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JP2634298B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

Info

Publication number
JP2634298B2
JP2634298B2 JP2130827A JP13082790A JP2634298B2 JP 2634298 B2 JP2634298 B2 JP 2634298B2 JP 2130827 A JP2130827 A JP 2130827A JP 13082790 A JP13082790 A JP 13082790A JP 2634298 B2 JP2634298 B2 JP 2634298B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pumping
semiconductor laser
optical fiber
multiplexer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2130827A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0425825A (en
Inventor
正豊 角田
茂 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2130827A priority Critical patent/JP2634298B2/en
Publication of JPH0425825A publication Critical patent/JPH0425825A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2634298B2 publication Critical patent/JP2634298B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、光通信において光信号を電気信号に変換す
ることなく、光信号のまま増幅する光ファイバ増幅器に
関するものである。
The present invention relates to an optical fiber amplifier that amplifies an optical signal without converting the optical signal into an electric signal in optical communication.

【従来の技術】[Prior art]

エルビウムがドープされた光ファイバに波長が1.45〜
1.49μm近傍の光を入れると、エルビウム原子が高いエ
ネルギ準位に励起されて反転分布が形成され、この光フ
ァイバに波長1.53〜1.55μmの信号光が入って来た場合
に誘導放出が生じて信号光が増幅されることが知られて
いる。この光ファイバ増幅器は、伝送路を通過し減衰し
た信号光を一旦電気信号に変換して電気信号の状態で増
幅・信号処理した後、再度光信号に変換する従来の再生
中継器に比べ構成が極めて単純であるため、光通信シス
テム等における次世代の中継器、特に大洋横断の海底方
式用中継器として有望視され開発が進められている。
Erbium-doped optical fiber with wavelength 1.45 ~
When light near 1.49 μm is injected, erbium atoms are excited to a high energy level to form a population inversion, and when signal light with a wavelength of 1.53 to 1.55 μm enters this optical fiber, stimulated emission occurs. It is known that signal light is amplified. The configuration of this optical fiber amplifier is compared with that of a conventional regenerative repeater that once converts attenuated signal light that has passed through a transmission line into an electric signal, amplifies and processes the signal in the form of an electric signal, and then converts it back to an optical signal. Because of its simplicity, it is promising as a next-generation repeater in an optical communication system and the like, particularly as a transponder for a trans-oceanic submarine system, and is being developed.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

上記光ファイバ増幅器の励起用光源として、小型にす
ることが可能な半導体レーザが使用されるが、この半導
体レーザは長期使用することによって劣化することが明
らかにされている。 すなわち、上記光ファイバ増幅器では大きな増幅度を
得るため、数10mWという非常に高い励起光を必要とする
から、励起用光源となる半導体レーザに過大な電流が通
電されることになり、比較的短い期間で半導体レーザが
劣化すると予想される。従って、海底方式のように高い
信頼性が要求される光通信方式に光ファイバ増幅器を適
用する場合には、予備の励起用半導体レーザ光源を配備
することが不可欠と考えられる。 本発明の目的は光ファイバ増幅器の信頼性を向上する
ため、励起用半導体レーザ光源の劣化に際して容易に予
備の光源へ切り替えることができて、信頼性が高められ
た光ファイバ増幅器を提供することにある。
As a pumping light source for the optical fiber amplifier, a semiconductor laser that can be reduced in size is used, but it has been clarified that this semiconductor laser is deteriorated by long-term use. That is, in order to obtain a large amplification degree in the optical fiber amplifier, an extremely high pumping light of several tens of mW is required, so that an excessive current is supplied to the semiconductor laser serving as the pumping light source, and the pump is relatively short. It is expected that the semiconductor laser will deteriorate in the period. Therefore, when an optical fiber amplifier is applied to an optical communication system requiring high reliability such as a submarine system, it is considered essential to provide a spare pumping semiconductor laser light source. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical fiber amplifier with improved reliability that can be easily switched to a spare light source when the pumping semiconductor laser light source deteriorates in order to improve the reliability of the optical fiber amplifier. is there.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明は、複数の励起用半導体レーザの発光を波長合
波器、あるいは、偏波合波器を介して、エルビウムがド
ープされた光ファイバの端部へ供給するようにしたこと
を最も主要な特徴とし、前記複数の励起用半導体レーザ
を択一的に駆動することにより、他のものを予備の励起
用半導体レーザ光源として利用するようにしたものであ
る。
The most important aspect of the present invention is that the emission of a plurality of pumping semiconductor lasers is supplied to the end of an erbium-doped optical fiber via a wavelength multiplexer or a polarization multiplexer. A feature is that the plurality of excitation semiconductor lasers are selectively driven so that the other excitation semiconductor lasers are used as spare excitation semiconductor laser light sources.

