JPH0450140A - Optical fiber for amplification - Google Patents
Optical fiber for amplificationInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、光増幅器やレーザ等の光増幅素子として使用
される増幅用光ファイバに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an amplification optical fiber used as an optical amplification element such as an optical amplifier or a laser.
〈従来の技術〉
現在実用化されている光フア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、所定距離ごとに中継用の光増幅器が設置されてい
る。この光増幅器では、光信号をフォトダイオード等に
よって電気信号に変換して電子増幅器によって信号を増
幅した後、半導体レーザ(LD)等によって光信号に変
換して光フアイバ伝送路に再び送り出すようになってい
る。<Prior Art> In optical fiber communication systems currently in practical use, repeating optical amplifiers are installed at predetermined distances to compensate for optical signal attenuation due to optical fiber loss. In this optical amplifier, an optical signal is converted into an electrical signal by a photodiode, etc., the signal is amplified by an electronic amplifier, and then converted into an optical signal by a semiconductor laser (LD), etc., and sent out again to an optical fiber transmission line. ing.
しかしながら、このような構成の光増幅器では、光信号
を一旦電気信号に戻した後、再び光信号に変換する必要
があるために、光ファイバとの接続損失が多く、さらに
、装置全体が大型化するなどの難点がある。However, in an optical amplifier with such a configuration, it is necessary to convert the optical signal back into an electrical signal and then convert it back into an optical signal, so there is a lot of connection loss with the optical fiber, and the overall size of the device increases. There are some drawbacks such as:
そのため、近年は、誘導放出効果を利用した光増幅器が
考えられている。この光増幅器は、第3図に示すように
、一つの希土類元素を単独ドープした増幅用光ファイバ
aと、この増幅用光ファイバaを励起する半導体レーザ
等の励起光源すとを備えており、伝送用光ファイバを介
して伝送されてくる信号光と励起光源すからの励起光と
を合波器Cで混合してこれらの光を増幅用光ファイバa
に入射する。そして、励起光によって増幅用光ファイバ
aにドープした希土類元素のイオンを高いエネルギ準位
に励起し、信号光のパワーを誘導放出によって次第に増
幅するものである。なお、dは光ファイバaの接続部、
fは信号光を通過させて励起光をカットするためのフィ
ルタである。Therefore, in recent years, optical amplifiers that utilize the stimulated emission effect have been considered. As shown in FIG. 3, this optical amplifier includes an amplification optical fiber a doped solely with one rare earth element, and a pumping light source such as a semiconductor laser for pumping the amplification optical fiber a. The signal light transmitted through the transmission optical fiber and the excitation light from the excitation light source are mixed by a multiplexer C, and these lights are transferred to the amplification optical fiber a.
incident on . Then, the rare earth element ions doped in the amplification optical fiber a are excited to a high energy level by the excitation light, and the power of the signal light is gradually amplified by stimulated emission. In addition, d is the connection part of optical fiber a,
f is a filter for passing signal light and cutting off excitation light.
この光増幅器を使用すれば、光信号をそのまま増幅でき
るので低雑音であり、また伝送用の光ファイバとの結合
も良くて接続損失も少ないばかりか、装置の小型化、低
廉化を図ることができる等の利点を有する。By using this optical amplifier, optical signals can be amplified as they are, resulting in low noise, good coupling with transmission optical fibers and low connection loss, and the equipment can be made smaller and less expensive. It has advantages such as:
ところで、光伝送用の光ファイバは、伝送損失、熱膨張
係数、機械的強度、耐久性等の緒特性において優れたも
のが要求されるが、これらの要求を満たすものとして石
英系のものが好適である。この石英系の光ファイバにお
いては、1.55μm波長帯において伝送損失が少ない
ことが知られており、したがって、この波長帯の信号光
を使用する場合には、増幅用光ファイバaもこれに合わ
せた増幅特性をもつ希土類元素を選定してドープする必
要がある。このような増幅特性をもつ希土類元素として
は、たとえばEr(エルビウム)があり、そのため、従
来技術では、石英系光ファイバのコアまたはコアの外周
縁部にErを単独ドープして増幅用光ファイバとし1こ
ものか提案されている。Incidentally, optical fibers for optical transmission are required to have excellent characteristics such as transmission loss, coefficient of thermal expansion, mechanical strength, and durability, and quartz-based fibers are preferred as those that meet these requirements. It is. It is known that this silica-based optical fiber has low transmission loss in the 1.55 μm wavelength band. Therefore, when using signal light in this wavelength band, the amplification optical fiber a should also be adjusted accordingly. It is necessary to select and dope a rare earth element with good amplification characteristics. An example of a rare earth element that has such amplification characteristics is Er (erbium). Therefore, in the conventional technology, the core of a silica-based optical fiber or the outer periphery of the core is solely doped with Er to be used as an amplification optical fiber. One thing has been proposed.
