JPH05152655A - 光フアイバ増幅器 - Google Patents
光フアイバ増幅器Info
- Publication number
- JPH05152655A JPH05152655A JP31696491A JP31696491A JPH05152655A JP H05152655 A JPH05152655 A JP H05152655A JP 31696491 A JP31696491 A JP 31696491A JP 31696491 A JP31696491 A JP 31696491A JP H05152655 A JPH05152655 A JP H05152655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- optical fiber
- doped
- fiber
- glass
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Pr3+ドープ光ファイバ増幅器の励起波長を
通常の半導体レーザで励起可能な波長帯に移動させて、
小型で実用性のある1.3μm帯用光ファイバ増幅器を
得る。 【構成】 光ファイバとしてPr3+およびYb3+をコア
中にドープし、一端面に第1のレーザミラー7を、他端
面に第2のレーザミラー8を設けた赤外ファイバを増幅
用ファイバ4として用い、波長800〜980nmの励
起光源1を用いて、該赤外ファイバ4を励起する。
通常の半導体レーザで励起可能な波長帯に移動させて、
小型で実用性のある1.3μm帯用光ファイバ増幅器を
得る。 【構成】 光ファイバとしてPr3+およびYb3+をコア
中にドープし、一端面に第1のレーザミラー7を、他端
面に第2のレーザミラー8を設けた赤外ファイバを増幅
用ファイバ4として用い、波長800〜980nmの励
起光源1を用いて、該赤外ファイバ4を励起する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、波長1.3μm帯で動
作する光通信用半導体レーザ励起光ファイバ増幅器に関
するものである。
作する光通信用半導体レーザ励起光ファイバ増幅器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオ
ン、特にEr3+イオンをドープし4f殻内遷移の誘導放
出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ、
1.5μm帯の光通信システムへの応用が進められてい
る。希土類ドープ光ファイバ増幅器は、高利得で且つ偏
波に依存しない利得特性を有し、また低い雑音指数及び
広帯域な波長特性を有するため、光通信システムにおけ
る応用が魅力あるものとなっている。
ン、特にEr3+イオンをドープし4f殻内遷移の誘導放
出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ、
1.5μm帯の光通信システムへの応用が進められてい
る。希土類ドープ光ファイバ増幅器は、高利得で且つ偏
波に依存しない利得特性を有し、また低い雑音指数及び
広帯域な波長特性を有するため、光通信システムにおけ
る応用が魅力あるものとなっている。
【0003】一方、石英系光ファイバの波長分散が零と
なる1.3μm帯は、1.5μm帯と並んで光通信では
重要な波長帯であり、この1.3μm帯で動作する光フ
ァイバ増幅器の研究がNd3+イオンをドープした石英系
光ファイバやフッ化物系光ファイバを用いて行われてき
た。しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用さ
れる1.31μmではNd3+イオンのExcited State Ab
sorption(ESA)が大きいため、例えば、W.J.Minisca1(0,
L.J.Andrews,B.A.Thompson,R.S.Quiby,L.J.B.Vacha and
M,G,Drexhage,“Electron.Lett.”1Vol 24,1988,P.28)
又はY.Miyajima,T.Komukai,Y.Sugawa and Y.Katsuyama,
“Technica1 Digest Optica Fiber Communition Conter
enie’90 San Francisco”(1990,PD16)等に記載されて
いるように光増幅が確認されていない。
なる1.3μm帯は、1.5μm帯と並んで光通信では
重要な波長帯であり、この1.3μm帯で動作する光フ
ァイバ増幅器の研究がNd3+イオンをドープした石英系
光ファイバやフッ化物系光ファイバを用いて行われてき
