JP2732931B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP2732931B2 JP2732931B2 JP12686090A JP12686090A JP2732931B2 JP 2732931 B2 JP2732931 B2 JP 2732931B2 JP 12686090 A JP12686090 A JP 12686090A JP 12686090 A JP12686090 A JP 12686090A JP 2732931 B2 JP2732931 B2 JP 2732931B2
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Description
【発明の詳細な説明】 概要 光ファイバ増幅器に関し、 ポンピング光のエネルギーを効率良くErの励起に寄与
させることのできる光ファイバ増幅器を提供することを
目的とし、 YbとErをドープした光ファイバに波長0.8μｍ以上0.9
8μｍ以下のポンピング光を入射してYbを励起し、該Yb
から放射される光をErに吸収させることによりErを励起
し、1.55μｍ帯の信号光を該光ファイバに入射させるこ
とにより信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器におい
て、前記光ファイバの両端部にその間隔が0.98μｍの光
に対する共振器長となるように0.98μｍ帯反射フィルタ
を設け、0.98μｍ帯でレーザ発振させるように構成す
る。
させることのできる光ファイバ増幅器を提供することを
目的とし、 YbとErをドープした光ファイバに波長0.8μｍ以上0.9
8μｍ以下のポンピング光を入射してYbを励起し、該Yb
から放射される光をErに吸収させることによりErを励起
し、1.55μｍ帯の信号光を該光ファイバに入射させるこ
とにより信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器におい
て、前記光ファイバの両端部にその間隔が0.98μｍの光
に対する共振器長となるように0.98μｍ帯反射フィルタ
を設け、0.98μｍ帯でレーザ発振させるように構成す
る。
産業上の利用分野 本発明は希土類元素をドープした希土類ドープ光ファ
イバに信号光とポンピング光（励起光）を入射すること
により、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関す
る。
イバに信号光とポンピング光（励起光）を入射すること
により、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関す
る。
現在実用化されている光ファイバ通信システムにおい
ては、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償する
ために、一定距離毎に中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り
出すという構成をとっている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。
ては、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償する
ために、一定距離毎に中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り
出すという構成をとっている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。
そこで、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛
んに進められており、研究の対象とされている光増幅器
を大別すると、希土類元素（Er,Nd,Yb等）をドープし
た光ファイバとポンピング光を組み合わせたもの、希
土類元素をドープした半導体レーザによるもの、光フ
ァイバ中の非線形効果を利用した誘導ラマン増幅器、誘
導ブリリュアン増幅器の３つがある。
んに進められており、研究の対象とされている光増幅器
を大別すると、希土類元素（Er,Nd,Yb等）をドープし
た光ファイバとポンピング光を組み合わせたもの、希
土類元素をドープした半導体レーザによるもの、光フ
ァイバ中の非線形効果を利用した誘導ラマン増幅器、誘
導ブリリュアン増幅器の３つがある。
このうちの希土類ドープ光ファイバとポンピング光
を組み合わせた光増幅器は、偏波依存性がないこと、低
雑音であること、伝送路との結合損失が小さいといった
優れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝
送中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能
にすると期待されている。
を組み合わせた光増幅器は、偏波依存性がないこと、低
雑音であること、伝送路との結合損失が小さいといった
優れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝
送中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能
にすると期待されている。
従来の技術 第４図に希土類ドープ光ファイバによる光増幅の原理
を示す。２はコア４及びクラッド６から構成された光フ
ァイバであり、コア４中にエルビウム（Er）がドープさ
れている。このようなErドープ光ファイバ２にポンピン
グ光（励起光）が入射されると、Er原子が高いエネルギ
ー準位に励起される。このように高いエネルギー準位に
励起された光ファイバ２中のEr原子に励起されたエネル
