CN105308805B - 放大用多芯光纤设备以及多芯光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

一种放大用多芯光纤设备包括：多个放大用多芯光纤，具有添加了放大介质的多个芯部和在所述多个芯部的外周所形成的包层部；以及连接部，其将所述多个放大用多芯光纤的芯部彼此相互连接，所述连接部连接了所述芯部彼此，以使抑制相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。由此，提供一种抑制了各芯部中的放大增益的偏差的放大用多芯光光纤设备以及使用它的多芯光纤放大器。

Description

放大用多芯光纤设备以及多芯光纤放大器
技术领域
本发明涉及放大用多芯光纤设备以及使用它的多芯光纤放大器。
背景技术
在一个包层部中形成多个芯部的多芯光纤正被不断研究。该多芯光纤与在一个金属部中形成一个芯部的单芯光纤有相同的外径，且在多个芯部中传播信号光，且目的在于用于进行所谓的空间复用通信。若使用这种空间复用通信，则能够增加使作为传送路的相当于1条光纤的传送容量。在构筑使用这种多芯光纤的多芯光纤光传送系统时，与使用单芯光纤作为传送路的情况相同，需要用于补偿在传送路的传送损耗的信号光放大器。提出了若干对多芯光纤中的多芯部所传送的信号光进行放大的光放大器(参照非专利文献1～3)。
其中，使用了作为放大介质而添加有稀土类金属的具有多芯的稀土类添加多芯光纤的多芯光纤放大器，由于与构成多芯光纤传送路的多芯光纤的亲和性好，因此是正研究要导入到光传送系统的技术。此外，即使在多芯光纤光传送系统中，也与现有的光传送系统同样，能够使用复用地传送波长不同的多个信号光的WDM(Wavelength DivisionMultiplexing：波分复用)传送技术。
现行技术文献
非专利文献
非专利文献1：K.S.Abedin et al.，“Amplification and noise properties ofan erbium doped multicore fiber amplifier”，Optics Express，vol.19，no.17，pp.16715，2011.
非专利文献2：Y.Mimura et al.，“Batch Multicore Amplification withCladding-Pumped Multicore EDF”，in Proc.ECOC2012，Tu.4.F.1，(2012)
非专利文献3：Y.Tsuchida et al.，”Simultaneous 7-Core PumpedAmplification in Multicore EDF through Fibre Based Fan-In/Out，”inProc.ECOC2012，Tu.4.F.2(2012)
发明内容
所要解决的技术问题
在使用多芯光纤传送路来进行空间复用通信时使用的多芯光纤放大器中，希望来自各芯部的信号光的输出功率相等。其理由是，若在多芯光纤传送路的各芯部间传送的信号光产生强度的差，则在芯部间，信号光的品质的变化会产生差异，其结果是，虽然在某芯部中信号光被适宜地传送，但在其它芯部中信号光成为严重变差的状况。另一方面，在使用将稀土类金属作为放大介质的放大用多芯光纤的光放大中，有时各芯部中的放大增益会有偏差。其理由是，在放大用多芯光纤中，由于制造误差等缘故，而存在各芯部中所添加的稀土类金属的添加量的偏差、或输入到各芯部的激励光的功率的偏差。
本发明鉴于上述情形，其目的在于，提供一种抑制各芯部中的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备以及使用它的多芯光纤放大器。
为了解决上述问题并实现目的，本发明的放大用多芯光纤设备包括：多个放大用多芯光纤，具有添加了放大介质的多个芯部和在所述多个芯部的外周所形成的包层部；和连接部，其将所述多个放大用多芯光纤的芯部彼此相互连接，所述连接部连接了所述芯部彼此，以使抑制相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。
本发明的放大用多芯光纤设备，在上述发明中，所述连接部连接了所述芯部彼此，以使抑制相互连接的芯部的全长中的平均增益系数在各连接的芯部间的偏差。
本发明的放大用多芯光纤设备，在上述发明中，所述连接部是通过使所述多个放大用多芯光纤之中的2个放大用多芯光纤绕中心轴旋转而直接连接来构成的。
本发明的放大用多芯光纤设备，在上述发明中，所述连接部具有具备1个芯部和在所述1个芯部的外周所形成的包层部的多个单芯光纤，所述放大用多芯光纤的芯部是经由所述单芯光纤而相互连接的。
本发明的放大用多芯光纤设备，在上述发明中，所述单芯光纤中插入了光损耗部。
本发明的放大用多芯光纤设备，在上述发明中，所述单芯光纤在所述1个芯部中添加了放大介质。
