(57)【要約】【課題】利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供する。【解決手段】Ｃバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、その後方に直列に連結され、Ｌバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号を分割するＣ／Ｌスプリッタと、増幅された増幅Ｌバンド光信号を反射させる反射器と、反射された増幅Ｌバンド光信号を誘導するサーキュレータと、前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記サーキュレータにより誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合させるＣ／Ｌ結合器と、前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射してシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備える。【選択図】図５
2007005827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器において、
入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に連結され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、
前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号をそれぞれ異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、
前記第２光ファイバ増幅部の後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を第２光ファイバ増幅部に反射して逆方向に流す反射器と、
前記Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、前記反射器により反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号を異なる方向に誘導するサーキュレータと、
前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記サーキュレータにより誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合して、出力段に進行させるＣ／Ｌ結合器と、
前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項２】
前記再活用手段は、前記Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを前記第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなる請求項１記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項３】
前記反射フィルタは、光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成される請求項２記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項４】
前記光ファイバ格子は、短周期光ファイバ格子で構成される請求項３記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項５】
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器において、
入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、
前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に連結され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、
前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、前記第１光ファイバ増幅部により増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号を相異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、
前記第２光ファイバ増幅部の後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を第２光ファイバ増幅部に反射して逆方向に流す反射器と、
前記第１光ファイバ増幅部の前方に配置され、前記反射器により反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号を異なる方向に誘導するサーキュレータと、
前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記サーキュレータにより誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合器と、
前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項６】
前記再活用手段は、前記Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを前記第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなる請求項５記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項７】
