JP2001119087A - Er-doped optical fiber amplifier - Google Patents
Er-doped optical fiber amplifierInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、エルビウム(E
r)をドープした光ファイバに、励起光を注入した状態
で、信号光を通過させて増幅するErドープ光ファイバ
増幅器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an erbium (E)
The present invention relates to an Er-doped optical fiber amplifier that amplifies by passing signal light while pumping light is injected into an optical fiber doped with r).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のErドープ光ファイバ増幅器は図
3に示すように、信号光(入射光)が光学的アイソレー
タ11を介してErドープ光ファイバ(EDF)12の
一端に入射され、Erドープ光ファイバ12の他端に波
長分割形光結合器13が結合され、励起用レーザ14か
らの励起光が光結合器13を介してErドープ光ファイ
バ12に注入される。またErドープ光ファイバ12を
通過し、増幅された信号光は光結合器13を通り、光学
的アイソレータ15を介して出射光として出力される。2. Description of the Related Art In a conventional Er-doped optical fiber amplifier, as shown in FIG. 3, signal light (incident light) is incident on one end of an Er-doped optical fiber (EDF) 12 via an optical isolator 11 and is Er-doped. A wavelength division type optical coupler 13 is coupled to the other end of the optical fiber 12, and excitation light from an excitation laser 14 is injected into the Er-doped optical fiber 12 via the optical coupler 13. The signal light that has passed through the Er-doped optical fiber 12 and has been amplified passes through the optical coupler 13 and is output as output light via the optical isolator 15.
【0003】図中の×印は光ファイバの結合を示してい
る。Erドープ光ファイバ12はエルビウムイオン(E
r3+)を光ファイバのコア部分にドープしたものであ
り、Erの濃度は例えば900ppmである。Erドー
プ光ファイバ12の長さは例えば13mと比較的短かい
ものが用いられていた。また励起光(ポンプ光)として
はErドープ光ファイバ12の吸収波長である1465
nm又は980nmの波長であり、かつ例えば10mW
程度のパワーのものである。[0003] The crosses in the figure indicate the coupling of optical fibers. Er-doped optical fiber 12 is made of erbium ions (E
(r 3+ ) doped in the core of the optical fiber, and the concentration of Er is, for example, 900 ppm. The length of the Er-doped optical fiber 12 is relatively short, for example, 13 m. The excitation light (pump light) is 1465, which is the absorption wavelength of the Er-doped optical fiber 12.
nm or 980 nm and for example 10 mW
Of the degree of power.
【0004】なお励起用レーザ14には外部から光が入
射されないように光学的アイソレータが付けられてい
る。この従来のErドープ光ファイバ増幅器は増幅帯域
は1530〜1565nmであり、つまり帯域幅は35
nmであり、比較的狭いものであった。しかし光通信方
式においては波長多重(WDM)伝送方式が用いられて
いるが、通信容量を増大させるために、広帯域の光増幅
器が望まれている。[0004] The excitation laser 14 is provided with an optical isolator to prevent light from entering from outside. This conventional Er-doped optical fiber amplifier has an amplification band of 1530-1565 nm, that is, a bandwidth of 35
nm, which was relatively narrow. However, although a wavelength division multiplexing (WDM) transmission method is used in the optical communication method, a wideband optical amplifier is desired to increase the communication capacity.
