JP6445938B2 - Multi-core optical fiber and optical amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、空間多重伝送におけるマルチコア光ファイバ及び光増幅器に関する。 The present invention relates to a multicore optical fiber and an optical amplifier in spatial multiplexing transmission.
近年、サービスの多様化によりインターネットトラヒックは未だ増加し続けており、伝送速度の高速化や波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術による波長多重数の増加により飛躍的に伝送容量を伸ばしてきた。また近年、検討が盛んに行われているデジタルコヒーレント技術によって更なる伝送容量の拡大が予想されている。 In recent years, Internet traffic has continued to increase due to the diversification of services, and the transmission capacity has been dramatically increased due to the increase in the number of wavelength multiplexing due to the increase in transmission speed and wavelength division multiplexing (WDM) technology. . Further, in recent years, further expansion of transmission capacity is expected by digital coherent technology which has been actively studied.
デジタルコヒーレント伝送システムでは多値位相変調信号を用いることにより周波数利用効率を向上させてきたが、より高い信号雑音比が必要となってくる。しかし、シングルモード光ファイバ(Single mode fiber,SMF)を用いた伝送システムでは、理論的な限界に加え非線形効果に起因する入力パワー制限のため伝送容量は100Tbit/secを境に飽和することが予想されており、更なる大容量化は困難となってきている。 In digital coherent transmission systems, frequency utilization efficiency has been improved by using multilevel phase modulation signals, but higher signal-to-noise ratios are required. However, in a transmission system using a single mode optical fiber (SMF), the transmission capacity is expected to saturate at 100 Tbit / sec due to input power limitation due to nonlinear effects in addition to the theoretical limit. Therefore, further increase in capacity has become difficult.
今後さらに伝送容量を増やしていくためには革新的な伝送容量拡大を実現する媒体が必要とされている。そこで、光ファイバ中の複数の伝搬モードをチャネルとして用いることで信号雑音比と空間利用効率の向上が期待できるマルチコア光ファイバ(Multi core fiber,MCF)を用いたモード多重伝送が注目を集めている(例えば、非特許文献1及び2参照。)。
In order to further increase the transmission capacity in the future, a medium that realizes innovative transmission capacity expansion is required. Therefore, mode multiplex transmission using a multi-core optical fiber (Multi Core Fiber, MCF) that can be expected to improve the signal-to-noise ratio and the space utilization efficiency by using a plurality of propagation modes in an optical fiber as a channel is attracting attention. (For example, refer
マルチコア光ファイバを用いた伝送の長距離化を行う上で、各コアを伝搬する光を増幅するためのマルチコアEr添加光増幅器(Multi core―erbium−doped fiber amplifier,MC−EDFA)は必須デバイスとなる。非特許文献1での報告にある通り、MC−EDFAにおいては、コア毎に励起光を入力し、光増幅を行うコア励起の手段を用いている。また、コア個別励起においてはコア毎に励起用光源が必要であるため、小型化・低電力化が期待できる手法として、ダブルクラッド構造のマルチコア光ファイバを用いたクラッド励起型のMC−EDFAが提案されている(例えば、非特許文献2参照。)。
A multi-core-erbium-doped fiber amplifier (MC-EDFA) for amplifying light propagating through each core is an indispensable device for extending the transmission distance using a multi-core optical fiber. Become. As reported in Non-Patent
しかしながら、クラッド励起型MC−EDFAにおいては、複数のコアをコア数以下の光源を用いて励起するため、コア毎に励起強度が調整できず、コア間利得差(Core dependent gain,CDG)が発生する。 However, in the clad excitation type MC-EDFA, the excitation intensity cannot be adjusted for each core because a plurality of cores are excited using a light source having the number of cores or less, and a gain difference between cores (Core dependent gain, CDG) is generated. To do.
そこで、本発明は、マルチコア光ファイバの伝搬光を増幅するに際し、コア毎に励起光を入力することなく、コア間利得差の発生を抑制することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress the occurrence of a gain difference between cores without inputting pumping light for each core when amplifying the propagation light of a multi-core optical fiber.
