JPH11121839A - 光増幅用ファイバ及び光ファイバ増幅器 - Google Patents
光増幅用ファイバ及び光ファイバ増幅器Info
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- JPH11121839A JPH11121839A JP9285098A JP28509897A JPH11121839A JP H11121839 A JPH11121839 A JP H11121839A JP 9285098 A JP9285098 A JP 9285098A JP 28509897 A JP28509897 A JP 28509897A JP H11121839 A JPH11121839 A JP H11121839A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
-
- 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
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-
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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
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0221—Power control, e.g. to keep the total optical power constant
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利得波長依存性の小さい、入出力ダイナミッ
クレンジを大きくとることのできるＥｒドープファイバ
を提供することである。 【解決手段】 光増幅用ファイバであって、エルビウム
とアルミニウムとリンがドープされた中心コア領域と、
エルビウムとアルミニウムがドープされた中心コア領域
から半径方向に所定距離離間したリング領域とを含んで
いる。
クレンジを大きくとることのできるＥｒドープファイバ
を提供することである。 【解決手段】 光増幅用ファイバであって、エルビウム
とアルミニウムとリンがドープされた中心コア領域と、
エルビウムとアルミニウムがドープされた中心コア領域
から半径方向に所定距離離間したリング領域とを含んで
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重（Ｗ
ＤＭ）された信号光を一括して増幅するのに適した光フ
ァイバ及び該光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関
する。
ＤＭ）された信号光を一括して増幅するのに適した光フ
ァイバ及び該光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋ
ｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、
光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化され
ている。また、光ファイバの損失を補償して長距離の伝
送を可能にするために、光信号を増幅するための光ファ
イバ増幅器が実用化されている。
ｍ）な光ファイバの製造技術及び使用技術が確立され、
光ファイバを伝送路とする光通信システムが実用化され
ている。また、光ファイバの損失を補償して長距離の伝
送を可能にするために、光信号を増幅するための光ファ
イバ増幅器が実用化されている。
【０００３】一方、一本の光ファイバによる伝送量を増
大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）が
ある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、互いに
異なる波長を有する複数の光信号が光マルチプレクサに
より波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光
が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受信し
たＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光
信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生
される。
大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）が
ある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、互いに
異なる波長を有する複数の光信号が光マルチプレクサに
より波長分割多重され、その結果得られたＷＤＭ信号光
が光ファイバ伝送路に送出される。受信側では、受信し
たＷＤＭ信号光が光デマルチプレクサによって個々の光
信号に分離され、各光信号に基づいて伝送データが再生
される。
【０００４】従来の光増幅器の１つとして、希土類元素
がドープされた光ファイバ（ドープファイバ）と、ドー
プファイバが光信号の波長を含む利得帯域を有するよう
にドドープファイバをポンピングするための励起光源と
を備えた光ファイバ増幅器が知られている。
がドープされた光ファイバ（ドープファイバ）と、ドー
プファイバが光信号の波長を含む利得帯域を有するよう
にドドープファイバをポンピングするための励起光源と
を備えた光ファイバ増幅器が知られている。
【０００５】例えば、波長１．５５μｍの光信号を増幅
するための光ファイバ増幅器として、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）と波長０．９８μｍ帯或いは１．４
