JPH10242556A - 波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器 - Google Patents
波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器Info
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- JPH10242556A JPH10242556A JP3930397A JP3930397A JPH10242556A JP H10242556 A JPH10242556 A JP H10242556A JP 3930397 A JP3930397 A JP 3930397A JP 3930397 A JP3930397 A JP 3930397A JP H10242556 A JPH10242556 A JP H10242556A
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- refractive index
- optical fiber
- wavelength
- core
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Abstract
(57)【要約】
【課題】波長多重数が8波、16波、32波、64波・
・・のように増えても非線形現象の誘発のおそれがな
く、その現象による波形歪みの発生を抑え、1.53μ
mから1.56μmの波長帯域にわたって平坦な利得特
性を有し、ホールバーニングに依存した偏光依存性によ
る利得の偏差を小さくする、等の効果を有した波長多重
伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。 【解決手段】波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器
を実現するEr添加光ファイバにおいて、波長1.55
μmにおける有効断面積から求めた有効コアの径を9μ
m以上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから
1.56μmの範囲外の波長にする。
・・のように増えても非線形現象の誘発のおそれがな
く、その現象による波形歪みの発生を抑え、1.53μ
mから1.56μmの波長帯域にわたって平坦な利得特
性を有し、ホールバーニングに依存した偏光依存性によ
る利得の偏差を小さくする、等の効果を有した波長多重
伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。 【解決手段】波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器
を実現するEr添加光ファイバにおいて、波長1.55
μmにおける有効断面積から求めた有効コアの径を9μ
m以上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから
1.56μmの範囲外の波長にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は波長多重伝送用光フ
ァイバ増幅器に関し、特に、波長多重数が増えても非線
形現象が誘発されず、それによって波形歪みを抑制し、
所定の広波長帯域にわたって平坦な利得特性を実現する
波長多重伝送用光ファイバ増幅器に関する。
ァイバ増幅器に関し、特に、波長多重数が増えても非線
形現象が誘発されず、それによって波形歪みを抑制し、
所定の広波長帯域にわたって平坦な利得特性を実現する
波長多重伝送用光ファイバ増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバのコア内にEr,P
r,Ndの希土類元素を添加した光ファイバ増幅器が実
用レベルに達するようになってきた。特に、Erを添加
した光ファイバ増幅器は、1.55μm帯において、高
利得、高飽和出力を有することから、種々のシステムへ
の適用が考えられている。その中でも、1.53μmか
ら1.56μmの波長帯域において、数波から数十波の
信号光を用いた波長多重伝送による高速、大容量、長距
離伝送システムや光CATVシステムへの適用が注目さ
れている。
r,Ndの希土類元素を添加した光ファイバ増幅器が実
用レベルに達するようになってきた。特に、Erを添加
した光ファイバ増幅器は、1.55μm帯において、高
利得、高飽和出力を有することから、種々のシステムへ
の適用が考えられている。その中でも、1.53μmか
ら1.56μmの波長帯域において、数波から数十波の
信号光を用いた波長多重伝送による高速、大容量、長距
離伝送システムや光CATVシステムへの適用が注目さ
れている。
【0003】図8は従来の波長多重伝送用Er添加光フ
ァイバ増幅器を示す。この波長多重伝送用Er添加光フ
ァイバ増幅器は、所定の長さのEr添加光ファイバ1の
両端にWDMカプラ4a,4bを配置して励起光源3
a,3bを結合させ、WDMカプラ4aの入力側に光ア
イソレータ2aを配置するとともにWDMカプラ4bの
出力側に光アイソレータ2bを配置して構成されてい
る。
ァイバ増幅器を示す。この波長多重伝送用Er添加光フ
ァイバ増幅器は、所定の長さのEr添加光ファイバ1の
両端にWDMカプラ4a,4bを配置して励起光源3
a,3bを結合させ、WDMカプラ4aの入力側に光ア
イソレータ2aを配置するとともにWDMカプラ4bの
出力側に光アイソレータ2bを配置して構成されてい
る。
【0004】この波長多重伝送用Er添加光ファイバ増
幅器において、波長多重された信号光5aは光ファイバ
14aから入力側に設けられた光アイソレータ2aを通
ってWDMカプラ4aに入り、ここで励起光源3aから
の励起光6aと合流され、その後に接続されたEr添加
光ファイバ1内に信号光5b,励起光6bとして入射さ
れる。励起光6bの大部分はEr添加光ファイバ1内で
吸収されて反転分布状態を形成して信号光5bを増幅
し、信号光5cとして出力側に伝送される。一方、励起
光源3bからの励起光6cがWDMカプラ4bを通して
信号光5cの伝搬方向と反対方向に励起光6dとして伝
搬し、Er添加光ファイバ1内で大部分が吸収され、信
号光5bを増幅して信号光5cとする。増幅された信号
光5cはWDMカプラ4b、光アイソレータ2bを通っ
て信号光5dとして光ファイバ14bから出力される。
幅器において、波長多重された信号光5aは光ファイバ
14aから入力側に設けられた光アイソレータ2aを通
ってWDMカプラ4aに入り、ここで励起光源3aから
の励起光6aと合流され、その後に接続されたEr添加
光ファイバ1内に信号光5b,励起光6bとして入射さ
れる。励起光6bの大部分はEr添加光ファイバ1内で
吸収されて反転分布状態を形成して信号光5bを増幅
し、信号光5cとして出力側に伝送される。一方、励起
光源3bからの励起光6cがWDMカプラ4bを通して
信号光5cの伝搬方向と反対方向に励起光6dとして伝
搬し、Er添加光ファイバ1内で大部分が吸収され、信
号光5bを増幅して信号光5cとする。増幅された信号
光5cはWDMカプラ4b、光アイソレータ2bを通っ
て信号光5dとして光ファイバ14bから出力される。
【0005】図9および図10は図8に用いられるEr
添加光ファイバ1を示す。図9(a)のEr添加光ファ
イバ1は、ErとAlの共添加されたコア7と、その外
周に設けられたクラッド8からなるステップ型屈折率分
布の光ファイバであり、コア7の直径Dは、高利得、高
効率、高飽和出力特性を実現するために、3〜4μmで
ある。図9(b)は、コア7の屈折率nw とクラッド8
の屈折率n c との比屈折率差Δnを示す。このΔnは
1.5%から2.2%の範囲のものが用いられている。
添加光ファイバ1を示す。図9(a)のEr添加光ファ
イバ1は、ErとAlの共添加されたコア7と、その外
周に設けられたクラッド8からなるステップ型屈折率分
布の光ファイバであり、コア7の直径Dは、高利得、高
効率、高飽和出力特性を実現するために、3〜4μmで
ある。図9(b)は、コア7の屈折率nw とクラッド8
の屈折率n c との比屈折率差Δnを示す。このΔnは
1.5%から2.2%の範囲のものが用いられている。
【0006】図1(a)のEr添加光ファイバ1はEr
とAlの共添加されたコア(直径D)7と、その外周に
設けられた中間層9と、その外周に設けられたクラッド
8を有し、中間層9の幅Gは0.数μmから10μmの
範囲から選ばれる。図10(b)はコア7の屈折率
nw 、中間層9の屈折率ni ,およびクラッド8の屈折
率nc の比屈折率差Δn1,Δn2,およびΔn3を示
