JPH0439633A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバに信号
光とポンピング光を入射することにより、信号光を直接
増幅する光ファイバ増幅器に関し、伝送する光信号波形
の歪みを防止するようにした光ファイバ増幅器を提供す
ることを目的とし、希土類元素をドープした希土類ドー
プ光ファイバにポンピング光源からポンピング光を入射
するとともに信号光を入射し、信号光を直接増幅する光
ファイバ増幅器において、伝送する信号光のパルスに合
わせて前記ポンピング光源を変調駆動する駆動手段を設
けて構成する。

産業上の利用分野 本発明は希土類元素をドープしたドープ光ファイバに信
号光とポンピング光（励起光）を入射することにより、
信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関する。

現在実用化されている光ファイバ通信システムにおいて
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、一定距離ごとに中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り
出すという構成を取っている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。

そこで、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛ん
に進められており、研究の対象とされている光増幅器を
大別すると、■希土類元素（Ｅｒ。

Ｎｂ、Ｙｂ等）をドープした光ファイバとボンピング光
−を組み合わせたもの、■希土類元素をドープした半導
体レーザによるもの、■光ファイバ中の非線形効果を利
用した誘導ラマン増幅器、誘導プリリュアン増幅器の３
つがある。

このうち■の希土類ドープ光ファイバ（以下ドープ光フ
ァイバと略称する）とポンピング光を組み合わせた光増
幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、伝
送路との結合損失が小さし）といった優れた特徴があり
、光ファイバ伝送システムにおける伝送中継距離の飛躍
的増大、光信号の多数への分配を可能にすると期待され
る。

従来の技術 第３図にドープ光ファイバによる光増幅の原理を示す。

２はコア４及びクラッド６から構成された光ファイバで
あり、コア４中にエルビウム（Ｅｒ）がドープされてい
る。このようなＥｒドープ光ファイバ２にポンピング光
（励起光）が入射されると、Ｅｒ原子が高いエネルギー
準位に励起される。このように高いエネルギー準位に励
起された光ファイバ２中のＥｒ原子に信号光が入ってく
ると、Ｅｒ原子が低いエネルギー準位に遷移するが、こ
のとき光の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光ファイ
バに沿って次第に大きくなり信号光の増幅が行われる。

このような原理を用いた従来の光ファイバ増幅器の概略
構成図を第４図に示す。１０はエルビウム（Ｅｒ）を光
ファイバのコア中に微小量ドープしたＥｒドープ光ファ
イバである。１２は例えば波長１，４８μｍのレーザ光
を出射する半導体レーザ等のポンピング光源であり、駆
動回路により連続的に電流を流して駆動される。ポンピ
ング光源１２からのポンピング光は合分波器１４、光ア
イソレータ１６を介してＥｒドープ光ファイバ１０に入
射される。十分なパワーのポンピング光が入射されるど
、Ｅｒドープ光ファイバ１０中のＦｒ原子が高いエネル
ギー準位に励起される。

このようにＥｒ原子が励起状態のところに、信号光入力
端１８から例えば波長１．５５μｍの信号光が合分波器
１４、光アイソレータ１６を介して入射されると、励起
状態のＥｒ原子が基底準位に急激に遷移するが、このと
き信号光と同波長の光の誘導放出が起こり、信号光が増
幅されて光アイソレータ２０を介して信号光出力端２２
より出射される。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来はポンピング光源１２を連続して駆動して
いたため、第５図に示すように光ファイバ中を伝送され
てきた増幅前の信号光Ａは増幅後にパルス幅が已に示す
ように広がり、光信号波形に歪みが生じるため光通信系
に悪影響を与えていた。また、ポンピング光源１２を高
出力で連続的に駆動していたため、ポンピング光源１２
の寿命が短くなるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、伝送する光信号波形の歪みを防
止するようにした光ファイバ増幅器を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、希土類元素をドープした希土類ドープ光ファ
イバにポンピング光源からポンピング光を入射するとと
もに信号光を入射し、信号光を直接増幅する光ファイバ
増幅器において、伝送する信号光のパルスに合わせてポ
ンピング光源を変調駆動する駆動手段を設けたことによ
り、上述した課題を解決する。

前記駆動手段は、例えば光ファイバ伝送路に挿入された
光分岐器と、この光分岐器で取り出された信号光を光−
電気変換する手段と、該光−電気変換手段で変換された
電気信号に基づいてボンピング光源を駆動する手段とか
ら構成される。

