JPH0774414A - 複数の複コア・ファイバ部分を備えた広信号帯域のアクティブ光ファイバ光増幅器 - Google Patents
複数の複コア・ファイバ部分を備えた広信号帯域のアクティブ光ファイバ光増幅器Info
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- JPH0774414A JPH0774414A JP3016322A JP1632291A JPH0774414A JP H0774414 A JPH0774414 A JP H0774414A JP 3016322 A JP3016322 A JP 3016322A JP 1632291 A JP1632291 A JP 1632291A JP H0774414 A JPH0774414 A JP H0774414A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクティブ光ファイバを備えた光増幅器にお
いて、波長トレランスの大きなレーザ放出器を信号用レ
ーザ放出器として使用可能にする。 【構成】 所定の波長帯域内の伝送信号に関して動作す
る光ファイバ通信線等のための光増幅器に、エルビウム
をドーピングしたレーザ放出アクティブ光ファイバ
（６）を備える。アクティブ光ファイバ（６）は限られ
た長さの複数の複コア・ファイバ部分（１１）を有し、
各々の複コア・ファイバ部分（１１）は２本のコア（１
２，１３）を備え、それらのうちの第１コア（１２）
は、アクティブ光ファイバ（６）の残りの部分のコア
（１６）と、この光増幅器の入力部及び出力部を構成し
ている通信線光ファイバ（７）とに光接続されており、
また第２コア（１３）は、伝送波長とは異なる特定の波
長で第１コア（１２）に光結合されている。第２コア
（１３）は、ノイズを構成するエルビウムの自然放出光
を第１コア（１１）から除去する。
いて、波長トレランスの大きなレーザ放出器を信号用レ
ーザ放出器として使用可能にする。 【構成】 所定の波長帯域内の伝送信号に関して動作す
る光ファイバ通信線等のための光増幅器に、エルビウム
をドーピングしたレーザ放出アクティブ光ファイバ
（６）を備える。アクティブ光ファイバ（６）は限られ
た長さの複数の複コア・ファイバ部分（１１）を有し、
各々の複コア・ファイバ部分（１１）は２本のコア（１
２，１３）を備え、それらのうちの第１コア（１２）
は、アクティブ光ファイバ（６）の残りの部分のコア
（１６）と、この光増幅器の入力部及び出力部を構成し
ている通信線光ファイバ（７）とに光接続されており、
また第２コア（１３）は、伝送波長とは異なる特定の波
長で第１コア（１２）に光結合されている。第２コア
（１３）は、ノイズを構成するエルビウムの自然放出光
を第１コア（１１）から除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ放出作用を有す
るドーパント物質（不純物）を含有する光ファイバであ
って、この光ファイバ内へ送り込まれた信号を増幅する
と共に、自然放出によってこの光ファイバ内に発生する
不都合な波長を有する放射を除去するようにした光ファ
イバに関する。
るドーパント物質（不純物）を含有する光ファイバであ
って、この光ファイバ内へ送り込まれた信号を増幅する
と共に、自然放出によってこの光ファイバ内に発生する
不都合な波長を有する放射を除去するようにした光ファ
イバに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば希土類元素のイオン等の特定の物
質をそのコアにドーピングした光ファイバは、レーザ放
出源ないし光増幅器として用いるのに適した誘導放出特
性を有することが知られている。
質をそのコアにドーピングした光ファイバは、レーザ放
出源ないし光増幅器として用いるのに適した誘導放出特
性を有することが知られている。
【０００３】実際には、この種の光ファイバには特定の
波長の光源を付設するようにしており、この特定の波長
とは、ドーパント物質の原子を高エネルギの励起状態即
ちポンピング帯域へ引き上げることのできる波長であ
り、ドーパント物質の原子は、このポンピング帯域から
は、極めて短時間のうちに自然減衰によってレーザ放出
状態へ遷移し、そしてこのレーザ放出状態には比較的長
い時間留まっている。
波長の光源を付設するようにしており、この特定の波長
とは、ドーパント物質の原子を高エネルギの励起状態即
ちポンピング帯域へ引き上げることのできる波長であ
り、ドーパント物質の原子は、このポンピング帯域から
は、極めて短時間のうちに自然減衰によってレーザ放出
状態へ遷移し、そしてこのレーザ放出状態には比較的長
い時間留まっている。
【０００４】ある光ファイバが、放出エネルギ順位内の
励起状態（即ちレーザ放出状態）にある原子を多数含ん
でいるときに、その光ファイバの中を、そのレーザ放出
状態に対応した波長を有する光信号が通過すると、励起
状態にあった原子はその光信号のために、より下位のエ
ネルギ順位へ遷移し、この遷移の際に、その光信号と同
一波長の光を放出する。従って、この種の光ファイバを
使用して光信号を増幅することができる。
励起状態（即ちレーザ放出状態）にある原子を多数含ん
でいるときに、その光ファイバの中を、そのレーザ放出
状態に対応した波長を有する光信号が通過すると、励起
状態にあった原子はその光信号のために、より下位のエ
ネルギ順位へ遷移し、この遷移の際に、その光信号と同
一波長の光を放出する。従って、この種の光ファイバを
使用して光信号を増幅することができる。
【０００５】励起状態からの原子の減衰は、更に自然減
衰という形でも発生し、この自然減衰によって生じる放
出は、増幅された信号に対応した誘導放出に重なる、背
景ノイズを構成することになる。
衰という形でも発生し、この自然減衰によって生じる放
出は、増幅された信号に対応した誘導放出に重なる、背
景ノイズを構成することになる。
【０００６】ドーピングを施した光ファイバ、即ちアク
ティブ光ファイバの中へ光ポンピング・エネルギを送り
込んで光の放出を発生させると、そのドーパント物質に
特有の幾つかの波長で光の放出を得ることができ、これ
によって、その光ファイバの蛍光スペクトルが得られ
る。
ティブ光ファイバの中へ光ポンピング・エネルギを送り
込んで光の放出を発生させると、そのドーパント物質に
特有の幾つかの波長で光の放出を得ることができ、これ
によって、その光ファイバの蛍光スペクトルが得られ
る。
【０００７】以上に述べたタイプの光ファイバを用いて
光通信を行なう際には、信号増幅率を最大とし、しかも
それと共に高い信号−雑音比を得るために、通常、レー
ザ放出器で発生させた信号を使用し、そしてその信号の
波長は、使用しているドーパント物質を含有した光ファ
イバの蛍光スペクトル曲線のピークに対応する波長にし
ている。
光通信を行なう際には、信号増幅率を最大とし、しかも
それと共に高い信号−雑音比を得るために、通常、レー
ザ放出器で発生させた信号を使用し、そしてその信号の
波長は、使用しているドーパント物質を含有した光ファ
イバの蛍光スペクトル曲線のピークに対応する波長にし
ている。
【０００８】特に光通信の信号増幅のためには、コアに
エルビウム・イオン（Ｅｒ3+）をドーピングしたアクテ
ィブ光ファイバを用いるのが好都合である。しかしなが
らエルビウムの蛍光スペクトルは、その有用な波長帯域
においては放出ピークが極めて狭く、そのため伝送信号
の信号源には、特定の波長で動作するトレランスの小さ
なレーザ放出器を用いざるを得なくなっている。その原
因は、伝送信号の波長がそのトレランスの範囲外にある
場合には、その伝送信号の増幅が適切に行なわれない上
に、ピーク波長において強い自然放出が発生し、それ
が、伝送品質を著しく不利なものとする背景ノイズを構
成するということにある。
エルビウム・イオン（Ｅｒ3+）をドーピングしたアクテ
ィブ光ファイバを用いるのが好都合である。しかしなが
らエルビウムの蛍光スペクトルは、その有用な波長帯域
においては放出ピークが極めて狭く、そのため伝送信号
の信号源には、特定の波長で動作するトレランスの小さ
なレーザ放出器を用いざるを得なくなっている。その原
因は、伝送信号の波長がそのトレランスの範囲外にある
場合には、その伝送信号の増幅が適切に行なわれない上
に、ピーク波長において強い自然放出が発生し、それ
が、伝送品質を著しく不利なものとする背景ノイズを構
成するということにある。
【０００９】また他方では、上述の特性を備えたレーザ
放出器、即ち、エルビウムの放出ピークの波長で動作す
るレーザ放出器を製造するのは容易でなく、そのコスト
もかさむということがある。これに対して、通常の一般
的な工業製品の中にも、例えば半導体レーザ（Ｉｎ，Ｇ
ａ，Ａｓ）等のように、通信に用いるのに適した特性を
有するレーザ放出器があるのであるが、しかしながら、
この種のレーザ放出器は放出波長に関するトレランスが
相当に大きく、そのためこの種のレーザ放出器では、そ
の放出波長が上述のピーク波長になっているのは、多数
個の製品のうちのごく僅かなものだけでしかない。
放出器、即ち、エルビウムの放出ピークの波長で動作す
るレーザ放出器を製造するのは容易でなく、そのコスト
もかさむということがある。これに対して、通常の一般
的な工業製品の中にも、例えば半導体レーザ（Ｉｎ，Ｇ
ａ，Ａｓ）等のように、通信に用いるのに適した特性を
有するレーザ放出器があるのであるが、しかしながら、
この種のレーザ放出器は放出波長に関するトレランスが
相当に大きく、そのためこの種のレーザ放出器では、そ
の放出波長が上述のピーク波長になっているのは、多数
個の製品のうちのごく僅かなものだけでしかない。
【００１０】用途によっては、即ち、例えば海底通信線
等の用途では、特定の１つの波長値で動作する複数の伝
送信号用レーザ放出器を用いるという方法を採用するこ
とも不可能ではなく、そのためには例えば、市販されて
いる工業製品のレーザ放出器を多数用意し、それらのう
ちから細心の注意を払って、特定の波長値で動作する伝
送信号用レーザ放出器だけを選び出し、それによって、
光増幅器の光ファイバのレーザ放出ピークの狭い領域の
中に包含される放出波長を有する、レーザ放出器だけを
使用するようにすれば良い。しかしながらこのような方
法は、海底通信線等とは異なった種類の、例えば都市通
信線等のように、設置コストの抑制が特に重要な通信線
では、コスト的な面から採用不可能である。
等の用途では、特定の１つの波長値で動作する複数の伝
送信号用レーザ放出器を用いるという方法を採用するこ
とも不可能ではなく、そのためには例えば、市販されて
いる工業製品のレーザ放出器を多数用意し、それらのう
ちから細心の注意を払って、特定の波長値で動作する伝
送信号用レーザ放出器だけを選び出し、それによって、
光増幅器の光ファイバのレーザ放出ピークの狭い領域の
中に包含される放出波長を有する、レーザ放出器だけを
使用するようにすれば良い。しかしながらこのような方
法は、海底通信線等とは異なった種類の、例えば都市通
信線等のように、設置コストの抑制が特に重要な通信線
では、コスト的な面から採用不可能である。
【００１１】ここで一例を挙げるならば、エルビウムを
ドーピングして、そのエルビウムのレーザ放出を可能と
した光ファイバでは、その放出のピークは１５３６ナノ
メートル付近にあり、このピーク値から５ナノメートル
以内の領域においては、その放出は高い強度を持ってい
る。従ってこの光ファイバは、この波長領域内の信号を
