JPH09139534A - 希土類元素添加ファイバ増幅器 - Google Patents
希土類元素添加ファイバ増幅器Info
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- JPH09139534A JPH09139534A JP7294336A JP29433695A JPH09139534A JP H09139534 A JPH09139534 A JP H09139534A JP 7294336 A JP7294336 A JP 7294336A JP 29433695 A JP29433695 A JP 29433695A JP H09139534 A JPH09139534 A JP H09139534A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 飽和出力が高く、利得・波長特性の平坦帯域
が広く、雑音指数の波長特性が平坦な希土類元素添加フ
ァイバ増幅器を提供する。 【解決手段】 希土類元素を添加してなる光ファイバ３
に、信号光を伝搬させると共に励起光を注入することに
より、この希土類元素添加光ファイバ３内で信号光を増
幅させる希土類元素添加ファイバ増幅器において、上記
希土類元素添加光ファイバ３の長さをその飽和出力が最
大となる長さに設定する。飽和出力が最大のとき、利得
・波長特性の平坦帯域が広くなると共に雑音指数の波長
特性が平坦になる。
が広く、雑音指数の波長特性が平坦な希土類元素添加フ
ァイバ増幅器を提供する。 【解決手段】 希土類元素を添加してなる光ファイバ３
に、信号光を伝搬させると共に励起光を注入することに
より、この希土類元素添加光ファイバ３内で信号光を増
幅させる希土類元素添加ファイバ増幅器において、上記
希土類元素添加光ファイバ３の長さをその飽和出力が最
大となる長さに設定する。飽和出力が最大のとき、利得
・波長特性の平坦帯域が広くなると共に雑音指数の波長
特性が平坦になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素添加フ
ァイバに信号光と励起光とを注入して信号光を増幅させ
る希土類元素添加ファイバ増幅器に係り、特に、飽和出
力が高く、利得・波長特性の平坦帯域が広く、雑音指数
の波長特性が平坦な希土類元素添加ファイバ増幅器に関
するものである。
ァイバに信号光と励起光とを注入して信号光を増幅させ
る希土類元素添加ファイバ増幅器に係り、特に、飽和出
力が高く、利得・波長特性の平坦帯域が広く、雑音指数
の波長特性が平坦な希土類元素添加ファイバ増幅器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバのコア中にＥｒ，Ｐ
ｒ，Ｎｄなどの希土類元素を添加してなる希土類元素添
加ファイバを用いた光ファイバ増幅器が実用化されよう
としている。なかでもＥｒ添加ファイバ増幅器は、波長
１．５５μｍ帯において、高利得、高飽和出力を有する
ため種々のシステムへの適用が期待され、例えば、１．
５３μｍから１．５６μｍまでの波長帯の信号光を数波
用いた波長多重伝送による高速大容量長距離伝送や光Ｃ
ＡＴＶシステムへの適用が注目されている。これらのシ
ステムへのＥｒ添加ファイバ増幅器の適用に対しては、
光Ｓ／Ｎ特性やクロストーク特性の劣化を抑えるため
に、上記Ｅｒ添加ファイバ増幅器の利得が上記使用波長
帯で平坦であることが重要である。
ｒ，Ｎｄなどの希土類元素を添加してなる希土類元素添
加ファイバを用いた光ファイバ増幅器が実用化されよう
としている。なかでもＥｒ添加ファイバ増幅器は、波長
１．５５μｍ帯において、高利得、高飽和出力を有する
ため種々のシステムへの適用が期待され、例えば、１．
５３μｍから１．５６μｍまでの波長帯の信号光を数波
用いた波長多重伝送による高速大容量長距離伝送や光Ｃ
ＡＴＶシステムへの適用が注目されている。これらのシ
ステムへのＥｒ添加ファイバ増幅器の適用に対しては、
光Ｓ／Ｎ特性やクロストーク特性の劣化を抑えるため
に、上記Ｅｒ添加ファイバ増幅器の利得が上記使用波長
帯で平坦であることが重要である。
【０００３】この利得・波長特性の平坦化を実現するた
めに、本出願人は図７に示すマルチコアファイバの光フ
ァイバ構造及び図８に示すその製造方法を提案してい
る。即ち、図７に示されるように、Ｅｒ添加マルチコア
ファイバはクラッド７１の中に、希土類元素、例えばＥ
ｒとＡｌとを共添加したコア７２を複数個（この例では
７個）有する。各々のコア７２の外周はプライマリクラ
ッド７３で覆われている。この構造の光ファイバを用い
ることにより高利得でかつ利得・波長特性を平坦化でき
る理由は、次の２点である。
めに、本出願人は図７に示すマルチコアファイバの光フ
ァイバ構造及び図８に示すその製造方法を提案してい
る。即ち、図７に示されるように、Ｅｒ添加マルチコア
ファイバはクラッド７１の中に、希土類元素、例えばＥ
ｒとＡｌとを共添加したコア７２を複数個（この例では
７個）有する。各々のコア７２の外周はプライマリクラ
ッド７３で覆われている。この構造の光ファイバを用い
