CN1275364C - 光放大用光纤和光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

一种放大1.58μm带的信号光而使用的至少在纤芯区域(11)中添加了Er的光放大用光纤(1)，其特征在于：该纤芯区域(11)的至少一部分由与Er一起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，该纤芯区域(11)中的平均Er原子浓度大于950wtppm小于3000wtppm，1.58μm带的模场直径大于5μm。

Description

光放大用光纤和光纤放大器
技术领域
本发明涉及入射激励光和信号光并放大信号光而输出的光纤放大器和该光纤放大器使用的光放大用光纤，特别是在纤芯的至少一部分中添加了铒的光放大用光纤和使用该光纤的光纤放大器。
背景技术
在光纤通信网络中，作为增大可以传送的信息量即通信容量的方法，已知的有波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplexing)通信技术。
在该WDM通信中，要求开发可以一并放大WDM信号光的超宽带光纤放大器。山田诚等人的「可以一并放大通信波长带的超宽带光纤技术」(NTT技术期刊1998年11月号、76页～81页)公开了这一技术的一例。在该文献中，公开了通过将使用在波长1.55μm带具有放大频带的Er添加光纤的光纤放大部与使用在波长1.58μm带具有放大频带的Er添加光纤的光纤放大部并联连接而对1.55μm和1.58μm双方具有宽广的增益平坦频带的光纤放大器。
但是，迄今光纤放大器使用的Er添加光纤的1.58μm带的每单位长度的放大率比1.55μm带的每单位长度的放大率(单位长增益)小1个数量级以上，所以，为了得到与1.55μm带相同的信号增益，放大用光纤的长度需要10倍以上，该长度将达数百米长，从而装置将大型化。
为了提高放大用光纤的单位长增益，可以考虑增加Er添加量从而增加Er引起的激励光吸收量的方法，但是，Er的浓度增高时，由于发生浓度消光，所以，转换效率将降低。例如，本发明者等人在「在1580nm带具有高单位长增益的EDF的研究」(日本电子通信学会报OAA′98C-3-3)中报告了将Er浓度提高到1100wtppm的EDF，但是，这是基本上接近迄今所认为的浓度消光极限的Er添加浓度。
发明内容
根据希望进一步提高1.58μm带用的光放大用光纤的单位长增益，本发明者等人锐意研究的结果，发现通过共同添加Al来抑制Er原子的会合，可以抑制浓度消光的发生，与以往相比，可以增大ER的浓度。此外，作为增大Er吸收量的方法，考虑了增大Er的添加区域与光功率分布的重叠。并且，为了实现这一目的，发现使截止波长向长波长侧移动、增大纤芯中的光封闭效果是有效的。
即，使截止波长向长波长侧移动时，纤芯中的光封闭效果将增大，从而可以增大Er吸收量。并且，由于发生浓度消光的Er添加浓度极限也向高浓度侧移动，所以，也可以增大添加量。通过增加Er添加浓度，并使截止波长向长波长侧移动，便可得到单位长增益高的光放大用光纤。此外，还有弯曲损失降低的效果，从而可以将光放大用光纤卷绕得很小而实现组件化。
本发明的光放大用光纤，在纤芯区域添加有Er，并用于放大1.58μm带的信号光，上述纤芯区域的一部分由在添加Er时还一起添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于1.2μm小于1.5μm的范围内。
另外，本发明的光放大用光纤，在纤芯区域添加有Er，并用于放大1.58μm带的信号光，上述纤芯区域的一部分由在添加Er时还一起添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1500wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于0.8μm小于1.1μm的范围内。
更好是，上述纤芯区域的Al原子浓度大于5wt％小于9wt％。
另外，本发明的光纤放大器，使用在纤芯区域添加了Er的光放大用光纤来放大1.58μm带的信号光，具有：
发射激励上述光放大用光纤的激励光的激励光源；
将从上述激励光源发出的激励光导入输入信号光的上述光放大用光纤的合分波器；和
分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器，
上述光放大用光纤由上述纤芯区域的一部分与Er一起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，
上述光放大用光纤的上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于1.2μm小于1.5μm的范围内，上述激励光源发射1.48μm带的激励光。
