JP2001332788A - 増幅用光ファイバ - Google Patents
増幅用光ファイバInfo
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- JP2001332788A JP2001332788A JP2000151456A JP2000151456A JP2001332788A JP 2001332788 A JP2001332788 A JP 2001332788A JP 2000151456 A JP2000151456 A JP 2000151456A JP 2000151456 A JP2000151456 A JP 2000151456A JP 2001332788 A JP2001332788 A JP 2001332788A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励起を高効率化するとともに光増幅およびレ
ーザ発振を高出力化することができる増幅用光ファイバ
を提供する。 【解決手段】 励起光を導入し光増幅またはレーザ発振
を行う増幅用光ファイバにおいて、活性媒質を有したコ
ア１１と、コア１１の外周に形成され、励起光に対して
透明な媒質からなるクラッド１２と、クラッド１２に設
けられ、クラッド１２に導入された励起光をコア１１に
集光させるための励起光集光手段（光屈折媒体１４−
１，１４−２）とを備える。
ーザ発振を高出力化することができる増幅用光ファイバ
を提供する。 【解決手段】 励起光を導入し光増幅またはレーザ発振
を行う増幅用光ファイバにおいて、活性媒質を有したコ
ア１１と、コア１１の外周に形成され、励起光に対して
透明な媒質からなるクラッド１２と、クラッド１２に設
けられ、クラッド１２に導入された励起光をコア１１に
集光させるための励起光集光手段（光屈折媒体１４−
１，１４−２）とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、活性媒質を有す
る光ファイバにおける誘導放出現象を利用して光増幅お
よびレーザ発振を行うのに好適な増幅用光ファイバに関
するものである。
る光ファイバにおける誘導放出現象を利用して光増幅お
よびレーザ発振を行うのに好適な増幅用光ファイバに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来例１．一般に、誘導放出現象を利用
した光増幅やレーザ発振用の媒体として使用される光フ
ァイバには、従来、ダブルクラッド型と称されるものが
ある。図１９は、このダブルクラッド型の光ファイバの
構成を示す断面図（同図（ａ））と、この光ファイバの
屈折率の分布を示す屈折率分布図（同図（ａ））を示
す。図１９において、１’はこのダブルクラッド型の光
ファイバ、１’ａは中心コア、１’ｂは中心コアの外周
に形成された第１クラッド、１’ｃは第１クラッドの外
周に形成された第２クラッドである。
した光増幅やレーザ発振用の媒体として使用される光フ
ァイバには、従来、ダブルクラッド型と称されるものが
ある。図１９は、このダブルクラッド型の光ファイバの
構成を示す断面図（同図（ａ））と、この光ファイバの
屈折率の分布を示す屈折率分布図（同図（ａ））を示
す。図１９において、１’はこのダブルクラッド型の光
ファイバ、１’ａは中心コア、１’ｂは中心コアの外周
に形成された第１クラッド、１’ｃは第１クラッドの外
周に形成された第２クラッドである。
【０００３】このダブルクラッド型の光ファイバは、図
１９（ａ）に示すように、中心コア１’ａの外周に、第
１クラッド１’ｂおよび第２クラッド１’ｃが順次形成
されている。中心コア１’ａは、石英系のシングルモー
ドあるいはマルチモードのもので、希土類元素（例えば
ＮｄやＥｒなど）がドープされている。第１クラッド
１’ｂは、石英系のマルチモードのもので、発光面積の
大きい半導体レーザのような励起光源からの励起光を光
ファイバ中に高効率で導入するために、中心コアの断面
積よりも十分に大きい断面積を有している。第２クラッ
ド１’ｃは、保護兼光閉込用としてウレタンアクリレー
トやポリメチルメタアクリレートなどのような高分子樹
脂が使用されている。
１９（ａ）に示すように、中心コア１’ａの外周に、第
１クラッド１’ｂおよび第２クラッド１’ｃが順次形成
されている。中心コア１’ａは、石英系のシングルモー
ドあるいはマルチモードのもので、希土類元素（例えば
