JP2000091677A

JP2000091677A - 光増幅器及び光増幅用ファイバモジュール

Info

Publication number: JP2000091677A
Application number: JP10255433A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Naganuma; 典久長沼; Nobufumi Sukunami; 宣文宿南
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-31
Also published as: US6310717B1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は光増幅器及び光増幅用ファイバモジ
ュールに関し、利得偏差が小さく且つ信頼性の高い光増
幅器の提供を主な課題としている。【解決手段】本発明は利得偏差が小さい光増幅器に関
連している。その光増幅器は、希土類がドープされた非
石英系ファイバ７６，７８と、非石英系ファイバが挿入
固定されるファイバホルダ８０とを備えている。ファイ
バホルダは、増幅されるべき信号光が非石英系ファイバ
内を伝搬するように光学的に配置される。非石英系ファ
イバは、非石英系ファイバが信号光の波長を含む利得帯
域を提供するようにポンピングされる。ファイバホルダ
の両端を密閉することにより容易に非石英系ファイバを
外気から遮断することができるので、非石英系ファイバ
が物理的あるいは化学的に安定になる。１．５５μｍ帯
における利得偏差を小さくするためには、非石英系ファ
イバとしてフッ化物ガラスファイバが適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光増幅器及び光増幅
用ファイバモジュールに関する。また、本発明は、本発
明による光増幅器によって提供される白色光源として使
用可能な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋ
ｍ）な石英系の光ファイバの製造技術及び使用技術が確
立され、光ファイバを伝送路とする光通信システムが実
用化されている。また、光ファイバにおける損失を補償
して長距離の伝送を可能にするために、光信号又は信号
光を増幅するための光増幅器が実用に供されている。

【０００３】従来知られているのは、増幅されるべき信
号光が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が信号光の
波長を含む利得帯域を提供するように光増幅媒体をポン
ピングするための手段とから構成される光増幅器であ
る。

【０００４】例えば、石英系ファイバで損失が小さい波
長１．５５μｍ帯の信号光を増幅するために、エルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が開発されてい
る。ＥＤＦＡは、光増幅媒体としてのエルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）と、予め定められた波長を有するポ
ンプ光をＥＤＦに供給するためのポンプ光源とを備えて
いる。０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の波長を
有するポンプ光を用いることによって、波長１．５５μ
ｍを含む利得帯域が得られる。

【０００５】また、半導体チップを光増幅媒体として用
いる光増幅器も知られている。この場合、半導体チップ
に電流を注入することによってポンピングが行なわれ
る。光ファイバによる伝送容量を増大させるための技術
として、波長分割多重（ＷＤＭ）がある。ＷＤＭが適用
されるシステムにおいては、異なる波長を有する複数の
光キャリアが用いられる。各光キャリアを独立に変調す
ることによって得られた複数の光信号が光マルチプレク
サにより波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信
号光が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受
けたＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の
光信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再
生される。従って、ＷＤＭを適用することによって、多
重数に応じて１本の光ファイバにおける伝送容量を増大
させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭ及び光増幅器を
組み合わせてシステムを構築する場合、利得偏差あるい
は利得傾斜で代表される光増幅器の利得特性（利得の波
長依存性）によって伝送距離が制限される。例えば、Ｅ
ＤＦＡにおいては、波長１．５５μｍの近傍で利得偏差
が生じる。カスケード接続された複数のＥＤＦＡについ
て利得偏差が累積すると、利得が小さい帯域に含まれる
チャネルの光ＳＮＲ（信号対雑音比）が悪くなる。

【０００７】ところで、希土類（元素）をドーパントと
する光増幅媒体としては、伝送路用ファイバと同等な主
成分を有する石英ガラスに希土類をドープしたもの（石
英系ファイバ）と、フッ化物ガラス、テルライトガラ
ス、その他の非石英系ガラスに希土類をドープしたもの
（非石英系ファイバ）とがある。前者は、取り扱いが容
易であるという利点を有する反面、比較的大きな利得偏
差が生じやすいという本質的な問題を有している。これ
に対して、後者は、利得偏差が生じにくいという利点を
有する反面、取り扱いが容易でないという欠点を有して
いる。

【０００８】例えば、フッ化物ガラスファイバにあって
は、融点が低いので石英系ファイバとのスプライシング
（融着）接合が困難であり、機械的強度が弱いので破断
寿命等に関連して信頼性が低く、潮解性を有しているの
で高度なパッケージング技術が要求される。

【０００９】また、希土類がドープされた石英系ファイ
バ又は非石英系ファイバにあっては、一般に、ポンピン
グ効率を高めるために、そのファイバのモードフィール
ド径（ＭＦＤ）を伝送路用ファイバのＭＦＤよりも小さ
く設定しているので、ポンピングのためのポンプ光ビー
ムを有効にそのファイバに供給することが困難なことが
あり、結果として、ポンピング効率が低くなることもあ
った。

【００１０】よって本発明の目的は、利得偏差が小さく
且つ信頼性の高い光増幅器あるいはその光増幅器に適用
可能なファイバモジュールを提供することである。本発
明の他の目的は、希土類がドープされた非石英系ファイ
バを有する光増幅器の信頼性を向上させることにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、ポンプ光ビーム
によるポンピング効率の高い光増幅器あるいはその光増
幅器に適用可能なファイバモジュールを提供することで
ある。

【００１２】更に、本発明による光増幅器によって白色
光源として使用可能な装置を提供することも本発明の目
的である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によると、希土類
がドープされた非石英系ファイバと、ファイバホルダ
と、シール手段と、光学手段と、ポンピング手段とを備
えた光増幅器が提供される。ファイバホルダは、第１端
部及び第２端部並びに第１端部及び第２端部間に貫通す
る孔を有しており、孔内に非石英系ファイバが挿入固定
される。シール手段はファイバホルダの第１端部及び第
２端部を密閉する。光学手段は、増幅されるべき信号光
が非石英系ファイバ内を伝搬するように非石英系ファイ
バの第１端部及び第２端部に光学的に接続される。ポン
ピング手段は、非石英系ファイバが信号光の波長を含む
利得帯域を提供するように非石英系ファイバをポンピン
グする。

【００１４】この光増幅器においては、非石英系ファイ
バが光増幅媒体として採用されていることから、利得偏
差を小さくすることができる。また、非石英系ファイバ
がファイバホルダの孔に挿入固定されるので、非石英系
ファイバが破断しにくくなり、信頼性が向上する。更
に、ファイバホルダの第１端部及び第２端部の両方をシ
ール手段により密閉しているので、非石英系ファイバが
外気から遮断され、吸湿等に起因する非石英系ファイバ
の変質が防止される。

【００１５】例えば、シール手段は、ファイバホルダの
第１端部及び第２端部の各々に非石英系ファイバの端面
を覆うように形成された反射防止膜によって提供され得
る。この場合、レンズを用いた空間結合によって非石英
系ファイバとポンピング手段とを光学的に接続すること
ができ、また、同じくレンズを用いた空間結合によって
非石英系ファイバと各々ファイバコリメータによって提
供され得る信号光入力ポート及び信号光出力ポートとを
光学的に接続することができる。

【００１６】本発明の他の側面によると、各々希土類が
ドープされた第１及び第２の光導波構造と、第１及び第
２のレンズと、第１及び第２のポンプ光源と、反射器と
を備えた光増幅器が提供される。第１の光導波構造は第
１端及び第２端を有する。第２の光導波構造は第１端及
び第２端にそれぞれ対応する第３端及び第４端を有す
る。第１のレンズは第１端及び第３端に対向する。第２
のレンズは第２端及び第４端に対向する。第１及び第２
のポンプ光源はそれぞれ第１及び第２のポンプ光ビーム
を出力する。反射器は第２のレンズの焦点の近傍に設け
られる。反射器は、信号光に関して第１の光導波構造の
第２端と第２の光導波構造の第４端とを反射により結合
する。第１のポンプ光ビームは、反射器及び第２のレン
ズを通過して第１の光導波構造の第２端に供給される。
第２のポンプ光ビームは、反射器及び第２のレンズを通
過して第２の光導波構造の第４端に供給される。第１の
光導波構造の第１端及び第２の光導波構造の第３端は、
それぞれ、第１のレンズにより信号光の入力ポート及び
出力ポートに結合される。

【００１７】この構成によると、第１及び第２の光導波
構造の全長を１つの光増幅媒体として見なしたときに、
その光増幅媒体の概略中央から第１及び第２のポンプ光
ビームを互いに逆向きにその光増幅媒体に供給すること
ができるので、ポンピング効率が高い光増幅器の提供が
可能になる。

【００１８】本発明の更に他の側面によると、希土類が
ドープされた非石英系ファイバと、第１端部及び第２端
部並びに該第１端部及び第２端部間に貫通する孔を有し
該孔内に上記非石英系ファイバが挿入固定されるファイ
バホルダと、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端
部を密閉するためのシール手段とを備えた光増幅用ファ
イバモジュールが提供される。

