(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス組成に第１のドーパントがドープされ上記第１のドーパントをポンピングする第１の波長のポンプ光により第１の利得特性を有する第１の領域と、第２のガラス組成に第２のドーパント及び第３のドーパントがドープされ上記第１のドーパントをポンピングせず上記第３のドーパントをポンピングする第２の波長のポンプ光により上記第１の利得特性と異なる第２の利得特性を有する第２の領域とを含む光導波構造と、
上記第１の波長の第１のポンプ光を出力する第１の手段と、
上記第２の波長の第２のポンプ光を出力する第２の手段とを備え、
上記第２の波長は、上記第３のドーパントが上記第２の波長のポンプ光によりポンピングされたときに該ポンピングされた第３のドーパントによって上記第２のドーパントがポンピングされる波長であることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の光増幅器であって、
上記光導波構造より出力された信号光をモニタするモニタ手段を備え、
上記モニタ手段のモニタ結果に基づき上記第１のポンプ光および上記第２のポンプ光のパワー比を制御することを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
請求項１に記載の光増幅器であって、
上記第１及び第２のドーパントは同じである光増幅器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記第２の領域の利得特性は、上記第２のガラス組成における上記第３のドーパントによってポンピングされた上記第２のドーパントが提供する利得特性であることを特徴とする光増幅器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載の光増幅器であって、
上記第２のドーパントは、上記第２の波長のポンプ光によりポンピングされた上記第３のドーパントからのエネルギー移動によってポンピングされることを特徴とする光増幅器。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記光導波構造は比較的高い屈折率を有するコアと比較的低い屈折率を有するクラッドとからなり、
上記第１及び第２の領域は上記コアに含まれる光増幅器。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記第２の領域は上記第１の領域に囲まれている光増幅器。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記第１及び第２のドーパントの各々はＥｒ（エルビウム）を含み、
上記第３のドーパントはＹｂ（イットリビウム）を含む光増幅器。
【請求項９】
請求項８に記載の光増幅器であって、
上記第１の波長はＥｒに吸収される第１の波長帯に含まれ、
上記第２の波長はＹｂに吸収される第２の波長帯に含まれる光増幅器。
【請求項１０】
請求項９に記載の光増幅器であって、
上記第１の波長帯は、８００乃至８４０ｎｍの帯域、９６０乃至１０００ｎｍの帯域及び１４５５乃至１４９５ｎｍの帯域の少なくとも何れかによって提供され、
上記第２の波長帯は７００乃至１１００ｎｍの帯域によって提供される光増幅器。
【請求項１１】
請求項９に記載の光増幅器であって、
上記第１の波長は概略１．４８μｍであり、
上記第２の波長は概略１．０６μｍである光増幅器。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記光導波構造は第１端及び第２端を有する光ファイバによって提供され、
上記第１及び第２のポンプ光の一方及び他方はそれぞれ上記第１端及び第２端から上記光ファイバに供給される光増幅器。
【請求項１３】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記第１及び第２のガラス組成の一方はＡｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）及びＳｉ（ケイ素）を含み他方はＡｌ及びＳｉを含む光増幅器。
【請求項１４】
請求項１または請求項２に記載の光増幅器であって、
上記光増幅器に波長が異なる少なくとも２つの光信号が供給されたときに、出力される上記２つの光信号のパワーが実質的に等しくなるように上記第１及び第２のポンプ光のパワーの比を制御することを特徴とする光増幅器。
【請求項１５】
第１のガラス組成に第１のドーパントがドープされ、上記第１のドーパントをポンピングする第１の波長のポンプ光により第１の利得特性を有する第１の領域と、