増幅するために用いることができるものである。しかし
ながら、伝送信号発生用の市販の半導体レーザは、通常
は、その放出波長の値が１５２０ナノメートルから１５
７０ナノメートルまでの範囲に入るように作られてい
る。
ドーピングして、そのエルビウムのレーザ放出を可能と
した光ファイバでは、その放出のピークは１５３６ナノ
メートル付近にあり、このピーク値から５ナノメートル
以内の領域においては、その放出は高い強度を持ってい
る。従ってこの光ファイバは、この波長領域内の信号を
増幅するために用いることができるものである。しかし
ながら、伝送信号発生用の市販の半導体レーザは、通常
は、その放出波長の値が１５２０ナノメートルから１５
７０ナノメートルまでの範囲に入るように作られてい
る。
【００１２】従ってこの種の市販のレーザでは、その製
品のうちの多くは、エルビウムを利用した光増幅に適し
た波長領域からは外れており、そのため、上で説明した
タイプの、エルビウムを利用した光増幅器を装備した通
信線における通信信号発生用のレーザとしては使用する
ことができないということが分かる。
品のうちの多くは、エルビウムを利用した光増幅に適し
た波長領域からは外れており、そのため、上で説明した
タイプの、エルビウムを利用した光増幅器を装備した通
信線における通信信号発生用のレーザとしては使用する
ことができないということが分かる。
【００１３】しかしながら、エルビウムをドーピングし
た光ファイバは、その放出スペクトルの中の上述のピー
クに連続した波長領域が、略々一定の高い強度を有する
波長領域となっていることが知られている。この波長領
域は、この種の光ファイバに関係した上述の市販のレー
ザの放出波長の領域の大部分を包含するだけの、充分な
幅を持った領域である。ただし、この種の光ファイバに
おいては、放出の最大ピークから離れた波長で発生され
た信号は低い増幅率でしか増幅されず、一方、この種の
光ファイバ内では、スペクトルのピーク波長即ち１５３
６ナノメートルの放出を伴うレーザ放出状態からの自然
遷移が頻発し、それによって発生する背景ノイズがこの
光ファイバの長さ方向へ伝わる間に更に増幅され、そし
てそれが有効信号の上に重なることになる。
た光ファイバは、その放出スペクトルの中の上述のピー
クに連続した波長領域が、略々一定の高い強度を有する
波長領域となっていることが知られている。この波長領
域は、この種の光ファイバに関係した上述の市販のレー
ザの放出波長の領域の大部分を包含するだけの、充分な
幅を持った領域である。ただし、この種の光ファイバに
おいては、放出の最大ピークから離れた波長で発生され
た信号は低い増幅率でしか増幅されず、一方、この種の
光ファイバ内では、スペクトルのピーク波長即ち１５３
６ナノメートルの放出を伴うレーザ放出状態からの自然
遷移が頻発し、それによって発生する背景ノイズがこの
光ファイバの長さ方向へ伝わる間に更に増幅され、そし
てそれが有効信号の上に重なることになる。
【００１４】以上に説明したように、市販されているタ
イプの半導体レーザ放出器で発生した通信信号を、エル
ビウムをドーピングしたアクティブ光ファイバを用いて
増幅しようとした場合には、次のような必要が生じる。
即ち、このアクティブ光ファイバの長さ方向に発生する
エルビウムのピーク波長における自然放出を、フィルタ
リングして除去し、それによって、信号の増幅のための
ポンピング・エネルギが、不都合な波長の自然放出によ
って奪われてしまうことのないようにし、またその放出
が信号に重なることのないようにすることが必要とな
る。
イプの半導体レーザ放出器で発生した通信信号を、エル
ビウムをドーピングしたアクティブ光ファイバを用いて
増幅しようとした場合には、次のような必要が生じる。
即ち、このアクティブ光ファイバの長さ方向に発生する
エルビウムのピーク波長における自然放出を、フィルタ
リングして除去し、それによって、信号の増幅のための
ポンピング・エネルギが、不都合な波長の自然放出によ
って奪われてしまうことのないようにし、またその放出
が信号に重なることのないようにすることが必要とな
る。
【００１５】そのようにするための方法として、伝送信
号並びにポンピング・エネルギを送り込むためのコア
と、それとは別の光吸収性ドーパントを含有させたコア
との、２本のコア有するアクティブ光ファイバを用いる
という方法がある。これら２本のコアが自然放出のピー
ク波長において光結合しているようにしておけば、自然
放出は第１のコアから第２のコアへ伝達され、しかも伝
達された自然放出はこの第２のコアで吸収されるため、
再び第１のコアへ戻って伝送波長に重なることはない。
号並びにポンピング・エネルギを送り込むためのコア
と、それとは別の光吸収性ドーパントを含有させたコア
との、２本のコア有するアクティブ光ファイバを用いる
という方法がある。これら２本のコアが自然放出のピー
ク波長において光結合しているようにしておけば、自然
放出は第１のコアから第２のコアへ伝達され、しかも伝
達された自然放出はこの第２のコアで吸収されるため、
再び第１のコアへ戻って伝送波長に重なることはない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】この種のアクティブ光
ファイバは、本出願人によるイタリア特許出願公開公報
第２２６５４−Ａ／８９号に記載されており、そのアク
ティブ光ファイバは、不都合な波長を効果的にフィルタ
リングして除去する性能を有するものであるが、しかし
ながら、その光ファイバが機械的応力ないしは熱応力に
さらされるような用途においては、また特にねじれ状態
にさらされるような用途においては、２本のコアの間の
光結合特性が変化してしまい、それによって第２のコア
である吸収性コアへ伝達される波長の値が変わってしま
うことがあった。
ファイバは、本出願人によるイタリア特許出願公開公報
第２２６５４−Ａ／８９号に記載されており、そのアク
ティブ光ファイバは、不都合な波長を効果的にフィルタ
リングして除去する性能を有するものであるが、しかし
ながら、その光ファイバが機械的応力ないしは熱応力に
さらされるような用途においては、また特にねじれ状態
にさらされるような用途においては、２本のコアの間の
光結合特性が変化してしまい、それによって第２のコア
である吸収性コアへ伝達される波長の値が変わってしま
うことがあった。
【００１７】斯かる状況下における課題は、次のよう
な、光増幅器に用いるアクティブ光ファイバを利用可能
とすることにある。即ちそのアクティブ光ファイバは、
市販されているタイプの伝送信号用レーザ放出器に組み
合わせて使用することができ、しかも、その種のレーザ
放出器に対して高度の品質的条件を課することがなく、
更には、光増幅器を構成する際にその光ファイバに加わ
る変形応力ないし変形状態、あるいは、その光増幅器を
通信線中に配設する段階や、その光増幅器が通信線中に
おいて実際に動作する段階において発生する変形応力な
いし変形状態の影響を、実質的に受けることのないアク
ティブ光ファイバである。
な、光増幅器に用いるアクティブ光ファイバを利用可能
とすることにある。即ちそのアクティブ光ファイバは、
市販されているタイプの伝送信号用レーザ放出器に組み
合わせて使用することができ、しかも、その種のレーザ
放出器に対して高度の品質的条件を課することがなく、
更には、光増幅器を構成する際にその光ファイバに加わ
る変形応力ないし変形状態、あるいは、その光増幅器を
通信線中に配設する段階や、その光増幅器が通信線中に
おいて実際に動作する段階において発生する変形応力な
いし変形状態の影響を、実質的に受けることのないアク
ティブ光ファイバである。
【００１８】本発明の目的は、次のような、ドーピング
を施した光ファイバを用いた光増幅器を提供することに
ある。即ちその光増幅器は、市販のレーザ放出器を使用
可能とする充分に広い波長領域において満足すべき増幅
作用を提供することができ、また、伝送信号に対して相
対的に高い強度の背景ノイズを構成する不都合な波長の
光ファイバの材質の自然放出を除去することができ、更
には、動作状態にある間これらの特性を安定して維持す
ることのできる、光増幅器である。
を施した光ファイバを用いた光増幅器を提供することに
ある。即ちその光増幅器は、市販のレーザ放出器を使用
可能とする充分に広い波長領域において満足すべき増幅
作用を提供することができ、また、伝送信号に対して相
対的に高い強度の背景ノイズを構成する不都合な波長の
光ファイバの材質の自然放出を除去することができ、更
には、動作状態にある間これらの特性を安定して維持す
ることのできる、光増幅器である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、伝送信
号と光ポンピング・エネルギとを単一の出光用ファイバ
の中へ多重化するのに適したダイクロイック結合器と、
該ダイクロイック結合器の該出光用ファイバに接続され
ると共に増幅された信号を受信及び送信するのに適した
通信線光ファイバに接続された蛍光ドーパント物質を含
有するアクティブ光ファイバとを備えた、所定の波長帯
域内の伝送信号に関して動作する光ファイバ通信線等の
ための広信号帯域光増幅器であって、前記アクティブ光
ファイバは複数の複コア・ファイバ部分を備えており、
それら複コア・ファイバ部分の各々は、２本のコアを有
する光ファイバから構成されており、それら２本のコア
のうちの第１コアは、このアクティブ光ファイバの残り
の部分のコアに光接続されており、また第２コアは、該
コアの端部において途切れており、更にそれら２本のコ
アは、前記第１コアのレーザ放出の波長領域の中に包含
され且つ伝送信号帯域とは異なる波長帯域において互い
に光結合されているようにしたことを特徴とする広信号
帯域光増幅器が提供される。
号と光ポンピング・エネルギとを単一の出光用ファイバ
の中へ多重化するのに適したダイクロイック結合器と、
該ダイクロイック結合器の該出光用ファイバに接続され
ると共に増幅された信号を受信及び送信するのに適した
通信線光ファイバに接続された蛍光ドーパント物質を含
有するアクティブ光ファイバとを備えた、所定の波長帯
域内の伝送信号に関して動作する光ファイバ通信線等の
ための広信号帯域光増幅器であって、前記アクティブ光
ファイバは複数の複コア・ファイバ部分を備えており、
それら複コア・ファイバ部分の各々は、２本のコアを有
する光ファイバから構成されており、それら２本のコア
のうちの第１コアは、このアクティブ光ファイバの残り
の部分のコアに光接続されており、また第２コアは、該
コアの端部において途切れており、更にそれら２本のコ
アは、前記第１コアのレーザ放出の波長領域の中に包含
され且つ伝送信号帯域とは異なる波長帯域において互い
に光結合されているようにしたことを特徴とする広信号
帯域光増幅器が提供される。
【００２０】好適実施例においては、前記アクティブ光
ファイバの前記複コア・ファイバ部分の前記第２コア
が、該アクティブ光ファイバのドーパントのレーザ放出
領域内において高い光吸収率を有するドーパントを含有
しており、更に、好適な構成として、前記第２コアの高
い光吸収率を有する前記ドーパントが、前記アクティブ
光ファイバ内に存在している蛍光物質と同じ物質から構
成されているようにしても良い。
ファイバの前記複コア・ファイバ部分の前記第２コア
が、該アクティブ光ファイバのドーパントのレーザ放出
領域内において高い光吸収率を有するドーパントを含有
しており、更に、好適な構成として、前記第２コアの高
