(57)【要約】【課題】励起光の波長が変動した場合であっても、信号光を増幅する光増幅器の利得の変動を抑制する。【解決手段】光増幅器は、入力された信号光を増幅して出力する増幅用光ファイバと、増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、増幅用光ファイバを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、を備え、増幅用光ファイバは、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域とを有し、第１の励起光源は第１波長領域内の波長を有する第１の励起光を発生し、第２の励起光源は第２波長領域内の波長を有する第２の励起光を発生する。【選択図】図１
2020088229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号光を増幅して出力する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
前記増幅用光ファイバを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、を備え、
前記増幅用光ファイバは、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域とを有し、
前記第１の励起光源は前記第１波長領域内の波長を有する前記第１の励起光を発生し、前記第２の励起光源は前記第２波長領域内の波長を有する前記第２の励起光を発生する、光増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の光増幅器において、
前記第１の励起光の波長および前記第２の励起光の波長は、それぞれ前記第１の励起光源の温度および前記第２の励起光源の温度の上昇に伴って長くなる、光増幅器。
【請求項３】
請求項１に記載の光増幅器において、
前記第１の励起光の波長および前記第２の励起光の波長は、それぞれ前記第１の励起光源の温度および前記第２の励起光源の温度の下降に伴って短くなる、光増幅器。
【請求項４】
請求項１に記載の光増幅器において、
前記第１の励起光源および前記第２の励起光源は、それぞれの温度が同時に上昇または下降するように配置された、光増幅器。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記第１の励起光源および前記第２の励起光源の少なくとも一方は複数の発光素子を備え、
前記増幅用光ファイバの前記第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、前記第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きく、
前記第１の励起光源の発光素子の個数は、前記第２の励起光源の発光素子の個数よりも少ない、光増幅器。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記第１の励起光源および前記第２の励起光源の少なくとも一方は複数の発光素子を備え、
前記増幅用光ファイバの前記第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、前記第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きく、
前記第２の励起光源の発光素子の個数は、前記第１の励起光源の発光素子の個数よりも少ない、光増幅器。
【請求項７】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記増幅用光ファイバの前記第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、前記第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きく、
前記第１の励起光源の出力は前記第２の励起光源の出力よりも小さい、光増幅器。
【請求項８】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記増幅用光ファイバの前記第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、前記第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きく、
前記第２の励起光源の出力は前記第１の励起光源の出力よりも小さい、光増幅器。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
複数の前記増幅用光ファイバを有し、
前記第１の励起光源と前記第２の励起光源とを有する複数の光源群を有し、
前記複数の光源群のうち第１の光源群は、前記複数の増幅用光ファイバのうちの第１の増幅用光ファイバを励起する励起光を出射し、前記第１の光源群とは異なる第２の光源群は、前記第１の増幅用光ファイバとは異なる第２の増幅用光ファイバを励起する励起光を出射し、
前記第２の増幅用光ファイバは、前記第１の増幅用光ファイバで増幅された信号光を増幅する、光増幅器。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記増幅用光ファイバは、イッテルビウムがドープされたものであり、
前記第１の励起光の中心波長は９０５〜９１５ｎｍの波長範囲であり、前記第２の励起光の中心波長は９３０〜９４０ｎｍの波長範囲である、光増幅器。
【請求項１１】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記増幅用光ファイバは、イッテルビウムがドープされたものであり、
前記第１の励起光の中心波長は９６０〜９７５ｎｍの波長範囲であり、前記第２の励起光の中心波長は９１５〜９３０ｎｍの波長範囲である、光増幅器。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記増幅用光ファイバは、エルビウム、または、エルビウムとイッテルビウムがドープされたものであり、
前記励起光源は、中心波長が９０５〜９１５ｎｍ、９１５〜９３０ｎｍ、９３０〜９４０ｎｍ、９６０〜９７５ｎｍ、９７５〜９９０ｎｍおよび１４２０〜１５００ｎｍの波長範囲のうち２種類以上の励起光を出射する、光増幅器。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の光増幅器において、
前記励起光源は半導体レーザである、光増幅器。
【請求項１４】
入力された信号光を増幅して出力する増幅用光ファイバと、
前記増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、
前記増幅用光ファイバを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、を備え、
前記増幅用光ファイバは、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域とを有する光増幅器を用いた光増幅方法であって、
前記第１の励起光源は前記第１波長領域内の波長を有する前記第１の励起光を発生し、前記第２の励起光源は前記第２波長領域内の波長を有する前記第２の励起光を発生する条件において、前記信号光を増幅する、光増幅方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光増幅方法であって、
前記第１の励起光源の温度と、前記第２の励起光源の温度とが、
前記第１の励起光源は前記第１波長領域内の波長を有する前記第１の励起光を発生し、前記第２の励起光源は前記第２波長領域内の波長を有する前記第２の励起光を発生する温度である、光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅器および光増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、実質的に同じ波長範囲の励起光を増幅用光ファイバに出力する励起光源を複数備えた光増幅器が知られている（たとえば特許文献１）。しかしながら、励起光の波長が変動すると、光増幅器の利得も変動してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１４１６８４号
