JP3884744B2

JP3884744B2 - 利得平坦化された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器

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Publication number: JP3884744B2
Application number: JP2004144344A
Authority: JP
Inventors: 鍾勳李; 世剛朴; 學弼李; 基▲ちょる▼ 李; 鍾權金; 尚鉉都; 相一李
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Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-05-17
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2007-02-21
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Description

本発明は光ファイバ増幅器に関し、特にＣ帯域（C-band）光信号及びＬ帯域（L-band）光信号を増幅するための広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）に関する。

光伝送システムに使用される光ファイバ増幅器は、伝送される光信号を増幅するための装置として、光信号を光電変換することなくそのままに増幅する。従って、簡単であり、経済的な構成を有する利点がある。このような光ファイバ増幅器は、利得媒体（gain medium）光ファイバと、光ポンピング（Optical Pumping）に必要なポンピング光源と、伝送される光信号とポンピング光を利得媒体光ファイバに結合させる波長分割多重光結合器（wavelength division multiplexing optical coupler：ＷＤＭ coupler）と、順方向に進行する光は通過させ、逆方向に進行する光は遮断する光アイソレーター（optical isolator）とから主に構成される。

光信号はエルビウムなどの希土類金属元素を添加した利得媒体光ファイバの誘導放出過程を通じて増幅される。ポンピング光は利得媒体光ファイバに添加されたイオン状態の希土類元素を励起させ、利得媒体光ファイバに入射された光信号は励起されたイオンの誘導放出過程を通じて増幅される。現在超高速波長分割多重光伝送システムで広く使用されている波長帯域は、１．５５μm波長帯域であり、このような波長帯域の光信号を増幅するのに適切なエルビウム添加光ファイバ増幅器が主に使用される。ここで、ＷＤＭ光通信システムは、波長ごとにチャネルを与えて多数のチャネルを波長分割多重化を通じて一つの光ファイバで同時に伝送することができる技術として、伝送帯域幅を効率的に使用することができる。現在、ＷＤＭ光通信システムはより広い伝送帯域を確保するために、波長帯域が１５２５〜１５６５nmであるＣ帯域だけではなく、波長帯域が１５７０〜１６１０nmであるＬ帯域も光信号帯域に使用するための研究が活発に進行されている。特に、ＷＤＭ光通信システムの核心素子うちの一つであるエルビウム添加光ファイバ増幅器において、Ｃ帯域光信号だけではなく、Ｌ帯域光信号も増幅することができる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器に対する研究が活発に進行されている。

一般的に、Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は反転分布（Population Inversion）を７０〜１００％程度で使用するが、このような場合、波長別利得特性が平坦ではないとの短所を有している。通常、１５３０nm波長の利得が最も高く、１５６０nm波長の利得が相対的に低い特徴がある。波長に応じた利得特性が不均一なので、各種利得平坦化方式が採用されている。Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得を平坦化させるための従来の方式には、光学フィルターを利用する方式、ファブリー・ペローフィルター（Fabry-Perot filter）を利用する方式、マッハツェンダ干渉計（Mach-Zender interferometer）を利用する方式、誘電体薄膜を利用する方式、光ファイバ格子（fiber Bragg grating：ＦＢＧ）フィルターを利用する方式などがある。これらの利得平坦化方式は、Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクトルと反対となる損失スペクトル特性を有するようにフィルターを設計し、このフィルターをエルビウム添加光ファイバ増幅器に挿入することにより、波長に応じた均一な利得を得るものである。このような各種利得平坦化方式のうち、現在、光ファイバ格子を利用したフィルター方式が主に使用されている。

光ファイバ格子は光ファイバコア内で周期的に屈折率を変えるようにした光ファイバ素子であり、入射された多波長の光信号のうち、特定波長の信号（チャネル）のみを反射させるか、消滅させる特徴がある。光ファイバ格子は格子周期に従って、短周期（反射型）光ファイバ格子と長周期（消滅型）光ファイバ格子に分けることができる。短周期光ファイバ格子は、光ファイバコア内の屈折率変化の周期（一般的に格子周期）が数百nm以内であり、順方向に進行するモードと逆方向に進行するモードとの間で光ファイバモード結合が発生することにより、入射された多波長の光信号のうち、特定波長のチャネルのみが反射される特徴がある。一方、長周期光ファイバ格子は、格子周期が数百μm以内であり、順方向に進行する二つのモード間でモード結合が発生することにより、多波長の光信号のうち、特定波長のチャネルのみを消滅させる特徴がある。光ファイバ格子の透過（反射）スペクトルは、格子周期、格子強さ、格子長さ、屈折率分布方式に従って適切に調節することができる。

