JPH0537047A - 光能動素子 - Google Patents
光能動素子Info
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- JPH0537047A JPH0537047A JP3193302A JP19330291A JPH0537047A JP H0537047 A JPH0537047 A JP H0537047A JP 3193302 A JP3193302 A JP 3193302A JP 19330291 A JP19330291 A JP 19330291A JP H0537047 A JPH0537047 A JP H0537047A
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- JP
- Japan
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- light
- optical
- wavelength
- fiber
- excitation light
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- Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長1.3μm帯での光増幅を可能にする光
能動素子及びこれを用いた光増幅器等を提供すること。 【構成】 中央のコア2aには、波長1.3μm帯の信
号光を増幅するための活性物質としてNdが添加されて
いる。平行に設けられたコア2bには、Ndが発生する
不要光(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質
として、Ybが添加されている。コア2aの左端から
は、波長1.3μm帯の信号光と波長0.8μmの励起
光とが入射する。この励起光は、コア2a、2b間を往
復しながら、コア2a内部のNdを励起する。一方、波
長1.3μm帯の信号光も、コア2a、2b間を往復し
ながら、Ndを誘導して波長1.3μm帯の誘導放出光
を発生させる。これにより、波長1.3μm帯の光増幅
が可能になる。この場合、Ndの発生する不要光がコア
2bで吸収されるので、光増幅利得を高めることができ
る。
能動素子及びこれを用いた光増幅器等を提供すること。 【構成】 中央のコア2aには、波長1.3μm帯の信
号光を増幅するための活性物質としてNdが添加されて
いる。平行に設けられたコア2bには、Ndが発生する
不要光(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質
として、Ybが添加されている。コア2aの左端から
は、波長1.3μm帯の信号光と波長0.8μmの励起
光とが入射する。この励起光は、コア2a、2b間を往
復しながら、コア2a内部のNdを励起する。一方、波
長1.3μm帯の信号光も、コア2a、2b間を往復し
ながら、Ndを誘導して波長1.3μm帯の誘導放出光
を発生させる。これにより、波長1.3μm帯の光増幅
が可能になる。この場合、Ndの発生する不要光がコア
2bで吸収されるので、光増幅利得を高めることができ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1.3μm帯その他の波
長帯域での光増幅等に使用される光能動素子、光能動装
置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ及び導波路素子レーザに関する。
長帯域での光増幅等に使用される光能動素子、光能動装
置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ及び導波路素子レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】希土類元素を添加した光機能性ガラス
は、一般に1.310±0.025μmの範囲で行われ
る波長1.3μm帯での光通信に使用するファイバ増幅
器、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の光能動装置へ
の応用が考えられている。
は、一般に1.310±0.025μmの範囲で行われ
る波長1.3μm帯での光通信に使用するファイバ増幅
器、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の光能動装置へ
の応用が考えられている。
【0003】例えば、燐酸塩系の多成分ガラスにネオジ
ムイオン(Nd3+)を添加した多成分ガラスを準備し、
このガラスから形成した光ファイバのレーザ発振特性に
ついて評価した旨の報告(ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No.2, pp121-122)等がなされている。さらに
最近、波長1.3μm付近で光増幅を実現する活性物質
としてプラセオジウムイオン(Pr3+)を添加した光フ
ァイバについても報告されている(OFC '90 Post Deadl
inePapers(PD2-1) )。
ムイオン(Nd3+)を添加した多成分ガラスを準備し、
このガラスから形成した光ファイバのレーザ発振特性に
ついて評価した旨の報告(ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No.2, pp121-122)等がなされている。さらに
最近、波長1.3μm付近で光増幅を実現する活性物質
としてプラセオジウムイオン(Pr3+)を添加した光フ
ァイバについても報告されている(OFC '90 Post Deadl
inePapers(PD2-1) )。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の報告に