【作用】[Action]

上記構成であると、波長合波器、あるいは、偏波合波
器を介して、駆動された励起用レーザ光源からの励起光
を光ファイバの一端へ導いて信号光に合波することがで
きる。
With the above configuration, the excitation light from the driven excitation laser light source can be guided to one end of the optical fiber and multiplexed to the signal light via the wavelength multiplexer or the polarization multiplexer. .

【実施例】【Example】

本発明の実施例を詳述する前に、まず、本発明の光回
路で使用される光部品である偏光合波器と波長合波器の
一例を、それぞれ、第1図と第2図に示し、その概略を
説明する。 前記偏光合波器は、第1図の紙面に垂直に偏光した光
(以降S波と呼ぶ)を反射し、第1図の紙面に平行に偏
光した光(以降P波と呼ぶ)を透過する誘電体多層膜1
に対して、第1図に示すように光を入射させたものであ
り、下方からきたS波は誘電体多層膜1で反射され、ま
た、左方からきたP波は誘電体多層膜1を透過する。ま
たS波とP波の両者が入射した場合には、これらが合波
されて右方に伝搬していくようになっている。 前記波長合波器は、ある波長λc以下の波長の光を反
射し、前記波長λc以上の波長の光を透過する誘電体多
層膜2に対して、第2図に示すように光を入射させたも
のであり、下方からきた光(λ<λc)は誘電体多層
膜2で反射され、また、左方からきた光(λ>λc)
は誘電体多層膜2を透過する。また、下方および左方か
ら入射した場合、両光が合波され右方に伝搬していくよ
うになっている。 第3図は上記原理に基づく光ファイバ増幅器の第1参
考例である。この参考例では、1.45〜1.46μm近傍で発
光する第1の励起用半導体レーザ3と1.48〜1.49μm近
傍で発光する第2の励起用半導体レーザ4の出力光とを
第1の波長合波器5へ入射し、この合波器5を出た励起
光を第2の波長合波器6により、入力ファイバ7を伝搬
してきた信号光と合波し、エルビウムがドーブされた光
ファイバ8に入射する。このようにして入射された励起
光は信号光と同方向でエルビウムがドーブされた光ファ
イバ8を伝搬して行き、エルビウム原子を高いエネルギ
準位に励起し、誘導放出を発生させ信号光を増幅する。
エルビウムがドーブされた光ファイバ8の他端には誘電
体多層膜9が配位されており、励起光は、誘電体多層膜
9で反射され信号光のみが誘電体多層膜9を透過し、光
分岐器10で信号光の一部が分岐され大部分は出力ファイ
バ11に入り出力ファイバ11を伝搬していく。また光分岐
器10で分岐された信号光の一部は、光検出器12に入射さ
れてその光量が測定される。 ここで通電使用されているいずれかの励起用半導体レ
ーザが劣化すると、エルビウムがドーブされた光ファイ
バ8内の励起光の光量が減少し信号光の増幅率が所要の
値より下がるので、光検出器12での光量測定により、励
起用半導体レーザの劣化の感知が可能である。 このような構成になっているので、初期状態で第1の
励起用半導体レーザ3を使用して、その劣化が起こった
場合には、この劣化によるレベル低下が光検出器12で感
知され、劣化が感知されたことを条件に電源13からの通
電を第1の励起用半導体レーザ3から第2の励起用半導
体レーザ4へ切り替えれば、エルビウムがドーブされた
光ファイバ8の増幅率を所要の増幅率に復帰させること
が可能である。 第4図は上記原理に基づく第2参考例である。この参
考例では、第1の励起用半導体レーザ14の出力光を第1
の波長合波器15により、入力ファイバ7を伝搬してきた
信号光と合波し、エルビウムがドーブされた光ファイバ
8に入射する。このようにして入射された励起光は信号
光と同方向でエルビウムがドーブされた光ファイバ8を
伝搬して行きエルビウム原子を高いエネルギ準位に励起
し、誘導放出を発生させ信号光を増幅する。第2の励起
用半導体レーザ16の出力光は第2の波長合波器17内の誘
電体多層膜で反射され、エルビウムがドーブされた光フ
ァイバ8に入射される。第2の励起用半導体レーザ16か
らの励起光は、エルビウムがドーブされた光ファイバ8
を信号光と逆方向で伝搬して行き、エルビウム原子を高
いエネルギ準位に励起し、誘導放出を発生させ信号光を
増幅する。一方、エルビウムがドーブされた光ファイバ
8を伝搬し増幅を受けた信号光は第2の波長合波器17内
の誘電体多層膜を透過し、光分岐器10で信号光の一部が
分岐され大部分は出力ファイバ11に入り、出力ファイバ
11を伝搬していく。光分岐器10で分岐された信号光の一
部は光検出器12でその光量が測定される。なお励起用半
導体レーザ14,16を切り替えるために使用される光検出
器12および電源13の構成および運用法は第3図に示した
第1参考例と同じであって、光検出器12によるレベル低
下の検出に基づいて励起用半導体レーザ14,16が択一的
に駆動されるようになっている。 第5図は上記原理に基づく第3参考例である。この参
考例では、励起用光源として用いる半導体レーザの出射
光が活性層に平行な方向に偏光しているので、偏波保持
ファイバ18,19を介せば、第1の半導体レーザ20の出力
光は偏光合波器21にS波として、また、第2の半導体レ
ーザ22の出力光は偏光合波器21にP波として入射され
る。したがって、先に説明したように、光ファイバ増幅
器励起用の二つの半導体レーザ20,22からの励起光は偏
光合波器21で合波される。偏光合波器21で合波された励
起光は、波長合波器23により、入力ファイバ7を伝搬し
てきた信号光と合波され、エルビウムがドーブされた光
ファイバ8に入射される。このようにして入射された励
起光は信号光と同方向でエルビウムがドーブされた光フ
ァイバ8を伝搬して行き、エルビウム原子を高いエネル
ギ準位に励起し、誘導放出を発生させ信号光を増幅す
る。エルビウムがドーブされた光ファイバ8の他端には
誘電体多層膜9が配置されており、励起光は誘電体多層
