JPH09160085A - 光ファイバ増幅装置 - Google Patents
光ファイバ増幅装置Info
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- JPH09160085A JPH09160085A JP7325470A JP32547095A JPH09160085A JP H09160085 A JPH09160085 A JP H09160085A JP 7325470 A JP7325470 A JP 7325470A JP 32547095 A JP32547095 A JP 32547095A JP H09160085 A JPH09160085 A JP H09160085A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06758—Tandem amplifiers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２段構成、あるいは独立した２方向伝送の光
ファイバ増幅装置において励起効率を向上させ、励起光
源の低電流化、利得の向上、高出力化を図る。 【解決手段】 ２つの独立した光ファイバ増幅器を備
え、一方の光ファイバ増幅器の希土類ドープ光ファイバ
には励起光が合波される側とは反対側に励起光を分波し
て取出す光分波器が配置される。分波された励起光は他
方の光ファイバ増幅器の希土類ドープ光ファイバに光合
波器を用いて励起光源とは逆側から合波される。一方の
光ファイバ増幅器で用いられなかった励起光が互いに他
方へ入力されて有効利用されることにより、増幅効率を
向上させることができる。ここで、２つの光合波分波器
に自然放出光を遮断する波長フィルタを配置し、また、
分波された励起光を他方の光ファイバ増幅器に入力する
際に信号光を遮断する波長フィルタをそれぞれ配置する
ことにより、高品質を維持することもできる。
ファイバ増幅装置において励起効率を向上させ、励起光
源の低電流化、利得の向上、高出力化を図る。 【解決手段】 ２つの独立した光ファイバ増幅器を備
え、一方の光ファイバ増幅器の希土類ドープ光ファイバ
には励起光が合波される側とは反対側に励起光を分波し
て取出す光分波器が配置される。分波された励起光は他
方の光ファイバ増幅器の希土類ドープ光ファイバに光合
波器を用いて励起光源とは逆側から合波される。一方の
光ファイバ増幅器で用いられなかった励起光が互いに他
方へ入力されて有効利用されることにより、増幅効率を
向上させることができる。ここで、２つの光合波分波器
に自然放出光を遮断する波長フィルタを配置し、また、
分波された励起光を他方の光ファイバ増幅器に入力する
際に信号光を遮断する波長フィルタをそれぞれ配置する
ことにより、高品質を維持することもできる。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類ドープ光フ
ァイバなどの増幅媒体を用いて、外部から与えられた励
起光により入力された信号光を増幅して出力する光ファ
イバ増幅装置に関し、特に２つの独立した光ファイバ増
幅器に用いられる励起光を有効に利用し、増幅効率の向
上を実現する光ファイバ増幅器に関する。
ァイバなどの増幅媒体を用いて、外部から与えられた励
起光により入力された信号光を増幅して出力する光ファ
イバ増幅装置に関し、特に２つの独立した光ファイバ増
幅器に用いられる励起光を有効に利用し、増幅効率の向
上を実現する光ファイバ増幅器に関する。
【０００１】
【従来の技術】光ファイバ増幅器の実用化が進むに従っ
て、光ファイバ増幅器に対する高利得化、高出力化等の
要求が高まってきている。光ファイバ増幅器の高利得
化、高出力化を行うには、励起光源の高出力化、希土類
ドープ光ファイバのコアへの部分ドープ等の工夫の他、
希土類ドープ光ファイバを２段直列に接続する構成や励
起光を効率的に利用するための構成等が提案、実験等さ
れている。
て、光ファイバ増幅器に対する高利得化、高出力化等の
要求が高まってきている。光ファイバ増幅器の高利得
化、高出力化を行うには、励起光源の高出力化、希土類
ドープ光ファイバのコアへの部分ドープ等の工夫の他、
希土類ドープ光ファイバを２段直列に接続する構成や励
起光を効率的に利用するための構成等が提案、実験等さ
れている。
【０００２】希土類ドープ光ファイバを２段直列接続し
た構成は、例えば特願平１−２７２８９５『光ファイバ
増幅方法及び光ファイバ増幅器』、特願平２−２０６７
０５『光増幅器』に開示されている。
た構成は、例えば特願平１−２７２８９５『光ファイバ
増幅方法及び光ファイバ増幅器』、特願平２−２０６７
０５『光増幅器』に開示されている。
【０００３】これらの従来の構成の一実施例を第１１図
および第１２図に示す。希土類ドープ光ファイバを２段
直列に接続することにより、高出力領域でも出力制御性
の良い光ファイバ増幅器や、低雑音で高利得、高出力の
光ファイバ増幅器が実現できる。
および第１２図に示す。希土類ドープ光ファイバを２段
直列に接続することにより、高出力領域でも出力制御性
の良い光ファイバ増幅器や、低雑音で高利得、高出力の
光ファイバ増幅器が実現できる。
【０００４】一方、励起光を効率よく利用する方法とし
て、特願平１−３２０９０１『ファイバ型光増幅器』が
知られている。この従来の構成の一実施例を第１３図に
示す。励起光は、希土類ドープ光ファイバへ注入され希
土類ドープ光ファイバの励起に使用されるが、注入され
た励起光の全てが励起に使われることはなく、励起光の
うち、何割かは希土類ドープ光ファイバを透過する。
て、特願平１−３２０９０１『ファイバ型光増幅器』が
知られている。この従来の構成の一実施例を第１３図に
示す。励起光は、希土類ドープ光ファイバへ注入され希
土類ドープ光ファイバの励起に使用されるが、注入され
た励起光の全てが励起に使われることはなく、励起光の
うち、何割かは希土類ドープ光ファイバを透過する。
【０００５】従来の構成では、励起に使われずに透過し
た励起光を光合波分波器４により分岐し、全反射器２２
で折り返すことで励起光を再び希土類ドープ光ファイバ
へ戻す構成が採用されている。この構成により、励起効
率（励起光パワーあたりの信号光出力パワー）を向上さ
せることができる。
た励起光を光合波分波器４により分岐し、全反射器２２
で折り返すことで励起光を再び希土類ドープ光ファイバ
へ戻す構成が採用されている。この構成により、励起効
率（励起光パワーあたりの信号光出力パワー）を向上さ
せることができる。
【０００６】上述の高出力化、高利得化を目的とした光
ファイバ増幅器を組み合わせることにより、さらに励起
効率を高めた高出力化・高利得化光ファイバ増幅器も知
られている。図１４はこの構成の一例を示した図であ
る。希土類ドープ光ファイバを２段直列に接続し、個々
の希土類ドープ光ファイバ増幅器には、光合波分波器と
全反射器を組み合わせた構成が用いられている。
ファイバ増幅器を組み合わせることにより、さらに励起
効率を高めた高出力化・高利得化光ファイバ増幅器も知
られている。図１４はこの構成の一例を示した図であ
る。希土類ドープ光ファイバを２段直列に接続し、個々
の希土類ドープ光ファイバ増幅器には、光合波分波器と
全反射器を組み合わせた構成が用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の光
ファイバ増幅装置のなかで、例えば最も励起効率の向上
を図った図１４に示される構成では、光合波分波器が４
つと全反射器２つが必要で、部品点数が多く、光ファイ
バ増幅器の高価格化、形状の大型化という問題が生じ
る。また、他の従来の構成においても、いずれも構成部
品が大きく増大することとなり、全体の構成の肥大化を
招くという欠点がある。
ファイバ増幅装置のなかで、例えば最も励起効率の向上
を図った図１４に示される構成では、光合波分波器が４
つと全反射器２つが必要で、部品点数が多く、光ファイ
バ増幅器の高価格化、形状の大型化という問題が生じ
る。また、他の従来の構成においても、いずれも構成部
品が大きく増大することとなり、全体の構成の肥大化を
招くという欠点がある。
【０００８】本発明の目的は、以上の従来の構成におけ
る欠点を排除し、部品点数を大幅に増加させることな
く、励起効率の向上等を図った光ファイバ増幅装置をを
提供することにある。
る欠点を排除し、部品点数を大幅に増加させることな
く、励起効率の向上等を図った光ファイバ増幅装置をを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ増幅
装置は、上記欠点を解決するために、まず、特定の信号
波長を有する第１の信号光が入力され外部から励起光が
与えられることにより信号光を増幅して出力する第１の
ファイバ増幅媒体と、第１の励起波長を有し、第１のフ
ァイバ増幅媒体を励起する第１の励起光を出力する第１
の励起光源と、第１の励起光を第１のファイバ増幅媒体
に結合する第１の光合波器とを含み、第１の信号光を増
幅して第１の増幅信号光を出力する第１の光ファイバ増
幅器と、同様の構成で第２の信号光を増幅して第２の増
幅信号光を出力する第２の光ファイバ増幅器とを備えて
いることを基本とする。そして、上記構成にさらに、第
２の光ファイバ増幅器は、第２の増幅信号光から第２の