し、Δn1は1.5%程度が選ばれ、Δn2は0.7%
程度が選ばれ、Δn3は2.0%から2.4%の範囲か
ら選ばれる。
とAlの共添加されたコア(直径D)7と、その外周に
設けられた中間層9と、その外周に設けられたクラッド
8を有し、中間層9の幅Gは0.数μmから10μmの
範囲から選ばれる。図10(b)はコア7の屈折率
nw 、中間層9の屈折率ni ,およびクラッド8の屈折
率nc の比屈折率差Δn1,Δn2,およびΔn3を示
し、Δn1は1.5%程度が選ばれ、Δn2は0.7%
程度が選ばれ、Δn3は2.0%から2.4%の範囲か
ら選ばれる。
【0007】図9および図10のEr添加光ファイバ1
の有効コア径は5μmから8μm程度の値である。有効
コア径は有効コア断面積から求められるものであり、有
効コア断面積は次式から求められる。
の有効コア径は5μmから8μm程度の値である。有効
コア径は有効コア断面積から求められるものであり、有
効コア断面積は次式から求められる。
【0008】
【数1】
【0009】ここで、Aは有効コア断面積、kは比例係
数(〜0.96)、MFDはモードフィールド径を表
す。
数(〜0.96)、MFDはモードフィールド径を表
す。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の波長多
重伝送用Er添加光ファイバ増幅器は以下の問題点を有
している。 (1)波長多重数が8波、16波、32波・・・のよう
に増えてくると、Er−Al共添加コア7内を伝搬する
光エネルギー密度が非常に高くなってくるが、有効コア
径が5μm前後と小さいので、非線形現象の誘発によっ
て波形歪みをまねく。 (2)有効コア径を9μm以上の大きな値にすると、利
得低下、飽和出力の低下、利得の波長特性の平坦性の劣
化、等をまねく。 (3)波長多重数が増えてくると、コア7内を伝搬する
信号光パワが増大してくるため、ホールバーニングに依
存した偏光依存性による利得の偏差が大きくなる。この
ため、光ファイバ増幅器をカスケードに10段、20段
と接続したシステムでは、この利得偏差が数dBから1
0dB近くにも大きくなってきてシステム的に問題とな
ってくる。 (4)1.53μmから1.56μmの波長帯域を用い
て波長多重伝送を行う場合には、この波長帯域での波長
分散特性をできる限り平坦にするか、あるいは負の大き
な分散値を有するようにすることが望ましいが、それを
実現させることができない。
重伝送用Er添加光ファイバ増幅器は以下の問題点を有
している。 (1)波長多重数が8波、16波、32波・・・のよう
に増えてくると、Er−Al共添加コア7内を伝搬する
光エネルギー密度が非常に高くなってくるが、有効コア
径が5μm前後と小さいので、非線形現象の誘発によっ
て波形歪みをまねく。 (2)有効コア径を9μm以上の大きな値にすると、利
得低下、飽和出力の低下、利得の波長特性の平坦性の劣
化、等をまねく。 (3)波長多重数が増えてくると、コア7内を伝搬する
信号光パワが増大してくるため、ホールバーニングに依
存した偏光依存性による利得の偏差が大きくなる。この
ため、光ファイバ増幅器をカスケードに10段、20段
と接続したシステムでは、この利得偏差が数dBから1
0dB近くにも大きくなってきてシステム的に問題とな
ってくる。 (4)1.53μmから1.56μmの波長帯域を用い
て波長多重伝送を行う場合には、この波長帯域での波長
分散特性をできる限り平坦にするか、あるいは負の大き
な分散値を有するようにすることが望ましいが、それを
実現させることができない。
【0011】一方、発明者は、ErとAlを共添加した
7個のコアを有する光ファイバを使用して、1.55μ
mの波長において、10μm程度のモードフィールド径
(MFD)を実現し、これによりシングルモード光ファ
イバとの結合効率を改善したEr添加マルチコアファイ
バ増幅器を提案した。しかし、このEr添加光マルチコ
アファイバ増幅器によっても、波長多重数が増加したと
き、前述した非線形現象の誘発に基づく波形歪みの発
生、等の問題点を解消することができない。
7個のコアを有する光ファイバを使用して、1.55μ
mの波長において、10μm程度のモードフィールド径
(MFD)を実現し、これによりシングルモード光ファ
イバとの結合効率を改善したEr添加マルチコアファイ
バ増幅器を提案した。しかし、このEr添加光マルチコ
アファイバ増幅器によっても、波長多重数が増加したと
き、前述した非線形現象の誘発に基づく波形歪みの発
生、等の問題点を解消することができない。
【0012】従って、本発明の目的は、波長多重数が増
加しても非線形現象の誘発のおそれがなく、それによっ
て波形歪みの発生を抑制することができる波長多重伝送
用Er添加光ファイバ増幅器を提供することにある。本
発明の他の目的は、1.53μmから1.56μmの波
長帯域で平坦な利得特性を有する波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供することにある。
加しても非線形現象の誘発のおそれがなく、それによっ
て波形歪みの発生を抑制することができる波長多重伝送
用Er添加光ファイバ増幅器を提供することにある。本
発明の他の目的は、1.53μmから1.56μmの波
長帯域で平坦な利得特性を有する波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供することにある。
【0013】本発明の他の目的は、利得特性、飽和出力
特性、等の特性を容易に制御することができる波長多重
伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、波長多重数が増加してもホー
ルバーニングに依存した偏向依存性による利得の偏差を
小さく抑え、それによって、増幅器段が10段、20段
と増加してもこの利得の偏差を小さく抑えて光信号/雑
音の比を低下させないようにした波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供することにある。
特性、等の特性を容易に制御することができる波長多重
伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、波長多重数が増加してもホー
ルバーニングに依存した偏向依存性による利得の偏差を
小さく抑え、それによって、増幅器段が10段、20段
と増加してもこの利得の偏差を小さく抑えて光信号/雑
音の比を低下させないようにした波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供することにある。
【0014】本発明の他の目的は、光ファイバ間の接続
を容易にし、接続損失を小さくする波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を提供することにある。本発明の
他の目的は、大容量の情報を高速で長距離伝送すること
ができる波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提
供することにある。
を容易にし、接続損失を小さくする波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を提供することにある。本発明の
他の目的は、大容量の情報を高速で長距離伝送すること
ができる波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提
供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、以下の波長多重伝送用Er添加光ファイバ
増幅器を提供する。本発明の第1の特徴によると、Er
とAlを共添加したコアの外側にクラッドを設けたEr
添加光ファイバに波長多重された複数波の信号光と、前
記信号光の波長と異なった波長の励起光を伝搬させて前
記信号光を増幅する波長多重伝送用Er添加光ファイバ
増幅器において、前記Er添加光ファイバは、波長1.
55μmにおける有効断面積から求めた有効コア径が9
μm以上で、ゼロ分散波長が1.53μmから1.56
μmの波長帯域以外の波長になるように構成された波長
多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
成するため、以下の波長多重伝送用Er添加光ファイバ
増幅器を提供する。本発明の第1の特徴によると、Er
とAlを共添加したコアの外側にクラッドを設けたEr
添加光ファイバに波長多重された複数波の信号光と、前
記信号光の波長と異なった波長の励起光を伝搬させて前
記信号光を増幅する波長多重伝送用Er添加光ファイバ
増幅器において、前記Er添加光ファイバは、波長1.
