JP2910660B2 - 光増幅方法および光増幅器 - Google Patents
光増幅方法および光増幅器Info
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅媒体を励起
しその誘導放出により信号光を増幅する光増幅方法と光
増幅器に関し、特に、光サージの発生を抑制し光部品の
損傷を防ぐ光増幅方法、および光増幅器に関する。
しその誘導放出により信号光を増幅する光増幅方法と光
増幅器に関し、特に、光サージの発生を抑制し光部品の
損傷を防ぐ光増幅方法、および光増幅器に関する。
【０００１】
【従来の技術】近年、光ファイバ中に希土類元素を添加
し、励起光によりこの希土類元素を励起させ、その誘導
放出によって信号光を増幅する光増幅器が開発され、実
用化されようとしている。図９に従来のエルビウム添加
光ファイバ増幅器の構成例を示す。レーザダイオードを
用いた励起光源４からの励起光を波長多重カプラ２を介
して、光増幅媒体１であるエルビウムを添加した光ファ
イバに導入している。励起光は光増幅媒体１中のエルビ
ウムを励起させ、励起したエルビウムの誘導放出により
信号光が増幅される。この光中継器の信号光出力側に
は、増幅された信号光が他の装置や光ファイバから反射
して戻ってくるのを防ぐため光アイソレータ３が設けら
れている。
し、励起光によりこの希土類元素を励起させ、その誘導
放出によって信号光を増幅する光増幅器が開発され、実
用化されようとしている。図９に従来のエルビウム添加
光ファイバ増幅器の構成例を示す。レーザダイオードを
用いた励起光源４からの励起光を波長多重カプラ２を介
して、光増幅媒体１であるエルビウムを添加した光ファ
イバに導入している。励起光は光増幅媒体１中のエルビ
ウムを励起させ、励起したエルビウムの誘導放出により
信号光が増幅される。この光中継器の信号光出力側に
は、増幅された信号光が他の装置や光ファイバから反射
して戻ってくるのを防ぐため光アイソレータ３が設けら
れている。
【０００２】エルビウム添加光ファイバ増幅器の場合、
信号光の波長は１．５５ミクロン帯であり、励起光の波
長は０．９８ミクロン帯または１．４８ミクロン帯であ
る。
信号光の波長は１．５５ミクロン帯であり、励起光の波
長は０．９８ミクロン帯または１．４８ミクロン帯であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】誘導放出により信号光
を増幅する光増幅器は、信号光が入射している状態では
励起光により蓄えられるエネルギーと誘導放出により信
号光を増幅するために消費されるエネルギーとがつりあ
って平衡状態にある。しかし、信号光が入射しない状態
（無信号状態）になると、エネルギーが消費されず上記
平衡状態の場合に比べてはるかに大きなエネルギーが光
増幅媒体に蓄えられる。
を増幅する光増幅器は、信号光が入射している状態では
励起光により蓄えられるエネルギーと誘導放出により信
号光を増幅するために消費されるエネルギーとがつりあ
って平衡状態にある。しかし、信号光が入射しない状態
（無信号状態）になると、エネルギーが消費されず上記
平衡状態の場合に比べてはるかに大きなエネルギーが光
増幅媒体に蓄えられる。
【０００４】このような無信号状態の光増幅媒体に再び
信号光が入射すると、蓄積されていた大きなエネルギー
が一度に誘導放出に使われるため、エネルギー分布が平
衡状態に達するまでの間光増幅媒体から大きなパワーの
信号光が出力する。この大パワーの光はパルス形状をし
ており、光サージと呼ばれる。この光サージは高エネル
ギーを有しており、光増幅器を構成する光部品や出力側
に接続される各種装置に損傷を与える原因となる。
信号光が入射すると、蓄積されていた大きなエネルギー
が一度に誘導放出に使われるため、エネルギー分布が平
衡状態に達するまでの間光増幅媒体から大きなパワーの
信号光が出力する。この大パワーの光はパルス形状をし
ており、光サージと呼ばれる。この光サージは高エネル
ギーを有しており、光増幅器を構成する光部品や出力側
に接続される各種装置に損傷を与える原因となる。
【０００５】光増幅器の高出力パワーによる光部品の損
傷を予防する方法として、特開平５ー６３６５３号公報
には出力パワーをモニタしてその出力パワーを低減する
制御を行う方法が開示されている。しかし、この方法で
は過渡的に発生する光サージを予防することはできな
い。
傷を予防する方法として、特開平５ー６３６５３号公報
には出力パワーをモニタしてその出力パワーを低減する
制御を行う方法が開示されている。しかし、この方法で
は過渡的に発生する光サージを予防することはできな
い。
【０００６】本発明の目的は、光サージの発生を抑制
し、光部品の損傷を防ぐことのできる光増幅方法、およ
び光増幅器を提供するものである。
し、光部品の損傷を防ぐことのできる光増幅方法、およ
び光増幅器を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
め、本発明の光増幅方法は、光増幅媒体において誘導放
出を生じさせる自然放出光を光増幅媒体へ導入する光増
幅方法であって、該光増幅媒体が自ら放出する自然放出
光を該光増幅媒体へ導入する方法である。
め、本発明の光増幅方法は、光増幅媒体において誘導放
出を生じさせる自然放出光を光増幅媒体へ導入する光増
幅方法であって、該光増幅媒体が自ら放出する自然放出
光を該光増幅媒体へ導入する方法である。
【０００８】この場合、光増幅媒体が自ら発生する自然
放出光を該光増幅媒体の自然放出光に対する利得より大
きく減衰させて当該光増幅媒体に導入することが望まし
い。また前記自然放出光は信号光と逆向きにまたは同じ
向きに光増幅媒体へ導入することができる。
放出光を該光増幅媒体の自然放出光に対する利得より大
きく減衰させて当該光増幅媒体に導入することが望まし
い。また前記自然放出光は信号光と逆向きにまたは同じ
