JPH03251825A - 光増幅器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光フアイバ通信系等において用いられ、入
射した信号光を増幅した後に出射する光増幅器に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第５図は９例えば、島田によってＯｐｌｕｓ　Ｅ　Ｎｏ
。

１１３（１９８９）に示された。増幅用光ファイバとし
て希土類ドープ光ファイバを用いた従来の光増幅器の構
成を説明する一部切り欠いて示す斜視図である。

図において、（１）は光増幅器、（２）は光増幅器（１
）の筐体、＋３）は光増幅器（１）に入射される信号光
、（４）は信号光（３）を入射させるため筐体（２）に
設けられた入力コネクター、（５）は増幅用光ファイバ
として用いられている希土類ドープ光ファイバ　α２は
希土類ドープ光ファイバ（５）の一端から励起光を入射
させるための励起光伝搬ファイバ　（６１は励起光伝搬
ファイバ忙励起光を入力する励起用ＬＤモジュール（７
１は励起用ＬＤモジュール（６１を駆動するためのＬＤ
ドライバー、（８）は信号光（３）と励起光を希土類ド
ープ光７アイパ（５）へ入射させるための光結合器。

（９）は希土類ドープ光ファイバ（５）内で増幅された
信号光（３）を取り出すために筐体（２）に設けられた
出力コネクター、αＣは信号光（３）の進路を示す矢印
、αυは励起光の進路を示す矢印である。ここで、励起
光の波長は信号光（３）の波長より短く設定されており
、希土類ドープ光ファイバ（５）は、励起光（９）を吸
収することにより、内部に反転分布を生じる。このよう
に反転分布が生じている希土類ドープ光ファイバ（５）
中に、共鳴波長に対応する波長を有する信号光（３）が
入射すると、この刺激によって誘導放出が生じ、信号光
（３）と同一波長、同一位相の光が放出される。従って
、希土類ドープ光ファイバ（５）の出射端における信号
光（３）の強度は、入射端に比べ大きくなり、信号光（
３１は増幅される。なお、この光増幅器は光フアイバ通
信系等において１例えば、光中継増幅器として用いられ
る。

また、一般に上記光中継増幅器は長距離区間を結ぶ単一
モード光ファイバ伝送系に使用される場合が多く、従っ
て、上記光結合器（８ａ）には単一モード光ファイバカ
ップラが用いられることが多い。つまり、光結合器（８
ａ）として単一モード光カップラを使用するため多くの
場合分岐損失３ｄＢが発生する。なお２分岐比嘉は、信
号光（３１と励起光との分岐損失と、増幅用光ファイバ
の利得により設計されている。

なお、この場合励起光伝搬光ファイバα２のしゃ断波長
は励起光の波長より短い必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光増幅器は以上のように構成されているので、光
結合器（８ａ）として単一モード光ファイバカップラな
どを使用しなければならず１分岐損失など信号光（３）
の大きな損失があるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題点を解消するためになされ
たもので、光結合器（８ａ）によって信号光が分岐され
ず、光信号増幅利得の大きな光増幅器を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光増幅器は、ＨＥ１１モードを伝搬し希
土類の元素を含有する第１のコアと、上記第１のコアの
外側の上記第１のコアより屈折率が低い励起光を伝搬さ
せる第２のコアと、上記第２のコアの外側の上記第２の
コアより屈折率が低いクラッドとからなる増幅用光７ア
イパを使用するとともに、上記増幅用光ファイバの第２
のコアに励起光を入射させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における光増幅器は、第２のコアを伝搬する励
起光が屈折部の高い第１のコアへ入射して第１のコア内
の希土類を励起し反転分布が生じる。このように反転分
布が生じている増幅用光ファイバの第１のコアに共鳴波
長に対応する波長を有する信号光が入射すると、この刺
激により誘導放出が生じ、同一波長同一位相の光が増幅
され放出される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、　　（６ｂ）は励起用スーパルミネセ
ントダイオードモジュール（以下、励起用ＳＬＤモジュ
ールと略す。）、　　（＋２ｂ）は励起光伝搬多モード
光ファイバ、　　（１５ａ）は希土類ドープダブルコア
光ファイバ　（８ｂ）は上起励起光伝搬多モード光ファ
イバ（＋ｚｂ）と、上記希土類ドープダブルコア光ファ
イバ（１５ａ）とを光学的に結合させる光結合器である
。