第２のガラス組成に第２のドーパント及び第３のドーパントがドープされ、上記第１のドーパントをポンピングせず上記第３のドーパントをポンピングする第２の波長のポンプ光により上記第１の利得特性と異なる第２の利得特性を有する第２の領域とを備え、
上記第２の波長は、上記第３のドーパントが上記第２の波長のポンプ光によりポンピングされたときに該ポンピングされた第３のドーパントによって上記第２のドーパントがポンピングされる波長であることを特徴とする光導波構造。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第１及び第２のドーパントは同じである光導波構造。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第２の領域の利得特性は、上記第２のガラス組成における上記第３のドーパントによってポンピングされた上記第２のドーパントが提供する利得特性であることを特徴とする光導波構造。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第１及び第２の領域は比較的高い屈折率を有するコアに含まれ、
該コアを囲む比較的低い屈折率を有するクラッドを更に備えた光導波構造。
【請求項１９】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第２の領域は上記第１の領域に囲まれている光導波構造。
【請求項２０】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第１及び第２のドーパントの各々はＥｒ（エルビウム）を含み、
上記第３のドーパントはＹｂ（イットリビウム）を含む光導波構造。
【請求項２１】
請求項１５に記載の光導波構造であって、
上記第１及び第２のガラス組成の一方はＡｌ（アルミニウム）、Ｐ（リン）及びＳｉ（ケイ素）を含み他方はＡｌ及びＳｉを含む光導波構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）に適した光増幅器及び該光増幅器に適用可能な光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低損失（例えば０．２ｄＢ／ｋｍ）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増幅器の使用が提案され或いは実用化されている。
【０００３】
一方、一本の光ファイバによる伝送容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。受信側では受けた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ープファイバをポンピングするためのポンプ光源とを備えたものが知られている。例えば、波長１．５５μｍ帯の光信号を増幅するための光増幅器として、エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）と波長０．９８μｍ帯或いは１．４８μｍ帯のポンプ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。
【０００５】
ＷＤＭが適用されるシステムにＥＤＦＡを組み入れる場合、各チャネルの光信号について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。
【０００６】
このような点に鑑み、本願発明者は、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  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲＳ  ＡＮＤ  ＴＨＥＩＲ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ（ＯＡＡ）のＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＤＩＧＥＳＴにおいて公開した（１９９６年７月）。
【０００７】
この技術について図１及び図２により簡単に説明しておく。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は、Ｓｉ−Ｇｅガラスからなる第１の領域４と、Ｓｉ−Ａｌガラスからなる第２の領域６とを有している。第１及び第２の領域４及び６の各々にはエルビウム（Ｅｒ）がドープされている。第１の領域４はコア中心近傍に位置し、第２の領域６は第１の領域４を囲むようにリング状に設けられている。
【０００８】