励起光を分波して分波励起光を出力する光分波器と、分
波励起光を導波する分波励起光導波用光路と、第１の希
土類ドープ光ファイバに分波励起光を結合する分波励起
光合波とを備えていることを特徴としている。
装置は、上記欠点を解決するために、まず、特定の信号
波長を有する第１の信号光が入力され外部から励起光が
与えられることにより信号光を増幅して出力する第１の
ファイバ増幅媒体と、第１の励起波長を有し、第１のフ
ァイバ増幅媒体を励起する第１の励起光を出力する第１
の励起光源と、第１の励起光を第１のファイバ増幅媒体
に結合する第１の光合波器とを含み、第１の信号光を増
幅して第１の増幅信号光を出力する第１の光ファイバ増
幅器と、同様の構成で第２の信号光を増幅して第２の増
幅信号光を出力する第２の光ファイバ増幅器とを備えて
いることを基本とする。そして、上記構成にさらに、第
２の光ファイバ増幅器は、第２の増幅信号光から第２の
励起光を分波して分波励起光を出力する光分波器と、分
波励起光を導波する分波励起光導波用光路と、第１の希
土類ドープ光ファイバに分波励起光を結合する分波励起
光合波とを備えていることを特徴としている。
【００１０】すなわち、本発明の光ファイバ増幅装置で
は、２つの独立した光ファイバ増幅器を備え、一方の光
ファイバ増幅器の励起光源のファイバ増幅媒体を通過し
た後の余剰の光を他方のファイバ増幅媒体に入力する構
成を採用している。ファイバ増幅媒体を通過した余剰の
励起光を互いに他方のファイバ増幅媒体に入力する構成
とすることにより、励起光を有効に利用し、光ファイバ
増幅装置全体の励起効率を高めることができる。
は、２つの独立した光ファイバ増幅器を備え、一方の光
ファイバ増幅器の励起光源のファイバ増幅媒体を通過し
た後の余剰の光を他方のファイバ増幅媒体に入力する構
成を採用している。ファイバ増幅媒体を通過した余剰の
励起光を互いに他方のファイバ増幅媒体に入力する構成
とすることにより、励起光を有効に利用し、光ファイバ
増幅装置全体の励起効率を高めることができる。
【００１１】このファイバ増幅媒体は、外部から与えら
れる励起光により信号光を増幅して出力できるものであ
ればよいが、希土類ドープ光ファイバが広く知られてお
り、特に希土類元素としてエルビウムがドープされた光
ファイバが用いられている。
れる励起光により信号光を増幅して出力できるものであ
ればよいが、希土類ドープ光ファイバが広く知られてお
り、特に希土類元素としてエルビウムがドープされた光
ファイバが用いられている。
【００１２】本発明の光ファイバ増幅装置を構成する上
記２つの光ファイバ増幅器は、独立にそれぞれ信号光を
増幅して出力する構成でもよいし、両増幅器が直列に接
続され、第１の光ファイバ増幅器で増幅された第１の増
幅信号光を、第２の光ファイバ増幅器の入力信号として
そのまま入力される、いわゆる多段構成としてもよい。
前者の構成は、例えば、上り、下り各方向に伝送される
それぞれの信号を増幅して送出する光中継器に用いられ
る光ファイバ増幅装置に適用することができる。言うま
でもなく、この構成は同方向に伝送される複数の光伝送
路からなる構成についても適用できる。一方、後者の構
成は、より高利得が求められる多段増幅構成からなる光
ファイバ増幅装置に適用することができる。以下、説明
の便宜上、後者を多段構成、独立構成という。
記２つの光ファイバ増幅器は、独立にそれぞれ信号光を
増幅して出力する構成でもよいし、両増幅器が直列に接
続され、第１の光ファイバ増幅器で増幅された第１の増
幅信号光を、第２の光ファイバ増幅器の入力信号として
そのまま入力される、いわゆる多段構成としてもよい。
前者の構成は、例えば、上り、下り各方向に伝送される
それぞれの信号を増幅して送出する光中継器に用いられ
る光ファイバ増幅装置に適用することができる。言うま
でもなく、この構成は同方向に伝送される複数の光伝送
路からなる構成についても適用できる。一方、後者の構
成は、より高利得が求められる多段増幅構成からなる光
ファイバ増幅装置に適用することができる。以下、説明
の便宜上、後者を多段構成、独立構成という。
【００１３】本発明の光ファイバ増幅装置のより具体的
な構成として、上記多段構成、独立構成それぞれについ
て、励起光源からの励起光を希土類ドープ光ファイバに
合波させる光合波器が配置される位置、すなわちいわゆ
る前方励起か後方励起かにより、大きく４つの構成を用
いることができる。まず第１の構成は、第１の光ファイ
バ増幅器においては第１の光合波器が第１の希土類ドー
プ光ファイバの入力側に、第２の光ファイバ増幅器にお
いては第２の光合波器が第２の希土類ドープ光ファイバ
の入力側にそれぞれ配置され、双方の希土類ドープ光フ
ァイバとも前方からの励起光により励起される構成であ
る。この構成では、光分波器は、第２の希土類ドープ光
ファイバの出力側に配置され、分波された励起光を合波
する光合波器は、第１の希土類ドープ光ファイバと第２
の光合波器との間に配置されることになる。
な構成として、上記多段構成、独立構成それぞれについ
て、励起光源からの励起光を希土類ドープ光ファイバに
合波させる光合波器が配置される位置、すなわちいわゆ
る前方励起か後方励起かにより、大きく４つの構成を用
いることができる。まず第１の構成は、第１の光ファイ
バ増幅器においては第１の光合波器が第１の希土類ドー
プ光ファイバの入力側に、第２の光ファイバ増幅器にお
いては第２の光合波器が第２の希土類ドープ光ファイバ
の入力側にそれぞれ配置され、双方の希土類ドープ光フ
ァイバとも前方からの励起光により励起される構成であ
る。この構成では、光分波器は、第２の希土類ドープ光
ファイバの出力側に配置され、分波された励起光を合波
する光合波器は、第１の希土類ドープ光ファイバと第２
の光合波器との間に配置されることになる。
【００１４】第２の構成は、第１の光合波器は、第１の
希土類ドープ光ファイバの出力側に、第２の光合波器は
第２の希土類ドープ光ファイバの出力側にそれぞれ配置
され、光分波器は、第１の光合波器と第２の希土類ドー
プ光ファイバの間に配置される構成である。すなわち、
ともに後方励起による場合である。この構成では、分波
された励起光を合波する光合波器は、第１の希土類ドー
プ光ファイバの入力側に配置されることになる。
希土類ドープ光ファイバの出力側に、第２の光合波器は
第２の希土類ドープ光ファイバの出力側にそれぞれ配置
され、光分波器は、第１の光合波器と第２の希土類ドー
プ光ファイバの間に配置される構成である。すなわち、
ともに後方励起による場合である。この構成では、分波
された励起光を合波する光合波器は、第１の希土類ドー
プ光ファイバの入力側に配置されることになる。
【００１５】さらに、第３の構成は、第１の光合波器は
第１の希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、一
方、第２の光合波器が第２の希土類ドープ光ファイバの
出力側に配置される構成で、いわゆる前方励起と後方励
起を組み合わせた場合である。この構成では、光分波器
は第２の希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、
分波された励起光を合波する光合波器は、第１の希土類
ドープ光ファイバの出力側と光分波手段の間に配置され
る。
第１の希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、一
方、第２の光合波器が第２の希土類ドープ光ファイバの
出力側に配置される構成で、いわゆる前方励起と後方励
起を組み合わせた場合である。この構成では、光分波器
は第２の希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、
分波された励起光を合波する光合波器は、第１の希土類
ドープ光ファイバの出力側と光分波手段の間に配置され
る。
【００１６】また、第４の構成では、第３の構成と逆の
場合で、第１の光合波器は第１の希土類ドープ光ファイ
バの出力側に配置され、第２の光合波器は第２の希土類
ドープ光ファイバの入力側に配置される。そして、光分
波器は第２の希土類ドープ光ファイバの出力側に配置さ
れ、光合波器は第１の希土類ドープ光ファイバの入力側
に配置されることになる。
場合で、第１の光合波器は第１の希土類ドープ光ファイ
バの出力側に配置され、第２の光合波器は第２の希土類
ドープ光ファイバの入力側に配置される。そして、光分
波器は第２の希土類ドープ光ファイバの出力側に配置さ
れ、光合波器は第１の希土類ドープ光ファイバの入力側
に配置されることになる。
【００１７】以上は、第１の光ファイバ増幅器および第
２の光ファイバ増幅器がそれぞれ独立している場合につ
いての構成であるが、第１の光ファイバ増幅器の出力が
第２の光ファイバ増幅器の入力側に接続された２段構成
の光ファイバ増幅装置についても、第１〜第４の構成を
そのまま当てはめることができる。
２の光ファイバ増幅器がそれぞれ独立している場合につ
いての構成であるが、第１の光ファイバ増幅器の出力が
第２の光ファイバ増幅器の入力側に接続された２段構成
の光ファイバ増幅装置についても、第１〜第４の構成を
そのまま当てはめることができる。
【００１８】上述の構成により、本発明の励起効率を高
めた光ファイバ増幅装置を得ることができるが、さらに
