JP2001326404A - Rare earth element doped optical fiber - Google Patents
Rare earth element doped optical fiberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバレーザ
ーや光増幅器に用いられる希土類添加光ファイバに関
し、特にその出力特性を向上せしめたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rare earth-doped optical fiber used for an optical fiber laser or an optical amplifier, and more particularly to an optical fiber having improved output characteristics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバのコア内に希土類元素を添加
した光ファイバは非線形性を有し、光増幅作用を有する
ので、従来より光増幅器や光ファイバレーザーの構成部
材として用いられている。例えば光ファイバレーザー
は、希土類添加光ファイバの入射側と出射側に反射ミラ
ーを設けて共振器構造としたり、あるいは希土類添加光
ファイバでリングを形成して共振器とし、このような共
振器に励起光を入射して、希土類添加光ファイバを励起
させることにより発生する自然放出光を共振器内での誘
導放出により増幅させて発振させるように構成される。2. Description of the Related Art An optical fiber obtained by adding a rare earth element to the core of an optical fiber has nonlinearity and an optical amplifying effect, and thus has been conventionally used as a component of an optical amplifier or an optical fiber laser. For example, an optical fiber laser is provided with reflection mirrors on the incident side and the output side of a rare-earth-doped optical fiber to form a resonator structure, or a ring is formed by a rare-earth-doped optical fiber to form a resonator. The spontaneous emission light generated by injecting light and exciting the rare-earth-doped optical fiber is amplified by stimulated emission in the resonator and oscillated.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】最近は光ファイバレー
ザーの高出力化に対する要求が強く、これに対して、例
えば特開平１１−１７２６３号公報に記載されているよ
うに、コアの周囲に２層のクラッド層を設け、内側のク
ラッド層に数ワットの出力が可能なブロードエリアＬＤ
等の高出力励起レーザダイオードからの励起光を伝搬さ
せることにより、コア内の希土類を効率良く励起させる
ことができるようにしたクラッド励起光ファイバが提案
されている。ここで用いられているブロードエリアＬＤ
は、出力は大きいがビーム径も大きいので、通常の希土
類添加光ファイバでは励起光をコア内に効率良く入射す
ることができない。そこでこの提案では、２層のクラッ
ド層を設けて内側のクラッド層に励起光を入射させるこ
とにより、ブロードエリアＬＤの高出力励起光を有効に
利用して光ファイバレーザーを高出力化することを可能
としている。ところで、このようなクラッド励起光ファ
イバにおいては、励起光はマルチモードで伝搬するの
で、内側のクラッド層と外側のクラッド層との界面が、
光ファイバ断面において真円形であるとコア層に励起光
が吸収されにくく、励起効率が悪い。そこで、上記公報
の例では、内側のクラッド層を断面略長方形に形成して
いるが、このような特殊な形状のクラッド層を有する光
ファイバは製造に特殊な技術を必要とするので、実用化
が難しいという問題があった。Recently, there has been a strong demand for higher output of optical fiber lasers. In response to this, for example, as described in JP-A-11-17263, two layers are provided around a core. Broad area LD that can provide several watts output on the inner cladding layer
There has been proposed a cladding pumped optical fiber that can efficiently pump a rare earth element in a core by propagating pump light from a high-power pump laser diode. Broad area LD used here
However, since the output power is large but the beam diameter is large, ordinary rare-earth-doped optical fibers cannot efficiently pump light into the core. Therefore, in this proposal, by providing two cladding layers and making the pumping light incident on the inner cladding layer, it is intended to effectively utilize the high-output pumping light of the broad area LD to increase the output of the optical fiber laser. It is possible. By the way, in such a cladding pumping optical fiber, since the pumping light propagates in a multimode, the interface between the inner cladding layer and the outer cladding layer is
If the cross section of the optical fiber is a perfect circle, the excitation light is hardly absorbed by the core layer, and the excitation efficiency is poor. Therefore, in the example of the above publication, the inner cladding layer is formed to have a substantially rectangular cross section. However, since an optical fiber having such a specially shaped cladding layer requires a special technique for manufacturing, it is practically used. There was a problem that was difficult.
