JPH06216441A - 光増幅器用ファイバ及び増幅器 - Google Patents
光増幅器用ファイバ及び増幅器Info
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- JPH06216441A JPH06216441A JP5007490A JP749093A JPH06216441A JP H06216441 A JPH06216441 A JP H06216441A JP 5007490 A JP5007490 A JP 5007490A JP 749093 A JP749093 A JP 749093A JP H06216441 A JPH06216441 A JP H06216441A
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- JP
- Japan
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- fiber
- core
- rare earth
- optical
- earth element
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】極めて効果良く大電力増幅を行なわせることが
できる高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光フ
ァイバ増幅器を提供する。 【構成】クラッド内に、そのクラッドの屈折率よりも高
く、希土類元素を含んだコアが少なくとも２つ含まれた
光ファイバの片端面、あるいは両端面に、該光ファイバ
と略同一構造でコア内に希土類元素を含まない光ファイ
バを接続してなる光増幅器用ファイバ。
できる高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光フ
ァイバ増幅器を提供する。 【構成】クラッド内に、そのクラッドの屈折率よりも高
く、希土類元素を含んだコアが少なくとも２つ含まれた
光ファイバの片端面、あるいは両端面に、該光ファイバ
と略同一構造でコア内に希土類元素を含まない光ファイ
バを接続してなる光増幅器用ファイバ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大電力増幅を実現する
ことができる光増幅器用ファイバおよびそれを用いた高
効率光ファイバ増幅器に関するものである。
ことができる光増幅器用ファイバおよびそれを用いた高
効率光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、光ファイバのコア内にＥｒ，Ｎ
ｄ，Ｐｒなどの希土類元素を添加し、その光ファイバ
に、添加した希土類元素に固有の吸収特性をもつ励起光
を励起することによって、信号光を増幅する光ファイバ
増幅器の研究開発が活発化してきた。
ｄ，Ｐｒなどの希土類元素を添加し、その光ファイバ
に、添加した希土類元素に固有の吸収特性をもつ励起光
を励起することによって、信号光を増幅する光ファイバ
増幅器の研究開発が活発化してきた。
【０００３】図１５は従来の光ファイバ増幅器の構成例
を示したものである。これは、波長１．５μｍ帯の信号
光を矢印２０，２１に示すようＥｒを添加した光ファイ
バ２２のコア内を伝搬させると共に、その途中から光方
向性結合器２３を介して波長１．４７μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の励起用半導体レーザ２４を駆動回路２
５で駆動して、その励起光も光ファイバ２２に伝搬させ
ることにより、反転分布状態を実現し、それにより上記
信号光を数百倍から１万倍程度に増幅する作用をもった
ものである。
を示したものである。これは、波長１．５μｍ帯の信号
光を矢印２０，２１に示すようＥｒを添加した光ファイ
バ２２のコア内を伝搬させると共に、その途中から光方
向性結合器２３を介して波長１．４７μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の励起用半導体レーザ２４を駆動回路２
５で駆動して、その励起光も光ファイバ２２に伝搬させ
ることにより、反転分布状態を実現し、それにより上記
信号光を数百倍から１万倍程度に増幅する作用をもった
ものである。
【０００４】尚、出力側の光方向性結合器２３は増幅さ
れた信号光の中に含まれる励起用半導体レーザの光を除
去するための機能をもったものである。
れた信号光の中に含まれる励起用半導体レーザの光を除
去するための機能をもったものである。
【０００５】
【従来技術の問題点】しかしながら、従来の光ファイバ
増幅器には次のような解決しなければならない課題が残
されている。
増幅器には次のような解決しなければならない課題が残
されている。
【０００６】(1) コア内へ入射する信号光の電力が＋１
０数ｄＢｍ以上になると増幅度が急激に 低下してく
る。すなわち、出力側に大きな光電力を得ることが難し
い。
０数ｄＢｍ以上になると増幅度が急激に 低下してく
る。すなわち、出力側に大きな光電力を得ることが難し
い。
【０００７】(2) 従って、信号光を数十以上に分配する
いわゆる分配システムを実現することが難しい。
いわゆる分配システムを実現することが難しい。
【０００８】(3) コア内に入射した励起光は効率良く増
幅器用として奇与せず、かなりの励起光が 出力側の光
方向性結合器より排出され不経済である。
幅器用として奇与せず、かなりの励起光が 出力側の光
方向性結合器より排出され不経済である。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、前記した従来技術の欠
点を解消するために、クラッド内に希土類元素を含んだ
複数のコアを有する光ファイバを用い、上記光ファイバ
のそれぞれのコア内に励起光を一様に励起することによ
って、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることがで
きる高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファ
イバ増幅器を提供することにある。