ＮｄやＥｒなど）がドープされている。第１クラッド
１’ｂは、石英系のマルチモードのもので、発光面積の
大きい半導体レーザのような励起光源からの励起光を光
ファイバ中に高効率で導入するために、中心コアの断面
積よりも十分に大きい断面積を有している。第２クラッ
ド１’ｃは、保護兼光閉込用としてウレタンアクリレー
トやポリメチルメタアクリレートなどのような高分子樹
脂が使用されている。
【０００４】この光ファイバの具体的な寸法としては、
例えば、中心コア１’ａの外径は１０μｍ程度、第１ク
ラッド１’ｂの外径は１２５〜４００μｍ程度、第２ク
ラッド１’ｃの外径は２００〜４５０μｍ程度である。
また、屈折率分布は、図１９（ｂ）に示すように、例え
ば、中心コア１’ａの屈折率ｎａは１．４６３〜１．４
６７程度、第１クラッド１’ｂの屈折率ｎｂは１．４５
〜１．４６程度、第２クラッド１’ｃの屈折率ｎｃは
１．４０程度であって、外周に向かう程、屈折率が次第
に小さくなるように階段状に設定されている。
例えば、中心コア１’ａの外径は１０μｍ程度、第１ク
ラッド１’ｂの外径は１２５〜４００μｍ程度、第２ク
ラッド１’ｃの外径は２００〜４５０μｍ程度である。
また、屈折率分布は、図１９（ｂ）に示すように、例え
ば、中心コア１’ａの屈折率ｎａは１．４６３〜１．４
６７程度、第１クラッド１’ｂの屈折率ｎｂは１．４５
〜１．４６程度、第２クラッド１’ｃの屈折率ｎｃは
１．４０程度であって、外周に向かう程、屈折率が次第
に小さくなるように階段状に設定されている。
【０００５】このような光ファイバを例えば光増幅媒体
として用いた増幅用光ファイバの場合、中心コア１’ａ
中に例えばＮｄがドープされているときには、この中心
コア１’ａ内に１．０６μｍ帯の信号光が入射される一
方、０．８０μｍ帯の励起光が中心コア１’ａ中だけで
なく第１クラッド１’ｂにも入射される。そして、この
中心コア１’ａおよび第１クラッド１’ｂを伝搬する励
起光によって中心コア１’ａがポンピングされて信号光
が光増幅される。
として用いた増幅用光ファイバの場合、中心コア１’ａ
中に例えばＮｄがドープされているときには、この中心
コア１’ａ内に１．０６μｍ帯の信号光が入射される一
方、０．８０μｍ帯の励起光が中心コア１’ａ中だけで
なく第１クラッド１’ｂにも入射される。そして、この
中心コア１’ａおよび第１クラッド１’ｂを伝搬する励
起光によって中心コア１’ａがポンピングされて信号光
が光増幅される。
【０００６】このような増幅用光ファイバでは、中心コ
ア１’ａの周囲の比較的広い領域を占める第１クラッド
１’ｂに高出力の励起光を導入できるため、いわゆる側
方励起効果が得られ、中心コア１’ａ中にのみ励起光を
導入する場合に比較して一層高出力な光増幅を行うこと
ができるという利点がある。
ア１’ａの周囲の比較的広い領域を占める第１クラッド
１’ｂに高出力の励起光を導入できるため、いわゆる側
方励起効果が得られ、中心コア１’ａ中にのみ励起光を
導入する場合に比較して一層高出力な光増幅を行うこと
ができるという利点がある。
【０００７】従来例２．また、特開平１０-１９００９
７号公報においては、図２０に示すように、連続した１
本の長いレーザファイバ２ａが、円筒形状の塊を形成す
るように多数回巻回されて紫外線硬化性樹脂３ａで固め
られ、レーザ光の取り出し口としてその両端が露出され
ており、周辺部からの励起光の照射によって両端部から
レーザ発振光を得るようにしている。なお、レーザファ
イバ２ａは、コア５ａの周囲にクラッド６ａが設けられ
たもので、このコア５ａの内部には０．５ａｔ％のＮｄ
３＋イオンがドープされている。
７号公報においては、図２０に示すように、連続した１
本の長いレーザファイバ２ａが、円筒形状の塊を形成す
るように多数回巻回されて紫外線硬化性樹脂３ａで固め
られ、レーザ光の取り出し口としてその両端が露出され
ており、周辺部からの励起光の照射によって両端部から
レーザ発振光を得るようにしている。なお、レーザファ
イバ２ａは、コア５ａの周囲にクラッド６ａが設けられ
たもので、このコア５ａの内部には０．５ａｔ％のＮｄ
３＋イオンがドープされている。
【０００８】上述した公報記載の発明にあっては、導光
部として、長さが著しく長い連続したものを繰り返し折
り返しもしくは巻回して塊状に形成したもので構成し、
この塊状の導光部に励起光を照射することにより、導光
