JPH07142796A - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JPH07142796A
JPH07142796A JP9972493A JP9972493A JPH07142796A JP H07142796 A JPH07142796 A JP H07142796A JP 9972493 A JP9972493 A JP 9972493A JP 9972493 A JP9972493 A JP 9972493A JP H07142796 A JPH07142796 A JP H07142796A
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Abstract

PURPOSE:To reduce ASE noise without needing to use an optical filter for a noise reduction. CONSTITUTION:An optical fiber amplifier 30 is provided with an erbium doped fiber 15 for inputting signal beams of wavelength 1.55mum band, an exciting light source 11 of 1.48mum band for amplifying the signal beams, and a distribution coupling type wavelength split multiple coupler 31 for composing and separating beams and signal beams outputted from this exciting light source 11, and in which loss characteristics of a signal path are the maximum near 1.48mum and 1.536mum and the minimum near 1.55mum, so that ASE noise can be reduced without using an optical filter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエルビウムドープファイ
バを使用して1.55μm帯の光を増幅する光ファイバ
アンプに係わり、詳細には1.48μmの励起光源を用
いて信号光を増幅する光ファイバアンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier for amplifying light in the 1.55 .mu.m band by using an erbium-doped fiber, and more specifically, a light for amplifying signal light by using a pumping light source of 1.48 .mu.m. Regarding fiber amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバアンプは、信号光と励起光の
進行方向との関係から3つのタイプに分類されている。
これらは、前方励起、後方励起および双方向励起
である(石尾他「光増幅器とその応用」、p110、オーム
社、1992年。または、日本光学会応用物理学会所載「光
学」1990年5月第19巻第5号p276-p282 )。このうち、
後方励起の光ファイバアンプは、高出力を得るのに有利
な構成である。
2. Description of the Related Art Optical fiber amplifiers are classified into three types according to the relationship between the signal light and the traveling direction of pumping light.
These are forward pumping, backward pumping, and bidirectional pumping (Ishio et al., "Optical amplifiers and their applications", p110, Ohmsha, 1992.), or "Optics," published by the Japan Society of Applied Physics, May 1990. Vol. 19, No. 5, p276-p282). this house,
The backward pumping optical fiber amplifier is an advantageous structure for obtaining a high output.

【0003】図3は、従来の後方励起構成の光ファイバ
アンプの一例を示したものである。光ファイバアンプ1
0は、1.48μm帯励起光源11を備えており、その
励起光は、波長分割多重カプラ(WDM)12に入力さ
れる。波長分割多重カプラ12は、光アイソレータ1
3、14に両端を接続されたエルビウム(Er)イオン
ドープ光ファイバ15内を伝送される1.55μm帯の
信号光と1.48μm帯の励起光とを波長合成するため
のものである。また、信号光の入力側と出力側に設けら
れている2つの光アイソレータ13、14は、反射戻り
光による発振を防ぐためのものである。
FIG. 3 shows an example of a conventional optical fiber amplifier having a backward pumping configuration. Optical fiber amplifier 1
0 includes a 1.48 μm band pumping light source 11, and the pumping light is input to a wavelength division multiplexing coupler (WDM) 12. The wavelength division multiplexing coupler 12 is the optical isolator 1.
This is for wavelength-synthesizing the signal light in the 1.55 μm band and the pumping light in the 1.48 μm band transmitted in the erbium (Er) ion-doped optical fiber 15 whose both ends are connected to 3 and 14. Further, the two optical isolators 13 and 14 provided on the input side and the output side of the signal light are for preventing oscillation due to reflected return light.

【0004】図4は、エルビウムイオンドープ光ファイ
バの自然放出光(ASE)の光スペクトラムを示したも
のである。これは、前記した石尾他「光増幅器とその応
用」、p115に示されている。エルビウムイオンドープ光
ファイバの自然放出光は、1.555μm帯の他に1.
536μm付近にもピークをもっている。そこで、信号
光波長を1.555μm付近に選んだ場合、光ファイバ
アンプ10の光出力の光スペクトラム特性は、図5に示
したように1.536μm付近にASE雑音の山が現わ
れる。
FIG. 4 shows an optical spectrum of spontaneous emission light (ASE) of an erbium ion-doped optical fiber. This is shown in Ishio et al., "Optical Amplifier and Its Application", p115, mentioned above. The spontaneous emission light of the erbium ion-doped optical fiber is 1.55 μm in addition to 1.55 μm band.
It also has a peak near 536 μm. Therefore, when the signal light wavelength is selected to be around 1.555 μm, the optical spectrum characteristic of the optical output of the optical fiber amplifier 10 has a peak of ASE noise near 1.536 μm as shown in FIG.