い光吸収率を有する前記ドーパントが、前記アクティブ
光ファイバ内に存在している蛍光物質と同じ物質から構
成されているようにしても良い。
【００２１】前記複数の複コア・ファイバ部分の各々の
前記第１コアが蛍光ドーパントを含有しているようにし
ても良く、また、これと異なる構成として、前記複数の
複コア・ファイバ部分の各々の前記第１コアが蛍光ドー
パントを含有していないようにしても良い。
前記第１コアが蛍光ドーパントを含有しているようにし
ても良く、また、これと異なる構成として、前記複数の
複コア・ファイバ部分の各々の前記第１コアが蛍光ドー
パントを含有していないようにしても良い。
【００２２】いずれの場合にも好適な構成として、前記
アクティブ光ファイバ内に存在している前記蛍光ドーパ
ント物質が、少なくとも該アクティブ光ファイバの単コ
ア部分に含有されているものはエルビウムであるように
する構成がある。
アクティブ光ファイバ内に存在している前記蛍光ドーパ
ント物質が、少なくとも該アクティブ光ファイバの単コ
ア部分に含有されているものはエルビウムであるように
する構成がある。
【００２３】別実施例によれば、前記第２コア内に存在
している前記ドーパント物質が、チタン、バナジウム、
クロム、ないしは鉄の中から選んだ、少なくともその一
部が低原子価状態にある、スペクトルの全域に亙って高
い光吸収率を有する物質とすることができる。
している前記ドーパント物質が、チタン、バナジウム、
クロム、ないしは鉄の中から選んだ、少なくともその一
部が低原子価状態にある、スペクトルの全域に亙って高
い光吸収率を有する物質とすることができる。
【００２４】前記複数の複コア・ファイバ部分の各々の
長さは、選択されたコア間結合帯域で結合されている前
記２本のコアの間のうなり波長以上の長さとしている。
長さは、選択されたコア間結合帯域で結合されている前
記２本のコアの間のうなり波長以上の長さとしている。
【００２５】前記第２コアの高い光吸収率を有するドー
パントの成分と、前記第１及び第２コアの結合特性と
は、該第２コア内のクェンチング長さがそれら結合した
コアの間のうなり波長の１０分の１以下の長さとなるよ
うに相関させている。
パントの成分と、前記第１及び第２コアの結合特性と
は、該第２コア内のクェンチング長さがそれら結合した
コアの間のうなり波長の１０分の１以下の長さとなるよ
うに相関させている。
【００２６】本発明の具体的な一実施例においては、前
記第２コアが光吸収性ドーパントを含有しておらず、前
記複数の複コア・ファイバ部分の各々の長さが前記うな
り波長の整数倍にそのうなり波長の１０％相当のトレラ
ンスを加味した長さに等しいようにしている。
記第２コアが光吸収性ドーパントを含有しておらず、前
記複数の複コア・ファイバ部分の各々の長さが前記うな
り波長の整数倍にそのうなり波長の１０％相当のトレラ
ンスを加味した長さに等しいようにしている。
【００２７】また、前記アクティブ光ファイバの前記蛍
光ドーパントがエルビウムである場合には、前記２本の
コアを、１５３０ナノメートルから１５４０ナノメート
ルまでの間で互いに光結合させている。
光ドーパントがエルビウムである場合には、前記２本の
コアを、１５３０ナノメートルから１５４０ナノメート
ルまでの間で互いに光結合させている。
【００２８】また、前記複数の複コア・ファイバ部分の
各々の前記第１コアを、該ファイバ部分の外周面に対し
て同軸的に配置されたものとし、前記アクティブ光ファ
イバの該ファイバ部分以外のファイバ部分のコアと芯合
せし、且つこの光増幅器が接続されている前記通信線光
ファイバのコアと芯合せしており、一方、前記第２コア
を、その両端部がそれらファイバ部分のクラッディング
に臨んでいるようにしている。
各々の前記第１コアを、該ファイバ部分の外周面に対し
て同軸的に配置されたものとし、前記アクティブ光ファ
イバの該ファイバ部分以外のファイバ部分のコアと芯合
せし、且つこの光増幅器が接続されている前記通信線光
ファイバのコアと芯合せしており、一方、前記第２コア
を、その両端部がそれらファイバ部分のクラッディング
に臨んでいるようにしている。
【００２９】また、前記複コア・ファイバ部分の前記２
本のコアのうちの少なくとも前記第１コアは、伝送波長
並びにポンピング波長において単一モードの光伝搬を許
容するに適したものとしている。
本のコアのうちの少なくとも前記第１コアは、伝送波長
並びにポンピング波長において単一モードの光伝搬を許
容するに適したものとしている。
【００３０】また、前記アクティブ光ファイバが、２つ
の相前後する前記複コア・ファイバ部分の間に挟まれた
蛍光ドーパントを含有するファイバ部分を備えているよ
うにしており、このファイバ部分はその長さが、前記複
コア・ファイバ部分の前記２本のコアの間の結合波長に
おける最大達成可能利得が１５ｄＢになる長さ以下、そ
して好ましくは１ｄＢと５ｄＢとの間になる長さ以下の
長さであるようにしている。
の相前後する前記複コア・ファイバ部分の間に挟まれた
蛍光ドーパントを含有するファイバ部分を備えているよ
うにしており、このファイバ部分はその長さが、前記複
コア・ファイバ部分の前記２本のコアの間の結合波長に
おける最大達成可能利得が１５ｄＢになる長さ以下、そ
して好ましくは１ｄＢと５ｄＢとの間になる長さ以下の
長さであるようにしている。
【００３１】また、前記アクティブ光ファイバの少なく
とも一方の端部を、前記複コア・ファイバ部分で構成し
ている。
とも一方の端部を、前記複コア・ファイバ部分で構成し
ている。
【００３２】また、前記複コア・ファイバ部分を、円弧
状に機械的に曲げることによって前記２本のコアの間の
結合波長帯域の微細調節を可能とするものとしている。
状に機械的に曲げることによって前記２本のコアの間の
結合波長帯域の微細調節を可能とするものとしている。
【００３３】好ましい構成として、前記複数の複コア・
ファイバ部分の各々を、作動状態下において実質的に変
形不能であるように夫々の支持板に固定して束縛するよ
うにしている。
ファイバ部分の各々を、作動状態下において実質的に変
形不能であるように夫々の支持板に固定して束縛するよ
うにしている。
【００３４】更に加えて、前記複数の複コア・ファイバ
部分の各々を、前記２本のコアの間の結合波長帯域を所
望の波長帯域とする曲率状態で夫々の支持板に固定して
束縛するようにしている。
部分の各々を、前記２本のコアの間の結合波長帯域を所
望の波長帯域とする曲率状態で夫々の支持板に固定して
束縛するようにしている。
【００３５】
【実施例】通信用光ファイバの中の光信号を増幅するた
めには、光ファイバを利用した光増幅器を用いるのが好
都合である。その種の光増幅器の構成を、図１に模式的
に示した。同図において、引用符号１を付したのは通信
用光ファイバであり、この光ファイバ１の中を、信号発
生用レーザ放出器２によって発生された波長がλsの伝
送信号が送信されている。この伝送信号は、ある長さの
通信線を通過して減衰したならば、ダイクロイック結合
器３へ送り込まれ、そしてここで、ポンピング用レーザ
放出器５によって発生された波長がλp のポンピング信
号と結合されて単一の出光用光ファイバ４へ送出され
る。結合器３から延出しているこの出光用光ファイバ４
には、全体を６で示したアクティブ光ファイバを接続し
てある。このアクティブ光ファイバ６は信号を増幅する
ための増幅素子を構成しており、信号はここから通信線
の光ファイバ７へ送り込まれて、更に通信先へ向かって
伝搬して行く。
めには、光ファイバを利用した光増幅器を用いるのが好
都合である。その種の光増幅器の構成を、図１に模式的
に示した。同図において、引用符号１を付したのは通信
用光ファイバであり、この光ファイバ１の中を、信号発
生用レーザ放出器２によって発生された波長がλsの伝
送信号が送信されている。この伝送信号は、ある長さの
通信線を通過して減衰したならば、ダイクロイック結合
器３へ送り込まれ、そしてここで、ポンピング用レーザ
放出器５によって発生された波長がλp のポンピング信
号と結合されて単一の出光用光ファイバ４へ送出され
る。結合器３から延出しているこの出光用光ファイバ４
には、全体を６で示したアクティブ光ファイバを接続し
てある。このアクティブ光ファイバ６は信号を増幅する
ための増幅素子を構成しており、信号はここから通信線
の光ファイバ７へ送り込まれて、更に通信先へ向かって
伝搬して行く。
【００３６】この光増幅器の増幅素子を構成しているア
クティブ光ファイバ６を製作するには、本発明の好適実
施例によれば、コアにＥｒ2 Ｏ3 をドーピングして固溶
させた石英製の光ファイバを採用するのが好都合であ
り、そうすれば、エルビウムのレーザ遷移を利用した、
有利な伝送信号の増幅を行なうことができる。
クティブ光ファイバ６を製作するには、本発明の好適実
施例によれば、コアにＥｒ2 Ｏ3 をドーピングして固溶
させた石英製の光ファイバを採用するのが好都合であ
り、そうすれば、エルビウムのレーザ遷移を利用した、
有利な伝送信号の増幅を行なうことができる。
【００３７】図２は、この種のドーパントを含有した光
ファイバに関して、その光ファイバの石英構造の中に固
溶しているエルビウム・イオンが取り得るエネルギ状態
を、模式的に表わした図である。同図に示すように、こ
のアクティブ光ファイバの中へ、伝送信号の波長λs よ
り短い、ポンピング波長λp の光エネルギを送り込む
と、それによってこの光ファイバ内にドーパント物質と
して存在しているＥｒ3+イオンのうちの幾つかが、高エ
ネルギの励起状態８になり（この励起状態８の帯域を以
下ポンピング帯域という）、続いてそれらのイオンは自
然減衰によってこのポンピング帯域８から、レーザ放出
順位を成すエネルギ順位９へ遷移する。
ファイバに関して、その光ファイバの石英構造の中に固
溶しているエルビウム・イオンが取り得るエネルギ状態
を、模式的に表わした図である。同図に示すように、こ
のアクティブ光ファイバの中へ、伝送信号の波長λs よ
り短い、ポンピング波長λp の光エネルギを送り込む
と、それによってこの光ファイバ内にドーパント物質と
して存在しているＥｒ3+イオンのうちの幾つかが、高エ
ネルギの励起状態８になり（この励起状態８の帯域を以
下ポンピング帯域という）、続いてそれらのイオンは自
然減衰によってこのポンピング帯域８から、レーザ放出
順位を成すエネルギ順位９へ遷移する。
【００３８】Ｅｒ3+イオンは、このレーザ放出順位９に
は比較的長い間留まることができ、その後に、自然遷移
によって基底順位１０へ遷移する。
は比較的長い間留まることができ、その後に、自然遷移
によって基底順位１０へ遷移する。
【００３９】周知の如く、ポンピング帯域８からエネル
ギ順位９への遷移は熱の形を取った放出を伴い、この熱
は光ファイバの外へ放散される（これはフォノン的な放
射である）のに対して、順位９から基底順位１０への遷
移は光の放出を発生し、この光の波長はそのレーザ放出
のエネルギの値９に対応したものとなる。このレーザ放
出順位にあるイオンを大量に含む光ファイバの中を、そ
のレーザ放出順位に対応した波長を有する信号が通過し
たならば、その信号のために、影響を受けたイオンは自
然減衰を待つことなく、誘導遷移によってレーザ放出状
態から基底状態へ遷移する。その際に、カスケード効果
によって、このアクティブ光ファイバの出力部に、大き
く増幅された伝送信号の放出が発生する。
ギ順位９への遷移は熱の形を取った放出を伴い、この熱
