(57)【要約】【課題】広帯域で良好な増幅特性を実現した光ファイバ増幅器を提供する。【解決手段】エルビウムイオン（Ｅｒ３＋）とツリウムイオン（Ｔｍ３＋）とがコアに添加されている増幅用光ファイバ１と、エルビウムイオン及びツリウムイオンを励起する励起光を発生させる励起光源群４と、励起光と信号光とを合波する合波手段であるＷＤＭカプラ３とを有する光ファイバ増幅器とする。【選択図】      図１
2004228194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されていることを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項２】
エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されている増幅用光ファイバと、
前記エルビウムイオン又はツリウムイオンの少なくとも一方を励起する励起光を発生させる励起光源と、
前記励起光と信号光とを合波する合波手段とを有することを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項３】
請求項２に記載する光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項４】
請求項２に記載する光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方に加え、１２００±３０ｎｍの波長を有する光又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することを特徴とする光ファイバ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、増幅用光ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器に関し、特に光ファイバ通信システムにおいて用いられるブースターアンプ、線形中継器、プリアンプなどとして適用することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信に用いる希土類添加光ファイバ増幅器としては、その増幅用光ファイバのコアに希土類イオンであるエルビウムイオン（Ｅｒ３＋）を添加した光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、ツリウムイオン（Ｔｍ３＋）を添加した光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）、プラセオジムを用いた光ファイバ増幅器（ＰＤＦＡ）などがこれまで報告されている。
【０００３】
各光ファイバ増幅器の利得領域については、ＥＤＦＡではＣ帯（１５３０−１５６５ｎｍ）もしくはＬ帯（１５６５−１６２５ｎｍ）に、ＴＤＦＡではＳ帯（１４６０−１５３０ｎｍ）もしくはＵ帯（１６２５−１６７５ｎｍ）に、ＰＤＦＡではＯ帯（１２６０−１３６０ｎｍ）に利得を有する。
【０００４】
通常、ある光ファイバ増幅器の利得領域は、他の光ファイバ増幅器の損失領域にあたることが多い。たとえば、Ｃ帯ＥＤＦＡは１５３０−１５６５ｎｍに利得を有する反面、１４００−１５１０ｎｍ（Ｓ帯）に基底準位吸収に基因する損失や、１６３０−１６７５ｎｍ（Ｕ帯）に励起準位吸収に基因する損失を有している。また、Ｌ帯ＥＤＦＡは１５６５−１６１０ｎｍに利得を有するものの、基底準位吸収に基因する１４１０−１５５０ｎｍ（Ｓ帯，Ｃ帯）の信号損失や、励起準位吸収に基因する１６３０−１６７５ｎｍ（Ｕ帯）の信号損失が存在する。Ｓ帯ＴＤＦＡは１４５０−１５１０ｎｍに利得を有するものの、１５３０−１６７５ｎｍには基底準位吸収に基因する信号損失がおこる。
【０００５】
そのため、たとえばＣ帯ＥＤＦＡとＬ帯ＥＤＦＡとを直列接続してＣ帯とＬ帯の両方に利得を得ようとしても、たとえばＣ帯の信号はＣ帯ＥＤＦＡで増幅されるものの、続いてつながるＬ帯ＥＤＦＡにより減衰させられてしまい、Ｃ帯とＬ帯の利得を同時に得ることは不可能である。このことは、たとえばＣ帯ＥＤＦＡとＳ帯ＴＤＦＡ、Ｓ帯ＴＤＦＡとＬ帯ＥＤＦＡの組み合わせでも同様である。
【０００６】
このため、異種の光ファイバ増幅器を用いる場合は、まず帯域分波カプラを用いて入力光を各帯域に分割した後、それぞれの帯域用のアンプで増幅し、再び合波用カプラで各帯域を合波するという方法が一般的に用いられている。
【０００７】
