JPH0537047A - Optical active element - Google Patents

Optical active element

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JPH0537047A
JPH0537047A JP3193302A JP19330291A JPH0537047A JP H0537047 A JPH0537047 A JP H0537047A JP 3193302 A JP3193302 A JP 3193302A JP 19330291 A JP19330291 A JP 19330291A JP H0537047 A JPH0537047 A JP H0537047A
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JP
Japan
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light
optical
wavelength
fiber
excitation light
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Pending
Application number
JP3193302A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Nakazato
浩二 中里
Masashi Onishi
正志 大西
Takashi Kogo
隆司 向後
Yoshiaki Miyajima
義昭 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0537047A publication Critical patent/JPH0537047A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an optical active element capable of photo-amplifying at a wavelength 1.3mum band, a photo-amplifier using it, and the like. CONSTITUTION:An Nd is added to a central core 2a as an active matter for amplifying a signal beam in a wavelength 1.3mum band. A Yb is added to a core 2b arranged in parallel, as a matter absorbing an unnecessary beam (a wavelength 1.05 to 1.06mum) that the Nd generates. From a left end of the core 2a, the signal beam in a wavelength 1.3mum band and an excited beam in a wavelength 0.8mum come in. While the excited beam reciprocates between the cores 2a, 2b, it excites the Nd inside the core 2a. On the other hand, while the signal beam in a wavelength 1.3mum band also reciprocates between the cores 2a, 2b, it induces the Nd to produce an induced emission beam in a wavelength 1.3mum band. Thus, a photo-amplification at a wavelength 1.3mum band can be made. In this embodiment, as the unnecessary beam that the Nd generates is absorbed in the core 2b, a photo-amplification gain can be elevated.

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1.3μm帯その他の波
長帯域での光増幅等に使用される光能動素子、光能動装
置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ及び導波路素子レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical active device, an optical active device, a fiber amplifier, a waveguide device amplifier, a fiber laser and a waveguide device laser used for optical amplification in the 1.3 .mu.m band and other wavelength bands. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】希土類元素を添加した光機能性ガラス
は、一般に1.310±0.025μmの範囲で行われ
る波長1.3μm帯での光通信に使用するファイバ増幅
器、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の光能動装置へ
の応用が考えられている。
2. Description of the Related Art Optical functional glass doped with a rare earth element is generally used for optical communication in the 1.3 .mu.m wavelength band in the range of 1.310. +-. 0.025 .mu.m, such as fiber amplifier, fiber sensor, fiber laser, etc. Is considered to be applied to photoactive devices.

【0003】例えば、燐酸塩系の多成分ガラスにネオジ
ムイオン(Nd3+)を添加した多成分ガラスを準備し、
このガラスから形成した光ファイバのレーザ発振特性に
ついて評価した旨の報告(ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No.2, pp121-122)等がなされている。さらに
最近、波長1.3μm付近で光増幅を実現する活性物質
としてプラセオジウムイオン(Pr3+)を添加した光フ
ァイバについても報告されている(OFC '90 Post Deadl
inePapers(PD2-1) )。
For example, a multi-component glass prepared by adding neodymium ion (Nd 3+ ) to a phosphate-based multi-component glass,
Report on evaluation of laser oscillation characteristics of optical fiber formed from this glass (ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No. 2, pp121-122), etc. More recently, an optical fiber doped with praseodymium ion (Pr 3+ ) as an active substance that realizes optical amplification around a wavelength of 1.3 μm has also been reported (OFC '90 Post Deadl
inePapers (PD2-1)).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の報告に
示されるNd3+添加の多成分ガラスでは、Nd3+の波長
1.32μmでの蛍光ピークが比較的微弱であること等
に起因して、励起光の入力強度を増大させても、波長
1.3μm帯の領域内で十分な利得を得ることができな
かった。図1は、励起光の入力強度を増大させた場合の
波長1.3μm帯光の増幅度を示したものである。ある
入力強度を境として、波長1.3μm帯光の増幅に対応
する電子遷移 49/2 413/2よりも、波長1.05
〜1.06μm帯の誘導放出に対応する電子遷移 4
9/2 411/2が優勢になることがわかる。この結果、
波長1.3μm帯光の増幅が制限されることとなる。
However, in the multi-component glass containing Nd 3+ shown in the above report, the fluorescence peak of Nd 3+ at a wavelength of 1.32 μm is relatively weak. As a result, even if the input intensity of the pumping light is increased, a sufficient gain cannot be obtained in the 1.3 μm wavelength band region. FIG. 1 shows the amplification degree of light of 1.3 μm wavelength band when the input intensity of pumping light is increased. With a certain input intensity as a boundary, a wavelength of 1.05 rather than an electronic transition 4 F 9/24 I 13/2 corresponding to amplification of light of wavelength 1.3 μm band
Electronic transition 4 F corresponding to stimulated emission in the ~ 1.06 μm band
9/24 It turns out that I 11/2 becomes dominant. As a result,
Amplification of light having a wavelength of 1.3 μm will be limited.