は光ファイバの外へ放散される（これはフォノン的な放
射である）のに対して、順位９から基底順位１０への遷
移は光の放出を発生し、この光の波長はそのレーザ放出
のエネルギの値９に対応したものとなる。このレーザ放
出順位にあるイオンを大量に含む光ファイバの中を、そ
のレーザ放出順位に対応した波長を有する信号が通過し
たならば、その信号のために、影響を受けたイオンは自
然減衰を待つことなく、誘導遷移によってレーザ放出状
態から基底状態へ遷移する。その際に、カスケード効果
によって、このアクティブ光ファイバの出力部に、大き
く増幅された伝送信号の放出が発生する。
【００４０】伝送信号が存在していない場合には、各々
の物質に特有の不連続な値を取る、複数のレーザ放出状
態からの自然減衰によって、周波数の異なる複数のピー
クを持つ輝度が発生する。それら複数のピークは取り得
る複数のエネルギ順位に対応したものである。特に、光
増幅器に用いるのに適したＥｒ3+イオンをドーピングし
たＳｉ／Ａｌ型、ないしはＳｉ／Ｇｅ型の光ファイバ
は、図３に示すように、波長が１５３６ナノメートルの
位置に高強度の放出ピークを持ち、またそれと共に、こ
のピーク波長より波長が長い１５６０ナノメートルまで
の領域が、あいかわらず強度は高いが、ただしピーク領
域の強度よりは低い強度の領域となっている。
の物質に特有の不連続な値を取る、複数のレーザ放出状
態からの自然減衰によって、周波数の異なる複数のピー
クを持つ輝度が発生する。それら複数のピークは取り得
る複数のエネルギ順位に対応したものである。特に、光
増幅器に用いるのに適したＥｒ3+イオンをドーピングし
たＳｉ／Ａｌ型、ないしはＳｉ／Ｇｅ型の光ファイバ
は、図３に示すように、波長が１５３６ナノメートルの
位置に高強度の放出ピークを持ち、またそれと共に、こ
のピーク波長より波長が長い１５６０ナノメートルまで
の領域が、あいかわらず強度は高いが、ただしピーク領
域の強度よりは低い強度の領域となっている。
【００４１】１５３６ナノメートルの、Ｅｒ3+の放出ピ
ークに対応した波長の光信号がこの光ファイバに送り込
まれているときには、その信号の大きな増幅が行なわれ
ている一方で、エルビウムの自然放出に起因する背景ノ
イズは抑制されたままの状態になっている。このように
なるため、この光ファイバは、この波長の信号を増幅す
るための光増幅器に用いるのに適したものとなってい
る。
ークに対応した波長の光信号がこの光ファイバに送り込
まれているときには、その信号の大きな増幅が行なわれ
ている一方で、エルビウムの自然放出に起因する背景ノ
イズは抑制されたままの状態になっている。このように
なるため、この光ファイバは、この波長の信号を増幅す
るための光増幅器に用いるのに適したものとなってい
る。
【００４２】信号を発生させるためのレーザとして手軽
に使用することのできる市販のレーザに、（Ｉｎ，Ｇ
ａ，Ａｓ）型の半導体レーザがある。この型のレーザに
特有の放出帯域は１．５２マイクロメートルから１．５
７マイクロメートルまでとなっている。このように幅の
ある放出帯域となっているということは、この型のレー
ザの製作技術がそれ程の水準には達しておらず、即ち、
製造した個々の製品の全てについて、それが放出する伝
送信号の周波数が、増幅素子として使用されているエル
ビウムをドーピングした光ファイバの放出ピークに対応
した特定の周波数の値となることを、補償できる水準に
はないということを意味している。実際に製造されてい
る製品の大多数は、むしろ、この光ファイバの放出曲線
の、上述の放出ピークに隣接した部分の波長の信号を発
生するものとなっている。
に使用することのできる市販のレーザに、（Ｉｎ，Ｇ
ａ，Ａｓ）型の半導体レーザがある。この型のレーザに
特有の放出帯域は１．５２マイクロメートルから１．５
７マイクロメートルまでとなっている。このように幅の
ある放出帯域となっているということは、この型のレー
ザの製作技術がそれ程の水準には達しておらず、即ち、
製造した個々の製品の全てについて、それが放出する伝
送信号の周波数が、増幅素子として使用されているエル
ビウムをドーピングした光ファイバの放出ピークに対応
した特定の周波数の値となることを、補償できる水準に
はないということを意味している。実際に製造されてい
る製品の大多数は、むしろ、この光ファイバの放出曲線
の、上述の放出ピークに隣接した部分の波長の信号を発
生するものとなっている。
【００４３】この型のレーザ放出器によって発生された
信号は、上述の種類の、Ｅｒ3+をドーピングした光ファ
イバの光増幅器では、充分な利得をもって増幅すること
ができない。その理由は、そのアクティブ光ファイバへ
送り込まれるポンピング・エネルギは、その大部分が背
景ノイズの増幅に使われてしまうからであり、この背景
ノイズは、光増幅器のそのアクティブ光ファイバそれ自
体の内部において、エルビウムの自然放出によって、１
５３６ナノメートルの波長で発生されるものである。
信号は、上述の種類の、Ｅｒ3+をドーピングした光ファ
イバの光増幅器では、充分な利得をもって増幅すること
ができない。その理由は、そのアクティブ光ファイバへ
送り込まれるポンピング・エネルギは、その大部分が背
景ノイズの増幅に使われてしまうからであり、この背景
ノイズは、光増幅器のそのアクティブ光ファイバそれ自
体の内部において、エルビウムの自然放出によって、１
５３６ナノメートルの波長で発生されるものである。
【００４４】従って、上述の型のレーザ放出器は、それ
らを安価に利用できるようにするために製造トレランス
範囲を充分に大きく設定してあるのであるが、そのよう
な大きな製造トレランス範囲内にあるそれらレーザ放出
器を許容できる方法で、それらレーザ放出器を、エルビ
ウムをドーピングしたファイバを使用した光増幅器と組
合せて使用可能とするために、また一般的に、特定の型
の信号用レーザ放出器を、レーザ放出状態からの自然遷
移に起因する高い背景ノイズを発生する蛍光ドーパント
と組合せて使用し得るようにするために、本発明では、
図４に示したアクティブ光ファイバを使用するようにし
ている。このアクティブ光ファイバは、１つの外周クラ
ッディング１４で囲繞した２本のコア１２と１３を備え
た複コア・ファイバ部分１１を複数含んでおり、それら
複数の複コア・ファイバ部分１１と複数の単コア・ファ
イバ部分１５とを、交互に接続したものとなっている。
らを安価に利用できるようにするために製造トレランス
範囲を充分に大きく設定してあるのであるが、そのよう
な大きな製造トレランス範囲内にあるそれらレーザ放出
器を許容できる方法で、それらレーザ放出器を、エルビ
ウムをドーピングしたファイバを使用した光増幅器と組
合せて使用可能とするために、また一般的に、特定の型
の信号用レーザ放出器を、レーザ放出状態からの自然遷
移に起因する高い背景ノイズを発生する蛍光ドーパント
と組合せて使用し得るようにするために、本発明では、
図４に示したアクティブ光ファイバを使用するようにし
ている。このアクティブ光ファイバは、１つの外周クラ
ッディング１４で囲繞した２本のコア１２と１３を備え
た複コア・ファイバ部分１１を複数含んでおり、それら
複数の複コア・ファイバ部分１１と複数の単コア・ファ
イバ部分１５とを、交互に接続したものとなっている。
【００４５】複数の複コア・ファイバ部分１１の各々に
おいて、そのコア１２は、その複コア・ファイバ部分１
１に続く単コア・ファイバ部分１５のコア１６に接続さ
れており、そして更にこのアクティブ光ファイバの全体
の両端においては、そのコア１２は、夫々、ダイクロイ
ック結合器から延出している光ファイバ４と、通信線の
光ファイバ７とに接続されている。従ってコア１２は、
伝送信号を伝達するコアである。第２のコアであるコア
１３は、各々の複コア・ファイバ部分１１の両端におい
て途切れており、それから先には接続されていない。
おいて、そのコア１２は、その複コア・ファイバ部分１
１に続く単コア・ファイバ部分１５のコア１６に接続さ
れており、そして更にこのアクティブ光ファイバの全体
の両端においては、そのコア１２は、夫々、ダイクロイ
ック結合器から延出している光ファイバ４と、通信線の
光ファイバ７とに接続されている。従ってコア１２は、
伝送信号を伝達するコアである。第２のコアであるコア
１３は、各々の複コア・ファイバ部分１１の両端におい
て途切れており、それから先には接続されていない。
【００４６】複コア・ファイバ部分１１の２本のコア１
２と１３とは、次のように作られたものとしてある。即
ち、コア１２の内部の光伝搬定数β1 と、コア１３の内
部の光伝搬定数β2 （波長に対するそれら光伝搬定数の
変化を表わす曲線を、図６に例示してある）を適宜定め
ることによって、蛍光ドーパントの最大放出ピークの波
長（特にエルビウムの場合には１５３６ナノメートル）
並びにその近傍のλ1からλ2 までの波長範囲におい
て、それら２本のコア１２と１３とが光結合した状態に
あるようにしたものである。このλ1 からλ2 までの波
長範囲の幅は、曲線β1 とβ2 の、それらの交点近傍に
おける傾きによって定まり、また更に、その波長範囲の
幅は、図３に示した、背景ノイズを発生する放出ピーク
それ自体の波長範囲の幅に対応したものでもある。
２と１３とは、次のように作られたものとしてある。即
ち、コア１２の内部の光伝搬定数β1 と、コア１３の内
部の光伝搬定数β2 （波長に対するそれら光伝搬定数の
変化を表わす曲線を、図６に例示してある）を適宜定め
ることによって、蛍光ドーパントの最大放出ピークの波
長（特にエルビウムの場合には１５３６ナノメートル）
並びにその近傍のλ1からλ2 までの波長範囲におい
て、それら２本のコア１２と１３とが光結合した状態に
あるようにしたものである。このλ1 からλ2 までの波
長範囲の幅は、曲線β1 とβ2 の、それらの交点近傍に
おける傾きによって定まり、また更に、その波長範囲の
幅は、図３に示した、背景ノイズを発生する放出ピーク
それ自体の波長範囲の幅に対応したものでもある。
【００４７】２本のコア１２と１３との間の好適な光結
合範囲を例示するならば、例えばコア１６のドーパント
にエルビウムを使用している場合には、λ1 ＝１５３０
ナノメートルから、λ2 ＝２５４０ナノメートルまでの
範囲とすることができる。
合範囲を例示するならば、例えばコア１６のドーパント
にエルビウムを使用している場合には、λ1 ＝１５３０
ナノメートルから、λ2 ＝２５４０ナノメートルまでの
範囲とすることができる。
【００４８】このようにすることによって、コア１２の
中を伝送信号と共に伝搬する一方でエルビウムの自然放
出に起因する背景ノイズの大部分を構成する、その波長
が約１５３６ナノメートルの光が、コア１２からコア１
３へ周期的に伝達されるようになる。この光の伝達は、
光結合の周知の法則に従って行なわれ、その法則は、例
えば、１９８５年１月刊、アメリカ光学会ジャーナル
（the Journal of The Optical Society of America, A
/Vol. 2, No.1 January 1985）の、第８４頁〜第９０頁
に記載されている。
中を伝送信号と共に伝搬する一方でエルビウムの自然放
出に起因する背景ノイズの大部分を構成する、その波長
が約１５３６ナノメートルの光が、コア１２からコア１
３へ周期的に伝達されるようになる。この光の伝達は、
光結合の周知の法則に従って行なわれ、その法則は、例
えば、１９８５年１月刊、アメリカ光学会ジャーナル
