(57)【要約】  入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、前記増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、前記増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、前記第１及び第２の光を合波する合波器と、  前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、を含む光増幅器である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、
前記希土類元素添加光増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、
前記希土類元素添加光増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、
前記第１及び第２光源からの前記第１及び第２の光を合波する合波器と、
前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、
を含む光増幅器。
【請求項２】
前記供給部は、前記合波器で合波された光を前記入射端に供給し、
前記第１の光を発生する第３光源と、
前記第２の光を発生する第４光源と、
前記第３及び第４光源からの前記第１及び第２の光を合波する第２合波器と、
前記第２の合波器で合波された光を前記出射端に供給する第２供給部と
をさらに含む請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
前記第１の光はＣバンド波長より短い波長を有し、
前記第２の光は、前記第１の光より長く、且つＬバンドより短い波長を有する
請求項１又は２記載の光増幅器。
【請求項４】
前記第２の光は、前記希土類元素添加増幅媒体における放射ピーク付近の波長を有する
請求項１〜３のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項５】
前記第２の光の波長は、約１．４９〜１．５５μｍである
請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項６】
前記第２の光のパワーは、約−３０〜２０ｄＢｍである
請求項１〜５のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項７】
前記第２の光と前記第１の光とのパワー比は、約−５０〜０ｄＢである
請求項１〜６のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項８】
前記希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープファイバである
請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項９】
前記希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープ光導波路である
請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光増幅器に関し、特にＬバンドのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）の光信号の増幅を行う光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネット技術の発展に伴い、情報サービスの需要は飛躍的に増大している。幹線系の光伝送システムにおいては、さらなる大容量化、かつ柔軟なネットワーク形成が求められている。【０００３】
このようなシステム需要に対応する最も有効な伝送技術にＷＤＭがある。ＷＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する伝送方式である。現在、すでに北米を中心にＷＤＭの商用化が進められている。【０００４】
一方、ＷＤＭシステムを実現するキーコンポーネントとして、ＥＤＦＡ(Erbium-Doped Fiber Amplifier)がある。ＥＤＦＡは、エルビウム（Ｅｒ3+）添加ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）を増幅媒体とし、広い利得帯域を利用して波長多重した光信号を一括して増幅することが可能な光増幅器である。【０００５】
最も増幅効率が良いＣバンド(Conventional band：約1530〜約1560nm）のＥＤＦＡが初めに商用化され、現在は、その次に増幅効率が良いＬバンド(Longer wavelength band：約1570〜1610nm）のＥＤＦＡも商用化されてきている。【０００６】
最も基本的なＬバンドＥＤＦＡの構成は、図１に示すような前方励起構成を持つ。図１において、ＬバンドＥＤＦＡは、例えば０．９８μｍの励起光(ポンプ光)を発する励起光源(レーザダイオード：ＬＤ)１と、Ｌバンドの信号光と励起光とを合波する合波器２と、合波された光が入射されるＥＤＦ３とを備えている。【０００７】
このようなＥＤＦＡにおけるＬバンドの光増幅の特徴について簡単に説明する。図２は、ＥＤＦの単位長さあたりの利得(利得係数)に関する波長特性を反転分布率ｔ(ｔ＝０．０〜１．０)について示した図であり、図３は、Ｃバンド及びＬバンドの利得帯域を示す図である。【０００８】
図２及び図３に示すように、Ｃバンドでは、反転分布率が約０．７(図３ではｔ＝０．６５)のときに利得特性が平坦となり、Ｃバンドの利得が支配的に(ほぼ一定に)なる。これに対し、反転分布率が約０．７のとき、Ｌバンドの波長は傾いた状態となる。このため、Ｌバンド増幅では、利得特性がほぼ平坦(一定)となる反転分布率として、約０．４(図３ではｔ＝０．３９)が利用される。即ち、Ｌバンドの光増幅では、Ｃバンドよりも低い反転分布率の設定状況下で、Ｃバンド増幅で利用される０．９８μｍ帯や１．４８μｍ帯の励起光がＥＤＦに供給される。この場合、反転分布率が低いため、単位長さあたりの増幅率が低くなる。従って、Ｌバンド増幅用のＥＤＦは、Ｌバンド信号光に対してほぼ同じ利得を供給し、且つＣバンドの信号光利得と同じ利得にするために、長尺化される。【０００９】
図１に示すようなＥＤＦＡの構成では、Ｌバンドの信号光及び励起光がＥＤＦ３に入射されると、励起光波長での単位長当たり吸収量に対しＬバンド信号光波長での単位長当たりの放射量が非常に小さいことに起因し、図６における０．９８μｍ１３０ｍＷのグラフに示すように、ＥＤＦ長２〜６ｍ(５ｍ)付近で反転分布率の盛り上がりが発生する。ちなみに、Ｃバンド信号光の場合は、単位長あたりの放射量がＬバンド信号光ほど小さくないため、この盛り上がりはＬバンドほど顕著ではない。ＥＤＦ長５ｍ付近の反転分布率の盛り上がりにより、ここで大量のＣバンドのＡＳＥ(Amplified Spontaneous Emission)が発生する。発生したＡＳＥのうち、入り口方向に進行するＡＳＥは励起光によりさらに増幅され、入り口端からｂａｃｋ  ＡＳＥとして放射されてしまう。上記の機構により、図1に示すようなＬバンドＥＤＦＡでは、励起光がｂａｃｋ  ＡＳＥの増幅に使われてしまうことによる変換効率の劣化が起こり、ＣバンドＥＤＦＡほどの変換効率が得られない。【００１０】