【0005】図2は、上記の問題を解決するために提案
されたもので、Nd3+添加ファイバ302の両端或いは
その中間に、波長1.05〜1.06μm帯光を遮断、
分波するカプラ304a、304bを配置し、その出力
側に0.8μm帯光をカットするフィルタ306を配置
する。図示のような装置では、カプラ等304a、30
4bを光路中に挿入することに起因して波長1.3μm
帯の信号光の損失が避けられないといった問題があっ
た。さらに、波長1.05〜1.06μm帯光の除去が
部分的にしか行われないため、励起光入力を大きくして
ゆくと、やはり波長1.05〜1.06μm帯での誘導
放出が発生、増大してしまうといった問題があった。
FIG. 2 is a proposal for solving the above problem, in which light having a wavelength of 1.05 to 1.06 μm is cut off at both ends of the Nd 3+ -doped fiber 302 or in the middle thereof.
The couplers 304a and 304b for demultiplexing are arranged, and the filter 306 for cutting 0.8 μm band light is arranged on the output side thereof. In the device as shown, the couplers 304a, 30
Wavelength of 1.3 μm due to insertion of 4b into the optical path
There was a problem that loss of signal light in the band was unavoidable. Furthermore, since the removal of light in the wavelength band of 1.05 to 1.06 μm is only partially performed, when the excitation light input is increased, stimulated emission in the wavelength band of 1.05 to 1.06 μm also occurs. There was a problem that it would increase.

【0006】そこで、本発明は、波長1.3μm帯その
他の帯域での発光・光増幅等を妨害する不要光を除去す
ることにより、波長1.3μm帯その他の帯域での光増
幅を可能にする、或いはその増幅率を高める得る光能動
素子を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention enables optical amplification in the 1.3 μm band and other bands by removing unnecessary light that interferes with light emission and optical amplification in the 1.3 μm band and other bands. It is an object of the present invention to provide a photoactive device that can increase or increase its amplification factor.

【0007】また、本発明は、上記光能動素子を備える
光能動装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an optical active device including the above-mentioned optical active element.

【0008】また、本発明は、上記光能動装置から構成
したファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ、導波路素子レーザ等を提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a fiber amplifier, a waveguide element amplifier, a fiber laser, a waveguide element laser and the like which are composed of the above optical active device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明にかかる光能動素子は、(a)ホスト
ガラスに希土類元素を活性物質として添加した光機能性
ガラスから形成された第1の光伝送路と、(b)特定波
長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスから形成され
た第2の光伝送路と、を備える。ここに、第1及び第2
の光伝送路は、所定の結合領域で略平行に配置されてい
る。
In order to solve the above problems, the photoactive element according to the present invention comprises: (a) a photofunctional glass formed by adding a rare earth element as an active substance to a host glass. 1) and (b) a second optical transmission line formed of optical functional glass that absorbs only unnecessary light of a specific wavelength. Where the first and second
The optical transmission lines of are arranged substantially parallel to each other in a predetermined coupling region.

【0010】この光能動素子は、例えば光ファイバ、導
波路素子等として実施することができる。また、活性物
質となる希土類元素としては、Ndの他、Yb、Dy、
Sm、Pm、Er等の使用が可能である。
This optically active element can be implemented, for example, as an optical fiber, a waveguide element or the like. Further, as the rare earth element which becomes the active substance, in addition to Nd, Yb, Dy,
It is possible to use Sm, Pm, Er and the like.

【0011】上記光能動素子において、第1又は第2の
光伝送路に入射した励起光、信号光等の必要光は、上記
の結合領域で第1及び第2の光伝送路間を往復する。第
1の光伝送路を伝播する励起光によって励起された希土
類元素は、信号光等の波長に等しい必要な放出光ととも
に特定波長の不要光を発生し得るが、この不要光は第2
の光伝送路で吸収される。よって、不要光の発生に起因
して信号光等の波長に等しい必要な誘導放出光の発生が
妨げられることを防止できる。かかる光能動素子は、光
増幅器、レーザ、光スイッチ等各種の装置に応用するこ
とができる。
In the above-mentioned optically active element, necessary light such as pumping light and signal light that have entered the first or second optical transmission line reciprocates between the first and second optical transmission lines in the coupling region. . The rare earth element excited by the pumping light propagating through the first optical transmission line may generate unnecessary light of a specific wavelength together with necessary emitted light equal to the wavelength of the signal light or the like.
Is absorbed by the optical transmission line. Therefore, it is possible to prevent the generation of necessary stimulated emission light equal to the wavelength of the signal light or the like due to the generation of unnecessary light. Such an optical active element can be applied to various devices such as an optical amplifier, a laser, and an optical switch.

【0012】本発明の光能動装置は、(a)光ファイバ
に形成した上記の光能動素子と、(b)希土類元素を励
起する励起光を発生する励起光源と、(c)励起光を励
起光源から光能動素子の第1のファイバコアに入射させ
る励起光結合手段とを備える。
An optical active device according to the present invention comprises (a) the above-mentioned optical active element formed in an optical fiber, (b) an excitation light source for generating excitation light for exciting a rare earth element, and (c) excitation light for excitation. Excitation light coupling means for making the first fiber core of the optically active element incident from the light source.