〈発明が解決しようとする課題〉
増幅用光ファイバの増幅率を高めるためには、−船釣に
は希土類元素のトープ量を多くするのがよいと考えられ
ている。このため、従来技術では、Erをドープする場
合でも、増幅用光ファイバのガラス化に支障かない範囲
においてそのトープ量をできるだけ多く(たとえばI
O00ppm程度添加)していた。<Problems to be Solved by the Invention> In order to increase the amplification factor of the amplification optical fiber, it is considered that - for boat fishing, it is better to increase the amount of rare earth element topes. For this reason, in the conventional technology, even when doping Er, the amount of Er to be doped is increased as much as possible (for example, I
(approximately 000 ppm) was added.
しかしながら、本発明者らは、Erのドープ量と増幅率
との関係について詳細に検討したところ、Erのドープ
量を単純に増加すると、逆に増幅率が低下してしまうこ
とを見い出した。すなわち、Erのドープ量を一方的に
増やしても、その増加量に応じた利得の増大が見られな
くなる。However, the inventors of the present invention have studied in detail the relationship between the amount of Er doped and the amplification factor, and have found that simply increasing the amount of Er doped causes the amplification factor to decrease. That is, even if the amount of Er doped is increased unilaterally, the gain does not increase in accordance with the increased amount.
これは、Erを過剰にドープすると、石英系光フアイバ
中でErイオンがミクロ的に凝集するため、結果的に蛍
光寿命が短くなり、いわゆる濃度消光を生じて増幅率の
増大に寄与しなくなるためと考えられる。This is because when excessively doped with Er, Er ions aggregate microscopically in the silica-based optical fiber, resulting in a shortened fluorescence lifetime and so-called concentration quenching, which no longer contributes to increasing the amplification factor. it is conceivable that.
〈課題を解決するための手段〉
一方、本発明者らは、Erのドープ量を従来から考えら
れている値よりも逆に少なくすると、Erの凝集が回避
されることを見い出した。<Means for Solving the Problems> On the other hand, the present inventors have discovered that when the amount of Er doped is conversely made smaller than the value conventionally thought, agglomeration of Er can be avoided.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、光増幅器やレーザ等の光増幅素子として使用される
増幅用光ファイバにおいて、濃度消光を回避して高い利
得が得られるようにするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to avoid concentration quenching and obtain high gain in amplification optical fibers used as optical amplification elements such as optical amplifiers and lasers. It is something to do.
そのため、本発明に係る増幅用光ファイバでは、コア内
部またはコアの外周縁部にドープするErの量を120
ppm以下に設定したことを特徴としている。Therefore, in the amplification optical fiber according to the present invention, the amount of Er doped inside the core or the outer peripheral edge of the core is 120
It is characterized by being set to less than ppm.
〈作用〉
上記構成の増幅用光ファイバでは、Erのドープ量を比
較的少量に設定すると、Erイオンのミクロ的な凝集が
少なくなって均一分散される。また、励起光の吸収効率
も高められる。このため、増幅率の低下が回避される。<Function> In the amplification optical fiber having the above configuration, when the Er doping amount is set to a relatively small amount, microscopic aggregation of Er ions is reduced and uniformly dispersed. Moreover, the absorption efficiency of excitation light can also be improved. Therefore, a decrease in the amplification factor is avoided.
〈実施例〉
第1発明に係る実施例の増幅用光ファイバ1は、第1図
に示すように、円形断面の石英系ガラスコア2の周囲に
、屈折率が該コア2よりも小さい石英系ガラスクラッド
3が形成されており、さらに、コア2内部または該コア
2の外周縁部にErとGeとが共にドープされている。<Embodiment> As shown in FIG. 1, the amplification optical fiber 1 of the embodiment according to the first invention has a quartz glass core 2 having a circular cross section and a quartz glass core 2 having a smaller refractive index than the core 2. A glass cladding 3 is formed, and furthermore, the inside of the core 2 or the outer peripheral edge of the core 2 is doped with both Er and Ge.
このErのドープ量は光フアイバ中でのミクロ的な凝集
をできるだけ防ぐために120 ppm以下の範囲に設
定している。The amount of Er doped is set within a range of 120 ppm or less in order to prevent microscopic aggregation in the optical fiber as much as possible.
このようにすれば、Erイオンのミクロ的な凝集が少な
くなって均一分散される。In this way, microscopic aggregation of Er ions is reduced and the Er ions are uniformly dispersed.
