JPH09185090A - Optical amplifier - Google Patents

Optical amplifier

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Publication number
JPH09185090A
JPH09185090A JP34292795A JP34292795A JPH09185090A JP H09185090 A JPH09185090 A JP H09185090A JP 34292795 A JP34292795 A JP 34292795A JP 34292795 A JP34292795 A JP 34292795A JP H09185090 A JPH09185090 A JP H09185090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
fiber
edf
optical
excitation light
Prior art date
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Pending
Application number
JP34292795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikiya Suzuki
幹哉 鈴木
Shigeru Shikii
滋 式井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP34292795A priority Critical patent/JPH09185090A/en
Publication of JPH09185090A publication Critical patent/JPH09185090A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an amplification characteristic by effectively utilizing excitation light from an optical amplifier. SOLUTION: Excitation light λp projected from an excitation light source 13 is made incident upon an erbium dope optical fiber(EDF) 14 through an wavelength multiplexer (WDM) coupler 12 and absorbed to generate sufficient inversion distribution. When signal light λs is made incident upon the EDF 14 in the incident state of the excitation light λp, The light λs is gradually amplified by induction emission action and the amplified signal light is discharged as an output optical signal λS. When the EDF 14 is sufficiently short against the intensity of the excitation light λp, the excitation light λp may be discharged to the output end of the EDF 14 as remaining excitation light (r). The light (r) is made incident upon a total reflection film 19 successively through a WDM coupler 15 and a fiber 18 and reflected by the film 19 and the reflected light is returned into the EDF 14 successively through the fiber 18 and the coupler 15, so that the amplification characteristic of the EDF 14 is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信等に
使用される光増幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier used for optical communication or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、従来の光増幅器の一例を示す構
成図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの
信号光λsをアイソレータ1を介してポート3aから入
力し、かつ励起光光源2で生成された励起光λpをポー
ト3bから入力して該信号光λsと励起光λpとを合波
してポート3cから出力する波長多重器(Wavelength D
ivision Multiplexer、以下、WDMカプラという)3
を有している。励起光光源2は、例えばレーザダイオー
ド等で構成されている。WDMカプラ3のポート3c
は、光増幅ファイバ4を介してアイソレータ5の入力側
に接続されている。光増幅ファイバ4は、例えばエルビ
ウムドープ光ファイバ(Erbium Doped Fiber、以下、E
DFという)等の光増幅器用ファイバで構成されてい
る。このEDF4では、該EDF4中を信号光λsと励
起光λpとの両方が伝搬することによって該励起光λp
のエネルギが該信号光λsに移り、該信号光λsが増幅
されて出力光信号λSが出力されるようになっている。
アイソレータ5の出力側は、図示しない例えば光伝送路
等に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional optical amplifier. This optical amplifier inputs the signal light λs from a transmitter (not shown) from the port 3a via the isolator 1, and the pumping light λp generated by the pumping light source 2 from the port 3b to obtain the signal light λs. A wavelength multiplexer (Wavelength D) that multiplexes with the pumping light λp and outputs it from the port 3c.
ivision Multiplexer (hereinafter referred to as WDM coupler) 3
have. The excitation light source 2 is composed of, for example, a laser diode or the like. Port 3c of WDM coupler 3
Is connected to the input side of the isolator 5 via the optical amplification fiber 4. The optical amplification fiber 4 is, for example, an Erbium Doped Fiber (hereinafter, referred to as “Erbium Doped Fiber”).
DF) and other optical amplifier fibers. In this EDF 4, both the signal light λs and the pumping light λp propagate through the EDF 4 so that the pumping light λp
Is transferred to the signal light λs, the signal light λs is amplified, and the output optical signal λS is output.
The output side of the isolator 5 is connected to, for example, an optical transmission line (not shown).

