KR20020070370A - 장대역 광 증폭기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광증폭기(5)는 희토류 도판트를 함유한 제 1 이득매체(10a)와 제 1 파장의 광에너지를 상기 제 1 이득매체(10a)에 제공하는 제 1 펌프(20a)를 포함한다. 상기 제 1 펌프는 제 1 이득매체의 최고 흡수파장보다 더 낮은 반전포화를 가진 펌프 파장에서 작동한다. 상기 광증폭기는 제 1 이득매체(10a)에 기능적으로 접속된 제 2 이득매체(10b)와 상기 제 2 이득매체에 광에너지를 제공하는 제 2 펌프(20b)를 더 포함한다.

Description

장대역 광 증폭기{LONG BAND OPTICAL AMPLIFIER}

광 증폭기는 입력신호로서 공급된 광자(photon)가 전자를 광 물질내에서 고 에너지 준위로 여기시킨 후 저 에너지 준위로 전이하는 유도 방출(stimulated emission)로 알려진 과정을 통해 광 파의 진폭을 증가시킨다. 상기 과정에서, 물질은 초기 전자와 동일한 주파수, 방향 및 극성을 구비하는 코히어런트 전자(coherent photon)를 방출한다. 이러한 두 전자는 두 추가적 광자의 방출을 코히어런트하게 유도할 수 있다. 코히어런트 광 증폭을 가져온다. 유도 방출은 광자 에너지가 원자 전이 에너지 차이와 거의 같을 때 발생한다. 이러한 이유로, 상기 과정은 원자 라인 폭(atomic line width)에 의해 결정된 주파수의 하나 또는 그 이상의 대역에서 증폭을 생산한다.

오늘날 사용되는 광 증폭기 형상은 다양하며 광 섬유 증폭기는 특히 광 통신 분야에서 널리 이용되고 있다. 광 섬유 증폭기는 전형적으로 에르븀(Erbium)과 같은 희토류 불순물과 결합되고, 광 도파관을 구성하는 유리와 같은 광 물질을 포함한다. 희토류 원소로 도핑처리된 실리카 섬유는 단일 모드 도파장의 이점을 제공하기 때문에 오늘날 자주 이용된다.

광 섬유 증폭기는 넓은 파장 범위에서 작동하기 위해 제조될 수 있는 그러한 섬유로 제조되며 호스트 또는 희토류의 원자성질에 의해 지시된다. 예를 들면, 에르븀원소로 도핑 처리된 섬유 증폭기(EDFAs)는 섬유 전송 윈도우의 두개의 신호 대역에서 작동한다. 이러한 신호 대역는 대략 1228나노미터에서 대략 1565나노미터가지의 파장범위를 구비하는 전통적 대역(C-대역)와 약 1568나노미터에서 대략 1610나노미터까지의 파장범위를 구비하는 장대역(L-대역)이다.

에르븀원소로 도핑처리된 섬유를 사용하여 제조되는 전형적인 광 증폭기에서, 전자는 980나노미터 파장 또는 1480나노미터 파장에서 펌핑됨으로써 안정상태(⁴I1_5/2)에서 준안정상태(I_13/2)로 여기(펌핑)된다. 980 펌프의 경우에, 전자는 여기상태로 펌핑된 후 준안정상태내로 비방사적으로 감소된다.(도 11을 보라). 1480나노미터 펌프의 경우, 전자는 직접 여기상태(⁴I_15/2)로 펌핑된다. 증폭은⁴I1_5/2상태의 전자가 유도 방출에 의해 안정상태로 감소될 때 일어난다. 전자가 안정에너지 준위(⁴I1_5/2)로 감소된 후 이후에 유도 방출 과정이 발생되는 여기 에너지 준위(⁴I_11/2)로 재 펌핑될 수 있다.