【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、光ファイバレーザーの高出力化を実現することがで
き、しかも特殊な技術を必要とせずに製造が可能である
希土類添加光ファイバを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a rare earth-doped optical fiber capable of realizing a high output of an optical fiber laser and capable of being manufactured without requiring a special technique. The purpose is to do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の希土類添加光ファイバは、コア内に希土類元
素が添加されている希土類添加光ファイバであって、断
面円形のコアの周上に、該コアと同心円形の第１クラッ
ド層および第２クラッド層を順次形成し、前記第１クラ
ッド層と前記第２クラッド層との界面上に、前記コアに
応力を印加するための応力付与部を形成してなることを
特徴とする。本発明によれば、第１のクラッド層に励起
光を入射させることにより、コア内の希土類元素が効率
良く励起され、偏波が保持された状態で、かつ高強度の
レーザー発振光または増幅光が得られる。前記希土類添
加光ファイバの断面において、コアの両側に断面円形の
応力付与部をそれぞれ設けることが好ましい。本発明の
希土類添加光ファイバは、特に光ファイバレーザーおよ
び光増幅器を構成するのに好適である。In order to solve the above-mentioned problems, a rare-earth-doped optical fiber according to the present invention is a rare-earth-doped optical fiber in which a rare-earth element is doped in a core, and is provided above a core having a circular cross section. Forming a first cladding layer and a second cladding layer concentric with the core in order, and applying a stress for applying stress to the core on an interface between the first cladding layer and the second cladding layer. It is characterized by forming a part. According to the present invention, by injecting the excitation light into the first cladding layer, the rare-earth element in the core is efficiently excited, the polarization is maintained, and the laser oscillation light or the amplified light having high intensity is emitted. Is obtained. In the cross section of the rare earth-doped optical fiber, it is preferable to provide a stress applying portion having a circular cross section on both sides of the core. The rare earth-doped optical fiber of the present invention is particularly suitable for constituting an optical fiber laser and an optical amplifier.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の希土類添加光ファイバの一実施形態を
示した断面図である。図中符号１はコア、２は第１クラ
ッド層、３は第２クラッド層、４は応力付与部をそれぞ
れ示す。コア１は、断面円形で、石英系ガラスからな
り、希土類元素が添加されている。希土類元素として
は、光増幅作用を有する光ファイバの構成材料として周
知のものを使用することができ、例えばＥｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｒ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｔｍなどが挙げられる。コア１
に、屈折率を高めるドーパント、例えばゲルマニウム
（Ｇｅ）を添加してもよい。コア１は真円形であること
が望ましいが、製造技術上、コアを完全な真円形とする
ことは難しいので、ほぼ円形であればよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the rare earth-doped optical fiber of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a core, 2 denotes a first clad layer, 3 denotes a second clad layer, and 4 denotes a stress applying portion. The core 1 has a circular cross section, is made of quartz glass, and has a rare earth element added thereto. As the rare earth element, those which are well-known as constituent materials of an optical fiber having an optical amplification effect can be used. For example, Er, Nd, P
r, Ho, Yb, Dy, Tm and the like. Core 1
, A dopant for increasing the refractive index, for example, germanium (Ge) may be added. It is desirable that the core 1 be a perfect circle, but it is difficult to make the core a perfect perfect circle due to manufacturing technology, so that the core 1 only needs to be substantially circular.
【０００７】第１クラッド層２は、コア１を包囲するよ
うに形成されており、コア１よりも低屈折率の石英系ガ
ラスからなっている。例えばコア１に屈折率を高めるド
ーパントが添加されている場合は、第１クラッド層２を
純石英ガラスで構成することができる。第１クラッド層
２の断面形状は、コア１の外周と、コア１と同心の円形
（第１の同心円）２ａの外周との間のリング状の部分か
ら、後述する応力付与部４の一部を取り除いた形状とな
っている。The first cladding layer 2 is formed so as to surround the core 1 and is made of quartz glass having a lower refractive index than the core 1. For example, when a dopant that increases the refractive index is added to the core 1, the first cladding layer 2 can be made of pure silica glass. The cross-sectional shape of the first cladding layer 2 is a part of a stress applying part 4 to be described later from a ring-shaped part between the outer circumference of the core 1 and the outer circumference of a circle (first concentric circle) 2a concentric with the core 1 Has been removed.
【０００８】第２クラッド層３は、第１クラッド層２を
包囲するように形成されており、第１クラッド層２より
も低屈折率の石英系ガラスからなっている。例えば第１
クラッド層２が純石英ガラスからなる場合は、屈折率を
低下させるドーパント、例えばフッ素（Ｆ）を添加して
もよい。第２クラッド層３の断面形状は、前記第１の同
心円２ａの外周と、コア１と同心の円形であって第１の
同心円よりも大径の第２の同心円３ａとの間のリング状
の部分から、後述する応力付与部４の一部を取り除いた
形状となっている。The second cladding layer 3 is formed so as to surround the first cladding layer 2 and is made of quartz glass having a lower refractive index than the first cladding layer 2. For example, the first
When the cladding layer 2 is made of pure quartz glass, a dopant for lowering the refractive index, for example, fluorine (F) may be added. The cross-sectional shape of the second cladding layer 3 is a ring-like shape between the outer circumference of the first concentric circle 2a and the second concentric circle 3a which is a circle concentric with the core 1 and has a larger diameter than the first concentric circle. The portion has a shape in which a part of a stress applying portion 4 described later is removed.