長周期格子を利用してＣ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得を平坦化させる方式は、長周期格子の透過スペクトルをＣ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクトルと反対になるように適切に設計し、設計された長周期格子をＣ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器に挿入することにより、波長に応じた利得を一定にする。このような長周期格子を利用した方式は、反射される光信号がないので、別の追加的な光部品が必要ないとの利点がある。しかし、長周期格子は温度に対してスペクトル特性が非常に敏感に反応する短所がある。このような長周期格子の温度敏感性問題を解決するために、短周期格子の一種であるチャープ付光ファイバ格子（chirped ＦＢＧ：ＣＦＢＧ）を使用する方式が提案された。このチャープ付光ファイバ格子は、長さ方向に沿って格子周期が線形的に、または非線形的に変わる格子である。チャープ付光ファイバ格子を使用して利得スペクトルを平坦化させる方式によると、Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクトルと反対になるようにチャープ格子の反射スペクトルを設計し、エルビウム添加光ファイバ増幅器にチャープ付光ファイバ格子を挿入して利得スペクトルを均一にする。この時、チャープ付光ファイバ格子により反射された光信号が順方向に進行する光信号と結合して干渉を起こすことを防止するために、光アイソレーターのような付加的な光部品が必要であるとの短所がある。

Ｌ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器と比較して、ポンピング光源には差異がないが、反転分布（Population Inversion）が大略４０％である状態を利用するので、Ｃ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器に比べてエルビウム添加光ファイバの長さが５〜１０倍以上長くなる。そして、Ｌ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器で、既存の９８０nm、または１４８０nmの高電力ＬＤ光源と共にＣ帯域（１５３０nm、１５５０nm波長、または１５７０nm波長）光源を補助ポンピング光源に使用して同時ポンピング（co-pumping）することにより、Ｌ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得平坦特性が向上したという報告がある（非特許文献１）。このようなＬ帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は利得平坦特性を向上させることができるが、補助ポンピング光源として別の外部光源が必要であるとの短所がある。

[M.Fukushima, Y.Tashiro、H.Ogoshi、"高密度ＷＤＭ伝送システムのための１５７０nm−１６００nm領域で利得平坦化されたエルビウム添加光ファイバ増幅器（Flat gain erbium-doped fiber amplifier in 1570nm-1600nm region for dense WDM transmission systems）"、OFC'97、vol. PD3, 1997]

図１は従来の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成を概略的に示した図である。このエルビウム添加光ファイバ増幅器１００は、外部光ファイバ１１０に接続して使用され、第１及び第２増幅部１７０，１８０と、これら第１及び第２増幅部１７０，１８０を並列構造に連結するための第１及び第５ＷＤＭ光結合器１２１，１２５とを備えている。

第１ＷＤＭ光結合器１２１は、外部光ファイバ１１０を通じて入力される１５５０／１５８０nm波長帯域の光信号を、その１５５０nm（Ｃ帯域）及び１５８０nm（Ｌ帯域）波長帯域に分離し、Ｃ帯域光信号を第１増幅部１７０に、Ｌ帯域光信号を第２増幅部１８０に出力する。

