JPH1084153A - 増幅用光ファイバ - Google Patents

増幅用光ファイバ

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JPH1084153A
JPH1084153A JP8237665A JP23766596A JPH1084153A JP H1084153 A JPH1084153 A JP H1084153A JP 8237665 A JP8237665 A JP 8237665A JP 23766596 A JP23766596 A JP 23766596A JP H1084153 A JPH1084153 A JP H1084153A
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JP
Japan
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optical fiber
wavelengths
gain
wavelength
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP8237665A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuhiro Kawamura
樹寛 河村
実 ▲吉▼田
Minoru Yoshida
Hisashi Sawada
久 澤田
Takahide Sudo
恭秀 須藤
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重化された信号光を誘導放出効果に基
づいて一括増幅する増幅用光ファイバを備えた光増幅器
において、各信号光の波長間利得差を可及的に低減する
とともに、励起光入力から信号光出力への変換効率を高
める。 【解決手段】 波長多重化された信号光を誘導放出効果
によって一括増幅する増幅用光ファイバaであって、こ
の増幅用光ファイバaは、コア内またはその外周部にEr
とAlに加えてLaが共ドープされるとともに、各波長の
信号光の波長間利得差が最小となる濃度条長積を有する
ように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重化された
信号光を誘導放出効果によって円滑に一括増幅する場合
に適用される増幅用光ファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光通信システムにおいては、伝
送路の途中で減衰した信号光のパワーを増幅して再度、
光伝送路に送出するために、光増幅器が使用される。
【0003】従来、このような光増幅器として、誘導放
出効果によって信号光を光電変換することなく直接に増
幅する増幅用光ファイバを用いたものが提供されてい
る。
【0004】図4にこの種の光増幅器の構成を示す。
【0005】同図において、aは誘導放出効果に基づい
て信号光を直接増幅する増幅用光ファイバ、bは増幅用
光ファイバaをポンピングする励起光を発生するレーザ
ダイオード等の励起光源、cは励起光を増幅用光ファイ
バaに導入するための光カプラ、d1,d2は端面反射等に
起因する寄生発振を抑えて雑音を低減するために信号光
を一方向にのみ通過させる偏波無依存型のアイソレー
タ、e1,e2は信号光の入射および出射用の各コネクタ、
fはこれらの各光学素子a,b,c,d1,d2,…間を結合す
るための結合用光ファイバである。
【0006】そして、上記の増幅用光ファイバaは、誘
導放出効果を発揮するために、コア部分に希土類元素
(たとえばEr)をドープして構成されており、また、結
合用光ファイバfとしては、一般的な石英系のシングル
モード光ファイバが使用される。
【0007】この構成の光増幅器において、コネクタe1
に入射される信号光(たとえば波長1.55μm)は、アイ
ソレータd1を通過して増幅用光ファイバaに入力され
る。一方、励起光源bからの励起光(たとえば波長1.4
8μm)は、光カプラcを経由して同じく増幅用光ファイ
バaに入射される。
【0008】増幅用光ファイバaは、励起光によってポ
ンピングされた状態で信号光が入射されると、この信号
光を誘導放出によって増幅する。そして、増幅された信
号光は、光カプラcおよびアイソレータd2を通過してコ
ネクタe2から出射される。
【0009】なお、図4に示した光増幅器は、増幅用光
ファイバaの信号光出射側から励起光を入射する、いわ
ゆる後方励起型のものであるが、信号光と励起光とを増
幅用光ファイバaに対して同じ方向から入射する前方励
起型のものや、増幅用光ファイバaの入射出射の両端か
ら励起光を入射する双方向励起型のもある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、複数の情報
を単一の光ファイバ伝送路で効率良く伝送するために、
波長多重通信の有効性が指摘されている。
【0011】このような波長多重通信において、図4に
示したような構成の光増幅器を用いて波長多重化された
信号光を一括して増幅する場合、Erをドープした増幅
用光ファイバaは、増幅可能な利得波長帯が非常に広い
ので有効である。
【0012】しかし、所定の波長域(たとえばλL=1.
54μmからλH=1.57μmの範囲)で波長多重化した
信号光を扱う場合、Erを単独にドープしたものは、そ
の波長域(λL〜λH)で波長の大小によって利得にばらつ
きを生じてしまう。
【0013】すなわち、図5は、横軸に増幅用光ファイ
バに入力する信号光の各波長を、縦軸に各波長の信号光
をそれぞれ単独で入力した場合の利得をそれぞれとっ
て、両者の関係(以下、この関係を利得波長特性と称す
る)を示したものである。
