JPH04291972A - Erbium filer for optical amplifier - Google Patents

Erbium filer for optical amplifier

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JPH04291972A
JPH04291972A JP3057417A JP5741791A JPH04291972A JP H04291972 A JPH04291972 A JP H04291972A JP 3057417 A JP3057417 A JP 3057417A JP 5741791 A JP5741791 A JP 5741791A JP H04291972 A JPH04291972 A JP H04291972A
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erbium
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Keiko Takeda
恵子 武田
Shinya Inagaki
真也 稲垣
Kenji Tagawa
憲治 田川
Osamu Oyama
修 尾山
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Abstract

PURPOSE:To suppress spontaneous emission in an optical amplifier using an erbium-doped fiber. CONSTITUTION:A core 22a is doped at it center with Al. A core and part or all of a clad 22b are doped with erbium thereby to perform the purpose.

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、光増幅器用のエルビウ
ムドープファイバに関する技術である。一般に、光信号
を電気信号に変換することなく直接光の領域のみで信号
の増幅を行う光直接増幅を行う光増幅器には、希土類元
素を(エルビウム等を)をドープした光ファイバとポン
プ光を組み合わせたものや、希土類元素をドープした半
導体レーザによるものファイバ中の非線形効果を応用し
たものの3つがある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an erbium-doped fiber for optical amplifiers. In general, optical amplifiers that perform optical direct amplification, which amplifies signals only in the direct optical region without converting optical signals into electrical signals, use optical fibers doped with rare earth elements (such as erbium) and pump light. There are three types: a combination, a semiconductor laser doped with rare earth elements, and a nonlinear effect in the fiber.

【0002】このうち希土類ドープしたファイバ増幅器
は偏波依存性が無い点,低い雑音である点,伝送路(光
ファイバ)との結合損失が小さいと言った優れた特徴が
あり、光通信システムにおける伝送中継距離の飛躍的増
大及び光信号の多数分岐等を可能にするものです。
Among these, rare earth-doped fiber amplifiers have excellent characteristics such as no polarization dependence, low noise, and low coupling loss with the transmission line (optical fiber), and are used in optical communication systems. This enables a dramatic increase in transmission relay distance and multiple branching of optical signals.

【0003】本発明は、希土類元素をドープした光フア
イバ増幅器の中のエルビウムドープファイバに関する技
術の発明である。
The present invention is an invention in the art of erbium-doped fibers in rare earth element-doped optical fiber amplifiers.

【0004】0004

【従来の技術】従来の希土類をドープしたファイバの一
例として、エルビウムドープファイバを用いて説明する
2. Description of the Related Art An erbium-doped fiber will be explained as an example of a conventional rare earth-doped fiber.

【0005】エルビウムドープファイバのエネルギー順
位の状態を図7に示す。図7は、エルビウムドープファ
イバに1.48μm又は0.98μmのポンプ光を励起
し、エルビウムのエネルギー準位を励起準位レベルに上
げる。
FIG. 7 shows the state of the energy order of an erbium-doped fiber. In FIG. 7, an erbium-doped fiber is excited with a pump light of 1.48 μm or 0.98 μm to raise the energy level of erbium to the excited level level.

【0006】励起準位のエネルギー準位から自然に遷移
し、準安定状態のエネルギー準位4I13/2に落ちる
。この状態に於いて、エルビウム元素に信号光1.55
μmの光を入射してやることにより、誘導放出を行い、
基定準位の4I15/2に落ちる。
[0006] There is a natural transition from the excited energy level to the metastable energy level 4I13/2. In this state, a signal light of 1.55% is applied to the erbium element.
Stimulated emission is performed by injecting μm light,
It falls to the reference level of 4I15/2.

【0007】この時誘導放出される光とは別の波長の光
、自然放出光も出力される。この自然放出光は、励起準
位の広がりのため1.53乃至1.57μmの光が信号
光と同様にErドープファイバ内で、ポンプ光のエネル
ギーによって増幅されるために、信号光の増幅作用に悪
影響を与えている。
[0007] At this time, spontaneous emission light, which is light of a wavelength different from the stimulated emission light, is also output. This spontaneous emission light has an amplification effect on the signal light because the 1.53 to 1.57 μm light is amplified by the energy of the pump light in the Er-doped fiber in the same way as the signal light. is having a negative impact on.

