CN103620460A - 光耦合构造以及光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光耦合构造，多个纤芯部和多个纤芯部被光耦合，具备输出多束光的多个第1纤芯部、对从所述多个第1纤芯部输出的多束光进行聚光或者校准的第1透镜、对所述第1透镜进行了聚光或者校准的多束光进行聚光的第2透镜、分别输入所述第2透镜进行了聚光的多束光的多个第2纤芯部、和被配置在所述第1透镜与所述第2透镜之间并输入所述多束光的光功能部件，所述第1透镜以及所述第2透镜当中的至少一方由一并聚光或者校准所述多束光的一个透镜或者透镜组构成。由此，能够以简易构成使多个纤芯彼此之间光耦合。

Description

光耦合构造以及光纤放大器
技术领域
本发明涉及使多个纤芯(core)彼此之间光耦合的光耦合构造以及光纤放大器。
背景技术
当使用在包层(clad)内配置有多个纤芯的多芯光纤的情况下，有时会在两个多芯光纤之间插入光隔离器、滤光器等光功能部件。此外，当多芯光纤具有光放大功能的情况下，有时会在两个多芯光纤之间插入用于向多芯光纤输入激励光的光部件(例如参照专利文献1、非专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-125988号公报
非专利文献
非专利文献1：P.M.Krummrich and Klaus Petermann，“Evaluation ofPotential Optical Amplifier Concept for Coherent Mode Multiplexing“，OFC2011，OMH5.
发明内容
发明要解决的课题
在非专利文献1所公开的构造中，由于采用对应于各纤芯而设置的由多个透镜构成的透镜阵列来进行多个纤芯彼此之间的光耦合，因此存在进行光耦合的构造的构成部件件数增加、并且构成变得复杂的问题。
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以简易构成使多个纤芯彼此之间光耦合的光耦合构造、以及采用了该光耦合构造的光纤放大器。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题并达成目的，本发明所涉及的光耦合构造的特征在于，多个纤芯部和多个纤芯部被光耦合，所述光耦合构造具备：多个第1纤芯部，输出多束光；第1透镜，对从所述多个第1纤芯部输出的多束光进行聚光或者校准；第2透镜，对所述第1透镜进行了聚光或者校准的多束光进行聚光；多个第2纤芯部，分别输入所述第2透镜进行了聚光的多束光；和光功能部件，被配置在所述第1透镜与所述第2透镜之间，并输入所述多束光，所述第1透镜以及所述第2透镜当中的至少一方由一并聚光或者校准所述多束光的一个透镜或者透镜组构成。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，构成了所述第1透镜和所述第2透镜以在所述第1纤芯部与所述第2纤芯部之间形成倒立像。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，在所述第1纤芯部与所述第2纤芯部之间形成倒立像和正立像。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，所述多个第1纤芯部以及所述多个第2纤芯部当中的至少一方构成多芯光纤。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，所述多个第1纤芯部以及所述多个第2纤芯部当中的一方添加稀土类元素、且构成多芯光纤，所述多芯光纤具备：内侧包层部，被形成在添加有所述稀土类元素的多个纤芯部的外周；和外侧包层部，被形成在所述内侧包层部的外周。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，还具备：至少一个激励光导入纤芯部，输出用于对所述稀土类元素进行光激励的激励光，所述光功能部件是使从所述激励光导入纤芯部输出的激励光输入至所述内侧包层部的滤光器。
此外，本发明所涉及的光耦合构造在上述发明中其特征在于，所述滤光器使所述激励光的光轴与所述多芯光纤的内侧包层部的中心轴相一致地使所述激励光输入至所述内侧包层部。
此外，本发明所涉及的光纤放大器具备上述发明的光耦合构造。