図１において符号８及び１０はそれぞれ波長０．９８μｍ帯のポンプ光及び波長１．４８μｍ帯のポンプ光を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帯のポンプ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帯のポンプ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。
【０００９】
従って、このＥＤＦにおいては、第１の領域４にドープされたエルビウムについては波長０．９８μｍ帯のポンプ光による選択的なポンピングが可能であり、一方第２の領域６にドープされたエルビウムについては波長１．４８μｍ帯のポンプ光による選択的なポンピングが可能である。
【００１０】
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（又は放射断面積）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。
【００１１】
第１及び第２の領域４及び６のガラス組成が異なることに基づき、波長０．９８μｍ帯のポンプ光により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ており、波長１．４８μｍ帯のポンプ光により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ている。
【００１２】
従ってこのようなＥＤＦ及び少なくとも２つのポンプ光源を用いて光増幅器を構成し、この光増幅器を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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１により説明したＥＤＦを用いた光増幅器においては、次に示すような理由に基づき少なくとも２つの欠点が生じる可能性がある。
【００１４】
（１）第２の領域６が波長１．４８μｍ帯のポンプ光のパワー密度が比較的小さい位置にあるために、光増幅器の利得を大きくすることができない恐れがある。
【００１５】
（２）第１及び第２の領域４及び６はそれぞれ主として０．９８μｍ帯のポンプ光及び１．４８μｍ帯のポンプ光によってポンピングされるものの、両ポンプ光のモードフィールドが重なっていることにより、第１の領域４は１．４８μｍ帯のポンプ光によってもポンピングされ、また第２の領域６は０．９８μｍ帯のポンプ光によってもポンピングされてしまう。
【００１６】
その結果、ＷＤＭに適用した場合に各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができなくなる恐れがある。
ここで、「各入力パワーのダイナミックレンジ」というのは、第１及び第２のチャネルの光信号を含むＷＤＭ信号光が光増幅器に供給される場合において、第１及び第２のチャネルの何れか一方の光信号の入力パワーを固定したときに、増幅された第１及び第２のチャネルの光信号のパワーが等しくなる条件を満足する他方の光信号の入力パワーの許容範囲を意味している。
【００１７】
よって、本発明の目的は、大きな利得を得ることができ且つＷＤＭに適用したときに各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる光増幅器を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、このような光増幅器を提供するための光ファイバ（ドープファイバ）を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある側面によると、第１のガラス組成に第１のドーパントがドープされ上記第１のドーパントをポンピングする第１の波長のポンプ光により第１の利得特性を有する第１の領域と、第２のガラス組成に第２のドーパント及び第３のドーパントがドープされ上記第１のドーパントをポンピングせず上記第３のドーパントをポンピングする第２の波長のポンプ光により上記第１の利得特性と異なる第２の利得特性を有する第２の領域とを含む光導波構造と、
上記第１の波長の第１のポンプ光を出力する第１の手段と、
上記第２の波長の第２のポンプ光を出力する第２の手段とを備え、上記第２の波長は、上記第３のドーパントが上記第２の波長のポンプ光によりポンピングされたときに該ポンピングされた第３のドーパントによって上記第２のドーパントがポンピングされる波長であることを特徴とする光増幅器が提供される。
【００２０】
