JPH0422927A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JPH0422927A JPH0422927A JP12686090A JP12686090A JPH0422927A JP H0422927 A JPH0422927 A JP H0422927A JP 12686090 A JP12686090 A JP 12686090A JP 12686090 A JP12686090 A JP 12686090A JP H0422927 A JPH0422927 A JP H0422927A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- light
- doped
- band
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
概要
光ファイバ増幅器に関し、
ポンピング光のエネルギーを効率良＜Ｅｒの励起に寄与
させることのできる光ファイバ増幅器を提供することを
目的とし、 ｙｂとＥｒをドープした光ファイバに波長０゜８μｍ以
上０．９８μｍ以下のポンピング光を入射してｙｂを励
起し、該ｙｂから放射される光をＥｒに吸収させること
によりＥｒを励起し、１゜５５μｍ帯の信号光を該光フ
ァイバに入射させることにより信号光を直接増幅する光
ファイバ増幅器において、前記光ファイバの両端部にそ
の間隔が０．９８μｍの光に対する共振器長となるよう
に０．９８μｍ帯反射フィルタを設け、０．９８μｍ帯
でレーザ発振させるように構成する。
させることのできる光ファイバ増幅器を提供することを
目的とし、 ｙｂとＥｒをドープした光ファイバに波長０゜８μｍ以
上０．９８μｍ以下のポンピング光を入射してｙｂを励
起し、該ｙｂから放射される光をＥｒに吸収させること
によりＥｒを励起し、１゜５５μｍ帯の信号光を該光フ
ァイバに入射させることにより信号光を直接増幅する光
ファイバ増幅器において、前記光ファイバの両端部にそ
の間隔が０．９８μｍの光に対する共振器長となるよう
に０．９８μｍ帯反射フィルタを設け、０．９８μｍ帯
でレーザ発振させるように構成する。
産業上の利用分野
本発明は希土類元素をドープした希土類ドープ光ファイ
バに信号光とポンピング光（励起光〉を入射することに
より、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関する
。
バに信号光とポンピング光（励起光〉を入射することに
より、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関する
。
現在実用化されている光ファイバ通信システムにおいて
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、一定距離毎に中継器を挿入している。中継器では
、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換して
、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ等
により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り出
すという構成をとっている。もし、この光信号を低雑音
で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継器
の小型化、経済化を図ることができる。
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、一定距離毎に中継器を挿入している。中継器では
、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換して
、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ等
により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り出
すという構成をとっている。もし、この光信号を低雑音
で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継器
の小型化、経済化を図ることができる。
そこで、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛ん
に進められており、研究の対象とされている光増幅器を
大別すると、■希土類元素（Ｅｒ。
に進められており、研究の対象とされている光増幅器を
大別すると、■希土類元素（Ｅｒ。
Ｎｄ、Ｙｂ等）をドープした光ファイバとポンピング光
を組み合わせたもの、■希土類元素をドープした半導体
レーザによるもの、■光ファイバ中の非線形効果を利用
した誘導ラマン増幅器、誘導ブリリュアン増幅器の３つ
がある。
を組み合わせたもの、■希土類元素をドープした半導体
レーザによるもの、■光ファイバ中の非線形効果を利用
した誘導ラマン増幅器、誘導ブリリュアン増幅器の３つ
