JPH1093175A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
- Publication number
- JPH1093175A JPH1093175A JP8246283A JP24628396A JPH1093175A JP H1093175 A JPH1093175 A JP H1093175A JP 8246283 A JP8246283 A JP 8246283A JP 24628396 A JP24628396 A JP 24628396A JP H1093175 A JPH1093175 A JP H1093175A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導放出効果に基づいて信号光を直接に増幅
する増幅用光ファイバを増幅素子として用いた光増幅器
において、増幅用光ファイバの内部で発生するＡＳＥ
を、信号光が増幅される途中で有効に除くようにして、
信号光に対する増幅効率を高めて利得を一層向上させる
とともに、信号光のＳ／Ｎ比も同時に改善する。 【解決手段】 誘導放出効果に基づいて信号光を直接に
増幅する増幅用光ファイバ２a，２bを備え、この増幅用
光ファイバ２a，２bの途中には、信号光の増幅に伴って
発生する自然放出光(ＡＳＥ)の波長成分の内、信号光の
波長よりも長波長側に位置する波長成分をカットするフ
ィル３タが介在されている。
する増幅用光ファイバを増幅素子として用いた光増幅器
において、増幅用光ファイバの内部で発生するＡＳＥ
を、信号光が増幅される途中で有効に除くようにして、
信号光に対する増幅効率を高めて利得を一層向上させる
とともに、信号光のＳ／Ｎ比も同時に改善する。 【解決手段】 誘導放出効果に基づいて信号光を直接に
増幅する増幅用光ファイバ２a，２bを備え、この増幅用
光ファイバ２a，２bの途中には、信号光の増幅に伴って
発生する自然放出光(ＡＳＥ)の波長成分の内、信号光の
波長よりも長波長側に位置する波長成分をカットするフ
ィル３タが介在されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出効果に基
づいて信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバを増幅
素子として用いた光増幅器に係り、特には、増幅用光フ
ァイバ内部で発生する自然放出光(ＡＳＥ)の影響を低減
するための技術に関する。
づいて信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバを増幅
素子として用いた光増幅器に係り、特には、増幅用光フ
ァイバ内部で発生する自然放出光(ＡＳＥ)の影響を低減
するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光通信システム等において使
用される光増幅器として、Ｅr，Ｎd等の希土類元素をド
ープした増幅用光ファイバを増幅素子として設け、この
増幅用光ファイバの誘導放出効果に基づいて信号光を直
接に増幅するようにしたものが提供されている。
用される光増幅器として、Ｅr，Ｎd等の希土類元素をド
ープした増幅用光ファイバを増幅素子として設け、この
増幅用光ファイバの誘導放出効果に基づいて信号光を直
接に増幅するようにしたものが提供されている。
【０００３】このような光増幅器では、たとえば、１.
４８μm帯の波長の励起光によって増幅用光ファイバが
ポンピングされて反転分布状態にあるところに、１.５
５μm帯の波長の信号光が入射されると、この信号光が
増幅用光ファイバ中を伝搬する間に誘導放出効果によっ
てこの信号光が直接に増幅される。
４８μm帯の波長の励起光によって増幅用光ファイバが
ポンピングされて反転分布状態にあるところに、１.５
５μm帯の波長の信号光が入射されると、この信号光が
増幅用光ファイバ中を伝搬する間に誘導放出効果によっ
てこの信号光が直接に増幅される。
【０００４】このように、信号光の直接増幅を行う場
合、増幅用光ファイバの内部では、誘導放出に基づく光
だけでなく、自然放出に基づく蛍光(以下、ＡＳＥと称
する)も同時に発生する。
合、増幅用光ファイバの内部では、誘導放出に基づく光
だけでなく、自然放出に基づく蛍光(以下、ＡＳＥと称
する)も同時に発生する。
【０００５】このＡＳＥは、信号光の波長の前後にわた
って発生するインコヒーレントな蛍光であって、このＡ
