JP3042439B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP3042439B2 JP3042439B2 JP4475897A JP4475897A JP3042439B2 JP 3042439 B2 JP3042439 B2 JP 3042439B2 JP 4475897 A JP4475897 A JP 4475897A JP 4475897 A JP4475897 A JP 4475897A JP 3042439 B2 JP3042439 B2 JP 3042439B2
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- light
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- signal light
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を直接増幅
する光ファイバ増幅器に関し、特に、小型化に好適とさ
れる構造を備えた光ファイバ増幅器に関する。
する光ファイバ増幅器に関し、特に、小型化に好適とさ
れる構造を備えた光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類元素、
特にＥｒ（エルビウム）イオンをドープし、誘導放出を
用いて、光信号を直接増幅する光ファイバ増幅器の１．
５５μｍ帯の光通信システムへの応用が進められてい
る。この光ファイバ増幅器は、高利得、広帯域、高い飽
和出力、及び低雑音等の特性を有するため、光通信シス
テムにおいて、大きな魅力あるものとなっている。
特にＥｒ（エルビウム）イオンをドープし、誘導放出を
用いて、光信号を直接増幅する光ファイバ増幅器の１．
５５μｍ帯の光通信システムへの応用が進められてい
る。この光ファイバ増幅器は、高利得、広帯域、高い飽
和出力、及び低雑音等の特性を有するため、光通信シス
テムにおいて、大きな魅力あるものとなっている。
【０００３】光信号を直接増幅する従来の光ファイバ増
幅器としては、例えば図２に示すように、励起レーザモ
ジュール９、光合波器１０、伝送用光ファイバ６、及
び、増幅用光ファイバ７から構成される。
幅器としては、例えば図２に示すように、励起レーザモ
ジュール９、光合波器１０、伝送用光ファイバ６、及
び、増幅用光ファイバ７から構成される。
【０００４】なお、励起レーザモジュール９には、１．
４８μｍ、０．９８μｍまたは０．８μｍ帯の発振波長
を有す半導体レーザが用いられ、電子冷却素子５の上
に、上述した波長帯の励起光を発光する励起ＬＤ（レー
ザダイオード）素子基板１が搭載されている。
４８μｍ、０．９８μｍまたは０．８μｍ帯の発振波長
を有す半導体レーザが用いられ、電子冷却素子５の上
に、上述した波長帯の励起光を発光する励起ＬＤ（レー
ザダイオード）素子基板１が搭載されている。
【０００５】そして、励起光を、励起レーザモジュール
用光ファイバ８に導くために、集光用レンズ４が励起Ｌ
Ｄ素子基板１と励起レーザモジュール用光ファイバ８の
間に配置されている。なお、励起レーザモジュール９の
電子冷却素子５は、励起ＬＤ素子基板１の発熱による光
出力の低下を防ぐためのものである。
用光ファイバ８に導くために、集光用レンズ４が励起Ｌ
Ｄ素子基板１と励起レーザモジュール用光ファイバ８の
間に配置されている。なお、励起レーザモジュール９の
電子冷却素子５は、励起ＬＤ素子基板１の発熱による光
出力の低下を防ぐためのものである。
【０００６】光ファイバ増幅器の入力端である伝送用光
ファイバ６からの１．５５μｍ帯の波長を有す光信号と
励起レーザモジュール１の励起光とを合波するため、光
合波器１０が用いられ、光合波器１０の入力側では、伝
送用光ファイバ下６と励起レーザモジュール用光ファイ
バが融着接続されている。
ファイバ６からの１．５５μｍ帯の波長を有す光信号と
励起レーザモジュール１の励起光とを合波するため、光
合波器１０が用いられ、光合波器１０の入力側では、伝
送用光ファイバ下６と励起レーザモジュール用光ファイ
バが融着接続されている。
【０００７】一方、光合波器１０の出力側では、増幅用
光ファイバ７が融着接続されている。なお、光合波器１
０は、光ファイバカップラ、もしくは誘電体多層膜ミラ
ーが用いられている。また、増幅用光ファイバ７とし
て、コアに希土類元素（Ｅｒイオン）をドープしたＥｒ
光ファイバが用いられている。
光ファイバ７が融着接続されている。なお、光合波器１
０は、光ファイバカップラ、もしくは誘電体多層膜ミラ
ーが用いられている。また、増幅用光ファイバ７とし
て、コアに希土類元素（Ｅｒイオン）をドープしたＥｒ
光ファイバが用いられている。
【０００８】励起レーザモジュール９の励起ＬＤ素子基
板１の活性層２より発光した励起光は集光用レンズ４に
より、励起レーザモジュール用光ファイバ８に集光さ
