KR100196086B1 - 도핑된 활성 광파이버를 지니는 광전력 증폭기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광전력 증폭기에 관한 것으로써, 구체적으로는, 형광 물질 특히 에르븀으로 도핑되는 활성 광파이버를 포함하고, 980nm 의 파장에서 여기되는 여기 레이저로 여기되며, 이 경우 활성 광파이버는 굴절률 변경 도우펀트로써 Al₂O₃를 포함한다. 이러한 광전력 증폭기는 이론적 최대 효율에 근접하는 현저하게 높은 증폭 효율을 제공한다.

Description

도핑된 활성 광파이버를 지니는 광전력 증폭기

제1도는 전력 증폭기를 지니는 원격 광통신 회선을 도시한다.

제2도는 활성 광파이버를 사용한 광전력 증폭기를 도시한다.

제3도는 유도된(레이저) 출력을 발생시키는데 적합하고 제2도에 따른 증폭기 광파이버의 에너지 전이를 도시한다.

제4도는 본발명에 따른 활성 광파이버를 사용한 전력 증폭기에 있어서 여기전력 대 출력전력을 도시한다.

제5도는 Ge/Er 활성 광파이버를 사용한 전력 증폭기에 있어서 여기전력 대 출력전력을 도시한다.

제6도는 본발명에 따른 광파이버 및 Ge/Er 광파이버의 형광 스펙트럼을 도시한다.

본발명은, 활성 파이버(active fiber)에 의한 고진폭률(high amplification efficiency)의 광전력 증폭기(optical power amplifier)에 관한 것이다.

광파이버를 지니는 통신회선을 통하여 장거리 신호를 전송하기 위 해서는, 동일 신호가 충분한 레벨로 수신 스테이션(receiving station)에 도달함으로써 그 확인과 이용이 가능할 것을 필요로 한다. 광파이버를 이용한 전송에서는 신호광의 감쇠가 있기 때문에, 수십 또는 수백킬로미터 떨어져 있는 수신 스테이션에서 충분한 신호 레벨을 수신하기 위해서는, 광파이버에 최초로 도입된 신호가 가능한 한 높은 레벨이 되지 않으면 안된다.

그러나, 전송신호의 발생에 사용되는 레이저는, 수 mW를 초과하지 않는 정도의 제한적인 전력을 지닌다. 반면, 보다 강력한 레이저는, 그러한 신호를 발생시킬 수 없다. 따라서, 우리로서는 전력 증폭기를 사용하여, 레이저에 의해 발생한 신호를 수신하고, 또한 상기 신호를 바람직한 레벨까지 증폭하는 것이 급선무이다.

특정 물질, 예를 들면 희토류 이온에 의해 도핑된 코어를 지니는 광파이버는, 광증폭기로써 사용하는데 적합한 유도방출특성(stimulated output characteristics)을 지니는 것으로 알려져 있다.

실제로, 그러한 광파이버는 펌핑원(pumping source) 이라고 하는 광원으로부터 도핑 물질에 대한 흡수 스펙트럼의 피크(peak)에 대응하는 특정의 파장에서 빛을 공급받을 수 있다. 이러한 파장은 도핑 물질의 원자를 여기에너지 상태 (excited energetic condition), 즉 펌핑 대역(pumping band)으로 가져갈 수가 있고, 상기 원자는 그러한 에너지 상태로부터 아주 짧은 시간에 레이저 출력상태(laser output condition)로 자발적으로 소멸하여, 그러한 레이저 출력 상태에서 비교적 장시간 머무를 수가 있다.

방사 레벨(emission level)에서 여기상태에 있는 다수의 원자를 지니는 광파이버가 그와 같은 레이저 방출상태에 대응하는 파장을 지니는 신호광과 교차하게 되면, 상기 신호광은 여기상태에 있는 원자를, 상기 신호광과 동일한 파장을 지니는 광을 방출하게 하고 낮은 레벨로 전이시킨다. 따라서, 그러한 종류의 광파이버를 광신호의 증폭에 사용할 수가 있다.