た。しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用さ
れる1.31μmではNd3+イオンのExcited State Ab
sorption(ESA)が大きいため、例えば、W.J.Minisca1(0,
L.J.Andrews,B.A.Thompson,R.S.Quiby,L.J.B.Vacha and
M,G,Drexhage,“Electron.Lett.”1Vol 24,1988,P.28)
又はY.Miyajima,T.Komukai,Y.Sugawa and Y.Katsuyama,
“Technica1 Digest Optica Fiber Communition Conter
enie’90 San Francisco”(1990,PD16)等に記載されて
いるように光増幅が確認されていない。
【0004】このような状況から1.31μmで増幅作
用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれてお
り、その候補の一つとして、Y.Ohishi,T.Kanamori.T.Ki
tagawa,S.Takahashi,E.Snitzer and G.H,Sige1 Jr “Te
chnica1 Digest Optica1 FiberCommunication conteren
ce’91 San Diego”(1991,PD2)において、ZrF4系の
フッ化物ガラスをホスト材料としてPr3+をドープした
光ファイバを用いた光ファイバ増幅器が提案されてい
る。この光ファイバ増幅器は図2に示すPr3+イオンの
エルネギダイヤグラムからわかるようにPr3+イオンの
G4→3H5遷移の誘導放出を利用したものである。
用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれてお
り、その候補の一つとして、Y.Ohishi,T.Kanamori.T.Ki
tagawa,S.Takahashi,E.Snitzer and G.H,Sige1 Jr “Te
chnica1 Digest Optica1 FiberCommunication conteren
ce’91 San Diego”(1991,PD2)において、ZrF4系の
フッ化物ガラスをホスト材料としてPr3+をドープした
光ファイバを用いた光ファイバ増幅器が提案されてい
る。この光ファイバ増幅器は図2に示すPr3+イオンの
エルネギダイヤグラムからわかるようにPr3+イオンの
G4→3H5遷移の誘導放出を利用したものである。
【0005】ところで、光ファイバ増幅器を光通信シス
テムで使用する場合、構成を小型にするため半導体レー
ザで励起することが不可欠であるが、Pr3+ドープファ
イバ増幅器の励起波長である1.017μmで発振する
高出力で安定な半導体レーザが入手が困難であるため、
Pr3+ドープファイバ増幅器を光通信システム中で実際
に応用することは難しい状況にあった。
テムで使用する場合、構成を小型にするため半導体レー
ザで励起することが不可欠であるが、Pr3+ドープファ
イバ増幅器の励起波長である1.017μmで発振する
高出力で安定な半導体レーザが入手が困難であるため、
Pr3+ドープファイバ増幅器を光通信システム中で実際
に応用することは難しい状況にあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、Pr3+ドープ光ファイバ増幅器の励起波長を
通常の半導体レーザで励起可能な波長帯に移動させて、
小型で実用性のある1.3μm帯用Pr3+ドープ光ファ
イバ増幅器を提供することにある。
る課題は、Pr3+ドープ光ファイバ増幅器の励起波長を
通常の半導体レーザで励起可能な波長帯に移動させて、
小型で実用性のある1.3μm帯用Pr3+ドープ光ファ
イバ増幅器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、光ファイ
バとして、Pr3+およびYb3+をコア中にドープし、一
端面に第1のレーザミラーを、他端面に第2のレーザミ
ラーを設けた赤外ファイバを用い、励起光として波長8
00〜980mmの光を用いることで解決される。
バとして、Pr3+およびYb3+をコア中にドープし、一
端面に第1のレーザミラーを、他端面に第2のレーザミ
ラーを設けた赤外ファイバを用い、励起光として波長8
00〜980mmの光を用いることで解決される。
【0008】以下、本発明を詳しく説明する。本発明
は、コア中にPr3+とともにYb3+をコドープし、Yb
3+の1.017μmのレーザ発振によりコア内のPr3+
