JPH05224254A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 励起光源の負荷が極端に高低することなく、
用途に応じて低雑音なもしくは高出力な希土類元素ドー
プ光ファイバ増幅器を得ることを目的とする。 【構成】 励起光源２ａ及び励起光源２ｂより出射され
た励起光は、合波器１０で合波された後、可変光分岐器
６に入射され任意の比率に２分岐される。分岐出力端ａ
７ｂより出力された励起光は合分波器ａ３ａを通じて、
分岐出力端ｂ７ｃより出力された励起光は合分波器ｂ３
ｂを通じて、希土類元素ドープ光ファイバ１に入射され
る。信号光は希土類元素ドープ光ファイバ１中で増幅さ
れ、合分波器ｂ３ｂを通過した後信号光出力端子４ｂよ
り出射される。励起光の可変光分岐器６の分岐出力端ａ
７ｂへの分岐出力と、分岐出力端ｂ７ｃへの分岐出力比
率を変えることにより、低雑音なあるいは高出力な希土
類元素ドープ光ファイバ増幅器が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、希土類元
素ドープ光ファイバに信号光及び励起光を入射して信号
光を増幅する希土類元素ドープ光ファイバ増幅器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は文献電子情報通信学会技術研究報
告Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．２０６，ＯＱＥ９０−８０，ｐ
ｐ５９−６４に記載された希土類元素ドープ光ファイバ
増幅器の構成図である。図において１は希土類元素ドー
プ光ファイバ、２ａは励起光源ａ、２ｂは励起光源ｂ、
３ａは合分波器ａ、３ｂは合分波器ｂ、４ａは信号光入
力端子、４ｂは信号光出力端子、５ａは合分波器ａ３ａ
の無反射終端ａ、５ｂは合分波器ｂ３ｂの無反射終端ｂ
である。

【０００３】次に動作について説明する。信号光入力端
子４ａより入射された信号光は、合分波器ａ３ａを通過
した後、希土類元素ドープ光ファイバ１に入射される。
励起光源ａ２ａより出射された励起光は、合分波器ａ３
ａを通過した後、希土類元素ドープ光ファイバ１に入射
される。励起光源ｂ２ｂより出射された励起光は、合分
波器ｂ３ｂを通過した後、希土類元素ドープ光ファイバ
１に入射される。希土類元素ドープ光ファイバ１中の希
土類元素に励起光が照射されることにより信号光が増幅
される。増幅された信号光は希土類元素ドープ光ファイ
バ１より出射され合分波器ａ３ａを通過した後、信号光
出力端子４ｂより出射される。

【０００４】励起光源ａ２ａを動作させ励起光源ｂ２ｂ
を非動作させた場合、励起光は希土類元素ドープ光ファ
イバ１の信号光入力側からのみ希土類元素ドープ光ファ
イバ１に入射される。この励起方法は前方励起と称され
ている。上記文献の記載によれば、前方励起にすること
により、低雑音な希土類元素ドープ光ファイバ増幅器が
得られる。反面最大光出力は小さい。このため前方励起
は、多段増幅器の初段増幅器などのように低雑音である
ことが要求される用途に適している。

【０００５】上記とは反対に、励起光源ａ２ａを非動作
させ励起光源ｂ２ｂを動作させた場合、励起光は希土類
元素ドープ光ファイバ１の信号光出力側からのみ希土類
元素ドープ光ファイバ１に入射される。この励起方法は
後方励起と称されている。上記文献の記載によれば、後
方励起にすることにより、高出力な希土類元素ドープ光
ファイバ増幅器が得られる。反面雑音は高い。このため
後方励起は、多段増幅器の終段増幅器などの高出力であ
ることが要求される用途に適している。

