(57)【要約】【課題】出力パワーを低下させないでＡＳＥ光源のスペクトラム波形を平坦化する方式を提供することを課題とする。【解決手段】石英系エルビウム添加ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラムと、フッ化物系エルビウム添加ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラムを合成してスペクトラム平坦化を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５３０〜１５６０ｎｍの波長帯でスペクトラム形状の異なる第一および第二のＡＳＥ光を並列に重ね合わせて出力するＡＳＥ光源であって、前記第一のＡＳＥ光は希土類であるエルビウムが添加された増幅用石英系ガラスファイバから発生するものであり、前記第二のＡＳＥ光は希土類であるエルビウムが添加された増幅用フッ化物系ガラスファイバから発生するものであることを特徴とするＡＳＥ光源。
【請求項２】
前記石英系ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラム形状は短波長側と長波長側の間にくぼみを有し、前記増幅用フッ化物系ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラムは、前記増幅用石英系ガラスファイバから発生するスペクトラム形状のくぼみに対応する位置に凸部を有することを特徴とする請求項１記載のＡＳＥ光源。
【請求項３】
前記第一および第二のＡＳＥ光を発生するそれぞれの増幅用ファイバの一方端に反射体を接続し、他方端から励起光を入力し、この他方端側からＡＳＥ光を取り出す構成としたことを特徴とする請求項１または２記載のＡＳＥ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エルビウム等の希土類が添加された増幅用ガラスファイバから発生される自然放出光（ＡＳＥ光）を発生する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。
【背景技術】
【０００２】
エルビウム添加ガラスファイバは、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エルビウム添加ガラスファイバ（以下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。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。
【０００３】
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。
【０００４】
図５は特許文献１に開示されているＡＳＥ光源の構成図である。増幅用ガラスファイバのホストガラスとして石英系ガラスを用いたエルビウム添加ガラスファイバ（Ｓ−ＥＤＦ）から成るＥＤＦ６、励起光源４を成す９８０ｎｍ帯の半導体レーザ、ファイバ融着延伸型の合波器５、反射体７、ＡＳＥ出力端に備えた光アイソレータ３で構成されている。ＥＤＦ６の長さと励起光源４のパワーを適切に選択すると１５３０〜１６００ｎｍ帯（Ｃ〜Ｌバンド）を含むＡＳＥ光が得られている。そのスペクトラム波形を図６に示す。１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍ付近までは大きな出力を得られているがそれ以上の波長では出力が低下している。
【０００５】
また１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍ付近は大きな出力を得られているがスペクトラム平坦性は約５ｄＢほどである。このスペクトラム波形は石英系ＥＤＦの特長をよく表している。すなわち１５３０ｎｍおよび１５６０ｎｍ付近の出力は大きく、１５４０ｎｍ付近は低い出力特性である。
【０００６】
また特許文献１ではＥＤＦ６を双方向から励起することでＣ〜Ｌバンドで図６より平坦なＡＳＥ光源も開示されている。この場合は図示していないがＣ〜Ｌバンドの範囲において平坦なＡＳＥスペクトラムを得ることもできる。しかし、１５７０〜１６００ｎｍ（Ｌバンド）のＡＳＥスペクトラム波形は平坦であるものの、１５４０ｎｍ付近の低い出力特性は改善できていない。このスペクトラム特性はエルビウム添加石英系光ファイバーの特長である。この結果スペクトラム波形を平坦化するためにはＣバンドにおける１５４０ｎｍ付近の落ち込みを改善する必要がある。
【０００７】
一方スペクトラム波形を平坦化するためにイコライザと呼ばれるフィルタを用いる事がある。イコライザはＦＢＧ（ファイバ・ブラック・グレーティング）を用いたもの、または誘電体多層膜を用いたものがあり、ＡＳＥスペクトラム波形と逆特性の波長特性をもつもので、ＡＳＥ出力光を透過させることでＡＳＥスペクトラム波形を平坦化することができる。図示していないがイコライザはＡＳＥ光の出力端に接続されて使用される。その場合のＡＳＥ光出力レベルとしては図６の点線（イコライザを使用した場合の出力レベル）のようになる。
【０００８】