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によると、光増幅器は、入力された信号光を増幅して出力する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、前記増幅用光ファイバを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、を備え、前記増幅用光ファイバは、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域とを有し、前記第１の励起光源は前記第１波長領域内の波長を有する前記第１の励起光を発生し、前記第２の励起光源は前記第２波長領域内の波長を有する前記第２の励起光を発生する。
本発明の第２の態様によると、入力された信号光を増幅して出力する増幅用光ファイバと、前記増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光を発生する第１の励起光源と、前記増幅用光ファイバを励起するための第２の励起光を発生する第２の励起光源と、を備え、前記増幅用光ファイバは、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域とを有する光増幅器を用いた光増幅方法であって、前記第１の励起光源は前記第１波長領域内の波長を有する前記第１の励起光を発生し、前記第２の励起光源は前記第２波長領域内の波長を有する前記第２の励起光を発生する条件において、前記信号光を増幅する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施の形態における光増幅器の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】増幅用光ファイバにおける希土類元素の吸収と励起光の波長との関係を説明する図である。
【図３】一実施の形態における他の例の光増幅器の要部構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】実施例１および変形例１、２における光増幅器の要部構成を模式的に示す図である。
【図５】実施例２および変形例１、２における光増幅器の要部構成を模式的に示す図である。
【図６】実施例３および変形例１、２における光増幅器の要部構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明による光増幅器を有する光通信システムの要部構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の態様の光増幅器は、増幅用光ファイバを励起するための第１の励起光源および第２の励起光源を含む。第１の励起光源は、増幅用光ファイバにおいて光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域内の波長を有する第１の励起光を発生し、第２の励起光源は、増幅用光ファイバにおいて光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域内の波長を有する第２の励起光を発生する。これにより、たとえば外部要因によって第１の励起光源と第２の励起光源の温度が擾乱を受け、第１の励起光と第２の励起光の波長変化が生じた場合であっても、励起光による増幅用光ファイバの励起が安定して行えるようにしている。以下、詳細に説明する。
【０００７】
−実施の形態−
図面を参照しながら、一実施の形態による光増幅器について説明する。なお、本実施の形態は、発明の趣旨の理解のために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【０００８】
図１は本実施の形態による光増幅器１の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。光増幅器１は、例えば光通信システムや遠く離れた対象物等を観測するリモートセンシングに用いられる光源（光リモートセンシング用光源）等に適用できる。
光増幅器１は、入射部１０から入力した信号光を増幅して出射部２０から出力する。光増幅器１は、第１の励起光源１１と、第２の励起光源１２と、増幅用光ファイバ１３２とを有する。第１の励起光源１１は、発光素子１１１と、発光素子１１１に励起光を出力（発生）させる電力を供給するための各種の回路とを有する。第２の励起光源１２は、発光素子１２１と、発光素子１２１に励起光を出力（発生）させる電力を供給するための各種の回路とを有する。第１の励起光源１１および第２の励起光源１２のそれぞれは、１個の発光素子１１１、１２１により構成されていてもよいし、２個以上の発光素子１１１、１２１により構成されていてもよい。発光素子１１１の個数と発光素子１２１の個数とは同数でもよいし、異なっていてもよい。
【０００９】
発光素子１１１、１２１としては、例えば、半導体レーザ（レーザダイオード）やラマンレーザを用いることができる。発光素子１１１、１２１として半導体レーザを用いる場合、発光素子１１１、１２１の材料には、例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ等の化合物半導体が用いられる。第１の励起光源１１の発光素子１１１と第２の励起光源１２の発光素子１２１とは、後述する増幅用光ファイバ１３２の吸収断面積に基づいてそれぞれ決定された波長領域に含まれる波長の励起光を発生する。
【００１０】
また、発光素子１１１と発光素子１２１とは、温度が同時に上昇／下降するように、熱的に近接した配置としてもよく、さらには直接熱結合するように密着させて配置してもよい。
なお、本実施の形態において温度が同時に上昇／下降するとは、時間的に厳密な同時性のみを指すものではなく、少なくとも、片方の発光素子の温度が上昇するときには他方の発光素子の温度は下降せずに上昇する、という程度の意味である。
また、本実施の形態において温度の上昇／下降とは、過渡的な温度変化のみを指すものではなく、ある定常運転状態と、他の定常運転状態とを比較したときに、後の状態における平衡温度が先の状態における平衡温度よりも高くなっていれば、この状態を指して温度の上昇という。なお、温度の下降についても同様の意味で使用されることはいうまでもない。
【００１１】
入射部１０に入力された信号光は光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１および第２の励起光源１２により出力された第１の励起光および第２の励起光は、それぞれ光路１１０および１２０を伝搬する。光路１００、１１０、１２０を結合する光合波器１３１が設けられる。信号光、第１の励起光、第２の励起光は、光合波器１３１により結合（合波）して、増幅用光ファイバ１３２へ伝搬する。
【００１２】
増幅用光ファイバ１３２は、希土類元素が添加（ドープ）されたファイバであり、例えば、公知のコア励起方式により希土類元素を励起するためのシングルモードファイバーやクラッド励起方式により希土類元素を励起するためのダブルクラッドファイバーである。希土類元素として、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）や、エルビウム（Ｅｒ）や、プラセオジム（Ｐｒ）や、ネオジム（Ｎｄ）や、ツリウム（Ｔｍ）を用いることができる。例えば、増幅用光ファイバ１３２として、イッテルビウムが添加されたファイバを用いてもよいし、エルビウムが添加されたファイバを用いもよいし、エルビウムとイッテルビウムが共添加されたファイバを用いてもよい。
【００１３】
第１の励起光源１１および第２の励起光源１２からそれぞれ出力された第１の励起光および第２の励起光により、増幅用光ファイバ１３２において希土類元素が励起状態となる。この状態で信号光が増幅用光ファイバ１３２に入射すると、増幅用光ファイバ１３２は、信号光と同じ波長、同じ位相の光を放出する誘導放出を起こす。この誘導放出により、増幅用光ファイバ１３２は入射された信号光を増幅する。
【００１４】
