JP3859256B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

Description

（目次）
発明の属する技術分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段（図１〜図１５）
発明の実施の形態
・第１実施形態の説明（図１６，図５３，図５４）
・第１実施形態の第１変形例の説明（図１７）
・第１実施形態の第２変形例の説明（図１８）
・第１実施形態の第３変形例の説明（図１９）
・第１実施形態の第４変形例の説明（図２０〜図２２）
・第１参考形態の説明（図２３）
・第１参考形態の変形例の説明（図２４）
・第２参考形態の説明（図２５）
・第３参考形態の説明（図２６）
・第４参考形態の説明（図２７〜図２９）
・第４参考形態の第１変形例の説明（図３０）
・第４参考形態の第２変形例の説明（図３１）
・第５参考形態の説明（図３２）
・第５参考形態の変形例の説明（図３３）
・第６参考形態の説明（図３４）
・第７参考形態の説明（図３５）
・第７参考形態の第１変形例の説明（図３６）
・第７参考形態の第２変形例の説明（図３７）
・第８参考形態の説明（図３８）
・第９参考形態の説明（図３９）
・第１０参考形態の説明（図４０）
・第１１参考形態の説明（図４１）
・第１２参考形態の説明（図４２）
・第１３参考形態の説明（図４３）
・第１３参考形態の第１変形例の説明（図４４）
・第１３参考形態の第２変形例の説明（図４５）
・光ファイバ増幅器の波長特性の説明（図４６，図４７）
・第１４参考形態の説明（図４８）
・第１４参考形態の変形例の説明（図４９）
・第１５参考形態の説明（図５０）
・第１５参考形態の第１変形例の説明（図５１）
・第１５参考形態の第２変形例の説明（図５２）
・第１６参考形態の説明（図５５）
・第１６参考形態の第１変形例の説明（図５６）
・第１６参考形態の第２変形例の説明（図５７）
・第１６参考形態の第３変形例の説明（図５８）
発明の効果
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムの研究開発が精力的に進められているが、エルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（以下、エルビウムドープファイバを「ＥＤＦ」ということがある）などの希土類ドープファイバを用いた光増幅の技術を利用したブースターアンプやリピータあるいはプリアンプの重要性が明らかになっている。
【０００３】
また、光増幅器の出現により、光増幅器を多中継増幅する伝送システムが、マルチメディア社会における通信システムの経済化を図る上で非常に大きな役割を果たすとして注目を集めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の特に一信号波長を増幅する希土類ドープファイバ光増幅器においては、励起光パワーから信号光パワーへの変換効率を高めるために、ドープファイバの長さは利得が最大となる値に設定されている。
また、多波長一括増幅を行なう波長多重（ＷＤＭ）用の光増幅器においては、利得の波長依存性をなるべく平坦に保つことが重要となる。この結果、利得の飽和が浅い状態で、希土類ドープファイバ（以下では代表的なＥＤＦで議論する）を動作させる必要がある。このためには、上準位のイオン密度をＮ2 、全イオン密度をＮ1 で表し、且つ、Ｎ2 ／Ｎ1 を励起率と定義したときに、ドープファイバ長の平均の励起率Ｎ2 ／Ｎ1 を高めるために、ドープファイバの長さを短尺化する必要がある。
【０００５】
しかし、このようにドープファイバを短尺化すると、多くの残留励起パワーがドープファイバの他端から漏れ出して、変換効率が悪化するが、これにも係わらず、信号波長数が増加するとともに所要励起パワーは高くなるため、励起用半導体レーザの出力パワーを高める必要がある。
即ち、波長数の増大とともに励起パワーが増えることは、エネルギー保存則からも明らかであるにも係わらず、波長多重用光増幅器では励起光パワーから信号光パワーへの変換効率が良い状態で使用できない。なぜなら、利得を広帯域にする、又は、平坦にするには、希土類ドープファイバを意図的に短くして飽和が生じないようにするため、信号に変換されなかった励起光パワーは他端から漏れ出すことになるからである。
【０００６】
従って、従来の一信号波長を増幅するのに比べて、ただでさえ高い励起光パワーが必要とされるのにそれを漏れる状態で使用しなければならない。
そこで、漏れ出した残留励起光を有効に利用すべく、ドープファイバの他端に反射鏡を設けて、残留励起光を反射鏡で反射させることによりドープファイバ内に戻して、再び光増幅に用いるようにする技術が特開平３−２５９８５号公報や特開平３−１６６７８２号公報で開示されている。
【０００７】
しかしながら、このように残留励起光を反射鏡で反射させると、励起光はドープファイバだけでなく励起光源にも戻されることとなり、この励起光が干渉等の励起光源の不安定動作を生じさせるおそれがある。
ところで、前述のごとく、光増幅器の出現により、光増幅器を多中継増幅する伝送システムが、マルチメディア社会における通信システムの経済化を図る上で非常に大きな役割を果たすとして注目を集めているが、かかる伝送システムにおける課題としては、分散補償，伝送路である光ファイバ中での非線型効果（伝送品質に悪影響を及ぼすもの）の低減，経済的な広帯域波長多重伝送を挙げることができる。
【０００８】
一般に、伝送路である光ファイバには、分散特性があり、ファイバの長さに比例して分散量が蓄積するが、従来は、光増幅中継器などはなく、再生中継を行なっているので、中継する毎に分散量がリセットされ、問題とならなかった。
しかし、光増幅中継では一種のアナログ増幅による中継であるため、分散量が蓄積するので、これに対しては、信号波長を零分散波長に設定して伝送すればよい。しかし、これでは、次のような課題がある。
【０００９】
（１−１）光ファイバは既に大量に敷設されており、その光ファイバの零分散波長は不幸なことに１．３μｍであり、一方、実用化の目処がたっている光増幅器では１．５５μｍ帯の信号しか増幅できない。
（１−２）最近の報告で、たとえ新規に零分散波長が１．５５μｍにある光ファイバを敷設して、１．５５μｍの信号で伝送しても、光ファイバ中での非線型効果が活発に生じてしまうことが明らかとなった。これは、信号波長を零分散波長に一致させて伝送すると好ましくない非線型効果が顕著となることを意味する。
【００１０】
（１−３）特に、波長多重伝送においては、複数の異なる信号光波長があるために零分散波長に一致させるという概念は適用できない。
したがって、最近は、意図的に信号波長を零分散波長から適度にずらして、例えば、中継毎に、分散を補償すること等が提案されている。
このように、近年、分散補償器の研究が活発に進められているが、もっとも実用化に近いのは分散補償ファイバ（以下、分散補償ファイバを「ＤＣＦ」ということがある。ここで、ＤＣＦは、Dispersion Compensation Fiber の略である。）であるが、この場合、以下の課題がある。
【００１１】
（２−１）既設のファイバ（伝送路）を利用する場合、既に存在する中継点で集中的に分散補償を行なうために、分散補償ファイバを装置として介装する必要がある。このため、分散補償ファイバの長さを短くするような研究開発が行なわれている。
（２−２）新規にファイバを敷設する場合は、分散補償ファイバを装置として介装するのではなく、分散補償ファイバを伝送路の一部として敷設することも考えられる。例えば２０ｋｍのファイバと２０ｋｍの分散補償ファイバとで４０ｋｍの伝送路を構成することが考えられるが、このような新規の分散補償ファイバの研究開発は、上記（２−１）の用途に使用する分散補償ファイバの研究開発と合わせると、二重開発となってしまう。
【００１２】
即ち、以上をまとめると、波長多重伝送においては、波長分散を補償する必要があり、分散補償ファイバで行なうのが実用化にもっとも近いことから、一つの方法として分散補償ファイバを用いる方法が有力であり、更にこの分散補償ファイバを光増幅中継器の中に一つの部品として入れることが研究されているとうことができるが、一般には、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）のモードフィールド径は分散を補償するために小さく非線型効果が生じやすいとともに補償する分散量が増えると損失も大きい。
【００１３】
このために、分散補償ファイバの損失も光増幅器で補償する方法が考えられるが、この分散補償ファイバ内で生じる自己位相変調（ＳＰＭ：Self-Phase Modulation ）や相互位相変調（ＸＰＭ：Cross-Phase Modulation）といった信号の品質を劣化させる非線型効果の影響を受けないように損失を補償する必要があり、レベルダイヤの設計が難しいという問題がある。さらに、ＷＤＭ用の光増幅器には、平坦でかつ広い光増幅帯域が要求されるが、希土類ドープファイバ光増幅器にも利得の波長依存性があり平坦でかつ広い増幅帯域を実現するのは困難であるという課題もある。
【００１４】
また、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作することになる。
例えば、エルビウムドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に、１．５３〜１．５７μｍの自然放出光（ＡＳＥ）が発生するが、このＡＳＥはエルビウムドープファイバ光増幅器内の反射点で反射を繰り返すため、不要な発振が生じることがある。特に、多波長一括増幅用に調整されたエルビウムドープファイバ光増幅器（即ち、励起率が高いエルビウムドープファイバ光増幅器）では、１．５３μｍ付近での利得が高いため、この波長において不要な発振が生じやすく、このように不要な発振が生じた場合には、エルビウムドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、励起光源の安定動作を確保しながら、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーの効率的な利用をはかって、変換効率の向上をはかれるようにした、光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光ファイバ増幅器は、前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、励起光を３ポート以上有する光サーキュレータを介して第１光カプラから上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端から入射させる第１手段と、該第１手段で、上記一方の希土類ドープファイバの一端から励起光を入射した結果、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を反射手段で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す第２手段と、該第２手段で、該反射手段から反射してきた該残留励起光を上記一方の希土類ドープファイバ内に戻した後に該光サーキュレータで光路を変えて第３光カプラで上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバに、該残留励起光を合波する第３手段とをそなえて構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１７】
また、本発明の光増幅器は、前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、励起光源と、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第１光カプラと、上記一方の希土類ドープファイバの他端に設けられた第２光カプラと、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第３光カプラと、該第２光カプラで分離された該残留励起光を反射して再度該第２光カプラを通じて上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す反射鏡と、上記の励起光源，第１光カプラ及び第３光カプラに接続された３ポート以上有する光サーキュレータとをそなえ、該励起光源からの励起光を該光サーキュレータを介して該第１光カプラから上記一方の希土類ドープファイバの一端から入射させたのち、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を該第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を該反射鏡で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻し、更に該光サーキュレータで光路を変えて該第３光カプラで上記他方の希土類ドープファイバに該残留励起光を合波するように構成されていることを特徴としている（請求項２）。
【００１８】
ここで、入力信号光が入力される入力ポート、該第２光カプラの出力側と該第３光カプラの入力側との間、及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されていてもよい（請求項３）。
また、該反射鏡としてファラデー回転反射鏡が使用されていてもよく（請求項４）、さらに、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が該光サーキュレータを通じて出力されるように構成されていてもよい（請求項５）。
【００１９】
以下、参考として、本発明及び本発明の参考形態に係る各態様について説明する。
（１）第１の態様の説明
図１は本発明の参考形態に係る第１の態様を示す原理ブロック図で、この図１において、１は希土類ドープファイバであり、２は励起光源である。３−１は励起光源２からの励起光を希土類ドープファイバ１の一端から入射する第１光カプラであり、３−２は、第１光カプラ３−１を通じて希土類ドープファイバ１の一端から励起光を入射した結果、希土類ドープファイバ１の他端に到達した残留励起光を分離する第２光カプラである。
【００２０】
４は第２光カプラ３−２で分離された残留励起光を反射して再度第２光カプラ３−２を通じて希土類ドープファイバ１内へ戻す反射鏡である。５は希土類ドープファイバ１内へ戻された残留励起光による干渉によって、励起光源２が不安定動作をするのを防止すべく、励起光源２と第１光カプラ３−１との間に設けられた光アイソレータである。
【００２１】
即ち、この図１に示す希土類ドープファイバ１をそなえた光ファイバ増幅器においては、励起光を第１光カプラ３−１により希土類ドープファイバ１の一端から入射する第１手段と、この第１手段で、希土類ドープファイバ１の一端から励起光を入射した結果、希土類ドープファイバ１の他端に到達した残留励起光を第２光カプラ３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射手段（反射鏡）４で反射して希土類ドープファイバ１内へ戻す第２手段と、この第２手段で、希土類ドープファイバ１内へ戻された残留励起光により、第１手段によって希土類ドープファイバ１へ入射される励起光のための励起光源２が不安定動作をするのを、光アイソレート手段（光アイソレータ）５を用いることにより防止する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【００２２】
また、反射手段（反射鏡）４としてファラデー回転反射鏡を使用することができる。
さらに、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成してもよい。
（２）第２の態様の説明
図２は本発明に係る第２の態様を示す原理ブロック図で、この図２において、１１−１，１１−２は、光ファイバ増幅器において、前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバである。
【００２３】
１２は励起光源、１３−１は第１希土類ドープファイバ１１−１及び第２希土類ドープファイバ１１−２のうちの一方の希土類ドープファイバ１１−１の一端に設けられた第１光カプラである。
１３−２は一方の希土類ドープファイバ１１−１の他端に設けられた第２光カプラであり、１３−３は第１希土類ドープファイバ１１−１及び第２希土類ドープファイバ１１−２のうちの他方の希土類ドープファイバ１１−２の一端に設けられた第３光カプラである。
【００２４】
１４は第２光カプラ１３−２で分離された残留励起光を反射して再度第２光カプラ１３−２を通じて一方の希土類ドープファイバ１１−１内へ戻す反射鏡である。
１５は励起光源１２，第１光カプラ１３−１及び第３光カプラ１３−３に接続された３ポート以上有する光サーキュレータである。
【００２５】
そして、この場合は、励起光源１２からの励起光を光サーキュレータ１５を介して第１光カプラ１３−１から一方の希土類ドープファイバ１１−１の一端から入射させたのち、一方の希土類ドープファイバ１１−１の他端に到達した残留励起光を第２光カプラ１２−２で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡１４で反射して一方の希土類ドープファイバ１１−１内へ戻し、更に光サーキュレータ１５で光路を変えて第３光カプラ１３−３で他方の希土類ドープファイバ１１−２に残留励起光を合波するように構成されている。
【００２６】
即ち、この図２に示す前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ１１−１及び第２希土類ドープファイバ１１−２をそなえた光ファイバ増幅器においては、励起光を３ポート以上有する光サーキュレータ１５を介して第１光カプラ１３−１より一方の希土類ドープファイバ１１−１の一端から入射させる第１手段と、この第１手段で、一方の希土類ドープファイバ１１−１の一端から励起光を入射した結果、一方の希土類ドープファイバ１１−１の他端に到達した残留励起光を第２光カプラ１３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射手段１４で反射して一方の希土類ドープファイバ１１−１内へ戻す第２手段と、この第２手段で、反射手段１４から反射してきた残留励起光を一方の希土類ドープファイバ１１−１内に戻した後に光サーキュレータ１５で光路を変えて第３光カプラ１３−３で他方の希土類ドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【００２７】
なお、入力信号光が入力される入力ポート、第２光カプラ１３−２の出力側と第３光カプラ１３−３の入力側との間、及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータを付加したりすることができる（なお、前後２段構成においては、前段および後段にアイソレータを付加することは非常に有効である）。
【００２８】
また、この場合も、反射鏡１４としてファラデー回転反射鏡を使用することができる。
さらに、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
（３）第３の態様の説明
図３は本発明の参考形態に係る第３の態様を示す原理ブロック図で、この図３において、２１−１，２１−２は、光ファイバ増幅器において、前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバである。
【００２９】
２２は励起光源、２３は、励起光源２２からの励起光パワーをｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐する光分岐部である。
２４−１は、光分岐部２３の一ポートからの励起光を合波して、第１希土類ドープファイバ２１−１及び第２希土類ドープファイバ２１−２のうちの一方の希土類ドープファイバ２１−１に入射させる第１光カプラである。
【００３０】
２４−２は、一方の希土類ドープファイバ２１−１から取り出される残留励起パワーを取り出す第２光カプラである。
２４−３は、第２光カプラ２４−２で取り出された残留励起パワーを合波して、第１希土類ドープファイバ２１−１及び第２希土類ドープファイバ２１−２のうちの他方の希土類ドープファイバ２１−２へ入射する第３光カプラである。
【００３１】
２４−４は、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートからの励起パワーを合波して他方の希土類ドープファイバ２１−２に入射する第４光カプラである。
即ち、この図３に示す前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ２１−１及び第２希土類ドープファイバ２１−２をそなえた光ファイバ増幅器においては、励起光パワーを光分岐部２３でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐して、光分岐部２３の一ポートの励起光を第１光カプラ２４−１で合波して、一方の希土類ドープファイバ２１−１に入射させる第１手段と、この第１手段で、一方の希土類ドープファイバ２１−１の一端から励起光を入射したのち、一方の希土類ドープファイバ２１−１の他端に接続された第２光カプラ２４−２で残留励起パワーを取り出して、残留励起パワーを第３光カプラ２４−３で合波して、他方の希土類ドープファイバ２１−２の一端から入射させる第２手段と、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートの励起パワーを第４光カプラ２４−４で他方の希土類ドープファイバ２１−２の他端から合波する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【００３２】
なお、入力信号光が入力される入力ポート、励起光源２２と光分岐部２３との間、第２光カプラ２４−２と第３光カプラ２４−３の信号ポートの接続部の間及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータを付加してもよい。
また、この場合も、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成してもよい。
【００３３】
（４）第４の態様の説明
図４は本発明の参考形態に係る第４の態様を示す原理ブロック図で、この図４において、３１は希土類ドープファイバであり、３２は励起光源であり、３３は励起光源３２に一ポートを接続された３ポート以上有する光サーキュレータである。
【００３４】
３４−１は、励起光源３２から光サーキュレータ３３を経由してきた励起光を合波して、希土類ドープファイバ３１に入射する第１光カプラである。
３４−２は、第１光カプラ３４−１を通じて希土類ドープファイバ３１の一端に励起光を入射した結果、希土類ドープファイバ３１の他端に到達した残留励起光を分離する第２光カプラである。
【００３５】
３５は、第２光カプラ３４−２で分離された残留励起光を反射して再度第２光カプラ３４−２を通じて希土類ドープファイバ３１内へ戻す反射鏡である。
３６は、反射鏡３５で希土類ドープファイバ３１内へ戻され希土類ドープファイバ３１の一端，第１光カプラ３４−１を通じて光サーキュレータ３３へ入力された残留励起光を検出する残留励起光検出器である。
【００３６】
３７は、残留励起光検出器３６で検出された残留励起光が一定となるように励起光源３２を制御する制御器である。
なお、この場合も、反射鏡３５としてファラデー回転反射鏡を使用することができる。
また、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成したり、入力信号光が入力される入力ポート及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータを付加してもよい。
【００３７】
（５）第５の態様の説明
図５は本発明の参考形態に係る第５の態様を示す原理ブロック図で、この図５において、５１，５２は前後２段にわたり配設された希土類ドープファイバ及び分散補償ファイバである。
５３−１は、希土類ドープファイバ５１のための第１の波長帯域の励起光を生じる第１励起光源であり、５４−１は、第１励起光源５３−１からの励起光を希土類ドープファイバ５１へ入射する第１光カプラである。
【００３８】
５３−２は、分散補償ファイバ５２のための第２の波長帯域の励起光を生じる第２励起光源であり、５４−２は、第２励起光源５３−２からの励起光を分散補償ファイバ５２へ入射する第２光カプラである。
そして、分散補償ファイバ５２を第２励起光源５３−２からの第２の波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
【００３９】
即ち、希土類ドープファイバ５１からなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせる分散補償ファイバ５２からなるラマン光増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されているのである。
この場合、第１励起光源５３−１で生じる励起光の波長帯域が０．９８μｍであり、第２励起光源５３−２で生じる励起光の波長帯域が１．４７μｍ（１．４５〜１．４９μｍ：以下、１．４７μｍ帯域というときは、特に断らない限り、１．４５〜１．４９μｍをいう）であることが好ましい。
【００４０】
なお、ラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設するようにしてもよく、希土類ドープファイバ光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部として構成されている場合においては、希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、ラマン光増幅部が後段増幅部として配設するようにしてもよい。
【００４１】
また、第２励起光源５３−２を、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成することもでき、第２励起光源５３−２を、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成することもでき、第２励起光源５３−２を、変調を施された励起光を発生するように構成することもできる。
【００４２】
（６）第６の態様の説明
図６は本発明の参考形態に係る第６の態様を示す原理ブロック図で、この図６において、６１，６２は、前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバである。
６３は、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源であり、６４は、励起光源６３からの励起光をエルビウムドープファイバ６１へ入射する光カプラである。
【００４３】
そして、この場合は、分散補償ファイバ６２をエルビウムドープファイバ６１からの残留励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
即ち、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ６１からなる希土類ドープファイバ光増幅部と、希土類ドープファイバ光増幅部を励起しうる所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部（このラマン光増幅部は、分散補償ファイバ６２からなる）とが、縦列的に配設されるとともに、この希土類ドープファイバ光増幅部及びラマン光増幅部を励起するための励起光を供給する励起光源６３が設けられているのである。
【００４４】
なお、励起光源６３を、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成することもでき、励起光源６３を、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成することもでき、励起光源６３を、変調を施された励起光を発生するように構成することもできる。
【００４５】
（７）第７の態様の説明
図７は本発明の参考形態に係る第７の態様を示す原理ブロック図で、この図７において、７１，７２は前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバである。
７３は１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源であり、７４は励起光源７３からの励起光を分散補償ファイバ７２へ入射する光カプラである。
【００４６】