ることにより高利得でかつ利得・波長特性を平坦化でき
る理由は、次の２点である。
【０００４】第１に、コアが１個からなる従来のＥｒ添
加ファイバに比べてＡｌの添加濃度を十分に多くするこ
とができる点である。第２に、１個１個のコアを低利得
でかつ利得の波長特性を平坦化し、各コアの出力を重畳
することで高利得をかせぐと共に利得・波長特性は平坦
を保つようにできる点である。
加ファイバに比べてＡｌの添加濃度を十分に多くするこ
とができる点である。第２に、１個１個のコアを低利得
でかつ利得の波長特性を平坦化し、各コアの出力を重畳
することで高利得をかせぐと共に利得・波長特性は平坦
を保つようにできる点である。
【０００５】第２の点を詳しく説明する。従来、コア内
への励起光のパワを低くしていくと、波長１．５３５μ
ｍ付近の利得のピークが減少し、徐々に平坦な利得・波
長特性となり、さらに励起光のパワを低くしていくと、
波長１．５３μｍ側の短波長域の利得が下がり、波長
１．５６μｍ側の長波長域の利得が上がり、いわゆる右
上がりの利得・波長特性になる。励起光のパワをあまり
に低くしていくと、利得が非常に低くなり、光増幅器と
しては使えなくなる。マルチコアファイバはこうした性
質を積極的に利用したものである。即ち、各々のＥｒ添
加コア内に励起光と信号光とがほぼ均等に分配されて伝
搬するように、各々のコア径Ｄとコア間隔Ｓとを最適化
すると、各々のＥｒ添加コアを伝搬する信号光の増幅利
得は低いが利得・波長特性はほぼ平坦となり、そして光
ファイバの長さを伝搬後、各々のＥｒ添加コアで増幅さ
れた信号光が重畳されて取り出されるため、結果的に利
得が高くなり、利得・波長特性は平坦になる。このよう
にしてＥｒ添加マルチコアファイバを用いて高利得でか
つ利得・波長特性を平坦化できる。
への励起光のパワを低くしていくと、波長１．５３５μ
ｍ付近の利得のピークが減少し、徐々に平坦な利得・波
長特性となり、さらに励起光のパワを低くしていくと、
波長１．５３μｍ側の短波長域の利得が下がり、波長
１．５６μｍ側の長波長域の利得が上がり、いわゆる右
上がりの利得・波長特性になる。励起光のパワをあまり
に低くしていくと、利得が非常に低くなり、光増幅器と
しては使えなくなる。マルチコアファイバはこうした性
質を積極的に利用したものである。即ち、各々のＥｒ添
加コア内に励起光と信号光とがほぼ均等に分配されて伝
搬するように、各々のコア径Ｄとコア間隔Ｓとを最適化
すると、各々のＥｒ添加コアを伝搬する信号光の増幅利
得は低いが利得・波長特性はほぼ平坦となり、そして光
ファイバの長さを伝搬後、各々のＥｒ添加コアで増幅さ
れた信号光が重畳されて取り出されるため、結果的に利
得が高くなり、利得・波長特性は平坦になる。このよう
にしてＥｒ添加マルチコアファイバを用いて高利得でか
つ利得・波長特性を平坦化できる。
【０００６】次に、Ｅｒ添加マルチコアファイバの製造
方法を図８を用いて説明する。まず、ＶＡＤ法により、
ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の組成のスートガラス
ロッドを作成する。次いで、このスートガラスロッドを
Ｅｒ化合物溶液中へ含浸させる。その後、このロッドを
溶液中から引き上げて乾燥させ、電気炉で焼結させてＥ
ｒとＡｌとの共添加されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 の透明ガ
ラスロッドとする。その後、上記透明ガラスロッドの外
周にプライマリークラッド層を被覆する。このプライマ
リークラッド層は、例えば外付けＣＶＤ法で形成する。
次に、上記プライマリークラッド層付きのロッドを複数
本束にして石英管内に挿入し、石英管の外側から酸水素
バーナで加熱して、石英管内が中実のロッドとなるよう
溶着（コラプス）してプリフォームロッドとする。最後
に、このプリフォームロッドを光ファイバ線引装置の電
気炉内に一定速度で送り込み、溶融したロッドの先端を
電気炉から引き出して延伸し、一定速度でドラムに巻き
取ることにより、光ファイバを得る。
方法を図８を用いて説明する。まず、ＶＡＤ法により、
ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の組成のスートガラス
ロッドを作成する。次いで、このスートガラスロッドを
Ｅｒ化合物溶液中へ含浸させる。その後、このロッドを
溶液中から引き上げて乾燥させ、電気炉で焼結させてＥ
ｒとＡｌとの共添加されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 の透明ガ
ラスロッドとする。その後、上記透明ガラスロッドの外
周にプライマリークラッド層を被覆する。このプライマ
リークラッド層は、例えば外付けＣＶＤ法で形成する。
次に、上記プライマリークラッド層付きのロッドを複数
本束にして石英管内に挿入し、石英管の外側から酸水素
バーナで加熱して、石英管内が中実のロッドとなるよう
溶着（コラプス）してプリフォームロッドとする。最後
に、このプリフォームロッドを光ファイバ線引装置の電