【0005】ASE雑音は、光ファイバアンプの雑音を
増大させる。そこで、光ファイバアンプを使用する光伝
送系では、高いS/N(信号/雑音)比を保つためにも
低雑音の光ファイバアンプが必要である。この要求を満
たすために、光ファイバアンプにはその光出力部にAS
E雑音を除去するための光フィルタを接続することが一
般に行われている。
ASE noise increases the noise of optical fiber amplifiers. Therefore, in an optical transmission system using an optical fiber amplifier, a low noise optical fiber amplifier is necessary to maintain a high S / N (signal / noise) ratio. In order to meet this requirement, the optical fiber amplifier has AS
It is common practice to connect an optical filter to remove E noise.

【0006】図6は、このように光出力部にASE雑音
除去用の光フィルタを接続した光ファイバアンプの構成
を表わしたものである。この図で図3と同一部分には同
一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。
この光ファイバアンプ20では、波長分割多重カプラ1
2の後方に配置された光アイソレータ14の更に後方
(出力側)に光フィルタ21が配置されている。
FIG. 6 shows the structure of an optical fiber amplifier in which an optical filter for removing ASE noise is connected to the optical output section in this way. In this figure, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.
In this optical fiber amplifier 20, the wavelength division multiplexing coupler 1
The optical filter 21 is disposed further rearward (on the output side) than the optical isolator 14 disposed rearward of the optical filter 21.

【0007】図7は、この図6に示した光ファイバアン
プの光フィルタの損失波長特性を示しており、図8は図
6に示した光ファイバアンプの光出力の光スペクトラム
特性を示している。図8を図5と比べると、1.536
μm付近に存在したASE雑音の山が除去されているこ
とが分かる。なお、光フィルタ21としてはバンドカッ
トフィルタの他に、特開平3−110506号公報に提
案されているように2本の光ファイバを所定長さ範囲で
融着延伸してなる光ファイバカプラを複数個直列に接続
したものも提案されている。
FIG. 7 shows the loss wavelength characteristic of the optical filter of the optical fiber amplifier shown in FIG. 6, and FIG. 8 shows the optical spectrum characteristic of the optical output of the optical fiber amplifier shown in FIG. . Comparing FIG. 8 with FIG.
It can be seen that the peaks of ASE noise existing in the vicinity of μm are removed. As the optical filter 21, in addition to the band cut filter, a plurality of optical fiber couplers formed by fusion splicing two optical fibers within a predetermined length range as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-110506. Those connected in series have also been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図6に示した従来の光ファイバアンプ20では、雑音を
低減させるためにその出力部に光フィルタを必要とし
た。しかしながら、出力部に光フィルタを配置すると、
損失が増加する原因になり、光ファイバアンプの利得を
低下させてしまうといった問題があった。また、特開平
2−23322号公報では励起光の光源と波長多重合成
手段の間に励起光中に含まれる自然放出光の中から信号
光の波長付近の光を除去する手段を設けることが提案さ
れている。しかしながら、この提案ではこのような新た
な手段が必要となり、光ファイバアンプの構成が複雑化
するという問題があった。
As described above,
The conventional optical fiber amplifier 20 shown in FIG. 6 requires an optical filter at its output in order to reduce noise. However, if an optical filter is placed at the output,
There is a problem that this causes an increase in loss and reduces the gain of the optical fiber amplifier. Further, in JP-A-2-23322, it is proposed that a means for removing light near the wavelength of the signal light from the spontaneous emission light contained in the pumping light is provided between the pumping light source and the wavelength multiplex combining means. Has been done. However, this proposal has a problem that such a new means is required and the configuration of the optical fiber amplifier becomes complicated.