레이저 방사 도우펀트로써 에르븀을 사용한 특정한 광증폭기는 공지이다. 그러한 광증폭기는, 약 1550nm의 에르븀 형광을 사용함으로써 광신호에 대한 감쇠의 관점에서 볼 때, 회선 광파이버에 최적의 전송특성을 주는 영역에서 신호를 증폭한다.

에르븀에 의해 도핑된 광파이버를 사용하는 광전력 증폭기는 1989년 ECOC 학회보고(광통신에 관한 유럽 학회)의 제 42 - 43면에 기재되어 있다. 상기 문헌에서는, 게르마늄 및 에르븀에 의해 도핑된 석영파이버를 사용하고, 532nm에 대하여 2배의 주파수를 지니는 레이저 Nd-YAG에 의해 여기되는 전력 증폭기를 설명하고 있다.

그러나, 그와 같은 증폭기는, 최대이론효율과는 동떨어진 증폭효율 즉, 20%에도 못미치는 매우 낮은 증폭효율(공급된 여기 전력에 대한 출력에 있어서의 전송 신호의 전력 비율을 고려할 경우에)를 보여준다.

영국특허출원 제8813769호에 따르면, Al/Er 타입의 파이버를 사용하는 것은 공지임을 알 수 있다. 이 경우에, 광을 가이드하는데 적합한 굴절률 프로파일은 얻기 위하여 사용한 도우펀트는, Al₂O₃이다.

이러한 광파이버는, 예를 들어 아르곤 레이저의 514.5nm에서 여기되는 광증폭기에 적합하다.

상기 영국특허출원 제8813769호에 따르면, Al/Er 형의 광파이버는, 위에 지적한 514.5nm의 파장에서 여기되는 경우에는, 종래의 Ge/Er 광파이버에 비해 확실히 나아진 결과를 나타낸다. 왜냐하면, 여기상태에 있어서, Ge/Er 광파이버 내에서는 상기 파장에서 발생하는 흡수현상(absorption phenomenons)이 Al/Er형 광파이버에서는 극복될 수 있기 때문이다.

1989년 9월 15일 발행 광학 학회서 (OPTICS LETTERS) 제14권 제18호 제 1002-1004 페이지에 따르면, 파이버 증폭기라기보다는 석영파이버 레이저로써, 파장 980nm에서 여기되는 Al₂O₃및 P₂O₅를 포함하는 에르븀 도핑 석영파이버 레이저에 대해서 개시하고 있다.

그러나, 레이저는 광증폭기의 그것과는 매우 다른 방법으로 동작하는 장치이다.

1989년 9월 발행 미국 전기전자 통신학회 포토닉스 학회서(IEEE PHOTONICS LETTERS) 제1권 제9호 제267-269 페이지에 따르면, 에르븀, 알루미나 (Al₂O₃) 및 산화게르마늄 (GeO₂)으로 도핑되고, 1,480-1,490nm에서 레이저 다이오드에 의해 여기되는 광파이버를 포함하는 광파이버 증폭기를 개시하고 있다. 상기 증폭기는 0.66dB/mW(즉, 66%)의 효율을 보여주는데, 여기에서 여기 파장은 1,480nm이고, 신호 파장은 1,560nm이다. 상기 값은 최대이론효율 즉, 양자 효율 인 λ_p/λ_s= 1,480/1,560 = 0.95(즉, 95%)와는 동떨어진 값이다.

한편, 높은 증폭효율을 얻기 위하여, 비교적 높은 여기 파장을 사용하는 것이 좋은데, 특히 980nm의 파장이 유용하다. 왜냐하면, 전력 증폭기에 있어서 증폭 효율은 대개 여기 파장에 비례하기 때문이다.

그러므로, 본발명의 목적은 비교적 높은 여기 파장, 실질적으로는 520nm 이상의 파장에 대응하여 높은 증폭효율을 지니는 전력 증폭기를 제공하는 것이다.

본발명은 청구항 1의 특징부에 의해 개시되는 광전력 증폭기에 관한 것이다.

