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CN109690886A - 光放大器和多芯光纤 - Google Patents

光放大器和多芯光纤 Download PDF

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CN109690886A
CN109690886A CN201780054704.9A CN201780054704A CN109690886A CN 109690886 A CN109690886 A CN 109690886A CN 201780054704 A CN201780054704 A CN 201780054704A CN 109690886 A CN109690886 A CN 109690886A
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coupling
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central axis
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长谷川健美
林哲也
田村欣章
佐久间洋宇
长能重博
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

本实施例例如涉及一种光放大器等，该光放大器包括能够在避免设备结构复杂化的同时有效利用激发光的结构。在该光放大器中，其中相邻芯部构成耦合芯部的耦合用MCF设置在放大用MCF和激发光源之间，以便将来自激发光源的激发光供应至放大用MCF的每个芯部。激发光源光学连接至耦合用MCF的特定芯部，并且在激发光被供应至放大用MCF的每个芯部之前，激发光从特定芯部耦合至除耦合用MCF中的特定芯部以外的其余芯部。由于这种构造，激发光能够在放大用MCF与耦合用MCF之间的已光学连接的芯部之间耦合。

Description

光放大器和多芯光纤
技术领域
本发明涉及光放大器以及应用于该光放大器的多芯光纤。
背景技术
在单个包层中具有多个芯部的多芯光纤(在下文中称为“MCF”)被期望作为这样的技术：增加信息传输容量的空间密度，并且有效利用诸如地下管路和海底线缆等通信信道的有限截面积。在MCF中，导模(propagation mode)在多个芯部之间耦合的芯部耦合型多芯光纤(在下文中称为“CC-MCF”)由于相邻芯部之间的距离较短，因此可以高效地增加信息传输容量的空间密度。该CC-MCF需要多输入多输出(MIMO)信号处理技术，以便区分通过耦合的芯部传播的多个导模的信号。MIMO信号处理的成本随着导模之间的延迟时间差(下文中称为“差模延迟：DMD”)的增加而增加。作为用于抑制DMD的增加的技术，例如，已知通过适当地设定芯部之间的耦合强度，可以减小导模之间的群速度差。另外，已知的是，通过经由在实际使用光纤时发生的弯曲和扭曲产生模耦合，可以通过随机化DMD的累积将DMD的累积速度从光纤长度的一次方降低到1/2次方。这种MCF被称为模耦合芯部耦合型多芯光纤(下文中称为“CM-CC-MCF”)并且在非专利文献1中被披露。
这种CM-CC-MCF通常具有1[1/m]以上的芯间模耦合系数或10[1/km]以上的芯间功率耦合系数。这里，模耦合系数是在某一导模传播单位长度时与另一导模耦合的分量的复振幅的比率。更具体地说，如在非专利文献2中所述，模耦合系数被限定为模耦合方程中的系数。在本说明书中，为了简化说明，各相邻芯部中限定的基模之间的模耦合系数被称为芯部之间的模耦合系数。另外，功率耦合系数是在某一导模传播单位长度时与另一导模耦合的分量的功率的比率。更具体地说，如在非专利文献2中所述，功率耦合系数被限定为功率耦合方程中的系数。在本说明书中，为了简化说明，各相邻芯部中限定的基模之间的功率耦合系数被称为芯部之间的功率耦合系数。
