JPH11307844A

JPH11307844A - 能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器

Info

Publication number: JPH11307844A
Application number: JP10117041A
Authority: JP
Inventors: Takao Naito; 崇男内藤; Naomasa Shimojo; 直政下條; Takafumi Terahara; 隆文寺原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-05
Also published as: US6061172A

Abstract

(57)【要約】【課題】能動型光ファイバに入射される励起光の変換効
率を高くして光増幅特性の向上を図った能動型光ファイ
バ及び光ファイバ増幅器を提供する。【解決手段】本発明の能動型光ファイバ１０は、希土類
元素をドープした光ファイバ内の長手方向に沿った所定
の範囲に、信号光Ｌｓを透過し、励起光Ｌｐを反射する
ファイバグレーティングが形成される。また、本発明の
光ファイバ増幅器は、励起光Ｌｐを発生する励起光源１
と、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐを合波して上記能動型光
ファイバ１０の一端に出力する合波器２と、を備えて構
成される。これにより、励起光Ｌｐがファイバグレーテ
ィングで反射されて能動型光ファイバ１０内を往復する
ようになり、励起光の変換効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素をドー
プした能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器に関し、
特に、能動型光ファイバに入射される励起光の変換効率
を高くして光増幅特性の向上を図った能動型光ファイバ
及び光ファイバ増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の長距離の光伝送システムでは、光
信号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、
波形等化(reshaping) 及び識別再生(regenerating)を行
う光再生中継器を用いて伝送を行っていた。しかし、現
在では光ファイバ増幅器の実用化が進み、光ファイバ増
幅器を線形中継器として用いる光増幅中継伝送方式が検
討されている。光再生中継器を光増幅中継器に置き換え
ることにより、中継器内の部品点数を大幅に削減し、信
頼性を確保するとともに大幅なコストダウンが見込まれ
る。

【０００３】また、光伝送システムの大容量化を実現す
る方法のひとつとして、１つの伝送路に２つ以上の異な
る波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤ
Ｍ）光伝送方式が注目されている。ＷＤＭ光伝送方式と
光増幅中継伝送方式を組み合わせたＷＤＭ光増幅中継伝
送方式においては、光ファイバ増幅器を用いて２つ以上
の異なる波長を持つ光信号を一括して増幅することが可
能であり、簡素な構成による経済的で大容量かつ長距離
の光伝送が可能である。

【０００４】図２２は、従来の光ファイバ増幅器（前方
励起）の基本的な構成の一例を示す。図２２において、
励起光源１から出力される励起光Ｌｐは、合波器２にお
いて入力端子Ｔ１からの信号光Ｌｓと合波されて、図で
太線で示す能動型光ファイバ３の一端に入射される。能
動型光ファイバ３は、例えばエルビウム等の希土類元素
をドープした光ファイバである。この能動型光ファイバ
３を用いた光ファイバ増幅器を非飽和動作させると、平
坦な利得波長特性を得ることができ、大容量伝送を実現
できる。

【０００５】しかし、この従来の光ファイバ増幅器で
は、非飽和動作させる場合に、能動型光ファイバ３に入
射された励起光パワーの一部だけが希土類元素を励起す
るのに用いられ、大量の励起光パワーが能動型光ファイ
バの後方側に漏れてしまう。具体的には、能動型光ファ
イバに入射された励起光パワーのうちの約７０％が能動
型光ファイバ３を通過してしまい、希土類元素の励起に
は励起光パワーの約３０％しか使用されない場合があ
る。このため、従来の光ファイバ増幅器では励起効率が
悪いとういう欠点があった。

【０００６】そこで、励起効率の向上を図った従来の光
ファイバ増幅器として、例えば、U.S.Patent5,138,483
号明細書で公知のものなどがある。この従来の光ファイ
バ増幅器の構成を図２３に示す。図２３において、励起
効率を向上させた光ファイバ増幅器は、図２２に示した
光ファイバ増幅器について、能動型光ファイバ３の後方
側（励起光の入射端とは反対側の他端の外側）に、励起
光Ｌｐは反射し、かつ、信号光Ｌｓは透過する光反射器
４を付加したものである。この付加された光反射器４に
よって、励起光Ｌｐが反射されて能動型光ファイバ３内
を１往復するようになり、励起効率の改善が図られる。
具体的には、入射された励起光パワーの約５０％が希土
類元素の励起に使用されるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記励
起効率の向上を図った従来の光ファイバ増幅器では、付
加された光反射器４の挿入損失や、能動型光ファイバ３
と光反射器４を接続する接続部における損失などによ
り、光ファイバ増幅器から出力される信号光Ｌｓのパワ
ーが低下して、かえって励起効率が悪くなってしまう可
能性がある。

【０００８】そこで、従来の光ファイバ増幅器につい
て、励起光の変換効率の改善を図り光ファイバ増幅器の
出力光パワーの高出力化を可能にすることが望まれる。
また、出力光パワーの高出力化とともに、光ファイバ増
幅器の雑音指数の低減を図ることも求められる。光ファ
イバ増幅器の出力光パワーを高出力化するためには、能
動型光ファイバの信号光出射側に位置する部分に十分な
励起光パワーが存在することや、光ファイバ増幅器の出
力部における内部損失を低減することなどが必要であ
る。

【０００９】また、光ファイバ増幅器の雑音指数を低減
するためには、能動型光ファイバの信号光入射側に位置
する部分に十分な励起光パワーが存在することや、光フ
ァイバ増幅器の入力部における内部損失を低減すること
などが必要である。さらに、光ファイバ増幅器の出力光
パワー及び雑音指数が、それぞれ励起光波長に依存して
異なる特性を持つことにも注目する。即ち、励起光波長
に対して、光ファイバ増幅器の出力光パワーは図２４に
示すような特性を有し、光ファイバ増幅器の雑音指数は
図２５に示すような特性を有する。したがって、出力光
パワーを高出力化するためには、比較的長い励起光波長
を用いるのが良く、雑音指数を低減するためには、比較
的短い励起光波長を用いるのが良い。

【００１０】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、励起光の変換効率が高く、高出力で低雑音な光増幅
特性を持つ能動型光ファイバ及び光ファイバ増幅器を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明の能動型
光ファイバは、希土類元素をドープした能動型光ファイ
バにおいて、光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範
囲に、信号光を透過し、かつ、励起光を反射する回折格
子を配置した励起光反射領域を備えて構成される。ま
た、本発明の光ファイバ増幅器は、上記能動型光ファイ
バと、励起光を発生する少なくとも１つの励起光源と、
該励起光源からの励起光を前記能動型光ファイバに入射
させる少なくとも１つの合波部と、を備えて構成され
る。

【００１２】かかる能動型光ファイバ及び光ファイバ増
幅器によれば、能動型光ファイバに入射した励起光が、
励起光反射領域に配置された回折格子により反射されて
能動型光ファイバ内を往復する。これにより高い励起効
率で信号光が増幅される。また、励起光を反射する回折
格子が能動型光ファイバ内に形成されることで、励起光
反射領域における損失が低く抑えられるようになる。