具体的には、本発明のマルチコア光ファイバは、
希土類イオンを添加した複数のコアが第1クラッド中に配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記第1クラッドの周囲に配置されかつ前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を反射する第2クラッドを備え、
前記複数のコアは、伝搬光が結合するコア間距離を有する。
Specifically, the multi-core optical fiber of the present invention is
A multi-core optical fiber in which a plurality of cores doped with rare earth ions are disposed in a first cladding,
A second cladding disposed around the first cladding and reflecting excitation light having a wavelength for exciting the rare earth ions;
The plurality of cores have inter-core distances where propagation light is coupled.
本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記複数のコアは、2以上のモードを伝搬してもよい。
In the multi-core optical fiber of the present invention,
The plurality of cores may propagate two or more modes.
本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記複数のコアは、
前記励起光の結合長がLcの場合、
コア間の結合係数κがπ/(2Lc)以上であってもよい。
In the multi-core optical fiber of the present invention,
The plurality of cores are:
When the coupling length of the excitation light is L c ,
The coupling coefficient κ between the cores may be π / (2L c ) or more.
本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記コア間距離は、35μm未満であってもよい。
In the multi-core optical fiber of the present invention,
The inter-core distance may be less than 35 μm.
具体的には、本発明の光増幅器は、
本発明に係るマルチコア光ファイバと、
前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を出射する励起用光源と、
前記複数のコアの少なくとも1つに前記励起光を結合させる合波器と、
を備える。
Specifically, the optical amplifier of the present invention is
A multi-core optical fiber according to the present invention;
An excitation light source that emits excitation light having a wavelength for exciting the rare earth ions;
A multiplexer that couples the excitation light to at least one of the plurality of cores;
Is provided.
本発明は、上記の通り各コア間の利得差を低減しモード多重伝送の実現に寄与するものである。また、これまで検討が行われている増幅用マルチコア光ファイバにおいては、信号光のコア間クロストークを低減するために、十分なコア間距離およびクラッド外径を設ける必要があった。しかし、コア間の結合を積極的に利用する本発明においては、コア間クロストークを許容する構成となるため、クラッド外径、コア間隔を小さくでき、励起光がコアへ結合する効率が上がり消費電力の低減が期待できる。したがって、本発明によれば、マルチコア光ファイバの伝搬光を増幅するに際し、コア毎に励起光を入力することなく、コア間利得差の発生を抑制することができる。 The present invention contributes to the realization of mode multiplexing transmission by reducing the gain difference between the cores as described above. Further, in the multicore optical fiber for amplification that has been studied so far, it is necessary to provide a sufficient inter-core distance and a cladding outer diameter in order to reduce cross-core crosstalk of signal light. However, in the present invention that actively uses the coupling between the cores, the configuration allows the crosstalk between the cores, so that the outer diameter of the cladding and the core interval can be reduced, and the efficiency of coupling the excitation light to the core increases. Reduction of power can be expected. Therefore, according to the present invention, when the propagation light of the multi-core optical fiber is amplified, it is possible to suppress the occurrence of the gain difference between the cores without inputting the excitation light for each core.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
(実施形態1)
以下に、本発明に係る光増幅器におけるCDGの低減を実現するための増幅用のマルチコア光ファイバについて詳細に説明する。また、本実施形態に係るマルチコア光ファイバは、各コア間を伝搬するモードを隣接コアに結合させる必要があるため、隣接するコアを結合させるための構造について詳細を述べる。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a multicore optical fiber for amplification for realizing CDG reduction in the optical amplifier according to the present invention will be described in detail. In addition, since the multi-core optical fiber according to the present embodiment needs to couple the modes propagating between the cores to the adjacent cores, the structure for coupling the adjacent cores will be described in detail.
まず、マルチコア光ファイバでのコア間結合とCDG低減の関係について示す。ここでは簡易のため2コアのマルチコアEDFを考える。ここで2つのコア11であるコア11#1及びコア11#2には伝搬光として信号光が伝搬し、コア11#1及びコア11#2に添加される希土類元素はエルビウム(Er)とし以下進める。
First, the relationship between inter-core coupling and CDG reduction in a multi-core optical fiber will be described. Here, for simplicity, a 2-core multi-core EDF is considered. Here, signal light propagates as propagation light to the
Erを3準位系と考えた際のレート方程式を解き、EDFの伝搬方程式を求めると下記の数式(1)の様に表せる。
信号光利得係数γe(z,ν)と吸収係数γa(z,ν)は、信号光の規格化電界分布φs(ν,r,θ)と信号光、励起光に対する放出断面積σS es、吸収断面積σS asを用いてそれぞれ以下の式(2)及び式(3)のように表せる。
各伝搬モードにおいて数式(1)の伝搬方程式を解くことにより励起光のモードの違いによる信号光の利得がわかる。Erを添加した増幅用のマルチコア光ファイバ(EDF)の励起光は波長980nm帯を用い、励起強度は各コア間で利得差を意図的に与えるため、コア11#1に70mW、コア11#2に120mWを入力し、添加するEr濃度は共に400ppm、用いるEDFの長さは20mとしている。また信号光は1550nmとし入力パワーを−15dBmとしている。 By solving the propagation equation of Formula (1) in each propagation mode, the gain of the signal light due to the difference in the mode of the excitation light can be found. The excitation light of the amplification multi-core optical fiber (EDF) doped with Er uses a wavelength of 980 nm band, and the excitation intensity intentionally gives a gain difference between the cores. Therefore, the core 11 # 1 has 70 mW, the core 11 # 2 120 mW is input, the Er concentration to be added is 400 ppm, and the length of the EDF used is 20 m. The signal light is 1550 nm and the input power is -15 dBm.
計算の結果、結合のない場合、コア11#1とコア11#2の利得の差は、2dBであった。コア11#1とコア11#2の間に結合がある場合のコア11間利得差がどのようになるかについて検討を行う。EDFを1m伝搬する際に隣接するコア11への結合量に対する、コア11間利得差の変動を図1に示す。図1から、隣接するコアへの結合量がEDF中で増えることによって、コア11間の利得差が低減していく様子が分かる。本実施形態では、コア11の数に依らず、同様の特性が得られる。
As a result of calculation, when there is no coupling, the difference in gain between the core 11 # 1 and the core 11 # 2 is 2 dB. A study will be made as to what the gain difference between the
次に、コア11を伝搬する光の結合とコア11のパラメータの関係について明らかにしていく。図2に本実施形態に係る増幅用マルチコア光ファイバ91の断面図を示す。図2は、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ91の長手方向に対し垂直な断面図である。図2のように、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ91は、#1〜#6の複数本の希土類イオンが添加されたコア11と、#1〜#6のコア11を囲む第1クラッド12と、第1クラッド12を囲む第2クラッド13と、を備える。
Next, the relationship between the coupling of light propagating through the
図2では、マルチコア光ファイバ91に備わるコア11の数は6であるが、コア11の数は任意である。また、マルチコア光ファイバ91に備わるコア11のそれぞれは、複数の伝搬モードの伝搬光を伝搬してもよい。マルチコア光ファイバ91は、第2クラッド13に接し、第2クラッド13を囲む被覆(不図示)を、さらに備えてもよい。本実施形態では、マルチコア光ファイバ91が、コア11のコア半径をa、比屈折率差をΔとするステップインデックス(Step Index,SI)型の場合について述べる。
In FIG. 2, the number of
マルチコア光ファイバ91において、隣接するコア11が、十分離れて相互作用が無い場合、各コア11内の伝搬光である信号光はそれぞれ固有モードにて伝搬する。一方、隣接するコア11間の距離が近づいてくることによって、各コア11から染み出す電界分布が影響を及ぼしコア11間でのパワーの遷移が発生する。以降、簡単のため図3に示すような、マルチコア光ファイバ91が、コア11#1及びコア11#2の2コアの構造の場合について述べる。
In the multi-core