通常，光放大器是长距离传输光信号所必需的。作为光放大器的光学放大介质，已知的是，在供待放大的光信号传播通过的芯部中，使用掺杂有稀土元素(尤其是铒(Er))的稀土掺杂型芯部光纤是有效的。然而，使稀土元素表现出光放大特性需要泵浦光。在MCF中，将泵浦光与多个稀土掺杂型芯部有效地耦合是一个问题。
例如，上述专利文献1披露了一种放大用MCF，其布置有位于中心轴线上的供泵浦光传播的泵浦芯部，并且布置有围绕该泵浦芯部的多个掺杂有稀土元素的芯部(下文中称为“放大器芯部”)。通过将信号光分别从MCF传输路径的多个芯部耦合到多个放大器芯部来放大信号光。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利公开No.2013-522914
非专利文献
非专利文献1：Tetsuya Hayashi等人，"Coupled-Core Multi-Core Fibers:High-Spatial-Density Optical Transmission Fibers with Low Differential ModalProperties",Proc.ECOC 2015,We.1.4.1(2015)
非专利文献2：Masanori Koshiba等人，"Multi-core fiber design andanalysis:coupled-mode theory and coupled-power theory",Optics Express Vol.19,No.26,pp.B102-B111(2011)
发明内容
技术问题
作为研究适用于光放大器的常规放大用MCF的结果，发明人发现了以下问题。也就是说，在常规技术的放大用MCF中，泵浦光的利用效率低，并且难以将泵浦光耦合到模耦合芯部耦合型MCF(CM-CC-MCF)的每个芯部。在专利文献1中描述的放大用MCF中，被耦合到放大器芯部以有助于放大的泵浦光是泵浦光的耦合到泵浦芯部的部分，并且其余的泵浦光不会有助于放大。因此，泵浦光的利用效率低。通常，当泵浦光局部存在的泵浦芯部不与掺杂有稀土元素的放大器芯部在空间上重合时，泵浦光的利用效率变低。这是因为泵浦光和稀土元素的重叠变小，并且结果，泵浦光的大部分功率被消散而没有被稀土元素吸收。从泵浦光的利用效率的观点来看，有利的是将泵浦光耦合到多个放大器芯部中的每一个。然而，在常规技术中，将泵浦光耦合到多个放大器芯部的光学系统增加了部件的数量，这导致高成本和低可靠性。
本发明是为了解决上述问题而完成的，并且本发明的目的在于提供一种光放大器，其具有能够在避免设备结构复杂化的同时有效利用泵浦光的结构，并且提供一种适用于作为光放大器的放大用MCF的MCF。
问题的解决方案
本实施例涉及一种在使用芯部耦合型多芯光纤(CC-MCF)的系统中的适用于光放大的光放大器，在芯部耦合型多芯光纤中，光在多个芯部之间的功率耦合的同时传播；并且涉及应用于该光放大器的MCF。具体地说，根据本实施例的光放大器包括放大用MCF、耦合用MCF和泵浦光源，并且耦合用MCF用作向放大用MCF的每个芯部供应泵浦光的光学部件。放大用MCF具有：多个第一芯部，其均沿第一中心轴线延伸；以及第一包层，其包围多个第一芯部中的每一个。多个第一芯部中的每一个由掺杂有稀土元素的石英玻璃构成。另一方面，第一包层由折射率低于多个第一芯部的每一个的石英玻璃构成。耦合用MCF具有：多个第二芯部，其均沿第二中心轴线延伸；以及第二包层，其包围多个第二芯部中的每一个。多个第二芯部中的每一个由石英玻璃构成，并且光学连接至多个第一芯部中的任何一个。另一方面，第二包层由折射率低于多个第二芯部的石英玻璃构成。此外，耦合用MCF具有作为表示多个第二芯部中的相邻的第二芯部之间的耦合状态的指标的在980nm波长下的1[1/m]以上的模耦合系数。泵浦光源光学连接至多个第二芯部中的至少一个第二芯部。此外，泵浦光源经由耦合用MCF向多个第一芯部中的每一个供应具有980nm波长的泵浦光。在这种构造中，在光放大器中，从泵浦光源输出并耦合至至少一个第二芯部的泵浦光从至少一个第二芯部耦合至除该至少一个第二芯部以外的其余第二芯部，并且随后从多个第二芯部中的每一个耦合至多个第一芯部中的已光学连接的第一芯部。