【0003】図3は、光増幅ファイバのエネルギ準位を
示す図である。この図を参照しつつ、図2の動作を説明
する。この光増幅器では、EDF4内において励起光λ
pを伝搬させると、エルビウムイオンが該励起光λpを
吸収して基底準位E1から励起準位E3に励起される。
次に、励起準位E3から上準位E2へ電子が移動する。
そして、上準位E2のイオン数N2が基底準位E1のイ
オン数N1を上回る状態になって反転分布が起こる。こ
の状態で信号光λsを入射させることによって起こる誘
導放出作用により、該信号光λsが増幅されて出力光信
号λSになる。ここで、出力光信号λSの利得係数g
(λ)は、次の(1)式で表される。 g(λ)=σe(λ)・N2−σa(λ)・N1 ・・・(1) 但し、 λ;出力光信号λSの波長 σe;誘導放出断面積 σa;誘導吸収断面積 従来の光増幅器の構成では、図2に示すような信号光の
進行方向と励起光の進行方向とが一致している前方向励
起の他、その逆の場合の後方向励起、及びこれらを組み
合わせた双方向励起等がある。
FIG. 3 is a diagram showing the energy levels of the optical amplifying fiber. The operation of FIG. 2 will be described with reference to FIG. In this optical amplifier, the pumping light λ in the EDF 4
When p is propagated, the erbium ion absorbs the excitation light λp and is excited from the ground level E1 to the excitation level E3.
Next, the electrons move from the excitation level E3 to the upper level E2.
Then, the number of ions N2 of the upper level E2 exceeds the number of ions N1 of the ground level E1, and the population inversion occurs. The signal light λs is amplified and becomes the output light signal λS by the stimulated emission action caused by the incidence of the signal light λs in this state. Here, the gain coefficient g of the output optical signal λS
(Λ) is expressed by the following equation (1). g (λ) = σe (λ) · N2-σa (λ) · N1 (1) where λ: wavelength of output optical signal λS σe: stimulated emission cross section σa; induced absorption cross section In the above configuration, in addition to the forward pumping in which the traveling direction of the signal light and the traveling direction of the pumping light coincide with each other as shown in FIG. 2, the backward pumping in the opposite case, and the bidirectional pumping combining them. Etc.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光増幅器では、次のような課題があった。図4は、図2
のレベルダイヤグラムであり、縦軸に出力パワー、及び
横軸にEDF長がとられている。この図4では、図2に
示す前方向励起による光増幅器において、EDF4の長
さ方向に対して増加する出力光信号パワーP[λS]が
示されている。ここで、励起光パワーP[λp]がED
F4の長さに対して十分強い場合、該EDF4の長さ方
向に分布定数的に減少する励起光パワーP[λp]が該
EDF4内で吸収されず、そのエネルギが該EDF4の
出力端にパワーP[r]の残留励起光rとして残ること
がある。そのため、励起光λpのエネルギが無駄になる
ことがある。又、この光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、励起光λpのエネルギが不十分な場合には、波長間
利得偏差が大きくなるという問題もあった。この問題
を、図5及び図6(a),(b)を参照しつつ、説明す
る。図5は、光増幅ファイバの誘導放出断面積σe及び
誘導吸収断面積σaの波長特性を示す図である。この図
では、出力光信号λSの波長λが1540nm〜1560nmの部分
において、誘導放出断面積σeの波長依存は少ないが、
誘導吸収断面積σaの波長依存は大きいことが示されて
いる。
However, the conventional optical amplifier has the following problems. FIG.
The output power is plotted on the vertical axis and the EDF length is plotted on the horizontal axis. FIG. 4 shows the output optical signal power P [λS] that increases with respect to the length direction of the EDF 4 in the optical amplifier by the forward pumping shown in FIG. Here, the pumping light power P [λp] is ED
When it is sufficiently strong with respect to the length of F4, the pumping light power P [λp] that decreases in a distribution constant in the length direction of the EDF4 is not absorbed in the EDF4, and its energy is output to the output end of the EDF4. It may remain as the residual excitation light r of P [r]. Therefore, the energy of the excitation light λp may be wasted. Further, when this optical amplifier is used for wavelength division multiplexing transmission, there is a problem that the gain deviation between wavelengths becomes large when the energy of the pumping light λp is insufficient. This problem will be described with reference to FIGS. 5 and 6A and 6B. FIG. 5 is a diagram showing wavelength characteristics of the stimulated emission cross section σe and the stimulated absorption cross section σa of the optical amplification fiber. In this figure, in the part where the wavelength λ of the output optical signal λS is 1540 nm to 1560 nm, the wavelength dependence of the stimulated emission cross section σe is small,
It is shown that the wavelength dependence of the induced absorption cross section σa is large.

