JPH10229238A - 光ファイバ増幅器および光増幅方法 - Google Patents
光ファイバ増幅器および光増幅方法Info
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- JPH10229238A JPH10229238A JP34176097A JP34176097A JPH10229238A JP H10229238 A JPH10229238 A JP H10229238A JP 34176097 A JP34176097 A JP 34176097A JP 34176097 A JP34176097 A JP 34176097A JP H10229238 A JPH10229238 A JP H10229238A
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Abstract
m光ファイバ増幅器およびこれを用いた光増幅方法を提
供すること。 【解決手段】 光増幅器は、コア部またはクラッド部の
少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加
ファイバ1と、前記光ファイバを励起する励起光源2
A,2Bと、前記励起光源からの励起光と信号光を前記
Er添加ファイバに入射する光学手段3A,3Bと、光
アイソレータ4A,4Bとを備える。前記エルビウム添
加ファイバは、ファイバ長(m)とエルビウム添加濃度
(重量ppm)との積である等価的ファイバ長が、該エ
ルビウム添加ファイバの励起に用いる前記励起光源の波
長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の
信号利得となる長さである1.58μm帯光ファイバで
ある。
Description
増幅器および光増幅方法に関し、さらに詳しくは、1.
570〜1.600μmまたは1.565〜1.600
μm波長域にある信号光を増幅する1.58μm帯光フ
ァイバ増幅器およびこれを用いた広帯域な光増幅方法に
関する。
は、通信用光ファイバの伝送損失が最小となる1.55
μm帯での光増幅が可能であり、偏波依存性がなく、通
信用光ファイバと低損失で接続できる等の特徴をもって
いる。そのため、1.55μm帯光通信システムにおけ
る光増幅器として開発がすすめられており、例えば、デ
ィジタル信号を伝送する幹線伝送系やアナログ信号を伝
送する光CATV等に幅広く適用されている。
は、さらに通信容量の増加を目指し、信号波長の異なる
複数の信号光からなる波長多重(WDM)信号の伝送が
試みられている。このため、光ファイバ増幅器には、広
い増幅帯域を有するとともに、WDM信号における波長
の異なる各信号光を利得偏差なく増幅する特性が要求さ
れている。
Alを共添加したEr添加石英系ファイバを増幅媒体に
用いる、(2)光増幅器の後段に波長等化器を付加す
る、(3)Er添加フッ化物系ファイバを増幅媒体に用
いる (4)利得スペクトルの異なる2つのEr添加光ファイ
バをカスケード接続するなどの方法が提案されてきた。
DM信号の利得偏差を0.2以下にできることが報告さ
れている(S.Yoshida,et al.,"Gain-flattened FDFA wit
h high Al concentration for multistage repeatered
WDM transmission systems",Electron.Lett.,vol.31,p
p.1765-1767,1995)。(2)および(3)では、1.5
32〜1.56μmのWDM信号の利得偏差を1.5d
B以下にできることが報告されている(R.Kashyap.et a
l.,"Wideband gain flattened erbium fiber amplifier
using a photoscnsitive fiber blazed grating", Ele
ctron.Lett.,vol.29.pp.154-156,1993 および M.Yamad
a,et al.,"Fluoride-based erbium-doped fiber amplif
ier with inherently flat gain spectrum",IEEE Photo
nics Technol.Lett.,vol.8,pp,882-884,1996) 。さら
に、(4)では、Al共添加Er添加石英系ファイバと
P共添加Er添加石英系ファイバをカスケード接続する
ことにより、1.54〜1.56μmのWDM信号の利
得偏差を1.3dB以下(T.kashiwada et al.,"Gain fl
attening for fiber amplifiers",OFC'95,paper TuPl,1
995)に、Al共添加Er石英系ファイバとP共添加Er
石英系ファイバをカスケード接続することにより、1.
54〜1.56μmのWDM信号の利益偏差を1.3dB 以
下(T.kashiwada et al.,"A low-noise and gain-flatte
ned amplifier composed of a silica-based and a flu
oride-based Er3+-doped fiber amplifier in a cascad
e configuration",OFC'95,paper TuPl,1995)に、また、
Al共添加Er添加石英系ファイバとP共添加Er添加
石英系ファイバをカスケード接続することにより、1.
53〜1.56μmのWDM信号の利益偏差を1.1d
B以下(M.yamada et al.,"Gain flattening for fiber
amplifiers",IEEE Photonics Technol.Lett.,vol.8,pp.
620-622,1996) にできることが報告されている。
ァイバ増幅器を用いた1Tbit/S、2.6Tbit/s等のWD
M伝送実験が報告されている。しかし、上記の方法を用
いても、平坦な増幅特性を示す帯域は図1に示すよう
に、約1530nmから1560nmに限られており
(山田 他、電子情報通信学会技術報告、LQE96-27, p
p.43-48)WDM伝送で使用する通信帯域をより一層広
げるためには、光ファイバ増幅器の帯域特性改善(広帯
域化および利得平坦化)が不可欠である。
3〜1.56μm(1.55μm帯)の増幅帯域の他
に、1.57〜1.61μm(1.58μm帯)の増幅
帯域を有することが報告されている。J.F. Massicott e
t al.,"High gain,broadband,1.6μm Er3+ doped silic
a fiber amplifier",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645-1
646,1990および、J.F. Massicott et al.,"Low noise o
peration of Er3+ dopedsilica fiber amplifier aroun
d 1.6μm",Electron.Lett.,vol.28,pp.1924-1925,1992)
。図2は、この報告(J.F.Massicott et al.,"High gai
n,broadband,1.6m Er3+-doped silica fiber amplifie
r",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645-1646,1990) にある
1.58μm帯増幅帯域を示す。図2において実験はフ
ァイバ長L=200m、破線はL=175m、一点鎖線
はL=150mの場合の信号利得曲線を示す。
μm帯光ファイバ増幅器では、次のような問題点があ
る。
励起光源として使用される0.98μm帯(Er添加石
英系ファイバのErの 4I11/2準位励起)、0.97μ
m帯(Er添加フッ化物系ファイバのErの 4I11/2準
位励起)、または1.48μm帯(各ファイバのErの
4I13/2準位励起)のものと異なり、高出力の1.55
μm帯の励起光源が必要となり、高価なものとなる。
るためのEr添加光ファイバのファイバ長その他に関す
る明確な設計法が明らかになっていない。
の各信号波長の利得を均一にする(利得偏差を小さくす
る)ことができない。
目的は、1.58μm光ファイバ増幅器およびこれを用
いた光増幅方法を提供することである。
特性を有する光増幅器およびこれを用いた光増幅方法を
提供することである。
に、第1の発明は、コア部またはクラッド部の少なくと
も一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバ
と、前記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光
源からの励起光と信号光を前記Er添加ファイバに入射
する光学手段と、光アイソレータとを備えた光増幅器で
あって、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長
(m)とエルビウム添加濃度(重量ppm)との積であ
る等価的ファイバ長が、該エルビウム添加ファイバの励
起に用いる前記励起光源の波長において得られる信号利
得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さである
1.58μm帯光ファイバであることを特徴とする。
であることを特徴とする。
バは、Er添加石英系ファイバ、Er添加フッ化物系フ
ァイバ、Er添加テルライト系ガラスファイバ、Er添
加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加カルコゲナ
イド系ガラスファイバ、Er添加フツリン酸ガラスファ
イバから選ばれることを特徴とする。
バはEr添加石英系ファイバ、Er添加多成分酸化物系
ガラスファイバ、Er添加フツリン酸ガラスファイバ、
Er添加テルライト系ガラスファイバから選ばれ、1.
