JP3291578B2 - ファイバ増幅器 - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
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- H—ELECTRICITY
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- H03F—AMPLIFIERS
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S2301/04—Gain spectral shaping, flattening
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06762—Fibre amplifiers having a specific amplification band
- H01S3/06766—C-band amplifiers, i.e. amplification in the range of about 1530 nm to 1560 nm
-
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- H01S3/067—Fibre lasers
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-
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- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は増幅器利得スペクトルを
修正または制御するために不要な波長を選択的に減衰さ
せるか除去するための手段を有するファイバ増幅器に関
する。
修正または制御するために不要な波長を選択的に減衰さ
せるか除去するための手段を有するファイバ増幅器に関
する。
【0002】
【従来の技術】ド−プした光ファイバ増幅器は、コアが
希土類イオンのようなド−パントを含んだ光ファイバよ
りなる。このような増幅器は波長λsの光信号と波長λp
のポンプ信号を受信し、これらの信号はその増幅器の一
端または両端に配置された1つまたはそれ以上のカプラ
のような手段によって結合される。ファイバ増幅器のス
ペクトル利得は全放出帯域にわたって均一ではない。
希土類イオンのようなド−パントを含んだ光ファイバよ
りなる。このような増幅器は波長λsの光信号と波長λp
のポンプ信号を受信し、これらの信号はその増幅器の一
端または両端に配置された1つまたはそれ以上のカプラ
のような手段によって結合される。ファイバ増幅器のス
ペクトル利得は全放出帯域にわたって均一ではない。
【0003】ファイバ増幅器の利得スペクトルを修正す
ることは有用である。(1)利得平坦化、(2)利得傾
斜の変更、および(3)利得狭化の3つの修正が有益で
ある。利得平坦化は波長分割多重化のような用途に有益
である。利得傾斜の変更はAM変調光システムにおける
高調波歪みを軽減するために望られ得る(A.Lidg
ard etal.“Generation and
Cancellation of Second−Or
der Harmonic Distortion i
n Analog Optical Systems
by Interferometric FM−AM
Conversion”IEEE Photo Tec
h.Lett.,vol.2,1990,pp.519
−521を参照されたい)。増幅器は利得狭化なしでピ
ーク利得から離れた波長で動作され得るが、偶発−偶発
ビートノイズ、第2の波長(1300nmで増幅するよ
うに設計されたNdファイバ増幅器における1050n
mのような)における増幅された自然放出による信号波
長における利得の低下、およびピーク利得波長において
生じるレーザ動作に基因して不利益が生ずるので、利得
狭化は関心事である。
ることは有用である。(1)利得平坦化、(2)利得傾
斜の変更、および(3)利得狭化の3つの修正が有益で
ある。利得平坦化は波長分割多重化のような用途に有益
である。利得傾斜の変更はAM変調光システムにおける
高調波歪みを軽減するために望られ得る(A.Lidg
ard etal.“Generation and
Cancellation of Second−Or
der Harmonic Distortion i
n Analog Optical Systems
by Interferometric FM−AM
Conversion”IEEE Photo Tec
h.Lett.,vol.2,1990,pp.519
−521を参照されたい)。増幅器は利得狭化なしでピ
ーク利得から離れた波長で動作され得るが、偶発−偶発
ビートノイズ、第2の波長(1300nmで増幅するよ
うに設計されたNdファイバ増幅器における1050n
mのような)における増幅された自然放出による信号波
長における利得の低下、およびピーク利得波長において
生じるレーザ動作に基因して不利益が生ずるので、利得
狭化は関心事である。
【0004】利得スペクトルを平坦化するためには種々
の技法が用いられている。狭いピ−クを減衰させるため
に、エルビウムをド−プした利得ファイバの出力にロ−
レンツ・スペクトルを有する光ノッチ・フィルタが配置
され得る。平滑な利得スペクトルが得られるが、長い波
長での利得の増加はない。
の技法が用いられている。狭いピ−クを減衰させるため
に、エルビウムをド−プした利得ファイバの出力にロ−
レンツ・スペクトルを有する光ノッチ・フィルタが配置
され得る。平滑な利得スペクトルが得られるが、長い波
長での利得の増加はない。
【0005】エム・タチバナ外、「広いスペクトル帯域
幅を有する利得形状のエリビウムをド−プしたファイバ
増幅器(EDFA)」、増幅器とその用途についてのト
ピック会議、オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメ
リカ、1990年テクニカル・ダイジェスト・シリ−ズ、第
13巻、1990年8月6〜8日、第44-47頁に他のフィルタ構
成が開示されている。機械的格子とフラットプレ−トの
間に短い長さの増幅器ファイバをサンドイッチ状に配置
することによって光ノッチ・フィルタが増幅器の中間に
組込まれ得る。これはコア・モ−ドとその後で喪失され
るクラッド漏洩モ−ドの間に特定の波長における共振結
合を誘起させる。全体の利得スペクトルおよび飽和特性
が全体の1530-1560 nm帯域にわたってほぼ均一になるよ
うに修正される。エルビウムをド−プしたファイバ増幅
器の中間に光ファイバを組込むことによって、長い信号
波長に対して増幅器の効率が改善される。
幅を有する利得形状のエリビウムをド−プしたファイバ
増幅器(EDFA)」、増幅器とその用途についてのト
ピック会議、オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメ
リカ、1990年テクニカル・ダイジェスト・シリ−ズ、第
13巻、1990年8月6〜8日、第44-47頁に他のフィルタ構
成が開示されている。機械的格子とフラットプレ−トの
