JPH05129685A - 光合分波器及び光フアイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光損失が少なく小型化可能な双方向励起型の
光ファイバ増幅器。 【構成】 分波用および合波用の２個の光ファイバカプ
ラからなる光合分波器２の端子＃１には、励起光源４が
結合されてここからの励起光が入射する。光合分波器２
の端子＃２には入力端からの信号光が入射する。光合分
波器２の端子＃３、＃４には、希土類元素を添加した光
増幅用ファイバ６の両端が接続される。この光増幅用フ
ァイバ６の一方の端子＃３からは、上記合波用の光ファ
イバカプラを交差した後に分波用の光フィルタを交差し
た信号光が入射する。また、光増幅用ファイバ６の双方
の端子＃３、＃４からは、上記合波用の光フィルタを直
進した後に分波用の光フィルタで略１／２に分岐された
励起光が入射する。光増幅用ファイバ６で増幅された信
号光は、端子＃４、分波用の光ファイバカプラ、端子＃
５を通過して出力端に出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双方向励起型の光ファ
イバ増幅器等に用いる光合分波器とこれを用いた光ファ
イバ増幅器とに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は双方向励起型の光ファイバ増幅器
の構成例を示す。一対の光合波器を介して励起光源から
の励起光を光増幅用ファイバに双方向から入射させる。
この状態で信号光を光増幅用ファイバの左端から入射さ
せると光増幅用ファイバの右端から増幅光が出射する。
ここで用いている双方向励起は、雑音特性が良く変換効
率が高い点で前方向励起や後方向方励起よりも優れてい
る。なお、前方向励起は雑音特性が良いが変換効率が低
く、後方向励起は変換効率が高いが雑音特性は比較的悪
い傾向をもつ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１の双方向
励起型の光ファイバ増幅器では複数の励起光源を用いて
いるので、励起光のバランス調整等のため装置が複雑な
ものとなり、或いは励起光源部分のコストが増加してし
まう。

【０００４】これを解決する方法として、図２のように
単一の励起光源を分岐する双方向励起型の光ファイバ増
幅器を考えることもできるが、部品数が増加することに
ともなって、小型化に不利となる、接続点が増加して光
損失が大きくなる、コストが増加する等の問題が生ず
る。

【０００５】そこで、本発明は、簡易で、光損失が少な
く、かつ、小型化可能な双方向励起型の光ファイバ増幅
器と、これに使用可能な光合分波器とを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決ため、本
発明に係る第１の光合分波器は、（ａ）入射した第１及
び第２の波長の光を合波する第１の光ファイバカプラ
と、（ｂ）第１の光ファイバカプラによって合波された
第１及び第２の波長の光のうち、第１の波長の光の所定
成分を第１の出射光として出力するとともに、第１の波
長の光の上記所定成分の残りの成分と第２の波長の光と
を第２の出射光として出力する第２の光ファイバカプラ
とを備えることとしている。

【０００７】また、本発明に係る第２の光合分波器は、
（ａ）入射した第１の波長の光の所定成分を第１の出射
光として出力するとともに、第１の波長の光の上記所定
成分の残りの成分を第１の出射光から分岐する第３の光
ファイバカプラと、（ｂ）入射した第２の波長の光と第
３の光ファイバカプラによって分岐された第１の波長の
光の上記所定成分の残りの成分とを合波して第２の出射
光として出力する第４の光ファイバカプラとを備えるこ
ととしている。

【０００８】さらに、本発明に係る光ファイバ増幅器
は、（ａ）第１の波長の光を発生する単一の励起光源
と、（ｂ）第１の波長の光によって励起された場合に、
入射する第２の波長の光を増幅する光増幅用ファイバ
と、（ｃ）第１の出射光を光増幅用ファイバの一端に供
給するとともに、第２の出射光を光増幅用ファイバの他
端に供給する上記第１または第２の光合分波器とを備え
ることとしている。

【０００９】

【作用】第１の光合分波器の動作について説明する。第
１の光合分波器の第１の光ファイバカプラに励起光源か
らの励起光である第１の波長の光と信号光源からの信号
光である第２の波長の光とを入射させると、この第１の
光ファイバカプラで第１及び第２の波長の光が合波され
る。これら第１及び第２の波長の光は、第２の光ファイ
バカプラによって、第１の波長の光の所定成分である第
１の出射光と、第１の波長の光の上記所定成分の残りの
成分と第２の波長の光とを合波した第２の出射光とに分
岐される。例えば、この第１の出射光を光増幅用ファイ
バの一端に供給し、第２の出射光を光増幅用ファイバの
他端に供給すれば、励起光である第１の波長の光を光増
幅用ファイバの両端から所定の比率で供給し、かつ、信
号光である第２の波長の光を光増幅用ファイバの一端か
ら供給することになる。

