JP2000228549A - 光増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 励起光源の発振波長の変動による利得変動が
小さい光増幅装置を得ること。 【解決手段】 光励起により信号光を増幅させる作用を
有する希土類元素を添加された希土類添加光ファイバ１
３と、希土類添加光ファイバ１３を励起する励起光を出
力する励起光源と、励起光源の出力光と信号光とを合分
波する光合分波器１１ａ、１１ｂを備えた光増幅装置に
おいて、励起光源を偶数台（１０ａ、１０ｂ）設け、そ
の半数（励起光源１０ａ）が希土類添加光ファイバ１３
の利得のピークとなる励起波長よりも短波側で発振し、
残りの半数（励起光源１０ｂ）が希土類添加光ファイバ
１３の利得のピークとなる励起波長よりも長波側で発振
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信システム
や光信号処理システムなどに用いられる光増幅装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来から知られている光増幅装
置の基本光学構成を示している。この光増幅装置は、波
長合分波器１０１と、励起光源１０２と、希土類添加光
ファイバ１０３とを有し、信号光と励起光源１０２の光
とを波長合分波器１０１により合波させ、その合波出力
を希土類添加光ファイバ１０３に入力する構成となって
いる。

【０００３】上述のような光増幅装置では、信号光は波
長合分波器１０１を介して希土類添加光ファイバ１０３
に入力され、励起光は励起光源１０２から波長合分波器
１０１を介して希土類添加光ファイバ１０３に入力され
る光回路構成となっているから、希土類添加光ファイバ
１０３は励起光源１０２により励起されて、信号光を増
幅させることができる。

【０００４】しかし、上述の光増幅装置は以下に云うよ
うな問題を有する場合がある。通常、希土類添加光ファ
イバ１０３は、励起効率の最も高い励起光波長で大きな
利得が得られ、その励起光波長から離れるに従い励起効
率が低下し、励起光源１０２の光出力が同じであっても
利得が下がる。この信号光利得Ｇと励起光波長λの関係
は、ほぼ図９に示される通りになる。

【０００５】特に、希土類添加光ファイバ１０３にエル
ビウムドープ光ファイバ（以下、ＥＤＦと称す）が用い
られ、励起光源１０２に０．９８μｍ帯ポンプレーザダ
イオードモジュールが用いられている場合には、この傾
向が顕著で、励起光波長が０．９８μｍから離れれば離
れるほど、利得が大幅に低下する。これは、ＥＤＦの
０．９８μｍ帯の吸収スペクトル幅が狭いためである。

【０００６】従って、このような光増幅装置において
は、励起光源１０２の動作環境（温度）の変化により励
起光源１０２の発振波長が変動すると、励起光波長が変
動して信号光利得が変動し、光通信システムや光信号処
理システムに支障をきたすことになる。

【０００７】そこで、励起光波長の変動による利得の変
動を抑制する手段として、励起光源１０２にファイバグ
レーティング（以下、ＦＧと称す）と云われる外部反射
器を用いて発振波長を安定化することが、よく行われて
いる。

【０００８】また、励起波長光の変動による利得の変動
を抑制するよう改善された光増幅装置として、図１０に
示されているような光増幅装置も提案されている。この
光増幅装置は、特開平５−２０６５４６号公報に記載さ
れているものであり、希土類添加光ファイバ１０３の前
方に、図９に示した励起光波長による利得依存性とは逆
特性となるように、透過率に波長依存性を持たせた透過
型波長等化素子１０４と、希土類添加光ファイバ１０５
を組み込まれている。

【０００９】この光増幅装置では、透過型波長等化素子
１０４により、大きな利得が得られる励起光波長帯にお
いては大きな透過損失を受け、他の小さな利得しか得ら
れない励起光波長帯ではあまり大きな透過損失を受けな
いので、希土類添加光ファイバ１０５において、利得の
波長依存性が打ち消され、結果として、図１１に示され
ているように、励起光波長λに対して利得Ｇが平坦な光
増幅特性を得ることができる。

【００１０】また、励起光波長の変動による利得の変動
を抑制するよう改善された光増幅装置として、図１２に
示すような光増幅装置も提案されている。この光増幅装
置は、特開平９−２９３９２２号公報に記載されている
ものであり、励起光源１０２と波長合分波器１０１との
間に、励起光源１０２の波長の温度依存性を相殺するよ
うな挿入損失を有する温度補償器１０６を組み込まれて
いる。なお、１０７、１０８はそれぞれ信号帯光アイソ
レータである。

