JPH04190333A

JPH04190333A - 光増幅器

Info

Publication number: JPH04190333A
Application number: JP31812990A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tamura; 安昭田村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-08
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2653912B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光アイソレータを用いた光増幅器の構成に関す
るものである。

（従来の技術）光フアイバ増幅器は、石英系光ファイン＼に希土類元素
の１つであるエルビウム（Ｅｒ）をドープしたエルビウ
ムドープドファイバ（Ｅ　ｒ−ｄｏｐｅｄＦ″ｉ　ｂｅ
ｒ）に、外部から適当な波長の励起光を加えることによ
って該エルビウムドープドファイバに増幅作用をもたせ
、信号光の増幅を行うものであり、光通信分野に広く応
用されるものと期待されている。

この光フアイバ増幅器は、基本的には第２図に示すよう
に、励起光源３、光カブラや光合分波器などからなる光
合成器５、第１の光アイソレータ６、エルビウムドープ
ドファイバ７、第２の光アイソレータ９から構成されて
いる。

入力ポート１からの入力信号光２は、光合成器５によっ
て励起光源３からの励起光４に重畳され、第１のアイソ
レータ６を通過した後、エルビウムドープドファイバ７
に導かれて、増幅される。エルビウムドープドファイバ
７にて増幅された信号光は第２の光アイソレータ９を通
過した後出力ボート８へと導かれる。

ここで、第１の光アイソレータ６、第２の光アイソレー
タ９は光を片方向へは損失なく通すが、逆方向へは通さ
ない性質をもっている。光増幅器の入出力外部に光の反
射点があると（例えば光コネクタなどからの反射）、反
射光が発生して光増幅器に戻り、光増幅器はその戻り光
のために光の寄生発振を起しやすくなるので、光アイソ
レータにより戻り光を吸収するものである。

光増幅器の出力側のみに光アイソレータを設置する例も
あるが、−船釣には入出力外部に反射点が存在すること
から、光増幅器の人、出力部の双方に光アイソレータを
挿入することが動作安定化の観点から最も望ましい。

第３図は、従来の光フアイバ増幅器の他の構成例であっ
て、第２図に示すエルビウムドープドファイバ７の出力
側に第２の励起光源１０と第２の光合成器１１とを追加
し、光増幅度を高めたものであるが、第１の光アイソレ
ータ６、第２の光アイソレータ９の役目は第２図の場合
と同様である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記構成の光増幅器では、１つの光増幅
器に２個の光アイソレータを必要とすること、そのため
スペースがとられて光増幅器の小型化が図れないこと、
更には非常に高価である光アイソレータを２個使用する
ため光増幅器のコストが大になること等の欠点があった
。

本発明は上記欠点を除去するためになされたものであっ
て、１個の光アイソレータで２個分の光アイソレータの
役目を果すように構成した光増幅器を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため、光増幅媒体と光アイ
ソレータとを有し、入力する第１の光ビームと前記光増
幅媒体で増幅した第２の光ビームとを所定角度交差させ
て前記光アイソレータを通過させ、前記第２の光ビーム
を出力し、前記第１の光ビームを前記光増幅媒体に入力
するものである。

（作　用）本発明に係る光増幅器では、入力する第１の光ビームを
光アイソレータに通過させて光増幅媒体に入力し、光増
幅して第２の光ビームとして出力する。そして、前記第
２の光ビームを直接出力しないで再び前記光フイソレー
タを通過させて出力する。

この場合、前記第１の光ビームと第２の光ビームとをわ
ずかに交差させて前記光アイソレータに同時に、独立的
に通すものである。これにより１個の光アイソレータで
、前記光増幅媒体の人、出力側にそれぞれ設けられる２
個分の光アイソレータと同様の働をすることができ、省
スペース化、低コスト化を図ることができる。

（実施例）一般に、光アイソレータは光ビームをその中心孔に通過
させるごとく用いられる。すなわち、第４図に示すよう
に光ファイバ１３からの光はレンズ１４ａにより平行光
ビームに変換され、光アイソレータ６の中心孔１２をそ
の孔軸と平行に通過し、レンズ１４ｂにより光ファイバ
１５に結合される。この場合、前述の如く、光アイソレ
ータ６のアイソレータ効果により、光ファイバ１３から
１５への方向に光は結合するが、逆の方向には光は結合
しない。

・このように、通常の場合、光アイソレータの孔内を通
過する光ビームは、その孔軸と平行になるように設定さ
れるが、一定の範囲内であれば平行でなくても、光アイ
ソレータは機能する。この場合、光アイソレータのアイ
ソレーションピーク波長は光ビームが孔軸に平行である
場合に比べてわずかに異ってくるが、孔軸に対する光ビ
ーム角度がわずかであれば、上記のアイソレーションピ
ーク波長のずれもわずかであり、実質的には全く問題で
はない。

本発明はこの点に着目し、２つの光ビームをわずかに交
差させて１個の光アイソレータを通過させることにより
、１個の光アイソレータを２つの光結合系に共用しよう
とするものである。