【００１３】また、励起光反射領域は、光ファイバの長
手方向全域に亘って回折格子が配置されるようにしても
よく、或いは、光ファイバの両端近傍に限って回折格子
が配置されるようにしてもよい。さらに、上記の場合の
励起光反射領域は、反射中心波長の異なる２以上の回折
格子が光ファイバの長手方向に配置されるようにしても
よい。具体的には、光ファイバの信号光入射端近傍に配
置された回折格子の反射中心波長が、励起光の波長範囲
のうちの短波長側に対応したものとしたり、光ファイバ
の信号光出射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、励起光の波長範囲のうちの長波長側に対応したも
のとするのが好ましい。

【００１４】このように光ファイバの長手方向に反射中
心波長の異なる２以上の回折格子を配置し、特に、信号
光入射端近傍の回折格子の反射中心波長を波長の短い励
起光に対応させることで、雑音指数の低減を図ることが
可能となる。また、信号光出射端近傍の回折格子の反射
中心波長を波長の長い励起光に対応させることで、高出
力化及び励起効率の改善を図ることが可能となる。

【００１５】加えて、励起光反射領域は、単位長さあた
りの反射率の異なる２以上の回折格子が光ファイバの長
手方向に配置されるようにしてもよい。具体的には、励
起光が光ファイバの一端から一方向に入射されるとき、
光ファイバの一端近傍に配置された回折格子の単位長さ
あたりの反射率が、光ファイバの他端近傍に配置された
回折格子の単位長さあたりの反射率よりも低く設定され
るのが好ましい。さらに、光ファイバの中央部に配置さ
れた回折格子の単位長さあたりの反射率が、光ファイバ
の一端近傍の回折格子の単位長さあたりの反射率よりも
低く設定されるようにしても構わない。

【００１６】このように、光ファイバの長手方向におけ
る単位長さあたりの反射率について、前方励起または後
方励起の場合に、励起光が入射される光ファイバ一端近
傍の回折格子の反射率を低く、他端近傍の回折格子の反
射率を高く設定することによって、励起光入射側に存在
する励起光パワーが増大するようになるため、光増幅の
高出力化及び励起効率の改善を図ることが可能となる。

【００１７】また、励起光反射領域は、光ファイバの長
手方向の一部分のみに回折格子が配置されるようにして
も構わない。具体的には、励起光が光ファイバの一端か
ら一方向に入射されるとき、光ファイバの他端近傍に限
って回折格子を配置してもよく、励起光が光ファイバの
両端から双方向に入射されるときには、光ファイバの中
央部に限って回折格子を配置してもよい。さらに、双方
向励起の場合には、中央部の回折格子の反射波長範囲が
異なる２以上の波長を含むようにしてもよい。このよう
な構成によっても、励起光の変換効率の向上を図ること
が可能である。

【００１８】本発明の光ファイバ増幅器の他の態様とし
ては、励起光を発生する少なくとも１つの励起光源と、
希土類元素をドープした第１能動型光ファイバと、該第
１能動型光ファイバの一端から入射された励起光を反射
し、かつ、信号光を透過する第１光反射手段と、希土類
元素をドープした第２能動型光ファイバと、該第２能動
型光ファイバの一端から入射された励起光を反射し、か
つ、信号光を透過する第２光反射手段と、励起光源から
の励起光を第１能動型光ファイバの一端に一方向にのみ
伝達し、かつ、第１光反射手段で反射され第１能動型光
ファイバの一端に戻された励起光を第２能動型光ファイ
バの一端に一方向にのみ伝達する光サーキュレータと、
を備えて構成され、信号光が、第１、２光反射手段を透
過して第１、２能動型光ファイバを伝搬することで増幅
されるものである。

【００１９】かかる構成の光ファイバ増幅器では、励起
光源で発生した励起光が光サーキュレータを介して第１
能動型光ファイバに入射され、第１光反射手段により反
射されて光サーキュレータに戻される。その励起光は、
光サーキュレータを通って第２能動型光ファイバに入射
され、第２光反射手段により反射されて光サーキュレー
タに戻される。これにより励起光が第１、２能動型光フ
ァイバ内を１往復するようになるため、励起光の変換効
率を向上させることが可能となる。

【００２０】また、各第１、２光反射手段は、第１、２
能動型光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範囲に、
信号光を透過し、かつ、励起光を反射する回折格子を配
置したものとするのが好ましい。このようにすること
で、第１、２光反射手段における損失が低く抑えられ、
励起効率のより高い光ファイバ増幅器が実現されるよう
になる。

【００２１】さらに、光サーキュレータは、第２光反射
手段で反射され第２能動型光ファイバの一端に戻された
励起光を、励起光源に一方向にのみ伝達する例えば３ポ
ート光サーキュレータや、光終端器に伝達する例えば４
ポート光サーキュレータとしてもよい。３ポート光サー
キュレータとするときには、励起光源が、励起光を光サ
ーキュレータに一方向にのみ伝達するアイソレータを備
えるようにする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る光フ
ァイバ増幅器の構成を示す図である。ただし、上述した
従来の光ファイバ増幅器の構成と同じ部分には同一の符
号を付すものとし、以下同様とする。

【００２３】図１において、本光ファイバ増幅器は、励
起光Ｌｐを発生する励起光源１と、信号光Ｌｓ及び励起
光Ｌｐを合波して出力する合波部としての合波器２と、
合波器２からの信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐを入射して信
号光Ｌｓの増幅を行い出力端子Ｔ２に出力する能動型光
ファイバ１０と、から構成される。ここでは、励起光Ｌ
ｐが能動型光ファイバ１０の前方側（信号光Ｌｓが入射
される側）から入射される前方励起の場合を考える。

【００２４】能動型光ファイバ１０は、例えばエルビウ
ム等の希土類元素をドープした一般的なドープファイバ
に対して、その内部の長手方向に沿った所定の範囲に、
回折格子であるグレーティング（ファイバグレーティン
グ）が形成されている。このファイバグレーティングが
形成されている部分が励起光反射領域となる。図１で
は、ファイバグレーティングの施されている様子が、光
ファイバに直交する複数の線分により模式的に示してあ
る。ここでは、光ファイバの長手方向全域に亘ってファ
イバグレーティングが形成されているものとする。

【００２５】励起光源１は、例えば、波長が0.98μｍ帯
や1.48μｍ帯等の励起光Ｌｐを発生する。ここでは、多
モード発振する光源を用い、その励起光パワーは、図２
のスペクトル図に示すように、ある波長範囲内で広がり
を持つものとする。図２には、例えば1.48μｍ帯の励起
波長の場合が示してあり、波長分布が１０〜２０ｎｍと
広い。また、励起光Ｌｐの波長分布は、光源に注入する
電流を変調するなどの手段を用いて拡げることも可能で
ある。発生した励起光Ｌｐは、図示しないアイソレータ
等を介して合波器２に送られる。このアイソレータは、
能動型光ファイバ１０のファイバグレーティングで反射
した戻り光が励起光源１に入射しないようにするための
ものである。

【００２６】合波器２は、例えば一般的な光カプラ等が
使用され、入力端子Ｔ１と能動型光ファイバ１０の一端
との間に接続される。この合波器２は、入力端子Ｔ１を
介して入力される波長1.55μｍ帯の信号光Ｌｓと励起光
源１からの励起光Ｌｐとを合波した光を能動型光ファイ
バ１０の一端に送る。ここで、ファイバグレーティング
について詳しく説明する。