示されるNd3+添加の多成分ガラスでは、Nd3+の波長
1.32μmでの蛍光ピークが比較的微弱であること等
に起因して、励起光の入力強度を増大させても、波長
1.3μm帯の領域内で十分な利得を得ることができな
かった。図1は、励起光の入力強度を増大させた場合の
波長1.3μm帯光の増幅度を示したものである。ある
入力強度を境として、波長1.3μm帯光の増幅に対応
する電子遷移 4F9/2 → 4I13/2よりも、波長1.05
〜1.06μm帯の誘導放出に対応する電子遷移 4F
9/2 → 4I11/2が優勢になることがわかる。この結果、
波長1.3μm帯光の増幅が制限されることとなる。
示されるNd3+添加の多成分ガラスでは、Nd3+の波長
1.32μmでの蛍光ピークが比較的微弱であること等
に起因して、励起光の入力強度を増大させても、波長
1.3μm帯の領域内で十分な利得を得ることができな
かった。図1は、励起光の入力強度を増大させた場合の
波長1.3μm帯光の増幅度を示したものである。ある
入力強度を境として、波長1.3μm帯光の増幅に対応
する電子遷移 4F9/2 → 4I13/2よりも、波長1.05
〜1.06μm帯の誘導放出に対応する電子遷移 4F
9/2 → 4I11/2が優勢になることがわかる。この結果、
波長1.3μm帯光の増幅が制限されることとなる。
【0005】図2は、上記の問題を解決するために提案
されたもので、Nd3+添加ファイバ302の両端或いは
その中間に、波長1.05〜1.06μm帯光を遮断、
分波するカプラ304a、304bを配置し、その出力
側に0.8μm帯光をカットするフィルタ306を配置
する。図示のような装置では、カプラ等304a、30
4bを光路中に挿入することに起因して波長1.3μm
帯の信号光の損失が避けられないといった問題があっ
た。さらに、波長1.05〜1.06μm帯光の除去が
部分的にしか行われないため、励起光入力を大きくして
ゆくと、やはり波長1.05〜1.06μm帯での誘導
放出が発生、増大してしまうといった問題があった。
されたもので、Nd3+添加ファイバ302の両端或いは
その中間に、波長1.05〜1.06μm帯光を遮断、
分波するカプラ304a、304bを配置し、その出力
側に0.8μm帯光をカットするフィルタ306を配置
する。図示のような装置では、カプラ等304a、30
4bを光路中に挿入することに起因して波長1.3μm
帯の信号光の損失が避けられないといった問題があっ
た。さらに、波長1.05〜1.06μm帯光の除去が
部分的にしか行われないため、励起光入力を大きくして
ゆくと、やはり波長1.05〜1.06μm帯での誘導
放出が発生、増大してしまうといった問題があった。
【0006】そこで、本発明は、波長1.3μm帯その
他の帯域での発光・光増幅等を妨害する不要光を除去す
ることにより、波長1.3μm帯その他の帯域での光増
幅を可能にする、或いはその増幅率を高める得る光能動
素子を提供することを目的としている。
他の帯域での発光・光増幅等を妨害する不要光を除去す
ることにより、波長1.3μm帯その他の帯域での光増
幅を可能にする、或いはその増幅率を高める得る光能動
素子を提供することを目的としている。
【0007】また、本発明は、上記光能動素子を備える
光能動装置を提供することを目的とする。
光能動装置を提供することを目的とする。
【0008】また、本発明は、上記光能動装置から構成
したファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ、導波路素子レーザ等を提供することを目的とする。
したファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレー
ザ、導波路素子レーザ等を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明にかかる光能動素子は、(a)ホスト
ガラスに希土類元素を活性物質として添加した光機能性
ガラスから形成された第1の光伝送路と、(b)特定波
長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスから形成され
た第2の光伝送路と、を備える。ここに、第1及び第2
の光伝送路は、所定の結合領域で略平行に配置されてい
る。
するため、本発明にかかる光能動素子は、(a)ホスト
ガラスに希土類元素を活性物質として添加した光機能性
ガラスから形成された第1の光伝送路と、(b)特定波
長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスから形成され
た第2の光伝送路と、を備える。ここに、第1及び第2
の光伝送路は、所定の結合領域で略平行に配置されてい
る。
【0010】この光能動素子は、例えば光ファイバ、導
波路素子等として実施することができる。また、活性物
質となる希土類元素としては、Ndの他、Yb、Dy、
Sm、Pm、Er等の使用が可能である。
波路素子等として実施することができる。また、活性物
質となる希土類元素としては、Ndの他、Yb、Dy、
Sm、Pm、Er等の使用が可能である。
【0011】上記光能動素子において、第1又は第2の
光伝送路に入射した励起光、信号光等の必要光は、上記
の結合領域で第1及び第2の光伝送路間を往復する。第
1の光伝送路を伝播する励起光によって励起された希土
類元素は、信号光等の波長に等しい必要な放出光ととも
に特定波長の不要光を発生し得るが、この不要光は第2
の光伝送路で吸収される。よって、不要光の発生に起因
して信号光等の波長に等しい必要な誘導放出光の発生が
妨げられることを防止できる。かかる光能動素子は、光
増幅器、レーザ、光スイッチ等各種の装置に応用するこ
とができる。
光伝送路に入射した励起光、信号光等の必要光は、上記
の結合領域で第1及び第2の光伝送路間を往復する。第
