(57)【要約】【課題】  構成部品の数を削減した広帯域ハイブリッド光ファイバ増幅器を提供する。【解決手段】  本発明によるハイブリッド光ファイバ増幅器３０は、ツリウムを添加した光ファイバ（ＴＤＦ）３１と、エルビウムを添加した光ファイバ（ＥＤＦ）３２とを直列に接続し、単一の励起光源３３から励起光をＴＤＦ３１およびＥＤＦ３２へ入力する。この構成では、単一の励起光源３３からの励起光によってＴＤＦ３１が励起され、ＴＤＦ３１を通過した残留励起光によってＥＤＦ３２が励起される。これにより、ＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の両方が増幅作用を発揮し、これらの利得が掛け合わされて、広帯域の増幅器として機能する。なお、励起光は、ＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の両方を効率よく励起するために１４００±５０ｎｍ程度であることが望ましい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツリウムイオン（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバとエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加ファイバとが直列に接続されたハイブリッド光ファイバ増幅器において、
単一の波長の励起光により前記ツリウム添加ファイバと前記エルビウム添加ファイバを励起することを特徴とするハイブリッド光ファイバ増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド光ファイバ増幅器において、
前記単一の波長の励起光は、１４００±５０ｎｍの範囲にあることを特徴とするハイブリッド光ファイバ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる２種類の増幅用光ファイバを用いたハイブリッド光ファイバ増幅器に関する。より詳しくは、本発明は、光ファイバ通信システムにおいて、ブースターアンプ、線形中継器、プリアンプなどに用いられる光ファイバ増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の伝送路に用いられる光ファイバは、波長１４５０〜１６５０ｎｍにおいて、損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下となる低損失な領域を有している。この領域の信号光を増幅する希土類添加光ファイバ増幅器として、エルビウムを添加した増幅用光ファイバやツリウム（Ｔｍ３＋）を添加した増幅用光ファイバを用いた増幅器が開発されてきた。
【０００３】
例えば、エルビウムを添加した増幅用光ファイバを用いたものには、波長１５３０〜１５６０ｎｍの光を増幅するエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、波長１５７０〜１６００ｎｍの光を増幅するシフトＥＤＦＡなどがある。また、ツリウムを添加した増幅用光ファイバを用いたものには、波長１４５０〜１４８０ｎｍの光を増幅するツリウム添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）、波長１４８０〜１５１０ｎｍの光を増幅する利得シフトＴＤＦＡなどがある。
【０００４】
しかしながら、これらの増幅器の波長帯域幅は、３０ｎｍ程度である。多チャンネル（大容量）のＷＤＭ信号を一括して増幅する場合など、増幅器の適用範囲を広げるためには、増幅器の広帯域化が望まれている。
【０００５】
増幅器を広帯域化する手法の一つとして、ＥＤＦＡとＴＤＦＡを直列に接続してハイブリッド型の光ファイバ増幅器を構成する方法が知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００６】
【非特許文献１】T. Sakamoto, S. Aozasa, M. Yamada, and M. Shimizu, “High-gain hybrid amplifier consisting of cascaded fluoride-based TDFA and silica-based EDFA in 1458-1540 nm wavelength region,” Electron Lett., Vol.39, No.7, pp.597-599, April 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＥＤＦＡとＴＤＦＡを直列に接続した増幅器では、それぞれの増幅用ファイバを別々の光源で励起する必要がある。例えば、非特許文献１では、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）を波長９８０ｎｍの励起光で励起し、ツリウム添加ファイバ（ＴＤＦ）を波長１３９０ｎｍの励起光で励起している。
【０００８】