【0005】図6(a),(b)は、光増幅ファイバの
各励起状態における電子の状態を示す図であり、そのう
ち図6(a)は、光増幅ファイバの完全な励起状態にお
ける電子の状態を示す図である。この図では、光増幅フ
ァイバの完全な励起状態において、励起準位E3に殆ど
の電子が存在することが示されている。そのため、信号
光が受ける利得は誘導放出断面積σeの影響が顕著にな
り、(1)式に示す利得係数g(λ)の波長依存性は少
ない。図6(b)は、光増幅ファイバの不完全な励起状
態における電子の状態を示す図である。この図では、光
増幅ファイバの不完全な励起状態において、基底準位E
1及び励起準位E3共に電子が存在することが示されて
いる。そのため、信号光が受ける利得は誘導放出断面積
σeの影響のみでなく、誘導吸収断面積σaの影響も受
ける。図5を参照すると、誘導吸収断面積σaは短波長
側で大きくなることがわかる。この誘導吸収断面積σa
が大きいと利得が減少するので、短波長側の利得が長波
長側の利得よりも小さくなる。そのため、(1)式に示
す利得係数g(λ)の波長依存性が大きい。従って、光
増幅器を波長多重伝送に用いると、励起光λpのエネル
ギが不十分な場合には利得係数g(λ)の波長依存性が
大きくなるので,波長間利得偏差が大きくなり、波長に
対して平坦な増幅特性が得られない。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) are diagrams showing the states of electrons in the respective excited states of the optical amplifying fiber, of which FIG. 6 (a) shows the states of electrons in the completely excited state of the optical amplifying fiber. It is a figure which shows a state. In this figure, it is shown that most electrons are present in the excitation level E3 in the completely excited state of the optical amplification fiber. Therefore, the effect of the stimulated emission cross-section σe on the gain of the signal light becomes significant, and the gain coefficient g (λ) shown in the equation (1) has little wavelength dependence. FIG. 6B is a diagram showing the state of electrons in the incompletely excited state of the optical amplification fiber. In this figure, in the incompletely excited state of the optical amplifying fiber, the ground level E
It is shown that electrons are present in both 1 and the excitation level E3. Therefore, the gain of the signal light is affected not only by the stimulated emission cross section σe but also by the stimulated absorption cross section σa. Referring to FIG. 5, it can be seen that the stimulated absorption cross section σa increases on the short wavelength side. This induced absorption cross section σa
Is large, the gain decreases, so the gain on the short wavelength side becomes smaller than the gain on the long wavelength side. Therefore, the gain coefficient g (λ) shown in the equation (1) has a large wavelength dependency. Therefore, when the optical amplifier is used for wavelength division multiplexing transmission, the gain dependence of the gain coefficient g (λ) becomes large when the energy of the pumping light λp is insufficient, so that the inter-wavelength gain deviation becomes large and And flat amplification characteristics cannot be obtained.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、光増幅器において、所定の波長の光
で構成された信号光を入力し、該信号光を励起光により
増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファイバに対し
て前記信号光と同方向に前記励起光を入射する励起光光
源と、前記光増幅ファイバの出力光中の前記信号光の成
分を透過し、かつ該出力光中の前記励起光の成分を前記
信号光と逆方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す透過
反射手段とを、備えている。この第1の発明によれば、
以上のように光増幅器を構成したので、励起光光源から
出射された励起光は、光増幅ファイバに入射して吸収さ
れて反転分布を起こす。この状態で信号光が光増幅ファ
イバに入射すると、該信号光は誘導放出作用によって次
第に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号とし
て放出される。ここで、光増幅ファイバが励起光の強度
に対して十分短い場合、該励起光は光増幅ファイバの出
力端に残留励起光として放出される。この残留励起光
は、透過反射手段に入射した後、反射されて光増幅ファ
イバ内に戻る。そのため、光増幅ファイバは、透過反射
手段で反射されて戻された残留励起光によって十分に励
起されて増幅特性が改善される。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to input a signal light composed of light of a predetermined wavelength in an optical amplifier and amplify the signal light by pumping light. An optical amplifying fiber, a pumping light source that enters the pumping light in the same direction as the signal light with respect to the optical amplifying fiber, and a component of the signal light in the output light of the optical amplifying fiber, and And a transmitting / reflecting means for reflecting the component of the pumping light in the output light in a direction opposite to that of the signal light and returning to the optical amplifying fiber. According to the first invention,
Since the optical amplifier is configured as described above, the pumping light emitted from the pumping light source enters the optical amplifying fiber and is absorbed to cause population inversion. When the signal light is incident on the optical amplification fiber in this state, the signal light is gradually amplified by the stimulated emission action, and the amplified signal light is emitted as an output optical signal. Here, when the optical amplification fiber is sufficiently short with respect to the intensity of the excitation light, the excitation light is emitted to the output end of the optical amplification fiber as residual excitation light. This residual excitation light is reflected by the incident light to the transmitting / reflecting means and then returns to the inside of the optical amplifying fiber. Therefore, the optical amplification fiber is sufficiently pumped by the residual pumping light reflected and returned by the transmissive reflection means, and the amplification characteristic is improved.