第５図は本発明による光アイソレータの光ビームの結合
系を示す概略図である。第５図（ａｌは光アイソレータ
６の中心孔１２に２つの光ビーム１６ａ。

１６ｂが、孔軸に対してわずかな傾きをもって通過して
いる様子を示している。しかし、光アイソレータ６の人
、出力側における光ビーム１６ａ。

１６ｂは相互に接近しており、その距離は極めてわずか
であるため、各々の光ビーム１６ａ、１６ｂを光フアイ
バ結合系へ結合するための空間が限られてしまう。

そこで、第５図（′ｂ）に示すように、光アイソレータ
６の人、出力側に略平行四辺形状のプリズム１９ａ、１
９ｂ、１９ｃ、１９ｄを挿入すルコトにより、人、出力
側における２つの光ビームの間隔を広げる。この構成の
場合、入力側光ファイバ１７ａからの光は出力側光ファ
イバ２０ｂへ、入力側光ファイバ１７ｂからの光は出力
側光ファイバ２０ａへ、それぞれ独立に結合される。な
お、１８ａ、Ｌ８ｂ、Ｌ８ｃ、１８ｄは結合用レンズで
ある。

第１図は、第５図（ｂ）に示す光アイソレータの光ビー
ム結合系を用いた光増幅器の第１の実施例を示す構成図
である。ここで、３は励起光源、５は光合成器、６は光
アイソレータ、７はエルビウムドープドファイバであり
、第２図に示す同番号のものと同様のものである。なお
、第５図（ｂ）に示すプ・リズム１９ａ、１９ｂ、１９
ｃ、１９ｄ、結合用レンズ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１
８ｄ等は省略しである。

第１図において、入力ボート１からの入力信号光２は、
光合成器５により励起光源３からの励起光４と合波され
、光アイソレータ６の第１の光ビーム結合系に入射され
る。光アイソレータ６を通過し、第１の光ビーム結合系
から出射された光はエルビウムドープドファイバ７に導
かれ、ここで信号光は光増幅される。光増幅された信号
光は再び前記光アイソレータ６の第２の光ビーム結合系
に入射され、光アイソレータ６を経て出力ボート８へと
出力される。

このように、本実施例によれば、光アイソレータ６はエ
ルビウムドープドファイバ６の入力側、出力側にそれぞ
れ光アイソレータを挿入した場合の２個の光アイソレー
タと同様の働きをする。

第６図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。本
実施例は第１図に示す構成に光合成器２１と励起光源２
２を加えたものである。すなわち、エルビウムドープド
ファイバ７の出力側と光アイソレータ６の第２の光ビー
ム結合系の入力側との間に光合成器２１を配して、励起
光源２２の励起光を前記エルビウムドープドファイハフ
の出力側から信号光の通過方向とは逆方向に結合するよ
うにしたもので、いわゆる双方向励起型光増幅器を構成
するものである。本実施例においても、光アイソレータ
６は第１図の場合と同様の動作を行う。

第７回は本発明の第３の実施例を示す構成図であって、
光合成器として干渉フィルタを使用したものである。同
図において、６は光アイソレータ、２３ａ〜２３ｆは結
合用レンズ、２４は反射鏡、２５は干渉フィルタであり
、光アイソレータ６は第５図に示す光アイソレータ系と
同様の構成を有するものとし、また干渉フィルタ２５は
光の波長選択性を有して信号光波長に対しては透過し、
励起光波長に対しては反射する機能を有する。

まず、信号入力ボート１からの信号光２は結合用レンズ
２３ａにより平行光ビームに変換され、干渉フィルタ２
４を通過する。一方、励起ボート２６からの励起光４は
結合用レンズ２３ｂにより平行光ビームに変換され、反
射鏡２５と干渉フィルタ２４により反射される。干渉フ
ィルタ２４を通過した前記信号光と干渉フィルタ２４に
より反射された前記励起光は光アイソレータ６の第１の
光ビーム結合系に入射され、アイソレータ６を通過後、
結合用レンズ２３ｆによりエルビウムドープドファイバ
７に結合され、ここで信号光は光増幅される。光増幅さ
れた信号光は結合用レンズ２３ｃにより平行光ビームに
変換され、再び干渉フィルタ２４を通過し、光アイソレ
ータ６の第２の光ビーム結合系を通って、結合用レンズ
２３ｅにより出力ボート８に結合される。一方、第２の
励起光２７は結合用レンズ２３ｄにより平行光ビームに
変換された後、反射鏡２５と干渉フィルタ２４により反
射され、結合用レンズ２３ｃによりエルビウムドープド
ファイバ７に逆方向に結合される。これにより、両方向
励起型光増幅器が構成されることになる。

本実施例においても、光アイソレータ６はエルビウムド
ープドファイバ７０入力側に挿入された光アイソレータ
として、また出力側に挿入された光アイソレータとして
動作する。本実施例の他のメリットアイソレータを形成
しているコリメータによる光ビームの中に干渉フィルタ
を挿入しているので、励起光とエルビウムドープドファ
イバとの結合系損失が極めて小に実現できる。

