(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エルビウムドープしたフッ化物ガラスからなる単一モードの中心光ファイバ（２）と、この中心光ファイバ（２）の両側に各々配置され、中心光ファイバ（２）と同じ光モード径を有する第１及び第２の石英単一モード光ファイバ（４ａ、６ａ）からなり、
前記第１及び第２の石英単一モード光ファイバ（４ａ、６ａ）は、前記中心光ファイバ（２）が前記第１及び第２の光ファイバ（４ａ、６ａ）の少なくとも一方を通ってきたポンプ放出（Ｐ１、Ｐ２）を受けたとき第１の光ファイバ（４ａ）を通って到達した光信号（Ｓ）が増幅されるように、前記中心光ファイバ（２）に光結合され、
前記第１及び第２の光ファイバ（４ａ、６ａ）の少なくとも一方が、エルビウムをドープしたものであることを特徴とするファイバ光増幅器。
【請求項２】
前記第１の光ファイバ（４ａ）が、エルビウムをドープしたものであることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項３】
前記第２の光ファイバ（６ａ）が、エルビウムをドープしたものであることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項４】
前記第１及び第２の光ファイバ（４ａ、６ａ）が、エルビウムをドープしたものであることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項５】
前記フッ化物ガラスが、フッ化ジルコニウム酸塩ガラスであることを特徴とする請求項１記載の増幅器。
【請求項６】
中心光ファイバ（２）の長さ、及び各々エルビウムドープされた石英光ファイバ（４ａ、６ａ）の長さを選択し、
次いで、この中心光ファイバ（２）と第１及び第２の光ファイバ（４ａ、６ａ）との間で光結合を起こすことからなり、
前記ファイバの長さの選択が、予め決められた増幅器の利得曲線の形状を得るようになされることを特徴とする請求項１の光増幅器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドープしたフッ化物ガラスファイバを用いた光増幅器、及びその増幅器の製造方法に関する。特に、本発明は光ファイバ遠距離通信の分野での応用を有する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重化(wavelength multiplexing)は、光ファイバの伝送容量を増大させるための有望な方法であり、ファイバの色分散(chromatic dispersion)による視野の制限がなく、伝送または分布ネットワークに柔軟性を与えるものである。
【０００３】
ファイバ光増幅器は、光遠距離通信の鍵を握る要素となっているが、多重波長(wavelength multiplex)を使用するためには、その光増幅器が特別な性能特性を有することが要求される。即ち、多重波の異なる波長を同一の利得で増幅する一方、それらの波長に同一のノイズを与える必要がある。
【０００４】
エルビウムドープした石英ファイバ増幅器では、利得スペクトルが平坦ではないため、エルビウムドープした石英ファイバ増幅器を通過する多重波長の伝送は、その波長が、前記増幅器の利得スペクトルの平坦領域、即ちそのような増幅器の増幅可能帯にあるときにのみ起こる。
【０００５】
そこで、エルビウムドープした石英ファイバ光増幅器の利得スペクトルの平坦化または均等化のための種々の方法、特に、増幅するファイバの中心に配置した光ファイバの使用、ファイバ・レーザ・ループ(fiber laser loop)の使用、及び不完全にポンプしたファイバの使用が提案されている。
【０００６】
これらの方法は、増幅器の利得スペクトルを有効に平坦化することができるが、その利得を減少させてしまう。
【０００７】
数年前に、フッ化ジルコニウム酸塩ガラス（例えばＺＢＬＡＮ）のようなフッ化物ガラスに基づく光ファイバのコアにエルビウムをドープすることにより、この型のファイバを使用した増幅器の利得スペクトルが自然に平坦になることが確認された。即ち、波長の関数である利得が、１．５ミクロン近傍の波長において自然に一定になるので、そのような増幅器は多波長伝送用として用いられる候補となる。
【０００８】
しかし、エルビウムドープしたフッ化物ガラスファイバを用いた多波長伝送で得られた経験により、短波長側に相当する光スペクトルの領域に減退があるため、増幅器の通過帯が制限されることが示された。
【０００９】
また、利得スペクトルの中心部においても約１．５ｄＢの減退があり、このことは、エルビウムドープしたフッ化物ガラスファイバ増幅器の「カスケード(cascade)」の性能特性を制限する。従って、エルビウムドープしたフッ化物ガラスファイバに基づく増幅器の利得スペクトルを平坦化することが必要となった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、この平坦化問題を解決することにある。
従って、本発明は、エルビウムドープしたフッ化物ガラスファイバ増幅器の利得スペクトルを平坦化することを目的とする。
【００１１】
