JP2795544B2 - Fiber type optical amplifier - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光励起により光増幅作用
を示す希土類元素イオンがド−プされた光ファイバを用
いたファイバ形光増幅装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber type optical amplifying apparatus using an optical fiber doped with rare earth element ions exhibiting an optical amplifying action by optical excitation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、石英系光ファイバのコア内にＥｒ
やＮｄ等の希土類元素イオンを混入させて、これらのイ
オンの光励起時における光増幅作用を利用した光ファイ
バの研究が盛んに行なわれている。例えば、Ｅｒイオン
を数１０〜１００ｐｐｍ程度混入された石英系単一モ−
ド光ファイバ（Ｅｒド−プファイアバ）中に、励起光源
（例えば半導体レ−ザ）から発生される波長１４５０ｎ
ｍ〜１５４０ｎｍの励起光を光合波器を通して入力する
と、１５３０ｎｍ〜１６５０ｎｍの信号光を増幅するこ
とができる。2. Description of the Related Art In recent years, the core of a silica-based optical fiber has Er
Research on optical fibers using a light amplification effect at the time of photoexcitation of these ions by mixing ions of rare earth elements such as N and Nd has been actively conducted. For example, a quartz-based single mode mixed with several tens to 100 ppm of Er ions
Wavelength 1450 n generated from an excitation light source (for example, a semiconductor laser) in a doped optical fiber (Er dope fire bar).
When pump light of m to 1540 nm is input through an optical multiplexer, signal light of 1530 to 1650 nm can be amplified.

【０００３】Ｅｒド−プファイバの場合は励起光の波長
が９８０ｎｍ近傍でも有望である。また、光増幅作用は
Ｅｒ以外の他の希土類元素や遷移金属を混入させたファ
イバでも発現が可能である。[0003] In the case of Er-doped fiber, even if the wavelength of the pump light is near 980 nm, it is promising. Further, the optical amplification effect can be exerted even in a fiber mixed with a rare earth element or transition metal other than Er.

【０００４】この光ファイバは図４のように他の光学部
材と組合わせてファイバ型光増幅装置とすることができ
る。図４に示すファイバ形光増幅装置は半導体レ−ザ等
の励起用光源１１から送り出される励起光と、入力端子
１２から光ファイバ１３に入力される信号光とが光ファ
イバカプラ１４により合波されて希土類元素イオンがド
−プされている光ファイバ１５に導かれ、同希土類元素
イオンが励起光により光学的に励起されて前記信号光が
増幅されるようにしてある。図４において１６は光アイ
ソレ−タ、１７は出力端子である。この光アイソレ−タ
１６と光ファイバ１５とは接続点Ｏにおいて融着接続ま
たはコネクタ接続されている。This optical fiber can be combined with other optical members to form a fiber-type optical amplifier as shown in FIG. In the fiber type optical amplifying device shown in FIG. 4, an excitation light sent from an excitation light source 11 such as a semiconductor laser and a signal light input from an input terminal 12 to an optical fiber 13 are multiplexed by an optical fiber coupler 14. The rare earth element ions are guided to the doped optical fiber 15, and the rare earth element ions are optically excited by the excitation light to amplify the signal light. In FIG. 4, 16 is an optical isolator, and 17 is an output terminal. The optical isolator 16 and the optical fiber 15 are fused or connected at a connection point O.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、励起光
用光源は経時劣化により励起光の出力が低下したり、損
傷により励起光が全く出力されなくなったりすることが
ある。このような場合は光ファイバ内での希土類元素イ
オンの励起が不十分になったり、全く励起されなかった
りするので光ファイバの光増幅も不十分になる。However, the pumping light source may decrease the output of the pumping light due to deterioration with time, or may not output the pumping light at all due to damage. In such a case, the rare earth element ions in the optical fiber are not sufficiently excited or not excited at all, so that the optical amplification of the optical fiber is also insufficient.

