JPH0563259A - 光フアイバ増幅器 - Google Patents
光フアイバ増幅器Info
- Publication number
- JPH0563259A JPH0563259A JP3223071A JP22307191A JPH0563259A JP H0563259 A JPH0563259 A JP H0563259A JP 3223071 A JP3223071 A JP 3223071A JP 22307191 A JP22307191 A JP 22307191A JP H0563259 A JPH0563259 A JP H0563259A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- signal light
- optical
- input signal
- length
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- Lasers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力信号の強度に対する利得の依存性が少な
く、波長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供するこ
と。 【構成】 光ファイバ増幅器は、波長1.55μm帯の
信号光を増幅するErをコアに含んだ光ファイバと、波
長1.48μm帯の励起光を発生するLDと、励起光を
LDから光ファイバ内に入射させる合波カプラとを備え
る。信号光源からの信号光は合波カプラをへて光ファイ
バ内に入射し、LDからの励起光も合波カプラをへて光
ファイバ内に入射する。この励起光が所定の強度を超え
ると、Erが励起されて信号光が光増幅される。図示の
場合、信号光が−40dBのときに最適長が10mとな
る光ファイバを1mに切り出して用いているが、光ファ
イバの長さが短くなるにつれ利得は減少するものの、入
力信号光のレベルの高い領域まで利得がほぼ一定になっ
ている。
く、波長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供するこ
と。 【構成】 光ファイバ増幅器は、波長1.55μm帯の
信号光を増幅するErをコアに含んだ光ファイバと、波
長1.48μm帯の励起光を発生するLDと、励起光を
LDから光ファイバ内に入射させる合波カプラとを備え
る。信号光源からの信号光は合波カプラをへて光ファイ
バ内に入射し、LDからの励起光も合波カプラをへて光
ファイバ内に入射する。この励起光が所定の強度を超え
ると、Erが励起されて信号光が光増幅される。図示の
場合、信号光が−40dBのときに最適長が10mとな
る光ファイバを1mに切り出して用いているが、光ファ
イバの長さが短くなるにつれ利得は減少するものの、入
力信号光のレベルの高い領域まで利得がほぼ一定になっ
ている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、波長1.55μm帯そ
の他の波長帯域での光増幅に使用する光ファイバ増幅器
に関する。
の他の波長帯域での光増幅に使用する光ファイバ増幅器
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、Er等の活性物質を添加した光フ
ァイバを用いた光ファイバ増幅器の実用化に向け開発が
急速に進められている。例えば、波長1.55μm帯の
光ファイバ増幅器では、入力信号の光パワが−40dB
m程度であっても30dB以上の利得が得られている
(「高利得係数Er3+添加光ファイバの諸特性」、19
91年電子情報通信学会春期全国大会)。
ァイバを用いた光ファイバ増幅器の実用化に向け開発が
急速に進められている。例えば、波長1.55μm帯の
光ファイバ増幅器では、入力信号の光パワが−40dB
m程度であっても30dB以上の利得が得られている
(「高利得係数Er3+添加光ファイバの諸特性」、19
91年電子情報通信学会春期全国大会)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ファ
イバ増幅器では、入力信号の光パワに対する利得の依存
性が大きいといった問題があった。また、入力信号の波
長に対する利得の依存性が大きいといった問題もあっ
た。
イバ増幅器では、入力信号の光パワに対する利得の依存
性が大きいといった問題があった。また、入力信号の波
長に対する利得の依存性が大きいといった問題もあっ
た。
【0004】そこで、本発明は、利得の光パワ依存性が