本发明的有益效果
根据本实施例，通过使用耦合用MCF中芯部之间的耦合而将泵浦光从泵浦光源耦合至放大用MCF的每个芯部(放大用芯部)，可以简化用于将泵浦光耦合至放大用MCF的每个芯部的结构，并且可以实现低成本和高可靠性的光放大器。此外，通过使用每个芯部(放大用芯部)掺杂有稀土的CC-MCF作为放大光纤，可以实现泵浦光和稀土元素的高重合度，并且结果，可以提高泵浦光的利用效率。
附图说明
图1是示出可以与根据本实施例的光放大器一起应用的光通信系统的示意性构造的实例的示图。
图2是示出根据本实施例的多芯光纤的截面结构的示图。
图3是示出根据第一实施例的光放大器的构造的实例的示图。
图4是示出根据第二实施例的光放大器的构造的实例的示图。
具体实施方式
[本发明的实施例的描述]
首先，将单独地列举和描述本发明的每个实施例的内容。
(1)作为根据本实施例的光放大器的一个方面，光放大器包括放大用MCF、耦合用MCF和泵浦光源，并且耦合用MCF用作向放大用MCF的每个芯部供应泵浦光的光学部件。放大用MCF具有：多个第一芯部，其均沿第一中心轴线延伸；以及第一包层，其包围多个第一芯部中的每一个。多个第一芯部中的每一个由掺杂有稀土元素的石英玻璃构成。另一方面，第一包层由折射率低于多个第一芯部的每一个的石英玻璃构成。耦合用MCF具有：多个第二芯部，其均沿第二中心轴线延伸；以及第二包层，其包围多个第二芯部中的每一个。多个第二芯部中的每一个由石英玻璃构成，并且光学连接至多个第一芯部中的任何一个。另一方面，第二包层由折射率低于多个第二芯部的石英玻璃构成。此外，耦合用MCF具有作为表示多个第二芯部中的相邻的第二芯部之间的耦合状态的指标的在980nm波长下的1[1/m]以上的模耦合系数。泵浦光源光学连接至多个第二芯部中的至少一个第二芯部。此外，泵浦光源经由耦合用MCF向多个第一芯部中的每一个供应具有980nm波长的泵浦光。在这种构造中，在光放大器中，从泵浦光源输出并耦合至至少一个第二芯部的泵浦光从该至少一个第二芯部耦合至除该至少一个第二芯部以外的其余第二芯部，并且随后从多个第二芯部中的每一个耦合至多个第一芯部中的已光学连接的第一芯部。
根据该方面，在将泵浦光供应至放大用MCF的多个芯部中的每一个之前，在具有分别光学连接至放大用MCF的多个芯部中的任何一个的多个芯部的耦合用MCF中，预先从泵浦光源耦合至至少一个第二芯部(特定芯部)的泵浦光从该特定芯部耦合至除该特定芯部以外的其余第二芯部，使得泵浦光可以在耦合用MCF的多个第二芯部与放大用MCF的多个第一芯部之间(在彼此光学连接的芯部之间)耦合。这可以有效地减小光放大器的尺寸和功耗，该光放大器放大通过由芯部耦合型MCF(传输MCF)形成的传输路径传输的信号光。
(2)作为根据本实施例的光放大器的一个方面，在放大用多芯光纤的垂直于第一中心轴线的截面中，多个第一芯部中的一个第一芯部优选地位于第一中心轴线上。此外，在耦合用多芯光纤的垂直于第二中心轴线的截面中，多个第二芯部中的一个第二芯部优选地位于第二中心轴线上。泵浦光源包括单模光纤(在下文中称为“SMF”)，该单模光纤具有：单个芯部，其在包括第三中心轴线的状态下沿第三中心轴线延伸；以及第三包层，其包围单个芯部，并且具有低于该单个芯部的折射率，并且泵浦光从SMF的单个芯部输出。在这种构造中，SMF和耦合用MCF布置为使得单个芯部光学连接至位于第二中心轴线上的第二芯部。根据该方面，可以使放大通过由CC-MCF形成的传输路径传输的信号光的光放大器进一步小型化。同时，在根据本实施例的光放大器的一个方面中，稀土元素可以包括Er(铒)，并且在该情况下，泵浦波长优选为980nm或1480nm。
