JPH0818137A - 高出力光増幅器 - Google Patents
高出力光増幅器Info
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- JPH0818137A JPH0818137A JP14514794A JP14514794A JPH0818137A JP H0818137 A JPH0818137 A JP H0818137A JP 14514794 A JP14514794 A JP 14514794A JP 14514794 A JP14514794 A JP 14514794A JP H0818137 A JPH0818137 A JP H0818137A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｐｒの1Ｇ4準位の中心吸収波長（１．０１７
μｍ）と離れた発振波長の励起光源を用いても十分に高
い出力を得ることができる高出力光増幅器を提供するこ
とを目的としている。 【構成】 １．３μｍ発振の半導体レーザである信号光
源６と、光アイソレータ７，８と、Ｐｒの1Ｇ4準位の中
心吸収波長から離れた波長の励起光を発生する励起光源
４と、光カップラ２，５と、励起光源４からの励起光を
２分割して光カップラ２，５へ導く光スプリッタ１０
と、コアにＰｒがドープされた増幅用光ファイバ３と、
光スペクトラムアナライザ９とから構成され、増幅用光
ファイバ３の長さは、励起光の波長でも十分な利得を得
ることができるよう上記中心吸収波長における最適長よ
り長く設定されている。
μｍ）と離れた発振波長の励起光源を用いても十分に高
い出力を得ることができる高出力光増幅器を提供するこ
とを目的としている。 【構成】 １．３μｍ発振の半導体レーザである信号光
源６と、光アイソレータ７，８と、Ｐｒの1Ｇ4準位の中
心吸収波長から離れた波長の励起光を発生する励起光源
４と、光カップラ２，５と、励起光源４からの励起光を
２分割して光カップラ２，５へ導く光スプリッタ１０
と、コアにＰｒがドープされた増幅用光ファイバ３と、
光スペクトラムアナライザ９とから構成され、増幅用光
ファイバ３の長さは、励起光の波長でも十分な利得を得
ることができるよう上記中心吸収波長における最適長よ
り長く設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い出力特性を有する
１．３μｍ帯用の高出力光増幅器に関する。
１．３μｍ帯用の高出力光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、プラセオジム（Ｐｒ）を光ファイ
バ、特にフッ化物ファイバのコアに添加したものを増幅
媒体とする光増幅器が、１．３μｍ帯用の光増幅器とし
て注目を集めている。Ｐｒを活性元素として用いた場
合、１．３μｍ帯の光増幅は、1Ｇ4準位から3Ｈ5準位へ
の誘導放出により起こる（図８参照）。
バ、特にフッ化物ファイバのコアに添加したものを増幅
媒体とする光増幅器が、１．３μｍ帯用の光増幅器とし
て注目を集めている。Ｐｒを活性元素として用いた場
合、１．３μｍ帯の光増幅は、1Ｇ4準位から3Ｈ5準位へ
の誘導放出により起こる（図８参照）。
【０００３】一般に、光増幅器を光通信システム中で用
いる場合、大別して２種類の使用方法がある。第１の使
用方法は、光増幅器をブースターアンプとして応用する
というものである。この場合、光増幅器は、光信号源の
出力を増大するために使われるため、大きな信号出力特
性が要求される。第２の使用方法は、光検出器の前段に
接続され、光ファイバ中を伝搬してきた減衰している光
信号を低雑音で増幅するプリアンプとして応用するとい
うものである。プリアンプに対する要求条件は微小信号
を低雑音で大きく増幅することであり、このような要求
条件を満たす光増幅器が用いられる。
いる場合、大別して２種類の使用方法がある。第１の使
用方法は、光増幅器をブースターアンプとして応用する
というものである。この場合、光増幅器は、光信号源の
出力を増大するために使われるため、大きな信号出力特
性が要求される。第２の使用方法は、光検出器の前段に
接続され、光ファイバ中を伝搬してきた減衰している光
信号を低雑音で増幅するプリアンプとして応用するとい
うものである。プリアンプに対する要求条件は微小信号
を低雑音で大きく増幅することであり、このような要求
条件を満たす光増幅器が用いられる。
【０００４】これらの使用方法において、第１の方法
（ブースターアンプとして使用する場合）では、大きな
出力信号を得るために、光増幅器は、高い光強度でＰｒ
が添加されたファイバを励起することが必要である。と
ころで、従来より、Ｐｒ添加ファイバ増幅器（以後、Ｐ
ＤＦＡという）には、励起光源として半導体レーザ（以
後、ＬＤという）が用いられてきた（参考文献１：M.Sh
imizu et al OFC/100C'93 postdeadline papers PD12,1
993.）。
（ブースターアンプとして使用する場合）では、大きな
出力信号を得るために、光増幅器は、高い光強度でＰｒ
が添加されたファイバを励起することが必要である。と
ころで、従来より、Ｐｒ添加ファイバ増幅器（以後、Ｐ
ＤＦＡという）には、励起光源として半導体レーザ（以
後、ＬＤという）が用いられてきた（参考文献１：M.Sh
imizu et al OFC/100C'93 postdeadline papers PD12,1
993.）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＤに
よる励起では、最大でも３００ｍＷ程度の励起が限界で
あり、ＰＤＦＡの出力は、１３ｄＢｍ程度が限界であっ
た。ところが、ブースターアンプとして用いるには１７
ｄＢｍ程度の出力が要求されるため、ＰＤＦＡの特性
は、ブースターアンプとして用いるには不十分なもので
あった。
よる励起では、最大でも３００ｍＷ程度の励起が限界で
あり、ＰＤＦＡの出力は、１３ｄＢｍ程度が限界であっ
た。ところが、ブースターアンプとして用いるには１７
ｄＢｍ程度の出力が要求されるため、ＰＤＦＡの特性
は、ブースターアンプとして用いるには不十分なもので
あった。
【０００６】ところで、Ｐｒの1Ｇ4準位の基底状態吸収
は、１．０１７μｍを中心として±０．０５μｍ以上の
波長帯に拡がっている。しかしながら、波長が中心波長
である１．０１７μｍから離れるに従い、光の吸収断面
積は減少していき、中心波長以外では、励起光の吸収効
率は悪くなってしまう。もちろん、１．０１７μｍに発
振波長を有する大出力の小型レーザ光源があれば、それ
を用いてブースターアンプ用のＰＤＦＡを構成すること
はできる。
は、１．０１７μｍを中心として±０．０５μｍ以上の
波長帯に拡がっている。しかしながら、波長が中心波長
である１．０１７μｍから離れるに従い、光の吸収断面
積は減少していき、中心波長以外では、励起光の吸収効
率は悪くなってしまう。もちろん、１．０１７μｍに発
振波長を有する大出力の小型レーザ光源があれば、それ
を用いてブースターアンプ用のＰＤＦＡを構成すること
はできる。
【０００７】しかしながら、現在のところ、そのような
光源は存在しておらず、次善の策として、１．０４７μ
ｍに発振波長を有する、Ｎｄ：ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4 ）固
体レーザを励起光源とする試みが行れている（参考文献
２：T.Whitley et al OAA'92postdeadline papers PD4,
1992.）。発振波長が１．０４７μｍである場合の吸収
断面積は、１．０１７μｍの場合に比較して、約２分１
に低下してしまうため、１．０１７μｍ励起と比較する
と、励起効率が悪くなり、ＰＤＦＡから大出力を取り出
すために必要な励起光の強度が増大してしまうと報告さ
れている（参考文献２）。
光源は存在しておらず、次善の策として、１．０４７μ
ｍに発振波長を有する、Ｎｄ：ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4 ）固
体レーザを励起光源とする試みが行れている（参考文献
２：T.Whitley et al OAA'92postdeadline papers PD4,
1992.）。発振波長が１．０４７μｍである場合の吸収
断面積は、１．０１７μｍの場合に比較して、約２分１
に低下してしまうため、１．０１７μｍ励起と比較する
と、励起効率が悪くなり、ＰＤＦＡから大出力を取り出
すために必要な励起光の強度が増大してしまうと報告さ
れている（参考文献２）。
【０００８】したがって、Ｎｄ：ＹＬＦ固体レーザを励
起光源とした場合、励起光源を冷却するための周辺装置
も必要になり、ＰＤＦＡの小型化が困難となる。このた
め、特に小型、省エネルギー型の装置であることが要求
される光通信用としては適用できないということが通説
になっている。こうしたことから、小型固体レーザとし