点を解消するために、クラッド内に希土類元素を含んだ
複数のコアを有する光ファイバを用い、上記光ファイバ
のそれぞれのコア内に励起光を一様に励起することによ
って、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることがで
きる高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファ
イバ増幅器を提供することにある。
【００１０】
【発明の要点】第１の発明は、クラッド内に、そのクラ
ッドの屈折率よりも高く、希土類元素を含んだコアが少
なくとも２つ含まれ光ファイバの片端面、あるいは両端
面に、該光ファイバと略同一構造でコア内に希土類元素
を含まない光ファイバを接続してなる光増幅器用ファイ
バである。
ッドの屈折率よりも高く、希土類元素を含んだコアが少
なくとも２つ含まれ光ファイバの片端面、あるいは両端
面に、該光ファイバと略同一構造でコア内に希土類元素
を含まない光ファイバを接続してなる光増幅器用ファイ
バである。
【００１１】第２の発明は、第１の発明の光ファイバ内
に信号光と励起光を伝搬させることにより、信号光を増
幅するようにした高効率光ファイバ増幅器である。
に信号光と励起光を伝搬させることにより、信号光を増
幅するようにした高効率光ファイバ増幅器である。
【００１２】第３の発明は、第１の発明において、希土
類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア内には、
希土類元素の他に、蛍光特性に影響を与える添加物とし
て、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 など
を少なくとも１種添加したことを特徴とする光増幅器用
ファイバである。
類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア内には、
希土類元素の他に、蛍光特性に影響を与える添加物とし
て、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 など
を少なくとも１種添加したことを特徴とする光増幅器用
ファイバである。
【００１３】第４の発明は、第１および第３の発明にお
いて、隣り同志のコアは少なくとも１部が接しているこ
とを特徴とする光増幅器用ファイバである。
いて、隣り同志のコアは少なくとも１部が接しているこ
とを特徴とする光増幅器用ファイバである。
【００１４】第５の発明は、第１および第３の発明にお
いて、コアの形状は少なくとも１つは異なっていること
を特徴とする光増幅器用ファイバである。
いて、コアの形状は少なくとも１つは異なっていること
を特徴とする光増幅器用ファイバである。
【００１５】第６の発明は、第１、第３、第４および第
５の発明において、それぞれのコアの屈折率は少なくと
も１つは異なっていることを特徴とする光増幅器用ファ
イバである。
５の発明において、それぞれのコアの屈折率は少なくと
も１つは異なっていることを特徴とする光増幅器用ファ
イバである。
【００１６】第７の発明は、第１、第３から第６の発明
において、それぞれのコア内の希土類元素の添加量は少
なくとも１つは異なっていることを特徴とする光増幅器
用ファイバである。
において、それぞれのコア内の希土類元素の添加量は少
なくとも１つは異なっていることを特徴とする光増幅器
用ファイバである。
【００１７】第８の発明は、第１、第３から第７におい
て、それぞれのコア内に添加する希土類元素としてはＥ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｈｏなどの中から
少なくとも１種含んだものを用いたことを特徴とする光
増幅器用ファイバである。
て、それぞれのコア内に添加する希土類元素としてはＥ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｈｏなどの中から
少なくとも１種含んだものを用いたことを特徴とする光
増幅器用ファイバである。
【００１８】第９の発明は、第１、第３から第８におい
て、それぞれのコア外周に、コアの屈折率と略等しいか
それよりも低い値の屈折率を有する中間層が覆われてい
ることを特徴とする光増幅器用ファイバである。
て、それぞれのコア外周に、コアの屈折率と略等しいか
それよりも低い値の屈折率を有する中間層が覆われてい
ることを特徴とする光増幅器用ファイバである。
【００１９】第１０の発明は、第２の発明において、希
土類元素を含んだコアを有する光ファイバの片端面側に
のみに希土類元素を含まないコアを有する光ファイバが
接続されている場合には、励起光は希土類元素を含まな
いコアを有する光ファイバ側から励起して伝搬させるよ
うにした高効率光ファイバ増幅器である。
土類元素を含んだコアを有する光ファイバの片端面側に
のみに希土類元素を含まないコアを有する光ファイバが
接続されている場合には、励起光は希土類元素を含まな
いコアを有する光ファイバ側から励起して伝搬させるよ
うにした高効率光ファイバ増幅器である。
【００２０】第１の発明によれば、励起光（波長λｐ）
信号光（波長λｓ）を、クラッド内にそのクラッドの屈
折率よりも高く、希土類元素を含まないコアが少なくと
も２つ含まれた光ファイバ内をまず伝搬させることによ
り、それぞれのコア内の励起光および信号光パワを一様
に保たせた後、該光ファイバと略同一構造でコア内に希
土類元素を含んだ光ファイバを接続して上記励起光と信
号光を希土類元素を含んだコア内を伝搬させるので、希
土類元素を含んだそれぞれのコア内で信号光は一様に増
幅され、上記希土類元素を含んだ光ファイバの出射端側
には大きく電力増幅された信号光をとりだすことができ
る。すなわち、コア数が多い程、増幅度を大きくとるこ
とができ、従来のコアが１個の光ファイバに比し、少な
くとも２倍以上の信号光パワを得ることができる。
信号光（波長λｓ）を、クラッド内にそのクラッドの屈
折率よりも高く、希土類元素を含まないコアが少なくと
も２つ含まれた光ファイバ内をまず伝搬させることによ
り、それぞれのコア内の励起光および信号光パワを一様
に保たせた後、該光ファイバと略同一構造でコア内に希
