JP2002344046A - 光ファイバ増幅器及び光信号の増幅方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ増幅器において、ラマン増幅によ
る分散補償ファイバの損失補償を行ない、ラマン増幅機
能を有するシリカ系光ファイバを用いることにより、ラ
マン増幅によるシリカ系光ファイバの損失補償を行なえ
る、光ファイバ増幅器及び光信号の増幅方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 前後２段にわたり配設された希土類ドー
プファイバ５１及び分散補償ファイバ５２，希土類ドー
プファイバ５１用波長帯域の励起光を生じる励起光源５
３−１，励起光源５３−１からの励起光を希土類ドープ
ファイバ５１へ入射する光カプラ５４−１，分散補償フ
ァイバ５２用波長帯域の励起光を生じる励起光源５３−
２，励起光源５３−２からの励起光を分散補償ファイバ
５２へ入射する光カプラ５４−２とを有し分散補償ファ
イバ５２を励起光源５３−２からの第２の波長帯域の励
起光で励起してラマン増幅を生じさせるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
及び光信号の増幅方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システムの研究開発が精力
的に進められているが、エルビウム（Ｅｒ）ドープファ
イバ（以下、エルビウムドープファイバを「ＥＤＦ」と
いうことがある）などの希土類ドープファイバを用いた
光増幅の技術を利用したブースターアンプやリピータあ
るいはプリアンプの重要性が明らかになっている。

【０００３】また、光増幅器の出現により、光増幅器を
多中継増幅する伝送システムが、マルチメディア社会に
おける通信システムの経済化を図る上で非常に大きな役
割を果たすとして注目を集めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
伝送システムにおける課題としては、分散補償，伝送路
である光ファイバ中での非線型効果（伝送品質に悪影響
を及ぼすもの）の低減，経済的な広帯域波長多重伝送を
挙げることができる。一般に、伝送路である光ファイバ
には、分散特性があり、ファイバの長さに比例して分散
量が蓄積するが、従来は、光増幅中継器などはなく、再
生中継を行なっているので、中継する毎に分散量がリセ
ットされ、問題とならなかった。

【０００５】しかし、光増幅中継では一種のアナログ増
幅による中継であるため、分散量が蓄積するので、これ
に対しては、信号波長を零分散波長に設定して伝送すれ
ばよい。しかし、これでは、次のような課題がある。 （１−１）光ファイバは既に大量に敷設されており、そ
の光ファイバの零分散波長は不幸なことに１．３μｍで
あり、一方、実用化の目処がたっている光増幅器では
１．５５μｍ帯の信号しか増幅できない。

【０００６】（１−２）最近の報告で、たとえ新規に零
分散波長が１．５５μｍにある光ファイバを敷設して、
１．５５μｍの信号で伝送しても、光ファイバ中での非
線型効果が活発に生じてしまうことが明らかとなった。
これは、信号波長を零分散波長に一致させて伝送すると
好ましくない非線型効果が顕著となることを意味する。

【０００７】（１−３）特に、波長多重伝送において
は、複数の異なる信号光波長があるために零分散波長に
一致させるという概念は適用できない。したがって、最
近は、意図的に信号波長を零分散波長から適度にずらし
て、例えば、中継毎に、分散を補償すること等が提案さ
れている。このように、近年、分散補償器の研究が活発
に進められているが、もっとも実用化に近いのは分散補
償ファイバ（以下、分散補償ファイバを「ＤＣＦ」とい
うことがある。ここで、ＤＣＦは、Dispersion Compens
ation Fiber の略である。）であるが、この場合、以下
の課題がある。

【０００８】（２−１）既設のファイバ（伝送路）を利
用する場合、既に存在する中継点で集中的に分散補償を
行なうために、分散補償ファイバを装置として介装する
必要がある。このため、分散補償ファイバの長さを短く
するような研究開発が行なわれている。 （２−２）新規にファイバを敷設する場合は、分散補償
ファイバを装置として介装するのではなく、分散補償フ
ァイバを伝送路の一部として敷設することも考えられ
る。例えば２０ｋｍのファイバと２０ｋｍの分散補償フ
ァイバとで４０ｋｍの伝送路を構成することが考えられ
るが、このような新規の分散補償ファイバの研究開発
は、上記（２−１）の用途に使用する分散補償ファイバ
の研究開発と合わせると、二重開発となってしまう。

【０００９】即ち、以上をまとめると、波長多重伝送に
おいては、波長分散を補償する必要があり、分散補償フ
ァイバで行なうのが実用化にもっとも近いことから、一
つの方法として分散補償ファイバを用いる方法が有力で
あり、更にこの分散補償ファイバを光増幅中継器の中に
一つの部品として入れることが研究されているとうこと
ができるが、一般には、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）の
モードフィールド径は分散を補償するために小さく非線
型効果が生じやすいとともに補償する分散量が増えると
損失も大きい。

【００１０】このために、分散補償ファイバの損失も光
増幅器で補償する方法が考えられるが、この分散補償フ
ァイバ内で生じる自己位相変調（ＳＰＭ：Self-Phase M
odulation ）や相互位相変調（ＸＰＭ：Cross-Phase Mo
dulation）といった信号の品質を劣化させる非線型効果
の影響を受けないように損失を補償する必要があり、レ
ベルダイヤの設計が難しいという問題がある。さらに、
ＷＤＭ用の光増幅器には、平坦でかつ広い光増幅帯域が
要求されるが、希土類ドープファイバ光増幅器にも利得
の波長依存性があり平坦でかつ広い増幅帯域を実現する
のは困難であるという課題もある。

【００１１】また、利得が高い希土類ドープファイバ光
増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じるこ
とがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希
土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作することに
なる。例えば、エルビウムドープファイバ光増幅器で
は、光増幅を行なう際に、１．５３〜１．５７μｍの自
然放出光（ＡＳＥ）が発生するが、このＡＳＥはエルビ
ウムドープファイバ光増幅器内の反射点で反射を繰り返
すため、不要な発振が生じることがある。特に、多波長
一括増幅用に調整されたエルビウムドープファイバ光増
幅器（即ち、励起率が高いエルビウムドープファイバ光
増幅器）では、１．５３μｍ付近での利得が高いため、
この波長において不要な発振が生じやすく、このように
不要な発振が生じた場合には、エルビウムドープファイ
バ光増幅器が不安定に動作する。

【００１２】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、分散補償ファイバを用いる場合には、この分
散補償ファイバのモードフィールド径が小さいためにラ
マン増幅のしきい値の下がっていることを利用して、ラ
マン増幅による分散補償ファイバの損失補償を行なえる
ようにした、光ファイバ増幅器及び光信号の増幅方法を
提供することを目的とする。

【００１３】さらに、本発明は、分散補償ファイバと同
様にラマン増幅機能を有するシリカ系光ファイバを用い
ることにより、分散補償ファイバを用いる場合と同様
に、ラマン増幅によるシリカ系光ファイバの損失補償を
行なえるようにした、光ファイバ増幅器を提供すること
を目的とする。また、本発明は、利得が高い希土類ドー
プファイバ光増幅器や、多波長一括増幅用に調整された
希土類ドープファイバ光増幅器の不安定動作を抑制する
ようにした、光ファイバ増幅器を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の第１の態
様の説明 図１は本発明の第１の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図１において、５１，５２は前後２段にわたり配設さ
れた希土類ドープファイバ及び分散補償ファイバであ
る。

【００１５】５３−１は、希土類ドープファイバ５１の
ための第１の波長帯域の励起光を生じる第１励起光源で
あり、５４−１は、第１励起光源５３−１からの励起光
を希土類ドープファイバ５１へ入射する第１光カプラで
ある。５３−２は、分散補償ファイバ５２のための第２
の波長帯域の励起光を生じる第２励起光源であり、５４
−２は、第２励起光源５３−２からの励起光を分散補償
ファイバ５２へ入射する第２光カプラである。

【００１６】そして、分散補償ファイバ５２を第２励起
光源５３−２からの第２の波長帯域の励起光で励起して
ラマン増幅を生じさせるように構成されている。即ち、
希土類ドープファイバ５１からなる希土類ドープファイ
バ光増幅部と、所望の励起光で励起されることによりラ
マン増幅を生じさせる分散補償ファイバ５２からなるラ
マン光増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されて
いるのである。この場合、第１励起光源５３−１で生じ
る励起光の波長帯域が０．９８μｍであり、第２励起光
源５３−２で生じる励起光の波長帯域が１．４７μｍ
（１．４５〜１．４９μｍ：以下、１．４７μｍ帯域と
いうときは、特に断らない限り、１．４５〜１．４９μ
ｍをいう）であることが好ましい。

【００１７】なお、ラマン光増幅部が前段増幅部として
配設されるとともに、希土類ドープファイバ光増幅部が
後段増幅部として配設するようにしてもよく、希土類ド
ープファイバ光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部と
して構成されている場合においては、希土類ドープファ
イバ光増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、
ラマン光増幅部が後段増幅部として配設するようにして
もよい。また、第２励起光源５３−２を、２つの励起光
源と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波
合成する偏波合成器とで構成することもでき、第２励起
光源５３−２を、励起光源とデポラライザとを組み合わ
せて、励起光の無偏光化を行なうように構成することも
でき、第２励起光源５３−２を、変調を施された励起光
を発生するように構成することもできる。 （２）本発明の第２の態様の説明 図２は本発明の第２の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図２において、６１，６２は、前後２段にわたり配設
されたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバ
である。

【００１８】６３は、１．４７μｍ帯域の励起光を生じ
る励起光源であり、６４は、励起光源６３からの励起光
をエルビウムドープファイバ６１へ入射する光カプラで
ある。そして、この場合は、分散補償ファイバ６２をエ
ルビウムドープファイバ６１からの残留励起光で励起し
てラマン増幅を生じさせるように構成されている。

【００１９】即ち、希土類ドープファイバであるエルビ
ウムドープファイバ６１からなる希土類ドープファイバ
光増幅部と、希土類ドープファイバ光増幅部を励起しう
る所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生
じさせるラマン光増幅部（このラマン光増幅部は、分散
補償ファイバ６２からなる）とが、縦列的に配設される
とともに、この希土類ドープファイバ光増幅部及びラマ
ン光増幅部を励起するための励起光を供給する励起光源
６３が設けられているのである。なお、励起光源６３
を、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光
について直交偏波合成する偏波合成器とで構成すること
もでき、励起光源６３を、励起光源とデポラライザとを
組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成す
ることもでき、励起光源６３を、変調を施された励起光
を発生するように構成することもできる。 （３）本発明の第３の態様の説明 図３は本発明の第３の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図３において、７１，７２は前後２段にわたり配設さ
れたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバで
ある。７３は１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光
源であり、７４は励起光源７３からの励起光を分散補償
ファイバ７２へ入射する光カプラである。

【００２０】この場合は、エルビウムドープファイバ７
１を分散補償ファイバ７２からの残留励起光で励起させ
るように構成されている。 （４）本発明の第４の態様の説明 図４は本発明の第４の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図４において、８１は希土類元素をドープされた分散
補償ファイバであり、８２は、希土類元素をドープされ
た分散補償ファイバ８１のための励起光を生じる励起光
源であり、８３は、励起光源８２からの励起光を希土類
元素をドープされた分散補償ファイバ８１へ入射する光
カプラである。 （５）本発明の第５の態様の説明 図５は本発明の第５の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図５において、９１，９２は前後２段にわたり配設さ
れたエルビウムドープファイバ及び分散補償ファイバで
ある。

【００２１】９３はエルビウムドープファイバ９１のた
めの１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源であ
り、９４は励起光源９３からの励起光をエルビウムドー
プファイバ９１へ入射する光カプラである。９５は、エ
ルビウムドープファイバ９１と分散補償ファイバ９２と
の間に介装されて、エルビウムドープファイバ９１から
出てくる１．４７μｍ帯域の残留励起光を遮断する光フ
ィルタである。

【００２２】（６）本発明の第６の態様の説明 図６（ａ）は本発明の第６の態様を示す原理ブロック図
で、この図６（ａ）において、１０１はシリカ系光ファ
イバ（ＳＯＦ）であり、１０２はエルビウムドープファ
イバ（ＥＤＦ）であり、図６（ａ）に示す光ファイバ増
幅器は、シリカ系光ファイバ１０１を前段側に、エルビ
ウムドープファイバ１０２を後段側にそれぞれそなえて
いる。１０３−１は、シリカ系光ファイバ１０１のため
の波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ用励起
光源であり、１０４−１は、シリカ系光ファイバ用励起
光源１０３−１からの励起光をシリカ系光ファイバ１０
１へ入射する光カプラである。

【００２３】１０３−２は、エルビウムドープファイバ
１０２のための波長帯域の励起光を生じるエルビウムド
ープファイバ用励起光源であり、１０４−２は、エルビ
ウムドープファイバ用励起光源１０３−２からの励起光
をエルビウムドープファイバ１０２へ入射する光カプラ
である。この場合は、シリカ系光ファイバ１０１をシリ
カ系光ファイバ用励起光源１０３−１からの波長帯域の
励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成さ
れている。

【００２４】即ち、図６（ａ）に示す光ファイバ増幅器
では、希土類ドープファイバであるエルビウムドープフ
ァイバ１０２からなる希土類ドープファイバ光増幅部
と、所望の励起光で励起されることによりラマン増幅を
生じさせるシリカ系光ファイバ１０１からなるラマン光
増幅部とが、前後２段にわたって縦続接続されており、
ラマン光増幅部が前段増幅部として配設されるととも
に、希土類ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として
配設されているのである。なお、希土類ドープファイバ
光増幅部が低雑音指数を有する光増幅部として構成され
ている場合において、希土類ドープファイバ光増幅部が
前段増幅部として配設されるとともに、ラマン光増幅部
が後段増幅部として配設してもよい。

【００２５】さらに、励起光を生じる励起光源を設け
て、この励起光源が、上記のシリカ系光ファイバ用励起
光源１０３−１及びエルビウムドープファイバ用励起光
源１０３−２を兼用するようにしてもよい。 （７）本発明の第７の態様の説明 図６（ｂ）は本発明の第７の態様を示す原理ブロック図
で、この図６（ｂ）において、１１１は低雑音指数を有
するエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１１
２はシリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、図６（ｂ）
に示す光ファイバ増幅器は、エルビウムドープファイバ
１１１を前段側に、シリカ系光ファイバ１１２を後段側
にそれぞれそなえている。１１３−２は、シリカ系光フ
ァイバ１１２のための波長帯域の励起光を生じるシリカ
系光ファイバ用励起光源であり、１１４−２は、シリカ
系光ファイバ用励起光源１１３−２からの励起光をシリ
カ系光ファイバ１１２へ入射する光カプラである。

【００２６】１１３−１は、エルビウムドープファイバ
１１１のための波長帯域の励起光を生じるエルビウムド
ープファイバ用励起光源であり、１１４−１は、エルビ
ウムドープファイバ用励起光源１１３−１からの励起光
をエルビウムドープファイバ１１１へ入射する光カプラ
である。この場合は、シリカ系光ファイバ１１２をシリ
カ系光ファイバ用励起光源１１３−２からの波長帯域の
励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成さ
れている。

【００２７】なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる
励起光源を設けて、励起光源が、上記のシリカ系光ファ
イバ用励起光源１１３−２及びエルビウムドープファイ
バ用励起光源１１３−１を兼用するようにしてもよい。 （８）本発明の第８の態様の説明 図７は本発明の第８の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図７において、１２１−１は低雑音指数を有する第１
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１２２は
シリカ系光ファイバ（ＳＯＦ）であり、１２１−２は第
２エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、図７に
示す光ファイバ増幅器は、第１エルビウムドープファイ
バ１２１−１を前段に、シリカ系光ファイバ１２２を中
段に、第２エルビウムドープファイバ１２１−２を後段
にそれぞれそなえている。１２３−１は、第１エルビウ
ムドープファイバ１２１−１のための波長帯域の励起光
を生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源であ
り、１２４−１は、第１エルビウムドープファイバ用励
起光源１２３−１からの励起光を第１エルビウムドープ
ファイバ１２１−１へ入射する光カプラである。

【００２８】１２３−２は、シリカ系光ファイバ１２２
のための波長帯域の励起光を生じるシリカ系光ファイバ
用励起光源であり、１２４−２は、シリカ系光ファイバ
用励起光源１２３−２からの励起光をシリカ系光ファイ
バ１２２へ入射する光カプラである。１２３−３は、第
２エルビウムドープファイバ１２１−２のための波長帯
域の励起光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励
起光源であり、１２４−３は、第２エルビウムドープフ
ァイバ用励起光源１２３−３からの励起光を第２エルビ
ウムドープファイバ１２１−２へ入射する光カプラであ
る。

【００２９】この場合は、シリカ系光ファイバ１２２を
シリカ系光ファイバ用励起光源１２３−２からの波長帯
域の励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構
成されている。即ち、図７に示す光ファイバ増幅器で
は、希土類ドープファイバであるエルビウムドープファ
イバ１２１−１からなり低雑音指数を有する希土類ドー
プファイバ光増幅部が前段増幅部として配設され、所望
の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさせ
るシリカ系光ファイバ１２２からなるラマン光増幅部が
中段増幅部として配設され、希土類ドープファイバであ
るエルビウムドープファイバ１２１−２からなる希土類
ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されて
いるのである。 （９）本発明の第９の態様の説明 図８は本発明の第９の態様を示す原理ブロック図で、こ
の図８において、１３１−１は低雑音指数を有する第１
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、１３２は
分散補償ファイバ（ＤＣＦ）であり、１３１−２は第２
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）であり、図８に示
す光ファイバ増幅器は、第１エルビウムドープファイバ
１３１−１を前段に、分散補償ファイバ１３２を中段
に、第２エルビウムドープファイバ１３１−２を後段に
それぞれそなえている。１３３−１は、第１エルビウム
ドープファイバ１３１−１のための波長帯域の励起光を
生じる第１エルビウムドープファイバ用励起光源であ
り、１３４−１は、第１エルビウムドープファイバ用励
起光源１３３−１からの励起光を第１エルビウムドープ
ファイバ１３１−１へ入射する光カプラである。

【００３０】１３３−２は、分散補償ファイバ１３２の
ための波長帯域の励起光を生じる分散補償ファイバ用励
起光源であり、１３４−２は、分散補償ファイバ用励起
光源１３３−２からの励起光を分散補償ファイバ１３２
へ入射する光カプラである。１３３−３は、第２エルビ
ウムドープファイバ１３１−２のための波長帯域の励起
光を生じる第２エルビウムドープファイバ用励起光源で
あり、１３４−３は、第２エルビウムドープファイバ用
励起光源１３３−３からの励起光を第２エルビウムドー
プファイバ１３１−２へ入射する光カプラである。