第１増幅部１７０は、第１及び第２光アイソレーター１３１，１３２と、第１ポンプＬＤ（pump LD）１４１と、第２ＷＤＭ光結合器１２２と、第１エルビウム添加光ファイバ１５１と、チャープ付光ファイバ格子１６０と、を備えている。第１光アイソレーター１３１及び第２光アイソレーター１３２は、それぞれ第１エルビウム添加光ファイバ１５１から出力されるＡＳＥ雑音などのような逆方向に進行する光を遮断する。第１ポンプＬＤ１４１は９８０nm、または１４８０nm波長の第１ポンプ光を出力し、第１光アイソレーター１３１と第２光アイソレーター１３２との間に介在する第２ＷＤＭ光結合器１２２は、第１光アイソレーター１３１を通過したＣ帯域光信号と第１ポンプＬＤ１４１から入力された第１ポンプ光とを結合して出力する。第１エルビウム添加光ファイバ１５１は第２光アイソレーター１３２を通過した第１ポンプ光により反転分布（ポンピング）が発生し、第２光アイソレーター１３２を通過したＣ帯域光信号を増幅する。チャープ付光ファイバ格子１６０は、第１エルビウム添加光ファイバ１５１から入力されたＣ帯域光信号を利得平坦化する。

第２増幅部１８０は、第３光アイソレーター１３３と、第２及び第３ポンプＬＤ１４２，１４３と、第３及び第４ＷＤＭ光結合器１２３，１２４と、第２エルビウム添加光ファイバ１５２とを備えている。第３光アイソレーター１３３は第２エルビウム添加光ファイバ１５２から出力されるＡＳＥなどの逆方向に進行する光を遮断する。第２ポンプＬＤ１４２は９８０nm、または１４８０nm波長の第２ポンプ光を出力し、第３ＷＤＭ光結合器１２３は第３光アイソレーター１３３を通過したＬ帯域光信号と第２ポンプＬＤ１４２から入力された第２ポンプ光とを結合して出力する。第３ポンプＬＤ１４３は、１５５０、１５３０または１５７０nm波長の第３ポンプ光を出力し、第４ＷＤＭ光結合器１２４は第３ＷＤＭ光結合器１２３から入力されたＬ帯域光信号及び第２ポンプ光と第３ポンプ光とを結合して出力する。第２エルビウム添加光ファイバ１５２は、第４ＷＤＭ光結合器１２４から入力された第２及び第３ポンプ光により反転分布が生じ、第４ＷＤＭ光結合器１２４から入力されたＬ帯域光信号を増幅する。

第５ＷＤＭ光結合器１２５は、第１及び第２増幅部１７０，１８０を通じて入力されるＣ帯域及びＬ帯域光信号を結合して外部光ファイバ１１０へ出力する。

第１及び第２エルビウム添加光ファイバ１５１，１５２はその内部構造は同じであるが、第２光ファイバ１５２のほうが相対的に長い。また、第１及び第２エルビウム添加光ファイバ１５１，１５２は、入力される光信号とポンプ光の進行方向が同一の順方向ポンピング構造を有しているが、必要に応じて、光信号とポンプ光の進行方向が互いに反対である逆方向ポンピング構造を有することもできる。

上述したように、従来の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器１００はＣ帯域光信号だけではなく、Ｌ帯域光信号の利得平坦特性も向上するが、第１増幅部１７０に逆方向ＡＳＥ雑音を防ぐための付加的な第２光アイソレーター１３２を設けねばならず、第２増幅部１８０に補助ポンプ光源として別の第２ポンプＬＤ１４２を必要とする問題点がある。

本発明の目的は、上記のような付加的ポンプ光源が不要で、安くかつ単純な構成を有する利得平坦化された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明によれば、並列構造の第１及び第２増幅部を有して第１及び第２帯域光信号を増幅する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器において、第１増幅部は、所定波長の第１ポンプ光による励起で第１帯域光信号を増幅するための第１エルビウム添加光ファイバと、該増幅された第１帯域光信号を利得平坦化するためのフィルターと、第１エルビウム添加光ファイバを励起する第１ポンプ光を発生するための第１ポンプ光源と、第１帯域光信号及び第１ポンプ光を結合して第１エルビウム添加光ファイバに出力するための波長分割多重光結合器と、第１エルビウム添加光ファイバから逆方向に進行する光を遮断するための第１光アイソレーターと、第１エルビウム添加光ファイバにより増幅された第１帯域光信号を上記フィルターに出力し、該フィルターにより発生する反射光を第２増幅部に出力するためのサーキュレータを有し、第２増幅部は、第１増幅部のフィルターからの反射光及び所定波長の第２ポンプ光による励起で第２帯域光信号を増幅するための第２エルビウム添加光ファイバを少なくとも有することを特徴とする。

