(57)【要約】【課題】微細な発振を抑制する。【解決手段】伝送用光ファイバ１２とエルビウムドープ光増幅ファイバ（ＦＤＦ）１６との間に光サーキュレータ１４を接続する。光サーキュレータ１４のポートＣに励起光を選択的に反射するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）２８を接続する。光サーキュレータ１４は、伝送用光ファイバ１２からＥＤＦ１６に信号光を通す。レーザダイオード２２，２４から出力される励起光は、光カップラ２６及び光サーキュレータ１８を介してＥＤＦ１６に入力する。ＥＤＦ１６で吸収されなかった励起光とＥＤＦ１６で発生したＡＳＥ光の一部は、光サーキュレータ１４によりＦＢＧ２８に入射する。ＦＢＧ２８で反射された励起光は、光サーキュレータ１４を介して伝送用光ファイバ１２に入力し、ファイバ１２でラマン増幅を生じさせる。【選択図】  図１
2005011989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン増幅媒体（１２）と、
希土類ドープ光増幅ファイバ（１６）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）及び当該希土類ドープ光増幅ファイバ（１６）を励起する励起波長の励起光を発生する励起光源（２２，２４，２６）と、
当該励起光源（２２，２４，２６）から出力される励起光を当該希土類ドープ光増幅ファイバ（１６）に後方から供給する光結合器（１８）と、
当該励起波長の光を選択的に反射する反射器（２８）と、
当該ラマン増幅媒体（１２）と当該希土類ドープ光増幅ファイバ（１６）との間に配置される光サーキュレータ（１４）であって、当該ラマン増幅媒体（１２）から出力される信号光を当該希土類ドープ光増幅ファイバ（１６）に転送し、当該希土類ドープ光ファイバ（１６）からの励起光及びＡＳＥ光を当該反射器（２８）に転送し、当該反射器（２８）で反射された励起光を当該ラマン増幅媒体（１２）に転送する光サーキュレータ
とを具備することを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
当該反射器が、ファイバブラッググレーティング（２８）からなる請求項１に記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリアルに接続されるラマン増幅媒体と希土類ドープ光増幅ファイバを有する光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長距離の光ファイバ伝送では、伝送用光ファイバの間に光中継増幅器を配置する光増幅中継伝送システムが使用される。光中継増幅器は、エルビウムを添加した光増幅ファイバ（ＥＤＦ）と、当該光増幅ファイバのエルビウムイオンを励起する励起光源とを有するエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）からなる。エルビウム以外の希土類元素をドープした光ファイバも、一般的には、光増幅ファイバとして使用可能である。
【０００３】
また、伝送用光ファイバでラマン増幅を生じさせ、信号光を増幅する光増幅中継伝送システムも知られている。
【０００４】
増幅帯域の異なる光増幅器をシリアルに接続することにより、広帯域の光増幅を実現できる。また、同じ増幅帯域の複数の光増幅器をシリアルに接続することにより、全体として高い利得を実現できる。
【０００５】
光増幅器を多段接続する構成は、米国特許第６３９６６２３号公報、米国特許第６４２４４５７号公報、及び米国特許第６４５６４２６号公報に記載されている。特に、米国特許第６３９６６２３号公報には、ラマン増幅器とＥＤＦＡをシリアルに接続する構成が記載されている。
【０００６】
高利得の光ファイバ増幅器では、光ファイバ増幅器への入力パワーレベルが低い場合に、利得圧縮効果により利得が増加する。ＥＤＦで発生するＡＳＥ光が前段又は後段の伝送用光ファイバで後方レイリー散乱されて、ＥＤＦに再入射する。
【０００７】
特に、伝送用光ファイバをラマン増幅器として動作させ、その後段にＥＤＦＡを配置する光増幅構成では、次のような問題がある。即ち、ＥＤＦで発生するＡＳＥ光の一部が、ラマン増幅を起こす伝送用光ファイバに入射し、そこで増幅及び後方レイリー散乱されて、ＥＤＦに再入射する。ＥＤＦに再入射したＡＳＥ光は、ＥＤＦ内での後方レイリー散乱により、伝送用光ファイバ（ラマン増幅媒体）に再入射する。このようなプロセスにおいて、伝送用光ファイバ及びＥＤＦでの後方レイリー散乱効果による反射減衰量（入射光と反射光のパワー比）よりもＥＤＦの利得が大きければ、伝送用光ファイバとＥＤＦにより共振器が形成され、その共振器による発振現象が生じ得る。
【０００８】
図２は、ラマン増幅器とＥＤＦＡをシリアルに配置した場合の出力スペクトル例を示す。横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示す。細かな発振があることが分かる。
【０００９】