광파이버에 있어서, 에르븀의 농도는, Er₂O₃의 중량으로 표시하게 되면, 30ppm 및 2000ppm 사이가 되고, 바람직하게는 30ppm 및 1000ppm 사이이다.

활성 광파이버의 전부분 내에서 높은 여기 전력을 얻기 위하여, 여기 파장의 경우는 아니고 전송 신호 파장의 경우에 활성 광파이버를 단일 모드 상태로 할 수가 있다.

또다른 실시예에 따르면, 다이크로익 커플러(dichroic coupler)에 의해 여기 레이저의 접속 손실을 감소시키기 위하여, 전송 신호의 파장 및 여기 파장에서 활성 광파이버를 단일 모드로 할 수가 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 본발명에 따른 광전력 증폭기는, 2개의 여기 레이저를 구비하는데, 그것은 상기 활성 광파이버로 향해 있고 또한 상기 여기 레이저에 의해 방사된 전력 광의 입력 방향으로 향해 있는 각각의 다이크로익 커플러를 통하여 상기 활성 광파이버의 2단부에 접속하고 있다.

이하 본발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 개략적으로 도시하는 광파이버를 구비한 통신 회선은, 전송 신호를 방출하는 스테이션(1), 스테이션(1)에 입력된 신호를 장거리 전송하는데 적합한 광파이버 회선(2) 및 상기 신호를 수신하는 수신 스테이션(3)을 포함하고 있다.

광파이버 내의 긴 경로로 인해 광파이버 내에서 피할 수 없는 감쇠에도 불구하고, 스테이션(1)으로부터 수십 또는 수백 킬로미터 떨어져서 위치한 수신 스테이션(3)에 도달하는데 충분하도록 초기 전력 레벨을 지니고, 그곳에 배치된 수신 장치의 감도에 있어서 수신 가능한 전력 레벨을 지니는 광신호를 광파이버 회선(2)에 도입시키기 위하여, 방출 스테이션(1)내에 존재하는 레이저 방사기가 발생한 광신호는, 전력 증폭기(4)에 의해 편리하게 증폭된다.

실제적으로, 광파이버의 전송 특성이 최적으로 되는 파장 즉, 대략 1500 ∼ 1600nm인 소위 제3의 창에 대응하는 파장에서 동작하는 전송 신호를 발생시키기 위하여 이용가능한 레이저는, 모듈화가 가능하고 양호한 스펙트럼 성능을 지니는 반도체 레이저이다. 그러나, 그러한 레이저는 약 3 dBm(약 5 mW)을 초과하지 않는 다소 낮은 출력 신호 레벨을 지닌다. 이러한 이유 때문에, 그와 같은 레이저가 발생하는 출력 신호는 좀더 높은 레벨, 예를 들면, 15 ∼ 20dBm 까지 증폭되어 회선에 도입된다.

통신용으로 광파이버가 설치된 회선에 도입된 신호를 광증폭하기 위하여, 광파이버를 지니는 전력 증폭기가 사용된다.

광파이버를 지니는 증폭기의 구조는, 제2도에 개략적으로 도시되어 있다. 즉, 파장 (λ_s)을 지니는 전송 신호는 다이크로익 커플러(5)에 송출된다. 다이크로익 커플러(5)에서, 상기 전송 신호는 여기 레이저(7)가 발생한 파장(λ_p)의 여기 신호와 함께 고유의 출력 파이버(6)상에서 합류한다. 적당한 길이의 활성 광파이버(8)는, 다이크로익 커플러(5)를 나오는 파이버(6)에 접속되어 있고, 전송신호의 증폭기를 구성하고 있다. 즉, 상기 전송 신호는, 이와 같이 광파이버 회선(2)에 도입하고 송신선을 향하여 송출된다.

일반적으로, 상기한 타입의 광증폭기는, Er₂O₃를 포함하는 용액에서 도핑된 석영의 활성 광파이버(8)를 사용한다. 이것은, 에르븀의 여기 전이(stimulated transition)를 이용함으로써 전송 신호의 증폭을 얻을 수 있게 한다.

