JPH07147445A - 光ファイバ増幅器および光中継増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器および光中継増幅器Info
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 様々な波長範囲の増幅利得の波長依存性を低
減するとともに増幅用エネルギの使用効率を維持する光
ファイバ増幅器、および様々な入力光強度に応じて所定
の利得ピーク波長を制御できる光ファイバ増幅器ととも
に、この光ファイバ増幅器を備えた光中継増幅器を提供
する。 【構成】 信号光と励起光とを入力して信号光を増幅し
て出力する、希土類元素が添加された少なくとも２種の
ガラス組成の１つのガラス組成から成る少なくとも２種
の光ファイバが複数直列に接続された複合光ファイバ
と、励起光を発生して複合光ファイバに供給する励起手
段と、を備える。
減するとともに増幅用エネルギの使用効率を維持する光
ファイバ増幅器、および様々な入力光強度に応じて所定
の利得ピーク波長を制御できる光ファイバ増幅器ととも
に、この光ファイバ増幅器を備えた光中継増幅器を提供
する。 【構成】 信号光と励起光とを入力して信号光を増幅し
て出力する、希土類元素が添加された少なくとも２種の
ガラス組成の１つのガラス組成から成る少なくとも２種
の光ファイバが複数直列に接続された複合光ファイバ
と、励起光を発生して複合光ファイバに供給する励起手
段と、を備える。
Description
【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、および多段中継する光通
信路で使用される光中継増幅器に関するものである。
使用される光ファイバ増幅器、および多段中継する光通
信路で使用される光中継増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】動作エネルギが光の形態で供給され、入
力した信号光を増幅して出力する光ファイバ増幅器が光
通信システムを中心に使用されている。特に、Ｅｒなど
の希土類元素が添加された光ファイバを使用した光ファ
イバ増幅器は、高速性および低ノイズ性で優れており、
多用されている。
力した信号光を増幅して出力する光ファイバ増幅器が光
通信システムを中心に使用されている。特に、Ｅｒなど
の希土類元素が添加された光ファイバを使用した光ファ
イバ増幅器は、高速性および低ノイズ性で優れており、
多用されている。
【０００３】こうした光ファイバ増幅器では、希土類元
素を添加した光ファイバによる増幅作用が増幅利得が波
長依存性を示すことが知られいる。特に、アナログ光伝
送では、この増幅利得の波長依存性は信号光の忠実な増
幅の妨げとなっている。こうした点を改善するため、様
々な波長依存性の低減が試みられている。
素を添加した光ファイバによる増幅作用が増幅利得が波
長依存性を示すことが知られいる。特に、アナログ光伝
送では、この増幅利得の波長依存性は信号光の忠実な増
幅の妨げとなっている。こうした点を改善するため、様
々な波長依存性の低減が試みられている。
【０００４】こうした試みの第１の例が、Ｅｒが添加さ
れた増幅用光ファイバにＡｌを共添加して、増幅利得の
波長依存性を低減させる手法である。この手法は、例え
ば、「C. G. Atkins, et.al. ,Electron. Lett. , Vol.
14, 1989, pp1062-1064 」に報告されている。また、波
長依存性の低減の試みの第２の例が、Ｅｒが添加された
増幅用光ファイバの長さを短くする手法である。この手
法は、例えば、「S. L. Hansen, et.al. ,IEEE Photon.
Technol. Lett. ,Vol.4, No.4, 1993, pp409-411 」に
報告されている。
れた増幅用光ファイバにＡｌを共添加して、増幅利得の
波長依存性を低減させる手法である。この手法は、例え
ば、「C. G. Atkins, et.al. ,Electron. Lett. , Vol.
14, 1989, pp1062-1064 」に報告されている。また、波
長依存性の低減の試みの第２の例が、Ｅｒが添加された
増幅用光ファイバの長さを短くする手法である。この手
法は、例えば、「S. L. Hansen, et.al. ,IEEE Photon.
Technol. Lett. ,Vol.4, No.4, 1993, pp409-411 」に
報告されている。
【０００５】また、デジタル光伝送を長距離で行うにあ
たって、伝送用光ファイバなどによる光損失を補償する
ために、光ファイバ増幅器備える光中継増幅器用いて多
段中継伝送路を構成する。こうした光中継増幅器は、光
ファイバ増幅器で信号光を増幅するが、この光中継増幅
器では、信号光が増幅される際、信号光の伝送波長の信
号成分に増幅利得のピークを有する波長（以後、利得ピ
ーク波長と呼ぶ）を含む比較的広い波長幅に分布した雑
音成分が付加される。ここで、信号光の波長が光中継増
幅器の利得ピーク波長にほぼ一致した値を有するとき、
信号成分が雑音成分よりも大きい増幅率で増幅されるの
で、同種の光ファイバ増幅器を備える光中継増幅器を多
段に配置した伝送路であっても信号成分と雑音成分とを
弁別することが容易である。
たって、伝送用光ファイバなどによる光損失を補償する
ために、光ファイバ増幅器備える光中継増幅器用いて多
段中継伝送路を構成する。こうした光中継増幅器は、光
ファイバ増幅器で信号光を増幅するが、この光中継増幅
器では、信号光が増幅される際、信号光の伝送波長の信
号成分に増幅利得のピークを有する波長（以後、利得ピ
ーク波長と呼ぶ）を含む比較的広い波長幅に分布した雑
音成分が付加される。ここで、信号光の波長が光中継増
幅器の利得ピーク波長にほぼ一致した値を有するとき、
信号成分が雑音成分よりも大きい増幅率で増幅されるの
で、同種の光ファイバ増幅器を備える光中継増幅器を多
段に配置した伝送路であっても信号成分と雑音成分とを
弁別することが容易である。
【０００６】一方、伝送波長が利得ピーク波長から隔た
った値を有するとき、利得ピーク波長の雑音成分が信号
成分よりも大きい増幅率で増幅されるので、同種の光フ
ァイバ増幅器を備える光中継増幅器を多段に配置した伝
送路では、二つの成分を弁別することが困難である。し
たがって、このような光中継増幅器を介して複数の光伝
送路を多段に接続し、信号光を増幅中継する光通信路で
は、信号光の波長の選択にあたって、光中継増幅器の利
得ピーク波長を採用する。
った値を有するとき、利得ピーク波長の雑音成分が信号
成分よりも大きい増幅率で増幅されるので、同種の光フ
ァイバ増幅器を備える光中継増幅器を多段に配置した伝
送路では、二つの成分を弁別することが困難である。し
たがって、このような光中継増幅器を介して複数の光伝
送路を多段に接続し、信号光を増幅中継する光通信路で
は、信号光の波長の選択にあたって、光中継増幅器の利
得ピーク波長を採用する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】希土類元素を添加した
増幅用光ファイバでの増幅作用の増幅利得の波長依存性
は、コア部のガラス組成と、添加される希土類元素の種
類とで概ね決まる。したがって、Ａｌを高濃度に共添加
したり、増幅用光ファイバの長さを短くすることによる
増幅利得の波長依存性の低減には限界があるし、波長依
存性の低減ができる波長範囲にも制限がある（T. Kashi
wada et.al. , OAA'93, MA6 ）という問題点がある。ま
た、増幅用光ファイバの長さを短くする手法では、充分
な増幅利得を得ることができない場合が多い、という問
題点もある。
増幅用光ファイバでの増幅作用の増幅利得の波長依存性
は、コア部のガラス組成と、添加される希土類元素の種
類とで概ね決まる。したがって、Ａｌを高濃度に共添加
したり、増幅用光ファイバの長さを短くすることによる
増幅利得の波長依存性の低減には限界があるし、波長依
存性の低減ができる波長範囲にも制限がある（T. Kashi
wada et.al. , OAA'93, MA6 ）という問題点がある。ま
た、増幅用光ファイバの長さを短くする手法では、充分
な増幅利得を得ることができない場合が多い、という問
題点もある。
【０００８】こうした問題点に対して、光ファイバ増幅
器の増幅利得の波長依存性を相殺するような挿入損失の
波長依存性を有する受動部品（光フィルタなど）を光フ
ァイバ増幅器の出力側に設け、光を取り出す対処方法が
考えられる。しかし、この対処方法では、損失媒体が介
在することになるので、増幅用に使用されたエネルギの
使用効率が実効的に低下し、最終的な増幅の効率が低下
すると問題点がある。
器の増幅利得の波長依存性を相殺するような挿入損失の
波長依存性を有する受動部品（光フィルタなど）を光フ
ァイバ増幅器の出力側に設け、光を取り出す対処方法が
考えられる。しかし、この対処方法では、損失媒体が介
在することになるので、増幅用に使用されたエネルギの
使用効率が実効的に低下し、最終的な増幅の効率が低下
すると問題点がある。
【０００９】光増幅中継器が多段に配置された光通信路
