今日の光通信ネットワークは一般に 1550nm スペクトルウインドウで動作 して、エルビウム添加ファイバ増幅器 （ EDFA ）を使って通信距離を延ばし、 波長分割多重（ WDM ）技術に出力を供 給している。 しかし将来の通信帯域ニーズのため に新たなスペクトルウインドウを利用 し た り、EDFA 技 術 で は で き な い 1600 ∼ 1750nm スペクトル領域の中空 フォトニックバンドギャップファイバから の信号増幅のために、ロシア科学アカ デミー・ファイバオプティクス研究センタ ーの研究者はビスマス（ Bi ）添加光ファ イバ増幅器を開発した。これは、市販 の 1550nmレーザダイオードで励起する ことで 1640 ∼ 1770nm で動作する（ 1 ）。
Bi 添加 MCVD ファイバ
ツリウム（ Tm ）添加ファイバ増幅器 （ TDFA ）は 1700nm（ 1900nm ま で ） ウインドウで動作可能であるが、効率 が低く、様々な特殊共添加および自作 の ASE フィルタ技術で強い増幅自然 放出（ ASE ）を抑圧しなければならな いので、TDFA を 1700nm ウインドウ で使用するのは難しい。 もう1 つの方法として、Bi 添加ケイ 酸塩ゲルマニウムファイバでは1700nm 帯に増幅があり、研究チームは高ゲル マニウム含有量の特殊 Bi 添加光ファイ バを開発することで 1700nm 光増幅器 を開発した。最高の利得特性を得るた めに、化学的気相堆積法（ MCVD ）を 使って様々な Bi 添加コア濃度の光ファ イバを作製した。 Bi 添加（ドープ）光ファイバ増幅器 （ BDFA ）は、125μm クラッド、2μm コア径 Bi ファイバで、ドーパント濃度 はさまざま。2 つの 150mW、1550nm レーザダイオードで双方向コア励起さ れている（図１）。BDFA のパフォーマ ンス計測のために多波長光源を自作し た。これには、スーパールミニネセン ト Bi 添加ファイバ光源と高反射率ファ イバブラッググレーティング（ FBG ）を 用 い て、1615 ∼ 1795nm に 等 間 隔 （ 15nm ）スペクトルラインを実現した。1700nm パフォーマンス
様々な BDFA パフォーマンスパラメ タ 計 測 に 基 づ い て、Bi 濃 度 0.015 ∼ 0.02 重量パーセントが最大光利得を得 るための最適値であった。50m の Bi 添加ファイバの光増幅器は、1710nm で 最 大 利 得 23dB、3dB 帯 域 40nm、 利 得効率 0.1dBm/mW、最小雑音指数は 約 7dB だった。BDFAの3dB 利得帯域 と効率は、TDFAと比較して優れていた。 「重要な問題は、新しいスペクトル 領域向けに光ファイバ増幅器を開発す ることである。この領域では、通信フ ァイバの光損失が 0.4dB/km 以下であ る」とロシア科学アカデミー・ファイバ オプティクス研究センターの科学ダイ レクター、 エフゲニー・ ディアノフ （ Evgeny Dianov ）教授は話している。 「これにより、高速光ファイバシステム における情報伝達用に拡張スペクトル 領域が使えるようになる。この光増幅 器の開発は、この方向における最初の 主要段階の 1 つである」。 さらに同氏は、「この探求において は、100nm を超える利得帯域を持つ 広帯域光増幅器の実現が望ましい。こ のような増幅器とアクティブファイバ を使う光ファイバ通信システムの開発 は新たなブレイクスルーとなる」と付 け加えている。 （ Gail Overton ）1700nm 帯で動作する
ビスマス添加ファイバ増幅器
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参考文献（ 1 ） S. V. Firstov et al., Sci. Rep. online, 6 , 28939 （2016）; doi:10.1038/srep28939. 送伝 〔dB〕 波長〔nm〕 Er:Yb ファイバ レーザ 波長分割 マルチプレクサ 波長分割マルチプレクサ Biドープ ファイバ 光学 アイソレータ 光学 アイソレータ -60 -70 -80 -90 1800 1700 1600 1500 励起 チャネル 信号 チャネル 光学 アイソレータ 信号 循環装置 入力 ファイバブラッグ グレーティング 1600nm 1790nm 1550nm レーザダイオード 1550nm レーザダイオード 増幅信号 出力 図１ 1700nm 光増幅器（右側）は、自作の多波長光源（左側）、1615 ∼ 1795nm を等間隔 ステップで増幅する。WDM の伝送スペクトルは上方に示している（画像提供 : ロシア科学アカデ ミー・ファイバオプティクス研究センター）。
