JPH10209540A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

光ファイバ増幅器

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JPH10209540A
JPH10209540A JP9010152A JP1015297A JPH10209540A JP H10209540 A JPH10209540 A JP H10209540A JP 9010152 A JP9010152 A JP 9010152A JP 1015297 A JP1015297 A JP 1015297A JP H10209540 A JPH10209540 A JP H10209540A
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JP
Japan
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optical
fiber amplifier
optical fiber
amplifier according
wavelength multiplexer
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JP9010152A
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English (en)
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Atsushi Toyohara
篤志 豊原
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NEC Corp
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低価格化および低消費電力化を図ること。 【解決手段】 希土類添加ファイバ３の両端に接続する
入力側波長合波器２および出力側波長合波器４それぞれ
に励起レーザ光を供給して希土類添加ファイバ３の一方
から他方へ通過する光信号を直接増幅する光ファイバ増
幅器において、励起レーザ６が出力する励起レーザ光を
受けて分岐し、希土類添加ファイバ３の入力側波長合波
器２および出力側波長合波器４それぞれに供給する光分
岐回路７を備え、この光分岐回路７は、光スイッチなど
であり、前方励起およぼ後方励起それぞれの励起パワー
出力比率を調整している。この結果、励起レーザ６が双
方励起に対して一つで済むうえ、余分な制御回路を省く
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類添加ファイ
バの両端に接続する波長合波器それぞれに励起レーザ光
を供給して一方の波長合波器へ入力し他方の波長合波器
から出力する光信号を直接増幅する光ファイバ増幅器に
関し、特に、低価格化および低消費電力化を図ることが
できる光ファイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、光ファイバ増幅器では、希土類を
コア部分に添加された光ファイバを、波長帯が０．９８
μｍ帯または１．４８μｍ帯の励起レーザ光で励起し、
この状態で１．５５μｍ帯の光信号を入力した場合、
１．５５μｍ帯の増幅された光信号が得られる。
【０００３】励起方法としては、希土類添加光ファイバ
の入力側から光信号と同じ方向に励起光を入力する前方
励起、希土類添加光ファイバの出力に対向させて励起光
を入力する後方励起、または両方向から励起する双方向
励起がある。
【０００４】一般に、前方励起は雑音指数を下げること
ができる一方、後方励起は高出力を得ることが容易であ
るという特徴がある。また、双方向励起はこれら両方の
特徴を併せ持っている。実際の光ファイバ増幅器の設計
においては、これらの仕様を満たすように、前方および
後方の両方で励起してパワーの最適化が図られる。
【０００５】従来、この種の光ファイバ増幅器では、図
２に示されるような双方向励起が使用されており、この
技術が、例えば、特許第２５０４３７１号公報に記載さ
れている。
【０００６】この特許公報に記載された回路では、前方
励起および後方励起のうちの優れた一方に切替えること
ができることを目的として、図２に示されるように、希
土類添加ファイバ３の入力側および出力側で励起してい
る。
【０００７】希土類添加ファイバ３の入力側では、光分
岐器７１が伝送路から入力する光信号を波長合波器２と
入力光強度検出回路８１とに分波し、次いで波長合波器
２が光分岐器７１から入力する光信号を励起レーザ６１
から受ける励起レーザ光により励起して希土類添加ファ
イバ３へ出力する。
【０００８】他方、出力側では、波長合波器４が希土類
添加ファイバ３から受ける光信号を励起レーザ６２から
受ける励起レーザ光により増幅し光分岐器７２を介して
伝送路へ出力し、光分岐器７２が入力した光信号を入力
光強度検出回路８２へ分岐出力する。
【０００９】希土類添加ファイバ３の入力側および出力
側それぞれの励起レーザ６１，６２および入力光強度検
出回路８１，８２は制御回路１０に接続され、制御回路
１０が、入力光強度検出回路８１，８２それぞれの検出
情報に基づいて励起レーザ６１，６２それぞれを最適に