では、隣接する光中継増幅器の間の距離は夫々異なって
いるため、隣接する光中継増幅器の間の伝送損失が異な
ることが通常である。また、希土類元素が添加された増
幅用光ファイバでの増幅作用では、入力した増幅対象光
の強度によって利得ピーク波長が変化する。したがっ
て、夫々の光増幅中継器での利得ピーク波長を略同一と
するためには、個々の光中継増幅器で利得ピーク波長を
調整するか、あるいは光中継増幅器間の伝送損失を一定
にする必要がある。この内、後者は伝送用光ファイバの
敷設の点で制限があるし、また、通信路全体として冗長
な増幅用エネルギーが必要になるという問題点がある。
では、隣接する光中継増幅器の間の距離は夫々異なって
いるため、隣接する光中継増幅器の間の伝送損失が異な
ることが通常である。また、希土類元素が添加された増
幅用光ファイバでの増幅作用では、入力した増幅対象光
の強度によって利得ピーク波長が変化する。したがっ
て、夫々の光増幅中継器での利得ピーク波長を略同一と
するためには、個々の光中継増幅器で利得ピーク波長を
調整するか、あるいは光中継増幅器間の伝送損失を一定
にする必要がある。この内、後者は伝送用光ファイバの
敷設の点で制限があるし、また、通信路全体として冗長
な増幅用エネルギーが必要になるという問題点がある。
【００１０】前者の方法、すなわち、個々の中継増幅器
の利得ピーク波長を調整する方法としては、増幅用光
ファイバの長さの調整、および、Ａｌを共添加して増
幅用光ファイバの組成の調整、が知られているが、は
ファイバ長を短くすると増幅利得の低下を招くし、ファ
イバ長を長くすると雑音特性の悪化などが発生するなど
して、利得ピーク波長のみを独立して制御することが困
難であるという問題点がある。また、は他の特性をあ
まり損なうことなく利得ピーク波長を制御できるが、図
１３に示すように、Ａｌの共添加濃度が０〜０．５ｗｔ
％で急激に利得ピーク波長が変化するので、きめ細かく
利得ピーク波長を調整するには製造上困難であるという
問題点がある。なお、図１３では、一定の中継損失を有
する伝送路の後段に中継増幅器を設置した構成を多数直
列に接続した場合に、充分後方では中継損失と中継増幅
が定常状態となるが、この定常状態での中継損失値と利
得ピーク波長値との関係を示している。
の利得ピーク波長を調整する方法としては、増幅用光
ファイバの長さの調整、および、Ａｌを共添加して増
幅用光ファイバの組成の調整、が知られているが、は
ファイバ長を短くすると増幅利得の低下を招くし、ファ
イバ長を長くすると雑音特性の悪化などが発生するなど
して、利得ピーク波長のみを独立して制御することが困
難であるという問題点がある。また、は他の特性をあ
まり損なうことなく利得ピーク波長を制御できるが、図
１３に示すように、Ａｌの共添加濃度が０〜０．５ｗｔ
％で急激に利得ピーク波長が変化するので、きめ細かく
利得ピーク波長を調整するには製造上困難であるという
問題点がある。なお、図１３では、一定の中継損失を有
する伝送路の後段に中継増幅器を設置した構成を多数直
列に接続した場合に、充分後方では中継損失と中継増幅
が定常状態となるが、この定常状態での中継損失値と利
得ピーク波長値との関係を示している。
【００１１】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、様々な波長範囲の増幅利得の波長
依存性を低減するとともに、増幅用エネルギの使用効率
を維持する光ファイバ増幅器を提供することを目的とす
る。
なされたものであり、様々な波長範囲の増幅利得の波長
依存性を低減するとともに、増幅用エネルギの使用効率
を維持する光ファイバ増幅器を提供することを目的とす
る。
【００１２】また、本発明は、様々の入力光強度に応じ
て所定の利得ピーク波長とできる光ファイバ増幅器とと
もに、この光ファイバ増幅器を備えた光中継増幅器を提
供することを目的とする。
て所定の利得ピーク波長とできる光ファイバ増幅器とと
もに、この光ファイバ増幅器を備えた光中継増幅器を提
供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
器は、（ａ）信号光と励起光とを入力して信号光を増幅
して出力する、希土類元素が添加された、組成が異なる
複数の光ファイバが直列に接続された複合光ファイバ
と、（ｂ）励起光を発生して複合光ファイバに供給する
励起手段と、を備える。
器は、（ａ）信号光と励起光とを入力して信号光を増幅
して出力する、希土類元素が添加された、組成が異なる
複数の光ファイバが直列に接続された複合光ファイバ
と、（ｂ）励起光を発生して複合光ファイバに供給する
励起手段と、を備える。
【００１４】ここで、励起手段は、励起光を発生する
励起光源と、励起光源から出力された励起光を第１の
端子から入力するとともに、入力信号光および前記複合
光ファイバから出力された光のいずれかを第２の端子か
ら入力して、少なくとも励起光を複合光ファイバへ出力
する方向性結合器と、を備え、前方励起、後方励起、お
よび双方向励起のいずれかの方法で、複合光ファイバ内
の前記希土類元素を励起する、ことが可能である。
励起光源と、励起光源から出力された励起光を第１の
端子から入力するとともに、入力信号光および前記複合
光ファイバから出力された光のいずれかを第２の端子か
ら入力して、少なくとも励起光を複合光ファイバへ出力
する方向性結合器と、を備え、前方励起、後方励起、お
よび双方向励起のいずれかの方法で、複合光ファイバ内
の前記希土類元素を励起する、ことが可能である。
【００１５】また、希土類元素はＥｒであることが好適
である。ここで、複数の光ファイバにおける組成の相違
は、夫々の光ファイバに含まれるＡｌ2 Ｏ3 の濃度、Ｐ
2 Ｏ5 の濃度、添加されたＥｒの濃度、およびこれらの
組み合わせの相違のいずれかである、ことを特徴として
もよい。
である。ここで、複数の光ファイバにおける組成の相違
は、夫々の光ファイバに含まれるＡｌ2 Ｏ3 の濃度、Ｐ
2 Ｏ5 の濃度、添加されたＥｒの濃度、およびこれらの
組み合わせの相違のいずれかである、ことを特徴として
もよい。
【００１６】また、複合光ファイバの所定の波長範囲に
おける増幅利得の最大値と最小値との差は、複数の光フ
ァイバの夫々が複合光ファイバと同一の実効的な長さお
よび同一の励起光を入力した場合の所定の波長範囲にお
ける増幅利得の最大値と最小値との差のいずれよりも小
さい、ことを特徴とし、増幅利得の波長依存性を低減し
た第１の型の光ファイバ増幅器を実現することが可能で
ある。
おける増幅利得の最大値と最小値との差は、複数の光フ
ァイバの夫々が複合光ファイバと同一の実効的な長さお
よび同一の励起光を入力した場合の所定の波長範囲にお
ける増幅利得の最大値と最小値との差のいずれよりも小
さい、ことを特徴とし、増幅利得の波長依存性を低減し
た第１の型の光ファイバ増幅器を実現することが可能で
ある。
【００１７】また、複合光ファイバの入力信号光の強度
と前記所定の波長範囲において増幅利得が最大となる波
長の値との関係は、複数の光ファイバの夫々が前記複合
光ファイバと同一の実効的な長さおよび同一の励起光を
入力した場合の入力信号光の強度と前記所定の波長範囲
において増幅利得が最大となる波長の値との関係のいず
れとも異なる、ことを特徴とし、特定の強度の入力光に
対して所定の利得ピーク波長となる第２の型の光ファイ
バ増幅器を実現してもよい。
と前記所定の波長範囲において増幅利得が最大となる波
長の値との関係は、複数の光ファイバの夫々が前記複合
光ファイバと同一の実効的な長さおよび同一の励起光を
入力した場合の入力信号光の強度と前記所定の波長範囲
において増幅利得が最大となる波長の値との関係のいず
れとも異なる、ことを特徴とし、特定の強度の入力光に
対して所定の利得ピーク波長となる第２の型の光ファイ
バ増幅器を実現してもよい。
【００１８】第１の型の光ファイバ増幅器で使用する複
合光ファイバは、所定の波長範囲の光を入力して増幅
する、所定波長における増幅利得と所定波長における波
長の変化に対する増幅利得の変化に関する微係数との比
の値が第１の値である第１の光ファイバと、第１の光
ファイバから出力される光を入力して増幅する、所定波
長における増幅利得と所定波長における波長の変化に対
する増幅利得の変化に関する微係数との比の値が第１の
値に対して極性が反対であり、かつ絶対値が略同一であ
る第２の光ファイバと、を備えることを特徴としてもよ
い。
合光ファイバは、所定の波長範囲の光を入力して増幅
する、所定波長における増幅利得と所定波長における波
長の変化に対する増幅利得の変化に関する微係数との比
の値が第１の値である第１の光ファイバと、第１の光
ファイバから出力される光を入力して増幅する、所定波
長における増幅利得と所定波長における波長の変化に対
する増幅利得の変化に関する微係数との比の値が第１の
値に対して極性が反対であり、かつ絶対値が略同一であ
る第２の光ファイバと、を備えることを特徴としてもよ
い。
【００１９】また、第１の型の光ファイバ増幅器で使用
する複合光ファイバは、所定の波長範囲の光を入力して
増幅する、所定波長における増幅利得と所定波長におけ