前記反射フィルタは、光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成される請求項６記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項８】
前記光ファイバ格子は、短周期光ファイバ格子で構成される請求項７記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項９】
広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器において、
入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、
前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に配置され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、
前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、前記第１光ファイバ増幅部により増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号をそれぞれ異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、
前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記第２光ファイバ増幅部に増幅された増幅Ｌバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合器と、
前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項１０】
前記再活用手段は、前記Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを前記第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなる請求項９記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項１１】
前記反射フィルタは、光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成される請求項１０記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項１２】
前記光ファイバ格子は、短周期光ファイバ格子である請求項１１記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項１３】
前記第１光ファイバ増幅部とＣ／Ｌスプリッタとの間にアイソレータをさらに備える請求項９記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【請求項１４】
前記第２光ファイバ増幅部の後方にアイソレータをさらに備える請求項９記載の利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波長分割多重化(ＷＤＭ)光伝送通信システムに採用され、入力光信号を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)に関するもので、特に、利得を向上させることができる広帯域(wideband)エルビウム添加光ファイバ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、幾何級数的に増加するデータ量により波長分割多重化(ＷＤＭ)通信システムの伝送帯域幅の拡張が要求され、Ｃバンド(C-band：conventional band)とＬバンド(L-band：long-band)を同時に利用する広帯域伝送システムに関する研究が活発に進められている。光伝送システムで光信号の増幅機能を実行する光ファイバ増幅器として、希土類(rare-earth)元素のうちエルビウムが添加されたエルビウム添加光ファイバ増幅器(ＥＤＦＡ:Erbium Doped Fiber Amplifier)が広く利用されているが、その帯域幅はＣバンドとＬバンド幅がそれぞれ３０ｎｍ程度に限定されている。また、ラマン(ＲＡＭＡＮ)増幅器やテルライト基材(Tellurite-based)エルビウム添加光ファイバ増幅器は、ＣバンドとＬバンドを同時に増幅することができる広い増幅帯域幅を有しているが、ラマン増幅器の場合、高いポンピングパワーを必要とし、テルライト基材エルビウム添加光ファイバ増幅器の場合、いまだ検証されていない新技術である。
【０００３】
現在は既存のシリカ基材(silica-based)エルビウム添加光ファイバ増幅器を利用しＣバンドとＬバンドを同時に使用することができる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器が研究されている。しかし、大部分の場合、広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は独立系のＣバンドとＬバンドを並列形態で結合した構造を有している。このような従来の一実施形態による広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成を図１に示す。
【０００４】
図１に示したように、一般的な従来の広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、第１光ファイバ増幅部１１０、第２光ファイバ増幅部１２０を並列に連結して進行するＣバンド及びＬバンドの光信号をそれぞれ増幅する構成である。第１光ファイバ増幅部１１０は、第１波長選択結合器１１２(ＷＳＣ)を介して連結された９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード１１４から提供されるポンピング光により入力光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ１１６(ＥＤＦ１)からなり、第２光ファイバ増幅部１２０は、第２波長選択結合器１２２と第３波長選択結合器１２８を介してそれぞれ連結された順方向(forward)９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード１２４及び逆方向(backward)１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード１３０からそれぞれ提供さるポンピング光により入力光信号を増幅する第２エルビウム添加光ファイバ１２６(ＥＤＦ２)からなっている。