一方、ＥＤＦＡとＴＤＦＡとを直列接続するという試みが報告されている（非特許文献１参照）。この方法では、例えば、ＥＤＦＡを９８０ｎｍで完全励起することによりＥＤＦＡのＳ帯における損失を低減させると共に、ＴＤＦＡを比較的短くすることによりＣ帯の損失を大きく出さないことで、光増幅を実現している。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｔ．Ｓｅｇｉ他、１４８０−１５６０ｎｍに切れ目ない利得帯域を有する石英系組成からなるファイバ増幅器、「第２７回ＥＣＯＣ‘０１予稿集」、２００１年、第２巻、ｐ．２２８−２２９（Ｔ．Ｓｅｇｉ  ｅｔ  ａｌ．、Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｗｉｔｈ  １４８０−１５６０ｎｍ  Ｓｅａｍｌｅｓｓ  Ｇａｉｎ−ｂａｎｄ、「Ｐｒｏｃ．  Ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，２００１．ＥＣＯＣ  ’０１．２７ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ」、２００１、Ｖｏｌｕｍｅ：２、ｐ．２２８−２２９）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述する２つの従来技術が抱える課題は、両技術とも、雑音指数（ＮＦ）が高くなってしまうことである。
【００１０】
帯域合分波カプラで帯域を分割する場合は、帯域合分波カプラの挿入損失によりＮＦが高くなってしまう。加えてこの方法では、帯域合分波カプラが合波する２つの帯域間にマージンが必要であり、帯域の利用効率が悪くなるという他の問題点もある。前記マージンとしては、たとえば、誘電体多層膜フィルタを用いた場合には約１０ｎｍ、ファイバブラックグレーティングを用いた場合には約５ｎｍである。
【００１１】
一方、ＥＤＦＡとＴＤＦＡとを直列接続する場合は、各アンプのＮＦ、特に直列接続の先頭についたアンプのＮＦが、直列接続した光ファイバ増幅器全体のＮＦを決定する。図９はＥＤＦＡの増幅特性を示す図であり、図１０はＴＤＦＡの増幅特性を示す図である。これらの図から分かるように、直列接続したアンプが増幅する波長域は、１４４０−１６２０ｎｍの範囲である。しかしながら、ＥＤＦＡを先頭として直列接続した場合は、ＥＤＦＡのＮＦが高い１５２０ｎｍより短波長域において、光ファイバ増幅器全体のＮＦも高くなるため、ＥＤＦＡとＴＤＦＡが有する広帯域な利得帯域のうち、ＮＦまで考慮した場合に利用できる帯域は狭い。
【００１２】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、広範な波長帯域にわたって高い利得と比較的低いＮＦを得ることにより、広帯域において良好な増幅特性を実現した増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されていることを特徴とする増幅用光ファイバである。
【００１４】
上記課題を解決する第２の発明は、エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されている増幅用光ファイバと、
前記エルビウムイオン又はツリウムイオンの少なくとも一方を励起する励起光を発生させる励起光源と、
前記励起光と信号光とを合波する合波手段とを有することを特徴とする光ファイバ増幅器である。
【００１５】
第１及び第２の発明のように、同一の増幅用光ファイバ中にＥｒ３＋とＴｍ３＋とを共に添加することにより、Ｅｒ３＋単一で光増幅した場合には高いＮＦとなる１５２０ｎｍより短波長の領域においては、Ｔｍ３＋による低雑音な光増幅を利用する。一方、Ｔｍ３＋単一で光増幅した場合に高いＮＦとなる１５２０ｎｍより長波長の領域においては、Ｅｒ３＋による低雑音な光増幅を利用する。
【００１６】
このようにＥｒ３＋の不利な点とＴｍ３＋の不利な点とを互いの利点で補わせ、光ファイバ増幅器全体のＮＦをＥｒ３＋の光増幅に起因するＮＦとＴｍ３＋の光増幅に起因するＮＦとの平均とすることにより、波長帯域全体にわたって比較的低いＮＦを得る。なお、合波手段としては、例えばＷＤＭカプラが挙げられる。
【００１７】
上記課題を解決する第３の発明は、第２の発明に係る光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することを特徴とする光ファイバ増幅器である。
【００１８】
第３の発明では、光ファイバ増幅器の励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を用いることにより、第２の発明に係る光ファイバ増幅器を簡単な構成で実現する。いずれか一方の励起光を利用してもよいし、両方の励起光を利用してもよい。
【００１９】