ここで、図3のように、#1及び#2のコア11の屈折率をn1、第1クラッド12の屈折率をn0、コア11#1とコア11#2の中心間の距離をコア間距離Dとする。この場合、2つのコア11#1及び11#2の構造が等しく、各コア11#1及び11#2を伝搬する基本モードの伝搬定数が等しいとき、コア11#1からコア11#2へ結合する電界成分は同位相となる。この位相関係が長距離にわたって維持されることにより、コア11#1とコア11#2間においてパワーの遷移が発生する。
Here, as shown in FIG. 3, the refractive index of the
上記では、同一コア構造、同一伝搬定数について述べたが、伝搬定数の異なるコア構造においては、伝搬と共に隣接するコア11間で電界成分の不整合が起きることから、パワーの一部が遷移することになる。2つのコア構造において、コア11#1と、コア11#2をz方向に伝搬する光について議論する。
In the above description, the same core structure and the same propagation constant are described. However, in the core structure having different propagation constants, electric field components are mismatched between
コア11#1、コア11#2を位置zだけ伝搬した後の前進波の光パワーは、それぞれ、次の式(4)及び式(5)のように表される。(非特許文献3参照。)
2コア間の一方にのみ光が入射されるとき、コア11#1及びコア11#2における光パワーは、位置zの変化につれて周期的に変化する。式(5)で示した相対強度|B(z)/A(0)|2の最大値は(2κ/δβ)2となり、2つのコア11#1及びコア11#2間では結合長Lcごとに光パワーが移行している。
When light is incident on only one of the two cores, the optical power in the core 11 # 1 and the core 11 # 2 changes periodically as the position z changes. The maximum value of the relative intensity | B (z) / A (0) | 2 expressed by the equation (5) is (2κ / δβ) 2 , and the coupling length L c is between the two
コア11と隣接するコア11の結合長Lcは、次式で表される。
(数6)
Lc=π/(δβ) (6)
The coupling length L c of the core 11 adjacent to the
(Equation 6)
L c = π / (δβ) (6)
特に隣接するコア11#1及び11#2のコア構造が等しく、伝搬モードの伝搬定数が同一である時、結合長Lcは、次式で表すことができる。
(数7)
Lc=π/(2κ) (7)
結合型増幅用のマルチコア光ファイバ91において、隣接するコア11間にて十分なモード結合を発生させるには、使用するマルチコア光ファイバ91の長さである条長が結合長Lc以上であることが求められる。
In particular
(Equation 7)
L c = π / (2κ) (7)
In-bound amplified multi-core
以下、コアパラメータであるコア半径a及び比屈折率差Δと、結合係数κおよび結合長Lcの関係について計算の一例を示す。2つの平行するコア11を伝搬する基本モードの結合係数κは非特許文献4に示されているように、次式で表される。
Hereinafter, an example of the calculation of the relationship between the core radius a and the relative refractive index difference Δ, which are the core parameters, the coupling coefficient κ, and the coupling length L c will be described. As shown in
ここで、uおよびwは、以下の式(9)及び(10)で表せる。
図4に、D=25μmであるときの、コア半径aと比屈折率差Δを関数にした際の、結合長Lc(m)の値を示す。図4では、L405はLc=5m、L410はLc=10m、L415はLc=15m、L420はLc=20m、L425はLc=25m、L430はLc=30m、L435はLc=35m、L440はLc=40m、L445はLc=45m、L450はLc=50m、L455はLc=55m、L460はLc=60m、L465はLc=65m、L470はLc=70m、L475はLc=75m、L480はLc=80m、L485はLc=85m、L490はLc=90m、L495はLc=95mの値である。 FIG. 4 shows the value of the coupling length L c (m) when the core radius a and the relative refractive index difference Δ are used as a function when D = 25 μm. In Figure 4, L405 is L c = 5m, L410 is L c = 10m, L415 is L c = 15m, L420 is L c = 20m, L425 is L c = 25m, L430 is L c = 30m, L435 is L c = 35 m, L440 is L c = 40 m, L445 is L c = 45 m, L450 is L c = 50 m, L455 is L c = 55 m, L460 is L c = 60 m, L465 is L c = 65 m, L470 is L c = 70 m, L475 is L c = 75 m, L480 is L c = 80 m, L485 is L c = 85 m, L490 is L c = 90 m, and L495 is L c = 95 m.
