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JP2009271108A - Optical combiner, and method for manufacturing the same - Google Patents

Optical combiner, and method for manufacturing the same Download PDF

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JP2009271108A
JP2009271108A JP2008118702A JP2008118702A JP2009271108A JP 2009271108 A JP2009271108 A JP 2009271108A JP 2008118702 A JP2008118702 A JP 2008118702A JP 2008118702 A JP2008118702 A JP 2008118702A JP 2009271108 A JP2009271108 A JP 2009271108A
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core
optical fiber
double
optical
fiber
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Pending
Application number
JP2008118702A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Tanaka
正俊 田中
Akihito Suzuki
聡人 鈴木
Hisashi Sawada
久 澤田
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an optical combiner by an easy method. <P>SOLUTION: The optical combiner 100 is composed of one optical fiber 121 for signal light and a plurality of optical fibers 131 for excitation and is integrated by arranging the plurality of optical fibers 131 for excitation around the optical fiber 121 for signal light, and the one optical fiber 121 for signal light and each of the plurality of optical fibers 131 for excitation are formed of a double core optical fiber 30. The double core optical fiber 30 includes: a single mode core 30a; a multi mode core 30b provided so as to cover the single mode core 30a, and formed of a material having a refractive index lower than that of the single mode core 30a; and a clad 30c provided to cover the multi mode core 30b, and formed of a material having a refractive index lower than that of the multi mode core 30b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、1本の信号光用光ファイバ及び複数本の励起光用光ファイバで構成され、これらの先端部分において、信号光用光ファイバを中心としてその周りを囲うように複数本の励起光用光ファイバが配されて一体化した光コンバイナ及びその製造方法に関する。   The present invention is composed of a single optical fiber for signal light and a plurality of optical fibers for excitation light, and a plurality of excitation lights are encircled around the optical fiber for signal light at the tip thereof. The present invention relates to an optical combiner in which an optical fiber for use is integrated and a manufacturing method thereof.

ファイバレーザーや光増幅器等の光学装置において、光増幅素子としてダブルクラッドファイバが広く利用されている。   In an optical apparatus such as a fiber laser or an optical amplifier, a double clad fiber is widely used as an optical amplification element.

ダブルクラッドファイバは、光増幅成分として希土類元素等がドープされたファイバ中心のコアと、そのコアの周囲に設けられたより低屈折率の第1クラッドと、その第1クラッドの周囲に設けられたより低屈折率の第2クラッドと、で構成されている。そして、かかるダブルクラッドファイバでは、第1クラッドに入射された励起光が、第1クラッドと第2クラッドとの界面で反射を繰り返しながら、第2クラッドに囲まれた領域を伝搬し、その励起光がコアを通過する際にコアにドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコアを伝搬する信号光を増幅する。   The double-clad fiber has a core at the center of the fiber doped with a rare earth element or the like as an optical amplification component, a first clad having a lower refractive index provided around the core, and a lower core provided around the first clad. And a second clad having a refractive index. In such a double-clad fiber, the excitation light incident on the first cladding propagates through a region surrounded by the second cladding while repeating reflection at the interface between the first cladding and the second cladding, and the excitation light. When passing through the core, the rare earth element doped in the core is turned into an inverted distribution state excited by the outermost electrons, and the signal light propagating through the core is amplified by the stimulated emission.

このようなダブルクラッドファイバにおいて、コアに信号光を、また、第1クラッドに励起光をそれぞれ入射させる方法として、光コンバイナを用いる方法が知られている。   In such a double clad fiber, a method using an optical combiner is known as a method of making signal light enter the core and pump light incident on the first clad.

光コンバイナは、例えば、中心の1本の信号光用光ファイバとそれを囲む6本の励起光用光ファイバとの最密構造を有し、先端部分においてそれらが溶融一体化した構造を有する(特許文献1参照)。そして、光コンバイナがダブルクラッドファイバに接続されたときには、信号光用光ファイバのコアがダブルクラッドファイバのコアに対応して接続され、励起光用光ファイバのコアがダブルクラッドファイバの第1クラッドに対応して接続される。
特開2007−163650号公報
The optical combiner has, for example, a close-packed structure of one optical fiber for signal light at the center and six optical fibers for pumping light surrounding the optical fiber, and has a structure in which they are fused and integrated at the tip portion ( Patent Document 1). When the optical combiner is connected to the double clad fiber, the core of the signal light optical fiber is connected corresponding to the core of the double clad fiber, and the core of the pump light optical fiber is connected to the first clad of the double clad fiber. Correspondingly connected.
JP 2007-163650 A