を励起して1.3μm帯の増幅させることを主要な特徴
とする。Yb3+は、2F5/2→2F7/2遷移による発光を
0.9〜1.1μmにかけて有し、また、2F7/2−2F
5/2遷移による吸収を0.8〜0.98μmに持つた
め、この波長帯の光で励起し、1.107μmでレーザ
発振させることが可能である。また、0.8〜0.98
μmの波長域で発振する高出力な半導体レーザは入手可
能であり、コア中にPr3+およびYb3+をコドープした
ファイバの両端面にYb3+が1.07μmで発振するよ
うな第1および第2のレーザミラーを設け、0.8〜
0.98μmの波長で励起すれば、ファイバ内にとじこ
められているYb3+のレーザ発振光でPr3+が効率良く
励起されるため、1.3μm帯で動作する半導体レーザ
励起Pr3+ドープ光ファイバ増幅器を構成することがで
きる。
は、コア中にPr3+とともにYb3+をコドープし、Yb
3+の1.017μmのレーザ発振によりコア内のPr3+
を励起して1.3μm帯の増幅させることを主要な特徴
とする。Yb3+は、2F5/2→2F7/2遷移による発光を
0.9〜1.1μmにかけて有し、また、2F7/2−2F
5/2遷移による吸収を0.8〜0.98μmに持つた
め、この波長帯の光で励起し、1.107μmでレーザ
発振させることが可能である。また、0.8〜0.98
μmの波長域で発振する高出力な半導体レーザは入手可
能であり、コア中にPr3+およびYb3+をコドープした
ファイバの両端面にYb3+が1.07μmで発振するよ
うな第1および第2のレーザミラーを設け、0.8〜
0.98μmの波長で励起すれば、ファイバ内にとじこ
められているYb3+のレーザ発振光でPr3+が効率良く
励起されるため、1.3μm帯で動作する半導体レーザ
励起Pr3+ドープ光ファイバ増幅器を構成することがで
きる。
【0009】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。図1
は、本発明の光ファイバ増幅器の一実施例であり、図中
符号1は励起光源(発振波長840nmのAlGaAs
半導体レーザ)、2は信号光源(発振波長1.31μm
のDFBレーザ)、3は光カップラ、4は増幅用ファイ
バ、5は光ファイバピグテイル、6は光スペクトラムア
ナライザである。増幅用ファイバ4のコア径は2μm,
コア・クラッド間屈折率差は3.5%であり、コア中に
500ppmのPr3+と500ppmのYb3+とがコド
ープされており、長さは10mである。また、光カップ
ラ3と結合した増幅用ファイバ4の一端面には波長84
0nmで透過率99%以上で1000nm以上の波長域
で反射率99%以上の誘電体多層膜の第1のレーザミラ
ー7が設けられ、ファイバ4の他端面には、1.3μm
帯で透過率が99%以上、1050nm以下で、反射率
が90%の誘電体多層膜の第2のレーザミラー8が設け
られている。増幅用ファイバ4の素材はZrF4−Ba
F2−LaF3−YF3−LiF−NaF系ガラスであ
り、コアガラスとしては同ガラスにPbF2をドープし
たものを使用した。上記第1のレーザミラー7として
は、通常波長800〜980nmで透過率が高く、かつ
波長1000nm以上で反射率が高いレーザミラーが用
いられ、第2のレーザミラー8としては、波長1050
nm以下で反射率が高く、かつ1300nmは近で透過
率が高いものが用いられる。
は、本発明の光ファイバ増幅器の一実施例であり、図中
符号1は励起光源(発振波長840nmのAlGaAs
半導体レーザ)、2は信号光源(発振波長1.31μm
のDFBレーザ)、3は光カップラ、4は増幅用ファイ
バ、5は光ファイバピグテイル、6は光スペクトラムア
ナライザである。増幅用ファイバ4のコア径は2μm,
コア・クラッド間屈折率差は3.5%であり、コア中に
500ppmのPr3+と500ppmのYb3+とがコド
ープされており、長さは10mである。また、光カップ
ラ3と結合した増幅用ファイバ4の一端面には波長84
0nmで透過率99%以上で1000nm以上の波長域
で反射率99%以上の誘電体多層膜の第1のレーザミラ
ー7が設けられ、ファイバ4の他端面には、1.3μm
帯で透過率が99%以上、1050nm以下で、反射率
が90%の誘電体多層膜の第2のレーザミラー8が設け
られている。増幅用ファイバ4の素材はZrF4−Ba
F2−LaF3−YF3−LiF−NaF系ガラスであ
り、コアガラスとしては同ガラスにPbF2をドープし
たものを使用した。上記第1のレーザミラー7として
は、通常波長800〜980nmで透過率が高く、かつ
波長1000nm以上で反射率が高いレーザミラーが用