まず、希土類ドープダブルコア光ファイバを説明する。

第２図は、上記希土類ドープダブルコア光ファイバ（１
３ａ）の断面をみた斜視図であｐ。

（＋５ｂ）はＨＥ１１モードを伝般し希土類の元素を含
有した第１のコア、　　（＋！Ｓｅ）は第１のコア（ｔ
５ｂ）　Ｋ対するクラッドであり、かつ、励起光を伝搬
させる第２のコア、　　（＋５ｄ）は第２のコア（＋５
ｃ）に対するクラッドである。

第３図は、上記希土類ドープダブルコア光ファイバαり
の屈折率分布を示す図であり９例えば波長１．５５μｍ
増幅用であるとすれば、　　（１４ａ）はコア径約８μ
ｍ、ＨＥ１１モードのモードフィールド径が約１０μｍ
となる様設計された第１のコアの　屈折率分布、　　（
＋４ｂ）は第１のコアの屈折率より比屈折率が約０．３
％低く、コア径約５０μｍに設計された第２のコアの屈
折充分布、　　（＋ａＣ）は第２のコアの屈折率（＋４
ｂ）より比屈折率が約１％低く、クラッド通約１２５μ
ｍに設計されたクラッドの屈折率分布を示す。この希土
類ドープダブルコア光ファイバは、光フアイバ母材にお
いて、第１のコア（１５ｂ）と、第２のコア（＋ｘｃ）
と、クラッド（＋３ｄ）の一部をＶＡＤ法により表作し
、これを石英ロンドに入れて線引するロンドインチュー
ブ法により製造したもので、第１のコア（＋３ｂ）のク
ラッド（１６ｄ）外径に対する偏心量を１μｍ以下とす
ることができる。

次に、光結合器（８ｂ）について説明する。

第４図は光結合器（８ｂ）の光フアイバ部の断面構造図
であり、希土類ドープダブルコア光ファイバ（［ａ）は
ａ９に示す光フアイバ接続位置において。

クラッド（＋！Ｓｄ）のみを研磨除去され、第２のコア
（Ｌ５ｃ）を表面に出し、また、励起光伝搬多モード光
ファイバ（＋２ｂ）もα９に示す光フアイバ接続位置に
おいて、クラッド（＋２ｄ）を研磨除去され、コア（１
２ｃ）を表面に出して、屈折率約１．５の接着剤により
接合され、光学的な結合構造を構成している。

次に動作について説明する。

励起光は、ＳＬＤドライバ（７ｂ）により駆動された励
起用ＳＬＤモジュールにより、矢印αυの　方向に出射
される。

次に、光結合器（８ｂ）により、　励起光は励起光伝搬
多モード光ファイバ（＋２ｂ）のコア（１２Ｃ）より希
土類ドープダブルコア光ファイバ（１５ａ）　（Ｄｍ　
２のコア（１２Ｃ）へ導れる。

希土類ドープダブルコア光ファイバ（１５ａ）の第１の
コア（＋５ｂ）は第２のコア（１３ｃ）より屈折率が高
いので、励起光が第１のコア（＋５ｂ）へ導かれ。

励起光を吸収し、内部に反転分布が生じる。

このように反転分布が生じている希土類ドープダブルコ
ア光ファイバ（１３ａ）の第１のコア（＋３ｂ）の中へ
、共鳴波長に対応する波長を有する信号光（３）が入射
すると、この刺激によって誘導放出が生じ、信号光＋３
１と同一波長、同一位相の光が放出される。従って、希
土類ドープダブルコア光ファイバ（１５ａ）の出射端に
おける信号光（３）の強度は、入射端に比べ大きくなり
、信号光（３）は増幅される。