なお、後方励起における反転分布率は、前方励起と逆の状態となる。【００１１】
上述したようなＬバンド特有の効率劣化を抑える方法として、例えば、特許文献１及び２に開示された技術がある。特許文献１では、ＬバンドＥＤＦＡにおいて、０．９８μｍの励起光で増幅されるＣバンドＥＤＦ中の光信号及びＡＳＥに含まれる特定波長(Ｃバンドの中の最高効率の１．５５μｍ)を増幅し、この増幅光をタップ結合器やＬバンド光信号の励起光として使用する構成を開示している。【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された技術には以下の問題がある。第１に、ＣバンドＥＤＦは、Ｌバンド信号光をほとんど増幅しない。このため、ＣバンドＥＤＦとＬバンドＥＤＦとの間に配置されるタップ結合器やフィルタ、発振を防ぐためのアイソレータのような光部品によるロスとほぼ等価量だけ、ＥＤＦＡ全体のＮＦ(Noise Figure：雑音指数)が劣化してしまう。第２に、ＣバンドＡＳＥを発生させる第１のＥＤＦとＬバンド帯増幅の第２のＥＤＦとの２つのＥＤＦが必要である。これは、コスト上昇を招来する。【００１３】
特許文献２では、ＣバンドＥＤＦから出力される０．９８μｍの残留励起光と１．５５μｍ帯のＡＳＥをサーキュレータを用いて、ＬバンドＥＤＦの励起光に用いる方法が開示されている。【００１４】
しかしながら、特許文献２に開示された技術には次の問題がある。第１に、信号光を増幅するＬバンドＥＤＦが後方励起になる。このため、ＮＦを決定する入り口の反転分布率が非常に下がってしまい、ＮＦ劣化が激しくなると考えられる。第２に、サーキュレータという特殊な部品が必要である。さらに、特許文献１の技術と同様に、ＣバンドＡＳＥを発生させる第１のＥＤＦとＬバンド帯増幅の第２のＥＤＦとの２つのＥＤＦが必要である。
【特許文献１】特開２００３−２４３７５５号公報
【特許文献２】特開２００２−９４１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、コストの上昇を抑えつつ効率向上を図ることができるＬバンド用の光増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。【００１７】
即ち、本発明は、入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、
前記希土類元素添加光増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、
前記希土類元素添加光増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、
前記第１及び第２光源からの前記第１及び第２の光を合波する合波器と、
前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、を含む光増幅器である。【００１８】
好ましくは、本発明に係る光増幅器は、前記供給部は、前記合波器で合波された光を前記入射端に供給し、
前記第１の光を発生する第３光源と、
前記第２の光を発生する第４光源と、
前記第３及び第４光源からの前記第１及び第２の光を合波する第２合波器と、
前記第２の合波器で合波された光を前記出射端に供給する第２供給部とをさらに含む。【００１９】
好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第１の光はＣバンド波長より短い波長を有し、
前記第２の光は、前記第１の光より長く、且つＬバンドより短い波長を有する。【００２０】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光は、前記希土類元素添加増幅媒体における放射ピーク付近の波長を有する。【００２１】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光の波長は、約１．４９〜１．５５μｍである。さらに好ましくは、約１．５３μｍである。【００２２】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光のパワーは、約−３０〜２０ｄＢｍである。【００２３】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光と前記第１の光とのパワー比は、約−５０〜０ｄＢである。【００２４】
また、本発明に係る光増幅器の希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープファイバ、又はエルビウムドープ光導波路である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、コストの上昇を抑えつつ効率向上を図ることができるＬバンド用の光増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、従来におけるＥＤＦＡの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＥＤＦの単位長さあたりの利得係数に関する波長特性を反転分布率(ｔ＝０．０〜１．０)について示した図である。
【図３】図３は、Ｃバンド及びＬバンドの利得帯域を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る光増幅器の実施形態の構成例を示す図である。
【図５】図５は、波長とＥＤＦの吸収／放射との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ＥＤＦ長と反転分布率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、ＥＤＦの入射端における波長とback ＡＳＥとの関係を示すグラフである。
【図８】図７は、波長と利得との関係を示すグラフである。
【図９】図８は、実施例と比較例１及び２との特性をまとめた表である。
【図１０】図９は、第２の励起光として採り得る波長を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第２の励起光パワーとして採り得る範囲を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第１の励起光と第２の励起光とのパワー比として採り得る範囲を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例を示す図であり、本発明を後方励起ＥＤＦＡに適用した場合の構成例を示す。
【図１４】図１４は、実施形態の変形例を示す図であり、本発明を双方向励起ＥＤＦＡに適用した場合の構成例を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・エルビウムドープ光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)
１１・・・エルビウムドープファイバ(ＥＤＦ)
１２,１２Ａ・・・第１光源
１２Ｂ・・・第３光源
１３,１３Ａ・・・第２光源
１３Ｂ・・・第４光源