【0013】上記光能動装置において、励起光結合手段
により光能動素子内に導入された励起光によって第1の
光伝送路内の希土類元素が励起される。励起された希土
類元素からの特定波長の不要光は第2の光伝送路で吸収
される。この結果、不要光によって必要な放出光の発生
が妨げられることを防止できる。つまり、上記特定波長
の不要光に誘導されて上記特定波長の放出光が発生する
ことを抑制でき、必要な放出光の発生確率が減少するこ
とを防止できる。励起された希土類元素が発生した必要
な放出光、或いは第1の光伝送路に入射した信号光は、
更に希土類元素を誘導して誘導放出光を高い効率で発生
させ、この帯域での光増幅機能、光スイッチ機能、光セ
ンサ機能等の諸機能の発揮を容易にする。
In the above-mentioned photoactive device, the rare earth element in the first optical transmission line is excited by the pumping light introduced into the photoactive element by the pumping light coupling means. Unwanted light of a specific wavelength from the excited rare earth element is absorbed by the second optical transmission line. As a result, it is possible to prevent unnecessary light from interfering with the generation of necessary emitted light. That is, it is possible to suppress the generation of the emitted light of the specific wavelength induced by the unnecessary light of the specific wavelength, and it is possible to prevent the generation probability of the necessary emitted light from decreasing. The necessary emission light generated by the excited rare earth element or the signal light incident on the first optical transmission line is
Further, it induces a rare earth element to generate stimulated emission light with high efficiency, and facilitates exhibiting various functions such as an optical amplification function, an optical switch function, and an optical sensor function in this band.

【0014】本発明のファイバ増幅器は、(a)ホスト
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)波長1.3μm帯の信号光を第1及び第2のファ
イバコアに導く信号光結合手段とを備える。なお、特定
波長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスとしては、
励起光及び信号光を吸収しないで波長1.05〜1.0
6μm帯その他の不要光を吸収するものとして、例えば
Yb、Dy、Sm、Pm、Er等を添加したガラスを使
用することができる。
The fiber amplifier of the present invention comprises: (a) a first fiber core formed of an optical functional glass obtained by adding Nd as an active substance to a host glass, and an optical functional element that absorbs only unnecessary light of a specific wavelength. An optical active element having a second fiber core formed of glass, wherein the first and second fiber cores are arranged substantially parallel to each other in a predetermined coupling region; and (b) a wavelength of 0 for exciting Nd. An excitation light source for generating excitation light of 0.8 μm, and (c) excitation light coupling means for guiding the excitation light from the excitation light source to the first and second fiber cores,
(D) Signal light coupling means for guiding the signal light in the 1.3 μm wavelength band to the first and second fiber cores. As an optical functional glass that absorbs only unwanted light of a specific wavelength,
Wavelength 1.05 to 1.0 without absorbing excitation light and signal light
As a material that absorbs unnecessary light in the 6 μm band or the like, for example, glass to which Yb, Dy, Sm, Pm, Er or the like is added can be used.

【0015】上記ファイバ増幅器において、励起光結合
手段により光能動素子内に導入された波長0.8μmの
励起光によって第1のファイバコア内のNdが励起され
る。励起されたNdからの波長1.05〜1.06μm
の不要光は第2のファイバコアで吸収される。よって、
不要光によって必要な波長1.3μm帯の放出光の発生
が妨げられることを防止できる。この状態で第1のファ
イバコアに入射した信号光は、Ndを誘導して誘導放出
光を高い効率で発生させ、波長1.3μm帯での光増幅
が可能になる。
In the above fiber amplifier, Nd in the first fiber core is pumped by the pumping light having a wavelength of 0.8 μm introduced into the photoactive element by the pumping light coupling means. Wavelength from excited Nd 1.05 to 1.06 μm
Unnecessary light is absorbed by the second fiber core. Therefore,
It is possible to prevent the unnecessary light from interfering with the generation of the emitted light in the required wavelength band of 1.3 μm. In this state, the signal light incident on the first fiber core induces Nd to generate stimulated emission light with high efficiency, which enables optical amplification in the wavelength band of 1.3 μm.

【0016】本発明のファイバレーザは、(a)ホスト
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)第1及び第2のファイバコア内からの波長1.3
μm帯又はその近傍の光をこの第1及び第2のファイバ
コアにフィードバックする共振器構造とを備える。
The fiber laser of the present invention comprises: (a) a first fiber core formed of an optical functional glass obtained by adding Nd as an active substance to a host glass, and an optical functional element that absorbs only unnecessary light of a specific wavelength. An optical active element having a second fiber core formed of glass, wherein the first and second fiber cores are arranged substantially parallel to each other in a predetermined coupling region; and (b) a wavelength of 0 for exciting Nd. An excitation light source for generating excitation light of 0.8 μm, and (c) excitation light coupling means for guiding the excitation light from the excitation light source to the first and second fiber cores,
(D) 1.3 wavelengths from within the first and second fiber cores
and a resonator structure for feeding back light in or near the μm band to the first and second fiber cores.

【0017】上記のファイバレーザにおいて、励起光結
合手段により第1及び第2のファイバコア内に導入され
た波長0.8μmの励起光によって第1のファイバコア
内のNdが励起される。励起されたNdからの波長1.
05〜1.06μmの不要光は第2のファイバコアで吸
収される。よって、不要光によって必要な波長1.3μ
m帯の放出光の発生が妨げられることを防止できるばか
りでなく、第1のファイバコアで発生した波長1.3μ
m帯の放出光は、Ndを誘導して誘導放出光を高い効率
で発生させ、波長1.3μm帯でのレーザ発振が可能に
なる。
In the above fiber laser, Nd in the first fiber core is excited by the excitation light having the wavelength of 0.8 μm introduced into the first and second fiber cores by the excitation light coupling means. Wavelength from excited Nd 1.
Unwanted light of 05 to 1.06 μm is absorbed by the second fiber core. Therefore, the required wavelength of 1.3μ due to unnecessary light
Not only can the hindrance of the emission of m-band emission be prevented, but the wavelength of 1.3 μm generated in the first fiber core can be prevented.
The emission light in the m band induces Nd to generate the stimulated emission light with high efficiency, and laser oscillation in the 1.3 μm wavelength band becomes possible.