向きに光増幅媒体へ導入することができる。
【０００９】光増幅媒体から発生した自然放出光は、光
増幅媒体の自然放出光に対する利得より大きく減衰させ
て、当該光増幅媒体に導入することができる。
増幅媒体の自然放出光に対する利得より大きく減衰させ
て、当該光増幅媒体に導入することができる。
【００１０】本発明の光増幅器は、光増幅媒体と、光増
幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光を光増幅
媒体に導入させる第１の光結合手段とを備え、前記光増
幅媒体が放出した自然放出光を分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された自然放出光を再び前記
光増幅媒体に導入させる第２の光結合手段とを備える。
幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光を光増幅
媒体に導入させる第１の光結合手段とを備え、前記光増
幅媒体が放出した自然放出光を分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された自然放出光を再び前記
光増幅媒体に導入させる第２の光結合手段とを備える。
【００１１】前記光増幅器は、光分岐手段を光増幅媒体
の信号光入力側に配置し、第２の光結合手段を光増幅媒
体の信号光出力側に配置することができ、また光分岐手
段を光増幅媒体の信号光出力側に配置し、第２の光結合
手段を光増幅媒体の信号光入力側に配置することができ
る。また光分岐手段から分岐された光が前記第２の光結
合手段に入力するまでの経路に信号光の波長帯域を減衰
させるフィルタを配置し、あるいは光減衰手段を配置す
ることができる。
の信号光入力側に配置し、第２の光結合手段を光増幅媒
体の信号光出力側に配置することができ、また光分岐手
段を光増幅媒体の信号光出力側に配置し、第２の光結合
手段を光増幅媒体の信号光入力側に配置することができ
る。また光分岐手段から分岐された光が前記第２の光結
合手段に入力するまでの経路に信号光の波長帯域を減衰
させるフィルタを配置し、あるいは光減衰手段を配置す
ることができる。
【００１２】本発明の他の増幅器は、光増幅媒体と、光
増幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光を光増
幅媒体に導入させる第１の光結合手段とを備えた光増幅
器であって、前記光増幅媒体の放出する自然放出光を分
岐し、かつ分岐した該自然放出光を再び前記光増幅媒体
に導入させる光合分波手段を備えている。前記光合分波
手段は光増幅媒体の信号光入力側または信号光出力側に
配置することができる。
増幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光を光増
幅媒体に導入させる第１の光結合手段とを備えた光増幅
器であって、前記光増幅媒体の放出する自然放出光を分
岐し、かつ分岐した該自然放出光を再び前記光増幅媒体
に導入させる光合分波手段を備えている。前記光合分波
手段は光増幅媒体の信号光入力側または信号光出力側に
配置することができる。
【００１３】具体的には、前記光合分波手段は前記光増
幅媒体の放出する自然放出光を分岐する第１の光カプラ
と該第１の光カプラに接続する第２の光カプラを備え該
第２の光カプラからの送出光は信号光の波長を減衰させ
るフィルタを通って該第２の光カプラに入力され、第１
の光カプラを介して光増幅媒体に入力される構成が可能
であり、また該光合分波手段は前記光増幅媒体の放出す
る自然放出光を分岐する第１の光カプラを備え該第１の
光カプラからの送出光は信号光の波長を減衰させるフィ
ルタを透過し光反射器により反射され該第１の光カプラ
に入力され、光増幅媒体に入力される構成が可能であ
る。
幅媒体の放出する自然放出光を分岐する第１の光カプラ
と該第１の光カプラに接続する第２の光カプラを備え該
第２の光カプラからの送出光は信号光の波長を減衰させ
るフィルタを通って該第２の光カプラに入力され、第１
の光カプラを介して光増幅媒体に入力される構成が可能
であり、また該光合分波手段は前記光増幅媒体の放出す
る自然放出光を分岐する第１の光カプラを備え該第１の
光カプラからの送出光は信号光の波長を減衰させるフィ
ルタを透過し光反射器により反射され該第１の光カプラ
に入力され、光増幅媒体に入力される構成が可能であ
る。
【００１４】更に本発明の他の光増幅器は、光増幅媒体
と、光増幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光
を光増幅媒体に導入させる第１の光結合手段とを備えた
光増幅器において、光増幅媒体の信号光入力側または出
力側に、光増幅媒体から送出される自然放出光を反射
し、信号光を透過させる波長選択型透過反射手段を備え
ている。波長選択型透過反射手段は、例えば光ファイバ
グレーテングが可能である。
と、光増幅媒体の励起光を発生する励起光源と、励起光
を光増幅媒体に導入させる第１の光結合手段とを備えた
光増幅器において、光増幅媒体の信号光入力側または出
力側に、光増幅媒体から送出される自然放出光を反射
し、信号光を透過させる波長選択型透過反射手段を備え
ている。波長選択型透過反射手段は、例えば光ファイバ
グレーテングが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の光増幅方法として、まず
信号光とは別の光を光増幅媒体に導入し、該光増幅媒体
において誘導放出を生じさせる方法がある。信号光波長
が１．５５ミクロン、光増幅媒体がエルビウム添加光フ
ァイバの場合、エルビウムを励起する１．４８ミクロン
の励起光光源とは別に、例えば１．５２ミクロンから
１．５８ミクロン程度の光増幅媒体において誘導放出を
生じさせる光を発生させる光源を設ける。この光源から