【０００６】[0006]

【発明の目的】本発明の目的は、励起光用光源を二以上
設けて、ずれかの励起光用光源が正常動作しなくなって
も、光ファイアの希土類元素を励起するのに十分なレベ
ルの励起光が得られるようにしたファイバ形光増幅装置
を実現することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide two or more excitation light sources so that even if one of the excitation light sources does not operate normally, a level sufficient to excite the rare earth element of the optical fire is obtained. An object of the present invention is to realize a fiber-type optical amplifying device capable of obtaining pump light.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のファイバ形光増
幅装置は希土類元素イオンがド−プされた光ファイバ１
（図２）を図１に示すように二以上設け、同希土類元素
イオンを励起して光ファイバ１に供給される信号光ａを
増幅する励起光を発生する励起用光源２を二以上設け、
夫々の励起用光源２からの励起光を一つのファイバカプ
ラ５に入力し、同ファイバカプラ５において入力された
全励起光を出力数ｎで等分（例えば入力数が８、分配さ
れる光ファイバ１が８本：出力数が８の場合は８／８）
して各光ファイバ１に分配し、前記二以上の光ファイバ
１のうちいずれか一つの光ファイバ１からの出力光レベ
ルを一つのモニタ用光検出部３でモニタし、そのモニタ
結果に応じて一つの制御部４により各励起用光源２に供
給する駆動電流を制御して、励起用光源２から出力され
る励起光のレベルを制御すると共に光ファイバ１からの
出力光レベルを安定化させるようにしたものである。According to the present invention, there is provided a fiber type optical amplifier comprising an optical fiber doped with rare earth element ions.
As shown in FIG. 1, two or more excitation light sources 2 for generating the excitation light for exciting the rare earth element ions and amplifying the signal light a supplied to the optical fiber 1 are provided, as shown in FIG.
The pumping light from each pumping light source 2 is input to one fiber coupler 5, and the total pumping light input in the fiber coupler 5 is equally divided by the number of outputs n (for example, the number of inputs is 8, the distributed optical fiber 8 for 1: 8/8 when the number of outputs is 8)
And distributed to each optical fiber 1, the output light level from any one of the two or more optical fibers 1 is monitored by one monitoring light detection unit 3, and according to the monitoring result. One control unit 4 controls the drive current supplied to each excitation light source 2 to control the level of the excitation light output from the excitation light source 2 and to stabilize the output light level from the optical fiber 1. It was made.

【０００８】[0008]

【作用】本発明のファイバ形光増幅装置では、二以上の
励起用光源２からの励起光が一つのファイバカプラ５に
より出力数ｎで等分されて各光ファイバ１に分配される
ので、いずれかの励起用光源２から出力される励起光レ
ベルが所定値以下になっても、他のいくつかの励起用光
源２から入力される全励起光が出力数ｎで等分されて夫
々の光ファイバ１に分配されるので、夫々の光ファイバ
１に分配される励起光レベルはそれほど低下しない。ち
なみに、ファイバカプラ５に入力される励起光の入力数
（励起用光源２の数）が８つで、ファイバカプラ５から
励起光が分配される光ファイバ１の本数が８本の場合、
各光ファイバ１に分配される励起光エネルギ−は、正常
時は８／８であるが、いずれか一つの励起用光源２が正
常動作しなくなったときは（８−１）／８となるだけで
あるため、夫々の光ファイバ１に分配される励起光レベ
ルはそれほど低下しない。また、レベル低下した分は他
の励起用光源２により均等に負担されるので、個々の励
起用光源２の負担もさほど大きくはならない。しかも、
モニタ用光検出部３でのモニタ結果に応じて、励起用光
源２から出力される励起光レベルが一定になるように自
動利得制御（ＡＧＣ）されて、元の励起光レベルに戻る
ので、前記した他の励起用光源２の負担は一時的であ
り、その負担がすぐ解消される。In the fiber type optical amplifier of the present invention, the excitation light from two or more excitation light sources 2 is equally divided by the output number n by one fiber coupler 5 and distributed to each optical fiber 1. Even if the level of the pumping light output from one of the pumping light sources 2 falls below a predetermined value, all the pumping lights input from some of the other pumping light sources 2 are equally divided by the number of outputs n and each light is output. Since the light is distributed to the fibers 1, the level of the pump light distributed to each optical fiber 1 does not decrease so much. Incidentally, when the number of inputs of the pumping light (the number of the pumping light sources 2) input to the fiber coupler 5 is eight and the number of the optical fibers 1 to which the pumping light is distributed from the fiber coupler 5 is eight,
The excitation light energy distributed to each optical fiber 1 is 8/8 during normal operation, but only (8-1) / 8 when any one of the excitation light sources 2 does not operate normally. Therefore, the level of the pumping light distributed to each optical fiber 1 does not decrease so much. Further, since the reduced level is equally borne by the other excitation light sources 2, the load on each of the excitation light sources 2 is not so large. Moreover,
Automatic gain control (AGC) is performed so that the level of the pumping light output from the pumping light source 2 becomes constant in accordance with the result of monitoring by the monitoring light detection unit 3, and returns to the original pumping light level. The burden on the other excitation light source 2 is temporary, and the burden is immediately eliminated.

