JPH081504B2 - 1.3μm帯光増幅器 - Google Patents
1.3μm帯光増幅器Info
- Publication number
- JPH081504B2 JPH081504B2 JP2417039A JP41703990A JPH081504B2 JP H081504 B2 JPH081504 B2 JP H081504B2 JP 2417039 A JP2417039 A JP 2417039A JP 41703990 A JP41703990 A JP 41703990A JP H081504 B2 JPH081504 B2 JP H081504B2
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- doped
- wavelength
- optical amplifier
- band
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ型の1.3μm
帯光増幅器に関する。
帯光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、1.3μm帯光通信分野への応用の
ため、希土類元素であるネオジミウム(Nd)を添加し
た光ファイバを用いて、ファイバ増幅器やファイバレー
ザ等の機能性ファイバの研究がなされている。例えば、
燐酸塩系の多成分ガラスにネオジミウムイオン(N
d3+)を添加したガラスを準備し、このガラスから形成
した光ファイバの光増幅特性について評価した報告(ニ
ュウガラスフォーラム、1990年1月発表)等がなさ
れている。そして、この報告では、光ファイバの特性に
関して蛍光ピーク波長が1.323μm、ESA(Excitin
g State Absorption) ピーク波長が1.310μm、増幅
ピーク波長が1.360μmという結果が得られている。
また、文献「Electronics Letters,1990,Vol.26,pp 194
〜195 」には、波長1.33μmにおいて微小シグナルに
対して10dBの増幅利得が得られたことが報告されて
いる。
ため、希土類元素であるネオジミウム(Nd)を添加し
た光ファイバを用いて、ファイバ増幅器やファイバレー
ザ等の機能性ファイバの研究がなされている。例えば、
燐酸塩系の多成分ガラスにネオジミウムイオン(N
d3+)を添加したガラスを準備し、このガラスから形成
した光ファイバの光増幅特性について評価した報告(ニ
ュウガラスフォーラム、1990年1月発表)等がなさ
れている。そして、この報告では、光ファイバの特性に
関して蛍光ピーク波長が1.323μm、ESA(Excitin
g State Absorption) ピーク波長が1.310μm、増幅
ピーク波長が1.360μmという結果が得られている。
また、文献「Electronics Letters,1990,Vol.26,pp 194
〜195 」には、波長1.33μmにおいて微小シグナルに
対して10dBの増幅利得が得られたことが報告されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した報告
によると、増幅利得が得られる波長範囲は図4に示す通
り、1.31〜1.36μmであり、1.31μmよりも短い
波長域では負の利得となる。これは、ESA遷移による
シグナルの吸収が生じることによると考えられる。
によると、増幅利得が得られる波長範囲は図4に示す通
り、1.31〜1.36μmであり、1.31μmよりも短い
波長域では負の利得となる。これは、ESA遷移による
シグナルの吸収が生じることによると考えられる。
【0004】したがって、上記問題を解決するために
は、1.3μm帯に蛍光特性を有し、且つESA遷移が生
じにくい他の希土類元素を添加した光ファイバを増幅媒
体として用いる必要がある。そして、本発明者らはかか
る希土類としてプラセオジウムが有望であるとの結論を
得た。しかしながら、プラセオジウムの吸収特性を検討
すると図5に示す通りである。すなわち、励起用レーザ
として1.0μm付近、0.6μm付近、あるいは0.5μm
付近の波長のものしか使用できず、また、これらは何れ
も現在未開発の波長領域である。
は、1.3μm帯に蛍光特性を有し、且つESA遷移が生
じにくい他の希土類元素を添加した光ファイバを増幅媒
体として用いる必要がある。そして、本発明者らはかか
る希土類としてプラセオジウムが有望であるとの結論を
得た。しかしながら、プラセオジウムの吸収特性を検討
すると図5に示す通りである。すなわち、励起用レーザ