部の外周部（側面）を通じて励起してレーザ発振を行う
ものである。このため、１つの励起光に着目すると、こ
の１つの励起光は、繰り返し導光部を通過することにな
る。したがって、この繰り返し通過するうちに励起光の
多くがレーザ活性物質に吸収されることになり、極めて
効率の良い励起が可能になる。
部として、長さが著しく長い連続したものを繰り返し折
り返しもしくは巻回して塊状に形成したもので構成し、
この塊状の導光部に励起光を照射することにより、導光
部の外周部（側面）を通じて励起してレーザ発振を行う
ものである。このため、１つの励起光に着目すると、こ
の１つの励起光は、繰り返し導光部を通過することにな
る。したがって、この繰り返し通過するうちに励起光の
多くがレーザ活性物質に吸収されることになり、極めて
効率の良い励起が可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、増幅用光フ
ァイバのコア内に活性媒質が均一にド−プされている場
合の、光ファイバ長手方向ｚにおける実効吸収係数α
eff（ｚ）は、式（１）のように与えられる。
ァイバのコア内に活性媒質が均一にド−プされている場
合の、光ファイバ長手方向ｚにおける実効吸収係数α
eff（ｚ）は、式（１）のように与えられる。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここで、σabsは誘導吸収断面積、Ｎtotは
コアにドープされている活性イオンの密度、ｎは光ファ
イバ断面Ｓ内での活性イオンの分布関数、Ｉp（ｚ）
は、光ファイバ断面Ｓ内での励起光強度の分布関数であ
る。
コアにドープされている活性イオンの密度、ｎは光ファ
イバ断面Ｓ内での活性イオンの分布関数、Ｉp（ｚ）
は、光ファイバ断面Ｓ内での励起光強度の分布関数であ
る。
【００１２】ダブルクラッド型の光ファイバでは、コア
中にのみ励起光を導入する場合に比べ、活性イオンの分
布と励起光強度分布の重なり積分値が小さくなるため、
実効的な吸収係数は小さくなる。励起光の分布が伝搬に
おいて変化せず、ほぼ第１クラッド内で一様だと仮定す
ると、実効吸収係数は、活性イオン濃度で決まるコアの
吸収係数にコア面積Ａcoreと第１クラッド面積Ａ
1st-cladの比率をかけた程度となる。コア径を１０μ
ｍ、第１クラッド径を１００μｍとすると約１／１００
程度となり、コア中にのみ励起光を導入する場合に比べ
約１００倍程度の吸収ファイバ長を必要とする。光ファ
イバ内の伝搬損失は、小さいとしても１０〜１００ｄＢ
／ｋｍ程度は発生するために、励起光を吸収させるため
に長い光ファイバを用いると損失の発生による効率劣化
が大きくなる。これにより、増幅用光ファイバの高効率
な励起が行われないという課題がある。
中にのみ励起光を導入する場合に比べ、活性イオンの分
布と励起光強度分布の重なり積分値が小さくなるため、
実効的な吸収係数は小さくなる。励起光の分布が伝搬に
おいて変化せず、ほぼ第１クラッド内で一様だと仮定す
ると、実効吸収係数は、活性イオン濃度で決まるコアの
吸収係数にコア面積Ａcoreと第１クラッド面積Ａ
1st-cladの比率をかけた程度となる。コア径を１０μ
ｍ、第１クラッド径を１００μｍとすると約１／１００
程度となり、コア中にのみ励起光を導入する場合に比べ
約１００倍程度の吸収ファイバ長を必要とする。光ファ
イバ内の伝搬損失は、小さいとしても１０〜１００ｄＢ
／ｋｍ程度は発生するために、励起光を吸収させるため
に長い光ファイバを用いると損失の発生による効率劣化
が大きくなる。これにより、増幅用光ファイバの高効率
な励起が行われないという課題がある。
【００１３】従来例１の増幅用光ファイバは以上のよう
に構成されているので、第１クラッド中に励起光を導入
して中心コア中の活性媒質を励起しており、より高出力
な光増幅を行うためには、さらに高出力の励起光を第１
クラッドに結合させて導入する必要がある。一般に、ア
レー半導体レーザおよびスタック型半導体レーザなどの
高出力の半導体レーザからの励起光を用いる場合、バー
状素子が複数集積して構成されているため、励起光の発
光面積は第１クラッドの断面積に比べて非常に大きく、
レンズなどで励起光を集光して結合させているが、スロ
ー軸方向とファスト軸方向では広がり角度が異なるた
め、効率良く励起光を第１クラッドに結合させることは
困難である。
に構成されているので、第１クラッド中に励起光を導入