ＥＤＦＡの前段に光アイソレータを配置することで、この発振現象を抑制できることが知られている。また、雑音指数を改善できることも知られている。例えば、Ｐ．Ｂ．Ｈａｎｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ，”  Ｈｉｇｈ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  １．３  μｍ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｒａｍａｎ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．  ３２，  ｐｐ．２１６４  −  ２１６５  （１９９６）を参照。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ラマン増幅器とＥＤＦＡをシリアルに接続する場合、米国特許第６３９６６２３号公報に記載の構成では、ラマン増幅の励起光源と、ＥＤＦの励起光源を別々に用意している。しかし、単一の励起光源で伝送用光ファイバを励起してラマン増幅を生じさせると共に、ＥＤＦを励起すれば、コストを低減できる。
【００１１】
発振現象を抑制するために、ラマン増幅器とＥＤＦの間に、ＥＤＦで生じる反射光及び散乱光等の、信号光とは逆方向に伝搬する戻り光を抑制する光アイソレータを設ける必要がある。そのような光アイソレータは、励起光も遮断してしまい、１つの励起光源をＥＤＦとラマン増幅に共用できなくなってしまう。
【００１２】
米国特許第６４２４４５７号公報には、後方の光ファイバ増幅器からのＡＳＥ光を遮断する光アイソレータをバイパスするバイパス路を設け、そのバイパス路で後方のＥＤＦＡに対する励起光をバイパスする構成が記載されている。
【００１３】
ラマン増幅器とＥＤＦの間に置かれる光アイソレータの入力側と出力側にＷＤＭ（波長分割多重）光カップラを配置して、励起光が光アイソレータをバイパスできるようにすれば、励起光源を共用可能になる。しかし、この構成では、信号光は、光アイソレータの入力側及び出力側のＷＤＭ光カップラ並びに光アイソレータを通過し、励起光は、光アイソレータの入力側及び出力側のＷＤＭ光カップラを通過する。信号光は３つの光デバイスを通過し、励起光は２つの光デバイスを通過するので、どちらにとっても、挿入損失が大きくなってしまう。
【００１４】
別の解決法として、特定の波長又は波長帯について逆方向の透過を許容する光アイソレータを使用することが考えられる。しかし、この構成では、励起光の波長を後から変更できなくなり、制約が強すぎる。
【００１５】
本発明は、シリアル接続したラマン増幅媒体と希土類ドープ光増幅ファイバを有する、より発振しにくい光増幅器を提案することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光増幅器は、ラマン増幅媒体と、希土類ドープ光増幅ファイバと、当該ラマン増幅媒体及び当該希土類ドープ光増幅ファイバを励起する励起波長の励起光を発生する励起光源と、当該励起光源から出力される励起光を当該希土類ドープ光増幅ファイバに後方から供給する光結合器と、当該励起波長の光を選択的に反射する反射器と、当該ラマン増幅媒体と当該希土類ドープ光増幅ファイバとの間に配置される光サーキュレータであって、当該ラマン増幅媒体から出力される信号光を当該希土類ドープ光増幅ファイバに転送し、当該希土類ドープ光ファイバからの励起光及びＡＳＥ光を当該反射器に転送し、当該反射器で反射された励起光を当該ラマン増幅媒体に転送する光サーキュレータとを具備することを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、当該反射器が、ファイバブラッググレーティングからなる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。入力端子１０には、図示しない光送信器から信号光Ｓ（波長λｓ）が入力する。波長λｓは、例えば、１５５０ｎｍ帯である。信号光Ｓは、入力端子１０から伝送用光ファイバ１２に入力する。伝送用光ファイバ１２は、後述するようにラマン増幅媒体として機能し、信号光Ｓを増幅する。
【００２０】
伝送用光ファイバ１２を伝搬した信号光は、光サーキュレータ１４のポートＡに入力し、ポートＢからエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）１６に入力する。光サーキュレータ１４は、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポートＢの入力光をポートＣから出力し、ポートＣの入力光をポートＡから出力する光デバイスである。
【００２１】
ＥＤＦ１６は信号光Ｓを増幅する。ＥＤＦ１６により増幅された信号光Ｓは、光サーキュレータ１８のポートＢに入力し、ポートＣから出力される。光サーキュレータ１８は、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポートＢの入力光をポートＣから出力する光デバイスである。光サーキュレータ１８のポートＣから出力された増幅された信号光は、出力端子２０から、図示しない伝送用光ファイバ又は光受信装置に供給される。