에르븀원소로 도핑처리된 섬유 증폭기(EDFAs)는 전형적으로 감겨진 에르븀도핑 섬유의 다중 상태로 부터 제조될 수 있다. 그러한 에르븀 도핑 섬유 증폭기의 예는 도2에 도시되어 있다. EDFAs의 수행에 있어 임계변수는 잡음 피거(NF)와 이득(G)이다. dBs로 측정되는 잡음 피거는 증폭기의 입력와 증폭기의 출력에서의 잡음(N)비율 대 신호(S)의 비율의 Log₁₀에 10을 곱한 값으로 정의된다. 즉 NF= 10 X 입력 Log₁₀(S/N)/ 출력 Log₁₀(S/N) 을 말한다. 이득은 신호 입력 파워에 대한 신호 출력 파워의 비율로서 정의된다. 다중 상태 증폭기에서, 잡음 피거는 증폭기 정단부에서 이득에 의해 결정된다. 따라서 EDFA이 제1코일이 이득이 높을수록 잡음 피거는 낮아진다. EDFA 수행능력의 또다른 측정은 펌프에서 추출된 광자의 수에 대한 증폭된 광자수 간의 비율에 의해 정의되는 파워효율이다. 통신 시스템의 수행능력은 시스템내의 증폭기의 잡음 수행능력, 증폭기의 신호파워, 섬유 전송 능력에 의해 결정되므로, 광 통신 시스템은 EDFAs가 가능한 한 가장 낮은 잡음 피거를 갖고, 가능한 한 가장 높은 이득을 제공하는 것이 요구된다.

도 3은 에르븀이 도핑된 섬유(EDF)의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 상기 도면은 강한 흡수 피크가 980㎚-펌핑 대역에서 존재함을 나타낸다. 상기 980㎚ 파장에서의 강한 피크에 기인하여 약간의 장-대역 EDFA는 제2EDF 코일과 연결된 980㎚ 펌프를 사용한다. 상기 980㎚ 파장 펌프의 사용은 광증폭기의 정면 단부에서 큰 반전을 유도하기 때문에, 낮은 잡음 지수로 귀결된다(도 2 참조). 상기 980㎚ 펌프는 1480㎚ 펌프에 비해서 비효율적인 파워 전환을 나타내며, 상대적으로 형성하기 어렵다. 따라서, 980㎚ 펌프는 고가이다. 그러나, 통상적으로 덜 효율적이고더욱 값비싼 980㎚ 펌프(L-대역 증폭기에서의 제1펌프와 같이)는 낮은 잡음을 제공하기 위해 요구되며, 따라서 깨끗한 시그널이 그 이상의 증폭기용 제2의 EDF 코일에 제공되도록 높은 시그널 대비 잡음비가 필요한 것으로 생각된다.

최대 파워를 얻을 수 있도록, 상기 제2단계 펌프(즉, 상기 제2의 EDF 코일과 연결된 펌프)는 통상적으로 1480㎚ 파장 펌프시의 제조에 비해서 더욱 효율적이며, 값싸다(도 2 참조). 상기 제2펌프는 상기 시스템에 과도한 잡음을 도입하지 않고 다단계의 EDF 증폭기의 효율을 향상시키는 것으로 공지되어 있다.

또한, 종래기술의 장대역 광증폭기보다 더욱 효율적인 저잡음의 L-대역 광증폭기를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 장대역 광 증폭기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 희토류 원소로 도핑 처리된 섬유와 개선된 이중 펌핑 기술을 이용한 장대역 광 증폭기에 관한 것이다.

도 1은 에르븀이 도핑된 실리카 유리에 대한 에너지 다이아그램을 나타낸 도면이고,

도 2는 종래기술의 2단계의 펌프된 광섬유 증폭기를 개략적으로 나타낸 다이아그램이며,

도 3은 에르븀이 도핑된 섬유의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이고,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 2단계의 광증폭기를 개략적으로 나타낸 다이아그램이며,