55μmにおける有効断面積から求めた有効コア径が9
μm以上で、ゼロ分散波長が1.53μmから1.56
μmの波長帯域以外の波長になるように構成された波長
多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
【0016】本発明の第2の特徴によると、前記コア
は、前記クラッドの屈折率nc より大なる屈折率を有し
た少なくとも3個のコアによって構成された波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第
3の特徴によると、前記少なくとも3個のコアは、前記
クラッドの屈折率nc より小なる屈折率ni を有した中
間層によってそれぞれ被覆されている構成の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
は、前記クラッドの屈折率nc より大なる屈折率を有し
た少なくとも3個のコアによって構成された波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第
3の特徴によると、前記少なくとも3個のコアは、前記
クラッドの屈折率nc より小なる屈折率ni を有した中
間層によってそれぞれ被覆されている構成の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
【0017】本発明の第4の特徴によると、前記少なく
とも3個のコア、前記中間層、および前記クラッドは、
前記コアの屈折率と前記クラッドの屈折率nc の比屈折
率差、および前記コアの屈折率と前記中間層の屈折率n
i の比屈折率差が、それぞれ1%から2.5%の範囲に
あるように構成された波長多重伝送用Er添加光ファイ
バ増幅器を提供する。
とも3個のコア、前記中間層、および前記クラッドは、
前記コアの屈折率と前記クラッドの屈折率nc の比屈折
率差、および前記コアの屈折率と前記中間層の屈折率n
i の比屈折率差が、それぞれ1%から2.5%の範囲に
あるように構成された波長多重伝送用Er添加光ファイ
バ増幅器を提供する。
【0018】本発明の第5の特徴によると、前記コア
は、所定の直径を有し、前記クラッドの屈折率nc より
大なる屈折率nw を有した中心コアと、前記屈折率nw
より小なる屈折率ni を有した所定の幅の中間層を介し
て前記中心コアの外側に設けられ、前記クラッドの屈折
率nc より大なる屈折率nr を有した外側コアによって
構成された波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を
提供する。
は、所定の直径を有し、前記クラッドの屈折率nc より
大なる屈折率nw を有した中心コアと、前記屈折率nw
より小なる屈折率ni を有した所定の幅の中間層を介し
て前記中心コアの外側に設けられ、前記クラッドの屈折
率nc より大なる屈折率nr を有した外側コアによって
構成された波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を
提供する。
【0019】本発明の第6の特徴によると、前記外側コ
アは、前記クラッドとの間に設けられ、前記屈折率ni
の他の中間層によって被覆されている構成の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第
7の特徴によると、前記中心コア、前記中間層、前記外
側コア、前記他の中間層、および前記クラッドは、前記
屈折率nw と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率
nr と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率nw と
前記屈折率ni の比屈折率差、および前記屈折率nr と
前記屈折率ni の比屈折率差が、それぞれ、1%から
2.5%の範囲にあるように構成された波長多重伝送用
Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
アは、前記クラッドとの間に設けられ、前記屈折率ni
の他の中間層によって被覆されている構成の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第
7の特徴によると、前記中心コア、前記中間層、前記外
側コア、前記他の中間層、および前記クラッドは、前記
屈折率nw と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率
nr と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率nw と
前記屈折率ni の比屈折率差、および前記屈折率nr と
前記屈折率ni の比屈折率差が、それぞれ、1%から
2.5%の範囲にあるように構成された波長多重伝送用
Er添加光ファイバ増幅器を提供する。
【0020】本発明の第8の特徴によると、前記コア
は、前記クラッドの屈折率nc より大なる屈折率nw を
有した中心に位置する第1のコアと、前記第1のコアの
外側に位置し、前記屈折率nw より大なる屈折率nr を
有した第2のコアより構成された波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第9の特徴に
よると、ErとAlを共添加したコアの外側にクラッド
を設けたEr添加光ファイバに入力用光ファイバからア
イソレータ等の第1の光部品を介して波長多重された複
数波の信号光を入射し、かつ、前記Er添加光ファイバ
にWDMカプラ等の第2の光部品を介して前記信号光の
波長と異なった波長の励起光を入射して前記信号光を増
幅し、増幅された前記信号光を前記Er添加光ファイバ
から出力用光ファイバを介して伝送ラインに出力する波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器において、前記
Er添加光ファイバは、波長1.55μmにおける有効
コア断面積から求めた有効コア径が9μm以上であり、
ゼロ分散波長が1.53μmから1.56μmの波長帯
域以外の波長になるように構成され、前記入力用光ファ
イバ、および前記出力用光ファイバは、有効断面積から
求めた有効コア径が9μm以上であるように構成された
ことを特徴とする波長多重伝送用Er添加光ファイバ増
幅器を提供する。
は、前記クラッドの屈折率nc より大なる屈折率nw を
有した中心に位置する第1のコアと、前記第1のコアの
外側に位置し、前記屈折率nw より大なる屈折率nr を
有した第2のコアより構成された波長多重伝送用Er添
加光ファイバ増幅器を提供する。本発明の第9の特徴に
よると、ErとAlを共添加したコアの外側にクラッド
を設けたEr添加光ファイバに入力用光ファイバからア
イソレータ等の第1の光部品を介して波長多重された複
数波の信号光を入射し、かつ、前記Er添加光ファイバ
にWDMカプラ等の第2の光部品を介して前記信号光の
波長と異なった波長の励起光を入射して前記信号光を増
幅し、増幅された前記信号光を前記Er添加光ファイバ
から出力用光ファイバを介して伝送ラインに出力する波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器において、前記
Er添加光ファイバは、波長1.55μmにおける有効
コア断面積から求めた有効コア径が9μm以上であり、
ゼロ分散波長が1.53μmから1.56μmの波長帯
域以外の波長になるように構成され、前記入力用光ファ
イバ、および前記出力用光ファイバは、有効断面積から
求めた有効コア径が9μm以上であるように構成された
ことを特徴とする波長多重伝送用Er添加光ファイバ増
幅器を提供する。
【0021】本発明の第10の特徴によると、前記第1
および第2の光部品には、分散補償機能をもった光部品
が含まれている波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅
器を提供する。ここで、分散補償機能をもった光部品と
しては、たとえば、分散補償ファイバ、光サーキュレー
タ付きファイバグレーディングなどである。本発明の波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器によれば、波長
1.55μmにおける有効コア径を9μm以上にし、か
つ、ゼロ分散波長1.53μmから1.56μmの波長
帯域外の波長にしたので、波長多重数を8波、16波、
32波・・・のように増加しても、非線形現象が発生し
にくく、波形歪みをまねかない。しかも、有効コア径を
9μm以上にしても波長1.53μmから1.56μm
の波長帯域にわたって平坦な利得特性を実現することが
できる。また、波長多重数が増加しても、信号光のパワ
が各コア内を分配されて伝搬していくため、ホールバー
ニングに依存した偏光依存性による利得の偏差が極めて
小さい。その結果、10段、20段の光ファイバ増幅器
