JPH04371911A - 光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置 - Google Patents
光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置Info
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- JPH04371911A JPH04371911A JP3150094A JP15009491A JPH04371911A JP H04371911 A JPH04371911 A JP H04371911A JP 3150094 A JP3150094 A JP 3150094A JP 15009491 A JP15009491 A JP 15009491A JP H04371911 A JPH04371911 A JP H04371911A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類添加ファイバの
光増副作用を利用した光増幅装置、及びこれに用いられ
る光アイソレータに係る。
光増副作用を利用した光増幅装置、及びこれに用いられ
る光アイソレータに係る。
【０００２】
【従来の技術】従来光アイソレータについては、１９９
０年電子情報通信学会秋季全国大会、Ｃ−２７３，にお
いて論じられているように、Ｅｒ添加ファイバ、励起用
光源、励起用光源からの励起光と伝送用ファイバからの
信号光を合波することが可能な光回路、およびＥｒ添加
ファイバの入力側端、出力側端に接続される、偏波依存
性が無い光アイソレータ、から構成される光増幅装置が
報告されている。使用したＥｒ添加ファイバはＥｒ濃度
６６ｐｐｍ、比屈折率差Δ＝１．２％のＡｌ共ドープ、
１．５５μｍ分散シフトファイバである。最大利得は波
長１．４８μｍの励起光入力２５ｍＷにおいて、順方向
単一励起で２７．５ｄＢ、双方向励起で３３．０ｄＢで
あった。
０年電子情報通信学会秋季全国大会、Ｃ−２７３，にお
いて論じられているように、Ｅｒ添加ファイバ、励起用
光源、励起用光源からの励起光と伝送用ファイバからの
信号光を合波することが可能な光回路、およびＥｒ添加
ファイバの入力側端、出力側端に接続される、偏波依存
性が無い光アイソレータ、から構成される光増幅装置が
報告されている。使用したＥｒ添加ファイバはＥｒ濃度
６６ｐｐｍ、比屈折率差Δ＝１．２％のＡｌ共ドープ、
１．５５μｍ分散シフトファイバである。最大利得は波
長１．４８μｍの励起光入力２５ｍＷにおいて、順方向
単一励起で２７．５ｄＢ、双方向励起で３３．０ｄＢで
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は上記Ｅ
ｒ添加ファイバにおける励起効率を高めるためにＥｒ添
加濃度、Ｅｒを添加するコア径、コアの屈折率が制御さ
れている。しかし、上記Ｅｒ添加ファイバの入力側端、
出力側端における光アイソレータの接続部での結合損に
ついては考慮されていなかった。従って上記接続部にお
いて、上記Ｅｒ添加ファイバと上記光アイソレータのモ
ードフィールド径が異なるためにモード不整合が生じ、
結合損が生じ、その結果、光増幅装置の雑音指数が増加
し、利得が減少するという問題があった。
ｒ添加ファイバにおける励起効率を高めるためにＥｒ添
加濃度、Ｅｒを添加するコア径、コアの屈折率が制御さ
れている。しかし、上記Ｅｒ添加ファイバの入力側端、
出力側端における光アイソレータの接続部での結合損に
ついては考慮されていなかった。従って上記接続部にお
いて、上記Ｅｒ添加ファイバと上記光アイソレータのモ
ードフィールド径が異なるためにモード不整合が生じ、
結合損が生じ、その結果、光増幅装置の雑音指数が増加
し、利得が減少するという問題があった。
【０００４】本発明の第１の目的は上記Ｅｒ添加ファイ
バと光アイソレータの接続部において、モードフィール
ド径を等しくし、上記モード不整合による結合損を低減
し、光増幅装置の雑音指数を減少し、利得を増加するこ
とにある。
バと光アイソレータの接続部において、モードフィール
ド径を等しくし、上記モード不整合による結合損を低減
し、光増幅装置の雑音指数を減少し、利得を増加するこ
とにある。
【０００５】また希土類添加ファイバの母材であるファ
イバの組成が伝送用ファイバのそれと異なる場合、例え
ばＥｒ添加フッ化物ガラスファイバである場合、上記希
土類添加ファイバとこれに接続されるべき光アイソレー
タの融着接合が出来ないという問題があった。
イバの組成が伝送用ファイバのそれと異なる場合、例え
ばＥｒ添加フッ化物ガラスファイバである場合、上記希
土類添加ファイバとこれに接続されるべき光アイソレー
タの融着接合が出来ないという問題があった。
【０００６】本発明の第２の目的は希土類添加ファイバ
の母材であるファイバの組成が伝送用ファイバのそれと
異なる場合でも上記希土類添加ファイバとこれに接続さ
れるべき光アイソレータの融着接合を可能とすることで
ある。
の母材であるファイバの組成が伝送用ファイバのそれと
異なる場合でも上記希土類添加ファイバとこれに接続さ
れるべき光アイソレータの融着接合を可能とすることで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明においては、上記光アイソレータの入
力側、出力側単一モードファイバのモードフィールド径