作　　　用 第２図に示すように、伝送する信号光Ｓのパルスに合わ
せてボンピング光源を変調駆動すると、ボンピング光源
からＰで示すパルス状ポンピング光が出射される。この
ようなパルス状ポンピング光が希土類ドープファイバに
入射されると、希土類元素がこのパルスに合わせて高い
エネルギー単位に励起されるため、パルス状信号光Ｓの
入射により光の誘導放出がパルス状に起こり、信号光の
パルス幅が広がることなくパルスの大きさのみがＳ′で
示すように増幅される。

実　　施　　例 以下、図面を参照して本発明の実施例を！する。実施例
の説明において、第４図に示した従来例の構成と実質上
同一部分については同一符号を付して説明する。

１０はコア中に微小量（５００ｐｐｍ以下〉のＥｒをド
ープしたＥｒドープ光ファイバであり、伝送路を構成す
る光ファイバ１３．１５にスプライシング接続されてい
る。入射側光ファイバ１１に光分岐器２４が挿入されて
おり、この光分岐器２４により入射側光ファイバ１１を
伝送されてきた信号光が分岐され、光−電気変換回路２
６に入力される。光−電気変換回路２６では光信号が電
気信号に変換され、この変換された電気信号に基づいて
駆動回路２８が制御され、この駆動回路２８により半導
体レーザ等のボンピング光源１２を駆動する。本実施例
の他の構成は第４図に示した従来例と同様であるのでそ
の説明を省略する。

然して、光分岐器２４により分岐されたパルス状の信号
光は光−電気変換回路２６によりパルス状の電気信号に
変換され、この電気信号に応じて駆動回路２８がボンピ
ング光源１２に流す電流をオン・オフ制御する。即ち、
信号光のパルスに合わせてボンピング光源１２が変調駆
動される。これによりボンピング光源１２から信号光の
パルスに合わせて変調されたポンピング光が出射され、
このポンピング光は合分波器１４及び光アイソレータ１
６を介してＥｒドープ光ファイバ１０に入射されてＥｒ
原子を高いエネルギー準位に励起する。

一方、入射側光ファイバ１１を介して伝送されてきた信
号光は、合分波器１４及び光アイソレータ１６を介して
Ｅｒドープ光ファイバ１０に入射され、第２図に示すよ
うにポンピング光と信号光のパルスの一致により、信号
光と同一波長の光の誘導放出がパルス状に発生するため
、信号光のパルス幅が広がることなく信号光の増幅が効
率良く達成される。増幅された信号光は光アイソレータ
２０を通って出射側光ファイバ１５により伝送される。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、ボンピング光源を信号光
のパルスに合わせて変調駆動することにより、伝送され
る信号光のパルス幅が増幅時に広がって波形が歪むのを
防止することが可能となり、光通信系に悪影響を与えな
い光ファイバ増幅器を実現できるという効果を奏する。

また、ボンピング光源の駆動時間が短縮化されるため、
ボンピング光源の寿命も連続して駆動する方法に比較し
て長くなり、光ファイバ増幅器としての信頼性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体構成図、 第２図は本発明の作用説明図、 第３図はＥｒドープ光ファイバによる光増幅の原理を示
す模式図、 第４図は従来例全体構成図、 第５図は従来例の作用説明図である。 ０・・Ｅｒドープ光ファイバ、 ２・・・ボンピング光源、 ４・・・合分波器、 ６．２０・・・光アイソレータ、 ４・・・光分岐器、 ６・・・光−電気変換回路、 ８・・・駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイバ（
   １０）にポンピング光源（１２）からポンピング光を入
   射するとともに信号光を入射し、信号光を直接増幅する
   光ファイバ増幅器において、 伝送する信号光のパルスに合わせて前記ポンピング光源
   （１２）を変調駆動する駆動手段を設けたことを特徴と
   する光ファイバ増幅器。 ２、前記駆動手段は光ファイバ伝送路に挿入された光分
   岐器（２４）と、該光分岐器（２４）で取り出された信
   号光を光−電気変換する手段（２６）と、該光−電気変
   換手段（２６）で変換された電気信号に基づいて前記ポ
   ンピング光源（１２）を駆動する手段（２８）とから構
   成されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ増
   幅器。