JPH05152691A - 光フアイバ増幅器 - Google Patents
光フアイバ増幅器Info
- Publication number
- JPH05152691A JPH05152691A JP31602291A JP31602291A JPH05152691A JP H05152691 A JPH05152691 A JP H05152691A JP 31602291 A JP31602291 A JP 31602291A JP 31602291 A JP31602291 A JP 31602291A JP H05152691 A JPH05152691 A JP H05152691A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber amplifier
- optical
- fibers
- doped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は光ファイバ増幅器に関し、高出力で且
つ低雑音な動作が可能な光ファイバ増幅器の提供を目的
とする。 【構成】ドープファイバをそれぞれ備えた複数の光ファ
イバ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３を、信号光
入力側から飽和利得が高い順に直列に接続して構成す
る。
つ低雑音な動作が可能な光ファイバ増幅器の提供を目的
とする。 【構成】ドープファイバをそれぞれ備えた複数の光ファ
イバ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３を、信号光
入力側から飽和利得が高い順に直列に接続して構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は希土類元素がドープされ
た光ファイバを備えた光ファイバ増幅器に関する。
た光ファイバを備えた光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】光をそのまま増幅する光増幅器は、高速の
電子回路が不要である、多数の波長の光を一括して増幅
することができる、半導体レーザによる励起で高い利得
を得ることができるといった優れた特性を有しており、
種々のシステムへの適用が可能である。この種の光増幅
器の一形態として、希土類元素（Ｅｒ，Ｎｄ，Ｙｂ等）
をコアにドープした光ファイバ（本願明細書中「ドープ
ファイバ」とも言う。）を用いてなる光ファイバ増幅器
がある。
電子回路が不要である、多数の波長の光を一括して増幅
することができる、半導体レーザによる励起で高い利得
を得ることができるといった優れた特性を有しており、
種々のシステムへの適用が可能である。この種の光増幅
器の一形態として、希土類元素（Ｅｒ，Ｎｄ，Ｙｂ等）
をコアにドープした光ファイバ（本願明細書中「ドープ
ファイバ」とも言う。）を用いてなる光ファイバ増幅器
がある。
【０００３】光ファイバ増幅器を光中継器として用いて
長距離の伝送を行う場合、光ファイバ増幅器を挿入する
ことにより信号のＳ／Ｎが劣化して、伝送距離が制限さ
れる。個々の光ファイバ増幅器におけるＳ／Ｎの劣化
は、入力信号のＳ／Ｎと出力信号のＳ／Ｎの比に相当す
る雑音指数Ｆで表され、この雑音指数Ｆは小さい程よ
い。一方、中継間隔を伸ばすためには、光増幅器の出力
光パワー（利得に対応）は大きい方がよい。そこで、高
出力で低雑音な光ファイバ増幅器が要望されている。
長距離の伝送を行う場合、光ファイバ増幅器を挿入する
ことにより信号のＳ／Ｎが劣化して、伝送距離が制限さ
れる。個々の光ファイバ増幅器におけるＳ／Ｎの劣化
は、入力信号のＳ／Ｎと出力信号のＳ／Ｎの比に相当す
る雑音指数Ｆで表され、この雑音指数Ｆは小さい程よ
い。一方、中継間隔を伸ばすためには、光増幅器の出力
光パワー（利得に対応）は大きい方がよい。そこで、高
出力で低雑音な光ファイバ増幅器が要望されている。
【０００４】
【従来の技術】従来、増幅すべき信号光と、信号光の波
長とは異なる波長の励起光とがドープファイバ内を同方
向又は逆方向の伝搬するようにし、ドープファイバの一
端から増幅された信号光を取り出すように構成された光
ファイバ増幅器が知られている。このような光ファイバ
増幅器においては、励起光のパワーや伝搬方向或いはド
ープファイバの長さを最適化することによって、できる
だけ高出力で低雑音な光増幅器が実現されるようにして
いた。
長とは異なる波長の励起光とがドープファイバ内を同方
向又は逆方向の伝搬するようにし、ドープファイバの一
端から増幅された信号光を取り出すように構成された光
