JP2002344045A

JP2002344045A - Ａｓｅ光源

Info

Publication number: JP2002344045A
Application number: JP2001146311A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Sawada; 久澤田; Yasushi Matsui; 泰松井; Masatoshi Tahira; 昌俊田平; Takahide Sudo; 恭秀須藤
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: WO2002093698A1; JP4970664B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で所望のスペクトルの光を得ること
のできるＡＳＥ光源を提供する。【解決手段】本発明のＡＳＥ光源は、励起光源２からの
励起光により第一の希土類元素添加光ファイバ８内で発
生したＡＳＥ光が、第二の希土類元素添加光ファイバ９
に入射して、所望の光スペクトルとなって出力されてい
る。本発明では、第二の希土類元素添加光ファイバ９
が、入射したＡＳＥ光の一部を吸収し、該吸収光とは異
なる波長の光を放射し、透過光と合成して所望のスペク
トルとするため、簡単な構造で大パワーの出力光が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素添加の
光導波路を用いた光放出手段および光調節手段とを備え
たＡＳＥ光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インコヒーレントな広帯域の
光源として、自然放出を利用したＡＳＥ（Amplified Sp
ontaneous Emission）光源が用いられている。ＡＳＥ光
源としては、希土類元素、例えばエルビウム（Ｅｒ）、
プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）等が添加
された光ファイバなどの光導波路に、ある特定波長（例
えば、１．４８μｍ帯又は０．９８μｍ帯）の励起光を
入力することにより、該希土類元素を励起させて、広帯
域で大パワーの光を出力させる光源が知られている。図
５（ａ）に、このような光源の構成の一例を示す。励起
光源２から出射された光が、ＷＤＭカプラ３を通って、
希土類元素添加光ファイバ１に入射して自然放出光を発
生させる。自然放出光は、励起光とは反対方向に進行
し、ＷＤＭカプラ３と光アイソレータ４とを通って出力
ポート５から出力される。６は無反射終端である。な
お、自然放出光の一部は、励起光と同じ方向にも進行す
るが、無反射終端６では反射されないため、この一部の
自然放出光は、出力ポート５からは出力されない。

【０００３】上記のようなＡＳＥ光源は、光を利用した
種々の測定や特性評価等に用いられているが、このよう
な場合には、それぞれの測定や評価に応じた所定のスペ
クトルの光が必要になる。所定のスペクトルとするため
に、今まではフィルタを用いて必要な光のみを透過させ
ていた。図５（ｂ）に、光フィルタ７を備えたＡＳＥ光
源の構成の一例を示す。図５（ａ）の光源の光アイソレ
ータ４と出力ポート５との間に、光フィルタ７が設けら
れているものである。光フィルタ７としては、例えば、
誘電体多層膜干渉フィルタやファブリペロー干渉フィル
タなどが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、所定の
スペクトルを得ようとすると、そのために必要な損失波
長特性が複雑であるために、上述の光源では、多くのフ
ィルタを組み合わせて用いなければならなかった。従っ
て、装置が複雑で大型になり、製造コストが大きくな
り、製造時間も長くなっていた。また、フィルタは、特
定波長の光のみを通過させ、残りの光を通過させないこ
とで、その機能を発揮しているので、多くのフィルタを
通過した光は、パワーが小さくなってしまう。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、簡単な構造で所
望のスペクトルの光を得ることのできるＡＳＥ光源を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第一の希土類元素ドープ光導波路から放射された
自然放出光を第二の希土類元素ドープ光導波路に入射さ
せてから出力させる構成のＡＳＥ光源とした。

【０００７】具体的には、請求項１に係る発明は、光放
出手段と光調節手段とを備えたＡＳＥ光源であって、上
記光放出手段は、励起光源と、該励起光源から出射され
た励起光により励起されて自然放出光を放出する希土類
元素を添加した第一の光導波路とからなり、上記光調節
手段は、所定のスペクトルの光を出力するため、入射し
た上記自然放出光の一部を吸収し、該吸収光とは異なる
波長の光を放射する希土類元素を添加した第二の光導波
路からなることを特徴とするＡＳＥ光源である。

【０００８】光放出手段から光調節手段に入射した増幅
された自然放出光（以下、ＡＳＥ光という）は、第二の
光導波路によって一部が吸収され、該吸収光とは異なる
波長の光が放射されて、吸収されずに透過した光と合成
されて、所定のスペクトルの光となるので、簡単な構造
でパワーの大きい所望のスペクトルの光を得ることがで
きる。ここで、所定のスペクトルの光とは、ＡＳＥ光源
が用いられる各用途・目的における所望のスペクトルの
光のことである。