る波長の変化に対する増幅利得の変化に関する微係数と
の比の値が第１の値である第１の光ファイバと、第１の
光ファイバから出力される光を入力して増幅する、所定
波長における増幅利得と所定波長における波長の変化に
対する増幅利得の変化に関する微係数との比の値が第１
の値に対して極性が反対であり、かつ絶対値が略同一で
ある第２の光ファイバと、からなる光ファイバ対を直列
に多段接続して構成される、ことを特徴としてもよい。
する複合光ファイバは、所定の波長範囲の光を入力して
増幅する、所定波長における増幅利得と所定波長におけ
る波長の変化に対する増幅利得の変化に関する微係数と
の比の値が第１の値である第１の光ファイバと、第１の
光ファイバから出力される光を入力して増幅する、所定
波長における増幅利得と所定波長における波長の変化に
対する増幅利得の変化に関する微係数との比の値が第１
の値に対して極性が反対であり、かつ絶対値が略同一で
ある第２の光ファイバと、からなる光ファイバ対を直列
に多段接続して構成される、ことを特徴としてもよい。
【００２０】また、第２の型の光ファイバ増幅器で使用
する複合光ファイバは、所定の波長範囲の波長を有す
る信号光を励起光とともに入力して信号光を増幅する、
信号光の強度と所定の波長範囲において増幅利得が最大
と波長の値とが第１の関係を有する第１の光ファイバ
と、第１の光ファイバから出力される所定の波長範囲
の波長を有する光を励起光とともに入力して増幅する、
所定の波長範囲の波長を有する光の強度と所定の波長範
囲において増幅利得が最大と波長の値とが第１の関係と
は異なる第２の関係を有する第２の光ファイバと、を備
えることを特徴としてもよい。
する複合光ファイバは、所定の波長範囲の波長を有す
る信号光を励起光とともに入力して信号光を増幅する、
信号光の強度と所定の波長範囲において増幅利得が最大
と波長の値とが第１の関係を有する第１の光ファイバ
と、第１の光ファイバから出力される所定の波長範囲
の波長を有する光を励起光とともに入力して増幅する、
所定の波長範囲の波長を有する光の強度と所定の波長範
囲において増幅利得が最大と波長の値とが第１の関係と
は異なる第２の関係を有する第２の光ファイバと、を備
えることを特徴としてもよい。
【００２１】また、本発明の光中継増幅器は、信号光を
伝送する第１の伝送用光ファイバケーブルから出力され
た前記信号光を入力して増幅して、新たな信号光として
第２の伝送用光ファイバへ出力する第２の型の光ファイ
バ増幅器を備える、ことを特徴とする。
伝送する第１の伝送用光ファイバケーブルから出力され
た前記信号光を入力して増幅して、新たな信号光として
第２の伝送用光ファイバへ出力する第２の型の光ファイ
バ増幅器を備える、ことを特徴とする。
【００２２】
【作用】図１は、本発明の光ファイバ増幅器の概念構成
図である。図１に示すように、本発明の光ファイバ増幅
器は、（ａ）異なるガラス組成を備える希土類添加の増
幅用光ファイバのい少なくとも２種の増幅用光ファイバ
が複数本、直列に接続された複合光ファイバと、（ｂ）
複合光ファイバに増幅用のエネルギを励起光の形態で供
給する励起手段と、から構成される。ここで、励起手段
は、前方励起、後方励起、および双方向励起のいずれの
励起法も採用可能である。
図である。図１に示すように、本発明の光ファイバ増幅
器は、（ａ）異なるガラス組成を備える希土類添加の増
幅用光ファイバのい少なくとも２種の増幅用光ファイバ
が複数本、直列に接続された複合光ファイバと、（ｂ）
複合光ファイバに増幅用のエネルギを励起光の形態で供
給する励起手段と、から構成される。ここで、励起手段
は、前方励起、後方励起、および双方向励起のいずれの
励起法も採用可能である。
【００２３】このように構成された光ファイバ増幅器
に、想定した強度（Ｉ0 ）の光が入力した場合、光ファ
イバ増幅器全体の増幅利得ｇ（λ）は、各光ファイバの
この状態における増幅利得ｇi （λ）とすると、次の式
で表される。
に、想定した強度（Ｉ0 ）の光が入力した場合、光ファ
イバ増幅器全体の増幅利得ｇ（λ）は、各光ファイバの
この状態における増幅利得ｇi （λ）とすると、次の式
で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】したがって、光ファイバ増幅器全体の増幅
利得ｇ（λ）の波長依存性ｄｇ（λ）／ｄλは、以下の
式で表される。
利得ｇ（λ）の波長依存性ｄｇ（λ）／ｄλは、以下の
式で表される。
【００２６】
【数２】
【００２７】上記のように、各増幅用光ファイバの波長
依存性ｄｇi （λ）／ｄλは、Ａｌなどの共添加濃度の
制御である程度の調整が可能であるし、また各増幅用光
ファイバの増幅利得（全体の増幅利得に対する寄与度）
は雑音特性を悪化させない程度の長さの制御、または添
加される希土類元素の濃度の制御で調整可能なので、各
増幅用光ファイバの組成と長さとを同時に調整すれば、
所定の波長範囲で増幅利得の波長依存性を低減した光フ
ァイバ増幅器や所定の利得ピーク波長を有する光ファイ
バ増幅器が構成される。
依存性ｄｇi （λ）／ｄλは、Ａｌなどの共添加濃度の
制御である程度の調整が可能であるし、また各増幅用光
ファイバの増幅利得（全体の増幅利得に対する寄与度）
は雑音特性を悪化させない程度の長さの制御、または添
加される希土類元素の濃度の制御で調整可能なので、各
増幅用光ファイバの組成と長さとを同時に調整すれば、
所定の波長範囲で増幅利得の波長依存性を低減した光フ
ァイバ増幅器や所定の利得ピーク波長を有する光ファイ
バ増幅器が構成される。
【００２８】なお、光ファイバ増幅器の増幅利得の波長
依存性、すなわち各増幅用光ファイバの増幅利得の波長
依存性は、入力光の強度（Ｉ0 ）によって変化する。し
かし、ガラス組成による増幅利得の波長依存性の変化特
性を勘案すると、波長依存性の低減が目的の場合は、上
記のように入力光強度を特定の値を想定して製造した光
ファイバ増幅器であっても、入力光強度が想定した入力
光強度と極端に違わなければ所定の波長範囲での増幅利
得の波長依存性が低減できる。また、中継増幅器に使用
する光ファイバ増幅器における所定の利得ピーク波長の
具備にあたっては、通信路の設定時に各中継増幅器間の
伝送損失は既知なので、入力光の強度はあらかじめ設定
可能である。
依存性、すなわち各増幅用光ファイバの増幅利得の波長
依存性は、入力光の強度（Ｉ0 ）によって変化する。し
かし、ガラス組成による増幅利得の波長依存性の変化特
性を勘案すると、波長依存性の低減が目的の場合は、上
記のように入力光強度を特定の値を想定して製造した光
ファイバ増幅器であっても、入力光強度が想定した入力
光強度と極端に違わなければ所定の波長範囲での増幅利
得の波長依存性が低減できる。また、中継増幅器に使用
する光ファイバ増幅器における所定の利得ピーク波長の
具備にあたっては、通信路の設定時に各中継増幅器間の
伝送損失は既知なので、入力光の強度はあらかじめ設定
可能である。
【００２９】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を説明する。なお、図面の説明にあたって同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
施例を説明する。なお、図面の説明にあたって同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】（第１実施例）本実施例の光ファイバ増幅
器は、本発明の第１の型の光ファイバ増幅器に属し、所
定の波長範囲（１．５μｍ帯）における増幅利得の波長
依存性を低減する。
器は、本発明の第１の型の光ファイバ増幅器に属し、所
定の波長範囲（１．５μｍ帯）における増幅利得の波長
依存性を低減する。
【００３１】図２は、本実施例の光ファイバ増幅器の構
成図である。図示のように、この光ファイバ増幅器は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、およびＡｌ2 Ｏ3
から成るガラス組成にＥｒを添加した光ファイバ１１１
と、コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、および
Ｐ2 Ｏ5 から成るガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１１２とを直列に融着接続した複合光ファイバ１１０
と、（ｂ）複合光ファイバ１１０に励起光を供給する励
起装置２１０と、（ｃ）入力信号光を入力して入力信号
光の進行方向に進む光のみを透過して複合光ファイバ１
１０に入力させる光アイソレータ３１０と、（ｄ）複合
光ファイバ１１０から出力された光の進行方向に進む光
のみを透過する光アイソレータ３２０と、から構成され
る。
成図である。図示のように、この光ファイバ増幅器は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、およびＡｌ2 Ｏ3
から成るガラス組成にＥｒを添加した光ファイバ１１１
と、コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、および
