JPH04273220A - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JPH04273220A
JPH04273220A JP5547591A JP5547591A JPH04273220A JP H04273220 A JPH04273220 A JP H04273220A JP 5547591 A JP5547591 A JP 5547591A JP 5547591 A JP5547591 A JP 5547591A JP H04273220 A JPH04273220 A JP H04273220A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
light source
light
demultiplexer
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Application number
JP5547591A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Kurata
和彦 藏田
Masayuki Fujita
藤田 正幸
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize the optical fiber amplifier and to reduce its power consumption. CONSTITUTION:An optical demultiplexer 15 which separates light from a light source 11 for excitation and signal light 12 is connected between an optical fiber 10 wherein a rare earth element is added and an optical isolator 14 and a total reflecting mirror 17 is arranged on the demultiplexing-side projection terminal 16 of the optical demultiplexer 15. The exciting light from the light source 11 for excitation and the signal light are guided by the optical demultiplexer 13 to the optical fiber 10 and the signal light 12 is amplified. The amplified signal light 12 and the exciting light which does not contribute to the excitation are multiplexed by the optical demultiplexer 15. The signal light is guided to a transmission line and the exciting light is reflected by the total reflecting mirror 17 provided at the demultiplexing-side projection terminal 16 and guided to the optical fiber 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光通信に使用される光
ファイバを増幅媒体とした光ファイバアンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier used in optical communications using an optical fiber as an amplification medium.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、光ファイバアンプとしては希土
類元素をドープした光ファイバを増幅媒体とするものが
主に使用されている。従来、この種の光ファイバアンプ
は、図4に示すように、希土類元素がドープされた光フ
ァイバ1と、この光ファイバ1内部の希土類イオンを励
起して光増幅作用を行わせるための励起用光源2と、こ
の励起用光源2からの励起光と信号光とを光ファイバ1
に導く光合波器3とを備えた構成となっている。
2. Description of the Related Art Generally, as an optical fiber amplifier, one using an optical fiber doped with a rare earth element as an amplification medium is mainly used. Conventionally, as shown in FIG. 4, this type of optical fiber amplifier includes an optical fiber 1 doped with a rare earth element and an excitation amplifier for exciting the rare earth ions inside the optical fiber 1 to perform optical amplification. A light source 2, and the excitation light and signal light from this excitation light source 2 are connected to an optical fiber 1.
The configuration includes an optical multiplexer 3 that guides the optical fibers.

【0003】今、波長が1.55μmの信号光を増幅す
る場合には、光ファイバ1にドープされる希土類元素と
してエルビウム(Er3+)が用いられ、光ファイバ1
のコア部分に数十〜数千ppmドープされイオン状態と
なる。このエルビウムイオンを励起して光ファイバ1に
増幅作用をさせるための励起用光源2は、発振波長が1
.48μmまたは0.98μmの半導体レーザが用いら
れる。この励起光は、光合波器3によって信号光4と合
波され、光ファイバ1に導かれる。
Currently, when amplifying signal light having a wavelength of 1.55 μm, erbium (Er3+) is used as the rare earth element doped into the optical fiber 1.
The core portion is doped with several tens to several thousand ppm and becomes an ionic state. The excitation light source 2 for exciting the erbium ions to cause the optical fiber 1 to have an amplification effect has an oscillation wavelength of 1.
.. A 48 μm or 0.98 μm semiconductor laser is used. This excitation light is multiplexed with signal light 4 by optical multiplexer 3 and guided to optical fiber 1 .

【0004】この光ファイバ1のエルビウムイオンは、
1.48μm帯および0.98μm帯に高い吸収スペク
トルを有し、光エネルギを吸収して、より高い準位に励
起する。そして、この励起したイオンが再び基底準位に
戻るときの1.55μm帯での誘導放出現象によって1
.55μmの信号光が増幅される。また希土類元素が添
加された光ファイバ1の出口側には、反射戻り光により
アンプ自身が発振するのを防止するため、光アイソレー
タ5が接続される場合もある。
[0004] The erbium ions of this optical fiber 1 are
It has a high absorption spectrum in the 1.48 μm band and 0.98 μm band, absorbs light energy, and excites it to a higher level. Then, due to the stimulated emission phenomenon in the 1.55 μm band when this excited ion returns to the ground level,
.. The 55 μm signal light is amplified. Further, an optical isolator 5 may be connected to the exit side of the optical fiber 1 doped with rare earth elements in order to prevent the amplifier itself from oscillating due to reflected return light.