【0018】上記光ファイバを導波路素子に置き換えれ
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
If the above optical fiber is replaced with a waveguide element, an extremely small waveguide element amplifier, waveguide element laser or other optically active device can be constructed.

【0019】上記光ファイバの具体的製法としては、ビ
ルトインキャスティング法、ロッドインチューブ法等の
公知の製法を利用することができる。
As a concrete manufacturing method of the optical fiber, known manufacturing methods such as a built-in casting method and a rod-in-tube method can be used.

【0020】上記光ファイバの具体的構造としては、各
ファイバコアがシングルモードの条件を満たしているこ
とが望ましい。
As a concrete structure of the optical fiber, it is desirable that each fiber core satisfies the condition of single mode.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.

【0022】図3は、光増幅用の光能動素子の実施例で
ある光ファイバを示したもので、図3(a)がその縦方
向断面図であり、図3(b)がその横方向断面図であ
る。図示の光ファイバ2は2本のコアを備える。光ファ
イバ2の中心部に配置された第1のコア2aには、波長
1.3μm帯の信号光を増幅するための活性物質として
Nd3+が添加されている。第1のコア2aに沿って設け
られた第2のコア2bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。光ファイバ2の長さL、
第1及び第2のコア2a、2b間の距離D等は、以下に
詳細に説明するが、第1及び第2のコア2a、2bを伝
播する信号光及び不要光の波長に合わせて適当に調節さ
れている。
FIG. 3 shows an optical fiber which is an embodiment of an optical active element for optical amplification. FIG. 3 (a) is its longitudinal sectional view and FIG. 3 (b) is its lateral direction. FIG. The illustrated optical fiber 2 includes two cores. Nd 3+ is added to the first core 2a arranged at the center of the optical fiber 2 as an active substance for amplifying the signal light in the 1.3 μm wavelength band. Yb 3+ is added to the second core 2b provided along the first core 2a as a substance that absorbs unnecessary light (wavelength 1.05 to 1.06 μm) generated by Nd 3+. There is. The length L of the optical fiber 2,
The distance D and the like between the first and second cores 2a and 2b will be described in detail below. However, the distance D and the like are appropriately set according to the wavelengths of the signal light and the unnecessary light propagating through the first and second cores 2a and 2b. Is being adjusted.

【0023】図3の光ファイバ2の動作について説明す
る。第1のコア2aの左端からは、波長1.3μm帯の
信号光と波長0.8μmの励起光とが入射する。波長
0.8μm帯の励起光は、間隔Dで近接配置された第2
のコア2bに対してエバネッセント結合する。この結
果、励起光は第1及び第2のコア2a、2b間をその伝
搬定数β1 に応じた長さL1 ごとに交互に往復する。こ
の励起光は第1のコア2aを伝送する間にその内部のN
3+を励起する。一方、波長1.3μm帯の信号光も、
間隔Dで近接配置された第2のコア2bに対してエバネ
ッセント結合する。つまり、信号光は第1及び第2のコ
ア2a、2b間をその伝搬定数β2 に応じた長さL2
とに交互に往復する。この信号光は第1のコア2aを伝
送する間に励起されたNd3+を誘導して波長1.3μm
帯の誘導放出光を発生させる。これにより、波長1.3
μm帯の光増幅が可能になる。もっとも、励起されたN
3+が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自
然放出光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収され
る。波長1.05〜1.06μmの誘導放出の種となる
自然放出光成分が光ファイバ12の全長に亘って低レベ
ルに抑えられるため、波長1.3μm帯の光増幅度は励
起光の入力強度を大きくしても制限されることがない。
The operation of the optical fiber 2 shown in FIG. 3 will be described. From the left end of the first core 2a, the signal light in the 1.3 μm wavelength band and the excitation light in the 0.8 μm wavelength are incident. The excitation light in the wavelength band of 0.8 μm is generated by the second
Evanescently couples to the core 2b. As a result, the excitation light alternately reciprocates between the first and second cores 2a and 2b for each length L 1 according to the propagation constant β 1 . This pumping light is transmitted through the first core 2a while the N
Excite d 3+ . On the other hand, the signal light of 1.3 μm wavelength band,
Evanescent coupling is performed on the second cores 2b that are closely arranged at the distance D. That is, the signal light alternately reciprocates between the first and second cores 2a and 2b for each length L 2 according to the propagation constant β 2 . This signal light induces Nd 3+ that is excited during the transmission through the first core 2a and has a wavelength of 1.3 μm.
Generates stimulated emission light of the band. This gives a wavelength of 1.3
Optical amplification in the μm band becomes possible. However, the excited N
Unwanted spontaneous emission light and stimulated emission light having a wavelength of 1.05 to 1.06 μm generated by d 3+ are absorbed by the second core 2b. Since the spontaneous emission light component that is a seed of stimulated emission with a wavelength of 1.05 to 1.06 μm is suppressed to a low level over the entire length of the optical fiber 12, the optical amplification degree in the 1.3 μm wavelength band is the input intensity of the excitation light. There is no limit even if you increase.