Ｐ2 Ｏ5 から成るガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１１２とを直列に融着接続した複合光ファイバ１１０
と、（ｂ）複合光ファイバ１１０に励起光を供給する励
起装置２１０と、（ｃ）入力信号光を入力して入力信号
光の進行方向に進む光のみを透過して複合光ファイバ１
１０に入力させる光アイソレータ３１０と、（ｄ）複合
光ファイバ１１０から出力された光の進行方向に進む光
のみを透過する光アイソレータ３２０と、から構成され
る。
【００３２】光ファイバ１１１はＥｒ濃度が０．１ｗｔ
％、Ａｌ濃度が３．０ｗｔ％であり、光ファイバ１１１
はＥｒ損失の総計が３５ｄＢである。また、光ファイバ
１１２はＥｒ濃度が０．１ｗｔ％、Ａｌ濃度が３．０ｗ
ｔ％、Ｐ濃度が３．９ｗｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が
５ｄＢである。ここで、増幅用光ファイバの特性を示す
量として「Ｅｒ損失の総計」を用いたが、これはコア部
のガラス組成、Ｅｒの添加濃度およびファイバ長などに
よる増幅利得の相違に対して、総括して増幅用光ファイ
バの特性を表す量であり、Ｅｒの添加濃度に関連する
「ある波長の単位長さ当りのＥｒ存在による損失（α：
単位はｄＢ／ｍ）」と「ファイバ長（Ｌ：単位はｍ）」
との積（α・Ｌ：単位はｄＢ）であり、濃度条長積とも
呼ばれている。なお、Ｅｒ損失の総計が同一の増幅用光
ファイバ同士は、増幅能力が類似していると見做してよ
い。
％、Ａｌ濃度が３．０ｗｔ％であり、光ファイバ１１１
はＥｒ損失の総計が３５ｄＢである。また、光ファイバ
１１２はＥｒ濃度が０．１ｗｔ％、Ａｌ濃度が３．０ｗ
ｔ％、Ｐ濃度が３．９ｗｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が
５ｄＢである。ここで、増幅用光ファイバの特性を示す
量として「Ｅｒ損失の総計」を用いたが、これはコア部
のガラス組成、Ｅｒの添加濃度およびファイバ長などに
よる増幅利得の相違に対して、総括して増幅用光ファイ
バの特性を表す量であり、Ｅｒの添加濃度に関連する
「ある波長の単位長さ当りのＥｒ存在による損失（α：
単位はｄＢ／ｍ）」と「ファイバ長（Ｌ：単位はｍ）」
との積（α・Ｌ：単位はｄＢ）であり、濃度条長積とも
呼ばれている。なお、Ｅｒ損失の総計が同一の増幅用光
ファイバ同士は、増幅能力が類似していると見做してよ
い。
【００３３】図３は、光ファイバ１１１の特性を示すグ
ラフである。図３（ａ）は、信号光を入力せずに励起光
のみを入射した場合に発生する蛍光（励起されたＥｒか
らの自然放射による）の強度の波長依存性を示す。ま
た、図３（ｂ）は、光ファイバ１１１と同一の組成でＥ
ｒ損失の総計が波長が１．５５μｍで４０ｄＢの増幅用
光ファイバについて、充分にＥｒが励起された状態での
増幅利得（励起されたＥｒからの誘導放射による）の波
長依存性を示す。この波長依存性の傾向（最大増幅利得
を示す波長など）は、単にＥｒ損失の総計が異なるのみ
では変化しないので、光ファイバ１１１も同様の傾向の
波長依存性を示す。なお、増幅利得の測定には、後方励
起法を採用した以外は、上記の「S. L. Hansen, et.al.
,IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.4, No.4, 1993, p
p409-411」に記載された方法を用いた。図４は、光ファ
イバ１１２の特性を示すグラフである。図４（ａ）は、
信号光を入力せずに励起光のみを入射した場合に発生す
る蛍光（励起されたＥｒからの自然放射による）の強度
の波長依存性を示す。また、図４（ｂ）は、光ファイバ
１１２と同一の組成でＥｒ損失の総計が５０ｄＢの増幅
用光ファイバについて、充分にＥｒが励起された状態で
の増幅利得（励起されたＥｒからの誘導放射による）の
波長依存性を示す。なお、増幅利得の測定には、図３
（ｂ）と同様の方法を用いた。
ラフである。図３（ａ）は、信号光を入力せずに励起光
のみを入射した場合に発生する蛍光（励起されたＥｒか
らの自然放射による）の強度の波長依存性を示す。ま
た、図３（ｂ）は、光ファイバ１１１と同一の組成でＥ
ｒ損失の総計が波長が１．５５μｍで４０ｄＢの増幅用
光ファイバについて、充分にＥｒが励起された状態での
増幅利得（励起されたＥｒからの誘導放射による）の波
長依存性を示す。この波長依存性の傾向（最大増幅利得
を示す波長など）は、単にＥｒ損失の総計が異なるのみ
では変化しないので、光ファイバ１１１も同様の傾向の
波長依存性を示す。なお、増幅利得の測定には、後方励
起法を採用した以外は、上記の「S. L. Hansen, et.al.
,IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.4, No.4, 1993, p
p409-411」に記載された方法を用いた。図４は、光ファ
イバ１１２の特性を示すグラフである。図４（ａ）は、
信号光を入力せずに励起光のみを入射した場合に発生す
る蛍光（励起されたＥｒからの自然放射による）の強度
の波長依存性を示す。また、図４（ｂ）は、光ファイバ
１１２と同一の組成でＥｒ損失の総計が５０ｄＢの増幅
用光ファイバについて、充分にＥｒが励起された状態で
の増幅利得（励起されたＥｒからの誘導放射による）の
波長依存性を示す。なお、増幅利得の測定には、図３
（ｂ）と同様の方法を用いた。
【００３４】こうした、図３および図４の特性を有する
光ファイバ１１１と光ファイバ１１２とが融着接続され
た複合光ファイバ１１０の増幅利得の波長依存性の測定
結果は、図５に示す通りであった。なお、増幅利得の測
定には、図３（ｂ）と同様の方法を用いた。図５のグラ
フと図３（ｂ）のグラフおよび図４（ｂ）のグラフとを
比較すると、入力光の波長範囲が１５４０〜１５７０ｎ
ｍにおける増幅利得の波長依存性が、光ファイバ１１１
あるいは光ファイバ１１２の増幅利得の波長依存性より
も低減していることがわかる。
光ファイバ１１１と光ファイバ１１２とが融着接続され
た複合光ファイバ１１０の増幅利得の波長依存性の測定
結果は、図５に示す通りであった。なお、増幅利得の測
定には、図３（ｂ）と同様の方法を用いた。図５のグラ
フと図３（ｂ）のグラフおよび図４（ｂ）のグラフとを
比較すると、入力光の波長範囲が１５４０〜１５７０ｎ
ｍにおける増幅利得の波長依存性が、光ファイバ１１１
あるいは光ファイバ１１２の増幅利得の波長依存性より
も低減していることがわかる。
【００３５】また、励起装置２１０は、励起光を発生
する励起光源２１１と、複合光ファイバ１１０から出
力される増幅光を端子２１２ａから入力し端子２１２ｃ
から出力するとともに、励起光源２１１が発生した励起
光を端子２１２ｂから入力し端子２１２ａから複合光フ
ァイバ１１０へ出力する方向性結合器２１２と、を備え
る。
する励起光源２１１と、複合光ファイバ１１０から出
力される増幅光を端子２１２ａから入力し端子２１２ｃ
から出力するとともに、励起光源２１１が発生した励起
光を端子２１２ｂから入力し端子２１２ａから複合光フ
ァイバ１１０へ出力する方向性結合器２１２と、を備え
る。
【００３６】この光ファイバ増幅器では、励起装置２１
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１１
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１１１および光フ
ァイバ１１２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０を介して複合光ファイバ１１０に入力する
と、まず、光ファイバ１１１内の励起されたＥｒによる
誘導放射によって，図３（ｂ）に示すような波長依存性
で増幅される。この信号光の増幅と同時に、図３（ａ）
に示すような波長依存性で自然放射による光が発生し、
誘導放射光とともに光ファイバ１１２に入力する。光フ
ァイバ１１２に入力した光は、光ファイバ１１２内の励
起されたＥｒによる誘導放射によって、図４（ｂ）に示
すような波長依存性で増幅される。この光の増幅と同時
に図４（ａ）に示すような波長依存性で自然放射による
光が発生し、誘導放射光とともに複合光ファイバ１１０
から出力される。複合光ファイバ１１０から出力された
光は、方向性結合器２１２および光アイソレータ３２０
を順次経由して、図５に示すような波長依存性で増幅さ
れた光が光ファイバ増幅器の出力光となる。
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１１
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１１１および光フ
ァイバ１１２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０を介して複合光ファイバ１１０に入力する
と、まず、光ファイバ１１１内の励起されたＥｒによる
誘導放射によって，図３（ｂ）に示すような波長依存性
で増幅される。この信号光の増幅と同時に、図３（ａ）
に示すような波長依存性で自然放射による光が発生し、