发明效果
根据本发明，可发挥能够实现简易构成的光耦合构造的效果。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的光耦合构造的示意图。
图2是表示图1中的信号光的光路的图。
图3是实施方式2所涉及的光耦合构造的示意图。
图4是表示图3中的信号光的光路的一例的图。
图5是表示实施方式2的变形例所涉及的光耦合构造中的光路的图。
图6是实施方式3所涉及的光耦合构造的示意图。
图7是实施方式4所涉及的光耦合构造的示意图。
图8是表示图7所示的套圈(ferrule)的端面的图。
图9是实施方式5所涉及的光耦合构造的示意图。
图10是表示图9所示的套圈的端面的图。
图11是实施方式6所涉及的光耦合构造的示意图。
图12是实施方式7所涉及的光纤放大器的示意图。
图13是表示ASE光谱的图。
图14是表示输出信号光的光谱的图。
图15是表示增益、NF、串扰(cross talk)的波长依赖性的图。
图16是表示比特误码率的测定系统的图。
图17是表示比特误码率特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明所涉及的光耦合构造以及光纤放大器的实施方式。另外，并非通过该实施方式来限定本发明。此外，在各附图中，对同一或者对应的要素适当地赋予同一符号。进而需要注意：附图仅是示意性的，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时会与现实的不同。即便在附图的相互间也有时会包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1所涉及的光耦合构造的示意图。该光耦合构造10由端面对置地配置的多芯光纤1a、1b、分别插通有多芯光纤1a、1b的套圈2a、2b、作为第1透镜的透镜3、作为第2透镜的透镜4、和光功能部件5来构成。
多芯光纤1a由石英系玻璃构成，具备作为多个第1纤芯部的7个纤芯部1aa、和在纤芯部1aa的外周所形成的包层部1ab。7个纤芯部1aa被配置成：以在包层部1ab的中心轴附近所配置的1个纤芯部作为中心，在该1个纤芯部外侧的周围6个纤芯部形成正六边形，从而构成了多芯光纤1a。同样地，多芯光纤1b由石英系玻璃构成，具备作为多个第2纤芯部的7个纤芯部1ba、和在纤芯部1ba的外周所形成的包层部1bb。7个纤芯部1ba被配置成：以在包层部1bb的中心轴附近所配置的1个纤芯部作为中心，在该1个纤芯部外侧的周围6个纤芯部形成正六边形，从而构成了多芯光纤1b。
套圈2a、2b例如由陶瓷制品构成。多芯光纤1a、1b被插通固定在套圈2a、2b中。多芯光纤1a、1b的各自的端面位于与套圈2a、2b的各自的端面同一面上。
各纤芯部1aa输出在各纤芯部1aa中传播来的信号光。信号光的波长例如是在光通信中被经常使用的1.55μm波段的波长。另外，虽然从7个纤芯部1aa全部均输出信号光，但是在此为了使说明简单，作为信号光而代表性说明：从纤芯部1aa之中中心的纤芯部所输出的信号光S1、和从相对于中心的纤芯部而配置在纸面上下方向的各纤芯部所输出的信号光S2、S3。
透镜3构成为一并校准(collimate)从纤芯部1aa输出的信号光S1、S2、S3。透镜3例如由球面透镜或者非球面透镜构成。
光功能部件5输入被校准后的信号光S1、S2、S3。光功能部件5例如是光隔离器、滤光器等的、相对于所输入的光而发挥规定功能的部件。如果信号光S1、S2、S3作为被校准后的平行光进行输入，则光功能部件5相对于信号光S1、S2、S3而能够最有效地发挥其功能，所以优选信号光S1、S2、S3作为被校准后的平行光进行输入。
透镜4构成为将从光功能部件5输出的信号光S1、S2、S3一并聚光到多芯光纤1b的7个纤芯部1ba之中所对应的纤芯部。透镜4例如由球面透镜或者非球面透镜构成。
图2是表示图1中的信号光S1、S2、S3的光路的图。在光耦合构造10中，将从纤芯部1aa输出的信号光S1、S2、S3利用一个透镜3一并进行校准、且利用一个透镜4一并聚光到所对应的纤芯部1ba，由此实现了纤芯部1aa与纤芯部1ba之间的光耦合。其中，相对于中心而从上侧或者下侧的纤芯部1aa输出的信号光S2、S3，上下反转地聚光到各纤芯部1ba。由此，较之如以往那样采用对应于纤芯部的数目而由多个透镜构成的透镜阵列来进行多个纤芯部彼此之间的光耦合的情况，能够削减光耦合构造的构成部件件数，且构成变得简易，进而由于要使用的透镜的数目大幅减少，因此透镜间的位置调整也可简易地进行。