570〜1.600μmの波長域にある異なる複数の信
号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得
の差が1dB以下であることを特徴とする。
バはEr添加フッ化物ファイバであり、1.565〜
1.600μmの波長域にある異なる複数の信号光にお
ける最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差が1
dB以下であることを特徴とする。
11/2準位または 4I13/2準位を励起する光源であること
を特徴とする。
11/2準位と 4I13/2準位を励起する光源の両者を用いる
ことを特徴とする。
11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源またはEr
の 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源であ
り、エルビウム添加ファイバとして、Er添加石英系フ
ァイバ、Er添加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er
添加フツリン酸ガラスファイバあるいはEr添加テルラ
イト系ガラスファイバであることを特徴とする。
11/2準位と 4I13/2準位を励起する光源の両者を用い、
エルビウム添加ファイバとしてEr添加石英系ファイ
バ、Er添加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加
フツリン酸ガラスファイバあるいはEr添加テルライト
系ガラスファイバであることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光源またはE
rの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源で
あり、エルビウム添加ファイバとしてEr添加フッ化物
系ガラスファイバであることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光源とErの
4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源の両者
を用い、エルビウム添加ファイバとしてEr添加フッ化
物系ガラスファイバであることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.3×105 以上であるE
r添加石英系ファイバであり、前記励起光源はErの 4
I11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源であるこ
とを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.6×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加石英系ファイバであり、前記
励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48μm
帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.1×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.97
μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.2×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48
μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.005×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファイ
バであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起す
る1.48μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加多成分酸化物ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.015×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加多成分酸化物ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.02×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.015×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起
する1.48μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.3×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加石英系ファイバであり、前記
励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98μm
帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.48μ
m帯励起光源の両者を用いることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.1×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.97
μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.005×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特
徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加酸化物多成分ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を
励起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を
励起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特
徴とする。
に分波する分波部と、前記分波部から出力される各波長
帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、前
記複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合
波部とを備えた光増幅器であって、前記光増幅部の少な
くとも1つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一
方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、
前記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光源か
らの励起光と信号光を前記Er添加ファイバに入射する
光学手段と、光アイソレータとを、前記エルビウム添加
ファイバは、ファイバ長(m)とエルビウム添加濃度
(重量ppm)との積である等価的ファイバ長が、該エ
ルビウム添加ファイバの励起に用いる前記励起光源の波
長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の
信号利得となる長さである1.58μm帯光ファイバで
あることを特徴とする。
Bであることを特徴とする。
イバは、Er添加石英系ファイバ、Er添加フッ化物系
ファイバ、Er添加テルライト系ガラスファイバ、Er
添加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加カルコゲ
ナイド系ガラスファイバ、Er添加フツリン酸ガラスフ
ァイバから選ばれることを特徴とする。
イバはEr添加石英系ファイバ、Er添加多成分酸化物
系ガラスファイバまたはEr添加フツリン酸ガラスファ
イバから1・570〜1.600μmの波長域にある異
なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波
長の信号利得の差が1dB以下であることを特徴とす
る。
イバはEr添加フッ化物ファイバあるいはEr添加テル
ライト系ガラスファイバであり、1・565〜1.60
0μmの波長域にある異なる複数の信号光における最大
波長の信号利得と最小波長の信号利得の差が1dB以下
であることを特徴とする。
I11/2準位または 4I13/2準位を励起する光源であるこ
とを特徴とする。
I11/2準位と 4I13/2準位を励起する光源の両者を用い
ることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源またはE
rの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源で
あることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源とErの
4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源の両方
を用い、エルビウム添加ファイバとして、Er添加石英
系ファイバ、Er添加多成分酸化物系ガラスファイバ、
Er添加フツリン酸ガラスファイバあるいはEr添加テ
ルライト系ガラスファイバであることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光源またはE
rの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源で
あることを特徴とする。
I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光源とErの
4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源の両者
を用い、エルビウム添加ファイバとしてEr添加フッ化
物系ガラスファイバであることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.3×105 以上であるE
r添加石英系ファイバであり、前記励起光源はErの 4
I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光源あること
を特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.6×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加石英系ファイバであり、前記
励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48μm
帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.1×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.97
μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.2×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する0.97
μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.005×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファイ
バであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起す
る1.48μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加多成分酸化物ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.015×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加多成分酸化物ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.02×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源であることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.015×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起
する1.48μm帯励起光源であることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.3×105 (m・重量p
pm)以上であるEr添加石英系ファイバであり、前記
励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98μm
帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.1×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
97μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する
1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る。
イバは等価的ファイバ長が0.005×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特
徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加酸化物多成分ガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を
励起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.01×105 (m・重量
ppm)以上であるEr添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を
励起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
イバは等価的ファイバ長が0.008×105 (m・重
量ppm)以上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起
する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励
起する1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特
徴とする。
なくとも、コア部またはクラッド部の一方にツリウム
(Tm)を添加したツリウム添加ファイバと、前記光フ
ァイバを励起する励起光源と、前記励起光源からの励起
光と信号光を前記Tm添加ファイバに入射する光学手段
とからなるTm添加光ファイバ増幅器を用いることを特
徴とする。
なくとも、コア部またはクラッド部の一方にプラセオジ
ム(Pr)を添加したプラセオジム添加ファイバと、前
記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光源から
の励起光と信号光を前記Pr添加ファイバに入射する光
学手段とからなるPr添加光ファイバ増幅器を用いるこ
とを特徴とする。
なくとも、ラマンファイバ増幅器を用いることを特徴と
する。
なくとも、1.51μm帯で増幅作用を有するラマンフ
ァイバ増幅器を用いることを特徴とする。
波部の入力ポートとの間に、各光増幅部から出力される
信号光強度を調整する光可変減衰器が挿入されているこ
とを特徴とする。
の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添
加ファイバに、励起光源からの励起光を通して励起して
1.58μm帯の波長域にある信号光を増幅する光ファ
イバ増幅方法であって、前記エルビウム添加光ファイバ
として、ファイバ長(m)とエルビウム添加濃度(重量
ppm)との積である等価的ファイバ長が、該エルビウ
ム添加ファイバの励起に用いる前記励起光源の波長にお
いて得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利
得となる長さのものを用いることを特徴とする。
長域にある複数の信号光における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を1dB以下とすることを特徴
とする。
域が1.57〜1.60μmの波長域であることを特徴
とする。
域が1.565〜1.60μmの波長域であることを特
徴とする。
なくとも、コア部またはクラッド部の一方にツリウム
(Tm)を添加したツリウム添加ファイバと、前記光フ
ァイバを励起する励起光源と、前記励起光源からの励起
光と信号光を前記Tm添加ファイバに入射する光学手段
とからなるTm添加光ファイバ増幅器を用いることを特
徴とする。
なくとも、コア部またはクラッド部の一方にプラセオジ
ム(Pr)を添加したプラセオジム添加ファイバと、前
記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光源から
の励起光と信号光を前記Pr添加ファイバに入射する光
学手段とからなるPr添加光ファイバ増幅器を用いるこ
とを特徴とする。
なくとも、ラマンファイバ増幅器を用いることを特徴と
する。
なくとも、1.51μm帯で増幅作用を有するラマンフ
ァイバ増幅器を用いることを特徴とする。
μm帯光ファイバ増幅器の基本構成を示す。
5は双方向励起系の各構成を示す。増幅媒体であるEr
添加光ファイバ1は、例えば、Er添加石英系ファイ
バ、Er添加フッ化物系ファイバ、Er添加テルライト
ガラス系ファイバ、Er添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバ、Er添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、また
は、Er添加フツリン酸ガラス系ファイバを用いる。励
起光源2A,2Bは、Er添加光ファイバ1へ入射する
0.98μm帯または1.48μm帯(Er添加石英系
ファイバ、Er添加テルライトガラス系ファイバ、Er
添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Er添加酸化物
多成分ガラス系ファイバまたはEr添加フツリン酸ガラ
ス系ファイバ、0.97μm帯または1.48μm帯
(Er添加フッ化物系ファイバ)の励起光を発生する。
合波器3A,3Bは信号光と励起光を合波してEr添加
光ファイバ1に入射する。光アイソレータ4A,4B
は、光ファイバ増幅器の発振を抑えるために配置され
る。
の特徴は、Er添加光ファイバ1のファイバ長とEr添
加濃度の積を規定するところにある。以下、ファイバ長
について説明する。
強度に対する増幅帯域の変化の一例を示す。Er添加石
英系ファイバのファイバ長は20m、比屈折率差は1.
