JPH09129956A - 光ファイバ増幅装置 - Google Patents

光ファイバ増幅装置

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JPH09129956A
JPH09129956A JP28340195A JP28340195A JPH09129956A JP H09129956 A JPH09129956 A JP H09129956A JP 28340195 A JP28340195 A JP 28340195A JP 28340195 A JP28340195 A JP 28340195A JP H09129956 A JPH09129956 A JP H09129956A
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雅生 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長波長側へ増幅帯域を拡大して多数の波長多
重を可能にした光ファイバ増幅装置を提供する。 【解決手段】 Er3+イオンドープ石英系光ファイバのEr
3+イオンを1.50μm より長波長帯の励起光により励起し
て、Er3+イオン3+4I15/2準位と4I13/2準位との間に反
転分布を形成し、この反転分布に基づく誘導放出によ
り、Er3+イオンドープ石英系光ファイバ3に入射された
1.50μm より長波長帯の光信号を増幅する光ファイバ増
幅装置1において、1.50μm より長波長帯の励起光とし
て励起光用Er 3+イオンドープ石英系光ファイバ2より発
生する誘導放出光を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
おけるEr3+イオンドープ石英系光ファイバを用いて入力
光信号を増幅する光ファイバ増幅装置に関するもので、
特に増幅帯域を拡大した光ファイバ増幅装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】現在、実用化が進められている光通信シ
ステムにおいては、光ファイバ伝送路中での損失による
信号光の減衰を補償するために、所定距離ごとに光増幅
装置が設けられている。その光増幅装置としてEr3+イオ
ンドープ石英系光ファイバを用いた光ファイバ増幅装置
がある。この光ファイバ増幅装置は、増幅用のEr3+イオ
ンをドープした光ファイバ中に励起用の光源から出力さ
れた励起光を伝搬させると、その励起光によってEr3+
オンが高いエネルギー準位に励起してエネルギー反転分
布ができる。このEr3+イオンが励起した光ファイバ中を
増幅しようとする光信号が伝搬すると、その光信号によ
り誘導放出が生起されて、伝搬する光信号が増幅される
ものである。
【0003】この光ファイバ増幅装置は、伝送用光ファ
イバとの結合が容易でしかも整合が良いこと、増幅特性
に偏波依存性がないこと、さらには電気回路を大幅に減
らすことができ、光通信システムのコスト自体を低減さ
せることもできる等種々の利点がある。ところで、近年
光通信システムにあっては、伝送情報の高密度化に伴い
伝送線路の伝送速度の向上とともに波長多重による伝送
容量の増大化が要望されている。
【0004】上記の波長多重伝送方式では、光増幅装置
の各波長に対する利得の平坦性と、増幅帯域が問題な
る。Er3+イオンドープ光ファイバを用いた光ファイバ増
幅装置の増幅帯域を拡大する方法としては、光ファイバ
にEr3+イオンの他にAlを共ドープする方法がとられてい
る。例えば図5は、Er3+イオンのみをドープした場合の
波長に対する増幅特性であり、図6は、Er3+イオンにAl
を共ドープした場合の波長に対する増幅特性である。Er
3+イオンのみをドープした場合に比較してAlを共ドープ
した場合の方が波長に対する増幅帯域が拡大しているの
がわかる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Alを共
ドープした場合でも増幅波長の上限は1.560 μm 程度ま
でである。通常、波長多重伝送における増幅帯域として
は波長に対する利得特性が比較的平坦な1.550 μm 〜1.
