JP2004064031A - Optical amplifier and light source device - Google Patents
Optical amplifier and light source device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004064031A JP2004064031A JP2002228431A JP2002228431A JP2004064031A JP 2004064031 A JP2004064031 A JP 2004064031A JP 2002228431 A JP2002228431 A JP 2002228431A JP 2002228431 A JP2002228431 A JP 2002228431A JP 2004064031 A JP2004064031 A JP 2004064031A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- wavelength band
- oscillation wavelength
- optical fiber
- pumping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 76
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 46
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 38
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 4
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類元素を添加した光ファイバを備える光増幅装置および光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、希土類元素、例えば、1μm帯に発光帯域が存在するYb(イッテルビウム)を添加したYb添加光ファイバが、1μm帯の光増幅装置、あるいは、1μm帯のASE(自然放出光)を出力するASE光源装置に利用されている。
【0003】
このようなYb添加光ファイバは、図9の実線で示されるように、980nmに狭帯域の鋭い吸収波長帯域が存在するために、その励起光源としては、エルビウム(Erbium)添加光ファイバ(EDF)の励起用として広く使用されている0.98μm(980nm)のレーザダイオード(LD)が流用されている。図9中、仮想線は、0.98μmのレーザダイオードのスペクトル例であるが、Ybの980nmの吸収波長帯域に重なっているため、Ybの励起光として0.98μmのレーザダイオードの出力を、そのまま利用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
Yb添加光ファイバの980nm付近の吸収波長帯域は、その半値全幅が、約1nmと狭帯域であるのに対して、一般的な、0.98μmレーザダイオードの発振波長帯域における半値全幅は、5nm〜10nm程度であって、図9の仮想線で示されるように、Yb添加光ファイバの吸収波長帯域よりも広帯域であり、このため、発振波長帯域の広い励起光を吸収しきれず、励起効率の悪いものであった。、
また、Yb添加光ファイバは、図9に示されるように、980nmよりも長波長側では、吸収量が急激に減少する。したがって、0.98μmのレーザダイオードを励起光源とする従来例では、980nmより長波長側の励起光が、Ybに吸収されずに放出されており、励起効率が悪いという難点がある。
【0005】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、希土類添加光ファイバの励起効率を高めた光増幅装置および光源装置を提供することを主たる目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【0007】
すなわち、本発明の光増幅装置あるいは光源装置は、希土類元素が添加された希土類添加光ファイバと、励起光源とを備える光増幅装置であって、前記励起光源の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段を備えている。
【0008】
本発明によると、励起光源の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段を備えているので、希土類添加光ファイバの励起光吸収効率が高い波長に発振波長帯域を制御することができ、これによって、光増幅装置の利得あるいは光源装置の出力を高めることができる。
【0009】
また、励起光源の発振波長帯域を制御できるので、用途に応じて励起波長を可変することができ、これによって、光増幅装置としての増幅帯域を、あるいは、光源装置としての高出力帯域をそれぞれ拡大することができる。
【0010】
本発明の一実施態様においては、前記発振波長帯域制御手段は、前記励起光源の温度を制御して発振波長帯域を制御するものである。
【0011】
本発明によると、励起光源の温度を制御することによって、発振波長帯域を制御するので、比較的簡単な構成で励起光源の発振波長帯域を制御できる。
【0012】
本発明の他の実施態様においては、前記発振波長帯域制御手段は、ファイバブラッググレーティングである。
【0013】
本発明によると、ファイバブラッググレーティングによって発振波長帯域が制御された発振スペクトルは、半値全幅が、1nm程度以下と狭くなるので、例えば、Ybの980nmの狭帯域の吸収波長帯域において、吸収されない励起光成分を大幅に低減して励起光の吸収効率を高めることができ、これによって、光増幅装置としての利得が増加し、あるいは、光源装置としての出力が増加する。
【0014】
本発明の好ましい実施態様においては、ファイバブラッググレーティングが、被覆上照射によって作製されたものである。
【0015】
本発明によると、ファイバブラッググレーティングに張力をかけることによって反射波長を制御することにより、励起光源の発振波長帯域を制御することができるので、用途に応じて励起波長を可変することができ、例えば、増幅帯域において、最も利得が高い励起波長に発振波長を制御することによって、光増幅装置としての利得を増加させることができ、あるいは、光源装置としてのピーク波長を制御することができる。
【0016】