ては、Ｎｄ：ＹＬＦよりも長波長で発振するＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザ（発振波長は１．０６４μｍ）等が存在するも
のの、発振波長がＮｄ：ＹＬＦレーザよりさらに長波長
にずれるため、Ｎｄ：ＹＬＦレーザよりも発振効率が良
いにもかかわらず、ＰＤＦＡの励起光源としては全く使
用できないものと考えられている。
起光源とした場合、励起光源を冷却するための周辺装置
も必要になり、ＰＤＦＡの小型化が困難となる。このた
め、特に小型、省エネルギー型の装置であることが要求
される光通信用としては適用できないということが通説
になっている。こうしたことから、小型固体レーザとし
ては、Ｎｄ：ＹＬＦよりも長波長で発振するＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザ（発振波長は１．０６４μｍ）等が存在するも
のの、発振波長がＮｄ：ＹＬＦレーザよりさらに長波長
にずれるため、Ｎｄ：ＹＬＦレーザよりも発振効率が良
いにもかかわらず、ＰＤＦＡの励起光源としては全く使
用できないものと考えられている。
【０００９】上述したように、従来では、1Ｇ4準位の中
心吸収波長（１．０１７μｍ）に十分に近接した発振波
長の励起光源が存在せず、また、当該中心吸収波長から
離れた発振波長の励起光源を用いた場合には、十分に高
い出力を得るために励起光の強度を増大する必要があ
り、ＰＤＦＡを小型化することが困難であった。本発明
は上述した事情に鑑みて為されたものであり、1Ｇ4準位
の中心吸収波長（１．０１７μｍ）から離れた発振波長
の励起光源を用いても十分に高い出力を得ることができ
る高出力光増幅器、特にＰＤＦＡを提供することを目的
としている。
心吸収波長（１．０１７μｍ）に十分に近接した発振波
長の励起光源が存在せず、また、当該中心吸収波長から
離れた発振波長の励起光源を用いた場合には、十分に高
い出力を得るために励起光の強度を増大する必要があ
り、ＰＤＦＡを小型化することが困難であった。本発明
は上述した事情に鑑みて為されたものであり、1Ｇ4準位
の中心吸収波長（１．０１７μｍ）から離れた発振波長
の励起光源を用いても十分に高い出力を得ることができ
る高出力光増幅器、特にＰＤＦＡを提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の高出力光増幅器は、コアにＰｒが
添加された光ファイバを増幅媒体とし、該増幅媒体を励
起するための所定波長の励起光を発生する励起光源を備
え、前記励起光源は希土類または遷移金属が添加された
固体を増幅媒体としたレーザであり、前記光ファイバの
長さを前記励起光の波長と前記増幅媒体の増幅特性とに
基づいて設定することを特徴としている。
に、請求項１に記載の高出力光増幅器は、コアにＰｒが
添加された光ファイバを増幅媒体とし、該増幅媒体を励
起するための所定波長の励起光を発生する励起光源を備
え、前記励起光源は希土類または遷移金属が添加された
固体を増幅媒体としたレーザであり、前記光ファイバの
長さを前記励起光の波長と前記増幅媒体の増幅特性とに
基づいて設定することを特徴としている。
【００１１】請求項２に記載の高出力光増幅器は、上記
構成において、前記励起光の波長がＰｒの1Ｇ4準位の中
心吸収波長から離れている場合には、前記光ファイバの
長さを、前記中心吸収波長における前記光ファイバの最
適長よりも長く設定することを特徴としている。請求項
３に記載の高出力光増幅器は、上記構成において、前記
レーザの増幅媒体は、Ｎｄが添加された結晶体であるこ
とを特徴としている。請求項４に記載の高出力光増幅器
は、請求項１ないし３いずれかに記載のものにおいて、
前記レーザの増幅媒体は、陽イオンとしてＹ，Ａｌを含
む酸化物の結晶体であることを特徴としている。
構成において、前記励起光の波長がＰｒの1Ｇ4準位の中
心吸収波長から離れている場合には、前記光ファイバの
長さを、前記中心吸収波長における前記光ファイバの最
適長よりも長く設定することを特徴としている。請求項
３に記載の高出力光増幅器は、上記構成において、前記
レーザの増幅媒体は、Ｎｄが添加された結晶体であるこ
とを特徴としている。請求項４に記載の高出力光増幅器
は、請求項１ないし３いずれかに記載のものにおいて、
前記レーザの増幅媒体は、陽イオンとしてＹ，Ａｌを含
む酸化物の結晶体であることを特徴としている。
【００１２】請求項５に記載の高出力光増幅器は、上記
構成において、前記光ファイバは、コアにＰｒおよびＹ
ｂを添加してなることを特徴としている。請求項６に記
載の高出力光増幅器は、上記構成において、前記光ファ
イバは、コア径がその長手方向に沿って変動しているこ
とを特徴としている。請求項７に記載の高出力光増幅器
は、上記構成において、前記光ファイバのクラッド中に
もＰｒを添加したことを特徴としている。
構成において、前記光ファイバは、コアにＰｒおよびＹ
ｂを添加してなることを特徴としている。請求項６に記
載の高出力光増幅器は、上記構成において、前記光ファ
イバは、コア径がその長手方向に沿って変動しているこ
とを特徴としている。請求項７に記載の高出力光増幅器
は、上記構成において、前記光ファイバのクラッド中に
もＰｒを添加したことを特徴としている。
【００１３】請求項８に記載の高出力光増幅器は、上記
構成において、前記励起光源は、コアにＮｄまたはＹｂ
が添加されたガラスから成るファイバレーザ、あるいは
ＮｄまたはＹｂが添加されたガラスを活性媒体とするガ
ラスレーザであることを特徴としている。請求項９に記
載の高出力光増幅器は、請求項８に記載のものにおい
て、ＮｄまたはＹｂが添加された前記ガラスは、フッ化
物ガラス，リン酸ガラス，フツリン酸ガラス，シリカガ
ラス，ケイ酸塩ガラス，ボイントガラス，ＡｌＦ3 −Ｚ
ｒＦ4 フッ化物ガラス，あるいはフッ化ベリレイトガラ
スであることを特徴としている。
構成において、前記励起光源は、コアにＮｄまたはＹｂ
が添加されたガラスから成るファイバレーザ、あるいは
ＮｄまたはＹｂが添加されたガラスを活性媒体とするガ
ラスレーザであることを特徴としている。請求項９に記
載の高出力光増幅器は、請求項８に記載のものにおい
て、ＮｄまたはＹｂが添加された前記ガラスは、フッ化
物ガラス，リン酸ガラス，フツリン酸ガラス，シリカガ
ラス，ケイ酸塩ガラス，ボイントガラス，ＡｌＦ3 −Ｚ
ｒＦ4 フッ化物ガラス，あるいはフッ化ベリレイトガラ
スであることを特徴としている。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、励起光の波長および光ファ
イバの増幅特性に基づいて、光ファイバの長さを設定す
る。すなわち、Ｐｒの1Ｇ4準位の中心吸収波長から離れ
た波長で励起する場合にも、光ファイバの長さが適切に
設定され、得られる利得が著しく低下するということが
ない。このため、既存の安価な光源を励起光源として使
用可能となり、その場合でも十分に高い出力が得られ
る。
イバの増幅特性に基づいて、光ファイバの長さを設定す
る。すなわち、Ｐｒの1Ｇ4準位の中心吸収波長から離れ
た波長で励起する場合にも、光ファイバの長さが適切に
設定され、得られる利得が著しく低下するということが
ない。このため、既存の安価な光源を励起光源として使
用可能となり、その場合でも十分に高い出力が得られ
る。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例について説明する前に、ま
ず、本発明の基本となる考え方について説明する。一般
に、所定波長の励起光をプラセオジム（Ｐｒ）添加ファ
イバに入射した場合、当該ファイバを所定の長さ（以
後、最適長という）にすることにより、当該ファイバか
ら最大の信号出力を得ることができる。これは、ファイ
バが不必要に長ければ（例えば、励起光が、ある長さで
全て吸収されている場合に、その長さより長いファイバ
を光増幅として用いた場合）、ファイバは有限の損失を
有するために、増幅された信号光が、ファイバ中の増幅
を受けない部分で減衰してしまうためである。
ず、本発明の基本となる考え方について説明する。一般
に、所定波長の励起光をプラセオジム（Ｐｒ）添加ファ
イバに入射した場合、当該ファイバを所定の長さ（以
後、最適長という）にすることにより、当該ファイバか
ら最大の信号出力を得ることができる。これは、ファイ
バが不必要に長ければ（例えば、励起光が、ある長さで
全て吸収されている場合に、その長さより長いファイバ
を光増幅として用いた場合）、ファイバは有限の損失を
有するために、増幅された信号光が、ファイバ中の増幅
を受けない部分で減衰してしまうためである。
【００１６】もちろん、上記最適長は、ファイバのコア
に添加するＰｒの濃度に依存するが、１．０１７μｍ励
起であって、かつ、Ｐｒの濃度が５００ｐｐｍである場
合には、１５ｍ〜２０ｍ程度である。しかしながら、こ
の程度の長さのファイバを増幅媒体とした場合では、前
述したように、励起波長が１．０１７μｍから離れれば
離れるほど、利得を得難くなり、出力される信号出力が