【００１９】本発明の別の側面によると、希土類がドー
プされた非石英系ファイバと、第１端部及び第２端部並
びに該第１端部及び第２端部間に貫通する孔を有し該孔
内に上記非石英系ファイバが挿入固定されるファイバホ
ルダと、該ファイバホルダの第１端部及び第２端部にそ
れぞれ対向するように設けられる第１及び第２のレンズ
と、上記第１のレンズ及び上記ファイバホルダの第１端
部が挿入される第１のスリーブと、上記第２のレンズ及
び上記ファイバホルダの第２端部が挿入される第２のス
リーブとを備えた光増幅用ファイバモジュールが提供さ
れる。

【００２０】本発明の更に別の側面によると、希土類が
ドープされた非石英系ファイバと、第１端部及び第２端
部並びに該第１端部及び第２端部間に貫通する孔を有し
該孔内に上記非石英系ファイバが挿入固定されるファイ
バホルダと、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端
部を密閉するためのシール手段と、上記非石英系ファイ
バが利得帯域を提供するように上記非石英系ファイバを
ポンピングする手段とを備えた装置が提供される。この
装置は白色光源として用いることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施の形態を詳細に説明する。図１を参照す
ると、本発明を適用可能な光ファイバ通信システムが示
されている。このシステムは、第１の端局装置２と、第
２の端局装置４と、端局装置２及び４を結ぶ光ファイバ
伝送路６と、光ファイバ伝送路６に沿って設けられる複
数（図では２つ）の光中継器８とを備えている。各光中
継器８は光増幅器１０を含む。

【００２２】第１の端局装置２は、異なる波長を有する
複数の光信号を出力する複数の光送信機（ＯＳ）１２
（＃１，…，＃Ｎ）と、これらの光信号を波長分割多重
してその結果得られるＷＤＭ信号光を出力する光マルチ
プレクサ（ＭＵＸ）１４と、そのＷＤＭ信号光を増幅し
て光ファイバ伝送路６に送出する光増幅器１６とを含
む。

【００２３】第２の端局装置４は、光ファイバ伝送路６
により伝送されたＷＤＭ信号光を増幅する光増幅器１８
と、光増幅器１８により増幅されたＷＤＭ信号光を複数
の光信号に分ける光デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）２０
と、これらの光信号を受ける複数の光受信機２２（＃
１，…，＃Ｎ）とを含む。

【００２４】このシステムによると、光増幅器１０，１
６及び１８によってＷＤＭ信号光の損失が補償されるの
で、長距離伝送が可能になる。また、端局装置２及び４
の各々にＷＤＭが適用されているので、多重数Ｎに応じ
て光ファイバ伝送路６による伝送容量を増大させること
ができる。

【００２５】単一の光中継器８が用いられていてもよ
い。また、ポストアンプとしての光増幅器１６あるいは
プリアンプとしての光増幅器１８は用いられていなくて
もよい。

【００２６】図２の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１
に示される光増幅器１０，１６及び１８の各々としての
使用が従来から提案されている光増幅器を示している。
図２の（Ａ）に示される光増幅器は、石英系ファイバ
（石英ガラスファイバ）にＥｒ（エルビウム）をドープ
してなるドープファイバ２４を光増幅媒体として有して
いる。レーザダイオード（ＬＤ）２６から出力されたポ
ンプ光ビームは、ＷＤＭカプラ２８を介してドープファ
イバ２４の第１端２４Ａからドープファイバ２４に供給
される。入力ポートに入力した増幅されるべき信号光
は、光アイソレータ３２及びＷＤＭカプラ２８を介して
ドープファイバ２４の第１端２４Ａからドープファイバ
２４に供給される。ポンプ光ビームによりポンピングさ
れているドープファイバ２４に信号光が供給されると、
誘導放出の原理に従って信号光は増幅され、増幅された
信号光はドープファイバ２４の第２端２４Ｂから光アイ
ソレータ３４を経て出力ポート３６から出力される。こ
の光増幅器においては、ドープファイバ２４内をポンプ
光ビーム及び増幅されるべき信号光が同じ向きに伝搬す
る。それ故、このタイプの光増幅器はフォワードポンピ
ング型と称される。

【００２７】図２の（Ｂ）に示される光増幅器において
は、ＷＤＭカプラ２８′がドープファイバ２４の第２端
２４Ｂと光アイソレータ３４との間に設けられており、
レーザダイオード２６′から出力されたポンプ光ビーム
は、ＷＤＭカプラ２８′を介してドープファイバ２４の
第２端２４Ｂからドープファイバ２４に供給される。こ
こでは、ドープファイバ２４内を信号光及びポンプ光ビ
ームが逆向きに伝搬するので、このタイプの光増幅器は
バックワードポンピング型と称される。

【００２８】図２の（Ｃ）に示される光増幅器はフォワ
ードポンピング型及びバックワードポンピング型を組み
合わせることにより得られる双方向ポンピング型のもの
である。レーザダイオード２６から出力された第１のポ
ンプ光ビームは、ＷＤＭカプラ２８を介してドープファ
イバ２４の第１端２４Ａからドープファイバ２４に供給
され、レーザダイオード２６′から出力された第２のポ
ンプ光ビームは、ＷＤＭカプラ２８′を介してドープフ
ァイバ２４の第２端２４Ｂからドープファイバ２４に供
給される。

【００２９】図２の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の各々に
示される光増幅器にあっては、ドープファイバ２４の母
材が石英ガラスであることから、後述するように利得偏
差が大きいという問題がある。

【００３０】利得偏差を小さくし、あるいは、所要の増
幅特性を得るために、希土類がドープされた非石英系フ
ァイバを用いることが提案されている。その例を図３に
示す。

【００３１】図３に示される光増幅器は、Ｅｒ（エルビ
ウム）がドープされた非石英系ファイバ、例えばフッ化
物ガラスファイバからなるドープファイバ３８を光増幅
媒体として有している。この光増幅器は、図２の（Ａ）
に示されるのと同様にフォワードポンピング型に構成さ
れている。

【００３２】非石英系ファイバは石英系ファイバに比べ
て物理的あるいは化学的に不安定なことが多いので、図
示された例では、ドープファイバ３８はパッケージ４０
に気密封止されている。また、図２の（Ａ）に示される
光増幅器ではドープファイバ２４の両端２４Ａ及び２４
Ｂにスプライシングを適用することができるのに対し
て、図３に示される光増幅器では前述した理由によりド
ープファイバ３８の両端にスプライシングを適用するこ
とが困難であるので、ドープファイバ３８のために光結
合部材４２が設けられている。各光結合部材４２は、例
えば、Ｖ溝上におけるファイバ端突き合わせによって提
供され得る。

【００３３】図３に示される光増幅器にあっては、利得
偏差を小さくすることができる可能性を有しているもの
の、ドープファイバ３８の本質的な物理的又は化学的な
不安定性に起因して信頼性が低いという問題がある。

【００３４】図４は本発明による光増幅器の実施形態を
示す断面図である。この光増幅器は、図１に示される光
増幅器１０，１６及び１８の各々として用いることがで
きる。

【００３５】この光増幅器は、増幅されるべき信号光の
入力ポート及び増幅された信号光の出力ポートとしてそ
れぞれ機能する入力ファイバコリメータ４４及び出力フ
ァイバコリメータ４６を有している。

【００３６】入力ファイバコリメータ４４は、インタフ
ェースファイバ４８と、ファイバ４８が挿入固定される
フェルール５０と、ファイバ４８から出力された増幅さ
れるべき信号光をコリメートして実質的に平行ビームと
して出力するためのレンズ５２と、フェルール５０及び
レンズ５２が挿入固定されるスリーブ５４とから構成さ
れている。インタフェースファイバ４８は、融着（スプ
ライシング）接続点５６によって光ファイバ伝送路６
（図１参照）に関連する光ファイバ５８に光学的に接続
されている。

【００３７】出力ファイバコリメータ４６は、インタフ
ェースファイバ６０と、実質的に平行ビームとして提供
される増幅された信号光を収束させてファイバ６０に入
射させるためのレンズ６４と、ファイバ６０及びレンズ
６４が挿入固定されるスリーブ６６とから構成されてい
る。インタフェースファイバ６０は、融着接続点６８に
よって光ファイバ伝送路６に関連する光ファイバ７０に
光学的に接続されている。

【００３８】光ファイバ５８及び７０の各々は、モード
フィールド径（ＭＦＤ）が約１０μｍの石英系シングル
モードファイバによって提供され、インタフェースファ
イバ４８及び６０の各々は、ＭＦＤが約４μである石英
系高ＮＡ（開口数）ファイバによって提供される。融着
接続点５６及び６８の各々におけるファイバコアの熱拡
散によってＭＦＤ変換がなされている。

【００３９】このように比較的小さなＭＦＤを有するイ
ンタフェースファイバ４８及び６０を用いているのは、
レンズ５２及び６４を小型化しあるいはファイバコリメ
ータ４４及び４６の設計の自由度を高めるためである。
従って、これらの要求が重要でない場合には、光ファイ
バ５８及び７０をそれぞれフェルール５０及び６２に直
接挿入固定してもよい。