を、これと接続される上記希土類添加ファイバまたは上
記伝送用ファイバのモードフィールド径に一致させるこ
とにより、上記モード不整合による結合損を低減する。
るために、本発明においては、上記光アイソレータの入
力側、出力側単一モードファイバのモードフィールド径
を、これと接続される上記希土類添加ファイバまたは上
記伝送用ファイバのモードフィールド径に一致させるこ
とにより、上記モード不整合による結合損を低減する。
【０００８】特に上記光アイソレータが、複屈折プリズ
ム、ファラデー回転子、入力側単一モードファイバから
の入力光を平行光に変換する作用を持つ入力側レンズ、
及び上記平行光を集光し出力側単一モードファイバに結
合させる作用を持つ出力側レンズからなる偏波依存性の
無い光アイソレータである場合、上記入力側レンズによ
り変換された平行光、および上記出力側単一モードファ
イバから参照光を入射した場合、上記出力側レンズによ
り変換される平行光のスポットサイズが等しくなるよう
に各レンズの屈折率、形状を独立に制御することにより
、入出力ファイバ間の挿入損失が小さくなるように設計
する。これにより上記光増幅装置全体における結合損を
減少し、その結果、雑音指数を減少し、利得を増加させ
る。
ム、ファラデー回転子、入力側単一モードファイバから
の入力光を平行光に変換する作用を持つ入力側レンズ、
及び上記平行光を集光し出力側単一モードファイバに結
合させる作用を持つ出力側レンズからなる偏波依存性の
無い光アイソレータである場合、上記入力側レンズによ
り変換された平行光、および上記出力側単一モードファ
イバから参照光を入射した場合、上記出力側レンズによ
り変換される平行光のスポットサイズが等しくなるよう
に各レンズの屈折率、形状を独立に制御することにより
、入出力ファイバ間の挿入損失が小さくなるように設計
する。これにより上記光増幅装置全体における結合損を
減少し、その結果、雑音指数を減少し、利得を増加させ
る。
【０００９】また第２の目的を達成するために、上記光
アイソレータの入力側、出力側単一モードファイバを、
これと接続される上記希土類添加ファイバの母材である
ファイバまたは上記伝送用ファイバと同一とすることに
より、上記希土類添加ファイバとこれに接続されるべき
光アイソレータのファイバの融点を等しくさせる。
アイソレータの入力側、出力側単一モードファイバを、
これと接続される上記希土類添加ファイバの母材である
ファイバまたは上記伝送用ファイバと同一とすることに
より、上記希土類添加ファイバとこれに接続されるべき
光アイソレータのファイバの融点を等しくさせる。
【００１０】
【作用】上記光アイソレータの入力側、出力側単一モー
ドファイバのモードフィールド径は、これと接続される
上記希土類添加ファイバまたは上記伝送用ファイバのモ
ードフィールド径に一致し、モード不整合による結合損
が低減される。
ドファイバのモードフィールド径は、これと接続される
上記希土類添加ファイバまたは上記伝送用ファイバのモ
ードフィールド径に一致し、モード不整合による結合損
が低減される。
【００１１】また上記光アイソレータが、複屈折プリズ
ム、ファラデー回転子、入力側単一モードファイバから
の入力光を平行光に変換する作用を持つ入力側レンズ、
及び上記平行光を集光し出力側単一モードファイバに結
合させる作用を持つ出力側レンズからなる偏波依存性の
無い光アイソレータである場合、上記入力側レンズによ
り変換された平行光は上記複屈折プリズム、上記ファラ
デー回転子を通過した後、出力側レンズにより出力側単
一モードファイバに結合されるが、上記入力側レンズに
より変換された平行光、および上記出力側単一モードフ
ァイバから参照光を入射した場合上記出力側レンズによ
り変換される平行光のスポットサイズが等しくなるよう
に各レンズの屈折率、形状を独立に制御されており、こ
のため入出力ファイバ間の挿入損失が小さくなる。これ
により上記光増幅装置全体における結合損が減少し、そ
の結果、雑音指数が減少し、利得が増加する。
ム、ファラデー回転子、入力側単一モードファイバから
の入力光を平行光に変換する作用を持つ入力側レンズ、
及び上記平行光を集光し出力側単一モードファイバに結
合させる作用を持つ出力側レンズからなる偏波依存性の
無い光アイソレータである場合、上記入力側レンズによ
り変換された平行光は上記複屈折プリズム、上記ファラ
デー回転子を通過した後、出力側レンズにより出力側単
一モードファイバに結合されるが、上記入力側レンズに
より変換された平行光、および上記出力側単一モードフ
ァイバから参照光を入射した場合上記出力側レンズによ
り変換される平行光のスポットサイズが等しくなるよう
に各レンズの屈折率、形状を独立に制御されており、こ
のため入出力ファイバ間の挿入損失が小さくなる。これ
により上記光増幅装置全体における結合損が減少し、そ
の結果、雑音指数が減少し、利得が増加する。
【００１２】また上記光アイソレータの入力側、出力側
単一モードファイバは、これと接続される上記希土類添
加ファイバの母材であるファイバまたは上記伝送用ファ
イバと同一であり、上記希土類添加ファイバとこれに接
続されるべき光アイソレータの融着接合が可能となる。
単一モードファイバは、これと接続される上記希土類添
加ファイバの母材であるファイバまたは上記伝送用ファ
イバと同一であり、上記希土類添加ファイバとこれに接