제3도는, 광파이버의 석영 매트릭스(siliceous matrix)에 있어서 에르븀 이온의 이용가능한 에너지 조건을 나타내고 있는 도면이다.

제3도에 따르면, 전송 신호의 파장 (λ_s) 보다 낮은 여기 파장 (λp)에서 광전력을 활성 광파이버 내로 도입시키게 되면, 여기 에너지 상태 (9), 즉 여기 밴드에서 도핑 물질로써 존재하는 일정수의 Er³⁺이온을 파이버 글래스 매트릭스 (fiber glass matrix) 내로 도입하게 된다. 이러한 여기 밴드로부터 Er³⁺이온은 레이저 방사 레벨을 구성하는 에너지 준위(10)로 자연적으로 전이한다.

Er³⁺이온은, 출력 레이저 준위(10)에서 비교적 긴 시간을 머무르고, 그런 후에 기준 준위(11)로 자연적으로 전이하게 된다.

에너지 밴드 (9)에서 에너지 준위(10)로 전이하는 것은, 광파이버의 외부로 분산되는 열출력 (thermal output ; 음량자에 의한 방사)과 관계있다는 것은 공지되어 있는 바, 에너지 준위(10)에서 기준 준위(11)로 전이하는 것은, 레이저 방사 준위(10)의 에너지 값에 대응하는 파장을 지니는 광자로 구성되는 광방출(light emission)을 발생한다.

즉, 레이저 방사 준위에서 다량의 이온을 지니는 광파이버에 그러한 방사 준위에 대응하는 파장의 신호가 교차하게 되면, 상기 신호는, 대상 이온을 방사 준위(10)로부터 기준 준위(11)로 여기 전이시키기 되고, 자연붕괴를 하기 전에, 신호의 광자와 동기하여 대응하는 광자의 출력에 관계함으로써, 활성 광파이버로부터 출력단에 강력하게 증폭한 전송 신호를 방출하고 폭포(waterfall) 현상을 발생시키는 원인이 된다.

활성 광파이버의 입력에 있어서 전력 레벨이 낮은 신호, 예컨대, 광파이버 내에서 장거리를 전송됨으로써 감쇠하게 되는 신호가 존재하고, 출력 전력이 낮다는 조건에 있어서, 활성 광파이버로부터의 출력은 파장이 (λ_s)이고 전송 신호의 광전력이 (P_u)일 때, 상기 출력 광전력(P_u)은 동일한 전송 신호의 입력에 있어서의 광전력(P_i)에 비례하고, 그들 사이의 비례상수는 식 P_u= GP_i에 의해 정의되는 증폭이득 G가 된다.

그러한 동작 조건은, 통신 회선의 광파이버를 따라 배치된 회선 증폭기에 대해서는 전형적인 것으로써, 신호가 광파이버 내에서 일정한 경로를 진행한 후 감쇠하게 되면 상기 신호를 충분한 레벨로 복귀시키게 된다.

높은 전력 입력 신호가 존재하고, 또한 대략 5% 이상의 여기전력이 도입하여 그때의 출력 전력이 높은 경우에, 광증폭기는, 포화 상태에서 동작하고, 또한 실제적으로 입력 전력에는 더 이상 의존하지 않으며, 단지 여기 전력에만 의존하는 출력 전력을 발생시킨다. 활성 광파이버 내에 다수의 광자가 존재하는 경우, 사실상, 에너지 준위(10)에 의해 여기 전이가 일어남으로써 새로운 광자를 방출하게 되는 광파이버의 용량은, 도입된 여기 전력과 관계하는 확률에 의해 한정되며, 에너지 준위(10)에 있어서 충분한 수의 에르븀 이온을 활용할 수 있게 할 뿐만 아니라 광파이버의 입력 전력으로 되는 입력 신호의 광자수에는 의존하지 않는다.