図１には、励起光を信号光の伝搬方向と同一方向に伝搬させて光合波器１３１により合波させた後に増幅用光ファイバ１３２に伝搬させて、増幅用光ファイバ１３２を励起する前方励起型の増幅の例を示した。しかし、増幅用光ファイバ１３２に対して、信号光の伝搬方向とは逆方向、すなわち、信号光の入射方向とは反対方向から励起光を増幅用光ファイバ１３２に伝搬させて増幅用光ファイバ１３２を励起する後方励起型の増幅を行ってもよい。また、増幅用光ファイバ１３２に対して、信号光の伝搬方向と同一方向および逆方向の両方からから励起光を伝搬させる双方向励起型の増幅を行ってもよい。また、増幅用光ファイバ１３２を通過して増幅された信号光をミラー等により反射し、再び増幅用光ファイバ１３２を通過させて外部に出射するダブルパス励起型の増幅を行ってもよい。
【００１５】
増幅用光ファイバ１３２に入力される励起光の波長と増幅用光ファイバ１３２の吸収との関係について説明する。
図２は、希土類元素を添加した増幅用光ファイバ１３２の励起波長と吸収断面積あるいは吸収との関係を示すグラフである。図２（ａ）は、イッテルビウム（Ｙｂ）を添加したシリカガラス光ファイバ（以下、Ｙｂファイバとも記載する）の励起波長と吸収断面積との関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、エルビウム（Ｅｒ）を添加したシリカガラス光ファイバ（以下、Ｅｒファイバとも記載する）の励起光の波長と吸収との関係を示すグラフである。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、イッテルビウムを添加したシリカガラス光ファイバ（Ｙｂファイバ）の吸収断面積は、２つのピーク（極大値）Ｐ１、Ｐ２を示す。このうち、Ｐ１は励起光波長９１５ｎｍ近傍において示すピークであり、Ｐ２は励起光波長９７６ｎｍ近傍において示すピークである。すなわち、吸収断面積はピークＰ１を示す励起光波長約９１５ｎｍを挟んで、励起光波長が９１５ｎｍより短い側では、吸収断面積は励起光波長が長くなるに従って増加し、励起光波長が９１５ｎｍより長い側では、吸収断面積は励起光波長が長くなるに従って減少する。吸収断面積はピークＰ２を示す励起光波長９７６ｎｍ近傍についてもＰ１と同様のことが言える。ピークＰ１を示す励起光の波長より短い側であって、波長が長くなるに従ってＹｂファイバの吸収断面積が増加する波長範囲を第１波長領域Ｒ１とする。また、ピークＰ１を示す励起光の波長より長い側であって、波長が長くなるに従ってＹｂファイバの吸収断面積が減少する波長範囲を第２波長領域Ｒ２とする。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、エルビウムを添加したシリカガラス光ファイバ（Ｅｒファイバ）の吸収は、２つのピーク（極大値）Ｐ３、Ｐ４を示す。なお、図２（ｂ）においてはＥｒファイバの吸収を示しているが、吸収の増減と吸収断面積の増減とは対応する。Ｐ３は、励起光波長約９８０ｎｍにおいて示すピークであり、Ｐ４は励起光波長が約１５２５ｎｍにおいて示すピークである。Ｅｒファイバについても、Ｙｂファイバと同様に第１波長領域Ｒ１および第２波長領域Ｒ２を設定する。ここでは、ピークＰ４を示す励起光の波長（約１５２５ｎｍ）より短い側であって、波長が長くなるに従ってＥｒファイバの吸収が増加する波長範囲を第１波長領域Ｒ１とする。また、ピークＰ３を示す励起光の波長（約１５２５ｎｍ）より長い側であって、波長が長くなるに従ってＥｒファイバの吸収が減少する波長範囲を第２波長領域Ｒ２とする。第１波長領域Ｒ１においては、波長が長くなるに従って吸収（吸収断面積）は増加し、第２波長領域Ｒ２においては、波長が長くなるに従って吸収（吸収断面積）は減少する。
【００１８】
本実施の形態においては、第１の励起光源１１は、上述した第１波長領域Ｒ１内の波長を有する第１の励起光を発生し、第２の励起光源１２は、第２波長領域Ｒ２内の波長を有する第２の励起光を発生する。例えば、増幅用光ファイバ１３２としてＹｂファイバを用いる場合には、第１の励起光源１１は、図２（ａ）に示す第１波長領域Ｒ１内の波長を有する第１の励起光を発生するための発光素子１１１を有する。すなわち、第１の励起光の波長は、例えば、光増幅器１の使用状態において９０５ｎｍ〜９１５ｎｍの範囲とすることができる。また、第２の励起光源１２は、図２（ａ）に示す第２波長領域Ｒ２内の波長を有する第２の励起光を発生するための発光素子１２１を有する。すなわち、第２の励起光の波長は、例えば、光増幅器１の使用状態において９３０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲とすることができる。光増幅器１の使用状態における温度範囲の代表値または中心値として、室温（２５℃）を採用してもよい。
増幅用光ファイバのドーパントが異なる場合の励起光の波長範囲に関しては、以下に詳述するように、各光ファイバの特性に応じて同様に定めればよい。
なお、第１波長領域Ｒ１と第２波長領域Ｒ２とを上記のようにする場合に限定されない。例えば、第１の励起光の波長を、例えば、光増幅器１の使用状態（室温（２５℃程度））において９６０ｎｍ〜９７５ｎｍの範囲Ｒ１’とし、第２の励起光の波長を、例えば、光増幅器１の使用状態（室温（２５℃程度））において９１５ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲Ｒ２’としてもよい。
【００１９】
増幅用光ファイバ１３２としてＥｒファイバを用いる場合には、第１の励起光源１１は、図２（ｂ）に示す第１波長領域Ｒ１内の波長を有する第１の励起光を発生するための発光素子１１１を有する。すなわち、第１の励起光の波長は、例えば、光増幅器１の使用状態（室温（２５℃程度））において１４２０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲とすることができる。第２の励起光源１２は、図２（ｂ）に示す第２波長領域Ｒ２内の波長を有する第２の励起光を発生するための発光素子１２１を有する。すなわち、第２の励起光の波長は、例えば、光増幅器１の使用状態（室温（２５℃程度））において９７５ｎｍ〜９９０ｎｍの範囲とすることができる。
【００２０】
光増幅器１が使用される環境によっては、後述するように第１の励起光源１１と第２の励起光源１２とに温度変化が生じ、第１の励起光および第２の励起光の波長が変化する。光増幅器１を製造する際に、光増幅器１が使用される環境に基づいて想定される温度変化の範囲を決定する。この温度変化による第１の励起光および第２の励起光の波長変化を考慮して、上記の第１波長領域Ｒ１のうちの所定の波長（または所定の波長範囲）が第１の励起光の波長として決定され、第２波長領域Ｒ２のうちの所定の波長（または所定の波長範囲）が第２の励起光の波長として決定される。この決定された波長または波長範囲の第１の励起光を出射する発光素子１１１が第１の励起光源１１に組み込まれ、決定された波長または波長範囲の第２の励起光を出射する発光素子１２１が第２の励起光源１２に組み込まれる。
【００２１】
第１の励起光源の波長および第２の励起光源の波長は、例えば、第１の励起光源および第２の励起光源のそれぞれの温度の変化に伴って変化する。ここで、本実施の形態においては、第１の励起光源１１と第２の励起光源１２とは光増幅器１の内部で近接した位置に配置されるものとし、第１の励起光源１１および第２の励起光源１２の温度が共に同じように変化して、第１の励起光源１１の波長および第２の励起光源１２の波長が変化する場合を考える。
【００２２】