（the Journal of The Optical Society of America, A
/Vol. 2, No.1 January 1985）の、第８４頁〜第９０頁
に記載されている。
【００４９】図７に示すように、２本のコアの間の光結
合波長に等しい波長を持つ光エネルギは、略々正弦波状
の分配曲線に従ってそれら２本のコアの間で分配され、
光ファイバの長さ方向のある点において一方のコアが１
００％に達したならば、そこからうなり波長として知ら
れている距離ＬB だけ離れた点において、他方のコアが
１００％となる。ただし、この光ファイバの一般的な部
分においては、光エネルギはこの光ファイバの２本のコ
アの間で分配されている。
合波長に等しい波長を持つ光エネルギは、略々正弦波状
の分配曲線に従ってそれら２本のコアの間で分配され、
光ファイバの長さ方向のある点において一方のコアが１
００％に達したならば、そこからうなり波長として知ら
れている距離ＬB だけ離れた点において、他方のコアが
１００％となる。ただし、この光ファイバの一般的な部
分においては、光エネルギはこの光ファイバの２本のコ
アの間で分配されている。
【００５０】一方、コア１２の中の伝送信号は、２本の
コア１２と１３の間の光結合が生じる波長とは異なった
波長λs （例えば１５５０ナノメートル）を持ってお
り、そのためこの伝送信号は、コア１２の中に閉じ込め
られたままであって、コア１３へ伝達されることはな
い。同様にして、結合器３によってコア１６へ供給され
るポンピング光（その波長λp は、例えば９８０ナノメ
ートル、あるいは５４０ナノメートル等である）も、そ
の光伝搬定数が、複コア・ファイバ部分１１においてコ
ア１３の中へ進入することができない値となっており、
そのためコア１３の中にポンピング・エネルギが存在す
ることはないようになっている。
コア１２と１３の間の光結合が生じる波長とは異なった
波長λs （例えば１５５０ナノメートル）を持ってお
り、そのためこの伝送信号は、コア１２の中に閉じ込め
られたままであって、コア１３へ伝達されることはな
い。同様にして、結合器３によってコア１６へ供給され
るポンピング光（その波長λp は、例えば９８０ナノメ
ートル、あるいは５４０ナノメートル等である）も、そ
の光伝搬定数が、複コア・ファイバ部分１１においてコ
ア１３の中へ進入することができない値となっており、
そのためコア１３の中にポンピング・エネルギが存在す
ることはないようになっている。
【００５１】コア１３には、このコア１３の屈折率分布
を所望の分布とするためのドーパントに加えて、更に、
スペクトルの全域に亙って高い光吸収率を有するか、あ
るいは少なくとも、前述の如くノイズ発生源であるコア
１６のドーパントの、その放出ピークにおいて高い光吸
収率を有する材料から成るドーパントを、併せて含有す
るものとするのが好ましい。特に、レーザ・ドーパント
としてエルビウムが用いられている場合には、少なくと
もその約１５３６ナノメートルのピークにおいて高い光
吸収率を有する材料から成るドーパントを、併せて含有
するものとするのが好ましい。
を所望の分布とするためのドーパントに加えて、更に、
スペクトルの全域に亙って高い光吸収率を有するか、あ
るいは少なくとも、前述の如くノイズ発生源であるコア
１６のドーパントの、その放出ピークにおいて高い光吸
収率を有する材料から成るドーパントを、併せて含有す
るものとするのが好ましい。特に、レーザ・ドーパント
としてエルビウムが用いられている場合には、少なくと
もその約１５３６ナノメートルのピークにおいて高い光
吸収率を有する材料から成るドーパントを、併せて含有
するものとするのが好ましい。
【００５２】この目的に適う、スペクトルの全域に亙っ
て高い光吸収率を有する物質には、例えば欧州特許出願
公開第８８３０４１８２．４号に記載されているもの等
があり、一般的には、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ等の原子価
可変元素の、低原子価状態のもの（ＴｉIII 、ＶIII 、
ＣｒIII 、ＦｅII）が例として挙げられる。
て高い光吸収率を有する物質には、例えば欧州特許出願
公開第８８３０４１８２．４号に記載されているもの等
があり、一般的には、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ等の原子価
可変元素の、低原子価状態のもの（ＴｉIII 、ＶIII 、
ＣｒIII 、ＦｅII）が例として挙げられる。
【００５３】一方、特定の波長において高い光吸収率を
有する物質についていえば、この特定の波長とは、増幅
用ファイバ部分１５のコア１６のドーパントの放出ピー
クの波長であって、この波長を除去する必要があるわけ
であるが、この種の物質の中でも、特に用いるのに好都
合な物質は、このアクティブ・コア（即ちコア１６）の
ドーパントと同一のドーパントである。これは、充分な
量のポンピング・エネルギを与えられた蛍光物質は特定
の波長の放出を生じるが、一方、同じ蛍光物質が、ポン
ピング・エネルギを与えられていないときには、ポンピ
ング・エネルギが与えられているときに放出を生じる波
長と、同一波長の光を吸収するという事実によるもので
ある。
有する物質についていえば、この特定の波長とは、増幅
用ファイバ部分１５のコア１６のドーパントの放出ピー
クの波長であって、この波長を除去する必要があるわけ
であるが、この種の物質の中でも、特に用いるのに好都
合な物質は、このアクティブ・コア（即ちコア１６）の
ドーパントと同一のドーパントである。これは、充分な
量のポンピング・エネルギを与えられた蛍光物質は特定
の波長の放出を生じるが、一方、同じ蛍光物質が、ポン
ピング・エネルギを与えられていないときには、ポンピ
ング・エネルギが与えられているときに放出を生じる波
長と、同一波長の光を吸収するという事実によるもので
ある。
【００５４】特に、コア１６をエルビウムをドーピング
したコアとする場合には、複コア・ファイバ部分１１の
第２のコアを同じくエルビウムをドーピングしたものと
することによって、好適な結果を得ることができる。
したコアとする場合には、複コア・ファイバ部分１１の
第２のコアを同じくエルビウムをドーピングしたものと
することによって、好適な結果を得ることができる。
【００５５】このようにした場合には、エルビウムの吸
収曲線が図３に示したエルビウムの蛍光放出曲線、即ち
レーザ放出曲線と良く似たものであるために、その誘導
放出のピークである波長１５３６ナノメートルの位置
に、同様の形状で同じ波長の吸収ピークが存在するよう
になる。
収曲線が図３に示したエルビウムの蛍光放出曲線、即ち
レーザ放出曲線と良く似たものであるために、その誘導
放出のピークである波長１５３６ナノメートルの位置
に、同様の形状で同じ波長の吸収ピークが存在するよう
になる。
【００５６】そのために、２本のコアの間の結合波長で
ある１５３６ナノメートルの波長を持つ蛍光は、コア１
３へ伝達されたならば、伝送信号が導光されているコア
１２の中へ再び伝達されて戻ることはなく、その訳は、
コア１３へ送り込まれた光をこのコア１３内に存在して
いるドーパントに吸収させて、その光をこのコア１３の
中で殆ど完全に減衰させ得るようにしているからであ
る。
ある１５３６ナノメートルの波長を持つ蛍光は、コア１
３へ伝達されたならば、伝送信号が導光されているコア
１２の中へ再び伝達されて戻ることはなく、その訳は、
コア１３へ送り込まれた光をこのコア１３内に存在して
いるドーパントに吸収させて、その光をこのコア１３の
中で殆ど完全に減衰させ得るようにしているからであ
る。
【００５７】従って、コア１６の中に発生する不都合な
波長の放出を、その放出の強度が過大となる以前に、複
コア・ファイバ部分１１へ送り込むようにすれば良く、
そうすれば、複コア・ファイバ部分１１の内部におい
て、その不都合な波長の放出をコア１２から引き出して
コア１３の中へ分散させてしまうことができる。更にこ
れによって、その不都合な波長の放出が、コア１２から
その後に続く増幅用ファイバ部分（単コア・ファイバ部
分）１５のコア１６の中へ送り込まれる伝送信号の増幅
作用から、ポンプ・エネルギーを奪い取ってしまうこと
をなくすと共に、その不都合な波長の放出が、伝送信号
それ自体の上に重なることもなくすことができる。
波長の放出を、その放出の強度が過大となる以前に、複
コア・ファイバ部分１１へ送り込むようにすれば良く、
そうすれば、複コア・ファイバ部分１１の内部におい
て、その不都合な波長の放出をコア１２から引き出して
コア１３の中へ分散させてしまうことができる。更にこ
れによって、その不都合な波長の放出が、コア１２から
その後に続く増幅用ファイバ部分（単コア・ファイバ部
分）１５のコア１６の中へ送り込まれる伝送信号の増幅
作用から、ポンプ・エネルギーを奪い取ってしまうこと
をなくすと共に、その不都合な波長の放出が、伝送信号
それ自体の上に重なることもなくすことができる。
【００５８】このようにすることを目的として、本発明
では、図４に示す、複コア・ファイバ部分１１の手前の
増幅用ファイバ部分１５の長さＦを、背景ノイズが過度
に大きくならないような長さに抑えている。この長さＦ
は、増幅用ファイバ部分１５それ自体の特性によって異
なるものであり、直接的にはその利得によって異なるも
のである。本発明に係る光増幅器では、２本のコアの間
の結合波長即ち具体的には１５３６ナノメートルの波長
における、この増幅用ファイバ部分１５の最大利得が１
５ｄＢ以下になるように、そして好ましくは１ｄＢから
５ｄＢまでの範囲にあるように、この長さＦを定めてい
る。
では、図４に示す、複コア・ファイバ部分１１の手前の
増幅用ファイバ部分１５の長さＦを、背景ノイズが過度
に大きくならないような長さに抑えている。この長さＦ
は、増幅用ファイバ部分１５それ自体の特性によって異
なるものであり、直接的にはその利得によって異なるも
のである。本発明に係る光増幅器では、２本のコアの間
の結合波長即ち具体的には１５３６ナノメートルの波長
における、この増幅用ファイバ部分１５の最大利得が１
５ｄＢ以下になるように、そして好ましくは１ｄＢから
５ｄＢまでの範囲にあるように、この長さＦを定めてい
る。
【００５９】複コア・ファイバ部分１１のコア１２が蛍
光ドーパントを含有していないようにして、増幅利得の
全てが単コア・ファイバ部分１５によって得られるよう
にしても良く、あるいは、このコア１２がコア１６と同
一のドーパントを含有しているようにしても良い。
光ドーパントを含有していないようにして、増幅利得の
全てが単コア・ファイバ部分１５によって得られるよう
にしても良く、あるいは、このコア１２がコア１６と同
一のドーパントを含有しているようにしても良い。
【００６０】複コア・ファイバ部分１１の長さＬa は、
前述の如く、うなり波長ＬB よりも長くしてある。更に
は、この複コア・ファイバ部分１１のコア１３の中の高
い光吸収率を有するドーパントは、このコア１３のクェ
ンチング長さＬが、うなり波長ＬB と比較して、その大
きさが少なくとも一桁以上小さくなるように、即ち、Ｌ
＜（１／１０）ＬB となるようにするドーパントにして
いる（減衰媒質中の光エネルギの伝搬の法則からわかる
ように、Ｐ＝ＰO exp (-αL) --ここで、αは光ファイ
バの減衰特性に応じて定まる係数であって、略々その光
ファイバ中の減衰用ドーパントの含有量に応じて定まる
ものである-- であるため、光ファイバ中の光エネルギ
は、その光ファイバの中を長さＬだけ進んだ後には１／