８μｍ帯の励起光を出力するレーザダイオードとを備え
たＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）が開発
されている。
するための光ファイバ増幅器として、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）と波長０．９８μｍ帯或いは１．４
８μｍ帯の励起光を出力するレーザダイオードとを備え
たＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）が開発
されている。
【０００６】ＷＤＭが適用されるシステムにＥＤＦＡを
組み入れる場合、各チャネルの出力制御をし得ることが
望ましい。一般的なＥＤＦにおいてはドーパントとして
のエルビウムがコア内に均等にドープされているので、
利得特性（利得の波長依存性）は一義的に決定され、従
って、各チャネルの光信号について独立に出力制御を行
うことは不可能である。
組み入れる場合、各チャネルの出力制御をし得ることが
望ましい。一般的なＥＤＦにおいてはドーパントとして
のエルビウムがコア内に均等にドープされているので、
利得特性（利得の波長依存性）は一義的に決定され、従
って、各チャネルの光信号について独立に出力制御を行
うことは不可能である。
【０００７】このような点に鑑み、本願発明者等は、各
チャネルの光信号の出力制御を行うための特定のＥＤＦ
の構造及びその使用技術について、ＯＰＴＩＣＡＬ Ａ
ＭＰＬＩＦＩＥＲＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＰＰＬＩ
ＣＡＴＩＯＮＳ（ＯＡＡ）のＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＤＩ
ＧＥＳＴにおいて公開した（１９９６年７月）。以下、
この技術をリングドープ技術と称する。
チャネルの光信号の出力制御を行うための特定のＥＤＦ
の構造及びその使用技術について、ＯＰＴＩＣＡＬ Ａ
ＭＰＬＩＦＩＥＲＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＰＰＬＩ
ＣＡＴＩＯＮＳ（ＯＡＡ）のＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＤＩ
ＧＥＳＴにおいて公開した（１９９６年７月）。以下、
この技術をリングドープ技術と称する。
【０００８】このリングドープ技術について図１及び図
２により簡単に説明する。図１において、符号２はその
ＥＤＦのコア近傍の断面構成を表している。このＥＤＦ
２は、シリコン（Ｓｉ）にゲルマニウム（Ｇｅ）とエル
ビウム（Ｅｒ）がドープされた中心コア領域４と、Ｓｉ
にＡｌとＥｒがドープされたリング領域６とを有してい
る。リング領域６は中心コア領域４から半径方向に所定
距離離間して中心コア領域４を囲むようにリング状に設
けられている。
２により簡単に説明する。図１において、符号２はその
ＥＤＦのコア近傍の断面構成を表している。このＥＤＦ
２は、シリコン（Ｓｉ）にゲルマニウム（Ｇｅ）とエル
ビウム（Ｅｒ）がドープされた中心コア領域４と、Ｓｉ
にＡｌとＥｒがドープされたリング領域６とを有してい
る。リング領域６は中心コア領域４から半径方向に所定
距離離間して中心コア領域４を囲むようにリング状に設
けられている。
【０００９】図１において、符号８及び１０はそれぞれ
波長０．９８μｍ帯の励起光（ポンプ光）及び波長１．
４８μｍ帯の励起光をＥＤＦ内に導波させた場合におけ
るパワー密度の径方向の分布を表している。
波長０．９８μｍ帯の励起光（ポンプ光）及び波長１．
４８μｍ帯の励起光をＥＤＦ内に導波させた場合におけ
るパワー密度の径方向の分布を表している。
【００１０】波長０．９８μｍ帯の励起光のモードフィ
ールド径は符号１２で示されるように比較的小さく、波
長１．４８μｍ帯の励起光のモードフィールド径は符号
１４で示されるように比較的大きい。
ールド径は符号１２で示されるように比較的小さく、波
長１．４８μｍ帯の励起光のモードフィールド径は符号
１４で示されるように比較的大きい。
【００１１】従って、ＥＤＦ２においては、中心コア領
域４にドープされたエルビウムについては波長０．９８
μｍ帯の励起光による選択的なポンピングが可能であ
り、一方、リング領域６にドープされたエルビウムにつ
いては波長１．４８μｍ帯の励起光による選択的なポン
ピングが可能である。
域４にドープされたエルビウムについては波長０．９８
μｍ帯の励起光による選択的なポンピングが可能であ
り、一方、リング領域６にドープされたエルビウムにつ
いては波長１．４８μｍ帯の励起光による選択的なポン
ピングが可能である。
【００１２】図２を参照すると、図１のＥＤＦにおいて
得られる２つの利得特性が示されている。図において、
縦軸は放射の規格化値であり、横軸は波長（ｎｍ）であ
る。放射の波長特性はＥＤＦの単位長さ当たりの利得
（ｄＢ／ｍ）の波長特性、即ち利得特性に対応すること
が知られている。
得られる２つの利得特性が示されている。図において、
縦軸は放射の規格化値であり、横軸は波長（ｎｍ）であ
る。放射の波長特性はＥＤＦの単位長さ当たりの利得
（ｄＢ／ｍ）の波長特性、即ち利得特性に対応すること
が知られている。
【００１３】中心コア領域４及びリング領域６のガラス
組成が異なることに基づき、波長０．９８μｍ帯の励起
光によりＥＤＦをポンピングした場合には、符号１６で
示されるように比較的急峻な利得特性が得られ、波長
１．４８μｍ帯の励起光によりＥＤＦをポンピングした
場合には、符号１８で示されるように比較的なだらかな
利得特性が得られる。
組成が異なることに基づき、波長０．９８μｍ帯の励起
光によりＥＤＦをポンピングした場合には、符号１６で