【００３１】この場合は、分散補償ファイバ１３２を分
散補償ファイバ用励起光源１３３−２からの波長帯域の
励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成さ
れている。即ち、図８に示す光ファイバ増幅器では、希
土類ドープファイバであるエルビウムドープファイバ１
３１−１からなり低雑音指数を有する希土類ドープファ
イバ光増幅部が前段増幅部として配設され、所望の励起
光で励起されることによりラマン増幅を生じさせる分散
補償ファイバ１３２からなるラマン光増幅部が中段増幅
部として配設され、希土類ドープファイバであるエルビ
ウムドープファイバ１３１−２からなる希土類ドープフ
ァイバ光増幅部が後段増幅部として配設されているので
ある。 （１０）本発明の第１０の態様の説明 図９（ａ）は本発明の第１０の態様を示す原理ブロック
図で、この図９（ａ）において、１４１は分散補償ファ
イバ（ＤＣＦ）であり、１４２は励起光を生じる励起光
源であり、１４３は、励起光源１４２からの励起光を分
散補償ファイバ１４１へ入射する光カプラであって、分
散補償ファイバ１４１を励起光源１４２からの励起光で
励起してラマン増幅を生じさせるように構成されてい
る。これにより、この光ファイバ増幅器は、分散補償フ
ァイバ１４１と、この分散補償ファイバ１４１を励起し
てラマン増幅を生じさせる励起光源１４２とを有する分
散補償ファイバモジュールをそなえていることになる。

【００３２】この場合も、入力信号光が光サーキュレー
タを通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキ
ュレータを通じて出力されるように構成したり、入力信
号光が入力される入力ポート又は出力信号光が出力され
る出力ポートに、それぞれアイソレータを付加したりし
てもよい。 （１１）本発明の第１１の態様の説明 図９（ｂ）は本発明の第１１の態様を示す原理ブロック
図で、この図９（ｂ）において、１５１はシリカ系光フ
ァイバ（ＳＯＦ）であり、１５２は励起光を生じる励起
光源であり、１５３は、励起光源１５２からの励起光を
シリカ系光ファイバ１５１へ入射する光カプラであっ
て、シリカ系光ファイバ１５１を励起光源１５２からの
励起光で励起してラマン増幅を生じさせるように構成さ
れている。この場合も、入力信号光が光サーキュレータ
を通じて入力されるとともに、出力信号光が光サーキュ
レータを通じて出力されるように構成してもよい。

【００３３】（１２）本発明の第１２の態様の説明 図１０は本発明の第１２の態様を示す原理ブロック図
で、この図１０において、１５４は、希土類ドープファ
イバ６１からなる希土類ドープファイバ光増幅部であ
り、１５５は、光ファイバ又は光アイソレータが付加さ
れた光ファイバからなる光ファイバ減衰部である。この
光ファイバ減衰部１５５は、希土類ドープファイバ光増
幅部１５４の不安定動作を抑制するものである。

【００３４】また、この光ファイバ減衰部１５５は、所
望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさ
せるラマン光増幅部を兼用していてもよい。なお、図１
０において、６３は、励起光源であり、６４は、励起光
源６３からの励起光を希土類ドープファイバ６１へ入射
する光カプラである。 （１３）本発明の第１３の態様の説明 図１１は本発明の第１３の態様を示す原理ブロック図
で、この図１１において、１５６−１，１５６−２は、
希土類ドープファイバ１２１−１，１２１−２からなる
希土類ドープファイバ光増幅部としてそれぞれ構成され
た前段光増幅部及び後段光増幅部である。この前段光増
幅部１５６−１及び後段光増幅部１５６−２を有して、
光増幅ユニットが構成されている。１５７は、光ファイ
バ又は光アイソレータが付加された光ファイバからなる
光ファイバ減衰部であり、この光ファイバ減衰部１５７
は、光増幅ユニットにおける前段光増幅部１５６−１と
後段光増幅部１５６−２との間に配設され、光増幅ユニ
ットの不安定動作を抑制するものである。

【００３５】また、この光ファイバ減衰部１５７は、所
望の励起光で励起されることによりラマン増幅を生じさ
せるラマン光増幅部を兼用していてもよい。なお、図１
１において、１２３−１，１２３−３は、励起光源であ
り、１２４−１は、励起光源１２３−１からの励起光を
希土類ドープファイバ１２１−１へ入射する光カプラで
あり、１２４−３は、励起光源１２３−３からの励起光
を希土類ドープファイバ１２１−２へ入射する光カプラ
である。

【００３６】本発明の光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加した第１の光ファイバからなり、所定の波長帯域
の光信号を増幅する光増幅部と、第１の光ファイバに結
合されたシリカ系光ファイバを所望の励起光で励起し
て、シリカ系光ファイバで光信号をラマン増幅させるラ
マン増幅用励起光源とをそなえたことを特徴としている
（請求項１）。

【００３７】また、本発明の光ファイバ増幅器は、希土
類元素を添加した第１の光ファイバを有し、所定の波長
帯域の光信号を増幅する光増幅部と、第１の光ファイバ
と結合されたシリカ系光ファイバ内で光信号がラマン増
幅されるように選択された波長の励起光でシリカ系光フ
ァイバを励起するラマン増幅用励起光源とを有すること
を特徴としている（請求項２）。

【００３８】ここで、前記ラマン増幅用励起光源は、光
増幅部の前段に設けられていてもよい（請求項３）。ま
た、前記ラマン増幅用励起光源は、２つの励起光源と、
これら２つの励起光源からの励起光について偏波合成す
る偏波合成器とから構成されてもよく（請求項４）、ラ
マン増幅用励起光源が、励起光を無偏光化する手段を有
してもよく（請求項５）、さらに、励起光を変調する手
段を有してもよい（請求項６）。

【００３９】そして、本発明の光ファイバ増幅器は、希
土類元素を添加した第１の光ファイバと、第１の光ファ
イバを励起する励起光を出力する第１の励起光源とを有
し、所定の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部と、第
１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内で光
信号がラマン増幅されるように選択された波長の励起光
でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用励起光源
とをそなえ、第１の励起光源から出力される励起光の波
長帯域と、ラマン増幅用励起光源から出力される励起光
の波長帯域とが異なるように選択されていることを特徴
としている（請求項７）。

【００４０】前記第１の励起光源から出力される励起光
の波長帯域は０．９８μｍ帯域であり、ラマン増幅用励
起光源から出力される励起光の波長が１．４５μｍ乃至
１．４９μｍの波長帯域にあることが好ましい（請求項
８）。また、本発明の光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加した第１の光ファイバと、第１の光ファイバを励
起する励起光を出力する第１の励起光源とを有し、所定
の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部と、第１の光フ
ァイバと結合されたシリカ系光ファイバ内で光信号がラ
マン増幅されるように選択された波長の励起光でシリカ
系光ファイバを励起するラマン増幅用励起光源とをそな
え、第１の励起光源から出力される励起光の波長帯域
と、ラマン増幅用励起光源から出力される励起光の波長
帯域とが実質的に等しいように選択されていることを特
徴としている（請求項９）。

【００４１】さらに、本発明の光ファイバ増幅器は、希
土類元素を添加した第１の光ファイバと、第１の光ファ
イバを励起する励起光を出力する第１の励起光源とを有
し、所定の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部と、第
１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内で光
信号がラマン増幅されるように選択された波長の励起光
でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用励起光源
と、ラマン増幅用励起光源からの励起光をシリカ系光フ
ァイバに入射する光カプラとをそなえたことを特徴とし
ている（請求項１０）。

【００４２】そして、本発明の光ファイバ増幅器は、希
土類元素を添加した第１の光ファイバからなり、波長に
依存した利得特性を有し、所定の波長帯域内の光信号を
増幅する光増幅部と、第１の光ファイバに結合されたシ
リカ系光ファイバを所望の励起光で励起して、前記光増
幅部の利得特性が補償されるようにシリカ系光ファイバ
で光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源とを
そなえたことを特徴としている（請求項１１）。

【００４３】また、本発明の光ファイバ増幅器は、希土
類元素を添加した第１の光ファイバを有し、所定の波長
帯域の光信号を波長に依存した利得特性で増幅する光増
幅部と、第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファ
イバ内で光信号がラマン増幅され、前記光増幅部の利得
特性が補償されるように調整された励起光でシリカ系光
ファイバを励起するラマン増幅用励起光源とを有するこ
とを特徴としている（請求項１２）。

【００４４】加えて、本発明の光信号の増幅方法は、シ
リカ系光ファイバを所望の励起光で励起して、シリカ系
光ファイバで光信号をラマン増幅させ、ラマン増幅させ
た光信号を、希土類元素を添加した第１の光ファイバに
よって増幅することを特徴としている（請求項１３）。
また、本発明の光信号の増幅方法は、シリカ系光ファイ
バ内で光信号がラマン増幅されるように選択された波長
の励起光でシリカ系光ファイバを励起し、シリカ系光フ
ァイバと結合された希土類元素を添加した第１の光ファ
イバによって光信号を増幅することを特徴としている
（請求項１４）。

【００４５】さらに、本発明の光信号の増幅方法は、希
土類元素を添加した第１の光ファイバを励起して所定の
波長帯域の光信号を増幅し、第１の光ファイバと結合さ
れたシリカ系光ファイバ内で光信号がラマン増幅される
ように選択された波長の励起光でシリカ系光ファイバを
励起することを特徴としている（請求項１５）。ここ
で、前記第１の光ファイバと、シリカ系光ファイバとは
異なる波長帯域の励起光によって励起されてもよく（請
求項１６）、また、第１の光ファイバと、シリカ系光フ
ァイバとは実質的に等しい波長帯域の励起光によって励
起されてもよい（請求項１７）。

【００４６】そして、本発明の光信号の増幅方法は、希
土類元素を添加した第１の光ファイバからなる光増幅部
が、波長に依存した利得特性で所定の波長帯域内の光信
号を増幅し、第１の光ファイバに結合されたシリカ系光
ファイバを所望の励起光で励起して、前記光増幅部の利
得特性が補償されるようにシリカ系光ファイバで光信号
をラマン増幅させることを特徴としている（請求項１
８）。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （１）第１実施形態の説明 図１２は本発明の第１実施形態を示すブロック図で、こ
の図１２に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ１４４，分散補償ファイバ１４１，光分波
合波器１４３が配設されている。また、光分波合波器１
４３には、励起光源１４２が接続されている。ここで、
励起光源１４２は、ラマン増幅によるエルビウムドープ
ファイバ増幅の帯域補償を行なうことのできる帯域（例
えば、１．４４〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励起
光源であり、この励起光源１４２からの励起光は光分波
合波器１４３を通じて分散補償ファイバ１４１の出力端
から入射されるようになっている。従って、この光ファ
イバ増幅器は、分散補償ファイバ１４１と励起光源１４
２とを有する分散補償ファイバモジュールをそなえてい
ることになる。このような構成により、分散補償ファイ
バ１４１を励起光源１４２からの励起光で励起してラマ
ン増幅を生じさせることができる。即ち、分散補償ファ
イバ１４１では、一般にそのモードフィールド径が小さ
いので、ラマン増幅のしきい値の下がっており、これに
より、ラマン増幅を生じやすいのである。ところで、分
散補償ファイバには、次のような特性がある。

【００４８】即ち、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）は、コ
ア径が小さくモードフィールド径が通常の約半分で非線
型効果（誘導ラマン散乱（ＳＲＳ），誘導ブリルアン散
乱（ＳＢＳ），４光子混合（ＦＷＭ），自己位相変調効
果（ＳＰＭ）等）が伝送路であるファイバより生じやす
い。なお、分散補償ファイバは、その使用態様から、伝
送路であるファイバほど長くは無いので分散補償ファイ
バを通す際の光パワーを小さくすれば使用できることは
分かっている。これは非線型効果の影響も長さが長くな
るとともに増大するからである。また、分散補償ファイ
バでの光の減衰（損失）も無視できるものでないことが
分かってきており、このために光増幅器で、この損失を
補償する必要がある。

【００４９】一方、入力パワーは上記のように述べた様
に小さい値に制限され光増幅器としてのレベル設計に困
難が生じている。しかし、上記の非線型効果にも通信の
際に有害なものと有益なものがある。このうち、ラマン
増幅は有益である。このラマン増幅が、非常に有益とな
る可能性がある点は次のとおりである。即ち、分散補償
ファイバをラマン増幅させれば、分散補償ファイバ自体
が光増幅器となり、損失が補償できるというものであ
る。

【００５０】なお、ラマン増幅とは、誘導ラマン散乱、
即ち、強い単色光を光ファイバに照射したときに、その
光ファイバの光学フォノンと相互作用することにより固
有な量だけ波長がずれたコヒーレントなストークス光が
誘導放出により発生する現象を応用して、ストークス光
が信号光と同じ波長となるように単色光の波長を設定
し、誘導放出により信号光を増幅させることをいう。従
って、上記のように分散補償ファイバ１４１を励起光源
１４２からの上記のような帯域の励起光で励起してラマ
ン増幅を生じさせることにより、このラマン増幅による
分散補償ファイバの損失補償（エルビウムドープファイ
バの利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ
の利得の減少の補填補償を含む）を行なうことができる
のである。なお、エルビウムドープファイバの１．５４
μｍ帯の利得のくぼみを平坦化するには、〜１．４４μ
ｍで励起してラマン増幅を生じさせる。また、図１３に
示すように、出力側に、アイソレータ１４４−２を追加
することもできる。さらに、図１２，図１３に示すよう
に、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける
代わりに、図３９や図４０に示すように、入力信号光が
光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信
号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるように
構成することもできる。

【００５１】また、分散補償ファイバ１４１のかわり
に、シリカ系光ファイバを用いることもできる。 （２）第２実施形態の説明 図１４は本発明の第２実施形態を示すブロック図で、こ
の図１４に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビ
ウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，ア
イソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，光分波合
波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設されてい
る。また、光分波合波器５４−１には、励起光源５３−
１が接続されるとともに、光分波合波器５４−２には、
励起光源５３−２が接続されている。ここで、励起光源
（第一励起光源）５３−１は、エルビウムドープファイ
バ５１のための第１の波長帯域（例えば０．９８μｍ帯
域）での励起光を生じるもので、励起光源５３−２は、
分散補償ファイバ５２のための第２の波長帯域（例えば
１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）または
１．４４μｍまでの帯域（〜１．４４μｍ））の励起光
を生じるものである。

【００５２】すなわち、励起光源５３−１から出力され
る励起光の第１の波長帯域と、励起光源５３−２から出
力される励起光の第２の波長帯域とが異なるように選択
されている。これにより、励起光源５３−２からの励起
光で、分散補償ファイバ５２を励起して、前述の第１実
施形態と同じ原理により、ラマン増幅を生じさせること
ができる。従って、この実施形態においても、分散補償
ファイバ５２を励起光源５３−２からの１．４７μｍ帯
域あるいは１．４４μｍまでの帯域の励起光で励起して
ラマン増幅を生じさせることにより、このラマン増幅に
よる分散補償ファイバの損失補償を行なうことができる
のである。さらに、希土類ドープファイバ光増幅器の利
得の波長特性が希土類イオンによって決まってしまうの
に対して、ラマン光増幅器の利得の波長特性は励起波長
によって決まり、励起波長を変えればそのピーク値がシ
フトするため、希土類ドープファイバ光増幅器の利得の
波長特性を補償するようにラマン増幅を行なう際の励起
波長を選択することができ、このようにすれば、広帯域
光増幅器を実現することができる。即ち、ラマン増幅の
場合も増幅帯域幅が存在し、この利得の波長依存性を用
いれば単なる分散補償ファイバの損失補償だけでなくエ
ルビウムドープファイバの増幅帯域を補いより広帯域化
が図れるのである。

【００５３】換言すれば、エルビウムドープファイバ増
幅器の波長特性は、図２６，２７に示すように、平坦で
はないので、分散補償ファイバを用いてラマン増幅させ
ることにより、上記エルビウムドープファイバ増幅器の
波長特性の凹凸を平坦化することができ、その結果、広
帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括増幅
（図２７参照）を行なう場合等に好適となるのである。
なお、希土類ドープファイバであるエルビウムドープフ
ァイバからなる希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑
音指数を有する光増幅部として構成されてもよい。

【００５４】また、図１４に示す光ファイバ増幅器で
は、エルビウムドープファイバからなる希土類ドープフ
ァイバ光増幅部が前段増幅部として配設されるととも
に、分散補償ファイバからなるラマン光増幅部が後段増
幅部として配設されているが、これに限定されず、分散
補償ファイバ又はシリカ系光ファイバからなるラマン光
増幅部が前段増幅部として配設されるとともに、エルビ
ウムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増
幅部が後段増幅部として配設されてもよい（ラマン光増
幅部がシリカ系光ファイバからなる場合は、１つの励起
光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエルビウム
ドープファイバ用励起光源を兼用することができる）。

【００５５】すなわち、励起光源５３−２は、エルビウ
ムドープファイバ５１に結合されたシリカ系光ファイバ
（図示省略）内で光信号がラマン増幅されるように選択
された１．４４μｍまでの波長（〜１．４４μｍ）の励
起光でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用の励
起光源として機能している。従って、本発明の光ファイ
バ増幅器は、希土類元素を添加した希土類ドープファイ
バ５１を有し、前記の例えば０．９８μｍ帯域の光信号
を波長に依存した利得特性で増幅する光増幅部（希土類
ドープファイバ光増幅器）と、希土類ドープファイバ５
１と結合されたシリカ系光ファイバ内で光信号がラマン
増幅され、前記光増幅部の利得特性が補償されるように
調整された励起光でシリカ系光ファイバを励起するラマ
ン増幅用励起光源５２−２を有することになる。さら
に、励起光源５３−２は、例えば図２３〜図２５に示す
励起光源５３−２，５３−２′，５３−２′′と同様
に、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起光
について直交偏波合成する偏波合成器とで構成されても
よく、励起光源とデポラライザとを組み合わせて（励起
光源とデポラライザとが励起光を無偏光化する手段とし
て機能している。）、励起光の無偏光化を行なうように
（励起光を変調する手段を有する。）構成されてもよ
く、変調を施された励起光を発生するように構成されて
もよい。なお、図２３〜図２５に示す励起光源５３−
２，５３−２′，５３−２′′については、それぞれ本
発明の第９実施形態、本発明の第９実施形態の第１変形
例及び本発明の第９実施形態の第２変形例において説明
する。 （３）第３実施形態の説明 図１５は本発明の第３実施形態を示すブロック図で、こ
の図１５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ６５−１，光分波合波器６４，エルビウム
ドープファイバ（希土類ドープファイバ）６１，アイソ
レータ６５−２，分散補償ファイバ６２，アイソレータ
６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４
に、励起光源６３が接続されている。ここで、励起光源
６３は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９
μｍ）の励起光を生じるものである。

