JP2001203415A - Optical amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器に関し、
より具体的には、光ファイバ伝送システム、光ネットワ
ークシステム及び光交換システム等で用いられる光増幅
器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifier,
More specifically, the present invention relates to an optical amplifier used in an optical fiber transmission system, an optical network system, an optical switching system, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、希土類添加ファイバを光増幅媒
体とする光ファイバ増幅器は、利得スペクトルが平坦で
なく、波長依存性を有する。伝送容量の増大に対応でき
る波長分割多重（ＷＤＭ）伝送では、この利得特性波長
依存性が、信号パワー及び信号対雑音比（光ＳＮＲ）が
波長ごとに異なる要因となる。特に、多段増幅の場合
に、利得ピーク波長から離れた波長では、セルフフィル
タリング効果により光ＳＮＲが大きく劣化し、信号の伝
送が不可能となる。2. Description of the Related Art Generally, an optical fiber amplifier using a rare earth-doped fiber as an optical amplifying medium has a non-flat gain spectrum and wavelength dependence. In wavelength division multiplexing (WDM) transmission that can cope with an increase in transmission capacity, the wavelength dependence of the gain characteristic causes the signal power and the signal-to-noise ratio (optical SNR) to be different for each wavelength. In particular, in the case of multi-stage amplification, at a wavelength apart from the gain peak wavelength, the optical SNR is significantly deteriorated due to the self-filtering effect, and signal transmission becomes impossible.
【０００３】また、信号伝送帯域の外側において自然放
出光成分が急上昇する現象を生じることが知られてお
り、この現象によっても、信号帯域が制限され、光ＳＮ
Ｒが劣化する。It is also known that a spontaneous emission light component suddenly rises outside the signal transmission band, and this phenomenon also limits the signal band and causes the optical SN.
R deteriorates.
【０００４】これらの問題に対応するため、希土類添加
ファイバ自体の利得スペクトルを広い信号光波長域で平
坦化しようとする試みがなされている。以下では、希土
類添加ファイバ増幅器のうち一般に広く使われている
１．５ミクロン帯エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）
増幅器を例に説明する。例えば、Ａｌ（アルミニウム）
元素又はＰ（リン）元素を添加されたＥＤＦ、フッ化物
ＥＤＦ及びテルライトＥＤＦを用いた光増幅器が提案さ
れている。しかし、これらのＥＤＦの利得平坦度は材料
固有の特性に依っているので、ある程度の向上はあるも
のの、利得スペクトルを完全（例えば０．２ｄＢ以内）
にフラットにすることは困難である。In order to cope with these problems, attempts have been made to flatten the gain spectrum of the rare earth-doped fiber itself in a wide signal light wavelength range. In the following, 1.5-micron erbium-doped fiber (EDF) which is widely used in rare earth doped fiber amplifiers is generally used.
An amplifier will be described as an example. For example, Al (aluminum)
An optical amplifier using an EDF, a fluoride EDF, and a tellurite EDF added with an element or a P (phosphorus) element has been proposed. However, since the gain flatness of these EDFs depends on the characteristics inherent to the material, although the gain spectrum is improved to some extent, the gain spectrum is completely (for example, within 0.2 dB).
It is difficult to make it flat.
【０００５】利得スペクトルをよりフラットにする方法
として、不要な自然放出光成分の通過を阻止するフィル
タ、及び／又は、ＥＤＦの利得スペクトルと逆特性の透
過スペクトルを有する利得等化器を希土類添加ファイバ
の後段に縦続接続して利得を等化する構成が提案されて
いる（例えば、特開平９−１９１３０３号（米国特許第
５９１２７５０号））。そのための利得等化器として
は、誘電体多層膜、長周期ファイバグレーティング、短
周期ファイバグレーティング及び干渉計導波路等からな
る各種のフィルタが提案されている。利得等化器の特性
上の必要条件は、任意のフィルタ特性が実現できること
に加えて、バックグラウンドロスが小さいこと、並びに
偏光依存性損失（ＰＤＬ）及び偏光モード分散（ＰＭ
Ｄ）が小さいことがある。[0005] As a method for making the gain spectrum flatter, a filter for blocking the passage of unnecessary spontaneous emission light components and / or a gain equalizer having a transmission spectrum having a characteristic opposite to that of the EDF gain spectrum is provided by a rare earth-doped fiber. A configuration in which the gain is equalized by cascade connection at the subsequent stage has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-193303 (US Pat. No. 5,912,750)). As a gain equalizer therefor, various filters including a dielectric multilayer film, a long-period fiber grating, a short-period fiber grating, an interferometer waveguide, and the like have been proposed. The requirements for the characteristics of the gain equalizer are that, in addition to realizing an arbitrary filter characteristic, the background loss is small, and polarization dependent loss (PDL) and polarization mode dispersion (PM
D) may be small.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の利得等化器は、