１４,１４Ａ,１５,１５Ａ・・・合波器
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態における構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。【００２９】
〈光増幅器の構成〉
図４は、本発明に係る光増幅器の実施形態(構成例)を示す図である。図４には、光増幅器として、前方励起によりＬバンド信号光を増幅するＥＤＦＡが示されている。【００３０】
図４において、ＥＤＦＡ１０は、入射端と出射端とを有する希土類元素添加光増幅媒体としてのＥＤＦ１１と、第１光源１２と、第２光源１３と、第１光源１２及び第２光源１３からの２波長を合波する合波器１３と、Ｌバンドの信号光と合波器１３からの合波光とを合波し、ＥＤＦ１５の入射端に送る供給部としての合波器１５とからなる。【００３１】
ＥＤＦ１１は、Ｌバンド増幅用のＥＤＦであり、Ｌバンド信号光の利得が所定値(例えば１４ｄＢ)以上得られるような、Ｃバンド用ＥＤＦに比べて十分長いＥＤＦ長を有する。【００３２】
第１光源１２は、例えば、半導体レーザ(ＬＤ)を用いて構成される。第１光源１２は、ＥＤＦを励起する第１の光を発する。即ち、第１光源は、Ｌバンド信号光に対する励起光(ポンプ光)として、Ｃバンドより短い波長を有する励起光を発生する。第１光源１２として、例えば、Ｌバンドの励起光源として使用される、汎用の０．８１，０．０８又は１．４８μｍ帯の励起光(第１の光)を発する励起ＬＤを適用することができる。【００３３】
第２光源１３は、例えば、ＬＤを用いて構成される。第２光源１３は、ＥＤＦ１１における放射を促進する波長の光(第２の光)を発する。第２光源１３は、第２の光として、第１光源１２から出力される励起光の波長よりも長く且つＬバンドより短い波長の光を発生する。第２の光の波長は、例えば、ＥＤＦ１１の放射ピーク付近となるように設定される。【００３４】
図５は、波長とＥＤＦの吸収／放射との関係を示すグラフである。図５において、下側のグラフは、ＥＤＦの励起光(例えば、０．９８μｍ)が入射されていない場合におけるＥＤＦでの吸収特性を示し、上側のグラフは、励起光がＥＤＦに入射されている場合におけるＥＤＦの放射特性を示す。【００３５】
ここでは、上側のグラフに着目し、このグラフ中のピーク(放射ピーク)付近の波長が、第２の光の波長として設定される。図５に示す例では、１５３０ｎｍ付近(約１．５３μｍ)の波長が、第２の光の波長として設定される。第２光源１３として、所望の波長を有する第２の光を発生する１ｍＷ級の低出力のＬＤを適用することができる。【００３６】
合波器１４及び１５として、例えばＷＤＭ光ファイバカプラが適用される。合波器１４は、第１光源１２からの第１の光(励起光)と、第２光源１３からの第２の光(「放射促進光」と呼ぶ)とを合波し、合波器１５に送る。合波器１５には、１波又は波長多重されたＬバンド信号光が入射される。合波器１５は、Ｌバンド信号光と合波器１４で合波された光とを合波し、ＥＤＦ１１の入射端に入射する。【００３７】
〈光増幅器の作用効果〉
図４に示す光増幅器(ＥＤＦＡ１０)によると、第１光源１２からの第１の光(ＥＤＦ１１の励起光(吸収(反転分布上昇)を生じさせる光：例えば０．９８μｍ))と、第２光源１３からの第２の光(ＥＤＦ１１の放射ピーク付近の波長(約１．５３μｍ)を有する光(放射促進光(放射誘発光))が、合波器１４で合波される。合波器１４で合波された光は、合波器１５でＬバンド信号光と合波され、ＥＤＦ１１の入射端に入射される。【００３８】
放射促進光(第２の光)の波長として、図５に示すように、ＥＤＦ１１において最も高い放射特性を持つ波長が選択される。この波長は、ＥＤＦ１１での放射を引き起こす(誘発する)要因として最も有効に作用し、図６に示したような、ＥＤＦ１１の入口付近(２〜６ｍ、さらに詳細には５ｍ付近)における反転分布の上昇が抑えられる。反転分布の上昇が抑えられることは、５ｍ付近でのＡＳＥの発生が抑えられることを意味する。これにより、入り口方向に進行し、励起光により増幅され入り口端から放射されるback ＡＳＥの発生が抑えられる。これによって、励起光(第１の光)が、back ＡＳＥの増幅に使用されることなく、効率的にＬバンド信号光の増幅に使用される。従って、ＥＤＦＡとしての変換効率(増幅効率)が向上する。【００３９】
また、ＥＤＦＡ１０は、従来のＥＤＦＡの構成に、低出力のＬＤ(第２光源１３)と、合波器１４とを追加することで構成することができる。このため、低コストで効率向上を図ることができる。【００４０】
なお、上述した第１及び第２の光は、共に信号光の増幅に寄与する光という意味で、「第１の励起光」及び「第２の励起光」と呼ぶこともできる。【００４１】
〈実施例〉
次に、図４に示したような構成を持つＥＤＦＡ１０の実施例について説明する。実施例では、ＥＤＦ１１として、２８．５ｍの長さを有するＥＤＦを適用した。【００４２】
また、ＥＤＦＡ１０で増幅されるＬバンド信号光として、１５７７．０３ｎｍ〜１６０３．１７ｎｍまでの１００ＧＨｚ間隔の３２波(チャネル)であって、−２０ｄＢｍ／ｃｈの光を適用した。また、第１光源１２として、０．９８μｍ，１３０ｍＷの光を出力する励起ＬＤを適用した。【００４３】
ＥＤＦ放射ピーク波長は、エルビウム(Ｅｒ)とともにドープされる材料(Ａｌ等)に左右される。この実施例で適用されるＥＤＦ１１の放射ピーク波長は１．５３μｍであった。このため、１．５３μｍの光(放射促進光)を出力するＬＤを第２光源１３として適用した。また、放射促進光のパワーは１ｍＷとした。【００４４】
図６は、実施例について測定したＥＤＦ長と反転分布率との関係を示すグラフである。図７は、実施例について測定した波長とbackＡＳＥとの関係を示すグラフである。図８は、実施例について測定した波長と利得との関係を示すグラフである。【００４５】
図６及び図７には、実施例と比較すべき例として、比較例１に対する測定結果が示され、図８には、実施例と比較すべき例として、比較例２の測定結果が示されている。図９は、(２)実施例，(１)比較例１及び(３)比較例２の測定結果をまとめた表である。比較例１及び比較例２の詳細は次の通りである。【００４６】
《比較例１》  比較例１として、図１に示したような構成を持つＥＤＦＡを用意し、０．９８μｍ，１３０ｍＷの励起光のみがＥＤＦ１１に入射される(１．５３μｍが入射されない)ようにした。この入射光に係る条件を除く条件は、実施例と同じである。【００４７】
《比較例２》  比較例２として、比較例１の構成に加えて、さらに、Ｃバンドの５ｎｍ間隔５波からなる励起光がＥＤＦ１１の入射端に入射されるようにした。この励起光は、Ｃバンド帯全体に広がるＡＳＥをＥＤＦの励起に用いる場合を想定したものである。入射光に係る条件を除く条件は、実施例と同じである。【００４８】
図６は、実施例及び比較例１に係る光が入射された場合における測定結果を示している。図６に示すように、比較例１(従来のＥＤＦＡ)では、ＥＤＦ１１の入口付近(約２〜６ｍの部分)の反転分布率が盛り上がり、その後、出力端に向かって徐々に反転分布率が低下する。この盛り上がり部分は、図７に示すように、励起効率の悪化を招来するＣバンド帯域(ピーク：約１５３０ｎｍ)のbackＡＳＥとして、ＥＤＦ１１の入射端に現れる。【００４９】