1の光伝送路を伝播する励起光によって励起された希土
類元素は、信号光等の波長に等しい必要な放出光ととも
に特定波長の不要光を発生し得るが、この不要光は第2
の光伝送路で吸収される。よって、不要光の発生に起因
して信号光等の波長に等しい必要な誘導放出光の発生が
妨げられることを防止できる。かかる光能動素子は、光
増幅器、レーザ、光スイッチ等各種の装置に応用するこ
とができる。
【0012】本発明の光能動装置は、(a)光ファイバ
に形成した上記の光能動素子と、(b)希土類元素を励
起する励起光を発生する励起光源と、(c)励起光を励
起光源から光能動素子の第1のファイバコアに入射させ
る励起光結合手段とを備える。
に形成した上記の光能動素子と、(b)希土類元素を励
起する励起光を発生する励起光源と、(c)励起光を励
起光源から光能動素子の第1のファイバコアに入射させ
る励起光結合手段とを備える。
【0013】上記光能動装置において、励起光結合手段
により光能動素子内に導入された励起光によって第1の
光伝送路内の希土類元素が励起される。励起された希土
類元素からの特定波長の不要光は第2の光伝送路で吸収
される。この結果、不要光によって必要な放出光の発生
が妨げられることを防止できる。つまり、上記特定波長
の不要光に誘導されて上記特定波長の放出光が発生する
ことを抑制でき、必要な放出光の発生確率が減少するこ
とを防止できる。励起された希土類元素が発生した必要
な放出光、或いは第1の光伝送路に入射した信号光は、
更に希土類元素を誘導して誘導放出光を高い効率で発生
させ、この帯域での光増幅機能、光スイッチ機能、光セ
ンサ機能等の諸機能の発揮を容易にする。
により光能動素子内に導入された励起光によって第1の
光伝送路内の希土類元素が励起される。励起された希土
類元素からの特定波長の不要光は第2の光伝送路で吸収
される。この結果、不要光によって必要な放出光の発生
が妨げられることを防止できる。つまり、上記特定波長
の不要光に誘導されて上記特定波長の放出光が発生する
ことを抑制でき、必要な放出光の発生確率が減少するこ
とを防止できる。励起された希土類元素が発生した必要
な放出光、或いは第1の光伝送路に入射した信号光は、
更に希土類元素を誘導して誘導放出光を高い効率で発生
させ、この帯域での光増幅機能、光スイッチ機能、光セ
ンサ機能等の諸機能の発揮を容易にする。
【0014】本発明のファイバ増幅器は、(a)ホスト
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)波長1.3μm帯の信号光を第1及び第2のファ
イバコアに導く信号光結合手段とを備える。なお、特定
波長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスとしては、
励起光及び信号光を吸収しないで波長1.05〜1.0
6μm帯その他の不要光を吸収するものとして、例えば
Yb、Dy、Sm、Pm、Er等を添加したガラスを使
用することができる。
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)波長1.3μm帯の信号光を第1及び第2のファ
イバコアに導く信号光結合手段とを備える。なお、特定
波長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスとしては、
励起光及び信号光を吸収しないで波長1.05〜1.0
6μm帯その他の不要光を吸収するものとして、例えば
Yb、Dy、Sm、Pm、Er等を添加したガラスを使
用することができる。
【0015】上記ファイバ増幅器において、励起光結合
手段により光能動素子内に導入された波長0.8μmの
励起光によって第1のファイバコア内のNdが励起され
る。励起されたNdからの波長1.05〜1.06μm
の不要光は第2のファイバコアで吸収される。よって、
不要光によって必要な波長1.3μm帯の放出光の発生
が妨げられることを防止できる。この状態で第1のファ
イバコアに入射した信号光は、Ndを誘導して誘導放出
光を高い効率で発生させ、波長1.3μm帯での光増幅
が可能になる。
手段により光能動素子内に導入された波長0.8μmの
励起光によって第1のファイバコア内のNdが励起され
る。励起されたNdからの波長1.05〜1.06μm
の不要光は第2のファイバコアで吸収される。よって、
不要光によって必要な波長1.3μm帯の放出光の発生
が妨げられることを防止できる。この状態で第1のファ
イバコアに入射した信号光は、Ndを誘導して誘導放出
光を高い効率で発生させ、波長1.3μm帯での光増幅
が可能になる。
【0016】本発明のファイバレーザは、(a)ホスト
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)第1及び第2のファイバコア内からの波長1.3
μm帯又はその近傍の光をこの第1及び第2のファイバ
コアにフィードバックする共振器構造とを備える。
ガラスにNdを活性物質として添加した光機能性ガラス
から形成された第1のファイバコアと、特定波長の不要
光のみを吸収する光機能性ガラスから形成された第2の
ファイバコアとを備え、第1及び第2のファイバコアが
所定の結合領域で略平行に配置されている光能動素子
と、(b)Ndを励起するため波長0.8μmの励起光
を発生する励起光源と、(c)励起光を励起光源から第
1及び第2のファイバコアに導く励起光結合手段と、
(d)第1及び第2のファイバコア内からの波長1.3
μm帯又はその近傍の光をこの第1及び第2のファイバ
コアにフィードバックする共振器構造とを備える。
【0017】上記のファイバレーザにおいて、励起光結
合手段により第1及び第2のファイバコア内に導入され
た波長0.8μmの励起光によって第1のファイバコア
内のNdが励起される。励起されたNdからの波長1.
