JPH09185090A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH09185090A JPH09185090A JP34292795A JP34292795A JPH09185090A JP H09185090 A JPH09185090 A JP H09185090A JP 34292795 A JP34292795 A JP 34292795A JP 34292795 A JP34292795 A JP 34292795A JP H09185090 A JPH09185090 A JP H09185090A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光増幅器の励起光を有効に活用して増幅特性
を改善する。 【解決手段】 励起光光源１３から出射された励起光λ
ｐは、ＷＤＭカプラ１２を介してＥＤＦ１４に入射して
吸収されて十分な反転分布を起こす。励起光λｐがＥＤ
Ｆ１４に入射されている状態で信号光λｓがＥＤＦ１４
に入射すると、該信号光λｓは誘導放出作用によって次
第に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号λＳ
として放出される。ここで、ＥＤＦ１４が励起光λｐの
強度に対して十分短い場合、該励起光λｐはＥＤＦ１４
の出力端に残留励起光ｒとして放出されることがある。
残留励起光ｒは、ＷＤＭカプラ１５及びファイバ１８を
順次経て全反射膜１９に入射した後、反射して該ファイ
バ１８及びＷＤＭカプラ１５を順次経てＥＤＦ１４内に
戻り、該ＥＤＦ１４の増幅特性を改善する。
を改善する。 【解決手段】 励起光光源１３から出射された励起光λ
ｐは、ＷＤＭカプラ１２を介してＥＤＦ１４に入射して
吸収されて十分な反転分布を起こす。励起光λｐがＥＤ
Ｆ１４に入射されている状態で信号光λｓがＥＤＦ１４
に入射すると、該信号光λｓは誘導放出作用によって次
第に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号λＳ
として放出される。ここで、ＥＤＦ１４が励起光λｐの
強度に対して十分短い場合、該励起光λｐはＥＤＦ１４
の出力端に残留励起光ｒとして放出されることがある。
残留励起光ｒは、ＷＤＭカプラ１５及びファイバ１８を
順次経て全反射膜１９に入射した後、反射して該ファイ
バ１８及びＷＤＭカプラ１５を順次経てＥＤＦ１４内に
戻り、該ＥＤＦ１４の増幅特性を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信等に
使用される光増幅器に関するものである。
使用される光増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の光増幅器の一例を示す構
成図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの
信号光λｓをアイソレータ１を介してポート３ａから入
力し、かつ励起光光源２で生成された励起光λｐをポー
ト３ｂから入力して該信号光λｓと励起光λｐとを合波
してポート３ｃから出力する波長多重器（Wavelength D
ivision Multiplexer、以下、ＷＤＭカプラという）３
を有している。励起光光源２は、例えばレーザダイオー
ド等で構成されている。ＷＤＭカプラ３のポート３ｃ
は、光増幅ファイバ４を介してアイソレータ５の入力側
に接続されている。光増幅ファイバ４は、例えばエルビ
ウムドープ光ファイバ（Erbium Doped Fiber、以下、Ｅ
ＤＦという）等の光増幅器用ファイバで構成されてい
る。このＥＤＦ４では、該ＥＤＦ４中を信号光λｓと励
起光λｐとの両方が伝搬することによって該励起光λｐ
のエネルギが該信号光λｓに移り、該信号光λｓが増幅
されて出力光信号λＳが出力されるようになっている。
アイソレータ５の出力側は、図示しない例えば光伝送路
等に接続されている。
成図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの
信号光λｓをアイソレータ１を介してポート３ａから入
力し、かつ励起光光源２で生成された励起光λｐをポー
ト３ｂから入力して該信号光λｓと励起光λｐとを合波
してポート３ｃから出力する波長多重器（Wavelength D
ivision Multiplexer、以下、ＷＤＭカプラという）３
を有している。励起光光源２は、例えばレーザダイオー
ド等で構成されている。ＷＤＭカプラ３のポート３ｃ
は、光増幅ファイバ４を介してアイソレータ５の入力側
に接続されている。光増幅ファイバ４は、例えばエルビ
ウムドープ光ファイバ（Erbium Doped Fiber、以下、Ｅ
ＤＦという）等の光増幅器用ファイバで構成されてい
る。このＥＤＦ４では、該ＥＤＦ４中を信号光λｓと励
起光λｐとの両方が伝搬することによって該励起光λｐ
のエネルギが該信号光λｓに移り、該信号光λｓが増幅
されて出力光信号λＳが出力されるようになっている。
アイソレータ５の出力側は、図示しない例えば光伝送路
等に接続されている。
【０００３】図３は、光増幅ファイバのエネルギ準位を
示す図である。この図を参照しつつ、図２の動作を説明
する。この光増幅器では、ＥＤＦ４内において励起光λ
ｐを伝搬させると、エルビウムイオンが該励起光λｐを
吸収して基底準位Ｅ１から励起準位Ｅ３に励起される。
次に、励起準位Ｅ３から上準位Ｅ２へ電子が移動する。
そして、上準位Ｅ２のイオン数Ｎ２が基底準位Ｅ１のイ
オン数Ｎ１を上回る状態になって反転分布が起こる。こ
の状態で信号光λｓを入射させることによって起こる誘
導放出作用により、該信号光λｓが増幅されて出力光信
号λＳになる。ここで、出力光信号λＳの利得係数ｇ
（λ）は、次の（１）式で表される。 ｇ（λ）＝σｅ（λ）・Ｎ２−σａ（λ）・Ｎ１ ・・・（１） 但し、 λ；出力光信号λＳの波長 σｅ；誘導放出断面積 σａ；誘導吸収断面積 従来の光増幅器の構成では、図２に示すような信号光の