をカスケードに接続しても、この利得の偏差を小さく抑
えることができ、光信号/雑音の劣化が小さいシステム
を構築することが出来る。さらに、光ファイバ増幅器に
用いるファイバ型部品(光アイソレータ、WDMフィル
タ、等)及び入出力用光ファイバの有効コア径を9μm
以上にしているので、これらのファイバ間の接続損失を
小さくすることができ、また接続も容易となる。また、
非線形現象を抑圧することができること、等の効果を期
待することができる。
および第2の光部品には、分散補償機能をもった光部品
が含まれている波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅
器を提供する。ここで、分散補償機能をもった光部品と
しては、たとえば、分散補償ファイバ、光サーキュレー
タ付きファイバグレーディングなどである。本発明の波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器によれば、波長
1.55μmにおける有効コア径を9μm以上にし、か
つ、ゼロ分散波長1.53μmから1.56μmの波長
帯域外の波長にしたので、波長多重数を8波、16波、
32波・・・のように増加しても、非線形現象が発生し
にくく、波形歪みをまねかない。しかも、有効コア径を
9μm以上にしても波長1.53μmから1.56μm
の波長帯域にわたって平坦な利得特性を実現することが
できる。また、波長多重数が増加しても、信号光のパワ
が各コア内を分配されて伝搬していくため、ホールバー
ニングに依存した偏光依存性による利得の偏差が極めて
小さい。その結果、10段、20段の光ファイバ増幅器
をカスケードに接続しても、この利得の偏差を小さく抑
えることができ、光信号/雑音の劣化が小さいシステム
を構築することが出来る。さらに、光ファイバ増幅器に
用いるファイバ型部品(光アイソレータ、WDMフィル
タ、等)及び入出力用光ファイバの有効コア径を9μm
以上にしているので、これらのファイバ間の接続損失を
小さくすることができ、また接続も容易となる。また、
非線形現象を抑圧することができること、等の効果を期
待することができる。
【0022】以上のように、本発明の波長多重伝送用E
r添加光ファイバ増幅器は、波長1.55μmにおける
有効コア断面積から求めた有効コア径が9μm以上で、
かつ、ゼロ分散波長が1.53μmよりも短い波長か、
1.56μmよりも長い波長になるように光ファイバ構
造を特定することにより、自己位相変調効果、相互位相
変調効果による信号スペクトルの拡がり、分散による波
形劣化を抑圧することができ、かつ、四光波混合による
干渉雑音も抑圧することができる。従って、波長1.5
3μmから1.56μmの波長帯域で信号光を8波、1
6波、32波・・・のように多重伝送してもそれぞれの
信号光をほぼ一様な増幅度で増幅し、かつ、それぞれの
信号光への雑音の付加量も低くしてほぼ一様な値に抑え
ることができる。
r添加光ファイバ増幅器は、波長1.55μmにおける
有効コア断面積から求めた有効コア径が9μm以上で、
かつ、ゼロ分散波長が1.53μmよりも短い波長か、
1.56μmよりも長い波長になるように光ファイバ構
造を特定することにより、自己位相変調効果、相互位相
変調効果による信号スペクトルの拡がり、分散による波
形劣化を抑圧することができ、かつ、四光波混合による
干渉雑音も抑圧することができる。従って、波長1.5
3μmから1.56μmの波長帯域で信号光を8波、1
6波、32波・・・のように多重伝送してもそれぞれの
信号光をほぼ一様な増幅度で増幅し、かつ、それぞれの
信号光への雑音の付加量も低くしてほぼ一様な値に抑え
ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光フ
ァイバの構成を示す。このEr添加光ファイバは、クラ
ッド8内にErとAlの共添加された7個のコア(屈折
率nW )10が形成され、各コア10の外周に中間層
(屈折率ni )9が設けられている。各コア10の直径
はDであり、各コア10の間隔はSである。図1(a)
の構成において、図1(b)は第1の実施の形態の屈折
率の分布を示し、クラッド(屈折率nc )8にはSiO
2が用いられ、中間層9にもSiO2 が用いられ、各コ
ア10にはErとAlの共添加されたSiO2 −GeO
2 系ガラスが用いられる。各コア10とクラッド8(あ
るいは中間層9)との比屈折率差はΔnで表されてい
る。この構成において、Δn、D及びSの値を適切に設
定することにより、1.55μmにおける有効コア径を
9μm以上とし、ゼロ分散波長を1.53μm〜1.5
6μm以外の波長にしている。その具体例として、例え
ば、D=1.88μm、S=1.24μm、Δn=1.
5%に設定すると、有効コア径は9.88μm、ゼロ分
散波長は1415nmである。また、D=2.35μ
m、S=1.55μm、Δn=1.5%に設定すると、
有効コア径は9.27μm、ゼロ分散波長は1455n
mである。ただし、いずれの場合もクラッド8の外径は
125μmである。図1(a)の構成において、図1
(c)は第2の実施の形態の屈折率分布を示し、クラッ
ド(屈折率nc )8にはフッ素がクラッド内側に向かっ
て添加されたSiO2 ガラスを用い、中間層9にはフッ
素を添加したSiO2 を用い、各コア10にはErとA
lの共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラスを用い
る。ここでクラッド8内の屈折率が外側から内側に向か
って低くなるような分布をもつのは、F素を添加した中
間層9で覆われた、ErとAlの共添加されたコア10
をそれぞれF素を添加したSiO2 管内に挿入し、上記
F素を添加したSiO2 管の外側から酸水素バーナによ
り加熱して上記管内を中実のロッドにする工程で上記管
外側近傍のF素が蒸発して外にでていってしまうからで
ある。このように、クラッド8内に屈折率分布をもたせ
ると、有効コア径を大きく保った状態で、かつ、曲げ損
失を小さくすることができるという特徴がある。各コア
10とクラッド8との比屈折率差はΔn1であり、最外
側のクラッド8と中間層9との比屈折率差はΔn2であ
り、各コア10と中間層9との比屈折率差はΔn3であ
る。この構成において、Δn1〜Δn3,DおよびSの
値を適切に設定することにより、1.55μmにおける
有効コア径を9μm以上にし、ゼロ分散波長を1.53
μm〜1.56μm以外の波長にしている。その具体例
として、例えば、D=1.3μm、S=1.38μmと
すると、有効コア径は9.6μm、ゼロ分散波長は14
95nmである。また、D=1.2μm、S=1.25
μmとすると、有効コア径は10.2μm、ゼロ分散波
長は1470nmである。これらの結果は、本発明者が
種々の実験結果から初めて見いだしたものである。ただ
し、いずれの場合もクラッド8の外径は125μmであ
る。これらのEr添加光ファイバを図8の光ファイバ増
幅器に用いた場合、信号光と励起光は各コア10内にほ
ぼ均等に分配されて伝搬し、出力側に高利得で、かつ広
い波長域(1530〜1560nm)にわたってほぼ平
坦な利得が得られる。また、有効コア径が9μm以上で
あるので、Er添加光ファイバ内に8チャンネル以上の
波長の異なった信号光を波長多重伝送しても非線形現象
による波形歪みの発生を抑圧することができる。さら
に、ゼロ分散波長も波長1.53μm〜1.56μm以
外の波長に設定されているので、四光波混合による干渉
雑音の付加も抑圧することができる。一般的に、8チャ
ンネルのように、多チャンネルの波長多重された信号光
が伝送されると信号光が増大し、ホールバーニングによ
る偏光依存性が生じ、増幅された利得が変動するが、本
発明の実施の形態では、各コア10内に信号光が分配さ
れて伝送されるために、ホールバーニングによる偏光依
存性が大幅に減少し、非常に安定した利得を得ることが
できる。
送用Er添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光フ
ァイバの構成を示す。このEr添加光ファイバは、クラ
ッド8内にErとAlの共添加された7個のコア(屈折
率nW )10が形成され、各コア10の外周に中間層
(屈折率ni )9が設けられている。各コア10の直径
はDであり、各コア10の間隔はSである。図1(a)
の構成において、図1(b)は第1の実施の形態の屈折
率の分布を示し、クラッド(屈折率nc )8にはSiO
2が用いられ、中間層9にもSiO2 が用いられ、各コ
ア10にはErとAlの共添加されたSiO2 −GeO
2 系ガラスが用いられる。各コア10とクラッド8(あ
るいは中間層9)との比屈折率差はΔnで表されてい
る。この構成において、Δn、D及びSの値を適切に設
定することにより、1.55μmにおける有効コア径を
9μm以上とし、ゼロ分散波長を1.53μm〜1.5
6μm以外の波長にしている。その具体例として、例え
ば、D=1.88μm、S=1.24μm、Δn=1.
