(57)【要約】【課題】Ｅｒ添加Ｂｉ２Ｏ３系ガラスを用いて拡張Ｌバンドの信号光について２０ｄＢ以上の利得を得る場合に使用する励起光源の出力を２５０ｍＷ未満とする。【解決手段】モル％でＢｉ２Ｏ３を２０〜８０％、ＳｉＯ２を５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３を０．１〜４％含有する光増幅ガラスをコアとする光ファイバ１、２と当該光増幅ガラス中のＥｒイオンを励起する励起光源３１、３２とを有する光増幅ユニットを複数有し、当該複数の光増幅ユニットの少なくとも２個Ｕ１、Ｕ２が光フィルタ１０を介して互いに直列に接続されている光増幅器であって、前記光増幅器信号光入力端に近い側の光増幅ユニットＵ１の吸収条長積ピークをα１、同入力端から遠い側の光増幅ユニットＵ２の吸収条長積ピークをα２として、（α１＋α２）が３５０〜１０５０ｄＢ、かつα１／（α１＋α２）が０．４〜０．８５である光増幅器。【選択図】図１
2005209949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％表示でＢｉ２Ｏ３を２０〜８０％、ＳｉＯ２を５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３を０．１〜４％含有する光増幅ガラスをコアとする光ファイバと当該光増幅ガラス中のＥｒイオンを励起するための励起光源とを有する光増幅ユニットを複数有し、当該複数の光増幅ユニットの少なくとも２個が光フィルタを介して互いに直列に接続されている光増幅器であって、
前記直列に接続されている２個の光増幅ユニットの、光増幅器信号光入力端に近い側の光増幅ユニットの吸収条長積ピークをα１、同入力端から遠い側の光増幅ユニットの吸収条長積ピークをα２として、（α１＋α２）が３５０〜１０５０ｄＢ、かつα１／（α１＋α２）が０．４〜０．８５である光増幅器。
【請求項２】
前記直列に接続されている２個の光増幅ユニットの間に介在する光フィルタが、１５４０〜１６２０ｎｍの波長範囲における損失の最大値と最小値の差が２５ｄＢ以下、または１５７０〜１６２０ｎｍの波長範囲における損失の最大値と最小値の差が１５ｄＢ以下である請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記直列に接続されている２個の光増幅ユニットの一方と前記光フィルタとの間に光アイソレータが介在する請求項１または２に記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
波長が１５３０〜１６３０ｎｍ、典型的にはＣ＋Ｌバンドおよび拡張Ｌバンドの光の増幅に好適な光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重光通信方式（ＷＤＭ光通信方式）において光増幅器は必須である。
このような光増幅器としては石英系ガラスにＥｒを添加したガラスをコアとする光ファイバを用いるものが当初提案されていたが、より広い光増幅帯域を有する光増幅器として酸化ビスマス系ガラスにＥｒを添加したガラスをコアとする光ファイバを用いるものが近年提案されている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、１５３０ｎｍ〜１６３０ｎｍの波長帯において強度が１ｍＷの光に対する３ｄＢバンド幅が５５ｎｍ以上であり、かつ波長が１６００ｎｍの光に対する変換効率が１０％である光増幅導波路のコアに使用されるガラスとして、モル％でＢｉ２Ｏ３  ４２．８％、ＳｉＯ２  ３４．２％、Ｇａ２Ｏ３  １７．８％、Ｌａ２Ｏ３  ４．３％、Ａｌ２Ｏ３  ３．６％、ＣｅＯ２  ０．２％からなるマトリクスガラス１００質量部にＥｒが０．３２質量部の割合で添加されているＥｒ添加Ｂｉ２Ｏ３系ガラスが提案されている。
【０００４】