05〜1.06μmの不要光は第2のファイバコアで吸
収される。よって、不要光によって必要な波長1.3μ
m帯の放出光の発生が妨げられることを防止できるばか
りでなく、第1のファイバコアで発生した波長1.3μ
m帯の放出光は、Ndを誘導して誘導放出光を高い効率
で発生させ、波長1.3μm帯でのレーザ発振が可能に
なる。
合手段により第1及び第2のファイバコア内に導入され
た波長0.8μmの励起光によって第1のファイバコア
内のNdが励起される。励起されたNdからの波長1.
05〜1.06μmの不要光は第2のファイバコアで吸
収される。よって、不要光によって必要な波長1.3μ
m帯の放出光の発生が妨げられることを防止できるばか
りでなく、第1のファイバコアで発生した波長1.3μ
m帯の放出光は、Ndを誘導して誘導放出光を高い効率
で発生させ、波長1.3μm帯でのレーザ発振が可能に
なる。
【0018】上記光ファイバを導波路素子に置き換えれ
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
【0019】上記光ファイバの具体的製法としては、ビ
ルトインキャスティング法、ロッドインチューブ法等の
公知の製法を利用することができる。
ルトインキャスティング法、ロッドインチューブ法等の
公知の製法を利用することができる。
【0020】上記光ファイバの具体的構造としては、各
ファイバコアがシングルモードの条件を満たしているこ
とが望ましい。
ファイバコアがシングルモードの条件を満たしているこ
とが望ましい。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
する。
【0022】図3は、光増幅用の光能動素子の実施例で
ある光ファイバを示したもので、図3(a)がその縦方
向断面図であり、図3(b)がその横方向断面図であ
る。図示の光ファイバ2は2本のコアを備える。光ファ
イバ2の中心部に配置された第1のコア2aには、波長
1.3μm帯の信号光を増幅するための活性物質として
Nd3+が添加されている。第1のコア2aに沿って設け
られた第2のコア2bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。光ファイバ2の長さL、
第1及び第2のコア2a、2b間の距離D等は、以下に
詳細に説明するが、第1及び第2のコア2a、2bを伝
播する信号光及び不要光の波長に合わせて適当に調節さ
れている。
ある光ファイバを示したもので、図3(a)がその縦方
向断面図であり、図3(b)がその横方向断面図であ
る。図示の光ファイバ2は2本のコアを備える。光ファ
イバ2の中心部に配置された第1のコア2aには、波長
1.3μm帯の信号光を増幅するための活性物質として
Nd3+が添加されている。第1のコア2aに沿って設け
られた第2のコア2bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。光ファイバ2の長さL、
第1及び第2のコア2a、2b間の距離D等は、以下に
詳細に説明するが、第1及び第2のコア2a、2bを伝
播する信号光及び不要光の波長に合わせて適当に調節さ
れている。
【0023】図3の光ファイバ2の動作について説明す
る。第1のコア2aの左端からは、波長1.3μm帯の
信号光と波長0.8μmの励起光とが入射する。波長
0.8μm帯の励起光は、間隔Dで近接配置された第2
のコア2bに対してエバネッセント結合する。この結
果、励起光は第1及び第2のコア2a、2b間をその伝
搬定数β1 に応じた長さL1 ごとに交互に往復する。こ
の励起光は第1のコア2aを伝送する間にその内部のN
d3+を励起する。一方、波長1.3μm帯の信号光も、
間隔Dで近接配置された第2のコア2bに対してエバネ
ッセント結合する。つまり、信号光は第1及び第2のコ
ア2a、2b間をその伝搬定数β2 に応じた長さL2 ご
とに交互に往復する。この信号光は第1のコア2aを伝
送する間に励起されたNd3+を誘導して波長1.3μm
帯の誘導放出光を発生させる。これにより、波長1.3
μm帯の光増幅が可能になる。もっとも、励起されたN
d3+が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自
然放出光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収され
る。波長1.05〜1.06μmの誘導放出の種となる
自然放出光成分が光ファイバ12の全長に亘って低レベ
ルに抑えられるため、波長1.3μm帯の光増幅度は励
起光の入力強度を大きくしても制限されることがない。
る。第1のコア2aの左端からは、波長1.3μm帯の
信号光と波長0.8μmの励起光とが入射する。波長
0.8μm帯の励起光は、間隔Dで近接配置された第2
のコア2bに対してエバネッセント結合する。この結
果、励起光は第1及び第2のコア2a、2b間をその伝
搬定数β1 に応じた長さL1 ごとに交互に往復する。こ