これに対し、実施例では、図６に示すように、比較例１に存在した入口付近の盛り上がり部分が消えて、反転分布率０，５付近で平坦となっている。このように、盛り上がり部分が消えることで、図７に示すように、比較例１に存在する約１５３０ｎｍを中心としたbackＡＳＥが低下している。従って、実施例は、ＥＤＦの入口付近の反転分布率の改善を図り、効率に悪影響を及ぼすbackＡＳＥの発生を抑えることがわかる。【００５０】
また、図９に示した(２)実施例と(１)比較例１とのＮＦの差分((２)−(１))を参照すると、実施例によるＮＦの劣化は０．２ｄＢであり、ＮＦの劣化が十分に小さいことがわかる。このように、本発明によれば、ＮＦの劣化を抑えた効率向上を図ることができる。【００５１】
また、図９によれば、実施例で放射促進光(１．５３μｍ)を追加したことによって、変換効率が約４ｄＢ(４．２ｄＢ)改善されていることがわかる。【００５２】
図８は、実施例と比較例２との比較を示す。この比較に際して、比較例２で使用されるＡＳＥ(Ｃバンド７波)と、実施例における放射促進光(１．５３μｍ)のトータルパワーは１ｍＷに揃えた。実施例と比較例２との変換効率に対する比較を図９に示す。【００５３】
図９に示すように、比較例２による変換効率は、−９．５ｄＢであり、比較例１と同じ結果を示した。即ち、ＡＳＥでは、効率改善が図られないことがわかる。これは、図８に示すように、０．９８μｍの励起光パワーがＣバンドの長波長帯の励起光の増幅に使われてしまうためである。【００５４】
図１０は、励起波長(第２の光の波長)と、変換効率と、ＥＤＦ放射係数との関係を示すグラフである。図１０において、変換効率と波長との関係を示すグラフに着目する。すると、１４９０ｎｍ〜１５５０ｎｍ(約１．４９〜１．５５μｍ)の波長帯域で、比較例１及び２よりも高い変換効率が得られることがわかる。【００５５】
また、図１０では、波長１５３２ｎｍ(約１．５３μｍ)で、変換効率がピークとなっている。図１０に示したＥＤＦ放射係数のグラフのピークと符号する。即ち、ＥＤＦの放射ピークで変換効率が最大になることを示す。従って、本発明では、第２の光(放射促進光)として、放射ピークの波長を選択するのが最も好ましく、放射ピーク付近の波長(例えば、１．５３μｍ付近)を選択するのが次に好ましい。また、１．５３μｍ付近の波長を選択することは、比較例２との比較結果に鑑み、０．９８μｍの励起光を効率的に使用する観点からも好ましい。【００５６】
もっとも、効率を改善するという観点からは、放射ピークを中心とした所定範囲から第２の光の波長を選択することもできる。図１０に示す例では、ピーク波長(１５３２ｎｍ：−５．３ｄＢ)から変換効率が１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下したときの波長帯域は、１５２３〜１５４２ｎｍ(約１．５２〜１．５４μｍ)，１５１８〜１５４５ｎｍ(約１．５１〜１．５４μｍ)，１５１２〜１５４８ｎｍ(約１．５１〜１．５５μｍ)であった。これらの範囲中の１波長を、第２の光として選択することもできる。【００５７】
図１１は、１．５３μｍ励起光(第２の光)のパワーと変換効率との関係を示すグラフである。図１１において、最も良い変換効率を得る観点からは、変換効率がピークに達したときのパワーである７ｄＢｍを光パワーとして選択することができる。【００５８】
また、変換効率改善という観点からは、第２の光のパワーは、図１１に示すように、約−３０〜２０ｄＢｍから選択することができる。さらに、図１１において、変換効率のピークから１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下した場合における光パワーの範囲は、−１０〜１７ｄＢｍ，−１９〜２０ｄＢｍ，−２５〜２２ｄＢｍであった。第２の光のパワーは、これらの範囲のいずれかから選択することも可能である。【００５９】
図１２は、第２の光(１．５３μｍ)と第１の光(０．９８μｍ)とのパワー比を示すグラフである。図１２において、最も良い変換効率を得る観点からは、変換効率がピークに達したときのパワー比である−１１ｄＢを選択することができる。【００６０】
また、変換効率改善という観点からは、パワー比は、図１２に示すように、約−５０〜０ｄＢから選択することができる。さらに、図１２において、変換効率のピークから１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下した場合における光パワーの範囲は、−３２〜−６ｄＢ，−４０〜−１ｄＢ，−４７〜０ｄＢであった。パワー比は、これらの範囲のいずれかから選択することも可能である。【００６１】
〈変形例〉
図４には、前方励起を行うＥＤＦＡ１０を示した。もっとも、本発明は、後方励起や双方向励起を行うＥＤＦＡについても適用可能である。図１３は、後方励起を行うＥＤＦＡ１０Ａの構成例を示す図であり、図１４は、双方向励起を行うＥＤＦＡ１０Ｂの構成例を示す図である。【００６２】
図１３において、ＥＤＦＡ１０Ａは、第１の光を発する第１光源１２Ａと、第２の光を発する第２光源１３Ａと、第１の光と第２の光とを合波する合波器１４Ａと、合波された光をＥＤＦ１１の出力端に送る供給部としての合波器１５Ａとを有している。これらの構成要素は、図４に示した構成要素と同様のものを適用することが可能である。【００６３】
また、図１４において、ＥＤＦＡ１０Ｂは、図４に示した前方励起に係る構成と、図１３に示した後方励起に係る構成との双方を備えている。即ち、ＥＤＦＡ１０Ｂは、図４に示した構成に加えて、第１の光を発生する第３光源１２Ｂと、第２の光を発生する第４光源１３Ｂと、第１及び第２の光を合波する第２合波器としての合波器１４Ｂと、合波器１４Ｂで合波された光をＥＤＦ１１の出射端に供給する第２供給部としての合波器１５Ｂとを備えている。【００６４】
図１３及び図１４に示した構成要素は、図４に示した構成要素(第１光源１２，第２光源１３，合波器１４及び１５)と同様のものを適用できる。このため、各構成要素の説明は省略する。【００６５】
また、本実施形態では、希土類元素添加光増幅媒体として、ＥＤＦを適用した例を示した。ＥＤＦの代わりに、エルビウムがドープされた光導波路を適用することも可能である。【００６６】
また、本実施形態では、希土類元素としてエルビウムが適用された光増幅器について説明した。しかし、本発明は、エルビウムと異なる希土類元素(例えば、プラセオジウム，ツリウム)がドープされた増幅媒体を用いた光増幅器に対して適用することが考えられる。
【図１】
2007034563.tif 000002
【図２】
2007034563.tif 000003
【図３】
2007034563.tif 000004
【図４】
2007034563.tif 000005
【図５】
2007034563.tif 000006
【図６】
2007034563.tif 000007
【図７】
2007034563.tif 000008
【図８】
2007034563.tif 000009
【図９】
2007034563.tif 000010
【図１０】
2007034563.tif 000011
【図１１】
2007034563.tif 000012
【図１２】
2007034563.tif 000013
【図１３】
2007034563.tif 000014