増幅特性を向上させるために、戻り光の影響を排除する
ためにはインライン光アイソレータを適宜な箇所に配置
すればよい。すなわち、具体的には、例えば第１の構成
であれば、第１の光ファイバ増幅器における第１の光合
波器に対して第１の希土類ドープ光ファイバと反対側に
インライン光アイソレータを配置し、第２の光ファイバ
増幅器においては光分波器に対して第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に、また配置すればよい。
めた光ファイバ増幅装置を得ることができるが、さらに
増幅特性を向上させるために、戻り光の影響を排除する
ためにはインライン光アイソレータを適宜な箇所に配置
すればよい。すなわち、具体的には、例えば第１の構成
であれば、第１の光ファイバ増幅器における第１の光合
波器に対して第１の希土類ドープ光ファイバと反対側に
インライン光アイソレータを配置し、第２の光ファイバ
増幅器においては光分波器に対して第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に、また配置すればよい。
【００１９】また、分波された励起光を再び光合波器に
より光ファイバに結合させる際に、信号光も併せて伝送
路に再び結合すると結果として雑音を生じる場合があ
る。そこで、本発明では、分波された励起光を合波する
際に励起光波長の光のみを透過させ、信号光波長の光を
遮断する波長フィルタを配置する構成としている。この
ようにすることにより、励起光だけが再び希土類ドープ
光ファイバに合波されるので、増幅過程において高品質
を維持することができる。なお、波長フィルタは伝送路
中に独立して波長フィルタを配置してもよいが、光分波
器あるいは光合波器と一体化してもよいし、伝送路中に
独立して配置してもよい。
より光ファイバに結合させる際に、信号光も併せて伝送
路に再び結合すると結果として雑音を生じる場合があ
る。そこで、本発明では、分波された励起光を合波する
際に励起光波長の光のみを透過させ、信号光波長の光を
遮断する波長フィルタを配置する構成としている。この
ようにすることにより、励起光だけが再び希土類ドープ
光ファイバに合波されるので、増幅過程において高品質
を維持することができる。なお、波長フィルタは伝送路
中に独立して波長フィルタを配置してもよいが、光分波
器あるいは光合波器と一体化してもよいし、伝送路中に
独立して配置してもよい。
【００２０】これに関連して、２段構成の光ファイバ増
幅装置を構成する場合には、第２の光合波器と、分波さ
れた励起光を合波する光合波器を一体化して構成するこ
ともできる。
幅装置を構成する場合には、第２の光合波器と、分波さ
れた励起光を合波する光合波器を一体化して構成するこ
ともできる。
【００２１】また、光ファイバ増幅装置は、さらに、分
波された励起光を合波する光合波器と第２の光合波器と
の間に、自然放出光を遮断し第１の増幅信号光のみを選
択的に透過させる信号光フィルタを配置することができ
る。これにより増幅時の雑音を低減させることができ
る。
波された励起光を合波する光合波器と第２の光合波器と
の間に、自然放出光を遮断し第１の増幅信号光のみを選
択的に透過させる信号光フィルタを配置することができ
る。これにより増幅時の雑音を低減させることができ
る。
【００２２】以上説明した光ファイバ増幅装置の構成に
おいて、より具体的な構成として、希土類ドープ光ファ
イバにエルビウムドープファイバを用いた場合には、例
えば第１の励起波長および前記第２の励起波長は、１．
４８μｍを中心波長、第１の信号光は中心波長がほぼ
１．５５μｍとすることができる。さらに、第１の励起
光出力手段および前記第２の励起光出力手段は、半導体
レーザとし、第１の光合波器および第２の光合波器は、
融着型ファイバ光合波器とし、同様に光分波および光合
波器も融着型ファイバ光合波器とすることができる。こ
れに対して、上記構成要素を干渉膜フィルタ型光合波器
とすることもできる。
おいて、より具体的な構成として、希土類ドープ光ファ
イバにエルビウムドープファイバを用いた場合には、例
えば第１の励起波長および前記第２の励起波長は、１．
４８μｍを中心波長、第１の信号光は中心波長がほぼ
１．５５μｍとすることができる。さらに、第１の励起
光出力手段および前記第２の励起光出力手段は、半導体
レーザとし、第１の光合波器および第２の光合波器は、
融着型ファイバ光合波器とし、同様に光分波および光合
波器も融着型ファイバ光合波器とすることができる。こ
れに対して、上記構成要素を干渉膜フィルタ型光合波器
とすることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ増幅装置の構
成および動作について、図１を用いて詳細に説明する。
成および動作について、図１を用いて詳細に説明する。
【００２４】光ファイバ増幅器１は、エルビウムドープ
光ファイバ２、光合波分波器３、４、励起光源５、イン
ライン光アイソレータ６から構成されている。光ファイ
バ増幅器１１は、エルビウムドープ光ファイバ１２、光
合波分波器１３、１４、励起光源１５、インライン光ア
イソレータ１６、１７から構成されている。
光ファイバ２、光合波分波器３、４、励起光源５、イン
ライン光アイソレータ６から構成されている。光ファイ
バ増幅器１１は、エルビウムドープ光ファイバ１２、光
合波分波器１３、１４、励起光源１５、インライン光ア
イソレータ１６、１７から構成されている。
【００２５】本実施の形態では、２つの光ファイバ増幅
器１、１１は、直列に接続され、光ファイバ増幅器１０
１が構成されている。励起光源５から出力された励起光
は光合波分波器３を介してエルビウムドープ光ファイバ
１へ注入され、エルビウムドープ光ファイバ２が励起さ
れる。
器１、１１は、直列に接続され、光ファイバ増幅器１０
１が構成されている。励起光源５から出力された励起光
は光合波分波器３を介してエルビウムドープ光ファイバ
１へ注入され、エルビウムドープ光ファイバ２が励起さ
れる。
【００２６】エルビウムドープ光ファイバ２の励起に使
いきれなかった一部の励起光は、光合波分波器４で分岐
され、光合波分波器１４の励起光入力端子からエルビウ
ムドープ光ファイバ１２に導かれ、エルビウムドープ光
ファイバ１２での増幅に寄与することとなる。
いきれなかった一部の励起光は、光合波分波器４で分岐
され、光合波分波器１４の励起光入力端子からエルビウ
ムドープ光ファイバ１２に導かれ、エルビウムドープ光
ファイバ１２での増幅に寄与することとなる。
【００２７】一方、励起光源１５から出力された励起光
は、光合波分波器１３を介してエルビウムドープ光ファ
イバ１２へ注入され、エルビウムドープ光ファイバ１２
を励起する。エルビウムドープ光ファイバ１２の励起に
使いきれなかった一部の励起光は、光合波分波器１４で
分岐し、光合波分波器４の励起光入力端子からエルビウ
ムドープ光ファイバ２に導かれ、エルビウムドープ光フ
ァイバ２での増幅に寄与する。
は、光合波分波器１３を介してエルビウムドープ光ファ
イバ１２へ注入され、エルビウムドープ光ファイバ１２
を励起する。エルビウムドープ光ファイバ１２の励起に
使いきれなかった一部の励起光は、光合波分波器１４で
分岐し、光合波分波器４の励起光入力端子からエルビウ
ムドープ光ファイバ２に導かれ、エルビウムドープ光フ
ァイバ２での増幅に寄与する。
【００２８】ここでは、２段接続された構成について説
明したが、２つの光ファイバ増幅器が独立に構成されて
おり、本発明の構成によって接続されている場合にでも
同様である。
明したが、２つの光ファイバ増幅器が独立に構成されて
おり、本発明の構成によって接続されている場合にでも
同様である。
【００２９】
【実施例】次に本発明の光ファイバ増幅装置について、
図面を用いてより具体的に説明する。
図面を用いてより具体的に説明する。
【００３０】光ファイバ増幅装置１０１は、２台の光フ
ァイバ増幅器１、１１が直列に接続された構成である。
光ファイバ増幅器１は、エルビウムドープ光ファイバ
２、ファイバ融着型光合波分波器３、４、１．４８μｍ
励起ＬＤモジュール５、偏光無依存型インラインインラ
イン光アイソレータ６から構成されている。ファイバ融
着型光合波分波器３、４は、波長１．４８μｍ、１．５
５μｍ帯を波長分割多重する光合波分波器である。
ァイバ増幅器１、１１が直列に接続された構成である。
光ファイバ増幅器１は、エルビウムドープ光ファイバ
２、ファイバ融着型光合波分波器３、４、１．４８μｍ
励起ＬＤモジュール５、偏光無依存型インラインインラ
イン光アイソレータ６から構成されている。ファイバ融
着型光合波分波器３、４は、波長１．４８μｍ、１．５
５μｍ帯を波長分割多重する光合波分波器である。
【００３１】光ファイバ増幅器１１は、エルビウムドー
プ光ファイバ１２、ファイバ融着型光合波分波器１３、
１４、１．４８励起ＬＤモジュール１５、偏光無依存型
インラインインライン光アイソレータ１６、１７から構
成されている。ファイバ融着型光合波分波器１３、１４
も波長１．４８μｍ、１．５５μｍ帯を波長分割多重す
る光合波分波器である。
プ光ファイバ１２、ファイバ融着型光合波分波器１３、
１４、１．４８励起ＬＤモジュール１５、偏光無依存型
インラインインライン光アイソレータ１６、１７から構
成されている。ファイバ融着型光合波分波器１３、１４
