光増幅方法および光増幅器
【課題】ＣＷＤＭにおいてＣＡＴＶなどの光分配系での光増幅や伝送ファイバやネットワークデバイスの損失を補償するための光増幅に適用できる光増幅方法の提供。
【解決手段】１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバ１に入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバ１がＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバ１に入力する光増幅方法。
【解決手段】１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバ１に入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバ１がＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバ１に入力する光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ、粗波長分割多重または低密度波長分割多重）光通信方式に好適な光増幅方法および光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
メトロ系およびアクセス系のネットワークコストを低減できる光通信方式としてＣＷＤＭ光通信方式が注目されている。
ＣＷＤＭ光通信方式（以下、単にＣＷＤＭという。）では信号光の波長間隔が２０ｎｍと大きいのでたとえば３チャンネル伝送、４チャンネル伝送ではそれぞれ４０ｎｍ、６０ｎｍの波長域を必要とする。
【０００３】
ＣＷＤＭは当初光増幅器を使用しないものが一般的だったが、近年は伝送ファイバやネットワークデバイスの損失を補償するために光増幅器を使用するものが一般的である。
光増幅器としてはエルビウムドープ石英光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）が広く知られているが平坦な利得特性が得られる波長幅はせいぜい４０ｎｍである。したがってＥＤＦＡをＣＷＤＭにおける３チャンネル以上の信号光の増幅に使用しようとすると、信号光波長の変動（±７ｎｍ）を考慮すると１台では平坦な利得特性が得られないおそれがあり２台以上のＥＤＦＡを必要とする問題があった。
１５４３〜１６１７ｎｍの波長域においてこのような問題を解決する光増幅器としてはエルビウムドープテルライト光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＴＦＡ）が知られている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】Ｔａｄａｓｈｉ Ｓａｋａｍｏｔｏ、外２名，Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ ｅｉｇｈｔ−ｃｈａｎｎｅｌ ＣＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ，ＯＦＣ ２００４，Ｐａｐｅｒ ＴｈＪ５，米国，２００４年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＥＤＴＦＡは１５４３〜１６１７ｎｍの波長域において利得変動を２ｄＢにできるという優れたものであるが、当該利得変動は各入力信号光の強度が−２０ｄＢｍ（０．０１ｍＷ）のときに得られたものである。利得は２２．５ｄＢであったとされているので、各出力信号光の強度は２．５ｄＢｍ（１．８ｍＷ）であったと推定される。
一方、ＣＷＤＭにおいてＣＡＴＶなどの光分配系に使用される光増幅器や前記損失を補償するための光増幅器（ブースターアンプ）には、各出力信号光の強度として１０ｍＷ以上であることが求められ、前記ＥＤＴＦＡはこのような用途への適用が困難であるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決できる光増幅方法および光増幅器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバに入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバに入力する光増幅方法を提供する。
また、複数個の入力端子、励起光光源、１本の光増幅ファイバおよび出力端子を有する光増幅器であって、少なくとも１個の入力端子と光増幅ファイバとが光減衰器を介して接続されており、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバである光増幅器を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光増幅ファイバの長さが３ｍ以下であっても、１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属し波長間隔が２０ｎｍである２〜４チャンネルの信号光について利得変動が１ｄＢ以下または出力された各チャンネルの信号光の出力強度変動が１．３以下となるような光増幅を行うことができ、ＣＷＤＭの光増幅における前記利得変動または前記出力強度変動を小さくできる。
【０００８】
また、光増幅ファイバに入力される信号光の強度がたとえば１ｍＷまたはそれ以上という大きなものであっても大きな利得が得られ、増幅後の信号光の強度を１０ｍＷ以上とすることができ、ＣＷＤＭにおけるブースターアンプや光分配系の光増幅器として使用できる。
また、光フィルタまたは利得等化器の使用を前提とする光増幅器が従来提案されているが、そのようなものにおいては信号光としてはほぼ一定強度のものを想定することになる。しかし、本発明ではそれらの使用を必須とはしていないので信号光の強度が変化しても利得変動または出力強度変動の小さな光増幅を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバは、長さが短くても大きな利得が得られる、または広い増幅帯域を有するという特徴を有し、必須である。
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアはＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有するガラスであることが典型的である。以下、ガラス中の成分含有量はモル％表示で表す。
【００１０】
Ｅｒ２Ｏ３含有量はＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバの伝送損失等に応じて決められるべきもので、たとえば伝送損失が０．２ｄＢ／ｍのときには０．１０〜０．２０％、０．７ｄＢ／ｍのときには０．２３〜０．２７％とすることが好ましい。