続されるべき光アイソレータの融着接合が可能となる。
【００１３】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示す。図１は
入力側に伝送用ファイバ、出力側にエルビウム添加ファ
イバが接続される偏波依存性の無い光アイソレータの働
きを示す原理図である。図１において１は入力側単一モ
ードファイバ、２は入力側レンズ、３は入力側くさび状
複屈折プリズム、４はファラデー回転子、５は出力側く
さび状複屈折プリズム、６は出力側レンズ、７は出力側
単一モードファイバ、８は円筒型磁石である。また９ａ
，９ｂは順方向における常光、異常光、１０ａ，１０ｂ
は逆方向における常光、異常光である。先ず順方向の場
合、入力側単一モードファイバ１から入力された任意の
偏波成分の入力光は入力側レンズ２により平行光に変換
され、入力側くさび状複屈折プリズム３に入射されるが
、入力側くさび状複屈折プリズム３中の屈折率が常光と
異常光で異なるため、各々異なる方向９ａ，９ｂに分離
される。各々の光はファラデー回転子４により偏波面が
４５度回転し、あらかじめ光学軸を４５度回転した出力
側くさび状複屈折プリズム５により平行光になり、出力
側レンズ６により出力側単一モードファイバ７に低損失
で結合される。一方、逆方向に進む光は出力側単一モー
ドファイバ７から入射された後、出力側レンズ６により
平行光に変換され、出力側くさび状複屈折プリズム５に
より常光１０ａと異常光１０ｂに分離される。各々の光
はファラデー回転子４により偏波面が４５度回転し入力
側くさび状複屈折プリズム３に入射されるが、常光、異
常光の関係が逆転するため、平行光とならずに大きな角
度を持って出射されるため入力側レンズ２によって入力
側単一モードファイバ１に結合することが不可能となり
、高い逆方向損失が得られる。入力側端で上記伝送用フ
ァイバとの接続部において、モード不整合による結合損
が生じないように、入力側単一モードファイバ１は上記
伝送用ファイバと同一とした。また出力側端で上記エル
ビウム添加ファイバとの接続部においてモード不整合に
よる結合損を低減するためには、出力側単一モードファ
イバ７のモードフィールド径を上記エルビウム添加ファ
イバのそれに等しくする必要がある。エルビウム添加フ
ァイバは増幅効率、即ち入射励起光量１ｍＷ当りの増幅
度を向上させるため、コア、クラッドの比屈折率差を伝
送用ファイバに比べ大きくし、モードフィールド径を小
さくする場合がある。そこでコア径５．２μｍ、比屈折
率差１．１％、モードフィールド径６μｍ、エルビウム
添加濃度６０ｐｐｍとし、波長１．４８μｍの半導体レ
ーザー励起により増幅効率を約０．７ｄＢ／ｍＷとした
。これに伴い出力側単一モードファイバ７のモードフィ
ールド径を６μｍとし、上記エルビウム添加ファイバと
の接続部における結合損を低減した。このように入力側
単一モードファイバ１と出力側単一モードファイバ７の
モードフィールド径が異なるため入力側レンズ２と出力
側レンズ６を同一とすると順方向の挿入損が大きくなる
。そこで入力側レンズ２の焦点距離を３ｍｍ、出力側レ
ンズ６の焦点距離を１．８ｍｍとした。このとき伝送用
ファイバのモードフィールド径は約１０μｍ、入力側単
一モードファイバ１からの出射光の拡がり角は半値全角
で６．５°、従って入力側レンズ２によって変換された
平行光のスポットサイズは０．３ｍｍとなる。一方モー
ドフィールド径が６μｍの出力側単一モードファイバ７
から参照光を入射した場合、出射光の拡がり角は半値全
角で１１°、出力側レンズ６により変換される平行光の
スポットサイズは０．３ｍｍとなり、先の入力側レンズ
２からの平行光のそれに等しくなり、順方向の挿入損が
０．３ｄＢと低減された。
入力側に伝送用ファイバ、出力側にエルビウム添加ファ
イバが接続される偏波依存性の無い光アイソレータの働
きを示す原理図である。図１において１は入力側単一モ
ードファイバ、２は入力側レンズ、３は入力側くさび状
複屈折プリズム、４はファラデー回転子、５は出力側く
さび状複屈折プリズム、６は出力側レンズ、７は出力側
単一モードファイバ、８は円筒型磁石である。また９ａ
，９ｂは順方向における常光、異常光、１０ａ，１０ｂ
は逆方向における常光、異常光である。先ず順方向の場
合、入力側単一モードファイバ１から入力された任意の
偏波成分の入力光は入力側レンズ２により平行光に変換
され、入力側くさび状複屈折プリズム３に入射されるが
、入力側くさび状複屈折プリズム３中の屈折率が常光と
異常光で異なるため、各々異なる方向９ａ，９ｂに分離
される。各々の光はファラデー回転子４により偏波面が
４５度回転し、あらかじめ光学軸を４５度回転した出力
側くさび状複屈折プリズム５により平行光になり、出力
側レンズ６により出力側単一モードファイバ７に低損失
で結合される。一方、逆方向に進む光は出力側単一モー
ドファイバ７から入射された後、出力側レンズ６により
平行光に変換され、出力側くさび状複屈折プリズム５に
より常光１０ａと異常光１０ｂに分離される。各々の光
はファラデー回転子４により偏波面が４５度回転し入力
側くさび状複屈折プリズム３に入射されるが、常光、異
常光の関係が逆転するため、平行光とならずに大きな角
度を持って出射されるため入力側レンズ２によって入力
側単一モードファイバ１に結合することが不可能となり
、高い逆方向損失が得られる。入力側端で上記伝送用フ
ァイバとの接続部において、モード不整合による結合損