【0005】Erドープ光ファイバ増幅器においてその
増幅帯域幅を広げるには例えば図4に図3と対応する部
分に同一符号を付けて示すように、Erドープ光ファイ
バ(EDF)12として、例えば150mのように長い
ものを用いかつ、励起用レーザ14として励起光のパワ
ーが数100mWのような大出力のものを用いることが
考えられる。なおこの図4では光結合器13が図3と異
なりErドープ光ファイバ12の入射側に設けられてい
る。In order to widen the amplification bandwidth of an Er-doped optical fiber amplifier, for example, as shown in FIG. 4 corresponding to FIG. It is conceivable to use a laser having such a long length and a laser having a large output of several hundred mW as the pumping laser 14. In FIG. 4, the optical coupler 13 is provided on the incident side of the Er-doped optical fiber 12 unlike FIG.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のErドープ光ファイバ増幅器はその増幅帯域幅が比
較的狭いものであった。一方、増幅帯域幅を広くするに
は、Erドープ光ファイバの長さを著しく長くし、かつ
その長いErドープ光ファイバを十分励起できるように
励起光のパワーを著く大にする必要があり、大形にして
高価なものになる問題があった。As described above, the conventional Er-doped optical fiber amplifier has a relatively narrow amplification bandwidth. On the other hand, in order to widen the amplification bandwidth, it is necessary to remarkably increase the length of the Er-doped optical fiber and significantly increase the power of the pump light so as to sufficiently pump the long Er-doped optical fiber. There was a problem that it was large and expensive.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明によればErド
ープ光ファイバを通過した信号光をErドープ光ファイ
バに帰還する光学的帰還手段が設けられる。According to the present invention, there is provided optical feedback means for returning signal light having passed through an Er-doped optical fiber to the Er-doped optical fiber.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】図1にこの発明の実施例を示し、
図3と対応する部分に同一符号を付けてある。Erドー
プ光ファイバ(EDF)12としては例えば35m以上
のようにやや長めのものが用いられる。光学的アイソレ
ータ11を通過した信号光(入射光)は光学的サーキュ
レータ21のポートP1に入射され、光学的サーキュレ
ータ21のポートP2から光ファイバを通じてErドー
プ光ファイバ12の一端に入射される。Erドープ光フ
ァイバ12の他端側に波長分割形光結合器13が設けら
れた場合で、この光結合器13を介して、励起用レーザ
14から励起光がErドープ光ファイバ12に入射され
る。励起光としてはこの例では波長が1465nm、パ
ワーが10mWのものが用いられる。光結合器15のE
rドープ光ファイバ12を通過した信号が出射する側
に、光学的帰還手段22が結合される。光学的帰還手段
22としては図に示すように1本の光ファイバ22aの
一端を2本の光ファイバ22bと22cに分岐させ、こ
れら分岐された光ファイバ22b,22cの他端を結合
部22dで互いに結合させて光ファイバループレフレク
タとして構成される。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Parts corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. As the Er-doped optical fiber (EDF) 12, a slightly longer one such as 35 m or more is used. The signal light (incident light) that has passed through the optical isolator 11 is incident on the port P1 of the optical circulator 21 and is incident on one end of the Er-doped optical fiber 12 from the port P2 of the optical circulator 21 through the optical fiber. In the case where a wavelength division optical coupler 13 is provided on the other end side of the Er-doped optical fiber 12, excitation light from the pumping laser 14 is incident on the Er-doped optical fiber 12 via the optical coupler 13. . In this example, a pump light having a wavelength of 1465 nm and a power of 10 mW is used as the excitation light. E of the optical coupler 15
Optical feedback means 22 is coupled to the side from which the signal passing through the r-doped optical fiber 12 is emitted. As shown in the drawing, the optical feedback means 22 branches one end of one optical fiber 22a into two optical fibers 22b and 22c, and connects the other ends of the branched optical fibers 22b and 22c to a coupling part 22d. The optical fiber loop reflector is configured by being coupled to each other.
【0009】Erドープ光ファイバ12を通過し、光結
合器13を通して光ファイバ22aに達した信号光は光
ファイバ22b,22cに分岐され、互いに逆方向に、
光ファイバ22b,22cよりなるループを回って、光
ファイバ22aに戻り、互いに合成され、光結合器13
を通し、再びErドープ光ファイバ12に入射され、こ
のErドープ光ファイバ12を通過して、光学的サーキ
ュレータ21のポートP2に入射され、光学的サーキュ
レータ21のポートP3から出射し、光学的アイソレー
タ15を通り出射光として出射される。The signal light that has passed through the Er-doped optical fiber 12 and reached the optical fiber 22a through the optical coupler 13 is split into optical fibers 22b and 22c.
After going around the loop composed of the optical fibers 22b and 22c, the optical fiber 22a returns to the optical fiber 22a, and is combined with each other.
Through the Er-doped optical fiber 12, pass through the Er-doped optical fiber 12, enter the port P2 of the optical circulator 21, exit from the port P3 of the optical circulator 21, and enter the optical isolator 15 And emitted as emission light.