【００１１】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアは、Ｂｉ２Ｏ３ ２０〜８０％、ＳｉＯ２ ５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３ ０．０５〜４％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３ ０〜４５％、ＷＯ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、ＴｅＯ２ ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１５％、ＧｅＯ２ ０〜３０％、ＴｉＯ２ ０〜３０％、ＳｎＯ２ ０〜３０％、ＣｅＯ２ ０〜２％、から本質的になるガラスであることが好ましい。より好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３が３０〜５５％、ＳｉＯ２が２５〜４５％、Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜０．５％、Ｂ２Ｏ３が０〜５％、Ｉｎ２Ｏ３が０〜３％、Ａｌ２Ｏ３が１〜５％、Ｇａ２Ｏ３が１０〜２５％、ＷＯ３が０〜１％、Ｔａ２Ｏ５が０〜１％、ＴｅＯ２が０〜１％、Ｙ２Ｏ３が０〜１％、Ｌａ２Ｏ３が０．５〜３％、Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＧｅＯ２ ０〜１％、ＴｉＯ２ ０〜１％、ＳｎＯ２ ０〜０．５％、ＣｅＯ２ ０〜０．５％、である。この好ましいガラスは本発明の目的を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含有してもよいが、その場合そのような成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。なお、たとえば「Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％」とは、Ｉｎ２Ｏ３は必須ではないが２０％まで含有してもよい、の意である。
【００１２】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアが前記好ましいガラスである場合、同ガラスファイバのクラッドは、Ｂｉ２Ｏ３ ２０〜８０％、ＳｉＯ２ ５〜７０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３ ０〜４５％、ＷＯ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、ＴｅＯ２ ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１５％、ＧｅＯ２ ０〜３０％、ＴｉＯ２ ０〜３０％、ＳｎＯ２ ０〜３０％、ＣｅＯ２ ０〜２％、から本質的になるガラスであることが好ましい。
【００１３】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアの波長１５５０ｎｍにおける屈折率（ｎ１）は典型的には１．８〜２．２であり、そのクラッドの同屈折率（ｎ２）との間には通常次の関係式が成立する。
０．０００５≦（ｎ１−ｎ２）／ｎ１≦０．１
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコア径、クラッド径はそれぞれ典型的には２〜１０μｍ、１００〜２００μｍである。
【００１４】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバに入力される信号光の強度（１チャンネルあたりの強度。以下同じ。）が０．１〜１０ｍＷである場合、Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバの条長積ピークは３５０〜７００ｄＢであることが好ましい。この範囲外では充分な利得が得られないおそれがある。
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバの長さ（Ｌ）は、コアのＥｒ２Ｏ３含有量が０．２３〜０．２７％である場合典型的には１．５〜２．２ｍである。
【００１５】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバにはコア中のＥｒを励起するための光（励起光）が入射されるが、その波長は通常１４７０〜１４９０ｎｍである。
【００１６】
ΔλはＣＷＤＭにおいては２０ｎｍが典型的であり、増幅される複数の信号光の波長間隔は通常等間隔の２０ｎｍとされる。
本発明の光増幅方法は、ＣＷＤＭにおいてたとえば波長が１５５０±７ｎｍ、１５７０±７ｎｍ、１５９０±７ｎｍ、１６１０±７ｎｍである４チャンネルの信号光のうち２、３または４チャンネルの信号光を同時に増幅する場合に好適である。
【００１７】
波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）である信号光（以下、低強度信号光という。）の強度は利得変動または出力強度変動が小さくなるように他の信号光の強度よりも小さくして光増幅ファイバに入力されるが、典型的には他の信号光の強度の最小値の５０％以下とされる。
【００１８】
本発明の光増幅方法が適用される複数の信号光において低強度信号光の強度は他の信号光の強度の最小値の典型的には５０％以上であるが、８０％以上、より好ましくは９０％以上であれば効果がより顕著になる。
【００１９】
増幅される複数の信号光が、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）である信号光を含む場合、利得変動または出力強度変動を小さくするためには当該信号光の光増幅ファイバへの入力強度を当該複数の信号光の光増幅ファイバへの入力強度の最大とする、すなわち他の信号光の入力強度のいずれよりも小さくないようにすることが好ましい。
【００２０】
複数の信号光を同時に増幅したときに得られる各信号光の利得の最大と最小の差、すなわち当該複数の信号光に対する利得変動は、好ましくは１ｄＢ以下である。
また、そのときの各信号光の出力強度の最大値を最小値で除した値、すなわち当該複数の信号光に対する出力強度変動は、好ましくは１．３以下、より好ましくは１．２６以下、特に好ましくは１．２２以下である。
【００２１】
本発明の光増幅方法によって１ｍＷ以上（典型的には１０ｍＷ以下）の強度を有する信号光を含む複数の信号光を増幅したとき、当該１ｍＷ以上の強度を有する信号光に対する利得は１０ｄＢ以上であることが好ましい。そのようなものでないとＣＷＤＭにおけるブースターアンプとしての光増幅器や光分配系の光増幅器に求められている光増幅を行うことが困難になるおそれがある。
【００２２】
増幅された複数の信号光の強度の最小値は１０ｍＷ以上であることが好ましい。そのようなものでないとＣＷＤＭにおけるブースターアンプとしての光増幅器や光分配系の光増幅器に求められている光増幅を行うことが困難になるおそれがある。
【００２３】
本発明の光増幅器は本発明の光増幅方法に好適な光増幅器である。以下、本発明の光増幅器を本発明の増幅方法に適用される場合について説明するがこの場合に限定されない。
図１は本発明の光増幅器の構成の一例を示す概略図である。
４チャンネルの信号光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（図示せず）はそれぞれ入力端子２１、２２、２３、２４から入力される。本発明の光増幅方法を行う場合、信号光Ｓ２、Ｓ３のいずれか一方が強度信号光である。
【００２４】
信号光Ｓ１、Ｓ４は直接に、信号光Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ光減衰器３１、３２によってその強度が減じられた後それぞれ光マルチプレクサ４０に至って合波され、複数の信号光Ｓｉｎとなる。