第１の励起光源１１および第２の励起光源１２が共に温度変化する場合として、例えば、寒暖差が極めて大きな環境下で光増幅器１が使用される場合が考えられる。光増幅器１が使用される環境の温度が室温（例えば２５℃）から大きく増加すると、第１の励起光源１１の第１の励起光の波長と第２の励起光源１２の第２の励起光の波長とが共に長くなる。第１の励起光波長が長くなることで、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収は増加する側に作用する一方で、第２の励起光波長が長くなることで、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収は減少する側に作用する。その結果、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収の変化は小さく抑えられる。光増幅器１が使用される環境の温度が室温（例えば２５℃）から大きく低下すると、第１の励起光源１１の第１の励起光の波長と第２の励起光源１２の第２の励起光の波長とが共に短くなる。第１の励起光波長が短くなることで、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収は減少する側に作用する一方で、第２の励起光波長が短くなることで、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収は増加させる側に作用する。その結果、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収の変化は小さく抑えられる。すなわち、第１の励起光源１１の発光素子１１１および第２の励起光源１２の発光素子１２１の温度変化に起因して、第１の励起光の波長および第２の励起光の波長が共に増加または共に減少しても、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を小さく抑えることができ、信号光を安定的に増幅することが可能となる。また、本実施の形態の光増幅器１は、励起光源からの励起光の出力や強度を、励起光源の温度変化等に応じて能動的に制御するような複雑な構成、例えば増幅度センサや温度センサ等を必要としない。このため、安定的に動作させることが可能な光増幅器１を低コストで提供できる。また、構成部品の数が少ないため、全体としての故障率を下げることができる。さらに独立した温調装置を必要としないため、エネルギー効率に優れたシステムを構築することができる。
【００２３】
なお、以上の説明では室温（例えば２５℃）を光増幅器１の温度変化の基準としたが、基準となる温度は室温には限られず、光増幅器１の使用目的や使用環境に応じて適宜設定することができる。
また、増幅用光ファイバ１３２、発光素子１１１および１２１の特性を決定して光増幅器１を構成した後は、第１の励起光の波長変化が第１波長領域Ｒ１の範囲内となり、第２の励起光の波長変化が第２波長領域Ｒ２の範囲内となるような環境において、光増幅器１を使用することが好ましい。このような環境において光増幅器１を使用することで、環境変化による増幅率の変動が少ない光増幅器１およびこれを利用したシステムを実現することができる。
【００２４】
本実施の形態の光増幅器１においては、第１の励起光源１１または第２の励起光源１２が、ほぼ同程度の出力を有する複数の発光素子１１１、１２１を有して構成される場合には、第１の励起光源１１の発光素子１１１の個数と第２の励起光源１２の発光素子１２１の個数とが、励起光の波長変化に対する増幅用光ファイバ１３２の吸収断面積の変化率に基づいて決定されてよい。例えば、第１波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が、第２波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値よりも大きい増幅用光ファイバ１３２を用いる場合、第１の励起光源１１が有する発光素子１１１の個数を、第２の励起光源１２が有する発光素子１２１の個数よりも少なくすることができる。逆に、第２波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が、第１波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値よりも大きい増幅用光ファイバ１３２を用いる場合、第２の励起光源１２が有する発光素子１２１の個数を、第１の励起光源１１が有する発光素子１１１の個数より少なくすることができる。吸収断面積の変化率の絶対値が小さい（すなわち、増幅用光ファイバ１３２に対する励起作用の変化率が小さい）波長領域の励起光を発生する発光素子の個数を、吸収断面積の変化率の絶対値が大きい（すなわち、増幅用光ファイバ１３２に対する励起作用の変化率が大きい）波長領域の励起光を発生する発光素子の個数よりも多くする。これにより、第１の励起光源の波長および第２の励起光源の波長が共に増加または共に減少しても、発光素子１１１および１２１の出力を調節することなしに、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を小さく抑えることができ、信号光を安定的に増幅することが可能となる。このような構成の一例として、実質的に同程度の出力の複数の発光素子を直列に接続し、１つの駆動回路にて制御することができるので、簡単な回路構成を実現できる。
【００２５】
なお、上記の第１波長領域および第２波長領域における励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率とは、励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化の割合を表す。たとえば、図２（ａ）に示したグラフから明らかなように、励起光の波長が８５０ｎｍ付近では吸収断面積は約ゼロであるが、励起光の波長が８６０ｎｍ付近まで、吸収断面積は徐々に増加する。この段階では吸収断面積の変化率（導関数）の絶対値は比較的小さい。励起光の波長がさらに大きくなり、８８０ｎｍ付近では、波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値は増大する。すなわち、吸収断面積の変化率（導関数）の絶対値は比較的大きい。さらに励起光の波長が大きくなり、９１５ｎｍ近傍では、吸収断面積は極大となる。すなわち、励起光の波長が９１５ｎｍ付近では吸収断面積の変化率（導関数）はゼロとなる。励起光の波長が９１５ｎｍを超えてさらに長くなると、吸収断面積は徐々に減少に転ずる。すなわち、吸収断面積の変化率（導関数）は比較的小さな負の値となり、励起光の波長が大きくなるに従って、吸収断面積の変化率（導関数）はより比較的徐々に大きな負の値に変化する。
【００２６】
そこで、第１波長領域Ｒ１のうち上述のように決定された第１の励起光の波長における吸収断面積の傾き、または決定された第１の励起光の波長範囲における吸収断面積の傾きの平均に対して、第２波長領域Ｒ２のうち上述のように決定された第２の励起光の波長における吸収断面積の傾き、または決定された第２の励起光の波長範囲における吸収断面積の傾きの平均が２倍である場合には、第２の励起光源１２が有する発光素子１２１の個数を、第１の励起光源１１が有する発光素子１１１の個数の２倍とすることができる。逆に、第２波長領域Ｒ２のうち上述のように決定された第２の励起光の波長における吸収断面積の傾き、または決定された第２の励起光の波長範囲における吸収断面積の傾きの平均に対して、第１波長領域Ｒ１のうち上述のように決定された第１の励起光の波長における吸収断面積の傾き、または決定された第１の励起光の波長範囲における吸収断面積の傾きの平均が２倍である場合には、第１の励起光源１１が有する発光素子１１１の個数を、第２の励起光源１２が有する発光素子１２１の個数の２倍とすることができる。このような構成により、励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が小さい波長領域内の波長を有する励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用をより大きくすることができる。その結果、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが共に変化した場合に、一方の励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用と、他方の励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用とが互いに補償関係となる。その結果、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を抑えることができる。すなわち、信号光を安定的に増幅することが可能となる。
【００２７】