の光を光増幅媒体に導入することにより、この光増幅媒
体では信号光が入射しない間でも上記波長の光を増幅す
るように誘導放出が行われ励起エネルギーが消費され
る。このため光増幅媒体に大きな励起エネルギーが蓄積
されることがなく、無信号状態の後に信号光が入射した
ときに光サージの発生を抑えることができる。
信号光とは別の光を光増幅媒体に導入し、該光増幅媒体
において誘導放出を生じさせる方法がある。信号光波長
が１．５５ミクロン、光増幅媒体がエルビウム添加光フ
ァイバの場合、エルビウムを励起する１．４８ミクロン
の励起光光源とは別に、例えば１．５２ミクロンから
１．５８ミクロン程度の光増幅媒体において誘導放出を
生じさせる光を発生させる光源を設ける。この光源から
の光を光増幅媒体に導入することにより、この光増幅媒
体では信号光が入射しない間でも上記波長の光を増幅す
るように誘導放出が行われ励起エネルギーが消費され
る。このため光増幅媒体に大きな励起エネルギーが蓄積
されることがなく、無信号状態の後に信号光が入射した
ときに光サージの発生を抑えることができる。
【００１６】上記光源から光増幅媒体に導入する光は、
信号光と同じ向きでも逆向きでもよい。この光を信号光
と逆向きに導入する場合は、波長は信号光と同じであっ
てもよい。また、光増幅媒体に常時導入してもよく、信
号光の断を検知してから導入することもできる。
信号光と同じ向きでも逆向きでもよい。この光を信号光
と逆向きに導入する場合は、波長は信号光と同じであっ
てもよい。また、光増幅媒体に常時導入してもよく、信
号光の断を検知してから導入することもできる。
【００１７】上記光源の発生する光のパワーは、無信号
時に光増幅媒体に蓄えられる励起エネルギー量を最小と
するよう最適値が選択される。またこの光源から発生す
る光により誘導放出が生じ、励起エネルギーが消費され
るので、励起光のパワーも、必要に応じて従来の構成の
場合より大きいパワーに調整することができる。これら
光源のパワーの設定は光伝送装置を設計する技術者が通
常の設計業務の中で行っている事項である。
時に光増幅媒体に蓄えられる励起エネルギー量を最小と
するよう最適値が選択される。またこの光源から発生す
る光により誘導放出が生じ、励起エネルギーが消費され
るので、励起光のパワーも、必要に応じて従来の構成の
場合より大きいパワーに調整することができる。これら
光源のパワーの設定は光伝送装置を設計する技術者が通
常の設計業務の中で行っている事項である。
【００１８】他の光増幅方法としては、光増幅媒体に自
らの放出する自然放出光を導入する方法がある。信号光
波長が１．５５ミクロン、光増幅媒体がエルビウム添加
光ファイバの場合、光増幅媒体からは、約１．５２ミク
ロンから１．５８ミクロンの範囲の自然放出光が出力さ
れる。この自然放出光を光増幅媒体に導入すれば、光増
幅媒体では、信号光が入射しない間でも自然放出光を増
幅するように誘導放出が行われ励起エネルギーが消費さ
れる。このため光増幅媒体に大きな励起エネルギーが蓄
積されることがなく、無信号状態の後に信号光が入射し
たときに光サージの発生を抑えることができる。
らの放出する自然放出光を導入する方法がある。信号光
波長が１．５５ミクロン、光増幅媒体がエルビウム添加
光ファイバの場合、光増幅媒体からは、約１．５２ミク
ロンから１．５８ミクロンの範囲の自然放出光が出力さ
れる。この自然放出光を光増幅媒体に導入すれば、光増
幅媒体では、信号光が入射しない間でも自然放出光を増
幅するように誘導放出が行われ励起エネルギーが消費さ
れる。このため光増幅媒体に大きな励起エネルギーが蓄
積されることがなく、無信号状態の後に信号光が入射し
たときに光サージの発生を抑えることができる。
【００１９】自然放出光は光増幅媒体の両側から出射さ
れるので、光増幅媒体のいずれか任意の側から分岐し、
これをさらに光増幅媒体のいずれか任意の側から導入す
ることができる。
れるので、光増幅媒体のいずれか任意の側から分岐し、
これをさらに光増幅媒体のいずれか任意の側から導入す
ることができる。
【００２０】自然放出光を分岐してから合波するまでの
経路が、光増幅媒体を含むループを形成している場合、
ループ発振が生じないように、この経路の損失の総和を
光増幅媒体の利得より大きくすることが望ましい。
経路が、光増幅媒体を含むループを形成している場合、
ループ発振が生じないように、この経路の損失の総和を
光増幅媒体の利得より大きくすることが望ましい。
【００２１】次に、図１から図８に本発明の光増幅器の
実施例を示す。
実施例を示す。
【００２２】図１において光増幅媒体１はエルビウムを
添加した光ファイバである。エルビウムを励起する励起
光は１．４８ミクロンの波長であり、励起ＬＤ（レーザ
ダイオード）モジュール４から波長多重カプラ２を介し
て、光増幅媒体１へ信号光出力側から常時入射してい
る。さらに波長多重カプラ２の信号出力ポートに光カプ
ラ６を接続し、光源５から信号光波長λ１とは異なる波
長λ２の光を光カプラ６および波長多重カプラ２を介し
て光増幅媒体１に信号光とは逆向きに導入する。信号光
出力側（必要に応じて信号光入力側にも）には、増幅さ
れた信号光が他の装置や光ファイバから反射して戻って
くるのを防ぐため光アイソレータ３を設けることが望ま
しい。
添加した光ファイバである。エルビウムを励起する励起
光は１．４８ミクロンの波長であり、励起ＬＤ（レーザ
ダイオード）モジュール４から波長多重カプラ２を介し
て、光増幅媒体１へ信号光出力側から常時入射してい
る。さらに波長多重カプラ２の信号出力ポートに光カプ
ラ６を接続し、光源５から信号光波長λ１とは異なる波
長λ２の光を光カプラ６および波長多重カプラ２を介し
て光増幅媒体１に信号光とは逆向きに導入する。信号光
出力側（必要に応じて信号光入力側にも）には、増幅さ
れた信号光が他の装置や光ファイバから反射して戻って
くるのを防ぐため光アイソレータ３を設けることが望ま