另外，本发明的光纤放大器，使用在纤芯区域添加了Er的光放大用光纤来放大1.58μm带的信号光，具有：
发射激励上述光放大用光纤的激励光的激励光源；
将从上述激励光源发出的激励光导入输入信号光的上述光放大用光纤的合分波器；和
分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器，
上述光放大用光纤由上述纤芯区域的一部分与Er一起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，
上述光放大用光纤的上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1500wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于0.8μm小于1.1μm的范围内，上述激励光源发射0.98μm带的激励光。
另外，根据本发明的光纤放大装置，具有将多个上述光纤放大器串联连接而构成的放大部。
另外，本发明就是根据上述发现而提案的，本发明的光放大用光纤至少在纤芯区域添加了Er，是放大1.58μm带的信号光所使用的光放大用光纤，其特征在于：纤芯区域的至少一部分由与Er引起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，纤芯区域中的平均Er原子浓度大于950wtppm小于3000wtppm，1.58μm带的模场直径(MFD)大于5μm。
另一方面，本发明的光纤放大器的特征在于：具有光放大用光纤、发射将该光放大用光纤激励的激励光的激励光源、将从激励光源发出的激励光与信号光合成并导入光放大用光纤的合分波导器和分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器。
通过采用这样的结构，便可得到上述那样的单位场增益高的光放大用光纤。另外，通过将MFD设定为大于5μm，可以降低信号光的功率密度，从而可以降低自相位调制引起的信号波形的畸变和4光波混合引起的信号的串扰等非线性效应。另外，可以降低与信号传送用光纤的连接损失，从提高能量转换效率的观点看是有利的。
光放大用光纤的纤芯区域的Al原子浓度，最好大于1wt％，如果大于5wt％小于9wt％则更好。通过这样设定Al原子浓度，可以抑制Er原子的会合，从而可以使浓度消光极限向高浓度侧移动。
光放大用光纤最好是纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长最好在大于1.2μm小于1.5μm的范围内。这样，通过使截止波长向长波长侧移动，可以将纤芯的封闭系数提高到0.8以上，通过将Er添加到1000wtppm以上，对于1.58μm带的光放大便可得到与1.55μm带相同程度的单位长增益。在使用该光放大用光纤的光放大器中，作为激励光源，可以使用发射1.48μm带的激励光的激励光源。
光放大用光纤最好纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1500wtppm小于3000wtppm，并且截止波长最好在大于0.8μm小于1.1μm的范围内。这时，通过将Er原子浓度提高到1500wtppm以上，对于1.58μm带的光放大便可得到与1.55μm带相同程度的单位长增益。在使用该光放大用光纤的光放大器中，作为激励光源，可以使用发射0.98μm带的激励光的激励光源。
此外，也可以采用具有将多个使用发射上述1.48μm带的激励光的激励光源的光纤放大器和/或使用发射上述0.98μm带的激励光的激励光源的光纤放大器串联连接而构成的放大部的光纤放大装置。通过采用多级结构，容易得到所希望的放大率。
本发明通过以下的详细说明和参照附图便可更充分地理解。这些仅仅是为了示例而示出的，本发明并不限于这些示例。
本发明的应用范围，根据以下的详细说明即可明白。但是，详细的说明和特定的事例是表示本发明的最佳的实施形式的，但是，仅仅是为了示例而示出的，在本发明的思想和范围中的各种各样的变形和改良，从该详细的说明出发对于业内人士来说是显而易见的。
附图说明
图1～图3是分别表示本发明的光纤放大器的不同的实施例的全体结构的概略图。
图4A是本发明的光放大用光纤的纵剖面图，图4B是其横剖面图。
图5A是本发明的光放大用光纤的其他形式的纵剖面图，图5B是其横剖面图。
图6是表示本发明的光放大用光纤的折射率曲线图。
图7是表示本发明的光纤放大器的放大波形的曲线图。
图8是表示Er原子浓度与放大特性的关系的曲线图。
图9是表示Er原子浓度与单位长增益的关系的曲线图。