【００４０】ファイバコリメータ４４及び４６はハウジ
ング７２に固定されており、ハウジング７２内にはファ
イバコリメータ４４及び４６が光学的に接続されるファ
イバモジュール７４が固定されている。従って、ファイ
バコリメータ４４及び４６とファイバモジュール７４と
の相対的な位置関係が確定され、これらの間の光学的な
接続が安定に維持されている。

【００４１】ファイバモジュール７４は、各々Ｅｒがド
ープされたフッ化物ガラスファイバからなるドープファ
イバ７６及び７８と、ガラスパイプからなるファイバホ
ルダ８０とを含む。ファイバホルダ８０は、第１端部８
０Ａ及び第２端部８０Ｂ並びに端部８０Ａ及び８０Ｂ間
に貫通する一対の孔８０Ｃ及び８０Ｄを有している。ま
た、ドープファイバ７６は第１端７６Ａ及び第２端７６
Ｂを有しており、ドープファイバ７８は第３端７８Ａ及
び第４端７８Ｂを有している。ドープファイバ７６はそ
の第１端７６Ａ及び第２端７６Ｂがそれぞれ第１端部８
０Ａ及び第２端部８０Ｂに対応するように孔８０Ｃ内に
挿入固定されており、ドープファイバ７８はその第３端
７８Ａ及び第４端７８Ｂがそれぞれ第１端部８０Ａ及び
第２端部８０Ｂに対応するように孔８０Ｄ内に挿入固定
されている。具体的には、第１端７６Ａ及び第３端７８
Ａ並びにファイバホルダ８０の第１端部８０Ａの端面が
同一平面上に位置するようにされており、一方、第２端
７６Ｂ及び第４端７８Ｂ並びにファイバホルダ８０の第
２端部８０Ｂの端面も同一平面上に位置するようにされ
ている。

【００４２】ファイバホルダ８０の第１端部８０Ａ及び
第２端部８０Ｂの端面上には、反射防止膜８２及び８４
がそれぞれ形成されている。反射防止膜８２及び８４の
各々は例えば誘電体多層膜により提供され得る。反射防
止膜８２によってドープファイバ７６及び７８の第１端
７６Ａ及び第３端７８Ａは外気に触れないように覆われ
ており、また、反射防止膜８４によって、ドープファイ
バ７６及び７８の第２端７６Ｂ及び第４端７８Ｂが外気
に触れないように覆われている。

【００４３】この実施形態では、ファイバモジュール７
４は、更に、ファイバホルダ８０の第１端部８０Ａ及び
第２端部８０Ｂにそれぞれ対向するように設けられるレ
ンズ８６及び８８と、レンズ８６及び第１端部８０Ａが
挿入固定されるスリーブ９０と、レンズ８８及び第２端
部８０Ｂが挿入固定されるスリーブ９２とを含む。

【００４４】ファイバモジュール７４の構造（例えばレ
ンズ８６及び第１端部８０Ａ間の距離やドープファイバ
７６及び７８間の距離）と、ファイバモジュール７４と
ファイバコリメータ４４及び４６との相対的位置関係と
は、増幅されるべき信号光に関する光路ＯＰ１により入
力ファイバコリメータ４４とドープファイバ７６の第１
端７６Ａとが光学的に接続され、且つ、増幅された信号
光に関する光路ＯＰ２によりドープファイバ７８の第３
端７８Ａと出力ファイバコリメータ４６とが光学的に接
続されるように設定されている。

【００４５】ドープファイバ７６及び７８は、信号光の
波長を含む利得帯域を提供するようにポンピングされ
る。そのために、この実施形態では、光路ＯＰ３上に第
１のポンプ光ビームを出力する第１のポンプ光ユニット
９４と、光路ＯＰ４上に第２のポンプ光ビームを出力す
る第２のポンプ光ユニット９６とが用いられている。

【００４６】第１のポンプ光ユニット９４は、互いに直
交する偏波面を有する第１及び第２の偏光ビームをそれ
ぞれ出力するレーザダイオード９８及び１００と、第１
及び第２の偏光ビームをそれぞれ偏波面を維持しながら
伝送する偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）１０２及び１０４
と、ファイバ１０２及び１０４からそれぞれ出力された
第１及び第２の偏光ビームを偏波合成して第１のポンプ
光ビームとして出力する偏光ビームコンバイナ１０６と
を含む。偏光ビームコンバイナ１０６は、例えば、その
常光線及び異常光線に対する屈折率、従って屈折角が異
なる複屈折プリズムによって提供され得る。

【００４７】偏波保持ファイバ１０２及び１０４はこれ
らの端部近傍が概ね平行になるようにフェルール１０８
に挿入固定され、フェルール１０８、レンズ１１０及び
コンバイナ１０６はホルダ１１２内に固定され、ホルダ
１１２はハウジング７２に固定されている。偏波保持フ
ァイバ１０２及び１０４からそれぞれ出力された第１及
び第２の偏光ビームは、例えば、コンバイナ１０６とし
ての複屈折プリズムの常光線及び異常光線に対応してい
る。ファイバ１０２及び１０４からそれぞれ出力された
第１及び第２の偏光ビームは、レンズ１１０によりそれ
ぞれコリメートされて平行ビームにされ、コンバイナ１
０６によって同一光路（光路ＯＰ３）上に出力される。

【００４８】第２のポンプ光ユニット９６は、互いに直
交する偏波面を有する第３及び第４の偏光ビームをそれ
ぞれ出力するレーザダイオード１１４及び１１６と、第
３及び第４の偏光ビームをそれぞれ偏波面を維持しなが
ら伝送する偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）１１８及び１２
０と、ファイバ１１８及び１２０からそれぞれ出力され
た第３及び第４の偏光ビームを偏波合成して第２のポン
プ光ビームとして出力する偏光ビームコンバイナ１２２
とを含む。偏光ビームコンバイナ１２２は、例えば、そ
の常光線及び異常光線に対する屈折率、従って屈折角が
異なる複屈折プリズムによって提供され得る。

【００４９】偏波保持ファイバ１１８及び１２０はこれ
らの端部近傍が概ね平行になるようにフェルール１２４
に挿入固定され、フェルール１２４、レンズ１２６及び
コンバイナ１２２はホルダ１２８内に固定され、ホルダ
１２８はハウジング７２に固定されている。偏波保持フ
ァイバ１１８及び１２０からそれぞれ出力された第３及
び第４の偏光ビームは、例えば、コンバイナ１２２とし
ての複屈折プリズムの異常光線及び常光線に対応してい
る。ファイバ１１８及び１２０からそれぞれ出力された
第３及び第４の偏光ビームは、レンズ１２６によりそれ
ぞれコリメートされて平行ビームにされ、コンバイナ１
２２によって同一光路（光路ＯＰ４）上に出力される。

【００５０】ファイバモジュール７４の構造（例えば、
レンズ８８及び第２端部８０Ｂ間の距離やドープファイ
バ７６及び７８間の距離）と、ファイバモジュール７４
とポンプ光ユニット９４及び９６との間の相対的位置関
係とは、第１のポンプ光ユニット９４とドープファイバ
７８の第４端７８Ｂとが光路ＯＰ３により光学的に接続
され、且つ、第２のポンプ光ユニット９６とドープファ
イバ７６の第２端７６Ｂとが光路ＯＰ４により光学的に
接続されるように設定されている。

【００５１】レンズ８８とポンプ光ユニット９４及び９
６との間には、第１の反射器１３０が設けられている。
反射器１３０及びレンズ８８によって提供される反射光
路によって、信号光に関してドープファイバ７６の第２
端７６Ｂとドープファイバ７８の第４端７８Ｂとが光学
的に結合される。

【００５２】この実施形態では、反射器１３０は、ガラ
ス基板１３４とガラス基板１３４上に形成された誘電体
多層膜等からなるフィルタ膜１３６とから構成される光
学フィルタによって提供されている。反射器１３０が信
号光を反射させ第１及び第２のポンプ光ビームを透過さ
せることによって、反射器１３０を光路ＯＰ３及びＯＰ
４と交差するように配置することができる。

【００５３】レンズ８６とファイバコリメータ４４及び
４６との間には、第２の反射器１３２が設けられてい
る。反射器１３２は、ガラス基板１３８とガラス基板１
３８上に形成された誘電体多層膜等からなるフィルタ膜
１４０とから構成される光学フィルタによって提供され
る。反射器１３２が信号光を透過させ第１及び第２のポ
ンプ光ビームを反射させることによって、反射器１３２
を光路ＯＰ１及びＯＰ２と交差するように配置すること
ができる。

【００５４】特に、第１及び第２のポンプ光の各々が信
号光の波長よりも短い波長を有している場合には、反射
器１３０及び１３２はそれぞれショートウェーブパスフ
ィルタ（短波長通過フィルタ）及びロングウェーブパス
フィルタ（長波長通過フィルタ）によって提供され得
る。