低下することになる。この様子は、一般に広く知られて
いるため、中心波長である１．０１７μｍに発振波長が
合致した高出力レーザの開発が、従来より行われている
のである。
に添加するＰｒの濃度に依存するが、１．０１７μｍ励
起であって、かつ、Ｐｒの濃度が５００ｐｐｍである場
合には、１５ｍ〜２０ｍ程度である。しかしながら、こ
の程度の長さのファイバを増幅媒体とした場合では、前
述したように、励起波長が１．０１７μｍから離れれば
離れるほど、利得を得難くなり、出力される信号出力が
低下することになる。この様子は、一般に広く知られて
いるため、中心波長である１．０１７μｍに発振波長が
合致した高出力レーザの開発が、従来より行われている
のである。
【００１７】しかしながら、翻って考えれば、中心波長
以外の波長で励起した場合、利得が低下するのは、1Ｇ4
準位の吸収断面積が小さくなり、ファイバの一端へ入射
された励起光のパワーの全てがファイバ中のＰｒに吸収
されることなく、一部のパワーがファイバの他端より出
射されるためである。したがって、ファイバをより長く
すれば、入射された励起光はファイバ中のＰｒにより多
く吸収されることになり、利得は上昇する筈である。
以外の波長で励起した場合、利得が低下するのは、1Ｇ4
準位の吸収断面積が小さくなり、ファイバの一端へ入射
された励起光のパワーの全てがファイバ中のＰｒに吸収
されることなく、一部のパワーがファイバの他端より出
射されるためである。したがって、ファイバをより長く
すれば、入射された励起光はファイバ中のＰｒにより多
く吸収されることになり、利得は上昇する筈である。
【００１８】すなわち、従来は、１．０１７μｍと離れ
た波長で励起する場合にも、ファイバ長を適切に選択す
ること自体が知られていなかったため、１．０１７μｍ
の場合とほぼ同一の長さのファイバを使用しており、こ
れにより、利得が著しく低下していたということができ
る。これに対して、本発明では、励起波長に応じてファ
イバ長を選択することにより、既存の廉価な光源を励起
光源としても高い出力特性の光増幅器を構成できるよう
にしたものである。以下、上述した基本的な考え方に基
づいて為された本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
た波長で励起する場合にも、ファイバ長を適切に選択す
ること自体が知られていなかったため、１．０１７μｍ
の場合とほぼ同一の長さのファイバを使用しており、こ
れにより、利得が著しく低下していたということができ
る。これに対して、本発明では、励起波長に応じてファ
イバ長を選択することにより、既存の廉価な光源を励起
光源としても高い出力特性の光増幅器を構成できるよう
にしたものである。以下、上述した基本的な考え方に基
づいて為された本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
【００１９】〔第１実施例〕図１は、本発明の第１実施
例による高出力光増幅器の概略構成を示す図であり、こ
の図において、６は信号光源であり、本実例では、１．
３μｍ発振の半導体レーザを適用している。７，８はそ
れぞれ光アイソレータ、４は励起光源であり、本実施例
では、例えば、ＬＤ励起Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3（サファイヤ）
レーザを適用している。２，５は光カップラ、１０は励
起光源４からの励起光を２分割して光カップラ２，５へ
導く光スプリッタ、３は増幅用光ファイバ、９は光スペ
クトラムアナライザである。
例による高出力光増幅器の概略構成を示す図であり、こ
の図において、６は信号光源であり、本実例では、１．
３μｍ発振の半導体レーザを適用している。７，８はそ
れぞれ光アイソレータ、４は励起光源であり、本実施例
では、例えば、ＬＤ励起Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3（サファイヤ）
レーザを適用している。２，５は光カップラ、１０は励
起光源４からの励起光を２分割して光カップラ２，５へ
導く光スプリッタ、３は増幅用光ファイバ、９は光スペ
クトラムアナライザである。
【００２０】このような構成において、信号光源６から
の信号光は、光アイソレータ７および光カップラ２を介
して、増幅用光ファイバ３へ導かれ、当該増幅用光ファ
イバ３で増幅された後、光カップラ５および光アイソレ
ータ８を介して、光スペクトラムアナライザ９へ導かれ
る。ところで、本実施例では、増幅用光ファイバ３とし
て、コア・クラッド屈折率差３．７％、コア径１．８μ
ｍ、コア中のＰｒ濃度１０００ｐｐｍのＺｒＦ4 系フッ
化物ファイバ（以後、単にフッ化物ファイバという）を
用いている。
の信号光は、光アイソレータ７および光カップラ２を介
して、増幅用光ファイバ３へ導かれ、当該増幅用光ファ
イバ３で増幅された後、光カップラ５および光アイソレ
ータ８を介して、光スペクトラムアナライザ９へ導かれ
る。ところで、本実施例では、増幅用光ファイバ３とし
て、コア・クラッド屈折率差３．７％、コア径１．８μ
ｍ、コア中のＰｒ濃度１０００ｐｐｍのＺｒＦ4 系フッ
化物ファイバ（以後、単にフッ化物ファイバという）を
用いている。
【００２１】ここで、図２を参照して、増幅用光ファイ
バ３の出力信号特性について考察する。図２は、励起光
強度を４００ｍＷ一定とし、増幅用光ファイバ３の長さ
と励起光波長とをそれぞれ変えて、１．３０μｍの信号
光に対する利得の測定結果の一例を示した図である。こ
の図から、ファイバ長が所定の長さより長くなると、同
一のファイバ長では、１．０１７μｍより長波長の励起
の方が、１．０１７μｍの励起より高利得となることが
わかる。
バ３の出力信号特性について考察する。図２は、励起光
強度を４００ｍＷ一定とし、増幅用光ファイバ３の長さ
と励起光波長とをそれぞれ変えて、１．３０μｍの信号
光に対する利得の測定結果の一例を示した図である。こ
の図から、ファイバ長が所定の長さより長くなると、同
一のファイバ長では、１．０１７μｍより長波長の励起
の方が、１．０１７μｍの励起より高利得となることが
わかる。
【００２２】例えば、ファイバ長が１０ｍの場合には、
１．０１７μｍ励起の方が、１．０６４μｍ励起より、
約２０ｄＢだけ高利得となっているが、ファイバ長が６
０ｍの場合には、逆に、１．０６４μｍ励起の方が、
１．０１７μｍ励起より、約２ｄＢだけ高利得となって
いる。また、ファイバ長が２０ｍの場合の最大利得と、
ファイバ長が６０ｍの増幅用光ファイバ３を１．０６４
μｍで励起した場合の利得との差は、２ｄＢ以下となっ
ており、１．０６４μｍ励起でも十分大きな利得を得る
ことができるとことが確認された。
１．０１７μｍ励起の方が、１．０６４μｍ励起より、
約２０ｄＢだけ高利得となっているが、ファイバ長が６
０ｍの場合には、逆に、１．０６４μｍ励起の方が、
１．０１７μｍ励起より、約２ｄＢだけ高利得となって
いる。また、ファイバ長が２０ｍの場合の最大利得と、
ファイバ長が６０ｍの増幅用光ファイバ３を１．０６４
μｍで励起した場合の利得との差は、２ｄＢ以下となっ
ており、１．０６４μｍ励起でも十分大きな利得を得る
ことができるとことが確認された。
【００２３】次に、増幅用光ファイバ３を１．０１７μ
ｍ発振のＬＤで励起した場合（ファイバ長は２０ｍ）
と、１．０６４μｍ発振のＮｄ：ＹＡＧレーザで励起し
た場合（ファイバ長は６０ｍ）との１．３０μｍの信号
強度の励起光強度依存性を、図３を参照して考察する。
なお、この図に示す信号強度は、１ｍＷの強度の信号を
増幅用光ファイバ３へ入射した場合に得られたものであ
る。
ｍ発振のＬＤで励起した場合（ファイバ長は２０ｍ）
と、１．０６４μｍ発振のＮｄ：ＹＡＧレーザで励起し
た場合（ファイバ長は６０ｍ）との１．３０μｍの信号
強度の励起光強度依存性を、図３を参照して考察する。
なお、この図に示す信号強度は、１ｍＷの強度の信号を
増幅用光ファイバ３へ入射した場合に得られたものであ
る。
【００２４】図３から明らかなように、ＬＤ励起の場合
には、最大でも３００ｍＷの強度でしか励起できず、最
大信号出力も２２ｍＷ程度であったが、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザを用いると、８００ｍＷの強度まで励起可能であ
り、その際には、１２０ｍＷの信号出力を得ることがで
きた。一般に、ブースターアンプとしてＰＤＦＡを使用
する場合、５０ｍＷ以上の信号出力が要求される。した
がって、励起光源４としてＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた
場合、ブースターアンプとして十分に使用に耐え得る高
出力光増幅器を構成することができる。
には、最大でも３００ｍＷの強度でしか励起できず、最
大信号出力も２２ｍＷ程度であったが、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザを用いると、８００ｍＷの強度まで励起可能であ
