JPH06342175A - Optical fiber for amplification - Google Patents
Optical fiber for amplificationInfo
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- JPH06342175A JPH06342175A JP5130901A JP13090193A JPH06342175A JP H06342175 A JPH06342175 A JP H06342175A JP 5130901 A JP5130901 A JP 5130901A JP 13090193 A JP13090193 A JP 13090193A JP H06342175 A JPH06342175 A JP H06342175A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムなどで
使用される光ファイバ増幅器に好適に用いられる増幅用
光ファイバに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifying optical fiber preferably used in an optical fiber amplifier used in an optical communication system or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類元素を
添加して希土類元素の４ｆ殻内遷移の誘導放出を利用し
た光ファイバ増幅器の研究が盛んに行われ、光通信シス
テムへの応用が進められている。光ファイバ増幅器のひ
とつの利用形態として前置増幅器としての応用がある。
この種の増幅器においては、微弱な信号光を入力して大
信号とするため、これに用いる増幅用光ファイバには低
ノイズで高利得が出せる特性を有することが要求され
る。2. Description of the Related Art In recent years, an optical fiber amplifier utilizing a stimulated emission of a transition in a 4f shell of a rare earth element by adding a rare earth element to an optical fiber core has been actively researched, and its application to an optical communication system has been advanced. Has been. One application of the optical fiber amplifier is as a preamplifier.
In this type of amplifier, since a weak signal light is input to generate a large signal, the amplification optical fiber used for this is required to have a characteristic capable of producing high gain with low noise.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の増幅
用光ファイバにあっては、高利得領域では利得が励起光
強度の増加に伴って増大しない飽和現象が起きるととも
にノイズ特性が劣化するという問題があった。この主原
因は、誘導放出遷移によって増幅されるコアに添加され
ている希土類元素からの自然放出光であることが知られ
ており、高利得領域では、増幅された自然放出光による
誘導放出により誘導放出遷移の始準位の励起イオン密度
の低下が起こり、利得が励起光強度の増加に伴って増大
しない飽和現象が起き、利得が低下するとともに、増幅
された信号光に自然放出による雑音光パワーがつけ加わ
り信号対雑音比（ＳＮ比）が劣化してしまうのである。However, in the conventional amplifying optical fiber, there is a problem that in the high gain region, a saturation phenomenon occurs in which the gain does not increase with the increase of the pumping light intensity and the noise characteristic is deteriorated. was there. It is known that the main cause of this is the spontaneous emission light from the rare earth element added to the core, which is amplified by the stimulated emission transition, and is induced by the stimulated emission by the amplified spontaneous emission light in the high gain region. The excited ion density at the starting level of the emission transition occurs, and the saturation phenomenon that the gain does not increase with the increase of the excitation light intensity occurs, the gain decreases, and the amplified signal light emits noise light power by spontaneous emission. Therefore, the signal-to-noise ratio (SN ratio) deteriorates.
【０００４】そこで、このようなＳＮ比の劣化を改善す
るために、増幅用光ファイバの出射端等に信号成分であ
る信号光のみを透過するバンドパスフィルタ等を設置
し、この上記バンドパスフィルタ等に増幅用光ファイバ
からの出力を通すことによって雑音成分である自然放出
光を除去していたが、この方法では利得の飽和現象を抑
制することができず、また、増幅する波長も上記バンド
パスフィルタ等の特性により決まってしまい増幅器の自
由度が狭められるという欠点があった。Therefore, in order to improve such deterioration of the SN ratio, a bandpass filter or the like that transmits only the signal light as a signal component is installed at the exit end of the amplification optical fiber and the like. Although the spontaneous emission light, which is a noise component, was removed by passing the output from the amplification optical fiber to the optical fiber, etc., this method cannot suppress the gain saturation phenomenon, and the wavelength to be amplified is also the above band. There is a drawback that the degree of freedom of the amplifier is narrowed because it is determined by the characteristics of the pass filter or the like.
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、増幅用光ファイバ内に発生する自然放出光をバンド
パスフィルタ等を設置することなく効率良く除去し、高
利得でかつ雑音特性の優れた増幅用光ファイバを提供す
ることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and efficiently removes spontaneous emission light generated in an amplification optical fiber without installing a bandpass filter or the like, and has a high gain and noise characteristics. An object is to provide an excellent optical fiber for amplification.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の増幅用光ファイ
バは、増幅用光ファイバのクラッド部に自然放出光を吸
収する物質を添加し、増幅作用による自然放出光の長手
方向での成長を抑制することを最も主要な特徴とする。In the amplification optical fiber of the present invention, a substance that absorbs spontaneous emission light is added to the cladding portion of the amplification optical fiber to grow the spontaneous emission light in the longitudinal direction by the amplification action. Suppression is the most important feature.
