JPH0548178A - フアイバ増幅器 - Google Patents
フアイバ増幅器Info
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- JPH0548178A JPH0548178A JP3356676A JP35667691A JPH0548178A JP H0548178 A JPH0548178 A JP H0548178A JP 3356676 A JP3356676 A JP 3356676A JP 35667691 A JP35667691 A JP 35667691A JP H0548178 A JPH0548178 A JP H0548178A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/04—Gain spectral shaping, flattening
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06762—Fibre amplifiers having a specific amplification band
- H01S3/06766—C-band amplifiers, i.e. amplification in the range of about 1530 nm to 1560 nm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06787—Bidirectional amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不要な波長が減衰または除去されるようにな
された制御されたまたは修正された増幅器利得スペクト
ルをファイバ増幅を提供すること。 【構成】 波長λPの光でポンプされた場合に波長λsの
光の誘導放出を発生し得るド−パントを含んだ単一モ−
ド・コアを有する利得ファイバと、利得曲線を変更させ
るようにこの利得ファイバに動作的に関連されている吸
光イオン濾波手段が設けられている。吸光イオンが利得
ファイバの利得イオンと同一である場合には、ポンプ光
が上記濾波手段の利得イオンを励起させるのを防止する
手段がさらに設けられる。その励起防止手段はポンプ光
を減衰させる手段の形態をとりうる。吸光イオンが利得
ファイバのド−パント・イオンと異なる場合には、その
吸光イオンは波長λPの光を受けるが励起されないまま
である。この吸光イオンは利得ファイバに一緒にド−プ
するために用いられ得るか、あるいは利得ファイバを直
列のファイバのコアに混入され得る。
された制御されたまたは修正された増幅器利得スペクト
ルをファイバ増幅を提供すること。 【構成】 波長λPの光でポンプされた場合に波長λsの
光の誘導放出を発生し得るド−パントを含んだ単一モ−
ド・コアを有する利得ファイバと、利得曲線を変更させ
るようにこの利得ファイバに動作的に関連されている吸
光イオン濾波手段が設けられている。吸光イオンが利得
ファイバの利得イオンと同一である場合には、ポンプ光
が上記濾波手段の利得イオンを励起させるのを防止する
手段がさらに設けられる。その励起防止手段はポンプ光
を減衰させる手段の形態をとりうる。吸光イオンが利得
ファイバのド−パント・イオンと異なる場合には、その
吸光イオンは波長λPの光を受けるが励起されないまま
である。この吸光イオンは利得ファイバに一緒にド−プ
するために用いられ得るか、あるいは利得ファイバを直
列のファイバのコアに混入され得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は増幅器利得スペクトルを
修正または制御するために不要な波長を選択的に減衰さ
せるか除去するための手段を有するファイバ増幅器に関
する。
修正または制御するために不要な波長を選択的に減衰さ
せるか除去するための手段を有するファイバ増幅器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ド−プした光ファイバ増幅器は、コアが
希土類イオンのようなド−パントを含んだ光ファイバよ
りなる。このような増幅器は波長λsの光信号と波長λp
のポンプ信号を受信し、これらの信号はその増幅器の一
端または両端に配置された１つまたはそれ以上のカプラ
のような手段によって結合される。ファイバ増幅器のス
ペクトル利得は全放出帯域にわたって均一ではない。
希土類イオンのようなド−パントを含んだ光ファイバよ
りなる。このような増幅器は波長λsの光信号と波長λp
のポンプ信号を受信し、これらの信号はその増幅器の一
端または両端に配置された１つまたはそれ以上のカプラ
のような手段によって結合される。ファイバ増幅器のス
ペクトル利得は全放出帯域にわたって均一ではない。
【０００３】ファイバ増幅器の利得スペクトルを修正で
きることは有用である。（１）利得平坦化、（２）利得
傾斜の変更、および（３）利得狭化の３つの修正が有益
である。利得平坦化は波長分割多重化のような用途に有
益である。利得傾斜の変更はＡＭ変調光システムにおけ
る高調波歪みを軽減するために用いられ得る（A. Lidga
rd et al. "Generation and Cancellation of Second-O
rder Harmonic Distortion in Analog Optical Systems
by Interferometric FM-AM Conversion" IEEEPhoto. T
ech. Lett., vol. 2,1990, pp. 519-521を参照された
い）。増幅器は利得狭化なしでピ−ク利得から離れた波
長で動作され得るが、偶発−偶発ビ−トノイズ、第２の
波長（1300 nmで増幅するように設計されたNdファイバ
増幅器における1050 nmのような）における増幅された
偶発放出んじよる信号波長における利得の低下、および
ピ−ク利得波長において生じ得るレ−ザ動作に基因して
不利益が生ずるので、利得狭化は有益である。
きることは有用である。（１）利得平坦化、（２）利得
傾斜の変更、および（３）利得狭化の３つの修正が有益
である。利得平坦化は波長分割多重化のような用途に有
益である。利得傾斜の変更はＡＭ変調光システムにおけ
る高調波歪みを軽減するために用いられ得る（A. Lidga
rd et al. "Generation and Cancellation of Second-O
rder Harmonic Distortion in Analog Optical Systems
by Interferometric FM-AM Conversion" IEEEPhoto. T
ech. Lett., vol. 2,1990, pp. 519-521を参照された
い）。増幅器は利得狭化なしでピ−ク利得から離れた波
長で動作され得るが、偶発−偶発ビ−トノイズ、第２の
波長（1300 nmで増幅するように設計されたNdファイバ
増幅器における1050 nmのような）における増幅された
偶発放出んじよる信号波長における利得の低下、および
ピ−ク利得波長において生じ得るレ−ザ動作に基因して
不利益が生ずるので、利得狭化は有益である。
【０００４】利得スペクトルを平坦化するためには種々
の技法が用いられている。狭いピ−クを減衰させるため
に、エルビウムをド−プした利得ファイバの出力にロ−
レンツ・スペクトルを有する光ノッチ・フィルタが配置
され得る。平滑な利得スペクトルが得られるが、長い波
長での利得の増加はない。
の技法が用いられている。狭いピ−クを減衰させるため
に、エルビウムをド−プした利得ファイバの出力にロ−