膜9で反射され信号光のみが誘電体多層膜9を透過し、
光分岐器10で信号光の一部が分岐され大部分は出力ファ
イバ11に入り出力ファイバ11を伝搬していく。光分岐器
10で分岐された信号光の一部は光検出器12でその光量が
測定される。励起用半導体レーザ20,22を択一的に切替
えるために使用される光検出器12および電源13の構成お
よび運用法は第3図に示した第1参考例と同じであり、
いずれの半導体レーザ20,21の励起光が信号光に合波さ
れることとなる。 第6図は本発明の請求項1に対応する第1実施例であ
る。この実施例では、1.45〜1.46μm近傍で発光する第
1の励起用半導体レーザ24と1.48〜1.49μm近傍で発光
する第2の励起用半導体レーザ25の出力光を第1の波長
合波器26で合波し、この合波された励起光を第2の波長
合波器27により、入力ファイバ7を伝搬してきた信号光
と合波し、エルビウムがドーブされた光ファイバ8に入
射する。このようにして入射された励起光は信号光と同
方向でエルビウムがドーブされた光ファイバ8を伝搬し
て行きエルビウム原子を高いエネルギ準位に励起し、誘
導放出を発生させ信号光を増幅する。1.45〜1.46μm近
傍で発光する第3の励起用半導体レーザ28と1.48〜1.49
μm近傍で発光する第4の励起用半導体レーザ29の出力
光を第3の波長合波器30で合波し、この合波された励起
光は第4の波長合波器31内の誘電体多層膜で反射され、
エルビウムがドーブされた光ファイバ8に入射される。
第3の波長合波器30で合成された第3と第4の励起用半
導体レーザ28,29からの励起光は、エルビウムがドーブ
された光ファイバ8を信号光と逆方向で伝搬して行きエ
ルビウム原子を高いエネルギ準位に励起し、誘導放出を
発生させ信号光を増幅する。一方、エルビウムがドーブ
された光ファイバ8を伝搬し増幅を受けた信号光は第4
の波長合波器31内の誘電体多層膜を透過し、光分岐器10
で信号光の一部が分岐され大部分は出力ファイバ11に入
り出力ファイバ11を伝搬していく。なお、本実施例の光
回路構成では、第1と第2の励起用半導体レーザ24,25
からの励起光はエルビウムがドーブされた光ファイバ8
を伝搬した後、第4の波長合波器31内の誘電体多層膜で
反射され、第3と第4の励起用半導体レーザ28,29に入
射されるので、第1と第2の励起用半導体レーザ24,25
からの励起光の影響を排除するため、第3と第4の励起
用半導体レーザ28,29にはアイソレータを具備している
ことが望ましい。第1と第2の励起用半導体レーザ24,2
5もこれと同様であり、第3と第4の励起用半導体レー
ザ28,29からの励起光の影響を排除するためアイソレー
タを具備していることが望ましい。光分岐器10で分岐さ
れた信号光の一部は光検出器12でその光量が測定され
る。励起用半導体レーザ24,25,28,29を択一的に切替え
るために使用される光検出器12および電源13の構成およ
び運用法は第3図に示した本発明の第1参考例と同じで
あり、その切替により、いずれかの励起用半導体レーザ
24,25,28,29の励起光が信号光と合波される。 第7図は本発明の請求項2に対応する第2実施例であ
る。この実施例では、上で説明したように励起用光源と
して用いる半導体レーザの出射光は活性層に平行な方向
に偏光しているので、偏波保持ファイバ32,33を介せ
ば、第1の半導体レーザ34の出力光は第1の偏光合波器
35にS波として、また、第2の半導体レーザ36の出力光
は第1の偏光合波器35にP波として入射されるので、上
で説明したように、光ファイバ増幅器励起用の二つの半
導体レーザ34,36からの励起光は第1の偏光合波器35で
合波される。第1の偏光合波器35で合波された励起光は
第1の波長合波器37により、入力ファイバ7を伝搬して
きた信号光と合波され、エルビウムがドーブされた光フ
ァイバ8に入射される。このようにして入射された励起
光は信号光と同方向でエルビウムがドーブされた光ファ
イバ8を伝搬して行きエルビウム原子を高いエネルギ準
位に励起し、誘導放出を発生させ信号光を増幅する。第
1と第2の励起用半導体レーザ34,36の場合と同様に第
3と第4の励起用半導体レーザ38,39の出力光を第2の
偏光合波器40で合波し、この合波された励起光は第2の
波長合波器41内の誘電体多層膜で反射され、エルビウム
がドーブされた光ファイバ8に入射される。第2の偏光
合波器40で合波された第3と第4の励起用半導体レーザ
38,39からの励起光は、エルビウムがドープされた光フ
ァイバ8を信号光と逆方向で伝搬して行きエルビウム原
子を高いエネルギ準位に励起し、誘導放出を発生させ信
号光を増幅する。一方、エルビウムがドープされた光フ
ァイバ8を伝搬し増幅を受けた信号光は第2の波長合波
器41内の誘電体多層膜を透過し、光分岐器10で信号光の
一部が分岐され大部分は出力ファイバ11に入り出力ファ
イバ11を伝搬していく。第6図の第1実施例で説明した
と同様に、励起用半導体レーザ34,36,38,39は、他の半
導体レーザからの励起光の影響を排除するためアイソレ
ータを具備していることが望ましい。光分岐器10で分岐
された信号光の一部は光検出器12でその光量が測定され
る。励起用半導体レーザ34,36,38,39を択一的に切替え
るために使用される光検出器12および電源13の構成およ
び運用法は、第3図に示した本発明の第1参考例と同じ
であり、励起用半導体レーザ34,36,38,39のいずれかの
励起光が信号に合波される。 第8図は本発明の請求項3に対応する第3実施例であ
る。この第3実施例では、偏波保持ファイバ42,43を介
して1.45〜1.46μm近傍で発光する第1と第2の励起用
半導体レーザ44,45を第1の偏光合波器46で合波し、ま
た、偏波保持ファイバ47,48を介して1.48〜1.49μm近
傍で発光する第3と第4の励起用半導体レーザ49,50を
第2の偏光合波器51で合波する。第1の偏光合波器46で
合波された1.45〜1.46μm近傍で発光する励起光と第2
の偏光合波器51で合波された1.48〜1.49μm近傍で発光
する励起光は、第1の波長合波器52で合波される。第1
の波長合波器52で合波された励起光は、第2の波長合波