いられ、第2のレーザミラー8としては、波長1050
nm以下で反射率が高く、かつ1300nmは近で透過
率が高いものが用いられる。
【0010】励起光源1より840nmのレーザ光20
0mWを入射させると増幅用ファイバ4より波長1.0
17μmでのレーザ発振が確認できた。このとき、ファ
イバ両端面に施されたレーザミラー7,8の反射率が
1.017μmで高いため、1.017μmのレーザ光
はその一部がファイバ外に出射されるのみであり、ほと
んどのレーザパワーはファイバ4内にとじ込められる。
従って、コア内にドープされたPr3+は効率良くG4レ
ベルに励起される。信号光源2からの波長1.31μm
の信号光を光カップラ3を介して増幅用ファイバ4に入
射させ、励起光源1のオン/オフ時の出力信号光を光フ
ァイバピクテイル5を介して光スペクトルアナライザ6
に導き、その強度比より信号利得を求めた。200mW
の励起光(波長840nm)を入射したとき、20dB
の信号利得が得られた。
0mWを入射させると増幅用ファイバ4より波長1.0
17μmでのレーザ発振が確認できた。このとき、ファ
イバ両端面に施されたレーザミラー7,8の反射率が
1.017μmで高いため、1.017μmのレーザ光
はその一部がファイバ外に出射されるのみであり、ほと
んどのレーザパワーはファイバ4内にとじ込められる。
従って、コア内にドープされたPr3+は効率良くG4レ
ベルに励起される。信号光源2からの波長1.31μm
の信号光を光カップラ3を介して増幅用ファイバ4に入
射させ、励起光源1のオン/オフ時の出力信号光を光フ
ァイバピクテイル5を介して光スペクトルアナライザ6
に導き、その強度比より信号利得を求めた。200mW
の励起光(波長840nm)を入射したとき、20dB
の信号利得が得られた。
【0011】この実施例では、励起波長を840nmと
したが、励起波長は半導体レーザ励起可能な800〜9
80nmのいずれの波長を用いても良い。また、増幅用
ファイバ4のガラスとしてZrF4系のフッ化物ガラス
を用いたが、他のフッ化物ガラスたとえばInF3系,
ZrF2系,AlF3系ガラス(泉谷徹監修,“新しいガ
ラスとその物性”第16章,経営システム研究所発行、
1984年又はTomozawa and Doremus編“Treatise on
materiais science and Technology”volume26,第4
章.Academic Press,Inc.1985.又はAggorwal and
Lu編“Fluorideglass fiber optics”第1章 Academic
Press,Inc.1991等を参照)の赤外ガラスを用いても
良く、また、フッ化物ガラス以外にThCl4−PbC
l2−NaCl系等の塩化物ガラス、AgBr−PbB
r2−CsBr−CdBr2系の臭化物ガラス、Cd−B
aCl2−NaCl系,フッ化−塩化物ガラス,ZrB
r2−TlBr−TlI系の臭化−ヨウ化物ガラス
(“ニューガラスハンドブック”ニューガラスハンドブ
ック編集委員会編,丸善株式会社,1991年参照)又
はGe−S系,As−S系,Ge−P−S系,As−G
e−S系カルコゲナイドガラス等の赤外ガラスを用いて
も良く、ZrF4系ガラスに限定されるわけではない。
したが、励起波長は半導体レーザ励起可能な800〜9
80nmのいずれの波長を用いても良い。また、増幅用
ファイバ4のガラスとしてZrF4系のフッ化物ガラス
を用いたが、他のフッ化物ガラスたとえばInF3系,
ZrF2系,AlF3系ガラス(泉谷徹監修,“新しいガ
ラスとその物性”第16章,経営システム研究所発行、
1984年又はTomozawa and Doremus編“Treatise on
materiais science and Technology”volume26,第4
章.Academic Press,Inc.1985.又はAggorwal and
Lu編“Fluorideglass fiber optics”第1章 Academic
Press,Inc.1991等を参照)の赤外ガラスを用いても
良く、また、フッ化物ガラス以外にThCl4−PbC
l2−NaCl系等の塩化物ガラス、AgBr−PbB
r2−CsBr−CdBr2系の臭化物ガラス、Cd−B
aCl2−NaCl系,フッ化−塩化物ガラス,ZrB
r2−TlBr−TlI系の臭化−ヨウ化物ガラス
(“ニューガラスハンドブック”ニューガラスハンドブ
ック編集委員会編,丸善株式会社,1991年参照)又
はGe−S系,As−S系,Ge−P−S系,As−G
e−S系カルコゲナイドガラス等の赤外ガラスを用いて
も良く、ZrF4系ガラスに限定されるわけではない。