り、その際には、１２０ｍＷの信号出力を得ることがで
きた。一般に、ブースターアンプとしてＰＤＦＡを使用
する場合、５０ｍＷ以上の信号出力が要求される。した
がって、励起光源４としてＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた
場合、ブースターアンプとして十分に使用に耐え得る高
出力光増幅器を構成することができる。
【００２５】〔第２実施例〕図４は、本発明の第２実施
例による高出力光増幅器の概略構成を示す図であり、こ
の図に示す高出力光増幅器は、２つの双方向励起光増幅
ユニットＡ，Ｂを、光アイソレータ１１を介して直列に
接続して構成されている。なお、この図において、図１
の各部と共通する部分には同一の符号を付し、その説明
を省略する。
例による高出力光増幅器の概略構成を示す図であり、こ
の図に示す高出力光増幅器は、２つの双方向励起光増幅
ユニットＡ，Ｂを、光アイソレータ１１を介して直列に
接続して構成されている。なお、この図において、図１
の各部と共通する部分には同一の符号を付し、その説明
を省略する。
【００２６】図４に示すように、双方向励起光増幅ユニ
ットＡは、光カップラ２Ａ，５Ａと、バットジョイント
部１４Ａ，１４Ａと、希土類添加光ファイバからなる増
幅用光ファイバ３Ａとから構成される。上記光カップラ
２Ａの一方の入力端２Ａａには、励起光源４が光スプリ
ッタ１０′を介して接続され、他方の入力端２Ａｂに
は、信号光源６が光アイソレータ７を介して接続され、
さらに、出力端２Ａｃには、バットジョイント部１４Ａ
を介して希土類元素が添加された増幅用光ファイバ３Ａ
の一端３Ａａが接続されている。
ットＡは、光カップラ２Ａ，５Ａと、バットジョイント
部１４Ａ，１４Ａと、希土類添加光ファイバからなる増
幅用光ファイバ３Ａとから構成される。上記光カップラ
２Ａの一方の入力端２Ａａには、励起光源４が光スプリ
ッタ１０′を介して接続され、他方の入力端２Ａｂに
は、信号光源６が光アイソレータ７を介して接続され、
さらに、出力端２Ａｃには、バットジョイント部１４Ａ
を介して希土類元素が添加された増幅用光ファイバ３Ａ
の一端３Ａａが接続されている。
【００２７】また、光カップラ５ａには、バットジョイ
ント部１４Ａを介して増幅用光ファイバ３Ａの他端３Ａ
ｂが接続され、光カップラ５ａの出力端５ａには、光ア
イソレータ１１が接続されている。すなわち、双方向励
起光増幅ユニットＡは、励起光源４からの励起光を、光
スプリッタ１０′、光カップラ２Ａ、および光ファイバ
３Ａを介して入射し、かつ、光ファイバ３Ａから伝搬さ
れる増幅信号光を出力端５Ａａから出力する。
ント部１４Ａを介して増幅用光ファイバ３Ａの他端３Ａ
ｂが接続され、光カップラ５ａの出力端５ａには、光ア
イソレータ１１が接続されている。すなわち、双方向励
起光増幅ユニットＡは、励起光源４からの励起光を、光
スプリッタ１０′、光カップラ２Ａ、および光ファイバ
３Ａを介して入射し、かつ、光ファイバ３Ａから伝搬さ
れる増幅信号光を出力端５Ａａから出力する。
【００２８】上述した双方向励起光増幅ユニットＡと同
様に、双方向励起光増幅ユニットＢは、一方の入力端２
Ｂａに励起光源４が接続され、他方の入力端２Ｂｂから
信号光が入力される第１の光カップラ２Ｂと、この光カ
ップラ２Ｂの出力端２Ｂｃに一端３Ｂａが接続された希
土類元素が添加された増幅用光ファイバ３Ｂと、この増
幅用光ファイバ３Ｂに接続され、励起光源４からの励起
光を光ファイバ３Ｂの他端３Ｂｂから入射し、かつ、光
ファイバ３Ｂから伝搬される増幅信号光を出力端５Ｂａ
から出力する光カップラ５Ｂとを備えている。
様に、双方向励起光増幅ユニットＢは、一方の入力端２
Ｂａに励起光源４が接続され、他方の入力端２Ｂｂから
信号光が入力される第１の光カップラ２Ｂと、この光カ
ップラ２Ｂの出力端２Ｂｃに一端３Ｂａが接続された希
土類元素が添加された増幅用光ファイバ３Ｂと、この増
幅用光ファイバ３Ｂに接続され、励起光源４からの励起
光を光ファイバ３Ｂの他端３Ｂｂから入射し、かつ、光
ファイバ３Ｂから伝搬される増幅信号光を出力端５Ｂａ
から出力する光カップラ５Ｂとを備えている。
【００２９】なお、本実施例において、上記励起光源４
としては、１．０６４μｍで発振するＬＤ励起Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザ等が用いられる。また、上記光カップラ２Ａ
は、信号光と励起光とを結合させ、増幅用光ファイバ３
Ａへ入射するためものである。さらに、光カップラ５
Ａ，２Ｂ，５Ｂは、増幅用光ファイバ３Ａまたは３Ｂを
双方向励起させるものであり、特に、光カップラ５Ａ，
２Ｂは、増幅用光ファイバ３Ａから出射された信号光を
増幅用光ファイバ３Ｂへ導入するためのものである。ま
た、光カップラ５Ｂは、増幅用光ファイバ３Ｂからの増
幅信号光を出力するためのものである。
としては、１．０６４μｍで発振するＬＤ励起Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザ等が用いられる。また、上記光カップラ２Ａ
は、信号光と励起光とを結合させ、増幅用光ファイバ３
Ａへ入射するためものである。さらに、光カップラ５
Ａ，２Ｂ，５Ｂは、増幅用光ファイバ３Ａまたは３Ｂを
双方向励起させるものであり、特に、光カップラ５Ａ，
２Ｂは、増幅用光ファイバ３Ａから出射された信号光を
増幅用光ファイバ３Ｂへ導入するためのものである。ま
た、光カップラ５Ｂは、増幅用光ファイバ３Ｂからの増
幅信号光を出力するためのものである。
【００３０】このような構成において、増幅用光ファイ
バ３Ａで増幅された信号光は、光カップラ５Ａ、光アイ
ソレータ１１、光カップラ２Ｂを経由して光ファイバ３
Ｂへ入射され、ここで再度増幅されることになる。本出
願人は、上述した構成および動作の高出力光増幅器を用
いて増幅試験を行った。この試験に供した高出力光増幅
器の増幅用光ファイバ３Ａとしては、コア径を１．６μ
ｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈折率差「Δｎ」を
３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１０００ｐｐ
ｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2 （１６．
５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ3
（２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５モル
％）、クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−ＢａＦ2
（２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3（４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化物フ
ァイバを用いた。また、増幅用光ファイバ３Ｂとして、
増幅用光ファイバ３Ａと同一のものを使用した。このよ
うな増幅試験の結果、前述した第１実施例による高出力
光増幅器と同様、１．３０μｍの光信号を入射させ、出
力強度を測定したところ、励起光が８００ｍＷのとき１
２０ｍＷ以上の出力が得られた。
バ３Ａで増幅された信号光は、光カップラ５Ａ、光アイ
ソレータ１１、光カップラ２Ｂを経由して光ファイバ３
Ｂへ入射され、ここで再度増幅されることになる。本出
願人は、上述した構成および動作の高出力光増幅器を用
いて増幅試験を行った。この試験に供した高出力光増幅
器の増幅用光ファイバ３Ａとしては、コア径を１．６μ
ｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈折率差「Δｎ」を
３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１０００ｐｐ
ｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2 （１６．
５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ3
（２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５モル
％）、クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−ＢａＦ2
（２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3（４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化物フ
ァイバを用いた。また、増幅用光ファイバ３Ｂとして、
増幅用光ファイバ３Ａと同一のものを使用した。このよ
