JPH03248487A - Fiber type double band light amplifier - Google Patents
Fiber type double band light amplifierInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、光通信に用いる１、３μ口と１．５５μｍの
両波長帯の光信号を直接増幅する高効率かつ簡便なファ
′イバ型増幅器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Fields] The present invention is directed to a highly efficient and simple fiber-type fiber that directly amplifies optical signals in both the 1.3 μm and 1.55 μm wavelength bands used in optical communications. Regarding amplifiers.
［従来技術とその課題］
エルビウム（Ｅ ｒ）などの希土類元素をドープし、た
光ファイバを用い、光信号を直接増幅する光増幅器が種
々検討されている。この中で主なものは、Ｅｒをドープ
した光ファイバを１．４８μｌあるいは０゜８９μ−の
高パワーのレーザで励起し、先エネルギー変換で１゜５
〜１．５５μｍの信号光を直接増幅するものである。こ
の種の光増幅器では、光信号を一旦電気信号に変換して
から増幅する従来の中継器に比べ、増幅部の構造が極め
て簡単になるという大きな利点を有する。[Prior Art and its Problems] Various optical amplifiers have been studied that directly amplify optical signals using optical fibers doped with rare earth elements such as erbium (Er). The main method is to pump an Er-doped optical fiber with a high-power laser of 1.48 μl or 0°89 μ-, and to convert the energy to 1°5.
It directly amplifies signal light of ~1.55 μm. This type of optical amplifier has the great advantage that the structure of the amplifying section is extremely simple compared to conventional repeaters that convert an optical signal into an electrical signal and then amplify it.
Ｅｒドープファイバの場合は、Ｅｒのエネルギー準位の
なかで、通信に使用される１、５μｍ帯の波長に適合す
るレベルがあり、１．５μｍ帯の信号光を増幅可能であ
る。In the case of an Er-doped fiber, there is an energy level of Er that is suitable for wavelengths in the 1.5 μm band used for communication, and it is possible to amplify signal light in the 1.5 μm band.
ところで元素は固有のエネルギー準位を持つので、元素
とポンプ光の波長の組み合わせによって増幅可能な信号
光の波長が固定される。よって、Ｅｒドープファイバは
、１．５μｌ帯以外の波長の信号光を増幅するには適さ
ない。By the way, since each element has a unique energy level, the wavelength of the signal light that can be amplified is fixed by the combination of the wavelength of the element and the pump light. Therefore, the Er-doped fiber is not suitable for amplifying signal light having wavelengths other than the 1.5 μl band.
一方、現在実用化されている通信の波長には上記１．５
５μ謙帯に加えて１．３μｍ帯がある。この１．３μ麿
帯では、石英系ファイバにネオジム（Ｎｄ）をドープし
たものが検討されているが、増幅波長が１．４μ履訂後
であるので１．３μＩｌｌ帯の増幅？こは適さない。そ
してこのＮｄドニプファイバにリン（Ｐ）等の他の元素
をコドープすることによって、１．３μｍでの増幅を実
現する検討も行なわれているが成功した例は報告されて
いない。On the other hand, the communication wavelengths currently in practical use include the above 1.5
In addition to the 5μm band, there is a 1.3μm band. For this 1.3μ band, a silica-based fiber doped with neodymium (Nd) is being considered, but since the amplification wavelength has been revised to 1.4μ, is it possible to amplify the 1.3μIll band? This is not suitable. Studies have also been conducted to realize amplification at 1.3 μm by codoping this Nd-doped fiber with other elements such as phosphorus (P), but no successful example has been reported.
また一方で、ＺｒＦ４ ＢａＦｚ ＬａＦｊ−Ａ（
ＩＦｓを主体とするフッ化物ファイバにＮｄをドープし
たファイバを０．７８μｍの光源で励起して増幅する方
法が報告されている。しかしこの方法でも増幅可能な波
長ピークが１．３３μｍにあり、１．３μ、帯では利得
がほとんどない。すなわち光通信に主に用いられている
１、３〜１．３１μｍでは効率が極めて悪く、実用的で
ない。On the other hand, ZrF4 BaFz LaFj-A (
A method has been reported in which a fluoride fiber mainly composed of IFs is amplified by exciting it with a 0.78 μm light source. However, even with this method, the wavelength peak that can be amplified is at 1.33 μm, and there is almost no gain in the 1.3 μm band. That is, a thickness of 1.3 to 1.31 μm, which is mainly used in optical communications, is extremely inefficient and impractical.