この場合は、エルビウムドープファイバ７１を分散補償ファイバ７２からの残留励起光で励起させるように構成されている。
（８）第８の態様の説明
図８は本発明の参考形態に係る第８の態様を示す原理ブロック図で、この図８において、８１は希土類元素をドープされた分散補償ファイバであり、８２は、希土類元素をドープされた分散補償ファイバ８１のための励起光を生じる励起光源であり、８３は、励起光源８２からの励起光を希土類元素をドープされた分散補償ファイバ８１へ入射する光カプラである。
【００４７】
（９）第９の態様の説明
図９は本発明の参考形態に係る第９の態様を示す原理ブロック図で、この図９において、９１，９２は前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバである。
９３はエルビウムドープファイバ９１のための１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源であり、９４は励起光源９３からの励起光をエルビウムドープファイバ９１へ入射する光カプラである。
【００４８】
９５は、エルビウムドープファイバ９１と分散補償ファイバ９２との間に介装されて、エルビウムドープファイバ９１から出てくる１．４７μｍ帯域の残留励起光を遮断する光フィルタである。
（１０）第１０の態様の説明
図１０（ａ）は本発明の参考形態に係る第１０の態様を示す原理ブロック図で、この図１０（ａ）において、１０１はシリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、１０２はエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、図１０（ａ）に示す光ファイバ増幅器は、シリカ系光ファイバ１０１を前段側に、エルビウムドープファイバ１０２を後段側にそれぞれそなえている。
【００４９】
１０３−１は、シリカ系光ファイバ１０１のための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源であり、１０４−１は、シリカ系光ファイバ用励起光源１０３−１からの励起光をシリカ系光ファイバ１０１へ入射する光カプラである。
１０３−２は、エルビウムドープファイバ１０２のための波長帯域の励起光を生じるエルビウムドープファイバ用励起光源であり、１０４−２は、エルビウムドープファイバ用励起光源１０３−２からの励起光をエルビウムドープファイバ１０２へ入射する光カプラである。
【００５０】
この場合は、シリカ系光ファイバ１０１をシリカ系光ファイバ用励起光源１０３−１からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
即ち、図１０（ａ）に示す光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１０２からなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるシリカ系光ファイバ１０１からなるラマン光増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されており、ラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されているのである。
【００５１】
なお、希土類ドープファイバ光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部として構成されている場合において、希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、ラマン光増幅部が後段増幅部として配設してもよい。
さらに、励起光を生じる励起光源を設けて、この励起光源が、上記のシリカ系光ファイバ用励起光源１０３−１及びエルビウムドープファイバ用励起光源１０３−２を兼用するようにしてもよい。
【００５２】
（１１）第１１の態様の説明
図１０（ｂ）は本発明の参考形態に係る第１１の態様を示す原理ブロック図で、この図１０（ｂ）において、１１１は低雑音指数を有するエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１１２はシリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、図１０（ｂ）に示す光ファイバ増幅器は、エルビウムドープファイバ１１１を前段側に、シリカ系光ファイバ１１２を後段側にそれぞれそなえている。
【００５３】
１１３−２は、シリカ系光ファイバ１１２のための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源であり、１１４−２は、シリカ系光ファイバ用励起光源１１３−２からの励起光をシリカ系光ファイバ１１２へ入射する光カプラである。
１１３−１は、エルビウムドープファイバ１１１のための波長帯域の励起光を生じるエルビウムドープファイバ用励起光源であり、１１４−１は、エルビウムドープファイバ用励起光源１１３−１からの励起光をエルビウムドープファイバ１１１へ入射する光カプラである。
【００５４】
この場合は、シリカ系光ファイバ１１２をシリカ系光ファイバ用励起光源１１３−２からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源を設けて、励起光源が、上記のシリカ系光ファイバ用励起光源１１３−２及びエルビウムドープファイバ用励起光源１１３−１を兼用するようにしてもよい。
【００５５】
（１２）第１２の態様の説明
図１１は本発明の参考形態に係る第１２の態様を示す原理ブロック図で、この図１１において、１２１−１は低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１２２はシリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、１２１−２は第２エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、図１１に示す光ファイバ増幅器は、第１エルビウムドープファイバ１２１−１を前段に、シリカ系光ファイバ１２２を中段に、第２エルビウムドープファイバ１２１−２を後段にそれぞれそなえている。
【００５６】
１２３−１は、第１エルビウムドープファイバ１２１−１のための波長帯域の励起光を生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源であり、１２４−１は、第１エルビウムドープファイバ用励起光源１２３−１からの励起光を第１エルビウムドープファイバ１２１−１へ入射する光カプラである。
１２３−２は、シリカ系光ファイバ１２２のための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源であり、１２４−２は、シリカ系光ファイバ用励起光源１２３−２からの励起光をシリカ系光ファイバ１２２へ入射する光カプラである。
【００５７】
１２３−３は、第２エルビウムドープファイバ１２１−２のための波長帯域の励起光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励起光源であり、１２４−３は、第２エルビウムドープファイバ用励起光源１２３−３からの励起光を第２エルビウムドープファイバ１２１−２へ入射する光カプラである。
この場合は、シリカ系光ファイバ１２２をシリカ系光ファイバ用励起光源１２３−２からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
【００５８】
即ち、図１１に示す光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１２１−１からなり低雑音指数を有する希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設され、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるシリカ系光ファイバ１２２からなるラマン光増幅部が中段増幅部として配設され、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１２１−２からなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されているのである。
【００５９】
（１３）第１３の態様の説明
図１２は本発明の参考形態に係る第１３の態様を示す原理ブロック図で、この図１２において、１３１−１は低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１３２は分散補償ファイバ（ＤＣＦ）であり、１３１−２は第２エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、図１２に示す光ファイバ増幅器は、第１エルビウムドープファイバ１３１−１を前段に、分散補償ファイバ１３２を中段に、第２エルビウムドープファイバ１３１−２を後段にそれぞれそなえている。
【００６０】
１３３−１は、第１エルビウムドープファイバ１３１−１のための波長帯域の励起光を生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源であり、１３４−１は、第１エルビウムドープファイバ用励起光源１３３−１からの励起光を第１エルビウムドープファイバ１３１−１へ入射する光カプラである。
１３３−２は、分散補償ファイバ１３２のための波長帯域の励起光を生じる分散補償ファイバ用励起光源であり、１３４−２は、分散補償ファイバ用励起光源１３３−２からの励起光を分散補償ファイバ１３２へ入射する光カプラである。
【００６１】
１３３−３は、第２エルビウムドープファイバ１３１−２のための波長帯域の励起光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励起光源であり、１３４−３は、第２エルビウムドープファイバ用励起光源１３３−３からの励起光を第２エルビウムドープファイバ１３１−２へ入射する光カプラである。
この場合は、分散補償ファイバ１３２を分散補償ファイバ用励起光源１３３−２からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
【００６２】
即ち、図１２に示す光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１３１−１からなり低雑音指数を有する希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設され、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせる分散補償ファイバ１３２からなるラマン光増幅部が中段増幅部として配設され、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１３１−２からなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されているのである。
【００６３】
（１４）第１４の態様の説明
図１３（ａ）は本発明の参考形態に係る第１４の態様を示す原理ブロック図で、この図１３（ａ）において、１４１は分散補償ファイバ（ＤＣＦ）であり、１４２は励起光を生じる励起光源であり、１４３は、励起光源１４２からの励起光を分散補償ファイバ１４１へ入射する光カプラであって、分散補償ファイバ１４１を励起光源１４２からの励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
【００６４】
これにより、この光ファイバ増幅器は、分散補償ファイバ１４１と、この分散補償ファイバ１４１を励起してラマン増幅を生じさせる励起光源１４２とを有する分散補償ファイバモジュールをそなえていることになる。
この場合も、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成したり、入力信号光が入力される入力ポート又は出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータを付加したりしてもよい。
【００６５】
（１５）第１５の態様の説明
図１３（ｂ）は本発明の参考形態に係る第１５の態様を示す原理ブロック図で、この図１３（ｂ）において、１５１はシリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、１５２は励起光を生じる励起光源であり、１５３は、励起光源１５２からの励起光をシリカ系光ファイバ１５１へ入射する光カプラであって、シリカ系光ファイバ１５１を励起光源１５２からの励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成されている。
【００６６】
この場合も、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータを通じて出力されるように構成してもよい。
（１６）第１６の態様の説明
図１４は本発明の参考形態に係る第１６の態様を示す原理ブロック図で、この図１４において、１５４は、希土類ドープファイバ６１からなる希土類ドープファイバ光増幅部であり、１５５は、光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部である。
【００６７】
この光ファイバ減衰部１５５は、希土類ドープファイバ光増幅部１５４の不安定動作を抑制するものである。
また、この光ファイバ減衰部１５５は、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部を兼用していてもよい。
なお、図１４において、６３は、励起光源であり、６４は、励起光源６３からの励起光を希土類ドープファイバ６１へ入射する光カプラである。
【００６８】
（１７）第１７の態様の説明
図１５は本発明の参考形態に係る第１７の態様を示す原理ブロック図で、この図１５において、１５６−１，１５６−２は、希土類ドープファイバ１２１−１，１２１−２からなる希土類ドープファイバ光増幅部としてそれぞれ構成された前段光増幅部及び後段光増幅部である。この前段光増幅部１５６−１及び後段光増幅部１５６−２を有して、光増幅ユニットが構成されている。
【００６９】
１５７は、光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部であり、この光ファイバ減衰部１５７は、光増幅ユニットにおける前段光増幅部１５６−１と後段光増幅部１５６−２との間に配設され、光増幅ユニットの不安定動作を抑制するものである。
また、この光ファイバ減衰部１５７は、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部を兼用していてもよい。
【００７０】
なお、図１５において、１２３−１，１２３−３は、励起光源であり、１２４−１は、励起光源１２３−１からの励起光を希土類ドープファイバ１２１−１へ入射する光カプラであり、１２４−３は、励起光源１２３−３からの励起光を希土類ドープファイバ１２１−２へ入射する光カプラである。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態及び参考形態を説明する。
（１）第１実施形態の説明
図１６は本発明の第１実施形態を示すブロック図で、この図１６に示す光ファイバ増幅器は、希土類ドープファイバとしての２つのエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）１１−１，１１−２，２つの励起光源１２−１，１２−２，第１〜４光カプラとしての４つの光分波合波器（ＷＤＭ）１３−１〜１３−４，反射鏡（反射手段）１４，光サーキュレータ１５，３つのアイソレータ（ＩＳＯ）１６−１〜１６−３，光フィルタ１７をそなえている。
【００７２】
即ち、この光ファイバ増幅器では、入力側から順に、アイソレータ１６−１，光分波合波器１３−１，エルビウムドープファイバ１１−１，光分波合波器１３−２，光フィルタ１７，アイソレータ１６−２，光分波合波器１３−３，エルビウムドープファイバ１１−２，光分波合波器１３−４，アイソレータ１６−３が配設されている。
【００７３】
また、光分波合波器１３−１には、光サーキュレータ１５を介して励起光源１２−１が接続されており、光サーキュレータ１５は、励起光源１２−１の他、他のポートが光分波合波器１３−３に接続されている。さらに、光分波合波器１３−２には、反射鏡１４が接続されている。なお、光分波合波器１３−４には、励起光源１２−２が接続されている。
【００７４】
ここで、各エルビウムドープファイバ１１−１，１１−２は、光増幅部として機能する部分であり、レンズとＬＤチップとからなる励起光源１２−１は、例えば０．９８μｍ帯域の励起光を生じる励起光源であり、２枚のレンズ，光アイソレータ（光ＩＳＯ）及びＬＤチップからなる励起光源１２−２は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４７μｍ帯域というときは、以下、実施形態及び参考形態において、特に断らない限り、１．４５〜１．４９μｍの波長をいう）の励起光を生じる励起光源である。なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源１２−２が、光アイソレータ（光ＩＳＯ）を内蔵しているのは、１．５５μｍ帯域の光信号を増幅する際にエルビウムドープファイバ１１−２で発生する１．５５μｍ帯域の雑音光が励起光源１２−２に戻るのを防ぐためである。
【００７５】
上記のように、各励起光源１２−１，１２−２の励起光波長を選定すると、光分波合波器１３−１〜１３−３は０．９８μｍ帯のものが使用され、光分波合波器１３−４は１．４７μｍ帯のものが使用される。
また、光分波合波器１３−１〜１３−４としては、図の例では融着型のものが使用されているが、バルク（誘電体多層膜）型のものでももちろんかまわない。なお、例えば光分波合波器１３−４としてバルク型のものを使用した場合は、励起光源１２−２に内蔵されている光アイソレータ（光ＩＳＯ）を省略することができるため、励起光源１２−２として励起光源１２−１と同じ型の励起光源（但し１．４７μｍ帯域）を使用するのである（以下の実施形態及び参考形態においても同様である）。
【００７６】
さらに、反射鏡１４としては、ファラデー回転反射鏡が使用され、この反射鏡１４を用いて、光分波合波器１３−２で分離された残留励起光を反射して再度光分波合波器１３−２を通じて一方のエルビウムドープファイバ１１−１内へ戻すことができるようになっている。
光サーキュレータ１５は、３ポート式の光サーキュレータであり、図５３（ａ），図５３（ｂ）に示す４ポート式の光サーキュレータにおけるポート４にファイバが接続されていないものと同様に構成されている。
【００７７】
図１６に示すように、光サーキュレータ１５のポート１には励起光源１２−１が接続されており、ポート２には光分波合波器１３−１が接続されており、ポート３には光分波合波器１３−３が接続されている。
なお、この光サーキュレータ１５は、３ポート以上を有する光サーキュレータとして構成してもよい。
【００７８】
また、アイソレータ１６−１〜１６−３は、図中の矢印方向のみに光を通過させるものであり、図５４（ａ），図５４（ｂ）に示すように、レンズ，複屈折プリズムＡ，Ｂ，偏波回転子（相反）及び４５°ファラデー回転子（非相反）からなる。
このアイソレータ１６−１〜１６−３は、図５４（ａ）に示すように、左側のファイバから光信号を入力すると、この光信号は右側のファイバに到達するが、図５４（ｂ）に示すように、右側のファイバから光信号を入力しても、この光信号は左側のファイバには到達しないように構成されている（以下、実施形態及び参考形態において、特に断らない限り、アイソレータは図５４（ａ），（ｂ）に示す構造を有するものとする）。
【００７９】
本実施形態にかかる光ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバ１１−１の前後段にアイソレータ１６−１，１６−２を設けるとともに、エルビウムドープファイバ１１−２の前後段にアイソレータ１６−２，１６−３を設けることにより、エルビウムドープファイバ１１−１，１１−２で雑音光が発生することを防ぐようになっている。
【００８０】
なお、複数の光増幅部を有する光増幅器では、光信号の入力側に位置する増幅部であるエルビウムドープファイバ１１−１で雑音光が発生することを防ぐことが光増幅を低雑音に行なう上で特に重要であるため、光信号の出力側に位置する増幅部であるエルビウムドープファイバ１１−２の後段のアイソレータ１６−３は省略することもできる（以下の実施形態及び参考形態においても同様である）。
【００８１】
光フィルタ１７は、エルビウムドープファイバ１１−１の出力のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）のうち山となっている部分（例えば１．５３５μｍの部分：図４６参照）をカットする（山をつぶして平坦にする、もしくは〜１．５３８μｍより短波長側を削除する）ものであり、誘電体多層膜をそなえて構成されているが、この光フィルタ１７は省略してもよい。
【００８２】
このような構成により、励起光源１２−１からの励起光は光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１からエルビウムドープファイバ１１−１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイバ１１−１によって、光増幅が行なわれる。このとき、このエルビウムドープファイバ１１−１は、平均の励起率を高めるために、短尺化されているので、エルビウムドープファイバ１１−１の他端からは残留励起光パワーが漏れ出る。
【００８３】
このようにして、エルビウムドープファイバ１１の他端に到達して漏れ出た残留励起光は、光分波合波器１３−２で分離されたあと、反射鏡１４で反射されて戻ってくる。
その後は、この反射残留励起光をエルビウムドープファイバ１１内へ戻し、更に光分波合波器１３−１を経由して、光サーキュレータ１５で光路を変えて、光分波合波器１３−３で、前段のエルビウムドープファイバ１１−１で増幅された信号光とともに、残留励起光を合波して、エルビウムドープファイバ１１−２に入射する。
【００８４】
なお、この後段のエルビウムドープファイバ１１−２では、励起光源１２−２からの励起光を受けて、光増幅を行なう。
即ち、この第１実施形態では、３ポートの光サーキュレータ１５を用いた２段構成のエルビウムドープファイバ光増幅器において、前段エルビウムドープファイバ１１−１の入力側から光分波合波器１３−１を通して励起光（例えば、０．９８μｍ）を入射するとともに、前段エルビウムドープファイバ１１−１の出力側には光分波合波器１３−２を設置して、信号光が光フィルタ１７，光アイソレータ（ＩＳＯ）１６−２を通って後段エルビウムドープファイバ１１−２へ入力されるようになっている。
【００８５】
一方、励起光は光分波合波器１３−２で信号光と分離されて反射鏡１４で反射され、前段エルビウムドープファイバ１１−１内を往復するようになっており、その後、光分波合波器１３−１で分離された励起光は、光サーキュレータ１５により後段エルビウムドープファイバ１１−２へ光分波合波器１３−３を経由して入力されるようになっている。
【００８６】
この図１６では、後段エルビウムドープファイバ１１−２の出力側にも励起光源１２−２が設置されており、励起光源１２−１，１２−２間の干渉を考慮して、励起光源１２−１を０．９８μｍ、励起光源１２−２を１．４７μｍとして、光分波合波器１３−４で０．９８μｍの残留励起光が励起光源１２−２に入射されるのを抑圧している。
【００８７】
即ち、この図１６に示す第１実施形態では、前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ１１−１，１１−２をそなえた光ファイバ増幅器において、励起光を光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１からエルビウムドープファイバ１１−１の一端から入射させる第１手段と、この第１手段で、エルビウムドープファイバ１１−１の一端から励起光を入射した結果、このエルビウムドープファイバ１１−１の他端に到達した残留励起光を光分波合波器１３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射手段１４で反射して、エルビウムドープファイバ１１−１内へ戻す第２手段と、この第２手段で、反射手段１４から反射してきた残留励起光をエルビウムドープファイバ１１−１内に戻した後に光サーキュレータ１５で光路を変えて光分波合波器１３−３でエルビウムドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【００８８】
このようにして、この第１実施形態では、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーを新たに用意する光分波合波器１３−２と反射鏡１４で反射させてエルビウムドープファイバ１１−１内を往復させることにより、励起光パワーの効率的な利用をはかることができ、これにより変換効率の向上をはかることができる。
【００８９】
また、この際、光サーキュレータ１５を用いているので、ループを形成して励起光パワーが不安定とならないようにすることができる。
さらに、反射鏡１４にファラデー回転反射鏡を用いているので、励起光の偏波を回転させることができ、これにより、ＰＨＢ（Polarization Hole Burning ）を低減できる。
【００９０】
（１−１）第１実施形態の第１変形例の説明
図１７は本発明の第１実施形態の第１変形例を示すブロック図で、この図１７に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１６−１，光分波合波器１３−１，エルビウムドープファイバ１１−１，光分波合波器１３−２，アイソレータ１６−２，光分波合波器１３−３，エルビウムドープファイバ１１−２，アイソレータ１６−３が配設されている。
【００９１】
また、光分波合波器１３−１には、光サーキュレータ１５を介して励起光源１２−１が接続されており、光サーキュレータ１５は、励起光源１２−１の他、他のポートが光分波合波器１３−３に接続されている。さらに、光分波合波器１３−２には、反射鏡１４が接続されている。
なお、この図１７中、図１６と同じ符号は同様の部分を示している。
【００９２】
かかる構成からもわかるように、この図１７に示す光ファイバ増幅器では、１台の励起光源１２−１で前段、後段のエルビウムドープファイバ１１−１，１１−２を共に励起する構成となっている。なお、光フィルタ１７は省略されているが、この変形例においても、図１６に示す位置に光フィルタ１７を設けてもよい。
【００９３】
この場合も、励起光を光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１からエルビウムドープファイバ１１−１の一端から入射させるとともに、この励起光を入射した結果、このエルビウムドープファイバ１１−１の他端に到達した残留励起光を光分波合波器１３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡１４で反射して、エルビウムドープファイバ１１−１内へ戻し、更に反射鏡１４から反射してきた残留励起光をエルビウムドープファイバ１１−１内に戻した後に、光サーキュレータ１５で光路を変えて光分波合波器１３−３でエルビウムドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波するので、図５に示した前述の第１実施形態の場合と同様の作用ないし効果が得られるほか、励起光源１２−１が両エルビウムドープファイバ１１−１，１１−２に共通であるので、構成の簡素化およびコストの低廉化に寄与しうる。
【００９４】
（１−２）第１実施形態の第２変形例の説明
図１８は本発明の第１実施形態の第２変形例を示すブロック図で、この図１８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、光分波合波器１３−１，エルビウムドープファイバ１１−１，光分波合波器１３−２，光フィルタ１７，アイソレータ１６−２，光分波合波器１３−３，エルビウムドープファイバ１１−２が配設されており、更に入力信号光が４ポート式光サーキュレータ１５−２を通じて入力されるとともに、出力信号光も光サーキュレータ１５−２を通じて出力されるように構成されている。また、光分波合波器１３−１には、光サーキュレータ１５を介して励起光源１２−１が接続されており、光サーキュレータ１５は、励起光源１２−１の他、他のポートが光分波合波器１３−３に接続されている。さらに、光分波合波器１３−２には、反射鏡１４が接続されている。