图10～图12分别是表示Al原子浓度为5.5wt％、1.2wt％、8.5wt％时Er原子浓度不同的EDF的1.58μm带的平均增益与转换效率的关系的曲线图。
图13是表示最大转换效率与Al、Er各原子浓度的关系的曲线图。
图14是表示Al原子浓度与发生转换效率降低的Er原子浓度的关系的曲线图。
图15是表示本发明的光放大用光纤的截止波长与封闭系数的关系的曲线图。
图16是表示将本发明的EDF与单模光纤熔接时的连接损失与EDF的MFD的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的极佳的实施例。为了容易理解，在各图中，对于相同的结构要素，尽可能标以相同的符号，并省略重复的说明。
图1～图3是表示本发明的光纤放大器的不同的实施例的结构的概略图。都是从图中的左端输入放大对象的信号光，从图中的右端输出放大的信号光。并且，图1～图3分别所示的光纤放大器10a、10b、10c都具有作为放大信号光的放大媒体的本发明的光放大用光纤1，用于抑制光纤放大器的振荡的光隔离器4A、4B分别配置在信号的输入端侧和输出端侧。并且，发生0.98μm带或1.48μm带的光放大用光纤1的激励光的激励光源2A和/或2B具有将由这些激励光源2A和/或2B发生的激励光向输入信号光的光放大用光纤1导入的合分波器3A和/或3B。
根据从哪个方向将激励光导入光放大用光纤1，光放大器大致可以分为3个类型。如图1所示，将信号光与激励光合成后导入光放大用光纤1的光纤放大器10a称为前方激励***，如图2所示，将激励光从与信号光的相反方向导入光放大用光纤1的光纤放大器10b称为后方激励***，如图3所示，从光放大用光纤1的两端导入激励光的光纤放大器10c称为双向激励***。也可以将这些放大器组合串联多个而构成放大部。
图4A、图4B、图5A、图5B是表示这些光纤放大器10a、10b、10c使用的光放大用光纤1的结构的图，图4A和图5A分别是纵剖面图，图4B和图5B分别是对应的横剖面图。
图4A和图4B所示的光放大用光纤是在外径2a的纤芯区域11的周围具有外径2b的包层区域的结构，纤芯区域11由至少共同添加了Al、Ge、Er的石英玻璃构成，包层区域12由至少不添加Er、折射率比纤芯区域11小的石英玻璃构成。下面，将这种光放大用光纤称为全搀杂EDF(Erbium-Doped optical Fiber)。
另一方面，图5A和图5B所示的光放大用光纤的不同点在于，纤芯区域11由轴中心部分添加了Er的荧光区域11a和其周围未添加Er的透明区域11b构成。下面，将这种光放大用光纤称为部分搀杂EDF。
不论哪一种光放大用光纤，其折射率曲线是图6所示的所谓的SI(Step Index)型，下面，用Δn表示纤芯区域11与包层区域12的相对折射率差。
在此，纤芯区域11(分为荧光区域11a和透明区域11b时，即为荧光区域11a)添加了原子浓度为大于950wtppm小于3000wtppm的Er。并且，Al原子浓度最好大于1wt％，如果大于5wt％小于9wt％则更好。此外，光放大用光纤1在1.58μm带的模场直径设定为大于5μm。
作为激励光源2A或2B，使用发射1.48μm带的激励光的激励光源2A、2B时，光放大用光纤1的纤芯区域中的平均Er原子浓度最好是大于1000wtppm小于3000wtppm，并且，其截止波长λc最好设定在大于1.2μm小于1.5μm的范围内。
作为激励光源2A或2B，使用发射0.98μm带的激励光的激励光源2A、2B时，光放大用光纤1的纤芯区域中的平均Er原子浓度最好是大于1500wtppm小于3000wtppm，并且，其截止波长λc最好设定在大于0.8μm小于1.1μm的范围内。
该光放大用光纤1可以按以下的方式制造。
首先，从图4A、图4B所示的全搀杂EDF的制造方法开始说明。作为基材，准备纯石英或添加了F、Cl等的石英玻璃制的玻璃管。利用MVCD法将添加了Ge、P等的石英玻璃堆积到该基材管的内侧的空间中形成多孔质体。并且，将该堆积的多孔质体浸渍到包含Er和Al的溶液中。在浸入结束后，通过干燥除去溶剂后，通过将多孔质体加热，使之透明化和玻璃化，形成添加了Er和Al的区域。根据需要，通过反复进行多孔质层的堆积、浸渍、干燥、玻璃化，作成集层的光纤母材，将其拉伸而得到所希望的全搀杂EDF。
是图5A、图5B所示的部分搀杂EDF时，同样，准备基材管后，首先利用MVCD法将添加了Ge、P等的石英玻璃堆积到该基材管的内侧，形成透明的石英玻璃层。然后，和全搀杂EDF一样，在该石英玻璃层的内侧反复进行多孔质层的堆积、浸渍、干燥、玻璃化，作成集层的光纤母材，通过将其拉伸，得到所希望的部分搀杂EDF。
下面，研究图3所示的本发明的双向激励***的光纤放大器10c的放大特性。对于光放大用光纤1，使用具有表1所示的特性值的全搀杂EDF，作为激励光源2A和2B，使用1.48μm带LD(激光二极管)，并将反相分布调整到40％附近。放大特性的测定结果示于图7。