がある。
このうち■の希土類ドープ光ファイバとポンピング光を
組み合わせた光増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑
音であること、伝送路との結合損失が小さいといった優
れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝送
中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能に
すると期待されている。
組み合わせた光増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑
音であること、伝送路との結合損失が小さいといった優
れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝送
中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能に
すると期待されている。
従来の技術
第４図に希土類ドープ光ファイバによる光増幅の原理を
示す。２はコア４及びクラッド６から構成された光ファ
イバであり、コア４中にエルビウム（、Ｅｒ）がドープ
されている。このようなＥｒドープ光ファイバ２にポン
ピング光（励起光）が入射されると、Ｅｒ原子が高いエ
ネルギー準位に励起される。このように高いエネルギー
単位に励起された光ファイバ２中のＥｒ原子に励起され
たエネルギーと等しいエネルギーを有する信号光が入っ
てくると、Ｅｒ原子が基底準位に急激に遷移して光の誘
導放出を生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿って次
第に大きくなり信号光の増幅が行われる。
示す。２はコア４及びクラッド６から構成された光ファ
イバであり、コア４中にエルビウム（、Ｅｒ）がドープ
されている。このようなＥｒドープ光ファイバ２にポン
ピング光（励起光）が入射されると、Ｅｒ原子が高いエ
ネルギー準位に励起される。このように高いエネルギー
単位に励起された光ファイバ２中のＥｒ原子に励起され
たエネルギーと等しいエネルギーを有する信号光が入っ
てくると、Ｅｒ原子が基底準位に急激に遷移して光の誘
導放出を生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿って次
第に大きくなり信号光の増幅が行われる。
Ｅｒドープ光ファイバ増幅器のポンピング光としては、
従来入手が容易であるという理由により波長１．４８μ
ｍの半導体レーザが用いられていた。しかし、波長１．
４８μｍの光は伝送される波長１．５５μｍ帯の信号光
に近いため、増幅率を余り大きくとることはできない。
従来入手が容易であるという理由により波長１．４８μ
ｍの半導体レーザが用いられていた。しかし、波長１．
４８μｍの光は伝送される波長１．５５μｍ帯の信号光
に近いため、増幅率を余り大きくとることはできない。
そこで、Ｅｒドープ光ファイバの吸収が１゜５５μｍ帯
に加えて０．９８μｍ帯でも起こることに着目し、この
波長のポンピング光により１，５５μｍ帯の信号光を増
幅しようとする研究がなされている。しかし、０．９８
μｍ帯のレーザ光を発振する適当な光源がないために、
０．８３μｍのレーザ光を発振する半導体レーザをボン
ピング光源として使用して、次のような方法で１．５５
μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器が提案され
ている。
に加えて０．９８μｍ帯でも起こることに着目し、この
波長のポンピング光により１，５５μｍ帯の信号光を増
幅しようとする研究がなされている。しかし、０．９８
μｍ帯のレーザ光を発振する適当な光源がないために、
０．８３μｍのレーザ光を発振する半導体レーザをボン
ピング光源として使用して、次のような方法で１．５５
μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器が提案され
ている。
即ち、イッテルビウム（Ｙｂ）をドープしたＹｂドープ
光ファイバとエルビウム（Ｅｒ）をドープしたＥｒドー
プ光ファイバをスプライシング接続するか、又は光ファ
イバのコア中にＹｂとＥｒを同時にドープした光ファイ
バを使用して、波長０．８３μｍのレーザ光でＹｂを励
起し、その蛍光をＥｒに吸収させてＥｒを励起状態とす
る。このようにＥｒ原子が励起状態となった光ファイバ
に波長１．５５μｍ帯の信号光が入射されると、同一波
長の光が誘導放出され、信号光を直接増幅することがで
きる。
光ファイバとエルビウム（Ｅｒ）をドープしたＥｒドー
プ光ファイバをスプライシング接続するか、又は光ファ
イバのコア中にＹｂとＥｒを同時にドープした光ファイ
バを使用して、波長０．８３μｍのレーザ光でＹｂを励
起し、その蛍光をＥｒに吸収させてＥｒを励起状態とす
る。このようにＥｒ原子が励起状態となった光ファイバ
に波長１．５５μｍ帯の信号光が入射されると、同一波
長の光が誘導放出され、信号光を直接増幅することがで
きる。
発明が解決しようとする８！願