間に短い長さの増幅器ファイバをサンドイッチ状に配置
することによって光ノッチ・フィルタが増幅器の中間に
組込まれ得る。これはコア・モ−ドとその後で喪失され
るクラッド漏洩モ−ドの間に特定の波長における共振結
合を誘起させる。全体の利得スペクトルおよび飽和特性
が全体の1530-1560 nm帯域にわたってほぼ均一になるよ
うに修正される。エルビウムをド−プしたファイバ増幅
器の中間に光ファイバを組込むことによって、長い信号
波長に対して増幅器の効率が改善される。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】本発明のひとつの目
的は、ファイバ増幅器の効率をさらに改善することおよ
び/またはファイバ増幅器のスペクトル出力を調整する
ことである。
的は、ファイバ増幅器の効率をさらに改善することおよ
び/またはファイバ増幅器のスペクトル出力を調整する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はスペクトル利得
変更手段を有するファイバ増幅器に関する。ファイバ増
幅器は、波長λpでポンプされたときに波長λsを含む
予め定められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得る
利得イオンを含んだ単一モード・コアを有する利得光フ
ァイバを従来から具備する。波長λsの信号と波長λp
のポンプ光を利得ファイバに導入するための手段が設け
られる。本発明によれば、ファイバ増幅器に波長λsを
含む予め定められた波長帯域内の波長の少なくとも幾つ
かにおける光を減衰させる吸光イオン濾波手段が設けら
れる。
変更手段を有するファイバ増幅器に関する。ファイバ増
幅器は、波長λpでポンプされたときに波長λsを含む
予め定められた波長帯域内の光の誘導放出を発生し得る
利得イオンを含んだ単一モード・コアを有する利得光フ
ァイバを従来から具備する。波長λsの信号と波長λp
のポンプ光を利得ファイバに導入するための手段が設け
られる。本発明によれば、ファイバ増幅器に波長λsを
含む予め定められた波長帯域内の波長の少なくとも幾つ
かにおける光を減衰させる吸光イオン濾波手段が設けら
れる。
【0008】本発明の第1の態様によれば、上記吸光イ
オン瀘波手段はポンプされない利得イオンよりなり、こ
の実施例は波長λpの光によるポンプされない利得イオ
ンの励起を防止するための手段を必要とする。本発明の
他の態様によれば、吸光イオンは利得ファイバの希土類
利得イオンとは異なる。
オン瀘波手段はポンプされない利得イオンよりなり、こ
の実施例は波長λpの光によるポンプされない利得イオ
ンの励起を防止するための手段を必要とする。本発明の
他の態様によれば、吸光イオンは利得ファイバの希土類
利得イオンとは異なる。
【0009】
【実施例】ファイバ増幅器は通常利得ファイバ10(図
1)を含んでおり、このファイバのコアは波長λsを含
む予め定められた波長帯域の外にある波長λpでポンプ
された場合に上記予め定められた波長帯域内の光の誘導
放出を発生し得る利得イオンをド−プされている。レ−
ザダイオ−ド15からの波長λpのポンプエネルギ−お
よび入力通信ファイバ14からの波長λsの信号を利得
ファイバ10に結合するために波長分割マルチプレクサ
(WDM)ファイバ・オプティック・カプラ11を用い
ることができる。このような装置が米国特許第4938556
号、第4941726号、第4955025号、および第4959837号に
開示されている。図面では、融着添接が黒丸で示されて
いる。入力ファイバ14はカプラ・ファイバ13に添接
され、そして利得ファイバ10はカプラ・ファイバ12
に添接されている。カプラ11が1991年3月18日に出願
された米国特許出願第671075号の教示に従って作成され
ている場合に添接損失が最小となる。
1)を含んでおり、このファイバのコアは波長λsを含
む予め定められた波長帯域の外にある波長λpでポンプ
された場合に上記予め定められた波長帯域内の光の誘導
放出を発生し得る利得イオンをド−プされている。レ−
ザダイオ−ド15からの波長λpのポンプエネルギ−お
よび入力通信ファイバ14からの波長λsの信号を利得
ファイバ10に結合するために波長分割マルチプレクサ
(WDM)ファイバ・オプティック・カプラ11を用い
ることができる。このような装置が米国特許第4938556
号、第4941726号、第4955025号、および第4959837号に
開示されている。図面では、融着添接が黒丸で示されて
いる。入力ファイバ14はカプラ・ファイバ13に添接
され、そして利得ファイバ10はカプラ・ファイバ12
に添接されている。カプラ11が1991年3月18日に出願
された米国特許出願第671075号の教示に従って作成され
ている場合に添接損失が最小となる。
【0010】希土類をド−プした増幅および吸光光ファ
イバを作成するには種々のファイバ作成技術が用いられ
ている。好ましい方法が1991年6月14日に出願された米
国特許出願第715348号に記載されているが、その方法は
標準の通信ファイバプリフォ−ムを作成する方法の修正
である。その米国特許出願の教示によれば、OH基を有
しない有機溶剤にド−パントの塩を溶解した溶液に多孔
質コアプリフォ−ムが浸漬される。その溶剤が除去さ
れ、そして多孔質ガラスプリフォ−ムが熱処理され、コ
ンソリデ−ト(consolidate)されて、そのド−パントを
含んだ非多孔質ガラス体となされる。このガラス体をク
ラッドガラスを与えられて延伸用のプリフォ−ムまたは
母材となされ、この母材が延伸されて光ファイバとなさ
れる。この方法は所望のMFDを有するファイバを作成
するように調整され得る。上記多孔質コアプリフォ−ム
はコアガラスよりなるものであってもよく、あるいはあ
るクラッドガラスが添加されたコアガラスよりなるもの
であってもよい。ここでコアガラスというのは、光ファ
イバのコアを形成する例えばゲルマニア・シリケ−トの
ような屈折率が比較的高いガラスを意味する。
イバを作成するには種々のファイバ作成技術が用いられ
ている。好ましい方法が1991年6月14日に出願された米
国特許出願第715348号に記載されているが、その方法は
標準の通信ファイバプリフォ−ムを作成する方法の修正
である。その米国特許出願の教示によれば、OH基を有
しない有機溶剤にド−パントの塩を溶解した溶液に多孔
質コアプリフォ−ムが浸漬される。その溶剤が除去さ
れ、そして多孔質ガラスプリフォ−ムが熱処理され、コ
ンソリデ−ト(consolidate)されて、そのド−パントを
含んだ非多孔質ガラス体となされる。このガラス体をク
ラッドガラスを与えられて延伸用のプリフォ−ムまたは
母材となされ、この母材が延伸されて光ファイバとなさ
れる。この方法は所望のMFDを有するファイバを作成
するように調整され得る。上記多孔質コアプリフォ−ム
はコアガラスよりなるものであってもよく、あるいはあ
るクラッドガラスが添加されたコアガラスよりなるもの
であってもよい。ここでコアガラスというのは、光ファ
イバのコアを形成する例えばゲルマニア・シリケ−トの
ような屈折率が比較的高いガラスを意味する。
【0011】希土類イオンがファイバのコアの向うの領
域まで延長しているべき場合には、ド−パントを含んだ