【0024】光ファイバ2の全長Lは、長さL1 の奇数
倍で、かつ、長さL2 の偶数倍となっている。この結
果、波長1.3μm帯の信号光は第1のコア2aから出
射し、波長0.8μm帯の励起光は第2のコア2bから
出射する。このように、伝搬定数の波長依存性を利用す
るならば、波長0.8μm帯の励起光を光ファイバ2の
終端で第1のコア2aより除去することができる。つま
り、従来例のように励起光をカットするためのフィルタ
が不要となり、このようなフィルタに起因する信号光の
損失を低減することができる。光ファイバ2の具体的な
パラメータとして、例えば各コア2a、2bの非屈折率
差を約1%とし、コア径を3μmとし、その間隔Dを5
μmとし、全長Lを約1mとすることができる。なお、
波長0.8μm光と波長1.3μm光との結合長、即ち
全長Lの調整は、実際に光を入射させて光ファイバ2の
端部を切り込むことで行った。第1のコア2aに添加し
たNd3+は5000ppmで、第2のコア2bに添加し
たYb3+は5wt%であった。
The total length L of the optical fiber 2 is an odd multiple of the length L 1 and an even multiple of the length L 2 . As a result, the signal light in the 1.3 μm wavelength band is emitted from the first core 2a, and the excitation light in the 0.8 μm wavelength band is emitted from the second core 2b. Thus, if the wavelength dependence of the propagation constant is used, the pumping light in the wavelength 0.8 μm band can be removed from the first core 2a at the end of the optical fiber 2. That is, unlike the conventional example, a filter for cutting the pumping light is not required, and the loss of signal light due to such a filter can be reduced. As specific parameters of the optical fiber 2, for example, the non-refractive index difference between the cores 2a and 2b is about 1%, the core diameter is 3 μm, and the distance D is 5
The total length L can be about 1 m. In addition,
The coupling length of the 0.8 μm wavelength light and the 1.3 μm wavelength light, that is, the total length L was adjusted by actually injecting the light and cutting the end portion of the optical fiber 2. Nd 3+ added to the first core 2a was 5000 ppm, and Yb 3+ added to the second core 2b was 5 wt%.

【0025】図4は、図3の光ファイバ2を用いた波長
1.3μm帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図示
のファイバ増幅器は、Nd3+及びYb3+をそれぞれ添加
した一対のコアを備える光ファイバ2と、波長0.8μ
m帯の励起光を発生するレーザダイオード等のレーザ光
源4と、この励起光をレーザ光源4から光ファイバ2内
に入射させる合波用カプラ6とを備える。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a fiber amplifier of the wavelength 1.3 μm band using the optical fiber 2 of FIG. The illustrated fiber amplifier comprises an optical fiber 2 having a pair of cores doped with Nd 3+ and Yb 3+ , respectively, and a wavelength of 0.8 μm.
A laser light source 4 such as a laser diode that generates m-band excitation light, and a multiplexing coupler 6 that causes the excitation light to enter the optical fiber 2 from the laser light source 4.

【0026】光ファイバ16、26の融着延伸により形
成したカプラ6に設けられた光ファイバ16aには、波
長1.30μmの信号光源10が接続される。これに対
向する光ファイバ16bには、光ファイバ2の入力側が
結合され、信号光を光ファイバ2内に入射させる。カプ
ラ6に設けられた光ファイバ26aには、波長0.8μ
mの励起光を発生するレーザ光源4が接続される。した
がって、光ファイバ2内には信号光とともにレーザ光源
4からの波長0.8μmの励起光も導入される。なお、
カプラ6に設けられた残りの光ファイバ26bは戻り光
を防止するためにマッチングオイル12漬浸される。光
ファイバ2の出力側からの増幅された信号光は、光ファ
イバ14を介してフォトディテクタ18に導かれる。フ
ォトディテクタ18は増幅された波長1.30μm光の
強度等を検出する。
A signal light source 10 having a wavelength of 1.30 μm is connected to the optical fiber 16a provided in the coupler 6 formed by fusion-spreading the optical fibers 16 and 26. The input side of the optical fiber 2 is coupled to the optical fiber 16b facing this, and the signal light is made incident on the inside of the optical fiber 2. The optical fiber 26a provided in the coupler 6 has a wavelength of 0.8 μm.
A laser light source 4 that generates m excitation light is connected. Therefore, the excitation light with a wavelength of 0.8 μm from the laser light source 4 is also introduced into the optical fiber 2 together with the signal light. In addition,
The remaining optical fiber 26b provided in the coupler 6 is dipped in matching oil 12 to prevent returning light. The amplified signal light from the output side of the optical fiber 2 is guided to the photodetector 18 via the optical fiber 14. The photo detector 18 detects the intensity of the amplified light of wavelength 1.30 μm and the like.

