(57)【要約】【課題】増幅効率を落とすことなく増幅帯域幅を拡大させる。【解決手段】増幅用光ファイバ２や増幅用光ファイバ２を有する光増幅装置１において、希土類ととともにＰとＡｌとが共ドープされ、前記Ａｌと前記Ｐとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が、０．０１３〜０．０７１に設定されていることで、増幅効率を落とすことなく増幅帯域幅を拡大させる。【選択図】　図１
2004103852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類ととともにＰとＡｌとが共ドープされ、
前記Ａｌと前記Ｐとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が、０．０１３〜０．０７１に設定されている、
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅用光ファイバにおいて、
前記希土類は、エルビウムである、
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の増幅用光ファイバにおいて、
前記Ａｌのドープ量は、５００〜２０００ｐｐｍである、
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の増幅用光ファイバにおいて、
前記Ａｌのドープ量は、１０００ｐｐｍである、
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の増幅用光ファイバを備える、
ことを特徴とする光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類とともにＰとＡｌとが共ドープされた増幅用光ファイバおよびそれを用いた光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光増幅装置の増幅用光ファイバとして用いられるエルビウム添加光ファイバ（以下、ＥＤＦという）では、Ａｌ（アルミニウム）を共ドープすることが行われる。Ａｌは、光ファイバにエルビウムを結晶化させることなく均等に分散させる作用と、Ｃ−バンド帯域における強発光帯域（１．５５μｍ帯）を拡げる作用とを果たす。また、ＥＤＦにおいて、Ｐ（リン）を共ドープすることが行われる。Ｐは、Ｌ−バンド帯域における増幅帯域を拡げる作用を果たす。
【０００３】
Ｃ−バンド帯域に加えてＬ−バンド帯域においても光増幅を実施する比較的広帯域増幅用のＥＤＦでは、ＡｌとＰとが共ドープされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＤＦにおいては、Ｐ濃度が低いと増幅帯域が十分に拡大しない。一方、高いと増幅帯域内での最大利得と最小利得との差（以下、最大／最小利得差という）が大きくなる。ＥＤＦでは、利得等化器等を用いて増幅帯域における利得の平坦化処理が実施されるが、増幅帯域内での最大／最小利得差が大きい程、処理の難易度が高くなる。また、大きい程、処理により生じるエネルギーロスが大きくなって増幅効率が低下する。これは最小利得レベルに他の利得レベルを合わせるように平坦化処理が実施されることに起因する。
【０００５】
このように、増幅帯域幅や最大／最小利得差はＰ濃度に応じて変動するが、単純にＰドープを量的制御するだけでは、これらを十分に向上させることができない。
【０００６】
したがって、本発明の主たる目的は、増幅効率を落とすことなく増幅帯域幅を拡大させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するためには、本発明は、増幅用光ファイバにおいて、希土類ととともにＰとＡｌとが共ドープされ、前記Ａｌと前記Ｐとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が、０．０１３〜０．０７１に設定されていることに特徴がある。
【０００８】
なお、前記希土類は、エルビウムであるのが好ましい。前記Ａｌのドープ量は、５００〜２０００ｐｐｍであるのが好ましい。前記Ａｌのドープ量は、１０００ｐｐｍであるのがさらに好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の光増幅装置の構成を示す図である。この光増幅装置１は、希土類添加光ファイバから構成された増幅用光ファイバ２と、励起光源３Ａ，３Ｂと、合波器４Ａ，４Ｂとを備えている。
【００１０】
増幅用光ファイバ２は、石英系ガラスを主成分とするエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）から構成されている。光増幅装置１は、双方向励起型の光増幅装置であって、増幅用光ファイバ２に対して、その信号伝搬方向の前方側と後方側とにそれぞれ励起光源３Ａ，３Ｂが設けられている。励起光源３Ａ，３Ｂは、１．４８μｍ帯といった帯域の励起光を生成するレーザ光源から構成されている。なお、本発明は双方向励起型の光増幅装置のみならず、前方励起型の光増幅装置であっても、後方励起型の光増幅装置であっても実施できる。
【００１１】
合波器４Ａは、増幅用光ファイバ２の信号伝搬方向前端側に設けられており、励起光源３Ａから出力される励起光（例えば、１．４８μｍ帯の励起光）を信号伝搬方向に沿って増幅用光ファイバ２に導入している。
【００１２】
合波器４Ｂは、増幅用光ファイバ２の信号伝搬方向後端側に設けられており、励起光源３Ｂから出力される励起光（例えば、１．４８μｍ帯の励起光）を信号伝搬方向の逆方向に沿って増幅用光ファイバ２に導入している。
【００１３】