増幅信号帯域の中で利得の大きい波長帯にロスを与えて
増幅信号帯域の中で最も小さい利得に全帯域の利得を合
わせる。従って、希土類添加ファイバの前段で利得等化
を行うと、増幅前の信号の一部の帯域または全帯域に損
失を与えることになり、光ＳＮＲが劣化する。そこで、
通常、利得等化器は光増幅器の後段に配置される。しか
し、希土類添加ファイバの後段で利得等化を行う場合、
利得の高い帯域の増幅後の大きな光パワーを除去するこ
とになり、励起効率が悪化する。２段以上の光ファイバ
増幅器を直列接続した多段式光増幅器の場合、利得等化
器を各増幅器の間に置く形態を採用できるが、もともと
多段式増幅器は単一増幅器に比べて構成が複雑であり、
励起効率は低い。The conventional gain equalizer is:
A loss is given to a wavelength band having a large gain in the amplified signal band, and the gain of the entire band is adjusted to the smallest gain in the amplified signal band. Therefore, if gain equalization is performed before the rare-earth-doped fiber, loss occurs in some or all bands of the signal before amplification, and the optical SNR deteriorates. Therefore,
Usually, the gain equalizer is arranged after the optical amplifier. However, when performing gain equalization after the rare earth doped fiber,
A large optical power after amplification in a band with a high gain will be removed, and the pumping efficiency will deteriorate. In the case of a multi-stage optical amplifier in which two or more stages of optical fiber amplifiers are connected in series, a configuration in which a gain equalizer is placed between each amplifier can be adopted. However, the configuration of a multi-stage amplifier is more complicated than a single amplifier. Yes,
Excitation efficiency is low.
【０００７】更に、何れの利得等化器も希土類添加ファ
イバとは別の部品であり、双方を接続した場合の利得特
性の平坦性を確保するには、双方の部品がそれぞれ設計
値に一致する必要があり、製造上の大きな制約となる。Further, each of the gain equalizers is a separate component from the rare-earth-doped fiber, and in order to ensure flatness of the gain characteristics when both are connected, both components match the design values. Required, which is a significant manufacturing constraint.
【０００８】本発明は、これらの問題点を解決した光増
幅器を提示することを目的とする。An object of the present invention is to provide an optical amplifier which solves these problems.
【０００９】本発明はまた、不要な自然放出光を除去
し、信号帯域において平坦な利得特性を有し、且つ励起
効率の高い光増幅器を提示することを目的とする。Another object of the present invention is to provide an optical amplifier that removes unnecessary spontaneous emission light, has a flat gain characteristic in a signal band, and has high pumping efficiency.
【００１０】本発明は更には、出力光に不要な自然放出
光を含まない光増幅器を提示することを目的とする。Another object of the present invention is to provide an optical amplifier which does not include unnecessary spontaneous emission light in output light.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器
は、光増幅媒体と、当該光増幅媒体の少なくと一部に形
成され、周期的に屈折率の変化するグレーティングと、
当該光増幅媒体を励起する励起光を発生する励起光源
と、当該励起光源の出力する励起光を当該光増幅媒体に
導入する励起光導入手段とを具備することを特徴とす
る。グレーティングにより不要な自然放出光を除去する
ので、信号帯域の利得特性を平坦化でき、しかも、励起
効率を高めることができる。An optical amplifier according to the present invention comprises: an optical amplifying medium; a grating formed on at least a part of the optical amplifying medium and having a periodically changing refractive index;
It is characterized by comprising an excitation light source for generating excitation light for exciting the optical amplification medium, and excitation light introducing means for introducing the excitation light output from the excitation light source to the optical amplification medium. Since unnecessary spontaneous emission light is removed by the grating, the gain characteristics of the signal band can be flattened, and the pumping efficiency can be increased.
【００１２】グレーティングの透過損失波長帯は好まし
くは、当該光増幅媒体から発生される自然放出光の所定
波長帯を含む。これにより、グレーティングは、主とし
て不要な自然放出光を除去でき、励起効率を高めること
ができる。The transmission loss wavelength band of the grating preferably includes a predetermined wavelength band of spontaneous emission light generated from the optical amplifying medium. Thereby, the grating can mainly remove unnecessary spontaneous emission light, and can increase the excitation efficiency.
【００１３】グレーティングが、光増幅媒体の増幅信号
帯域において、光増幅媒体の利得の波長依存性を相殺す
る透過損失特性を具備することにより、信号帯域内の利
得特性を平坦化できる。Since the grating has a transmission loss characteristic in the amplification signal band of the optical amplifying medium that cancels out the wavelength dependence of the gain of the optical amplifying medium, the gain characteristic in the signal band can be flattened.