560 μm が使用されている。この波長帯域に配置できる
波長の数は、光源の波長安定性、光合分波器の波長安定
性などの制約から4波〜8波程度に制限される。従っ
て、さらに多数の波長多重を行うためには、光ファイバ
増幅装置の波長に対する増幅帯域を拡大する必要があ
る。増幅帯域を拡大するに当たっては、1.48μm 帯は励
起光源の波長帯域であり、短波長側への増幅帯域の拡大
は実用上好ましくない。従って、増幅帯域を拡大するた
めには、すでに使用されている1.550 μm 〜1.560 μm
から、より長波長側へ増幅帯域を拡大する必要がある。
【0006】本発明は上記の課題を解決し、長波長側へ
増幅帯域を拡大して多数の波長多重を可能にした光ファ
イバ増幅装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。
【0008】本発明の請求項1の光ファイバ増幅装置
は、Er3+イオンドープ石英系光ファイバのEr3+イオンを
1.50μm より長波長帯の励起光により励起して、Er3+
オン3+4I15/2準位と4I13/2準位との間に反転分布を形
成し、この反転分布に基づく誘導放出により、前記Er3+
イオンドープ石英系光ファイバに入射された1.50μm よ
り長波長帯の光信号を増幅する光ファイバ増幅装置にお
いて、前記1.50μm より長波長帯の励起光として励起光
用Er3+イオンドープ石英系光ファイバより発生する誘導
放出光を用いることを特徴とする。
【0009】本発明の請求項2の光ファイバ増幅装置
は、Er3+イオンドープ石英系光ファイバの励起光として
励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバより発生す
る誘導放出光を用いるとともに、1.48μm 帯または0.98
μm 帯の励起光を複合して用いることを特徴とする。
【0010】本発明の請求項3の光ファイバ増幅装置
は、励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバが共振
器構造を有していることを特徴とする。
【0011】本発明の光ファイバ増幅装置によれば、以
下のようにして増幅帯域を長波長側に拡大している。Er
3+イオンドープ石英系光ファイバは、Er3+イオンの4I
15/2順位と4I13/2順位とは縮退が解けて図7に示すよう
にいくつかのサブレベルに分かれ、その吸収スペクトル
は、図8に示すようにこれらサブレベル間の遷移の重ね
合わせとなっている。したがって、適当な励起波長と信
号波長とを組み合わせることにより4準位系の光増幅装
置を構成することができる。
【0012】ここで、Er3+イオンドープ石英系光ファイ
バを用いた光ファイバ増幅装置の増幅帯域を1.560 μm
より長波長側に拡大するためには、1.53μm 帯に励起波
長を選ぶことで、1.560 μm 〜1.58μm 帯に図4に示す
ように増幅帯域が得られる。これにより、光ファイバ増
幅装置の増幅帯域を長波長側に拡大することが達成され
る。ところが一方、励起光源として現在実用化されてい
るのは、1.48μm および0.98μm 帯であり、1.53μm 帯
の実用的な励起光源は開発されていない。そこで、Er3+
イオンのみをドープしたEr3+イオンドープ光ファイバが
図5に示すように1.53μm 帯に発光スペクトルを持って
いるので、本発明の光ファイバ増幅装置は、この1.53μ
m 帯の発光スぺクトルを励起光源として使用して増幅帯
域を長波長側に拡大したものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施の形態により
詳細に説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の光ファイバ増幅装置
の一実施の形態を示すものである。図1において、光フ
ァイバ増幅装置1は、Erのみをドープした励起光用のEr
3+イオンドープ光ファイバ2とErの他にAlをドープした
Er3+イオンドープ光ファイバ3とを備えている。励起光
用のEr3+イオンドープ光ファイバ2とErの他にAlをドー
プしたEr3+イオンドープ光ファイバ3とは光合分波器4
を介して接続されている。
【0014】Er3+イオンドープ光ファイバ2の入力端に
は励起光源5が接続され、出力端には光アイソレータ6
が接続されている。光アイソレータ6の出力端は光合分
波器4の入力端に接続されている。光合分波器4には信
号光の入力端7およびEr3+イオンドープ光ファイバ3の
入力端が接続されている。Er3+イオンドープ光ファイバ
3の出力側には光合分波器8を介して光アイソレータ9
が接続され、光アイソレータ9の出力側には信号光出力
端10が接続されている。図中11はEr3+イオンドープ
光ファイバ3の励起光源で、励起光源11の励起光は光
合分波器8を介してEr3+イオンドープ光ファイバ3に入
射される。
【0015】上記のように構成された光ファイバ増幅装
置は以下のように作用する。前段の励起光用のEr3+イオ
ンドープ光ファイバ2の励起光源5として1.48μmの励
起光を用いるとEr3+イオンドープ光ファイバ2から1.53
μm 帯の誘導放出光が出射される。この1.53μm 帯の誘
導放出光が後段のEr3+イオンドープ光ファイバ3に導か
れ、後段のEr3+イオンドープ光ファイバ3で信号光出力
端10から入力された信号光を励起する。この1.53μm
帯の励起光は図4に示すように主に1.56μm 以上の波長
域の増幅に寄与する。
【0016】一方、後段のEr3+イオンドープ光ファイバ
3には、同時に励起光源11より1.48μm の励起光が入
射される。この励起光源11は、主に、1.55μm 〜1.56
μm帯の増幅に寄与する。このように、1.48μm の励起
光を前段のEr3+イオンドープ光ファイバ2で増幅して1.
