【事件の表示】
　特許第３２４９０８９号「光ファイバ増幅器」の請求項１、４に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２４９０８９号の請求項１に係る特許を取り消す。
　同請求項４に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第３２４９０８９号の請求項１及び４に係る発明（パリ条約による優先権主張平成９年１１月２０日、韓国）についての出願は、平成１０年１１月２０日に特許出願され、平成１３年１１月９日に設定登録がなされ、特許異議申立人住友電気工業株式会社より請求項１及び４に係る特許につき特許異議の申立てがなされた。そして、請求項１及び４に係る発明について平成１４年９月２日付けで取消理由通知を通知したところ、特許権者から平成１５年３月１８日付けで意見書及び訂正請求書が提出された。
　
２．訂正の適否についての判断
２−１．訂正事項
（１）訂正事項１
　特許請求の範囲請求項１を、
「【請求項１】エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器とを有し、
　前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が共に０．６〜０．７の範囲にあり、
　１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して増加する傾向を示す
と訂正する。
　
（２）訂正事項２
　特許請求の範囲の請求項４を、
「【請求項４】エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器と、
　前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有し、
と訂正する。
　
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
（１）上記訂正事項１は、請求項１の「前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが互いに逆の利得スペクトル傾度を有する」との記載を、異議申立人の指摘に基づき、「
１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して増加する傾向を示す
　よって、上記訂正は、明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、願書に添付した明細書の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものではない。
（２）上記訂正事項２は、請求項４に、「
前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有し
　よって、上記訂正は、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当し、願書に添付した明細書の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものではない。
　
２−３．独立特許要件についての判断
　訂正後の請求項２に係る発明は、本件発明１を「【請求項２】さらに、前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増幅器。」と限定するものであるが、上記「光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバ」は、甲第１号証に記載されていない。
　そして、この点は、表現上の差異とも任意に設計し得る事項ともいえないから、訂正後の請求項２に係る発明は、独立して特許を受けることができるものである。
　また、訂正後の請求項３に係る発明は、訂正後の請求項２に係る発明をさらに「前記バッファ光ファイバはエルビウム及びアルミニウムが添加された光ファイバである」と限定するものであって、訂正後の請求項２に係る発明が上記のとおり容易といえない以上、訂正後の請求項３に係る発明も、独立して特許を受けることができるものである。。
　
２−４．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書き並びに第３項で準用する特許法第１２６条第２項ないし第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．本件発明
　特許異議申立の対象となる本件特許第３２４９０８９号の請求項に係る発明は、その特許請求の範囲の請求項１及び４に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「【請求項１】エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器とを有し、
　前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が共に０．６〜０．７の範囲にあり、
　１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して増加する傾向を示す
【請求項４】エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器と、
　前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有し、
　
４．取消理由の概要
　平成１４年９月２日付けで取消理由通知は、特許異議申立人住友電気工業株式会社よりなされた特許異議の申立てと同様であって、概要は以下の通りである。
（１）取消理由１
　本件請求項１，４に係る発明は、下記引用例記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
記