【００１０】第２の光合分波器の動作について説明す
る。第２の光合分波器の第３の光ファイバカプラに励起
光源からの励起光である第１の波長の光を入射させる
と、この第３の光ファイバカプラで、第１の波長の光が
その所定成分である第１の出射光とその残りの成分とに
分岐される。この残りの成分は、第４の光ファイバカプ
ラによって、信号光源からの信号光である第２の波長の
光と合波されて第２の出射光として出力される。例え
ば、この第１の出射光を光増幅用ファイバの一端に供給
し、第２の出射光を光増幅用ファイバの他端に供給すれ
ば、励起光である第１の波長の光を光増幅用ファイバの
両端から所定の比率で供給し、かつ、信号光である第２
の波長の光を光増幅用ファイバの一端から供給すること
になる。

【００１１】また、本発明に係る光ファイバ増幅器では
上記光合分波器を用いているので、光合分波器の作用の
説明がそのまま成り立ち、単一の励起光源で双方向励起
が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例の構成及び動作につい
て、図３〜５を参照しつつ簡単に説明する。

【００１３】図３は、第１実施例に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。２つの光ファイバカプラ２
１、２２からなる光合分波器２の端子＃１には、ＬＤ等
から構成された励起光源４が結合され、この励起光源４
からの波長λ₁の励起光が入射する。光合分波器２の端
子＃２には入力端からの波長λ₂ の信号光が入射する。
この場合、入力端と端子＃２との間にアイソレータを介
在させてもよい。光合分波器２の端子＃３、＃４には、
希土類元素を添加した光増幅用ファイバ６の両端が接続
される。この光増幅用ファイバ６には、端子＃３側から
信号光が入射し、端子＃３、＃４の双方から励起光が入
射する。光増幅用ファイバ６で増幅された信号光は、端
子＃５を経て出力端に出力される。この場合、端子＃５
と出力端との間にアイソレータ、バンドパスフィルタ等
を介在させることができる。光ファイバカプラとして、
例えば融着延伸型のものを使用することができる。

【００１４】具体的には、光増幅用ファイバとして、例
えばＥｒドープの石英系単一モードファイバを使用する
ことができる。この場合、波長λ₁ の励起光源として、
例えば１．４８μｍのＬＤを使用することができ、信号
光の波長λ₂ を１．５５μｍとすることができる。

【００１５】図４は、光合分波器２を構成する第１およ
び第２の光ファイバカプラ２１、２２の光透過特性を示
すグラフである。図４（ａ）は第１の光ファイバカプラ
２１の特性を示し、図４（ｂ）は第２の光ファイバカプ
ラ２２の特性を示す。なお、実線は同一側のポートへの
透過率の波長特性を示し、点線は反対側のポートへの透
過率の波長特性を示す。

【００１６】第１の光ファイバカプラ２１の場合、ポー
ト２１ｂに入射した波長λ₁ の光のほとんどをポート２
１ｄに透過し、ポート２１ａに入射した波長λ₂ の光の
ほとんどをポート２１ｄに透過する。この結果、上下の
ポート２１ａ、２１ｂに入射した波長λ₁ と波長λ₂ の
光が結合される。第２の光ファイバカプラ２２の場合、
ポート２２ａに入射した波長λ₁ の光の約１／２をポー
ト２２ｄに透過し、残りの約１／２をポート２２ｄに透
過する。この結果、ポート２１ａに入射した波長λ₁ の
光が分岐される。さらに、ポート２２ａに入射した波長
λ₂ の光のほとんどをポート２２ｄに透過し、ポート２
２ｃに入射した波長λ₂ の光のほとんどをポート２２ｂ
に透過する。この結果、ポート２２ａ、２２ｂに入射し
た波長λ₂ の光がともに上下交換して出力される。

【００１７】図３の光ファイバ増幅器の動作について簡
単に説明する。光合分波器２の端子＃１に入射した波長
λ₁ の励起光は、端子＃３、＃４に分岐されて光増幅用
ファイバ６に入射し、希土類元素を励起する。光合分波
器２の端子＃２に入射した波長λ₂ の信号光は、端子＃
３から光増幅用ファイバ６に入射し、励起された希土類
元素の誘導放出によって増幅される。増増幅された信号
光は端子＃５を経て外部に取り出される。この場合、部
品数が少なく、かつ、光増幅用ファイバ等を直接光ファ
イバカプラに接続できるので光損失を極めて低減するこ
とができる。