本発明の光増幅器にあっては、各ガラス組成と各ドーパントのポンピングとの組み合わせによって互いに異なる２つの利得特性（第１及び第２の利得特性）が選択的に得られるようにしているので、従来のようにモードフィールド径の違いにより利得特性を選択的に得るようにした場合の不都合が生じない。即ち、本発明によると、大きな利得を得ることができ且つＷＤＭに適用したときに各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる光増幅器の提供が可能になる。
【００２１】
本発明の他の側面によると、第１のガラス組成に第１のドーパントがドープされ、上記第１のドーパントをポンピングする第１の波長のポンプ光により第１の利得特性を有する第１の領域と、第２のガラス組成に第２のドーパント及び第３のドーパントがドープされ、上記第１のドーパントをポンピングせず上記第３のドーパントをポンピングする第２の波長のポンプ光により上記第１の利得特性と異なる第２の利得特性を有する第２の領域とを備え、
上記第２の波長は、上記第３のドーパントが上記第２の波長のポンプ光によりポンピングされたときに該ポンピングされた第３のドーパントによって上記第２のドーパントがポンピングされる波長であることを特徴とする光導波構造が提供される。
【００２２】
この光ファイバを用いることによって、上述した原理に従って、大きな利得を得ることができ且つＷＤＭに適用したときに各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる光増幅器の提供が可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
図３は本発明によるドープファイバの実施形態を示す断面図である。
【００２４】
この出願において、「ドープファイバ」という語は、光信号に利得を与えるためのドーパントがドープされた光ファイバという意味で使用される。ドーパントは望ましくは希土類元素を含む。ここで「ドーパントが希土類元素を含む」というのは、ドーパントが希土類元素、そのイオン又はその化合物であることを意味する。
【００２５】
この出願において、「ドープファイバ」という語は広く解釈すべきである。即ち、一般に光ファイバとその製造プロセスの中間媒体であるプリフォームとは相似な断面構造を有しているという事実に鑑み、「ドープファイバ」はそのプリフォームを含むものとして理解すべきである。
【００２６】
図３を参照とすると、ドープファイバ２０は、比較的高屈折率なコア２２と、コア２２を囲む比較的低屈折率なクラッド２４とを備えている。コア２２及びクラッド２４によって光導波構造が提供される。
【００２７】
ドープファイバ２０は、第１のガラス組成に第１のドーパントがドープされた第１の領域２６と、第２のガラス組成に第２のドーパント及び第３のドーパントがドープされた第２の領域２８とを有している。製造技術上の観点から、領域２６及び２８の一方は他方を囲んでいる。図示された例では、第２の領域２８が第１の領域２６によって囲まれており、領域２６及び２８はコア２２に含まれている。
【００２８】
以下、この発明の具体的な把握を容易にするために、第１の領域２６において、第１のドーパントはＥｒ（エルビウム）を含み、第１のガラス組成はＡｌ−Ｓｉガラスであり、第２の領域２８において、第２及び第３のドーパントはそれぞれＥｒ及びＹｂ（イットリビウム）であり、第２のガラス組成はＡｌ−Ｐ−Ｓｉガラスであるとする。
【００２９】
ここで、Ａｌ−ＳｉガラスはＡｌ（アルミニウム）の酸化物及びＳｉ（ケイ素）の酸化物を含むガラスであり、Ａｌ−Ｐ−ＳｉガラスはＡｌの酸化物、Ｐ（リン）の酸化物及びＳｉの酸化物を含むガラスである。
【００３０】
図４を参照すると、ドーパントがＥｒを含むドープファイバにおけるガラス組成による利得特性の違いが示されている。図において縦軸は放射又は放射断面積の規格化値であり、横軸は波長（ｎｍ）である。Ｓｉガラス（ケイ素酸化物を主成分とするガラス）においては、一点鎖線で示されるように、波長１５５０ｎｍの近傍に急峻なピークを有する利得特性が得られている。この利得特性では波長に応じて利得が大きく変化するので、この利得特性は波長１．５５μｍ帯のＷＤＭには適していない。
【００３１】
Ａｌ−Ｓｉガラスにおいては、実線で示されるように、急峻なピークが消失し比較的なだらかな利得特性が得られている。この利得特性は、Ａｌ−Ｓｉガラス（第１のガラス組成）及びＥｒ（第１のドーパント）により決定されており、これを「第１の利得特性」と称することにする。
【００３２】
Ａｌ−Ｐ−Ｓｉガラスにおいては、破線で示されるように、波長１５４０ｎｍよりも長い波長領域で利得が単調に減少するような利得特性が得られている。この利得特性は、Ａｌ−Ｐ−Ｓｉガラス（第２のガラス組成）及びＥｒ（第２のドーパント）によって決定されており、これを第２の利得特性と称することにする。
【００３３】