도 5는 프라세오디움이 도핑된 실리카 유리에 대한 에너지 다이아그램을 나타낸 도면이고,

도 6은 네오디뮴이 도핑된 실리카 유리에 대한 에너지 다이아그램을 나타낸 도면이며,

도 7은 NF상의 펌프 파장을 변화시키는 결과를 나타내는, 코일 길이 비율에 대한 잡음 지수(NF)를 나타낸 그래프이고,

도 8은 3가지 다른 펌프에 대한 제1코일 또는 EDFA의 반전 프로파일을 나타낸 도면이며,

도 9는 코일 길이 비율에 대한 제2단계의 파워 필요량을 나타낸 도면이고,

도 10은 펌프 파장에 대해 에상되는 NF 스펙트럼을 도시한 그래프이며,

도 11은 펌프 파장에 대한 NF 스펙트럼의 실험 데이타를 나타낸 그래프이고,

도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 제2단계의 펌프된 광섬유 증폭기를 개략적으로 나타낸 그래프이며,

도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 제2단계의 펌프된 광섬유 증폭기를 개략적으로 나타낸 그래프이고,

도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 제2단계의 펌프된 광섬유 증폭기를 개략적으로 나타낸 그래프이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 더욱 나은 이해 및 이점을 후술하는 명세서 및 첨부되는 도면에서 더욱 상세히 설명할 것이다. 본 발명의 부가적인 바람직한 특징 및 이점은 후술하는 상세한 설명에서 설명될 것이다.

다음의 상세한 설명은 단지 본 발명을 예시적으로 나타내고, 하기 청구되는 본 발명의 요지 및 특성을 개괄적으로 설명하기 위함임이 주지되어야 할 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 좀 더 나은 이해를 위해서 제공되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 원리 및 작동을 설명하기 위하여 제공되는 설명과 함께, 본 발명의 다양한 특성 및 실시예를 설명한다.

여기서 향상된 이중 펌핑(pumping) 기술이 종래기술과 관련된 문제점을 해결하고, 이러한 펌핑 기술을 활용한 광학 증폭기가 낮은 잡음 레벨을 제시할 뿐만 아니라 종래 기술 광학 증폭기보다 대략 40% 더 높은 효율을 가지는 것을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따라, 이러한 기술은 동일한 파장에서 동작하는 2개의 펌프를 활용한다. 이러한 펌프는 준안정 에너지 레벨을 동시에 재결정하면서 중간 종단 에너지 레벨에서 안정 상태의 개체수를 줄인다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 두개의 펌프는 1480 ㎚의 파장에서 동작하고, 광학 증폭기는 에르븀(Erbium) 첨가 섬유의 다중 코일을 활용한다.

도 4는 광학 증폭기(5)의 바람직한 실시예를 도시한다. 상기 바람직한 실시예는 2개의 광학 도파관(10a 및 10b)를 채택하고, 예를 들면, 광섬유는 제1광학 재료의 내부 코어 및 다른 재료의 외부 클래딩을 가진다. 빛이 도파관을 통해 전파를 허용함으로써 광학 에너지가 내부 코어-외부 클래딩 인터페이스에서 반사하도록 내부 코어 및 외부 클래딩에 사용된 재료는 다른 굴절률 인덱스를 가진다.

하기 더 상세히 기술되는 바와 같이, 광학 도파관은 순토양 도펀트(rare earth dopant)를 포함하는 호스트 재료, 바람직하게는 유리를 포함한다. 다양한 다른 광학 재료 및 순토양 도펀트는 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 비록 에르븀 첨가 석영 섬유가 이러한 실시예로써 사용되지만, 다른 바람직한 재료의 사용은 본 기술분야의 당업자에서 명백할 것이다. 순토양 도펀트는 "3개의 레벨" 또는 "4개의 레벨" 원자 에너지 구조를 가진다. 다른 순토양 도펀트의 일부 예로는 프라세오디뮴(Praseodymium; Pr³⁺) 및 네오디뮴(Neodymium; Nd³⁺)이 있다. 다른 호스트 재료의 일부 예로는 플루오르(Fluorine; Fl) 및 텔루르(Telluride; Tl)가 있다. 이러한 순토양 재료에 대한 에너지 레벨 다이아그램은 도 5 및 6에 도시된다. 더 상세하게, 도 5는 프라세오디뮴 첨가 글라스의 에너지 레벨을 도시한다. 프라세오디뮴 첨가 섬유 증폭기(PDFA)는 1.01 ㎚ 펌프와 함께 펌프될 수 있고, 1.31 ㎛ 범위에서 신호를 생성한다. 도 6은 네오디뮴 첨가 글라스의 에너지 레벨을 도시한다. 네오디뮴 첨가 섬유 증폭기(NDFA)는 0.8 ㎛ 펌프와 함께 펌프될 수 있고, 1.37 ㎛ 범위에서 신호를 생성한다.