器53により、入力ファイバ7を伝搬してきた信号光と合
波され、エンビウムがドープされた光ファイバ8に入射
される。このようにして入射された励起光は信号光と同
方向でエンビウムがドープされた光ファイバ8を伝搬し
て行きエンビウム原子を高いエネルギ準位に励起し、誘
導放出を発生させ信号光を増幅する。エンビウムがドー
プされた光ファイバ8の他端には誘電体多層膜9が配位
されており、励起光は誘電体多層膜9で反射され信号光
のみが誘電体多層膜9を透過し、光分岐器10で信号光の
一部が分岐され大部分は出力ファイバ11に入り出力ファ
イバ11を伝搬していく。光分岐器10で分岐された信号光
の一部は光検出器12でその光量が測定される。励起用半
導体レーザ44,45,49,50を択一的に切替えるために使用
される光検出器12および電源13の構成および運用法は第
3図に示した第1参考例と同じであり、励起用半導体レ
ーザ44,45,49,50のいずれかの励起光が信号に合波され
る。
Before describing the embodiments of the present invention in detail, first, examples of a polarization multiplexer and a wavelength multiplexer, which are optical components used in the optical circuit of the present invention, are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. Will be described and the outline thereof will be described. The polarization multiplexer reflects light polarized perpendicular to the plane of FIG. 1 (hereinafter referred to as S-wave) and transmits light polarized parallel to the plane of FIG. 1 (hereinafter referred to as P-wave). Dielectric multilayer film 1
In contrast, the S-wave coming from below is reflected by the dielectric multilayer film 1 and the P-wave coming from the left side is reflected by the dielectric multilayer film 1 as shown in FIG. To Penetrate. When both the S-wave and the P-wave enter, they are combined and propagate to the right. The wavelength multiplexer reflects light having a wavelength equal to or less than a certain wavelength λc and makes the light incident on the dielectric multilayer film 2 that transmits light having a wavelength equal to or more than the wavelength λc as shown in FIG. Light coming from below (λ 1 <λc) is reflected by the dielectric multilayer film 2 and light coming from the left (λ 2 > λc)
Is transmitted through the dielectric multilayer film 2. When the light enters from below and from the left, both lights are combined and propagate to the right. FIG. 3 shows a first reference example of an optical fiber amplifier based on the above principle. In this reference example, the output light of the first excitation semiconductor laser 3 emitting in the vicinity of 1.45 to 1.46 μm and the output light of the second excitation semiconductor laser 4 emitting in the vicinity of 1.48 to 1.49 μm are combined into a first wavelength multiplexer. 5, the pump light exiting the multiplexer 5 is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 by the second wavelength multiplexer 6, and is incident on the erbium-doped optical fiber 8. I do. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 in which erbium is doped in the same direction as the signal light, excites erbium atoms to a high energy level, generates stimulated emission, and amplifies the signal light. I do.