【０００５】
第１エルビウム添加光ファイバ１１６はポンピング光を受信してＣバンド光信号を増幅し、第２エルビウム添加光ファイバ１２６はポンピング光を受信してＬバンド光信号を増幅する。Ｃ／Ｌスプリッタ１３２(splitter)は第１エルビウム添加光ファイバ１１６及び第２エルビウム添加光ファイバ１２６より前方に配置され、入力光信号をそれぞれＣバンドとＬバンド光信号に分割する。Ｃ／Ｌ結合器１３４(combiner)は第１エルビウム添加光ファイバ１１６及び第２エルビウム添加光ファイバ１２６より後方に配置され、それぞれ増幅された増幅Ｃバンド光信号と増幅Ｌバンド光信号を結合する。また、入力段(Input)の後方と出力段(Output)の前方にそれぞれ第１アイソレータ(isolator)１３６、第２アイソレータ１３８が配置され、逆流する自然放出光(ＡＳＥ:amplified spontaneous emission)を遮断する。Ｃ／Ｌスプリッタ１３２により分割されたＣバンドの光信号は、第１エルビウム添加光ファイバ１１６を経て増幅される。増幅動作は、提供されたポンピング光が基底状態にあるエルビウムイオンを励起し、この励起されたエルビウムイオンの誘導放出により第１エルビウム添加光ファイバ１１６を通過するＣバンド光信号が増幅される。同様に、Ｃ／Ｌスプリッタ１３２により分割されたＬバンド光信号は、第２エルビウム添加光ファイバ１２６を経て増幅される。
【０００６】
しかし、従来のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、Ｃバンド用及びＬバンド用エルビウム添加光ファイバ増幅器をそれぞれ製作した後に、並列に連結する構成であるので、多くの光素子を必要とする。したがって、このような従来の増幅器は製作コストがかかり、また、多くの光素子を必要とするのでその信頼性が低下する。さらに、０.７ｄＢ程度の大きな挿入損失を有するＣ／Ｌスプリッタ１１２が利得媒質である第１エルビウム添加光ファイバ１１６、第２エルビウム添加光ファイバ１２６の前方に位置することにより、光ファイバ増幅器の雑音指数を悪化させるといった問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は光ファイバ増幅器の構成において、多数の光素子や部品を増加させずに利得を向上させることができる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供することにあり、特にＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部の後方にＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部を直列に連結した構成において、増幅Ｃバンド光信号を再活用してＬバンド光信号の増幅効率を高めることのできる広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器は、入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に連結され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号をそれぞれ異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、前記第２光ファイバ増幅部の後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を第２光ファイバ増幅部に反射して逆方向に流す反射器と、前記Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、前記反射器により反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号を異なる方向に誘導するサーキュレータと、前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記サーキュレータにより誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合して、出力段に進行させるＣ／Ｌ結合器と、前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このエルビウム添加光ファイバ増幅器の再活用手段は、Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなるとよい。この反射フィルタは光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成されると好ましい。光ファイバ格子は短周期光ファイバ格子で構成されるとなおよい。
【００１０】
さらにまた、本発明では、広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器として、入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に連結され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、前記第１光ファイバ増幅部により増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号を相異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、前記第２光ファイバ増幅部の後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を第２光ファイバ増幅部に反射して逆方向に流す反射器と、前記第１光ファイバ増幅部の前方に配置され、前記反射器により反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号を異なる方向に誘導するサーキュレータと、前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記サーキュレータにより誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合器と、前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供する。