引用例：M.Kakui et al.,“Design Optimization of Hybrid Erbium-Doped Fiber Amplifiers for WDM Transmission Systems”,Optical Fiber Technology,Vol.3,No.2,p.123−133,April 1997（該引用例は、特許異議申立人住友電気工業株式会社の提出した甲第１号証に対応する。）
（２）取消理由２
　本件明細書の特許請求の範囲の記載は、下記（イ），（ロ）の点で不備があるから、請求項１に係る特許は、特許法第３６条第６項第１，２号に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものである。
（イ）請求項１の「利得スペクトル傾度」なる用語は、一般の技術用語ではなく不明確であるとともに、明細書にも何ら記載されていない。
（ロ）請求項１の「前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが互いに逆の利得スペクトル傾度を有する」なる要件については、用語が不明確であるばかりでなく、全波長範囲に亘って互いに逆の利得傾斜の符号を有するわけではないから、波長範囲の限定のない上記記載の意義は不明確である。
　
５．引用例記載の発明
　引用例には、「ＷＤＭ伝送システム用ハイブリッドＥＤＦＡの設計最適化」と題して、おおよそ以下のことが記載されている。
ａ．「ハイブリッドＥＤＦ（Erbium−Doped Fiber、Ｅｒ添加光ファイバ）は、シリアルに接続され異なるガラス成分を有する複数のＥＤＦを含む。異なる添加物が含有された複数のＥＤＦを含むハイブリッドＥＤＦの構成が今日までに幾つか提案されている。例えば、Ａｌ無添加ＥＤＦとＡｌ共添加ＥＤＦ、Ａｌ共添加ＥＤＦとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ、Ａｌ共添加ＥＤＦとＰ／Ｙｂ共添加ＥＤＦ、などである。これらは、ＧＥＱ（Gain Equalizer、利得等化器）とは異なり、長波長側で大きい利得を低くする一方で、短波長側で本来小さい利得を高めるから、利得平坦化および励起効率向上の双方を好適に達成できると思われる。その上、殆ど任意の入力信号レベルまたは出力信号レベルにおいて、すなわち、任意の動作ポイントにおいて、ＥＤＦの長さを調整するだけで利得を平坦化することができる。」（１２４頁左欄５行〜１９行）
ｂ．「上述したように、ハイブリッドＥＤＦの構成は、利得平坦化、励起効率向上およびノイズ低減を含む全ての要求を同時に達成する可能性を有しているように見える。この論文の目的は、如何なる動作ポイントにおいても優れた性能を発揮することができるハイブリッドＥＤＦの最適構成を明らかにすることである。我々は、Ａｌ共添加ＥＤＦとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦとを含むハイブリッドＥＤＦを理論的および実験的に研究した。この構成は、石英ガラスベースのＥＤＦの中では最も広帯域であり、現在のところＥＤＦＦ（Erbium−Doped Fluoride Fiber、Ｅｒ添加フッ素光ファイバ）と比べて安価で信頼性が優れている。」（１２４頁左欄２５行〜３６行）
ｃ．「Ａｌ共添加ＥＤＦおよびＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦそれぞれの利得スペクトルは、図４、図５に示されている。双方の図において、Ｅｒイオンの反転レベル（Inversion level)は５０％から９０％まで変化している。反転レベルは、全イオン数に対する励起状態のイオン数の割合である。Ａｌ共添加ＥＤＦは、反転レベルが約８０％であるときに利得が平坦となるが、これは小信号状態を表している。利得がもっと飽和して反転レベルが低い実際の場合には、波長１．５５μｍ付近で利得の傾斜は正になる。一方、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦは、反転レベルが５０％以上に維持されていると、対応する波長域において負の利得傾斜を常に呈する。したがって、２種のＥＤＦの長さが最適であれば、Ａｌ共添加ＥＤＦが強く飽和していても、利得傾斜はうまく補償され得る。このタイプのハイブリッドＥＤＦ設計において、我々は、Ａｌ共添加ＥＤＦの正の利得傾斜と、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの負の利得傾斜とを利用した。」（１２５頁左欄７行〜右欄９行）
ｄ．「Ｅｒの反転レベルの各値についてのＡｌ共添加ＥＤＦの利得スペクトル。」（１２５頁の図４の説明）
ｅ．図４には、利得（Gain）を縦軸、波長（Wavelength）を横軸にして、反転レベル（Inversion level)が描かれていることがみてとれ、反転レベルが５０から９０％になるに連れて利得は全体的に上昇することがみてとれ、１５４０〜１５６０μｍの範囲において、５０，６０，７０％では反転レベルが右上がりであることが、８０，９０％ではおおよそ横這いであることがみてとれる。
ｆ．「Ｅｒの反転レベルの各値についてのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの利得スペクトル。」（１２５頁の図５の説明）
ｇ．図５には、利得（Gain）を縦軸、波長（Wavelength）を横軸にして、反転レベル（Inversion level)が描かれていることがみてとれ、反転レベルが５０から９０％になるに連れて利得は全体的に上昇することがみてとれ、１５４０〜１５６０μｍの範囲において、５０％ではおおよそ横這いであることが、６０，７０，８０，９０％では反転レベルが右下がりであることがみてとれる。