【0010】このように入射された信号光は、Erドー
プ光ファイバ12を通って増幅された後、光学的帰還手
段22により再びErドープ光ファイバ12を通り、更
に増幅されて出射されるため、従来のErドープ光ファ
イバ増幅器と比較して、Erドープ光ファイバ12の長
さが同一、励起光のパワーが同一と、パラメータが同一
の場合は、従来より大きな増幅利得が得られる。The signal light thus input is amplified through the Er-doped optical fiber 12, then passes through the Er-doped optical fiber 12 again by the optical feedback means 22, and is further amplified and emitted. Compared with the conventional Er-doped optical fiber amplifier, when the length of the Er-doped optical fiber 12 is the same, the power of the pumping light is the same, and the parameters are the same, a larger amplification gain than the conventional one can be obtained.
【0011】特に、この増幅利得が飽和するように、パ
ラメータを設定することにより、大きな利得でかつ増幅
帯域幅が広いものとすることができる。ちなみに、Er
ドープ光ファイバ12としてエルビウム濃度が900p
pm、長さが55mのものを用い、励起光としてパワー
が10mW、波長が1465nmのものを用い、光学的
帰還手段22を備えたものと、備えていないものについ
てASE(Amplified Spontaneous Emission)スペクト
ラムを測定し、その結果を図2に示す。図2Aは光学的
帰還手段22を備えたものであり、図2Bは光学的帰還
手段22を備えないものである。比較し易いように図2
Aと図2Bとを重ねたものを図2Cに示す。これらの図
から光学的帰還手段22を備えたものは備えないものよ
りも、3dB低下帯域幅が著しく広く、40nm以上の
帯域幅にわたって、±1dB変化以下の特性が得られ
た。このように利得が平坦となり帯域幅が広がったの
は、利得が飽和したためと考えられる。光学的帰還手段
22を備えたもので、図2Bと同程度の特性でよいなら
ば、励起光のパワーは6mW程度でよいことを確かめ
た。In particular, by setting the parameters so that the amplification gain is saturated, a large gain and a wide amplification bandwidth can be obtained. By the way, Er
Erbium concentration is 900p as doped optical fiber 12
pm, a length of 55 m, an excitation light having a power of 10 mW and a wavelength of 1465 nm, and an ASE (Amplified Spontaneous Emission) spectrum with and without optical feedback means 22. The measurement was performed, and the results are shown in FIG. FIG. 2A is provided with the optical feedback means 22, and FIG. 2B is provided with no optical feedback means 22. Figure 2 for easy comparison
FIG. 2C shows a superposition of A and FIG. 2B. From these figures, it can be seen that the 3 dB lowering bandwidth is significantly wider than the one without the optical feedback means 22 and the characteristic of ± 1 dB change or less over the bandwidth of 40 nm or more. The reason why the gain is flat and the bandwidth is wide is considered that the gain is saturated. It has been confirmed that the power of the pumping light may be about 6 mW if the optical feedback means 22 is provided and if the same characteristics as in FIG. 2B are sufficient.
【0012】上述において、光学的帰還手段22として
は光ファイバループレフレクタに限らず、例えば光ファ
イバの一端面に金属箔などの反射体を付けた光ファイバ
ミラーを用い、Erドープ光ファイバ22を通過して来
た信号光が、その光ファイバミラーの反射体で反射され
て再びErドープ光ファイバ22に入射するように構成
してもよい。その他の光学的帰還手段を用いてもよい。In the above description, the optical feedback means 22 is not limited to the optical fiber loop reflector. For example, an optical fiber mirror in which a reflector such as a metal foil is attached to one end surface of the optical fiber is used. The transmitted signal light may be configured to be reflected by the reflector of the optical fiber mirror and to be incident on the Er-doped optical fiber 22 again. Other optical feedback means may be used.
【0013】また光結合器13をErドープ光ファイバ
12の光学的サーキュレータ21側に設けて、励起光を
光学的サーキュレータ21側からErドープ光ファイバ
12に注入してもよい。しかし、図1に示したように、
励起光を光学的帰還手段22側からErドープ光ファイ
バ12に注入した方が、増幅利得が高く、かつその平坦
性がよく、帯域幅も広いものが得られる。The optical coupler 13 may be provided on the optical circulator 21 side of the Er-doped optical fiber 12, and the excitation light may be injected into the Er-doped optical fiber 12 from the optical circulator 21. However, as shown in FIG.