此外，例如通过在套圈2a、2b等中设置与特定的芯位置对应的标记，从而能够容易识别多芯光纤的旋转方向的朝向，因此通过使标记上下反转地构成光耦合构造10，从而能够在光耦合构造10的输入输出端容易地识别所对应的纤芯的位置。进而，也可设置与多芯光纤所设的同样的标记，预先与套圈所设的标记对应起来。
此外，如果纤芯部1aa彼此之间的纤芯间隔以及纤芯部1ba彼此之间的纤芯间隔分别为62.5μm程度以下，则能够将纤芯部1aa和纤芯部1ba的光耦合损耗变为例如0.3dB程度以下的低损耗。
(实施方式2)
图3是本发明的实施方式2所涉及的光耦合构造的示意图。该光耦合构造10A是在图1所示的实施方式1所涉及的光耦合构造10中将透镜3、4分别置换成折射率分布型(Gradient Index：GRIN)透镜3A、4A的构造。
在光耦合构造10A中，将从纤芯部1aa输出的信号光S1、S2、S3利用一个GRIN透镜3A一并进行校准、且利用一个GRIN透镜4A一并聚光到所对应的纤芯部1ba，由此实现了纤芯部1aa与纤芯部1ba之间的光耦合。由此，与实施方式1同样地，能够削减光耦合构造的构成部件件数，且构成变得简易。
图4是表示图3中的信号光S1、S2、S3的光路的一例的图。图4所示的GRIN透镜3A、4A设计其长度、折射率分布，以使信号光S1、S2、S3在从纤芯部1aa输出时作为上下互逆的倒立像而成像于纤芯部1ba。
另外，虽然在图3中GRIN透镜3A、4A以及光功能部件5、多芯光纤1a、1b分别分离地配置，但是各自可以直接接触并利用粘结剂等进行固定。由此一来，能够进一步使构成以及制造变得容易。
图5是表示实施方式2的变形例所涉及的光耦合构造中的光路的图。该光耦合构造是在光耦合构造10A中将GRIN透镜4A置换成GRIN透镜4B的构造。GRIN透镜4B被构成为长于GRIN透镜4A。由此，GRIN透镜4B在GRIN透镜内一旦成像了倒立像之后，便将信号光S1、S2、S3的位置关系成像为正立像的位置关系。这样，可以使用GRIN透镜4B来替换GRIN透镜4A。另外，也可取代GRIN透镜4A而将GRIN透镜3A设得如GRIN透镜4B那样长。
这样，采用了GRIN透镜的光耦合构造，在输出光的纤芯部与输入光的纤芯部之间至少形成一次倒立像。而且，GRIN透镜如图4、图5所示那样，在两个GRIN透镜配置成从多芯光纤的各纤芯部输出的光在GRIN透镜间大致成为校准光的状态下，在GRIN透镜间配置光功能部件。由此，在光功能部件中输入平行光。另外，如图5所示，在形成正立像的情况下，存在从各纤芯部输出的光成为校准光的多处地方。即，例如在图5中，在GRIN透镜4B内也存在信号光S1、S2、S3成为校准光的地方。在该情况下，也可在信号光S1、S2、S3成为校准光的地方将GRIN透镜4B进行2分割，使光功能部件介于并插入在已分割的GRIN透镜间。此外，因为交替地形成倒立像和正立像，所以也可多次形成倒立像和正立像当中的任一者地设定GRIN透镜的长度以及折射率分布。此时，也可在从纤芯部输出的光成为校准光的多个地方的各地方分割GRIN透镜，与上述同样地在此分割处介于并插入光功能部件。
(实施方式3)
图6是本发明的实施方式3所涉及的光耦合构造的示意图。该光耦合构造20由端面对置地配置的多芯光纤1a、21b、分别插通有多芯光纤1a、21b的套圈2a、22b、作为第1透镜的透镜3、作为第2透镜的透镜4、光功能部件5、作为光功能部件的滤光器28、被插通在套圈22b中的激励光导入光纤27b来构成。
关于多芯光纤1a、套圈2a、透镜3、透镜4以及光功能部件5，因为是与图1所示的实施方式1的对应的构成相同的构成，所以省略说明。
多芯光纤21b具备作为多个第2纤芯部的7个纤芯部21ba、在纤芯部21ba的外周所形成的内侧包层部21bb、和在内侧包层部21bb的外周所形成的外侧包层部21bc。
纤芯部21ba由添加了铒(Er)、镱(Yb)、钕(Nd)、铥(Tm)等稀土类元素的石英系玻璃构成。内侧包层部21bb由折射率低于纤芯部21ba的石英系玻璃构成。外侧包层部21bc由折射率低于内侧包层部21bb的例如光学树脂构成。
即，多芯光纤21b作为双包层型的光放大纤维而构成。