の励起光は第1のコア2aを伝送する間にその内部のN
d3+を励起する。一方、波長1.3μm帯の信号光も、
間隔Dで近接配置された第2のコア2bに対してエバネ
ッセント結合する。つまり、信号光は第1及び第2のコ
ア2a、2b間をその伝搬定数β2 に応じた長さL2 ご
とに交互に往復する。この信号光は第1のコア2aを伝
送する間に励起されたNd3+を誘導して波長1.3μm
帯の誘導放出光を発生させる。これにより、波長1.3
μm帯の光増幅が可能になる。もっとも、励起されたN
d3+が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自
然放出光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収され
る。波長1.05〜1.06μmの誘導放出の種となる
自然放出光成分が光ファイバ12の全長に亘って低レベ
ルに抑えられるため、波長1.3μm帯の光増幅度は励
起光の入力強度を大きくしても制限されることがない。
【0024】光ファイバ2の全長Lは、長さL1 の奇数
倍で、かつ、長さL2 の偶数倍となっている。この結
果、波長1.3μm帯の信号光は第1のコア2aから出
射し、波長0.8μm帯の励起光は第2のコア2bから
出射する。このように、伝搬定数の波長依存性を利用す
るならば、波長0.8μm帯の励起光を光ファイバ2の
終端で第1のコア2aより除去することができる。つま
り、従来例のように励起光をカットするためのフィルタ
が不要となり、このようなフィルタに起因する信号光の
損失を低減することができる。光ファイバ2の具体的な
パラメータとして、例えば各コア2a、2bの非屈折率
差を約1%とし、コア径を3μmとし、その間隔Dを5
μmとし、全長Lを約1mとすることができる。なお、
波長0.8μm光と波長1.3μm光との結合長、即ち
全長Lの調整は、実際に光を入射させて光ファイバ2の
端部を切り込むことで行った。第1のコア2aに添加し
たNd3+は5000ppmで、第2のコア2bに添加し
たYb3+は5wt%であった。
倍で、かつ、長さL2 の偶数倍となっている。この結
果、波長1.3μm帯の信号光は第1のコア2aから出
射し、波長0.8μm帯の励起光は第2のコア2bから
出射する。このように、伝搬定数の波長依存性を利用す
るならば、波長0.8μm帯の励起光を光ファイバ2の
終端で第1のコア2aより除去することができる。つま
り、従来例のように励起光をカットするためのフィルタ
が不要となり、このようなフィルタに起因する信号光の
損失を低減することができる。光ファイバ2の具体的な
パラメータとして、例えば各コア2a、2bの非屈折率
差を約1%とし、コア径を3μmとし、その間隔Dを5
μmとし、全長Lを約1mとすることができる。なお、
波長0.8μm光と波長1.3μm光との結合長、即ち
全長Lの調整は、実際に光を入射させて光ファイバ2の
端部を切り込むことで行った。第1のコア2aに添加し
たNd3+は5000ppmで、第2のコア2bに添加し
たYb3+は5wt%であった。
【0025】図4は、図3の光ファイバ2を用いた波長
1.3μm帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図示
のファイバ増幅器は、Nd3+及びYb3+をそれぞれ添加
した一対のコアを備える光ファイバ2と、波長0.8μ
m帯の励起光を発生するレーザダイオード等のレーザ光
源4と、この励起光をレーザ光源4から光ファイバ2内
に入射させる合波用カプラ6とを備える。
1.3μm帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図示
のファイバ増幅器は、Nd3+及びYb3+をそれぞれ添加
した一対のコアを備える光ファイバ2と、波長0.8μ
m帯の励起光を発生するレーザダイオード等のレーザ光
源4と、この励起光をレーザ光源4から光ファイバ2内
に入射させる合波用カプラ6とを備える。
【0026】光ファイバ16、26の融着延伸により形
成したカプラ6に設けられた光ファイバ16aには、波
長1.30μmの信号光源10が接続される。これに対
向する光ファイバ16bには、光ファイバ2の入力側が
結合され、信号光を光ファイバ2内に入射させる。カプ
ラ6に設けられた光ファイバ26aには、波長0.8μ
mの励起光を発生するレーザ光源4が接続される。した
がって、光ファイバ2内には信号光とともにレーザ光源
4からの波長0.8μmの励起光も導入される。なお、
カプラ6に設けられた残りの光ファイバ26bは戻り光
を防止するためにマッチングオイル12漬浸される。光
ファイバ2の出力側からの増幅された信号光は、光ファ
イバ14を介してフォトディテクタ18に導かれる。フ
ォトディテクタ18は増幅された波長1.30μm光の
強度等を検出する。
成したカプラ6に設けられた光ファイバ16aには、波
長1.30μmの信号光源10が接続される。これに対
向する光ファイバ16bには、光ファイバ2の入力側が