従来の構成では、波長増幅帯域幅がそれぞれ約３０ｎｍのＥＤＦＡとＴＤＦＡを直列に接続することにより、全体として波長増幅帯域幅を約２．５倍の８０ｎｍに拡大している。すなわち、従来構成では、増幅器の帯域幅を拡大するために、増幅器２台分の構成部品を使用している。
【０００９】
従来の構成よりも構成部品の数を削減することができれば、部品コストや製造コストの低減につながる。さらに、これは、装置の小型化や低消費電力化、さらには高信頼性化の点でも有利である。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構成部品の数を削減した広帯域ハイブリッド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】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ツリウムイオン（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバとエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加ファイバとが直列に接続されたハイブリッド光ファイバ増幅器において、単一の波長の励起光により前記ツリウム添加ファイバと前記エルビウム添加ファイバを励起することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッド光ファイバ増幅器において、前記単一の波長の励起光は、１４００±５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ツリウム添加ファイバ（ＴＤＦ）とエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）を直列に接続したハブリッド光ファイバ増幅器において、ＴＤＦとＥＤＦの両ファイバを単一波長の励起光源で励起することができるので、従来の構成に比して、励起光源のみならず、ＷＤＭカプラ、アイソレータなどの構成部品を削減することができる。これにより、光ファイバ増幅器の部品コストや製造コストの低減につながる。さらに、これは、装置の小型化や低消費電力化、さらには高信頼性化の点でも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、比較のために、先ず、従来の構成とその特性について説明する。
【００１５】
図１に、従来のハイブリッド光ファイバ増幅器の構成例を示す。ハイブリッド光ファイバ増幅器１０は、直列に接続されたツリウム添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ）とエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）とを備えている。ＴＤＦＡは、ツリウムを添加した光ファイバ（ＴＤＦ）１１と、ＴＤＦ１１を励起する波長１３９０ｎｍの励起光源１３と、励起光源１３をＴＤＦ１１に結合するＷＤＭカプラ１５ａとから構成され、ＥＤＦＡは、エルビウムを添加した光ファイバ（ＥＤＦ）１２と、ＥＤＦ１２を励起する波長９８０ｎｍの励起光源１４と、励起光源１４をＥＤＦ１２に結合するＷＤＭカプラ１５ｂとから構成されている。さらに、ハイブリッド光ファイバ増幅器１０では、レーザ発振を抑圧し、低雑音で、安定した光増幅を実現するために、光アイソレータ１６ａ〜１６ｃを備えている。
【００１６】
ＴＤＦ１１は、Ｔｍ３＋の添加濃度が６０００ｐｐｍである。また、ＴＤＦ１１のファイバパラメータは、比屈折率差Δｎが１．６％、カットオフ波長が〜１０００ｎｍのものを使用した。また、ＥＤＦ１２は、Ｅｒ３＋の添加濃度が１０００ｐｐｍであり、Ａｌ３＋の添加濃度が３ｗｔ％程度である。また、ＥＤＦ１２のファイバパラメータは、比屈折率差Δｎが１．８７％、カットオフ波長が〜９８０ｎｍのものを使用した。なお、本構成で使用したこれらファイバのパラメータは、以下で説明する本発明の実施例で使用したそれぞれのファイバのパラメータと同じである。
【００１７】
本構成において、ＴＤＦ１１のファイバ長を５ｍとし、励起光源１３から出力パワー４００ｍＷで波長１３９０ｎｍの励起光をＴＤＦ１１へ、ＷＤＭカプラ１５ａを介して、信号光と同一方向（前方励起）に入力した。また、ＥＤＦ１２のファイバ長を７ｍとし、励起光源１４から出力パワー３００ｍＷで波長９８０ｎｍの励起光をＥＤＦ１２へ、ＷＤＭカプラ１５ｂを介して、信号光と同一方向（前方励起）に入力した。この場合に得られた本構成の増幅特性を図２に示す。図２から、本構成では、約１００ｎｍの波長帯域幅にわたって２０ｄＢ以上の利得が得られた。
【００１８】
これに対して、図３に、本発明によるハイブリッド光ファイバ増幅器の構成例を示す。ハイブリッド光ファイバ増幅器３０は、ツリウムを添加した光ファイバ（ＴＤＦ）３１と、エルビウムを添加した光ファイバ（ＥＤＦ）３２と、これら光ファイバを励起する波長１４２０ｎｍの励起光源３３と、励起光源３３をＴＤＦ３１およびＥＤＦ３２に結合するＷＤＭカプラ３５とから構成されている。また、ハイブリッド光ファイバ増幅器３０は、レーザ発振を抑圧し、低雑音で、安定した光増幅を実現するために、光アイソレータ３６ａおよび３６ｂを備えている。