また特許文献２に、２つのＡＳＥ光源を重ねあわせて広帯域化したＡＳＥ光源が開示されている。１４４０ｎｍ〜１４９０ｎｍ、及び１５２５〜１６０５ｎｍの波長帯のＡＳＥ光を重ね合わせ、さらに増幅することで１４９０〜１５２５ｎｍ波長帯においても高出力なＡＳＥ光源が提案されている。さらにＬバンドにおけるＡＳＥ光スペクトラムを平坦化するために石英系光ファイバ、テルライト光ファイバから発生するＡＳＥ光を重ね合わせることも提案されている。これはテルライト光ファイバだけではＬバンドのスペクトラム平坦性が悪いことを示している。この結果１４８０〜１６００ｎｍの波長範囲におけるスペクトラム平坦性は約１０ｄＢ、１５３０〜１６００ｎｍ（Ｃバンド）の波長範囲では９ｄＢ、Ｌバンドの波長範囲においては５ｄＢ程のスペクトラム平坦性が得られている。
【特許文献１】米国特許  第６，６５８，１８９号
【特許文献２】特開２００３−１０１１０９号公報
【非特許文献１】須藤昭一編「エルビウム添加光ファイバ増幅器」、オプトロニクス社、平成１１年１１月２１日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術で用いられるイコライザはＡＳＥスペクトラムの大きいところを削って、出力の低いスペクトラムに合わせるため光損失が大きいという問題があった。また従来特許文献２ではＬバンドの平坦化について記載されているが、その値は５ｄＢ程であり、Ｃバンドのスペクトラム平坦化については記されていない。そこで本発明は、出力パワーを低下させないで特にＣバンドでのスペクトラム平坦性を３ｄＢ以下にする方式を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、１５３０〜１５６０ｎｍの波長帯でスペクトラム形状の異なる第一および第二のＡＳＥ光を並列に重ね合わせて出力するＡＳＥ光源であって、前記第一のＡＳＥ光は希土類であるエルビウムが添加された増幅用石英系ガラスファイバから発生するものであり、第二のＡＳＥ光は希土類であるエルビウムが添加された増幅用フッ化物系ガラスファイバから発生するものであることを特徴とする。
【００１１】
また前記石英系ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラム形状は短波長側と長波長側の間にくぼみを有し、前記増幅用フッ化物系ガラスファイバから発生するＡＳＥ光のスペクトラムは、前記増幅用石英系ガラスファイバから発生するスペクトラム形状のくぼみに対応する位置に凸部を有することを特徴とする。
【００１２】
さらに前記第一および第二のＡＳＥ光を発生するそれぞれの増幅用ファイバの一方端に反射体を接続し、他方端から励起光を入力し、この他方端側からＡＳＥ光を取り出す構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば、エルビウム添加石英系ガラスファイバからのＡＳＥ光とエルビウム添加フッ化物系ガラスファイバのＡＳＥ光を合波することで、出力を低下することなくスペクトラムの平坦なＡＳＥ光を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明による広帯域ＡＳＥ光源について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態を示す構成図である。
【００１６】
第一のＡＳＥ光源は、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３ａ、励起光源４ａ、ＡＳＥ光と励起光を合波する合波器５ａ、増幅用光ファイバとしてエルビウムが添加された石英系ガラスファイバ（Ｓ−ＥＤＦ）６ａ、反射体７ａで構成される。同様に第二のＡＳＥ光源も、光アイソレータ３ｂ、励起光源４ｂ、合波器５ｂ、増幅用光ファイバとしてエルビウムが添加されたフッ化物系ガラスファイバ（Ｆ−ＥＤＦ）６ｂ、反射体７ｂで構成される。
【００１７】
これら２つのＡＳＥ光源で発生する第一および第二のＡＳＥ光は合波器２で合波され出力端１から出力される。出力端は２つあり、どちらからも同じスペクトラム波形のＡＳＥ光が出力される。
【００１８】
第一のＡＳＥ光源を例に動作を説明する。ＥＤＦ６ａの一方端には合波器５ａの励起ポートを介して励起光源４ａを接続し、前記合波器５ａの信号ポートには光アイソレータ３ａが接続され、前記ＥＤＦ６ａの他方端に反射体７ａが接続されている。光アイソレータ３ａは光信号を合波器５ａから合波器２方向の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。合波器５ａは、光ファイバを融着延伸して作られている。
【００１９】
反射体７ａ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。励起光源４ａから出力された励起光はその波長が９８０ｎｍ帯であって合波器５ａを介してＥＤＦ６ａに導かれる。
【００２０】
ＥＤＦ６ａを成す増幅作用がある石英系光ファイバは、今日最も多く用いられている光増幅用光ファイバである。励起光源４ａによりＥＤＦ６ａのエルビウムイオンを励起すると、ＥＤＦ６ａの両端からＡＳＥ光が出力する。反射体７ａ側に伝播したＡＳＥ光は反射体７ａで反射されＥＤＦ６ａに戻り、増幅され、最初からアイソレータ３ａ側に伝播したＡＳＥ光と合わさりアイソレータ３ａ側に伝播していく。
【００２１】
励起波長と長さを適切に選ぶことで、１５３０〜１６００ｎｍ帯の第一のＡＳＥ光を得ることをできる。励起波長としては一般的には９８０ｎｍと１４８０ｎｍが用いられるが、本発明では９８０ｎｍが適している。９８０ｎｍの場合は１４８０ｎｍに比較して短波長側（１５２５ｎｍ付近）のＡＳＥ光出力が大きく得られる、即ち短波長側に広がるＡＳＥ光のスペクトラム波形を得られるからである。またＥＤＦ６ａとしては非特許文献１にも記されているがアルミニウムの添加されたものを用いて１５４０ｎｍ付近のくぼみが小さくなるようなＥＤＦを選定することが望ましい。