第８図は本発明の第４の実施例を示す構成図である。本
実施例は励起光を前方のみから入力する場合である。

第９図は本発明の第５の実施例を示す構成図である。本
実施例も第４の実施例と同様、励起光を前方のみから入
力する場合であるが、エルビウムドープドファイバ７に
対する励起光の方向は逆となる。

第１０図は、本発明の第６の実施例を示す構成図であっ
て第７図に示す第３の実施例の励起光２７を光アイソレ
ータ６を通過させたものであり、その等価回路を第１１
図に示す。励起光源を保護すると共に光学安定動作用と
して作用することが分かる。

なお、本発明は光フアイバ増幅器に限定されるものでは
なく、半導体レーザ型増幅素子を用いた光増幅器にも適
用することができる。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように本発明によれば、１個の光
アイソレータに２つの独立の光ビーム結合系を構成して
いるので、光増幅素子の入力側と出力側の双方に、本来
必要とされる光アイソレータを１個のアイソレータでカ
バーすることができる。

これにより、高価な光アイソレータが１個となり、光増
幅器の低価格化が図れると共に、省スペース化を図るこ
とができる。

また、光アイソレータの光ビーム結合系中に励起光合成
用の光バルク素子（例えば干渉フィルタ）を挿入するこ
とで、過剰損失の少ない光ビーム結合系が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
従来の光フアイバ増幅器（１）の構成図、第３図は従来
の光フアイバ増幅器（２）の構成図、第４図は従来の光
アイソレータの光ビーム結合系を示す図、第５図は本発
明による光アイソレータの光ビーム結合系を示す図、第
６図は本発明の第２の実施例を示す構成図、第７図は本
発明の第３の実施例を示す構成図、第８図は本発明の第
４の実施例を示す構成図、第９図は本発明の第５の実施
例を示す構成図、第１０図は本発明の第６の実施例を示
す構成図、第１１図は第１０図の等価回路である。１・・・入力ボート、３，２２・・・励起光源、５，２
１・・・光合成器、６・・・光アイソレータ、７・・・
エルビウムドープドファイバ、８・・・出力ボート、２
３ａ〜２３ｄ・・・結合用レンズ、２４・・・干渉フィ
ルタ、２５ａ、２５ｂ・・・反射鏡、２６・・・励起ボ
ート。特許出願人　沖電気工業株式会社従来ω光ファイバ′ｊ言幅器（１）第２図従来の光ファイバ１茜やＩｎ！（２）第３図従来ｏＱ光アイソレータの光ビーム結合糸第４図パ８閂１：よる光フイソレータの光ビーム縫合印第５図本膏８月ｍｌ始３０実施４列第７図木完明の第５ω賞施例第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光増幅媒体と光アイソレータとを有し、入力する
第１の光ビームと前記光増幅媒体で増幅した第２の光ビームとを所定角度交差させて前記
光アイソレータを通過させ、前記第２の光ビームを出力
し、前記第１の光ビームを前記光増幅媒体に入力するこ
とを特徴とする光増幅器。
（２）前記光アイソレータの入力側と出力側に前記第１
の光ビームと第２の光ビームの光路をそれぞれ変換する
略平行四辺形のプリズムを設け、前記光アイソレータの入力側と出力側における前記第１の光ビームと第２の光ビームの間隔を広げ
たことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
（３）前記光増幅媒体が半導体レーザ型増幅素子である
ことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
（４）前記光増幅媒体はエルビウムドープドファイバで
あって、前記光アイソレータの入力側に前記第１の光ビームと第１の励起光を同一方向に合波する第１の光
合成器と、前記エルビウムドープドファイバの出力側に前記第２の光ビームと第２の励起光を逆方向に合波す
る第２の光合成器とを設けたことを特徴とする請求項１
記載の光増幅器。
（５）前記光増幅媒体はエルビウムドープドファイバで
あって、前記光アイソレータの入力側に前記第１の光ビームと第２の光ビームとを透過し、第１の励起光と
第２の励起光とを反射する干渉フィルタを設け、透過後の第１の光ビームと反射後の第１の励起光とを同一方向に合波し、透過前の第２の光ビーム
と反射後の第２の励起光とを逆方向に合波することを特
徴とする請求項１記載の光増幅器。
（６）前記光増幅媒体はエルビウムドープドファイバで
あって、前記光アイソレータの入力側に前記第１の光ビームと第２の光ビームとを透過し、励起光を反射す
る干渉フィルタを設け、透過後の第１の光ビームと反射後の前記励起光とを同一方向に合波することを特徴とする請求項１
記載の光増幅器。
（７）前記光増幅媒体はエルビウムドープドファイバで
あって、前記光アイソレータの入力側に前記第１の光ビームと第２の光ビームとを透過し、励起光を反射す
る干渉フィルタを設け、透過前の第２の光ビームと反射後の前記励起光とを逆方向に合波することを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。
（８）前記干渉フィルタで反射される第２の励起光は、
前記第１の光ビームと第２の光ビームと所定角度交差さ
せて前記光アイソレータを通過させたものであることを
特徴とする請求項５記載の光増幅器。