このような広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、第１及び第２帯域光信号が多重化されて伝送される光ファイバに接続して使用することができる。

第１増幅部のフィルターは、増幅された第１帯域光信号の利得スペクトルで不均一な部分を反射させる構造とする。

この広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、多重化されて受信される第１及び第２帯域光信号を分離し、第１帯域光信号を第１増幅部に、第２帯域光信号を第２増幅部に出力するための波長分割多重光結合器を有することができる。また、第１及び第２増幅部から出力される第１及び第２帯域光信号を結合するための波長分割多重光結合器を有することも可能である。

第２増幅部は、第２エルビウム添加光ファイバを励起する第２ポンプ光を発生するための第２ポンプ光源と、第２帯域光信号及び第２ポンプ光を結合して第２エルビウム添加光ファイバに出力するための波長分割多重光結合器と、をさらに有することができる。そして、第２増幅部は、第２エルビウム添加光ファイバから逆方向に進行する光を遮断するための第２光アイソレーターをさらに有することができる。

第１増幅部のフィルターは、チャープ付光ファイバ格子から形成できる。

第２増幅部の第２エルビウム添加光ファイバは、第１増幅部のフィルターからの反射光により順方向ポンピングされる構造が可能で、この第２増幅部は、第２帯域光信号及び第１増幅部のフィルターからの反射光を結合するための波長分割多重光結合器をさらに有するものとすることができる。

あるいは、第２増幅部の第２エルビウム添加光ファイバは、第１増幅部のフィルターからの反射光により逆方向ポンピングされる構造が可能で、この第２増幅部は、増幅された第２帯域光信号及び第１増幅部のフィルターからの反射光を結合するための波長分割多重光結合器をさらに有するものとすることができる。

本発明による広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、フィルターを利用して第１増幅部の利得特性を平坦化させ、そのフィルターで反射されるＣバンド光信号を補助ポンプ光として第２エルビウム添加光ファイバに提供して第２増幅部の利得特性を平坦化させることにより、従来に比べて価格競争力及び簡単な構造を有するようになる利点がある。

以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。

図２は、第１実施例の利得平坦化広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成を示す図である。この広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２００は、外部光ファイバ２１０に接続されて使用され、第１及び第２増幅部２８０，２９０と、これら第１及び第２増幅部２８０，２９０を並列構造に連結するための第１及び第５ＷＤＭ光結合器２２１，２２５とを備えている。

第１ＷＤＭ光結合器２２１は、外部光ファイバ２１０を通じて入力される１５５０／１５８０nm波長帯域の光信号を第１帯域（例：１５５０nm、Ｃ帯域）光信号及び第２帯域（例：１５８０nm、Ｌ帯域）光信号に分離し、第１すなわちＣ帯域光信号を第１増幅部２８０に、第２すなわちＬ帯域光信号を第２増幅部２９０に出力する。

第１増幅部２８０は、第１光アイソレーター２３１と、第１ポンプ光源２４１と、第２ＷＤＭ光結合器２２２と、第１エルビウム添加光ファイバ２５１と、サーキュレータ２６０と、フィルター２７０とを備えている。

第１光アイソレーター２３１は、第１エルビウム添加光ファイバ２５１から出力されるＡＳＥ雑音などの逆方向に進行する光を遮断する。

第１ポンプ光源２４１は、９８０nmまたは１４８０nm波長の第１ポンプ光を出力する。この第１ポンプ光源２４１としてはＬＤ、ＬＥＤなどを使用することができる。

第２ＷＤＭ光結合器２２２は、第１光アイソレーター２３１を通過したＣ帯域光信号と第１ポンプ光源２４１から入力された第１ポンプ光とを結合して出力する。

第１エルビウム添加光ファイバ２５１は、第２ＷＤＭ光結合器２２２から入力された第１ポンプ光により反転分布（ポンピング）が生じ、第２ＷＤＭ光結合器２２２から入力されたＣ帯域光信号を増幅する。