【００５５】反射器１３２及びレンズ８６によって提供
される反射光路によって、第１及び第２のポンプ光ビー
ムに関してドープファイバ７６の第１端７６Ａとドープ
ファイバ７８の第３端７８Ａとが光学的に結合される。

【００５６】第１の反射器１３０とレンズ８８との間に
は、エタロン板等からなる光学フィルタ１４２が光路Ｏ
Ｐ３及びＯＰ４に交差するように設けられている。光学
フィルタ１４２の機能については後述する。

【００５７】入力ファイバコリメータ４４と反射器１３
２との間には、ファイバコリメータ４４から出力された
増幅されるべき信号光を一方向にだけ通過させる光アイ
ソレータ１４４が設けられている。また、反射器１３２
と出力ファイバコリメータ４６との間には、反射器１３
２を透過した増幅された信号光を一方向にだけ通過させ
る光アイソレータ１４６が設けられている。

【００５８】この実施形態では、ファイバホルダ８０は
湾曲部８０Ｅを有しており、ファイバホルダ８０が湾曲
部８０Ｅにて実質上１８０°曲げられていることによ
り、ファイバホルダ８０はＵ字形状を有している。そし
て、ファイバホルダ８０の湾曲部８０Ｅの外側には、光
学フィルタ１４８を介してドープファイバ７６又は７８
のもれモードの光を受けるためのフォトディテクタ１５
０が設けられている。フォトディテクタ１５０はアバラ
ンシェフォトダイオード等のフォトダイオードにより提
供され得る。この実施形態では、ドープファイバ７６の
少なくとも第１端７６Ａ及び第２端７６Ｂ近傍の部分は
ドープファイバ７８に実質的に平行である。従って、反
射器１３０（より正確にはフィルタ膜１３６）をレンズ
８８の焦点の近傍に位置させることによって、反射器１
３０及びレンズ８８による信号光に関する反射光路を容
易に提供することができる。また、反射器１３２（より
正確にはフィルタ膜１４０）をレンズ８６の焦点の近傍
に位置させることによって、反射器１３２及びレンズ８
６による第１及び第２のポンプ光ビームに関する反射光
路を容易に提供することができる。

【００５９】光路ＯＰ３に沿って第４端７８Ｂからドー
プファイバ７８に供給された第１のポンプ光ビームは、
ドープファイバ７８内を伝搬する間にドープファイバ７
８をポンピングし、残留した第１のポンプ光ビームは、
第３端７８Ａから出力される。出力された第１のポンプ
光ビームはレンズ８６により平行ビームにコリメートさ
れ、その平行ビームは反射器１３２で反射される。その
反射ビームはレンズ８６により集束させられて第１端７
６Ａからドープファイバ７６に供給され、ドープファイ
バ７６のポンピングに供される。

【００６０】光路ＯＰ４に沿って第２端７６Ｂからドー
プファイバ７６に供給された第２のポンプ光ビームは、
ドープファイバ７６内を伝搬する間にドープファイバ７
６をポンピングし、残留した第２のポンプ光ビームは、
第１端７６Ａから出力される。出力された第２のポンプ
光ビームは、レンズ８６により平行ビームにコリメート
され、その平行ビームは反射器１３２で反射される。そ
の反射ビームはレンズ８６により集束させられて第３端
７８Ａからドープファイバ７８に供給されて、ドープフ
ァイバ７８のポンピングに供される。

【００６１】信号光が光路ＯＰ１に沿って第１端７６Ａ
からドープファイバ７６に供給されると、信号光がドー
プファイバ７６内を伝搬する間に信号光は増幅され、増
幅された信号光は第２端７６Ｂから出力される。出力さ
れた信号光はレンズ８８により平行ビームにコリメート
され、その平行ビームは反射器１３０で反射される。そ
の反射ビームはレンズ８８により集束させられて第４端
７８Ｂからドープファイバ７８に供給される。そして、
信号光がドープファイバ７８内を伝搬する間に信号光は
更に増幅され、増幅された信号光は第３端７８Ａから出
力される。出力された信号光は光路ＯＰ２に沿って出力
ファイバコリメータ４６に供給される。

【００６２】図５を参照すると、Ｅｒがドープされたフ
ッ化物ガラスファイバの吸収特性の例が示されている。
縦軸は減衰（ｄＢ／ｍ）、横軸は波長（ｎｍ）を表して
いる。

【００６３】ここでは、９８０ｎｍ，１４８０ｎｍ及び
１５３０ｎｍの近傍に３つの吸収ピークが生じている。
従って、図４に示されるドープファイバ７６及び７８の
各々が図５に示されるような吸収特性を有している場合
には、第１及び第２のポンプ光ビームの各々の波長を
０．９８μｍ帯（０．９６−１．００μｍ），１．４８
μｍ帯（１．４６−１．５０μｍ）あるいは１．５３μ
ｍ帯（１．５１−１．５５μｍ）に設定することによっ
て、ドープファイバ７６及び７８を効果的にポンピング
することができる。第１及び第２のポンプ光ビームの波
長は同じポンプ帯域（例えば０．９８μｍ帯）に含まれ
ていてもよいし、異なるポンプ帯域（例えば０．９８μ
ｍ帯及び１．４８μｍ帯）に設定されていてもよい。

【００６４】図６を参照すると、各々Ｅｒがドープされ
た石英ガラスファイバ及びフッ化物ガラスファイバの放
射特性の例が示されている。縦軸は光パワー（ｄＢ
ｍ）、横軸は波長（ｎｍ）を表しており、各ファイバを
０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯でポンピングし
たときのＡＳＥ（増幅された自然放出光）のスペクトル
が示されている。

【００６５】ＡＳＥのスペクトルには小信号に対する利
得特性が反映されるので、図６に示される各ＡＳＥのス
ペクトルは利得の波長特性に対応する。石英ガラスファ
イバでは、１５３０ｎｍ乃至１５６０ｎｍの帯域におけ
る利得偏差が１０ｄＢ以上あるのに対して、フッ化物ガ
ラスファイバの同帯域における利得偏差は数ｄＢと小さ
い。

【００６６】図７を参照すると、Ｅｒがドープされたフ
ッ化物ガラスファイバを用いた場合における小信号に対
する利得特性の例が示されている。縦軸は利得（ｄ
Ｂ）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。

【００６７】１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの帯域にお
いて比較的平坦な利得特性が得られている。図４に示さ
れる実施形態では、光増幅媒体として各々Ｅｒがドープ
されたフッ化物ファイバによって提供され得るドープフ
ァイバ７６及び７８が採用されているので、光増幅媒体
で生じる利得偏差を小さく抑えることができ、この光増
幅器を図１に示される光増幅器１０，１６及び１８の各
々あるいはいずれかとして用いることによって、利得偏
差に起因する伝送距離の制限を緩和することができる。

【００６８】発明者の知見によれば、Ｅｒがドープされ
た石英系ファイバあるいは非石英系ファイバを用いて３
０ｄＢ乃至４０ｄＢの利得を得るためのファイバの最適
長（単位はｍ）及びＥｒのドープ濃度（単位はｐｐｍ）
の積は、経験的に概ね１０，０００である。例えば、Ｅ
ｒのドープ濃度が１０００ｐｐｍである場合には、最適
長は１０ｍとなる。

【００６９】Ｅｒがドープされた石英系ファイバでは、
Ｅｒのドープ濃度を高くすると、Ｅｒ化合物の結晶化あ
るいはコロイド化等に起因する濃度消光により、所要の
利得が得られないことがある。そのため、石英系ファイ
バにおけるＥｒのドープ濃度の適正範囲は３００ｐｐｍ
乃至１０００ｐｐｍである。従って、所要の利得を得る
ためには、ファイバ長を数ｍ以上に設定する必要があ
り、Ｅｒがドープされた石英系ファイバを光増幅媒体と
して用いる光増幅器の小型化には限界がある。

【００７０】これに対して、Ｅｒがドープされた非石英
系ファイバでは濃度消光が生じにくいので、Ｅｒのドー
プ濃度を高めて光増幅器を小型化するのに十分な程度に
非石英系ファイバを短くすることができる。

【００７１】例えば、フッ化物ガラスファイバへのＥｒ
のドープ濃度を５０，０００ｐｐｍ以上にすることによ
って、ファイバ長を実用上十分短くすることができる
（例えば前述の経験則によれば２０ｃｍ）。

【００７２】特に、図４に示される実施形態では、ファ
イバホルダ８０に挿入固定された２本のドープファイバ
７６及び７８を効果的に光増幅に供することができるの
で、ファイバモジュール７４の長さを１０ｃｍ程度と非
常に小さくすることができ、光増幅器の小型化が可能に
なる。