5%に設定すると、有効コア径は9.88μm、ゼロ分
散波長は1415nmである。また、D=2.35μ
m、S=1.55μm、Δn=1.5%に設定すると、
有効コア径は9.27μm、ゼロ分散波長は1455n
mである。ただし、いずれの場合もクラッド8の外径は
125μmである。図1(a)の構成において、図1
(c)は第2の実施の形態の屈折率分布を示し、クラッ
ド(屈折率nc )8にはフッ素がクラッド内側に向かっ
て添加されたSiO2 ガラスを用い、中間層9にはフッ
素を添加したSiO2 を用い、各コア10にはErとA
lの共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラスを用い
る。ここでクラッド8内の屈折率が外側から内側に向か
って低くなるような分布をもつのは、F素を添加した中
間層9で覆われた、ErとAlの共添加されたコア10
をそれぞれF素を添加したSiO2 管内に挿入し、上記
F素を添加したSiO2 管の外側から酸水素バーナによ
り加熱して上記管内を中実のロッドにする工程で上記管
外側近傍のF素が蒸発して外にでていってしまうからで
ある。このように、クラッド8内に屈折率分布をもたせ
ると、有効コア径を大きく保った状態で、かつ、曲げ損
失を小さくすることができるという特徴がある。各コア
10とクラッド8との比屈折率差はΔn1であり、最外
側のクラッド8と中間層9との比屈折率差はΔn2であ
り、各コア10と中間層9との比屈折率差はΔn3であ
る。この構成において、Δn1〜Δn3,DおよびSの
値を適切に設定することにより、1.55μmにおける
有効コア径を9μm以上にし、ゼロ分散波長を1.53
μm〜1.56μm以外の波長にしている。その具体例
として、例えば、D=1.3μm、S=1.38μmと
すると、有効コア径は9.6μm、ゼロ分散波長は14
95nmである。また、D=1.2μm、S=1.25
μmとすると、有効コア径は10.2μm、ゼロ分散波
長は1470nmである。これらの結果は、本発明者が
種々の実験結果から初めて見いだしたものである。ただ
し、いずれの場合もクラッド8の外径は125μmであ
る。これらのEr添加光ファイバを図8の光ファイバ増
幅器に用いた場合、信号光と励起光は各コア10内にほ
ぼ均等に分配されて伝搬し、出力側に高利得で、かつ広
い波長域(1530〜1560nm)にわたってほぼ平
坦な利得が得られる。また、有効コア径が9μm以上で
あるので、Er添加光ファイバ内に8チャンネル以上の
波長の異なった信号光を波長多重伝送しても非線形現象
による波形歪みの発生を抑圧することができる。さら
に、ゼロ分散波長も波長1.53μm〜1.56μm以
外の波長に設定されているので、四光波混合による干渉
雑音の付加も抑圧することができる。一般的に、8チャ
ンネルのように、多チャンネルの波長多重された信号光
が伝送されると信号光が増大し、ホールバーニングによ
る偏光依存性が生じ、増幅された利得が変動するが、本
発明の実施の形態では、各コア10内に信号光が分配さ
れて伝送されるために、ホールバーニングによる偏光依
存性が大幅に減少し、非常に安定した利得を得ることが
できる。
【0024】図2(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示す。このEr添加光ファイバはErとAl
の共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラスからなる直
径Dの第1のコア(屈折率n w ) 11を有し、その外周
を第1の中間層(屈折率ni ) 9aで覆う。この中間層
9aの幅はSであり、その外周をErとAl共添加され
たSiO2 −GeO2系ガラスからなる幅Wの第2のコ
ア(屈折率nw )12で覆い、その第2のコア12の外
周に、幅Sの第2の中間層(屈折率ni ) 9bを設け、
その第2の中間層9bの外周にクラッド(屈折率nc )
8を設けている。図2(a)の構成において、図2
(b)は、第3の実施の形態の屈折率分布を示す。ここ
で第1および第2の中間層9aおよび9bはSiO2 ガ
ラスであり、Δnを1.5%、Sを0.5μm〜1.3
μm、DとWを2.4μm以下に設定する。また、図2
(c)は第4の実施の形態の屈折率分布を示す。ここで
第1および第2の中間層9aおよび9bはフッ素を添加
したSiO2 ガラスであり、Δn1を1.5%、Δn2
を0.7%、DとWを2.4μm以下、好ましくは、
1.2μm以下に設定する。このEr添加光ファイバを
図8の光ファイバ増幅器に用いた場合も図1のEr添加
光ファイバとほぼ同様の効果を得ることができる。信号
光と励起光は第1のコア11と第2のコア12内に分配
されて伝送する。この分配の度合いは第1のコア11の
直径Dと、第2のコア12の幅Wと、コア間隔Sに依存
する。この構成によって、波長1.55μmにおける有
効コア径を9μm以上にし、ゼロ分散波長を1.53μ
m〜1.56μmの範囲外の波長にし、かつ、コア11
とコア12内への信号光および励起光の分配の度合いを
一様にすることができる。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示す。このEr添加光ファイバはErとAl
の共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラスからなる直
径Dの第1のコア(屈折率n w ) 11を有し、その外周
を第1の中間層(屈折率ni ) 9aで覆う。この中間層
9aの幅はSであり、その外周をErとAl共添加され
たSiO2 −GeO2系ガラスからなる幅Wの第2のコ
ア(屈折率nw )12で覆い、その第2のコア12の外
周に、幅Sの第2の中間層(屈折率ni ) 9bを設け、
その第2の中間層9bの外周にクラッド(屈折率nc )
8を設けている。図2(a)の構成において、図2
(b)は、第3の実施の形態の屈折率分布を示す。ここ
で第1および第2の中間層9aおよび9bはSiO2 ガ
ラスであり、Δnを1.5%、Sを0.5μm〜1.3
μm、DとWを2.4μm以下に設定する。また、図2
(c)は第4の実施の形態の屈折率分布を示す。ここで
第1および第2の中間層9aおよび9bはフッ素を添加
したSiO2 ガラスであり、Δn1を1.5%、Δn2
を0.7%、DとWを2.4μm以下、好ましくは、
1.2μm以下に設定する。このEr添加光ファイバを
図8の光ファイバ増幅器に用いた場合も図1のEr添加
光ファイバとほぼ同様の効果を得ることができる。信号
光と励起光は第1のコア11と第2のコア12内に分配
されて伝送する。この分配の度合いは第1のコア11の
直径Dと、第2のコア12の幅Wと、コア間隔Sに依存
する。この構成によって、波長1.55μmにおける有
効コア径を9μm以上にし、ゼロ分散波長を1.53μ
m〜1.56μmの範囲外の波長にし、かつ、コア11
とコア12内への信号光および励起光の分配の度合いを
一様にすることができる。
【0025】図3(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、図2(a)と同一の構成を有するが、
図3(b)(c)の第5および第6の実施の形態として
の屈折率分布は、図2(b)(c)の屈折率分布と異な
っている。図3(b)および(c)において、ErとA
lの共添加された第1のコア11の屈折率nw を第2の
コア12の屈折率nrよりもわずかに低くし、第1のコ
ア11と第2のコア12内を伝搬する信号光および励起
光のパワをほぼ均等にしている。比屈折率Δn,Δ
n’,Δn1,Δn1’,Δn2,Δn3は図示の通り
である。これによって、第1のコア11と第2のコア1
2の屈折率を等しくしたときに、信号光および励起光が