【００１１】
このエルビウム添加光ファイバ増幅器の再活用手段は、Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなるとよい。この反射フィルタは光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成されると好ましい。光ファイバ格子は短周期光ファイバ格子で構成されるとなおよい。
【００１２】
さらにまた、本発明では、広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器として、入力されたＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部と、前記第１光ファイバ増幅部の後方に直列に配置され、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部と、前記第１、第２光ファイバ増幅部間に配置され、前記第１光ファイバ増幅部により増幅された増幅Ｃバンド光信号とＬバンド光信号をそれぞれ異なる方向に分割するＣ／Ｌスプリッタと、前記Ｃ／Ｌスプリッタにより分割された増幅Ｃバンド光信号と前記第２光ファイバ増幅部に増幅された増幅Ｌバンド光信号を結合するＣ／Ｌ結合器と、前記第２光ファイバ増幅部を介在させて前記反射器とは光経路上における反対の位置に配置され、前記第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを反射して、前記第２光ファイバ増幅部のシードビームとして前記第２光ファイバ増幅部に再入射する再活用手段と、を備えることを特徴とする利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を提供する。
【００１３】
このエルビウム添加光ファイバ増幅器の再活用手段は、Ｃ／Ｌスプリッタと第２光ファイバ増幅部との間に配置され、第２光ファイバ増幅部の増幅過程中に発生するＡＳＥ中のＣバンドのＡＳＥを第２光ファイバ増幅部に反射する反射フィルタからなるとよい。この反射フィルタは光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を有する光ファイバ格子で構成されると好ましい。光ファイバ格子は短周期光ファイバ格子であるとなおよい。
【００１４】
また、エルビウム添加光ファイバ増幅器は、第１光ファイバ増幅部とＣ／Ｌスプリッタとの間にアイソレータをさらに備えるとよく、第２光ファイバ増幅部の後方にアイソレータをさらに備えると好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明は波長分割多重化光伝送システムで要求される帯域幅拡張に対応するものであり、特にＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部の後方にＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部を直列に連結した構成において、増幅Ｃバンド光信号をシードビームとして再活用してＬバンド光信号の増幅効率を高めることができ、さらに、エルビウム添加光ファイバの長さを節減することができるので、より効率的で、かつ経済的な光伝送システムを具現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の望ましい実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。また、各図では可能な限り同一の符号を使用する。
【００１７】
図２は本発明の第１実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。この利得向上広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器(以下、単に“光ファイバ増幅器”という)２０は第１光ファイバ増幅部２１０、第２光ファイバ増幅部２２０を備えている。第１光ファイバ増幅部２１０は提供されるポンピング光により通過する入力光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ２１６（ＥＤＦ１）からなり、第２光ファイバ増幅部２２０は提供されるポンピング光により入力光信号を増幅する第２エルビウム添加光ファイバ２２６（ＥＤＦ２）からなる。特に、本発明の第１実施形態による光ファイバ増幅器２０は、９８０ｎｍ波長選択結合器２１４を介し９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２１２から９８０ｎｍポンピング光を受信して入力光信号を増幅する所定長さの第１エルビウム添加光ファイバ２１６と、１４８０ｎｍ波長選択結合器２２４を介し１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２２２から１４８０ｎｍポンピング光を受信して入力光信号を増幅する所定長さの第２エルビウム添加光ファイバ２２６と、を備えている。
【００１８】