れ、光合波器１０を介して、増幅用光ファイバ７に入射
し、Ｅｒイオンを励起する。
板１の活性層２より発光した励起光は集光用レンズ４に
より、励起レーザモジュール用光ファイバ８に集光さ
れ、光合波器１０を介して、増幅用光ファイバ７に入射
し、Ｅｒイオンを励起する。
【０００９】一方、光ファイバ増幅器の入力端と接続し
ている伝送用光ファイバ６からの信号光（１．５５μｍ
光）も光合波器１０を介して、増幅用光ファイバ７に入
射する。
ている伝送用光ファイバ６からの信号光（１．５５μｍ
光）も光合波器１０を介して、増幅用光ファイバ７に入
射する。
【００１０】増幅用光ファイバ７において、信号光は、
前述の励起されたＥｒイオンの誘導放出により、所定の
光出力に増幅され、増幅用光ファイバ７の出力側より、
出射される。
前述の励起されたＥｒイオンの誘導放出により、所定の
光出力に増幅され、増幅用光ファイバ７の出力側より、
出射される。
【００１１】ところで、従来の光ファイバ増幅器では、
励起レーザモジュール９、光合波器１０、増幅用光ファ
イバ７の個々の光部品は別々に製造され、光ファイバ増
幅器内に配置されていた。
励起レーザモジュール９、光合波器１０、増幅用光ファ
イバ７の個々の光部品は別々に製造され、光ファイバ増
幅器内に配置されていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の光ファ
イバ増幅器は、装置が大きく、小型化が困難である、と
いう問題点を有している。その理由は以下の通りであ
る。
イバ増幅器は、装置が大きく、小型化が困難である、と
いう問題点を有している。その理由は以下の通りであ
る。
【００１３】光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバ内
でＥｒイオンが励起されることにより誘導放出が起こ
り、信号光が利得を得て、増幅される。
でＥｒイオンが励起されることにより誘導放出が起こ
り、信号光が利得を得て、増幅される。
【００１４】信号光が増幅するためには、励起光を発光
する励起レーザモジュールと増幅用光ファイバ、及び励
起光と信号光の異なる波長を合波し、増幅用光ファイバ
に導く光合波器を必要とするが、それぞれの光部品が個
々に製造され、光ファイバ増幅器内に配置されるため、
収納スペースを必要とする、からである。
する励起レーザモジュールと増幅用光ファイバ、及び励
起光と信号光の異なる波長を合波し、増幅用光ファイバ
に導く光合波器を必要とするが、それぞれの光部品が個
々に製造され、光ファイバ増幅器内に配置されるため、
収納スペースを必要とする、からである。
【００１５】なお、光ファイバ増幅器の小型化を図るよ
うにした従来技術として、例えば特開平３−７２３３０
号公報には、光合波器として、石英系導波路の使用した
構成が提案されているが、この構成では、励起光源と光
合波器とが一体となっていないため、収納スペースが必
要であり、上記した問題点を直ちに解決するものとなっ
ていない。
うにした従来技術として、例えば特開平３−７２３３０
号公報には、光合波器として、石英系導波路の使用した
構成が提案されているが、この構成では、励起光源と光
合波器とが一体となっていないため、収納スペースが必
要であり、上記した問題点を直ちに解決するものとなっ
ていない。
【００１６】また、例えば特開平５−２１８７５号公報
には、励起ＬＤ素子内部の活性層に信号光を通し、励起
光と信号光を一つの集光用レンズで光ファイバに導くよ
うにした構成が提案されているが、この場合、励起光と
信号光との波長が異なるため、焦点位置が異なり、その
結果、光ファイバとの結合時に励起光もしくは信号光の
損失が大きくなってしまうという問題点を有している。
には、励起ＬＤ素子内部の活性層に信号光を通し、励起
光と信号光を一つの集光用レンズで光ファイバに導くよ
うにした構成が提案されているが、この場合、励起光と
信号光との波長が異なるため、焦点位置が異なり、その
結果、光ファイバとの結合時に励起光もしくは信号光の
損失が大きくなってしまうという問題点を有している。
【００１７】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、所望の特性を満
足しつつ小型化を達成する光ファイバ増幅器を提供する
ことにある。
てなされたものであって、その目的は、所望の特性を満
足しつつ小型化を達成する光ファイバ増幅器を提供する
ことにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の光ファイバ増幅器は、励起ＬＤ素子の基板内に励起
光を発生する活性層の他に信号光を伝搬する導波路を有
したものである。
明の光ファイバ増幅器は、励起ＬＤ素子の基板内に励起
光を発生する活性層の他に信号光を伝搬する導波路を有
したものである。
【００１９】本発明においては、励起ＬＤ素子基板の入
力側では、前記導波路に信号光を入射できる位置に伝送