が生じないように、入力側単一モードファイバ１は上記
伝送用ファイバと同一とした。また出力側端で上記エル
ビウム添加ファイバとの接続部においてモード不整合に
よる結合損を低減するためには、出力側単一モードファ
イバ７のモードフィールド径を上記エルビウム添加ファ
イバのそれに等しくする必要がある。エルビウム添加フ
ァイバは増幅効率、即ち入射励起光量１ｍＷ当りの増幅
度を向上させるため、コア、クラッドの比屈折率差を伝
送用ファイバに比べ大きくし、モードフィールド径を小
さくする場合がある。そこでコア径５．２μｍ、比屈折
率差１．１％、モードフィールド径６μｍ、エルビウム
添加濃度６０ｐｐｍとし、波長１．４８μｍの半導体レ
ーザー励起により増幅効率を約０．７ｄＢ／ｍＷとした
。これに伴い出力側単一モードファイバ７のモードフィ
ールド径を６μｍとし、上記エルビウム添加ファイバと
の接続部における結合損を低減した。このように入力側
単一モードファイバ１と出力側単一モードファイバ７の
モードフィールド径が異なるため入力側レンズ２と出力
側レンズ６を同一とすると順方向の挿入損が大きくなる
。そこで入力側レンズ２の焦点距離を３ｍｍ、出力側レ
ンズ６の焦点距離を１．８ｍｍとした。このとき伝送用
ファイバのモードフィールド径は約１０μｍ、入力側単
一モードファイバ１からの出射光の拡がり角は半値全角
で６．５°、従って入力側レンズ２によって変換された
平行光のスポットサイズは０．３ｍｍとなる。一方モー
ドフィールド径が６μｍの出力側単一モードファイバ７
から参照光を入射した場合、出射光の拡がり角は半値全
角で１１°、出力側レンズ６により変換される平行光の
スポットサイズは０．３ｍｍとなり、先の入力側レンズ
２からの平行光のそれに等しくなり、順方向の挿入損が
０．３ｄＢと低減された。
【００１４】本発明の第２の実施例を図２に示す。図２
は入力側に第１の実施例中のエルビウム添加ファイバ、
出力側に伝送用ファイバが接続される偏波依存性の無い
光アイソレータの構造図である。図２において入力側単
一モードファイバ１１、入力側レンズ１２を第１の実施
例の光アイソレータの出力側単一モードファイバ７、出
力側レンズ６と同一に、出力側単一モードファイバ１３
、出力側レンズ１４を第１の実施例の光アイソレータの
入力側単一モードファイバ１、入力側レンズ２と同一に
した。この結果、入力側端で上記エルビウム添加ファイ
バとの接続部において、また出力側端で上記伝送用ファ
イバとの接続部においてモード不整合による結合損を低
減し、同時に順方向の挿入損を０．３ｄＢとした。
は入力側に第１の実施例中のエルビウム添加ファイバ、
出力側に伝送用ファイバが接続される偏波依存性の無い
光アイソレータの構造図である。図２において入力側単
一モードファイバ１１、入力側レンズ１２を第１の実施
例の光アイソレータの出力側単一モードファイバ７、出
力側レンズ６と同一に、出力側単一モードファイバ１３
、出力側レンズ１４を第１の実施例の光アイソレータの
入力側単一モードファイバ１、入力側レンズ２と同一に
した。この結果、入力側端で上記エルビウム添加ファイ
バとの接続部において、また出力側端で上記伝送用ファ
イバとの接続部においてモード不整合による結合損を低
減し、同時に順方向の挿入損を０．３ｄＢとした。
【００１５】本発明の第３の実施例として、第１、第２
の実施例の光アイソレータを用いた光増幅装置の構成図
を図３に示す。図２において、１５は波長１．４８μｍ
の励起用半導体レーザー、１６は励起光と波長１．５５
μｍの信号光を高効率で合波出来るファイバカプラ、１
７は第１の実施例の光アイソレータ、１８は第１、第２
の実施例中のエルビウム添加ファイバ，１９は第２の実
施例の光アイソレータ、２０は上記光アイソレータ１７
と上記エルビウム添加ファイバ１８の融着部、２１は上
記エルビウム添加ファイバ１８と上記光アイソレータ１
９の融着部である。ファイバ間の融着部において両側の
モードフィールド径をｗ１、ｗ２とすると、結合効率は
ｋ＝４／（ｗ１／ｗ２）２ となる。上記エルビウム添加ファイバ１８の入出力側に
、入出力側とも伝送用ファイバと同一の単一モードファ
イバを持つ光アイソレータを用いた場合、両融着部にお
いて上記モードフィールド径ｗ１＝１０μｍ、ｗ２＝６
μｍとなり、各々ｋ＝−１．１ｄＢとなり、上記両光ア
イソレータの挿入損が各々−０．３ｄＢであったため、
合計−２．８ｄＢの結合損失が生じた。一方、本実施例
の場合、融着部２０、２１における結合損失は各々−０
．１ｄＢであった。この結果雑音指数が１ｄＢ減少し、
飽和光出力値が１ｄＢｍ増加し、利得が２ｄＢ増加した
。励起光強度を５０ｍＷとしたところ、雑音指数５．４
ｄＢ、飽和光出力値１０ｄＢｍ，利得３０ｄＢが得られ
た。
の実施例の光アイソレータを用いた光増幅装置の構成図
を図３に示す。図２において、１５は波長１．４８μｍ
の励起用半導体レーザー、１６は励起光と波長１．５５
μｍの信号光を高効率で合波出来るファイバカプラ、１
７は第１の実施例の光アイソレータ、１８は第１、第２
の実施例中のエルビウム添加ファイバ，１９は第２の実
施例の光アイソレータ、２０は上記光アイソレータ１７
と上記エルビウム添加ファイバ１８の融着部、２１は上
記エルビウム添加ファイバ１８と上記光アイソレータ１
９の融着部である。ファイバ間の融着部において両側の
モードフィールド径をｗ１、ｗ２とすると、結合効率は