【0005】一方、実用回線に光ファイバアンプを使用
した場合、出力パワーを一定にする手段として出力信号
光のモニタが必要な場合がある。この場合、通常は図5
に示すようにアンプの出力側に分岐比が10:1〜10
0:1程度の光カプラ6が接続され、出力光がモニタさ
れるように構成されている。なお、この図5において光
ファイバ1、励起用光源2、光合波器3、光アイソレー
タ5の構成は図4と同様である。
On the other hand, when an optical fiber amplifier is used in a practical line, it may be necessary to monitor the output signal light as a means of keeping the output power constant. In this case, usually Figure 5
As shown in the figure, the branch ratio is 10:1 to 10 on the output side of the amplifier.
An optical coupler 6 of about 0:1 is connected, and the output light is monitored. Note that in FIG. 5, the configurations of the optical fiber 1, excitation light source 2, optical multiplexer 3, and optical isolator 5 are the same as those in FIG. 4.

【0006】[0006]

【発明の解決しようとする課題】しかるに、光ファイバ
アンプの利得(一定振幅の正弦波入力信号に対する出力
信号の振幅比)は、光ファイバ1の主にエルビウムイオ
ンの濃度とファイバ長にほぼ比例し、増幅された信号光
から光ファイバ1の吸収による損失との差となる。通常
、最大利得を得るためには、ファイバ長が数十〜数百m
必要であり、かつ励起用光源2の出力も、数十〜数百m
Wが必要である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the gain of an optical fiber amplifier (amplitude ratio of an output signal to a sine wave input signal of constant amplitude) is approximately proportional to the concentration of mainly erbium ions in the optical fiber 1 and the fiber length. , is the difference between the amplified signal light and the loss due to absorption in the optical fiber 1. Normally, in order to obtain maximum gain, the fiber length must be several tens to hundreds of meters.
is necessary, and the output of the excitation light source 2 is also several tens to hundreds of meters.
W is required.

【0007】したがって、従来にあって光ファイバアン
プは、光ファイバ1が長尺となり、実装上大きくなって
しまうという問題があった。また、励起用光源2として
、大きな出力が必要であり、励起用レーザが1個以上必
要とされる場合もあった。さらに、このような高出力の
励起用光源2を用いた場合、消費電力も大きくなりかつ
励起用光源2自身の発熱も大きなものとなった。
[0007] Therefore, conventional optical fiber amplifiers have had the problem that the optical fiber 1 is long and the mounting size becomes large. Further, the excitation light source 2 requires a large output, and one or more excitation lasers may be required. Furthermore, when such a high-output excitation light source 2 is used, the power consumption becomes large and the excitation light source 2 itself generates a large amount of heat.

【0008】そこで本発明の目的は、小型かつ低消費電
力化を図ることのできる光ファイバアンプを提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an optical fiber amplifier that is compact and consumes less power.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
増幅媒体として作用する光ファイバと、この光ファイバ
に増幅作用を行わせる励起用光源と、この励起用光源の
出力光を光ファイバに導入する光結合器とを備えた光フ
ァイバアンプにおいて、光伝送路内の少なくとも1箇所
に被増幅光と励起用光源の出力光とを分離する光分波器
を接続し、かつこの光分波器の出力端に全反射ミラーを
配置した構成としたものである。
[Means for solving the problem] The invention according to claim 1 includes:
Optical fiber amplifiers are equipped with an optical fiber that acts as an amplification medium, a pumping light source that amplifies the optical fiber, and an optical coupler that introduces the output light of the pumping light source into the optical fiber. An optical demultiplexer for separating the amplified light and the output light of the excitation light source is connected to at least one point in the path, and a total reflection mirror is arranged at the output end of this optical demultiplexer. be.