少なく、波長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供す
ることを目的とする。
少なく、波長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る光ファイバ増幅器は、コアに活性物質
を添加した光ファイバを備える。この場合、光ファイバ
は入力信号光の強度範囲の最小値における光増幅のため
の最適長よりも十分短い長さを有する。
め、本発明に係る光ファイバ増幅器は、コアに活性物質
を添加した光ファイバを備える。この場合、光ファイバ
は入力信号光の強度範囲の最小値における光増幅のため
の最適長よりも十分短い長さを有する。
【0006】
【作用】上記光ファイバ増幅器では、光ファイバの長さ
を入力信号光の強度範囲の最大値での光増幅のための最
適長よりも十分に短くしている。ここに、最適長とは、
光ファイバに入射した特定強度の信号光に対して最大の
光増幅利得を与えるような光ファイバの長さのことをい
う。このように、光ファイバの長さを上記所定の最適長
よりも十分短くすることで、入力信号光の強度範囲の最
小値での光増幅利得を大きくとることができなくなる
が、入力信号光の強度範囲のほぼ全域に亘って光増幅利
得をほぼ一定に保つことができる。
を入力信号光の強度範囲の最大値での光増幅のための最
適長よりも十分に短くしている。ここに、最適長とは、
光ファイバに入射した特定強度の信号光に対して最大の
光増幅利得を与えるような光ファイバの長さのことをい
う。このように、光ファイバの長さを上記所定の最適長
よりも十分短くすることで、入力信号光の強度範囲の最
小値での光増幅利得を大きくとることができなくなる
が、入力信号光の強度範囲のほぼ全域に亘って光増幅利
得をほぼ一定に保つことができる。
【0007】なお、光ファイバの長さを、入力信号光の
強度範囲の最小値における光増幅のための最適長の1/
2のものとしてもよい。さらに、光ファイバの長さを、
入力信号光の強度範囲の最大値における光増幅のための
最適長以下にすることが望ましい。このようにすると、
光増幅利得の入力信号光の強度に対する依存性をより効
果的に減少させることができる。なお、活性物質として
は、波長1.55μm帯の入力信号光の増幅を可能にす
るErを用いることができる。
強度範囲の最小値における光増幅のための最適長の1/
2のものとしてもよい。さらに、光ファイバの長さを、
入力信号光の強度範囲の最大値における光増幅のための
最適長以下にすることが望ましい。このようにすると、
光増幅利得の入力信号光の強度に対する依存性をより効
果的に減少させることができる。なお、活性物質として
は、波長1.55μm帯の入力信号光の増幅を可能にす
るErを用いることができる。
【0008】
【実施例】(1)本発明の原理についての説明 実施例の説明の前に、本発明の原理について簡単に説明
する。
する。
【0009】図1は、光ファイバ増幅器に用いる光ファ
イバの長さを変えて得られる光増幅利得の計算例を示し
たもので、光ファイバ長に対する光増幅利得の依存性を
示す。計算にあたっては、信号光の波長を1.556μ
m(損失5.24dB)とし、励起光の波長を1.48
μm(損失4.64dB)とした。また、励起光パワを
25mWとし、入力信号光の光パワを−40dB、−3
0dB、−20dB、−10dB、0dB、+5dBと
変化させた。入力信号光の光パワを一定に保った曲線の
ピークは、この光パワに対応する光増幅利得を与えると
ともに、入力信号光の光増幅のための最適長を与える。
この最適長は、入力信号光の光パワのみならず、励起光
パワ、光ファイバ構造等をパラメータとして光ファイバ
ごとに固有のものとして与えられる。入力信号光の光パ
ワを−40dBとしたときの最適長は約10mである
が、この付近では、入力信号光の光パワに対する光増幅
利得の依存性が極めて大きくなっていることがわかる。
イバの長さを変えて得られる光増幅利得の計算例を示し
たもので、光ファイバ長に対する光増幅利得の依存性を
示す。計算にあたっては、信号光の波長を1.556μ
m(損失5.24dB)とし、励起光の波長を1.48
μm(損失4.64dB)とした。また、励起光パワを
25mWとし、入力信号光の光パワを−40dB、−3
0dB、−20dB、−10dB、0dB、+5dBと
変化させた。入力信号光の光パワを一定に保った曲線の
ピークは、この光パワに対応する光増幅利得を与えると
ともに、入力信号光の光増幅のための最適長を与える。
この最適長は、入力信号光の光パワのみならず、励起光