気炉内に一定速度で送り込み、溶融したロッドの先端を
電気炉から引き出して延伸し、一定速度でドラムに巻き
取ることにより、光ファイバを得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｅ
ｒ添加マルチコアファイバを用いても、利得・波長特性
の平坦な帯域をより広くすることや、雑音指数の波長特
性を平坦化することには困難性があった。以下に、この
問題を詳しく説明する。
ｒ添加マルチコアファイバを用いても、利得・波長特性
の平坦な帯域をより広くすることや、雑音指数の波長特
性を平坦化することには困難性があった。以下に、この
問題を詳しく説明する。
【０００８】図９の光ファイバ増幅器は、図７のＥｒ添
加マルチコアファイバを用い、各々のコア径Ｄを１．５
μｍから２μｍの範囲に定め、コア間隔Ｓを約１．３μ
ｍとして構成したものである。信号光の入力側から順
に、入射側光アイソレータ１、入射側ＷＤＭカプラ２、
Ｅｒ添加マルチコアファイバ９１、出射側ＷＤＭカプラ
４、出射側光アイソレータ５を有し、それぞれのＷＤＭ
カプラ２，４より励起光を注入する。
加マルチコアファイバを用い、各々のコア径Ｄを１．５
μｍから２μｍの範囲に定め、コア間隔Ｓを約１．３μ
ｍとして構成したものである。信号光の入力側から順
に、入射側光アイソレータ１、入射側ＷＤＭカプラ２、
Ｅｒ添加マルチコアファイバ９１、出射側ＷＤＭカプラ
４、出射側光アイソレータ５を有し、それぞれのＷＤＭ
カプラ２，４より励起光を注入する。
【０００９】本出願人は、このＥｒ添加マルチコアファ
イバ９１の長さを変えて光ファイバ増幅器の利得特性を
測定し、最大の利得が得られるファイバ長での利得・波
長特性を評価した。各々のコア内へのＥｒの添加濃度４
５０ｐｐｍ、Ａｌの添加濃度８５００ｐｐｍ、コアとク
ラッドとの比屈折率差１．４５％の上記ファイバを用
い、前方及び後方の励起光（波長０．９８μｍ）のパワ
が７０ｍＷ及び８０ｍＷとした。その結果、上記ファイ
バ長が５０ｍのときに最大の利得４２ｄＢ（信号光入力
パワが−３７ｄＢｍでの値）が得られた。また、図１０
に示されるように、ファイバ長が５０ｍにおいて、信号
光入力パワが−２２ｄＢｍの時、利得が３ｄＢ低下する
までの帯域幅（３ｄＢ帯域幅と呼ぶ）は約２３ｎｍであ
り、１ｄＢ帯域幅は１５ｎｍであった。これはコアが１
個しかない従来の光ファイバ増幅器の帯域幅に比べて
１．５倍から２倍の広さである。
イバ９１の長さを変えて光ファイバ増幅器の利得特性を
測定し、最大の利得が得られるファイバ長での利得・波
長特性を評価した。各々のコア内へのＥｒの添加濃度４
５０ｐｐｍ、Ａｌの添加濃度８５００ｐｐｍ、コアとク
ラッドとの比屈折率差１．４５％の上記ファイバを用
い、前方及び後方の励起光（波長０．９８μｍ）のパワ
が７０ｍＷ及び８０ｍＷとした。その結果、上記ファイ
バ長が５０ｍのときに最大の利得４２ｄＢ（信号光入力
パワが−３７ｄＢｍでの値）が得られた。また、図１０
に示されるように、ファイバ長が５０ｍにおいて、信号
光入力パワが−２２ｄＢｍの時、利得が３ｄＢ低下する
までの帯域幅（３ｄＢ帯域幅と呼ぶ）は約２３ｎｍであ
り、１ｄＢ帯域幅は１５ｎｍであった。これはコアが１
個しかない従来の光ファイバ増幅器の帯域幅に比べて
１．５倍から２倍の広さである。
【００１０】しかし、上記最大利得が得られるファイバ
長とした光ファイバ増幅器では飽和出力が低いことがわ
かった。即ち、図１１に示されるように、利得が最大値
から３ｄＢ低下する点での増幅された信号光パワの値が
約１２．５ｄＢとなっている。また、上記最大利得が得
られるファイバ長とした光ファイバ増幅器では利得・波
長特性の平坦な帯域をより広くすることも困難であるこ
とがわかった。さらに、図１２に示されるように、雑音
指数には波長依存性があり、特に短波長側（１．５３μ
ｍ付近）で雑音指数が非常に大きく、長波長側になるに
つれて雑音指数が低下している。このように雑音指数を
平坦化することは困難である。
長とした光ファイバ増幅器では飽和出力が低いことがわ
かった。即ち、図１１に示されるように、利得が最大値
から３ｄＢ低下する点での増幅された信号光パワの値が
約１２．５ｄＢとなっている。また、上記最大利得が得
られるファイバ長とした光ファイバ増幅器では利得・波
長特性の平坦な帯域をより広くすることも困難であるこ
とがわかった。さらに、図１２に示されるように、雑音
指数には波長依存性があり、特に短波長側（１．５３μ
ｍ付近）で雑音指数が非常に大きく、長波長側になるに
つれて雑音指数が低下している。このように雑音指数を
平坦化することは困難である。
【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、飽和出力が高く、利得・波長特性の平坦帯域が広
く、雑音指数の波長特性が平坦な希土類元素添加ファイ
バ増幅器を提供することにある。
し、飽和出力が高く、利得・波長特性の平坦帯域が広
く、雑音指数の波長特性が平坦な希土類元素添加ファイ
バ増幅器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、希土類元素を添加してなる光ファイバに、