ｅに減少する）。また好ましくは、コア１３の特性は、
このコア１３のクェンチング長さＬが、うなり波長ＬB
と比較して、その大きさが少なくとも二桁以上小さくな
るようにする特性としておくのが良い。
前述の如く、うなり波長ＬB よりも長くしてある。更に
は、この複コア・ファイバ部分１１のコア１３の中の高
い光吸収率を有するドーパントは、このコア１３のクェ
ンチング長さＬが、うなり波長ＬB と比較して、その大
きさが少なくとも一桁以上小さくなるように、即ち、Ｌ
＜（１／１０）ＬB となるようにするドーパントにして
いる（減衰媒質中の光エネルギの伝搬の法則からわかる
ように、Ｐ＝ＰO exp (-αL) --ここで、αは光ファイ
バの減衰特性に応じて定まる係数であって、略々その光
ファイバ中の減衰用ドーパントの含有量に応じて定まる
ものである-- であるため、光ファイバ中の光エネルギ
は、その光ファイバの中を長さＬだけ進んだ後には１／
ｅに減少する）。また好ましくは、コア１３の特性は、
このコア１３のクェンチング長さＬが、うなり波長ＬB
と比較して、その大きさが少なくとも二桁以上小さくな
るようにする特性としておくのが良い。
【００６１】更にはコア１３を、減衰用ドーパントを含
有しないものとすることもできる。その場合には、図８
に示すように、複コア・ファイバ部分１１を、その長さ
ＬaがＬB と等しくなるように（Ｌa ＝ＬB ）製作すべ
きである。それによって、除去すべき波長の光エネルギ
は、第２コア１３の終端においては、完全にこのコア１
３の内部へ伝達されているようになり、そしてその光エ
ネルギは、単コア・ファイバ部分１５との接合部分か
ら、その単コア・ファイバ部分１５のクラッディングの
中へ分散するようになる。
有しないものとすることもできる。その場合には、図８
に示すように、複コア・ファイバ部分１１を、その長さ
ＬaがＬB と等しくなるように（Ｌa ＝ＬB ）製作すべ
きである。それによって、除去すべき波長の光エネルギ
は、第２コア１３の終端においては、完全にこのコア１
３の内部へ伝達されているようになり、そしてその光エ
ネルギは、単コア・ファイバ部分１５との接合部分か
ら、その単コア・ファイバ部分１５のクラッディングの
中へ分散するようになる。
【００６２】このように製作することが好都合であるの
は、これによって、複コア・ファイバ部分１１へ、その
屈折率分布を定めるためのドーパントに加えて更に別の
ドーパントを付加せずとも、済むようになるからであ
る。しかしながらその一方で、これによって、切断加工
時に、並びにこの複コア・ファイバ部分１１をアクティ
ブ光ファイバの他の部分に接続する接続加工時に、うな
り波長ＬB の値に対する相対的なプラス・マイナスのト
レランスの値を、このＬB の１０％以下であるように定
めておく必要が生じる。そうする必要があるのは、この
複コア・ファイバ部分１１の接続部においては、ノイズ
波長がコア１２の中には実質的に存在していないよう
に、しておかなければならないからである。
は、これによって、複コア・ファイバ部分１１へ、その
屈折率分布を定めるためのドーパントに加えて更に別の
ドーパントを付加せずとも、済むようになるからであ
る。しかしながらその一方で、これによって、切断加工
時に、並びにこの複コア・ファイバ部分１１をアクティ
ブ光ファイバの他の部分に接続する接続加工時に、うな
り波長ＬB の値に対する相対的なプラス・マイナスのト
レランスの値を、このＬB の１０％以下であるように定
めておく必要が生じる。そうする必要があるのは、この
複コア・ファイバ部分１１の接続部においては、ノイズ
波長がコア１２の中には実質的に存在していないよう
に、しておかなければならないからである。
【００６３】もし、うなり波長ＬB が数センチメートル
以下であるために、このようなトレランスを達成するた
めには必然的に実際上の困難を伴なうという場合には、
既に説明したように、コア１３内に減衰物質を用いるこ
とが好ましい。
以下であるために、このようなトレランスを達成するた
めには必然的に実際上の困難を伴なうという場合には、
既に説明したように、コア１３内に減衰物質を用いるこ
とが好ましい。
【００６４】複コア・ファイバ部分１１の寸法を決定す
る際には、２本のコアの中の光伝搬定数によって定まる
光結合帯域が、ピーク放出波長（例えば１５３６ナノメ
ートル）の付近を中心とした帯域となるようにその寸法
を決定するが、しかしながら避けることのできない製造
上のトレランスによって、この光結合帯域が所望の値か
ら逸脱してしまうこともあり得る。
る際には、２本のコアの中の光伝搬定数によって定まる
光結合帯域が、ピーク放出波長（例えば１５３６ナノメ
ートル）の付近を中心とした帯域となるようにその寸法
を決定するが、しかしながら避けることのできない製造
上のトレランスによって、この光結合帯域が所望の値か
ら逸脱してしまうこともあり得る。
【００６５】そこで、結合波長の微細な調節を可能とす
るために、本発明では、複コア・ファイバ部分１１を円
弧状に曲げるようにしている。これによってそのファイ
バ部分に内部張力が発生し、この内部張力によってその
ファイバ部分の光伝搬特性が変化する。そして、このよ
うに強制的に曲げる曲率を変化させながら結合波長の値
を測定し、それが所望の波長の値に一致するようにす
る。一致したならば、その形状を維持するために、その
ファイバ部分１１を、図９に示すように、夫々の支持板
１７に例えば接着剤等によって取付けて束縛し、そのフ
ァイバ部分１１の形状を固定するようにしている。
るために、本発明では、複コア・ファイバ部分１１を円
弧状に曲げるようにしている。これによってそのファイ
バ部分に内部張力が発生し、この内部張力によってその
ファイバ部分の光伝搬特性が変化する。そして、このよ
うに強制的に曲げる曲率を変化させながら結合波長の値
を測定し、それが所望の波長の値に一致するようにす
る。一致したならば、その形状を維持するために、その
ファイバ部分１１を、図９に示すように、夫々の支持板
１７に例えば接着剤等によって取付けて束縛し、そのフ
ァイバ部分１１の形状を固定するようにしている。
【００６６】複コア・ファイバ部分１１の間にはさまれ
ている単コア・ファイバ部分１５の配置形状は、その増
幅用コアを囲繞しているクラッディングの許す条件の範
囲内で定めるようにすれば良い。例えば、単コア・ファ
イバ部分１５を巻回するのであれば、ノイズを構成する
波長の分離という点に関して、その増幅用コアの作用に
影響を与えずに済む範囲内でそれを行なえば良く、ただ
し、複コア・ファイバ部分１１は、前述の如く、そのフ
ァイバ部分１１にとって最適の曲率で固定して束縛する
ことによって、更なる応力が加わることのないように防
護しておく。
ている単コア・ファイバ部分１５の配置形状は、その増
幅用コアを囲繞しているクラッディングの許す条件の範
囲内で定めるようにすれば良い。例えば、単コア・ファ
イバ部分１５を巻回するのであれば、ノイズを構成する
波長の分離という点に関して、その増幅用コアの作用に
影響を与えずに済む範囲内でそれを行なえば良く、ただ
し、複コア・ファイバ部分１１は、前述の如く、そのフ
ァイバ部分１１にとって最適の曲率で固定して束縛する
ことによって、更なる応力が加わることのないように防
護しておく。
【００６７】光増幅器の下流側に続く通信線ファイバ部
分７へ送り込む伝送信号が、ノイズを含んでいないもの
であるようにするために、この光増幅器のアクティブ光
ファイバ６は、その伝送信号の伝送方向における終端の
部分を、複コア・ファイバ部分１１で構成してある。ま
た、その通信線が双方向通信に用いられるものである場
合には、アクティブ光ファイバの両方の端部を、複コア
・ファイバ部分１１で構成しておくようにする。
分７へ送り込む伝送信号が、ノイズを含んでいないもの
であるようにするために、この光増幅器のアクティブ光
ファイバ６は、その伝送信号の伝送方向における終端の
部分を、複コア・ファイバ部分１１で構成してある。ま
た、その通信線が双方向通信に用いられるものである場
合には、アクティブ光ファイバの両方の端部を、複コア
・ファイバ部分１１で構成しておくようにする。
【００６８】以上のように、本発明に係る光ファイバ
は、その光ファイバ自身の中を導光される光に対してフ
ィルタリングの作用を果たすものである。そして、Ｅｒ
3+イオンがレーザ放出順位から自然減衰することによっ
て発生する１５３６ナノメートルの光子を分離して吸収
するものである。これによって、ポンピング・エネルギ
が存在している活性化したコアの中を、その光子が長い
距離に亙って通過して、その光子の波長でのＥｒ3+イオ
ンの減衰を更に誘起することを防止しており、その結
果、コア１２の中を伝搬されるのは、実質的に伝送波長
とポンピング波長とだけであるようにしている。そのた
め伝送波長λs は、エルビウムがある程度の大きさのレ
ーザ放出値を持つ波長範囲、即ち図３に示したλ2 から
λ3 までの間の範囲（具体的には約１５４０〜１５６０
ナノメートルの範囲）の、全域のうちから選択すること
ができ、ひいては、伝送信号を放出するためのレーザ放
出器の選択を、増幅作用という点において何ら差異を生
じることなく、非常に自由に行なえるようになってい
る。また、その信号用レーザ放出器は、充分に広い波長
範囲の中のどの波長値を持つものであっても良いため、
市販製品の（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ）型の半導体レーザの殆
どを使用することができるようになっている。更にま
た、複コア・ファイバ部分の長さを短く形成してあるた
め、結合波長の正確な調節が可能であると共に、その複
コア・ファイバ部分が機械的応力の影響を殆ど受けない
ようになっている。
は、その光ファイバ自身の中を導光される光に対してフ
ィルタリングの作用を果たすものである。そして、Ｅｒ
3+イオンがレーザ放出順位から自然減衰することによっ
て発生する１５３６ナノメートルの光子を分離して吸収
するものである。これによって、ポンピング・エネルギ
が存在している活性化したコアの中を、その光子が長い
距離に亙って通過して、その光子の波長でのＥｒ3+イオ
ンの減衰を更に誘起することを防止しており、その結
果、コア１２の中を伝搬されるのは、実質的に伝送波長
とポンピング波長とだけであるようにしている。そのた
め伝送波長λs は、エルビウムがある程度の大きさのレ
ーザ放出値を持つ波長範囲、即ち図３に示したλ2 から
λ3 までの間の範囲（具体的には約１５４０〜１５６０
ナノメートルの範囲）の、全域のうちから選択すること
ができ、ひいては、伝送信号を放出するためのレーザ放
出器の選択を、増幅作用という点において何ら差異を生
じることなく、非常に自由に行なえるようになってい
る。また、その信号用レーザ放出器は、充分に広い波長
範囲の中のどの波長値を持つものであっても良いため、
市販製品の（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ）型の半導体レーザの殆
どを使用することができるようになっている。更にま
た、複コア・ファイバ部分の長さを短く形成してあるた
め、結合波長の正確な調節が可能であると共に、その複
コア・ファイバ部分が機械的応力の影響を殆ど受けない
ようになっている。
【００６９】図５に示すように、複コア・ファイバ部分
１１は、光信号を導光するために用いる方のコア１２
が、このファイバ部分１１のクラッディング１４の中