ｈ．「動作条件は以下のとおりであった。全てのＥＤＦモデルは、波長１．４８μｍで双方向励起される。全励起光パワーは、モデル（Ａ）〜（Ｆ）の場合の５０ｍＷからモデル（Ｇ）の場合の８０ｍＷまでであり、等分に２つの部分に分岐される。波長１．５３μｍでの全Ｅｒ吸収は、モデル（Ａ）〜（Ｆ）の場合に９６ｄＢであり、モデル（Ｇ）の場合に６２ｄＢである。全てのハイブリッドＥＤＦモデルおよびモデル（Ｇ）では、計算に用いられる８チャネルＷＤＭ信号は、２ｎｍ刻みで波長１５４４ｎｍ〜１５５８ｎｍの範囲である。一方、モデル（Ｅ）および（Ｆ）では、利得ピーク付近の波長１５４８ｎｍ〜１５６２ｎｍの範囲である。全入力信号光パワーは−２５．０ｄＢｍ〜０．０ｄＢｍの範囲で変化する。全モデルで入力信号光パワーの設計値は−１０ｄＢｍである。ハイブリッドＥＤＦの長さ及び利得等化器の損失特性の双方は、全入力信号光パワーが１０ｄＢｍであるときに利得の偏差を最小にするよう最適化される。」（１２６頁左欄１９行〜右欄３行）
ｉ．「シミュレーションで用いられるＥＤＦモデル。全てのＥＤＦモデルは、波長１．４８μｍで双方向励起された。波長１．５３μｍでの全Ｅｒ吸収は、モデル（Ａ）〜（Ｆ）の場合に９６ｄＢであり、モデル（Ｇ）の場合に６２ｄＢである。ハイブリッドＥＤＦの長さ及び利得等化器の損失特性の双方は、全入力信号光パワーが−１０ｄＢｍであるときに利得を平坦化するように最適化される。」（１２６頁の図６の説明）
ｊ．図６には、Ａｌ共添加ＥＤＦ及びＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの長さを変え、また光アイソレータ及び利得等化器を配置したもの、配置しないものの例が示されていることがみてとれる。
ｋ．「ＩＩＩ．ＷＤＭシステム用の低い雑音および高い励起効率のＥＤＦＡ
ＩＩＩ．１．ハイブリッドのＥＤＦＡ配置
　ＭＩを備えたＥＤＦＡ配置では、ＭＩの前後のＥＤＦ長さはそれぞれ、ＮＦを最小限にし、かつ励起効率を最大限にするよう決定されるべきである。他方では、Ａｌ共添加およびＰ／Ａｌ共添加したＥＤＦｓの長さは、利得不統一を最小限にするために調節されるべきである。モデル（Ｂ），（Ｄ）の中では後の要求だけが満たさる。したがって、ＮＦあるいは励起効率は充分でない。ＮＦあるいは励起効率とは別に、設計上の運用ポイントで利得を平らにすることができるように、図１３ａの中で示されるようにＥＤＦを３つのセクションに分割した。励起効率およびＮＦの悪化を回避するために、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを第２のＥＤＦとして使用した。このＥＤＦは二方向から、５０ｍＷのパワーで１．４８μｍで励起する。１．５３μｍのＥｒ吸収の合計は９６ｄＢにセットされる。それは、図６の中で示される（Ａ）から（Ｆ）のモデルで同条件である。図１３ｂ−１３ｄは、−１０ｄＢｍの入力信号力のために最適化されたＥＤＦ長さで配置されたのシミュレート結果を示す。私たちは、それが耐えられる利得平坦、高い励起効率および低いＮＦを同時に与えることを理解することができる。３つのセクションのハイブリッドのＥＤＦ配置を使用して、２つのタイプのハイブリッドのＥＤＦＡは開発された。図１４はそれらの配置を示す。タイプ（ｉ）および（ｉｉ）の最適入力信号パワーは、モデル・シミュレーションを通じてＥＤＦ長さを調節することにより、−１０および−２０ｄＢｍにそれぞれセットされる。他方、典型的な出力信号パワーの合計は、タイプ（ｉ）では＋１７．０ｄＢｍ、タイプ（ｉｉ）用では＋１４．０ｄＢｍにセットされる。タイプ（ｉ）はインラインアンプとして使用され、タイプ（ｉｉ）はプリアンプとして使用される。
　両方のタイプでは、入力側の挿入損失を減少するために、初段のＥＤＦＡは、１つの０．９８μｍレーザーダイオード（ＬＤ）で後方励起される。第２の段階ＥＤＦＡは、高い励起効率を得るためにタイプ（ｉ）では、１つの１．４８μｍレーザーダイオード（ＬＤ）で後方へ励起される。
　他方、タイプ（ｉｉ）では、第２段のＥＤＦＡは前方励起される。また、入力信号モニター用のカプラーはＮＦを最小限にするために省略される。ハイブリッドのＥＤＦＡの高い励起効率に起因して、ＬＤの数を各励起波長について１個にすることができる。この配置は低コスト、小規模および小さな消費電力を達成するのに有利である。両方のタイプで、第１のＥＤＦＡが５０ｍＷと一定のパワーで励起されている一方、第２のＥＤＦＡは自動的パワーレベル制御（ＡＬＣ）の下で操作される。１．５３μｍ近傍の増幅された自然放出（ＡＳＥ）を除去し、かつ雑音特性を改善するために、ファイバー格子が、第１段および第２段のＥＤＦＡの間に挿入される。
　他のいくつかの光学の機能的な装置は、タイプ（ｉｉ）のファイバー格子の代わりに、第１段と第２段の間に挿入されるかもしれない。候補は以下のようにリストされる：分散補償ファイバー、利得平坦性を維持するＡＬＣに有用な可変減衰器、より多くの完全な利得平坦用あるいはより広帯域のＧＥＱ、ならびにＯＡＤＭなど。これらの場合、第１ステージのＥＤＦＡの見かけの利得の減少により引起こされる全体のＮＦ（Noise Figure、雑音指数）への第２ステージのＥＤＦＡのＮＦの寄与を是正するために、第２ステージのＥＤＦＡは順方向励起または双方向励起されるべきである。」（１２９頁左欄７行〜１３０頁右欄２３行）
ｌ．「３種のＥＤＦを含むハイブリッド光増幅器の構成。タイプ（ｉ）はインラインアンプとして用いられることを意図したものであり、タイプ（ｉｉ）はプリアンプとして用いられることを意図したものである。」（１３０頁の図１４の説明）