ここで、入力光１３１は入力コネクタ（４）を介して希
土類ドープダブルコアファイバ（１３ａ）の第１のコア
（＋５ｂ）に直接入射され、増幅をされたのち、出力コ
ネクタ（９）を介して第１のコア（＋ｓｂ）より直接出
射されるので、信号光（３）の損失は入力コネクタ（４
）と出力コネクタ（９）とによる接続損失が主因となる
。しかし、上記接続損失は、第１のコア（＋５ｂ）のク
ラッド（１３ｄ）に対する偏心を１μｍ以下とすること
が可能で、１ケ所当り０．２ｄＢ程度とすることができ
、一般の単一モードファイバの接続損失と同程度となる
。

また、一般に、希土類ドープ光ファイバ（＋５ａ）の両
端に利得波長帯に対する反射点がある場合には、帰還が
かがりレーザ発振が生じるため希土類ドープ光ファイバ
（１３ａ）の端末には反射を抑圧する手段を備えること
が必要で、入力コネクタ（４）の端末と、出力コネクタ
（９１の端末とに曲率半通約２０ｆｌの球面加工が施さ
れている。なお、　この他入力コネクタ（４）の端末と
、出力コネクタ（９）の端末に利得波長帯に対する無反
射膜を付けてもよい。

また、上記実施例では、励起用光源として励起用ＳＬＤ
モジュール（６ｂ）を設けたものを示したが。

レーザダイオードや、セルフパルセーションＬＤ。

端面発光ＬＥＤを使用したものでもよく上記実施例と同
様の効果を奏する。

また、励起光伝搬用多モード光ファイバ（＋２ｂ）や、
希土類ドープダブルコア光ファイバ（＋５ａ）内で生ず
るスペックルノイズを防ぐために、励起用光源と光結合
器との間に、長尺ファイバやモードスクランブルを入れ
てもよい。

また、上記スペックルノイズを安定させるために、励起
用光源の駆動電流に高周波を重畳する手段を励起用光源
の駆動装置に組込んでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば光結合器（６ｂ）にお
いて信号光（３１に対する分岐損失等の大きな損失が発
生しないように構成したので、信号増幅利得の高い光増
幅器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す光増幅器の一部を切
り欠いて示す斜視図、第２図はこの発明の重要部品であ
る希土類ドープダブルコア光ファイバの断面をみた斜視
図、第３図は上記希土類ドープ光ファイバの屈析出を示
す図、第４図は、この発明の重要部品である光結合器の
光フアイバ部の断面構造図、第５図は従来の光増幅器の
一部を切り欠いて示す斜視図である。 （１）は光増幅器、（２１は筐体、Ｉ３１は信号光、（
４）は入力コネクタ、（５）は希土類ドープ光ファイバ
、＋６１ハ励起用半導体発光素子モジュール、（７）は
半導体発光素子ドライバ、（８）は光結合器、（９）は
出力コネクタ、αＧは信号光の進路を示す矢印、ａυは
励起光の進路を示す矢印、α２は励起光伝搬光ファイバ
　α３は希土類ドープダブルコア光ファイバ　ａ４は希
土類ドープダブルコア光ファイバの屈折率、α９は光フ
アイバ接続位置。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入射した信号光を、増幅用光ファイバの誘導放出作用を
   用いて増幅する光増幅器において、ＨＥ１１モードを伝
   搬し、希土類の元素を含有する第１のコアと、上記第１
   のコアの外側に設けられ第１のコアより屈折率が低く励
   起光を伝搬させる第２のコアと、上記第２のコアの外側
   に第２のコアより屈折率が低いクラットとからなる増幅
   用光ファイバと、増幅用光ファイバを励起する励起光の
   光源としてスーパルミネセントダイオード等からなる多
   モードファイバ付励起用半導体発光素子モジュールと、
   励起用半導体発光素子モジュールを駆動する半導体発光
   素子ドライバーと、上記増幅用光ファイバの一端に光を
   入射させるために設けられた入力コネクタと、上記増幅
   用光ファイバの他端より光を出射させるために設けられ
   た出力コネクタとを備え、上記増幅用光ファイバのクラ
   ッドの一部を除いて第２のコアを表面に出した部分に、
   上記励起用半導体発光素子モジュールの多モード光ファ
   イバのコアを光学的に結合させたことを特徴とする光増
   幅器。