【００９５】
なお、この図１８中、図１６，図１７と同じ符号は同様の部分を示している。
かかる構成からもわかるように、この図１８に示す光ファイバ増幅器では、入出力部のアイソレータの代わりに、光サーキュレータ１５−２を用いた構成となっている。
ここで、光サーキュレータ１５−２は、図５３（ａ），（ｂ）に示すように、ＰＢＳ，４５°ファラデー回転子（非相反）及び４５°偏波回転子（相反）からなり、ポート１〜４を有する４ポート式の光サーキュレータである。
【００９６】
この光サーキュレータ１５−２では、図５３（ａ）に示すように、ポート１から入力された光信号はポート２に出力され、図５３（ｂ）に示すように、ポート２から入力された光信号はポート３に出力されるように構成されている。また、図示はしないが、光サーキュレータ１５−２のポート３から入力された光信号はポート４に出力され、ポート４から入力された光信号はポート１に出力されるように構成されている（以下、実施形態及び参考形態において、特に断らない限り、光サーキュレータは図５３（ａ），（ｂ）に示す構造を有するものとする）。
【００９７】
図１８に示すような光サーキュレータ１５−２は、ポート１から光信号が入力され、ポート４から光信号が出力されるように構成されており、ポート２には光分波合波器１３−１が接続されており、ポート３にはエルビウムドープファイバ１１−２が接続されている。
なお、光フィルタ１７は省略してもよい。
【００９８】
この場合も、励起光を光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１からエルビウムドープファイバ１１−１の一端から入射させるとともに、この励起光を入射した結果、このエルビウムドープファイバ１１−１の他端に到達した残留励起光を光分波合波器１３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡１４で反射して、エルビウムドープファイバ１１−１内へ戻し、更に反射鏡１４から反射してきた残留励起光をエルビウムドープファイバ１１−１内に戻した後に、光サーキュレータ１５で光路を変えて光分波合波器１３−３でエルビウムドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波するので、図５に示した前述の第１実施形態の場合と同様の作用ないし効果が得られるほか、入出力部に光サーキュレータ１５−２が設けられているので、使用するアイソレータの数を減らすことができ、コストの低減に寄与しうる利点がある。
【００９９】
（１−３）第１実施形態の第３変形例の説明
図１９は本発明の第１実施形態の第３変形例を示すブロック図で、この図１９に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１６−１，光分波合波器（第２光カプラ）１３−２′，エルビウムドープファイバ１１−１，光分波合波器（第１光カプラ）１３−１′，光フィルタ１７，アイソレータ１６−２，光分波合波器１３−３，エルビウムドープファイバ１１−２，光分波合波器１３−４，アイソレータ１６−３が配設されており、光分波合波器１３−１′には、光サーキュレータ１５を介して励起光源１２−１が接続されており、光サーキュレータ１５は、励起光源１２−１の他、他のポートが光分波合波器１３−３に接続されている。また、光分波合波器１３−２′には、反射鏡１４が接続されている。なお、光分波合波器１３−４には、励起光源１２−２が接続されている。
【０１００】
なお、この図１９中、図１６〜図１８と同じ符号は同様の部分を示している。
かかる構成からもわかるように、この図１９に示す光ファイバ増幅器では、励起光がエルビウムドープファイバ１１−１の出力側から入射するようにした構成となっている。この場合も、光フィルタ１７を省略できる。
この例では、励起光を光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１′からエルビウムドープファイバ１１−１の出力端から入射させるとともに、この励起光を入射した結果、このエルビウムドープファイバ１１−１の入力端に到達した残留励起光を光分波合波器１３−２′で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡１４で反射して、エルビウムドープファイバ１１−１内へ戻し、更に反射鏡１４から反射してきた残留励起光をエルビウムドープファイバ１１−１内に戻した後に、光サーキュレータ１５で光路を変えて光分波合波器１３−３でエルビウムドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波する。
【０１０１】
これにより、図１６に示した前述の第１実施形態の場合と同様の作用ないし効果が得られる。
（１−４）第１実施形態の第４変形例の説明
図２０は本発明の第１実施形態の第４変形例を示すブロック図で、この図２０に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１６−１，光分波合波器１３−２′，エルビウムドープファイバ１１−１，光分波合波器１３−１′，アイソレータ１６−２，光分波合波器１３−３，エルビウムドープファイバ１１−２，光分波合波器１３−４，アイソレータ１６−３，光フィルタ１７−２，カプラ１３−５が配設されており、更に図１９に示す例と同様に、光分波合波器１３−１′には、光サーキュレータ１５を介して励起光源１２−１が接続されており、光サーキュレータ１５は、励起光源１２−１の他、他のポートが光分波合波器１３−３に接続されている。また、光分波合波器１３−２′には、反射鏡１４が接続されている。なお、光分波合波器１３−４には、励起光源１２−２が接続されている。
【０１０２】
そして、カプラ１３−５からの出力光を検出する出力光検出器１８が設けられており、更にこの出力光検出器１８の検出結果に基づいて、励起光源１２−２を出力を一定に制御する光出力一定制御器１９が設けられている。
即ち、出力光検出器１８は、図２１に示すように、フォトダイオード１８Ａをそなえて構成されており、このフォトダイオード１８Ａでの検出値Ｖｉｎ１が、光出力一定制御器１９を構成する差動増幅器１９Ａに入力されるようになっている。そして、差動増幅器１９Ａは参照値Ｖｒｅｆ１とＶｉｎ１との差Ｇ１を制御信号Ｖｃｏｎｔ１として、励起光源１２−２を構成するレーザダイオードに供給するようになっている。
【０１０３】
ここで、出力光パワーと制御信号Ｖｃｏｎｔ１とレーザダイオードの出力との関係を示すと、図２２のようになる。
なお、この図２０中、図１６〜図１９と同じ符号は同様の部分を示している。
かかる構成からもわかるように、この図２０に示す光ファイバ増幅器では、光出力一定制御（ＡＬＣ）を実現するようにした構成となっている。
【０１０４】
この例でも、図１９と同様に、励起光を光サーキュレータ１５を介して光分波合波器１３−１′からエルビウムドープファイバ１１−１の出力端から入射させるとともに、この励起光を入射した結果、このエルビウムドープファイバ１１−１の入力端に到達した残留励起光を光分波合波器１３−２′で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡１４で反射して、エルビウムドープファイバ１１−１内へ戻し、更に反射鏡１４から反射してきた残留励起光をエルビウムドープファイバ１１−１内に戻した後に、光サーキュレータ１５で光路を変えて光分波合波器１３−３でエルビウムドープファイバ１１−２に、残留励起光を合波するが、加えて、光出力一定制御を施される。
【０１０５】
これにより、図１６に示した前述の第１実施形態の場合と同様の作用ないし効果が得られるほか、光出力一定制御が実施されるので、ＡＳＥの累積と光ファイバ伝送路中での非線形効果による信号対雑音比（ＳＮＲ）の劣化が小さい光出力レベルに設定することができる。
（１−５）その他
上記の例において、反射残留励起光を利用するエルビウムドープファイバとして、前段のものを示したが、勿論、後段のエルビウムドープファイバについて、反射残留励起光を利用するようにしてもよい。
【０１０６】
（２）第１参考形態の説明
図２３は本発明の第１参考形態を示すブロック図で、この図２３に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ２５−１，光分波合波器（第１カプラ）２４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）２１−１，光分波合波器（第２カプラ）２４−２，光フィルタ２６，アイソレータ２５−３，光分波合波器（第３カプラ）２４−３，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）２１−２，光分波合波器（第４カプラ）２４−４，アイソレータ２５−４が配設されている。
【０１０７】
なお、光分波合波器２４−２と２４−３との間は、光フィルタ２６，アイソレータ２５−３をそなえた光信号ラインと、励起光ラインとがパラレルに設けられる。
また、光分波合波器２４−１には、光分岐部２３，アイソレータ２５−２を介して、励起光源２２が接続されている。
【０１０８】
ここで、光分岐部２３は、励起光源２２からの励起光パワー（その波長は例えば０．９８μｍ）をｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐するもので、この光分岐部２３で分岐された光（例えば少ない方）が光分波合波器２４−１へ供給されるとともに、この光分岐部２３で分岐された光（例えば多い方）は光分波合波器２４−４へ供給されるようになっている。
【０１０９】
即ち、この図２３に示す前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ２１−１，２１−２をそなえた光ファイバ増幅器においては、励起光パワーを光分岐部２３でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐して、光分岐部２３の一ポートの励起光を光分波合波器２４−１で合波して、エルビウムドープファイバ２１−１に入射させる第１手段と、この第１手段で、エルビウムドープファイバ２１−１の一端から励起光を入射したのち、エルビウムドープファイバ２１−１の他端に接続された光分波合波器２４−２で残留励起パワーを取り出して、残留励起パワーを光分波合波器２４−３で合波して、エルビウムドープファイバ２１−２の一端から入射させる第２手段と、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートの励起パワーを光分波合波器２４−３でエルビウムドープファイバ２１−２の他端から合波する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【０１１０】
なお、この参考形態においても、第１実施形態と同じ名称のものは、同じ機能を有する。
このような構成により、この第１参考形態にかかる光ファイバ増幅器では、励起光パワーが光分岐部２３でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐され、光分岐部２３の一ポートの励起光が信号光と光分波合波器２４−１で合波されて、前段のエルビウムドープファイバ２１−１に入射される。
【０１１１】
そして、エルビウムドープファイバ２１−１の入力端から励起光を入射したのちは、このエルビウムドープファイバ２１−１の出力端に接続された光分波合波器２４−２で残留励起パワーを取り出して、更に残留励起パワーを光分波合波器２４−３で合波して、後段のエルビウムドープファイバ２１−２の入力端から入射させる。なお、信号光は、光フィルタ２６，アイソレータ２５−３を経て、後段のエルビウムドープファイバ２１−２へ入力されるが、このとき、光フィルタ２６で、エルビウムドープファイバ２１−１の出力のうち山となっているＡＳＥ部分（例えば１．５３５μｍの部分：図４６参照）をカットする（山をつぶして平坦にする、もしくは〜１．５３８μｍより短波長側を削除する）。
【０１１２】
その後は、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートの励起パワーを光分波合波器２４−４でエルビウムドープファイバ２１−２の出力端から合波する。
このようにして、この第１参考形態では、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーを他のエルビウムドープファイバにも供給することができ、更には励起光源を共通化し、且つ、必要に応じて、前段と後段のエルビウムドープファイバ２１−１，２１−２への励起光パワーの配分を設定することができるので、励起光パワーのより効率的な利用をはかることができ、これにより変換効率の大幅な向上をはかることができる。
【０１１３】
なお、この場合も、図１８と同様の要領で、入力信号光を光サーキュレータを通じて入力するとともに、出力信号光をこの光サーキュレータを通じて出力することもできる。
（２−１）第１参考形態の変形例の説明
図２４は第１参考形態の変形例を示すブロック図で、この図２４に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ２５−１，光分波合波器（第２カプラ）２４−２′，エルビウムドープファイバ２１−１，光分波合波器（第１カプラ）２４−１′，光フィルタ２６，アイソレータ２５−３，光分波合波器（第４カプラ）２４−４′，エルビウムドープファイバ２１−２，光分波合波器（第３カプラ）２４−３′，アイソレータ２５−４が配設されている。
【０１１４】
なお、光分波合波器２４−１′と２４−４′との間にも、光フィルタ２６，アイソレータ２５−３をそなえた光信号ラインと、励起光ラインとがパラレルに設けられる。
また、光分波合波器２４−１′，２４−４′には、光分岐部２３，アイソレータ２５−２を介して、励起光源２２が接続されている。
【０１１５】
即ち、この図２４に示す光ファイバ増幅器においても、励起光パワーを光分岐部２３でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐して、光分岐部２３の一ポートの励起光を光分波合波器２４−１′で合波して、エルビウムドープファイバ２１−１に入射させる第１手段と、この第１手段で、エルビウムドープファイバ２１−１の一端から励起光を入射したのち、エルビウムドープファイバ２１−１の他端に接続された光分波合波器２４−２′で残留励起パワーを取り出して、残留励起パワーを光分波合波器２４−３′で合波して、エルビウムドープファイバ２１−２の一端から入射させる第２手段と、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートの励起パワーを光分波合波器２４−３′でエルビウムドープファイバ２１−２の他端から合波する第３手段とをそなえて構成されていることになる。
【０１１６】
なお、この参考形態においても、第１実施形態と同じ名称のものは、同じ機能を有する。
このような構成により、この図２４に示す光ファイバ増幅器では、励起光パワーが光分岐部２３でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐され、光分岐部２３の一ポートの励起光が信号光と光分波合波器２４−１′で合波されて、前段のエルビウムドープファイバ２１−１の出力側から入射される。
【０１１７】
このようにエルビウムドープファイバ２１−１の出力端から励起光を入射したのちは、このエルビウムドープファイバ２１−１の入力端に接続された光分波合波器２４−２′で残留励起パワーを取り出して、更に残留励起パワーを光分波合波器２４−３′で合波して、後段のエルビウムドープファイバ２１−２の出力端から入射させる。なお、信号光は、光フィルタ２６，アイソレータ２５−３を経て、後段のエルビウムドープファイバ２１−２へ入力されている。
【０１１８】
その後は、光分岐部２３で分岐された光分岐部２３の他のポートの励起パワーを光分波合波器２４−４′でエルビウムドープファイバ２１−２の入力端から合波する。
このようにして、この例においても、前述の第１参考形態と同様に、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーを他のエルビウムドープファイバにも供給することができ、更には励起光源を共通化し、且つ、必要に応じて、前段と後段のエルビウムドープファイバ２１−１，２１−２への励起光パワーの配分を設定することができるので、励起光パワーのより効率的な利用をはかることができ、これにより変換効率の大幅な向上をはかることができる。
【０１１９】
なお、この例の場合も、図７と同様の要領で、入力信号光を光サーキュレータを通じて入力するとともに、出力信号光をこの光サーキュレータを通じて出力することもできる。
（３）第２参考形態の説明
図２５は本発明の第２参考形態を示すブロック図で、この図２５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５−１，光分波合波器３−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１，光分波合波器３−２，アイソレータ５−３が配設されている。また、光分波合波器３−１には、アイソレータ５−２を介して励起光源２が接続されている。また、光分波合波器３−２には、反射鏡（反射手段）４が接続されている。
【０１２０】
即ち、この図２５に示す光ファイバ増幅器においては、励起光を光分波合波器３−１によりエルビウムドープファイバ１の入力端から入射する第１手段と、この第１手段で、エルビウムドープファイバ１の入力端から励起光を入射した結果、エルビウムドープファイバ１の出力端に到達した残留励起光を光分波合波器３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射手段（反射鏡）４で反射してエルビウムドープファイバ１内へ戻す第２手段とをそなえて構成されていることになる。
【０１２１】
なお、反射鏡４としては、ファラデー回転反射鏡が使用される。
このような構成により、図２５に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器３−１によりエルビウムドープファイバ１の一端から入射したあと、この入射の結果、エルビウムドープファイバ１の他端に到達した残留励起光を光分波合波器３−２で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡４で反射してエルビウムドープファイバ内へ戻す。
【０１２２】
これにより、この第２参考形態でも、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーを新たに用意する光分波合波器３−２と反射鏡４で反射させてドープファイバ１内を往復させることにより、励起光パワーの効率的な利用をはかることができ、これにより変換効率の向上をはかることができる。
さらに、反射鏡４にファラデー回転反射鏡を用いているので、励起光の偏波を回転させることができ、これにより、ＰＨＢを低減できる。
【０１２３】
また、この例の場合も、図１８と同様の要領で、入力信号光を光サーキュレータを通じて入力するとともに、出力信号光をこの光サーキュレータを通じて出力するようにしてもよい。
なお、励起光をエルビウムドープファイバ１の出力端から入射するようにすることもできる。
【０１２４】
（４）第３参考形態の説明
図２６は本発明の第３参考形態を示すブロック図で、この図２６に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５−１，光分波合波器３−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１−１，光分波合波器３−３，アイソレータ５−３，光分波合波器３−４，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１−２，光分波合波器３−５，アイソレータ５−４が配設されている。
【０１２５】
なお、光分波合波器３−３と３−４との間は、アイソレータ５−３をそなえた光信号ラインと、励起光ラインとがパラレルに設けられる。
そして、この例でも、光分波合波器３−１に、アイソレータ５−２を介して励起光源２が接続されている。また、光分波合波器３−５には、反射鏡（ファラデー回転反射鏡）４が接続されている。
【０１２６】
このような構成により、図２６に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器３−１によりエルビウムドープファイバ１−１の入力端から入射するが、このようにエルビウムドープファイバ１−１の入力端から励起光を入射したのちは、このエルビウムドープファイバ１−１の出力端に接続された光分波合波器３−３で残留励起パワーを取り出して、更に残留励起パワーを光分波合波器３−４で合波して、後段のエルビウムドープファイバ１−２の入力端から入射させる。なお、信号光は、アイソレータ５−３を経て、後段のエルビウムドープファイバ１−２へ入力される。
【０１２７】
その後は、後段のエルビウムドープファイバ１−２の出力端に到達した残留励起光を光分波合波器３−５で分離し、且つ、残留励起光を反射鏡４で反射してエルビウムドープファイバ１−２，１−１へ戻す。
これにより、この第３参考形態でも、平均励起率を高くする際に生じる残留励起光パワーを新たに用意する光分波合波器３−５と反射鏡４で反射させてドープファイバ１−２，１−１内を往復させることにより、励起光パワーの効率的な利用をはかることができ、これにより変換効率の向上をはかることができる。
【０１２８】
この場合も、反射鏡４にファラデー回転反射鏡を用いているので、励起光の偏波を回転させることができ、これにより、ＰＨＢを低減できる。
また、この例の場合も、図１８と同様の要領で、入力信号光を光サーキュレータを通じて入力するとともに、出力信号光をこの光サーキュレータを通じて出力するようにしてもよい。
【０１２９】
なお、上記の例において、反射残留励起光を利用するエルビウムドープファイバとして、前段のものを示したが、勿論、後段のエルビウムドープファイバについて、反射残留励起光を利用するようにしてもよい。
（５）第４参考形態の説明
図２７は本発明の第４参考形態を示すブロック図で、この図２７に示す光ファイバ増幅器も、前述の第２参考形態と同様に、入力側から順に、アイソレータ３９−１，光分波合波器３４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）３１，光分波合波器３４−２，アイソレータ３９−２が配設されている。また、光分波合波器３４−１には、３ポート式光サーキュレータ３３を介して励起光源３２が接続されている。また、光分波合波器３４−２には、反射鏡（ファラデー回転反射鏡）３５が接続されている。
【０１３０】
また、光サーキュレータ３３には、残留励起光検出器３６が接続されており、この残留励起光検出器３６によって、反射鏡３５でエルビウムドープファイバ３１内へ戻され、このエルビウムドープファイバ３１，光分波合波器３４−１を通じて光サーキュレータ３３へ入力された残留励起光が検出されるようになっている。
【０１３１】
さらに、残留励起光検出器３６で検出された残留励起光が一定となるように励起光源３２を制御する制御器３７が設けられている。
即ち、残留励起光検出器３６は、図２８に示すように、フォトダイオード３６Ａをそなえて構成されており、このフォトダイオード３６Ａでの検出値Ｖｉｎ２が、制御器３７を構成する差動増幅器３７Ａに入力されるようになっている。そして、差動増幅器３７Ａは参照値Ｖｒｅｆ２とＶｉｎ２との差Ｇ２を制御信号Ｖｃｏｎｔ２として、励起光源３２を構成するレーザダイオードに供給するようになっている。
【０１３２】
ここで、出力光パワーと制御信号Ｖｃｏｎｔ２とレーザダイオードの出力との関係を示すと、図２９のようになる。
かかる構成からもわかるように、この図２７に示す光ファイバ増幅器では、残留励起光検出器３６で検出された残留励起光が一定となるような励起光源３２の制御を実現するようにした構成となっている。
【０１３３】
これにより、この第４参考形態でも、励起光パワーの効率的な利用をはかることができ、変換効率の向上をはかることができるほか、残留励起光パワーをモニタすることにより、平均励起率を一定に保持して、利得の波長依存性を入力パワーの変動に対して一定に保持することができる。
（５−１）第４参考形態の第１変形例の説明
図３０は第４参考形態の第１変形例を示すブロック図であるが、この図３０に示す光ファイバ増幅器は、図２８の構成のものに、入力信号光が光サーキュレータ３８を通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュレータ３８を通じて出力されるように構成したもので、このようにすることにより、前述の第４参考形態で得られる効果ないし利点が得られるほか、入出力部に光サーキュレータ３８が設けられているので、使用するアイソレータの数を減らすことができ、コストの低減に寄与しうる利点が得られるのである。
【０１３４】
なお、図３０中、図２７と同じ符号は同様の部分を示す。
（５−２）第４参考形態の第２変形例の説明
図３１は第４参考形態の第２変形例を示すブロック図で、この図３１に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ３９−１，光分波合波器３４−２′，エルビウムドープファイバ３１−１，光分波合波器３４−１′，光フィルタ４０，アイソレータ３９−３，光分波合波器３４−１′′，エルビウムドープファイバ３１−２，光分波合波器３４−２′′，アイソレータ３９−２が配設されている。
【０１３５】
また、光分波合波器３４−１′，３４−１′′には、４ポート式光サーキュレータ３３′を介して、励起光源３２が接続されている。また、光分波合波器３４−２′，３４−２′′には、反射鏡（ファラデー回転反射鏡）３５′，３５′′が接続されている。
さらに、光サーキュレータ３３′には、残留励起光検出器３６が接続されており、この残留励起光検出器３６によって、反射鏡３５′，３５′′でそれぞれエルビウムドープファイバ３１−１，３１−２内へ戻され、エルビウムドープファイバ３１−１，３１−２，光分波合波器３４−１′，３４−１′′を通じて光サーキュレータ３３′へ入力された残留励起光が検出されるようになっている。
【０１３６】
さらに、残留励起光検出器３６で検出された残留励起光が一定となるように励起光源３２を制御する制御器３７が設けられている。
なお、この参考形態においても、第４参考形態と同じ名称のものは、同じ機能を有する。
かかる構成からもわかるように、この図３１に示す光ファイバ増幅器では、残留励起光検出器３６で検出された各エルビウムドープファイバ３１−１，３１−２からの残留励起光が一定となるような励起光源３２の制御を実現するようにした構成となっている。
【０１３７】
したがって、この例でも、前述の第４参考形態とほぼ同様の効果ないし利点が得られる。
なお、この例の場合も、図３０と同様の要領で、入力信号光を光サーキュレータを通じて入力するとともに、出力信号光をこの光サーキュレータを通じて出力することもできる。
【０１３８】
（６）第５参考形態の説明
図３２は本発明の第５参考形態を示すブロック図で、この図３２に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１４４，分散補償ファイバ１４１，光分波合波器１４３が配設されている。また、光分波合波器１４３には、励起光源１４２が接続されている。
【０１３９】
ここで、励起光源１４２は、ラマン増幅によるエルビウムドープファイバ増幅の帯域補償を行なうことのできる帯域（例えば、１．４４〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励起光源であり、この励起光源１４２からの励起光は光分波合波器１４３を通じて分散補償ファイバ１４１の出力端から入射されるようになっている。
【０１４０】
従って、この光ファイバ増幅器は、分散補償ファイバ１４１と励起光源１４２とを有する分散補償ファイバモジュールをそなえていることになる。
このような構成により、分散補償ファイバ１４１を励起光源１４２からの励起光で励起してラマン増幅を生じさせることができる。即ち、分散補償ファイバ１４１では、一般にそのモードフィールド径が小さいので、ラマン増幅のしきい値が下がっており、これにより、ラマン増幅を生じやすいのである。
【０１４１】
ところで、分散補償ファイバには、次のような特性がある。