第１及び第２の利得特性は互いに異なる。従って、もし、第１及び第２の利得特性が選択的に得られ、或いは、第１及び第２の利得特性の合成におけるこれらの比率を変化させることができるとすれば、ＷＤＭを実施する場合に、各チャネルの光信号について出力パワーの制御を独立に行うことができる。
【００３４】
そのために、この実施形態では、図３の断面構造において、特定の波長のポンプ光を用いて第２の領域２８にドープされているＥｒが選択的にポンピングされる。第２の領域２８にドープされたＥｒだけがポンピングされているときには、第２の利得特性が得られ、第１及び第２の領域２６及び２８の各々にドープされているＥｒがポンピングされているときには、第１及び第２の利得特性の合成が得られる。
【００３５】
図５を参照すると、Ｅｒ（Ｅｒ３＋）及びＹｂ（Ｙｂ３＋）の吸収特性が示されている。図において縦軸は減衰（ｄＢ／ｋｍ）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。例えば０．７〜１．６μｍの範囲では、Ｅｒは３つの吸収帯を有しており、ＹｂはＥｒの３つの吸収帯のうちの２つを包含する１つの吸収帯を有している。
【００３６】
より正確には、図６に示されるように、Ｅｒの吸収帯は８００乃至８４０ｎｍの帯域と９６０乃至１０００ｎｍの帯域と１４５５乃至１４９５ｎｍの帯域とによって提供され、Ｙｂの吸収帯は７００乃至１１００ｎｍの帯域によって提供される。
【００３７】
Ｅｒの吸収帯に含まれる波長を有する第１のポンプ光を用いることによって、Ｅｒをポンピングすることができる。また、Ｙｂの吸収帯に含まれる波長を有する第２のポンプ光を用いることによって、Ｙｂをポンピングすることができる。
【００３８】
従って、図３のドープファイバにおいては、第１のポンプ光によって領域２６及び２８にドープされている各Ｅｒをポンピングすることができ、第２のポンプ光を用いることによって、領域２８にドープされているＹｂをポンピングすることができる。領域２８においてＹｂがポンピングされると、Ｙｂからのエネルギー移動によって領域２８のＥｒがポンピングされる。従って、特に、第２のポンプ光の波長がＥｒの吸収帯に含まれていない場合には、第２のポンプ光によって領域２８にドープされているＥｒだけを選択的にポンピングすることができる。
【００３９】
図７を参照してＹｂからＥｒへのエネルギー移動を説明する。第２のポンプ光によって、Ｙｂは、基底状態に相当するエネルギー準位  ２Ｆ７／２  からエネルギー準位  ２Ｆ５／２  へポンピングされる。このポンピングされたＹｂからのＥｒへのエネルギー移動によって、Ｅｒは、基底状態に相当するエネルギー準位  ４Ｉ１５／２からエネルギー準位  ４Ｉ１３／２を経てエネルギー準位  ４Ｉ１１／２にポンピングされる。
【００４０】
尚、ＹｂからＥｒへのエネルギー移動については、ＯＦＣ’９１のテクニカルダイジェスト（ポストデッドラインペーパーズ）のＰＤ７（３１〜３４頁）も参照されたい。
【００４１】
図８を参照すると、本発明による光増幅器の実施形態が示されている。この光増幅器は、図３に示されるドープファイバ２０と、図４に実線で示される第１の利得特性を提供するための第１のポンプ光を出力する光源ユニット２２と、図４に破線で示される第２の利得特性を提供するための第２のポンプ光を出力する光源ユニット２４とを備えている。第１のポンプ光の波長λＰ１はＥｒの吸収帯に含まれるように設定され、第２のポンプ光の波長λＰ２はＹｂの吸収帯に含まれるがＥｒの吸収帯には含まれないように設定される。
【００４２】
この実施形態では、光源ユニット２２はレーザダイオード（ＬＤ）２３を含み、波長λＰ１は概略１．４８μｍに設定されており、光源ユニット２４はＹＡＧレーザ２５を含み、波長λＰ２は概略１．０６μｍに設定されている。
【００４３】
ドープファイバ２０の第１端２０Ａ及び光源ユニット２４はＷＤＭカプラ２６に接続され、これにより、ＹＡＧレーザ２５から出力された第２のポンプ光はＷＤＭカプラ２６を通って第１端２０Ａからドープファイバ２０に供給される。
【００４４】
ドープファイバ２０の第２端２０Ｂ及び光源ユニット２２はＷＤＭカプラ２８に接続されており、これにより、レーザダイオード２３から出力された第１のポンプ光はＷＤＭカプラ２８を通って第２端２０Ｂからドープファイバ２０へ供給される。
【００４５】
ＷＤＭカプラ２６にはまた入力側の光アイソレータ３０が接続されており、ＷＤＭカプラ２８には出力側の光アイソレータ３２が接続されている。