【００７３】このようにドープファイバ７６及び７８の
短尺化が可能になることにより、ドープファイバ７６及
び７８を気密封止するために、密閉性を確保しつつ且つ
大型化することがないファイバホルダ８０の使用が可能
になる。即ち、図４に示される実施形態のように、ファ
イバホルダ８０の両端に反射防止膜８２及び８４を形成
するだけで容易にファイバホルダ８０の孔８０Ｃ及び８
０Ｄの気密封止が可能になり、ドープファイバ７６及び
７８を外気から遮断することができるのである。それに
より、ドープファイバ７６及び７８が物理的又は化学的
に安定になり、光増幅器の信頼性が向上する。

【００７４】ファイバホルダ８０の両端に反射防止膜８
２及び８４を形成したことにより、ドープファイバ７６
及び７８の第１乃至第４端７６Ａ，７６Ｂ，７８Ａ及び
７８Ｂにおけるフレネル反射損を低減することができ
る。同じ目的で、ファイバホルダ８０の各端面を１２°
程度斜めに研磨してもよい。

【００７５】ファイバモジュール７４とファイバコリメ
ータ４４及び４６とを光学的に接続するために共通のレ
ンズ８６を用いているので、必要な光学部品の点数を少
なくして光増幅器の構成を簡単にすることができる。ま
た、スリーブ９０によりレンズ８６をファイバホルダ８
０の第１端部８０Ａに固定しているので、レンズ８６、
スリーブ９０及びファイバホルダ８０により画成される
空間Ｓ１を外気から遮断して、ドープファイバ７６の第
１端７６Ａ及びドープファイバ７８の第３端７８Ａの気
密封止性を向上させることができる。特に、空間Ｓ１内
を真空にするかあるいは窒素ガス及びアルゴンガス等の
不活性ガスで空間Ｓ１を満たしておくことによって、反
射防止膜８２がなくてもドープファイバ７６及び７８の
物理的又は化学的な安定性を十分に確保することができ
る。

【００７６】第１のポンプ光ユニット９４から出力され
た第１のポンプ光ビームをドープファイバ７８の第４端
７８Ｂに供給し、且つ、第２のポンプ光ユニット９６か
ら出力された第２のポンプ光ビームをドープファイバ７
６の第２端７６Ｂに供給するために、共通のレンズ８８
を用いているので、必要な光学部品の点数の少なくする
ことができ、光増幅器の構成を簡単にすることができ
る。

【００７７】スリーブ９２を用いてレンズ８８をファイ
バホルダ８０の第２端部８０Ｂに固定しているので、レ
ンズ８８、スリーブ９２及びファイバホルダ８０により
画成される空間Ｓ２を外気から遮断することができ、ド
ープファイバ７６の第２端７６Ｂ及びドープファイバ７
８の第４端７８Ｂの気密封止性を向上させることができ
る。特に、空間Ｓ２を真空にするかあるいはアルゴンガ
ス及び窒素ガス等の不活性ガスを空間Ｓ２内に充填して
おくことによって、反射防止膜８４を用いることなしに
ドープファイバ７６及び７８の物理的及び化学的な安定
性を確保することができる。

【００７８】図４に示されるように、ファイバホルダ８
０が湾曲部８０Ｅを有している場合には、ドープファイ
バ７６の第１端７６Ａ及び第２端７６Ｂ近傍の部分をド
ープファイバ７８に実質的に平行にしておくことによっ
て、また、図示はしないがファイバホルダ８０が湾曲部
を有していない場合には、ドープファイバ７６及び７８
を実質的に平行に配置することによって、ファイバモジ
ュール７４の製造を容易に行なうことができる。

【００７９】入力ファイバコリメータ４４から出力され
た増幅されるべき信号光をファイバモジュール７４に供
給し、信号光がドープファイバ７６及び７８内を伝搬す
るようにし、ファイバモジュール７４内で増幅された信
号光を出力ファイバモジュール４６に供給するために、
レンズ８６及び８８並びに反射器１３０を用いているの
で、入力ファイバコリメータ４４から出力ファイバコリ
メータ４６までの損失を小さく抑えることができ、光増
幅器の高性能化が可能になる。

【００８０】一般に、希土類がドープされた石英系ファ
イバあるいは非石英系ファイバにおいては、単位断面積
あたりのポンプ光パワーを高めてポンピング効率を高め
るために、ＭＦＤ（モードフィールド径）は３〜５μｍ
程度に設定される。

【００８１】図４に示される実施形態では、入力側の光
ファイバ５８のＭＦＤとドープファイバ７６のＭＦＤと
を整合させるために、インタフェースファイバ４８並び
にレンズ５２及び８６を用い、また、出力側の光ファイ
バ７０のＭＦＤとドープファイバ７８のＭＦＤとを整合
させるために、インタフェースファイバ６０並びにレン
ズ６４及び８６を用いているので、光ファイバ５８から
光ファイバ７０に至る光路における損失を小さく抑える
ことができ、その結果、この光増幅器を図１に示される
システムに適用する場合における光ファイバ伝送路６と
光増幅器との間の整合性を良好にすることができる。

【００８２】ドープファイバ７６及び７８をポンピング
するために、第１のポンプ光ビームを第４端７８Ｂから
ドープファイバ７８に供給するための第１のポンプ光ユ
ニット９４と、第２のポンプ光ビームを第２端７６Ｂか
らドープファイバ７８に供給するための第２のポンプ光
ユニット９６とを用いているので、第１及び第２のポン
プ光ビームは、ドープファイバ７６及び７８の全長の概
ね中間点からファイバモジュール７４に供給されること
になる。具体的には、第１のポンプ光ビームは、ドープ
ファイバ７８内において信号光と同じ向きに伝搬し、第
２のポンプ光ビームは、ドープファイバ７６内において
信号光と逆向きに伝搬する。従って、第１及び第２のポ
ンプ光ビームの有効利用が可能になり、ポンプ効率が高
くなり、高性能な光増幅器の提供が可能になる。

【００８３】特に図４に示される実施形態では、ドープ
ファイバ７８をポンピングして残留した第１のポンプ光
ビームは、反射器１３２により反射されてドープファイ
バ７６に供給され、また、ドープファイバ７６をポンピ
ングして残留した第２のポンプ光ビームは、反射器１３
２で反射されてドープファイバ７８に供給されるので、
ポンピング効率が更に高くなり、高性能な光増幅器の提
供が可能になる。

【００８４】反射器１３０が、信号光を反射させ第１及
び第２のポンプ光ビームを透過させる第１の光学フィル
タによって提供される場合には、この第１の光学フィル
タをレンズ８８とポンプ光ユニット９４及び９６との間
に配置することができるので、光増幅器の小型化が可能
になる。また、反射器１３２が、信号光を透過させ第１
及び第２のポンプ光ビームを反射させる第２の光学フィ
ルタによって提供される場合には、この第２の光学フィ
ルタをレンズ８６とファイバコリメータ４４及び４６と
の間に配置することができるので、光増幅器の小型化が
可能になる。

【００８５】特に、信号光の波長が１５２５ｎｍ乃至１
５６５ｎｍの範囲にあり、第１及び第２のポンプ光の各
々の波長が０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯にあ
る場合のように、第１及び第２のポンプ光ビームの各々
が信号光の波長よりも短い波長を有している場合には、
第１及び第２の光学フィルタはそれぞショートウェーブ
パスフィルタ及びロングウェーブパスフィルタによって
簡単に提供され得るので、光増幅器の製造を容易にする
ことができる。

【００８６】信号光の入力ポートとしてファイバコリメ
ータ４４を用い、ファイバコリメータ４４とファイバモ
ジュール７４とを平行ビームによる光路ＯＰ１により光
学的に接続するようにしているので、光路ＯＰ１に沿っ
て設けられる光アイソレータ１４４を、偏光無依存型光
アイソレータの一部で置換することができる。その一部
は、例えば、一対の複屈折くさび板と、これらの間に配
置される４５°ファラデー回転子とから構成され得る。

【００８７】同じく、信号光の出力ポートとしてファイ
バコリメータ４６を用い、ファイバコリメータ４６とフ
ァイバモジュール７４とを平行ビームによる光路ＯＰ２
により光学的に結合するようにしているので、光路ＯＰ
２に沿って設けられる光アイソレータ１４６を上述のよ
うな偏光無依存型光アイソレータの一部で置換すること
ができる。この結果、光増幅器の構成を簡単にすること
ができる。

【００８８】このように信号光の光路上に少なくとも１
つの光アイソレータを設けることによって、光増幅媒体
（図４の実施形態ではドープファイバ７６及び７８）を
含む光共振器構造が形成されることが防止されるので、
発振等による光増幅器の不安定動作を防止することがで
きる。