At the other end of the optical fiber 8 doped with erbium, a dielectric multilayer film 9 is coordinated. Excitation light is reflected by the dielectric multilayer film 9 and only signal light passes through the dielectric multilayer film 9, A part of the signal light is split by the optical splitter 10, and most of the signal light enters the output fiber 11 and propagates through the output fiber 11. Further, a part of the signal light branched by the optical branching device 10 is incident on the photodetector 12, and the light amount is measured. If any of the pumping semiconductor lasers that are energized here deteriorates, the amount of pumping light in the erbium-doped optical fiber 8 decreases and the amplification factor of the signal light falls below a required value. The deterioration of the pumping semiconductor laser can be sensed by measuring the light quantity in the detector 12. With such a configuration, when the first pumping semiconductor laser 3 is used in the initial state and the deterioration occurs, the level decrease due to the deterioration is detected by the photodetector 12, and the deterioration is detected. When the power from the power supply 13 is switched from the first pumping semiconductor laser 3 to the second pumping semiconductor laser 4 on the condition that is detected, the amplification factor of the erbium-doped optical fiber 8 becomes the required amplification. It is possible to return to the rate. FIG. 4 shows a second reference example based on the above principle. In this reference example, the output light of the first pumping semiconductor laser
Is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 and enters the optical fiber 8 into which erbium has been doped. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 in which erbium is doped in the same direction as the signal light, and excites erbium atoms to a high energy level to generate stimulated emission to amplify the signal light. . The output light of the second pumping semiconductor laser 16 is reflected by the dielectric multilayer film in the second wavelength multiplexer 17 and is incident on the erbium-doped optical fiber 8. The pumping light from the second pumping semiconductor laser 16 is an optical fiber 8 doped with erbium.
Propagates in the opposite direction to the signal light, excites erbium atoms to a high energy level, generates stimulated emission, and amplifies the signal light. On the other hand, the signal light that has propagated through the optical fiber 8 doped with erbium and has undergone amplification passes through the dielectric multilayer film in the second wavelength multiplexer 17, and a part of the signal light is branched by the optical branching device 10. The majority enters the output fiber 11 and
Propagate 11 The light amount of a part of the signal light branched by the optical branching device 10 is measured by the photodetector 12. The configuration and operation of the photodetector 12 and the power supply 13 used for switching the pumping semiconductor lasers 14 and 16 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. The excitation semiconductor lasers 14, 16 are selectively driven based on the detection of the drop. FIG. 5 is a third reference example based on the above principle. In this reference example, the emission light of the semiconductor laser used as the excitation light source is polarized in the direction parallel to the active layer, so that the output light of the first semiconductor laser 20 can be transmitted through the polarization maintaining fibers 18 and 19. Is incident on the polarization multiplexer 21 as an S-wave, and the output light of the second semiconductor laser 22 is incident on the polarization multiplexer 21 as a P-wave. Therefore, as described above, the pump lights from the two semiconductor lasers 20 and 22 for pumping the optical fiber amplifier are multiplexed by the polarization multiplexer 21. The pump light multiplexed by the polarization multiplexer 21 is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 by the wavelength multiplexer 23, and is incident on the optical fiber 8 into which erbium is doped. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 doped with erbium in the same direction as the signal light, excites erbium atoms to a high energy level, generates stimulated emission, and amplifies the signal light. I do. At the other end of the optical fiber 8 doped with erbium, a dielectric multilayer film 9 is disposed. Excitation light is reflected by the dielectric multilayer film 9 and only signal light passes through the dielectric multilayer film 9.