【００２７】ファイバグレーティングは、例えば、光フ
ァイバ内部のコアに対して外部から紫外線照射等を行う
ことにより、周期的な屈折率変化を与えてフィルタ特性
を持たせたものである。図３には、ファイバグレーティ
ングの波長に対する反射率及び透過率の一例を示す。図
３のように、ファイバグレーティングは、所定の反射中
心波長を有し、この反射中心波長が励起光の波長に対応
したものに設定されることで、光ファイバに入射された
励起光を反射し、信号光を透過する特性となる。なお、
反射中心波長は、クレーティングのピッチを変えること
で所要の値に設定でき、反射率は、クレーティング数や
屈折率の変化量を変えることで所要の値に設定できる。

【００２８】次に、ファイバグレーティングの施された
光ファイバの長手方向における励起光パワーの分布につ
いて、図４に示す解析モデルを用いて具体的に説明す
る。図４の解析モデルでは、光ファイバにＮ個の反射板
が挿入され励起光パワーの入射方向を順方向（図で左か
ら右への方向）とし、各点（i=0,1,・・,N）における順方
向の励起光パワーをＡ(i) とし，逆方向（図で右から左
への方向）の励超光パワーをＢ(i) とする。ただし，説
明を簡単にするために次のことを仮定する。・光ファイ
バの伝送損失を無視すること。・励起光の吸収を無視す
ること。・ファイバグレーティングの単位長さあたりの
反射率が一定であること。・片方向のみに励起光パワー
が入力されること。すなわち、境界条件は次の(1)式及
び(2) 式で表される。

【００２９】Ａ(0) ＝Ｐ …(1) Ｂ(N) ＝０ …(2) ただし、励起光パワーの入力値をＰとする。このとき、
励起光パワーが定常状態にあると、次の(3) 式及び(4)
式の関係が成り立つ。Ａ(i) ＝（１−ｒ）×Ａ(i-1) ＋ｒ×Ｂ(i) (i=1,2,・・,N) …(3) Ｂ(i) ＝ｒ×Ａ(i) ＋（１−ｒ）×Ｂ(i+1) (i=0,1,・・,N-1) …(4) ただし、分布する反射板１個に対する反射率をｒとす
る。上記(1) 式〜(4) 式を解くと、次の(5) 式のように
なる。

【００３０】Ａ(i) ＝[1+(N-i-1)×r]×P/[1+(N-1)×r] (i=0,1,・・,N) …(5) Ｂ(i) ＝(N-1) ×r ×P/[1+(N-1)×r] (i=0,1,・・,N) …(6) 順方向および逆方向の励起光パワーの和をＣ(i) とする
と、Ｃ(i) は次の(7) 式のようになる。Ｃ(i) ＝Ａ(i) ＋Ｂ(i) ＝[1+(2N-2i-1)×r]×P/[1+(N-1)×r] (i=0,1,・・,N) …(7) (7) 式より、ｉ点における励起光パワーＣ(i) は等差数
列となり、反射率ｒが大きいほど、励起光の入射部近傍
において高い励起光パワーが存在するようになる。

【００３１】図５には、ファイバグレーティング反射率
を変化させたときの光ファイバ内の励起光パワーの分布
を(7) 式に従って計算した一例を示す。図５の(a) に示
す励起光パワー分布は、(b) に示すようにファイバグレ
ーティングが光ファイバの長手方向全域に亘って分布
し、その反射率が均一である場合の計算結果である。
(a) に示すように、反射率ｒを大きくすると、入射側で
の励起光パワーが増大し、他方の側ので励起光パワーが
減少することがわかる。なお、図５(a) に点線で示した
反射率ｒ＝０の場合は、ファイバグレーティングが形成
されていないときの励起光パワー分布を比較のために示
したものである。

【００３２】このように、ファイバグレーティングの反
射率を設計パラメータとして、光ファイバの長手方向に
ついての励起光パワーの分布が、適宜に設計可能とな
る。なお、上記の解析モデルでは光ファイバの伝送損失
及び励起光の吸収を無視したが、実際の能動型ファイバ
の場合には、それら伝送損失及び励起光の吸収があるた
めに、能動型ファイバに入射した励起光パワーは、その
光ファイバ中を伝送されるのに従って小さくなる。ただ
し、能動型ファイバの長さは、一般に数メートルから数
百メートル程度であるため、伝送損失による励起光パワ
ーの減衰量は比較的小さい。また、入出力特性が飽和し
ない動作点を用いた光増幅器の場合、励起光の吸収によ
る励起光パワーの減衰量は、飽和する動作点を用いた場
合に比べて小さい。このため、上述した解析モデルによ
る計算例と同様にして実際の能動型ファイバの場合を考
えても構わないといえる。

【００３３】次に、第１の実施形態の動作について説明
する。励起光源１で励起光Ｌｐが発生すると、その励起
光Ｌｐは、合波器２を介して能動型光ファイバ１０の一
端に入射される。能動型光ファイバ１０に入射した励起
光Ｌｐは、長手方向全域に亘って形成されたファイバグ
レーティングにより反射されて、上記図５(a) に示した
ように能動型光ファイバ１０の入射側に十分な励起光パ
ワーが存在する状態となる。この励起光Ｌｐにより、能
動型光ファイバ１０内の希土類元素が励起状態とされ
る。そして、信号光Ｌｓが入力端子Ｔ１から合波器２を
介して能動型光ファイバ１０の一端に入射されると、そ
の信号光Ｌｓは誘導放出により増幅されながらファイバ
グレーティングを透過して、能動型光ファイバ１０の他
端から出力端子Ｔ２に出力される。

【００３４】このように第１の実施形態によれば、励起
光Ｌｐを反射し、信号光Ｌｓを透過するファイバグレー
ティングを能動型光ファイバ１０内に形成したことによ
り、励起光Ｌｐが能動型光ファイバ１０内で反射され往
復するようになり、能動型光ファイバの外側に光反射器
を付加した従来の光ファイバ増幅器と比べて、光反射器
の挿入損失や接続損失がなくなるため、光ファイバ増幅
器から出力される信号光パワーの高出力化が実現でき、
励起効率の向上を図ることが可能となる。また、能動型
光ファイバ１０の長手方向全域にファイバグレーティン
グを設けたことにより、前方励起の場合に、信号光Ｌｓ
の入射側に十分な励起光パワーが存在するようになるた
め、光ファイバ増幅器の雑音指数の低減を図ることがで
きる。さらに、ファイバグレーティングの反射中心波長
及び反射率を長手方向について均一としたことで、能動
型光ファイバ１０の製造が容易であるとともに、能動型
光ファイバ１０の長さの調整も容易に行うことができ
る。

【００３５】なお、上記第１の実施形態では、前方励起
の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例
えば図６に示すように、合波器２を能動型光ファイバ１
０の反対側に接続する後方励起とすることもできる。こ
の場合には、信号光Ｌｓの出射側に十分な励起光パワー
が存在するようになるため、より高出力な光ファイバ増
幅器とすることができる。また、図示しないが、励起光
源及び合波器をそれぞれ２つ用い、能動型光ファイバの
両端から励起光を入射させる双方向励起とすることも応
用可能である。

