JP2021163791A - 光ファイバ増幅システムおよび光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が削減された光ファイバ増幅システムを提供すること。【解決手段】光ファイバ増幅システムは、第１希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第１光増幅ファイバと、第１光増幅ファイバのコア部に入力される第１信号光を受付ける第１入力部と、第１希土類元素を光励起する励起光を出力する励起光源と、第１光増幅ファイバに励起光を入力させる励起光結合器と、第１光増幅ファイバから出力された残留励起光を回収する残留励起光回収器と、を備える第１光ファイバ増幅器と、残留励起光で光励起される第２希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第２光増幅ファイバと、第２光増幅ファイバのコア部に入力される第２信号光を受付ける第２入力部と、第２光増幅ファイバに、残留励起光回収器が回収した残留励起光を入力させる残留励起光結合器と、を備える第２光ファイバ増幅器と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ増幅システムおよび光通信システムに関するものである。

例えば、海底光通信等の用途において、光増幅器としてマルチコアＥＤＦＡ（Erbium-Doped optical Fiber Amplifier）を用いることによって、光増幅器の消費電力が削減されることが期待されている。

マルチコアＥＤＦＡについては、マルチコア光増幅ファイバとしてダブルクラッド型のマルチコアＥＤＦを用いて、クラッド励起方式によってコア部に含まれる希土類元素であるエルビウム（Ｅｒ）を光励起する構成が知られている（非特許文献１、２参照）。

Kazi S Abedin et al, "Multimode Erbium Doped Fiber Amplifiers for Space Division Multiplexing Systems", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL.32,NO.16,AUGUST 15,2014 pp.2800-2808. Kazi S Abedin et al, "Cladding-pumped erbium-doped multicore fiber amplifier", OPTICS EXPRESS Vol.20,No.18 27 August 2012 pp.20191-20200.

通信トラフィックは常に増加しているので、通信容量の増量のためにも、マルチコア光ファイバ増幅器の特性にはさらに好適なものが求められている。たとえば、マルチコア光ファイバ増幅器の消費電力を削減できることが望まれている。また、マルチコア光ファイバ増幅器に限らず、シングルコア光増幅器においても、消費電力を削減できることが望ましい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって消費電力が削減された光ファイバ増幅システムおよび光通信システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、第１希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第１光増幅ファイバと、前記第１光増幅ファイバのコア部に入力される第１信号光を受付ける第１入力部と、前記第１希土類元素を光励起する励起光を出力する励起光源と、前記第１光増幅ファイバに前記励起光を入力させる励起光結合器と、前記第１光増幅ファイバから出力された、前記励起光の一部である残留励起光を回収する残留励起光回収器と、を備える第１光ファイバ増幅器と、前記残留励起光で光励起される第２希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第２光増幅ファイバと、前記第２光増幅ファイバのコア部に入力される第２信号光を受付ける第２入力部と、前記第２光増幅ファイバに、前記残留励起光回収器が回収した前記残留励起光を入力させる残留励起光結合器と、を備える第２光ファイバ増幅器と、を備える光ファイバ増幅システムである。

前記励起光結合器、前記残留励起光回収器または前記残留励起光結合器は光ファイバ型結合器であるものでもよい。

前記光ファイバ型結合器は側方結合型結合器であるものでもよい。

前記励起光結合器、前記残留励起光回収器または前記残留励起光結合器は空間光学系型結合器であるものでもよい。

前記第１光ファイバ増幅器は、１５２５ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した２５ｎｍの帯域幅を有する第１波長帯域に含まれる波長の前記第１信号光を光増幅するように構成されているものでもよい。

前記第２光ファイバ増幅器は、１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した３０ｎｍの帯域幅を有する第２波長帯域に含まれる波長の前記第２信号光を光増幅するように構成されているものでもよい。

複数の前記第２光ファイバ増幅器を備え、前記残留励起光回収器は、前記複数の第２光ファイバ増幅器のそれぞれの前記残留励起光結合器に、回収した前記残留励起光を分配するものでもよい。

前記第１光ファイバ増幅器の前記第１信号光に対する利得と、前記第２光ファイバ増幅器の前記第２信号光に対する利得とが±１ｄＢの範囲内であるものでもよい。

前記第１光増幅ファイバまたは前記第２光増幅ファイバは、複数の前記コア部を備えるものでもよい。

前記第２光増幅ファイバが備える前記コア部の数が、前記第１光増幅ファイバが備える前記コア部の数よりも少ないものでもよい。

前記第２光増幅ファイバが備える内側クラッド部のクラッド径が、前記第１光増幅ファイバが備える内側クラッド部のクラッド径よりも小さいものでもよい。

前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はエルビウムを含むものでもよい。

前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はイッテルビウムを含むものでもよい。

前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はエルビウムおよびイッテルビウムを含むものでもよい。

前記残留励起光回収器と前記残留励起光結合器とが一体に構成されているものでもよい。

本発明の一態様は、前記光ファイバ増幅システムを備える光通信システムである。

本発明によれば、消費電力が削減された光ファイバ増幅システムを実現できる。

図１は、実施形態１に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図２Ａは、図１に示す光増幅ファイバの模式的な断面図である。 図２Ｂは、図１に示す励起光結合器の一例の模式的な構成図である。 図３は、実施形態２に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図４は、実施形態３に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図５は、実施形態４に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図６は、実施形態５に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図７は、実施形態６に係る光ファイバ増幅システムの模式的な構成図である。 図８は、実施形態７に係る光通信システムの構成を示す模式図である。

以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書において、特に定義しない用語については、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に適宜従うものとする。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム１０００は、光増幅器１００Ａと、光増幅器１００Ｂと、を備えている。

＜第１光ファイバ増幅器の構成＞
第１光ファイバ増幅器である光増幅器１００Ａは、７個の光アイソレータ１Ａ、第１入力部である光ファイバファンイン（FAN IN）２Ａ、励起光源である半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂ、励起光結合器４Ａ、第１光増幅ファイバである光増幅ファイバ５Ａ、残留励起光回収器６Ａ、ポンプストリッパ７Ａ、光ファイバファンアウト（FAN OUT）８Ａ、および７個の光アイソレータ９Ａ、を構成要素として備えている。

光増幅器１００Ａの各構成要素は、たとえば、１５２５ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した２５ｎｍの帯域幅を有する第１波長帯域に含まれる波長の第１信号を所望の光増幅特性で光増幅するように構成されている。１５２５ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の波長帯は、Ｃバンド（たとえば１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）と呼ばれる波長帯域を含む。このような第１信号光は、たとえばＷＤＭ（Wavelength Division-Multiplexing）信号光でもよい。