示されるように比較的急峻な利得特性が得られ、波長
１．４８μｍ帯の励起光によりＥＤＦをポンピングした
場合には、符号１８で示されるように比較的なだらかな
利得特性が得られる。
【００１４】従って、このようなＥＤＦ及び少なくとも
２つの励起光源を用いて光ファイバ増幅器を構成し、こ
の光ファイバ増幅器をＷＤＭシステムに適用した場合
に、各チャネルの光信号について出力パワーの独立した
制御が可能になる。
２つの励起光源を用いて光ファイバ増幅器を構成し、こ
の光ファイバ増幅器をＷＤＭシステムに適用した場合
に、各チャネルの光信号について出力パワーの独立した
制御が可能になる。
【００１５】また、Ａｌ添加ＥＤＦとＰ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦを適宜組み合わせて利得を平坦化したハイブリッド
ＥＤＦが信学技法 ＣＳ９６−３９，ＯＣＳ９６−１６
（１９９６−０６）で報告されている。以下、この文献
に記載された技術をリン（Ｐ）ドープ技術と称すること
にする。
ＤＦを適宜組み合わせて利得を平坦化したハイブリッド
ＥＤＦが信学技法 ＣＳ９６−３９，ＯＣＳ９６−１６
（１９９６−０６）で報告されている。以下、この文献
に記載された技術をリン（Ｐ）ドープ技術と称すること
にする。
【００１６】ＥＤＦにリン（Ｐ）をドープすることによ
り、ＥＤＦの利得波長依存性が波長１．５４５μｍ〜
１．５６０μｍの範囲内で連続的に減少するような特性
が得られることが報告されている。このリンドープ技術
によれば、波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍの範囲
内で平坦な利得波長特性が得られる。
り、ＥＤＦの利得波長依存性が波長１．５４５μｍ〜
１．５６０μｍの範囲内で連続的に減少するような特性
が得られることが報告されている。このリンドープ技術
によれば、波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍの範囲
内で平坦な利得波長特性が得られる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】上述したリングドープ
技術によれば、波長分割多重化された各チャネルの光信
号について出力パワーの独立した制御が可能であると共
に、入出力ダイナミックレンジを５ｄＢに渡って確保す
ることができる。
技術によれば、波長分割多重化された各チャネルの光信
号について出力パワーの独立した制御が可能であると共
に、入出力ダイナミックレンジを５ｄＢに渡って確保す
ることができる。
【００１８】しかし、このリングドープ技術によると、
図２に示すように波長１．５５２μｍに利得のピークが
でき、波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍの範囲内で
平坦な利得が得られないという問題がある。
図２に示すように波長１．５５２μｍに利得のピークが
でき、波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍの範囲内で
平坦な利得が得られないという問題がある。
【００１９】一方、上述したリンドープ技術によれば、
ある入出力条件で波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍ
の範囲内で平坦な利得波長特性を得ることができる。し
かし、ＥＤＦへの入力信号光パワーが変動すると、上述
した波長の範囲内で平坦な利得が得られなくなる。
ある入出力条件で波長１．５４５μｍ〜１．５６０μｍ
の範囲内で平坦な利得波長特性を得ることができる。し
かし、ＥＤＦへの入力信号光パワーが変動すると、上述
した波長の範囲内で平坦な利得が得られなくなる。
【００２０】よって、本発明の目的は、広い波長範囲に
渡り利得を平坦化することが可能な光増幅用ファイバを
提供することである。本発明の他の目的は、ＷＤＭ光伝
送システムに適用するのに適した光ファイバ増幅器を提
供することである。
渡り利得を平坦化することが可能な光増幅用ファイバを
提供することである。本発明の他の目的は、ＷＤＭ光伝
送システムに適用するのに適した光ファイバ増幅器を提
供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、エルビ
ウムとアルミニウムとリンがドープされた中心コア領域
と、エルビウムとアルミニウムがドープされた、前記中
心コア領域から半径方向に所定距離離間したリング領域
とを具備したことを特徴とする光増幅用ファイバが提供
される。
ウムとアルミニウムとリンがドープされた中心コア領域
と、エルビウムとアルミニウムがドープされた、前記中
心コア領域から半径方向に所定距離離間したリング領域
とを具備したことを特徴とする光増幅用ファイバが提供
される。
【００２２】好ましくは、光増幅用ファイバをそれぞれ
０．９８μｍ帯と１．４８μｍ帯の波長を有する２つの
励起光で励起した場合において、リング領域における波
長１．５５μｍでの光損失が２．０ｄＢ×０．８×１５
以上である。更に好ましくは、中心コア領域における波
長１．５５μｍでの光損失が１．６ｄＢ×２．２×１５
以下である。
０．９８μｍ帯と１．４８μｍ帯の波長を有する２つの
励起光で励起した場合において、リング領域における波
長１．５５μｍでの光損失が２．０ｄＢ×０．８×１５
以上である。更に好ましくは、中心コア領域における波
長１．５５μｍでの光損失が１．６ｄＢ×２．２×１５
以下である。
【００２３】本発明の他の側面によると、波長分割多重
信号光を増幅するのに適した光ファイバ増幅器であっ
て、ＥｒとＡｌとＰがドープされた中心コア領域と、Ｅ
ｒとＡｌがドープされた前記中心コア領域から所定距離
離間したリング領域とを有する光ファイバと、第１波長
の第１励起光を出射する第１励起光源と、第２波長の第