【０００９】第一の光導波路と第二の光導波路とに添加
する希土類元素は、同じものであると、光の吸収放出特
性が同じであって特定の波長の出力を増大させられると
いう点から好ましい。所望とするスペクトルの光を得る
ことができれば、第一の光導波路と第二の光導波路とに
添加する希土類元素は、異なるものでもよい。また、複
数の種類の希土類元素を混合して添加してもよい。さら
に、光調節手段に希土類元素を添加した第三およびそれ
以上の複数の光導波路を備えていてもよい。

【００１０】次に、請求項２に係る発明は、光放出手段
と光調節手段とを備えたＡＳＥ光源であって、上記光放
出手段は、励起光源と、該励起光源から出射された励起
光により励起されて大小二つのピークを有するスペクト
ルの自然放出光を放出するエルビウムを添加した第一の
光導波路とからなり、上記光調節手段は、所定のスペク
トルの光を出力するため、入射した上記自然放出光のう
ち小ピークの波長の光を吸収し、該吸収光とは異なる波
長の光を放射するエルビウムを添加した第二の光導波路
からなることを特徴とするＡＳＥ光源である。

【００１１】上記の構成であれば、エルビウムドープの
第一の光導波路は、１５３０ｎｍ付近の小さなピークと
１５６０ｎｍ付近の大きなピークとを有するスペクトル
のＡＳＥ光を放射し、エルビウムドープの第二の光導波
路は、１５３０ｎｍ近辺の光を吸収して１５６０ｎｍ近
辺の光を放射するので、出力されるＡＳＥ光は、１５６
０ｎｍ付近に一つだけピークを有する所定のスペクトル
の光とすることができる。

【００１２】なお、第一の光導波路は、励起光により広
帯域で増幅作用があるため１５３０ｎｍ付近の光を放出
すると同時に、エルビウムによる１５３０ｎｍ付近の吸
収作用もあるので、両者の差し引きの結果として放出す
るＡＳＥ光のスペクトルには、１５３０ｎｍ付近に小さ
なピークを備えているのである。

【００１３】次に、請求項３に係る発明は、請求項１又
は２において、上記光導波路中の希土類元素の濃度と光
導波路長との積である濃度条長積が、上記第一の光導波
路より、上記第二の光導波路の方が小さいことを特徴と
するＡＳＥ光源である。

【００１４】濃度条長積が、第一の光導波路より第二の
光導波路の方が小さいので、第一の光導波路から放出さ
れたＡＳＥ光の第二の光導波路内での減衰を抑制するこ
とができる。なお、ここでいう光導波路長は、光導波路
内の光の通過行路の長さのことである。

【００１５】次に、請求項４に係る発明は、請求項１〜
３のいずれかにおいて、上記第一および第二の光導波路
が光ファイバであることを特徴とするＡＳＥ光源であ
る。

【００１６】上記の構成であれば、ＡＳＥ光源を光ファ
イバで構成できるので、ＡＳＥ光源を小型に低コストで
作製することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態に係るＡＳＥ
光源の構成図である。本実施形態の光放出手段は、第一
の希土類元素添加光ファイバ８と、励起光源２と、それ
ら二つの間に置かれたＷＤＭカプラ３とからなる。ま
た、光調節手段は、第二の希土類元素添加光ファイバ９
である。第二の希土類元素添加光ファイバ９は、ＷＤＭ
カプラ３の後ろに置かれ、その次に光アイソレータ４、
出力ポート５が設置されている。これらの構成部品同士
は、伝送用の光ファイバで繋がれている。

【００１９】光放出手段では、励起光源２から出射され
た励起光が、ＷＤＭカプラ３を通って第一の希土類元素
添加光ファイバ８に入射してＡＳＥ光を発生させる。希
土類元素は、所望の光スペクトルによりＥｒ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ等の中から適宜選択することができる。励起光源２と
しては、例えば、種々の半導体レーザを用いることがで
きる。また、ＷＤＭカプラ３としては、例えば、誘電体
多層膜型カプラや溶融延伸型カプラ等を用いることがで
きる。溶融延伸型カプラは、内部で反射が生じないた
め、該カプラを用いることが好ましい。第一の希土類元
素添加光ファイバ８中で発生したＡＳＥ光は、励起光と
は反対の方向に進行し、ＷＤＭカプラ３と光アイソレー
タ４を通って出力ポート５から出力される。なお、ＡＳ
Ｅ光の一部は、励起光と同じ方向にも進行するが、無反
射終端６では反射されないため、このＡＳＥ光の一部は
出力ポート５からは出力されない。

