[发明专利]光放大用光纤和光纤放大器

说明书

技术领域

本发明涉及入射激励光和信号光并放大信号光而输出的光纤放大器和该光纤放大器使用的光放大用光纤，特别是在纤芯的至少一部分中添加了铒的光放大用光纤和使用该光纤的光纤放大器。

背景技术

在光纤通信网络中，作为增大可以传送的信息量即通信容量的方法，已知的有波分复用(WDM:Wavelength DivisionMultiplexing)通信技术。

在该WDM通信中，要求开发可以一并放大WDM信号光的超宽带光纤放大器。山田诚等人的「可以一并放大通信波长带的超宽带光纤技术」(NTT技术期刊1998年11月号、76页～81页)公开了这一技术的一例。在该文献中，公开了通过将使用在波长1.55μm带具有放大频带的Er添加光纤的光纤放大部与使用在波长1.58μm带具有放大频带的Er添加光纤的光纤放大部并联连接而对1.55μm和1.58μm双方具有宽广的增益平坦频带的光纤放大器。

但是，迄今光纤放大器使用的Er添加光纤的1.58μm带的每单位长度的放大率比1.55μm带的每单位长度的放大率(单位长增益)小1个数量级以上，所以，为了得到与1.55μm带相同的信号增益，放大用光纤的长度需要10倍以上，该长度将达数百米长，从而装置将大型化。

为了提高放大用光纤的单位长增益，可以考虑增加Er添加量从而增加Er引起的激励光吸收量的方法，但是，Er的浓度增高时，由于发生浓度消光，所以，转换效率将降低。例如，本发明者等人在「在1580nm带具有高单位长增益的EDF的研究」(日本电子通信学会报OAA′98 C-3-3)中报告了将Er浓度提高到1100wtppm的EDF，但是，这是基本上接近迄今所认为的浓度消光极限的Er添加浓度。

发明的公开

根据希望进一步提高1.58μm带用的光放大用光纤的单位长增益，本发明者等人锐意研究的结果，发现通过共同添加Al来抑制Er原子的会合，可以抑制浓度消光的发生，与以往相比，可以增大ER的浓度。此外，作为增大Er吸收量的方法，考虑了增大Er的添加区域与光功率分布的重叠。并且，为了实现这一目的，发现使截止波长向长波长侧移动、增大纤芯中的光封闭效果是有效的。

即，使截止波长向长波长侧移动时，纤芯中的光封闭效果将增大，从而可以增大Er吸收量。并且，由于发生浓度消光的Er添加浓度极限也向高浓度侧移动，所以，也可以增大添加量。通过增加Er添加浓度，并使截止波长向长波长侧移动，便可得到单位长增益高的光放大用光纤。此外，还有弯曲损失降低的效果，从而可以将光放大用光纤卷绕得很小而实现组件化。

本发明就是根据上述发现而提案的，本发明的光放大用光纤至少在纤芯区域添加了Er，是放大1.58μ带的信号光所使用的光放大用光纤，其特征在于：纤芯区域的至少一部分由与Er引起共同添加了Ge、Al的石英玻璃构成，纤芯区域中的平均Er原子浓度大于950wtppm小于3000wtppm，1.58μm带的模场直径(MFD)大于5μm。

另一方面，本发明的光纤放大器的特征在于：具有光放大用光纤、发射将该光放大用光纤激励的激励光的激励光源、将从激励光源发出的激励光与信号光合成并导入光放大用光纤的合分波导器和分别配置在信号光的输入输出端的光隔离器。

通过采用这样的结构，便可得到上述那样的单位场增益高的光放大用光纤。另外，通过将MFD设定为大于5μm，可以降低信号光的功率密度，从而可以降低自相位调制引起的信号波形的畸变和4光波混合引起的信号的串扰等非线性效应。另外，可以降低与信号传送用光纤的连接损失，从提高能量转换效率的观点看是有利的。

光放大用光纤的纤芯区域的Al原子浓度，最好大于1wt％，如果大于5wt％小于20wt％则更好。通过这样设定Al原子浓度，可以抑制Er原子的会合，从而可以使浓度消光极限向高浓度侧移动。

光放大用光纤最好是纤芯区域中的平均Er原子浓度大于1000wtppm小于3000wtppm，并且截止波长最好在大于1.2μ小于1.5μm的范围内。这样，通过使截止波长向长波长侧移动，可以将纤芯的封闭系数提高到0.8以上，通过将Er添加到1000wtppm以上，对于1.58μm带的光放大便可得到与1.55μm带相同程度的单位长增益。在使用该光放大用光纤的光放大器中，作为激励光源，可以使用发射1.48μm带的激励光的激励光源。