このようなＥｒ添加Ｂｉ２Ｏ３系ガラスは１５３０〜１６３０ｎｍにおいて広い増幅帯域を有するという特長を有し、ゼロ分散波長が約１５５０ｎｍである光ファイバすなわち分散シフトファイバが多く敷設されている日本国内において要望の強いＬバンド（波長：１５７０〜１６２０ｎｍ）増幅帯域の増大に好適である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８３０４９号公報（表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先に述べたＥｒ添加Ｂｉ２Ｏ３系ガラスを用いれば拡張Ｌバンド（波長：１５７０〜１６２０ｎｍ）、典型的には波長が１６００ｎｍの信号光について２０ｄＢ以上の利得を得ることも可能であるが、それには価格が高くまた発熱量が大きい光出力２５０ｍＷ以上の大出力レーザーダイオードを励起光源として使わなければならない問題があった。
一方、光出力２５０ｍＷ未満のレーザーダイオード（ＬＤ）を用いて先に述べたような利得を得ようとすると偏波合波器を使用しなければならない問題があった。
本発明はこのような問題を解決できる光増幅器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、モル％表示でＢｉ２Ｏ３を２０〜８０％、ＳｉＯ２を５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３を０．１〜４％含有する光増幅ガラスをコアとする光ファイバと当該光増幅ガラス中のＥｒイオンを励起するための励起光源とを有する光増幅ユニットを複数有し、当該複数の光増幅ユニットの少なくとも２個が光フィルタを介して互いに直列に接続されている光増幅器であって、前記直列に接続されている２個の光増幅ユニットの、光増幅器信号光入力端に近い側の光増幅ユニットの吸収条長積ピークをα１、同入力端から遠い側の光増幅ユニットの吸収条長積ピークをα２として、（α１＋α２）が３５０〜１０５０ｄＢ、かつα１／（α１＋α２）が０．４〜０．８５である光増幅器を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光出力が２５０ｍＷ以上のＬＤを使用することなく、また偏波合波器を使用することなく拡張Ｌバンドの信号光について２０ｄＢ以上の利得を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図１を用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１は本発明の光増幅器の概略図である。入力信号光Ｓｉｎは光増幅器の一端（信号光入力端）から入力され、信号光入力端に近い側の光増幅ユニットＵ１、光フィルタ１０、光アイソレータ２０、信号光入力端から遠い側の光増幅ユニットＵ２を経て、光増幅器の他の一端（信号光出力端）から出力信号光Ｓｏｕｔが出射される。
【００１０】
入力信号光Ｓｉｎの波長は典型的には１５３０〜１６３０ｎｍであり、Ｃ＋Ｌバンド（波長：１５４０〜１６２０ｎｍ）、拡張Ｌバンド等が例示される。
光増幅ユニットＵ１は光ファイバ１および励起光源たるＬＤ３１を、光増幅ユニットＵ２は光ファイバ２および励起光源たるＬＤ３２をそれぞれ有し、信号光は光ファイバ１、３２を通過する。
【００１１】
光ファイバ１、２のコアはいずれも、モル％表示でＢｉ２Ｏ３を２０〜８０％、ＳｉＯ２を５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３を０．１〜４％含有する光増幅ガラスである。
当該光増幅ガラスはモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ２０〜８０％、ＳｉＯ２  ５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３  ０．１〜４％、Ｂ２Ｏ３  ０〜３０％、Ｉｎ２Ｏ３  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３  ０〜４５％、ＷＯ３  ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５  ０〜３０％、ＴｅＯ２  ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３  ０〜１５％、ＧｅＯ２  ０〜３０％、ＴｉＯ２  ０〜３０％、ＳｎＯ２  ０〜３０％、ＣｅＯ２  ０〜２％、から本質的になることが好ましい。この好ましいガラスは本発明の目的を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含有してもよいが、その場合そのような成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。