誘導放射光とともに光ファイバ１１２に入力する。光フ
ァイバ１１２に入力した光は、光ファイバ１１２内の励
起されたＥｒによる誘導放射によって、図４（ｂ）に示
すような波長依存性で増幅される。この光の増幅と同時
に図４（ａ）に示すような波長依存性で自然放射による
光が発生し、誘導放射光とともに複合光ファイバ１１０
から出力される。複合光ファイバ１１０から出力された
光は、方向性結合器２１２および光アイソレータ３２０
を順次経由して、図５に示すような波長依存性で増幅さ
れた光が光ファイバ増幅器の出力光となる。
【００３７】本実施例では、複合光ファイバ１１０を光
ファイバ１１１と光ファイバ１１２という２本の光ファ
イバから構成したが、光ファイバ１１１と同一の組成の
光ファイバで長さが短くしてＥｒ損失の総計がｎ1 のも
のと、光ファイバ１１２と同一の組成の光ファイバでＥ
ｒ損失の総計がｎ2 （＝ｎ1 ／７）のものとを直列に融
着接続してファイバ対とし、ファイバ対を複数直列に融
着接続して、Ｅｒ損失の総計を４０ｄＢとした複合光フ
ァイバを用いることも可能である。この複合光ファイバ
では、隣り合う光ファイバにおける励起光の強度の差は
本実施例に比べて小さくなるので、図３あるいは図４に
示したようなファイバ組成による相対的な増幅特性の相
違の励起光強度の変化による変化の考慮を払う度合いを
低減できる。すなわち、単体ファイバの特性の相対的な
関係から単純に期待される特性に近い特性を有する複合
光ファイバを構成できる。
ファイバ１１１と光ファイバ１１２という２本の光ファ
イバから構成したが、光ファイバ１１１と同一の組成の
光ファイバで長さが短くしてＥｒ損失の総計がｎ1 のも
のと、光ファイバ１１２と同一の組成の光ファイバでＥ
ｒ損失の総計がｎ2 （＝ｎ1 ／７）のものとを直列に融
着接続してファイバ対とし、ファイバ対を複数直列に融
着接続して、Ｅｒ損失の総計を４０ｄＢとした複合光フ
ァイバを用いることも可能である。この複合光ファイバ
では、隣り合う光ファイバにおける励起光の強度の差は
本実施例に比べて小さくなるので、図３あるいは図４に
示したようなファイバ組成による相対的な増幅特性の相
違の励起光強度の変化による変化の考慮を払う度合いを
低減できる。すなわち、単体ファイバの特性の相対的な
関係から単純に期待される特性に近い特性を有する複合
光ファイバを構成できる。
【００３８】なお、上記のような２種類の増幅用光ファ
イバで増幅利得の波長依存性を低減した複合光ファイバ
を構成するにあたって、所定波長における増幅利得と増
幅利得の波長の変化に関する微係数との比の値を、互い
に極性が反対で絶対値が略等しく設定することが有効で
ある。
イバで増幅利得の波長依存性を低減した複合光ファイバ
を構成するにあたって、所定波長における増幅利得と増
幅利得の波長の変化に関する微係数との比の値を、互い
に極性が反対で絶対値が略等しく設定することが有効で
ある。
【００３９】また、本実施例では、励起光の供給方法と
して後方励起法を採用したが、前方励起法あるいは双方
向励起法を採用することも可能であり、複合光ファイバ
１１０の波長依存性が光ファイバ１１１あるいは光ファ
イバ１１２の波長依存性と異なるように設定できること
にはかわりはない。
して後方励起法を採用したが、前方励起法あるいは双方
向励起法を採用することも可能であり、複合光ファイバ
１１０の波長依存性が光ファイバ１１１あるいは光ファ
イバ１１２の波長依存性と異なるように設定できること
にはかわりはない。
【００４０】（第２実施例）本実施例の光ファイバ増幅
器は、本発明の第２の型の光ファイバ増幅器に属し、所
定の波長範囲（１．５μｍ帯）における増幅利得が最大
となる利得ピーク波長を制御したものである。なお、本
実施例の光ファイバ増幅器は、複合光ファイバ１２０を
除いて第１実施例と同様に構成される。
器は、本発明の第２の型の光ファイバ増幅器に属し、所
定の波長範囲（１．５μｍ帯）における増幅利得が最大
となる利得ピーク波長を制御したものである。なお、本
実施例の光ファイバ増幅器は、複合光ファイバ１２０を
除いて第１実施例と同様に構成される。
【００４１】図６は、本実施例の光ファイバ増幅器の構
成図である。図示のように、この光ファイバ増幅器は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 とＧｅＯ2 とから成るガラス組
成にＥｒを添加した光ファイバ１２１と、コア部がＳｉ
Ｏ2 とＧｅＯ2 とＡｌ2 Ｏ3とから成るガラス組成にＥ
ｒを添加した光ファイバ１２２とを直列に融着接続した
複合光ファイバ１２０と、（ｂ）複合光ファイバ１２０
に励起光を供給する励起装置２１０と、（ｃ）入力信号
光を入力して入力信号光の進行方向に進む光のみを透過
して複合光ファイバ１２０に入力させる光アイソレータ
３１０と、（ｄ）複合光ファイバ１２０から出力された
光の進行方向に進む光のみを透過する光アイソレータ３
２０と、から構成される。
成図である。図示のように、この光ファイバ増幅器は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 とＧｅＯ2 とから成るガラス組
成にＥｒを添加した光ファイバ１２１と、コア部がＳｉ
Ｏ2 とＧｅＯ2 とＡｌ2 Ｏ3とから成るガラス組成にＥ
ｒを添加した光ファイバ１２２とを直列に融着接続した
複合光ファイバ１２０と、（ｂ）複合光ファイバ１２０
に励起光を供給する励起装置２１０と、（ｃ）入力信号
光を入力して入力信号光の進行方向に進む光のみを透過
して複合光ファイバ１２０に入力させる光アイソレータ
３１０と、（ｄ）複合光ファイバ１２０から出力された
光の進行方向に進む光のみを透過する光アイソレータ３
２０と、から構成される。
【００４２】光ファイバ１２１はＥｒ濃度が０．０４ｗ
ｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が２０ｄＢである。また、
光ファイバ１２２は、第１実施例と同様の組成を有する
とともに、Ｅｒ損失の総計が２０ｄＢである。
ｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が２０ｄＢである。また、
光ファイバ１２２は、第１実施例と同様の組成を有する
とともに、Ｅｒ損失の総計が２０ｄＢである。
【００４３】図７は、光ファイバ１２１の特性を示すグ
ラフである。図７（ａ）は、信号光を入力せずに励起光
のみを入射した場合に発生する蛍光（励起されたＥｒか
らの自然放射による）の強度の波長依存性を示す。ま
た、図７（ｂ）は、光ファイバ１２１と同一の組成でＥ
ｒ損失の総計が４０ｄＢの増幅用光ファイバについて、
充分にＥｒが励起された状態での増幅利得（励起された
Ｅｒからの誘導放射による）の波長依存性を示す。この
波長依存性の傾向（最大増幅利得を示す波長など）は、
単にＥｒ損失の総計が異なるのみでは変化しないので、
光ファイバ１２１も同様の傾向の波長依存性を示す。な
お、増幅利得の測定には、図３（ｂ）と同様の方法を用
いた。光ファイバ１２２の特性は、図４に示した通りで
ある。
ラフである。図７（ａ）は、信号光を入力せずに励起光
のみを入射した場合に発生する蛍光（励起されたＥｒか
らの自然放射による）の強度の波長依存性を示す。ま
た、図７（ｂ）は、光ファイバ１２１と同一の組成でＥ
ｒ損失の総計が４０ｄＢの増幅用光ファイバについて、
充分にＥｒが励起された状態での増幅利得（励起された
Ｅｒからの誘導放射による）の波長依存性を示す。この
波長依存性の傾向（最大増幅利得を示す波長など）は、
単にＥｒ損失の総計が異なるのみでは変化しないので、
光ファイバ１２１も同様の傾向の波長依存性を示す。な
お、増幅利得の測定には、図３（ｂ）と同様の方法を用
いた。光ファイバ１２２の特性は、図４に示した通りで
ある。
【００４４】こうした、図７および図４の特性を有する
光ファイバ１２１と光ファイバ１２２とが融着接続され
た複合光ファイバ１２０の増幅利得の波長依存性の測定
結果は、図８に示す通りであった。なお、増幅利得の測
定には、図３（ｂ）と同様の方法を用いた。図８のグラ
フと図７（ｂ）のグラフおよび図３（ｂ）のグラフとを
比較すると、入力光の波長範囲が１５３０〜１５７０ｎ
ｍにおける最大増幅利得を示す波長が、光ファイバ１２
１あるいは光ファイバ１２２の場合とは異なっているこ
とがわかる。
光ファイバ１２１と光ファイバ１２２とが融着接続され
た複合光ファイバ１２０の増幅利得の波長依存性の測定
結果は、図８に示す通りであった。なお、増幅利得の測
定には、図３（ｂ）と同様の方法を用いた。図８のグラ
フと図７（ｂ）のグラフおよび図３（ｂ）のグラフとを
比較すると、入力光の波長範囲が１５３０〜１５７０ｎ
ｍにおける最大増幅利得を示す波長が、光ファイバ１２
１あるいは光ファイバ１２２の場合とは異なっているこ
とがわかる。
【００４５】この光ファイバ増幅器では、励起装置２１
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１２
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１２１および光フ