うな増幅試験の結果、前述した第１実施例による高出力
光増幅器と同様、１．３０μｍの光信号を入射させ、出
力強度を測定したところ、励起光が８００ｍＷのとき１
２０ｍＷ以上の出力が得られた。
【００３１】〔第３実施例〕本発明の第３実施例による
高出力光増幅器の構成が、上述した第２実施例によるも
のと異なる点は、励起光源４（図４参照）として、Ｎ
ｄ：ＹＬＦ（発振波長：１．０５３μｍ）を用いた点で
ある。本実施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験
を行ったところ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の
信号出力が得られた。
高出力光増幅器の構成が、上述した第２実施例によるも
のと異なる点は、励起光源４（図４参照）として、Ｎ
ｄ：ＹＬＦ（発振波長：１．０５３μｍ）を用いた点で
ある。本実施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験
を行ったところ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の
信号出力が得られた。
【００３２】〔第４実施例〕本発明の第４実施例による
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ｂとしてコア・ク
ラッド屈折率差３．７％、コア径２．２μｍ、長さ６０
ｍ、コア中のＰｒ濃度１０００ｐｐｍのＩｎＦ3 系フッ
化物ファイバを用いた点である。本実施例による高出力
光増幅器を用いて増幅実験を行ったところ、８００ｍＷ
の励起で１３０ｍＷ以上の信号出力が得られた。
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ｂとしてコア・ク
ラッド屈折率差３．７％、コア径２．２μｍ、長さ６０
ｍ、コア中のＰｒ濃度１０００ｐｐｍのＩｎＦ3 系フッ
化物ファイバを用いた点である。本実施例による高出力
光増幅器を用いて増幅実験を行ったところ、８００ｍＷ
の励起で１３０ｍＷ以上の信号出力が得られた。
【００３３】〔第５実施例〕本発明の第５実施例による
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａ、３Ｂのファイ
バ長をそれぞれ４０ｍとし、かつ、励起光源４としてＹ
ｂ：ＹＡＧ（発振波長：１．０２９μｍ）を用いた点で
ある。本実施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験
を行ったところ、７００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の
信号出力が得られた。
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａ、３Ｂのファイ
バ長をそれぞれ４０ｍとし、かつ、励起光源４としてＹ
ｂ：ＹＡＧ（発振波長：１．０２９μｍ）を用いた点で
ある。本実施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験
を行ったところ、７００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の
信号出力が得られた。
【００３４】〔第６実施例〕本発明の第６実施例による
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａとして、コア径
を１．６μｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈折率差
「Δｎ」を３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１０
００ｐｐｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（１６．５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５
モル％）、クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−Ｂａ
Ｆ2 （２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）
−ＡｌＦ3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化
物ファイバを用いた点と、増幅用光ファイバ３Ｂとし
て、コア径を３μｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈
折率差「Δｎ」を２％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１
０００ｐｐｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（２１）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ
3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （８モル％）、
クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−ＢａＦ2 （２
３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ
3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化物ファイ
バを用いた点である。すなわち、上流側に位置する双方
向光増幅ユニットＡの増幅用光ファイバ３Ａの屈折率差
が、下流側に位置する双方向光増幅ユニットＢの増幅用
光ファイバ３Ｂの屈折率差よりも大となっている。本実
施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったと
ころ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の信号出力が
得られた。
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａとして、コア径
を１．６μｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈折率差
「Δｎ」を３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１０
００ｐｐｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（１６．５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５
モル％）、クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−Ｂａ
Ｆ2 （２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）
−ＡｌＦ3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化
物ファイバを用いた点と、増幅用光ファイバ３Ｂとし
て、コア径を３μｍ、長さを６０ｍ、コアクラッド比屈
折率差「Δｎ」を２％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を１
０００ｐｐｍ、コア組成がＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（２１）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ
3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （８モル％）、
クラッド組成がＺｒＦ4 （４７．５）−ＢａＦ2 （２
３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−ＹＦ3 （２）−ＡｌＦ
3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル％）のフッ化物ファイ
バを用いた点である。すなわち、上流側に位置する双方
向光増幅ユニットＡの増幅用光ファイバ３Ａの屈折率差
が、下流側に位置する双方向光増幅ユニットＢの増幅用
光ファイバ３Ｂの屈折率差よりも大となっている。本実
施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったと
ころ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の信号出力が
得られた。
【００３５】〔第７実施例〕本発明の第７実施例による
高出力光増幅器が、第１実施例によるもの（図１参照）