(3)根据本实施例的MCF适用于具有上述结构的光放大器的放大用MCF，并且具有多个芯部、包层以及树脂涂层。多个芯部中的每一个沿预定中心轴线延伸，并且由掺杂有稀土元素的石英玻璃构成。包层包围多个芯部中的每一个，并且由折射率低于多个第一芯部的每一个的石英玻璃构成。树脂涂层由包围包层的外周表面的树脂构成。此外，适用于上述放大用MCF的MCF具有作为表示多个芯部中的相邻的芯部之间的耦合状态的指标的在1550nm波长下的1[1/m]以上的模耦合系数。根据该方面，可以实现这样的光放大器：其以节省空间和低功耗的方式放大通过由CC-MCF形成的传输路径传输的信号光。
(4)作为根据本实施例的MCF的一个方面，多个芯部优选地包括这样的一个芯部：该一个芯部在包括中心轴线的状态下沿该中心轴线延伸。根据该方面，可以实现这样的光放大器：其以进一步节省空间的方式放大通过由CC-MCF形成的传输路径传输的信号光。
如上所述，在本发明的实施例的描述中列出的每个方面可以应用于所有其余方面或这些其余方面的所有组合。
[本发明的实施例的细节]
下面将参考附图对根据本发明的光放大器和多芯光纤(MCF)的具体实例进行详细描述。应当注意，本发明不限于这些说明性实例，而是由权利要求表示，并且旨在包括与权利要求等同的含义以及在该范围内的所有变型。此外，在附图的描述中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且省略冗余的描述。
图1是示出可以与根据本实施例的光放大器一起应用的光通信系统100的示意性构造的实例的示图。图1中的光通信系统包括：多个基站100A至100C；以及分别铺设在基站100A与基站100B之间，以及基站100B与基站100C之间的传输路径。铺设在基站之间的每个传输路径由CC-MCF(传输MCF)形成，并且根据本实施例的光放大器2布置在该传输路径上。具体地说，铺设在基站100A与基站100B之间的传输路径包括：根据本实施例的光放大器2；第一传输MCF(输入侧CC-MCF)7，其布置在基站100A与光放大器2之间；以及第二传输MCF(输出侧CC-MCF)8，其布置在光放大器2与基站100B之间。应注意的是，在图1的实例中，铺设在基站100B与基站100C之间的传输路径的构造也具有与铺设在基站100A与基站100B之间的传输路径相同的结构。此外，在图1的实例中，基站之间的每个传输路径由仅一个系统形成，但为提高可靠性，可以由两个或更多个系统形成。
图2是示出适于图1的光放大器2的放大用MCF 1(根据本实施例的MCF)的截面结构的示图。该图2示出了放大用MCF 1的垂直于中心轴线10的截面。如图2(截面图)所示，放大用MCF 1包括：七个芯部(第一芯部)11，其布置为围绕中心轴线10基本对称以及在中心轴线10上；包层(第一包层)12，其包围芯部11中的每一个；以及涂层13，其设置在包层12的外周表面上。另外，包层12和涂层13基本同心地布置。芯部11和包层12中的每一者由作为主要成分的石英玻璃构成，并且将Er作为用于光放大的稀土元素而掺杂到芯部11。为了进一步优化放大特性和折射率，优选地将诸如Ge或Al等元素掺杂到芯部11。涂层由紫外固化树脂构成。此外，尽管在附图中未示出，但涂层(树脂涂层)13可以由多个层形成。在涂层13由多个层形成的情况下，具体地说，与包层12相邻的内层的杨氏模量优选地低于包括涂层13的外周表面的外层的杨氏模量，以便减弱这样的分量：在从放大用MCF 1的外周表面侧作用的随机外力中的作用在玻璃上而引起微弯曲的分量。
