JPH11307855A - 光増幅器及び能動型光ファイバ - Google Patents
光増幅器及び能動型光ファイバInfo
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- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】能動型光ファイバ内で発生する自然放出光や励
起光を能動型光ファイバ内で効果的に伝播させて、励起
効率の向上を図った光増幅器及び能動型光ファイバを提
供する。 【解決手段】本光増幅器は、例えば、励起光源１Ａで発
生した１．４８μｍ帯の励起光ＬｐをＷＤＭカプラ１Ｂ
を介してエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）２に送
る励起部１と、該励起部１とＥＤＦ２の一端との間に配
置され、１．５５μｍ帯の自然放出光（ＡＳＥ）を反射
し、信号光を透過する１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３
と、を備えて構成される。励起光Ｌｐにより励起された
エルビウム原子で発生する１．５５μｍ帯ＡＳＥのうち
の後方伝播モードのものが１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３で反射され、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓの増幅が高
い励起効率で行われる。
起光を能動型光ファイバ内で効果的に伝播させて、励起
効率の向上を図った光増幅器及び能動型光ファイバを提
供する。 【解決手段】本光増幅器は、例えば、励起光源１Ａで発
生した１．４８μｍ帯の励起光ＬｐをＷＤＭカプラ１Ｂ
を介してエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）２に送
る励起部１と、該励起部１とＥＤＦ２の一端との間に配
置され、１．５５μｍ帯の自然放出光（ＡＳＥ）を反射
し、信号光を透過する１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３
と、を備えて構成される。励起光Ｌｐにより励起された
エルビウム原子で発生する１．５５μｍ帯ＡＳＥのうち
の後方伝播モードのものが１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３で反射され、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓの増幅が高
い励起効率で行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素をドー
プした能動型光ファイバを用いて信号光の増幅を行う光
増幅器及び能動型光ファイバに関し、特に、励起された
希土類元素から発生する自然放出光の再吸収によって生
じる新たな波長帯についての光増幅を高い励起効率で行
う光増幅器及び能動型光ファイバに関する。
プした能動型光ファイバを用いて信号光の増幅を行う光
増幅器及び能動型光ファイバに関し、特に、励起された
希土類元素から発生する自然放出光の再吸収によって生
じる新たな波長帯についての光増幅を高い励起効率で行
う光増幅器及び能動型光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の光通信システムにおいて広く用い
られている光増幅器として、例えば、エルビウム（Ｅ
ｒ）ドープファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ：Er Doped Fib
er Amplifier）等がある。通常のＥＤＦＡでは、１．４
８μｍ帯または０．９８μｍ帯の励起波長が用いられ、
１．５３μｍ〜１．５６μｍ（以下、１．５５μｍ帯と
する）の波長帯域において利得が得られる。
られている光増幅器として、例えば、エルビウム（Ｅ
ｒ）ドープファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ：Er Doped Fib
er Amplifier）等がある。通常のＥＤＦＡでは、１．４
８μｍ帯または０．９８μｍ帯の励起波長が用いられ、
１．５３μｍ〜１．５６μｍ（以下、１．５５μｍ帯と
する）の波長帯域において利得が得られる。
【０００３】一方、光通信システムの大容量化を図る手
段として、波長多重技術が有望である。光増幅器を中継
器として用いた波長多重伝送システムでは、光増幅器の
利得波長帯域を拡大し、波長多重数を増加することによ
り伝送容量を拡大することができる。しかしながら現状
のＥＤＦＡでは、利得波長帯域が１．５５μｍ帯に制限
されており、将来に向けて更に大容量の波長多重伝送シ
ステムを実現するには、新たな利得波長帯域の開拓が必
要になる。
段として、波長多重技術が有望である。光増幅器を中継
器として用いた波長多重伝送システムでは、光増幅器の
利得波長帯域を拡大し、波長多重数を増加することによ
り伝送容量を拡大することができる。しかしながら現状
のＥＤＦＡでは、利得波長帯域が１．５５μｍ帯に制限
されており、将来に向けて更に大容量の波長多重伝送シ
ステムを実現するには、新たな利得波長帯域の開拓が必
要になる。
【０００４】ＥＤＦＡを用いて１．５５μｍ帯とは異な
る利得波長帯域を実現する方法の１つとして、１．５６
μｍ〜１．６２μｍ（以下、１．５８μｍ帯とする）の
波長帯域を利用する方法がある。例えば、１．５５μｍ
帯の励起波長を用い、１．５７μｍ〜１．６１μｍの波
長帯域で２５ｄＢの利得を実現したものが報告されてい
る（文献１；J.F.Massicott et al.,ELECTRONICS LETTE
RS,Vol.26,No.20,pp.1645-1646,27th September 1990.
参照）。
る利得波長帯域を実現する方法の１つとして、１．５６
μｍ〜１．６２μｍ（以下、１．５８μｍ帯とする）の
波長帯域を利用する方法がある。例えば、１．５５μｍ
帯の励起波長を用い、１．５７μｍ〜１．６１μｍの波
長帯域で２５ｄＢの利得を実現したものが報告されてい
る（文献１；J.F.Massicott et al.,ELECTRONICS LETTE
RS,Vol.26,No.20,pp.1645-1646,27th September 1990.
参照）。
【０００５】また最近、１．４８μｍ帯及び０．９８μ
ｍ帯のレーザダイオードを励起光源として用いて、１．
５６μｍ〜１．６２μｍにおいて利得が得られることが
報告されている（文献２；H.Ono et al.,IEEE PHOTONIC
S TECHNOLOGY LETTERS,VOL.9,NO.5,pp.596-597,May 199
7.参照）。この方法は、１．４８μｍまたは０．９８μ
ｍ帯励起レーザダイオードやエルビウムドープ光ファイ
バ（ＥＤＦ）など、既存の技術を用いることができる点
が長所である。
ｍ帯のレーザダイオードを励起光源として用いて、１．
５６μｍ〜１．６２μｍにおいて利得が得られることが
報告されている（文献２；H.Ono et al.,IEEE PHOTONIC
S TECHNOLOGY LETTERS,VOL.9,NO.5,pp.596-597,May 199
7.参照）。この方法は、１．４８μｍまたは０．９８μ
ｍ帯励起レーザダイオードやエルビウムドープ光ファイ
バ（ＥＤＦ）など、既存の技術を用いることができる点
が長所である。
【０００６】ここで、１．５５μｍ帯及び１．５８μｍ
帯ＥＤＦＡの動作原理について簡単に説明する。対象と
する希土類ドープファイバ光増幅器の例として、ここで
は１．４８μｍまたは０．９８μｍ帯励起光源を用いた
１．５５μｍ帯ＥＤＦＡ及び１．５８μｍ帯ＥＤＦＡを
考える。図１７に、エルビウム原子のエネルギー準位を
示す。
帯ＥＤＦＡの動作原理について簡単に説明する。対象と
する希土類ドープファイバ光増幅器の例として、ここで
は１．４８μｍまたは０．９８μｍ帯励起光源を用いた
１．５５μｍ帯ＥＤＦＡ及び１．５８μｍ帯ＥＤＦＡを
考える。図１７に、エルビウム原子のエネルギー準位を
示す。
【０００７】図１７（Ａ）に示すように、１．５３μｍ
〜１．５６μｍで利得が得られる従来の１．５５μｍ帯
ＥＤＦＡでは、１．４８μｍまたは０．９８μｍ帯の励
起光源によりエルビウム原子が励起され、 4Ｉ13/2〜 4
Ｉ15/2間の誘導放出が生じる。この誘導放出を利用して
１．５５μｍ帯に利得が得られる。また、図１７（Ｂ）
に示すように、１．５８μｍ帯ＥＤＦＡにおいて利用さ
れるエネルギー準位も同じく 4Ｉ13/2〜 4Ｉ15/2であ
る。例えば文献３；H.Ono etal.,TECHNICAL REPORT OF
IEICE,OCS97-5(1997-05),pp25-30.によれば、１．５８
μｍ帯ＥＤＦＡでは、１．４８μｍまたは０．９８μｍ
帯の励起光源によりエルビウム原子が励起され、ファイ
バの前半部分で１．５５μｍ帯自然放出光（Amplified
Spontaneous Emission；以下ＡＳＥと略す）が発生す
る。この１．５５μｍ帯ＡＳＥがファイバ後半部分にお
いて再吸収されることにより１．５８μｍ帯の誘導放出
が生じる。この従来の１．５８μｍ帯ＥＤＦＡにおいて
は、１．５８μｍ帯の誘導放出断面積が１．５５μｍ帯
のものに比べて小さく、また十分大きな１．５５μｍ帯
ＡＳＥを発生させる必要があるため、ＥＤＦのファイバ
長を長くする必要がある。
〜１．５６μｍで利得が得られる従来の１．５５μｍ帯
ＥＤＦＡでは、１．４８μｍまたは０．９８μｍ帯の励
起光源によりエルビウム原子が励起され、 4Ｉ13/2〜 4
Ｉ15/2間の誘導放出が生じる。この誘導放出を利用して
１．５５μｍ帯に利得が得られる。また、図１７（Ｂ）
に示すように、１．５８μｍ帯ＥＤＦＡにおいて利用さ
れるエネルギー準位も同じく 4Ｉ13/2〜 4Ｉ15/2であ
る。例えば文献３；H.Ono etal.,TECHNICAL REPORT OF
IEICE,OCS97-5(1997-05),pp25-30.によれば、１．５８
μｍ帯ＥＤＦＡでは、１．４８μｍまたは０．９８μｍ
帯の励起光源によりエルビウム原子が励起され、ファイ
バの前半部分で１．５５μｍ帯自然放出光（Amplified
Spontaneous Emission；以下ＡＳＥと略す）が発生す
る。この１．５５μｍ帯ＡＳＥがファイバ後半部分にお
いて再吸収されることにより１．５８μｍ帯の誘導放出
が生じる。この従来の１．５８μｍ帯ＥＤＦＡにおいて
は、１．５８μｍ帯の誘導放出断面積が１．５５μｍ帯
のものに比べて小さく、また十分大きな１．５５μｍ帯
ＡＳＥを発生させる必要があるため、ＥＤＦのファイバ
長を長くする必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の１．５８μｍ帯光増幅器では、励起光あるいは１．
５５μｍ帯ＡＳＥを効率良くＥＤＦ内に閉じ込めること
が難しく、励起光の変換効率が低いという欠点があっ
た。ここで、例えば、従来の前方励起型１．５８μｍ帯
ＥＤＦＡのＥＤＦ内で生じる自然放出光（Spontaneous