本发明的多芯光纤放大器，具有：上述发明的放大用多芯光纤设备；激励光源，其输出向所述放大用多芯光纤设备中所包含的放大用多芯光纤的芯部输入的激励光；以及光合波器，其使所述激励光输入所述放大用多芯光纤的芯部。
发明效果
根据本发明，发挥如下效果：能够实现抑制各芯部中的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备以及使用它的多芯光纤放大器。
附图说明
图1是实施方式1的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图2是图1所示的放大用多芯光纤的示意性剖视图。
图3是实施方式2的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图4是实施方式3的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图5是图4所示的光纤束的示意性结构图。
图6是实施方式4的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图7是实施方式5的多芯光纤放大器的示意性结构图。
图8是图7所示的放大用多芯光纤的示意性剖视图。
图9是图7所示的光合波器的示意图。
图10是光合波器的其它结构例的示意图。
图11是光合波器的另外其它结构例的示意图。
图12是实施方式6的多芯光纤放大器的示意性结构图。
图13是实施方式7的多芯光纤放大器的示意性结构图。
图14是比较例的多芯光纤放大器的示意性结构图。
图15是表示比较例的多芯光纤放大器的放大增益的波长依存性的图。
图16是表示实施例的多芯光纤放大器的放大增益的波长依存性的图。
图17是表示比较例以及实施例的多芯光纤放大器的放大增益偏差的波长依存性的图。
图18是实施方式8的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图19是图18所示的放大用多芯光纤的示意性剖视图。
图20是实施方式9的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
图21是图20所示的放大用多芯光纤的示意性剖视图。
图22是实施方式10的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的放大用多芯光纤设备以及多芯光纤放大器的实施方式。此外，并非通过该实施方式限定此发明。此外，在各附图中，对相同或对应的要素适当赋予相同的符号。而且，需要注意：附图是示意性的图，各要素的尺寸的关系等有时会与现实的情况不同。即使在附图相互间，也有时包括相互的尺寸关系或比率不同的部分。
(实施方式1)
图1是实施方式1的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。本实施方式1的放大用多芯光纤设备100具有：放大用多芯光纤10；放大用多芯光纤20；连接放大用多芯光纤10和放大用多芯光纤20的连接部30。
图2是图1所示的放大用多芯光纤10、20的示意性剖视图。图2(a)表示放大用多芯光纤10的截面，图2(b)表示放大用多芯光纤20的截面。
如图2(a)所示，放大用多芯光纤10具有：7个芯部11～17；在芯部11～17的外周形成的包层部18。在包层部18内，芯部11配置在放大用多芯光纤10的大致中心轴。芯部12～17配置为在芯部11的周围形成以芯部11为中心的正六边形。
芯部11～17由石英系玻璃构成，添加有作为放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。稀土类金属例如是铒(Er)或镱(Yb)。折射率调整用添加物例如是锗(Ge)。在芯部11～17中也可以添加用于改善放大介质的放大特性的铝(Al)等添加物。包层部18由折射率比芯部11～17低的材料构成，例如，由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。
同样地，如图2(b)所示，放大用多芯光纤20具有：7个芯部21～27；和在芯部21～27的外周所形成的包层部28。在包层部28内，芯部21配置在放大用多芯光纤20的大致中心轴。芯部22～27配置为在芯部21的周围形成以芯部21为中心的正六边形。
芯部21～27由石英系玻璃构成，添加有作为放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。稀土类金属例如是铒(Er)或镱(Yb)。折射率调整用添加物例如是锗(Ge)。也可以在芯部21～27中添加用于改善放大介质的放大特性的铝(Al)等添加物。包层部28由折射率比芯部21～27低的材料构成，例如由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。