53μm 帯の誘導放出光とし、この誘導放出光を後段のEr
3+イオンドープ光ファイバ3の励起光として用いること
により増幅帯域を長波長側へ拡大することにより広帯域
光増幅装置とするものである。
【0017】(実施の形態2)図2は、本発明の光ファ
イバ増幅装置の他の実施の形態を示すものである。図2
において、光ファイバ増幅装置1Aは、Erのみをドープ
した励起光用のEr 3+イオンドープ光ファイバ2とErの他
にAlをドープしたEr3+イオンドープ光ファイバ3とを備
えている。励起光用のEr3+イオンドープ光ファイバ2と
Erの他にAlをドープしたEr3+イオンドープ光ファイバ3
とは光合分波器4を介して接続されていることは実施の
形態1と同様である。
【0018】この実施の形態2の光ファイバ増幅装置1
Aの特徴は、Er3+イオンドープ光ファイバ2の入力端側
に光合分波器21を介して反射器22が設けられている
ことである。励起光源5は、光合分波器21を介して同
じくEr3+イオンドープ光ファイバ2に接続されている。
その他の構成は実施の形態1と同様につき同一の部分に
は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。反射器2
2をEr3+イオンドープ光ファイバ2の入力端側に設ける
ことによって、Er3+イオンドープ光ファイバ2で増幅さ
れた誘導放出光の内、Er3+イオンドープ光ファイバ2の
入力側に進行する誘導放出光を反射させることにより、
効率よく1.53μm 帯の誘導放出光をEr3+イオンドープ光
ファイバ3に結合させることができる。
【0019】(実施の形態3)図3は、本発明の光ファ
イバ増幅装置のさらに他の実施の形態を示すものであ
る。図3において、光ファイバ増幅装置1Bは、Erのみ
をドープした励起光用のEr 3+イオンドープ光ファイバ2
とErの他にAlをドープしたEr3+イオンドープ光ファイバ
3とを備えている。励起光用のEr3+イオンドープ光ファ
イバ2とErの他にAlをドープしたEr3+イオンドープ光フ
ァイバ3とは光合分波器4を介して接続されていること
は実施の形態1と同様である。
【0020】この実施の形態3の光ファイバ増幅装置1
Bの特徴は、Er3+イオンドープ光ファイバ2の両端に反
射器32A、32Bが設けられていることである。励起
光源5は、光合分波器21を介してEr3+イオンドープ光
ファイバ2に接続されていることは実施の形態2と同じ
である。その他の構成は実施の形態1と同様につき同一
の部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
反射器32A、32BをEr3+イオンドープ光ファイバ2
の両端に設けることによって、Er3+イオンドープ光ファ
イバ2で増幅された誘導放出光を共振させることによっ
て、1.53μm 帯の誘導放出光をEr3+イオンドープ光ファ
イバ3に効率よく結合させることができる。
【0021】(その他に実施の形態)なお、上記実施の
形態において、Er3+イオンドープ光ファイバ2の励起光
源5およびEr3+イオンドープ光ファイバ3の励起光源1
1として1.48μm の励起光を用いたが、励起光は1.48μ
m に限るものではなく、0.98μm の励起光を用いたても
よく、1.48μm と0.98μm の励起光を同時に用いてもよ
い。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1の
光ファイバ増幅装置によれば、Er3+イオンドープ石英系
光ファイバで発生する誘導放出光をEr3+イオンドープ石
英系光ファイバの励起光とすることにより、従来では得
られなかった増幅帯域を長波長側に拡大することが可能
となった。
【0023】本発明の請求項2の光ファイバ増幅装置に
よれば、Er3+イオンドープ石英系光ファイバの励起光と
して励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバより発
生する誘導放出光を用いるとともに、1.48μm 帯または
0.98μm 帯の励起光を複合して用いることにより、増幅
帯域を長波長側に拡大して増幅帯域を広くすることが可
能となった。
【0024】本発明の請求項3の光ファイバ増幅装置に
よれば、励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバが
共振器構造を有しているので、励起光用Er3+イオンドー
プ石英系光ファイバの誘導放出光をEr3+イオンドープ光
ファイバに効率よく結合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ増幅装置の一実施の形態を
示す説明図である。
【図2】本発明の光ファイバ増幅装置の他の実施の形態
を示す説明図である。
【図3】本発明の光ファイバ増幅装置のその他の実施の
形態を示す説明図である。
【図4】Er3+イオンドープ光ファイバが1.53μm 帯で励
起した場合の増幅特性を示す説明図である。
【図5】Er3+イオンのみドープされた光ファイバの増幅
特性を示す説明図である。
【図6】Alが共ドープされたEr3+イオンドープ光ファイ
バの増幅特性を示す説明図である。
【図7】Er3+イオンドープ石英系光ファイバにおけるEr
3+イオンの4I15/2順位と4I13/2順位との縮退が解けてサ
ブレベルに分かれた状態を示す説明図である。
【図8】Er3+イオンがドープされた光ファイバの吸収特
性を示す説明図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ増幅装置 2 励起光用のEr3+イオンドープ光ファイバ 3 Er3+イオンドープ光ファイバ 4 光合分波器 5 励起光源 6 光アイソレータ 7 信号光の入力端 8 光合分波器 9 光アイソレータ 10 信号光の出力端 11 励起光源 21 光合分波器 22 反射器 32A 反射器 32B 反射器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Er3+イオンドープ石英系光ファイバのEr
    3+イオンを1.50μmより長波長帯の励起光により励起し
    て、Er3+イオン3+4I15/2準位と4I13/2準位との間に反
    転分布を形成し、この反転分布に基づく誘導放出によ
    り、前記Er3+イオンドープ石英系光ファイバに入射され
    た1.50μm より長波長帯の光信号を増幅する光ファイバ
    増幅装置において、前記1.50μm より長波長帯の励起光
    として励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバより
    発生する誘導放出光を用いることを特徴とする光ファイ
    バ増幅装置。
  2. 【請求項2】 Er3+イオンドープ石英系光ファイバの励
    起光として励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファイバ
    より発生する誘導放出光を用いるとともに、1.48μm 帯
    または0.98μm 帯の励起光を複合して用いることを特徴
    とする請求項1に記載の光ファイバ増幅装置。
  3. 【請求項3】 励起光用Er3+イオンドープ石英系光ファ
    イバが共振器構造を有していることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の光ファイバ増幅装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1174588A (ja) * 1997-07-21 1999-03-16 Lucent Technol Inc 光ファイバ・レーザをポンピングする装置
WO2001071863A1 (fr) * 2000-03-24 2001-09-27 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Amplificateur optique

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JPH1174588A (ja) * 1997-07-21 1999-03-16 Lucent Technol Inc 光ファイバ・レーザをポンピングする装置
WO2001071863A1 (fr) * 2000-03-24 2001-09-27 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Amplificateur optique

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