JPH0563284A - Optical amplifier - Google Patents
Optical amplifierInfo
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- JPH0563284A JPH0563284A JP3221682A JP22168291A JPH0563284A JP H0563284 A JPH0563284 A JP H0563284A JP 3221682 A JP3221682 A JP 3221682A JP 22168291 A JP22168291 A JP 22168291A JP H0563284 A JPH0563284 A JP H0563284A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、1.3 μm 帯で動作する
光通信用の増幅器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier for optical communication operating in the 1.3 μm band.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオ
ン、特に Er 3+イオンをドープし、4f殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行わ
れ、1.5 μm 帯の光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で、かつ
偏波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数
および広帯域な波長特性を有するので、光通信システム
における応用が極めて魅力あるものとなっている。2. Description of the Related Art Recently, an optical fiber amplifier using a stimulated emission of a transition in a 4f shell by doping a core of an optical fiber with a rare earth ion, particularly an Er 3+ ion, has been vigorously studied, and a 1.5 μm band Is being applied to optical communication systems. The rare-earth-doped optical fiber amplifier has high gain and polarization-independent gain characteristics, and also has low noise figure and wide-band wavelength characteristics, which makes its application in optical communication systems extremely attractive. .
【0003】一方、石英系光ファイバの波長分散が零と
なる 1.3μm帯は、1.5 μm 帯と並んで光通信では重要
な波長帯であり、この 1.3μm 帯で動作する光ファイバ
増幅器の研究が、Nd3+イオンをドープした石英系光ファ
イバやフッ化物光ファイバを用いて行われてきた。しか
しながら、前記両ファイバとも光通信に使用される1.31
μm では、Nd3+イオンの励起状態吸収(Excited State A
bsorption)が大きいので、例えばW.J. miniscalco, L.
J. Andrews, B.A.Thompson, R.S. Qninby, L.J.B. Vach
a and M.G. Drexhage,“Electron. Lett. ”(vol.24, 1
988, P.28)または Y.Miyajima, T.Komukai, Y.Sugawa a
nd Y.Katsuyama, “Technical Digestof Optical Feber
Communication Conference '90 San Francisco ”(199
0, PD16)等で報告されているように増幅が確認されてい
ない。On the other hand, the 1.3 μm band where the chromatic dispersion of a silica-based optical fiber is zero is an important wavelength band in optical communication along with the 1.5 μm band, and research on optical fiber amplifiers operating in this 1.3 μm band has been conducted. , Nd 3+ ion-doped silica and fluoride optical fibers have been used. However, both of the fibers used in optical communication 1.31
At μm, the excited state absorption of Nd 3+ ion (Excited State A
Since the absorption is large, for example WJ miniscalco, L.
J. Andrews, BAThompson, RS Qninby, LJB Vach
a and MG Drexhage, “Electron. Lett.” (vol.24, 1
988, P.28) or Y. Miyajima, T. Komukai, Y. Sugawa a
nd Y. Katsuyama, “Technical Digestof Optical Feber
Communication Conference '90 San Francisco ”(199
0, PD16), etc., no amplification has been confirmed.
【0004】このような状況から1.31μm で増幅作用を
有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれており、そ
の候補の一つとして Y.Ohishi, T.Kanamori, T.Kitagaw
a,S.Takahashi, E.Snitzer and G.H.Sigel“Technical
Digest of Optical FiderCommunication Conference'91
San Diego”(1991, PD2) において、ZrF4系のフッ化物
ガラスをホスト材料として、 Pr 3+をドープした光ファ
イバを用いた光ファイバ増幅器が提案されている。この
光ファイバ増幅器は図2に示す Pr 3+イオンのエネルギ
ーダイヤグラムからわかるように、 Pr 3+イオンの1G4
→3H5 遷移の誘導放出を利用したものである。Under such circumstances, it is strongly desired to realize an optical fiber amplifier having an amplifying function at 1.31 μm, and one of the candidates is Y. Ohishi, T. Kanamori, T. Kitagaw.
a, S.Takahashi, E.Snitzer and GHSigel “Technical
Digest of Optical Fider Communication Conference '91
In San Diego "(1991, PD2) , the fluoride glass of ZrF 4 system as a host material, has been proposed an optical fiber amplifier using an optical fiber doped with P r 3+. The optical fiber amplifier 2 as can be seen from the energy diagram of P r 3+ ions shown in, P r 3+ 1 G 4 ions
→ It uses stimulated emission of 3 H 5 transition.