レンツ・スペクトルを有する光ノッチ・フィルタが配置
され得る。平滑な利得スペクトルが得られるが、長い波
長での利得の増加はない。
【０００５】エム・タチバナ外、「広いスペクトル帯域
幅を有する利得形状のエリビウムをド−プしたファイバ
増幅器（ＥＤＦＡ）」、増幅器とその用途についてのト
ピック会議、オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメ
リカ、1990年テクニカル・ダイジェスト・シリ−ズ、第
１３巻、1990年8月6〜8日、第44-47頁に他のフィルタ構
成が開示されている。機械的格子とフラットプレ−トの
間に短い長さの増幅器ファイバをサンドイッチ状に配置
することによって光ノッチ・フィルタが増幅器の中間に
組込まれ得る。これはコア・モ−ドとその後で喪失され
るクラッド漏洩モ−ドの間に特定の波長における共振結
合を誘起させる。全体の利得スペクトルおよび飽和特性
が全体の1530-1560 nm帯域にわたってほぼ均一になるよ
うに修正される。エルビウムをド−プしたファイバ増幅
器の中間に光ファイバを組込むことによって、長い信号
波長に対して増幅器の効率が改善される。
幅を有する利得形状のエリビウムをド−プしたファイバ
増幅器（ＥＤＦＡ）」、増幅器とその用途についてのト
ピック会議、オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメ
リカ、1990年テクニカル・ダイジェスト・シリ−ズ、第
１３巻、1990年8月6〜8日、第44-47頁に他のフィルタ構
成が開示されている。機械的格子とフラットプレ−トの
間に短い長さの増幅器ファイバをサンドイッチ状に配置
することによって光ノッチ・フィルタが増幅器の中間に
組込まれ得る。これはコア・モ−ドとその後で喪失され
るクラッド漏洩モ−ドの間に特定の波長における共振結
合を誘起させる。全体の利得スペクトルおよび飽和特性
が全体の1530-1560 nm帯域にわたってほぼ均一になるよ
うに修正される。エルビウムをド−プしたファイバ増幅
器の中間に光ファイバを組込むことによって、長い信号
波長に対して増幅器の効率が改善される。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】本発明のひとつの目
的は、ファイバ増幅器の効率をさらに改善することおよ
び／またはファイバ増幅器のスペクトル出力を調整する
ことである。
的は、ファイバ増幅器の効率をさらに改善することおよ
び／またはファイバ増幅器のスペクトル出力を調整する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はスペクトル利得
変更手段を有するファイバ増幅器に関する。ファイバ増
幅器は、波長λpでポンプされたときに波長λsを含む予
め定められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得る利
得イオンを含んだ単一モ−ド・コアを由宇Ｓる利得光フ
ァイバを従来から具備している。波長λsの信号と波長
λpのポンプ光を利得ファイバに導入するための手段が
設けられる。本発明によれば、ファイバ増幅器に波長λ
sを含む予め定められた波長帯域内の波長の少なくとも
幾つかにうおける光を減衰させる吸光イオン瀘波手段が
設けられる。
変更手段を有するファイバ増幅器に関する。ファイバ増
幅器は、波長λpでポンプされたときに波長λsを含む予
め定められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得る利
得イオンを含んだ単一モ−ド・コアを由宇Ｓる利得光フ
ァイバを従来から具備している。波長λsの信号と波長
λpのポンプ光を利得ファイバに導入するための手段が
設けられる。本発明によれば、ファイバ増幅器に波長λ
sを含む予め定められた波長帯域内の波長の少なくとも
幾つかにうおける光を減衰させる吸光イオン瀘波手段が
設けられる。
【０００８】本発明の第１の態様によれば、上記吸光イ
オン瀘波手段はポンプされない利得イオンよりなり、こ
の実施例は波長λpの光によるポンプされない利得イオ
ンの励起を防止するための手段を必要とする。本発明の
他の態様によれば、吸光イオンは利得ファイバの希土類
利得イオンとは異なる。
オン瀘波手段はポンプされない利得イオンよりなり、こ
の実施例は波長λpの光によるポンプされない利得イオ
ンの励起を防止するための手段を必要とする。本発明の
他の態様によれば、吸光イオンは利得ファイバの希土類
利得イオンとは異なる。
【０００９】
【実施例】ファイバ増幅器は通常利得ファイバ１０（図
１）を含んでおり、このファイバのコアは波長λsを含
む予め定められた波長帯域の外にある波長λpでポンプ
された場合に上記予め定められた波長帯域内の光の誘導
放出を発生し得る利得イオンをド−プされている。レ−
ザダイオ−ド１５からの波長λpのポンプエネルギ−お
よび入力通信ファイバ１４からの波長λsの信号を利得
ファイバ１０に結合するために波長分割マルチプレクサ
（ＷＤＭ）ファイバ・オプティック・カプラ１１を用い
ることができる。このような装置が米国特許第4938556
号、第4941726号、第4955025号、および第4959837号に
開示されている。図面では、融着添接が黒丸で示されて
いる。入力ファイバ１４はカプラ・ファイバ１３に添接
され、そして利得ファイバ１０はカプラ・ファイバ１２
に添接されている。カプラ１１が1991年3月18日に出願
された米国特許出願第671075号の教示に従って作成され
ている場合に添接損失が最小となる。
１）を含んでおり、このファイバのコアは波長λsを含
む予め定められた波長帯域の外にある波長λpでポンプ
された場合に上記予め定められた波長帯域内の光の誘導
放出を発生し得る利得イオンをド−プされている。レ−
ザダイオ−ド１５からの波長λpのポンプエネルギ−お
よび入力通信ファイバ１４からの波長λsの信号を利得
ファイバ１０に結合するために波長分割マルチプレクサ
（ＷＤＭ）ファイバ・オプティック・カプラ１１を用い
ることができる。このような装置が米国特許第4938556
号、第4941726号、第4955025号、および第4959837号に
開示されている。図面では、融着添接が黒丸で示されて
いる。入力ファイバ１４はカプラ・ファイバ１３に添接
され、そして利得ファイバ１０はカプラ・ファイバ１２
に添接されている。カプラ１１が1991年3月18日に出願
された米国特許出願第671075号の教示に従って作成され
ている場合に添接損失が最小となる。
【００１０】希土類をド−プした増幅および吸光光ファ
イバを作成するには種々のファイバ作成技術が用いられ
ている。好ましい方法が1991年6月14日に出願された米
国特許出願第715348号に記載されているが、その方法は
標準の通信ファイバプリフォ−ムを作成する方法の修正
である。その米国特許出願の教示によれば、ＯＨ基を有
しない有機溶剤にド−パントの塩を溶解した溶液に多孔
質コアプリフォ−ムが浸漬される。その溶剤が除去さ
れ、そして多孔質ガラスプリフォ−ムが熱処理され、コ
ンソリデ−ト(consolidate)されて、そのド−パントを
含んだ非多孔質ガラス体となされる。このガラス体をク
ラッドガラスを与えられて延伸用のプリフォ−ムまたは
母材となされ、この母材が延伸されて光ファイバとなさ
れる。この方法は所望のＭＦＤを有するファイバを作成
するように調整され得る。上記多孔質コアプリフォ−ム
はコアガラスよりなるものであってもよく、あるいはあ
るクラッドガラスが添加されたコアガラスよりなるもの