【００１１】この光増幅装置では、励起光源１０２の発
振波長が環境温度により変動しても、その変動が温度補
償器１０６による挿入損失により打ち消され、利得Ｇが
平坦な光増幅特性を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、外部反射器
（ＦＧ）を用いたものでは、ＦＧの反射損失のため、励
起光源の光出力が低下し、高効率な光増幅装置を得るこ
とが難しくなる。また、透過型波長等化素子を用いたも
のでは、透過型波長等化素子の透過損失により、励起光
源の有効出力を低下させてしまうため、やはり高効率な
光増幅装置を得ることが難しい。また、温度補償器を用
いたものでは、温度補償器の挿入損失により、励起光源
の有効出力を低下させてしまうため、やはり高効率な光
増幅装置を得ることが難しい。

【００１３】上述のように、従来の光増幅装置において
は、ＦＧや透過型波長等化素子、温度補償器の使用によ
り、励起波長（励起光源の発振波長）の変化に伴う利得
の変動を抑制させることができるが、その反面、ＦＧや
透過型波長等化素子、温度補償器の反射損失、透過損
失、挿入損失により、励起光パワーを低下させてしまう
ので、高利得の光増幅装置を得るのが難しいという問題
点がある。

【００１４】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、励起光源の発振波長の変動によ
る利得変動が小さく、しかも低電力で、高利得の光増幅
装置を得ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による光増幅装置は、光励起により信号
光を増幅させる作用を有する希土類元素を添加された希
土類添加光ファイバと、前記希土類添加光ファイバを励
起する励起光を出力する励起光源と、前記励起光源の出
力光と信号光とを合分波する光合分波器を備えた光増幅
装置において、前記励起光源が偶数台設けられ、半数が
前記希土類添加光ファイバの利得のピークとなる励起波
長よりも短波側で発振し、残りの半数が前記希土類添加
光ファイバの利得のピークとなる励起波長よりも長波側
で発振するものである。

【００１６】つぎの発明による光増幅装置は、前記光合
分波器が波長光合分波器であるものである。

【００１７】つぎの発明による光増幅装置は、前記光合
分波器が前記希土類添加光ファイバに対する信号光の入
力側と出力側の両方に設けられているものである。

【００１８】つぎの発明による光増幅装置は、発振波長
が異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を合波
し、合波した励起光を前記光合分波器に導く光合波器を
有しているものである。

【００１９】つぎの発明による光増幅装置は、発振波長
が異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を合波す
る光合波器と、合波された励起光を前記希土類添加光フ
ァイバに対する信号光の入力側と出力側の両方に設けら
れている光合分波器に導く励起光用の光合分波器が設け
られているものである。

【００２０】つぎの発明による光増幅装置は、前記励起
光用の光合分波器は光カプラにより構成されているもの
である。

【００２１】つぎの発明による光増幅装置は、前記励起
光源と前記光合分波器との間に励起帯光アイソレータが
設けられているものである。

【００２２】つぎの発明による光増幅装置は、前記光合
分波器が前記希土類添加光ファイバに対する信号光の入
力側と出力側のいずれか一方にのみ設けられ、発振波長
が異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を合波
し、合波した励起光を唯一の前記光合分波器に導く光合
波器を有しているものである。

【００２３】つぎの発明による光増幅装置は、前記光合
波器は偏波ビームスプリッタにより構成されているもの
である。

【００２４】つぎの発明による光増幅装置は、前記励起
光源のうち、前記希土類添加光ファイバの利得ピーク波
長に近い方で発振するものを他のものに比して高駆動動
作させるものである。

【００２５】つぎの発明による光増幅装置は、前記励起
光源に半導体レーザダイオードが用いられているもので
ある。

【００２６】つぎの発明による光増幅装置は、前記希土
類添加光ファイバに、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｅｒのうち、少なく
とも一種類以上の元素が添加されているものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明にかかる光増幅装置の実施の形態を詳細に説明す
る。

【００２８】実施の形態１．図１は、この発明による光
増幅装置の実施の形態１を示している。この光増幅装置
は、半導体レーザダイオード等による２個（偶数個）の
励起光源１０ａ、１０ｂと、各励起光源１０ａ、１０ｂ
毎の波長合分波器１１ａ、１１ｂおよび励起帯光アイソ
レータ１２ａ、１２ｂと、希土類添加光ファイバ１３
と、入力側および出力側の信号帯光アイソレータ１４
ａ、１４ｂとを有しており、前方励起用の励起光源１０
ａと、後方励起用の励起光源１０ｂからの光（励起光）
と信号光とがそれぞれ波長合分波器１１ａ、１１ｂによ
り合分波され、希土類添加光ファイバ１３に信号光と励
起光とが同時に導波する構成となっている。