【0005】しかし、励起波長として 1.017μm の光を
用い、同波長帯で動作する高出力な半導体レーザが入手
困難であるので、実際の光通信システムでの応用で必要
となる半導体レーザ励起による光ファイバ増幅器の構成
が困難であり、このため実用性に欠けるという欠点があ
った。However, since it is difficult to obtain a high-power semiconductor laser operating in the same wavelength band using 1.017 μm as a pumping wavelength, it is necessary to use a semiconductor laser pumping light which is necessary for application in an actual optical communication system. The fiber amplifier has a drawback that it is difficult to construct and thus lacks practicality.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、P r 3+ドー
プファイバを用いた増幅器の励起波長を、半導体レーザ
励起可能な波長帯に移動させ、実用性のある Pr 3+ドー
プファイバを用いた光増幅器を提供することにある。[SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, the excitation wavelength of the amplifier using a P r 3+ doped fiber is moved to the semiconductor laser excitable wavelength band, the P r 3+ doped fiber of utility It is to provide the used optical amplifier.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器は、コ
ア中に Pr 3+イオンとともにNd3+イオンをコドープす
る。図3に Pr 3+とNd3+とのエネルギーダイヤグラムを
示す。Nd3+の4F3/2 レベルは 0.8μm 帯の光によって励
起することができ、この4F3/2 レベルが励起されると、
Nd3+は4F3/2 → 4I11/2 遷移による1.06μm の強い発光
を起こす。このとき、 Pr 3+イオンがNd3+イオンと共
存すると、Nd3+(4F3/2→4I11/2) → Pr 3+(3H4→1G4)過
程のエネルギー移動により Pr 3+の1G4 レベルが励起さ
れ、 Pr 3+イオンの 1G4→ 3H5遷移が誘起される。The optical amplifier of the present invention co-dopes Nd 3+ ions with P r 3+ ions in the core. Figure 3 shows the energy diagram of P r 3+ and Nd 3+ . The 4 F 3/2 level of Nd 3+ can be excited by light in the 0.8 μm band, and when this 4 F 3/2 level is excited,
Nd 3+ causes a strong emission of 1.06 μm due to the 4 F 3/2 → 4 I 11/2 transition. At this time, when P r 3+ ions coexist with Nd 3+ ions, Nd 3+ (4 F 3/2 → 4 I 11/2) → P r 3+ (3 H 4 → 1 G 4) energy process 1 G 4 level P r 3+ is excited by the movement, 1 G 4 → 3 H 5 transition P r 3+ ions is induced.
【0008】従来、 Pr 3+の1G4 レベルを直接励起する
には、1.017 μm 帯の励起光が必要であったが、同波長
帯で動作する高出力半導体レーザはなく、 Pr 3+の1G4
レベルの半導体レーザによる励起は困難であった。しか
し、 Pr 3+とともにNd3+をコドープすることにより、Nd
3+から Pr 3+へのエネルギー移動によって、Pr 3+の 1G
4 レベルを励起することが、入手可能な 0.8μm 帯の高
出力半導体レーザを使って可能となった点が、従来の P
r 3+ドープ光増幅器とは異なる。Conventionally, Pr 3+of1GFourExcite levels directly
Required excitation light in the 1.017 μm band.