【0008】そこで、第5図に示す様に、Erドープフ
ァイバ22は、コア22aの中心部にアルミニューム(
以下Alと称す)をドープすると共に、Erをコア22
a全体に広範囲にドープして形成していている。
Therefore, as shown in FIG. 5, the Er-doped fiber 22 has aluminum (
(hereinafter referred to as Al), and Er to the core 22.
It is formed by doping a wide range throughout a.

【0009】この様なErドープファイバ22内の光強
度分布は図6に示すようになっている。図中アルミニュ
ームがコア22aの中心部にドープされていることによ
り波長1.53μmの蛍光が減少し、更に、Erがコア
22a全体に広範囲にドープされることによって、コア
22a内でポンプ光のしきい値以下のEr分布が増幅に
関与せず、図4のエルビウムの波長に対する損失特性に
示すように、波長1.536μm付近の吸収損失に作用
するようになる。
The light intensity distribution within the Er-doped fiber 22 is as shown in FIG. In the figure, aluminum is doped in the center of the core 22a, which reduces fluorescence at a wavelength of 1.53 μm, and Er is doped over a wide range of the entire core 22a, which reduces the pump light within the core 22a. The Er distribution below the threshold does not participate in amplification, but acts on absorption loss near a wavelength of 1.536 μm, as shown in the loss characteristics of erbium with respect to wavelength in FIG.

【0010】このため、コア内で波長1.53μm付近
の自然放出光が小さくなるようにしていた。
[0010] For this reason, the spontaneously emitted light with a wavelength of around 1.53 μm is made small within the core.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光のエネル
ギーにより増幅されるため、コアのみにエルビウムをド
ープする技術では、ポンプ光のパワー分布の閾値以下の
部分に於いては、自然放出光は吸収として働くが、エル
ビウムによる光増幅のためにコア外に生じる自然放出光
の発生の抑制は不十分であり、信号光の増幅作用に悪影
響を与えると言う問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the present invention is amplified by the energy of light, in the technique of doping only the core with erbium, in the part below the threshold of the power distribution of the pump light, the spontaneous emission light acts as an absorber, but the suppression of spontaneous emission outside the core due to optical amplification by erbium is insufficient, and there is a problem in that it has an adverse effect on the signal light amplification effect.

【0012】本発明は、自然放出光が少なくなる様な構
成を有するエルビウムドープファイバを目的とする。
The object of the present invention is to provide an erbium-doped fiber having a structure that reduces spontaneous emission.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の構成を示
す図でありエルビウムをドープした光ファイバ側断面を
示している。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a diagram showing the structure of the present invention, and shows a side cross section of an optical fiber doped with erbium.

【0014】図中コア22a中心にAlをドープする。 そしてコア部及びクラッド部の一部或いは全部にErを
ドープしている。このように構成することにより、クラ
ッド部分に生じる自然放出光を抑圧できる。
In the figure, the center of the core 22a is doped with Al. Part or all of the core portion and cladding portion are doped with Er. With this configuration, spontaneous emission light generated in the cladding portion can be suppressed.

【0015】[0015]

【作用】図2及び図4を用いて本発明の作用を説明する
。図2中ホンプ光のしきい値より大きいレベルに於いて
は、増幅に働くことを示している。
[Operation] The operation of the present invention will be explained using FIGS. 2 and 4. In FIG. 2, it is shown that at a level higher than the threshold of the pump light, it works for amplification.

【0016】ポンプ光のしきい値以下の値は、図4の特
性に示すように、エルビウムが負荷として作用する。こ
こで、コア外に生じている自然放出光は、エルビウムが
図4の特性に示すように、1.536μm帯の自然放出
光を減衰させている。
When the value of the pump light is below the threshold value, erbium acts as a load, as shown in the characteristics of FIG. Here, as for the spontaneous emission light generated outside the core, erbium attenuates the spontaneous emission light in the 1.536 μm band, as shown in the characteristics of FIG.