ＳＥをそのままにしておくと、信号光が増幅される際に
同時に増幅されることになって、信号光に対する相対的
な増幅効率が低下する。しかも、このＡＳＥは信号光に
対する雑音となるため、Ｓ／Ｎ比が低下することにもな
る。
って発生するインコヒーレントな蛍光であって、このＡ
ＳＥをそのままにしておくと、信号光が増幅される際に
同時に増幅されることになって、信号光に対する相対的
な増幅効率が低下する。しかも、このＡＳＥは信号光に
対する雑音となるため、Ｓ／Ｎ比が低下することにもな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、増幅用
光ファイバの出力側にバンドパスフィルタを設けること
で、このような不要なＡＳＥを除くようにしている(た
とえば、M.Yoshida et al., Technical Digest on Opti
cal Amplifiers and Their Applications, 1990,WD1, p
p282-285参照)。
光ファイバの出力側にバンドパスフィルタを設けること
で、このような不要なＡＳＥを除くようにしている(た
とえば、M.Yoshida et al., Technical Digest on Opti
cal Amplifiers and Their Applications, 1990,WD1, p
p282-285参照)。
【０００７】しかし、バンドパスフィルタを設けた場
合、増幅用光ファイバから出るＡＳＥを除くことができ
るものの、増幅用光ファイバ内部では、誘導放出効果は
信号光のみに寄与するだけでなく、ＡＳＥの増幅にも寄
与することになるので、信号光に対する相対的な増幅効
率は依然として悪く、信号光の利得を高めるのに限界が
ある。
合、増幅用光ファイバから出るＡＳＥを除くことができ
るものの、増幅用光ファイバ内部では、誘導放出効果は
信号光のみに寄与するだけでなく、ＡＳＥの増幅にも寄
与することになるので、信号光に対する相対的な増幅効
率は依然として悪く、信号光の利得を高めるのに限界が
ある。
【０００８】すなわち、図４に示すように、励起光の波
長λpに比べて増幅対象となる信号光λsの波長は大き
く、また、この信号光の波長λsの前後の領域ΔλASEに
わたってＡＳＥが発生する。そして、増幅に寄与する反
転分布のエネルギーは、図５に示すように、短波長の励
起光からこれよりも長波長側の信号光およびＡＳＥへの
誘導放出により与えられる。したがって、信号光に着目
すれば、この信号光には、短波長側の励起光およびＡＳ
Ｅの誘導放出によりエネルギーが与えられるが、この信
号光のエネルギーは、さらにこれよりも長波長側のＡＳ
Ｅに移るために、信号光自体に対する反転分布のエネル
ギーの寄与率は不十分となる。
長λpに比べて増幅対象となる信号光λsの波長は大き
く、また、この信号光の波長λsの前後の領域ΔλASEに
わたってＡＳＥが発生する。そして、増幅に寄与する反
転分布のエネルギーは、図５に示すように、短波長の励
起光からこれよりも長波長側の信号光およびＡＳＥへの
誘導放出により与えられる。したがって、信号光に着目
すれば、この信号光には、短波長側の励起光およびＡＳ
Ｅの誘導放出によりエネルギーが与えられるが、この信
号光のエネルギーは、さらにこれよりも長波長側のＡＳ
Ｅに移るために、信号光自体に対する反転分布のエネル
ギーの寄与率は不十分となる。
【０００９】しかも、従来のように、バンドパスフィル
タを設けた場合には、通過可能な波長帯域が狭められる
ので、波長の異なる複数の信号光を一つの光ファイバで
伝送する、いわゆる波長分割多重伝送を行いたいという
要求に十分応えられなくなる。
タを設けた場合には、通過可能な波長帯域が狭められる
ので、波長の異なる複数の信号光を一つの光ファイバで
伝送する、いわゆる波長分割多重伝送を行いたいという
要求に十分応えられなくなる。
【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、増幅用光ファイバの内部で発生するＡ
ＳＥを効率的に減衰できるようにして、信号光に対する
増幅効率を高めて利得を一層向上させるとともに、信号
光のＳ／Ｎ比も改善し、さらに、波長分割多重伝送の要
求にも応えられるようにすることを課題とする。
なされたもので、増幅用光ファイバの内部で発生するＡ
ＳＥを効率的に減衰できるようにして、信号光に対する
増幅効率を高めて利得を一層向上させるとともに、信号
光のＳ／Ｎ比も改善し、さらに、波長分割多重伝送の要
求にも応えられるようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、次の構成を採る。
解決するため、次の構成を採る。
【００１２】すなわち、本発明では、誘導放出効果に基
づいて信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバを備
え、この増幅用光ファイバの途中には、信号光の増幅に
伴って発生する自然放出光(ＡＳＥ)の波長成分の内、信
号光の波長よりも長波長側に位置する波長成分をカット
するフィルタが介在されている。
づいて信号光を直接に増幅する増幅用光ファイバを備
え、この増幅用光ファイバの途中には、信号光の増幅に
伴って発生する自然放出光(ＡＳＥ)の波長成分の内、信
号光の波長よりも長波長側に位置する波長成分をカット
するフィルタが介在されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係る光
増幅器の全体を示す構成図である。
増幅器の全体を示す構成図である。
【００１４】同図において、符号１は光ファイバ増幅器
の全体を示し、２a，２bは信号光を誘導放出効果によっ
て増幅するための一対の増幅用光ファイバで、共にコア
またはコアの外周にＥrやＮd等の希土類元素をドープし
て構成されていて、両者２a，２bで信号光に対する所望
の利得が得られるように設定されている。
の全体を示し、２a，２bは信号光を誘導放出効果によっ
て増幅するための一対の増幅用光ファイバで、共にコア
またはコアの外周にＥrやＮd等の希土類元素をドープし
て構成されていて、両者２a，２bで信号光に対する所望
の利得が得られるように設定されている。
【００１５】また、３は一対の増幅用光ファイバ２a，
２bの間に挿入されたフィルタで、このフィルタ３は、
信号光の波長λsよりも長波長側の光(図２で示される波
長λf以上の光)を全てカットするように構成された、い
わゆるＳＷＰＦ(Ｓhort ＷaveＰass Ｆilter)である。
２bの間に挿入されたフィルタで、このフィルタ３は、
信号光の波長λsよりも長波長側の光(図２で示される波
長λf以上の光)を全てカットするように構成された、い
わゆるＳＷＰＦ(Ｓhort ＷaveＰass Ｆilter)である。
【００１６】４は各増幅用光ファイバ２a，２bをポンピ
ングするためのレーザダイオード等からなる励起光源、
５は信号光と励起光源４からの励起光を合波して増幅用
光ファイバ２a，２bに導入するための合波器、６a，６b
は不要な端面反射を防止して光を一方向にのみ通過させ
るためのアイソレータ、７a，７bはこの光増幅器１を図
示しない通信用光ファイバ等に接続するためのコネクタ
である。
ングするためのレーザダイオード等からなる励起光源、
５は信号光と励起光源４からの励起光を合波して増幅用
光ファイバ２a，２bに導入するための合波器、６a，６b
は不要な端面反射を防止して光を一方向にのみ通過させ
るためのアイソレータ、７a，７bはこの光増幅器１を図
示しない通信用光ファイバ等に接続するためのコネクタ
である。
【００１７】この構成の光増幅器１において、励起光源
４からは、たとえば、１.４８μm帯の波長の励起光が発
生され、これが合波器５を介して前段側の増幅用光ファ
イバ２a，２bに、さらにフィルタ３を介して後段側の増
幅用光ファイバ２bにそれぞれ導入されて各増幅用光フ
ァイバ２a，２bがポンピングされる。
４からは、たとえば、１.４８μm帯の波長の励起光が発
生され、これが合波器５を介して前段側の増幅用光ファ
イバ２a，２bに、さらにフィルタ３を介して後段側の増
幅用光ファイバ２bにそれぞれ導入されて各増幅用光フ
ァイバ２a，２bがポンピングされる。
【００１８】一方、コネクタ７eから、たとえば１.５５
μm帯の波長の信号光が入射されると、この信号光は、
アイソレータ６a、合波器５を介して前段側の増幅用光
ファイバ２aに入射し、さらに、フィルタ３を介して後
段側の増幅用光ファイバ２bに入射される。
μm帯の波長の信号光が入射されると、この信号光は、
アイソレータ６a、合波器５を介して前段側の増幅用光
ファイバ２aに入射し、さらに、フィルタ３を介して後
段側の増幅用光ファイバ２bに入射される。
【００１９】上記のように、励起光によって各増幅用光
ファイバ２a，２bが反転分布状態にあるところに、この
信号光が導入されると、各増幅用光ファイバ２a，２b中