しい。
【００２３】ここで、信号光の波長は１．５５ミクロ
ン、光源５から出射する光の波長は誘導放出を生じさせ
る波長として１．５２ミクロンから１．５８ミクロンの
範囲から選択した。また波長多重カプラ２は光源５の発
生する波長λ２の光を透過する性質のものを選択する必
要がある。なお光源５から発生する光は信号光とは互い
に異なる波長であることが望ましいが、これらの光は向
きが逆であるため、同じ波長であってもよい。信号光と
光源５の波長が同じ場合に生じる可能性のある、光の干
渉その他の影響は、たとえ発生しても信号光に比べて小
さく無視できる。
ン、光源５から出射する光の波長は誘導放出を生じさせ
る波長として１．５２ミクロンから１．５８ミクロンの
範囲から選択した。また波長多重カプラ２は光源５の発
生する波長λ２の光を透過する性質のものを選択する必
要がある。なお光源５から発生する光は信号光とは互い
に異なる波長であることが望ましいが、これらの光は向
きが逆であるため、同じ波長であってもよい。信号光と
光源５の波長が同じ場合に生じる可能性のある、光の干
渉その他の影響は、たとえ発生しても信号光に比べて小
さく無視できる。
【００２４】図１の構成において、光増幅媒体１である
エルビウム添加光ファイバには、常に光源５の発生する
波長λ２の光が導入されている。したがって、この光増
幅媒体１では、信号光が入射しない間でも波長λ２の光
を増幅するように誘導放出が行われ励起エネルギーが消
費される。このため光増幅媒体１に大きな励起エネルギ
ーが蓄積されることがなく、無信号状態の後に信号光が
入射したときに光サージの発生を抑えることができる。
エルビウム添加光ファイバには、常に光源５の発生する
波長λ２の光が導入されている。したがって、この光増
幅媒体１では、信号光が入射しない間でも波長λ２の光
を増幅するように誘導放出が行われ励起エネルギーが消
費される。このため光増幅媒体１に大きな励起エネルギ
ーが蓄積されることがなく、無信号状態の後に信号光が
入射したときに光サージの発生を抑えることができる。
【００２５】図２、図３、図４に光増幅器の他の実施例
を示す。
を示す。
【００２６】図２は、図１において波長多重カプラ２と
光増幅媒体１の配置は変えずに、光カプラ３を光増幅媒
体１の信号光入力側に配置し、光源５が発生する波長λ
２の光を信号光と同じ向きで光増幅媒体１に導入する構
成である。このため、光源５が発生する光の波長λ２と
信号光の波長λ１は互いに異なる波長とし、信号光波長
λ１のみを透過させる光フィルタ７を信号光出力側に配
置する。
光増幅媒体１の配置は変えずに、光カプラ３を光増幅媒
体１の信号光入力側に配置し、光源５が発生する波長λ
２の光を信号光と同じ向きで光増幅媒体１に導入する構
成である。このため、光源５が発生する光の波長λ２と
信号光の波長λ１は互いに異なる波長とし、信号光波長
λ１のみを透過させる光フィルタ７を信号光出力側に配
置する。
【００２７】図３は、波長多重カプラ２が励起光を信号
光と同じ向きで光増幅媒体１に導入させるように構成し
た例が示されている。一方、光カプラ６は光源５からの
光を信号光とは逆向きに光増幅媒体１へ導入するように
配置されている。この場合、前述のように、信号光の波
長λ１と光源５が発生する光の波長λ２とは同一でも異
なっていてもよい。
光と同じ向きで光増幅媒体１に導入させるように構成し
た例が示されている。一方、光カプラ６は光源５からの
光を信号光とは逆向きに光増幅媒体１へ導入するように
配置されている。この場合、前述のように、信号光の波
長λ１と光源５が発生する光の波長λ２とは同一でも異
なっていてもよい。
【００２８】図４は、図３の構成において波長多重カプ
ラ２と光増幅媒体１の配置は変えずに、光カプラ３を波
長多重カプラ２の信号光入力側に配置し、光源５から発
生する波長λ２の光を光カプラ６および波長多重カプラ
２を介して光増幅媒体１に導入する。また図１の構成と
同じように、波長多重カプラ２は光源５の発生する波長
λ２の光を透過する性質のものを選択する必要がある。
この構成では信号光の波長λ１と光源５が発生する光の
波長λ２とは互いに異なる波長とする。また信号光の波
長λ１のみを透過する光フィルタ７設置した。
ラ２と光増幅媒体１の配置は変えずに、光カプラ３を波
長多重カプラ２の信号光入力側に配置し、光源５から発
生する波長λ２の光を光カプラ６および波長多重カプラ
２を介して光増幅媒体１に導入する。また図１の構成と
同じように、波長多重カプラ２は光源５の発生する波長
λ２の光を透過する性質のものを選択する必要がある。
この構成では信号光の波長λ１と光源５が発生する光の
波長λ２とは互いに異なる波長とする。また信号光の波
長λ１のみを透過する光フィルタ７設置した。
【００２９】図２、図３、図４の構成でも、信号光出力
側（必要に応じて信号光入力側も）には、増幅された信
号光が他の装置や光ファイバから反射して戻ってくるの
を防ぐため光アイソレータ３を設けることが望ましい。
側（必要に応じて信号光入力側も）には、増幅された信
号光が他の装置や光ファイバから反射して戻ってくるの
を防ぐため光アイソレータ３を設けることが望ましい。
【００３０】光源５からの光は、無信号状態に蓄積する
励起エネルギーを消費せしめるものである。この光は、
通常は常時光増幅媒体１に導入させているが、無信号状
態がある程度長い場合は、光信号の断状態を検知してか
ら光源５を発光させることで光増幅媒体１に蓄積した励
起エネルギーを誘導放出させることができる。具体的に
は、信号光を分岐する分岐手段と、信号光の断状態を検
知する受光部と、その検知信号によって光源５を制御す
る制御手段を備える。しかし、無信号状態が数十ミリ秒
程度以下の場合、光信号の断状態検知してから光源５か
らの光が光増幅媒体１に達するまでの間に、信号光が再
び入射し有害な光サージを発生させてしまうことがあ