第1のコア11の方に強く励振されて伝搬するのを抑え
る。第1のコア11と第2のコア12内に信号光と励起
光がほぼ均等に分配されることにより、波長多重伝送用
Er添加光ファイバ増幅器の飽和出力を高くすることが
できる。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、図2(a)と同一の構成を有するが、
図3(b)(c)の第5および第6の実施の形態として
の屈折率分布は、図2(b)(c)の屈折率分布と異な
っている。図3(b)および(c)において、ErとA
lの共添加された第1のコア11の屈折率nw を第2の
コア12の屈折率nrよりもわずかに低くし、第1のコ
ア11と第2のコア12内を伝搬する信号光および励起
光のパワをほぼ均等にしている。比屈折率Δn,Δ
n’,Δn1,Δn1’,Δn2,Δn3は図示の通り
である。これによって、第1のコア11と第2のコア1
2の屈折率を等しくしたときに、信号光および励起光が
第1のコア11の方に強く励振されて伝搬するのを抑え
る。第1のコア11と第2のコア12内に信号光と励起
光がほぼ均等に分配されることにより、波長多重伝送用
Er添加光ファイバ増幅器の飽和出力を高くすることが
できる。
【0026】図4(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、図2(a)および図3(a)と同一の
構成を有するが、図4(b)(c)は、前述した実施の
形態と相違する第7および第8の実施の形態としての屈
折率分布を示している。この屈折率分布を形成する比屈
折率Δn,Δn’Δn1〜Δn4は図示の通りである。
この屈折率分布によって、第1のコア(屈折率nw )1
1と第2のコア(屈折率nw )12を伝搬する信号光お
よび励起光のパワをほぼ等しくすることができる。この
屈折率分布は、中間層9bの屈折率ni2を中間層9aの
屈折率ni1より下げて第2のコア12への信号光および
励起光の閉じ込め率を高めている。これによって、第1
のコア11と第2のコア12への信号光および励起光の
パワの分配度をほぼ一様にすることができる。これは有
効コア径を大きくすることにも寄与し、非線形現象の抑
圧と、偏光依存性の利得の偏差の低減に効果的である。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、図2(a)および図3(a)と同一の
構成を有するが、図4(b)(c)は、前述した実施の
形態と相違する第7および第8の実施の形態としての屈
折率分布を示している。この屈折率分布を形成する比屈
折率Δn,Δn’Δn1〜Δn4は図示の通りである。
この屈折率分布によって、第1のコア(屈折率nw )1
1と第2のコア(屈折率nw )12を伝搬する信号光お
よび励起光のパワをほぼ等しくすることができる。この
屈折率分布は、中間層9bの屈折率ni2を中間層9aの
屈折率ni1より下げて第2のコア12への信号光および
励起光の閉じ込め率を高めている。これによって、第1
のコア11と第2のコア12への信号光および励起光の
パワの分配度をほぼ一様にすることができる。これは有
効コア径を大きくすることにも寄与し、非線形現象の抑
圧と、偏光依存性の利得の偏差の低減に効果的である。
【0027】図5(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバ光
ファイバの他の構成を示し、図2(a)、図3(a)お
よび図4(a)と同一の構成を有するが、図5(b)
(c)は前述した実施の形態と相違する第9および第1
0の実施の形態としての屈折率分布を示している。この
屈折率分布を形成するΔn,Δn’,Δn’’,Δn
1,Δn1’,Δn2およびΔn3は図示の通りであ
る。この屈折率分布から明らかなように、第1のコア
(屈折率nw )11への信号光および励起光のパワの集
中がなくなり、第1のコア11および第2のコア(屈折
率nr )12へ均等に分配される。その結果、第5より
第8の実施の形態と同じ効果が得られる。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバ光
ファイバの他の構成を示し、図2(a)、図3(a)お
よび図4(a)と同一の構成を有するが、図5(b)
(c)は前述した実施の形態と相違する第9および第1
0の実施の形態としての屈折率分布を示している。この
屈折率分布を形成するΔn,Δn’,Δn’’,Δn
1,Δn1’,Δn2およびΔn3は図示の通りであ
る。この屈折率分布から明らかなように、第1のコア
(屈折率nw )11への信号光および励起光のパワの集
中がなくなり、第1のコア11および第2のコア(屈折
率nr )12へ均等に分配される。その結果、第5より
第8の実施の形態と同じ効果が得られる。
【0028】図6(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示す。このEr添加光ファイバは、略中心に
ErとAlの共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラス
の第1のコア11(直径D1、屈折率nw )11を有
し、その外周にErとAlの共添加されていないSiO
2 −GeO2 系ガラスの第2のコア11(直径D2 、屈
折率nr )13を有し、その外周にクラッド(屈折率n
c )8を設けている。図6(b)は屈折率分布を示し、
第1のコア11とクラッド8との比屈折率差をΔn3、
第1のコア11と第2のコア13との比屈折率差をΔn
1、第2のコア13とクラッド8との比屈折率差をΔn
2とする。ここで、Δn3を1%以下、Δn2を0.5
%以下、D 1 /D2 を0.5以下に設定すると、波長
1.55μmにおける有効コア径を9μm以上で、かつ
ゼロ分散波長を1.53μmから1.56μmの範囲外
の波長にすることができる。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示す。このEr添加光ファイバは、略中心に
ErとAlの共添加されたSiO2 −GeO2 系ガラス
の第1のコア11(直径D1、屈折率nw )11を有
し、その外周にErとAlの共添加されていないSiO
2 −GeO2 系ガラスの第2のコア11(直径D2 、屈
折率nr )13を有し、その外周にクラッド(屈折率n
c )8を設けている。図6(b)は屈折率分布を示し、
第1のコア11とクラッド8との比屈折率差をΔn3、
第1のコア11と第2のコア13との比屈折率差をΔn
1、第2のコア13とクラッド8との比屈折率差をΔn
2とする。ここで、Δn3を1%以下、Δn2を0.5
%以下、D 1 /D2 を0.5以下に設定すると、波長
1.55μmにおける有効コア径を9μm以上で、かつ
ゼロ分散波長を1.53μmから1.56μmの範囲外
の波長にすることができる。
【0029】図7(a)は本発明の波長多重伝送用Er
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、コア10の屈折率分布を除いて図1
(a)の構成と同一である。コア10は、中心コア10
aと外周コア10bを有し、図7(b)、(c)は中心
コア10aの屈折率nw を外周コア10bの屈折率nr
より小さくした構成を示している。従って、図1(a)
のEr添加光ファイバの効果に加えて中心コア10aへ
の信号光および励起光のパワの集中を抑制してパワの均
一な分配の効果を更に向上させることができる。
添加光ファイバ増幅器を実現するEr添加光ファイバの
他の構成を示し、コア10の屈折率分布を除いて図1
(a)の構成と同一である。コア10は、中心コア10
aと外周コア10bを有し、図7(b)、(c)は中心
コア10aの屈折率nw を外周コア10bの屈折率nr