進行方向と励起光の進行方向とが一致している前方向励
起の他、その逆の場合の後方向励起、及びこれらを組み
合わせた双方向励起等がある。
示す図である。この図を参照しつつ、図２の動作を説明
する。この光増幅器では、ＥＤＦ４内において励起光λ
ｐを伝搬させると、エルビウムイオンが該励起光λｐを
吸収して基底準位Ｅ１から励起準位Ｅ３に励起される。
次に、励起準位Ｅ３から上準位Ｅ２へ電子が移動する。
そして、上準位Ｅ２のイオン数Ｎ２が基底準位Ｅ１のイ
オン数Ｎ１を上回る状態になって反転分布が起こる。こ
の状態で信号光λｓを入射させることによって起こる誘
導放出作用により、該信号光λｓが増幅されて出力光信
号λＳになる。ここで、出力光信号λＳの利得係数ｇ
（λ）は、次の（１）式で表される。 ｇ（λ）＝σｅ（λ）・Ｎ２−σａ（λ）・Ｎ１ ・・・（１） 但し、 λ；出力光信号λＳの波長 σｅ；誘導放出断面積 σａ；誘導吸収断面積 従来の光増幅器の構成では、図２に示すような信号光の
進行方向と励起光の進行方向とが一致している前方向励
起の他、その逆の場合の後方向励起、及びこれらを組み
合わせた双方向励起等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光増幅器では、次のような課題があった。図４は、図２
のレベルダイヤグラムであり、縦軸に出力パワー、及び
横軸にＥＤＦ長がとられている。この図４では、図２に
示す前方向励起による光増幅器において、ＥＤＦ４の長
さ方向に対して増加する出力光信号パワーＰ［λＳ］が
示されている。ここで、励起光パワーＰ［λｐ］がＥＤ
Ｆ４の長さに対して十分強い場合、該ＥＤＦ４の長さ方
向に分布定数的に減少する励起光パワーＰ［λｐ］が該
ＥＤＦ４内で吸収されず、そのエネルギが該ＥＤＦ４の
出力端にパワーＰ［ｒ］の残留励起光ｒとして残ること
がある。そのため、励起光λｐのエネルギが無駄になる
ことがある。又、この光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、励起光λｐのエネルギが不十分な場合には、波長間
利得偏差が大きくなるという問題もあった。この問題
を、図５及び図６（ａ），（ｂ）を参照しつつ、説明す
る。図５は、光増幅ファイバの誘導放出断面積σｅ及び
誘導吸収断面積σａの波長特性を示す図である。この図
では、出力光信号λＳの波長λが1540nm〜1560nmの部分
において、誘導放出断面積σｅの波長依存は少ないが、
誘導吸収断面積σａの波長依存は大きいことが示されて
いる。
光増幅器では、次のような課題があった。図４は、図２
のレベルダイヤグラムであり、縦軸に出力パワー、及び
横軸にＥＤＦ長がとられている。この図４では、図２に
示す前方向励起による光増幅器において、ＥＤＦ４の長
さ方向に対して増加する出力光信号パワーＰ［λＳ］が
示されている。ここで、励起光パワーＰ［λｐ］がＥＤ
Ｆ４の長さに対して十分強い場合、該ＥＤＦ４の長さ方
向に分布定数的に減少する励起光パワーＰ［λｐ］が該
ＥＤＦ４内で吸収されず、そのエネルギが該ＥＤＦ４の
出力端にパワーＰ［ｒ］の残留励起光ｒとして残ること
がある。そのため、励起光λｐのエネルギが無駄になる
ことがある。又、この光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、励起光λｐのエネルギが不十分な場合には、波長間
利得偏差が大きくなるという問題もあった。この問題
を、図５及び図６（ａ），（ｂ）を参照しつつ、説明す
る。図５は、光増幅ファイバの誘導放出断面積σｅ及び
誘導吸収断面積σａの波長特性を示す図である。この図
では、出力光信号λＳの波長λが1540nm〜1560nmの部分
において、誘導放出断面積σｅの波長依存は少ないが、
誘導吸収断面積σａの波長依存は大きいことが示されて
いる。
【０００５】図６（ａ），（ｂ）は、光増幅ファイバの
各励起状態における電子の状態を示す図であり、そのう
ち図６（ａ）は、光増幅ファイバの完全な励起状態にお
ける電子の状態を示す図である。この図では、光増幅フ
ァイバの完全な励起状態において、励起準位Ｅ３に殆ど
の電子が存在することが示されている。そのため、信号
光が受ける利得は誘導放出断面積σｅの影響が顕著にな
り、（１）式に示す利得係数ｇ（λ）の波長依存性は少
ない。図６（ｂ）は、光増幅ファイバの不完全な励起状
態における電子の状態を示す図である。この図では、光
増幅ファイバの不完全な励起状態において、基底準位Ｅ
１及び励起準位Ｅ３共に電子が存在することが示されて
いる。そのため、信号光が受ける利得は誘導放出断面積
σｅの影響のみでなく、誘導吸収断面積σａの影響も受
ける。図５を参照すると、誘導吸収断面積σａは短波長
側で大きくなることがわかる。この誘導吸収断面積σａ
が大きいと利得が減少するので、短波長側の利得が長波
長側の利得よりも小さくなる。そのため、（１）式に示
す利得係数ｇ（λ）の波長依存性が大きい。従って、光
増幅器を波長多重伝送に用いると、励起光λｐのエネル
ギが不十分な場合には利得係数ｇ（λ）の波長依存性が
大きくなるので，波長間利得偏差が大きくなり、波長に
対して平坦な増幅特性が得られない。
各励起状態における電子の状態を示す図であり、そのう
ち図６（ａ）は、光増幅ファイバの完全な励起状態にお
ける電子の状態を示す図である。この図では、光増幅フ
ァイバの完全な励起状態において、励起準位Ｅ３に殆ど
の電子が存在することが示されている。そのため、信号
光が受ける利得は誘導放出断面積σｅの影響が顕著にな
り、（１）式に示す利得係数ｇ（λ）の波長依存性は少
ない。図６（ｂ）は、光増幅ファイバの不完全な励起状
態における電子の状態を示す図である。この図では、光
増幅ファイバの不完全な励起状態において、基底準位Ｅ
１及び励起準位Ｅ３共に電子が存在することが示されて
いる。そのため、信号光が受ける利得は誘導放出断面積
σｅの影響のみでなく、誘導吸収断面積σａの影響も受
ける。図５を参照すると、誘導吸収断面積σａは短波長