【０００９】応力付与部４は、コア１に対して、光ファ
イバ断面における横方向（例えば図１中Ｘ方向）と、こ
れに直交する縦方向（図１中Ｙ方向）から異なる応力を
与えて、この横方向（Ｘ方向）と縦方向（Ｙ方向）とで
屈折率が異なる特性、すなわち複屈折性をもたせるもの
である。本実施形態では、光ファイバ断面において、コ
ア１の両側に断面円形の２つの応力付与部４，４がそれ
ぞれ設けられている。この２つの応力付与部４，４はい
ずれもコア１から離れており、コア１の中心に対して対
称である。すなわち、２つの応力付与部４，４は形状お
よび大きさが同一であり、コア１の中心と各応力付与部
４，４の中心はＸ方向に沿う一直線上に配され、コア１
の中心と各応力付与部４，４の中心との距離は等距離で
ある。応力付与部４は、第１クラッド層２および第２ク
ラッド層３のガラス材料より熱膨張係数が大きいガラス
材料で構成され、例えばボロニア（Ｂａ2Ｏ3）を添加し
た石英系ガラスを用いることができる。ボロニア（Ｂａ
2Ｏ3）を添加した石英ガラスの熱膨張係数は、純石英ガ
ラスの数倍あり、光ファイバの線引時に収縮するため、
横方向（Ｘ方向）にコア１の部分を引っ張る応力を残
し、縦方向（Ｙ方向）にコア１部分を圧縮する応力を残
す。このようにしてコア１を構成しているガラスに、Ｘ
方向とＹ方向とで異なる応力が加わると、それに対応し
て屈折率が変わるため複屈折となる。本発明において、
応力付与部４は第１クラッド層２の外周が、これによっ
て非円形となるように配置される。そのために、第１ク
ラッド層２となる第１の同心円２ａと第２クラッド層３
となる第２の同心円３ａとの界面上に応力付与部４を形
成する。なお、本発明において、応力付与部４の形状お
よび大きさは、コア１に複屈折性を持たせることができ
るとともに、第１クラッド層２の外周を非円形とするも
のであればよく、図１の例以外の形状も適用可能であ
り、例えばいわゆるボータイ型の応力付与部としてもよ
い。The stress applying section 4 applies different stresses to the core 1 from the lateral direction (for example, the X direction in FIG. 1) in the cross section of the optical fiber and the vertical direction (the Y direction in FIG. 1) perpendicular thereto. In this case, the refractive index is different between the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction), that is, birefringence is provided. In the present embodiment, two stress applying portions 4 having a circular cross section are provided on both sides of the core 1 in the cross section of the optical fiber. Each of the two stress applying portions 4 and 4 is apart from the core 1 and is symmetric with respect to the center of the core 1. That is, the two stress applying portions 4 and 4 have the same shape and size, and the center of the core 1 and the center of each stress applying portion 4 and 4 are arranged on a straight line along the X direction.
Is equal to the center of each of the stress applying sections 4 and 4. The stress applying section 4 is made of a glass material having a larger thermal expansion coefficient than the glass material of the first cladding layer 2 and the second cladding layer 3. For example, quartz-based glass to which boronia (Ba 2 O 3 ) is added may be used. it can. Bolonia (Ba
The thermal expansion coefficient of silica glass to which 2 O 3 ) is added is several times that of pure silica glass, and shrinks when an optical fiber is drawn.
A stress that pulls the core 1 in the horizontal direction (X direction) is left, and a stress that compresses the core 1 is left in the vertical direction (Y direction). In this way, the glass constituting the core 1 has X
When different stresses are applied in the Y direction and the Y direction, the refractive index changes correspondingly, resulting in birefringence. In the present invention,
The stress applying section 4 is arranged so that the outer periphery of the first cladding layer 2 becomes non-circular. For this purpose, the first concentric circle 2a to be the first cladding layer 2 and the second
The stress applying portion 4 is formed on the interface with the second concentric circle 3a. In the present invention, the shape and size of the stress applying portion 4 may be any as long as the core 1 can have birefringence and the outer periphery of the first cladding layer 2 is non-circular. Shapes other than the example 1 are also applicable. For example, a so-called bow-tie type stress applying portion may be used.
【００１０】本実施形態の希土類添加光ファイバは、他
の光ファイバとの接続性を確保するために第２クラッド
層３の外径を１２５μｍとすることが好ましい。そして
各構造パラメータは次のように好ましく設定される。コ
ア１の外径は、信号がシングルモードで伝搬される大き
さであればよい。また曲げ特性を良くするためには３μ
ｍ以上が好ましく、３μｍ〜１０μｍ程度が好適であ
る。第１のクラッド層２の外径は大きすぎると、第２ク
ラッド層３の厚さが薄くなってしまい、小さすぎると光
源との結合効率が低下するので、好ましくは５０μｍ〜
１００μｍ程度の範囲で設定される。コア１と第１のク
ラッド層２との比屈折率差は、大きすぎると散乱による
伝送損失が増加し、小さすぎると光の閉じこめ効果が弱
くなるので、好ましくは０．３％〜２．０％、より好ま
しくは０．３〜０．８％の範囲内で設定される。第１の
クラッド層２と第２のクラッド層３との比屈折率差は、
製造可能な範囲で大きい方が好ましい。応力付与部４の
外径は、コアに適度な複屈折率を与えるように設定され
る。好ましくは３３μｍ〜３８μｍ程度である。２つの
応力付与部４間の距離は、大きすぎると偏波保持特性が
弱くなり、小さすぎると損失が大きくなるので、好まし
くは１８μｍ〜２１μｍ程度の範囲内で設定される。本
発明の希土類添加光ファイバの設計に際しては、基本的
に、伝送信号の波長に応じて偏波を保持するためのパラ
メータを優先して決定し、それに合わせて第１のクラッ
ド層２のパラメータを決定するのが好ましい。またコア
１等のパラメータは、従来のシングルモード光ファイバ
と同じとするのが好ましい。In the rare-earth-doped optical fiber of the present embodiment, the outer diameter of the second cladding layer 3 is preferably set to 125 μm in order to secure the connectivity with other optical fibers. Each structural parameter is preferably set as follows. The outer diameter of the core 1 only needs to be large enough to transmit a signal in a single mode. In order to improve bending characteristics, 3μ
m or more, and preferably about 3 μm to 10 μm. If the outer diameter of the first cladding layer 2 is too large, the thickness of the second cladding layer 3 will be thin, and if it is too small, the coupling efficiency with the light source will decrease.
