(57)【要約】【課題】Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）とＬバンド（１５６０ｎｍ〜１６００ｎｍ）において、高出力なＡＳＥ光源で励起光源を共通に用いた簡易な構成なものを提供することを課題とする。【解決手段】エルビウム添加ファイバ４の一方端に励起光源６と出力端１を接続すると共に、他方端に光スイッチ５を介して反射体７あるいはエルビウム添加ファイバ８の一方端を選択できるように接続し、エルビウム添加ファイバ８の他方端には反射体９接続して構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類添加ファイバに励起光を入力し、一方端からＡＳＥ光を出力するようにしたＡＳＥ光源において、複数の波長帯のＡＳＥ光を選択して出力する手段を有することを特徴とする高出力ＡＳＥ光源。
【請求項２】
複数の希土類添加ファイバを光スイッチを介して接続し、該光スイッチを切り換えて実質的な希土類添加ファイバの長さを変化させることによって、複数の波長帯のＡＳＥ光を選択して出力するようにしたことを特徴とする請求項１記載の高出力ＡＳＥ光源。
【請求項３】
前記希土類添加ファイバの他方端に出力されたＡＳＥ光を反射する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の高出力ＡＳＥ光源。
【請求項４】
上記複数の波長帯が波長１５３０〜１５６０ｎｍの第１の波長帯と、波長１５６０〜１６００ｎｍの第２の波長帯からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高出力ＡＳＥ光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エルビウム等の希土類が添加された増幅用光ファイバから発生される自然放出光（ＡＳＥ光）を発生する高出力ＡＳＥ光源に関するものであり、光計測等の光源として使用するのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エルビウム添加光ファイバは（以下ＥＤＦ）、ある波長範囲の励起光を入射することにより、ある波長に対して大きな利得を得ることができる特性を有する。このため、利得を有する波長帯の信号光をＥＤＦ内に透過させることで、信号光の光強度を非常に大きくすることが可能であり、現在光増幅器として光通信の分野において利用されている。
【０００３】
一方ＥＤＦに励起光を入射したとき、ＥＤＦは信号光の利得を発生させると共に自然放出光も発生する。発生した自然放出光は、利得の影響を受けて光出力が増大する。このようにして発生した光は、Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ光（以下、ＡＳＥ光）と呼ばれている。
【０００４】
ＥＤＦは、それ自身が持つ大きな利得によりＡＳＥ光を出射することができ、高出力な広帯域光源として使用することが可能である。近年、通信容量の拡大に伴い、広い波長帯域を用いて、異なる波長を持つ光信号を多重し、送受信する波長多重光通信システムが盛んに検討されており、このような背景のもと、ＥＤＦのＡＳＥ光を用いた高出力な広帯域光源が、インコヒーレントなＷＤＭ用光源として、またＷＤＭシステム用光部品の試験用光源のみならず光ファイバーを用いたセンシング用光源としてとして使用されている。
【０００５】
光ファイバセンシングではＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）とＡＳＥ光源を組み合わせ、構造物の歪計測に用いられる。ＦＢＧはグレーティング間隔で決まる特定の光を反射するが、ＦＢＧに応力が加わり延び縮みする（ＦＢＧが歪む）ことでＦＢＧの反射波長が変化する。このＦＢＧを構造物の測定ヶ所に取り付けＡＳＥ光を入射し、反射波長を波長計等で測定すればＦＢＧの歪み、すなわち構造物の歪みが計測できる。
【０００６】
上記の光ファイバセンシングでは３０Ｋｍ程遠方まで光ファイバを張り巡らせ、その地点の歪み量測定が可能である。光ファイバの伝送損失、ＦＢＧ損失があるので、測定距離を伸ばしさらに測定点数を増やすためには、高出力で広帯域なＡＳＥ光源が求められている。
【０００７】
図４は特開２００１−１３５８８０に示されている従来の広帯域ＡＳＥ光源の構成図である。増幅用光ファイバをなすＥＤＦ１０５、１４８０ｎｍ帯の半導体レーザからなる励起光源１０３、ファイバ融着延伸型の合波器１０４、反射体１０６、ＡＳＥ出力端１０１に備えた光アイソレータ１０２で構成されている。ＥＤＦ１０５の長さと励起光源１０３のパワーを適切に選択すると１５３０〜１６００ｎｍ帯を含むＡＳＥ光が得られる。
【０００８】
これにより得られたＡＳＥ光のスペクトラム波形を図５に示す。１５３０ｎｍ付近の出力は低く１５６０ｎｍ付近にピークを持つ１５３０〜１６００ｎｍ帯（Ｃ＋Ｌバンド）を含むＡＳＥ光が得られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＡＳＥ光源ではＣバンドの１５３０ｎｍ〜１５５０ｎｍ付近の出力が低く、Ｌバンドの１５６０ｎｍ〜１５９０ｎｍ付近の出力は大きい。光ファイバセンシング用光源としてはＣバンドの出力が低いため測定上のボトルネックになってしまう。そこで励起パワーを増加させないでＣバンドとＬバンドの出力を増加させた光ファイバセンシング用のＡＳＥ光源が求められている。