【００１４】好ましくはグレーティングが短周期グレー
ティングからなり、その周期的な屈折率変化の波面法線
が当該光増幅媒体の光伝搬方向に対して傾斜する。これ
により、反射光が光増幅媒体中を戻ることを防止でき
る。Preferably, the grating comprises a short-period grating, and the wavefront normal of the periodic refractive index change is inclined with respect to the light propagation direction of the optical amplification medium. Thereby, it is possible to prevent the reflected light from returning in the optical amplification medium.
【００１５】好ましくは、グレーティングが当該光増幅
媒体の軸方向で屈折率変動周期が変化するチャープトグ
レーティングからなる。これにより、光増幅媒体の信号
帯域での利得特性をより一層、平坦化できる。Preferably, the grating comprises a chirped grating whose refractive index variation period changes in the axial direction of the optical amplifying medium. Thereby, the gain characteristics in the signal band of the optical amplification medium can be further flattened.
【００１６】グレーティングはまた、長周期グレーティ
ングでもよい。これにより、損失光はクラッドに放射さ
れる。[0016] The grating may also be a long period grating. Thereby, the loss light is emitted to the cladding.
【００１７】光増幅媒体がコアとクラッドを有し、グレ
ーティングが光増幅媒体のコア及びクラッドにまたがっ
て形成されていることにより、クラッドモードとの不要
な結合を抑制できる。Since the optical amplifying medium has a core and a clad, and the grating is formed over the core and the clad of the optical amplifying medium, unnecessary coupling with the cladding mode can be suppressed.
【００１８】光増幅媒体は例えば、希土類添加光ファイ
バからなる。The optical amplification medium is made of, for example, a rare earth-doped optical fiber.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２０】図１は、本発明の一実施例の概略構成図を
示す。１０は光増幅媒体としてのエルビウムドープファ
イバ（ＥＤＦ）であり、そのコアには１０００ｐｐｍの
エルビウムと２％のゲルマニウムが添加されている。Ｅ
ＤＦ１０の中間に、１．５３μｍに透過ロスのピークを
持つグレーティング１２が、位相マスクと紫外線レーザ
露光でＥＤＦ１０のコアとクラッドにまたがるように形
成されている。図２は、グレーティング１２を形成した
部分の、ＥＤＦ１０の縦断面図を示す。グレーティング
１２の作製には、Ｈ２などの感光剤に曝したＧｅ添加フ
ァイバに紫外レーザ光を照射すると、その照射部分の屈
折率が上昇する現象を利用している。グレーティング１
２による反射光が逆方向に戻らずに、ＥＤＦ１０のコア
から外部に放出されるように、グレーティング１２の、
周期的な屈折率変化の波面法線をＥＤＦ１０内での光伝
搬方向に対して傾斜させてある。FIG. 1 is a schematic block diagram of one embodiment of the present invention. Numeral 10 denotes an erbium-doped fiber (EDF) as an optical amplification medium, the core of which is doped with 1000 ppm of erbium and 2% of germanium. E
A grating 12 having a transmission loss peak at 1.53 μm is formed in the middle of the DF 10 so as to straddle the core and the clad of the EDF 10 by a phase mask and ultraviolet laser exposure. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the EDF 10 in a portion where the grating 12 is formed. The grating 12 is manufactured by utilizing a phenomenon in which when a Ge-doped fiber exposed to a photosensitive agent such as H 2 is irradiated with an ultraviolet laser beam, the refractive index of the irradiated portion increases. Grating 1
2 of the grating 12 so that the light reflected by the grating 2 is emitted from the core of the EDF 10 to the outside without returning in the reverse direction.
The wavefront normal of the periodic refractive index change is inclined with respect to the light propagation direction in the EDF 10.
【００２１】光増幅すべき信号光Ｓ（波長帯１．５４μ
ｍ乃至１．５６μｍ）は、光アイソレータ１４を低損失
又は無損失で透過し、ＷＤＭ光カップラ１６を透過して
ＥＤＦ１０に入射する。また、半導体レーザ１８は波長
０．９８μｍ、６０ｍＷの励起光を出力する。レーザ１
８から出力される励起光は、ＷＤＭ光カップラ１６によ
り、光増幅すべき信号光Ｓに合波され、信号光Ｓと共に
ＥＤＦ１０に入射する。The signal light S to be optically amplified (wavelength band 1.54 μm)
m to 1.56 μm) pass through the optical isolator 14 with low or no loss, pass through the WDM optical coupler 16 and enter the EDF 10. The semiconductor laser 18 outputs a pump light having a wavelength of 0.98 μm and 60 mW. Laser 1
The pump light output from 8 is multiplexed with the signal light S to be optically amplified by the WDM optical coupler 16 and enters the EDF 10 together with the signal light S.