【0007】第2の発明では、光増幅器において、所定
の波長の光で構成された信号光を入力し、該信号光を励
起光により増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファ
イバに対して前記信号光と逆方向に前記励起光を入射す
る励起光光源と、前記信号光を透過して前記光増幅ファ
イバへ入力し、かつ該光増幅ファイバから出力される前
記励起光の成分を前記信号光と同方向に反射して該光増
幅ファイバへ戻す透過反射手段とを、備えている。この
第2の発明によれば、励起光光源から出射された励起光
は、光増幅ファイバに入射して吸収されて反転分布を起
こす。この状態で信号光が光増幅ファイバに入射する
と、該信号光は誘導放出作用によって次第に増幅され、
その増幅された信号光が出力光信号として放出される。
ここで、光増幅ファイバが励起光の強度に対して十分短
い場合、該励起光は光増幅ファイバの入力端に残留励起
光として放出される。残留励起光は、透過反射手段に入
射した後、反射されて光増幅ファイバ内に戻る。そのた
め、光増幅ファイバは、透過反射手段で反射されて戻さ
れた残留励起光によって十分に励起されて増幅特性が改
善される。従って、前記課題を解決できるのである。
According to a second aspect of the present invention, in an optical amplifier, an optical amplification fiber for inputting signal light composed of light having a predetermined wavelength and amplifying the signal light by pumping light, and the optical amplification fiber are provided for the optical amplification fiber. A pumping light source that enters the pumping light in the opposite direction to the signal light, and a component of the pumping light that passes through the signal light and is input to the optical amplification fiber, and that is output from the optical amplification fiber is the signal light. And a transmitting / reflecting means for reflecting the light in the same direction and returning it to the optical amplification fiber. According to the second aspect of the present invention, the pumping light emitted from the pumping light source is incident on the optical amplification fiber and is absorbed to cause population inversion. When the signal light enters the optical amplifying fiber in this state, the signal light is gradually amplified by the stimulated emission effect,
The amplified signal light is emitted as an output optical signal.
Here, when the optical amplification fiber is sufficiently short with respect to the intensity of the excitation light, the excitation light is emitted to the input end of the optical amplification fiber as residual excitation light. The residual pumping light enters the transmissive / reflecting means and is then reflected back into the optical amplification fiber. Therefore, the optical amplification fiber is sufficiently pumped by the residual pumping light reflected and returned by the transmissive reflection means, and the amplification characteristic is improved. Therefore, the above problem can be solved.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】第1の実施形態 図1は、本発明の第1の実施形態を示す光増幅器の構成
図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの信
号光λsをアイソレータ11を介してポート12aから
入力するWDMカプラ12を有している。このWDMカ
プラ12は波長選択性を有し、励起光光源13で生成さ
れた励起光λpをポート12bから入力し、前記信号光
λsと該励起光λpとを合波してポート12cから出力
する機能を有している。励起光光源13は、例えばレー
ザダイオード等で構成されている。WDMカプラ12の
ポート12cは、EDF14を介してWDMカプラ15
のポート15aに接続されている。EDF14は、信号
光λsを励起光λpにより増幅する機能を有している。
WDMカプラ15はWDMカプラ12とほぼ同等の波長
選択性を有し、EDF14の出力光S14中の出力光信
号λSを透過してポート15bから出力し、該出力光S
14中の励起光λpの成分(即ち、残留励起光r)を反
射してポート15cから出力する機能を有している。W
DMカプラ15のポート15bはファイバ16を介して
アイソレータ17の入力側に接続され、該アイソレータ
17の出力側は、図示しない例えば光伝送路等に接続さ
れている。WDMカプラ15のポート15cは、ファイ
バ18を介して全反射膜19に接続されている。全反射
膜19は残留励起光rを反射し、WDMカプラ15を介
してEDF14へ戻す機能を有している。そして、これ
らのWDMカプラ15、ファイバ18及び全反射膜19
で透過反射手段が構成されている。図7は、図1中の透
過反射手段の構成図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram of an optical amplifier according to a first embodiment of the present invention. This optical amplifier has a WDM coupler 12 that inputs a signal light λs from a transmitter (not shown) from a port 12 a via an isolator 11. The WDM coupler 12 has wavelength selectivity, the pumping light λp generated by the pumping light source 13 is input from the port 12b, the signal light λs and the pumping light λp are multiplexed, and output from the port 12c. It has a function. The excitation light source 13 is composed of, for example, a laser diode or the like. The port 12c of the WDM coupler 12 is connected to the WDM coupler 15 via the EDF 14.
Connected to port 15a. The EDF 14 has a function of amplifying the signal light λs by the pump light λp.
The WDM coupler 15 has substantially the same wavelength selectivity as the WDM coupler 12, and transmits the output optical signal λS in the output light S14 of the EDF 14 and outputs it from the port 15b.
It has a function of reflecting the component of the excitation light λp in 14 (that is, the residual excitation light r) and outputting it from the port 15c. W
The port 15b of the DM coupler 15 is connected to the input side of the isolator 17 via the fiber 16, and the output side of the isolator 17 is connected to, for example, an optical transmission line (not shown). The port 15c of the WDM coupler 15 is connected to the total reflection film 19 via the fiber 18. The total reflection film 19 has a function of reflecting the residual excitation light r and returning it to the EDF 14 via the WDM coupler 15. Then, the WDM coupler 15, the fiber 18 and the total reflection film 19 are provided.
The transmissive / reflecting means is constituted by. FIG. 7 is a block diagram of the transmissive / reflecting means in FIG.