【００１０】
Ｃ〜Ｌバンド範囲の出力を一括で出力させるとその波長範囲における出力（スペクトラム密度）が低下してしまう、それよりもＣバンドあるいはＬバンドに出力を集中させて高出力化し、さらにどちらかを選択して出力できる、高出力な光源を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、希土類添加ファイバに励起光を入力し、一方端からＡＳＥ光を出力するようにしたＡＳＥ光源において、複数の波長帯ＡＳＥ光を選択して出力する手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、複数の希土類添加ファイバを光スイッチを介して接続し、該光スイッチを切り換えて実質的な希土類添加ファイバの長さを変化させることによって、複数の波長帯のＡＳＥ光を選択して出力するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明は、前記希土類添加ファイバの他方端に出力されたＡＳＥ光を反射する手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上記複数の波長帯が波長１５３０〜１５６０ｎｍの第１の波長帯と、波長１５６０〜１６００ｎｍの第２の波長帯からなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による広帯域ＡＳＥ光源について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態を示す構成図である。
【００１７】
ＡＳＥ光の出力光端子１、光信号を一方向のみ通過させるようにする光アイソレータ２、ＡＳＥ光と励起光を合波する合波器３、増幅用光ファイバとして第１のエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）４、第２のエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）８、光スイッチ５、励起光源６、反射体７、反射体９で構成されている。
【００１８】
第１のＥＤＦ４の一方端には光スイッチ５を接続し、光スイッチ５の第１ポートには反射体７を接続し、光スイッチ５の第２ポートには第２のＥＤＦ８の一方端を光学的に結合し、該ＥＤＦ８の他方端に反射体９を接続している。またＥＤＦ４の他方端には合波器３の励起ポートを介して励起光源６を接続し、前記合波器３の信号ポートには光アイソレータ２を介して出力端子１が接続されている。光アイソレータ２は光信号を一方向のみ通過させるようにする働きをするもので、原理はファラデー回転子を用いたものである。
【００１９】
ＥＤＦ４及びＥＤＦ８は希土類元素であるエルビウムが添加された信号光の増幅作用がある石英系光ファイバで、今日最も多く用いられている光増幅用光ファイバであり、励起光の波長とＥＤＦの長さを適切に選ぶことで従来技術で述べたように一方端からは１５３０〜１６００ｎｍ帯のＡＳＥ光が出力される。なお、本発明では、ここで出力されるＣバンドの１５３０〜１５６０ｎｍ帯を第１の波長帯、Ｌバンドの１５６０〜１６００ｎｍを第２の波長帯と呼ぶ。
【００２０】
合波器３は、光ファイバを融着延伸して作られている。励起光源６はＥＤＦ４及びＥＤＦ８のエルビウムイオンを励起するものである。励起光源６から出力された励起光はその波長が１４８０ｎｍ帯であって合波器３を介してＥＤＦ４に導かれる。反射体７及び反射体９は光信号を反射するように誘電体多層膜で構成した全反射ミラーを光ファイバー端面に接着接続して構成したものである。
【００２１】
まず本発明のＡＳＥ光源を用いて第１波長帯のＡＳＥ光を出力させる場合について説明する。
【００２２】
第１波長帯ＡＳＥ光を出力させる場合には、光スイッチ５を反射体７側に選択し、ＥＤＦ８側は遮断された状態にする。上記励起光源６からの励起光が入射すると、ＥＤＦ４で第１波長帯のＡＳＥ光が放出され、ＥＤＦ４の両側に伝播する。合波器３側に伝播したＡＳＥ光はアイソレータ２を介して出力端１から出力される。さらに反射体７側に伝播するＡＳＥは、反射体７で反射され、ＥＤＦ４内に戻ることで、ＥＤＦ４内で増幅されて出力端１から出力され、Ｃバンドの第１波長帯のＡＳＥ光が出力される。
【００２３】
次に第２波長帯のＡＳＥ光を出力させる場合について説明する。
【００２４】
第２波長帯のＡＳＥ光を出力させる場合には光スイッチ５をＥＤＦ８側に選択し、反射体７側は遮断された状態とする。この状態ではＥＤＦ４、ＥＤＦ８は合わさって一つの長尺ＥＤＦのような振る舞いをする。即ちＥＤＦの実質的な長さを変化させることで出力光の波長帯を変えることが出来る。
【００２５】