であってもよい。ここでコアガラスというのは、光ファ
イバのコアを形成する例えばゲルマニア・シリケ−トの
ような屈折率が比較的高いガラスを意味する。
イバを作成するには種々のファイバ作成技術が用いられ
ている。好ましい方法が1991年6月14日に出願された米
国特許出願第715348号に記載されているが、その方法は
標準の通信ファイバプリフォ−ムを作成する方法の修正
である。その米国特許出願の教示によれば、ＯＨ基を有
しない有機溶剤にド−パントの塩を溶解した溶液に多孔
質コアプリフォ−ムが浸漬される。その溶剤が除去さ
れ、そして多孔質ガラスプリフォ−ムが熱処理され、コ
ンソリデ−ト(consolidate)されて、そのド−パントを
含んだ非多孔質ガラス体となされる。このガラス体をク
ラッドガラスを与えられて延伸用のプリフォ−ムまたは
母材となされ、この母材が延伸されて光ファイバとなさ
れる。この方法は所望のＭＦＤを有するファイバを作成
するように調整され得る。上記多孔質コアプリフォ−ム
はコアガラスよりなるものであってもよく、あるいはあ
るクラッドガラスが添加されたコアガラスよりなるもの
であってもよい。ここでコアガラスというのは、光ファ
イバのコアを形成する例えばゲルマニア・シリケ−トの
ような屈折率が比較的高いガラスを意味する。
【００１１】希土類イオンがファイバのコアの向うの領
域まで延長しているべき場合には、ド−パントを含んだ
溶剤に浸漬される多孔質コアプリフォ−ムは中心のコア
ガラス領域とクラッドガラスの十分に薄い層を含んでい
なければならない。ド−プされクラッドを被覆されたコ
アプリフォ−ムがコンソリデ−トされた後で、そのコア
プリフォ−ムは付加的なクラッドガラスを与えられ、そ
して延伸されてファイバとなされる。
域まで延長しているべき場合には、ド−パントを含んだ
溶剤に浸漬される多孔質コアプリフォ−ムは中心のコア
ガラス領域とクラッドガラスの十分に薄い層を含んでい
なければならない。ド−プされクラッドを被覆されたコ
アプリフォ−ムがコンソリデ−トされた後で、そのコア
プリフォ−ムは付加的なクラッドガラスを与えられ、そ
して延伸されてファイバとなされる。
【００１２】GeO2をド−プしたシリカコアに添加さＲふ
ぇる希土類ド−パントが多すぎると、そのコアが結晶化
し得る。コアにAl2O3を添加すれば、コアの結晶化を伴
うことなしに、そのような高い希土類ド−パントのレベ
ルが実現され得る。
ぇる希土類ド−パントが多すぎると、そのコアが結晶化
し得る。コアにAl2O3を添加すれば、コアの結晶化を伴
うことなしに、そのような高い希土類ド−パントのレベ
ルが実現され得る。
【００１３】上述のように、ファイバ増幅器の利得スペ
クトルを修正することが望ましい場合がある。エルビウ
ムをド−プしたファイバ増幅器は1550 nmで動作する通
信システムで利用しうるから、本明細書ではそのファイ
バ増幅器を例にとって説明する。本発明はエルビウム以
外の利得イオンを含んだファイバ増幅器にも適用され
る。なぜなら、そのような他のファイバ増幅器の利得ス
ペクトルも有利に修正することができるからである。図
２の曲線２３で示されているように、エルビウム・アル
ミニウムをド−プしたゲルマニア・シリケ−ト・ファイ
バ増幅器の利得スペクトルは1532 nm付近にピ−クを有
し、かつ利得を約4560 nmまで低下された広い帯域を有
している。波長に依存する利得または不要な波長におけ
る利得（付随ノイズを伴う）のような不利益な動作の発
生を防止するために1532 nmピ−クを低下させることが
望ましい場合がある。あるいは、ファイバ増幅器の利得
スペクトルに複数のピ−クを与えて、その増幅器が複数
の離散した波長で動作し得るようにすることが望ましい
こともありうる。
クトルを修正することが望ましい場合がある。エルビウ
ムをド−プしたファイバ増幅器は1550 nmで動作する通
信システムで利用しうるから、本明細書ではそのファイ
バ増幅器を例にとって説明する。本発明はエルビウム以
外の利得イオンを含んだファイバ増幅器にも適用され
る。なぜなら、そのような他のファイバ増幅器の利得ス
ペクトルも有利に修正することができるからである。図
２の曲線２３で示されているように、エルビウム・アル
ミニウムをド−プしたゲルマニア・シリケ−ト・ファイ
バ増幅器の利得スペクトルは1532 nm付近にピ−クを有
し、かつ利得を約4560 nmまで低下された広い帯域を有
している。波長に依存する利得または不要な波長におけ
る利得（付随ノイズを伴う）のような不利益な動作の発
生を防止するために1532 nmピ−クを低下させることが
望ましい場合がある。あるいは、ファイバ増幅器の利得
スペクトルに複数のピ−クを与えて、その増幅器が複数
の離散した波長で動作し得るようにすることが望ましい
こともありうる。
【００１４】本発明によれば、利得スペクトルにおける
種々の波長における増幅された信号を減衰させることに
よって利得スペクトルを修正する吸光イオンを含んだ濾
波手段１７をファイバ増幅器に設けることによて、増幅
器のスペクトル利得曲線が変更される。本発明の第１の
態様によれば、吸光イオンは利得ファイバ１０における
活性利得イオンと同じ希土類「利得イオン」であるが、
これらの吸収利得イオンは波長λpの光によってポンプ
されていない状態になければならない。このようなポン
プされない「利得イオン」は、利得ファイバ１０と直列
のファイバ内に配置され得るか、あるいはそれらは利得
ファイバ１０ポンプされる利得ファイバ・イオンに沿っ
て分布されるが、それらのイオンが実質的にポンプされ
ていないが波長λsの光の伝播に影響を及ぼすのに十分
なだけポンプされた利得イオンようり大きい半径で位置
付けられ得る。この第１の態様については図２〜１７に
関連してさらに説明する。
種々の波長における増幅された信号を減衰させることに
よって利得スペクトルを修正する吸光イオンを含んだ濾
波手段１７をファイバ増幅器に設けることによて、増幅
器のスペクトル利得曲線が変更される。本発明の第１の
態様によれば、吸光イオンは利得ファイバ１０における
活性利得イオンと同じ希土類「利得イオン」であるが、
これらの吸収利得イオンは波長λpの光によってポンプ
されていない状態になければならない。このようなポン
プされない「利得イオン」は、利得ファイバ１０と直列
のファイバ内に配置され得るか、あるいはそれらは利得
ファイバ１０ポンプされる利得ファイバ・イオンに沿っ
て分布されるが、それらのイオンが実質的にポンプされ
ていないが波長λsの光の伝播に影響を及ぼすのに十分
なだけポンプされた利得イオンようり大きい半径で位置
付けられ得る。この第１の態様については図２〜１７に
関連してさらに説明する。
【００１５】本発明の他の態様によれば、吸光イオンが
利得ファイバ１０の希土類利得イオンと異なっており、
このような吸光イオンが波長λpの光を受けた場合に励
起されない状態にとどまる。吸光イオンは、（ａ）利得
イオンと一緒に分布されるように利得ファイバにド−プ
(co-dope)するために用いられ得る（必要に応じて利得
イオンと同じ半径で）か、あるいは（ｂ）利得ファイバ
１０と直列に接続されるファイバのコアに混入され得る
ように位置付けられ得る。この態様については図１８お
よび図１９に関連してさらに説明する。
利得ファイバ１０の希土類利得イオンと異なっており、
このような吸光イオンが波長λpの光を受けた場合に励
起されない状態にとどまる。吸光イオンは、（ａ）利得
イオンと一緒に分布されるように利得ファイバにド−プ
(co-dope)するために用いられ得る（必要に応じて利得
イオンと同じ半径で）か、あるいは（ｂ）利得ファイバ