側で大きくなることがわかる。この誘導吸収断面積σａ
が大きいと利得が減少するので、短波長側の利得が長波
長側の利得よりも小さくなる。そのため、（１）式に示
す利得係数ｇ（λ）の波長依存性が大きい。従って、光
増幅器を波長多重伝送に用いると、励起光λｐのエネル
ギが不十分な場合には利得係数ｇ（λ）の波長依存性が
大きくなるので，波長間利得偏差が大きくなり、波長に
対して平坦な増幅特性が得られない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、光増幅器において、所定の波長の光
で構成された信号光を入力し、該信号光を励起光により
増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファイバに対し
て前記信号光と同方向に前記励起光を入射する励起光光
源と、前記光増幅ファイバの出力光中の前記信号光の成
分を透過し、かつ該出力光中の前記励起光の成分を前記
信号光と逆方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す透過
反射手段とを、備えている。この第１の発明によれば、
以上のように光増幅器を構成したので、励起光光源から
出射された励起光は、光増幅ファイバに入射して吸収さ
れて反転分布を起こす。この状態で信号光が光増幅ファ
イバに入射すると、該信号光は誘導放出作用によって次
第に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号とし
て放出される。ここで、光増幅ファイバが励起光の強度
に対して十分短い場合、該励起光は光増幅ファイバの出
力端に残留励起光として放出される。この残留励起光
は、透過反射手段に入射した後、反射されて光増幅ファ
イバ内に戻る。そのため、光増幅ファイバは、透過反射
手段で反射されて戻された残留励起光によって十分に励
起されて増幅特性が改善される。
を解決するために、光増幅器において、所定の波長の光
で構成された信号光を入力し、該信号光を励起光により
増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファイバに対し
て前記信号光と同方向に前記励起光を入射する励起光光
源と、前記光増幅ファイバの出力光中の前記信号光の成
分を透過し、かつ該出力光中の前記励起光の成分を前記
信号光と逆方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す透過
反射手段とを、備えている。この第１の発明によれば、
以上のように光増幅器を構成したので、励起光光源から
出射された励起光は、光増幅ファイバに入射して吸収さ
れて反転分布を起こす。この状態で信号光が光増幅ファ
イバに入射すると、該信号光は誘導放出作用によって次
第に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号とし
て放出される。ここで、光増幅ファイバが励起光の強度
に対して十分短い場合、該励起光は光増幅ファイバの出
力端に残留励起光として放出される。この残留励起光
は、透過反射手段に入射した後、反射されて光増幅ファ
イバ内に戻る。そのため、光増幅ファイバは、透過反射
手段で反射されて戻された残留励起光によって十分に励
起されて増幅特性が改善される。
【０００７】第２の発明では、光増幅器において、所定
の波長の光で構成された信号光を入力し、該信号光を励
起光により増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファ
イバに対して前記信号光と逆方向に前記励起光を入射す
る励起光光源と、前記信号光を透過して前記光増幅ファ
イバへ入力し、かつ該光増幅ファイバから出力される前
記励起光の成分を前記信号光と同方向に反射して該光増
幅ファイバへ戻す透過反射手段とを、備えている。この
第２の発明によれば、励起光光源から出射された励起光
は、光増幅ファイバに入射して吸収されて反転分布を起
こす。この状態で信号光が光増幅ファイバに入射する
と、該信号光は誘導放出作用によって次第に増幅され、
その増幅された信号光が出力光信号として放出される。
ここで、光増幅ファイバが励起光の強度に対して十分短
い場合、該励起光は光増幅ファイバの入力端に残留励起
光として放出される。残留励起光は、透過反射手段に入
射した後、反射されて光増幅ファイバ内に戻る。そのた
め、光増幅ファイバは、透過反射手段で反射されて戻さ
れた残留励起光によって十分に励起されて増幅特性が改
善される。従って、前記課題を解決できるのである。
の波長の光で構成された信号光を入力し、該信号光を励
起光により増幅する光増幅ファイバと、前記光増幅ファ
イバに対して前記信号光と逆方向に前記励起光を入射す
る励起光光源と、前記信号光を透過して前記光増幅ファ
イバへ入力し、かつ該光増幅ファイバから出力される前
記励起光の成分を前記信号光と同方向に反射して該光増
幅ファイバへ戻す透過反射手段とを、備えている。この
第２の発明によれば、励起光光源から出射された励起光
は、光増幅ファイバに入射して吸収されて反転分布を起
こす。この状態で信号光が光増幅ファイバに入射する
と、該信号光は誘導放出作用によって次第に増幅され、
その増幅された信号光が出力光信号として放出される。
ここで、光増幅ファイバが励起光の強度に対して十分短
い場合、該励起光は光増幅ファイバの入力端に残留励起
光として放出される。残留励起光は、透過反射手段に入
射した後、反射されて光増幅ファイバ内に戻る。そのた
め、光増幅ファイバは、透過反射手段で反射されて戻さ
れた残留励起光によって十分に励起されて増幅特性が改
善される。従って、前記課題を解決できるのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態を示す光増幅器の構成
図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの信