【００８９】発振等による不安定動作が防止されるとい
う効果は、図４に示される実施形態では、ファイバホル
ダ８０の両端面に反射防止膜８２及び８４を形成するこ
とによっても得られている。希土類がドープされた非石
英系ファイバを光ファイバ伝送路に関連する石英系ファ
イバと光学的に接続する場合には、スプライシングの適
用が困難であり、ファイバ端突き合わせ等によらなけれ
ばならないことは前述した通りである。例えば、ファイ
バ端突き合わせを採用した場合、ファイバ端面における
フレネル反射を十分低くするのは困難であるので、光増
幅媒体を含む光共振器構造が形成されやすい。これに対
して、図４に示される実施形態では、レンズ８６を用い
た空間光結合によりファイバモジュール７４とファイバ
コリメータ４４及び４６とを光学的に接続しているの
で、反射防止膜８２及び８４の適用が可能になり、発振
等による不安定動作を防止することができる。このよう
に、ドープファイバ７６及び７８を保護するためのファ
イバホルダ８０並びに反射防止膜８２及び８４の組み合
わせは、希土類がドープされた非石英系ファイバを光増
幅媒体として有する光増幅器を提供する上で極めて有効
である。

【００９０】尚、反射防止膜８２及び８４の各々は、例
えばフレネル反射率が０．１％以下になるように作整さ
れる。ドープファイバ７６及び７８の各々のホストガラ
スとしては、商品面ＺＢＲＡＮを用いることができる。
その組成は、例えば、５３ＺｒＦ₄−２０ＢａＦ₂−４
ＬａＦ₃−３ＡｌＦ₃−２０ＮａＦであり、その強度は
石英ガラスのほぼ１０分の１である。

【００９１】図４に示される実施形態では、ドープファ
イバ７６及び７８をファイバホルダ８０により保護して
いるので、ドープファイバ７６及び７８の各々の強度が
低いことを実用上余り考慮する必要がなく、また、ファ
イバモジュール７４の取り扱いが容易である。

【００９２】ドープファイバ７６及び７８をポンピング
するためにポンプ光ユニット９４及び９６を用い、ポン
プ光ユニット９４及び９６の各々においては、複数のポ
ンプ光ビームを偏波合成するようにしているので、ドー
プファイバ７６及び７８の各々のコア単位断面積当たり
のポンプ光パワーを高めることができ、ポンピング効率
が高くなる。この場合に、偏光ビームコンバイナ１０６
及び１２２の各々として複屈折プリズムを用いることに
よって、ポンプ光ユニット９４及び９６の各々の構成を
簡単にすることができる。

【００９３】ファイバモジュール７４において生じる利
得を等化するためのエレメントを付加することによっ
て、利得偏差を更に小さくすることができる。このエレ
メントは、図４に示される実施形態では、光学フィルタ
１４２によって提供されている。

【００９４】光学フィルタ１４２は反射器１３０とレン
ズ８８との間に設けられているので、信号光は光学フィ
ルタ１４２を２回通過することになる。従って、利得等
化されるべき利得の波長特性に対して実質的に半分の損
失の波長特性を設定すればよい。例えば、図７に示され
るような利得特性を利得等化する場合には、その利得特
性においては、波長１５３８ｎｍ及び１５５８ｎｍの近
傍になだらかな２つの利得ピークが存在しているので、
それを相殺するような損失の波長特性を有する光学フィ
ルタ１４２が用いられる。

【００９５】図４に示される実施形態では、ファイバホ
ルダ８０は湾曲部８０Ｅを有しているので、ファイバホ
ルダ８０が湾曲部を有していない場合と比較してハウジ
ング７２内におけるファイバホルダ８０の実装面積を減
少させることができ、光増幅器の小型化が可能になる。

【００９６】例えば、前述したように、ファイバホルダ
８０の全長が１０ｃｍ程度である場合、ファイバホルダ
８０の中心線の曲率半径が３０ｍｍ程度になるように湾
曲部８０Ｅを形成することによって、実用上十分小型な
光増幅器を提供することができる。この場合、ファイバ
ホルダ８０を湾曲部８０Ｅにて実質上９０°乃至１８０
°曲げた形状を有していることにより、ドープファイバ
７６又は７８から検出可能なもれモードの光をファイバ
側方に放射させることができる。そのもれモードの光を
フォトディテクタ１５０により検出することによって、
ポンピングパワーや得られている利得特性をモニタリン
グすることができ、そのモニタリング結果によって光増
幅器の動作条件を制御することができる。光学フィルタ
１４８は、例えば必要に応じてポンプ光成分、信号光成
分又はＡＳＥ成分若しくはその一部を通過させる光帯域
通過フィルタによって提供され得る。

【００９７】ファイバホルダ８０をガラス製にし、ドー
プファイバ７６及び７８をそれぞれ紫外線硬化性樹脂に
よりファイバホルダ８０の孔８０Ｃ及び８０Ｄ内に固定
することによって、ファイバモジュール７４の製造を容
易に行なうことができる。尚、ジルコニア製あるいはス
テンレス製のファイバホルダ８０を用いてもよい。

【００９８】図８は図４に示されるファイバモジュール
７４の製造方法の一例を説明するための図である。ここ
では、湾曲部８０Ｅを有していないファイバホルダ８０
が示されている。ファイバホルダ８０と同径で且つファ
イバホルダ８０の孔８０Ｃ及び８０Ｄにそれぞれ対応す
る孔１５２Ａ及び１５２Ｂを有する治具１５２が用いら
れる。治具１５２はそれぞれ孔１５２Ａ及び１５２Ｂに
導通するテーパ部１５２Ｃ及び１５２Ｄを有している。

【００９９】治具１５２及びファイバホルダ８０は、孔
１５２Ａが孔８０Ｃに対向し且つ孔１５２Ｂが孔８０Ｄ
に対向するようにスリーブ１５４に挿入される。そし
て、テーパ部１５２Ｃ及び１５２Ｄからそれぞれドープ
ファイバ７６及び７８（各々余長部を含む）を挿入する
ことによって、テーパ部を有していないファイバホルダ
８０の孔８０Ｃ及び８０Ｄにそれぞれドープファイバ７
６及び７８を容易に挿入することができる。

【０１００】そして、ファイバホルダ８０をスリーブ１
５４から抜き取り、ドープファイバの余長部を除去し、
ドープファイバ７６及び７８の各々の長さが最適長±１
％になるまでファイバホルダ８０並びにドープファイバ
７６及び７８について研磨を行なった後、反射防止膜８
２及び８４が形成される。

【０１０１】図９は希土類がドープされた非石英系ファ
イバに適用可能なファイバモジュールの他の実施形態を
示す断面図である。ここでは、Ｅｒがドープされたフッ
化物ガラスファイバからなるドープファイバ１５６が用
いられている。ドープファイバ１５６は例えばガラスパ
イプにより提供されるファイバホルダ１５８の孔１５８
Ａ内に挿入固定される。孔１５８Ａはファイバホルダ１
５８の第１端部１５８Ｂから第２端部１５８Ｃに貫通し
ている。

【０１０２】ファイバホルダ１５８の第１端部１５８Ｂ
及び第２端部１５８Ｃを密閉するためのシール手段は、
ここでは、第１端部１５８Ｂ及び第２端部１５８Ｃにそ
れぞれ当接する第１及び第２のファイバアセンブリ１６
０及び１６２により提供されている。ファイバアセンブ
リ１６０は、石英系ファイバ１６４と、石英系ファイバ
１６４が挿入固定されるフェルール１６６と、フェルー
ル１６６に取り付けられたフランジ部材１６８とを備え
ている。ファイバアセンブリ１６２は、石英系ファイバ
１７０と、ファイバ１７０が挿入固定されるフェルール
１７２と、フェルール１７２に取り付けられたフランジ
部材１７４とを備えている。

【０１０３】ファイバホルダ１５８の両端面の各々はア
ングルドＰＣ研磨されており、これに対応して、フェル
ール１６６及び１７２の各端面も同じように研磨されて
いる。即ち、各端面は概ね球面状に研磨されており、端
面に露出する各ファイバの端面は各ファイバ軸に垂直な
面に対して傾斜させられている。

【０１０４】ファイバホルダ１５８並びにフェルール１
６６及び１７２はハウジング１７６内に収容され、ネジ
１７８によりフランジ部材１６８をハウジング１７６に
締め付けると共にネジ１８０によりフランジ部材１７４
をハウジング１７６に締め付けることによって、ドープ
ファイバ１５６と石英系ファイバ１６４との突き合わせ
部及びドープファイバ１５６と石英系ファイバ１７０と
の突き合わせ部に適切な圧力が与えられるようになって
いる。

【０１０５】ファイバホルダ１５８の第１端部１５８Ｂ
及びフェルール１６６は弾性変形可能なスリーブ（例え
ばスリットを有する割りスリーブ）１８２に挿入されて
おり、フェルール１６６及びファイバホルダ１５８の長
手方向及び円周方向に位置するようにハウジング１７６
に螺合する複数のネジ１８６の締め付けによってスリー
ブ１８２を変形させて、ドープファイバ１５６と石英系
ファイバ１６４との軸合わせ調整を行なうことができる
ようになっている。

【０１０６】同じようにして、ドープファイバ１５６と
石英系ファイバ１７０との間の軸合わせ調整を可能にす
るために、スリーブ１８４及び複数のネジ１８８が設け
られている。