１０と直列に接続されるファイバのコアに混入され得る
ように位置付けられ得る。この態様については図１８お
よび図１９に関連してさらに説明する。
【００１６】以下において説明する図面では、図１に対
応した要素は同一符号にダッシを付けて示されている。
応した要素は同一符号にダッシを付けて示されている。
【００１７】図３は吸光イオンが利得ファイバにおける
活性ド−パント・イオンと同じ希土類「利得イオン」で
ある実施例を一般的に示している。ファイバ増幅器シス
テムは増幅器スペクトル利得曲線を変更するためのポン
プされない利得イオン濾波手段を具備している。ポンプ
されない利得イオンは利得ファイバ１０のポンプされる
利得ファイバ・イオンと直列に位置付けられ得るか、あ
るいは図１４および図１５に関連して後述するようにポ
ンプされる利得ファイバ・イオンに沿って分布され得
る。
活性ド−パント・イオンと同じ希土類「利得イオン」で
ある実施例を一般的に示している。ファイバ増幅器シス
テムは増幅器スペクトル利得曲線を変更するためのポン
プされない利得イオン濾波手段を具備している。ポンプ
されない利得イオンは利得ファイバ１０のポンプされる
利得ファイバ・イオンと直列に位置付けられ得るか、あ
るいは図１４および図１５に関連して後述するようにポ
ンプされる利得ファイバ・イオンに沿って分布され得
る。
【００１８】図４はポンプされない利得イオン濾波手段
がファイバ１０’のポンプされる利得ファイバ・イオン
と直列に位置付けられ得ることを示している。ファイバ
１４’に信号が存在しない場合には、高いレベルのポン
プ光が利得ファイバ１０’から放出し得る。さらに、特
に三準位レ−ザシステムを基礎としたある種のファイバ
増幅器は利得ファイバ１０’の出力端から残留ポンプ光
がある程度放出されるのに十分なだけ高いパワ−レベル
でポンプされる。利得ファイバ１０’の出力端３０にお
ける増幅された信号と一緒のポンプ光の存在は、矢印λ
s+λpで示されている。手段３１が残留ポンプ光を実質
的に減衰させるから、ポンプ光は残っているとしても、
ほんの少量のレベルである。しかし、手段３１は波長λ
sの信号光は実質的に減衰されないままにする、すなわ
ちすなわち信号光は約0.5dB以下の減衰とする。従っ
て、手段３１の出力の矢印はλsで示されている。利得
イオンをド−プされたファイバの長さ３２が減衰手段３
１の出力端に添接される。
がファイバ１０’のポンプされる利得ファイバ・イオン
と直列に位置付けられ得ることを示している。ファイバ
１４’に信号が存在しない場合には、高いレベルのポン
プ光が利得ファイバ１０’から放出し得る。さらに、特
に三準位レ−ザシステムを基礎としたある種のファイバ
増幅器は利得ファイバ１０’の出力端から残留ポンプ光
がある程度放出されるのに十分なだけ高いパワ−レベル
でポンプされる。利得ファイバ１０’の出力端３０にお
ける増幅された信号と一緒のポンプ光の存在は、矢印λ
s+λpで示されている。手段３１が残留ポンプ光を実質
的に減衰させるから、ポンプ光は残っているとしても、
ほんの少量のレベルである。しかし、手段３１は波長λ
sの信号光は実質的に減衰されないままにする、すなわ
ちすなわち信号光は約0.5dB以下の減衰とする。従っ
て、手段３１の出力の矢印はλsで示されている。利得
イオンをド−プされたファイバの長さ３２が減衰手段３
１の出力端に添接される。
【００１９】図４のファイバ１０’が例えばエルビウム
とアルミニウムをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有しおれば、ファイバ３２にもエルビウムまた
はエルビウムを含むド−パントの組合せをド−プするこ
とができる。図５はアルミニウムとポンプされないエル
ビウム・イオンをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有する光ファイバのスペクトル透過率特性を示
している。約1525nmと1560nmの間の低下した透過率はこ
れらの波長の光がエルビウム・イオンによって吸収され
ることに基因する。透過率曲線３４の1532nmにおける落
込みは図２の曲線２３における利得ピ−クに対応する。
図４のファイバ１０’および３２が両方ともアルミニウ
ムおよびエルビウム・イオンを一緒にド−プされた場合
には、吸光ファイバ３２は、このようにして得られたフ
ァイバ増幅器のスペクトル利得曲線を平坦化するように
作用する（図２の曲線２４を参照）。
とアルミニウムをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有しおれば、ファイバ３２にもエルビウムまた
はエルビウムを含むド−パントの組合せをド−プするこ
とができる。図５はアルミニウムとポンプされないエル
ビウム・イオンをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有する光ファイバのスペクトル透過率特性を示
している。約1525nmと1560nmの間の低下した透過率はこ
れらの波長の光がエルビウム・イオンによって吸収され
ることに基因する。透過率曲線３４の1532nmにおける落
込みは図２の曲線２３における利得ピ−クに対応する。
図４のファイバ１０’および３２が両方ともアルミニウ
ムおよびエルビウム・イオンを一緒にド−プされた場合
には、吸光ファイバ３２は、このようにして得られたフ
ァイバ増幅器のスペクトル利得曲線を平坦化するように
作用する（図２の曲線２４を参照）。
【００２０】図４の利得イオンをド−プしたファイバ３
２がポンプされないエルビウム・イオンをド−プされた
ゲルマニア・シリケ−ト・コアを有しておれば、それの
吸光スペクトルは図６の曲線３５で表されるであろう。
ファイバ１０’が前述のコアを有しており、それによっ
てこのファイバの利得スペクトルが図２の曲線２３で表
されるとすると、このようにして得られたファイバ増幅
器の正味利得スペクトルは図７のようになるであろう。
このような増幅器は、ピ−クａ、ｂおよびｃが位置して
いる曲線３６に沿った３つの離散した波長で動作するこ
とができる。
２がポンプされないエルビウム・イオンをド−プされた
ゲルマニア・シリケ−ト・コアを有しておれば、それの
吸光スペクトルは図６の曲線３５で表されるであろう。
ファイバ１０’が前述のコアを有しており、それによっ
てこのファイバの利得スペクトルが図２の曲線２３で表
されるとすると、このようにして得られたファイバ増幅
器の正味利得スペクトルは図７のようになるであろう。
このような増幅器は、ピ−クａ、ｂおよびｃが位置して
いる曲線３６に沿った３つの離散した波長で動作するこ
とができる。
【００２１】吸光の信号誘起ブリ−チング(signal indu
ced bleaching)を最少限に抑えるようにEr蛍光をクエン
チング(quenching)することによって、利得イオンをド
−プした濾波ファイバの性能が改善されうる。ファイバ
にBまたはOHのようなド−パントを添加することによっ
て、あるいは吸光ファイバにおけるErのド−ピング密度
を例えばSiO2-GeO2ファイバにおける500nm以上まで増加
させることによって、Er蛍光がクエンチングされ得る。
ced bleaching)を最少限に抑えるようにEr蛍光をクエン
チング(quenching)することによって、利得イオンをド
−プした濾波ファイバの性能が改善されうる。ファイバ
にBまたはOHのようなド−パントを添加することによっ
て、あるいは吸光ファイバにおけるErのド−ピング密度
を例えばSiO2-GeO2ファイバにおける500nm以上まで増加
させることによって、Er蛍光がクエンチングされ得る。