溶剤に浸漬される多孔質コアプリフォ−ムは中心のコア
ガラス領域とクラッドガラスの十分に薄い層を含んでい
なければならない。ド−プされクラッドを被覆されたコ
アプリフォ−ムがコンソリデ−トされた後で、そのコア
プリフォ−ムは付加的なクラッドガラスを与えられ、そ
して延伸されてファイバとなされる。
域まで延長しているべき場合には、ド−パントを含んだ
溶剤に浸漬される多孔質コアプリフォ−ムは中心のコア
ガラス領域とクラッドガラスの十分に薄い層を含んでい
なければならない。ド−プされクラッドを被覆されたコ
アプリフォ−ムがコンソリデ−トされた後で、そのコア
プリフォ−ムは付加的なクラッドガラスを与えられ、そ
して延伸されてファイバとなされる。
【0012】GeO2をドープしたシリカコアに添加さ
れる希土類ドーパントが多すぎると、そのコアが結晶化
し得る。コアにAl2O3を添加すれば、コアの結晶化
を伴うことなしに、そのような希土類ドーパントのレベ
ルが実現され得る。
れる希土類ドーパントが多すぎると、そのコアが結晶化
し得る。コアにAl2O3を添加すれば、コアの結晶化
を伴うことなしに、そのような希土類ドーパントのレベ
ルが実現され得る。
【0013】上述のように、ファイバ増幅器の利得スペ
クトルを修正することが望ましい場合がある。エルビウ
ムをドープしたファイバ増幅器は1550nmで動作す
る通信システムで利用しうるから、本明細書ではそのフ
ァイバ増幅器を例にとって説明する。本発明はエルビウ
ム以外の利得イオンを含んだファイバ増幅器にも適用さ
れる。なぜなら、そのような他のファイバ増幅器の利得
スペクトルも有利に修正することができるからである。
図2の曲線23で示されているように、エルビウム・ア
ルミニウムをドープしたゲルマニア・シリケート・ファ
イバ増幅器の利得スペクトルは1532nm付近にピー
クを有し、かつ利得を約1560nmまで低下された広
い帯域を有している。波長に依存する利得または不要な
波長における利得(附随ノイズを伴う)のような不利益
な動作の発生を防止するために1532nmピークを低
下させることが望ましい場合がある。あるいは、ファイ
バ増幅器の利得スペクトルに複数のピークを与えて、そ
の増幅器が複数の離散した波長で動作し得るようにする
ことが望ましいこともありうる。
クトルを修正することが望ましい場合がある。エルビウ
ムをドープしたファイバ増幅器は1550nmで動作す
る通信システムで利用しうるから、本明細書ではそのフ
ァイバ増幅器を例にとって説明する。本発明はエルビウ
ム以外の利得イオンを含んだファイバ増幅器にも適用さ
れる。なぜなら、そのような他のファイバ増幅器の利得
スペクトルも有利に修正することができるからである。
図2の曲線23で示されているように、エルビウム・ア
ルミニウムをドープしたゲルマニア・シリケート・ファ
イバ増幅器の利得スペクトルは1532nm付近にピー
クを有し、かつ利得を約1560nmまで低下された広
い帯域を有している。波長に依存する利得または不要な
波長における利得(附随ノイズを伴う)のような不利益
な動作の発生を防止するために1532nmピークを低
下させることが望ましい場合がある。あるいは、ファイ
バ増幅器の利得スペクトルに複数のピークを与えて、そ
の増幅器が複数の離散した波長で動作し得るようにする
ことが望ましいこともありうる。
【0014】本発明によれば、利得スペクトルにおける
種々の波長における増幅された信号を減衰させることに
よって利得スペクトルを修正する吸光イオンを含んだ濾
波手段17をファイバ増幅器に設けることによて、増幅
器のスペクトル利得曲線が変更される。本発明の第1の
態様によれば、吸光イオンは利得ファイバ10における
活性利得イオンと同じ希土類「利得イオン」であるが、
これらの吸収利得イオンは波長λpの光によってポンプ
されていない状態になければならない。このようなポン
プされない「利得イオン」は、利得ファイバ10と直列
のファイバ内に配置され得るか、あるいはそれらは利得
ファイバ10ポンプされる利得ファイバ・イオンに沿っ
て分布されるが、それらのイオンが実質的にポンプされ
ていないが波長λsの光の伝播に影響を及ぼすのに十分
なだけポンプされた利得イオンようり大きい半径で位置
付けられ得る。この第1の態様については図2〜17に
関連してさらに説明する。
種々の波長における増幅された信号を減衰させることに
よって利得スペクトルを修正する吸光イオンを含んだ濾
波手段17をファイバ増幅器に設けることによて、増幅
器のスペクトル利得曲線が変更される。本発明の第1の
態様によれば、吸光イオンは利得ファイバ10における
活性利得イオンと同じ希土類「利得イオン」であるが、
これらの吸収利得イオンは波長λpの光によってポンプ
されていない状態になければならない。このようなポン
プされない「利得イオン」は、利得ファイバ10と直列
のファイバ内に配置され得るか、あるいはそれらは利得
ファイバ10ポンプされる利得ファイバ・イオンに沿っ
て分布されるが、それらのイオンが実質的にポンプされ
ていないが波長λsの光の伝播に影響を及ぼすのに十分
なだけポンプされた利得イオンようり大きい半径で位置
付けられ得る。この第1の態様については図2〜17に
関連してさらに説明する。
【0015】本発明の他の態様によれば、吸光イオンが
利得ファイバ10の希土類利得イオンと異なっており、
このような吸光イオンが波長λpの光を受けた場合に励
起されない状態にとどまる。吸光イオンは、(a)利得
イオンと一緒に分布されるように利得ファイバにド−プ
(co-dope)するために用いられ得る(必要に応じて利得
イオンと同じ半径で)か、あるいは(b)利得ファイバ
10と直列に接続されるファイバのコアに混入され得る
ように位置付けられ得る。この態様については図18お
よび図19に関連してさらに説明する。
利得ファイバ10の希土類利得イオンと異なっており、
このような吸光イオンが波長λpの光を受けた場合に励
起されない状態にとどまる。吸光イオンは、(a)利得
イオンと一緒に分布されるように利得ファイバにド−プ
(co-dope)するために用いられ得る(必要に応じて利得
イオンと同じ半径で)か、あるいは(b)利得ファイバ
10と直列に接続されるファイバのコアに混入され得る
ように位置付けられ得る。この態様については図18お
よび図19に関連してさらに説明する。
【0016】以下において説明する図面では、図1に対
応した要素は同一符号にダッシを付けて示されている。
応した要素は同一符号にダッシを付けて示されている。
【0017】図3は吸光イオンが利得ファイバにおける
活性ド−パント・イオンと同じ希土類「利得イオン」で
ある実施例を一般的に示している。ファイバ増幅器シス
テムは増幅器スペクトル利得曲線を変更するためのポン
プされない利得イオン濾波手段を具備している。ポンプ
されない利得イオンは利得ファイバ10のポンプされる
利得ファイバ・イオンと直列に位置付けられ得るか、あ
るいは図14および図15に関連して後述するようにポ
ンプされる利得ファイバ・イオンに沿って分布され得
る。
活性ド−パント・イオンと同じ希土類「利得イオン」で
ある実施例を一般的に示している。ファイバ増幅器シス
テムは増幅器スペクトル利得曲線を変更するためのポン