本発明の他の実施態様においては、前記希土類元素が、Ybであり、本発明によると、Ybの980nmの狭帯域の吸収波長帯域において、吸収されない励起光成分を大幅に低減して励起光の吸収効率を高めることができ、これによって、光増幅装置としての利得が増加し、あるいは、光源装置としての出力が増加する。
【0017】
本発明の他の実施態様においては、前記発振波長帯域制御手段は、前記発振波長帯域を、前記希土類添加光ファイバの吸収波長帯域よりも短波長側にシフトさせるものである。
【0018】
本発明によると、励起光源の発振波長帯域を、希土類添加光ファイバ、例えば、Ybの吸収波長帯域よりも短波長側にシフトさせることにより、従来例に比べて、Ybの吸収ピーク波長よりも短波長側での励起光吸収効率を高めることができ、これによって、光増幅装置としての利得が増加し、あるいは、光源装置としての出力が増加する。
【0019】
本発明の更に他の実施態様においては、前記希土類元素が、Ybであり、前記発振波長帯域制御手段は、前記発振波長帯域を、前記吸収波長帯域である980nm帯よりも短波長側にシフトさせるものである。
【0020】
ここで、発振波長帯域は、例えば、974〜984nmである。
【0021】
本発明によると、980nm帯に狭い吸収波長帯域を有し、吸収ピーク波長よりも長波長側で吸収量が急激に減少するYbを励起する場合に、励起光源の発振波長帯域を短波長側にシフトさせることによって、Ybの励起光吸収効率を高めることができ、これによって、光増幅装置としての利得が増加し、あるいは、光源装置としての出力が増加する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0023】
(実施の形態1)
図1は、本発明の一つの実施の形態に係るASE光源装置の全体構成を示す図である。
【0024】
この実施の形態のASE光源装置1は、ASEの出力とは逆方向から励起光を入射する後方励起型であって、0.98μmのレーザダイオード(LD)からなる励起光源2と、光合波器3と、この光合波器3を介して導入される励起光によって励起される希土類添加光ファイバとしてのYb添加光ファイバ4と、Yb添加光ファイバ4からのASEあるいは励起光を矢符Aで示されるように反射する反射ミラー5と、ASEの出力側に設けられた1μm帯の光アイソレータ6とを備えている。
【0025】
このASE光源装置1では、励起光源2から励起光が、Yb添加光ファイバ4に入射すると、ASEが放出され、光アイソレータ6側に伝播したASEは出力され、あるいは、反射ミラー5側へ伝播したASEは、Yb添加光ファイバ4に戻されて光アイソレータ6を介して出力される。
【0026】
このASE光源装置1は、例えば、光スペクトラムアナライザー等の計測器と組み合わせて光コンポーネントの損失波長特性を測定する場合などに用いられる。
【0027】
従来では、0.98μmのレーザダイオード(LD)からなる励起光源2の発振波長帯域は、その中心波長がYb添加光ファイバ4の吸収ピーク波長にほぼ一致しており、980nmよりも長波長側では、Yb添加光ファイバ4の吸収量が急激に減少するために、980nmより長波長側の励起光が充分に吸収されず、そのまま放出されて励起効率が悪いものであった。
【0028】
このため、この実施の形態のASE光源装置1では、励起光源2の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、励起光源2の温度を制御する温度制御手段7を設けており、この温度制御手段7によって、励起光源2の温度を制御して発振波長帯域を、従来の出力波長よりも短波長側にシフトさせている。
【0029】
励起光源2は、レーザおよび共振器部分などが、図示しないペルチェ素子などの温度制御素子上に、熱伝導性の良好な金属ブロックなどを介して固定されており、温度制御手段7は、図示しない温度センサの出力に基づいて、ペルチェ素子などを制御して励起光源2を所望の温度に制御するものである。
【0030】
この実施の形態では、励起光源である0.98μmのレーザダイオードの発振波長帯域を、短波長側にシフトさせるために、励起光源2の温度を、例えば、0℃に制御している。
【0031】
図2は、温度制御による励起光源2の発振波長帯域のシフトを説明するためのスペクトルであり、破線は、従来例である通常の温度、例えば、30℃におけるスペクトルであり、実線は、この実施の形態による0℃におけるスペクトルである。
【0032】
従来例では、励起光源2の発振波長帯域の中心波長(例えば、出力ピークから3dB落ち(半値)の2波長の中心の波長)は、図9の仮想線に示すように、981nm付近であるのに対して、励起光源2の温度を、0℃に制御した実施の形態では、励起光源2の発振波長帯域の中心波長は、974nm付近であって、約7nm短波長側にシフトしている。
【0033】
図3は、このように励起光源2の温度を0℃に制御した場合のスペクトルCとYb添加光ファイバの吸収損失Dとを合わせて示した図であり、励起光源2の発振波長帯域の中心波長を、例えば、974nmと短波長側にシフトさせることによって、従来に比べて、Yb添加光ファイバの吸収量が急激に減少する980nmよりも長波長側で吸収されない励起光成分を少なくできる一方、980nmよりも短波長側での励起光吸収効率を高めることができる。
【0034】
これによって、ASE光源装置1においては、Ybの励起効率が向上してASEの出力が高まることになり、実験的には、.(コンマ)数dB程度のASE出力の増加が確認された。
【0035】
この実施の形態は、後方励起型であったけれども、前方励起型あるいは双方向励起型に適用してもよい。
【0036】
(実施の形態2)
図4は、本発明の一つの実施の形態に係る光増幅装置の全体構成を示す図である。
【0037】
この実施の形態の光増幅装置8は、1μm帯の信号光と逆方向から励起光を入射する後方励起型であって、0.98μmのレーザダイオードからなる励起光源9と、この励起光源9からの励起光と信号光とを合波する光合波器10と、励起光によって励起される希土類添加ファイバとしてのYb添加ファイバ11と、信号光の出力側に設けられた1μm帯の光アイソレータ12とを備えている。
【0038】
この実施の形態の光増幅装置8では、上述のASE光源装置1と同様に、励起光源9の温度を制御して発振波長帯域を制御する温度制御手段13を設けている。
【0039】
この温度制御手段13は、図示しない温度センサの出力に基づいて、ペルチェ素子などを制御して励起光源9の温度を、例えば、0℃に制御し、これによって、励起光源9の発振波長帯域を短波長側にシフトさせている。
【0040】