る。このため、光源５を常時発光させ、光増幅媒体１に
導入させておくことが望ましい。
励起エネルギーを消費せしめるものである。この光は、
通常は常時光増幅媒体１に導入させているが、無信号状
態がある程度長い場合は、光信号の断状態を検知してか
ら光源５を発光させることで光増幅媒体１に蓄積した励
起エネルギーを誘導放出させることができる。具体的に
は、信号光を分岐する分岐手段と、信号光の断状態を検
知する受光部と、その検知信号によって光源５を制御す
る制御手段を備える。しかし、無信号状態が数十ミリ秒
程度以下の場合、光信号の断状態検知してから光源５か
らの光が光増幅媒体１に達するまでの間に、信号光が再
び入射し有害な光サージを発生させてしまうことがあ
る。このため、光源５を常時発光させ、光増幅媒体１に
導入させておくことが望ましい。
【００３１】光源５からの光により励起エネルギーが消
費される分は、前述のように必要に応じて励起光のパワ
ーを大きく設定して対応する。
費される分は、前述のように必要に応じて励起光のパワ
ーを大きく設定して対応する。
【００３２】図５に他の光増幅器の構成例を示す。光増
幅媒体１はエルビウムを添加した光ファイバである。エ
ルビウムを励起する励起光は１．４８ミクロンの波長で
あり、励起ＬＤ（レーザダイオード）モジュール４から
波長多重カプラ２を介して、光増幅媒体１へ信号光出力
側から常時入射している。光増幅媒体１の光信号入力側
に光カプラ６が接続している。この光カプラ６は光増幅
媒体１内で発生する自然放出光を分岐して取り出す。自
然放出光は、およそ１．５２ミクロンから１．５８ミク
ロンの範囲の波長を有している。自然放出光は光増幅媒
体１の両側から出力されるので、光増幅媒体１の光信号
出力側から分岐することもできる。また、自然放出光を
光信号出力側から分岐する場合、同時に分岐される信号
光を光増幅媒体１に戻さないように、バンドカットフィ
ルタや波長多重カプラを用いることが望ましい。励起光
は信号光と同じ向きでもよく、反対の向きでもよい。
幅媒体１はエルビウムを添加した光ファイバである。エ
ルビウムを励起する励起光は１．４８ミクロンの波長で
あり、励起ＬＤ（レーザダイオード）モジュール４から
波長多重カプラ２を介して、光増幅媒体１へ信号光出力
側から常時入射している。光増幅媒体１の光信号入力側
に光カプラ６が接続している。この光カプラ６は光増幅
媒体１内で発生する自然放出光を分岐して取り出す。自
然放出光は、およそ１．５２ミクロンから１．５８ミク
ロンの範囲の波長を有している。自然放出光は光増幅媒
体１の両側から出力されるので、光増幅媒体１の光信号
出力側から分岐することもできる。また、自然放出光を
光信号出力側から分岐する場合、同時に分岐される信号
光を光増幅媒体１に戻さないように、バンドカットフィ
ルタや波長多重カプラを用いることが望ましい。励起光
は信号光と同じ向きでもよく、反対の向きでもよい。
【００３３】光カプラ６から分岐された自然放出光は、
光アイソレータ９と光減衰器１０を通過して、光増幅媒
体１の光信号出力側に配置された光カプラ８に導かれ
る。光アイソレータ９は自然放出光を一方向にのみ通過
させ、また光減衰器１０は自然放出光の減衰量を調整す
る。光カプラ８は、自然放出光を合波し、波長多重カプ
ラ２を介して再び光増幅媒体１に導入させる。
光アイソレータ９と光減衰器１０を通過して、光増幅媒
体１の光信号出力側に配置された光カプラ８に導かれ
る。光アイソレータ９は自然放出光を一方向にのみ通過
させ、また光減衰器１０は自然放出光の減衰量を調整す
る。光カプラ８は、自然放出光を合波し、波長多重カプ
ラ２を介して再び光増幅媒体１に導入させる。
【００３４】光カプラ６、８は信号光波長と自然光波長
とを効率的に合分波できる波長多重カプラを使用でき
る。前述のように光カプラ８から自然放出光を分岐する
こともできる。光アイソレータ９と光減衰器１０は図５
と逆の配置でもよい。図５では、励起光の向きが信号光
と反対であるが、波長多重カプラ２と励起ＬＤモジュー
ル４を励起光の向きが信号光と同じになるように配置す
ることもできる。
とを効率的に合分波できる波長多重カプラを使用でき
る。前述のように光カプラ８から自然放出光を分岐する
こともできる。光アイソレータ９と光減衰器１０は図５
と逆の配置でもよい。図５では、励起光の向きが信号光
と反対であるが、波長多重カプラ２と励起ＬＤモジュー
ル４を励起光の向きが信号光と同じになるように配置す
ることもできる。
【００３５】図５の構成では、光増幅媒体１には常に自
らの放出する自然放出光が導入されている。したがっ
て、この光増幅媒体１では、信号光が入射しない間でも
自然放出光を増幅するように誘導放出が行われ励起エネ
ルギーが消費される。このため光増幅媒体１に大きな励
起エネルギーが蓄積されることがなく、無信号状態の後
に信号光が入射したとき、光サージの発生を抑えること
ができる。
らの放出する自然放出光が導入されている。したがっ
て、この光増幅媒体１では、信号光が入射しない間でも
自然放出光を増幅するように誘導放出が行われ励起エネ
ルギーが消費される。このため光増幅媒体１に大きな励
起エネルギーが蓄積されることがなく、無信号状態の後
に信号光が入射したとき、光サージの発生を抑えること
ができる。
【００３６】図５では、自然放出光を分岐してから合波
するまでの経路は光増幅媒体１に対してループを形成し
ているため、この経路の損失の総和を光増幅媒体１の利
得より大きくしておかないとループ発振が生じることが
ある。本構成では光カプラ６および８の分岐損失と、光
減衰器１０の損失を最適化することで調整することがで
きる。
するまでの経路は光増幅媒体１に対してループを形成し
ているため、この経路の損失の総和を光増幅媒体１の利
得より大きくしておかないとループ発振が生じることが
ある。本構成では光カプラ６および８の分岐損失と、光
減衰器１０の損失を最適化することで調整することがで