まず、光増幅ファイバ５Ａから説明する。図２Ａは、光増幅ファイバの模式的な断面図である。光増幅ファイバ５Ａは、三角格子状に配置された７個のコア部５Ａａと、コア部５Ａａの外周に形成されコア部５Ａａよりも屈折率が低い内側クラッド部５Ａｂとを備える。なお、内側クラッド部の外周には、形成され内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部が形成されている。光増幅ファイバ５Ａは、コア部５Ａａに第１希土類元素であるエルビウム（Ｅｒ）が添加されてＥｒイオンを含む、公知の７コア型かつクラッド励起型の構造を有する光増幅ファイバである。７個のコア部５Ａａは複数のコア部の一例である。

図１に戻って、光ファイバファンイン２Ａは、７本のシングルモード光ファイバ２Ａａと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ２Ａｂと、本体部２Ａｃとを備えている。光ファイバファンイン２Ａは、本体部２Ａｃにおいて、７本のシングルモード光ファイバ２Ａａは束ねられ、各コア部がマルチコアファイバ２Ａｂの各コア部に光学結合するように構成されている。光ファイバファンイン２Ａは、７本のシングルモード光ファイバ２Ａａのそれぞれに入力された第１信号光を受付ける。なお、７本のシングルモード光ファイバ２Ａａは、たとえばＩＴＵ−ＴＧ．６５２に定義される標準のシングルモード光ファイバであり、それぞれ光アイソレータ１Ａが設けられている。

光アイソレータ１Ａ、９Ａは矢印が示す方向に光を通過させ、逆方向への光の通過を遮断する。光ファイバファンイン２Ａのマルチコアファイバ２Ａｂは励起光結合器４Ａに接続されている。なお、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ２Ａａおよびマルチコアファイバ２Ａｂの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。なお、７個の光アイソレータ１Ａ、９Ａに換えて、複数（本実施形態では７本）のシングルモード光ファイバが集積された構成の光アイソレータを用いてもよい。

光ファイバファンイン２Ａのマルチコアファイバ２Ａｂは、三角格子状に配置された７個のコア部と、各コア部の外周に位置し、各コア部の最大屈折率よりも屈折率が低いクラッド部とを備えている。光ファイバファンイン２Ａの各シングルモード光ファイバ２Ａａに第１信号光を入力すると、各光アイソレータ１Ａは各第１信号光を通過させ、マルチコアファイバ２Ａｂの各コア部は各信号光を伝搬する。

半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂは、横マルチモード半導体レーザであり、励起光を出力する。励起光の波長は、たとえばＥｒの９００ｎｍ波長帯における吸収ピークの波長と略同一な９７６ｎｍである。これにより、励起光はＥｒイオンを光励起できる。半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂは、マルチモード光ファイバから励起光を出力する。このマルチモード光ファイバは、コア径／クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。

励起光結合器４Ａは、励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂと、主光ファイバ４Ａｃ、４Ａｄと、本体部４Ａｅとを備えている。主光ファイバ４Ａｃ、４Ａｄは、光ファイバファンイン２Ａのマルチコアファイバ２Ａｂのコア部と同様に三角格子状に配置された７個のコア部と、内側クラッド部と、外側クラッド部とを備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部と内側クラッド部とは石英系ガラスからなり、外側クラッド部は樹脂からなる。主光ファイバ４Ａｃ、４Ａｄは本体部４Ａｅにて互いに接続されている。

励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂは、それぞれ、一端が半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂのそれぞれのマルチモード光ファイバと接続された同種のマルチモード光ファイバであり、コア径／クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂは、励起光が半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂから入力され、この励起光を主光ファイバ４Ａｄに供給する。主光ファイバ４Ａｄの内側クラッド部は励起光を伝搬し、光増幅ファイバ５Ａに励起光を入力させる。

励起光結合器４Ａの主光ファイバ４Ａｃは、一端が光ファイバファンイン２Ａのマルチコアファイバ２Ａｂに接続されている。マルチコアファイバ２Ａｂの各コア部は主光ファイバ４Ａｃの各コア部に接続されている。したがって、マルチコアファイバ２Ａｂの各コア部を伝搬した各第１信号光は、主光ファイバ４Ａｃに入力すると、各コア部に光学結合する。各コア部は各第１信号光を伝搬する。励起光と第１信号光とは、主光ファイバ４Ａｄから光増幅ファイバ５Ａへと出力される。

なお、励起光結合器４Ａは、光ファイバ型結合器または空間光学系型結合器である。
励起光結合器４Ａが光ファイバ型結合器の場合、励起光は、励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂと主光ファイバ４Ａｄとが本体部４Ａｅにて近接または接触して光学結合されていることによって主光ファイバ４Ａｄに導光される。励起光結合器４Ａが光ファイバ型結合器であって側方結合型結合器の場合を図２Ｂに示す。主光ファイバ４Ａｄはコア部Ａｄａ、内側クラッド部４Ａｄｂ、および外側クラッド部４Ａｄｃを備え、外側クラッド部４Ａｄｃの一部は除去されて内側クラッド部４Ａｄｂが露出している。励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂは、図示するように先端に向かって外径が細くなるテーパ部を有してもよいが、有していなくてもよい。半導体レーザ３Ａａ、３Ａｂからの励起光Ｐ０１、Ｐ０２は、励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂの端部の所定長さの部分が本体部４Ａｅにて主光ファイバ４Ａｄの露出した内側クラッド部４Ａｄｂに沿って延在することによって光学結合がなされ、内側クラッド部４Ａｄｂを励起光Ｐとして伝搬する。各第１信号は、マルチコアファイバ２Ａｂと主光ファイバ４Ａｃとが本体部４Ａｅにて近接または接触して光学結合されていることによって主光ファイバ４Ａｃに導光される。なお、励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂの平均屈折率（コア部とクラッド部との屈折率の平均）は主光ファイバ４Ａｄの内側クラッド部４Ａｄｂの屈折率より大きいことが好ましい。たとえば、内側クラッド部４Ａｄｂに対する励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂの平均屈折率の比屈折率差Δが０．１％以上であれば励起光の結合効率の観点から有効である。また、比屈折率差Δが４％以下であれば励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂの製造上好ましい。

また、励起光結合器４Ａが空間光学系型結合器の場合、励起光は、本体部４Ａｅにて励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂと主光ファイバ４Ａｄとの間に介在するレンズなどの空間光学系によって主光ファイバ４Ａｄに導光される。各第１信号は、本体部４Ａｅにてマルチコアファイバ２Ａｂと主光ファイバ４Ａｃとの間に介在するレンズなどの空間光学系によって主光ファイバ４Ａｃに導光される。