ァイバ１２２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０を介して複合光ファイバ１２０に入力する
と、まず、光ファイバ１２１内の励起されたＥｒによる
誘導放射によって，図７（ｂ）に示すような波長依存性
で増幅される。この信号光の増幅と同時に、図７（ａ）
に示すような波長依存性で自然放射による光が発生し、
誘導放射光とともに光ファイバ１２２に入力する。光フ
ァイバ１２２に入力した光は、光ファイバ１２２内の励
起されたＥｒによる誘導放射によって、図３（ｂ）に示
すような波長依存性で増幅される。この光の増幅と同時
に図３（ａ）に示すような波長依存性で自然放射による
光が発生し、誘導放射光とともに複合光ファイバ１２０
から出力される。複合光ファイバ１２０から出力された
光は、方向性結合器２１２および光アイソレータ３２０
を順次経由して、図８に示すような波長依存性で増幅さ
れた光が光ファイバ増幅器の出力光となる。
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１２
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１２１および光フ
ァイバ１２２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０を介して複合光ファイバ１２０に入力する
と、まず、光ファイバ１２１内の励起されたＥｒによる
誘導放射によって，図７（ｂ）に示すような波長依存性
で増幅される。この信号光の増幅と同時に、図７（ａ）
に示すような波長依存性で自然放射による光が発生し、
誘導放射光とともに光ファイバ１２２に入力する。光フ
ァイバ１２２に入力した光は、光ファイバ１２２内の励
起されたＥｒによる誘導放射によって、図３（ｂ）に示
すような波長依存性で増幅される。この光の増幅と同時
に図３（ａ）に示すような波長依存性で自然放射による
光が発生し、誘導放射光とともに複合光ファイバ１２０
から出力される。複合光ファイバ１２０から出力された
光は、方向性結合器２１２および光アイソレータ３２０
を順次経由して、図８に示すような波長依存性で増幅さ
れた光が光ファイバ増幅器の出力光となる。
【００４６】本実施例では、第１実施例と同様に、励起
光の供給方法として後方励起法を採用したが、前方励起
法あるいは双方向励起法を採用することも可能であり、
複合光ファイバ１２０の波長依存性が光ファイバ１２１
あるいは光ファイバ１２２の波長依存性と異なるように
設定できることにはかわりはない。
光の供給方法として後方励起法を採用したが、前方励起
法あるいは双方向励起法を採用することも可能であり、
複合光ファイバ１２０の波長依存性が光ファイバ１２１
あるいは光ファイバ１２２の波長依存性と異なるように
設定できることにはかわりはない。
【００４７】なお、Ｅｒ損失の総計の比、増幅用光ファ
イバの組成は、上記の第１実施例あるいは第２実施例に
限定されるものではなく、かつ、複合光ファイバを構成
する増幅用光ファイバも２種に限定されるものではな
い。こうした、Ｅｒ損失の総計の比、増幅用光ファイバ
の組成、または増幅用光ファイバの種類数などを制御す
ることで、様々な増幅利得の波長依存性を有する光ファ
イバ増幅器を実現できる。
イバの組成は、上記の第１実施例あるいは第２実施例に
限定されるものではなく、かつ、複合光ファイバを構成
する増幅用光ファイバも２種に限定されるものではな
い。こうした、Ｅｒ損失の総計の比、増幅用光ファイバ
の組成、または増幅用光ファイバの種類数などを制御す
ることで、様々な増幅利得の波長依存性を有する光ファ
イバ増幅器を実現できる。
【００４８】（第３実施例）本実施例は、本発明の光中
継増幅器に属するものであり、本発明の第２の型の光フ
ァイバ増幅器を備える。
継増幅器に属するものであり、本発明の第２の型の光フ
ァイバ増幅器を備える。
【００４９】図９は、本実施例の光中継増幅器の構成図
である。図示のように、この光中継増幅器は、光ファイ
バ増幅器１００を備え、伝送用光ファイバ４１０を介し
て信号光を入力し、信号光を増幅後に伝送用光ファイバ
４２０へ向けて出力する。光ファイバ増幅器１００は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、およびＡｌ2 Ｏ3
とから成る第１のガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１３１と、コア部がＳｉＯ2 とＧｅＯ2 とＡｌ2 Ｏ3
とから成る第２のガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１３２とを直列に融着接続した複合光ファイバ１３０
と、（ｂ）複合光ファイバ１３０に励起光を供給する励
起装置２３０と、（ｃ）入力信号光を入力して入力信号
光の進行方向に進む光のみを透過して複合光ファイバ１
３０へ向けて出力する光アイソレータ３１０と、（ｄ）
複合光ファイバ１３０から出力された光の進行方向に進
む光のみを透過する光アイソレータ３２０と、から構成
される。
である。図示のように、この光中継増幅器は、光ファイ
バ増幅器１００を備え、伝送用光ファイバ４１０を介し
て信号光を入力し、信号光を増幅後に伝送用光ファイバ
４２０へ向けて出力する。光ファイバ増幅器１００は、
（ａ）コア部がＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、およびＡｌ2 Ｏ3
とから成る第１のガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１３１と、コア部がＳｉＯ2 とＧｅＯ2 とＡｌ2 Ｏ3
とから成る第２のガラス組成にＥｒを添加した光ファイ
バ１３２とを直列に融着接続した複合光ファイバ１３０
と、（ｂ）複合光ファイバ１３０に励起光を供給する励
起装置２３０と、（ｃ）入力信号光を入力して入力信号
光の進行方向に進む光のみを透過して複合光ファイバ１
３０へ向けて出力する光アイソレータ３１０と、（ｄ）
複合光ファイバ１３０から出力された光の進行方向に進
む光のみを透過する光アイソレータ３２０と、から構成
される。
【００５０】光ファイバ１３１はＡｌ濃度が０．２ｗｔ
％、Ｅｒ濃度が０．１ｗｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が
４０ｄＢである。また、光ファイバ１３２は、Ａｌ濃度
が１．０ｗｔ％、Ｅｒ濃度が０．１ｗｔ％であり、Ｅｒ
損失の総計が４０ｄＢである。
％、Ｅｒ濃度が０．１ｗｔ％であり、Ｅｒ損失の総計が
４０ｄＢである。また、光ファイバ１３２は、Ａｌ濃度
が１．０ｗｔ％、Ｅｒ濃度が０．１ｗｔ％であり、Ｅｒ
損失の総計が４０ｄＢである。
【００５１】また、励起装置２３０は、励起光を発生
する励起光源２３１と、光アイソレータ３１０から出
力される信号光を端子２３２ａから入力し端子２３２ｃ
から複合光ファイバ３１０へ出力するとともに、励起光
源２３１が発生した励起光を端子２３２ｂから入力し端
子２３２ｃから複合光ファイバ１３０へ出力する方向性
結合器２３２と、を備える。
する励起光源２３１と、光アイソレータ３１０から出
力される信号光を端子２３２ａから入力し端子２３２ｃ
から複合光ファイバ３１０へ出力するとともに、励起光
源２３１が発生した励起光を端子２３２ｂから入力し端
子２３２ｃから複合光ファイバ１３０へ出力する方向性
結合器２３２と、を備える。
【００５２】図１０は、本実施例の中継増幅器を多段中
継通信路に使用した場合の中継損失と特性を示すグラフ
である。図１０では、一定の中継損失を有する伝送路の
後段に中継増幅器を設置した構成を多数直列に接続した
場合に、充分後方では中継損失と中継増幅が定常状態と
なるが、この定常状態での中継損失値と利得ピーク波長
値との関係を示している。なお、図１０には、比較用
に、光ファイバ１３１と同一の組成のファイバでＥｒ損
失の総計が波長＝１．５３μｍにおいて８０ｄＢの場合
と、光ファイバ１３２と同一の組成のファイバでＥｒ損
失の総計が８０ｄＢの場合との特性を示している。図１
０のグラフを比較することにより、複合光ファイバ１３
０の中継損失による利得ピーク波長の依存性が単一の光
ファイバにおける中継損失による利得ピーク波長の依存
性から変化したことがわかる。
継通信路に使用した場合の中継損失と特性を示すグラフ
である。図１０では、一定の中継損失を有する伝送路の
後段に中継増幅器を設置した構成を多数直列に接続した
場合に、充分後方では中継損失と中継増幅が定常状態と
なるが、この定常状態での中継損失値と利得ピーク波長
値との関係を示している。なお、図１０には、比較用
に、光ファイバ１３１と同一の組成のファイバでＥｒ損
失の総計が波長＝１．５３μｍにおいて８０ｄＢの場合
と、光ファイバ１３２と同一の組成のファイバでＥｒ損
失の総計が８０ｄＢの場合との特性を示している。図１
０のグラフを比較することにより、複合光ファイバ１３
０の中継損失による利得ピーク波長の依存性が単一の光
ファイバにおける中継損失による利得ピーク波長の依存
性から変化したことがわかる。