【００１２】
光ファイバ１、２のコアの屈折率ｎ１は典型的には１．８〜２．２であり、ｎ１と光ファイバ１、２のクラッドの屈折率ｎ２は次式を満足する関係にあることが好ましい。
０．０００５≦（ｎ１−ｎ２）／ｎ１≦０．１
また、光ファイバ１、２のコア径、クラッド径はそれぞれ典型的には２〜１０μｍ、１００〜２００μｍである。
【００１３】
光ファイバ１、２の各吸収条長積α１、α２の和（α１＋α２）は３５０〜１０５０ｄＢである。３５０ｄＢ未満ではＣ＋Ｌバンドまたは拡張Ｌバンドで利得が得られなくなるおそれがある。好ましくは５００ｄＢ以上である。１０５０ｄＢ超では光ファイバ中に励起光が到達しない領域が生じ、ＬＤ３１、３２のパワー（励起パワー）を２５０ｍＷとすることが困難になるおそれがある。好ましくは９００ｄＢ以下である。なお、吸収条長積とはＥｒ３＋イオンの１４８０ｎｍ帯の吸収（４Ｉ１５／２→４Ｉ１３／２）における吸収ピーク値（単位：ｄＢ／ｃｍ）に光ファイバ長（単位：ｃｍ）を乗じたものであり、当該吸収ピークは通常１５３０ｎｍ付近に存在する。
【００１４】
また、α１／（α１＋α２）は０．４〜０．８５である。この範囲外では、波長が１６００ｎｍの信号光の増幅に際して２０ｄＢ以上の利得を得ようとするとＬＤ３１、３２のパワーを２５０ｍＷ未満とすることが困難になる。好ましくは０．４５〜０．７８、特に好ましくは０．５７〜０．７１である。
【００１５】
光増幅ユニット１、２においては光ファイバ１、２がそれぞれＬＤ３１、３２によって前方励起される。ＬＤ３１、３２はいずれも光出力が２５０ｍＷ未満であるようなものであることが好ましい。光出力が２５０ｍＷ以上であるようなものであると、発熱量が大きくなる、価格が高くなる、等の問題が起こるおそれがある。２２０ｍＷ以下であるようなものであることがより好ましい。
ＬＤ３１、３２からの励起光の波長は典型的には９７０〜９９０ｎｍまたは１４００〜１４９０ｎｍであり、Ｃ＋Ｌバンドおよび拡張Ｌバンドの光の増幅には通常後者の波長の励起光が用いられる。
【００１６】
光増幅ユニット１、２間に介在しそれらを直列に接続する光フィルタ１０は、１５４０〜１６２０ｎｍの波長範囲における損失の最大値と最小値の差ΔＣが２５ｄＢ以下、または１５７０〜１６２０ｎｍの波長範囲における損失の最大値と最小値の差ΔＬが１５ｄＢ以下であるようなものであることが好ましい。そのようなものでないと、１６００ｎｍの信号光に対して充分な利得、たとえば２０ｄＢの利得が得られなくなるおそれがある。より好ましくは、ΔＣは２０ｄＢ以下、ΔＬは５ｄＢ以下、さらには３ｄＢ以下である。
【００１７】
光アイソレータ２０は本発明の光増幅器において必須ではないが、より高い利得が得たい等の場合には光増幅ユニット１または光増幅ユニット２と光フィルタ１０との間（図１では光増幅ユニット２と光フィルタ１０との間）に介在させることが好ましい。
光アイソレータ２０は１５５０〜１６１０ｎｍの波長範囲で４０ｄＢ以上のアイソレーションを有するものであることが好ましい。また、その挿入損失は前記波長範囲において１ｄＢ未満であることが好ましい。
【００１８】
本発明の光増幅器は図１に示すものに限定されず、たとえば光ファイバ１と光フィルタ１０との間および光ファイバ２の後段に励起光源を配する後方励起型の構成であってもよいし、光ファイバ１の前段および光ファイバ２の後段に励起光源を配する双方向励起型等の構成であってもよい。また、１台の励起光源を複数の光ファイバで共有してもよいし、１本の光ファイバについて複数の励起光源を用いてもよい。また、３個の光増幅ユニットを使用してもよいが、この場合は各光増幅ユニットの間に１台ずつ、合計２台の光フィルタが挿入され、互いに直列に接続されていることが好ましい。
【実施例】
【００１９】