も波長１．４８μｍ、１．５５μｍ帯を波長分割多重す
る光合波分波器である。
【００３２】第１の光ファイバ増幅器に相当する光ファ
イバ増幅器１は、波長１．５５０μｍ、−１５ｄＢｍの
信号光を＋４ｄＢｍまで増幅するようにエルビウムドー
プ光ファイバ２が設計されている。また、ここでは雑音
指数が５．５ｄＢとなるように設計されている。
イバ増幅器１は、波長１．５５０μｍ、−１５ｄＢｍの
信号光を＋４ｄＢｍまで増幅するようにエルビウムドー
プ光ファイバ２が設計されている。また、ここでは雑音
指数が５．５ｄＢとなるように設計されている。
【００３３】偏光無依存型インラインインライン光アイ
ソレータ６の透過損失は１ｄＢのため、エルビウムドー
プ光ファイバ２での所要雑音指数は４．５ｄＢとなる。
一方、融着型光合波分波器４の信号光透過損失１ｄＢを
考慮すると、エルビウムドープ光ファイバ２の出力端で
は＋５ｄＢｍの光出力パワーが必要となる。＋５ｄＢｍ
の信号光出力と雑音指数４．５ｄＢを得るための、エル
ビウムドープ光ファイバ２への所要励起光パワーは、６
０ｍＷである。融着型光合波分波器３の透過損失、部品
間の接続損失を考慮し、１．４８μｍ励起ＬＤモジュー
ル５の出力励起光パワーは７５ｍＷとなっている。
ソレータ６の透過損失は１ｄＢのため、エルビウムドー
プ光ファイバ２での所要雑音指数は４．５ｄＢとなる。
一方、融着型光合波分波器４の信号光透過損失１ｄＢを
考慮すると、エルビウムドープ光ファイバ２の出力端で
は＋５ｄＢｍの光出力パワーが必要となる。＋５ｄＢｍ
の信号光出力と雑音指数４．５ｄＢを得るための、エル
ビウムドープ光ファイバ２への所要励起光パワーは、６
０ｍＷである。融着型光合波分波器３の透過損失、部品
間の接続損失を考慮し、１．４８μｍ励起ＬＤモジュー
ル５の出力励起光パワーは７５ｍＷとなっている。
【００３４】第２の光ファイバ増幅器に相当する光ファ
イバ増幅器１１では、波長１．５５０μｍ、＋４ｄＢｍ
の信号光を＋１５ｄＢｍまで増幅するようにエルビウム
ドープ光ファイバ１２が設計されている。融着型光合波
分波器１４、偏光無依存型インラインインライン光アイ
ソレータ１７の合計透過損失２ｄＢを考慮すると、エル
ビウムドープ光ファイバ１２の出力端では＋１７ｄＢｍ
の光出力パワーが必要となる。本条件下でのエルビウム
ドープ光ファイバ１２の励起効率は７０％であり、＋１
５ｄＢｍの光出力を得るのに必要な励起光パワーは、７
２ｍＷである。融着型光合波分波器１３の透過損失、部
品間の接続損失を考慮し、１．４８μｍ励起ＬＤモジュ
ール１５の出力励起光パワーは９０ｍＷとしている。
イバ増幅器１１では、波長１．５５０μｍ、＋４ｄＢｍ
の信号光を＋１５ｄＢｍまで増幅するようにエルビウム
ドープ光ファイバ１２が設計されている。融着型光合波
分波器１４、偏光無依存型インラインインライン光アイ
ソレータ１７の合計透過損失２ｄＢを考慮すると、エル
ビウムドープ光ファイバ１２の出力端では＋１７ｄＢｍ
の光出力パワーが必要となる。本条件下でのエルビウム
ドープ光ファイバ１２の励起効率は７０％であり、＋１
５ｄＢｍの光出力を得るのに必要な励起光パワーは、７
２ｍＷである。融着型光合波分波器１３の透過損失、部
品間の接続損失を考慮し、１．４８μｍ励起ＬＤモジュ
ール１５の出力励起光パワーは９０ｍＷとしている。
【００３５】従来の構成では、融着型光合波分波器４、
１４の励起光出力端子どうしを接続していないため、光
ファイバ増幅器１、１１を接続した光ファイバ増幅装置
１０１としての特性は、個々の光ファイバ増幅器１、１
１の特性値通りとなる。つまり、波長１．５５０μｍ、
−１５ｄＢｍの信号光を＋１５ｄＢｍまで増幅するため
に必要な励起光パワーは、１．４８励起ＬＤモジュール
５、１５でそれぞれ７５ｍＷ、９０ｍＷである。光ファ
イバ増幅装置１０１のように２段に接続されている光フ
ァイバ増幅器の全体での雑音指数ＮＦtotalは、下式で
表される。
１４の励起光出力端子どうしを接続していないため、光
ファイバ増幅器１、１１を接続した光ファイバ増幅装置
１０１としての特性は、個々の光ファイバ増幅器１、１
１の特性値通りとなる。つまり、波長１．５５０μｍ、
−１５ｄＢｍの信号光を＋１５ｄＢｍまで増幅するため
に必要な励起光パワーは、１．４８励起ＬＤモジュール
５、１５でそれぞれ７５ｍＷ、９０ｍＷである。光ファ
イバ増幅装置１０１のように２段に接続されている光フ
ァイバ増幅器の全体での雑音指数ＮＦtotalは、下式で
表される。
【００３６】
【数１】
【００３７】以上から、ＮＦtotal＝５．６ｄＢ が得
られる。
られる。
【００３８】本実施例の光ファイバ増幅装置では、融着
型光合波分波器４、１４の励起光出力端子どうしが接続
されているため、それぞれのエルビウムドープ光ファイ
バ２、１２で使い切れなかった励起光が再利用可能とな
る。
型光合波分波器４、１４の励起光出力端子どうしが接続
されているため、それぞれのエルビウムドープ光ファイ
バ２、１２で使い切れなかった励起光が再利用可能とな
る。
【００３９】エルビウムドープ光ファイバ２での励起効
率は６％（＋５ｄＢｍ／５０ｍＷ＝３ｍＷ／５０ｍＷ）
と小さいため、信号光以外の自然放出光や信号光のサイ
ドモードの増幅に使われる励起光を考慮しても、ほとん
ど（９０％程度、約４５ｍＷ）の励起光パワーが使われ
ずに、融着型光合波分波器４へ出力される。その励起光
は、融着型光合波分波器４、１４を透過し、それぞれの
融着型光合波分波器の透過損失（各１ｄＢ）分だけ減少
し、エルビウムドープ光ファイバ１４へは２８ｍＷ（＝
４５×１０-2/10）が挿入される。
率は６％（＋５ｄＢｍ／５０ｍＷ＝３ｍＷ／５０ｍＷ）
と小さいため、信号光以外の自然放出光や信号光のサイ
ドモードの増幅に使われる励起光を考慮しても、ほとん
ど（９０％程度、約４５ｍＷ）の励起光パワーが使われ
ずに、融着型光合波分波器４へ出力される。その励起光
は、融着型光合波分波器４、１４を透過し、それぞれの
融着型光合波分波器の透過損失（各１ｄＢ）分だけ減少
し、エルビウムドープ光ファイバ１４へは２８ｍＷ（＝
４５×１０-2/10）が挿入される。
【００４０】したがって、エルビウムドープ光ファイバ
１２へ挿入される励起光パワーは、合計１００ｍＷ（＝
７２＋２８）となり、所要励起光パワーに対しほぼ１．
４倍の励起光パワーが得られることになる。
１２へ挿入される励起光パワーは、合計１００ｍＷ（＝
７２＋２８）となり、所要励起光パワーに対しほぼ１．
４倍の励起光パワーが得られることになる。
【００４１】逆に、所要励起光パワー７２ｍＷを得るの
に、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの光出力パワー
は、５５ｍＷ［＝（７２−２８）×９０／７２］とな
り、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの励起光パワーは
小さくすることができる。１．４８μｍ励起ＬＤモジュ
ールの光出力は駆動電流値にほぼ比例するため、所要励
起光パワーが小さければ低駆動電流動作となるという利
点がある。また、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの信
頼性（寿命）は、光出力が小さいほど高い（長い）た
め、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの信頼性向上にも
寄与できるという利点もある。
に、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの光出力パワー
は、５５ｍＷ［＝（７２−２８）×９０／７２］とな
り、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの励起光パワーは
小さくすることができる。１．４８μｍ励起ＬＤモジュ
ールの光出力は駆動電流値にほぼ比例するため、所要励
起光パワーが小さければ低駆動電流動作となるという利
点がある。また、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの信
頼性（寿命）は、光出力が小さいほど高い（長い）た
め、１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの信頼性向上にも
寄与できるという利点もある。
【００４２】一方、エルビウムドープ光ファイバ１２で
の励起効率は７０％であり、使われずにエルビウムドー
プ光ファイバ１２を通過する励起光パワーは、１５ｍＷ
程度（７２ｍＷ×約２０％）である。この励起光は、融
着型光合波分波器１４、４を経由し、エルビウムドープ
光ファイバ２へ挿入される。挿入励起光パワーは、両融
着型光合波分波器１４、４の合計透過損失２ｄＢ分だけ
減衰し、約９ｍＷとなる。
の励起効率は７０％であり、使われずにエルビウムドー
プ光ファイバ１２を通過する励起光パワーは、１５ｍＷ
程度（７２ｍＷ×約２０％）である。この励起光は、融
着型光合波分波器１４、４を経由し、エルビウムドープ
光ファイバ２へ挿入される。挿入励起光パワーは、両融
着型光合波分波器１４、４の合計透過損失２ｄＢ分だけ
減衰し、約９ｍＷとなる。
【００４３】したがって、エルビウムドープ光ファイバ
２へ挿入される励起光パワーは、合計で約６９ｍＷ（＝