8%、カットオフ波長は1.13μm、Al添加濃度は
40000wt.ppm、Er添加濃度は1000w
t.ppm、励起波長は1.48μm帯、励起系は図3
に示す前方励起系を用いた。なお、Er添加石英系ファ
イバのファイバ長20mは、通常の1.55μm帯光フ
ァイバ増幅器に用いられる長さである。
W程度のときに1.57〜1.60μmの波長域で利得
が平坦になることが分かる。しかし、これらのファイバ
長では、1.57〜1.60μmの波長域で実用的な信
号利得(15dB以上)が得られない。すなわち、通常
の1.55μm帯光ファイバ増幅器に用いられるファイ
バ長では、実用的な1.58μm帯光ファイバ増幅器を
構成することができない。
おいて、ファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示
す。なお、励起光強度は1.58μm帯の波長域で利得
が平坦になる値に設定した。図7に示すように、ファイ
バ長を長くすることにより、1.58μm帯の信号利得
が増加することがわかる。すなわち、実用的な1.58
μm帯光ファイバ増幅器を実現するためには、Er添加
光ファイバ長が重要なパラメータになることがわかる。
長は、Er添加光ファイバのEr添加濃度に大きく依存
する。このため、Er添加光ファイバの等価的なファイ
バ長を示すパラメータとして、Er添加光ファイバのフ
ァイバ長(m)とEr添加濃度(wt.ppm)の積を
用いる。
1.58μm帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の関係を示す。図8は0.98μm帯
の励起光を用いた場合、図9は1.48μm帯の励起光
を用いた場合である。
ァイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号利得と〔フ
ァイバ長×Er添加濃度〕の関係を示す。図10は0.
97μm帯の励起光を用いた場合、図11は1.48μ
m帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の関係を示す。図12
は0.98μm帯の励起光を用いた場合、図13は1.
48μm帯の励起光を用いた場合である。
ラス系ファイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号利
得と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の関係を示す。図1
4は0.98μm帯の励起光を用いた場合、図15は
1.48μm帯の励起光を用いた場合である。
ガラス系ファイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号
利得と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の関係を示す。図
16は0.98μm帯の励起光を用いた場合、図17は
1.48μm帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の関係を示す。図17
は0.98μm帯の励起光を用いた場合、図18は1.
48μm帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで1.58μm帯が利得平坦時の信号利得と
[ファイバ長×Er添加濃度]の関係を示す。図19は
0.98μm帯の励起光を用いた場合、図20は1.48μm帯の
励起光を用いた場合である。
では、通常15dB以上の信号利得が要求される。この
信号利得を実現するには、各図に示す直線と信号利得1
5dBの直線との交点によって求められる〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の値が、それ以上であればよい。すな
わち、1.58μm帯光ファイバ増幅器において、信号
利得15dB以上を得るための〔ファイバ長×Er添加
濃度〕は、 Er添加石英系ファイバ、0.98μm帯励起の場合…
0.3×105 以上 Er添加石英系ファイバ、1.48μm帯励起の場合…
0.6×105 以上 Er添加フッ化物系ファイバ、0.97μm帯励起の場
合… 0.1×105 以上 Er添加フッ化物系ファイバ、1.48μm帯励起の場
合… 0.2×105 以上 Er添加テルライトガラス系ファイバ、0.98μm帯
励起の場合… 0.005×105 以上 Er添加テルライトガラス系ファイバ、1.48μm帯
励起の場合… 0.01×105 以上 Er添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、0.98μm
帯励起の場合… 0.008×105 以上 Er添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、0.98μm
帯励起の場合… 0.015×105 以上 Er添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、0.98μ
m帯励起の場合… 0.01×105 以上 Er添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、1.48μ
m帯励起の場合… 0.02×105 以上 Er添加フツリン酸ガラス系ファイバ、0.98μm帯
励起の場合… 0.008×105 以上 Er添加フツリン酸ガラス系ファイバ、1.48μm帯
励起の場合… 0.015×105 以上 となる。これらの関係は、本発明によって初めて明確に
されたものである。
濃度〕の関係は、ファイバパラメータ(比屈折率差、カ
ットオフ波長)、Al添加濃度(Er添加石英系ファイ
バのみ)、コア/クラッド構造形成のためのドーパント
(Er添加石英系ファイバのみ)、ガラス組成(Er添
加フッ化物系ファイバのみ)、励起方法(前方励起、後
方励起、双方向励起)等により若干変動する。したがっ
て、励起方法やファイバパラメータ等によっては、信号
利得15dB以上を達成する〔ファイバ長×Er添加濃
度〕の最小値を上記の値以上に設定する必要がある。
光源2Aとして0.98または0.97μm帯の励起光
を発生する励起光源、励起光源2Bとして1.48μm
帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合、または、
励起光源2Aとして1.48μm帯の励起光を発生する
励起光源、励起光源2Bとして0.98または0.97
μm帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合では、
0.98μm帯あるいは0.97μm帯励起光源が主の
励起光源となり、1.48μm帯励起光源が副励起光源
となる場合があるため、Er添加石英系ファイバ、Er
添加フッ化物系ファイバ、Er添加テルライトガラス系
ファイバ、Er添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、E
r添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Er添加フツ
リン酸ガラス系ファイバにおける1.58μm帯光ファ
イバ増幅器における信号利得15dB以上を得るための
〔ファイバ長×Er添加濃度〕は、各々のファイバにお
ける0.98μmあるいは0.97μm帯励起の条件に
準ずる。
た1.58μm帯光ファイバ増幅器における8波WDM
信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長
は、1.570、1.574、1.578、1.58
2、1.586、1.594、1.600μmである。
ファイバ長は200m、比屈折率差は1.8%、カット
オフ波長は1.13μm、Al添加濃度は40000w
t.ppm、Er添加濃度は1000wt.ppm、励
起波長は1.48μm帯、励起系は図5に示す双方向励
起系を用いた。〔ファイバ長(m)×Er添加濃度(w
t.ppm)〕の値は2×105 である。
用いて構成した1.58μm帯光ファイバ増幅器におけ
る8波WDM信号の各信号波長に対する信号利得を示
す。各信号波長は、1.565、1.570、1.57
5、1.580、1.585、1.590、1.59
5、1.600μmである。ファイバ長は40m、比屈
折率差が2.5%、カットオフ波長は1.0μm、Er
添加濃度は1000wt.ppm、励起波長は1.48
μm帯、励起系は図5に示す双方向励起系を用いた。
〔ファイバ長(m)×Er添加濃度(wt.ppm)〕
の値は0.4×105である。
の利得偏差(WDM信号の各信号利得における最大信号
利得と最小信号利得の差)は、励起光強度を調整するこ
とにより小さくできることが分かる。また、いくつかの
WDM信号の増幅実験により、WDM信号における最大
波長の信号利得と最小波長の信号利得の差X(dB)
と、WDM信号の利得偏差Y(dB)との間には、
ルライトガラス系ファイバ、Er添加酸化物多成分ガラ
ス系ファイバ、Er添加カルコゲナイドガラス系ファイ
バ、Er添加フツリン酸ガラス系ファイバにおいても同
様に成り立つ。
石英系ファイバまたはEr添加フッ化物系ファイバを用
いた光ファイバ増幅器において、WDM信号の利得偏差