に、このクラッディング１４に対して同軸的に配置され
ており、一方、第２のコア１３が偏心した位置に配置さ
れているものとするのが好ましい。
１１は、光信号を導光するために用いる方のコア１２
が、このファイバ部分１１のクラッディング１４の中
に、このクラッディング１４に対して同軸的に配置され
ており、一方、第２のコア１３が偏心した位置に配置さ
れているものとするのが好ましい。
【００７０】そのようにすれば、図４、図７、及び図８
に示すように、複コア・ファイバ部分１１、増幅用ファ
イバ部分（単コア・ファイバ部分）１５、及び通信用フ
ァイバ部分４並びに７の間の接続を、特別の手段を用い
ることなく従来の一般的な方法で行なうことができる。
即ち、ファイバどうしの外周面を揃えることによって互
いの間の芯合わせをする従来の一般的な接続装置を用い
て、それらファイバ部分自身の夫々の端部と端部とを互
いに突き合わせて接続すれば良く、外周面どうしを互い
に揃えれば、それに対応して、複コア・ファイバ部分１
５のコア１２と単コア・ファイバ部分のコアとの間で、
互いの軸心の位置の正しい芯合わせが行なわれ、これに
よって接続損失が実質的に皆無となる。偏心した位置に
あるコア１３は、他のコアと接続してはならないもので
あるので、更に加工する必要はなく、各々の複コア・フ
ァイバ部分１１の端部において途切れたままの状態にし
ておく。
に示すように、複コア・ファイバ部分１１、増幅用ファ
イバ部分（単コア・ファイバ部分）１５、及び通信用フ
ァイバ部分４並びに７の間の接続を、特別の手段を用い
ることなく従来の一般的な方法で行なうことができる。
即ち、ファイバどうしの外周面を揃えることによって互
いの間の芯合わせをする従来の一般的な接続装置を用い
て、それらファイバ部分自身の夫々の端部と端部とを互
いに突き合わせて接続すれば良く、外周面どうしを互い
に揃えれば、それに対応して、複コア・ファイバ部分１
５のコア１２と単コア・ファイバ部分のコアとの間で、
互いの軸心の位置の正しい芯合わせが行なわれ、これに
よって接続損失が実質的に皆無となる。偏心した位置に
あるコア１３は、他のコアと接続してはならないもので
あるので、更に加工する必要はなく、各々の複コア・フ
ァイバ部分１１の端部において途切れたままの状態にし
ておく。
【００７１】増幅効率を最大とするためには、コア１２
が信号波長とポンピング波長との両方の波長において単
一モードとなるようにし、また、コア１３が同様に少な
くともλs において単一モードとするようにすることが
好ましい。
が信号波長とポンピング波長との両方の波長において単
一モードとなるようにし、また、コア１３が同様に少な
くともλs において単一モードとするようにすることが
好ましい。
【００７２】図１の模式図に従って構成した光増幅器の
具体的な例は、次のとおりである。即ち、その光増幅器
は、Ｓｉ／Ａｌ型のアクティブ光ファイバ６を備えたも
のとし、このアクティブ光ファイバ６はＥｒ3+をドーピ
ングした光ファイバとし、また、複数の複コア・ファイ
バ部分を備えたものとした。更に、このアクティブ光フ
ァイバ６の単コア・ファイバ部分のＥｒ2 Ｏ3 の重量含
有率は、４０ppm とした。各々の複コア・ファイバ部分
１１の、コア１２とコア１３とは共に、それらの半径を
ａ＝３．１マイクロメートルとし、開口数をＮＡ＝０．
１０５とし、屈折率をｎ1 ＝１．４６２とした。図５に
示す、これら２本のコア１２と１３の間の間隔はｄ＝
３．５マイクロメートルとした。コア１２は、この複コ
ア・ファイバ部分の外径に対して同軸的なものとした。
各々の複コア・ファイバ部分１１は、その長さをＬa ＝
１００ミリメートルとし、そしてそれを、長さＦを５メ
ートルとした増幅用ファイバ部分１５に接続した。各々
の複コア・ファイバ部分１１において、そのコア１２は
エルビウムを含有するものとし、一方、コア１３は２５
００ppm のＥｒ2 Ｏ3 を含有するものとした。アクティ
ブ光ファイバ６の全長は、３０メートルとした。ポンピ
ング用レーザ放出器５には、出力１５０ミリワット、波
長５２８ナノメートルで作動するアルゴン・イオン・レ
ーザを使用した。一方、信号用レーザ放出器２には、市
販されている（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ）型の半導体レーザで
あって、出力が１ミリワットのものを使用し、その放出
波長を測定したところ、１５６０ナノメートルであっ
た。
具体的な例は、次のとおりである。即ち、その光増幅器
は、Ｓｉ／Ａｌ型のアクティブ光ファイバ６を備えたも
のとし、このアクティブ光ファイバ６はＥｒ3+をドーピ
ングした光ファイバとし、また、複数の複コア・ファイ
バ部分を備えたものとした。更に、このアクティブ光フ
ァイバ６の単コア・ファイバ部分のＥｒ2 Ｏ3 の重量含
有率は、４０ppm とした。各々の複コア・ファイバ部分
１１の、コア１２とコア１３とは共に、それらの半径を
ａ＝３．１マイクロメートルとし、開口数をＮＡ＝０．
１０５とし、屈折率をｎ1 ＝１．４６２とした。図５に
示す、これら２本のコア１２と１３の間の間隔はｄ＝
３．５マイクロメートルとした。コア１２は、この複コ
ア・ファイバ部分の外径に対して同軸的なものとした。
各々の複コア・ファイバ部分１１は、その長さをＬa ＝
１００ミリメートルとし、そしてそれを、長さＦを５メ
ートルとした増幅用ファイバ部分１５に接続した。各々
の複コア・ファイバ部分１１において、そのコア１２は
エルビウムを含有するものとし、一方、コア１３は２５
００ppm のＥｒ2 Ｏ3 を含有するものとした。アクティ
ブ光ファイバ６の全長は、３０メートルとした。ポンピ
ング用レーザ放出器５には、出力１５０ミリワット、波
長５２８ナノメートルで作動するアルゴン・イオン・レ
ーザを使用した。一方、信号用レーザ放出器２には、市
販されている（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ）型の半導体レーザで
あって、出力が１ミリワットのものを使用し、その放出
波長を測定したところ、１５６０ナノメートルであっ
た。
【００７３】以上の実験用の構成とした光増幅器では、
その入力信号として０．５ミリワットにまで減衰させた
信号を入力したときに、それに対して、この光増幅器の
下流側において２０ｄＢの利得が得られた。この光増幅
器への入力信号をこのように減衰させたのは、そうする
ことによって、通信線中に使用されている光増幅器の実
際の使用状態を好適にシミュレートできるからであり、
この減衰は可変減衰器を用いて得るようにした。信号が
存在していない状態において、この光増幅器の下流側に
おいて自然放出のレベルを測定したところ、１０ミリワ
ットであった。この自然放出は、この光増幅器によって
発生される背景ノイズを構成するものであるが、しかし
ながら、信号に対して相対的に大きなノイズを呈するも
のではなく、なぜならば、信号はそれよりはるかに高い
レベル（約２５０ミリワット）にまで増幅されるからで
ある。
その入力信号として０．５ミリワットにまで減衰させた
信号を入力したときに、それに対して、この光増幅器の
下流側において２０ｄＢの利得が得られた。この光増幅
器への入力信号をこのように減衰させたのは、そうする
ことによって、通信線中に使用されている光増幅器の実
際の使用状態を好適にシミュレートできるからであり、
この減衰は可変減衰器を用いて得るようにした。信号が
存在していない状態において、この光増幅器の下流側に
おいて自然放出のレベルを測定したところ、１０ミリワ
ットであった。この自然放出は、この光増幅器によって
発生される背景ノイズを構成するものであるが、しかし
ながら、信号に対して相対的に大きなノイズを呈するも
のではなく、なぜならば、信号はそれよりはるかに高い
レベル（約２５０ミリワット）にまで増幅されるからで
ある。
【００７４】比較を行なうために、上述のものと同じ信
号用レーザ放出器２を、次のような光増幅器に組合せて
用いてみた。即ちその光増幅器は、上の具体例のものと
同様の構成であるが、ただし、単コアのアクティブ光フ
ァイバ６を使用したものである。このアクティブ光ファ
イバ６は、ステップ状屈折率のＳｉ／Ａｌ型の光ファイ
バであり、Ｅｒ3+をドーピングしてあり、また、そのコ
アのＥｒ3+重量含有率は４０ppm であった。また、この
アクティブ光ファイバ６の長さは、３０メートルとし
た。
号用レーザ放出器２を、次のような光増幅器に組合せて
用いてみた。即ちその光増幅器は、上の具体例のものと
同様の構成であるが、ただし、単コアのアクティブ光フ
ァイバ６を使用したものである。このアクティブ光ファ
イバ６は、ステップ状屈折率のＳｉ／Ａｌ型の光ファイ
バであり、Ｅｒ3+をドーピングしてあり、また、そのコ
アのＥｒ3+重量含有率は４０ppm であった。また、この
アクティブ光ファイバ６の長さは、３０メートルとし
た。
【００７５】このようにした光増幅器では、伝送信号の
波長を１５６０ナノメートルとしたときに得られた利得
は、１５ｄＢより小さかった。また、その自然放出のレ
ベルは、その出力信号と同程度に大きなものであった。
波長を１５６０ナノメートルとしたときに得られた利得
は、１５ｄＢより小さかった。また、その自然放出のレ
ベルは、その出力信号と同程度に大きなものであった。
【００７６】以上に提示した２つの具体例から分かるよ
うに、単コア・ファイバを用いた光増幅器では、波長が
１５６０ナノメートルの信号が存在しているときの利得
がより小さなものであると共に、信号自体を受信するの
が困難となる程のノイズを発生することから、実際に用
いた場合の実用性に欠けるものであることが明白となっ
た。これに対して本発明に係る光増幅器では、複数の複
コア・ファイバ部分を備えたアクティブ光ファイバを採
用し、また、背景ノイズの放出ピークに対応した波長で
２本のコアが互いに光結合しているようにしたため、同
じ１５６０ナノメートルの信号に対して高い増幅利得が
得られると共に、発生するノイズを無視可能な程度のも
のとし得ることが判明した。
うに、単コア・ファイバを用いた光増幅器では、波長が
１５６０ナノメートルの信号が存在しているときの利得
がより小さなものであると共に、信号自体を受信するの
が困難となる程のノイズを発生することから、実際に用
いた場合の実用性に欠けるものであることが明白となっ
た。これに対して本発明に係る光増幅器では、複数の複
コア・ファイバ部分を備えたアクティブ光ファイバを採
用し、また、背景ノイズの放出ピークに対応した波長で
２本のコアが互いに光結合しているようにしたため、同
じ１５６０ナノメートルの信号に対して高い増幅利得が
得られると共に、発生するノイズを無視可能な程度のも
のとし得ることが判明した。
【００７７】従って本発明に係る光増幅器を通信線中に
用いれば、その通信線を、市販されている型のレーザ放
出器によって発生した信号の伝送に適したものとするこ
とができ、その訳は、それら市販のレーザ放出器の大き
な製造トレランスを許容できると共に、使用している信
号用レーザ放出器の実際の放出波長の値に影響を受ける
ことなく、増幅性能を略々一定に維持することができる
からである。
用いれば、その通信線を、市販されている型のレーザ放
出器によって発生した信号の伝送に適したものとするこ
とができ、その訳は、それら市販のレーザ放出器の大き
な製造トレランスを許容できると共に、使用している信
号用レーザ放出器の実際の放出波長の値に影響を受ける