ギーと等しいエネルギーを有する信号光が入ってくる
と、Er原子が基底準位に急激に遷移して光の誘導放出を
生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿って次第に大き
くなり信号光の増幅が行われる。
を示す。２はコア４及びクラッド６から構成された光フ
ァイバであり、コア４中にエルビウム（Er）がドープさ
れている。このようなErドープ光ファイバ２にポンピン
グ光（励起光）が入射されると、Er原子が高いエネルギ
ー準位に励起される。このように高いエネルギー準位に
励起された光ファイバ２中のEr原子に励起されたエネル
ギーと等しいエネルギーを有する信号光が入ってくる
と、Er原子が基底準位に急激に遷移して光の誘導放出を
生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿って次第に大き
くなり信号光の増幅が行われる。
Erドープ光ファイバ増幅器のポンピング光としては、
従来入手が容易であるという理由により波長1.48μｍの
半導体レーザが用いられていた。しかし、波長1.48μｍ
の光は伝送される波長1.55μｍ帯の信号光に近いため、
増幅率を余り大きくとることはできない。そこで、Erド
ープ光ファイバの吸収が1.55μｍ帯に加えて0.98μｍ帯
でも起こることに着目し、この波長のポンピング光によ
り1.55μｍ帯の信号光を増幅しようとする研究がなされ
ている。しかし、0.98μｍ帯のレーザ光を発振する適当
な光源がないために、0.83μｍのレーザ光を発振する半
導体レーザをポンピング光源として使用して、次のよう
な方法で1.55μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅
器が提案されている。
従来入手が容易であるという理由により波長1.48μｍの
半導体レーザが用いられていた。しかし、波長1.48μｍ
の光は伝送される波長1.55μｍ帯の信号光に近いため、
増幅率を余り大きくとることはできない。そこで、Erド
ープ光ファイバの吸収が1.55μｍ帯に加えて0.98μｍ帯
でも起こることに着目し、この波長のポンピング光によ
り1.55μｍ帯の信号光を増幅しようとする研究がなされ
ている。しかし、0.98μｍ帯のレーザ光を発振する適当
な光源がないために、0.83μｍのレーザ光を発振する半
導体レーザをポンピング光源として使用して、次のよう
な方法で1.55μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅
器が提案されている。
即ち、イッテルビウム（Yb）をドープしたYbドープ光
ファイバとエルビウム（Er）をドープしたErドープ光フ
ァイバをスプライシング接続するか、又は光ファイバの
コア中にYbとErを同時にドープした光ファイバを使用し
て、波長0.83μｍのレーザ光でYbを励起し、その蛍光を
Erに吸収させてErを励起状態とする。このようにEr原子
が励起状態となった光ファイバに波長1.55μｍ帯の信号
光が入射されると、同一波長の光が誘導放出され、信号
光を直接増幅することができる。
ファイバとエルビウム（Er）をドープしたErドープ光フ
ァイバをスプライシング接続するか、又は光ファイバの
コア中にYbとErを同時にドープした光ファイバを使用し
て、波長0.83μｍのレーザ光でYbを励起し、その蛍光を
Erに吸収させてErを励起状態とする。このようにEr原子
が励起状態となった光ファイバに波長1.55μｍ帯の信号
光が入射されると、同一波長の光が誘導放出され、信号
光を直接増幅することができる。
発明が解決しようとする課題 しかし従来方法では、0.83μｍのレーザ光でYbを励起
して生じる蛍光をErに吸収させてErを励起させている
が、Ybを励起して生じる蛍光は0.98μｍ帯のみでなく他
の波長の光も含んでいるため、Erに吸収されない波長の
光は無駄になり、Ybを励起させるポンピング光のエネル
ギーが有効に活用されていなかったという問題があっ
た。
して生じる蛍光をErに吸収させてErを励起させている
が、Ybを励起して生じる蛍光は0.98μｍ帯のみでなく他
の波長の光も含んでいるため、Erに吸収されない波長の
光は無駄になり、Ybを励起させるポンピング光のエネル
ギーが有効に活用されていなかったという問題があっ
た。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、ポンピング光のエネルギーを
効率良くErの励起に寄与させることのできる光ファイバ
増幅器を提供することである。
その目的とするところは、ポンピング光のエネルギーを
効率良くErの励起に寄与させることのできる光ファイバ
増幅器を提供することである。
課題を解決するための手段 上述した課題を解決するために、本発明は、YbとErを
ドープした光ファイバに波長0.8μｍ以上0.98μｍ以下
のポンピング光を入射してYbを励起し、該Ybから放射さ
れる光をErに吸収させることによりErを励起し、1.55μ
ｍ帯の信号光を該光ファイバに入射させることにより信
号光を直接増幅する光ファイバ増幅器において、前記光
ファイバの両端部にその間隔が0.98μｍの光に対する共
振器長となるように0.98μｍ帯反射フィルタを設け、0.
98μｍ帯でレーザ発振させるようにしたことを特徴とす
る。
ドープした光ファイバに波長0.8μｍ以上0.98μｍ以下
のポンピング光を入射してYbを励起し、該Ybから放射さ
れる光をErに吸収させることによりErを励起し、1.55μ
ｍ帯の信号光を該光ファイバに入射させることにより信
号光を直接増幅する光ファイバ増幅器において、前記光
ファイバの両端部にその間隔が0.98μｍの光に対する共
振器長となるように0.98μｍ帯反射フィルタを設け、0.