【００３６】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図７は、第２の実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。図７において、本光ファイバ
増幅器の構成が第１の実施形態の構成と異なる部分は、
能動型光ファイバ１０に代えて、反射中心波長が長手方
向で異なる能動型光ファイバ１１を用いた部分である。
その他の構成は、第１の実施形態の場合と同様であるた
め説明を省略する。

【００３７】能動型光ファイバ１１は、光ファイバの長
手方向全域にファイバグレーティングが形成されてお
り、その反射中心波長が信号光Ｌｓの入射側及び出射側
で異なる値を持つことを特徴とする。具体的には、入射
側の反射中心波長が、励起光源１で発生する励起光Ｌｐ
の波長範囲（図２参照）について、短波長側に対応した
値を持ち、出射側の反射中心波長が、励起光Ｌｐの波長
範囲について、長波長側に対応した値を持つ。図７で
は、ファイバグレーティングの反射中心波長の様子が、
光ファイバに直交する複数の線分の間隔に応じて模式的
に示してある。ただし、ここでの入射側または出射側
は、光ファイバの中央部を含む範囲を意味するものとす
る。また、ファイバグレーティングの反射率について
は、第１の実施形態の場合と同様に、光ファイバの長手
方向について均一とする。

【００３８】このような能動型光ファイバ１１を用いた
光ファイバ増幅器では、上述したように１０〜２０ｎｍ
程度の波長範囲を有する励起光Ｌｐが、合波器２を介し
て能動型光ファイバ１１の一端（信号光入射端）に入射
されると、上記波長範囲のうちの短波長側の励起光Ｌｐ
が主に信号光入射端側で反射され、長波長側の励起光Ｌ
ｐが主に信号光出射端側で反射される。これにより、波
長の短い励起光Ｌｐが信号光入射端側に多く分布し、波
長の長い励起光Ｌｐが信号光出射側に多く分布するよう
になる。ただし、ファイバグレーティングの反射率が長
手方向で均一であるため、励起光パワーの分布（波長を
問わない）は、上記の図５(a) に示した場合と同様に、
信号光入射側に十分な励起光パワーが存在する状態とな
る。

【００３９】このような状態の能動型光ファイバ１１に
信号光Ｌｓが入射されると、その信号光Ｌｓは、まず、
入射端側で波長の短い励起光Ｌｐの作用に基づいて増幅
され、出射端側に移ると波長の長い励起光Ｌｐの作用に
基づいて増幅されるようになる。波長の短い励起光Ｌｐ
により信号光Ｌｓの増幅を行うと、上述の図２５に示し
たように雑音指数を低くすることができ、また、波長の
長い励起光Ｌｐにより信号光Ｌｓの増幅を行うと、上述
の図２４に示したように出力光パワーを大きくすること
ができる。

【００４０】したがって第２の実施形態によれば、能動
型光ファイバ１１を用いることにより、能動型光ファイ
バ１１の信号光入射側における雑音の発生が抑制される
とともに、信号光出力側における光増幅作用が増大する
ため、第１の実施形態の場合よりも、雑音指数が低く高
出力な光ファイバ増幅器を提供することができる。な
お、上記第２の実施形態では、前方励起の場合について
説明したが、後方励起としてもよい。また、図８に示す
ように、上記の構成に加えて、能動型光ファイバ１１の
信号光出射端の外側に励起光源１’及び合波器２’を設
けて、双方向励起とすることもできる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図９は、第３の実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。図９において、本光ファイバ
増幅器の構成が第２の実施形態の構成と異なる部分は、
２つの励起光源１ａ，１ｂ及び励起光合波器１ｃを用い
た部分である。その他の構成は、第２の実施形態の場合
と同様である。

【００４２】励起光源１ａ，１ｂは、例えば図１０に示
すように、それぞれの中心波長がずれた励起光を発生す
る。ここでは、励起光源１ａで発生する励起光Ｌpaが、
第２の実施形態で短波長側の励起光としていたものに相
当し、励起光源１ｂで発生する励起光Ｌpbが、短波長側
の励起光としていたものに相当する。励起光合波器１ｃ
は、励起光源１ａ，１ｂから出射される各励起光Ｌpa，
Ｌpbを合波して、合波器２に出力するものである。

【００４３】このような光ファイバ増幅器では、各励起
光源１ａ，１ｂで発生した中心波長の異なる励起光Ｌp
a，Ｌpbが、励起光合波器１ｃ及び合波器２を介して能
動型光ファイバ１１の一端に入射される。能動型光ファ
イバ１１内では、中心波長の短い励起光Ｌpaが主に信号
光入射側で反射され、中心波長の長い励起光Ｌpbが主に
信号光出射側で反射される。これにより、励起光Ｌpaが
入射端側に多く分布し、励起光Ｌｐが出射側に多く分布
するようになる。そして、信号光Ｌｓが能動型光ファイ
バ１１に入射されると、第２の実施形態の場合と同様に
して信号光Ｌｓの増幅が行われ、能動型光ファイバ１１
の信号光入射側における雑音の発生が抑制されるととも
に、信号光出力側における光増幅作用が増大する。

【００４４】このように第３の実施形態によれば、中心
波長の異なる２つの励起光源を用いるようにしても、第
２の実施形態の効果と同様に、雑音指数が低く高出力な
光ファイバ増幅器を提供することができる。なお、上記
第３の実施形態では、前方励起の場合について説明した
が、後方励起または双方向励起とすることも応用可能で
ある。また、２つの励起光源を用いるようにしたが、例
えば、偏波合成器などを用いて３つ以上の励起光源を組
み合わせることも可能である。

【００４５】次に、第４の実施形態について説明する。
図１１は、第４の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構
成を示す図である。図１１において、本光ファイバ増幅
器は、第１の実施形態で用いた能動型光ファイバ１０に
代えて、単位長さあたりの反射率が長手方向で異なる能
動型光ファイバ１２を用いたものである。上記以外の構
成は、第１の実施形態の場合と同様である。

【００４６】能動型光ファイバ１２は、光ファイバの長
手方向全域にファイバグレーティングが形成されてお
り、その単位長さあたりの反射率が励起光Ｌｐの入射側
及びそ反対側で異なる値を持つことを特徴とする。具体
的には、励起光入射側の反射率ｒ₁がその反対側の反射
率ｒ₂よりも低くなるようにファイバグレーティングが
形成される。図１１では、反射率の様子が、光ファイバ
に直交する複数の線分の長さに応じて模式的に示してあ
る。ただし、ここでの入射側またはその反対側は、光フ
ァイバの中央部を含む範囲を意味するものとする。ま
た、ファイバグレーティングの反射中心波長について
は、第１の実施形態の場合と同様に、光ファイバの長手
方向について均一とする。

【００４７】ここで、能動型光ファイバ１２内の励起光
パワーの分布について考える。図１２は、能動型光ファ
イバ１２について上述した解析モデルを適用し、(7)式
を計算した一例である。図１２の(a) に示す励起光パワ
ー分布は、(b) に示すようにファイバグレーティングが
２種類の反射率ｒ₁，ｒ₂（ｒ₁＜ｒ₂）を有する場合
の計算結果である。(a) に示すように、励起光入射側に
おける励起光パワーが、反射率の均一な場合（図５）と
比較して、より広い範囲で増大することがわかる。