There is no high-power semiconductor laser that operates in the bandr 3+of1GFour
It was difficult to pump with a level semiconductor laser. Only
Then Pr 3+With Nd3+Nd by co-doping
3+To Pr 3+Energy transfer to Pr 3+of 1G
FourThe level of 0.8 μm band available to excite levels
The point made possible by using an output semiconductor laser is
r 3+It is different from a doped optical amplifier.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の光増幅器の一実施例の構成図
あって、1は励起光源、2は信号源、3は光カップラ、
4は増幅用ファイバ、5は光アイソレータ、6は光スペ
クトラムアナライザを示す。励起光源1として発振波長
0.82μm のGaAlAs半導体レーザ、信号源2として発振波
長1.31μm のDFBレーザ、増幅用ファイバ4として10
m長のコア径2μm 、コアとクラッドの比屈折率差 1.8
%、 Pr 3+濃度500ppm、 Nd3+濃度のフッ化物ファイバ
を用いた。ガラス組成は、コアガラス:ZrF4(49)−BaF2
(22)−PbF2(3) −LaF3(3.5) −YF3(2)−AlF3(2.5) −Li
F(18モル%)であり、クラッドガラス:ZrF4(23.7)− H
f F4(23.8)−BaF2(23.5)−LaF3(2.5)−YF3(2)−AlF3(4.
5) −NaF(20モル%) であった。励起パワーを100mW と
したとき、13dBの利得が確認できた。利得は、励起パワ
ーのオン、オフ時の信号強度を光スペクトルアナライザ
6でモニターし、その強度比から求めた。1 is a block diagram of an embodiment of an optical amplifier of the present invention, in which 1 is a pumping light source, 2 is a signal source, 3 is an optical coupler,
Reference numeral 4 is an amplification fiber, 5 is an optical isolator, and 6 is an optical spectrum analyzer. Oscillation wavelength as excitation light source 1
GaAlAs semiconductor laser of 0.82 μm, DFB laser of oscillation wavelength 1.31 μm as signal source 2, and amplification fiber 4 of 10
m core diameter 2 μm, relative refractive index difference between core and clad 1.8
%, P r 3+ concentration 500 ppm, Nd 3+ concentration fluoride fiber was used. The glass composition is core glass: ZrF 4 (49) −BaF 2
(22) −PbF 2 (3) −LaF 3 (3.5) −YF 3 (2) −AlF 3 (2.5) −Li
F (18 mol%), clad glass: ZrF 4 (23.7) − H
f F 4 (23.8) −BaF 2 (23.5) −LaF 3 (2.5) −YF 3 (2) −AlF 3 (4.
5) -NaF (20 mol%). A gain of 13 dB was confirmed when the pump power was 100 mW. The gain was obtained by monitoring the signal intensity when the pumping power was turned on and off with the optical spectrum analyzer 6 and the intensity ratio thereof.
【0010】ここではZrF4を主成分にしたいわゆるZrF4
系ガラスをファイバガラスとして用いたが、他のフッ化
物ガラス、例えばInF3系、ZnF2系、AlF3系ガラス等(泉
谷徹郎監修、“新しいガラスとその物性”第16章 経営
システム研究所発行、1984年、またはTomozawa and Dor
emus偏 Treatise on materials science and technolog
y volume 26, 第4章 Academic Press, Inc. 1985等を
参照)の赤外ガラスを用いてもよく、、またフッ化物ガ
ラス以外にThCl4 −PbCl2 −NaCl系等の塩化物ガラス、
AgBr−PbBr2 −CsBr−CdBr2 系の臭化物ガラス、CdF2−
BaCl2 −NaCl系のフッ化−塩化物ガラス、ZnBr2 −TlBr
−TlI 系の臭化−ヨウ化物ガラス(“ニューガラスハン
ドブック”、ニューガラスハンドブック編集委員会編、
丸善株式会社、1991年参照)またはGe−S系、As−S
系、Ge−P−S系、As−Ge−S系カルコゲナイドガラス
等の赤外ガラスを用いてもよく、ZrF4系ガラスに限定さ
れるわけではない。ファイバ材料として要求される条件
は、 Pr 3+の1G4 レベルが、フオノン緩和によってクウ
ェンチングされないように、ファイバ材料のフオノンエ
ネルギーが500 cm-1以下であることが望ましい。前記の
ガラスは、すべてこの条件を満たしている。Here, a so-called ZrF 4 containing ZrF 4 as a main component is used.