用光ファイバを有しているとともに、一方の出力側で
は、増幅用光ファイバが活性層で発生する励起光と、活
性層とは別に設けられた導波路を通って出射される信号
光の両方の光出力を集光できる位置に配置されている構
造を有している。
力側では、前記導波路に信号光を入射できる位置に伝送
用光ファイバを有しているとともに、一方の出力側で
は、増幅用光ファイバが活性層で発生する励起光と、活
性層とは別に設けられた導波路を通って出射される信号
光の両方の光出力を集光できる位置に配置されている構
造を有している。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて以下に説明する。本発明の光ファイバ増幅器は、励
起ＬＤ素子基板（図１の１）内に信号光の通る導波路
（図１の３）を設け、導波路の入力側において、信号光
を導波路に入射できる位置に配設され、前記信号光を光
伝送する手段として伝送用光ファイバ（図１の６）を備
え、導波路の出力側においては、増幅用光ファイバ（図
１の７）が、励起ＬＤ素子の活性層（図１の２）からの
励起光と、導波路（図１の３）を通って出射される信号
光の両方の光出力を集光できる位置に配置されている。
いて以下に説明する。本発明の光ファイバ増幅器は、励
起ＬＤ素子基板（図１の１）内に信号光の通る導波路
（図１の３）を設け、導波路の入力側において、信号光
を導波路に入射できる位置に配設され、前記信号光を光
伝送する手段として伝送用光ファイバ（図１の６）を備
え、導波路の出力側においては、増幅用光ファイバ（図
１の７）が、励起ＬＤ素子の活性層（図１の２）からの
励起光と、導波路（図１の３）を通って出射される信号
光の両方の光出力を集光できる位置に配置されている。
【００２１】本発明の光ファイバ増幅器は、その好まし
い位実施の形態において、励起ＬＤ素子からの励起光出
力を集光して増幅用光ファイバに伝搬する第１の集光手
段（図１の４）と導波路の光出力を集光して増幅用光フ
ァイバに伝搬する第２の集光手段（図１の４′）と、を
備え第１、第２の集光手段の出力を合波して前記増幅用
光ファイバに入射する。
い位実施の形態において、励起ＬＤ素子からの励起光出
力を集光して増幅用光ファイバに伝搬する第１の集光手
段（図１の４）と導波路の光出力を集光して増幅用光フ
ァイバに伝搬する第２の集光手段（図１の４′）と、を
備え第１、第２の集光手段の出力を合波して前記増幅用
光ファイバに入射する。
【００２２】上記のように構成されてなる本発明の実施
の形態に係る光ファイバ増幅器では、励起ＬＤ素子の基
板内に励起光を発生する活性層と信号光の通る導波路と
を設け、増幅用光ファイバに励起光と信号光の両方の光
出力を合波し、入射させている。
の形態に係る光ファイバ増幅器では、励起ＬＤ素子の基
板内に励起光を発生する活性層と信号光の通る導波路と
を設け、増幅用光ファイバに励起光と信号光の両方の光
出力を合波し、入射させている。
【００２３】以上、従来、別の光部品であった励起レー
ザモジュールと光合波器とを複合化にして一つにしてい
るため、従来の光合波器を収納するスペースが不要とな
り、光ファイバ増幅器を小型化することができる。
ザモジュールと光合波器とを複合化にして一つにしてい
るため、従来の光合波器を収納するスペースが不要とな
り、光ファイバ増幅器を小型化することができる。
【００２４】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に詳細に説明する。本実施例においては、１．５
５μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器を例に説
明する。
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に詳細に説明する。本実施例においては、１．５
５μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器を例に説
明する。
【００２５】図１は、本発明の一実施例の構成を示す図
である。図１において、符号１は励起ＬＤ素子基板、２
は活性層、３は導波路、４、４′は集光用レンズ、５は
電子冷却素子、６は伝送用光ファイバ、７は増幅用光フ
ァイバである。
である。図１において、符号１は励起ＬＤ素子基板、２
は活性層、３は導波路、４、４′は集光用レンズ、５は
電子冷却素子、６は伝送用光ファイバ、７は増幅用光フ
ァイバである。
【００２６】本実施例において、励起ＬＤ素子基板１と
しては、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の結晶組成をもつ
１．４８μｍ帯の波長を有す半導体レーザを用いる。励
起光を発生する活性層２は、ＩｎＧａＡｓＰ結晶の格子
不整合を利用した歪多重量子井戸構造を導入し、高出力
動作を可能にしている。
しては、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の結晶組成をもつ