即ち、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）は、コア径が小さくモードフィールド径が通常の約半分で非線型効果（誘導ラマン散乱（ＳＲＳ），誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ），４光子混合（ＦＷＭ），自己位相変調効果（ＳＰＭ）等）が伝送路であるファイバより生じやすい。なお、分散補償ファイバは、その使用態様から、伝送路であるファイバほど長くは無いので分散補償ファイバを通す際の光パワーを小さくすれば使用できることは分かっている。これは非線型効果の影響も長さが長くなるとともに増大するからである。
【０１４２】
また、分散補償ファイバでの光の減衰（損失）も無視できるものでないことが分かってきており、このために光増幅器で、この損失を補償する必要がある。
一方、入力パワーは上記のように述べた様に小さい値に制限され光増幅器としてのレベル設計に困難が生じている。
しかし、上記の非線型効果にも通信の際に有害なものと有益なものがある。このうち、ラマン増幅は有益である。
【０１４３】
このラマン増幅が、非常に有益となる可能性がある点は次のとおりである。即ち、分散補償ファイバをラマン増幅させれば、分散補償ファイバ自体が光増幅器となり、損失が補償できるというものである。
なお、ラマン増幅とは、誘導ラマン散乱、即ち、強い単色光を光ファイバに照射したときに、その光ファイバの光学フォノンと相互作用することにより固有な量だけ波長がずれたコヒーレントなストークス光が誘導放出により発生する現象を応用して、ストークス光が信号光と同じ波長となるように単色光の波長を設定し、誘導放出により信号光を増幅させることをいう。
【０１４４】
従って、上記のように分散補償ファイバ１４１を励起光源１４２からの上記のような帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせることにより、このラマン増幅による分散補償ファイバの損失補償（エルビウムドープファイバの利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバの利得の減少の補填補償を含む）を行なうことができるのである。
【０１４５】
なお、エルビウムドープファイバの１．５４μｍ帯の利得のくぼみを平坦化するには、〜１．４４μｍで励起してラマン増幅を生じさせる。
また、図３３に示すように、出力側に、アイソレータ１４４−２を追加することもできる。
さらに、図３２，図３３に示すように、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
【０１４６】
また、分散補償ファイバ１４１のかわりに、シリカ系光ファイバを用いることもできる。
（７）第６参考形態の説明
図３４は本発明の第６参考形態を示すブロック図で、この図３４に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，光分波合波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設されている。また、光分波合波器５４−１には、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波合波器５４−２には、励起光源５３−２が接続されている。
【０１４７】
ここで、励起光源５３−１は、エルビウムドープファイバ５１のための第１の波長帯域（例えば０．９８μｍ帯域）での励起光を生じるもので、励起光源５３−２は、分散補償ファイバ５２のための第２の波長帯域（例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）または１．４４μｍまでの帯域（〜１．４４μｍ））の励起光を生じるものである。
【０１４８】
これにより、励起光源５３−２からの励起光で、分散補償ファイバ５２を励起して、前述の第５参考形態と同じ原理により、ラマン増幅を生じさせることができる。従って、この参考形態においても、分散補償ファイバ５２を励起光源５３−２からの１．４７μｍ帯域あるいは１．４４μｍまでの帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせることにより、このラマン増幅による分散補償ファイバの損失補償を行なうことができるのである。
【０１４９】
さらに、希土類ドープファイバ光増幅器の利得の波長特性が希土類イオンによって決まってしまうのに対して、ラマン光増幅器の利得の波長特性は励起波長によって決まり、励起波長を変えればそのピーク値がシフトするため、希土類ドープファイバ光増幅器の利得の波長特性を補償するようにラマン増幅を行なう際の励起波長を選択することができ、このようにすれば、広帯域光増幅器を実現することができる。
【０１５０】
即ち、ラマン増幅の場合も増幅帯域幅が存在し、この利得の波長依存性を用いれば単なる分散補償ファイバの損失補償だけでなくエルビウムドープファイバの増幅帯域を補いより広帯域化が図れるのである。
換言すれば、エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性は、図４６，４７に示すように、平坦ではないので、分散補償ファイバを用いてラマン増幅させることにより、上記エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性の凹凸を平坦化することができ、その結果、広帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括増幅（図４７参照）を行なう場合等に好適となるのである。
【０１５１】
なお、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成されてもよい。
また、図３４に示す光ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、分散補償ファイバからなるラマン光増幅部が後段増幅部として配設されているが、これに限定されず、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバからなるラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されてもよい（ラマン光増幅部がシリカ系光ファイバからなる場合は、１つの励起光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を兼用することができる）。
【０１５２】
さらに、励起光源５３−２は、例えば図４３〜図４５に示す励起光源５３−２，５３−２′，５３−２′′と同様に、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
【０１５３】
なお、図４３〜図４５に示す励起光源５３−２，５３−２′，５３−２′′については、それぞれ本発明の第１３参考形態、第１３参考形態の第１変形例及び第１３参考形態の第２変形例において説明する。
（８）第７参考形態の説明
図３５は本発明の第７参考形態を示すブロック図で、この図３５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）６１，アイソレータ６５−２，分散補償ファイバ６２，アイソレータ６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４に、励起光源６３が接続されている。
【０１５４】
ここで、励起光源６３は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。
このような構成により、この図３５に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４によりエルビウムドープファイバ６１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ６１を励起させ、増幅させるが、エルビウムドープファイバ６１の他端から残留励起光が到達する。その後は、この残留励起光をアイソレータ６５−２を介して分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０１５５】
このようにエルビウムドープファイバ，分散補償ファイバに共通の励起光源を用いて、両ファイバでの増幅が行なえるのは次のとおりである。
即ち、１．５５μｍ帯の信号光をラマン増幅する際の励起波長帯はエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）の励起波長帯である１．４７μｍ帯（１．４５〜１．４９μｍ）であるからであり、従って、ＥＤＦを１．４７μｍ帯の光で励起した際の残留励起光パワーを用いて、ラマン増幅を行なうことができるのである。これにより、エルビウムドープファイバ６１で光増幅を行ないながら、分散補償ファイバ６２の損失を補償できるのである。
【０１５６】
これにより、前述の第６参考形態と同様に、エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性の凹凸を平坦化して、広帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源が１つで済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化にも寄与しうるのである。
また、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
【０１５７】
さらに、励起光源６３は、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
（８−１）第７参考形態の第１変形例の説明
図３６は第７参考形態の第１変形例を示すブロック図で、この図３６に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）６１−１，アイソレータ６５−２，分散補償ファイバ６２，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）６１−２，光分波合波器６４−２，アイソレータ６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４−１に、励起光源６３−１が接続されるとともに、光分波合波器６４−２に、励起光源６３−２が接続されている。
【０１５８】
ここで、励起光源６３−１，６３−２は、共に例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。
このような構成により、この図３６に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４−１によりエルビウムドープファイバ６１−１の入力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−１を励起させ、増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−１の他端からは残留励起光が到達する。さらに、この残留励起光をアイソレータ６５−２を介して分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０１５９】
また、励起光を光分波合波器６４−２によりエルビウムドープファイバ６１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−２を励起させ、増幅させることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−２の入力端からはやはり残留励起光が到達する。さらに、この残留励起光も分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０１６０】
この場合は、分散補償ファイバ６２は前後のエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分散補償ファイバ６２による補償効果を大きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができる。
また、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
【０１６１】
さらに、分散補償ファイバ６２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。
即ち、図１２と同様の要領で、０．９８μｍ帯の励起光源１３３−１〜１３３−３及び光分波合波器１３４−１〜１３４−３用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
【０１６２】
なお、分散補償ファイバ６２のかわりに、シリカ系光ファイバを用いてもよい。
（８−２）第７参考形態の第２変形例の説明
図３７は第７参考形態の第２変形例を示すブロック図で、この図３７に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４−１，エルビウムドープファイバ６１−１，アイソレータ６５−２，分散補償ファイバ６２，光分波合波器６４−３，光フィルタ６６，アイソレータ６５−３，光分波合波器６４−４，エルビウムドープファイバ６１−２，光分波合波器６４−５，アイソレータ６５−４が配設されている。そして、光分波合波器６４−１に、励起光源６３−１が接続されるとともに、光分波合波器６４−５に、励起光源６３−２が接続されている。
【０１６３】
ここで、励起光源６３−１，６３−２は、共に例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。
また、光分波合波器６４−３と６４−４との間には、光フィルタ６６，アイソレータ６５−３をそなえた光信号ラインと、励起光ラインとがパラレルに設けられる。
【０１６４】
このような構成により、この図３７に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４−１によりエルビウムドープファイバ６１−１の入力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−１を励起させ、増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−１の他端からは残留励起光が到達する。さらに、この残留励起光をアイソレータ６５−２を介して分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０１６５】
また、励起光を光分波合波器６４−５によりエルビウムドープファイバ６１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−２を励起させ、増幅させることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−２の入力端からはやはり残留励起光が到達する。さらに、この残留励起光も光分波合波器６４−４，６４−３を介して、分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０１６６】
この場合も、分散補償ファイバ６２は前後のエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分散補償ファイバ６２による補償効果を大きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができる。
また、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
【０１６７】
さらに、分散補償ファイバ６２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。
即ち、図１２と同様の要領で、０．９８μｍ帯の励起光源１３３−１〜１３３−３及び光分波合波器１３４−１〜１３４−３を用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
【０１６８】
なお、分散補償ファイバ６２のかわりに、シリカ系光ファイバを用いてもよい。
（９）第８参考形態の説明
図３８は本発明の第８参考形態を示すブロック図で、この図３８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ７５−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）７１，分散補償ファイバ７２，光分波合波器７４，アイソレータ７５−２が配設されている。そして、光分波合波器７４に、励起光源７３が接続されている。
【０１６９】
ここで、励起光源７３は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。このような構成により、この図３８に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器７４により分散補償ファイバ７２の出力側から入射して、ラマン増幅を生じさせるとともに、この分散補償ファイバ７２からの残留励起光を、エルビウムドープファイバ７１の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ７１を励起させ、信号光を増幅させる。
【０１７０】
このように逆にラマン増幅の際の残留励起光でエルビウムドープファイバ７１を励起することにより、前述の第６参考形態と同様に、エルビウムドープファイバの波長特性の凹凸を平坦化して、広帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源が１つで済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化にも寄与しうるのである。
【０１７１】
なお、エルビウムドープファイバ，分散補償ファイバに共通の励起光源を用いて、両ファイバでの増幅が行なえる理由は、前述と同じである。この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０１７２】
また、励起光源７３は、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
（１０）第９参考形態の説明
図３９は本発明の第９参考形態を示すブロック図で、この図３９に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ８４−１，光分波合波器８３，エルビウム（希土類元素）イオンをドープされた分散補償ファイバ（以下、エルビウムドープ分散補償ファイバという）８１，アイソレータ８４−２が配設されている。そして、光分波合波器８３に、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）や０．９８μｍの励起光を生じる励起光源８２が接続されている。
【０１７３】
このような構成により、この図３９に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器８３によりエルビウムドープ分散補償ファイバ８１の一端から入射して、このエルビウムドープ分散補償ファイバ８１を励起させ、信号光を増幅させる。
このように分散補償ファイバのコアにＥｒイオンをドープすれば、励起光は分散補償ファイバ８１内で急速に減衰するために、ラマン増幅も生じず、各微小区間で、分散補償ファイバ８１の損失を補償することになり、信号対雑音比を良好に保つことが可能となる。
【０１７４】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
なお、励起光源８２は、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
【０１７５】
（１１）第１０参考形態の説明
図４０は本発明の第１０参考形態を示すブロック図で、この図４０に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ９６−１，光分波合波器９４，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）９１，アイソレータ９６−２，光フィルタ９５，分散補償ファイバ９２が配設されている。そして、光分波合波器９４に、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励起光源９３が接続されている。
【０１７６】
また、光フィルタ９５は、エルビウムドープファイバ９１から出てくる１．４７μｍ帯域の残留励起光を遮断するものである。
このような構成により、この図４０に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器９４によりエルビウムドープファイバ９１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ９１を励起させ、信号光を増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイバ９１の他端から残留励起光が到達する。そして、この残留励起光は、光フィルタ９５により遮断される。
【０１７７】
もし、不必要に１．４７μｍ帯の光を分散補償ファイバ９２に通すとラマン増幅により、レベルダイヤ設計あるいは光増幅器の波長特性に擾乱を来すことになるから、この場合は、１．４７μｍ帯の光が分散補償ファイバ９２に入力されるのを光フィルタ９５により遮断しているのである。
従って、分散補償ファイバ９２は主として伝送路の分散を補償するために使用されることになる。
【０１７８】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
なお、励起光源９３は、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
【０１７９】
（１２）第１１参考形態の説明
図４１は本発明の第１１参考形態を示すブロック図で、この図４１に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５−１，光分波合波器３−１，シリカをホストとするエルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１，光分波合波器３−２，アイソレータ５−２が配設されている。そして、光分波合波器３−１に、例えば０．９８μｍ帯域の励起光を生じる励起光源２−１が接続されるとともに、光分波合波器３−２に、例えば約１．４４μｍの励起光あるいは約１．４６μｍの励起光を生じる励起光源２−２が接続されている。
【０１８０】
ここで、光分波合波器３−１としてバルク型ではなく融着型のものを使用するとともに、励起光源２−１として光アイソレータ（光ＩＳＯ）を内蔵しない型のものを使用しているのは、１．５５μｍ帯域の光信号を増幅する際にエルビウムドープファイバ１で発生する１．５５μｍ帯域の雑音光は、０．９８μｍ帯域の励起光を生じる励起光源２−１には戻らないからである（以下の参考形態においても同様である）。
【０１８１】
このような構成により、この図４１に示す光ファイバ増幅器では、０．９８μｍ帯域の励起光を光分波合波器３−１によりエルビウムドープファイバ１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ１を励起させ、信号光を増幅させる。さらに、１．４４μｍの励起光あるいは１．４６μｍの励起光を光分波合波器３−２によりエルビウムドープファイバ１の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ１でラマン増幅させる。
【０１８２】
なお、エルビウムドープファイバ１においても、強い光を入力すると、ラマン増幅が生じることが知られている。
このように、シリカをホストとするエルビウムドープファイバ１を一般的な励起波長［例えば０．９８μｍ（１．４７μｍでもよい）］で増幅するとともに、〜１．４４μｍでラマン増幅することにより、エルビウムドープファイバの１．５４μｍ帯の利得のくぼみ（図４６参照）を平坦化することができ、また、〜１．４６μｍでラマン増幅することにより、１．５７μｍ付近のエルビウムドープファイバの利得減少（図４６参照）を補ってより特性を平坦化して広帯域化を実現できる。
【０１８３】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
（１３）第１２参考形態の説明
図４２は本発明の第１２参考形態を示すブロック図で、この図４２に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１４４−１，分散補償ファイバ１４１，偏向保持型光分波合波器１４３，アイソレータ１４４−２が配設されている。そして、光分波合波器１４３に、偏波合成型励起光源１４２が接続されている。
【０１８４】
ここで、励起光源１４２は、２つの励起光源１４２Ａ，１４２Ｂと、これらの励起光源１４２Ａ，１４２Ｂからの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１４２Ｃとで構成されている。
そして、励起光源１４２Ａ，１４２Ｂは共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
【０１８５】
なお、光分波合波器１４３としては光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
このような構成により、この図４２に示す光ファイバ増幅器では、直交偏波合成された励起光を光分波合波器１４３により分散補償ファイバ１４１の出力端から入射して、分散補償ファイバ１４１で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、分散補償ファイバの損失補償を行なうことができるのである。
【０１８６】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
また、分散補償ファイバ１４１のかわりに、シリカ系光ファイバを用いることもできる。
【０１８７】
さらに、励起光源１４２は、例えば図４４，図４５に示す励起光源５３−２′，５３−２′′と同様に、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
なお、図４４，図４５に示す励起光源５３−２′，５３−２′′については、それぞれ第１３参考形態の第１変形例及び第１３参考形態の第２変形例において説明する。
【０１８８】
（１４）第１３参考形態の説明
図４３は本発明の第１３参考形態を示すブロック図で、この図４３に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，偏光保持型光分波合波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設されている。そして、光分波合波器５４−１に、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波合波器５４−２に、偏波合成型励起光源５３−２が接続されている。
【０１８９】
ここで、励起光源５３−１は例えば０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源５３−２は、２つの励起光源５３−２Ａ，５３−２Ｂと、これらの励起光源５３−２Ａ，５３−２Ｂからの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃとで構成されている。
そして、この場合も、励起光源５３−２Ａ，５３−２Ｂは共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
【０１９０】
なお、光分波合波器５４−１としては、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器５４−２としては、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
このような構成により、この図４３に示す光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの励起光は光分波合波器５４−１からエルビウムドープファイバ５１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイバ５１で信号光の増幅が行なわれる。
【０１９１】
また、直交偏波合成するされた励起光が光分波合波器５４−２により分散補償ファイバ５２の出力端から入射して、分散補償ファイバ５２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、分散補償ファイバ５２の損失補償を行なう。