光増幅ファイバ５Ａは、一端が励起光結合器４Ａの主光ファイバ４Ａｄに接続されている。光増幅ファイバ５Ａの各コア部は主光ファイバ４Ａｄの各コア部に接続されている。また、光増幅ファイバ５Ａの内側クラッド部５Ａｂは主光ファイバ４Ａｄの内側クラッド部に接続されている。したがって、主光ファイバ４Ａｄを伝搬した各第１信号光および励起光は、光増幅ファイバ５Ａに入力すると、それぞれ各コア部５Ａａと内側クラッド部５Ａｂを同一方向に伝搬する。すなわち光増幅器１００Ａは前方励起型の光増幅器である。励起光は内側クラッド部５Ａｂを伝搬しながら各コア部５Ａａ内のＥｒイオンを光励起する。各コア部５Ａａを伝搬する各第１信号光はＥｒイオンの誘導放出の作用により光増幅される。光増幅ファイバ５Ａは、光増幅された各第１信号光と、励起光の一部であり、光増幅に寄与しなかった残留励起光とを出力する。

光増幅ファイバ５Ａの長さや各コア部５ＡａにおけるＥｒの添加濃度などの特性は、第１信号光を適正に光増幅できるように設定されている。たとえば、光増幅ファイバ５Ａは、光増幅帯における吸収スペクトルのピーク波長における吸収条長積が適正になるように設定されている。

残留励起光回収器６Ａは、励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂと、主光ファイバ６Ａｃ、６Ａｄと、本体部６Ａｅとを備えている。残留励起光回収器６Ａは、本実施形態では励起光結合器４Ａと同じ構成を有している。励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂ、主光ファイバ６Ａｃ、６Ａｄ、本体部６Ａｅは、それぞれ励起光供給用光ファイバ４Ａａ、４Ａｂ、主光ファイバ４Ａｃ、４Ａｄ、本体部４Ａｅに対応する構造を有する。残留励起光回収器６Ａは、光ファイバ型結合器または空間光学系型結合器もよいし、側方結合型結合器でもよい。残留励起光回収器６Ａが側方結合型結合器の場合は、図２Ｂに示すような構成を有してもよい。なお、励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂの平均屈折率は主光ファイバ６Ａｃ、６Ａｄの内側クラッド部の屈折率より大きいことが好ましい。たとえば、内側クラッド部に対する励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂの平均屈折率の比屈折率差Δが０．１％以上であれば励起光の回収効率の観点から有効である。また、比屈折率差Δが４％以下であれば励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂの製造上好ましい。

残留励起光回収器６Ａは、主光ファイバ６Ａｄが光増幅ファイバ５Ａに接続されている。主光ファイバ６Ａｃ、６Ａｄの各コア部は、光増幅ファイバ５Ａの各コア部５Ａａから出力された増幅された各第１信号光を伝搬させる。主光ファイバ６Ａｃ、６Ａｄの内側クラッド部は、光増幅ファイバ５Ａから出力された残留励起光を伝搬する。残留励起光の一部は励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂによって回収され、励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂを残留励起光Ｐ１、Ｐ２として伝搬する。主光ファイバ６Ａｃはポンプストリッパ７Ａに接続されている。

ポンプストリッパ７Ａは、残留励起光を排除する公知のデバイスである。ポンプストリッパ７Ａは、残留励起光回収器６Ａによって回収されなかった残留励起光を排除するために設けられている。ポンプストリッパ７Ａは、例えば、７個のコアを有するダブルクラッド型マルチコアファイバの外側クラッドの一部が除去されており、除去された部分の内側クラッド部の表面から励起光を取り出して放熱板などに照射し、吸収させて励起光のエネルギーを熱エネルギーに変換して放熱する構成を有する。ポンプストリッパ７Ａはマルチコアファイバによって各信号光を伝搬させるとともに、残留励起光を、光増幅器１００Ａから出力されても問題の無い程度のパワーまで低減させる。

光ファイバファンアウト８Ａは、光ファイバファンイン２Ａと同様に、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ８Ａａと、７本のシングルモード光ファイバ８Ａｂと、本体部８Ａｃとを備えている。光ファイバファンアウト８Ａは、本体部８Ａｃにおいて７本のシングルモード光ファイバ８Ａｂの各コア部がマルチコアファイバ８Ａａの各コア部に光学結合するように構成されている。各シングルモード光ファイバ８Ａｂには、それぞれ光アイソレータ９Ａが設けられている。マルチコアファイバ８Ａａはポンプストリッパ７Ａに接続されている。なお、本体部８Ａｃにおいて束ねられた７本のシングルモード光ファイバ８Ａｂおよびマルチコアファイバ８Ａａの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。

ポンプストリッパ７Ａのマルチコアファイバの各コア部から光ファイバファンアウト８Ａの各コア部に信号光が入力すると、各信号光は各シングルモード光ファイバ８Ａｂの各コア部を伝搬し、光アイソレータ９Ａを通って出力する。

＜第２光ファイバ増幅器の構成＞
第２光ファイバ増幅器である光増幅器１００Ｂは、７個の光アイソレータ１Ｂ、第２入力部である光ファイバファンイン２Ｂ、残留励起光結合器４Ｂ、クラッド励起型の構造を有する第２光増幅ファイバである光増幅ファイバ５Ｂ、ポンプストリッパ７Ｂ、光ファイバファンアウト８Ｂ、および７個の光アイソレータ９Ｂ、を備えている。

光増幅器１００Ｂの各構成要素は、光増幅器１００Ａにおける対応する構成要素と同様の構成を有する。すなわち、光アイソレータ１Ｂは光アイソレータ１Ａと同様の構成を有する。光ファイバファンイン２Ｂは７本のシングルモード光ファイバ２Ｂａと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ２Ｂｂと、本体部２Ｂｃとを備え、光ファイバファンイン２Ａと同様の構成を有する。光増幅ファイバ５Ｂは光増幅ファイバ５Ａと同様の構成を有する。ポンプストリッパ７Ｂはポンプストリッパ７Ａと同様の構成を有する。光ファイバファンアウト８Ｂは７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ８Ｂａと、７本のシングルモード光ファイバ８Ｂｂと、本体部８Ｂｃとを備え、光ファイバファンアウト８Ａと同様の構成を有する。光アイソレータ９Ｂは光アイソレータ９Ａと同様の構成を有する。したがって、これらの構成要素については、適宜説明を省略する。