【００２９】励起光源１０ａと１０ｂは、動作温度範囲
の中心（標準温度）において、図２（ａ）に示されてい
るように、いずれか一方が、希土類添加光ファイバ１３
の利得Ｇがピークとなる励起波長λmax に対して短波側
の発振波長Ａで発振し、動作温度の上限で励起波長λma
x あるいは励起波長λmax に最も近づくものであり、も
う一方が動作温度範囲の中心（標準温度）において、長
波側の発振波長Ｂで発振し、動作温度の下限で励起波長
λmax あるいは励起波長λmax に最も近づくものとされ
ている。

【００３０】励起光は、励起光源１０ａ、１０ｂからそ
れぞれ出力され、それぞれ、励起帯光アイソレータ１２
ａ、１２ｂを透過し、波長合分波器１１ａ、１１ｂを介
して希土類添加光ファイバ１３に入力される。一方、信
号光は、信号帯光アイソレータ１４ａを透過し、波長合
分波器１１ａを介して希土類添加光ファイバ１３に入力
し、波長合分波器１１ｂ、信号帯光アイソレータ１４ｂ
を透過する。この光回路により、希土類添加光ファイバ
１３が含む希土類イオンが励起光源１０ａ、１０ｂより
の励起光により励起され、信号光を増幅する。

【００３１】この光増幅装置においては、図２（ａ）に
示されているように、励起光源１０ａ、１０ｂの一方の
発振波長を希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇがピーク
となる波長λmax に対して短波側の発振波長Ａに、もう
一方の発振波長を長波側の発振波長Ｂに設定しているの
で、励起光源１０ａ、１０ｂの周囲温度変化によって、
これら励起光源１０ａ、１０ｂの発振波長が変動して
も、利得Ｇの変動を抑制することができる。

【００３２】このことを図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説
明する。図２（ａ）は光増幅装置の動作温度の中心、す
なわち、本光増幅装置の初期設定状態における励起光源
の発振波長を、（ｂ）は動作温度の下限状態における発
振波長を、（ｃ）は動作温度の上限状態における発振波
長をそれぞれ示している。

【００３３】励起光源として半導体レーザを用いた場合
には、エネルギーバンドギャップの温度依存性により、
温度が高くなればなるほど、発振波長が長波側にシフト
し、温度が低くなればなるほど短波側にシフトする。そ
の結果、励起光源を１台のみ使用したときには、先述し
たように、励起波長変動に伴う利得変動が見られる。

【００３４】これに対し、この発明による光増幅装置で
は、２台の励起光源１０ａ、１０ｂが使用され、その両
励起光源１０ａ、１０ｂの波長を図２（ａ）に示されて
いるように設定しているので、たとえば、動作温度が標
準温度より低くなり、両励起光源１０ａ、１０ｂの発振
波長が、図２（ｂ）に示されているように、短波側にシ
フトし、励起光源１０ａの発振波長がＡよりＡ’に低下
し、これの励起光による信号光利得Ｇは小さくなって
も、励起光源１０ｂの発振波長がＢよりＢ’に増大し、
これの励起光による信号光利得Ｇが大きくなり、結果と
して、図２（ａ）の初期設定状態に等しい利得Ｇを得る
ことができる。すなわち、Ａ−Ａ’＝Ｂ’−Ｂで、信号
光利得Ｇが変動しない。

【００３５】これとは逆に、標準温度より動作温度が高
くなり、両励起光源１０ａ、１０ｂの発振波長が、図２
（ｃ）に示されているように、長波側にシフトとし、励
起光源１０ｂの発振波長がＢよりＢ”に低下し、これの
励起光による信号光利得Ｇは小さくなっても、励起光源
１０ａの発振波長がＡよりＡ”に増大し、これの励起光
による信号光利得Ｇが大きくなり、結果として、この場
合も、図２（ａ）の初期設定状態に等しい利得Ｇを得る
ことができる。すなわち、この場合は、Ｂ−Ｂ”＝Ａ”
−Ａで、信号光利得Ｇが変動しない。

【００３６】従って、励起光源１０ａ、１０ｂが出力す
る励起光の発振波長が周囲温度により変動しても、信号
光利得Ｇの変動を抑制することができ、この構成の光増
幅装置では、ＦＧや透過型波長等化素子などの光損失要
素を使用していないので、励起光パワーを低下させるこ
となく、励起光源１０ａ、１０ｂが出力する励起光を希
土類添加光ファイバ１３に入力することができ、高利得
の光増幅装置を同時に得ることができる。