【0009】この透過反射手段では、ファイバ18のコ
ア18a及びクラッド18bの端面に例えば金(Au)
を蒸着することによって全反射膜19が形成されてい
る。但し、この透過反射手段では、残留励起光rは略10
0%反射するが、蒸着端面が脆弱なので、該残留励起光r
が強い場合には全反射膜19が溶融することがある。更
に、図1中の透過反射手段は、次の図8〜図12に示す
構成にしてもよい。図8は、図1中の他の透過反射手段
(i) の構成図であり、図7中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段(i)では、
WDMカプラ15のポート15cにファイバ18が接続
され、該ファイバ18の端面と全反射膜20との間にコ
リメータレンズ21が配置されている。このコリメータ
レンズ21は、ファイバ18から出射された残留励起光
rを平行ビームにして全反射膜20に照射し、該全反射
膜20で反射された残留励起光rをファイバ18及びW
DMカプラ15を介してEDF14へ戻す機能を有して
いる。他は、図7と同様の構成である。図9は、図1中
の他の透過反射手段(ii)の構成図であり、図7中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。この透過
反射手段(ii)では、EDF14とファイバ16との間に
干渉膜フィルタ22が挿入されている。この干渉膜フィ
ルタ22は、EDF14からの残留励起光rを反射して
該EDF14へ戻す機能を有している。但し、現状で
は、干渉膜フィルタ22は出力光信号S14を進行方向
と逆方向に約0.1%反射するので、反射減衰量(透過光量
/反射光量)が約30dBになり、光増幅器のNF(雑
音指数)特性に悪影響を及ぼす(即ち、雑音光が増幅さ
れる)ことがある。そのため、今後干渉膜フィルタ22
が改良されて反射減衰量が50〜60dB程度確保され
れば、透過反射手段として干渉膜フィルタを用いること
ができる。
In this transmission / reflection means, for example, gold (Au) is formed on the end faces of the core 18a and the clad 18b of the fiber 18.
The total reflection film 19 is formed by vapor deposition. However, in this transmission / reflection means, the residual excitation light r is approximately 10
Although it reflects 0%, the residual excitation light r
If the reflection strength is strong, the total reflection film 19 may melt. Further, the transmitting / reflecting means in FIG. 1 may be configured as shown in FIGS. 8 to 12 below. FIG. 8 shows another transmissive reflection means in FIG.
It is a block diagram of (i), and the common code | symbol is attached | subjected to the element common to the element in FIG. In this transmission / reflection means (i),
The fiber 18 is connected to the port 15c of the WDM coupler 15, and the collimator lens 21 is arranged between the end face of the fiber 18 and the total reflection film 20. The collimator lens 21 collimates the residual excitation light r emitted from the fiber 18 and irradiates the total reflection film 20 with the parallel excitation beam r, and the residual excitation light r reflected by the total reflection film 20 is reflected by the fibers 18 and W.
It has a function of returning to the EDF 14 via the DM coupler 15. Other configurations are the same as those in FIG. FIG. 9 is a configuration diagram of another transmissive / reflecting means (ii) in FIG. 1, and elements common to those in FIG. 7 are designated by common reference numerals. In this transmission / reflection means (ii), an interference film filter 22 is inserted between the EDF 14 and the fiber 16. The interference film filter 22 has a function of reflecting the residual excitation light r from the EDF 14 and returning it to the EDF 14. However, at present, the interference film filter 22 reflects the output optical signal S14 by about 0.1% in the direction opposite to the traveling direction, so the return loss (transmitted light amount / reflected light amount) is about 30 dB, and the NF (noise) of the optical amplifier is reduced. The exponential characteristic may be adversely affected (that is, noise light may be amplified). Therefore, in the future, the interference film filter 22
If it is improved and the reflection attenuation amount is secured to about 50 to 60 dB, the interference film filter can be used as the transmissive reflection means.

【0010】図10は、図1中の他の透過反射手段(ii
i) の構成図であり、図7中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段(iii) は、
バルク型WDMカプラ15Aを備えている。このバルク
型WDMカプラ15Aは、コリメータレンズ15Aa,
15Ab,15Ac及びTiO2 やSiO2 等で構成さ
れた誘電体多層膜15Adを有している。コリメータレ
ンズ15Aaは、EDF14に接続されている。コリメ
ータレンズ15Abには、ファイバ16が接続されてい
る。又、コリメータレンズ15Acは、ファイバ18を
介して全反射膜19に接続されている。コリメータレン
ズ15Aa、誘電体多層膜15Ad及びコリメータレン
ズ15Abは一直線上に配置され、該誘電体多層膜15
Adは、コリメータレンズ15Aaから出射された出力
光S14中の残留励起光rを反射してコリメータレンズ
15Acに入射し、かつ出力光S14中の出力光信号λ
Sを透過してコリメータレンズ15Abに入射する位置
に配置されている。図11は、図1中の他の透過反射手
段(iv)の構成図であり、図8及び図10中の要素と共通
の要素には共通の符号が付されている。この透過反射手
段(iv)では、コリメータレンズ15Acにファイバ18
が接続され、該ファイバ18の端面と全反射膜20との
間にコリメータレンズ21が配置されている。他は、図
10と同様の構成である。
FIG. 10 shows another transmitting / reflecting means (ii) in FIG.
It is a block diagram of i), and the common code | symbol is attached | subjected to the element common to the element in FIG. This transmitting / reflecting means (iii) is
The bulk type WDM coupler 15A is provided. The bulk type WDM coupler 15A includes a collimator lens 15Aa,
It has a dielectric multilayer film 15Ad composed of 15Ab, 15Ac and TiO 2 , SiO 2, or the like. The collimator lens 15Aa is connected to the EDF 14. The fiber 16 is connected to the collimator lens 15Ab. Further, the collimator lens 15Ac is connected to the total reflection film 19 via the fiber 18. The collimator lens 15Aa, the dielectric multilayer film 15Ad, and the collimator lens 15Ab are arranged in a straight line.
Ad reflects the residual excitation light r in the output light S14 emitted from the collimator lens 15Aa, enters the collimator lens 15Ac, and outputs the output optical signal λ in the output light S14.
It is arranged at a position where it passes through S and enters the collimator lens 15Ab. FIG. 11 is a configuration diagram of another transmissive / reflecting means (iv) in FIG. 1, and elements common to those in FIGS. 8 and 10 are designated by common reference numerals. In this transmission / reflection means (iv), the collimator lens 15Ac is connected to the fiber 18
And a collimator lens 21 is arranged between the end face of the fiber 18 and the total reflection film 20. Otherwise, the configuration is the same as in FIG.