２励起光を出射する第２励起光源と、第１励起光を前記
光ファイバに結合する第１合波器と、第２励起光を前記
光ファイバに結合する第２合波器と、前記光ファイバか
ら出力される増幅された信号光からモニタ光を分岐する
第１カプラと、モニタ光を第１及び第２モニタ光に分岐
する第２カプラと、第１モニタ光から波長λ１の第１信
号光を取り出す第１フィルタと、第２モニタ光から波長
λ２の第２信号光を取り出す第２フィルタと、第１信号
光を検出する第１光検出器と；第２信号光を検出する第
２光検出器と、前記第１及び第２光検出器の出力が等し
く且つ所定のレベルとなるように前記第１及び第２励起
光源から出力される第１及び第２励起光のパワーレベル
及びパワー比を制御する制御手段とを具備したことを特
徴とする光ファイバ増幅器が提供される。
信号光を増幅するのに適した光ファイバ増幅器であっ
て、ＥｒとＡｌとＰがドープされた中心コア領域と、Ｅ
ｒとＡｌがドープされた前記中心コア領域から所定距離
離間したリング領域とを有する光ファイバと、第１波長
の第１励起光を出射する第１励起光源と、第２波長の第
２励起光を出射する第２励起光源と、第１励起光を前記
光ファイバに結合する第１合波器と、第２励起光を前記
光ファイバに結合する第２合波器と、前記光ファイバか
ら出力される増幅された信号光からモニタ光を分岐する
第１カプラと、モニタ光を第１及び第２モニタ光に分岐
する第２カプラと、第１モニタ光から波長λ１の第１信
号光を取り出す第１フィルタと、第２モニタ光から波長
λ２の第２信号光を取り出す第２フィルタと、第１信号
光を検出する第１光検出器と；第２信号光を検出する第
２光検出器と、前記第１及び第２光検出器の出力が等し
く且つ所定のレベルとなるように前記第１及び第２励起
光源から出力される第１及び第２励起光のパワーレベル
及びパワー比を制御する制御手段とを具備したことを特
徴とする光ファイバ増幅器が提供される。
【００２４】本発明によると、波長１．５４５μｍ〜
１．５６０μｍの広い波長範囲に渡り利得波長依存性の
小さい、入出力ダイナミックレンジの大きい光ファイバ
増幅器を提供することができる。よって、本発明の光フ
ァイバ増幅器は、入力パワー変動を有する光分割多重信
号光を一括増幅するのに適している。
１．５６０μｍの広い波長範囲に渡り利得波長依存性の
小さい、入出力ダイナミックレンジの大きい光ファイバ
増幅器を提供することができる。よって、本発明の光フ
ァイバ増幅器は、入力パワー変動を有する光分割多重信
号光を一括増幅するのに適している。
【００２５】
【発明の実施の形態】図３は本発明光ファイバの断面構
造を示している。光ファイバ２０は図１に示したリング
ドープ構造と類似したＥｒドープファイバ（ＥＤＦ）で
ある。即ち、中心コア領域２２と、中心コア領域２２か
ら半径方向に所定距離離間したリング領域２４にエルビ
ウム（Ｅｒ）がドープされている。
造を示している。光ファイバ２０は図１に示したリング
ドープ構造と類似したＥｒドープファイバ（ＥＤＦ）で
ある。即ち、中心コア領域２２と、中心コア領域２２か
ら半径方向に所定距離離間したリング領域２４にエルビ
ウム（Ｅｒ）がドープされている。
【００２６】中心コア領域２２にはさらにゲルマニウム
（Ｇｅ）がドープされていて、その屈折率が上昇されて
いる。リング領域２４はクラッド２６中に含まれてい
る。更に、中心コア領域２２とリング領域２４のガラス
材料の選択及びＥｒ濃度の比をシミュレーションにより
最適化した。
（Ｇｅ）がドープされていて、その屈折率が上昇されて
いる。リング領域２４はクラッド２６中に含まれてい
る。更に、中心コア領域２２とリング領域２４のガラス
材料の選択及びＥｒ濃度の比をシミュレーションにより
最適化した。
【００２７】それぞれの領域２２，２４でのガラス材料
は異なった材料とし、以下の候補Ａ及び候補Ｂのいずれ
を採用するかを後に示す数値計算により決定した。 Ｅｒ濃度はＥｒ吸収損失に比例するため、中心コア領域
２２及びリング領域２４でのＥｒ濃度は、図４に示す損
失で計算に折り込んだ。図４で実線はＡｌ−Ｐ共添加ガ
ラスの光損失を示しており、破線はＡｌ添加ガラスの光
損失を示している。
は異なった材料とし、以下の候補Ａ及び候補Ｂのいずれ
を採用するかを後に示す数値計算により決定した。 Ｅｒ濃度はＥｒ吸収損失に比例するため、中心コア領域
２２及びリング領域２４でのＥｒ濃度は、図４に示す損
失で計算に折り込んだ。図４で実線はＡｌ−Ｐ共添加ガ
ラスの光損失を示しており、破線はＡｌ添加ガラスの光
損失を示している。
【００２８】Ａｌ濃度及びＰ濃度は２重量％でそれぞれ
一定とし、更にファイバ長は１５ｍで一定として、中心
コア領域２２及びリング領域２４での吸収損失比をそれ
ぞれ０．３〜２．４まで変化させ利得を計算し、その結
果を図５〜図７に示した。
一定とし、更にファイバ長は１５ｍで一定として、中心
コア領域２２及びリング領域２４での吸収損失比をそれ
ぞれ０．３〜２．４まで変化させ利得を計算し、その結
果を図５〜図７に示した。
【００２９】図５は候補Ａの入力ダイナミックレンジを
示しており、図６は候補Ｂの入力ダイナミックレンジを
示している。図７は候補Ｂの励起光から信号光への変換
効率を示している。
示しており、図６は候補Ｂの入力ダイナミックレンジを
示している。図７は候補Ｂの励起光から信号光への変換
効率を示している。
【００３０】これらの図において、横軸は中心コア領域
２２の単位長さ当たりの光損失比であり、縦軸はリング
領域２４の単位長さ当たりの光損失比である。１．０の
ときのＥｒ濃度が５００ｐｐｍである。
２２の単位長さ当たりの光損失比であり、縦軸はリング
領域２４の単位長さ当たりの光損失比である。１．０の
ときのＥｒ濃度が５００ｐｐｍである。
【００３１】光ファイバ２０のその他の構造パラメータ
は以下の通りである。 モードフィールド径（０．９８μｍ）／（１．４８μ