ファイバ増幅器が知られている。このような光ファイバ
増幅器においては、励起光のパワーや伝搬方向或いはド
ープファイバの長さを最適化することによって、できる
だけ高出力で低雑音な光増幅器が実現されるようにして
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバ増幅器にお
いて励起光パワーが一定である場合には、出力光パワー
は入力光パワーによって決まり、より高い出力光パワー
が必要な場合には、入力光パワーを高くしなければなら
ない。一方、出力光パワーは、入力光パワーが小さい領
域では入力光パワーの増大に従って増大するが、入力光
パワーが大きい領域では利得が飽和し、この領域では雑
音指数が増大する。従って、高出力で且つ低雑音な動作
には限界があることになる。
いて励起光パワーが一定である場合には、出力光パワー
は入力光パワーによって決まり、より高い出力光パワー
が必要な場合には、入力光パワーを高くしなければなら
ない。一方、出力光パワーは、入力光パワーが小さい領
域では入力光パワーの増大に従って増大するが、入力光
パワーが大きい領域では利得が飽和し、この領域では雑
音指数が増大する。従って、高出力で且つ低雑音な動作
には限界があることになる。
【０００６】本発明の目的は、高出力で且つ低雑音な動
作が可能な光ファイバ増幅器を提供することである。
作が可能な光ファイバ増幅器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の光ファイ
バ増幅器の構成要素の接続図である。本発明の光ファイ
バ増幅器は、ドープファイバをそれぞれ備えた複数の光
ファイバ増幅器１−１，１−２，１−３，…を、信号光
入力側から飽和利得が高い順に直列に接続して構成され
る。尚、図においては、光ファイバ増幅器ユニットの数
が３であるとしている。
バ増幅器の構成要素の接続図である。本発明の光ファイ
バ増幅器は、ドープファイバをそれぞれ備えた複数の光
ファイバ増幅器１−１，１−２，１−３，…を、信号光
入力側から飽和利得が高い順に直列に接続して構成され
る。尚、図においては、光ファイバ増幅器ユニットの数
が３であるとしている。
【０００８】
【作用】図２は本発明の原理説明図である。図２（Ａ）
において、１０１，１０２，１０３はそれぞれ光ファイ
バ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３における利得
Ｇと出力光パワーＰ0 の関係を表すグラフ、図２（Ｂ）
において、１１１，１１２，１１３はそれぞれ光ファイ
バ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３における雑音
指数Ｆと出力光パワーＰ0 の関係を表すグラフである。
において、１０１，１０２，１０３はそれぞれ光ファイ
バ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３における利得
Ｇと出力光パワーＰ0 の関係を表すグラフ、図２（Ｂ）
において、１１１，１１２，１１３はそれぞれ光ファイ
バ増幅器ユニット１−１，１−２，１−３における雑音
指数Ｆと出力光パワーＰ0 の関係を表すグラフである。
【０００９】各光ファイバ増幅器ユニットは、利得が一
定で飽和していない領域Ａ，Ｂ，Ｃで動作させられる。
このとき、各光ファイバ増幅器ユニットの雑音指数は図
２（Ｂ）に示すように十分小さい。
定で飽和していない領域Ａ，Ｂ，Ｃで動作させられる。
このとき、各光ファイバ増幅器ユニットの雑音指数は図
２（Ｂ）に示すように十分小さい。
【００１０】従って全体として高出力で且つ低雑音な光
増幅が可能になる。尚、各ユニットの雑音指数をＦ1 ，
Ｆ2 ，Ｆ3 とし、各ユニットの利得をＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3
としたとき、全体としての雑音指数Ｆは次の式で表され
る。
増幅が可能になる。尚、各ユニットの雑音指数をＦ1 ，
Ｆ2 ，Ｆ3 とし、各ユニットの利得をＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3
としたとき、全体としての雑音指数Ｆは次の式で表され
る。
【００１１】Ｆ＝Ｆ1 ＋Ｆ2 ／Ｇ1 ＋Ｆ3／Ｇ1 Ｇ2 比較のために、図２（Ｃ）に従来の一段構成の光ファイ
バ増幅器における利得飽和特性及び雑音特性を示す。よ
り高い出力光パワーを得るためには、入力光パワーを高
くしなくてはならなく、その場合に図２（Ｃ）における
領域Ｄとなり、利得が飽和し雑音指数が高くなってしま