きる。
【００３７】図６に本発明の自然放出光を用いる他の構
成例を示す。ここでは光カプラ８が自然放出光の分岐と
合波を行う。光カプラ８にて分岐された自然放出光は、
光カプラ１１を通って再び光カプラ８にて合波され、光
増幅媒体１に導入される。光カプラ１１は光サーキュレ
ータを用いることもでき、通常のカプラでもよい。この
構成例では、光カプラ８にて分岐した光はバンドカット
フィルタ１２を通過して光カプラに戻る。このフィルタ
１２は、分岐した光の中に含まれる信号光を光増幅媒体
１に戻らないように減衰させ、他の波長の自然放出光を
通過させる特性を有している。
成例を示す。ここでは光カプラ８が自然放出光の分岐と
合波を行う。光カプラ８にて分岐された自然放出光は、
光カプラ１１を通って再び光カプラ８にて合波され、光
増幅媒体１に導入される。光カプラ１１は光サーキュレ
ータを用いることもでき、通常のカプラでもよい。この
構成例では、光カプラ８にて分岐した光はバンドカット
フィルタ１２を通過して光カプラに戻る。このフィルタ
１２は、分岐した光の中に含まれる信号光を光増幅媒体
１に戻らないように減衰させ、他の波長の自然放出光を
通過させる特性を有している。
【００３８】なお、光カプラ８に波長多重カプラを用
い、該カプラ８にて信号光を減衰させることもできる。
この場合、バンドカットフィルタはなくともよい。
い、該カプラ８にて信号光を減衰させることもできる。
この場合、バンドカットフィルタはなくともよい。
【００３９】図７の構成例では、光カプラ８によって分
岐した出力光のうちから、バンドカットフィルタ１２に
より信号光を減衰させ、他の波長の自然放出光を光反射
器１３によって反射させる構成である。
岐した出力光のうちから、バンドカットフィルタ１２に
より信号光を減衰させ、他の波長の自然放出光を光反射
器１３によって反射させる構成である。
【００４０】図６、７において、光カプラ８は光増幅媒
体１の信号光入力側に設置することもできる。
体１の信号光入力側に設置することもできる。
【００４１】また図８の構成例では、光増幅媒体１の信
号光出力側に波長選択型透過／反射手段である光ファイ
バグレーテング１４を備えている。この光ファイバグレ
ーテングは、信号光の波長を透過させ、その他の波長帯
の自然放出光を反射させるように構成されている。した
がって、信号光以外の自然放出光は光ファイバグレーテ
ングによって反射され、光増幅媒体１に導入される。
号光出力側に波長選択型透過／反射手段である光ファイ
バグレーテング１４を備えている。この光ファイバグレ
ーテングは、信号光の波長を透過させ、その他の波長帯
の自然放出光を反射させるように構成されている。した
がって、信号光以外の自然放出光は光ファイバグレーテ
ングによって反射され、光増幅媒体１に導入される。
【００４２】この光ファイバグレーテングは光増幅媒体
１の信号光入力側に設置することもできる。
１の信号光入力側に設置することもできる。
【００４３】図５、６、７、８に示した光増幅媒体１と
波長多重カプラ２の配置を逆にし、励起光と信号光を同
じ向きにすることもできる。
波長多重カプラ２の配置を逆にし、励起光と信号光を同
じ向きにすることもできる。
【００４４】図５、６、７、８の構成例でも、信号光出
力側（必要に応じて信号光入力側にも）には、増幅され
た信号光が他の装置や光ファイバから反射して戻ってく
るのを防ぐため光アイソレータ３を設けることが望まし
い。
力側（必要に応じて信号光入力側にも）には、増幅され
た信号光が他の装置や光ファイバから反射して戻ってく
るのを防ぐため光アイソレータ３を設けることが望まし
い。
【００４５】上述の光増幅媒体１であるエルビウムを添
加した光ファイバにおいて、エルビウムを励起する励起
光の波長は１．４８ミクロンの他に０．９８ミクロンや
０．８ミクロンなどが可能である。また光増幅媒体１と
なる光ファイバに添加する希土類元素としては、ネオジ
ム（Ｎｄ）やプラセオジム（Ｐｒ）などがある。ネオジ
ムの場合は励起光の波長として０．８ミクロン、０．８
７ミクロンがあり、信号光の波長λ１と光源５の波長λ
２は１．０６ミクロン、および１．３２ミクロン帯か
ら、図１から図４までの構成に応じて同一または異なる
波長を選択できる。またプラセオジムの場合は励起光の
波長として１．０１７ミクロンを用い、信号光の波長λ
１と光源５の波長λ２は１．３ミクロン帯（ほぼ１．２
７から１．３５ミクロンの範囲）から、やはり図１から
図８の構成に応じて同一または異なる波長を選択でき
る。
加した光ファイバにおいて、エルビウムを励起する励起
光の波長は１．４８ミクロンの他に０．９８ミクロンや
０．８ミクロンなどが可能である。また光増幅媒体１と
なる光ファイバに添加する希土類元素としては、ネオジ
ム（Ｎｄ）やプラセオジム（Ｐｒ）などがある。ネオジ
ムの場合は励起光の波長として０．８ミクロン、０．８
７ミクロンがあり、信号光の波長λ１と光源５の波長λ
２は１．０６ミクロン、および１．３２ミクロン帯か
ら、図１から図４までの構成に応じて同一または異なる
波長を選択できる。またプラセオジムの場合は励起光の
波長として１．０１７ミクロンを用い、信号光の波長λ
１と光源５の波長λ２は１．３ミクロン帯（ほぼ１．２
７から１．３５ミクロンの範囲）から、やはり図１から
図８の構成に応じて同一または異なる波長を選択でき
る。
【００４６】本実施例の光カプラ６はハーフミラーを用
いた波長多重カプラ、またはファイバ融着タイプのカプ
ラなどが使用できる。また光サーキュレータなどの方向
性結合器を使用することもできる。
いた波長多重カプラ、またはファイバ融着タイプのカプ
ラなどが使用できる。また光サーキュレータなどの方向
性結合器を使用することもできる。
【００４７】光フィルタは干渉膜フィルタ、ファイバ融
着型フィルタ、回折格子を用いたタイプが使用できる。
光アイソレータはＹＩＧファラデー回転子と偏光子とを