光コンバイナは、その信号光用光ファイバ及び励起光用光ファイバを構成する光ファイバとして、それぞれ、シングルモード光ファイバ及びマルチモード光ファイバが用いられている。また、光コンバイナは、1本のシングルモード光ファイバ及び複数本のマルチモード光ファイバが、シングルモード光ファイバを中心としてマルチモード光ファイバがそれを囲うように配されてキャピラリに挿入され、その先端部分において、それらが溶融一体化して縮径した溶融部に形成されている。   The optical combiner uses a single mode optical fiber and a multimode optical fiber as optical fibers constituting the signal light optical fiber and the pumping light optical fiber, respectively. The optical combiner is inserted into a capillary with a single mode optical fiber and a plurality of multimode optical fibers arranged around the single mode optical fiber so that the multimode optical fiber surrounds the optical combiner. In the part, they are formed in a melted part in which they are fused and reduced in diameter.

ところで、この光コンバイナの作製において、1本のシングルモード光ファイバ及び複数本のマルチモード光ファイバをキャピラリに挿入するとき、複数本のマルチモード光ファイバが中心のシングルモード光ファイバを囲うようにこれらを配置するには、治具等を用いて行う必要があった。また、治具等を用いて行っても、ファイバ径が小さいので、この作業は、非常に困難であった。   By the way, in the production of this optical combiner, when one single mode optical fiber and a plurality of multimode optical fibers are inserted into the capillary, the plurality of multimode optical fibers surround these single mode optical fibers. It was necessary to use a jig or the like in order to dispose. Moreover, even if it performed using a jig | tool etc., since the fiber diameter is small, this operation | work was very difficult.

本発明は、光コンバイナの製造を容易に行うことを目的とする。   An object of the present invention is to easily manufacture an optical combiner.

本発明の光コンバイナは、
光コンバイナを構成する1本の信号光用光ファイバ及び複数本の励起光用光ファイバのそれぞれが、
シングルモードコアと、
上記シングルモードコアを覆うように設けられ該シングルモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたマルチモードコアと、
上記マルチモードコアを覆うように設けられ該マルチモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたクラッドと、
を備えた二重コア光ファイバで構成されたものである。
The optical combiner of the present invention is
Each of one optical fiber for signal light and a plurality of optical fibers for pumping light constituting the optical combiner,
Single mode core,
A multi-mode core provided to cover the single-mode core and formed of a material having a lower refractive index than the single-mode core;
A clad formed to cover the multimode core and formed of a material having a lower refractive index than the multimode core;
It is comprised with the double core optical fiber provided with.

上記マルチモードコアの外径の上記クラッドの外径に対する比は0.76〜0.95であることが好ましい。   The ratio of the outer diameter of the multimode core to the outer diameter of the cladding is preferably 0.76 to 0.95.

本発明の光コンバイナの製造方法は、
複数本の二重コア光ファイバを、それらの一端部分を束ねて一体化させ、中心に設けられた1本の二重コア光ファイバを信号光用光ファイバに構成すると共に、それを囲うように設けられた他の二重コア光ファイバを励起光用光ファイバに構成することを特徴とする。
The manufacturing method of the optical combiner of the present invention is as follows:
A plurality of double-core optical fibers are integrated by bundling their one end portions, and one double-core optical fiber provided at the center is configured as an optical fiber for signal light, and so as to surround it. Another provided double core optical fiber is configured as an optical fiber for pumping light.

本発明によれば、1本の信号光用光ファイバ及び複数本の励起光用光ファイバのそれぞれが、シングルモードコアと、それを覆うように設けられシングルモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたマルチモードコアと、それを覆うように設けられマルチモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたクラッドと、を備えた二重コア光ファイバで構成されているので、光コンバイナの製造を容易に行うことができる。   According to the present invention, each of the single optical fiber for signal light and the multiple optical fibers for pumping light is made of a single mode core and a material provided to cover it and having a lower refractive index than the single mode core. Since it is composed of a dual-core optical fiber including a formed multimode core and a clad formed to cover the multimode core and having a refractive index lower than that of the multimode core, Manufacture can be performed easily.

以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る光コンバイナ100を示す。この光コンバイナ100は、例えば、レーザーマーカーの光増幅器や溶接用ファイバレーザーのダブルクラッドファイバに接続されて用いられる、高出力の光の伝送用途のものである。   FIG. 1 shows an optical combiner 100 according to this embodiment. The optical combiner 100 is used for transmitting high-power light, for example, connected to an optical amplifier of a laser marker or a double clad fiber of a welding fiber laser.