【0011】図12は、図1中の他の透過反射手段(v)
の構成図であり、図7中の要素と共通の要素には共通の
符号が付されている。この透過反射手段(v) は、バルク
型WDMカプラ15Bを備えている。このバルク型WD
Mカプラ15Bは、コリメータレンズ15Ba,15B
b、TiO2やSiO2 等で構成された全反射膜15B
c及び誘電体多層膜15Bdを有している。コリメータ
レンズ15Baは、EDF14に接続されている。コリ
メータレンズ15Bbには、ファイバ16が接続されて
いる。コリメータレンズ15Ba、誘電体多層膜15B
d及びコリメータレンズ15Bbは一直線上に配置さ
れ、該誘電体多層膜15Bdは、コリメータレンズ15
Baから出力された出力光S14中の残留励起光rを反
射して全反射膜15Bcに入射し、かつ出力光S14中
の出力光信号λSを透過してコリメータレンズ15Bb
に入射する位置に配置されている。次に、図1の動作を
説明する。励起光光源13から出射された励起光λp
は、WDMカプラ12を介してEDF14に入射して吸
収されて十分な反転分布を起こす。励起光λpがEDF
14に入射されている状態で信号光λsがEDF14に
入射すると、該信号光λsは誘導放出作用によって次第
に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号λSと
して放出される。
FIG. 12 shows another transmitting / reflecting means (v) in FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram of the above, and elements common to those in FIG. 7 are denoted by common reference numerals. The transmitting / reflecting means (v) includes a bulk type WDM coupler 15B. This bulk type WD
The M coupler 15B includes collimator lenses 15Ba and 15B.
b, a total reflection film 15B composed of TiO 2 , SiO 2, etc.
c and the dielectric multilayer film 15Bd. The collimator lens 15Ba is connected to the EDF 14. The fiber 16 is connected to the collimator lens 15Bb. Collimator lens 15Ba, dielectric multilayer film 15B
d and the collimator lens 15Bb are arranged in a straight line, and the dielectric multilayer film 15Bd is
The residual excitation light r in the output light S14 output from Ba is reflected to enter the total reflection film 15Bc, and the output optical signal λS in the output light S14 is transmitted to collimator lens 15Bb.
It is located at the position where it is incident on. Next, the operation of FIG. 1 will be described. Excitation light λp emitted from the excitation light source 13
Enters the EDF 14 via the WDM coupler 12 and is absorbed by the EDF 14 to cause a sufficient population inversion. Excitation light λp is EDF
When the signal light λs is incident on the EDF 14 while being incident on 14, the signal light λs is gradually amplified by the stimulated emission effect, and the amplified signal light is emitted as the output optical signal λS.

【0012】ここで、EDF14が励起光λpの強度に
対して十分短い場合、従来の図4に示すように、該励起
光λpはEDF14の出力端に残留励起光rとして放出
されることがある。残留励起光rは、WDMカプラ15
及びファイバ18を順次経て全反射膜19に入射した
後、反射して該ファイバ18及びWDMカプラ15を順
次経てEDF14内に戻る。そのため、本実施形態の光
増幅器では、EDF14は、全反射膜19で反射されて
戻された残留励起光rによって十分に励起されて増幅特
性が改善される。又、従来の光増幅器において、光増幅
ファイバの出力端付近で励起が不十分になる場合でも、
本実施形態の光増幅器に変更することにより、光増幅フ
ァイバの出力端付近での励起が十分に行われて増幅特性
が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、EDF14が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第1の実施形態では、EDF1
4は、全反射膜19で反射されて戻された残留励起光r
によって十分に励起されるので、増幅特性が改善され
る。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、EDF14が強く励起されるので、波長間利得偏差
の少ない増幅特性を実現できる。
Here, when the EDF 14 is sufficiently short with respect to the intensity of the pumping light λp, the pumping light λp may be emitted as the residual pumping light r to the output end of the EDF 14, as shown in FIG. 4 of the related art. . The residual pump light r is supplied to the WDM coupler 15
After passing through the fiber 18 and the fiber 18, the light is incident on the total reflection film 19, is reflected, and then returns through the fiber 18 and the WDM coupler 15 to the inside of the EDF 14. Therefore, in the optical amplifier of the present embodiment, the EDF 14 is sufficiently pumped by the residual pumping light r reflected and returned by the total reflection film 19, and the amplification characteristic is improved. Further, in the conventional optical amplifier, even when the pumping becomes insufficient near the output end of the optical amplifying fiber,
By changing to the optical amplifier of the present embodiment, the pumping near the output end of the optical amplification fiber is sufficiently performed and the amplification characteristic is improved. Further, when the optical amplifier of the present embodiment is used for wavelength division multiplexing transmission, the EDF 14 is strongly excited, so that it is possible to realize amplification characteristics with less gain deviation between wavelengths. As described above, in the first embodiment, the EDF1
4 is the residual excitation light r reflected by the total reflection film 19 and returned.
Since it is sufficiently excited by, the amplification characteristic is improved. Further, when the optical amplifier of this embodiment is used for wavelength division multiplexing transmission, the EDF 14 is strongly excited, so that an amplification characteristic with less gain deviation between wavelengths can be realized.