プされない利得イオン濾波手段を具備している。ポンプ
されない利得イオンは利得ファイバ10のポンプされる
利得ファイバ・イオンと直列に位置付けられ得るか、あ
るいは図14および図15に関連して後述するようにポ
ンプされる利得ファイバ・イオンに沿って分布され得
る。
【0018】図4はポンプされない利得イオン濾波手段
がファイバ10’のポンプされる利得ファイバ・イオン
と直列に位置付けられ得ることを示している。ファイバ
14’に信号が存在しない場合には、高いレベルのポン
プ光が利得ファイバ10’から放出し得る。さらに、特
に三準位レーザシステムを基礎としたある種のファイバ
増幅器は利得ファイバ10’の出力端から残留ポンプ光
がある程度放出されるのに十分なだけ高いパワーレベル
でポンプされる。利得ファイバ10’の出力端30にお
ける増幅された信号と一緒のポンプ光の存在は、矢印λ
s+λpで示されている。手段31が残留ポンプ光を実
質的に減衰させるから、ポンプ光は残っているとして
も、ほんの少量のレベルである。しかし、手段31は波
長λsの信号光は実質的に減衰されないままにする。す
なわち信号光は約0.5dB以下の減衰とする。従っ
て、手段31の出力の矢印はλsで示されている。利得
イオンをドープされたファイバの長さ32が減衰手段3
1の出力端に添接される。
がファイバ10’のポンプされる利得ファイバ・イオン
と直列に位置付けられ得ることを示している。ファイバ
14’に信号が存在しない場合には、高いレベルのポン
プ光が利得ファイバ10’から放出し得る。さらに、特
に三準位レーザシステムを基礎としたある種のファイバ
増幅器は利得ファイバ10’の出力端から残留ポンプ光
がある程度放出されるのに十分なだけ高いパワーレベル
でポンプされる。利得ファイバ10’の出力端30にお
ける増幅された信号と一緒のポンプ光の存在は、矢印λ
s+λpで示されている。手段31が残留ポンプ光を実
質的に減衰させるから、ポンプ光は残っているとして
も、ほんの少量のレベルである。しかし、手段31は波
長λsの信号光は実質的に減衰されないままにする。す
なわち信号光は約0.5dB以下の減衰とする。従っ
て、手段31の出力の矢印はλsで示されている。利得
イオンをドープされたファイバの長さ32が減衰手段3
1の出力端に添接される。
【0019】図4のファイバ10’が例えばエルビウム
とアルミニウムをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有しおれば、ファイバ32にもエルビウムまた
はエルビウムを含むド−パントの組合せをド−プするこ
とができる。図5はアルミニウムとポンプされないエル
ビウム・イオンをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有する光ファイバのスペクトル透過率特性を示
している。約1525nmと1560nmの間の低下した透過率はこ
れらの波長の光がエルビウム・イオンによって吸収され
ることに基因する。透過率曲線34の1532nmにおける落
込みは図2の曲線23における利得ピ−クに対応する。
図4のファイバ10’および32が両方ともアルミニウ
ムおよびエルビウム・イオンを一緒にド−プされた場合
には、吸光ファイバ32は、このようにして得られたフ
ァイバ増幅器のスペクトル利得曲線を平坦化するように
作用する(図2の曲線24を参照)。
とアルミニウムをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有しおれば、ファイバ32にもエルビウムまた
はエルビウムを含むド−パントの組合せをド−プするこ
とができる。図5はアルミニウムとポンプされないエル
ビウム・イオンをド−プされたゲルマニア・シリケ−ト
・コアを有する光ファイバのスペクトル透過率特性を示
している。約1525nmと1560nmの間の低下した透過率はこ
れらの波長の光がエルビウム・イオンによって吸収され
ることに基因する。透過率曲線34の1532nmにおける落
込みは図2の曲線23における利得ピ−クに対応する。
図4のファイバ10’および32が両方ともアルミニウ
ムおよびエルビウム・イオンを一緒にド−プされた場合
には、吸光ファイバ32は、このようにして得られたフ
ァイバ増幅器のスペクトル利得曲線を平坦化するように
作用する(図2の曲線24を参照)。
【0020】図4の利得イオンをド−プしたファイバ3
2がポンプされないエルビウム・イオンをド−プされた
ゲルマニア・シリケ−ト・コアを有しておれば、それの
吸光スペクトルは図6の曲線35で表されるであろう。
ファイバ10’が前述のコアを有しており、それによっ
てこのファイバの利得スペクトルが図2の曲線23で表
されるとすると、このようにして得られたファイバ増幅
器の正味利得スペクトルは図7のようになるであろう。
このような増幅器は、ピ−クa、bおよびcが位置して
いる曲線36に沿った3つの離散した波長で動作するこ
とができる。
2がポンプされないエルビウム・イオンをド−プされた
ゲルマニア・シリケ−ト・コアを有しておれば、それの
吸光スペクトルは図6の曲線35で表されるであろう。
ファイバ10’が前述のコアを有しており、それによっ
てこのファイバの利得スペクトルが図2の曲線23で表
されるとすると、このようにして得られたファイバ増幅
器の正味利得スペクトルは図7のようになるであろう。
このような増幅器は、ピ−クa、bおよびcが位置して
いる曲線36に沿った3つの離散した波長で動作するこ
とができる。
【0021】吸光の信号誘起ブリーチング(signa
l induced bleaching)を最小限に
抑えるようにEr蛍光をクエンチング(quenchi
ng)することによって、利得イオンをドープした濾波
ファイバの性能が改善されうる。ファイバにBまたはO
Hのようなドーパントを添加することによって、あるい
は吸光ファイバにおけるErのドーピング密度を例えば
SiO2−GeO2ファイバにおける500ppm以上
まで増加させることによって、Er蛍光がクエンチング
される。
l induced bleaching)を最小限に
抑えるようにEr蛍光をクエンチング(quenchi
ng)することによって、利得イオンをドープした濾波
ファイバの性能が改善されうる。ファイバにBまたはO
Hのようなドーパントを添加することによって、あるい
は吸光ファイバにおけるErのドーピング密度を例えば
SiO2−GeO2ファイバにおける500ppm以上
まで増加させることによって、Er蛍光がクエンチング
される。
【0022】図4の減衰手段は、Applied Physics Lett
ers, vol. 32, pp.647-649, (1978)におけるケイ・オ−
・ヒル外による「光ファイバ導波路における光感度:反
射ファイバの作成への応用」という刊行物に開示されて
いる形式のファイバ型格子リフレクタのようなポンプ光
リフレクタで構成され得る。
ers, vol. 32, pp.647-649, (1978)におけるケイ・オ−
・ヒル外による「光ファイバ導波路における光感度:反
射ファイバの作成への応用」という刊行物に開示されて
いる形式のファイバ型格子リフレクタのようなポンプ光
リフレクタで構成され得る。
【0023】図8の実施例では、ポンプ光減衰手段は利