【００２２】ＥＤＦ１０内では、そのコアに添加された
エルビウムが０．９８μｍの励起光により励起され、信
号光Ｓを光増幅する。グレーティング１２は、ＥＤＦ１
０内で発生する１．５３μｍ帯の不要な自然放出光成分
をＥＤＦ１０のコアから外部に出力する。光増幅された
信号光Ｓは、光アイソレータ２０を低損失又は無損失で
透過し、利得等化フィルタ２２に入射する。利得等化フ
ィルタ２２は、ＥＤＦ１０及びグレーティング１２の合
成利得スペクトルとは逆の特性の透過スペクトルを有
し、信号波長帯１．５４−１．５６μｍで最終的な利得
スペクトルを平坦化する。In the EDF 10, the erbium added to the core is excited by the 0.98 μm pump light, and the signal light S is optically amplified. Grating 12 is EDF1
Unnecessary spontaneous emission light components in the 1.53 μm band generated within 0 are output from the core of the EDF 10 to the outside. The optically amplified signal light S passes through the optical isolator 20 with low or no loss, and enters the gain equalizing filter 22. The gain equalizing filter 22 has a transmission spectrum having characteristics opposite to the combined gain spectrum of the EDF 10 and the grating 12, and flattens the final gain spectrum in the signal wavelength band of 1.54 to 1.56 μm.
【００２３】図３は、従来例及び本実施例の利得スペク
トルの比較図である。横軸は波長、縦軸は利得（又は損
失）を示す。３０は、グレーティング１２を有しないＥ
ＤＦのみの利得スペクトルを示す。グレーティング１２
及び利得等化フィルタ２２を有しないことを除いては、
図１に示す構成と同じ構成及びパラメータからなる。３
２は、１．５３μｍに中心反射波長を有するグレーティ
ング１２の透過損失特性を示し、３４は、ＥＤＦ１０を
通過した後の利得スペクトルを示す。特性３４は特性３
０に比べて、グレーティング１２により１．５３μｍ帯
での急峻なピークが低く抑えられると同時に、１．５４
−１．５６μｍ帯の利得が平坦化している。これは、光
ファイバ増幅器全体の出力強度を一定に維持したまま、
不要な自然放出光を増幅媒体１０の中で除去したことに
より、利得極大波長のパワーが利得極小波長の利得に分
配された結果である。この結果、信号波長帯域１．５４
−１．５６μｍで最小の利得は３ｄＢ程度増加し、励起
効率が改善された。FIG. 3 is a comparison diagram of the gain spectrum between the conventional example and this embodiment. The horizontal axis indicates wavelength, and the vertical axis indicates gain (or loss). Reference numeral 30 denotes an E having no grating 12
3 shows a gain spectrum of only the DF. Grating 12
And without the gain equalizing filter 22
It has the same configuration and parameters as the configuration shown in FIG. Three
Reference numeral 2 denotes a transmission loss characteristic of the grating 12 having a center reflection wavelength at 1.53 μm, and reference numeral 34 denotes a gain spectrum after passing through the EDF 10. Characteristic 34 is characteristic 3
The sharp peak in the 1.53 μm band is suppressed to be lower by the grating 12 than the
The gain in the −1.56 μm band is flattened. This means that the output power of the whole optical fiber amplifier is kept constant,
This is the result of the fact that unnecessary spontaneous emission light has been removed in the amplification medium 10 so that the power having the maximum gain wavelength is distributed to the gain having the minimum gain wavelength. As a result, the signal wavelength band 1.54
At −1.56 μm, the minimum gain increased by about 3 dB, and the pumping efficiency was improved.
【００２４】ＥＤＦ１０後の利得スペクトル特性３４
は、１．５４−１．５６μｍ帯で平坦化しているもの
の、完全ではなく、多段増幅によるセルフフィルタリン
グ効果に十分耐えるものではない。これを完全にフラッ
トにするには、ＥＤＦ１０の利得スペクトルと逆特性の
透過スペクトルを有する利得等化フィルタ２２を縦続接
続すればよい。その結果の特性を特性３６として図示し
てある。信号帯域の出力は利得極小波長の利得で制限さ
れるので、特性３６として図示したように、本実施例の
信号帯域の出力は、グレーティングを具備しない従来の
光ファイバ増幅器に比べて３ｄＢ、増加する。Gain spectrum characteristic 34 after EDF 10
Are flattened in the 1.54 to 1.56 μm band, but are not perfect, and do not withstand the self-filtering effect by multistage amplification sufficiently. To make this completely flat, a gain equalizing filter 22 having a transmission spectrum having a characteristic opposite to that of the gain spectrum of the EDF 10 may be connected in cascade. The resulting characteristic is shown as characteristic 36. Since the output of the signal band is limited by the gain of the minimum gain wavelength, the output of the signal band of the present embodiment increases by 3 dB as compared with the conventional optical fiber amplifier having no grating, as shown as the characteristic 36. .