【００１９】
ＴＤＦ３１は、Ｔｍ３＋の添加濃度が６０００ｐｐｍである。また、ＴＤＦ３１のファイバパラメータは、比屈折率差Δｎが１．６％、カットオフ波長が〜１０００ｎｍのものを使用した。ＥＤＦ３２は、Ｅｒ３＋の添加濃度が１０００ｐｐｍであり、Ａｌ３＋の添加濃度が３ｗｔ％程度である。また、ＥＤＦ３２のファイバパラメータは、比屈折率差Δｎが１．８７％、カットオフ波長が〜９８０ｎｍのものを使用した。なお、本実施例で使用したこれらファイバのパラメータは、上で説明した従来の構成例で使用したそれぞれのファイバのパラメータと同じである。
【００２０】
本実施例において、ＴＤＦ３１のファイバ長を４ｍとし、ＥＤＦ３２のファイバ長を１１ｍとし、単一の励起光源３３から出力パワー３００ｍＷで波長１４２０ｎｍの励起光をＴＤＦ３１およびＥＤＦ３２へ、ＷＤＭカプラ３５を介して、信号光と同一の方向（前方励起）に入力した。すなわち、図３の構成では、先ず単一の励起光源３３からの励起光がＴＤＦ３１を励起し、次にＴＤＦ３１を通過した残留励起光がＥＤＦ３２を励起する。これによって、ＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の両方が増幅作用を発揮し、これらの利得が掛け合わされて、広帯域の増幅器として機能する。なお、励起光は、ＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の両方を効率よく励起するために１４００±５０ｎｍ程度であることが望ましい。
【００２１】
図３の構成でこの場合に得られた増幅特性を図４（ａ）に示す。また、図３の構成でＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の順番を入れ替えた場合の増幅特性を図４（ｂ）に示す。利得が２０ｄＢ以上となる波長帯域は、図４（ａ）では、１４６０〜１５４０ｎｍ（帯域幅８０ｎｍ）であり、図４（ｂ）では、１４７０〜１５５５ｎｍ（帯域幅８５ｎｍ）となっている。また、雑音指数ＮＦが７ｄＢ以下となる波長帯域は、図４（ａ）では、１４６０〜１５３０ｎｍ（帯域幅７０ｎｍ）であり、図４（ｂ）では、１４９０〜１５６０ｎｍとなっている。この図４（ａ）と（ｂ）の特性の違いは、ＴＤＦ３１とＥＤＦ３２の特性の違いを反映しており、特に、雑音指数ＮＦの違いは、最初に信号光が通過する増幅用ファイバのＮＦを反映している。
【００２２】
図４の結果を図２と比較すると、図２の方が相対的に高利得で、高出力が得られているが、図４では単一の励起光のみで広帯域にわたって２０ｄＢ以上の利得を達成している。また、図３の構成では、図１の構成に比べて、励起光源だけでなく、ＷＤＭカプラや光アイソレータの構成部品を削減することができる。このように、本発明によるハイブリッド光増幅器によれば、広帯域の増幅特性を達成しつつ、構成部品を削減することができる。これにより、部品コストおよび製造コストの低減、装置の小型化および高信頼性化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のハイブリッド光ファイバ増幅器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の構成に基づくハイブリッド光ファイバ増幅器の増幅特性を示すグラフである。
【図３】本発明によるハイブリッド光ファイバ増幅器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】図３の構成に基づくハイブリッド光ファイバ増幅器の増幅特性を示すグラフであり、図４（ａ）はＴＤＦ−ＥＤＦの構成とした場合であり、図４（ｂ）はＥＤＦ−ＴＤＦの構成とした場合である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ハイブリッド光ファイバ増幅器
１１  ツリウムを添加した光ファイバ（ＴＤＦ）
１２  エルビウムを添加した光ファイバ（ＥＤＦ）
１３  波長１３９０ｎｍの励起光源
１４  波長９８０ｎｍの励起光源
１５  ＷＤＭカプラ
１６  光アイソレータ
３０  ハイブリッド光ファイバ増幅器
３１  ツリウムを添加した光ファイバ（ＴＤＦ）
３２  エルビウムを添加した光ファイバ（ＥＤＦ）
３３  波長１４２０ｎｍの励起光源
３５  ＷＤＭカプラ
３６  光アイソレータ
【図１】
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【図２】
2007088063.tif 000004
【図３】
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【図４】
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