【００２２】図４の減衰手段は、Applied Physics Lett
ers, vol. 32, pp.647-649, (1978)におけるケイ・オ−
・ヒル外による「光ファイバ導波路における光感度：反
射ファイバの作成への応用」という刊行物に開示されて
いる形式のファイバ型格子リフレクタのようなポンプ光
リフレクタで構成され得る。
ers, vol. 32, pp.647-649, (1978)におけるケイ・オ−
・ヒル外による「光ファイバ導波路における光感度：反
射ファイバの作成への応用」という刊行物に開示されて
いる形式のファイバ型格子リフレクタのようなポンプ光
リフレクタで構成され得る。
【００２３】図８の実施例では、ポンプ光減衰手段は利
得ファイバ１０’と利得イオンをド−プされたファイバ
３２’との間に添接されたファイバ３８である。ファイ
バ３８は、比較的短い長さ以内で、例えば20 m以下で、
それの出力端３９におけるポンプ・パワ−が大きくない
レベルまで減衰され、他方、波長λsの信号光は不当に
減衰されないように十分に波長λpの光を減衰させなけ
ればならない。減衰用ファイバ３８は特定の利得ファイ
バおよびポンプ波長にあわせて調整されなければならな
い。利得ファイバ１０’が980nmの波長でポンプされる
エルビウムをド−プされた光ファイバであれば、ファイ
バ３８は例えばイットリウムをド−プされ得る。表１は
Er、NdおよびPrをド−プした利得ファイバに関連して用
いられるべきポンプ光吸収ファイバに使用するためのド
−パントの候補をリストアップしている。 表１ 波 長 利得イオン 信号 ポンプ 吸光イオンまたはセンタ− Er 1.52-1.6μm 980nm Yb,Dy, Pr, V, CdSe Er 1.52-1.6μm 1480nm Pr, Sm Er 1.52-1.6μm 800nm Nd, Dy, Tm, V, CdSe Nd 1.25-1.35μm 800nm Dy, Er, Tm, V, CdSe Pr 1.25-1.35μm 1000nm Dy, Er, Yb, V 希土類イオンおよび遷移金属（バナジウム）を選択する
場合に吸光率対波長の曲線が用いられた。吸光ファイバ
ではCdSeは微小結晶の形で存在すべきである。
得ファイバ１０’と利得イオンをド−プされたファイバ
３２’との間に添接されたファイバ３８である。ファイ
バ３８は、比較的短い長さ以内で、例えば20 m以下で、
それの出力端３９におけるポンプ・パワ−が大きくない
レベルまで減衰され、他方、波長λsの信号光は不当に
減衰されないように十分に波長λpの光を減衰させなけ
ればならない。減衰用ファイバ３８は特定の利得ファイ
バおよびポンプ波長にあわせて調整されなければならな
い。利得ファイバ１０’が980nmの波長でポンプされる
エルビウムをド−プされた光ファイバであれば、ファイ
バ３８は例えばイットリウムをド−プされ得る。表１は
Er、NdおよびPrをド−プした利得ファイバに関連して用
いられるべきポンプ光吸収ファイバに使用するためのド
−パントの候補をリストアップしている。 表１ 波 長 利得イオン 信号 ポンプ 吸光イオンまたはセンタ− Er 1.52-1.6μm 980nm Yb,Dy, Pr, V, CdSe Er 1.52-1.6μm 1480nm Pr, Sm Er 1.52-1.6μm 800nm Nd, Dy, Tm, V, CdSe Nd 1.25-1.35μm 800nm Dy, Er, Tm, V, CdSe Pr 1.25-1.35μm 1000nm Dy, Er, Yb, V 希土類イオンおよび遷移金属（バナジウム）を選択する
場合に吸光率対波長の曲線が用いられた。吸光ファイバ
ではCdSeは微小結晶の形で存在すべきである。
【００２４】本発明の光減衰ファイバ手段は交互ポンピ
ング方式を用いたファイバ増幅器でも有用である。図８
に対応した要素が同一符号にダッシを付けて示されてい
る図９のカウンタ−ポンピング(counter-pumping)装置
では、利得ファイバ１０’が減衰ファイバ３８’と利得
イオンをド−プされたファイバ３２１’によって入力フ
ァイバ１４’に接続されている。波長λpのポンピング
光はカプラ４１によって利得ファイバ１０’に結合さ
れ、そしてそのカプラ４１はまた増幅された信号を出力
ファイバ２０’に結合する。減衰ファイバ３８’はファ
イバ３２’における利得イオンを励起したであろうポン
プ光を除去する。ファイバ３２’における利得イオンは
ポンプ光によって励起されていない状態にあるから、フ
ァイバ３２’が入来信号を濾波する。
ング方式を用いたファイバ増幅器でも有用である。図８
に対応した要素が同一符号にダッシを付けて示されてい
る図９のカウンタ−ポンピング(counter-pumping)装置
では、利得ファイバ１０’が減衰ファイバ３８’と利得
イオンをド−プされたファイバ３２１’によって入力フ
ァイバ１４’に接続されている。波長λpのポンピング
光はカプラ４１によって利得ファイバ１０’に結合さ
れ、そしてそのカプラ４１はまた増幅された信号を出力
ファイバ２０’に結合する。減衰ファイバ３８’はファ
イバ３２’における利得イオンを励起したであろうポン
プ光を除去する。ファイバ３２’における利得イオンは
ポンプ光によって励起されていない状態にあるから、フ
ァイバ３２’が入来信号を濾波する。
【００２５】図１０のデュアル・エンデッド装置では、
カプラ４３が入通信ファイバ４５からの信号と第１のポ
ンプ・ソ−ス４４からのポンピングパワ−を図４に関し
て上述したように利得ファイバ・セクション４６ａに結
合する。カプラ４７は第２のポンプ・ソ−ス４８からの
ポンピングパワ−を利得ファイバ・セクション４６ｂに
結合する。波長λsの出力信号は利得ファイバ・セクシ
ョン４６ｂから出信号ファイバ５０にカプラ４７によっ
て結合される。ポンプ光減衰ファイバ５２ａおよび５２
ｂは利得ファイバ・セクション４６ａおよび４６ｂに添
接される。利得イオンをド−プされたファイバの長さ５
３は減衰ファイバ・セクション５２ａおよび５２ｂ間に
添接される。減衰ファイバ・セクションが存在しない場
合には、ソ−ス４４および４８からの残留ポンプ光はそ
れぞれ利得ファイバ・セクション４６ａおよび４６ｂか
ら利得イオンをド−プしたファイバ５３に結合され、そ
れの濾波機能を打消す。ファイバ５３の特性は図８のフ
ァイバ３２’の特性と類似しているから、ファイバ増幅
器には修正されたスペクトル利得が与えられる。
カプラ４３が入通信ファイバ４５からの信号と第１のポ
ンプ・ソ−ス４４からのポンピングパワ−を図４に関し
て上述したように利得ファイバ・セクション４６ａに結
合する。カプラ４７は第２のポンプ・ソ−ス４８からの
ポンピングパワ−を利得ファイバ・セクション４６ｂに
結合する。波長λsの出力信号は利得ファイバ・セクシ
ョン４６ｂから出信号ファイバ５０にカプラ４７によっ
て結合される。ポンプ光減衰ファイバ５２ａおよび５２
ｂは利得ファイバ・セクション４６ａおよび４６ｂに添
接される。利得イオンをド−プされたファイバの長さ５
３は減衰ファイバ・セクション５２ａおよび５２ｂ間に
添接される。減衰ファイバ・セクションが存在しない場
合には、ソ−ス４４および４８からの残留ポンプ光はそ
れぞれ利得ファイバ・セクション４６ａおよび４６ｂか
ら利得イオンをド−プしたファイバ５３に結合され、そ
れの濾波機能を打消す。ファイバ５３の特性は図８のフ
ァイバ３２’の特性と類似しているから、ファイバ増幅
器には修正されたスペクトル利得が与えられる。
【００２６】信号がまずセクション４６ａに導入され、
そこでそのセクションにおける増幅によって振幅を徐々