【００４８】このような能動型光ファイバ１２を用いた
前方励起の光ファイバ増幅器では、励起光Ｌｐが合波器
２を介して能動型光ファイバ１２の一端に入射される
と、図１２(a) に示したように、能動型光ファイバ１２
の励起光入射側（信号光入射側）に十分な励起光パワー
が存在する状態となる。このような状態の能動型光ファ
イバ１２に信号光Ｌｓが入射されると、信号光Ｌｓは、
入射側での増幅作用がより大きくなり、光ファイバ増幅
器全体での励起効率が第１の実施形態の場合よりも高く
なる。このことは、図１２(a) において、計算結果を示
す実線で囲まれた部分の面積が、点線で囲んだ部分の面
積（第１の実施形態の場合に相当）よりも広くなること
からも判断される。

【００４９】このように第４の実施形態によれば、ファ
イバグレーティングの単位長さあたりの反射率が、励起
光入射側よりもその反対側で高くなるうように設定した
ことで、励起光Ｌｐの変換効率の向上を図ることが可能
である。なお、上記第４の実施形態では、能動型光ファ
イバ１２が２種類の反射率ｒ₁，ｒ₂を有する場合を説
明したが、これ以外にも例えば図１３に示すように、能
動型光ファイバの中央部での反射率ｒ₃が、励起光の入
射側での反射率ｒ₁よりもさらに小さくなるように設定
した能動型光ファイバ１２’を用いてもよい。この能動
型光ファイバ１２’を使用すれば、光ファイバの中央部
にも大きな励起光パワーが存在するようになり、励起光
の変換効率を一層向上させることが可能である。また、
反射中心波長については長手方向に均一としたが、上述
した第２、３の実施形態の場合と同様に、励起光Ｌｐの
波長範囲に応じて異なる反射中心波長を有するようにし
てもよい。

【００５０】次に、第５の実施形態について説明する。
図１４は、第５の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構
成を示す図である。図１４において、本光ファイバ増幅
器は、第１の実施形態で用いた能動型光ファイバ１０に
代えて、光ファイバの両端近傍に限ってファイバグレー
ティングが形成された能動型光ファイバ１３を用いたこ
とを特徴とするものである。上記以外の構成は、第１の
実施形態の場合と同様である。

【００５１】能動型光ファイバ１３は、光ファイバの両
端近傍のみにファイバグレーティングが形成され、中央
部にはグレーティングの施されていないことを特徴とす
る。ここでは、例えば、励起光入射側（信号光入射側）
の単位長さあたりの反射率ｒ ₁が、その反対側（信号光
出射側）の反射率ｒ₂よりも低くなるように設定され、
各端部近傍の反射中心波長は均一であるものとする。

【００５２】ここで、能動型光ファイバ１３内の励起光
パワーの分布について考える。図１５は、能動型光ファ
イバ１３について上述した解析モデルを適用し、(7)式
を計算した一例である。図１５の(a) に示す励起光パワ
ー分布は、(b) に示すようにファイバグレーティングが
光ファイバの励起光入射側及びその反対側にのみ分布
し、それぞれの反射率ｒ₁，ｒ₂（ｒ₁＜ｒ₂）が異な
る場合の計算結果である。(a) に示すように、励起光パ
ワーは、励起光入射側のより広い範囲で増大し、計算結
果を示す実線で囲まれた部分の面積が、上記第４の実施
形態での計算例（図１２参照）の場合よりも広くなるこ
とがわかる。

【００５３】このような光ファイバ増幅器の動作は、基
本的に第４の実施形態の場合と同様であり、能動型光フ
ァイバ１３の励起光入射側に最も大きな励起光パワーが
存在し、中央部にも比較的大きな励起光パワーが存在す
るようになる。励起光Ｌｐの変換効率は、図１５(a) の
実線で囲まれた部分の面積から判断できるように、第４
の実施形態の場合の変換効率よりも向上させることが可
能である。

【００５４】なお、上記第５の実施形態では、前方励起
の場合について説明したが、後方励起としてもよい。こ
の場合には、励起光入射側（信号光出射側）の単位長さ
あたりの反射率が、その反対側（信号光入射側）の反射
率よりも低くなるように設定する。また、各端部近傍の
反射中心波長を均一としたが、上述した第２、３の実施
形態の場合と同様に、励起光Ｌｐの波長範囲に応じて異
なる反射中心波長を有するようにしてもよい。

【００５５】次に、第６の実施形態について説明する。
図１６は、第６の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構
成を示す図である。図１６において、本光ファイバ増幅
器は、第１の実施形態で用いた能動型光ファイバ１０に
代えて、励起光入射側とは反対側の近傍に限ってファイ
バグレーティングが形成された能動型光ファイバ１４を
用いたことを特徴とするものである。上記以外の構成
は、第１の実施形態の場合と同様である。

【００５６】能動型光ファイバ１４は、前方励起の場合
において、励起光Ｌｐが入射される一端（信号光入射
端）とは反対側の他端（信号光出射端）近傍のみにファ
イバグレーティングが形成され、励起光入射側及び中央
部にはグレーティングの施されていない能動型光ファイ
バである。ここで、能動型光ファイバ１４内の励起光パ
ワーの分布について考える。

【００５７】図１７は、能動型光ファイバ１４について
上述した解析モデルを適用し、(7)式を計算した一例で
ある。図１７の(a) に示す励起光パワー分布は、(b) に
示すようにファイバグレーティングが光ファイバの励起
光入射側とは反対側にのみ分布し、反射率が均一である
場合の計算結果である。(a) に示すように、励起光パワ
ーは、光ファイバの励起光入射側の広い範囲で増大する
ことがわかる。また、計算結果を示す実線で囲まれた部
分の面積が、点線で囲んだ部分の面積（第１の実施形態
の場合に相当）よりも広くなることから、励起光の変換
効率が高くなることがわかる。

【００５８】このように第６の実施形態によれば、励起
光入射側とは反対側の端部近傍にのみファイバグレーテ
ィングを施した能動型光ファイバ１４を用いることで、
ファイバグレーティングを長手方向全域に形成する第１
の実施形態の場合と比較して、励起光Ｌｐの変換効率の
より高い光ファイバ増幅器を提供することができる。励
起光入射側とは反対側で励起光Ｌｐを反射させる技術
は、能動型光ファイバの外側に光反射器を付加する従来
の光ファイバ増幅器と同様であるが、本実施形態は励起
光Ｌｐを反射するファイバグレーティングが能動型光フ
ァイバ内に形成されるため、光反射器の挿入損失や接続
損失が生じないという効果を有する。

【００５９】なお、上記第６の実施形態では、前方励起
の場合について説明したが、後方励起としてもよい。次
に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１８
は、第７の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示
す図である。図１８において、本光ファイバ増幅器は、
上述の図８に示したような双方向励起の光ファイバ増幅
器について、ファイバグレーティングが長手方向全域に
形成された能動型光ファイバ１１に代えて、光ファイバ
の中央部に限ってファイバグレーティングが形成された
能動型光ファイバ１５を用いたことを特徴とする。ま
た、励起光源１で発生する励起光Ｌｐの中心波長と励起
光源１’で発生する励起光Ｌp'の中心波長とが互いに異
なるものとする。ここでは、励起光Ｌｐの中心波長が励
起光Ｌp'の中心波長よりも短くしてある。その他の構成
は、図８に示した光ファイバ増幅器の構成と同様であ
る。