【0010】請求項2記載の発明は、励起用光源の出力
光をモニタする手段として、光分波器にファイバ融着型
の光カプラを接続した構成としたものである。
According to a second aspect of the invention, a fiber fusion type optical coupler is connected to an optical demultiplexer as a means for monitoring the output light of the excitation light source.

【0011】請求項3記載の発明は、増幅媒体として作
用する光ファイバと、この光ファイバに増幅作用を行わ
せる励起用光源と、この励起用光源の出力光を光ファイ
バに導入する光結合器とを備えた光ファイバアンプにお
いて、光伝送路内の少なくとも1箇所に被増幅光と励起
用光源の出力光とを分離する光分波器を接続し、かつこ
の光分波器の出力端に励起用光源の波長のみを反射させ
るフィルタを配置した構成としたものである。
The invention as set forth in claim 3 provides an optical fiber that acts as an amplification medium, a pumping light source that causes the optical fiber to perform an amplifying action, and an optical coupler that introduces the output light of the pumping light source into the optical fiber. In an optical fiber amplifier equipped with a This configuration includes a filter that reflects only the wavelength of the excitation light source.

【0012】0012

【作用】本発明によれば、増幅媒体である光ファイバか
ら出射される励起光を、再度増幅媒体である光ファイバ
に導入するようにしているので、励起光パワーを無駄な
く利用することが可能である。このため、高出力の光源
を用いる必要がなく、しかも増幅媒体である光ファイバ
の長さを短くできる。したがって、光ファイバアンプの
小型化を図ることができると共に消費電力の低減を図る
こともできる。
[Operation] According to the present invention, the pumping light emitted from the optical fiber, which is the amplification medium, is reintroduced into the optical fiber, which is the amplification medium, so it is possible to utilize the pumping light power without wasting it. It is. Therefore, there is no need to use a high-output light source, and the length of the optical fiber serving as the amplification medium can be shortened. Therefore, it is possible to reduce the size of the optical fiber amplifier and also to reduce power consumption.

【0013】[0013]

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be explained in detail with reference to Examples below.

【0014】図1は本発明に係わる光ファイバアンプの
一実施例を示す概略構成図である。本光ファイバアンプ
は、エルビウム等の希土類元素が添加されかつ増幅媒体
として作用する光ファイバ10と、この光ファイバ10
内部の希土類イオンを励起して光増幅作用を行わせる励
起用光源11と、この励起用光源11からの励起光と信
号光12とを光ファイバ10に導く光合波器13とを備
えている。また、光ファイバ10と光アイソレータ14
との間には、励起用光源11からの励起光と信号光12
とを分離する光分波器15が接続されており、かつこの
光分波器15の分波側出力端16には全反射ミラー17
が配置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical fiber amplifier according to the present invention. This optical fiber amplifier includes an optical fiber 10 doped with a rare earth element such as erbium and acting as an amplification medium;
It includes a pumping light source 11 that excites internal rare earth ions to perform optical amplification, and an optical multiplexer 13 that guides the pumping light from the pumping light source 11 and signal light 12 to an optical fiber 10. In addition, the optical fiber 10 and the optical isolator 14
Pumping light from a pumping light source 11 and signal light 12 are provided between
An optical demultiplexer 15 is connected to the optical demultiplexer 15 to separate the
is located.

【0015】以上のように構成された光ファイバアンプ
においては、光合波器13により励起用光源11からの
励起光と信号光12とが光ファイバ10に導かれ、この
光ファイバ10にて信号光12が増幅される。そして、
増幅された信号光12と励起に寄与しなかった励起光は
、光分波器15により分波される。ここで信号光12は
伝送路に導かれ、励起光は分波側出射端16に設けられ
た全反射ミラー17により反射され、再度光ファイバ1
0に導かれる。
In the optical fiber amplifier configured as described above, the pumping light from the pumping light source 11 and the signal light 12 are guided to the optical fiber 10 by the optical multiplexer 13, and the signal light is 12 is amplified. and,
The amplified signal light 12 and the pumping light that does not contribute to pumping are separated by an optical demultiplexer 15. Here, the signal light 12 is guided to the transmission path, and the excitation light is reflected by the total reflection mirror 17 provided at the output end 16 on the demultiplexing side, and is then redirected to the optical fiber 1.
It leads to 0.

