(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｅｒ元素がドープされた光ファイバによる光励起型増幅器を有する波長多重光伝送路の途中に、Ｔｂ元素を含むガーネットからなる光学部品が配置され、１５５０〜１６００ｎｍの波長領域で生ずる該光励起型増幅器の増幅利得の不均一を相殺するように該ガーネット中におけるＴｂ元素の含有量を調整したことを特徴とする波長多重光伝送路用利得平坦化装置。
【請求項２】
前記ガーネットの光学部品が光アイソレータであることを特徴とする請求項１に記載の波長多重光伝送路用利得平坦化装置。
【請求項３】
前記アイソレータ中のファラデー回転子に前記Ｔｂ元素を含むことを特徴とする請求項２に記載の波長多重光伝送路用利得平坦化装置。
【請求項４】
前記Ｔｂ元素を含有するガーネットが、組成式
Ｌｎ3Ｍ5Ｏ12（式中、ＬｎはＴｂ元素を含み、希土類元素およびＢｉから選択される少なくとも１種類の元素、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｆｅから選択される少なくとも１種類の元素）で示されるガーネット構造を有することを特徴とする請求項２に記載の波長多重光伝送路用利得平坦化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重伝送される信号光の光励起増幅に際し、波長による増幅率の変動を補償する、利得平坦化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重光伝送は、一本のファイバ伝送路で複数の波長帯域の光信号を同時に伝送させるもので、波長帯域として１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯による伝送の開発が進められている。光ファイバーによる長距離の伝送には光信号の減衰を回復する光増幅装置が必要である。従来の広帯域光増幅装置は、OPTCOM January 1998 , p34に示されているように、１５６０ｎｍから１６００ｎｍにかけて信号利得が緩やかに上昇する増幅特性をもっているため、出力が不均一になっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、複数の波長を一括して光励起増幅したとき、波長による増幅率の変動を補償する波長多重光伝送路用利得平坦化装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の波長多重光伝送路用利得平坦化装置は、Ｅｒ元素がドープされた光ファイバによる光励起型増幅器を有する波長多重光伝送路の途中に、Ｔｂ元素を含むガーネットからなる光学部品が配置され、１５５０〜１６００ｎｍの波長領域で生ずる該光励起型増幅器の増幅利得の不均一を相殺するように該ガーネット中におけるＴｂ元素の含有量を調整したものである。
【０００５】
Ｔｂ元素を含む物質からなる光学部品は、ＴｂＯ2またはＴｂ3Ｏ7を含むガラスの光学部品であってもよく、Ｔｂ元素を含有するガーネットの光学部品であってもよい。ガーネットの光学部品が光アイソレータであることが好ましい。
【０００６】
Ｔｂ元素を含む物質からなる光学部品１３は、具体的には、Ｔｂ元素を含有するガーネットからなるファラデー回転子を持つ光アイソレータが挙げられる。
【０００７】
Ｔｂ元素を含有するガーネットは、組成式  Ｌｎ3Ｍ5Ｏ12  （式中、ＬｎはＴｂ元素を含み、希土類元素およびＢｉから選択される少なくとも１種類の元素、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｆｅから選択される少なくとも１種類の元素）で示されるガーネット構造を有するものが挙げられる。
【０００８】
複数の波長が多重光伝送された信号光は、Ｅｒ元素ドープ光ファイバを有する光励起型増幅器により増幅され、その利得は１５５０〜１６００ｎｍの波長領域で長波長になるにつれ緩やかに増大している。増幅した信号光は、波長多重光伝送路の途中にあるＴｂ元素を含む物質を有する光学部品が配置された利得平坦化装置を通過する。
【０００９】
Ｔｂ元素を有する物質の一例として、Ｔｂ3Ｇａ5Ｏ12なる組成式で示されるガーネットが挙げられ、その吸収スペクトルを図３に示す。１６００〜１８００ｎｍにかけてＴｂイオンの７Ｆ６→７Ｆ０及び７Ｆ６→７Ｆ１の遷移による大きな吸収がある。その吸収の裾の１５５０〜１６００ｎｍの波長領域では、吸収が緩やかに増大している。したがって信号光が光学部品を通過する際、この波長領域で高波長ほど増大するＴｂ元素の吸収特性により不均一な利得は相殺される。そのため、波長多重光伝送路用利得平坦化装置から出射する信号光の利得は平坦化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用する波長多重光伝送路用利得平坦化装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の波長多重光伝送路用利得平坦化装置３を用い、光励起増幅器を有する光伝送システムの構成を示す概略図である。
【００１１】
波長多重光伝送路用利得平坦化装置３は、増幅器である光励起合波ファイバ２を有する波長多重光伝送路途中に、Ｔｂ元素を含む物質からなる光学部品が配置されている。
【００１２】
以下に、波長多重光伝送路用利得平坦化装置３が、Ｔｂ元素を含むガーネットからなるファラデー回転子を持つ光アイソレータである例について説明する。光アイソレータ３は、図２に示すように、円筒磁石１３中に、偏光子１０、ファラデー回転子１１、および検光子１２が配置されている。