           表1  EDF特性值
  特性   特性值
  纤芯区域11的Er原子浓度   1500wtppm
  Al原子浓度   9wt％
  Δn   2.1％
  λc   1.45μm
  MFD   4.5μm
  有效纤芯面积   21μm2
如图7所示，可以确认，通过使用本发明的光放大用光纤进行光放大，在信号光的波长为1.57～1.60μm的1.58μm带中可以得到基本上平坦而良好的放大特性。
下面，说明研究Er原子浓度与放大特性的关系的结果。在此，说明设Al添加量为5wt％、相对折射率差Δn为1.3％、截止波长λc为1.3μm、MFD为5.5μm，使用改变了Er原子浓度的多种EDF，利用图3所示的双向激励***的光纤放大器，使用1.48μm带的激励光，为了使1.58μm带的放大效率成为最大而使反转分布最佳化时的结果。
如图8所示，放大信号增益为+10dB时，Er原子浓度为1000wtppm时放大效率达到最大的75％，在该浓度的高浓度侧和低浓度侧放大效率都降低，但是，低浓度侧的降低量更大。例如，可以确保60％以上的放大效率的Er原子浓度是450wtppm～2700wtppm，可以确保50％以上的放大效率的Er原子浓度为300wtppm～3300wtppm。另一方面，放大信号增益为+25dB时，放大效率成为最大的Er原子浓度比放大信号增益为+10dB时向高浓度侧移动，原子浓度约为1200wtppm，其最大放大效率约为57％。这时，可以确保50％以上的放大效率的Er原子浓度为600wtppm～2600wtppm。
图9是表示放大信号增益为+10dB时的Er原子浓度与单位长增益的关系的曲线图。基本上，Er原子浓度越高，单位长增益越大，但是，在原子浓度超过1000wtppm时，其增加率就变得缓慢。可以确认，为了确保单位长增益大于0.5dB/m，Er原子浓度必须大于950wtppm。
下面，说明改变Al浓度和Er浓度而研究放大特性的结果。在此，设EDF的相对折射率差Δn为1.3％、截止波长λc为1.3μm、MFD为5.5μm，使用图3所示的双向激励***研究放大特性。取激励波长为1.48μm带，输入信号光为+5dBm。
图10～图12分别是表示Al原子浓度为5.5wt％、1.2wt％、8.5wt％时在Er原子浓度不同的EDF的1.58μm带中的平均增益与转换效率的关系的曲线图。图13是表示将由图10～图12得到的光—光转换效率的最大值定义为最大转换效率时的最大转换效率与Al、Er的各原子浓度的关系的曲线图。
如图10～图12所示，Er浓度提高时，最大转换效率就降低。并且，由图13可知，Al添加量为0时，Er浓度越高，最大转换效率就急剧地降低。随着Al的添加量增加，在Er的高浓度区域，最大转换效率提高，Al浓度为5.5wt％、8.5wt％时，Er浓度即使超过3000wtppm，最大转换效率也维持为60％。
在各Al浓度下，转换效率从最大转换效率降低2.5％和5％的Er原子浓度(高密度侧)的曲线图为图14。由图可知，不论哪种情况，在Al原子浓度大于5％时，效率降低的Er浓度基本上都相同并且成为最大。因此，通过使Al原子浓度大于5wt％，便可大量添加Er。可以认为，这是由于因存在Al原子而可以防止Er原子之间会合从而可以防止由于会合而引起效率降低的缘故。
本发明者等人发现，在Al浓度大于5wt％时，光放大用光纤的1.58μm带的单位长增益G/L可以表为
G/L＝Er添加浓度[ppm]×吸收系数[dB/m/ppm]
     ×封闭系数×0.033
该公式中的吸收系数为1.53μm带的吸收系数，0.033表示1.58μm的增益比率。
图15是表示本发明的光放大用光纤的截止波长λc与该封闭系数的关系的曲线图。在此，所谓封闭系数，就是信号波长的模场与添加了Er的纤芯部的重叠，设自纤芯中心的距离为r的光功率密度为P(r)时，就是由下式定义的系数。即
Figure C9980414800131
使用光放大用光纤进行基于激励光的光放大时，可以使用接近截止波长λc的频带的激励光。例如，用1.48μm带的激励光进行光放大时，作为光放大用光纤，可以使用截止波长λc在1.2～1.5μm附近的EDF。这时，由图15可知，封闭系数达到0.8以上。另一方面，由于吸收系数为0.025dB/m/ppm，所以，为了使G/L达到0.5dB/m，添加750wtppm以上的Er即可。Er添加浓度，最好大于1000wtppm。从浓度消光的观点考虑，则ER添加浓度最好小于3000wtppm。