号光λｓをアイソレータ１１を介してポート１２ａから
入力するＷＤＭカプラ１２を有している。このＷＤＭカ
プラ１２は波長選択性を有し、励起光光源１３で生成さ
れた励起光λｐをポート１２ｂから入力し、前記信号光
λｓと該励起光λｐとを合波してポート１２ｃから出力
する機能を有している。励起光光源１３は、例えばレー
ザダイオード等で構成されている。ＷＤＭカプラ１２の
ポート１２ｃは、ＥＤＦ１４を介してＷＤＭカプラ１５
のポート１５ａに接続されている。ＥＤＦ１４は、信号
光λｓを励起光λｐにより増幅する機能を有している。
ＷＤＭカプラ１５はＷＤＭカプラ１２とほぼ同等の波長
選択性を有し、ＥＤＦ１４の出力光Ｓ１４中の出力光信
号λＳを透過してポート１５ｂから出力し、該出力光Ｓ
１４中の励起光λｐの成分（即ち、残留励起光ｒ）を反
射してポート１５ｃから出力する機能を有している。Ｗ
ＤＭカプラ１５のポート１５ｂはファイバ１６を介して
アイソレータ１７の入力側に接続され、該アイソレータ
１７の出力側は、図示しない例えば光伝送路等に接続さ
れている。ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃは、ファイ
バ１８を介して全反射膜１９に接続されている。全反射
膜１９は残留励起光ｒを反射し、ＷＤＭカプラ１５を介
してＥＤＦ１４へ戻す機能を有している。そして、これ
らのＷＤＭカプラ１５、ファイバ１８及び全反射膜１９
で透過反射手段が構成されている。図７は、図１中の透
過反射手段の構成図である。
図である。この光増幅器は、図示しない送信部からの信
号光λｓをアイソレータ１１を介してポート１２ａから
入力するＷＤＭカプラ１２を有している。このＷＤＭカ
プラ１２は波長選択性を有し、励起光光源１３で生成さ
れた励起光λｐをポート１２ｂから入力し、前記信号光
λｓと該励起光λｐとを合波してポート１２ｃから出力
する機能を有している。励起光光源１３は、例えばレー
ザダイオード等で構成されている。ＷＤＭカプラ１２の
ポート１２ｃは、ＥＤＦ１４を介してＷＤＭカプラ１５
のポート１５ａに接続されている。ＥＤＦ１４は、信号
光λｓを励起光λｐにより増幅する機能を有している。
ＷＤＭカプラ１５はＷＤＭカプラ１２とほぼ同等の波長
選択性を有し、ＥＤＦ１４の出力光Ｓ１４中の出力光信
号λＳを透過してポート１５ｂから出力し、該出力光Ｓ
１４中の励起光λｐの成分（即ち、残留励起光ｒ）を反
射してポート１５ｃから出力する機能を有している。Ｗ
ＤＭカプラ１５のポート１５ｂはファイバ１６を介して
アイソレータ１７の入力側に接続され、該アイソレータ
１７の出力側は、図示しない例えば光伝送路等に接続さ
れている。ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃは、ファイ
バ１８を介して全反射膜１９に接続されている。全反射
膜１９は残留励起光ｒを反射し、ＷＤＭカプラ１５を介
してＥＤＦ１４へ戻す機能を有している。そして、これ
らのＷＤＭカプラ１５、ファイバ１８及び全反射膜１９
で透過反射手段が構成されている。図７は、図１中の透
過反射手段の構成図である。
【０００９】この透過反射手段では、ファイバ１８のコ
ア１８ａ及びクラッド１８ｂの端面に例えば金（Ａｕ）
を蒸着することによって全反射膜１９が形成されてい
る。但し、この透過反射手段では、残留励起光ｒは略10
0%反射するが、蒸着端面が脆弱なので、該残留励起光ｒ
が強い場合には全反射膜１９が溶融することがある。更
に、図１中の透過反射手段は、次の図８〜図１２に示す
構成にしてもよい。図８は、図１中の他の透過反射手段
(i) の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段（i)では、
ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃにファイバ１８が接続
され、該ファイバ１８の端面と全反射膜２０との間にコ
リメータレンズ２１が配置されている。このコリメータ
レンズ２１は、ファイバ１８から出射された残留励起光
ｒを平行ビームにして全反射膜２０に照射し、該全反射
膜２０で反射された残留励起光ｒをファイバ１８及びＷ
ＤＭカプラ１５を介してＥＤＦ１４へ戻す機能を有して
いる。他は、図７と同様の構成である。図９は、図１中
の他の透過反射手段(ii)の構成図であり、図７中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。この透過
反射手段(ii)では、ＥＤＦ１４とファイバ１６との間に
干渉膜フィルタ２２が挿入されている。この干渉膜フィ
ルタ２２は、ＥＤＦ１４からの残留励起光ｒを反射して
該ＥＤＦ１４へ戻す機能を有している。但し、現状で
は、干渉膜フィルタ２２は出力光信号Ｓ１４を進行方向
と逆方向に約0.1%反射するので、反射減衰量（透過光量
／反射光量）が約３０ｄＢになり、光増幅器のＮＦ（雑
音指数）特性に悪影響を及ぼす（即ち、雑音光が増幅さ
れる）ことがある。そのため、今後干渉膜フィルタ２２
が改良されて反射減衰量が５０〜６０ｄＢ程度確保され
れば、透過反射手段として干渉膜フィルタを用いること
ができる。
ア１８ａ及びクラッド１８ｂの端面に例えば金（Ａｕ）
を蒸着することによって全反射膜１９が形成されてい
る。但し、この透過反射手段では、残留励起光ｒは略10
0%反射するが、蒸着端面が脆弱なので、該残留励起光ｒ
が強い場合には全反射膜１９が溶融することがある。更
に、図１中の透過反射手段は、次の図８〜図１２に示す
構成にしてもよい。図８は、図１中の他の透過反射手段
(i) の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段（i)では、
ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃにファイバ１８が接続
され、該ファイバ１８の端面と全反射膜２０との間にコ
リメータレンズ２１が配置されている。このコリメータ