このようにしても、前述の第１２参考形態と同様の効果ないし利点が得られる。
【０１９２】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
さらに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成されてもよく、分散補償ファイバからなるラマン光増幅部が、前段増幅部として配設されるとともに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されてもよい。
【０１９３】
（１４−１）第１３参考形態の第１変形例の説明
図４４は第１３参考形態の第１変形例を示すブロック図で、この図４４に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，偏光保持型光分波合波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設されている。そして、光分波合波器５４−１に、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波合波器５４−２に、無偏光偏波合成型励起光源５３−２′が接続されている。
【０１９４】
ここで、励起光源５３−１は例えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源５３−２′は、１つの励起光源５３−２Ａ′と、この励起光をデポラライズ（無偏光化）するデポラライザ５３−２Ｂ′とで構成されている。
ここで、デポラライザ５３−２Ｂ′は、分散補償ファイバ５２からなるラマン光増幅器における偏光依存性を低減させるものであり、励起光源５３−２Ａ′からの励起光を分波する偏波保持カプラ５３−２Ｅ′と、偏波保持カプラ５３−２Ｅ′で分波された励起光及び遅延線によって遅延させられた励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃ′とで構成されている。
【０１９５】
そして、この場合も、励起光源５３−２Ａ′は、例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
なお、光分波合波器５４−１としても、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器５４−２としても、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
【０１９６】
このような構成により、この図４４に示す光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの励起光は光分波合波器５４−１からエルビウムドープファイバ５１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ５１で信号光の増幅が行なわれる。
また、無偏光化された励起光が光分波合波器５４−２により分散補償ファイバ５２の出力端から入射して、分散補償ファイバ５２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、分散補償ファイバ５２の損失補償を行なう。
【０１９７】
このようにすれば、分散補償ファイバ５２における偏光依存性を低減しながら、前述の第１３参考形態と同様の効果ないし利点を得ることができる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０１９８】
さらに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成されてもよく、分散補償ファイバからなるラマン光増幅部が、前段増幅部として配設されるとともに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されてもよい。
【０１９９】
（１４−２）第１３参考形態の第２変形例の説明
図４５は第１３参考形態の第２変形例を示すブロック図で、この図４５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，偏光保持型光分波合波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設されている。そして、光分波合波器５４−１に、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波合波器５４−２に、変調偏波合成型励起光源５３−２′′が接続されている。
【０２００】
ここで、励起光源５３−１は例えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源５３−２′′は、２つの励起光源５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′と、これらの励起光源５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃ′′と、各励起光源５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′に対して数百ｋＨｚ〜１ＭＨｚの変調を施す変調器５３−２Ｄ′′とで構成されている。
【０２０１】
そして、この場合も、励起光源５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′は共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
なお、光分波合波器５４−１としても、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器５４−２としても、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
【０２０２】
このような構成により、この図４５に示す光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの励起光は光分波合波器５４−１からエルビウムドープファイバ５１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ５１で信号光の増幅が行なわれる。
また、変調されそのスペクトルが数百ｋＨｚ以上になっており、且つ直交偏波合成された励起光（この励起光のスペクトル線幅を広げることができる）が光分波合波器５４−２により分散補償ファイバ５２の出力端から入射して、分散補償ファイバ５２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、分散補償ファイバの損失補償を行なう。
【０２０３】
このようにすれば、誘導ブリルアン散乱のしきい値を高め、有害な非線型効果を抑制しながら、前述の第１３参考形態と同様の効果ないし利点を得ることができる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０２０４】
さらに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成されてもよく、分散補償ファイバからなるラマン光増幅部が、前段増幅部として配設されるとともに、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されてもよい。
【０２０５】
（１５）第１４参考形態の説明
図４８は本発明の第１４参考形態を示すブロック図で、この図４８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器１２４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１２１−１，アイソレータ１２５−２，シリカ系光ファイバ１２２，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１２１−２，光分波合波器１２４−３，アイソレータ１２５−３が配設されている。そして、光分波合波器１２４−１，１２４−３に、例えば１．４７μ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励起光源１２３−１，１２３−３が接続されている。
【０２０６】
ここで、シリカ系光ファイバ１２２は、励起波長により増幅周波数帯域が変えることができるラマン光増幅器として機能するものであり、その帯域特性はホストガラスのシリカとコアのドープ材料及び濃度によって決まる。
また、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２は、増幅周波数帯域とその帯域特性がホストガラスとコアのドープ材料によって決まる希土類ドープファイバ光増幅器として機能するものである。
【０２０７】
本参考形態におけるシリカ系光ファイバ１２２のモードフィールド径は小さくされており、シリカ系光ファイバ１２２からなるラマン光増幅器の雑音指数が、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２からなる希土類ドープファイバ光増幅器より大きい場合には、前段増幅部に希土類ドープファイバ光増幅器を用いるとともに、中段増幅部にラマン光増幅器を用い、更に、信号光パワーが大きい後段増幅部には希土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦続的に接続することにより、低雑音で且つより平坦な帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を有する光ファイバ増幅器を実現しているのである。
【０２０８】
即ち、低雑音指数を有する希土類ドープファイバ光増幅器（１．４７μｍ帯励起によるエルビウムドープファイバ光増幅器など）を前段増幅部に用いて、極小の信号光を低雑音な状態で増幅するのであり、また、信号対雑音比（ＳＮＲ）を劣化させる非線形効果（ここで、非線形効果とは、信号光の自己位相変調（Self-Phase Modulation,SPM ）、四光子混合（Four Wave Mixing,FWM）、相互位相変調（Cross-Phase Modulation,XPM）などの信号対雑音比（ＳＮＲ）を劣化させるものである）の影響を低減するために、信号光パワーが小さいシリカ系光ファイバを用いたラマン光増幅器を中段増幅部に用いているのである。
【０２０９】
このような構成により、この図４８に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器１２４−１によりエルビウムドープファイバ１２１−１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−１を励起させ、信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、分散補償ファイバと同様に、ラマン増幅させる。
【０２１０】
さらに、励起光を光分波合波器１２４−３によりエルビウムドープファイバ１２１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−２を励起させ、信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。
このように、図４８に示す光ファイバ増幅器において、１．４７μｍ帯の励起光源１２３−１，１２３−３を用いることにより、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２及びシリカ系光ファイバ１２２のいずれをも励起することができ、これにより、図１２に示す光ファイバ増幅器における励起光源１２３−２を削減することができ、光ファイバ増幅器の簡素化及び励起光パワーの効率化を図ることができる。
【０２１１】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
なお、シリカ系光ファイバ１２２とエルビウムドープファイバ１２１−２との間にアイソレータを設けるようにしてもよい。
【０２１２】
また、シリカ系光ファイバ１２２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。
即ち、図１１と同様の要領で、０．９８μｍ帯の励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分波合波器１２４−１〜１２４−３を用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
【０２１３】
なお、シリカ系光ファイバ１２２のかわりに、分散補償ファイバを用いてもよい。
（１５−１）第１４参考形態の変形例の説明
図４９は第１４参考形態の変形例を示すブロック図で、この図４９に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器１２４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１２１−１，アイソレータ１２５−２，シリカ系光ファイバ１２２，光フィルタ１２６，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１２１−２，光分波合波器１２４−３，アイソレータ１２５−３が配設されている。そして、光分波合波器１２４−１，１２４−３に、それぞれ偏波合成型励起光源１２３−１′，１２３−３′が接続されている。
【０２１４】
ここで、励起光源１２３−１′は、２つの励起光源１２３−１Ａ′，１２３−１Ｂ′と、これらの励起光源１２３−１Ａ′，１２３−１Ｂ′からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１２３−１Ｃ′とで構成されており、励起光源１２３−１Ａ′，１２３−１Ｂ′は共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
【０２１５】
また、励起光源１２３−３′は、２つの励起光源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′と、これらの励起光源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１２３−３Ｃ′とで構成されているが、単に励起光パワーを増加させるために直交偏波合成した励起光源であるため、励起光源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′の励起波長及び励起光パワーは異なっていてもよい。
【０２１６】
さらに、シリカ系光ファイバ１２２内でも直交偏波合成した励起光の無偏光状態が保たれるように、エルビウムドープファイバ１２１−１及びシリカ系光ファイバ１２２はしっかりとボビン等に固定されているか、筐体の中に納められることにより、外気の影響等を受けないようになっている。
なお、アイソレータ１２５−１〜１２５−３は、偏波無依存型の光アイソレータであり、光フィルタ１２６は、エルビウムドープファイバ１２１−１で発生した１．５３５μｍ近傍のＡＳＥピークを除去あるいは平坦化する光フィルタであり、省略することもできる。
【０２１７】
このような構成により、この図４９に示す光ファイバ増幅器では、１．４７μｍ帯域の励起光を光分波合波器１２４−１によりエルビウムドープファイバ１２１−１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−１を励起させ、信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。
【０２１８】
さらに、１．４７μｍの励起光を光分波合波器１２４−３によりエルビウムドープファイバ１２１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−２を励起させ、増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。
このように、図４９に示す光ファイバ増幅器において、１．４７μｍ帯の励起光源１２３−１′，１２３−３′を用いることにより、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２及びシリカ系光ファイバ１２２のいずれをも励起することができ、これにより、図１１に示す光ファイバ増幅器における励起光源１２３−２を削減することができ、光ファイバ増幅器の簡素化及び励起光パワーの効率化を図ることができる。
【０２１９】
また、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
さらに、シリカ系光ファイバ１２２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。
【０２２０】
即ち、図１１と同様の要領で、０．９８μｍ帯の励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分波合波器１２４−１〜１２４−３用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。なお、シリカ系光ファイバ１２２とエルビウムドープファイバ１２１−２との間にアイソレータを設けるようにしてもよい。
また、シリカ系光ファイバ１２２のかわりに、分散補償ファイバを用いてもよい。
【０２２１】
（１６）第１５参考形態の説明
図５０は本発明の第１５参考形態を示すブロック図で、この図５０に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系光ファイバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−２，アイソレータ１１５−３が配設されている。そして、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が接続されるとともに、光分波合波器１１４−２に、偏波合成型励起光源１１３−２が接続されている。
【０２２２】
そこで、図５０に示す光ファイバ増幅器では、これらの希土類ドープファイバ光増幅器とラマン光増幅器とを用いて互いに補償して、より平坦な帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を得ることができるようにしているのであり、低雑音指数を有する希土類ドープファイバ光増幅器（０．９８μｍ帯励起あるいは１．４７μｍ帯励起によるエルビウムドープファイバ光増幅器など）を前段増幅部に用いるとともに、後段増幅部にシリカ系光ファイバからなるラマン光増幅器を用いて、これらを縦続的に接続することにより、光ファイバ増幅器が低雑音特性を有するより平坦な帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を有するようになっている。
【０２２３】
即ち、ラマン光増幅器の雑音指数が希土類ドープファイバ光増幅器のものより大きい場合には、前段増幅部に希土類ドープファイバ光増幅器を用いるとともに、後段増幅部にラマン光増幅器を用いて、これらを縦続的に接続することにより、低雑音な光ファイバ増幅器を実現しているのである。
さらに、励起光源１１３−１は例えば０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源１１３−２は、２つの励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂと、これらの励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂからの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１１３−２Ｃとで構成されている。
【０２２４】
そして、この場合も、励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂは共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
なお、光分波合波器１１４−１としては、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器１１４−２としては、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
【０２２５】
このような構成により、この図５０に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起光は光分波合波器１１４−１からエルビウムドープファイバ１１１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ１１１で信号光の増幅が行なわれる。
また、直交偏波合成するされた励起光が光分波合波器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１１２の出力端から入射して、シリカ系光ファイバ１１２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行なう。
【０２２６】
このようにしても、前述の第１３参考形態と同様の効果ないし利点が得られる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０２２７】
なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源を設けて、この励起光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を兼用するようにしてもよい。
また、ラマン光増幅器によって高い出力が得られない場合には、入力側の増幅部（前段増幅部）にシリカ系光ファイバ又は分散補償ファイバからなるラマン光増幅器を用いるとともに、出力側の増幅部（後段増幅部）にエルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦列的に接続する。
【０２２８】
特に、ラマン光増幅器用励起光源の励起波長を約１．４４μｍとすると、希土類ドープファイバ光増幅器における約１．５４μｍ近傍に生じる利得の窪みをラマン光増幅によって補償することができ、また、ラマン光増幅器用励起光源の励起波長を約１．４６μｍとすると、希土類ドープファイバ光増幅器における約１．５７μｍより長波長側で生じる利得の減少をラマン光増幅によって補償することができ、これにより、光ファイバ増幅器の更なる帯域特性の平坦化あるいは高帯域化が可能となる。
【０２２９】
さらに、シリカ系光ファイバ又は分散補償ファイバを用いたラマン光増幅器の利得が生じはじめる励起光パワー（しきい値励起光パワー）を低減するため、モードフィールド径を小さくしたシリカ系光ファイバを用いるとともに、このモードフィールド径を小さくしたがゆえに大きくなった非線形効果の影響を低減するために、信号光パワーが小さい入力側の増幅部（前段増幅部）にシリカ系光ファイバからなるラマン光増幅器を用いるとともに、信号光パワーが大きい出力側の増幅部（後段増幅部）にエルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦列的に接続することにより、光ファイバ増幅器が更に平坦な帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を有するようにすることもできる。
【０２３０】
（１６−１）第１５参考形態の第１変形例の説明
図５１は第１５参考形態の第１変形例を示すブロック図で、この図５１に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系光ファイバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−２，アイソレータ１１５−３が配設されている。そして、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が接続されるとともに、光分波合波器１１４−２に、無偏光偏波合成型励起光源１１３−２′が接続されている。
【０２３１】
ここで、励起光源１１３−１は例えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源１１３−２′は、１つの励起光源１１３−２Ａ′と、この励起光をデポラライズ（無偏光化）するデポラライザ１１３−２Ｂ′とで構成されている。
また、デポラライザ１１３−２Ｂ′は、シリカ系光ファイバ１１２からなるラマン光増幅器における偏光依存性を低減させるものであり、励起光源１１３−２Ａ′からの励起光を分波する偏波保持カプラ１１３−２Ｅ′と、偏波保持カプラ１１３−２Ｅ′で分波された励起光及び遅延線によって遅延させられた励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１１３−２Ｃ′とで構成されている。
【０２３２】
そして、この場合も、励起光源１１３−２Ａ′は、例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
なお、光分波合波器１１４−１としても、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器１１４−２としても、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
【０２３３】
このような構成により、この図５１に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起光は光分波合波器１１４−１からエルビウムドープファイバ１１１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ１１１で信号光の増幅が行なわれる。
また、無偏光化された励起光が光分波合波器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１１２の出力端から入射して、シリカ系光ファイバ１１２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行なう。
【０２３４】
このようにすれば、シリカ系光ファイバ１１２における偏光依存性を低減しながら、前述の第１５参考形態と同様の効果ないし利点を得ることができる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０２３５】
なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源を設けて、この励起光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を兼用するようにしてもよい。
（１６−２）第１５参考形態の第２変形例の説明
図５２は第１５参考形態の第２変形例を示すブロック図で、この図５２に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系光ファイバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−２，アイソレータ１１５−３が配設されている。そして、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が接続されるとともに、光分波合波器１１４−２に、変調偏波合成型励起光源１１３−２′′が接続されている。
【０２３６】
ここで、励起光源１１３−１は例えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起光源１１３−２′′は、２つの励起光源１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′と、これらの励起光源１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１１３−２Ｃ′′と、各励起光源１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′に対して数百ｋＨｚ〜１ＭＨｚの変調を施す変調器１１３−２Ｄ′′とで構成されている。
【０２３７】
そして、この場合も、励起光源１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′は共に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。
なお、光分波合波器１１４−１としても、偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波合波器１１４−２としても、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえるようになっている。