土類元素を含んだ光ファイバを接続して上記励起光と信
号光を希土類元素を含んだコア内を伝搬させるので、希
土類元素を含んだそれぞれのコア内で信号光は一様に増
幅され、上記希土類元素を含んだ光ファイバの出射端側
には大きく電力増幅された信号光をとりだすことができ
る。すなわち、コア数が多い程、増幅度を大きくとるこ
とができ、従来のコアが１個の光ファイバに比し、少な
くとも２倍以上の信号光パワを得ることができる。
【００２１】第２の発明によれば、第１の発明の光ファ
イバ内に大パワの信号光と励起光を伝搬させることによ
り、より効率良く増幅された大電力の信号光を得ること
ができる高効率光ファイバ増幅器を実現することができ
る。
イバ内に大パワの信号光と励起光を伝搬させることによ
り、より効率良く増幅された大電力の信号光を得ること
ができる高効率光ファイバ増幅器を実現することができ
る。
【００２２】第３の発明によれば、第１の発明におい
て、希土類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア
内には、希土類元素の他に、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｃ
ｅＯ2，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与える添加
物を添加することにより、より大電力増幅を実現するこ
とができ、またより広帯域な大電力増幅器を得ることが
できる。たとえば、コア材としてＳｉＯ2 にＧｅＯ2 を
添加したものに、希土類元素としてＥｒを添加し、さら
にこれにＡｌ2 Ｏ3 を添加することにより、Ｅｒ添加量
を２，０００ｐｐｍ程度に増大しても濃度消光による増
幅度の低下を抑えることができる。また帯域特性を拡大
することができる。
て、希土類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア
内には、希土類元素の他に、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｃ
ｅＯ2，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与える添加
物を添加することにより、より大電力増幅を実現するこ
とができ、またより広帯域な大電力増幅器を得ることが
できる。たとえば、コア材としてＳｉＯ2 にＧｅＯ2 を
添加したものに、希土類元素としてＥｒを添加し、さら
にこれにＡｌ2 Ｏ3 を添加することにより、Ｅｒ添加量
を２，０００ｐｐｍ程度に増大しても濃度消光による増
幅度の低下を抑えることができる。また帯域特性を拡大
することができる。
【００２３】第４の発明によれば、隣り同志のコアは少
なくとも１部が接しているので、不要なクラッディング
モードの伝搬、モード変換等による光ファイバの伝搬損
失を小さく抑えることができる。この光ファイバの伝搬
損失を小さく抑えることは、励起光の信号光へのエネル
ギー変換効率の向上、および信号光と励起光の減衰を抑
えることができるので、より高い電力増幅を期待するこ
とができる。
なくとも１部が接しているので、不要なクラッディング
モードの伝搬、モード変換等による光ファイバの伝搬損
失を小さく抑えることができる。この光ファイバの伝搬
損失を小さく抑えることは、励起光の信号光へのエネル
ギー変換効率の向上、および信号光と励起光の減衰を抑
えることができるので、より高い電力増幅を期待するこ
とができる。
【００２４】第５の発明によれば、マルチコアの中のコ
アの形状が少なくとも１つは異なっているようにするこ
とにより、マルチコアグループで構成するマルチコアグ
ループ断面積内のマルチコアの占有面積を多くすること
ができ、コア以外（すなわち、クラッド）の占有面積を
少なくすることができる。これは、第４の発明と同様な
効果をもたらす。
アの形状が少なくとも１つは異なっているようにするこ
とにより、マルチコアグループで構成するマルチコアグ
ループ断面積内のマルチコアの占有面積を多くすること
ができ、コア以外（すなわち、クラッド）の占有面積を
少なくすることができる。これは、第４の発明と同様な
効果をもたらす。
【００２５】第６の発明によれば、マルチコアの中の少
なくとも１つのコアの屈折率を異ならせることによっ
て、より効率よく大電力増幅を行なわせることが可能と
なる。たとえば、数十個のコアからなるマルチコアの中
の中心から外周のコアグループに離れるにつれて屈折率
を少しずつ高くして、それぞれのコア内への励起光およ
び信号光のパワの均一化を図るようにすると、より効率
的に大電力増幅された信号光を伝搬させることができ
る。すなわち、それぞれのコアの屈折率が一様である
と、上記マルチコアに励振された励起光および信号光は
ガウス分布に近いので、マルチコアグループの中心のコ
ア付近のパワが最も大きく、外周に行くにつれ、パワは
弱くなる。したがって、上記パワ分布を補正するように
屈折率分布をもたせたものである。同様に、第７の発明
も第６の発明と同じ考えの基に希土類元素の添加量に分
布をもたせるようにしたものである。
なくとも１つのコアの屈折率を異ならせることによっ
て、より効率よく大電力増幅を行なわせることが可能と
なる。たとえば、数十個のコアからなるマルチコアの中
の中心から外周のコアグループに離れるにつれて屈折率
を少しずつ高くして、それぞれのコア内への励起光およ
び信号光のパワの均一化を図るようにすると、より効率
的に大電力増幅された信号光を伝搬させることができ
る。すなわち、それぞれのコアの屈折率が一様である
と、上記マルチコアに励振された励起光および信号光は
ガウス分布に近いので、マルチコアグループの中心のコ
ア付近のパワが最も大きく、外周に行くにつれ、パワは
弱くなる。したがって、上記パワ分布を補正するように
屈折率分布をもたせたものである。同様に、第７の発明
も第６の発明と同じ考えの基に希土類元素の添加量に分
布をもたせるようにしたものである。
【００２６】第８の発明は、マルチコアのそれぞれのコ
ア内に添加する希土類元素として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，
Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈｏなどの中から少なくとも
１種添加するようにしたものであり、これは、複数の波
長帯での信号光を増幅させたり、増幅帯域特性を拡げた
り、増幅度を高くしたりするのに有効である。
ア内に添加する希土類元素として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，
Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈｏなどの中から少なくとも
１種添加するようにしたものであり、これは、複数の波
長帯での信号光を増幅させたり、増幅帯域特性を拡げた
り、増幅度を高くしたりするのに有効である。
【００２７】第９の発明は、マルチコアファイバ作成時
に生ずる不要な伝搬損失（吸収および散乱損失）を抑圧
するのに有効である。すなわち、希土類元素の添加され
たコア母材をそれぞれ作成し、これから母材をガラス管
（石英系、多成分系ガラス管）内に挿入し、加熱炉で加
熱してコラプスした後に線引きするか、コラプスしなが
ら線引きする。しかし、コア母材外周同志が接触してキ
ズがついたりすると、散乱損失を誘因する。またそれぞ
れのコア母材の軟化点温度が高いとマルチコアグループ
の断面形状が円形状に近づきにくい。ところが、それぞ
れのコアの外周に、コアの屈折率と略等しいかそれより
も低い値の屈折率を有する中間層が覆われていると、線
引き時に上記のような散乱損失を軽減でき、またマルチ
コアグループの断面形状を丸くなるように近づけること
が可能である。
に生ずる不要な伝搬損失（吸収および散乱損失）を抑圧
するのに有効である。すなわち、希土類元素の添加され
たコア母材をそれぞれ作成し、これから母材をガラス管
（石英系、多成分系ガラス管）内に挿入し、加熱炉で加
熱してコラプスした後に線引きするか、コラプスしなが
ら線引きする。しかし、コア母材外周同志が接触してキ
ズがついたりすると、散乱損失を誘因する。またそれぞ
れのコア母材の軟化点温度が高いとマルチコアグループ
の断面形状が円形状に近づきにくい。ところが、それぞ
れのコアの外周に、コアの屈折率と略等しいかそれより
も低い値の屈折率を有する中間層が覆われていると、線
引き時に上記のような散乱損失を軽減でき、またマルチ
コアグループの断面形状を丸くなるように近づけること
が可能である。
【００２８】第１０の発明は第１の発明の効果と同様の
効果を期待することができる。
効果を期待することができる。
【００２９】
【発明の実施例】図１に本発明の光増幅器用ファイバの
実施例を示す。
実施例を示す。
【００３０】同図（ａ）は上記ファイバの正面図、
（ｂ）は上記ファイバの左側断面図、（ｃ）は上記ファ
イバの右側断面図をそれぞれ示したものである。この光
増幅器用ファイバは、２つのファイバ１および２が接続
部７で接続されて構成されている。まずファイバ１は、
クラッド５内に、そのクラッドの屈折率ｎc よりも高
く、希土類元素を含んだコア（屈折率ｎw ，ｎw ＞
ｎc ）が１９個、ファイバ１の断面内の中央部に密集し
てマルチコアグループ３を構成したものである。ファイ
バ２は、ファイバ１と略同一構造で、それぞれのコア内
に希土類元素が添加されていないものである。上記ファ
イバ１とファイバ２が接続部で接続された構成である。
ここで、ファイバ１およびファイバ２のコアとクラッド
との比屈折率差△（＝ｎw −ｎc ／ｎw ×１００％）は
０．数％から数％の範囲から選ばれる。そして通常のシ
ングルモードファイバ伝送路の途中に挿入して大電力増
幅を実現する場合には、上記ファイバ１とファイバ２は
いずれもシングルモード伝送となるように、△およびマ
ルチコアグループ３（４）の直径が所望値に設定され
る。クラッド５（６）の直径は、通常のシングルモード
ファイバのクラッド径と略等しいことが好ましいが、そ
れよりも大きくてもかまわない。
（ｂ）は上記ファイバの左側断面図、（ｃ）は上記ファ
イバの右側断面図をそれぞれ示したものである。この光
増幅器用ファイバは、２つのファイバ１および２が接続
部７で接続されて構成されている。まずファイバ１は、
クラッド５内に、そのクラッドの屈折率ｎc よりも高
く、希土類元素を含んだコア（屈折率ｎw ，ｎw ＞
ｎc ）が１９個、ファイバ１の断面内の中央部に密集し
てマルチコアグループ３を構成したものである。ファイ
バ２は、ファイバ１と略同一構造で、それぞれのコア内
に希土類元素が添加されていないものである。上記ファ
イバ１とファイバ２が接続部で接続された構成である。
ここで、ファイバ１およびファイバ２のコアとクラッド
との比屈折率差△（＝ｎw −ｎc ／ｎw ×１００％）は
０．数％から数％の範囲から選ばれる。そして通常のシ
ングルモードファイバ伝送路の途中に挿入して大電力増
幅を実現する場合には、上記ファイバ１とファイバ２は
いずれもシングルモード伝送となるように、△およびマ
ルチコアグループ３（４）の直径が所望値に設定され
る。クラッド５（６）の直径は、通常のシングルモード
ファイバのクラッド径と略等しいことが好ましいが、そ
れよりも大きくてもかまわない。
【００３１】図２は本発明の光増幅器用ファイバを用い
て構成した高効率光ファイバ増幅器の構成列を示したも
のである。希土類元素を含まないマルチコアファイバ２
の前段には信号光９−１と励起光１０−１を合波して希
土類元素を含まないマルチコアファイバ２内へ結合させ
るための光合分波器８−１が接続されている。希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１の後段には、希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１内で吸収しきれずに伝
搬してきた残留励起光１０−２を分離するための光合分
波器８−２が接続されている。図２の具体的な実施例に
ついて述べる。信号光９−１には波長１．５μｍ帯
（１．５３〜１．５７μｍの範囲の波長）の信号を用い
る。励起光１０−１には波長１．４８μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の半導体レーザ光を用いる。光合分波器