パワ、光ファイバ構造等をパラメータとして光ファイバ
ごとに固有のものとして与えられる。入力信号光の光パ
ワを−40dBとしたときの最適長は約10mである
が、この付近では、入力信号光の光パワに対する光増幅
利得の依存性が極めて大きくなっていることがわかる。
【0010】図2は、入力信号光の光パワに対する光増
幅利得の依存性の計算例を示す。計算にあたっては、信
号光の波長、励起光の波長、励起光パワ等の条件を図1
の条件と同様にした。ここでは、光ファイバ長を1m,
2m,3m,5m,10mと変化させた。光ファイバ長
が短くなるにつれて光増幅利得は減少するものの、入力
信号光の光パワが高い領域まで光増幅利得は一定に保た
れる。
幅利得の依存性の計算例を示す。計算にあたっては、信
号光の波長、励起光の波長、励起光パワ等の条件を図1
の条件と同様にした。ここでは、光ファイバ長を1m,
2m,3m,5m,10mと変化させた。光ファイバ長
が短くなるにつれて光増幅利得は減少するものの、入力
信号光の光パワが高い領域まで光増幅利得は一定に保た
れる。
【0011】このような光ファイバ増幅器の特性を利用
すれば、光ファイバを入力信号光の強度範囲の最小値に
対応する最適長よりも十分短くすることで、入力信号光
の強度範囲のほぼ全域で光増幅利得をほぼ一定に保つこ
とができる。例えば、入力信号光の強度範囲を−40d
Bから−10dBとした場合、その最小値に対応する最
適長は約10mとなっており、これより十分に短い光フ
ァイバとして例えば5mの光ファイバを用いることで、
入力信号光の強度にかかわらず利得を17dBから20
dBの範囲に保ち得ることが期待できる。
すれば、光ファイバを入力信号光の強度範囲の最小値に
対応する最適長よりも十分短くすることで、入力信号光
の強度範囲のほぼ全域で光増幅利得をほぼ一定に保つこ
とができる。例えば、入力信号光の強度範囲を−40d
Bから−10dBとした場合、その最小値に対応する最
適長は約10mとなっており、これより十分に短い光フ
ァイバとして例えば5mの光ファイバを用いることで、
入力信号光の強度にかかわらず利得を17dBから20
dBの範囲に保ち得ることが期待できる。
【0012】(2)具体的実施例の説明 以下、上記の考察に基づいて作製した具体的実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【0013】まず、図3に示す屈折率構造の光ファイバ
を作製する。光増幅用の活性物質であるErを1000
ppm添加し、Alを約1wt%共添加し、さらに屈折
率調節用のGeO2 を添加した石英系ガラスを棒状に成
形してコア用のガラスロッドとする。また、コア用のガ
ラスロッドよりも屈折率が低くなるようFを添加したク
ラッド用のガラスパイプを準備する。その後、これらガ
ラスロッドとガラスパイプとをプリフォームに形成し、
光ファイバに線引きした。この結果、コア径が3μm
で、外径が125μmで、その比屈折率差が1.5%の
シングルモードファイバが得られた。このシングルモー
ドファイバのコアには高濃度のErが添加されているの
で、微弱な入力信号光に対する最適長は約10mとなっ
ている。これに対し実施例では、利得をより一定に保ち
得るように、このシングルモードファイバを長さ1m、
2m及び3mの光ファイバに切り出した。
を作製する。光増幅用の活性物質であるErを1000
ppm添加し、Alを約1wt%共添加し、さらに屈折
率調節用のGeO2 を添加した石英系ガラスを棒状に成
形してコア用のガラスロッドとする。また、コア用のガ
ラスロッドよりも屈折率が低くなるようFを添加したク
ラッド用のガラスパイプを準備する。その後、これらガ
ラスロッドとガラスパイプとをプリフォームに形成し、
光ファイバに線引きした。この結果、コア径が3μm
で、外径が125μmで、その比屈折率差が1.5%の
シングルモードファイバが得られた。このシングルモー
ドファイバのコアには高濃度のErが添加されているの
で、微弱な入力信号光に対する最適長は約10mとなっ
ている。これに対し実施例では、利得をより一定に保ち
得るように、このシングルモードファイバを長さ1m、
2m及び3mの光ファイバに切り出した。
【0014】次に、上記光ファイバを用いて波長1.5
5μm帯の光ファイバ増幅器を構成する。光ファイバ増
幅器は、基本的には公知の構造を有するのでその詳細な
説明は省略するが、順方向励起型の構成となっていて、
波長1.55μm帯の信号光を増幅するErをコアに含
んだ図3の光ファイバと、波長1.48μm帯の励起光
を発生するレーザダイオードと、励起光をレーザダイオ