調整制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ファ
イバ増幅器では、コストが高く、かつ消費電力が大きい
という問題点がある。
【００１１】その理由は、双方向励起に対して前方励起
および後方励起それぞれに励起レーザを備えているから
であり、加えて、励起レーザの発光波長または出力パワ
ーの動作を安定にするために必要な温度調整回路も励起
レーザの数に対して使用するためである。
【００１２】本発明の課題は、上記問題点を解決し、低
価格化および低消費電力化を図ることができる光ファイ
バ増幅器を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による光ファイバ
増幅器は、希土類添加ファイバの両端に接続する波長合
波器それぞれに励起レーザ光を供給して一方の波長合波
器へ入力し他方の波長合波器から出力する光信号を直接
増幅する光ファイバ増幅器において、励起レーザ光を出
力する一つの励起レーザと、この励起レーザから入力し
た前記励起レーザ光を分岐して入力側の前記波長合波器
および出力側の前記波長合波器それぞれへ供給する光分
岐回路とを備えている。
【００１４】この構成により、高価な励起レーザおよび
その周辺回路が一つで済む。
【００１５】また、上記光分岐回路は、光スイッチなど
であり、前方励起およぼ後方励起それぞれの励起パワー
出力比率を調整している。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００１７】図１は本発明の実施の一形態を示す機能ブ
ロック図である。図１に示された光ファイバ増幅器で
は、伝送路１から入力する光信号は、入力側波長合波器
２、希土類添加ファイバ３、および出力側波長合波器４
を介して伝送路５へ出力されている。
【００１８】本発明による光ファイバ増幅器は、光信号
を伝送するパスに備えられる構成要素に加え、、励起用
のレーザダイオードを発振し励起レーザ光を光分岐回路
７へ出力する励起レーザ６と、励起レーザ６から受ける
励起レーザ光を入力側波長合波器２および出力側波長合
波器４へ出力する光分岐回路７とを備えている。
【００１９】図２に示される従来の構成と相違する点
は、入力側および出力側それぞれの励起レーザ、光分岐
器、および入力光強度検出回路の代わりに、入力側およ
び出力側に共通に励起レーザ６および光分岐回路７を備
えることである。
【００２０】希土類添加ファイバ３には、添加材料とし
て、例えば、エルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（以
後、ＥＤＦと略称する）、またはプラセジウム（Ｐｒ）
ドープファイバが使用される。
【００２１】励起レーザ６には、例えば、半導体レーザ
または固体レーザが使用される。
【００２２】光分岐回路７は、励起レーザ６から励起レ
ーザ光を受けて二つに分岐し、分岐した励起レーザ光そ
れぞれを所定のレベルに調整したうえ、入力側波長合波
器２および出力側波長合波器４それぞれへ出力するもの
とする。
【００２３】光分岐回路７には、音響光学効果を利用し
た光スイッチ、電気光学効果を利用した導波路型光スイ
ッチ、などがある。
【００２４】音響光学効果を利用した光スイッチは、励
起レーザの波長スペクトラムのほぼ中心で回析効率が最
大になるように変調周波数を合せる。この回析効率は光
スイッチに入力する変調電力Ｐにより調整できる。
【００２５】ここで、光スイッチに入力する光パワーを
入力光Ｐin、回析された光のパワーを１次光Ｐ1 、回析
されずに透過する光のパワーを０次光Ｐ0 、また光スイ
ッチが挿入損失Ｌs を有するとした場合（上記記号の数
値は全て真数）、変調電力Ｐの関数である０次光Ｐ0
（Ｐ）と１次光Ｐ1 （Ｐ）との和は、入力光Ｐinと挿入
損失Ｌs との積にほぼ等しいという関係がある。この関
係により、入力光Ｐinと挿入損失Ｌs との積は一定であ
るので、例えば、１次光Ｐ1 を増加させた場合には０次
光Ｐ0 は減少する。
【００２６】従って、光ファイバ増幅器から出力する増
幅された光信号のパワーは、ＥＤＦの変換効率、並びに
入力側および出力側それぞれの波長合波器の挿入損失か
ら求められるので、入力光Ｐinはその範囲内で設定さ
れ、０次光Ｐ0 と１次光Ｐ1 とが分配される。
【００２７】また、音響光学効果を利用した光フィルタ
は、励起レーザの波長スペクトラムの中心波長から意図
的に短波長側または長波長側にずらした波長に対し回析
効率が最大になるように変調周波数を合せる。この結
果、１次光Ｐ1 からは、所望の波長を主とした出力パワ
ーが得られる。従って、０次光Ｐ0 と１次光Ｐ1 とで波
長を変えることが可能となる。更に、この光フィルタで
も、上述した光スイッチと同様、変調電力により０次光
Ｐ0 と１次光Ｐ1 とを調整することができる。
【００２８】一方、導波路型光スイッチは、例えば強誘
電体材料のニオブ酸リチウム、ニオブ酸タンタレートな
どにチタンを熱拡散した光導波路上に、二酸化シリコン
などのバッファ層を介し、チタン、クロム、金などから
なる電極を配置して形成される。導波路構成について
は、方向性結合型が一般的である。また、電極に印加す
る電圧を調整することにより、出力される光パワーが調
整できる。
【００２９】また、導波路型光スイッチに印加する電圧
Ｖ、導波路型光スイッチに入力する光パワーＰin、方向
