JPH0492484A - 光増幅装置及び光発振装置 - Google Patents

光増幅装置及び光発振装置

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JPH0492484A
JPH0492484A JP2209666A JP20966690A JPH0492484A JP H0492484 A JPH0492484 A JP H0492484A JP 2209666 A JP2209666 A JP 2209666A JP 20966690 A JP20966690 A JP 20966690A JP H0492484 A JPH0492484 A JP H0492484A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は波長1.65μm帯で使用される光増幅装置に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕波長1
.3μm帯、波長1.55μm帯等の光通信分野への応
用のため、希土類元素を添加した光ファイバを用いて、
ファイバ増幅器を作製する努力がなされている。一方、
波長1.55μm帯等の光通信システムの保守等のため
の障害検出システムに使用するという目的で、波長1,
55μm帯より長波長側でありかつ半導体レーザの使用
帯域である等の理由から、例えば波長1.65帯域のフ
ァイバ増幅器の存在が望まれる。しかし、従来この1.
65μm帯域に増幅利得を有するファイバ増幅器につい
ての報告はなかった。
そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、波長1.65μ
m帯で光増幅利得を有する光増幅装置及び光発振装置を
提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上述の目的を達
成するため、本発明に係る光増幅装置は、光伝送路と、
励起光源と、光学手段とを備えることを特徴とする。こ
こに、光伝送路は、活性物質としてプラセオジムイオン
(P r 3+)を添加した光機能性ガラスを有して構
成され、波長1.65μm帯の信号光を伝搬する。また
、励起光源は、波長1.4μm帯の励起光を発生する。
更に、光学手段は、励起光源からの励起光を光伝送路内
に入射させる。
上記光増幅装置にあっては、光伝送路中に導入された波
長1.4μm帯の励起光により、活性物3+ 質であるPr  を励起し、Pr3+の発光を可能にす
る。つまり、この励起光により基底準位3Hにある電子
がエネルギー準位3F  に−旦励起され、その後輻射
を伴わずに準位3F  に遷移する。
この様な励起及び非輻射遷移により、準位3F3と準位
 H4との間に反転分布か形成されると、波長1.65
μm帯での発光か可能になる。このとき、励起されたP
r3+に波長1,65μm帯の信号光が入射すると、P
r”+は、この信号光に誘導され、波長1,65μm帯
の光を発生する。この結果、波長1.65μm帯での光
増幅か可能になる。
また、本発明の光発振装置にあっては、上記の光伝送路
と、励起光源と、光学手段と、光共振器とを備えること
としている。ここに、励起光源は、波長1.4μm帯の
励起光を発生し、光学手段は、励起光を励起光源から光
伝送路内に入射させ、光共振器は、伝送路内からの波長
1.65μm帯の光を光伝送路にフィードバックする。
上記の光発振装置によれば、光学手段により光伝送路内
に導入された波長1.4μm帯の励起光によってPr”
+が励起される。この励起されたP r ””c7)一
部は、光伝送路内からの波長1.65μm帯の放出光と
、光伝送路内にフィードバックされた波長1,65μm
帯の光とによって誘導され、波長1.65μm帯の放出
光を発生する。これを繰り返すことにより、波長1,6
5μm帯での光発振が可能になる。
〔実施例〕
以下、本発明の光増幅装置の実施例について説明する。
第1図に、波長1.65μm帯の光増幅装置であるファ
イバ増幅器を示す。
信号光源11としては、出力波長1.65μmの半導体
レーザが使用されている。この信号光源11の出力側に