として1.0μm付近、0.6μm付近、あるいは0.5μm
付近の波長のものしか使用できず、また、これらは何れ
も現在未開発の波長領域である。
【0005】本発明はこのような事情に鑑み、1.3μm
帯の通信で用いられる全波長域で増幅できる1.3μm帯
光増幅器を提供することを目的とする。
帯の通信で用いられる全波長域で増幅できる1.3μm帯
光増幅器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る1.3μm帯光増幅器は、少なくともコアに希土
類元素のプラセオジウムを添加した光ファイバを増幅用
媒体に用い且つ該光ファイバに波長1.3μm付近の信号
光と共に励起用光を入射させ、プラセオジウムの光励起
と信号光とによる誘導放出効果を利用して光直接増幅を
行なう光増幅器であって、励起光源がネオジミウムを添
加した光ファイバにより構成されることを特徴とする。
明に係る1.3μm帯光増幅器は、少なくともコアに希土
類元素のプラセオジウムを添加した光ファイバを増幅用
媒体に用い且つ該光ファイバに波長1.3μm付近の信号
光と共に励起用光を入射させ、プラセオジウムの光励起
と信号光とによる誘導放出効果を利用して光直接増幅を
行なう光増幅器であって、励起光源がネオジミウムを添
加した光ファイバにより構成されることを特徴とする。
【0007】
【作用】励起光源として用いているネオジミウムを添加
した光ファイバは、例えば両端面に反射膜をコートした
ものであり、例えば0.8μm帯光を導入すると1.05μ
mのレーザ発振光が得られるものであり、従来にはない
ものである。この1.05μmの光は、プラセオジウムの
1μm帯の吸収波長域と一致しており、少なくともコア
にプラセオジウムを添加した光ファイバの励起光源とし
て用いることができる。したがって、プラセオジウムを
添加した光ファイバに1.3μm付近の信号光と共に上述
したレーザ発振光を励起光として導入すると、誘電放出
効果により信号光が励起される。すなわち、上述した光
ファイバを励起光源として用いることにより、プラセオ
ジウムを添加した光ファイバが、0.8μmの半導体レー
ザで励起されたことになる。
した光ファイバは、例えば両端面に反射膜をコートした
ものであり、例えば0.8μm帯光を導入すると1.05μ
mのレーザ発振光が得られるものであり、従来にはない
ものである。この1.05μmの光は、プラセオジウムの
1μm帯の吸収波長域と一致しており、少なくともコア
にプラセオジウムを添加した光ファイバの励起光源とし
て用いることができる。したがって、プラセオジウムを
添加した光ファイバに1.3μm付近の信号光と共に上述
したレーザ発振光を励起光として導入すると、誘電放出
効果により信号光が励起される。すなわち、上述した光
ファイバを励起光源として用いることにより、プラセオ
ジウムを添加した光ファイバが、0.8μmの半導体レー
ザで励起されたことになる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0009】図1には一実施例に係る1.3μm帯光増幅
器の構成を概念的に示してある。図中、1はネオジミウ
ム(Nd)添加光ファイバであり、該Nd添加光ファイ
バ1の両端にはミラー2A,2Bが光軸と直交するよう
に突き合せてある。そして、ミラー2A,2Bの反対側
には、0.8μm帯の半導体レーザ3及びダイクロイック
ミラー4がそれぞれレンズ5A,5Bを介してNd添加
光ファイバ1に光学的に結合するように配されている。
器の構成を概念的に示してある。図中、1はネオジミウ
ム(Nd)添加光ファイバであり、該Nd添加光ファイ
バ1の両端にはミラー2A,2Bが光軸と直交するよう
に突き合せてある。そして、ミラー2A,2Bの反対側
には、0.8μm帯の半導体レーザ3及びダイクロイック
ミラー4がそれぞれレンズ5A,5Bを介してNd添加
光ファイバ1に光学的に結合するように配されている。
【0010】一方、図1中6は、プラセオジウム(P
r)添加ファイバであり、レンズ5Cを介してダイクロ
イックミラー4のNd添加光ファイバ1とは反対側に光
学的に結合されるように配されている。また、ダイクロ
イックミラー4のNd添加光ファイバ1とは反対側でP
r添加光ファイバ6に対する反対側には、レンズ5Dを
介して信号光源7が光学的に結合されている。
r)添加ファイバであり、レンズ5Cを介してダイクロ
イックミラー4のNd添加光ファイバ1とは反対側に光
学的に結合されるように配されている。また、ダイクロ
イックミラー4のNd添加光ファイバ1とは反対側でP