１．４８μｍ帯の波長を有す半導体レーザを用いる。励
起光を発生する活性層２は、ＩｎＧａＡｓＰ結晶の格子
不整合を利用した歪多重量子井戸構造を導入し、高出力
動作を可能にしている。
【００２７】また、導波路４は、ＩｎＧａＡｓＰをコア
とし、ＩｎＰをクラッド層とし、励起ＬＤ素子基板１上
に生成している。
とし、ＩｎＰをクラッド層とし、励起ＬＤ素子基板１上
に生成している。
【００２８】なお、導波路４のコアの寸法は、伝送用光
ファイバ６との結合損失を小さくするため、伝送用光フ
ァイバ６のコアの寸法と同じである。
ファイバ６との結合損失を小さくするため、伝送用光フ
ァイバ６のコアの寸法と同じである。
【００２９】励起ＬＤ素子基板１に入射側では、伝送路
用光ファイバ６と導波路３のそれぞれのコアの中心が一
致するように、精度よく接着剤で接続されている。
用光ファイバ６と導波路３のそれぞれのコアの中心が一
致するように、精度よく接着剤で接続されている。
【００３０】励起ＬＤ素子基板１の出射側では、二つの
集光用レンズ４、４′が配置されており、第一のレンズ
４は、活性層２で発生した励起光を、増幅用光ファイバ
７に入射させている。一方、第二のレンズ４′は、導波
路３を通った信号光を、増幅用光ファイバ７に入射させ
るものである。
集光用レンズ４、４′が配置されており、第一のレンズ
４は、活性層２で発生した励起光を、増幅用光ファイバ
７に入射させている。一方、第二のレンズ４′は、導波
路３を通った信号光を、増幅用光ファイバ７に入射させ
るものである。
【００３１】なお、増幅用光ファイバ７としては、光フ
ァイバに希土類元素、特にＥｒイオンをドープしたＥｒ
ドープ光ファイバを用いている。
ァイバに希土類元素、特にＥｒイオンをドープしたＥｒ
ドープ光ファイバを用いている。
【００３２】電子冷却素子５は、励起ＬＤ素子基板１が
発熱により、光出力が低下するのを防いでおり、励起Ｌ
Ｄ素子基板１は電子冷却素子５の上に搭載されている。
発熱により、光出力が低下するのを防いでおり、励起Ｌ
Ｄ素子基板１は電子冷却素子５の上に搭載されている。
【００３３】次に、図１に示した本実施例の光ファイバ
増幅器の動作について説明する。
増幅器の動作について説明する。
【００３４】伝送用光ファイバ６からの１．５５μｍ帯
の波長を有す信号光は、励起ＬＤ素子基板１内の導波路
３を通った後、第二の集光用レンズ４′を介して、増幅
用光ファイバ７内に入射する。
の波長を有す信号光は、励起ＬＤ素子基板１内の導波路
３を通った後、第二の集光用レンズ４′を介して、増幅
用光ファイバ７内に入射する。
【００３５】一方、励起ＬＤ素子基板内の活性層２で発
生した励起光は、第一の集光用レンズ４により増幅用光
ファイバ７に入射する。
生した励起光は、第一の集光用レンズ４により増幅用光
ファイバ７に入射する。
【００３６】すなわち、励起ＬＤ素子基板１の導波路３
からの信号光と、活性層２からの励起光は、第一、第二
の集光用レンズ４、４′により合波され、増幅用光ファ
イバ７に入射される。
からの信号光と、活性層２からの励起光は、第一、第二
の集光用レンズ４、４′により合波され、増幅用光ファ
イバ７に入射される。
【００３７】増幅用光ファイバ７では励起光によりＥｒ
イオンが励起され、誘導放出により、信号光は利得を得
て増幅され、増幅用光ファイバ７の出力端より出射され
る。
イオンが励起され、誘導放出により、信号光は利得を得
て増幅され、増幅用光ファイバ７の出力端より出射され
る。
【００３８】なお、本実施例では、導波路４として、Ｉ
ｎＧａＡｓＰをコア、ＩｎＰをクラッドとしたが、本発
明はこれに限定されるものではない。
ｎＧａＡｓＰをコア、ＩｎＰをクラッドとしたが、本発
明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバ増幅器を特段に小型化する、という効果を奏
する。
光ファイバ増幅器を特段に小型化する、という効果を奏
する。
【００４０】その理由は、以下の通りである。すなわ
ち、本発明においては、励起ＬＤ素子の基板内に励起光
を発生する活性層と信号光の通る導波路とを設け、増幅
用光ファイバに励起光と信号光の両方の光出力を合波
し、入射させる、構成としたことによる。
ち、本発明においては、励起ＬＤ素子の基板内に励起光
を発生する活性層と信号光の通る導波路とを設け、増幅
用光ファイバに励起光と信号光の両方の光出力を合波
し、入射させる、構成としたことによる。
【００４１】このため、本発明によれば、従来、別々の
光部品であった励起レーザモジュールと光合波器と、を
複合化にして一つにしているため、従来の光合波器を収
納するのに要していた分のスペースが不要となり、光フ
ァイバ増幅器を小型化することができる。
光部品であった励起レーザモジュールと光合波器と、を
複合化にして一つにしているため、従来の光合波器を収
納するのに要していた分のスペースが不要となり、光フ