図１１は、Ｅｒ３＋のエネルギー準位図であり、図１２は、Ｔｍ３＋のエネルギー準位図である。これらの図に示すように、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光は一つの波長で、これらの図に示したような励起過程を経て、Ｅｒ３＋とＴｍ３＋とを同時に励起できるため、光ファイバ増幅器を簡単な構成とすることができる。
【００２０】
一般に、Ｔｍ３＋を１０００±５０ｎｍ又は１４００±４０ｎｍで励起した場合には、ツリウムの基底準位吸収が小さいため、増幅効率が悪い。これに対し、Ｅｒ３＋とＴｍ３＋とが共に添加された増幅用光ファイバ中では、励起されたＥｒ３＋から発生する増幅された自然放出光（ＡＳＥ：１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）や増幅された１５３０ｎｍ以上の波長の信号（１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）が、Ｔｍ３＋の基底準位吸収を増加させる。このため、Ｔｍ３＋の基底準位吸収率が上昇し、Ｅｒ３＋とＴｍ３＋とを共添加した増幅用光ファイバを用いた場合の方が、ＴＤＦＡ単体よりもＳ帯の増幅効率がよくなるという利点もある。
【００２１】
上記課題を解決する第４の発明は、第２の発明に係る光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方に加え、１２００±３０ｎｍの波長を有する光又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することを特徴とする光ファイバ増幅器である。
【００２２】
光ファイバ増幅器全体のＮＦの改善と広帯域化のために、第４の発明では、光ファイバ増幅器の励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光（Ａ波長光）又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光（Ｂ波長光）の少なくとも一方を用いることに加えて、１２００±３０ｎｍの波長を有する光（Ｃ波長光）又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光（Ｄ波長光）の少なくとも一方を追加して用いることを特徴とする。すなわち、Ａ波長光とＣ波長光又はＤ波長光との組み合わせ、Ｂ波長光とＣ波長光又はＤ波長光との組み合わせ、Ａ波長光とＢ波長光とＣ波長光又はＤ波長光との組み合わせ、Ｃ波長光とＤ波長光とＡ波長光又はＢ波長光との組み合わせ、Ａ波長光とＢ波長光とＣ波長光とＤ波長光との組み合わせを用いる場合が考えられる。
【００２３】
ＴＤＦＡの特に１５３０ｎｍより長波長の波長域では、Ｔｍ３＋の基底準位吸収が増大する結果、ＮＦが大きく上昇してしまう。第２及び第３の発明は、ＮＦについてはある程度まで改善することができるが、更に低ＮＦにおける光増幅を達成するためには、この１５３０ｎｍより長波長域におけるＮＦの上昇を抑制しなくてはならない。
【００２４】
Ｔｍ３＋の基底準位吸収を抑制するためには、基底準位にあるＴｍ３＋を効率よく励起することが有効であり、このためには第４の発明に係る励起光を追加することが有効となる。
【００２５】
また、第４の発明に係る励起光を追加した場合には、光ファイバ増幅器全体の帯域を拡大するという利点がある。Ｔｍ３＋の基底準位吸収が大きい場合は、特に１５３０ｎｍより長波長域で大きな光損失となるため、ＥＤＦＡの利得帯域、特に１５４５ｎｍより長波長側を削ってしまい、光ファイバ増幅器全体の利得帯域を狭くしてしまう。これに対し、第４の発明係る追加励起光、すなわち１２００±３０ｎｍの波長を有する光（Ｃ波長光）又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光（Ｄ波長光）を励起光として更に追加することで、基底準位吸収を減少させることができるため、ＥＤＦＡの利得帯域の削減を最小限に抑制することができ、その結果広帯域な光増幅が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器の概略構成図である。同図に示すように、光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバ１と、アイソレータ２と、信号光と励起光源群４からの励起光とを合波するＷＤＭカプラ３と、励起光源群４とから構成される。
【００２７】
増幅用光ファイバ１は、コアにＥｒ３＋とＴｍ３＋とが共添加されている。Ｅｒ３＋とＴｍ３＋の添加濃度は、エルビウム−ツリウム間の非発光エネルギー移動過程が生じない程度に薄く（例えば、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋ともに２０００ｐｐｍｗｔ％以下程度）、またＥｒ３＋とＴｍ３＋との添加濃度比は、光ファイバ増幅器全体の利得スペクトルが所望のものとなるように調整されている。