本発明に係る各増幅用光ファイバの作用を確認するため
に、これらの増幅用光ファイバについて増幅率を調べた
結果を第2図に示す。なお、この実験では、Erドープ
量×光ファイバ長を100100opp、 2000
ppm−m、 500 oppm−mの3条件に設定
してErのドープ量を約lppm−1000ppm程度
まで変化させた場合についてその傾向を調べている。測
定条件としては、1.48μm励起光のパワーを約30
mw、増幅する信号光の波長を1.548μx、そのパ
ワーを一30dBmとし、各種組成のErドープ光ファ
イバの増幅率をErドープ量に対してプロットした。な
お、本例でのGeの添加量は3〜15重量%である。In order to confirm the effect of each amplification optical fiber according to the present invention, the amplification factors of these amplification optical fibers were investigated and the results are shown in FIG. In addition, in this experiment, Er doping amount x optical fiber length was 100100opp, 2000opp
The tendency was investigated when three conditions were set: ppm-m and 500 oppm-m, and the Er doping amount was varied from about 1 ppm to about 1000 ppm. The measurement conditions were to set the power of the 1.48 μm excitation light to approximately 30 μm.
mw, the wavelength of the signal light to be amplified was 1.548 μx, and its power was -30 dBm, and the amplification factors of Er-doped optical fibers of various compositions were plotted against the amount of Er doping. Note that the amount of Ge added in this example is 3 to 15% by weight.
この結果から明らかなように、増幅率のピークはErド
ープ量が100 ppm付近にあり、実用的には100
±20 ppmが適していると考えられる。As is clear from this result, the peak of the amplification factor is near the Er doping amount of 100 ppm, and in practical terms
±20 ppm is considered suitable.
ただし、80ppm以下でも条長を長くして使用すれば
、同等の効果を得ることができる。いずれにしても、高
い増幅率を得るには、Erの濃度を120 ppm以下
にすれば良いことが理解される。However, even if the concentration is 80 ppm or less, the same effect can be obtained if the length is increased. In any case, it is understood that in order to obtain a high amplification factor, the concentration of Er should be 120 ppm or less.
なお、この実施例の増幅用光ファイバlは、化学的気相
堆積法CM CV D法)、あるいは、VAD法十分子
スタッフィング法を適用して製作される。The amplification optical fiber 1 of this embodiment is manufactured by applying a chemical vapor deposition method (CMCVD method) or a VAD method or a tenth-stuffing method.
なお、以上の実施例では、コアに屈折率をあげるGeを
ドープした場合について説明したが、逆に、クラッドに
屈折率を下げるFをドープした場合に本願の技術を適用
しても良いことは勿論である。要は、コアとクラッドの
間に屈折率差をもたせた光ファイバならいずれも適用す
ることができる。In addition, in the above embodiment, the case where the core is doped with Ge which increases the refractive index is explained, but conversely, the technology of the present application may be applied when the cladding is doped with F which lowers the refractive index. Of course. In short, any optical fiber with a refractive index difference between the core and cladding can be applied.
〈発明の効果〉
本発明によれば、光増幅器やレーザ等の光増幅素子とし
て使用される増幅用光ファイバにおいて、コア内部また
はコアの外周縁部にErをドープし、かつ、このErの
ドープ量をt 20 ppm以下に設定したので、Er
イオンのミクロ的な凝集が少なくなって均一分散され、
かつ高い増幅率が得られるようになる。<Effects of the Invention> According to the present invention, in an amplification optical fiber used as an optical amplification element such as an optical amplifier or a laser, Er is doped inside the core or the outer periphery of the core, and the Er doping Since the amount was set to t 20 ppm or less, Er
The microscopic aggregation of ions is reduced and the ions are uniformly dispersed.
In addition, a high amplification factor can be obtained.
第1図および第2図は本発明の実施例を示し、第1図は
Erをドープした光ファイバの横断面図、第2図は本発
明に係る増幅用光ファイバの増幅率の測定結果を示す特
性図である。
第3図は光増幅器の構成図である。
1・・・増幅用光ファイバ、2・・・コア、3・・・ク
ラブト。1 and 2 show examples of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of an Er-doped optical fiber, and FIG. 2 shows the measurement results of the amplification factor of the amplification optical fiber according to the present invention. FIG. FIG. 3 is a block diagram of the optical amplifier. 1... Optical fiber for amplification, 2... Core, 3... Club.
Claims (1)
も小さい石英系ガラスクラッドが形成され、前記コア内
部またはコアの外周縁部にErがドープされてなる増幅
用光ファイバにおいて、 前記Erのドープ量は、120ppm以下に設定されて
いることを特徴とする増幅用光ファイバ。(1) An amplification optical fiber in which a silica-based glass cladding having a refractive index smaller than that of the core is formed around a silica-based glass core, and the inside of the core or the outer peripheral edge of the core is doped with Er, An amplification optical fiber characterized in that the amount of Er doped is set to 120 ppm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15846390A JPH0450140A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Optical fiber for amplification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15846390A JPH0450140A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Optical fiber for amplification |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450140A true JPH0450140A (en) | 1992-02-19 |
Family
ID=15672293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15846390A Pending JPH0450140A (en) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Optical fiber for amplification |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0450140A (en) |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15846390A patent/JPH0450140A/en active Pending
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