ｍ）：３μｍ／４．６μｍ 中心コア領域２２の直径：１．２μｍ リング領域２４の内外径：３μｍ／４．２μｍ 計算は候補Ａ及び候補ＢのＥＤＦに、０．９８μｍと
１．４８μｍの励起光をハイブリッド入射し、信号光は
１５４５ｎｍ，１５４９．５ｎｍ，１５５４ｎｍ，１５
５８ｎｍの四波入射とした（信号光の基準入射パワー：
−１５ｄＢｍ／ｃｈ）。
は以下の通りである。 モードフィールド径（０．９８μｍ）／（１．４８μ
ｍ）：３μｍ／４．６μｍ 中心コア領域２２の直径：１．２μｍ リング領域２４の内外径：３μｍ／４．２μｍ 計算は候補Ａ及び候補ＢのＥＤＦに、０．９８μｍと
１．４８μｍの励起光をハイブリッド入射し、信号光は
１５４５ｎｍ，１５４９．５ｎｍ，１５５４ｎｍ，１５
５８ｎｍの四波入射とした（信号光の基準入射パワー：
−１５ｄＢｍ／ｃｈ）。
【００３２】本発明の場合、以下の２つがＥＤＦの善し
悪しを判断する基準になると考えられる。 （１）０．９８μｍと１．４８μｍの励起光パワーの比
を変えながら励起光をＥＤＦにハイブリッド入射した場
合、各信号光の出力フラットを維持しながら出力がどれ
だけ変化するか。即ち、最大入力パワー（ｄＢｍ）−最
小入力パワー（ｄＢｍ）＝入力ダイナミックレンジ（ｄ
Ｂ） （２）最大入射励起光パワーに対する信号光出力パワー
＝変換効率（ｄＢ）（１０×ｌｏｇ（信号光総出力パワ
ー）／（最大入力励起光パワー）） 図５から、候補Ａでは、入力ダイナミックレンジが高々
４ｄＢ程度しかとれない。しかし、図６から明らかなよ
うに、候補Ｂでは光損失の比を適当に選ぶことにより、
１０ｄＢ以上の入力ダイナミックレンジをとることがで
きる。
悪しを判断する基準になると考えられる。 （１）０．９８μｍと１．４８μｍの励起光パワーの比
を変えながら励起光をＥＤＦにハイブリッド入射した場
合、各信号光の出力フラットを維持しながら出力がどれ
だけ変化するか。即ち、最大入力パワー（ｄＢｍ）−最
小入力パワー（ｄＢｍ）＝入力ダイナミックレンジ（ｄ
Ｂ） （２）最大入射励起光パワーに対する信号光出力パワー
＝変換効率（ｄＢ）（１０×ｌｏｇ（信号光総出力パワ
ー）／（最大入力励起光パワー）） 図５から、候補Ａでは、入力ダイナミックレンジが高々
４ｄＢ程度しかとれない。しかし、図６から明らかなよ
うに、候補Ｂでは光損失の比を適当に選ぶことにより、
１０ｄＢ以上の入力ダイナミックレンジをとることがで
きる。
【００３３】よって、入力ダイナミックレンジの関係か
ら、本発明のガラス材料組成としては候補Ｂが適当であ
る。即ち、中心コア領域２２はＡｌ−Ｐ共添加ガラスで
あり、リング領域２４はＡｌ添加ガラスの組成が望まし
い。
ら、本発明のガラス材料組成としては候補Ｂが適当であ
る。即ち、中心コア領域２２はＡｌ−Ｐ共添加ガラスで
あり、リング領域２４はＡｌ添加ガラスの組成が望まし
い。
【００３４】候補Ｂにおいて、中心コア領域２２の光損
失及びリング領域２４の光損失の比を共に０．９と２．
１に設定したときの利得波長特性を図８に示す。光損失
の比が０．９のときが利得小であり、２．１のときが利
得大である。各信号光波長に対する出力偏差は０．５ｄ
Ｂ程度と非常に小さいことがわかる。
失及びリング領域２４の光損失の比を共に０．９と２．
１に設定したときの利得波長特性を図８に示す。光損失
の比が０．９のときが利得小であり、２．１のときが利
得大である。各信号光波長に対する出力偏差は０．５ｄ
Ｂ程度と非常に小さいことがわかる。
【００３５】次に候補ＢのＥＤＦについて、その全長
（１５ｍ）での光損失を規定する。 （Ａ）まず、望ましい入力ダイナミックレンジは４ｄＢ
以上とし、その条件を計算する。
（１５ｍ）での光損失を規定する。 （Ａ）まず、望ましい入力ダイナミックレンジは４ｄＢ
以上とし、その条件を計算する。
【００３６】図６より入力ダイナミックレンジを４ｄＢ
以上とするためには、リング領域２４での基準長さ（１
５ｍ）との光損失比は０．８以上必要である。よって、
ＥＤＦ全長（１５ｍ）では、リング領域２４の吸収損失
が図４のグラフの波長特性×０．８×１５ｄＢ以上とな
る。例えば、リング領域２４における波長１．５５μｍ
での光損失は２．０ｄＢ×０．８×１５以上である。
以上とするためには、リング領域２４での基準長さ（１
５ｍ）との光損失比は０．８以上必要である。よって、
ＥＤＦ全長（１５ｍ）では、リング領域２４の吸収損失
が図４のグラフの波長特性×０．８×１５ｄＢ以上とな
る。例えば、リング領域２４における波長１．５５μｍ
での光損失は２．０ｄＢ×０．８×１５以上である。
【００３７】（Ｂ）望ましい変換効率は１０％以上とす
る。図７において、１０％以上の変換効率を得るために
はリング領域２４での基準長さ（１５ｍ）との光損失比
は１．０５以上必要である。よって、ＥＤＦ全長では、
リング領域２４の吸収損失が図４のグラフの波長特性×
１．０５×１５ｄＢ以上となる。例えば、リング領域２
４において波長１．５５μｍでの光損失が２．０ｄＢ×
１．０５×１５以上である。
る。図７において、１０％以上の変換効率を得るために
はリング領域２４での基準長さ（１５ｍ）との光損失比
は１．０５以上必要である。よって、ＥＤＦ全長では、
リング領域２４の吸収損失が図４のグラフの波長特性×
１．０５×１５ｄＢ以上となる。例えば、リング領域２
４において波長１．５５μｍでの光損失が２．０ｄＢ×
１．０５×１５以上である。
【００３８】（Ｃ）最大所要励起光パワーを６００ｍＷ
以下とする。最大所要励起光パワーを６００ｍＷ以下と
するためには、図９より中心コア領域２２での基準長さ
（１５ｍ）との損失比は２．２以下となる。よって、Ｅ
ＤＦ全長では、中心コア領域２２の吸収は図４のグラフ
の波長特性×２．２×１５ｄＢ以下である。例えば、中
心コア領域２２における波長１．５５μｍでの光損失は
１．６×２．２×１５ｄＢ以下である。
以下とする。最大所要励起光パワーを６００ｍＷ以下と
するためには、図９より中心コア領域２２での基準長さ