상기 광학 증폭기(5)는 제1펌프(20a)를 가지며 이는 주요한 펌프로써 동작한다. 이러한 펌프는 그들의 접지 에너지 상태에서부터 준안정 에너지 상태까지 상승하면서 광학 재료 내에서 순토양 이온의 개체수를 자극하는데 사용된다. 상기 준안정 에너지 상태는 비교적 긴 형광 존속기간으로 특성화되고, 일반적으로 10 마이크로초보다 크다. 다시 말하면, 준안정 에너지 상태로 상승된 이온은 자극된 방사를 가능하게 하는 적정한 시간에 대한 그 상태에서 지속된다. 도 4에 도시된 상기 광학 증폭기(5)는 광학 입력 신호(S1)가 들어갈 수 있는 입력 포트(30)를 포함한다.상기 입력 포트(30)는 제1광학 도파관(10a)으로 입력 광학 신호(S1)를 연결하며, 여기서 증폭은 준안정 에너지 상태로부터의 광자의 방사를 자극함으로써 생성된다. 코일된 능동 섬유를 포함하는 제2광학 도파관(10b)은 제1광학 도파관(10a)의 흐름을 아래로 배열한다. 더 나아가 광학 도파관(10b)은 도파관(10a)에 의해 제공된 광학 신호를 증폭한다. 제2광학 도파관(10b)은 출력 포트(40)으로 연결되고, 증폭된 광학 신호는 증폭기(5)를 빠져나간다. 제2펌프(20b)는 제2광학 도파관(10b)으로 연결되고, 준안정 에너지 상태로 그들을 상승함으로써 도파관(10b)의 광학 재료에서 순토양 원자의 개체수를 자극한다. 제1도파관를 빠져나온 상기 증폭된 광학 신호(10a)는 도파관(10b)에 대한 입력 신호로써 사용되고, 전술된 바와 같이, 더 나아가 이러한 도파관(10b)에 의해 증폭된다. 상기 증폭기(5)는 입력 단계, 중간 단계 및 출력 단계를 포함한다. 이러한 단계는 커플러, 필터, 절연장치, 감쇠기, 및/또는 이득 고정압연기와 같은 컴포넌트를 포함한다.

두 단계 에르븀 도핑 실리카 섬유 증폭기(도 4의 하나와 유사함)의 성능을 다른 제1 단계 펌프(20a)와 비교하였고, 각각은 세 개의 다른 펌프 파장 중의 하나를 제공하는 것이다. 상기 제1 단계 펌프(10a)의 펌프 전력은 140mW이다. 이들 증폭기들 각각에서, 상기 제2도파관(10b)은 두개의 1480nm 펌프에 의해 펌핑되어 우수한 전력 전환(즉, 높은 효율)을 이룰 수 있다. 상기 펌프(20b)의 펌프 전력은 130mW 내지 185mW 사이로 변화시켰다. 상기 총 섬유 길이, 즉, 제1 및 제2 단계 모두에 대해 코일된 섬유의 길이는 130m이었다. 상기 증폭기의 가상 모델 및 실제 측정치로부터 얻어진 결과는 하기와 같다. 상기 분석은 980nm(케이스 Ⅰ), 1480nm(케이스 Ⅱ) 또는 1510nm(케이스 Ⅲ) 펌핑 파장을 제공하는 제1 펌프(20a)를 이용하는 증폭기를 비교한다. 상기 성능 측정은 증폭기 잡음 수(NF) 및 제2 단계 펌프 전력(즉, 상기 펌프(20b)의 펌프 전력)이다.