と異なる点は、図５に示すように、増幅用光ファイバ３
として、クラッド１２中のコア１３の一端のコア径Ｗを
小とし、他端のコア径Ｗ´を大とした光ファイバを用い
た点である。すなわち、増幅用光ファイバ３のコア径
を、その長手方向に沿って徐々に変化させ、信号光の入
力側から、信号光の出力側に向けてコア径が次第に大と
なるよう増幅用光ファイバ３を構成している。上述した
構成をとることにより、増幅用光ファイバ３のコア径が
小なる領域（伝搬する信号光の上流側）では大きな利得
が得られ、コア径が大なる領域（伝搬する信号光の下流
側）では高い飽和出力が実現される。
高出力光増幅器が、第１実施例によるもの（図１参照）
と異なる点は、図５に示すように、増幅用光ファイバ３
として、クラッド１２中のコア１３の一端のコア径Ｗを
小とし、他端のコア径Ｗ´を大とした光ファイバを用い
た点である。すなわち、増幅用光ファイバ３のコア径
を、その長手方向に沿って徐々に変化させ、信号光の入
力側から、信号光の出力側に向けてコア径が次第に大と
なるよう増幅用光ファイバ３を構成している。上述した
構成をとることにより、増幅用光ファイバ３のコア径が
小なる領域（伝搬する信号光の上流側）では大きな利得
が得られ、コア径が大なる領域（伝搬する信号光の下流
側）では高い飽和出力が実現される。
【００３６】本実施例による高出力光増幅器を用いて、
第１実施例と同様に増幅実験を行った。ただし、この増
幅試験に供した高出力光増幅器の増幅用光ファイバ３
は、コアガラス組成が、ＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（１６．５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５
モル％）、クラッドガラス組成が、ＺｒＦ4 （４７．
５）−ＢａＦ2 （２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−Ｙ
Ｆ3 （２）−ＡｌＦ3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル
％）のフッ化物ファイバを用いた。
第１実施例と同様に増幅実験を行った。ただし、この増
幅試験に供した高出力光増幅器の増幅用光ファイバ３
は、コアガラス組成が、ＺｒＦ4 （５６）−ＢａＦ2
（１６．５）−ＬａＦ3 （３．５）−ＹＦ3 （２）−Ａ
ｌＦ3 （２．５）−ＬｉＦ（７）−ＰｂＦ2 （１２．５
モル％）、クラッドガラス組成が、ＺｒＦ4 （４７．
５）−ＢａＦ2 （２３．５）−ＬａＦ3 （２．５）−Ｙ
Ｆ3 （２）−ＡｌＦ3 （４．５）−ＮａＦ（２０モル
％）のフッ化物ファイバを用いた。
【００３７】また、光ファイバの一端のコア径は１．４
μｍ、他端のコア径は２．２μｍ、コアクラッド比屈折
率差「Δｎ」を３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を
１０００ｐｐｍとした。もちろん、コア径の小なる光フ
ァイバ端を光カップラ２に接続し、他端を光カップラ５
に接続した。また、励起光源の波長は１．０６４μｍで
あり、信号光波長は１．３０μｍとした。上記増幅試験
の結果、励起光強度が８００ｍＷのとき、増幅用光ファ
イバ３より１２０ｍＷ以上の出力信号が確認された。
μｍ、他端のコア径は２．２μｍ、コアクラッド比屈折
率差「Δｎ」を３．７％、コア中のＰｒ3+の添加濃度を
１０００ｐｐｍとした。もちろん、コア径の小なる光フ
ァイバ端を光カップラ２に接続し、他端を光カップラ５
に接続した。また、励起光源の波長は１．０６４μｍで
あり、信号光波長は１．３０μｍとした。上記増幅試験
の結果、励起光強度が８００ｍＷのとき、増幅用光ファ
イバ３より１２０ｍＷ以上の出力信号が確認された。
【００３８】〔第８実施例〕本発明の第８実施例による
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａ，３Ｂそれぞれ
のコアにＰｒを１０００ｐｐｍ添加し、クラッドにもＰ
ｒを３００ｐｐｍ添加した点である。ただし、Ｐｒ以外
の組成は、第２実施例によるものと同様である。本実施
例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったとこ
ろ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の信号出力が得
られた。ただし、上記増幅実験において、増幅用光ファ
イバ３Ａ，３Ｂそれぞれのファイバ長を５０ｍとした。
高出力光増幅器の構成が、前述した第２実施例によるも
のと異なる点は、増幅用光ファイバ３Ａ，３Ｂそれぞれ
のコアにＰｒを１０００ｐｐｍ添加し、クラッドにもＰ
ｒを３００ｐｐｍ添加した点である。ただし、Ｐｒ以外
の組成は、第２実施例によるものと同様である。本実施
例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったとこ
ろ、８００ｍＷの励起で１２０ｍＷ以上の信号出力が得
られた。ただし、上記増幅実験において、増幅用光ファ
イバ３Ａ，３Ｂそれぞれのファイバ長を５０ｍとした。
【００３９】〔第９実施例〕本発明の第９実施例による
高出力光増幅器の構成が、前述した第１実施例によるも
のと異なる点は、励起光源４（図１参照）として、Ｎｄ
がコアにドープされたＺｒＦ4 系フッ化物ファイバレー
ザ（発振波長は１．０５μｍ）を用いた点と、このファ
イバレーザの励起光源として、ＧａＡｌＡｓ半導体レー
ザを用いて、4Ｆ7/2 ，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3/2 準位を励起
した点である。本実施例による高出力光増幅器におい
て、波長が１．３０μｍ、かつ、ＯｄＢｍの信号光を入
射して出力信号強度を測定したところ、８００ｍＷの励
起（波長１．０５μｍ）に対して、１２０ｍＷ以上の出
力信号が確認できた。
高出力光増幅器の構成が、前述した第１実施例によるも
のと異なる点は、励起光源４（図１参照）として、Ｎｄ
がコアにドープされたＺｒＦ4 系フッ化物ファイバレー
ザ（発振波長は１．０５μｍ）を用いた点と、このファ
イバレーザの励起光源として、ＧａＡｌＡｓ半導体レー
ザを用いて、4Ｆ7/2 ，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3/2 準位を励起
した点である。本実施例による高出力光増幅器におい
て、波長が１．３０μｍ、かつ、ＯｄＢｍの信号光を入
射して出力信号強度を測定したところ、８００ｍＷの励
起（波長１．０５μｍ）に対して、１２０ｍＷ以上の出
力信号が確認できた。
【００４０】なお、励起光源４として、Ｎｄがコアにド
ープされたフツリン酸ガラスファイバ（発振波長１．０
５μｍ），リン酸ガラスファイバ（発振波長１．０５３
μｍ），ケイ酸塩ガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），シリカガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），ボレイトガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），フッ化ベリレイトガラスファイバ（発振波長１．
０４７μｍ），ＡｌＦ3 −ＺｒＦ4 系フッ化物ガラスフ
ァイバ（発振波長１．０５μｍ、参考文献３：Material
s Science Forum,Vol.19-20,P.19,1987.）を用いた場合
でも、波長１．３０μｍで１２０ｍＷ以上の信号出力を
得ることができた。
ープされたフツリン酸ガラスファイバ（発振波長１．０
５μｍ），リン酸ガラスファイバ（発振波長１．０５３
μｍ），ケイ酸塩ガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），シリカガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），ボレイトガラスファイバ（発振波長１．０６μ
ｍ），フッ化ベリレイトガラスファイバ（発振波長１．
０４７μｍ），ＡｌＦ3 −ＺｒＦ4 系フッ化物ガラスフ
ァイバ（発振波長１．０５μｍ、参考文献３：Material
s Science Forum,Vol.19-20,P.19,1987.）を用いた場合
でも、波長１．３０μｍで１２０ｍＷ以上の信号出力を
得ることができた。
【００４１】また、本実施例では、Ｎｄドープファイバ
レーザを用いたが、これに代えて、それぞれのガラスを
用いたＮｄドープガラスレーザを励起光源として使用し
ても良いことは言うまででもない。これらファイバレー
ザおよびガラスレーザを用いた場合、Ｎｄを励起するた
めに用いる4Ｆ7/2，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3/2 準位等の吸収帯
のバンド幅は結晶中よりも広く、励起波長を選択しやす
いという利点も生じる。