組み合わせたものなどが使用できる。
着型フィルタ、回折格子を用いたタイプが使用できる。
光アイソレータはＹＩＧファラデー回転子と偏光子とを
組み合わせたものなどが使用できる。
【００４８】光ファイバグレーテングはファイバのコア
に周期的に屈折率変化を与えた回折格子であり、特定の
波長帯を反射させるフィルタとして使用できる。作製
は、酸化ゲルマニウムを添加したコアにホログラフィッ
ク干渉法により紫外光を照射することにより行う。
に周期的に屈折率変化を与えた回折格子であり、特定の
波長帯を反射させるフィルタとして使用できる。作製
は、酸化ゲルマニウムを添加したコアにホログラフィッ
ク干渉法により紫外光を照射することにより行う。
【００４９】光源５や励起ＬＤ４には分布帰還型半導体
レーザなど公知のレーザダイオードが使用できる。
レーザなど公知のレーザダイオードが使用できる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、本発明では、信号光とは
別に、光増幅媒体において誘導放出を生じさせる光を光
増幅媒体に導入し、無信号状態の間に大きな励起エネル
ギーが光増幅媒体に蓄積しないようにしたため、光サー
ジの発生を有効に防止することができ、光増幅器を構成
する光部品や各種装置に損傷を与えることがない。
別に、光増幅媒体において誘導放出を生じさせる光を光
増幅媒体に導入し、無信号状態の間に大きな励起エネル
ギーが光増幅媒体に蓄積しないようにしたため、光サー
ジの発生を有効に防止することができ、光増幅器を構成
する光部品や各種装置に損傷を与えることがない。
【図１】本発明の光増幅器の第１の実施例を示す構成
図。
図。
【図２】本発明の光増幅器の第２の実施例を示す構成
図。
図。
【図３】本発明の光増幅器の第３の実施例を示す構成
図。
図。
【図４】本発明の光増幅器の第４の実施例を示す構成
図。
図。
【図５】本発明の光増幅器の第５の実施例を示す構成
図。
図。
【図６】本発明の光増幅器の第６の実施例を示す構成
図。
図。
【図７】本発明の光増幅器の第７の実施例を示す構成
図。
図。
【図８】本発明の光増幅器の第８の実施例を示す構成
図。
図。
【図９】従来の光増幅器の例を示す構成図。
１ 光増幅媒体 ２ 波長多重カプラ ３、９ 光アイソレータ ４ 励起ＬＤモジュール ５ 光源 ６、８、１１ 光カプラ ７ 光フィルタ １０ 光減衰器 １２ 光バンドカットフィルタ １３ 光反射器 １４ 光ファイバグレーテング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−340933（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206557（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥ ＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖ ＯＬ．７，ＮＯ．５，ｐｐ．540−542 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/10 G02F 1/35 501 H04B 10/16 H04B 10/17
Claims (21)
- 【請求項１】光増幅媒体を励起しその誘導放出により信
号光を増幅する光増幅方法であって、該光増幅媒体が自
ら放出する自然放出光を該光増幅媒体へ導入することを
特徴とする光増幅方法。 - 【請求項２】光増幅媒体が自ら発生する自然放出光を該
光増幅媒体の自然放出光に対する利得より大きく減衰さ
せて当該光増幅媒体に導入する請求項１に記載の光増幅
方法。 - 【請求項３】前記自然放出光を信号光と逆向きに光増幅
媒体へ導入する請求項１または２に記載の光増幅方法。 - 【請求項４】前記自然放出光を信号光と同じ向きに光増
幅媒体へ導入する請求項１または２に記載の光増幅方
法。 - 【請求項５】前記自然放出光を信号光の有無かかわらず
常に光増幅媒体へ導入する請求項１、２、３、または４
に記載の光増幅方法。 - 【請求項６】前記自然放出光を信号光の断状態を検知し
た後光増幅媒体へ導入する請求項１、２、３、または４
に記載の光増幅方法。 - 【請求項７】光増幅媒体と、光増幅媒体の励起光を発生
する励起光源と、励起光を光増幅媒体に導入させる第１
の光結合手段とを備えた光増幅器において、前記光増幅
媒体が放出した自然放出光を分岐する光分岐手段と、前
記光分岐手段により分岐された自然放出光を再び前記光
増幅媒体に導入させる第２の光結合手段とを備えたこと
を特徴とする光増幅器。 - 【請求項８】前記光分岐手段を前記光増幅媒体の信号光
入力側に配置し、前記第２の光結合手段を前記光増幅媒
体の信号光出力側に配置した請求項７に記載の光増幅
器。 - 【請求項９】前記光分岐手段を前記光増幅媒体の信号光
出力側に配置し、前記第２の光結合手段を前記光増幅媒
体の信号光入力側に配置した請求項７に記載の光増幅
器。 - 【請求項１０】前記光分岐手段から分岐された光が前記
第２の光結合手段に入力するまでの経路に信号光の波長
帯域を減衰させるフィルタを配置した請求項９に記載の
光増幅器。 - 【請求項１１】前記光分岐手段から分岐された光が前記
第２の光結合手段に入力するまでの経路に光減衰手段を
配置した請求項７、８、または９に記載の光増幅器。 - 【請求項１２】前記光分岐手段から分岐された光が前記
第２の光結合手段に入力するまでの経路に光方向性結合
手段を配置した請求項７、８、９、１０、または１１に
記載の光増幅器。 - 【請求項１３】光増幅媒体と、光増幅媒体の励起光を発
生する励起光源と、励起光を光増幅媒体に導入させる第
１の光結合手段とを備えた光増幅器において、前記光増
幅媒体の放出する自然放出光を分岐し、かつ分岐した該
自然放出光を再び前記光増幅媒体に導入させる光合分波