を伝搬する間に誘導放出効果によって信号光が直接に増
幅される。
ファイバ２a，２bが反転分布状態にあるところに、この
信号光が導入されると、各増幅用光ファイバ２a，２b中
を伝搬する間に誘導放出効果によって信号光が直接に増
幅される。
【００２０】その場合、各増幅用光ファイバ２a，２bの
内部では、自然放出に基づくＡＳＥも同時に発生する。
内部では、自然放出に基づくＡＳＥも同時に発生する。
【００２１】前段側の増幅用光ファイバ２aで発生した
ＡＳＥは、信号光の波長λsよりも長波長側の成分がフ
ィルタ３によってカットされて後段側の増幅用光ファイ
バ２bには伝搬しない。また、後段側の増幅用光ファイ
バ２bで発生したＡＳＥも、信号光の波長λsよりも長波
長側の成分がフィルタ３によってカットされて前段側の
増幅用光ファイバ２aには伝搬しない。
ＡＳＥは、信号光の波長λsよりも長波長側の成分がフ
ィルタ３によってカットされて後段側の増幅用光ファイ
バ２bには伝搬しない。また、後段側の増幅用光ファイ
バ２bで発生したＡＳＥも、信号光の波長λsよりも長波
長側の成分がフィルタ３によってカットされて前段側の
増幅用光ファイバ２aには伝搬しない。
【００２２】つまり、図２に示すように、信号光に着目
すれば、この信号光には、短波長側の励起光およびＡＳ
Ｅの誘導放出によりエネルギーが与えられるが、信号光
よりも長波長側のＡＳＥ成分は、フィルタ３によって従
来よりも減衰されていることになるので、信号光のエネ
ルギーが、これよりも長波長側のＡＳＥに移る程度が小
さくなり、信号光自体に対する反転分布のエネルギーの
寄与率が高くなる。したがって、信号光に対する増幅効
率が高まり、高い利得が得られる。また、ＡＳＥの長波
長側の成分が除かれるので、信号光のＳ／Ｎ比も同時に
改善される。
すれば、この信号光には、短波長側の励起光およびＡＳ
Ｅの誘導放出によりエネルギーが与えられるが、信号光
よりも長波長側のＡＳＥ成分は、フィルタ３によって従
来よりも減衰されていることになるので、信号光のエネ
ルギーが、これよりも長波長側のＡＳＥに移る程度が小
さくなり、信号光自体に対する反転分布のエネルギーの
寄与率が高くなる。したがって、信号光に対する増幅効
率が高まり、高い利得が得られる。また、ＡＳＥの長波
長側の成分が除かれるので、信号光のＳ／Ｎ比も同時に
改善される。
【００２３】なお、上記の実施形態では、前後一対の増
幅用光ファイバ２a，２bの間にフィルタ３を挿入した構
成としているが、増幅用光ファイバを多段に分割して各
間にフィルタ３を挿入配置した構成とすることもでき
る。また、後段側の増幅用光ファイバ２bの信号光出力
側にさらにフィルタを接続して、後段側の増幅用光ファ
イバ２bで発生するＡＳＥの長波長側の成分を除くよう
にすることもできる。
幅用光ファイバ２a，２bの間にフィルタ３を挿入した構
成としているが、増幅用光ファイバを多段に分割して各
間にフィルタ３を挿入配置した構成とすることもでき
る。また、後段側の増幅用光ファイバ２bの信号光出力
側にさらにフィルタを接続して、後段側の増幅用光ファ
イバ２bで発生するＡＳＥの長波長側の成分を除くよう
にすることもできる。
【００２４】さらに、図３に示すように、前後一対の増
幅用光ファイバ２a，２bの間にアイソレータ６cを挿入
し、このアイソレータ６cを構成する部品の反射防止膜
に信号光よりも長波長を除去する特性を持った膜を形成
することにより、上記と同じフィルタ特性をもたせるよ
うにすることもできる。
幅用光ファイバ２a，２bの間にアイソレータ６cを挿入
し、このアイソレータ６cを構成する部品の反射防止膜
に信号光よりも長波長を除去する特性を持った膜を形成
することにより、上記と同じフィルタ特性をもたせるよ
うにすることもできる。
【００２５】図１および図２に示す実施形態の光増幅器
１は、増幅用光ファイバの信号光入力側から励起光を導
入する、いわゆる前方励起型のものであるが、増幅用光
ファイバの信号光出力側から励起光を導入する後方励起
型のものであっても適用可能である。
１は、増幅用光ファイバの信号光入力側から励起光を導
入する、いわゆる前方励起型のものであるが、増幅用光
ファイバの信号光出力側から励起光を導入する後方励起
型のものであっても適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、増幅用光ファイバの内
部で発生するＡＳＥの波長成分の内、信号光よりも長波
長側の成分がフィルタで除かれるので、反転分布のエネ
ルギーが長波長側のＡＳＥの増幅に変換されていくのを
従来よりも少なくすることができる。
部で発生するＡＳＥの波長成分の内、信号光よりも長波
長側の成分がフィルタで除かれるので、反転分布のエネ
ルギーが長波長側のＡＳＥの増幅に変換されていくのを
従来よりも少なくすることができる。
【００２７】したがって、信号光に対する増幅効率が高
まり、利得を一層向上させることが可能となる。しか
も、ＡＳＥの成分が減衰される分、信号光のＳ／Ｎ比も
同時に改善することができる。
まり、利得を一層向上させることが可能となる。しか
も、ＡＳＥの成分が減衰される分、信号光のＳ／Ｎ比も
同時に改善することができる。
【００２８】さらに、バンドパスフィルタを設けた従来
のものより広帯域を確保できるので、波長分割多重伝送
の要請にも応えることができる。
のものより広帯域を確保できるので、波長分割多重伝送
の要請にも応えることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る光増幅器の全体構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１の光増幅器のフィルタを通過する光の波長
とエネルギーとの関係を示す説明図である。
とエネルギーとの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る光増幅器の全体構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図４】励起光、信号光、および自然放出光(ＡＳＥ)の
波長と強度との関係を示す説明図である。
波長と強度との関係を示す説明図である。
【図５】従来の光増幅器において発生する光の波長とエ
ネルギーとの関係を示す説明図である。
ネルギーとの関係を示す説明図である。
１…光増幅器、２a，２b…増幅用光ファイバ、３…フィ
ルタ、４…励起光源、６a〜６c…アイソレータ。
ルタ、４…励起光源、６a〜６c…アイソレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 正隆 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 英一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 誘導放出効果に基づいて信号光を直接に
増幅する増幅用光ファイバを備え、この増幅用光ファイ
バの途中には、信号光の増幅に伴って発生する自然放出
光(ＡＳＥ)の波長成分の内、信号光の波長よりも長波長
側に位置する波長成分をカットするフィルタが介在され
ていることを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24628396A JP3740750B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24628396A JP3740750B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1093175A true JPH1093175A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3740750B2 JP3740750B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=17146248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24628396A Expired - Fee Related JP3740750B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3740750B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-18 JP JP24628396A patent/JP3740750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3740750B2 (ja) | 2006-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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