図4に示した結果より、比屈折率差Δの高い領域およびコア半径aの小さい領域になるほど結合長Lcが大きくなる傾向となる。一般的にC帯光増幅に用いられるEr3+添加増幅用マルチコア光ファイバにおいては用いられる条長が数十メートル程度である。このため、最適なファイバパラメータを用いることで十分マルチコア光ファイバ91中でモード結合が発生することがわかる。
From the results shown in FIG. 4, the coupling length L c as will high region and a small area of the core radius a of the relative index difference Δ is larger tendency. In general, an Er 3+ doped multi-core optical fiber used for C-band optical amplification has a strip length of about several tens of meters. For this reason, it is understood that mode coupling occurs sufficiently in the multi-core
図5に、コア間距離D=35μmであるときの、コア半径aと比屈折率差Δを関数にした際の、結合長Lcの値を示す。図5では、L510はLc=100mとなる値を示し、L520はLc=200mとなる値を示し、L530はLc=300mとなる値を示し、L540はLc=400mとなる値を示し、L550はLc=500mとなる値を示し、L560はLc=600mとなる値を示し、L570はLc=700mとなる値を示し、L580はLc=800mとなる値を示し、L590はLc=900mとなる値を示す。 FIG. 5 shows the value of the coupling length L c when the core radius a and the relative refractive index difference Δ are used as a function when the inter-core distance D = 35 μm. In FIG. 5, L510 indicates a value at which L c = 100 m, L520 indicates a value at which L c = 200 m, L530 indicates a value at which L c = 300 m, and L540 indicates a value at which L c = 400 m. L550 indicates a value where L c = 500 m, L560 indicates a value where L c = 600 m, L570 indicates a value where L c = 700 m, L580 indicates a value where L c = 800 m, L590 indicates a value at which L c = 900 m.
図5と図4との比較より、コア間距離Dが大きくなったことにより、必要となる結合長Lcが全領域において大きくなっており、コア間距離Dが35μm程度あると結合型増幅用マルチコア光ファイバとしては適さないことが分かる。したがって、コア間距離Dは35μm未満であることが好ましい。上記に示したように、コア間距離D、コア半径aおよび比屈折率差Δなどのマルチコア光ファイバ91のパラメータを最適に調節することにより結合型増幅用のマルチコア光ファイバ91を設計可能となる。
From the comparison between FIG. 5 and FIG. 4, when the inter-core distance D is increased, the required coupling length L c is increased in all regions, and when the inter-core distance D is about 35 μm, the coupling amplification is performed. It turns out that it is not suitable as a multi-core optical fiber. Therefore, the inter-core distance D is preferably less than 35 μm. As described above, the multi-core
次に、図2に示した6コアマルチコア構造における、伝搬光が各コア11に結合する励起効率について示す。励起光として第1クラッド12にガウスビームを入射した際の、各コア11へ結合する光量の割合とコア半径a、比屈折率差Δ、コア間距離Dの関係を図6に示す。第1クラッド12に入射した励起光は、第1クラッド12と第2クラッド13の界面で反射され、第1クラッド12の内部を伝搬する。
Next, the excitation efficiency at which propagating light is coupled to each core 11 in the 6-core multi-core structure shown in FIG. FIG. 6 shows the relationship between the ratio of the amount of light coupled to each core 11 and the core radius a, the relative refractive index difference Δ, and the inter-core distance D when a Gaussian beam is incident on the
図6では、L61はコアの直径2a=10μmかつ比屈折率差Δ=0.7%の場合を示し、L62はコアの直径2a=14μmかつ比屈折率差Δ=0.4%の場合を示し、L63はコアの直径2a=14μmかつ比屈折率差Δ=0.7%の場合を示す。第1クラッド12の外径は125μmとした。
In FIG. 6, L61 represents the case where the core diameter 2a = 10 μm and the relative refractive index difference Δ = 0.7%, and L62 represents the case where the core diameter 2a = 14 μm and the relative refractive index difference Δ = 0.4%. L63 indicates a case where the core diameter is 2a = 14 μm and the relative refractive index difference Δ is 0.7%. The outer diameter of the
図6より、コア間距離Dが小さいほど、コア11へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。また、L63とL61を比較すると、コアの直径2aが大きい方がコア11へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。また、L63とL62を比較すると、比屈折率差Δが大きいほどコア11へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。
From FIG. 6, it can be seen that the smaller the inter-core distance D is, the larger the ratio of the amount of light coupled to the
したがって、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ91は、コア11#1〜11#6の結合を用いるため、マルチコア光ファイバ91の伝搬光を増幅するに際し、コア11毎に励起光を入力することなく、コア11間の利得差の発生を抑制することができる。
Therefore, since the multi-core
なお、本実施形態では、希土類イオンがエルビウム(Er)である場合について説明したが、本実施形態に係る発明はこれに限定されない。例えば、希土類イオンは、ツリウム(Tm)、プラセオジム(Pr)等の信号光を励起可能な任意の希土類元素を用いることができる。 In addition, although this embodiment demonstrated the case where rare earth ions were erbium (Er), the invention which concerns on this embodiment is not limited to this. For example, as the rare earth ion, any rare earth element capable of exciting signal light such as thulium (Tm) or praseodymium (Pr) can be used.