レンズ２１は、ファイバ１８から出射された残留励起光
ｒを平行ビームにして全反射膜２０に照射し、該全反射
膜２０で反射された残留励起光ｒをファイバ１８及びＷ
ＤＭカプラ１５を介してＥＤＦ１４へ戻す機能を有して
いる。他は、図７と同様の構成である。図９は、図１中
の他の透過反射手段(ii)の構成図であり、図７中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。この透過
反射手段(ii)では、ＥＤＦ１４とファイバ１６との間に
干渉膜フィルタ２２が挿入されている。この干渉膜フィ
ルタ２２は、ＥＤＦ１４からの残留励起光ｒを反射して
該ＥＤＦ１４へ戻す機能を有している。但し、現状で
は、干渉膜フィルタ２２は出力光信号Ｓ１４を進行方向
と逆方向に約0.1%反射するので、反射減衰量（透過光量
／反射光量）が約３０ｄＢになり、光増幅器のＮＦ（雑
音指数）特性に悪影響を及ぼす（即ち、雑音光が増幅さ
れる）ことがある。そのため、今後干渉膜フィルタ２２
が改良されて反射減衰量が５０〜６０ｄＢ程度確保され
れば、透過反射手段として干渉膜フィルタを用いること
ができる。
【００１０】図１０は、図１中の他の透過反射手段(ii
i) の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段(iii) は、
バルク型ＷＤＭカプラ１５Ａを備えている。このバルク
型ＷＤＭカプラ１５Ａは、コリメータレンズ１５Ａａ，
１５Ａｂ，１５Ａｃ及びＴｉＯ2 やＳｉＯ2 等で構成さ
れた誘電体多層膜１５Ａｄを有している。コリメータレ
ンズ１５Ａａは、ＥＤＦ１４に接続されている。コリメ
ータレンズ１５Ａｂには、ファイバ１６が接続されてい
る。又、コリメータレンズ１５Ａｃは、ファイバ１８を
介して全反射膜１９に接続されている。コリメータレン
ズ１５Ａａ、誘電体多層膜１５Ａｄ及びコリメータレン
ズ１５Ａｂは一直線上に配置され、該誘電体多層膜１５
Ａｄは、コリメータレンズ１５Ａａから出射された出力
光Ｓ１４中の残留励起光ｒを反射してコリメータレンズ
１５Ａｃに入射し、かつ出力光Ｓ１４中の出力光信号λ
Ｓを透過してコリメータレンズ１５Ａｂに入射する位置
に配置されている。図１１は、図１中の他の透過反射手
段(iv)の構成図であり、図８及び図１０中の要素と共通
の要素には共通の符号が付されている。この透過反射手
段(iv)では、コリメータレンズ１５Ａｃにファイバ１８
が接続され、該ファイバ１８の端面と全反射膜２０との
間にコリメータレンズ２１が配置されている。他は、図
１０と同様の構成である。
i) の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この透過反射手段(iii) は、
バルク型ＷＤＭカプラ１５Ａを備えている。このバルク
型ＷＤＭカプラ１５Ａは、コリメータレンズ１５Ａａ，
１５Ａｂ，１５Ａｃ及びＴｉＯ2 やＳｉＯ2 等で構成さ
れた誘電体多層膜１５Ａｄを有している。コリメータレ
ンズ１５Ａａは、ＥＤＦ１４に接続されている。コリメ
ータレンズ１５Ａｂには、ファイバ１６が接続されてい
る。又、コリメータレンズ１５Ａｃは、ファイバ１８を
介して全反射膜１９に接続されている。コリメータレン
ズ１５Ａａ、誘電体多層膜１５Ａｄ及びコリメータレン
ズ１５Ａｂは一直線上に配置され、該誘電体多層膜１５
Ａｄは、コリメータレンズ１５Ａａから出射された出力
光Ｓ１４中の残留励起光ｒを反射してコリメータレンズ
１５Ａｃに入射し、かつ出力光Ｓ１４中の出力光信号λ
Ｓを透過してコリメータレンズ１５Ａｂに入射する位置
に配置されている。図１１は、図１中の他の透過反射手
段(iv)の構成図であり、図８及び図１０中の要素と共通
の要素には共通の符号が付されている。この透過反射手
段(iv)では、コリメータレンズ１５Ａｃにファイバ１８
が接続され、該ファイバ１８の端面と全反射膜２０との
間にコリメータレンズ２１が配置されている。他は、図
１０と同様の構成である。
【００１１】図１２は、図１中の他の透過反射手段(v)
の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共通の
符号が付されている。この透過反射手段(v) は、バルク
型ＷＤＭカプラ１５Ｂを備えている。このバルク型ＷＤ
Ｍカプラ１５Ｂは、コリメータレンズ１５Ｂａ，１５Ｂ
ｂ、ＴｉＯ2やＳｉＯ2 等で構成された全反射膜１５Ｂ
ｃ及び誘電体多層膜１５Ｂｄを有している。コリメータ
レンズ１５Ｂａは、ＥＤＦ１４に接続されている。コリ
メータレンズ１５Ｂｂには、ファイバ１６が接続されて
いる。コリメータレンズ１５Ｂａ、誘電体多層膜１５Ｂ
ｄ及びコリメータレンズ１５Ｂｂは一直線上に配置さ
れ、該誘電体多層膜１５Ｂｄは、コリメータレンズ１５
Ｂａから出力された出力光Ｓ１４中の残留励起光ｒを反
射して全反射膜１５Ｂｃに入射し、かつ出力光Ｓ１４中
の出力光信号λＳを透過してコリメータレンズ１５Ｂｂ
に入射する位置に配置されている。次に、図１の動作を
説明する。励起光光源１３から出射された励起光λｐ
は、ＷＤＭカプラ１２を介してＥＤＦ１４に入射して吸
収されて十分な反転分布を起こす。励起光λｐがＥＤＦ
１４に入射されている状態で信号光λｓがＥＤＦ１４に
入射すると、該信号光λｓは誘導放出作用によって次第
に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号λＳと
して放出される。
の構成図であり、図７中の要素と共通の要素には共通の
符号が付されている。この透過反射手段(v) は、バルク
型ＷＤＭカプラ１５Ｂを備えている。このバルク型ＷＤ
Ｍカプラ１５Ｂは、コリメータレンズ１５Ｂａ，１５Ｂ
ｂ、ＴｉＯ2やＳｉＯ2 等で構成された全反射膜１５Ｂ
ｃ及び誘電体多層膜１５Ｂｄを有している。コリメータ
レンズ１５Ｂａは、ＥＤＦ１４に接続されている。コリ
メータレンズ１５Ｂｂには、ファイバ１６が接続されて
いる。コリメータレンズ１５Ｂａ、誘電体多層膜１５Ｂ
ｄ及びコリメータレンズ１５Ｂｂは一直線上に配置さ