に増大される。従って、セクション４６ｂに導入された
信号の振幅はセクション４６ａに導入されたものよりは
るかに大きい。従って、ポンプパワ−がセクション４６
ｂでは単位長当り大きい割合で吸収されるので、セクシ
ョン４６ｂはセクション４６ａより短くてもよい。
そこでそのセクションにおける増幅によって振幅を徐々
に増大される。従って、セクション４６ｂに導入された
信号の振幅はセクション４６ａに導入されたものよりは
るかに大きい。従って、ポンプパワ−がセクション４６
ｂでは単位長当り大きい割合で吸収されるので、セクシ
ョン４６ｂはセクション４６ａより短くてもよい。
【００２７】図１１の実施例では、利得ファイバ５７の
長さはソ−ス１５’からのポンプ光のすべてを消散させ
るのに十分である、従ってそれの端部５８には本質的に
ポンプ光はまったく到達しない。従って、利得イオンを
ド−プされたファイバ３２’は増幅された信号を濾波す
ることができる。しかし、ノイズの増幅を最小にするた
めには、増幅器媒体の全体にわたって十分なポンプ光強
度が存在していなければならない。従って、図１１の増
幅器は前述の実施例よりノイズ発生が多い。
長さはソ−ス１５’からのポンプ光のすべてを消散させ
るのに十分である、従ってそれの端部５８には本質的に
ポンプ光はまったく到達しない。従って、利得イオンを
ド−プされたファイバ３２’は増幅された信号を濾波す
ることができる。しかし、ノイズの増幅を最小にするた
めには、増幅器媒体の全体にわたって十分なポンプ光強
度が存在していなければならない。従って、図１１の増
幅器は前述の実施例よりノイズ発生が多い。
【００２８】図１２の利得ファイバ６２にはカプラ６０
および６１のいずれかまたは両方からのポンプパワ−が
与えられる。この実施例はフォワ−ド・ポンプド(forwa
rd pumped)、リバ−ス・ポンプド(reverse pumped)、お
よびダブル・ポンプド(double pumped)ファイバ増幅器
に関する。リバ−ス・ポンプドの実施例では、カプラ６
０は不必要である。すべての場合において、信号は利得
ファイバで増幅され、カプラ６１によって出通信ファイ
バに結合される。リバ−ス・ポンピング・モ−ドでは、
ポンプ光がカプラ６１から利得ファイバ６２の端部６５
内に伝播する。フォワ−ドおよびダブル・ポンプ構成で
は、ファイバ６２の出力端６５から出た残留ポンプ光の
ほんの少部分だけがカプラ・ファイバ６６に結合される
にすぎない。利得イオンをド−プされたファイバ６４は
本質的にポンプされないままであるから、それは出通信
ファイバ６３に結合される増幅された信号光を濾波す
る。
および６１のいずれかまたは両方からのポンプパワ−が
与えられる。この実施例はフォワ−ド・ポンプド(forwa
rd pumped)、リバ−ス・ポンプド(reverse pumped)、お
よびダブル・ポンプド(double pumped)ファイバ増幅器
に関する。リバ−ス・ポンプドの実施例では、カプラ６
０は不必要である。すべての場合において、信号は利得
ファイバで増幅され、カプラ６１によって出通信ファイ
バに結合される。リバ−ス・ポンピング・モ−ドでは、
ポンプ光がカプラ６１から利得ファイバ６２の端部６５
内に伝播する。フォワ−ドおよびダブル・ポンプ構成で
は、ファイバ６２の出力端６５から出た残留ポンプ光の
ほんの少部分だけがカプラ・ファイバ６６に結合される
にすぎない。利得イオンをド−プされたファイバ６４は
本質的にポンプされないままであるから、それは出通信
ファイバ６３に結合される増幅された信号光を濾波す
る。
【００２９】図１３は濾波ファイバ７４がポンプ光を吸
収するド−パントを含んでいる簡略化された実施例を示
している。このファイバは増幅器スペクトル利得曲線を
変更するための利得イオンをも含んでいる。ポンプ光減
衰イオンの濃度は、それらの吸光がファイバ７４におけ
る利得イオンのそれよりはるかに大きいようになされて
いる。例えば、ポンプ光の吸収が信号光の吸収の１０倍
でありうる。従って、残留ポンプ光はファイバ７４の入
力端７５の短い距離内で吸収される。ファイバ７４の残
部がファイバ１０’からの増幅された信号を濾波する。
収するド−パントを含んでいる簡略化された実施例を示
している。このファイバは増幅器スペクトル利得曲線を
変更するための利得イオンをも含んでいる。ポンプ光減
衰イオンの濃度は、それらの吸光がファイバ７４におけ
る利得イオンのそれよりはるかに大きいようになされて
いる。例えば、ポンプ光の吸収が信号光の吸収の１０倍
でありうる。従って、残留ポンプ光はファイバ７４の入
力端７５の短い距離内で吸収される。ファイバ７４の残
部がファイバ１０’からの増幅された信号を濾波する。
【００３０】図１４の実施例では、利得ファイバ７９そ
れ自体、信号光の比較的大きいモ−ド・フィ−ルドだけ
が大きい半径のド−パント・イオンに到達するの十分に
大きい半径においてド−パント・イオンを含んでいるよ
うに設計される。図１５に示されているように、信号フ
ィ−ルドが利得ファイバ７９ではポンプ・フィ−ルドよ
りも大きい半径に延長している。信号フィ−ルドが半径
r2まで延長すれば、例えばエルビウム・イオンも約r2の
半径まで延長しなければならない。約r1より大きい半径
を有するErイオンはポンプされないままであるから、こ
れらの半径の大きいErイオンは信号を濾波するために利
用できる。
れ自体、信号光の比較的大きいモ−ド・フィ−ルドだけ
が大きい半径のド−パント・イオンに到達するの十分に
大きい半径においてド−パント・イオンを含んでいるよ
うに設計される。図１５に示されているように、信号フ
ィ−ルドが利得ファイバ７９ではポンプ・フィ−ルドよ
りも大きい半径に延長している。信号フィ−ルドが半径
r2まで延長すれば、例えばエルビウム・イオンも約r2の
半径まで延長しなければならない。約r1より大きい半径
を有するErイオンはポンプされないままであるから、こ
れらの半径の大きいErイオンは信号を濾波するために利
用できる。
【００３１】図１６の実施例は、利得ファイバ８１と、
利得イオンをド−プした信号減衰ファイバ８２を互いに
融着することによって形成されたファイバ・オプティッ
ク・カプラ型装置８３を用いている。装置８３は米国特
許第4931076号に開示されている形式のオ−バ−クラッ
ド・カプラ、またはElectronics Letters, vol.1, pp.
230-232 (1984)におけるティ−・ブリチェノ外による
「安定な低損失単一モ−ド・カプラ」に開示されている
形式の溶融ファイバ・カプラと類似したものであり得
る。ポンプ光と信号光が入力カプラ・ファイバ１２’か
ら利得ファイバ８１に結合される。カプラ８３のファイ
バ８１および８２は、得られるΔβにより結合が生じな
いように十分に異なった伝播定数を有している。しか
し、利得ファイバ８１からの大きい半径信号フィ−ルド
は、ファイバ８１および８２が互いに融着されかつコア
間の距離を短縮するために延伸されるカプラの部分でフ
ァイバ８２の吸光領域に大きくオ−バ−ラップする。フ
ァイバ８２の利得イオンをド−プされた領域に対する半
径の小さいポンプ・フィ−ルドのオ−バ−ラップは無視
できる程度であるから（図１７参照）、利得イオンは励
起されないままであり、信号光を瀘波することができ
る。
利得イオンをド−プした信号減衰ファイバ８２を互いに
融着することによって形成されたファイバ・オプティッ
ク・カプラ型装置８３を用いている。装置８３は米国特
許第4931076号に開示されている形式のオ−バ−クラッ
ド・カプラ、またはElectronics Letters, vol.1, pp.