【０００７】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
増幅用光ファイバが従来の増幅用光ファイバと異なると
ころは、従来の増幅用光ファイバにおいては出射端等に
バンドパスフィルタ等を設置して自然放出光を除去して
いたのに対し、本発明では上記バンドパスフィルタ等を
設置することなく、かつ光ファイバのコア中に添加され
ているＰｒまたはＥｒからの自然放出光を吸収する吸収
体をクラッドに添加することによって、増幅用光ファイ
バ自体に上記自然放出光を除去する機能を持たせた点で
ある。The present invention will be described in detail below. The difference between the amplification optical fiber of the present invention and the conventional amplification optical fiber is that in the conventional amplification optical fiber, a bandpass filter or the like is installed at the emitting end or the like to remove spontaneous emission light. In the present invention, the amplification light can be obtained by adding an absorber that absorbs spontaneous emission light from Pr or Er, which is added to the core of the optical fiber, to the cladding without installing the bandpass filter or the like. The point is that the fiber itself has a function of removing the spontaneous emission light.
【０００８】上記光ファイバ素材としては、ＺｒＦ4系
のフッ化物ガラス、ＩｎＦ3系やＨｆＦ4系のフッ化物ガ
ラス等のＺｒＦ4系以外のフッ化物ガラス、塩化物ガラ
ス、ヨウ化物ガラス、臭化物ガラス、複数のハライドイ
オンを陰イオンとするミックストハライドガラス、カル
コゲナイドガラス、ハライドイオンを含んだカルコハラ
イドガラス、フッリン酸ガラス、石英ガラス等の酸化物
ガラスが挙げられる。Examples of the optical fiber material include ZrF 4 type fluoride glass, fluoride glass other than ZrF 4 type such as InF 3 type and HfF 4 type fluoride glass, chloride glass, iodide glass and bromide glass. Examples thereof include mixed halide glass having a plurality of halide ions as anions, chalcogenide glass, chalcogenide glass containing halide ions, fluoric acid glass, and oxide glass such as quartz glass.
【０００９】クラッドに添加する吸収体としては、コア
にＰｒが添加されている場合、Ｐｒの1Ｇ4→3Ｈ5遷移に
よる自然放出光は１．２μｍから１．４μｍにかけて発
光スペクトルを持つため、このような波長帯に吸収帯を
もつものであれば良い。これは、自然放出光は光ファイ
バ中でコア内だけにとじ込められるのではなく、自然放
出光のパワーはクラッド内にも伝搬するため、クラッド
内に自然放出光を吸収する吸収体が在れば、自然放出光
はクラッド内で吸収され、光ファイバ中でその強度が成
長することはない。As the absorber added to the clad, when Pr is added to the core, the spontaneous emission light due to the 1 G 4 → 3 H 5 transition of Pr has an emission spectrum from 1.2 μm to 1.4 μm. It suffices if it has an absorption band in such a wavelength band. This is because the spontaneous emission light is not confined only in the core in the optical fiber, but the power of the spontaneous emission light also propagates in the clad, so there is an absorber that absorbs the spontaneous emission light in the clad. For example, spontaneous emission light is absorbed in the cladding and its intensity does not grow in the optical fiber.
【００１０】さらに、上記吸収体としては、信号光の波
長で吸収を持たないか、あるいは信号光の波長で小さな
吸収能を持つものを選べば良い。また、上記吸収体とし
ては、価数を適当に選択した遷移金属であっても良い
し、有機物であっても良い。このような吸収体として
は、コア中に添加される活性元素がＰｒの場合、例えば
Ｓｍ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ等の元素は１．３μｍ帯近傍に
吸収帯を持つので有効であり、クラッドに添加される
際、Ｓｍ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ等うちから選ばれる一種ま
たは二種以上の元素を組み合わせて用いられる。Further, as the absorber, one having no absorption at the wavelength of the signal light or having a small absorption ability at the wavelength of the signal light may be selected. The absorber may be a transition metal whose valence is appropriately selected or an organic substance. As such an absorber, when the active element added to the core is Pr, elements such as Sm, Dy, Ho, and Tm have an absorption band in the vicinity of the 1.3 μm band and are effective. When added, one or more elements selected from Sm, Dy, Ho, Tm and the like are used in combination.