激励光导入光纤27b由石英系玻璃构成，具备激励光导入纤芯部27ba、和在激励光导入纤芯部27ba的外周所形成的包层部27bb。激励光导入光纤27b将从半导体激光等激励光源30输出并在激励光导入纤芯部27ba中传播来的激励光P1，从激励光导入纤芯部27ba输出。激励光P1的波长是能够对多芯光纤21b的纤芯部21ba中添加的稀土类元素进行光激励的波长，例如在为Er的情况下是0.981mn波段等。此外，作为激励光导入光纤27b，能够利用单模光纤、多模光纤、单模或者多模的多芯光纤等的各种光纤。作为激励光源30，能够与激励光导入光纤27b的种类相匹配地使用单模激励光源、多模激励光源。
套圈22b是被称为所谓的2芯套圈的种类的套圈。多芯光纤21b、激励光导入光纤27b被插通固定在套圈22b中。多芯光纤21b、激励光导入光纤27b的各自的端面位于与套圈22b的端面同一面上。在本实施方式3中，多芯光纤21b和激励光导入光纤27b以相互平行的状态被插通在套圈22b中，但是也可以相互倾斜的状态被插通。
滤光器28例如由电介质多层膜滤光片构成，完成如下的构成以及配置，即：反射被透镜4导出的激励光P1，使之作为激励光P2而输入至多芯光纤21b的内侧包层部21bb。此外，滤光器28具有反射激励光P1的波长的光，但透过后述的信号光S1、S2、S3的波长的光这样的波长特性。被滤光器28反射的激励光P2在多芯光纤21b的内侧包层部21bb内传播的同时，在各纤芯部21ba中缓缓地耦合，将各纤芯部21ba中添加的稀土类元素进行光激励。由此，激励光P2能够一并激励7个纤芯部21ba。
在此，在光耦合构造20中，当要进行光放大的信号光S1、S2、S3(例如在为Er的情况下是1.55μm波段、1.58μm波段等)在多芯光纤1a中传播来被加以输出时，将信号光S1、S2、S3利用一个透镜3一并进行校准、且用一个透镜4一并聚光到所对应的纤芯部21ba，从而实现了纤芯部1aa与纤芯部21ba之间的光耦合。在各纤芯部21ba中被光耦合的信号光S1、S2、S3在各纤芯部21ba中传播的同时，通过稀土类元素的受激发射作用而被进行光放大。
这样，根据光耦合构造20，可以简易构成实现用于光放大的光耦合。
另外，虽然多芯光纤21b与激励光导入光纤27b之间的中心轴间的距离例如为125μm以上，但是因为也没有那么大，所以激励光P1由滤光器28反射而成为激励光P2时的反射角度极小。因此，通过调整滤光器28的倾斜角度，从而能够减小激励光导入光纤27b与多芯光纤21b之间的激励光的光耦合损耗。
此外，为了提高激励光P2的耦合效率，优选滤光器28使激励光P2的光轴与多芯光纤21b的内侧包层部21bb的中心轴相一致地使激励光P2输入至内侧包层部21bb。因此，为了实现上述目的，优选调整滤光器28的位置、角度等。其中，滤光器28关于使激励光P2输入的内侧包层部21bb上的位置并没有特别限定，但是能够通过调整滤光器28的位置、角度等来任意地设定使激励光P2输入的位置。能够通过调整使激励光P2输入的位置来使各纤芯部21ba的激励状态以及增益发生变化。因此，例如也可调整激励光P2的输入位置，以使各纤芯部21ba的增益变得更加均等。
此外，在光耦合构造20中，具有能适用于信号光S1、S2、S3的传播方向和激励光P2的传播方向为同一方向的、所谓的前方激励型的激励方式的构成。然而，如果变更信号光S1、S2、S3的传播方向以使纤芯部21ba成为输出信号光的第1纤芯部、纤芯部1aa成为输入信号光的第2纤芯部，则信号光S1、S2、S3的传播方向和激励光P2的传播方向成为相反方向。由此，可以构成能适用于后方激励型的激励方式的光耦合构造。
(实施方式4)
图7是实施方式4所涉及的光耦合构造的示意图。图7所示的光耦合构造20A是在图6所示的实施方式3所涉及的光耦合构造20中将套圈22b置换成套圈22Ab的构造。在套圈22Ab中，多芯光纤21b和多个激励光导入光纤27b被插通固定成各自的端面位于与套圈22Ab的端面同一面上的状态。进而，滤光器28设有与激励光导入光纤27b相同的数目。
图8是表示图7所示的套圈22Ab的端面的图。如图8所示，被配置成在套圈22Ab的中心配置多芯光纤21b，在该多芯光纤21b外侧的周围6个激励光导入光纤27b形成正六边形。另外，在图7中，为了简化附图，仅示出相对于多芯光纤21b而配置在纸面上下方向的激励光导入光纤27b。
