JP3049118B2 - Ｅｒドープ光ファイバ - Google Patents
Ｅｒドープ光ファイバInfo
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- JP3049118B2 JP3049118B2 JP3177917A JP17791791A JP3049118B2 JP 3049118 B2 JP3049118 B2 JP 3049118B2 JP 3177917 A JP3177917 A JP 3177917A JP 17791791 A JP17791791 A JP 17791791A JP 3049118 B2 JP3049118 B2 JP 3049118B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコア中にエルビウムをド
ープしたエルビウムドープ光ファイバに関する。
ープしたエルビウムドープ光ファイバに関する。
【０００２】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再変換し、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。
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再変換し、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。
【０００３】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、（ａ）希土類元素（Ｅｒ，Ｎ
ｂ，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、（ｂ）希土類元素をドープした半導
体レーザによるもの、（ｃ）光ファイバ中の非線形効果
を利用したものがある。
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、（ａ）希土類元素（Ｅｒ，Ｎ
ｂ，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、（ｂ）希土類元素をドープした半導
体レーザによるもの、（ｃ）光ファイバ中の非線形効果
を利用したものがある。
【０００４】このうち、（ａ）の希土類ドープファイバ
とポンピング光を組み合わせた光ファイバ増幅器は偏波
依存性がないこと、低雑音であること、光伝送路との結
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。
とポンピング光を組み合わせた光ファイバ増幅器は偏波
依存性がないこと、低雑音であること、光伝送路との結
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。
【０００５】
【従来の技術】図２に希土類ドープ光ファイバの中でも
実用化が最も近いと考えられるエルビウム（Ｅｒ）ドー
プ光ファイバによる光増幅の原理を示す。２はコア２ａ
及びクラッド２ｂから構成された光ファイバであり、コ
ア２ａ中にＥｒが一様にドープされている。
実用化が最も近いと考えられるエルビウム（Ｅｒ）ドー
プ光ファイバによる光増幅の原理を示す。２はコア２ａ
及びクラッド２ｂから構成された光ファイバであり、コ
ア２ａ中にＥｒが一様にドープされている。
【０００６】このようなＥｒドープ光ファイバ２にポン
ピング光が入射されると、Ｅｒ原子が高いエネルギ準位
に励起される。このように高いエネルギ準位に励起され
た光ファイバ２中のＥｒ原子に信号光が入ってくると、
Ｅｒ原子が低いエネルギ準位に遷移するが、このとき光
の誘導放出が生じ、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。
ピング光が入射されると、Ｅｒ原子が高いエネルギ準位
に励起される。このように高いエネルギ準位に励起され
た光ファイバ２中のＥｒ原子に信号光が入ってくると、
Ｅｒ原子が低いエネルギ準位に遷移するが、このとき光
の誘導放出が生じ、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。
【０００７】Ｅｒドープ光ファイバでは１．５３６μｍ
付近に利得のピークがあり、利得がこのピーク値から３
ｄＢ下がる帯域幅は数ｎｍである。そこで、信号光波長
の多重化に対応するため、１．５５μｍ帯の広い波長範
囲で光利得を得ることが要求されており、コア中にＥｒ
と共にアルミニウムをドープすることで広帯域化できる
ことがしられている。
付近に利得のピークがあり、利得がこのピーク値から３
ｄＢ下がる帯域幅は数ｎｍである。そこで、信号光波長
の多重化に対応するため、１．５５μｍ帯の広い波長範