ードから図3の光ファイバ内に入射させる合波カプラと
を備える。
5μm帯の光ファイバ増幅器を構成する。光ファイバ増
幅器は、基本的には公知の構造を有するのでその詳細な
説明は省略するが、順方向励起型の構成となっていて、
波長1.55μm帯の信号光を増幅するErをコアに含
んだ図3の光ファイバと、波長1.48μm帯の励起光
を発生するレーザダイオードと、励起光をレーザダイオ
ードから図3の光ファイバ内に入射させる合波カプラと
を備える。
【0015】光ファイバ増幅器の動作について簡単に説
明する。信号光源からの波長1.55μm帯の信号光
は、合波カプラをへて図1の光ファイバ内に入射する。
同時に、レーザダイオードからの波長1.48μm帯の
励起光も合波カプラをへて光ファイバ内に入射する。こ
の励起光は、Erを励起して波長1.55μm帯の放射
光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信号光
は光増幅される。
明する。信号光源からの波長1.55μm帯の信号光
は、合波カプラをへて図1の光ファイバ内に入射する。
同時に、レーザダイオードからの波長1.48μm帯の
励起光も合波カプラをへて光ファイバ内に入射する。こ
の励起光は、Erを励起して波長1.55μm帯の放射
光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信号光
は光増幅される。
【0016】図4は、入力信号光の光パワに対する光増
幅利得の依存性の実験値を示す。この場合、波長1.5
43μmの信号光を使用し、波長1.48μmで光パワ
23mWの励起光を使用した。中抜き四角印、丸印及び
中抜き三角印は、それぞれ光ファイバの長さが3m、2
m及び1mの場合に対応する。図2の計算値と同様に、
光ファイバの長さが短くなるにつれ利得は減少するもの
の、入力信号光のレベルの高い領域まで利得がほぼ一定
になっている。例えば、光ファイバ長が1mの場合、利
得の低下は2dB以下となっている。
幅利得の依存性の実験値を示す。この場合、波長1.5
43μmの信号光を使用し、波長1.48μmで光パワ
23mWの励起光を使用した。中抜き四角印、丸印及び
中抜き三角印は、それぞれ光ファイバの長さが3m、2
m及び1mの場合に対応する。図2の計算値と同様に、
光ファイバの長さが短くなるにつれ利得は減少するもの
の、入力信号光のレベルの高い領域まで利得がほぼ一定
になっている。例えば、光ファイバ長が1mの場合、利
得の低下は2dB以下となっている。
【0017】図5は、入力信号光の波長に対する光増幅
利得の依存性の実験値を示す。この場合、波長1.52
μm〜1.58μmで光パワ−40dBmの信号光を使
用し、波長1.48μmで光パワ25mWの励起光を使
用した。中抜き四角印、丸印及び中抜き三角印は、それ
ぞれ光ファイバの長さが3m、2m及び1mの場合に対
応する。光ファイバの長さが短くなるほど利得の波長依
存性が低減されることがわかる。例えば、光ファイバ長
が3mから1mに減少した場合、利得の変動幅は約14
dBから約6dBに減少する。このように光ファイバの
長さを短くすることで、入力信号光のレベルの高い領域
まで利得をほぼ一定に保つことができるのみならず、そ
の副次的効果として利得の波長依存性を低減させうるこ
とがわかった。
利得の依存性の実験値を示す。この場合、波長1.52
μm〜1.58μmで光パワ−40dBmの信号光を使
用し、波長1.48μmで光パワ25mWの励起光を使
用した。中抜き四角印、丸印及び中抜き三角印は、それ
ぞれ光ファイバの長さが3m、2m及び1mの場合に対
応する。光ファイバの長さが短くなるほど利得の波長依
存性が低減されることがわかる。例えば、光ファイバ長
が3mから1mに減少した場合、利得の変動幅は約14
dBから約6dBに減少する。このように光ファイバの
長さを短くすることで、入力信号光のレベルの高い領域
まで利得をほぼ一定に保つことができるのみならず、そ
の副次的効果として利得の波長依存性を低減させうるこ
とがわかった。
【0018】以上実施例に即して説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではない。例えば、活性物
質としてNd等を使用し、1.3μm帯その他の光ファ
イバ増幅器を作製することもできる。また、光ファイバ
の構造もシングルモードファイバに限らずマルチモード
ファイバ等の使用も可能である。
上記実施例に限定されるものではない。例えば、活性物
質としてNd等を使用し、1.3μm帯その他の光ファ