도 7은 상기 세개의 증폭기 가상 모델에 대한 제1 단계(도파관 10a)와 제2 단계(도파관 10b)사이의 코일 길이비의 함수로서 최대 NF(잡음 수)를 도시한다. 1480nm 또는 980nm 파장에서 운전하는 펌프(20a)가 거의 동일할때, 상기 최대 NF가 생성되는 것이 가상 결과로부터 명확하다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 1510nm 펌프(20a)에 의한 펌핑은 NF의 상당한 감소를 나타낸다. 상기 광증폭기의 제1 단계에 대한 다양한 파장에서 펌핑은 상기 펌프(20a)의 상기 펌프 파장에서 흡수 및 방출 효율에서 차이 때문에 다른 프런트-앤드 역위를 생성한다. L-대역 증폭기에 대하여, 980nm 및 1480nm 펌핑에 대한 프런트-앤드 역위는 상기 980nm 케이스에서 더 높은 역행하는 ASE(amplifier spontaneous emission) 때문에 거의 동일하다. 이는 종래 L-대역 다-단계 광증폭기의 설계를 고려하지 않았다.

도 8은 다른 파장이나 동일한 전력(140mW)에서 운전하는 다양한 전진하는 펌핑 펌프(20a)를 사용하여 상기 Er-도핑 섬유의 제1 코일을 따라 역위 프로파일을 도시한다. 이들 파장은 80nm, 1480nm, 1510nm 이다. 상술된 바와 같이, 상기 광증폭기의 프런트 앤드에서 더욱 높은 역위는 더욱 낮은 잡음 수를 생성한다. 980nm 펌프가 사용될 때, 상기 증폭기의 프런트 앤드에서 역위의 명확한 포화가 있다. 이는 상기 광증폭기의 프런트 앤드에서 상기 ASE의 축적으로부터 강한 역행하는 ASE의 결과이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상기 1480nm 펌프에상응하는 역위 포화는 980nm 펌프의 것보다 상당히 낮은 반면, 상기 1510nm 펌프에 상응하는 역위 프로파일은 상기 프런트 앤드 역위의 포화를 나타내지 않는다. 따라서, 우리는 상기 L-대역 증폭기에서 상기 1480nm 펌프(20a)가 상기 980nm 펌프 보다 더욱 낮은 역행하는 ASE를 갖고, 이 때문에, 상기 1480nm 및 980nm 펌프의 프런트 앤드 역위가 거의 동일하다. 따라서, 놀랍게도, 이드 두개의 펌프(20a)(1480nm 및 980nm)는 거의 동일한 잡음 수 NF를 제공한다. 그러나, 상기 1480nm는 상기 980nm 펌프 보다 L-대역 운전에 대해 더욱 높은 전력을 제공하고, 상기 980nm 보다 제조하는데 비용이 적게 든다.

도 9는 상기 제1 펌프(20a)가 980nm, 1480nm, 또는 1510nm에서 운전할때, 상기 제1 단계 및 제2 단계 사이의 코일 길이 비의 함수로서 제2 단계 펌프 전력 요구를 도시한다. 상기 수직축은 상기 펌프(20b)의 펌프 전력을 밀리와트(mW)로 나타낸다. 도 9는 980nm 펌핑과 비교하여 1480nm 및 1510nm에서 펌핑할때, 펌프 전력 요구의 감소가 있음을 도시한다(약 0.16 이상의 코일 비율). 펌프 전력 요구에서 그러한 감소는 증폭기 운전에 대한 더 높은 펌프 마진을 제공할 것이다.

도 10은 전술한 시뮬레이션으로부터 얻은 NF 스펙트럼(파장의 함수로서 NF)을 나타낸 도면이다. 상기 NF 스펙트럼은 각각의 펌핑 형태에 대한 최적화된 코일비를 나타낸다. 최적화된 코일비는 약 0.3이며, 주어진 펌프 파장에 대한 최저의 NF를 유발하는 비율에 의해 결정된다. 도 10은 980㎚와 1480㎚ 파장 펌핑은 균등한 NF 성능을 생성하는 반면, 1510㎚ 펌핑 형태는 L대역 광증폭기에 대해 불량한 NF 스펙트럼을 유발함을 나타낸다.