れ、該誘電体多層膜１５Ｂｄは、コリメータレンズ１５
Ｂａから出力された出力光Ｓ１４中の残留励起光ｒを反
射して全反射膜１５Ｂｃに入射し、かつ出力光Ｓ１４中
の出力光信号λＳを透過してコリメータレンズ１５Ｂｂ
に入射する位置に配置されている。次に、図１の動作を
説明する。励起光光源１３から出射された励起光λｐ
は、ＷＤＭカプラ１２を介してＥＤＦ１４に入射して吸
収されて十分な反転分布を起こす。励起光λｐがＥＤＦ
１４に入射されている状態で信号光λｓがＥＤＦ１４に
入射すると、該信号光λｓは誘導放出作用によって次第
に増幅され、その増幅された信号光が出力光信号λＳと
して放出される。
【００１２】ここで、ＥＤＦ１４が励起光λｐの強度に
対して十分短い場合、従来の図４に示すように、該励起
光λｐはＥＤＦ１４の出力端に残留励起光ｒとして放出
されることがある。残留励起光ｒは、ＷＤＭカプラ１５
及びファイバ１８を順次経て全反射膜１９に入射した
後、反射して該ファイバ１８及びＷＤＭカプラ１５を順
次経てＥＤＦ１４内に戻る。そのため、本実施形態の光
増幅器では、ＥＤＦ１４は、全反射膜１９で反射されて
戻された残留励起光ｒによって十分に励起されて増幅特
性が改善される。又、従来の光増幅器において、光増幅
ファイバの出力端付近で励起が不十分になる場合でも、
本実施形態の光増幅器に変更することにより、光増幅フ
ァイバの出力端付近での励起が十分に行われて増幅特性
が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第１の実施形態では、ＥＤＦ１
４は、全反射膜１９で反射されて戻された残留励起光ｒ
によって十分に励起されるので、増幅特性が改善され
る。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長間利得偏差
の少ない増幅特性を実現できる。
対して十分短い場合、従来の図４に示すように、該励起
光λｐはＥＤＦ１４の出力端に残留励起光ｒとして放出
されることがある。残留励起光ｒは、ＷＤＭカプラ１５
及びファイバ１８を順次経て全反射膜１９に入射した
後、反射して該ファイバ１８及びＷＤＭカプラ１５を順
次経てＥＤＦ１４内に戻る。そのため、本実施形態の光
増幅器では、ＥＤＦ１４は、全反射膜１９で反射されて
戻された残留励起光ｒによって十分に励起されて増幅特
性が改善される。又、従来の光増幅器において、光増幅
ファイバの出力端付近で励起が不十分になる場合でも、
本実施形態の光増幅器に変更することにより、光増幅フ
ァイバの出力端付近での励起が十分に行われて増幅特性
が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第１の実施形態では、ＥＤＦ１
４は、全反射膜１９で反射されて戻された残留励起光ｒ
によって十分に励起されるので、増幅特性が改善され
る。又、本実施形態の光増幅器を波長多重伝送に用いる
と、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長間利得偏差
の少ない増幅特性を実現できる。
【００１３】第２の実施形態 図１３は、本発明の第２の実施形態を示す光増幅器の構
成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号
が付されている。この光増幅器では、ＷＤＭカプラ１２
のポート１２ｂがファイバ１８を介して全反射膜１９に
接続されている。又、ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃ
は、励起光光源１３に接続されている。そして、これら
のＷＤＭカプラ１２、ファイバ１８及び全反射ミラー１
９で透過反射手段が構成されている。他は、図１と同様
の構成である。尚、透過反射手段は、第１の実施形態と
同様に、図７〜図１２に示す構成の透過反射手段を用い
てもよい。次に、図１３の動作を説明する。励起光光源
１３から出射された励起光λｐは、ＷＤＭカプラ１５を
介してＥＤＦ１４に入射して吸収されて十分な反転分布
を起こす。励起光λｐがＥＤＦ１４に入射されている状
態で信号光λｓがＥＤＦ１４に入射すると、該信号光λ
ｓは誘導放出作用によって次第に増幅され、その増幅さ
れた信号光が出力光信号λＳとして放出される。
成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号
が付されている。この光増幅器では、ＷＤＭカプラ１２
のポート１２ｂがファイバ１８を介して全反射膜１９に
接続されている。又、ＷＤＭカプラ１５のポート１５ｃ
は、励起光光源１３に接続されている。そして、これら
のＷＤＭカプラ１２、ファイバ１８及び全反射ミラー１
９で透過反射手段が構成されている。他は、図１と同様
の構成である。尚、透過反射手段は、第１の実施形態と
同様に、図７〜図１２に示す構成の透過反射手段を用い
てもよい。次に、図１３の動作を説明する。励起光光源
１３から出射された励起光λｐは、ＷＤＭカプラ１５を
介してＥＤＦ１４に入射して吸収されて十分な反転分布
を起こす。励起光λｐがＥＤＦ１４に入射されている状
態で信号光λｓがＥＤＦ１４に入射すると、該信号光λ
ｓは誘導放出作用によって次第に増幅され、その増幅さ
れた信号光が出力光信号λＳとして放出される。
【００１４】ここで、ＥＤＦ１４が励起光λｐの強度に
対して十分短い場合、該励起光λｐはＥＤＦ１４の入力
端に残留励起光ｒとして放出されることがある。残留励
起光ｒは、ＷＤＭカプラ１２及びファイバ１８を順次経
て全反射膜１９に入射した後、反射して該ファイバ１８
及びＷＤＭカプラ１２を順次経てＥＤＦ１４内に戻る。
そのため、本実施形態の光増幅器では、ＥＤＦ１４は、
全反射膜１９で反射されて戻された残留励起光ｒによっ
て十分に励起されて増幅特性が改善される。又、第１の
実施形態と同様に、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第２の実施形態では、第１の実