r添加光ファイバ6に対する反対側には、レンズ5Dを
介して信号光源7が光学的に結合されている。
【0011】ここで、半導体レーザ3側のミラー2A
は、波長1.06μmでの反射率が100%、波長0.8μ
mでの透過率が100%となっており、一方、反対側の
ミラー2Bは、波長1.06μmでの反射率が90%、波
長0.8μmでの透過率が100%となっている。したが
って、かかる構成では、0.8μm帯の半導体レーザ3か
らの出力光はレンズ5Aで集光された後ミラー2Aを透
過してNd添加光ファイバ1に入射し、これにより、N
d添加光ファイバ1は波長1.06μmでレーザ発振す
る。本実施例では、Nd添加光ファイバ1の長さを1
m、ネオジミウムの添加量を2000ppm とした。ま
た、半導体レーザ3の出力は、0.805μmで最大10
0mWである。このとき、Nd添加光ファイバ1への入
力パワーは55mWであり、1.06μmの出力パワー
は、35mWであった。
は、波長1.06μmでの反射率が100%、波長0.8μ
mでの透過率が100%となっており、一方、反対側の
ミラー2Bは、波長1.06μmでの反射率が90%、波
長0.8μmでの透過率が100%となっている。したが
って、かかる構成では、0.8μm帯の半導体レーザ3か
らの出力光はレンズ5Aで集光された後ミラー2Aを透
過してNd添加光ファイバ1に入射し、これにより、N
d添加光ファイバ1は波長1.06μmでレーザ発振す
る。本実施例では、Nd添加光ファイバ1の長さを1
m、ネオジミウムの添加量を2000ppm とした。ま
た、半導体レーザ3の出力は、0.805μmで最大10
0mWである。このとき、Nd添加光ファイバ1への入
力パワーは55mWであり、1.06μmの出力パワー
は、35mWであった。
【0012】このようにして得られた1.06μmの出力
は、レンズ5B、ダイクロイックミラー4及びレンズ5
Cを透過してPr添加光ファイバ6に励起光として入射
するようになっている。かかる励起光と信号光源7から
の1.3μm付近の信号光とをダイクロイックミラー4で
合波してPr添加光ファイバ6に入射すると、Pr添加
光ファイバ6中では、1.06μmの励起光によりプラセ
オジウムイオンが励起状態となる。そして、これに1.3
μmの信号光のフォトンが作用すると、誘導放出により
下位レベルへの遷移が生じ、1.3μmの信号光は増幅さ
れる。
は、レンズ5B、ダイクロイックミラー4及びレンズ5
Cを透過してPr添加光ファイバ6に励起光として入射
するようになっている。かかる励起光と信号光源7から
の1.3μm付近の信号光とをダイクロイックミラー4で
合波してPr添加光ファイバ6に入射すると、Pr添加
光ファイバ6中では、1.06μmの励起光によりプラセ
オジウムイオンが励起状態となる。そして、これに1.3
μmの信号光のフォトンが作用すると、誘導放出により
下位レベルへの遷移が生じ、1.3μmの信号光は増幅さ
れる。
【0013】図2には他の実施例に係る1.3μm帯光増
幅器の構成を概念的に示してあり、図1と同様な作用を
示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例では、Nd添加光ファイバ1の両端を光軸
に直交する面で研磨し、この両端面に直接、誘導体薄膜
を多層にコートして誘導体多層膜8A,8Bを形成する
ことにより、上述した実施例のミラー2A,2Bと同一
の作用を得ている。そして、Nd添加光ファイバ1の誘
導体多層膜8A側には、レンズ5Aを介して半導体レー
ザ3が結合されており、一方、反対側の誘導体多層膜8
B側には、コネクタ9を介してファイバカプラ10が結
合されている。
幅器の構成を概念的に示してあり、図1と同様な作用を
示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例では、Nd添加光ファイバ1の両端を光軸
に直交する面で研磨し、この両端面に直接、誘導体薄膜
を多層にコートして誘導体多層膜8A,8Bを形成する
ことにより、上述した実施例のミラー2A,2Bと同一
の作用を得ている。そして、Nd添加光ファイバ1の誘
導体多層膜8A側には、レンズ5Aを介して半導体レー
ザ3が結合されており、一方、反対側の誘導体多層膜8
B側には、コネクタ9を介してファイバカプラ10が結
合されている。
【0014】ここで、ファイバカプラ10は上述したダ
イクロイックミラー4の代りに用いられているもので、
同様な波長依存性を有している。すなわち、このファイ
バカプラ10は、1.06μmの励起波長の光は直進さ