複数の信号光Ｓｉｎは、レーザーダイオード（ＬＤ）である励起光源６１からの励起光と光カプラ５１によって合波された後光増幅ファイバ１に入力される。また、ＬＤである励起光源６２からの励起光も光カプラ５２を経て光増幅ファイバ１に入力される、すなわち双方向励起を行う。
【００２５】
増幅された信号光は光カプラ５２を経て、増幅された前記複数の信号光Ｓｏｕｔとなって出力端子７１に至り出力される。
光増幅ファイバ１はＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり先に本発明の光増幅方法に関して説明したと同様のものである。
【００２６】
図１は４チャンネルの信号光に対し２台の光減衰器３１、３２を設けた場合の図であるが、光減衰器はたとえば出力強度変動をより大きくしてもよい場合等には光減衰器３１のみ１台としてもよいし、逆に出力強度変動をより小さくしたい場合等には入力端子２４と光マルチプレクサの間にも光減衰器を設け計３台としてもよい。
【実施例】
【００２７】
モル％表示でＢｉ２Ｏ３ ４２．７％、ＳｉＯ２ ３４．１％、Ａｌ２Ｏ３ ３．６％、Ｇａ２Ｏ３ １７．８％、Ｌａ２Ｏ３ １．４％、ＣｅＯ２ ０．２％、Ｅｒ２Ｏ３ ０．２５％からなるコア用ガラスと、同表示でＢｉ２Ｏ３ ４２．８％、ＳｉＯ２ ３４．２％、Ａｌ２Ｏ３ ７．１％、Ｇａ２Ｏ３ １４．３％、Ｌａ２Ｏ３ １．４％、ＣｅＯ２ ０．２％からなるクラッド用ガラスとを複合化してプリフォームを作製し、このプリフォームを延伸してコア径が５．１μｍ、クラッド径が１２５μｍである光ファイバＡとした。光ファイバＡのｎ１は２．０３、ｎ２は２．０２、伝送損失は０．７ｄＢ／ｍであった。
【００２８】
長さ１．６０ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：４６０ｄＢ）を光増幅ファイバ１として図２に示す構成を有する光増幅器Ａを作製した。２１、２２、２３、２４はいずれも入力端子、３１、３２はいずれもＡＮＤＯ社製光減衰器ＡＱ３１４０、４１、４２、４３はいずれもＡｎｒｉｔｓｕ社製光カプラＭＮ９６０４Ｃ、５１、５２はいずれも光カプラ、６１、６２は励起光源でシステム技研社製ＬＤ光源ＳＥＬＡＭ−１３０（励起光波長：１４８０ｎｍ）、７１は出力端子である。
一方、比較例として減衰器３１、３２を有さず入力端子２２、２３がそれぞれ直接光カプラ４１、４２と接続されている点を除き光増幅器Ａと同じ光増幅器Ｂを作製した。
【００２９】
まず、本発明の光増幅方法に対する比較例として次のような光増幅を行った（例１Ｂ）。
波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍ、１６１０ｎｍであり、それぞれ表１のＰｉに示す強度を有する信号光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を光増幅器Ｂの入力端子２１、２２、２３、２４に入力し、光増幅ファイバ１に入力される各信号光の強度Ｐｆがいずれも１ｍＷ（０ｄＢｍ）である複数の信号光Ｓｉｎとなるようにして各信号光の出力強度Ｐｏを測定した。なお、励起光源６１、６２からの励起光強度はいずれも３００Ｗとした。
【００３０】
次に、本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例１Ａ）。
光増幅器Ｂのかわりに光増幅器Ａを用い、光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を６ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を１ｄＢ減衰した以外は例１Ｂと同様にして、各信号光の出力強度Ｐｏを測定した。
【００３１】
入力信号光の波長（単位：ｎｍ）、入力端子における信号光の強度Ｐｉ（単位：ｍＷ）、光増幅ファイバ１に入力された信号光の強度Ｐｆ（単位：ｍＷ）、光増幅ファイバ１から出力された信号光の強度Ｐｏ（単位：ｍＷ）およびＰｏ／Ｐｆから算出された利得（単位：ｄＢ）を表１に示す。
なお、表１のＰｏの変動の欄にはＰｏの最大値を最小値で除した値、Ｇｆの変動の欄にはＧｆの最大から最小を減じた値をそれぞれ示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
光増幅器Ａにおいて使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例１Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表１に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ１．６０ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表２の例１Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例１Ａ０）。
【００３４】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を５．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を０．４ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表２のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０において光減衰器３１、３２を取り除いたものを光増幅器Ｂ０として、これを用いて例１Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例１Ｂ０）。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、光増幅ファイバ１として長さが１．８５ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：５３０ｄＢ）を使用した以外は光増幅器Ｂと同じ光増幅器Ｂ’を比較例として作製し、例１Ｂと同様の測定を行った（例２Ｂ）。
【００３７】
次に、光増幅ファイバ１として長さが１．８５ｍの光ファイバＡを使用し、また、入力端子２４と光カプラ４２の間に３台目の光減衰器３３を設けた以外は光増幅器Ａと同じ光増幅器Ａ’を作製し、この光増幅器Ａ’を用いて本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例２Ａ）。
例２Ｂを基準にして、光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を９ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を３．７ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ４（波長：１６１０ｎｍ）を２．７ｄＢ減衰した以外は例２Ｂと同様にして、各信号光の出力強度を測定した。
例２Ａ、２Ｂの測定結果等を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