しかし従来方法では、０．８３μｍのレーザ光でＹｂを
励起して生じる蛍光をＥｒに吸収させてＥｒを励起させ
ているが、Ｙｂを励起して生じる蛍光は０．９８μｍ帯
のみでなく他の波長の光も含んでいるため、Ｅｒに吸収
されない波長の光は無駄になり、Ｙｂを励起させるポン
ピング光のエネルギーが有効に活用されていなかったと
いう問題があった。
励起して生じる蛍光をＥｒに吸収させてＥｒを励起させ
ているが、Ｙｂを励起して生じる蛍光は０．９８μｍ帯
のみでなく他の波長の光も含んでいるため、Ｅｒに吸収
されない波長の光は無駄になり、Ｙｂを励起させるポン
ピング光のエネルギーが有効に活用されていなかったと
いう問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、ポンピング光のエネルギーを効
率良＜Ｅｒの励起に寄与させることのできる光ファイバ
増幅器を提供することである。
の目的とするところは、ポンピング光のエネルギーを効
率良＜Ｅｒの励起に寄与させることのできる光ファイバ
増幅器を提供することである。
課題を解決するための手段
上述した課題を解決するために、本発明は、ＹｂとＥｒ
をドープした光ファイバに波長０．８μｍ以上０．９８
μｍ以下のポンピング光を入射してｙｂを励起し、該ｙ
ｂから放射される光をＥｒに吸収させることによりＥｒ
を励起し、１．５５μｍ帯の信号光を該光ファイバに入
射させることにより信号光を直接増幅する光ファイバ増
幅器において、前記光ファイバの両端部にその間隔が０
゜９８μｍの光に対する共振器長となるように０゜９８
μｍ帯反射フィルタを設け、０．９８μｍ帯でレーザ発
振させるようにしたことを特徴とする。
をドープした光ファイバに波長０．８μｍ以上０．９８
μｍ以下のポンピング光を入射してｙｂを励起し、該ｙ
ｂから放射される光をＥｒに吸収させることによりＥｒ
を励起し、１．５５μｍ帯の信号光を該光ファイバに入
射させることにより信号光を直接増幅する光ファイバ増
幅器において、前記光ファイバの両端部にその間隔が０
゜９８μｍの光に対する共振器長となるように０゜９８
μｍ帯反射フィルタを設け、０．９８μｍ帯でレーザ発
振させるようにしたことを特徴とする。
作 用
ＹｂとＥｒをドープした光ファイバの両端部にその間隔
が０．９８μｍの光に対する共振器長となるように０．
９８μｍ帯反射フィルタを設けたことにより、Ｙｂを励
起するポンピング光のエネルギーの大半をレーザ発振に
より０．９８μｍ帯に変換することができ、この光によ
りＥｒを効率良く励起することができる。
が０．９８μｍの光に対する共振器長となるように０．
９８μｍ帯反射フィルタを設けたことにより、Ｙｂを励
起するポンピング光のエネルギーの大半をレーザ発振に
より０．９８μｍ帯に変換することができ、この光によ
りＥｒを効率良く励起することができる。
実 施 例
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
。
第１図は本発明実施例の全体構成図である。Ｙｂをコア
中にドープしたＹｂドープ光ファイノイ１０とＥｒをコ
ア中にドープしたＥｒドープ光ファイバ１２は符号１３
でスプライシング接続されている。ｙｂドープ光ファイ
バ１０の上流側端部及びＥｒドープ光ファイバ１２の下
流側端部には０゜９８μｍ帯反射フィルタ１４．１６が
それぞれ挿入されており、両フィルタの間の距離は０．
９８μｍの光に対する共振器長に設定されている。１８
は入射側光ファイバであり、光アイソレータ２６が挿入
されている。２０は半導体レーザ（ＬＤ）から構成され
るポンピング光＃（励起光源）であり、波長０．８３μ
ｍのポンピング光（励起光）を出射する。入射側光ファ
イバ１８を伝送されてきた波長１．５５μｍ帯の信号光
とポンピング光源２０からの波長０．８３μｍのポンピ
ング光は合分波器２２により合波される。Ｅｒドープ光
ファイバ１２には出射側光ファイバ２４が接続されてお
り、この出射側光ファイバ２４には光アイソレータ２８
が挿入されている。
中にドープしたＹｂドープ光ファイノイ１０とＥｒをコ
ア中にドープしたＥｒドープ光ファイバ１２は符号１３
でスプライシング接続されている。ｙｂドープ光ファイ
バ１０の上流側端部及びＥｒドープ光ファイバ１２の下
流側端部には０゜９８μｍ帯反射フィルタ１４．１６が
それぞれ挿入されており、両フィルタの間の距離は０．
９８μｍの光に対する共振器長に設定されている。１８
は入射側光ファイバであり、光アイソレータ２６が挿入
されている。２０は半導体レーザ（ＬＤ）から構成され
るポンピング光＃（励起光源）であり、波長０．８３μ
ｍのポンピング光（励起光）を出射する。入射側光ファ
イバ１８を伝送されてきた波長１．５５μｍ帯の信号光
とポンピング光源２０からの波長０．８３μｍのポンピ
ング光は合分波器２２により合波される。Ｅｒドープ光
ファイバ１２には出射側光ファイバ２４が接続されてお
り、この出射側光ファイバ２４には光アイソレータ２８
が挿入されている。
然して、スプライシング接続されたＹｂドープ光ファイ
バ１０及びＥｒドープ光ファイバ１２には、ボンピング