レーザを用いたが、これに代えて、それぞれのガラスを
用いたＮｄドープガラスレーザを励起光源として使用し
ても良いことは言うまででもない。これらファイバレー
ザおよびガラスレーザを用いた場合、Ｎｄを励起するた
めに用いる4Ｆ7/2，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3/2 準位等の吸収帯
のバンド幅は結晶中よりも広く、励起波長を選択しやす
いという利点も生じる。
【００４２】〔第１０実施例〕本発明の第１０実施例に
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第９実施例によ
るものと異なる点は、励起光源４（図１参照）として、
図６（ａ），図６（ｂ）あるいは図７（ａ）、図７
（ｂ）に示すような構造を有するいわゆる２重クラッド
ファイバによるファイバレーザを用いた点である。本実
施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったと
ころ、波長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力を
得ることができた。
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第９実施例によ
るものと異なる点は、励起光源４（図１参照）として、
図６（ａ），図６（ｂ）あるいは図７（ａ）、図７
（ｂ）に示すような構造を有するいわゆる２重クラッド
ファイバによるファイバレーザを用いた点である。本実
施例による高出力光増幅器を用いて増幅実験を行ったと
ころ、波長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力を
得ることができた。
【００４３】〔第１１実施例〕本発明の第１１実施例に
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第９および第１
０実施例によるものと異なる点は、第９および第１０実
施例のファイバレーザ又はガラスレーザの活性イオンと
して、ＮｄおよびＹｂをドープしたものを励起光源４
（図１参照）として用いる点である。これらのレーザの
励起光源としては、ＧａＡｌＡｓ半導体レーザを用い、
これによりＮｄの4Ｆ7/2 ，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3 /2準位を励
起している。上記励起が為されると、ＮｄからＹｂへの
エネルギー移動が起こり、Ｙｂの 2Ｆ5/2準位が励起さ
れ、Ｙｂの2Ｆ5/2→2Ｆ7/2遷移による波長１．０２μｍ
のレーザ発振が開始される。このレーザ光でＰｒドープ
ファイバ（増幅用光ファイバ３）を実際に励起した結
果、波長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力が得
られた。
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第９および第１
０実施例によるものと異なる点は、第９および第１０実
施例のファイバレーザ又はガラスレーザの活性イオンと
して、ＮｄおよびＹｂをドープしたものを励起光源４
（図１参照）として用いる点である。これらのレーザの
励起光源としては、ＧａＡｌＡｓ半導体レーザを用い、
これによりＮｄの4Ｆ7/2 ，4Ｆ5/2 又は4Ｆ3 /2準位を励
起している。上記励起が為されると、ＮｄからＹｂへの
エネルギー移動が起こり、Ｙｂの 2Ｆ5/2準位が励起さ
れ、Ｙｂの2Ｆ5/2→2Ｆ7/2遷移による波長１．０２μｍ
のレーザ発振が開始される。このレーザ光でＰｒドープ
ファイバ（増幅用光ファイバ３）を実際に励起した結
果、波長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力が得
られた。
【００４４】〔第１２実施例〕本発明の第１２実施例に
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第１１実施例に
よるものと異なる点は、第１１実施例のファイバレーザ
又はガラスレーザの励起光源として、ＩｎＧａＡｓ半導
体レーザ（波長９４０〜９８０ｎｍ）を用いてＹｂの2
Ｆ5/2準位を励起して、Ｙｂの2Ｆ5/2→2Ｆ7/2遷移によ
る１．０２μｍ発振を起こさせている点である。このレ
ーザ光でＰｒドープファイバを実際に励起した結果、波
長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力を得ること
ができた。
よる高出力光増幅器の構成が、上述した第１１実施例に
よるものと異なる点は、第１１実施例のファイバレーザ
又はガラスレーザの励起光源として、ＩｎＧａＡｓ半導
体レーザ（波長９４０〜９８０ｎｍ）を用いてＹｂの2
Ｆ5/2準位を励起して、Ｙｂの2Ｆ5/2→2Ｆ7/2遷移によ
る１．０２μｍ発振を起こさせている点である。このレ
ーザ光でＰｒドープファイバを実際に励起した結果、波
長１．３０μｍで１００ｍＷ以上の信号出力を得ること
ができた。
【００４５】以上説明した各実施例では、Ｎｄ：ＹＡＧ
（１．０６４μｍ），Ｎｄ：ＹＬＦ（１．０５３μ
ｍ），Ｙｂ：ＹＡＧ（１．０２９μｍ）を用いたＬＤ励
起の固体レーザを励起光源として用いが、励起用の固体
レーザは、これらに限られるものではない。例えば、
１．０４７μｍ発振のＮｄ：ＹＬＦ固体レーザでも良
く、Ｐｒ3+の3Ｈ4→1Ｇ4吸収遷移の吸収帯に発振波長が
含まれるものであり、かつ、高出力なものであれば、励
起光源として使用可能である。もちろん、増幅器の経済
性から鑑み、できるだけ量子効率が高いものが望ましい
のは言うまでもない。これは、量子効率の高いもので
は、発熱量が低減されるため、増幅器を構成する際の放
熱手段等を簡易なものとすることができるためである。
（１．０６４μｍ），Ｎｄ：ＹＬＦ（１．０５３μ
ｍ），Ｙｂ：ＹＡＧ（１．０２９μｍ）を用いたＬＤ励
起の固体レーザを励起光源として用いが、励起用の固体
レーザは、これらに限られるものではない。例えば、
１．０４７μｍ発振のＮｄ：ＹＬＦ固体レーザでも良
く、Ｐｒ3+の3Ｈ4→1Ｇ4吸収遷移の吸収帯に発振波長が
含まれるものであり、かつ、高出力なものであれば、励
起光源として使用可能である。もちろん、増幅器の経済
性から鑑み、できるだけ量子効率が高いものが望ましい
のは言うまでもない。これは、量子効率の高いもので
は、発熱量が低減されるため、増幅器を構成する際の放
熱手段等を簡易なものとすることができるためである。
【００４６】なお、上記各実施例においては、ファイバ
素材として、ＺｒＦ4 系およびＩｎＦ3 系のフッ化物ガ
ラスを用いたが、素材としては、これに限定されるもの
ではない。例えば、Ｈｆ4 系のフッ化物ガラス等のＺｒ
Ｆ4 系以外のフッ化物ガラス、塩化物ガラス、ヨウ化物
ガラス、臭化物ガラス、複数のハライドイオンを陰イオ
ンとするミックストハライドガラス、カルコゲナイドガ
ラス、ハライドイオンを含んだカルコハライドガラス、
フツリン酸ガラス、石英ガラス等の酸化物ガラスであっ
てもよい。また、コアにＰｒのみ添加されたファイバを
増幅用光ファイバとして用いたが、ＰｒおよびＹｂが、
共に添加されたファイバをも用いることができることは
言うまでもない。
素材として、ＺｒＦ4 系およびＩｎＦ3 系のフッ化物ガ
ラスを用いたが、素材としては、これに限定されるもの
ではない。例えば、Ｈｆ4 系のフッ化物ガラス等のＺｒ
Ｆ4 系以外のフッ化物ガラス、塩化物ガラス、ヨウ化物
ガラス、臭化物ガラス、複数のハライドイオンを陰イオ
ンとするミックストハライドガラス、カルコゲナイドガ
ラス、ハライドイオンを含んだカルコハライドガラス、
フツリン酸ガラス、石英ガラス等の酸化物ガラスであっ
てもよい。また、コアにＰｒのみ添加されたファイバを
増幅用光ファイバとして用いたが、ＰｒおよびＹｂが、
共に添加されたファイバをも用いることができることは
言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば十
分に高い出力特性を有するＰｒドープファイバアンプ
（ＰＤＦＡ）を構成することが可能であり、当該ＰＤＦ
Ａを光通信システム中でブースターアンプとして使用す
ることができる。特に、最近では安価かつ高出力の固体
レーザの入手が容易になっているため、これを増幅器の
励起光源として用いることができる本発明では、出力特
性および雑音特性に優れたＰＤＦＡを安価で提供するこ
とが可能となり、大きな経済効果をもたらすことができ
る。主な応用分野としては、光ケーブルテレビシステム
での応用があり、本発明による高出力光増幅器を適用す
れば、これまでにない低コストな光ケーブルテレビシス
テムを提供できる。
分に高い出力特性を有するＰｒドープファイバアンプ
（ＰＤＦＡ）を構成することが可能であり、当該ＰＤＦ
Ａを光通信システム中でブースターアンプとして使用す
ることができる。特に、最近では安価かつ高出力の固体