具体的に説明すると、光ファイバ増幅器２０は、入力された光信号のＣバンド光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ２１６(ＥＤＦ１)と、第１エルビウム添加光ファイバ２１６の後方に直列に連結され、Ｌバンド光信号を増幅する第２エルビウム添加光ファイバ２２６と、第１エルビウム添加光ファイバ２１６と第２エルビウム添加光ファイバ２２６との間に配置され、入力された光信号をＣバンドとＬバンドにそれぞれ分割するＣ／Ｌスプリッタ(splitter)２３２と、反射された増幅Ｌバンド光信号を分離して異なる方向に誘導するサーキュレータ(Ｃｉｒ:circulator)２３４と、第２エルビウム添加光ファイバ２２６により増幅された増幅Ｌバンド光信号とＡＳＥを第２エルビウム添加光ファイバ２２６に反射する反射器(fiber reflector)２３６と、Ｃ／Ｌスプリッタ２３２により分割された増幅Ｃバンド光信号とサーキュレータ２３４から伝送された増幅Ｌバンド光信号を結合して広帯域光信号を提供するＣ／Ｌ結合器(combiner)２３８と、からなる。そして、光ファイバ増幅器２０は入力光信号を順方向に進行させ、増幅過程中に発生するＡＳＥの逆方向の流れを遮断するための第１アイソレータ２４０を備えている。同様に、サーキュレータ２３４は増幅過程中に第２光ファイバ増幅部２２０で発生するＡＳＥの逆方向の流れが第１光ファイバ増幅部２１０に逆流することを遮断するように機能する。さらに、Ｃ／Ｌスプリッタ２３２で分割された増幅Ｃバンド光信号が順方向に進行するように第２アイソレータ２４２が挿入される。
【００１９】
上述した“広帯域(wideband)”とはＣバンドとＬバンドの帯域幅を合わせたことを意味する。
【００２０】
Ｃ／Ｌスプリッタ２３２は３個のポート(port)を備えている。この３個のポートのうち、一つのポートは第１光ファイバ増幅部２１０により増幅された増幅Ｃバンド光信号と入力光信号が入力される入力段であり、他の一つのポートはＣ／Ｌスプリッタ２３２により分割された増幅Ｃバンド光信号の出力段であり、残りの一つのポートは入力光信号のうち、Ｃバンドを除く光信号の出力段である。また、サーキュレータ２３４も３個のポートを備え、一つのポートは入力光信号の入力段であり、他の一つのポートは入力光信号の出力段であり、かつ、反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号の入力段であり、残りの一つのポートは反射器２３６により反射された逆方向流れの増幅Ｌバンド光信号をＣ／Ｌ結合器２３８に誘導するために使用される出力段である。
【００２１】
Ｃバンドの範囲は１５３０〜１５６０ｎｍであり、Ｌバンドの範囲は１５７０〜１６１０ｎｍである。しかし、これらの帯域範囲は実施態様、増幅器の設計、エルビウム添加光ファイバの特徴によって変化する。
【００２２】
以下、前述の構成を有する光ファイバ増幅器２０の動作を説明する。
【００２３】
本発明の第１実施形態による広帯域光ファイバ増幅器２０では、Ｃバンドの光信号が第１エルビウム添加光ファイバ２１６を通過して増幅され、Ｌバンドの光信号が第２エルビウム添加光ファイバ２２６を通過して増幅される。第１エルビウム添加光ファイバ２１６は９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２１２を順方向で使用し、第２エルビウム添加光ファイバ２２６も１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２２２を順方向で使用する。
【００２４】
第１エルビウム添加光ファイバ２１６は９８０ｎｍ波長選択結合器２１４を介して９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２１２から９８０ｎｍポンピング光を受信し、順方向に進行する光信号を増幅する。特に、第１エルビウム添加光ファイバ２１６は９８０ｎｍポンピング光を受信してＣバンドの光信号を増幅する。
【００２５】
第１エルビウム添加光ファイバ２１６を経て増幅された光信号は、Ｃ／Ｌスプリッタ２３２によりＣバンドとＬバンドに分割される。分割されたＬバンド光信号は第２エルビウム添加光ファイバ２２６に順方向に印加され、分割された増幅Ｃバンド光信号はＣ／Ｌ結合器２３８に印加される。Ｃ／Ｌスプリッタ２３２を通過したＬバンド光信号は、第２エルビウム添加光ファイバ２２６を通過しながら増幅過程を経る。
【００２６】
次に、第２エルビウム添加光ファイバ２２６を経て増幅された増幅Ｌバンド光信号は、反射器２３６により反射され、第２エルビウム添加光ファイバ２２６に逆方向に再入力されて、再び増幅された後に出力される。増幅された増幅Ｌバンド光信号は反射器２３６で全反射される。
【００２７】
望ましくは、第１エルビウム添加光ファイバ２１６のポンピング光源として用いられる９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２１２を、増幅器における雑音指数(noise figure)を減少するためにも使用し、第２エルビウム添加光ファイバ２２６のポンピング光源として用いられる１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード２２２を、増幅器における出力を向上するためにも使用するとよい。また、望ましくは、サーキュレータ２３４は第２エルビウム添加光ファイバ２２６の増幅過程中に発生する逆方向ＡＳＥが第１エルビウム添加光ファイバ２１６に逆流して増幅器の効率を低下させる現象を防止するように用いられるとよい。
【００２８】
図３は本発明の第２実施形態による利得向上を伴うエルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。図３に示したように、光ファイバ増幅器３０は、図２に示した利得向上広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器２０と類似の構成であるので、ここでは、その差異点のみを説明する。光ファイバ増幅器３０は、Ｃ／Ｌスプリッタ３３２により分割された増幅Ｃバンド光信号の一部を１０％第１結合器３４４、１０％第２結合器３４６を利用して第２光ファイバ増幅部３２０に再入射させる構成が光ファイバ増幅器２０と相違している。即ち、本発明の望ましい第２実施形態による光ファイバ増幅器３０では、Ｃ／Ｌスプリッタ３３２により分割された増幅Ｃバンド光信号の１０％を１０％第１結合器３４４、１０％第２結合器３４６を利用して第２光ファイバ増幅部３２０に入射するようにし、この入射された１０％の増幅Ｃバンド光信号がＬバンド光信号のポンピング光として再活用されるように、第２光ファイバ増幅部３２０のシードビーム(seed beam)として使用され、Ｌバンド光信号の増幅効率を向上させるようになる。光ファイバ増幅器３０におけるその他の構成は図２に示した光ファイバ増幅器２０と同一の構成であるので、その説明は省略する。