【００２８】
増幅用光ファイバ１のホストガラスには、広く一般に用いられる石英ガラスを用いることも可能である。好ましくは、より非発光による緩和過程が起こりにくい、ふっ化物系ハライドガラスやテルライト系酸化物ガラス、ビスマス系酸化物ガラス、カルコゲナイドガラスなどであり、これらを用いるとより増幅効率を上昇させることができる。
【００２９】
励起光源群４は、Ｅｒ３＋もしくはＴｍ３＋を励起するための１種類以上の波長の励起光源であり、本実施形態では、９８０ｎｍ，１２００ｎｍ，１４００ｎｍの３波長を合波したものを用いた。
【００３０】
図２は、第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器の利得と雑音指数（ＮＦ）とを示す図である。同図に示すように、第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器では、１４５０ｎｍ〜１５４０ｎｍ帯にわたる１０ｄＢ以上の利得と、全帯域にわたる７ｄＢ程度の雑音指数を実現した。
【００３１】
第１の実施形態では、９８０ｎｍ，１２００ｎｍ，１４００ｎｍの三つの波長の励起光を用いたが、このような組み合わせ以外にも、９８０ｎｍ帯光源及び１４８０ｎｍ帯光源（Ｅｒ３＋励起用）、８００ｎｍ帯光源、１０５０ｎｍ帯光源、１４００ｎｍ帯光源（Ｔｍ３＋励起用）、１２００ｎｍ帯光源、１５５０ｎｍ帯光源（Ｔｍ３＋励起用の補助励起光源）等の光源から１種類もしくは複数の光源を組み合わせて使用すれば、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
＜比較例１＞
図３は、比較例１としての光ファイバ増幅器の概略構成図である。同図に示すように、比較例１としての光ファイバ増幅器では、帯域合分波カプラ１５により入力光をＳ帯（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）とＣ帯（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）とに分波した後、ＴＤＦＡとして機能する増幅用光ファイバ１１ａを有する回路でＳ帯を、ＥＤＦＡとして機能する増幅用光ファイバ１１ｂを有する回路でＣ帯をそれぞれ増幅し、それらを再び帯域合分波カプラ１６で合波することにより入力光を増幅させる。
【００３３】
比較例１としての光ファイバ増幅器は、帯域合分波カプラ１５（入力側）と、Ｓ帯に対応した増幅用光ファイバ１１ａと、Ｃ帯に対応した増幅用光ファイバ１１ｂと、アイソレータ１２ａ，１２ｂと、励起光と信号光を合波するＷＤＭカプラ１３ａ，１３ｂと、励起光源１４ａ，１４ｂと、帯域合分波カプラ１６（出力側）とを有する。増幅用光ファイバ１１ａには、そのコアにＴｍ３＋が単独で添加され、また、増幅用光ファイバ１１ｂには、そのコアにＥｒ３＋が単独で添加されている。
【００３４】
図４は、比較例１としての光ファイバ増幅器の利得と雑音指数（ＮＦ）を図である。同図に示すように、利得は１４８０−１５１０ｎｍと１５３０−１５６０ｎｍで得られ、雑音指数は７．５ｄＢ程度であった。
【００３５】
比較例１としての光ファイバ増幅器の増幅特性は、第１の実施形態と比較して、全体の帯域が狭い。また、１５１０−１５３０ｎｍ領域ではそれぞれの増幅用光ファイバ（１１ａ，ｂ）の利得が小さい領域である上に、帯域合分波カプラのデッドゾーンとも重なって、使用不能領域となった。更に、光ファイバ増幅器全体の雑音指数は、帯域合波カプラの挿入損失に起因して、７．５ｄＢ程度と高くなった。
【００３６】
以上より、第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器は、帯域の広さ、雑音指数の低さの観点から、並列型光ファイバ増幅器（比較例１）と比較して優れていることがわかる。
【００３７】
＜比較例２＞
図５は、比較例２としての光ファイバ増幅器の概略構成図であり、従来の技術の欄に記載した非特許文献１に挙げられている光ファイバ増幅器である。同図に示すように、比較例２としての光ファイバ増幅器は、前段部（入力側）にＥＤＦＡ２０、後段部（出力側）にＴＤＦＡ３０を直列に設置した２段構成（ハイブリッド増幅器）となっている。
【００３８】
前段部のＥＤＦＡ２０は、増幅用エルビウム添加ファイバ２１と、ＷＤＭカプラ２２と、９８０ｎｍの励起光源２３とからなっている。また、後段部のＴＤＦＡ３０は、増幅用ツリウム添加ファイバ３１と、ＷＤＭカプラ３２と、励起光源３３と、励起補助光源３４と、光サーキュレータ３５と、ミラー３６等などから構成される。