ｋ＝４／（ｗ１／ｗ２）２ となる。上記エルビウム添加ファイバ１８の入出力側に
、入出力側とも伝送用ファイバと同一の単一モードファ
イバを持つ光アイソレータを用いた場合、両融着部にお
いて上記モードフィールド径ｗ１＝１０μｍ、ｗ２＝６
μｍとなり、各々ｋ＝−１．１ｄＢとなり、上記両光ア
イソレータの挿入損が各々−０．３ｄＢであったため、
合計−２．８ｄＢの結合損失が生じた。一方、本実施例
の場合、融着部２０、２１における結合損失は各々−０
．１ｄＢであった。この結果雑音指数が１ｄＢ減少し、
飽和光出力値が１ｄＢｍ増加し、利得が２ｄＢ増加した
。励起光強度を５０ｍＷとしたところ、雑音指数５．４
ｄＢ、飽和光出力値１０ｄＢｍ，利得３０ｄＢが得られ
た。
【００１６】本発明の第４の実施例を図４に示す。図４
は入力側に伝送用ファイバ、出力側にエルビウム添加フ
ッ化物ガラスファイバが接続される偏波依存性の無い光
アイソレータの構造図である。図４において２２は入力
側単一モードファイバ、２３は入力側レンズ、２４は出
力側レンズ、２５は出力側単一モードファイバである。 入力側単一モードファイバ２２は上記伝送用ファイバと
同一とした。また出力側端で上記エルビウム添加フッ化
物ガラスファイバとの接続部において、融着接合可能で
あり、モード不整合による結合損を低減するために、出
力側単一モードファイバ２５を上記エルビウム添加フッ
化物ガラスファイバの母材であるフッ化物ガラスファイ
バと同一にした。エルビウム添加フッ化物ガラスファイ
バはコア径７μｍ、比屈折率差０．４％、モードフィー
ルド径８μｍ、エルビウム添加濃度２０００ｐｐｍ、フ
ァイバ長５０ｃｍとした。波長１．４８μｍの半導体レ
ーザー励起により波長１．５４〜１．５６５μｍにおい
て利得約１８ｄＢを得た。入力側単一モードファイバ２
２と出力側単一モードファイバ２５のモードフィールド
径が異なるため入力側レンズ２３と出力側レンズ２４を
同一とすると順方向の挿入損が大きくなる。そこで入力
側レンズ２３の焦点距離を３ｍｍ、出力側レンズ２４の
焦点距離を２．２ｍｍとした。このとき伝送用ファイバ
のモードフィールド径は約１０μｍ、入力側単一モード
ファイバ２２からの出射光の拡がり角は半値全角で６．
５°、従って入力側レンズ２３によって変換された平行
光のスポットサイズは０．３ｍｍとなる。一方モードフ
ィールド径が８μｍの出力側単一モードファイバ２５か
ら参照光を入射した場合、出射光の拡がり角は半値全角
で８．２°、出力側レンズ２４により変換される平行光
のスポットサイズは０．３ｍｍとなり、先の入力側レン
ズ２３からの平行光のそれに等しくなり、順方向の挿入
損が０．３ｄＢと低減された。
は入力側に伝送用ファイバ、出力側にエルビウム添加フ
ッ化物ガラスファイバが接続される偏波依存性の無い光
アイソレータの構造図である。図４において２２は入力
側単一モードファイバ、２３は入力側レンズ、２４は出
力側レンズ、２５は出力側単一モードファイバである。 入力側単一モードファイバ２２は上記伝送用ファイバと
同一とした。また出力側端で上記エルビウム添加フッ化
物ガラスファイバとの接続部において、融着接合可能で
あり、モード不整合による結合損を低減するために、出
力側単一モードファイバ２５を上記エルビウム添加フッ
化物ガラスファイバの母材であるフッ化物ガラスファイ
バと同一にした。エルビウム添加フッ化物ガラスファイ
バはコア径７μｍ、比屈折率差０．４％、モードフィー
ルド径８μｍ、エルビウム添加濃度２０００ｐｐｍ、フ
ァイバ長５０ｃｍとした。波長１．４８μｍの半導体レ
ーザー励起により波長１．５４〜１．５６５μｍにおい
て利得約１８ｄＢを得た。入力側単一モードファイバ２
２と出力側単一モードファイバ２５のモードフィールド
径が異なるため入力側レンズ２３と出力側レンズ２４を
同一とすると順方向の挿入損が大きくなる。そこで入力
側レンズ２３の焦点距離を３ｍｍ、出力側レンズ２４の
焦点距離を２．２ｍｍとした。このとき伝送用ファイバ
のモードフィールド径は約１０μｍ、入力側単一モード
ファイバ２２からの出射光の拡がり角は半値全角で６．
５°、従って入力側レンズ２３によって変換された平行
光のスポットサイズは０．３ｍｍとなる。一方モードフ
ィールド径が８μｍの出力側単一モードファイバ２５か
ら参照光を入射した場合、出射光の拡がり角は半値全角
で８．２°、出力側レンズ２４により変換される平行光
のスポットサイズは０．３ｍｍとなり、先の入力側レン
ズ２３からの平行光のそれに等しくなり、順方向の挿入
損が０．３ｄＢと低減された。
【００１７】本発明の第５の実施例を図５に示す。図５
は入力側に第４の実施例中のエルビウム添加フッ化物ガ
ラスファイバ、出力側に伝送用ファイバが接続される偏
波依存性の無い光アイソレータの構造図である。図５に
おいて入力側単一モードファイバ２６、入力側レンズ２
７を第４の実施例の光アイソレータの出力側単一モード
ファイバ２５、出力側レンズ２４と同一に、出力側単一
モードファイバ２９、出力側レンズ２８を第４の実施例
の光アイソレータの入力側単一モードファイバ２２、入
力側レンズ２３と同一にした。この結果、入力側端で上
記エルビウム添加フッ化物ガラスファイバとの接続部に
おいて融着接合可能であり、モード不整合による結合損
を低減し、同時に順方向の挿入損を０．３ｄＢとした。
は入力側に第４の実施例中のエルビウム添加フッ化物ガ
ラスファイバ、出力側に伝送用ファイバが接続される偏