【００３７】上述のように、励起光源１０ａ、１０ｂが
出力する励起光の発振波長が周囲温度により変動して
も、信号光利得Ｇの変動が抑制されるから、励起光源１
０ａ、１０ｂの動作温度を一定に保つ温度制御回路を組
み込む必要がなく、安価な光増幅装置を構成することが
できる。

【００３８】また、励起光源を長期に亙って使用する場
合には、励起光源１０ａ、１０ｂの発光効率が低下する
ので、一定光出力動作で使用する場合には、駆動電流・
駆動電圧が上がって、励起光源１０ａ、１０ｂが発熱す
ることになり、これらの発振波長が長波側にシフトする
ことになるが、各励起光源１０ａ、１０ｂの波長が上述
したように設定されていることにより、波長シフトによ
る利得の変化を抑えることができる。

【００３９】また、希土類添加光ファイバ１３にＮｄ、
Ｐｒが添加されたものを使用することで、１．３μｍ帯
の光増幅装置を構成することができ、また、Ｅｒが添加
されたものを使用することで、１．５μｍ帯の光増幅装
置を構成することができる。

【００４０】この実施の形態では、励起光源１０ａと１
０ｂの希土類添加光ファイバ１３に対する光出力方向が
相対向するが、励起光励起光源１０ａ、１０ｂと波長合
分波器１１ａ、１１ｂの間に、それぞれ、励起帯光アイ
ソレータ１２ａ、１２ｂが設けられているから、励起光
源１０ａ、１０ｂの動作安定性が確保される。

【００４１】なお、この実施の形態では、２台の信号帯
光アイソレータ１４ａ、１４ｂを使用したが、これは１
台のみでも、なくてもよい。

【００４２】また、この実施の形態では、希土類添加光
ファイバ１３の利得Ｇがピークとなる波長λmax に対し
て短波側にシフトした発振波長の励起光源１０ａと、長
波側にシフトした発振波長の励起光源１０ｂを１台ずつ
としたが、これは必要に応じて２台ずつ、３台ずつ等の
複数台ずつにすることもでき、合計の励起光源台数は偶
数になる。

【００４３】実施の形態２．図３は、この発明による光
増幅装置の実施の形態２を示している。なお、図３にお
いて、図１に示されているものと同等あるいは同一の構
成要件には、図１に付けた符号と同一の符号を付けてそ
の説明を省略する。

【００４４】この実施の形態では、希土類添加光ファイ
バ１３の希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇがピークと
なる波長λmax に対して短波側にシフトした発振波長の
励起光源１０ａと、長波側にシフトした発振波長の励起
光源１０ｂが出力する励起光を合波する光合波器１５ａ
が設けられ、光合波器１５ａにより合波した励起光を信
号光入力側の波長合分波器１１ａに与えるようになって
いる。この構成においては、良好に合波特性を得る上
で、光合波器１５ａは偏波ビームスプリッタであること
が好ましい。

【００４５】この光増幅装置においても、励起光源１０
ａ、１０ｂの発振波長が、希土類添加光ファイバ１３の
利得Ｇのピーク励起波長λmax に対して、短波側と長波
側になるようにそれぞれ設定されているので、実施の形
態１で説明した作用効果と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００４６】それに加えて、この光回路構成において
は、励起光源１０ａ、１０ｂの光出力方向に対向する励
起光がないので、励起帯光アイソレータを使用しなくて
も、励起光源１０ａ、１０ｂの安定動作が得られ、さら
に、励起帯光アイソレータによる励起光の低下を招くこ
とがないから、更に効率よく希土類添加光ファイバ１３
に励起光パワーを入力することができ、更に高利得の光
増幅装置を得ることができる。

【００４７】なお、この実施の形態では、励起光源１０
ａ、１０ｂの光出力を希土類添加光ファイバ１３の前方
から入力する前方励起となっているが、励起光源１０
ａ、１０ｂの光出力を希土類添加光ファイバ１３の後方
から入力する後方励起のものにすることもできる。

【００４８】実施の形態３.図４は、この発明による光
増幅装置の実施の形態３を示している。なお、図４にお
いても、図１、図３に示されているものと同等あるいは
同一の構成要件には、図１、図３に付けた符号と同一の
符号を付けてその説明を省略する。