Emission）の様子を図１８及び図１９を用いて説明す
る。ただし、図１９は、図１８に示したＥＤＦの拡大図
である。
来の１．５８μｍ帯光増幅器では、励起光あるいは１．
５５μｍ帯ＡＳＥを効率良くＥＤＦ内に閉じ込めること
が難しく、励起光の変換効率が低いという欠点があっ
た。ここで、例えば、従来の前方励起型１．５８μｍ帯
ＥＤＦＡのＥＤＦ内で生じる自然放出光（Spontaneous
Emission）の様子を図１８及び図１９を用いて説明す
る。ただし、図１９は、図１８に示したＥＤＦの拡大図
である。
【０００９】図に示すように、励起部１の励起光源１Ａ
からＷＤＭカプラ１Ｂを介して供給される励起光Ｌｐに
より、ＥＤＦ２内のエルビウム原子が励起され自然放出
光を発生する。そのエルビウム原子で発生する自然放出
光は、ランダムな方向に進む光の合成であり、自然放出
光のうちＥＤＦ２のコア内を伝播可能なモードだけがＥ
ＤＦ２を伝播して行く。この伝播モードの自然放出光
は、励起状態にあるＥＤＦ中を伝播中に増幅され、１．
５５μｍ帯ＡＳＥとなってＥＤＦ２から放出される。伝
播モードは、後方及び前方の両方向に存在するので、
１．５５μｍ帯ＡＳＥはＥＤＦの両端から放出される。
また、伝播モードにならない自然放出光は、クラッド表
面から光ファイバの外へ放出される。図では、後方伝播
モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌabで示し、
前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌaf
で示してある。
からＷＤＭカプラ１Ｂを介して供給される励起光Ｌｐに
より、ＥＤＦ２内のエルビウム原子が励起され自然放出
光を発生する。そのエルビウム原子で発生する自然放出
光は、ランダムな方向に進む光の合成であり、自然放出
光のうちＥＤＦ２のコア内を伝播可能なモードだけがＥ
ＤＦ２を伝播して行く。この伝播モードの自然放出光
は、励起状態にあるＥＤＦ中を伝播中に増幅され、１．
５５μｍ帯ＡＳＥとなってＥＤＦ２から放出される。伝
播モードは、後方及び前方の両方向に存在するので、
１．５５μｍ帯ＡＳＥはＥＤＦの両端から放出される。
また、伝播モードにならない自然放出光は、クラッド表
面から光ファイバの外へ放出される。図では、後方伝播
モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌabで示し、
前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌaf
で示してある。
【００１０】上記の文献３によると、ＥＤＦ２の前半部
分で発生した前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
は、ＥＤＦ２の後半部分で再吸収され、これにより１．
５８μｍ帯の誘導放出（光増幅）が生じる。従って、信
号光Ｌｓの出射端側から放出される前方伝播モードのＡ
ＳＥ量は少ない。しかし、信号光Ｌｓの入射端側から放
出される後方伝播モードのＡＳＥ量は、１．５８μｍ帯
光増幅への寄与が小さいため、大きな値となる。また、
伝播モードにならなかった自然放出光も１．５８μｍ帯
の光増幅には寄与せず、クラッド表面から光ファイバの
外へ放出される。従って、励起光源１Ａから与えられた
励起光Ｌｐのエネルギーの一部が無駄に消費されること
になり、これが励起効率を低下させていると考えられ
る。
分で発生した前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
は、ＥＤＦ２の後半部分で再吸収され、これにより１．
５８μｍ帯の誘導放出（光増幅）が生じる。従って、信
号光Ｌｓの出射端側から放出される前方伝播モードのＡ
ＳＥ量は少ない。しかし、信号光Ｌｓの入射端側から放
出される後方伝播モードのＡＳＥ量は、１．５８μｍ帯
光増幅への寄与が小さいため、大きな値となる。また、
伝播モードにならなかった自然放出光も１．５８μｍ帯
の光増幅には寄与せず、クラッド表面から光ファイバの
外へ放出される。従って、励起光源１Ａから与えられた
励起光Ｌｐのエネルギーの一部が無駄に消費されること
になり、これが励起効率を低下させていると考えられ
る。
【００１１】ところで、励起効率の向上を図った従来の
光増幅器として、例えば、U.S.Patent5,138,483 号明細
書で公知のものや、特開平３−１３５０８１号公報に記
載されたものなどがある。この従来の光増幅器の構成を
図２０に示す。図２０において、従来の励起効率を向上
させた光増幅器は、ＥＤＦ２の後方側（励起光Ｌｐの入
射端とは反対側の他端の外側）に、励起光Ｌｐは反射
し、かつ、１．５５μｍ帯の信号光は透過する励起光反
射器４を付加したものである。この励起光反射器４によ
り、励起光源１Ａから放出されＷＤＭカプラ１Ｂを介し
てＥＤＦ２に入力された励起光Ｌｐが反射されてＥＤＦ
２内を１往復するようになることで、励起効率の改善が
図られる。
光増幅器として、例えば、U.S.Patent5,138,483 号明細
書で公知のものや、特開平３−１３５０８１号公報に記
載されたものなどがある。この従来の光増幅器の構成を
図２０に示す。図２０において、従来の励起効率を向上
させた光増幅器は、ＥＤＦ２の後方側（励起光Ｌｐの入
射端とは反対側の他端の外側）に、励起光Ｌｐは反射
し、かつ、１．５５μｍ帯の信号光は透過する励起光反
射器４を付加したものである。この励起光反射器４によ
り、励起光源１Ａから放出されＷＤＭカプラ１Ｂを介し
てＥＤＦ２に入力された励起光Ｌｐが反射されてＥＤＦ
２内を１往復するようになることで、励起効率の改善が
図られる。
【００１２】しかしながら、上記の光増幅器では、励起
光源１Ａから放出される１．４８μｍまたは０．９８μ
ｍ帯等の励起光Ｌｐが励起光反射器４で反射されるだけ
であって、ＥＤＦ２内で生じる１．５５μｍ帯ＡＳＥは
励起光反射器４を透過してしまう。このため、１．５８
μｍ帯光増幅器として適用するには、依然として励起効
率が十分ではない。
光源１Ａから放出される１．４８μｍまたは０．９８μ
ｍ帯等の励起光Ｌｐが励起光反射器４で反射されるだけ
であって、ＥＤＦ２内で生じる１．５５μｍ帯ＡＳＥは
励起光反射器４を透過してしまう。このため、１．５８
μｍ帯光増幅器として適用するには、依然として励起効
率が十分ではない。
【００１３】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、自然放出光や励起光を能動型光ファイバ内で効果的
に伝播させて、励起効率の向上を図った光増幅器及び能
動型光ファイバを提供することを目的とする。
で、自然放出光や励起光を能動型光ファイバ内で効果的
に伝播させて、励起効率の向上を図った光増幅器及び能
動型光ファイバを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このため本発明の光増幅
器は、希土類元素をドープした能動型光ファイバと、所
定の波長帯の励起光を発生して前記能動型光ファイバに
供給する励起光発生手段と、を備えた光増幅器におい
て、前記励起光により励起された前記希土類元素から発
生する、前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の自然放
出光を反射する自然放出光反射手段を備えて構成され、
前記励起光の波長帯及び前記自然放出光の波長帯とは異
なる波長帯の信号光が、前記能動型光ファイバ内を伝播
して増幅されるものである。
器は、希土類元素をドープした能動型光ファイバと、所
定の波長帯の励起光を発生して前記能動型光ファイバに
供給する励起光発生手段と、を備えた光増幅器におい
て、前記励起光により励起された前記希土類元素から発
生する、前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の自然放
出光を反射する自然放出光反射手段を備えて構成され、
前記励起光の波長帯及び前記自然放出光の波長帯とは異
なる波長帯の信号光が、前記能動型光ファイバ内を伝播
して増幅されるものである。
【００１５】かかる構成によれば、例えば、１．４８μ
ｍ帯や０．９８μｍ帯等の励起光が励起光発生手段で発
生され、能動型光ファイバに送られる。能動型光ファイ
バ内では、励起光により励起された例えばエルビウム等
の希土類元素から自然放出光が発生する。この自然放出
光は能動型光ファイバ内を伝播することで増幅され、例
えば１．５５μｍ帯等の自然放出光（ＡＳＥ）となる。
この１．５５μｍ帯ＡＳＥは能動型光ファイバ内を伝播
する過程で再吸収され、例えば１．５８μｍ帯等の信号
光の光増幅が可能となる。また、能動型光ファイバ内を
伝播するＡＳＥは、自然放出光反射手段に到達すると反
射されて、能動型光ファイバ内を逆方向に伝播するよう
になる。この反射によって、自然放出光が再吸収される
確率が高くなり、１．５８μｍ帯等の信号光の増幅が高
い励起効率で行われるようになる。
ｍ帯や０．９８μｍ帯等の励起光が励起光発生手段で発
生され、能動型光ファイバに送られる。能動型光ファイ
バ内では、励起光により励起された例えばエルビウム等
の希土類元素から自然放出光が発生する。この自然放出
光は能動型光ファイバ内を伝播することで増幅され、例
えば１．５５μｍ帯等の自然放出光（ＡＳＥ）となる。
この１．５５μｍ帯ＡＳＥは能動型光ファイバ内を伝播
する過程で再吸収され、例えば１．５８μｍ帯等の信号
光の光増幅が可能となる。また、能動型光ファイバ内を
伝播するＡＳＥは、自然放出光反射手段に到達すると反
射されて、能動型光ファイバ内を逆方向に伝播するよう
になる。この反射によって、自然放出光が再吸収される
確率が高くなり、１．５８μｍ帯等の信号光の増幅が高
い励起効率で行われるようになる。
【００１６】また、具体的な構成として、前記自然放出
光反射手段が、前記能動型光ファイバの信号光入射端
で、前記自然放出光を反射し、かつ、前記信号光を透過
する第１反射部を備えるようにしてもよい。さらに、前
記自然放出光反射手段が、前記能動型光ファイバの信号
光出射端で、前記自然放出光を反射し、かつ、前記信号
光を透過する第２反射部を備えるようにしてもよい。加
えて、前記自然放出光反射手段が、前記励起光発生手段
の出力端と前記能動型光ファイバの励起光が入射される
一端との間に設けられるとき、前記励起光を透過する特
性を有するようにする。
光反射手段が、前記能動型光ファイバの信号光入射端
で、前記自然放出光を反射し、かつ、前記信号光を透過
する第１反射部を備えるようにしてもよい。さらに、前
記自然放出光反射手段が、前記能動型光ファイバの信号
光出射端で、前記自然放出光を反射し、かつ、前記信号
光を透過する第２反射部を備えるようにしてもよい。加
えて、前記自然放出光反射手段が、前記励起光発生手段
の出力端と前記能動型光ファイバの励起光が入射される
一端との間に設けられるとき、前記励起光を透過する特
性を有するようにする。
【００１７】このように、自然放出光反射手段が信号光
入射端を第１反射部を備えることで、能動型光ファイバ
内で発生する自然放出光のうちの再吸収され難い後方伝
播モードのＡＳＥが、能動型光ファイバの信号光入射端
で反射されるようになり、ＡＳＥを信号光の増幅に有効
に使用できるようになる。また、信号光出射端に第２反
射を備えることで、前方伝播モードのＡＳＥも信号光出
射端で反射されるようになり、ＡＳＥをより有効に使用
できるようになる。
入射端を第１反射部を備えることで、能動型光ファイバ
内で発生する自然放出光のうちの再吸収され難い後方伝
播モードのＡＳＥが、能動型光ファイバの信号光入射端
で反射されるようになり、ＡＳＥを信号光の増幅に有効
に使用できるようになる。また、信号光出射端に第２反
射を備えることで、前方伝播モードのＡＳＥも信号光出
射端で反射されるようになり、ＡＳＥをより有効に使用
できるようになる。
【００１８】さらに、前記能動型光ファイバが、長手方
向に沿った所定の範囲に、前記自然放出光を反射し、か
つ、前記信号光を透過するグレーティングを配置した自
然放出光反射領域を備え、該自然放出光反射領域が、前
記自然放出光反射手段として機能する構成とするのが好
ましい。具体的には、前記自然放出光反射領域が、信号
光入射端近傍に配置された第１反射範囲を備えるように
してもよく、また、信号光出射端近傍に配置された第２
反射範囲を備えるようにしてもよい。
向に沿った所定の範囲に、前記自然放出光を反射し、か
つ、前記信号光を透過するグレーティングを配置した自
然放出光反射領域を備え、該自然放出光反射領域が、前
記自然放出光反射手段として機能する構成とするのが好
ましい。具体的には、前記自然放出光反射領域が、信号
光入射端近傍に配置された第１反射範囲を備えるように
してもよく、また、信号光出射端近傍に配置された第２
反射範囲を備えるようにしてもよい。
【００１９】かかる構成によれば、能動型光ファイバ内
に形成された自然放出光反射領域でＡＳＥが反射される
ようになる。自然放出光反射領域を設けることで、自然
放出光反射手段における信号光の損失や、自然放出光反
射手段と能動型光ファイバの接続損失がなくなるため、
励起効率をより高くすることができるとともに、雑音指
数の低減を図ることも可能となる。
に形成された自然放出光反射領域でＡＳＥが反射される
ようになる。自然放出光反射領域を設けることで、自然
放出光反射手段における信号光の損失や、自然放出光反
射手段と能動型光ファイバの接続損失がなくなるため、
励起効率をより高くすることができるとともに、雑音指
数の低減を図ることも可能となる。
【００２０】加えて、上記の光増幅器は、前記能動型光
ファイバの励起光が入射される一端とは反対側の他端に
設けられ、前記励起光を反射し、かつ、前記信号光を透
過する励起光反射手段を備えて構成されるようにしても
よい。かかる構成とすることで、能動型光ファイバ内を
伝播する励起光は、励起光反射手段で反射されて能動型
光ファイバ内を往復するようになる。これにより励起光
の変換効率が高くなり、光増幅器の一層の高出力化を図
ることができるようになる。
ファイバの励起光が入射される一端とは反対側の他端に
設けられ、前記励起光を反射し、かつ、前記信号光を透
過する励起光反射手段を備えて構成されるようにしても
よい。かかる構成とすることで、能動型光ファイバ内を
伝播する励起光は、励起光反射手段で反射されて能動型
光ファイバ内を往復するようになる。これにより励起光
の変換効率が高くなり、光増幅器の一層の高出力化を図
ることができるようになる。
【００２１】また、前記能動型光ファイバが、前記励起
光が入射される一端とは反対側の他端近傍に、前記励起
光を反射し、かつ、前記信号光を透過するグレーティン
グを配置した励起光反射領域を備え、該励起光反射領域
が、前記励起光反射手段として機能する構成とするのが
好ましい。これにより、励起光が能動型光ファイバ内の
励起光反射領域で反射されるようになるため、励起光反
射手段の挿入損失や接続損失がなくなり、光増幅器のよ
り一層の高出力化及び雑音指数の低減を図ることができ
るようになる。
光が入射される一端とは反対側の他端近傍に、前記励起
光を反射し、かつ、前記信号光を透過するグレーティン
グを配置した励起光反射領域を備え、該励起光反射領域
が、前記励起光反射手段として機能する構成とするのが
好ましい。これにより、励起光が能動型光ファイバ内の
励起光反射領域で反射されるようになるため、励起光反
射手段の挿入損失や接続損失がなくなり、光増幅器のよ
り一層の高出力化及び雑音指数の低減を図ることができ
るようになる。
【００２２】さらに、上記の励起光反射手段を備えた光
増幅器については、前記励起光発生手段が、前記励起光
反射手段で反射された励起光の入射を阻止する励起光入
射阻止部を備えて構成されるのがよい。具体的には、前
記励起光入射阻止部を、発生した励起光を一方向にのみ
伝達する光アイソレータや、複数の端子間で一定の方向
にのみ光を伝達する光サーキュレータとすることができ
る。
増幅器については、前記励起光発生手段が、前記励起光
反射手段で反射された励起光の入射を阻止する励起光入
射阻止部を備えて構成されるのがよい。具体的には、前
記励起光入射阻止部を、発生した励起光を一方向にのみ
伝達する光アイソレータや、複数の端子間で一定の方向
にのみ光を伝達する光サーキュレータとすることができ
る。
【００２３】このように、励起光発生手段に励起光入射
阻止部を設けることで、反射された励起光の入射によっ
て励起光発生手段の動作が不安定になることが防止され
るようになる。加えて、上述した光増幅器については、
前記能動型光ファイバが、クラッド表面に、前記自然放
出光を反射する自然放出光反射層を備えるようにするの
が好ましい。
阻止部を設けることで、反射された励起光の入射によっ
て励起光発生手段の動作が不安定になることが防止され
るようになる。加えて、上述した光増幅器については、
前記能動型光ファイバが、クラッド表面に、前記自然放
出光を反射する自然放出光反射層を備えるようにするの
が好ましい。
【００２４】このような能動型光ファイバを用いること
により、能動型光ファイバ内で発生した自然放出光のう
ちの非伝播モード光についても、能動型光ファイバ内に
閉じ込められるようになるため、励起光率をさらに高く
できる。また、本発明の能動型光ファイバは、希土類元
素をドープした能動型光ファイバにおいて、励起光によ
り励起された前記希土類元素から発生する、前記励起光
の波長帯とは異なる波長帯の自然放出光を反射し、か
つ、前記励起光の波長帯及び前記自然放出光の波長帯と
は異なる波長帯の信号光を透過するグレーティングを、
長手方向に沿った所定の範囲に配置した自然放出光反射
領域を備えて構成されるものである。
により、能動型光ファイバ内で発生した自然放出光のう
ちの非伝播モード光についても、能動型光ファイバ内に
閉じ込められるようになるため、励起光率をさらに高く
できる。また、本発明の能動型光ファイバは、希土類元
素をドープした能動型光ファイバにおいて、励起光によ
り励起された前記希土類元素から発生する、前記励起光
の波長帯とは異なる波長帯の自然放出光を反射し、か
つ、前記励起光の波長帯及び前記自然放出光の波長帯と
は異なる波長帯の信号光を透過するグレーティングを、
長手方向に沿った所定の範囲に配置した自然放出光反射
領域を備えて構成されるものである。
【００２５】かかる能動型光ファイバによれば、能動型
光ファイバ内で発生した自然放出光のうちの伝播モード
のＡＳＥが、能動型光ファイバ内で反射可能となるた
め、励起効率の高い光増幅を実現できるようになる。さ
らに、上記能動型光ファイバは、クラッド表面に、前記
自然放出光を反射する自然放出光反射層を備えるように
するのが好ましい。これにより非伝播モードのＡＳＥに
ついても能動型光ファイバ内に閉じ込めることが可能と
なる。
光ファイバ内で発生した自然放出光のうちの伝播モード
のＡＳＥが、能動型光ファイバ内で反射可能となるた
め、励起効率の高い光増幅を実現できるようになる。さ
らに、上記能動型光ファイバは、クラッド表面に、前記
自然放出光を反射する自然放出光反射層を備えるように
するのが好ましい。これにより非伝播モードのＡＳＥに
ついても能動型光ファイバ内に閉じ込めることが可能と
なる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光増幅器の構成を示す図である。ただし、上述した
従来の光増幅器の構成と同一の部分には同じ符号を付す
ものとし、以下同様とする。
基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光増幅器の構成を示す図である。ただし、上述した
従来の光増幅器の構成と同一の部分には同じ符号を付す
ものとし、以下同様とする。
【００２７】図１において、本光増幅器は、例えば、励
起光Ｌｐを発生する励起光発生手段としての励起部１
と、励起光Ｌｐ及び信号光Ｌｓが一端から入射される能
動型光ファイバとしてのエルビウムドープ光ファイバ
（ＥＤＦ）２と、励起部１とＥＤＦ２の一端との間に挿
入された自然放出光反射手段の第１反射部としての１．
５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３と、から構成される。従っ
て、本光増幅器の構成が上述の図１８に示した従来の構
成と異なる点は、ＥＤＦ２の信号光入射側に１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥ反射器３を設けた点である。
起光Ｌｐを発生する励起光発生手段としての励起部１
と、励起光Ｌｐ及び信号光Ｌｓが一端から入射される能
動型光ファイバとしてのエルビウムドープ光ファイバ
（ＥＤＦ）２と、励起部１とＥＤＦ２の一端との間に挿
入された自然放出光反射手段の第１反射部としての１．
５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３と、から構成される。従っ
て、本光増幅器の構成が上述の図１８に示した従来の構
成と異なる点は、ＥＤＦ２の信号光入射側に１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥ反射器３を設けた点である。
【００２８】励起部１は、励起光源１Ａ及び波長多重
（ＷＤＭ）カプラ１Ｂを有する。励起光源１Ａは、例え
ば１．４８μｍ帯または０．９８μｍ帯等の波長を有す
る励起光Ｌｐを発生してＷＤＭカプラ１Ｂに送る。ＷＤ
Ｍカプラ１Ｂは、一方の入力ポートに送られてくる励起
光Ｌｐと、他方の入力ポートに送られてくる１．５８μ
ｍ帯の信号光Ｌｓとを合波して、１つの出力ポートから
出力するものである。
（ＷＤＭ）カプラ１Ｂを有する。励起光源１Ａは、例え
ば１．４８μｍ帯または０．９８μｍ帯等の波長を有す
る励起光Ｌｐを発生してＷＤＭカプラ１Ｂに送る。ＷＤ
Ｍカプラ１Ｂは、一方の入力ポートに送られてくる励起
光Ｌｐと、他方の入力ポートに送られてくる１．５８μ
ｍ帯の信号光Ｌｓとを合波して、１つの出力ポートから
出力するものである。
【００２９】ＥＤＦ２は、希土類元素であるエルビウム
等が光ファイバのコア部にドープされた一般的なドープ
光ファイバである。なお、ここではＥＤＦを用いたが、
エルビウム以外の希土類元素がドープされたドープ光フ
ァイバを用いても構わない。１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３は、ＥＤＦ２内で発生する上述した１．５５μｍ帯
ＡＳＥを反射し、かつ、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐを通
過させる特性を有する。このような反射器としては、例
えば、ＷＤＭカプラの１ポートに反射体を設けたもの
や、ファイバグレーティングフィルタなどがある。
等が光ファイバのコア部にドープされた一般的なドープ
光ファイバである。なお、ここではＥＤＦを用いたが、
エルビウム以外の希土類元素がドープされたドープ光フ
ァイバを用いても構わない。１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３は、ＥＤＦ２内で発生する上述した１．５５μｍ帯
ＡＳＥを反射し、かつ、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐを通
過させる特性を有する。このような反射器としては、例
えば、ＷＤＭカプラの１ポートに反射体を設けたもの
や、ファイバグレーティングフィルタなどがある。
【００３０】ここで、上述の図１９に示した従来の励起
光反射器を付加した光増幅器の構成と、本実施形態の光
増幅器の構成とを比較してみる。本光増幅器の構成が従
来の構成と異なる点は、従来の光増幅器が励起光源１Ａ
から放出される励起光Ｌｐを反射する励起光反射器４を
設けたのに対し、本光増幅器はＥＤＦ２内で生じる１．
５５μｍ帯ＡＳＥを反射する１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３を設けた点である。また、例えば前方励起の場合に
ついて考えると、従来の光増幅器の励起光反射器４は、
ＥＤＦの信号光出射端に配置することによりその効果が
得られる。一方、本光増幅器の１．５５μｍ帯ＡＳＥ反
射器３は、前述したように後方伝播モードの１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥの方が前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳ
Ｅよりも大きいため、ＥＤＦの信号光入射端に配置した
方がより効果的である。
光反射器を付加した光増幅器の構成と、本実施形態の光
増幅器の構成とを比較してみる。本光増幅器の構成が従
来の構成と異なる点は、従来の光増幅器が励起光源１Ａ
から放出される励起光Ｌｐを反射する励起光反射器４を
設けたのに対し、本光増幅器はＥＤＦ２内で生じる１．
５５μｍ帯ＡＳＥを反射する１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３を設けた点である。また、例えば前方励起の場合に
ついて考えると、従来の光増幅器の励起光反射器４は、
ＥＤＦの信号光出射端に配置することによりその効果が
得られる。一方、本光増幅器の１．５５μｍ帯ＡＳＥ反
射器３は、前述したように後方伝播モードの１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥの方が前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳ
Ｅよりも大きいため、ＥＤＦの信号光入射端に配置した
方がより効果的である。
【００３１】このように従来の構成とは異なる光増幅器
では、励起光源１Ａで励起光Ｌｐが発生すると、その励
起光Ｌｐは、ＷＤＭカプラ１Ｂを介して１．５５μｍ帯
ＡＳＥ反射器３に送られ、該１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３を通過してＥＤＦ２の一端に入射される。ＥＤＦ２
に入射された励起光Ｌｐは、エルビウム原子を励起させ
ながらＥＤＦ２内を伝播し、ＥＤＦ２の他端から出力さ
れる。励起されたエルビウム原子は自然放出光を発生す
る。この自然放出光のうちの伝播モードの光は、励起状
態にあるＥＤＦ内を伝播することで増幅され１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥとなる。この１．５５μｍ帯ＡＳＥには、後
方伝播モード（図で左方向に伝播するモード）と前方伝
播モード（図で右方向に伝播するモード）のものがあ
り、ここでは、後方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
をＡＳＥ光Ｌabで表し、前方伝播モードの１．５５μｍ
帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌafで表すものとする。
では、励起光源１Ａで励起光Ｌｐが発生すると、その励
起光Ｌｐは、ＷＤＭカプラ１Ｂを介して１．５５μｍ帯
ＡＳＥ反射器３に送られ、該１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３を通過してＥＤＦ２の一端に入射される。ＥＤＦ２
に入射された励起光Ｌｐは、エルビウム原子を励起させ
ながらＥＤＦ２内を伝播し、ＥＤＦ２の他端から出力さ
れる。励起されたエルビウム原子は自然放出光を発生す
る。この自然放出光のうちの伝播モードの光は、励起状
態にあるＥＤＦ内を伝播することで増幅され１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥとなる。この１．５５μｍ帯ＡＳＥには、後
方伝播モード（図で左方向に伝播するモード）と前方伝
播モード（図で右方向に伝播するモード）のものがあ
り、ここでは、後方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
をＡＳＥ光Ｌabで表し、前方伝播モードの１．５５μｍ
帯ＡＳＥをＡＳＥ光Ｌafで表すものとする。
【００３２】そして、前方伝播モードのＡＳＥ光Ｌaf
は、ＥＤＦ２の後半部分で再吸収され、これにより１．
５８μｍ帯の誘導放出（光増幅）が生じる。このため、
ＥＤＦ２の他端（信号光出射端）からは、少量のＡＳＥ
光Ｌafが放出されるだけである。一方、後方伝播モード
のＡＳＥ光Ｌabは、再吸収される量が少ないため、その
多くがＥＤＦ２の一端（信号光入射端）に達し、１．５
５μｍ帯ＡＳＥ反射器３で反射される。これにより後方
伝播モードのＡＳＥ光Ｌabが信号光出射端に向けて伝播
されるようになり、その伝播過程で再吸収される。従っ
て、従来有効に使われていなかった後方伝播モードのＡ
ＳＥ光Ｌabが、１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使用さ
れる。
は、ＥＤＦ２の後半部分で再吸収され、これにより１．
５８μｍ帯の誘導放出（光増幅）が生じる。このため、
ＥＤＦ２の他端（信号光出射端）からは、少量のＡＳＥ
光Ｌafが放出されるだけである。一方、後方伝播モード
のＡＳＥ光Ｌabは、再吸収される量が少ないため、その
多くがＥＤＦ２の一端（信号光入射端）に達し、１．５
５μｍ帯ＡＳＥ反射器３で反射される。これにより後方
伝播モードのＡＳＥ光Ｌabが信号光出射端に向けて伝播
されるようになり、その伝播過程で再吸収される。従っ
て、従来有効に使われていなかった後方伝播モードのＡ
ＳＥ光Ｌabが、１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使用さ
れる。
【００３３】上記のようにして励起状態とされたＥＤＦ
２の一端に、ＷＤＭカプラ１Ｂを介して１．５８μｍ帯
の信号光Ｌｓが入射されると、その信号光ＬｓがＥＤＦ
２を伝播する間に増幅されて、ＥＤＦ２の他端から出力
されるようになる。このように第１の実施形態によれ
ば、ＥＤＦ２の信号光入射端に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反
射器３を設けることで、後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌab
が１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使用されるため、光
増幅器の励起効率を向上させることが可能である。
２の一端に、ＷＤＭカプラ１Ｂを介して１．５８μｍ帯
の信号光Ｌｓが入射されると、その信号光ＬｓがＥＤＦ
２を伝播する間に増幅されて、ＥＤＦ２の他端から出力
されるようになる。このように第１の実施形態によれ
ば、ＥＤＦ２の信号光入射端に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反
射器３を設けることで、後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌab
が１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使用されるため、光
増幅器の励起効率を向上させることが可能である。
【００３４】なお、上記第１の実施形態では、１．５５
μｍ帯ＡＳＥ反射器３をＷＤＭカプラ１ＢとＥＤＦ２の
一端との間に配置したが、例えば、図２に示すように、
ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光Ｌｓが入力されるポートの前
段に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を配置する構成とし
てもよい。この場合には、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３が、励起光Ｌｐを透過する特性を有する必要がなくな
る。
μｍ帯ＡＳＥ反射器３をＷＤＭカプラ１ＢとＥＤＦ２の
一端との間に配置したが、例えば、図２に示すように、
ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光Ｌｓが入力されるポートの前
段に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を配置する構成とし
てもよい。この場合には、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３が、励起光Ｌｐを透過する特性を有する必要がなくな
る。
【００３５】次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、第２の実施形態の光増幅器の構成を示す図であ
る。図３において、本光増幅器は、第１の実施形態の構
成に対して、ＥＤＦ２の他端（信号光出射端）にも自然
放出光反射手段の第２反射部としての１．５５μｍ帯Ａ
ＳＥ反射器３’を設けたことを特徴とする。これ以外の
構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
図３は、第２の実施形態の光増幅器の構成を示す図であ
る。図３において、本光増幅器は、第１の実施形態の構
成に対して、ＥＤＦ２の他端（信号光出射端）にも自然
放出光反射手段の第２反射部としての１．５５μｍ帯Ａ
ＳＥ反射器３’を設けたことを特徴とする。これ以外の
構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００３６】１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３’は、１．
５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３と同様であり、１．５５μｍ
帯ＡＳＥを反射し、かつ、信号光Ｌｓを透過する特性を
有する。このような光増幅器では、ＥＤＦ２の信号光出
射端に達した前方伝播モードのＡＳＥ光Ｌafについて
も、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３’で反射されてＥＤ
Ｆ２内を信号光入射端に向けて伝播され、その伝播過程
で再吸収されるようになる。従って、後方伝播モード及
び前方伝播モードの各ＡＳＥ光Ｌab，Ｌafが１．５８μ
ｍ帯の光増幅に有効に使用されるため、光増幅器の励起
効率をより向上させることが可能である。
５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３と同様であり、１．５５μｍ
帯ＡＳＥを反射し、かつ、信号光Ｌｓを透過する特性を
有する。このような光増幅器では、ＥＤＦ２の信号光出
射端に達した前方伝播モードのＡＳＥ光Ｌafについて
も、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３’で反射されてＥＤ
Ｆ２内を信号光入射端に向けて伝播され、その伝播過程
で再吸収されるようになる。従って、後方伝播モード及
び前方伝播モードの各ＡＳＥ光Ｌab，Ｌafが１．５８μ
ｍ帯の光増幅に有効に使用されるため、光増幅器の励起
効率をより向上させることが可能である。
【００３７】次に、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態では、光増幅器を後方励起とした場合を
考える。図４は、第３の実施形態の光増幅器の構成を示
す図である。図４において、本光増幅器は、ＥＤＦ２の
信号光入射端に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を配置
し、ＥＤＦ２の信号光出射端に励起部１を配置して構成
される。励起部１、ＥＤＦ２及び１．５５μｍ帯ＡＳＥ
反射器３は、それぞれ第１の実施形態で用いたものと同
様であり、励起部１の位置が変わったものである。
第３の実施形態では、光増幅器を後方励起とした場合を
考える。図４は、第３の実施形態の光増幅器の構成を示
す図である。図４において、本光増幅器は、ＥＤＦ２の
信号光入射端に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を配置
し、ＥＤＦ２の信号光出射端に励起部１を配置して構成
される。励起部１、ＥＤＦ２及び１．５５μｍ帯ＡＳＥ
反射器３は、それぞれ第１の実施形態で用いたものと同
様であり、励起部１の位置が変わったものである。
【００３８】このような後方励起の光増幅器では、励起
光ＬｐがＥＤＦ２の信号光出射端から信号光入射端に伝
播されるようになるだけで、それ以外の作用及び効果は
第１の実施形態の前方励起の場合と同様である。なお、
第３の実施形態では、ＥＤＦ２の信号光入射側に１．５
５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を設けて後方伝播モードのＡＳ
Ｅ光Ｌabを反射させるようにしたが、もちろん、第２の
実施形態の場合と同様に信号光出射側にも１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器を設けてもよい。具体的には、図５に示
すように、ＥＤＦ２の信号光出射端及びＷＤＭカプラ１
Ｂの間（実線）、または、ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光Ｌ
ｓが出力されるポートの後段（点線）に、１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器３’を設ければよい。
光ＬｐがＥＤＦ２の信号光出射端から信号光入射端に伝
播されるようになるだけで、それ以外の作用及び効果は
第１の実施形態の前方励起の場合と同様である。なお、
第３の実施形態では、ＥＤＦ２の信号光入射側に１．５
５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を設けて後方伝播モードのＡＳ
Ｅ光Ｌabを反射させるようにしたが、もちろん、第２の
実施形態の場合と同様に信号光出射側にも１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器を設けてもよい。具体的には、図５に示
すように、ＥＤＦ２の信号光出射端及びＷＤＭカプラ１
Ｂの間（実線）、または、ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光Ｌ
ｓが出力されるポートの後段（点線）に、１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器３’を設ければよい。
【００３９】また、本発明は前方励起または後方励起の
場合に限らず、図６に示すように、双方方向励起の場合
の光増幅器についても適用することができる。双方向励
起の場合にも、前方の励起部１のＷＤＭカプラ１ＢとＥ
ＤＦ２の一端との間（実線）、または、前方の励起部の
ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光が入力されるポートの前段
（点線）に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を設ければよ
い。さらに、図示しないが、後方の励起部１のＷＤＭカ
プラ１ＢとＥＤＦ２の他端との間、または、後方の励起
部のＷＤＭカプラ１Ｂの信号光が出力されるポートの後
段に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器を設けるようにしても
構わない。
場合に限らず、図６に示すように、双方方向励起の場合
の光増幅器についても適用することができる。双方向励
起の場合にも、前方の励起部１のＷＤＭカプラ１ＢとＥ
ＤＦ２の一端との間（実線）、または、前方の励起部の
ＷＤＭカプラ１Ｂの信号光が入力されるポートの前段
（点線）に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を設ければよ
い。さらに、図示しないが、後方の励起部１のＷＤＭカ
プラ１ＢとＥＤＦ２の他端との間、または、後方の励起
部のＷＤＭカプラ１Ｂの信号光が出力されるポートの後
段に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器を設けるようにしても
構わない。
【００４０】次に、第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態では、例えば、上記第３の実施形態で説
明した後方励起の光増幅器について、上述の図２０に示
した従来の光増幅器と同様に励起光反射器を設けて励起
光の変換効率を向上させた場合を考える。図７は、第４
の実施形態の光増幅器の構成を示す図である。
第４の実施形態では、例えば、上記第３の実施形態で説
明した後方励起の光増幅器について、上述の図２０に示
した従来の光増幅器と同様に励起光反射器を設けて励起
光の変換効率を向上させた場合を考える。図７は、第４
の実施形態の光増幅器の構成を示す図である。
【００４１】図７において、本光増幅器は、ＥＤＦ２の
信号光入射端側に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３及び励
起光反射器４を直列に配置するとともに、励起部１内に
例えば光アイソレータ１Ｃ等を設けて構成される。励起
光反射器４は、励起光源１Ａで発生する励起光Ｌｐを反
射し、信号光ｌｓを透過する特性を持つ。具体的には、
例えば反射体をＷＤＭカプラの１ポートに設けたもの
や、ファイバグレーティングフィルターなどを用いるこ
とができる（上述の文献３や文献４；C.R.Giles et a
l.,Tech.Dig.OAA'91,1991,Paper ThD2.等参照）。また
ここでは、励起光反射器４が１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３の前段（信号光Ｌｓの入力側）に配置されるように
したが、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３の後段、即ち、
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３とＥＤＦ２の一端との間
に励起光反射器４を配置してもよい。
信号光入射端側に１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３及び励
起光反射器４を直列に配置するとともに、励起部１内に
例えば光アイソレータ１Ｃ等を設けて構成される。励起
光反射器４は、励起光源１Ａで発生する励起光Ｌｐを反
射し、信号光ｌｓを透過する特性を持つ。具体的には、
例えば反射体をＷＤＭカプラの１ポートに設けたもの
や、ファイバグレーティングフィルターなどを用いるこ
とができる（上述の文献３や文献４；C.R.Giles et a
l.,Tech.Dig.OAA'91,1991,Paper ThD2.等参照）。また
ここでは、励起光反射器４が１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射
器３の前段（信号光Ｌｓの入力側）に配置されるように
したが、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３の後段、即ち、
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３とＥＤＦ２の一端との間
に励起光反射器４を配置してもよい。
【００４２】光アイソレータ１Ｃは、例えば、励起光源
１ＡとＷＤＭカプラ１Ｂの間などに配置され、励起光源
１ＡからＷＤＭカプラ１Ｂへの方向にのみ光を伝達し、
逆方向への光の伝達を阻止する。ここで、光増幅器に励
起光反射器４を設けた場合に光アイソレータ１Ｃ等が必
要となることについて簡単に説明する。
１ＡとＷＤＭカプラ１Ｂの間などに配置され、励起光源
１ＡからＷＤＭカプラ１Ｂへの方向にのみ光を伝達し、
逆方向への光の伝達を阻止する。ここで、光増幅器に励
起光反射器４を設けた場合に光アイソレータ１Ｃ等が必
要となることについて簡単に説明する。
【００４３】まず、図８に示すような励起光反射器が設
けられていない光増幅器に用いる励起光源について考え
る。一般に、信号光源として用いられる単一モード発振
が可能なＤＦＢ型レーザダイオードなどでは、わずかな
反射戻り光によって波長や出力パワーがふらつくなどの
不安定動作が生じる。このため、レーザモジュール内部
に光アイソレータ等を設けて、反射光が光源に戻らない
ように工夫されている。
けられていない光増幅器に用いる励起光源について考え
る。一般に、信号光源として用いられる単一モード発振
が可能なＤＦＢ型レーザダイオードなどでは、わずかな
反射戻り光によって波長や出力パワーがふらつくなどの
不安定動作が生じる。このため、レーザモジュール内部
に光アイソレータ等を設けて、反射光が光源に戻らない
ように工夫されている。
【００４４】これとは異なり光増幅器の励起光源には、
通常、ファブリペロー型レーザダイオードが用いられ
る。図８のような構成の光増幅器では反射戻り光が小さ
いという理由と、小さい反射戻り光があってもそれによ
る波長や出力パワーのふらつき（不安定動作）は無視で
きる程度であるという理由から、光アイソレータを用い
る必要はない。
通常、ファブリペロー型レーザダイオードが用いられ
る。図８のような構成の光増幅器では反射戻り光が小さ
いという理由と、小さい反射戻り光があってもそれによ
る波長や出力パワーのふらつき（不安定動作）は無視で
きる程度であるという理由から、光アイソレータを用い
る必要はない。
【００４５】次に、図９に示すように励起光反射器４を
設けた場合について考える。この場合の励起光Ｌｐは、
励起光源１Ａを出た後にＷＤＭカプラ１ＢによってＥＤ
Ｆ２へと導かれ、励起光反射器４によって反射され、再
びＷＤＭカプラ１Ｂを通過して励起光源１Ａへと戻る。
この場合、反射戻り光が大きいために、励起光源１Ａと
してファブリペロー型レーザダイオードを用いたとして
も、戻り光による不安定動作が無視できない程度にな
る。従って、励起光源１Ａに励起光Ｌｐが戻らないよう
に工夫する必要が生じる。
設けた場合について考える。この場合の励起光Ｌｐは、
励起光源１Ａを出た後にＷＤＭカプラ１ＢによってＥＤ
Ｆ２へと導かれ、励起光反射器４によって反射され、再
びＷＤＭカプラ１Ｂを通過して励起光源１Ａへと戻る。
この場合、反射戻り光が大きいために、励起光源１Ａと
してファブリペロー型レーザダイオードを用いたとして
も、戻り光による不安定動作が無視できない程度にな
る。従って、励起光源１Ａに励起光Ｌｐが戻らないよう
に工夫する必要が生じる。
【００４６】このため本実施形態では、励起部１に光ア
イソレータ１Ｃを設けることで、励起光反射器４で反射
した励起光Ｌｐが励起光源１Ａに入射されるのを阻止す
る構成とした。光アイソレータ１Ｃを設ける他にも、例
えば図１０に示すように、ＷＤＭカプラ１Ｂに代えて光
サーキュレータ１Ｄを用いることで、励起光源１Ａへの
励起光Ｌｐの入射を防ぐことができる。なお、光サーキ
ュレータ１Ｄは図の矢印に示す方向にのみ光を伝達する
特性を有するものである。
イソレータ１Ｃを設けることで、励起光反射器４で反射
した励起光Ｌｐが励起光源１Ａに入射されるのを阻止す
る構成とした。光アイソレータ１Ｃを設ける他にも、例
えば図１０に示すように、ＷＤＭカプラ１Ｂに代えて光
サーキュレータ１Ｄを用いることで、励起光源１Ａへの
励起光Ｌｐの入射を防ぐことができる。なお、光サーキ
ュレータ１Ｄは図の矢印に示す方向にのみ光を伝達する
特性を有するものである。
【００４７】上記のような構成の光増幅器では、後方伝
播モードのＡＳＥ光Ｌabが１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３で反射されるとともに、励起光Ｌｐが励起光反射器４
で反射されてＥＤＦ２内を往復するようになるため、本
光増幅器の励起効率を一層高くすることができる。ま
た、励起部１に光アイソレータ１Ｃ等を設けてあるた
め、励起光源１Ａを安定に動作させることが可能であ
る。
播モードのＡＳＥ光Ｌabが１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器
３で反射されるとともに、励起光Ｌｐが励起光反射器４
で反射されてＥＤＦ２内を往復するようになるため、本
光増幅器の励起効率を一層高くすることができる。ま
た、励起部１に光アイソレータ１Ｃ等を設けてあるた
め、励起光源１Ａを安定に動作させることが可能であ
る。
【００４８】なお、上記第４の実施形態では、励起光源
１ＡとＷＤＭカプラ１Ｂの間に光アイソレータ１Ｃを配
置したが、光アイソレータ１Ｃの挿入位置はこれに限ら
れるものではなく、また例えば、光アイソレータ１Ｃを
励起光源１Ａに内蔵させることも可能である。さらに、
後方励起の場合について説明したが、前方励起の場合に
も１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器及び励起光反射器を設け
てもよい。この場合には、励起光反射器がＥＤＦ２の信
号光出射端側に配置されるようにする。
１ＡとＷＤＭカプラ１Ｂの間に光アイソレータ１Ｃを配
置したが、光アイソレータ１Ｃの挿入位置はこれに限ら
れるものではなく、また例えば、光アイソレータ１Ｃを
励起光源１Ａに内蔵させることも可能である。さらに、
後方励起の場合について説明したが、前方励起の場合に
も１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器及び励起光反射器を設け
てもよい。この場合には、励起光反射器がＥＤＦ２の信
号光出射端側に配置されるようにする。
【００４９】次に、第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態では、例えば、上記第３の実施形態で説
明した後方励起の光増幅器について、ＥＤＦ２内にグレ
ーティングを設けることで１．５５μｍ帯ＡＳＥを反射
させるようにした場合を考える。図１１は、第５の実施
形態の光増幅器の構成を示す図である。
第５の実施形態では、例えば、上記第３の実施形態で説
明した後方励起の光増幅器について、ＥＤＦ２内にグレ
ーティングを設けることで１．５５μｍ帯ＡＳＥを反射
させるようにした場合を考える。図１１は、第５の実施
形態の光増幅器の構成を示す図である。
【００５０】図１１において、本光増幅器は、１．５５
μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーティング２Ａが信号光入
射端近傍に施されたＥＤＦ２ａを用い、第３の実施形態
でＥＤＦ２の信号光入射端に接続していた１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器の機能をＥＤＦ２ａに備えるようにした
ことを特徴とする。その他の構成は、第３の実施形態と
同様である。
μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーティング２Ａが信号光入
射端近傍に施されたＥＤＦ２ａを用い、第３の実施形態
でＥＤＦ２の信号光入射端に接続していた１．５５μｍ
帯ＡＳＥ反射器の機能をＥＤＦ２ａに備えるようにした
ことを特徴とする。その他の構成は、第３の実施形態と
同様である。
【００５１】グレーティング２Ａは、例えば、ＥＤＦ２
のコアに対して外部から紫外線照射などを行うことによ
り、周期的な屈折率変化を与えてフィルタ特性を持たせ
たものである。このグレーティング２Ａは、１．５５μ
ｍ帯の光を反射し、その他の波長の光を透過する特性を
有する。図１２には、ＥＤＦ２内を伝播する光のスペク
トル（実線）に対応させて、グレーティング２Ａの反射
率（点線）を描いた図を示す。図に示すように、ここで
は１．５５μｍ帯ＡＳＥがグレーティング２Ａで反射さ
れ、１．４８μｍ帯の励起光Ｌｐ及び１．５８μｍ帯の
信号光Ｌｓがグレーティング２Ａを通過する。
のコアに対して外部から紫外線照射などを行うことによ
り、周期的な屈折率変化を与えてフィルタ特性を持たせ
たものである。このグレーティング２Ａは、１．５５μ
ｍ帯の光を反射し、その他の波長の光を透過する特性を
有する。図１２には、ＥＤＦ２内を伝播する光のスペク
トル（実線）に対応させて、グレーティング２Ａの反射
率（点線）を描いた図を示す。図に示すように、ここで
は１．５５μｍ帯ＡＳＥがグレーティング２Ａで反射さ
れ、１．４８μｍ帯の励起光Ｌｐ及び１．５８μｍ帯の
信号光Ｌｓがグレーティング２Ａを通過する。
【００５２】このような構成の光増幅器では、第３の実
施形態の場合と同様に、ＥＤＦ２内で発生した１．５５
μｍ帯ＡＳＥのうちの後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌabが
グレーティング２Ａで反射され１．５８μｍ帯の光増幅
に有効に使われるようになる。加えて、第３の実施形態
の場合と比べて、本光増幅器における信号光Ｌｓの損失
が小さくなる。
施形態の場合と同様に、ＥＤＦ２内で発生した１．５５
μｍ帯ＡＳＥのうちの後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌabが
グレーティング２Ａで反射され１．５８μｍ帯の光増幅
に有効に使われるようになる。加えて、第３の実施形態
の場合と比べて、本光増幅器における信号光Ｌｓの損失
が小さくなる。
【００５３】ここで、信号光Ｌｓの損失が小さくなるこ
とについて説明する。第３の実施形態の場合のように、
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３がＥＤＦ２の信号光入力
端に結合（Coupling）されると、この１．５５μｍ帯Ａ
ＳＥ反射器３は、信号光Ｌｓに対して損失を与えること
になる。これは、反射器自体が信号光波長に対して損失
を与え、また、ＥＤＦ２と反射器３を結合する際にも接
続損失が生じるためである（上記の文献４等を参照）。
特に、後方励起の場合に信号光入射側へ１．５５μｍ帯
ＡＳＥ反射器３を配置するときには、信号光Ｌｓの入射
端損失が増加するため、光増幅器の雑音指数が増加（劣
化）することになる。
とについて説明する。第３の実施形態の場合のように、
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３がＥＤＦ２の信号光入力
端に結合（Coupling）されると、この１．５５μｍ帯Ａ
ＳＥ反射器３は、信号光Ｌｓに対して損失を与えること
になる。これは、反射器自体が信号光波長に対して損失
を与え、また、ＥＤＦ２と反射器３を結合する際にも接
続損失が生じるためである（上記の文献４等を参照）。
特に、後方励起の場合に信号光入射側へ１．５５μｍ帯
ＡＳＥ反射器３を配置するときには、信号光Ｌｓの入射
端損失が増加するため、光増幅器の雑音指数が増加（劣
化）することになる。
【００５４】これに対して、ＥＤＦ内にグレーティング
２Ａを設けることでＡＳＥ光Ｌabを反射させるようにす
れば、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を用いる場合と異
なりＥＤＦと反射器との結合部分が存在しないため、結
合による損失を削減できる。また、エルビウムがドープ
されている光ファイバ上にグレーティング２Ａが施され
るため、グレーティング部分においてもある程度の利得
が期待できる。従って、ＡＳＥ光を反射させることによ
る信号光Ｌｓの損失が殆どなくなるようになる。
２Ａを設けることでＡＳＥ光Ｌabを反射させるようにす
れば、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器３を用いる場合と異
なりＥＤＦと反射器との結合部分が存在しないため、結
合による損失を削減できる。また、エルビウムがドープ
されている光ファイバ上にグレーティング２Ａが施され
るため、グレーティング部分においてもある程度の利得
が期待できる。従って、ＡＳＥ光を反射させることによ
る信号光Ｌｓの損失が殆どなくなるようになる。
【００５５】このように第５の実施形態によれば、ＥＤ
Ｆ２ａを用いることで１．５５μｍ帯ＡＳＥが有効に使
用されるとともに信号光Ｌｓの損失が低減されるため、
励起効率の向上及び雑音指数の低減を図ることが可能で
ある。なお、上記第５の実施形態では、ＥＤＦの信号光
入射端近傍のみにグレーティング２Ａを施すようにした
が、例えば、図１３に示すように、ＥＤＦの信号光出射
端近傍にも、１．５５μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーテ
ィング２Ｂを施したＥＤＦ２ｂを用いて、前方伝播モー
ドのＡＳＥ光Ｌafも反射させるようにしてもよい。ま
た、後方励起の場合を説明したが、前方励起や双方向励
起の場合にも同様に適用可能である。
Ｆ２ａを用いることで１．５５μｍ帯ＡＳＥが有効に使
用されるとともに信号光Ｌｓの損失が低減されるため、
励起効率の向上及び雑音指数の低減を図ることが可能で
ある。なお、上記第５の実施形態では、ＥＤＦの信号光
入射端近傍のみにグレーティング２Ａを施すようにした
が、例えば、図１３に示すように、ＥＤＦの信号光出射
端近傍にも、１．５５μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーテ
ィング２Ｂを施したＥＤＦ２ｂを用いて、前方伝播モー
ドのＡＳＥ光Ｌafも反射させるようにしてもよい。ま
た、後方励起の場合を説明したが、前方励起や双方向励
起の場合にも同様に適用可能である。
【００５６】次に、第６の実施形態について説明する。
第６の実施形態では、例えば、上記図１３に示した光増
幅器のＥＤＦ２ｂについて、さらに励起光Ｌｐを反射す
るグレーティングを設けた場合を考える。図１４は、第
６の実施形態の光増幅器の構成を示す図である。図１４
において、本光増幅器は、両端近傍に施された１．５５
μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーティング２Ａ，２Ｂに加
えて、信号光入射端近傍に、励起光Ｌｐを反射するグレ
ーティング２Ｃを施したＥＤＦ２ｃを用いたことを特徴
とする。
第６の実施形態では、例えば、上記図１３に示した光増
幅器のＥＤＦ２ｂについて、さらに励起光Ｌｐを反射す
るグレーティングを設けた場合を考える。図１４は、第
６の実施形態の光増幅器の構成を示す図である。図１４
において、本光増幅器は、両端近傍に施された１．５５
μｍ帯ＡＳＥを反射するグレーティング２Ａ，２Ｂに加
えて、信号光入射端近傍に、励起光Ｌｐを反射するグレ
ーティング２Ｃを施したＥＤＦ２ｃを用いたことを特徴
とする。
【００５７】グレーティング２Ｃは、励起光Ｌｐの波長
帯に対応した光を反射し、その他の波長の光を透過する
特性を有する。このグレーティング２Ｃは、グレーティ
ング２Ａよりも信号光入射端側に配置するのが好まし
い。このような配置とすることで、グレーティング２Ａ
の部分に位置するエルビウムにも励起光Ｌｐが送られる
ようになるため、より広い範囲でエルビウムを励起でき
る。
帯に対応した光を反射し、その他の波長の光を透過する
特性を有する。このグレーティング２Ｃは、グレーティ
ング２Ａよりも信号光入射端側に配置するのが好まし
い。このような配置とすることで、グレーティング２Ａ
の部分に位置するエルビウムにも励起光Ｌｐが送られる
ようになるため、より広い範囲でエルビウムを励起でき
る。
【００５８】図１５（ａ）には、ＥＤＦ２内を伝播する
光のスペクトル（実線）に対応させて、信号光入射側の
グレーティング２Ａ，２Ｃの反射率（点線）を描いた図
を示す。図に示すように、信号光入射側では、１．４８
μｍ帯の励起光Ｌｐ及び１．５５μｍ帯ＡＳＥがグレー
ティング２Ｃ，２Ａで反射され、１．５８μｍ帯の信号
光Ｌｓが各グレーティング２Ｃ，２Ａを通過する。な
お、図１５（ｂ）の点線に示すように、各グレーティン
グ２Ａ，２Ｃの反射帯域が重なるようにしても構わな
い。
光のスペクトル（実線）に対応させて、信号光入射側の
グレーティング２Ａ，２Ｃの反射率（点線）を描いた図
を示す。図に示すように、信号光入射側では、１．４８
μｍ帯の励起光Ｌｐ及び１．５５μｍ帯ＡＳＥがグレー
ティング２Ｃ，２Ａで反射され、１．５８μｍ帯の信号
光Ｌｓが各グレーティング２Ｃ，２Ａを通過する。な
お、図１５（ｂ）の点線に示すように、各グレーティン
グ２Ａ，２Ｃの反射帯域が重なるようにしても構わな
い。
【００５９】このような構成の光増幅器では、ＥＤＦ２
内で発生した後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌab及び前方伝
播モードのＡＳＥ光Ｌafがグレーティング２Ａ，２Ｂで
それぞれ反射されるとともに、後方から供給された励起
光Ｌｐがグレーティング２Ｃで反射されて、１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥ及び励起光が有効に使用されるようなる。ま
た、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器や励起光反射器をＥＤ
Ｆに接続する場合と比べると、各反射器の挿入損失や接
続損失がなくなるため、本光増幅器の励起効率をより一
層高くすることができ、雑音指数も低減させることがで
きる。
内で発生した後方伝播モードのＡＳＥ光Ｌab及び前方伝
播モードのＡＳＥ光Ｌafがグレーティング２Ａ，２Ｂで
それぞれ反射されるとともに、後方から供給された励起
光Ｌｐがグレーティング２Ｃで反射されて、１．５５μ
ｍ帯ＡＳＥ及び励起光が有効に使用されるようなる。ま
た、１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器や励起光反射器をＥＤ
Ｆに接続する場合と比べると、各反射器の挿入損失や接
続損失がなくなるため、本光増幅器の励起効率をより一
層高くすることができ、雑音指数も低減させることがで
きる。
【００６０】次に、第７の実施形態について説明する。
第７の実施形態では、非伝播モードのＡＳＥをＥＤＦ内
に閉じ込めるようにして励起効率のさらなる改善を図っ
た場合を考える。図１６は、第７の実施形態の光増幅器
で用いるＥＤＦの一部断面を示す拡大図である。
第７の実施形態では、非伝播モードのＡＳＥをＥＤＦ内
に閉じ込めるようにして励起効率のさらなる改善を図っ
た場合を考える。図１６は、第７の実施形態の光増幅器
で用いるＥＤＦの一部断面を示す拡大図である。
【００６１】図１６において、本光増幅器で用いるＥＤ
Ｆ２’は、クラッド表面に自然放出光反射層としての
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射コート２Ｄが施してあること
を特徴とする。このＡＳＥ反射コート２Ｄの材料として
は、例えば、金、鋼またはアルミニウムなどが考えられ
る。このＥＤＦ２’では、エルビウム原子で発生するＡ
ＳＥのうちの伝播モードにならないＡＳＥがＡＳＥ反射
コート２Ｄで反射されＥＤＦ２’内に閉じ込められるよ
うになる。このため、上述の図１９に示したようなＥＤ
Ｆ２では外部に放出されていた１．５５μｍ帯ＡＳＥ
が、１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使われるようにな
り、励起効率をより高くすることが可能となる。
Ｆ２’は、クラッド表面に自然放出光反射層としての
１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射コート２Ｄが施してあること
を特徴とする。このＡＳＥ反射コート２Ｄの材料として
は、例えば、金、鋼またはアルミニウムなどが考えられ
る。このＥＤＦ２’では、エルビウム原子で発生するＡ
ＳＥのうちの伝播モードにならないＡＳＥがＡＳＥ反射
コート２Ｄで反射されＥＤＦ２’内に閉じ込められるよ
うになる。このため、上述の図１９に示したようなＥＤ
Ｆ２では外部に放出されていた１．５５μｍ帯ＡＳＥ
が、１．５８μｍ帯の光増幅に有効に使われるようにな
り、励起効率をより高くすることが可能となる。
【００６２】このようなＡＳＥ反射コート２Ｄを施した
ＥＤＦ２’は上述した各実施形態のいずれにも適用する
ことができ、このＥＤＦ２’を用いることで、光増幅器
の励起効率をより一層向上させることができる。なお、
上述した各実施形態では、能動型光ファイバ内で発生す
るＡＳＥを１．５５μｍ帯とし、信号光を１．５８μｍ
帯として説明したが、本発明はこれに限られるものでは
ない。
ＥＤＦ２’は上述した各実施形態のいずれにも適用する
ことができ、このＥＤＦ２’を用いることで、光増幅器
の励起効率をより一層向上させることができる。なお、
上述した各実施形態では、能動型光ファイバ内で発生す
るＡＳＥを１．５５μｍ帯とし、信号光を１．５８μｍ
帯として説明したが、本発明はこれに限られるものでは
ない。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
によれば、能動型光ファイバ内で発生する自然放出光が
自然放出光反射手段で反射されることで、ＡＳＥが信号
光の増幅に有効に使用されるようになるため、高い励起
効率で信号光の増幅を行うことができる。特に、能動型
光ファイバの信号光入射端に第１反射部を配置すること
で、再吸収され難い後方伝播モードのＡＳＥを信号光の
増幅に有効に使うことができ、能動型光ファイバの信号
光出射端に第２反射を配置すれば、前方伝播モードのＡ
ＳＥも信号光の増幅に有効に使うことができる。
によれば、能動型光ファイバ内で発生する自然放出光が
自然放出光反射手段で反射されることで、ＡＳＥが信号
光の増幅に有効に使用されるようになるため、高い励起
効率で信号光の増幅を行うことができる。特に、能動型
光ファイバの信号光入射端に第１反射部を配置すること
で、再吸収され難い後方伝播モードのＡＳＥを信号光の
増幅に有効に使うことができ、能動型光ファイバの信号
光出射端に第２反射を配置すれば、前方伝播モードのＡ
ＳＥも信号光の増幅に有効に使うことができる。
【００６４】また、能動型光ファイバ内に自然放出光反
射領域を形成することによって、自然放出光反射手段を
設ける場合の挿入損失や接続損失がなくなるため、励起
効率をより高くでき、かつ、雑音指数の低減を図ること
もできる。さらに、励起光反射手段を設けることによっ
て、励起光が能動型光ファイバ内を往復するようになる
ため、励起光の変換効率が向上し、光増幅器の一層の高
出力化を図ることができる。この励起光反射手段を能動
型光ファイバに形成した励起光反射領域とすれば、励起
光反射手段の挿入損失や接続損失がなくなり、光増幅器
のより一層の高出力化及び雑音指数の低減を図ることが
できる。また、励起光発生手段に励起光入射阻止部を設
けることによって、励起光を反射させる場合でも、励起
光発生手段を安定に動作させることができる。
射領域を形成することによって、自然放出光反射手段を
設ける場合の挿入損失や接続損失がなくなるため、励起
効率をより高くでき、かつ、雑音指数の低減を図ること
もできる。さらに、励起光反射手段を設けることによっ
て、励起光が能動型光ファイバ内を往復するようになる
ため、励起光の変換効率が向上し、光増幅器の一層の高
出力化を図ることができる。この励起光反射手段を能動
型光ファイバに形成した励起光反射領域とすれば、励起
光反射手段の挿入損失や接続損失がなくなり、光増幅器
のより一層の高出力化及び雑音指数の低減を図ることが
できる。また、励起光発生手段に励起光入射阻止部を設
けることによって、励起光を反射させる場合でも、励起
光発生手段を安定に動作させることができる。
【００６５】加えて、能動型光ファイバのクラッド表面
に自然放出光反射層を形成することで、非伝播モードの
自然放出光を能動型光ファイバ内に閉じ込めることがで
き、励起光率をさらに高くできる。また、自然放出光反
射領域を備えた能動型光ファイバとすることで、能動型
光ファイバが伝播モードのＡＳＥを反射する機能を備え
るようになるため、励起効率の高い光増幅を実現可能で
ある。さらに、クラッド表面に自然放出光反射層を形成
すれば、非伝播モードの自然放出光も閉じ込めることが
可能な能動型光ファイバを提供できる。
に自然放出光反射層を形成することで、非伝播モードの
自然放出光を能動型光ファイバ内に閉じ込めることがで
き、励起光率をさらに高くできる。また、自然放出光反
射領域を備えた能動型光ファイバとすることで、能動型
光ファイバが伝播モードのＡＳＥを反射する機能を備え
るようになるため、励起効率の高い光増幅を実現可能で
ある。さらに、クラッド表面に自然放出光反射層を形成
すれば、非伝播モードの自然放出光も閉じ込めることが
可能な能動型光ファイバを提供できる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】同上第１の実施形態に関する他の構成例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図５】同上第３の実施形態に関する他の構成例を示す
図である。
図である。
【図６】双方向励起の光増幅器に適用した構成例を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図８】同上第４の実施形態に関し光アイソレータ等が
必要となる理由を説明する第１図である。
必要となる理由を説明する第１図である。
【図９】同上第４の実施形態に関し光アイソレータ等が
必要となる理由を説明する第２図である。
必要となる理由を説明する第２図である。
【図１０】同上第４の実施形態に関する他の構成例を示
す図である。
す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る光増幅器の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図１２】同上第５の実施形態におけるグレーティング
の反射率を示す図である。
の反射率を示す図である。
【図１３】同上第５の実施形態に関する他の構成例を示
す図である。
す図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る光増幅器の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図１５】同上第６の実施形態における信号光入射側の
グレーティングの反射率を示す図である。
グレーティングの反射率を示す図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態で用いるＥＤＦの一
部断面を示す拡大図である。
部断面を示す拡大図である。
【図１７】エルビウム原子のエネルギー準位を示す図で
ある。
ある。
【図１８】従来の前方励起型１．５８μｍ帯光増幅器の
構成及びＥＤＦで生じる自然放出光の様子を示す図であ
る。
構成及びＥＤＦで生じる自然放出光の様子を示す図であ
る。
【図１９】従来の光増幅器で用いるＥＤＦの一部断面を
示す拡大図である。
示す拡大図である。
【図２０】従来の励起光反射器を備えた光増幅器の構成
を示す図である。
を示す図である。
１…励起部 １Ａ…励起光源 １Ｂ…ＷＤＭカプラ １Ｃ…光アイソレータ １Ｄ…光サーキュレータ ２，２’，２ａ〜２ｃ…エルビウムドープ光ファイバ
（ＥＤＦ） ２Ａ，２Ｂ…１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射用グレーティン
グ ２Ｃ…励起光反射用グレーティング ３，３’…１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器 ４…励起光反射器 Ｌｓ…信号光 Ｌｐ…励起光 Ｌab…後方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ Ｌaf…前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
（ＥＤＦ） ２Ａ，２Ｂ…１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射用グレーティン
グ ２Ｃ…励起光反射用グレーティング ３，３’…１．５５μｍ帯ＡＳＥ反射器 ４…励起光反射器 Ｌｓ…信号光 Ｌｐ…励起光 Ｌab…後方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ Ｌaf…前方伝播モードの１．５５μｍ帯ＡＳＥ
Claims (15)
- 【請求項１】希土類元素をドープした能動型光ファイバ
と、所定の波長帯の励起光を発生して前記能動型光ファ
イバに供給する励起光発生手段と、を備えた光増幅器に
おいて、 前記励起光により励起された前記希土類元素から発生す
る、前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の自然放出光
を反射する自然放出光反射手段を備えて構成され、前記
励起光の波長帯及び前記自然放出光の波長帯とは異なる
波長帯の信号光が、前記能動型光ファイバ内を伝播して
増幅されることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】前記自然放出光反射手段が、前記能動型光
ファイバの信号光入射端で、前記自然放出光を反射し、
かつ、前記信号光を透過する第１反射部を備えたことを
特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項３】前記自然放出光反射手段が、前記能動型光
ファイバの信号光出射端で、前記自然放出光を反射し、
かつ、前記信号光を透過する第２反射部を備えたことを
特徴とする請求項１または２記載の光増幅器。 - 【請求項４】前記自然放出光反射手段が、前記励起光発
生手段の出力端と前記能動型光ファイバの励起光が入射
される一端との間に設けられるとき、前記励起光を透過
する特性を有することを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項５】前記能動型光ファイバが、長手方向に沿っ
た所定の範囲に、前記自然放出光を反射し、かつ、前記
信号光を透過するグレーティングを配置した自然放出光
反射領域を備え、該自然放出光反射領域が、前記自然放
出光反射手段として機能する構成としたことを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項６】前記自然放出光反射領域が、信号光入射端
近傍に配置された第１反射範囲を備えたことを特徴とす
る請求項５記載の光増幅器。 - 【請求項７】前記自然放出光反射領域が、信号光出射端
近傍に配置された第２反射範囲を備えたことを特徴とす
る請求項５または６記載の光増幅器。 - 【請求項８】前記能動型光ファイバの励起光が入射され
る一端とは反対側の他端に設けられ、前記励起光を反射
し、かつ、前記信号光を透過する励起光反射手段を備え
て構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１つに記載の光増幅器。 - 【請求項９】前記能動型光ファイバが、前記励起光が入
射される一端とは反対側の他端近傍に、前記励起光を反
射し、かつ、前記信号光を透過するグレーティングを配
置した励起光反射領域を備え、該励起光反射領域が、前
記励起光反射手段として機能する構成としたことを特徴
とする請求項８記載の光増幅器。 - 【請求項１０】前記励起光発生手段が、前記励起光反射
手段で反射された励起光の入射を阻止する励起光入射阻
止部を備えて構成されたことを特徴とする請求項８また
は９記載の光増幅器。 - 【請求項１１】前記励起光入射阻止部が、発生した励起
光を一方向にのみ伝達する光アイソレータであることを
特徴とする請求項１０記載の光増幅器。 - 【請求項１２】前記励起光入射阻止部が、複数の端子間
で一定の方向にのみ光を伝達する光サーキュレータであ
ることを特徴とする請求項１０記載の光増幅器。 - 【請求項１３】前記能動型光ファイバが、クラッド表面
に、前記自然放出光を反射する自然放出光反射層を備え
たことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記
載の光増幅器。 - 【請求項１４】希土類元素をドープした能動型光ファイ
バにおいて、 励起光により励起された前記希土類元素から発生する、
前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の自然放出光を反
射し、かつ、前記励起光の波長帯及び前記自然放出光の
波長帯とは異なる波長帯の信号光を透過するグレーティ
ングを、長手方向に沿った所定の範囲に配置した自然放
出光反射領域を備えて構成されたことを特徴とする能動
型光ファイバ。 - 【請求項１５】クラッド表面に、前記自然放出光を反射
する自然放出光反射層を備えたことを特徴とする請求項
１４記載の能動型光ファイバ。
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| JP11704398A JP4179662B2 (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 光増幅器及び能動型光ファイバ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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- 1999-04-26 US US09/298,908 patent/US6501592B2/en not_active Expired - Lifetime
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