【００５６】このような構成により、この図１５に示す
光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４によ
りエルビウムドープファイバ６１の一端から入射して、
エルビウムドープファイバ６１を励起させ、増幅させる
が、エルビウムドープファイバ６１の他端から残留励起
光が到達する。その後は、この残留励起光をアイソレー
タ６５−２を介して分散補償ファイバ６２へ供給して、
ラマン増幅を生じさせる。このようにエルビウムドープ
ファイバ，分散補償ファイバに共通の励起光源を用い
て、両ファイバでの増幅が行なえるのは次のとおりであ
る。

【００５７】即ち、１．５５μｍ帯の信号光をラマン増
幅する際の励起波長帯はエルビウムドープファイバ（Ｅ
ＤＦ）の励起波長帯である１．４７μｍ帯（１．４５〜
１．４９μｍ）であるからであり、従って、ＥＤＦを
１．４７μｍ帯の光で励起した際の残留励起光パワーを
用いて、ラマン増幅を行なうことができるのである。こ
れにより、エルビウムドープファイバ６１で光増幅を行
ないながら、分散補償ファイバ６２の損失を補償できる
のである。これにより、前述の第２実施形態と同様に、
エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性の凹凸を平
坦化して、広帯域光増幅器を実現することができ、多波
長一括増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源
が１つで済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化に
も寄与しうるのである。

【００５８】また、この場合も、入力部あるいは入出力
部に、アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０
に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて
入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレー
タを通じて出力されるように構成することもできる。さ
らに、励起光源６３は、２つの励起光源と、これらの励
起光源からの励起光について直交偏波合成する偏波合成
器とで構成されてもよく、励起光源とデポラライザとを
組み合わせて、励起光の無偏光化を行なうように構成さ
れてもよく、変調を施された励起光を発生するように構
成されてもよい。 （３−１）第３実施形態の第１変形例の説明 図１６は本発明の第３実施形態の第１変形例を示すブロ
ック図で、この図１６に示す光ファイバ増幅器は、入力
側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４
−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ）６１−１，アイソレータ６５−２，分散補償ファイ
バ６２，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファ
イバ）６１−２，光分波合波器６４−２，アイソレータ
６５−３が配設されている。そして、光分波合波器６４
−１に、励起光源６３−１が接続されるとともに、光分
波合波器６４−２に、励起光源６３−２が接続されてい
る。ここで、励起光源６３−１，６３−２は、共に例え
ば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起
光を生じるものである。

【００５９】従って、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ６１−１，６
１−２からなり、例えば１．４７μｍ帯域の光信号を増
幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムド
ープファイバ６１−１，６１−２に結合されたシリカ系
光ファイバ（図示省略）を例えば１．４７μｍ帯域の励
起光で励起して、シリカ系光ファイバで光信号をラマン
増幅させるラマン増幅用励起光源６３−２とをそなえた
ことになる。

【００６０】後述するように、この光ファイバ増幅器
は、希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ６
１−１，６１−２と、エルビウムドープファイバ６１−
１，６１−２を励起する励起光を出力する励起光源６３
−１，６３−２とを有し、第１の波長帯域の光信号を増
幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムド
ープファイバ６１−１，６１−２と結合されたシリカ系
光ファイバ内で光信号がラマン増幅されるように選択さ
れた１．４４μｍまでの波長（〜１．４４μｍ）の励起
光でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用励起光
源（図示省略）と、ラマン増幅用励起光源からの励起光
をシリカ系光ファイバに入射する光分波合成器（光カプ
ラ）とをそなえて構成してもよい。

【００６１】この場合、希土類元素を添加したエルビウ
ムドープファイバ６１−１，６１−２を有し、１．４７
μｍ帯域の光信号を波長に依存した利得特性で増幅する
希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープフ
ァイバ６１−１，６１−２と結合されたシリカ系光ファ
イバ内で光信号がラマン増幅され、前記希土類ドープフ
ァイバ光増幅部の利得特性が補償されるように調整され
た励起光でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
励起光源とを有するように構成することもできる。

【００６２】このような構成により、この図１６に示す
光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４−１
によりエルビウムドープファイバ６１−１の入力端から
入射して、エルビウムドープファイバ６１−１を励起さ
せ、増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイ
バ６１−１の他端からは残留励起光が到達する。さら
に、この残留励起光をアイソレータ６５−２を介して分
散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせ
る。また、励起光を光分波合波器６４−２によりエルビ
ウムドープファイバ６１−２の出力端から入射して、エ
ルビウムドープファイバ６１−２を励起させ、増幅させ
ることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープフ
ァイバ６１−２の入力端からはやはり残留励起光が到達
する。さらに、この残留励起光も分散補償ファイバ６２
へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。

【００６３】従って、ラマン増幅用励起光源が、希土類
ドープファイバ光増幅部の前段に設けられるようになっ
ている。すなわち、本発明の光信号の増幅方法は、希土
類元素を添加したエルビウムドープファイバ６１−２か
らなり、波長に依存した利得特性で１．４７μｍ帯域内
の光信号を増幅し、エルビウムドープファイバ６１−２
に結合されたシリカ系光ファイバを所望の励起光で励起
して、前記光増幅部の利得特性が補償されるようにシリ
カ系光ファイバで光信号をラマン増幅させるのである。

【００６４】この場合は、分散補償ファイバ６２は前後
のエルビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの
残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分散補
償ファイバ６２による補償効果を大きくすることがで
き、構造の簡素化及びコストの低廉化をはかりながら、
広帯域光増幅器を実現することができる。また、この場
合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設け
る代わりに、図３９や図４０に示すように、入力信号光
が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力
信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるよう
に構成することもできる。さらに、分散補償ファイバ６
２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもでき
る。

【００６５】即ち、図８と同様の要領で、０．９８μｍ
帯の励起光源１３３−１〜１３３−３及び光分波合波器
１３４−１〜１３４−３用いて光ファイバ増幅器を構成
するようにしてもよい。なお、分散補償ファイバ６２の
かわりに、シリカ系光ファイバを用いてもよい。

【００６６】すなわち、本発明の光信号の増幅方法は、
シリカ系光ファイバを１．４７μｍ帯域あるいは１．４
４μｍまでの帯域の励起光で励起して、シリカ系光ファ
イバで光信号をラマン増幅させ、ラマン増幅させた光信
号を、希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ
６１−１，６１−２によって増幅するようにもできる。

【００６７】また、本発明の光信号の増幅方法は、シリ
カ系光ファイバ内で光信号がラマン増幅されるように選
択された波長の励起光でシリカ系光ファイバを励起し、
シリカ系光ファイバと結合された希土類元素を添加した
エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２によって
光信号を増幅するのである。この場合、エルビウムドー
プファイバ６１−１，６１−２と、シリカ系光ファイバ
とは実質的に等しい波長帯域の励起光によって励起され
てもよい。 （３−２）第３実施形態の第２変形例の説明 図１７は本発明の第３実施形態の第２変形例を示すブロ
ック図で、この図１７に示す光ファイバ増幅器は、入力
側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４
−１，エルビウムドープファイバ６１−１，アイソレー
タ６５−２，分散補償ファイバ６２，光分波合波器６４
−３，光フィルタ６６，アイソレータ６５−３，光分波
合波器６４−４，エルビウムドープファイバ６１−２，
光分波合波器６４−５，アイソレータ６５−４が配設さ
れている。そして、光分波合波器６４−１に、励起光源
６３−１が接続されるとともに、光分波合波器６４−５
に、励起光源６３−２が接続されている。すなわち、ラ
マン増幅用励起光源が、希土類ドープファイバ光増幅部
の前段に設けられるようになっている。ここで、励起光
源６３−１，６３−２は、共に例えば１．４７μｍ帯域
（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じるものであ
る。後述するように、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ６１−１，６
１−２からなり、例えば１．４７μｍ帯域の光信号を増
幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムド
ープファイバ６１−１，６１−２に結合されたシリカ系
光ファイバ（図示省略）を例えば１．４７μｍ帯域の励
起光で励起して、シリカ系光ファイバで光信号をラマン
増幅させるラマン増幅用励起光源６３−２とをそなえた
ことになる。

【００６８】この場合、希土類元素を添加したエルビウ
ムドープファイバ６１−１，６１−２を有し、１．４７
μｍ帯域の光信号を波長に依存した利得特性で増幅する
希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープフ
ァイバ６１−１，６１−２と結合されたシリカ系光ファ
イバ内で光信号がラマン増幅され、前記希土類ドープフ
ァイバ光増幅部の利得特性が補償されるように調整され
た励起光でシリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
励起光源６３−２とを有するように構成することもでき
る。

【００６９】また、光分波合波器６４−３と６４−４と
の間には、光フィルタ６６，アイソレータ６５−３をそ
なえた光信号ラインと、励起光ラインとがパラレルに設
けられる。このような構成により、この図１７に示す光
ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器６４−１に
よりエルビウムドープファイバ６１−１の入力端から入
射して、エルビウムドープファイバ６１−１を励起さ
せ、増幅させるが、このとき、エルビウムドープファイ
バ６１−１の他端からは残留励起光が到達する。さら
に、この残留励起光をアイソレータ６５−２を介して分
散補償ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせ
る。また、励起光を光分波合波器６４−５によりエルビ
ウムドープファイバ６１−２の出力端から入射して、エ
ルビウムドープファイバ６１−２を励起させ、増幅させ
ることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープフ
ァイバ６１−２の入力端からはやはり残留励起光が到達
する。さらに、この残留励起光も光分波合波器６４−
４，６４−３を介して、分散補償ファイバ６２へ供給し
て、ラマン増幅を生じさせる。この場合も、分散補償フ
ァイバ６２は前後のエルビウムドープファイバ６１−
１，６１−２からの残留励起光を用いてラマン増幅させ
ているので、分散補償ファイバ６２による補償効果を大
きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化
をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができ
る。

【００７０】また、この場合も、入力部あるいは入出力
部に、アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０
に示すように、入力信号光が光サーキュレータを通じて
入力されるとともに、出力信号光がこの光サーキュレー
タを通じて出力されるように構成することもできる。さ
らに、分散補償ファイバ６２用の励起光源及び光分波合
波器を設けることもできる。

【００７１】即ち、図８と同様の要領で、０．９８μｍ
帯の励起光源１３３−１〜１３３−３及び光分波合波器
１３４−１〜１３４−３を用いて光ファイバ増幅器を構
成するようにしてもよい。なお、分散補償ファイバ６２
のかわりに、シリカ系光ファイバを用いてもよい。

【００７２】すなわち、本発明の光信号の増幅方法は、
希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ６１−
１，６１−２を励起して１．４７μｍ帯域あるいは１．
４４μｍまでの波長帯域の光信号を増幅し、エルビウム
ドープファイバ６１−１，６１−２と結合されたシリカ
系光ファイバ内で光信号がラマン増幅されるように選択
された波長の励起光でシリカ系光ファイバを励起するこ
ともできる。そして、本発明の光信号の増幅方法は、エ
ルビウムドープファイバ６１−１，６１−２と、シリカ
系光ファイバとは異なる波長帯域の励起光によって励起
されることもできるのである。 （４）第４実施形態の説明 図１８は本発明の第４実施形態を示すブロック図で、こ
の図１８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ７５−１，エルビウムドープファイバ（希
土類ドープファイバ）７１，分散補償ファイバ７２，光
分波合波器７４，アイソレータ７５−２が配設されてい
る。そして、光分波合波器７４に、励起光源７３が接続
されている。ここで、励起光源７３は、例えば１．４７
μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じる
ものである。

【００７３】このような構成により、この図１８に示す
光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器７４によ
り分散補償ファイバ７２の出力側から入射して、ラマン
増幅を生じさせるとともに、この分散補償ファイバ７２
からの残留励起光を、エルビウムドープファイバ７１の
出力端から入射して、エルビウムドープファイバ７１を
励起させ、信号光を増幅させる。このように逆にラマン
増幅の際の残留励起光でエルビウムドープファイバ７１
を励起することにより、前述の第２実施形態と同様に、
エルビウムドープファイバの波長特性の凹凸を平坦化し
て、広帯域光増幅器を実現することができ、多波長一括
増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源が１つ
で済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化にも寄与
しうるのである。なお、エルビウムドープファイバ，分
散補償ファイバに共通の励起光源を用いて、両ファイバ
での増幅が行なえる理由は、前述と同じである。

【００７４】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。また、励
起光源７３は、２つの励起光源と、これらの励起光源か
らの励起光について直交偏波合成する偏波合成器とで構
成されてもよく、励起光源とデポラライザとを組み合わ
せて、励起光の無偏光化を行なうように構成されてもよ
く、変調を施された励起光を発生するように構成されて
もよい。 （５）第５実施形態の説明 図１９は本発明の第５実施形態を示すブロック図で、こ
の図１９に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ８４−１，光分波合波器８３，エルビウム
（希土類元素）イオンをドープされた分散補償ファイバ
（以下、エルビウムドープ分散補償ファイバという）８
１，アイソレータ８４−２が配設されている。そして、
光分波合波器８３に、例えば１．４７μｍ帯域（１．４
５〜１．４９μｍ）や０．９８μｍの励起光を生じる励
起光源８２が接続されている。このような構成により、
この図１９に示す光ファイバ増幅器では、励起光を光分
波合波器８３によりエルビウムドープ分散補償ファイバ
８１の一端から入射して、このエルビウムドープ分散補
償ファイバ８１を励起させ、信号光を増幅させる。

【００７５】このように分散補償ファイバのコアにＥｒ
イオンをドープすれば、励起光は分散補償ファイバ８１
内で急速に減衰するために、ラマン増幅も生じず、各微
小区間で、分散補償ファイバ８１の損失を補償すること
になり、信号対雑音比を良好に保つことが可能となる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータ
を設ける代わりに、図３９や図４０に示すように、入力
信号光が光サーキュレータを通じて入力されるととも
に、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力さ
れるように構成することができる。

【００７６】なお、励起光源８２は、２つの励起光源
と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合
成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデ
ポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行な
うように構成されてもよく、変調を施された励起光を発
生するように構成されてもよい。 （６）第６実施形態の説明 図２０は本発明の第６実施形態を示すブロック図で、こ
の図２０に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ９６−１，光分波合波器９４，エルビウム
ドープファイバ（希土類ドープファイバ）９１，アイソ
レータ９６−２，光フィルタ９５，分散補償ファイバ９
２が配設されている。そして、光分波合波器９４に、例
えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励
起光を生じる励起光源９３が接続されている。また、光
フィルタ９５は、エルビウムドープファイバ９１から出
てくる１．４７μｍ帯域の残留励起光を遮断するもので
ある。

【００７７】このような構成により、この図２０に示す
光ファイバ増幅器では、励起光を光分波合波器９４によ
りエルビウムドープファイバ９１の一端から入射して、
エルビウムドープファイバ９１を励起させ、信号光を増
幅させるが、このとき、エルビウムドープファイバ９１
の他端から残留励起光が到達する。そして、この残留励
起光は、光フィルタ９５により遮断される。もし、不必
要に１．４７μｍ帯の光を分散補償ファイバ９２に通す
とラマン増幅により、レベルダイヤ設計あるいは光増幅
器の波長特性に擾乱を来すことになるから、この場合
は、１．４７μｍ帯の光が分散補償ファイバ９２に入力
されるのを光フィルタ９５により遮断しているのであ
る。

【００７８】従って、分散補償ファイバ９２は主として
伝送路の分散を補償するために使用されることになる。
この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータ
を設ける代わりに、図３９や図４０に示すように、入力
信号光が光サーキュレータを通じて入力されるととも
に、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力さ
れるように構成することができる。

【００７９】なお、励起光源９３は、２つの励起光源
と、これらの励起光源からの励起光について直交偏波合
成する偏波合成器とで構成されてもよく、励起光源とデ
ポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行な
うように構成されてもよく、変調を施された励起光を発
生するように構成されてもよい。 （７）第７実施形態の説明 図２１は本発明の第７実施形態を示すブロック図で、こ
の図２１に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ５−１，光分波合波器３−１，シリカをホ
ストとするエルビウムドープファイバ（希土類ドープフ
ァイバ）１，光分波合波器３−２，アイソレータ５−２
が配設されている。そして、光分波合波器３−１に、例
えば０．９８μｍ帯域の励起光を生じる励起光源２−１
が接続されるとともに、光分波合波器３−２に、例えば
約１．４４μｍの励起光あるいは約１．４６μｍの励起
光を生じる励起光源２−２が接続されている。ここで、
光分波合波器３−１としてバルク型ではなく融着型のも
のを使用するとともに、励起光源２−１として光アイソ
レータ（光ＩＳＯ）を内蔵しない型のものを使用してい
るのは、１．５５μｍ帯域の光信号を増幅する際にエル
ビウムドープファイバ１で発生する１．５５μｍ帯域の
雑音光は、０．９８μｍ帯域の励起光を生じる励起光源
２−１には戻らないからである（以下の実施形態におい
ても同様である）。このような構成により、この図２１
に示す光ファイバ増幅器では、０．９８μｍ帯域の励起
光を光分波合波器３−１によりエルビウムドープファイ
バ１の一端から入射して、エルビウムドープファイバ１
を励起させ、信号光を増幅させる。さらに、１．４４μ
ｍの励起光あるいは１．４６μｍの励起光を光分波合波
器３−２によりエルビウムドープファイバ１の出力端か
ら入射して、エルビウムドープファイバ１でラマン増幅
させる。なお、エルビウムドープファイバ１において
も、強い光を入力すると、ラマン増幅が生じることが知
られている。

【００８０】このように、シリカをホストとするエルビ
ウムドープファイバ１を一般的な励起波長［例えば０．
９８μｍ（１．４７μｍでもよい）］で増幅するととも
に、〜１．４４μｍでラマン増幅することにより、エル
ビウムドープファイバの１．５４μｍ帯の利得のくぼみ
（図２６参照）を平坦化することができ、また、〜１．
４６μｍでラマン増幅することにより、１．５７μｍ付
近のエルビウムドープファイバの利得減少（図２６参
照）を補ってより特性を平坦化して広帯域化を実現でき
る。この場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレ
ータを設ける代わりに、図３９や図４０に示すように、
入力信号光が光サーキュレータを通じて入力されるとと
もに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力
されるように構成することができる。

【００８１】（８）第８実施形態の説明 図２２は本発明の第８実施形態を示すブロック図で、こ
の図２２に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ１４４−１，分散補償ファイバ１４１，偏
向保持型光分波合波器１４３，アイソレータ１４４−２
が配設されている。そして、光分波合波器１４３に、偏
波合成型励起光源１４２が接続されている。ここで、励
起光源１４２は、２つの励起光源１４２Ａ，１４２Ｂ
と、これらの励起光源１４２Ａ，１４２Ｂからの励起光
について直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１４２
Ｃとで構成されている。

【００８２】そして、励起光源１４２Ａ，１４２Ｂは共
に等しい励起光パワーを有し、共に例えば１．４５〜
１．４９μｍ（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起
光を出力するものである。なお、光分波合波器１４３と
しては光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して
光の合波或いは分波を行なえるようになっている。