【０２３８】
このような構成により、この図５２に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起光は光分波合波器１１４−１からエルビウムドープファイバ１１１の一端から信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ１１１で増幅が行なわれる。
また、変調されそのスペクトルが数百ｋＨｚ以上になっており、且つ直交偏波合成された励起光（この励起光のスペクトル線幅を広げることができる）が光分波合波器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１１２の出力端から入射して、シリカ系光ファイバ１１２で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行なう。
【０２３９】
このようにすれば、誘導ブリルアン散乱のしきい値を高め、有害な非線型効果を抑制しながら、前述の第１５参考形態と同様の効果ないし利点を得ることができる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
【０２４０】
なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源を設けて、この励起光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を兼用するようにしてもよい。
（１７）第１６参考形態の説明
図５５は本発明の第１６参考形態を示すブロック図で、この図５５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部）６１，分散補償ファイバ６２（光ファイバ減衰部），アイソレータ６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４に、励起光源６３が接続されている。
【０２４１】
ここで、励起光源６３は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。
また、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。
【０２４２】
例えば、エルビウムドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に、１．５３〜１．５７μｍの自然放出光（ＡＳＥ）が発生するが、このＡＳＥはエルビウムドープファイバ光増幅器内の反射点で反射を繰り返すため、不要な発振が生じることがある。特に、多波長一括増幅用に調整されたエルビウムドープファイバ光増幅器（即ち、励起率が高いエルビウムドープファイバ光増幅器）では、１．５３μｍ付近の利得が高いため、この波長で不要な発振が生じやすく、このように不要な発振が生じた場合には、エルビウムドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。
【０２４３】
このような不安定動作を抑制するためには、信号光を損失（減衰）させる媒体（これを損失媒体という）を設けることが有効である（この原理については後述する）。
図５５に示すような光ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバ６１を介して入射された残留励起光により分散補償ファイバ６２を励起して、この分散補償ファイバ６２での信号光の損失（減衰）を補償するようになっているが、実際には、全ての損失を補償することは困難であり、ある程度の損失が残るため、分散補償ファイバ６２が損失媒体として機能することとなる。
【０２４４】
ここで、損失媒体を設けることによる不安定動作の抑制の原理を説明する。
一般に、エルビウムドープファイバの利得をＧとし、エルビウムドープファイバの両端（前端および後端）での反射率をそれぞれＲ１，Ｒ２（ここで、反射率Ｒ１はエルビウムドープファイバの前端より前段にある全ての部品からの反射の反射率であり、反射率Ｒ２はエルビウムドープファイバの後端より後段にある全ての部品からの反射の反射率である）としてＲ１とＲ２の幾何平均をＲ〔Ｒ＝（Ｒ１Ｒ２）^1/2 〕とすると、ＧＲをエルビウムドープファイバの動作の安定度の目安とすることができる。ＧＲが大きいとエルビウムドープファイバは不安定に動作し、特に、ＧＲが１以上のときエルビウムドープファイバでは発振が生じる。このため、ＧＲが小さくなるようにする必要があり、具体的には、ＧＲは０．０２以下が目安となる。
【０２４５】
図５５に示すように、エルビウムドープファイバ６１（このエルビウムドープファイバ６１の利得をＧとする）の後段（信号光の出力側）に、分散補償ファイバ６２〔この分散補償ファイバ６２の損失をη（０≦η≦１）とする〕を、例えば融着接続することにより設けると、エルビウムドープファイバ６１と分散補償ファイバ６２との間に境界Ａが生じる。
【０２４６】
このときは、図５５に示すように、エルビウムドープファイバ６１の後端での反射率をＲ１，分散補償ファイバ６２の前端での反射率をＲ２（ここで、反射率Ｒ１はエルビウムドープファイバ６１の前端より前段にある全ての部品からの反射の反射率であり、反射率Ｒ２は分散補償ファイバ６２の後端より後段にある全ての部品からの反射の反射率である）とする。また、エルビウムドープファイバ６１と分散補償ファイバ６２との境界Ａでの屈折率差によって生じる反射の反射率をＲＡ（ＲＡ≪Ｒ１，Ｒ２；損失媒体が光ファイバであればこの条件を満たす）とすると、エルビウムドープファイバの動作の安定度を示すパラメータは、ＧＲから（Ｇη）Ｒとなる。即ち、ＧＲは光が一巡するときの片道の利得と考えられ、損失媒体を設けたときには、光が一巡するときの正味の利得は、（Ｒ１×Ｇ×η）×（Ｒ２×η×Ｇ）＝（Ｇη）² Ｒ１Ｒ２となるため、片道での正味の利得は、Ｇη（Ｒ１Ｒ２）^1/2 ＝（Ｇη）Ｒとなる。なお、ＲＡ≪Ｒ１，Ｒ２であるため、反射率ＲＡの影響は無視することができるものとする。ここで、０≦η≦１であるため、等価的にＧＲが小さくなる。
【０２４７】
このように、損失媒体を設けることにより、エルビウムドープファイバの動作の安定度を示すパラメータＧＲが小さくなるため、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制することができる。
本参考形態にかかる光ファイバ増幅器では、図５５に示すように、分散補償ファイバ６２をエルビウムドープファイバ６１の後段に設けて、この分散補償ファイバ６２を、エルビウムドープファイバ６１からの残留励起光を用いて励起することにより、この分散補償ファイバ６２の損失補償（エルビウムドープファイバ６１の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ６１の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制するようになっている。
【０２４８】
このような構成により、この図５５に示す光ファイバ増幅器では、励起光および信号光を光分波合波器６４によりエルビウムドープファイバ６１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ６１を励起させ、信号光を増幅させるが、エルビウムドープファイバ６１の他端へは残留励起光が到達する。その後は、この残留励起光を分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０２４９】
このようにエルビウムドープファイバ，分散補償ファイバに共通の励起光源を用いて、両ファイバでの増幅が行なえるのは次のとおりである。
即ち、１．５５μｍ帯の信号光をラマン増幅する際の励起波長帯はエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）の励起波長帯である１．４７μｍ帯（１．４５〜１．４９μｍ）であるからであり、従って、ＥＤＦを１．４７μｍ帯の光で励起した際の残留励起光パワーを用いて、ラマン増幅を行なうことができるのである。これにより、エルビウムドープファイバ６１で光増幅を行ないながら、分散補償ファイバ６２の損失を補償できるのである。
【０２５０】
これにより、前述の第６参考形態と同様に、エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性の凹凸を平坦化して、広帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源が１つで済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化にも寄与しうるのである。
また、この光ファイバ増幅器では、分散補償ファイバ６２の損失分によって、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制することも同時に行なわれており、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振動作を防ぎ、安定した光増幅を行なうことができる。
【０２５１】
なお、励起光源６３が０．９８μｍの励起光を生じる場合は、分散補償ファイバ６２はラマン増幅を行なわず、従って、分散補償ファイバ６２の損失補償は行なわれない。
また、分散補償ファイバ等の光ファイバには、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバの長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。
【０２５２】
従って、上述したような分散補償ファイバの損失による反射率の低減効果よりも、分散補償ファイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、分散補償ファイバに光アイソレータを付加することが考えられる。
例えば図５５においては、この光アイソレータをエルビウムドープファイバ６１と分散補償ファイバ６２との間に設けることができ、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させることができる。
【０２５３】
さらに、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
また、励起光源６３は、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を発生するように構成されてもよい。
【０２５４】
（１７−１）第１６参考形態の第１変形例の説明
図５６は第１６参考形態の第１変形例を示すブロック図で、この図５６に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部）１１１，シリカ系光ファイバ１１２（光ファイバ減衰部），アイソレータ１１５−３が配設されている。そして、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が接続されている。
【０２５５】
また、励起光源１１３−１は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を出力するものであり、光分波合波器１１４−１としては、例えば融着型のものが使用されている。
前述の第１６参考形態において説明したように、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープファイバ光増幅器は不安定に動作する。
【０２５６】
そこで、図５６に示す光ファイバ増幅器においても、図５５に示す光ファイバ増幅器における場合と同様に、この希土類ドープファイバ光増幅器としてのエルビウムドープファイバ１１１の後段に、損失媒体としてのシリカ系光ファイバ１１２を設けることにより、エルビウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するようになっている。なお、図５６においても、Ｒ１，Ｒ２，ＲＡは反射率，Ａは境界を示す。
【０２５７】
前述した第１６参考形態と同様に、図５６に示す光ファイバ増幅器でも、シリカ系光ファイバ１１２をエルビウムドープファイバ１１１の後段に設けて、このシリカ系光ファイバ１１２を、エルビウムドープファイバ１１１からの残留励起光を用いて励起することにより、このシリカ系光ファイバ１１２の損失補償（エルビウムドープファイバ１１１の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ１１１の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するようになっている。
【０２５８】
このような構成により、この図５６に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起光は、光分波合波器１１４−１からエルビウムドープファイバ１１１の一端へ信号光とともに入射される。これにより、エルビウムドープファイ１１１で信号光の増幅が行なわれる。
また、このとき生じる残留励起光を用いて、シリカ系光ファイバ１１２を励起させることにより、分散補償ファイバと同様にラマン増幅を行ない、このラマン増幅により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行なう。
【０２５９】
このように、図５６に示す光ファイバ増幅器において、１．４７μｍ帯域の励起光源１１３−１を用いることにより、エルビウムドープファイバ１１１及びシリカ系光ファイバ１１２のいずれをも励起することができ、これにより、光ファイバ増幅器の簡素化及び励起光パワーの効率化を図ることができる。
また、この光ファイバ増幅器では、シリカ系光ファイバ１１２の損失分によって、エルビウムドープファイバ１１１により生じた不要な発振を除去することも同時に行なわれており、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振動作を防ぎ、安定した光増幅を行なうことができる。
【０２６０】
なお、励起光源１１３−１が０．９８μｍの励起光を生じる場合は、シリカ系光ファイバ１１２はラマン増幅を行なわず、従って、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償は行なわれない。
また、シリカ系光ファイバ等の光ファイバには、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバの長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。
【０２６１】
従って、上述したようなシリカ系光ファイバの損失による反射率の低減効果よりも、シリカ系光ファイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、シリカ系光ファイバに光アイソレータを付加することが考えられる。
例えば図５６においては、この光アイソレータをエルビウムドープファイバ１１１とシリカ系光ファイバ１１２との間に設けることができ、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させることができる。
【０２６２】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
（１７−２）第１６参考形態の第２変形例の説明
図５７は第１６参考形態の第２変形例を示すブロック図で、この図５７に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部として構成された前段光増幅部）６１−１，分散補償ファイバ６２（光ファイバ減衰部），エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部として構成された後段光増幅部）６１−２，光分波合波器６４−２，アイソレータ６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４−１に、励起光源６３−１が接続されるとともに、光分波合波器６４−２に、励起光源６３−２が接続されている。
【０２６３】
ここで、励起光源６３−１，６３−２は、共に例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。
前述の第１６参考形態において説明したように、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。
【０２６４】
図５５に示す第１６参考形態にかかる光ファイバ増幅器においては、この希土類ドープファイバ光増幅器としてのエルビウムドープファイバ６１の後段に、損失媒体としての分散補償ファイバ６２を設けることにより、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制するようになっている。
ところが、エルビウムドープファイバ６１の利得Ｇが非常に大きい場合は、反射率Ｒ１，利得Ｇおよび反射率ＲＡで構成されるＧＲパラメータが大きくなるため（エルビウムドープファイバ６１の利得Ｇが非常に大きいため、ＲＡ≪Ｒ１，Ｒ２であるにもかかわらずこの反射率ＲＡの影響が無視できなくなる）、その後段に分散補償ファイバ６２を設けても、その損失ηの効果が現れず、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制することができないことがある。
【０２６５】
そこで、このような場合でもエルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制するために、このエルビウムドープファイバ６１を分割して前後段のエルビウムドープファイバとして、これらの間に分散補償ファイバ６２を配設したものが、図５７に示す光ファイバ増幅器である。
このときの不安定動作の抑制の原理を図５７を参照しながら説明する。
【０２６６】
図５７に示すように、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２（エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の利得をそれぞれＧ／２とする）の間に、分散補償ファイバ６２〔この分散補償ファイバ６２の損失をη（０≦η≦１）とする〕を、例えば融着接続することにより配設すると、エルビウムドープファイバ６１−１と分散補償ファイバ６２との間に境界Ａ′が生じ、分散補償ファイバ６２とエルビウムドープファイバ６１−２との間に境界Ｂ′が生じる。
【０２６７】
また、エルビウムドープファイバ６１−１の前端での反射率をＲ１′，エルビウムドープファイバ６１−２の後端での反射率をＲ２′，境界Ａ′での反射率をＲＡ′（ＲＡ′≪Ｒ１′，Ｒ２′），境界Ｂ′での反射率をＲＢ′（ＲＢ′≪Ｒ１′，Ｒ２′）とする。ここで、反射率Ｒ１′はエルビウムドープファイバ６１−１の前端より前段にある全ての部品からの反射の反射率であり、反射率Ｒ２′はエルビウムドープファイバ６１−２の後端より後段にある全ての部品からの反射の反射率である。また、反射率ＲＡ′は境界Ａ′での屈折率差によって生じる反射の反射率であり、反射率ＲＢ′は境界Ｂ′での屈折率差によって生じる反射の反射率である。
【０２６８】
このとき考えられるＧＲパラメータとしては、（１）反射率Ｒ１′，エルビウムドープファイバ６１−１の利得Ｇ／２および反射率ＲＡ′で構成されるＧＲパラメータ，（２）反射率Ｒ１′，エルビウムドープファイバ６１−１の利得Ｇ／２，損失ηおよび反射率ＲＢ′で構成されるＧＲパラメータ，（３）反射率Ｒ１′，エルビウムドープファイバ６１−１の利得Ｇ／２，損失η，エルビウムドープファイバ６１−２の利得Ｇ／２および反射率Ｒ２′で構成されるＧＲパラメータ，（４）反射率ＲＡ′，損失η，エルビウムドープファイバ６１−２の利得Ｇ／２および反射率Ｒ２′で構成されるＧＲパラメータ，（５）反射率ＲＢ′，エルビウムドープファイバ６１−２の利得Ｇ／２および反射率Ｒ２′で構成されるＧＲパラメータがある。
【０２６９】
ここで、（１）についてみると、図５５に示すエルビウムドープファイバ６１ではその利得がＧであるためＧＲ＝Ｇ（Ｒ１ＲＡ）^1/2 であるのに対して、図５７に示すエルビウムドープファイバ６１−１ではその利得はＧ／２と図５５に示すエルビウムドープファイバ６１の利得Ｇの半分になっているため、ＧＲ＝（Ｇ／２）（Ｒ１ＲＡ）^1/2 となり（ＲＡ′＝ＲＡ）、図５５に示すエルビウムドープファイバ６１のＧＲの半分となる。
【０２７０】
（２）についてみてみると、エルビウムドープファイバ６１−１では、その後段に損失η（０≦η≦１）があるため、第１６参考形態の場合と同様に、光が一巡するときの正味の利得は、〔Ｒ１′×（Ｇ／２）×η〕×〔ＲＢ′×η×（Ｇ／２）〕＝〔（Ｇ／２）η〕² Ｒ１′ＲＢ′となるため、片道での正味の利得は、（Ｇ／２）η（Ｒ１′ＲＢ′）^1/2 となる。ここで、０≦η≦１であり、ＲＢ′＝ＲＢであるため、等価的にＧＲが小さくなる。また、ＲＡ′≒ＲＢ′であるため、（１）の場合よりも更にＧＲパラメータが小さくなり、このときのＧＲは無視することができる。
【０２７１】
（３）についてみてみると、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の間に損失η（０≦η≦１）があるため、第１６参考形態の場合と同様に、光が一巡するときの正味の利得は、〔Ｒ１′×（Ｇ／２）×η〕×〔Ｒ２′×η×（Ｇ／２）〕＝〔（Ｇ／２）η〕² Ｒ１′Ｒ２′となるため、片道での正味の利得は、（Ｇ／２）η（Ｒ１′Ｒ２′）^1/2 ＝〔（Ｇ／２）η〕Ｒとなり、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の動作の安定度を示すパラメータは、（Ｇ／２）Ｒから〔（Ｇ／２）η〕Ｒとなる。なお、ＲＡ′≪Ｒ１′，Ｒ２′且つ、ＲＢ′≪Ｒ１′，Ｒ２′であるため、反射率ＲＡ′および反射率ＲＢ′の影響は無視することができるものとする。ここで、０≦η≦１であるため、等価的にＧＲが小さくなる。
【０２７２】
なお、（４），（５）については、それぞれ（２），（１）についての場合と同様である。
従って、図５５に示すエルビウムドープファイバ６１の利得Ｇが非常に大きい場合においては、Ｒ１，Ｇ，ＲＡのＧＲパラメータが大きいため、エルビウムドープファイバ６１が不安定に動作するのであるが、エルビウムドープファイバ６１を分割して、図５７に示すような前後段のエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２として、これらの間に損失媒体としての分散補償ファイバ６２を配設することにより、（１）および（５）についてＧＲパラメータを小さくすることができ、これによりエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の不安定動作を抑制することができる。
【０２７３】
このため、図５７に示す光ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の間に分散補償ファイバ６２を配設して、この分散補償ファイバ６２を、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの残留励起光を用いて励起することにより、この分散補償ファイバ６２の損失補償（エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２の不安定動作を抑制するようになっている。
【０２７４】
このような構成により、この図５７に示す光ファイバ増幅器では、励起光および信号光を光分波合波器６４−１によりエルビウムドープファイバ６１−１の入力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−１を励起させ、信号光を増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−１の他端へは残留励起光が到達する。この残留励起光を分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０２７５】
また、励起光を光分波合波器６４−２によりエルビウムドープファイバ６１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ６１−２を励起させ、エルビウムドープファイバ６１−２の入力端から入力された信号光を増幅させることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープファイバ６１−２の入力端へはやはり残留励起光が到達する。この残留励起光も分散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。
【０２７６】
この場合は、分散補償ファイバ６２は前後のエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分散補償ファイバ６２による補償効果を大きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができる。
また、この光ファイバ増幅器では、分散補償ファイバ６２の損失分によって、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２により生じた不要な発振を除去することも同時に行なわれており、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振動作を防ぎ、ノイズの少ない状態で安定した光増幅を行なうことができる。
【０２７７】
なお、励起光源６３−１，６３−２が０．９８μｍの励起光を生じる場合は、分散補償ファイバ６２はラマン増幅を行なわず、従って、分散補償ファイバ６２の損失補償は行なわれない。
また、分散補償ファイバ等の光ファイバには、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバの長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。
【０２７８】
従って、上述したような分散補償ファイバの損失による反射率の低減効果よりも、分散補償ファイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、分散補償ファイバに光アイソレータを付加することが考えられる。
例えば図５７においては、この光アイソレータをエルビウムドープファイバ６１−１と分散補償ファイバ６２との間に設けることができ、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させることができる。
【０２７９】
さらに、この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することもできる。
また、分散補償ファイバ６２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。即ち、図１２と同様の要領で、励起光源１３３−１〜１３３−３及び光分波合波器１３４−１〜１３４−３用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
【０２８０】
さらに、分散補償ファイバ６２のかわりに、シリカ系光ファイバを用いてもよい。
（１７−３）第１６参考形態の第３変形例の説明
図５８は第１６参考形態の第３変形例を示すブロック図で、この図５８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器１２４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部として構成された前段光増幅部）１２１−１，シリカ系光ファイバ１２２（光ファイバ減衰部），エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部として構成された後段光増部）１２１−２，光分波合波器１２４−３，アイソレータ１２５−３が配設されている。そして、光分波合波器１２４−１，１２４−３に、例えば１．４７μ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励起光源１２３−１，１２３−３が接続されている。
【０２８１】
前述の第１６参考形態において説明したように、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。
図５６に示す光ファイバ増幅器においては、この希土類ドープファイバ光増幅器としてのエルビウムドープファイバ１１１の後段に、損失媒体としてのシリカ系光ファイバ１２２を設けることにより、エルビウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するようになっている。