A part of the signal light is split by the optical splitter 10, and most of the signal light enters the output fiber 11 and propagates through the output fiber 11. Optical splitter
The light amount of a part of the signal light branched at 10 is measured by the photodetector 12. The configuration and operating method of the photodetector 12 and the power supply 13 used for selectively switching the semiconductor lasers 20 and 22 for excitation are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
The pump light of any of the semiconductor lasers 20 and 21 is combined with the signal light. FIG. 6 shows a first embodiment corresponding to claim 1 of the present invention. In this embodiment, the output light of the first excitation semiconductor laser 24 emitting near 1.45-1.46 μm and the output light of the second excitation semiconductor laser 25 emitting near 1.48-1.49 μm are combined with the first wavelength multiplexer 26. The multiplexed pump light is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 by the second wavelength multiplexer 27, and is incident on the optical fiber 8 into which erbium is doped. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 in which erbium is doped in the same direction as the signal light, and excites erbium atoms to a high energy level to generate stimulated emission to amplify the signal light. . Third excitation semiconductor laser 28 emitting light in the vicinity of 1.45 to 1.46 μm and 1.48 to 1.49
The output light of the fourth pumping semiconductor laser 29 which emits light in the vicinity of μm is multiplexed by the third wavelength multiplexer 30, and the multiplexed pumping light is applied to the dielectric material in the fourth wavelength multiplexer 31. Reflected by the multilayer film,
Erbium is incident on the doped optical fiber 8.
The pumping light from the third and fourth pumping semiconductor lasers 28 and 29 synthesized by the third wavelength multiplexer 30 propagates through the erbium-doped optical fiber 8 in the opposite direction to the signal light. The erbium atoms are excited to a high energy level to generate stimulated emission and amplify the signal light. On the other hand, the signal light that has propagated through the optical fiber 8 doped with erbium and has been amplified
Through the dielectric multilayer film in the wavelength multiplexer 31
, A part of the signal light is branched, and most of the light enters the output fiber 11 and propagates through the output fiber 11. In the optical circuit configuration of this embodiment, the first and second pumping semiconductor lasers 24, 25
Pump light from the optical fiber 8 with erbium doped
After being propagated, the light is reflected by the dielectric multilayer film in the fourth wavelength multiplexer 31 and enters the third and fourth pumping semiconductor lasers 28 and 29. Semiconductor lasers 24, 25
The third and fourth pumping semiconductor lasers 28 and 29 are preferably provided with isolators in order to eliminate the influence of the pumping light. First and second pumping semiconductor lasers 24,2
The same applies to 5 and it is desirable to provide an isolator to eliminate the influence of the excitation light from the third and fourth semiconductor lasers for excitation 28 and 29. The light amount of a part of the signal light branched by the optical branching device 10 is measured by the photodetector 12. The configuration and operation of the photodetector 12 and the power supply 13 used for selectively switching the semiconductor lasers 24, 25, 28 and 29 for excitation are the same as those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. By switching, one of the pumping semiconductor lasers
The 24, 25, 28, and 29 pump lights are multiplexed with the signal light. FIG. 7 shows a second embodiment corresponding to claim 2 of the present invention. In this embodiment, as described above, the emitted light of the semiconductor laser used as the excitation light source is polarized in a direction parallel to the active layer. The output light of the semiconductor laser 34 is a first polarization multiplexer.
Since the output light of the second semiconductor laser 36 is incident on the first polarization multiplexer 35 as a P-wave as an S-wave, and as described above, the two Excitation lights from the semiconductor lasers 34 and 36 are multiplexed by the first polarization multiplexer 35. The pump light multiplexed by the first polarization multiplexer 35 is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 by the first wavelength multiplexer 37, and is incident on the optical fiber 8 into which erbium is doped. Is done. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 in which erbium is doped in the same direction as the signal light, and excites erbium atoms to a high energy level to generate stimulated emission to amplify the signal light. . As in the case of the first and second pumping semiconductor lasers 34 and 36, the output lights of the third and fourth pumping semiconductor lasers 38 and 39 are multiplexed by a second polarization multiplexer 40. The waved excitation light is reflected by the dielectric multilayer film in the second wavelength multiplexer 41, and is incident on the optical fiber 8 into which erbium is doped. Third and fourth pumping semiconductor lasers multiplexed by the second polarization multiplexer 40