【0014】Erをドープした増幅用光ファイバaは、同
図中の破線で示すように、その対象となる波長域(λL
λH)の範囲内に利得のピークp1,p2が存在するため、多
重化された信号光は、各波長λL〜λHごとに利得差(以
下、これを波長間利得差という)を生じるばかりでな
く、多段にわたって増幅するときには、信号歪みを生じ
るなどの不都合が起こる。
【0015】ここで、増幅用光ファイバaにおいて、Er
を単独ドープするのではなく、Erと共にAlをドープす
ると、図5の一点鎖線で示すように、利得波長特性のピ
ークp1,p2が消失して平坦化することが知られている
(たとえば、電気通信学会秋季全国大会(1992)C−
263参照)。
【0016】このように、ErにAlを共ドープしたもの
は、利得波長特性のピークp1,p2が消失して平坦化する
ものの、図5の一点鎖線で示したように、利得波長特性
が若干右上がりの勾配をもち、短波長側から長波長側に
なるほど次第に利得が大きくなる。しかも、一般に、波
長多重化された信号光を一括増幅する場合、増幅に寄与
する反転分布のエネルギーは、短波長側から長波長側に
向けて誘導放出によって次第に移行していく(つまり、
短波長側の信号光から長波長側の信号光にパワーが移行
する)傾向があることから、増幅用光ファイバaから出射
される増幅後の各波長の信号光の強度は、図6に示すよ
うに、短波長側から長波長側になるほど大きくなり(λL
→λM→λHと波長が長くなるほどその信号光強度が大き
い)、依然として波長間利得差を生じる。
【0017】そこで、従来技術では、このような波長間
利得差を小さくするために、ErにAlを共ドープした増
幅用光ファイバaについて、その条長を比較的短尺に設
定し、しかも、励起光源bからの励起光のパワーを高め
ることによって、短波長側での反転分布のエネルギーを
一層高くし、短波長側での僅かに右下りの勾配をもつ利
得波長特性が得られるように調整している。
【0018】このようにすれば、短波長側の信号光から
長波長側の信号光にパワーが移行していく場合でも、結
果的に増幅用光ファイバaから出力される信号光の波長
間利得差が生じるのを低減することができる。
【0019】ところが、上記のように、信号光の波長間
利得差を小さくするために、増幅用光ファイバaを短尺
にし、かつ励起光のパワーを高くして使用するときに
は、励起光が増幅用光ファイバを素通りしてしまい、誘
導放出を起こさせるための励起光から信号光へのエネル
ギーの変換効率が極めて悪くなってしまう。
【0020】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、多波長一括増幅を行う場合に、波長間
利得差を可及的に低減するとともに、励起光入力から信
号光出力への変換効率を同時に高めることを課題とす
る。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、次の構成を採用している。
【0022】すなわち、本発明の増幅用光ファイバは、
波長多重化された信号光を誘導放出効果によって一括増
幅するものであって、そのコア内またはその外周部には
ErとAlに加えて、La(ランタン)が共ドープされると
ともに、各波長の信号光の波長間利得差が最小となる濃
度条長積を有するように設定されている。
【0023】この構成の増幅用光ファイバは、従来のよ
うに、条長を比較的短尺にし、かつ高励起状態にしなく
ても、利得波長特性は右下りの勾配をもつので、信号光
出力の波長間利得差が殆どなくなり、しかも、各波長成
分の信号光の波長間利得差が最小となるときの条長は、
Laをドープしない場合よりも大きいので、濃度条長積
(CL)も大きく、励起光から信号光へのエネルギーの変
換効率は低くならない。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る増幅用光
ファイバは、図4に示したような構成の光増幅器に使用
されるものであって、そのコア内またはその外周部には
ErとAlとに加えて、Laが共ドープされている。
【0025】このように、ErとAlに加えてLaを共ド
ープし、しかも、その各ドープ量を適切な値に設定すれ
ば、図1に示すように、たとえば、λL,λM,λHL
<λM<λH)の各波長の信号光をそれぞれ単独に入力し
て増幅した場合には、若干右下りの勾配をもつ利得波長
特性が得られる。
【0026】しかも、各波長の信号光を多重化して入力
した場合には、各波長ごとの波長間利得差が最小となる
ように、Erのドープ量と条長との積である濃度条長積
(CL)が設定される。
【0027】一例として、Erのドープ量460ppm、A
lのドープ量16000ppm、Laのドープ量12000p
pmの場合、条長は26.5m、よって濃度条長積(CL)は
12.2kppm・mに設定される。
【0028】図2は、横軸に濃度条長積(CL)を、縦軸
に利得(ゲイン)をとって、ErとAlを共ドープした増幅
用光ファイバ(図中、破線で示す)と、ErにAlとLaと
を共ドープした増幅用光ファイバ(図中、実線で示す)の
それぞれについて、2波長λ L(=1.548μm),λ
H(=1.561μm)の信号光を多重化して入力し、一括
増幅した後の各波長λL,λHごとの利得特性を調べた結
果である。なお、この場合の各波長λL,λHの信号光の
入力レベルは、共に−13dBmで同一とし、また、励起
光波長は1.48μm、励起光パワーは100mWとして
いる。
【0029】図2から分かるように、波長多重化された
信号光を一括増幅する場合、Laのドープの有無にかか
わらず、いずれの増幅用光ファイバも、波長間利得差が
最小となる濃度条長積(CL)の値が存在する。この例で
