JPH07176831A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
- Publication number
- JPH07176831A JPH07176831A JP5322553A JP32255393A JPH07176831A JP H07176831 A JPH07176831 A JP H07176831A JP 5322553 A JP5322553 A JP 5322553A JP 32255393 A JP32255393 A JP 32255393A JP H07176831 A JPH07176831 A JP H07176831A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber
- wavelength
- light
- optical
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- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】励起光源として安価で高い信頼性のある比較的
短波長のレーザーダイオードを使用し、励起効率に優れ
た光増幅器を提供することを目的とする。 【構成】光増幅器は、エルビウム原子をドープしてある
光ファイバ１を、波長１．５μｍ帯の信号光１０の通過
経路中に配置してあり、少なくともホルミウム原子をド
ープしてある光ファイバ２の一端２ａが０．８μｍ帯以
下の発光波長の光源３に連結され、他端２ｂが前記エル
ビウム原子をドープしてある光ファイバ１に合波連結さ
れている。光源３の励起光で光ファイバ２がポンピング
されて発光したレーザ光が光ファイバ１に入射する。光
ファイバ１では入射したレーザ光によりポンピングさ
れ、通信用光ファイバ９ａから入射し光ファイバ１を通
過している信号光１０が増幅され通信用光ファイバ９ｂ
へ出射してゆく。
短波長のレーザーダイオードを使用し、励起効率に優れ
た光増幅器を提供することを目的とする。 【構成】光増幅器は、エルビウム原子をドープしてある
光ファイバ１を、波長１．５μｍ帯の信号光１０の通過
経路中に配置してあり、少なくともホルミウム原子をド
ープしてある光ファイバ２の一端２ａが０．８μｍ帯以
下の発光波長の光源３に連結され、他端２ｂが前記エル
ビウム原子をドープしてある光ファイバ１に合波連結さ
れている。光源３の励起光で光ファイバ２がポンピング
されて発光したレーザ光が光ファイバ１に入射する。光
ファイバ１では入射したレーザ光によりポンピングさ
れ、通信用光ファイバ９ａから入射し光ファイバ１を通
過している信号光１０が増幅され通信用光ファイバ９ｂ
へ出射してゆく。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などに利用され
る光ファイバ型の光増幅器であって、特に１．５μｍ帯
の波長帯域の通信光を増幅するのに適した光増幅器に関
するものである。
る光ファイバ型の光増幅器であって、特に１．５μｍ帯
の波長帯域の通信光を増幅するのに適した光増幅器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】希土類元素イオンがドープされたガラス
で構成される光ファイバは、レーザ励起に使用できるこ
とが知られている。最近では、そのような光ファイバを
光通信システムの光増幅器として使用することが試みら
れている。特にドープされる希土類元素イオンは、エル
ビウムイオン（Ｅｒ3+）が注目されている。希土類元素
イオンがドープされた光ファイバは、以下のような原理
により、レーザとしての機能や、光増幅作用を有する。
希土類原子中の電子はある波長の励起光による励起（ポ
ンピング）で光エネルギーを吸収すると、基底準位から
高いエネルギー準位に上がる。その電子が底い準位に落
ちるときにエネルギー差に応じたレーザ光を放出する。
で構成される光ファイバは、レーザ励起に使用できるこ
とが知られている。最近では、そのような光ファイバを
光通信システムの光増幅器として使用することが試みら
れている。特にドープされる希土類元素イオンは、エル
ビウムイオン（Ｅｒ3+）が注目されている。希土類元素
イオンがドープされた光ファイバは、以下のような原理
により、レーザとしての機能や、光増幅作用を有する。
希土類原子中の電子はある波長の励起光による励起（ポ
ンピング）で光エネルギーを吸収すると、基底準位から
高いエネルギー準位に上がる。その電子が底い準位に落
ちるときにエネルギー差に応じたレーザ光を放出する。