用0.98μm带的激励光进行光放大时，作为光放大用光纤，可以使用截止波长在0.8～1.1μm附近的EDF。这时，由图15可知，封闭系数在0.4～0.7的范围内。并且，在理想的截止波长λc小于0.98μm时，封闭系数便小于0.5。例如，设想λc为0.9μm的EDF时，则由图15可知，其封闭系数约为0.5。这时，为了使G/L达到0.5dB/m，由式(1)可知，使Er添加浓度为1200wtppm即可。即使封闭系数为最小的0.4时，只要大于1500wtppm也就足够了。从浓度消光的观点考虑，最好Er添加浓度都小于3000wtppm。
在MFD小时，光纤的分散值从0偏离时，容易发生由自相位调制引起的信号波形的畸变。相反，在光纤的分散值接近0时，则有可能发生4波混合等的非线性效应，从而有可能发生WDM信号间的串扰。为了降低这种自相位调制及非线性效应，最好增大MFD。此外，MFD小时，在与其他光纤的连接点，连接损失将增大。
图16是表示将本发明的EDF与单模光纤(Δn＝0.35％、λc＝1.25μm、波长1.55μm的MFD＝10.2μm)熔接时的连接损失与EDF的MFD的关系的曲线图。由图16可知，为了使连接损失小于认为是良好的特性的0.2dB/point，最好MFD大于5μm。
根据以上的本发明的说明可知，可以将本发明作各种各样的变形。这些变形不能认为超出了本发明的思想和范围，对所有的业内人士而言是显而易见的改良都包含在以下的权利要求中。
本发明的光放大用光纤和利用该光纤的光纤放大器可以应用于放大1.58μm带的信号光，特别是在WDM通信中，可以应用于统一放大信号光。

Claims (6)

1.一种光放大用光纤，在纤芯区域添加有Er，并用于放大1.58μm带的信号光，上述纤芯区域的一部分由在添加Er时还一起添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，其特征在于：
上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于1.2μm小于1.5μm的范围内。
2.一种光放大用光纤，在纤芯区域添加有Er，并用于放大1.58μm带的信号光，上述纤芯区域的一部分由在添加Er时还一起添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，其特征在于：
上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1500wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于0.8μm小于1.1μm的范围内。
3.如权利要求1或2所述的光放大用光纤，其特征在于：上述纤芯区域的Al原子浓度大于5wt％小于9wt％。
4.一种光纤放大器，使用在纤芯区域添加了Er的光放大用光纤来放大1.58μm带的信号光，其特征在于，具有：
发射激励上述光放大用光纤的激励光的激励光源；
将从上述激励光源发出的激励光导入输入信号光的上述光放大用光纤的合分波器；和
分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器，
上述光放大用光纤由上述纤芯区域的一部分与Er一起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，
上述光放大用光纤的上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于1.2μm小于1.5μm的范围内，上述激励光源发射1.48μm带的激励光。
5.一种光纤放大器，使用在纤芯区域添加了Er的光放大用光纤来放大1.58μm带的信号光，其特征在于，具有：
发射激励上述光放大用光纤的激励光的激励光源；
将从上述激励光源发出的激励光导入输入信号光的上述光放大用光纤的合分波器；和
分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器，
上述光放大用光纤由上述纤芯区域的一部分与Er一起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，1.58μm带的模场直径大于5μm小于10.2μm，
上述光放大用光纤的上述纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1500wtppm小于3000wtppm，并且截止波长在大于0.8μm小于1.1μm的范围内，上述激励光源发射0.98μm带的激励光。
6.一种光纤放大装置，其特征在于：具有将多个权利要求4所述的光纤放大器和/或权利要求5所述的光纤放大器串联连接而构成的放大部。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6243196B1 (en) * 1999-05-20 2001-06-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber for optical amplifier and fiber optic amplifier