より小さくした構成を示している。従って、図1(a)
のEr添加光ファイバの効果に加えて中心コア10aへ
の信号光および励起光のパワの集中を抑制してパワの均
一な分配の効果を更に向上させることができる。
【0030】次に、図1から図7のEr添加光ファイバ
を用いて波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実
現する構成を図8を参照して説明する。図8において、
入力光ファイバ14a、出力光ファイバ14b、WDM
カプラ4aおよび4bを構成する光ファイバ、および、
光アイソレータ2aおよび2bを構成する光ファイバと
して、波長1.55μmにおける有効コア径が9μm以
上であり、ゼロ分散波長が1560nmよりも長波長側
にある分散シフトファイバを用いる。当然、Er添加光
ファイバ1は図1より図7で示したものである。このよ
うな構成にすると、有効コア径がすべて9μm以上の光
ファイバ、および光部品で構成されていることになるの
で、光ファイバ増幅器での非線形現象の発生はほとんど
無くなり、波形歪みの発生のない高品質の光増幅を行う
ことができる。また、偏光依存性による利得の変動も抑
えられる。更に、光部品間の接続損失、反射損失を低減
することができる。図1から図7のEr添加光ファイバ
において、コア内に添加するErの濃度は50ppmか
ら1,000ppmの範囲が好ましく、Alの濃度は
1,000ppmから60,000ppmの範囲が好ま
しい。また、各コア内のErおよびAlの濃度は同一で
ある必要はない。更に、コアの組成は、SiO 2 −Ge
O2 系ガラスの他に、SiO2 −GeO2 −P2 O5 系
ガラス、SiO 2 −P2 O5 系ガラス、これらのガラス
にフッ素を添加したもの、等を用いることができる。
を用いて波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実
現する構成を図8を参照して説明する。図8において、
入力光ファイバ14a、出力光ファイバ14b、WDM
カプラ4aおよび4bを構成する光ファイバ、および、
光アイソレータ2aおよび2bを構成する光ファイバと
して、波長1.55μmにおける有効コア径が9μm以
上であり、ゼロ分散波長が1560nmよりも長波長側
にある分散シフトファイバを用いる。当然、Er添加光
ファイバ1は図1より図7で示したものである。このよ
うな構成にすると、有効コア径がすべて9μm以上の光
ファイバ、および光部品で構成されていることになるの
で、光ファイバ増幅器での非線形現象の発生はほとんど
無くなり、波形歪みの発生のない高品質の光増幅を行う
ことができる。また、偏光依存性による利得の変動も抑
えられる。更に、光部品間の接続損失、反射損失を低減
することができる。図1から図7のEr添加光ファイバ
において、コア内に添加するErの濃度は50ppmか
ら1,000ppmの範囲が好ましく、Alの濃度は
1,000ppmから60,000ppmの範囲が好ま
しい。また、各コア内のErおよびAlの濃度は同一で
ある必要はない。更に、コアの組成は、SiO 2 −Ge
O2 系ガラスの他に、SiO2 −GeO2 −P2 O5 系
ガラス、SiO 2 −P2 O5 系ガラス、これらのガラス
にフッ素を添加したもの、等を用いることができる。
【0031】なお、図8の光増幅器の構成において、光
アイソレータ2a,2bの前あるいは後、またはWDM
カプラ4a,4bの前あるいは後に分散補償ファイバを
設けることによって、波長多重伝送された信号光の分散
を補償すると、より高品質の伝送増幅を行うことができ
る。また、光アイソレータ2aの代わりに3端子の光サ
ーキュレータを用い上記3端子の1つの端子より信号光
を入力させ、2番目の端子にファイバグレーティングを
挿入して、このグレーティングでそれぞれの波長の信号
光を反射させて分散補償を行い、3番目のポートより出
力させ、その後、Er添加光ファイバ1内へ信号光を入
射させることにより、分散補償された信号光をそれぞれ
増幅するようにしてもよい。光アイソレータ2bの代わ
りに3端子の光サーキュレータを用い、Er添加光ファ
イバ1で増幅されたそれぞれの波長の信号光を1番目の
端子に入力させ、その後2番目の出力端に上記ファイバ
グレーティングを設けて、ここでそれぞれの信号光の分
散補償を行って反射させ、3番目の端子より出力させる
ようにしてもよい。
アイソレータ2a,2bの前あるいは後、またはWDM
カプラ4a,4bの前あるいは後に分散補償ファイバを
設けることによって、波長多重伝送された信号光の分散
を補償すると、より高品質の伝送増幅を行うことができ
る。また、光アイソレータ2aの代わりに3端子の光サ
ーキュレータを用い上記3端子の1つの端子より信号光
を入力させ、2番目の端子にファイバグレーティングを
挿入して、このグレーティングでそれぞれの波長の信号
光を反射させて分散補償を行い、3番目のポートより出
力させ、その後、Er添加光ファイバ1内へ信号光を入
射させることにより、分散補償された信号光をそれぞれ
増幅するようにしてもよい。光アイソレータ2bの代わ
りに3端子の光サーキュレータを用い、Er添加光ファ
イバ1で増幅されたそれぞれの波長の信号光を1番目の
端子に入力させ、その後2番目の出力端に上記ファイバ
グレーティングを設けて、ここでそれぞれの信号光の分
散補償を行って反射させ、3番目の端子より出力させる
ようにしてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の波長多重伝
送用Er添加光ファイバ増幅器によると以下の効果を得
ることができる。 (1)波長1.55μmにおける有効コアの径を9μm
以上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから1.
56μmの範囲外の波長にしたので、波長多重数が8
波、16波、32波、64波・・・のように増えても、
非線形現象の誘発のおそれがなく、その現象による波形
歪みの発生を抑えることがない。 (2)波長1.55μmにおける有効コア径を9μm以
上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから1.5
6μmの範囲外の波長にしても、コア内の信号光のパワ
の分布を均一にしたので、波長1.53μmから1.5
6μmの広い波長域にわたって平坦な利得特性を実現す
ることができる。 (3)Er添加光ファイバの構造パラメータを多くした
ので、利得特性、飽和出力特性、等の特性を容易に制御
することができる。 (4)波長多重数が8波、16波、32波、64波・・
・のように増えてきても、信号光のパワが各コア内に分
配されて伝搬していくため、ホールバーニングに依存し
た偏光依存性による利得の偏差を小さく抑えることがで
きる。そのため、Er添加光ファイバ増幅器をカスケー
ドに10段、20段と接続してもこの利得の偏差を小さ
く抑えることができ、光信号/雑音の比の劣化が小さい
システムを構築することが出来る。 (5)Er添加光ファイバ増幅器に用いるファイバ型部
品(光アイソレータ、WDMフィルタ、等)、入出力用
光ファイバの有効コア径を9μm以上にしているので、
これらの光ファイバ間の接続損失を小さくすることがで
き、また接続も容易に行うことができ、さらに非線形現
象の誘発を抑えることができる。 (6)以上述べた効果に基づき、大容量の情報を高速で
長距離伝送することができる波長多重伝送用Er添加光
ファイバ増幅器を構成することができる。
送用Er添加光ファイバ増幅器によると以下の効果を得
ることができる。 (1)波長1.55μmにおける有効コアの径を9μm
以上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから1.