【００２０】光調節手段である第二の希土類元素添加光
ファイバ９は、第一の希土類元素添加光ファイバ８から
出射されたＡＳＥ光の一部を吸収して、該吸収光の波長
とは異なる波長の光を放射し、吸収光以外の光を透過さ
せる。また、従来の誘電体多層膜干渉フィルタなどの光
フィルタを用いると、内部反射が発生して、測定用途等
では不都合が生じていたが、本実施形態の構成では、励
起光によりＡＳＥ光を放出する部材、ＷＤＭカプラ３、
光調節手段および光アイソレータ４を光ファイバとする
と、内部反射が生じないので好ましい。なお、第一の希
土類元素添加光ファイバ８から出射されたＡＳＥ光の第
二の希土類元素添加光ファイバ９内での減衰を少なくす
るため、第一の希土類元素添加光ファイバ８よりも第二
の希土類元素添加光ファイバ９の方の濃度条長積を小さ
くしている。

【００２１】本実施形態では、第一の希土類元素添加光
ファイバ８から出射されるＡＳＥ光のスペクトルと、所
望とする光スペクトルとの差を、第二の希土類元素添加
光ファイバ９による吸収および放射により調節して、出
力光のスペクトルを所望の光スペクトルとする。このと
き、第一の希土類元素添加光ファイバ８から出射される
ＡＳＥ光のスペクトルと、所望とする光スペクトルとの
差のスペクトルは、一般的に複雑な形状のスペクトルで
あるが、第二の希土類元素添加光ファイバ９を用いる
と、希土類元素の種類や光ファイバの長さを調整するこ
とによって、所望とする光スペクトルを得ることができ
る。

【００２２】本実施の形態は、一つの例であって本発明
は本例に限定されない。第二の希土類元素添加光ファイ
バ９に添加されている希土類元素は、第一の希土類元素
添加光ファイバ８に添加されている希土類元素と同じで
あってもよいし、異なっていてもよい。また、複数の希
土類元素を添加してもよい。さらに、第一の希土類元素
添加光ファイバ８の後方に、一つ又は複数の別の希土類
元素添加光ファイバを設置してもよい。ＡＳＥ光源とし
ての構成も、例えば、第二の希土類元素添加光ファイバ
９と光アイソレータ４との位置を入れ替えてもよいし、
光アイソレータ４を用いなくてもよい。また、ＡＳＥ光
モニタ用分岐カプラ等の別の部品を組み込んでもよい。
励起光を第一の希土類元素添加光ファイバ８に入射する
方向も、図１に矢印で示した方向と逆方向であって構わ
ないし、双方向励起を行っても構わない。また、光ファ
イバの替わりに光導波路を用いても構わない。

【００２３】

【実施例】実施例として、図１に示す構成のＡＳＥ光源
を作製した。第一の希土類元素添加光ファイバ８および
第二の希土類元素添加光ファイバ９には、Ｅｒドープ石
英ファイバを用い、第二の希土類元素添加光ファイバ９
は第一の希土類元素添加光ファイバ８の約１／３の濃度
条長積とした。励起光源２には、１．４８μｍの励起光
を出力するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ量子井戸レーザを用
いた。ＷＤＭカプラ３には、溶融延伸型カプラを用い
た。光アイソレータ４には、バルク型アイソレータを用
いた。

【００２４】図２の実線で示した１０が、第一の希土類
元素添加光ファイバ８から放射されたＡＳＥ光のスペク
トルである。点線で示した１１が、所望とする光スペク
トルの形状である。Ｅｒドープ石英ファイバより発生し
たＡＳＥ光は、１５３３ｎｍに小さなピークと１５５９
ｎｍに大きなピークを有している。１５５９ｎｍの大き
なピークを利用して、所望の光スペクトル１１を得るの
である。なお、所望の光スペクトル１１は、反射分布測
定に用いられるものであって、ピーク波長を境にして短
波長側と長波長側とが対称な形をしたガウス分布の形状
のスペクトルである。