【００２２】
一方、第二のＡＳＥ光源は増幅用光ファイバとしてエルビウム添加フッ化物系ガラスファイバ（Ｆ−ＥＤＦ）６ｂを用いた構成である。その他は第一のＡＳＥ光源と同じ構成である。ＥＤＦ６ｂをフッ化物系ガラスファイバにすることで第一のＡＳＥ光源と異なるＡＳＥ光のスペクトラムが得られる。第一のＡＳＥ光のスペクトラム波形は、図２に示すように１５３０ｎｍと１５６０ｎｍ付近にピークを持ち、１５４０ｎｍ付近にくぼみを持つ形状である。また第二のＡＳＥ光のスペクトラム形状は、図３に示すように１５４０ｎｍ付近に凸部を持つ波形を得ることができる。
【００２３】
第二のＡＳＥ光スペクトラム形状の凸部を第一のＡＳＥ光スペクトラム形状のくぼみに一致させるために、ＥＤＦ６ｂの長さと励起光源４ｂの励起パワーを適切に調整する必要がある。図３に示すように励起パワーをあげれば凸部が大きくなる。
【００２４】
これら２つのスペクトラム波形の異なる第一及び第二のＡＳＥ光を合波器２で合波することにより、図４に示すように、スペクトラム形状は平坦なＡＳＥ光を出力端１から得ることができる。ここで使用した合波器２はファイバ融着延伸型の３ｄＢファイバカプラである。３ｄＢカプラを用いると、出力端を２本取ることが出来、同一スペクトラムを有するＡＳＥ光を独立に２つ取ることができて、光計測に応用するのに効率がよい。またエルビウム添加ガラスファイバのホストガラスによる蛍光スペクトラム特性（ＡＳＥ特性）については非特許文献１にも詳しく述べられている。又反射体７ａ、７ｂを用いたのはＡＳＥ光の出力を大きくするためと、スペクトラム帯域を広げるためである。このことは特許文献１にも記されている。
【００２５】
また第一のＡＳＥ光として、特許文献１に開示されているもので、ＥＤＦ６を双方向から励起した場合に得られる図６より平坦なＣ〜ＬバンドＡＳＥ光源を用いることもできる。この場合は図示していないがＣ〜Ｌバンドにおいてより平坦なＡＳＥ光が得られる。
【００２６】
またここでは２つのＡＳＥ光を重ね合わせてスペクトラム形状を平坦化しているが、３つ以上のＡＳＥ光を重ねて達成することも可能である。
【００２７】
このようにＡＳＥ光源の出力を低下させることなく、スペクトラムの平坦なＡＳＥ光を取り出せる効果がある。
【実施例】
【００２８】
本発明の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。
【００２９】
なおエルビウム添加石英系ガラスファイバ（Ｓ−ＥＤＦ）６ａ及びエルビウム添加フッ化物系ガラスファイバ（Ｆ−ＥＤＦ）６ｂともに市販されているものを用いた。励起光源４ａ、４ｂともに波長は９８０ｎｍを用いた。
【００３０】
図２には図１における第一のＡＳＥ光（すなわちエルビウム添加石英系ガラスファイバから出力されるＡＳＥ光）のスペクトラム波形を示し、このスペクトラム波形は従来技術の図６と同じ波形である。同様に図３には図１における第二のＡＳＥ光（すなわちエルビウム添加フッ化物系ガラスファイバから出力されるＡＳＥ光）のスペクトラム波形を示す。図３では励起パワーの違いによるスペクトラム波形を示してある。励起パワーを変えることによりスペクトラム波形を調整できる。すなわち平坦なスペクトラムを得るために調整できる自由度を有している。
【００３１】
図４に図１の実施例における出力端１から出力されるＡＳＥ光源スペクトラム波形を示す。ここでは第二のＡＳＥスペクトラム波形は励起パワーの大きい方を用いた。このとき図２と図３のスペクトラム波形が合成されて、図４のような平坦なスペクトラム波形が得られている
スペクトラム平坦性は１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ間で約２ｄＢである。従来６ｄＢ程であったものが４ｄＢの改善である。従来のイコライザ方式と違い、ＡＳＥスペクトラムの大きいところを削っているわけではなく、出力の低いスペクトラムを埋め合わせて大きな出力を得ている。但し出力段の合波器２が３ｄＢカプラを使用しているため、同一スペクトラムの波形を有するＡＳＥ光が２つ得ることが出き、１つ当たりのＡＳＥ出力は約３ｄＢダウンしている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明におけるＡＳＥ光源の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態における第一のＡＳＥ光のスペクトラムを示す図である。
【図３】本発明の実施形態における第二のＡＳＥのスペクトラムを示す図である。
【図４】本発明の実施形態によって得られるＡＳＥ光のスペクトラムを示す図である。
【図５】従来のＡＳＥ光源を示す図である。
【図６】従来のＡＳＥ光源のＡＳＥスペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：出力端
２：合波器
３、３ａ、３ｂ：光アイソレータ
４、４ａ、４ｂ：励起光源
５、５ａ、５ｂ：合波器
６：エルビウム添加ガラスファイバ
６ａ：石英系エルビウム添加ガラスファイバ
６ｂ：フッ化物系エルビウム添加ガラスファイバ
７、７ａ、７ｂ：反射体
【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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【図６】
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