結合され、信号光を光ファイバ2内に入射させる。カプ
ラ6に設けられた光ファイバ26aには、波長0.8μ
mの励起光を発生するレーザ光源4が接続される。した
がって、光ファイバ2内には信号光とともにレーザ光源
4からの波長0.8μmの励起光も導入される。なお、
カプラ6に設けられた残りの光ファイバ26bは戻り光
を防止するためにマッチングオイル12漬浸される。光
ファイバ2の出力側からの増幅された信号光は、光ファ
イバ14を介してフォトディテクタ18に導かれる。フ
ォトディテクタ18は増幅された波長1.30μm光の
強度等を検出する。
【0027】図5は、図4のファイバ増幅器の要部を示
した図である。光ファイバ16aのコア116a端部は
光ファイバ2の第1のコア2aの入力端にアライメント
されいる。このため、励起光及び信号光は共に第1のコ
ア2aの入力端に入射する。また、光ファイバ2の第1
のコア2aの出力端は光ファイバ14のコア114a端
部にアライメントされいる。このため、第1のコア2a
の出力端から出力された信号光のみが光ファイバ14の
コア114aに結合される。第2のコア2bの出力端か
ら出力された励起光は光ファイバ14のコア114aに
結合されないで外部に漏れ出す。
した図である。光ファイバ16aのコア116a端部は
光ファイバ2の第1のコア2aの入力端にアライメント
されいる。このため、励起光及び信号光は共に第1のコ
ア2aの入力端に入射する。また、光ファイバ2の第1
のコア2aの出力端は光ファイバ14のコア114a端
部にアライメントされいる。このため、第1のコア2a
の出力端から出力された信号光のみが光ファイバ14の
コア114aに結合される。第2のコア2bの出力端か
ら出力された励起光は光ファイバ14のコア114aに
結合されないで外部に漏れ出す。
【0028】図4のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源10からの波長1.30μmの信
号光は、カプラ6をへて光ファイバ2の第1のコア2a
内に入射する。同時に、レーザ光源10からの波長0.
8μmの励起光も、カプラ6をへて光ファイバ2の第1
のコア2a内に入射して活性物質であるNd3+を励起す
る。励起されたNd3+はこの信号光に誘導されて、遷移
4F3/2 → 4I13/2に対応する波長1.30mの放射光
を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信号光は
増幅されることとなる。この場合、励起されたNd3+が
発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自然放出
光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収されるので、
波長1.05〜1.06μmの誘導放出を低レベルに抑
えることができ、波長1.30mの光増幅度を高めるこ
とができる。
に説明する。信号光源10からの波長1.30μmの信
号光は、カプラ6をへて光ファイバ2の第1のコア2a
内に入射する。同時に、レーザ光源10からの波長0.
8μmの励起光も、カプラ6をへて光ファイバ2の第1
のコア2a内に入射して活性物質であるNd3+を励起す
る。励起されたNd3+はこの信号光に誘導されて、遷移
4F3/2 → 4I13/2に対応する波長1.30mの放射光
を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信号光は
増幅されることとなる。この場合、励起されたNd3+が
発生する波長1.05〜1.06μmの不要な自然放出
光及び誘導放出光は第2のコア2bで吸収されるので、
波長1.05〜1.06μmの誘導放出を低レベルに抑
えることができ、波長1.30mの光増幅度を高めるこ
とができる。
【0029】図6は、光増幅用の光能動素子の実施例で
ある導波路素子を示したもので、図6(a)がその平面
図であり、図6(b)がその断面図である。図示の導波
路素子202は2本の平行な平面導波路を備える。第1
の平面導波路202aには、波長1.30μmの信号光
を増幅するための活性物質としてNd3+が添加されてい
る。第1の平面導波路202aに沿って設けられた第2
の平面導波路202bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。
ある導波路素子を示したもので、図6(a)がその平面
図であり、図6(b)がその断面図である。図示の導波
路素子202は2本の平行な平面導波路を備える。第1
の平面導波路202aには、波長1.30μmの信号光
を増幅するための活性物質としてNd3+が添加されてい
る。第1の平面導波路202aに沿って設けられた第2
の平面導波路202bには、Nd3+が発生する不要光
(波長1.05〜1.06μm)を吸収する物質とし
て、Yb3+が添加されている。
【0030】図6の光ファイバ2の動作について説明す
る。第1の平面導波路202aの左端からは、波長1.