囲で光利得を得ることが要求されており、コア中にＥｒ
と共にアルミニウムをドープすることで広帯域化できる
ことがしられている。
【０００８】即ち図３に示すように、従来は広帯域化の
ために光ファイバ４のコア４ａ中に概略１００ｐｐｍ程
度のＥｒをドープするとともに、概略１０，０００ｐｐ
ｍ程度のアルミニウムをコア４ａ中にドープするように
していた。従来技術では、コア４ａ中にのみアルミニウ
ムを概略一様にドープするのであり、クラッド４ｂ中に
はドープしていない。
ために光ファイバ４のコア４ａ中に概略１００ｐｐｍ程
度のＥｒをドープするとともに、概略１０，０００ｐｐ
ｍ程度のアルミニウムをコア４ａ中にドープするように
していた。従来技術では、コア４ａ中にのみアルミニウ
ムを概略一様にドープするのであり、クラッド４ｂ中に
はドープしていない。
【０００９】このようにコア中にＥｒと共にアルミニウ
ムをドープすると、図４から明らかなようにコア中にＥ
ｒのみをドープした光ファイバに比較して、蛍光特性の
広帯域化を図ることができる。
ムをドープすると、図４から明らかなようにコア中にＥ
ｒのみをドープした光ファイバに比較して、蛍光特性の
広帯域化を図ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の広帯域化Ｅｒド
ープ光ファイバでは、図３に示すようにＥｒとアルミニ
ウムは光が伝搬する光ファイバのコア部のみにドープさ
れていた。このためクラッド部とコア部の間に熱膨張率
の差が生じ、ファイバ製造時の加熱により図５に示すよ
うにコア部４ａとクラッド部４ｂとの境界面が乱れると
いう問題が生じていた。
ープ光ファイバでは、図３に示すようにＥｒとアルミニ
ウムは光が伝搬する光ファイバのコア部のみにドープさ
れていた。このためクラッド部とコア部の間に熱膨張率
の差が生じ、ファイバ製造時の加熱により図５に示すよ
うにコア部４ａとクラッド部４ｂとの境界面が乱れると
いう問題が生じていた。
【００１１】コア部とクラッド部の境界面が乱れた構造
となると、光の伝搬の状態はモードフィールド径の異な
る光ファイバを繋いだ状態と同様となると考えられ、Ｅ
ｒドープ光ファイバ中を伝搬するに従い伝搬光に大きな
損失が生じる。
となると、光の伝搬の状態はモードフィールド径の異な
る光ファイバを繋いだ状態と同様となると考えられ、Ｅ
ｒドープ光ファイバ中を伝搬するに従い伝搬光に大きな
損失が生じる。
【００１２】図６に光ファイバの構造に起因する過剰損
失と増幅効率との関係を示す。なお図６は、計算パラメ
ータとしてモードフィールド径７μｍ、光ファイバ長８
０ｍ、信号光入力１ｍＷ（０ｄＢｍ）、励起光入力４０
ｍＷ、Ｅｒ濃度５００ｐｐｍとして、計算で求めたデー
タである。従来のコア部のみにアルミニウムをドープす
る構造の場合、２０〜５０ｄＢ／ｋｍ程度のファイバ構
造による損失がみられ、Ｅｒドープ光ファイバの増幅効
率の低下原因となっていることが判明した。
失と増幅効率との関係を示す。なお図６は、計算パラメ
ータとしてモードフィールド径７μｍ、光ファイバ長８
０ｍ、信号光入力１ｍＷ（０ｄＢｍ）、励起光入力４０
ｍＷ、Ｅｒ濃度５００ｐｐｍとして、計算で求めたデー
タである。従来のコア部のみにアルミニウムをドープす
る構造の場合、２０〜５０ｄＢ／ｋｍ程度のファイバ構
造による損失がみられ、Ｅｒドープ光ファイバの増幅効
率の低下原因となっていることが判明した。
【００１３】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、利得の広帯域化を
図るとともに、コア部とクラッド部の熱膨張率の差を小
さくしてファイバ構造に起因する過剰損失を低減するよ
うにしたＥｒドープ光ファイバを提供することである。
のであり、その目的とするところは、利得の広帯域化を
図るとともに、コア部とクラッド部の熱膨張率の差を小
さくしてファイバ構造に起因する過剰損失を低減するよ
うにしたＥｒドープ光ファイバを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するために、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅
器に使用するのに適したＥｒドープ光ファイバにおい
て、蛍光特性を広帯域化するのに十分な量のアルミニウ
ムをコア部及び該コア部に隣接するクラッド部にドープ
し、該コア部と該クラッド部の境界面付近での該コア部
と該クラッド部の間の熱膨張率の差が小さくなるように
したことを特徴とする。
解決するために、信号光を直接増幅する光ファイバ増幅
器に使用するのに適したＥｒドープ光ファイバにおい
て、蛍光特性を広帯域化するのに十分な量のアルミニウ
ムをコア部及び該コア部に隣接するクラッド部にドープ
し、該コア部と該クラッド部の境界面付近での該コア部
と該クラッド部の間の熱膨張率の差が小さくなるように
したことを特徴とする。
【００１５】
【作用】コア部及びコア部に隣接するクラッド部にアル
ミニウムをドープすることにより、光ファイバ製造時の
加熱によるコア部とクラッド部の境界面付近でのコア部
とクラッド部の間の熱膨張率の差が小さくなるため、境
界面の乱れを防止することができる。これにより、ファ
イバ構造に起因する過剰損失を小さくすることができ、
広帯域化を図るとともに増幅効率を増大することができ
る。
ミニウムをドープすることにより、光ファイバ製造時の
加熱によるコア部とクラッド部の境界面付近でのコア部
とクラッド部の間の熱膨張率の差が小さくなるため、境
界面の乱れを防止することができる。これにより、ファ
イバ構造に起因する過剰損失を小さくすることができ、
広帯域化を図るとともに増幅効率を増大することができ
る。
【００１６】
【実施例】図１に本発明実施例にかかる光ファイバの縦
断面図を示す。光ファイバ６のコア部６ａにエルビウム
（Ｅｒ）を一様にドープするとともに、コア部６ａ及び
クラッド部６ｂ全体にアルミニウムをドープする。コア
部６ａにドープするＥｒの濃度は概略１００ｐｐｍ程度
であり、コア部６ａ及びクラッド部６ｂにドープするア
ルミニウムの濃度は概略１０，０００ｐｐｍ程度であ
る。
断面図を示す。光ファイバ６のコア部６ａにエルビウム
（Ｅｒ）を一様にドープするとともに、コア部６ａ及び
クラッド部６ｂ全体にアルミニウムをドープする。コア
部６ａにドープするＥｒの濃度は概略１００ｐｐｍ程度
であり、コア部６ａ及びクラッド部６ｂにドープするア
ルミニウムの濃度は概略１０，０００ｐｐｍ程度であ
る。
【００１７】このようにアルミニウムをコア部６ａのみ
でなく、クラッド部６ｂにもドープすることにより、光
ファイバ製造時の加熱によるコア部とクラッド部の境界
面付近の熱膨張率の差が小さくなるため、境界面の乱れ
が起こることはない。光ファイバをこのような構造にす
ることにより、過剰損失を５ｄＢ／ｋｍ以下に抑えるこ
とができ、増幅特性の広帯域化を維持しながら増幅効率
のよいＥｒドープ光ファイバを得ることができる。
でなく、クラッド部６ｂにもドープすることにより、光
ファイバ製造時の加熱によるコア部とクラッド部の境界
面付近の熱膨張率の差が小さくなるため、境界面の乱れ
が起こることはない。光ファイバをこのような構造にす
ることにより、過剰損失を５ｄＢ／ｋｍ以下に抑えるこ
とができ、増幅特性の広帯域化を維持しながら増幅効率
のよいＥｒドープ光ファイバを得ることができる。
【００１８】上述した実施例ではクラッド部６ｂ全体に
アルミニウムをドープしているが、コア部６ａとクラッ
ド部６ｂの境界で熱膨張率の差が問題となるので、コア
部６ａに隣接するクラッド部６ｂのみにアルミニウムを
ドープしても同様の改善効果が得られる。Ｅｒのドープ
量はアルミニウムのドープ量に比べて約１／１００程度
であるため、Ｅｒをコア部のみにドープしてもコア部と
クラッド部の境界面の乱れに与える影響は非常に小さく
殆ど無視できる。
アルミニウムをドープしているが、コア部６ａとクラッ
ド部６ｂの境界で熱膨張率の差が問題となるので、コア
部６ａに隣接するクラッド部６ｂのみにアルミニウムを
ドープしても同様の改善効果が得られる。Ｅｒのドープ
量はアルミニウムのドープ量に比べて約１／１００程度
であるため、Ｅｒをコア部のみにドープしてもコア部と
クラッド部の境界面の乱れに与える影響は非常に小さく
殆ど無視できる。
【００１９】また、コア部にはＥｒと共にアルミニウム
をドープし、クラッド部にはアルミニウムに近い熱膨張
率を有する元素（例えばＭｇ）をドープしても境界面付
近の熱膨張率の差を小さくできるため、過剰損失を低減
することができ、増幅効率を上述した実施例と同様に改
善することができる。
をドープし、クラッド部にはアルミニウムに近い熱膨張
率を有する元素（例えばＭｇ）をドープしても境界面付
近の熱膨張率の差を小さくできるため、過剰損失を低減
することができ、増幅効率を上述した実施例と同様に改
善することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のＥｒドープ光ファイバは以上詳
述したように構成したので、増幅特性の広帯域化を維持
しながら増幅効率の良いＥｒドープ光ファイバが得られ
るという効果を奏する。
述したように構成したので、増幅特性の広帯域化を維持
しながら増幅効率の良いＥｒドープ光ファイバが得られ
るという効果を奏する。
【図１】本発明実施例の縦断面図である。
【図２】光増幅の原理を示す模式図である。
【図３】従来例断面図である。
【図４】コアにＥｒのみをドープした光ファイバとＥｒ
と共にアルミニウムをドープした光ファイバの蛍光特性