【０００９】[0009]

【実施例】本発明のファイバ形光増幅装置の一実施例を
示す図１において、１は光ファイバ、２は励起用光源、
３はモニタ用光検出部、４は制御部、５はファイバカプ
ラである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1 showing one embodiment of a fiber type optical amplifier of the present invention, reference numeral 1 denotes an optical fiber, 2 denotes a pumping light source,
Reference numeral 3 denotes a monitor light detection unit, 4 denotes a control unit, and 5 denotes a fiber coupler.

【００１０】前記光ファイバ１にはＥｒやＮｄ等の希土
類元素イオンを混入させたもの、例えばＥｒイオンが５
３０ｐｐｍ添加された単一モ−ドファイバが使用され
る。前記励起用光源２には例えば発振波長が１４７０〜
１４８０ｎｍの半導体レ−ザが用いられる。The optical fiber 1 contains a mixture of rare earth element ions such as Er and Nd, for example, 5 Er ions.
A single mode fiber doped with 30 ppm is used. The excitation light source 2 has, for example, an oscillation wavelength of 1470 to
A 1480 nm semiconductor laser is used.

【００１１】前記ファイバカプラ５は二以上の励起用光
源２から入力された総励起光を、出力数ｎで等分したレ
ベルの励起光を各光ファイバ１に分配するものである。
このファイバカプラ５には例えば図３に示すようなツリ
−・スタ−カプラが使用される。このファイバカプラ５
は８つの入力端１〜８から入力される励起光が、三段接
続されている各分配器６のうち、前段の分配器６から後
段の分配器６に順次分配されて三段目の全ての分配器６
から同じレベルの励起光が出力されるようにしたもので
ある。同ファイバカプラ５の各出力端は図２に示すよう
に、偏波カプラ−又はメカニカルスイッチ等の光合波器
２１により各光ファイバ１の入力側に結合されて、ファ
イバカプラ５から出力される励起光が夫々の光ファイバ
１に伝送されるようにしてある。The fiber coupler 5 distributes pump light at a level obtained by equally dividing the total pump light input from the two or more pump light sources 2 by the number of outputs n to each optical fiber 1.
As the fiber coupler 5, for example, a tree star coupler as shown in FIG. 3 is used. This fiber coupler 5
The pump light input from the eight input terminals 1 to 8 is sequentially distributed from the former-stage distributor 6 to the latter-stage distributor 6 among the three-stage connected distributors 6, and all of the third-stage Distributor 6
Are designed to output the same level of excitation light. Each output end of the fiber coupler 5 is coupled to the input side of each optical fiber 1 by an optical multiplexer 21 such as a polarization coupler or a mechanical switch as shown in FIG. Light is transmitted to each optical fiber 1.

【００１２】前記モニタ用光検出部３は光ファイバ１の
出力光の一部を取り出してそのレベルを検出するための
ものであり、それには例えばファトダイオ−ドＰＤが使
用される。このモニタ用光検出部３は図２に示すように
光分波器２２により光ファイバ１に接続されて、同光フ
ァイバ１の出力光ｂの一部を取り出すことができるよう
にしてある。The monitoring light detecting section 3 is for taking out a part of the output light of the optical fiber 1 and detecting its level, and for example, a fat diode PD is used. The monitoring light detector 3 is connected to the optical fiber 1 by an optical demultiplexer 22, as shown in FIG. 2, so that a part of the output light b of the optical fiber 1 can be extracted.