得ファイバ10’と利得イオンをド−プされたファイバ
32’との間に添接されたファイバ38である。ファイ
バ38は、比較的短い長さ以内で、例えば20 m以下で、
それの出力端39におけるポンプ・パワ−が大きくない
レベルまで減衰され、他方、波長λsの信号光は不当に
減衰されないように十分に波長λpの光を減衰させなけ
ればならない。減衰用ファイバ38は特定の利得ファイ
バおよびポンプ波長にあわせて調整されなければならな
い。利得ファイバ10’が980nmの波長でポンプされる
エルビウムをド−プされた光ファイバであれば、ファイ
バ38は例えばイットリウムをド−プされ得る。表1は
Er、NdおよびPrをド−プした利得ファイバに関連して用
いられるべきポンプ光吸収ファイバに使用するためのド
−パントの候補をリストアップしている。 表1 波 長 利得イオン 信号 ポンプ 吸光イオンまたはセンタ− Er 1.52-1.6μm 980nm Yb,Dy, Pr, V, CdSe Er 1.52-1.6μm 1480nm Pr, Sm Er 1.52-1.6μm 800nm Nd, Dy, Tm, V, CdSe Nd 1.25-1.35μm 800nm Dy, Er, Tm, V, CdSe Pr 1.25-1.35μm 1000nm Dy, Er, Yb, V 希土類イオンおよび遷移金属(バナジウム)を選択する
場合に吸光率対波長の曲線が用いられた。吸光ファイバ
ではCdSeは微小結晶の形で存在すべきである。
得ファイバ10’と利得イオンをド−プされたファイバ
32’との間に添接されたファイバ38である。ファイ
バ38は、比較的短い長さ以内で、例えば20 m以下で、
それの出力端39におけるポンプ・パワ−が大きくない
レベルまで減衰され、他方、波長λsの信号光は不当に
減衰されないように十分に波長λpの光を減衰させなけ
ればならない。減衰用ファイバ38は特定の利得ファイ
バおよびポンプ波長にあわせて調整されなければならな
い。利得ファイバ10’が980nmの波長でポンプされる
エルビウムをド−プされた光ファイバであれば、ファイ
バ38は例えばイットリウムをド−プされ得る。表1は
Er、NdおよびPrをド−プした利得ファイバに関連して用
いられるべきポンプ光吸収ファイバに使用するためのド
−パントの候補をリストアップしている。 表1 波 長 利得イオン 信号 ポンプ 吸光イオンまたはセンタ− Er 1.52-1.6μm 980nm Yb,Dy, Pr, V, CdSe Er 1.52-1.6μm 1480nm Pr, Sm Er 1.52-1.6μm 800nm Nd, Dy, Tm, V, CdSe Nd 1.25-1.35μm 800nm Dy, Er, Tm, V, CdSe Pr 1.25-1.35μm 1000nm Dy, Er, Yb, V 希土類イオンおよび遷移金属(バナジウム)を選択する
場合に吸光率対波長の曲線が用いられた。吸光ファイバ
ではCdSeは微小結晶の形で存在すべきである。
【0024】本発明の光減衰ファイバ手段は交互ポンピ
ング方式を用いたファイバ増幅器でも有用である。図8
に対応した要素が同一符号にダッシを付けて示されてい
る図9のカウンタ−ポンピング(counter-pumping)装置
では、利得ファイバ10’が減衰ファイバ38’と利得
イオンをド−プされたファイバ321’によって入力フ
ァイバ14’に接続されている。波長λpのポンピング
光はカプラ41によって利得ファイバ10’に結合さ
れ、そしてそのカプラ41はまた増幅された信号を出力
ファイバ20’に結合する。減衰ファイバ38’はファ
イバ32’における利得イオンを励起したであろうポン
プ光を除去する。ファイバ32’における利得イオンは
ポンプ光によって励起されていない状態にあるから、フ
ァイバ32’が入来信号を濾波する。
ング方式を用いたファイバ増幅器でも有用である。図8
に対応した要素が同一符号にダッシを付けて示されてい
る図9のカウンタ−ポンピング(counter-pumping)装置
では、利得ファイバ10’が減衰ファイバ38’と利得
イオンをド−プされたファイバ321’によって入力フ
ァイバ14’に接続されている。波長λpのポンピング
光はカプラ41によって利得ファイバ10’に結合さ
れ、そしてそのカプラ41はまた増幅された信号を出力
ファイバ20’に結合する。減衰ファイバ38’はファ
イバ32’における利得イオンを励起したであろうポン
プ光を除去する。ファイバ32’における利得イオンは
ポンプ光によって励起されていない状態にあるから、フ
ァイバ32’が入来信号を濾波する。
【0025】図10のデュアル・エンデッド装置では、
カプラ43が入通信ファイバ45からの信号と第1のポ
ンプ・ソ−ス44からのポンピングパワ−を図4に関し
て上述したように利得ファイバ・セクション46aに結
合する。カプラ47は第2のポンプ・ソ−ス48からの
ポンピングパワ−を利得ファイバ・セクション46bに
結合する。波長λsの出力信号は利得ファイバ・セクシ
ョン46bから出信号ファイバ50にカプラ47によっ
て結合される。ポンプ光減衰ファイバ52aおよび52
bは利得ファイバ・セクション46aおよび46bに添
接される。利得イオンをド−プされたファイバの長さ5
3は減衰ファイバ・セクション52aおよび52b間に
添接される。減衰ファイバ・セクションが存在しない場
合には、ソ−ス44および48からの残留ポンプ光はそ
れぞれ利得ファイバ・セクション46aおよび46bか
ら利得イオンをド−プしたファイバ53に結合され、そ
れの濾波機能を打消す。ファイバ53の特性は図8のフ
ァイバ32’の特性と類似しているから、ファイバ増幅
器には修正されたスペクトル利得が与えられる。
カプラ43が入通信ファイバ45からの信号と第1のポ
ンプ・ソ−ス44からのポンピングパワ−を図4に関し
て上述したように利得ファイバ・セクション46aに結
合する。カプラ47は第2のポンプ・ソ−ス48からの
ポンピングパワ−を利得ファイバ・セクション46bに
結合する。波長λsの出力信号は利得ファイバ・セクシ
ョン46bから出信号ファイバ50にカプラ47によっ
て結合される。ポンプ光減衰ファイバ52aおよび52
bは利得ファイバ・セクション46aおよび46bに添
接される。利得イオンをド−プされたファイバの長さ5
3は減衰ファイバ・セクション52aおよび52b間に
添接される。減衰ファイバ・セクションが存在しない場
合には、ソ−ス44および48からの残留ポンプ光はそ
れぞれ利得ファイバ・セクション46aおよび46bか
ら利得イオンをド−プしたファイバ53に結合され、そ
れの濾波機能を打消す。ファイバ53の特性は図8のフ
ァイバ32’の特性と類似しているから、ファイバ増幅
器には修正されたスペクトル利得が与えられる。
【0026】信号がまずセクション46aに導入され、
そこでそのセクションにおける増幅によって振幅を徐々
に増大される。従って、セクション46bに導入された
信号の振幅はセクション46aに導入されたものよりは
るかに大きい。従って、ポンプパワ−がセクション46
bでは単位長当り大きい割合で吸収されるので、セクシ
ョン46bはセクション46aより短くてもよい。
そこでそのセクションにおける増幅によって振幅を徐々