【００２９】
図４は本発明の第３実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。光ファイバ増幅器４０は、入力光信号のうちＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部４１０と、この第１光ファイバ増幅部４１０の後方に直列に連結され、Ｌバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部４２０と、からなる。本発明の第３実施形態による構成は、Ｌバンド光信号が第１光ファイバ増幅部４１０及び第２光ファイバ増幅部４２０を連続して通過し２回増幅される過程を経る。
【００３０】
具体的に説明すると、光ファイバ増幅器４０は、第１光ファイバ増幅部４１０と、第１光ファイバ増幅部４１０の後方に直列に連結された第２光ファイバ増幅部４２０と、第１光ファイバ増幅部４１０と第２光ファイバ増幅部４２０との間に配置され、増幅された増幅Ｃバンド光信号を分割して異なる方向に進行させるＣ／Ｌスプリッタ４３０と、第２光ファイバ増幅部４２０より後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を第２光ファイバ増幅部４２０に反射して逆方向に流す反射器４３２と、第１光ファイバ増幅部４１０の前方に配置され、増幅Ｌバンド光信号を誘導するサーキュレータ４３４と、Ｃ／Ｌスプリッタ４３０により分割された増幅Ｃバンド光信号とサーキュレータ４３４により誘導された増幅Ｌバンド光信号を結合して出力段に進行させるＣ／Ｌ結合器４３６と、Ｃ／Ｌスプリッタ４３０により分割された増幅Ｃバンド光信号の一部を第２光ファイバ増幅部４２０のためにシードビーム(seed beam)として提供する第１結合器４４２、第２結合器４４４と、からなる。
【００３１】
第１光ファイバ増幅部４１０は、第１波長選択結合器４１２を介して連結された第１ポンピングレーザーダイオード４１４から提供される第１ポンピング光により、入力光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ４１６からなる。第１ポンピングレーザーダイオード４１４は、第１光ファイバ増幅部４１０に順方向で第１ポンピング光を提供する。第１波長選択結合器４１２は９８０ｎｍ波長選択結合器で構成され、第１ポンピングレーザーダイオード４１４は９８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される。
【００３２】
第２光ファイバ増幅部４２０は、第２波長選択結合器４２２を介して連結された第２ポンピングレーザーダイオード４２４から提供される第２ポンピング光により、入力されたＬバンド光信号を増幅する第２エルビウム添加光ファイバ４２６からなる。第２ポンピングレーザーダイオード４２４は第２光ファイバ増幅部４２０に順方向で第２ポンピング光を提供する。第２波長選択結合器４２２は１４８０ｎｍ波長選択結合器で構成され、第２ポンピングレーザーダイオード４２４は１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される。
【００３３】
Ｃ／Ｌスプリッタ４３０は第１光ファイバ増幅部４１０により増幅された増幅Ｃバンド光信号を分割して、異なる方向に誘導する。反射器４３２は第２光ファイバ増幅部４２０の後方に配置され、増幅された増幅Ｌバンド光信号を反射して第２光ファイバ増幅部４２０へ逆方向に入射する。サーキュレータ４３４は反射器４３２により逆方向に流された増幅Ｌバンド光信号をＣ／Ｌ結合器に誘導する。次に、Ｃ／Ｌスプリッタ４３０により分割された増幅Ｃバンド光信号とサーキュレータ４３４により誘導された増幅Ｌバンド光信号は、Ｃ／Ｌ結合器４３６で結合され出力段に進行するようになる。
【００３４】
望ましくは、Ｃ／Ｌスプリッタ４３０により分割されたＣバンド光信号の一部は、第１結合器４４２、第２結合器４４４を利用して第２光ファイバ増幅部４２０のためのシードビームとして提供される。第１結合器４４２、第２結合器４４４により提供されたシードビームは、第２光ファイバ増幅器におけるＬバンド光信号のためのポンピング光として使用される。第１結合器４４２はＣ／Ｌスプリッタ４３０とＣ／Ｌ結合器４３６との間に配置され、第２結合器４４４はＣ／Ｌスプリッタ４３０と第２光ファイバ増幅部４２０との間に配置される。この場合、第１結合器４４２、第２結合器４４４のそれぞれは１０％結合器であって、分割された増幅Ｃバンド光信号の１０％のみを第２光ファイバ増幅部４２０のシードビームとして活用するために設けられている。
【００３５】
以下、光ファイバ増幅器４０の動作に対して説明する。入力光信号のうちＣバンド光信号は第１光ファイバ増幅部４１０により増幅され、この増幅された増幅Ｃバンド光信号はＣ／Ｌスプリッタ４３０により分割されて異なる方向に進行する。一方、Ｃ／Ｌスプリッタ４３０を経た入力光信号のうちＬバンド光信号は第２光ファイバ増幅部４２０を通過しながら増幅過程を経る。この時、第１結合器４４２、第２結合器４４４を通じて増幅Ｃバンド光信号の１０％が第２光ファイバ増幅部４２０にシードビームとして提供される。この提供された増幅Ｃバンド光信号はＬバンド光信号のポンピング光として再活用される。第２光ファイバ増幅部４２０を通過しながら増幅された増幅Ｌバンド光信号は、反射器４３２により反射されて第２光ファイバ増幅部４２０に逆方向に入射され再度の増幅過程を経るようになる。次に、第２光ファイバ増幅部４２０を経た逆方向増幅Ｌバンド光信号は、第１光ファイバ増幅部４１０を通過しサーキュレータ４３４により異なる方向に誘導されて進行するようになる。増幅Ｌバンド光信号と増幅Ｃバンド光信号はＣ／Ｌ結合器４３６で結合され出力段に出力される。付加的にＣ／Ｌスプリッタ４３０とＣ／Ｌ結合器４３６との間にアイソレータ４４６を配置し、増幅Ｃバンド光信号が順方向に進行するようにしてもよい。