サーキュレータ２６０は第１乃至第３ポートを備え、その上位ポートに入力された光を隣接した下位ポートに出力する。本例のサーキュレータ２６０の第１ポートは第１エルビウム添加光ファイバ２５１と連結され、第２ポートはフィルター２７０と連結され、第３ポートは第２増幅部２９０と連結される。これによりサーキュレータ２６０は、第１ポートに入力されたＣ帯域光信号を第２ポートに出力し、フィルタリングされて第２ポートに戻ったＣ帯域光信号を第３ポートに出力する。

フィルター（ＣＦＢＧ）２７０は、その透過スペクトル特性が第１エルビウム添加光ファイバ２５１の利得スペクトルと反対になるように設計され、利得スペクトルで不均一な部分（即ち、フィルタリングされるＣ帯域光信号）は反射し、この反射させたＣ帯域光信号が第２ポンプ光としてサーキュレータ２６０の第２ポートに入力する。

第２増幅部２９０は、第２光アイソレーター２３２と、第２ポンプ光源２４２と、第３及び第４ＷＤＭ光結合器２２３，２２４と、第２エルビウム添加光ファイバ２５２とを備えている。

第２光アイソレーター２３２は、第２エルビウム添加光ファイバ２５２から出力されるＡＳＥなどの逆方向に進行する光を遮断する。

第３ＷＤＭ光結合器２２３は、第２光アイソレーター２３２を通過したＬ帯域光信号とサーキュレータ２６０から入力された第２ポンプ光とを結合して出力する。

第２ポンプ光源２４２は、１５５０、１５３０または１５７０nm波長の第３ポンプ光を出力する。この第２ポンプ光源２４２としてはＬＤ、ＬＥＤなどを使用することができる。

第４ＷＤＭ光結合器２２４は、第３ＷＤＭ光結合器２２３から入力されたＬ帯域光信号及び第２ポンプ光と第３ポンプ光とを結合して出力する。

第２エルビウム添加光ファイバ２５２は、第４ＷＤＭ光結合器２２４から入力された第２及び第３ポンプ光により反転分布（ポンピング）が生じ、第４ＷＤＭ光結合器２２４から入力されたＬ帯域光信号を増幅する。

第５ＷＤＭ光結合器２２５は、第１及び第２経路２８０，２９０を通じて入力されるＣ帯域及びＬ帯域光信号を結合して外部光ファイバ２１０へ出力する。

第１及び第２エルビウム添加光ファイバ２５１，２５２は、順方向ポンピング構造（前方励起）を有しているが、それぞれ順方向、または逆方向ポンピング（後方励起）のいずれかを採用できる。広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２００は、先ず、フィルター２７０を利用して第１増幅部２８０の利得特性を平坦化させ、このフィルターで反射されるＣ帯域光信号を補助的な第２ポンプ光として第２エルビウム添加光ファイバ２５２に提供することにより、価格競争力及び簡単な構造を有する。

図３乃至図７は、図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２００の出力特性を説明するための図である。図３は第１エルビウム添加光ファイバ２５１の利得スペクトルを示し、短波長帯域で利得極大値を有することが分かる。図４はフィルター２７０の透過スペクトルを示し、短波長帯域で利得極小値を有することが分かる。図５はフィルター２７０により利得平坦化された第１増幅部２８０の利得スペクトルを示す図であり、図６はフィルター２７０により反射されたＣ帯域光信号を補助的な第２ポンプ光として使用することにより利得平坦化された第２増幅部２９０の利得スペクトルを示す図である。図７はフィルター２７０によりＣ帯域及びＬ帯域にかけて利得平坦化された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２００の利得スペクトルを示した図である。

図８は、第２実施例の利得平坦化広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成を示す図である。この広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器３００は、外部光ファイバ３１０に接続して使用され、第１及び第２増幅部３８０，３９０と、第１及び第２増幅部３８０，３９０を並列構造に連結するための第１及び第５ＷＤＭ光結合器３２１，３２５とを備えている。広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器３００は図２に示した第２実施例とほぼ同じ構造であるが、第２増幅部３９０のポンピング構造に差異がある。