It is set in a range of about 100 μm. If the relative refractive index difference between the core 1 and the first cladding layer 2 is too large, the transmission loss due to scattering increases, and if it is too small, the effect of confining light becomes weak. %, More preferably in the range of 0.3 to 0.8%. The relative refractive index difference between the first cladding layer 2 and the second cladding layer 3 is:
A larger one is preferable in a range in which it can be manufactured. The outer diameter of the stress applying section 4 is set so as to give an appropriate birefringence to the core. It is preferably about 33 μm to 38 μm. If the distance between the two stress applying portions 4 is too large, the polarization maintaining characteristic becomes weak, and if the distance is too small, the loss increases. Therefore, the distance is preferably set in the range of about 18 μm to 21 μm. In designing the rare-earth-doped optical fiber of the present invention, basically, the parameter for maintaining the polarization is preferentially determined according to the wavelength of the transmission signal, and the parameter of the first cladding layer 2 is adjusted accordingly. It is preferable to determine. The parameters of the core 1 and the like are preferably the same as those of the conventional single mode optical fiber.
【００１１】本実施形態の希土類添加光ファイバは、例
えば次のようにして製造することができる。まず、希土
類元素、および必要に応じたドーパントを添加したガラ
スロッドを形成する。具体的には、例えばＶＡＤ法によ
ってドーパントを添加しながらスートプリフォームを形
成し、得られたスートプリフォームを希土類元素溶液に
浸漬そた後、乾燥、脱水、焼結を行って希土類ドープガ
ラスロッドを形成する。続いて、得られた希土類ドープ
ガラスロッドを延伸して適当な太さの棒状とし、その周
上にＶＡＤ法によって第１クラッド層２となるガラス
層、および第２クラッド層３となるガラス層を形成して
３層構造のプリフォームを形成する。一方、ＶＡＤ法等
によって応力付与部４を構成するガラス材料からなる応
力付与部ガラスロッドを作製しておく。次いで、先に作
製した３層構造のプリフォームにおける、第１クラッド
層２と第２クラッド層３との界面上の所定位置に孔を穿
設し、その孔に応力付与部ガラスロッドを挿入して加熱
により一体化した後、このプリフォームを紡糸すること
により本実施形態の希土類添加光ファイバが得られる。The rare-earth-doped optical fiber of this embodiment can be manufactured, for example, as follows. First, a glass rod to which a rare earth element and an optional dopant are added is formed. Specifically, for example, a soot preform is formed while adding a dopant by a VAD method, and the soot preform obtained is immersed in a rare earth element solution, and then dried, dehydrated, and sintered to perform a rare earth doped glass rod. To form Subsequently, the obtained rare earth-doped glass rod is drawn into a rod shape having an appropriate thickness, and a glass layer serving as the first cladding layer 2 and a glass layer serving as the second cladding layer 3 are formed on the periphery thereof by the VAD method. To form a three-layer preform. On the other hand, a stress applying portion glass rod made of a glass material constituting the stress applying portion 4 is prepared by a VAD method or the like. Next, a hole is formed at a predetermined position on the interface between the first cladding layer 2 and the second cladding layer 3 in the preform having the three-layer structure prepared above, and a glass rod for applying a stress is inserted into the hole. After being integrated by heating, the preform is spun to obtain the rare earth-doped optical fiber of the present embodiment.