【0013】第2の実施形態 図13は、本発明の第2の実施形態を示す光増幅器の構
成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号
が付されている。この光増幅器では、WDMカプラ12
のポート12bがファイバ18を介して全反射膜19に
接続されている。又、WDMカプラ15のポート15c
は、励起光光源13に接続されている。そして、これら
のWDMカプラ12、ファイバ18及び全反射ミラー1
9で透過反射手段が構成されている。他は、図1と同様
の構成である。尚、透過反射手段は、第1の実施形態と
同様に、図7〜図12に示す構成の透過反射手段を用い
てもよい。次に、図13の動作を説明する。励起光光源
13から出射された励起光λpは、WDMカプラ15を
介してEDF14に入射して吸収されて十分な反転分布
を起こす。励起光λpがEDF14に入射されている状
態で信号光λsがEDF14に入射すると、該信号光λ
sは誘導放出作用によって次第に増幅され、その増幅さ
れた信号光が出力光信号λSとして放出される。
Second Embodiment FIG. 13 is a block diagram of an optical amplifier showing a second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are designated by common reference numerals. In this optical amplifier, the WDM coupler 12
12b is connected to the total reflection film 19 via the fiber 18. Also, the port 15c of the WDM coupler 15
Is connected to the excitation light source 13. Then, these WDM coupler 12, fiber 18 and total reflection mirror 1
The transmitting / reflecting means is constituted by 9. Other configurations are the same as those in FIG. As the transmissive reflection means, the transmissive reflection means having the configuration shown in FIGS. 7 to 12 may be used as in the first embodiment. Next, the operation of FIG. 13 will be described. The pumping light λp emitted from the pumping light source 13 is incident on the EDF 14 via the WDM coupler 15 and is absorbed to cause a sufficient population inversion. When the signal light λs enters the EDF 14 while the pump light λp enters the EDF 14, the signal light λ
s is gradually amplified by the stimulated emission action, and the amplified signal light is emitted as the output optical signal λS.

【0014】ここで、EDF14が励起光λpの強度に
対して十分短い場合、該励起光λpはEDF14の入力
端に残留励起光rとして放出されることがある。残留励
起光rは、WDMカプラ12及びファイバ18を順次経
て全反射膜19に入射した後、反射して該ファイバ18
及びWDMカプラ12を順次経てEDF14内に戻る。
そのため、本実施形態の光増幅器では、EDF14は、
全反射膜19で反射されて戻された残留励起光rによっ
て十分に励起されて増幅特性が改善される。又、第1の
実施形態と同様に、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、EDF14が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第2の実施形態では、第1の実
施形態と同様に、全反射膜19で反射されてEDF14
に戻された残留励起光rによって十分に励起されて増幅
特性が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多
重伝送に用いると、EDF14が強く励起されるので、
波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能
となる。尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々
の変形が可能である。その変形例としては、例えば次の
ようなものがある。
Here, when the EDF 14 is sufficiently shorter than the intensity of the pumping light λp, the pumping light λp may be emitted to the input end of the EDF 14 as the residual pumping light r. The residual pumping light r is incident on the total reflection film 19 through the WDM coupler 12 and the fiber 18 in order, and then is reflected to the fiber 18.
And the WDM coupler 12, and then returns to the EDF 14.
Therefore, in the optical amplifier of this embodiment, the EDF 14 is
The residual pumping light r reflected and returned by the total reflection film 19 is sufficiently excited to improve the amplification characteristic. Further, when the optical amplifier according to the present embodiment is used for wavelength division multiplexing transmission, as in the first embodiment, the EDF 14 is strongly excited, so that it is possible to realize amplification characteristics with a small gain deviation between wavelengths. As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, the EDF 14 is reflected by the total reflection film 19.
The residual pumping light r returned to the pump is sufficiently pumped to improve the amplification characteristic. Further, when the optical amplifier of the present embodiment is used for wavelength division multiplexing transmission, the EDF 14 is strongly excited,
It is possible to realize an amplification characteristic with less gain deviation between wavelengths. The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, there are the following modifications.

【0015】(a) 実施形態では、光ファイバ増幅器
としてEDFを使用しているが、例えばプラセオジウム
(Pr)を添加した光ファイバ増幅器やネオジウム(N
d)を添加した光ファイバ増幅器等、他の希土類元素を
添加した光ファイバ増幅器に対しても本発明が適用され
る。又、これらと同等の励起機構、或いは励起特性を有
する光増幅器にも本発明を適用できる。 (b) 図7〜図12に示す透過反射手段では、波長依
存性を有しない金蒸着全反射膜を用いているが、ここに
波長依存性の反射膜(即ち、或る特定の波長を反射する
反射膜)を用いても良い。
(A) In the embodiment, the EDF is used as the optical fiber amplifier, but for example, an optical fiber amplifier doped with praseodymium (Pr) or neodymium (N).
The present invention is also applied to optical fiber amplifiers doped with other rare earth elements such as optical fiber amplifiers doped with d). The present invention can also be applied to an optical amplifier having a pumping mechanism or pumping characteristics equivalent to these. (B) In the transmissive reflection means shown in FIGS. 7 to 12, a gold vapor-deposited total reflection film having no wavelength dependence is used. However, a wavelength-dependent reflection film (that is, a certain wavelength is reflected here) is used. Reflective film) may be used.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、光増幅ファイバは透過反射手段によって戻さ
れた出力光中の励起光の成分によって十分に励起される
ので、増幅特性が改善される。更に、本発明の光増幅器
を波長多重伝送に用いると、光増幅ファイバが強く励起
されるので、波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現で
きる。第2の発明によれば、第1の発明と同様に、光増
幅ファイバは透過反射手段によって戻された励起光によ
って十分に励起されるので、増幅特性が改善される。更
に、本発明の光増幅器を波長多重伝送に用いると、光増
幅ファイバが強く励起されるので、波長間利得偏差の少
ない増幅特性を実現できる。
As described in detail above, according to the first aspect of the invention, the optical amplification fiber is sufficiently excited by the component of the excitation light in the output light returned by the transmissive reflection means, so that the amplification characteristic is obtained. Is improved. Furthermore, when the optical amplifier of the present invention is used for wavelength division multiplexing transmission, the optical amplification fiber is strongly excited, so that amplification characteristics with less gain deviation between wavelengths can be realized. According to the second invention, similarly to the first invention, the optical amplification fiber is sufficiently pumped by the pumping light returned by the transmitting / reflecting means, so that the amplification characteristic is improved. Furthermore, when the optical amplifier of the present invention is used for wavelength division multiplexing transmission, the optical amplification fiber is strongly excited, so that amplification characteristics with less gain deviation between wavelengths can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す光増幅器の構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical amplifier showing a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の光増幅器の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical amplifier.