なお、光増幅器１００Ｂの各構成要素は、たとえば、１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した３０ｎｍの帯域幅を有する第２波長帯域に含まれる波長の第２信号を所望の光増幅特性で光増幅するように構成されている。１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長帯は、Ｌバンド（たとえば１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）と呼ばれる波長帯域を含む。このような第２信号光は、たとえばＷＤＭ信号光でもよい。したがって、たとえば光増幅ファイバ５Ｂは、第２希土類元素としてＥｒを含むが、光増幅ファイバ５ＡよりもＥｒに関する吸収条長積が長くなるように設定されている。

光ファイバファンイン２Ｂは、光アイソレータ１Ｂを経由して入力された７つの第２信号光を受付け、残留励起光結合器４Ｂに出力する。

残留励起光結合器４Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂと、主光ファイバ４Ｂｃ、４Ｂｄと、本体部４Ｂｅとを備えている。主光ファイバ４Ｂｃ、４Ｂｄは、光ファイバファンイン２Ｂのマルチコアファイバ２Ｂｂのコア部と同様に三角格子状に配置された７個のコア部と、内側クラッド部と、外側クラッド部とを備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部と内側クラッド部とは石英系ガラスからなり、外側クラッド部は樹脂からなる。主光ファイバ４Ｂｃ、４Ｂｄは本体部４Ｂｅにて互いに接続されている。

残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂは、それぞれ、一端が、光増幅器１００Ａの残留励起光回収器６Ａの励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂのそれぞれと接続された同種のマルチモード光ファイバであり、コア径／クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂは、残留励起光Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ１、Ｐ２を主光ファイバ４Ｂｄに供給する。主光ファイバ４Ｂｄの内側クラッド部は残留励起光Ｐ１、Ｐ２を伝搬し、光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。

残留励起光結合器４Ｂの主光ファイバ４Ｂｃは、一端が光ファイバファンイン２Ｂのマルチコアファイバ２Ｂｂに接続されている。マルチコアファイバ２Ｂｂの各コア部は主光ファイバ４Ｂｃの各コア部に接続されている。したがって、マルチコアファイバ２Ｂｂの各コア部を伝搬した各第２信号光は、主光ファイバ４Ｂｃに入力すると、各コア部に光学結合する。各コア部は各第２信号光を伝搬する。第２信号光は、主光ファイバ４Ｂｄから光増幅ファイバ５Ｂへと出力される。

なお、残留励起光結合器４Ｂは、励起光結合器４Ａと同様に、光ファイバ型結合器または空間光学系型結合器でもよいし、側方結合型結合器でもよい。

光増幅ファイバ５Ｂは、一端が残留励起光結合器４Ｂの主光ファイバ４Ｂｄに接続されている。光増幅ファイバ５Ｂの各コア部は主光ファイバ４Ｂｄの各コア部に接続されている。また、光増幅ファイバ５Ｂの内側クラッド部は主光ファイバ４Ｂｄの内側クラッド部に接続されている。したがって、主光ファイバ４Ｂｄを伝搬した各信号光および励起光は、光増幅ファイバ５Ｂに入力すると、それぞれ各コア部と内側クラッド部とを同一方向に伝搬する。すなわち光増幅器１００Ｂは前方励起型の光増幅器である。励起光は内側クラッド部を伝搬しながら各コア部内のＥｒイオンを光励起する。各コア部を伝搬する各第２信号光はＥｒイオンの誘導放出の作用により光増幅される。光増幅ファイバ５Ｂは、光増幅された各第２信号光と、光増幅に寄与しなかった残留励起光とを出力する。各第２信号はポンプストリッパ７Ｂ、光ファイバファンアウト８Ｂ、および光アイソレータ９Ｂを経由して光増幅器１００Ｂから出力される。残留励起光はポンプストリッパ７Ｂによって排除される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム１０００では、光増幅器１００Ａの残留励起光回収器６Ａが、光増幅器１００Ａにおける残留励起光の一部を回収し、光増幅器１００Ｂの残留励起光結合器４Ｂが、回収された残留励起光を光増幅ファイバ５Ｂに入力させ、光増幅ファイバ５Ｂが残留励起光を光増幅に利用するので、消費電力の削減が実現される。

また、光ファイバ増幅システム１０００では、光増幅器１００Ａは第１信号光を光増幅し、光増幅器１００Ｂは第２光信号を光増幅する。一般的に、第１信号光のように、１５２５ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の第１波長帯域に含まれる波長の信号光を適正に増幅するように構成された光増幅器は、１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の第２波長帯域に含まれる波長の信号光を適正に増幅するように構成された光増幅器よりも、光増幅ファイバから出力される残留励起光のパワーが比較的高く、たとえば２倍以上である。したがって、光ファイバ増幅システム１０００では、比較的パワーの高い光増幅器１００Ａの残留励起光を回収して光増幅器１００Ｂの光増幅に利用するので、消費電力の削減がより効果的に実現される。

また、光ファイバ増幅システム１０００では、光増幅器１００Ａ、１００Ｂはそれぞれ複数のコア部を含む光増幅ファイバ５Ａ、５Ｂを備えているので、より空間密度の高い光増幅が実現される。

（実施例）
実施例として、図１に示す構成の光ファイバ増幅システムを作製した。そして、第１光ファイバ増幅器における光増幅ファイバの中心に位置するコア部に、Ｃバンドに含まれる波長であり、パワーが−５ｄＢｍの信号光を入力させて光増幅させた。なお、半導体レーザから第１光ファイバ増幅器に供給する励起光は、波長が９７６ｎｍであり、パワーを３４．８Ｗ（４５．４ｄＢｍ）または４４．２Ｗ（４６．５ｄＢｍ）とした。これらの励起光パワーに設定した時の、第１光ファイバ増幅器における光増幅ファイバの中心に位置するコア部から出力された信号光のパワーは、それぞれ、１５．９ｄＢｍと１７．０ｄＢｍであった。

一方、第２光ファイバ増幅器には、Ｌバンドに含まれる１５９５ｎｍの波長であり、パワーが−５ｄＢｍまたは０ｄＢｍである信号光を、第２光ファイバ増幅器における光増幅ファイバの中心に位置するコア部を含む３つのコア部に入力させて光増幅させた。なお、第２光ファイバ増幅器における光増幅ファイバは、増幅帯における吸収スペクトルのピーク波長における吸収条長積を、第１光ファイバ増幅器における光増幅ファイバよりも長くした。そして、第２光ファイバ増幅器の光増幅特性を測定した。