The pumping light from 38 and 39 propagates through the erbium-doped optical fiber 8 in the opposite direction to the signal light, and excites erbium atoms to a high energy level to generate stimulated emission and amplify the signal light. On the other hand, the signal light propagated through the erbium-doped optical fiber 8 and amplified passes through the dielectric multilayer film in the second wavelength multiplexer 41, and a part of the signal light is branched by the optical branching device 10. Most of the light enters the output fiber 11 and propagates through the output fiber 11. As described in the first embodiment of FIG. 6, the pumping semiconductor lasers 34, 36, 38, and 39 may include an isolator to eliminate the influence of pumping light from other semiconductor lasers. desirable. The light amount of a part of the signal light branched by the optical branching device 10 is measured by the photodetector 12. The configuration and operation of the photodetector 12 and the power supply 13 used for selectively switching the semiconductor lasers for excitation 34, 36, 38 and 39 are different from those of the first embodiment of the present invention shown in FIG. The same is true, and the pumping light of any of the pumping semiconductor lasers 34, 36, 38, and 39 is multiplexed with the signal. FIG. 8 shows a third embodiment corresponding to claim 3 of the present invention. In the third embodiment, first and second pumping semiconductor lasers 44 and 45, which emit light in the vicinity of 1.45 to 1.46 μm, through polarization maintaining fibers 42 and 43 are multiplexed by a first polarization multiplexer 46. Further, the third and fourth pumping semiconductor lasers 49 and 50 that emit light in the vicinity of 1.48 to 1.49 μm via the polarization maintaining fibers 47 and 48 are multiplexed by the second polarization multiplexer 51. The pump light emitted near 1.45 to 1.46 μm, which is multiplexed by the first polarization multiplexer 46, and the second
The pump light emitted near 1.48 to 1.49 μm, which has been multiplexed by the polarization multiplexer 51, is multiplexed by the first wavelength multiplexer 52. First
The pump light multiplexed by the wavelength multiplexer 52 is multiplexed with the signal light propagating through the input fiber 7 by the second wavelength multiplexer 53, and is incident on the optical fiber 8 doped with embium. You. The pumping light thus incident propagates through the optical fiber 8 doped with embium in the same direction as the signal light, and excites embium atoms to a high energy level to generate stimulated emission to amplify the signal light. . At the other end of the optical fiber 8 doped with embium, a dielectric multilayer film 9 is coordinated. Excitation light is reflected by the dielectric multilayer film 9 and only signal light passes through the dielectric multilayer film 9. A part of the signal light is split by the splitter 10, and most of the signal light enters the output fiber 11 and propagates through the output fiber 11. The light amount of a part of the signal light branched by the optical branching device 10 is measured by the photodetector 12. The configuration and operation of the photodetector 12 and the power supply 13 used for selectively switching the semiconductor lasers for excitation 44, 45, 49, and 50 are the same as those of the first reference example shown in FIG. The pumping light of any of the pumping semiconductor lasers 44, 45, 49, 50 is multiplexed with the signal.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上説明したように、本発明の光ファイバ増幅器では
半導体レーザを駆動する電流をON/OFFするいう究めて容
易な手段により、現用の励起用半導体レーザとの切り替
えが可能な予備の励起用半導体レーザを具備しているか
ら、半導体レーザの出力を高くすることが必須の光ファ
イバ増幅器において、高出力に起因する励起用半導体レ
ーザの劣化に応じて、予備の励起半導体レーザに切り換
えることができ、したがって、その信頼性を高めること
ができるという利点がある。
As described above, in the optical fiber amplifier of the present invention, a spare pumping semiconductor laser that can be switched with the current pumping semiconductor laser by extremely simple means of turning on / off the current for driving the semiconductor laser. Therefore, in an optical fiber amplifier in which it is essential to increase the output of the semiconductor laser, it is possible to switch to a spare pumping semiconductor laser in accordance with the deterioration of the pumping semiconductor laser due to the high output. There is an advantage that the reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の光ファイバ増幅器の光回路で使用され
る偏光合波器の簡略化された構成を示す図、第2図は本
発明の光ファイバ増幅器の光回路で使用される波長合波
器の簡略化された構成を示す図、第3図は本発明の第1
参考例を示す図、第4図は本発明の第2参考例を示す
図、第5図は本発明の第3参考例を示す図、第6図は本
発明の第1実施例を示す図、第7図は本発明の第2実施
例を示す図、第8図は本発明の第3実施例を示す図であ
る。 1,2,9……誘電体多層膜、18,19,32,33,42,43,47,48……
偏波保持ファイバ、3,4,14,16,20,22,24,25,28,29,34,3
6,38,39,44,45,49,50……半導体レーザ、21,35,40,46,5
1……偏光合波器、6,15,17,23,26,27,30,31,37,41,52,5
3……波長合波器、7……入力ファイバ、8……エルビ
ウムがドープされた光ファイバ、10……光分岐器、11…
…出力ファイバ、12……光検出器、13……電源。
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of a polarization multiplexer used in the optical circuit of the optical fiber amplifier according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the wavelength combination used in the optical circuit of the optical fiber amplifier according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a simplified configuration of a wave filter, and FIG.