６０＋９）となり、増加した。逆に、所要特性を得るた
めの１．４８μｍ励起ＬＤモジュール５の所要光出力
は、７１ｍＷ［＝（６０−９）×７５／６０］となり、
約１割の低出力化が可能となる。
２へ挿入される励起光パワーは、合計で約６９ｍＷ（＝
６０＋９）となり、増加した。逆に、所要特性を得るた
めの１．４８μｍ励起ＬＤモジュール５の所要光出力
は、７１ｍＷ［＝（６０−９）×７５／６０］となり、
約１割の低出力化が可能となる。
【００４４】以上説明したように、２段構成の光ファイ
バ増幅装置の個々の光ファイバ増幅器の接続だけの構成
とした場合の１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの所要励
起パワーは、７５ｍＷ、９０ｍＷ（合計１６５ｍＷ）で
ある。これに対して、本発明の光ファイバ増幅装置で
は、使われなかった励起光を再利用することにより、約
７０ｍＷ、約６０ｍＷ（合計約１３０ｍＷ）の励起光パ
ワーで十分であることになる。この結果、約２０％の効
率化が図られる。
バ増幅装置の個々の光ファイバ増幅器の接続だけの構成
とした場合の１．４８μｍ励起ＬＤモジュールの所要励
起パワーは、７５ｍＷ、９０ｍＷ（合計１６５ｍＷ）で
ある。これに対して、本発明の光ファイバ増幅装置で
は、使われなかった励起光を再利用することにより、約
７０ｍＷ、約６０ｍＷ（合計約１３０ｍＷ）の励起光パ
ワーで十分であることになる。この結果、約２０％の効
率化が図られる。
【００４５】図１４で示される従来の構成では、同様な
効果を得るのに、全反射器２つが必要であるが、本発明
の光ファイバ増幅装置ではそれらは不要である。さら
に、２段直列接続構成の光ファイバ増幅装置は、通常後
段の励起光源に高い励起光パワーが要求される。図１に
示されるように、前段の光ファイバ増幅器ではほとんど
の励起光パワーが使われずに透過する。したがって、図
１４に示される従来の構成のように個々の光ファイバ増
幅器で励起光パワーを効率よく利用するよりも、図１に
示される本実施例の光ファイバ増幅装置１０１のよう
に、前段の光ファイバ増幅器で使われなかった励起光パ
ワーを後段の光ファイバ増幅器の励起に利用するほうが
より効率的である。
効果を得るのに、全反射器２つが必要であるが、本発明
の光ファイバ増幅装置ではそれらは不要である。さら
に、２段直列接続構成の光ファイバ増幅装置は、通常後
段の励起光源に高い励起光パワーが要求される。図１に
示されるように、前段の光ファイバ増幅器ではほとんど
の励起光パワーが使われずに透過する。したがって、図
１４に示される従来の構成のように個々の光ファイバ増
幅器で励起光パワーを効率よく利用するよりも、図１に
示される本実施例の光ファイバ増幅装置１０１のよう
に、前段の光ファイバ増幅器で使われなかった励起光パ
ワーを後段の光ファイバ増幅器の励起に利用するほうが
より効率的である。
【００４６】ところで、エルビウムドープ光ファイバ２
から出力される光には、増幅された信号光、使われなか
った励起光の他、自然放出光がある。エルビウムドープ
光ファイバ２から出力された自然放出光が、エルビウム
ドープ光ファイバ１２に入力されると、励起されたエル
ビウムドープ光ファイバ１２のエネルギーが、本来増幅
すべき信号光以外に、自然放出光の増幅にも使われるた
め、エルビウムドープ光ファイバ１２の励起効率が極端
に低下することがある。
から出力される光には、増幅された信号光、使われなか
った励起光の他、自然放出光がある。エルビウムドープ
光ファイバ２から出力された自然放出光が、エルビウム
ドープ光ファイバ１２に入力されると、励起されたエル
ビウムドープ光ファイバ１２のエネルギーが、本来増幅
すべき信号光以外に、自然放出光の増幅にも使われるた
め、エルビウムドープ光ファイバ１２の励起効率が極端
に低下することがある。
【００４７】そこで、本発明では、図１に示される本発
明の光ファイバ増幅装置１０１において、光ファイバ増
幅器１から出力された自然放出光を出力側の光合波分波
器４または２つの光ファイバ増幅器の段間に配置された
光フィルタで遮断し、さらに励起光を再利用するための
経路中（融着型光合波分波器４、１４間）に、自然放出
光を遮断する構成を採用することで、この励起効率低下
を防ぐことができる。
明の光ファイバ増幅装置１０１において、光ファイバ増
幅器１から出力された自然放出光を出力側の光合波分波
器４または２つの光ファイバ増幅器の段間に配置された
光フィルタで遮断し、さらに励起光を再利用するための
経路中（融着型光合波分波器４、１４間）に、自然放出
光を遮断する構成を採用することで、この励起効率低下
を防ぐことができる。
【００４８】図２および図３は、上記構成を採用した本
発明の一実施例の構成を示すものである。図２に示され
る第２の実施例（光ファイバ増幅装置１０２）では、光
合波分波器２４、３４は信号光のみを透過し励起光およ
び自然放出光を反射する機能を備え、光合波分波器２
４、３４を結ぶ経路中には、励起光を透過し自然放出光
を遮断する光ショートパスフィルタ３５が配置されてい
る。
発明の一実施例の構成を示すものである。図２に示され
る第２の実施例（光ファイバ増幅装置１０２）では、光
合波分波器２４、３４は信号光のみを透過し励起光およ
び自然放出光を反射する機能を備え、光合波分波器２
４、３４を結ぶ経路中には、励起光を透過し自然放出光
を遮断する光ショートパスフィルタ３５が配置されてい
る。
【００４９】また、図３に示される第３の実施例（光フ
ァイバ増幅装置１０３）では、光合波分波器４、偏光無
依存型インラインインライン光アイソレータ１６間に、
信号光のみを透過し自然放出光を遮断する機能の光バン
ドパスフィルタが配置され、光合波分波器４、１４間に
は、励起光を透過し自然放出光を遮断する光ショートパ
スフィルタ３５が配置されている。第２、３図に示す構
成の採用により、図１に示される光ファイバ増幅装置１
０１に比べ、さらに１割近くの励起効率の向上が可能と
なる。
ァイバ増幅装置１０３）では、光合波分波器４、偏光無
依存型インラインインライン光アイソレータ１６間に、
信号光のみを透過し自然放出光を遮断する機能の光バン
ドパスフィルタが配置され、光合波分波器４、１４間に
は、励起光を透過し自然放出光を遮断する光ショートパ
スフィルタ３５が配置されている。第２、３図に示す構
成の採用により、図１に示される光ファイバ増幅装置１
０１に比べ、さらに１割近くの励起効率の向上が可能と
なる。
【００５０】以上の図１、２及び３により説明した本発
明の光ファイバ増幅装置の各実施例では、光ファイバ増
幅器はいずれも、エルビウムドープ光ファイバに入力さ
れる信号光と励起光の方向が同じ前方励起構成である。
本発明の光ファイバ増幅装置は、前方励起に限らず、後
方励起でも適用できることはすでに述べた通りである。
次に、後方励起を用いた他の実施例の構成について説明
する。これらの実施例の構成を第４、５及び６（光ファ
イバ増幅装置１０４、１０５、１０６）にそれぞれ示
す。
明の光ファイバ増幅装置の各実施例では、光ファイバ増
幅器はいずれも、エルビウムドープ光ファイバに入力さ
れる信号光と励起光の方向が同じ前方励起構成である。
本発明の光ファイバ増幅装置は、前方励起に限らず、後
方励起でも適用できることはすでに述べた通りである。
次に、後方励起を用いた他の実施例の構成について説明
する。これらの実施例の構成を第４、５及び６（光ファ
イバ増幅装置１０４、１０５、１０６）にそれぞれ示
す。
【００５１】また、本発明の光ファイバ増幅装置は、２
台の光ファイバ増幅器を直列接続した構成以外に、独立
な２台の光ファイバ増幅器にも適用可能なこともすでに
説明した通りである。これらの一実施例の構成について
は、図７及び図８（光ファイバ増幅装置１０７、１０
８）にそれぞれ示す。
台の光ファイバ増幅器を直列接続した構成以外に、独立
な２台の光ファイバ増幅器にも適用可能なこともすでに
説明した通りである。これらの一実施例の構成について
は、図７及び図８（光ファイバ増幅装置１０７、１０
８）にそれぞれ示す。
【００５２】ところで、いままでは、希土類ドープ光フ
ァイバの両端に光合波分波器が配置された２台の光ファ
イバ増幅器の組み合わせで説明してきたが、本発明の光
ファイバ増幅装置は、２つの希土類ドープ光ファイバ間
の２つの光合波分波器をひとつにし、励起光入力と励起
光出力の双方の機能を持たせる構成も可能である。この
実施例の構成について、図９、１０に示す。
ァイバの両端に光合波分波器が配置された２台の光ファ
イバ増幅器の組み合わせで説明してきたが、本発明の光
ファイバ増幅装置は、２つの希土類ドープ光ファイバ間
の２つの光合波分波器をひとつにし、励起光入力と励起
光出力の双方の機能を持たせる構成も可能である。この
実施例の構成について、図９、１０に示す。
【００５３】図９（光ファイバ増幅装置１０９）は、前
方励起構成の２段構成による光ファイバ増幅装置の、図
１０（光ファイバ増幅装置１１０）は後方励起構成の２
段構成光ファイバ増幅装置をそれぞれ示したものであ
る。図９及び１０に示される実施例の光ファイバ増幅装
置に対しても、励起光を出力する光合波分波器とエルビ
ウムドープ光ファイバ間に、自然放出光遮断の光フィル
タを挿入した構成、使いきれなかった励起光を出力する
光合波分波器間に自然放出光を遮断する光ショートパス