56μmの範囲外の波長にしたので、波長多重数が8
波、16波、32波、64波・・・のように増えても、
非線形現象の誘発のおそれがなく、その現象による波形
歪みの発生を抑えることがない。 (2)波長1.55μmにおける有効コア径を9μm以
上にし、かつ、ゼロ分散波長を1.53μmから1.5
6μmの範囲外の波長にしても、コア内の信号光のパワ
の分布を均一にしたので、波長1.53μmから1.5
6μmの広い波長域にわたって平坦な利得特性を実現す
ることができる。 (3)Er添加光ファイバの構造パラメータを多くした
ので、利得特性、飽和出力特性、等の特性を容易に制御
することができる。 (4)波長多重数が8波、16波、32波、64波・・
・のように増えてきても、信号光のパワが各コア内に分
配されて伝搬していくため、ホールバーニングに依存し
た偏光依存性による利得の偏差を小さく抑えることがで
きる。そのため、Er添加光ファイバ増幅器をカスケー
ドに10段、20段と接続してもこの利得の偏差を小さ
く抑えることができ、光信号/雑音の比の劣化が小さい
システムを構築することが出来る。 (5)Er添加光ファイバ増幅器に用いるファイバ型部
品(光アイソレータ、WDMフィルタ、等)、入出力用
光ファイバの有効コア径を9μm以上にしているので、
これらの光ファイバ間の接続損失を小さくすることがで
き、また接続も容易に行うことができ、さらに非線形現
象の誘発を抑えることができる。 (6)以上述べた効果に基づき、大容量の情報を高速で
長距離伝送することができる波長多重伝送用Er添加光
ファイバ増幅器を構成することができる。
【図1】(a)本発明の第1および第2の実施の形態に
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第1の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第2の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第1の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第2の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
【図2】(a)本発明の第3および第4の実施の形態に
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第3の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第4の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第3の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第4の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
【図3】(a)本発明の第5および第6の実施の形態に
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第5の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第6の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第5の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第6の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
【図4】(a)本発明の第7および第8の実施の形態に
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第7の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第8の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
おける波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現
するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第7の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第8の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。
【図5】(a)本発明の第9および第10の実施の形態
における波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実
現するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第9の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第10の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
における波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実
現するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第9の実施の形態におけるEr添加光ファイバの
屈折率分布を示す説明図。 (c)第10の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
【図6】(a)本発明の第11の実施の形態における波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現するEr
添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第11の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を実現するEr
添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第11の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
【図7】(a)本発明の第12および第13の実施の形
態における波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を
実現するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第12の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。 (c)第13の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
態における波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器を
実現するEr添加光ファイバの構成を示す断面図。 (b)第12の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。 (c)第13の実施の形態におけるEr添加光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図。
【図8】従来および本発明の波長多重伝送用Er添加光
ファイバ増幅器を示す説明図。
ファイバ増幅器を示す説明図。
【図9】(a)従来のEr添加光ファイバを示す断面
図。 (b)従来のEr添加光ファイバの屈折率分布を示す説
明図。
図。 (b)従来のEr添加光ファイバの屈折率分布を示す説
明図。
【図10】(a)従来のEr添加光ファイバを示す断面
図。 (b)従来のEr添加光ファイバの屈折率分布を示す説
明図。
図。 (b)従来のEr添加光ファイバの屈折率分布を示す説
明図。
1 Er添加光ファイバ 2a,2b 光アイソレータ 3a,3b 励起光源 4a,4b WDMカプラ 5a,5b,5c,5d 信号光 6a,6b,6c,6d 励起光 7,10,11,12 Er−Al共添加コア 8 クラッド 9,9a,9b 中間層 14a 入力光ファイバ 14b 出力光ファイバ
Claims (10)
- 【請求項1】ErとAlを共添加したコアの外側にクラ
ッドを設けたEr添加光ファイバに波長多重された複数
波の信号光と、前記信号光の波長と異なった波長の励起
光を伝搬させて前記信号光を増幅する波長多重伝送用E
r添加光ファイバ増幅器において、 前記Er添加光ファイバは、波長1.55μmにおける
有効断面積から求めた有効コア径が9μm以上で、ゼロ
分散波長が1.53μmから1.56μmの波長帯域以
外の波長になるように構成されたことを特徴とする波長
多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項2】前記コアは、前記クラッドの屈折率nc よ
り大なる屈折率を有した少なくとも3個のコアによって
構成された請求項1記載の波長多重伝送用Er添加光フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項3】前記少なくとも3個のコアは、前記クラッ
ドの屈折率nc より小なる屈折率n i を有した中間層に
よってそれぞれ被覆されている構成の請求項2記載の波
長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項4】前記少なくとも3個のコア、前記中間層、
および前記クラッドは、前記コアの屈折率と前記クラッ
ドの屈折率nc の比屈折率差、および前記コアの屈折率
と前記中間層の屈折率ni の比屈折率差が、それぞれ1
%から2.5%の範囲にあるように構成された請求項3
記載の波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項5】前記コアは、所定の直径を有し、前記クラ
ッドの屈折率nc より大なる屈折率nw を有した中心コ
アと、前記屈折率nw より小なる屈折率ni を有した所
定の幅の中間層を介して前記中心コアの外側に設けら
れ、前記クラッドの屈折率ncより大なる屈折率nr を
有した外側コアによって構成された請求項1記載の波長
多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項6】前記外側コアは、前記クラッドとの間に設
けられ、前記屈折率ni の他の中間層によって被覆され
ている構成の請求項5記載の波長多重伝送用Er添加光
ファイバ増幅器。 - 【請求項7】前記中心コア、前記中間層、前記外側コ
ア、前記他の中間層、および前記クラッドは、前記屈折
率nw と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率nr
と前記屈折率nc の比屈折率差、前記屈折率nw と前記
屈折率ni の比屈折率差、および前記屈折率nr と前記
屈折率ni の比屈折率差が、それぞれ、1%から2.5
%の範囲にあるように構成された請求項6記載の波長多
重伝送用Er添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項8】前記コアは、前記クラッドの屈折率nc よ
り大なる屈折率nW を有した中心に位置する第1のコア
と、前記第1のコアの外側に位置し、前記屈折率nw よ
り大なる屈折率nr を有した第2のコアより構成された
請求項1記載の波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅
器。 - 【請求項9】ErとAlを共添加したコアの外側にクラ
ッドを設けたEr添加光ファイバに入力用光ファイバか
らアイソレータ等の第1の光部品を介して波長多重され
た複数波の信号光を入射し、かつ、前記Er添加光ファ
イバにWDMカプラ等の第2の光部品を介して前記信号
光の波長と異なった波長の励起光を入射して前記信号光
を増幅し、増幅された前記信号光を前記Er添加光ファ
イバから出力用光ファイバを介して伝送ラインに出力す
る波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器において、 前記Er添加光ファイバは、波長1.55μmにおける
有効コア断面積から求めた有効コア径が9μm以上であ
り、ゼロ分散波長が1.53μmから1.56μmの波
長帯域以外の波長になるように構成され、 前記入力用光ファイバ、および前記出力用光ファイバ
は、有効断面積から求めた有効コア径が9μm以上であ
るように構成されたことを特徴とする波長多重伝送用E
r添加光ファイバ増幅器。 - 【請求項10】前記第1および第2の光部品には、分散
補償機能をもった光部品が含まれていることを特徴とす
る請求項9記載の波長多重伝送用Er添加光ファイバ増
幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3930397A JPH10242556A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3930397A JPH10242556A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10242556A true JPH10242556A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12549361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3930397A Pending JPH10242556A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 波長多重伝送用Er添加光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10242556A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001099244A1 (fr) * | 2000-06-23 | 2001-12-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre optique d'amplification de lumiere et amplificateur de lumiere mettant celle-ci en oeuvre |
JP2002043660A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光増幅用光ファイバ |
US6865019B2 (en) | 2000-12-26 | 2005-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Amplification optical fiber and fiber optic amplifier including the same |
JP2005101590A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-04-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ、光増幅モジュール、光通信システム及び光増幅方法 |
JP2006324420A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ |
JP2016171296A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-23 | 株式会社フジクラ | 増幅用光ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器 |
US9698557B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-07-04 | Fujikura Ltd. | Optical fiber for amplification and optical fiber amplifier using the same |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP3930397A patent/JPH10242556A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001099244A1 (fr) * | 2000-06-23 | 2001-12-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre optique d'amplification de lumiere et amplificateur de lumiere mettant celle-ci en oeuvre |
US6463201B2 (en) | 2000-06-23 | 2002-10-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Light amplification optical fiber and light amplifier using the same |
JP2002043660A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光増幅用光ファイバ |
US6865019B2 (en) | 2000-12-26 | 2005-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Amplification optical fiber and fiber optic amplifier including the same |
JP2005101590A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-04-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ、光増幅モジュール、光通信システム及び光増幅方法 |
JP2006324420A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ |
JP2016171296A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-23 | 株式会社フジクラ | 増幅用光ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器 |
US9698557B2 (en) | 2015-03-09 | 2017-07-04 | Fujikura Ltd. | Optical fiber for amplification and optical fiber amplifier using the same |
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