230-232 (1984)におけるティ−・ブリチェノ外による
「安定な低損失単一モ−ド・カプラ」に開示されている
形式の溶融ファイバ・カプラと類似したものであり得
る。ポンプ光と信号光が入力カプラ・ファイバ１２’か
ら利得ファイバ８１に結合される。カプラ８３のファイ
バ８１および８２は、得られるΔβにより結合が生じな
いように十分に異なった伝播定数を有している。しか
し、利得ファイバ８１からの大きい半径信号フィ−ルド
は、ファイバ８１および８２が互いに融着されかつコア
間の距離を短縮するために延伸されるカプラの部分でフ
ァイバ８２の吸光領域に大きくオ−バ−ラップする。フ
ァイバ８２の利得イオンをド−プされた領域に対する半
径の小さいポンプ・フィ−ルドのオ−バ−ラップは無視
できる程度であるから（図１７参照）、利得イオンは励
起されないままであり、信号光を瀘波することができ
る。
【００３２】信号吸収イオンが利得ファイバの希土類イ
オンと異なる本発明の態様が図１８および図１９に示さ
れている。図１８のファイバ増幅器は利得ファイバ９０
を具備しており、このファイバのコアは波長λpの光で
ポンプされた場合に波長λsを含む波長帯域内の光の誘
導放出を発生しうる利得イオンをド−プされている。信
号とポンプ光カプラ・ファイバ１２’を通じて利得ファ
イバ９０に結合されている。利得ファイバ９０は利得イ
オンとは異なる吸光イオンを一緒にド−プ(co-dope)さ
れている。従って、種々の実施例のポンプ光減衰手段は
除去できる。表２はEr、NdおよびPrが利得イオンである
利得ファイバに対して用いられるべき吸光イオンとして
使用するためのド−パントの候補をリストアップしてい
る。 表２ 利得イオン 利得波長範囲 吸光イオン Er 1.52-1.61μm Pr, Sm Nd 1.25-1.35μm Sm, Dy, Pr （1050nmにおける望ましくない利得） Pr 1.25-1.35μm Sm, Dy, Nd 表２の吸光イオンを選択するには吸光率対波長の曲線が
用いられた。
オンと異なる本発明の態様が図１８および図１９に示さ
れている。図１８のファイバ増幅器は利得ファイバ９０
を具備しており、このファイバのコアは波長λpの光で
ポンプされた場合に波長λsを含む波長帯域内の光の誘
導放出を発生しうる利得イオンをド−プされている。信
号とポンプ光カプラ・ファイバ１２’を通じて利得ファ
イバ９０に結合されている。利得ファイバ９０は利得イ
オンとは異なる吸光イオンを一緒にド−プ(co-dope)さ
れている。従って、種々の実施例のポンプ光減衰手段は
除去できる。表２はEr、NdおよびPrが利得イオンである
利得ファイバに対して用いられるべき吸光イオンとして
使用するためのド−パントの候補をリストアップしてい
る。 表２ 利得イオン 利得波長範囲 吸光イオン Er 1.52-1.61μm Pr, Sm Nd 1.25-1.35μm Sm, Dy, Pr （1050nmにおける望ましくない利得） Pr 1.25-1.35μm Sm, Dy, Nd 表２の吸光イオンを選択するには吸光率対波長の曲線が
用いられた。
【００３３】吸光イオンと活性利得イオンとを一緒にド
−プされる利得ファイバを延伸するためのプリフォ−ム
を作成しているときに、そのファイバの中心領域には所
望の増幅を与えるのに十分な濃度の活性利得イオンが与
えられる。また、それには利得スペクトルの所望でない
部分を除去するかあるいはその利得スペクトルを修正す
るのに十分な濃度の吸光イオンが与えられる。このよう
なファイバは、前記米国特許出願第07/715348号に従
い、活性ド−パント・イオンと吸光イオンの両方の塩を
含んだド−パント溶液に多孔質コアプリフォ−ムを浸漬
することによって作成し得る。
−プされる利得ファイバを延伸するためのプリフォ−ム
を作成しているときに、そのファイバの中心領域には所
望の増幅を与えるのに十分な濃度の活性利得イオンが与
えられる。また、それには利得スペクトルの所望でない
部分を除去するかあるいはその利得スペクトルを修正す
るのに十分な濃度の吸光イオンが与えられる。このよう
なファイバは、前記米国特許出願第07/715348号に従
い、活性ド−パント・イオンと吸光イオンの両方の塩を
含んだド−パント溶液に多孔質コアプリフォ−ムを浸漬
することによって作成し得る。
【００３４】吸光イオンが利得ファイバを直列に接続さ
れるファイバのコアに混入される実施例が図１９に示さ
れており、この場合、吸光ファイバ９３は利得ファイバ
の２つのセクション９２ａおよび９２ｂ間に添接されて
いる。あるいは、吸光ファイバは利得ファイバの単一の
セクションの出力端または入力端に添接され得る。
れるファイバのコアに混入される実施例が図１９に示さ
れており、この場合、吸光ファイバ９３は利得ファイバ
の２つのセクション９２ａおよび９２ｂ間に添接されて
いる。あるいは、吸光ファイバは利得ファイバの単一の
セクションの出力端または入力端に添接され得る。
【図１】本発明によるファイバ増幅器の概略図である。
【図２】エルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマ
ニア・シリケ−ト・ファイバ増幅器の利得スペクトルを
示すグラフである。
ニア・シリケ−ト・ファイバ増幅器の利得スペクトルを
示すグラフである。
【図３】本発明の第１の態様を示す概略図である。
【図４】ポンプ光減衰手段が利得ファイバと直列である
実施例の概略図である。
実施例の概略図である。
【図５】図４の実施例で用いることができるポンプされ
ないエルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマニア
・シリケ−ト・ファイバのスペクトル透過率特性を示す
グラフである。
ないエルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマニア
・シリケ−ト・ファイバのスペクトル透過率特性を示す
グラフである。
【図６】図４の他の動作モ−ドに対する利得スペクトル
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
【図７】図４の他の動作モ−ドに対する利得スペクトル
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
【図８】ポンプ光減衰手段が光ファイバであるファイバ
増幅器を示している。
増幅器を示している。
【図９】逆ポンプ・ファイバ増幅器の概略図である。
【図１０】デュアル・エンデッド装置の概略図である。
【図１１】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図１２】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図１３】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図１４】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバに沿って分布されているファイバ増幅器の実施例
を示す概略図である。
ァイバに沿って分布されているファイバ増幅器の実施例
を示す概略図である。
【図１５】図１の利得ファイバ内における信号およびポ
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
【図１６】利得ファイバに沿って延長しているファイバ
内に利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が含まれている
ファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
内に利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が含まれている
ファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
【図１７】図１６のカプラ８３内における信号およびポ
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
【図１８】信号瀘波手段の吸光イオンが利得イオンとは
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
【図１９】信号瀘波手段の吸光イオンが利得イオンとは