【００１１】この増幅用光ファイバにおいては、クラッ
ドに添加された吸収体によりコアに発生する自然放出光
を吸収させることを原理とするため、１．３μｍ帯増幅
用のＰｒ添加ファイバに対してのみ有効ではなく、１．
５μｍ帯増幅用のＥｒ添加ファイバに対してもクラッド
にＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｔｍ等のうちから選
ばれる一種または二種以上の元素を吸収体として添加す
ると、これらの吸収体は１μｍから１．８μｍに吸収能
を持つためＥｒの１．５μｍ帯の自然放出光を吸収する
ことができるために有効である。In this amplification optical fiber, since the principle is to absorb the spontaneous emission light generated in the core by the absorber added to the clad, only for the 1.3 μm band Pr-doped fiber for amplification. Not valid, 1.
If one or more elements selected from Pr, Nd, Sm, Tb, Dy, Tm, etc. are added to the cladding as an absorber even for an Er-doped fiber for amplification in the 5 μm band, these absorbers will be formed. Since it has an absorptivity from 1 μm to 1.8 μm, it is effective because it can absorb spontaneous emission light of Er in the 1.5 μm band.
【００１２】この増幅用光ファイバにあっては、クラッ
ドにＰｒまたはＥｒからの自然放出光を吸収する吸収体
を添加したことにより、この吸収体がコアに添加されて
いるＰｒまたはＥｒからの自然放出光をクラッド内で吸
収し、増幅作用による自然放出光の長手方向の強度の成
長を抑制することができるとともに増幅された信号光に
付け加わる自然放出による雑音光パワーを低減すること
ができる。従って、このような増幅用光ファイバは、従
来の増幅用光ファイバより高利得でかつ雑音特性の優れ
たものとなるので、この増幅用光ファイバを用いて前置
増幅器を構成し、光通信システムに応用すれば、低コス
トで信頼性の高い光通信システムが構築できる。また、
この増幅用光ファイバは、それ自体に上記自然放出光を
除去する機能を有するので、自然放出光を除去するため
のバンドパスフィルタ等を設ける必要がないため、増幅
する波長がこのバンドパスフィルタ等の特性により決ま
ることがなく、増幅器の自由度が大きい。In this amplification optical fiber, an absorber for absorbing spontaneous emission light from Pr or Er is added to the clad, so that the natural substance from Pr or Er in which the absorber is added to the core is added. The emitted light can be absorbed in the clad to suppress the growth of the intensity of the spontaneous emission light in the longitudinal direction due to the amplification action, and the noise light power due to the spontaneous emission added to the amplified signal light can be reduced. Therefore, such an amplifying optical fiber has a higher gain and a better noise characteristic than the conventional amplifying optical fiber. Therefore, a preamplifier is configured by using this amplifying optical fiber, and an optical communication system is provided. When applied to, a low cost and highly reliable optical communication system can be constructed. Also,
Since this amplification optical fiber has a function of removing the spontaneous emission light by itself, it is not necessary to provide a bandpass filter or the like for removing the spontaneous emission light. The degree of freedom of the amplifier is large because it is not determined by the characteristics of.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、実
施例により本発明が限定されるものではない。 （実施例１）コア径１．６μｍ、長さ２０ｍ、コア・ク
ラッド比屈折率差（Δｎ）３．７％、コア中のＰｒの添
加濃度５００ｐｐｍ、コア組成がＺｒＦ4（５６モル
％）−ＢａＦ2（１６．５モル％）−ＬａＦ3（３．５モ
ル％）−ＹＦ3（２モル％）−ＡｌＦ3（２．５モル％）
−ＬｉＦ（７モル％）−ＰｂＦ2（１２．５モル％）、
クラッド組成がＺｒＦ4（４７．５モル％）−ＢａＦ
2（２３．５モル％）−ＬａＦ3（２．５モル％）−ＹＦ
3（２モル％）−ＡｌＦ3（４．５モル％）−ＮａＦ（２
０モル％）であり、このクラッドの中にＴｍを１０００
ｐｐｍ添加したものを実施例１の増幅用光ファイバとし
た。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. (Example 1) Core diameter 1.6 μm, length 20 m, core-clad relative refractive index difference (Δn) 3.7%, addition concentration of Pr in the core 500 ppm, core composition ZrF 4 (56 mol%)- BaF 2 (16.5 mol%) - LaF 3 (3.5 mol%) - YF 3 (2 mol%) - AlF 3 (2.5 mol%)
-LiF (7 mol%) - PbF 2 (12.5 mol%),
The clad composition is ZrF 4 (47.5 mol%)-BaF
2 (23.5 mol%) - LaF 3 (2.5 mol%) - YF
3 (2 mol%) - AlF 3 (4.5 mol%) - NaF (2
0 mol%), and the Tm is 1000 in this clad.