この光コンバイナ100は、キャピラリ110と1本の信号光用二重コア光ファイバ心線120及び6本の励起光用二重コア光ファイバ心線130とで構成されている。1本の信号光用二重コア光ファイバ心線120は、心線先端から被覆層122が所定長だけ剥がされて信号光用二重コア光ファイバ121が露出している。また、6本の励起光用二重コア光ファイバ心線130のそれぞれは、心線先端から被覆層132が所定長だけ剥がされて励起光用二重コア光ファイバ131が露出している。そして、光コンバイナ100は、これらの1本の信号光用二重コア光ファイバ121及び6本の励起光用二重コア光ファイバ131が最密構造となるように束ねられてキャピラリ110に挿入され、その先端部分において、それらが溶融一体化して縮径した溶融部140に形成されている。   The optical combiner 100 includes a capillary 110, one signal light double core optical fiber core wire 120, and six pump light double core optical fiber core wires 130. In one signal light double-core optical fiber core wire 120, the coating layer 122 is peeled off from the tip of the core wire by a predetermined length, and the signal light double-core optical fiber 121 is exposed. In each of the six excitation-light double-core optical fibers 130, the coating layer 132 is peeled off from the tip of the core by a predetermined length, and the excitation-light double-core optical fiber 131 is exposed. The optical combiner 100 is inserted into the capillary 110 by bundling these one signal light double core optical fiber 121 and the six excitation light double core optical fibers 131 into a close-packed structure. At the tip portion, they are formed in a melted portion 140 that is melted and integrated to reduce the diameter.

キャピラリ110は、例えば石英ガラス等で形成されている。キャピラリ110は、例えば、全長が3〜10mm(溶融部140を除く)、及び内径が380〜400μmにそれぞれ形成されている。   The capillary 110 is made of, for example, quartz glass. For example, the capillaries 110 are formed to have a total length of 3 to 10 mm (excluding the melting part 140) and an inner diameter of 380 to 400 μm.

信号光用二重コア光ファイバ心線120は、信号光用二重コア光ファイバ121が被覆層122で被覆された構成を有する。信号光用二重コア光ファイバ121は、後に詳述する二重コア光ファイバ30である。   The signal light double core optical fiber core wire 120 has a configuration in which the signal light double core optical fiber 121 is covered with a coating layer 122. The double core optical fiber 121 for signal light is the double core optical fiber 30 described in detail later.

信号光用二重コア光ファイバ121は、ファイバ中心のシングルモードコア121aと、シングルモードコア121aを覆うように設けられたマルチモードコア121bと、マルチモードコア121bを覆うように設けられたクラッド121cと、で構成されている。この信号光用二重コア光ファイバ121は、シングルモードコア121aに光が入射され、シングルモード光ファイバとして機能するものである。   The signal light double core optical fiber 121 includes a single mode core 121a at the center of the fiber, a multimode core 121b provided so as to cover the single mode core 121a, and a clad 121c provided so as to cover the multimode core 121b. And is composed of. The signal light double-core optical fiber 121 has a light incident on the single-mode core 121a and functions as a single-mode optical fiber.

被覆層122は、例えば、紫外線硬化型樹脂、シリコン樹脂、ナイロン樹脂等で形成されており、単一層で構成されていてもよく、また、複数層で構成されていてもよい。被覆層122は、層厚さが例えば55〜65μmに形成されている。   The covering layer 122 is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a silicon resin, a nylon resin, or the like, and may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. The covering layer 122 has a layer thickness of, for example, 55 to 65 μm.

励起光用二重コア光ファイバ心線130は、励起光用二重コア光ファイバ131が被覆層132で被覆された構成を有する。励起光用二重コア光ファイバ131は、後に詳述する二重コア光ファイバ30である。   The excitation-light double-core optical fiber core 130 has a configuration in which the excitation-light double-core optical fiber 131 is covered with a coating layer 132. The pumping light double-core optical fiber 131 is a double-core optical fiber 30 described in detail later.

励起光用二重コア光ファイバ131は、ファイバ中心のシングルモードコア131aと、シングルモードコア131aを覆うように設けられたマルチモードコア131bと、マルチモードコア131bを覆うように設けられたクラッド131cと、で構成されている。この励起光用二重コア光ファイバ131は、マルチモードコア131bに光が入射され、マルチモード光ファイバとして機能するものである。   The double core optical fiber 131 for excitation light includes a single mode core 131a at the center of the fiber, a multimode core 131b provided so as to cover the single mode core 131a, and a clad 131c provided so as to cover the multimode core 131b. And is composed of. The double-core optical fiber 131 for pumping light functions as a multimode optical fiber when light enters the multimode core 131b.

被覆層132は、例えば、紫外線硬化型樹脂、シリコン樹脂、ナイロン樹脂等で形成されており、単一層で構成されていてもよく、また、複数層で構成されていてもよい。被覆層132は、層厚さが例えば55〜65μmに形成されている。   The covering layer 132 is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a silicon resin, a nylon resin, or the like, and may be composed of a single layer or may be composed of a plurality of layers. The coating layer 132 is formed with a layer thickness of, for example, 55 to 65 μm.

信号光用二重コア光ファイバ心線120と励起光用二重コア光ファイバ心線130とは、同一の構成をしたものであり、従って、信号光用二重コア光ファイバ心線120を構成する信号光用二重コア光ファイバ121、及び、励起光用二重コア光ファイバ心線130を構成する励起光用二重コア光ファイバ131は、同一の二重コア光ファイバの構造を有する。この二重コア光ファイバについて説明する。   The double core optical fiber core 120 for signal light and the double core optical fiber core 130 for pumping light have the same configuration, and thus constitute the double core optical fiber core 120 for signal light. The signal light double core optical fiber 121 and the pump light double core optical fiber 131 constituting the pump light double core optical fiber core 130 have the same double core optical fiber structure. This double core optical fiber will be described.

図3は、二重コア光ファイバ30の横断面図と、それに対応する屈折率分布図を合わせて示したものである。二重コア光ファイバ30は、ファイバ中心のシングルモードコア30a(屈折率n)と、シングルモードコア30aを覆うように設けられたマルチモードコア30b(屈折率n)と、マルチモードコア30bを覆うように設けられたクラッド30c(屈折率n)と、で構成されている。二重コア光ファイバ30は、例えば、周囲が被覆層で被覆されたものである。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the double-core optical fiber 30 and a corresponding refractive index distribution diagram. The dual core optical fiber 30 includes a single mode core 30a (refractive index n 1 ) at the center of the fiber, a multimode core 30b (refractive index n 2 ) provided so as to cover the single mode core 30a, and a multimode core 30b. And a clad 30c (refractive index n 3 ) provided so as to cover the surface. The dual core optical fiber 30 is, for example, one whose periphery is coated with a coating layer.

シングルモードコア30aは、例えば、アルミニウム、ゲルマニウム等をドープして高屈折率化した石英で形成されている。シングルモードコア30aのマルチモードコア30bに対する比屈折率差Δ1は、0.04〜0.4%である。そして、シングルモードコア30aは、例えばコア径が10〜25μmである。   The single mode core 30a is made of, for example, quartz having a high refractive index doped with aluminum, germanium, or the like. The relative refractive index difference Δ1 between the single mode core 30a and the multimode core 30b is 0.04 to 0.4%. The single mode core 30a has a core diameter of 10 to 25 μm, for example.

なお、シングルモードコア30aにはイッテルビウム(Yb)等の希土類元素が添加されるものではなく、よって、二重コア光ファイバ30は、ダブルクラッドファイバとは性質を異にするものである。   Note that rare earth elements such as ytterbium (Yb) are not added to the single mode core 30a. Therefore, the double core optical fiber 30 is different in properties from the double clad fiber.

マルチモードコア30bは、例えば、純粋石英で構成されている。マルチモードコア30bは、例えば、屈折率nが1.456、及びコア径が95〜120μmである。 The multimode core 30b is made of, for example, pure quartz. The multimode core 30b has, for example, a refractive index n 2 of 1.456 and a core diameter of 95 to 120 μm.

クラッド30cは、例えば、フッ素、ホウ素等をドープして低屈折率化した石英で形成されている。クラッド30cのマルチモードコア30bに対する比屈折率差Δは、−0.3〜−1%である。そして、クラッド30cは、例えば層厚Tが3〜15μmである。 The clad 30c is made of, for example, quartz whose refractive index is lowered by doping with fluorine, boron or the like. The relative refractive index difference Δ 2 of the clad 30 c with respect to the multimode core 30 b is −0.3 to −1%. The clad 30c has a layer thickness T of 3 to 15 μm, for example.

この二重コア光ファイバ30は、高出力光の伝送用途のものであるから、通信用途のシングルモード光ファイバ(例えば、コア径が9μm)と比較してコア径を大きいことが好ましい。一方、通信用途のシングルモード光ファイバのコア径よりも大きなコア径であるため、信号光がシングルモードで伝搬するためには、通信用途のシングルモード光ファイバ(例えば、比屈折率差Δが0.35%)と比較して比屈折率差Δを小さいことが好ましい。 Since this double core optical fiber 30 is used for transmission of high output light, it is preferable that the core diameter is larger than that of a single mode optical fiber for communication use (for example, the core diameter is 9 μm). On the other hand, since the core diameter is larger than that of a single mode optical fiber for communication use, in order for signal light to propagate in a single mode, a single mode optical fiber for communication use (for example, a relative refractive index difference Δ 1 is it is smaller the relative refractive index difference delta 1 compared 0.35%) and.

また、この二重コア光ファイバ30は、高出力光の伝送用途のものであるから、通信用途のマルチモード光ファイバ(例えば、コア径が50μm乃至62.5μm、すなわち、コア径のクラッド径に対する比が0.4乃至0.5)と比較してコア径が大きいことが好ましく、マルチモードコア30bの外径のクラッド30cの外径に対する比は0.76以上であることが好ましい。一方、0.95を超えると、クラッドの層厚が薄くなりすぎ、曲げ半径60mm程度の曲げで光が漏洩し、曲げ損失が無視できなくなるため、0.95以下であることが好ましい。つまり、マルチモードコア30bの外径のクラッド30cの外径に対する比は0.76〜0.95であることが好ましい。   In addition, since the dual core optical fiber 30 is used for transmission of high output light, it is a multimode optical fiber for communication use (for example, the core diameter is 50 μm to 62.5 μm, that is, the core diameter is equal to the cladding diameter). The core diameter is preferably larger than the ratio of 0.4 to 0.5), and the ratio of the outer diameter of the multimode core 30b to the outer diameter of the cladding 30c is preferably 0.76 or more. On the other hand, if it exceeds 0.95, the thickness of the clad layer becomes too thin, light leaks in bending with a bending radius of about 60 mm, and bending loss cannot be ignored. That is, the ratio of the outer diameter of the multimode core 30b to the outer diameter of the cladding 30c is preferably 0.76 to 0.95.

この二重コア光ファイバ30は、そのファイバ端からシングルモードコア30aに光が入射された場合は、入射された光はシングルモードコア30a内をシングルモードで伝搬する。つまり、この二重コア光ファイバ30はシングルモード光ファイバとして機能することになる。一方、二重コア光ファイバ30のファイバ端からマルチモードコア30bに光が入射された場合は、入射された光はマルチモードコア30b内をマルチモードで伝搬する。このとき、シングルモードコア30aの存在はマルチモードコア30bを伝搬する光の挙動には一切影響を及ぼさない。つまり、この二重コア光ファイバ30はマルチモード光ファイバとして機能することになる。   When light enters the single mode core 30a from the fiber end of the double core optical fiber 30, the incident light propagates in the single mode core 30a in a single mode. That is, the double core optical fiber 30 functions as a single mode optical fiber. On the other hand, when light enters the multimode core 30b from the fiber end of the double core optical fiber 30, the incident light propagates in the multimode core 30b in multimode. At this time, the presence of the single mode core 30a does not affect the behavior of light propagating through the multimode core 30b. That is, the double core optical fiber 30 functions as a multimode optical fiber.

次に、この光コンバイナ100の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of this optical combiner 100 is demonstrated.

まず、キャピラリ110と、7本の二重コア光ファイバ心線とを準備する。キャピラリ110は、長さが例えば30〜80mmのものである。二重コア光ファイバ心線のそれぞれは、心線長が例えば0.5〜5mのものである。   First, a capillary 110 and seven double core optical fibers are prepared. The capillary 110 has a length of, for example, 30 to 80 mm. Each of the double core optical fiber cores has a core length of, for example, 0.5 to 5 m.

7本の二重コア光ファイバ心線のそれぞれについて、一方の心線先端から被覆層を所定長だけ剥がして二重コア光ファイバ30を露出させる。このとき、被覆層の剥離長さを例えば20〜40mmとする。   For each of the seven double core optical fibers, the coating layer is peeled off from the tip of one of the core wires by a predetermined length to expose the double core optical fiber 30. At this time, the peeling length of the coating layer is set to 20 to 40 mm, for example.

これらの二重コア光ファイバ30を最密構造となるように束ね、キャピラリ110の一端側から挿入する。キャピラリ110に挿入されて最密構造となるように配置された7本の二重コア光ファイバ30のうち、中心に配置された1本の二重コア光ファイバ30が信号光用二重コア光ファイバ121となり、それ以外の6本が励起光用二重コア光ファイバ131となる。   These double core optical fibers 30 are bundled so as to have a close-packed structure and inserted from one end side of the capillary 110. Of the seven double-core optical fibers 30 inserted into the capillary 110 and arranged so as to have a close-packed structure, one double-core optical fiber 30 arranged at the center is a double-core light for signal light. The fiber 121 becomes the other, and the other six become the excitation-use double core optical fiber 131.

そして、キャピラリ110の中央部分を、側面から、アーク放電、火炎等により加熱して溶融させ、それらの間隙をコラプスしつつ一体化させる。このとき、加熱温度を例えば1500〜2000℃とする。また、溶融一体化させる部分の長さを例えば1〜3mmとする。   Then, the central portion of the capillary 110 is heated and melted from the side by arc discharge, flame, or the like, and the gaps are integrated while collapsing. At this time, heating temperature shall be 1500-2000 degreeC, for example. Further, the length of the part to be fused and integrated is set to 1 to 3 mm, for example.

そして、冷却後、溶融一体化した部分の側面にノッチを入れ、その部分で切断することにより、光コンバイナ100が製造される。   And after cooling, the optical combiner 100 is manufactured by making a notch in the side surface of the melt-integrated part and cutting at that part.

この光コンバイナの製造方法によれば、7本の二重コア光ファイバ30のうちいずれが信号光用二重コア光ファイバ121となるかは、7本の二重コア光ファイバ30がキャピラリ110に挿入されて配置された後に決定される。そのため、光ファイバをキャピラリ110に挿入するとき、特定の光ファイバを中心に配置するために治具等を使用する必要がない。また、7本の光ファイバを束ねてキャピラリ110に挿入するので、微小径の光ファイバを1本ずつ扱う操作よりも作業が容易である。さらに、キャピラリ110に挿入される光ファイバとして信号光用光ファイバ及び励起光用光ファイバの2種類を準備する必要がなく、製造の効率化が期待される。   According to this method of manufacturing an optical combiner, which of the seven double core optical fibers 30 becomes the signal light double core optical fiber 121 is determined by the seven double core optical fibers 30 in the capillary 110. Determined after being inserted and placed. Therefore, when an optical fiber is inserted into the capillary 110, it is not necessary to use a jig or the like to place the specific optical fiber at the center. Further, since the seven optical fibers are bundled and inserted into the capillary 110, the operation is easier than the operation of handling the small-diameter optical fibers one by one. Furthermore, it is not necessary to prepare two types of optical fibers for signal light and optical fibers for excitation light as optical fibers to be inserted into the capillary 110, so that manufacturing efficiency is expected.

なお、治具等を用いてキャピラリ110に二重コア光ファイバ30のそれぞれを挿入することも可能である。この場合でも、キャピラリ110に挿入される光ファイバとして信号光用光ファイバ及び励起光用光ファイバの2種類を準備する必要がなく、製造の効率化が期待される。   Each of the double core optical fibers 30 can be inserted into the capillary 110 using a jig or the like. Even in this case, it is not necessary to prepare two types of optical fibers for signal light and optical fibers for pumping light as optical fibers to be inserted into the capillary 110, and the production efficiency is expected.

以上の構成の光コンバイナ100は、信号光用二重コア光ファイバ心線120の端面にシングルモード光ファイバ200の一端が接続され、また、励起光用二重コア光ファイバ心線130の端面にマルチモード光ファイバ300の一端が接続されて用いられるものである。これらは、アーク放電等の融着接続やコネクタ接続によって接続される。   In the optical combiner 100 configured as described above, one end of the single mode optical fiber 200 is connected to the end face of the signal light double core optical fiber core wire 120, and the end face of the pump light double core optical fiber core wire 130 is connected. One end of the multimode optical fiber 300 is connected and used. These are connected by fusion connection such as arc discharge or connector connection.

シングルモード光ファイバ200は、ファイバ中心に設けられたコアと、そのコアの周囲に設けられたより低屈折率のクラッドと、クラッドを被覆する被覆層と、で構成されている。シングルモード光ファイバ200は、例えば、コア径が10〜25μm、クラッド径が123〜127μm、ファイバ径が230〜260μm、及びファイバ長が0.5〜5mである。シングルモード光ファイバ200のコアは、信号光用二重コア光ファイバ121のシングルモードコア121aのコア径と等しい、または、それよりやや小さい径のものであり、両者が対応するようにして接続される。   The single mode optical fiber 200 includes a core provided at the center of the fiber, a lower refractive index clad provided around the core, and a coating layer covering the clad. The single mode optical fiber 200 has, for example, a core diameter of 10 to 25 μm, a cladding diameter of 123 to 127 μm, a fiber diameter of 230 to 260 μm, and a fiber length of 0.5 to 5 m. The core of the single mode optical fiber 200 has a diameter that is the same as or slightly smaller than the core diameter of the single mode core 121a of the signal light double core optical fiber 121, and they are connected so as to correspond to each other. The

マルチモード光ファイバ300は、ファイバ中心に設けられたコアと、そのコアの周囲に設けられたより低屈折率のクラッドと、クラッドを被覆する被覆層と、で構成されている。マルチモード光ファイバ300は、例えば、コア径が95〜100μm、クラッド径が123〜127μm、ファイバ径が230〜260μm、及びファイバ長が0.5〜5mである。マルチモード光ファイバ300のコアは、励起光用二重コア光ファイバ131のマルチモードコア131bのコア径と等しい、または、それよりやや小さい径のものであり、両者が対応するようにして接続される。   The multimode optical fiber 300 includes a core provided in the center of the fiber, a lower refractive index clad provided around the core, and a coating layer covering the clad. The multimode optical fiber 300 has, for example, a core diameter of 95 to 100 μm, a cladding diameter of 123 to 127 μm, a fiber diameter of 230 to 260 μm, and a fiber length of 0.5 to 5 m. The core of the multimode optical fiber 300 has a diameter that is the same as or slightly smaller than the core diameter of the multimode core 131b of the pumping light dual-core optical fiber 131, and they are connected so as to correspond to each other. The

そして、シングルモード光ファイバ200の他端側に信号光源が接続され、また、6本のマルチモード光ファイバ300の他端側のそれぞれに6つの励起光源が接続される。   Then, a signal light source is connected to the other end side of the single mode optical fiber 200, and six excitation light sources are connected to each of the other end sides of the six multimode optical fibers 300.

一方、光コンバイナ100の溶融部140の端面は、希土類元素がドープされたコアと第1及び第2クラッドとを備えたダブルクラッドファイバにアーク放電等により融着接続される。このとき、溶融部の端面における信号光用二重コア光ファイバ121のシングルモードコア121aがダブルクラッドファイバのコアに、また、6本の励起光用二重コア光ファイバ131のそれぞれのマルチモードコア131bがダブルクラッドファイバの第1クラッドにそれぞれ対応するようにして接続される。   On the other hand, the end face of the melting part 140 of the optical combiner 100 is fusion-bonded by arc discharge or the like to a double-clad fiber having a core doped with a rare earth element and first and second clads. At this time, the single mode core 121a of the signal light dual-core optical fiber 121 at the end face of the melted portion is the core of the double-clad fiber, and each of the six pump-light dual-core optical fibers 131 131b is connected so as to correspond to the first clad of the double clad fiber.

信号光源から出力される信号光は、例えば、波長が1000〜1700nmのものであり、例えば、イッテルビウムを用いたファイバレーザーのレーザー出力の波長である1080nmである。この信号光は、シングルモード光ファイバ200のコアを介して信号光用二重コア光ファイバ121のシングルモードコア121aに伝搬され、光コンバイナ100の溶融部140を経てダブルクラッドファイバのコアに入射される。一方、励起光源から出力される励起光は、例えば、波長が800〜1700nmのものであり、例えば、ダブルクラッドファイバの第1クラッドにドープされたイッテルビウム(Yb)の励起波長である970nmである。この励起光は、マルチモード光ファイバ300のコアを介して励起光用二重コア光ファイバ131のマルチモードコア131bに伝搬され、光コンバイナ100の溶融部140を経てダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射される。   The signal light output from the signal light source has a wavelength of 1000 to 1700 nm, for example, and is, for example, 1080 nm which is the wavelength of the laser output of a fiber laser using ytterbium. This signal light is propagated through the core of the single mode optical fiber 200 to the single mode core 121a of the signal light double core optical fiber 121, and is incident on the core of the double clad fiber through the melting part 140 of the optical combiner 100. The On the other hand, the pumping light output from the pumping light source has a wavelength of, for example, 800 to 1700 nm, for example, 970 nm which is the pumping wavelength of ytterbium (Yb) doped in the first cladding of the double-clad fiber. This pumping light is propagated through the core of the multimode optical fiber 300 to the multimode core 131b of the double core optical fiber 131 for pumping light, passes through the melting part 140 of the optical combiner 100, and becomes the first clad of the double clad fiber. Incident.

ダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射された励起光は、第1クラッドと第2クラッドとの界面で反射を繰り返しながら、第2クラッドに囲まれた領域を伝搬し、コアを通過する際にコアにドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコアを伝搬する信号光を増幅する。   The excitation light incident on the first clad of the double clad fiber propagates through the region surrounded by the second clad while being repeatedly reflected at the interface between the first clad and the second clad, and passes through the core when passing through the core. The rare earth element doped in is made into an inversion distribution state excited by outermost electrons, and the signal light propagating through the core is amplified by the stimulated emission.

なお、本実施形態では、1本の信号光用二重コア光ファイバ121及び6本の励起光用二重コア光ファイバ131で構成された光コンバイナ100としたが、1本の信号光用二重コア光ファイバ及び複数本の励起光用二重コア光ファイバで構成された光コンバイナであれば、励起光用二重コア光ファイバの本数は6本に限られない。例えば、1本の信号光用二重コア光ファイバを18本の励起光用二重コア光ファイバが2重に囲うようにして構成された光コンバイナであってもよく、1本の信号光用二重コア光ファイバを36本の励起光用二重コア光ファイバが3重に囲うようにして構成された光コンバイナであってもよく、1本の信号光用二重コア光ファイバを60本の励起光用二重コア光ファイバが4重に囲うようにして構成された光コンバイナであってもよい。   In this embodiment, the optical combiner 100 includes one signal light double core optical fiber 121 and six pump light double core optical fibers 131. The number of pumping light double-core optical fibers is not limited to six as long as the optical combiner includes a heavy core optical fiber and a plurality of pumping light double-core optical fibers. For example, it may be an optical combiner configured such that one double-core optical fiber for signal light is double-wrapped by 18 double-core optical fibers for pump light, and may be used for one signal light It may be an optical combiner configured such that 36 double-core optical fibers for pumping light are surrounded by a triple, and 60 single-core optical fibers for signal light may be used. It is also possible to use an optical combiner configured such that the double core optical fibers for excitation light are enclosed in a quadruple manner.