光源２０から波長０．８３μｍのポンピング光が合分波
器２２を介して入射される。
バ１０及びＥｒドープ光ファイバ１２には、ボンピング
光源２０から波長０．８３μｍのポンピング光が合分波
器２２を介して入射される。
第２図のエネルギー準位図に示すように、ｙｂドープ光
ファイバ１０に０．８３μｍのポンピング光が入射され
ると、Ｙｂ原子が０．８３μｍのエネルギー準位に励起
されるが、このエネルギー準位は不安定なため波長０．
９８μｍを含む蛍光を発生して低いエネルギー準位に遷
移する。この蛍光のうち波長０．９８μｍ帯の光は０．
９８μｍ帯反射フィルタ１４．１６から構成されたレー
ザ共振器により増幅されてレーザ発振を起こし、Ｅｒド
ープ光ファイバ１２に入射される。このレーザ光はＥｒ
原子に吸収されてＥｒ原子を０．９８μｍのエネルギー
準位に励起するが、このエネルギー準位は不安定なため
１．５５μｍのエネルギー準位に直ちに遷移して、この
準位のＥｒ原子が増加して基底準位との間で反転分布と
なる。
ファイバ１０に０．８３μｍのポンピング光が入射され
ると、Ｙｂ原子が０．８３μｍのエネルギー準位に励起
されるが、このエネルギー準位は不安定なため波長０．
９８μｍを含む蛍光を発生して低いエネルギー準位に遷
移する。この蛍光のうち波長０．９８μｍ帯の光は０．
９８μｍ帯反射フィルタ１４．１６から構成されたレー
ザ共振器により増幅されてレーザ発振を起こし、Ｅｒド
ープ光ファイバ１２に入射される。このレーザ光はＥｒ
原子に吸収されてＥｒ原子を０．９８μｍのエネルギー
準位に励起するが、このエネルギー準位は不安定なため
１．５５μｍのエネルギー準位に直ちに遷移して、この
準位のＥｒ原子が増加して基底準位との間で反転分布と
なる。
このような状態のところに、光アイソレータ２６、合分
波器２２、フィルタ１４及びＹｂドープ光ファイバ１０
を介してＥｒドープ光ファイバ１２内に波長１．５５μ
ｍ帯の信号光が入射されると、この信号光はＥｒドープ
光ファイバ１２に沿って次第に増幅され、フィルタ１６
及び光アイソレータ２８を介して出射側光ファイバ２４
に出射される。
波器２２、フィルタ１４及びＹｂドープ光ファイバ１０
を介してＥｒドープ光ファイバ１２内に波長１．５５μ
ｍ帯の信号光が入射されると、この信号光はＥｒドープ
光ファイバ１２に沿って次第に増幅され、フィルタ１６
及び光アイソレータ２８を介して出射側光ファイバ２４
に出射される。
このように本実施例では、ボンピング光源２０から出射
された波長０．８３μｍのボンピンク光をレーザ発振に
より効率的に波長０．９８μｍの光に変換することがで
きるため、ボンピング光源２０から出射された波長０．
８３μｍのポンピング光のエネルギーの効率的利用を図
ることができる。
された波長０．８３μｍのボンピンク光をレーザ発振に
より効率的に波長０．９８μｍの光に変換することがで
きるため、ボンピング光源２０から出射された波長０．
８３μｍのポンピング光のエネルギーの効率的利用を図
ることができる。
第３図は本発明の他の実施例の全体構成図を示している
。本実施例では光ファイバのコア内にＹｂとＥｒを同時
にドープしたドープ光ファイバ３０を用い、ドープ光フ
ァイバ３０の両端部に両者間の距離が波長０．９８μｍ
の光に対する共振器長となるように設定された０、９８
μｍ帯反射フィルタ１４．１６を挿入している。本実施
例の他の構成は第１図に示した実施例の構成と同様であ
るためその説明を省略する。
。本実施例では光ファイバのコア内にＹｂとＥｒを同時
にドープしたドープ光ファイバ３０を用い、ドープ光フ
ァイバ３０の両端部に両者間の距離が波長０．９８μｍ
の光に対する共振器長となるように設定された０、９８
μｍ帯反射フィルタ１４．１６を挿入している。本実施
例の他の構成は第１図に示した実施例の構成と同様であ
るためその説明を省略する。
発明の効果
本発明は以上詳述したように、レーザ発振によりＹｂを
励起するポンピング光のエネルギーの大半を０．９８μ
ｍ帯に変換して、Ｅｒの励起に寄与させることができる
た狛、効率の良い光ファイバ増幅器を得ることができる
。
励起するポンピング光のエネルギーの大半を０．９８μ
ｍ帯に変換して、Ｅｒの励起に寄与させることができる
た狛、効率の良い光ファイバ増幅器を得ることができる
。
第１図は本発明実施例の全体構成図、
第２図はエネルギー準位図、
第３図は本発明の他の実施例の構成図、第４図は希土類
ドープ光ファイバによる光増幅の原理を示す模式図であ
る。 ０・・・Ｙｂドープ光ファイバ、 ２・・・Ｅｒドープ光ファイバ、 ４．１６・・・０．９８μｍ帯反射フィルタ、０・・・
ボンピング光源、 ２・・・合分波器。
ドープ光ファイバによる光増幅の原理を示す模式図であ
る。 ０・・・Ｙｂドープ光ファイバ、 ２・・・Ｅｒドープ光ファイバ、 ４．１６・・・０．９８μｍ帯反射フィルタ、０・・・
ボンピング光源、 ２・・・合分波器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＹｂとＥｒをドープした光ファイバ（１０、１２、
３０）に波長０．８μｍ以上０．９８μｍ以下のポンピ