【００１３】
光伝送システムで伝送される１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の信号光４Ａは、光励起合波ファイバ２を透過する際、半導体レーザである励起光源１から発した励起光４Ｂによりファイバ２中のＥｒ元素が励起され誘導放出し、増幅される。増幅された伝送光４Ｃは、１５５０ｎｍ帯よりも１５８０ｎｍ帯の方が利得が大きく不均一なものであり、ファラデー回転子１１を持つ光アイソレータ３を通過する際に、Ｔｂ元素の吸収特性により１５５０ｎｍ帯よりも１５８０ｎｍ帯の方が強く吸収される。そのため、出射する信号光４Ｄの利得は、平坦化している。
【００１４】
なお、ファラデー回転子１１がガーネットの場合、ファラデー回転角度を４５度近傍に保つ必要があるが、利得の平坦化を調整するには、ガーネットのＴｂ元素の組成比を調整することにより行うことが好ましい。ガーネットの膜厚で利得を調整すると、ファラデー回転子回転角度が４５度から大きくずれアイソレータ３の性能劣化を招いてしまう。Ｔｂ元素を含む物質からなる光アイソレータ３は、光励起合波ファイバ２の入射側に配置されていてもよい。
【００１５】
以下に、上記の光アイソレータからなる波長多重光伝送路用利得平坦化装置３を試作し、図１に示す伝送システムを構築して利得平坦化の試験を行った実施例を示す。
【００１６】
利得平坦化装置３の試作に先立ち、組成式Ｔｂx（ＲＢｉ）3-xＦｅ5Ｏ12で示されるガーネットからなるファラデー回転子の１５８０ｎｍ波長の挿入損失を測定した。組成式中、ｘ＝0、1.7、2.4、2.7、および2.8のガーネットを用いた。なお、組成式中のＲは、Ｅｕである。ＴｂおよびＥｕ以外の希土類金属でも、同様の効果がある。ｘ＝0のガーネットは（ＧｄＢｉ）3Ｆｅ5Ｏ12である。
【００１７】
図４は、組成比率が相違するガーネットからなるファラデー回転子について、波長と挿入損失の相関を示す図である。図４から明らかなように、ｘ＝0のガーネットを除き、いずれのガーネットの場合も、波長１５５０〜１６００ｎｍにかけて緩やかに挿入損失が増大し、ガーネットの組成中のＴｂ含有量が多いほど挿入損失が大きい。Ｔｂの組成がx＝2.8のガーネットからなるファラデー回転子の挿入損失は、１５５０ｎｍより１６００ｎｍの方が約０.６ｄＢ大きい。
【００１８】
次に、前記のＴｂ元素組成比が異なるガーネットからなるファラデー回転子を持つ光アイソレータ３を試作した。この光アイソレータからなる波長多重光伝送路用利得平坦化装置３を用い、図１に示す光励起増幅システムを構築し利得について検討した。１５８０ｎｍ帯域の光増幅に用いたとき、利得平坦化の効果は、ファラデー回転子の挿入損失の結果を反映している。ｘ＝２.８のガーネットからなるファラデー回転子を持つ光アイソレータ３を用いた光励起増幅システムの場合、利得平坦化の効果が一番大きい。このとき利得は０.６ｄＢ改善されており、使用波長帯域の利得は平坦化している。
【００１９】
以上、波長多重光伝送路用利得平坦化装置３が、Ｔｂ元素を含有するガーネットからなるファラデー回転子を持つ光アイソレータである例を示したが、Ｔｂ元素を含有するガーネットの光学部品が、波長板、偏光回転子、フィルタ、ファイバである利得平坦化装置３であってもよい。
【００２０】
また、ＴｂＯ2またはＴｂ3Ｏ7を含むガラスの光学部品が配置された利得平坦化装置３の場合も同様な効果が得られる。
【００２１】
図２のアイソレータ部分に、ＴｂＯ2またはＴｂ3Ｏ7を５％含むホウケイ酸ガラスからなる光学フィルタとしての光学部品３を配置した波長多重光伝送路用利得平坦化装置３を用いて、図１に示す増幅システムを構築し、利得について検討した。このとき使用波長帯域の利得は平坦化している。
【００２２】
なお、ＴｂＯ2またはＴｂ3Ｏ7を含むガラスの光学部品は、レンズ、プリズム、フィルタ、ファイバ、ガラス偏光板に用いてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の波長多重光伝送路用利得平坦化装置は、一括して光増幅した１５００ｎｍ帯域および１５８０ｎｍ帯域の光信号の利得を平坦化することができる。波長多重光伝送路用利得平坦化装置は、その構成部品であるガラスの光学部品やガーネットの光学部品中のＴｂ元素含有量の調整が容易なので、簡便に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する波長多重光伝送路用利得平坦化装置を用いた光励起増幅システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明を適用する波長多重光伝送路用利得平坦化装置に用いた光アイソレータを示す図である。
【図３】Ｔｂ3Ｇａ5Ｏ12の組成式で示されるガーネットの吸収スペクトルを示す図である。
【図４】組成が相違するガーネットからなるファラデー回転子について、波長と挿入損失を示す図である。
【符号の説明】
１は励起光源、２は光励起合波ファイバ、３は波長多重光伝送路用利得平坦化装置、４Ａは伝送信号光、４Ｂは励起光、４Ｃは増幅信号光、４Ｄは出射信号光、１０は偏光子、１１はファラデー回転子、１２は検光子、１３は円筒磁石である。
【図１】
0004028116.tif 000002
【図２】
0004028116.tif 000003
【図３】
0004028116.tif 000004
【図４】
0004028116.tif 000005