【００２５】このように、不要な自然放出光を除去する
ためのグレーティングを増幅媒体中に具備することによ
り、信号帯域での利得が平坦化し、更に最小利得波長で
の利得が増大する。その結果、後段で利得等化を行った
ときの信号光出力が増大する。As described above, by providing the grating for removing unnecessary spontaneous emission light in the amplification medium, the gain in the signal band is flattened, and the gain at the minimum gain wavelength is further increased. As a result, the signal light output when gain equalization is performed in a subsequent stage increases.
【００２６】図４は、本発明の第２実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。１１０は光増幅媒体としてのエルビウ
ムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、そのコアには１０
００ｐｐｍのエルビウムと２％のゲルマニウムが添加さ
れている。ＥＤＦ１１０の中間に、１．５２５μｍから
１．５６５μｍまでの波長帯域で、ＥＤＦ１１０のみの
場合の利得スペクトルに対して逆の特性になる透過スペ
クトルを有するチャープトグレーティング１１２が形成
されている。チャープトグレーティング１１２のグレー
ティング周期は、例えば、信号光Ｓの入射側で長くし、
出射側で短くなるように連続に変化する。グレーティン
グ１１２による反射光が逆方向に戻らずに、ＥＤＦ１１
０のコアから外部に放出されるように、グレーティング
１１２は、ＥＤＦ１１０の光軸方向に対して斜めに形成
されている。また、図１に示す実施例と同様に、グレー
ティング１１２はＥＤＦ１１０のコアとクラッドの両方
にまたがって形成されている。FIG. 4 is a schematic block diagram of a second embodiment of the present invention. Reference numeral 110 denotes an erbium-doped fiber (EDF) as an optical amplifying medium, and its core has 10
00 ppm erbium and 2% germanium are added. In the middle of the EDF 110, a chirped grating 112 having a transmission spectrum in a wavelength band from 1.525 μm to 1.565 μm having a characteristic opposite to that of the gain spectrum of the EDF 110 alone is formed. For example, the grating period of the chirped grating 112 is increased on the incident side of the signal light S,
It changes continuously so that it becomes shorter on the emission side. The light reflected by the grating 112 does not return in the reverse direction, and the EDF 11
The grating 112 is formed obliquely with respect to the optical axis direction of the EDF 110 so as to be emitted from the zero core to the outside. As in the embodiment shown in FIG. 1, the grating 112 is formed over both the core and the clad of the EDF 110.
【００２７】光増幅すべき信号光Ｓ（波長帯１．５４μ
ｍ乃至１．５６μｍ）は、光アイソレータ１１４を低損
失又は無損失で透過し、ＷＤＭ光カップラ１１６を透過
してＥＤＦ１１０に入射する。また、半導体レーザ１１
８は波長０．９８μｍ、６０ｍＷの励起光を出力する。
レーザ１１８から出力される励起光は、ＷＤＭ光カップ
ラ１１６により、光増幅すべき信号光Ｓに合波され、信
号光Ｓと共にＥＤＦ１１０に入射する。The signal light S to be optically amplified (wavelength band 1.54 μm)
m to 1.56 μm) pass through the optical isolator 114 with low or no loss, pass through the WDM optical coupler 116 and enter the EDF 110. The semiconductor laser 11
Reference numeral 8 outputs pump light having a wavelength of 0.98 μm and 60 mW.
The pump light output from the laser 118 is multiplexed by the WDM optical coupler 116 with the signal light S to be optically amplified, and enters the EDF 110 together with the signal light S.
【００２８】ＥＤＦ１１０内では、そのコアに添加され
たエルビウムが０．９８μｍの励起光により励起され、
信号光Ｓを光増幅する。光増幅された信号光Ｓは、光ア
イソレータ１２０を低損失又は無損失で透過し、外部に
出力される。チャープトグレーティング１１２がＥＤＦ
１１０内で発生する不要な自然放出光及び相対的に利得
の高い波長帯の信号光Ｓの一部をそのＥＤＦ１１０のコ
アから外部に放射する。In the EDF 110, erbium added to the core is excited by 0.98 μm excitation light,
The signal light S is optically amplified. The optically amplified signal light S passes through the optical isolator 120 with low or no loss and is output to the outside. Chirped grating 112 is EDF
Unnecessary spontaneous emission light generated within 110 and a part of signal light S in a wavelength band having a relatively high gain are radiated from the core of EDF 110 to the outside.
【００２９】図５は、従来例及び図４に示す実施例の利
得スペクトルの比較図である。横軸は波長、縦軸は利得
（又は損失）を示す。１２２は、グレーティング１２を
有しないことを除いては、図４に示す構成と同じ構成及
びパラメータからなる従来例の利得スペクトルを示し、
１２４は図４に示す実施例の利得スペクトルを示す。１
２６は、チャープトグレーティング１１２の透過損失特
性を示す。特性１２４から分かるように、１．５３５μ
ｍから１．５６μｍの２５ｎｍの帯域において利得の偏
差が０．２ｄＢ以下の平坦性が実現できた。FIG. 5 is a comparison diagram of gain spectra between the conventional example and the embodiment shown in FIG. The horizontal axis indicates wavelength, and the vertical axis indicates gain (or loss). Reference numeral 122 denotes a gain spectrum of a conventional example having the same configuration and parameters as the configuration shown in FIG. 4 except that the grating 12 is not provided,
Reference numeral 124 denotes a gain spectrum of the embodiment shown in FIG. 1
26 indicates the transmission loss characteristic of the chirped grating 112. As can be seen from the characteristic 124,
A flatness with a gain deviation of 0.2 dB or less was realized in a 25 nm band from m to 1.56 μm.