The amplification optical fiber of Example 1 was added with ppm.
【００１４】次いで、この実施例１の増幅用光ファイバ
を用い、１．０１７μｍの波長で励起し、１．３μｍ帯
の増幅実験を行い、利得と励起光強度との関係を調べ
た。その結果を図１に示す。また、比較として、クラッ
ドにＴｍが添加されていない以外は本実施例と同一のフ
ァイバ諸元を持つ従来の増幅用光ファイバを用い、１．
０１７μｍの波長で励起し、１．３μｍ帯の増幅実験を
行い、利得と励起光強度との関係を調べた。その結果を
図１に示す。図１中、実線は実施例１の増幅用光ファイ
バの結果であり、点線は従来の増幅用光ファイバの結果
である。また、実施例１の増幅用光ファイバについて波
長と吸収能との関係を調べた。その結果を図２に示す。
図２中、はＴｍの吸収帯であり、はＰｒの自然放出
光である。また、実施例１の増幅用光ファイバと従来の
増幅用光ファイバのそれぞれについて雑音指数（ＮＦ）
を測定した。その結果を図３に示す。図３中、実線は実
施例１の増幅用光ファイバの結果であり、点線は従来の
増幅用光ファイバの結果である。Next, using the amplification optical fiber of Example 1, pumping was carried out at a wavelength of 1.017 μm and a 1.3 μm band amplification experiment was conducted to examine the relationship between the gain and the pumping light intensity. The result is shown in FIG. For comparison, a conventional amplification optical fiber having the same fiber specifications as in the present embodiment except that Tm was not added to the clad was used.
Excitation was performed at a wavelength of 017 μm, an amplification experiment in the 1.3 μm band was performed, and the relationship between the gain and the excitation light intensity was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 1, the solid line shows the result of the amplification optical fiber of Example 1, and the dotted line shows the result of the conventional amplification optical fiber. Further, the relationship between the wavelength and the absorption capacity of the amplification optical fiber of Example 1 was examined. The result is shown in FIG.
In FIG. 2, is the absorption band of Tm, and is the spontaneous emission light of Pr. Further, the noise figure (NF) of each of the amplification optical fiber of Example 1 and the conventional amplification optical fiber
Was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the solid line shows the result of the amplification optical fiber of Example 1, and the dotted line shows the result of the conventional amplification optical fiber.
【００１５】図１から明らかなように実施例１の増幅用
光ファイバは、従来の増幅用光ファイバと比べて励起光
強度が大きくなっても利得が飽和する傾向が小さく、高
利得が得られていることが分る。これは、図２に示すよ
うにＴｍの3Ｈ6→3Ｈ5遷移吸収によって、クラッドに伝
搬したＰｒの1Ｇ4→3Ｈ5遷移による自然放出光が吸収さ
れて利得の飽和を抑えているためである。また、図３に
示すように実施例１の増幅用光ファイバは従来の増幅用
光ファイバに比べて小信号領域においてＮＦが改善され
ていることが確認できた。As is apparent from FIG. 1, the amplification optical fiber of the first embodiment has a smaller tendency to saturate the gain even when the pumping light intensity is higher than the conventional amplification optical fiber, and a high gain can be obtained. I know that This is because as shown in FIG. 2, the 3 H 6 → 3 H 5 transition absorption of Tm absorbs the spontaneous emission light due to the 1 G 4 → 3 H 5 transition of Pr propagating to the cladding and suppresses the saturation of the gain. This is because Further, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the amplification optical fiber of Example 1 had improved NF in the small signal region as compared with the conventional amplification optical fiber.