【0016】このように本光ファイバアンプでは、光増
幅に寄与せず増幅媒体である光ファイバ10から出射さ
れる励起光を、再度増幅媒体である光ファイバ10に導
入するようにしているので、励起光パワーを無駄なく利
用することが可能となる。その結果、高出力の励起用光
源11を使用する必要がなく、また増幅媒体である光フ
ァイバ10の長さを短くできるという利点を有する。
In this way, in this optical fiber amplifier, the pumping light emitted from the optical fiber 10 which is an amplification medium without contributing to optical amplification is reintroduced into the optical fiber 10 which is an amplification medium. It becomes possible to utilize the excitation light power without wasting it. As a result, there is an advantage that there is no need to use a high-power pumping light source 11, and the length of the optical fiber 10, which is an amplification medium, can be shortened.

【0017】また、実用回線に光ファイバアンプを使用
した場合、出力パワーを一定にするため出力信号光のモ
ニタが必要な場合がある。本実施例においては、光分波
器15にアイソレーションが20dB程度のものを用い
た場合、励起光に対して1/100の信号光が分岐され
る。
Furthermore, when an optical fiber amplifier is used in a practical line, it may be necessary to monitor the output signal light in order to keep the output power constant. In this embodiment, when an optical demultiplexer 15 with an isolation of about 20 dB is used, a signal light corresponding to 1/100 of the pump light is branched.

【0018】今、図2に示すように、光分波器15にフ
ァイバ融着型の光カプラ18を接続して励起光、つまり
出力光をモニタすることも可能となる。この場合は新た
にモニタ用の光カプラを必要とせず、従来より非常に簡
単な構成で同様な効果を得ることができる。また、光分
波器15の分波側出射端16には全反射ミラー17が配
置されている点、励起用光源11からの励起光と信号光
12とが光ファイバ10に導かれ、この光ファイバ10
にて信号光12が増幅される点、および光合波器13、
光アイソレータ14の構成については図1と同様である
Now, as shown in FIG. 2, it is also possible to connect a fiber fusion type optical coupler 18 to the optical demultiplexer 15 to monitor the pumping light, that is, the output light. In this case, there is no need for a new optical coupler for monitoring, and the same effect can be obtained with a much simpler configuration than before. In addition, a total reflection mirror 17 is disposed at the output end 16 on the demultiplexing side of the optical demultiplexer 15, and the excitation light and signal light 12 from the excitation light source 11 are guided to the optical fiber 10. fiber 10
the point where the signal light 12 is amplified, and the optical multiplexer 13,
The configuration of the optical isolator 14 is the same as that in FIG.

【0019】図3は本発明に係わる光ファイバアンプの
他の実施例を示すものである。光分波器15の分波側出
射端16には、信号光12を透過し、励起用光源11の
波長を反射させるフィルタ19と、出力光をモニタする
フィルタ融着型の光カプラ20が接続配置されている。 なお、光ファイバ10、励起用光源11、光合波器13
および光アイソレータ14の構成は図1と同様になって
いる。
FIG. 3 shows another embodiment of the optical fiber amplifier according to the present invention. A filter 19 that transmits the signal light 12 and reflects the wavelength of the excitation light source 11, and a filter-fused optical coupler 20 that monitors the output light are connected to the demultiplexing side output end 16 of the optical demultiplexer 15. It is located. Note that the optical fiber 10, the excitation light source 11, and the optical multiplexer 13
The configuration of the optical isolator 14 is the same as that in FIG.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる光フ
ァイバアンプによれば、光分波器の出射端に全反射ミラ
ーもしくは励起用光源の波長のみ反射させるフィルタを
配置した構成とし、増幅媒体である光ファイバから出射
される励起光を、再度この増幅媒体である光ファイバに
導入するようにしているので、励起光パワーを無駄なく
ち利用することが可能になった。したがって、従来のよ
うに高出力の光源を用いる必要がなく、しかも増幅媒体
である光ファイバの長さを短くできるので、光ファイバ
アンプの小型化を図ることができると共に、低消費電力
化を図ることができるという優れた効果を奏する。
As explained above, according to the optical fiber amplifier according to the present invention, a total reflection mirror or a filter that reflects only the wavelength of the excitation light source is arranged at the output end of the optical demultiplexer, and the amplification medium Since the pumping light emitted from the optical fiber is reintroduced into the optical fiber, which is the amplification medium, it has become possible to use the pumping light power without wasting it. Therefore, there is no need to use a high-output light source as in the past, and the length of the optical fiber that is the amplification medium can be shortened, making it possible to downsize the optical fiber amplifier and reduce power consumption. It has the excellent effect of being able to