【図3】光増幅ファイバのエネルギ準位を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing energy levels of an optical amplification fiber.

【図4】図2のレベルダイヤグラムである。FIG. 4 is a level diagram of FIG.

【図5】σe及びσaの波長特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing wavelength characteristics of σe and σa.

【図6】各励起状態における電子の状態を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing states of electrons in each excited state.

【図7】図1中の透過反射手段の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a transmissive reflection unit in FIG.

【図8】図1中の他の透過反射手段(i) の構成図であ
る。
FIG. 8 is a configuration diagram of another transmissive / reflecting means (i) in FIG.

【図9】図1中の他の透過反射手段(ii)の構成図であ
る。
9 is a configuration diagram of another transmissive reflection means (ii) in FIG. 1. FIG.

【図10】図1中の他の透過反射手段(iii) の構成図で
ある。
10 is a configuration diagram of another transmissive / reflecting means (iii) in FIG. 1. FIG.

【図11】図1中の他の透過反射手段(iv)の構成図であ
る。
11 is a configuration diagram of another transmissive reflecting means (iv) in FIG. 1. FIG.

【図12】図1中の他の透過反射手段(v) の構成図であ
る。
FIG. 12 is a configuration diagram of another transmissive-reflecting means (v) in FIG.

【図13】本発明の第2の実施形態を示す光増幅器の構
成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram of an optical amplifier showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,15 WDMカプラ 13 励起光光源 14 光増幅ファイバ 15A,15B バルク型WDMカプラ(透過反
射手段) 18 ファイバ(透過反射手段) 19,20 全反射膜(透過反射手段) 21 コリメータレンズ(透過反射手
段) 22 干渉膜フィルタ(透過反射手
段) λs,λS 信号光 λp 励起光
12, 15 WDM coupler 13 Pumping light source 14 Optical amplification fiber 15A, 15B Bulk type WDM coupler (transmissive / reflecting means) 18 Fiber (transmissive / reflecting means) 19, 20 Total reflection film (transmissive / reflecting means) 21 Collimator lens (transmissive / reflecting means) ) 22 interference film filter (transmissive / reflecting means) λs, λS signal light λp excitation light

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の波長の光で構成された信号光を入
力し、該信号光を励起光により増幅する光増幅ファイバ
と、 前記光増幅ファイバに対して前記信号光と同方向に前記
励起光を入射する励起光光源と、 前記光増幅ファイバの出力光中の前記信号光の成分を透
過し、かつ該出力光中の前記励起光の成分を前記信号光
と逆方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す透過反射手
段とを、 備えたことを特徴とする光増幅器。
1. An optical amplification fiber for inputting signal light composed of light of a predetermined wavelength and amplifying the signal light with pumping light; and the pumping in the same direction as the signal light with respect to the optical amplification fiber. A pumping light source for entering light, a component of the signal light in the output light of the optical amplifying fiber is transmitted, and a component of the pumping light in the output light is reflected in a direction opposite to the signal light, and An optical amplifier, comprising: a transmitting / reflecting means for returning to the optical amplifying fiber.
【請求項2】 所定の波長の光で構成された信号光を入
力し、該信号光を励起光により増幅する光増幅ファイバ
と、 前記光増幅ファイバに対して前記信号光と逆方向に前記
励起光を入射する励起光光源と、 前記信号光を透過して前記光増幅ファイバへ入力し、か
つ該光増幅ファイバから出力される前記励起光の成分を
前記信号光と同方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す
透過反射手段とを、 備えたことを特徴とする光増幅器。
2. An optical amplifying fiber for inputting signal light composed of light of a predetermined wavelength and amplifying the signal light with pumping light; and the pumping in a direction opposite to the signal light with respect to the optical amplifying fiber. A pumping light source for entering light, and a component of the pumping light that is transmitted through the signal light and is input to the optical amplification fiber, and that is output from the optical amplification fiber is reflected in the same direction as the signal light. An optical amplifier, comprising: a transmitting / reflecting means for returning to the optical amplifying fiber.
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