【００１２】本実施形態の希土類添加光ファイバによれ
ば、コア１の周囲に設けられている第１クラッド層２に
励起光を入射させることにより、コア１に添加されてい
る希土類元素が励起される。また、本実施形態の希土類
添加光ファイバでは、第１クラッド層２と第２クラッド
層３との界面上に応力付与部４が設けられており、した
がって光ファイバ断面における第１クラッド層２の外周
は非円形となっている。このため、第１クラッド層２内
を伝搬する励起光は楕円形となってコア部の光強度が増
す。その結果、励起光がコア１に効率良く吸収され、コ
ア内の希土類元素が効率良く励起されるので、より高強
度の出力を得ることができる。さらに、本実施形態の希
土類添加光ファイバは、応力付与部４が設けられている
ので電界方向がＸ方向の偏波（Ｘ偏波）と電界方向がＹ
方向の偏波（Ｙ偏波）との伝搬定数の差が大きくて、両
偏波間での結合が生じにくい。したがって、信号光の偏
波を保持し、実質的に一方の偏波のみを伝搬することが
可能である。本実施形態ではＸ偏波の方がＹ偏波に比べ
て格段に高い強度で出力される。このような構成の希土
類添加光ファイバは、光増幅用光ファイバとして好適で
あり、光ファイバレーザーや光ファイバ増幅器の構成部
材として好ましく、希土類添加光ファイバを共振器構造
とすることにより高出力の光ファイバレーザーが得られ
る。また、第１クラッド層２に励起光を入射させるとと
もに、コア１に増幅させたい信号光を入射すれば、この
コア１内を伝搬する信号光が効率良く増幅されるので、
増幅効率が高い光増幅器が得られる。また、本実施形態
の希土類添加光ファイバは、コア１、第１クラッド層
２、および第２クラッド層３を同心円状に形成すればよ
いので製造が容易である。さらに、応力付与部４の形状
を断面円形とすれば、応力付与部４を設ける工程も容易
である。According to the rare-earth-doped optical fiber of the present embodiment, the excitation light is incident on the first cladding layer 2 provided around the core 1 to excite the rare-earth element added to the core 1. You. Further, in the rare earth-doped optical fiber of the present embodiment, the stress applying portion 4 is provided on the interface between the first cladding layer 2 and the second cladding layer 3, and therefore, the outer periphery of the first cladding layer 2 in the cross section of the optical fiber. Is non-circular. For this reason, the excitation light propagating in the first cladding layer 2 becomes elliptical, and the light intensity of the core increases. As a result, the excitation light is efficiently absorbed by the core 1, and the rare earth element in the core is efficiently excited, so that a higher intensity output can be obtained. Further, since the rare earth-doped optical fiber of the present embodiment is provided with the stress applying portion 4, the electric field direction is polarized in the X direction (X polarization) and the electric field direction is Y.
The difference between the propagation constant and the polarization in the direction (Y polarization) is large, and coupling between the two polarizations hardly occurs. Therefore, it is possible to maintain the polarization of the signal light and propagate substantially only one polarization. In the present embodiment, X-polarized light is output at a much higher intensity than Y-polarized light. The rare earth-doped optical fiber having such a configuration is suitable as an optical fiber for optical amplification, and is preferable as a component of an optical fiber laser or an optical fiber amplifier. A fiber laser is obtained. Also, if the pumping light is incident on the first cladding layer 2 and the signal light to be amplified is incident on the core 1, the signal light propagating in the core 1 is efficiently amplified.
An optical amplifier having high amplification efficiency can be obtained. Further, the rare earth-doped optical fiber of the present embodiment is easy to manufacture because the core 1, the first cladding layer 2, and the second cladding layer 3 may be formed concentrically. Furthermore, if the shape of the stress applying section 4 is circular in cross section, the step of providing the stress applying section 4 is easy.
【００１３】図２は、本実施形態の希土類添加光ファイ
バを用いて光ファイバレーザーを構成した例を示す概略
構成図である。図中符号１０は本実施形態の希土類添加
光ファイバを示す。この例の光ファイバレーザーは、希
土類添加光ファイバ１０の入射端側および出射端側に光
反射手段としてそれぞれ光ファイバグレーティング１
１、１２が設けられており、共振器が構成されている。
また、希土類添加光ファイバ１０と出射端側の光ファイ
バグレーティング１２との間にはポラライザ１５が設け
られている。そして、希土類添加光ファイバ１０の入射
端には光ファイバグレーティング１１を介して励起光の
光源１３が接続されており、出射端には光ファイバグレ
ーティング１２を介して偏波保持型シングルモード光フ
ァイバ１４が接続されている。励起光の光源１３として
は、希土類添加光ファイバ１０に誘導放出光を発振させ
得るものが用いられ、例えば高出力のブロードエリアＬ
Ｄ（レーザダイオード）が用いられる。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example in which an optical fiber laser is constructed using the rare earth-doped optical fiber of the present embodiment. In the figure, reference numeral 10 denotes a rare earth-doped optical fiber of the present embodiment. The optical fiber laser according to this embodiment includes optical fiber gratings 1 as light reflecting means on the incident end side and the output end side of the rare earth-doped optical fiber 10, respectively.
1 and 12 are provided to form a resonator.
Further, a polarizer 15 is provided between the rare earth-doped optical fiber 10 and the optical fiber grating 12 on the emission end side. A light source 13 for excitation light is connected to the incident end of the rare-earth-doped optical fiber 10 via an optical fiber grating 11, and a polarization-maintaining single-mode optical fiber 14 is connected to an output end via an optical fiber grating 12. Is connected. As the light source 13 for the excitation light, a light source capable of oscillating stimulated emission light in the rare-earth-doped optical fiber 10 is used.
D (laser diode) is used.