を示す図である。
と共にアルミニウムをドープした光ファイバの蛍光特性
を示す図である。
【図５】従来例の横断面図である。
【図６】過剰損失と増幅効率との関係を示すグラフであ
る。
る。
２，４，６ 光ファイバ ２ａ，４ａ，６ａ コア ２ｂ，４ｂ，６ｂ クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾山 修 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 岡村 浩司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−184386（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−371931（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331738（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−309929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/06 G02B 6/00 H01S 3/10 H01S 3/17 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器
に使用するのに適したＥｒドープ光ファイバにおいて、蛍光特性を広帯域化するのに十分な量のアルミニウムを
コア部（６ａ）及び該コア部（６ａ）に隣接するクラッ
ド部（６ｂ）にドープし、該コア部と該クラッド部の境
界面付近での該コア部と該クラッド部の間の熱膨張率の
差が小さくなるようにした ことを特徴とするＥｒドープ
光ファイバ。 - 【請求項２】 信号光を直接増幅する光ファイバ増幅器
に使用するのに適したＥｒドープ光ファイバにおいて、 コア部（６ａ）にＥｒとアルミニウムをドープし、 該コア部（６ａ）に隣接するクラッド部（６ｂ）に アル
ミニウムに近い熱膨張率を有する元素をドープしたこと
を特徴とするＥｒドープ光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177917A JP3049118B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | Ｅｒドープ光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3177917A JP3049118B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | Ｅｒドープ光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529697A JPH0529697A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3049118B2 true JP3049118B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=16039326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3177917A Expired - Fee Related JP3049118B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | Ｅｒドープ光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3049118B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000252558A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用光ファイバおよびその製造方法 |
| JP2018006474A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ通信システム |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3177917A patent/JP3049118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529697A (ja) | 1993-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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