また、本実施の形態の光増幅器１においては、第１の励起光源１１の出力と第２の励起光源１２の出力とが、励起光の波長変化に伴う増幅用光ファイバ１３２の吸収断面積の変化率に基づいて決定されてよい。例えば、第１波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が、第２波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値よりも大きい増幅用光ファイバ１３２を用いる場合、第１の励起光源１１の励起光の出力を、第２の励起光源１２の励起光の出力よりも小さく設定することができる。逆に、第２波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が、第１波長領域の励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値よりも大きい増幅用光ファイバ１３２を用いる場合、第２の励起光源１２の励起光の出力を、第１の励起光源１１の励起光の出力よりも小さく設定することができる。たとえば、第１波長領域Ｒ１における吸収断面積の傾きに対して、第２波長領域Ｒ２における吸収断面積の傾きが２倍である場合には、第２の励起光源１２の励起光の出力を、第１の励起光源１１の励起光の出力に対して２倍に設定することができる。逆に、第２波長領域Ｒ２における吸収断面積の傾きに対して、第１波長領域Ｒ１における吸収断面積の傾きが２倍である場合には、第１の励起光源１１の励起光の出力を、第２の励起光源１２の励起光の出力に対して２倍に設定することができる。このような構成により、励起光の波長変化に対する吸収断面積の変化率の絶対値が小さい波長領域内の波長を有する励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用をより大きくすることができる。その結果、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが共に変化した場合に、一方の励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用と、他方の励起光による増幅用光ファイバ１３２の励起作用とが互いに補償関係となる。その結果、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を抑えることができる。すなわち、信号光を安定的に増幅することが可能となる。
【００２８】
光増幅器１は、複数の増幅用光ファイバ１３２と、第１の励起光源１１と第２の励起光源１２とを有する複数の光源群とを有し、各光源群がそれぞれの増幅用光ファイバ１３２に対して設けられるように構成することができる。
図３は、このような光増幅器１の要部構成を模式的に示すブロック図であり、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂと、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａに対して設けられる第１の光源群１４Ａと、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂに対して設けられる第２の光源群１４Ｂと、光アイソレータ１９とを有する場合を例示する。光アイソレータ１９は、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａの出力側に配置される。光アイソレータ１９は、図の矢印の方向にのみ光を通過させる素子であり、光増幅時の予期しない発振動作を抑制するために用いられる。第１の光源群１４Ａは、第１の励起光源１１−１および第２の励起光源１２−１を有し、第２の光源群１４Ｂは、第１の励起光源１１−２および第２の励起光源１２−２を有する。第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂとは、それぞれ希土類元素がドープされた増幅用光ファイバである。なお、第１の光源群１４Ａの第１の励起光源１１−１および第２の励起光源１２−１が有する発光素子１１１−１、１２１−１の個数は、第２の光源群１４Ｂの第１の励起光源１１−２および第２の励起光源１２−２が有する発光素子１１１−２、１２１−２の個数と異なっていてもよいし、同数でもよい。
【００２９】
なお、図３の例では、光増幅器１は、各増幅用光ファイバ１３２のそれぞれに対して光源群１４を有しているが、一部の増幅用光ファイバ１３２にのみ光源群１４を有してもよい。この場合、光増幅器１は、例えば、最も入射側（初段）の増幅用光ファイバ１３２Ａにのみ光源群１４を有してもよいし、最も出射側（最終段）の増幅用光ファイバ１３２Ｂにのみ光源群１４を有してもよい。光増幅器１からの最終出力に与える影響の大きさを考慮すると、光増幅器１が最終段の増幅用光ファイバ１３２にのみ光源群１４を有していると、利得を安定的に得るためにより好ましい。
【００３０】
第１の光源群１４Ａの第１の励起光源１１−１と第２の励起光源１２−１とは、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａを励起するための励起光を発生する。第２の光源群１４Ｂの第１の励起光源１１−２と第２の励起光源１２−２とは、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂを励起するための励起光を発生する。入射部１０から入射した信号光は光路１００を伝搬する。第１の光源群１４Ａの第１の励起光源１１-１および第２の励起光源１２-１からそれぞれ出力された第１の励起光Ｅ１１および第２の励起光Ｅ１２は、光路１１０-１および光路１２０-１を伝搬する。信号光、第１の励起光Ｅ１１、および第２の励起光Ｅ１２は、光合波器１３１Ａにより合波されて第１の増幅用光ファイバ１３２Ａに伝搬する。第１の増幅用光ファイバ１３２Ａは、第１の励起光Ｅ１１および第２の励起光Ｅ１２により励起され、信号光を増幅する。増幅された信号光は光路１００を伝搬する。
【００３１】
第２の光源群１４Ｂの第１の励起光源１１-２および第２の励起光源１２-２からそれぞれ出力された第１の励起光Ｅ２１および第２の励起光Ｅ２２は、光路１１０-２および光路１２０-２を伝搬する。信号光、第１の励起光Ｅ２１、および第２の励起光Ｅ２２は、光合波器１３１Ｂにより合波されて第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂに入力される。第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂは、第２の励起光Ｅ２１および第２の励起光Ｅ２２により励起され、信号光をさらに増幅する。所定の強度まで増幅された信号光は出射部２０から出射する。
【００３２】
図３では、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂとにより信号光が増幅される場合を例示したが、３個以上の増幅用光ファイバ１３２により信号光が増幅される構成とすることもできる。この場合、光増幅器１は、増幅用光ファイバ１３２の個数と同数の光源群１４を有してもよいし、上述したように一部の増幅用光ファイバ１３２（初段や最終段等の増幅用光ファイバ１３２）のみに光源群１４を有してもよいし、初段や最終段以外の他の一部の増幅用光ファイバ１３２のみに光源群１４を有してもよい。
【００３３】
以下、上述した実施の形態に係る光増幅器１の実施例を示す。なお、以下の実施例は本発明の態様を具体的に説明するものであるが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
図４は、実施例１の光増幅器１の要部構成を模式的に示すブロック図である。図４に示す光増幅器１は、波長１０６４ｎｍの信号光Ｓを増幅する。光増幅器１は、１個の第１の励起光源１１と１個の第２の励起光源１２とを有する。第１の励起光源１１は１個の発光素子１１１を有し、第２の励起光源１２は１個の発光素子１２１を有する。光合波器１３１は、複数の光ファイバを加熱溶融、融着延伸して作成された励起光カプラであり、ここでは（２＋１）×１タイプのポンプコンバイナを用いる。増幅用光ファイバ１３２は、イッテルビウム（Ｙｂ）がシリカガラスにドープされたダブルクラッド光ファイバ（Ｙｂファイバ）である。光増幅器１は、上述したように第１波長領域Ｒ１の９０５ｎｍ〜９１５ｎｍの範囲の第１の励起光を出射する第１の励起光源１１と、上述したように第２波長領域Ｒ２の９３０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の第２の励起光を出射する第２の励起光源１２とを有する。光増幅器１は、増幅用光ファイバ１３２の出力側にクラッドパワーストリッパー１３３を有する。クラッドパワーストリッパー１３３は励起光等の信号光以外の光を除去する。