【００１４】このような構成の光ファイバレーザーによ
れば、希土類添加光ファイバ１０の第１クラッド層２に
励起光を入射させると、２つの光ファイバグレーティン
グ１１，１２と、これらの間の希土類添加光ファイバ１
０およびポラライザ１５とで構成される共振器から、偏
波が保持された状態の誘導放出光が高出力で発振され、
偏波保持型シングルモード光ファイバ１４を通って出射
される。このように、本実施形態の希土類添加光ファイ
バ１０を用いて光ファイバレーザーを構成することによ
り、一方の偏波のみが保持された状態で、かつ高強度の
レーザー出力光が得られる。According to the optical fiber laser having such a configuration, when excitation light is incident on the first cladding layer 2 of the rare-earth-doped optical fiber 10, the two optical fiber gratings 11 and 12 and the rare-earth-doped Optical fiber 1
From the resonator constituted by 0 and the polarizer 15, stimulated emission light in a state where polarization is maintained is oscillated at high output,
The light is emitted through the polarization maintaining single mode optical fiber 14. As described above, by configuring the optical fiber laser using the rare-earth-doped optical fiber 10 of the present embodiment, high-intensity laser output light can be obtained while only one polarization is maintained.
【００１５】図３は、本実施形態の希土類添加光ファイ
バ１０を用いて光増幅器を構成した例を示す概略構成図
である。この例において、希土類添加光ファイバ１０の
入射端には、光カプラ２１を介して信号光の光源２２お
よび励起光の光源２３が接続されている。図中符号２２
ａは信号光、２３ａは励起光をそれぞれ示す。また希土
類添加光ファイバ１０の出射端には偏波保持型シングル
モード光ファイバ２４が接続され、偏波依存光アイソレ
ータ２６が設けられている。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example in which an optical amplifier is configured using the rare earth-doped optical fiber 10 of the present embodiment. In this example, a light source 22 for signal light and a light source 23 for excitation light are connected to an incident end of the rare-earth-doped optical fiber 10 via an optical coupler 21. Reference numeral 22 in the figure
a indicates signal light, and 23a indicates pump light. A polarization-maintaining single-mode optical fiber 24 is connected to the emission end of the rare-earth-doped optical fiber 10, and a polarization-dependent optical isolator 26 is provided.
【００１６】本実施形態の光増幅器によれば、希土類添
加光ファイバ１０のコア１に直線偏向された信号光２２
ａを入射させるとともに、第１のクラッド層２に励起光
２３ａを入射することにより、コア１内を伝搬する信号
光が効率良く増幅されて光強度が増大するとともに、信
号光の偏波が保持されるので、高強度の信号光が偏波が
保存された状態で出力されるという特性が得られる。According to the optical amplifier of this embodiment, the signal light 22 linearly deflected to the core 1 of the rare-earth-doped optical fiber 10
a, and the pumping light 23a is incident on the first cladding layer 2, whereby the signal light propagating in the core 1 is efficiently amplified, the light intensity is increased, and the polarization of the signal light is maintained. Therefore, it is possible to obtain a characteristic that a high-intensity signal light is output in a state where the polarization is preserved.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、具体的な実施例を示して本発明の効果
を明らかにする。 （実施例１）図１に示す構成の希土類添加光ファイバを
作製した。希土類添加光ファイバの主な構造パラメータ
は、コア１の外径５．５μｍ、第１クラッド層２の外径
５０μｍ、第２クラッド層３の外径１２５μｍ、コア１
と第１クラッド層２との比屈折率差１．４％、第１クラ
ッド層２と第２クラッド層３との比屈折率差０．７％、
応力付与部４の外径３６μｍ、２つの応力付与部４間の
距離１９．５μｍとした。またコア１には希土類元素と
してＥｒを添加した。作製した希土類添加光ファイバを
用いて図２に示す構成の光ファイバレーザーを組み立て
た。励起光の光源１３として高出力ブロードエリアＬＤ
を用い、励起光の出力を１Ｗとした。また、入射側の光
ファイバグレーティング１１の反射率は１００％、出射
側の光ファイバグレーティング１２の反射率は５％とし
た。偏波保持型シングルモード光ファイバ１４からの出
力光について、Ｘ偏波とＹ偏波の強度をそれぞれ測定し
た。その結果を図４，５のグラフに示す。これらのグラ
フにおいて横軸は波長、縦軸は光強度をそれぞれ示す。
図４はＸ偏波についての測定結果であり、図５はＹ偏波
についての測定結果である。これらの測定結果に示され
るように、Ｘ偏波は波長１．５５μｍにおいて約２２ｄ
Ｂｍ（１５８ｍＷ）の出力が得られたのに対して、Ｙ偏
波は約０ｄＢｍ以下（１ｍＷ以下）の出力しか得られな
かった。EXAMPLES Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by showing specific examples. Example 1 A rare earth-doped optical fiber having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. The main structural parameters of the rare earth-doped optical fiber are as follows: the outer diameter of the core 1 is 5.5 μm; the outer diameter of the first cladding layer 2 is 50 μm; the outer diameter of the second cladding layer 3 is 125 μm;
A relative refractive index difference of 1.4% between the first cladding layer 2 and the first cladding layer 2, a relative refractive index difference of 0.7% between the first cladding layer 2 and the second cladding layer 3,
The outer diameter of the stress applying section 4 was 36 μm, and the distance between the two stress applying sections 4 was 19.5 μm. Er was added to the core 1 as a rare earth element. An optical fiber laser having the configuration shown in FIG. 2 was assembled using the manufactured rare earth-doped optical fiber. High power broad area LD as light source 13 for excitation light
And the output of the excitation light was 1 W. The reflectivity of the optical fiber grating 11 on the incident side was 100%, and the reflectivity of the optical fiber grating 12 on the output side was 5%. With respect to the output light from the polarization-maintaining single mode optical fiber 14, the intensities of the X polarization and the Y polarization were measured. The results are shown in the graphs of FIGS. In these graphs, the horizontal axis represents wavelength, and the vertical axis represents light intensity.