JP2002094157A (ja) 2000-09-19 2002-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 光増幅器及びそれを用いた光伝送システム
JP2002261366A (ja) 2000-12-26 2002-09-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 増幅用光ファイバ及びそれを含む光ファイバ増幅器
WO2002054545A1 (fr) * 2000-12-27 2002-07-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Fibre optique amplificatrice, amplificateur de fibre optique et systeme de transmission optique
JP4703026B2 (ja) * 2001-04-26 2011-06-15 京セラ株式会社 広帯域ａｓｅ光源
US6819846B2 (en) * 2001-08-02 2004-11-16 Corning Incorporated High absorption erbium doped amplifying optical fiber
CN100480751C (zh) 2001-12-18 2009-04-22 古河电气工业株式会社 光放大器用的光纤
JP4461966B2 (ja) * 2003-09-05 2010-05-12 住友電気工業株式会社 光増幅用ファイバ、光増幅モジュール、光通信システム及び光増幅方法
EP1858127B1 (en) * 2005-03-07 2017-04-26 Fujitsu Ltd. Optical surge suppression optical amplifier
JP2010147484A (ja) * 2010-01-06 2010-07-01 Fujitsu Ltd 光サージ抑圧型光増幅器
CN112117631A (zh) * 2020-11-23 2020-12-22 深圳市海创光学有限公司 光纤激光器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1237980B (it) * 1990-02-12 1993-06-19 Pirelli Cavi Spa Amplificatore ottico a fibra attiva monomodale incurvata
JPH03272723A (ja) * 1990-03-23 1991-12-04 Mitsubishi Electric Corp 電気掃除機
US5058976A (en) * 1990-08-03 1991-10-22 At&T Bell Laboratories System comprising Er-doped optical fiber
US5216728A (en) * 1991-06-14 1993-06-01 Corning Incorporated Optical fiber amplifier with filter
JPH0563259A (ja) * 1991-09-03 1993-03-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ増幅器
JPH06224511A (ja) * 1993-01-27 1994-08-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd 増幅用光ファイバ
JP3092688B2 (ja) * 1994-02-24 2000-09-25 日本電信電話株式会社 光増幅器および光増幅方法
EP0848463A3 (en) * 1996-12-11 1999-07-28 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fibre amplifier and optical amplification method
JPH10261828A (ja) * 1997-03-19 1998-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ

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