【0009】そこで本発明の目的は、雑音低減のための
光フィルタ等の特別の構成部品を使用する必要なくAS
E雑音を低減することができる光ファイバアンプを提供
することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to eliminate the need for using special components such as optical filters for noise reduction in AS.
An object is to provide an optical fiber amplifier capable of reducing E noise.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、(イ)波長1.55μm帯の信号光を入力するエル
ビウムドープファイバと、(ロ)その信号光を増幅する
ための1.48μm帯の励起光源と、(ハ)この励起光
源から出力される光と前記信号光とを合成分離すると共
に、その信号経路の損失特性が1.48μmおよび1.
536μm近辺で極大となり、1.55μm近辺で極小
となる後方励起構成の分布結合形波長分割多重カプラと
を光ファイバアンプに具備させる。
According to a first aspect of the present invention, (a) an erbium-doped fiber for inputting a signal light having a wavelength of 1.55 μm band, and (b) 1.48 μm for amplifying the signal light. The excitation light source in the band, (c) the light output from the excitation light source and the signal light are combined and separated, and the loss characteristic of the signal path is 1.48 μm and 1.
An optical fiber amplifier is provided with a distributed coupling type wavelength division multiplexing coupler having a backward pumping configuration, which has a maximum around 536 μm and a minimum around 1.55 μm.

【0011】すなわち請求項1記載の発明では、分布結
合形の波長分割多重カプラの損失波長特性がサイン(si
n )カーブを描いている点に着目している。そして、そ
の周期を50nmにすると、1485nmおよび153
5nmで信号光経路の損失が極大(励起光路損失は極
小)となり、1560nmでは信号光経路の損失が極小
となる。このため、後方励起構成の光ファイバアンプの
波長分割多重カプラにこのような分布結合形の波長分割
多重カプラを使用すると、光出力光のうち1535nm
近辺の光が遮断され、ASE雑音を低減することができ
ることになる。
That is, according to the first aspect of the invention, the loss wavelength characteristic of the distributed coupling type wavelength division multiplexing coupler is sine (si).
n) Pay attention to the point that the curve is drawn. When the period is set to 50 nm, 1485 nm and 153
The loss of the signal light path becomes maximum at 5 nm (the pumping light path loss becomes minimum), and the loss of the signal light path becomes minimum at 1560 nm. Therefore, when such a distributed coupling type wavelength division multiplexing coupler is used for the wavelength division multiplexing coupler of the optical fiber amplifier of the backward pumping configuration, 1535 nm of the optical output light is output.
The light in the vicinity is blocked, and the ASE noise can be reduced.

【0012】[0012]

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0013】図1は本発明の一実施例における光ファイ
バアンプの構成を表わしたものである。この光ファイバ
アンプ30で図3と同一部分には同一の符号を付してお
り、これらの説明を適宜省略する。この光ファイバアン
プ30は、図3に示したように1.48μm帯励起光源
11が後方励起構成になるように波長分割多重カプラ3
1に接続されている。波長分割多重カプラ31は、ファ
イバ融着形WDMを使用している。
FIG. 1 shows the configuration of an optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention. In the optical fiber amplifier 30, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. As shown in FIG. 3, the optical fiber amplifier 30 includes a wavelength division multiplexing coupler 3 so that the 1.48 μm band pumping light source 11 has a backward pumping configuration.
Connected to 1. The wavelength division multiplexing coupler 31 uses a fiber fusion type WDM.

【0014】図2は、本実施例で使用されている波長分
割多重カプラの信号光経路損失波長特性を表わしたもの
である。本実施例の光ファイバアンプ30で使用されて
いる融着形の波長分割多重カプラ31は、それぞれ波長
が1485nmと1535nmで損失が極小となり、1
560nmで極大となっているものを使用している。エ
ルビウムイオンドープ光ファイバ15は、エルビウム
(Er)イオンとアルミニウム(Al)イオンのドープ
量がそれぞれ3000、5000ppmのものを使用し
ている。1.48μm帯励起光源11は、発振中心波長
が1485nmのものを使用した。2つの光アイソレー
タ13、14は、偏光無依存形のもので、損失が1d
B、アイソレーションが40dBのものを使用した。
FIG. 2 shows the signal light path loss wavelength characteristics of the wavelength division multiplexing coupler used in this embodiment. The fusion-bonding type wavelength division multiplexing coupler 31 used in the optical fiber amplifier 30 of the present embodiment has a minimum loss at wavelengths of 1485 nm and 1535 nm, respectively.
The one having the maximum at 560 nm is used. The erbium ion-doped optical fiber 15 has an erbium (Er) ion and aluminum (Al) ion doping amount of 3000 and 5000 ppm, respectively. The 1.48 μm band pumping light source 11 has an oscillation center wavelength of 1485 nm. The two optical isolators 13 and 14 are polarization independent type and have a loss of 1d.
B, the isolation of 40 dB was used.