【図１４】
2007034563.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月17日(2007.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、
前記希土類元素添加光増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、
前記希土類元素添加光増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、
前記第１及び第２光源からの前記第１及び第２の光を合波する合波器と、
前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、
を含む光増幅器。
【請求項２】
前記第１の光はＣバンド波長より短い波長を有し、
前記第２の光は、前記第１の光より長く、且つＬバンドより短い波長を有する
請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
前記第２の光は、前記希土類元素添加増幅媒体における放射ピーク付近の波長を有する請求項１又は２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記第２の光のパワーは、約−３０〜２０ｄＢｍである
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記第２の光と前記第１の光とのパワー比は、約−５０〜０ｄＢである
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光増幅器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光増幅器に関し、特にＬバンドのＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）
の光信号の増幅を行う光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネット技術の発展に伴い、情報サービスの需要は飛躍的に増大している。幹線系の光伝送システムにおいては、さらなる大容量化、かつ柔軟なネットワーク形成が求められている。
【０００３】
このようなシステム需要に対応する最も有効な伝送技術にＷＤＭがある。ＷＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する伝送方式である。現在、すでに北米を中心にＷＤＭの商用化が進められている。
【０００４】
一方、ＷＤＭシステムを実現するキーコンポーネントとして、ＥＤＦＡ(Erbium-Doped Fiber Amplifier)がある。ＥＤＦＡは、エルビウム（Ｅｒ3+）添加ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）を増幅媒体とし、広い利得帯域を利用して波長多重した光信号を一括して増幅することが可能な光増幅器である。
【０００５】
最も増幅効率が良いＣバンド(Conventional band：約1530〜約1560nm）のＥＤＦＡが初めに商用化され、現在は、その次に増幅効率が良いＬバンド(Longer wavelength band：
約1570〜1610nm）のＥＤＦＡも商用化されてきている。
【０００６】
最も基本的なＬバンドＥＤＦＡの構成は、図１に示すような前方励起構成を持つ。図１において、ＬバンドＥＤＦＡは、例えば０．９８μｍの励起光(ポンプ光)を発する励起光源(レーザダイオード：ＬＤ)１と、Ｌバンドの信号光と励起光とを合波する合波器２と、合波された光が入射されるＥＤＦ３とを備えている。
【０００７】
このようなＥＤＦＡにおけるＬバンドの光増幅の特徴について簡単に説明する。図２は、ＥＤＦの単位長さあたりの利得(利得係数)に関する波長特性を反転分布率ｔ(ｔ＝０．
０〜１．０)について示した図であり、図３は、Ｃバンド及びＬバンドの利得帯域を示す
図である。
【０００８】
図２及び図３に示すように、Ｃバンドでは、反転分布率が約０．７(図３ではｔ＝０．
６５)のときに利得特性が平坦となり、Ｃバンドの利得が支配的に(ほぼ一定に)なる。こ
れに対し、反転分布率が約０．７のとき、Ｌバンドの波長は傾いた状態となる。このため、Ｌバンド増幅では、利得特性がほぼ平坦(一定)となる反転分布率として、約０．４(図
３ではｔ＝０．３９)が利用される。即ち、Ｌバンドの光増幅では、Ｃバンドよりも低い
反転分布率の設定状況下で、Ｃバンド増幅で利用される０．９８μｍ帯や１．４８μｍ帯の励起光がＥＤＦに供給される。この場合、反転分布率が低いため、単位長さあたりの増幅率が低くなる。従って、Ｌバンド増幅用のＥＤＦは、Ｌバンド信号光に対してほぼ同じ利得を供給し、且つＣバンドの信号光利得と同じ利得にするために、長尺化される。
【０００９】
図１に示すようなＥＤＦＡの構成では、Ｌバンドの信号光及び励起光がＥＤＦ３に入射されると、励起光波長での単位長当たり吸収量に対しＬバンド信号光波長での単位長当たりの放射量が非常に小さいことに起因し、図６における０．９８μｍ１３０ｍＷのグラフに示すように、ＥＤＦ長２〜６ｍ(５ｍ)付近で反転分布率の盛り上がりが発生する。ちなみに、Ｃバンド信号光の場合は、単位長あたりの放射量がＬバンド信号光ほど小さくないため、この盛り上がりはＬバンドほど顕著ではない。ＥＤＦ長５ｍ付近の反転分布率の盛り上がりにより、ここで大量のＣバンドのＡＳＥ(Amplified Spontaneous Emission)が発生する。発生したＡＳＥのうち、入り口方向に進行するＡＳＥは励起光によりさらに増幅
され、入り口端からｂａｃｋ  ＡＳＥとして放射されてしまう。上記の機構により、図1
に示すようなＬバンドＥＤＦＡでは、励起光がｂａｃｋ  ＡＳＥの増幅に使われてしまうことによる変換効率の劣化が起こり、ＣバンドＥＤＦＡほどの変換効率が得られない。
【００１０】
なお、後方励起における反転分布率は、前方励起と逆の状態となる。
【００１１】
上述したようなＬバンド特有の効率劣化を抑える方法として、例えば、特許文献１及び２に開示された技術がある。特許文献１では、ＬバンドＥＤＦＡにおいて、０．９８μｍの励起光で増幅されるＣバンドＥＤＦ中の光信号及びＡＳＥに含まれる特定波長(Ｃバン
ドの中の最高効率の１．５５μｍ)を増幅し、この増幅光をタップ結合器やＬバンド光信
号の励起光として使用する構成を開示している。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された技術には以下の問題がある。第１に、ＣバンドＥＤＦは、Ｌバンド信号光をほとんど増幅しない。このため、ＣバンドＥＤＦとＬバンドＥＤＦとの間に配置されるタップ結合器やフィルタ、発振を防ぐためのアイソレータのような光部品によるロスとほぼ等価量だけ、ＥＤＦＡ全体のＮＦ(Noise Figure：雑音指数)が劣化してしまう。第２に、ＣバンドＡＳＥを発生させる第１のＥＤＦとＬバンド帯増幅の第２のＥＤＦとの２つのＥＤＦが必要である。これは、コスト上昇を招来する。
【００１３】
特許文献２では、ＣバンドＥＤＦから出力される０．９８μｍの残留励起光と１．５５μｍ帯のＡＳＥをサーキュレータを用いて、ＬバンドＥＤＦの励起光に用いる方法が開示されている。