此外，各滤光器28分别完成如下所示那样的构成以及配置，即：反射从所对应的各激励光导入光纤27b的激励光导入纤芯部27ba输出的激励光P1，使之作为激励光P2而输入至多芯光纤21b的内侧包层部21bb。
在该光耦合构造20A中，因为从6个激励光导入光纤27b的激励光导入纤芯部27ba输出的多个激励光P1利用多个滤光器28进行反射，并输入至多芯光纤21b的内侧包层部21bb，所以能够以更高的光强度来激励纤芯部21ba。
另外，如图7所示，在与信号光S1、S2、S3不发生干涉地配置滤光器28的情况下，滤光器28未必一定要使信号光S1、S2、S3的波长的光透射。
(实施方式5)
图9是实施方式5所涉及的光耦合构造的示意图。图9所示的光耦合构造20B具有在图7所示的实施方式4所涉及的光耦合构造20A中将套圈22Ab置换成套圈22Bb、将多个滤光器28置换成一个滤光器28B的构成。
图10是表示图9所示的套圈22Bb的端面的图。如图10所示，在套圈22Bb中配置成：在中心配置有多芯光纤21b，在该多芯光纤21b外侧的周围6个激励光导入光纤27b形成正六边形。另外，在图9中，为了简化附图，仅示出相对于多芯光纤21b而配置在纸面上下方向的激励光导入光纤27b。
此外，套圈22Bb的端面22Bba呈以圆锥的顶点部分为轴且以垂直的面切断后的形状。因为被插通在套圈22Bb中的激励光导入光纤27b成为端面位于与套圈22Bb的端面22Bba同一面上这样的形状，所以各激励光导入光纤27b的端面均相对于中心(多芯光纤21b侧)而向外侧发生倾斜。其结果，从各激励光导入光纤27b的激励光导入纤芯部27ba输出的激励光P1均被输出成相对于中心而向内侧发生了倾斜的角度。
其结果，通过将滤光器28B配置成其主表面与多芯光纤21b的中心轴(或者信号光S1的光轴)成垂直，从而能够将从所有的激励光导入纤芯部27ba输出的激励光P1利用1枚滤光器28B一并进行反射，使之作为激励光P2而输入至多芯光纤21b的内侧包层部21bb。由此，能够削减要使用的滤光器的数目。
(实施方式6)
图11是实施方式4所涉及的光耦合构造的示意图。图11所示的光耦合构造20C是在图6所示的实施方式3所涉及的光耦合构造20中将透镜3、4分别置换成GRIN透镜3A、4A的构造。
这样，即便通过采用了GRIN透镜的光耦合构造20C，也可以简易构成实现用于光放大的光耦合。
(实施方式7)
图12是本发明的实施方式7所涉及的光纤放大器的示意图。如图12所示，包层泵型的光纤放大器100具备：光隔离器101、102、WDM(Wavelength division Multiplexing)耦合器103、104、激励LD(LaserDiode)105、光耦合构造130、多芯EDF(Erbium-Doped optical Fiber)106、光耦合构造140、WDM耦合器107、108、和光隔离器109、110。
光隔离器101接受从在光纤放大器100的外部所设置的波长可变光源LS1输出的信号光(波长例如为1520nm～1620nm)，并输出至WDM耦合器103。WDM耦合器103使信号光通过，并输出至光耦合构造130。同样地，光隔离器102接受从在光纤放大器100的外部所设置的波长可变光源LS2输出的信号光，并输出至WDM耦合器104。WDM耦合器104使信号光通过，并输出至光耦合构造130。
多芯EDF106是具有与图6所示的多芯光纤21b同样的构成的双包层型的多芯光纤，具备7个纤芯部、在纤芯部的外周所形成的内侧包层部、和在内侧包层部的外周所形成的外侧包层部。将7个纤芯部配置成：1个纤芯部配置在内侧包层部的中心轴附近，在该1个纤芯部外侧的周围6个纤芯部形成正六边形。
多芯EDF106的各纤芯部的模场直径在波长为1580nm的情况下约7.3μm。以2m的长度的样本进行了测定后的截止波长，在7个纤芯部的平均下为1050nm。纤芯部的分离距离为45μm，内侧包层部的外径为180μm。在纤芯部中添加了Er，以使波长1550nm下的损耗系数为3.4dB／m、小信号增益系数为4.3dB／m。多芯EDF106的各芯间的光的串扰在波长为1640nm、长度为16m的情况下是-40dB以下。多芯EDF106的长度为100m，为了恰当地将波长1570nm～1610nm的信号光进行光放大而调整了长度。
激励LD105例如为半导体LD，将波长为980nm的多模激励光输出至光耦合构造130。
光耦合构造130由作为与WDM耦合器103、104分别连接的单模光纤的光纤131a、131b、作为与激励LD105连接的多模光纤的光纤131c、作为多芯EDF106的一个端部的多芯EDF131d、作为对应于光纤131a、131b、131c而设置的第1透镜的透镜133a、133b、133c、和作为对应于多芯EDF131d而设置的第2透镜的透镜134来构成。光纤131a、131b、131c的纤芯部构成了多个第1纤芯部。
光耦合构造140由作为与WDM耦合器107、108分别连接的单模光纤的光纤141a、141b、作为多芯EDF106的另一个端部的多芯EDF141d、作为对应于多芯EDF141d而设置的第1透镜的透镜144、和作为对应于光纤141a、141b而设置的第2透镜的透镜143a、143b来构成。光纤141a、141b的纤芯部构成了多个第2纤芯部。透镜134、144例如由球面透镜、非球面透镜、或者GRIN透镜构成。
WDM耦合器107如后所述那样使被多芯EDF106放大后的信号光通过，并输出至光隔离器109。同样地，WDM耦合器108使被多芯EDF106放大后的信号光通过，并输出至光隔离器110。光隔离器109、110与光选择开关200连接。光选择开关200构成为：能任意地选择从光隔离器109、110输出的信号光当中的任一方而输出至光谱分析仪OSA。
在光耦合构造130中，透镜133a对从光纤131a输出的、来自波长可变光源LS1的信号光S31进行校准。透镜133b对从光纤131b输出的、来自波长可变光源LS2的信号光S32进行校准。透镜133c对从光纤131c输出的、来自激励LD105的激励光P31进行校准。
透镜134构成为将被校准后的信号光S31、S32一并聚光到多芯EDF131d之中规定的纤芯部中。信号光S31被聚光到7个纤芯部之中中心的纤芯部，信号光S32被聚光到外侧的纤芯部当中的任一个。进而，透镜134使被校准后的激励光P31输入至多芯EDF131d的内侧包层部。由此，多芯EDF106的各纤芯部被光激励，在多芯EDF106的规定的纤芯部中被光耦合的信号光S31、S32在其纤芯部中传播的同时被进行光放大。
在光耦合构造130中，通过将从光纤131a、131b、131c的各纤芯部输出的信号光S31、S32利用一个透镜134一并聚光到多芯EDF131d的对应的纤芯部中，从而实现了光纤131a、131b、131c与多芯EDF131d之间的光耦合。由此，能够削减光耦合构造的构成部件件数，且构成变得简易。
另一方面，在光耦合构造140中，透镜144构成为将被多芯EDF106进行了光放大后的信号光S31、S32一并进行校准。透镜143a将被校准后的信号光S31聚光到光纤141a的纤芯部中。同样地，透镜143b将被校准后的信号光S32聚光到光纤141b的纤芯部中。
在光耦合构造140中，通过将从多芯EDF141d的纤芯部输出的信号光S31、S32利用一个透镜144一并进行校准，从而实现了光纤141a、141b与多芯EDF141d之间的光耦合。由此，能够削减光耦合构造的构成部件件数，且构成变得简易。
在此，关于透镜134而言，信号光S31、S32与多芯EDF131d的纤芯部之间的光耦合效率、和激励光P31与多芯EDF131d的内侧包层部之间的光耦合效率有时会成为一种权衡(trade-off)关系。即，如果为了提高信号光S31、S32与多芯EDF131d的纤芯部之间的光耦合效率而调整透镜134的焦点的位置，则激励光P31与多芯EDF131d的内侧包层部之间的光耦合效率有时会下降，另一方面，如果为了提高激励光P31与多芯EDF131d的内侧包层部之间的光耦合效率而调整透镜134的焦点位置，则有时信号光S31、S32与多芯EDF131d的纤芯部之间的光耦合效率会下降、且各芯间的光的串扰会下降。
在以下所示的测定中，针对于波长1580nm～1610nm的信号光而调整了透镜134的焦点的位置，以使多芯EDF106所获得的增益为15dB以上、且多芯EDF106的各芯间的光的串扰成为-30dB以下。此时，光耦合构造130中的激励光P31以及信号光S31、S32的耦合损耗分别为10dB程度。
在此，在不向光纤放大器100输入信号光、且从激励LD105输出了激励光的状态下，利用光谱分析仪OSA进行了ASE(AmplifiedSpontaneous Emission)光谱的测定。另外，设定了激励LD105的输出光强度，以使光强度为4.5W的激励光被输入至多芯EDF106的内侧包层部。预计在多芯EDF106的各纤芯部中输入了4.5W的1／10即450mW的光强度的激励光。
此外，为了进行比较，将波长为980nm的单模LD用作激励光源，将所产生的激光输入至多芯EDF106的特定的纤芯部进行激励，并进行了ASE光谱的测定。此时的纤芯部中被输入的激励光的光强度设为450mW。
图13是表示光纤放大器100中的ASE光谱的图。“cladding pump”是使激励光输入至内侧包层部的情况，“core pump”是使激励光输入至特定的纤芯部的情况。如图13所示，由于在“core pump”的情况下激励光从纤芯部的端面输入，因此无法遍及多芯EDF106的整个长度方向地充分激励纤芯部，ASE的功率低。另一方面，在“cladding pump”的情况下，因为激励光在内侧包层部中传播的同时遍及多芯EDF106的整个长度方向地逐渐激励各纤芯部，所以ASE的功率高。
其次，针对光纤放大器100，从波长可变光源LS1输入波长为1590nm的信号光S31，从波长可变光源LS2输入波长为1591nm的信号光S32，并进行了光放大特性的测定。设定了信号光S31、S32的光强度，以使被输入至多芯EDF106的光强度成为-15dBm。以下，信号光S31被输入的中心的纤芯部标记为CoreA或者Inner Core，信号光S32被输入的外侧的纤芯部标记为CoreB或者Outer Core。
图14是表示光放大特性测定中的输出信号光的光谱的图。在图14中，实线表示利用光选择开关200选择从光隔离器109输出的信号光S31并使之输出至光谱分析仪OSA进行了测定的情况下的输出光谱。实线表示利用光选择开关200选择从光隔离器110输出的信号光S32并使之输出至光谱分析仪OSA进行了测定的情况下的输出光谱。此外，纵轴用相对强度进行表示。
如图14所示，关于各信号光，由于发生光的串扰，因此虽然从与被输入的纤芯部不同的纤芯部也略微输出信号光，但是光的串扰却为-30dB以下(作为差而在30dB以上)。
其次，改变信号光S31、S32的波长的同时进行了增益、NF(NoiseFigure)、串扰的测定。图15是表示增益(Gain)、NF、串扰(XT)的波长依赖性的图。另外，增益和NF是对多芯EDF106的总量值，串扰是对光纤放大器100的值。如图15所示，在Inner Core以及Outer Core的各纤芯部中，相对于波长1580nm～1610nm的信号光而获得了高于15dB的增益、低于5.5dB的NF、和小于-30dB的串扰。
其次，对光纤放大器100进行了比特误码率的测定。图16是表示比特误码率的测定系统的图。在该测定系统1000中，由能输出PRBS长(Pseudo-Random Binary Sequence)为231-1的10Gbit／s NRZ(Non-Returnto Zero)信号被叠加后的波长1590nm的信号光的信号光源1001、将从信号光源1001输出的信号光进行2分支的3dB耦合器1002、用于根据被2分支后的2个信号光来生成非相关的2个信号光的光纤1003、作为5ns的延迟线的光纤1004、作为测定对象的光纤放大器100、光选择开关200、透射波长1590nm的信号光的带通滤光器1005、可变光衰减器1006、受光器1007、与受光器1007连接的未图示的比特误码率测定器来构成。
光纤放大器100在被输入至多芯EDF106的信号光的光强度为-15dBm、从多芯EDF106输出的被放大后的信号光的光强度为+3dBm这样的动作条件下进行了动作。此外，使信号光输入至在上述的放大特性的测定中所用的CoreA、CoreB之中，并进行了比特误码率的测定。
图17是表示比特误码率特性的图。横轴表示受光器1007中的受光功率。如图17所示，无论针对于CoreA还是CoreB，BER(Bit Error Rate)为10-9时的相对于Back to back的功率损失均充分小于1db。此外，在图17中，虽然示出Back to back、和基于CoreA、CoreB的光放大时的眼孔图样，但是却未发现基于光放大的眼孔图样的劣化。由此确认出，光纤放大器100未使信号光劣化，能进行光放大。