Yが2dB以内になるようにするには、WDM信号にお
ける最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Xが
1dB以内になるように励起光強度を調整すればよいこ
とが分かる。すなわち、1.58μm帯光ファイバ増幅
器において、WDM信号における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を1dB以下で使用すれば、利
得偏差が2dB以下となる実用的な1.58μm帯光フ
ァイバ増幅器を実現することができる。なお、本使用方
法は、Er添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅
器では1.57〜1.60μmの波長域のWDM信号に
対して適用でき、Er添加フッ化物系ファイバを用いた
光ファイバ増幅器では1.565〜1.600μmの波
長域のWDM信号に対して適用でき、Er添加テルライ
トガラス系ファイバでは1.57〜1.60μmの波長
域のWDM信号に対して適用でき、Er添加酸化物多成
分ガラス系ファイバでは1.565〜1.60μmの波
長域のWDM信号に対して適用でき、Er添加カルコゲ
ナイドガラス系ファイバでは1.57〜1.60μmの
波長域のWDM信号に対して適用でき、Er添加フツリ
ン酸ガラス系ファイバでは1.57〜1.60μmの波
長域のWDM信号に対して適用できる。
長帯域に分波し、分波された各波長帯域の信号光を複数
の光増幅部でそれぞれ増幅し、各光増幅部から出力され
る各信号光を合波して出力する構成にすると、複数の光
増幅部は、それぞれ所定の増幅波長帯域を有しており、
全体で増幅波長帯域の拡大を図ることができる。
光増幅部と、増幅波長帯域λc〜λdの第2の光増幅部
を備えるとする(λa<λb<λc<λd)。波長λa
〜λdの信号光は、分波部で波長λa〜λbの信号光と
波長λc〜λdの信号光に分波される。波長λa〜λb
の信号光は第1の光増幅部で増幅され、波長λc〜λd
の信号光は第2の光増幅部で増幅され、増幅後の信号光
強度を等しくするための光可変減衰器を通過させ、各信
号光を合波部で合波する。これにより、広い波長帯域の
信号光を一括して均一に増幅することができ、平坦で広
帯域な増幅特性を有する光増幅器を実現できる。すなわ
ち、第一の増幅部として、1.53〜1.56μmの増
幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第二
の増幅部として、前記した1.565〜1.56μmあ
るいは1.57〜1.60μmの増幅波長域で利得平坦
で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることにより
1.53〜1.60μm帯に利得帯域特性を有する光増
幅器が実現できる。なお、光増幅部は3つ以上あっても
同様であり、例えば、第一の増幅部として、1.43〜
1.49μmの増幅波長域で利得平坦で動作するTm3+
添加光ファイバ増幅器と第二の増幅部として、1.49
〜1.52μmで利得平坦で動作するラマンファイバ増
幅器と第三の増幅部として、1.53〜1.56μmの
増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第
四の増幅部として、前記した1.565〜1.56μm
あるいは1.57〜1.56μmの増幅波長域で利得平
坦で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることによ
り1.43〜1.60μm帯に利得平坦特性を有する光
増幅器が実現できる。
形態を示す。
号光を2つの波長帯域に分波する分波部11と、分波部
11から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅
する2つの光増幅部10A,10Bと、各光増幅部から
出力される信号光強度を調整する光可変減衰器(例え
ば、バルク型減衰量可変光アッテネータ)12A,12
Bと、各光可変増幅器から出力される信号光を合波する
合波部13とにより構成される。
例を示す。
幅媒体として用いられる。励起光源15A,15Bは、
Er添加ファイバ5を励起する励起光を発生する。合波
器16A,16Bは、信号光と励起光を合波してEr添
加光ファイバ14に入射する。光アイソレータ17A,
17Bは、光増幅部の発振を抑えるために配置される。
なお、ここでは双方向励起の構成例を示すが、Er添加
光ファイバ14の一方のみから励起光を入射する前方励
起または後方励起の構成をとってもよい。
構成例を示す。
13は、信号光を2つの波長帯域に分波し、また2つの
波長帯域の信号光を合波するために、それぞれ3つのア
レイ導波路回折格子18A,18B,18C,18D,
18E,18Fにより構成される。ここでは、信号光は
16波多重とする。アレイ導波路回折格子18Aで一旦
16波に分波され、さらにアレイ導波路回折格子18
B,18Cで8波ずつの群に合波されて光増幅部10
A,10Bに導かれる。また、光導波部10A,10B
から出力された各信号光は、アレイ導波路回折格子18
D,18Eでそれぞれ一旦8波に分波され、合計16波
の信号光がアレイ導波路回折格子18Fで合波されて出
力される。また、分波部11および合波部13として
は、図25に示す誘電体多層膜を用いたバルク型の合分
波器、ファイバカップラー等が適用できる。
測定する評価系の構成の一例を示す。
0Pから出力される信号光は合波器21で合波され、信
号光強度を調整する光アッテネータ22を介して本発明
の光増幅器23に入力される。光増幅器23で増幅され
た信号光は、光スペクトラムアナライザ24で観測され
る。本図では、各々異なる16波の信号を合波する評価
系を示したが、波長可変光源を追加することにより、波
長数は幾らでも増加可能である。
態を示す。
は、信号光を8つの波長帯域に分波する分波部31と、
分波部31から出力される各波長帯域の信号光をそれぞ
れ増幅する8つの光増幅部30A〜30Hと、励起光を
発生する励起光源32A,32Bと、各励起光源から出
力される励起光を分岐して各光増幅部に入力させる分岐
器33A,33Bと、各光増幅部から出力される信号光
強度を調整する光可変減衰器34A〜34Hと、各光可
変減衰器から出力される信号光を合波する合波部35
と、入力端および出力端に配置される光アイソレータ3
6A,36Bにより構成される。
平均利得および利得偏差が実用レベルにある具体例を示
す。ただし、これは例示であり、本発明の範囲を限定す
るものではない。
〜8波のWDM信号を用いた。励起光源には、発振波長
が0.98μm、0.97μm、1.48μmの半導体
レーザモジュールを用い、図3〜図5に示す各励起系を
用いた。WDM信号と励起光を合波する合波器には、励
起光波長が0.98μm、0.97μmの場合にはファ
イバ型カプラを用い、1.48μmの場合には誘電体多
層膜により構成されたバルク型カプラを用いた。光アイ
ソレータには、逆方向挿入損が60dBのものを用い
た。また、Er添加光ファイバは、次のものを用いた。
l添加濃度40000wt.ppm、Er添加濃度10
00wt.ppm ファイバ2: Er添加石英系ファイバ 比屈折率差0.7%、カットオフ波長0.8μm、Al
添加濃度10000wt.ppm、Er添加濃度200
0wt.ppm ファイバ3: Er添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…Zr系フッ化物系ガラス(ZrF4 −Hf
F4 −BaF2 −PbF2 −LaF3 −YF3 −LiF
−NaF) 比屈折率差2.5%、カットオフ波長1.0μm、Er
添加濃度1000wt.ppm ファイバ4: Er添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…In系フッ化系ガラス(InF3 −GaF
3 −ZnF2 −BaF2 −SrF2 −PbF2 −LaF
3 −YF3 −LiFNaF) 比屈折率差2.5%、カットオフ波長1.1μm、Er
添加濃度500wt.ppm ファイバ5: Er添加フッ化物ファイバ ガラス組成…GaF3 /InF3 系フッ化物ガラス(G
aF3 −InF3 −ZnF2 −PbF2 −LaF3 −Y
F3 ) 比屈折率差3.7%、カットオフ波長1.1μm、Er
添加濃度500wt.ppm ファイバ6: Er添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ 比屈折率差0.7%、カットオフ波長1.1μm、Er
添加濃度10000wt.ppm ファイバ7: Er添加リン酸塩ガラスファイバ 比屈折率差0.7%、カットオフ波長1.27μm、E
r添加濃度10000wt.ppm ファイバ8: Er添加フツリン酸ガラスファイバ 比屈折率差0.29%、カットオフ波長1.0μm、E
r添加濃度3300wt.ppm ファイバ9: Er添加テルライトガラスファイバ 比屈折率差2.5%、カットオフ波長1.3μm、Er
添加濃度1000wt.ppm ファイバ10: Er添加カルコゲナイドガラスファイバ 比屈折率差3.7%、カットオフ波長1.1μm、Er
添加濃度2000wt.ppm
ファイバを用いた光ファイバ増幅器では、1.57〜