は、2つの破線の交点位置に対応する濃度条長積CL1
=10.8kppm・m、2つの実線の交点位置に対応する濃
度条長積CL2=12.2kppm・mのところで、それぞれ
波長間利得差が最小となる。
【0030】しかも、波長間利得差が最小となる濃度条
長積CL1,CL2における各利得は、Laを共ドープし
た本発明に係る増幅用光ファイバの方が、Laを共ドー
プしていない従来の増幅用光ファイバよりも大きい。こ
の例では、前者が27.3dBであるのに対して、後者は
26.3dBで、前者の方がΔG=1dB高くなってい
る。
【0031】したがって、たとえばλL=1.548μ
m,λM=1.553μm、λH=1.561μmの各波長の
信号光を多重化して増幅用光ファイバに入力して一括増
幅するような場合、この増幅用光ファイバの利得波長特
性は、図1に示したような若干右下がりの勾配をもち、
かつ、最適な濃度条長積(CL)となるように予め設定さ
れているため、短波長側の信号光から長波長側の信号光
にパワーが移行していったとしても、この光ファイバa
で増幅された後の信号光は、結果的に、図3に示すよう
に、各波長λL,λM,λHによらず略同じ強度レベルと
なり、波長間利得差が極めて小さくなる。
【0032】しかも、Laを共ドープしない従来のもの
では、条長を比較的短尺に設定し、しかも、励起光パワ
ーを高めることで、図1に示すような右下りの勾配をも
つ利得波長特性が得られるようにしていたために、誘導
放出を起こさせるための励起光から信号光へのエネルギ
ーの変換効率が悪かった。これに対して、Laを共ドー
プした本発明のものでは、条長を短くかつ励起光パワー
を徒に高くしなくても、図1に示す利得波長特性が得ら
れるので、変換効率の低下を抑えることができる。
【0033】たとえば、ErとAlを共ドープした従来の
増幅用光ファイバを備えた光増幅器における変換効率は
29%であったが、本発明のErとAlおよびLaを共ド
ープしたものの変換効率は37%となり、高い変換効率
となった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、多波長一括増幅を行う
場合に、波長間利得差が可及的に低減されるとともに、
励起光入力から信号光出力への変換効率を同時に高める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る増幅用光ファイバの利
得波長特性を示す図である。
【図2】Laを共ドープしない従来の増幅用光ファイバ
とLaを共ドープした本発明に係る増幅用光ファイバの
それぞれについて、2波長λL,λHの信号光を多重化し
て入力して一括増幅した場合の各波長λL,λHごとの利
得特性を調べた結果を示す図である。
【図3】本発明に係る増幅用光ファイバを用いて波長多
重化された信号光を一括増幅した場合の、各波長ごとの
信号光強度を示す図である。
【図4】光増幅器の全体構成図である。
【図5】Laを共ドープしない従来の増幅用光ファイバ
の利得波長特性を示す図である。
【図6】Laを共ドープしない従来の増幅用光ファイバ
を用いて波長多重化された信号光を一括増幅した場合
の、各波長ごとの信号光強度を示す図である。
【符号の説明】
a…増幅用光ファイバ、b…励起光源、c…光カプラ、
d1,d2…アイソレータ、f…結合用光ファイバ、e1,e2
…コネクタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 恭秀 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長多重化された信号光を誘導放出効果
    によって一括増幅する増幅用光ファイバであって、 コア内またはその外周部にはErとAlに加えて、Laが
    共ドープされるとともに、各波長の信号光の波長間利得
    差が最小となる濃度条長積を有するように設定されてい
    ることを特徴とする増幅用光ファイバ。
JP8237665A 1996-09-09 1996-09-09 増幅用光ファイバ Pending JPH1084153A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8237665A JPH1084153A (ja) 1996-09-09 1996-09-09 増幅用光ファイバ

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JP8237665A JPH1084153A (ja) 1996-09-09 1996-09-09 増幅用光ファイバ

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JPH1084153A true JPH1084153A (ja) 1998-03-31

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ID=17018700

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JP8237665A Pending JPH1084153A (ja) 1996-09-09 1996-09-09 増幅用光ファイバ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245244A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 光増幅性導波路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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