に増大される。従って、セクション46bに導入された
信号の振幅はセクション46aに導入されたものよりは
るかに大きい。従って、ポンプパワ−がセクション46
bでは単位長当り大きい割合で吸収されるので、セクシ
ョン46bはセクション46aより短くてもよい。
【0027】図11の実施例では、利得ファイバ57の
長さはソ−ス15’からのポンプ光のすべてを消散させ
るのに十分である、従ってそれの端部58には本質的に
ポンプ光はまったく到達しない。従って、利得イオンを
ド−プされたファイバ32’は増幅された信号を濾波す
ることができる。しかし、ノイズの増幅を最小にするた
めには、増幅器媒体の全体にわたって十分なポンプ光強
度が存在していなければならない。従って、図11の増
幅器は前述の実施例よりノイズ発生が多い。
長さはソ−ス15’からのポンプ光のすべてを消散させ
るのに十分である、従ってそれの端部58には本質的に
ポンプ光はまったく到達しない。従って、利得イオンを
ド−プされたファイバ32’は増幅された信号を濾波す
ることができる。しかし、ノイズの増幅を最小にするた
めには、増幅器媒体の全体にわたって十分なポンプ光強
度が存在していなければならない。従って、図11の増
幅器は前述の実施例よりノイズ発生が多い。
【0028】図12の利得ファイバ62にはカプラ60
および61のいずれかまたは両方からのポンプパワ−が
与えられる。この実施例はフォワ−ド・ポンプド(forwa
rd pumped)、リバ−ス・ポンプド(reverse pumped)、お
よびダブル・ポンプド(double pumped)ファイバ増幅器
に関する。リバ−ス・ポンプドの実施例では、カプラ6
0は不必要である。すべての場合において、信号は利得
ファイバで増幅され、カプラ61によって出通信ファイ
バに結合される。リバ−ス・ポンピング・モ−ドでは、
ポンプ光がカプラ61から利得ファイバ62の端部65
内に伝播する。フォワ−ドおよびダブル・ポンプ構成で
は、ファイバ62の出力端65から出た残留ポンプ光の
ほんの少部分だけがカプラ・ファイバ66に結合される
にすぎない。利得イオンをド−プされたファイバ64は
本質的にポンプされないままであるから、それは出通信
ファイバ63に結合される増幅された信号光を濾波す
る。
および61のいずれかまたは両方からのポンプパワ−が
与えられる。この実施例はフォワ−ド・ポンプド(forwa
rd pumped)、リバ−ス・ポンプド(reverse pumped)、お
よびダブル・ポンプド(double pumped)ファイバ増幅器
に関する。リバ−ス・ポンプドの実施例では、カプラ6
0は不必要である。すべての場合において、信号は利得
ファイバで増幅され、カプラ61によって出通信ファイ
バに結合される。リバ−ス・ポンピング・モ−ドでは、
ポンプ光がカプラ61から利得ファイバ62の端部65
内に伝播する。フォワ−ドおよびダブル・ポンプ構成で
は、ファイバ62の出力端65から出た残留ポンプ光の
ほんの少部分だけがカプラ・ファイバ66に結合される
にすぎない。利得イオンをド−プされたファイバ64は
本質的にポンプされないままであるから、それは出通信
ファイバ63に結合される増幅された信号光を濾波す
る。
【0029】図13は濾波ファイバ74がポンプ光を吸
収するド−パントを含んでいる簡略化された実施例を示
している。このファイバは増幅器スペクトル利得曲線を
変更するための利得イオンをも含んでいる。ポンプ光減
衰イオンの濃度は、それらの吸光がファイバ74におけ
る利得イオンのそれよりはるかに大きいようになされて
いる。例えば、ポンプ光の吸収が信号光の吸収の10倍
でありうる。従って、残留ポンプ光はファイバ74の入
力端75の短い距離内で吸収される。ファイバ74の残
部がファイバ10’からの増幅された信号を濾波する。
収するド−パントを含んでいる簡略化された実施例を示
している。このファイバは増幅器スペクトル利得曲線を
変更するための利得イオンをも含んでいる。ポンプ光減
衰イオンの濃度は、それらの吸光がファイバ74におけ
る利得イオンのそれよりはるかに大きいようになされて
いる。例えば、ポンプ光の吸収が信号光の吸収の10倍
でありうる。従って、残留ポンプ光はファイバ74の入
力端75の短い距離内で吸収される。ファイバ74の残
部がファイバ10’からの増幅された信号を濾波する。
【0030】図14の実施例では、利得ファイバ79そ
れ自体、信号光の比較的大きいモ−ド・フィ−ルドだけ
が大きい半径のド−パント・イオンに到達するの十分に
大きい半径においてド−パント・イオンを含んでいるよ
うに設計される。図15に示されているように、信号フ
ィ−ルドが利得ファイバ79ではポンプ・フィ−ルドよ
りも大きい半径に延長している。信号フィ−ルドが半径
r2まで延長すれば、例えばエルビウム・イオンも約r2の
半径まで延長しなければならない。約r1より大きい半径
を有するErイオンはポンプされないままであるから、こ
れらの半径の大きいErイオンは信号を濾波するために利
用できる。
れ自体、信号光の比較的大きいモ−ド・フィ−ルドだけ
が大きい半径のド−パント・イオンに到達するの十分に
大きい半径においてド−パント・イオンを含んでいるよ
うに設計される。図15に示されているように、信号フ
ィ−ルドが利得ファイバ79ではポンプ・フィ−ルドよ
りも大きい半径に延長している。信号フィ−ルドが半径
r2まで延長すれば、例えばエルビウム・イオンも約r2の
半径まで延長しなければならない。約r1より大きい半径
を有するErイオンはポンプされないままであるから、こ
れらの半径の大きいErイオンは信号を濾波するために利
用できる。
【0031】図16の実施例は、利得ファイバ81と、
利得イオンをド−プした信号減衰ファイバ82を互いに
融着することによって形成されたファイバ・オプティッ
ク・カプラ型装置83を用いている。装置83は米国特
許第4931076号に開示されている形式のオ−バ−クラッ
ド・カプラ、またはElectronics Letters, vol.1, pp.
230-232 (1984)におけるティ−・ブリチェノ外による
「安定な低損失単一モ−ド・カプラ」に開示されている
形式の溶融ファイバ・カプラと類似したものであり得
る。ポンプ光と信号光が入力カプラ・ファイバ12’か
ら利得ファイバ81に結合される。カプラ83のファイ
バ81および82は、得られるΔβにより結合が生じな
いように十分に異なった伝播定数を有している。しか
し、利得ファイバ81からの大きい半径信号フィ−ルド
は、ファイバ81および82が互いに融着されかつコア
間の距離を短縮するために延伸されるカプラの部分でフ
ァイバ82の吸光領域に大きくオ−バ−ラップする。フ
ァイバ82の利得イオンをド−プされた領域に対する半
径の小さいポンプ・フィ−ルドのオ−バ−ラップは無視
できる程度であるから(図17参照)、利得イオンは励
起されないままであり、信号光を瀘波することができ
る。
利得イオンをド−プした信号減衰ファイバ82を互いに
融着することによって形成されたファイバ・オプティッ
ク・カプラ型装置83を用いている。装置83は米国特
許第4931076号に開示されている形式のオ−バ−クラッ
ド・カプラ、またはElectronics Letters, vol.1, pp.