【００６０】能動型光ファイバ１５は、励起光源１，
１’の各中心波長に対応した２つの反射中心波長を有す
るファイバグレーティングが光ファイバの中央部のみに
形成され、光ファイバの両端近傍にはファイバグレーテ
ィングが施されていないものである。このような光ファ
イバ増幅器では、励起光源１，１’から合波器２，２’
を介して能動型光ファイバ１５の両端に中心波長の異な
る励起光Ｌｐ，Ｌp'がそれぞれ入射され双方向に伝搬さ
れると、各励起光Ｌｐ，Ｌp'は、中央部のファイバグレ
ーティングで反射して能動型光ファイバ１５の片側半分
を往復する。これにより、各励起光Ｌｐ，Ｌp'の入射側
（信号光の入射側及び出射側）それぞれにおける励起光
パワーが増大する。

【００６１】したがって第７の実施形態によれば、双方
向励起の場合に能動型光ファイバ１５を用いることでも
励起効率の向上を図ることが可能である。なお、上記第
７の実施形態では、励起光源が前方及び後方にそれぞれ
１台ずつ設けるようにしたが、これに限らず複数台の励
起光源を前方及び後方に設けるようにしてもよい。この
場合には、能動型光ファイバ１５のファイバグレーティ
ングの反射中心波長が、各励起光源で発生する励起光の
中心波長にそれぞれ対応したものとなるようにする。

【００６２】次に、本発明の第８の実施形態について説
明する。第８の実施形態では、例えば、上記第６の実施
形態で用いた能動型光ファイバ１４等を２つ組み合わせ
ることで、励起光の変換効率をより高くした光ファイバ
増幅器について説明する。図１９は、第８の実施形態に
係る光ファイバ増幅器の構成を示す図である。

【００６３】図１９において、本光ファイバ増幅器は、
例えば、２本の能動型光ファイバ１４，１４’が、３つ
のポートを有する光サーキュレータ２０を介して接続さ
れる。この光サーキュレータ２０の第１ポートＰ１に
は、励起光源１の出力端子が図示しないアイソレータを
介して接続され、第２及び第３ポートＰ２，Ｐ３には、
各能動型光ファイバ１４，１４’のファイバグレーティ
ングが形成されていない側の端部がそれぞれ接続され
る。また、入力端子Ｔ１，Ｔ２が、各能動型光ファイバ
１４，１４’のファイバグレーティング側の端部にそれ
ぞれ接続される。ここでは、能動型光ファイバ１４，１
４’内に形成された各ファイバグレーティングが、第
１、２光反射手段として機能する。

【００６４】光サーキュレータ２０は、各ポート間で一
方向にのみ光を伝達するものであり、ここでは、図１９
の矢印に示すように、第１ポートＰ１から第２ポートＰ
２へ、第２ポートＰ２から第３ポートＰ３へ、第３ポー
トＰ３から第１ポートＰ１へ光を伝達する。このような
光ファイバ増幅器では、励起光源１で発生した励起光Ｌ
ｐは、アイソレータを介して光サーキュレータ２０の第
１ポートＰ１に入力され、第２ポートＰ２から能動型光
ファイバ１４に送られる。能動型光ファイバ１４に入射
した励起光Ｌｐは、能動型光ファイバ１４のファイバグ
レーティングで反射して光サーキュレータ２０の第２ポ
ートＰ２に戻り、第３ポートＰ３から能動型光ファイバ
１４’に送られる。能動型光ファイバ１４’に入射した
励起光Ｌｐは、能動型光ファイバ１４’のファイバグレ
ーティングで反射して光サーキュレータ２０の第３ポー
トＰ３に戻り、第１ポートＰ１から出力される。このよ
うに励起光源１で発生した励起光Ｌｐは、光サーキュレ
ータ２０を介して能動型光ファイバ１４，１４’をそれ
ぞれ１往復するようになる。なお、光サーキュレータ２
０の第１ポートから出力された励起光Ｌｐは、アイソレ
ータにより励起光源１への入射が阻止される。このよう
にして励起光Ｌｐが供給された能動型光ファイバ１４，
１４’の間を、入力端子Ｔ１からの信号光Ｌｓが順に通
って増幅され、出力端子Ｔ２から外部に出力される。

【００６５】上記のように第８の実施形態によれば、励
起光源１で発生した励起光Ｌｐが２本の能動型光ファイ
バ１４，１４’の間を往復することが可能となるため、
励起光Ｌｐの変換効率をより一層高くすることができ
る。なお、上記第８の実施形態では、２本の能動型光フ
ァイバ１４，１４’間を３ポートの光サーキュレータ２
０により接続する構成としたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば図２０に示すように、能動型光ファイバ１
４，１４’間を４ポートの光サーキュレータ２０’で接
続するようにしてもよい。この場合には、第３ポートＰ
３に戻った励起光が第４ポートＰ４から光終端器２１に
送られようになるため、励起光源１と光サーキュレータ
の第１ポートＰ１との間にアイソレータを設ける必要が
なくなる。

【００６６】また、ファイバグレーティングが一端近傍
に形成された能動型光ファイバ１４を２本用いる構成と
したが、上述の各実施形態で用いたそれぞれの能動型光
ファイバ１０〜１３を用いても構わない。さらに、図２
１に示すように、従来の光反射器４，４’を外側に接続
した能動型光ファイバ３，３’を２本組み合わせて、上
記と同様の光ファイバ増幅器を構成することも可能であ
る。この場合には、光反射器を接続した能動型光ファイ
バを単独で使用する場合に比べて、励起効率を向上させ
ることが可能である。ただし、各光反射器４，４’の挿
入損失及び接続損失により、上記第８の実施形態の場合
よりも励起効率が低くなる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の能動型光
ファイバ及び光ファイバ増幅器によれば、信号光を透過
し、かつ、励起光を反射する回折格子を能動型光ファイ
バ内に形成したことにより、励起光が能動型光ファイバ
内で反射されて往復するようになる。これにより、従来
の外側に光反射器を付加した能動型光ファイバと比べ
て、光反射器の挿入損失や接続損失がなくなるため、出
力される信号光パワーの高出力化が実現でき、励起効率
の向上を図ることが可能となる。

【００６８】また、能動型光ファイバの長手方向全域に
亘って回折格子を配置したことにより、前方励起の場合
に信号光入射側、後方励起の場合に信号光出射側に存在
する励起光パワーが増大するようになり、光ファイバ増
幅器の雑音指数の低減または高出力化及び励起効率の向
上を図ることができる。さらに、光ファイバの長手方向
に反射中心波長の異なる２以上の回折格子を配置し、特
に、信号光入射端近傍の回折格子の反射中心波長を波長
の短い励起光に対応させることで、雑音指数の低減を図
ることが可能となる。また、信号光出射端近傍の回折格
子の反射中心波長を波長の長い励起光に対応させること
で、信号光出射側における光増幅作用が増大するため、
高出力化及び励起効率の改善を図ることが可能となる。