【００４９】この実施の形態は、前方励起用の励起光源
系と後方励起の励起光源系とを、それぞれ、実施の形態
２のもので構成したものであり、前方励起用の励起光源
系は、発振波長が希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇの
ピーク励起波長λmax に対して短波側と長波側になるよ
うにそれぞれ設定された励起光源１０ａ、１０ｂと、励
起光源１０ａ、１０ｂが出力する励起光を合波し、合波
した励起光を信号光入力側の波長合分波器１１ａに与え
る光合波器１５ａおよび励起帯光アイソレータ１２ａと
により構成され、後方励起用の励起光源系は、発振波長
が希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇのピーク励起波長
λmax に対して短波側と長波側になるようにそれぞれ設
定された励起光源１０ａ’、１０ｂ’と、励起光源１０
ａ’、１０ｂ’が出力する励起光を合波し、合波した励
起光を信号出力側の波長合分波器１１ｂに与える光合波
器１５ｂおよび励起帯光アイソレータ１２ｂとにより構
成されている。

【００５０】この光増幅装置においても、励起光源１０
ａ、１０ｂおよび１０ａ’、１０ｂ’の発振波長が、希
土類添加光ファイバ１３の利得Ｇのピーク励起波長λma
x に対して、短波側と長波側になるようにそれぞれ設定
されているので、実施の形態１で説明した作用効果と同
様の作用効果を得ることができる。さらに、この光増幅
装置においては、励起光源（１０ａ、１０ｂ、１０
ａ’、１０ｂ’）を合計４台も使用しているので、大き
な励起光パワーを希土類添加光ファイバ１３に入力する
ことができ、高利得の光増幅装置を得ることができる。

【００５１】なお、この実施の形態では、前方励起用の
２個の励起光源の発振波長を希土類添加光ファイバ１３
の利得Ｇのピーク励起波長λmax に対して短波側に設定
し、後方励起用の２個の励起光源の発振波長を利得Ｇの
ピーク励起波長λmax に対して長波側に設定することも
可能であり、偶数個の励起光源の半数を希土類添加光フ
ァイバ１３の利得Ｇのピーク励起波長に対し短波側に、
残りの半数を長波側に設定すればよい。

【００５２】実施の形態４．図５は、この発明による光
増幅装置の実施の形態４を示している。なお、図５にお
いて、図１、図４に示されているものと同等あるいは同
一の構成要件には、図１、図４に付けた符号と同一の符
号を付けてその説明を省略する。

【００５３】この実施の形態は、発振波長が希土類添加
光ファイバ１３の利得Ｇのピーク励起波長λmax に対し
て短波側と長波側になるようにそれぞれ設定された励起
光源１０ａ、１０ｂが出力する励起光を光合波器１５ａ
で合波し、これとは別に、発振波長が希土類添加光ファ
イバ１３の利得Ｇのピーク励起波長λmax に対して短波
側と長波側になるようにそれぞれ設定された励起光源２
０ａ、２０ｂが出力する励起光を光合波器１５ｂで合波
し、光合波器１５ａにより合波した励起光と光合波器１
５ｂにより合波した励起光とを、更に、光合波器１６ａ
により合波し、光合波器１６ａが合波した励起光を信号
光入力側の波長合分波器１１ａに与えるようになってい
る。

【００５４】この場合、励起光源１０ａ’、１０ｂ’
は、励起光源１０ａ、１０ｂと異なる希土類添加光ファ
イバ励起帯の励起光源であって、その励起帯において信
号光利得Ｇのピークとなる励起波長λmax に対して短波
側と長波側になるように、発振波長を設定されている。

【００５５】この光増幅装置においても、励起光源１０
ａ、１０ｂと２０ａ、２０ｂの発振波長を実施の形態１
や実施の形態３で示した光増幅装置と同じように設定し
ているので、実施の形態１で説明した作用効果と同様の
作用効果を得ることができる。

【００５６】さらに、実施の形態２と同じように、励起
光源が希土類添加光ファイバ１３の一方からのみの入力
となっているので、励起帯光アイソレータを用いなくて
も、励起光源１０ａ、１０ｂと２０ａ、２０ｂの安定動
作が得られ、励起帯光アイソレータによる励起光の低下
を招くことがなく、効率よく希土類添加光ファイバ１３
に励起光パワーを入力することができるので、高利得の
光増幅装置を得ることができる。

【００５７】また、実際に、希土類添加光ファイバ１３
にＥＤＦを用いた場合には、励起光源１０ａと１０ｂ、
もしくは励起光源２０ａと２０ｂのいずれか一方を、
０．９８μｍ帯半導体レーザダイオードモジュールで、
他方を１．４８μｍ帯半導体レーザダイオードモジュー
ルで構成することで、更に高利得の光増幅装置を得るこ
とができる。

