JPH0669572A - 光増幅素子 - Google Patents
光増幅素子Info
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- JPH0669572A JPH0669572A JP22110492A JP22110492A JPH0669572A JP H0669572 A JPH0669572 A JP H0669572A JP 22110492 A JP22110492 A JP 22110492A JP 22110492 A JP22110492 A JP 22110492A JP H0669572 A JPH0669572 A JP H0669572A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】不要な増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を光増
幅素子内部で除去する事により、ＳＮ比が良好で増幅効
率の高い光増幅素子を提供する。 【構成】入力信号光及び励起光はともに、光入力部２４
から入力され、鋸歯状光導波路２３中で信号光の増幅か
行われる。増幅の過程で発生した、増幅されたＡＳＥ
は、光導波路２３の曲折部２６に設けられた光反射フィ
ルタ１０を透過して光経路１４を通って光増幅素子１か
ら除去される。一方、励起光及び増幅された信号光は光
反射フィルタ１０で反射され、光導波路２３を通って、
さらに増幅が行われる。
幅素子内部で除去する事により、ＳＮ比が良好で増幅効
率の高い光増幅素子を提供する。 【構成】入力信号光及び励起光はともに、光入力部２４
から入力され、鋸歯状光導波路２３中で信号光の増幅か
行われる。増幅の過程で発生した、増幅されたＡＳＥ
は、光導波路２３の曲折部２６に設けられた光反射フィ
ルタ１０を透過して光経路１４を通って光増幅素子１か
ら除去される。一方、励起光及び増幅された信号光は光
反射フィルタ１０で反射され、光導波路２３を通って、
さらに増幅が行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信分野な
どで用いられる光増幅素子に関する。
どで用いられる光増幅素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信においては、より長距離
の通信や多くの加入者への通信の分配を行うために、減
衰した信号光強度を回復するための光増幅機能が必要と
されている。
の通信や多くの加入者への通信の分配を行うために、減
衰した信号光強度を回復するための光増幅機能が必要と
されている。
【０００３】この光増幅機能を実現するために、従来は
信号光を受光素子で受けて電気信号に変換した後に、こ
の電気信号を増幅し、その出力で半導体レーザを駆動し
て信号レベル再生が行われてきた。
信号光を受光素子で受けて電気信号に変換した後に、こ
の電気信号を増幅し、その出力で半導体レーザを駆動し
て信号レベル再生が行われてきた。
【０００４】また最近では、波長１．５５μｍ帯におい
てエルビウムドープ光ファイバを用いて信号光を光のま
ま増幅する事が可能になってきている（例えば、電子情
報通信学会誌，７４巻，３号，２００−２０４ページ
（１９９１年））。光ファイバに添加する元素は、信号
光の波長が１．５５μｍ帯の場合にはエルビウムが、ま
た１．３１μｍ帯ではプラセオジウムやネオジムが検討
されている（例えば、電子情報通信学会，光通信システ
ム研究会予稿集ＯＣＳ９１−２７，１９９１年）。
てエルビウムドープ光ファイバを用いて信号光を光のま
ま増幅する事が可能になってきている（例えば、電子情
報通信学会誌，７４巻，３号，２００−２０４ページ
（１９９１年））。光ファイバに添加する元素は、信号
光の波長が１．５５μｍ帯の場合にはエルビウムが、ま
た１．３１μｍ帯ではプラセオジウムやネオジムが検討
されている（例えば、電子情報通信学会，光通信システ
ム研究会予稿集ＯＣＳ９１−２７，１９９１年）。
【０００５】一方、光ファイバの他にガラスや誘電体結
晶に希土類元素を添加した光導波路を用いる導波路型の
光増幅素子も提案されている（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ誌，２６巻，２２号，１９１
０−１９１２ページ（１９９０年））。この導波路型の
光増幅素子では、ファイバ型と比較して、小型でかつ高
性能な光増幅器を実現できる可能性がある。
晶に希土類元素を添加した光導波路を用いる導波路型の