【００８３】このような構成により、この図２２に示す
光ファイバ増幅器では、直交偏波合成された励起光を光
分波合波器１４３により分散補償ファイバ１４１の出力
端から入射して、分散補償ファイバ１４１で効果的にラ
マン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅によ
り、分散補償ファイバの損失補償を行なうことができる
のである。この場合も、入力部あるいは入出力部に、ア
イソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示すよ
うに、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力され
るとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通じ
て出力されるように構成することができる。

【００８４】また、分散補償ファイバ１４１のかわり
に、シリカ系光ファイバを用いることもできる。さら
に、励起光源１４２は、例えば図２４，図２５に示す励
起光源５３−２′，５３−２′′と同様に、励起光源と
デポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化を行
なうように構成されてもよく、変調を施された励起光を
発生するように構成されてもよい。

【００８５】なお、図２４，図２５に示す励起光源５３
−２′，５３−２′′については、それぞれ本発明の第
９実施形態の第１変形例及び本発明の第９実施形態の第
２変形例において説明する。 （９）第９実施形態の説明 図２３は本発明の第９実施形態を示すブロック図で、こ
の図２３に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順に、
アイソレータ５５−１，光分波合波器５４−１，エルビ
ウムドープファイバ（希土類ドープファイバ）５１，ア
イソレータ５５−２，分散補償ファイバ５２，偏光保持
型光分波合波器５４−２，アイソレータ５５−３が配設
されている。そして、光分波合波器５４−１に、励起光
源５３−１が接続されるとともに、光分波合波器５４−
２に、偏波合成型励起光源５３−２が接続されている。
ここで、励起光源５３−１は例えば０．９８μｍの励起
光を出力するものであり、励起光源５３−２は、２つの
励起光源５３−２Ａ，５３−２Ｂと、これらの励起光源
５３−２Ａ，５３−２Ｂからの励起光について直交偏波
合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃとで構成され
ている。

【００８６】そして、この場合も、励起光源５３−２
Ａ，５３−２Ｂは共に等しい励起光パワーを有し、共に
例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．４５〜１．
４８μｍ）の励起光を出力するものである。なお、光分
波合波器５４−１としては、偏波保持の機能のない融着
型のものが使用される一方、光分波合波器５４−２とし
ては、光学膜型のものが使用され、偏光状態を保持して
光の合波或いは分波を行なえるようになっている。

【００８７】このような構成により、この図２３に示す
光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの励起光
は光分波合波器５４−１からエルビウムドープファイバ
５１の一端から信号光とともに入射される。これによ
り、エルビウムドープファイバ５１で信号光の増幅が行
なわれる。また、直交偏波合成するされた励起光が光分
波合波器５４−２により分散補償ファイバ５２の出力端
から入射して、分散補償ファイバ５２で効果的にラマン
増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅により、分
散補償ファイバ５２の損失補償を行なう。

【００８８】このようにしても、前述の第８実施形態と
同様の効果ないし利点が得られる。この場合も、入力部
あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、
図３９や図４０に示すように、入力信号光が光サーキュ
レータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの
光サーキュレータを通じて出力されるように構成するこ
とができる。

【００８９】さらに、エルビウムドープファイバからな
る希土類ドープファイバ光増幅部が、低雑音指数を有す
る光増幅部として構成されてもよく、分散補償ファイバ
からなるラマン光増幅部が、前段増幅部として配設され
るとともに、エルビウムドープファイバからなる希土類
ドープファイバ光増幅部が後段増幅部として配設されて
もよい。 （９−１）第９実施形態の第１変形例の説明 図２４は本発明の第９実施形態の第１変形例を示すブロ
ック図で、この図２４に示す光ファイバ増幅器は、入力
側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４
−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５
２，偏光保持型光分波合波器５４−２，アイソレータ５
５−３が配設されている。そして、光分波合波器５４−
１に、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波
合波器５４−２に、無偏光偏波合成型励起光源５３−
２′が接続されている。ここで、励起光源５３−１は例
えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励起
光源５３−２′は、１つの励起光源５３−２Ａ′と、こ
の励起光をデポラライズ（無偏光化）するデポラライザ
５３−２Ｂ′とで構成されている。

【００９０】ここで、デポラライザ５３−２Ｂ′は、分
散補償ファイバ５２からなるラマン光増幅器における偏
光依存性を低減させるものであり、励起光源５３−２
Ａ′からの励起光を分波する偏波保持カプラ５３−２
Ｅ′と、偏波保持カプラ５３−２Ｅ′で分波された励起
光及び遅延線によって遅延させられた励起光について直
交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃ′とで
構成されている。そして、この場合も、励起光源５３−
２Ａ′は、例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．
４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。

【００９１】なお、光分波合波器５４−１としても、偏
波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光
分波合波器５４−２としても、光学膜型のものが使用さ
れ、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえる
ようになっている。このような構成により、この図２４
に示す光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの
励起光は光分波合波器５４−１からエルビウムドープフ
ァイバ５１の一端から信号光とともに入射される。これ
により、エルビウムドープファイ５１で信号光の増幅が
行なわれる。

【００９２】また、無偏光化された励起光が光分波合波
器５４−２により分散補償ファイバ５２の出力端から入
射して、分散補償ファイバ５２で効果的にラマン増幅を
生じさせる。そして、このラマン増幅により、分散補償
ファイバ５２の損失補償を行なう。このようにすれば、
分散補償ファイバ５２における偏光依存性を低減しなが
ら、前述の第９実施形態と同様の効果ないし利点を得る
ことができる。

【００９３】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。さらに、
エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイ
バ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成
されてもよく、分散補償ファイバからなるラマン光増幅
部が、前段増幅部として配設されるとともに、エルビウ
ムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅
部が後段増幅部として配設されてもよい。 （９−２）第９実施形態の第２変形例の説明 図２５は本発明の第９実施形態の第２変形例を示すブロ
ック図で、この図２５に示す光ファイバ増幅器は、入力
側から順に、アイソレータ５５−１，光分波合波器５４
−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ）５１，アイソレータ５５−２，分散補償ファイバ５
２，偏光保持型光分波合波器５４−２，アイソレータ５
５−３が配設されている。そして、光分波合波器５４−
１に、励起光源５３−１が接続されるとともに、光分波
合波器５４−２に、変調偏波合成型励起光源５３−
２′′が接続されている。ここで、励起光源５３−１は
例えは０．９８μｍの励起光を出力するものであり、励
起光源５３−２′′は、２つの励起光源５３−２
Ａ′′，５３−２Ｂ′′と、これらの励起光源５３−２
Ａ′′，５３−２Ｂ′′からの励起光について直交偏波
合成する偏波合成器（ＰＢＳ）５３−２Ｃ′′と、各励
起光源５３−２Ａ′′，５３−２Ｂ′′に対して数百ｋ
Ｈｚ〜１ＭＨｚの変調を施す変調器５３−２Ｄ′′とで
構成されている。そして、この場合も、励起光源５３−
２Ａ′′，５３−２Ｂ′′は共に等しい励起光パワーを
有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．
４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。

【００９４】なお、光分波合波器５４−１としても、偏
波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、光
分波合波器５４−２としても、光学膜型のものが使用さ
れ、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえる
ようになっている。このような構成により、この図２５
に示す光ファイバ増幅器では、励起光源５３−１からの
励起光は光分波合波器５４−１からエルビウムドープフ
ァイバ５１の一端から信号光とともに入射される。これ
により、エルビウムドープファイ５１で信号光の増幅が
行なわれる。

【００９５】また、変調されそのスペクトルが数百ｋＨ
ｚ以上になっており、且つ直交偏波合成された励起光
（この励起光のスペクトル線幅を広げることができる）
が光分波合波器５４−２により分散補償ファイバ５２の
出力端から入射して、分散補償ファイバ５２で効果的に
ラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅によ
り、分散補償ファイバの損失補償を行なう。このように
すれば、誘導ブリルアン散乱のしきい値を高め、有害な
非線型効果を抑制しながら、前述の第９実施形態と同様
の効果ないし利点を得ることができる。

【００９６】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。さらに、
エルビウムドープファイバからなる希土類ドープファイ
バ光増幅部が、低雑音指数を有する光増幅部として構成
されてもよく、分散補償ファイバからなるラマン光増幅
部が、前段増幅部として配設されるとともに、エルビウ
ムドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増幅
部が後段増幅部として配設されてもよい。 （１０）第１０実施形態の説明 図２８は本発明の第１０実施形態を示すブロック図で、
この図２８に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順
に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器１２４−
１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ）１２１−１，アイソレータ１２５−２，シリカ系光
ファイバ１２２，エルビウムドープファイバ（希土類ド
ープファイバ）１２１−２，光分波合波器１２４−３，
アイソレータ１２５−３が配設されている。そして、光
分波合波器１２４−１，１２４−３に、例えば１．４７
μ帯域（１．４５〜１．４９μｍ）の励起光を生じる励
起光源１２３−１，１２３−３（第１のエルビウムドー
プファイバ１２１−１に結合されたシリカ系ファイバ１
２２を例えば１．４７μｍ帯域の励起光で励起して、シ
リカ系光ファイバで光信号をラマン増幅させるラマン増
幅用励起光源として機能している。）が接続されてい
る。ここで、シリカ系光ファイバ１２２は、励起波長に
より増幅周波数帯域が変えることができるラマン光増幅
器として機能するものであり、その帯域特性はホストガ
ラスのシリカとコアのドープ材料及び濃度によって決ま
る。

【００９７】また、エルビウムドープファイバ１２１−
１，１２１−２は、増幅周波数帯域とその帯域特性がホ
ストガラスとコアのドープ材料によって決まる希土類ド
ープファイバ光増幅器として機能するものである（光フ
ァイバ増幅器として機能し、この光ファイバ増幅器は、
希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ１２１
−１，１２１−２からなり、例えば１．４７μｍ帯域の
光信号を増幅する。）。本実施形態におけるシリカ系光
ファイバ１２２のモードフィールド径は小さくされてお
り、シリカ系光ファイバ１２２からなるラマン光増幅器
の雑音指数が、エルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２からなる希土類ドープファイバ光増幅器より
大きい場合には、前段増幅部に希土類ドープファイバ光
増幅器を用いるとともに、中段増幅部にラマン光増幅器
を用い、更に、信号光パワーが大きい後段増幅部には希
土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦続的
に接続することにより、低雑音で且つより平坦な帯域特
性あるいは広い増幅周波数帯域を有する光ファイバ増幅
器を実現しているのである。即ち、低雑音指数を有する
希土類ドープファイバ光増幅器（１．４７μｍ帯励起に
よるエルビウムドープファイバ光増幅器など）を前段増
幅部に用いて、極小の信号光を低雑音な状態で増幅する
のであり、また、信号対雑音比（ＳＮＲ）を劣化させる
非線形効果（ここで、非線形効果とは、信号光の自己位
相変調（Self-Phase Modulation,SPM ）、四光子混合
（Four Wave Mixing,FWM）、相互位相変調（Cross-Phas
e Modulation,XPM）などの信号対雑音比（ＳＮＲ）を劣
化させるものである）の影響を低減するために、信号光
パワーが小さいシリカ系光ファイバを用いたラマン光増
幅器を中段増幅部に用いているのである。

【００９８】すなわち、本実施形態の光ファイバ増幅器
は、希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ１
２１−１，１２１−２からなり、波長に依存した利得特
性を有し、第１の波長帯域内の光信号を増幅する希土類
ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープファイバ
１２１−１に結合されたシリカ系光ファイバ１２２を第
２の波長帯域の励起光で励起して、前記希土類ドープフ
ァイバ光増幅部の利得特性が補償されるようにシリカ系
光ファイバ１２２で光信号をラマン増幅させるラマン増
幅用励起光源１２３−３とをそなえたことになる。この
ような構成により、この図２８に示す光ファイバ増幅器
では、励起光を光分波合波器１２４−１によりエルビウ
ムドープファイバ１２１−１の一端から入射して、エル
ビウムドープファイバ１２１−１を励起させ、信号光を
増幅させるとともに、このとき生じる残留励起光によ
り、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、分散補償フ
ァイバと同様に、ラマン増幅させる。さらに、励起光を
光分波合波器１２４−３によりエルビウムドープファイ
バ１２１−２の出力端から入射して、エルビウムドープ
ファイバ１２１−２を励起させ、信号光を増幅させると
ともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光
ファイバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。すなわ
ち、ラマン増幅用励起光源が、エルビウムドープファイ
バ光増幅部１２１−２の前段に設けられるようにもでき
る。

【００９９】このように、図２８に示す光ファイバ増幅
器において、１．４７μｍ帯の励起光源１２３−１，１
２３−３を用いることにより、エルビウムドープファイ
バ１２１−１，１２１−２及びシリカ系光ファイバ１２
２のいずれをも励起することができ、これにより、図７
に示す光ファイバ増幅器における励起光源１２３−２を
削減することができ、光ファイバ増幅器の簡素化及び励
起光パワーの効率化を図ることができる。この場合も、
入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わ
りに、図３９や図４０に示すように、入力信号光が光サ
ーキュレータを通じて入力されるとともに、出力信号光
がこの光サーキュレータを通じて出力されるように構成
することができる。

【０１００】なお、シリカ系光ファイバ１２２とエルビ
ウムドープファイバ１２１−２との間にアイソレータを
設けるようにしてもよい。また、シリカ系光ファイバ１
２２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもでき
る。この場合、光ファイバ増幅器は、希土類元素を添加
したエルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２
からなり、波長に依存した利得特性を有し、１．４７μ
ｍ帯域内の光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増
幅部と、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１
−２に結合されたシリカ系光ファイバ１２２を１．４７
μｍ帯域の励起光で励起して、前記希土類ドープファイ
バ光増幅部の利得特性が補償されるようにシリカ系光フ
ァイバ１２２で光信号をラマン増幅させるラマン増幅用
励起光源１２３−１，１２３−３とをそなえたことにな
る。また、これらのラマン増幅用励起光源１２３−１，
１２３―３から出力される励起光の波長帯域と、ラマン
増幅用励起光源１２３−１，１２３−３から出力される
励起光の波長帯域とが実質的に等しいように選択されて
いることになる。

【０１０１】即ち、図７と同様の要領で、０．９８μｍ
帯の励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分波合波器
（ラマン増幅用励起光源１２１−１，１２３−３からの
励起光をシリカ系光ファイバ１２２に入射する光分波合
成器として機能している。）１２４−１〜１２４−３を
用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。
なお、シリカ系光ファイバ１２２のかわりに、分散補償
ファイバを用いてもよい。 （１０）第１０実施形態の変形例の説明 図２９は本発明の第１０実施形態の変形例を示すブロッ
ク図で、この図２９に示す光ファイバ増幅器は、入力側
から順に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器１２
４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファ
イバ）１２１−１，アイソレータ１２５−２，シリカ系
光ファイバ１２２，光フィルタ１２６，エルビウムドー
プファイバ（希土類ドープファイバ）１２１−２，光分
波合波器１２４−３，アイソレータ１２５−３が配設さ
れている。そして、光分波合波器１２４−１，１２４−
３に、それぞれ偏波合成型励起光源１２３−１′，１２
３−３′が接続されている。ここで、励起光源１２３−
１′は、２つの励起光源１２３−１Ａ′，１２３−１
Ｂ′と、これらの励起光源１２３−１Ａ′，１２３−１
Ｂ′からの励起光について直交偏波合成する偏波合成器
（ＰＢＳ）１２３−１Ｃ′とで構成されており、励起光
源１２３−１Ａ′，１２３−１Ｂ′は共に等しい励起光
パワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（ま
たは１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するもの
である。また、励起光源１２３−３′は、２つの励起光
源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′と、これらの励起光
源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′からの励起光につい
て直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１２３−３
Ｃ′とで構成されているが、単に励起光パワーを増加さ
せるために直交偏波合成した励起光源であるため、励起
光源１２３−３Ａ′，１２３−３Ｂ′の励起波長及び励
起光パワーは異なっていてもよい。さらに、シリカ系光
ファイバ１２２内でも直交偏波合成した励起光の無偏光
状態が保たれるように、エルビウムドープファイバ１２
１−１及びシリカ系光ファイバ１２２はしっかりとボビ
ン等に固定されているか、筐体の中に納められることに
より、外気の影響等を受けないようになっている。

【０１０２】なお、アイソレータ１２５−１〜１２５−
３は、偏波無依存型の光アイソレータであり、光フィル
タ１２６は、エルビウムドープファイバ１２１−１で発
生した１．５３５μｍ近傍のＡＳＥピークを除去あるい
は平坦化する光フィルタであり、省略することもでき
る。従って、本実施形態の光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２と、エルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２を励起する励起光を出力する励起光源１２３
−１′，１２３−３′とを有し、０．９８μｍ帯域の光
信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エル
ビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２と結合さ
れたシリカ系光ファイバ１２２内で光信号がラマン増幅
されるように選択された１．４４μｍまでの波長の励起
光でシリカ系光ファイバ１２２を励起する励起光源１２
３−１′と、励起光源１２３−１′からの励起光をシリ
カ系光ファイバ１２２に入射する光分波合成器（光カプ
ラ）１２４−１とをそなえたことになる。このような構
成により、この図２９に示す光ファイバ増幅器では、
１．４７μｍ帯域の励起光を光分波合波器１２４−１に
よりエルビウムドープファイバ１２１−１の一端から入
射して、エルビウムドープファイバ１２１−１を励起さ
せ、信号光を増幅させるとともに、このとき生じる残留
励起光により、シリカ系光ファイバ１２２を励起させ、
ラマン増幅させる。さらに、１．４７μｍの励起光を光
分波合波器１２４−３によりエルビウムドープファイバ
１２１−２の出力端から入射して、エルビウムドープフ
ァイバ１２１−２を励起させ、増幅させるとともに、こ
のとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファイバ１
２２を励起させ、ラマン増幅させる。すなわち、ラマン
増幅用励起光源１２３−３は、エルビウムドープファイ
バ光増幅部１２１−２の前段に設けられるように構成す
ることもできる。

【０１０３】このように、図２９に示す光ファイバ増幅
器において、１．４７μｍ帯の励起光源１２３−１′，
１２３−３′を用いることにより、エルビウムドープフ
ァイバ１２１−１，１２１−２及びシリカ系光ファイバ
１２２のいずれをも励起することができ、これにより、
図７に示す光ファイバ増幅器における励起光源１２３−
２を削減することができ、光ファイバ増幅器の簡素化及
び励起光パワーの効率化を図ることができる。また、こ
の場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを
設ける代わりに、図３９や図４０に示すように、入力信
号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、
出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力される
ように構成することができる。

【０１０４】さらに、シリカ系光ファイバ１２２用の励
起光源及び光分波合波器を設けることもできる。この場
合、ラマン増幅用励起光源が、２つの励起光源と、これ
ら２つの励起光源からの励起光について偏波合成する偏
波合成器とから構成されてもよい。即ち、図７と同様の
要領で、０．９８μｍ帯の励起光源１２３−１〜１２３
−３及び光分波合波器１２４−１〜１２４−３用いて光
ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。

【０１０５】従って、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２からなり、波長に依存した利得特性有し、
１．４７μｍ帯域内の光信号を増幅する希土類ドープフ
ァイバ光増幅部と、エルビウムドープファイバ１２１−
１，１２１−２に結合されたシリカ系光ファイバ１２２
を１．４７μｍ帯域の励起光で励起して、前記希土類ド
ープファイバ光増幅部の利得特性が補償されるようにシ
リカ系光ファイバ１２２で光信号をラマン増幅させるラ
マン増幅用励起光源とをそなえたことになる。

【０１０６】即ち、図７と同様の要領で、０．９８μｍ
帯の励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分波合波器
１２４−１〜１２４−３を用いて光ファイバ増幅器を構
成するようにしてもよい。従って、この光ファイバ増幅
器は、希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ
１２１−１，１２１−２からなり、例えば１．４７μｍ
帯域の光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部
と、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２
に結合されたシリカ系光ファイバ１２２を例えば１．４
７μｍ帯域の励起光で励起して、シリカ系光ファイバで
光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源（図示
省略）とをそなえたことになる。

【０１０７】また、従って、希土類元素を添加したエル
ビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２と、エル
ビウムドープファイバ１２１−１，１２１−２を励起す
る励起光を出力する第一励起光源１２３−１，１２３−
３とを有し、１．４７μｍ帯域の光信号を増幅する希土
類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープファイ
バ１２１−１，１２１−２と結合されたシリカ系光ファ
イバ１２２内で光信号がラマン増幅されるように選択さ
れた１．４７μｍ帯域の励起光でシリカ系光ファイバ１
２２を励起するラマン増幅用励起光源とをそなえ、第１
の励起光源１２３−１，１２３―３から出力される励起
光の波長帯域と、ラマン増幅用励起光源１２３−１，１
２３−２から出力される励起光の波長帯域とが実質的に
等しいように選択されていることになる。

【０１０８】そして、光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加したエルビウムドープファイバ１２１−１，１２
１−２と、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２
１−２を励起する励起光を出力する第１励起光源１２３
−１，１２３−３とを有し、第１の波長帯域の光信号を
増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウム
ドープファイバ１２１−１，１２１−２と結合されたシ
リカ系光ファイバ１２２内で光信号がラマン増幅される
ように選択された１．４４μｍまでの波長（〜１．４４
μｍ）の励起光でシリカ系光ファイバ１２２を励起する
ラマン増幅用励起光源と、ラマン増幅用励起光源からの
励起光をシリカ系光ファイバに入射する光分波合成器と
をそなえてもよい。

【０１０９】なお、シリカ系光ファイバ１２２とエルビ
ウムドープファイバ１２１−２との間にアイソレータを
設けるようにしてもよい。また、シリカ系光ファイバ１
２２のかわりに、分散補償ファイバを用いてもよい。

【０１１０】（１１）第１１実施形態の説明 図３０は本発明の第１１実施形態を示すブロック図で、
この図３０に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順
に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器１１４−
１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系光ファ
イバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−２，アイ
ソレータ１１５−３が配設されている。そして、光分波
合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が接続される
とともに、光分波合波器１１４−２に、偏波合成型励起
光源１１３−２が接続されている。そこで、図３０に示
す光ファイバ増幅器では、これらの希土類ドープファイ
バ光増幅器とラマン光増幅器とを用いて互いに補償し
て、より平坦な帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を
得ることができるようにしているのであり、低雑音指数
を有する希土類ドープファイバ光増幅器（０．９８μｍ
帯励起あるいは１．４７μｍ帯励起によるエルビウムド
ープファイバ光増幅器など）を前段増幅部に用いるとと
もに、後段増幅部にシリカ系光ファイバからなるラマン
光増幅器を用いて、これらを縦続的に接続することによ
り、光ファイバ増幅器が低雑音特性を有するより平坦な
帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を有するようにな
っている。すなわち、ラマン増幅用励起光源１１３−１
は、希土類ドープファイバ光増幅部１１１の前段に設け
られるように構成することもできる。即ち、ラマン光増
幅器の雑音指数が希土類ドープファイバ光増幅器のもの
より大きい場合には、前段増幅部に希土類ドープファイ
バ光増幅器を用いるとともに、後段増幅部にラマン光増
幅器を用いて、これらを縦続的に接続することにより、
低雑音な光ファイバ増幅器を実現しているのである。

【０１１１】従って、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ１１１からな
り、例えば０．９８μｍ帯域の光信号を増幅する希土類
ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープファイバ
１１１に結合されたシリカ系光ファイバ１１２を例えば
１．４７μｍ帯域の励起光で励起して、シリカ系光ファ
イバ１１２で光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励
起光源１１３−２とをそなえたことになる。

【０１１２】また、従って、この光ファイバ増幅器は、
希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ１１１
と、エルビウムドープファイバ１１１を励起する励起光
を出力する励起光源１１３−１とを有し、０．９８μｍ
の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部と、エルビウム
ドープファイバ１１１と結合されたシリカ系光ファイバ
１１２内で光信号がラマン増幅されるように選択された
１．４７μｍの波長の励起光でシリカ系光ファイバ１１
２を励起するラマン増幅用励起光源１１３−２とをそな
え、励起光源１１３−１から出力される励起光の波長帯
域と、ラマン増幅用励起光源１１３−２から出力される
励起光の波長帯域とが異なるように選択されていること
になる。

【０１１３】ここで、励起光源１１３−１から出力され
る励起光の波長帯域が０．９８μｍ帯域であり、ラマン
増幅用励起光源１１３−２から出力される励起光の波長
が１．４５μｍ乃至１．４９μｍの波長帯域にある。さ
らに、励起光源１１３−１は例えば０．９８μｍの励起
光を出力するものであり、励起光源１１３−２は、２つ
の励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂと、これらの励
起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂからの励起光につい
て直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１１３−２Ｃ
とで構成されている。

【０１１４】従って、ラマン増幅用励起光源１１３−２
が、２つの励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂと、こ
れら２つの励起光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂからの
励起光について偏波合成する偏波合成器１１３−２Ｃと
から構成されたことになる。そして、この場合も、励起
光源１１３−２Ａ，１１３−２Ｂは共に等しい励起光パ
ワーを有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（また
は１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するもので
ある。なお、光分波合波器１１４−１としては、偏波保
持の機能のない融着型のものが使用される一方、光分波
合波器１１４−２としては、光学膜型のものが使用さ
れ、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行なえる
ようになっている。

【０１１５】このような構成により、この図３０に示す
光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起
光は光分波合波器１１４−１からエルビウムドープファ
イバ１１１の一端から信号光とともに入射される。これ
により、エルビウムドープファイ１１１で信号光の増幅
が行なわれる。また、直交偏波合成された励起光が光分
波合波器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１１２の
出力端から入射して、シリカ系光ファイバ１１２で効果
的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅
により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行な
う。

【０１１６】このようにしても、前述の第９実施形態と
同様の効果ないし利点が得られる。この場合も、入力部
あるいは入出力部に、アイソレータを設ける代わりに、
図３９や図４０に示すように、入力信号光が光サーキュ
レータを通じて入力されるとともに、出力信号光がこの
光サーキュレータを通じて出力されるように構成するこ
とができる。

【０１１７】なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる
励起光源を設けて、この励起光源が、シリカ系光ファイ
バ用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源
を兼用するようにしてもよい。すなわち、希土類元素を
添加したエルビウムドープファイバ１１１と、エルビウ
ムドープファイバ１１１を励起する励起光を出力する第
一励起光源１１３−１とを有し、０．９８μｍ帯域の光
信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エル
ビウムドープファイバ１１１と結合されたシリカ系光フ
ァイバ１１２内で光信号がラマン増幅されるように選択
された１．４７μｍ帯域の励起光でシリカ系光ファイバ
１１２を励起するラマン増幅用励起光源１１３−２とを
そなえている。そして、第１の励起光源１１３−１から
出力される励起光の波長帯域と、ラマン増幅用励起光源
１１３−２から出力される励起光の波長帯域とが実質的
に等しいように選択されてもよい。

【０１１８】従って、光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加したエルビウムドープファイバ１１１と、エルビ
ウムドープファイバ１１１を励起する励起光を出力する
第１励起光源１１３−１とを有し、第１の波長帯域の光
信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エル
ビウムドープファイバ１１１と結合されたシリカ系光フ
ァイバ１１２内で光信号がラマン増幅されるように選択
された１．４４μｍまでの波長（〜１．４４μｍ）の励
起光でシリカ系光ファイバ１１２を励起するラマン増幅
用励起光源１１３―２と、ラマン増幅用励起光源１１３
―２からの励起光をシリカ系光ファイバ１１２へ入射す
る光分波合成器１１４―２とをそなえてもよい。

【０１１９】従って、光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加したエルビウムドープファイバ１１１からなり、
波長に依存した利得特性を有し、０．９８μｍ帯域内の
光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エ
ルビウムドープファイバ１１１に結合されたシリカ系光
ファイバ１１２を第２の波長帯域の励起光で励起して、
前記希土類ドープファイバ光増幅部の利得特性が補償さ
れるようにシリカ系光ファイバ１１２で光信号をラマン
増幅させるラマン増幅用励起光源５３−２とをそなえて
構成されてもよい。また、ラマン光増幅器によって高い
出力が得られない場合には、入力側の増幅部（前段増幅
部）にシリカ系光ファイバ又は分散補償ファイバからな
るラマン光増幅器を用いるとともに、出力側の増幅部
（後段増幅部）にエルビウムドープファイバからなる希
土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦列的
に接続する。特に、ラマン光増幅器用励起光源の励起波
長を約１．４４μｍとすると、希土類ドープファイバ光
増幅器における約１．５４μｍ近傍に生じる利得の窪み
をラマン光増幅によって補償することができ、また、ラ
マン光増幅器用励起光源の励起波長を約１．４６μｍと
すると、希土類ドープファイバ光増幅器における約１．
５７μｍより長波長側で生じる利得の減少をラマン光増
幅によって補償することができ、これにより、光ファイ
バ増幅器の更なる帯域特性の平坦化あるいは高帯域化が
可能となる。さらに、シリカ系光ファイバ又は分散補償
ファイバを用いたラマン光増幅器の利得が生じはじめる
励起光パワー（しきい値励起光パワー）を低減するた
め、モードフィールド径を小さくしたシリカ系光ファイ
バを用いるとともに、このモードフィールド径を小さく
したがゆえに大きくなった非線形効果の影響を低減する
ために、信号光パワーが小さい入力側の増幅部（前段増
幅部）にシリカ系光ファイバからなるラマン光増幅器を
用いるとともに、信号光パワーが大きい出力側の増幅部
（後段増幅部）にエルビウムドープファイバからなる希
土類ドープファイバ光増幅器を用いて、これらを縦列的
に接続することにより、光ファイバ増幅器が更に平坦な
帯域特性あるいは広い増幅周波数帯域を有するようにす
ることもできる。 （１１−１）第１１実施形態の第１変形例の説明 図３１は本発明の第１１実施形態の第１変形例を示すブ
ロック図で、この図３１に示す光ファイバ増幅器は、入
力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器
１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープ
ファイバ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系
光ファイバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−
２，アイソレータ１１５−３が配設されている。そし
て、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が
接続されるとともに、光分波合波器１１４−２に、無偏
光偏波合成型励起光源１１３−２′が接続されている。
ここで、励起光源１１３−１は例えは０．９８μｍの励
起光を出力するものであり、励起光源１１３−２′は、
１つの励起光源１１３−２Ａ′と、この励起光をデポラ
ライズ（励起光を無偏光化する手段）するデポラライザ
１１３−２Ｂ′とで構成されている。

【０１２０】また、デポラライザ１１３−２Ｂ′は、シ
リカ系光ファイバ１１２からなるラマン光増幅器におけ
る偏光依存性を低減させるものであり、励起光源１１３
−２Ａ′からの励起光を分波する偏波保持カプラ１１３
−２Ｅ′と、偏波保持カプラ１１３−２Ｅ′で分波され
た励起光及び遅延線によって遅延させられた励起光につ
いて直交偏波合成する偏波合成器（ＰＢＳ）１１３−２
Ｃ′とで構成されている。そして、この場合も、励起光
源１１３−２Ａ′は、例えば１．４５〜１．４９μｍ
（または１．４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力する
ものである。

【０１２１】なお、光分波合波器１１４−１としても、
偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、
光分波合波器１１４−２としても、光学膜型のものが使
用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行な
えるようになっている。このような構成により、この図
３１に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１３−１
からの励起光は光分波合波器１１４−１からエルビウム
ドープファイバ１１１の一端から信号光とともに入射さ
れる。これにより、エルビウムドープファイ１１１で信
号光の増幅が行なわれる。

【０１２２】また、無偏光化された励起光が光分波合波
器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１１２の出力端
から入射して、シリカ系光ファイバ１１２で効果的にラ
マン増幅を生じさせる。そして、このラマン増幅によ
り、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を行なう。こ
のようにすれば、シリカ系光ファイバ１１２における偏
光依存性を低減しながら、前述の第１１実施形態と同様
の効果ないし利点を得ることができる。

【０１２３】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。すなわ
ち、この光ファイバ増幅器は、希土類元素を添加したエ
ルビウムドープファイバ１１１と、エルビウムドープフ
ァイバ１１１を励起する励起光を出力する第一励起光源
１１３−１とを有し、０．９８μｍの波長帯域の光信号
を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウ
ムドープファイバ１１１と結合されたシリカ系光ファイ
バ１１２内で光信号がラマン増幅されるように選択され
た波長の１．４７μｍの励起光でシリカ系光ファイバ１
１２を励起するラマン増幅用励起光源１１３−２とをそ
なえている。

【０１２４】そして、第１励起光源１１３−１から出力
される励起光の波長帯域と、ラマン増幅用励起光源１１
３−２から出力される励起光の波長帯域とが異なるよう
に選択されていることになる。ここで、第１の励起光源
１１３−１から出力される励起光の波長帯域が０．９８
μｍ帯域であり、ラマン増幅用励起光源１１３−２から
出力される励起光の波長が１．４５μｍ乃至１．４９μ
ｍの波長帯域にある。

【０１２５】すなわち、希土類元素を添加したエルビウ
ムドープファイバ１１１と、エルビウムドープファイバ
１１１を励起する励起光を出力する第一励起光源１１３
−１とを有し、０．９８μｍ帯域の光信号を増幅する希
土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドープファ
イバ１１１と結合されたシリカ系光ファイバ１１２内で
光信号がラマン増幅されるように選択された１．４７μ
ｍ帯域の励起光でシリカ系光ファイバ１１２を励起する
ラマン増幅用励起光源１１３−２とをそなえ、第１の励
起光源１１３−１から出力される励起光の波長帯域と、
ラマン増幅用励起光源１１３−２から出力される励起光
の波長帯域とが実質的に等しいように選択されているこ
とになる。なお、１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励
起光源を設けて、この励起光源が、シリカ系光ファイバ
用励起光源及びエルビウムドープファイバ用励起光源を
兼用するようにしてもよい。

【０１２６】従って、光ファイバ増幅器は、希土類元素
を添加したエルビウムドープファイバ１１１と、エルビ
ウムドープファイバ１１１を励起する励起光を出力する
第１励起光源１１３−１とを有し、第１の波長帯域の光
信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エル
ビウムドープファイバ１１１と結合されたシリカ系光フ
ァイバ１１２内で光信号がラマン増幅されるように選択
された１．４４μｍまでの波長（〜１．４４μｍ）の励
起光でシリカ系光ファイバ１１２を励起するラマン増幅
用励起光源１１３―２と、ラマン増幅用励起光源１１３
―２からの励起光をシリカ系光ファイバ１１２へ入射す
る光分波合成器１１４―２とをそなえてもよい。

【０１２７】（１１−２）第１１実施形態の第２変形例
の説明 図３２は本発明の第１１実施形態の第２変形例を示すブ
ロック図で、この図３２に示す光ファイバ増幅器は、入
力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器
１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープ
ファイバ）１１１，アイソレータ１１５−２，シリカ系
光ファイバ１１２，偏光保持型光分波合波器１１４−
２，アイソレータ１１５−３が配設されている。そし
て、光分波合波器１１４−１に、励起光源１１３−１が
接続されるとともに、光分波合波器１１４−２に、変調
偏波合成型励起光源１１３−２′′が接続されている。
ここで、励起光源１１３−１は例えは０．９８μｍの励
起光を出力するものであり、励起光源１１３−２′′
は、２つの励起光源１１３−２Ａ′′，１１３−２
Ｂ′′と、これらの励起光源１１３−２Ａ′′，１１３
−２Ｂ′′からの励起光について直交偏波合成する偏波
合成器（ＰＢＳ）１１３−２Ｃ′′と、各励起光源１１
３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′に対して数百ｋＨｚ〜
１ＭＨｚの変調を施す変調器１１３−２Ｄ′′とで構成
されている。そして、この場合も、励起光源１１３−２
Ａ′′，１１３−２Ｂ′′は共に等しい励起光パワーを
有し、共に例えば１．４５〜１．４９μｍ（または１．
４５〜１．４８μｍ）の励起光を出力するものである。

【０１２８】なお、光分波合波器１１４−１としても、
偏波保持の機能のない融着型のものが使用される一方、
光分波合波器１１４−２としても、光学膜型のものが使
用され、偏光状態を保持して光の合波或いは分波を行な
えるようになっている。従って、光ファイバ増幅器は、
希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ１１１
と、エルビウムドープファイバ１１１を励起する励起光
を出力する第１励起光源１１３−１とを有し、第１の波
長帯域の光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅
部と、エルビウムドープファイバ１１１と結合されたシ
リカ系光ファイバ１１２内で光信号がラマン増幅される
ように選択された１．４４μｍまでの波長（〜１．４４
μｍ）の励起光でシリカ系光ファイバ１１２を励起する
ラマン増幅用励起光源１１３―２と、ラマン増幅用励起
光源１１３―２からの励起光をシリカ系光ファイバ１１
２へ入射する光分波合成器１１４―２とをそなえてもよ
い。このような構成により、この図３２に示す光ファイ
バ増幅器では、励起光源１１３−１からの励起光は光分
波合波器１１４−１からエルビウムドープファイバ１１
１の一端から信号光とともに入射される。これにより、
エルビウムドープファイ１１１で増幅が行なわれる。

【０１２９】また、変調されそのスペクトルが数百ｋＨ
ｚ以上になっており、且つ直交偏波合成された励起光
（この励起光のスペクトル線幅を広げることができる）
が光分波合波器１１４−２によりシリカ系光ファイバ１
１２の出力端から入射して、シリカ系光ファイバ１１２
で効果的にラマン増幅を生じさせる。そして、このラマ
ン増幅により、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償を
行なう。このようにすれば、誘導ブリルアン散乱のしき
い値を高め、有害な非線型効果を抑制しながら、前述の
第１１実施形態と同様の効果ないし利点を得ることがで
きる。

【０１３０】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。なお、
１．４７μｍ帯域の励起光を生じる励起光源を設けて、
この励起光源が、シリカ系光ファイバ用励起光源及びエ
ルビウムドープファイバ用励起光源を兼用するようにし
てもよい。

【０１３１】（１２）第１２実施形態の説明 図３５は本発明の第１２実施形態を示すブロック図で、
この図３５に示す光ファイバ増幅器は、入力側から順
に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６４，エルビ
ウムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部）６
１，分散補償ファイバ６２（光ファイバ減衰部），アイ
ソレータ６５−３が配設されている。そして、光分波合
波器６４に、励起光源６３が接続されている。ここで、
励起光源６３は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜
１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。

【０１３２】また、利得が高い希土類ドープファイバ光
増幅器では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じるこ
とがあり、このように不要な発振が生じた場合には、希
土類ドープファイバ光増幅器が不安定に動作する。例え
ば、エルビウムドープファイバ光増幅器では、光増幅を
行なう際に、１．５３〜１．５７μｍの自然放出光（Ａ
ＳＥ）が発生するが、このＡＳＥはエルビウムドープフ
ァイバ光増幅器内の反射点で反射を繰り返すため、不要
な発振が生じることがある。特に、多波長一括増幅用に
調整されたエルビウムドープファイバ光増幅器（即ち、
励起率が高いエルビウムドープファイバ光増幅器）で
は、１．５３μｍ付近の利得が高いため、この波長で不
要な発振が生じやすく、このように不要な発振が生じた
場合には、エルビウムドープファイバ光増幅器が不安定
に動作する。このような不安定動作を抑制するために
は、信号光を損失（減衰）させる媒体（これを損失媒体
という）を設けることが有効である（この原理について
は後述する）。

【０１３３】図３５に示すような光ファイバ増幅器で
は、エルビウムドープファイバ６１を介して入射された
残留励起光により分散補償ファイバ６２を励起して、こ
の分散補償ファイバ６２での信号光の損失（減衰）を補
償するようになっているが、実際には、全ての損失を補
償することは困難であり、ある程度の損失が残るため、
分散補償ファイバ６２が損失媒体として機能することと
なる。ここで、損失媒体を設けることによる不安定動作
の抑制の原理を説明する。

【０１３４】一般に、エルビウムドープファイバの利得
をＧとし、エルビウムドープファイバの両端（前端およ
び後端）での反射率をそれぞれＲ１，Ｒ２（ここで、反
射率Ｒ１はエルビウムドープファイバの前端より前段に
ある全ての部品からの反射の反射率であり、反射率Ｒ２
はエルビウムドープファイバの後端より後段にある全て
の部品からの反射の反射率である）としてＲ１とＲ２の
幾何平均をＲ〔Ｒ＝（Ｒ１Ｒ２）^1/2〕とすると、ＧＲ
をエルビウムドープファイバの動作の安定度の目安とす
ることができる。ＧＲが大きいとエルビウムドープファ
イバは不安定に動作し、特に、ＧＲが１以上のときエル
ビウムドープファイバでは発振が生じる。このため、Ｇ
Ｒが小さくなるようにする必要があり、具体的には、Ｇ
Ｒは０．０２以下が目安となる。図３５に示すように、
エルビウムドープファイバ６１（このエルビウムドープ
ファイバ６１の利得をＧとする）の後段（信号光の出力
側）に、分散補償ファイバ６２〔この分散補償ファイバ
６２の損失をη（０≦η≦１）とする〕を、例えば融着
接続することにより設けると、エルビウムドープファイ
バ６１と分散補償ファイバ６２との間に境界Ａが生じ
る。このときは、図３５に示すように、エルビウムドー
プファイバ６１の後端での反射率をＲ１，分散補償ファ
イバ６２の前端での反射率をＲ２（ここで、反射率Ｒ１
はエルビウムドープファイバ６１の前端より前段にある
全ての部品からの反射の反射率であり、反射率Ｒ２は分
散補償ファイバ６２の後端より後段にある全ての部品か
らの反射の反射率である）とする。また、エルビウムド
ープファイバ６１と分散補償ファイバ６２との境界Ａで
の屈折率差によって生じる反射の反射率をＲＡ（ＲＡ≪
Ｒ１，Ｒ２；損失媒体が光ファイバであればこの条件を
満たす）とすると、エルビウムドープファイバの動作の
安定度を示すパラメータは、ＧＲから（Ｇη）Ｒとな
る。即ち、ＧＲは光が一巡するときの片道の利得と考え
られ、損失媒体を設けたときには、光が一巡するときの
正味の利得は、（Ｒ１×Ｇ×η）×（Ｒ２×η×Ｇ）＝
（Ｇη）²Ｒ１Ｒ２となるため、片道での正味の利得
は、Ｇη（Ｒ１Ｒ２）^1/2＝（Ｇη）Ｒとなる。なお、
ＲＡ≪Ｒ１，Ｒ２であるため、反射率ＲＡの影響は無視
することができるものとする。ここで、０≦η≦１であ
るため、等価的にＧＲが小さくなる。このように、損失
媒体を設けることにより、エルビウムドープファイバの
動作の安定度を示すパラメータＧＲが小さくなるため、
エルビウムドープファイバ６１の不安定動作を抑制する
ことができる。

【０１３５】本実施形態にかかる光ファイバ増幅器で
は、図３５に示すように、分散補償ファイバ６２をエル
ビウムドープファイバ６１の後段に設けて、この分散補
償ファイバ６２を、エルビウムドープファイバ６１から
の残留励起光を用いて励起することにより、この分散補
償ファイバ６２の損失補償（エルビウムドープファイバ
６１の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイ
バ６１の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと同時
に、残った損失分によって、エルビウムドープファイバ
６１の不安定動作を抑制するようになっている。このよ
うな構成により、この図３５に示す光ファイバ増幅器で
は、励起光および信号光を光分波合波器６４によりエル
ビウムドープファイバ６１の一端から入射して、エルビ
ウムドープファイバ６１を励起させ、信号光を増幅させ
るが、エルビウムドープファイバ６１の他端へは残留励
起光が到達する。その後は、この残留励起光を分散補償
ファイバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。こ
のようにエルビウムドープファイバ，分散補償ファイバ
に共通の励起光源を用いて、両ファイバでの増幅が行な
えるのは次のとおりである。

【０１３６】即ち、１．５５μｍ帯の信号光をラマン増
幅する際の励起波長帯はエルビウムドープファイバ（Ｅ
ＤＦ）の励起波長帯である１．４７μｍ帯（１．４５〜
１．４９μｍ）であるからであり、従って、ＥＤＦを
１．４７μｍ帯の光で励起した際の残留励起光パワーを
用いて、ラマン増幅を行なうことができるのである。こ
れにより、エルビウムドープファイバ６１で光増幅を行
ないながら、分散補償ファイバ６２の損失を補償できる
のである。これにより、前述の第７実施形態と同様に、
エルビウムドープファイバ増幅器の波長特性の凹凸を平
坦化して、広帯域光増幅器を実現することができ、多波
長一括増幅を行なう場合等に好適となるほか、励起光源
が１つで済むので、構造の簡素化及びコストの低廉化に
も寄与しうるのである。

【０１３７】また、この光ファイバ増幅器では、分散補
償ファイバ６２の損失分によって、エルビウムドープフ
ァイバ６１の不安定動作を抑制することも同時に行なわ
れており、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整さ
れた希土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振
動作を防ぎ、安定した光増幅を行なうことができる。な
お、励起光源６３が０．９８μｍの励起光を生じる場合
は、分散補償ファイバ６２はラマン増幅を行なわず、従
って、分散補償ファイバ６２の損失補償は行なわれな
い。

【０１３８】また、分散補償ファイバ等の光ファイバに
は、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この
反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバ
の長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。従
って、上述したような分散補償ファイバの損失による反
射率の低減効果よりも、分散補償ファイバ自身のレイリ
ー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、分散
補償ファイバに光アイソレータを付加することが考えら
れる。

【０１３９】例えば図３５においては、この光アイソレ
ータをエルビウムドープファイバ６１と分散補償ファイ
バ６２との間に設けることができ、このようにすれば、
レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合に、
常に反射率を低減させることができる。さらに、この場
合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを設け
る代わりに、図３９や図４０に示すように、入力信号光
が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、出力
信号光がこの光サーキュレータを通じて出力されるよう
に構成することもできる。また、励起光源６３は、２つ
の励起光源と、これらの励起光源からの励起光について
直交偏波合成する偏波合成器とで構成されてもよく、励
起光源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏
光化を行なうように構成されてもよく、変調を施された
励起光を発生するように構成されてもよい。

【０１４０】（１２−１）第１２実施形態の第１変形例
の説明 図３６は本発明の第１２実施形態の第１変形例を示すブ
ロック図で、この図３６に示す光ファイバ増幅器は、入
力側から順に、アイソレータ１１５−１，光分波合波器
１１４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープ
ファイバ増幅部）１１１，シリカ系光ファイバ１１２
（光ファイバ減衰部），アイソレータ１１５−３が配設
されている。そして、光分波合波器１１４−１に、励起
光源１１３−１が接続されている。また、励起光源１１
３−１は、例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜１．４
９μｍ）の励起光を出力するものであり、光分波合波器
１１４−１としては、例えば融着型のものが使用されて
いる。

【０１４１】前述の第１２実施形態において説明したよ
うに、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、
光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、こ
のように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープフ
ァイバ光増幅器は不安定に動作する。そこで、図３６に
示す光ファイバ増幅器においても、図３５に示す光ファ
イバ増幅器における場合と同様に、この希土類ドープフ
ァイバ光増幅器としてのエルビウムドープファイバ１１
１の後段に、損失媒体としてのシリカ系光ファイバ１１
２を設けることにより、エルビウムドープファイバ１１
１の不安定動作を抑制するようになっている。なお、図
３６においても、Ｒ１，Ｒ２，ＲＡは反射率，Ａは境界
を示す。前述した第１１実施形態と同様に、図３６に示
す光ファイバ増幅器でも、シリカ系光ファイバ１１２を
エルビウムドープファイバ１１１の後段に設けて、この
シリカ系光ファイバ１１２を、エルビウムドープファイ
バ１１１からの残留励起光で励起することにより、この
シリカ系光ファイバ１１２の損失補償（エルビウムドー
プファイバ１１１の利得のくぼみの平坦化やエルビウム
ドープファイバ１１１の利得の減少の補填補償を含む）
を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウム
ドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するようにな
っている。

【０１４２】従って、本実施形態の光ファイバ増幅器
は、希土類元素を添加したエルビウムドープファイバ１
１１からなり、波長に依存した利得特性を有し、１．４
７μｍ帯域内の光信号を増幅する希土類ドープファイバ
光増幅部と、エルビウムドープファイバ１１１に結合さ
れたシリカ系光ファイバ１１２を第２の波長帯域の励起
光で励起して、エルビウムドープファイバ光増幅部の利
得特性が補償されるようにシリカ系光ファイバ１１２で
光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源１１３
−１とをそなえたことになる。このような構成により、
この図３６に示す光ファイバ増幅器では、励起光源１１
３−１からの励起光は、光分波合波器１１４−１からエ
ルビウムドープファイバ１１１の一端へ信号光とともに
入射される。これにより、エルビウムドープファイ１１
１で信号光の増幅が行なわれる。また、このとき生じる
残留励起光を用いて、シリカ系光ファイバ１１２を励起
させることにより、分散補償ファイバと同様にラマン増
幅を行ない、このラマン増幅により、シリカ系光ファイ
バ１１２の損失補償を行なう。

【０１４３】このように、図３６に示す光ファイバ増幅
器において、１．４７μｍ帯域の励起光源１１３−１を
用いることにより、エルビウムドープファイバ１１１及
びシリカ系光ファイバ１１２のいずれをも励起すること
ができ、これにより、光ファイバ増幅器の簡素化及び励
起光パワーの効率化を図ることができる。また、この光
ファイバ増幅器では、シリカ系光ファイバ１１２の損失
分によって、エルビウムドープファイバ１１１により生
じた不要な発振を除去することも同時に行なわれてお
り、これにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希
土類ドープファイバ光増幅器における不要な発振動作を
防ぎ、安定した光増幅を行なうことができる。なお、励
起光源１１３−１が０．９８μｍの励起光を生じる場合
は、シリカ系光ファイバ１１２はラマン増幅を行なわ
ず、従って、シリカ系光ファイバ１１２の損失補償は行
なわれない。また、シリカ系光ファイバ等の光ファイバ
には、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。こ
の反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイ
バの長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。

【０１４４】従って、上述したようなシリカ系光ファイ
バの損失による反射率の低減効果よりも、シリカ系光フ
ァイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大
きい場合には、シリカ系光ファイバに光アイソレータを
付加することが考えられる。例えば図３６においては、
この光アイソレータをエルビウムドープファイバ１１１
とシリカ系光ファイバ１１２との間に設けることがで
き、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射率
の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させることが
できる。

【０１４５】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。 （１２−２）第１２実施形態の第２変形例の説明 図３７は本発明の第１２実施形態の第２変形例を示すブ
ロック図で、この図３７に示す光ファイバ増幅器は、入
力側から順に、アイソレータ６５−１，光分波合波器６
４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープファ
イバ増幅部として構成された前段光増幅部）６１−１，
分散補償ファイバ６２（光ファイバ減衰部），エルビウ
ムドープファイバ（希土類ドープファイバ増幅部として
構成された後段光増幅部）６１−２，光分波合波器６４
−２，アイソレータ６５−３が配設されている。そし
て、光分波合波器６４−１に、励起光源６３−１が接続
されるとともに、光分波合波器６４−２に、励起光源６
３−２が接続されている。ここで、励起光源６３−１，
６３−２は、共に例えば１．４７μｍ帯域（１．４５〜
１．４９μｍ）の励起光を生じるものである。

【０１４６】前述の第１２実施形態において説明したよ
うに、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器では、
光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあり、こ
のように不要な発振が生じた場合には、希土類ドープフ
ァイバ光増幅器が不安定に動作する。図３５に示す第１
２実施形態にかかる光ファイバ増幅器においては、この
希土類ドープファイバ光増幅器としてのエルビウムドー
プファイバ６１の後段に、損失媒体としての分散補償フ
ァイバ６２を設けることにより、エルビウムドープファ
イバ６１の不安定動作を抑制するようになっている。

【０１４７】ところが、エルビウムドープファイバ６１
の利得Ｇが非常に大きい場合は、反射率Ｒ１，利得Ｇお
よび反射率ＲＡで構成されるＧＲパラメータが大きくな
るため（エルビウムドープファイバ６１の利得Ｇが非常
に大きいため、ＲＡ≪Ｒ１，Ｒ２であるにもかかわらず
この反射率ＲＡの影響が無視できなくなる）、その後段
に分散補償ファイバ６２を設けても、その損失ηの効果
が現れず、エルビウムドープファイバ６１の不安定動作
を抑制することができないことがある。そこで、このよ
うな場合でもエルビウムドープファイバ６１の不安定動
作を抑制するために、このエルビウムドープファイバ６
１を分割して前後段のエルビウムドープファイバとし
て、これらの間に分散補償ファイバ６２を配設したもの
が、図３７に示す光ファイバ増幅器である。

【０１４８】このときの不安定動作の抑制の原理を図３
７を参照しながら説明する。図３７に示すように、エル
ビウムドープファイバ６１−１，６１−２（エルビウム
ドープファイバ６１−１，６１−２の利得をそれぞれＧ
／２とする）の間に、分散補償ファイバ６２〔この分散
補償ファイバ６２の損失をη（０≦η≦１）とする〕
を、例えば融着接続することにより配設すると、エルビ
ウムドープファイバ６１−１と分散補償ファイバ６２と
の間に境界Ａ′が生じ、分散補償ファイバ６２とエルビ
ウムドープファイバ６１−２との間に境界Ｂ′が生じ
る。また、エルビウムドープファイバ６１−１の前端で
の反射率をＲ１′，エルビウムドープファイバ６１−２
の後端での反射率をＲ２′，境界Ａ′での反射率をＲ
Ａ′（ＲＡ′≪Ｒ１′，Ｒ２′），境界Ｂ′での反射率
をＲＢ′（ＲＢ′≪Ｒ１′，Ｒ２′）とする。ここで、
反射率Ｒ１′はエルビウムドープファイバ６１−１の前
端より前段にある全ての部品からの反射の反射率であ
り、反射率Ｒ２′はエルビウムドープファイバ６１−２
の後端より後段にある全ての部品からの反射の反射率で
ある。また、反射率ＲＡ′は境界Ａ′での屈折率差によ
って生じる反射の反射率であり、反射率ＲＢ′は境界
Ｂ′での屈折率差によって生じる反射の反射率である。
このとき考えられるＧＲパラメータとしては、（１）反
射率Ｒ１′，エルビウムドープファイバ６１−１の利得
Ｇ／２および反射率ＲＡ′で構成されるＧＲパラメー
タ，（２）反射率Ｒ１′，エルビウムドープファイバ６
１−１の利得Ｇ／２，損失ηおよび反射率ＲＢ′で構成
されるＧＲパラメータ，（３）反射率Ｒ１′，エルビウ
ムドープファイバ６１−１の利得Ｇ／２，損失η，エル
ビウムドープファイバ６１−２の利得Ｇ／２および反射
率Ｒ２′で構成されるＧＲパラメータ，（４）反射率Ｒ
Ａ′，損失η，エルビウムドープファイバ６１−２の利
得Ｇ／２および反射率Ｒ２′で構成されるＧＲパラメー
タ，（５）反射率ＲＢ′，エルビウムドープファイバ６
１−２の利得Ｇ／２および反射率Ｒ２′で構成されるＧ
Ｒパラメータがある。ここで、（１）についてみると、
図３５に示すエルビウムドープファイバ６１ではその利
得がＧであるためＧＲ＝Ｇ（Ｒ１ＲＡ）^1/2であるのに
対して、図３７に示すエルビウムドープファイバ６１−
１ではその利得はＧ／２と図３５に示すエルビウムドー
プファイバ６１の利得Ｇの半分になっているため、ＧＲ
＝（Ｇ／２）（Ｒ１ＲＡ）^1/2となり（ＲＡ′＝Ｒ
Ａ）、図３５に示すエルビウムドープファイバ６１のＧ
Ｒの半分となる。（２）についてみてみると、エルビウ
ムドープファイバ６１−１では、その後段に損失η（０
≦η≦１）があるため、第１２実施形態の場合と同様
に、光が一巡するときの正味の利得は、〔Ｒ１′×（Ｇ
／２）×η〕×〔ＲＢ′×η×（Ｇ／２）〕＝〔（Ｇ／
２）η〕²Ｒ１′ＲＢ′となるため、片道での正味の利
得は、（Ｇ／２）η（Ｒ１′ＲＢ′）²となる。ここ
で、０≦η≦１であり、ＲＢ′＝ＲＢであるため、等価
的にＧＲが小さくなる。また、ＲＡ′≒ＲＢ′であるた
め、（１）の場合よりも更にＧＲパラメータが小さくな
り、このときのＧＲは無視することができる。（３）に
ついてみてみると、エルビウムドープファイバ６１−
１，６１−２の間に損失η（０≦η≦１）があるため、
第１２実施形態の場合と同様に、光が一巡するときの正
味の利得は、〔Ｒ１′×（Ｇ／２）×η〕×〔Ｒ２′×
η×（Ｇ／２）〕＝〔（Ｇ／２）η〕²Ｒ１′Ｒ２′と
なるため、片道での正味の利得は、（Ｇ／２）η（Ｒ
１′Ｒ２′）^1/2＝〔（Ｇ／２）η〕Ｒとなり、エルビ
ウムドープファイバ６１−１，６１−２の動作の安定度
を示すパラメータは、（Ｇ／２）Ｒから〔（Ｇ／２）
η〕Ｒとなる。なお、ＲＡ′≪Ｒ１′，Ｒ２′且つ、Ｒ
Ｂ′≪Ｒ１′，Ｒ２′であるため、反射率ＲＡ′および
反射率ＲＢ′の影響は無視することができるものとす
る。ここで、０≦η≦１であるため、等価的にＧＲが小
さくなる。なお、（４），（５）については、それぞれ
（２），（１）についての場合と同様である。

【０１４９】従って、図３５に示すエルビウムドープフ
ァイバ６１の利得Ｇが非常に大きい場合においては、Ｒ
１，Ｇ，ＲＡのＧＲパラメータが大きいため、エルビウ
ムドープファイバ６１が不安定に動作するのであるが、
エルビウムドープファイバ６１を分割して、図３７に示
すような前後段のエルビウムドープファイバ６１−１，
６１−２として、これらの間に損失媒体としての分散補
償ファイバ６２を配設することにより、（１）および
（５）についてＧＲパラメータを小さくすることがで
き、これによりエルビウムドープファイバ６１−１，６
１−２の不安定動作を抑制することができる。このた
め、図３７に示す光ファイバ増幅器では、エルビウムド
ープファイバ６１−１，６１−２の間に分散補償ファイ
バ６２を配設して、この分散補償ファイバ６２を、エル
ビウムドープファイバ６１−１，６１−２からの残留励
起光で励起することにより、この分散補償ファイバ６２
の損失補償（エルビウムドープファイバ６１−１，６１
−２の利得のくぼみの平坦化やエルビウムドープファイ
バ６１−１，６１−２の利得の減少の補填補償を含む）
を行なうと同時に、残った損失分によって、エルビウム
ドープファイバ６１−１，６１−２の不安定動作を抑制
するようになっている。このような構成により、この図
３７に示す光ファイバ増幅器では、励起光および信号光
を光分波合波器６４−１によりエルビウムドープファイ
バ６１−１の入力端から入射して、エルビウムドープフ
ァイバ６１−１を励起させ、信号光を増幅させるが、こ
のとき、エルビウムドープファイバ６１−１の他端へは
残留励起光が到達する。この残留励起光を分散補償ファ
イバ６２へ供給して、ラマン増幅を生じさせる。また、
励起光を光分波合波器６４−２によりエルビウムドープ
ファイバ６１−２の出力端から入射して、エルビウムド
ープファイバ６１−２を励起させ、エルビウムドープフ
ァイバ６１−２の入力端から入力された信号光を増幅さ
せることも行なわれるが、このとき、エルビウムドープ
ファイバ６１−２の入力端へはやはり残留励起光が到達
する。この残留励起光も分散補償ファイバ６２へ供給し
て、ラマン増幅を生じさせる。この場合は、分散補償フ
ァイバ６２は前後のエルビウムドープファイバ６１−
１，６１−２からの残留励起光を用いてラマン増幅させ
ているので、分散補償ファイバ６２による補償効果を大
きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低廉化
をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することができ
る。

【０１５０】また、この光ファイバ増幅器では、分散補
償ファイバ６２の損失分によって、エルビウムドープフ
ァイバ６１−１，６１−２により生じた不要な発振を除
去することも同時に行なわれており、これにより、波長
多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ドープファイバ光
増幅器における不要な発振動作を防ぎ、ノイズの少ない
状態で安定した光増幅を行なうことができる。なお、励
起光源６３−１，６３−２が０．９８μｍの励起光を生
じる場合は、分散補償ファイバ６２はラマン増幅を行な
わず、従って、分散補償ファイバ６２の損失補償は行な
われない。

【０１５１】また、分散補償ファイバ等の光ファイバに
は、レイリー後方散乱に起因する反射が存在する。この
反射の反射率は光ファイバの長さに依存し、光ファイバ
の長さが長くなるとこの反射の反射率も大きくなる。従
って、上述したような分散補償ファイバの損失による反
射率の低減効果よりも、分散補償ファイバ自身のレイリ
ー後方散乱による反射率の影響が大きい場合には、分散
補償ファイバに光アイソレータを付加することが考えら
れる。

【０１５２】例えば図３７においては、この光アイソレ
ータをエルビウムドープファイバ６１−１と分散補償フ
ァイバ６２との間に設けることができ、このようにすれ
ば、レイリー後方散乱による反射率の影響が現れる場合
に、常に反射率を低減させることができる。さらに、こ
の場合も、入力部あるいは入出力部に、アイソレータを
設ける代わりに、図３９や図４０に示すように、入力信
号光が光サーキュレータを通じて入力されるとともに、
出力信号光がこの光サーキュレータを通じて出力される
ように構成することもできる。また、分散補償ファイバ
６２用の励起光源及び光分波合波器を設けることもでき
る。即ち、図８と同様の要領で、励起光源１３３−１〜
１３３−３及び光分波合波器１３４−１〜１３４−３を
用いて光ファイバ増幅器を構成するようにしてもよい。

【０１５３】さらに、分散補償ファイバ６２のかわり
に、シリカ系光ファイバを用いてもよい。従って、この
光ファイバ増幅器は、希土類元素を添加したエルビウム
ドープファイバ６１−１からなり、例えば０．９８μｍ
帯域の光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部
と、エルビウムドープファイバ６１−１に結合されたシ
リカ系光ファイバ（図示省略）を例えば１．４７μｍ帯
域の励起光で励起して、シリカ系光ファイバで光信号を
ラマン増幅させるラマン増幅用励起光源６３−１，６３
−２とをそなえてもよい。

【０１５４】また、希土類元素を添加したエルビウムド
ープファイバ６１−１，６１−２と、エルビウムドープ
ファイバ６１−１，６１−２を励起する励起光を出力す
る第一励起光源６３−１，６３−２とを有し、１．４７
μｍ帯域の光信号を増幅する希土類ドープファイバ光増
幅部と、エルビウムドープファイバ６１−１，６１−２
と結合されたシリカ系光ファイバ内で光信号がラマン増
幅されるように選択された１．４７μｍ帯域の励起光で
シリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用励起光源６
３−２とをそなえ、第１の励起光源６３−１，６３―３
から出力される励起光の波長帯域と、ラマン増幅用励起
光源６３−２から出力される励起光の波長帯域とが実質
的に等しいように選択されてもよい。

【０１５５】従って、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ６１−１，６
１−２からなり、波長に依存した利得特性を有し、１．
４７μｍ帯域内の光信号を増幅する希土類ドープファイ
バ光増幅部と、エルビウムドープファイバ６１−１，６
１−２に結合されたシリカ系光ファイバを第２の波長帯
域の励起光で励起して、前記希土類ドープファイバ光増
幅部の利得特性が補償されるようにシリカ系光ファイバ
で光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源とを
そなえてもよい。 （１２−３）第１２実施形態の第３変形例の説明 図３８は本発明の第１２実施形態の第３変形例を示すブ
ロック図で、この図３８に示す光ファイバ増幅器は、入
力側から順に、アイソレータ１２５−１，光分波合波器
１２４−１，エルビウムドープファイバ（希土類ドープ
ファイバ増幅部として構成された前段光増幅部）１２１
−１，シリカ系光ファイバ１２２（光ファイバ減衰
部），エルビウムドープファイバ（希土類ドープファイ
バ増幅部として構成された後段光増部）１２１−２，光
分波合波器１２４−３，アイソレータ１２５−３が配設
されている。そして、光分波合波器１２４−１，１２４
−３に、例えば１．４７μ帯域（１．４５〜１．４９μ
ｍ）の励起光を生じる励起光源１２３−１，１２３−３
が接続されている。前述の第１２実施形態において説明
したように、利得が高い希土類ドープファイバ光増幅器
では、光増幅を行なう際に不要な発振が生じることがあ
り、このように不要な発振が生じた場合には、希土類ド
ープファイバ光増幅器が不安定に動作する。

【０１５６】図３６に示す光ファイバ増幅器において
は、この希土類ドープファイバ光増幅器としてのエルビ
ウムドープファイバ１１１の後段に、損失媒体としての
シリカ系光ファイバ１１２を設けることにより、エルビ
ウムドープファイバ１１１の不安定動作を抑制するよう
になっている。ところが、エルビウムドープファイバ１
１１の利得Ｇが非常に大きい場合は、図３５に示す光フ
ァイバ増幅器の場合と同様にＧＲパラメータが大きくな
るため、その後段にシリカ系光ファイバ１２２を設けて
も、その損失ηの効果が現れず、エルビウムドープファ
イバ１１１の不安定動作を抑制することができない。

【０１５７】そこで、このような場合でもエルビウムド
ープファイバ１１１の不安定動作を抑制するために、こ
のエルビウムドープファイバ１１１を分割して前後段の
エルビウムドープファイバとして、これらの間にシリカ
系光ファイバ１２２を配設したものが、図３８に示す光
ファイバ増幅器である。なお、このときの不安定動作の
抑制の原理は、第１２実施形態の第２変形例で説明した
ものと同様であり、図３８においても、Ｒ１′，Ｒ
２′，ＲＡ′，ＲＢ′は反射率，Ａ′，Ｂ′は境界を示
す。このため、図３８に示す光ファイバ増幅器では、シ
リカ系光ファイバ１２２を中段に設けて、このシリカ系
光ファイバ１２２を、エルビウムドープファイバ１２１
−１，１２１−２からの残留励起光で励起することによ
り、このシリカ系光ファイバ１２２の損失補償（エルビ
ウムドープファイバ１２１−１，１２１−２の利得のく
ぼみの平坦化やエルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２の利得の減少の補填補償を含む）を行なうと
同時に、残った損失分によって、エルビウムドープファ
イバ１２１−１，１２１−２の不安定動作を抑制するよ
うになっている。

【０１５８】従って、この光ファイバ増幅器は、希土類
元素を添加したエルビウムドープファイバ１２１−１，
１２１−２からなり、例えば０．９８μｍ帯域の光信号
を増幅する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウ
ムドープファイバ１２１−１，１２１−２に結合された
シリカ系光ファイバ１２２を例えば１．４７μｍ帯域の
励起光で励起して、シリカ系光ファイバ１２２で光信号
をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源１２３−３と
をそなえたことになる。また、ラマン増幅用励起光源１
２３−１が、エルビウムドープファイバ光増幅部１２１
−１の前段に設けられるように構成することもできる。

【０１５９】さらに、希土類元素を添加したエルビウム
ドープファイバ１２１−１，１２１−２と、エルビウム
ドープファイバ１２１−１，１２１−２を励起する励起
光を出力する励起光源１２３−１，１２３−３とを有
し、１．４７μｍ帯域の光信号を増幅する希土類ドープ
ファイバ光増幅部と、エルビウムドープファイバ１２１
−１，１２１−２と結合されたシリカ系光ファイバ１２
２内で光信号がラマン増幅されるように選択された１．
４７μｍ帯域の励起光でシリカ系光ファイバ１２２を励
起するラマン増幅用励起光源１２３−２とをそなえ、第
１の励起光源１２３−１，１２３―３から出力される励
起光の波長帯域と、ラマン増幅用励起光源１２３−２か
ら出力される励起光の波長帯域とが実質的に等しいよう
に選択されていることになる。

【０１６０】この場合、希土類元素を添加したエルビウ
ムドープファイバ１２１−１，１２１−２を有し、１．
４７μｍ帯域の光信号を波長に依存した利得特性で増幅
する希土類ドープファイバ光増幅部と、エルビウムドー
プファイバ１２１−１，１２１−２と結合されたシリカ
系光ファイバ１２２内で光信号がラマン増幅され、前記
希土類ドープファイバ光増幅部の利得特性が補償される
ように調整された励起光でシリカ系光ファイバ１１２を
励起するラマン増幅用励起光源１２３−３とを有するよ
うに構成されたことになる。このような構成により、こ
の図３８に示す光ファイバ増幅器では、励起光および信
号光を光分波合波器１２４−１によりエルビウムドープ
ファイバ１２１−１の一端から入射して、エルビウムド
ープファイバ１２１−１を励起させ、信号光を増幅させ
るとともに、このとき生じる残留励起光により、シリカ
系光ファイバ１２２を励起させ、分散補償ファイバと同
様に、ラマン増幅させる。さらに、励起光を光分波合波
器１２４−３によりエルビウムドープファイバ１２１−
２の出力端から入射して、エルビウムドープファイバ１
２１−２を励起させ、エルビウムドープファイバ１２１
−２の入力端から入力された信号光を増幅させるととも
に、このとき生じる残留励起光により、シリカ系光ファ
イバ１２２を励起させ、ラマン増幅させる。このよう
に、図３８に示す光ファイバ増幅器において、１．４７
μｍ帯の励起光源１２３−１，１２３−３を用いること
により、エルビウムドープファイバ１２１−１，１２１
−２及びシリカ系光ファイバ１２２のいずれをも励起す
ることができ、これにより、図８に示す光ファイバ増幅
器における励起光源１２３−２を削減することができ、
光ファイバ増幅器の簡素化及び励起光パワーの効率化を
図ることができる。また、この光ファイバ増幅器では、
シリカ系光ファイバ１２２の損失分によって、エルビウ
ムドープファイバ１２１−１，１２１−２により生じた
不要な発振を除去することも同時に行なわれており、こ
れにより、波長多重（ＷＤＭ）用に調整された希土類ド
ープファイバ光増幅器における不要な発振動作を防ぎ、
ノイズの少ない状態で安定した光増幅を行なうことがで
きる。なお、励起光源１２３−１，１２３−３が０．９
８μｍの励起光を生じる場合は、シリカ系光ファイバ１
２２はラマン増幅を行なわず、従って、シリカ系光ファ
イバ１２２の損失補償は行なわれない。また、シリカ系
光ファイバ等の光ファイバには、レイリー後方散乱に起
因する反射が存在する。この反射の反射率は光ファイバ
の長さに依存し、光ファイバの長さが長くなるとこの反
射の反射率も大きくなる。

【０１６１】従って、上述したようなシリカ系光ファイ
バの損失による反射率の低減効果よりも、シリカ系光フ
ァイバ自身のレイリー後方散乱による反射率の影響が大
きい場合には、シリカ系光ファイバに光アイソレータを
付加することが考えられる。例えば図３８においては、
この光アイソレータをエルビウムドープファイバ１２１
−１とシリカ系光ファイバ１２２との間に設けることが
でき、このようにすれば、レイリー後方散乱による反射
率の影響が現れる場合に、常に反射率を低減させること
ができる。

【０１６２】この場合も、入力部あるいは入出力部に、
アイソレータを設ける代わりに、図３９や図４０に示す
ように、入力信号光が光サーキュレータを通じて入力さ
れるとともに、出力信号光がこの光サーキュレータを通
じて出力されるように構成することができる。さらに、
シリカ系光ファイバ１２２とエルビウムドープファイバ
１２１−２との間にアイソレータを設けるようにしても
よい。また、シリカ系光ファイバ１２２用の励起光源及
び光分波合波器を設けることもできる。即ち、図８と同
様の要領で、励起光源１２３−１〜１２３−３及び光分
波合波器１２４−１〜１２４−３を用いて光ファイバ増
幅器を構成するようにしてもよい。

【０１６３】さらに、シリカ系光ファイバ１２２のかわ
りに、分散補償ファイバを用いてもよい。また、光ファ
イバ増幅器が、希土類ドープファイバからなる希土類ド
ープファイバ光増幅部と、所望の励起光で励起されるこ
とによりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部（ラマ
ン光増幅部は、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイ
バで構成される。以下同じ）とが、縦列的に配設されて
構成されることにより、励起光パワーを高効率に利用し
た２段構成の光ファイバ増幅器を提供しうる利点があ
る。

【０１６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光ファイ
バ増幅器によれば、希土類元素を添加した第１の光ファ
イバからなり、所定の波長帯域の光信号を増幅する光増
幅部と、第１の光ファイバに結合されたシリカ系光ファ
イバを所望の励起光で励起して、シリカ系光ファイバで
光信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源とをそ
なえているので、このラマン増幅による分散補償ファイ
バの損失補償（エルビウムドープファイバの利得のくぼ
みの平坦化やエルビウムドープファイバの利得の減少の
補填補償を含む。）を行なうことができる（請求項１〜
１８）。さらに、これらの希土類ドープファイバ光増幅
部及びラマン光増幅部を励起するための励起光を供給す
る共通の励起光源が設けられることにより、励起光パワ
ーを高効率に利用することができるとともに、使用する
励起光源の数を減らして構成の簡素化およびコストの低
廉化に寄与しうる。

【０１６５】また、本発明の光ファイバ増幅器によれ
ば、前後２段にわたり配設されたエルビウムドープファ
イバ（エルビウムドープファイバは、低雑音指数を有し
てもよい。以下同じ）及び分散補償ファイバ又はシリカ
系光ファイバをそなえ、エルビウムドープファイバのた
めの第１の波長帯域の励起光を生じる第１励起光源と、
分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバのための第２
の波長帯域の励起光を生じる第２励起光源とをそなえ、
分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバを第２励起光
源からの第２の波長帯域の励起光で励起してラマン増幅
を生じさせるように構成しているので、エルビウムドー
プファイバによる光増幅を行ないながら、ラマン増幅に
よる分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバの損失補
償を行なうことができる。さらに、希土類ドープファイ
バがエルビウムドープファイバで構成されるとともに、
第１励起光源で生じる励起光の波長帯域が０．９８μｍ
帯域であり、第２励起光源で生じる励起光の波長帯域が
１．４７μｍ帯域であることにより、より効果的にエル
ビウムドープファイバによる光増幅を行ないながら、ラ
マン増幅による分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイ
バの損失補償を行なうことができる。また、希土類ドー
プファイバ及び分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイ
バに共通の励起光源を設けることもでき、このようにす
れば、使用する励起光源の数を減らして構成の簡素化お
よびコストの低廉化に寄与しうる。さらに、本発明の光
ファイバ増幅器では、エルビウムドープファイバを１．
４７μｍ帯域で励起する際に生じる残留励起パワーを利
用して、分散補償ファイバをラマン増幅したり、分散補
償ファイバを１．４７μｍ帯で励起する際に生じる残留
励起パワーを利用して、エルビウムドープファイバを励
起したするように構成しているので、分散補償ファイバ
の損失を低減することができる。更には、分散補償ファ
イバを〜１．４４μｍあるいは１．４７μｍ帯でラマン
増幅させることにより、エルビウムドープファイバの増
幅帯域を補い、更により広帯域化もしくは平坦化を推進
できる利点がある。また、本発明の光ファイバ増幅器で
は、分散補償ファイバに希土類元素をドープしたものを
使用することにより、分散補償を行なうと同時に、分散
補償ファイバの損失を低減するほか、信号光を十分に光
増幅しうる分散補償機能付き光ファイバ増幅器を提供し
うる利点がある。

【０１６６】さらに、本発明の光ファイバ増幅器では、
１．４７μｍ帯の励起光が分散補償ファイバに入力され
るのを阻止する光フィルタを設けているので、１．４７
μｍ帯の漏れ励起光パワーが分散補償ファイバをラマン
増幅することにより、光ファイバ増幅器に不安定動作も
しくは増幅帯域の波長依存性を変化させないようにする
ことができる。また、本発明の光ファイバ増幅器では、
低雑音指数を有する第１エルビウムドープファイバを前
段に、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバを中段
に、第２エルビウムドープファイバを後段にそれぞれそ
なえているので、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファ
イバは、分散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバの前
後に位置する第１及び第２エルビウムドープファイバか
らの残留励起光を用いてラマン増幅させているので、分
散補償ファイバ又はシリカ系光ファイバによる補償効果
を大きくすることができ、構造の簡素化及びコストの低
廉化をはかりながら、広帯域光増幅器を実現することが
できる。さらに、ラマン増幅部を励起するための励起光
源を、２つの励起光源と、これらの励起光源からの励起
光について直交偏波合成する偏波合成器とで構成するこ
ともでき、このようにすれば、分散補償ファイバで効果
的にラマン増幅を生じさせて、このラマン増幅により、
分散補償ファイバの損失補償を行なうことができる。ま
た、ラマン増幅部を励起するための励起光源を、励起光
源とデポラライザとを組み合わせて、励起光の無偏光化
を行なうように構成してもよく、このようにすれば、分
散補償ファイバからなるラマン光増幅器における偏光依
存性を低減することができる。

【０１６７】さらに、ラマン増幅部を励起するための励
起光源からの光に変調を施してスペクトルを数百ｋＨｚ
以上に広げた励起光を発生するように構成してもよく、
このようにすれば、誘導ブリルアン散乱のしきい値を高
め、有害な非線型効果を抑制しながら、分散補償ファイ
バで効果的にラマン増幅を生じさせて、このラマン増幅
により、分散補償ファイバの損失補償を行なうことがで
きる。また、本発明では、分散補償ファイバを励起して
ラマン増幅を生じさせるようにしたモジュールを使用し
て光ファイバ増幅器を構成しているので、分散補償ファ
イバの損失を低減できる利点がある。そして、この場合
においても、入出力部に光サーキュレータを設ければ、
使用するアイソレータの数を減らして、コストの低減に
寄与することができる。

【０１６８】また、本発明の光ファイバ増幅器では、希
土類ドープファイバからなる希土類ドープファイバ光増
幅部と、希土類ドープファイバ光増幅部の不安定動作を
抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータが付加された
光ファイバからなる光ファイバ減衰部とをそなえている
ので、希土類ドープファイバ光増幅部の不安定動作を抑
制して、精度の高い光増幅を行なうことができる。さら
に、本発明の光ファイバ増幅器では、希土類ドープファ
イバからなる希土類ドープファイバ光増幅部としてそれ
ぞれ構成された前段光増幅部及び後段光増幅部を有する
光増幅ユニットと、光増幅ユニットにおける前段光増幅
部と後段光増幅部との間に配設され、光増幅ユニットの
不安定動作を抑制すべく光ファイバ又は光アイソレータ
が付加された光ファイバからなる光ファイバ減衰部とを
そなえているので、光増幅ユニットの不安定動作を抑制
して、精度の高い光増幅を行なうことができる。また、
光ファイバ減衰部が、所望の励起光で励起されることに
よりラマン増幅を生じさせるラマン光増幅部を兼用する
ようにすれば、光ファイバ減衰部の損失補償を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図２】本発明の第２の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図３】本発明の第３の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図４】本発明の第４の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図５】本発明の第５の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明の第６の態様を示す原理ブロッ
ク図であり、（ｂ）は本発明の第７の態様を示す原理ブ
ロック図である。

【図７】本発明の第８の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図８】本発明の第９の態様を示す原理ブロック図であ
る。

【図９】（ａ）は本発明の第１０の態様を示す原理ブロ
ック図であり、（ｂ）は本発明の第１１の態様を示す原
理ブロック図である。

【図１０】本発明の第１２の態様を示す原理ブロック図
である。

【図１１】本発明の第１３の態様を示す原理ブロック図
である。

【図１２】本発明の第１実施形態を示すブロック図であ
る。

【図１３】本発明の第１実施形態の変形例を示すブロッ
ク図である。

【図１４】本発明の第２実施形態を示すブロック図であ
る。

【図１５】本発明の第３実施形態を示すブロック図であ
る。

【図１６】本発明の第３実施形態の第１変形例を示すブ
ロック図である。

【図１７】本発明の第３実施形態の第２変形例を示すブ
ロック図である。

【図１８】本発明の第４実施形態を示すブロック図であ
る。

【図１９】本発明の第５実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２０】本発明の第６実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２１】本発明の第７実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２２】本発明の第８実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２３】本発明の第９実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２４】本発明の第９実施形態の第１変形例を示すブ
ロック図である。

【図２５】本発明の第９実施形態の第２変形例を示すブ
ロック図である。

【図２６】光ファイバ増幅器の波長特性を説明する図で
ある。

【図２７】光ファイバ増幅器の波長特性を説明する図で
ある。

【図２８】本発明の第１０実施形態を示すブロック図で
ある。

【図２９】本発明の第１０実施形態の変形例を示すブロ
ック図である。

【図３０】本発明の第１１実施形態を示すブロック図で
ある。

【図３１】本発明の第１１実施形態の第１変形例を示す
ブロック図である。

【図３２】本発明の第１１実施形態の第２変形例を示す
ブロック図である。

【図３３】光サーキュレータの構成を示す図である。

【図３４】アイソレータの構成を示す図である。

【図３５】本発明の第１２実施形態を示すブロック図で
ある。

【図３６】本発明の第１２実施形態の第１変形例を示す
ブロック図である。

【図３７】本発明の第１２実施形態の第２変形例を示す
ブロック図である。

【図３８】本発明の第１２実施形態の第３変形例を示す
ブロック図である。

【図３９】本発明の光サーキュレータを用いた実施形態
の第１の例を示すブロック図である。

【図４０】本発明の光サーキュレータを用いた実施形態
の第２の例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１−１，１−２ エルビウムドープファイバ（希土
類ドープファイバ） ２，２−１，２−２ 励起光源 ３−１〜３−５ 光分波合波器（光カプラ） ４ 反射鏡（反射手段） ５，５−１〜５−４ アイソレータ（光アイソレータ） １１−１，１１−２ エルビウムドープファイバ（希土
類ドープファイバ） １２，１２−１，１２−２ 励起光源 １３−１〜１３−４，１３−１′，１３−２′ 光分波
合波器（光カプラ） １３−５ カプラ １４ 反射鏡 １５，１５−２ 光サーキュレータ １６−１〜１６−３ アイソレータ １７，１７−２ フィルタ １８ 出力光検出器 １８Ａ フォトダイオード １９ 光出力一定制御器 １９Ａ 差動増幅器 ２１−１，２１−２ エルビウムドープファイバ（希土
類ドープファイバ） ２２ 励起光源 ２３ 光分岐部 ２４−１〜２４−４，２４−１′〜２４−４′ 光分波
合波器（光カプラ） ２５−１〜２５−４ アイソレータ ２６ 光フィルタ ３１，３１−１，３１−２ エルビウムドープファイバ
（希土類ドープファイバ） ３２ 励起光源 ３３，３３′ 光サーキュレータ ３４−１，３４−２，３４−１′，３４−２′，３４−
１′′，３４−２′′光分波合波器（光カプラ） ３５，３５′，３５′′ 反射鏡 ３６ 残留励起光検出器 ３６Ａ フォトダイオード ３７ 制御器 ３７Ａ 差動増幅器 ３８ 光サーキュレータ ３９−１〜３９−３ アイソレータ ４０ 光フィルタ ５１ エルビウムドープファイバ ５２ 分散補償ファイバ ５３−１，５３−２，５３−２Ａ，５３−２Ｂ，５３−
２′，５３−２Ａ′，５３−２′′，５３−２Ａ′′，
５３−２Ｂ′′ 励起光源 ５３−２Ｂ′ デポラライザ ５３−２Ｃ，５３−２Ｃ′，５３−２Ｃ′′ 偏波合成
器 ５３−２Ｄ′′ 変調器 ５３−２Ｅ′偏波保持カプラ ５４−１，５４−２ 光分波合波器（光カプラ） ５５−１〜５５−３ アイソレータ ６１，６１−１，６１−２ エルビウムドープファイバ ６２ 分散補償ファイバ ６３，６３−１，６３−２ 励起光源 ６４，６４−１〜６４−５ 光分波合波器（光カプラ） ６５−１〜６５−４ アイソレータ ６６ 光フィルタ ７１ エルビウムドープファイバ ７２ 分散補償ファイバ ７３ 励起光源 ７４ 光分波合波器（光カプラ） ７５−１，７５−２ アイソレータ ８１ 希土類ドープ分散補償ファイバ ８２ 励起光源 ８３ 光分波合波器（光カプラ） ８４−１，８４−２ アイソレータ ９１ エルビウムドープファイバ ９２ 分散補償ファイバ ９３ 励起光源 ９４ 光分波合波器（光カプラ） ９５ 光フィルタ ９６−１，９６−２ アイソレータ １０１ シリカ系光ファイバ １０２ エルビウムドープファイバ １０３−１，１０３−２ 励起光源 １０４−１，１０４−２ 光分波合波器（光カプラ） １１１ エルビウムドープファイバ １１２ シリカ系光ファイバ １１３−１，１１３−２，１１３−２Ａ，１１３−２
Ｂ，１１３−２′，１１３−２Ａ′，１１３−２′′，
１１３−２Ａ′′，１１３−２Ｂ′′ 励起光源 １１３−２Ｂ′ デポラライザ １１３−２Ｃ，１１３−２Ｃ′，１１３−２Ｃ′′
偏波合成器 １１３−２Ｄ′′ 変調器 １１３−２Ｅ′偏波保持カプラ １１４−１，１１４−２ 光分波合波器（光カプラ） １１５−１〜１１５−３ アイソレータ １２１−１，１２１−２ エルビウムドープファイバ １２２ シリカ系光ファイバ １２３−１〜１２３−３，１２３−１′，１２３−１
Ａ′，１２３−１Ｂ′，１２３−３′，１２３−３
Ａ′，１２３−３Ｂ′ 励起光源 １２３−１Ｃ′，１２３−３Ｃ′ 偏波合成器 １２４−１〜１２４−３ 光分波合波器（光カプラ） １２５−１〜１２５−３ アイソレータ １２６ 光フィルタ １３１−１，１３１−２ エルビウムドープファイバ １３２ 分散補償ファイバ １３３−１〜１３３−３ 励起光源 １３４−１〜１３４−３ 光分波合波器（光カプラ） １４１ 分散補償ファイバ １４２，１４２Ａ，１４２Ｂ 励起光源 １４２Ｃ 偏波合成器 １４３ 光分波合波器（光カプラ） １４４，１４４−１，１４４−２ アイソレータ １５１ シリカ系光ファイバ １５２ 励起光源 １５３ 光分波合波器（光カプラ） １５４ 希土類ドープファイバ光増幅部 １５５ 光ファイバ減衰部 １５６−１ 前段光増幅部 １５６−２ 後段光増幅部 １５７ 光ファイバ減衰部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10 HA23 5F072 AB07 AB09 AK06 JJ05 JJ20 KK05 KK30 MM03 PP07 QQ07 RR01 SS01 YY17

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希土類元素を添加した第１の光ファイバ
   からなり、所定の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部
   と、 該第１の光ファイバに結合されたシリカ系光ファイバを
   所望の励起光で励起して、該シリカ系光ファイバで該光
   信号をラマン増幅させるラマン増幅用励起光源とをそな
   えたことを特徴とする、光ファイバ増幅器。
2. 【請求項２】 希土類元素を添加した第１の光ファイバ
   を有し、所定の波長帯域の光信号を増幅する光増幅部
   と、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
   で該光信号がラマン増幅されるように選択された波長の
   励起光で該シリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
   励起光源とを有することを特徴とする、光ファイバ増幅
   器。
3. 【請求項３】 該ラマン増幅用励起光源が、 該光増幅部の前段に設けられていることを特徴とする、
   請求項１又は請求項２記載の光ファイバ増幅器。
4. 【請求項４】 該ラマン増幅用励起光源が、 ２つの励起光源と、 これら２つの励起光源からの励起光について偏波合成す
   る偏波合成器とから構成されたことを特徴とする、請求
   項１,２,３のいずれか一項記載の光ファイバ増幅器。
5. 【請求項５】 該ラマン増幅用励起光源が、 励起光を無偏光化する手段を有することを特徴とする、
   請求項１,２,３のいずれか一項記載の光ファイバ増幅
   器。
6. 【請求項６】 該ラマン増幅用励起光源が、 励起光を変調する手段を有することを特徴とする、請求
   項１,２,３のいずれか一項記載の光ファイバ増幅器。
7. 【請求項７】 希土類元素を添加した第１の光ファイバ
   と、該第１の光ファイバを励起する励起光を出力する第
   １の励起光源とを有し、所定の波長帯域の光信号を増幅
   する光増幅部と、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
   で該光信号がラマン増幅されるように選択された波長の
   励起光で該シリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
   励起光源とをそなえ、 該第１の励起光源から出力される励起光の波長帯域と、
   該ラマン増幅用励起光源から出力される励起光の波長帯
   域とが異なるように選択されていることを特徴とする、
   光ファイバ増幅器。
8. 【請求項８】 該第１の励起光源から出力される励起光
   の波長帯域が０．９８μｍ帯域であり、 該ラマン増幅用励起光源から出力される励起光の波長が
   １．４５μｍ乃至１．４９μｍの波長帯域にあることを
   特徴とする、請求項７記載の光ファイバ増幅器。
9. 【請求項９】 希土類元素を添加した第１の光ファイバ
   と、第１の光ファイバを励起する励起光を出力する第１
   の励起光源とを有し、所定の波長帯域の光信号を増幅す
   る光増幅部と、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
   で該光信号がラマン増幅されるように選択された波長の
   励起光で該シリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
   励起光源とをそなえ、 該第１の励起光源から出力される励起光の波長帯域と、
   該ラマン増幅用励起光源から出力される励起光の波長帯
   域とが実質的に等しいように選択されていることを特徴
   とする、光ファイバ増幅器。
10. 【請求項１０】 希土類元素を添加した第１の光ファイ
    バと、第１の光ファイバを励起する励起光を出力する第
    １の励起光源とを有し、所定の波長帯域の光信号を増幅
    する光増幅部と、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
    で該光信号がラマン増幅されるように選択された波長の
    励起光で該シリカ系光ファイバを励起するラマン増幅用
    励起光源と、 該ラマン増幅用励起光源からの励起光を該シリカ系光フ
    ァイバに入射する光カプラとをそなえたことを特徴とす
    る、光ファイバ増幅器。
11. 【請求項１１】 希土類元素を添加した第１の光ファイ
    バからなり、波長に依存した利得特性を有し、所定の波
    長帯域内の光信号を増幅する光増幅部と、 該第１の光ファイバに結合されたシリカ系光ファイバを
    所望の励起光で励起して、前記光増幅部の利得特性が補
    償されるように該シリカ系光ファイバで該光信号をラマ
    ン増幅させるラマン増幅用励起光源とをそなえたことを
    特徴とする、光ファイバ増幅器。
12. 【請求項１２】 希土類元素を添加した第１の光ファイ
    バを有し、所定の波長帯域の光信号を波長に依存した利
    得特性で増幅する光増幅部と、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
    で該光信号がラマン増幅され、前記光増幅部の利得特性
    が補償されるように調整された励起光で該シリカ系光フ
    ァイバを励起するラマン増幅用励起光源とを有すること
    を特徴とする、光ファイバ増幅器。
13. 【請求項１３】 シリカ系光ファイバを所望の励起光で
    励起して、該シリカ系光ファイバで光信号をラマン増幅
    させ、該ラマン増幅させた光信号を、希土類元素を添加
    した第１の光ファイバによって増幅することを特徴とす
    る、光信号の増幅方法。
14. 【請求項１４】 シリカ系光ファイバ内で光信号がラマ
    ン増幅されるように選択された波長の励起光で該シリカ
    系光ファイバを励起し、 該シリカ系光ファイバと結合された希土類元素を添加し
    た第１の光ファイバによって該光信号を増幅することを
    特徴とする、光信号の増幅方法。
15. 【請求項１５】 希土類元素を添加した第１の光ファイ
    バを励起して所定の波長帯域の光信号を増幅し、 該第１の光ファイバと結合されたシリカ系光ファイバ内
    で該光信号がラマン増幅されるように選択された波長の
    励起光で該シリカ系光ファイバを励起することを特徴と
    する、光信号の増幅方法。
16. 【請求項１６】 該第１の光ファイバと、該シリカ系光
    ファイバとは異なる波長帯域の励起光によって励起され
    ることを特徴とする、請求項１５記載の光信号の増幅方
    法。
17. 【請求項１７】 該第１の光ファイバと、該シリカ系光
    ファイバとは実質的に等しい波長帯域の励起光によって
    励起されることを特徴とする、請求項１５記載の光信号
    の増幅方法。
18. 【請求項１８】 希土類元素を添加した第１の光ファイ
    バからなる光増幅部が、波長に依存した利得特性で所定
    の波長帯域内の光信号を増幅し、 該第１の光ファイバに結合されたシリカ系光ファイバを
    所望の励起光で励起して、前記光増幅部の利得特性が補
    償されるように該シリカ系光ファイバで該光信号をラマ
    ン増幅させることを特徴とする、光信号の増幅方法。