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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