【0012】ファイバ材料として要求される条件は、P
r3+の1G4レベルがフォノン緩和によってクウェンチン
グされないようにそのフォノンエネルギが500cm-1
以下であることが望ましい。上記のガラスは全てこの条
件を満している。また、Pr3+の励起波長(1G4レベル
の位置)はZrF4系ガラス中では1.017μmであ
るが、他のガラス中ではそれは異なる波長に移動する。
しかし、ホストガラスが変っても励起波長は1.0から
1.05μmの間のいずれかの波長となる。したがって
ファイバのガラス系を変えた場合ファイバ両端面に設け
るレーザミラーの特性は、そのガラス系におけるPr3+
励起波長でYb3+が発振するように変化させれば良い。
r3+の1G4レベルがフォノン緩和によってクウェンチン
グされないようにそのフォノンエネルギが500cm-1
以下であることが望ましい。上記のガラスは全てこの条
件を満している。また、Pr3+の励起波長(1G4レベル
の位置)はZrF4系ガラス中では1.017μmであ
るが、他のガラス中ではそれは異なる波長に移動する。
しかし、ホストガラスが変っても励起波長は1.0から
1.05μmの間のいずれかの波長となる。したがって
ファイバのガラス系を変えた場合ファイバ両端面に設け
るレーザミラーの特性は、そのガラス系におけるPr3+
励起波長でYb3+が発振するように変化させれば良い。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光ファ
イバ増幅器にあっては、Pr3+とYb3+とをコドープし
た赤外ファイバを用いているので、Pr3+を励起する波
長を高出力半導体レーザが入手可能な800〜980n
mの波長に移動させることができ、半導体レーザ励起P
r3+ドープ光ファイバ増幅器を構成することが可能とな
る。従って、この増幅器を1.3μm帯の光通信システ
ムに導入すればシステムの高性能化,経済化ができると
いう利点がある。
イバ増幅器にあっては、Pr3+とYb3+とをコドープし
た赤外ファイバを用いているので、Pr3+を励起する波
長を高出力半導体レーザが入手可能な800〜980n
mの波長に移動させることができ、半導体レーザ励起P
r3+ドープ光ファイバ増幅器を構成することが可能とな
る。従って、この増幅器を1.3μm帯の光通信システ
ムに導入すればシステムの高性能化,経済化ができると
いう利点がある。
【図1】本発明の光ファイバ増幅器の一実施例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図2】Pr3+イオンのエネルギダイヤクラムである。
1 励起光源 2 信号光源 3 光カップラ 4 増幅用ファイバ 7 第1のレーザミラー 8 第2のレーザミラー
Claims (1)
- 【請求項1】 光により励起する増幅媒体としてコア中
に希土類イオンをドープした光ファイバを用いる光増幅
器において、 光ファイバとして、Pr3+およびYb3+をコア中にドー
プし、一端面に第1のレーザミラーを、他端面に第2の
レーザミラーを設けた赤外ファイバを用いてなり、励起
光として波長800〜980mmの光を用いることを特
徴とする光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31696491A JPH05152655A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31696491A JPH05152655A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152655A true JPH05152655A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18082904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31696491A Pending JPH05152655A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 光フアイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152655A (ja) |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP31696491A patent/JPH05152655A/ja active Pending
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