増幅用光ファイバ２は、Ｅｒ（エルビウム）とともに、Ａｌ（アルミニウム）とＰ（リン）とが共ドーブされている。Ａｌは、増幅用光ファイバ２にＥｒを均等に分散させる作用と、Ｃ−バンド帯域における強発光帯域（１．５５μｍ帯）を拡げる作用とを果たす。Ｐは、Ｌ−バンド帯域における増幅帯域を拡げる作用を果たす。ＡｌとＰとが共ドープされた増幅用光ファイバ２はＣ−バンド帯域に加えてＬ−バンド帯域においても光増幅を実施する比較的広帯域の増幅が可能となっている。
【００１４】
以上の基本構成を備えた光増幅装置１は、増幅用光ファイバ２に共ドープされたＡｌとＰとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が、０．０１３〜０．０７１に設定されていることに特徴がある。
【００１５】
以下、ＡｌとＰとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が、０．０１３〜０．０７１に設定されている理由が、図２が参照されて説明される。図２は、重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）を種々変動させた状態での利得変動率と増幅帯域幅とを示している。なお、図２のデータは、Ａｌのドープ量を１０００ｐｐｍに固定した状態で、Ｐのドープ量を種々変動させて測定したデータである。また、図中、実線が利得変動率のデータであり、点線が増幅帯域幅のデータである。利得変動率とは次の（１）式により求められる。増幅帯域幅とは光増幅装置１の増幅作用が十分に及ぶ波長帯域をいい、光増幅装置１の増幅作用の最長波長から最短波長を減算することで求められる。
利得変動率＝［（最大利得−最小利得）／最大利得］×１００　…（１）
図２より明らかなように、Ａｌに比べてＰの重量が多くなる（重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が小さくなる）と利得変動率が大きくなる。増幅用光ファイバ２では、利得等化器等を用いて増幅帯域における利得の平坦化処理が実施されるが、増幅帯域内での最大／最小利得差が大きい程、処理の難易度が高くなる。また、大きい程、処理により生じるエネルギーロスが大きくなって増幅効率が低下する。
【００１６】
増幅効率を低下させることなく利得の平坦化を精度高く実施するためには、利得変動率を２５％以下に抑えることが必要となる。このような観点に立って、図２のデータを分析すれば、重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）の最小側閾値が０．０１３であることが理解される。
【００１７】
Ａｌに比べてＰの重量が少なくなる（重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）が大きくなる）と増幅帯域が狭くなる。これは、Ａｌのドープ量が増加するに連れて、波長１６８０ｎｍ付近において励起準位吸収の生じる帯域幅が拡がることに起因している。
【００１８】
増幅用光ファイバ２にＰを共ドープすることなくＡｌだけを共ドープした場合、Ｌ−バンド帯域の増幅帯域幅は４０ｎｍとなる。したがって、増幅帯域幅は４０ｎｍまで拡げる必要がある。このような観点に立って、図２のデータを分析すれば、重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）の最大側閾値は０．０７１であることが理解される。
【００１９】
以上の着眼点に立って、重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）を０．０１３〜０．０７１にすることで本実施形態の光増幅装置１では、増幅効率を落とすことなく増幅帯域幅を拡大させることが可能となる。
【００２０】
なお、Ａｌのドープ量を５０００ｐｐｍ以上とすると、増幅用光ファイバ２のガラス化が困難になる。ガラス化を容易とするためにはＡｌのドープ量を５００〜２０００ｐｐｍとするのが好ましく、最も容易となるのは、１０００ｐｐｍである。このような観点に立って、本実施形態では、Ａｌのドープ量を１０００ｐｐｍとしている。
【００２１】
また、Ｐのドープ量を７００００ｐｐｍ以上とすると、増幅用光ファイバ２を構成する石英ガラスが柔らかくなり過ぎてファイバ化が困難となる。そのため、Ｐのドープ量の上限値は７００００ｐｐｍとするのが好ましい。
【００２２】
なお、上述した実施の形態の説明では、Ａｌのドープ量を１０００ｐｐｍに固定したうえでＰのドープ量を変動させて、利得変動率と増幅帯域幅とを測定した。そして、測定した前記データに基づいて、ＡｌとＰとの重量比（Ａｌｗ／Ｐｗ）を最適化した。しかしながら、Ｐのドープ量を固定したうえでＡｌのドープ量を変動させた状態においても、上記最適範囲は有効である。同様に、Ａｌのドープ量とＰのドープ量とを共に変動させた状態においてもは有効である。
【００２３】
また、上述した実施の形態では、増幅用光ファイバ２として、ＥＤＦを用いた光増幅装置において、本発明を実施したが、他の希土類（Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ等）を添加した光ファイバからなる増幅用光ファイバにおいても同様に本発明を実施できる。
【００２４】
上述した実施の形態では、光増幅装置において本発明を実施したが、本発明は、増幅用光ファイバ単体においても同様に実施できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、増幅用光ファイバや光増幅装置において、増幅効率を落とすことなく増幅帯域幅を拡大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光増幅装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態の光増幅装置の特性を示す図である。
【符号の説明】
１光増幅装置　　２増幅用光ファイバ
３Ａ，３Ｂ励起光源　　４Ａ，４Ｂ合波器
【図１】
2004103852.tif 000003
【図２】
2004103852.tif 000004