【００２５】図２のＡＳＥ光スペクトル１０と所望のス
ペクトル１１とを比較すると、ＡＳＥ光スペクトル１０
は、１５３３ｎｍに小さなピークが余分にあるだけでは
なく、１５５９ｎｍの大きなピークの形状が、１５５９
ｎｍを境にして短波長側が長波長側に比べて、裾を引い
て膨らんだ形状となっている。このようなＡＳＥ光が、
第二の希土類元素添加光ファイバ９を通過して、出力ポ
ート５から出力されると、図３に示す２１のスペクトル
となる。図３の縦軸は、強度ピーク値で正規化してい
る。なお、２２がガウス分布形状のスペクトルである。
本ＡＳＥ光源の出力光スペクトル２１は、ピーク波長を
境にして短波長側と長波長側とが、略同じ形で対称であ
り、ほぼガウス分布形状になっている。

【００２６】第二の希土類元素添加光ファイバ９が、１
５３３ｎｍ近辺の光を吸収するとともに、１５５９ｎｍ
よりも長波長側の光を放射した結果、本ＡＳＥ光源の出
力光スペクトル２１が、ほぼガウス分布形状となったの
である。ここで、ＡＳＥ光スペクトル１０と本ＡＳＥ光
源の出力光スペクトル２１とを比較してみると（図
４）、本ＡＳＥ光源の出力光スペクトル２１では、ピー
クの高さがＡＳＥ光に比べて小さくなっているが、ピー
ク波長が１５６２ｎｍと長波長側にシフトしているとと
もに、長波長側のパワーが増大している。なお、出力光
として求められる特性は、スペクトルがガウス分布形状
であることで、ピーク波長が多少シフトしても構わな
い。また、ピーク波長の位置は、第一および第二の希土
類元素添加光ファイバ８、９の長さによって調節するこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。

【００２８】希土類元素を添加した第一の光導波路から
出射されたＡＳＥ光を、希土類元素を添加した第二の光
導波路に入射させて出力光のスペクトルを調節している
ので、所定のスペクトルの出力光を大きなパワーで出力
するＡＳＥ光源とすることができる。ＡＳＥ光源の構造
が簡単であるので、製造コストを下げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＳＥ光源の構成図である。

【図２】光放出手段から出射されたＡＳＥ光のスペクト
ルを示す図である。

【図３】実施例のＡＳＥ光源の出力光のスペクトルを示
す図である。

【図４】実施例の光放出手段からのＡＳＥ光、および出
力光のスペクトルの比較図である。

【図５】（ａ）光放出手段のみからなる従来のＡＳＥ光
源の構成図、（ｂ）光放出手段と光フィルタとを備えた
従来のＡＳＥ光源の構成図である。

【符号の説明】

１希土類元素添加光ファイバ２励起光源３ＷＤＭカプラ４光アイソレータ５出力ポート６無反射終端７光フィルタ８第一の希土類元素添加光ファイバ９第二の希土類元素添加光ファイバ１０第一の希土類元素添加光ファイバから出射された
ＡＳＥ光スペクトル１１所望の光スペクトル２１出力光スペクトル２２ガウス分布形状スペクトル

フロントページの続き (72)発明者田平昌俊兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者須藤恭秀兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 5F072 AB07 AB08 AB09 AK06 FF09 HH05 KK30 PP07 RR01 YY11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光放出手段と光調節手段とを備えたＡＳ
Ｅ光源であって、上記光放出手段は、励起光源と、該励起光源から出射さ
れた励起光により励起されて自然放出光を放出する希土
類元素を添加した第一の光導波路とからなり、上記光調節手段は、所定のスペクトルの光を出力するた
め、入射した上記自然放出光の一部を吸収し、該吸収光
とは異なる波長の光を放射する希土類元素を添加した第
二の光導波路からなることを特徴とするＡＳＥ光源。
【請求項２】光放出手段と光調節手段とを備えたＡＳ
Ｅ光源であって、上記光放出手段は、励起光源と、該励起光源から出射さ
れた励起光により励起されて大小二つのピークを有する
スペクトルの自然放出光を放出するエルビウムを添加し
た第一の光導波路とからなり、上記光調節手段は、所定のスペクトルの光を出力するた
め、入射した上記自然放出光のうち小ピークの波長の光
を吸収し、該吸収光とは異なる波長の光を放射するエル
ビウムを添加した第二の光導波路からなることを特徴と
するＡＳＥ光源。
【請求項３】請求項１又は２において、上記光導波路中の希土類元素の濃度と光導波路長との積
である濃度条長積が、上記第一の光導波路より、上記第
二の光導波路の方が小さいことを特徴とするＡＳＥ光
源。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、上記第一および第二の光導波路が光ファイバであること
を特徴とするＡＳＥ光源。