放大用MCF 1传播用于泵浦Er的波长为980nm或1480nm的泵浦光，并且传播并放大通常用于光通信的波长为1530至1610nm的信号光。芯部11中的每一个的直径优选为4至16μm。这导致由单个芯部限定的基模被限制在具有适当强度的芯部内(保证在指定模的芯部内的传播)，并且通过弯曲放大用MCF 1来衰减高阶模(防止高阶模的传播)，从而能够防止DMD的增加。包层12的直径为124至126μm。这便于将放大用MCF 1连接到广泛使用的连接器。涂层13具有240至260μm的外径，这能够抑制在实际使用放大用MCF 1时由于发生间歇的轻微弯曲(微弯曲)而导致的损耗。应注意的是，在本说明书中，在关注一个芯部并且假设不存在其它芯部的情况下产生的光学特性被称为由单个芯部限定的光学特性。
此外，在放大用MCF 1中，相邻芯部之间的间隔优选地不小于芯部直径且不大于30μm，并且在1550nm的波长下，芯间模耦合系数优选为1[1/m]以上或者芯间功率耦合系数为10[1/m]以上。此外，优选的是，CM-CC-MCF的芯部沿着轴线并围绕该轴线螺旋状地延伸，并且螺旋的周期为0.5[m]以下，从而导致模耦合并容许DMD与光纤长度的0.5至0.7次方成比例地累积。
图3是示出根据第一实施例的光放大器2的构造的实例的示图。在图1的系统中，光放大器2形成铺设在各个基站之间的传输路径的一部分。同时，图2中省略了每个光纤的涂层以便示出光纤构造，但令人期望的是通过适当地涂布每个光纤来提高机械强度和包层模的可剥离性。如图3所示，根据第一实施例的光放大器2位于第一传输MCF 7与第二传输MCF8之间，并且包括多路复用器/多路解复用器4、泵浦光源5、耦合用MCF、具有上述结构的放大用MCF 1、以及滤光器6。放大用MCF 1位于多路复用器/多路解复用器4与滤光器6之间。耦合用MCF包括：第一耦合用MCF 3a，其布置在多路复用器/多路解复用器4与放大用MCF1之间；以及第二耦合用MCF 3b，其布置在多路复用器/多路解复用器4与泵浦光源5之间。此外，泵浦光源5包括：发光部51；以及SMF(泵浦光纤)52，其具有单个芯部并且布置在发光部51与第二耦合用MCF 3b之间。
将第一耦合用MCF 3a的输出端面连接至图2所示的放大用MCF 1的输入端面。第一耦合用MCF 3a具有与放大用MCF 1(图2)基本一致的芯部布置(芯部的数量和芯部间隔)，并且包括多个芯部(第二芯部)31a，以及包围芯部31a中的每一个的包层(第二包层)32a。此外，类似于放大用MCF 1，第一耦合用MCF 3a是这样的MCF：其由作为主要材料的石英玻璃构成，并且具有模耦合的多个芯部。同时，没有诸如Er等稀土元素掺杂到第一耦合用MCF 3a的每个芯部，并且信号光和放大用泵浦光在模耦合的同时传播。另外，当第一耦合用MCF 3a包括由纯石英玻璃构成的芯部以及掺杂有F的包层时，芯部与包层之间的边界变得清晰。因此，优选这种构造以便有助于对准。作为另一优选构造，第一耦合用MCF 3a可以包括掺杂有Ge的多个芯部以及由纯石英玻璃构成的包层，并且可以以较低成本制造具有这种结构的光纤。
第一耦合用MCF 3a的输入端面耦合至多路复用器/多路解复用器4的输出端口4c。应注意的是，多路复用器/多路解复用器4具有多路复用和多路分用元件4d，并且具有与第一传输MCF 7的输出端面耦合的信号光输入端口4a、与第二耦合用MCF 3b的输出端面耦合的泵浦光输入端口4b、以及与第一耦合用MCF 3a的输入端面耦合的输出端口4c。通过多路复用和多路分用元件4d多路复用经由第一传输MCF 7耦合至信号光输入端口4a的信号光以及经由第二耦合用MCF 3b耦合至泵浦光输入端口4b的泵浦光，并且被多路复用的光从输出端口4c输出。多路复用和多路分用元件4d包括具有介电体多层膜滤波器以及诸如透镜等光学元件的光学系统。