は、光ファイバ18gの一端が光学的に接続されており
、この光ファイバ18aの他端はカブラ13の入力端に
接続されている。
励起光源であるレーザ光源12としては、出力波長]、
4μmの半導体レーザが使用されている。
このレーザ光源12の出力側には、光ファイバ19aの
一端が光学的に接続されており、この光ファイバ19a
の他端はカブラ13の入力側に接続されている。
カブラ13の出力側からは2本の光ファイバ18b、1
9bが延びている。カブラ13は2本の光ファイバ18
.19の融着延伸によって作製されたもので、このカブ
ラ13と光ファイバ18a、18b、19a、19bと
は、信号光及び励起光を光結合させる光学手段を構成す
る。
光ファイバ19bの終端は戻り光を防止するためのマツ
チングオイル17に浸漬されており、他方の光ファイバ
18bの終端は光伝送路である光ファイバ10の一端に
コネクタ等を介して接続されている。この光ファイバ1
0は長さ50mの8Mファイバであり、Pr”+を添加
した石英ガラス製のコアを備えている。光ファイバ10
の他端の出力側には先スペクトラムアナライザ15か設
けられており、これらの間にはフィルタ16が介在され
ている。
以下、第1図のファイバ増幅器の動作について簡単な説
明を行う。
レーザ光源12から出力された波長1.4μm帯の励起
光は、光ファイバ19aを介してカブラ13に入射し、
更に光ファイバ18bを介して光フアイバ10内に入射
する。励起光が入射する光ファイバ]0のコアには活性
物質としてPr3+が添加されているため、この励起光
によって所定の状態に励起されたPr3+は、波長1.
65μm帯の発光が可能な状態になる。
第2図は、発光可能に励起されたP r ””(D状態
を説明するための図であり、石英ガラス等のガラス試料
に添加されたPr3+I71工ネルギー準位を示したも
のである。光ファイバに導入された1、4μm帯の励起
光によってPr3+が励起され、その基底準位3Hにあ
る電子か準位3F  に−旦励起され、フォノン等のエ
ネルギーを放出した後半の間に反転分布が形成されると
、波長1.65μm帯をピークとした3準位系の発光が
可能になる。
一方、信号光源11から出力された波長1.65μm帯
の信号光は、光ファイバ18gを介してカブラ13に入
射する。カブラ13に入射した信号光は、レーザ光源1
2からの励起光と結合されて光フアイバ10内に入射す
る。光ファイバ10に入射した信号光は、発光可能に励
起されたPr”+を誘導して波長1.65μm帯の誘導
放出光を生じさせる。
このような過程を経て、光ファイバ10の出力側からは
、励起光と増幅された信号光とが出力されるが、これら
のうち励起光については、フィルタ16にカットされる
こととなる。このため、光スペクトラムアナライザ15
には増幅された信号光のみが入射することとなり、Pr
3+を添加した光ファイバによる光増幅の利得が測定で
きる。
第1図のファイバ増幅器で得られた光増幅利得の測定結
果について説明する。
レーザ光源12から光ファイバに入射する励起光の波長
を1.43μmとし、その入力光量を20mWとした。
また、信号光源11からの光ファイバに入射する信号光
の波長を1.65μmとし、その入力光量を一30dB
mとした。光スペクトラムアナライザ15による測定結
果から、実施例のファイバ増幅器の光増幅の利得は約1
0dBであることがわかった。
第3図及び第4図に、参考のため、第1図のファイバ増
幅器に使用した光ファイバ10の構造及びその諸元を示
した。
光ファイバ10は、石英ガラスにプラセオジムの酸化物
を添加したコアと、石英ガラスに弗素(F)を添加した
クラッドとを備える。そのコア径は5.1μmで、その
外径は125μmである。
また、これらのコア及びクラッドの比屈折率差△は約0
.64%である。
以下に、第3図の光ファイバの作製について簡単な説明
を行う。
まず、光伝送路である光ファイバのコア材として、Pr
3+を酸化物として添加した石英ガラスを溶融し棒状に
成形し、コア用のガラスロッドとする。この石英ガラス
に添加した活性物質であるプラセオジムイオンの濃度は
重量で310ppmとする。次に、弗素を所定量添加し
た石英ガラスを溶融・形成し、クラッドパイプとする。