【０００６】励起光源ａ２ａと励起光源ｂ２ｂの両方を
動作させた場合、励起光は希土類元素ドープ光ファイバ
１の信号光入力側と信号光出力側の両方から希土類元素
ドープ光ファイバ１に入射される。この励起方法は両方
向励起と称されている。両方向励起の希土類元素ドープ
光ファイバ増幅器は、前方励起の希土類元素ドープ光フ
ァイバ増幅器と後方励起の希土類元素ドープ光ファイバ
増幅器の間の特性を示す。両方向励起の希土類元素ドー
プ光ファイバ増幅器では、希土類元素ドープ光ファイバ
信号光入力側の励起光入力と希土類元素ドープ光ファイ
バの信号光出力側の励起光入力の比率を、用途に応じて
調整することにより、適当な雑音特性と信号光出力が得
られる。両方向励起において、希土類元素ドープ光ファ
イバ１の信号光入力側より入射される励起光が、希土類
元素ドープ光ファイバ１の信号光出力側より入射される
励起光よりも大きいほど、前方励起の希土類元素ドープ
光ファイバ増幅器の特性に近くなり、より低雑音な希土
類元素ドープ光ファイバ増幅器が得られる。反対に、両
方向励起において、希土類元素ドープ光ファイバ１の信
号光出力側より入射される励起光が、希土類元素ドープ
光ファイバ１の信号光入力側より入射される励起光より
も大きいほど、後方励起の希土類元素ドープ光ファイバ
増幅器の特性に近くなり、より高出力な希土類元素ドー
プ光ファイバ増幅器が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の希土類元素ドー
プ光ファイバ増幅器は以上のように構成されているの
で、低雑音であることが要求される用途に対しては、希
土類元素ドープ光ファイバの信号光入射側の励起光入力
を大きくする必要があるため、希土類元素ドープ光ファ
イバの信号光入射側の励起光源は高負荷になりやすく、
希土類元素ドープ光ファイバの信号光出力側の励起光源
は低負荷になりやすい。反対に、高出力であることが要
求される用途に対しては、希土類元素ドープ光ファイバ
の信号光出力側の励起光入力を大きくする必要があるた
め、希土類元素ドープ光ファイバの信号光入射側の励起
光源は低負荷になりやすく、希土類元素ドープ光ファイ
バの信号光出力側の励起光源は高負荷になりやすい。励
起光源の高負荷状態は信頼性が低下するという問題点が
あった。また、低負荷状態の励起光源は増幅作用に寄与
する割合が低く、取付けコストが無駄になるという問題
点があった。

【０００８】上記の負荷が極端に低くなる励起光源は実
使用上では不要であるため、低雑音であることが要求さ
れる用途に対しては前方励起用の励起光源のみを取り付
けた構成の希土類元素ドープ光ファイバ増幅器を使用
し、高出力であることが要求される用途に対しては後方
励起用の励起光源のみを取り付けた構成の希土類元素ド
ープ光ファイバ増幅器を使用することが考えられる。し
かし、用途が変更された場合は希土類元素ドープ光ファ
イバ増幅器全体を交換する必要があり、両方向励起の希
土類元素ドープ光ファイバ増幅器の持っている用途に応
じて適当な雑音特性と信号光出力が得られるという特長
が失われ、汎用性に欠けるという問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、励起光源の負荷が極端に高くな
るあるいは低くなることなく、光ファイバの信号光入力
側から入射する励起光と光ファイバの信号光出力側から
入射する励起光の割合を容易に変えることができ、用途
に応じて低雑音な光ファイバ増幅器もしくは高出力な光
ファイバ増幅器を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ファイ
バ増幅器は、励起光源より出射された励起光を任意の比
率に分岐する可変光分岐器を備え、分岐された一方の励
起光が光ファイバの信号光入力側の合分波器を通過した
後に光ファイバに入射され、上記分岐された他方の励起
光が光ファイバの信号光出力側の合分波器を通過した後
に光ファイバに入射されるようにしたものである。

【００１１】

【作用】この発明に係る光ファイバ増幅器においては、
可変光分岐器が、励起光を任意の比率に分岐し、励起光
を分岐する比率を光ファイバの信号光入射側への分岐比
率を高くし、光ファイバの信号光出力側への分岐比率を
低くすることにより、前方励起の光ファイバ増幅器の特
性に近くなり、低雑音な光ファイバ増幅器が得られる。
反対に、励起光を分岐する比率を光ファイバの信号光入
射側への分岐比率を低くし、光ファイバの信号光出力側
への分岐比率を高くすることにより、後方励起の光ファ
イバ増幅器の特性に近くなり、より高出力な光ファイバ
増幅器が得られる。また、励起光源は一定の負荷で駆動
され負荷が極端に高くなるあるいは低くなることはな
く、用途に応じて可変光分岐器の分岐比率を変えること
により、任意に低雑音な光ファイバ増幅器もしくは高出
力な光ファイバ増幅器を得ることができる。