1.60μmの波長域にあるWDM信号について、Er
添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器で
は、1.565〜1.60μmの波長域にあるWDM信
号について、Er添加酸化物多成分ガラスファイバ(E
r添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ、Er添加リン酸
塩ガラスファイバ)では、1.57〜1.60μmの波
長域にあるWDM信号について、Er添加フツリン酸ガ
ラスファイバでは、1.57〜1.60μmの波長域に
あるWDM信号について、Er添加カルコゲナイドガラ
スファイバでは、1.57〜1.60μmの波長域にあ
るWDM信号について、Er添加テルライトガラスファ
イバでは、1.565〜1.60μmの波長域にあるW
DM信号について、信号利得が15dB以上でかつ利得
偏差が2dB以内の実用レベルを実現することができ
る。すなわち、本発明の1.58μm帯光ファイバ増幅
器では、その波長域のWDM信号を平坦に増幅すること
ができる。
レーザを用いた例を示したが、チタンサファイヤレー
ザ、F−センタレーザの個体レーザ、Yb添加ファイバ
レーザ、Tm添加ファイバレーザを使用しても同様の効
果が得られた。また、Er添加フッ化物系ファイバのガ
ラス組成として、他のZr系、In系、GaF3 /In
F3 系フッ化物ガラスを用いてもよい。
す。Er添加光ファイバ5には、Er添加フッ化物ガラ
スファイバを用いる。そのガラス組成はZr系フッ化物
ガラス(ZrF4 −BaF2 −LaF3 −YF3 −Al
F3 −LiF−NaF)であり、特性はファイバ長5
m、比屈折率差2.5%、カットオフ波長1.0μm、
Er添加濃度1000wt.ppmとする。励起光源1
5A,15Bには、1480nm帯半導体レーザを用い
る。合波器16A,16Bには、バルク型WDMカップ
ラを用いる。光アイソレータ17A,17Bには、偏波
無依存型の1550nm帯光アイソレータを用いる。
具体例を示す。Er添加光ファイバ5には、Er添加石
英系ファイバを用いる。その特性はファイバ長200
m、比屈折率差1%、カットオフ波長1.1μm、Al
添加濃度4.2wt.ppm、Er添加濃度1310w
t.ppmとする。励起光源15A,15Bには、14
80nm帯半導体レーザを用いる。合波器16A,16
Bには、バルク型WDMカップラを用いる。光アイソレ
ータ17A,17Bには、偏波無依存型の1580nm
帯光アイソレータを用いる。
施例22の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、波長可
変光源20A〜20Pの信号波長は、それぞれ、153
2、1536、1540、1544、1548、155
2、1556、1560、1572、1576、158
0、1584、1588、1592、1596、166
0nmである。また、信号光入力強度は、各チャネル当
たり−25dBmとした。ここに示すように、1532
〜1560nmおよび1572〜1600nmに配置し
たWDM信号は、平均利得25dB(増幅前の信号光強
度−25dBm/chに対して、増幅後の信号光強度が
平均−0dBm/ch)、利得偏差1.5dB以内で光
増幅できた。
とにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得ら
れ、その増幅波長帯域を従来の1530〜1560nm
(30nm)から、1530〜1560nmおよび15
70〜1600nm(合計60nm)に2倍に拡大でき
ることが分かった。すなわち、本発明の光増幅器をWD
Mシステムに適用した場合には、伝送容量を従来のシス
テムの2倍にすることができる。
3に示す実施例22と同様である。ただし、本実施例で
は、図22の光増幅部10Bを構成するEr添加光ファ
イバ14として、Er添加多成分酸化物系ファイバを用
いる。その特性は、ファイバ長3m、比屈折率差0.7
%、カットオフ波長1.1μm、Er添加濃度1000
0wt.ppmとする。また、分波部2および合波部4
は、誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器を用いる。
誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器は、例えば16
波のWDM信号を8波ずつの2群に一挙に分波し、8波
ずつの2群のWDM信号を16波に一挙に合波すること
ができる。その他の具体的構成は、実施例22と同様で
ある。
施例23の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信号光
入力強度は、各チャネル当たり−20dBmとした。こ
こに示すように、1532〜1560nmおよび157
2〜1600nmに配置したWDM信号は、平均利得2
0dB(増幅前の信号光強度−20dBm/chに対し
て、増幅後の信号光強度が平均−0dBm/ch)、利
得偏差1.5dB以内で光増幅できた。
とにより広い波長帯域に渡って平均な増幅特性が得ら
れ、その増幅波長帯域を従来の1530〜1560nm
(30nm)から、1530〜1560nmおよび15
70〜1600nm(合計60nm)に2倍に拡大でき
ることが分かった。
施例23と同様である。ここでは、図22の光増幅部1
0A,10Bを構成するEr添加光ファイバ5の特性を
変えたものを示す。
添加光ファイバ5を5種類(A,B,C,D,E)示
す。表6には、光増幅部10Bを構成するEr添加光フ
ァイバ5を8種類(F,G,H,I,J,K,L,M)
示す。
10Bの組み合わせによる光増幅器の増幅特性を示す。
ここに示すように、すべての組み合わせ(40通り)に
おいて、従来の光ファイバ増幅器の増幅波長帯域を2倍
以上に拡大できることが分かった。なお、ここでは光増
幅部10A,10Bの励起波長を1480nmとした
が、すべてまたは一部を980nmとしても同様の増幅
特性が得られた。
施例23と同様である。ただし、本実施例では3つの光
増幅部10A,10B,10Cを有する構成とし、光増
幅部10A,10B,10Cを構成するEr添加光ファ
イバ14の特性を変えたものを示す。
r添加光ファイバ5を1種類(N)示す。表13には、
光増幅部10Bを構成するEr添加光ファイバ5を2種
類(O,P)示す。光増幅10Cを構成するEr添加光
ファイバ5は、表6に示す8種類(F,G,H,I,
J,K,L,M)を用いる。
B,10Cの組み合わせによる光増幅器の増幅特性を示
す。ここに示すように、すべての組み合わせ(16通
り)において、従来の光ファイバ増幅器の増幅波長帯域
を大幅に改善できることが分かった。なお。ここでは光
増幅部10A,10B,10Cの励起波長を1480n
mとしたが、すべてまたは一部を980nmとしても同
様の増幅特性が得られた。
0Hの具体的構成例を40A〜40Hとして示す。
ファイバ14には、Er添加石英系ファイバを用いる。
その特性は、ファイバ長20m(光増幅部40A〜40
D)および200m(光増幅部40E〜40F)、比屈
折率差1%、カットオフ波長1.1μm、Al添加濃度
4.2wt.%、Er添加濃度1310wt.ppmと
する。合波器16A,16Bは、バルク型WDMカップ
ラを用い、信号光と励起光を合波してEr添加光ファイ
バ14に入射する。なお、ここでは双方向励起の構成例
を示すが、Er添加光ファイバ14の一方のみから励起
光を入射する前方励起または後方励起の構成をとっても
よい。
ただし、本実施例においては、励起光源32A,32B
には、1480nm帯半導体レーザを用いる。励起光を
分岐する分岐器33A,33Bには、プレーナ導波路型
1×8光分岐回路を用いる。分岐部31および合波部3
5には、アレイ導波路回折格子を用いる。光可変減衰器
34A〜34Bには、バルク型減衰量可変光アッテネー
タを用いる。光アイソレータ36A,36Bには、15
50nmおよびおよび1580nm帯で60dB程度の
逆方向挿入損が得られる偏波無依存型ものを用いる。
5の実施形態の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信
号光入力強度は、各チャネル当たり−30dBmとし
た。ここに示すように、1532〜1560nmおよび
1572〜1600nmに配置したWDM信号は、平均
利得30dB(増幅前の信号光強度−30dBm/ch
に対して、増幅後の信号光強度が平均−0dBm/c
h)、ほぼ等しい利得(利得偏差0dB)で光増幅でき
た。
とにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得ら
れ、その増幅波長帯域を従来の1530〜1560nm
(30nm)から、1530〜1560nmおよび15
70〜1600nnm(合計60nm)に2倍に拡大で
きることが分かった。なお、ここでは光増幅部40A〜
40Hの励起波長を1480nmとしたが、すべてまた
は一部を980nmとしても同様の増幅特性が得られ
た。
22,23と同様に、2つの増幅帯を並列増幅する構成
である。ただし、本実施例では図22の増幅部10Aと
しては、図32に示す光イコライザ37を付加した光フ
ァイバ増幅器を使用した。Er添加ファイバとして、E