【００５３】この光ファイバ増幅器では、励起装置２３
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１３
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１３１および光フ
ァイバ１３２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０および方向性結合器２３２を介して複合光フ
ァイバ１３０に入力すると、まず、光ファイバ１３１内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この信号光の増幅と同時に、自然放射による光が発生
し、誘導放射光とともに光ファイバ１３２に入力する。
光ファイバ１３２に入力した光は、光ファイバ１３２内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この光の増幅と同時に自然放射による光が発生し、誘導
放射光とともに複合光ファイバ１３０から出力される。
複合光ファイバ１３０から出力された光は、光アイソレ
ータ３２０を経由して、図１０に示すような中継損失に
対する依存性で利得ピーク波長が決まる増幅特性で増幅
された光が中継増幅器の出力光となる。
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１３
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１３１および光フ
ァイバ１３２の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０および方向性結合器２３２を介して複合光フ
ァイバ１３０に入力すると、まず、光ファイバ１３１内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この信号光の増幅と同時に、自然放射による光が発生
し、誘導放射光とともに光ファイバ１３２に入力する。
光ファイバ１３２に入力した光は、光ファイバ１３２内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この光の増幅と同時に自然放射による光が発生し、誘導
放射光とともに複合光ファイバ１３０から出力される。
複合光ファイバ１３０から出力された光は、光アイソレ
ータ３２０を経由して、図１０に示すような中継損失に
対する依存性で利得ピーク波長が決まる増幅特性で増幅
された光が中継増幅器の出力光となる。
【００５４】本実施例では、励起光の供給方法として前
方励起法を採用したが、後方励起法あるいは双方向励起
法を採用することも可能であり、複合光ファイバ１３０
の波長依存性が光ファイバ１３１あるいは光ファイバ１
３２の波長依存性と異なるように設定できることにはか
わりはない。
方励起法を採用したが、後方励起法あるいは双方向励起
法を採用することも可能であり、複合光ファイバ１３０
の波長依存性が光ファイバ１３１あるいは光ファイバ１
３２の波長依存性と異なるように設定できることにはか
わりはない。
【００５５】（第４実施例）本実施例は、第３実施例と
同様に、本発明の光中継増幅器に属するものであり、本
発明の第２の型の光ファイバ増幅器を備える。
同様に、本発明の光中継増幅器に属するものであり、本
発明の第２の型の光ファイバ増幅器を備える。
【００５６】図１１は、本実施例の光中継増幅器の構成
図である。図示のように、この光中継増幅器は、光ファ
イバ増幅器１５０を備え、第３実施例と同様に、伝送用
光ファイバ４１０を介して信号光を入力し、信号光を増
幅後に伝送用光ファイバ４２０へ向けて出力する。光フ
ァイバ増幅器１５０は、光ファイバ１３１と光ファイバ
１３２との配置順を第３実施例と反対にした複合光ファ
イバ１４０を使用することを除いて、第３実施例の光フ
ァイバ増幅器１００と同様に構成される。
図である。図示のように、この光中継増幅器は、光ファ
イバ増幅器１５０を備え、第３実施例と同様に、伝送用
光ファイバ４１０を介して信号光を入力し、信号光を増
幅後に伝送用光ファイバ４２０へ向けて出力する。光フ
ァイバ増幅器１５０は、光ファイバ１３１と光ファイバ
１３２との配置順を第３実施例と反対にした複合光ファ
イバ１４０を使用することを除いて、第３実施例の光フ
ァイバ増幅器１００と同様に構成される。
【００５７】図１２は、本実施例の中継増幅器を多段中
継通信路に使用した場合の中継損失と特性を示すグラフ
である。なお、図１２には、比較用に、光ファイバ１３
１と同一の組成のファイバでＥｒ損失の総計が８０ｄＢ
の場合、光ファイバ１３２と同一の組成のファイバでＥ
ｒ損失の総計が８０ｄＢの場合、および第３実施例の場
合の特性を示している。図１２のグラフを比較すること
により、複合光ファイバ１４０の中継損失による利得ピ
ーク波長の依存性が単一の光ファイバにおける中継損失
による利得ピーク波長の依存性から変化したことがわか
る。また、複合光ファイバにおける要素光ファイバの配
置順を変更することで、中継損失による利得ピーク波長
の依存性が変化したことがわかる。
継通信路に使用した場合の中継損失と特性を示すグラフ
である。なお、図１２には、比較用に、光ファイバ１３
１と同一の組成のファイバでＥｒ損失の総計が８０ｄＢ
の場合、光ファイバ１３２と同一の組成のファイバでＥ
ｒ損失の総計が８０ｄＢの場合、および第３実施例の場
合の特性を示している。図１２のグラフを比較すること
により、複合光ファイバ１４０の中継損失による利得ピ
ーク波長の依存性が単一の光ファイバにおける中継損失
による利得ピーク波長の依存性から変化したことがわか
る。また、複合光ファイバにおける要素光ファイバの配
置順を変更することで、中継損失による利得ピーク波長
の依存性が変化したことがわかる。
【００５８】この光ファイバ増幅器では、励起装置２３
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１４
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１３２および光フ
ァイバ１３１の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０および方向性結合器２３２を介して複合光フ
ァイバ１４０に入力すると、まず、光ファイバ１３２内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この信号光の増幅と同時に、自然放射による光が発生
し、誘導放射光とともに光ファイバ１３１に入力する。
光ファイバ１３１に入力した光は、光ファイバ１３１内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この光の増幅と同時に自然放射による光が発生し、誘導
放射光とともに複合光ファイバ１４０から出力される。
複合光ファイバ１４０から出力された光は、光アイソレ
ータ３２０を経由して、図１２に示すような中継損失に
対する依存性で利得ピーク波長が決まる増幅特性で増幅
された光が中継増幅器の出力光となる。
０から供給される励起光によって、複合光ファイバ１４
０内のＥｒが励起されて、光ファイバ１３２および光フ
ァイバ１３１の双方が入力信号光を増幅可能な状態とな
る。この状態で、信号光（１．５μｍ帯）が光アイソレ
ータ３１０および方向性結合器２３２を介して複合光フ
ァイバ１４０に入力すると、まず、光ファイバ１３２内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この信号光の増幅と同時に、自然放射による光が発生
し、誘導放射光とともに光ファイバ１３１に入力する。
光ファイバ１３１に入力した光は、光ファイバ１３１内
の励起されたＥｒによる誘導放射によって増幅される。
この光の増幅と同時に自然放射による光が発生し、誘導
放射光とともに複合光ファイバ１４０から出力される。
複合光ファイバ１４０から出力された光は、光アイソレ
ータ３２０を経由して、図１２に示すような中継損失に
対する依存性で利得ピーク波長が決まる増幅特性で増幅
された光が中継増幅器の出力光となる。
【００５９】本実施例では、励起光の供給方法として前
方励起法を採用したが、後方励起法あるいは双方向励起
法を採用することも可能であり、複合光ファイバ１４０
の波長依存性が光ファイバ１３１あるいは光ファイバ１
３２の波長依存性と異なるように設定できることにはか
わりはない。
方励起法を採用したが、後方励起法あるいは双方向励起
法を採用することも可能であり、複合光ファイバ１４０
の波長依存性が光ファイバ１３１あるいは光ファイバ１
３２の波長依存性と異なるように設定できることにはか
わりはない。
【００６０】なお、第３実施例および第４実施例では、
Ｅｒ損失の総計が略同一な増幅用光ファイバを使用した
が、Ｅｒ損失の総計の比を任意に設定することが可能で
ある。また、増幅用光ファイバの組成は、上記に限定さ
れるものではなく、かつ、複合光ファイバを構成する増
幅用光ファイバも２種に限定されるものではない。こう
した、Ｅｒ損失の総計の比、増幅用光ファイバの組成、