ング光を入射してＹｂを励起し、該Ｙｂから放射される
光をＥｒに吸収させることによりＥｒを励起し、１．５
５μｍ帯の信号光を該光ファイバ（１０、１２、３０）
に入射させることにより信号光を直接増幅する光ファイ
バ増幅器において、 前記光ファイバ（１０、１２、３０）の両端部にその間
隔が０．９８μｍの光に対する共振器長となるように０
．９８μｍ帯反射フィルタ（１４、１６）を設け、０．
９８μｍ帯でレーザ発振させるようにしたことを特徴と
する光ファイバ増幅器。 ２、前記光ファイバ（１０、１２、３０）はＹｂをドー
プしたＹｂドープファイバ（１０）とＥｒをドープした
Ｅｒドープファイバ（１２）をスプライシング接続して
構成し、Ｙｂドープファイバ（１０）を上流側に配置し
てポンピング光及び信号光を入射させるようにしたこと
を特徴とする光ファイバ増幅器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12686090A JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
| CA002042697A CA2042697C (en) | 1990-05-18 | 1991-05-15 | Fiber optic amplifier |
| EP91108049A EP0457349B1 (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
| DE69121768T DE69121768T2 (de) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Faseroptischer Verstärker |
| US07/701,868 US5140598A (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12686090A JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422927A true JPH0422927A (ja) | 1992-01-27 |
| JP2732931B2 JP2732931B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14945632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12686090A Expired - Fee Related JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732931B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06281738A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-07 | Nec Corp | レーザ測距装置 |
| US6043930A (en) * | 1997-03-17 | 2000-03-28 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and optical fiber applicable to optical amplifier |
| KR100319739B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-02-19 | 오길록 | 적외선파장대형광방출의효율을향상시키기위한크롬이온및이터븀이온함유복합광재료및이의사용방법 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP12686090A patent/JP2732931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06281738A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-07 | Nec Corp | レーザ測距装置 |
| US6043930A (en) * | 1997-03-17 | 2000-03-28 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and optical fiber applicable to optical amplifier |
| KR100319739B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-02-19 | 오길록 | 적외선파장대형광방출의효율을향상시키기위한크롬이온및이터븀이온함유복합광재료및이의사용방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2732931B2 (ja) | 1998-03-30 |
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