ァイバ増幅器を小型化することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】従来の光増幅器の構成の一例を示す図である。
１ 励起ＬＤ素子基板 ２ 活性層 ３ 導波路 ４、４′ 集光用レンズ ５ 電子冷却素子 ６ 伝送路用光ファイバ ７ 増幅用光ファイバ ８ 励起レーザモジュール用光ファイバ ９ 励起レーザモジュール １０ 光合波器
Claims (4)
- 【請求項１】励起光を発生する活性層とは別に信号光を
伝搬する導波路を備えた励起ＬＤ素子基板を備え、 入力側には、前記励起ＬＤ素子基板の前記導波路に信号
光を入射できる位置に伝送用光ファイバが配設されてお
り、 出力側には、前記励起ＬＤ素子基板の前記活性層で発生
する励起光と、前記活性層とは別に設けられた前記導波
路を通って出射される信号光の両方の光出力を集光でき
る位置に増幅用光ファイバを備えたことを特徴とする光
ファイバ増幅器。 - 【請求項２】励起ＬＤ素子基板に、励起光を発生する活
性層と、信号光を伝搬する導波路を備え、 入力側には、前記導波路に信号光を入射できる位置に伝
送用光ファイバが配設されるとともに、出力側には、前
記活性層で発生する励起光と、前記導波路を通って出射
される信号光の両方の光出力を集光できる位置に増幅用
光ファイバを備えた光ファイバ増幅器であって、 前記励起ＬＤ素子基板の前記活性層からの励起光出力を
集光して前記増幅用光ファイバに伝搬する第１の集光用
レンズと、前記励起ＬＤ素子基板の前記導波路の光出力
を集光して前記増幅用光ファイバに伝搬する第２の集光
用レンズと、を備え、前記第１及び第２の集光用レンズ
の出力が合波されて前記増幅用光ファイバに入射する、
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】基板内に、励起光を発生する活性層とは別
に、信号光の通る導波路を設けた励起用半導体レーザ素
子と、 前記導波路の入力側に配設され、信号光を前記導波路に
入射させる伝送用光ファイバと、 前記導波路の出力側において、前記励起用半導体レーザ
素子の前記活性層からの励起光と、前記導波路を通って
出射される信号光の両方の光出力を集光可能に配設され
ている増幅用光ファイバと、を備え、前記活性層からの
励起光出力と前記導波路からの信号光出力とをそれぞれ
集光レンズを介して合波して前記増幅用光ファイバに入
射する、ことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項４】基板内に信号光の通る導波路を設けた励起
用半導体レーザ素子と、前記導波路の入力側に配設され、信号光を前記導波路に
入射させる伝送用光ファイバと 、前記導波路の出力側において、前記励起用半導体レーザ
素子からの励起光と、前記導波路を通って出射される信
号光の両方の光出力を集光可能に配設されている増幅用
光ファイバと、を備えた光ファイバ増幅器であって、 前記励起用半導体レーザ素子からの励起光出力を集光し
て前記増幅用光ファイバに伝搬する第１の集光手段と、 前記導波路の光出力を集光して前記増幅用光ファイバに
伝搬する第２の集光手段と、を備え、 前記第１、第２の集光手段の出力が合波されて前記増幅
用光ファイバに入射する、ことを特徴とする光ファイバ
増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4475897A JP3042439B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4475897A JP3042439B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229230A JPH10229230A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3042439B2 true JP3042439B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=12700340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4475897A Expired - Lifetime JP3042439B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3042439B2 (ja) |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP4475897A patent/JP3042439B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10229230A (ja) | 1998-08-25 |
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