【００３４】
入射部１０から入力された波長１０６４ｎｍの信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１の発光素子１１１−１および第２の励起光源１２の発光素子１２１-１から出力された第１の励起光Ｅ１および第２の励起光Ｅ２は、それぞれ光路１１０および１２０を伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ１、および第２の励起光Ｅ２は、光合波器１３１により合波され、増幅用光ファイバ１３２（Ｙｂファイバ）を伝搬する。増幅用光ファイバ１３２にドープされたＹｂは、第１の励起光および第２の励起光により励起され信号光Ｓを増幅する。すなわち、増幅用光ファイバ１３２において前方励起型の増幅が行われる。増幅された信号光Ｓはクラッドパワーストリッパー１３３により励起光等の信号光Ｓ以外の光が除去されて、出射部２０から出力される。本実施例の光増幅器１は、上述したように前方励起型の増幅を行う。前方励起型の増幅は、特に低出力域ではノイズを低く抑えることができる。
【００３５】
［実施例２］
図５は、実施例２の光増幅器１の要部構成を模式的に示すブロック図である。図５に示す実施例２の光増幅器１は、波長１０６４ｎｍの信号光Ｓを増幅する。光増幅器１は、複数の増幅用光ファイバ１３２と複数の光源群１４とを有する構成を例示するものであり、具体的には２個の増幅用光ファイバ１３２（第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂ）と２個の光源群１４（第１の光源群１４Ａと第２の光源群１４Ｂ）とを有する。実施例２の光増幅器１における第１の増幅用光ファイバ１３２Ａおよび第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂにおいては、共に前方励起型の増幅が行われる。
【００３６】
第１の光源群１４Ａは、第１の励起光源１１−１と第２の励起光源１２−１とを有する。第１の励起光源１１−１は１個の発光素子１１１−１を有し、第２の励起光源１２−１は１個の発光素子１２１−１を有する。光合波器１３１Ａとしては、（２＋１）×１タイプのポンプコンバイナを備える。第１の増幅用光ファイバ１３２Ａは、イッテルビウムがドープされたダブルクラッドの光増幅用ファイバ（Ｙｂファイバ）である。第１の光源群１４Ａは、上述したように第１波長領域Ｒ１の９０５ｎｍ〜９１５ｎｍの範囲の第１の励起光を出射する第１の励起光源１１−１と、上述したように第２波長領域Ｒ２の９３０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の第２の励起光を出射する第２の励起光源１２−１とを有する。
【００３７】
第２の光源群１４Ｂは、第１の励起光源１１−２と第２の励起光源１２−２とを有する。第１の励起光源１１−２は３個の発光素子１１１−２ａ〜１１１−２ｃを有し、第２の励起光源１２−２は３個の発光素子１２１−２ａ〜１２１−２ｃを有する。光合波器１３１Ｂとしては、（６＋１）×１タイプのポンプコンバイナを備える。第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂは、イッテルビウムがドープされたダブルクラッドの光増幅用ファイバ（Ｙｂファイバ）である。第２の光源群１４Ｂは、上述したように第１波長領域Ｒ１の９０５ｎｍ〜９１５ｎｍの範囲の第１の励起光を出射する第１の励起光源１１−２と、上述したように第２波長領域Ｒ２の９３０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の第２の励起光を出射する第２の励起光源１２−２とを有する。光増幅器１は、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａおよび第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂの出力側に、それぞれクラッドパワーストリッパー１３３Ａおよび１３３Ｂを有する。クラッドパワーストリッパー１３３Ａおよび１３３Ｂは、励起光等の信号光以外の光を除去する。クラッドパワーストリッパー１３３Ａの出力側には光アイソレータ１９が配置される。
【００３８】
入射部１０から入力された波長１０６４ｎｍの信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１-１の発光素子１１１-１から出力された第１の励起光Ｅ１１、および第２の励起光源１２から出力された第２の励起光Ｅ１２は、それぞれ光路１１０-１および１２0-１を伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ１１、および第２の励起光Ｅ１２は、光合波器１３１Ａにより合波され、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａを伝搬する。第１の増幅用光ファイバ（Ｙｂファイバ）１３２Ａは、第１の励起光Ｅ１１および第２の励起光Ｅ１２により励起され、信号光Ｓを増幅する。すなわち、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａにおいて前方励起型の増幅が行われる。増幅された信号光Ｓはクラッドパワーストリッパー１３３Ａにより励起光等の信号光以外の光が除去された後、光アイソレータ１９を通過する。
【００３９】
光アイソレータ１９を通過した波長１０６４ｎｍの信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１−２の発光素子１１１−２ａ、１１１−２ｂ、１１１−２ｃからそれぞれ出力された第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３は、それぞれ光路１１０-２ａ、１１０-２ｂ、１１０-２ｃを伝搬する。第２の励起光源１２−２の発光素子１２１−２ａ、１２１-２ｂ、１２１−２ｃからそれぞれ出力された第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３は、それぞれ光路１２０-２ａ、１２０-２ｂ、１２０-２ｃを伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３、および第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３は、光合波器１３１Ｂにより合波され、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂを伝搬する。第２の増幅用光ファイバ（Ｙｂファイバ）１３２Ｂは、第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３、および第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３により励起され、信号光Ｓを増幅する。すなわち、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂにおいて前方励起型の増幅が行われる。増幅された信号光Ｓはクラッドパワーストリッパー１３３Ｂにより励起光等の信号光以外の光が除去されて、出射部２０から出力される。第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂとは、上述したように前方励起型の増幅を行う。前方励起型の増幅は、特に低出力域ではノイズを低く抑えることができる。
【００４０】
［実施例３］