【0027】図5は、図4のファイバ増幅器の要部を示
した図である。光ファイバ16aのコア116a端部は
光ファイバ2の第1のコア2aの入力端にアライメント
されいる。このため、励起光及び信号光は共に第1のコ
ア2aの入力端に入射する。また、光ファイバ2の第1
のコア2aの出力端は光ファイバ14のコア114a端
部にアライメントされいる。このため、第1のコア2a
の出力端から出力された信号光のみが光ファイバ14の
コア114aに結合される。第2のコア2bの出力端か
ら出力された励起光は光ファイバ14のコア114aに
結合されないで外部に漏れ出す。
FIG. 5 is a diagram showing a main part of the fiber amplifier shown in FIG. The end of the core 116a of the optical fiber 16a is aligned with the input end of the first core 2a of the optical fiber 2. Therefore, both the pumping light and the signal light are incident on the input end of the first core 2a. In addition, the first of the optical fiber 2
The output end of the core 2a is aligned with the end of the core 114a of the optical fiber 14. Therefore, the first core 2a
Only the signal light output from the output end of is coupled to the core 114a of the optical fiber 14. The pumping light output from the output end of the second core 2b leaks to the outside without being coupled to the core 114a of the optical fiber 14.

【0028】図4のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源10からの波長1.30μmの信
号光は、カプラ6をへて光ファイバ2の第1のコア2a
内に入射する。同時に、レーザ光源10からの波長0.
8μmの励起光も、カプラ6をへて光ファイバ2の第1
のコア2a内に入射して活性物質であるNd3+を励起す
る。励起されたNd3+はこの信号光に誘導されて、遷移
43/2 413/2に対応する波長1.30mの放射光
を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信号光は
増幅されることとなる。この場合、励起されたNd3+
発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自然放出
光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収されるので、
波長1.05〜1.06μmの誘導放出を低レベルに抑
えることができ、波長1.30mの光増幅度を高めるこ
とができる。
The operation of the fiber amplifier shown in FIG. 4 will be briefly described. The signal light having a wavelength of 1.30 μm from the signal light source 10 goes through the coupler 6 to the first core 2 a of the optical fiber 2.
Incident on the inside. At the same time, the wavelength of 0.
The excitation light of 8 μm is also transmitted through the coupler 6 to the first optical fiber 2.
Nd 3+ , which is an active substance, is excited by being incident on the core 2a. Excited Nd 3+ is induced by this signal light, and transition
The radiant light having a wavelength of 1.30 m corresponding to 4 F 3/24 I 13/2 is generated. When the excitation light exceeds a predetermined intensity, the signal light will be amplified. In this case, since unnecessary spontaneous emission light and stimulated emission light with a wavelength of 1.05 to 1.06 μm generated by the excited Nd 3+ are absorbed by the second core 2b,
The stimulated emission of wavelengths 1.05 to 1.06 μm can be suppressed to a low level, and the optical amplification of wavelengths of 1.30 m can be increased.

【0029】図6は、光増幅用の光能動素子の実施例で
ある導波路素子を示したもので、図6(a)がその平面
図であり、図6(b)がその断面図である。図示の導波
路素子202は2本の平行な平面導波路を備える。第1
の平面導波路202aには、波長1.30μmの信号光
を増幅するための活性物質としてNd3+が添加されてい
る。第1の平面導波路202aに沿って設けられた第2
の平面導波路202bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。
FIG. 6 shows a waveguide element which is an embodiment of an optical active element for optical amplification. FIG. 6 (a) is its plan view and FIG. 6 (b) is its sectional view. is there. The illustrated waveguide element 202 comprises two parallel planar waveguides. First
Nd 3+ is added to the planar waveguide 202a as an active substance for amplifying the signal light of wavelength 1.30 μm. Second provided along the first planar waveguide 202a
Yb 3+ is added to the planar waveguide 202b as a substance that absorbs unnecessary light (wavelength 1.05 to 1.06 μm) generated by Nd 3+ .

【0030】図6の光ファイバ2の動作について説明す
る。第1の平面導波路202aの左端からは、波長1.
30mの信号光と波長0.8μmの励起光とが入射す
る。波長0.8μmの励起光は、平行に配置された第2
の平面導波路202bに対してエバネッセント結合す
る。この結果、励起光は第1及び第2の平面導波路20
2a、202b間を交互に往復し、その間に第1の平面
導波路202a内部のNd3+を励起する。一方、波長
1.30μmの信号光も、第1及び第2の平面導波路2
02a、202b間を交互に往復し、第1の平面導波路
202a内部の励起されたNd3+を誘導して波長1.3
0μmの誘導放出光を発生させる。これにより、波長
1.30μmの光増幅が可能になる。励起されたNd3+
が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な放出光
は第2の平面導波路202bで吸収されるので、波長
1.30μmの光増幅度は励起光の入力強度を大きくし
ても制限されることがない。
The operation of the optical fiber 2 shown in FIG. 6 will be described. From the left end of the first planar waveguide 202a, wavelengths of 1.
Signal light of 30 m and excitation light of wavelength 0.8 μm are incident. The excitation light with a wavelength of 0.8 μm is generated by the second
Evanescently couples to the planar waveguide 202b of. As a result, the excitation light is transmitted to the first and second planar waveguides 20.
It alternately reciprocates between 2a and 202b, during which Nd 3+ inside the first planar waveguide 202a is excited. On the other hand, the signal light with a wavelength of 1.30 μm is also used for the first and second planar waveguides 2.
02a and 202b are alternately reciprocated to guide the excited Nd 3+ inside the first planar waveguide 202a to generate a wavelength of 1.3
A stimulated emission light of 0 μm is generated. This enables optical amplification at a wavelength of 1.30 μm. Excited Nd 3+
Unnecessary emitted light having a wavelength of 1.05 to 1.06 μm is absorbed by the second planar waveguide 202b. Therefore, the optical amplification factor of the wavelength of 1.30 μm is limited even if the input intensity of the excitation light is increased. Never be done.