フィルタの配置が適用可能であることは言うまでもな
い。
方励起構成の２段構成による光ファイバ増幅装置の、図
１０（光ファイバ増幅装置１１０）は後方励起構成の２
段構成光ファイバ増幅装置をそれぞれ示したものであ
る。図９及び１０に示される実施例の光ファイバ増幅装
置に対しても、励起光を出力する光合波分波器とエルビ
ウムドープ光ファイバ間に、自然放出光遮断の光フィル
タを挿入した構成、使いきれなかった励起光を出力する
光合波分波器間に自然放出光を遮断する光ショートパス
フィルタの配置が適用可能であることは言うまでもな
い。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光フ
ァイバ増幅装置は、２台の光ファイバ増幅器のそれぞれ
で使われなかった励起光を光合波分波器を介して接続す
ることで、互いの光ファイバ増幅器で再利用可能とな
り、励起効率が向上し、励起光源を低駆動電流で動作で
き、信頼性も向上できるという効果がある。また、励起
光を光合波分波器を介して再利用しているため、全反射
器が不要となり、部品点数の大幅な増加がなく、励起効
率が向上できるという効果がある。
ァイバ増幅装置は、２台の光ファイバ増幅器のそれぞれ
で使われなかった励起光を光合波分波器を介して接続す
ることで、互いの光ファイバ増幅器で再利用可能とな
り、励起効率が向上し、励起光源を低駆動電流で動作で
き、信頼性も向上できるという効果がある。また、励起
光を光合波分波器を介して再利用しているため、全反射
器が不要となり、部品点数の大幅な増加がなく、励起効
率が向上できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例である光ファイバ増幅装置１
０１の構成を示す図である。
０１の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例である光ファイバ増幅装
置１０２の構成を示す図である。
置１０２の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例である光ファイバ増幅装
置１０３の構成を示す図である。
置１０３の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例である光ファイバ増幅装
置１０４の構成を示す図である。
置１０４の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例である光ファイバ増幅装
置１０５の構成を示す図である。
置１０５の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例である光ファイバ増幅装
置１０６の構成を示す図である。
置１０６の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例である光ファイバ増幅装
置１０７の構成を示す図である。
置１０７の構成を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施例である光ファイバ増幅装
置１０８の構成を示す図である。
置１０８の構成を示す図である。
【図９】本発明の第９の実施例である光ファイバ増幅装
置１０９の構成を示す図である。
置１０９の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例である光ファイバ増
幅装置１１０の構成を示す図である。
幅装置１１０の構成を示す図である。
【図１１】従来の光ファイバ増幅装置の構成を示す図で
ある。
ある。
【図１２】従来の光ファイバ増幅装置の別の構成を示す
図である。
図である。
【図１３】従来の光ファイバ増幅装置の別の構成を示す
図である。
図である。
【図１４】従来の光ファイバ増幅装置の別の構成を示す
図である。
図である。
【図１５】従来の光ファイバ増幅装置の別の構成を示す
図である。
図である。
１ 光ファイバ増幅器 ２ 希土類ドープ光ファイバ ３ 光合波分波器、 ４ 光合波分波器、 ５ 励起光源、 ６ インライン光アイソレータ １１ 光ファイバ増幅器 １２ 希土類ドープ光ファイバ、 １３ 光合波分波器、 １４ 光合波分波器、 １５ 励起光源、 １６ インライン光アイソレータ １７ インライン光アイソレータ ２４ 光合波分波器、 ３４ 光合波分波器、 ３５ 光ショートパスフィルタ ３６ 光バンドパスフィルタ １０１ 光ファイバ増幅装置 １０２ 光ファイバ増幅装置 １０３ 光ファイバ増幅装置 １０４ 光ファイバ増幅装置 １０５ 光ファイバ増幅装置 １０６ 光ファイバ増幅装置 １０７ 光ファイバ増幅装置 １０８ 光ファイバ増幅装置 １０９ 光ファイバ増幅装置 １１０ 光ファイバ増幅装置
Claims (40)
- 【請求項１】 第１の信号波長を有する第１の信号光が
入力され、外部から励起光が与えられることにより前記
第１の信号光を増幅して出力する第１のファイバ増幅媒
体と、 第１の励起波長を有し、前記第１の希土類ドープ光ファ
イバを励起する第１の励起光を出力する第１の励起光出
力手段と、 前記第１の励起光を前記第１の希土類ドープ光ファイバ
に結合する第１の光合波手段とを含み、前記第１の信号
光を増幅して第１の増幅信号光を出力する第１の光ファ
イバ増幅手段と、 第２の信号波長を有する第２の信号光が入力され、外部
から励起光が与えられることにより前記第２の信号光を
増幅して出力する第２のファイバ増幅媒体と、 前記励起波長とほぼ同一の波長である第２の励起波長を
有する第２の励起光を出力する第２の励起光出力手段
と、 第２の励起光を前記第２の希土類ドープ光ファイバに出
力する第２の光合波手段とを含み、前記第２の信号光を
増幅して第２の増幅信号光を出力する第２の光ファイバ
増幅手段とを備え、 さらに、前記第２の光ファイバ増幅手段は、前記第２の
増幅信号光から前記第２の励起光を分波して分波励起光
を出力する光分波手段と、 分波励起光を導波する分波励起光導波手段と、 前記第１の希土類ドープ光ファイバに前記分波励起光を
結合する分波励起光合波手段とを備えていることを特徴
とする光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２】 前記第１のファイバ増幅媒体および前記
第２のファイバ増幅媒体は、それぞれ第１の希土類ドー
プ光ファイバおよび第２の希土類ドープ光ファイバであ
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅装
置。 - 【請求項３】 前記第２の光ファイバ増幅手段は、前記
第１の光ファイバ増幅手段と直列に接続され、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、前記第１の増幅信号
光が前記第２の増幅信号光として、前記希土類ドープ光
ファイバに入力されることを特徴とする請求項２記載の
光ファイバ増幅装置。 - 【請求項４】 前記第１の光合波手段は、前記第１の希
土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの入力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の出力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバと前記第２の光合波手段との間に配置されてい
ることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ増幅装
置。 - 【請求項５】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さら
に、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光の導
波方向にのみ光を透過させ逆方向に導波する光を遮断す
る第１の光アイソレータを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記光分波手段に対して前記第２の希土類ドープ光ファ
イバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光を透過
させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイソレー
タと、 前記分波励起光合波手段と前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの間に配置され、前記第１の信号光の導波方向に
のみ光を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第２の
光アイソレータとを含むことを特徴とする請求項４記載
の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項６】 前記第１の光合波手段は、前記第１の希
土類ドープ光ファイバの出力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの出力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第１の光合波手段と前記第２の