ことなく、増幅性能を略々一定に維持することができる
からである。
【００７８】本発明の基本的な特性においてその範囲か
ら逸脱することなく、種々の変更を加えることも可能で
ある。
ら逸脱することなく、種々の変更を加えることも可能で
ある。
【図１】アクティブ光ファイバを用いた光増幅器の模式
図である。
図である。
【図２】誘導放出（レーザ）を発生させるのに適した、
図１の模式図の光増幅器に使用することのできる種類の
光ファイバにおける、エネルギ遷移の模式図である。
図１の模式図の光増幅器に使用することのできる種類の
光ファイバにおける、エネルギ遷移の模式図である。
【図３】Ｅｒ3+をドーピングした石英製光ファイバの誘
導放出曲線のグラフである。
導放出曲線のグラフである。
【図４】本発明に係る光増幅器の拡大した模式図であ
る。
る。
【図５】図４の切断面Ｖ−Ｖに沿った、光増幅器のアク
ティブ光ファイバの断面図である。
ティブ光ファイバの断面図である。
【図６】本発明に係るアクティブ光ファイバのコアの内
部の光伝搬定数を、波長に対して取ったグラフである。
部の光伝搬定数を、波長に対して取ったグラフである。
【図７】複コア・ファイバ部分を含む本発明に係るアク
ティブ光ファイバの一部分と、結合波長における一方の
コアと他方のコアとの間の光エネルギ伝達曲線とを表わ
した図である。
ティブ光ファイバの一部分と、結合波長における一方の
コアと他方のコアとの間の光エネルギ伝達曲線とを表わ
した図である。
【図８】うなり波長と等しい長さの複コア・ファイバ部
分を含む本発明に係るアクティブ光ファイバの一部分を
表わした図である。
分を含む本発明に係るアクティブ光ファイバの一部分を
表わした図である。
【図９】複コア・ファイバ部分の曲率を束縛した本発明
に係る光増幅器の光ファイバの一部分を表わした図であ
る。
に係る光増幅器の光ファイバの一部分を表わした図であ
る。
１ 通信用光ファイバ ２ 信号用レーザ放出器 ３ ダイクロイック結合器 ４ 出光用光ファイバ ５ ポンピング用レーザ放出器 ６ アクティブ光ファイバ ７ 通信線光ファイバ １１ 複コア・ファイバ部分 １２ 第１コア １３ 第２コア １４ 複コア・ファイバ部分のクラッディング １５ 増幅用ファイバ部分（単コア・ファイバ部分） １６ 単コア・ファイバ部分のコア １７ 支持板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｚ 3/17 Ｈ０４Ｂ 10/02 10/18
Claims (19)
- 【請求項１】 伝送信号と光ポンピング・エネルギとを
単一の出光用ファイバ（４）の中へ多重化するのに適し
たダイクロイック結合器（３）と、該ダイクロイック結
合器（３）の該出光用ファイバ（４）に接続されると共
に増幅された信号を受信及び送信するのに適した通信線
光ファイバ（７）に接続された蛍光ドーパント物質を含
有するアクティブ光ファイバ（６）とを備えた、所定の
波長帯域内の伝送信号に関して動作する光ファイバ通信
線等のための広信号帯域光増幅器であって、 前記アクティブ光ファイバ（６）は複数の複コア・ファ
イバ部分（１１）を備えており、それら複コア・ファイ
バ部分（１１）の各々は、２本のコア（１２，１３）を
有する光ファイバから構成されており、それら２本のコ
ア（１２，１３）のうちの第１コア（１２）は、このア
クティブ光ファイバ（６）の残りの部分のコア（１６）
に光接続されており、また第２コア（１３）は、該コア
（１３）の端部において途切れており、更にそれら２本
のコア（１２，１３）は、前記第１コア（１２）のレー
ザ放出の波長領域の中に包含され且つ伝送信号帯域とは
異なる波長帯域において互いに光結合されているように
したことを特徴とする広信号帯域光増幅器。 - 【請求項２】 前記アクティブ光ファイバ（６）の前記
複コア・ファイバ部分（１１）の前記第２コア（１３）
が、該アクティブ光ファイバ（６）のドーパントのレー
ザ放出領域内において高い光吸収率を有するドーパント
を含有していることを特徴とする請求項１の広信号帯域
光増幅器。 - 【請求項３】 前記第２コア（１３）の高い光吸収率を
有する前記ドーパントが、前記アクティブ光ファイバ
（６）内に存在している蛍光物質と同じ物質から構成さ
れていることを特徴とする請求項２の広信号帯域光増幅
器。 - 【請求項４】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々の前記第１コア（１２）が蛍光ドーパントを
含有していることを特徴とする請求項１の広信号帯域光
増幅器。 - 【請求項５】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々の前記第１コア（１２）が蛍光ドーパントを
含有していないことを特徴とする請求項１の広信号帯域
光増幅器。 - 【請求項６】 前記アクティブ光ファイバ（６）内に存
在している前記蛍光ドーパント物質が、少なくとも該ア
クティブ光ファイバ（６）の単コア部分に含有されてい
るものはエルビウムであることを特徴とする請求項１の
広信号帯域光増幅器。 - 【請求項７】 前記第２コア（１３）内に存在している
前記ドーパント物質が、チタン、バナジウム、クロム、
ないしは鉄の中から選んだ、少なくともその一部が低原
子価状態にある、スペクトルの全域に亙って高い光吸収
率を有する物質であることを特徴とする請求項２の広信
号帯域光増幅器。 - 【請求項８】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々の長さ（ＬA ）を、選択されたコア間結合帯
域で結合されている前記２本のコア（１２，１３）の間
のうなり波長（ＬB ）以上の長さとしたことを特徴とす
る請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項９】 前記第２コア（１３）の高い光吸収率を
有するドーパントの成分と、前記第１及び第２コア（１
２，１３）の結合特性とを、該第２コア（１３）内のク
ェンチング長さがそれら結合したコアの間のうなり波長
の１０分の１以下の長さとなるように相関させたことを
特徴とする請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１０】 前記第２コア（１３）が光吸収性ドー
パントを含有しておらず、前記複数の複コア・ファイバ
部分（１１）の各々の長さ（ＬA ）が前記うなり波長
（ＬB ）の整数倍にそのうなり波長の１０％相当のトレ
ランスを加味した長さに等しいことを特徴とする請求項
８の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１１】 前記２本のコア（１２，１３）を、１
５３０ナノメートルから１５４０ナノメートルまでの間
で互いに光結合させたことを特徴とする請求項６の広信
号帯域光増幅器。 - 【請求項１２】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々の前記第１コア（１２）を、該ファイバ部分
（１１）の外周面に対して同軸的に配置されたものと
し、前記アクティブ光ファイバ（６）の該ファイバ部分
（１１）以外のファイバ部分のコア（１６）と芯合せ
し、且つこの光増幅器が接続されている前記通信線光フ
ァイバ（７）のコアと芯合せし、一方、前記第２コア
（１３）を、その両端部がそれらファイバ部分のクラッ
ディング（１５）に臨んでいるようにしたことを特徴と
する請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１３】 前記複コア・ファイバ部分（１１）の
前記２本のコアのうちの少なくとも前記第１コア（１
２）を、伝送波長並びにポンピング波長において単一モ
ードの光伝搬を許容するに適したものとしたことを特徴
とする請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１４】 前記アクティブ光ファイバ（６）が、
２つの相前後する前記複コア・ファイバ部分（１１）の
間に挟まれた蛍光ドーパントを含有するファイバ部分を
備えており、このファイバ部分はその長さ（Ｆ）が、前
記複コア・ファイバ部分（１１）の前記２本のコアの間
の結合波長における最大達成可能利得が１５ｄＢになる
長さ以下の長さであることを特徴とする請求項１の広信
号帯域光増幅器。 - 【請求項１５】 ２つの相前後する前記複コア・ファイ
バ部分（１１）の間に挟まれた蛍光ドーパントを含有す
る前記ファイバ部分は、その長さ（Ｆ）が、前記複コア
・ファイバ部分（１１）の前記２本のコアの間の結合波
長における利得が１５ｄＢになる長さ以下の長さである
ことを特徴とする請求項１４の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１６】 前記アクティブ光ファイバ（６）の少
なくとも一方の端部を、前記複コア・ファイバ部分（１
１）で構成したことを特徴とする請求項１の広信号帯域
光増幅器。 - 【請求項１７】 前記複コア・ファイバ部分（１１）
を、円弧状に機械的に曲げることによって前記２本のコ
アの間の結合波長帯域の微細調節を可能とするものとし
たことを特徴とする請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１８】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々を、作動状態下において実質的に変形不能で
あるように夫々の支持板（１７）に固定して束縛してあ
ることを特徴とする請求項１の広信号帯域光増幅器。 - 【請求項１９】 前記複数の複コア・ファイバ部分（１
１）の各々を、前記２本のコアの間の結合波長帯域を所
望の波長帯域とする曲率状態で夫々の支持板（１７）に
固定して束縛してあることを特徴とする請求項１７また
は１８の広信号帯域光増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT01928090A IT1237970B (it) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | Amplificatore ottico a fibra attiva,con porzioni a doppio nucleo,a larga banda di lunghezza d'onda di segnale |
| IT19280A/90 | 1990-02-07 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12066199A Division JP3240302B2 (ja) | 1990-02-07 | 1999-04-27 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774414A true JPH0774414A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3045550B2 JP3045550B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=11156365
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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