【０２８２】
ところが、エルビウムドープファイバ１１１の利得Ｇが非常に大きい場合は、図５５に示す光ファイバ増幅器の場合と同様にＧＲパラメータが大きくなるため、その後段にシリカ系光ファイバ１２２を設けても、その損失ηの効果が現れず、エルビウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制することができない。
そこで、このような場合でもエルビウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するために、このエルビウムドープファイバ１１１を分割して前後段のエルビウムドープファイバとして、これらの間にシリカ系光ファイバ１２２を配設したものが、図５８に示す光ファイバ増幅器である。なお、このときの不安定動作の抑制の原理は、第１６参考形態の第２変形例で説明したものと同様であり、図５８においても、Ｒ１′，Ｒ２′，ＲＡ′，ＲＢ′は反射率，Ａ′，Ｂ′は境界を示す。
【０２８３】
このため、図５８に示す光ファイバ増幅器では、シリカ系光ファイバ１２２を中段に設けて、このシリカ系光ファイバ１２２を、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２からの残留励起光を用いて励起することにより、このシリカ系光ファイバ１２２の損失補償（エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２の不安定動作を抑制するようになっている。
【０２８４】
このような構成により、この図５８に示す光ファイバ増幅器では、励起光および信号光を光分波合波器１２４−１によりエルビウムドープファイバ１２１−１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−１を励起させ、信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、分散補償ファイバと同様に、ラマン増幅させる。
【０２８５】
さらに、励起光を光分波合波器１２４−３によりエルビウムドープファイバ１２１−２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ１２１−２を励起させ、エルビウムドープファイバ１２１−２の入力端から入力された信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。
【０２８６】
このように、図５８に示す光ファイバ増幅器において、１．４７μｍ帯の励起光源１２３−１，１２３−３を用いることにより、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２及びシリカ系光ファイバ１２２のいずれをも励起することができ、これにより、図１２に示す光ファイバ増幅器における励起光源１２３−２を削減することができ、光ファイバ増幅器の簡素化及び励起光パワーの効率化を図ることができる。
【０２８７】
また、この光ファイバ増幅器では、シリカ系光ファイバ１２２の損失分によって、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２により生じた不要な発振を除去することも同時に行なわれており、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振動作を防ぎ、ノイズの少ない状態で安定した光増幅を行なうことができる。
【０２８８】
なお、励起光源１２３−１，１２３−３が０．９８μｍの励起光を生じる場合は、シリカ系光ファイバ１２２はラマン増幅を行なわず、従って、シリカ系光ファイバ１２２の損失補償は行なわれない。
また、シリカ系光ファイバ等の光ファイバには、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバの長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。
【０２８９】
従って、上述したようなシリカ系光ファイバの損失による反射率の低減効果よりも、シリカ系光ファイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、シリカ系光ファイバに光アイソレータを付加することが考えられる。
例えば図５８においては、この光アイソレータをエルビウムドープファイバ１２１−１とシリカ系光ファイバ１２２との間に設けることができ、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させることができる。
【０２９０】
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、図１８や図３０に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成することができる。
さらに、シリカ系光ファイバ１２２とエルビウムドープファイバ１２１−２との間にアイソレータを設けるようにしてもよい。
【０２９１】
また、シリカ系光ファイバ１２２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもできる。即ち、図１２と同様の要領で、励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分波合波器１２４−１〜１２４−３を用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
さらに、シリカ系光ファイバ１２２のかわりに、分散補償ファイバを用いてもよい。
【０２９２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光ファイバ増幅器では、前後２段の希土類ドープファイバをそなえた光増幅器において、３ポート以上有する光サーキュレータを用いて、まず、励起光をこの光サーキュレータを通したのち、第１光カプラにより、前段もしくは後段の希土類ドープファイバの一端から入射させて他端に到達した残留励起光を、第２光カプラで分離して、かつ、その励起光を反射鏡で反射して、この希土類ドープファイバ内を往復させた後に、光サーキュレータで光路を変えて、第３の光カプラでもう一方の希土類ドープファイバに励起光を合波するように構成されているので、励起光パワーを高効率に利用した２段構成の光ファイバ増幅器を提供しうる利点がある（請求項１，２）。
【０２９３】
また、光ファイバ増幅器の所要箇所にアイソレータを設けることもでき、このようにすれば、光の干渉を防止できる（請求項３）。
さらに、反射鏡としてファラデー回転反射鏡を用いると、励起光の偏波を意図的に回転させることができ、これにより、励起光源と第１光カプラとの間に設けられた光アイソレータを省略して構成を簡素化しながら、ＰＨＢを低減した光ファイバ増幅器を提供できる（請求項４）。
【０２９４】
また、入出力部に光サーキュレータを設けることもでき、このようにすれば、使用するアイソレータの数を減らして、コストの低減に寄与しうる（請求項５）。
そして、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器によれば、希土類ドープファイバ光増幅器において、第１光カプラを通して希土類ドープファイバの一端から入射させて他端に到達した残留励起光を、第２光カプラで分離して、かつ、その励起光を反射鏡で反射してこの希土類ドープファイバ内を往復させる際に、希土類ドープファイバ内へ戻された残留励起光による干渉によって励起光源が不安定動作をするのを防止すべく、励起光源と第１光カプラとの間に光アイソレータを設けるように構成されているので、励起光源の安定動作を確保しながら、励起光パワーを高効率に利用した光ファイバ増幅器を提供しうる利点がある。
【０２９５】
さらに、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、２段構成の希土類ドープファイバ光増幅器において、励起光パワーをｎ：１に分岐して、その一ポートの励起光を第１光カプラで合波して、前段もしくは後段の希土類ドープファイバに入射させて、この希土類ドープファイバの他端に接続した第２光カプラで残留励起パワーを取り出し、この残留励起パワーを第３光カプラで合波して、もう一方の希土類ドープファイバの一端から入射させて、かつ、分岐された他のポートの励起パワーを第４光カプラで他方の希土類ドープファイバの他端から合波するように構成されているので、励起光パワーを高効率に利用した２段構成の光ファイバ増幅器を提供しうる利点がある。
【０２９６】
また、両希土類ドープファイバに共通の励起光源を設けることもでき、このようにすれば、使用する励起光源の数を減らして構成の簡素化およびコストの低廉化に寄与しうる。
さらに、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバ光増幅器において、３ポート以上を有する光サーキュレータを用いて、まず、励起光をこの光サーキュレータを通したのち、第１光カプラにより、希土類ドープファイバの一端から入射させて他端に到達した残留励起光を、第２光カプラで分離して、かつ、その励起光を反射鏡で反射して、希土類ドープファイバ内を往復させた後に、第１光カプラで分離された残留励起光パワーを、光サーキュレータによって光路を変えて取り出し、モニタしてこの残留励起光パワーを一定に保つので、利得の波長特性を入力レベルの変化に対して変動しないようにでき、多波長一括型増幅器の実現におおいに寄与しうる利点がある。
【０２９７】
また、反射鏡としてファラデー回転反射鏡を用いると、励起光の偏波を意図的に回転させることができ、これにより、励起光源と第１光カプラとの間に設けられた光アイソレータを省略して構成を簡素化しながら、ＰＨＢを低減した光ファイバ増幅器を提供できる。
さらに、入出力部に光サーキュレータを設けることもでき、このようにすれば、使用するアイソレータの数を減らして、コストの低減に寄与しうる。
【０２９８】
また、光ファイバ増幅器の所要箇所にアイソレータを設けることもでき、このようにすれば、光の干渉を防止できる。
また、光ファイバ増幅器が、希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部（ラマン光増幅部は、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバで構成される。以下同じ）とが、縦列的に配設されて構成されることにより、励起光パワーを高効率に利用した２段構成の光ファイバ増幅器を提供しうる利点がある。
【０２９９】
さらに、これらの希土類ドープファイバ光増幅部及びラマン光増幅部を励起するための励起光を供給する共通の励起光源が設けられることにより、励起光パワーを高効率に利用することができるとともに、使用する励起光源の数を減らして構成の簡素化およびコストの低廉化に寄与しうる。
また、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器によれば、前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ（エルビウムドープファイバは、低雑音指数を有してもよい。以下同じ）及び分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバをそなえ、エルビウムドープファイバのための第１の波長帯域の励起光を生じる第１励起光源と、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバのための第２の波長帯域の励起光を生じる第２励起光源とをそなえ、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバを第２励起光源からの第２の波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成しているので、エルビウムドープファイバによる光増幅を行ないながら、ラマン増幅による分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバの損失補償を行なうことができる。
【０３００】
さらに、希土類ドープファイバがエルビウムドープファイバで構成されるとともに、第１励起光源で生じる励起光の波長帯域が０．９８μｍ帯域であり、第２励起光源で生じる励起光の波長帯域が１．４７μｍ帯域であることにより、より効果的にエルビウムドープファイバによる光増幅を行ないながら、ラマン増幅による分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバの損失補償を行なうことができる。
【０３０１】
また、希土類ドープファイバ及び分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバに共通の励起光源を設けることもでき、このようにすれば、使用する励起光源の数を減らして構成の簡素化およびコストの低廉化に寄与しうる。
さらに、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバを１．４７μｍ帯域で励起する際に生じる残留励起パワーを利用して、分散補償ファイバをラマン増幅したり、分散補償ファイバを１．４７μｍ帯で励起する際に生じる残留励起パワーを利用して、エルビウムドープファイバを励起したするように構成しているので、分散補償ファイバの損失を低減することができる。更には、分散補償ファイバを〜１．４４μｍあるいは１．４７μｍ帯でラマン増幅させることにより、エルビウムドープファイバの増幅帯域を補い、更により広帯域化もしくは平坦化を推進できる利点がある。
【０３０２】
また、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、分散補償ファイバに希土類元素をドープしたものを使用することにより、分散補償を行なうと同時に、分散補償ファイバの損失を低減するほか、信号光を十分に光増幅しうる分散補償機能付き光ファイバ増幅器を提供しうる利点がある。
さらに、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、１．４７μｍ帯の励起光が分散補償ファイバに入力されるのを阻止する光フィルタを設けているので、１．４７μｍ帯の漏れ励起光パワーが分散補償ファイバをラマン増幅することにより、光ファイバ増幅器に不安定動作もしくは増幅帯域の波長依存性を変化させないようにすることができる。
【０３０３】
また、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバを前段に、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバを中段に、第２エルビウムドープファイバを後段にそれぞれそなえているので、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバは、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバの前後に位置する第１及び第２エルビウムドープファイバからの残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバによる補償効果を大きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができる。
【０３０４】
さらに、ラマン増幅部を励起するための励起光源を、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成することもでき、このようにすれば、分散補償ファイバで効果的にラマン増幅を生じさせて、このラマン増幅により、分散補償ファイバの損失補償を行なうことができる。
【０３０５】
また、ラマン増幅部を励起するための励起光源を、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成してもよく、このようにすれば、分散補償ファイバからなるラマン光増幅器における偏光依存性を低減することができる。
さらに、ラマン増幅部を励起するための励起光源からの光に変調を施してスペクトルを数百ｋＨｚ以上に広げた励起光を発生するように構成してもよく、このようにすれば、誘導ブリルアン散乱のしきい値を高め、有害な非線型効果を抑制しながら、分散補償ファイバで効果的にラマン増幅を生じさせて、このラマン増幅により、分散補償ファイバの損失補償を行なうことができる。
【０３０６】
また、本発明の参考形態では、分散補償ファイバを励起してラマン増幅を生じさせるようにしたモジュールを使用して光ファイバ増幅器を構成しているので、分散補償ファイバの損失を低減できる利点がある。
そして、この場合においても、入出力部に光サーキュレータを設ければ、使用するアイソレータの数を減らして、コストの低減に寄与することができる。
【０３０７】
また、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、希土類ドープファイバ光増幅部の不安定動作を抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部とをそなえているので、希土類ドープファイバ光増幅部の不安定動作を抑制して、精度の高い光増幅を行なうことができる。
【０３０８】
さらに、本発明の参考形態の光ファイバ増幅器では、希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部としてそれぞれ構成された前段光増幅部及び後段光増幅部を有する光増幅ユニットと、光増幅ユニットにおける前段光増幅部と後段光増幅部との間に配設され、光増幅ユニットの不安定動作を抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部とをそなえているので、光増幅ユニットの不安定動作を抑制して、精度の高い光増幅を行なうことができる。
【０３０９】
また、光ファイバ減衰部が、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部を兼用するようにすれば、光ファイバ減衰部の損失補償を行なうことができる。
（１８）付記
（付記１） 希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光を第１光カプラにより該希土類ドープファイバの一端から入射する第１手段と、
該第１手段で、該希土類ドープファイバの一端から励起光を入射した結果、該希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を反射手段で反射して該希土類ドープファイバ内へ戻す第２手段と、
該第２手段で、該希土類ドープファイバ内へ戻された該残留励起光により、該第１手段によって該希土類ドープファイバへ入射される励起光のための励起光源が不安定動作をするのを、光アイソレート手段を用いることにより防止する第３手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１０】
（付記２） 該反射手段がファラデー回転反射鏡として構成されていることを特徴とする付記１記載の光ファイバ増幅器。
（付記３） 希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
該励起光源からの励起光を該希土類ドープファイバの一端から入射する第１光カプラと、
該第１光カプラを通じて該希土類ドープファイバの一端から励起光を入射した結果、該希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を分離する第２光カプラと、
該第２光カプラで分離された該残留励起光を反射して再度該第２光カプラを通じて該希土類ドープファイバ内へ戻す反射鏡と、
該希土類ドープファイバ内へ戻された該残留励起光による干渉によって、該励起光源が不安定動作をするのを防止すべく、該励起光源と該第１光カプラとの間に設けられた光アイソレータとをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１１】
（付記４） 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光を３ポート以上有する光サーキュレータを介して第１光カプラから上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端から入射させる第１手段と、
該第１手段で、上記一方の希土類ドープファイバの一端から励起光を入射した結果、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を反射手段で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す第２手段と、
該第２手段で、該反射手段から反射してきた該残留励起光を上記一方の希土類ドープファイバ内に戻した後に該光サーキュレータで光路を変えて第３光カプラで上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバに、該残留励起光を合波する第３手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１２】
（付記５） 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第１光カプラと、
上記一方の希土類ドープファイバの他端に設けられた第２光カプラと、
上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第３光カプラと、
該第２光カプラで分離された該残留励起光を反射して再度該第２光カプラを通じて上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す反射鏡と、
上記の励起光源，第１光カプラ及び第３光カプラに接続された３ポート以上有する光サーキュレータとをそなえ、
該励起光源からの励起光を該光サーキュレータを介して該第１光カプラから上記一方の希土類ドープファイバの一端から入射させたのち、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を該第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を該反射鏡で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻し、更に該光サーキュレータで光路を変えて該第３光カプラで上記他方の希土類ドープファイバに該残留励起光を合波するように構成されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１３】
（付記６） 入力信号光が入力される入力ポート、該第２光カプラの出力側と該第３光カプラの入力側との間、及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されたことを特徴とする付記５記載の光ファイバ増幅器。
（付記７） 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光パワーを光分岐部でｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐して、該光分岐部の一ポートの励起光を第１光カプラで合波して、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバに入射させる第１手段と、
該第１手段で、上記一方の希土類ドープファイバの一端から励起光を入射したのち、上記一方の希土類ドープファイバの他端に接続された第２光カプラで残留励起パワーを取り出して、該残留励起パワーを第３光カプラで合波して、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバの一端から入射させる第２手段と、
該光分岐部で分岐された該光分岐部の他のポートの励起パワーを第４光カプラで上記他方の希土類ドープファイバの他端から合波する第３手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１４】
（付記８） 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
該励起光源からの励起光パワーをｎ：１（ｎは１以上の実数）に分岐する光分岐部と、
該光分岐部の一ポートからの励起光を合波して、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバに入射させる第１光カプラと、
上記一方の希土類ドープファイバから取り出される残留励起パワーを取り出す第２光カプラと、
該第２光カプラで取り出された該残留励起パワーを合波して、上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバへ入射する第３光カプラと、
該光分岐部で分岐された該光分岐部の他のポートからの励起パワーを合波して上記他方の希土類ドープファイバに入射する第４光カプラとをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１５】
（付記９） 入力信号光が入力される入力ポート、該励起光源と該光分岐部との間、第２光カプラと第３光カプラの信号ポートとの間及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されたことを特徴とする付記８記載の光ファイバ増幅器。
（付記１０） 希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
該励起光源に一ポートを接続された３ポート以上有する光サーキュレータと、
該励起光源から該光サーキュレータを経由してきた励起光を合波して、該希土類ドープファイバに入射する第１光カプラと、
該第１光カプラを通じて該希土類ドープファイバの一端に励起光を入射した結果、該希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を分離する第２光カプラと、
該第２光カプラで分離された該残留励起光を反射して再度該第２光カプラを通じて該希土類ドープファイバ内へ戻す反射鏡と、
該反射鏡で該希土類ドープファイバ内へ戻され該希土類ドープファイバの一端，該第１光カプラを通じて該光サーキュレータへ入力された該残留励起光を検出する残留励起光検出器と、
該残留励起光検出器で検出された該残留励起光が一定となるように該励起光源を制御する制御器とをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１６】
（付記１１） 該反射鏡としてファラデー回転反射鏡が使用されていることを特徴とする付記３，５，１０のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
（付記１２） 入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が該光サーキュレータを通じて出力されるように構成されていることを特徴とする付記３，５，８，１０のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３１７】
（付記１３） 入力信号光が入力される入力ポート及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されたことを特徴とする付記１０記載の光ファイバ増幅器。
（付記１４） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部とが、縦列的に配設されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１８】
（付記１５） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、該希土類ドープファイバ光増幅部を励起しうる所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部とが、縦列的に配設されるとともに、
上記の希土類ドープファイバ光増幅部及びラマン光増幅部を励起するための励起光を供給する励起光源が設けられていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３１９】
（付記１６） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせる分散補償ファイバからなるラマン光増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