【0031】導波路素子の全長等は図3の光ファイバ2
と同様に調節されている。この結果、波長1.30μm
の信号光は第1の平面導波路202aから出射し、波長
0.8μmの励起光は第2の平面導波路202bから出
射する。例えば、各平面導波路2a、2bの幅を2μm
とし、その間隔を3μmとし、全長を約5cmとするこ
とができる。第1の平面導波路202aに添加したNd
3+は2wt%で、第2の平面導波路202bに添加した
Yb3+は20wt%であった。
The total length of the waveguide element is the same as that of the optical fiber 2 of FIG.
Is adjusted as well. As a result, the wavelength is 1.30 μm
Signal light is emitted from the first planar waveguide 202a, and the excitation light having a wavelength of 0.8 μm is emitted from the second planar waveguide 202b. For example, if the width of each planar waveguide 2a, 2b is 2 μm
The distance can be 3 μm, and the total length can be about 5 cm. Nd added to the first planar waveguide 202a
3+ was 2 wt%, and Yb 3+ added to the second planar waveguide 202b was 20 wt%.

【0032】図6の導波路素子は、導波路素子増幅器に
応用することができる。具体的な構成は、図4のファイ
バ増幅器の光ファイバ12を図6の導波路素子に置き換
えたものとなる。また、その動作も基本的には図4のフ
ァイバ増幅器と同様のものとなっている。
The waveguide element shown in FIG. 6 can be applied to a waveguide element amplifier. The specific configuration is such that the optical fiber 12 of the fiber amplifier of FIG. 4 is replaced with the waveguide element of FIG. The operation is basically the same as that of the fiber amplifier shown in FIG.

【0033】図7は、導波路素子増幅器の要部を示した
図である。光ファイバ16aのコア116a端部は導波
路素子202の第1の平面導波路202aの入力端にア
ライメントされいる。励起光及び信号光は共に第1の平
面導波路202aの入力端に入射する。この第1の平面
導波路202aの出力端は光ファイバ14のコア114
a端部にアライメントされいる。このため、第1の平面
導波路202aの出力端から出力された信号光のみが光
ファイバ14のコア114aに結合される。
FIG. 7 is a diagram showing a main part of the waveguide element amplifier. The end of the core 116a of the optical fiber 16a is aligned with the input end of the first planar waveguide 202a of the waveguide element 202. Both the pumping light and the signal light are incident on the input end of the first planar waveguide 202a. The output end of the first planar waveguide 202a is the core 114 of the optical fiber 14.
Aligned to the end a. Therefore, only the signal light output from the output end of the first planar waveguide 202a is coupled to the core 114a of the optical fiber 14.

【0034】本発明は上記実施例に限られるものではな
い。図3の光ファイバ2を用いてファイバレーザを構成
することもできる。具体的には、光ファイバ2の両端面
を鏡面に仕上げ、図4に示したレーザ光源4と同様の光
源を用いて励起光を光ファイバ2の第1のコア内に導入
する。
The present invention is not limited to the above embodiment. A fiber laser can also be constructed using the optical fiber 2 of FIG. Specifically, both end surfaces of the optical fiber 2 are mirror-finished, and excitation light is introduced into the first core of the optical fiber 2 by using a light source similar to the laser light source 4 shown in FIG.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光能
動素子では、第1の光伝送路を伝播する励起光に励起さ
れた希土類元素からの特定波長の不要光が第2の光伝送
路で吸収される。よって、不要光に起因して信号光等の
波長に等しい必要な誘導放出光の発生が妨げられること
を防止でき、波長1.3μm帯その他の帯域での光増幅
を可能にする、或いはその利得を高めることができる。
As described above, in the photoactive device according to the present invention, unnecessary light of a specific wavelength from the rare earth element excited by the pumping light propagating through the first optical transmission line is transmitted by the second optical transmission. Absorbed on the road. Therefore, it is possible to prevent generation of necessary stimulated emission light equal to the wavelength of signal light or the like due to unnecessary light, and to enable optical amplification in the wavelength band of 1.3 μm or other bands, or gain thereof. Can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来のファイバ増幅装置の励起光入力強度と増
幅度等の関係を示した図。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a pumping light input intensity and an amplification degree of a conventional fiber amplifier.

【図2】従来のファイバ増幅装置の実施例を示した図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional fiber amplifier.

【図3】本発明の光能動素子である光ファイバの実施例
を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an optical fiber which is an optically active element of the present invention.

【図4】図3の光ファイバを用いたファイバ増幅器の実
施例を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a fiber amplifier using the optical fiber of FIG.

【図5】図4のファイバ増幅器の要部を示した図であ
る。
5 is a diagram showing a main part of the fiber amplifier of FIG.

【図6】本発明の光能動素子である導波路素子の実施例
を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a waveguide element which is an optically active element of the present invention.