ｍ．図１４（ｉｉ）には、入力信号側から光アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｏｒ）、Ａｌ共添加ＥＤＦ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄＥＤＦ）、９８０ｎｍ−ＬＤが接続された光結合器（ＷＤＭｃｏｕｐｌｅｒ）、光アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｏｒ）、１５３０−ＡＳＥ除去フィルタ、光アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｏｒ）、１４８０ｎｍ−ＬＤ（ＡＬＣ）が接続された光結合器、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ（Ｐ／Ａｌ−ｄｏｐｅｄＥＤＦ）、Ａｌ共添加ＥＤＦ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄＥＤＦ）、光アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｏｒ）、２０ｄＢｍ結合器を経由して出力されていることがみてとれ、また、１４８０ｎｍ−ＬＤが接続された光結合器には、２０ｄＢｍ結合器からモニターで検出した信号が入力されていることがみてとれる。
　
６．取消理由及び異議申立についての対比・判断
＜特許法第３６条第６項（取消理由２）について＞　
　上記取消理由２（イ）については、請求項１は、「前記第１光ファイバは、利得スペクトルが
波長の増加に対して減少する傾向を示し
波長の増加に対して増加する傾向を示す
　
　上記取消理由２（ロ）については、（イ）について述べたように用語の不明りょうな点は解消された。そして、請求項１に、「
１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において
　
よって、特許法第３６条第６項の取消理由は訂正により解消している。
　
＜特許法第２９条第２項（取消理由１）について＞　
【本件発明１について】
　本件発明１と引用例に記載された発明とを対比する。
（１）引用例には、「両方のタイプでは、入力側の挿入損失を減少するために、初段のＥＤＦＡは、１つの０．９８μｍレーザーダイオード（ＬＤ）で後方励起される。」（上記ｋ）と記載されており、これから初段のＥＤＦＡは入力側の挿入損失の減少に寄与していることが理解でき、後段の部分と切り離して考察できることが分かる。
　そして、本件発明１に対応する構成のみに着目すると、引用例の１４図（ｉｉ）には、入力信号側から、１４８０ｎｍ−ＬＤ（ＡＬＣ）が接続された光結合器、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ、Ａｌ共添加ＥＤＦがみてとれる。
　上記Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦは、燐（Ｐ）を明らかに含むものであるから、本件発明１の「エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバ」に相当する。（それ以外の添加物（Ａｌ）をも含むものであるとしても、引用例の上記ａに従来技術として、「Ａｌ共添加ＥＤＦとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ」が示されていることから、含ませないようにすることはいずれにしても当業者が適宜設計し得る事項にすぎない。）
　また、引用例の上記「Ａｌ共添加ＥＤＦ」、「１４８０ｎｍ−ＬＤ（ＡＬＣ）」及び「光結合器」が、それぞれ本件発明１の「前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバ」、「前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源」及び「前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器」との技術的事項に相当することは明らかである。
（２）引用例には、「Ｅｒイオンの反転レベル（Inversion level）は５０％から９０％まで変化している。反転レベルは、全イオン数に対する励起状態のイオン数の割合である。」（上記ｃ）と記載されていることから、引用例の「反転レベル」が、本件発明１の「密度反転値」との技術的事項に相当する。
（３）引用例には、「ハイブリッドＥＤＦ（Erbium−Doped Fiber、Ｅｒ添加光ファイバ）は、シリアルに接続され異なるガラス成分を有する複数のＥＤＦを含む。・・・今日までに幾つか提案されている。例えば、・・・Ａｌ共添加ＥＤＦとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ・・・などである。これらは・・・長波長側で大きい利得を低くする一方で、短波長側で本来小さい利得を高めるから、利得平坦化および励起効率向上の双方を好適に達成できると思われる。その上、殆ど任意の入力信号レベルまたは出力信号レベルにおいて・・・ＥＤＦの長さを調整するだけで利得を平坦化することができる。」（上記ａ）と記載されており、目的及び効果において本件発明１と同様である。
　そのような目的のもとに、引用例には、「Ａｌ共添加ＥＤＦおよびＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦそれぞれの利得スペクトルは、図４、図５に示されている。双方の図において、Ｅｒイオンの反転レベル（Inversion level)は５０％から９０％まで変化している。・・・Ａｌ共添加ＥＤＦは、反転レベルが約８０％であるときに利得が平坦となるが、これは小信号状態を表している。利得がもっと飽和して反転レベルが低い実際の場合には、波長１．５５μｍ付近で利得の傾斜は正になる。一方、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦは、反転レベルが５０％以上に維持されていると、対応する波長域において負の利得傾斜を常に呈する。したがって、２種のＥＤＦの長さが最適であれば、Ａｌ共添加ＥＤＦが強く飽和していても、利得傾斜はうまく補償され得る。このタイプのハイブリッドＥＤＦ設計において、我々は、Ａｌ共添加ＥＤＦの正の利得傾斜と、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの負の利得傾斜とを利用した。」（上記ｃ）と記載されており、また図４には、１５４０〜１５６０μｍの範囲において、５０，６０，７０％では反転レベルが右上がりであることがみてとれ、図５には、１５４０〜１５６０μｍの範囲において、５０％ではおおよそ横這いであることが、６０，７０，８０，９０％では反転レベルが右下がりであることがみてとれることから、これは引用例が、本件発明１の「前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が、１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して増加する傾向を示す光ファイバ増幅器」との技術的事項に相当する事項を有することを示すものである。