【００１２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例の構成図である。図に
おいて１は希土類元素ドープ光ファイバ、２ａは励起光
源ａ、３ａは合分波器ａ、３ｂは合分波器ｂ、４ａは信
号光入力端子、４ｂは信号光出力端子、５ａは合分波器
ａ３ａの無反射終端ａ、５ｂは合分波器ｂ３ｂの無反射
終端ｂ、６は可変光分岐器、７ａは可変光分岐器６の入
力端、７ｂは可変光分岐器６の分岐出力端ａ、７ｃは可
変光分岐器６の分岐出力端ｂである。

【００１３】次に動作について説明する。励起光源２ａ
より出射された励起光は、可変光分岐器入力端７ａより
可変光分岐器６に入射され、任意の比率に２分岐され、
分岐出力端ａ７ｂと分岐出力端ｂ７ｃより出力される。
分岐出力端ａ７ｂより出力された励起光は、希土類元素
ドープ光ファイバ１の信号光入射側の合分波器ａ３ａに
より、信号光入力端子４ａより入射した信号光と合波さ
れ、希土類元素ドープ光ファイバに入射される。分岐出
力端ｂ７ｃより出力された励起光は、希土類元素ドープ
光ファイバ１の信号光出射側の合分波器ｂ３ｂを通過し
た後、希土類元素ドープ光ファイバ１に入射される。希
土類元素ドープ光ファイバ１に入射された信号光は、希
土類元素ドープ光ファイバ１中の希土類元素の作用によ
り増幅され、希土類元素ドープ光ファイバ１より出射さ
れ合分波器ｂ３ｂを通過した後、信号光出力端子４ｂよ
り出射される。

【００１４】図２は可変光分岐器６の一構成例を示す図
である。図において７ａは可変光分岐器６の入力端、７
ｂは可変光分岐器６の分岐出力端ａ、７ｃは可変光分岐
器６の分岐出力端ｂ、８は反射率／透過率可変円板、９
は全反射ミラーである。入力端７ａより入射された励起
光は反射率／透過率可変円板８により２分岐され、分岐
された一方は出力端ａ７ｂより出力され、別の分岐され
た一方は全反射ミラー９で折り返された後、分岐出力端
ｂ７ｃより出力される。反射率／透過率可変円板８の表
面には、円周方向に反射率／透過率が連続的に変化する
薄膜が施されており、反射率／透過率可変円板８を回転
させることにより反射率／透過率が変化し、分岐出力端
ａ７ｂと分岐出力端ｂ７ｃに任意の比率で励起光が出力
される。

【００１５】励起光の可変光分岐器６の分岐出力端ａ７
ｂへの分岐比率を高くし、可変光分岐器６の分岐出力端
ｂ７ｃへの分岐比率を低くすることにより、前方励起の
希土類元素ドープ光ファイバ増幅器の特性に近くなり、
低雑音な希土類元素ドープ光ファイバ増幅器が得られ
る。反対に、励起光の可変光分岐器６の分岐出力端ａ７
ｂへの分岐比率を低くし、可変光分岐器６の分岐出力端
ｂ７ｃへの分岐比率を高くすることにより、後方励起の
希土類元素ドープ光ファイバ増幅器の特性に近くなり、
より高出力な希土類元素ドープ光ファイバ増幅器が得ら
れる。

【００１６】分岐比率の変更は、反射率／透過率可変円
板８を回転させることで行えるため極めて容易である。
このため、用途に応じて適当な雑音特性と信号光出力特
性を持つ希土類元素ドープ光ファイバ増幅器の実現が容
易で、汎用性の高い希土類元素ドープ光ファイバ増幅器
が実現できる。また、励起光源は一定負荷の状態で駆動
されているため、高負荷や低負荷にはならない。

【００１７】以上のように、この実施例では、励起光の
照射により信号光を増幅する希土類元素を光ファイバに
ドープした希土類元素ドープ光ファイバと、励起光を出
力する励起光源と、上記希土類元素ドープ光ファイバの
一端と光学的に結合された励起光と信号光の合分波器ａ
と、上記希土類元素ドープ光ファイバの一端と異なる端
と光学的に結合された励起光と信号光の合分波器ｂを備
えた希土類元素ドープ光ファイバ増幅器において、上記
励起光源より出射された励起光を任意の比率に２分岐す
る可変光分岐器を備え上記可変光分岐器の分岐の一方が
上記合分波器ａと光学的に結合され、上記可変光分岐器
の分岐の他方が上記合分波器ｂと光学的に結合されたこ
とを特徴とする希土類元素ドープ光ファイバ増幅器を説
明した。