（付記１７） 該ラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、該希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されていることを特徴とする付記１６記載の光ファイバ増幅器。
【０３２０】
（付記１８） 該希土類ドープファイバ光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部として構成され、該希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、該ラマン光増幅部が後段増幅部として配設されることを特徴とする付記１６記載の光ファイバ増幅器。
（付記１９） 該ラマン光増幅部を励起するための励起光源が、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されていることを特徴とする付記１４〜１６のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２１】
（付記２０） 該ラマン光増幅部を励起するための励起光源が、励起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成されていることを特徴とする付記１４〜１６のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
（付記２１） 該ラマン光増幅部を励起するための励起光源が、変調を施された励起光を発生するように構成されていることを特徴とする付記１４〜１６のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
【０３２２】
（付記２２） 前後２段にわたり配設された希土類ドープファイバ及び分散補償ファイバをそなえ、
該希土類ドープファイバのための第１の波長帯域の励起光を生じる第１励起光源と、
該第１励起光源からの励起光を該希土類ドープファイバへ入射する第１光カプラと、
該分散補償ファイバのための第２の波長帯域の励起光を生じる第２励起光源と、
該第２励起光源からの励起光を該分散補償ファイバへ入射する第２光カプラとをそなえ、
該分散補償ファイバを該第２励起光源からの該第２の波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２３】
（付記２３） 該希土類ドープファイバがエルビウムドープファイバで構成されるとともに、該第１励起光源で生じる励起光の波長帯域が０．９８μｍ帯域であり、該第２励起光源で生じる励起光の波長帯域が１．４７μｍ帯域であることを特徴とする付記２２記載の光ファイバ増幅器。
（付記２４） 前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバをそなえ、
励起光を生じる励起光源と、
該励起光源からの励起光を該エルビウムドープファイバへ入射する光カプラをそなえ、
該分散補償ファイバを該エルビウムドープファイバからの残留励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２４】
（付記２５） 前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバをそなえ、
励起光を生じる励起光源と、
該励起光源からの励起光を該分散補償ファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該エルビウムドープファイバを該分散補償ファイバからの残留励起光で励起させるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２５】
（付記２６） 希土類元素をドープされた分散補償ファイバと、
該希土類元素をドープされた分散補償ファイバのための励起光を生じる励起光源と、
該励起光源からの励起光を該希土類元素をドープされた分散補償ファイバへ入射する光カプラとをそなえたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２６】
（付記２７） 前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバをそなえ、
該エルビウムドープファイバのための励起光を生じる励起光源と、
該励起光源からの励起光を該エルビウムドープファイバへ入射する光カプラと、
該エルビウムドープファイバと該分散補償ファイバとの間に介装されて、該エルビウムドープファイバから出てくる残留励起光を遮断する光フィルタとをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２７】
（付記２８） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるシリカ系光ファイバからなるラマン光増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
（付記２９） 該ラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、該希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されていることを特徴とする付記２８記載の光ファイバ増幅器。
【０３２８】
（付記３０） 該希土類ドープファイバ光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部として構成されている場合において、該希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、該ラマン光増幅部が後段増幅部として配設されることを特徴とする付記２８記載の光ファイバ増幅器。
（付記３１） シリカ系光ファイバを前段側に、エルビウムドープファイバを後段側にそれぞれそなえるとともに、
該シリカ系光ファイバのための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源と、
該シリカ系光ファイバ用励起光源からの励起光を該シリカ系光ファイバへ入射する光カプラと、
該エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じるエルビウムドープファイバ用励起光源と、
該エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該エルビウムドープファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該シリカ系光ファイバを該シリカ系光ファイバ用励起光源からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３２９】
（付記３２） 低雑音指数を有するエルビウムドープファイバを前段側に、シリカ系光ファイバを後段側にそれぞれそなえるとともに、
該シリカ系光ファイバのための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源と、
該シリカ系光ファイバ用励起光源からの励起光を該シリカ系光ファイバへ入射する光カプラと、
該エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じるエルビウムドープファイバ用励起光源と、
該エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該エルビウムドープファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該シリカ系光ファイバを該シリカ系光ファイバ用励起光源からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３０】
（付記３３） 励起光を生じる励起光源が設けられ、該励起光源が、上記のシリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を兼用していることを特徴とする付記３１又は付記３２に記載の光ファイバ増幅器。
（付記３４） 希土類ドープファイバからなり低雑音指数を有する希土類ドープファイバ光増幅部が前段増幅部として配設され、
所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部が中段増幅部として配設され、
希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３１】
（付記３５） 該ラマン光増幅部が分散補償ファイバからなる光増幅部として構成されていることを特徴とする、付記３４記載の光ファイバ増幅器。
（付記３６） 該ラマン光増幅部がシリカ系光ファイバからなる光増幅部として構成されていることを特徴とする、付記３４記載の光ファイバ増幅器。
（付記３７） 低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバを前段に、分散補償ファイバを中段に、第２エルビウムドープファイバを後段にそれぞれそなえるとともに、
該第１エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源と、
該第１エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該第１エルビウムドープファイバへ入射する光カプラと、
該分散補償ファイバのための波長帯域の励起光を生じる分散補償ファイバ用励起光源と、
該分散補償ファイバ用励起光源からの励起光を該分散補償ファイバへ入射する光カプラと、
該第２エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励起光源と、
該第２エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該第２エルビウムドープファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該分散補償ファイバを該分散補償ファイバ用励起光源からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３２】
（付記３８） 低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバを前段に、シリカ系光ファイバを中段に、第２エルビウムドープファイバを後段にそれぞれそなえるとともに、
該第１エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源と、
該第１エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該第１エルビウムドープファイバへ入射する光カプラと、
該シリカ系光ファイバのための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起光源と、
該シリカ系光ファイバ用励起光源からの励起光を該シリカ系光ファイバへ入射する光カプラと、
該第２エルビウムドープファイバのための波長帯域の励起光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励起光源と、
該第２エルビウムドープファイバ用励起光源からの励起光を該第２エルビウムドープファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該シリカ系光ファイバを該シリカ系光ファイバ用励起光源からの波長帯域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３３】
（付記３９） 分散補償ファイバと、該分散補償ファイバを励起してラマン増幅を生じさせる励起光源とを有することを特徴とする、光ファイバ増幅器用分散補償ファイバモジュール。
（付記４０） 分散補償ファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
該励起光源からの励起光を該分散補償ファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該分散補償ファイバを該励起光源からの励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３４】
（付記４１） 入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が該光サーキュレータを通じて出力されるように構成されていることを特徴とする付記４０記載の光ファイバ増幅器。
（付記４２） 入力信号光が入力される入力ポート又は出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されたことを特徴とする付記４０記載の光ファイバ増幅器。
【０３３５】
（付記４３） シリカ系光ファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
励起光源と、
該励起光源からの励起光を該シリカ系光ファイバへ入射する光カプラとをそなえ、
該シリカ系光ファイバを該励起光源からの励起光で励起してラマン増幅を生じさせるようにしたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３６】
（付記４４） 入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が該光サーキュレータを通じて出力されるように構成されていることを特徴とする付記４３記載の光ファイバ増幅器。
（付記４５） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部と、
該希土類ドープファイバ光増幅部の不安定動作を抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部とをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３７】
（付記４６） 希土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部としてそれぞれ構成された前段光増幅部及び後段光増幅部を有する光増幅ユニットと、
該光増幅ユニットにおける前段光増幅部と後段光増幅部との間に配設され、該光増幅ユニットの不安定動作を抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部とをそなえて構成されたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
【０３３８】
（付記４７） 該光ファイバ減衰部が、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部を兼用していることを特徴とする付記４５又は付記４６に記載の光ファイバ増幅器。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の態様を示す原理ブロック図である。
【図２】 第２の態様を示す原理ブロック図である。
【図３】 第３の態様を示す原理ブロック図である。
【図４】 第４の態様を示す原理ブロック図である。
【図５】 第５の態様を示す原理ブロック図である。
【図６】 第６の態様を示す原理ブロック図である。
【図７】 第７の態様を示す原理ブロック図である。
【図８】 第８の態様を示す原理ブロック図である。
【図９】 第９の態様を示す原理ブロック図である。
【図１０】 （ａ）は第１０の態様を示す原理ブロック図であり、（ｂ）は第１１の態様を示す原理ブロック図である。
【図１１】 第１２の態様を示す原理ブロック図である。
【図１２】 第１３の態様を示す原理ブロック図である。
【図１３】 （ａ）は第１４の態様を示す原理ブロック図であり、（ｂ）は第１５の態様を示す原理ブロック図である。
【図１４】 第１６の態様を示す原理ブロック図である。
【図１５】 第１７の態様を示す原理ブロック図である。
【図１６】 本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図１７】 本発明の第１実施形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図１８】 本発明の第１実施形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図１９】 本発明の第１実施形態の第３変形例を示すブロック図である。
【図２０】 本発明の第１実施形態の第４変形例を示すブロック図である。
【図２１】 光出力一定制御系を示す電気回路図である。
【図２２】 光出力一定制御系の作用を説明する図である。
【図２３】 本発明の第１参考形態を示すブロック図である。
【図２４】 第１参考形態の変形例を示すブロック図である。
【図２５】 本発明の第２参考形態を示すブロック図である。
【図２６】 本発明の第３参考形態を示すブロック図である。
【図２７】 本発明の第４参考形態を示すブロック図である。
【図２８】 励起光出力一定制御系を示す電気回路図である。
【図２９】 励起光出力一定制御系の作用を説明する図である。
【図３０】 第４参考形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図３１】 第４参考形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図３２】 本発明の第５参考形態を示すブロック図である。
【図３３】 第５参考形態の変形例を示すブロック図である。
【図３４】 本発明の第６参考形態を示すブロック図である。
【図３５】 本発明の第７参考形態を示すブロック図である。
【図３６】 第７参考形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図３７】 第７参考形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図３８】 本発明の第８参考形態を示すブロック図である。
【図３９】 本発明の第９参考形態を示すブロック図である。
【図４０】 本発明の第１０参考形態を示すブロック図である。
【図４１】 本発明の第１１参考形態を示すブロック図である。
【図４２】 本発明の第１２参考形態を示すブロック図である。
【図４３】 本発明の第１３参考形態を示すブロック図である。
【図４４】 第１３参考形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図４５】 第１３参考形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図４６】 光ファイバ増幅器の波長特性を説明する図である。
【図４７】 光ファイバ増幅器の波長特性を説明する図である。
【図４８】 本発明の第１４参考形態を示すブロック図である。
【図４９】 第１４参考形態の変形例を示すブロック図である。
【図５０】 本発明の第１５参考形態を示すブロック図である。
【図５１】 第１５参考形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図５２】 第１５参考形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図５３】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ光サーキュレータの構成を示す図である。
【図５４】 （ａ），（ｂ）はそれぞれアイソレータの構成を示す図である。
【図５５】 本発明の第１６参考形態を示すブロック図である。
【図５６】 第１６参考形態の第１変形例を示すブロック図である。
【図５７】 第１６参考形態の第２変形例を示すブロック図である。
【図５８】 第１６参考形態の第３変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１−１，１−２ エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）
２，２−１，２−２ 励起光源
３−１〜３−５ 光分波合波器（光カプラ）
４ 反射鏡（反射手段）
５，５−１〜５−４ アイソレータ（光アイソレータ）
１１−１，１１−２ エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）
１２，１２−１，１２−２ 励起光源
１３−１〜１３−４，１３−１′，１３−２′ 光分波合波器（光カプラ）
１３−５ カプラ
１４ 反射鏡
１５，１５−２ 光サーキュレータ
１６−１〜１６−３ アイソレータ
１７，１７−２ フィルタ
１８ 出力光検出器
１８Ａ フォトダイオード
１９ 光出力一定制御器
１９Ａ 差動増幅器
２１−１，２１−２ エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）
２２ 励起光源
２３ 光分岐部
２４−１〜２４−４，２４−１′〜２４−４′ 光分波合波器（光カプラ）
２５−１〜２５−４ アイソレータ
２６ 光フィルタ
３１，３１−１，３１−２ エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）
３２ 励起光源
３３，３３′ 光サーキュレータ
３４−１，３４−２，３４−１′，３４−２′，３４−１′′，３４−２′′ 光分波合波器（光カプラ）
３５，３５′，３５′′ 反射鏡
３６ 残留励起光検出器
３６Ａ フォトダイオード
３７ 制御器
３７Ａ 差動増幅器
３８ 光サーキュレータ
３９−１〜３９−３ アイソレータ
４０ 光フィルタ
５１ エルビウムドープファイバ
５２ 分散補償ファイバ
５３−１，５３−２，５３−２Ａ，５３−２Ｂ，５３−２′，５３−２Ａ′，５３−２′′，５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′ 励起光源
５３−２Ｂ′ デポラライザ
５３−２Ｃ，５３−２Ｃ′，５３−２Ｃ′′ 偏波合成器
５３−２Ｄ′′ 変調器
５３−２Ｅ′ 偏波保持カプラ
５４−１，５４−２ 光分波合波器（光カプラ）
５５−１〜５５−３ アイソレータ
６１，６１−１，６１−２ エルビウムドープファイバ
６２ 分散補償ファイバ
６３，６３−１，６３−２ 励起光源
６４，６４−１〜６４−５ 光分波合波器（光カプラ）
６５−１〜６５−４ アイソレータ
６６ 光フィルタ
７１ エルビウムドープファイバ
７２ 分散補償ファイバ
７３ 励起光源
７４ 光分波合波器（光カプラ）
７５−１，７５−２ アイソレータ
８１ 希土類ドープ分散補償ファイバ
８２ 励起光源
８３ 光分波合波器（光カプラ）
８４−１，８４−２ アイソレータ
９１ エルビウムドープファイバ
９２ 分散補償ファイバ
９３ 励起光源
９４ 光分波合波器（光カプラ）
９５ 光フィルタ
９６−１，９６−２ アイソレータ
１０１ シリカ系光ファイバ
１０２ エルビウムドープファイバ
１０３−１，１０３−２ 励起光源
１０４−１，１０４−２ 光分波合波器（光カプラ）
１１１ エルビウムドープファイバ
１１２ シリカ系光ファイバ
１１３−１，１１３−２，１１３−２Ａ，１１３−２Ｂ，１１３−２′，１１３−２Ａ′，１１３−２′′，１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′ 励起光源
１１３−２Ｂ′ デポラライザ
１１３−２Ｃ，１１３−２Ｃ′，１１３−２Ｃ′′ 偏波合成器
１１３−２Ｄ′′ 変調器
１１３−２Ｅ′ 偏波保持カプラ
１１４−１，１１４−２ 光分波合波器（光カプラ）
１１５−１〜１１５−３ アイソレータ
１２１−１，１２１−２ エルビウムドープファイバ
１２２ シリカ系光ファイバ
１２３−１〜１２３−３，１２３−１′，１２３−１Ａ′，１２３−１Ｂ′，１２３−３′，１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′ 励起光源
１２３−１Ｃ′，１２３−３Ｃ′ 偏波合成器
１２４−１〜１２４−３ 光分波合波器（光カプラ）
１２５−１〜１２５−３ アイソレータ
１２６ 光フィルタ
１３１−１，１３１−２ エルビウムドープファイバ
１３２ 分散補償ファイバ
１３３−１〜１３３−３ 励起光源
１３４−１〜１３４−３ 光分波合波器（光カプラ）
１４１ 分散補償ファイバ
１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ 励起光源
１４２Ｃ 偏波合成器
１４３ 光分波合波器（光カプラ）
１４４，１４４−１，１４４−２ アイソレータ
１５１ シリカ系光ファイバ
１５２ 励起光源
１５３ 光分波合波器（光カプラ）
１５４ 希土類ドープファイバ光増幅部
１５５ 光ファイバ減衰部
１５６−１ 前段光増幅部
１５６−２ 後段光増幅部
１５７ 光ファイバ減衰部

Claims (5)

1. 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
   励起光を３ポート以上有する光サーキュレータを介して第１光カプラから上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端から入射させる第１手段と、
   該第１手段で、上記一方の希土類ドープファイバの一端から励起光を入射した結果、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を反射手段で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す第２手段と、
   該第２手段で、該反射手段から反射してきた該残留励起光を上記一方の希土類ドープファイバ内に戻した後に該光サーキュレータで光路を変えて第３光カプラで上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバに、該残留励起光を合波する第３手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
2. 前後２段にわたり配設された第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバをそなえた光ファイバ増幅器において、
   励起光源と、
   上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの一方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第１光カプラと、
   上記一方の希土類ドープファイバの他端に設けられた第２光カプラと、
   上記の第１希土類ドープファイバ及び第２希土類ドープファイバのうちの他方の希土類ドープファイバの一端に設けられた第３光カプラと、
   該第２光カプラで分離された該残留励起光を反射して再度該第２光カプラを通じて上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻す反射鏡と、
   上記の励起光源，第１光カプラ及び第３光カプラに接続された３ポート以上有する光サーキュレータとをそなえ、
   該励起光源からの励起光を該光サーキュレータを介して該第１光カプラから上記一方の希土類ドープファイバの一端から入射させたのち、上記一方の希土類ドープファイバの他端に到達した残留励起光を該第２光カプラで分離し、且つ、該残留励起光を該反射鏡で反射して上記一方の希土類ドープファイバ内へ戻し、更に該光サーキュレータで光路を変えて該第３光カプラで上記他方の希土類ドープファイバに該残留励起光を合波するように構成されていることを特徴とする、光ファイバ増幅器。
3. 入力信号光が入力される入力ポート、該第２光カプラの出力側と該第３光カプラの入力側との間、及び出力信号光が出力される出力ポートに、それぞれアイソレータが付加されたことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅器。
4. 該反射鏡としてファラデー回転反射鏡が使用されていることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅器。
5. 入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光が該光サーキュレータを通じて出力されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ増幅器。

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