　
　上記（１）〜（３）の考察から、両者は、「エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器とを有し、前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が、１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して増加する傾向を示す光ファイバ増幅器」である点で一致しており、次の点で相違する。
　
相違点：
　前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が、本件発明１では、「共に０．６〜０．７の範囲」にあることにより、その目的を達成するものとして記載されているのに対し、引用例では、第１光ファイバは、５０，６０，７０％では反転レベルが右上がりであることがみてとれ、第２光ファイバは、６０，７０，８０，９０％では反転レベルが右下がりであることがみてとれるものの、本件発明１の配置において、第１及び第２光ファイバのどの密度反転値どの値を適正値として共に採用するかについての記載がない点。
　
　上記相違点について検討する。
　特許権者は、意見書において、『一方、信号光が増幅される際には励起状態のエルビウムイオンを誘導放出し、エルビウムイオンを基底状態に落とすため、信号光の強度が強くなると密度反転値は小さくなります。即ち、単方向からポンピングを行う光増幅器の構成の場合は、位置によりボンビング強度、及び信号強度が変わるため、密度反転値は、第１ＥＤＦ２０８と第２ＥＤＦとの相対的な位置関係の影響も受けます。
　このように、請求項１に記載された密度反転値「０．６〜０．７」の数値範囲は、単に２つの光ファイバの利得スペクトルのグラフから最適値として求められるのではなく、光ファイバ増幅器の構成（光ファイバとポンピング光源等との位置関係）をも考慮することによって、得られた最も実用的で、安定した利得平坦化の条件です。
　引用例には、上述するようなボンピング光源と光ファイバとの相対的位置と密度反転値との関係について教示も示唆もなく、よって「０．６〜０．７」という密度反転値の数値範囲を容易に導くことができないことはあきらかです。』と主張している。
　引用例の図１４（ｉｉ）には、入力信号側から１４８０ｎｍ−ＬＤ（ＡＬＣ）が接続された光結合器、第１光ファイバ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ）、第２光ファイバ（Ａｌ共添加ＥＤＦ）が記載されており、また、該引用例に、「他方、タイプ（ｉｉ）では、第２段のＥＤＦＡは前方励起される。」（上記ｋ）と記載されているから、本件発明１と引用例の素子の配置に相違はない。そして、単方向からポンピングを行う点でも同様である。
　また、引用例の励起光の入射に当たっては、「第２のＥＤＦＡは自動的パワーレベル制御（ＡＬＣ）の下で操作される。」旨の記載があり、パワーレベル制御を行うことにより本件発明１の目的を達成するように密度反転値も制御されると理解するのが通常である。
　そして、第１光ファイバにおいて５０％では増加傾向とはいえず、第２光ファイバにおいて８０％では減少傾向といえないことが、引用例の図４，図５にみてとれる（上記ｅ，ｇ）ことから、第１光ファイバが減少する傾向で、第２光ファイバが増加する傾向を示す共通の密度反転値として、６０％〜７０％（即ち、０．６〜０．７）があることが把握できるのであるから、上記相違点の技術的事項とすることは、引用例の記載に基づき当業者が容易に設計し得る事項である。
　
　そして、本件発明１が奏する効果も、引用例に記載された発明から予測しうる程度のものである。
　
　したがって、本件発明１は、引用例に記載された発明から当業者が容易になし得たものである。
　
【本件発明４について】
　本件発明４は、訂正前の技術的事項に、「
前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有し
　
　そして、上記事項により、明細書記載の作用効果を奏するものである。
　
　したがって、本件発明４は、引用例に基づき容易になし得たということはできない。
　
７．むすび
　以上のとおり、請求項１に係る発明に係る発明は、引用例に記載の発明に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるので、請求項１に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであるから、特許法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　また、請求項４に係る特許については、他に取消の理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年５月１５日（２００３．５．１５）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
光ファイバ増幅器
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器とを有し、