施形態と同様に、全反射膜１９で反射されてＥＤＦ１４
に戻された残留励起光ｒによって十分に励起されて増幅
特性が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多
重伝送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、
波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能
となる。尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々
の変形が可能である。その変形例としては、例えば次の
ようなものがある。
対して十分短い場合、該励起光λｐはＥＤＦ１４の入力
端に残留励起光ｒとして放出されることがある。残留励
起光ｒは、ＷＤＭカプラ１２及びファイバ１８を順次経
て全反射膜１９に入射した後、反射して該ファイバ１８
及びＷＤＭカプラ１２を順次経てＥＤＦ１４内に戻る。
そのため、本実施形態の光増幅器では、ＥＤＦ１４は、
全反射膜１９で反射されて戻された残留励起光ｒによっ
て十分に励起されて増幅特性が改善される。又、第１の
実施形態と同様に、本実施形態の光増幅器を波長多重伝
送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、波長
間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能とな
る。以上のように、この第２の実施形態では、第１の実
施形態と同様に、全反射膜１９で反射されてＥＤＦ１４
に戻された残留励起光ｒによって十分に励起されて増幅
特性が改善される。又、本実施形態の光増幅器を波長多
重伝送に用いると、ＥＤＦ１４が強く励起されるので、
波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現することが可能
となる。尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々
の変形が可能である。その変形例としては、例えば次の
ようなものがある。
【００１５】（ａ） 実施形態では、光ファイバ増幅器
としてＥＤＦを使用しているが、例えばプラセオジウム
（Ｐｒ）を添加した光ファイバ増幅器やネオジウム（Ｎ
ｄ）を添加した光ファイバ増幅器等、他の希土類元素を
添加した光ファイバ増幅器に対しても本発明が適用され
る。又、これらと同等の励起機構、或いは励起特性を有
する光増幅器にも本発明を適用できる。 （ｂ） 図７〜図１２に示す透過反射手段では、波長依
存性を有しない金蒸着全反射膜を用いているが、ここに
波長依存性の反射膜（即ち、或る特定の波長を反射する
反射膜）を用いても良い。
としてＥＤＦを使用しているが、例えばプラセオジウム
（Ｐｒ）を添加した光ファイバ増幅器やネオジウム（Ｎ
ｄ）を添加した光ファイバ増幅器等、他の希土類元素を
添加した光ファイバ増幅器に対しても本発明が適用され
る。又、これらと同等の励起機構、或いは励起特性を有
する光増幅器にも本発明を適用できる。 （ｂ） 図７〜図１２に示す透過反射手段では、波長依
存性を有しない金蒸着全反射膜を用いているが、ここに
波長依存性の反射膜（即ち、或る特定の波長を反射する
反射膜）を用いても良い。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、光増幅ファイバは透過反射手段によって戻さ
れた出力光中の励起光の成分によって十分に励起される
ので、増幅特性が改善される。更に、本発明の光増幅器
を波長多重伝送に用いると、光増幅ファイバが強く励起
されるので、波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現で
きる。第２の発明によれば、第１の発明と同様に、光増
幅ファイバは透過反射手段によって戻された励起光によ
って十分に励起されるので、増幅特性が改善される。更
に、本発明の光増幅器を波長多重伝送に用いると、光増
幅ファイバが強く励起されるので、波長間利得偏差の少
ない増幅特性を実現できる。
によれば、光増幅ファイバは透過反射手段によって戻さ
れた出力光中の励起光の成分によって十分に励起される
ので、増幅特性が改善される。更に、本発明の光増幅器
を波長多重伝送に用いると、光増幅ファイバが強く励起
されるので、波長間利得偏差の少ない増幅特性を実現で
きる。第２の発明によれば、第１の発明と同様に、光増
幅ファイバは透過反射手段によって戻された励起光によ
って十分に励起されるので、増幅特性が改善される。更
に、本発明の光増幅器を波長多重伝送に用いると、光増
幅ファイバが強く励起されるので、波長間利得偏差の少
ない増幅特性を実現できる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す光増幅器の構成
図である。
図である。
【図２】従来の光増幅器の構成図である。
【図３】光増幅ファイバのエネルギ準位を示す図であ
る。
る。
【図４】図２のレベルダイヤグラムである。
【図５】σｅ及びσａの波長特性を示す図である。
【図６】各励起状態における電子の状態を示す図であ
る。
る。
【図７】図１中の透過反射手段の構成図である。
【図８】図１中の他の透過反射手段(i) の構成図であ
る。
る。
【図９】図１中の他の透過反射手段(ii)の構成図であ
る。
る。
【図１０】図１中の他の透過反射手段(iii) の構成図で
ある。
ある。
【図１１】図１中の他の透過反射手段(iv)の構成図であ
る。
る。
【図１２】図１中の他の透過反射手段(v) の構成図であ
る。
る。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示す光増幅器の構
成図である。
成図である。
１２，１５ ＷＤＭカプラ １３ 励起光光源 １４ 光増幅ファイバ １５Ａ，１５Ｂ バルク型ＷＤＭカプラ（透過反