光増幅素子も提案されている（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ誌，２６巻，２２号，１９１
０−１９１２ページ（１９９０年））。この導波路型の
光増幅素子では、ファイバ型と比較して、小型でかつ高
性能な光増幅器を実現できる可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、光増幅器で
は、増幅された自然放出光（以下ＡＳＥ）が発生する。
これは、上準位に励起された電子が下準位に緩和する際
に発生する自然放出光が、光増幅媒体の増幅作用により
増幅を受けるものであり、光増幅器のＳＮ比劣化の主要
因になる。さらにＡＳＥ強度が高い場合には、反転分布
がＡＳＥのために消費され、信号光の増幅効率が低くな
る。
は、増幅された自然放出光（以下ＡＳＥ）が発生する。
これは、上準位に励起された電子が下準位に緩和する際
に発生する自然放出光が、光増幅媒体の増幅作用により
増幅を受けるものであり、光増幅器のＳＮ比劣化の主要
因になる。さらにＡＳＥ強度が高い場合には、反転分布
がＡＳＥのために消費され、信号光の増幅効率が低くな
る。
【０００７】特に、活性種にネオジムを用いた場合に
は、波長１．０６μｍに強いＡＳＥが発生し、信号光の
増幅効率の劣化が顕著にあらわれる。これを解決する手
段としては、多くの短い光増幅素子を縦続接続して用
い、その間にそれぞれＡＳＥを取り除く光フィルタを設
けることが考えられる。しかし、この従来の方法では導
波路型の光増幅素子を用いた場合でも、光増幅器の構成
が複雑になり、導波路型の光増幅素子が小型である特徴
を十分に生かすことができないという問題点がある。
は、波長１．０６μｍに強いＡＳＥが発生し、信号光の
増幅効率の劣化が顕著にあらわれる。これを解決する手
段としては、多くの短い光増幅素子を縦続接続して用
い、その間にそれぞれＡＳＥを取り除く光フィルタを設
けることが考えられる。しかし、この従来の方法では導
波路型の光増幅素子を用いた場合でも、光増幅器の構成
が複雑になり、導波路型の光増幅素子が小型である特徴
を十分に生かすことができないという問題点がある。
【０００８】本発明の目的は、光増幅素子において不要
なＡＳＥの発生を抑制することによって、増幅効率やＳ
Ｎ比が良好であり、さらに、光増幅器を構成する際にそ
の小型化が可能な光増幅素子を提供する事にある。
なＡＳＥの発生を抑制することによって、増幅効率やＳ
Ｎ比が良好であり、さらに、光増幅器を構成する際にそ
の小型化が可能な光増幅素子を提供する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅素子は、
希土類イオンが添加された、鋸歯状構造の光導波路と、
前記鋸歯状構造の光導波路の少なくとも一箇所以上の曲
折部で雑音光を除去するための光反射フィルタとを有し
ている。
希土類イオンが添加された、鋸歯状構造の光導波路と、
前記鋸歯状構造の光導波路の少なくとも一箇所以上の曲
折部で雑音光を除去するための光反射フィルタとを有し
ている。
【００１０】
【作用】本発明は、鋸歯状光導波路を用い、その曲折部
で信号光と励起光はほとんど損失なく導波させるが、Ａ
ＳＥは除去を行う機能を有するものである。次に、図１
を用いて、本発明の原理を詳しく説明する。
で信号光と励起光はほとんど損失なく導波させるが、Ａ
ＳＥは除去を行う機能を有するものである。次に、図１
を用いて、本発明の原理を詳しく説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の鋸歯状光導波路
の曲折部の一部を示した模式図である。
の曲折部の一部を示した模式図である。
【００１２】図１において、信号光と励起光はともに光
導波路１１を伝搬して曲折部１２に達する。このとき、
曲折部１２に、信号光及び励起光に対しては高反射率を
有し、かつＡＳＥに対しては低反射率を有する光反射フ
ィルタ１０を形成すれば、信号光と励起光は曲折部１２
で反射されて光導波路１３を伝搬する。一方、ＡＳＥは
曲折部１２で反射されることなく、光経路１４を通って
光増幅素子１から除去される。
導波路１１を伝搬して曲折部１２に達する。このとき、
曲折部１２に、信号光及び励起光に対しては高反射率を
有し、かつＡＳＥに対しては低反射率を有する光反射フ
ィルタ１０を形成すれば、信号光と励起光は曲折部１２
で反射されて光導波路１３を伝搬する。一方、ＡＳＥは
曲折部１２で反射されることなく、光経路１４を通って
光増幅素子１から除去される。
【００１３】ここで、上記のような光反射フィルタ１０