When the pumping light is injected into the Er-doped optical fiber 12 from the optical feedback means 22 side, a gain with higher amplification gain, better flatness, and wider bandwidth can be obtained.
【0014】Er濃度も900ppmに限られるもので
なく、目的とした利得特性に応じて、変更され、またE
rドープ光ファイバ12の長さ、励起光のパワーと波長
も目的とする利得特性に応じて変更され、この発明によ
れば、波長1465nmの励起光を用いて1560〜1
620nmの帯域幅60nmの増幅が可能であることを
確認した。なお励起光の波長を従来と同様に1480n
mとしても、各種パラメータを選定することにより、こ
の発明の効果が得られる。光学的サーキュレータ21の
代りに光方向性結合器など他の手段に入射光と出射光を
分離することもできる。The Er concentration is not limited to 900 ppm, but is changed according to the intended gain characteristic.
The length of the r-doped optical fiber 12 and the power and wavelength of the pump light are also changed according to the desired gain characteristics. According to the present invention, the pump light having a wavelength of 1465 nm is used for 1560 to 1
It was confirmed that amplification with a 620 nm bandwidth of 60 nm was possible. The wavelength of the excitation light is set to 1480 n as in the conventional case.
The effect of the present invention can be obtained by selecting various parameters for m. Instead of the optical circulator 21, the input light and the output light can be separated by another means such as a light directional coupler.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、光
学的帰還手段を設けて、Erドープ光ファイバを通過し
た信号光を再びErドープ光ファイバに入射することに
より、比較的短かいErドープ光ファイバを用いかつ、
小さいパワーの励起光でも、高い利得を得ることがで
き、増幅帯域幅も広いものが得られる。As described above, according to the present invention, the optical feedback means is provided, and the signal light having passed through the Er-doped optical fiber is again incident on the Er-doped optical fiber, so that a relatively short Er-doped optical fiber can be obtained. Using doped optical fiber, and
A high gain can be obtained even with a low power pumping light, and a wide amplification bandwidth can be obtained.
【図1】この発明の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】Erドープ光ファイバ増幅器のASEスペクト
ラムを測定した実験結果を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an experimental result of measuring an ASE spectrum of an Er-doped optical fiber amplifier.
【図3】従来のErドープ光ファイバ増幅器を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a conventional Er-doped optical fiber amplifier.
【図4】提案されたErドープ光ファイバ増幅器を示す
図。FIG. 4 shows a proposed Er-doped optical fiber amplifier.
Claims (3)
て、上記Erドープ光ファイバに入射された信号光を増
幅する光ファイバ増幅器において、 上記Erドープ光ファイバを通過した信号光を、上記E
rドープ光ファイバに帰還する光学的帰還手段が設けら
れていることを特徴とするErドープ光ファイバ増幅
器。1. An optical fiber amplifier for injecting pump light into an Er-doped optical fiber and amplifying signal light incident on the Er-doped optical fiber, wherein the signal light passing through the Er-doped optical fiber is subjected to the E-doped optical fiber.
An Er-doped optical fiber amplifier, comprising optical feedback means for returning to the r-doped optical fiber.
に注入する手段は、上記Erドープ光ファイバの上記光
学的帰還手段側に設けられていることを特徴とする請求
項1記載のErドープ光ファイバ増幅器。2. The Er-doped light according to claim 1, wherein the means for injecting the pump light into the Er-doped optical fiber is provided on the optical feedback means side of the Er-doped optical fiber. Fiber amplifier.
rドープ光ファイバにおける光増幅利得が飽和する程度
に選定されていることを特徴とする請求項1又は2記載
のErドープ光ファイバ増幅器。3. The magnitude of the power of the pumping light is equal to the E
3. The Er-doped optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the optical amplification gain in the r-doped optical fiber is selected so as to be saturated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29685299A JP2001119087A (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Er-doped optical fiber amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP29685299A JP2001119087A (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Er-doped optical fiber amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001119087A true JP2001119087A (en) | 2001-04-27 |
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Family Applications (1)
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| JP29685299A Withdrawn JP2001119087A (en) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Er-doped optical fiber amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001119087A (en) |
-
1999
- 1999-10-19 JP JP29685299A patent/JP2001119087A/en not_active Withdrawn
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