信号光を伝搬させると共に励起光を注入することによ
り、この希土類元素添加光ファイバ内で信号光を増幅さ
せる希土類元素添加ファイバ増幅器において、上記希土
類元素添加光ファイバの長さをその飽和出力が最大とな
る長さに設定したものである。
に本発明は、希土類元素を添加してなる光ファイバに、
信号光を伝搬させると共に励起光を注入することによ
り、この希土類元素添加光ファイバ内で信号光を増幅さ
せる希土類元素添加ファイバ増幅器において、上記希土
類元素添加光ファイバの長さをその飽和出力が最大とな
る長さに設定したものである。
【００１３】上記希土類元素添加光ファイバは、クラッ
ド内に複数の希土類元素添加コアを有してもよい。
ド内に複数の希土類元素添加コアを有してもよい。
【００１４】上記希土類元素添加光ファイバは、少なく
とも３００ｐｐｍのＥｒと少なくとも８０００ｐｐｍの
Ａｌとが添加されてもよい。
とも３００ｐｐｍのＥｒと少なくとも８０００ｐｐｍの
Ａｌとが添加されてもよい。
【００１５】上記信号光波長が１．５μｍ帯であり、上
記励起光波長が０．９８μｍ及び１．４８μｍのいずれ
か一方又は両方であってもよい。
記励起光波長が０．９８μｍ及び１．４８μｍのいずれ
か一方又は両方であってもよい。
【００１６】上記希土類元素添加光ファイバの一端に、
原信号光を入射させその入射方向と反対方向に戻ろうと
する信号光を遮断する入射側光アイソレータを設け、上
記希土類元素添加光ファイバの他の一端に、増幅された
信号光を出射させその出射方向と反対方向に戻ろうとす
る信号光を遮断する出射側光アイソレータを設け、これ
ら両光アイソレータ間のいずれか一方又は両方に、励起
光を注入するためのカプラを設けてもよい。
原信号光を入射させその入射方向と反対方向に戻ろうと
する信号光を遮断する入射側光アイソレータを設け、上
記希土類元素添加光ファイバの他の一端に、増幅された
信号光を出射させその出射方向と反対方向に戻ろうとす
る信号光を遮断する出射側光アイソレータを設け、これ
ら両光アイソレータ間のいずれか一方又は両方に、励起
光を注入するためのカプラを設けてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】本出願人は、前記したようにＥｒ添加マル
チコアファイバの長さを変えて光ファイバ増幅器の諸特
性を測定するなかで、上記の課題を解決するための重要
な発見をするに至った。即ち、図９の光ファイバ増幅器
に図７の構造のＥｒ添加マルチコアファイバ９１を用
い、そのファイバ長を変えた場合の、光ファイバ増幅器
の利得特性、飽和出力特性、３ｄＢ帯域幅特性、１ｄＢ
帯域幅特性を示すと、図２のようになる。図示されるよ
うに、飽和出力はファイバ長によって異なり、飽和出力
が最大となるファイバ長（この例では３０ｍ）が存在す
ることがわかる。これは利得が最大となるファイバ長と
は異なる。そして、この飽和出力が最大となるファイバ
長において３ｄＢ帯域幅もまた最大となり、利得が最大
となるファイバ長における３ｄＢ帯域幅よりも広い。ま
た、飽和出力が最大となるファイバ長において１ｄＢ帯
域幅もかなり広いものとなる。ここで、上記飽和出力が
最大となるファイバ長での利得・波長特性は図３のよう
になる。これを図１０と比較すると、利得・波長特性の
平坦帯域が広くなっていることがわかる。
チコアファイバの長さを変えて光ファイバ増幅器の諸特
性を測定するなかで、上記の課題を解決するための重要
な発見をするに至った。即ち、図９の光ファイバ増幅器
に図７の構造のＥｒ添加マルチコアファイバ９１を用
い、そのファイバ長を変えた場合の、光ファイバ増幅器
の利得特性、飽和出力特性、３ｄＢ帯域幅特性、１ｄＢ
帯域幅特性を示すと、図２のようになる。図示されるよ
うに、飽和出力はファイバ長によって異なり、飽和出力
が最大となるファイバ長（この例では３０ｍ）が存在す
ることがわかる。これは利得が最大となるファイバ長と
は異なる。そして、この飽和出力が最大となるファイバ
長において３ｄＢ帯域幅もまた最大となり、利得が最大
となるファイバ長における３ｄＢ帯域幅よりも広い。ま
た、飽和出力が最大となるファイバ長において１ｄＢ帯
域幅もかなり広いものとなる。ここで、上記飽和出力が
最大となるファイバ長での利得・波長特性は図３のよう
になる。これを図１０と比較すると、利得・波長特性の
平坦帯域が広くなっていることがわかる。
【００１９】本出願人のもう一つの重要な発見は、この
飽和出力が最大となるファイバ長での雑音指数の波長特
性が図４に示されるように、ほぼ平坦となることであ
る。このような雑音指数の平坦な特性は、波長多重通信
用光ファイバ増幅器として複数の波長の光信号のそれぞ
れに情報を乗せて増幅・伝送させる場合に、受信側での
受信特性（信号対雑音比、受信感度など）を均一にでき
るという大きな利点につながる。
飽和出力が最大となるファイバ長での雑音指数の波長特
性が図４に示されるように、ほぼ平坦となることであ
る。このような雑音指数の平坦な特性は、波長多重通信