モル％表示でＢｉ２Ｏ３  ４２．７％、ＳｉＯ２  ３４．１％、Ａｌ２Ｏ３  ３．６％、Ｇａ２Ｏ３  １７．８％、Ｌａ２Ｏ３  １．４％、ＣｅＯ２  ０．２％、Ｅｒ２Ｏ３  ０．２５％からなるコア用ガラスと同表示でＢｉ２Ｏ３  ４２．８％、ＳｉＯ２  ３４．２％、Ａｌ２Ｏ３  ７．１％、Ｇａ２Ｏ３  １４．３％、Ｌａ２Ｏ３  １．４％、ＣｅＯ２  ０．２％からなるクラッド用ガラスとを複合化したプリフォームを周知の押出し成形法を用いて作製し、このプリフォームを延伸して光ファイバＡ（コア径：５．１μｍ、クラッド径：１２５μｍ、前記吸収最大値：２．８ｄＢ／ｃｍ）とした。
【００２０】
光ファイバＡを用いて図１に示す光増幅器１を作製した。光ファイバ１としてはその長さＬ１が１３１ｃｍの光ファイバＡを、光ファイバ２としてはその長さＬ２が１３７ｃｍの光ファイバＡを、光フィルタ１０としては前記ΔＬが２．２ｄＢであるものを、光アイソレータ２０としてはＦＤＫ社製ＹＭ−５０６０を、励起光源３１、３２としてはシステム技研社製ＬＤ光源ＳＥＬＡＭ−１３０をそれぞれ使用した。光増幅器１の前記α１は３６４ｄＢ、前記α２は３８１ｄＢ、（α１＋α２）は７４５ｄＢ、α１／（α１＋α２）は０．４８９である。
表１に示す波長（単位：ｎｍ）の信号光（トータルパワー：０．０１ｍＷ）を前記光増幅器１に入力し、励起光源３１、３２のそれぞれのパワーをいずれも２３３ｍＷとして利得（単位：ｄＢ）を測定した。結果を同表に示す。なお、信号光トータルパワーの０．０１ｍＷは利得飽和域に属するパワーである。
【００２１】
比較のために、長さが２７１ｃｍの光ファイバＡの前後に前方励起光源および後方励起光源（いずれもシステム技研社製ＬＤ光源ＳＥＬＡＭ−１３０）を配し、光ファイバＡからの出力信号光を光フィルタ（ΔＬ：２．２ｄＢ）および光アイソレータ（ＦＤＫ社製ＹＭ−５０６０）に順次通す光増幅器２を作製した。なお、光増幅器２は光増幅器１において光ファイバ２および励起光源３２が存在せず、かつ、光ファイバ１と光フィルタ１０との間に後方励起光源が配されたものとみることができる。
光増幅器１において行ったと同様にして信号光を光増幅器２に入力し、前方励起光源、後方励起光源のパワーをいずれも２８８ｍＷとして利得を測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
表１の結果から、光増幅器１においては励起光源１台あたりのパワーが２３３ｍＷすなわち２５０ｍＷ未満であるにもかかわらず１５７８〜１６１２ｎｍの波長域において２６ｄＢ以上の利得が得られるのに対し、光増幅器２においては同波長域において２０ｄＢ以上の利得を得るためには励起光源１台あたりのパワーを２８８ｍＷすなわち２５０ｍＷ以上としなければならないことがわかる。
【００２３】
【表１】
2005209949.tif 000003
【００２４】
また、光増幅器１のＬ１およびＬ２を変更した光増幅器１ａ〜１ｄを作製した。これら光増幅器のＬ１（単位：ｃｍ）、Ｌ２（単位：ｃｍ）を光増幅器１、２のＬ１、Ｌ２とあわせて表２に示す。
光増幅器１、２、１ａ〜１ｄについて、表１に記載の波長の信号光（６信号光）を同時に入力し、信号光トータル入力パワーが０．３ｍＷのとき信号光トータル出力パワーが８０ｍＷとなるように、すなわち２３ｄＢの平均利得が得られるように２台の励起光源のパワーを調節した。さらに、２台の励起光源のパワーが等しくなるように調節し、その結果得られた励起光源１台あたりの励起パワーを必要励起パワー（単位：ｍＷ）という。必要励起パワーを、各光増幅器の光ファイバ１、２の吸収条長積ピークα１（単位：ｄＢ）、α２（単位：ｄＢ）およびα１／（α１＋α２）とともに表２に示す。なお、光増幅器２の光ファイバは１本である。
【００２５】
表２のデータをもとにα１／（α１＋α２）と必要励起パワーの関係をプロットすると、平均利得が２３ｄＢという条件下で必要励起パワーを２５０ｍＷ未満とするにはα１／（α１＋α２）を０．４以上０．８５以下にしなければならないことがわかる。
【００２６】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光増幅器の概略図。
【符号の説明】
【００２８】
１、２：光ファイバ
１０：光フィルタ
２０：光アイソレータ
３１、３２：励起光源
Ｕ１、Ｕ２：光増幅ユニット
Ｓｉｎ：入力信号光
Ｓｏｕｔ：出力信号光
【図１】
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