r添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長25m、比
屈折率差1.7%、カットオフ波長1.1μm、Er添
加濃度1300ppmである。励起光源15A,15B
には0.98μm帯半導体レーザを用いた。合波器16
A,16Bには、バルク型WDMカプラを用いた。光イ
コライザ37としては、長周期ファイバグレーティング
を用いた。なお、光イコライザ37の透過特性は、図3
2の光ファイバ増幅器の特性が、1.53〜1.56μ
m帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用い
た。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は38
dBである。また、図22の増幅部10Bとしては、図
23に示す構成の光ファイバ増幅器を使用した。Er添
加ファイバとして、Er添加石英系ファイバを用いた。
ファイバ長200m、比屈折率差1.7%、カットカフ
波長1.1μm、Er添加濃度1300ppmである。
励起光源15A,15Bには1.48μm帯半導体レー
ザを用いた。合波器16A,16Bには、バルク型WD
Mカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は1.57〜
1.60μmに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信
号利得は30dBである。分波部11および合波部13
は、バルク型合分波器を用いた。さらに、本実施例の光
増幅器では、光可変減衰器12A,12Bの損失量を調
整して、光ファイバ増幅器10Aの1.53〜1.56
μm帯に利得平坦利得を28dB、光ファイバ増幅器1
0Bの1.57〜1.60μm帯に利得平坦利得を28
dBに調整した。
26の評価系で測定した。波長可変光源20A〜20P
の信号波長は、それぞれ、1532、1536、154
0、1544、1548、1552、1556、156
0、1572、1576、1580、1584、159
2、1596、1660nmである。信号入射強度は、
各チャンネル当たり−35dBmとした。本測定によ
り、1532〜1560nmおよび1572〜1600
nmに配置したWDM信号を平均利得28dB、利得偏
差1.5dB以内で増幅できた。
22,23と同様である。ただし、本実施例では、4つ
の増幅部10A,10B,10C,10Dを有する構成
である。増幅部10Aとしては、図32に示す光イコラ
イザ37を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Er
添加ファイバとして、Er添加石英系ファイバを用い
た。ファイバ長25m、比屈折率差1.7%、カットオ
フ波長1.1μm、Er添加濃度1300ppmであ
る。励起光源15A,15Bには0.98μm帯半導体
レーザを用いた。合波器16A,16Bには、バルク型
WDMカプラを用いた。光イコライザ37としては、長
周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコラ
イザ37の透過特性は、図32の光ファイバ増幅器の特
性が、1.53〜1.56μm帯に利得平坦特性を有す
るように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の
利得平坦域の信号利得は38dBである。増幅部10B
としては、図23に示す構成の光ファイバ増幅器を使用
した。Er添加ファイバとして、Er添加石英系ファイ
バを用いた。ファイバ長200m、比屈折率差1.7
%、カットオフ波長1.1μm、Er添加濃度1300
ppmである。励起光源15A,15Bには1.48μ
m帯半導体レーザを用いた。合波器16A,16Bに
は、バルク型WDMカプラを用いた。本光ファイバ増幅
器は1.57〜1.60μmに利得平坦特性を有する。
利得平坦域の信号利得は30dBである。増幅部10C
としては、図33に示す光イコライザ40を付加したT
m3+添加光ファイバ増幅器を使用した。Tm添加ファイ
バとして、Tm添加フッ化物系ファイバ39を用いた。
ファイバ長20m、比屈折率差2.5%、カットオフ波
長1.0μm、Tm添加濃度1000ppmである。励
起光源15A,15Bには1.047μm帯発振のNd
−YLFレーザを用いた。合波器16A,16Bには、
ファイバカプラを用いた。光イコライザ40としては、
ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用し
た。なお、光イコライザ40の透過特性は、図33の光
ファイバ増幅器の特性が、1.43〜1.49μm帯に
利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本
光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は28dBで
ある。増幅部10Dとしては、図34に示す光イコライ
ザ40を付加したラマンファイバ増幅器を使用した。ラ
マン増幅用のファイバとして、石英系ファイバ41を用
いた。ファイバ長60km、比屈折率差0.7%、カッ
トオフ波長0.9μmである。励起光源38には1.4
3μm帯発振のラマンレーザを用いた。合波器16A,
16Bには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ4
2としては、ファブリペローエタロンを用いて構成した
ものを使用した。なお、光イコライザ42の透過特性
は、図34のラマンファイバ増幅器の特性が、1.49
〜1.52μm帯に利得平坦特性を有するように作製し
たものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信
号利得は18dBである。分波部11および合波部13
は、図34に示すバルク型合分波器を用いた。ファイバ
46は信号域1.56〜1.60の信号光を、ファイバ
47は信号域1.53〜1.56の信号光を、ファイバ
48は信号域1.49〜1.52の信号光を、ファイバ
49は信号域1.43〜1.49の信号光を入出力する
ポートであり、ファイバ50に合波した信号比光あるい
は分波する信号光用のポートである。また、45は1.
49μm以上の信号光を透過し、1.48μm帯以下の
信号光を反射する誘電体多層膜、44は1.52μm以
上の信号光を透過し、1.52μm帯以下の信号光を反
射する誘電体多層膜、43は1.56μm以上の信号光
を透過し、1.56μm帯以下の信号光を反射する誘電
体多層膜である。さらに、本実施例の光増幅器では、光
可変減衰器12A,12B,12C,12Dの損失量を
調整して、増幅部10A,10B,10C,10Dの利
得平坦利得を18dBに調整した。
26の評価系の信号数を26波に増加して測定した。信
号波長は、1430、1440、1450、1460、
1470、1480、1490、1500、1510、
1520、1532、1536、1540、1544、
1548、1552、1556、1560、1572、
1576、1580、1584、1588、1592、
1596、1660nmである。信号入射強度は、各チ
ャンネル当たり−35dBmとした。本測定により、W
DM信号を平均利得18dB、利得偏差1.5dB以内
で増幅できた。
22,23と同様である。ただし、本実施例では、図3
5に示すように、4つの増幅部10A,10B,10
C,10Dを有する構成である。増幅部10Aとして
は、図32に示す光イコライザ37を付加した光ファイ
バ増幅器を使用した。Er添加ファイバとして、Er添
加石英系ファイバを用いた。ファイバ長25m、比屈折
率差1.7%、カットオフ波長1.1μm、Er添加濃
度1300ppmである。励起光源15A,15Bには
0.98μm帯半導体レーザを用いた。合波器16A,
16Bには、バルク型WDMカプラを用いた。光イコラ
イザ37としては、長周期ファイバグレーティングを用
いた。なお、光イコライザ37の透過特性は、図32の
光ファイバ増幅器の特性が、1.53〜1.56μm帯
に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。
本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は38dB
である。増幅部10Bとしては、図23に示す構成の光
ファイバ増幅器を示した。Er添加ファイバとして、E
r添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長200m、
比屈折率差1.7%、カットオフ波長1.1μm、Er
添加濃度1300ppmである。励起光源15A,15
Bには1.48μm帯半導体レーザを用いた。合波器1
6A,16Bには、バルク型WDMカプラを用いた。本
光ファイバ増幅器は1.57〜1.60μmに利得平坦
特性を有する。利得平坦域の信号利得は30dBであ
る。増幅部10Cとしては、図33に示す光イコライザ
40を付加したPr3+添加光ファイバ増幅器を使用し
た。Pr添加ファイバとして、Pr添加フッ化物系ファ
イバ39を用いた。ファイバ長20m、比屈折率差2.