う。
バ増幅器における利得飽和特性及び雑音特性を示す。よ
り高い出力光パワーを得るためには、入力光パワーを高
くしなくてはならなく、その場合に図２（Ｃ）における
領域Ｄとなり、利得が飽和し雑音指数が高くなってしま
う。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図３は本発
明の実施例における光ファイバ増幅器ユニットのブロッ
ク図である。この光ファイバ増幅器ユニット１は、光ア
イソレータ２と、光合波器及び励起レーザ３と、ドープ
ファイバ４と、光アイソレータ５と、光フィルタ６とか
ら構成される。
明の実施例における光ファイバ増幅器ユニットのブロッ
ク図である。この光ファイバ増幅器ユニット１は、光ア
イソレータ２と、光合波器及び励起レーザ３と、ドープ
ファイバ４と、光アイソレータ５と、光フィルタ６とか
ら構成される。
【００１３】光アイソレータ２を順方向に透過した信号
光（例えば波長１．５５μｍ）は、光合波器及び励起レ
ーザ３で励起光（例えば波長１．４９μｍ）と合波さ
れ、これら信号光及び励起光は、ドープファイバ４に入
射する。ドープファイバ４におけるドープ元素はこの実
施例ではＥｒ（エルビウム）である。ドープファイバ４
からの光は、光アイソレータ５を順方向に透過して、光
フィルタ６に入射する。光フィルタ６では信号光のみが
取り出され、この信号光が出力される。
光（例えば波長１．５５μｍ）は、光合波器及び励起レ
ーザ３で励起光（例えば波長１．４９μｍ）と合波さ
れ、これら信号光及び励起光は、ドープファイバ４に入
射する。ドープファイバ４におけるドープ元素はこの実
施例ではＥｒ（エルビウム）である。ドープファイバ４
からの光は、光アイソレータ５を順方向に透過して、光
フィルタ６に入射する。光フィルタ６では信号光のみが
取り出され、この信号光が出力される。
【００１４】図４は本実施例における光ファイバ増幅器
のブロック図である。この例では、図３のような光ファ
イバ増幅器ユニットを３つ用い、これら光ファイバ増幅
器ユニット１−１，１−２，１−３を信号光入力側から
この順に直列に接続している。ユニット１−１における
ドープファイバ４−１とユニット１−２におけるドープ
ファイバ４−２とユニット１−３におけるドープファイ
バ４−３は同一仕様であり、その長さを異ならせて飽和
利得を異ならせている。即ち、ドープファイバ４−１，
４−２，４−３の長さはこの順に短くなる。
のブロック図である。この例では、図３のような光ファ
イバ増幅器ユニットを３つ用い、これら光ファイバ増幅
器ユニット１−１，１−２，１−３を信号光入力側から
この順に直列に接続している。ユニット１−１における
ドープファイバ４−１とユニット１−２におけるドープ
ファイバ４−２とユニット１−３におけるドープファイ
バ４−３は同一仕様であり、その長さを異ならせて飽和
利得を異ならせている。即ち、ドープファイバ４−１，
４−２，４−３の長さはこの順に短くなる。
【００１５】図５（Ａ）は、図３に示された光ファイバ
増幅器ユニットのみからなる光ファイバ増幅器における
利得特性及び雑音特性を示すグラフであり、これは一段
構成の従来の光ファイバ増幅器の特性に対応している。
図５（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図２（Ａ），（Ｂ）に対
応しており、本実施例における利得飽和特性及び雑音特
性を示している。
増幅器ユニットのみからなる光ファイバ増幅器における
利得特性及び雑音特性を示すグラフであり、これは一段
構成の従来の光ファイバ増幅器の特性に対応している。
図５（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図２（Ａ），（Ｂ）に対
応しており、本実施例における利得飽和特性及び雑音特
性を示している。
【００１６】図３の構成において、図５（Ａ）のＥ点で
動作させると、出力光パワーは１０ｄＢｍとなり、雑音
指数は６ｄＢとなる。また、図４の構成において、図５
（Ｂ）における最終段の特性を考慮して、Ｆ点で動作さ
せると、出力光パワーは１１ｄＢｍとなり、雑音指数は
前述の式から５．１ｄＢとなる。
動作させると、出力光パワーは１０ｄＢｍとなり、雑音
指数は６ｄＢとなる。また、図４の構成において、図５
（Ｂ）における最終段の特性を考慮して、Ｆ点で動作さ
せると、出力光パワーは１１ｄＢｍとなり、雑音指数は
前述の式から５．１ｄＢとなる。
【００１７】このように本実施例によると、出力光パワ
ーは約１ｄＢｍ改善され、雑音指数は約１ｄＢ改善され
ていることがわかる。従って、高出力で且つ低雑音な動