したがって、この実施の形態の光増幅装置8によれば、上述のASE光源装置1の場合と同様に、Yb添加光ファイバの吸収量が急激に減少する980nmよりも長波長側で吸収されない励起光成分を少なくできる一方、980nmよりも短波長側での吸収効率を高めることができ、これによって、Ybの励起効率が高まって信号光の増幅利得が高まることになる。
【0041】
この実施の形態では、後方励起型に適用して説明したけれども、前方励起型あるいは双方向励起型に適用してもよい。
【0042】
(実施の形態3)
本発明は、図1のASE光源装置1に限らず、図5に示されるファイバレーザのような光源装置として適用することもできる。
【0043】
すなわち、このファイバレーザ14は、0.98μmのレーザダイオードからなる励起光源15と、この励起光源15からの励起光とASEとを合波する光合波器16と、励起光によって励起される希土類添加光ファイバとしてのYb添加光ファイバ18と、矢符Bで示されるように光の周回方向を決める1μm帯の光アイソレータ20と、1μm帯の励起光を透過させるバンドパスフィルタ17と、レーザ光を出力する1μm帯のカプラ19とを備えるリング型前方励起のファイバレーザである。なお、光アイソレータ20を、Yb添加光ファイバ18と1μm帯のカプラ19との間に配置しているので、レーザ出力端からの戻り光(反射光)がYb添加光ファイバ18に逆入射することがなく、レーザーの出力を安定化させることができる。
【0044】
このファイバレーザ14においても、上述のASE光源装置1と同様に、励起光源2の温度を制御して発振波長帯域を制御する温度制御手段21を設けており、この温度制御手段21によって、発振波長帯域を短波長側にシフトさせている。
【0045】
すなわち、この実施の形態においても、励起光源15の温度を、例えば、0℃に制御して励起光源15の発振波長帯域を短波長側にシフトさせている。
【0046】
これによって、Ybの励起効率が高まり、レーザ出力が増加することになる。また、この実施の形態は、前方励起であるので、雑音指数が良好である。
【0047】
本発明の他の実施の形態として、光合波器16の位置を、Yb添加光ファイバ18と光アイソレータ20との間に変更し、励起光を、Yb添加光ファイバ18の後方から入射するリング型後方励起のファイバレーザとしてもよく、この場合には、レーザー出力が向上する。
【0048】
この実施の形態では、リング型の共振器を用いたファイバレーザに適用したけれども、本発明の他の実施の形態として、各種の反射鏡を用いたファイバレーザに適用してもよい。
【0049】
(実施の形態4)
図6は、本発明の更に他の実施の形態に係るASE光源装置1’の全体構成を示す図であり、上述の図1に示される実施の形態1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0050】
上述の実施の形態1では、励起光源2の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、励起光源2の温度を制御する温度制御手段7を設け、この温度制御手段7によって励起光源2の温度を制御して発振波長帯域を短波長側にシフトさせたのに対して、この実施の形態では、励起光源2の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、被覆上照射によって作製されたファイバブラッググレーティング(FBG)30を設けている。
【0051】
ファイバブラッググレーティング30は、ファイバのコア部の屈折率を周期的に変化させたもので特定の波長(ブラッグ波長)の光を任意に反射させることができるものであり、この反射波長を制御することによって、励起光源2の発振波長帯域を制御するものである。
【0052】
ファイバブラッググレーティングは、張力をかけることで、その反射波長を無張力状態と比較して、例えば、10nm以上長波長側にシフトさせることができる。
【0053】
通常、ファイバブラッググレーティングは、高い反射率を得るために、ファイバの被覆を取り除いて直接ガラス部に紫外線を照射して作製するのであるが、この実施の形態のファイバブラッググレーティング30は、張力をかけてもファイバが破損しないように、また、例えば、10%程度以下の比較的低い反射率で充分であるので、被覆上照射によって作製されたものを用いている。
【0054】
この実施の形態では、ファイバブラッググレーティング30は、固定ドラム31と回転ドラム32との間に張架されており、回転ドラム32を、ステッピングモータなどの駆動手段によって回転駆動し、さらに、手動で微調整して所望の反射波長に調整するように構成されている。
【0055】
ファイバブラッググレーティング30では、その製作時の反射波長が、例えば、965nmであれば、反射波長を、965〜995nm程度可変することができ、この実施の形態では、反射波長を、例えば、Ybの吸収ピーク波長である977nmに調整し、これによって、ファイバブラッググレーティング30を介して得られる励起光源2の発振波長を、Ybの吸収ピーク波長にほぼ一致させるようにしている。
【0056】
その他の構成は、上述の実施の形態1と同様である。
【0057】
この実施の形態のASE光源装置1’では、ファイバブラッググレーティング30を用いて励起光源2の発振波長帯域を制御するので、ファイバブラッググレーティング30を介して得られる励起光源2の出力の半値全幅は、図9の仮想線で示される従来の5nm〜10nm程度に比べて、1nm程度以下と狭くなり、これによって、Ybの980nmの狭帯域の吸収波長帯域において、吸収されない励起光成分を大幅に低減して励起光の吸収効率を高めることができ、ASE出力を増加させることができる。
【0058】
この実施の形態は、後方励起型であったけれども、前方励起型あるいは双方向励起型に適用してもよい。
【0059】
(実施の形態5)
図7は、本発明の更に他の実施の形態に係る光増幅装置8’の全体構成を示す図であり、上述の図4に示される実施の形態2に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0060】
上述の実施の形態2では、励起光源9の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、励起光源9の温度を制御する温度制御手段13を設け、励起光源9の温度を制御して発振波長帯域を短波長側にシフトさせたのに対して、この実施の形態では、励起光源9の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、被覆上照射によって作製されたファイバブラッググレーティング(FBG)30を設けている。
【0061】
ファイバブラッググレーティング30は、上述の実施の形態4と同様に、固定ドラム31と回転ドラム32との間に張架されており、回転ドラム32を、ステッピングモータなどの駆動手段によって回転駆動し、さらに、手動で微調整して所望の反射波長に調整するように構成されている。
【0062】
その他の構成は、上述の実施の形態2と同様である。
【0063】
この実施の形態の光増幅装置8’では、上述のASE光源装置1’と同様に、ファイバブラッググレーティング30の張力を調整して反射波長を制御して励起光源2の発振波長を、Ybの吸収ピーク波長である977nmに調整している。
【0064】
この実施の形態の光増幅装置8’によれば、ファイバブラッググレーティング30を用いて発振波長帯域を制御するので、ファイバブラッググレーティング30を介して得られる励起光源9の出力の半値全幅は、1nm程度以下と狭くなり、Ybの980nmの狭帯域の吸収波長帯域において、吸収されない励起光成分を大幅に低減して励起光の吸収効率を高めることができ、信号光の増幅利得が高まることになる。
【0065】
この実施の形態では、後方励起型に適用して説明したけれども、前方励起型あるいは双方向励起型に適用してもよい。
【0066】
(実施の形態6)
図8は、本発明の更に他の実施の形態に係るファイバレーザ14’の全体構成を示す図であり、上述の図5に示される実施の形態3に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【0067】
上述の実施の形態3では、励起光源15の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、励起光源15の温度を制御する温度制御手段21を設け、励起光源15の温度を制御して発振波長帯域を短波長側にシフトさせたのに対して、この実施の形態では、励起光源15の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段として、被覆上照射によって作製されたファイバブラッググレーティング(FBG)30を設けている。
【0068】
ファイバブラッググレーティング30は、上述の実施の形態4と同様に、固定ドラム31と回転ドラム32との間に張架されており、回転ドラム32を、ステッピングモータなどの駆動手段によって回転駆動し、さらに、手動で微調整して所望の反射波長に調整するように構成されている。
【0069】
その他の構成は、上述の実施の形態3と同様である。
【0070】
この実施の形態のファイバレーザ14’によれば、ファイバブラッググレーティング30を用いて発振波長帯域を制御するので、ファイバブラッググレーティング30を介して得られる励起光源15の出力の半値全幅は、1nm程度以下と狭くなり、Ybの980nmの狭帯域の吸収波長帯域において、吸収されない励起光成分を大幅に低減して励起光の吸収効率を高めることができ、レーザ出力が増加することになる。
【0071】
本発明の他の実施の形態として、光合波器16の位置を、Yb添加光ファイバ18と光アイソレータ20との間に変更し、励起光を、Yb添加光ファイバ18の後方から入射するリング型後方励起のファイバレーザとしてもよく、また、リング型の共振器を用いたファイバレーザに限らず、各種の反射鏡を用いたファイバレーザに適用してもよい。
【0072】
(その他の実施の形態)
本発明の他の実施の形態として、温度制御あるいは張力調整による励起光源の発振波長のシフト量は、励起光源のスペクトルとYb添加光ファイバの吸収損失とを重ねた場合に、その重複面積が最大となるように予め決定してもよい。
【0073】
上述の実施の形態では、Ybを添加した光ファイバに適用して説明したけれども、本発明は、ErやNdなどの他の希土類を添加した光ファイバに適用してもよい。
【0074】
上述の実施の形態では、ファイバブラッググレーティングとして、被覆上照射によって作製されたものを用いたけれども、被覆材を除去して紫外レーザ光を直接照射して作製したものを用いてもよい。
【0075】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、励起光源の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段を備えているので、希土類添加光ファイバの励起光吸収効率が高い波長に発振波長帯域を制御することができ、あるいは、励起光源の出力の半値全幅を狭くすることができ、これによって、光増幅装置の増幅利得あるいは光源装置の出力を高めることができる。
【0076】
また、励起光源の発振波長帯域を制御できるので、用途に応じて励起波長を可変することができ、これによって、光増幅装置として増幅帯域を、あるいは、光源装置として高出力帯域をそれぞれ拡大することができる。
【0077】
さらに、励起光源の温度を制御して発振波長帯域を制御することによって、比較的簡単な構成で励起光源の発振波長帯域を制御して増幅利得あるいは出力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係るASE光源装置の構成図である。
【図2】温度制御による励起光源の発振波長のシフトを示すスペクトルである。
【図3】励起光源の温度を0℃に制御した場合のスペクトルCとYb添加光ファイバの吸収損失Dとを併せて示す図である。
【図4】本発明の一つの実施の形態に係る光増幅装置の構成図である。
【図5】本発明の一つの実施の形態に係るファイバレーザの構成図である。
【図6】本発明の他の実施の形態に係るASE光源装置の構成図である。
【図7】本発明の他の実施の形態に係る光増幅装置の構成図である。
【図8】本発明の他の実施の形態に係るファイバレーザの構成図である。
【図9】Yb添加光ファイバの吸収損失を示す図である。
【符号の説明】
1,1’ ASE光源
2,9,15 励起光源
4,11,18 Yb添加光ファイバ
5 反射ミラー
6,12,20 光アイソレータ
7,13,21 温度制御手段
8,8’ 光増幅装置
14,14’ ファイバレーザ
30 ファイバブラッググレーティング
31 固定ドラム
32 回転ドラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical amplification device including an optical fiber doped with a rare earth element and a light source device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a Yb-doped optical fiber doped with a rare earth element, for example, Yb (ytterbium) having an emission band in the 1 μm band, outputs a 1 μm band optical amplifier or an 1 μm band ASE (spontaneous emission light). Used in light source devices.
[0003]
Since such a Yb-doped optical fiber has a narrow absorption wavelength band at 980 nm as shown by the solid line in FIG. 9, the excitation light source is an Erbium-doped optical fiber (EDF). The laser diode (LD) of 0.98 μm (980 nm), which is widely used for exciting the laser, is used. In FIG. 9, the imaginary line is an example of the spectrum of the laser diode of 0.98 μm, but since it overlaps the absorption wavelength band of Yb of 980 nm, the output of the laser diode of 0.98 μm is directly used as the excitation light of Yb. We are using.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The absorption wavelength band around 980 nm of the Yb-doped optical fiber has a narrow full width at half maximum of about 1 nm, whereas the full width at half maximum in the oscillation wavelength band of a general 0.98 μm laser diode is 5 nm to 5 nm. It is about 10 nm, which is wider than the absorption wavelength band of the Yb-doped optical fiber as shown by the imaginary line in FIG. 9, so that it is not possible to absorb the pump light having a wide oscillation wavelength band, and the pump efficiency is poor. Was something. ,
As shown in FIG. 9, the absorption amount of the Yb-doped optical fiber sharply decreases on the longer wavelength side than 980 nm. Therefore, in a conventional example using a 0.98 μm laser diode as an excitation light source, excitation light having a wavelength longer than 980 nm is emitted without being absorbed by Yb, and there is a problem that the excitation efficiency is poor.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its main object to provide an optical amplifying device and a light source device in which the excitation efficiency of a rare-earth-doped optical fiber is increased.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0007]
That is, an optical amplification device or a light source device according to the present invention is an optical amplification device including a rare earth-doped optical fiber doped with a rare earth element and an excitation light source, and an oscillation wavelength band for controlling an oscillation wavelength band of the excitation light source. It has control means.
[0008]
According to the present invention, since the oscillation wavelength band control means for controlling the oscillation wavelength band of the excitation light source is provided, it is possible to control the oscillation wavelength band to a wavelength at which the excitation light absorption efficiency of the rare-earth-doped optical fiber is high. In addition, the gain of the optical amplifier or the output of the light source device can be increased.
[0009]
In addition, since the oscillation wavelength band of the pump light source can be controlled, the pump wavelength can be varied according to the application, thereby expanding the amplification band as an optical amplifier or the high output band as a light source. can do.
[0010]
In one embodiment of the present invention, the oscillation wavelength band control means controls an oscillation wavelength band by controlling a temperature of the pump light source.
[0011]
According to the present invention, since the oscillation wavelength band is controlled by controlling the temperature of the excitation light source, the oscillation wavelength band of the excitation light source can be controlled with a relatively simple configuration.
[0012]
In another embodiment of the present invention, the oscillation wavelength band control means is a fiber Bragg grating.
[0013]
According to the present invention, the oscillation spectrum in which the oscillation wavelength band is controlled by the fiber Bragg grating has a full width at half maximum narrowed to about 1 nm or less, so that, for example, the excitation light not absorbed in the narrow absorption wavelength band of 980 nm of Yb. The component can be greatly reduced to increase the absorption efficiency of the pump light, thereby increasing the gain as an optical amplifier or increasing the output as a light source device.
[0014]
In a preferred embodiment of the present invention, the fiber Bragg grating is made by irradiation on a coating.
[0015]
According to the present invention, by controlling the reflection wavelength by applying tension to the fiber Bragg grating, the oscillation wavelength band of the excitation light source can be controlled, so that the excitation wavelength can be varied depending on the application, for example, By controlling the oscillation wavelength to the excitation wavelength having the highest gain in the amplification band, the gain of the optical amplifier can be increased, or the peak wavelength of the light source device can be controlled.
[0016]
In another embodiment of the present invention, the rare earth element is Yb, and according to the present invention, in the narrow absorption wavelength band of 980 nm of Yb, the unabsorbed excitation light component is significantly reduced to reduce the excitation light component. The absorption efficiency can be increased, thereby increasing the gain as an optical amplifying device or increasing the output as a light source device.
[0017]
In another embodiment of the present invention, the oscillation wavelength band control means shifts the oscillation wavelength band to a shorter wavelength side than the absorption wavelength band of the rare earth-doped optical fiber.
[0018]
According to the present invention, the oscillation wavelength band of the pumping light source is shifted to a shorter wavelength side than the rare-earth-doped optical fiber, for example, the absorption wavelength band of Yb, so that the wavelength is shorter than the absorption peak wavelength of Yb. The pumping light absorption efficiency on the wavelength side can be increased, thereby increasing the gain as an optical amplifying device or the output as a light source device.
[0019]
In still another embodiment of the present invention, the rare earth element is Yb, and the oscillation wavelength band control means shifts the oscillation wavelength band to a shorter wavelength side than the absorption wavelength band of 980 nm. Things.
[0020]
Here, the oscillation wavelength band is, for example, 974 to 984 nm.
[0021]
According to the present invention, when exciting Yb, which has a narrow absorption wavelength band in the 980 nm band and the absorption amount sharply decreases on the longer wavelength side than the absorption peak wavelength, the oscillation wavelength band of the excitation light source is shifted to the shorter wavelength side. By shifting, the excitation light absorption efficiency of Yb can be increased, thereby increasing the gain as an optical amplifying device or the output as a light source device.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ASE light source device according to one embodiment of the present invention.
[0024]
The ASE
[0025]
In the ASE
[0026]
The ASE
[0027]
Conventionally, the center wavelength of the oscillation wavelength band of the pumping
[0028]
Therefore, in the ASE
[0029]
The
[0030]
In this embodiment, the temperature of the
[0031]
FIG. 2 is a spectrum for explaining the shift of the oscillation wavelength band of the pump
[0032]
In the conventional example, the center wavelength of the oscillation wavelength band of the pumping light source 2 (for example, the center wavelength of two wavelengths that is 3 dB lower (half value) from the output peak) is near 981 nm as shown by the phantom line in FIG. On the other hand, in the embodiment in which the temperature of the
[0033]
FIG. 3 is a diagram showing the spectrum C and the absorption loss D of the Yb-doped optical fiber when the temperature of the pumping
[0034]
As a result, in the ASE
[0035]
Although this embodiment is of a backward pumping type, it may be applied to a forward pumping type or a bidirectional pumping type.
[0036]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of an optical amplifying device according to one embodiment of the present invention.
[0037]
The
[0038]
In the
[0039]
The temperature control means 13 controls the temperature of the
[0040]
Therefore, according to the
[0041]
Although this embodiment has been described with reference to the backward pumping type, it may be applied to the forward pumping type or the bidirectional pumping type.
[0042]
(Embodiment 3)
The present invention is not limited to the ASE
[0043]
That is, the
[0044]
This
[0045]
That is, also in this embodiment, the oscillation wavelength band of the
[0046]
As a result, the excitation efficiency of Yb increases, and the laser output increases. In this embodiment, the noise figure is good because of forward excitation.
[0047]
As another embodiment of the present invention, the position of the
[0048]
In this embodiment, the present invention is applied to a fiber laser using a ring-type resonator, but as another embodiment of the present invention, it may be applied to a fiber laser using various reflecting mirrors.
[0049]
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of an ASE light source device 1 'according to still another embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for parts corresponding to the first embodiment shown in FIG. Add a sign.
[0050]
In the first embodiment, as the oscillation wavelength band control means for controlling the oscillation wavelength band of the
[0051]
The fiber Bragg grating 30 is one in which the refractive index of the core portion of the fiber is periodically changed, and can reflect light of a specific wavelength (Bragg wavelength) arbitrarily. Thus, the oscillation wavelength band of the pump
[0052]
By applying tension to the fiber Bragg grating, the reflection wavelength can be shifted to, for example, a longer wavelength side by 10 nm or more as compared with a non-tension state.
[0053]
Normally, in order to obtain a high reflectance, the fiber Bragg grating is manufactured by directly irradiating the glass portion with ultraviolet rays in order to obtain a high reflectance. Even if the fiber is not damaged, and a relatively low reflectance of, for example, about 10% or less is sufficient, a fiber produced by irradiation on the coating is used.
[0054]
In this embodiment, the fiber Bragg grating 30 is stretched between a
[0055]
In the fiber Bragg grating 30, if the reflection wavelength at the time of manufacture is, for example, 965 nm, the reflection wavelength can be varied by about 965 to 995 nm. In this embodiment, the reflection wavelength is, for example, Yb absorption. The wavelength is adjusted to 977 nm, which is the peak wavelength, so that the oscillation wavelength of the
[0056]
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0057]
In the ASE
[0058]
Although this embodiment is of a backward pumping type, it may be applied to a forward pumping type or a bidirectional pumping type.
[0059]
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of an
[0060]
In the second embodiment, as the oscillation wavelength band control means for controlling the oscillation wavelength band of the
[0061]
The fiber Bragg grating 30 is stretched between the fixed
[0062]
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
[0063]
In the optical amplifying device 8 'of this embodiment, similarly to the ASE light source device 1' described above, the tension of the fiber Bragg grating 30 is adjusted to control the reflection wavelength, so that the oscillation wavelength of the pump
[0064]
According to the optical amplifying device 8 'of this embodiment, since the oscillation wavelength band is controlled using the fiber Bragg grating 30, the full width at half maximum of the output of the pump
[0065]
Although this embodiment has been described with reference to the backward pumping type, it may be applied to the forward pumping type or the bidirectional pumping type.
[0066]
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a diagram showing an overall configuration of a fiber laser 14 'according to still another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are used for parts corresponding to the third embodiment shown in FIG. Is attached.
[0067]
In the above-described third embodiment, as the oscillation wavelength band control means for controlling the oscillation wavelength band of the
[0068]
The fiber Bragg grating 30 is stretched between the fixed
[0069]
Other configurations are the same as those of the third embodiment.
[0070]
According to the fiber laser 14 'of this embodiment, since the oscillation wavelength band is controlled using the fiber Bragg grating 30, the full width at half maximum of the output of the
[0071]
As another embodiment of the present invention, the position of the
[0072]
(Other embodiments)
As another embodiment of the present invention, the amount of shift of the oscillation wavelength of the pump light source due to temperature control or tension adjustment is such that when the spectrum of the pump light source and the absorption loss of the Yb-doped optical fiber are overlapped, the overlapping area is the largest May be determined in advance.
[0073]
Although the above embodiment has been described with reference to the optical fiber doped with Yb, the present invention may be applied to an optical fiber doped with another rare earth element such as Er or Nd.
[0074]
In the above-described embodiment, the fiber Bragg grating manufactured by irradiation on the coating is used. However, the fiber Bragg grating may be manufactured by removing the coating material and directly irradiating ultraviolet laser light.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the oscillation wavelength band control means for controlling the oscillation wavelength band of the excitation light source is provided, it is possible to control the oscillation wavelength band to a wavelength where the excitation light absorption efficiency of the rare-earth-doped optical fiber is high. Alternatively, the full width at half maximum of the output of the pump light source can be narrowed, whereby the amplification gain of the optical amplifier or the output of the light source device can be increased.
[0076]
In addition, since the oscillation wavelength band of the pump light source can be controlled, the pump wavelength can be varied according to the application, thereby expanding the amplification band as an optical amplifier or the high output band as a light source device. Can be.
[0077]
Further, by controlling the temperature of the pump light source to control the oscillation wavelength band, the oscillation wavelength band of the pump light source can be controlled with a relatively simple configuration to increase the amplification gain or output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ASE light source device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a spectrum showing a shift of an oscillation wavelength of an excitation light source due to temperature control.
FIG. 3 is a diagram showing the spectrum C and the absorption loss D of the Yb-doped optical fiber when the temperature of the excitation light source is controlled to 0 ° C.
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical amplifying device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a fiber laser according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an ASE light source device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical amplifying device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a fiber laser according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the absorption loss of a Yb-doped optical fiber.
[Explanation of symbols]
1,1 'ASE
Claims (8)
前記励起光源の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段を備えることを特徴とする光増幅装置。An optical amplifier comprising a rare earth-doped optical fiber doped with a rare earth element and an excitation light source,
An optical amplifying device comprising: an oscillation wavelength band control unit that controls an oscillation wavelength band of the pump light source.
前記励起光源の発振波長帯域を制御する発振波長帯域制御手段を備えることを特徴とする光源装置。A rare-earth-doped optical fiber doped with a rare-earth element, and a light source device including an excitation light source,
A light source device comprising: an oscillation wavelength band control unit that controls an oscillation wavelength band of the excitation light source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002228431A JP2004064031A (en) | 2002-06-03 | 2002-08-06 | Optical amplifier and light source device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002161398 | 2002-06-03 | ||
| JP2002228431A JP2004064031A (en) | 2002-06-03 | 2002-08-06 | Optical amplifier and light source device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004064031A true JP2004064031A (en) | 2004-02-26 |
Family
ID=31949246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002228431A Pending JP2004064031A (en) | 2002-06-03 | 2002-08-06 | Optical amplifier and light source device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004064031A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048979A (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Ricoh Co Ltd | LASER OSCILLATION METHOD, LASER DEVICE, AND LASER DEVICE ARRAY |
| US7576908B2 (en) | 2006-07-06 | 2009-08-18 | Panasonic Corporation | Fiber device, wavelength converter and image forming apparatus |
| JP2013201464A (en) * | 2009-01-05 | 2013-10-03 | Korea Institute Of Science And Technology | Variable frequency signal generator |
| JP2016134796A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 富士通株式会社 | Optical amplifier array and optical transmission device using the same |
| CN107887786A (en) * | 2017-12-28 | 2018-04-06 | 北京信息科技大学 | A kind of superfluorescent fiber sources based on the injection of wide range flashlight |
-
2002
- 2002-08-06 JP JP2002228431A patent/JP2004064031A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048979A (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Ricoh Co Ltd | LASER OSCILLATION METHOD, LASER DEVICE, AND LASER DEVICE ARRAY |
| US7576908B2 (en) | 2006-07-06 | 2009-08-18 | Panasonic Corporation | Fiber device, wavelength converter and image forming apparatus |
| JP2013201464A (en) * | 2009-01-05 | 2013-10-03 | Korea Institute Of Science And Technology | Variable frequency signal generator |
| JP2016134796A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-25 | 富士通株式会社 | Optical amplifier array and optical transmission device using the same |
| CN107887786A (en) * | 2017-12-28 | 2018-04-06 | 北京信息科技大学 | A kind of superfluorescent fiber sources based on the injection of wide range flashlight |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5991070A (en) | Optical amplifier with oscillating pump energy | |
| US5905745A (en) | Noise suppression in cladding pumped fiber lasers | |
| EP2249443B1 (en) | Optical fiber laser | |
| US6731426B2 (en) | Long wavelength optical amplifier | |
| US7440176B2 (en) | Bi-directionally pumped optical fiber lasers and amplifiers | |
| US7457329B2 (en) | Method and system for a high power low-coherence pulsed light source | |
| JP2002141609A (en) | Semiconductor laser module, laser unit, and Raman amplifier | |
| US6363088B1 (en) | All solid-state power broadband visible light source | |
| US6507430B2 (en) | Long wavelength optical amplifier | |
| US6297903B1 (en) | Multiple stage optical fiber amplifier and signal generator | |
| KR100638820B1 (en) | Upconversion Fiber Laser Unit | |
| US6556342B1 (en) | Thulium doped fiber pump for pumping Raman amplifiers | |
| US6020991A (en) | Optical amplifier | |
| JP2004064031A (en) | Optical amplifier and light source device | |
| US6781748B2 (en) | Long wavelength optical amplifier | |
| JP2002368327A (en) | Semiconductor laser device | |
| EP1848074A1 (en) | Switchable laser device and method for operating the same | |
| KR20030063322A (en) | Polarization-insensitive double-pass two-stage EDFA | |
| US20080130100A1 (en) | High-efficiency, high-reliability fiber amplifier using engineered passband of photonic bandgap optical fiber | |
| JP4703026B2 (en) | Broadband ASE light source | |
| JP2905251B2 (en) | Optical fiber laser | |
| CN209150475U (en) | Solid laser amplifier with one micron wave band | |
| JP4970664B2 (en) | ASE light source | |
| JP3230458B2 (en) | Optical amplifier | |
| CN102801090A (en) | Long-pulse fiber laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070625 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070821 |