（１５ｍ）との損失比は２．２以下となる。よって、Ｅ
ＤＦ全長では、中心コア領域２２の吸収は図４のグラフ
の波長特性×２．２×１５ｄＢ以下である。例えば、中
心コア領域２２における波長１．５５μｍでの光損失は
１．６×２．２×１５ｄＢ以下である。
【００３９】図１０を参照すると、リング領域２４に添
加したＡｌ濃度と放射断面積半値幅との関係が示されて
いる。放射断面積半値幅は４４ｎｍ以上あることが望ま
しいので、リング領域２４に添加されているＡｌ濃度は
３重量％以上であることが望ましい。
加したＡｌ濃度と放射断面積半値幅との関係が示されて
いる。放射断面積半値幅は４４ｎｍ以上あることが望ま
しいので、リング領域２４に添加されているＡｌ濃度は
３重量％以上であることが望ましい。
【００４０】図１１を参照すると、本発明のＥＤＦ３０
を使用した光ファイバ増幅器の実施形態が示されてい
る。第１励起光源３２はレーザダイオードであり、波長
１．４８μｍ帯の励起光を出力する。第２励起光源３６
もレーザダイオードであり、波長１．４８μｍ帯の励起
光を出力する。
を使用した光ファイバ増幅器の実施形態が示されてい
る。第１励起光源３２はレーザダイオードであり、波長
１．４８μｍ帯の励起光を出力する。第２励起光源３６
もレーザダイオードであり、波長１．４８μｍ帯の励起
光を出力する。
【００４１】ＥＤＦ３０の第１端３０Ａ及び第１励起光
源３２はＷＤＭカプラ３４に接続され、これにより、第
１励起光源３２から出力された第１励起光はＷＤＭカプ
ラ３４を通って第１端３０ＡからＥＤＦ３０に供給され
る。
源３２はＷＤＭカプラ３４に接続され、これにより、第
１励起光源３２から出力された第１励起光はＷＤＭカプ
ラ３４を通って第１端３０ＡからＥＤＦ３０に供給され
る。
【００４２】ＥＤＦ３０の第２端３０Ｂ及び第２励起光
源３６はＷＤＭカプラ３８に接続されており、これによ
り、第２励起光源３６から出力された第２励起光はＷＤ
Ｍカプラ３８を通って第２端３０ＢからＥＤＦ３０へ供
給される。
源３６はＷＤＭカプラ３８に接続されており、これによ
り、第２励起光源３６から出力された第２励起光はＷＤ
Ｍカプラ３８を通って第２端３０ＢからＥＤＦ３０へ供
給される。
【００４３】ＷＤＭカプラ３４にはまた入力側の光アイ
ソレータ４０が接続されており、ＷＤＭカプラ３８には
出力側の光アイソレータ４２が接続されている。波長λ
1 〜λ4 の光信号を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光
が光アイソレータ４０及びＷＤＭカプラ３４を通ってＥ
ＤＦ３０に供給される。
ソレータ４０が接続されており、ＷＤＭカプラ３８には
出力側の光アイソレータ４２が接続されている。波長λ
1 〜λ4 の光信号を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光
が光アイソレータ４０及びＷＤＭカプラ３４を通ってＥ
ＤＦ３０に供給される。
【００４４】第１及び第２励起光によってポンピングさ
れているＥＤＦ３０にＷＤＭ信号光が供給されると、Ｗ
ＤＭ信号光はＥＤＦ３０内において増幅され、増幅され
たＷＤＭ信号光はＷＤＭカプラ３８及び光アイソレータ
４２をこの順に通って光ファイバ増幅器から出力され
る。
れているＥＤＦ３０にＷＤＭ信号光が供給されると、Ｗ
ＤＭ信号光はＥＤＦ３０内において増幅され、増幅され
たＷＤＭ信号光はＷＤＭカプラ３８及び光アイソレータ
４２をこの順に通って光ファイバ増幅器から出力され
る。
【００４５】出力側の光アイソレータ４２を通過した増
幅されたＷＤＭ信号光の一部は、光カプラ４４によって
抽出される。抽出された光はもう１つの光カプラ４６に
よって第１及び第２のモニタ光に分岐される。
幅されたＷＤＭ信号光の一部は、光カプラ４４によって
抽出される。抽出された光はもう１つの光カプラ４６に
よって第１及び第２のモニタ光に分岐される。
【００４６】第１モニタ光は光帯域通過フィルタ４８を
通過した後フォトディテクタ５０によって電気信号に変
換され、第２モニタ光は光帯域通過フィルタ５２を通過
した後フォトディテクタ５４によって電気信号に変換さ
れる。フィルタ４８は波長λ 1 を含む通過帯域を有して
おり、フィルタ５２は波長λ4 を含む通過帯域を有して
いる。
通過した後フォトディテクタ５０によって電気信号に変
換され、第２モニタ光は光帯域通過フィルタ５２を通過
した後フォトディテクタ５４によって電気信号に変換さ
れる。フィルタ４８は波長λ 1 を含む通過帯域を有して
おり、フィルタ５２は波長λ4 を含む通過帯域を有して
いる。
【００４７】フォトディテクタ５０及び５４の出力電気
信号はパワーモニタ５６に供給される。フォトディテク
タ５０及び５４の出力電気信号のレベルは、それぞれ、
この光ファイバ増幅器において増幅された波長λ1 及び
λ4 の光信号のパワーに対応している。制御回路５８は
パワーモニタ５６の出力信号に基づいて、第１励起光源
３２の駆動電流と第２励起光源３６の駆動電流を制御す
る。
信号はパワーモニタ５６に供給される。フォトディテク
タ５０及び５４の出力電気信号のレベルは、それぞれ、
この光ファイバ増幅器において増幅された波長λ1 及び
λ4 の光信号のパワーに対応している。制御回路５８は
パワーモニタ５６の出力信号に基づいて、第１励起光源
３２の駆動電流と第２励起光源３６の駆動電流を制御す
る。
【００４８】具体的には、第１励起光源３２から出力さ
れる第１励起光のパワーと第２励起光源３６から出力さ
れる第２励起光のパワーのレベル及びパワーの比が制御
回路５８によって制御され、それにより、光ファイバ増
幅器により増幅された波長λ 1 の光信号のパワーと波長
λ4 の光信号のパワーとは実質的に等しくなる。ここ
で、λ1 は１５４５ｎｍ，λ4 は１５５８ｎｍである。
れる第１励起光のパワーと第２励起光源３６から出力さ
れる第２励起光のパワーのレベル及びパワーの比が制御