【０００３】一般に、光通信では石英の光ファイバが使
用されており、石英の光ファイバは波長１．５μｍ帯域
で光の吸収が少ないため、その波長域の信号光が使用さ
れている。
用されており、石英の光ファイバは波長１．５μｍ帯域
で光の吸収が少ないため、その波長域の信号光が使用さ
れている。
【０００４】このような信号光の増幅に適した光ファイ
バが特開平4-273187号公報に開示されている。同公報の
記載によると、エルビウムイオン（Ｅｒ3+）がドープさ
れた光ファイバが０．８〜１．０μｍの帯域範囲（例え
ば０．９８μｍ）、約１．５μｍ帯域範囲（例えば１．
４８μｍ）の励起波長で、１．５μｍ帯域の信号光を励
起することができる。
バが特開平4-273187号公報に開示されている。同公報の
記載によると、エルビウムイオン（Ｅｒ3+）がドープさ
れた光ファイバが０．８〜１．０μｍの帯域範囲（例え
ば０．９８μｍ）、約１．５μｍ帯域範囲（例えば１．
４８μｍ）の励起波長で、１．５μｍ帯域の信号光を励
起することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】エルビウムイオンがド
ープされた光ファイバで光増幅器を構成するためには、
励起光源として高いパワーの変換効率を得ることができ
る波長１．４８μｍのレーザーダイオードや、低雑音な
光増幅器を構成できる波長０．９８μｍのレーザーダイ
オードを使用している。しかしながら、これらの１．４
８μｍのレーザーダイオード、および０．９８μｍのレ
ーザーダイオードは、ともに信頼性の点では充分である
とはいえない。また価格的にも高価であり、増幅器全体
の価格のうちのこの励起光源が大部分をしめてしまう。
この他、Ｅｒ3+がドープされた光ファイバの励起波長と
して、０．８μｍ帯、０．６μｍ帯などがある。この場
合、励起光源として使用される０．８μｍ帯を発光する
レーザーダイオード、０．６μｍ帯レーザーダイオード
の信頼性は高く、安価ではあるが、励起効率が悪いとい
う問題がある。
ープされた光ファイバで光増幅器を構成するためには、
励起光源として高いパワーの変換効率を得ることができ
る波長１．４８μｍのレーザーダイオードや、低雑音な
光増幅器を構成できる波長０．９８μｍのレーザーダイ
オードを使用している。しかしながら、これらの１．４
８μｍのレーザーダイオード、および０．９８μｍのレ
ーザーダイオードは、ともに信頼性の点では充分である
とはいえない。また価格的にも高価であり、増幅器全体
の価格のうちのこの励起光源が大部分をしめてしまう。
この他、Ｅｒ3+がドープされた光ファイバの励起波長と
して、０．８μｍ帯、０．６μｍ帯などがある。この場
合、励起光源として使用される０．８μｍ帯を発光する
レーザーダイオード、０．６μｍ帯レーザーダイオード
の信頼性は高く、安価ではあるが、励起効率が悪いとい
う問題がある。
【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
なされたもので、励起光源として安価で、高い信頼性の
あるレーザーダイオードを使用し、励起効率に優れた光
増幅器を提供することを目的とする。
なされたもので、励起光源として安価で、高い信頼性の
あるレーザーダイオードを使用し、励起効率に優れた光
増幅器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の光増幅器を実施例に対応する図１
により説明すると、以下のとおりである。
めになされた本発明の光増幅器を実施例に対応する図１
により説明すると、以下のとおりである。
【０００８】本発明の光増幅器は、図１に示すように、
エルビウム原子をドープしてある光ファイバ１を、波長
１．５μｍ帯の信号光１０の通過経路中に配置してあ
り、少なくともホルミウム原子をドープしてある光ファ
イバ２の一端２ａが０．８μｍ帯以下の発光波長の光源
３に連結され、他端２ｂが前記エルビウム原子をドープ
してある光ファイバ１に合波連結されている。
エルビウム原子をドープしてある光ファイバ１を、波長
１．５μｍ帯の信号光１０の通過経路中に配置してあ
り、少なくともホルミウム原子をドープしてある光ファ
イバ２の一端２ａが０．８μｍ帯以下の発光波長の光源
３に連結され、他端２ｂが前記エルビウム原子をドープ
してある光ファイバ１に合波連結されている。
【０００９】上記本発明の光増幅器は、図２に示すよう
に、少なくともホルミウム原子をドープしてある光ファ
イバ２の他端２ｂが分波器５に連結され、分波器５から
の複数出力が前記エルビウム原子をドープしてある光フ