【００３０】チャープトグレーティング１１２は、グレ
ーティング１２と同様に、位相マスクを用いた紫外レー
ザ光露光法で形成できる。露光量によりグレーティング
の屈折率変化の振幅が変わるので、これにより反射率を
制御できる。また、反射波長はグレーティング周期に対
応するので、チャープトグレーティング１１２の長手方
向のグレーティングの屈折率変化の振幅を制御すること
で、チャープトグレーティング１１２の透過損失の波長
特性を微細に調整できる。半導体レーザ１１８の出力光
をＥＤＦ１１０に導入した状態で、信号光に相当する波
長帯域を有するＡＳＥ光をＥＤＦ１１０に入力し、光ア
イソレータ１２０からの出力光のスペクトルをモニタし
つつ、チャープトグレーティング１１２を形成すること
で、所望の利得特性を正確に且つ容易に得ることが出来
る。Like the grating 12, the chirped grating 112 can be formed by an ultraviolet laser light exposure method using a phase mask. Since the amplitude of the change in the refractive index of the grating changes depending on the amount of exposure, the reflectance can be controlled thereby. Since the reflection wavelength corresponds to the grating period, the wavelength characteristic of the transmission loss of the chirped grating 112 can be finely adjusted by controlling the amplitude of the change in the refractive index of the grating in the longitudinal direction of the chirped grating 112. With the output light of the semiconductor laser 118 introduced into the EDF 110, ASE light having a wavelength band corresponding to the signal light is input to the EDF 110, and the chirped grating 112 is monitored while monitoring the spectrum of the output light from the optical isolator 120. By forming, desired gain characteristics can be obtained accurately and easily.
【００３１】図４に示す実施例では、チャープトグレー
ティング１１２により、１．５３μｍ付近の自然放出光
に起因する利得の急峻なピークを低く抑えることができ
るだけでなく、１．５３５−１．５６μｍの２５ｎｍの
波長域で利得の偏差が０．２ｄＢ以下の平坦化を実現で
きた。これは、光ファイバ増幅器全体の出力強度を一定
に維持したままで不要な自然放出光を増幅媒体から外に
放出したので、利得極大波長のパワーが利得極小波長の
利得に分配されたことと、信号波長帯域における比較的
小さな利得変動に対してチャープトグレーティング１１
２の損失特性を制御したことによる結果である。グレー
ティングのないＥＤＦの後段に利得等化器を接続する従
来例に比べて、図４に示す実施例では、信号波長帯１．
５４−１．５６μｍの利得が４ｄＢ増加する。In the embodiment shown in FIG. 4, the chirped grating 112 not only can suppress the steep peak of the gain due to the spontaneous emission near 1.53 μm, but also can reduce the peak of 1.535 to 1.56 μm. Flattening with a gain deviation of 0.2 dB or less was achieved in a wavelength region of 25 nm. This is because unnecessary spontaneous emission light was emitted from the amplification medium while maintaining the output intensity of the entire optical fiber amplifier constant, so that the power of the maximum gain wavelength was distributed to the gain of the minimum gain wavelength, Chirped grating 11 for relatively small gain variations in the signal wavelength band
This is a result of controlling the loss characteristic of No. 2. Compared with the conventional example in which a gain equalizer is connected after the EDF without a grating, the embodiment shown in FIG.
The gain of 54-1.56 μm increases by 4 dB.
【００３２】図４に示す実施例では、光ファイバ増幅器
自体が利得等化機能を具備するので、外部の利得等化器
を必要としなくなり、構成が簡単になる。更に、従来例
では利得等化器とＥＤＦとが別の部品からなるので、双
方を接続した場合の利得特性の平坦性を確保するため
に、双方の部品がそれぞれ設計値に一致するものになっ
ている必要がある。これが製造上の大きな制約となって
いた。しかし、本実施例では、トータルの利得特性をモ
ニタし、適切なものになるように調整しながら製造でき
るので、極めて平坦な利得特性を持つ光ファイバ増幅器
を容易に製造できる。In the embodiment shown in FIG. 4, since the optical fiber amplifier itself has a gain equalizing function, an external gain equalizer is not required and the configuration is simplified. Further, in the conventional example, since the gain equalizer and the EDF are composed of different components, in order to secure the flatness of the gain characteristic when both are connected, both components are equal to the design values. Need to be. This has been a major constraint on manufacturing. However, in this embodiment, since the total gain characteristic can be monitored and adjusted so as to be appropriate, the optical fiber amplifier having an extremely flat gain characteristic can be easily manufactured.