【００１４】
しかしながら、特許文献２に開示された技術には次の問題がある。第１に、信号光を増幅するＬバンドＥＤＦが後方励起になる。このため、ＮＦを決定する入り口の反転分布率が非常に下がってしまい、ＮＦ劣化が激しくなると考えられる。第２に、サーキュレータという特殊な部品が必要である。さらに、特許文献１の技術と同様に、ＣバンドＡＳＥを発生させる第１のＥＤＦとＬバンド帯増幅の第２のＥＤＦとの２つのＥＤＦが必要である。
【特許文献１】特開２００３−２４３７５５号公報
【特許文献２】特開２００２−９４１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、コストの上昇を抑えつつ効率向上を図ることができるＬバンド用の光増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。
【００１７】
即ち、本発明は、入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、
前記希土類元素添加光増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、
前記希土類元素添加光増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、
前記第１及び第２光源からの前記第１及び第２の光を合波する合波器と、
前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、を含む光増幅器である。
【００１８】
好ましくは、本発明に係る光増幅器は、前記供給部は、前記合波器で合波された光を前
記入射端に供給し、
前記第１の光を発生する第３光源と、
前記第２の光を発生する第４光源と、
前記第３及び第４光源からの前記第１及び第２の光を合波する第２合波器と、
前記第２の合波器で合波された光を前記出射端に供給する第２供給部とをさらに含む。
【００１９】
好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第１の光はＣバンド波長より短い波長を有し、
前記第２の光は、前記第１の光より長く、且つＬバンドより短い波長を有する。
【００２０】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光は、前記希土類元素添加増幅媒体における放射ピーク付近の波長を有する。
【００２１】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光の波長は、約１．４９〜１．５５μｍである。さらに好ましくは、約１．５３μｍである。
【００２２】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光のパワーは、約−３０〜２０ｄＢｍである。
【００２３】
また、好ましくは、本発明に係る光増幅器において、前記第２の光と前記第１の光とのパワー比は、約−５０〜０ｄＢである。
【００２４】
また、本発明に係る光増幅器の希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープファイバ、又はエルビウムドープ光導波路である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、コストの上昇を抑えつつ効率向上を図ることができるＬバンド用の光増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態における構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。
【００２７】
〈光増幅器の構成〉
図４は、本発明に係る光増幅器の実施形態(構成例)を示す図である。図４には、光増幅器として、前方励起によりＬバンド信号光を増幅するＥＤＦＡが示されている。
【００２８】
図４において、ＥＤＦＡ１０は、入射端と出射端とを有する希土類元素添加光増幅媒体としてのＥＤＦ１１と、第１光源１２と、第２光源１３と、第１光源１２及び第２光源１３からの２波長を合波する合波器１３と、Ｌバンドの信号光と合波器１３からの合波光とを合波し、ＥＤＦ１５の入射端に送る供給部としての合波器１５とからなる。
【００２９】
ＥＤＦ１１は、Ｌバンド増幅用のＥＤＦであり、Ｌバンド信号光の利得が所定値(例え
ば１４ｄＢ)以上得られるような、Ｃバンド用ＥＤＦに比べて十分長いＥＤＦ長を有する
。
【００３０】
第１光源１２は、例えば、半導体レーザ(ＬＤ)を用いて構成される。第１光源１２は、ＥＤＦを励起する第１の光を発する。即ち、第１光源は、Ｌバンド信号光に対する励起光(ポンプ光)として、Ｃバンドより短い波長を有する励起光を発生する。第１光源１２として、例えば、Ｌバンドの励起光源として使用される、汎用の０．８１，０．０８又は１．
４８μｍ帯の励起光(第１の光)を発する励起ＬＤを適用することができる。
【００３１】
第２光源１３は、例えば、ＬＤを用いて構成される。第２光源１３は、ＥＤＦ１１における放射を促進する波長の光(第２の光)を発する。第２光源１３は、第２の光として、第１光源１２から出力される励起光の波長よりも長く且つＬバンドより短い波長の光を発生する。第２の光の波長は、例えば、ＥＤＦ１１の放射ピーク付近となるように設定される。
【００３２】
図５は、波長とＥＤＦの吸収／放射との関係を示すグラフである。図５において、下側のグラフは、ＥＤＦの励起光(例えば、０．９８μｍ)が入射されていない場合におけるＥＤＦでの吸収特性を示し、上側のグラフは、励起光がＥＤＦに入射されている場合におけるＥＤＦの放射特性を示す。
【００３３】
ここでは、上側のグラフに着目し、このグラフ中のピーク(放射ピーク)付近の波長が、第２の光の波長として設定される。図５に示す例では、１５３０ｎｍ付近(約１．５３μ
ｍ)の波長が、第２の光の波長として設定される。第２光源１３として、所望の波長を有
する第２の光を発生する１ｍＷ級の低出力のＬＤを適用することができる。
【００３４】
合波器１４及び１５として、例えばＷＤＭ光ファイバカプラが適用される。合波器１４は、第１光源１２からの第１の光(励起光)と、第２光源１３からの第２の光(「放射促進
光」と呼ぶ)とを合波し、合波器１５に送る。合波器１５には、１波又は波長多重された
Ｌバンド信号光が入射される。合波器１５は、Ｌバンド信号光と合波器１４で合波された光とを合波し、ＥＤＦ１１の入射端に入射する。
【００３５】
〈光増幅器の作用効果〉
図４に示す光増幅器(ＥＤＦＡ１０)によると、第１光源１２からの第１の光(ＥＤＦ１
１の励起光(吸収(反転分布上昇)を生じさせる光：例えば０．９８μｍ))と、第２光源１
３からの第２の光(ＥＤＦ１１の放射ピーク付近の波長(約１．５３μｍ)を有する光(放射促進光(放射誘発光))が、合波器１４で合波される。合波器１４で合波された光は、合波
器１５でＬバンド信号光と合波され、ＥＤＦ１１の入射端に入射される。
【００３６】
放射促進光(第２の光)の波長として、図５に示すように、ＥＤＦ１１において最も高い放射特性を持つ波長が選択される。この波長は、ＥＤＦ１１での放射を引き起こす(誘発