または増幅用光ファイバの種類数などを制御すること
で、様々な中継損失−利得ピーク波長の関係を有する中
継増幅器を実現できる。
Ｅｒ損失の総計が略同一な増幅用光ファイバを使用した
が、Ｅｒ損失の総計の比を任意に設定することが可能で
ある。また、増幅用光ファイバの組成は、上記に限定さ
れるものではなく、かつ、複合光ファイバを構成する増
幅用光ファイバも２種に限定されるものではない。こう
した、Ｅｒ損失の総計の比、増幅用光ファイバの組成、
または増幅用光ファイバの種類数などを制御すること
で、様々な中継損失−利得ピーク波長の関係を有する中
継増幅器を実現できる。
【００６１】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
ファイバ増幅器によれば、組成の異なる増幅用光ファイ
バを直列に接続した複合光ファイバを増幅用に使用する
ので、増幅利得の波長依存性を低減した光ファイバ増幅
器や利得ピーク波長がきめ細かく制御された光ファイバ
増幅器を実現することができる。
ファイバ増幅器によれば、組成の異なる増幅用光ファイ
バを直列に接続した複合光ファイバを増幅用に使用する
ので、増幅利得の波長依存性を低減した光ファイバ増幅
器や利得ピーク波長がきめ細かく制御された光ファイバ
増幅器を実現することができる。
【００６２】また、本発明の中継増幅器によれば、本発
明の利得ピーク波長がきめ細かく制御された光ファイバ
増幅器を使用するので、採用する信号光波長および通信
路の構築に際しての中継増幅器の設置位置による中継損
失に応じて、信号光波長が利得ピーク波長となる中継増
幅器を実現することができ、信号光に適度の波長フィル
タリングが施される多段中継通信路を構築できる。
明の利得ピーク波長がきめ細かく制御された光ファイバ
増幅器を使用するので、採用する信号光波長および通信
路の構築に際しての中継増幅器の設置位置による中継損
失に応じて、信号光波長が利得ピーク波長となる中継増
幅器を実現することができ、信号光に適度の波長フィル
タリングが施される多段中継通信路を構築できる。
【図１】本発明の光ファイバ増幅器の概念構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１実施例の光ファイバ増幅器の構成
図である。
図である。
【図３】第１実施例の増幅用光ファイバの特性のグラフ
である。
である。
【図４】第１実施例の増幅用光ファイバの特性のグラフ
である。
である。
【図５】第１実施例の複合光ファイバの特性のグラフで
ある。
ある。
【図６】本発明の第２実施例の光ファイバ増幅器の構成
図である。
図である。
【図７】第２実施例の増幅用光ファイバの特性のグラフ
である。
である。
【図８】第２実施例の複合光ファイバの特性のグラフで
ある。
ある。
【図９】本発明の第３実施例の中継増幅器の構成図であ
る。
る。
【図１０】第３実施例の中継増幅器の特性のグラフであ
る。
る。
【図１１】本発明の第４実施例の中継増幅器の構成図で
ある。
ある。
【図１２】第４実施例の中継増幅器の特性のグラフであ
る。
る。
【図１３】従来の中継増幅器の特性のグラフである。
１００，１５０…光ファイバ増幅器、１１０，１２０，
１３０，１４０…複合光ファイバ、１１１，１１２，１
２１，１２２，１３１，１３２…光ファイバ、２１０，
２３０…励起装置、２１１，２３１…励起光源、２１
２，２３２…方向性結合器、３１０，３２０…光アイソ
レータ、４１０，４２０…伝送用光ファイバ。
１３０，１４０…複合光ファイバ、１１１，１１２，１
２１，１２２，１３１，１３２…光ファイバ、２１０，
２３０…励起装置、２１１，２３１…励起光源、２１
２，２３２…方向性結合器、３１０，３２０…光アイソ
レータ、４１０，４２０…伝送用光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｂ 6/16 7036−2Ｋ Ｈ０１Ｓ 3/094 3/17 (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内
Claims (10)
- 【請求項１】 信号光と励起光とを入力して信号光を増
幅して出力する、希土類元素が添加された、組成が異な
る複数の光ファイバが直列に接続された複合光ファイバ
と、 前記励起光を発生して前記複合光ファイバに供給する励
起手段と、 を備えることを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記励起手段は、 励起光を発生する励起光源と、 前記励起光源から出力された励起光を第１の端子から入
力するとともに、前記入力信号光および前記複合光ファ
イバから出力された光のいずれかを第２の端子から入力
して、前記励起光を前記複合光ファイバへ出力する方向
性結合器と、 を備え、前方励起、後方励起、および双方向励起のいず
れかの方法で、前記複合光ファイバ内の前記希土類元素
を励起する、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項３】 前記希土類元素はＥｒである、ことを特
徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 前記複数の光ファイバにおける組成の相
違は、夫々の光ファイバに含まれるＡｌ2 Ｏ3 の濃度、
Ｐ2 Ｏ5 の濃度、添加されたＥｒの濃度、およびこれら
の組み合わせの相違のいずれかである、ことを特徴とす
る請求項３記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記複合光ファイバの前記所定の波長範
囲における増幅利得の最大値と最小値との差は、前記複
数の光ファイバの夫々が前記複合光ファイバと同一の実
効的な長さおよび同一の励起光を入力した場合の前記所
定の波長範囲における増幅利得の最大値と最小値との差
のいずれよりも小さい、ことを特徴とする請求項１記載
の光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記複合光ファイバの入力信号光の強度
と前記所定の波長範囲において増幅利得が最大となる波
長の値との関係は、前記複数の光ファイバの夫々が前記
複合光ファイバと同一の実効的な長さおよび同一の励起
光を入力した場合の入力信号光の強度と前記所定の波長
範囲において増幅利得が最大となる波長の値との関係の
いずれとも異なる、ことを特徴とする請求項１記載の光
ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記複合光ファイバは、 前記所定の波長範囲の光を入力して増幅する、所定波長
における増幅利得と前記所定波長における増幅利得の波
長の変化に対する増幅利得の変化に関する微係数との比
の値が第１の値である第１の光ファイバと、 前記第１の光ファイバから出力される光を入力して増幅
する、前記所定波長における増幅利得と前記所定波長に
おける増幅利得の波長の変化に対する増幅利得の変化に
関する微係数との比の値が前記第１の値との反対の極性
であり、かつ絶対値が略同一である第２の光ファイバ
と、 を備えることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ増
幅器。 - 【請求項８】 前記複合光ファイバは、前記所定の波長
範囲の光を入力して増幅する、所定波長における増幅利
得と前記所定波長における波長の変化に対する増幅利得
の変化に関する微係数との比の値が第１の値である第１
の光ファイバと、前記第１の光ファイバから出力される
光を入力して増幅する、前記所定波長における増幅利得
と前記所定波長における波長の変化に対する増幅利得の
変化に関する微係数との比の値が第１の値に対して極性
が反対であり、かつ絶対値が略同一である第２の光ファ
イバと、からなる光ファイバ対が直列に多段接続されて
構成される、ことを特徴とする請求項５記載の光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項９】 前記複合光ファイバは、 前記所定の波長範囲の波長を有する信号光を励起光とと
もに入力して前記信号光を増幅する、前記信号光の強度
と前記所定の波長範囲において増幅利得が最大となる波
長の値とが第１の関係を有する第１の光ファイバと、 前記第１の光ファイバから出力される前記所定の波長範
囲の波長を有する光を励起光とともに入力して増幅す
る、前記所定の波長範囲の波長を有する光の強度と前記
所定の波長範囲において増幅利得が最大となる波長の値
とが前記第１の関係とは異なる第２の関係を有する第２
の光ファイバと、 を備えることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ増
幅器。 - 【請求項１０】 信号光を伝送する第１の伝送用光ファ
イバケーブルから出力された前記信号光を入力して増幅
して、新たな信号光として第２の伝送用光ファイバへ出
力する請求項６の光ファイバ増幅器を備える、ことを特
徴とする光中継増幅器。
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