希土類ドープ光ファイバの間に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの入力側に配置されていることを特徴とする請
求項３記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項７】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さら
に、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を
透過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソ
レータを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記第２の光合波手段に対して前記第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光
を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイ
ソレータと、 前記第１の光合波手段と前記光分波手段の間に配置さ
れ、前記第１の増幅信号光を透過させ逆方向に導波する
光を遮断する第２の光アイソレータとを含むことを特徴
とする請求項６記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項８】 前記第１の光合波手段は、前記第１の希
土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの出力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の入力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの出力側と前記光分波手段の間に配置されてい
ることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ増幅装
置。 - 【請求項９】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さら
に、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバの反対側に配置され、前記第１の信号光の導
波方向にのみ光を透過させ逆方向に導波する光を遮断す
る第１の光アイソレータを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記第２の光合波手段に対して前記第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光
を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイ
ソレータと、 前記分波励起光合波手段と前記光分波手段の間に配置さ
れ、前記第１の増幅信号光を透過させ逆方向に導波する
光を遮断する第２の光アイソレータとを含むことを特徴
とする請求項８記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１０】 前記第１の光合波手段は、前記第１の
希土類ドープ光ファイバの出力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの入力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の出力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの入力側に配置されていることを特徴とする請
求項３記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１１】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さ
らに、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を
透過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソ
レータを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記光分波手段に対して前記第２の希土類ドープ光ファ
イバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光を透過
させ逆方向に導波する光を遮断する第３の光アイソレー
タと前記第１の光合波手段と前記第２の光合波手段の間
に配置され、前記第２の信号光を透過させ逆方向に導波
する光を遮断する第４の光アイソレータとを含むことを
特徴とする請求項１０記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１２】 前記第１の光合波手段は、前記第１の
希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの入力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の出力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバと前記第２の光合波手段との間に配置されてい
ることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅装
置。 - 【請求項１３】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さ
らに、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を透
過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソレ
ータと、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の増幅信号
光を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第２の光ア
イソレータとを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記分波励起光合波手段と前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの間に配置され、前記第２の信号光の導波方向に
のみ光を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第３の
光アイソレータと前記光分波手段の出力側に配置され、
前記第２の増幅信号光を透過させ逆方向に導波する光を
遮断する第４の光アイソレータとを含むことを特徴とす
る請求項１２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１４】 前記第１の光合波手段は、前記第１の
希土類ドープ光ファイバの出力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの出力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第１の光合波手段と前記第２の
希土類ドープ光ファイバの間に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの入力側に配置されていることを特徴とする請
求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１５】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さ
らに、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を
透過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソ
レータと、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第１の増幅信号光
を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第２の光アイ
ソレータとを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記第２の光合波手段に対して前記第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第２の信号光を透
過させ逆方向に導波する光を遮断する第３の光アイソレ
ータと、 前記光分波手段に対して前記第２の希土類ドープ光ファ
イバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光を透過
させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイソレー
タとを含むことを特徴とする請求項１４記載の光ファイ
バ増幅装置。 - 【請求項１６】 前記第１の光合波手段は、前記第１の