230-232 (1984)におけるティ−・ブリチェノ外による
「安定な低損失単一モ−ド・カプラ」に開示されている
形式の溶融ファイバ・カプラと類似したものであり得
る。ポンプ光と信号光が入力カプラ・ファイバ12’か
ら利得ファイバ81に結合される。カプラ83のファイ
バ81および82は、得られるΔβにより結合が生じな
いように十分に異なった伝播定数を有している。しか
し、利得ファイバ81からの大きい半径信号フィ−ルド
は、ファイバ81および82が互いに融着されかつコア
間の距離を短縮するために延伸されるカプラの部分でフ
ァイバ82の吸光領域に大きくオ−バ−ラップする。フ
ァイバ82の利得イオンをド−プされた領域に対する半
径の小さいポンプ・フィ−ルドのオ−バ−ラップは無視
できる程度であるから(図17参照)、利得イオンは励
起されないままであり、信号光を瀘波することができ
る。
【0032】信号吸収イオンが利得ファイバの希土類イ
オンと異なる本発明の態様が図18および図19に示さ
れている。図18のファイバ増幅器は利得ファイバ90
を具備しており、このファイバのコアは波長λpの光で
ポンプされた場合に波長λsを含む波長帯域内の光の誘
導放出を発生しうる利得イオンをド−プされている。信
号とポンプ光カプラ・ファイバ12’を通じて利得ファ
イバ90に結合されている。利得ファイバ90は利得イ
オンとは異なる吸光イオンを一緒にド−プ(co-dope)さ
れている。従って、種々の実施例のポンプ光減衰手段は
除去できる。表2はEr、NdおよびPrが利得イオンである
利得ファイバに対して用いられるべき吸光イオンとして
使用するためのド−パントの候補をリストアップしてい
る。 表2 利得イオン 利得波長範囲 吸光イオン Er 1.52-1.61μm Pr, Sm Nd 1.25-1.35μm Sm, Dy, Pr (1050nmにおける望ましくない利得) Pr 1.25-1.35μm Sm, Dy, Nd 表2の吸光イオンを選択するには吸光率対波長の曲線が
用いられた。
オンと異なる本発明の態様が図18および図19に示さ
れている。図18のファイバ増幅器は利得ファイバ90
を具備しており、このファイバのコアは波長λpの光で
ポンプされた場合に波長λsを含む波長帯域内の光の誘
導放出を発生しうる利得イオンをド−プされている。信
号とポンプ光カプラ・ファイバ12’を通じて利得ファ
イバ90に結合されている。利得ファイバ90は利得イ
オンとは異なる吸光イオンを一緒にド−プ(co-dope)さ
れている。従って、種々の実施例のポンプ光減衰手段は
除去できる。表2はEr、NdおよびPrが利得イオンである
利得ファイバに対して用いられるべき吸光イオンとして
使用するためのド−パントの候補をリストアップしてい
る。 表2 利得イオン 利得波長範囲 吸光イオン Er 1.52-1.61μm Pr, Sm Nd 1.25-1.35μm Sm, Dy, Pr (1050nmにおける望ましくない利得) Pr 1.25-1.35μm Sm, Dy, Nd 表2の吸光イオンを選択するには吸光率対波長の曲線が
用いられた。
【0033】吸光イオンと活性利得イオンとを一緒にド
−プされる利得ファイバを延伸するためのプリフォ−ム
を作成しているときに、そのファイバの中心領域には所
望の増幅を与えるのに十分な濃度の活性利得イオンが与
えられる。また、それには利得スペクトルの所望でない
部分を除去するかあるいはその利得スペクトルを修正す
るのに十分な濃度の吸光イオンが与えられる。このよう
なファイバは、前記米国特許出願第07/715348号に従
い、活性ド−パント・イオンと吸光イオンの両方の塩を
含んだド−パント溶液に多孔質コアプリフォ−ムを浸漬
することによって作成し得る。
−プされる利得ファイバを延伸するためのプリフォ−ム
を作成しているときに、そのファイバの中心領域には所
望の増幅を与えるのに十分な濃度の活性利得イオンが与
えられる。また、それには利得スペクトルの所望でない
部分を除去するかあるいはその利得スペクトルを修正す
るのに十分な濃度の吸光イオンが与えられる。このよう
なファイバは、前記米国特許出願第07/715348号に従
い、活性ド−パント・イオンと吸光イオンの両方の塩を
含んだド−パント溶液に多孔質コアプリフォ−ムを浸漬
することによって作成し得る。
【0034】吸光イオンが利得ファイバを直列に接続さ
れるファイバのコアに混入される実施例が図19に示さ
れており、この場合、吸光ファイバ93は利得ファイバ
の2つのセクション92aおよび92b間に添接されて
いる。あるいは、吸光ファイバは利得ファイバの単一の
セクションの出力端または入力端に添接され得る。
れるファイバのコアに混入される実施例が図19に示さ
れており、この場合、吸光ファイバ93は利得ファイバ
の2つのセクション92aおよび92b間に添接されて
いる。あるいは、吸光ファイバは利得ファイバの単一の
セクションの出力端または入力端に添接され得る。
【図1】本発明によるファイバ増幅器の概略図である。
【図2】エルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマ
ニア・シリケ−ト・ファイバ増幅器の利得スペクトルを
示すグラフである。
ニア・シリケ−ト・ファイバ増幅器の利得スペクトルを
示すグラフである。
【図3】本発明の第1の態様を示す概略図である。
【図4】ポンプ光減衰手段が利得ファイバと直列である
実施例の概略図である。
実施例の概略図である。
【図5】図4の実施例で用いることができるポンプされ
ないエルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマニア
・シリケ−ト・ファイバのスペクトル透過率特性を示す
グラフである。
ないエルビウム−アルミニウムをド−プしたゲルマニア
・シリケ−ト・ファイバのスペクトル透過率特性を示す
グラフである。
【図6】図4の他の動作モ−ドに対する利得スペクトル
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
【図7】図4の他の動作モ−ドに対する利得スペクトル
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
およびスペクトル透過率を示すグラフである。
【図8】ポンプ光減衰手段が光ファイバであるファイバ
増幅器を示している。
増幅器を示している。
【図9】逆ポンプ・ファイバ増幅器の概略図である。
【図10】デュアル・エンデッド装置の概略図である。
【図11】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図12】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図13】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
ァイバと直列であるファイバ増幅器の実施例を示す概略
図である。
【図14】利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が利得フ
ァイバに沿って分布されているファイバ増幅器の実施例
を示す概略図である。
ァイバに沿って分布されているファイバ増幅器の実施例
を示す概略図である。
【図15】図1の利得ファイバ内における信号およびポ
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
【図16】利得ファイバに沿って延長しているファイバ
内に利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が含まれている
ファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
内に利得イオン・ド−プド信号瀘波手段が含まれている
ファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
【図17】図16のカプラ83内における信号およびポ
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
ンプパワ−の半径方向の分布を示すグラフである。
【図18】信号瀘波手段の吸光イオンが利得イオンとは
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
【図19】信号瀘波手段の吸光イオンが利得イオンとは
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
異なるファイバ増幅器の実施例を示す概略図である。