另外，虽然上述实施方式所涉及的光纤放大器100为前方激励型的构成，但是也可采用后方激励型、双向激励型的构成。此外，在上述实施方式所涉及的光纤放大器100中，虽然被输入的信号光为2个，但是也可构成为根据多芯EDF106的纤芯部的数目来输入7个信号光。此外，要使用的激励LD的数目也并不限于1个，可以构成为使来自多个激励LD的激励光输入至多芯EDF106。此外，也可使用例如图6、图7、图9所示的光耦合构造20、20A、20B来构成光纤放大器。
此外，并非由上述实施方式来限定本发明。适当地组合上述各实施方式的各构成要素而构成的结构也包含于本发明中。除此之外，由本领域技术人员等基于上述实施方式所完成的其他实施方式、实施例以及操作技术等全部包含于本发明中。
产业上的可利用性
如以上，本发明所涉及的光耦合构造以及光纤放大器主要适用于光通信的用途。
符号说明
1a、1b、21b 多芯光纤
1aa、1ba、21ba 纤芯部
1ab、1bb 包层部
2a、2b、22b、22Ab、22Bb 套圈
3、4 透镜
3A、4A、4B GRIN 透镜
5 光功能部件
10、10A、20、20A、20B、20C、130、140 光耦合构造
21bb 内侧包层部
21bc 外侧包层部
22Bba 端面
27b 激励光导入光纤
27ba 激励光导入纤芯部
27bb 包层部
28、28B 滤光器
30 激励光源
100 光纤放大器
101、102、109、110 光隔离器
103、104、107、108 WDM耦合器
105 激励LD
106、131d、141d 多芯EDF
131a、131b、131c、141a、141b、1003、1004 光纤
133a、133b、133c、134、143a、143b、144 透镜
200 光选择开关
1000 测定系统
1001 信号光源
1002 3dB耦合器
1005 带通滤光器
1006 可变光衰减器
1007 受光器
LS1、LS2 波长可变光源
OSA 光谱分析仪
P1、P2、P31 激励光
S1、S2、S31、S32 信号光

Claims (8)

1.一种光耦合构造，其特征在于，多个纤芯部和多个纤芯部被光耦合，
所述光耦合构造具备：
多个第1纤芯部，输出多束光；
第1透镜，对从所述多个第1纤芯部输出的多束光进行聚光或者校准；
第2透镜，对所述第1透镜进行了聚光或者校准的多束光进行聚光；
多个第2纤芯部，分别输入所述第2透镜进行了聚光的多束光；和
光功能部件，被配置在所述第1透镜与所述第2透镜之间，并输入所述多束光，
所述第1透镜以及所述第2透镜中的至少一方由对所述多束光一并聚光或者校准的一个透镜或者透镜组构成。
2.根据权利要求1所述的光耦合构造，其特征在于，
构成所述第1透镜和所述第2透镜以在所述第1纤芯部与所述第2纤芯部之间形成倒立像。
3.根据权利要求2所述的光耦合构造，其特征在于，
在所述第1纤芯部与所述第2纤芯部之间形成倒立像和正立像。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光耦合构造，其特征在于，
所述多个第1纤芯部以及所述多个第2纤芯部中的至少一方构成多芯光纤。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光耦合构造，其特征在于，
所述多个第1纤芯部以及所述多个第2纤芯部中的一方被添加稀土类元素且构成多芯光纤，
所述多芯光纤具备：内侧包层部，形成在添加有所述稀土类元素的多个纤芯部的外周；和外侧包层部，形成在所述内侧包层部的外周。
6.根据权利要求5所述的光耦合构造，其特征在于，
所述光耦合构造还具备至少一个激励光导入纤芯部，该激励光导入纤芯部输出用于对所述稀土类元素进行光激励的激励光，
所述光功能部件是使从所述激励光导入纤芯部输出的激励光输入至所述内侧包层部的滤光器。
7.根据权利要求6所述的光耦合构造，其特征在于，
所述滤光器使所述激励光的光轴与所述多芯光纤的内侧包层部的中心轴相一致地使所述激励光输入至所述内侧包层部。
8.一种光纤放大器，其特征在于，具备权利要求1～7中任一项所述的光耦合构造。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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