98μｍ帯でレーザ発振させるようにしたことを特徴とす
る。
作用 YbとErをドープした光ファイバの両端部にその間隔が
0.98μｍの光に対する共振器長となるように0.98μｍ帯
反射フィルタを設けたことにより、Ybを励起するポンピ
ング光のエネルギーの大半をレーザ発振により0.98μｍ
帯に変換することができ、この光によりErを効率良く励
起することができる。
0.98μｍの光に対する共振器長となるように0.98μｍ帯
反射フィルタを設けたことにより、Ybを励起するポンピ
ング光のエネルギーの大半をレーザ発振により0.98μｍ
帯に変換することができ、この光によりErを効率良く励
起することができる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明実施例の全体構成図である。Ybをコア
中にドープしたYbドープ光ファイバ10とErをコア中にド
ープしたErドープ光ファイバ12は符号13でスプライシン
グ接続されている。Ybドープ光ファイバ10の上流側端部
及びErドープ光ファイバ12の下流側端部には0.98μｍ帯
反射フィルタ14,16がそれぞれ挿入されており、両フィ
ルタの間の距離は0.98μｍの光に対する共振器長に設定
されている。18は入射側光ファイバであり、光アイソレ
ータ26が挿入されている。20は半導体レーザ（LD）から
構成されるポンピング光源（励起光源）であり、波長0.
83μｍのポンピング光（励起光）を出射する。入射側光
ファイバ18を伝送されてきた波長1.55μｍ帯の信号光と
ポンピング光源20からの波長0.83μｍのポンピング光が
合分波器22により合波される。Erドープ光ファイバ12に
は出射側光ファイバ24が接続されており、この出射側光
ファイバ24には光アイソレータ28が挿入されている。
中にドープしたYbドープ光ファイバ10とErをコア中にド
ープしたErドープ光ファイバ12は符号13でスプライシン
グ接続されている。Ybドープ光ファイバ10の上流側端部
及びErドープ光ファイバ12の下流側端部には0.98μｍ帯
反射フィルタ14,16がそれぞれ挿入されており、両フィ
ルタの間の距離は0.98μｍの光に対する共振器長に設定
されている。18は入射側光ファイバであり、光アイソレ
ータ26が挿入されている。20は半導体レーザ（LD）から
構成されるポンピング光源（励起光源）であり、波長0.
83μｍのポンピング光（励起光）を出射する。入射側光
ファイバ18を伝送されてきた波長1.55μｍ帯の信号光と
ポンピング光源20からの波長0.83μｍのポンピング光が
合分波器22により合波される。Erドープ光ファイバ12に
は出射側光ファイバ24が接続されており、この出射側光
ファイバ24には光アイソレータ28が挿入されている。
然して、スプライシング接続されたYbドープ光ファイ
バ10及びErドープ光ファイバ12には、ポンピング光源20
から波長0.83μｍのポンピング光が合分波器22を介して
入射される。第２図のエネルギー準位図に示すように、
Ybドープ光ファイバ10に0.83μｍのポンピング光が入射
されると、Yb原子が0.83μｍのエネルギー準位に励起さ
れるが、このエネルギー準位は不安定なため波長0.98μ
ｍを含む蛍光を発生して低いエネルギー準位に遷移す
る。この蛍光のうち波長0.98μｍ帯の光は0.98μｍ帯反
射フィルタ14,16から構成されたレーザ共振器により増
幅されてレーザ発振を起こし、Erドープ光ファイバ12に
入射される。このレーザ光はEr原子に吸収されてEr原子
を0.98μｍのエネルギー準位に励起するが、このエネル
ギー準位は不安定なため1.55μｍのエネルギー準位に直
ちに遷移して、この準位のEr原子が増加して基底準位と
の間で反転分布となる。
バ10及びErドープ光ファイバ12には、ポンピング光源20
から波長0.83μｍのポンピング光が合分波器22を介して
入射される。第２図のエネルギー準位図に示すように、
Ybドープ光ファイバ10に0.83μｍのポンピング光が入射
されると、Yb原子が0.83μｍのエネルギー準位に励起さ
れるが、このエネルギー準位は不安定なため波長0.98μ
ｍを含む蛍光を発生して低いエネルギー準位に遷移す
る。この蛍光のうち波長0.98μｍ帯の光は0.98μｍ帯反
射フィルタ14,16から構成されたレーザ共振器により増
幅されてレーザ発振を起こし、Erドープ光ファイバ12に
入射される。このレーザ光はEr原子に吸収されてEr原子
を0.98μｍのエネルギー準位に励起するが、このエネル
ギー準位は不安定なため1.55μｍのエネルギー準位に直
ちに遷移して、この準位のEr原子が増加して基底準位と
の間で反転分布となる。
このような状態のところに、光アイソレータ26、合分
波器22、フィルタ14及びYbドープ光ファイバ10を介して
Erドープ光ファイバ12内に波長1.55μｍ帯の信号光が入
射されると、この信号光はErドープ光ファイバ12に沿っ
て次第に増幅され、フィルタ16及び光アイソレータ28を
介して出射側光ファイバ24に出射される。
波器22、フィルタ14及びYbドープ光ファイバ10を介して
Erドープ光ファイバ12内に波長1.55μｍ帯の信号光が入
射されると、この信号光はErドープ光ファイバ12に沿っ
て次第に増幅され、フィルタ16及び光アイソレータ28を
介して出射側光ファイバ24に出射される。
このように本実施例では、ポンピング光源20から出射
された波長0.83μｍのポンピング光をレーザ発振により
効率的に波長0.98μｍの光に変換することができるた
め、ポンピング光源20から出射された波長0.83μｍのポ
ンピング光のエネルギーの効率的利用を図ることができ
る。
された波長0.83μｍのポンピング光をレーザ発振により
効率的に波長0.98μｍの光に変換することができるた
め、ポンピング光源20から出射された波長0.83μｍのポ
ンピング光のエネルギーの効率的利用を図ることができ
る。
第３図は本発明の他の実施例の全体構成図を示してい
