JP2001313433A - 光増幅器及び光増幅方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既存の光増幅媒体を用いて、増幅帯域をの拡大
を行なうため、既存の光増幅器の使用帯域以外の帯域を
光伝送に使用できるようにする。 【解決手段】励起による誘導放出で光を増幅するための
光増幅媒体に、少なくとも1つの利得ピークを生じるよ
う励起する励起手段と、光増幅媒体の利得のピークを等
化する利得等化器とを設け、利得のピーク値以外の波長
帯域にて平坦な利得を得る。増幅の変換効率を上げるた
め、光増幅媒体の長手方向に分布的もしくは分散的に利
得等化を行なう手段を設け、光増幅の変換効率を改善す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長の異なる複数
の信号光が多重された波長多重信号光を増幅する光増幅
器、及び複数の光増幅中継器を介して波長多重信号光を
多中継伝送する光通信システムに関し、特に、従来に無
い新しい帯域の光増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ伝送路の損失が小さい帯域
(約0.3dB/km以下)は、1450nmから1650nmであるが、この
伝送帯域には、図1に示す様に様々な光ファイバ増幅器
が開発されている。

【０００３】現在、携帯電話の普及、インターネットサ
ービスの急増を受けて、通信需要が爆発的に増加してお
り、一本の光ファイバで伝送可能な容量を増やす技術の
研究・開発が世界中で精力的に進められている。

【０００４】現在、シリカ系エルビウムドープファイバ
（ＥＤＦ）を用いた光ファイバ増幅器の広帯域特性を利
用した光波長多重技術が重要な技術となっており、1550
nm帯(1530-1560nm)、 あるいはC-band(Conventional-wa
velength band)とも呼ばれている。

【０００５】又、ＥＤＦは1580nm帯(1570？1600nm)、L-
band(Longer-wavelength band)、の光ファイバ増幅器が
開発されており、それぞれの帯域に80波程合計160波成
多重化し、各波長を10Gb/sで変調して計1.6Tb/sの超大
容量伝送を可能とする光ファイバ通信システムの製品化
開発の競争も激化している。

【０００６】C-bandとL-bandの帯域を合わせると約8THz
あるので、２５GHz間隔で10Gb/s伝送信号チャネルを配
置すると、全体の伝送容量は1.6テラビットも更に増加
できるものの3.２Tb/s程度が限界となる。

【０００７】一方で、更なる大容量化が望まれており、
現在のC？band, L？band の光増幅器に加え新たな光増
幅帯域を有する光ファイバ増幅器が必要となる。

【０００８】図1の中で、1490nmから1530nmのS-band帯
域の増幅用ファイバには、GS-TDFA (gain shifted thul
ium-doped fluoride-based fiber amplifier)が開発さ
れつつあるものの、利得を有する帯域は1475？1510nm帯
であり、S-band帯域の1510？1530nm帯の増幅を実現する
のは困難であった。

【０００９】また、1610？1650nmはツリウム, テルビウ
ムドープフッ化物系ファイバといった特殊なファイバに
限定された。

【００１０】上記に説明した光増幅器は光増幅媒体とな
る部分が励起によりエネルギー準位反転分布により誘導
放出を行い光増幅を行なうものである。

【００１１】この他にファイバの非線形効果を利用した
ラマン増幅 (Raman fiber amplification)がある。

【００１２】ラマン増幅はファイバの非線型効果を用い
るため、励起光源の波長を選択することにより任意の波
長帯域に利得を有することが出来る利点があるが、単位
長さ当たりの利得が小さく数kmから数十kmの光増幅用の
伝送路ファイハ゛が必要であり小型化が困難な問題があっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、ラマン増
幅器(非線形効果を利用した光増幅)以外の励起により光
増幅媒体中に形成されたエネルギーの反転分布により生
じる誘導放出を用いて増幅を行なう光増幅器(希土類元
素ドープファイバ増幅器や半導体光増幅器SOA)を用い
て、1450？1490nm帯のS+？band, 1490-1530nm帯のS？ba
nd あるいは1610？1650nm帯のL+？band に増幅帯域を有
する光ファイバ増幅器を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の手段として、光増
幅器は光を増幅するための光増幅媒体と、光増幅媒体に
少なくとも1つの利得ピークを生じるよう励起する励起
手段と、光増幅媒体の利得を等化する利得等化器とを設
け、利得等化器は光増幅媒体の利得が最大とならない光
波長領域に利得を生じさせるよう等化する。

【００１５】第2の手段として、光を増幅するための光
増幅媒体と、光増幅媒体に少なくとも1つの利得ピーク
を生じるよう励起する励起手段と、光増幅媒体全体に光
増幅媒体の利得を等化する利得等化器とを設け、利得等
化器は光増幅媒体の利得が最大とならない光波長領域に
利得を生じさせるよう等化する。

【００１６】第3の手段として、光を増幅するための複
数の光増幅媒体と、複数の光増幅媒体に少なくとも1つ
の利得ピークを生じるよう励起する励起手段と、複数の
光増幅媒体間に光増幅媒体の利得を等化する複数の利得
等化器とを設け、複数の利得等化器は複数の光増幅媒体
と励起手段により生じる利得が最大とならない波長領域
の光を増幅する。

【００１７】第4の手段として、希土類元素がドープさ
れた光増幅媒体と光増幅媒体の希土類元素を励起するた
めの励起光源と、増幅媒体が励起光源により励起され生
じる光増幅利得の波長特性を等化する利得等化器とを設
け、光励起光源は光増幅媒体で増幅される信号の波長帯
域で利得が発生する反転分布率を有し、光増幅媒体で増
幅される信号の波長帯域は励起光源により光増幅媒体で
生じる利得の最大値を含まない帯域を用い、利得等化器
は光増幅媒体の利得の最大値を減衰させる。

【００１８】第5の手段として、第1乃至第3手段におい
て、光増幅媒体の入力と出力をモニタし励起手段にフィ
ードバックを掛け、光増幅媒体の利得を一定に制御す
る。

【００１９】第6の手段として、第1乃至第3の手段にお
いて、光増幅媒体を含む共振器を設ける。

【００２０】第7の手段として、第1乃至第3の手段にお
いて、光増幅媒体は励起により媒体中で誘導放出を起こ
す光増幅器であること特徴とする請求項1乃至3記載の光
増幅器。

【００２１】第8の手段として光増幅器はエルビウムド
ープファイバからなる光増幅媒体が0.7乃至1 の反転分
布率となるよう励起を行い、約１４９０ｎｍ乃至約１５
３０ｎｍ間の波長帯域を透過し、その波長帯域を略平坦
な波長特性になるように増幅媒体に分布的又は分散的に
等化を行なう。

【００２２】第9の手段として、光増幅はエルビウムド
ープファイバからなる光増幅媒体が約0.８乃至1 の反転
分布率となるよう励起を行い、約１４５０ｎｍ乃至約１
４９０ｎｍ間の波長帯域を透過し、その波長帯域を略平
坦な波長特性になるように増幅媒体に分布的又は分散的
に等化を行なう。

【００２３】第10の手段として、光増幅器はエルビウム
ドープファイバからなる光増幅媒体が約0.３乃至1 の反
転分布率となるよう励起を行い、約１６１０ｎｍ乃至約
１６５０ｎｍ間の波長帯域を透過し、その波長帯域を略
平坦な波長特性になるように増幅媒体に分布的又は分散
的に等化を行なう。

【００２４】第11の手段として、光増幅器の光増幅方法
であって、光増幅媒体の反転分布率を選び光増幅媒体で
生じる利得を有する帯域を広げ光増幅媒体で生じる利得
のピーク値とは異なる位置に光通信に使用する波長帯域
を設定し、光通信に使用する波長帯域で利得が平坦にな
るよう利得等化し、光通信に使用する波長帯域以外の光
増幅媒体で利得が生じる波長帯域には減衰を与えるよう
にする。

【００２５】第12の手段として、光増幅器を励起により
エネルギーの反転分布が生じ、少なくとも1つの増幅利
得のピークを有する光増幅媒体と、該増幅利得のピーク
値より低い波長で略平坦な利得帯域を得るよう該増幅媒
体の利得特性を等化する等化器だ構成する。

【００２６】

【発明の実施形態】図２には、シリカ系エルビウムドー
プファイバ（ＥＤＦ）の様々な反転分布率(Inversion r
ate)における相対利得係数の波長特性を示している。

【００２７】反転分布率は、エルビウムイオンが励起さ
れている割合で定義され、全て励起される（電子が全て
上準位に励起される）と1.0になり、全く励起されない
と（電子が全て基底準位にある）と0.0である。

【００２８】縦軸の相対利得係数(Relative gain coeff
icient)は単位長さ当たりの利得に等しい。

【００２９】現在、大量に出回っているシリカ系エルビ
ウムドープファイバ(EDF)による波長多重光ファイバ増
幅器は、1550nm帯(1530-15７0nm)に増幅帯域を有するよ
うに、シリカ系エルビウムドープファイバEDFの反転分
布率(Inversion rate)を0.7前後の状態に励起して、シ
リカ系エルビウムドープファイバ(EDF)を動作させる。

【００３０】そして、利得が最大の値の帯域を用い、波
長依存性の無い平坦な利得を実現するべく、利得等化器
を併用してこれを実現している。

【００３１】C-bandと同様にほぼ商用化レベルにあるの
が長波長帯L-band（１５６０？１６１０ｎｍ）を増幅す
る波長多重光増幅器である。

【００３２】これは、シリカ系エルビウムドープファイ
バ(EDF)の反転分布率(Inversion rate)をわざと0.4程度
に落とすことにより、長波長帯(L-band)に単位長さ当た
りの利得が最大で且つ平坦な利得を生じさせることで、
L-band 光増幅器を構成している。

【００３３】このシリカ系エルビウムドープファイバ(E
DF)を用いたL-band 帯の光増幅器は図2から明らかなよ
うに、EDFの単位長さの利得がEDFを用いたC-band 帯光
増幅器より小さくなるため、EDF１の長さを長くするこ
とで必要な利得を実現している。

【００３４】図2での反転分布率(Inversion rate)を、
例えば、0.9とした利得の波長特性を良く見るとこれま
で実現されていない帯域、例えば、1450？1530nm帯ある
いは1610？1650nm帯にL-band光増幅器の利得よりも高い
利得があるのが判る。

【００３５】ただし、Inversion rateが0.9では単位長
さ当たりの利得はC-band（１５３０？１５７０ｎｍ）が
大きいために、増幅作用はC-bandが優勢になってしま
う。

【００３６】そこで、本発明は利得等化器(GEQ)をこのC
-band帯抑圧のために利用する。

【００３７】図3に図2の中の反転分布率(Inversion rat
e)が0.9の利得波長特性を取り出し、かつ、S-band利得
の抽出および等化する場合の単位長さ当たりの利得特性
を示す。

【００３８】図3の反転分布率(Inversion rate)が0.9の
場合は1530nm付近に利得のピークを有している。

【００３９】この利得ピーク部分の斜線部分を削除し、
白抜きの部分のように、S-bandにおいて、平坦な利得特
性で、且つその他波長域が削除される利得特性となるよ
うに利得等化を行なう。

【００４０】この方法では、単位長さ当たりの利得が大
きいC-bandを等化器で削りとると共に、伝送信号光を波
長多重しやすくするためS-bandでの利得を平坦に等化す
るため、S-bandの単位長さ当たりの利得は小さくなる。

【００４１】しかし、図2の中の反転分布率(Inversion
rate)0.4を用いて光増幅を行なうL-band帯光増幅器の利
得よりは単位長さ当たりの利得は大きい利得を得ること
ができる。

【００４２】即ち、L-bandで実用的な光ファイバ増幅器
が製作できることを考えると、光増幅媒体の反転分布率
を上げ、光増幅媒体が利得を生じる帯域を広げ、この帯
域の中でピーク値とは異なる位置(利得特性の肩部分)で
平坦な利得特性を得られるように利得等化を行ない、所
望の利得を得るために、光増幅媒体の長さと利得等化器
を光増幅媒体のエネルギーの反転分布率における利得特
性に基づき選択することで、シリカ系エルビウムドープ
ファイバ(EDF)によりS？band帯, S+？band帯,L+？band
帯に実用的な利得を有する光増幅器を実現できる。

【００４３】特に、エルビウムをドープしたファイバの
場合は、利得と波長に対する反転分布率の特性から考え
ると、既存のC-band 増幅器とL-band 増幅器より短波長
側に略平坦な波長帯域を実現できる光増幅器を実現する
際に有効である。

【００４４】図4は、S？band帯の場合の利得等化器(GE
Q、いわば光フィルタ)の波長特性を示した。

【００４５】950nm乃至1000nm帯には980nmの励起光源が
通過可能と成るよう透過帯域を有し、1490nm乃至1530nm
帯は増幅利得に対応して図3の白抜きの利得特性が実現
出来るよう長波長に行くに従い透過率が下がるよう構成
されている。

【００４６】図4は図2に対応させて、構成した利得等化
器の特性であり、1531nmを中心とした利得ピークを抑圧
するような構成が示されているが、EDFの場合はS-band
に利得を持つ様に反転分布を選んだ場合において、ドー
パント材料(Al,Ge等の材料)及びファイバ実効断面席の
構造によりピーク波長が1528nm乃至1535nm程度シフトす
る。

【００４７】従って、利得等化器の特性は増幅媒体の種
類の違いにより利得のピーク中心波長は異なるため、個
々の増幅媒体の反転分布率と利得の中心波長に対応させ
て波長に対する等化量を調整して構成する必要がある。

【００４８】図5にS-band 光増幅器の具体的な構成例を
示す。

【００４９】図中1はシリカ系エルビウムドープファイ
バ(EDF)、2は利得等化器(GEQ)、31,32は光アイソレー
タ、4は励起光源、5は波長多重カプラ、8は入力端,9は
出力端、71,72は光分岐カプラ、81は入力モニタPD、82
は出力モニタPD、50は利得一定制御回路(AGC)をそれぞ
れ示す。

【００５０】入力端8より入力された波長多重光は光ア
イソレータ31及び波長多重カプラ5を介して、励起によ
り誘導放出を増幅媒体であるシリカ系エルビウムドープ
ファイバ(EDF)1に入力される。

【００５１】ここで用いたシリカ系エルビウムドープフ
ァイバ（ＥＤＦ）はモードフィールド径7μm, Er濃度50
0ppm,ファイバ長150mである。

【００５２】このファイバのコンフィゲーションは一例
であり、一般的なEDFが使用可能である。(現在市販され
ている一般的なEDFのモードフィールド径の範囲は5μm
乃至8μm,Erの濃度は100ppm乃至1500ppmのものがある。
ファイバ長については増幅器で増幅する利得と濃度に対
応させて長さを調整するので、1m乃至数10kmまでまちま
ちで有る。) なお、ファイバ長は反転分布率による単
位長さ当たりの使用波長帯域の利得と、得ようする利得
によりファイバ長を調整して対応する。

【００５３】シリカ系エルビウムドープファイバ(EDF)1
では波長多重カプラ5を介して入力される励起光源4から
の0.98μmの励起光により入力端8より入力された波長多
重光を光増幅し利得等化器2に入力される。

【００５４】この時のシリカ系エルビウムドープファイ
バ1における反転分布率は0.9で図3のような波長特性を
得るよう励起光パワーのＡＧＣコントロールが行なわれ
る。

【００５５】利得等化器2は基本的には図4の利得等化特
性を有し、利得を図3の白抜きの特性になるよう利得等
化を行なうが、利得等化器2がシリカ系エルビウムドー
プファイバ(EDF)1の後段に設けられているため、励起光
は透過しない特性でも良い。

【００５６】この利得等化器2は複数のファブリペロエ
タロンフィルタや誘電体多層膜フィルタ,ファイバグレ
ーティングフィルタを組み合わせて実現することができ
る。

【００５７】利得等化器2の出力は光アイソレータ32を
介して出力端9より増幅された光を出力する。

【００５８】入力端側の光分岐カプラ71は入力光の一部
を分岐し、入力モニタPD81に入力し、出力端側の光分岐
カプラ72はEDF1により増幅された光の一部を分岐し出力
モニタPD82に入力される。

【００５９】自動利得制御回路(AGC)50は入力モニタPD8
1及び出力モニタPD82で検出された光を基にエルビウム
ドープファイバ１の利得が一定値になるよう励起光源4
となる0.98μmの半導体レーザの出力を光パワーの制御
を行なう。ＥＤＦの利得を一定値に維持することで反転
分布率も入力パワーの値によらず一定値となる。

【００６０】自動利得制御回路(AGC)50を併用しつつ、
出力レベルが一定になるよう制御を行いたい場合は、入
力端8又は出力端9の位置に可変減衰器を設けて、光増幅
器に入力される光信号レベル又は、光増幅器の出力を制
御することで、光増幅器にて利得一定制御を行なっても
光増幅器の出力を一定にＡＬＣ制御することができる。

【００６１】図5では0.98μmの励起光源を用いたのは、
現状のEDFAと組み合わせた場合反転分布率を略1にまで
出来るためで、通信を行なおうとする帯域で利得を生じ
るのであれば、EDFに対して増幅効率の良い1.48μm帯
（1.45乃至1.49μｍ）の励起光源を用いても良い。

【００６２】さらに、図5ではEDFの入力端側より励起す
る前方励起で説明しているが、利得等化器2と光アイソ
レータ32の間に波長多重カプラを設け、EDFの出力端側
より励起する後方励起または、入力端側及び出力端側の
両側からEDFに励起光を励起する双方向励起を用いるこ
とも出来る。

【００６３】そして、双方向励起の場合は励起波長を0.
98μmと1.48μm帯を組み合わせて用いることも可能であ
る。

【００６４】ただし、等化器の波長特性は1.48帯と0.98
帯の励起光を透過可能にしておく必要がある。

【００６５】このように2つの励起光現を用いる場合は
どちらの波長の励起光源が前方励起であっても良い。

【００６６】又、ここでの励起光源は単体の半導体レー
ザだけではなく、複数の半導体レーザの光を波長及びま
たは偏波合成して出力するものであっても良い。

【００６７】図5ではS-bandの光増幅器を例として反転
分布率0.9の例を上げたが、使用する帯域で利得を持つ
様に反転分布率の値を選び、使用する帯域以外の利得を
下げるよう利得等化を行なえば良いので、図5で用いた
光増幅媒体の場合で図２の特性のものは0.7乃至1 の反
転分布率を用いることでS-bandの光増幅器を構成するこ
とができる。

【００６８】同様に、1450nm-1490nmのS+-band 光増幅
器を構成するで場合で図２の特性の場合は0.8乃至1の反
転分布率が利用できる。

【００６９】又、1610nm-1650nm のL+-band光増幅器を
構成する場合で図２の特性の場合は0.3乃至1の反転分布
率を用いることができる。

【００７０】尚、光増幅器の利得については各band に
より得られる利得が異なるため、目的とする利得に合う
様に光増幅媒体EDFの長さを選ぶ必要がある。

【００７１】本発明のS-band光増幅器と、既に技術的に
完成しているL-band光増幅器には次の決定的な違いがあ
る。

【００７２】図2の反転分布率(Inversion rate)が0.4付
近を用いる L-band光増幅器の利得波長特性を見ると、
値そのものは小さいがL-bandの利得が最大利得となって
いる。

【００７３】このことは、利得一定制御(AGC)により、
反転分布率(Inversion rate)を0.4に固定すれば、励起
光パワーはおのずとL-bandの信号光に変換され、増幅す
る光の帯域の増幅効率が高い増幅器である事を意味して
いる。

【００７４】一方、増幅用ファイバを用いその反転分布
率(Inversion rate)0.9を用いて利得等化によりS-band
で増幅を行なう場合は、S-bandの利得より大きなとこ
ろ、例えばC-bandを、利得等化器により抑圧することに
なる。

【００７５】図5の様に出力端にGEQ2を設置すると、信
号光が通過する帯域の外に利得のピーク（図３では１．
５３μｍの周辺）が生じているため光ファイハ゛１入力側で
生じたＡＳＥ成分について中盤及び出力側部分では入力
側で生じたＡＳＥを増幅するためにも作用するため、励
起光パワーの大半がS-band帯以外の自然放出光(ASE)光
に変換されるために変換効率が大変悪い光増幅器になっ
てしまう(変換効率数%かそれ以下)。

【００７６】また、発生する不必要なＡＳＥについて減
衰を与えるため減衰特性の大きなＧＥＱを必要とする。

【００７７】一般に、光増幅器の変換効率は、C-bandで
は60%程度が、L-bandでは40%程度が実現できている。

【００７８】図5の構成に対して、変換効率を改善する
ための実施例を図6に示す。

【００７９】図6には、図５の構成に於いて所定利得を
得るための必要な増幅媒体１を複数に分割して、その間
にそれぞれ利得等化器を配置し、光増幅器内の全体の増
幅媒体で長手方向に分布的又は分散的に利得等化器を配
置けた場合を示している。

【００８０】図中11,12,13はシリカ系エルビウムドープ
ファイバ(EDF)、21,22,23は利得等化器(GEQ)、31及び32
は光アイソレータ、4は励起光源,5は波長多重カプラ、8
は入力端、9は出力端、71,72は光分岐カプラ、81は入力
モニタPD、82は出力モニタPD、50は利得一定制御回路(A
GC)をそれぞれ示す。

【００８１】入力端8より入力された波長多重光は光分
岐カプラ71及び光アイソレータ,波長多重カプラ5を介し
て、増幅媒体であるシリカ系エルビウムドープファイバ
(EDF)1に入力される。

【００８２】このEDF1は反転分布率0.9で所定の利得を
得られ長さが50mとした場合、1m毎にシリカ系エルビウ
ムドープファイバ11(EDF1)乃至シリカ系エルビウムドー
プファイバ13(EDF50)と分割する。

【００８３】そして、各EDF間にそれぞれGEQ'1,21乃至G
EQ'50,23をそれぞれ接続する。

【００８４】これらＧＥＱは長周期ファイバグレーティ
ングフィルタが最適である。

【００８５】この時、GEQ'の透過率の波長特性は、GEQ'
が50台入ることになるので、GEQの信号波長帯（1490？1
530nm）における透過率特性(dB単位)のものを1/50にし
たものにすることができる。

【００８６】このように、ＥＤＦ１を分割することで、
各分割区間内で発生したＡＳＥはＥＤＦ１間に設けたＧ
ＥＱで取り除かれるため、次段のＥＤＦでは前段のＥＤ
Ｆで発生したＡＳＥは入力されないため、ＡＳＥ成分を
ポンプ光により増幅しないため、増幅器の信号光に対す
る変換効率を改善することができる。

【００８７】シリカ系エルビウムドープファイバ(EDF)1
では波長多重カプラ5を介して入力される励起光源4から
の0.98μmの励起光により入力端8より入力された波長多
重光を光増幅し利得等化器2に入力される。

【００８８】この時のシリカ系エルビウムドープファイ
バ1における励起光のパワーの反転分布率は0.9で図3の
ような波長特性を得るよう励起を行なわれる。

【００８９】利得等化器21乃至23は全体として図4の利
得等化特性を有し、シリカ系エルビウムドープファイバ
(EDF)1の利得を図3の白抜きの特性にし、励起光を通過
させるよう利得等化を行ない光アイソレータ32を介して
出力端9より増幅された光を出力する。

【００９０】個々の利得等化器は各々異なる等化特性を
有してしても良いし、同じ等化特性を有していても、結
果として得られる特性が図4の様な特性であれは良い。

【００９１】利得等化器21乃至23は複数のファブリペロ
エタロンフィルタや誘電体多層膜フィルタ,ファイバグ
レーティングフィルタを組み合わせて実現することがで
きる。

【００９２】利得等化器21乃至23は概ね−６０ｄＢの高
反射損失特性を有するものを用いることにより、利得等
化器間で共振することを防止する。

【００９３】入力端側の光分岐カプラ71は入力光の一部
を分岐し、入力モニタPD81に入力し、出力端側の光分岐
カプラ72はEDF1により増幅された光の一部を分岐し出力
モニタPDに入力する。

【００９４】自動利得制御回路(AGC)50は入力モニタPD
及び出力モニタPDで検出された光を基に光増幅器の利得
（厳密にはＥＤＦの利得）が一定値になるよう励起光源
4となる0.98μmの半導体レーザの出力を光パワーの制御
を行なう。

【００９５】また、自動利得制御回路(AGC)50を用いて
利得の波長特性を維持しつつ出力レベルが一定になるよ
うＡＬＣ制御を行いたい場合は、入力端8又は出力端9の
位置に可変減衰器を設けて、光増幅器に入力される光信
号レベル又は、光増幅器の出力を制御することで、光増
幅器にて利得一定制御を行なっても光増幅器の出力を一
定にすることができる。

【００９６】図6では0.98μmの励起光源を用いたが1.48
μmの励起光源を用いても良い。

【００９７】さらに、図6ではEDFの入力端側より励起す
る前方励起で説明しているが、光アイソレータ32と利得
等化器23の間に波長多重カカプラを設けEDFの出力端側
より励起する後方励起または、入力端側及び出力端側の
両側からEDFに励起光を励起する双方向励起を用いるこ
とも出来る。

【００９８】また、双方向励起の場合は0.98μmの励起
光源と1.48μmの励起光源を用いることができる。

【００９９】この場合どちらの波長の励起光源が前方励
起であっても良い。

【０１００】又、ここでの励起光源は単体の半導体レー
ザだけではなく、複数の半導体レーザの光を波長及びま
たは偏波合成して出力するものであっても良い。

【０１０１】さらに、反転分布率を1等に高くする必要
が有る場合は励起光源の光パワーを大量に必要となるた
め、各EDF間にそれぞれ波長多重カプラを設け、前方励
起,後方励起,または双方向励起を行なうように構成して
も良い。

【０１０２】図6ではS-bandの光増幅器を例として反転
分布率0.9の例を上げたが、使用する帯域で利得を持つ
様に反転分布率の値を選び、使用する帯域以外の利得を
下げるよう利得等化を行なえば良いので、図6で用いた
光増幅媒体の場合は0.7乃至1 の反転分布率を用いるこ
とでS-bandの光増幅器を構成することができる。

【０１０３】同様に、1450nm-1490nmのS+-band 光増幅
器を構成する場合は0.8乃至1の反転分布率が利用でき
る。

【０１０４】又、1610nm-1650nm のL+-band光増幅器を
構成する場合は0.3乃至1の反転分布率を用いることがで
きる。

【０１０５】以下に図5の構成と図6の構成を比較し、励
起光パワーからS-band信号光への変換効率の改善につい
て説明する。

【０１０６】図5の光増幅器では、図3で示す形のASEが
大変大きくなっているところで、斜線の部分をGEQで削
除するので、励起パワーは不要なASEに変換され大変な
無駄になります。

【０１０７】一方、図6では、やはり図3で示す形のASE
が発生するが、増幅され大きくなる前に、GEQで成形す
る（即ち、不要な部分を増幅される前に削除する）ので
効率が改善されます。

【０１０８】これを数字で表すと、図5で全体のASEのパ
ワー(面積)を100mWとし、斜線の部分(90%とする)を捨て
るのであれば、90mW位を捨てることになります（即ち、
この90ｍＷは励起光が変換されたものなので最低でも90
ｍＷの励起光パワーを捨てることになる）。

【０１０９】白抜きの部分は、信号帯なので削除できな
い。

【０１１０】図6では、例えば、1/50程度、ASEのパワー
(面積)が2mWの時に、90%を捨てるので高々1.8mWを削除
したことにすぎない。

【０１１１】ここで、重要なことは、GEQを用いて削除
しない場合、シリカ系エルビウムドープファイバ11(EDF
1)で発生する1.8mWのASEが次の誘導放出を引き起し、励
起光パワーを無駄にしてしまいます。

【０１１２】つまり、図5のように出力側にGEQを一つ置
いて等化するのは、無駄なASEを成長させるだけ成長さ
せて、それからGEQで削除していることになります。

【０１１３】一方、図6は、ASEが少し成長したところで
削除し、発生したASEによりさらにASEが増幅される分の
励起エネルギーを信号の増幅エネルギーに向けることが
でき変換効率が改善される。

【０１１４】このように、EDFを分割してその間に低損
失のGEQを挿入すると変換効率が良くなる。

【０１１５】GEQを増幅用ファイバの長手方向のどの位
置に置くかが変換効率を改善する鍵となります。

【０１１６】図5の変形ととして、シリカ系エルビウム
ドープファイバを2分割し、その最終出力で図3の白抜き
の特性となるように、2分割した間に利得等化器を設け
ても良い。

【０１１７】この構成にすると、利得等化器を出力側に
1つ置いた構成よりも励起光パワーからのS-band信号光
への変換効率が改善できる。

【０１１８】図5及び図6は既存のシリカ系EDFを利用す
る例を上げたが、図７のようにEr添加濃度を上げて長さ
を短くしたファイバまたは光導波路を用い、導波路上に
グレーティクを設けると図６と同様に光増幅器において
分布的な利得等化を行なうことができる。

【０１１９】図7（Ａ）は母材としてフッ化物を用い、
単位長さ当たりのエルビウム元素の添加濃度を上げて、
長さを短くしたファイバあるいはEr添加光導波路を示し
ている。

【０１２０】図中14はコア、15はクラッド、16はグレー
テイグをそれぞれ示す。

【０１２１】図5及び図6に於いて、EDFはモート゛フィールト゛径
７μｍ，Er元素のドープ量は500ppmで有った、この時反
転分布率が0.9とすると目的とする利得を20dB程度得よ
うとするとEDFは全長150m必要で有った。

【０１２２】従って、ファイバ及び導波路基板の母材が
Erを高濃度にドープできるものを用い 15×10⁵ ppmにす
れば、同じ利得を得るのに全長5cmでよくなる。

【０１２３】このように、光が導波する長さが5cmと成
った場合、図6の様に増幅を行なおうとする波長帯域以
外の波長を減衰させるように利得等化を行なうGEQとし
て機能するグレーティング16を光ファイバや光導波路の
コア部14に形成する。この場合、GEQで削除した光がコ
アに戻り共振を引き起こさない様に、例えば、長周期グ
レーティング技術などを用いることが重要である。即
ち、GEQで削除した光がコア内に戻ると、増幅媒体であ
るErト゛ーフ゜ファイバ内で共振器が構成され、共振による
不安定動作あるいは不要なレーザ発振を生じる。これを
防ぐ様にＧＥＱを作り付ける必要がある。

【０１２４】この際、グレーティングは図6と同様に複
数箇所に設けても良いし、コア14の全体に設けることも
できる。

【０１２５】この構成の場合、図6のグレーティングの
分割数を無限に大きくした場合と同じ効果を得ることが
できる。

【０１２６】図7（Ａ）の構成にすることで、図6と同様
にGEQを分布配置した場合と同様の変換効率の良い光増
幅器を構成することができる。

【０１２７】図７（Ａ）の構成をシステムとして適用し
た例を図７（Ｂ）に示す。

【０１２８】図中（Ａ）は図７（Ａ）の高濃度エルビウ
ムドープファイバ(EDF)もしくは高濃度エルビウム光導
波路基板等の増幅媒体、31,32は光アイソレータ、4は励
起光源、5は波長多重カプラ、8は入力端,9は出力端、7
1,72は光分岐カプラ、81は入力モニタPD、82は出力モニ
タPD、50は利得一定制御回路(AGC)をそれぞれ示す。

【０１２９】光分岐カプラ７１と７２により、分岐した
入力と出力モニタ値を基に自動利得制御回路５０で増幅
媒体における利得が一定になるように励起光源４の出力
レベルを制御する。

【０１３０】ＷＤＭカプラ５と増幅媒体（Ａ）の間及び
増幅媒体（Ａ）と光アイソレータの間は光ファイバ（例
えばＳＭＦ）で接続されている。

【０１３１】また、自動利得制御回路(AGC)50を用いて
利得の波長特性を維持しつつ出力レベルが一定になるよ
うＡＬＣ制御を行いたい場合は、入力端8又は出力端9の
位置に可変減衰器を設けて、光増幅器に入力される光信
号レベル又は、光増幅器の出力を制御することで、光増
幅器にて利得一定を制御を行なっても光増幅器の出力を
一定にすることができる。

【０１３２】半導体光増幅器の励起電流を変化させた場
合の利得波長特性を図8に示す。

【０１３３】半導体光増幅器の場合は励起源として光で
は無くバイアス電流が用いられる。

【０１３４】図8より判る様に、半導体光増幅器は増幅
ピークを有し、励起電流を変化させ反転分布率を変える
ことで、増幅のピークの波長位置及び利得が変化し利得
波長特性が変化することが判る。

【０１３５】従って、EDFを用いた場合と同様に、光増
幅を行なう帯域に利得を持つ様な反転分布率となる（即
ち、利得一定となる様に）電流値を選択し、不要帯域の
光増幅により生じる利得を複数の利得等化器により利得
等化を行なうことで、利得の最大値以外の帯域に於いて
変換効率の良い光増幅器を実現することができる。

【０１３６】図9は半導体光増幅器にて光増幅器を構成
した具体例を示す。

【０１３７】基本的な構成は図6の構成と同じである
が、EDF1に変え複数の半導体光増幅器33,34,35を用いて
いる。

【０１３８】入力端8より入力された波長多重光は光分
岐カプラ71及び光アイソレータを介して、増幅媒体であ
る半導体光増幅器(SOA)33乃至35に入力される。

【０１３９】ここでは目的とする波長帯域に所定の利得
を得るために必要な半導体光増幅器(SOA)を多段に設け
る。

【０１４０】そして、各半導体光増幅器間にそれぞれ利
得等化器21(GEQ'1)乃至利得等化器23(GEQ'50)をそれぞ
れ接続する。

【０１４１】この時、GEQ'の透過率の波長特性は、GEQ'
が複数台入ることになるので、図5のように最終段で一
括して利得等化を行なう場合の利得等化量の透過率特性
(dB単位)のものを1/台数にしたものとなる。

【０１４２】ここでの個々の利得等化器は各々異なる等
化特性を有してしても良いし、同じ等化特性を有してい
ても、結果として得られる特性が目的とする帯域に於い
てフラットで且つ所定の利得をえる様な特性であれは良
い。

【０１４３】利得等化器21乃至23は複数のファブリペロ
エタロンフィルタや誘電体多層膜フィルタ,ファイバグ
レーティングフィルタを組み合わせて実現することがで
きる。

【０１４４】入力端側の光分岐カプラ71は入力光の一部
を分岐し、入力モニタPD81に入力し、出力端側の光分岐
カプラ72は半導体光増幅器SOA33？３５により増幅され
た光の一部を分岐し出力モニタPDに入力する。

【０１４５】自動利得制御回路(AGC)50は入力モニタPD
及び出力モニタPDで検出された光を基に光増幅器の利得
が一定値になるよう半導体光増幅器ＳＯＡ３３？３５の
励起電流バイアスレベルの制御を行なう。

【０１４６】また、自動利得制御回路(AGC)50を用いて
出力レベルが一定になるよう制御を行いたい場合は、入
力端8又は出力端9の位置に可変減衰器を設けて、光増幅
器に入力される光信号レベル又は、光増幅器の出力を制
御することで、光増幅器にて利得一定を制御を行なって
も光増幅器の出力を一定にすることができる。

【０１４７】図10は、光増幅媒体としてシリカ系エルビ
ウムドープファイバを用いた場合に、光増幅媒体を含ん
で、2つのファイバグレーティング反射鏡(FG-Mirror)で
ファブリペロー共振器を構成することで、入出力モニタ
による自動利得制御ＡＧＣコントロールを不要とする利
得一定システム構成である。

【０１４８】図１０は図６の構成に、9:1カプラ(CPL)７
３，７４と、9:1カプラ(CPL)７３，７４で１０％分を分
岐した先にファイバグレーティングミラー４２，４３を
設けたものである。

【０１４９】第１の9:1カプラ(CPL)７３は波長多重カプ
ラ５と第１のシリカ系エルビウムドープファイバ２１
（ＥＤＦ１）との間に設けられている。

【０１５０】第１の9:1カプラ(CPL)７３の分岐した先に
は第1のファイバグレーティングミラー（FG-Mirror）４
２が設けられている。

【０１５１】そして、第２の9:1カプラ(CPL)７４は利得
等化器２３（ＧＥＱ５０）と光アイソレータ３２との間
に設けられている。

【０１５２】第２の9:1カプラ(CPL)７４の分岐した先に
は第2のファイバグレーティングミラー（FG-Mirror）４
3が設けられている。

【０１５３】以下に上記構成をS？band 用波長多重光増
幅器の場合について用いた場合の動作例を説明する。

【０１５４】まず、波長1530nmには信号光を存在させな
いようにしておく。

【０１５５】シリカ系エルビウムドープファイバ1で増
幅され複数の利得等化器で利得等化を受け、図3の白抜
きのようなS？bandの利得波長特性を得て出力される。

【０１５６】このシリカ系エルビウムドープファイバ1
で増幅された光は第2の9:1カプラ74で9割りを光アイソ
レータ32に出力し、残りの1割りをファイバグレーティ
ングミラー(FG-Mirror)43に出力する。

【０１５７】ファイバグレーティングミラー(FG-Mirro
r)43は波長1530nmで±0.数nmの帯域で1530nmの光を反射
し、第2の1カプラ74を介してシリカ系エルビウムドープ
ファイバ1戻す。

【０１５８】シリカ系エルビウムドープファイバ1はこ
の戻り光を増幅し、第1の9:1カプラ74で1割りを分岐し
て第1のファイバグレーティングミラー(FG-Mirror)73に
入力される。

【０１５９】ファイバグレーティングミラー(FG-Mirro
r)42は波長1530nmで±0.数nmの帯域で1530nmの光を反射
し、第1の1カプラ73を介して再びシリカ系エルビウムド
ープファイバ1戻る。

【０１６０】これにより1530nmのファブリペロ共振器が
ファイバグレーティングミラー2個と,9:1カプラ(CPL)2
コと増幅媒体であるEDFで構成される。

【０１６１】この構成で、EDFに対する励起で反転分布
が形成されると、波長1530nmでレーザの発振条件を満足
して1530nmのレーザ光が出力される。

【０１６２】レーザ発振している時は反転分布率が一定
値に固定され(利得も一定になる)るので、入力を変えて
も利得の波長特性および利得も一定となる。

【０１６３】信号入力が高くなると信号光の増幅に費や
される励起光パワーが大きくなり、ついには、1530nmの
レーザ動作が停止する。

【０１６４】レーザ動作が停止すると利得は一定になら
なくなる。

【０１６５】ここでは、1530nmでレーザ発振するように
ファイバグレーシィングミラーを構成してファブリペロ
共振をさせたが、利得等化器を透過する能な波長で光増
幅媒体にエネルギーの反転分布が生じる波長で、信号光
が存在しない場所であればS-bandの何処ででも良い。

【０１６６】また、共振器の構造もファブリペロ共振に
限定されるものではなく、リング型の共振器であっても
良い。

【０１６７】S-bandを例に説明したが、その他のband
でも、利得等化器を透過する波長で光増幅媒体にエネル
ギーの反転分布が生じる波長で、信号光が存在しない場
所であれば増幅帯域の何処ででも良い。

【０１６８】又、利得等化器は図4のように構成すると
反転分布により利得を生じる部分の大部分を捨てている
ので、この捨てている帯域の一部の波長を透過する利得
等化器を構成し、その波長に合わせて共振するように、
ファイバグレーティングミラーの反射波長を選択しても
良い。

【０１６９】レーザ発振による信号光の利得が一定にな
る理由を図11及び図12を用いて説明する。

【０１７０】図11は従来のC-band帯の光増幅器でレーザ
ー発振による利得特性を一定にした場合を説明してい
る。

【０１７１】1552nmにC-band の光信号を入力し光増幅
媒体で光増福を行なう。

【０１７２】光増幅媒体の両端に図１０と同様に光カプ
ラを設けその分岐先に1530nmを反射するファイバグレー
ティングミラを設け共振器を構成することで、1530nmに
レーザー発振が確認することができる。

【０１７３】図12は図11と同様に波長1552nmの信号光を
用い、その信号光が光増幅媒体に入力するレベルを変え
て利得を測定したグラフである。

【０１７４】〇印の特性は共振器が無く、レーザ発振し
ていない場合の特性を示し、入力レベルを変えると利得
も変化しているのが判る。

【０１７５】□印の特性は光増幅媒体に1530nmで共振す
る共振器を作りつけ、レーザ発振させた場合の特性を示
している。

【０１７６】この特性から入力レベルを変えても-35dBm
から-10dBmの広い入力範囲で利得が固定されていること
が判る。

【０１７７】図12では、入力-7dBm位でレーザ動作が停
止する。

【０１７８】図13図は本発明を用いて広帯域光増幅器を
構成した場合の例を示す。

【０１７９】光ファイバからなる伝送路57に波長多重し
た光信号が伝送されてくる。

【０１８０】伝送路57はシングルモードファイバSMF(1.
3μm零分散ファイバ),分散補償ファイバ(SMFに対して負
の分散値を有するファイバ),分散シフトファイバDSF(零
分散値が伝送用信号波長帯域内にあるファイバ), ノン
ゼロ分散シフトファイバNZ-DSF(零分散値が伝送用信号
波長帯域に隣接して設けてあるファイバ)を用いること
ができる。

【０１８１】励起光源56より波長多重カプラ66を介して
伝送路57を励起することで、ラマン増幅を行い、伝送路
に対して分布増幅を行なうことで、後段の各波帯域毎に
分割して増幅する場合のノイズフィギャー(NF)を改善す
ることができる。

【０１８２】励起光源56により伝送路でラマン増幅され
た波長多重した光信号はWDMフィルタによりL-band,C-ba
nd,S-bandの各波長帯域に分割される。（ここではL-ban
d,C-band,S-bandに限定されるものではなく、光増幅器
の利得波長帯域に合わせて波長帯域分離を行なえば良
い。） L-band光増幅器60,C-band光増幅器61,S-band光増幅器62
にそれぞれ入力され光増幅が行なわれる。

【０１８３】C-band光増幅器61はL-band光増幅部61-1,6
1-2、分岐カプラ75、分散補償ファイバ53、可変減衰器5
2、自動利得制御回路50、自動レベル制御回路51、から
構成される。

【０１８４】自動利得制御回路50はC-band光増幅部61-
1,61-2の入力及び出力パワーを検出して、 C-band光増
幅部61-1,61-2が反転分布率を0.7程度で且つ利得を一定
になるよ制御される。

【０１８５】これにより1530ｎm乃至1570ｎmで利得偏差
の少ない増幅を実現する。

【０１８６】分散補償ファイバ53は伝送路の分散を補償
するために設けている。

【０１８７】光可変減衰器52はC-band光増幅器61の出力
が一定の値になるように自動レベル制御回路51によりC-
band光増幅部61-1の出力を減衰させる。

【０１８８】L-band光増幅器60はL-band光増幅部60-1,6
0-2、分岐カプラ75、分散補償ファイバ53、可変減衰器5
2、自動利得制御回路50、自動レベル制御回路51、から
構成される。

【０１８９】自動利得制御回路50はC-band光増幅部61-
1,61-2の入力及び出力パワーを検出して、 Ｌ-band光
増幅部61-1,61-2が反転分布率を０．４程度で且つ利得
が一定になるよ制御される。

【０１９０】これにより1570ｎm乃至1610ｎmで利得偏差
の少ない増幅を実現する。

【０１９１】L-band光増幅部60-1,60-2は自動利得制御
回路50で反転分布率を低く且つ利得を一定に押さえて
も、1570ｎm乃至1610ｎmでC-band 増幅部と同じ利得が
でるように増幅媒体であるEDFの長さを調整している。

【０１９２】分散補償ファイバ53は伝送路の分散を補償
するために設けている。

【０１９３】光可変減衰器52はL-band光増幅器60の出力
が一定の値になるように自動レベル制御回路51によりL-
band光増幅部60-1の出力を減衰させる。

【０１９４】S-band光増幅器62はS-band光増幅部62-1,6
2-2、分岐カプラ75、分散補償ファイバ53、可変減衰器5
2、自動利得制御回路50、自動レベル制御回路51、から
構成される。

【０１９５】S-band光増幅部62-1,62-2は分岐カプラで
分岐した入出力バワーを基に、自動利得制御回路50で反
転分布率C-bandと同じまたはそれより高くし、且つ利得
を一定になるように制御される。

【０１９６】S-band光増幅部62-1,62-2は先の実施例で
示したように内部に利得等化器を有し、1590ｎm乃至153
0ｎmでC-band 増幅部と同じ利得がでるように増幅媒体
であるEDF増幅された光を等化している。

【０１９７】また、このS-band光増幅部62-1,62-2は先
に述べた本発明の他の実施例の構成及び波長帯域を全て
当てはめることができる。

【０１９８】分散補償ファイバ53は伝送路の分散を補償
するために設けている。

【０１９９】光可変減衰器52はS-band光増幅器62の出力
が一定の値になるように自動レベル制御回路51によりL-
band光増幅部60-1の出力を減衰させる。

【０２００】L-band光増幅器60,C-band光増幅器61,S-ba
nd光増幅器62の出力はWDMカプラ55により光波長多重し
伝送路に出力される。

【０２０１】図13中はS-bandと既存のL-band,C-bandと
の組み合わせを基に説明を行なっているが、図1で述べ
た他の波長帯域と組み合わせても良いし。

【０２０２】具体的に実施される構成は3つの波長帯だ
けに限定されるものではなく、2以上の波長帯域の組み
合わせであっても良い。

【０２０３】

【発明の効果】光増幅媒体の反転分布率を上げ、光増幅
媒体で利得を生じる帯域を広げ、この帯域の中で、ピー
ク値とは異なる位置(利得特性の肩部分)で平坦な利得特
性を得られるように利得等化を行ない、所望の利得を得
るために、光を粗服媒体の長さを利得等化器と光増幅媒
体の利得特性に基づき選択することで、シリカ系エルビ
ウムドープファイバ(EDF)によりS？band帯, S+？band
帯,L+？band帯に実用的な利得を有する光増幅器を実現
できる。

【０２０４】さらに、光増幅媒体を複数に分割し、光増
幅媒体間に利得等化器を分割して分布的又は分散的に配
置することで、励起光から信号光への変換効率を改善す
ることができる。

【０２０５】また、光増幅媒体を小型に構成出来る場合
は光増幅媒体の光導波部分にグレーティングを設け、利
得等化することで、分布的に利得等化器を配置した構成
と同様の変換効率の改善を行なうことができる。

【０２０６】このため、C-band, L-band以外の新しい帯
域の光ファイバ増幅器を実現でき、より一層の大容量化
に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図1】光ファイバ増幅器の増幅可能な帯域を示す。

【図2】シリカ系エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）
の反転分布率(Inversionrate)における利得の波長特性
を示す。

【図3】図2の中の反転分布率(Inversion rate)が0.9の
利得波長特性とS-band利得の抽出および等化する利得特
性を示す。

【図4】利得等化器の波長特性を示す図。

【図5】第1の実施例を示す図。

【図6】第2の実施例を示す図。

【図7】第3の実施例を示す図。

【図8】半導体光増幅器の利得特性を示す図。

【図9】第4の実施例を示す図。

【図10】第5の実施例を示す図。

【図11】レーザ発振を行なった場合のスペクトル特性を
示す図。

【図12】レーザ発振により利得が一定になる原理を説明
する図。

【図13】本発明を利用した広帯域光増幅器を示す図。

【符号の説明】

1,11,12,13はシリカ系エルビウムドープファイバ(EDF) 2,21,22,21は利得等化器(GEQ) 31,32は光アイソレータ 33,34,35は光半導体増幅器 4,は励起光源 5は波長多重カプラ 8は入力端 9は出力端 71,72,73,74は光分岐カプラ 81は入力モニタPD 82は出力モニタPD 50は利得一定制御回路(AGC) 42,43はファイバグレーティングミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 Ｈ０４Ｂ 10/17 10/16 Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 HH06 JJ05 KK07 KK08 KK15 KK30 MM03 MM07 PP07 QQ07 RR01 YY17 5K002 AA06 BA05 BA13 CA10 CA13 DA02 FA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を増幅するための光増幅媒体と、 該光増幅媒体に少なくとも1つの利得ピークを生じるよ
   う励起する励起手段と、 該光増幅媒体の利得を等化する利得等化器とを設け、 該利得等化器は該光増幅媒体の利得が最大とならない光
   波長領域に利得を生じさせるよう等化することを特徴と
   する光増幅器。
2. 【請求項２】光を増幅するための光増幅媒体と、 該光増幅媒体に少なくとも1つの利得ピークを生じるよ
   う励起する励起手段と、 該光増幅媒体全体に該光増幅媒体の利得を等化する利得
   等化器とを設け、 該利得等化器は該光増幅媒体の利得が最大とならない光
   波長領域に利得を生じさせるよう等化することを特徴と
   する光増幅器。
3. 【請求項３】光を増幅するための複数の光増幅媒体と、 該複数の光増幅媒体に少なくとも1つの利得ピークを生
   じるよう励起する励起手段と、 該複数の光増幅媒体間に該光増幅媒体の利得を等化する
   複数の利得等化器とを設け、 該複数の利得等化器は該複数の光増幅媒体と励起手段に
   より生じる利得が最大とならない波長領域の光を増幅す
   ることを特徴とする光増幅器。
4. 【請求項４】希土類元素がドープされた光増幅媒体と、 該光増幅媒体の希土類元素を励起するための励起光源
   と、 該増幅媒体が励起光源により励起され生じる光増幅利得
   の波長特性を等化する利得等化器とを設け、 該光励起光源は該光増幅媒体で増幅される信号の波長帯
   域で利得が発生する反転分布率を有し、 該光増幅媒体で増幅される信号の波長帯域は該励起光源
   により該光増幅媒体で生じる利得の最大値を含まない帯
   域を用い、 該利得等化器は該光増幅媒体の利得の最大値を減衰させ
   ることを特徴とする光増幅方法。
5. 【請求項５】該光増幅媒体の入力と出力をモニタし励起
   手段にフィードバックを掛け、該光増幅媒体の利得を一
   定に制御することを特徴とする請求項1乃至3記載の光増
   幅器。
6. 【請求項６】該光増幅媒体を含む共振器を設けたこと特
   徴とする請求項1乃至3記載の光増幅器。
7. 【請求項７】該光増幅媒体は励起により媒体中で誘導放
   出を起こす光増幅器であること特徴とする請求項1乃至3
   記載の光増幅器。
8. 【請求項８】エルビウムドープファイバからなる光増幅
   媒体が0.7乃至1 の反転分布率となるよう励起を行い、 約１４９０ｎｍ乃至約１５３０ｎｍ間の波長帯域の波長
   を透過し該波長帯域を略平坦な波長特性になるように該
   増幅媒体の等化を行なうことを特徴とする光増幅器。
9. 【請求項９】エルビウムドープファイバからなる光増幅
   媒体が約0.８乃至1 の反転分布率となるよう励起を行
   い、 約１４５０ｎｍ乃至約１４９０ｎｍ間の波長帯域の波長
   を透過し該波長帯域を略平坦な波長特性になるように該
   増幅媒体の等化を行なうことを特徴とする光増幅器。
10. 【請求項１０】エルビウムドープファイバからなる光増
    幅媒体が約0.３乃至1 の反転分布率となるよう励起を行
    い、 約１６１０ｎｍ乃至約１６５０ｎｍ間の波長帯域の波長
    を透過し該波長帯域を略平坦な波長特性になるように該
    増幅媒体の等化を行なうことを特徴とする光増幅器。
11. 【請求項１１】光増幅媒体の反転分布率を選び該光増幅
    媒体で生じる利得を有する帯域を広げ該光増幅媒体で生
    じる利得のピーク値とは異なる位置に光通信に使用する
    波長帯域を設定し、 該光通信に使用する波長帯域で利得が平坦になるよう利
    得等化し、 該光通信に使用する波長帯域以外の光増幅媒体で利得が
    生じる波長帯域には減衰を与えるようにしたことを特徴
    とする光増幅方法。
12. 【請求項 12】励起によりエネルギーの反転分布が生
    じ、少なくとも1つの増幅利得のピークを有する光増幅
    媒体と、 該増幅利得のピーク値より低い波長で略平坦な利得帯域
    を得るよう該増幅媒体の利得特性を等化する等化器を設
    けたことを特徴とする光増幅器。