手段を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１４】前記光合分波手段は光増幅媒体の信号光
入力側に配置する請求項１３に記載の光増幅器。 - 【請求項１５】前記光合分波手段は光増幅媒体の信号光
出力側に配置する請求項１３に記載の光増幅器。 - 【請求項１６】前記光合分波手段は分岐した自然放出光
を反射する光反射器を備えた請求項１３、１４、または
１５に記載の光増幅器。 - 【請求項１７】前記光合分波手段は信号光の波長を減衰
させるフィルタを備えた請求項１３、１４、１５、また
は１６に記載の光増幅器。 - 【請求項１８】前記光合分波手段は前記光増幅媒体の放
出する自然放出光を分岐する第１の光カプラと該第１の
光カプラに接続する第２の光カプラを備え該第２の光カ
プラからの送出光は信号光の波長を減衰させるフィルタ
を通って該第２の光カプラに入力される構成を備えた請
求項１３、１４、１５、または１７に記載の光増幅器。 - 【請求項１９】前記光合分波手段は前記光増幅媒体の放
出する自然放出光を分岐する第１の光カプラを備え該第
１の光カプラからの送出光は信号光の波長を減衰させる
フィルタを透過し光反射器により反射され該第１の光カ
プラに入力される構成を備えた請求項１３、１４、１
５、１６、または１７に記載の光増幅器。 - 【請求項２０】光増幅媒体と、光増幅媒体の励起光を発
生する励起光源と、励起光を光増幅媒体に導入させる第
１の光結合手段とを備えた光増幅器において、光 増幅媒
体の信号光入力側または出力側に、光増幅媒体から送出
される自然放出光を反射し、信号光を透過させる波長選
択型透過反射手段を備えたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２１】波長選択型透過反射手段は光ファイバグ
レーテングである請求項２０に記載の光増幅器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8039574A JP2910660B2 (ja) | 1995-12-27 | 1996-02-27 | 光増幅方法および光増幅器 |
| EP96117344A EP0772264B1 (en) | 1995-10-30 | 1996-10-29 | Optical surge preventing method and system for use in a rare earth doped fiber circuit |
| DE69627959T DE69627959T2 (de) | 1995-10-30 | 1996-10-29 | Verfahren zum Schutz gegen optische Überintensität und System zur Verwendung in einem mit seltenen Erden dotierten Faserschaltkreis |
| US08/740,413 US6064514A (en) | 1995-10-30 | 1996-10-29 | Optical surge preventing method and system for use with or in a rare earth doped fiber circuit |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34177695 | 1995-12-27 | ||
| JP7-341776 | 1995-12-27 | ||
| JP8039574A JP2910660B2 (ja) | 1995-12-27 | 1996-02-27 | 光増幅方法および光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236836A JPH09236836A (ja) | 1997-09-09 |
| JP2910660B2 true JP2910660B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=26378978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039574A Expired - Fee Related JP2910660B2 (ja) | 1995-10-30 | 1996-02-27 | 光増幅方法および光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910660B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10357432A1 (de) * | 2003-12-09 | 2005-07-07 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bebilderung einer Druckform |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2653936B2 (ja) * | 1991-05-17 | 1997-09-17 | 沖電気工業株式会社 | 光増幅器 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP8039574A patent/JP2910660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．７，ＮＯ．５，ｐｐ．５４０−５４２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09236836A (ja) | 1997-09-09 |
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