表１、表２は、第２光ファイバ増幅器の光増幅特性である出力（パワー）、Ｇａｉｎ、ＮＦ（Noise Figure）を示す。表中、「１Ｃｏｒｅ」は第２光ファイバ増幅器における光増幅ファイバの中心に位置するコア部に関する項目であり、「２Ｃｏｒｅ」、「３Ｃｏｒｅ」は中心以外に位置する２つのコア部のそれぞれに関する項目である。

表１に示すように、信号光のパワーが−５ｄＢｍの場合、いずれの励起光のパワーにおいても、各コア部において１８ｄＢ程度以上のＧａｉｎが得られ、コア部の間でのＧａｉｎ差も２ｄＢ以内であった。また、表２に示すように、信号光のパワーが０ｄＢｍの場合、いずれの励起光のパワーにおいても、各コア部において１４ｄＢｍ程度以上の出力が得られ、コア部の間での出力差も２ｄＢ以内であった。

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム２０００は、光増幅器１００Ａと、光増幅器２００Ｂと、を備えている。

光増幅器１００Ａは、図１に示す光ファイバ増幅システム１０００の光増幅器１００Ａと同じものなので、説明を省略する。

光増幅器２００Ｂは、図１に示す光増幅器１００Ｂにおいて、残留励起光結合器４Ｂとポンプストリッパ７Ｂとの位置を光増幅ファイバ５Ｂに対して入れ替えた構成を有する。

光増幅器２００Ｂでは、光ファイバファンイン２Ｂが、光アイソレータ１Ｂを経由して入力された７つの第２信号光を受付け、ポンプストリッパ７Ｂを経由して光増幅ファイバ５Ｂに出力する。

残留励起光結合器４Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂに、残留励起光Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ１、Ｐ２を主光ファイバ４Ｂｄに供給する。主光ファイバ４Ｂｄの内側クラッド部は残留励起光Ｐ１、Ｐ２を伝搬し、光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。

光増幅ファイバ５Ｂでは、残留励起光結合器４Ｂから入力された残留励起光Ｐ１、Ｐ２と、ポンプストリッパ７Ｂから入力された各第２信号光とは、反対方向に伝搬する。すなわち光増幅器２００Ｂは後方励起型の光増幅器である。光増幅ファイバ５Ｂは、光増幅された各第２信号光を残留励起光結合器４Ｂに出力し、光増幅に寄与しなかった残留励起光をポンプストリッパ７Ｂに出力する。各第２信号は残留励起光結合器４Ｂ、光ファイバファンアウト８Ｂ、および光アイソレータ９Ｂを経由して光増幅器２００Ｂから出力される。残留励起光はポンプストリッパ７Ｂによって排除される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム２０００では、光ファイバ増幅システム１０００と同様に、消費電力が削減された、より空間密度の高い光増幅が実現される。また、このように、光増幅器１００Ａの残留励起光回収器６Ａで回収された残留励起光は、光増幅器２００Ｂにて後方励起に用いてもよい。

（実施形態３）
図４は、実施形態３に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム３０００は、光増幅器１００Ａと、光増幅器３００Ｂと、を備えている。

光増幅器１００Ａは、図１に示す光ファイバ増幅システム１０００の光増幅器１００Ａと同じものなので、説明を省略する。

光増幅器３００Ｂは、図１に示す光増幅器１００Ｂにおいて、残留励起光結合器４Ｂをポンプストリッパ１１Ｂと残留励起光結合器１２Ｂとに置き換え、ポンプストリッパ７Ｂを残留励起光結合器１３Ｂとポンプストリッパ１４Ｂに置き換えた構成を有する。

光増幅器３００Ｂでは、光ファイバファンイン２Ｂが、光アイソレータ１Ｂを経由して入力された７つの第２信号光を受付け、ポンプストリッパ１１Ｂ、残留励起光結合器１２Ｂを経由して光増幅ファイバ５Ｂに出力する。

ポンプストリッパ１１Ｂ、１４Ｂは、いずれもポンプストリッパ７Ｂと同様の構成を有する。

残留励起光結合器１２Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ１２Ｂａと、主光ファイバ１２Ｂｃ、１２Ｂｄと、本体部１２Ｂｅとを備えている。残留励起光結合器１２Ｂは、残留励起光結合器４Ｂから残留励起光供給用光ファイバ４Ｂｂを削除したような構成を有する。

残留励起光結合器１２Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ１２Ｂａに、残留励起光Ｐ１が励起光回収用光ファイバ６Ａａから入力され、残留励起光Ｐ１を主光ファイバ１２Ｂｄに供給する。主光ファイバ１２Ｂｄの内側クラッド部は残留励起光Ｐ１を伝搬し、光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。

残留励起光結合器１３Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ１３Ｂａと、主光ファイバ１３Ｂｃ、１３Ｂｄと、本体部１３Ｂｅとを備えている。残留励起光結合器１３Ｂは、残留励起光結合器４Ｂから残留励起光供給用光ファイバ４Ｂｂを削除したような構成を有する。

残留励起光結合器１３Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ１３Ｂａに、残留励起光Ｐ２が励起光回収用光ファイバ６Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ２を主光ファイバ１３Ｂｄに供給する。主光ファイバ１３Ｂｄの内側クラッド部は残留励起光Ｐ２を伝搬し、光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。

光増幅ファイバ５Ｂでは、残留励起光結合器１２Ｂから入力された残留励起光Ｐ１と各第２信号光とは同一方向に伝搬する。一方、残留励起光結合器１３Ｂから入力された残留励起光Ｐ２と各第２信号光とは、反対方向に伝搬する。すなわち光増幅器３００Ｂは双方向励起型の光増幅器である。光増幅ファイバ５Ｂは、光増幅された各第２信号光を残留励起光結合器１３Ｂに出力し、光増幅に寄与しなかった残留励起光を残留励起光結合器１２Ｂ、１３Ｂに出力する。各第２信号は残留励起光結合器１３Ｂ、ポンプストリッパ１４Ｂ、光ファイバファンアウト８Ｂ、および光アイソレータ９Ｂを経由して光増幅器３００Ｂから出力される。残留励起光は残留励起光結合器１２Ｂ、１３Ｂのそれぞれを経由してポンプストリッパ１１Ｂ、１４Ｂにそれぞれ到達し、排除される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム３０００では、光ファイバ増幅システム１０００と同様に、消費電力が削減された、より空間密度の高い光増幅が実現される。このように、光増幅器１００Ａの残留励起光回収器６Ａで回収された残留励起光は、光増幅器３００Ｂにて双方向励起に用いてもよい。

（実施形態４）
図５は、実施形態３に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム４０００は、光増幅器４００Ａと、光増幅器４００Ｂと、を備えている。