【0015】このような構成の光ファイバアンプ30
で、入力信号光として波長が1560nm、出力が−5
dBm、また1.48μm帯域励起光源11の光出力が
40mWであるとする。この場合には、光ファイバアン
プ30の光出力として+5dBmが得られた。このとき
の光出力スペクトラムは、先に示した図アンプ6と同様
のものが得られる。すなわち、1535nm近辺のAS
E雑音の山が除去される。
The optical fiber amplifier 30 having such a configuration
The wavelength of the input signal light is 1560 nm and the output is -5.
It is assumed that the optical output power of the pump light source 11 in dBm and the 1.48 μm band is 40 mW. In this case, +5 dBm was obtained as the optical output of the optical fiber amplifier 30. The optical output spectrum at this time is similar to that of the amplifier 6 shown in FIG. That is, AS around 1535 nm
E noise peaks are removed.

【0016】以上説明した実施例では波長分割多重カプ
ラ31としてファイバ融着形のものを使用したが、導波
路形の波長分割多重カプラを使用しても同様の効果を得
ることができることはもちろんである。
In the embodiment described above, the fiber fusion type is used as the wavelength division multiplexing coupler 31, but the same effect can be obtained by using the waveguide type wavelength division multiplexing coupler. is there.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、信号経路の損失波長特性が1485および1
535nm近辺で極大となり、1560nm近辺で極小
となる分布結合形波長分割多重カプラを使用したので、
光フィルタを使用せずに損失の少ない低雑音の光ファイ
バアンプを構成することができる。
As described above, according to the invention of claim 1, the loss wavelength characteristics of the signal path are 1485 and 1.
Since a distributed-coupling type wavelength division multiplexing coupler that has a maximum around 535 nm and a minimum around 1560 nm is used,
A low-noise optical fiber amplifier with less loss can be configured without using an optical filter.

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

【図1】本発明の一実施例における光ファイバアンプの
構成を表わした概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an optical fiber amplifier according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例で使用されている波長分割多重カプラ
の信号光経路損失波長特性を表わした特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing signal light path loss wavelength characteristics of the wavelength division multiplexing coupler used in this embodiment.

【図3】従来の後方励起構成の光ファイバアンプの一例
を示した概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional optical fiber amplifier having a backward pumping configuration.

【図4】エルビウムイオンドープ光ファイバの自然放出
光の光スペクトラム特性図である。
FIG. 4 is an optical spectrum characteristic diagram of spontaneous emission light of an erbium ion-doped optical fiber.

【図5】光フィルタを使用しない従来の光ファイバアン
プの光出力の光スペクトラム特性図である。
FIG. 5 is an optical spectrum characteristic diagram of optical output of a conventional optical fiber amplifier that does not use an optical filter.

【図6】ASE雑音除去用の光フィルタを接続した従来
の光ファイバアンプの構成を表わした概略構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional optical fiber amplifier to which an optical filter for removing ASE noise is connected.

【図7】図6に示した光ファイバアンプの光フィルタの
損失波長特性を示した特性図である。
7 is a characteristic diagram showing a loss wavelength characteristic of the optical filter of the optical fiber amplifier shown in FIG.

【図8】図6に示した光ファイバアンプの光出力の光ス
ペクトラム特性を示した特性図である。
8 is a characteristic diagram showing an optical spectrum characteristic of an optical output of the optical fiber amplifier shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 1.48μm帯励起光源 13、14 光アイソレータ 15 エルビウムイオンドープ光ファイバ 30 光ファイバアンプ 31 波長分割多重カプラ 11 1.48 μm band pumping light source 13, 14 Optical isolator 15 Erbium ion-doped optical fiber 30 Optical fiber amplifier 31 Wavelength division multiplexing coupler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/07 3/094 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01S 3/07 3/094

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長1.55μm帯の信号光を入力する
エルビウムドープファイバと、 その信号光を増幅するための1.48μm帯の励起光源
と、 この励起光源から出力される光と前記信号光とを合成分
離すると共に、その信号経路の損失特性が1.48μm
および1.536μm近辺で極大となり、1.55μm
近辺で極小となる後方励起構成の分布結合形波長分割多
重カプラとを具備することを特徴とする光ファイバアン
プ。
1. An erbium-doped fiber for inputting signal light of wavelength 1.55 μm band, a pumping light source of 1.48 μm band for amplifying the signal light, light output from this pumping light source and the signal light. And are combined and separated, and the loss characteristic of the signal path is 1.48 μm.
And the maximum around 1.536 μm, 1.55 μm
An optical fiber amplifier, comprising: a distributed-coupling type wavelength division multiplexing coupler having a backward pumping configuration that has a local minimum.
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