【００３３】図６は、本発明の第３実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。図４に示す実施例におけるチャープト
グレーティング１１２の代わりに、長周期グレーティン
グ１３０をＥＤＦ１１０の中間に形成した。グレーティ
ング１３０は、具体的には、１．５３μｍ付近の自然放
出光に起因する利得ピーク並びに１．５４５μｍ及び
１．５５５μｍ付近の利得ピークに対応するロスを有す
る縦属接続された３つの長周期グレーティング素子から
なる。図１及び図４に示す実施例と同様に、グレーティ
ング１３０はＥＤＦ１１０のコアとクラッドの両方にま
たがって形成されている。FIG. 6 is a schematic block diagram of a third embodiment of the present invention. A long-period grating 130 was formed in the middle of the EDF 110 instead of the chirped grating 112 in the embodiment shown in FIG. Specifically, the grating 130 is composed of three cascaded long-period gratings having a gain peak caused by spontaneous emission near 1.53 μm and a loss corresponding to the gain peak near 1.545 μm and 1.555 μm. Consists of elements. As in the embodiment shown in FIGS. 1 and 4, the grating 130 is formed over both the core and the clad of the EDF 110.
【００３４】長周期グレーティング１３０は、ＥＤＦ１
１０のコアを伝搬する光の内、その周期により規定され
る波長成分をクラッドモードに変換してＥＤＦ１１０の
外部に放出する。グレーティング１３０のこの作用によ
り、１．５３μｍ付近の自然放出光に起因する利得の急
峻なピークを抑圧できると同時に、１．５３５−１．５
６μｍの２５ｎｍの波長域で利得の偏差を０．２ｄＢ以
下に平坦化できた。第２実施例と同様に、１．５４−
１．５６μｍの信号波長帯の利得が増加した。この実施
例でも、トータルの利得特性をモニタし、適切なものに
なるように調整しながら製造できるので、極めて平坦な
利得特性を持つ光ファイバ増幅器を容易に製造できる。The long-period grating 130 has an EDF1
Of the light propagating through the ten cores, the wavelength component defined by the cycle is converted into a cladding mode and emitted to the outside of the EDF 110. By this action of the grating 130, it is possible to suppress a steep peak of the gain due to the spontaneous emission light in the vicinity of 1.53 μm, and at the same time, to reduce 1.535-1.5
The gain deviation could be flattened to 0.2 dB or less in the wavelength region of 6 μm of 25 nm. As in the second embodiment, 1.54-
The gain in the 1.56 μm signal wavelength band increased. Also in this embodiment, since the total gain characteristic can be monitored and adjusted so as to be appropriate, the optical fiber amplifier having an extremely flat gain characteristic can be easily manufactured.
【００３５】以上の各実施例では、増幅媒体である希土
類添加光ファイバとして１．５μｍ帯で広く用いられて
いるエルビウムドープ石英系光ファイバを使用したが、
１．３μｍプラセオジウムドープ光ファイバ等の地の希
土類添加光ファイバでも同様の効果がある。また、フッ
化物ファイバ及びテルライトファイバ等の石英以外の光
ファイバでも同様の効果があることはいうまでもない。In each of the above embodiments, the erbium-doped quartz optical fiber widely used in the 1.5 μm band is used as the rare earth-doped optical fiber as the amplification medium.
The same effect can be obtained with a rare earth-doped optical fiber such as a 1.3 μm praseodymium-doped optical fiber. It goes without saying that the same effect can be obtained with optical fibers other than quartz, such as fluoride fibers and tellurite fibers.
【００３６】ドーパントしては、エルビウム以外の希土
類物質を利用できる。例えば、Ａｌ又はＰ等を添加する
ことで、増幅媒体自体の利得特性を平坦にすることがで
きるので、これを併用してもよい。As the dopant, a rare earth material other than erbium can be used. For example, by adding Al, P, or the like, the gain characteristics of the amplification medium itself can be flattened.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明では、信号帯域で平坦な利得特性を有する光
増幅器を実現でき、励起効率の高い光増幅器を実現でき
る。As can be easily understood from the above description, according to the present invention, an optical amplifier having a flat gain characteristic in a signal band can be realized, and an optical amplifier having high pumping efficiency can be realized.
【図１】 本発明の第１実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】 ＥＤＦ１０の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the EDF 10.
【図３】 従来例及び第１実施例の利得スペクトルを示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing gain spectra of a conventional example and a first embodiment.
【図４】 本発明の第２実施例の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図５】 第２実施例の利得スペクトルを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a gain spectrum of the second embodiment.