波依存性の無い光アイソレータの構造図である。図５に
おいて入力側単一モードファイバ２６、入力側レンズ２
７を第４の実施例の光アイソレータの出力側単一モード
ファイバ２５、出力側レンズ２４と同一に、出力側単一
モードファイバ２９、出力側レンズ２８を第４の実施例
の光アイソレータの入力側単一モードファイバ２２、入
力側レンズ２３と同一にした。この結果、入力側端で上
記エルビウム添加フッ化物ガラスファイバとの接続部に
おいて融着接合可能であり、モード不整合による結合損
を低減し、同時に順方向の挿入損を０．３ｄＢとした。
【００１８】本発明の第６の実施例として、第４、第５
の実施例の光アイソレータを用いた光増幅装置の構成図
を図６に示す。図６において、３０は第４の実施例の光
アイソレータ、３１は第４、第５の実施例中のエルビウ
ム添加フッ化物ガラスファイバ，３２は第５の実施例の
光アイソレータ、３３は上記光アイソレータ３０と上記
エルビウム添加フッ化物ガラスファイバ３１の接続部、
３４は上記エルビウム添加フッ化物ガラスファイバ３１
と上記光アイソレータ３２の接続部である。上記エルビ
ウム添加フッ化物ガラスファイバ３１の入出力側に、入
出力側とも伝送用ファイバと同一の単一モードファイバ
を持つ光アイソレータを用いた場合、両接続部において
融着による接合が不可能であるため長期間安定な結合を
得ることが困難である。一方、本実施例の場合、接続部
３３、３４における結合損失は融着接続により各々−０
．２ｄＢであった。この結果、励起光強度を６０ｍＷと
したところ、飽和光出力値５ｄＢｍ，利得１７ｄＢが得
られた。
の実施例の光アイソレータを用いた光増幅装置の構成図
を図６に示す。図６において、３０は第４の実施例の光
アイソレータ、３１は第４、第５の実施例中のエルビウ
ム添加フッ化物ガラスファイバ，３２は第５の実施例の
光アイソレータ、３３は上記光アイソレータ３０と上記
エルビウム添加フッ化物ガラスファイバ３１の接続部、
３４は上記エルビウム添加フッ化物ガラスファイバ３１
と上記光アイソレータ３２の接続部である。上記エルビ
ウム添加フッ化物ガラスファイバ３１の入出力側に、入
出力側とも伝送用ファイバと同一の単一モードファイバ
を持つ光アイソレータを用いた場合、両接続部において
融着による接合が不可能であるため長期間安定な結合を
得ることが困難である。一方、本実施例の場合、接続部
３３、３４における結合損失は融着接続により各々−０
．２ｄＢであった。この結果、励起光強度を６０ｍＷと
したところ、飽和光出力値５ｄＢｍ，利得１７ｄＢが得
られた。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、希土類添加ファイバの
光増副作用を利用した光増幅装置において、希土類添加
ファイバと光アイソレータの結合部において結合損を低
減することが出来るので、低雑音、高飽和光出力、高利
得の光増幅が可能となり、光中継増幅装置、光前置増幅
装置などへのシステム応用が可能となる。
光増副作用を利用した光増幅装置において、希土類添加
ファイバと光アイソレータの結合部において結合損を低
減することが出来るので、低雑音、高飽和光出力、高利
得の光増幅が可能となり、光中継増幅装置、光前置増幅
装置などへのシステム応用が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の偏波依存性の無い光ア
イソレータの働きを示す原理図
イソレータの働きを示す原理図
【図２】本発明の第２の実施例の偏波依存性の無い光ア
イソレータの構造図
イソレータの構造図
【図３】第１、第２の実施例の光アイソレータを用いた
光増幅装置の構成図
光増幅装置の構成図
【図４】本発明の第４の実施例の偏波依存性の無い光ア
イソレータの構造図
イソレータの構造図
【図５】本発明の第５の実施例の偏波依存性の無い光ア
イソレータの構造図
イソレータの構造図
【図６】第４、第５の実施例の光アイソレータを用いた
光増幅装置の構成図
光増幅装置の構成図
１…入力側単一モードファイバ、２…入力側レンズ、３
…入力側くさび状複屈折プリズム、４…ファラデー回転
子、５…出力側くさび状複屈折プリズム、６…出力側レ
ンズ、７…出力側単一モードファイバ、１５…波長１．
４８μｍの励起用半導体レーザー、１６…励起光と波長
１．５５μｍの信号光を高効率で合波出来るファイバカ
プラ、１７…第１の実施例の光アイソレータ、１８…第
１、第２の実施例中のエルビウム添加ファイバ，１９…
第２の実施例の光アイソレータ。
…入力側くさび状複屈折プリズム、４…ファラデー回転
子、５…出力側くさび状複屈折プリズム、６…出力側レ
ンズ、７…出力側単一モードファイバ、１５…波長１．
４８μｍの励起用半導体レーザー、１６…励起光と波長
１．５５μｍの信号光を高効率で合波出来るファイバカ
プラ、１７…第１の実施例の光アイソレータ、１８…第
１、第２の実施例中のエルビウム添加ファイバ，１９…
第２の実施例の光アイソレータ。
Claims (9)
- 【請求項１】入力側、出力側に単一モードファイバを備
えた光アイソレータにおいて、両側の単一モードファイ
バのモードフィールド径が異なることを特徴とする光ア
イソレータ。 - 【請求項２】請求項１記載の光アイソレータにおいて、
入力側、出力側いずれか一方が希土類添加ファイバに、
他方が伝送用ファイバに接続され、上記希土類添加ファ
イバに接続される側の単一モードファイバのモードフィ