【００２２】
ラマン増幅は、原理的に、励起光の波長よりも約１００ｎｍ長い波長で利得を有するので、光ファイバ増幅器の励起光として使用できる波長帯の中で、信号波長よりも約１００ｎｍだけ短い波長を採用すれば良い。１５５０ｎｍ帯の信号光に対しては、例えば、励起光の波長として１４６０ｎｍを採用する。
【００２３】
レーザダイオード２２，２４は１４６０ｎｍ帯でレーザ発振する。光カップラ２６は、レーザダイオード２２，２４の出力光を合波し、合波光を励起光として光サーキュレータ１８のポートＡに印加する。光カップラ２６が、単純にレーザダイオード２２，２４の出力光を合波する光素子である場合、干渉を避けるため、レーザダイオード２２，２４のレーザ発振波長を僅かに異ならせる。光カップラ２６が、レーザダイオード２２，２４の出力光を互いに直交する偏波で合波する偏光ビームスプリッタである場合、レーザダイオード２２，２４のレーザ発振波長は同じであっても良い。レーザダイオード２２，２４及び光カップラ２６が、励起光源を構成する。この励起光源から出力される励起光の波長をλｐとする。
【００２４】
光サーキュレータ１８は、ポートＡに入力する励起光をポートＢからＥＤＦ１６に向けて出力する。ＥＤＦ１６は、光サーキュレータ１８のポートＢからの励起光により励起されて、上述したように、信号光Ｓを増幅する。その際、ＥＤＦ１６は、ＡＳＥ光を発生する。ＥＤＦ１６で発生したＡＳＥ光の半分は、統計的に信号光Ｓとは逆方向に伝搬する。
【００２５】
ＥＤＦ１６で吸収しきれなかった励起光と、ＥＤＦ１６で発生し信号光Ｓとは逆方向に伝搬するＡＳＥ光は、光サーキュレータ１４のポートＢに入力し、ポートＣから出力される。光サーキュレータ１４のポートＣには、励起光の波長λｐを選択的に反射し、その他の光、特にＥＤＦ１６で発生するＡＳＥ光を吸収するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）２８が接続する。ＦＢＧ２８は、光サーキュレータ１４のポートＣからの光（励起光と、ＥＤＦ１６で発生するＡＳＥ光）の内、励起光のみを反射し、残りを吸収する。
【００２６】
ＦＢＧ２８で反射された励起光は、光サーキュレータ１４のポートＣに再入射し、ポートＡから出力される。光サーキュレータ１４のポートＣから出力される励起光は、伝送用光ファイバ１２に入力し、伝送用光ファイバ１２でラマン増幅を生じさせる。このラマン増幅により、信号光Ｓは先に説明したように光増幅される。
【００２７】
本実施例では、信号光は、ラマン増幅媒体となる伝送用光ファイバ１２とＥＤＦ１６との間で光サーキュレータ１４を通過すれば良いので、２つのＷＤＭ光カップラ及び光アイソレータを通過する場合に比べて、損失が少ない。励起光の損失は光サーキュレータ１４を２回、通過することによる損失のみであり、２つのＷＤＭ光カップラ及び光アイソレータを通過する場合に比べて、少なくなる。ファイバブラッググレーティング２８により、ＡＳＥ光を大幅に、実質的にはゼロに近いレベルまで低減できる。
【００２８】
ファイバブラッググレーティング２８は融着により光サーキュレータ１４に接続可能である。従って、その交換は容易である。励起光の波長λｐを変更する場合には、ファイバブラッググレーティング２８を、新しい励起波長λｐを反射するファイバブラッググレーティングに変更すれば良い。
【００２９】
ファイバブラッググレーティング２８の代わりに、同様に選択的な反射機能を有する反射器を使用できることは明らかである。
【００３０】
図３は、本実施例による光増幅出力のスペクトル例である。微細な発振が抑制されていることが分かる。横軸は、波長を示し、縦軸は、光パワー（ｄＢｍ）を示す。光サーキュレータ１８のポートＢとＥＤＦ１６の接続点で測定した励起パワーは、１７５ｍＷである。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、高利得で発振しにくい光増幅器を実現できる。ラマン増幅の増幅帯域を調整することで、容易に、全体として広い増幅帯域を確保できる。信号光及び励起光の損失が少ないので、励起光パワーを有効に利用できる。即ち、同じトータルゲインであれば、励起光パワーを少なくでき、同じ励起光パワーであれば、トータルゲインを大きくすることができる。希土類ドープ光増幅ファイバからラマン増幅媒体へのＡＳＥ光の伝搬を阻止するので、低雑音の光増幅器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】発振を生じている光増幅出力のスペクトル例である。
【図３】本実施例の光増幅出力のスペクトル例である。
【符号の説明】
１０：入力端子
１２：伝送用光ファイバ
１４：光サーキュレータ
１６：エルビウムドープ光増幅ファイバ（ＥＤＦ）
１８：光サーキュレータ
２０：出力端子
２２，２４：レーザダイオード
２６：光カップラ
２８：ファイバブラッググレーティング
【図１】
2005011989.tif 000003
【図２】
2005011989.tif 000004
【図３】
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