【００１８】実施例２．以下、この発明の別の一実施例
を図について説明する。図３はこの発明の別の一実施例
の構成図である。図において１は希土類元素ドープ光フ
ァイバ、２ａは励起光源ａ、２ｂは励起光源ｂ、３ａは
合分波器ａ、３ｂは合分波器ｂ、４ａは信号光入力端
子、４ｂは信号光出力端子、５ａは合分波器ａ３ａの無
反射終端ａ、５ｂは合分波器ｂ３ｂの無反射終端ｂ、６
は可変光分岐器、７ａは可変光分岐器６の入力端、７ｂ
は可変光分岐器６の分岐出力端ａ、７ｃは可変光分岐器
６の分岐出力端ｂ、１０は合波器である。

【００１９】次に動作について説明する。励起光源２ａ
より出射された励起光及び励起光源２ｂより出射された
励起光は、合波器１０で合波された後、可変光分岐器入
力端７ａより可変光分岐器６に入射される。以後の動作
は、上記実施例１の動作と同様である。また、上記実施
例１と同様に、用途に応じて適当な雑音特性と信号光出
力特性を持つ希土類元素ドープ光ファイバ増幅器の実現
が容易で、励起光源２ａ及び励起光源２ｂはいづれも一
定負荷の状態で駆動されているため高負荷や低負荷には
ならず、汎用性の高い希土類元素ドープ光ファイバ増幅
器が実現できる。

【００２０】実施例３．上記実施例において、可変光分
岐器６は、反射率／透過率可変円板８を回転させること
により、励起光を任意の比率に分岐する場合を示した
が、回転により比率を決定する場合に限らず、角度の変
更により反射率／透過率を変更させるような場合でもか
まわない。あるいは、前述のようにメカニカルな変更に
限らず、部品の材質を変更したり、制御回路により、電
界・磁界を変更したりすることにより反射率／透過率を
変化させるような場合でもかまわない。

【００２１】実施例４．上記実施例においては、合分波
器３ａ、３ｂを用いて励起光と信号光とを合波させる場
合を示したが、光カップラや合波器等の合分波器以外の
合波手段を用いてもかまわない。

【００２２】実施例５．上記実施例においては、希土類
元素をドープした光ファイバの場合を例にして説明した
が、その他の光ファイバでも励起光により増幅される性
質がある光ファイバであれば、この発明が適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る光ファイ
バ増幅器によれば、用途に応じて構成を変更する必要な
く容易に低雑音な光ファイバ増幅器あるいは高出力な光
ファイバ増幅器が実現でき、励起光源は高負荷や低負荷
にはならず、信頼性が確保できると共に効率良く増幅作
用に寄与できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による希土類元素ドープ光
ファイバ増幅器の構成図である。

【図２】この発明の一実施例に用いる可変光分岐器の一
構成例を示す図である。

【図３】この発明の別の一実施例による希土類元素ドー
プ光ファイバ増幅器の構成図である。

【図４】従来の希土類元素ドープ光ファイバ増幅器の構
成図である。

【符号の説明】

１ 希土類元素ドープ光ファイバ励起光源 ２ａ 励起光源ａ ２ｂ 励起光源ｂ ３ａ 合分波器ａ ３ｂ 合分波器ｂ ４ａ 信号光入力端子 ４ｂ 信号光出力端子 ５ａ 合分波器ａの無反射終端ａ ５ｂ 合分波器ｂの無反射終端ｂ ６ 可変光分岐器 ７ａ 可変光分岐器入力端 ７ｂ 可変光分岐器の分岐出力端ａ ７ｃ 可変光分岐器の分岐出力端ｂ ８ 反射率／透過率可変円板 ９ 全反射ミラー １０ 合波器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要素を有する光ファイバ増幅器 （ａ）信号光を入力して出力する光ファイバ、（ｂ）励
   起光を出力する励起光源、（ｃ）上記励起光源からの励
   起光を任意の比率に分岐する可変光分岐器、（ｄ）上記
   光ファイバの信号光の入力側と出力側にそれぞれ配置さ
   れ、上記可変光分岐器により分岐された励起光と光ファ
   イバの信号光を合波する合波手段。