【０１０７】一般に希土類がドープされた非石英系ファ
イバにあっては、製造技術上コアの偏心が生じやすいの
で、このような軸合わせのためのメカニズムを採用する
ことによって、ドープファイバ１５６に対する低損失な
インタフェースが可能になる。

【０１０８】ドープファイバ１５６と各石英系ファイバ
との突き合わせ部に屈折率を整合するための膜を介在さ
せ、フレネル反射損を低減するようにしてもよい。本実
施形態では、ファイバホルダ１５８の第１端部１５８Ｂ
及び第２端部１５８Ｃにそれぞれファイバアセンブリ１
６０及び１６２を当接させているので、ドープファイバ
１５６を外気から遮断することができ、ドープファイバ
の物理的あるいは化学的な安定性を確保することができ
る。その結果、このファイバモジュールを用いて構成さ
れる光増幅器の信頼性を向上させることができる。

【０１０９】また、各端面にアングルドＰＣ研磨を適用
しているので、ドープファイバ１５６を含む光共振器構
造が形成される恐れがなく、発振等に起因する光増幅器
の不安定動作が防止される。

【０１１０】以上説明した種々の実施形態の細部を組み
合わせて本発明を実施することもできる。例えば、図９
に示されるファイバホルダ１５８の両端に反射防止膜を
形成し、これによりシール手段を構成してもよい。この
場合、レンズを用いた空間結合によりドープファイバ１
５６を伝送路用の光ファイバと接続することができる。

【０１１１】図示はしないが、希土類がドープされた非
石英系ファイバの温度を変化させるために、ヒータある
いはペルチェ素子を設けることによって、増幅特性、例
えば利得の波長特性を可変にすることができる。

【０１１２】また、本発明による光増幅器は白色光源と
して使用することもできる。即ち、希土類がドープされ
た非石英系ファイバをポンピングすると比較的なだらか
なスペクトルを有するＡＳＥ（自然放出光）が発生する
ので、このＡＳＥを出力させることによって、光学測定
等に適した高性能な白色光源とするものである。この場
合、増幅されるべき信号光が非石英系ファイバ内を伝搬
するようにファイバホルダの第１端部及び第２端部に光
学的に接続される光学手段は不要である。例えば、図４
に示される光増幅器を白色光源として用いる場合には、
入力ファイバコリメータ４４及び光アイソレータ１４４
は不要である。

【０１１３】希土類としてＥｒを例示したが、本発明は
これに限定されない。石英系ファイバにＰｒ（プラセオ
ジム）あるいはＮｄ（ネオジム）をドープすることが困
難であるという事実に鑑み、ＰｒあるいはＮｄを非石英
系ファイバにドープしてもよい。これにより、１．３μ
ｍを含む利得帯域を提供するための光増幅器を提供する
ことができる。

【０１１４】非石英系ファイバとしてフッ化物ガラスフ
ァイバを例示したが、本発明はこれに限定されない。テ
ルライトガラスファイバその他の非石英系ファイバを用
いて本発明を実施してもよい。

【０１１５】光学的なポンピングにより利得帯域を提供
するための光増幅媒体として、希土類がドープされた非
石英系ファイバを例示したが、本発明はこれに限定され
ない。導波路基板上に形成された光導波路等の光導波構
造に希土類をドープすることによって光増幅媒体を得て
もよい。光導波構造は、比較的高屈折率なコア部と、コ
ア部を覆うように設けられている比較的低屈折率なクラ
ッド部から構成され、希土類は少なくともコア部にドー
プされる。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
利得偏差が小さく且つ信頼性の高い光増幅器あるいはそ
の光増幅器に適用可能なファイバモジュールの提供が可
能になるという効果が生じる。

【０１１７】また、本発明によると、希土類がドープさ
れた非石英系ファイバを有する光増幅器の信頼性を向上
させることができるようになるという効果が生じる。更
に、本発明によると、ポンプ光ビームによるポンピング
効率が高い光増幅器あるいはその光増幅器に適用可能な
ファイバモジュールの提供が可能になるという効果が生
じる。

【０１１８】また、本発明によると、高性能な白色光源
として使用可能な装置の提供が可能になるという効果も
ある。本発明の特定の実施形態による効果は以上説明し
た通りであるのでその説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を適用可能な光ファイバ通信シス
テムを示すブロック図である。

【図２】図２の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は石英系ファ
イバを光増幅媒体として有する従来の光増幅器を示す図
である。