그와 같은 동작 조건은, 전력 증폭기에 있어서 전형적인 것으로써, 그로부터 식 P_u= KP_p가 얻어진다. 여기에서, P_u는 출력에 있어서의 전력이고, P_p는 여기 전력이며, K는 실질적인 광증폭기의 효율을 나타내는 비례상수이다.

광증폭기의 최대 효율은, 이론적으로 말하자면, 도우펀트를 기준 레벨(11)에서부터 에너지 준위(10)로 전이시키는 여기 파장 (λ_p)에서 광파이버 내에 공급된 각각의 광자에 대하여, 신호가 존재하는 전송 파장 (λ_s)에서 광자 방출이 있게되는 조건에 대응하는 효율이다. 이와 같은 조건은, 상기 양자 효율 (Quantum Efficiency)인 증폭 효율, 즉 출력에 있어서 광자의 에너지와, 입력에 있어서 광자의 에너지 간의 비율, 구체적으로는 입력 광자, 즉 여기 광자의 파장과 출력 광자, 즉 전송 광자의 파장 간의 비율, 그러니까, 식 E_q= λ_p/λ_s인 효율에 대응하는 것이다.

전송 신호의 파장이 대략 1550nm이고 여기 파장이 980nm인 경우, 양자 효율은 약 63% (980/1550)이다.

따라서, 높은 증폭 효율을 얻기 위해서는, 비교적 높은 여기 파장을 사용하고, 나아가 가능한 한 양자 효율에 근접할 수 있도록 높은 양자 효율에 따르는 대응 조건에서 동작시킬 필요가 있다.

특히, 실질적으로 520nm 미만의 낮은 여기 파장을 사용할 경우, 양자 효율은 매우 낮다(33% 미만). 이때에 양자 효율과 동일한 효율을 지니는 증폭기를 사용하여 더 좋은 경우를 만든다고 하더라도 양자 효율은 매우 나쁘다.

상기 타입의 광증폭기를 실현하기 위하여, 바람직한 굴절률 프로파일을 얻을 수 있도록 레이저 방사에 의해 도핑된 에르븀을 포함하고, Al₂O₃에 의해 도핑된 활성 석영파이버는, 520nm보다 높은 여기 파장에 대응하는데, 특히 980nm에서 에르븀의 흡수 피크(absorption peak)에 대응하는 여기 파장을 보여줌으로써, 상기 양자 효율에 근접하여 매우 높은 효율을 보여주고 있다.

상기한 광파이버는 당해기술분야에서 공지기술인 용액도핑법을 사용하여 제조할 수 있다. 즉, 주요 도우펀트인 Al₂O₃와 형광 도우펀트인 Er³⁺는 상기 용액도핑법을 통하여 광파이버 코어 내에 결합될 수 있는 것이다. 그 과정은 1개의 내부소결층을 지니는 관상의 프리폼(preform)을, 식염을 함유하는 수용액에 침윤시키고, 그런 다음 용해시키고 눌러서 상기 프리폼으로부터 파이버를 인출하는 단계로 이루어져 있다.

이러한 종류의 광파이버 및 그에 관한 제조 방법은, 상기 영국특허출원 제 8813769호에서 설명하고 있다.

본발명에 따른 전력 증폭기를 실현하기 위하여, Al₂O₃에 의해 도핑된 광파이버는, Er₂O₃의 중량에 따라 30ppm과 2000ppm 사이, 바람직하게는 30ppm과 1000ppm 사이의 농도로써 표시된 에르븀량을 포함한다. 굴절률 변경 도우펀트의 내용, 즉 Al₂O₃및 광파이버에 있어서 굴절률의 방사 프로파일은, 사용예에 있어서의 특수한 상황을 토대로 선택할 수 있는 것으로써, 본발명의 목적을 한정하는 것은 아니다.

특히, 광파이버의 개구수 및 모드 직경은 회선 파이버와 결합할 때 저손실의 요건을 만족할 수 있도록 선택되는 반면, 광파이버 내에서의 에르븀 함유량 및 직경방향 분포에 대해서는 공지의 기준에 따라, 선택한 활성 광파이버의 길이, 입력 전력 등과 관련하여 선택하는 것이 바람직하다.