本発明は、そのような増幅器の利得を、利得ポテンシャルを維持したまま、即ち利得を低下させることなく、１５３３から１５６０ｎｍの波長領域にわたって１ｄＢ未満に平坦化することを可能にする。
【００１２】
【課題を解決する手段】
この目的を達成するために、そのような増幅器のエルビウムドープしたフッ化物ガラス光ファイバの各側に２本の石英光ファイバを配置し、それらは前記ドープしたフッ化物ガラスファイバと結合し、さらにそれらの少なくとも一方にもまたエルビウムドープをしている。
【００１３】
さらに詳しくは、本発明は、エルビウムドープしたフッ化物ガラスからなる単一モードの中心光ファイバと、この中心光ファイバの両側に各々配置され、中心光ファイバと同一の光モード径を有する第１及び第２の石英単一モード光ファイバからなり、前記第１及び第２の石英単一モード光ファイバは、前記中心光ファイバが前記第１及び第２の光ファイバの少なくとも一方によってポンプ放出を受けたとき、第１の光ファイバを通って到達した光信号（Ｓ）を増幅できるように前記中心光ファイバに光結合され、前記第１及び第２の光ファイバの少なくとも一方がエルビウムをドープしたものであることを特徴とするファイバ光増幅器を指向する。
【００１４】
本発明の第１の実施態様によれば、前記第１の光ファイバは、エルビウムをドープしたものである。
【００１５】
本発明の第２の実施態様によれば、前記第２の光ファイバは、エルビウムをドープしたものである。
【００１６】
本発明の第３の実施態様によれば、前記第１及び第２の光ファイバは、ともにエルビウムをドープしたものである。
【００１７】
前記フッ化物ガラスは、ＺＢＬＡまたはＺＢＬＡＮ型ガラスのようなフッ化ジルコニウム酸塩ガラスであってもよく、また、単一モード光ファイバを製造できるものから任意のフッ化物ガラスを選択してもよい。
【００１８】
本発明は、本発明の主題をなす光増幅器の製造方法にも関する。それは、中心光ファイバの長さ、及び各々エルビウムドープされた石英光ファイバの長さを選択し、次いで、中心光ファイバと第１及び第２の光ファイバの間で光結合を起こし、前記ファイバの長さの選択が、予め決められた増幅器の利得曲線の形状を得ることを可能にするようになされることを特徴とする。
【００１９】
以下に具体例を挙げ、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２０】
図１に模式的に示した従来の光増幅器は、エルビウムをドープしたフッ化ジルコニウム酸塩の単一モード光ファイバ２と、第１のドープしていない石英単一モード光ファイバ４と、第２のドープしていない石英単一モード光ファイバ６とからなり、それらは、各々ファイバ２の両側に配置され、ファイバ２と同じ光モード径を有し、ファイバ２と光学的に結合している。
【００２１】
ファイバ２の両末端と、そのファイバ２に結合されるファイバ４の末端及びファイバ６の末端は、７゜から１２゜の角度で斜めに研磨されている。
【００２２】
接着剤Ａによる継ぎは、ファイバ４と２の結合末端間で行われる。同様に、接着剤Ｂによる継ぎは、ファイバ２と６の結合末端間で行われる。よって、ファイバ４と２との間、またファイバ２と６との間でも結合が得られている。
【００２３】
図１の増幅器は、「２対１」型の第１のマルチプレクサ８を備え、その一方に２本の標準石英単一モード光ファイバ１０及び１２が、他方に他の標準石英単一モード光ファイバ１４が接続されている。また、この増幅器は、「２対１」型の第２のマルチプレクサ１６を備え、その一方に２本の標準石英単一モード光ファイバ１８及び２０を、他方に他の標準石英単一モード光ファイバ２２が接続されている。
【００２４】
これらのファイバ１０、１２、１４、１８、２０及び２２は、例えば、Ｇ６５２（ｉＴＵ−Ｔ）型である。
【００２５】
ファイバ１４及び２２は、各々ファイバ４及び６の自由端に、溶融−拡散接続(fusion-diffusion welding)によって光学的に結合されている。図１において、ファイバ４と１４の間の接続は符号Ｃで、ファイバ６と２２の間の接続は符号Ｄで示した。
【００２６】
ファイバ１２の自由端は、第１の光ポンプレーザー２４に光学的に結合されており、ファイバ２０の自由端は、第２の光ポンプレーザー２６に光学的に結合されている。
【００２７】
レーザー２４及び２６は、各々光ポンプ放出Ｐ１及びＰ２を発しており、開示した実施態様では、それらはともに１．４８μｍの波長を有している。
【００２８】
図１に示した光増幅器は、光信号Ｓを伝送する標準石英光ファイバ２７で構成された光学ラインに挿入される。このファイバ２７は、増幅器の挿入によって中断されている。
【００２９】
ファイバ２７の一の部分２７ａは、第１の光アイソレータ２８によってファイバ１０に光学的に結合され、この部分２７ａからのみファイバ１０に光が通過するようにされている。ファイバ２７の他の部分２７ｂは、第２の光アイソレータ３０によってファイバ１８に光学的に結合され、ファイバ１８ａからのみこの部分２７ｂに光が通過するようにされている。
【００３０】
放出Ｐ１は、ファイバ１２、マルチプレクサ８及びファイバ１４及び４を介してファイバ２に到達する。放出Ｐ２は、ファイバ２０、マルチプレクサ１６及びファイバ２２及び６を介してファイバ２に到達する。
【００３１】
よって、ファイバ２の増幅媒体は、放出Ｐ１及びＰ２によりポンプ（励起）される。