【図7】図6の導波路素子を用いた導波路素子増幅器の
実施例の要部を示した図である。
7 is a diagram showing a main part of an embodiment of a waveguide element amplifier using the waveguide element of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、202…光能動素子 2a、202a…第1の光伝送路 2b、202b…第2の光伝送路 4…励起光源 33、133…励起光結合手段であるカプラ 2, 202 ... Optical active element 2a, 202a ... First optical transmission line 2b, 202b ... second optical transmission line 4 ... Excitation light source 33, 133 ... Coupler as excitation light coupling means

───────────────────────────────────────────────────── 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 G02F 1/35 501 7246−2K H01S 3/094 (72)発明者 向後 隆司 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 宮島 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location G02F 1/35 501 7246-2K H01S 3/094 (72) Inventor Takashi Mugo Sakaekuda, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Tanimachi No. 1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Yokohama Works (72) Inventor Yoshiaki Miyajima 1-1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホストガラスに希土類元素を活性物質と
して添加した光機能性ガラスから形成された第1の光伝
送路と、 特定波長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスから形
成された第2の光伝送路と、を備え、 前記第1及び第2の光伝送路が所定の結合領域で略平行
に配置されていることを特徴とする光能動素子。
1. A first optical transmission line formed of an optical functional glass in which a rare earth element is added as an active substance to a host glass, and a first optical transmission line formed of an optical functional glass that absorbs only unnecessary light of a specific wavelength. 2 optical transmission lines, wherein the first and second optical transmission lines are arranged substantially parallel to each other in a predetermined coupling region.
【請求項2】 前記第1及び第2の光伝送路は、それぞ
れファイバクラッド中に平行に形成された第1及び第2
のファイバコアであることを特徴とする請求項1記載の
光能動素子。
2. The first and second optical transmission lines are formed in parallel in a fiber cladding, respectively.
The optical active element according to claim 1, which is a fiber core of
【請求項3】 請求項2に記載の光能動素子と、希土類
元素を励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光
を前記励起光源から前記光能動素子の前記第1及び第2
のファイバコアに導く励起光結合手段と、を備える光能
動装置。
3. The photoactive element according to claim 2, an excitation light source for generating excitation light for exciting a rare earth element, and the excitation light from the excitation light source to the first and second optical active elements.
And a pumping light coupling means for guiding the fiber to the fiber core.
【請求項4】 活性物質としてNdを使用し、励起光と
して波長0.8μm帯光を使用したことを特徴とする請
求項3記載の光能動装置。
4. The photoactive device according to claim 3, wherein Nd is used as the active substance, and 0.8 μm wavelength band light is used as the excitation light.
【請求項5】 請求項4に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記第1及び第2のファイバコ
アに導く信号光結合手段とを備えるファイバ増幅器。
5. A fiber amplifier comprising the optical active device according to claim 4, and a signal light coupling means for guiding signal light in a 1.3 μm wavelength band to the first and second fiber cores.
【請求項6】 請求項4に記載の光能動装置と、前記第
1及び第2のファイバコア内からの波長1.3μm帯又
はその近傍の光を前記第1及び第2のファイバコアにフ
ィードバックする共振器構造とを備えるファイバレー
ザ。
6. The optical active device according to claim 4, and the light in the 1.3 μm wavelength band or its vicinity from the inside of the first and second fiber cores is fed back to the first and second fiber cores. Laser structure having a resonator structure.
【請求項7】 前記第1及び第2の光伝送路は、それぞ
れ基板上に平行に形成された第1及び第2の平面導波路
であることを特徴とする請求項1記載の光能動素子。
7. The optical active device according to claim 1, wherein the first and second optical transmission lines are first and second planar waveguides formed in parallel on a substrate, respectively. .
【請求項8】 請求項7に記載の光能動素子と、希土類
元素を励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光
を前記励起光源から前記光能動素子の前記第1及び第2
の平面導波路に導く励起光結合手段と、を備える光能動
装置。
8. The photoactive element according to claim 7, an excitation light source for generating excitation light for exciting a rare earth element, and the excitation light from the excitation light source to the first and second optical active elements.
And a pumping light coupling means for guiding the light into the planar waveguide.
【請求項9】 活性物質としてNdを使用し、励起光と
して波長0.8μm帯光を使用したことを特徴とする請
求項8記載の光能動装置。
9. The photoactive device according to claim 8, wherein Nd is used as the active substance, and 0.8 μm wavelength band light is used as the excitation light.
【請求項10】 請求項9に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記第1及び第2の平面導波路
に導く信号光結合手段とを備える導波路素子増幅器。
10. A waveguide device amplifier comprising: the optical active device according to claim 9; and a signal light coupling means for guiding signal light in a 1.3 μm wavelength band to the first and second planar waveguides.
【請求項11】 請求項9に記載の光能動装置と、前記
平面導波路内からの波長1.3μm帯又はその近傍の光
を前記第1及び第2の平面導波路にフィードバックする
共振器構造とを備える導波路素子レーザ。
11. The optical active device according to claim 9, and a resonator structure for feeding back light in the 1.3 μm wavelength band or in the vicinity thereof from inside the planar waveguide to the first and second planar waveguides. A waveguide element laser comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1043815A2 (en) * 1999-04-08 2000-10-11 Lucent Technologies Inc. Optical fiber communication system employing Nd doped fiber amplifier for the 1400 nm window

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