Er ファイバーを用いた光ファイバー増幅器を Er 添加ファイバー増幅器 (Erbium Doped Fiber Amplifier:EDFA)、Yb ファイバーを用いたものを Yb 添加ファイバー増幅器 (Ytterbium Doped Fiber Amplifier:YDFA) と呼ぶ。基本的な光ファイバー増幅器は光ファイバー増幅器は図に示すように励起用 LD 光源、WDM カプラなどの合波器、光アイソレータ、希土類添加光ファイバーから構成される。光ファイバー増幅器の光アイソレータを取り除き、信号の入射端と出射端に FBG などの帰還素子を加えると、ファブリ・ペロー型ファイバーレーザー発振器となる。

光ファイバー増幅器システムの構成には、図(a) に示すように信号光と励起光の伝搬方向が同一方向である前方励起 (forward pumping) 型システム、 (b) 信号光の伝搬方向が励起光と逆である後方励起 (backward pumping) 型システム、(b) 励起光を順方向と逆方向の両方から供給する双方向励起 (bidirectional pumping) 型システムの 3 種類がある。

図において入力端と利得ファイバーの間の光アイソレータは、光ファイバー中の寄生発振 (正規のレーザー発振に付随する、制御できないまたは意図しないレーザー発振) 及び自然放出増幅光 (Amplified Spontaneous Emission:ASE) のフィードバックを抑制し、信号光の利得を増幅させる役割を担っている。また、より高利得を得るために光ファイバーと出力端の間にも光アイソレータを挿入することがある。

市販されている EDFA では波長 1530~1610nm の信号光を増幅する。一般的に雑音特性に優れている前方励起型システムでは 980nm、出力特性に優れている後方励起型システムでは 1480nm の励起光波長が用いられている。YDFA では波長1030~1090nm の信号光を増幅する。励起光波長は 915nm と 975nm である。通信帯域では C バンド (1530~1565nm) と L バンド (1565~1625nm) 用の EDFA 以外にも 1.45~1.5μm および 1.67μm 帯を増幅するのツリウム添加ファイバー増幅器 (Thulium Doped Fiber Amplifier:TDFA) や、1.3μm 帯を増幅するプラセオジム添加ファイバー増幅器 (Praseodymium Doped Fiber Amplifier:PDFA) も市販されている。

 

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図:光ファイバー増幅器の基本的な構成。
(a) 前方励起型システム、(b) 後方 励起型システム、(c) 双方励起型システム

 

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