【００３２】
光信号Ｓは、アイソレータ２８、ファイバ１０、マルチプレクサ８、ファイバ１４及び４を連続的に反転し、そして前記光信号Ｓは、ファイバ２において増幅される。
【００３３】
増幅された光信号ＳＡは、ファイバ６及び２２、及びマルチプレクサ１６を連続的に反転し、ファイバ１８を介してこの増幅器から出力される。そしてアイソレータ３０を反転した後、ファイバ２７の部分２７ｂ中を伝送される。
【００３４】
図２に模式的に示した本発明の光増幅器は、ファイバ４及び６の少なくとも一方を、それと同じ光幾何学的特性を有し、エルビウムドープした石英単一モード光ファイバに置き換えた以外は、図１の増幅器と同じである。
【００３５】
図２に示した実施態様において、前記ファイバ４は、ファイバ４と同じ光幾何学的特性を持ち、エルビウムドープした石英単一モードファイバ４ａに置き換えられている。
【００３６】
前記ファイバ６もまた、ファイバ６と同じ光幾何学的特性を持ち、エルビウムドープした石英単一モードファイバ６ａに置き換えられている。
【００３７】
しかしながら、本発明の光増幅器は、ファイバ６を置き換えずにファイバ４のみをファイバ４ａに置き換えるか、またはファイバ４を置き換えずにファイバ６のみをファイバ６ａに置き換えることによっても得ることができる。
【００３８】
ここで、光ファイバの光幾何学的特性とは、そのファイバのコア径、及びそのファイバのコアとクラッドとの屈折率(optical index)の差によってなるものである。
【００３９】
また、光ファイバの光モード径とは、与えられた波長に対して、その光幾何学的特性を用いて計算されるものである。
【００４０】
図示しないが、本発明の光増幅器では、ポンプレーザ２６を取り除き、光ファイバ２０がレーザ２４に一致する残余のポンプ放出を伝達するようにしてもよい。
【００４１】
また、図示しないが、本発明の光増幅器では、取り除かれるのがポンプレーザ２４であって逆方向の励起が与えられ、残余のポンプ放出（この場合はレーザー２６に一致する）を、光ファイバ１２が伝達するようにしてもよい。
【００４２】
これらの図示しない２つの場合にあっては、本発明の光増幅器は、ファイバ４のみが対応するファイバ４ａに置き換えられても、ファイバ６のみが対応するファイバ６ａに置き換えられても、あるいはファイバ４及び６が、各々ファイバ４ａ及び６ａに置き換えられてもよい。
【００４３】
波長の関数として表した増幅器の利得変化の曲線である利得スペクトル（または利得曲線）の正確な形状は、使用するエルビウムドープした石英ファイバの長さ、及び、そのファイバが配置されるポンプレーザに対する位置によって変化する。
【００４４】
上述したように、例えば、ドープしたフッ化ジルコニウム酸塩ファイバの一方、即ち、ポンプレーザの側あるいは光増幅器の出力側のいずれかの側に配置した１本のエルビウムドープ石英ファイバを使用することが可能である。（ただし、１つのみのポンプレーザを使用し、それが増幅器の入力側に配置されていると仮定する。）
【００４５】
（１つまたは２つのポンプレーザとともに）、ドープしたフッ化ジルコニウム酸塩単一モードファイバの両側に各々配置された２本のエルビウムドープ石英単一モードファイバを使用するとき、その２本のエルビウムドープ石英単一モードファイバは、同一の長さを有している必要はない。
【００４６】
同方向ポンプ及び逆方向ポンプ用の２つのポンプレーザを使用する場合、ドープされた石英ファイバが１本のときは、その側に位置されたレーザは０．９８μｍで発振させることができ、ドープされた石英ファイバが２本のときは、２つのレーザの一方は０．９８μｍで発振させることができる。
【００４７】
本発明の光増幅器の利得スペクトルの形状は、エルビウムドープした石英ファイバの長さのみならず、エルビウムドープしたフッ化物ファイバの長さにも依存し、それらの長さは、前記光増幅器の製造過程において選択される。
【００４８】
よって、利得スペクトルの形状は、増幅器の製造において、これらの長さを選択することにより調整でき、その選択は、満足な利得スペクトルが得られるまで繰り返される。
【００４９】
よって、本発明の光増幅器の利得スペクトルの設計には大きな柔軟性があり、そのような増幅器には、「ハイブリッド増幅器」という呼称が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の光増幅器を模式的に示す図である。
【図２】  本発明の光増幅器の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
２…フッ化物ガラス単一モード中心光ファイバ、４…第１の石英光ファイバ、４ａ…エルビウムドープした第１の石英光ファイバ、６…第２の石英光ファイバ、６ａ…エルビウムドープした第２の石英光ファイバ、８…第１のマルチプレクサ、１０、１２及び１４…標準石英単一モード光ファイバ、１６…第２のマルチプレクサ、１８、２０及び２２…標準石英単一モード光ファイバ、２４…第１の光ポンプレーザ、２６…第２の光ポンプレーザ、２７…標準石英光ファイバ、２８…第１の光アイソレータ、３０…第２の光アイソレータ。
【図１】
0003942654.tif 000002
【図２】
0003942654.tif 000003