【図面の詳細な説明】[Detailed explanation of drawings]

【図1】本発明に係わる光ファイバアンプの一実施例を
示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber amplifier according to the present invention.

【図2】本発明に係わる光ファイバアンプの他の実施例
を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber amplifier according to the present invention.

【図3】本発明に係わる光ファイバアンプのさらに他の
実施例を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the optical fiber amplifier according to the present invention.

【図4】従来の光ファイバアンプの一例を示す概略構成
図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional optical fiber amplifier.

【図5】従来の光ファイバアンプの他の例を示す概略構
成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of a conventional optical fiber amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  光ファイバ 11  励起用光源 12  信号光 13  光合波器 15  光分波器 16  分波側出射端 17  全反射ミラー 18  光カプラ 19  フィルタ 20  光カプラ 10 Optical fiber 11 Excitation light source 12 Signal light 13 Optical multiplexer 15 Optical demultiplexer 16 Demultiplexing side output end 17 Total reflection mirror 18 Optical coupler 19 Filter 20 Optical coupler

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  増幅媒体として作用する光ファイバと
、この光ファイバに増幅作用を行わせる励起用光源と、
この励起用光源の出力光を前記光ファイバに導入する光
結合器とを備えた光ファイバアンプにおいて、光伝送路
内の少なくとも1箇所に被増幅光と前記励起用光源の出
力光とを分離する光分波器を接続し、かつこの光分波器
の出力端に全反射ミラーを配置したことを特徴とする光
ファイバアンプ。
Claim 1: an optical fiber that acts as an amplification medium; a pumping light source that causes the optical fiber to perform an amplification action;
In an optical fiber amplifier including an optical coupler that introduces the output light of the pumping light source into the optical fiber, the amplified light and the output light of the pumping light source are separated at at least one location in the optical transmission line. An optical fiber amplifier characterized by connecting an optical demultiplexer and arranging a total reflection mirror at the output end of the optical demultiplexer.
【請求項2】  励起用光源の出力光をモニタする手段
として、光分波器にファイバ融着型の光カプラを接続し
たことを特徴とする請求項1記載の光ファイバアンプ。
2. The optical fiber amplifier according to claim 1, further comprising a fiber fusion type optical coupler connected to the optical demultiplexer as means for monitoring the output light of the excitation light source.
【請求項3】  増幅媒体として作用する光ファイバと
、この光ファイバに増幅作用を行わせる励起用光源と、
この励起用光源の出力光を前記光ファイバに導入する光
結合器とを備えた光ファイバアンプにおいて、光伝送路
内の少なくとも1箇所に被増幅光と前記励起用光源の出
力光とを分離する光分波器を接続し、かつこの光分波器
の出力端に励起用光源の波長のみを反射させるフィルタ
を配置したことを特徴とする光ファイバアンプ。
3. An optical fiber that acts as an amplification medium, and a pumping light source that causes the optical fiber to perform an amplification action.
In an optical fiber amplifier including an optical coupler that introduces the output light of the pumping light source into the optical fiber, the amplified light and the output light of the pumping light source are separated at at least one location in the optical transmission line. What is claimed is: 1. An optical fiber amplifier connected to an optical demultiplexer, and having a filter arranged at the output end of the optical demultiplexer to reflect only the wavelength of a pumping light source.
JP5547591A 1991-02-28 1991-02-28 Optical fiber amplifier Pending JPH04273220A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642448A (en) * 1994-12-21 1997-06-24 E-Tek Dynamics, Inc. Integrable fiberoptic coupler and resulting devices and systems

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642448A (en) * 1994-12-21 1997-06-24 E-Tek Dynamics, Inc. Integrable fiberoptic coupler and resulting devices and systems

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