する)要因として最も有効に作用し、図６に示したような、ＥＤＦ１１の入口付近(２〜６ｍ、さらに詳細には５ｍ付近)における反転分布の上昇が抑えられる。反転分布の上昇が
抑えられることは、５ｍ付近でのＡＳＥの発生が抑えられることを意味する。これにより、入り口方向に進行し、励起光により増幅され入り口端から放射されるback ＡＳＥの発
生が抑えられる。これによって、励起光(第１の光)が、back ＡＳＥの増幅に使用される
ことなく、効率的にＬバンド信号光の増幅に使用される。従って、ＥＤＦＡとしての変換効率(増幅効率)が向上する。
【００３７】
また、ＥＤＦＡ１０は、従来のＥＤＦＡの構成に、低出力のＬＤ(第２光源１３)と、合波器１４とを追加することで構成することができる。このため、低コストで効率向上を図ることができる。
【００３８】
なお、上述した第１及び第２の光は、共に信号光の増幅に寄与する光という意味で、「第１の励起光」及び「第２の励起光」と呼ぶこともできる。
【００３９】
〈実施例〉
次に、図４に示したような構成を持つＥＤＦＡ１０の実施例について説明する。実施例
では、ＥＤＦ１１として、２８．５ｍの長さを有するＥＤＦを適用した。
【００４０】
また、ＥＤＦＡ１０で増幅されるＬバンド信号光として、１５７７．０３ｎｍ〜１６０３．１７ｎｍまでの１００ＧＨｚ間隔の３２波(チャネル)であって、−２０ｄＢｍ／ｃｈの光を適用した。また、第１光源１２として、０．９８μｍ，１３０ｍＷの光を出力する励起ＬＤを適用した。
【００４１】
ＥＤＦ放射ピーク波長は、エルビウム(Ｅｒ)とともにドープされる材料(Ａｌ等)に左右される。この実施例で適用されるＥＤＦ１１の放射ピーク波長は１．５３μｍであった。このため、１．５３μｍの光(放射促進光)を出力するＬＤを第２光源１３として適用した。また、放射促進光のパワーは１ｍＷとした。
【００４２】
図６は、実施例について測定したＥＤＦ長と反転分布率との関係を示すグラフである。図７は、実施例について測定した波長とbackＡＳＥとの関係を示すグラフである。図８は、実施例について測定した波長と利得との関係を示すグラフである。
【００４３】
図６及び図７には、実施例と比較すべき例として、比較例１に対する測定結果が示され、図８には、実施例と比較すべき例として、比較例２の測定結果が示されている。図９は、(２)実施例，(１)比較例１及び(３)比較例２の測定結果をまとめた表である。比較例１及び比較例２の詳細は次の通りである。
【００４４】
《比較例１》  比較例１として、図１に示したような構成を持つＥＤＦＡを用意し、０．９８μｍ，１３０ｍＷの励起光のみがＥＤＦ１１に入射される(１．５３μｍが入射さ
れない)ようにした。この入射光に係る条件を除く条件は、実施例と同じである。
【００４５】
《比較例２》  比較例２として、比較例１の構成に加えて、さらに、Ｃバンドの５ｎｍ間隔５波からなる励起光がＥＤＦ１１の入射端に入射されるようにした。この励起光は、Ｃバンド帯全体に広がるＡＳＥをＥＤＦの励起に用いる場合を想定したものである。入射光に係る条件を除く条件は、実施例と同じである。
【００４６】
図６は、実施例及び比較例１に係る光が入射された場合における測定結果を示している。図６に示すように、比較例１(従来のＥＤＦＡ)では、ＥＤＦ１１の入口付近(約２〜６
ｍの部分)の反転分布率が盛り上がり、その後、出力端に向かって徐々に反転分布率が低
下する。この盛り上がり部分は、図７に示すように、励起効率の悪化を招来するＣバンド帯域(ピーク：約１５３０ｎｍ)のbackＡＳＥとして、ＥＤＦ１１の入射端に現れる。
【００４７】
これに対し、実施例では、図６に示すように、比較例１に存在した入口付近の盛り上がり部分が消えて、反転分布率０，５付近で平坦となっている。このように、盛り上がり部分が消えることで、図７に示すように、比較例１に存在する約１５３０ｎｍを中心としたbackＡＳＥが低下している。従って、実施例は、ＥＤＦの入口付近の反転分布率の改善を図り、効率に悪影響を及ぼすbackＡＳＥの発生を抑えることがわかる。
【００４８】
また、図９に示した(２)実施例と(１)比較例１とのＮＦの差分((２)−(１))を参照すると、実施例によるＮＦの劣化は０．２ｄＢであり、ＮＦの劣化が十分に小さいことがわかる。このように、本発明によれば、ＮＦの劣化を抑えた効率向上を図ることができる。
【００４９】
また、図９によれば、実施例で放射促進光(１．５３μｍ)を追加したことによって、変換効率が約４ｄＢ(４．２ｄＢ)改善されていることがわかる。
【００５０】
図８は、実施例と比較例２との比較を示す。この比較に際して、比較例２で使用される
ＡＳＥ(Ｃバンド７波)と、実施例における放射促進光(１．５３μｍ)のトータルパワーは１ｍＷに揃えた。実施例と比較例２との変換効率に対する比較を図９に示す。
【００５１】
図９に示すように、比較例２による変換効率は、−９．５ｄＢであり、比較例１と同じ結果を示した。即ち、ＡＳＥでは、効率改善が図られないことがわかる。これは、図８に示すように、０．９８μｍの励起光パワーがＣバンドの長波長帯の励起光の増幅に使われてしまうためである。
【００５２】
図１０は、励起波長(第２の光の波長)と、変換効率と、ＥＤＦ放射係数との関係を示すグラフである。図１０において、変換効率と波長との関係を示すグラフに着目する。すると、１４９０ｎｍ〜１５５０ｎｍ(約１．４９〜１．５５μｍ)の波長帯域で、比較例１及び２よりも高い変換効率が得られることがわかる。
【００５３】
また、図１０では、波長１５３２ｎｍ(約１．５３μｍ)で、変換効率がピークとなっている。図１０に示したＥＤＦ放射係数のグラフのピークと符号する。即ち、ＥＤＦの放射ピークで変換効率が最大になることを示す。従って、本発明では、第２の光(放射促進光)として、放射ピークの波長を選択するのが最も好ましく、放射ピーク付近の波長(例えば
、１．５３μｍ付近)を選択するのが次に好ましい。また、１．５３μｍ付近の波長を選
択することは、比較例２との比較結果に鑑み、０．９８μｍの励起光を効率的に使用する観点からも好ましい。
【００５４】
もっとも、効率を改善するという観点からは、放射ピークを中心とした所定範囲から第２の光の波長を選択することもできる。図１０に示す例では、ピーク波長(１５３２ｎｍ
：−５．３ｄＢ)から変換効率が１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下したときの波長帯
域は、１５２３〜１５４２ｎｍ(約１．５２〜１．５４μｍ)，１５１８〜１５４５ｎｍ(
約１．５１〜１．５４μｍ)，１５１２〜１５４８ｎｍ(約１．５１〜１．５５μｍ)であ
った。これらの範囲中の１波長を、第２の光として選択することもできる。
【００５５】
図１１は、１．５３μｍ励起光(第２の光)のパワーと変換効率との関係を示すグラフである。図１１において、最も良い変換効率を得る観点からは、変換効率がピークに達したときのパワーである７ｄＢｍを光パワーとして選択することができる。
【００５６】
また、変換効率改善という観点からは、第２の光のパワーは、図１１に示すように、約−３０〜２０ｄＢｍから選択することができる。さらに、図１１において、変換効率のピークから１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下した場合における光パワーの範囲は、−１０〜１７ｄＢｍ，−１９〜２０ｄＢｍ，−２５〜２２ｄＢｍであった。第２の光のパワーは、これらの範囲のいずれかから選択することも可能である。