【図３】図３は非石英系ファイバを光増幅媒体として有
する従来の光増幅器を示す図である。

【図４】図４は本発明による光増幅器の実施形態を示す
断面図である。

【図５】図５はフッ化物ガラスファイバの吸収特性の例
を示す図である。

【図６】図６は石英ガラスファイバ及びフッ化物ガラス
ファイバの放射特性の例を示す図である。

【図７】図７はフッ化物ガラスファイバを用いた場合に
おける小信号に対する利得特性の例を示す図である。

【図８】図８は図４に示されるファイバモジュールの製
造方法の説明図である。

【図９】図９はファイバモジュールの他の実施形態を示
す断面図である。

【符号の説明】

２第１の端局装置４第２の端局装置６光ファイバ伝送路８光中継器１０，１６，１８光増幅器４４入力ファイバコリメータ４６出力ファイバコリメータ４８，６０インタフェースファイバ７２ハウジング７４ファイバモジュール７６，７８，１５６ドープファイバ８０，１５８ファイバホルダ８２，８４反射防止膜９４，９６ポンプ光ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宿南宣文北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地富士通北海道ディジタル・テクノロジ株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 BA34 CA01 DA04 DA11 5F072 AB09 AB20 AK06 JJ09 JJ20 MM07 MM20 RR01 RR10 YY17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素がドープされた非石英系ファ
イバと、第１端部及び第２端部並びに該第１端部及び第２端部間
に貫通する孔を有し該孔内に上記非石英系ファイバが挿
入固定されるファイバホルダと、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端部を密閉する
ためのシール手段と、増幅されるべき信号光が上記非石英系ファイバ内を伝搬
するように上記第１端部及び上記第２端部に光学的に接
続される光学手段と、上記非石英系ファイバが上記信号光の波長を含む利得帯
域を提供するように上記非石英系ファイバをポンピング
する手段とを備えた光増幅器。
【請求項２】請求項１に記載の光増幅器であって、上記シール手段は上記ファイバホルダの第１端部及び第
２端部の各々に上記非石英系ファイバの端面を覆うよう
に形成された反射防止膜を含む光増幅器。
【請求項３】請求項１に記載の光増幅器であって、上記光学手段は上記ファイバホルダの第１端部及び第２
端部にそれぞれ対向するように設けられる第１及び第２
のレンズを含み、上記光増幅器は、上記第１のレンズ及び上記ファイバホ
ルダの第１端部が挿入される第１のスリーブと、上記第
２のレンズ及び上記ファイバホルダの第２端部が挿入さ
れる第２のスリーブとを更に備えており、それにより、上記シール手段による上記ファイバホルダ
の第１端部及び第２端部の密閉が補強される光増幅器。
【請求項４】請求項１に記載の光増幅器であって、上記希土類元素はＥｒ（エルビウム）、Ｐｒ（プラセオ
ジム）又はＮｄ（ネオジム）である光増幅器。
【請求項５】請求項１に記載の光増幅器であって、上記非石英系ファイバはフッ化物ガラスファイバ又はテ
ルライトガラスファイバである光増幅器。
【請求項６】請求項１に記載の光増幅器であって、上記希土類元素のドープ濃度は５０，０００ｐｐｍ以上
であり、それにより上記非石英系ファイバの長さが実用
上十分短くなる光増幅器。
【請求項７】請求項１に記載の光増幅器であって、上記非石英系ファイバは、上記ファイバホルダの第１端
部及び第２端部にそれぞれ対応する第１端及び第２端を
有する第１の非石英系ファイバと、上記ファイバホルダ
の第１端部及び第２端部にそれぞれ対応する第３端及び
第４端を有する第２の非石英系ファイバとからなる光増
幅器。
【請求項８】請求項７に記載の光増幅器であって、上記第１の非石英系ファイバの少なくとも上記第１端及
び上記第２端近傍の部分は上記第２の非石英系ファイバ
に実質的に平行である光増幅器。
【請求項９】請求項７に記載の光増幅器であって、上記光学手段は、上記増幅されるべき信号光を上記第１
の非石英系ファイバの第１端に結合するための第１のレ
ンズと、上記第１の非石英系ファイバの第２端と上記第
２の非石英系ファイバの第４端とを上記信号光により結
合するための第２のレンズ及び第１の反射器とを含み、上記ポンピングする手段は、第１のポンプ光ビームを上
記第４端から上記第２の非石英系ファイバに供給するた
めの第１のポンプ光手段と、第２のポンプ光ビームを上
記第２端から上記第１の非石英系ファイバに供給するた
めの第２のポンプ光手段と、上記第１の非石英系ファイ
バの第１端と上記第２の非石英系ファイバの第３端とを
上記第１及び第２のポンプ光ビームにより結合するため
の第２の反射器とを含む光増幅器。
【請求項１０】請求項９に記載の光増幅器であって、上記第１の反射器は、上記信号光を反射させ上記第１及
び第２のポンプ光ビームを透過させる第１の光学フィル
タによって提供され、上記第２の反射器は、上記信号光を透過させ上記第１及
び第２のポンプ光ビームを反射させる第２の光学フィル
タによって提供される光増幅器。
【請求項１１】請求項１０に記載の光増幅器であっ
て、上記第１及び第２のポンプ光ビームの各々は上記信号光
の波長よりも短い波長を有しており、上記第１及び第２の光学フィルタはそれぞれショートウ
ェーブパスフィルタ及びロングウェーブパスフィルタで
ある光増幅器。
【請求項１２】請求項１０に記載の光増幅器であっ
て、上記増幅されるべき信号光を出力する入力ファイバコリ
メータと、増幅された信号光が供給される出力ファイバ
コリメータとを更に備え、上記入力ファイバコリメータから出力された上記増幅さ
れるべき信号光は上記第２の光学フィルタ及び上記第１
のレンズを通過して上記第１の非石英系ファイバの第１
端に供給され、上記第２の非石英系ファイバの第３端から出力された上
記増幅された信号光は上記第１のレンズ及び上記第２の
光学フィルタを通過して上記出力ファイバコリメータに
供給される光増幅器。
【請求項１３】請求項１０に記載の光増幅器であっ
て、上記第１のポンプ光手段は、互いに直交する偏波面を有
する第１及び第２の偏光ビームをそれぞれ出力する第１
及び第２のレーザダイオードと、上記第１及び第２の偏
光ビームを偏波合成して上記第１のポンプ光ビームとし
て出力する第１の偏光ビームコンバイナとを備えてお
り、上記第２のポンプ光手段は、互いに直交する偏波面を有
する第３及び第４の偏光ビームをそれぞれ出力する第３
及び第４のレーザダイオードと、上記第３及び第４の偏
光ビームを偏波合成して上記第２のポンプ光ビームとし
て出力する第２の偏光ビームコンバイナとを備えてお
り、上記第１のポンプ光ビームは上記第１の光学フィルタ及
び上記第２のレンズを通過して上記第２の非石英系ファ
イバの第４端に供給され、上記第２のポンプ光ビームは上記第１の光学フィルタ及
び上記第２のレンズを通過して上記第１の非石英系ファ
イバの第２端に供給される光増幅器。
【請求項１４】請求項１３に記載の光増幅器であっ
て、上記第１及び第２の偏光ビームコンバイナの各々は複屈
折プリズムからなる光増幅器。
【請求項１５】請求項１に記載の光増幅器であって、上記信号光の光路上に設けられる少なくとも１つの光ア
イソレータを更に備えた光増幅器。
【請求項１６】請求項１に記載の光増幅器であって、上記信号光の光路上に設けられ上記光増幅器の利得を等
化するための光学フィルタを更に備えた光増幅器。
【請求項１７】請求項１に記載の光増幅器であって、上記ファイバホルダは湾曲部を有している光増幅器。
【請求項１８】請求項１７に記載の光増幅器であっ
て、上記ファイバホルダは上記湾曲部にて実質上９０°乃至
１８０°曲げられている光増幅器。
【請求項１９】請求項１７に記載の光増幅器であっ
て、上記ファイバホルダの湾曲部の外側に設けられ上記非石
英系ファイバのもれモードの光を受けるためのフォトデ
ィテクタを更に備えた光増幅器。
【請求項２０】請求項１に記載の光増幅器であって、上記ファイバホルダはガラスからなり、上記非石英系ファイバは上記ファイバホルダの孔内に紫
外線硬化性樹脂により固定される光増幅器。
【請求項２１】第１端及び第２端を有し希土類元素が
ドープされた第１の光導波構造と、上記第１端及び上記第２端にそれぞれ対応する第３端及
び第４端を有し希土類元素がドープされた第２の光導波
構造と、上記第１端及び上記第３端に対向するように設けられる
第１のレンズと、上記第２端及び上記第４端に対向するように設けられる
第２のレンズと、第１及び第２のポンプ光ビームをそれぞれ出力する第１
及び第２のポンプ光源と、上記第２のレンズの焦点の近傍に設けられ、信号光に関
して上記第１の光導波構造の第２端と上記第２の光導波
構造の第４端とを反射により結合する反射器とを備え、上記第１のポンプ光ビームは上記反射器及び上記第２の
レンズを通過して上記第１の光導波構造の第２端に供給
され、上記第２のポンプ光ビームは上記反射器及び上記第２の
レンズを通過して上記第２の光導波構造の第４端に供給
され、上記第１の光導波構造の第１端及び上記第２の光導波構
造の第３端はそれぞれ上記第１のレンズにより上記信号
光の入力ポート及び出力ポートに結合される光増幅器。
【請求項２２】請求項２１に記載の光増幅器であっ
て、上記反射器は、上記信号光を反射させ上記第１及び第２
のポンプ光ビームを通過させる第１の光学フィルタによ
って提供され、上記第１のレンズの焦点の近傍に設けられ、上記信号光
を透過させ上記第１及び第２のポンプ光ビームを反射さ
せる第２の光学フィルタを更に備えた光増幅器。
【請求項２３】請求項２１に記載の光増幅器であっ
て、上記第１及び第２の光導波構造は少なくとも各端の近傍
において実質的に平行である光増幅器。
【請求項２４】請求項２１に記載の光増幅器であっ
て、上記第１及び第２の光導波構造はそれぞれ第１及び第２
の非石英系ファイバにより提供され、上記第１及び第２の非石英系ファイバが挿入固定される
一対の孔を有するファイバホルダを更に備えた光増幅
器。
【請求項２５】請求項２４に記載の光増幅器であっ
て、上記第１及び第２のレンズをそれぞれ上記ファイバホル
ダに取り付けるための第１及び第２のスリーブを更に備
え、それにより、上記第１のレンズ、上記第１のスリーブ及
び上記ファイバホルダにより画成される空間により上記
第１端及び上記第３端が密閉され、上記第２のレンズ、
上記第２のスリーブ及び上記ファイバホルダにより画成
される空間により上記第２端及び上記第４端が密閉され
る光増幅器。
【請求項２６】請求項２４に記載の光増幅器であっ
て、上記ファイバホルダの両端に形成された反射防止膜を更
に備え、それにより上記第１端乃至第４端が外気から遮断される
光増幅器。
【請求項２７】請求項２１に記載の光増幅器であっ
て、上記入力ポート及び上記出力ポートの各々はファイバコ
リメータにより提供される光増幅器。
【請求項２８】希土類元素がドープされた非石英系フ
ァイバと、第１端部及び第２端部並びに該第１端部及び第２端部間
に貫通する孔を有し該孔内に上記非石英系ファイバが挿
入固定されるファイバホルダと、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端部を密閉する
ためのシール手段とを備えた光増幅用ファイバモジュー
ル。
【請求項２９】請求項２８に記載のファイバモジュー
ルであって、上記シール手段は上記ファイバホルダの第１端部及び第
２端部の各々に上記非石英系ファイバの端面を覆うよう
に形成された反射防止膜を含むファイバモジュール。
【請求項３０】請求項２８に記載のファイバモジュー
ルであって、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端部の各々は概
ね球面状に研磨されており、上記シール手段は上記ファイバホルダの第１端部及び第
２端部にそれぞれ当接する第１及び第２のファイバアセ
ンブリからなり、該第１及び第２のファイバアセンブリの各々は、石英系
ファイバと、該石英系ファイバが挿入固定される孔を有
するフェルールとを備えているファイバモジュール。
【請求項３１】請求項３０に記載のファイバモジュー
ルであって、上記第１及び第２のファイバアセンブリの各々と上記フ
ァイバホルダとの軸合わせ調整を行なうための手段を更
に備えたファイバモジュール。
【請求項３２】希土類元素がドープされた非石英系フ
ァイバと、第１端部及び第２端部並びに該第１端部及び第２端部間
に貫通する孔を有し該孔内に上記非石英系ファイバが挿
入固定されるファイバホルダと、該ファイバホルダの第１端部及び第２端部にそれぞれ対
向するように設けられる第１及び第２のレンズと、上記第１のレンズ及び上記ファイバホルダの第１端部が
挿入される第１のスリーブと、上記第２のレンズ及び上記ファイバホルダの第２端部が
挿入される第２のスリーブとを備えた光増幅用ファイバ
モジュール。
【請求項３３】希土類元素がドープされた非石英系フ
ァイバと、第１端部及び第２端部並びに該第１端部及び第２端部間
に貫通する孔を有し該孔内に上記非石英系ファイバが挿
入固定されるファイバホルダと、上記ファイバホルダの第１端部及び第２端部を密閉する
ためのシール手段と、上記非石英系ファイバが利得帯域を提供するように上記
非石英系ファイバをポンピングする手段とを備えた装
置。