FIG. 4 shows the measurement results for the X polarization, and FIG. 5 shows the measurement results for the Y polarization. As shown in these measurement results, the X polarization is about 22 d at a wavelength of 1.55 μm.
While output of Bm (158 mW) was obtained, only output of about 0 dBm or less (1 mW or less) was obtained for the Y polarization.
【００１８】（比較例１）上記実施例１において、応力
付与部４が設けられていない希土類添加光ファイバ、す
なわち、断面円形のコアの周上に同心円形の第１クラッ
ド層および第２クラッド層を順次形成してなる２層クラ
ッド構造の希土類添加光ファイバを用いた他は同様にし
て光ファイバレーザーを構成した。この希土類添加光フ
ァイバの主な構造パラメータは、コア１の外径５．５μ
ｍ、第１クラッド層２の外径５０μｍ、第２クラッド層
３の外径１２５μｍ、コア１と第１クラッド層２との比
屈折率差１．４％、第１クラッド層２と第２クラッド層
３との比屈折率差０．７％とした。作製した希土類添加
光ファイバを用いて図２に示す構成の光ファイバレーザ
ーを組み立て、実施例１と同様に、励起光の出力を１Ｗ
とし、偏波保持型シングルモード光ファイバ１４からの
出力光の強度を測定した。その結果、出力は、最も強く
て波長１．５５μｍで約１７ｄＢｍ（５０ｍＷ）であっ
た。(Comparative Example 1) In the above-mentioned Example 1, the rare-earth-doped optical fiber in which the stress applying portion 4 is not provided, that is, the first and second concentric circular cladding layers are formed on the periphery of the circular core. Were formed in the same manner except that a rare-earth-doped optical fiber having a two-layer clad structure formed by sequentially forming was used. The main structural parameter of this rare earth-doped optical fiber is that the outer diameter of the core 1 is 5.5 μm.
m, the outer diameter of the first cladding layer 2 is 50 μm, the outer diameter of the second cladding layer 3 is 125 μm, the relative refractive index difference between the core 1 and the first cladding layer 2 is 1.4%, the first cladding layer 2 and the second cladding 2 The relative refractive index difference with the layer 3 was set to 0.7%. An optical fiber laser having the configuration shown in FIG. 2 was assembled using the manufactured rare earth-doped optical fiber, and the output of the excitation light was set to 1 W in the same manner as in Example 1.
The intensity of the output light from the polarization-maintaining single mode optical fiber 14 was measured. As a result, the output was the strongest and was about 17 dBm (50 mW) at a wavelength of 1.55 μm.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように本発明の希土類添加
光ファイバは、コア内に希土類元素が添加されている希
土類添加光ファイバであって、断面円形のコアの周上
に、該コアと同心円形の第１クラッド層および第２クラ
ッド層を順次形成し、前記第１クラッド層と前記第２ク
ラッド層との界面上に、前記コアに応力を印加するため
の応力付与部を形成してなることを特徴とする。したが
って、第１クラッド層に励起光を入射させることによ
り、コアに添加されている希土類元素が励起され、誘導
放出光が発振される。また、第１クラッド層と第２クラ
ッド層との界面上に応力付与部が設けられており、光フ
ァイバ断面における第１クラッド層の外周が非円形とな
っているので、第１クラッド層内を伝搬する励起光がコ
アに効率良く吸収され、コア内の希土類元素が効率良く
励起されるので、より高強度の出力を得ることができ
る。さらに、応力付与部を有するので、実質的に一方の
偏波のみを伝搬することが可能である。また、本発明の
希土類添加光ファイバは。コア、第１クラッド層、およ
び第２クラッド層が同心円状であるので、特殊な技術を
必要とせずに製造することができ、さらに、応力付与部
の形状を断面円形とすれば、応力付与部を設ける工程も
容易である。As described above, the rare-earth-doped optical fiber of the present invention is a rare-earth-doped optical fiber having a core doped with a rare-earth element. Forming a first cladding layer and a second cladding layer in a shape sequentially, and forming a stress applying portion for applying stress to the core on an interface between the first cladding layer and the second cladding layer. It is characterized by the following. Therefore, when the excitation light is incident on the first cladding layer, the rare earth element added to the core is excited, and the stimulated emission light is oscillated. Further, a stress applying portion is provided on the interface between the first cladding layer and the second cladding layer, and since the outer periphery of the first cladding layer in the cross section of the optical fiber is non-circular, the inside of the first cladding layer is reduced. Since the propagating pump light is efficiently absorbed by the core and the rare earth element in the core is efficiently pumped, a higher intensity output can be obtained. Furthermore, since it has a stress application part, it is possible to propagate substantially only one polarized wave. Also, the rare earth-doped optical fiber of the present invention. Since the core, the first cladding layer, and the second cladding layer are concentric, they can be manufactured without requiring any special technique. Furthermore, if the shape of the stress applying section is a circular cross section, the stress applying section can be manufactured. Is also easy.