用光ファイバ増幅器として複数の波長の光信号のそれぞ
れに情報を乗せて増幅・伝送させる場合に、受信側での
受信特性（信号対雑音比、受信感度など）を均一にでき
るという大きな利点につながる。
【００２０】本発明の希土類元素添加ファイバ増幅器の
具体的構成は、図１に示されるように、波長１．５μｍ
帯の原信号光が入力される入射側光アイソレータ１、
０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起光を注入するため
の入射側ＷＤＭカプラ２、飽和出力が最大となる長さに
設定した希土類元素添加光ファイバ３、上記励起光を注
入するための出射側ＷＤＭカプラ４、増幅された信号光
を出力するための出射側光アイソレータ５からなる。
６，７は励起光源である。希土類元素添加光ファイバ３
は図７の構造のＥｒ添加マルチコアファイバであり、そ
の長さは前記したように３０ｍに設定されている。
具体的構成は、図１に示されるように、波長１．５μｍ
帯の原信号光が入力される入射側光アイソレータ１、
０．９８μｍ又は１．４８μｍの励起光を注入するため
の入射側ＷＤＭカプラ２、飽和出力が最大となる長さに
設定した希土類元素添加光ファイバ３、上記励起光を注
入するための出射側ＷＤＭカプラ４、増幅された信号光
を出力するための出射側光アイソレータ５からなる。
６，７は励起光源である。希土類元素添加光ファイバ３
は図７の構造のＥｒ添加マルチコアファイバであり、そ
の長さは前記したように３０ｍに設定されている。
【００２１】ここで飽和出力が最大となる長さは各々の
コア内に添加する希土類元素Ｅｒの濃度に依存し、Ｅｒ
の濃度が高い場合にはファイバ長は短くなり、逆にＥｒ
の濃度が低い場合にはファイバ長は長くなる。長さが３
０ｍの場合、各コアへのＥｒの添加濃度は４００ｐｐｍ
である。各コアへのＥｒの添加濃度が８００ｐｐｍにな
ると、飽和出力が最大となる長さは１８ｍとなる。
コア内に添加する希土類元素Ｅｒの濃度に依存し、Ｅｒ
の濃度が高い場合にはファイバ長は短くなり、逆にＥｒ
の濃度が低い場合にはファイバ長は長くなる。長さが３
０ｍの場合、各コアへのＥｒの添加濃度は４００ｐｐｍ
である。各コアへのＥｒの添加濃度が８００ｐｐｍにな
ると、飽和出力が最大となる長さは１８ｍとなる。
【００２２】飽和出力値は励起光源６，７の励起光パワ
にも依存し、励起光パワが大きいほど飽和出力値は増大
し、利得も高くなる。励起光源６，７には、例えば波長
０．９８μｍの半導体レーザ光源を用いる。入射側ＷＤ
Ｍカプラ６を介して希土類元素添加光ファイバ３に注入
された励起光は前方励起に用いられ、出射側ＷＤＭカプ
ラ７を介して注入された励起光は、後方励起に用いられ
る。両者の光パワはできる限り等しくする。このような
双方向励起では高利得化に有利である。
にも依存し、励起光パワが大きいほど飽和出力値は増大
し、利得も高くなる。励起光源６，７には、例えば波長
０．９８μｍの半導体レーザ光源を用いる。入射側ＷＤ
Ｍカプラ６を介して希土類元素添加光ファイバ３に注入
された励起光は前方励起に用いられ、出射側ＷＤＭカプ
ラ７を介して注入された励起光は、後方励起に用いられ
る。両者の光パワはできる限り等しくする。このような
双方向励起では高利得化に有利である。
【００２３】入射側光アイソレータ１は、その出力側よ
り反射してきた信号光が原信号光の光源側に戻されるの
を防止する。出射側光アイソレータ５はその出力側より
反射してきた増幅信号光が希土類元素添加光ファイバ３
側に戻されるのを防止する。
り反射してきた信号光が原信号光の光源側に戻されるの
を防止する。出射側光アイソレータ５はその出力側より
反射してきた増幅信号光が希土類元素添加光ファイバ３
側に戻されるのを防止する。
【００２４】この構成では、励起光源の波長は０．９８
μｍが望ましい。波長１．４８μｍは雑音指数が若干劣
るが使用可能である。なお、ファイバには、Ｅｒ添加マ
ルチコアファイバを用いるのが好ましいが、１コアのＥ
ｒ添加ファイバにＡｌを高濃度（２％〜３％）に添加し
たものを用いてもよい。
μｍが望ましい。波長１．４８μｍは雑音指数が若干劣
るが使用可能である。なお、ファイバには、Ｅｒ添加マ
ルチコアファイバを用いるのが好ましいが、１コアのＥ
ｒ添加ファイバにＡｌを高濃度（２％〜３％）に添加し
たものを用いてもよい。
【００２５】図５の構成は、励起光源６による前方励起
のみとしたものである。この場合、励起光源６の励起光
パワを大きくする必要がある。これには例えば２つの励
起光源を用い偏波合成する方法がある。
のみとしたものである。この場合、励起光源６の励起光
パワを大きくする必要がある。これには例えば２つの励
起光源を用い偏波合成する方法がある。
【００２６】図６の構成は、励起光源７による後方励起
のみとしたものである。この場合も励起光パワを大きく
する必要がある。
のみとしたものである。この場合も励起光パワを大きく
する必要がある。
【００２７】本発明は以上の実施形態に限定されない。
例えば、図１の構成において励起光源６，７のいずれか
一方を波長０．９８μｍとし、他方を波長１．４８μｍ
としてもよい。