回路５８によって制御され、それにより、光ファイバ増
幅器により増幅された波長λ 1 の光信号のパワーと波長
λ4 の光信号のパワーとは実質的に等しくなる。ここ
で、λ1 は１５４５ｎｍ，λ4 は１５５８ｎｍである。
【００４９】このように４チャネルの光信号のＷＤＭ伝
送の場合には、最小波長と最大波長の光信号のレベルを
実質的に等しく制御することにより、４チャネルの光信
号のレベルを実質的に等しく制御することができる。
送の場合には、最小波長と最大波長の光信号のレベルを
実質的に等しく制御することにより、４チャネルの光信
号のレベルを実質的に等しく制御することができる。
【００５０】上述したＥｒドープファイバ２０の説明で
は、リング領域２４はクラッド２６中に存在するとした
が、リング領域２４にＧｅをドープしてリング領域２４
をコア中に設けるようにしてもよい。
は、リング領域２４はクラッド２６中に存在するとした
が、リング領域２４にＧｅをドープしてリング領域２４
をコア中に設けるようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】本発明によると、利得波長依存性の小さ
い、入出力ダイナミックレンジを大きくとることのでき
るＥｒドープファイバを実現することができる。よっ
て、本発明のＥｒドープファイバはＷＤＭ信号光の一括
増幅に適している。更に、Ｅｒドープファイバへの入力
ＷＤＭ信号光のパワーが変動しても、各光信号について
の平坦な利得を得ることができる。
い、入出力ダイナミックレンジを大きくとることのでき
るＥｒドープファイバを実現することができる。よっ
て、本発明のＥｒドープファイバはＷＤＭ信号光の一括
増幅に適している。更に、Ｅｒドープファイバへの入力
ＷＤＭ信号光のパワーが変動しても、各光信号について
の平坦な利得を得ることができる。
【図１】従来のＥｒドープファイバの断面構成及び励起
光のモードフィールドを示す図である。
光のモードフィールドを示す図である。
【図２】図１の従来技術により得られる２つの利得特性
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の光ファイバの断面構造を示す図であ
る。
る。
【図４】Ａｌ添加ガラス及びＡｌ−Ｐ共添加ガラス内で
のＥｒの吸収の波長依存性を示す図である。
のＥｒの吸収の波長依存性を示す図である。
【図５】候補Ａの入力ダイナミックレンジを示す図であ
る。
る。
【図６】候補Ｂの入力ダイナミックレンジを示す図であ
る。
る。
【図７】候補Ｂの変換効率を示す図である。
【図８】利得波長特性を示す図である。
【図９】最大励起光パワーを示す図である。
【図１０】Ａｌ濃度と放射断面積半値幅との関係を示す
図である。
図である。
【図１１】光ファイバ増幅器の実施形態を示すブロック
図である。
図である。
２０ Ｅｒドープファイバ（ＥＤＦ） ２２ 中心コア領域 ２４ リング領域 ２６ クラッド ３０ Ｅｒドープファイバ（ＥＤＦ） ３２，３６ 励起光源 ３４，３８ ＷＤＭカプラ ４８，５２ 光帯域通過フィルタ ５０，５４ フォトディテクタ ５６ パワーモニタ ５８ 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 恵子 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 岡村 浩司 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 エルビウムとアルミニウムとリンがドー
プされた中心コア領域と、 エルビウムとアルミニウムがドープされた、前記中心コ
ア領域から半径方向に所定距離離間したリング領域と、 を具備したことを特徴とする光増幅用ファイバ。 - 【請求項２】 前記リング領域にドープされているアル
ミニウム濃度が３重量％以上であることを特徴とする請
求項１記載の光増幅用ファイバ。 - 【請求項３】 前記光増幅用ファイバをそれぞれ０．９
８μｍ帯と１．４８μｍ帯の波長を有する２つの励起光
で励起した場合において、前記リング領域における波長
１．５５μｍでの光損失が２．０ｄＢ×０．８×１５以
上であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファ
イバ。 - 【請求項４】 前記リング領域における波長１．５５μ
ｍでの光損失が２．０ｄＢ×１．０５×１５以上である
ことを特徴とする請求項３記載の光増幅用ファイバ。 - 【請求項５】 前記光増幅用ファイバをそれぞれ０．９
８μｍ帯と１．４８μｍ帯の波長を有する２つの励起光
で励起した場合において、前記中心コア領域における波
長１．５５μｍでの光損失が１．６ｄＢ×２．２×１５
以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用フ
ァイバ。 - 【請求項６】 波長分割多重信号光を増幅するのに適し
た光ファイバ増幅器であって、 ＥｒとＡｌとＰがドープされた中心コア領域と、Ｅｒと
Ａｌがドープされた前記中心コア領域から所定距離離間
したリング領域とを有する光ファイバと；第１波長の第
１励起光を出射する第１励起光源と；第２波長の第２励
起光を出射する第２励起光源と；第１励起光を前記光フ
ァイバに結合する第１合波器と；第２励起光を前記光フ
ァイバに結合する第２合波器と；前記光ファイバから出
力される増幅された信号光からモニタ光を分岐する第１
カプラと；モニタ光を第１及び第２モニタ光に分岐する
第２カプラと；第１モニタ光から波長λ１の第１信号光
を取り出す第１フィルタと；第２モニタ光から波長λ２
の第２信号光を取り出す第２フィルタと；第１信号光を
検出する第１光検出器と；第２信号光を検出する第２光
検出器と；前記第１及び第２光検出器の出力が等しく且
つ所定のレベルとなるように、前記第１及び第２励起光
源から出力される第１及び第２励起光のパワーレベル及