5%、カットオフ波長1.0μm、Pr添加濃度100
0ppmである。励起光源15A,15Bには1.04
7μm帯発振のNd−YLFレーザを用いた。合波器1
6A,16Bには、ファイバカプラを用いた。光イコラ
イザ40としては、ファブリペローエタロンを用いて構
成したものを使用した。なお、光イコライザ40の透過
特性は、図33の光ファイバ増幅器の特性が1.28〜
1.32μm帯に利得平坦特性を有するように作製した
ものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号
利得は28dBである。増幅部10Dとしては、図34
に示す光イコライザ40を付加したラマンファイバ増幅
器を使用した。ラマン増幅用のファイバとして、石英系
ファイバ41を用いた。ファイバ長60km、比屈折率
差0.7%、カットオフ波長0.9μmである。励起光
源38には1.43μm帯発振のラマンレーザを用い
た。合波器16A,16Bには、ファイバカプラを用い
た。光イコライザ42としては、ファブリペローエタロ
ンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライ
ザ42の透過特性は、図34のラマンファイバ増幅器の
特性が、1.49〜1.52μm帯に利得平坦特性を有
するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器
の利得平坦域の信号利得は18dBである。分波部11
および合波部13は、図34に示すバルク型合分波器を
用いた。ファイバ46は信号域1.56〜1.60の信
号光を、ファイバ47は信号域1.53〜1.56の信
号光を、ファイバ48は信号域1.49〜1.52の信
号光を、ファイバ49は信号域1.28〜1.32の信
号光を入出力するポートであり、ファイバ50に合波し
た信号光あるいは分波する信号光用のポートである。ま
た、45は1.49μm以上の信号光を透過し、1.4
8μm帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、44は
1.52μm以上の信号光を透過し、1.52μm帯以
下の信号光を反射する誘電体多層膜、43は1.56μ
m以上の信号光を透過し、1.56μm帯以下の信号光
を反射する誘電体多層膜である。さらに、本実施例の光
増幅器では、光可変減衰器12A,12B,12C,1
2Dの損失量を調整して、増幅部10A,10B,10
C,10Dの利得平坦利得を18dBに調整した。
26の評価系の信号数を25波に増加して測定した。信
号波長は、1280、1290、1300、1310、
1320、1490、1500、1510、1520、
1532、1536、1540、1544、1548、
1552、1556、1560、1572、1576、
1580、1584、1588、1592、1596、
1660nmである。信号入射強度は、各チャンネル当
たり−35dBmとした。本測定により、WDM信号を
平均利得18dB、利得偏差1.5dB以内で増幅でき
た。
またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加
したエルビウム添加ファイバと、前記光ファイバを励起
する励起光源と、前記励起光源からの励起光と信号光を
前記Er添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソ
レータとを備えた光増幅器において、前記エルビウム添
加ファイバとして、ファイバ長(m)とエルビウム添加
濃度(重量ppm)との積である等価的ファイバ長が、
該エルビウム添加ファイバの励起に用いる前記励起光源
の波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以
上の信号利得となる長さである1.58μm帯光ファイ
バを用いたことにより、広帯域化および利得平坦化が可
能となる。
る。
イバ増幅器における1.58μm帯の増幅帯域を示すグ
ラフである。
本構成(前方励起系)を示すブロック図である。
本構成(後方励起系)を示すブロック図である。
本構成(双方向励起系)を示すブロック図である。
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Er添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Er添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Er添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
98μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×E
r添加濃度〕の関係を示すグラフである。
48μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×E
r添加濃度〕の関係を示すグラフである。
0.98μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の関係を示すグラフである。
1.48μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の関係を示すグラフである。
0.98μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の関係を示すグラフである。
1.48μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Er添加濃度〕の関係を示すグラフである。
98μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×E
r添加濃度〕の関係を示すグラフである。
48μm帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×E
r添加濃度〕の関係を示すグラフである。
m帯光ファイバ増幅器における8波WDM信号の各信号
波長に対する信号利得を示すグラフである。
μm帯光ファイバ増幅器における8波WDM信号の各信
号波長に対する信号利得を示すグラフである。
ロックである。
の構成例を示すブロック図である。
成例を示すブロック図である。
て使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロック図
である。
系の構成を示すブロック図である。
ロック図である。
性を示すグラフである。
ラフである。
を示すブロック図であり、(a)〜(h)はそれぞれ光
増幅部30A〜30Hに対応する。
ラフである。
イザを付加した光ファイバ増幅器の構成例を示すブロッ
ク図である。
イザを付加したTm3+添加あるいはPr3+添加光ファイ
バ増幅器の構成例を示すブロック図である。
イザを付加したラマンファイバ増幅器の構成例を示すブ
ロック図である。
部として使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロ
ック図である。
タ 13 合波部 14 Er添加光ファイバ 15A,15B 励起光源 16A,16B 合波器 17A,17B 光アイソレータ 18A,18B,18C,18D,18E,18F ア
レイ導波路回折格子 20A,20B 波長可変光源 21 合波器 22 光アッテネータ 23 光増幅器 30A〜30H 光増幅部 31 分波部 32A,32B 励起光源 33A,33B 分岐器 34A〜34H 光可変減衰器 35 合波部 36A,36B 光アイソレータ 40A〜40H 光増幅部
Claims (71)
- 【請求項1】 コア部またはクラッド部の少なくとも一
方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、
前記光ファイバを励起する励起光源と、前記励起光源か
らの励起光と信号光を前記Er添加ファイバに入射する
光学手段と、光アイソレータとを備えた光増幅器であっ
て、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長(m)
とエルビウム添加濃度(重量ppm)との積である等価
的ファイバ長が、該エルビウム添加ファイバの励起に用
いる前記励起光源の波長において得られる信号利得が所
定の実用基準値以上の信号利得となる長さである1.5
8μm帯光ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項2】 前記実用基準値が15dBであることを
特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項3】 前記エルビウム添加ファイバは、Er添
加石英系ファイバ、Er添加フッ化物系ファイバ、Er
添加テルライト系ガラスファイバ、Er添加多成分酸化
物系ガラスファイバ、Er添加カルコゲナイド系ガラス
ファイバ、Er添加フツリン酸ガラスファイバから選ば
れることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項4】 前記エルビウム添加ファイバはEr添加
石英系ファイバ、Er添加多成分酸化物系ガラスファイ
バ、Er添加フツリン酸ガラスファイバ、Er添加テル
ライト系ガラスファイバから選ばれ、1.570〜1.
600μmの波長域にある異なる複数の信号光における
最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差が1dB
以下であることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項5】 前記エルビウム添加ファイバはEr添加
フッ化物ファイバであり、1.565〜1.600μm
の波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の
信号利得と最小波長の信号利得の差が1dB以下である
ことを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項6】 前記励起光源はErの 4I11/2準位また
は 4I13/2準位を励起する光源であることを特徴とする
請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項7】 前記励起光源はErの 4I11/2準位と 4
I13/2準位を励起する光源の両者を用いることを特徴と
する請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項8】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を励
起する0.98μm帯励起光源またはErの 4I13/2準
位を励起する1.48μm帯励起光源であり、エルビウ
ム添加ファイバとして、Er添加石英系ファイバ、Er
添加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加フツリン
酸ガラスファイバあるいはEr添加テルライト系ガラス
ファイバであることを特徴とする請求項4記載の光増幅
器。 - 【請求項9】 前記励起光源はErの 4I11/2準位と 4
I13/2準位を励起する光源の両者を用い、エルビウム添
加ファイバとしてEr添加石英系ファイバ、Er添加多
成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加フツリン酸ガラ
スファイバあるいはEr添加テルライト系ガラスファイ
バであることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項10】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.97μm帯励起光源またはErの 4I13/2
準位を励起する1.48μm帯励起光源であり、エルビ
ウム添加ファイバとしてEr添加フッ化物系ガラスファ
イバであることを特徴とする請求項5記載の光増幅器。 - 【請求項11】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.97μm帯励起光源とErの 4I13/2準位
を励起する1.48μm帯励起光源の両者を用い、エル
ビウム添加ファイバとしてEr添加フッ化物系ガラスフ
ァイバであることを特徴とする請求項1記載の光増幅
器。 - 【請求項12】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.3×105 以上であるEr添加石英系
ファイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.98μm帯励起光源であることを特徴とす
る請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項13】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.6×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加石英系ファイバであり、前記励起光源はE
rの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源で
あることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項14】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.1×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光
源であることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項15】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.2×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光
源であることを特徴とする請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項16】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.005×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記載の
光増幅器。 - 【請求項17】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、前
記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48μ
m帯励起光源であることを特徴とする請求項1記載の光
増幅器。 - 【請求項18】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記
載の光増幅器。 - 【請求項19】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.015×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.
48μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記
載の光増幅器。 - 【請求項20】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記
載の光増幅器。 - 【請求項21】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.02×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.
48μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記
載の光増幅器。 - 【請求項22】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記載の
光増幅器。 - 【請求項23】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.015×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項1記載の
光増幅器。 - 【請求項24】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.3×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加石英系ファイバであり、前記励起光源はE
rの 4I11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源と
Erの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源
の両者を用いることを特徴とする請求項1記載の光増幅
器。 - 【請求項25】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.1×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光
源とErの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起
光源の両者を用いることを特徴とする請求項1記載の光
増幅器。 - 【請求項26】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.005×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする請求
項1記載の光増幅器。 - 【請求項27】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加酸化物多成分ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する
1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項28】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する
1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項1記載の光増幅器。 - 【請求項29】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする請求
項1記載の光増幅器。 - 【請求項30】 信号光を複数の波長帯域に分波する分
波部と、 前記分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞ
れ増幅する複数の光増幅部と、 前記複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する
合波部とを備えた光増幅器であって、 前記光増幅部の少なくとも1つは、コア部またはクラッ
ド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウ
ム添加ファイバと、前記光ファイバを励起する励起光源
と、前記励起光源からの励起光と信号光を前記Er添加
ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長(m)とエ
ルビウム添加濃度(重量ppm)との積である等価的フ
ァイバ長が、該エルビウム添加ファイバの励起に用いる
前記励起光源の波長において得られる信号利得が所定の
実用基準値以上の信号利得となる長さである1.58μ
m帯光ファイバであることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項31】 前記実用基準値が15dBであること
を特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項32】 前記エルビウム添加ファイバは、Er
添加石英系ファイバ、Er添加フッ化物系ファイバ、E
r添加テルライト系ガラスファイバ、Er添加多成分酸
化物系ガラスファイバ、Er添加カルコゲナイド系ガラ
スファイバ、Er添加フツリン酸ガラスファイバから選
ばれることを特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項33】 前記エルビウム添加ファイバはEr添
加石英系ファイバ、Er添加多成分酸化物系ガラスファ
イバまたはEr添加フツリン酸ガラスファイバから1・
570〜1.600μmの波長域にある異なる複数の信
号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得
の差が1dB以下であることを特徴とする請求項30記
載の光増幅器。 - 【請求項34】 前記エルビウム添加ファイバはEr添
加フッ化物ファイバあるいはEr添加テルライト系ガラ
スファイバであり、1・565〜1.600μmの波長
域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利
得と最小波長の信号利得の差が1dB以下であることを
特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項35】 前記励起光源はErの 4I11/2準位ま
たは 4I13/2準位を励起する光源であることを特徴とす
る請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項36】 前記励起光源はErの 4I11/2準位と
4I13/2準位を励起する光源の両者を用いることを特徴
とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項37】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.98μm帯励起光源またはErの 4I13/2
準位を励起する1.48μm帯励起光源であることを特
徴とする請求項33記載の光増幅器。 - 【請求項38】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位
を励起する1.48μm帯励起光源の両方を用い、エル
ビウム添加ファイバとして、Er添加石英系ファイバ、
Er添加多成分酸化物系ガラスファイバ、Er添加フツ
リン酸ガラスファイバあるいはEr添加テルライト系ガ
ラスファイバであることを特徴とする請求項30記載の
光増幅器。 - 【請求項39】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.97μm帯励起光源またはErの 4I13/2
準位を励起する1.48μm帯励起光源であることを特
徴とする請求項34記載の光増幅器。 - 【請求項40】 前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.97μm帯励起光源とErの 4I13/2準位
を励起する1.48μm帯励起光源の両者を用い、エル
ビウム添加ファイバとしてEr添加フッ化物系ガラスフ
ァイバであることを特徴とする請求項30記載の光増幅
器。 - 【請求項41】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.3×105 以上であるEr添加石英系
ファイバであり、前記励起光源はErの 4I11/2準位を
励起する0.97μm帯励起光源であることを特徴とす
る請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項42】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.6×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加石英系ファイバであり、前記励起光源はE
rの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起光源で
あることを特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項43】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.1×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光
源であることを特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項44】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.2×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I13/2準位を励起する0.97μm帯励起光
源であることを特徴とする請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項45】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.005×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30記載
の光増幅器。 - 【請求項46】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、前
記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48μ
m帯励起光源であることを特徴とする請求項30記載の
光増幅器。 - 【請求項47】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30
記載の光増幅器。 - 【請求項48】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.015×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.
48μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30
記載の光増幅器。 - 【請求項49】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30
記載の光増幅器。 - 【請求項50】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.02×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.
48μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30
記載の光増幅器。 - 【請求項51】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30記載
の光増幅器。 - 【請求項52】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.015×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I13/2準位を励起する1.48
μm帯励起光源であることを特徴とする請求項30記載
の光増幅器。 - 【請求項53】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.3×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加石英系ファイバであり、前記励起光源はE
rの 4I11/2準位を励起する0.98μm帯励起光源と
Erの 4I13 /2準位を励起する1.48μm帯励起光源
の両者を用いることを特徴とする請求項30記載の光増
幅器。 - 【請求項54】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.1×105 (m・重量ppm)以上で
あるEr添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はErの 4I11/2準位を励起する0.97μm帯励起光
源とErの 4I13/2準位を励起する1.48μm帯励起
光源の両者を用いることを特徴とする請求項30記載の
光増幅器。 - 【請求項55】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.005×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする請求
項30記載の光増幅器。 - 【請求項56】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加酸化物多成分ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する
1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項57】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.01×105 (m・重量ppm)以上
であるEr添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.
98μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する
1.48μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項58】 前記エルビウム添加ファイバは等価的
ファイバ長が0.008×105 (m・重量ppm)以
上であるEr添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源はErの 4I11/2準位を励起する0.98
μm帯励起光源とErの 4I13/2準位を励起する1.4
8μm帯励起光源の両者を用いることを特徴とする請求
項30記載の光増幅器。 - 【請求項59】 前記光増幅部として、少なくとも、コ
ア部またはクラッド部の一方にツリウム(Tm)を添加
したツリウム添加ファイバと、前記光ファイバを励起す
る励起光源と、前記励起光源からの励起光と信号光を前
記Tm添加ファイバに入射する光学手段とからなるTm
添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項
30記載の光増幅器。 - 【請求項60】 前記光増幅部として、少なくとも、コ
ア部またはクラッド部の一方にプラセオジム(Pr)を
添加したプラセオジム添加ファイバと、前記光ファイバ
を励起する励起光源と、前記励起光源からの励起光と信
号光を前記Pr添加ファイバに入射する光学手段とから
なるPr添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とす
る請求項30記載の光増幅器。 - 【請求項61】 前記光増幅部として、少なくとも、ラ
マンファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項3
0記載の光増幅器。 - 【請求項62】 前記光増幅部として、少なくとも、
1.51μm帯で増幅作用を有するラマンファイバ増幅
器を用いることを特徴とする請求項30記載の光増幅
器。 - 【請求項63】 前記複数の光増幅部と合波部の入力ポ
ートとの間に、各光増幅部から出力される信号光強度を
調整する光可変減衰器が挿入されていることを特徴とす
る請求項30,59,60,62のいずれかに記載の光
増幅器。 - 【請求項64】 コア部またはクラッド部の少なくとも
一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバ
に、励起光源からの励起光を通して励起して1.58μ
m帯の波長域にある信号光を増幅する光増幅方法であっ
て、 前記エルビウム添加光ファイバとして、ファイバ長
(m)とエルビウム添加濃度(重量ppm)との積であ
る等価的ファイバ長が、該エルビウム添加ファイバの励
起に用いる前記励起光源の波長において得られる信号利
得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さのもの
を用いることを特徴とする光増幅方法。 - 【請求項65】 前記1.58μm帯の波長域にある複
数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信
号利得の差を1dB以下とすることを特徴とする請求項
64記載の光増幅方法。 - 【請求項66】 前記1.58μ帯の波長域が1.57
〜1.60μmの波長域であることを特徴とする請求項
64記載の光増幅方法。 - 【請求項67】 前記1.58μmの波長域が1.56
5〜1.60μmの波長域であることを特徴とする請求
項64記載の光増幅方法。 - 【請求項68】 前記光増幅部として、少なくとも、コ
ア部またはクラッド部の一方にツリウム(Tm)を添加
したツリウム添加ファイバと、前記光ファイバを励起す
る励起光源と、前記励起光源からの励起光と信号光を前
記Tm添加ファイバに入射する光学手段とからなるTm
添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項
64記載の光増幅方法。 - 【請求項69】 前記光増幅部として、少なくとも、コ
ア部またはクラッド部の一方にプラセオジム(Pr)を
添加したプラセオジム添加ファイバと、前記光ファイバ
を励起する励起光源と、前記励起光源からの励起光と信
号光を前記Pr添加ファイバに入射する光学手段とから
なるPr添加光ファイバ増幅器を用いることを特徴とす
る請求項64記載の光増幅方法。 - 【請求項70】 前記光増幅部として、少なくとも、ラ
マンファイバ増幅器を用いることを特徴とする請求項6
4記載の光増幅方法。 - 【請求項71】 前記光増幅部として、少なくとも、
1.51μm帯で増幅作用を有するラマンファイバ増幅
器を用いることを特徴とする請求項64記載の光増幅方
法。
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