ァイバ１の複数箇所に合波連結されていてもよい。
に、少なくともホルミウム原子をドープしてある光ファ
イバ２の他端２ｂが分波器５に連結され、分波器５から
の複数出力が前記エルビウム原子をドープしてある光フ
ァイバ１の複数箇所に合波連結されていてもよい。
【００１０】
【作用】波長１．５μｍ帯の信号光１０が光ファイバ１
を通過中に光源３を動作させることにより、信号光１０
が増幅される。光源３から波長０．８μｍ帯以下のレー
ザ光、例えば０．６３５μｍの波長光が励起光として光
ファイバ２に入射する。光ファイバ２ではドープされて
いるホルミウム原子の電子がその励起光により励起され
て高いエネルギー準位に上がる。図３（電子のエネルギ
ー準位と波長の関係を示す図）のように、高いエネルギ
ー準位である 5Ｆ5 から低いエネルギー準位である 5Ｉ
7 のエネルギー準位に遷移するときに、そのエネルギー
差に応じた波長０．９８μｍのレーザ光を光ファイバ２
が放出する。またエネルギー準位 5Ｆ5 →エネルギー準
位 5Ｉ6 の遷移により波長１．４８μｍのレーザ光を光
ファイバ２が放出する。
を通過中に光源３を動作させることにより、信号光１０
が増幅される。光源３から波長０．８μｍ帯以下のレー
ザ光、例えば０．６３５μｍの波長光が励起光として光
ファイバ２に入射する。光ファイバ２ではドープされて
いるホルミウム原子の電子がその励起光により励起され
て高いエネルギー準位に上がる。図３（電子のエネルギ
ー準位と波長の関係を示す図）のように、高いエネルギ
ー準位である 5Ｆ5 から低いエネルギー準位である 5Ｉ
7 のエネルギー準位に遷移するときに、そのエネルギー
差に応じた波長０．９８μｍのレーザ光を光ファイバ２
が放出する。またエネルギー準位 5Ｆ5 →エネルギー準
位 5Ｉ6 の遷移により波長１．４８μｍのレーザ光を光
ファイバ２が放出する。
【００１１】放出された波長０．９８μｍのレーザ光お
よび波長１．４８μｍのレーザ光は、信号光１０と合波
されて光ファイバ１に入射する。光ファイバ１ではドー
プされているエルビウム原子の電子が入射してきた波長
０．９８μｍおよび波長１．４８μｍのレーザ光により
励起されてエネルギー準位が上がる。エネルギー準位4
Ｉ13/2から低いエネルギー準位 4Ｉ15/2に遷移するとき
に、そのエネルギー差に応じた波長１．５５μｍの光を
誘導放出させる。そのため波長１．５μｍ帯の信号光１
０が増幅される。
よび波長１．４８μｍのレーザ光は、信号光１０と合波
されて光ファイバ１に入射する。光ファイバ１ではドー
プされているエルビウム原子の電子が入射してきた波長
０．９８μｍおよび波長１．４８μｍのレーザ光により
励起されてエネルギー準位が上がる。エネルギー準位4
Ｉ13/2から低いエネルギー準位 4Ｉ15/2に遷移するとき
に、そのエネルギー差に応じた波長１．５５μｍの光を
誘導放出させる。そのため波長１．５μｍ帯の信号光１
０が増幅される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。
明する。
【００１３】図１は、本発明を適用する光増幅器の実施
例を示す連結構成図である。
例を示す連結構成図である。
【００１４】同図に示す例の光増幅器は、信号光１０を
通過させる通信用光ファイバ９ａおよび９ｂの間に挿入
されるものである。入射側の通信用光ファイバ９ａは光
合波器６の一方の入射側に接続され、その出射側は励起
用光ファイバ１の一端１ａに接続される。出射側の通信
用光ファイバ９ｂは光アイソレータ７を介して励起用光
ファイバ１の他端１ｂに連結される。光合波器のもう一
方の入射側にはＨｏドープファイバ２の一端２ｂが接続
され、ファイバ２の他端２ａは、発光波長０．８μｍ帯
以下の光源として発光波長０．６３５μｍのレーザーダ
イオード３に連結される。
通過させる通信用光ファイバ９ａおよび９ｂの間に挿入
されるものである。入射側の通信用光ファイバ９ａは光
合波器６の一方の入射側に接続され、その出射側は励起
用光ファイバ１の一端１ａに接続される。出射側の通信
用光ファイバ９ｂは光アイソレータ７を介して励起用光
ファイバ１の他端１ｂに連結される。光合波器のもう一
方の入射側にはＨｏドープファイバ２の一端２ｂが接続
され、ファイバ２の他端２ａは、発光波長０．８μｍ帯
以下の光源として発光波長０．６３５μｍのレーザーダ
イオード３に連結される。
【００１５】通信用光ファイバ９ａおよび９ｂは、波長
１．５５μｍの信号光１０の吸収が少ない通常の石英光
ファイバで構成され、通信距離の長さを持っている。入
射側の通信用光ファイバ９ａは図示外の信号光源レーザ