【００３９】
ＴＤＦＡ３０は、増幅用ツリウム添加ファイバ３１を通過した光が、ミラー１４によって反射され、再度同じ増幅用ツリウム添加ファイバ９を逆方向に通過してから出力される、ダブルパス構成となっている。光サーキュレータ３５は、ＥＤＦＡ２０からの信号を増幅用ツリウム添加ファイバ３１へ入力し、ミラー３６において反射され再び増幅用ツリウム添加ファイバ３１を通ってきた光を出力する働きをすると共に、高利得時にレーザ発振を抑圧するアイソレータとしての役割も有している。
【００４０】
図６は、図５に示す光ファイバ増幅器の利得の波長依存性を示した図であり、図７は、同光ファイバ増幅器の雑音指数の波長依存性を示した図である。これらの図に示すように、比較例２としての光ファイバ増幅器は以下の欠点を有する。
【００４１】
図６に示すように、１５３０ｎｍを中心に１４８０−１５６０ｎｍの波長領域において利得が得られているが、特に１４８０−１５１０ｎｍにおける利得が小さく、相対的な利得の平坦性が悪い。すなわち、帯域全体にわたって利得の波長依存性が非常に大きく、ＷＤＭ伝送の線形中継器など、利得スペクトルの平坦性を要求されるような用途では使用が困難である。また、図７に示すように、１４８０−１５１０ｎｍにおいて雑音指数が高い。
【００４２】
以上より、第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器は、特定の波長域における雑音指数の著しい劣化を抑えているという点、および利得偏差がある程度小さいという点から、直列型光ファイバ増幅器（比較例２）と比較して優れていることがわかる。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成は、励起光源を除いて、第１の実施形態と同一である。第２の実施形態に係る光ファイバ増幅器の特徴は、励起光として１４００±４０ｎｍの波長の光を用いて、Ｅｒ３＋とＴｍ３＋を一つの波長で励起している点である。
【００４４】
図１１及び図１２に示すＴｍ３＋とＥｒ３＋のエネルギー準位図から分かるように、１４００±４０ｎｍの波長の励起光により、Ｅｒ３＋もＴｍ３＋も増幅の始準位に励起される。
【００４５】
Ｔｍ３＋が特に低濃度（２０００ｐｐｍ以下）で添加されている場合には、Ｔｍ３＋の基底準位からの励起効率が高くないために、１４００±４０ｎｍ単色励起では、一般にあまり高い増幅効率が得られない。しかしながら、Ｅｒ３＋と共添加することで、Ｅｒ３＋から発生する１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ（１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）や１５５０ｎｍ帯の増幅された信号（１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）を利用してＴｍ３＋の基底準位吸収効率を上昇させることができる。この結果、Ｔｍ３＋単独で添加した場合と比較して、より高い効率の光増幅が可能となる。
【００４６】
このほか、図１１及び図１２に示すように、１０００±５０ｎｍの波長の励起光を用いても一つの波長で励起することができ、上述するように励起光波長を１４００±４０ｎｍとした場合と同様の効果を得ることができる。また、１４００±４０ｎｍの波長の励起光と１０００±５０ｎｍの波長の励起光とを共に利用することも可能である。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成は、励起光源を除いて、第１の実施形態と同一である。第３の実施形態に係る光ファイバ増幅器の特徴は、励起光として１４２０ｎｍと１６５０ｎｍとの二つの波長を用いて、Ｅｒ３＋とＴｍ３＋とを励起している点である。
【００４８】
第２の実施形態でも説明したように、励起光として１０００±５０ｎｍ又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光を用いた場合には、Ｔｍ３＋の基底準位吸収の効率が低いため、ほとんどのＴｍ３＋は基底準位に残ってしまう。この結果、特に１５１０ｎｍより長波長域においてＴｍ３＋の基底準位吸収による大きな損失が発生する。
【００４９】
この基底準位吸収は、ＮＦを上昇させ、かつＥｒ３＋の増幅帯域を削ってしまうことになる。図２に示す第１の実施形態の増幅特性例では、図９に示すＥＤＦＡが本来有する１５３０−１５６０ｎｍ増幅帯域のうち１５４５−１５６０ｎｍの帯域が、Ｔｍ３＋の損失により削られてしまっている。したがって、基底準位にあるＴｍ３＋の数を減らすことで、この帯域における損失を低減することができ、光ファイバ増幅器全体の光増幅帯域をさらに拡大することが可能となる。