【００３６】
図５は本発明の第４実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。光ファイバ増幅器５０は、図４に示した利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器４０と類似の構成であるので、ここでは、その差異点のみを説明する。図５に示した光ファイバ増幅器５０は、図４の光ファイバ増幅器４０における１０％第１結合器４４２、第２結合器４４４の代わりに反射フィルタ(reflected Filter)、望ましくは光ファイバ格子(fiber grating)、より望ましくは短周期光ファイバ格子(short period fiber grating)を使用する。光ファイバ増幅器５０におけるその他の構成は、図４に示した光ファイバ増幅器４０と同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
光ファイバ増幅器５０の反射フィルタ５４２は、第２光ファイバ増幅部５２０でＬバンド光信号の増幅過程中に発生するＡＳＥのＣバンドのみを反射し、第２光ファイバ増幅部５２０に再入射させる。即ち、反射フィルタ５４２により反射されたＡＳＥのＣバンド光信号は、第２光ファイバ増幅部５２０のためのシードビームとして再活用され、ポンピング光の機能を担当するようになる。結果的に反射フィルタ５４２によりシードビームが提供されるようになるので、第２光ファイバ増幅部５２０のＬバンド増幅効率が向上する。反射フィルタ５４２は、ＡＳＥのＣバンドを反射するべきであるので、望ましくは、光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率(variaous refractive index)を示す光ファイバ格子(fiber grating)で構成されるとよく、より望ましくは、反射のために短周期(short-period)光ファイバ格子で構成されるよい。
【００３８】
図６は本発明の第５実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。光ファイバ増幅器６０は、図３に示した利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器３０と類似の構成であるので、ここでは、その差異点のみを説明する。図６に示した光ファイバ増幅器６０は、図３の光ファイバ増幅器３０における１０％第１結合器３４４、１０％第２結合器３４６の代わりに反射フィルタ６４２、望ましくは光ファイバ格子、より望ましくは短周期光ファイバ格子を使用する。光ファイバ増幅器６０におけるその他の構成は図３に示した光ファイバ増幅器と同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
光ファイバ増幅器６０の反射フィルタ６４２は、第２光ファイバ増幅部６２０でＬバンド光信号の増幅過程中に発生するＡＳＥのＣバンドのみを反射し、第２光ファイバ増幅部６２０に再入射させる。即ち、反射フィルタ６４２により反射されたＡＳＥのＣバンド光信号は、第２光ファイバ増幅部６２０のシードビームとして再活用され、ポンピング光の機能を担当するようになる。結果的に反射フィルタ６４２によりシードビームが第２光ファイバ増幅部６２０に提供されるようになるので、Ｌバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部６２０の増幅効率が向上する。反射フィルタ６４２はＡＳＥのＣバンドを反射するべきであるので、望ましくは上述したように光ファイバの長さ方向に沿って多様な屈折率を示す光ファイバ格子(fiber grating)で構成されるとよく、より望ましくは反射のために短周期(short-period)光ファイバ格子で構成されるとよい。
【００４０】
図７は本発明の第６実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。光ファイバ増幅器７０は、入力光信号の構成要素のうちＣバンド光信号を増幅する第１光ファイバ増幅部７１０と、この第１光ファイバ増幅部７１０の後方に直列に連結され、入力光信号の構成要素のうちＬバンド光信号を増幅する第２光ファイバ増幅部７２０と、第１光ファイバ増幅７１０、第２光ファイバ増幅部７２０間に配置され、第１光ファイバ増幅部７１０で増幅された増幅Ｃバンド光信号を分割して異なる方向に誘導するＣ／Ｌスプリッタ７３０と、Ｃ／Ｌスプリッタ７３０と第２光ファイバ増幅部７２０との間に設置され、第２光ファイバ増幅部７２０の増幅過程中に発生するＡＳＥのＣバンドのみを反射して、第２光ファイバ増幅部７２０のシードビームとして提供するための反射フィルタ７３２と、第１光ファイバ増幅部７１０により増幅された増幅Ｃバンド光信号と第２光ファイバ増幅部７２０により増幅された増幅Ｌバンド光信号を結合して、出力段に進行させるＣ／Ｌ結合器７３４と、を備えている。“シードビーム(seed beam)”とはＣバンド光信号がＬバンド光信号のポンピング光として使用されることを意味する。
【００４１】
第１光ファイバ増幅部７１０は第１波長選択結合器７１２を介して第１ポンピングレーザーダイオード７１４から提供された第１ポンピング光により入力光信号のＣバンド光信号を増幅する第１エルビウム添加光ファイバ７１６からなる。第１波長選択結合器７１２は９８０ｎｍ波長選択結合器で構成され、第１ポンピングレーザーダイオード７１４は９８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される。第２光ファイバ増幅器７２０は第２波長選択結合器７２２を介して連結された第２ポンピングレーザーダイオード７２４から提供された第２ポンピング光によりＬバンド光信号を増幅する第２エルビウム添加光ファイバ７２６からなる。第２波長選択結合器７２２は１４８０ｎｍ波長選択結合器で構成され、第２ポンピングレーザーダイオード７２４は１４８０ｎｍポンピングレーザーダイオードで構成される。