以上説明したように、本発明は光コンバイナ及びその製造方法について有用である。   As described above, the present invention is useful for an optical combiner and a manufacturing method thereof.

本実施形態の光コンバイナと、それに接続されたシングルモードファイバ及びマルチモードファイバと、を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the optical combiner of this embodiment, and the single mode fiber and multimode fiber connected to it. 図1におけるII−IIの断面図である。It is sectional drawing of II-II in FIG. 二重コア光ファイバの横断面図と、それに対応する屈折率分布図とを併せて模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the cross-sectional view of a double core optical fiber, and the refractive index distribution map corresponding to it.

符号の説明Explanation of symbols

30 二重コア光ファイバ
30a,121a,131a シングルモードコア
30b,121b,131b マルチモードコア
30c,121c,131c クラッド
100 光コンバイナ
121 信号光用二重コア光ファイバ(信号光用光ファイバ)
131 励起光用二重コア光ファイバ(励起光用光ファイバ)
30 Duplex core optical fibers 30a, 121a, 131a Single mode cores 30b, 121b, 131b Multimode cores 30c, 121c, 131c Clad 100 Optical combiner 121 Double core optical fiber for signal light (optical fiber for signal light)
131 Double core optical fiber for pumping light (optical fiber for pumping light)

Claims (3)

1本の信号光用光ファイバ及び複数本の励起光用光ファイバで構成され、これらの先端部分において、該信号光用光ファイバを中心としてその周りを囲うように該複数本の励起光用光ファイバが配されて一体化した光コンバイナであって、
上記1本の信号光用光ファイバ及び上記複数本の励起光用光ファイバのそれぞれが、
シングルモードコアと、
上記シングルモードコアを覆うように設けられ該シングルモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたマルチモードコアと、
上記マルチモードコアを覆うように設けられ該マルチモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたクラッドと、
を備えた二重コア光ファイバで構成されたことを特徴とする光コンバイナ。
It is composed of one optical fiber for signal light and a plurality of optical fibers for excitation light, and the plurality of excitation light beams are surrounded at the tip of the optical fiber for signal light so as to surround it. An optical combiner in which fibers are arranged and integrated,
Each of the one optical fiber for signal light and the plurality of optical fibers for pump light is
Single mode core,
A multi-mode core provided to cover the single-mode core and formed of a material having a lower refractive index than the single-mode core;
A clad formed to cover the multimode core and formed of a material having a lower refractive index than the multimode core;
An optical combiner comprising a double core optical fiber having
請求項1に記載された光コンバイナであって、
上記1本の信号光用光ファイバ及び上記複数本の励起光用光ファイバを構成する二重コア光ファイバは、上記マルチモードコアの外径の上記クラッドの外径に対する比が0.76〜0.95であることを特徴とする光コンバイナ。
An optical combiner according to claim 1, wherein
In the double core optical fiber constituting the one signal light optical fiber and the plurality of pump light optical fibers, the ratio of the outer diameter of the multimode core to the outer diameter of the cladding is 0.76 to 0. .95, an optical combiner.
各々、シングルモードコアと、該シングルモードコアを覆うように設けられ該シングルモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたマルチモードコアと、該マルチモードコアを覆うように設けられ該マルチモードコアよりも屈折率の低い材料で形成されたクラッドと、を備えた複数本の二重コア光ファイバを、それらの一端部分を束ねて一体化させ、中心に設けられた1本の二重コア光ファイバを信号光用光ファイバに構成すると共に、それを囲うように設けられた他の二重コア光ファイバを励起光用光ファイバに構成することを特徴とする光コンバイナの製造方法。   A single mode core, a multimode core provided to cover the single mode core and made of a material having a lower refractive index than the single mode core, and a multimode core provided to cover the multimode core A single double core provided at the center of a plurality of double core optical fibers including a clad formed of a material having a refractive index lower than that of the core A method of manufacturing an optical combiner, wherein the optical fiber is configured as an optical fiber for signal light, and another double-core optical fiber provided so as to surround the optical fiber is configured as an optical fiber for pumping light.
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