せ、1.3μmの信号光は反対ポートへ移行する特性を有
している。そして、ファイバカプラ10のNd添加光フ
ァイバ1と同じ入射側の他のポートには信号光源7が結
合され、また、Nd添加光ファイバ1が結合された入射
ポート側の出射ポートにはPr添加光ファイバ6が結合
されている。これにより、Nd添加光ファイバ1からの
励起光と信号光源7の信号光とは、ファイバカプラ10
により合波されてPr添加光ファイバ6に導入され、上
記実施例と同様に1.3μmの信号光が増幅される。
イクロイックミラー4の代りに用いられているもので、
同様な波長依存性を有している。すなわち、このファイ
バカプラ10は、1.06μmの励起波長の光は直進さ
せ、1.3μmの信号光は反対ポートへ移行する特性を有
している。そして、ファイバカプラ10のNd添加光フ
ァイバ1と同じ入射側の他のポートには信号光源7が結
合され、また、Nd添加光ファイバ1が結合された入射
ポート側の出射ポートにはPr添加光ファイバ6が結合
されている。これにより、Nd添加光ファイバ1からの
励起光と信号光源7の信号光とは、ファイバカプラ10
により合波されてPr添加光ファイバ6に導入され、上
記実施例と同様に1.3μmの信号光が増幅される。
【0015】ここで、プラセオジウム(Pr)の特性に
ついて説明する。Prの吸収特性は図5に示した通りで
あり、図3にはエネルギー準位図を示す。1.3μmの増
幅特性は、 1G4 から 3H5 の遷移により生じる。そし
て、 1G4 のエネルギーレベルは、波長1.06μm帯の
フォトンエネルギーと等価であるので、この波長での励
起が可能となる。
ついて説明する。Prの吸収特性は図5に示した通りで
あり、図3にはエネルギー準位図を示す。1.3μmの増
幅特性は、 1G4 から 3H5 の遷移により生じる。そし
て、 1G4 のエネルギーレベルは、波長1.06μm帯の
フォトンエネルギーと等価であるので、この波長での励
起が可能となる。
【0016】本発明の光増幅器の増幅特性は、増幅用フ
ァイバとしてPr2000ppm を添加したフッ化物光フ
ァイバ(コア径:6μm、クラッド径:125μm、比
屈折率差:0.5%)を用いたとき、励起パワー35mW
にて最大利得4dBであった。また、この利得が得られ
た範囲は1.29μmから1.34μmであり、Nd添加光
ファイバで見られたESAの影響は明らかに認められな
かった。
ァイバとしてPr2000ppm を添加したフッ化物光フ
ァイバ(コア径:6μm、クラッド径:125μm、比
屈折率差:0.5%)を用いたとき、励起パワー35mW
にて最大利得4dBであった。また、この利得が得られ
た範囲は1.29μmから1.34μmであり、Nd添加光
ファイバで見られたESAの影響は明らかに認められな
かった。
【0017】なお、上記実施例に用いたNd添加光ファ
イバ1およびPr添加光ファイバ6において、NdやP
rは少なくともコアに添加されていればよいが、該コア
の周囲のクラッド、つまり導波される光がしみ出す部分
にもNdやPrを添加すればさらに効果を向上すること
ができる。
イバ1およびPr添加光ファイバ6において、NdやP
rは少なくともコアに添加されていればよいが、該コア
の周囲のクラッド、つまり導波される光がしみ出す部分
にもNdやPrを添加すればさらに効果を向上すること
ができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光増
幅器は、増幅用媒体にプラセオジウム添加光ファイバを
用いると共に励起光源にネオジミウム添加光ファイバを
用いているので、波長範囲1.29μm〜1.34μmにお
いて増幅が可能である。つまり、ネオジミウム添加光フ
ァイバで問題となるESAによる増幅波長域の制限が生
じず、1.3μm帯の通信で用いられる全波長域で増幅さ
れる。また、励起用光源にネオジミウム添加光ファイバ
レーザを用いるので、その励起は0.8μm帯半導体レー
ザで可能であり、この波長域の半導体レーザは低コスト
であるので、アンプの価格も低くなるという効果も奏す
る。
幅器は、増幅用媒体にプラセオジウム添加光ファイバを
用いると共に励起光源にネオジミウム添加光ファイバを
用いているので、波長範囲1.29μm〜1.34μmにお
いて増幅が可能である。つまり、ネオジミウム添加光フ
ァイバで問題となるESAによる増幅波長域の制限が生
じず、1.3μm帯の通信で用いられる全波長域で増幅さ
れる。また、励起用光源にネオジミウム添加光ファイバ
レーザを用いるので、その励起は0.8μm帯半導体レー