レーザの入手が容易になっているため、これを増幅器の
励起光源として用いることができる本発明では、出力特
性および雑音特性に優れたＰＤＦＡを安価で提供するこ
とが可能となり、大きな経済効果をもたらすことができ
る。主な応用分野としては、光ケーブルテレビシステム
での応用があり、本発明による高出力光増幅器を適用す
れば、これまでにない低コストな光ケーブルテレビシス
テムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による高出力光増幅器の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図２】同実施例による増幅用光ファイバ３の増幅特性
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図３】同実施例で得られた信号光の励起光強度依存性
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図４】本発明の第２実施例による高出力光増幅器の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図５】本発明の第７実施例による高出力光増幅器に用
いられる増幅用光ファイバ３の構造を説明するための概
念図である。
いられる増幅用光ファイバ３の構造を説明するための概
念図である。
【図６】本発明の第１０実施例による高出力光増幅器に
用いられるファイバレーザのファイバ部分の構造を説明
するための図であり、（ａ）は同ファイバの断面構造を
表す概念図、（ｂ）は同断面における屈折率分布を示す
特性図である。
用いられるファイバレーザのファイバ部分の構造を説明
するための図であり、（ａ）は同ファイバの断面構造を
表す概念図、（ｂ）は同断面における屈折率分布を示す
特性図である。
【図７】本発明の第１０実施例による高出力光増幅器に
用いられるファイバレーザのファイバ部分の構造を説明
するための図であり、（ａ）は同ファイバの断面構造を
表す概念図、（ｂ）は同断面における屈折率分布を示す
特性図である。
用いられるファイバレーザのファイバ部分の構造を説明
するための図であり、（ａ）は同ファイバの断面構造を
表す概念図、（ｂ）は同断面における屈折率分布を示す
特性図である。
【図８】Ｐｒ3+のエネルギーダイヤグラムである。
２，２Ａ，２Ｂ 光カップラ ３，３Ａ，３Ｂ 増幅用光ファイバ ４ 励起光源 ６ 信号光源 ７，８，１１ 光アイソレータ ９ 光スペクトラムアナライザ １０，１０′ 光スプリッタ １２ クラッド １３ コア １４Ａ，１４Ｂ バットジョイント部 Ａ，Ｂ 双方向励起光増幅ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 誠 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 コアにＰｒが添加された光ファイバを増
幅媒体とし、 該増幅媒体を励起するための所定波長の励起光を発生す
る励起光源を備え、 前記励起光源は希土類または遷移金属が添加された固体
を増幅媒体としたレーザであり、前記光ファイバの長さ
を前記励起光の波長と前記増幅媒体の増幅特性とに基づ
いて設定することを特徴とする高出力光増幅器。 - 【請求項２】 前記励起光の波長がＰｒの1Ｇ4準位の中
心吸収波長から離れている場合には、前記光ファイバの
長さを、前記中心吸収波長における前記光ファイバの最
適長よりも長く設定することを特徴とする請求項１に記
載の高出力光増幅器。 - 【請求項３】 前記レーザの増幅媒体は、Ｎｄが添加さ
れた結晶体であることを特徴とする請求項１または２に
記載の高出力光増幅器。 - 【請求項４】 前記レーザの増幅媒体は、陽イオンとし
てＹ，Ａｌを含む酸化物の結晶体であることを特徴とす
る請求項１ないし３いずれかに記載の高出力光増幅器。 - 【請求項５】 前記光ファイバは、コアにＰｒおよびＹ
ｂを添加してなることを特徴とする請求項１ないし４い
ずれかに記載の高出力光増幅器。 - 【請求項６】 前記光ファイバは、コア径がその長手方
向に沿って変動していることを特徴とする請求項１ない
し５いずれかに記載の高出力光増幅器。 - 【請求項７】 前記光ファイバのクラッド中にもＰｒを
添加したことを特徴とする請求項１ないし６いずれかに
記載の高出力光増幅器。 - 【請求項８】 前記励起光源は、コアにＮｄまたはＹｂ
が添加されたガラスから成るファイバレーザ、あるいは
ＮｄまたはＹｂが添加されたガラスを活性媒体とするガ
ラスレーザであることを特徴とする請求項１ないし７い
ずれかに記載の高出力光増幅器。 - 【請求項９】 ＮｄまたはＹｂが添加された前記ガラス
は、フッ化物ガラス，リン酸ガラス，フツリン酸ガラ
ス，シリカガラス，ケイ酸塩ガラス，ボイントガラス，
ＡｌＦ3 −ＺｒＦ4 フッ化物ガラス，あるいはフッ化ベ
リレイトガラスであることを特徴とする請求項８に記載
の高出力光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14514794A JPH0818137A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 高出力光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14514794A JPH0818137A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 高出力光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818137A true JPH0818137A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15378510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14514794A Pending JPH0818137A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 高出力光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818137A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174593A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-03-16 | Imra America Inc | 光学増幅装置 |
| CN100360354C (zh) * | 2005-09-16 | 2008-01-09 | 东南大学 | 汽车防抱死系统电子稳定程序的集成液压控制单元 |
| JP2010541271A (ja) * | 2007-10-03 | 2010-12-24 | オプトエレクトロニクス リサーチ センター，タンペレ ユニバーシティ オブ テクノロジー | アクティブ光ファイバ及びアクティブ光ファイバを作成する方法 |
| US9450371B2 (en) | 1998-11-25 | 2016-09-20 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14514794A patent/JPH0818137A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1174593A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-03-16 | Imra America Inc | 光学増幅装置 |
| JP2007221173A (ja) * | 1997-06-25 | 2007-08-30 | Imra America Inc | 光学増幅装置 |
| JP3990034B2 (ja) * | 1997-06-25 | 2007-10-10 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 光学増幅装置 |
| US9450371B2 (en) | 1998-11-25 | 2016-09-20 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
| CN100360354C (zh) * | 2005-09-16 | 2008-01-09 | 东南大学 | 汽车防抱死系统电子稳定程序的集成液压控制单元 |
| JP2010541271A (ja) * | 2007-10-03 | 2010-12-24 | オプトエレクトロニクス リサーチ センター，タンペレ ユニバーシティ オブ テクノロジー | アクティブ光ファイバ及びアクティブ光ファイバを作成する方法 |
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