활성 광파이버는, 전송 파장에서 단일 모드를 지니는 광파이버이다. 이러한 활성 광파이버는, 전체에 걸쳐서 분포하고, 가능한한 큰 여기 전력을 주는 광파이버내 입력으로 일치시키기 위하여, 여기 파장에서는 단일 모드가 되지 않을 수 있다. 그러나, 여기파장 (λ_p)에서 단일 모드인 광파이버를 사용하는 것은, 간단하게 하기 위하여, 그리고 다이크로익 커플러(5)에 의한 광파이버의 접속 손실을 감소시키기 위하여, 바람직하다.

제2도의 개략도 및 상세한 설명의 기재 내용에 따라 그러한 광파이버를 사용하여 전력 증폭기를 제조할 수 있다. 이 경우, 활성 광파이버(8)의 전체 길이에 걸쳐서 높은 값의 여기 전력을 유지하기 위한 목적으로, 또한 활성 광파이버 내에 도입된 전체 여기 전력을 증가시키기 위하여, 활성 광파이버의 아래쪽에 제2여기 레이저(12) 및 상기 활성 광파이버를 사이에 두고 마주보는 다이크로익 커플러(13)를 포함하는 것도 좋다.

특히, 이것은, 활성 광파이버에 필요한 전체 전력을 공급하는 동안에, 신호의 열화(劣化 ; degradation)를 일으키지 않기 위하여, 전력이 너무 높지 않은 곳에서의 여기 레이저 사용을 가능하게 한다.

Al₂O₃및 Er³⁺에 의해 도핑되고, 980nm (±5nm)에서 여기되는 광파이버를 사용하면, 상기 양자효율에 근접하는 매우 높은 증폭 효율 그러니까 그러한 값의 60% 보다 높은 증폭 효율을 얻을 수가 있다.

그러나, 게르마늄에 의해 도핑된 종래의 광파이버는 대신에 양자 효율의 30%에도 못미치는 매우 낮은 효율을 보여주고 있다.

제4도는, 본발명에 따른 광파이버 (Al/Er)를 사용하여 제조된 증폭기에 대하여 여기 전력 P_p의 함수로 나타낸 출력 전력 P_u의 특성을 도시하고 있다. 광파이버의 특성은 아래와 같다.

개구수 0.16

에르븀 함유량 (Er₂O₃의 중량) 350ppm

차단 파장 (λ_cut-off) 930nm

1536nm 에서의 모드 필드 직경 8.14μm

증폭기 입력에 있어서, 파장이 λ_s= 1536nm를 지니는 전송 신호의 전력 P_i= -2 dBm이고, 여기 파장 λ_p= 980nm이며, 활성 광파이버의 길이는 3.7m였다.

이러한 조건에서, 양자 효율과 거의 동일한 증폭 효율을 얻을 수 있었다.

비교를 위하여 제5도에서는, 종래의 광파이버 (Ge/Er)를 사용하여 제조된 증폭기에 대하여 출력 전력 (P_u)과 여기 전력 (P_p)의 관계를 도시하고 있다. 광파이버의 특성은 아래와 같다.

개구수 0.21

에르븀 함유량 (Er₂O₃의 중량) 300ppm

차단 파장 (λ_cut-off) 980nm

1536nm에 있어서 모드 필드 직경 5.82μm

증폭기 입력에 있어서, 파장 λ_s= 1536nm를 지니는 전송 신호의 전력 P_i= 0 dBm이고, 여기 파장 λ_p= 980nm이며, 활성 광파이버의 길이는 4m였다.

이 경우에, 얻어진 증폭 효율은, 양자 효율에 대하여 약 25%에 해당하는 약 16%였다.

더욱이, 상기 도면을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 광파이버 Al/Er은 광파이버 Ge/Er 보다 우수한 성능을 보여주었다.

광파이버 Al/Er 는, 제6도에서 각각의 곡선 (A 및 G) 으로 나타나 있는 바와 같이, 대응하는 광파이버 Ge/Er 의 형광 스펙트럼 보다 넓은 형광 스펙트럼을 보여준다. 이것은 광파이버 Ge/Er과 비교해 보았을 때, 신호의 파장과 다른 파장을 지니는 에르븀 이온의 자연붕괴하기 때문에, 그러한 활성 광파이버 소오스의 잡음을 크게 한다.

이것을 회선 증폭기 (line amplifier)로 사용한다면, 여기 전력과 비교하여 출력 전력이 낮아진다.

광파이버 Al/Er은, 그 대신에 전력 증폭기(power amplifier)로써 사용하는 경우에는, 광파이버 Ge/Er 과 비교하여, 잡음 출력의 정도가 크지 않다는 것을 알 수 있었다. 이것은, 전력 증폭기가 동작할 때 상기 포화 조건에서 Al/Er 광파이버 내의 레이저 준위에 있는 모든 에르븀 이온은 실질적으로 신호의 광자에 의해 기준 준위로 붕괴한다는 사실 때문이라고 본원 발명자는 생각한다. 이는 이러한 광파이버의 증폭 효율이 양자 효율에 가깝다는 것으로부터도 확인할 수 있다.

따라서, 어떠한 이온도 자연붕괴로 인한 잡음의 원인이 되지 않는다.

나아가, 주어진 신호의 출력 전력 레벨에 대해서 결과를 무시할 수 있게 된다.

더욱이, 광파이버의 형광 스펙트럼을 넓게 하는 것은, 전송 파장을 보다 넓은 범위에서 선택할 수 있게 하는 효과가 있고, 예컨대 신호 레이저에 있어서 보다 넓은 제조허용오차를 가능하게 한다.

따라서, 본발명에 따른 광파이버는, 광파이버를 지니는 전력 증폭기에 사용하는 것이 특히 효과적이고, 나아가 종래의 광파이버보다 현저하게 높은 증폭 효율을 제공한다는 것이 밝혀졌다.

본발명의 기술적 범위를 일탈하지 않는 한도에서 여러 가지 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

Claims (6)

1. 굴절률 변경 도우펀트로써의 Al₂O₃및 형광 도우펀트로써의 에르븀을 코어 내에 함유하는 도핑된 활성 광파이버(8)를 포함하고, 상기 광파이버(8)는 다이크로익 커플러(5, 13)를 통하여 1개 또는 2개의 여기 레이저(7, 12)로부터 여기광을 공급받고 또한 전송 신호방출기(1)를 광파이버 통신 회선(2)에 접속시키는 광전력 증폭기(4)에 있어서, 상기 방출기(1)는 고전력 입력 신호를 광파이버(8)에 공급하고 이 경우 증폭기(4)는 상기 형광 도핑 물질이 여기 출력할 수 있도록 포화 조건에서 동작하고 상기 여기 레이저(7, 12)는 980 nm의 여기 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기 (4).
2. 제1항에 있어서, Er₂O₃의 중량에 의해 표시된 상기 활성 광파이버에 있어서 에르븀의 농도는 30ppm과 2000ppm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기(4).
3. 제2항에 있어서, Er₂O₃의 중량에 의해 표시된 상기 활성 광파이버에 있어서 에르븀의 농도는 30ppm과 1000ppm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기(4).
4. 제1항에 있어서, 상기 활성 광파이버(8)는, 여기 파장에서는 아니지만, 전송 신호의 파장에서는 단일 모드가 되는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기(4).
5. 제1항에 있어서, 상기 활성 광파이버(8)는, 전송 신호 파장 및 여기 파장에서 단일 모드가 되는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기(4).
6. 제1항에 있어서, 상기 광전력 증폭기(4)는, 각각의 다이크로익 커플러(5,13)를 통하여 활성 광파이버(8)의 양단에 접속되어 있는 2개의 여기 레이저(7,12)를 포함하고, 이 경우 각각의 다이크로익 커플러(5,13)는 여기 레이저(7,12)에 의해 방출되는 광전력의 입력 방향이 활성 광파이버(8)를 향할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광전력 증폭기(4).

Images