８−１および８−２は信号光９−１はそのまま通し、励
起光１０−１（１０−２）のみを分波する特性をもった
ものであり、光ファイバ型、導波路型、あるいは干渉膜
フィルタを用いたバルク構成型、などで構成され、これ
らはよく知られている。希土類元素を含まないマルチコ
アファイバ２は、石英系ファイバで構成され、コアには
ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 （数モル％から１０数モル％）とＡ
ｌ2 Ｏ3 （１，０００重量％から数千重量％）を添加し
たものを用い、クラッド６にはＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ
2 にＦを数モル％添加したものを用いた。そしてクラッ
ド６の直径は１２５μｍ、マルチコアグループ４の直径
は約１０μｍとした。次に、希土類元素を含んだマルチ
コアファイバ１も上記マルチコアファイバ２と同一構
造、組成とした。ただし、それぞれのコア内にはＥｒ
（１，０００ｐｐｍ〜２，０００ｐｐｍ）を添加した。
上記構成において、励起光１０−１を２００ｍｗから５
５０ｍｗまで変えて増幅された信号光９−２の出力を測
定した結果、増幅された信号光９−２は直線的に増大さ
せることができた。その時の利得は４８ｄＢであった。
次に信号光９−１の出力を変えて増幅された信号光９−
２の出力を測定した結果、増幅された信号光９−２の出
力が＋２８ｄＢｍまで、利得は飽和しないことがわかっ
た。すなわち、大電力増幅が実現されていることがわか
った。また、希土類元素を含んだマルチコアファイバ１
の出力端のニアフィールドパターンを測定した結果、そ
れぞれのコア内の光パワ分布は非常に一様であることが
わかった。これは希土類元素を含まないマルチコアファ
イバ２を通して信号光９−１と励起光１０−１を励起し
たことによる効果である。
て構成した高効率光ファイバ増幅器の構成列を示したも
のである。希土類元素を含まないマルチコアファイバ２
の前段には信号光９−１と励起光１０−１を合波して希
土類元素を含まないマルチコアファイバ２内へ結合させ
るための光合分波器８−１が接続されている。希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１の後段には、希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１内で吸収しきれずに伝
搬してきた残留励起光１０−２を分離するための光合分
波器８−２が接続されている。図２の具体的な実施例に
ついて述べる。信号光９−１には波長１．５μｍ帯
（１．５３〜１．５７μｍの範囲の波長）の信号を用い
る。励起光１０−１には波長１．４８μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の半導体レーザ光を用いる。光合分波器
８−１および８−２は信号光９−１はそのまま通し、励
起光１０−１（１０−２）のみを分波する特性をもった
ものであり、光ファイバ型、導波路型、あるいは干渉膜
フィルタを用いたバルク構成型、などで構成され、これ
らはよく知られている。希土類元素を含まないマルチコ
アファイバ２は、石英系ファイバで構成され、コアには
ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 （数モル％から１０数モル％）とＡ
ｌ2 Ｏ3 （１，０００重量％から数千重量％）を添加し
たものを用い、クラッド６にはＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ
2 にＦを数モル％添加したものを用いた。そしてクラッ
ド６の直径は１２５μｍ、マルチコアグループ４の直径
は約１０μｍとした。次に、希土類元素を含んだマルチ
コアファイバ１も上記マルチコアファイバ２と同一構
造、組成とした。ただし、それぞれのコア内にはＥｒ
（１，０００ｐｐｍ〜２，０００ｐｐｍ）を添加した。
上記構成において、励起光１０−１を２００ｍｗから５
５０ｍｗまで変えて増幅された信号光９−２の出力を測
定した結果、増幅された信号光９−２は直線的に増大さ
せることができた。その時の利得は４８ｄＢであった。
次に信号光９−１の出力を変えて増幅された信号光９−
２の出力を測定した結果、増幅された信号光９−２の出
力が＋２８ｄＢｍまで、利得は飽和しないことがわかっ
た。すなわち、大電力増幅が実現されていることがわか
った。また、希土類元素を含んだマルチコアファイバ１
の出力端のニアフィールドパターンを測定した結果、そ
れぞれのコア内の光パワ分布は非常に一様であることが
わかった。これは希土類元素を含まないマルチコアファ
イバ２を通して信号光９−１と励起光１０−１を励起し
たことによる効果である。
【００３２】図３は本発明の光増幅器用ファイバの第２
の実施例を示したものである。これは希土類元素を含ん
だマルチコアファイバ１の両端に希土類元素を含まない
マルチコアファイバ２−１および２−２を接続した構成
である。この構成によれば、信号光および励起光は希土
類元素を含まないマルチコアファイバ２−１か２−２の
どちらからか、あるいは両方から励振してもよい。
の実施例を示したものである。これは希土類元素を含ん
だマルチコアファイバ１の両端に希土類元素を含まない
マルチコアファイバ２−１および２−２を接続した構成
である。この構成によれば、信号光および励起光は希土
類元素を含まないマルチコアファイバ２−１か２−２の
どちらからか、あるいは両方から励振してもよい。
【００３３】図４は図３の光増幅器用ファイバを用いて
構成した光増幅器の実施例を示したものである。すなわ
ち、希土類元素を含まないマルチコアファイバ２−１の
前段に信号光９−１と励起光１０−１を合波するための
光合分波器８−１が接続され、希土類元素を含まないマ
ルチコアファイバ２−２の後段に励起光１０−３を合波
するための光合分波器８−２が接続されている。すなわ
ち、励起光は信号光９−１の入力例からと、増幅された
信号光９−２の出力例から励振され、かつ残留励起光が
それぞれ分離される。なお、この構成では、信号光の入
射は図４の左側以外に、右側から行なってもよい。な
お、図２および図４の構成と従来の１個のコアを有する