【図６】 本発明の第３実施例の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
１０：エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ） １２：グレーティング １４：光アイソレータ １６：ＷＤＭ光カップラ １８：半導体レーザ ２０：光アイソレータ ２２：利得等化フィルタ ３０：グレーティングを有しないＥＤＦのみの利得スペ
クトル ３２：グレーティング１２の透過損失特性 ３４：ＥＤＦ１０を通過した後の利得スペクトル ３６：利得等化フィルタ２２後の利得スペクトル １１０：エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ） １１２：チャープトグレーティング １１４：光アイソレータ １１６：ＷＤＭ光カップラ １１８：半導体レーザ １２０：光アイソレータ １２２：従来例の利得スペクトル １２４：図４に示す実施例の利得スペクトル １２６：チャープトグレーティング１１２の透過損失特
性 １３０：長周期グレーティング10: Erbium-doped fiber (EDF) 12: Grating 14: Optical isolator 16: WDM optical coupler 18: Semiconductor laser 20: Optical isolator 22: Gain equalizing filter 30: Gain spectrum of only EDF without grating 32: Grating 12 Transmission loss characteristics 34: Gain spectrum after passing through EDF 10 36: Gain spectrum after gain equalizing filter 22 110: Erbium-doped fiber (EDF) 112: Chirped grating 114: Optical isolator 116: WDM optical coupler 118: Semiconductor laser 120: Optical isolator 122: Conventional gain spectrum 124: Gain spectrum of the embodiment shown in FIG. 4 126: Transmission loss characteristic of chirped grating 112 130: Long period grating Grayed
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA33 AA59 AA62 AA66 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK07 PP07 RR01 YY17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA33 AA59 AA62 AA66 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK07 PP07 RR01 YY17
Claims (8)
折率の変化するグレーティングと、 当該光増幅媒体を励起する励起光を発生する励起光源
と、 当該励起光源の出力する励起光を当該光増幅媒体に導入
する励起光導入手段とを具備することを特徴とする光増
幅器。An optical amplification medium, a grating formed in at least a part of the optical amplification medium and having a periodically changing refractive index, an excitation light source for generating excitation light for exciting the optical amplification medium, An optical amplifier, comprising: an excitation light introducing unit that introduces the excitation light output from the excitation light source into the optical amplification medium.
は、当該光増幅媒体から発生される自然放出光の所定波
長帯を含む請求項１に記載の光増幅器。2. The optical amplifier according to claim 1, wherein the transmission loss wavelength band of the grating includes a predetermined wavelength band of spontaneous emission light generated from the optical amplification medium.
の増幅信号帯域において、当該光増幅媒体の利得の波長
依存性を相殺する透過損失特性を具備する請求項１又は
２に記載の光増幅器。3. The optical amplifier according to claim 1, wherein the grating has a transmission loss characteristic that cancels out wavelength dependence of the gain of the optical amplifying medium in an amplification signal band of the optical amplifying medium.
ングからなり、その周期的な屈折率変化の波面法線が当
該光増幅媒体の光伝搬方向に対して傾斜する請求項１に
記載の光増幅器。4. The optical amplifier according to claim 1, wherein the grating is formed of a short-period grating, and a wavefront normal of the periodic refractive index change is inclined with respect to a light propagation direction of the optical amplifying medium.
軸方向で屈折率変動周期が変化するチャープトグレーテ
ィングからなる請求項１に記載の光増幅器。5. The optical amplifier according to claim 1, wherein the grating comprises a chirped grating whose refractive index fluctuation period changes in the axial direction of the optical amplification medium.
ングからなる請求項１に記載の光増幅器。6. The optical amplifier according to claim 1, wherein said grating comprises a long-period grating.
し、当該グレーティングが、当該光増幅媒体の当該コア
及び当該クラッドにまたがって形成されている請求項１
に記載の光増幅器。7. The optical amplifying medium has a core and a clad, and the grating is formed over the core and the clad of the optical amplifying medium.
An optical amplifier according to claim 1.
からなる請求項１乃至６の何れか１項に記載の光増幅
器。8. The optical amplifier according to claim 1, wherein said optical amplification medium is made of a rare-earth-doped optical fiber.
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| JP2000011159A JP2001203415A (en) | 2000-01-20 | 2000-01-20 | Optical amplifier |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2001203415A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6594423B2 (en) * | 2001-08-31 | 2003-07-15 | Fujikura Ltd. | Fiber type optical component |
| US7167302B2 (en) | 2003-05-17 | 2007-01-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Gain-flattened wideband erbium-doped optical fiber amplifier |
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| JP2022546311A (en) * | 2019-08-21 | 2022-11-04 | オーエフエス ファイテル，エルエルシー | Optical fiber amplifier with distributed gain flattening |
-
2000
- 2000-01-20 JP JP2000011159A patent/JP2001203415A/en not_active Withdrawn
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