连接部30将放大用多芯光纤10的芯部11～17的任一个与放大用多芯光纤20的芯部21～27的任一个彼此相互连接。
针对连接部30更具体地进行说明。首先，放大用多芯光纤10的芯部11～17、以及放大用多芯光纤20的芯部21～27，若输入能够对所添加的放大介质进行光激励的波长的激励光(例如，放大介质为Er时，980nm波段或1480nm波段的波长的激励光)，则放大介质处于光激励状态，且处于能够光放大的状态。在该状态下，若向芯部11～17、21～27输入放大介质能够光放大的波长的信号光(例如，放大介质为Er时，是1550nm波段的波长的信号光)，芯部11～17、21～27对所输入的信号光进行光放大。
在该放大用多芯光纤设备100中，若从放大用多芯光纤10的纸面左侧的一端，对处于能够光放大的状态的芯部11～17分别输入信号光，则各信号光在各芯部被光放大并传播，并经由连接部30输入到与芯部11～17分别连接的放大用多芯光纤20的处于能够光放大的状态的芯21～27，各信号光在各芯部进一步被光放大并传播，从放大用多芯光纤20的纸面右侧的一端输出。
此外，放大用光纤的放大增益特性，一般而言，能够使用下面的传播方程式来表示。
dP(λ、z)/dz＝{g＊(λ)·n2(z)-α(λ)·n1(z)}·P(λ、z)
其中，P(λ、z)是波长λ的光的放大用光纤的长边方向的位置z处的功率，g＊(λ)是放大用光纤的波长λ中的增益系数，α(λ)是放大用光纤的波长λ中的吸収系数，n2(z)是位置z处的激励状态的放大介质的密度，n1(z)是位置z处的基底状态的某一放大介质的密度。g＊(λ)以及α(λ)是放大用光纤中固有的参数。n2(z)、n1(z)是依存于放大用光纤的激励状态或动作状态等的量。
在此，如上所述，在放大用多芯光纤10、20中，在芯部11～17、21～27的放大增益中有偏差。例如，在规定的激励状态、规定的波长中，每个单位长度的放大增益有0.15dB/m左右的偏差。因此，若放大用多芯光纤10、20设为长度分别为5m，则在将放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20进行了连接的全长的放大增益中会产生1.5dB左右的偏差。
相对于此，在本实施方式1中的放大用多芯光纤设备100中，连接部30将芯部彼此进行了连接，以使抑制放大用多芯光纤10、20的相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。
例如，在连接了芯部11与芯部21彼此、芯部12与芯部22彼此···、芯部17与芯部27彼此时，在如上所述连接了放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20的全长的放大增益或波长中，设为可能产生1.5dB左右的偏差。此时，连接部30，例如像芯部11与芯部22彼此、芯部12与芯部24彼此···那样，以抑制全长中的放大增益的偏差的组合的方式连接芯部彼此。由此，实现放大用多芯光纤10、20分别抑制本来具有的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备100。
此外，作为放大用多芯光纤设备100中的芯部11～17与芯部21～27的连接组合，优选连接所述芯部彼此，以使抑制相互连接的芯部的全长中的平均增益系数在各连接的芯部间的偏差。或者，也可以考虑放大用多芯光纤设备100的光纤放大器内的使用时的激励状态或动作状态，连接芯部彼此，以使抑制相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。作为实现它的部件，例如，也可以在放大用多芯光纤10侧平均增益系数(或放大增益)最大的芯部，连接放大用多芯光纤20侧平均增益系数(或放大增益)最小的芯部。此外，也可以在放大用多芯光纤10侧平均增益系数(或放大增益)最小的芯部，连接放大用多芯光纤20侧平均增益系数(或放大增益)最大的芯部。此外，作为放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20双方的芯部，也可以将平均增益系数(或放大增益)最接近同一光纤内的中央值的芯部彼此进行连接。
此外，虽然优选抑制后的放大增益的偏差的值较小，但优选值会根据放大用多芯光纤设备100所要求的规格等而不同，优选例如1dB以内，更优选0.5dB以内，进一步优选0.1dB以内。此外，抑制放大增益的偏差的波长或波段，优选与在使用状态下应输入的信号光的波长或与波段对应。
(实施方式2)
图3是本发明实施方式2的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。本实施方式2的放大用多芯光纤设备100A，具有在实施方式1的放大用多芯光纤设备100的结构中将连接部30置换为连接部30A的结构。