Was used system glass as fiber glass, other fluoride glass, for example, InF 3 system, ZnF 2 system, AlF 3 based glass (Tetsuro Izumiya supervision, "New glass and Properties" Chapter 16 Management System Laboratory issuance , 1984, or Tomozawa and Dor
emus bias Treatise on materials science and technolog
y volume 26, Chapter 4, Academic Press, Inc. 1985, etc.) Infrared glass may be used. In addition to fluoride glass, ThCl 4 —PbCl 2 —NaCl-based chloride glass,
AgBr-PbBr 2 -CsBr-CdBr 2 system of bromide glass, CdF 2 -
BaCl 2 -NaCl system fluoride - chloride glass, ZnBr 2 -TlBr
-TlI-based bromide-iodide glass ("New Glass Handbook", New Glass Handbook Editorial Committee,
Maruzen Co., Ltd., 1991) or Ge-S series, As-S
System, Ge-P-S-based, may be used an infrared glass such as As-Ge-S chalcogenide glass, but is not limited to ZrF 4 glass. The condition required for the fiber material is that the phonon energy of the fiber material is preferably 500 cm -1 or less so that the 1 G 4 level of P r 3+ is not quenched by the phonon relaxation. The above glasses all satisfy this condition.
【0011】[0011]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
は、 Pr 3+の励起波長を、半導体レーザ励起可能な 0.8
μm 帯に移動させることができるので、従来困難であっ
た半導体レーザ励起 Pr 3+ドープファイバを用いた増幅
器が構成可能となり、 Pr 3+ドープファイバを用いた増
幅器の光通信システムへの応用が実現できるという利点
がある。As described above, the optical amplifier according to the present invention has a wavelength of P r 3+ of 0.8 at which the semiconductor laser can be excited.
Since it can be moved to the μm band, it is possible to construct an amplifier using a semiconductor laser-pumped P r 3 + -doped fiber, which was difficult in the past, and to apply the amplifier using a P r 3 + -doped fiber to an optical communication system. There is an advantage that can be realized.
【図1】本発明の光増幅器の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an optical amplifier of the present invention.
【図2】Pr 3+のエネルギーレベルダイアグラムであ
る。FIG. 2 is an energy level diagram of P r 3+ .
【図3】Pr 3+, Nd3+間のエネルギー移動を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing energy transfer between P r 3+ and Nd 3+ .
1 励起光源 2 信号源 3 光カップラ 4 増幅用ファイバ 5 光アイソレータ 6 光スペクトラムアナライザ 1 pumping light source 2 signal source 3 optical coupler 4 amplification fiber 5 optical isolator 6 optical spectrum analyzer
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 3/07 8934−4M Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H01S 3/07 8934-4M
Claims (2)
ための光カップラおよびコアに希土類イオンを含んだ光
ファイバからなる光増幅器において、希土類イオンとし
て Pr 3+とNd3+イオンとがコアにドープされた赤外光フ
ァイバを用いたことを特徴とする光増幅器。1. An optical amplifier comprising an excitation light source, an optical coupler for coupling the excitation light and the signal light, and an optical fiber containing rare earth ions in the core, wherein P r 3+ and Nd 3+ ions are used as rare earth ions. An optical amplifier characterized by using an infrared optical fiber having a core doped therein.
外光ファイバとして、フッ化物、塩化物、臭化物または
ヨウ化物からなる赤外光ファイバまたはカルコゲナイド
からなる赤外光ファイバを用いたことを特徴とする光増
幅器。2. The optical amplifier according to claim 1, wherein an infrared optical fiber made of fluoride, chloride, bromide or iodide or an infrared optical fiber made of chalcogenide is used as the infrared optical fiber. Characteristic optical amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3221682A JPH0563284A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3221682A JPH0563284A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Optical amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0563284A true JPH0563284A (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=16770628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3221682A Pending JPH0563284A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Optical amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0563284A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0575191A (en) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Fujitsu Ltd | 1.3mum band optical fiber amplifier |
US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP3221682A patent/JPH0563284A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0575191A (en) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Fujitsu Ltd | 1.3mum band optical fiber amplifier |
US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
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