以上のように、ファイバ材料、ドープ元素、コドーブ元
素、励起波長などの組み合わせが種々検討されているが
、１，３μｍで実用的な光増幅器はいまだ実現されてお
らず、当然１．５５μｍと１゜３μｍの両波長帯を増幅
可能なダブルバンド増幅器は実現されていない。As mentioned above, various combinations of fiber materials, doping elements, codobe elements, excitation wavelengths, etc. have been studied, but a practical optical amplifier at 1.3 μm has not yet been realized. A double-band amplifier capable of amplifying both wavelength bands of 3 μm has not yet been realized.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであっ
て、１．５５μｍと１．３μｍの両波長帯を増幅可能な
ファイバ型ダブルバンド増幅器を提供することを目的と
している。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fiber-type double-band amplifier capable of amplifying both wavelength bands of 1.55 μm and 1.3 μm.
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記課題を解決するため、ダブルバンド増幅
が可能となるファイバ材料、ドープ元素、コドープ元素
、励起波長の組み合わせを見出したものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention has discovered a combination of a fiber material, a doping element, a co-doping element, and an excitation wavelength that enables double band amplification.
本発明のファイバ型ダブルバンド増幅器は、ネオジムと
、このネオジムのエネルギー準位を変化させるエルビウ
ムとをフッ化物ガラスファイバに共にドープしてなるド
ープファイバと、上記ドープファイバ？こ励起光を入力
する励起光源と、励起光と信号光とを結合する光学系と
からなることを解決手段とした。The fiber-type double-band amplifier of the present invention includes a doped fiber in which a fluoride glass fiber is doped with neodymium and erbium that changes the energy level of the neodymium; The solution was to consist of an excitation light source that inputs excitation light and an optical system that couples the excitation light and signal light.
［作用］
ファイバ材料としてフッ化物ガラスを使用し、ＮｄとＥ
ｒとを互いにコドーブの関係となるように上記フッ化物
ガラスにドープすることにより、フッ化物ガラスを構成
する多種類の成分とＥｒとで１゜３μＩｌ帯での増幅Ｉ
こ必要となるＮｄのエネルギー準位を変化させる。[Function] Fluoride glass is used as the fiber material, and Nd and E
By doping the above-mentioned fluoride glass with Er in a codobe relationship with each other, amplification I in the 1°3μIl band can be achieved with Er and the various components constituting the fluoride glass.
This changes the necessary energy level of Nd.
以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.
第１図は、本発明のファイバ型ダブルバンド光増幅器の
一例を示したものである。符号ｌはドープファイバであ
り、フッ化ガラスファイバにＥｒとＮｄとを互いにコド
ーブの関係となるように、それぞれ数十〜？ ０００
ｐｐｍづつ、好ましくは５００ｐｐｍずつドープしたも
のである。フッ化物ガラスファイバは、Ｚ ｒ Ｆ ４
ｓ Ｂ ａ Ｆ ｔ、Ｌａｄ、、Ａ４Ｆ８、Ｎａｐ、
ＧｄＦ、、ＹｉＦＳＨｆＦａ、ＩｎＦｓ、ｐｂＦｉ等、
各元素のフッ化物をそれぞれ所定のモル比で混合してな
るものである。このドープファイバｌは、１．３μｍ帯
での増幅が可能となるようにＮｄのエネルギー準位を、
フッ化物ガラスの各構成成分とＥｒとによって変化させ
たものである。FIG. 1 shows an example of a fiber-type double-band optical amplifier of the present invention. The symbol l indicates a doped fiber, and Er and Nd are added to the fluoride glass fiber in a codove relationship with each other, each in tens of tens to ? 000
It is doped in ppm increments, preferably 500 ppm in increments. Fluoride glass fiber is Z r F 4
s B a F t, Lad,, A4F8, Nap,
GdF, YiFSHfFa, InFs, pbFi, etc.
It is made by mixing fluorides of each element at predetermined molar ratios. This doped fiber l changes the energy level of Nd to enable amplification in the 1.3 μm band.
It is changed by each component of the fluoride glass and Er.
符号２は励起光源、符号３は信号光と励起光とを合波す
る光学系であるカプラである。符号４はコネクタであっ
て、必ずしも必要なものではないが、増幅器への信号光
の入出射に用いるものである。Reference numeral 2 represents an excitation light source, and reference numeral 3 represents a coupler which is an optical system that combines signal light and excitation light. Reference numeral 4 denotes a connector, which, although not necessarily necessary, is used for inputting and outputting signal light to and from the amplifier.