射手段） １８ ファイバ（透過反射手段） １９，２０ 全反射膜（透過反射手段） ２１ コリメータレンズ（透過反射手
段） ２２ 干渉膜フィルタ（透過反射手
段） λｓ，λＳ 信号光 λｐ 励起光
射手段） １８ ファイバ（透過反射手段） １９，２０ 全反射膜（透過反射手段） ２１ コリメータレンズ（透過反射手
段） ２２ 干渉膜フィルタ（透過反射手
段） λｓ，λＳ 信号光 λｐ 励起光
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の波長の光で構成された信号光を入
力し、該信号光を励起光により増幅する光増幅ファイバ
と、 前記光増幅ファイバに対して前記信号光と同方向に前記
励起光を入射する励起光光源と、 前記光増幅ファイバの出力光中の前記信号光の成分を透
過し、かつ該出力光中の前記励起光の成分を前記信号光
と逆方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す透過反射手
段とを、 備えたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 所定の波長の光で構成された信号光を入
力し、該信号光を励起光により増幅する光増幅ファイバ
と、 前記光増幅ファイバに対して前記信号光と逆方向に前記
励起光を入射する励起光光源と、 前記信号光を透過して前記光増幅ファイバへ入力し、か
つ該光増幅ファイバから出力される前記励起光の成分を
前記信号光と同方向に反射して該光増幅ファイバへ戻す
透過反射手段とを、 備えたことを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34292795A JPH09185090A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34292795A JPH09185090A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09185090A true JPH09185090A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=18357595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34292795A Pending JPH09185090A (ja) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09185090A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100317809B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-04-24 | 서평원 | 파장분할다중망에서의광증폭기의이득제어채널의시간지연제거장치 |
| US6529317B2 (en) | 2000-06-08 | 2003-03-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | L-band erbium-doped fiber amplifier pumped by 1530 nm-band pump |
| US20090174933A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-09 | Xtera Communications, Inc. | Efficient discrete amplification |
| WO2011115275A1 (ja) | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置 |
-
1995
- 1995-12-28 JP JP34292795A patent/JPH09185090A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100317809B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-04-24 | 서평원 | 파장분할다중망에서의광증폭기의이득제어채널의시간지연제거장치 |
| US6529317B2 (en) | 2000-06-08 | 2003-03-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | L-band erbium-doped fiber amplifier pumped by 1530 nm-band pump |
| US20090174933A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-09 | Xtera Communications, Inc. | Efficient discrete amplification |
| US8228598B2 (en) * | 2008-01-07 | 2012-07-24 | Xtera Communications, Inc. | Optical amplifier with Raman and rare-earth-doped fiber amplifier both pumped efficiently using direct and reflected pump light |
| WO2011115275A1 (ja) | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置 |
| US8542710B2 (en) | 2010-03-19 | 2013-09-24 | Fujikura Ltd. | Optical fiber amplifier and fiber laser apparatus using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011204 |