第１ＷＤＭ光結合器３２１は、外部光ファイバ３１０を通じて入力される１５５０／１５８０nm波長帯域の光信号を１５５０nm（Ｃ帯域）及び１５８０nm（Ｌ帯域）波長帯域に分離し、Ｃ帯域光信号を第１増幅部３８０に、Ｌ帯域光信号を第２増幅部３９０に出力する。

第１増幅部３８０は、第１光アイソレーター３３１と、第１ポンプ光源３４１と、第２ＷＤＭ光結合器３２２と、第１エルビウム添加光ファイバ３５１と、サーキュレータ３６０と、フィルター３７０とを備えている。

第１光アイソレーター３３１は第１エルビウム添加光ファイバ３５１から出力されるＡＳＥ雑音などの逆方向に進行する光を遮断する。

第１ポンプ光源３４１は、９８０nmまたは１４８０nm波長の第１ポンプ光を出力する。この第１ポンプ光源３４１としてはＬＤ、ＬＥＤなどを使用することができる。

第２ＷＤＭ光結合器３２２は、第１光アイソレーター３３１を通過したＣ帯域光信号と第１ポンプ光源３４１から入力された第１ポンプ光とを結合して出力する。

第１エルビウム添加光ファイバ３５１は、第２ＷＤＭ光結合器３２２から入力された第１ポンプ光により反転分布が生じ、第２ＷＤＭ光結合器３２２から入力されたＣ帯域光信号を増幅する。

サーキュレータ３６０は第１乃至第３ポートを備え、その上位ポートに入力された光を隣接した下位ポートに出力する。このサーキュレータ３６０の第１ポートは第１エルビウム添加光ファイバ３５１と連結され、第２ポートはフィルター３７０と連結され、第３ポートは第２増幅部３９０と連結される。したがってサーキュレータ３５１は、第１ポートに入力されたＣ帯域光信号を第２ポートに出力し、フィルタリングされて第２ポートに戻ったＣ帯域光信号を第３ポートに出力する。

フィルター３７０は、その透過スペクトル特性が第１エルビウム添加光ファイバ３５１の利得スペクトルと反対になるように設計され、利得スペクトルで不均一な部分（即ち、フィルタリングされるＣ帯域光信号）がフィルター３７０により反射され、反射されたＣ帯域光信号は第２ポンプ光としてサーキュレータ３６０の第２ポートに入力される。

第２増幅部３９０は、第２光アイソレーター３３２と、第２ポンプ光源３４２と、第３及び第４ＷＤＭ光結合器３２３，３２４と、第２エルビウム添加光ファイバ３５２とを備えている。

第２光アイソレーター３３２は、第２エルビウム添加光ファイバ３５２から出力されるＡＳＥなどの逆方向に進行する光を遮断する。

第２ポンプ光源３４２は、１５５０、１５３０、または１５７０波長の第３ポンプ光を出力する。この第２ポンプ光源３４２としてはＬＤ、ＬＥＤなどを使用することができる。

第４ＷＤＭ光結合器３２４は、第２光アイソレーター３３２を通過したＬ帯域光信号及び第３ポンプ光を結合して出力する。

第３ＷＤＭ光結合器３２３は、サーキュレータ３６０から入力された第２ポンプ光を第２エルビウム添加光ファイバ３５２に出力し、第２エルビウム添加光ファイバ３５２から入力されたＬ帯域光信号をそのままに通過させる。

第２エルビウム添加光ファイバ３５２は、第４ＷＤＭ光結合器３２４から入力された第３ポンプ光と第３ＷＤＭ光結合器３２３から入力された第２ポンプ光とにより反転分布が生じ、第４ＷＤＭ光結合器３５２から入力されたＬ帯域光信号を増幅する。即ち、第２エルビウム添加光ファイバ３５２は、第３ポンプ光により順方向ポンピングされ、第２ポンプ光により逆方向ポンピングされる。