第１図１ご示しだ増幅器１こあっては、信号光と、励起
光源２から出射された励起光とをカプラ３において合波
してドープファイバｌに入射すると、励起光のパワーが
ドープファイバｌ中で信号光を増幅し、増幅信号となっ
て出射される。In the amplifier 1 shown in FIG. 1, when the signal light and the pumping light emitted from the pumping light source 2 are multiplexed at the coupler 3 and input into the doped fiber l, the power of the pumping light is transferred to the doped fiber. The signal light is amplified in the L, and is emitted as an amplified signal.
このように構成された増幅器では、フッ化物ガラスファ
イバにＥｒとＮｄとを共にドープしてなるドープファイ
バを用いるので、通信に使用される１、３μ厳と１．５
μＩの両波長の光信号を、１本のドープファイバでそれ
ぞれ直接増幅することができる。In the amplifier configured in this way, a doped fiber made of a fluoride glass fiber doped with both Er and Nd is used.
Optical signals of both μI wavelengths can be directly amplified using a single doped fiber.
［実施例］
本発明のファイバ型ダブルバンド光増幅器による効果を
評価するためにフッ化物ガラスファイバにＥｒとＮｄを
ドープしてドープファイバとした。[Example] In order to evaluate the effect of the fiber-type double-band optical amplifier of the present invention, a fluoride glass fiber was doped with Er and Nd to prepare a doped fiber.
このドープファイバの諸元を第１表に示す。Table 1 shows the specifications of this doped fiber.
（以下、余白）
第１表
この例で用いるドープファイバは、１．３μｍ帯と１５
μ国帯の両波長帯で利得を得るため、フッ化物ファイバ
にＮｄとＥｒとをそれぞれ５００ ｐｐｍづつドープし
たものであり、コア内の光パワー密度を高めるために単
一モード構造とした。そして第２図に示したように、励
起光として波長５１４゜５μｍのアルゴンレーザ５でド
ープファイバＩを励起し、発生する蛍光を光スペクトル
アナライザ６で測定した。この時の励起光パワーは２０
０＋＋＋Ｗ。(The following is a blank space) Table 1 The doped fibers used in this example are 1.3μm band and 15μm band.
In order to obtain gain in both wavelength bands of the μ band, the fluoride fiber was doped with 500 ppm each of Nd and Er, and a single mode structure was adopted to increase the optical power density in the core. As shown in FIG. 2, the doped fiber I was excited with an argon laser 5 having a wavelength of 514.degree. 5 .mu.m as excitation light, and the generated fluorescence was measured with an optical spectrum analyzer 6. The pumping light power at this time is 20
0+++W.
ドープファイバの長さは２０ｃｍとした。The length of the doped fiber was 20 cm.
この測定結果を第３図に示した。波長１，０６μｍ、１
．３１μＩ６，１．５３μｍ付近をピークとした蛍光が
明確に測定できることが第３図から明らかになった。こ
の蛍光の波長転回に信号光を合波させると、信号光に蛍
光のパワーが移るため増幅効果が得られる。１．０６μ
臘と１．３１μ膳の波長帯はＮｄの遷移に対応し、■、
５３μ−の波長帯はＥｒの遷移に対応するものである。The measurement results are shown in FIG. Wavelength 1,06 μm, 1
．． It is clear from FIG. 3 that fluorescence with a peak around 31 μI6 and 1.53 μm can be clearly measured. When signal light is combined with this wavelength rotation of fluorescence, the power of the fluorescence is transferred to the signal light, resulting in an amplification effect. 1.06μ
The wavelength band of 臘 and 1.31μ corresponds to the transition of Nd, ■,
The 53μ- wavelength band corresponds to the Er transition.
ここで注目すべきはことは、ｌ、３μ−帯での蛍光が１
，２６μ−から１．４２μ腸まで大きく広がっているこ
とと、蛍光の値が１．５μｍの蛍光よりも大きいことで
ある。Ｎｄを石英系ファイバにドープした従来のドープ
ファイバでは１．４μｍ付近に極僅かの蛍光が観測され
ていたのみであったから、１．３μ−での増幅は困難で
あった。What should be noted here is that the fluorescence in the l,3μ-band is 1
, 26μ- to 1.42μ intestine, and the fluorescence value is larger than the fluorescence at 1.5μm. In a conventional doped fiber in which Nd is doped into a silica-based fiber, only a small amount of fluorescence was observed in the vicinity of 1.4 μm, so amplification at 1.3 μm was difficult.
このことからも本発明の有効性が明らかである。The effectiveness of the present invention is also clear from this fact.
この差は、本発明で意図したＮｄのエネルギー準位をフ
ァイバ材料およびＥｒとのコドープで変化させ、１．３
μ殿と１．５μｍの両波長帯で増幅を可能とすることに
対応している。This difference changes the energy level of Nd intended in the present invention by codoping with the fiber material and Er, and is 1.3
This corresponds to the ability to amplify in both μ and 1.5 μm wavelength bands.