ザで可能であり、この波長域の半導体レーザは低コスト
であるので、アンプの価格も低くなるという効果も奏す
る。
【図1】本発明の一実施例に係る1.3μm光増幅器の概
念図である。
念図である。
【図2】他の実施例に係る1.3μm光増幅器の概念図で
ある。
ある。
【図3】プラセオジウムのエネルギー準位図である。
【図4】ネオジミウム添加光ファイバの増幅利得の波長
依存性を示すグラフである。
依存性を示すグラフである。
【図5】プラセオジウム添加ファイバの吸収特性図であ
る。
る。
1 Nd添加光ファイバ 2A,2B ミラー 3 0.8μm帯半導体レーザ 4 ダイクロイックミラー 6 Pr添加光ファイバ 7 信号光源 8A,8B 誘電体多層膜 10 ファイバカプラ
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくともコアに希土類元素のプラセオ
ジウムを添加した光ファイバを増幅用媒体に用い且つ該
光ファイバに波長1.3μm付近の信号光と共に励起用光
を入射させ、プラセオジウムの光励起と信号光とによる
誘導放出効果を利用して光直接増幅を行なう光増幅器で
あって、励起光源がネオジミウムを添加した光ファイバ
により構成されることを特徴とする1.3μm帯光増幅
器。 - 【請求項2】 請求項1において、励起光源が、少なく
ともコアにネオジミウムを添加した光ファイバの両端に
波長依存性のある反射体を有すると共にその一端側に光
源が光学的に結合されており、一端側から入射された光
がレーザ発振されて他端側から出射する構成を有してい
ることを特徴とする1.3μm帯光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417039A JPH081504B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 1.3μm帯光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417039A JPH081504B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 1.3μm帯光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04234021A JPH04234021A (ja) | 1992-08-21 |
| JPH081504B2 true JPH081504B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=18525195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2417039A Expired - Fee Related JPH081504B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 1.3μm帯光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081504B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2718845B2 (ja) * | 1991-09-12 | 1998-02-25 | 富士通株式会社 | 1.3μm帯光ファイバ増幅器 |
| GB9402472D0 (en) * | 1994-02-09 | 1994-03-30 | Univ Brunel | Infrared transmitting optical fibre materials |
| WO1997007068A1 (en) * | 1995-08-15 | 1997-02-27 | British Technology Group Ltd. | Infrared transmitting optical fibre materials |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2417039A patent/JPH081504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04234021A (ja) | 1992-08-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960625 |
|
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