光増幅器Ａ’において使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例２Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表３に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ１．８５ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０’を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表４の例２Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例２Ａ０）。
【００４０】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を８．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を３．１ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ３を２．１ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表４のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０’において光減衰器３１、３２、３３を取り除いたものを光増幅器Ｂ０’として、これを用いて例２Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例２Ｂ０）。
【００４１】
【表４】
【００４２】
また、光増幅ファイバ１として長さが２．１１ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：６００ｄＢ）を使用した以外は光増幅器Ｂ’と同じ光増幅器Ｂ’’を比較例として作製し、例２Ｂと同様の測定を行った（例３Ｂ）。
【００４３】
次に、光増幅ファイバ１として長さが２．１１ｍの光ファイバＡを使用した以外は光増幅器Ａ’と同じ光増幅器Ａ’’を作製し、この光増幅器Ａ’’を用いて本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例３Ａ）。
光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を１０ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を６．５ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ４（波長：１６１０ｎｍ）を４．７ｄＢ減衰した以外は例３Ｂと同様にして各信号光の出力強度を測定した。
例３Ａ、３Ｂの測定結果等を表５に示す。
【００４４】
【表５】
【００４５】
光増幅器Ａ’’において使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例３Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表５に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ２．１１ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０’’を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表６の例３Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例３Ａ０）。
【００４６】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を９．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を５．９ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ３を４．１ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表６のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０’’において光減衰器３１、３２、３３を取り除いたものを光増幅器Ｂ０’’として、これを用いて例３Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例３Ｂ０）。
【００４７】
【表６】
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光増幅器の構成を示す概略図である。
【図２】実施例で用いた本発明の光増幅器の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：光増幅ファイバ
２１、２２、２３、２４：入力端子
３１、３２：光減衰器
４０：光マルチプレクサ
４１、４２、４３、５１、５２：光カプラ
６１、６２：励起光源
７１：出力端子
Ｓｉｎ：光増幅ファイバへ入力される複数の信号光
Ｓｏｕｔ：増幅された複数の信号光
【技術分野】
【０００１】
ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ、粗波長分割多重または低密度波長分割多重）光通信方式に好適な光増幅方法および光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
メトロ系およびアクセス系のネットワークコストを低減できる光通信方式としてＣＷＤＭ光通信方式が注目されている。
ＣＷＤＭ光通信方式（以下、単にＣＷＤＭという。）では信号光の波長間隔が２０ｎｍと大きいのでたとえば３チャンネル伝送、４チャンネル伝送ではそれぞれ４０ｎｍ、６０ｎｍの波長域を必要とする。
【０００３】
ＣＷＤＭは当初光増幅器を使用しないものが一般的だったが、近年は伝送ファイバやネットワークデバイスの損失を補償するために光増幅器を使用するものが一般的である。
光増幅器としてはエルビウムドープ石英光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）が広く知られているが平坦な利得特性が得られる波長幅はせいぜい４０ｎｍである。したがってＥＤＦＡをＣＷＤＭにおける３チャンネル以上の信号光の増幅に使用しようとすると、信号光波長の変動（±７ｎｍ）を考慮すると１台では平坦な利得特性が得られないおそれがあり２台以上のＥＤＦＡを必要とする問題があった。
１５４３〜１６１７ｎｍの波長域においてこのような問題を解決する光増幅器としてはエルビウムドープテルライト光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＴＦＡ）が知られている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】Ｔａｄａｓｈｉ Ｓａｋａｍｏｔｏ、外２名，Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｆｏｒ ｅｉｇｈｔ−ｃｈａｎｎｅｌ ＣＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ，ＯＦＣ ２００４，Ｐａｐｅｒ ＴｈＪ５，米国，２００４年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＥＤＴＦＡは１５４３〜１６１７ｎｍの波長域において利得変動を２ｄＢにできるという優れたものであるが、当該利得変動は各入力信号光の強度が−２０ｄＢｍ（０．０１ｍＷ）のときに得られたものである。利得は２２．５ｄＢであったとされているので、各出力信号光の強度は２．５ｄＢｍ（１．８ｍＷ）であったと推定される。
一方、ＣＷＤＭにおいてＣＡＴＶなどの光分配系に使用される光増幅器や前記損失を補償するための光増幅器（ブースターアンプ）には、各出力信号光の強度として１０ｍＷ以上であることが求められ、前記ＥＤＴＦＡはこのような用途への適用が困難であるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決できる光増幅方法および光増幅器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバに入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバに入力する光増幅方法を提供する。
また、複数個の入力端子、励起光光源、１本の光増幅ファイバおよび出力端子を有する光増幅器であって、少なくとも１個の入力端子と光増幅ファイバとが光減衰器を介して接続されており、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバである光増幅器を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光増幅ファイバの長さが３ｍ以下であっても、１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属し波長間隔が２０ｎｍである２〜４チャンネルの信号光について利得変動が１ｄＢ以下または出力された各チャンネルの信号光の出力強度変動が１．３以下となるような光増幅を行うことができ、ＣＷＤＭの光増幅における前記利得変動または前記出力強度変動を小さくできる。
【０００８】
また、光増幅ファイバに入力される信号光の強度がたとえば１ｍＷまたはそれ以上という大きなものであっても大きな利得が得られ、増幅後の信号光の強度を１０ｍＷ以上とすることができ、ＣＷＤＭにおけるブースターアンプや光分配系の光増幅器として使用できる。
また、光フィルタまたは利得等化器の使用を前提とする光増幅器が従来提案されているが、そのようなものにおいては信号光としてはほぼ一定強度のものを想定することになる。しかし、本発明ではそれらの使用を必須とはしていないので信号光の強度が変化しても利得変動または出力強度変動の小さな光増幅を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバは、長さが短くても大きな利得が得られる、または広い増幅帯域を有するという特徴を有し、必須である。
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアはＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有するガラスであることが典型的である。以下、ガラス中の成分含有量はモル％表示で表す。
【００１０】
Ｅｒ２Ｏ３含有量はＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバの伝送損失等に応じて決められるべきもので、たとえば伝送損失が０．２ｄＢ／ｍのときには０．１０〜０．２０％、０．７ｄＢ／ｍのときには０．２３〜０．２７％とすることが好ましい。
【００１１】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアは、Ｂｉ２Ｏ３ ２０〜８０％、ＳｉＯ２ ５〜７０％、Ｅｒ２Ｏ３ ０．０５〜４％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３ ０〜４５％、ＷＯ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、ＴｅＯ２ ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１５％、ＧｅＯ２ ０〜３０％、ＴｉＯ２ ０〜３０％、ＳｎＯ２ ０〜３０％、ＣｅＯ２ ０〜２％、から本質的になるガラスであることが好ましい。より好ましくは、Ｂｉ２Ｏ３が３０〜５５％、ＳｉＯ２が２５〜４５％、Ｅｒ２Ｏ３が０．０５〜０．５％、Ｂ２Ｏ３が０〜５％、Ｉｎ２Ｏ３が０〜３％、Ａｌ２Ｏ３が１〜５％、Ｇａ２Ｏ３が１０〜２５％、ＷＯ３が０〜１％、Ｔａ２Ｏ５が０〜１％、ＴｅＯ２が０〜１％、Ｙ２Ｏ３が０〜１％、Ｌａ２Ｏ３が０．５〜３％、Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＧｅＯ２ ０〜１％、ＴｉＯ２ ０〜１％、ＳｎＯ２ ０〜０．５％、ＣｅＯ２ ０〜０．５％、である。この好ましいガラスは本発明の目的を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含有してもよいが、その場合そのような成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましい。なお、たとえば「Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％」とは、Ｉｎ２Ｏ３は必須ではないが２０％まで含有してもよい、の意である。
【００１２】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアが前記好ましいガラスである場合、同ガラスファイバのクラッドは、Ｂｉ２Ｏ３ ２０〜８０％、ＳｉＯ２ ５〜７０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｉｎ２Ｏ３ ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３ ０〜４５％、ＷＯ３ ０〜３０％、Ｔａ２Ｏ５ ０〜３０％、ＴｅＯ２ ０〜３０％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３＋Ｙｂ２Ｏ３ ０〜１５％、ＧｅＯ２ ０〜３０％、ＴｉＯ２ ０〜３０％、ＳｎＯ２ ０〜３０％、ＣｅＯ２ ０〜２％、から本質的になるガラスであることが好ましい。
【００１３】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアの波長１５５０ｎｍにおける屈折率（ｎ１）は典型的には１．８〜２．２であり、そのクラッドの同屈折率（ｎ２）との間には通常次の関係式が成立する。
０．０００５≦（ｎ１−ｎ２）／ｎ１≦０．１
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコア径、クラッド径はそれぞれ典型的には２〜１０μｍ、１００〜２００μｍである。
【００１４】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバに入力される信号光の強度（１チャンネルあたりの強度。以下同じ。）が０．１〜１０ｍＷである場合、Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバの条長積ピークは３５０〜７００ｄＢであることが好ましい。この範囲外では充分な利得が得られないおそれがある。
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバの長さ（Ｌ）は、コアのＥｒ２Ｏ３含有量が０．２３〜０．２７％である場合典型的には１．５〜２．２ｍである。
【００１５】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバにはコア中のＥｒを励起するための光（励起光）が入射されるが、その波長は通常１４７０〜１４９０ｎｍである。
【００１６】
ΔλはＣＷＤＭにおいては２０ｎｍが典型的であり、増幅される複数の信号光の波長間隔は通常等間隔の２０ｎｍとされる。
本発明の光増幅方法は、ＣＷＤＭにおいてたとえば波長が１５５０±７ｎｍ、１５７０±７ｎｍ、１５９０±７ｎｍ、１６１０±７ｎｍである４チャンネルの信号光のうち２、３または４チャンネルの信号光を同時に増幅する場合に好適である。
【００１７】
波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）である信号光（以下、低強度信号光という。）の強度は利得変動または出力強度変動が小さくなるように他の信号光の強度よりも小さくして光増幅ファイバに入力されるが、典型的には他の信号光の強度の最小値の５０％以下とされる。
【００１８】
本発明の光増幅方法が適用される複数の信号光において低強度信号光の強度は他の信号光の強度の最小値の典型的には５０％以上であるが、８０％以上、より好ましくは９０％以上であれば効果がより顕著になる。
【００１９】
増幅される複数の信号光が、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）である信号光を含む場合、利得変動または出力強度変動を小さくするためには当該信号光の光増幅ファイバへの入力強度を当該複数の信号光の光増幅ファイバへの入力強度の最大とする、すなわち他の信号光の入力強度のいずれよりも小さくないようにすることが好ましい。
【００２０】
複数の信号光を同時に増幅したときに得られる各信号光の利得の最大と最小の差、すなわち当該複数の信号光に対する利得変動は、好ましくは１ｄＢ以下である。
また、そのときの各信号光の出力強度の最大値を最小値で除した値、すなわち当該複数の信号光に対する出力強度変動は、好ましくは１．３以下、より好ましくは１．２６以下、特に好ましくは１．２２以下である。
【００２１】
本発明の光増幅方法によって１ｍＷ以上（典型的には１０ｍＷ以下）の強度を有する信号光を含む複数の信号光を増幅したとき、当該１ｍＷ以上の強度を有する信号光に対する利得は１０ｄＢ以上であることが好ましい。そのようなものでないとＣＷＤＭにおけるブースターアンプとしての光増幅器や光分配系の光増幅器に求められている光増幅を行うことが困難になるおそれがある。
【００２２】
増幅された複数の信号光の強度の最小値は１０ｍＷ以上であることが好ましい。そのようなものでないとＣＷＤＭにおけるブースターアンプとしての光増幅器や光分配系の光増幅器に求められている光増幅を行うことが困難になるおそれがある。
【００２３】
本発明の光増幅器は本発明の光増幅方法に好適な光増幅器である。以下、本発明の光増幅器を本発明の増幅方法に適用される場合について説明するがこの場合に限定されない。
図１は本発明の光増幅器の構成の一例を示す概略図である。
４チャンネルの信号光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（図示せず）はそれぞれ入力端子２１、２２、２３、２４から入力される。本発明の光増幅方法を行う場合、信号光Ｓ２、Ｓ３のいずれか一方が強度信号光である。
【００２４】
信号光Ｓ１、Ｓ４は直接に、信号光Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ光減衰器３１、３２によってその強度が減じられた後それぞれ光マルチプレクサ４０に至って合波され、複数の信号光Ｓｉｎとなる。
複数の信号光Ｓｉｎは、レーザーダイオード（ＬＤ）である励起光源６１からの励起光と光カプラ５１によって合波された後光増幅ファイバ１に入力される。また、ＬＤである励起光源６２からの励起光も光カプラ５２を経て光増幅ファイバ１に入力される、すなわち双方向励起を行う。
【００２５】
増幅された信号光は光カプラ５２を経て、増幅された前記複数の信号光Ｓｏｕｔとなって出力端子７１に至り出力される。
光増幅ファイバ１はＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり先に本発明の光増幅方法に関して説明したと同様のものである。
【００２６】
図１は４チャンネルの信号光に対し２台の光減衰器３１、３２を設けた場合の図であるが、光減衰器はたとえば出力強度変動をより大きくしてもよい場合等には光減衰器３１のみ１台としてもよいし、逆に出力強度変動をより小さくしたい場合等には入力端子２４と光マルチプレクサの間にも光減衰器を設け計３台としてもよい。
【実施例】
【００２７】
モル％表示でＢｉ２Ｏ３ ４２．７％、ＳｉＯ２ ３４．１％、Ａｌ２Ｏ３ ３．６％、Ｇａ２Ｏ３ １７．８％、Ｌａ２Ｏ３ １．４％、ＣｅＯ２ ０．２％、Ｅｒ２Ｏ３ ０．２５％からなるコア用ガラスと、同表示でＢｉ２Ｏ３ ４２．８％、ＳｉＯ２ ３４．２％、Ａｌ２Ｏ３ ７．１％、Ｇａ２Ｏ３ １４．３％、Ｌａ２Ｏ３ １．４％、ＣｅＯ２ ０．２％からなるクラッド用ガラスとを複合化してプリフォームを作製し、このプリフォームを延伸してコア径が５．１μｍ、クラッド径が１２５μｍである光ファイバＡとした。光ファイバＡのｎ１は２．０３、ｎ２は２．０２、伝送損失は０．７ｄＢ／ｍであった。
【００２８】
長さ１．６０ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：４６０ｄＢ）を光増幅ファイバ１として図２に示す構成を有する光増幅器Ａを作製した。２１、２２、２３、２４はいずれも入力端子、３１、３２はいずれもＡＮＤＯ社製光減衰器ＡＱ３１４０、４１、４２、４３はいずれもＡｎｒｉｔｓｕ社製光カプラＭＮ９６０４Ｃ、５１、５２はいずれも光カプラ、６１、６２は励起光源でシステム技研社製ＬＤ光源ＳＥＬＡＭ−１３０（励起光波長：１４８０ｎｍ）、７１は出力端子である。
一方、比較例として減衰器３１、３２を有さず入力端子２２、２３がそれぞれ直接光カプラ４１、４２と接続されている点を除き光増幅器Ａと同じ光増幅器Ｂを作製した。
【００２９】
まず、本発明の光増幅方法に対する比較例として次のような光増幅を行った（例１Ｂ）。
波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍ、１６１０ｎｍであり、それぞれ表１のＰｉに示す強度を有する信号光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を光増幅器Ｂの入力端子２１、２２、２３、２４に入力し、光増幅ファイバ１に入力される各信号光の強度Ｐｆがいずれも１ｍＷ（０ｄＢｍ）である複数の信号光Ｓｉｎとなるようにして各信号光の出力強度Ｐｏを測定した。なお、励起光源６１、６２からの励起光強度はいずれも３００Ｗとした。
【００３０】
次に、本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例１Ａ）。
光増幅器Ｂのかわりに光増幅器Ａを用い、光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を６ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を１ｄＢ減衰した以外は例１Ｂと同様にして、各信号光の出力強度Ｐｏを測定した。
【００３１】
入力信号光の波長（単位：ｎｍ）、入力端子における信号光の強度Ｐｉ（単位：ｍＷ）、光増幅ファイバ１に入力された信号光の強度Ｐｆ（単位：ｍＷ）、光増幅ファイバ１から出力された信号光の強度Ｐｏ（単位：ｍＷ）およびＰｏ／Ｐｆから算出された利得（単位：ｄＢ）を表１に示す。
なお、表１のＰｏの変動の欄にはＰｏの最大値を最小値で除した値、Ｇｆの変動の欄にはＧｆの最大から最小を減じた値をそれぞれ示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
光増幅器Ａにおいて使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例１Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表１に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ１．６０ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表２の例１Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例１Ａ０）。
【００３４】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を５．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を０．４ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表２のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０において光減衰器３１、３２を取り除いたものを光増幅器Ｂ０として、これを用いて例１Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例１Ｂ０）。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、光増幅ファイバ１として長さが１．８５ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：５３０ｄＢ）を使用した以外は光増幅器Ｂと同じ光増幅器Ｂ’を比較例として作製し、例１Ｂと同様の測定を行った（例２Ｂ）。
【００３７】
次に、光増幅ファイバ１として長さが１．８５ｍの光ファイバＡを使用し、また、入力端子２４と光カプラ４２の間に３台目の光減衰器３３を設けた以外は光増幅器Ａと同じ光増幅器Ａ’を作製し、この光増幅器Ａ’を用いて本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例２Ａ）。
例２Ｂを基準にして、光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を９ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を３．７ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ４（波長：１６１０ｎｍ）を２．７ｄＢ減衰した以外は例２Ｂと同様にして、各信号光の出力強度を測定した。
例２Ａ、２Ｂの測定結果等を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
光増幅器Ａ’において使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例２Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表３に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ１．８５ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０’を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表４の例２Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例２Ａ０）。
【００４０】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を８．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を３．１ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ３を２．１ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表４のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０’において光減衰器３１、３２、３３を取り除いたものを光増幅器Ｂ０’として、これを用いて例２Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例２Ｂ０）。
【００４１】
【表４】
【００４２】
また、光増幅ファイバ１として長さが２．１１ｍの光ファイバＡ（条長積ピーク：６００ｄＢ）を使用した以外は光増幅器Ｂ’と同じ光増幅器Ｂ’’を比較例として作製し、例２Ｂと同様の測定を行った（例３Ｂ）。
【００４３】
次に、光増幅ファイバ１として長さが２．１１ｍの光ファイバＡを使用した以外は光増幅器Ａ’と同じ光増幅器Ａ’’を作製し、この光増幅器Ａ’’を用いて本発明の光増幅方法により次のような光増幅を行った（例３Ａ）。
光減衰器３１によって信号光Ｓ２（波長：１５７０ｎｍ）を１０ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３（波長：１５９０ｎｍ）を６．５ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ４（波長：１６１０ｎｍ）を４．７ｄＢ減衰した以外は例３Ｂと同様にして各信号光の出力強度を測定した。
例３Ａ、３Ｂの測定結果等を表５に示す。
【００４４】
【表５】
【００４５】
光増幅器Ａ’’において使用した光カプラ４１、４２、４３はいずれも２〜３ｄＢの損失を有するものであるが、光増幅器を図１に示す構成を有するものに変更すると例３Ａに比べてさらに良好な増幅特性が得られる。実際、表５に示すデータをもとに計算すると、図１に示す構成を有し光増幅ファイバ１が長さ２．１１ｍの光ファイバＡである光増幅器Ａ０’’を用いて各信号光のＰｉが１．４ｍＷである複数の信号光を増幅すると各信号光のＰｏは表６の例３Ａ０のＰｏ（単位：ｍＷ）に示すようになる（例３Ａ０）。
【００４６】
なお、光減衰器３１によって信号光Ｓ２を９．４ｄＢ減衰し、光減衰器３２によって信号光Ｓ３を５．９ｄＢ減衰し、光減衰器３３によって信号光Ｓ３を４．１ｄＢ減衰し、光減衰器としてはサンテック社製ＯＶＡ−２０Ｍ（損失は０．６ｄＢ以下）、光マルチプレクサとしてはサンテック社製Ｍｅｔｒｏ−Ｘ（損失は１．６ｄＢ以下）を使用するものとした。また、表６のＧはＰｏ／Ｐｉから算出された利得（単位：ｄＢ）である。
比較のために光増幅器Ａ０’’において光減衰器３１、３２、３３を取り除いたものを光増幅器Ｂ０’’として、これを用いて例３Ａ０と同様の増幅を行った場合についてもＰｏを計算した（例３Ｂ０）。
【００４７】
【表６】
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の光増幅器の構成を示す概略図である。
【図２】実施例で用いた本発明の光増幅器の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：光増幅ファイバ
２１、２２、２３、２４：入力端子
３１、３２：光減衰器
４０：光マルチプレクサ
４１、４２、４３、５１、５２：光カプラ
６１、６２：励起光源
７１：出力端子
Ｓｉｎ：光増幅ファイバへ入力される複数の信号光
Ｓｏｕｔ：増幅された複数の信号光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバに入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバに入力する光増幅方法。
【請求項２】
光増幅ファイバに入力される前記複数の信号光において、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度が他の信号光の強度の最小値の５０％以下である請求項１に記載の光増幅方法。
【請求項３】
前記複数の信号光が、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含み、光増幅ファイバに入力される当該複数の信号光において、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度が他の信号光の強度のいずれよりも小さくない請求項１または２に記載の光増幅方法。
【請求項４】
前記複数の信号光が、波長が１５５０±７ｎｍ、１５７０±７ｎｍ、１５９０±７ｎｍ、１６１０±７ｎｍである信号光からなる請求項１〜３のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項５】
前記複数の信号光に対する利得変動が１ｄＢ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項６】
前記複数の信号光が１ｍＷ以上の強度を有する信号光を含み、当該信号光に対する利得が１０ｄＢ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項７】
増幅された前記複数の信号光の強度の最小値が１０ｍＷ以上である請求項１〜６のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項８】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアがＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有する請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項９】
複数個の入力端子、励起光光源、１本の光増幅ファイバおよび出力端子を有する光増幅器であって、少なくとも１個の入力端子と光増幅ファイバとが光減衰器を介して接続されており、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバである光増幅器。
【請求項１０】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアがＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有する請求項９に記載の光増幅器。
【請求項１】
１５４０〜１６２０ｎｍの波長域に属しΔλを１５以上として波長が互いにΔλｎｍ以上異なる複数の信号光であって、その最大波長と最小波長の差が４０ｎｍ以上であり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含む複数の信号光を励起光存在下の光増幅ファイバに入力して増幅する方法であって、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバであり、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度を他の信号光の強度のいずれよりも小さくして光増幅ファイバに入力する光増幅方法。
【請求項２】
光増幅ファイバに入力される前記複数の信号光において、波長が（１５７１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５７０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度が他の信号光の強度の最小値の５０％以下である請求項１に記載の光増幅方法。
【請求項３】
前記複数の信号光が、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光を含み、光増幅ファイバに入力される当該複数の信号光において、波長が（１５５１−０．５×Δλ）ｎｍ〜（１５５０＋０．５×Δλ）ｎｍである信号光の強度が他の信号光の強度のいずれよりも小さくない請求項１または２に記載の光増幅方法。
【請求項４】
前記複数の信号光が、波長が１５５０±７ｎｍ、１５７０±７ｎｍ、１５９０±７ｎｍ、１６１０±７ｎｍである信号光からなる請求項１〜３のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項５】
前記複数の信号光に対する利得変動が１ｄＢ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項６】
前記複数の信号光が１ｍＷ以上の強度を有する信号光を含み、当該信号光に対する利得が１０ｄＢ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項７】
増幅された前記複数の信号光の強度の最小値が１０ｍＷ以上である請求項１〜６のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項８】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアがＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有する請求項１〜７のいずれかに記載の光増幅方法。
【請求項９】
複数個の入力端子、励起光光源、１本の光増幅ファイバおよび出力端子を有する光増幅器であって、少なくとも１個の入力端子と光増幅ファイバとが光減衰器を介して接続されており、光増幅ファイバがＢｉ２Ｏ３系ガラスファイバである光増幅器。
【請求項１０】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスファイバのコアがＢｉ２Ｏ３を２０〜８０モル％、ＳｉＯ２を５〜７０モル％、Ｅｒ２Ｏ３を０．０５〜４モル％含有する請求項９に記載の光増幅器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−６６６２０（Ｐ２００６−６６６２０Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４７１１０（Ｐ２００４−２４７１１０）
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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