なお本実施例では、ファイバ材料としてＺｒＦ４ＢａＦ
２ ＬａＰ ｓ ＡｆｆＦ ｓ ＮａＦ系のフッ
化物ガラスを用いたが、この他の系のフッ化物ガラスお
よびこれらにＧａ５Ｇｄ％Ｌｉ、Ｃａなどのフッ化物を
添加した材料でも同様な効果が期待できる。In this example, ZrF4BaF is used as the fiber material.
2 LaP s AffF s NaF-based fluoride glass was used, but similar effects can be expected with other fluoride glasses and materials to which fluorides such as Ga5Gd%Li and Ca are added.
なお本発明では、１．３μｍと１．５μｍの両波長帯に
関するエネルギー準位を同時に励起可能な励起光の波長
を選択する必要がある。Ｎｄが吸収する波長として５１
５μｍ、５８０ｎ１１．７５０ｒｖ１８００μｍ帯があ
り、Ｅｒが吸収する波長として５Ｉ５＋ｖ、 ９８０μ
ｍ、 １４８０ｒ＋Ｉ１１帯があるので、共通する励
起波長として５１５ｒｖが好適である。In the present invention, it is necessary to select a wavelength of excitation light that can simultaneously excite energy levels related to both wavelength bands of 1.3 μm and 1.5 μm. 51 as the wavelength that Nd absorbs
There are 5μm, 580n11.750rv1800μm bands, and the wavelengths that Er absorbs are 5I5+v and 980μ.
Since there are m, 1480r+I11 bands, 515rv is suitable as a common excitation wavelength.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の増幅器は、ネオジムと、
このネオジムのエネルギー準位を変化させるエルビウム
とをフッ化物ガラスファイバに共にドープしてなるドー
プファイバと、上記ドープファイバに励起光を入力する
励起光源と、励起光と信号光とを結合する光学系とから
なるものであるので、１本のドープファイバで１．３μ
ｍと１゜５μｍのダブルバンドで光増幅が可能となる。[Effects of the Invention] As explained above, the amplifier of the present invention includes neodymium and
A doped fiber made by doping a fluoride glass fiber with erbium that changes the energy level of neodymium, a pumping light source that inputs pumping light into the doped fiber, and an optical system that couples pumping light and signal light. Therefore, one doped fiber has a diameter of 1.3μ.
Optical amplification is possible with a double band of m and 1°5 μm.
第１図は本発明のファイバ型ダブルバンド光増幅器の一
実施例を示した概略１１威図、第２図は励起光でドープ
ファイバを励起したときの雷光測定系を示した概略構成
図、第３図は励起光でドープファイバを励起した時の蛍
光測定結果を表すグラフである。
■・・・ドープファイバ、
２・・・励起光源、
３・・・カブラ。
第１図
第３図
０
１．２
１．４
１．６
１．８
彼
長（μｍ）FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the fiber-type double-band optical amplifier of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a lightning measurement system when a doped fiber is excited with pumping light, and FIG. FIG. 3 is a graph showing the results of fluorescence measurement when the doped fiber is excited with excitation light. ■...Doped fiber, 2...Excitation light source, 3...Cobra. Figure 1 Figure 3 0 1.2 1.4 1.6 1.8 Length (μm)
Claims (1)
るエルビウムとをフッ化物ガラスファイバに共にドープ
してなるドープファイバと、上記ドープファイバに励起
光を入力する励起光源と、励起光と信号光とを結合する
光学系とからなることを特徴とするファイバ型ダブルバ
ンド光増幅器。A doped fiber in which a fluoride glass fiber is doped with neodymium and erbium that changes the energy level of the neodymium, an excitation light source that inputs excitation light into the doped fiber, and excitation light and signal light are combined. A fiber-type double-band optical amplifier characterized by comprising an optical system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4497290A JPH03248487A (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Fiber type double band light amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4497290A JPH03248487A (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Fiber type double band light amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248487A true JPH03248487A (en) | 1991-11-06 |
Family
ID=12706392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4497290A Pending JPH03248487A (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Fiber type double band light amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03248487A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232489A (en) * | 1992-12-28 | 1994-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Rare earth material doped optical fiber for optical amplifier |
| US6310717B1 (en) | 1998-09-09 | 2001-10-30 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and fiber module for optical amplification |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4497290A patent/JPH03248487A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232489A (en) * | 1992-12-28 | 1994-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Rare earth material doped optical fiber for optical amplifier |
| US6310717B1 (en) | 1998-09-09 | 2001-10-30 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and fiber module for optical amplification |
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