10 利得ファイバ 10’ 利得ファイバ 31 減衰手段 32 利得イオンをド−プしたファイバ 32’ 利得イオンをド−プしたファイバ 38 添接されたファイバ 38’ 減衰ファイバ 43 カプラ 45 入通信ファイバ 46a 利得ファイバ・セクション 45b 利得ファイバ・セクション 50 出信号ファイバポンプ 52a 光減衰ファイバ 52b 光減衰ファイバ 57 利得ファイバ 60 カプラ 61 カプラ 62 利得ファイバ 66 カプラ・ファイバ 74 濾波ファイバ 79 利得ファイバ 81 利得ファイバ 82 信号減衰ファイバ 83 カプラ 90 利得ファイバ 93 吸光ファイバ 92a セクション 92b セクション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−44206(JP,A) 特開 平3−50884(JP,A) 特開 平1−94329(JP,A) 特開 平5−107573(JP,A) 欧州特許出願公開417441(EP,A 1) VERY HIGH−REJECTI ON OPTICAL FIBER F ILTER,Electron.Let t.,1986年10月 9日,Vol.22 No.21,p.1126−1128 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 G02B 1/35 G02B 6/00 H04B 10/00 JICSTファイル(JOIS)
Claims (15)
- 【請求項1】 波長λpの光でポンプされた場合に波長
λsを含む予め定められた波長帯域内の光の誘導放出を
発生し得るドーパント・イオンを含んだ単一モード・コ
アを有しており、さらに入力端および出力端を有してい
る利得光ファイバと、 ポンプされない利得イオンを具備しており、前記予め定
められた波長帯域内の波長のうちの少なくとも幾つかの
波長における光を減衰させる吸光イオン濾波手段と、 前記利得光ファイバの入力端に波長λsの光を導入する
手段と、 波長λpのポンプ光を前記利得光ファイバに導入する手
段と、 波長λpの光による前記ポンプされない利得イオンの励
起を防止する手段を具備しており、前記ポンプされない
利得イオンが前記利得光ファイバと直列に接続された信
号濾波光ファイバ内に位置しているファイバ増幅器。 - 【請求項2】 前記励起を防止する手段が前記利得光フ
ァイバと前記濾波光ファイバの間に直列に接続されてい
る請求項1のファイバ増幅器。 - 【請求項3】 前記励起を防止する手段がポンプ光を反
射させるファイバ型格子リフレクタよりなる請求項2の
ファイバ増幅器。 - 【請求項4】 前記励起を防止する手段がポンプ光を反
射させる干渉フィルタ手段よりなる請求項2のファイバ
増幅器。 - 【請求項5】 前記励起を防止する手段が波長λpの光
を実質的に減衰させるドーパントを含んだ光ファイバよ
りなる請求項2のファイバ増幅器。 - 【請求項6】 前記ポンプ光減衰光ファイバが前記信号
減衰ファイバを前記利得光ファイバの入力端に接続する
請求項5のファイバ増幅器。 - 【請求項7】 前記利得光ファイバが第1および第2の
セクションよりなり、前記ポンプ光減衰ファイバが第1
および第2のセクションよりなり、前記ファイバ増幅器
が前記利得光ファイバの前記第1のセクション、前記ポ
ンプ光減衰ファイバの前記第1のセクション、前記ポン
プ光減衰ファイバの前記第2のセクション、および前記
利得光ファイバの前記第2のセクションの直列接続配置
よりなり、前記ポンプ光を導入する手段が前記利得光フ
ァイバの前記第1および第2のセクションにポンプ光を
導入する手段よりなる請求項5のファイバ増幅器。 - 【請求項8】 前記ポンプ光によるポンプされない利得
イオンの励起を防止する手段が導入されたポンプ光をす
べて消散させるのに十分な長さの利得光ファイバよりな
る請求項1のファイバ増幅器。 - 【請求項9】 前記励起を防止する手段が前記利得光フ
ァイバからのポンプ光を実質的に前記光減衰ファイバに
結合させない光ファイバ・カプラよりなる請求項2のフ
ァイバ増幅器。 - 【請求項10】 波長λpの光でポンプされた場合に波
長λsを含む予め定められた波長帯域内の光の誘導放出
を発生し得るドーパント・イオンを含んだ単一モード・
コアを有しており、さらに入力端および出力端を有して
いる利得光ファイバと、 ポンプされない利得イオンを具備しており、前記予め定
められた波長帯域内の波長のうちの少なくとも幾つかの
波長における光を減衰させる吸光イオン濾波手段と、 前記利得光ファイバの入力端に波長λsの光を導入する
手段と、 波長λpのポンプ光を前記利得光ファイバに導入する手
段を具備しており、 前記吸光イオン濾波手段がポンプされない利得イオンと
ポンプ光を吸収するドーパントを含んでおり、そのドー
パントの濃度がポンプされない利得イオンよりはるかに
大きい光ファイバよりなるファイバ増幅器。 - 【請求項11】 波長λpの光でポンプされた場合に波
長λsを含む予め定められた波長帯域内の光の誘導放出
を発生し得るドーパント・イオンを含んだ単一モード・
コアを有しており、さらに入力端および出力端を有して
いる利得光ファイバと、 ポンプされない利得イオンを具備しており、前記予め定
められた波長帯域内の波長のうちの少なくとも幾つかの
波長における光を減衰させる吸光イオン濾波手段と、 前記利得光ファイバの入力端に波長λsの光を導入する
手段と、 波長λpのポンプ光を前記利得光ファイバに導入する手
段を具備しており、 前記利得光ファイバにおける前記利得イオンの半径方向
の分布が長λpの光のモード・フィールド半径をこえて
延長しており、そのモード・フィールド半径における利
得イオンがポンプ光によって励起されずかつ信号光を吸
収しうるようになされたファイバ増幅器。 - 【請求項12】 前記利得光ファイバが1つのセクショ
ンを有し、その1つのセクションが利得イオンをドープ
された光ファイバの他のセクションに並置配置で融着さ
れ、前記利得光ファイバから前記他のセクションに信号
光は入るがポンプ光は入らない融着領域を形成し、前記
他のセクションの利得イオンがポンプ光によって励起さ
れず、信号光を吸収しうるようになされた請求項1のフ
ァイバ増幅器。 - 【請求項13】 前記利得光ファイバが前記利得イオン
とは異なる信号光吸収イオンを含んだ光ファイバと直列
である請求項1のファイバ増幅器。 - 【請求項14】 波長λpの光でポンプされた場合に波
長λsを含む予め定められた波長帯域内の光の誘導放出
を発生し得る利得イオンを含んだ単一モード・コアを有
しており、さらに入力端および出力端を有している利得
光ファイバと、 信号光を濾波する利得イオンを含んだ濾波ファイバと、 信号光が実質的に減衰されない状態で前記ポンプ光を減
衰させるドーパントを含んだコアを有しており、前記利
得ファイバの第2の端を前記濾波ファイバの1つの端部
に接続するポンプ光減衰ファイバと、 前記利得ファイバの前記第1の端に波長λpのポンプ光
を導入する手段と、 前記利得ファイバ、前記ポンプ光減衰ファイバおよび前
記濾波ファイバの直列組合せの端部の1つに波長λsの
信号を導入するようになされており、前記濾波ファイバ
の利得イオンは前記ポンプ光減衰ファイバのポンプ光濾
波作用のために動作時に励起されないままとなされ、そ
れによって前記濾波ファイバが前記増幅器のスペクトル
利得を変更するようになされたファイバ増幅器。 - 【請求項15】 波長λpの光でポンプされた場合に波
長λsを含む予め定められた波長帯域内の光の誘導放出
を発生し得るドーパント・イオンを含んだ単一モード・
コアをそれぞれ有し、かつ第1および第2の端部を有し
ている第1および第2の利得光ファイバ・セクション
と、 前記波長λpを含む少なくとも1つの波長帯域内の光パ
ワーを減衰させ、前記波長λsの光パワーは実質的に減
衰されないままであるドーパントを含んだコアをそれぞ
れ有し、かつ第1および第2の端部を有しており、それ
ぞれの第1の端部が第2の端部にそれぞれ添接されてい
る第1および第2のポンプ光減衰ファイバ・セクション
と、 端部を前記ポンプ光減衰ファイバ・セクションの第2の
端部にそれぞれ接続され、利得イオンをドープされた濾
波ファイバと、 前記利得光ファイバ・セクションのそれぞれの第1の端
部に波長λpのポンプ光を導入する手段と、 前記利得光ファイバ・セクションの1つの端部に波長λ
sの信号を導入するようになされており、前記濾波ファ
イバの利得イオンが前記ポンプ光減衰ファイバのポンプ
光濾波作用のために動作時に励起されないままであるよ
うになされた手段を具備したファイバ増幅器。
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