　前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値と前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値が共に０．６〜０．７の範囲にあり、
　１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲において、前記第１光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対して減少する傾向を示し、前記第２光ファイバは、利得スペクトルが波長の増加に対し増加する傾向を示す
　【請求項２】　さらに、前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバとを有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ増幅器。
　【請求項３】　前記バッファ光ファイバはエルビウム及びアルミニウムが添加された光ファイバであることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ増幅器。
　【請求項４】　エルビウム及び燐が添加された、信号光を増幅する第１光ファイバと、
　前記第１光ファイバの一方の端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加された、信号光を増幅する第２光ファイバと、
　前記第１光ファイバの他方の端に連結されて、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバのそれぞれに添加されたエルビウムを励起させるポンピング光源と、
　前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器と、
　前記第１光ファイバと前記光結合器との接続損失を低減するために、前記光結合器と前記第１光ファイバとを連結するバッファ光ファイバと
　前記第１光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値を０．６以上で、かつ前記第２光ファイバに添加されたエルビウムの密度反転値を０．７以下で使用しうる光ファイバ増幅器。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、光ファイバ増幅器に関する。特に、相異なる物質が添加された光ファイバを直列に連結して利得平坦化された増幅特性を得る光ファイバ増幅器に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　１９９０年代の末に入って、相異なる波長の光信号を多重化させて伝送することによって伝送容量と効率を高める波長分割多重化（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下ＷＤＭと称する）伝送方式が注目を浴びてきている。これにより、光ファイバ増幅器においてもＷＤＭ伝送に必要な光ファイバ増幅器が要求されてきている。しかし、現在一般の光ファイバ増幅器として用いられるエルビウムドーピング光ファイバ（Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　Ｆｉｂｅｒ、以下ＥＤＦと称する）増幅器は各波長ごとに増幅度とノイズ特性が異なる。
　【０００３】
　図１０は従来のＥＤＦ増幅器の構成図であって、図１０によるＥＤＦ増幅器は第１アイソレータ１００、ポンピング光源１０２、波長選択結合器（以下ＷＳＣと称する）１０４、ＥＤＦ１０６、第２アイソレータ１０８よりなる。
　【０００４】
　その動作は次の通りである。まず、ポンピング光源１０２は中心波長が９８０ｎｍのポンピング光を生成する。ＷＳＣ１０４はポンピング光と入力端から入射される１５００ｎｍ台の波長を有する信号光を結合する。ＥＤＦ１０６はＷＳＣ１０４から入射されるポンピング光に応じて信号光を増幅する。即ち、ポンピング光がＥＤＦ内の基底状態のエルビウムイオンを励起させ、励起されたエルビウムの誘導放出により信号光が増幅される。増幅された光信号は第２アイソレータ１０８を通じて出力される。第１及び第２アイソレータ１００、１０６は信号光が入出力コネクタ１１０、１１２のような素子によって反射されＥＤＦに再び入射されることを防止する。
　【０００５】
　しかし、このような従来の光ファイバ増幅器は相異なる波長の信号光に対して利得が平坦化されていないという問題点を有する。即ち、入力信号チャンネル１、２、３、４が一定の光度で入射される時、従来の光ファイバ増幅器は各波長に対して光度が変わった信号チャンネルを出力する。
　【０００６】
　かかる問題を解決するために従来にはフィルターを使用したり、ＥＤＦの組成を変える方法などが使われた。しかし、フィルターを使用する場合付加的な素子の挿入でコストが増加し、体積が大きくなる短所がある。また、前述した方法は各波長に応じた出力パワーの中から最小値を基準として出力パワーを平坦化するので利得が小さくなる結果を招く。ふっ素のような基本組成の異なる物質を添加したＥＤＦを使用する方法は、利得平坦化の帯域が広がる長所はあるが、利得が減少し、環境に不安定な特性を示す短所がある。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明の目的は、相異なる物質を添加したＥＤＦを直列に連結して利得平坦化された光ファイバ増幅器を提供することにある。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　前記技術的課題を達成するための本発明による光ファイバ増幅器は、エルビウム及び燐が添加され、前記エルビウムの励起により信号光を増幅する第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に連結され、エルビウム及びアルミニウムが添加されて前記エルビウムの密度反転によって前記第１光ファイバと反対の利得スペクトル傾度を有し、前記第１光ファイバから出力される信号光を増幅する第２光ファイバと、前記第１光ファイバの他端に連結されて前記第１及び第２光ファイバのエルビウムを励起させるポンピング光源と、前記ポンピング光源のポンピング光と信号光とを結合して前記第１光ファイバへ出力する光結合器とを含む。