図６は、実施例３の光増幅器１の要部構成を模式的に示すブロック図である。実施例３の光増幅器１は、実施例２の光増幅器１と同様に、２個の増幅用光ファイバ１３２（第１の増幅用光ファイバ１３２Ａと第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂ）と２個の光源群１４（第１の光源群１４Ａと第２の光源群１４Ｂ）とを有する。ただし、実施例２の第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂにおいては前方励起型の増幅を行うのに対して、実施例３の光増幅器１では、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂにおいて後方励起型の増幅を行う。そのため、光合波器１３１Ｂは第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂの信号光Ｓの出力側に配置され、第１の励起光および第２の励起光は、信号光Ｓの進行方向とは逆方向に伝搬して第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂを伝搬する。従って、クラッドパワーストリッパー１３３Ｂは、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂよりも上流側（第１の増幅用光ファイバ１３２Ａ側）に配置される。
【００４１】
入射部１０から入力された波長１０６４ｎｍの信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の増幅用光ファイバ１３２Ａにより信号光Ｓを増幅し、クラッドパワーストリッパー１３３Ａにより励起光等の信号光以外の光を除去し、光アイソレータ１９を通過するまでは、実施例２の場合と同様である。光アイソレータ１９を通過した波長１０６４ｎｍの信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１−２の発光素子１１１−２ａ、１１１−２ｂ、１１１−２ｃからそれぞれ出力された第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３は、それぞれ光路１１０-２ａ、１１０-２ｂ、１１０-２ｃを伝搬する。第２の励起光源１２−２の発光素子１２１−２ａ、１２１-２ｂ、１２１−２ｃからそれぞれ出力された第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３は、それぞれ光路１２０-２ａ、１２０-２ｂ、１２０-２ｃを伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３、および第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３は、光合波器１３１Ｂにより合波され、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂを伝搬する。第２の増幅用光ファイバ（Ｙｂファイバ）１３２Ｂは、第１の励起光Ｅ２１-１、Ｅ２１-２、Ｅ２１-３、および第２の励起光Ｅ２２-１、Ｅ２２-２、Ｅ２２-３により励起され、信号光Ｓを増幅する。すなわち、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂにおいて後方励起型の増幅が行われる。クラッドパワーストリッパー１３３Ｂは励起光等の信号光Ｓ以外の光を除去する。増幅された信号光Ｓは出射部２０から出力される。本実施例の光増幅器１において、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂは、上述したように後方励起型の増幅を行う。後方励起型の増幅は、信号光Ｓを大きいパワーに増幅する場合に適している。
【００４２】
上記の各実施例においては、入射部１０から入力する信号光の波長は１０６４ｎｍとして説明した。しかし、より長い波長、例えば１．５５μｍ程度（約１５５０ｎｍ）の波長の信号光を入射部から入力させて増幅する光増幅器も本発明に含まれる。以下、このような変形例について説明する。
【００４３】
［変形例１］
図３に示す実施例１の光増幅器１は次のように変形できる。変形例１に係る光増幅器２００は波長１５５０ｎｍの信号光Ｓを増幅する。まず、増幅用光ファイバ１３２として、実施例１の光増幅器１に用いたＹｂファイバに代えて、エルビウム（Ｅｒ）とイッテルビウム（Ｙｂ）が共にシリカガラスにドープされた光ファイバ（Ｅｒ／Ｙｂ共添加ファイバ）を用いる。光増幅器１は、実施例１と同様に、第１波長領域Ｒ１の９０５ｎｍ〜９１５ｎｍの範囲の第１の励起光を出射する第１の励起光源１１と、第２波長領域Ｒ２の９３０ｎｍ〜９４０ｎｍの範囲の第２の励起光を出射する第２の励起光源１２とを有する。
【００４４】
変形例１の光増幅器２００の入射部１０には波長１５５０ｎｍの信号光Ｓが入力され、信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１の発光素子１１１および第２の励起光源１２の発光素子１２１から出力された第１の励起光Ｅ１および第２の励起光Ｅ２は、それぞれ光路１１０および１２０を伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ１、および第２の励起光Ｅ２は、光合波器１３１により合波され、増幅用光ファイバ１３２（Ｅｒ／Ｙｂ共添加ファイバ）を伝搬する。増幅用光ファイバ１３２にドープされたＹｂは、第１の励起光Ｅ１および第２の励起光Ｅ２により励起され、励起されたＹｂはＥｒを励起し、これにより、波長１５５０ｎｍの信号光Ｓは増幅される。増幅された信号光Ｓは、クラッドパワーストリッパー１３３により、励起光等の信号光Ｓ以外の光が除去されて出射部２０から出力される。
【００４５】
図５および図６にそれぞれ示す光増幅器１についても、変形例１で行った説明と同様の変形ができる。すなわち、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａおよび第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂとして、いずれもＥｒ／Ｙｂ共添加ファイバを用いる。これにより、波長１５５０ｎｍの信号光を増幅する光増幅器２００を実現することができる。
【００４６】
［変形例２］
また、図４に示す実施例１の光増幅器１は次のように変形できる。変形例２に係る光増幅器３００は波長１５５０ｎｍの信号光を増幅する。まず、増幅用光ファイバ１３２として、実施例１の光増幅器１に用いたＹｂファイバに代えて、エルビウム（Ｅｒ）がシリカガラスにドープされた光ファイバ（Ｅｒファイバ）を用いる。さらに、第１の励起光源１１および第２の励起光源１２に関して、光増幅器３００は、第１波長領域Ｒ１の９７５ｎｍ〜９９０ｎｍの範囲の第１の励起光を出射する第１の励起光源１１と、第２波長領域Ｒ２の１４２０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の第２の励起光を出射する第２の励起光源１２とを有する。
【００４７】
変形例２の光増幅器３００の入射部１０には波長１５５０ｎｍの信号光Ｓが入力され、信号光Ｓは光路１００を伝搬する。第１の励起光源１１の発光素子１１１および第２の励起光源１２の発光素子１２１から出力された第１の励起光Ｅ１および第２の励起光Ｅ２は、それぞれ光路１１０および１２０を伝搬する。信号光Ｓ、第１の励起光Ｅ１、および第２の励起光Ｅ２は、光合波器１３１により合波され、増幅用光ファイバ１３２（Ｅｒファイバ）を伝搬する。増幅用光ファイバ１３２にドープされたＥｒは、第１の励起光Ｅ１および第２の励起光Ｅ２により励起され、これにより、波長１５５０ｎｍの信号光Ｓは増幅される。増幅された信号光Ｓは、クラッドパワーストリッパー１３３により、励起光等の信号光Ｓ以外の光が除去されて出射部２０から出力される。
【００４８】
図５および図６にそれぞれ示す光増幅器１についても、変形例２で行った説明と同様の変形ができる。すなわち、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａおよび第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂとして、いずれもＥｒファイバを採用し、同時に、クラッドパワーストリッパー１３３Ａおよび１３３Ｂとして、波長１５５０ｎｍの信号光Ｓのみを通過させる仕様のものを用いる。これにより、波長１５５０ｎｍの信号光Ｓを増幅する光増幅器３００を実現することができる。
【００４９】
図７は、上記の実施の形態にて説明した光増幅器１を有する光通信システム５００の構成の一例を模式的に示す。光通信システム５００は、波長安定化レーザ光源５０１と、変調器５０２と、送信回路５０３と、光増幅器１−１と、出射光学系５０４と、入射光学系５０５と、光増幅器１−２と、光電変換器５０６と、受信回路５０７とを有する。なお、光増幅器１−１、１−２は、上記の図１や図３〜図６にて示した各種の光増幅器１、２００、３００のうちの何れかの形態でよい。