连接部30A构成为使放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20相互绕着中心轴旋转，通过熔接连接等来直接连接。
在该放大用多芯光纤设备100A中，从芯部11与芯部21彼此、芯部12与芯部22彼此、···、芯部17与芯部27彼此对置的状态起，使一个放大用多芯光纤绕中心轴旋转60度，来连接了芯部11与芯部21彼此，芯部12与芯部23彼此、···、芯部17与芯部22彼此。由此，抑制将放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20进行了连接的全长中的放大增益的偏差。其结果是，实现抑制了放大用多芯光纤10、20各自本来具有的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备。此外，针对旋转角度，不局限于60度，只要是抑制将放大用多芯光纤10和放大用多芯光纤20进行了连接的全长中的放大增益的偏差的旋转角度即可。
(实施方式3)
图4是本发明的实施方式3的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。本实施方式3的放大用多芯光纤设备100B，具有在实施方式1的放大用多芯光纤设备100的结构中将连接部30置换为连接部30B的结构。
连接部30B由光纤束31B、32B构成。图5是光纤束32B的示意性结构图。光纤束32B具有：具备1个芯部以及在该1个芯部的外周所形成的包层部的7个单芯光纤32Ba；以及包束7个单芯光纤32Ba的束部32Bb。束部32Bb以配置为在1个单芯光纤的周围使6个单芯光纤形成正六边形的状态来包束7个单芯光纤32Ba。7个单芯光纤32Ba的各芯部分别与放大用多芯光纤20的芯部21～27连接。此外，光纤束31B与光纤束32B也具有同样的结构。光纤束31B具有的7个单芯光纤的各芯部，分别与放大用多芯光纤10的芯部11～17连接。
然后，连接了光纤束31B具有的单芯光纤和光纤束32B具有的单芯光纤。该连接是为了抑制放大用多芯光纤10、20的经由单芯光纤来相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差而构成的连接。在此，例如，作为各芯部间的组合，也可以如上所述，例如，在放大用多芯光纤10侧，按照从平均增益系数(或放大增益)最大的芯部起由大到小的顺序，而在放大用多芯光纤20侧，按照从平均增益系数(或放大增益)最小的芯部起由小到大的顺序来对应地连接。
在放大用多芯光纤设备100B中，光纤束31B具有的单芯光纤与光纤束32B具有的单芯光纤的连接的组合能够以较高的自由度任意地选择。因此，实现进一步抑制了将放大用多芯光纤10和放大用多芯光纤20进行了连接的全长中的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备。
(实施方式4)
图6是本发明的实施方式4的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。本实施方式4的放大用多芯光纤设备100C，具有在实施方式3的放大用多芯光纤设备100B的结构中将连接部30B置换为连接部30C的结构。
连接部30C，在连接部30B的结构中，以插入光损耗部33C的状态连接了光纤束31B具有的某一单芯光纤和光纤束32B具有的某一单芯光纤。
在放大用多芯光纤设备100C中，通过光损耗部33C，实现进一步抑制了将放大用多芯光纤10与放大用多芯光纤20进行了连接的全长中的放大增益的偏差的放大用多芯光纤设备。例如，光损耗部33C被插入到将放大用多芯光纤10、20的芯部之中增益系数较高的芯部彼此进行连接的单芯光纤之间。由此，由于全长中的放大增益较高的芯部的最大值被降低，因此，能够进一步抑制放大增益的偏差。此外，光损耗部33C也可以通过在调整了连接损耗的状态下将应连接光纤束31B、32B的单芯光纤彼此进行连接来实现。这种连接，能够通过例如将单芯光纤彼此以使光轴移动规定量的状态进行熔接连接来实现。
(实施方式5)
图7是本发明的实施方式5的多芯光纤放大器的示意性结构图。本实施方式5的多芯光纤放大器1000具有：放大用多芯光纤设备100D；激励光源200；和光合波器300。
放大用多芯光纤设备100D具有：放大用多芯光纤40；放大用多芯光纤50；和将放大用多芯光纤50和放大用多芯光纤40进行连接的连接部30A。
图8是图7所示的放大用多芯光纤40、50的示意性剖视图。图8(a)表示放大用多芯光纤40的截面，图8(b)表示放大用多芯光纤50的截面。