作が可能になる。
ーは約１ｄＢｍ改善され、雑音指数は約１ｄＢ改善され
ていることがわかる。従って、高出力で且つ低雑音な動
作が可能になる。
【００１８】本実施例においては、ドープファイバの長
さを異ならせることにより各光ファイバ増幅器ユニット
における飽和利得を調整しているが、ドープファイバへ
の希土類元素のドープ濃度を異ならせることにより、各
光ファイバ増幅器ユニットにおける飽和利得を調整する
ようにしてもよい。この場合、ドープ濃度が高い程飽和
利得が高くなる。
さを異ならせることにより各光ファイバ増幅器ユニット
における飽和利得を調整しているが、ドープファイバへ
の希土類元素のドープ濃度を異ならせることにより、各
光ファイバ増幅器ユニットにおける飽和利得を調整する
ようにしてもよい。この場合、ドープ濃度が高い程飽和
利得が高くなる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高出力で且つ低雑音な動作が可能な光ファイバ増幅器の
提供が可能になるという効果を奏する。
高出力で且つ低雑音な動作が可能な光ファイバ増幅器の
提供が可能になるという効果を奏する。
【図１】本発明における光ファイバ増幅器ユニット間の
接続図である。
接続図である。
【図２】本発明の原理説明図である。
【図３】本発明の実施例における光ファイバ増幅器ユニ
ットのブロック図である。
ットのブロック図である。
【図４】本発明の実施例における光ファイバ増幅器のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】本発明の実施例における各特性を示すグラフで
ある。
ある。
１（１−１，１−２，１−３） 光ファイバ増幅器ユニ
ット ２，５ 光アイソレータ ４（４−１，４−２，４−３） ドープファイバ ６ 光フィルタ
ット ２，５ 光アイソレータ ４（４−１，４−２，４−３） ドープファイバ ６ 光フィルタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/094 3/131 8934−4Ｍ
Claims (3)
- 【請求項１】 希土類元素がドープされた光ファイバ(4
-1,4-2,4-3) をそれぞれ備えた複数の光ファイバ増幅器
ユニット(1-1,1-2,1-3) を、信号光入力側から飽和利得
が高い順に直列に接続したことを特徴とする光ファイバ
増幅器。 - 【請求項２】 上記光ファイバ増幅器ユニットにおける
飽和利得の調整は上記光ファイバの長さにによりなされ
ていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増
幅器。 - 【請求項３】 上記光ファイバ増幅器ユニットにおける
飽和利得の調整は上記光ファイバへの希土類元素のドー
プ濃度によりなされていることを特徴とする請求項１に
記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31602291A JPH05152691A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31602291A JPH05152691A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152691A true JPH05152691A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18072381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31602291A Withdrawn JPH05152691A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08255940A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Fujitsu Ltd | 光増幅器 |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP31602291A patent/JPH05152691A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08255940A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Fujitsu Ltd | 光増幅器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |