JP2002319726A

JP2002319726A - 光増幅器

Info

Publication number: JP2002319726A
Application number: JP2001123385A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Hotta; 昌克堀田; Tomomi Sudo; 智美須藤; Yukio Noda; 行雄野田; Hidenori Mimura; 榮紀三村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣバンドとＬバンドを効率良く増幅する。【解決手段】Ｃバンド信号光Ｓ_ＣとＬバンド信号光Ｓ
_Ｌが入力端子１０に入力する。ＥＤＦ１６は、ＬＤ２０
からの励起光２０ａにより強く励起されて、信号光Ｓ_Ｃ
を増幅し、ＣバンドＡＳＥ光を発生し、信号光Ｓ_Ｌを僅
かに増幅する。光サーキュレータ１８はＥＤＦ１６から
の光をポートＢから９０％Ｃバンド反射のファイバグレ
ーティング２２に出力する。グレーティング２２の反射
光は、光サーキュレータ１８、光ファイバ３６及び光サ
ーキュレータ３４を介して１００％Ｃバンド反射のファ
イバグレーティング３２に入射し、ここで反射され、光
サーキュレータ３４のポートＢ，Ｃを介して出力端子３
９に到達する。ＥＤＦ２６は、グレーティング２２を透
過したＣバンド光とＬＤ３８からの励起光３８ａとによ
り信号光Ｓ_Ｌを増幅する。増幅された信号光Ｓ_Ｌは、Ｗ
ＤＭ光カップラ２８、光アイソレータ３０、グレーディ
ング３２と光サーキュレータ３４を介して出力端子３９
に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器に関し、
より具体的には、Ｃバンド及びＬバンドのように２つの
バンドを光増幅する光増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重光伝送の分野では、従来のＣバ
ンド（１．５２〜１．５７μｍ帯）に加えて、Ｌバンド
（１．５７〜１．６０μｍ帯）の利用が検討されてい
る。そのような広帯域光増幅器として、Ｃバンド光増幅
器とＬバンド光増幅器を並列に配置する構成が、米国特
許第６０４９４１７号公報及び第６０４９４１８号公報
に記載されている。即ち、その広帯域光増幅器では、光
サーキュレータ及びＣバンドの反射器により、入射光を
ＣバンドとＬバンドに分け、それぞれを別個に光増幅し
た後に、光サーキュレータ及びＣバンドの反射器により
合波する。また、光サーキュレータ及び反射器の代わり
に、ＣバンドとＬバンドを分離する分波フィルタを使用
する構成も知られている。

【０００３】また、Ｃバンド増幅用のエルビウム添加光
ファイバ（ＥＤＦ）、Ｃバンドの１００％反射器、Ｌバ
ンド増幅用ＥＤＦ、及びＣバンド及びＬバンドの１００
％反射器をシリアルに配置し、Ｃバンドの信号光にＣバ
ンド増幅用ＥＤＦを往復させ、Ｌバンドの信号光にＣバ
ンド増幅用ＥＤＦ及びＬバンド増幅用ＥＤＦを往復させ
るようにした反射型の構成も、知られている（特開２０
００−５８９５３公報）。

【０００４】現在、一般的に使用されているＬバンド光
増幅器の構成は、ＥＤＦ長が一桁程度、長いのを除き、
Ｃバンド光増幅器と同じである。すなわち、Ｌバンド光
増幅器は、Ｃバンドの場合よりも長いＥＤＦ、１４８０
ｎｍ又は９８０ｎｍ帯励起ＬＤ、励起光を合波するため
のＷＤＭカップラ、及び戻り光を防ぐための光アイソレ
ータからなる。

【０００５】初期には、励起光源として１５５０ｎｍ帯
ＬＤを使用するＬバンド光増幅器が提案された（例え
ば、Ｊ．Ｆ．Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ，Ｊ．Ａｒｍ
ｉｔａｇｅ，Ｒ．Ｗｙａｔｔ，Ｂ．Ｊ．Ａｉ
ｎｓｌｉｅａｎｄＳ．Ｐ．Ｃｒａｉｇ−Ｒｙａ
ｎ，”Ｈｉｇｈｇａｉｎ，ｂｒｏａｄｂａｎｄ，
１．６μｍＥｒ^３＋ｄｏｐｅｄＳｉｌｉｃａｆ
ｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．
Ｌｅｔｔ．，１９９０，２６，Ｎｏ．２０，１６４５
−１６４６）。

【０００６】また、雑音指数を改善する目的で、１５５
０ｎｍと１４８０ｎｍの２波長で励起する構成も提案さ
れた（例えば、Ｊ．Ｆ．Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ，
Ｒ．Ｗｙａｔｔ，ａｎｄＢ．Ｊ．Ａｉｎｓｌｉ
ｅ，”Ｌｏｗｎｏｉｓｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ
Ｅｒ^３＋ｄｏｐｅｄＳｉｌｉｃａｆｉｂｅｒａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒａｒｏｕｎｄ１．６μｍ”，Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，１９９２，２８，Ｎｏ．２
０，１９２４−１９２５）。

【０００７】１５５０ｎｍ帯ＬＤを使用するＬバンド光
増幅器では、以下の問題点がある。すなわち、１５５０
ｎｍ励起は、１４８０ｎｍ又は９８０ｎｍ励起より利得
効率が高い反面、雑音指数が大きいという問題がある。
コスト及び信頼性の面でも、Ｃバンド光増幅器の励起光
源として普及している１４８０ｎｍ又は９８０ｎｍ帯Ｌ
Ｄを使う方が有利である。これらの観点から、１５５０
ｎｍ帯ＬＤを励起光源とするＬバンド光増幅器は、現在
では使用されていない。

【０００８】２波長励起の構成では、１４８０ｎｍ励起
と同程度まで雑音指数を改善できる。しかし、一般に市
販されていない１５５０ｎｍＬＤが必要なこと、２種類
のＬＤを使用するので構造が複雑化し、高コストになる
ことから、単一波長励起に代わる程のメリットがないと
評価され、実用化されていない。

【０００９】また、２波長励起の実験は石英ＥＤＦ（以
下、ＥＤＳＦと称す。）では行われているが、フッ化物
ＥＤＦ（以下ＥＤＦＦと称す。）では行われていない。
フッ化物ＥＤＦについては、Ｈ．Ｏｎｏ，Ｍ．Ｙ
ａｍａｄａａｎｄＹ．Ｏｈｉｓｈｉ，”Ｇａｉｎ−
ｆｌａｔｔｅｎｅｄＥｒ^３＋−ｄｏｐｅｄｆｉｂｅ
ｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒａＷＤＭｓｉｇ
ｎａｌｉｎｔｈｅ１．５７−１．６０ μｍｗ
ａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｅｇｉｏｎ”，ＩＥＥＥＰｈ
ｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎ．Ｌｅｔｔ．，１９９
７，９，Ｎｏ．５，５９６−５９８、及び、Ｈ．Ｏｎ
ｏ，Ｍ．ＹａｍａｄａＴ．Ｋａｎａｍｒｉ，
Ｓ．ＳｕｄｏａｎｄＹ．Ｏｈｉｓｈｉ，”１．
５８μｍｂａｎｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄＥｒ
^３＋−ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｆ
ｏｒＷＤＭｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅ
ｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，１９９７，
３３，Ｎｏ．１７，１４７１−１４７２を参照された
い。

【００１０】ＥＤＦＦを使用する場合、帯域が５ｎｍ拡
がって１５６５〜１６００ｎｍとなることが報告されて
いる（Ｈ．Ｏｎｏ，Ｍ．Ｙａｍａｄａ，Ｔ．Ｋ
ａｎａｍｏｒｉ，Ｓ．ＳｕｄｏａｎｄＹ．Ｏ
ｈｉｓｈｉ，”１．５８μｍｂａｎｄｆｌｕｏｒｉｄ
ｅ−ｂａｓｅｄＥｒ^３＋−ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒＷＤＭｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．
Ｌｅｔｔ．，１９９７，３３，Ｎｏ．１７，１４７１−
１４７２）。

【００１１】９８０ｎｍ励起では、１４８０ｎｍ励起よ
り０．３ｄＢ程度、雑音指数が改善し、結果として雑音
指数５．０ｄＢを実現したとする報告がある（Ｈ．Ｏ
ｎｏ，Ｍ．Ｙａｍａｄａ，Ｓ．Ｓｕｄｏａｎ
ｄＹ．Ｏｈｉｓｈｉ，”１．５８μｍｂａｎｄ
Ｅｒ^３＋−ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒｐｕｍｐｅｄｉｎｔｈｅ０．９８ａｎｄ
１．４８μｍｂａｎｄｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌ
ｅｔｔ．，１９９７，３３，Ｎｏ．１０，８７６−８７
７）。

【００１２】２段の光増幅器をシリアルに接続して低雑
音化及び広帯域化する構成も提案されている。例えば、
前段の光増幅器として９８０ｎｍ励起のＥＤＳＦを使用
し、後段の光増幅器として１４８０ｎｍ励起のＥＤＳＦ
を使用する場合で、ゲイン３２．８ｄＢ、雑音指数５．
０ｄＢ及び増幅帯域３０ｍｎが実現されている。前段の
光増幅器として９８０ｎｍ励起のＥＤＳＦを使用し、後
段の光増幅器として１４８０ｎｍ励起のＥＤＦＦを使用
する場合で、ゲイン２５．０、雑音指数５．１ｄＢ及び
増幅帯域３５ｎｍが実現されている。また、前段の光増
幅器として９８０ｎｍ励起のＥＤＳＦを使用し、後段の
光増幅器として１４８０ｎｍ励起のＥＤＳＦを使用する
場合で、各ＥＤＳＦの長さを最適に調節することによ
り、ゲイン２０ｄＢ、雑音指数５ｄＢ及び増幅帯域７０
ｎｍの広帯域増幅器が得られている。例えば、Ｍ．Ｙ
ａｍａｄａ，Ｈ．ＯｎｏａｎｄＹ．Ｏｈｉｓｈ
ｉ，”ｌｏｗ−ｎｏｉｓｅ，ｂｒｏａｄｂａｎｄＥ
ｒ^３＋−ｄｏｐｅｄｓｉｌｉｃａｆｉｂｅｒａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．ｌｅｔ
ｔ．，１９９８，３４，Ｎｏ．１５，１４９０−１４９
１を参照されたい。

【００１３】更に、光アイソレータを介して２本のＥＤ
ＳＦを接続し、その２つのＥＤＳＦを双方向励起する構
成で、ゲイン３０ｄＢ、雑音指数６ｄＢ以上及び増幅帯
域４７ｎｍが得られている（Ｈ．Ｓａｗａｄａ，Ｍ．
Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｋ．Ｉｍａｍｕｒａａｎｄ
Ｙ．Ｉｍａｄａ，”Ｂｒｏａｄｂａｎｄａｎｄｇ
ａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄｅｒｂｉｕｍｕ−ｄｏｐ
ｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｗｉｔｈ＋
２０ｄＢｍｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｆｏｒ１
５８０ｎｍｂａｎｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏ
ｎ”，ＥＣＯＣ’９９，２６−３０Ｓｅｐｔｅｍｂｅ
ｒ，１９９９，Ｎｉｃｅ，Ｆｒａｎｃｅ）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】Ｃバンドの光増幅パス
とＬバンドの光増幅パスを個別に設ける従来例では、多
くの光素子が必要になるだけでなく、装置規模も大きく
なってしまう。それは、ＣバンドとＬバンドの違いがあ
るものの、各光増幅パス毎に同じ構成の光増幅器を配置
する必要があるからである。

【００１５】原理的に、Ｌバンド増幅用のＥＤＦは、Ｃ
バンド増幅用のＥＤＦに比べて３乃至４倍、長くする必
要がある。それは、Ｌバンド増幅用ＥＤＦでは、０．９
８μｍ又は１．４８μｍ帯の励起光がＣバンドを励起
し、そのＣバンドがＬバンドを励起し、その結果として
Ｌバンド信号光が光増幅されるという２段階の励起構造
をとるからである。ＥＤＦはその構造上、非線形効果、
波長分散及び偏波モード分散の何れについて高い値を有
するので、伝送特性を悪化させる大きな要因ともなる。
この点で、ＥＤＦは可能な限り短いのが望ましい。しか
し、Ｃバンドの光増幅パスとＬバンドの光増幅パスを個
別に設ける従来例では、光増幅ファイバの短縮化は困難
である。また、励起効率の改善が難しい。

【００１６】Ｃバンド増幅用ＥＤＦとＬバンド増幅用Ｅ
ＤＦをシリアルに配置し、反射式でＣバンドとＬバンド
を光増幅する従来例では、励起光源をＣバンド光増幅フ
ァイバとＬバンド光増幅ファイバに対して共用できる。
しかし、１ライン上に２つの反射器があり、複数の接続
点が存在するので、それらの間のラウンドトリップによ
りレーザ発振が起こりやすい。これは、利得を上げにく
いことを意味する。換言すると、信号光が一方向にのみ
進行するワンパス型の光増幅器は、利得を上げてもレー
ザ発振しにくいことになり、信頼性が高い。

【００１７】反射式の従来例では、少ない部品点数で効
率良くＣバンド信号光とＬバンド信号光の両方を光増幅
できる。しかし、Ｌバンド光増幅器は、Ｃバンド光増幅
器に比べて、利得が小さく、雑音指数が大きい。実際に
使用するには、励起効率及び利得を増大し、増幅帯域を
広くし、雑音指数を低減することが望まれる。

【００１８】本発明は、より少ない部品点数で実現でき
る広帯域の光増幅器を提示することを目的とする。

【００１９】本発明はまた、より高い効率でＣバンド及
びＬバンドを増幅できる光増幅器を提示することを目的
とする。

【００２０】本発明はまた、高利得・低雑音・広増幅帯
域の広帯域光増幅器を提示することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器
は、第１バンドの信号光と第２バンドの信号光を含む信
号光が入力し、当該第１バンドの信号光を増幅する第１
の光増幅媒体と、当該第１の光増幅媒体から出力される
光の内、当該第１バンドの光のほとんどを第１の光パス
に供給し、残りを第２の光パスに供給する分波器と、当
該第２の光パス上にあって、当該第２バンドの信号光を
増幅する第２の光増幅媒体と、当該第１の光パスを伝搬
する光と、当該第２の光増幅媒体で増幅された当該第２
バンドの信号光を合波し、出力端子に供給する合波器と
を具備することを特徴とする。

【００２２】このような構成により、第１の光増幅媒体
は、第１バンドの光を低雑音で光増幅する。分波器は、
第１の光増幅媒体から出力される第１バンド光の一部を
第２の光増幅媒体に供給する。第２の光増幅媒体は、こ
の第１バンド光の一部を補助光とすることにより、第２
バンドの信号光を低雑音で増幅する。このようにして、
低雑音で第１バンドの信号光及び第２バンドの信号光を
増幅できる。

【００２３】好ましくは、当該分波器が、当該第２の光
パスの入力端に接続し当該第１バンドの光を１００％未
満の反射率で反射する第１反射器と、当該第１の光増幅
媒体から出力される光を当該第１反射器に転送し、当該
第１反射器からの光を当該第１の光パスに転送する第１
光サーキュレータとを具備する。これにより、簡単な構
成で、当該第１の光増幅媒体から出力される光の内、当
該第１バンドの光のほとんどを第１の光パスに供給で
き、残りを第２の光パスに供給できる。

【００２４】好ましくは、当該合波器が、当該第２の光
パスの出力端に接続し当該第１バンドの光を実質的に１
００％反射する第２反射器と、当該第１の光パスからの
光を当該第２反射器に転送し、当該第２反射器からの光
を当該出力端子に転送する第２光サーキュレータとを具
備する。これにより、簡単な構成で、増幅された第１バ
ンド及び第２バンドの信号光を合波できる。

【００２５】本発明に係る光増幅器は更に、当該第１の
光増幅媒体に第１の励起光を供給する第１の励起光供給
装置を具備する。第１の励起光は、好ましくは、当該第
１の光増幅媒体に前方から供給される。これにより、低
雑音で第１バンドの信号光を増幅できる。

【００２６】好ましくは、当該第１の励起光供給装置
は、当該第１の光増幅媒体の全長に亘り当該第１の励起
光が存在するほどの光パワーで当該第１の励起光を出力
する。これにより、第１の光増幅媒体は、第２バンドの
信号光を低ロス又は正の利得で透過する。

【００２７】好ましくは、当該第１の光増幅媒体が、当
該第１の励起光の下で当該第２バンド（Ｌ）に対して正
の利得を具備する。これにより、全体としての第２バン
ドの利得特性で低雑音及び広帯域を実現できる。

【００２８】本発明に係る光増幅器は更に、当該第２の
光増幅媒体に第２の励起光を供給する第２の励起光供給
装置を具備する。これにより、第２バンドの多くの信号
光を増幅できる。

【００２９】当該第１の光パスが、当該第２バンドにお
ける当該第２の光パスの遅延を補償する光伝送媒体を具
備することで、第１パスを透過する第２バンド成分が存
在する場合でも、第２バンドの良好な増幅特性を得るこ
とができ。

【００３０】例えば、当該第１バンドがＣバンドであ
り、当該第２バンドがＬバンドである。この場合、第２
の光増幅媒体がフッ化物ファイバからなるのが好まし
い。これにより、短い光ファイバでＬバンド増幅の高い
利得が得られる。

【００３１】本発明に係る光増幅器はまた、第１バンド
の信号光と第２バンドの信号光を含む信号光が入力し、
当該第１バンドの信号光を増幅する第１の光増幅媒体
と、第１、第２、第３及び第４ポートを具備し、第１ポ
ートの入力光を第２ポートから出力し、第２ポートの入
力光を第３ポートから出力し、第３ポートの入力光を第
４ポートから出力する光サーキュレータであって、当該
第１ポートに当該第１の光増幅媒体からの光が入力する
光サーキュレータと、当該第２バンドの信号光を増幅す
る第２の光増幅媒体を有する光伝送路と、当該光伝送路
と当該光サーキュレータの第２ポートとの間に配置さ
れ、第２バンドの光を１００％未満の反射率で反射する
第１反射器と、当該光伝送路と当該光サーキュレータの
第３ポートとの間に配置され、第２バンドの信号光を実
質的に１００％の反射率で反射する第２反射器とを具備
することを特徴とする。

【００３２】このような構成により、第１の光増幅媒体
は、第１バンドの光を低雑音で光増幅し、第２の光増幅
媒体は、この第１バンド光の一部を補助光とすることに
より、第２バンドの信号光を低雑音で増幅する。この結
果、低雑音で第１バンドの信号光及び第２バンドの信号
光を増幅できる。

【００３３】好ましくは、当該光サーキュレータが、第
１、第２及び第３ポートを具備し、第１ポートの入力光
を第２ポートから出力し、第２ポートの入力光を第３ポ
ートから出力する第２及び第３光サーキュレータからな
り、当該第２光サーキュレータの第１ポートが当該光サ
ーキュレータの第１ポートであり、当該第２光サーキュ
レータの第２ポートが当該光サーキュレータの第２ポー
トであり、当該第２光サーキュレータの第３ポートが当
該第３光サーキュレータの第１ポートに接続し、当該第
３光サーキュレータの第２ポートが当該光サーキュレー
タの第３ポートであり、当該第３光サーキュレータの第
３ポートが当該光サーキュレータの第４ポートである。

【００３４】本発明に係る光増幅器は更に、当該第２光
サーキュレータの第３ポートと当該第３光サーキュレー
タの第１ポートとの間に配置され、当該第２バンド
（Ｌ）における当該光伝送路の遅延を補償する光伝送媒
体（３６）を具備する。これにより、当該第２光サーキ
ュレータの第３ポートと当該第３光サーキュレータの第
１ポートとの間を第２バンド成分が伝送する場合でも、
第２バンドの良好な増幅特性を得ることができ。

【００３５】本発明に係る光増幅器は更に、当該第１の
光増幅媒体に第１の励起光を供給する第１の励起光供給
装置を具備する。第１の励起光は、好ましくは、当該第
１の光増幅媒体に前方から供給される。これにより、低
雑音で第１バンドの信号光を増幅できる。

【００３６】好ましくは、当該第１の励起光供給装置
は、当該第１の光増幅媒体の全長に亘り当該第１の励起
光が存在するほどの光パワーで当該第１の励起光を出力
する。これにより、第１の光増幅媒体は、第２バンドの
信号光を低ロス又は正の利得で透過する。

【００３７】好ましくは、当該第１の光増幅媒体が、当
該第１の励起光の下で当該第２バンド（Ｌ）に対して正
の利得を具備する。これにより、全体としての第２バン
ドの利得特性で低雑音及び広帯域を実現できる。

【００３８】好ましくは、当該第１反射器が、当該第１
の励起光を透過する。これにより、第１の励起光の余り
を第２の光増幅媒体の励起に利用でき、全体の励起効率
が向上する。

【００３９】本発明に係る光増幅器は更に、当該第２の
光増幅媒体に第２の励起光を供給する第２の励起光供給
装置を具備する。これにより、第２バンドの多くの信号
光を増幅できる。

【００４０】例えば、当該第１バンドがＣバンドであ
り、当該第２バンドがＬバンドである。この場合、第２
の光増幅媒体がフッ化物ファイバからなるのが好まし
い。これにより、短い光ファイバでＬバンド増幅の高い
利得が得られる。

【００４１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００４２】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。光増幅すべきＣバンドの信号光Ｓ_Ｃ及び
Ｌバンドの信号光Ｓ_Ｌが、入力端子１０に入力する。入
力端子１０はＷＤＭ光カップラ１２、光アイソレータ１
４、Ｃバンド増幅用のエルビウム添加光ファイバ（ＥＤ
Ｆ）１６を介して光サーキュレータ１８のポートＡに接
続する。光サーキュレータ１８は３ポートＡ，Ｂ，Ｃを
具備し、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポー
トＢの入力光をポートＣから出力する光素子である。

【００４３】光アイソレータ１４は、ＥＤＦ１６からＷ
ＤＭ光カップラ１２に向かう光を阻止する方向で配置さ
れている。

【００４４】レーザダイオード（ＬＤ）２０は、ＥＤＦ
１６を励起してＣバンド光を増幅させる励起光２０ａを
発生し、ＷＤＭ光カップラ１２に供給する。ＥＤＦ１６
は、その長さ及びエルビウム添加量が、Ｃバンド信号光
Ｓ_Ｃを増幅するのに適したものに調節されている。

【００４５】光サーキュレータ１８のポートＢは、Ｃバ
ンドを１００％未満の反射率で反射するファイバグレー
ティング２２、光アイソレータ２４、Ｌバンド増幅用Ｅ
ＤＦ２６、ＷＤＭ光カップラ２８、光アイソレータ３０
及びＣバンド信号光を反射する反射率１００％のファイ
バグレーティング３２を介して、光サーキュレータ３４
のポートＢに接続する。光サーキュレータ３４は光サー
キュレータ１８と同じ機能の光素子である。光サーキュ
レータ１８のポートＣと光サーキュレータ３４のポート
Ａの間に、位相調整用のファイバ３６が接続する。

【００４６】光アイソレータ２４，３０は、不要なレー
ザ発振を防ぐために、光サーキュレータ３４のポートＢ
から光サーキュレータ１８のポートＢに向かう方向の光
を阻止する方向で配置されている。

【００４７】レーザダイオード（ＬＤ）３８は、ＥＤＦ
２６を励起してＬバンド光を増幅させる励起光３８ａを
発生し、ＷＤＭ光カップラ２８に供給する。ＷＤＭ光カ
ップラ２８は、ＬＤ３８からの励起光３８ａを、信号光
ＳＬの伝搬方向とは逆方向でＥＤＦ２６に供給する。Ｅ
ＤＦ２６は、その長さ及びエルビウム添加量が、Ｌバン
ド信号光Ｓ_Ｌを増幅するのに適したものに調節されてい
る。

【００４８】光サーキュレータ３４のポートＣは出力端
子３９に接続する。本実施例により増幅された信号光Ｓ
_Ｃ，Ｓ_Ｌは、光サーキュレータ３４のポートＣ、即ち、
出力端子３９から出力される。

【００４９】レーザダイオード２０の出力パワーは、Ｅ
ＤＦ１６が吸収しきれない程に大きく、換言すると、励
起光２０ａがＥＤＦ１６の全域にわたって十分な強さで
存在するように、設定されている。詳細は後述するが、
ＥＤＦ１６で吸収されなかった励起光成分は、光サーキ
ュレータ１８、ファイバグレーティング２２及び光アイ
ソレータ２４を介してＥＤＦ２６に入射する。また、Ｅ
ＤＦ１６はＬＤ２０からの励起光２０ａによりＣバンド
ＡＳＥ光を発生する。このＣバンドＡＳＥ光も、光サー
キュレータ１８、ファイバグレーティング２２及び光ア
イソレータ２４を介してＥＤＦ２６に入射する。これら
の、ＬＤ２０の出力する励起光２０ａとＥＤＦ１６で発
生するＣバンドＡＳＥ光が、ＥＤＦ２６におけるＬバン
ド増幅を補助し、Ｌバンド増幅利得の向上及び／又はノ
イズ指数の低減に役立つ。ＥＤＦ１４で発生するＣバン
ドＡＳＥ光をＥＤＦ２６に導入するために、ファイバグ
レーティング２２のＣバンド反射率を１００％未満とす
る。実験では、ファイバグレーティング２２のＣバンド
反射率を９０％程度としても、良好な結果が得られた。

【００５０】ＬＤ２０の出力波長は、ＥＤＦ１６のベー
スとなる光ファイバが石英ファイバの場合、９８０ｎｍ
又は１４８０ｎｍであり、フッ化物光ファイバである場
合、１４８０ｎｍである。同様に、ＬＤ３８の出力波長
は、ＥＤＦ２６のベースとなる光ファイバが石英ファイ
バの場合、９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍであり、フッ化
物光ファイバである場合、１４８０ｎｍである。

【００５１】本実施例におけるＣバンド信号光Ｓ_Ｃの増
幅動作を説明する。信号光Ｓ_Ｃは入力端子１０からＷＤ
Ｍ光カップラ１２に入射する。ＷＤＭ光カップラ１２
は、ＬＤ２０から出力される励起光２０ａを入力端子１
０からの信号光Ｓ_Ｃに合波し、その合波光を光アイソレ
ータ１４を介してＥＤＦ１６に供給する。ＥＤＦ１６
は、ＬＤ２０からの励起光２０ａにより励起されて、信
号光Ｓ_Ｃを光増幅する。その際、ＥＤＦ１６はＣバンド
のＡＳＥ光を発生する。ＬＤ２０の出力パワーは、ＥＤ
Ｆ１６で吸収し切れない程に大きく設定されているの
で、ＥＤＦ１６は、光増幅した信号光Ｓ_Ｃと、Ｃバンド
ＡＳＥ光と、吸収しきれなかった励起光２０ａを光サー
キュレータ１８のポートＡに供給する。

【００５２】光サーキュレータ１８は、ＥＤＦ１６から
ポートＡに入力する光をポートＢから出力するので、Ｅ
ＤＦ１６から出力される信号光Ｓ_Ｃ、ＣバンドＡＳＥ光
及び励起光２０ａは、ファイバグレーティング２２に入
射する。ファイバグレーティング２２のＣバンド反射率
は１００％未満、好ましくは９０％程度であるので、フ
ァイバグレーティング２２は、信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンド
ＡＳＥ光のほとんどを光サーキュレータ１８のポートＢ
に向けて反射し、信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンドＡＳＥ光の残
りと励起光２０ａを光アイソレータ２４に供給する。

【００５３】ファイバグレーティング２２で反射された
信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンドＡＳＥ光は、光サーキュレータ
１８のポートＢからポートＣに転送され、光ファイバ３
６を介して光サーキュレータ３４のポートＡに入射す
る。ここでのＣバンドＡＳＥ光は、信号光Ｓ_Ｃにとって
雑音光となる。光サーキュレータ３４は、ポートＡに入
力する信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンドＡＳＥ光をポートＢから
ファイバグレーティング３２に供給する。ファイバグレ
ーティング３２はＣバンドに対して１００％反射率を具
備するので、その信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンドＡＳＥ光は、
再び光サーキュレータ３４のポートＢに戻り、ポートＣ
から出力端子３９に供給される。

【００５４】本実施例におけるＬバンド信号光Ｓ_Ｌの増
幅動作を説明する。信号光Ｓ_Ｌは入力端子１０からＷＤ
Ｍ光カップラ１２、光アイソレータ１４及びＥＤＦ１６
を介して、光サーキュレータ１８のポートＡに入力す
る。ＬＤ２０からの励起光２０ａがＥＤＦ１６の全域に
わたり存在する程に強いものである場合、ＥＤＦ１６
は、後述するように、Ｌバンド信号光Ｓ_Ｌを僅かに増幅
する。ＥＤＦ１６は、Ｌバンド信号光Ｓ_Ｌを減衰させな
ければよいが、後述するように、Ｌバンド信号光Ｓ _Ｌを
僅かに増幅することで、Ｌバンド増幅の雑音指数を低減
できる。

【００５５】先に述べたように、光サーキュレータ１８
は、ＥＤＦ１６からポートＡに入力する光をポートＢか
ら出力するので、信号光Ｓ_Ｌは、光サーキュレータ１８
のポートＢからファイバグレーティング２２に入射す
る。ファイバグレーティング２２はＣバンドを反射する
ように設計されているが、Ｌバンドの一部を僅かに反射
する。図２は、ファイバグレーティング２２の反射特性
を示す。ＣバンドとＬバンドが十分に離れている場合、
例えば、１０ｎｍ程度、離れている場合には、このよう
なファイバグレーティング２２の反射特性のすそ部分は
影響無いが、ＣバンドとＬバンドの間の間隔が２ｎｍ程
度と非常に少なく、ＣバンドとＬバンドが実質的に連続
しているような場合には、ファイバグレーティング２２
の反射特性のすそ部分がＬバンド信号光Ｓ_Ｌにも影響す
る。光ファイバ３６は、この影響を軽減するために設け
られている。

【００５６】従って、光サーキュレータ１８のポートＢ
から出力されるＬバンド信号光Ｓ_Ｌは、ファイバグレー
ティング２２及び光アイソレータ２４を透過し、ＥＤＦ
２６に入射する。先に説明したように、ＥＤＦ１６で増
幅されたＣバンド信号光Ｓ_Ｃの一部、ＥＤＦ１４で生成
されるＣバンドＡＳＥ光の一部及び励起光２０ａの残り
が、ファイバグレーティング２２を透過し、光アイソレ
ータ２４を介してＥＤＦ２６に入射する。ＥＤＦ２６
は、これら、Ｃバンド信号光Ｓ_Ｃ及びＣバンドＡＳＥ光
補助の下で励起光３８ａにより励起されて、効率的にＬ
バンド信号光Ｓ_Ｌを増幅する。励起光２０ａの波長とＥ
ＤＦ２６の組成によっては、励起光２０ａも、ＥＤＦ２
６におけるＬバンド信号光ＳＬの励起光となりうる。Ｌ
バンド増幅の補助光としてＥＤＦ２６が必要とするＣバ
ンド光のパワーは、後述するように、−３０ｄＢｍ以
上、せいぜい−１ｄＢｍでよいので、ファイバグレーテ
ィング２２のＣバンド反射率は９０％程度でよい。補助
光として弱いＣバンド光をＥＤＦ２６に入力することに
より、ＥＤＦ２６のＬバンド増幅で、広帯域、高利得及
び低雑音を達成できる。

【００５７】ＥＤＦ２６はＬバンド信号光Ｓ_Ｌを増幅す
る過程でＣバンドＡＳＥ光を発生する。ＥＤＦ２６で発
生するＣバンドＡＳＥ光と、ＥＤＦ２６で増幅されたＬ
バンド信号光Ｓ_Ｌは、ＷＤＭ光カップラ２８及び光アイ
ソレータ３０を無損失又は低損失で透過し、ファイバグ
レーティング３２に入射する。ファイバグレーティング
３２はＣバンド光を１００％反射するので、増幅された
Ｌバンド信号光Ｓ_Ｌのみを透過し、ＣバンドＡＳＥ光を
反射する。反射されたＣバンドＡＳＥ光は光アイソレー
タ３０で吸収又は外部に放出される。

【００５８】ファイバグレーティング３２を透過した増
幅されたＬバンド信号光Ｓ_Ｌは光アイソレータ３４のポ
ートＢに入射し、そのポートＣから出力端子３９に出力
される。

【００５９】ファイバグレーティング２２で僅かに反射
されたＬバンド信号光Ｓ_Ｌは、光サーキュレータ１８の
ポートＢ，Ｃ、光ファイバ３６、及び光サーキュレータ
３４のポートＡ，Ｂを介してファイバグレーティング３
２に入射する。反射率が異なるものの、ファイバグレー
ティング３２の反射特性は、Ｌバンド帯に延びているの
で、光サーキュレータ３４のポートＢから出力されるＬ
バンド信号光Ｓ_Ｌの一部がファイバグレーティング３２
で反射され、再び光サーキュレータ３４のポートＢに入
射し、ポートＣから出力端子３９に供給される。

【００６０】このようにして、出力端子３９から外部
に、ＥＤＦ１４で光増幅されたＣバンド信号光Ｓ_Ｃと、
ＥＤＦ２６で光増幅されたＬバンド信号光Ｓ_Ｌが出力さ
れる。

【００６１】Ｃバンドに近いＬバンド信号成分は、その
ほとんどが、ＥＤＦ２６を経由するものの、極く一部が
光ファイバ３６を経由する。これは、図２に示すよう
に、ファイバグレーティング２２の反射特性の遮断性能
が悪いからである。本実施例では、２つの光パスの光路
差を補償するために、光サーキュレータ１８のポートＣ
と光サーキュレータ３４のポートＡの間に、両パスのＬ
バンド光の光路長を一致させる光ファイバ３６を接続し
ている。従って、ファイバグレーティング２２，３２の
反射特性のすそ引きが気にならないほど、ＣバンドとＬ
バンドが離れている場合、又は、ファイバグレーティン
グ２２，３２の代わりに十分に急峻な遮断性能の反射特
性を有する反射器を使用できる場合には、光サーキュレ
ータ１８のポートＣを光サーキュレータのポートＡに直
接、接続できる。この場合、２つの３ポート光サーキュ
レータ１８、３４の代わりに、１つの４ポート光サーキ
ュレータを使用できる。

【００６２】本出願の発明者は、Ｃバンド増幅に適した
短いＥＤＦでも、十分に強い励起光を入力した場合に
は、Ｌバンドでの光増幅が生じ得ること、及び、Ｌバン
ド増幅には、Ｃバンド光をシード光又は補助光としてＥ
ＤＦに入力するのが有益であることを発見した。その内
容を簡単に説明する。

【００６３】Ｌバンド増幅のメカニズムは、図３に示す
ように、１．４８μｍ又は０．９８μｍ励起によって発
生する１．５μｍ帯ＡＳＥ光を再吸収することにより、
Ｌバンドに対応する反転分布が形成されるからであると
考えられている。Ｌバンド増幅用ＥＤＦは、長尺（例え
ば１５０ｍ）であり、吸収係数の大きな波長の光は入射
後に急速に減衰する。長尺のＥＤＦの吸収波長特性か
ら、１．５μｍ帯ＡＳＥ光の再吸収がＬバンドの増幅を
もたらすと考えられる。しかし、このメカニズムでは、
Ｌバンド帯に対し十分な反転分布が形成されないので、
雑音が大きくなる。

【００６４】これに対し、励起光強度を十分大きくして
観測した結果、図４に示すように、Ｃバンド増幅と同様
に、励起光の直接励起により、Ｌバンド増幅が生じてい
ることを確認した。このメカニズムでは、Ｃバンド増幅
器に劣らない雑音でＬバンド増幅を実現できる可能性が
ある。具体的に、ＥＤＦ全長に亘って励起レーザ光が十
分に強い１５ｍ長のＥＤＦと、励起レーザ光が途中で減
衰消失してしまう１５０ｍ長のＥＤＦについて、ゲイン
と雑音指数の違いを調べた。図５は、その測定結果を示
す。縦軸は利得及び雑音指数であり、横軸は波長を示
す。使用したＥＤＦは石英ファイバにＥｒを１０００ｐ
ｐｍドープしたものである。短尺（１５ｍ）のＥＤＦに
ついては、励起レーザ光ができるだけ長い距離、伝搬す
るように、コア径を小さくし、ＭＦＤとコア径の比を大
きく設計した。コア径が小さいと、コア内の吸収体も少
なくなり、励起光の吸収が飽和しやすくなる。その結
果、励起光が遠くまで伝搬できる。

【００６５】実験例では、コア径２．４μｍの１５ｍＥ
ＤＦを使用した。そのＥＤＦの１４８０ｎｍにおけるＭ
ＦＤ／コア径比は１．９３である。励起光の波長を１４
８０ｎｍとした。１５ｍ長ＥＤＦに対し、入射励起パワ
ーを８０ｍＷ、出射励起パワーを４８ｍＷとした。１５
０ｍ長ＥＤＦに対し、入射励起パワーを１９０ｍＷ、出
射励起パワーを０ｍＷとした。即ち、１５ｍ長ＥＤＦで
は、その全長が４８ｍＷ以上で強く励起されており、一
方、１５０ｍ長ＥＤＦでは、１４８０ｎｍ光は途中で減
衰消失するようになっている。

【００６６】図５から分かるように、１５ｍ長ＥＤＦで
は、１４８０ｎｍ励起にもかかわらず、１５４０ｎｍか
ら１６２０ｎｍの広い波長範囲に亘り５ｄＢを切る低雑
音が得られた。また、Ｃバンドとの比較では、小さいな
がら、１６２５ｎｍ以下の波長でゲインがプラスであ
る。すなわち、１４８０ｎｍ励起であっても、ＥＤＦの
全長に亘って強く励起すれば、５ｄＢ以下の低雑音で、
Ｌバンドのプラスゲインが得られている。一方、１５０
ｍ長ＥＤＦでは、ゲインは大きいが、雑音指数も６ｄＢ
以上と大きくなる。これは、励起光が消失するほどに長
いＥＤＦでは、図３に示すＬバンド増幅のメカニズムが
機能するからであると思われる。

【００６７】このような測定結果に基づき、本実施例で
は、ＬＤ２０の出力パワーをＥＤＦ１６の全域にわた
り、励起光が存在し得る程度以上に強くした。これによ
り、ＥＤＦ１６は、Ｌバンド信号光に対してプラスのゲ
インを具備すると共に、低雑音（５ｄＢ以下の雑音）と
なる。ＥＤＦ１６で吸収されなかった励起光成分は、光
アイソレータ１８、ファイバグレーティング２２及び光
アイソレータ２４を通過して、ＥＤＦ２６に入射し、こ
こで吸収されてＬバンド信号光の増幅のための励起光と
して利用される。

【００６８】また、ＥＤＦ１４が発生する−３０ｄＢｍ
以上のＣバンドＡＳＥ光をＥＤＦ２６に導入するのが、
ＥＤＦ２６におけるＬバンド増幅利得の増加と雑音の低
下に有効である。Ｌバンドの利得係数はＣバンドのそれ
より低い。低ゲインであることが高雑音の一因になって
いる。Ｌバンド増幅の主要メカニズムが図３に示すよう
に１．５５μｍ帯ＡＳＥ光の再吸収によるものであれ
ば、１．５５μｍ帯ＡＳＥ光をより効率的に発光させれ
ばよい。そうすれば、励起効率が向上し、それがゲイン
を増大させると共に雑音を少なくする。１．５５μｍ帯
光をより効率的に発光させるためには、発光のための刺
激として外部から１．５５μｍ帯光を導入すればよい。

【００６９】外部から導入する光の波長に対する利得の
依存性を調べた。図６は、その測定結果を示す。横軸は
波長、縦軸は利得を示す。２５ｍ長の、エルビウムを添
加したフッ化物ファイバを使用し、励起波長を１４８０
ｎｍとした。励起光と一緒に入射するＣバンド光の波長
として１５３０ｎｍ、１５４０ｎｍ、１５４５ｎｍ、１
５５０ｎｍ、及び１５６０ｎｍの各場合についての利得
特性と、比較のために、励起光のみの利得特性を測定し
た。図６から容易に理解できるように、何れの波長で
も、Ｃバンドの補助光を外部から入射することで利得が
増大している。特に、波長１５３０ｎｍ〜１５５０ｎｍ
が、利得の増大に有効である。

【００７０】ＥＤＦの基本組成の相違、具体的には、エ
ルビウム添加フッ化物光ファイバ（ＥＤＦＦ）とエルビ
ウム添加石英光ファイバ（ＥＤＳＦ）の相違を確認し
た。図７は、ＥＤＦＦを使用した場合の、雑音指数ＮＦ
と利得を示す。図８は、ＥＤＳＦを使用した場合の、雑
音指数ＮＦと利得を示す。何れも、波長１５４０ｎｍの
光を補助光としてＥＤＦに入射した。比較のため、補助
光を入射しない場合の測定結果を破線で図示してある。
図７及び図８において、縦軸は利得及び雑音指数ＮＦを
示し、横軸は波長を示す。

【００７１】図７で、特性曲線４０は、Ｃバンド補助光
を入射した場合の利得特性を示し、特性曲線４２は、Ｃ
バンド補助光を入射した場合の雑音指数を示す。また、
特性曲線４４は、Ｃバンド補助光を入射しない場合の利
得特性を示し、特性曲線４６は、Ｃバンド補助光を入射
しない場合の雑音指数を示す。図７から、Ｃバンド補助
光を入射する場合、Ｃバンド補助光を入射しない場合に
比べて、利得が大幅に増加し、雑音指数は、１５６０〜
１５７０ｎｍの波長域で増大するものの、Ｌバンドであ
る１５７０〜１６００ｎｍの波長域では、ほとんど異な
らないことが分かる。

【００７２】図８で、特性曲線５０は、Ｃバンド補助光
を入射する場合の利得特性を示し、特性曲線５２は、Ｃ
バンド補助光を入射する場合の雑音指数を示す。また、
特性曲線５４は、Ｃバンド補助光を入射しない場合の利
得特性を示し、特性曲線５６は、Ｃバンド補助光を入射
しない場合の雑音指数を示す。図８から、Ｃバンド補助
光を入射する場合、Ｃバンド補助光を入射しない場合に
比べて、利得及び雑音指数が共に、改善されることが分
かる。

【００７３】ＥＤＦＦとＥＤＳＦを比較すると、次のよ
うなことがいえる。即ち、ＥＤＳＦを使用する場合、Ｃ
バンド補助光の存在下でも、１５８０ｎｍ以下の短波長
域で雑音指数が増加するので、利得が向上しても、増幅
帯域を１５７０ｎｍ以下に拡張することが難しい。一
方、ＥＤＦＦを使用する場合、１５７０ｎｍ〜１６００
ｎｍの範囲で雑音指数の顕著な増加が無い。従って、１
５６０〜１５７０ｎｍにおける雑音増加を抑制できれ
ば、１５６０〜１６００ｎｍの広帯域Ｌバンド増幅器を
実現できる可能性がある。従って、ＥＤＦ２６として
は、フッ化物光ファイバをベースとするものが好まし
い。

【００７４】ＥＤＦＦを使用する場合で、１５６０〜１
５７０ｎｍで雑音指数が増加する要因を調べたところ、
それは、目的の波長帯を抽出する光フィルタの特性が不
十分であり、中心波長からずれた１５５０〜１５７０ｎ
ｍにも無視できない強さの光が存在したせいであった。

【００７５】補助光として必要なパワーを測定した。そ
の測定結果を図９に示す。補助光の波長は１５４５ｎｍ
である。補助光パワーが−３０ｄＢｍというごく低いパ
ワーのときでも、利得増大効果を確認できた。補助光パ
ワーが−１ｄＢｍ以上では、利得増大効果が飽和する。
即ち、−１ｄＢｍという低パワーでも、最大限の効果が
得られる。

【００７６】ＥＤＦ２６は、ＥＤＦ１６で生成されるＣ
バンドＡＳＥ光による誘導放出光によってＣバンドＡＳ
Ｅ光を効率よく発生する。すなわち、ＥＤＦ２６は、Ｌ
Ｄ３８の出力する励起光３８ａと、ＥＤＦ１６の発生す
るＣバンドＡＳＥ光からなる２波長により励起されるこ
とになる。２波長励起によって発生するＣバンドＡＳＥ
光の再吸収により、ＥＤＦ２６は、Ｌバンドの信号光を
高い利得及び低雑音で光増幅する。ファイバグレーティ
ング２２が励起光２０ａを無損失又は低損失で透過でき
る場合、ＥＤＦ１６で吸収されなかった励起光２０ａの
成分を、ＥＤＦ２６の励起に利用できる。これもまた、
励起効率の改善に寄与する。

【００７７】光サーキュレータ１８及びファイバグレー
ティング２２からなる部分は、基本的にＣバンド信号光
Ｓ_ＣとＬバンド信号光Ｓ_Ｌを分離する波長分波器として
機能する。但し、本実施例では、特に、Ｃバンド成分
（Ｃバンド信号光Ｓ_Ｃ及びＥＤＦ１４で発生するＣバン
ドＡＳＥ光）の一部をＬバンド信号光Ｓ_Ｌの出力側に意
図的にリークさせている点が、通常の波長分波器とは異
なる。

【００７８】ファイバグレーティング２２の反射率を波
長に対して所望形状で変化させることは容易である。Ｅ
ＤＦ１６のＣバンド利得が波長依存性を有する場合、そ
の波長依存性を平坦化するように、ファイバグレーティ
ング２２の反射率の波長依存性を設定することで、Ｃバ
ンド内の複数の信号光に対して一定の利得の増幅特性を
得ることができる。

【００７９】更に、ファイバグレーティングは、光軸方
向のグレーティング・ピッチを調節することにより、Ｃ
バンド内で波長分割多重されている複数の信号光のそれ
ぞれのみを反射し、隣接信号光間のＡＳＥ光をほぼ１０
０％透過するようにできる。ファイバグレーティング２
２としてそのようなファイバグレーティングを使用する
ことにより、Ｃバンドの増幅された信号光Ｓ_Ｃを高いＳ
Ｎ比で取り出すことができる。上述したように、ＥＤＦ
２６におけるＬバンド増幅性能を向上するには、Ｃバン
ドＡＳＥ光のみで十分であり、Ｃバンド信号光は無くて
も良い。

【００８０】ファイバグレーティング３２及び光サーキ
ュレータ３４からなる部分は、光増幅されたＣバンド信
号光Ｓ_Ｃと光増幅されたＬバンド信号光Ｓ_Ｌを合波する
合波器として機能する。従って、ファイバグレーティン
グ３２及び光サーキュレータ３４の部分を、より単純な
構成の光カップラ又はＷＤＭ光カップラで代替できるこ
とは明らかである。

【００８１】ＬＤ２０，３８の代わりに、単一のＬＤの
出力光又は複数のＬＤの出力光を合波した光を２分割
し、それぞれＷＤＭ光カップラ１２，３８に供給する構
成を採用することができる。勿論、各ＬＤの発振波長
は、励起対象のＥＤＦに応じたものでなければならな
い。

【００８２】図１に示す実施例では、ＥＤＦ２６の励起
光を後方から導入している。図１に示す実施例とは異な
り、ＥＤＦ２６を前方から励起してもよい。その場合、
ＬＤ３８の出力する励起光をＥＤＦ２６に導入するため
のＷＤＭ光カップラがＥＤＦ２６と光アイソレータ２４
の間に配置されるので、励起効率の点で、励起光２０ａ
は、そのＷＤＭ光カップラを通過できるのが好ましいも
のの、励起光２０ａの波長とそのＷＤＭ光カップラの透
過特性が制限される。図１に示す実施例では、そのよう
な制限が生じない。

【００８３】ＥＤＦ２６に入射する励起光２０ａが、Ｌ
バンド増幅に十分なパワーを具備する場合、ＷＤＭ光カ
ップラ２８及びＬＤ３８は省略できる。この構成は、Ｌ
バンドに含まれる信号光数が少ない場合に有効である。

【００８４】ＥＤＦ１６を後方からも励起する双方向励
起状態にしたい場合には、例えば、３ポートの光サーキ
ュレータ１８の代わりに４ポートの光サーキュレータを
配置し、その第４のポートに第３の励起光を入力すれば
よい。

【００８５】光サーキュレータ１８及び３４の部分を４
ポートの光サーキュレータで代替できる。この場合に
は、Ｌバンド信号光Ｓ_Ｌの遅延を補償する光ファイバ３
６を配置できず、Ｌバンド信号光Ｓ_Ｌの挿入損失が僅か
に増加するが、Ｃバンド信号光Ｓ_Ｃの挿入損失が少なく
なる。総合的には、Ｌバンドの挿入損失の増加よりも、
Ｃバンド信号光Ｓ_Ｃの挿入損失の減少が大きい。従っ
て、Ｃバンド信号光光Ｓ_Ｃの挿入損失を低減できるメリ
ットが、Ｌバンド信号光に対するデメリットを上回る。

【００８６】図１０は、そのような変更実施例の概略構
成ブロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号
を付してある。６０は、光サーキュレータ１８及び３４
の部分を代替する４ポートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光サーキュ
レータである。すなわち、光サーキュレータ６０のポー
トＡにＥＤＦ１６が接続し、ポートＢにファイバグレー
ティング２２が接続し、ポートＣにファイバグレーティ
ング３２が接続する。光サーキュレータ６０のポートＤ
は、光アイソレータ６２を介して出力端子６４に接続す
る。光アイソレータ６２は、光サーキュレータ６０のポ
ートＤから出力される光を出力端子６４に通す方向に配
置される。

【００８７】図１０に示す構成では、光サーキュレータ
６０は、ＥＤＦ１６からポートＡに入力する光をポート
Ｂからファイバグレーティング２２に供給する。ファイ
バグレーティング２２で反射されたＣバンド成分は、再
び光サーキュレータ６０のポートＢに入力し、ポートＣ
からファイバグレーティング３２に向けて出力される。
ファイバグレーティング３２は、光サーキュレータ６０
のポートＣからのＣバンド光を全反射する。ファイバグ
レーティング３２で反射されたＣバンド光は、再び光サ
ーキュレータ６０のポートＣに入射する。

【００８８】ファイバグレーティング２２は、光サーキ
ュレータ６０のポートＢからの光の内、Ｌバンド信号光
ＳＬ、Ｃバンド信号光ＳＣの一部、ＥＤＦ１６で発生す
るＣバンドＡＳＥ光の一部及び励起光２０ａを透過す
る。その透過光は、光アイソレータ２４を介してＥＤＦ
２６に入力する。ＥＤＦ２６は図１に示す実施例と同様
の作用でＬバンド信号光ＳＬを増幅する。ＥＤＦ２６で
増幅されたＬバンド信号光ＳＬは、ＷＤＭ光カップラ２
８、光アイソレータ３０及びファイバグレーティング３
２を透過して光サーキュレータ６０のポートＣに入力す
る。

【００８９】このように、光サーキュレータ６０のポー
トＣに、ＥＤＦ１４で増幅されたＣバンド信号光Ｓ_Ｃと
ＥＤＦ２６で増幅されたＬバンド信号光Ｓ_Ｌが入力す
る。光サーキュレータ６０はポートＣの入力光をポート
Ｄから出力する。従って、増幅されたＣバンド信号光Ｓ
_Ｃ及びＬバンド信号光Ｓ_Ｌが、光アイソレータ６２を介
して出力端子６４に供給される。

【００９０】光サーキュレータ６０がポートＤの入力光
をポートＡに転送する機能を具備する場合、光サーキュ
レータ６０のポートＤにＥＤＦ１６の励起光を入力して
も良い。そのためには、光サーキュレータ６０のポート
Ｄと光アイソレータ６２の間に、励起光を光サーキュレ
ータ６０のポートＤに供給するＷＤＭ光カップラを配置
する。

【００９１】添加材としてエルビウムを使用する実施例
を説明したが、勿論、その他の希土類金属を添加しても
よい。

【００９２】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、簡単な構成で２つのバンドの信号
光を効率良く光増幅できる。しかも、高効率、高利得及
び低雑音指数を実現でき、更には、広増幅帯域をも実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成図である。

【図２】ファイバグレーティング２２，３０の反射特
性図である。

【図３】長尺ＥＤＦに対するＬバンド増幅の原理を説
明する図である。

【図４】ハイパワー励起に対するＬバンド増幅の原理
を説明する図である。

【図５】ＥＤＦの利得特性及び雑音指数の、長さによ
る相違の測定結果例である。

【図６】補助光の波長と利得特性との関係の測定例で
ある。

【図７】ＥＤＦＦを使用する場合の、利得と雑音指数
の波長特性である。

【図８】ＥＤＳＦを使用する場合の、利得と雑音指数
の波長特性である。

【図９】補助光パワーと利得の関係を示す図である。

【図１０】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図
である。

【符号の説明】

１０：入力端子１２：ＷＤＭ光カップラ１４：光アイソレータ１６：エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）１８：光サーキュレータ２０：レーザダイオード２０ａ：励起光２２：ファイバグレーティング２４：光アイソレータ２６：エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）２８：ＷＤＭ光カップラ３０：光アイソレータ３２：ファイバグレーティング３４：光サーキュレータ３６：光ファイバ３８：レーザダイオード３８ａ：励起光３９：出力端子４０：Ｃバンド補助光が入力する場合の利得特性４２：Ｃバンド補助光が入力する場合の雑音指数４４：Ｃバンド補助光が入力しない場合の利得特性４６：Ｃバンド補助光が入力しない場合の雑音指数５０：Ｃバンド補助光が入力する場合の利得特性５２：Ｃバンド補助光が入力する場合の雑音指数５４：Ｃバンド補助光が入力しない場合の利得特性５６：Ｃバンド補助光が入力しない場合の雑音指数６０：光サーキュレータ６２：光アイソレータ６４：出力端子

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｂ 10/18 (72)発明者須藤智美埼玉県上福岡市大原２丁目１番15号株式会社ケイディディファイバラボ内 (72)発明者野田行雄埼玉県上福岡市大原２丁目１番15号株式会社ケイディディファイバラボ内 (72)発明者三村榮紀埼玉県上福岡市大原２丁目１番15号株式会社ケイディディファイバラボ内Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 JJ02 KK07 KK30 PP07 RR01 YY17 5K002 BA00 BA05 BA13 BA21 CA13 DA02 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１バンド（Ｃ）の信号光（Ｓ_Ｃ）と第
２バンド（Ｌ）の信号光（Ｓ_Ｌ）を含む信号光が入力
し、当該第１バンド（Ｃ）の信号光（Ｓ_Ｃ）を増幅する
第１の光増幅媒体（１６）と、当該第１の光増幅媒体から出力される光の内、当該第１
バンドの光のほとんどを第１の光パス（３６）に供給
し、残りを第２の光パスに供給する分波器（１８，２
２）と、当該第２の光パス上にあって、当該第２バンド（Ｌ）の
信号光（Ｓ_Ｌ）を増幅する第２の光増幅媒体（２６）
と、当該第１の光パスを伝搬する光と、当該第２の光増幅媒
体で増幅された当該第２バンド（Ｌ）の信号光（Ｓ_Ｌ）
を合波し、出力端子に供給する合波器（３２，３４）と
を具備することを特徴とする光増幅器。
【請求項２】当該分波器が、当該第２の光パスの入力
端に接続し当該第１バンドの光を１００％未満の反射率
で反射する第１反射器（２２）と、当該第１の光増幅媒
体（１６）から出力される光を当該第１反射器（２２）
に転送し、当該第１反射器（２２）からの光を当該第１
の光パス（３６）に転送する第１光サーキュレータ（１
８）とを具備する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】当該合波器が、当該第２の光パスの出力
端に接続し当該第１バンド（Ｃ）の光を実質的に１００
％反射する第２反射器（３２）と、当該第１の光パスか
らの光を当該第２反射器（３２）に転送し、当該第２反
射器（３２）からの光を当該出力端子に転送する第２光
サーキュレータ（３４）とを具備する請求項１又は２に
記載の光増幅器。
【請求項４】更に、当該第１の光増幅媒体（１６）に
第１の励起光を供給する第１の励起光供給装置（１２，
２０）を具備する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項５】当該第１の励起光供給装置（１２，２
０）は、当該第１の光増幅媒体（１６）の全長に亘り当
該第１の励起光が存在するほどの光パワーで当該第１の
励起光を出力する請求項４に記載の光増幅器。
【請求項６】当該第１の光増幅媒体（１６）が、当該
第１の励起光の下で当該第２バンド（Ｌ）に対して正の
利得を具備する請求項４に記載の光増幅器。
【請求項７】更に、当該第２の光増幅媒体（２６）に
第２の励起光を供給する第２の励起光供給装置（２８，
３８）を具備する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項８】当該第１の光パスが、当該第２バンド
（Ｌ）における当該第２の光パスの遅延を補償する光伝
送媒体（３６）を具備する請求項１に記載の光増幅器。
【請求項９】当該第１バンドがＣバンドであり、当該
第２バンドがＬバンドである請求項１に記載の光増幅
器。
【請求項１０】当該第２の光増幅媒体がフッ化物ファ
イバからなる請求項９に記載の光増幅器。
【請求項１１】第１バンド（Ｃ）の信号光（Ｓ_Ｃ）と
第２バンド（Ｌ）の信号光（Ｓ_Ｌ）を含む信号光が入力
し、当該第１バンド（Ｃ）の信号光（Ｓ_Ｃ）を増幅する
第１の光増幅媒体（１６）と、第１、第２、第３及び第４ポートを具備し、第１ポート
の入力光を第２ポートから出力し、第２ポートの入力光
を第３ポートから出力し、第３ポートの入力光を第４ポ
ートから出力する光サーキュレータであって、当該第１
ポートに当該第１の光増幅媒体（１６）からの光が入力
する光サーキュレータと、当該第２バンド（Ｌ）の信号光（Ｓ_Ｌ）を増幅する第２
の光増幅媒体（２６）を有する光伝送路と、当該光伝送路と当該光サーキュレータの第２ポートとの
間に配置され、第２バンドの光を１００％未満の反射率
で反射する第１反射器（２２）と、当該光伝送路と当該光サーキュレータの第３ポートとの
間に配置され、第２バンドの信号光を実質的に１００％
の反射率で反射する第２反射器（３２）とを具備するこ
とを特徴とする光増幅器。
【請求項１２】当該光サーキュレータが、第１、第２
及び第３ポートを具備し、第１ポートの入力光を第２ポ
ートから出力し、第２ポートの入力光を第３ポートから
出力する第２及び第３光サーキュレータからなり、当該
第２光サーキュレータの第１ポートが当該光サーキュレ
ータの第１ポートであり、当該第２光サーキュレータの
第２ポートが当該光サーキュレータの第２ポートであ
り、当該第２光サーキュレータの第３ポートが当該第３
光サーキュレータの第１ポートに接続し、当該第３光サ
ーキュレータの第２ポートが当該光サーキュレータの第
３ポートであり、当該第３光サーキュレータの第３ポー
トが当該光サーキュレータの第４ポートである請求項１
１に記載の光増幅器。
【請求項１３】更に、当該第２光サーキュレータの第
３ポートと当該第３光サーキュレータの第１ポートとの
間に配置され、当該第２バンド（Ｌ）における当該光伝
送路の遅延を補償する光伝送媒体（３６）を具備する請
求項１２に記載の光増幅器。
【請求項１４】更に、当該第１の光増幅媒体（１６）
に第１の励起光を供給する第１の励起光供給装置（１
２，２０）を具備する請求項１１に記載の光増幅器。
【請求項１５】当該第１の励起光供給装置（１２，２
０）は、当該第１の光増幅媒体（１６）の全長に亘り当
該第１の励起光が存在するほどの光パワーで当該第１の
励起光を出力する請求項１４に記載の光増幅器。
【請求項１６】当該第１の光増幅媒体（１６）が、当
該第１の励起光の下で当該第２バンド（Ｌ）に対して正
の利得を具備する請求項１４に記載の光増幅器。
【請求項１７】当該第１反射器（２２）が、当該第１
の励起光を透過する請求項１４に記載の光増幅器。
【請求項１８】更に、当該第２の光増幅媒体（２６）
に第２の励起光を供給する第２の励起光供給装置（２
８，３８）を具備する請求項１１に記載の光増幅器。
【請求項１９】当該第１バンドがＣバンドであり、当
該第２バンドがＬバンドである請求項１１に記載の光増
幅器。
【請求項２０】当該第２の光増幅媒体がフッ化物ファ
イバからなる請求項１９に記載の光増幅器。