【００１８】図５は、図３の光ファイバ増幅器の光合分
波器２の部分を変形した第２実施例の光ファイバ増幅器
を示す図である。なお、図３の光ファイバ増幅器と同様
の部分には同一の符号を付して説明を省略する。光合分
波器１０２は、第３および第４の光ファイバカプラ１２
１、１２２から構成される。第３の光ファイバカプラ１
２１は、図３の第２の光ファイバカプラ２２と同一の構
造を有し、第４の光ファイバカプラ１２２は、図３の第
１の光ファイバカプラ２１と同一の構造を有する。

【００１９】図５の光ファイバ増幅器の動作について簡
単に説明する。励起光源４から端子＃１を介して入射し
た第１の波長λ₁ の励起光は、第３の光ファイバカプラ
１２１に入射してここで１／２に分岐される。第３の光
ファイバカプラ１２１で分岐された励起光の一方は、第
４の光ファイバカプラ１２２によって、端子＃２から入
射した第２の波長λ₂ の信号光と合波される。これら励
起光および信号光は端子＃３から出射する。一方、第３
の光ファイバカプラ１２１で分岐された励起光の他方は
端子＃４から出射する。つまり、端子＃３と端子＃４に
結合された励起光は、光増幅用ファイバ６を双方向から
励起する。また、端子＃３に結合された信号光は、光増
幅用ファイバ６を通過して増幅された後、再び端子＃４
に入射する。この励起された信号光は第３の光ファイバ
カプラ１２１を逆方向に通過して端子＃５から出射され
る。

【００２０】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば光ファイバカプラとして、マルチコア型
の光ファイバや研磨・接合型の光ファイバを使用するこ
とができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる光
合分波器では、上記第１および第２の光ファイバカプラ
に励起光である第１の波長の光と信号光である第２の波
長の光とを入射させて、その第１の出射光を光増幅用フ
ァイバの一端に供給し、その第２の出射光を光増幅用フ
ァイバの他端に供給すれば、励起光である第１の波長の
光を光増幅用ファイバの両端から所定の比率で供給し、
かつ、信号光である第２の波長の光を光増幅用ファイバ
の一端から供給することになる。この結果、単一の励起
光源で双方向励起が可能な光ファイバ増幅器であって、
光損失が少なく小型化可能な双方向励起型の光ファイバ
増幅器を提供することができる。さらに、光ファイバカ
プラを用いて光合分波器を構成しているので、光合分波
器を極めて小型で損失の少ないものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】双方向励起型の光ファイバ増幅器の従来例の
図。

【図２】図１の光ファイバ増幅器の改良案の図。

【図３】第１実施例に係る光ファイバ増幅器の構成図。

【図４】第１および第２の光フィルタ４の光透過反射特
性の図。

【図５】第２実施例に係る光ファイバ増幅器の構成図。

【符号の説明】

２…光合分波器、４…単一の励起光源、６…光増幅用フ
ァイバ、２１…第１の光ファイバカプラ、２２…第２の
光ファイバカプラ、１２１…第３の光ファイバカプラ、
１２２…第４の光ファイバカプラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射した第１及び第２の波長の光を合波
   する第１の光ファイバカプラと、 前記第１の光ファイバカプラによって合波された前記第
   １及び第２の波長の光のうち、該第１の波長の光の所定
   成分を第１の出射光として出力するとともに、該第１の
   波長の光の該所定成分の残りの成分と該第２の波長の光
   とを第２の出射光として出力する第２の光ファイバカプ
   ラと、 を備える光合分波器。
2. 【請求項２】 入射した第１の波長の光の所定成分を第
   １の出射光として出力するとともに、該第１の波長の光
   の該所定成分の残りの成分を前記第１の出射光から分岐
   する第３の光ファイバカプラと、 入射した第２の波長の光と前記第３の光ファイバカプラ
   によって分岐された前記第１の波長の光の前記所定成分
   の残りの成分とを合波して第２の出射光として出力する
   第４の光ファイバカプラと、 を備える光合分波器。
3. 【請求項３】 前記第１の波長の光を発生する単一の励
   起光源と、 前記第１の波長の光によって励起された場合に、入射す
   る前記第２の波長の光を増幅する光増幅用ファイバと、 前記第１の出射光を前記光増幅用ファイバの一端に供給
   するとともに、前記第２の出射光を前記光増幅用ファイ
   バの他端に供給する請求項１または請求項２のいずれか
   一項記載の光合分波器と、 を備える光ファイバ増幅器。