第一传输MCF 7具有与放大用MCF 1(图2)基本一致的芯部布置(芯部的数量和芯部间隔)。第一传输MCF 7(大致对应于传输区段71)包括多个芯部711以及包围芯部711中的每一个的包层712。此外，类似于第一耦合用MCF 3a和第二耦合用MCF 3b，第一传输MCF 7是由石英玻璃构成并且多个模耦合芯部不掺杂有稀土元素的MCF，并且包括由纯石英玻璃构成的芯部以及掺杂有F的包层，或者包括掺杂有Ge的芯部以及由纯石英玻璃构成的包层。
如非专利文献1中所描述的，第一传输MCF 7被设计为使波长为1530至1610nm的光通信信号光最有效地生成模耦合，并且以模之间的小的延迟时间差DMD传播。此外，如图3的实例中所示，第一传输MCF 7优选地具有芯部扩大区段72，芯部扩大区段72的芯部直径在耦合至多路复用器/多路解复用器4的端部处扩大。该构造能减小由于轴线未对准导致的耦合损耗。另一方面，如果在不属于该端部的传输区段71中芯部直径过大，则导模之间的传播常数的差异变大，不太可能发生模耦合，并且模之间的延迟时间差DMD增加。因此，在传输区段71中，芯部直径优选地小到非线性不会引起问题的程度。此外，传输区段71与芯部扩大区段72之间具有不同的芯部直径，理想的是存在芯部直径连续变化的过渡区段73，从而能够减少由于模不一致导致的光损耗。此外，芯部扩大区段72包括多个芯部721以及包围芯部721中的每一个的包层722。过渡区段73包括多个芯部731以及包围芯部731中的每一个的包层732。所有区段中的芯部直径不同，但芯部布置本身与图2所示的芯部布置相同。
例如，通过经由电弧放电或火焰加热传输区段71的端部来获得过渡区段73以及在第一传输MCF 7的端部处的芯部扩大区段72，并且通过使掺杂到芯部711的Ge或F扩散而形成芯部731和721。此时，希望通过将加热量抑制在一定限度内来保持包层732和722的外径恒定，从而避免机械强度的降低。
第二耦合用MCF 3b具有与第一耦合用MCF 3a基本相同的结构。也就是说，第二耦合用MCF 3b具有与放大用MCF 1(图2)基本一致的芯部布置(芯部的数量和芯部间隔)，并且包括多个芯部(第二芯部)31b，以及包围芯部31b中的每一个的包层(第二包层)32b。此外，第二耦合用MCF 3b模耦合并传播具有980nm或1480nm的波长的泵浦光，以用于泵浦Er并放大信号光。具体地说，由于芯部31b的光限制(light confinement)比波长为1530至1610nm的信号光的光限制更强，因此不太可能在波长980nm下发生模耦合。因此，第二耦合用MCF3b构造为使得，通过与第一传输MCF 7相比减小第二耦合用MCF 3b的芯部和包层之间的折射率差，在980nm的波长下产生模耦合，以弱化在芯部31b处的光限制。应注意的是，该结构还可应用于第一耦合用MCF 3a。在第一耦合用MCF 3a和第二耦合用MCF 3b中的每一个中，选择比折射率差、芯部间隔和光纤长度，使得被输入到至少一个芯部(第二芯部)的泵浦光耦合至其余芯部(第二芯部)中的每一个。
将泵浦光源5耦合至第二耦合用MCF 3b的另一端面。泵浦光源5包括：发光部51，其由构造为生成泵浦光的半导体激光二极管形成；以及泵浦光纤52，其构造为传输所生成的泵浦光。同时，泵浦光纤52是具有单个芯部53和包层54的常规SMF。在该泵浦光纤52的截面结构中，参考图2的实例，位于中心轴线10上的芯部11与单个芯部53对应，并且图2的包层12与泵浦光纤52的包层54对应。