　【０００９】
　【発明の実施の形態】
　以下、添付された図面に基づき本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。
　【００１０】
　図１は、本発明による光ファイバ増幅器の実施例である。図１による光ファイバ増幅器は、第１アイソレータ２００、ポンピング光源２０２、第１アイソレータ２００とポンピング光源２０２に連結するＷＳＣ２０４、バッファＥＤＦ２０６、第１ＥＤＦ２０８、第２ＥＤＦ２１０及び第２アイソレータ２１２を含む。
　【００１１】
　第１ＥＤＦ２０８は、Ｅｒ及びＰが添加された光ファイバまたはＥｒ、Ａｌ及びＰが添加された光ファイバである。
　【００１２】
　バッファＥＤＦ及び第２ＥＤＦ２０６、２１０は、Ｅｒ、Ａｌが添加された光ファイバである。バッファＥＤＦ２０６は、必ずしもＥｒ及びＡｌが添加された光ファイバである必要はなく、ＷＳＣ２０４と第１ＥＤＦ２０８との間のモードフィールド径の差に応じた接続損失を低減できる光ファイバが望ましい。その長さは、増幅器全体の利得特性に影響を与えないように短くする。バッファＥＤＦ２０６のＥｒ及びＡｌの濃度は、第２ＥＤＦ２１０の濃度と同一か、または異なる。バッファＥＤＦ２０６は接続損失を減少させるため、光ファイバの全体的な増幅特性は向上させるが、ファイバ長さが短いため、光ファイバ増幅器の利得平坦度に対してはほとんど影響を与えない。よって、利得平坦度の改善のためには必ずしも必要なものではない。
　【００１３】
　その動作は次の通りである。まず、入射された複数チャンネルの信号光は、各ＥＤＦからの逆方向自然放出の逆流及び反射を防止する第１アイソレータ２００を通じてＷＳＣ２０４に入射する。入射された信号光は、ＷＳＣ２０４を通じて、９８０ｎｍの中心波長を有して増幅に必要なパワーを供給するレーザーダイオードのようなポンピング光源２０２によるポンピング光と結合される。信号光は、第１及び第２ＥＤＦ２０８、２１０より増幅される。
　【００１４】
　第１ＥＤＦ２０８は、１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲の信号光のうち、相対的に短波長の光をさらに増幅する。それに対して第２ＥＤＦ２１０は、１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長範囲の信号光のうち、相対的に長波長の光をさらに増幅する。その理由は、第１ＥＤＦ２０８と第２ＥＤＦ２１０との波長による利得スペクトルの特性に起因する。
　【００１５】
　図２Ａは、第１ＥＤＦ２０８の密度反転分布による利得スペクトルを示した図面である。図２Ｂは、第２ＥＤＦ２１０の密度反転分布による利得スペクトルを示した図面である。利得スペクトルは、密度反転値が０〜１の間で０．１刻みで増加しているその各々に対して示されている。図２Ａ及び図２Ｂによれば、波長に対する各ＥＤＦの利得特性は密度反転値によって変わることがわかる。即ち、図２Ａによれば、１５４０〜１５６０ｎｍの波長範囲で第１ＥＤＦ２０８は密度反転値が０．６以上の場合、波長が長くなるほど利得が減少する。密度反転値が０．５以下の場合、波長が長くなるほど利得が増加する。しかし、波長が長くなるほど利得が増加する範囲で第１ＥＤＦ２０８は単位長さ当り利得が０．５ｄＢ／ｍ以下でその増幅度が低くて増幅器としては望ましくない。従って、第１ＥＤＦ２０８は密度反転値が０．６以上の場合が好適である。この場合、第１ＥＤＦ２０８による増幅利得は相対的に長波長より短波長で大きくなる。
　【００１６】
　図２Ｂによれば、第２ＥＤＦ２１０は図２Ａの場合と同一な波長範囲で密度反転値が０．８以上の場合、波長が長くなるほど利得が減少し、密度反転値が０．７以下では波長が長くなるほど利得が増加する。従って、第１ＥＤＦ２０８により相対的に小さくなった長波長の利得を高めるために第２ＥＤＦ２１０の密度反転値は０．７以下が好適である。
　【００１７】
　従って、密度反転値が０．６以上の第１ＥＤＦ２０８と密度反転値が０、７以下の第２ＥＤＦ２１０を使用すれば、あるいは第１ＥＤＦ２０８と第２ＥＤＦ２１０の密度反転値を共に０．６〜０．７の範囲にする場合は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、１５４０〜１５６０ｎｍの波長範囲において、第１ＥＤＦでは利得が波長の増加に対して減少する傾向を示し、第２ＥＤＦでは利得が波長の増加に対し増加する傾向を示すため、互いに利得スペクトルが補償しあう関係にあり、波長に対する利得の平坦化が可能な光ファイバ増幅器を実現できる。
　なお、単方向ポンピングの場合は、図１に示すように、ポンピング光源２０２を第１ＥＤＦ２０８の手前に配置する。この場合、第１ＥＤＦ２０８には高いポンピング光が入射されるが、第２ＥＤＦ２１０はポンピング光源２０２から離れているので、第１ＥＤＦ２０８に較べて入射されるポンピング光の強度は相対的に小さくなる一方、第２ＥＤＦ２１０に入射される信号光は第１ＥＤＦ２０８を介して増幅されているので、第２ＥＤＦ２１０ではポンピング光に対する信号光の光度が高くなる。即ち、相対的に第１ＥＤＦ２０８では密度反転値が大きくなり、第２ＥＤＦ２１０では密度反転値が小さくなる傾向がある。よって、あらかじめ第１ＥＤＦ２０８と第２ＥＤＦ２１０の密度反転値を０．６〜０．７の範囲で使用するようにすれば、単方向ポンピング配置により、相対的に第１ＥＤＦ２０８の密度反転値が大きくなり、第２ＥＤＦ２１０の密度反転値が小さくなっても、第１ＥＤＦでは密度反転値が０．６以上、第２ＥＤＦでは密度反転値が０．７以下とそれぞれの好適な使用条件は維持するので、利得の平坦化が可能な光ファイバ増幅器を実現できる。