希土類ドープ光ファイバの入力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの出力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の入力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの出力側と前記光分波手段の間に配置されてい
ることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅装
置。 - 【請求項１７】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さ
らに、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を透
過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソレ
ータと、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の増幅信号
光を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第２の光ア
イソレータとを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記第２の光合波手段に対して前記第２の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光
を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイ
ソレータと、 前記第１の光合波手段と前記光分波手段の間に配置さ
れ、前記第１の増幅信号光を透過させ逆方向に導波する
光を遮断する第２の光アイソレータとを含むことを特徴
とする請求項１６記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１８】 前記第１の光合波手段は、前記第１の
希土類ドープ光ファイバの出力側に配置され、 前記第２の光合波手段は、前記第２の希土類ドープ光フ
ァイバの入力側に配置されるとともに、 前記光分波手段は、前記第２の希土類ドープ光ファイバ
の出力側に配置され、 前記分波励起光合波手段は、前記第１の希土類ドープ光
ファイバの入力側に配置されていることを特徴とする請
求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項１９】 前記第１の光ファイバ増幅手段は、さ
らに、 前記分波励起光合波手段に対して前記第１の希土類ドー
プ光ファイバと反対側に配置され、前記第１の信号光を
透過させ逆方向に導波する光を遮断する第１の光アイソ
レータと、 前記第１の光合波手段に対して前記第１の希土類ドープ
光ファイバと反対側に配置され、前記第１の増幅信号光
を透過させ逆方向に導波する光を遮断する第２の光アイ
ソレータとを含み、 前記第２の光ファイバ増幅手段は、さらに、 前記光分波手段に対して前記第２の希土類ドープ光ファ
イバと反対側に配置され、前記第２の増幅信号光を透過
させ逆方向に導波する光を遮断する第３の光アイソレー
タと前記第２の光合波手段に対して前記第２の希土類ド
ープ光ファイバと反対側に配置され前記第２の信号光を
透過させ逆方向に導波する光を遮断する第４の光アイソ
レータとを含むことを特徴とする請求項１８記載の光フ
ァイバ増幅装置。 - 【請求項２０】 前記第２の光合波手段と、前記分波励
起光合波手段は一体化されていることを特徴とする請求
項４記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２１】 前記第１の光合波手段と、前記光分波
手段は一体化されていることを特徴とする請求項１４記
載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２２】 前記分波励起光導波手段は、前記第２
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項１２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２３】 前記分波励起光導波手段は、前記第２
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項４記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２４】 前記分波励起光導波手段は、前記第２
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項１４記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２５】 前記分波励起光導波手段は、前記第２
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項６記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２６】 前記分波励起光導波手段は、前記第１
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項１６記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２７】 前記分波励起光導波手段は、前記第１
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項８記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２８】 前記分波励起光導波手段は、前記第１
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項１８記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項２９】 前記分波励起光導波手段は、前記第１
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項１０記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３０】 前記分波励起光導波手段は、前記第１
の増幅信号光励起光を遮断し、前記第２の励起光を選択
的に透過させるフィルタ手段を備えていることを特徴と
する請求項２０記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３１】 前記光ファイバ増幅装置は、さらに、 前記分波励起光合波手段と前記第２の光合波手段との間
に配置され、自然放出光を遮断し、前記第１の増幅信号
光のみを選択的に透過させる信号光フィルタ手段を備え
ていることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ増幅
装置。 - 【請求項３２】 前記光ファイバ増幅装置は、さらに、 前記分波励起光合波手段と前記第２の光合波手段との間
に配置され、自然放出光を遮断し、前記第１の増幅信号
光のみを選択的に透過させる信号光フィルタ手段を備え
ていることを特徴とする請求項１４記載の光ファイバ増
幅装置。 - 【請求項３３】 前記希土類ドープ光ファイバは、エル
ビウムドープファイバであることを特徴とする請求項２
記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３４】 前記第１の励起波長および前記第２の
励起波長は、１．４８μｍを中心波長とすることを特徴
とする請求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３５】 前記第１の信号光は、中心波長がほぼ
１．５５μｍであることを特徴とする請求項３４記載の
光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３６】 前記第１の励起光出力手段および前記
第２の励起光出力手段は、半導体レーザであることを特
徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３７】 前記第１の光合波手段および前記第２
の光合波手段は、融着型ファイバ光合波器であることを
特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３８】 前記光分波手段および前記分波励起光
合波手段は融着型ファイバ光合波器であることを特徴と
する請求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項３９】 前記第１の光合波手段および前記第２
の光合波手段は、干渉膜フィルタ型光合波器であること
を特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅装置。 - 【請求項４０】 前記光分波手段および前記分波励起光
合波手段は干渉膜フィルタ型光合波器であることを特徴
とする請求項２記載の光ファイバ増幅装置。
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