具体地说，第一耦合用MCF 3a和第二耦合用MCF 3b中的每一个优选地具有这样的芯部布置：多个芯部31a和31b中的一个芯部位于中心轴线上。结果，通过同轴地连接SMF，泵浦光从泵浦光纤(SMF)52的芯部53被耦合到位于第二耦合用MCF 3b的中心轴线上的芯部(特定芯部)11，并且泵浦光在传播通过第一耦合用MCF 3a和第二耦合用MCF 3b的同时还耦合到除该特定芯部以外的其余芯部。该连接构造可以以与常规SMF之间的连接类似的小的占用空间来实现泵浦光从泵浦光源5到放大用MCF 1中的每个芯部的耦合。此外，在该优选实施例中，理想的是放大用MCF 1、第一传输MCF 7和第二传输MCF 8全部具有这样的芯部布置：多个芯部中的一个芯部位于中心轴线上。在这种情况下，各个MCF之间的高效的泵浦光耦合变为可能。
在本实施例中，通过使用耦合用MCF(第一耦合用MCF 3a和第二耦合用MCF 3b)中的模耦合将在一个激光二极管(发光部51)中产生的光均等地分布到多个芯部。然后，通过将第一耦合用MCF 3a和放大用MCF 1连接起来(将多个芯部31a和多个芯部11分别光学连接起来)，使泵浦光供应到放大用MCF 1的多个芯部11中的每一个。通过采取这种泵浦光供应结构，即使在形成包括放大用MCF 1的传输路径的每个MCF的芯部数量增加的情况下，也可以将泵浦光有效地供应给放大用MCF 1的每个芯部11，而无需增加激光二极管(发光部51)的数量。这能够降低制造成本、设备尺寸以及光放大器的功耗。此外，在对电力供给和放置在传输路径上的中继器的尺寸有很大限制的海底电缆系统中，抑制设备尺寸和光放大器的功耗特别有利。
同时，与其它现有技术相比，在上述专利文献1中披露的具有泵浦芯部的放大用MCF中，尽管泵浦光通过模耦合被从一个泵浦芯部供应到多个放大用芯部，但存在从放大用芯部耦合到泵浦芯部的信号光损耗的问题。另一方面，根据本实施例的光放大器解决了该问题。
返回图3的实例，将放大用MCF 1的输出端面耦合至滤光器6的输入端口6a。同时，滤光器6具有耦合至放大用MCF 1的输出端面的输入端口6a，以及耦合至第二传输MCF 8的输入端面的输出端口6b。此外，滤光器6内部具有光隔离器6c和带通滤波器6d，并且还包括诸如透镜(未示出)等光学元件。光隔离器6c阻挡诸如瑞利(Rayleigh)散射光和菲涅耳反射光等噪声光从第二传输MCF 8沿相反方向朝向放大用MCF 1传播，并降低光放大器的噪声。带通滤波器6d阻挡从放大用MCF 1输入的自发发射光(ASE光)和其余的泵浦光，并降低光放大器的噪声。
第二传输MCF 8具有与放大用MCF 1(图2)基本一致的芯部布置(芯部的数量和芯部间隔)。此外，类似于第一传输MCF 7，第二传输MCF 8具有传输区段81、芯部扩大区段82和过渡区段83。传输区段81具有多个模耦合芯部811以及包围芯部811中的每一个的包层812。芯部扩大区段82具有多个芯部821以及包围芯部821中的每一个的包层822。过渡区段83具有芯部直径连续扩大的多个芯部831，以及包围芯部831中的每一个并且具有保持恒定的外径的包层832。该第二传输MCF 8允许被光放大器2放大的信号光(输出光)经由传输区段81传播到接收器或下一个光放大器。此外，第二传输MCF 8也具有与第一传输MCF 7基本相同的结构。
图4是示出根据第二实施例的光放大器的构造的实例的示图。根据第二实施例的光放大器是可用于这样的情况的光放大器：图1中的光通信系统100中的基站之间的传输路径构造有两个系统，并且光放大器由要被两个泵浦光源5a和5b泵浦的两个光放大器2a和2b构成。该构造允许分别通过两个系统的传输路径(从第一传输MCF 7a到第二传输MCF 8a的传输路径，以及从第一传输MCF 7b到第二传输MCF 8b的传输路径)传播的信号光的放大。具体地说，在两个放大系统中，被光放大器2a放大的信号光被从滤光器60a发送到第二传输MCF 8a，并且被光放大器2b放大的信号光被从滤光器60b发送到第二传输MCF 8b。此外，分别从泵浦光源5a和5b输出的泵浦光通过光耦合器9被多路复用，并且随后耦合到两个多路复用器/多路解复用器40a和40b。应注意的是，图4中的两个第一传输MCF 7a和7b分别与图3中的第一传输MCF 7对应，并且两个第二传输MCF 8a和8b分别与图3中的第二传输MCF 8对应。图4中的两个泵浦光源5a和5b分别与图3中的泵浦光源5对应，图4中的两个多路复用器/多路解复用器40a和40b分别与图3中的多路复用器/多路解复用器4对应，并且图4中的两个滤光器60a和60b分别与图3中的滤光器6对应。
如上文所述，根据第二实施例的光放大器具有这样的构造：即使泵浦光源5a和5b中的一个发生故障，泵浦光也从另一泵浦光源供应。因此，可以维持光放大器的至少一个传输系统的运转。如上文所述，根据第二实施例，由于利用具有少量组件的结构可以避免整个光放大器的操作停止状态，因此可以以小的体积(设备存储容量)实现高可靠性。在海底电缆系统中这种结构特征尤为重要。
附图标记列表
1……放大用MCF；2、2a、2b……光放大器；3a……第一耦合用MCF；3b……第二耦合用MCF；4、40a、40b……多路复用器/多路解复用器；5、5a、5b……泵浦光源；6、60a、60b……滤光器；7、7a、7b……第一传输MCF；8、8a、8b……第二传输MCF；51……发光部；52……泵浦光纤(单个芯部SMF)；11、31a、31b、711、721、731、811、821、831……芯部；12、32a、32b、712、722、732、812、822、832……包层；13……涂层；100……光通信系统；以及100A至100C……基站

Claims (5)

1.一种光放大器，包括：
放大用多芯光纤，其具有：多个第一芯部，其均沿第一中心轴线延伸并且由掺杂有稀土元素的石英玻璃构成；以及第一包层，其包围所述多个第一芯部中的每一个并且由石英玻璃构成；
耦合用多芯光纤，其具有：多个第二芯部，其均沿第二中心轴线延伸并且光学连接至所述多个第一芯部中的任何一个，所述多个第二芯部均由石英玻璃构成；以及第二包层，其包围所述多个第二芯部中的每一个并且由石英玻璃构成，所述耦合用多芯光纤在能够泵浦所述稀土元素的预定泵浦波长下具有1[1/m]以上的模耦合系数；以及
泵浦光源，其光学连接至所述多个第二芯部中的至少一个第二芯部，并且构造为通过所述耦合用多芯光纤向所述多个第一芯部中的每一个提供所述预定泵浦波长的泵浦光，其中，
来自所述泵浦光源的、耦合至所述至少一个第二芯部的所述泵浦光从所述至少一个第二芯部耦合至除所述至少一个第二芯部以外的其余每个第二芯部，并且随后从所述多个第二芯部中的每一个耦合至所述多个第一芯部中的已光学连接的第一芯部。
2.根据权利要求1所述的光放大器，其中，
所述稀土元素包括铒，并且所述预定泵浦波长为980nm。
3.根据权利要求1所述的光放大器，其中，
在所述放大用多芯光纤的与所述第一中心轴线垂直的截面中，所述多个第一芯部中的一个第一芯部位于所述第一中心轴线上，
在所述耦合用多芯光纤的与所述第二中心轴线垂直的截面中，所述多个第二芯部中的一个第二芯部位于所述第二中心轴线上，
所述泵浦光源包括单模光纤，所述单模光纤具有：单个芯部，其在包括第三中心轴线的状态下沿所述第三中心轴线延伸；以及第三包层，其包围所述单个芯部，并且
所述单模光纤和所述耦合用多芯光纤布置为这样：所述单个芯部和位于所述第二中心轴线上的第二芯部彼此光学连接。
4.一种多芯光纤，包括：
多个芯部，其均沿预定中心轴线延伸，并且由掺杂有稀土元素的石英玻璃构成；
包层，其包围所述多个芯部中的每一个并且由石英玻璃构成；以及
树脂涂层，其包围所述包层的外周表面，其中
所述多芯光纤具有作为表示所述多个芯部中的相邻芯部之间的耦合状态的指标的在1550nm波长下的1[1/m]以上的模耦合系数。
5.根据权利要求4所述的多芯光纤，其中，所述多个芯部包括这样的一个芯部：所述一个芯部在包括所述预定中心轴线的状态下沿所述预定中心轴线延伸。
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