上記励起光源６からの励起光が入射すると、ＥＤＦ４でまず第１波長帯のＡＳＥ光が放出され、ＥＤＦ４両側に伝播する。合波器３側に伝播したＡＳＥ光は第１波長帯であって出力端１から出力される。さらにＥＤＦ８側に伝播する上記第１波長帯のＡＳＥ光は、その途中のＥＤＦ８部分で吸収されることにより第２波長帯のＡＳＥ光になり、さらに第２波長帯ＡＳＥ光は反射体９で反射されて戻ることで、ＥＤＦ８及びＥＤＦ４内で増幅されて出力端１から出力される。この状態で出力端１から第１波長帯と第２波長帯のＡＳＥ光が合わさった状態になるが、第１波長帯の出力よりも第２波長帯の出力の方が増幅された分だけ大きくなるため実質的に第２の波長帯のＡＳＥ光が出力されることとなる。
【００２６】
上記のように光スイッチ５を切りかえることで高出力な第１波長帯ＡＳＥ光と第２波長帯ＡＳＥ光を選択的に出力することが出来る。
【００２７】
なおここで反射体７及び反射体９は高出力なＡＳＥ光を得るために用いたものであるが、これらを用いない場合ＡＳＥ光の出力が低下する。
【００２８】
次に本発明のＡＳＥ光源をセンシング用光源として用いる場合について図３を用いて説明する。
【００２９】
本発明の高出力ＡＳＥ光源１０、波長計１１、光サーキュレータ１２、光ファイバ１３、ＦＢＧ１４〜ＦＢＧ２３で構成されている。高出力ＡＳＥ光源から出力されたＡＳＥ光は光サーキュレータ１２を通過し光ファイバ１３に接続された各ＦＢＧ１４〜２３から特定波長の光が反射される。ここでＦＢＧの反射波長は各々異なるように設計されている。反射された光は光サーキュレータ１２を介して波長計１１に導かれ波長が計測され、計測用コンピュータ２４でＦＢＧの歪み量に変換される。例えば光ファイバ１３の長さ３０Ｋｍ、ＦＢＧ数１０個（ＦＢＧ１４〜ＦＢＧ２３）とし、光ファイバ伝送損失０．３ｄＢ／ｋｍ、ＦＢＧ通過損失０．３ｄＢ／個とする。図３のようにＦＢＧは光ファイバ長手方向に直列に設置した場合、遠方に設置するＦＢＧ２３に到達するＡＳＥ光の強度は往路１１．７ｄＢに低下し往復で２３．４ｄＢ低下するので、遠方のＦＢＧ程高出力なＡＳＥ光が必要になる。
【００３０】
従って、本発明の高出力ＡＳＥ光源１０により、遠方にあるＦＢＧに対しては第１波長帯のＡＳＥ光を、手前側にあるＦＢＧに対しては第２波長帯のＡＳＥ光をそれぞれ選択し、波長計１１で計測されるＦＢＧ１４〜２３からの反射光強度のばらつきを抑えることが出来る。
【００３１】
【実施例】
本発明の高出力ＡＳＥ光源の実施例として図１に示したＡＳＥ光源の試作を行った。各部品と構成について以下に説明する。
【００３２】
励起光源６は波長１４８０ｎｍで励起出力を２００ｍＷ、ＥＤＦ４、ＥＤＦ８は市販されている石英系のエルビウム添加光ファイバを用い、ＥＤＦ４は長さ２０ｍ、ＥＤＦ８は８０ｍ、反射体７および９の反射率は９０％とした。ＥＤＦ４の長さは１５３０〜１５６０ｎｍ帯のＡＳＥ光が出力されやすい長さで、ＥＤＦ４とＥＤＦ８をあわせた長さは１５３０ｎｍ〜１６００ｎｍ帯のＡＳＥ光が出力されるような長さである。
【００３３】
図２は本実施例のＡＳＥ光源における出力特性を示している。
【００３４】
第１波長帯のＡＳＥ光は１５３０ｎｍで０ｄＢｍ／ｎｍ以上で第２波長帯のＡＳＥ光の場合は約−１０ｄＢｍ／ｎｍであり１０ｄＢ程第１波長帯のＡＳＥ光の方が大きい。また１５６０ｎｍまでは第１波長帯のＡＳＥ光出力が第２波長帯のＡＳＥ光より出力が大きい。
【００３５】
この結果、第１波長帯のＡＳＥ光と第２波長帯のＡＳＥ光を選択的に出力させることで第１波長帯から第２波長帯にわたって高出力なＡＳＥ光源を提供できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、希土類添加ファイバに励起光を入力し、一方端からＡＳＥ光を出力するようにしたＡＳＥ光源において、複数の波長帯のＡＳＥ光を選択して出力する手段を有することによって、１５３０〜１５６０ｎｍ波長帯と、１５６０〜１６００ｎｍ波長において高出力なＡＳＥ光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における高出力ＡＳＥ光源の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の高出力ＡＳＥ光源のＡＳＥスペクトラムを示すグラフである。
【図３】本発明の高出力ＡＳＥ光源をセンシングへ応用した例を示す図である。
【図４】従来のＡＳＥ光源を示す図である。
【図５】従来のＡＳＥ光源のＡＳＥスペクトラムを示すグラフである。
【符号の説明】
１：出力端
２：光アイソレータ
３：合波器
４：エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）
５：　光スイッチ
６：励起光源
７：反射体
８：エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）
９：反射体
１０：高出力ＡＳＥ光源
１１：波長計
１２：光サーキュレータ
１３：光ファイバ
１４〜２３：ＦＢＧ
２４：計測用コンピュータ
【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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