波長λ１  の光信号と波長λ２  の光信号とを波長分割多重してなるＷＤＭ信号光が光アイソレータ３０及びＷＤＭカプラ２６を通ってドープファイバ２０に供給される。第１及び第２ポンプ光によってポンピングされているドープファイバ２０にＷＤＭ信号光が供給されると、ＷＤＭ信号光はドープファイバ２０内において増幅され、増幅されたＷＤＭ信号光はＷＤＭカプラ２８及び光アイソレータ３２をこの順に通ってこの光増幅器から出力される。
【００４６】
図では増幅すべきＷＤＭ信号光のチャネル数が２であるが、チャネル数は２より大きくてもよい。以下、波長λ１  及びλ２  がそれぞれ１５３５ｎｍ及び１５５８ｎｍであるとしてこの光増幅器の動作を説明する。
【００４７】
今、ＹＡＧレーザ２５からの第２のポンプ光だけによってドープファイバ２０がポンピングされているとすると、第２の領域２８（図３参照）にドープされているＥｒだけが選択的にポンピングされるので、図４に破線で示されるような第２の利得特性が得られる。また、レーザダイオード２３からの第１のポンプ光だけによってドープファイバ２０がポンピングされている場合には、領域２６及び２８（図３参照）にドープされている各Ｅｒがポンピングされるので、図４に実線で示される第１の利得特性と破線で示される第２の利得特性との間の利得特性（中間利得特性）が得られる。
【００４８】
図４から明らかなように、波長λ１（１５３５ｎｍ）の光信号に対して第２の利得特性によって与えられる利得と波長λ１の光信号に対して中間利得特性によって与えられる利得とは殆ど同じである。これに対して、波長λ2（１５５８ｎｍ）の光信号については、第２の利得特性によって与えられる利得に比べて中間利得特性によって与えられる特性は大きい。
【００４９】
従って、波長λ１  の光信号に対する利得は第１及び第２のポンプ光のパワーの変化に従ってほぼ同じように変化するのに対して、波長λ２  の光信号に対する利得は第１及び第２のポンプ光の各々のパワーの変化に従うだけでなく第１及び第２のポンプ光のパワー比の変化に従っても変化する。それ故に、第１及び第２のポンプ光のパワー比並びに各パワーを適切に制御することによって、各光信号についてこの光増幅器の出力パワーを独立に制御することができるのである。
【００５０】
この実施形態では、ＹＡＧレーザ２５を用いて第２のポンプ光の波長λＰ２を概略１．０６μｍに設定している。図６から明らかなように、波長１．０６μｍはＹｂの吸収帯に含まれるがＥｒの何れの吸収帯にも含まれていない。従って、第２のポンプ光によって第２の領域２８（図３参照）にドープされているＥｒだけを選択的にポンピングすることができる。その結果、従来技術のようにモードフィールド径の違いによって選択的なポンピングを行う場合と比較して、ＷＤＭにおける各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００５１】
また、波長１．５５μｍ帯（１．５０μｍ乃至１．６０μｍ）の光信号に利得を与えるための各Ｅｒがドープされている第１及び第２の領域２６及び２８が、図３に示されるように、光導波構造においてパワー密度が十分大きくなるコア２２に含まれているので、光増幅器の利得を大きくすることができる。
【００５２】
コア２２の直径は、波長１．０６μｍで単一モードとなるように、例えば約２μｍに設定される。
図８の実施形態では、第１及び第２のポンプ光がそれぞれドープファイバ２０の第２端２０Ｂ及び第１端２０Ａに供給されるようにしているが、第１及び第２のポンプ光がそれぞれ第１端２０Ａ及び第２端２０Ｂからドープファイバ２０に供給されるようにするために、光源ユニット２２及び２４を入れ換えてもよい。
【００５３】
また、図８の実施形態では、ドープファイバ２０内において、第２のポンプ光が各光信号と同じ向きに伝搬し第１のポンプ光が各光信号と逆向きに伝搬するようにして双方向ポンピングがなされているが、フォワードポンピング又はバックワードポンピングも採用可能である。フォワードポンピングでは、第１及び第２のポンプ光はドープファイバ２０内において各光信号と同じ向きに伝搬し、バックワードポンピングでは、第１及び第２のポンプ光はドープファイバ２０内において各光信号と逆向きに伝搬する。
【００５４】
図３の実施形態において、第２の領域２８が第１の領域２６に囲まれるようにしているのは、第１の領域２６にドープされているＥｒをポンピングするための第１のポンプ光の波長λp1が第２の領域２８にドープされているＹｂをポンピングするための第２のポンプ光の波長λp2よりも長く、従って第１のポンプ光のモードフィールド径の方が第２のポンプ光のモードフィールド径よりも大きいからである。
【００５５】
図示はしないが、図３に示される第１の領域２６と第２の領域２８とを入れ換えて、第１の領域が第２の領域によって囲まれるようにしてもよい。この場合には、大きな利得の光増幅器を提供するために、第１のポンプ光の波長を第２のポンプ光の波長よりも短く設定するのが望ましい。例えば、第２のポンプ光としてＹＡＧレーザからの光が用いられている場合には、第１のポンプ光の光源としては波長０．９８μｍ帯で発振するレーザダイオードを用いることができる。