ールド径が上記希土類添加ファイバのモードフィールド
径と等しく、上記伝送用ファイバに接続される側の単一
モードファイバのモードフィールド径が上記伝送用ファ
イバのモードフィールド径に等しいことを特徴とする光
アイソレータ。 - 【請求項３】入力側、出力側に単一モードファイバを備
えた光アイソレータにおいて、入力側、出力側いずれか
一方が希土類添加ファイバに、他方が伝送用ファイバに
接続され、上記希土類添加ファイバに接続される側の単
一モードファイバが上記希土類添加ファイバの母材であ
るファイバと同一であり、上記伝送用ファイバに接続さ
れる側の単一モードファイバが上記伝送用ファイバと同
一であることを特徴とする光アイソレータ。 - 【請求項４】請求項３記載の光アイソレータにおいて、
伝送用ファイバに接続される側の単一モードファイバが
上記伝送用ファイバと同一の石英ガラスファイバ、希土
類添加ファイバに接続される側の単一モードファイバが
上記希土類添加ファイバの母材であるファイバと同一の
フッ化物ガラスファイバであることを特徴とする光アイ
ソレータ。 - 【請求項５】請求項１，２，３，または４記載の光アイ
ソレータにおいて、偏波依存性が無いことを特徴とする
光アイソレータ。 - 【請求項６】請求項５記載の光アイソレータにおいて、
複屈折プリズム、ファラデー回転子、入力側単一モード
ファイバからの入力光を平行光に変換する作用を持つ入
力側レンズ、及び上記平行光を集光し出力側単一モード
ファイバに結合させる作用を持つ出力側レンズからなる
こと特徴とし、上記各レンズの屈折率、形状を、対応す
る単一モードファイバのモードフィールド径に合わせ独
立に制御することにより、入出力ファイバ間の挿入損失
が小さくなるように設計されたことを特徴とする光アイ
ソレータ。 - 【請求項７】請求項６記載の光アイソレータにおいて、
上記入力側レンズにより変換された平行光、および上記
出力側単一モードファイバから参照光を入射した場合、
上記出力側レンズにより変換される平行光のスポットサ
イズが等しくなるように各レンズの屈折率、形状を独立
に制御することにより、入出力ファイバ間の挿入損失が
小さくなるように設計されたことを特徴とする光アイソ
レータ。 - 【請求項８】希土類添加ファイバ、励起用光源、励起用
光源からの励起光と伝送用ファイバからの信号光を合波
することが可能な光回路、および希土類添加ファイバの
入力側端、出力側端に接続される光アイソレータから構
成される光増幅装置において、上記光アイソレータのい
ずれか又は両方が、請求項２，３，４，５，６，または
７記載の光アイソレータであることを特徴とする光増幅
装置。 - 【請求項９】入力側、出力側に単一モードファイバを備
えた光回路において、両側の単一モードファイバのモー
ドフィールド径が異なり、入力側単一モードファイバか
らの入力光を平行光に変換する作用を持つ入力側レンズ
、及び上記平行光を集光し出力側単一モードファイバに
結合させる作用を持つ出力側レンズを備え、上記入力側
レンズにより変換された平行光、および上記出力側単一
モードファイバから参照光を入射した場合、上記出力側
レンズにより変換される平行光のスポットサイズが等し
くなるように各レンズの屈折率、形状を独立に制御する
ことにより、入出力ファイバ間の挿入損失が小さくなる
ように設計されたことを特徴とする光回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150094A JPH04371911A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置 |
| US07/898,556 US5283846A (en) | 1991-06-21 | 1992-06-15 | Optical isolator, optical circuit, and rare-earth-doped fiber optical amplifier |
| FR9207416A FR2678075B1 (fr) | 1991-06-21 | 1992-06-18 | Isolateur optique, circuit optique et amplificateur a fibre optique dopee par une terre rare. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150094A JPH04371911A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371911A true JPH04371911A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15489383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150094A Pending JPH04371911A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5283846A (ja) |
| JP (1) | JPH04371911A (ja) |
| FR (1) | FR2678075B1 (ja) |
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| JP2010048872A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 偏波無依存型光アイソレータ |