は、例えば屈折率が異なる誘電体を交互に積層させた誘
電体多層膜で実現でき、その特性は、膜の材料あるいは
繰り返し周期を変更することにおり種々の設計が可能で
ある。
は、例えば屈折率が異なる誘電体を交互に積層させた誘
電体多層膜で実現でき、その特性は、膜の材料あるいは
繰り返し周期を変更することにおり種々の設計が可能で
ある。
【００１４】本発明の光増幅素子１では、光導波路１
１，１３が鋸歯状構造となっており、上記のような光フ
ィルタ機能をもつ曲折部１２を複数含み、効率的にＡＳ
Ｅの除去を行う。また、曲折部１２の角度を鋭角にする
ことにより、光導波路の所有面積を低減できる。この結
果、本発明では、増幅効率やＳＮ比が良好で、かつ小型
化が可能な光増幅素子が得られるという利点がある。
１，１３が鋸歯状構造となっており、上記のような光フ
ィルタ機能をもつ曲折部１２を複数含み、効率的にＡＳ
Ｅの除去を行う。また、曲折部１２の角度を鋭角にする
ことにより、光導波路の所有面積を低減できる。この結
果、本発明では、増幅効率やＳＮ比が良好で、かつ小型
化が可能な光増幅素子が得られるという利点がある。
【００１５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１６】図２は、本発明による光増幅素子の一実施
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【００１７】図２において、本実施例の光増幅素子１
は、ネオジムをドープしたシリカガラス薄膜２２と、シ
リカガラス薄膜３２を加工した光導波路２３と、シリカ
ガラス薄膜を支持するための光増幅素子基板２１と、光
反射フィルタ１０と、信号光及び励起光の光入力部２４
及び出力部２５とからなっている。
は、ネオジムをドープしたシリカガラス薄膜２２と、シ
リカガラス薄膜３２を加工した光導波路２３と、シリカ
ガラス薄膜を支持するための光増幅素子基板２１と、光
反射フィルタ１０と、信号光及び励起光の光入力部２４
及び出力部２５とからなっている。
【００１８】シリカガラス薄膜２２の成膜はＲＦスパッ
タ装置を用いて、ガラスからなる光増幅素子基板２１上
に形成されている。シリカガラス薄膜２２は、イオン交
換法を用いて光導波路３３が加工され、光増幅素子基板
２１の側面を鏡面研磨した後に、光反射フィルタ１０が
構成されている。
タ装置を用いて、ガラスからなる光増幅素子基板２１上
に形成されている。シリカガラス薄膜２２は、イオン交
換法を用いて光導波路３３が加工され、光増幅素子基板
２１の側面を鏡面研磨した後に、光反射フィルタ１０が
構成されている。
【００１９】光反射フィルタ１３は、チタニア及びシリ
カよりなり、真空蒸着法により成膜されている。
カよりなり、真空蒸着法により成膜されている。
【００２０】図３は本実施例における光反射フィルタ１
０のエネルキー反射率の波長依存性を示す特性図であ
る。
０のエネルキー反射率の波長依存性を示す特性図であ
る。
【００２１】図３において、１．３１μｍと励起光の波
長である０．８μｍの光に対しては９９％以上の反射率
をもつ一方、ＡＳＥのピーク波長である１．０６μｍで
は反射率は１０％程度である。
長である０．８μｍの光に対しては９９％以上の反射率
をもつ一方、ＡＳＥのピーク波長である１．０６μｍで
は反射率は１０％程度である。
【００２２】図４は本実施例を適用する光増幅器の一例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００２３】図４において、この光増幅器は、励起光源
である０．８μｍ半導体レーザ４１と、信号光源である
１．３１μｍ半導体レーザ４２と、光アッテネータ４３
と、信号光と励起光を合波するための光合波器４４と、
励起光を遮断するための励起光遮断フィルタ４５と、光
検出器４６とを備えて構成している。
である０．８μｍ半導体レーザ４１と、信号光源である
１．３１μｍ半導体レーザ４２と、光アッテネータ４３
と、信号光と励起光を合波するための光合波器４４と、
励起光を遮断するための励起光遮断フィルタ４５と、光
検出器４６とを備えて構成している。
【００２４】信号光は光アッテネータ４３により−４０
ｄＢｍから−２０ｄＢｍの範囲で強度を変化させたが、
いずれの強度においても、２５ｄＢの増幅を確認した。
またこの際に励起光の出力は１００ｍＷに固定したが、
必要な増幅率によっては本実施例と異なる出力値に設定
する事には何等問題がない。本光増幅素子の特徴である
光フィルタ機能のために雑音光は１．３１μｍで−３６
ｄＢｍ，１．０６μｍで−２０ｄＢｍと良好な値を得る