【００５８】実施の形態５．図６は、この発明による光
増幅装置の実施の形態５を示している。なお、図６にお
いて、図１、図５に示されているものと同等あるいは同
一の構成要件には、図１、図５に付けた符号と同一の符
号を付けてその説明を省略する。

【００５９】この実施の形態は、前方励起用の励起光源
系と後方励起の励起光源系とを、それぞれ、実施の形態
４のもので構成したものであり、前方励起用の励起光源
系は、発振波長が希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇの
ピーク励起波長λmax に対して短波側と長波側になるよ
うにそれぞれ設定された励起光源１０ａ、１０ｂと、励
起光源１０ａ、１０ｂが出力する励起光を合波する光合
波器１５ａと、励起光源１０ａ、１０ｂと異なる希土類
添加光ファイバ励起帯の励起光源であって、その励起帯
において信号光利得Ｇのピークとなる励起波長λmax に
対して短波側と長波側になるように、発振波長を設定さ
れた励起光源２０ａ、２０ｂと、励起光源２０ａ、２０
ｂが出力する励起光を合波する光合波器１５ａと、励起
帯用アイソレータ１２ａ、１２ａ’と、光合波器１５ａ
により合波された励起光と光合波器１５ｂにより合波さ
れた励起光を合波し、合波した励起光を合波した励起光
を信号光入力側の波長合分波器１１ａに与える光合波器
１６ａとにより構成されている。

【００６０】また、後方励起用の励起光源系は、発振波
長が希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇのピーク励起波
長λmax に対して短波側と長波側になるようにそれぞれ
設定された励起光源１０ａ’、１０ｂ’と、励起光源１
０ａ’、１０ｂ’が出力する励起光を合波する光合波器
１５ａ’と、励起光源１０ａ’、１０ｂ’と異なる希土
類添加光ファイバ励起帯の励起光源であって、その励起
帯において信号光利得Ｇのピークとなる励起波長λmax
に対して短波側と長波側になるように、発振波長を設定
された励起光源２０ａ’、２０ｂ’と、励起光源２０
ａ’、２０ｂ’が出力する励起光を合波する光合波器１
５ａ’と、励起帯用アイソレータ１２ｂ、１２ｂ’と、
光合波器１５ａ’により合波された励起光と光合波器１
５ｂ’により合波された励起光を合波し、合波した励起
光を合波した励起光を信号光出力側の波長合分波器１１
ｂに与える光合波器１６ａとにより構成されている。

【００６１】この構成により、実施の形態１で説明した
作用効果と同様の作用効果を得ることができ、励起帯用
アイソレータ１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’は使
用するものの、励起光源（１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２
０ｂ、１０ａ’、１０ｂ’２０ａ’、２０ｂ’）を８台
も使用するので、大きな励起光パワーを希土類添加光フ
ァイバ１３に入力することができ、高利得な光増幅装置
を得ることができる。

【００６２】以下、同様に、励起光源を、希土類添加光
ファイバの利得のピークとなる励起波長の短波側と長波
側となるように組み合わせていくことで、温度変動に伴
う利得変化の小さな光増幅装置が得られるとともに、高
利得の光増幅装置が得られる。

【００６３】実施の形態６．図７は、この発明による光
増幅装置の実施の形態６を示している。なお、図７にお
いて、図１、図３に示されているものと同等あるいは同
一の構成要件には、図１、図３に付けた符号と同一の符
号を付けてその説明を省略する。

【００６４】この実施の形態では、発振波長が希土類添
加光ファイバ１３の利得Ｇのピーク励起波長λmax に対
して短波側と長波側になるようにそれぞれ設定された励
起光源１０ａ、１０ｂが出力する励起光を光合波器１５
ａで合波し、合波した励起光を励起帯用アイソレータ１
２ａを介して光合分波器１７に与え、光合分波器１７よ
り励起光を信号光入力側の波長合分波器１１ａと信号光
出力側の波長合分波器１１ｂの双方に導入するようにな
っている。なお、ここで使用される光合分波器１７は、
光学的特性上、光カプラであることが好ましい。

【００６５】上述のように、光カプラによる光合分波器
１７を使用しても、希土類添加光ファイバ１３には、実
施の形態１と同様に、希土類添加光ファイバ１３の利得
Ｇのピーク励起波長λmax に対して短波側と長波側に設
定された励起光を入力することができるので、実施の形
態１で説明した作用効果と同様の作用効果を得ることが
でき。また、光カプラは偏波ビームスプリッタに比べて
低損失にできるので、大きな励起光パワーを希土類添加
光ファイバ１３に入力することができ、高利得な光増幅
装置を得ることができる。