　【００１８】
　増幅が行われた後、信号光は順方向自然放出の逆流を防止する第２アイソレータ２１２を通過して出力される。
　【００１９】
　図３は、１５４２ｎｍ、１５４８ｎｍ、１５５４ｎｍ及び１５６０ｎｍの４チャンネル信号光が図１の光ファイバ増幅器に入力された際、波長変化による利得及びノイズ指数特性を示した図面である。波長が１５４２ｎｍ〜１５６０ｎｍの範囲で利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されている。図中の符号４０１、４０２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２０】
　図４は、前述した４−チャンネル信号光を用いてポンピング光の光度を一定に保ち、チャンネル当り信号光の光度を−２０ｄＢｍ〜−１１ｄＢｍまでに変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。図から、利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されていることがわかる。５０１、５０２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２１】
　図５は、４−チャンネル信号光の光度は一定に保ち、ポンピング光の光度を７０ｍＷ〜１３０ｍＷまでに変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。図５から、利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されていることがわかる。６０１、６０２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２２】
　図６は、双方向ポンピングのために、図１の光ファイバ増幅器にさらに第２ポンピング光源７０１と第２ＷＳＣ７０２とを接続した様子を示した図であって、その他は図１の場合と同一である。
　【００２３】
　図７は、１５４２ｎｍ、１５４８ｎｍ、１５５４ｎｍ及び１５６０ｎｍの４チャンネル信号光が図６の光ファイバ増幅器に入力された場合の、波長変化による利得及びノイズ指数特性の様子を示した図である。図７から、波長が１５４２ｎｍ〜１５６０ｎｍの範囲で利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されていることがわかる。８０１、８０２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２４】
　図８は、前述した４−チャンネル信号光を用してポンピング光の光度を一定に保ち、チャンネル当り信号光の光度を−２０ｄＢｍ〜−１１ｄＢｍまで変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。図８から、利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されていることがわかる。９０１、９０２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２５】
　図９は、４−チャンネル信号光の光度は一定に保ち、ポンピング光の光度を１４０ｍＷ〜２６０ｍＷまでに変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。図９から、利得及びノイズ指数の変動が±０．５ｄＢ以内に平坦化されていることがわかる。１００１、１００２は各々ノイズ指数及び利得を示す。
　【００２６】
　【発明の効果】
　本発明によれば、フィルターのような受動素子を使用して、入力される信号光の光度やポンピング光の光度が変わると利得平坦度が変化してしまっていた従来法とは異なり、利得スペクトルの異なる二種のＥＤＦを使用することによって、入力される信号光の光度やポンピング光の光度が変わってもそれによる各ＥＤＦの利得スペクトルも能動的に変わるので、全体的に平坦な利得特性が維持できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明による光ファイバ増幅器の実施例を示した図である。
　【図２】
　図１の第１ＥＤＦと第２ＥＤＦとの密度反転分布による利得スペクトルを示した図である。
　【図３】
　図１の光ファイバ増幅器に４チャンネルの信号光が多重化されて入力された場合の波長による利得及びノイズ指数を示す図である。
　【図４】
　ポンピング光の光度を一定に保ち、チャンネル当り信号光の光度を変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。
　【図５】
　４−チャンネル信号光の光度は一定に保ち、ポンピング光の光度を変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。
　【図６】
　本発明による双方向ポンピング光源を有する光ファイバ増幅器の実施例を示した図である。
　【図７】
　４チャンネル信号光が図６の光ファイバ増幅器に入力された際の、波長変化による利得及びノイズの指数特性を示した図である。
　【図８】
　ポンピング光の光度を一定に保ち、チャンネル当り信号光の光度を変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。
　【図９】
　４−チャンネル信号光の光度は一定に保ち、ポンピング光の光度を変化させながら測定した利得及びノイズ指数を示した図である。
　【図１０】
　従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
　【符号の説明】
　２００　第１アイソレータ
　２０２　ポンピング光源
　２０４　ＷＳＣ
　２０６　バッファＥＤＦ
　２０８　第１ＥＤＦ
　２１０　第２ＥＤＦ
　２１２　第２アイソレータ