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
１０ 利得ファイバ １０’ 利得ファイバ ３１ 減衰手段 ３２ 利得イオンをド−プしたファイバ ３２’ 利得イオンをド−プしたファイバ ３８ 添接されたファイバ ３８’ 減衰ファイバ ４３ カプラ ４５ 入通信ファイバ ４６ａ 利得ファイバ・セクション ４５ｂ 利得ファイバ・セクション ５０ 出信号ファイバポンプ ５２ａ 光減衰ファイバ ５２ｂ 光減衰ファイバ ５７ 利得ファイバ ６０ カプラ ６１ カプラ ６２ 利得ファイバ ６６ カプラ・ファイバ ７４ 濾波ファイバ ７９ 利得ファイバ ８１ 利得ファイバ ８２ 信号減衰ファイバ ８３ カプラ ９０ 利得ファイバ ９３ 吸光ファイバ ９２ａ セクション ９２ｂ セクション
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/17 8934−4Ｍ
Claims (18)
- 【請求項１】 ファイバ増幅器において、 波長λpの光でポンプされた場合に波長λsを含む予め定
められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得るド−パ
ント・イオンを含んだ単一モ−ド・コアを有しており、
さらに入力端および出力端を有している利得光ファイバ
と、 前記予め定められた波長帯域内の波長のうちの少なくと
も幾つかの波長における光を減衰させる吸光イオン濾波
手段と、 前記利得ファイバの入力端に波長λsの光を導入する手
段と、 波長λpのポンプ光を前記利得ファイバに導入する手段
を具備したファイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記吸光イオン濾波手段がポンプされな
い利得イオンを具備し、前記増幅器は波長λpの光によ
る前記ポンプされない利得イオンの励起を防止する手段
をさらに具備している請求項１のファイバ増幅器。 - 【請求項３】 前記ポンプされない利得イオンが前記利
得ファイバと直列に接続された信号濾波光ファイバ内に
位置している請求項２のファイバ増幅器。 - 【請求項４】 前記励起を防止する手段が前記利得ファ
イバと前記濾波光ファイバの間に直列に接続されている
請求項３のファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記励起を防止する手段がポンプ光を反
射させるファイバ型格子リフレクタよりなる請求項４の
ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記励起を防止する手段がポンプ光を反
射させる干渉フィルタ手段よりなる請求項４のファイバ
増幅器。 - 【請求項７】 前記励起を防止する手段が波長λpの光
を実質的に減衰させるド−パントを含んだ光ファイバよ
りなる請求項４のファイバ増幅器。 - 【請求項８】 前記ポンプ光減衰光ファイバが前記信号
減衰ファイバを前記利得ファイバの入力端に接続する請
求項７のファイバ増幅器。 - 【請求項９】 前記利得ファイバが第１および第２のセ
クションよりなり、前記ポンプ光減衰ファイバが第１お
よび第２のセクションよりなり、前記ファイバ増幅器が
前記利得ファイバの前記第１のセクション、前記ポンプ
光減衰ファイバの前記第１のセクション、前記ポンプ光
減衰ファイバの前記第２のセクション、および前記利得
ファイバの前記第２のセクションの直列接続配置よりな
り、前記ポンプ光を導入する手段が前記利得ファイバの
前記第１および第２のセクションにポンプ光を導入する
手段よりなる請求項７のファイバ増幅器。 - 【請求項１０】 前記ポンプ光によるポンプされない利
得イオンの励起を防止する手段が導入されたポンプ光を
すべて消散させるのに十分な長さの利得ファイバよりな
る請求項２のファイバ増幅器。 - 【請求項１１】 前記励起を防止する手段が前記利得フ
ァイバからのポンプ光を実質的に前記光減衰ファイバに
結合させない光ファイバ・カプラよりなる請求項４のフ
ァイバ増幅器。 - 【請求項１２】 前記吸光イオン濾波手段がポンプされ
ない利得イオンとポンプ光を吸収するド−パントを含ん
でおり、そのド−パントの濃度がポンプされない利得イ
オンよりはるかに大きい光ファイバよりなる請求項１の
ファイバ増幅器。 - 【請求項１３】 前記利得ファイバにおける前記利得イ
オンの半径方向の分布が波長λpの光のモ−ド・フィ−
ルド半径をこえて延長しており、そのモ−ド・フィ−ル
ド半径における利得イオンがポンプ光によって励起され
ずかつ信号光を吸収しうるようになされた請求項１のフ
ァイバ増幅器。 - 【請求項１４】 前記利得ファイバの１つのセクション
が利得イオンをド−プされた光ファイバの他のセクショ
ンに並置配置で融着されて、前記利得ファイバから前記
他のセクションに信号光は入るがポンプ光は入らない融
着領域を形成し、前記他のセクションの利得イオンがポ
ンプ光によって励起されず、信号光を吸収しうるように
なされた請求項１のファイバ増幅器。 - 【請求項１５】 前記利得ファイバが前記利得イオンと
は異なる信号光吸収イオンを一緒にド−プされている請
求項１のファイバ増幅器。 - 【請求項１６】 前記利得ファイバが前記利得イオンと
は異なる信号光吸収イオンを含んだ光ファイバと直列で
ある請求項１のファイバ増幅器。 - 【請求項１７】 ファイバ増幅器において、 波長λpの光でポンプされた場合に波長λsを含む予め定
められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得るド−パ
ント・イオンを含んだ単一モ−ド・コアを有しており、
さらに第１および第２の端を有している利得光ファイバ
と、 信号光を濾波する利得イオンを含んだ濾波ファイバと、 信号光が実質的に減衰されない状態で前記ポンプ光を減
衰させるド−パントを含んだコアを有しており、前記利
得ファイバの第２の端を前記濾波ファイバの１つの端部
に接続するポンプ光減衰ファイバと、 前記利得ファイバの前記第１の端に波長λpのポンプ光
を導入する手段と、 前記利得ファイバ、前記ポンプ光減衰ファイバおよび前
記濾波ファイバの直列組合せの端部の１つに波長λsの
信号を導入するようになされており、前記濾波フファイ
バの利得イオンは前記ポンプ光減衰ファイバのポンプ光
濾波作用のために動作時に励起されないままとなされ、
それによって前記濾波ファイバが前記増幅器のスペクト
ル利得を変更するようになされたファイバ増幅器。 - 【請求項１８】 ファイバ増幅器において、 波長λpの光でポンプされた場合に波長λsを含む予め定
められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得るド−パ
ント・イオンを含んだ単一モ−ド・コアをそれぞれ有
し、かつ第１および第２の端部を有している第１および
第２の利得光ファイバ・セクションと、 前記波長λpを含む少なくとも１つの波長帯域内の光パ
ワ−を減衰させ、前記波長λsの光パワ−は実質的に減
衰されないままであるド−パントを含んだコアをそれぞ
れ有し、かつ第１および第２の端部を有しており、それ
ぞれの第１の端部が第２の端部にそれぞれ添接されてい
る第１および第２のポンプ光減衰ファイバ・セクション
と、 端部を前記ポンプ光減衰ファイバ・セクションの第２の
端部にそれぞれ接続され、利得イオンをド−プされた濾
波ファイバと、 前記利得ファイバ・セクションのそれぞれの第１の端部
に波長λpのポンプ光を導入する手段と、 前記利得ファイバ・セクションの１つの第１の端部に波
長λsの信号を導入するようになされており、前記濾波
ファイバの利得イオンが前記ポンプ光減衰ファイバのポ
ンプ光濾波作用のために動作時に励起されないままであ
るようになされた手段を具備したファイバ増幅器。
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|---|---|---|---|
| US07/743,726 US5131069A (en) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Fiber amplifier having modified gain spectrum |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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