【００６６】なお、上述のいずれの実施の形態において
も、各励起光源に、励起光源の動作温度を一定に保つ温
度制御回路が組み込まれてもよい。この場合には、温度
一定制御回路により、光源の発振波長変動が抑制され、
利得変化が、より一層小さな光増幅装置を得ることがで
きる。

【００６７】また、各励起光源の光出力は同一でなくて
もよく、たとえば、希土類添加光ファイバ１３の利得Ｇ
が高くなる励起波長帯で、励起光源を高駆動動作するよ
うに設定しておけば、希土類添加光ファイバ１３を効率
よく励起することができ、高効率、高利得な光増幅装置
を得ることができる。また、このとき、利得Ｇのピーク
励起波長λmax から外れる他方の励起光源については、
低駆動で動作させるようにすれば、低消費電力化が可能
となる。

【００６８】励起光源の発振波長が希土類添加光ファイ
バ１３の利得Ｇの高い波長帯に在るかないかを判断する
ためには、たとえば、予め動作温度と励起光源の発振波
長を調べておけばよく、実際、前述の動作を得るため
に、励起光源の動作温度をモニタし、励起光源の駆動回
路を制御すればよい。

【００６９】また、いずれの実施の形態においても、励
起光源に半導体レーザダイオードを用いることができ、
半導体レーザダイオードは、信頼性が高く、また、発光
効率が高いので、高信頼で、低消費電力の光増幅装置を
得ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による光増幅装置によれば、希土類添加光ファイバを
励起する励起光を出力する励起光源が偶数台設けられ、
半数が希土類添加光ファイバの利得のピークとなる励起
波長よりも短波側で発振し、残りの半数が希土類添加光
ファイバの利得のピークとなる励起波長よりも長波側で
発振するから、励起光源の動作温度の変動に伴う発振波
長変動による希土類添加光ファイバの信号光利得の変動
を抑制することができる。

【００７１】つぎの発明による光増幅装置によれば、光
合分波器が波長光合分波器により構成されているから、
所要の光学的動作が良好に得られる。

【００７２】つぎの発明による光増幅装置によれば、光
合分波器が前記希土類添加光ファイバに対する信号光の
入力側と出力側の両方に設けられているから、前方励起
と後方励起の両方で、希土類添加光ファイバに大きな励
起光パワーを入力することができ、高利得を容易に得る
ことができる。

【００７３】つぎの発明による光増幅装置によれば、発
振波長が異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を
光合波器で合波し、合波した励起光を光合分波器に導く
から、希土類添加光ファイバに更に大きな励起光パワー
を入力することができ、高利得を容易に得ることができ
る。

【００７４】つぎの発明による光増幅装置によれば、発
振波長が異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を
光合波器で合波し、合波した励起光を励起光用の光合分
波器によって希土類添加光ファイバに対する信号光の入
力側と出力側の両方に設けられている光合分波器に導く
から、前方励起と後方励起の両方で、希土類添加光ファ
イバに大きな励起光パワーを入力することができ、高利
得を容易に得ることができる。

【００７５】つぎの発明による光増幅装置によれば、励
起光用の光合分波器が光カプラにより構成されているか
ら、所要の光学的動作が良好に得られる。

【００７６】つぎの発明による光増幅装置によれば、励
起光源と光合分波器との間に励起帯光アイソレータが設
けられているから、励起光源の動作を安定にすることが
できる。

【００７７】つぎの発明による光増幅装置によれば、光
合分波器が希土類添加光ファイバに対する信号光の入力
側と出力側のいずれか一方にのみ設けられ、発振波長が
異なる２個以上の励起光源が出力する励起光を光合波器
で合波し、合波した励起光を唯一の前記光合分波器に導
くから、励起帯光アイソレータが不要となり、希土類添
加光ファイバには大きな励起光パワーを入力することが
でき、高利得を容易に得ることができる。

【００７８】つぎの発明による光増幅装置によれば、光
合波器が偏波ビームスプリッタにより構成されているか
ら、所要の光学的動作が良好に得られる。

【００７９】つぎの発明による光増幅装置によれば、励
起光源のうち、希土類添加光ファイバの利得ピーク波長
に近い方で発振するものを他のものに比して高駆動動作
させるから、効率よく希土類添加光ファイバを励起させ
ることができ、省エネルギで、高利得を得ることができ
る。