如图8(a)所示，放大用多芯光纤40具有：7个芯部41～47；在芯部41～47的外周所形成的内侧包层部48；以及在内侧包层部48的外周所形成的外侧包层部49。在内侧包层部48内，芯部41配置在放大用多芯光纤40的大致中心轴。芯部42～47配置为在芯部41的周围形成以芯部41为中心的正六边形。
芯部41～47由石英系玻璃构成，添加有作为放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。内侧包层部48由折射率比芯部41～47低的材料构成，例如由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。外侧包层部49由折射率比内侧包层部48低的材料构成，例如由树脂构成。
同样地，如图8(b)所示，放大用多芯光纤50具有：7个芯部51～57；在芯部51～57的外周所形成的内侧包层部58；和在内侧包层部58的外周所形成的外侧包层部59。在内侧包层部58内，芯部51配置在放大用多芯光纤50的大致中心轴。芯部52～57配置为在芯部51的周围形成以芯部51为中心的正六边形。
芯部51～57由石英系玻璃构成，添加有放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。内侧包层部58由折射率比芯部51～57低的材料构成，例如由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。外侧包层部59由折射率比内侧包层部58低的材料构成，例如由树脂构成。
这样，放大用多芯光纤40、50具有所谓的双重包层构造。
连接部30A将放大用多芯光纤40的芯部41～47的任一个与放大用多芯光纤50的芯部51～57的任一个彼此相互连接。具体而言，连接部30A，与实施方式2的情况同样地，是通过使放大用多芯光纤40与放大用多芯光纤50相互绕中心轴旋转并通过熔接连接等来直接连接而构成的。该旋转角度只要是抑制将放大用多芯光纤40和放大用多芯光纤50进行了连接的全长中的放大增益的偏差的旋转角度即可。
激励光源200具有例如半导体激光元件，输出向放大用多芯光纤设备100D中所包含的放大用多芯光纤40、50的芯部41～47、51～57输入的激励光P1。激励光P1是能够对添加到芯部41～45、51～57的放大介质进行光激励的波长的激励光。
光合波器300将激励光P1输入放大用多芯光纤40的芯部41～47，并将包含从外部输入的7个信号光的信号光组S1输入芯部41～47。
图9是图7所示的光合波器的结构例1的示意图。光合波器300是具有7个单芯光纤301、1个单芯光纤302和包束单芯光纤301、302的束部303的光纤束。束部303是以在将7个单芯光纤301以在1个单芯光纤的周围将6个单芯光纤配置为形成正六边形的状态进行了包束的周围配置了1个单芯光纤302的状态进行包束的。7个单芯光纤301的各芯部分别连接于放大用多芯光纤40的芯部41～47。1个单芯光纤302光学连接于放大用多芯光纤40的内侧包层部48。
接着，针对该多芯光纤放大器1000的动作进行说明。首先，激励光源200输出激励光P1。光合波器300接收激励光P1以及信号光组S1的输入。
在光合波器300中，7个单芯光纤301分别使信号光组S1中所包含的各自的信号光分别输入芯部41～47的每一个。另一方面，1个单芯光纤302将来自激励光源200的激励光P1输入内侧包层部48。
在放大用多芯光纤设备100D中，激励光P1，首先，在放大用多芯光纤40中，通过内侧包层部48与外侧包层部49的折射率差而在内侧包层部48中传播，并输入芯部41～47，对芯部41～47中所添加的放大介质进行光激励，使芯部41～47处于能够光放大的状态。之后，激励光P1经由连接部30A而输入放大用多芯光纤50，通过内侧包层部58与外侧包层部59的折射率差而在内侧包层部58中传播，并输入芯部51～57，对芯部51～57中所添加的放大介质进行光激励，使芯部51～57处于能够光放大的状态。这样，多芯光纤放大器1000是包层激励型的光纤放大器。
另一方面，信号光组S1中所包含的各个信号光，在所输入的芯部中被光放大并传播，经由连接部30A而输入到与芯部41～47各自连接的放大用多芯光纤50的处于能够光放大的状态的芯部51～57，各信号光在各芯部被进一步光放大并传播，从放大用多芯光纤50的纸面右侧的一端，作为被光放大后的信号光组S2而进行输出。这样，多芯光纤放大器1000是激励光与信号光在同一方向上进行传播的前方激励型的光纤放大器。
在本实施方式5的多芯光纤放大器1000中，放大用多芯光纤设备100D的连接部30A，如实施方式2所示，连接了芯部彼此，以使抑制放大用多芯光纤40、50相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。由此，多芯光纤放大器1000，与放大用多芯光纤40、50各自本来具有的放大增益的偏差相比，抑制了放大增益的偏差。