例えば、図１の構成において励起光源６，７のいずれか
一方を波長０．９８μｍとし、他方を波長１．４８μｍ
としてもよい。
【００２８】希土類元素としてはＥｒの他にＹｂ，Ｃ
ｅ，Ｓｍ，Ｎｄなどが使用でき、これらの希土類元素を
少なくとも１種類添加してもよい。また、コア組成には
ＳｉＯ2 系（Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 、或いはＡｌ
2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 にＰ2 Ｏ5 ，ＧｅＯ2 などの屈
折率制御用酸化物を含んだもの）、フッ化物系などを用
いてもよい。
ｅ，Ｓｍ，Ｎｄなどが使用でき、これらの希土類元素を
少なくとも１種類添加してもよい。また、コア組成には
ＳｉＯ2 系（Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 、或いはＡｌ
2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 にＰ2 Ｏ5 ，ＧｅＯ2 などの屈
折率制御用酸化物を含んだもの）、フッ化物系などを用
いてもよい。
【００２９】Ｅｒ添加マルチコアファイバのコアの個数
は７個に限らず、例えば３個でもよい。
は７個に限らず、例えば３個でもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００３１】（１）利得の波長特性をより平坦化するこ
とができる（利得・波長特性の平坦帯域が広くなる）。
これにより光波長多重伝送システムや光ＣＡＴＶシステ
ム用光ファイバ増幅器として用いることができ、より良
好な信号対雑音比特性やクロストーク特性を実現するこ
とができる。
とができる（利得・波長特性の平坦帯域が広くなる）。
これにより光波長多重伝送システムや光ＣＡＴＶシステ
ム用光ファイバ増幅器として用いることができ、より良
好な信号対雑音比特性やクロストーク特性を実現するこ
とができる。
【００３２】（２）雑音指数の波長特性も平坦化するこ
とができると共に、雑音指数の値も小さくすることがで
きるので、光波長多重伝送システムや光ＣＡＴＶシステ
ム用光ファイバ増幅器として品質の優れた高速大容量長
距離伝送の通信システムを確保することができる。
とができると共に、雑音指数の値も小さくすることがで
きるので、光波長多重伝送システムや光ＣＡＴＶシステ
ム用光ファイバ増幅器として品質の優れた高速大容量長
距離伝送の通信システムを確保することができる。
【００３３】（３）最大飽和出力特性を得ることができ
るので、より高出力の信号光パワが得られ、より長距離
伝送やより多数の加入者への情報分配伝送を行うことが
できる。
るので、より高出力の信号光パワが得られ、より長距離
伝送やより多数の加入者への情報分配伝送を行うことが
できる。
【図１】本発明の実施形態を示す希土類元素添加ファイ
バ増幅器の構成図である。
バ増幅器の構成図である。
【図２】ファイバ長に対する光ファイバ増幅器の利得特
性、飽和出力特性、３ｄＢ帯域幅特性、１ｄＢ帯域幅特
性を示す特性図である。
性、飽和出力特性、３ｄＢ帯域幅特性、１ｄＢ帯域幅特
性を示す特性図である。
【図３】本発明の希土類元素添加ファイバ増幅器の利得
・波長特性図である。
・波長特性図である。
【図４】本発明の希土類元素添加ファイバ増幅器の雑音
指数の波長特性図である。
指数の波長特性図である。
【図５】本発明の実施形態を示す希土類元素添加ファイ
バ増幅器の構成図である。
バ増幅器の構成図である。
【図６】本発明の実施形態を示す希土類元素添加ファイ
バ増幅器の構成図である。
バ増幅器の構成図である。
【図７】Ｅｒ添加マルチコアファイバの構造を示す断面
図である。
図である。
【図８】共添加マルチコアファイバの製造方法を示す工
程図である。
程図である。
【図９】従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
【図１０】従来の光ファイバ増幅器の利得・波長特性図
である。
である。
【図１１】従来の光ファイバ増幅器の増幅された信号光
パワ対利得特性図である。
パワ対利得特性図である。
【図１２】従来の光ファイバ増幅器の雑音指数・波長特
性図である。
性図である。
【符号の説明】 １ 入射側光アイソレータ ２ 入射側ＷＤＭカプラ ３ 希土類元素添加光ファイバ ４ 出射側ＷＤＭカプラ ５ 出射側光アイソレータ ６，７ 励起光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 淳 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 希土類元素を添加してなる光ファイバ
に、信号光を伝搬させると共に励起光を注入することに
より、この希土類元素添加光ファイバ内で信号光を増幅
させる希土類元素添加ファイバ増幅器において、上記希
土類元素添加光ファイバの長さをその飽和出力が最大と