30mの信号光と波長0.8μmの励起光とが入射す
る。波長0.8μmの励起光は、平行に配置された第2
の平面導波路202bに対してエバネッセント結合す
る。この結果、励起光は第1及び第2の平面導波路20
2a、202b間を交互に往復し、その間に第1の平面
導波路202a内部のNd3+を励起する。一方、波長
1.30μmの信号光も、第1及び第2の平面導波路2
02a、202b間を交互に往復し、第1の平面導波路
202a内部の励起されたNd3+を誘導して波長1.3
0μmの誘導放出光を発生させる。これにより、波長
1.30μmの光増幅が可能になる。励起されたNd3+
が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な放出光
は第2の平面導波路202bで吸収されるので、波長
1.30μmの光増幅度は励起光の入力強度を大きくし
ても制限されることがない。
る。第1の平面導波路202aの左端からは、波長1.
30mの信号光と波長0.8μmの励起光とが入射す
る。波長0.8μmの励起光は、平行に配置された第2
の平面導波路202bに対してエバネッセント結合す
る。この結果、励起光は第1及び第2の平面導波路20
2a、202b間を交互に往復し、その間に第1の平面
導波路202a内部のNd3+を励起する。一方、波長
1.30μmの信号光も、第1及び第2の平面導波路2
02a、202b間を交互に往復し、第1の平面導波路
202a内部の励起されたNd3+を誘導して波長1.3
0μmの誘導放出光を発生させる。これにより、波長
1.30μmの光増幅が可能になる。励起されたNd3+
が発生する波長1.05〜1.06μmの不要な放出光
は第2の平面導波路202bで吸収されるので、波長
1.30μmの光増幅度は励起光の入力強度を大きくし
ても制限されることがない。
【0031】導波路素子の全長等は図3の光ファイバ2
と同様に調節されている。この結果、波長1.30μm
の信号光は第1の平面導波路202aから出射し、波長
0.8μmの励起光は第2の平面導波路202bから出
射する。例えば、各平面導波路2a、2bの幅を2μm
とし、その間隔を3μmとし、全長を約5cmとするこ
とができる。第1の平面導波路202aに添加したNd
3+は2wt%で、第2の平面導波路202bに添加した
Yb3+は20wt%であった。
と同様に調節されている。この結果、波長1.30μm
の信号光は第1の平面導波路202aから出射し、波長
0.8μmの励起光は第2の平面導波路202bから出
射する。例えば、各平面導波路2a、2bの幅を2μm
とし、その間隔を3μmとし、全長を約5cmとするこ
とができる。第1の平面導波路202aに添加したNd
3+は2wt%で、第2の平面導波路202bに添加した
Yb3+は20wt%であった。
【0032】図6の導波路素子は、導波路素子増幅器に
応用することができる。具体的な構成は、図4のファイ
バ増幅器の光ファイバ12を図6の導波路素子に置き換
えたものとなる。また、その動作も基本的には図4のフ
ァイバ増幅器と同様のものとなっている。
応用することができる。具体的な構成は、図4のファイ
バ増幅器の光ファイバ12を図6の導波路素子に置き換
えたものとなる。また、その動作も基本的には図4のフ
ァイバ増幅器と同様のものとなっている。
【0033】図7は、導波路素子増幅器の要部を示した
図である。光ファイバ16aのコア116a端部は導波
路素子202の第1の平面導波路202aの入力端にア
ライメントされいる。励起光及び信号光は共に第1の平
面導波路202aの入力端に入射する。この第1の平面
導波路202aの出力端は光ファイバ14のコア114
a端部にアライメントされいる。このため、第1の平面
導波路202aの出力端から出力された信号光のみが光
ファイバ14のコア114aに結合される。
図である。光ファイバ16aのコア116a端部は導波
路素子202の第1の平面導波路202aの入力端にア
ライメントされいる。励起光及び信号光は共に第1の平
面導波路202aの入力端に入射する。この第1の平面
導波路202aの出力端は光ファイバ14のコア114
a端部にアライメントされいる。このため、第1の平面
導波路202aの出力端から出力された信号光のみが光
ファイバ14のコア114aに結合される。
【0034】本発明は上記実施例に限られるものではな
い。図3の光ファイバ2を用いてファイバレーザを構成
することもできる。具体的には、光ファイバ2の両端面
を鏡面に仕上げ、図4に示したレーザ光源4と同様の光
源を用いて励起光を光ファイバ2の第1のコア内に導入
する。
い。図3の光ファイバ2を用いてファイバレーザを構成
することもできる。具体的には、光ファイバ2の両端面
を鏡面に仕上げ、図4に示したレーザ光源4と同様の光
源を用いて励起光を光ファイバ2の第1のコア内に導入
する。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光能
動素子では、第1の光伝送路を伝播する励起光に励起さ
れた希土類元素からの特定波長の不要光が第2の光伝送
路で吸収される。よって、不要光に起因して信号光等の
波長に等しい必要な誘導放出光の発生が妨げられること
を防止でき、波長1.3μm帯その他の帯域での光増幅
を可能にする、或いはその利得を高めることができる。
動素子では、第1の光伝送路を伝播する励起光に励起さ
れた希土類元素からの特定波長の不要光が第2の光伝送
路で吸収される。よって、不要光に起因して信号光等の
波長に等しい必要な誘導放出光の発生が妨げられること
を防止でき、波長1.3μm帯その他の帯域での光増幅
を可能にする、或いはその利得を高めることができる。
【図1】従来のファイバ増幅装置の励起光入力強度と増
幅度等の関係を示した図。
幅度等の関係を示した図。
【図2】従来のファイバ増幅装置の実施例を示した図で
ある。
ある。
【図3】本発明の光能動素子である光ファイバの実施例
を示した図である。
を示した図である。
【図4】図3の光ファイバを用いたファイバ増幅器の実
施例を示した図である。
施例を示した図である。
【図5】図4のファイバ増幅器の要部を示した図であ
る。
る。
【図6】本発明の光能動素子である導波路素子の実施例
を示した図である。
を示した図である。
【図7】図6の導波路素子を用いた導波路素子増幅器の
実施例の要部を示した図である。
実施例の要部を示した図である。
2、202…光能動素子
2a、202a…第1の光伝送路
2b、202b…第2の光伝送路
4…励起光源
33、133…励起光結合手段であるカプラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所
G02F 1/35 501 7246−2K
H01S 3/094
(72)発明者 向後 隆司
神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
(72)発明者 宮島 義昭
東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日
本電信電話株式会社内
Claims (11)
- 【請求項1】 ホストガラスに希土類元素を活性物質と
して添加した光機能性ガラスから形成された第1の光伝
送路と、 特定波長の不要光のみを吸収する光機能性ガラスから形
成された第2の光伝送路と、を備え、 前記第1及び第2の光伝送路が所定の結合領域で略平行
に配置されていることを特徴とする光能動素子。 - 【請求項2】 前記第1及び第2の光伝送路は、それぞ
れファイバクラッド中に平行に形成された第1及び第2
のファイバコアであることを特徴とする請求項1記載の
光能動素子。 - 【請求項3】 請求項2に記載の光能動素子と、希土類
元素を励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光
を前記励起光源から前記光能動素子の前記第1及び第2
のファイバコアに導く励起光結合手段と、を備える光能
動装置。 - 【請求項4】 活性物質としてNdを使用し、励起光と
して波長0.8μm帯光を使用したことを特徴とする請
求項3記載の光能動装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記第1及び第2のファイバコ
アに導く信号光結合手段とを備えるファイバ増幅器。 - 【請求項6】 請求項4に記載の光能動装置と、前記第
1及び第2のファイバコア内からの波長1.3μm帯又
はその近傍の光を前記第1及び第2のファイバコアにフ
ィードバックする共振器構造とを備えるファイバレー
ザ。 - 【請求項7】 前記第1及び第2の光伝送路は、それぞ
れ基板上に平行に形成された第1及び第2の平面導波路
であることを特徴とする請求項1記載の光能動素子。 - 【請求項8】 請求項7に記載の光能動素子と、希土類
元素を励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光
を前記励起光源から前記光能動素子の前記第1及び第2
の平面導波路に導く励起光結合手段と、を備える光能動
装置。 - 【請求項9】 活性物質としてNdを使用し、励起光と
して波長0.8μm帯光を使用したことを特徴とする請
求項8記載の光能動装置。 - 【請求項10】 請求項9に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記第1及び第2の平面導波路
に導く信号光結合手段とを備える導波路素子増幅器。 - 【請求項11】 請求項9に記載の光能動装置と、前記
平面導波路内からの波長1.3μm帯又はその近傍の光
を前記第1及び第2の平面導波路にフィードバックする
共振器構造とを備える導波路素子レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3193302A JPH0537047A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 光能動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3193302A JPH0537047A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 光能動素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0537047A true JPH0537047A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16305654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3193302A Pending JPH0537047A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 光能動素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0537047A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1043815A2 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical fiber communication system employing Nd doped fiber amplifier for the 1400 nm window |
-
1991
- 1991-08-01 JP JP3193302A patent/JPH0537047A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1043815A2 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical fiber communication system employing Nd doped fiber amplifier for the 1400 nm window |
EP1043815A3 (en) * | 1999-04-08 | 2003-09-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical fiber communication system employing Nd doped fiber amplifier for the 1400 nm window |
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