イバ増幅器を作製することもできる。また、光ファイバ
の構造もシングルモードファイバに限らずマルチモード
ファイバ等の使用も可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバ増幅器は、光ファイバの長さを入力信号光の強度
範囲の最小値における光増幅のための所定の最適長より
も十分短くすることで、入力信号光の強度範囲のほぼ全
域に亘って光増幅利得をほぼ一定に保っている。この結
果、入力信号の強度に対する利得の依存性が少なく、波
長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供することがで
きる。
ァイバ増幅器は、光ファイバの長さを入力信号光の強度
範囲の最小値における光増幅のための所定の最適長より
も十分短くすることで、入力信号光の強度範囲のほぼ全
域に亘って光増幅利得をほぼ一定に保っている。この結
果、入力信号の強度に対する利得の依存性が少なく、波
長依存性が少ない光ファイバ増幅器を提供することがで
きる。
【図1】光ファイバの長さを変えて得られる光増幅利得
の計算例を示す図である。
の計算例を示す図である。
【図2】信号光パワに対する光増幅利得の依存性の計算
例を示す図である。
例を示す図である。
【図3】光ファイバの屈折率構造を示す図である。
【図4】信号光パワに対する光増幅利得の依存性の実験
値を示す図である。
値を示す図である。
【図5】入力信号光の波長に対する光増幅利得の依存性
の実験値を示す図である。
の実験値を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 コアに活性物質を添加した光ファイバを
備える光ファイバ増幅器であって、 前記光ファイバは、入力信号光の強度範囲の最小値にお
ける光増幅のための最適長よりも十分短い長さを有する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項2】 前記光ファイバは、入力信号光の強度範
囲の最小値における光増幅のための最適長の1/2の長
さを有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ
増幅器。 - 【請求項3】 前記光ファイバは、入力信号光の強度範
囲の最大値における光増幅のための最適長以下の長さを
有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ増幅
器。 - 【請求項4】 前記活性物質は、波長1.55μm帯の
入力信号光の増幅を可能にするErであることを特徴と
する請求項3記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3223071A JPH0563259A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 光フアイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3223071A JPH0563259A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 光フアイバ増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0563259A true JPH0563259A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16792380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3223071A Pending JPH0563259A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 光フアイバ増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0563259A (ja) |
Cited By (14)
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---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-09-03 JP JP3223071A patent/JPH0563259A/ja active Pending
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