【００６９】加えて、光ファイバの長手方向における単
位長さあたりの反射率について、前方励起または後方励
起の場合に、励起光が入射される光ファイバの一端近傍
の回折格子の反射率を低く、他端近傍の回折格子の反射
率を高く設定することによって、励起光入射側に存在す
る励起光パワーが増大するようになるため、光増幅の高
出力化及び励起効率の改善を図ることが可能となる。

【００７０】一方、励起光反射領域の反射中心波長及び
反射率を長手方向について均一とすれば、能動型光ファ
イバの製造が容易になるとともに、能動型光ファイバの
長さの調整も容易に行うことができる。また、光ファイ
バの長手方向の一部分に限って回折格子を配置すること
でも、上記の効果と同様に、光増幅の高出力化及び励起
効率の向上を図ることが可能である。

【００７１】さらに、第１、２光反射手段が設けられた
第１、２能動型光ファイバを光サーキュレータを介して
接続し、励起光源からの励起光を光サーキュレータから
第１、２能動型光ファイバに供給する構成としたことに
よって、励起光が第１、２能動型光ファイバ内を１往復
するようになるため、従来の光ファイバ増幅器と比較し
て励起光の変換効率をより高くすることができる。

【００７２】加えて、第１、２光反射手段を第１、２能
動型光ファイバ内に配置された回折格子とすることで、
第１、２光反射手段における挿入損失や接続損失が低く
抑えられ、一層の高出力化及び励起効率の向上を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。

【図２】同上第１の実施形態における励起光源の出力ス
ペクトルを示す図である。

【図３】同上第１の実施形態におけるファイバグレーテ
ィングの波長に対する反射率及び透過率の一例を示す図
である。

【図４】同上第１の実施形態における能動型光ファイバ
内の励起光パワー分布を計算するための解析モデルを示
す図である。

【図５】同上第１の実施形態における能動型光ファイバ
内の励起光パワー分布の計算例を示す図である。

【図６】同上第１の実施形態に関し、後方励起とした場
合の他の構成例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。

【図８】同上第２の実施形態に関し、双方向励起とした
場合の他の構成例を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成を示す図である。