＜第１光ファイバ増幅器の構成＞
第１光ファイバ増幅器である光増幅器４００Ａは、図１に示す光ファイバ増幅システム１０００の光増幅器１００Ａに、残留励起光回収器２１Ａを追加した構成を有する。残留励起光回収器２１Ａは残留励起光回収器６Ａとポンプストリッパ７Ａとの間に設けられている。

残留励起光回収器２１Ａは、残留励起光回収用光ファイバ２１Ａａ、２１Ａｂと、主光ファイバ２１Ａｃ、２１Ａｄと、本体部２１Ａｅとを備えている。残留励起光回収器２１Ａの各構成要素は、残留励起光回収器６Ａにおける対応する構成要素と同様の構成を有する。主光ファイバ２１Ａｃはポンプストリッパ７Ａに接続されており、主光ファイバ２１Ａｄは残留励起光回収器６Ａの主光ファイバ６Ａｃに接続されている。

残留励起光回収器２１Ａは、残留励起光回収器６Ａによって回収されなかった残留励起光の一部を、残留励起光回収用光ファイバ２１Ａａ、２１Ａｂによって回収する。回収された残留励起光Ｐ３、Ｐ４は残留励起光回収用光ファイバ２１Ａａ、２１Ａｂをそれぞれ伝搬する。また、残留励起光回収器２１Ａは、残留励起光回収器６Ａから出力された、増幅された各第１信号光を伝搬して光ファイバファンアウト８Ａに出力する。

＜第２光ファイバ増幅器の構成＞
第２光ファイバ増幅器である光増幅器４００Ｂは、図４に示す光増幅器３００Ｂの残留励起光結合器１２Ｂを図１に示す残留励起光結合器４Ｂに置き換え、残留励起光結合器１３Ｂを残留励起光結合器２２Ｂに置き換えた構成を有する。

残留励起光結合器２２Ｂは、残留励起光供給用光ファイバ２２Ｂａ、２２Ｂｂと、主光ファイバ２２Ｂｃ、２２Ｂｄと、本体部２２Ｂｅとを備えている。残留励起光結合器２２Ｂは、図３に示す残留励起光結合器４Ｂと同様に構成され、配置されている。

残留励起光結合器４Ｂの残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂは、残留励起光Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ１、Ｐ２を光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。一方、残留励起光結合器２２Ｂの残留励起光供給用光ファイバ２２Ｂａ、２２Ｂｂは、残留励起光Ｐ３、Ｐ４がそれぞれ残留励起光回収用光ファイバ２１Ａａ、２１Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ３、Ｐ４を光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。光増幅ファイバ５Ｂは、残留励起光Ｐ１、Ｐ２により前方励起され、残留励起光Ｐ３、Ｐ４により後方励起されることによって、双方向励起される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム４０００では、カスケード接続された残留励起光回収器６Ａ、２１Ａによって、より多くの残留励起光を回収し、光増幅器４００Ｂの光増幅に利用するので、光ファイバ増幅システム１０００と同様に、より空間密度の高い光増幅が実現されるとともに、さらなる消費電力の削減が実現される。

（実施形態５）
図６は、実施形態５に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム５０００は、光ファイバ増幅システム４０００と同様に、光増幅器４００Ａと、光増幅器４００Ｂと、を備えている。

ただし、光ファイバ増幅システム５０００は、光ファイバ増幅システム４０００とは異なり、残留励起光結合器４Ｂの残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａ、４Ｂｂは、残留励起光Ｐ３、Ｐ４がそれぞれ残留励起光回収用光ファイバ２１Ａａ、２１Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ３、Ｐ４を光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。一方、残留励起光結合器２２Ｂの残留励起光供給用光ファイバ２２Ｂａ、２２Ｂｂは、残留励起光Ｐ１、Ｐ２がそれぞれ励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂから入力され、残留励起光Ｐ１、Ｐ２を光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。これにより、光増幅ファイバ５Ｂは、残留励起光Ｐ３、Ｐ４により前方励起され、残留励起光Ｐ１、Ｐ２により後方励起されることによって、双方向励起される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム５０００では、光ファイバ増幅システム４０００と同様に、より空間密度の高い光増幅が実現されるとともに、さらなる消費電力の削減が実現される。また、このように、光増幅器４００Ａの残留励起光回収器６Ａ、２１Ａで回収された残留励起光は、どちらを光増幅器４００Ｂの前方励起に用いてもよい。

（実施形態６）
図７は、実施形態５に係る光ファイバ増幅システムの構成を示す模式図である。光ファイバ増幅システム６０００は、増幅器６００Ａと、増幅器６００Ｂと、を備えている。

増幅器６００Ａは、図１に示す光増幅器１００Ａにおいて、残留励起光回収器６Ａを残留励起光回収結合器３１に置き換えた構成を有する。増幅器６００Ｂは、図１に示す光増幅器１００Ｂにおいて、残留励起光結合器４Ｂを残留励起光回収結合器３１に置き換えた構成を有する。残留励起光回収結合器３１は、後述するように残留励起光回収器と残留励起光結合器とが一体に構成されたものとして機能する。

残留励起光回収結合器３１は、入出力光ファイバポート３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、本体部３１ｅとを有する。入出力光ファイバポート３１ａ、３１ｂは一体の第１マルチコアファイバで構成されている。入出力光ファイバポート３１ｃ、３１ｄは一体の第２マルチコアファイバで構成されている。第１および第２マルチコアファイバは、いずれも光ファイバファンイン２Ａのマルチコアファイバ２Ａｂと同様に三角格子状に配置された７個のコア部とクラッド部とを備えている。第１および第２マルチコアファイバは、本体部３１ｅにおいて近接して配置され、方向性結合部を構成している。

入出力光ファイバポート３１ａ、３１ｂは、それぞれ、増幅器６００Ａにおける光増幅ファイバ５Ａおよびポンプストリッパ７Ａのそれぞれに接続されている。入出力光ファイバポート３１ｃ、３１ｄは、それぞれ、増幅器６００Ｂにおける光ファイバファンイン２Ｂのマルチコアファイバ２Ｂｂおよび光増幅ファイバ５Ｂのそれぞれに接続されている。

この光ファイバ増幅システム６０００では、光増幅ファイバ５Ａから出力された残留励起光は、残留励起光回収結合器３１の入出力光ファイバポート３１ａに入力すると、その一部が方向性結合部において第２マルチコアファイバに結合して入出力光ファイバポート３１ｄから出力し、残部は入出力光ファイバポート３１ｂから出力する。すなわち、光増幅ファイバ５Ａから出力された残留励起光の一部は回収され、入出力光ファイバポート３１ｄを残留励起光Ｐ５として伝搬する。このように残留励起光回収結合器３１は残留励起光回収器として機能する。

なお、光増幅ファイバ５Ａの各コア部５Ａａから出力され、入出力光ファイバポート３１ａに入力された、増幅された各第１信号光は、各コア部を伝搬し、入出力光ファイバポート３１ｂからポンプストリッパ７Ａ、光ファイバファンアウト８Ａ、光アイソレータ９Ａを経由して増幅器６００Ａから出力される。入出力光ファイバポート３１ｂから出力した残留励起光の残部はポンプストリッパ７Ａにて排除される。

また、残留励起光回収結合器３１は、残留励起光Ｐ５を入出力光ファイバポート３１ｄから光増幅ファイバ５Ｂに入力させる。光増幅ファイバ５Ｂは、光アイソレータ１Ｂ、光ファイバファンイン２Ｂ、残留励起光回収結合器３１を経由して入力された各第２信号光を、残留励起光Ｐ５の作用によって光増幅する。すなわち残留励起光回収結合器３１は残留励起光結合器としても機能する。増幅された各第２信号光は、ポンプストリッパ７Ｂ、光ファイバファンアウト８Ｂ、光アイソレータ９Ｂを経由して増幅器６００Ｂから出力される。光増幅ファイバ５Ｂから出力した残留励起光はポンプストリッパ７Ｂにて排除される。

以上のように構成された光ファイバ増幅システム６０００では、光ファイバ増幅システム１０００と同様に、消費電力が削減された、より空間密度の高い光増幅が実現される。また、残留励起光回収器と残留励起光結合器とが一体に構成されているので、部品点数が削減されるとともに、残留励起光回収器と残留励起光結合器との間の接続損失を低減できる、または、なくすることができる。

（実施形態８）
図８は、実施形態７に係る光通信システムの構成を示す模式図である。光通信システム１００００は、光送信装置１０１０と、光受信装置１０２０と、実施形態１に係る光ファイバ増幅システム１０００と、光伝送ファイバ１０３１、１０３２、１０４１、１０４２と、を備えている。光伝送ファイバ１０３１、１０３２、１０４１、１０４２はいずれも７個のコア部を備えるマルチコアファイバである。

光送信装置１０１０は、送信器１０１１、１０１２を備えている。送信器１０１１は、７つの第１信号光を送信する。送信器１０１２は、７つの第２信号光を送信する。

光伝送ファイバ１０３１は、送信器１０１１から出力された各第１信号光を各コア部で伝送し、ファイバ増幅システム１０００の光増幅器１００Ａに入力させる。光伝送ファイバ１０３２は、送信器１０１２から出力された各第２信号光を各コア部で伝送し、光ファイバ増幅システム１０００の光増幅器１００Ｂに入力させる。

光増幅器１００Ａは、入力された７つの第１信号光を一括して光増幅し、光伝送ファイバ１０４１に出力する。光増幅器１００Ｂは、入力された７つの第２信号光を一括して光増幅し、光伝送ファイバ１０４２に出力する。

光伝送ファイバ１０４１は、増幅された各第１信号光を伝送し、光受信装置１０２０に入力させる。光伝送ファイバ１０４２は、増幅された各第２信号光を伝送し、光受信装置１０２０に入力させる。

光受信装置１０２０は、受信器１０２１、１０２２を備えている。受信器１０２１は、光伝送ファイバ１０４１が伝送した、増幅された各第１信号光を受信し、電気信号に変換する。受信器１０２２は、光伝送ファイバ１０４２が伝送した、増幅された各第２信号光を受信し、電気信号に変換する。

光通信システム１００００では、消費電力が削減された光ファイバ増幅システム１０００を用いているので、消費電力が削減された光通信を実現できる。

光通信システム１００００が長距離通信システムなどであれば、光ファイバ増幅システム１０００をリピータアンプ、プリアンプ、またはブースターアンプとして利用できる。光通信システム１００００がＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）を用いたネットワークシステムなどであれば、光ファイバ増幅システム１０００を損失補償に利用できる。なお、光ファイバ増幅システム１０００を光ファイバ増幅システム２０００〜６０００のいずれかに置き換えることもできる。

なお、上記実施形態では、光増幅ファイバのコア部は希土類元素としてＥｒのみを含むが、Ｅｒ以外の希土類元素、たとえばイッテルビウム（Ｙｂ）のみを含んでいてもよいし、Ｅｒ、Ｙｂの両方を含んでいてもよい。また、光増幅ファイバのコア部に含まれる希土類元素は、第１光ファイバ増幅器と第２光ファイバ増幅器とで異なっていてもよい。たとえば、第１光ファイバ増幅器では第１光増幅ファイバがコア部にＥｒが含んでいてＥＤＦを構成しており、第２光ファイバ増幅器では第２光増幅ファイバがコア部にＥｒとＹｂとを含んでいてＥＹＤＦを構成してもよい。ＥＹＤＦの方が少ない残留励起光をより効率的に使える場合があるので、残留励起光を利用する第２光増幅ファイバとして適する場合がある。

また、上記実施形態では、光増幅ファイバにおけるコア部は三角格子状に配置されているが、正方格子状に配置されていてもよい。光増幅ファイバにおけるコア部の数も特に限定されず、１個でも２個以上でもよい。

また、第１光増幅ファイバと第２光増幅ファイバとが含むコア部は、同数でなくてもよい。たとえば、第２光増幅ファイバが備えるコア部の数が、第１光増幅ファイバが備えるコア部の数よりも少なくてもよい。これにより、比較的少ない残留励起光に応じた数のコア部を光増幅できる。

また、第１光増幅ファイバと第２光増幅ファイバとで、内部クラッド部のクラッド径が同じでなくてもよい。たとえば、第２光増幅ファイバの内側クラッド部のクラッド径が、第２光増幅ファイバの内側クラッド部のクラッド径よりも小さくてもよい。これにより、比較的少ない残留励起光でも、第２光増幅ファイバにおける励起光の光パワー密度を高めることができる。

また、第２光ファイバ増幅器が第１信号光を光増幅するように設定され、第１光ファイバ増幅器が第２信号光を光増幅するように設定されてもよい。また、第１光ファイバ増幅器と第２光ファイバ増幅器の両方が、第１信号光を光増幅したり、または第２信号光を光増幅したりするように設定されてもよい。