【0017】又、コア中にAlをドープしているため蛍
光特性が図3に示す様に1.55μm帯にシフトするの
で1.536μm付近の蛍光が減少する。このため、1
.536μm帯の自然放出光の発生を少なくすることが
できる。
Furthermore, since the core is doped with Al, the fluorescence characteristics shift to the 1.55 μm band as shown in FIG. 3, so the fluorescence near 1.536 μm decreases. For this reason, 1
.. The generation of spontaneous emission light in the 536 μm band can be reduced.

【0018】[0018]

【実施例】本発明は図1に示す様に、光ファイバのコア
22aの中心にアルミニュウムAlをドープする。そし
てコア22aには従来どうり光増幅を行うためにエルビ
ウムがドープされる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, as shown in FIG. 1, the center of the core 22a of an optical fiber is doped with aluminum Al. The core 22a is doped with erbium in order to perform optical amplification as conventionally.

【0019】そして、クラッド22bの部分には不要な
自然放出光(特に1.536μm帯の光)を抑圧するた
めのエルビウムをドープする。このクラッドにドープす
るエルビウムは、クラッドの外側に行くほどそのドープ
量を低くするように構成することが望ましい。
The cladding 22b is doped with erbium to suppress unnecessary spontaneously emitted light (particularly light in the 1.536 μm band). It is desirable that the amount of erbium doped into the cladding decreases toward the outside of the cladding.

【0020】即ち、ファイバの中心部はポンプ光の光強
度が高いため高濃度のエルビウムをドープしたほうが増
幅に効果てきであり、ファイバの外側は光の強度が低い
ため、自然放出光を抑圧可能な程度のエルビウムドープ
量でよい。
That is, since the optical intensity of the pump light is high in the center of the fiber, doping with a high concentration of erbium is more effective for amplification, and since the optical intensity is low in the outer part of the fiber, it is possible to suppress spontaneous emission light. An appropriate amount of erbium doping is sufficient.

【0021】以上の様に、エルビウムをクラッドの領域
までドープすることにより、自然放出光の抑圧を可能と
する。
As described above, by doping the cladding region with erbium, spontaneous emission light can be suppressed.

【0022】[0022]

【発明の効果】エルビウムをドープした光ファイバに信
号光とポンプ光を入射することにより、光直接増幅を行
うエルビウムドープファイバ増幅器に用いるエルビウム
ドープファイバに於いて、コア中心にのみAlをドープ
し、コア部及びクラッド部の一部或いは全部にErをド
ープすることで、自然放出光を少なくすることができる
Effects of the Invention In an erbium-doped fiber used for an erbium-doped fiber amplifier that directly amplifies light by inputting a signal light and a pump light into an erbium-doped optical fiber, only the center of the core is doped with Al, By doping some or all of the core portion and the cladding portion with Er, spontaneous emission light can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention.

【図2】本発明の作用を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the present invention.

【図3】Alドープした構成の特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of an Al-doped structure.

【図4】エルビウムの減衰特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the attenuation characteristics of erbium.

【図5】従来の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional configuration.

【図6】従来の動作を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional operation.

【図7】光増幅におけるエネルギー準位の状態を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the state of energy levels in optical amplification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22    ファイバ 22a  コア 22b  クラッド 22 Fiber 22a Core 22b Clad

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  エルビウムをドープした光ファイバに
信号光とポンプ光を入射することにより、光直接増幅を
行うエルビウムドープファイバ増幅器に用いるエルビウ
ムドープファイバに於いて、コア(22a)中心にのみ
アルミニュウムをドープし、該コア部及びクラッド部(
22b)の一部或いは全部にエルビウムをドープするこ
とを特徴とする光増幅器用エルビウムファイバ。
Claim 1: In an erbium-doped fiber used for an erbium-doped fiber amplifier that directly amplifies light by injecting a signal light and a pump light into an erbium-doped optical fiber, aluminum is added only to the center of the core (22a). Doped, the core part and cladding part (
An erbium fiber for optical amplifiers, characterized in that part or all of 22b) is doped with erbium.
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