びパワー比を制御する制御手段と；を具備したことを特
徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記第１励起光源は波長０．９８μｍ帯
の第１励起光を出射するレーザダイオードであり、前記
第２励起光源は波長１．４８μｍ帯の第２励起光を出射
するレーザダイオードであることを特徴とする請求項６
記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 前記波長分割多重信号光は波長１．５４
５μｍ〜１．５６０μｍの光を含んでいることを特徴と
する請求項７記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項９】 前記第１信号光は波長分割多重化された
信号光のうち最短波長の信号光であり、前記第２信号光
は波長分割多重化された信号光のうち最長波長の信号光
であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ増幅
器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285098A JPH11121839A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
| US09/041,769 US5970198A (en) | 1997-10-17 | 1998-03-13 | Optically amplifying fiber and optical fiber amplifier |
| EP98302226A EP0910141B1 (en) | 1997-10-17 | 1998-03-24 | Optically amplifying fiber and amplifier with such a fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285098A JPH11121839A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121839A true JPH11121839A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17687109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9285098A Withdrawn JPH11121839A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5970198A (ja) |
| EP (1) | EP0910141B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11121839A (ja) |
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| JP2005039126A (ja) * | 2003-07-17 | 2005-02-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 広帯域光源 |
| US7034995B2 (en) * | 2002-10-30 | 2006-04-25 | Alcatel | Enhanced pump absorbing double-clad fiber |
| JPWO2006112071A1 (ja) * | 2005-03-30 | 2008-11-27 | 富士通株式会社 | 光ファイバ及びその製造方法並びに光増幅器 |
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| WO2023138496A1 (zh) * | 2022-01-24 | 2023-07-27 | 华为技术有限公司 | 一种光纤、光放大器和光传输网络 |
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| WO2001050639A2 (fr) * | 1999-12-30 | 2001-07-12 | Alcatel | Procede de transmission de signaux a l'aide de fibres optiques et fibre pour la mise en oeuvre de ce procede |
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| EP2005538B1 (en) * | 2006-03-17 | 2015-02-25 | NKT Photonics A/S | An optical fiber, a fiber laser, a fiber amplifier and articles comprising such elements |
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| FR2973957B1 (fr) | 2011-04-05 | 2014-03-28 | Centre Nat Rech Scient | Oscillateur laser a fibre optique. |
| US9197030B2 (en) * | 2012-07-31 | 2015-11-24 | Corning Incorporated | Few mode rare earth doped optical fibers for optical amplifiers, and amplifiers using such fibers |
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