また、第２光ファイバ増幅器が励起光源を備えていてもよい。

また、第１光ファイバ増幅器の第１信号光に対する利得と、第２光ファイバ増幅器の第２信号光に対する利得とが±１ｄＢの範囲内であることが好ましい。

また、残留励起光回収器において、励起光回収用光ファイバは何本あってもよく、残留励起光結合器において残留励起光供給用光ファイバは何本あってもよい。

また、光増幅システムは、複数の第２光ファイバ増幅器を備え、第１光ファイバ増幅器の残留励起光回収器が、複数の第２光ファイバ増幅器のそれぞれの残留励起光結合器に、回収した残留励起光を分配してもよい。すなわち、たとえば実施形態１に係る光ファイバ増幅システム１０００において、光増幅器１００Ｂが２つあり、光増幅器１００Ａの残留励起光回収器６Ａの励起光回収用光ファイバ６Ａａ、６Ａｂのうち一方が、光増幅器１００Ｂの一方における残留励起光結合器４Ｂの残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａに接続されており、他方が、光増幅器１００Ｂの他方における残留励起光結合器４Ｂの残留励起光供給用光ファイバ４Ｂａに接続されていてもよい。これにより、残留励起光Ｐ１を一方の残留励起光結合器４Ｂに、残留励起光Ｐ２を他方の残留励起光結合器４Ｂに分配できる。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１Ａ、１Ｂ、９Ａ、９Ｂ 光アイソレータ
２Ａ、２Ｂ 光ファイバファンイン
２Ａａ、２Ｂａ、８Ａａ、８Ｂａ シングルモード光ファイバ
２Ａｂ、２Ｂｂ、８Ａｂ、８Ｂｂ マルチコアファイバ
２Ａｃ、２Ｂｃ、４Ａｅ、４Ｂｅ、６Ａｅ、８Ａｃ、８Ｂｃ、１２Ｂｅ、１３Ｂｅ、２１Ａｅ、２２Ｂｅ、３１ｅ 本体部
３Ａａ、３Ａｂ 半導体レーザ
４Ａ 励起光結合器
４Ａａ、４Ａｂ 励起光供給用光ファイバ
４Ａｃ、４Ａｄ、４Ｂｃ、４Ｂｄ、６Ａｃ、６Ａｄ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄ、２１Ａｃ、２１Ａｄ、２２Ｂｃ、２２Ｂｄ 主光ファイバ
４Ａｄａ、５Ａａ コア部
４Ａｄｂ、５Ａｂ 内側クラッド部
４Ａｄｃ 外側クラッド部
４Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、２２Ｂ 残留励起光結合器
４Ｂａ、４Ｂｂ、１２Ｂａ、１３Ｂａ、２２Ｂａ、２２Ｂｂ 残留励起光供給用光ファイバ
５Ａ、５Ｂ 光増幅ファイバ
６Ａ、２１Ａ 残留励起光回収器
６Ａａ、６Ａｂ、２１Ａａ、２１Ａｂ 励起光回収用光ファイバ
７Ａ、７Ｂ、１１Ｂ、１４Ｂ ポンプストリッパ
８Ａ、８Ｂ 光ファイバファンアウト
３１ 残留励起光回収結合器
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 入出力光ファイバポート
１００Ａ、１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂ、４００Ａ、４００Ｂ、６００Ａ、６００Ｂ 光増幅器
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００ 光ファイバ増幅システム
１０１０ 光送信装置
１０１１、１０１２ 送信器
１０２０ 光受信装置
１０２１、１０２２ 受信器
１０３１、１０３２、１０４１、１０４２ 光伝送ファイバ
１００００ 光通信システム
Ｐ、Ｐ０１、Ｐ０２ 励起光
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 残留励起光

Claims (16)

1. 第１希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第１光増幅ファイバと、
   前記第１光増幅ファイバのコア部に入力される第１信号光を受付ける第１入力部と、
   前記第１希土類元素を光励起する励起光を出力する励起光源と、
   前記第１光増幅ファイバに前記励起光を入力させる励起光結合器と、
   前記第１光増幅ファイバから出力された、前記励起光の一部である残留励起光を回収する残留励起光回収器と、
   を備える第１光ファイバ増幅器と、
   前記残留励起光で光励起される第２希土類元素を添加したコア部を備え、クラッド励起型の構造を有する第２光増幅ファイバと、
   前記第２光増幅ファイバのコア部に入力される第２信号光を受付ける第２入力部と、
   前記第２光増幅ファイバに、前記残留励起光回収器が回収した前記残留励起光を入力させる残留励起光結合器と、
   を備える第２光ファイバ増幅器と、
   を備える
   光ファイバ増幅システム。
2. 前記励起光結合器、前記残留励起光回収器または前記残留励起光結合器は光ファイバ型結合器である
   請求項１に記載の光ファイバ増幅システム。
3. 前記光ファイバ型結合器は側方結合型結合器である
   請求項２に記載の光ファイバ増幅システム。
4. 前記励起光結合器、前記残留励起光回収器または前記残留励起光結合器は空間光学系型結合器である
   請求項１に記載の光ファイバ増幅システム。
5. 前記第１光ファイバ増幅器は、１５２５ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した２５ｎｍの帯域幅を有する第１波長帯域に含まれる波長の前記第１信号光を光増幅するように構成されている
   請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
6. 前記第２光ファイバ増幅器は、１５６５ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長帯のうち少なくとも連続した３０ｎｍの帯域幅を有する第２波長帯域に含まれる波長の前記第２信号光を光増幅するように構成されている
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
7. 複数の前記第２光ファイバ増幅器を備え、
   前記残留励起光回収器は、前記複数の第２光ファイバ増幅器のそれぞれの前記残留励起光結合器に、回収した前記残留励起光を分配する
   請求項１〜６のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
8. 前記第１光ファイバ増幅器の前記第１信号光に対する利得と、前記第２光ファイバ増幅器の前記第２信号光に対する利得とが±１ｄＢの範囲内である
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
9. 前記第１光増幅ファイバまたは前記第２光増幅ファイバは、複数の前記コア部を備える
   請求項１〜８のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
10. 前記第２光増幅ファイバが備える前記コア部の数が、前記第１光増幅ファイバが備える前記コア部の数よりも少ない
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
11. 前記第２光増幅ファイバが備える内側クラッド部のクラッド径が、前記第１光増幅ファイバが備える内側クラッド部のクラッド径よりも小さい
    請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
12. 前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はエルビウムを含む
    請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
13. 前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はイッテルビウムを含む
    請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
14. 前記第１希土類元素および前記第２希土類元素の少なくとも一方はエルビウムおよびイッテルビウムを含む
    請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
15. 前記残留励起光回収器と前記残留励起光結合器とが一体に構成されている
    請求項１〜１４のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システム。
16. 請求項１〜１５のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅システムを備える
    光通信システム。

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