图9所示的光合波器300，虽然由光纤束构成，但光合波器的结构不局限于此。图10是光合波器的其它结构例的示意图。光合波器300A具有：多芯光纤301A；透镜302A；303A；和滤光片304A。
多芯光纤301A，与放大用多芯光纤40相同，具有配置为在1个芯部的周围形成正六边形的6个芯部。其中，各芯部中未添加放大介质。透镜302A、303A，在多芯光纤301A与放大用多芯光纤40之间串联配置。滤光片304A配置在透镜302A与透镜303A之间，用于反射激励光P1，并具有透过信号光组S1的波长特性。
在该光合波器300A中，多芯光纤301A，由各芯部来对从外部输入的信号光组S1中所包含的各信号光进行导波并输出。此外，在图10中，仅表示了信号光组S1中所包含的7个信号光之中的3个。透镜302A、303A，使从多芯光纤301A输出的信号光组S1中所包含的各信号光分别与放大用多芯光纤40规定的芯部进行光学耦合。
另一方面，滤光片304A，使信号光组S1透过，并且将从激励光源200输出的激励光P1向透镜303A侧进行反射。透镜303A使激励光P1与放大用多芯光纤40的内侧包层部48进行光学耦合。这样，光合波器300A是空间耦合型的光合波器。
图9、10所示的光合波器300、300A，虽然是包层激励型用的光合波器，但光合波器的结构不局限于此。图11是光合波器的另外其它结构例的示意图。光合波器300B，具有在图9所示的光合波器300的结构中附加WDM光合波器304B且删除1个单芯光纤302的结构。
WDM光合波器304B分别设置了7个单芯光纤301。另一方面，激励光源200由与各WDM光合波器304B连接的半导体激光元件构成。在该光合波器300B中，各WDM光合波器304B将从外部输入的信号光组S1中所包含的在7个单芯光纤301各自中传播的各信号光与从构成激励光源200的各半导体激光元件输出的激励光(例如，单模)进行合波。因此，向放大用多芯光纤40的各芯部41～47输入被合波后的信号光和激励光。这种光合波器300B能够在构成所谓的端面激励型多芯光纤放大器时使用。
(实施方式6)
图12是本发明的实施方式6的多芯光纤放大器的示意性结构图。本实施方式6的多芯光纤放大器1000A，具有在实施方式5的多芯光纤放大器1000的结构中将放大用多芯光纤设备100D置换为放大用多芯光纤设备100E且进一步追加了激励光源200的结构。
放大用多芯光纤设备100E，具有在图4所示的放大用多芯光纤设备100B的结构中将连接部30B置换为连接部30D的结构。连接部30D具有将连接部30B的光纤束32B置换为图9所示的光合波器300的结构。该光合波器300连接了所追加的激励光源200。
在该多芯光纤放大器1000A中，放大用多芯光纤40、50具有以下结构：经由各自连接的光合波器300而通过从激励光源200输出的激励光P1进行前方激励。
(实施方式7)
图13是实施方式7的多芯光纤放大器示意性结构图。本实施方式7的多芯光纤放大器1000B具有在实施方式5的多芯光纤放大器1000的结构中进一步追加了光合波器300、激励光源200的结构。
所追加的光合波器300、激励光源200设置在放大用多芯光纤设备100D的放大用多芯光纤50侧。所追加的激励光源200输出激励光P1，经由所追加的光合波器300而输入放大用多芯光纤50。
在该多芯光纤放大器1000B中，放大用多芯光纤40、50具有以下结构：经由各自连接的光合波器300，通过从激励光源200输出的激励光P1，分别进行前方激励、后方激励。此外，连接部30A也可以置换为图4所示的连接部30B或图6所示的连接部30C。
在此，制作本发明的比较例、实施例的多芯光纤放大器，测定了该光放大特性。
图14是比较例的多芯光纤放大器的示意性结构图。该多芯光纤放大器2000，具有在图7所示的多芯光纤放大器1000的结构中将放大用多芯光纤设备100D置换为1个放大用多芯光纤40且作为光合波器300而使用图11所示的光合波器300B的结构。放大用多芯光纤40的各芯部间的距离为45μm，各芯部具有以下的特性。
直径：3μm，芯部相对于包层部的相对折射率差(Δ)：1.4％，Er浓度：1500wtppm，Al浓度：1.6wt％，放大用多芯光纤40的长度为8m。此外，激励光源200由输出波长980nm的激励光P1的半导体激光元件构成。然后，此时，将输入放大用多芯光纤40的各芯部的激励光P1的强度设定为500mW，从光合波器300B作为信号光组S1而将7个信号光(以下，设为1ch～7ch的信号光)而输入放大用多芯光纤40的各芯部41～47并进行光放大，测定了其放大增益。