【００４２】
入力段を通じて入力された光信号は、第１光ファイバ増幅部７１０を通過する。第１光ファイバ増幅７１０は、入力信号の構成要素のうちＣバンド光信号を増幅する。この増幅された増幅Ｃバンド光信号はＣ／Ｌスプリッタ７３０により分割され、異なる方向に進行する。一方、Ｃ／Ｌスプリッタ７３０により分割されたＬバンド光信号は、第２光ファイバ増幅部７２０を通過しながら増幅される。この時、第２光ファイバ増幅部７２０の増幅過程で発生する逆方向ＡＳＥは、反射フィルタ７３２により反射され、さらに第２光ファイバ増幅部７２０にシードビームとして提供されて、Ｌバンド光信号を増幅するようになる。第２光ファイバ増幅部７２０を通過した増幅Ｌバンド光信号とＣ／Ｌスプリッタ７３０により分割された増幅Ｃバンド光信号は、Ｃ／Ｌ結合器７３４により結合され、出力段に進行するようになる。望ましくは、第１光ファイバ増幅部７１０の増幅過程時に発生する逆方向ＡＳＥを遮断するために、第１光ファイバ増幅部７１０より前方に第１アイソレータ７４１を配置するとよい。また、第１光ファイバ増幅部７１０とＣ／Ｌスプリッタ７３０との間に第２アイソレータ７４２を配置して、光信号が順方向に進行するようにするとなおよい。さらに、第２光ファイバ増幅部７２０の後方に第３アイソレータ７４３を配置して、増幅Ｌバンド光信号が順方向に進行するようにするとなお好ましい。
【００４３】
図８は本発明の第７実施形態による利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示した図である。光ファイバ増幅器８０は、図７に示した利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器７０と類似の構成であるので、ここでは、その差異点のみを説明する。図８に示した光ファイバ増幅器８０は、図７の光ファイバ増幅器７０における反射フィルタ７３２の代わりに第１結合器８４２、第２結合器８４４を使用する。光ファイバ増幅器８０におけるその他の構成は図７に示した光ファイバ増幅器７０と同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
第１結合器８４２はＣ／Ｌスプリッタ８３０とＣ／Ｌ結合器８３４との間に配置され、第２結合器８４４はＣ／Ｌスプリッタ８３０と第２光ファイバ増幅部８２０との間に配置され、Ｃ／Ｌスプリッタ８３０により分割されたＣバンドの光信号の一部を第２光ファイバ増幅部８２０のためのシードビームとして再活用する。この場合、第１結合器８４２、第２結合器８４４は増幅Ｃバンド光信号の１０％を活用する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来の一実施形態による広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成を示す構成図。
【図２】本発明の第１実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図３】本発明の第２実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図４】本発明の第３実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図５】本発明の第４実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図６】本発明の第５実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図７】本発明の第６実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【図８】本発明の第７実施形態による利得向上された広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器を示す構成図。
【符号の説明】
【００４６】
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ 広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器
２１０，４１０，７１０ 第１光ファイバ増幅部
２１２，４１４，７１４ ９８０ｎｍポンピングレーザーダイオード
２１４，４１２，７１２ ９８０ｎｍ波長選択結合器
２１６，４１６，７１６ 第１エルビウム添加光ファイバ
２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０ 第２光ファイバ増幅部
２２２，４２４，７２４ １４８０ｎｍポンピングレーザーダイオード
２２４，４２２，７２２ １４８０ｎｍ波長選択結合器
２２６，４２６、７２６ 第２エルビウム添加光ファイバ
２３２，３３２，４３０，７３０，８３０ Ｃ／Ｌスプリッタ
２３４，４３４ サーキュレータ
２３６，４３２ 反射器
２３８，３３８，４３６，７３４，８３４ Ｃ／Ｌ結合器
２４０，７４１ 第１アイソレータ
２４２，７４２ 第２アイソレータ
３４４，４４２，８４２ １０％第１結合器
３４６，４４４，８４４ １０％第２結合器
４４６ アイソレータ
５４２，６４２，７３２ 反射フィルタ
７４３ 第３アイソレータ
【図１】
2007005827.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007005827.tif 000005
【図４】
2007005827.tif 000006
【図５】
2007005827.tif 000007
【図６】
2007005827.tif 000008
【図７】
2007005827.tif 000009
【図８】
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