【００５６】
図３の実施形態では、第１の領域２６のガラス組成がＡｌ−Ｓｉガラスであり、第２の領域２８のガラス組成がＡｌ−Ｐ−Ｓｉガラスであるとしたが、これらのガラス組成を入れ換えてもよい。
【００５７】
図９を参照すると、本発明による光増幅器の他の実施形態が示されている。この光増幅器は、図８の光増幅器と対比して、増幅された波長λ１  及びλ２  の光信号のパワーが実質的に等しくなるように第１及び第２のポンプ光のパワーの比を制御するメカニズムを付加的に備えている点で特徴付けられる。具体的には次の通りである。
【００５８】
出力側の光アイソレータ３２を通過した増幅されたＷＤＭ信号光の一部は、光カプラ３４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３６によって第１及び第２の分岐光に分岐される。第１の分岐光は光帯域通過フィルタ３８を通過したのちフォトディテクタ（ＰＤ）４０によって電気信号に変換され、第２の分岐光は光帯域通過フィルタ４２を通過したのちフォトディテクタ４４によって電気信号に変換される。
【００５９】
フィルタ３８は波長λ１  を含む通過帯域を有しており、フィルタ４２は波長λ２  を含む通過帯域を有している。
フォトディテクタ４０及び４４の出力電気信号はパワーモニタ４６に供給される。フォトディテクタ４０及び４４の出力電気信号のレベルは、それぞれ、この光増幅器において増幅された波長λ１  及びλ２  の光信号のパワーに対応している。制御回路４８はパワーモニタ４６の出力信号に基づいてレーザダイオード２３の駆動電流とＹＡＧレーザ２５の駆動電流とを制御する。
【００６０】
具体的には、レーザダイオード２３から出力される第１のポンプ光のパワーとＹＡＧレーザ２５から出力される第２のポンプ光のパワーとの比が制御回路４８によって制御され、それにより、図４に実線で示される第１の利得特性と破線で示される第２の利得特性との合成比率が変化し、この光増幅器により増幅されたλ１  の光信号のパワーと波長λ２  の光信号のパワーとが実質的に等しくなる。
【００６１】
以上説明した実施形態では、シリカ光ファイバによるドープファイバによって本発明を説明したが、本発明の光増幅器はそのようなドープファイバによって限定されない。例えばフッ化物等のハロゲン化物を主成分とするドープファイバを用いて本発明を実施することもできる。更には、ドープファイバによらない光導波構造（例えば誘電体光導波路）を用いて光増幅器を構成することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、大きな利得を得ることができ且つＷＤＭに適用したときに各入力パワーのダイナミックレンジを大きくすることができる光増幅器の提供が可能になるという効果が生じる。また、本発明によると、そのような光増幅器に適用可能な新規な構成を有する光ファイバの提供が可能になるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドープファイバの断面構成及びポンプ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。
【図３】本発明によるドープファイバの実施形態を示す断面図である。
【図４】ガラス組成による利得特性の違いを示す図である。
【図５】Ｅｒ及びＹｂの吸収特性を示す図である。
【図６】Ｅｒ及びＹｂの吸収帯を示す図である。
【図７】ＹｂからＥｒへのエネルギー移動の説明図である。
【図８】本発明による光増幅器の実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明による光増幅器の他の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０  ドープファイバ
２２  コア
２４  クラッド
２６  第１の領域
２８  第２の領域
２２，２４  光源ユニット
２３  レーザダイオード
２５  ＹＡＧレーザ
【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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【図８】
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【図９】
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