1480㎚ 제 1 펌프(20a)와 종래의 980㎚ 제 1 펌프(20a)를 이용한 2단 EDFA에 대한 NF스펙트럼의 실험결과가 도 11에 도시되어 있다. 처음에 980㎚ 1단 펌프(20a)를 이용하고 그 다음 1480㎚ 1단 펌프(20a)를 이용하는 동일한 광증폭기로부터 얻은 결과이다. 상기 1단 펌프(20a)는 40%의 고정 코일비에서 작동한다. 예상한 바와 같이, 모든 1480㎚ 펌핑 형태는 980㎚ 1단 펌프를 이용하는 펌핑 형태와 비교할 때 매우 우수한 NF 성능을 나타낸다. 이는 시뮬레이션을 형성하는 결과와 일치한다. 이 형태에서(980㎚ 파장의 레이저 빔을 제공하는 펌프(20a), 본 출원인은 약 35%의 총펌프파워의 감소를 관찰하였다.

실험과 이론에 기초하여, 본 출원인은 낮은 잡음수준을 유지하면서, 동일 파장(예를 들어, 각각의 EDFA단에 대해 1480㎚ 펌프)에서의 이중 펌핑은 개선된 펌핑효율을 얻을 수 있는 것으로 결정하였다. 특히, 본 출원인은 1480㎚ 펌프가 균등한 NF성능을 유지하기 위한 충분한 선단반전을 제공한다고 주장한다. 고출력 전환효율 때문에, 1480㎚ 1단 펌프(20a)는 펌프 마진을 10% 이상 낮춘다. 제조관점에서, 40% 이상의 비용절감과 아울러 우수한 광학성능은 모든 1480㎚ 펌핑 형태가 L대역 EDFA를 사용하는 많은 응용에 있어서 바람직한 것으로 만든다.

도 12 및 도 13은 다른 EDFA 실시예를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 EDFA는 도 4에 도시된 EDFA와 유사하지만, 이는 제 2 EDF 코일에 접속된 단지 하나(전방 펌핑)의 펌프(20b)만을 이용한다. 도 13에 도시된 EDFA는 수개의 서로다른 펌프(20b)를 이용한다. 상기 EDFA의 펌프(20b)는 펌프 멀티플렉싱을 위해 서로다른 파장에서 작동한다.

따라서, 후방 ASE, NF 및 제 1 펌프(20a)에 의해 제공되는 파워를 고려할 때, 본 출원인은 L대역 EDFA와 함께 1480㎚ 제 1 펌프(20a)를 이용하는 것이 바람직한 것으로 결정하였다. 동일한 원리가 다른 증폭기(다른 파장 대역에서 작동하는 Er이외의 도판트를 가진 섬유를 구비한 희토류 도프 증폭기)에도 적용된다. 즉, 제 1 펌프(20a)의 파장 선택시, 후방 ASE와 NF에 대한 그 효과를 고려하여 거의 동일한 NF를 제공하는 더 효과적인 제 1 펌프를 선택하는 것이 바람직하다.

따라서, 당업자는 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 청구범위와 그 등가물에 의해 한정된 본 발명의 변경과 변형을 모두 포함한다.

