JPH0563284A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
- Publication number
- JPH0563284A JPH0563284A JP3221682A JP22168291A JPH0563284A JP H0563284 A JPH0563284 A JP H0563284A JP 3221682 A JP3221682 A JP 3221682A JP 22168291 A JP22168291 A JP 22168291A JP H0563284 A JPH0563284 A JP H0563284A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- amplifier
- fiber
- optical amplifier
- optical fiber
- 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
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Pr 3+ドープファイバを用いた増幅器の励起
波長を、半導体レーザ励起可能な波長帯に移動させ、実
用性のある Pr 3+ドープファイバを用いた光増幅器を提
供することにある。 【構成】 励起光源１、励起光と信号光とを結合させる
ための光カップラ３およびコアに希土類イオンを含んだ
光ファイバ４からなる光増幅器において、希土類イオン
として Pr 3+イオンとNd3+イオンとがコアにドープされ
た赤外光ファイバを用いた光増幅器である。
波長を、半導体レーザ励起可能な波長帯に移動させ、実
用性のある Pr 3+ドープファイバを用いた光増幅器を提
供することにある。 【構成】 励起光源１、励起光と信号光とを結合させる
ための光カップラ３およびコアに希土類イオンを含んだ
光ファイバ４からなる光増幅器において、希土類イオン
として Pr 3+イオンとNd3+イオンとがコアにドープされ
た赤外光ファイバを用いた光増幅器である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、1.3 μm 帯で動作する
光通信用の増幅器に関するものである。
光通信用の増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオ
ン、特に Er 3+イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行わ
れ、1.5 μm 帯の光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で、かつ
偏波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数
および広帯域な波長特性を有するので、光通信システム
における応用が極めて魅力あるものとなっている。
ン、特に Er 3+イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行わ
れ、1.5 μm 帯の光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で、かつ
偏波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数
および広帯域な波長特性を有するので、光通信システム
における応用が極めて魅力あるものとなっている。
【０００３】一方、石英系光ファイバの波長分散が零と
なる 1.3μm帯は、1.5 μm 帯と並んで光通信では重要
な波長帯であり、この 1.3μm 帯で動作する光ファイバ
増幅器の研究が、Nd3+イオンをドープした石英系光ファ
イバやフッ化物光ファイバを用いて行われてきた。しか
しながら、前記両ファイバとも光通信に使用される1.31
μm では、Nd3+イオンの励起状態吸収(Excited State A
bsorption)が大きいので、例えばW.J. miniscalco, L.
J. Andrews, B.A.Thompson, R.S. Qninby, L.J.B. Vach
a and M.G. Drexhage,“Electron. Lett. ”(vol.24, 1
988, P.28)または Y.Miyajima, T.Komukai, Y.Sugawa a
nd Y.Katsuyama, “Technical Digestof Optical Feber
Communication Conference '90 San Francisco ”(199
0, PD16)等で報告されているように増幅が確認されてい
ない。
なる 1.3μm帯は、1.5 μm 帯と並んで光通信では重要
な波長帯であり、この 1.3μm 帯で動作する光ファイバ
増幅器の研究が、Nd3+イオンをドープした石英系光ファ
イバやフッ化物光ファイバを用いて行われてきた。しか
しながら、前記両ファイバとも光通信に使用される1.31
μm では、Nd3+イオンの励起状態吸収(Excited State A
bsorption)が大きいので、例えばW.J. miniscalco, L.
J. Andrews, B.A.Thompson, R.S. Qninby, L.J.B. Vach
a and M.G. Drexhage,“Electron. Lett. ”(vol.24, 1
988, P.28)または Y.Miyajima, T.Komukai, Y.Sugawa a
nd Y.Katsuyama, “Technical Digestof Optical Feber
Communication Conference '90 San Francisco ”(199
0, PD16)等で報告されているように増幅が確認されてい
ない。
【０００４】このような状況から1.31μm で増幅作用を
有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれており、そ
の候補の一つとして Y.Ohishi, T.Kanamori, T.Kitagaw
a,S.Takahashi, E.Snitzer and G.H.Sigel“Technical
Digest of Optical FiderCommunication Conference'91
San Diego”(1991, PD2) において、ZrF4系のフッ化物
ガラスをホスト材料として、 Pr 3+をドープした光ファ
イバを用いた光ファイバ増幅器が提案されている。この
光ファイバ増幅器は図２に示す Pr 3+イオンのエネルギ
ーダイヤグラムからわかるように、 Pr 3+イオンの1G4
→3H5 遷移の誘導放出を利用したものである。
有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれており、そ
の候補の一つとして Y.Ohishi, T.Kanamori, T.Kitagaw
a,S.Takahashi, E.Snitzer and G.H.Sigel“Technical
Digest of Optical FiderCommunication Conference'91
San Diego”(1991, PD2) において、ZrF4系のフッ化物
ガラスをホスト材料として、 Pr 3+をドープした光ファ
イバを用いた光ファイバ増幅器が提案されている。この
光ファイバ増幅器は図２に示す Pr 3+イオンのエネルギ
ーダイヤグラムからわかるように、 Pr 3+イオンの1G4
→3H5 遷移の誘導放出を利用したものである。
【０００５】しかし、励起波長として 1.017μm の光を
用い、同波長帯で動作する高出力な半導体レーザが入手
困難であるので、実際の光通信システムでの応用で必要
となる半導体レーザ励起による光ファイバ増幅器の構成
が困難であり、このため実用性に欠けるという欠点があ
った。
用い、同波長帯で動作する高出力な半導体レーザが入手
困難であるので、実際の光通信システムでの応用で必要
となる半導体レーザ励起による光ファイバ増幅器の構成
が困難であり、このため実用性に欠けるという欠点があ
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、P r 3+ドー
プファイバを用いた増幅器の励起波長を、半導体レーザ
励起可能な波長帯に移動させ、実用性のある Pr 3+ドー
プファイバを用いた光増幅器を提供することにある。
プファイバを用いた増幅器の励起波長を、半導体レーザ
励起可能な波長帯に移動させ、実用性のある Pr 3+ドー
プファイバを用いた光増幅器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光増幅器は、コ
ア中に Pr 3+イオンとともにNd3+イオンをコドープす
る。図３に Pr 3+とNd3+とのエネルギーダイヤグラムを
示す。Nd3+の4F3/2 レベルは 0.8μm 帯の光によって励
起することができ、この4F3/2 レベルが励起されると、
Nd3+は4F3/2 → 4I11/2 遷移による1.06μm の強い発光
を起こす。このとき、 Pr 3+イオンがNd3+イオンと共
存すると、Nd3+(4F3/2→4I11/2) → Pr 3+(3H4→1G4)過
程のエネルギー移動により Pr 3+の1G4 レベルが励起さ
れ、 Pr 3+イオンの 1G4→ 3H5遷移が誘起される。
ア中に Pr 3+イオンとともにNd3+イオンをコドープす
る。図３に Pr 3+とNd3+とのエネルギーダイヤグラムを
示す。Nd3+の4F3/2 レベルは 0.8μm 帯の光によって励
起することができ、この4F3/2 レベルが励起されると、
Nd3+は4F3/2 → 4I11/2 遷移による1.06μm の強い発光
を起こす。このとき、 Pr 3+イオンがNd3+イオンと共
存すると、Nd3+(4F3/2→4I11/2) → Pr 3+(3H4→1G4)過
程のエネルギー移動により Pr 3+の1G4 レベルが励起さ
れ、 Pr 3+イオンの 1G4→ 3H5遷移が誘起される。
【０００８】従来、 Pr 3+の1G4 レベルを直接励起する
には、1.017 μm 帯の励起光が必要であったが、同波長
帯で動作する高出力半導体レーザはなく、 Pr 3+の1G4
レベルの半導体レーザによる励起は困難であった。しか
し、 Pr 3+とともにNd3+をコドープすることにより、Nd
3+から Pr 3+へのエネルギー移動によって、Pr 3+の 1G
4 レベルを励起することが、入手可能な 0.8μm 帯の高
出力半導体レーザを使って可能となった点が、従来の P
r 3+ドープ光増幅器とは異なる。
には、1.017 μm 帯の励起光が必要であったが、同波長
帯で動作する高出力半導体レーザはなく、 Pr 3+の1G4
レベルの半導体レーザによる励起は困難であった。しか
し、 Pr 3+とともにNd3+をコドープすることにより、Nd
3+から Pr 3+へのエネルギー移動によって、Pr 3+の 1G
4 レベルを励起することが、入手可能な 0.8μm 帯の高
出力半導体レーザを使って可能となった点が、従来の P
r 3+ドープ光増幅器とは異なる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の光増幅器の一実施例の構成図
あって、１は励起光源、２は信号源、３は光カップラ、
４は増幅用ファイバ、５は光アイソレータ、６は光スペ
クトラムアナライザを示す。励起光源１として発振波長
0.82μm のGaAlAs半導体レーザ、信号源２として発振波
長1.31μm のＤＦＢレーザ、増幅用ファイバ４として10
ｍ長のコア径２μm 、コアとクラッドの比屈折率差 1.8
％、 Pr 3+濃度500ppm、 Nd3+濃度のフッ化物ファイバ
を用いた。ガラス組成は、コアガラス：ZrF4(49)−BaF2
(22)−PbF2(3) −LaF3(3.5) −YF3(2)−AlF3(2.5) −Li
F(18モル％)であり、クラッドガラス：ZrF4(23.7)− H
f F4(23.8)−BaF2(23.5)−LaF3(2.5)−YF3(2)−AlF3(4.
5) −NaF(20モル％) であった。励起パワーを100mW と
したとき、13dBの利得が確認できた。利得は、励起パワ
ーのオン、オフ時の信号強度を光スペクトルアナライザ
６でモニターし、その強度比から求めた。
あって、１は励起光源、２は信号源、３は光カップラ、
４は増幅用ファイバ、５は光アイソレータ、６は光スペ
クトラムアナライザを示す。励起光源１として発振波長
0.82μm のGaAlAs半導体レーザ、信号源２として発振波
長1.31μm のＤＦＢレーザ、増幅用ファイバ４として10
ｍ長のコア径２μm 、コアとクラッドの比屈折率差 1.8
％、 Pr 3+濃度500ppm、 Nd3+濃度のフッ化物ファイバ
を用いた。ガラス組成は、コアガラス：ZrF4(49)−BaF2
(22)−PbF2(3) −LaF3(3.5) −YF3(2)−AlF3(2.5) −Li
F(18モル％)であり、クラッドガラス：ZrF4(23.7)− H
f F4(23.8)−BaF2(23.5)−LaF3(2.5)−YF3(2)−AlF3(4.
5) −NaF(20モル％) であった。励起パワーを100mW と
したとき、13dBの利得が確認できた。利得は、励起パワ
ーのオン、オフ時の信号強度を光スペクトルアナライザ
６でモニターし、その強度比から求めた。
【００１０】ここではZrF4を主成分にしたいわゆるZrF4
系ガラスをファイバガラスとして用いたが、他のフッ化
物ガラス、例えばInF3系、ZnF2系、AlF3系ガラス等（泉
谷徹郎監修、“新しいガラスとその物性”第16章 経営
システム研究所発行、1984年、またはTomozawa and Dor
emus偏 Treatise on materials science and technolog
y volume 26, 第４章 Academic Press, Inc. 1985等を
参照）の赤外ガラスを用いてもよく、、またフッ化物ガ
ラス以外にThCl4 −PbCl2 −NaCl系等の塩化物ガラス、
AgBr−PbBr2 −CsBr−CdBr2 系の臭化物ガラス、CdF2−
BaCl2 −NaCl系のフッ化−塩化物ガラス、ZnBr2 −TlBr
−TlI 系の臭化−ヨウ化物ガラス（“ニューガラスハン
ドブック”、ニューガラスハンドブック編集委員会編、
丸善株式会社、1991年参照）またはGe−Ｓ系、As−Ｓ
系、Ge−Ｐ−Ｓ系、As−Ge−Ｓ系カルコゲナイドガラス
等の赤外ガラスを用いてもよく、ZrF4系ガラスに限定さ
れるわけではない。ファイバ材料として要求される条件
は、 Pr 3+の1G4 レベルが、フオノン緩和によってクウ
ェンチングされないように、ファイバ材料のフオノンエ
ネルギーが500 cm-1以下であることが望ましい。前記の
ガラスは、すべてこの条件を満たしている。
系ガラスをファイバガラスとして用いたが、他のフッ化
物ガラス、例えばInF3系、ZnF2系、AlF3系ガラス等（泉
谷徹郎監修、“新しいガラスとその物性”第16章 経営
システム研究所発行、1984年、またはTomozawa and Dor
emus偏 Treatise on materials science and technolog
y volume 26, 第４章 Academic Press, Inc. 1985等を
参照）の赤外ガラスを用いてもよく、、またフッ化物ガ