る。本実施例では光ファイバのコア内にYbとErを同時に
ドープしたドープ光ファイバ30を用い、ドープ光ファイ
バ30の両端部に両者間の距離が波長0.98μｍの光に対す
る共振器長となるように設定された0.98μｍ帯反射フィ
ルタ14,16を挿入している。本実施例の他の構成は第１
図に示した実施例の構成と同様であるためその説明を省
略する。
る。本実施例では光ファイバのコア内にYbとErを同時に
ドープしたドープ光ファイバ30を用い、ドープ光ファイ
バ30の両端部に両者間の距離が波長0.98μｍの光に対す
る共振器長となるように設定された0.98μｍ帯反射フィ
ルタ14,16を挿入している。本実施例の他の構成は第１
図に示した実施例の構成と同様であるためその説明を省
略する。
発明の効果 本発明は以上詳述したように、レーザ発振によりYbを
励起するポンピング光のエネルギーの大半を0.98μｍ帯
に変換して、Erの励起に寄与させることができるため、
効率の良い光ファイバ増幅器を得ることができる。
励起するポンピング光のエネルギーの大半を0.98μｍ帯
に変換して、Erの励起に寄与させることができるため、
効率の良い光ファイバ増幅器を得ることができる。
第１図は本発明実施例の全体構成図、 第２図はエネルギー準位図、 第３図は本発明の他の実施例の構成図、 第４図は希土類ドープ光ファイバによる光増幅の原理を
示す模式図である。 10…Ybドープ光ファイバ、12…Erドープ光ファイバ、1
4,16…0.98μｍ帯反射フィルタ、20…ポンピング光源、
22…合分波器。
示す模式図である。 10…Ybドープ光ファイバ、12…Erドープ光ファイバ、1
4,16…0.98μｍ帯反射フィルタ、20…ポンピング光源、
22…合分波器。
Claims (2)
- 【請求項１】YbとErをドープした光ファイバ（10,12,3
0）に波長0.8μｍ以上0.98μｍ以下のポンピング光を入
射してYbを励起し、該Ybから放射される光をErに吸収さ
せることによりErを励起し、1.55μｍ帯の信号光を該光
ファイバ（10,12,30）に入射させることにより信号光を
直接増幅する光ファイバ増幅器において、 前記光ファイバ（10,12,30）の両端部にその間隔が0.98
μｍの光に対する共振器長となるように0.98μｍ帯反射
フィルタ（14,16）を設け、 0.98μｍ帯でレーザ発振させるようにしたことを特徴と
する光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】前記光ファイバ（10,12,30）はYbをドープ
したYbドープファイバ（10）とErをドープしたErドープ
ファイバ（12）をスプライシング接続して構成し、Ybド
ープファイバ（10）を上流側に配置してポンピング光及
び信号光を入射させるようにしたことを特徴とする光フ
ァイバ増幅器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12686090A JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
| CA002042697A CA2042697C (en) | 1990-05-18 | 1991-05-15 | Fiber optic amplifier |
| DE69121768T DE69121768T2 (de) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Faseroptischer Verstärker |
| US07/701,868 US5140598A (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
| EP91108049A EP0457349B1 (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12686090A JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422927A JPH0422927A (ja) | 1992-01-27 |
| JP2732931B2 true JP2732931B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14945632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12686090A Expired - Fee Related JP2732931B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732931B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797138B2 (ja) * | 1993-03-26 | 1995-10-18 | 日本電気株式会社 | レーザ測距装置 |
| JP3621220B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2005-02-16 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び光導波構造 |
| KR100319739B1 (ko) * | 1998-11-19 | 2002-02-19 | 오길록 | 적외선파장대형광방출의효율을향상시키기위한크롬이온및이터븀이온함유복합광재료및이의사용방법 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP12686090A patent/JP2732931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422927A (ja) | 1992-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |