光増幅器及び光増幅の方法
【課題】Ｕ帯信号を増幅できる簡素な構成の光増幅器を提供する。
【解決手段】本発明の光増幅器は、Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器とを備える。
【解決手段】本発明の光増幅器は、Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を増幅する光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
基幹系伝送システムでは、容量を拡大するために、複数波長の光信号を同時に伝送する高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送技術が導入されている。ＤＷＤＭシステムの伝送路に使用される光ファイバは、図１３に示すような損失係数スペクトルを有し、１３００−１７００ｎｍが低損失で長距離伝送に適した波長範囲となっている。しかしながら、長距離ＤＷＤＭシステムでは、中継器として光増幅器が用いられるため、光増幅器の増幅帯域がシステムの使用可能な波長範囲を制限することになる。
【０００３】
従来のＤＷＤＭシステムでは、伝送ファイバの低損失帯域であるＣ帯（１５３０−１５６５ｎｍ）及びＬ帯（１５６５−１６２５ｎｍ）において動作するＥｒ添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が、中継器として使用されている。ＥＤＦＡは、本質的に利得の波長依存性があるため、光フィルタを付加して利得スペクトルの平坦化（利得平坦化）を行う。しかしながら、ＥＤＦＡを光フィルタで利得平坦化した場合、増幅帯域は、Ｃ帯ではおおよそ１５３０−１５６０ｎｍ、Ｌ帯ではおおよそ１５７０−１６１０ｎｍとなる。従って、ＤＷＤＭシステムの伝送帯域は、このＥＤＦＡの増幅帯域に制限されている。
【０００４】
一方、図１３に示すように、伝送ファイバの損失は、Ｌ帯のさらに長波長側にあるＵ帯（１６２５−１６７５ｎｍ）でも、十分に小さい。Ｕ帯に増幅帯域を有する光増幅器を用いて、Ｕ帯をＣ帯及びＬ帯との同時に使用することにより、伝送容量の増大を図ることができると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】H. Masuda, et al., ”1.65-μm band fibre Raman amplifier pumped by wavelength-tunable broad-linewidth light source,” Electronics Letters, vol. 34, no. 24, pp. 2339-2340, 1998.
【非特許文献２】T. Tsuzaki et al., ”Broadband discrete fiber Raman amplifier with high differential gain operating over 1.65 μm-band,” Proc. OFC2001, 2001, MA3.
【非特許文献３】P. C. Reeves-Hall et al., ”Dual wavelength pumped L- and U-band Raman amplifier,” Electronics Letters, vol. 37, no. 14, pp. 883-884, 2001.
【非特許文献４】http://www.anritsu.co.jp/Devices/Products/ OPT-products.asp
【非特許文献５】http://www.furukawa.co.jp/fitel/eng/active/ pumping.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｕ帯においてＤＷＤＷ信号伝送に利用可能な広帯域な増幅帯域を有する光増幅器は、これまでに、いくつかが報告されている（非特許文献１、２、及び３）。しかしながら、これらの光増幅器は、石英系ファイバを用いたファイバラマン増幅器であり、Ｕ帯信号を増幅するために約１５３０−１５７０ｎｍの励起光を使用している。しがしながら、この励起光を発生させるためにＥｒ添加ファイバを用いた複雑な励起光源系の構成となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、Ｕ帯信号を増幅できる簡素な構成の光増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器とを増幅ユニットとして備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおいて、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが後方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の前段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記テルライトガラスファイバに入力され、増幅後の信号光が前記合波器を介して出力されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおいて、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが前方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の後段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記合波器に入力され、増幅後の信号光が前記テルライトガラスファイバから出力されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットが、双方向励起であって、前方励起光源および後方励起光源とする２つの前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記前方励起光源が接続されている前方合波器および前記後方励起光源が接続されている後方合波器とする２つの前記合波器と、前記前方合波器と前記後方合波器との間に配置されている前記テルライトガラスファイバとを備え、前記Ｕ帯の信号光は、前記前方合波器に入力され、前記テルライトガラスファイバで前記前方合波器からの前方励起光と前記後方合波器からの後方励起光により増幅され、増幅後の信号光は前記後方合波器から出力されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおける前記テルライトガラスファイバには、前記前方励起光および前記後方励起光を遮断しない利得等化フィルタが挿入され、前記利得等化フィルタは、前記テルライトガラスファイバにおける増幅に対して、利得等化を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットを複数備え、該各増幅ユニットが縦列に接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光増幅器であって、前記１つまたは複数の増幅ユニットのうちの、少なくとも１つの増幅ユニットの後段に、該増幅ユニットで増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタをさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の光増幅器であって、前記光増幅器の入力端および／または出力端に、光アイソレータをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の光増幅器であって、前記光増幅器における１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、波長範囲が１４６５−１４８５ｎｍであるレーザ光を発生させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、広帯域複合光増幅器であって、請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器を第１の光増幅器として備え、請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器において、テルライトガラスファイバの代わりに、Ｌ帯の信号光が増幅されるエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いることにより、構成されたエルビウム添加ファイバ増幅器を第２の光増幅器としてさらに備え、入力される異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器と、増幅後の異なる帯域の信号光を分波して出力する帯域分波器とをさらに備え、前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器とは、前記帯域合波器と前記帯域分波器の間に並列に接続されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の広帯域光増幅器であって、前記第２の光増幅器におけるエルビウム添加ファイバは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、従来のＵ帯光増幅器は、励起レーザ光をエルビウム添加ファイバに入力して、増幅媒体とする石英ファイバへの励起光である１５３０−１５７０ｎｍ光を発生させるような、複雑な励起系構成を用いる。本発明によれば、光増幅器は、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接テルライトガラスファイバの励起光とすることで、簡素な光増幅器構成のＵ帯光増幅器を実現できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図３】図２の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを示す図である。
【図４】図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの別の一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図５】図４の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に対する比較例である、光増幅器の構成を示す図である。
【図１１】図１０における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１３】伝送ファイバの損失スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
従来のＵ帯光増幅器は、非特許文献１〜３に記載されるように、複雑な励起系構成を用いる。まず特定の励起レーザ光を発生させ、発生した励起レーザ光をエルビウム添加ファイバに入力する。このエルビウム添加ファイバから１５３０−１５７０ｎｍ光を発生させ、増幅媒体である石英ファイバへの励起光とする。
【００２２】
本発明の光増幅器は、テルライトガラスファイバを増幅媒体とし、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接にテルライトガラスファイバの励起光とし、簡素な増幅器構成となっている。
【００２３】
また、テルライトガラスファイバは、酸化テルル（ＴｅＯ2）を主成分としたガラス（酸化テルルがモル比率で５０％以上）を使用することができ、比屈折率差（△ｎ）が３．７％となり、カットオフ波長が１．３μｍとなる。このようなファイバは、△ｎが３．７％と大きいため、短いファイバ長でラマン増幅ができる点が特長である。
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。この光増幅器１００は、入力された信号光を一方向に伝搬させる光アイソレータ１０１と、増幅媒体とする光ファイバ（テルライトガラスファイバ）１０２と、信号光と励起光を合波する合波器１０４と、増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタ１０５と、利得等化された信号光を一方向に伝搬させて出力する光アイソレータ１０６とが順次接続されている。また、テルライトガラスファイバ１０２への励起光を発生させる励起光源とする１４８０ｎｍ帯半導体レーザ１０３が、合波器１０４に接続されている。
【００２６】
図１において、入力信号光は、光アイソレータ１０１を通ってテルライトガラスファイバ１０２に入力される。励起光源１０３からの励起光は、合波器１０４を介してテルライトガラスファイバ１０２に入力される。テルライトガラスファイバ１０２では、励起光によりＵ帯の信号光が増幅される。増幅された信号光は、合波器１０４を介して後段の利得等化フィルタ１０５に入力される。利得等化された信号光は、光アイソレータ１０６を通って出力される。
【００２７】
図２に、図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す。このレーザは、ファブリ・ペロー型レーザであり、波長範囲１４６４−１４８２ｎｍにわたってレーザ光が発振している。具体的には、全レーザ出力光パワーの８０％以上が波長範囲１４６５−１４７４ｎｍで発振しており、さらにその大半が１４７０ｎｍ近傍で発振している。
【００２８】
図２の励起光を、合波器を介して直接テルライトガラスファイバへ入力し、Ｕ帯信号光を増幅する。結果とする利得スペクトルを図３に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は１５０ｍとし、励起光パワーは９００ｍＷとし、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。すなわち、図３の利得は、非飽和利得であり、ＤＷＤＷ信号を増幅する際の利得スペクトルとほぼ等しくなる。この利得は、利得等化フィルタで利得等化された後の利得である。テルライトガラスファイバ自体の利得は、波長依存性を有し、利得等化フィルタでフィルタリングすることより、波長依存性を小さくすることができる。図３に示されるように、ピーク利得が１８ｄＢであり、波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍの３６ｎｍである３−ｄＢ増幅帯域を持つ光増幅器を実現することができる。
【００２９】
また、図４に、図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの別の一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す。このレーザは、発振レーザ光パワーの大半が１４７０−１４８０ｎｍにある。
【００３０】
図４の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを図５に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は１５０ｍとし、励起光パワー及び入力信号光パワーはそれぞれ９００ｍＷ及び−３０ｄＢｍとしている。図５を図３と比較すると、１４７７ｎｍ近傍のレーザ光でテルライトガラスファイバを励起した場合は、１４６５−１４７４ｎｍの励起光で励起した場合より利得スペクトルが長波長にシフトするが、利得スペクトル形状はほぼ同様である。図５に示されるように、ピーク利得が１８ｄＢであり、波長範囲が１６３０．３−１６６６．３ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ増幅帯域持つ光増幅器を実現することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、テルライトガラスファイバを増幅媒体とし、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接にテルライトガラスファイバの励起光とすることにより、簡素な光増幅器構成のＵ帯光増幅器を実現することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、後方励起光源１０３が用いられるが、前方励起光源を用いることもできる。前方励起光源を用いた場合、光増幅器の構成は、光増幅器１００と類似しているが、増幅媒体とするテルライトガラスファイバが、合波器の後段に配置される。このような構成では、入力信号光は、光アイソレータを通って合波器に入力され、合波器で前方励起光源からの励起光と合波され、合波された光は、増幅媒体とするテルライトガラスファイバで増幅が行われる。そして、テルライトガラスファイバから出力された増幅後の信号光は、後段の利得等化フィルタで利得等化され、出力光アイソレータを通って出力される。