【００５７】
図１２は、第２の光(１．５３μｍ)と第１の光(０．９８μｍ)とのパワー比を示すグラフである。図１２において、最も良い変換効率を得る観点からは、変換効率がピークに達したときのパワー比である−１１ｄＢを選択することができる。
【００５８】
また、変換効率改善という観点からは、パワー比は、図１２に示すように、約−５０〜０ｄＢから選択することができる。さらに、図１２において、変換効率のピークから１ｄＢ，２ｄＢ，３ｄＢそれぞれ低下した場合における光パワーの範囲は、−３２〜−６ｄＢ，−４０〜−１ｄＢ，−４７〜０ｄＢであった。パワー比は、これらの範囲のいずれかから選択することも可能である。
【００５９】
〈変形例〉
図４には、前方励起を行うＥＤＦＡ１０を示した。もっとも、本発明は、後方励起や双
方向励起を行うＥＤＦＡについても適用可能である。図１３は、後方励起を行うＥＤＦＡ１０Ａの構成例を示す図であり、図１４は、双方向励起を行うＥＤＦＡ１０Ｂの構成例を示す図である。
【００６０】
図１３において、ＥＤＦＡ１０Ａは、第１の光を発する第１光源１２Ａと、第２の光を発する第２光源１３Ａと、第１の光と第２の光とを合波する合波器１４Ａと、合波された光をＥＤＦ１１の出力端に送る供給部としての合波器１５Ａとを有している。これらの構成要素は、図４に示した構成要素と同様のものを適用することが可能である。
【００６１】
また、図１４において、ＥＤＦＡ１０Ｂは、図４に示した前方励起に係る構成と、図１３に示した後方励起に係る構成との双方を備えている。即ち、ＥＤＦＡ１０Ｂは、図４に示した構成に加えて、第１の光を発生する第３光源１２Ｂと、第２の光を発生する第４光源１３Ｂと、第１及び第２の光を合波する第２合波器としての合波器１４Ｂと、合波器１４Ｂで合波された光をＥＤＦ１１の出射端に供給する第２供給部としての合波器１５Ｂとを備えている。
【００６２】
図１３及び図１４に示した構成要素は、図４に示した構成要素(第１光源１２，第２光
源１３，合波器１４及び１５)と同様のものを適用できる。このため、各構成要素の説明
は省略する。
【００６３】
また、本実施形態では、希土類元素添加光増幅媒体として、ＥＤＦを適用した例を示した。ＥＤＦの代わりに、エルビウムがドープされた光導波路を適用することも可能である。
【００６４】
また、本実施形態では、希土類元素としてエルビウムが適用された光増幅器について説明した。しかし、本発明は、エルビウムと異なる希土類元素(例えば、プラセオジウム，
ツリウム)がドープされた増幅媒体を用いた光増幅器に対して適用することが考えられる
。
【００６５】
〔その他〕
（付記１）  入射端及び出射端を有し、前記入射端にＬバンド信号光が入射される希土類元素添加光増幅媒体と、
前記希土類元素添加光増幅媒体を励起する第１の光を発生する第１光源と、
前記希土類元素添加光増幅媒体における放射を促進する第２の光を発生する第２光源と、
前記第１及び第２光源からの前記第１及び第２の光を合波する合波器と、
前記合波器で合波された光を前記入射端又は前記出射端に供給する供給部と、
を含む光増幅器。（１）
（付記２）  前記供給部は、前記合波器で合波された光を前記入射端に供給し、
前記第１の光を発生する第３光源と、
前記第２の光を発生する第４光源と、
前記第３及び第４光源からの前記第１及び第２の光を合波する第２合波器と、
前記第２の合波器で合波された光を前記出射端に供給する第２供給部と
をさらに含む付記１記載の光増幅器。
（付記３）  前記第１の光はＣバンド波長より短い波長を有し、
前記第２の光は、前記第１の光より長く、且つＬバンドより短い波長を有する
付記１又は２記載の光増幅器。（２）
（付記４）  前記第２の光は、前記希土類元素添加増幅媒体における放射ピーク付近の波長を有する
付記１〜３のいずれかに記載の光増幅器。（３）
（付記５）  前記第２の光の波長は、約１．４９〜１．５５μｍである
付記１〜４のいずれかに記載の光増幅器。
（付記６）  前記第２の光のパワーは、約−３０〜２０ｄＢｍである
請求項１〜５のいずれかに記載の光増幅器。（４）
（付記７）  前記第２の光と前記第１の光とのパワー比は、約−５０〜０ｄＢである
請求項１〜６のいずれかに記載の光増幅器。（５）
（付記８）  前記希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープファイバである
請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅器。
（付記９）  前記希土類元素添加光増幅媒体は、エルビウムドープ光導波路である
請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅器。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、従来におけるＥＤＦＡの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＥＤＦの単位長さあたりの利得係数に関する波長特性を反転分布率(ｔ＝０．０〜１．０)について示した図である。
【図３】図３は、Ｃバンド及びＬバンドの利得帯域を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る光増幅器の実施形態の構成例を示す図である。
【図５】図５は、波長とＥＤＦの吸収／放射との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ＥＤＦ長と反転分布率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、ＥＤＦの入射端における波長とback ＡＳＥとの関係を示すグラフである。
【図８】図７は、波長と利得との関係を示すグラフである。
【図９】図８は、実施例と比較例１及び２との特性をまとめた表である。
【図１０】図９は、第２の励起光として採り得る波長を示すグラフである。
【図１１】図１１は、第２の励起光パワーとして採り得る範囲を示すグラフである。
【図１２】図１２は、第１の励起光と第２の励起光とのパワー比として採り得る範囲を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例を示す図であり、本発明を後方励起ＥＤＦＡに適用した場合の構成例を示す。
【図１４】図１４は、実施形態の変形例を示す図であり、本発明を双方向励起ＥＤＦＡに適用した場合の構成例を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・エルビウムドープ光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)
１１・・・エルビウムドープファイバ(ＥＤＦ)
１２,１２Ａ・・・第１光源
１２Ｂ・・・第３光源
１３,１３Ａ・・・第２光源
１３Ｂ・・・第４光源
１４,１４Ａ,１５,１５Ａ・・・合波器
【国際調査報告】
2007034563.tif 000016
2007034563.tif 000017
2007034563.tif 000018
2007034563.tif 000019