事が出来た。また増幅効率は０．２５ｄＢ／ｍＷであっ
た。
ｄＢｍから−２０ｄＢｍの範囲で強度を変化させたが、
いずれの強度においても、２５ｄＢの増幅を確認した。
またこの際に励起光の出力は１００ｍＷに固定したが、
必要な増幅率によっては本実施例と異なる出力値に設定
する事には何等問題がない。本光増幅素子の特徴である
光フィルタ機能のために雑音光は１．３１μｍで−３６
ｄＢｍ，１．０６μｍで−２０ｄＢｍと良好な値を得る
事が出来た。また増幅効率は０．２５ｄＢ／ｍＷであっ
た。
【００２５】一方、本実施例の効果を確認するために、
鋸歯状構造と光フィルタ機能を持たない直線状導波路型
光増幅素子からなる光増幅器を試作した。この光増幅素
子の作製方法は、上記の実施例に示したものとほぼ同様
である。この光増幅素子からなる光増幅器の増幅率は、
励起光の出力１００ｍＷで８ｄＢであり、増幅効率は
０．０８ｄＤ／ｍＷであった。このように増幅効率が劣
化した理由は、１．０６μｍのＡＳＥの発生によるもの
であり、この実施例では、５ｄＢｍのＡＳＥが観測され
た。このことにより、本発明になる光フィルタ機能によ
って、ＡＳＥの低減効果や増幅効率をあげる効果が実現
することが明らかになった。
鋸歯状構造と光フィルタ機能を持たない直線状導波路型
光増幅素子からなる光増幅器を試作した。この光増幅素
子の作製方法は、上記の実施例に示したものとほぼ同様
である。この光増幅素子からなる光増幅器の増幅率は、
励起光の出力１００ｍＷで８ｄＢであり、増幅効率は
０．０８ｄＤ／ｍＷであった。このように増幅効率が劣
化した理由は、１．０６μｍのＡＳＥの発生によるもの
であり、この実施例では、５ｄＢｍのＡＳＥが観測され
た。このことにより、本発明になる光フィルタ機能によ
って、ＡＳＥの低減効果や増幅効率をあげる効果が実現
することが明らかになった。
【００２６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明の光増幅素子はこの実施例に限られる事なく
多くの変形が考えられる。例えば、母材はシリカガラス
に限らず、その形状も示した例に限られるものではな
く、光導波路の作製方法や添加する元素，あるいは活性
種やその濃度も増幅が可能であれはいかなるものでも良
い。励起光の波長は、導波路に添加した活性種を励起で
きる波長であればいかなる波長でも良く、信号光の波長
も増幅可能な波長であればいかなる波長でも良い。ま
た、ここであげた例は信号光の励起光が同一方向に進む
場合であったが、信号光の入出力を反転させて、信号光
と励起光が逆方向に進むような構成であってもよい。さ
らに、信号光と励起光の結合手段やその他の機能を兼ね
備えても良い。
が、本発明の光増幅素子はこの実施例に限られる事なく
多くの変形が考えられる。例えば、母材はシリカガラス
に限らず、その形状も示した例に限られるものではな
く、光導波路の作製方法や添加する元素，あるいは活性
種やその濃度も増幅が可能であれはいかなるものでも良
い。励起光の波長は、導波路に添加した活性種を励起で
きる波長であればいかなる波長でも良く、信号光の波長
も増幅可能な波長であればいかなる波長でも良い。ま
た、ここであげた例は信号光の励起光が同一方向に進む
場合であったが、信号光の入出力を反転させて、信号光
と励起光が逆方向に進むような構成であってもよい。さ
らに、信号光と励起光の結合手段やその他の機能を兼ね
備えても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、鋸歯
状光導波路の曲折部の少なくとも一箇所で、信号光と励
起光はほとんど損失なく導波させ、不要なＡＳＥを除去
する光反射フィルタを有することにより、増幅効率やＳ
Ｎ比が良好であり、さらに、光増幅器の構成を簡単にす
るために小型化が可能な光増幅素子を得ることができる
効果がある。
状光導波路の曲折部の少なくとも一箇所で、信号光と励
起光はほとんど損失なく導波させ、不要なＡＳＥを除去
する光反射フィルタを有することにより、増幅効率やＳ
Ｎ比が良好であり、さらに、光増幅器の構成を簡単にす
るために小型化が可能な光増幅素子を得ることができる
効果がある。
【図１】本発明の一実施例の鋸歯状光導波路の曲折部の
一部を示した模式図である。
一部を示した模式図である。
【図２】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図３】本実施例における光反射フィルタのエネルギー
反射率の波長依存成を示す図である。
反射率の波長依存成を示す図である。