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing a third embodiment of the present invention. 1,2,9 …… Dielectric multilayer film, 18,19,32,33,42,43,47,48 ……
Polarization-maintaining fiber, 3, 4, 14, 16, 20, 22, 24, 25, 28, 29, 34, 3
6,38,39,44,45,49,50 …… Semiconductor laser, 21,35,40,46,5
1 ... Polarization multiplexer, 6,15,17,23,26,27,30,31,37,41,52,5
3 wavelength combiner, 7 input fiber, 8 erbium-doped optical fiber, 10 optical splitter, 11
... Output fiber, 12 ... Photodetector, 13 ... Power supply.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の励起用半導体レーザと第2の励起用
半導体レーザの出力光とを第1の波長合波器に入射し、
この励起光を第2の波長合波器により信号光と合波し、
エルビウムがドープされた光ファイバの一方の端から信
号光と励起光が同方向に進行するように入射させ、前記
第1の励起用半導体レーザと同波長で発光する第3の励
起用半導体レーザと、前記第2の励起用半導体レーザと
同波長で発光する第4の励起用半導体レーザとの出力光
を第3の波長合波器に入射し、この励起光を第4の波長
合波器を用いて、エルビウムがドープされた該光ファイ
バの他方の端から信号光と励起光が逆方向に進行するよ
うに入射させる光回路から構成され、上記4個の励起用
半導体レーザは択一的に通電駆動されることを特徴とす
る光ファイバ増幅器。
An output light of a first pumping semiconductor laser and a second pumping semiconductor laser are incident on a first wavelength multiplexer,
The pump light is multiplexed with the signal light by the second wavelength multiplexer,
A third pumping semiconductor laser that emits at the same wavelength as the first pumping semiconductor laser, by causing signal light and pumping light to enter from one end of the erbium-doped optical fiber so as to travel in the same direction; The output light of the fourth pumping semiconductor laser emitting at the same wavelength as that of the second pumping semiconductor laser is incident on a third wavelength multiplexer, and the pumping light is passed through a fourth wavelength multiplexer. And an optical circuit in which the signal light and the pumping light are made to enter from the other end of the erbium-doped optical fiber so as to travel in opposite directions. The four pumping semiconductor lasers are alternatively used. An optical fiber amplifier driven by conduction.
【請求項2】第1の励起用半導体レーザと、第2の励起
用半導体レーザと、該第1の励起用半導体レーザと第2
の励起用半導体レーザとから出射される出力光を偏波保
持ファイバを介して第1の偏光合波器へ入射し、この励
起光を第1の波長合波器により信号光と合波し、エルビ
ウムがドープされた光ファイバの一方の端から信号光と
励起光が同方向に進行するように入射させ、また、前記
第1の励起用半導体レーザと同波長で発光する第3の半
導体レーザと、前記第2の励起用半導体レーザと同波長
で発光する第4の半導体レーザの出力光とを偏波保持フ
ァイバを介して第2の偏光合波器へ入射し、この励起光
を第2の波長合波器を用いて、エルビウムがドープされ
た光ファイバの他方の端から信号光と励起光が逆方向に
進行するように入射させる光回路から構成され、上記4
個の励起用半導体レーザは択一的に通電駆動されること
を特徴とする光ファイバ増幅器。
A first pumping semiconductor laser, a second pumping semiconductor laser, and a first pumping semiconductor laser;
The output light emitted from the pumping semiconductor laser is input to the first polarization multiplexer via the polarization maintaining fiber, and the pump light is multiplexed with the signal light by the first wavelength multiplexer, A third semiconductor laser emitting light at the same wavelength as the first pumping semiconductor laser, wherein the signal light and the pumping light are incident from one end of the erbium-doped optical fiber so as to travel in the same direction; The output light of the fourth semiconductor laser emitting at the same wavelength as the second pumping semiconductor laser is incident on the second polarization multiplexer via the polarization maintaining fiber, and the pumping light is transmitted to the second polarization multiplexer. An optical circuit that uses a wavelength multiplexer to cause the signal light and the pump light to enter from the other end of the erbium-doped optical fiber so as to travel in opposite directions;
An optical fiber amplifier, wherein one of the semiconductor lasers for excitation is selectively driven by conduction.
【請求項3】第1第2の励起用半導体レーザの出力光を
偏波保持ファイバを介して第1の偏光合波器へ入射し、
前記第1第2の励起用半導体レーザと異なる波長で発光
する第3第4の励起用半導体レーザの出力光を偏波保持
ファイバを介して第2の偏光合波器へ入射し、上記の2
個の偏光合波器から出た光を第1の波長合波器へ入射
し、この励起光を第2の波長合波器により信号光と合波
し、エルビウムがドープされた光ファイバの一方の端か
ら信号光と共に入射させるような光回路から構成され、
上記4個の励起用半導体レーザは択一的に通電駆動され
ることを特徴とする光ファイバ増幅器。
3. The output light of the first and second pumping semiconductor lasers is incident on a first polarization multiplexer via a polarization maintaining fiber,
The output light of the third and fourth pumping semiconductor lasers, which emits light at a wavelength different from that of the first and second pumping semiconductor lasers, is incident on the second polarization multiplexer via the polarization maintaining fiber.
The light emitted from the polarization multiplexers is incident on a first wavelength multiplexer, and the pump light is multiplexed with the signal light by a second wavelength multiplexer to form one of the erbium-doped optical fibers. It is composed of an optical circuit that makes it enter with the signal light from the end of
An optical fiber amplifier, wherein the four semiconductor lasers for excitation are selectively driven by conduction.
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