【００３３】
なお、本実施形態では、前方励起光源と後方励起光源の両方を用いて、双方向励起とすることもできる。双方向励起の場合、光増幅器は、後方励起光源を用いた光増幅器１００において、さらに、前方励起光と信号光を合波する前方合波器が、光アイソレータ１０１とテルライトガラスファイバ１０２との間に挿入され、また、前方励起光を発生させる前方励起光源が、この前方合波器に接続されるように構成することができる。このような構成では、入力信号光は、光アイソレータを通って前方合波器に入力される。そして、前方合波器で前方励起光源からの前方励起光と合波され、増幅媒体とするテルライトガラスファイバの一端に入力される。一方、後方励起光源からの後方励起光は、後方合波器を介して増幅媒体とするテルライトガラスファイバの他端に入力される。テルライトガラスファイバでは、前方励起光と後方励起光によりＵ帯の信号光が増幅される。増幅された信号光は、後方合波器を介して後段の利得等化フィルタに入力される。利得等化された信号光は、光アイソレータを通って出力される。
【００３４】
上記のように、双方向励起の光増幅器は、共通の増幅媒体とするテルライトガラスファイバが前方合波器と後方合波器との間に配置されることにより、前方励起と後方励起を組み合わせる構成としている。また、このような構成において、さらに、前方合波器と後方合波器との間のテルライトガラスファイバに、励起光を遮断しない利得等化フィルタを挿入することもできる。この利得等化フィルタは、共通の増幅媒体における増幅に対して、利得等化を行うことができる。
【００３５】
なお、１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、通常１４６０−１４９０ｎｍの波長で発振するレーザを指す（例えば、非特許文献４及び５に記載のデータシート）が、Ｕ帯光増幅器では、１４６５−１４８０ｎｍのレーザ光によってテルライトガラスファイバを励起することが好ましい。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。この光増幅器２００は、入力された信号光を一方向に伝搬させる光アイソレータ２０１と、増幅媒体とする光ファイバ（テルライトガラスファイバ）２０２および２０６と、信号光と励起光を合波する合波器２０４および２０８と、増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタ２０５と、信号光を一方向に伝搬させて出力する光アイソレータ２０９とが順次に接続されている。また、テルライトガラスファイバ２０２および２０６への励起光を発生させる励起光源とする１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０３および２０７とが、それぞれに合波器２０４および２０８に接続されている。
【００３７】
この光増幅器２００は、２段型増幅構成を有する。１段目の増幅ユニットは、テルライトガラスファイバ２０２と、１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０３と、合波器２０４とからなる。２段目の増幅ユニットは、テルライトガラスファイバ２０６と、１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０７と、合波器２０８とからなる。この２つの増幅ユニットは、２本のテルライトガラスファイバを用い、それぞれのテルライトガラスファイバが信号を増幅する。１段目のテルライトガラスファイバで信号光を増幅後、利得等化フィルタ２０５を通過させ、２段目のテルライトガラスファイバで信号光をさらに増幅して出力する。
【００３８】
第１の実施形態による光増幅器は、出力端に損失媒体があるので、高出力化には不向きの構成となる。本実施形態による光増幅器では、図６のような２段型増幅構成を利用することにより、高出力な光増幅器が実現できる。
【００３９】
図６の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図７に示す。ここで、励起光パワーはそれぞれのテルライトガラスファイバに対して９００ｍＷとし、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図３及び図５と比較すると、３ｄＢ強程大きな利得が得られている。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態による光増幅器において２段目の増幅ユニットをさらに備えることにより、高出力なＵ帯光増幅器を実現することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、２段型増幅構成が示されたが、３段以上の増幅ユニットを備えることもできる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。光増幅器３００は、異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器３１０と、Ｕ帯信号光を増幅できるテルライトファイバラマン増幅器３００ａと、異なる帯域の信号光を分波する帯域分波器３１１とが順次に接続されている。また、Ｌ帯信号光を増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂが、帯域合波器３１０と帯域分波器３１１の間にテルライトファイバラマン増幅器３００ａと並列に接続されている。テルライトファイバラマン増幅器３００ａは、第２の実施形態で開示された光増幅器２００と同一の構成を有し、増幅媒体としてテルライトガラスファイバを用いている。エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、光増幅器２００の構成と類似しているが、増幅媒体としてエルビウム添加ファイバを用い、また、１段目の増幅ユニットにおいて後方励起光源の代わりに前方励起光源を用いている。テルライトファイバラマン増幅器３００ａとエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂとは、共に励起光源として１４８０ｎｍ帯半導体レーザを使用している。
【００４３】
図８の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図９に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図９に示されるように、テルライトファイバラマン増幅器はＵ帯において波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ帯域を得た一方、エルビウム添加ファイバ増幅器はＬ帯において波長範囲が１５６４．５−１６０８．２ｎｍである４３．７ｎｍの３−ｄＢを得た。光増幅器全体としては、Ｌ帯からＵ帯にかけて約８０ｎｍの増幅帯域が得られている。
【００４４】
なお、本実施形態では、エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、前方励起である１段目の増幅ユニットと後方励起である２段目の増幅ユニットとを、利得等化フィルタ３０５ｂを介して組み合わせる構造としている。この利得等化フィルタ３０５ｂが前方励起光と後方励起光を遮断しない場合、エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、１つの双方向励起の構造と見なされてもよい。
【００４５】
本実施形態の光増幅器のように、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を並列に接続した構成の光増幅器は、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を縦列に接続した光増幅器と比較してＵ帯増幅には有効となる。
【００４６】
（比較例）
図１０は、本発明の第３の実施形態による光増幅器に対する比較例を示す図である。光増幅器４００は、Ｕ帯信号光を増幅できるテルライトファイバラマン増幅器４００ａと、Ｌ帯信号光を増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器４００ｂとを、光アイソレータ４１０を介して縦列に接続した光増幅器の構成である。テルライトファイバラマン増幅器４００ａは、出力側のアイソレータがないことを除いては、図８のテルライトファイバラマン増幅器３００ａと同一である。エルビウム添加ファイバ増幅器４００ｂは、入力側のアイソレータがないことを除いては、図８のエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂと同一である。
【００４７】
図１０の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図１１に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図１１から明らかなように、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器の縦列接続型の光増幅器では、利得は１６２６ｎｍより長波長で大きく低下し、Ｕ帯の信号光増幅には適さないことがわかる。
【００４８】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を並列に接続することにより、Ｌ帯及びＵ帯の同時増幅に有効である光増幅器を実現することができる。
【００４９】
（第４の実施形態）
本実施形態で開示される光増幅器の構成は、第３の実施形態による光増幅器３００の構成と同一であるが、光増幅器におけるエルビウム添加ファイバ３０２ｂおよび３０６ｂは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする。
【００５０】
リン添加エルビウム添加ファイバを増幅媒体とするリン添加エルビウム添加ファイバ増幅器は、第３の実施形態で開示されたエルビウム添加ファイバ増幅器より増幅帯域が大きく、特に長波長帯として１６１０ｎｍより長波まで増幅帯域を有する。このリン添加エルビウム添加ファイバ増幅器とテルライトファイバラマン増幅器とを組み合わせることで、増幅帯域がより拡大される。
【００５１】
本実施形態の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図１２に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図１２に示されるように、テルライトファイバラマン増幅器はＵ帯において波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ帯域を得た一方、エルビウム添加ファイバ増幅器はＬ帯において波長範囲が１５５４．３−１６１７．６ｎｍである６２．３９８．４ｎｍの３−ｄＢを得た。光増幅器全体としては、Ｌ帯からＵ帯にかけて１００ｎｍの増幅帯域が得られている。
【００５２】
以上説明したように、第４の実施形態によれば、第３の実施形態による光増幅器において、エルビウム添加ファイバはリン添加エルビウム添加ファイバを使用することにより、増幅帯域がより拡大される、Ｌ帯及びＵ帯の同時増幅に有効である光増幅器を実現することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００、３００、４００ 光増幅器
１０１、１０６、２０１、２０９、３０１ａ、３０９ｂ、４０１ａ、４０９ｂ、４１０ アイソレータ
１０２、２０２、２０６、３０２ａ、３０６ａ、４０２ａ、４０６ａ テルライトガラスファイバ
１０３、２０３、２０７、３０３ａ、３０７ａ、３０３ｂ、３０７ｂ、４０３ａ、４０７ａ、４０３ｂ、４０７ｂ １４８０ｎｍ帯半導体レーザ
１０４、２０４、２０８、３０４ａ、３０８ａ、３０４ｂ、３０８ｂ、４０４ａ、４０８ａ、４０４ｂ、４０８ｂ 合波器
１０５、２０５、３０５ａ、３０５ｂ、４０５ａ、４０５ｂ 利得等化フィルタ
３１０ 帯域合波器
３１１ 帯域分波器
３０２ｂ、３０６ｂ、４０２ｂ、４０６ｂ エルビウム添加ファイバ
３００ａ、４００ａ テルライトファイバラマン増幅器
３００ｂ、４００ｂ エルビウム添加ファイバ増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を増幅する光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
基幹系伝送システムでは、容量を拡大するために、複数波長の光信号を同時に伝送する高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送技術が導入されている。ＤＷＤＭシステムの伝送路に使用される光ファイバは、図１３に示すような損失係数スペクトルを有し、１３００−１７００ｎｍが低損失で長距離伝送に適した波長範囲となっている。しかしながら、長距離ＤＷＤＭシステムでは、中継器として光増幅器が用いられるため、光増幅器の増幅帯域がシステムの使用可能な波長範囲を制限することになる。
【０００３】
従来のＤＷＤＭシステムでは、伝送ファイバの低損失帯域であるＣ帯（１５３０−１５６５ｎｍ）及びＬ帯（１５６５−１６２５ｎｍ）において動作するＥｒ添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が、中継器として使用されている。ＥＤＦＡは、本質的に利得の波長依存性があるため、光フィルタを付加して利得スペクトルの平坦化（利得平坦化）を行う。しかしながら、ＥＤＦＡを光フィルタで利得平坦化した場合、増幅帯域は、Ｃ帯ではおおよそ１５３０−１５６０ｎｍ、Ｌ帯ではおおよそ１５７０−１６１０ｎｍとなる。従って、ＤＷＤＭシステムの伝送帯域は、このＥＤＦＡの増幅帯域に制限されている。
【０００４】
一方、図１３に示すように、伝送ファイバの損失は、Ｌ帯のさらに長波長側にあるＵ帯（１６２５−１６７５ｎｍ）でも、十分に小さい。Ｕ帯に増幅帯域を有する光増幅器を用いて、Ｕ帯をＣ帯及びＬ帯との同時に使用することにより、伝送容量の増大を図ることができると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】H. Masuda, et al., ”1.65-μm band fibre Raman amplifier pumped by wavelength-tunable broad-linewidth light source,” Electronics Letters, vol. 34, no. 24, pp. 2339-2340, 1998.
【非特許文献２】T. Tsuzaki et al., ”Broadband discrete fiber Raman amplifier with high differential gain operating over 1.65 μm-band,” Proc. OFC2001, 2001, MA3.
【非特許文献３】P. C. Reeves-Hall et al., ”Dual wavelength pumped L- and U-band Raman amplifier,” Electronics Letters, vol. 37, no. 14, pp. 883-884, 2001.
【非特許文献４】http://www.anritsu.co.jp/Devices/Products/ OPT-products.asp
【非特許文献５】http://www.furukawa.co.jp/fitel/eng/active/ pumping.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｕ帯においてＤＷＤＷ信号伝送に利用可能な広帯域な増幅帯域を有する光増幅器は、これまでに、いくつかが報告されている（非特許文献１、２、及び３）。しかしながら、これらの光増幅器は、石英系ファイバを用いたファイバラマン増幅器であり、Ｕ帯信号を増幅するために約１５３０−１５７０ｎｍの励起光を使用している。しがしながら、この励起光を発生させるためにＥｒ添加ファイバを用いた複雑な励起光源系の構成となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、Ｕ帯信号を増幅できる簡素な構成の光増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器とを増幅ユニットとして備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおいて、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが後方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の前段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記テルライトガラスファイバに入力され、増幅後の信号光が前記合波器を介して出力されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおいて、前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが前方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の後段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記合波器に入力され、増幅後の信号光が前記テルライトガラスファイバから出力されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットが、双方向励起であって、前方励起光源および後方励起光源とする２つの前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、前記前方励起光源が接続されている前方合波器および前記後方励起光源が接続されている後方合波器とする２つの前記合波器と、前記前方合波器と前記後方合波器との間に配置されている前記テルライトガラスファイバとを備え、前記Ｕ帯の信号光は、前記前方合波器に入力され、前記テルライトガラスファイバで前記前方合波器からの前方励起光と前記後方合波器からの後方励起光により増幅され、増幅後の信号光は前記後方合波器から出力されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットにおける前記テルライトガラスファイバには、前記前方励起光および前記後方励起光を遮断しない利得等化フィルタが挿入され、前記利得等化フィルタは、前記テルライトガラスファイバにおける増幅に対して、利得等化を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅器であって、前記増幅ユニットを複数備え、該各増幅ユニットが縦列に接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光増幅器であって、前記１つまたは複数の増幅ユニットのうちの、少なくとも１つの増幅ユニットの後段に、該増幅ユニットで増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタをさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の光増幅器であって、前記光増幅器の入力端および／または出力端に、光アイソレータをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の光増幅器であって、前記光増幅器における１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、波長範囲が１４６５−１４８５ｎｍであるレーザ光を発生させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、広帯域複合光増幅器であって、請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器を第１の光増幅器として備え、請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器において、テルライトガラスファイバの代わりに、Ｌ帯の信号光が増幅されるエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いることにより、構成されたエルビウム添加ファイバ増幅器を第２の光増幅器としてさらに備え、入力される異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器と、増幅後の異なる帯域の信号光を分波して出力する帯域分波器とをさらに備え、前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器とは、前記帯域合波器と前記帯域分波器の間に並列に接続されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の広帯域光増幅器であって、前記第２の光増幅器におけるエルビウム添加ファイバは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、従来のＵ帯光増幅器は、励起レーザ光をエルビウム添加ファイバに入力して、増幅媒体とする石英ファイバへの励起光である１５３０−１５７０ｎｍ光を発生させるような、複雑な励起系構成を用いる。本発明によれば、光増幅器は、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接テルライトガラスファイバの励起光とすることで、簡素な光増幅器構成のＵ帯光増幅器を実現できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図３】図２の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを示す図である。
【図４】図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの別の一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す図である。
【図５】図４の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図７】図６における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による光増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に対する比較例である、光増幅器の構成を示す図である。
【図１１】図１０における光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを示す図である。
【図１３】伝送ファイバの損失スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
従来のＵ帯光増幅器は、非特許文献１〜３に記載されるように、複雑な励起系構成を用いる。まず特定の励起レーザ光を発生させ、発生した励起レーザ光をエルビウム添加ファイバに入力する。このエルビウム添加ファイバから１５３０−１５７０ｎｍ光を発生させ、増幅媒体である石英ファイバへの励起光とする。
【００２２】
本発明の光増幅器は、テルライトガラスファイバを増幅媒体とし、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接にテルライトガラスファイバの励起光とし、簡素な増幅器構成となっている。
【００２３】
また、テルライトガラスファイバは、酸化テルル（ＴｅＯ2）を主成分としたガラス（酸化テルルがモル比率で５０％以上）を使用することができ、比屈折率差（△ｎ）が３．７％となり、カットオフ波長が１．３μｍとなる。このようなファイバは、△ｎが３．７％と大きいため、短いファイバ長でラマン増幅ができる点が特長である。
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。この光増幅器１００は、入力された信号光を一方向に伝搬させる光アイソレータ１０１と、増幅媒体とする光ファイバ（テルライトガラスファイバ）１０２と、信号光と励起光を合波する合波器１０４と、増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタ１０５と、利得等化された信号光を一方向に伝搬させて出力する光アイソレータ１０６とが順次接続されている。また、テルライトガラスファイバ１０２への励起光を発生させる励起光源とする１４８０ｎｍ帯半導体レーザ１０３が、合波器１０４に接続されている。
【００２６】
図１において、入力信号光は、光アイソレータ１０１を通ってテルライトガラスファイバ１０２に入力される。励起光源１０３からの励起光は、合波器１０４を介してテルライトガラスファイバ１０２に入力される。テルライトガラスファイバ１０２では、励起光によりＵ帯の信号光が増幅される。増幅された信号光は、合波器１０４を介して後段の利得等化フィルタ１０５に入力される。利得等化された信号光は、光アイソレータ１０６を通って出力される。
【００２７】
図２に、図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す。このレーザは、ファブリ・ペロー型レーザであり、波長範囲１４６４−１４８２ｎｍにわたってレーザ光が発振している。具体的には、全レーザ出力光パワーの８０％以上が波長範囲１４６５−１４７４ｎｍで発振しており、さらにその大半が１４７０ｎｍ近傍で発振している。
【００２８】
図２の励起光を、合波器を介して直接テルライトガラスファイバへ入力し、Ｕ帯信号光を増幅する。結果とする利得スペクトルを図３に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は１５０ｍとし、励起光パワーは９００ｍＷとし、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。すなわち、図３の利得は、非飽和利得であり、ＤＷＤＷ信号を増幅する際の利得スペクトルとほぼ等しくなる。この利得は、利得等化フィルタで利得等化された後の利得である。テルライトガラスファイバ自体の利得は、波長依存性を有し、利得等化フィルタでフィルタリングすることより、波長依存性を小さくすることができる。図３に示されるように、ピーク利得が１８ｄＢであり、波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍの３６ｎｍである３−ｄＢ増幅帯域を持つ光増幅器を実現することができる。
【００２９】
また、図４に、図１における１４８０ｎｍ帯半導体レーザの別の一例により発生するレーザ光のスペクトルを示す。このレーザは、発振レーザ光パワーの大半が１４７０−１４８０ｎｍにある。
【００３０】
図４の１４８０ｎｍ帯半導体レーザを励起光源とした場合の利得スペクトルを図５に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は１５０ｍとし、励起光パワー及び入力信号光パワーはそれぞれ９００ｍＷ及び−３０ｄＢｍとしている。図５を図３と比較すると、１４７７ｎｍ近傍のレーザ光でテルライトガラスファイバを励起した場合は、１４６５−１４７４ｎｍの励起光で励起した場合より利得スペクトルが長波長にシフトするが、利得スペクトル形状はほぼ同様である。図５に示されるように、ピーク利得が１８ｄＢであり、波長範囲が１６３０．３−１６６６．３ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ増幅帯域持つ光増幅器を実現することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、テルライトガラスファイバを増幅媒体とし、１４８０ｎｍ帯半導体レーザが発生するレーザ光を直接にテルライトガラスファイバの励起光とすることにより、簡素な光増幅器構成のＵ帯光増幅器を実現することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、後方励起光源１０３が用いられるが、前方励起光源を用いることもできる。前方励起光源を用いた場合、光増幅器の構成は、光増幅器１００と類似しているが、増幅媒体とするテルライトガラスファイバが、合波器の後段に配置される。このような構成では、入力信号光は、光アイソレータを通って合波器に入力され、合波器で前方励起光源からの励起光と合波され、合波された光は、増幅媒体とするテルライトガラスファイバで増幅が行われる。そして、テルライトガラスファイバから出力された増幅後の信号光は、後段の利得等化フィルタで利得等化され、出力光アイソレータを通って出力される。
【００３３】
なお、本実施形態では、前方励起光源と後方励起光源の両方を用いて、双方向励起とすることもできる。双方向励起の場合、光増幅器は、後方励起光源を用いた光増幅器１００において、さらに、前方励起光と信号光を合波する前方合波器が、光アイソレータ１０１とテルライトガラスファイバ１０２との間に挿入され、また、前方励起光を発生させる前方励起光源が、この前方合波器に接続されるように構成することができる。このような構成では、入力信号光は、光アイソレータを通って前方合波器に入力される。そして、前方合波器で前方励起光源からの前方励起光と合波され、増幅媒体とするテルライトガラスファイバの一端に入力される。一方、後方励起光源からの後方励起光は、後方合波器を介して増幅媒体とするテルライトガラスファイバの他端に入力される。テルライトガラスファイバでは、前方励起光と後方励起光によりＵ帯の信号光が増幅される。増幅された信号光は、後方合波器を介して後段の利得等化フィルタに入力される。利得等化された信号光は、光アイソレータを通って出力される。
【００３４】
上記のように、双方向励起の光増幅器は、共通の増幅媒体とするテルライトガラスファイバが前方合波器と後方合波器との間に配置されることにより、前方励起と後方励起を組み合わせる構成としている。また、このような構成において、さらに、前方合波器と後方合波器との間のテルライトガラスファイバに、励起光を遮断しない利得等化フィルタを挿入することもできる。この利得等化フィルタは、共通の増幅媒体における増幅に対して、利得等化を行うことができる。
【００３５】
なお、１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、通常１４６０−１４９０ｎｍの波長で発振するレーザを指す（例えば、非特許文献４及び５に記載のデータシート）が、Ｕ帯光増幅器では、１４６５−１４８０ｎｍのレーザ光によってテルライトガラスファイバを励起することが好ましい。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。この光増幅器２００は、入力された信号光を一方向に伝搬させる光アイソレータ２０１と、増幅媒体とする光ファイバ（テルライトガラスファイバ）２０２および２０６と、信号光と励起光を合波する合波器２０４および２０８と、増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタ２０５と、信号光を一方向に伝搬させて出力する光アイソレータ２０９とが順次に接続されている。また、テルライトガラスファイバ２０２および２０６への励起光を発生させる励起光源とする１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０３および２０７とが、それぞれに合波器２０４および２０８に接続されている。
【００３７】
この光増幅器２００は、２段型増幅構成を有する。１段目の増幅ユニットは、テルライトガラスファイバ２０２と、１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０３と、合波器２０４とからなる。２段目の増幅ユニットは、テルライトガラスファイバ２０６と、１４８０ｎｍ帯半導体レーザ２０７と、合波器２０８とからなる。この２つの増幅ユニットは、２本のテルライトガラスファイバを用い、それぞれのテルライトガラスファイバが信号を増幅する。１段目のテルライトガラスファイバで信号光を増幅後、利得等化フィルタ２０５を通過させ、２段目のテルライトガラスファイバで信号光をさらに増幅して出力する。
【００３８】
第１の実施形態による光増幅器は、出力端に損失媒体があるので、高出力化には不向きの構成となる。本実施形態による光増幅器では、図６のような２段型増幅構成を利用することにより、高出力な光増幅器が実現できる。
【００３９】
図６の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図７に示す。ここで、励起光パワーはそれぞれのテルライトガラスファイバに対して９００ｍＷとし、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図３及び図５と比較すると、３ｄＢ強程大きな利得が得られている。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態による光増幅器において２段目の増幅ユニットをさらに備えることにより、高出力なＵ帯光増幅器を実現することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、２段型増幅構成が示されたが、３段以上の増幅ユニットを備えることもできる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態による光増幅器の構成例を示す図である。光増幅器３００は、異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器３１０と、Ｕ帯信号光を増幅できるテルライトファイバラマン増幅器３００ａと、異なる帯域の信号光を分波する帯域分波器３１１とが順次に接続されている。また、Ｌ帯信号光を増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂが、帯域合波器３１０と帯域分波器３１１の間にテルライトファイバラマン増幅器３００ａと並列に接続されている。テルライトファイバラマン増幅器３００ａは、第２の実施形態で開示された光増幅器２００と同一の構成を有し、増幅媒体としてテルライトガラスファイバを用いている。エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、光増幅器２００の構成と類似しているが、増幅媒体としてエルビウム添加ファイバを用い、また、１段目の増幅ユニットにおいて後方励起光源の代わりに前方励起光源を用いている。テルライトファイバラマン増幅器３００ａとエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂとは、共に励起光源として１４８０ｎｍ帯半導体レーザを使用している。
【００４３】
図８の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図９に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図９に示されるように、テルライトファイバラマン増幅器はＵ帯において波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ帯域を得た一方、エルビウム添加ファイバ増幅器はＬ帯において波長範囲が１５６４．５−１６０８．２ｎｍである４３．７ｎｍの３−ｄＢを得た。光増幅器全体としては、Ｌ帯からＵ帯にかけて約８０ｎｍの増幅帯域が得られている。
【００４４】
なお、本実施形態では、エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、前方励起である１段目の増幅ユニットと後方励起である２段目の増幅ユニットとを、利得等化フィルタ３０５ｂを介して組み合わせる構造としている。この利得等化フィルタ３０５ｂが前方励起光と後方励起光を遮断しない場合、エルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂは、１つの双方向励起の構造と見なされてもよい。
【００４５】
本実施形態の光増幅器のように、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を並列に接続した構成の光増幅器は、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を縦列に接続した光増幅器と比較してＵ帯増幅には有効となる。
【００４６】
（比較例）
図１０は、本発明の第３の実施形態による光増幅器に対する比較例を示す図である。光増幅器４００は、Ｕ帯信号光を増幅できるテルライトファイバラマン増幅器４００ａと、Ｌ帯信号光を増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器４００ｂとを、光アイソレータ４１０を介して縦列に接続した光増幅器の構成である。テルライトファイバラマン増幅器４００ａは、出力側のアイソレータがないことを除いては、図８のテルライトファイバラマン増幅器３００ａと同一である。エルビウム添加ファイバ増幅器４００ｂは、入力側のアイソレータがないことを除いては、図８のエルビウム添加ファイバ増幅器３００ｂと同一である。
【００４７】
図１０の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図１１に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図１１から明らかなように、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器の縦列接続型の光増幅器では、利得は１６２６ｎｍより長波長で大きく低下し、Ｕ帯の信号光増幅には適さないことがわかる。
【００４８】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、テルライトファイバラマン増幅器とエルビウム添加ファイバ増幅器を並列に接続することにより、Ｌ帯及びＵ帯の同時増幅に有効である光増幅器を実現することができる。
【００４９】
（第４の実施形態）
本実施形態で開示される光増幅器の構成は、第３の実施形態による光増幅器３００の構成と同一であるが、光増幅器におけるエルビウム添加ファイバ３０２ｂおよび３０６ｂは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする。
【００５０】
リン添加エルビウム添加ファイバを増幅媒体とするリン添加エルビウム添加ファイバ増幅器は、第３の実施形態で開示されたエルビウム添加ファイバ増幅器より増幅帯域が大きく、特に長波長帯として１６１０ｎｍより長波まで増幅帯域を有する。このリン添加エルビウム添加ファイバ増幅器とテルライトファイバラマン増幅器とを組み合わせることで、増幅帯域がより拡大される。
【００５１】
本実施形態の光増幅器を用いた場合の利得スペクトルを図１２に示す。ここで、テルライトガラスファイバ長は各１５０ｍとし、その励起光パワーは各９００ｍＷとし、エルビウム添加ファイバ長は各３５ｍとし、その励起光パワーは各３００ｍＷとしている。また、入力信号光パワーは−３０ｄＢｍとしている。図１２に示されるように、テルライトファイバラマン増幅器はＵ帯において波長範囲が１６２２．５−１６５８．６ｎｍである３６ｎｍの３−ｄＢ帯域を得た一方、エルビウム添加ファイバ増幅器はＬ帯において波長範囲が１５５４．３−１６１７．６ｎｍである６２．３９８．４ｎｍの３−ｄＢを得た。光増幅器全体としては、Ｌ帯からＵ帯にかけて１００ｎｍの増幅帯域が得られている。
【００５２】
以上説明したように、第４の実施形態によれば、第３の実施形態による光増幅器において、エルビウム添加ファイバはリン添加エルビウム添加ファイバを使用することにより、増幅帯域がより拡大される、Ｌ帯及びＵ帯の同時増幅に有効である光増幅器を実現することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００、３００、４００ 光増幅器
１０１、１０６、２０１、２０９、３０１ａ、３０９ｂ、４０１ａ、４０９ｂ、４１０ アイソレータ
１０２、２０２、２０６、３０２ａ、３０６ａ、４０２ａ、４０６ａ テルライトガラスファイバ
１０３、２０３、２０７、３０３ａ、３０７ａ、３０３ｂ、３０７ｂ、４０３ａ、４０７ａ、４０３ｂ、４０７ｂ １４８０ｎｍ帯半導体レーザ
１０４、２０４、２０８、３０４ａ、３０８ａ、３０４ｂ、３０８ｂ、４０４ａ、４０８ａ、４０４ｂ、４０８ｂ 合波器
１０５、２０５、３０５ａ、３０５ｂ、４０５ａ、４０５ｂ 利得等化フィルタ
３１０ 帯域合波器
３１１ 帯域分波器
３０２ｂ、３０６ｂ、４０２ｂ、４０６ｂ エルビウム添加ファイバ
３００ａ、４００ａ テルライトファイバラマン増幅器
３００ｂ、４００ｂ エルビウム添加ファイバ増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、
前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器と
を増幅ユニットとして備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記増幅ユニットは、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが後方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の前段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記テルライトガラスファイバに入力され、増幅後の信号光が前記合波器を介して出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記増幅ユニットは、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが前方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の後段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記合波器に入力され、増幅後の信号光が前記テルライトガラスファイバから出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記増幅ユニットは、双方向励起であって、
前方励起光源および後方励起光源とする、２つの前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、
前記前方励起光源が接続されている前方合波器および前記後方励起光源が接続されている後方合波器とする、２つの前記合波器と、
前記前方合波器と前記後方合波器との間に配置されている、前記テルライトガラスファイバと
を備え、
前記Ｕ帯の信号光は、前記前方合波器に入力され、前記テルライトガラスファイバで前記前方合波器からの前方励起光と前記後方合波器からの後方励起光により増幅され、増幅後の信号光は前記後方合波器から出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記増幅ユニットにおける前記テルライトガラスファイバには、前記前方励起光および前記後方励起光を遮断しない利得等化フィルタが挿入され、前記利得等化フィルタは、前記テルライトガラスファイバにおける増幅に対して、利得等化を行うことを特徴とする請求項４に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記増幅ユニットを複数備え、該各増幅ユニットが縦列に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項７】
前記１つまたは複数の増幅ユニットのうちの、少なくとも１つの増幅ユニットの後段に、該増幅ユニットで増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項８】
前記光増幅器の入力端および／または出力端に、光アイソレータをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項９】
前記光増幅器における１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、波長範囲が１４６５−１４８５ｎｍであるレーザ光を発生させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器を第１の光増幅器として備え、
請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器において、テルライトガラスファイバの代わりに、Ｌ帯の信号光が増幅されるエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いることにより、構成されたエルビウム添加ファイバ増幅器を第２の光増幅器としてさらに備え、
入力される異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器と、増幅後の異なる帯域の信号光を分波して出力する帯域分波器とをさらに備え、
前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器とは、前記帯域合波器と前記帯域分波器の間に並列に接続されることを特徴とする広帯域複合光増幅器。
【請求項１１】
前記第２の光増幅器におけるエルビウム添加ファイバは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項１０に記載の広帯域複合光増幅器。
【請求項１】
Ｕ帯の信号光が増幅されるテルライトガラスファイバと、
前記テルライトガラスファイバを励起する励起光を直接に発生させる１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザにより発生した前記励起光と前記Ｕ帯の信号光とを合波して前記テルライトガラスファイバに入力する合波器と
を増幅ユニットとして備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記増幅ユニットは、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが後方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の前段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記テルライトガラスファイバに入力され、増幅後の信号光が前記合波器を介して出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記増幅ユニットは、
前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザが前方励起光源であり、テルライトガラスファイバが前記合波器の後段に配置され、前記Ｕ帯の信号光が前記合波器に入力され、増幅後の信号光が前記テルライトガラスファイバから出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記増幅ユニットは、双方向励起であって、
前方励起光源および後方励起光源とする、２つの前記１４８０ｎｍ帯半導体レーザと、
前記前方励起光源が接続されている前方合波器および前記後方励起光源が接続されている後方合波器とする、２つの前記合波器と、
前記前方合波器と前記後方合波器との間に配置されている、前記テルライトガラスファイバと
を備え、
前記Ｕ帯の信号光は、前記前方合波器に入力され、前記テルライトガラスファイバで前記前方合波器からの前方励起光と前記後方合波器からの後方励起光により増幅され、増幅後の信号光は前記後方合波器から出力されることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記増幅ユニットにおける前記テルライトガラスファイバには、前記前方励起光および前記後方励起光を遮断しない利得等化フィルタが挿入され、前記利得等化フィルタは、前記テルライトガラスファイバにおける増幅に対して、利得等化を行うことを特徴とする請求項４に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記増幅ユニットを複数備え、該各増幅ユニットが縦列に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項７】
前記１つまたは複数の増幅ユニットのうちの、少なくとも１つの増幅ユニットの後段に、該増幅ユニットで増幅された信号光を利得等化する利得等化フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項８】
前記光増幅器の入力端および／または出力端に、光アイソレータをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項９】
前記光増幅器における１４８０ｎｍ帯半導体レーザは、波長範囲が１４６５−１４８５ｎｍであるレーザ光を発生させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光増幅器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器を第１の光増幅器として備え、
請求項１乃至９のいずれかに記載の光増幅器において、テルライトガラスファイバの代わりに、Ｌ帯の信号光が増幅されるエルビウム添加ファイバを増幅媒体として用いることにより、構成されたエルビウム添加ファイバ増幅器を第２の光増幅器としてさらに備え、
入力される異なる帯域の信号光を合波する帯域合波器と、増幅後の異なる帯域の信号光を分波して出力する帯域分波器とをさらに備え、
前記第１の光増幅器と前記第２の光増幅器とは、前記帯域合波器と前記帯域分波器の間に並列に接続されることを特徴とする広帯域複合光増幅器。
【請求項１１】
前記第２の光増幅器におけるエルビウム添加ファイバは、リン添加エルビウム添加ファイバであることを特徴とする請求項１０に記載の広帯域複合光増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１１４２３５（Ｐ２０１２−１１４２３５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１８３９（Ｐ２０１０−２６１８３９）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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