Claims (14)

1. (i) 희토류 도펀트를 함유하는 광 호스트를 갖는 제1 이득 매체;

   (ii) 상기 제1 이득 매체의 최고 흡수 파장보다 낮은 반전 포화를 갖는 제1 펌프 파장에서 광 에너지를 상기 제1 이득 매체로 공급하는 제1 펌프;

   (iii) 상기 제1 이득 매체에 영향을 미치도록 결합된 제2 이득 매체; 및

   (iv) 광 에너지를 상기 제2 이득 매체로 공급하는 제2 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
2. 제1항, 제8항 또는 제10항에 있어서, 상기 제2 펌프는 상기 제1 펌프의 상기 제1 파장과 동일한 파장에서 작동하는 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
3. 제1항, 제8항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 파장은 980 nm가 아닌 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
4. 제1항에 있어서, 상기 광 도파관은 에르븀 도프 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
5. 제1항에 있어서, 상기 광 도파관은 에르븀 도프 실리카 섬유의 적어도 두 개의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 펌프는 상기 코일의 하나에 결합되고, 상기 제2 펌프는 상기 코일의 다른 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 파장은 약 1480 nm인 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
8. 희토류 도펀트를 함유하는 광 호스트를 갖는 제1 광 도파관(10a)(상기 호스트 및 도펀트는 바닥 에너지 상태에서 정의됨);

   광 에너지를 상기 바닥 에너지 상태 이상의 준안정 에너지 상태인 상기 도파관으로 공급하는 제1 펌프(20a)(상기 제1 펌프(20a)는 상기 도파관(10a)에 광학적으로 결합됨);

   상기 광 도판관에 결합되는 입력(30)(상기 입력은 광 신호가 증폭되도록 도입함), 상기 증폭은 상기 준안정 에너지 상태로부터 광자의 방출을 여기함으로써 발생하고, 이로 인해 상기 제1 준안정 에너지 상태 이하 및 상기 바닥 에너지 상태 이상인 결과 에너지 상태를 확립함;

   희토류 도펀트를 함유하는 광 호스트를 갖는 제2 광 도파관(10b), 상기 제2 광 도파관은 상기 제1 광 도파관(10a)에 영향을 주도록 연결됨;

   상기 제2 광 도파관(10b)에 선택적으로 결합되는 제2 펌프(20b), 상기 제2 펌프(20b)는 상기 제1 펌프(20b)의 상기 파장과 동일한 파장에서 상기 제2 광 도파관으로 광 에너지를 공급함;를 포함하는 것을 특징으로 하는 L대역 광 증폭기.
9. (i) 희토류 도펀트를 함유하는 광 호스트를 갖는 제1 이득 매체(10a);

   (ii) 제1 파장에서 광 에너지를 상기 제1 이득 매체로 공급하는 제1 펌프(20a);

   (iii) 상기 제1 이득 매체에 영향을 미치도록 결합된 제2 이득 매체; 및

   (iv) 광 에너지를 상기 제2 이득 매체로 공급하는 제2 펌프, 상기 제2 펌프는 상기 제1 펌프의 상기 제1 파장과 동일한 파장에서 작동함;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 증폭기(5).
10. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이득 매체의 중간에 위치한 중간 스테이지를 더 포함하고, 상기 중간 스테이지는 상기 제1 이득 매체(10a)로부터 상기 제2 이득 매체(10b)로 출력 신호를 전달하되, 상기 중간 스테이지는 절연체, 필터, 커플러 이득 평탄화기 또는 감쇠기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 증폭기.
11. (i) 희토류 도펀트를 함유하는 광 호스트를 갖는 제1 이득 매체(10a);

    (ii) 제1 파장에서 광 에너지를 상기 제1 이득 매체(10a)로 공급하는 제1 펌프(20a), 상기 제1 펌프(20a)는 상기 제1 이득 매체의 최고 흡수 파장이 아닌 펌프 파장에서 작동함;

    (iii) 상기 제1 이득 매체(10a)에 영향을 미치도록 결합된 제2 이득 매체(10b); 및

    (iv) 광 에너지를 상기 제2 이득 매체(10b)로 공급하는 제2 펌프(20b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 L대역 광 증폭기.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 펌프(20b)는 후방 펌핑 펌프인 것을 특징으로 하는 L대역 광 증폭기.
13. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 추가 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L대역 광 증폭기.
14. 제13항에 있어서, 상기 추가 펌프는 상기 제1 및 제2 펌프의 파장과는 다른 파장에서 작동하는 것을 특징으로 하는 L대역 광 증폭기.