【図４】本実施例を適用する光増幅器の一例を示す図で
ある。
ある。
１ 光増幅素子 １０ 光反射フィルタ １１，１３ 光導波路 １２ 曲折部 １４ 光経路 ２１ 光増幅素子基板 ２２ シリカガラス薄膜 ２３ 光導波路 ２４ 光入力部 ２５ 光出力部 ２６ 曲折部 ４１ 励起光用半導体レーザ ４２ 信号光用半導体レーザ ４３ 光アッテネータ ４４ 光合成器 ４５ 励起光遮断フィルタ ４６ 光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 希土類イオンが添加された、鋸歯状構造
の光導波路と、前記鋸歯状構造の光導波路の少なくとも
一箇所以上の曲折部で雑音光を除去するための光反射フ
ィルタとを有することを特徴とする光増幅素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22110492A JPH0669572A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光増幅素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22110492A JPH0669572A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光増幅素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669572A true JPH0669572A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16761553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22110492A Withdrawn JPH0669572A (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 光増幅素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480647B1 (en) | 1998-06-04 | 2002-11-12 | Nec Corporation | Waveguide-type wavelength multiplexing optical transmitter/receiver module |
| JP2005277370A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅性導波路、光増幅モジュールおよび光通信システム |
| JP2007329482A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる２段エルビウム増幅器 |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP22110492A patent/JPH0669572A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480647B1 (en) | 1998-06-04 | 2002-11-12 | Nec Corporation | Waveguide-type wavelength multiplexing optical transmitter/receiver module |
| JP2005277370A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅性導波路、光増幅モジュールおよび光通信システム |
| JP4655553B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2011-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 光増幅性導波路、光増幅モジュールおよび光通信システム |
| JP2007329482A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる２段エルビウム増幅器 |
| JP2011018944A (ja) * | 2006-06-08 | 2011-01-27 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる２段エルビウム増幅器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |