JPS58208731A - 光増幅素子 - Google Patents

光増幅素子

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JPS58208731A
JPS58208731A JP9182582A JP9182582A JPS58208731A JP S58208731 A JPS58208731 A JP S58208731A JP 9182582 A JP9182582 A JP 9182582A JP 9182582 A JP9182582 A JP 9182582A JP S58208731 A JPS58208731 A JP S58208731A
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JP
Japan
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optical fiber
light
signal light
stress
wavelength
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JP9182582A
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JPS6153708B2 (ja
Inventor
Kenichi Kitayama
研一 北山
Masaharu Ohashi
正治 大橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明り元ファイバの第3次非線形分極効果を用いて
光パワを増幅する光増幅素子に関するものである。
〈従来技術〉 光ファイバにポンプ光として高エネルギ密度の光を、ま
た信号光として微小電力の光を入射させたとき、以下に
述べる位相整合条件が成シ立つ場合には、光フアイバ材
料の非線形効果による4光子混合によってポンプ光のエ
ネルギの一部がポンプ光と異なる波長の信号光に変換さ
れ、結呆的に信号光のパワが増幅されるという事実が知
られている。先ず光ファイバを用いた従来の第3次非線
形効果による光増幅の原理を説明する。第1図はその増
幅装置を示し、ポンプ用光源11よシのポンプ光は鋭1
2で反射されて合波器13に入射される。一方信号用光
源14からの信号光は対物レンズ15、鏡16.17を
経て合波器13に入射される。合波器13で合波された
ポンプ光及び信号光は真円光ファイバ18の一端に対物
レンズ19によシ入射される。光ファイバ18の他端よ
シ対物レンズ21を介して出力光22が出射される。
大きい光増幅率を得るために通常、ポンプ用光源11に
はQスイッチ機能を付加したものを用い、光ファイバ1
8の長さrim 10 cm〜数10mのものを用いる
。ポンプ光の波長をλP1信号光及びアイドラ光の波長
をそれぞれλ8.λAとし、△νを規格化周波数シフト
策とすると、これら3つの光阪の間には次の関係式が成
立つ。
なおアイドラ光は、信号光の増幅と同時に発生する波長
の異なる光である。このとき波長λP。
λ8.λ人Bなる光波の元ファイバ18中の位相定I2
 =それぞれkp、ks、kA とすると、位相整合条
件、 k s + k A −2k p = 0      
    (21が満足されねばならない。この位相整合
条件が成シ立たないときには、信号光、アイドラ光のパ
ワは5ih(δに2)/δに2(δに=ks+にム−2
kp)に比例して減少するので効率的な光増幅を行なう
ためには式(2)を成り立たせることが必須条件である
。この位相整合条件は光フアイバ材料の屈折率分散に因
る項Δk(△ν)と光ファイバの構造等に因る項f(Δ
ν)に分離でき、 Δk(△ν)十f(Δν) = Of31となる。第2
図Fi種々のポンプ波長について、石英光ファイバのΔ
k(Δν)とΔνとの関係を示している。また一点鎖勝
は−f(Δν)を模式的に示したものである。この図よ
シ波長λPが1μ常近傍ではΔk(Δν)の△νに対す
る変化は急激であり、波長1.25μ濯近傍ではなだら
かになっている。ポンプ光からΔνofiけ異な、る信
号光に対して(3)式の位相整合条件を成シ立たせよう
とすると、従来波長1μmおるいはより短波長側及び1
.25μ情よシ長波長側では、例えはポンプ光、信号光
を基本モードであるLPor モードとするには、アイ
ドラ光を烏次モードに辿ぶことによって位相整合をとっ
ていた。また、波長1.25μm近傍のいわゆる零分散
波長帯ではポンプ光、信号光、アイドラ光の3光波をい
ずれもLPo1モードとすることができ、位相整合を得
るための複雑なモード選択の必快はない。光増幅率は石
英光ファイバを用いた場合にFi10s〜104程度得
られることが、実験的に6−s ¥b@ ”aれている
。しかしながら以上述べた従来の力みではいずれもある
波長の光信号に対して位相整合をib立たせるためには
、光ファイバのコア径、比屈折率差等のファイバパラメ
ータを一義的に決定せねはならず、異なる波長の光信号
に対して/fiまた異なるファイバパラメータをもつ光
ファイバをオリ用する以外に方法はなく、第1図に示し
た装置を光増幅に利用するには実用上極めて不便であっ
た。
〈発明の概振〉 この発明の目的は光波長に応じて光ファイバのコア径、
比屈折率差などのパラメータをffff1に制御するこ
となく広帯域にわたって光を効率よく増幅できる光増幅
素子を提供することにある。
この発明によれば光増幅用光ファイバとして複屈折光フ
ァイバを、用い、任意の信号光の波長に対して元ファイ
バに外部から応力を印加するかあるいは曲けを与えるこ
とによって元ファイバの応力を変化させて位相整合をと
91つ″1シ外部から元ファイバの位相定数を変化させ
て高効率な光増幅を可能にする。
く実施例〉 紀3図はこの発明の実施例を示し、第1図と対応する部
分には同一符号を付けである。光ファイバとして複屈折
光ファイバ23が用いられ、例えはプレスのような応力
印加装置24によシ光ファイバ23に応力を与えること
ができるようにされる。或は第4図に示すようにボビン
25によシ光ファイバ23に曲げを与える。こ\で複屈
折光ファイバ23の短軸、長軸をそれぞれx、y方向に
定める。いまポンプ光の波長λPが1.25μ慨以下と
すると、第2図よυΔk(△ν)Fi正となるので、ポ
ンプ光の偏波面をy方向に定め、増幅すべき波1   
1   − 長λs(T;−石=△ν0)なる信号光の偏波面はX方
向とすると式(3)中のf(Δν)は次式で与えられる
f(△ν)=−4π(B g十B s )/λP(4)
Bgは光ファイバの構造に起因するHE目  と匪■7
モード間のモード被屈折であυ、Bs=Osx−Bsy
)は光フアイバ内に残留する応力に起因するモード複屈
折である。したがって第5図に示すように光ファイバ2
3に印加されている応力を例らかの形で変化させること
によってBs 、 f(△ν)を変化させ、結果的にΔ
シ=△シ0において、 Δk (Δνo )+f (Δν1; )= 0   
        (51なる位相整合を得ることができ
ることがわかる。
Bsのうち光フアイバ製造過程で生じた残留応力の寄与
分を13soとせると、第3図に示した応力印加形では
応力W(KP/crn)とBsの関係は次式で与えられ
る。
また、第4図に示し九曲けの場合には、九ファイバ外牛
径を11曲げ半径をRとすると、BsはBs=Bso±
0.9 X 10” 舟(i)”     (71とな
る。たソし、λPの単位はμ愼であり、式中の符号十、
−4それぞれyz面、12面で光ファイバを曲げた場合
である。第6図は13so=5X10−’としたときの
種々のポンプ光の波長に対する印加応力と位相整合がと
れる信号光の波長領域ΔνOを示したものである。図よ
りW<2KPという比較的小さい印加応力でΔν0〜2
000cIn という広い波長領域が得られることがわ
かる。例えばλp=1.25μmでΔシo=20006
n はλs=1.67μmに対応し1.25μm〈λs
(1,67μ常なる&囲の信号光を一本の光ファイバで
外部印加応力をごく僅か変化させるだけで増幅できる。
次に第7図は曲けを元ファイバ23に与えた場合の数値
例であり、Δν0を曲げ直径2Rに対して示したもので
ある。なお、ファイバ外径2rは通常の125μmとし
、yz面で光ファイバに曲けを与えると仮定している。
通常の九ファイバに許容される2 R) 1 cmにお
いてΔν0はλF=1.0μmでも500cIn 以上
得られ、応力を印加させた場合と同様の効果が得られる
ことがわかる。以上、英施例の−i5+lであるが、残
留応力による複屈折りs。
を適邑に選ぶことによって、信号光の許容波長範囲の中
心値(グ自由に選択できるので、Bsoの異なる元ファ
イバを2,3本用意すれは1μtIL〜2μm帝の信号
光波長は容易にカバーできる。更に用いる元ファイバの
ファイバパラメータについては、LPロモードの遮断波
長λC1をλP〉λC! とするだけでよく、従来のよ
うにその他コア径、比屈折率差を精密に制御する必要は
全くない。
く効 果〉 以上述べたように、光増幅素子として複屈折光ファイバ
を用いれば、外部から光ファイバに応力を印加するか、
あるいは曲けを与えるなど応力変化手段によシ光ファイ
バの応力=V化して複屈折を変化させるだけで広い波長
帥、囲において信号光を高効率に増幅することができる
という利点がめる。また、この発明によれば用いる光フ
ァイバのコア径、比屈折率差を信号光の波長に応じて精
密に制御する必要が全くないというオリ点を有する。
更に残留応力によって生ずる複屈折りSOの異なる光フ
ァイバを数本用意するだけで、光ファイバの伝送特性の
測定に盛儀な1μm〜2μmk答易にカバーできるので
、実用的な光熔幅累子として有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光増幅製筒を示す構成図、第2図は石英
光ファイバのΔk(△ν)と△νの関係を示す図、第3
図及び4図はそれぞれこの発明による光増幅素子の実施
例を示す構成図、第5図はΔに×(Δν)、−f(Δν
)とΔν の関係を示す図、第6図は印加応力と信号光
の波長範囲Δν0の関係を示す図、第7図は曲げ直径2
Rとイぎ号九のU長範囲△ν0の関係を示す図である。 11:ポンプ用光源、12,16,17:艷、13:合
波器、14:信号用光源、15,19.21:対応レン
ズ、22:出力光、23:複屈折光ファイバ、24:応
力印加装置、25:曲は用ポビン。 特許出願人 日本電信電話公社 代 理  人  草 野    卒 第5図 △ オ 6 図 Δ%(×103cげ1) Wy(kg/crr9      Wx(kg/cm)
   。 声 7 図 2R(am)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ファイバの第3次非線形分極効果による4光子
    混合を利用する光フアイバ形光増幅素子において、光フ
    ァイバとして複屈折光7アイパを用い、増幅すべき信号
    光の波長に応じて応力変化手段によシ外部から上記光フ
    ァイバの応力を変化させることによってポンプ光、信号
    光、アイドラ光の光フアイバ内での位相定数をそれぞれ
    kp 、 ks 、に^8とするとき2kp=ks+に
    ム8なる位相整合条件を成立させ、信号光の光増幅を行
    なうことを1#徴とする光増幅素子。
JP9182582A 1982-05-28 1982-05-28 光増幅素子 Granted JPS58208731A (ja)

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JP9182582A JPS58208731A (ja) 1982-05-28 1982-05-28 光増幅素子

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JPS58208731A true JPS58208731A (ja) 1983-12-05
JPS6153708B2 JPS6153708B2 (ja) 1986-11-19

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600592B2 (en) 1998-03-24 2003-07-29 Xtera Communications, Inc. S+ band nonlinear polarization amplifiers
US6606187B1 (en) 1998-03-24 2003-08-12 The Regents Of The University Of Michigan Nonlinear fiber amplifiers used for a 1430-1530 nm low-loss window in optical fibers
US6693737B2 (en) 1998-03-24 2004-02-17 Xtera Communications, Inc. Dispersion compensating nonlinear polarization amplifiers
US6760148B2 (en) 1998-03-24 2004-07-06 Xtera Communications, Inc. Nonlinear polarization amplifiers in nonzero dispersion shifted fiber
US6807197B2 (en) 1996-12-23 2004-10-19 Xtera Communications, Inc. Gain control in nonlinear polarization amplifier stages
US6813066B2 (en) * 1998-03-24 2004-11-02 The Regents Of The University Of Michigan Gain control in nonlinear fiber amplifier stages
JP2017187643A (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 キヤノン株式会社 光源装置及びそれを用いた情報取得装置

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JP2017187643A (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 キヤノン株式会社 光源装置及びそれを用いた情報取得装置

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