に連結され、出射側の通信用光ファイバ９ｂは同じく図
示外の受光器に連結される。
１．５５μｍの信号光１０の吸収が少ない通常の石英光
ファイバで構成され、通信距離の長さを持っている。入
射側の通信用光ファイバ９ａは図示外の信号光源レーザ
に連結され、出射側の通信用光ファイバ９ｂは同じく図
示外の受光器に連結される。
【００１６】励起用光ファイバ１は、エルビウムイオン
（Ｅｒ3+）がドープされた石英ガラスをコアとする光フ
ァイバであり、コア−クラッドの最大比屈折率差Δｎ＝
２．２％で、直径１２５μｍであり、長さは５０ｍであ
る。
（Ｅｒ3+）がドープされた石英ガラスをコアとする光フ
ァイバであり、コア−クラッドの最大比屈折率差Δｎ＝
２．２％で、直径１２５μｍであり、長さは５０ｍであ
る。
【００１７】ファイバ２はホルミウムイオン（Ｈｏ3+）
がドープされた石英ガラスをコアとする光ファイバであ
り、Δｎ＝１．５％、コア径２μｍであり、長さは１０
ｍである。
がドープされた石英ガラスをコアとする光ファイバであ
り、Δｎ＝１．５％、コア径２μｍであり、長さは１０
ｍである。
【００１８】この実施例の光増幅器で、通信用光ファイ
バ９ａから入射した信号光１０は、以下のように増幅さ
れて通信用光ファイバ９ｂへ出射してゆく。
バ９ａから入射した信号光１０は、以下のように増幅さ
れて通信用光ファイバ９ｂへ出射してゆく。
【００１９】レーザーダイオード３を動作させると波長
０．６３５μｍのレーザ光がファイバ２に入射する。フ
ァイバ２ではドープされているホルミウムイオンがポン
ピングされ、波長０．９８μｍのレーザ光、および波長
１．４８μｍのレーザ光を誘導放射する。ファイバ２か
ら放出された波長０．９８μｍのレーザ光および波長
１．４８μｍのレーザ光は、光合波器６により通信用光
ファイバ９ａから入射する信号光１０と合波されて光フ
ァイバ１に入射する。光ファイバ１ではドープされてい
るエルビウムイオンが波長０．９８μｍおよび波長１．
４８μｍのレーザ光によりポンピングされ、波長１．５
５μｍの光を誘導放射させる。そのため光ファイバ１を
通過している波長１．５５μｍの信号光１０が増幅さ
れ、増幅された信号光１０が通信用光ファイバ９ｂへ出
射してゆく。
０．６３５μｍのレーザ光がファイバ２に入射する。フ
ァイバ２ではドープされているホルミウムイオンがポン
ピングされ、波長０．９８μｍのレーザ光、および波長
１．４８μｍのレーザ光を誘導放射する。ファイバ２か
ら放出された波長０．９８μｍのレーザ光および波長
１．４８μｍのレーザ光は、光合波器６により通信用光
ファイバ９ａから入射する信号光１０と合波されて光フ
ァイバ１に入射する。光ファイバ１ではドープされてい
るエルビウムイオンが波長０．９８μｍおよび波長１．
４８μｍのレーザ光によりポンピングされ、波長１．５
５μｍの光を誘導放射させる。そのため光ファイバ１を
通過している波長１．５５μｍの信号光１０が増幅さ
れ、増幅された信号光１０が通信用光ファイバ９ｂへ出
射してゆく。
【００２０】図２には本発明を適用する光増幅器の別な
実施例を示してあり、以下のとおりである。レーザーダ
イオード３にはＨｏドープファイバ２が連結され、その
ファイバ２は光分波器５の入力に接続される。光分波器
５の２つの出力は、夫々光合波器６の双端の一方、およ
び光合波器８の双端の一方に通常の光ファイバで接続さ
れる。光合波器６の双端のもう一方には通信用光ファイ
バ９ａ、光合波器８の双端のもう一方には光アイソレー
タ７を介して通信用光ファイバ９ｂが接続される。光合
波器６の単端と光合波器８の単端との間に励起用光ファ
イバ１が連結される。
実施例を示してあり、以下のとおりである。レーザーダ
イオード３にはＨｏドープファイバ２が連結され、その
ファイバ２は光分波器５の入力に接続される。光分波器
５の２つの出力は、夫々光合波器６の双端の一方、およ
び光合波器８の双端の一方に通常の光ファイバで接続さ
れる。光合波器６の双端のもう一方には通信用光ファイ
バ９ａ、光合波器８の双端のもう一方には光アイソレー
タ７を介して通信用光ファイバ９ｂが接続される。光合
波器６の単端と光合波器８の単端との間に励起用光ファ
イバ１が連結される。
【００２１】この実施例の光増幅器で、レーザーダイオ
ード３の０．６３５μｍの波長の励起光でファイバ２が
ポンピングされて発光した０．９８μｍと１．４８μｍ
の波長のレーザ光が光分波器５で０．９８μｍと１．４
８μｍの波長に分波し、夫々の波長の光は光合波器６お
よび光合波器８を経て光ファイバ１に双方向から入射す
る。光ファイバ１では双方向から入射したレーザ光によ
りポンピングされ、光ファイバ１を通過している信号光
１０が増幅され通信用光ファイバ９ｂへ出射してゆく。
ード３の０．６３５μｍの波長の励起光でファイバ２が
ポンピングされて発光した０．９８μｍと１．４８μｍ
の波長のレーザ光が光分波器５で０．９８μｍと１．４
８μｍの波長に分波し、夫々の波長の光は光合波器６お
よび光合波器８を経て光ファイバ１に双方向から入射す
る。光ファイバ１では双方向から入射したレーザ光によ
りポンピングされ、光ファイバ１を通過している信号光
１０が増幅され通信用光ファイバ９ｂへ出射してゆく。
【００２２】尚、発光波長が０．８μｍ帯以下の光源３
として、上記レーザーダイオード以外に、例えばＨｅ−
Ｎｅレーザ、Ａｒレーザ、Ｘｅランプ、半導体レーザを
使用できる。
として、上記レーザーダイオード以外に、例えばＨｅ−
Ｎｅレーザ、Ａｒレーザ、Ｘｅランプ、半導体レーザを
使用できる。
【００２３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の光
増幅器は、励起光源として安価で高い信頼性のある０．
８μｍ帯以下のレーザを使用しているのにもかかわら
ず、通信光を増幅するための励起光はそれよりも長い波
長帯になるため、励起効率が優れたものとなる。
増幅器は、励起光源として安価で高い信頼性のある０．
８μｍ帯以下のレーザを使用しているのにもかかわら
ず、通信光を増幅するための励起光はそれよりも長い波
長帯になるため、励起効率が優れたものとなる。
【図１】本発明を適用する光増幅器の実施例を示す連結
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明を適用する光増幅器の別な実施例を示す
連結構成図である。
連結構成図である。
【図３】電子のエネルギー準位と波長の関係を示す図で
ある。
ある。
１は励起用光ファイバ、２はＨｏドープファイバ、３は
レーザーダイオード、５は光分波器、７は光アイソレー
タ、６・８は光合波器、９ａ・９ｂは通信用光ファイ
バ、１０は信号光である。
レーザーダイオード、５は光分波器、７は光アイソレー
タ、６・８は光合波器、９ａ・９ｂは通信用光ファイ
バ、１０は信号光である。
Claims (2)
- 【請求項１】 エルビウム原子をドープしてある光ファ
イバを、波長１．５μｍ帯の信号光の通過経路中に配置
してなる光増幅器において、少なくともホルミウム原子
をドープしてある光ファイバの一端が０．８μｍ帯以下
の発光波長の光源に連結され、他端が前記エルビウム原
子をドープしてある光ファイバに合波連結されているこ
とを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 前記少なくともホルミウム原子をドープ
してある光ファイバの前記他端が分波器に連結され、該
分波器からの複数出力が前記エルビウム原子をドープし
てある光ファイバの複数箇所に合波連結されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5322553A JPH07176831A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5322553A JPH07176831A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176831A true JPH07176831A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18144966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5322553A Pending JPH07176831A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334809B1 (ko) * | 1999-07-21 | 2002-05-02 | 윤종용 | 씨드-빔을 이용한 광대역 광원 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5322553A patent/JPH07176831A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334809B1 (ko) * | 1999-07-21 | 2002-05-02 | 윤종용 | 씨드-빔을 이용한 광대역 광원 |
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