| CN108089352A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-05-29 | 秦皇岛本征晶体科技有限公司 | 光电子器件 |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2708354B1 (fr) * | 1993-07-26 | 1995-09-01 | France Telecom | Amplificateur optique à fibre optique en verre fluoré dopé et procédé de fabrication de cet amplificateur. |
| WO1995016216A1 (en) * | 1993-12-10 | 1995-06-15 | Jds Fitel Inc. | Optical non-reciprocal devices |
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| KR0171832B1 (ko) * | 1995-08-04 | 1999-05-01 | 김광호 | 다중단 접속이 가능한 광아이솔레이터를 사용한 광증폭장치 |
| JP3000900B2 (ja) * | 1995-09-19 | 2000-01-17 | 日本電気株式会社 | 光カプラ |
| KR100207603B1 (ko) * | 1997-01-28 | 1999-07-15 | 윤종용 | 광 증폭기 아이솔레이터 복합모듈 및 이를 사용한 광 증폭기 |
| JP3299684B2 (ja) | 1997-04-23 | 2002-07-08 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器および光増幅方法 |
| US6088153A (en) * | 1997-06-26 | 2000-07-11 | Scientific-Atlanta, Inc. | Multi-functional optical isolator |
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| KR20000050764A (ko) * | 1999-01-14 | 2000-08-05 | 윤종용 | 광감쇠 아이솔레이터 |
| US6480331B1 (en) | 1999-11-10 | 2002-11-12 | Avanex Corporation | Reflection-type polarization-independent optical isolator, optical isolator/amplifier/monitor, and optical system |
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| RU2229770C2 (ru) * | 2002-07-12 | 2004-05-27 | Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН | Устройство для защиты волоконных линий от разрушения под действием лазерного излучения |
| US20120263479A1 (en) * | 2011-04-18 | 2012-10-18 | Neophotonics Corporation | Optical network communication system with variable optical attenuation and method of operation thereof |
| US10615568B2 (en) | 2017-07-12 | 2020-04-07 | GM Global Technology Operations LLC | Antireflection structure for integrated laser diode/photonic chip interface |
| US11226403B2 (en) | 2017-07-12 | 2022-01-18 | GM Global Technology Operations LLC | Chip-scale coherent lidar with integrated high power laser diode |
| CN111474632B (zh) * | 2020-04-13 | 2020-12-04 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种光纤在线隔离器 |
| CN113759463A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 华为技术有限公司 | 构成光纤放大器的光器件、光纤放大器以及制造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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