(実施形態2)
図7に、本実施形態に係る光増幅器の構成例を示す。本実施形態に係る光増幅器は、実施形態1に係るマルチコア光ファイバ91と、励起用光源92と、マルチコア光ファイバ91における発振を防ぐための光アイソレータ94と、光合波器93と、マルチコア光ファイバ97#1及び97#2と、を備える。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a configuration example of the optical amplifier according to the present embodiment. The optical amplifier according to the present embodiment includes a multi-core
本実施形態に係る光増幅器は、信号光S1として、光ファイバ中の複数の伝搬モードをチャネルとして用いたモード多重伝送信号が光合波器93に入射される。マルチコア光ファイバ97#1及び97#2は、図2のような、マルチコア光ファイバ91と同数の複数のコアを備える。接続部99#1は、マルチコア光ファイバ97#1に備わる各コアを伝搬する信号光を、マルチコア光ファイバ91の各コア11に入射する。接続部99#2は、マルチコア光ファイバ91の各コア11を伝搬する信号光を、マルチコア光ファイバ97#2の各コアに入射する。
In the optical amplifier according to the present embodiment, a mode multiplexed transmission signal using a plurality of propagation modes in the optical fiber as channels is incident on the
励起用光源92は、前方励起光である励起光を出射する。励起光は、マルチコア光ファイバ91に備わるコア11に添加された希土類イオンを励起する光である。例えば、希土類イオンがエルビウムの場合、励起用光源92は、980nm帯の波長の光を出射する。
The
光合波器93は、マルチコア光ファイバ97#1を伝搬する信号光S1と、励起用光源92から出射された励起光E1を合波する。これにより、信号光S1と励起光E1が合波された合波光は、接続部99#1を介してマルチコア光ファイバ91に入射される。
The
マルチコア光ファイバ91は、励起光E1を用いて信号光S1を増幅する。増幅された信号光は接続部99#2からマルチコア光ファイバ97#2に出射される。光アイソレータ94は、マルチコア光ファイバ97#2からの出射光が入射され、光を1方向にのみ通過させる。
The multi-core
光合波器93は、励起光をマルチコア光ファイバ97#1のクラッドへ入射する。マルチコア光ファイバ97#1を介してマルチコア光ファイバ91に入射された励起光は、マルチコア光ファイバ91を伝搬する際に、コア11#1〜11#6に添加されている希土類イオンを励起する。
The
光合波器93は、励起光をマルチコア光ファイバ97#1のコア11#1〜11#6のいずれかに入射してもよい。マルチコア光ファイバ97#1を介してマルチコア光ファイバ91に入射された励起光は、コア11#1〜11#6から第1クラッド12へと出て、第2クラッド13で反射されながらマルチコア光ファイバ91を伝搬する。
The
したがって、本実施形態に係る光増幅器は、マルチコア光ファイバ91に備わるコア11#1〜11#6の結合を用いるため、マルチコア光ファイバ91の伝搬光を増幅するに際し、コア11毎に励起光を入力することなく、コア11間の利得差の発生を抑制することができる。
Therefore, since the optical amplifier according to the present embodiment uses the coupling of the
(実施形態3)
図8に、本実施形態に係る光増幅器の構成例を示す。本実施形態に係る光増幅器は、マルチコア光ファイバ91を伝搬する伝搬光を前方励起及び後方励起にて増幅する。具体的には、本実施形態に係る光増幅器は、実施形態1に係るマルチコア光ファイバ91と、励起用光源92#1及び92#2と、光アイソレータ94と、光合波器93#1及び93#2と、マルチコア光ファイバ97#1及び97#2と、を備える。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows a configuration example of the optical amplifier according to the present embodiment. The optical amplifier according to the present embodiment amplifies propagating light propagating through the multi-core
励起用光源92#2は、励起用光源92#1と同様に、マルチコア光ファイバ91に備わるコア11に添加された希土類イオンを励起するための励起光である後方励起光を出射する。光合波器93#2は、励起用光源92#2の出射光をマルチコア光ファイバ91へと入射し、マルチコア光ファイバ91からの入射光を光アイソレータ94へ出射する。
The
後方励起光の波長はコア11に添加された希土類元素を励起できる波長であり、コア11にエルビウムが添加されている場合は、例えば、980nm帯の波長である。励起用光源92#2が出射する後方励起光の波長は、励起用光源92#1が出射する前方励起光の波長と異なってもよい。例えば、後方励起光の波長は1480nmである。
The wavelength of the backward pumping light is a wavelength that can excite the rare earth element added to the
光合波器93#1及び93#2は、マルチコア光ファイバ97#1及び97#2の第1クラッド12へと励起光を入射させる。また、光合波器93#1及び93#2は、マルチコア光ファイバ97#1及び97#2に備わる複数のコアのいずれかに励起光を入射してもよい。本実施形態では、図8のように、両方向励起を用いることにより、良好な雑音指数および高出力な利得特性を得ることが可能となる。
The
また、本実施形態に係る結合型増幅用のマルチコア光ファイバ91においては、各コア11を数モード伝搬可能なコア11にすることによって、高次モードにおいて発生するCDGを抑制することが可能となる。一般的に高次モードにおける結合長は基本モードと比較し短くなるため、基本モードの結合長が結合型増幅用のマルチコア光ファイバ91の条長以下であれば、基本モードと同様の効果を得ることができる。
Further, in the coupled amplification multicore
本発明のマルチコア光ファイバ及び光増幅器は、通信産業に適用することができる。 The multi-core optical fiber and the optical amplifier of the present invention can be applied to the communication industry.
11:コア
12:第1クラッド
13:第2クラッド
91:マルチコア光ファイバ
92:励起用光源
93:光合波器
94:光アイソレータ
97:マルチコア光ファイバ
99:接続部
11: Core 12: First clad 13: Second clad 91: Multi-core optical fiber 92: Excitation light source 93: Optical multiplexer 94: Optical isolator 97: Multi-core optical fiber 99: Connection portion
Claims (5)
前記第1クラッドの周囲に配置されかつ前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を反射する第2クラッドを備え、
前記複数のコアは、隣接するコア間の距離が伝搬光である信号光が結合する距離である、
マルチコア光ファイバ。 A multi-core optical fiber in which a plurality of cores doped with rare earth ions are disposed in a first cladding,
A second cladding disposed around the first cladding and reflecting excitation light having a wavelength for exciting the rare earth ions;
In the plurality of cores, the distance between adjacent cores is a distance at which signal light that is propagating light is coupled.
Multi-core optical fiber.
請求項1に記載のマルチコア光ファイバ。 The plurality of cores propagate more than one mode;
The multi-core optical fiber according to claim 1.
前記励起光の結合長がLcの場合、
コア間の結合係数κがπ/(2Lc)以上である、
請求項1又は2に記載のマルチコア光ファイバ。 The plurality of cores are:
When the coupling length of the excitation light is L c ,
The coupling coefficient κ between the cores is π / (2L c ) or more.
The multi-core optical fiber according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれかに記載のマルチコア光ファイバ。 The inter-core distance is less than 35 μm,
The multi-core optical fiber according to claim 1.
前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を出射する励起用光源と、
前記複数のコアの少なくとも1つに前記励起光を結合させる合波器と、
を備える光増幅器。 The multi-core optical fiber according to any one of claims 1 to 4,
An excitation light source that emits excitation light having a wavelength for exciting the rare earth ions;
A multiplexer that couples the excitation light to at least one of the plurality of cores;
An optical amplifier.
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