クラッドパイプにはプラセオジムイオンを添加していな
い。
これらのコアロッド及びクラッドパイプをロッドインチ
ューブ法によりプリフォームに形成する。
このプリフォームを公知の線引き装置にセットし、光フ
ァイバに線引きする。この結果、コア径5.1μmで外
径125μmの3Mファイバが得られる。この3Mファ
イバを測定のため長さ50mの試料に切り出し、第1図
のファイバ増幅器に使用する光ファイバ10とする。
本発明は、上記の実施例に限らず、種々の変形が可能で
ある。
例えば、コアに使用するマトリックスガラスとしては、
珪酸塩ガラス、燐酸塩ガラス及び弗化物系ガラス等を使
用しても良い。この様にマトリックスガラスの組成を変
更することで、波長1.65μmの近傍でで発光若しく
は誘導放出の波長を調節することもできる。
また、光伝送路としては、例えば、上記Pr”添加ガラ
スを平面導波路等に形成しても良い。ただし、光ファイ
バに形成することが、長尺の光伝送路を得る点ては望ま
しい。光損失が少ないこと等を利用すれば、低閾値てP
r3+に反転分布を生じさせることができるからである
以下に、光発振装置であるファイバレーザの実施例につ
いて説明する。
具体的な構成は、Erをドープした公知のファイバレー
ザと同様であるCrErドープファイバーJ、Oplu
s  E、1990年1月、pp。
112〜118等参照。)。ただし本実施例の場合、光
伝送路としてPrドープファイバを使用し、励起光源と
して波長1,4μm帯の励起光を発生するレーザダイオ
ードを使用する。
レーザダイオードからの波長1.4μm帯の励起光は、
レンズ等の適当な光学手段によって上記実施例に示した
光フアイバ内に導入される。光フアイバ内のPr3+は
所定の状態に励起され、波長1.65μm帯の発光が可
能になる。ここで、ファイバの出力端を鏡面に仕上げて
いるため、この出力端とレーザダイオードの端面とは共
振器を構成する。この結果、励起光の出力が所定値を超
えると波長1,65μm帯てレーザ発振か生しる。
なお、共振器は、誘電体ミラー等を使用するタイプのも
のであってもよい。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明に係る光増幅装置によれば
、波長1,65μm帯でのPr3+の発光を可能にする
波長1゜4μm帯の励起光の存在により、波長1.65
μm帯での発光・光増幅か可能になる。
更に、本発明に係る光発振装置によれば、波長1.65
μm帯でのP r 3”0)発光を可能にする波長1.
4μm帯の励起光の存在と波長1.65帯の光に対する
光共振器の存在とにより、波長1.65μm帯での発光
・光発振が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例のファイバ増幅器を示した図、第2図は
波長1.4μm帯の励起光によるPr3+励起を説明す
るための図、第3図は第1図のファイバ増幅器に用いる
光ファイバの構造を示した図、第4図は第3図の光ファ
イバの諸元を示した図である。 10・・・光伝送路である光ファイバ、12・・・励起
光源、13.18a、18b、19a、19b−・・光
学手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Pr^3^+を活性物質として添加した光機能性ガ
    ラスを有して構成され、波長1.65μm帯の信号光を
    伝搬する光伝送路と、 波長1.4μm帯の励起光を発生する励起光源と、 前記励起光源からの前記励起光を前記光伝送路内に入射
    させる光学手段と、 を備える光増幅装置。 2、Pr^3^+を活性物質として添加した光機能性ガ
    ラスを有して構成され、波長1.65μm帯の光を伝搬
    する光伝送路と、 波長1.4μm帯の励起光を発生する励起光源と、 前記励起光源からの前記励起光を前記光伝送路内に入射
    させる光学手段と、 前記光伝送路内からの波長1.65μm帯の光を該光伝
    送路にフィードバックする光共振器と、を備える光発振
    装置。
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