なる長さに設定したことを特徴とする希土類元素添加フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項２】 上記希土類元素添加光ファイバは、クラ
ッド内に複数の希土類元素添加コアを有することを特徴
とする請求項１記載の希土類元素添加ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 上記希土類元素添加光ファイバは、少な
くとも３００ｐｐｍのＥｒと少なくとも８０００ｐｐｍ
のＡｌとが添加されていることを特徴とする請求項１又
は２記載の希土類元素添加ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 上記信号光波長が１．５μｍ帯であり、
上記励起光波長が０．９８μｍ及び１．４８μｍのいず
れか一方又は両方であることを特徴とする請求項１〜３
いずれか記載の希土類元素添加ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 上記希土類元素添加光ファイバの一端
に、原信号光を入射させその入射方向と反対方向に戻ろ
うとする信号光を遮断する入射側光アイソレータを設
け、上記希土類元素添加光ファイバの他の一端に、増幅
された信号光を出射させその出射方向と反対方向に戻ろ
うとする信号光を遮断する出射側光アイソレータを設
け、これら両光アイソレータ間のいずれか一方又は両方
に、励起光を注入するためのカプラを設けたことを特徴
とする請求項１〜４いずれか記載の希土類元素添加ファ
イバ増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294336A JPH09139534A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 希土類元素添加ファイバ増幅器 |
| US08/629,593 US5706124A (en) | 1995-11-13 | 1996-04-09 | Rare earth element-doped optical fiber amplifier |
| CA002173662A CA2173662C (en) | 1995-11-13 | 1996-04-09 | Rare earth element-doped optical fiber amplifier |
| GB9607411A GB2307092B (en) | 1995-11-13 | 1996-04-10 | Rare earth element-doped optical fiber amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7294336A JPH09139534A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 希土類元素添加ファイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139534A true JPH09139534A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17806391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7294336A Pending JPH09139534A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | 希土類元素添加ファイバ増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5706124A (ja) |
| JP (1) | JPH09139534A (ja) |
| CA (1) | CA2173662C (ja) |
| GB (1) | GB2307092B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2013051655A1 (ja) * | 2011-10-04 | 2013-04-11 | 古河電気工業株式会社 | マルチコア増幅光ファイバおよびマルチコア光ファイバ増幅器 |
| JP2014116466A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバ増幅器 |
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| KR100219719B1 (ko) | 1997-07-15 | 1999-09-01 | 윤종용 | 감시가능한 파장분할다중화 광증폭기 제어시스템 및 그 제어방법 |
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| FR2768143B1 (fr) * | 1997-09-05 | 1999-12-03 | Corning Inc | Verre de fluorophosphate dope a l'erbium et amplificateur optique comprenant ce verre |