【００１３】前記制御部４はモニタ用光検出部３におけ
るモニタ結果に応じて、二以上の励起用光源２の夫々に
供給する駆動電流を制御して、励起用光源２から出力さ
れる励起光のレベルを制御し、ひいては光ファイバ１に
おける光増幅を制御して、同光ファイバ１から出力され
る光出力ｂのレベルを安定化するものである。The control section 4 controls the drive current supplied to each of the two or more excitation light sources 2 in accordance with the monitoring result of the monitoring light detection section 3 so that the excitation light output from the excitation light source 2 is controlled. Of the optical fiber 1, thereby controlling the optical amplification in the optical fiber 1 to stabilize the level of the optical output b output from the optical fiber 1.

【００１４】[0014]

【発明の効果】本発明のファイバ形光増幅装置では次の
ような効果がある。 ．いずれかの励起用光源２が正常動作しなくなっても
各光ファイバ１に伝送される励起光のレベルは安定す
る。 ．いずれかの励起用光源２が正常動作しなくなってレ
ベル低下しても、その低下分が他の励起用光源２により
均等に負担されるので、個々の励起用光源２の負担はさ
ほど大きくない。 ．励起用光源２から出力される励起光のレベルが一定
になるように自動利得制御されるので、他の励起用光源
２の負担は一時的であり、その負担もすぐ解消される。 ．光ファイバ１、励起用光源２が二以上あっても、モ
ニタ用光検出部３、制御部４は一つですむため経済的で
ある。The fiber type optical amplifier of the present invention has the following effects. . Even if any of the excitation light sources 2 does not operate normally, the level of the excitation light transmitted to each optical fiber 1 is stabilized. . Even if one of the excitation light sources 2 does not operate normally and the level is reduced, the reduction is equally borne by the other excitation light sources 2, so that the load on the individual excitation light sources 2 is not so large. . Since the automatic gain control is performed so that the level of the pumping light output from the pumping light source 2 becomes constant, the load on the other pumping light sources 2 is temporary, and the load is immediately eliminated. . Even if there are two or more optical fibers 1 and two or more excitation light sources 2, only one monitoring light detection unit 3 and one control unit 4 are required, which is economical.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明のファイバ形光増幅装置の一実施例を示
す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a fiber type optical amplifying device of the present invention.

【図２】本発明のファイバ形光増幅装置における光ファ
イバとファイバカプラとモニタ用光検出部との結合状態
を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a coupling state of an optical fiber, a fiber coupler, and a monitoring light detection unit in the fiber optical amplifier of the present invention.

【図３】本発明のファイバ形光増幅装置に使用されるフ
ァイバカプラの一例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a fiber coupler used in the fiber optical amplifier of the present invention.

【図４】従来のファイバ形光増幅装置の一例を示す説明
図。FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a conventional fiber-type optical amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光ファイバ ２ 励起用光源 ３ モニタ用光検出部 ４ 制御部 ５ ファイバカプラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 2 Light source for excitation 3 Light detection part for monitoring 4 Control part 5 Fiber coupler

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 希土類元素イオンがド−プされた光ファ
イバ１を二以上設け、同希土類元素イオンを励起して光
ファイバ１に供給される信号光ａを増幅する励起光を発
生する励起用光源２を二以上設け、夫々の励起用光源２
からの励起光を一つのファイバカプラ５に入力し、同フ
ァイバカプラ５において入力された全励起光を出力数ｎ
で等分して二以上の各光ファイバ１に分配し、前記二以
上の光ファイバ１のうちいずれか一つの光ファイバ１か
らの出力光レベルを一つのモニタ用光検出部３でモニタ
し、そのモニタ結果に応じて一つの制御部４により各励
起用光源２に供給する駆動電流を制御して、励起用光源
２から出力される励起光のレベルを制御すると共に光フ
ァイバ１からの出力光レベルを安定化させるようにした
ことを特徴とするファイバ形光増幅装置。1. An optical fiber 1 doped with rare-earth element ions, two or more of which are provided to excite the rare-earth element ions to generate excitation light for amplifying signal light a supplied to the optical fiber 1. Two or more light sources 2 are provided, and each excitation light source 2
Is input to one fiber coupler 5 and the total number of outputs is n
The output light level from any one of the two or more optical fibers 1 is monitored by one monitoring light detection unit 3 and divided into two or more optical fibers 1. The drive current supplied to each excitation light source 2 is controlled by one control unit 4 according to the monitoring result to control the level of the excitation light output from the excitation light source 2 and the output light from the optical fiber 1. A fiber type optical amplifying device characterized in that the level is stabilized.