光増幅器用ファイバを用いた増幅器の特性を比較実験し
たところ、従来の光増幅器では利得４８ｄＢを得るの
に、ファイバ長は約１００ｍ以上であったが、本発明の
ファイバ長は約１／２以下で実現できた。また利得が飽
和する信号光９−２の出力は、従来の場合、＋１２ｄＢ
であったのに、本発明の場合には＋２８ｄＢｍまで大丈
夫であった。ただし、希土類元素を添加しないマルチコ
アファイバ２−１および２−２の長さは５０ｃｍ以上あ
ればそれぞれのコア内の光パワ分布をほぼ一様にするこ
とができる。長ければ長い程、より一様にすることがで
きるが、あまり長くなると、伝搬損失が増大してくる。
構成した光増幅器の実施例を示したものである。すなわ
ち、希土類元素を含まないマルチコアファイバ２−１の
前段に信号光９−１と励起光１０−１を合波するための
光合分波器８−１が接続され、希土類元素を含まないマ
ルチコアファイバ２−２の後段に励起光１０−３を合波
するための光合分波器８−２が接続されている。すなわ
ち、励起光は信号光９−１の入力例からと、増幅された
信号光９−２の出力例から励振され、かつ残留励起光が
それぞれ分離される。なお、この構成では、信号光の入
射は図４の左側以外に、右側から行なってもよい。な
お、図２および図４の構成と従来の１個のコアを有する
光増幅器用ファイバを用いた増幅器の特性を比較実験し
たところ、従来の光増幅器では利得４８ｄＢを得るの
に、ファイバ長は約１００ｍ以上であったが、本発明の
ファイバ長は約１／２以下で実現できた。また利得が飽
和する信号光９−２の出力は、従来の場合、＋１２ｄＢ
であったのに、本発明の場合には＋２８ｄＢｍまで大丈
夫であった。ただし、希土類元素を添加しないマルチコ
アファイバ２−１および２−２の長さは５０ｃｍ以上あ
ればそれぞれのコア内の光パワ分布をほぼ一様にするこ
とができる。長ければ長い程、より一様にすることがで
きるが、あまり長くなると、伝搬損失が増大してくる。
【００３４】図５〜図１０は希土類元素を含んだマルチ
コアファイバ１（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ２）の正面図（ａ）と断面図（ｂ）を示し
たものである。まず図５はコア（１１−１〜１１−２
１）が２１個の場合である。図６はコア（１１−１〜１
１−９）が９個の場合である。図７はコア（１１−１〜
１１−３）が１３個の場合であり、この実施例では中心
のコア１１−１が周辺のコア（１１−２〜１１−３）よ
りも大きい形状に構成されている。この構造は、中心の
コア１１−１内の光パワ分布を大きくとる場合に有効で
ある。また希土類元素の添加量を中心のコア１１−１内
に一番多くして高利得化を図る場合に有効である。図８
はコア（１１−１〜１１−１３）が接している場合の構
造であり、これはマルチコアファイバの伝搬損失を低減
するのに有効な構造である。図９はそれぞれのコア（１
１−１〜１１−２１）の外周をコアの屈折率と略等しい
かそれよりも低い値の屈折率を有する中間層１２で覆っ
た構造である。図１０はマルチコアグループの外周に低
屈折率層１３を設けた構成である。ここでマルチコアグ
ループ内のクラッド１４と外側のクラッド５（６）の屈
折率は等しくてもよく、あるいは異なってもよい。
コアファイバ１（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ２）の正面図（ａ）と断面図（ｂ）を示し
たものである。まず図５はコア（１１−１〜１１−２
１）が２１個の場合である。図６はコア（１１−１〜１
１−９）が９個の場合である。図７はコア（１１−１〜
１１−３）が１３個の場合であり、この実施例では中心
のコア１１−１が周辺のコア（１１−２〜１１−３）よ
りも大きい形状に構成されている。この構造は、中心の
コア１１−１内の光パワ分布を大きくとる場合に有効で
ある。また希土類元素の添加量を中心のコア１１−１内
に一番多くして高利得化を図る場合に有効である。図８
はコア（１１−１〜１１−１３）が接している場合の構
造であり、これはマルチコアファイバの伝搬損失を低減
するのに有効な構造である。図９はそれぞれのコア（１
１−１〜１１−２１）の外周をコアの屈折率と略等しい
かそれよりも低い値の屈折率を有する中間層１２で覆っ
た構造である。図１０はマルチコアグループの外周に低
屈折率層１３を設けた構成である。ここでマルチコアグ
ループ内のクラッド１４と外側のクラッド５（６）の屈
折率は等しくてもよく、あるいは異なってもよい。
【００３５】図１１は本発明の希土類元素を含んだマル
チコアファイバ（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ）の断面図の実施例を示したものである。
（ａ）から（ｊ）はコア数が７個から３６１個の場合の
断面図を示してあるが、これは理想的な構造であり、実
際には光ファイバの線引き過程でそれぞれコアは溶け合
って溶着したり、変形したりしてそれぞれのコア形状は
円形構造が変形した構造となる。また図１１の（ａ）か
ら（ｊ）の外周にクラッド５（６）を設けた構造として
もよい。
チコアファイバ（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ）の断面図の実施例を示したものである。
（ａ）から（ｊ）はコア数が７個から３６１個の場合の
断面図を示してあるが、これは理想的な構造であり、実
際には光ファイバの線引き過程でそれぞれコアは溶け合
って溶着したり、変形したりしてそれぞれのコア形状は
円形構造が変形した構造となる。また図１１の（ａ）か
ら（ｊ）の外周にクラッド５（６）を設けた構造として
もよい。
【００３６】図１２は本発明の光増幅器用ファイバの別
の実施例を示したものである。これは、希土類元素を含
んだマルチコアファイバ１内のそれぞれのコア内の光パ
ワを一様に保つために、テーパ型マルチコアファイバ１
５を用いたものである。すなわち、マルチコアファイバ
の途中をテーパ状に細かく引き延ばすことにより、それ
ぞれのコア間の結合を密にして干渉を生じさせ、これに
より、それぞれのコア内の光パワ分布を一様に保つよう
にしたものである。
の実施例を示したものである。これは、希土類元素を含
んだマルチコアファイバ１内のそれぞれのコア内の光パ
ワを一様に保つために、テーパ型マルチコアファイバ１
５を用いたものである。すなわち、マルチコアファイバ
の途中をテーパ状に細かく引き延ばすことにより、それ
ぞれのコア間の結合を密にして干渉を生じさせ、これに
より、それぞれのコア内の光パワ分布を一様に保つよう
にしたものである。
【００３７】図１３は希土類元素を含んだマルチコアフ
ァイバをテーパ状にする代わりに、希土類元素を含まな
いマルチコアファイバをテーパ構造１６にしたものであ
る。すなわち、希土類元素を含んだマルチコアファイバ
１内に光（信号光および励起光）が入射する前に、それ
ぞれのコア内の光パワ分布を均一に保つようにしたもの
である。
ァイバをテーパ状にする代わりに、希土類元素を含まな
いマルチコアファイバをテーパ構造１６にしたものであ
る。すなわち、希土類元素を含んだマルチコアファイバ
１内に光（信号光および励起光）が入射する前に、それ
ぞれのコア内の光パワ分布を均一に保つようにしたもの
である。
【００３８】図１４は希土類元素を含んだマルチコアフ
ァイバ１の両端に接続する希土類元素を含まないマルチ
コアファイバをテーパ状にしたものである。これによ
り、両方から励起光を入射させた場合のそれぞれのコア
内の励起光パワ分布を一様にするようにしたものであ
る。
ァイバ１の両端に接続する希土類元素を含まないマルチ
コアファイバをテーパ状にしたものである。これによ
り、両方から励起光を入射させた場合のそれぞれのコア
内の励起光パワ分布を一様にするようにしたものであ
る。
【００３９】上記実施例において、希土類元素を添加し
たマルチコアファイバのそれぞれのコア内には、Ｐ2 Ｏ
5 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与え
る添加物を入れてより高効率な、光増幅器を得るように
してもよい。また希土類元素を含んだマルチコアファイ
バおよび希土類元素を含まないマルチコアファイバはＳ
ｉＯ2 を主成分とする以外に、フッ化物系、リン酸塩系
などのガラスを用いてもよいことは当然のことである。
たマルチコアファイバのそれぞれのコア内には、Ｐ2 Ｏ
5 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与え
る添加物を入れてより高効率な、光増幅器を得るように
してもよい。また希土類元素を含んだマルチコアファイ
バおよび希土類元素を含まないマルチコアファイバはＳ
ｉＯ2 を主成分とする以外に、フッ化物系、リン酸塩系
などのガラスを用いてもよいことは当然のことである。
【００４０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることができ
る高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファイ
バ増幅器を得ることができる。
ば、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることができ
る高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファイ
バ増幅器を得ることができる。
【図１】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】本発明の高効率光増幅器の実施例を示す説明
図。
図。
【図３】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図４】本発明の高効率光増幅器の実施例を示す説明
図。
図。
【図５】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図６】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図７】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図８】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図９】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図１０】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図１１】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。
【図１２】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図１３】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図１４】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。
を示す説明図。
【図１５】従来の光ファイバ増幅器の構成例を示す説明
図。
図。
１ 希土類を含んだマルチコアファイバ ２ 希土類を含まないマルチコアファイバ ３ 希土類を含んだマルチコア ４ 希土類を含まないマルチコア ５ クラッド ６ クラッド ７ 接続部 ８ 光合分波器 ９ 信号光 １０ 励起光
Claims (12)
- 【請求項１】クラッド内に、そのクラッドの屈折率より
も高く、希土類元素を含んだコアが少なくとも２つ含ま
れた光ファイバの片端面、あるいは両端面に、該光ファ
イバと略同一構造でコア内に希土類元素を含まない光フ
ァイバを接続して構成されたことを特徴とする光増幅器
用ファイバ。 - 【請求項２】請求項１記載の光ファイバ内に信号光と励
起光を伝搬させることにより、信号光を増幅するよう構
成されたことを特徴とする高効率光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】それぞれのコア内に希土類元素を添加した
光ファイバのコア内には、希土類元素の他に、蛍光特性
に影響を与える添加物として、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 を少なくとも１種類添加したこと
を特徴とする請求項１記載の光増幅器用ファイバ。 - 【請求項４】隣り同志のコアは少なくとも１部が接して
構成されていることを特徴とする請求項１又は３記載の
光増幅器用ファイバ。 - 【請求項５】コアの形状は少なくとも１つは異ならせて
構成されていることを特徴とする請求項１又は３又は４
記載の光増幅器用ファイバ。 - 【請求項６】それぞれのコアの屈折率は少なくとも１つ
は異ならせて構成されていることを特徴とする請求項１
又は３又は４又は５記載の光増幅器用ファイバ。 - 【請求項７】それぞれのコア内の希土類元素の添加量は
少なくとも１つは異なって構成されていることを特徴と
する請求項１又は３又は４又は５又は６記載の光増幅器
用ファイバ。 - 【請求項８】それぞれのコア内に添加する希土類元素と
してはＥｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈ
ｏの中から少なくとも１種含んだものを用いて構成され
たことを特徴とする請求項１又は３又は４又は５又は６
又は７記載の光増幅器用ファイバ。 - 【請求項９】それぞれのコアの外周に、コアの屈折率と
略等しいかそれよりも低い値の屈折率を有する中間層が
覆われて構成されていることを特徴とする請求項１又は
３又は４又は５又は６又は７又は８記載の光増幅器用フ
ァイバ。 - 【請求項１０】請求項２において、希土類元素を含んだ
コアを有する光ファイバの片端面側にのみに希土類元素
を含まないコアを有する光ファイバが接続されている場
合には、励起光は希土類元素を含まないコアを有する光
ファイバ側から励起して伝搬させるように構成したこと
を特徴とする高効率光ファイバ増幅器。 - 【請求項１１】請求項１から１０のうちいずれか１項に
おいて、希土類元素を含んだマルチコアファイバの伝搬
方向にテーパ状に外径寸法が変化している部分を有して
構成されていることを特徴とする光増幅器用ファイバ。 - 【請求項１２】請求項１から１１のうちいずれか１項に
おいて、希土類元素を含まないマルチコアファイバの伝
搬方向にテーパ状に外径寸法が変化している部分を有し
て構成されていることを特徴とする光増幅器用ファイ
バ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007490A JPH06216441A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 光増幅器用ファイバ及び増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007490A JPH06216441A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 光増幅器用ファイバ及び増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216441A true JPH06216441A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11667215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5007490A Pending JPH06216441A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 光増幅器用ファイバ及び増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216441A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0695003A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-01-31 | Hitachi Cable, Ltd. | Rare earth element-doped multiple-core optical fiber, method for fabricating the same, and optical amplifier using the same |
| US5703987A (en) * | 1996-02-22 | 1997-12-30 | Hitachi Cable, Ltd. | Rare earth element-doped multiple-core optical fiber and optical systems using the same field of the invention |
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| JPH1187813A (ja) * | 1997-09-12 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | 固体レーザ発振器 |
| JP2007335435A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 光ファイバ |
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| JP2014135508A (ja) * | 2010-03-16 | 2014-07-24 | Ofs Fitel Llc | 伝送、および増幅用マルチコアファイバ、および増幅器コアにポンプ光を発射するための仕組み |
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| JP2019121712A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器の励起光パワー及び利得過渡応答の計算方法 |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007490A patent/JPH06216441A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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