【００２０】本発明の希土類添加光ファイバの両端に光
反射手段を設けて共振器とし、希土類添加光ファイバに
励起光を入射する手段を設けて光ファイバレーザーを構
成すれば、高出力であるとともに偏波保持特性を有する
光ファイバレーザーが得られる。あるいは、本発明の希
土類添加光ファイバと、該希土類添加光ファイバに励起
光を入射する手段と、前記希土類添加光ファイバに信号
光を入射する手段を設けて光増幅器を構成すれば、増幅
効率が高く、かつ偏波保持特性を有する光増幅器が得ら
れる。If an optical fiber laser is constructed by providing light reflecting means at both ends of the rare-earth-doped optical fiber of the present invention to form a resonator and providing means for injecting excitation light into the rare-earth-doped optical fiber, a high output can be obtained. An optical fiber laser having polarization maintaining characteristics is obtained. Alternatively, the amplification efficiency can be improved by providing an optical amplifier comprising the rare earth-doped optical fiber of the present invention, means for injecting excitation light into the rare-earth-doped optical fiber, and means for injecting signal light into the rare-earth-doped optical fiber. An optical amplifier having high polarization maintaining characteristics can be obtained.
【図１】 本発明の希土類添加光ファイバの一実施形態
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a rare earth-doped optical fiber of the present invention.
【図２】 本発明の光ファイバレーザーの例を示す概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical fiber laser of the present invention.
【図３】 本発明の光ファイバ増幅器の例を示す概略構
成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical fiber amplifier according to the present invention.
【図４】 本発明に係る光ファイバレーザーの出力特性
を測定した例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of measuring the output characteristics of the optical fiber laser according to the present invention.
【図５】 本発明に係る光ファイバレーザーの出力特性
を測定した例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of measuring the output characteristics of the optical fiber laser according to the present invention.
１…コア、２…第１クラッド層、３…第２クラッド層、
４…応力付与部、１１，１２…光ファイバグレーティン
グ（光反射手段）、１３，２３…励起光の光源、２２…
信号光の光源。1 ... core, 2 ... first cladding layer, 3 ... second cladding layer,
4 Stress applying part, 11, 12 Optical fiber grating (light reflecting means), 13, 23 Light source of excitation light, 22
Light source for signal light.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿嶋 孝文 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB18X AC44 5F072 AB09 AK06 JJ04 KK07 PP07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takafumi Kashima 1440, Musaki, Sakura-shi, Chiba F-term in Fujikura Sakura Works (reference) 2H050 AB18X AC44 5F072 AB09 AK06 JJ04 KK07 PP07
Claims (4)
土類添加光ファイバであって、断面円形のコアの周上
に、該コアと同心円形の第１クラッド層および第２クラ
ッド層を順次形成し、前記第１クラッド層と前記第２ク
ラッド層との界面上に、前記コアに応力を印加するため
の応力付与部を形成してなることを特徴とする希土類添
加光ファイバ。1. A rare earth-doped optical fiber in which a core is doped with a rare earth element, wherein a first cladding layer and a second cladding layer concentric with the core are sequentially formed on the periphery of the core having a circular cross section. And a stress applying portion for applying stress to the core is formed on an interface between the first cladding layer and the second cladding layer.
て、コアの両側に断面円形の応力付与部がそれぞれ設け
られていることを特徴とする請求項１記載の希土類添加
光ファイバ。2. The rare-earth-doped optical fiber according to claim 1, wherein in the cross-section of the rare-earth-doped optical fiber, stress applying portions each having a circular cross section are provided on both sides of the core.
土類添加光ファイバの両端に光反射手段を設けてなる共
振器と、前記希土類添加光ファイバに励起光を入射する
手段を備えてなることを特徴とする光ファイバレーザ
ー。3. A resonator in which light reflecting means is provided at both ends of the rare-earth-doped optical fiber according to claim 1; and means for injecting excitation light into the rare-earth-doped optical fiber. An optical fiber laser characterized by the above-mentioned.
土類添加光ファイバと、該希土類添加光ファイバに励起
光を入射する手段と、前記希土類添加光ファイバに信号
光を入射する手段を備えてなることを特徴とする光増幅
器。4. A rare earth-doped optical fiber according to claim 1, further comprising: means for injecting excitation light into said rare-earth-doped optical fiber; and means for injecting signal light into said rare-earth-doped optical fiber. An optical amplifier, comprising:
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