另一方面，作为实施例的多芯光纤放大器，制作了与图12所示的多芯光纤放大器1000A相同结构的多芯光纤放大器。此外，作为光合波器300而使用了图11所示的光合波器300B。在此，比较例的放大用多芯光纤40、以及实施例的放大用多芯光纤40、50，将从相同光纤母材引线的连续的放大用多芯光纤进行了分割并使用。实施例中的放大用多芯光纤40、50的长度相等，都设为4m。因此，在实施例的放大用多芯光纤40与50中，虽然对应的芯部(例如芯部41与芯部51、芯部42与芯部52等)具有大致相同的增益系数，但芯部间(例如，芯部41与芯部42)增益系数不同。因此，在实施例中的多芯光纤放大器的放大用多芯光纤设备中，通过由光纤束构成的连接部30D，如以下那样连接了芯部，以使7个芯部的放大增益更平均。即，分别连接了芯部41与芯部54、芯部42与芯部57、芯部43与芯部56、芯部44与芯部51、芯部45与芯部55、芯部46与芯部53、芯部47与芯部52。然后，此时，将输入放大用多芯光纤40的各芯部的激励光P1的强度设定为500mW，从放大用多芯光纤40的各芯部41～47侧输入7个信号光(以下，设为1ch～7ch的信号光)作为光合波器300B的信号光组S1，在放大用多芯光纤40、50的各芯部41～47、51～57进行光放大，并测定了其放大增益。
图15是表示比较例的多芯光纤放大器的放大增益的波长依存性的图。图16是表示实施例的多芯光纤放大器的放大增益的波长依存性的图。此外，图17是表示比较例以及实施例的多芯光纤放大器的放大增益偏差的波长依存性的图。而且，图17表示了在各波长中放大增益之差最大的ch间的偏差。
如图17所示，在比较例的情况下，7个芯部的放大增益的偏差最大为1.5dB以上，最小也约为0.6dB。相对于此，在实施例的情况下，将7个芯部的放大增益的偏差抑制在0.6dB以下。
(实施方式8)
在上述实施方式中，虽然放大用多芯光纤在所有的芯部中添加有放大介质，但也可以仅在一部分芯部中添加放大介质。
图18是本发明的实施方式8的放大用多芯光纤设备的示意性结构图。该放大用多芯光纤设备100G，具有在图1所示的放大用多芯光纤设备100的结构中，将放大用多芯光纤20置换为放大用多芯光纤60的结构。
图19是图18所示的放大用多芯光纤60的示意性剖视图。放大用多芯光纤60具有：7个芯部61～67；以及在芯部61～67的外周形成的包层部68。在包层部68内，芯部61配置在放大用多芯光纤60的大致中心轴。芯部62～67配置为在芯部61的周围形成以芯部61为中心的正六边形。
在此，芯部62、64、66、67由石英系玻璃构成，添加了作为放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。另一方面，芯部61、63、65由石英系玻璃构成，添加了折射率调整用添加物，但未添加放大介质。此外，包层部68由折射率比芯部61～67低的材料构成，例如，由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。
这样，在放大用多芯光纤设备100G中，在构成它的放大用多芯光纤60的一部分芯部中未添加放大介质，但连接部30连接了芯部彼此，以使抑制放大用多芯光纤10、60的相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。由此，抑制放大用多芯光纤设备100G的全长中的芯部间的放大增益的偏差。例如，通过构成为在放大用多芯光纤10的芯部11～17之中的增益系数较小的芯部，连接添加了放大用多芯光纤60的放大介质的芯部62、64、66、67，从而抑制放大用多芯光纤设备100G的全长中的芯部间的放大增益的偏差。
(实施方式9)
图20是本发明的实施方式9的放大用多芯光纤设备的示意性构成图。该放大用多芯光纤设备100H具有以下结构：在2个放大用多芯光纤10之间插入放大用多芯光纤80，通过连接部连接了彼此的芯部。
图21是图20所示的放大用多芯光纤80的示意性剖视图。放大用多芯光纤80具有：7个芯部81～87；以及在芯部81～87的外周形成的包层部88。在包层部88内，芯部81配置在放大用多芯光纤80的大致中心轴。芯部82～87配置为在芯部81的周围形成以芯部81为中心的正六边形。
在此，芯部82由石英系玻璃构成，添加了作为放大介质的稀土类金属和折射率调整用添加物。另一方面，芯部81、83～87由石英系玻璃构成，虽添加了折射率调整用添加物，但未添加放大介质。此外，包层部88由折射率比芯部81～87低的材料构成，例如，由不包含折射率调整用添加物的石英玻璃构成。
这样，放大用多芯光纤设备100H，在构成它的放大用多芯光纤80的一部分芯部中未添加放大介质，但连接部30连接了芯部彼此，以使抑制放大用多芯光纤10、80、19的相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。由此，抑制放大用多芯光纤设备100H的全长中的芯部间的放大增益的偏差。例如，通过构成为在放大用多芯光纤10的芯部11～17之中的增益系数较小的芯部，连接添加了放大用多芯光纤80的放大介质的芯部82，从而抑制放大用多芯光纤设备100H的全长中的芯部间的放大增益的偏差。