| US6384948B1 (en) | 1998-09-30 | 2002-05-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High-sensitivity, high-speed digital optical photoreceiver |
| US6307670B1 (en) | 1999-12-14 | 2001-10-23 | Corning Incorporated | Pump power control for optical fiber amplifier |
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| DE10144948B4 (de) * | 2001-09-12 | 2007-10-31 | Siemens Ag | Verfahren zur Regelung einer Pumpeinrichtung bei optischer Verstärkung eines übertragenen Wellenlängen-Multiplex(-WDM)-Signals |
| US7525725B2 (en) * | 2002-03-05 | 2009-04-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplification module, optical amplifier, optical communication system, and white light source |
| JP5246725B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2013-07-24 | 住友電気工業株式会社 | 光増幅器 |
| US20100327186A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-12-30 | Afo Research, Inc. | Optical components for use in high energy environment with improved optical characteristics |
| US9509113B2 (en) * | 2014-06-17 | 2016-11-29 | Fujitsu Limited | Transient gain cancellation for optical amplifiers |
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| US5225925A (en) * | 1991-01-23 | 1993-07-06 | Amoco Corporation | Sensitized erbium fiber optical amplifier and source |
| US5140456A (en) * | 1991-04-08 | 1992-08-18 | General Instrument Corporation | Low noise high power optical fiber amplifier |
| US5185826A (en) * | 1992-02-07 | 1993-02-09 | At&T Bell Laboratories | Hybrid pumping arrangement for doped fiber amplifiers |
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-
1995
- 1995-11-13 JP JP7294336A patent/JPH09139534A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-09 CA CA002173662A patent/CA2173662C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-09 US US08/629,593 patent/US5706124A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-10 GB GB9607411A patent/GB2307092B/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| GB2307092A (en) | 1997-05-14 |
| GB9607411D0 (en) | 1996-06-12 |
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| CA2173662C (en) | 2004-01-20 |
| US5706124A (en) | 1998-01-06 |
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