性結合部分により分岐される一方の光パワーＰ0 、他方
の光パワーＰ1 、更に光スイッチの挿入損失Ｌs とした
場合、光パワーＰ0 （Ｖ）と光パワーＰ1 （Ｖ）との和
は、光パワーＰinと挿入損失Ｌs との積にほぼ等しいと
いう関係にある。
【００３０】上述した音響光学効果を利用した光スイッ
チでは低挿入損失が実現できると共に偏光依存性が小さ
いというメリットがある。一方、導波路型光スイッチで
は電圧制御のため制御回路が簡単になるというメリット
がある。
【００３１】また、予め最適な光パワーＰ0 と光パワー
Ｐ1 とが求められている場合、光分岐回路としてファイ
バ融着型の光分岐カプラ、または誘電体膜若しくはハー
フミラーなどを使用したレンズ系光分岐カプラを使用す
ることもできる。
【００３２】その他の構成要素は従来の構成要素と同一
の機能を有しているものとする。
【００３３】
【実施例】次に、上記実施の形態において構成要素を特
定した場合について、図１を参照して説明する。
【００３４】一端を入力側波長合波器２、他端を出力側
波長合波器４により接続される希土類添加ファイバ３
は、エルビウムをコア部分に添加したＥＤＦとし、励起
レーザ６は半導体を使用した１．４８μｍ帯の波長帯を
有する励起レーザ光を出力し光分岐回路７の入力ポート
に接続した。光分岐回路７は、モリブデン酸鉛を変調触
媒とする音響光学効果を利用した光スイッチを使用し
た。
【００３５】この構成により、１．５５０ｎｍの信号の
入力“−１０ｄＢｍ”において出力“＋１０ｄＢｍ”お
よび雑音指数“７ｄＢ”を得る場合、ＥＤＦの変換効率
５０％および光スイッチの挿入損失４ｄＢにおいて励起
レーザ出力は約５０ｍＷを必要とする。
【００３６】この条件で、光スイッチの分岐比を連続的
に可変して、前方励起２０ｍＷおよび後方励起３０ｍＷ
で目標値を実現することが確認できた。
【００３７】この実施例により、コストは従来比３０％
の低下となり、かつ消費電力も約５０％に削減できた。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力側および出力側に共通に励起レーザおよび光分岐回路
を備え、光分岐回路は、光スイッチなどであり、前方励
起およぼ後方励起それぞれの励起パワー出力比率を調整
する光ファイバ増幅器が得られる。
【００３９】この構成によって、双方向励起を一つの励
起レーザで実現することができるため、低コスト化およ
び低消費電力化を可能とする効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図で
ある。
【図２】従来の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１，５ 伝送路 ２ 入力側波長合波器 ３ 希土類添加ファイバ ４ 出力側波長合波器 ６ 励起レーザ ７ 光分岐回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 希土類添加ファイバの両端に接続する波
    長合波器それぞれに励起レーザ光を供給して一方の波長
    合波器へ入力し他方の波長合波器から出力する光信号を
    直接増幅する光ファイバ増幅器において、励起レーザ光
    を出力する一つの励起レーザと、この励起レーザから入
    力した前記励起レーザ光を分岐して入力側の前記波長合
    波器および出力側の前記波長合波器それぞれへ供給する
    光分岐回路とを備えることを特徴とする光ファイバ増幅
    器。
  2. 【請求項２】 請求項１において、光分岐回路が、音響
    光学効果を利用した光スイッチにより構成されることを
    特徴とする光ファイバ増幅器。
  3. 【請求項３】 請求項１において、光分岐回路が、電気
    光学効果を利用した導波路型光スイッチにより構成され
    ることを特徴とする光ファイバ増幅器。
  4. 【請求項４】 請求項１において、光分岐回路が、ファ
    イバ融着型の光スイッチにより構成されることを特徴と
    する光ファイバ増幅器。
  5. 【請求項５】 請求項１において、光分岐回路が、誘電
    体膜を使用した光分岐カプラにより構成されることを特
    徴とする光ファイバ増幅器。
  6. 【請求項６】 請求項１において、光分岐回路が、金属
    膜を使用した光分岐カプラにより構成されることを特徴
    とする光ファイバ増幅器。
  7. 【請求項７】 請求項１において、希土類添加ファイバ
    に添加される材料がエルビウム（Ｅｒ）であることを特
    徴とする光ファイバ増幅器。
  8. 【請求項８】 請求項１において、希土類添加ファイバ
    に添加される材料がプラセジウム（Ｐｒ）であることを
    特徴とする光ファイバ増幅器。
  9. 【請求項９】 請求項１において、励起レーザ光を送出
    する励起レーザが半導体レーザであることを特徴とする
    光ファイバ増幅器。
  10. 【請求項１０】 請求項１において、励起レーザ光を送
    出する励起レーザが固体レーザであることを特徴とする
    光ファイバ増幅器。
JP9010152A 1997-01-23 1997-01-23 光ファイバ増幅器 Pending JPH10209540A (ja)

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