【００５０】
図８は、本実施形態に係る光ファイバ増幅器の光増幅特性を示す図である。同図に示すように、本実施形態に係る光ファイバ増幅器では、１４５０ｎｍ〜１５６０ｎｍの広い範囲において、１０ｄＢ以上の利得と６ｄＢ以下のＮＦを実現することができた。
【００５１】
本実施形態では、１４２０ｎｍと１６５０ｎｍとの二つの波長を用いたが、この組み合わせに限らず、励起光として１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を用いることに加えて、１２００±３０ｎｍの波長を有する光又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を追加して用いることで、同様の効果を得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
第１の発明では、エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されていることを特徴とする増幅用光ファイバとし、
また、第２の発明では、エルビウムイオンとツリウムイオンとがコアに添加されている増幅用光ファイバと、前記エルビウムイオン又はツリウムイオンの少なくとも一方を励起する励起光を発生させる励起光源と、前記励起光と信号光とを合波する合波手段とを有することを特徴とする光ファイバ増幅器としたので、
Ｅｒ３＋の不利な点とＴｍ３＋の不利な点とを互いの利点で補わせ、光ファイバ増幅器全体のＮＦをＥｒ３＋の光増幅に起因するＮＦとＴｍ３＋の光増幅に起因するＮＦとの平均とすることにより、波長帯域全体にわたって比較的低いＮＦを得ることができる。
【００５３】
第３の発明では、第２の発明に係る光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することとしたので、
第２の発明に係る光ファイバ増幅器を簡単な構成で実現することができる。
【００５４】
第４の発明では、第２の発明に係る光ファイバ増幅器において、
前記励起光として、１０００±５０ｎｍの波長を有する光又は１４００±４０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方に加え、１２００±３０ｎｍの波長を有する光又は１６１０±６０ｎｍの波長を有する光の少なくとも一方を使用することとしたので、
Ｔｍ３＋の基底準位吸収を抑制することができ、光ファイバ増幅器全体のＮＦの改善と広帯域化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光ファイバ増幅器の利得と雑音指数（ＮＦ）とを示す図である。
【図３】比較例１としての光ファイバ増幅器の概略構成図である。
【図４】比較例１としての光ファイバ増幅器の利得と雑音指数（ＮＦ）を図である。
【図５】比較例２としての光ファイバ増幅器の概略構成図である。
【図６】比較例２としての光ファイバ増幅器の利得の波長依存性を示した図である。
【図７】比較例２としての光ファイバ増幅器の雑音指数の波長依存性を示した図である。
【図８】第３の実施形態に係る光ファイバ増幅器の光増幅特性を示す図である。
【図９】ＥＤＦＡの増幅特性を示す図である。
【図１０】ＴＤＦＡの増幅特性を示す図である。
【図１１】Ｅｒ３＋のエネルギー準位図である。
【図１２】Ｔｍ３＋のエネルギー準位図である。
【符号の説明】
１  増幅用光ファイバ
２  アイソレータ
３  ＷＤＭカプラ
４  励起光源群
１１ａ，ｂ  増幅用光ファイバ
１２ａ，ｂ  アイソレータ
１３ａ，ｂ  ＷＤＭカプラ
１４ａ，ｂ  励起光源群
１５  帯域合分波カプラ
１６  帯域合分波カプラ
２０  ＥＤＦＡ
２１  増幅用エルビウム添加ファイバ
２２  ＷＤＭカプラ
２３  励起光源
３０  ＴＤＦＡ
３１  増幅用ツリウム添加ファイバ
３２  ＷＤＭカプラ
３３  励起光源
３４  励起補助光源
３５  光サーキュレータ
３６  ミラー
【図１】
2004228194.tif 000003
【図２】
2004228194.tif 000004
【図３】
2004228194.tif 000005
【図４】
2004228194.tif 000006
【図５】
2004228194.tif 000007
【図６】
2004228194.tif 000008
【図７】
2004228194.tif 000009
【図８】
2004228194.tif 000010
【図９】
2004228194.tif 000011
【図１０】
2004228194.tif 000012
【図１１】
2004228194.tif 000013
【図１２】
2004228194.tif 000014