ラス以外にThCl4 −PbCl2 −NaCl系等の塩化物ガラス、
AgBr−PbBr2 −CsBr−CdBr2 系の臭化物ガラス、CdF2−
BaCl2 −NaCl系のフッ化−塩化物ガラス、ZnBr2 −TlBr
−TlI 系の臭化−ヨウ化物ガラス（“ニューガラスハン
ドブック”、ニューガラスハンドブック編集委員会編、
丸善株式会社、1991年参照）またはGe−Ｓ系、As−Ｓ
系、Ge−Ｐ−Ｓ系、As−Ge−Ｓ系カルコゲナイドガラス
等の赤外ガラスを用いてもよく、ZrF4系ガラスに限定さ
れるわけではない。ファイバ材料として要求される条件
は、 Pr 3+の1G4 レベルが、フオノン緩和によってクウ
ェンチングされないように、ファイバ材料のフオノンエ
ネルギーが500 cm-1以下であることが望ましい。前記の
ガラスは、すべてこの条件を満たしている。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
は、 Pr 3+の励起波長を、半導体レーザ励起可能な 0.8
μm 帯に移動させることができるので、従来困難であっ
た半導体レーザ励起 Pr 3+ドープファイバを用いた増幅
器が構成可能となり、 Pr 3+ドープファイバを用いた増
幅器の光通信システムへの応用が実現できるという利点
がある。
は、 Pr 3+の励起波長を、半導体レーザ励起可能な 0.8
μm 帯に移動させることができるので、従来困難であっ
た半導体レーザ励起 Pr 3+ドープファイバを用いた増幅
器が構成可能となり、 Pr 3+ドープファイバを用いた増
幅器の光通信システムへの応用が実現できるという利点
がある。
【図１】本発明の光増幅器の一実施例の構成図である。
【図２】Pr 3+のエネルギーレベルダイアグラムであ
る。
る。
【図３】Pr 3+, Nd3+間のエネルギー移動を示す図であ
る。
る。
１ 励起光源 ２ 信号源 ３ 光カップラ ４ 増幅用ファイバ ５ 光アイソレータ ６ 光スペクトラムアナライザ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/07 8934−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】 励起光源、励起光と信号光とを結合させ
ための光カップラおよびコアに希土類イオンを含んだ光
ファイバからなる光増幅器において、希土類イオンとし
て Pr 3+とNd3+イオンとがコアにドープされた赤外光フ
ァイバを用いたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 請求項1 に記載の光増幅器において、赤
外光ファイバとして、フッ化物、塩化物、臭化物または
ヨウ化物からなる赤外光ファイバまたはカルコゲナイド
からなる赤外光ファイバを用いたことを特徴とする光増
幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221682A JPH0563284A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221682A JPH0563284A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563284A true JPH0563284A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16770628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3221682A Pending JPH0563284A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563284A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575191A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Fujitsu Ltd | １．３μｍ帯光フアイバ増幅器 |
| US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
| US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP3221682A patent/JPH0563284A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575191A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-26 | Fujitsu Ltd | １．３μｍ帯光フアイバ増幅器 |
| US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
| US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
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