【００８０】つぎの発明による光増幅装置によれば、励
起光源に半導体レーザダイオードが用いられているか
ら、高い信頼性が得られる。

【００８１】つぎの発明による光増幅装置によれば、希
土類添加光ファイバに、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｅｒのうち、少な
くとも一種類以上の元素が添加されているから、１．３
μｍ帯〜１．５μｍ帯の高性能な光増幅装置を的確に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による光増幅装置の実施の形態１を
示すブロック図である。

【図２】 （ａ）〜（ｃ）はこの発明による光増幅装置
における励起光源の発振波長特性を示すグラフである。

【図３】 この発明による光増幅装置の実施の形態２を
示すブロック図である。

【図４】 この発明による光増幅装置の実施の形態３を
示すブロック図である。

【図５】 この発明による光増幅装置の実施の形態４を
示すブロック図である。

【図６】 この発明による光増幅装置の実施の形態５を
示すブロック図である。

【図７】 この発明による光増幅装置の実施の形態６を
示すブロック図である。

【図８】 従来における光増幅装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図９】 光増幅装置の励起波長−信号光利得特性を示
すグラフである。

【図１０】 従来における光増幅装置の他の概略構成を
示すブロック図である。

【図１１】 従来における光増幅装置の動作特性を示す
グラフである。

【図１２】 従来における光増幅装置の他の概略構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ、１０ａ’、１０ｂ’、２０ａ、２０
ｂ、２０ａ’、２０ｂ’励起光源、１１ａ、１１ｂ 波
長合分波器、１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’ 励
起帯光アイソレータ、１３ 希土類添加光ファイバ、１
４ａ、１４ｂ信号帯光アイソレータ、１５ａ、１５ｂ、
１５ａ’、１５ｂ’１６ａ、１６ｂ光合波器、１７ 光
合分波器。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光励起により信号光を増幅させる作用を
   有する希土類元素を添加された希土類添加光ファイバ
   と、前記希土類添加光ファイバを励起する励起光を出力
   する励起光源と、前記励起光源の出力光と信号光とを合
   分波する光合分波器を備えた光増幅装置において、 前記励起光源が偶数台設けられ、半数が前記希土類添加
   光ファイバの利得のピークとなる励起波長よりも短波側
   で発振し、残りの半数が前記希土類添加光ファイバの利
   得のピークとなる励起波長よりも長波側で発振するもの
   であることを特徴とする光増幅装置。
2. 【請求項２】 前記光合分波器が波長光合分波器である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
3. 【請求項３】 前記光合分波器が前記希土類添加光ファ
   イバに対する信号光の入力側と出力側の両方に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１または２に記載の光増
   幅装置。
4. 【請求項４】 発振波長が異なる２個以上の励起光源が
   出力する励起光を合波し、合波した励起光を前記光合分
   波器に導く光合波器を有していることを特徴とする請求
   項３に記載の光増幅装置。
5. 【請求項５】 発振波長が異なる２個以上の励起光源が
   出力する励起光を合波する光合波器と、合波された励起
   光を前記希土類添加光ファイバに対する信号光の入力側
   と出力側の両方に設けられている光合分波器に導く励起
   光用の光合分波器が設けられていることを特徴とする請
   求項３に記載の光増幅装置。
6. 【請求項６】 前記励起光用の光合分波器は光カプラに
   より構成されていることを特徴とする請求項５に記載の
   光増幅装置。
7. 【請求項７】 前記励起光源と前記光合分波器との間に
   励起帯光アイソレータが設けられていることを特徴とす
   る請求項３〜６のいずれか一つに記載の光増幅装置。
8. 【請求項８】 前記光合分波器が前記希土類添加光ファ
   イバに対する信号光の入力側と出力側のいずれか一方に
   のみ設けられ、発振波長が異なる２個以上の励起光源が
   出力する励起光を合波し、合波した励起光を唯一の前記
   光合分波器に導く光合波器を有していることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の光増幅装置。
9. 【請求項９】 前記光合波器は偏波ビームスプリッタに
   より構成されていることを特徴とする請求項４〜８のい
   ずれか一つに記載の光増幅装置。
10. 【請求項１０】 前記励起光源のうち、前記希土類添加
    光ファイバの利得ピーク波長に近い方で発振するものを
    他のものに比して高駆動動作させることを特徴とする請
    求項１〜９のいずれか一つに記載の光増幅装置。
11. 【請求項１１】 前記励起光源に半導体レーザダイオー
    ドが用いられていることを特徴とする請求項１〜１０の
    いずれか一つに記載の光増幅装置。
12. 【請求項１２】 前記希土類添加光ファイバに、Ｎｄ、
    Ｐｒ、Ｅｒのうち、少なくとも一種類以上の元素が添加
    されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか
    一つに記載の光増幅装置。