通过使用仅在这样1个芯部82添加了放大介质的放大用多芯光纤80，能够更细致地调整放大用多芯光纤10的芯部间的放大增益的偏差。
(实施方式10)
图22是本发明的实施方式10的放大用多芯光纤设备的示意性构成图。该放大用多芯光纤设备100I具有由连接部30D连接了2个放大用多芯光纤10的彼此的芯部的结构。
连接部30D由光纤束31D、32D构成。光纤束31D、32D设为与图4、5所示的光纤束31B、32B相同的结构，连接了光纤束31D具有的单芯光纤和光纤束32D具有的单芯光纤。然而，在构成光纤束32D的某一单芯光纤32Da的芯部中添加了放大介质。在该放大用多芯光纤设备100I中，通过将单芯光纤32Da的芯部中所添加的放大介质的放大增益进行加算，从而抑制了放大用多芯光纤10的芯部间的放大增益的偏差。
此外，在上述实施方式中，虽然所连接的放大用多芯光纤的数量为2或3，但是该数量是没有特别限制的。此外，在上述实施方式中，虽然所连接的放大用多芯光纤都是7个芯部配置在正六边形的顶点以及其中心的位置，但是芯部的数量或配置是没有特别限定的。
此外，在上述实施方式9、10中，虽然将在所有芯部中添加了放大介质的放大用多芯光纤与在一部分芯部中添加了放大介质的放大用多芯光纤进行了连接，但也可以将在一部分芯部中添加了放大介质的放大用多芯光纤彼此进行连接。此时，任一芯部在所连接的全长中，其长边方向的至少一部分中添加了放大介质，优选进行连接以使具有放大增益。
此外，根据上述实施方式，本发明并不限定于此。本发明包含适当组合上述的各构成要素而构成的情形。此外，进一步的效果或变形例是能够由本领域技术人员容易导出的。因此，本发明的更广泛的方式并不局限于上述实施方式，而能够进行各种变更。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的放大用多芯光纤设备以及多芯光纤放大器，对于光传送系统有用，特别适用于WDM传送系统。
标号说明
10、20、40、50、60、80-放大用多芯光纤，
11～17、21～27、41～47、51～57、61～67、81～87-芯部，
18、28、68、88-包层部，
30、30A、30B、30C、30D-连接部，
31B、32B、31D、32D-光纤束，
32Ba、32Da、301、302-单芯光纤，
32Bb-束部，
33C-光损耗部，
48、58-内侧包层部，
49、59-外侧包层部，
100、100A、100B、100C、100D、100E、100G、100H、100I-放大用多芯光纤设备，
200-激励光源，
300、300A、300B-光合波器，
301A-多芯光纤，
302A、303A-透镜，
303-束部，
304A-滤光片，
304B-WDM光合波器，
1000、1000A、1000B-多芯光纤放大器，
P1-激励光，
S1、S2-信号光组。

Claims (7)

1.一种放大用多芯光纤设备，包括：
第一以及第二放大用多芯光纤，具有多个芯部和在所述多个芯部的外周所形成的包层部；和
连接部，其将所述第一以及第二放大用多芯光纤的芯部彼此相互连接，
所述第一放大用多芯光纤在所述多个芯部的全部中添加了放大介质，
所述第二放大用多芯光纤的所述多个芯部由添加了放大介质的芯部和未添加放大介质的芯部构成，
所述连接部连接了所述芯部彼此，以使得与所述第一放大用多芯光纤中的各芯部间的放大增益的偏差相比，抑制相互连接的芯部的全长中的放大增益在各连接的芯部间的偏差。
2.根据权利要求1所述的放大用多芯光纤设备，其特征在于，
所述连接部连接了所述芯部彼此，以抑制相互连接的芯部的全长中的平均增益系数在各连接的芯部间的偏差。
3.根据权利要求1所述的放大用多芯光纤设备，其特征在于，
所述连接部是通过将所述第一以及第二放大用多芯光纤直接连接来构成的。
4.根据权利要求1所述的放大用多芯光纤设备，其特征在于，
所述连接部具有具备1个芯部和在所述1个芯部的外周所形成的包层部的多个单芯光纤，所述放大用多芯光纤的芯部是经由所述单芯光纤而相互连接的。
5.根据权利要求4所述的放大用多芯光纤设备，其特征在于，
所述单芯光纤中插入了光损耗部。
6.根据权利要求4所述的放大用多芯光纤设备，其特征在于，
所述单芯光纤在所述1个芯部中添加了放大介质。
7.一种多芯光纤放大器，具有：
权利要求1～6的任一项所述的放大用多芯光纤设备；
激励光源，其输出向所述放大用多芯光纤设备中所包含的放大用多芯光纤的芯部输入的激励光；和
光合波器，其使所述激励光输入所述放大用多芯光纤的芯部。
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