【００５０】
波長安定化レーザ光源５０１から射出された信号光は、送信回路５０３から出力された送信データに基づいて、変調器５０２にて変調され、光増幅器１−１にて増幅され、出射光学系５０４から出射される。出射光学系５０４からの信号光は、入射光学系５０５を介して光増幅器１−２に入射して増幅される。増幅された信号光は、光電変換器５０６により電気信号に変換され、受信回路５０７により受信データとして復号される。
なお、上述した実施の形態や実施例においては、光増幅器１、２００、３００は、信号光を増幅する場合を例に挙げて説明を行ったが、増幅される光は信号光に限定されず、例えば、レーザ加工機の光源からの光のように変調等がかけられていない光であってよい。すなわち、光増幅器１、２００、３００は、増幅の対象となる光（被増幅光）を増幅することができる。
【００５１】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）増幅用光ファイバ１３２は、光の波長が長いほど吸収断面積が大きい第１波長領域Ｒ１と、光の波長が長いほど吸収断面積が小さい第２波長領域Ｒ２とを有する。第１の励起光源１１は第１波長領域Ｒ１内の波長を有する第１の励起光を発生し、第２の励起光源１２は第２波長領域Ｒ２内の波長を有する第２の励起光を発生する。これにより、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収の変化は小さく抑えられ、このため、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を小さく抑えることができる。すなわち、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、光増幅器１は、信号光を安定的に増幅することが可能となる。
【００５２】
（２）第１の励起光源１１からの第１の励起光の波長および第２の励起光源１２からの第２の励起光の波長は、それぞれ第１の励起光源１１の温度および第２の励起光源１２の温度の上昇に伴って長くなる。増幅用光ファイバ１３２は、このような第１の励起光および第２の励起光を共に用いて励起される。これにより、第１の励起光源１１および第２の励起光源１２の発光素子１１１および１２１の温度変化が激しくなるような環境下であっても、光増幅器１は、信号光を安定的に増幅することができる。また、第１の励起光源１１および第２の励起光源１２からの励起光の出力や強度を温度変化に応じて制御するような構成を必要としない。このため、安定的に動作させることが可能な光増幅器１を低コストで提供できる。光増幅器１の部品数を少なくできるため、光増幅器１の全体としての故障率を下げることができる。
【００５３】
（３）増幅用光ファイバ１３２の第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きい場合には、第１の励起光源１１の発光素子１１１の個数は、第２の励起光源１２の発光素子１２１の個数よりも少なくする。また、増幅用光ファイバ１３２の第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きい場合には、第２の励起光源１２の発光素子１２１の個数は、第１の励起光源１１の発光素子１１１の個数よりも少なくする。これにより、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収の変化は小さく抑えられ、このため、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を小さく抑えることができる。すなわち、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、光増幅器１は、信号光を安定的に増幅することが可能となる。
【００５４】
（４）増幅用光ファイバ１３２の第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きい場合には、第１の励起光源１１の出力は第２の励起光源１２の出力よりも小さくする。また、増幅用光ファイバ１３２の第２の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率が、第１の励起光の波長の変化に対する吸収断面積の変化率に比べて大きい場合には、第２の励起光源１２の出力は第１の励起光源１１の出力よりも小さくする。これにより、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、増幅用光ファイバ１３２の励起光の吸収の変化は小さく抑えられ、このため、増幅用光ファイバ１３２の利得変動を小さく抑えることができるすなわち、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長とが変化した場合であっても、光増幅器１は、信号光を安定的に増幅することが可能となる。
【００５５】
（５）第１の励起光源１１と第２の励起光源１２とを有する複数の光源群１４のうち第１の光源群１４Ａは、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａを励起する励起光を出射し、第２の光源群１４Ｂは、第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂを励起する励起光を出射する。第２の増幅用光ファイバ１３２Ｂは、第１の増幅用光ファイバ１３２Ａで増幅された信号光を増幅する。これにより、信号光を多段で増幅する場合であっても、励起光の波長変化に対して安定的に信号光を増幅することができる。
【００５６】
（６）増幅用光ファイバ１３２は、イッテルビウムがドープされたものであり、第１の励起光源１１からの第１の励起光の中心波長は９０５〜９１５ｎｍの波長範囲であり、第２の励起光源１２からの第２の励起光の中心波長は９３０〜９４０ｎｍの波長範囲である。これにより、発光素子１１１および１２１で発生する第１の励起光および第２の励起光の波長変化が生じても、信号光の増幅を安定的に行なうことができる。  特に、イッテルビウムがドープされた増幅用光ファイバ（Ｙｂファイバ）１３２においては、ピークＰ１の両側における励起光の吸収の変化は、ピークＰ２の両側における励起光の吸収の変化に比べて穏やかである。従って、第１の励起光の中心波長は９０５〜９１５ｎｍの波長範囲に設定し、第２の励起光源１２からの第２の励起光の中心波長は９３０〜９４０ｎｍの波長範囲に設定することで、発光素子１１１および１２１で発生する第１の励起光および第２の励起光の波長変化が生じても、信号光の増幅を安定的に行なうことができる。
【００５７】
（７）増幅用光ファイバ１３２は、エルビウム、または、エルビウムとイッテルビウムがドープされたものであり、第１の励起光源１１および第２の励起光源１２は、中心波長が９０５〜９１５ｎｍ、９３０〜９４０ｎｍ、９７５〜９９０ｎｍおよび１４２０〜１５００ｎｍの波長範囲のうち２種類以上の励起光を出射する。これにより、希土類元素としてエルビウム、または、エルビウムとイッテルビウムがドープされた場合に、発光素子１１１および１２１で発生する第１の励起光および第２の励起光の波長変化が生じても、信号光の増幅を安定的に行なうことができる。
【００５８】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
３個以上の周波数領域それぞれの波長の励起光が出力されるように励起光源が設けられてもよい。光増幅器１は、たとえば、第１の励起光源１１と第２の励起光源１２に加えて、図２（ａ）に示す第３波長領域Ｒ１’（９６０ｎｍ〜９７５ｎｍ）内の波長を有する励起光を発生する第３の励起光源を有することもできる。
【００５９】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１、２００、３００…光増幅器
１１…第１の励起光源
１２…第２の励起光源
１４…光源群
１１１、１２１…発光素子
１３２…増幅用光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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