【図１０】同上第３の実施形態における各励起光源の出
力スペクトルを示す図である。

【図１１】本発明の第４の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成を示す図である。

【図１２】同上第４の実施形態における能動型光ファイ
バ内の励起光パワー分布の計算例を示す図である。

【図１３】同上第４の実施形態に関し、光ファイバ中央
部の反射率を変えた場合の他の構成例を示す図である。

【図１４】本発明の第５の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成を示す図である。

【図１５】同上第５の実施形態における能動型光ファイ
バ内の励起光パワー分布の計算例を示す図である。

【図１６】本発明の第６の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成を示す図である。

【図１７】同上第６の実施形態における能動型光ファイ
バ内の励起光パワー分布の計算例を示す図である。

【図１８】本発明の第７の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成を示す図である。

【図１９】本発明の第８の実施形態に係る光ファイバ増
幅器の構成を示す図である。

【図２０】同上第８の実施形態に関し、４ポートの光サ
ーキュレータを用いた場合の他の構成例を示す図であ
る。

【図２１】同上第８の実施形態に関し、光反射器を外付
けした能動型光ファイバを用いた場合の他の構成例を示
す図である。

【図２２】従来の光ファイバ増幅器の基本的な構成の一
例を示す図である。

【図２３】従来の光反射器を付加した光ファイバ増幅器
の構成の一例を示す図である。

【図２４】励起光波長に対する出力光パワーの関係を示
す図である。

【図２５】励起光波長に対する雑音指数の関係を示す図
である。

【符号の説明】

１，１’，１ａ，１ｂ…励起光源１ｃ…励起光合波器２，２’…合波器１０〜１５…能動型光ファイバ２０，２０’…光サーキュレータＬｐ, Ｌp'，Ｌpa，Ｌpb…励起光Ｌｓ…信号光Ｐ１〜Ｐ４…ポートＴ１…入力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素をドープした能動型光ファイバ
において、光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範囲
に、信号光を透過し、かつ、励起光を反射する回折格子
を配置した励起光反射領域を備えて構成されたことを特
徴とする能動型光ファイバ。
【請求項２】前記励起光反射領域は、前記光ファイバの
長手方向全域に亘って前記回折格子が配置されたことを
特徴とする請求項１記載の能動型光ファイバ。
【請求項３】前記励起光反射領域は、反射中心波長の異
なる２以上の回折格子が前記光ファイバの長手方向に配
置されたことを特徴とする請求項２記載の能動型光ファ
イバ。
【請求項４】前記励起光反射領域は、前記光ファイバの
信号光入射端近傍に配置された回折格子の反射中心波長
が、励起光の波長範囲のうちの短波長側に対応したもの
であることを特徴とする請求項３記載の能動型光ファイ
バ。
【請求項５】前記励起光反射領域は、前記光ファイバの
信号光出射端近傍に配置された回折格子の反射中心波長
が、励起光の波長範囲のうちの長波長側に対応したもの
であることを特徴とする請求項３または４記載の能動型
光ファイバ。
【請求項６】前記励起光反射領域は、単位長さあたりの
反射率の異なる２以上の回折格子が前記光ファイバの長
手方向に配置されたことを特徴とする請求項２〜５のい
ずれか１つに記載の能動型光ファイバ。
【請求項７】前記励起光反射領域は、励起光が前記光フ
ァイバの一端から一方向に入射されるとき、前記光ファ
イバの一端近傍に配置された回折格子の単位長さあたり
の反射率が、前記光ファイバの他端近傍に配置された回
折格子の単位長さあたりの反射率よりも低く設定される
ことを特徴とする請求項６記載の能動型光ファイバ。
【請求項８】前記励起光反射領域は、前記光ファイバの
中央部に配置された回折格子の単位長さあたりの反射率
が、前記光ファイバの一端近傍の回折格子の単位長さあ
たりの反射率よりも低く設定されることを特徴とする請
求項７記載の能動型光ファイバ。
【請求項９】前記励起光反射領域は、配置される回折格
子の反射中心波長及び単位長さあたりの反射率が、前記
光ファイバの長手方向について均一であることを特徴と
する請求項２記載の能動型光ファイバ。
【請求項１０】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の両端近傍に限って前記回折格子が配置されたことを特
徴とする請求項１記載の能動型光ファイバ。
【請求項１１】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光入射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、励起光の波長範囲のうちの短波長側に対応したも
のであることを特徴とする請求項１０記載の能動型光フ
ァイバ。
【請求項１２】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光出射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、励起光の波長範囲のうちの長波長側に対応したも
のであることを特徴とする請求項１０または１１記載の
能動型光ファイバ。
【請求項１３】前記励起光反射領域は、励起光が前記光
ファイバの一端から一方向に入射されるとき、前記光フ
ァイバの一端近傍に配置された回折格子の単位長さあた
りの反射率が、前記光ファイバの他端近傍に配置された
回折格子の単位長さあたりの反射率よりも低く設定され
ることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに
記載の能動型光ファイバ。
【請求項１４】前記励起光反射領域は、励起光が前記光
ファイバの一端から一方向に入射されるとき、前記光フ
ァイバの他端近傍に限って前記回折格子が配置される構
成としたことを特徴とする請求項１記載の能動型光ファ
イバ。
【請求項１５】前記励起光反射領域は、励起光が前記光
ファイバの両端から双方向に入射されるとき、前記光フ
ァイバの中央部に限って前記回折格子が配置される構成
としたことを特徴とする請求項１記載の能動型光ファイ
バ。
【請求項１６】前記励起光反射領域は、前記回折格子の
反射波長範囲が異なる２以上の波長を含むことを特徴と
する請求項１５記載の能動型光ファイバ。
【請求項１７】前記回折格子は、ファイバグレーティン
グであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１
つに記載の能動型光ファイバ。
【請求項１８】前記希土類元素は、エルビウムであるこ
とを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の
能動型光ファイバ。
【請求項１９】希土類元素をドープした能動型光ファイ
バと、励起光を発生する少なくとも１つの励起光源と、
該励起光源からの励起光を前記能動型光ファイバに入射
させる少なくとも１つの合波部と、を備えて構成された
光ファイバ増幅器において、前記能動型光ファイバが、
光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範囲に、信号光
を透過し、かつ、励起光を反射する回折格子を配置した
励起光反射領域を備えたことを特徴とする光ファイバ増
幅器。
【請求項２０】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の長手方向全域に亘って前記回折格子が配置されたこと
を特徴とする請求項１９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２１】前記励起光反射領域は、反射中心波長の
異なる２以上の回折格子が前記光ファイバの長手方向に
配置されたことを特徴とする請求項２０記載の光ファイ
バ増幅器。
【請求項２２】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光入射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、前記励起光源で発生する励起光の波長範囲のうち
の短波長側に対応したものであることを特徴とする請求
項２１記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２３】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光出射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、前記励起光源で発生する励起光の波長範囲のうち
の長波長側に対応したものであることを特徴とする請求
項２１または２２記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２４】前記励起光反射領域は、単位長さあたり
の反射率の異なる２以上の回折格子が前記光ファイバの
長手方向に配置されたことを特徴とする請求項２０〜２
３のいずれか１つに記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２５】前記励起光反射領域は、前記励起光源で
発生する励起光が前記合波部を介して前記光ファイバの
一端から一方向に入射されるとき、前記光ファイバの一
端近傍に配置された回折格子の単位長さあたりの反射率
が、前記光ファイバの他端近傍に配置された回折格子の
単位長さあたりの反射率よりも低く設定されることを特
徴とする請求項２４記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２６】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の中央部に配置された回折格子の単位長さあたりの反射
率が、前記光ファイバの一端近傍の回折格子の単位長さ
あたりの反射率よりも低く設定されることを特徴とする
請求項２５記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２７】前記励起光反射領域は、配置される回折
格子の反射中心波長及び単位長さあたりの反射率が、前
記光ファイバの長手方向について均一であることを特徴
とする請求項２０記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２８】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の両端近傍に限って前記回折格子が配置されたことを特
徴とする請求項１９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項２９】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光入射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、前記励起光源で発生する励起光の波長範囲のうち
の短波長側に対応したものであることを特徴とする請求
項２８記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３０】前記励起光反射領域は、前記光ファイバ
の信号光出射端近傍に配置された回折格子の反射中心波
長が、前記励起光源で発生する励起光の波長範囲のうち
の長波長側に対応したものであることを特徴とする請求
項２８または２９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３１】中心波長が短波長側にある励起光を発生
する第１励起光源と、中心波長が長波長側にある励起光
を発生する第２励起光源と、前記第１励起光源からの励
起光を前記能動型光ファイバの信号光入射端に入射させ
る第１合波部と、前記第２励起光源からの励起光を前記
能動型光ファイバの信号光出射端に入射させる第２合波
部と、備えて構成され、励起光が能動型光ファイバの両
端から双方向に入射されることを特徴とする請求項３０
記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３２】前記励起光反射領域は、前記励起光源で
発生する励起光が前記合波部を介して前記光ファイバの
一端から一方向に入射されるとき、前記光ファイバの一
端近傍に配置された回折格子の単位長さあたりの反射率
が、前記光ファイバの他端近傍に配置された回折格子の
単位長さあたりの反射率よりも低く設定されることを特
徴とする請求項２８記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３３】前記励起光反射領域は、前記励起光源で
発生する励起光が前記合波部を介して前記光ファイバの
一端から一方向に入射されるとき、前記光ファイバの他
端近傍に限って前記回折格子が配置される構成としたこ
とを特徴とする請求項１９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３４】中心波長が短波長側にある励起光を発生
する第１励起光源と、中心波長が長波長側にある励起光
を発生する第２励起光源と、前記第１励起光源からの励
起光を前記能動型光ファイバの信号光入射端に入射させ
る第１合波部と、前記第２励起光源からの励起光を前記
能動型光ファイバの信号光出射端に入射させる第２合波
部と備え、前記励起光反射領域は、前記光ファイバの中
央部に限って前記回折格子が配置される構成としたこと
を特徴とする請求項１９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３５】前記励起光反射領域は、前記回折格子の
反射波長範囲が異なる２以上の波長を含むことを特徴と
する請求項３４記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３６】前記回折格子は、ファイバグレーティン
グであることを特徴とする請求項１９〜３５のいずれか
１つに記載の光ファイバ増幅器。
【請求項３７】前記希土類元素は、エルビウムであるこ
とを特徴とする請求項１９〜３６のいずれか１つに記載
の光ファイバ増幅器。
【請求項３８】励起光を発生する少なくとも１つの励起
光源と、希土類元素をドープした第１能動型光ファイバ
と、該第１能動型光ファイバの一端から入射された励起
光を反射し、かつ、信号光を透過する第１光反射手段
と、希土類元素をドープした第２能動型光ファイバと、
該第２能動型光ファイバの一端から入射された励起光を
反射し、かつ、信号光を透過する第２光反射手段と、前
記励起光源からの励起光を前記第１能動型光ファイバの
一端に一方向にのみ伝達し、かつ、前記第１光反射手段
で反射され前記第１能動型光ファイバの一端に戻された
励起光を前記第２能動型光ファイバの一端に一方向にの
み伝達する光サーキュレータと、を備えて構成され、信
号光が、前記第１、２光反射手段を透過して前記第１、
２能動型光ファイバを伝搬することで増幅されることを
特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項３９】前記第１光反射手段が、前記第１能動型
光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範囲に、前記信
号光を透過し、かつ、前記励起光を反射する回折格子を
配置したものであることを特徴とする請求項３８記載の
光ファイバ増幅器。
【請求項４０】前記第２光反射手段が、前記第２能動型
光ファイバ内の長手方向に沿った所定の範囲に、前記信
号光を透過し、かつ、前記励起光を反射する回折格子を
配置したものであることを特徴とする請求項３８または
３９記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４１】前記光サーキュレータが、前記第２光反
射手段で反射され前記第２能動型光ファイバの一端に戻
された励起光を前記励起光源に一方向にのみ伝達するも
のであり、前記励起光源が、発生した励起光を前記光サ
ーキュレータに一方向にのみ伝達するアイソレータを備
えたことを特徴とする請求項３８〜４０のいずれか１つ
に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４２】前記光サーキュレータが、前記第２光反
射手段で反射され前記第２能動型光ファイバの一端に戻
された励起光を光終端器に伝達するものであることを特
徴とする請求項３８〜４０のいずれか１つに記載の光フ
ァイバ増幅器。