【００１６】（実施例２）クラッドにＴｍの代わりにＨ
ｏが添加されている以外は上記実施例１と同一のファイ
バ諸元を持つものを実施例２の増幅用光ファイバとし
た。そして、この実施例２の増幅用光ファイバを用い、
１．０１７μｍの波長で励起し、１．３μｍ帯の増幅実
験、雑音指数（ＮＦ）の測定を行ったところ、利得の向
上およびＮＦの改善が確認された。これは、Ｈｏの5Ｉ8
→5Ｉ6遷移吸収によって、クラッドに伝搬したＰｒの
１．３μｍの自然放出光が吸収されているためである。
また、クラッドにＴｍやＨｏの代わりにＳｍ，Ｄｙを添
加しても増幅特性の向上が確認できた。また、クラッド
にＴｍ，Ｈｏ，Ｓｍ，Ｄｙを共添加しても増幅特性の向
上が確認できた。(Example 2) H in place of Tm in the clad
The amplification optical fiber of the second embodiment has the same fiber specifications as those of the first embodiment except that o is added. Then, using the amplification optical fiber of the second embodiment,
When excitation was performed at a wavelength of 1.017 μm, amplification experiments in the 1.3 μm band, and measurement of noise figure (NF) were performed, improvement in gain and improvement in NF were confirmed. This is Ho 5 I 8
→ This is because the spontaneous emission light of 1.3 μm of Pr propagating to the clad is absorbed by the 5 I 6 transition absorption.
It was also confirmed that the amplification characteristics were improved even if Sm and Dy were added to the clad instead of Tm and Ho. It was also confirmed that the amplification characteristics were improved even if Tm, Ho, Sm, and Dy were added together to the clad.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明の増幅用光フ
ァイバは、クラッドにＰｒまたはＥｒからの自然放出光
を吸収する吸収体を添加したものであるので、この吸収
体がコアに添加されているＰｒまたはＥｒからの自然放
出光をクラッド内で吸収し、増幅作用による自然放出光
の強度の成長を抑制することができるとともに増幅され
た信号光に付け加わる自然放出による雑音光パワーを低
減することができる。従って、このような増幅用光ファ
イバは、従来のものより高利得であり、かつ低いＮＦを
持つので、この増幅用光ファイバを用いて前置増幅器を
構成し、光通信システムに応用すれば、低コストで信頼
性の高い光通信システムが構築できるという利点があ
る。また、本発明の増幅用光ファイバは、それ自体に自
然放出光を除去する機能を有するので、自然放出光を除
去するためのバンドパスフィルタ等を設ける必要もない
ため、増幅する波長がこのバンドパスフィルタ等の特性
により決まることがなく、増幅器の自由度が大きいとい
う利点がある。As described above, in the amplification optical fiber of the present invention, the clad has the absorber added to absorb the spontaneous emission light from Pr or Er. Therefore, the absorber is added to the core. Spontaneous emission light from Pr or Er is absorbed in the clad to suppress the growth of the intensity of the spontaneous emission light due to the amplification effect and reduce the noise light power due to the spontaneous emission added to the amplified signal light. can do. Therefore, since such an amplification optical fiber has a higher gain and a lower NF than the conventional one, if a preamplifier is configured using this amplification optical fiber and applied to an optical communication system, There is an advantage that an optical communication system with low cost and high reliability can be constructed. Further, since the amplification optical fiber of the present invention has a function of removing spontaneous emission light by itself, it is not necessary to provide a bandpass filter or the like for removing spontaneous emission light. There is an advantage that the degree of freedom of the amplifier is large because it is not determined by the characteristics of the pass filter or the like.
【図１】 利得の励起光強度依存性を示したグラフであ
る。FIG. 1 is a graph showing the dependence of gain on pump light intensity.
【図２】 Ｔｍの吸収帯とＰｒの自然放出光スペクトル
である。FIG. 2 is an absorption band of Tm and a spontaneous emission spectrum of Pr.
【図３】 雑音指数（ＮＦ）と信号強度との関係を示し
たグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between noise figure (NF) and signal strength.
Claims (2)
ラッドからなる光ファイバにおいて、クラッドにＰｒま
たはＥｒからの自然放出光を吸収する吸収体が添加され
ていることを特徴とする増幅用光ファイバ。1. An optical fiber comprising a core doped with Pr or Er and a cladding, wherein an absorber for absorbing spontaneous emission light from Pr or Er is added to the cladding. fiber.
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，ＴｍまたはＨｏのうちか
ら選択される一種または二種以上であることを特徴とす
る請求項１記載の増幅用光ファイバ。2. The absorber added to the clad is P
The amplification optical fiber according to claim 1, wherein the amplification optical fiber is one or more selected from r, Nd, Sm, Tb, Dy, Tm, and Ho.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130901A JPH06342175A (en) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Optical fiber for amplification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130901A JPH06342175A (en) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Optical fiber for amplification |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342175A true JPH06342175A (en) | 1994-12-13 |
Family
ID=15045375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5130901A Pending JPH06342175A (en) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | Optical fiber for amplification |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06342175A (en) |
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-
1993
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