第５ＷＤＭ光結合器３２５は、第１及び第２増幅部３８０，３９０を通じて入力されるＣ帯域及びＬ帯域光信号を結合して外部光ファイバ３１０へ出力する。

従来の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を概略的に示した図。本発明の第１実施例に従う利得平坦化広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す図。図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力特性を説明するための図。図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力特性を説明するための図。図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力特性を説明するための図。図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力特性を説明するための図。図２に示された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の出力特性を説明するための図。本発明の第２実施例に従う利得平坦化広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す図。

符号の説明

２２１，３２１第１ＷＤＭ光結合器（WDM Coupler 1）
２２２，３２２第２ＷＤＭ光結合器（WDM Coupler 2）
２２３，３２３第３ＷＤＭ光結合器（WDM Coupler 3）
２２４，３２４第４ＷＤＭ光結合器（WDM Coupler 4）
２２５，３２５第５ＷＤＭ光結合器（WDM Coupler 5）
２３１，３３１第１光アイソレーター（Isolator 1）
２３２，３３２第２光アイソレーター（Isolator 2）
２４１，３４１第１ポンプ光源（Pump LD 1）
２４２，３４２第２ポンプ光源（Pump LD 2）
２５１，３５１第１エルビウム添加光ファイバ（EDF 1）
２５２，３５２第２エルビウム添加光ファイバ（EDF 2）
２８０，３８０第１増幅部（EDFA 1）
２９０，３９０第２増幅部（EDFA 2）

Claims

並列構造の第１及び第２増幅部を有して第１及び第２帯域光信号を増幅する広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器において、
前記第１増幅部は、
所定波長の第１ポンプ光による励起で前記第１帯域光信号を増幅するための第１エルビウム添加光ファイバと、
該増幅された第１帯域光信号を利得平坦化するためのフィルターと、
前記第１エルビウム添加光ファイバを励起する第１ポンプ光を発生するための第１ポンプ光源と、
前記第１帯域光信号及び前記第１ポンプ光を結合して前記第１エルビウム添加光ファイバに出力するための波長分割多重光結合器と、
前記第１エルビウム添加光ファイバから逆方向に進行する光を遮断するための第１光アイソレーターと、
前記第１エルビウム添加光ファイバにより増幅された第１帯域光信号を前記フィルターに出力し、該フィルターにより発生する反射光を前記第２増幅部に出力するためのサーキュレータを有し、
前記第２増幅部は、前記第１増幅部のフィルターからの反射光及び所定波長の第２ポンプ光による励起で前記第２帯域光信号を増幅するための第２エルビウム添加光ファイバを少なくとも有することを特徴とする広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第１及び第２帯域光信号が多重化されて伝送される光ファイバに接続して使用されることを特徴とする請求項１記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第１及び第２帯域光信号は、Ｃ帯域及びＬ帯域光信号であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第１増幅部のフィルターは、増幅された第１帯域光信号の利得スペクトルで不均一な部分を反射させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
多重化されて受信される第１及び第２帯域光信号を分離し、前記第１帯域光信号を前記第１増幅部に、前記第２帯域光信号を前記第２増幅部に出力するための波長分割多重光結合器を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第１及び第２増幅部から出力される前記第１及び第２帯域光信号を結合するための波長分割多重光結合器を有することを特徴とする請求項５記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部は、前記第２エルビウム添加光ファイバを励起する第２ポンプ光を発生するための第２ポンプ光源と、前記第２帯域光信号及び前記第２ポンプ光を結合して前記第２エルビウム添加光ファイバに出力するための波長分割多重光結合器と、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部は、前記第２エルビウム添加光ファイバから逆方向に進行する光を遮断するための第２光アイソレーターをさらに有することを特徴とする請求項７記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第１増幅部のフィルターは、チャープ付光ファイバ格子からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部の第２エルビウム添加光ファイバは、前記第１増幅部のフィルターからの反射光により順方向ポンピングされることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部は、前記第２帯域光信号及び前記第１増幅部のフィルターからの反射光を結合するための波長分割多重光結合器をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部の第２エルビウム添加光ファイバは、前記第１増幅部のフィルターからの反射光により逆方向ポンピングされることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
前記第２増幅部は、増幅された第２帯域光信号及び前記第１増幅部のフィルターからの反射光を結合するための波長分割多重光結合器をさらに有することを特徴とする請求項１２記載の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。