して中心コア中の活性媒質を励起しており、より高出力
な光増幅を行うためには、さらに高出力の励起光を第１
クラッドに結合させて導入する必要がある。一般に、ア
レー半導体レーザおよびスタック型半導体レーザなどの
高出力の半導体レーザからの励起光を用いる場合、バー
状素子が複数集積して構成されているため、励起光の発
光面積は第１クラッドの断面積に比べて非常に大きく、
レンズなどで励起光を集光して結合させているが、スロ
ー軸方向とファスト軸方向では広がり角度が異なるた
め、効率良く励起光を第１クラッドに結合させることは
困難である。
【００１４】また、従来例２における特開平１０-１９
００９７号公報の増幅用光ファイバ装置は、コアの側面
から励起光が照射されてコア中の活性媒質を励起してい
る。光ファイバにおけるコアの外径は非常に小さいた
め、１回のコアの通過において活性媒質に吸収される励
起光は少ない。より多くの励起光を活性媒質に吸収させ
るためには、１つの励起光が多数回巻回された幾つもの
コアを１回通過するだけでなく、さらに円筒形状の塊の
内部を何度も折り返し通過する必要がある。励起光は繰
り返しコアを通過して活性媒質に吸収されるため、その
他に損失がなければ全て活性媒質に吸収されることにな
る。しかし、励起光が塊の界面で反射されて内部に折り
返されなければ、外部に漏れて損失を受ける。また、励
起光はコア以外に繰り返しクラッドや硬化性樹脂を通過
して、クラッドや硬化性樹脂に吸収されて損失を受け
る。
００９７号公報の増幅用光ファイバ装置は、コアの側面
から励起光が照射されてコア中の活性媒質を励起してい
る。光ファイバにおけるコアの外径は非常に小さいた
め、１回のコアの通過において活性媒質に吸収される励
起光は少ない。より多くの励起光を活性媒質に吸収させ
るためには、１つの励起光が多数回巻回された幾つもの
コアを１回通過するだけでなく、さらに円筒形状の塊の
内部を何度も折り返し通過する必要がある。励起光は繰
り返しコアを通過して活性媒質に吸収されるため、その
他に損失がなければ全て活性媒質に吸収されることにな
る。しかし、励起光が塊の界面で反射されて内部に折り
返されなければ、外部に漏れて損失を受ける。また、励
起光はコア以外に繰り返しクラッドや硬化性樹脂を通過
して、クラッドや硬化性樹脂に吸収されて損失を受け
る。
【００１５】したがって、高効率な励起を行うために
は、１回のコアの通過において励起光をできるだけ多く
活性媒質に吸収させることが必要である。ここで、光フ
ァイバのコアにドープできる希土類元素の量は限られて
いるため、例えば、活性媒質がＥｒのように吸収断面積
の小さい場合、励起光の１回のコアの通過において活性
媒質が吸収する割合は非常に小さく、その他の損失の割
合が大きくなるため、塊の内部を折り返し通過して活性
媒質に吸収される励起光は少なくなり、効率良く励起は
行われないという問題がある。
は、１回のコアの通過において励起光をできるだけ多く
活性媒質に吸収させることが必要である。ここで、光フ
ァイバのコアにドープできる希土類元素の量は限られて
いるため、例えば、活性媒質がＥｒのように吸収断面積
の小さい場合、励起光の１回のコアの通過において活性
媒質が吸収する割合は非常に小さく、その他の損失の割
合が大きくなるため、塊の内部を折り返し通過して活性
媒質に吸収される励起光は少なくなり、効率良く励起は
行われないという問題がある。
【００１６】また、塊の内部においてクラッドと硬化性
樹脂の占める割合はコアに比べて非常に大きいため、励
起光が存在する塊の容積に対してコアの割合は小さく、
塊の内部でコアに照射される励起光の励起光強度は低く
なる。特に、活性媒質がＥｒのように３準位系である場
合、光増幅が正の利得となるために必要な励起光強度に
はしきい値があり、励起光強度が高いほど高出力が得ら
れるが、励起光強度が不十分であると活性媒質は信号光
に対して吸収媒質となる。このため、コアにおいて励起
光強度が低い場合には活性媒質により信号光は吸収さ
れ、効率良く光増幅は行われないという課題がある。
樹脂の占める割合はコアに比べて非常に大きいため、励
起光が存在する塊の容積に対してコアの割合は小さく、
塊の内部でコアに照射される励起光の励起光強度は低く
なる。特に、活性媒質がＥｒのように３準位系である場
合、光増幅が正の利得となるために必要な励起光強度に
はしきい値があり、励起光強度が高いほど高出力が得ら
れるが、励起光強度が不十分であると活性媒質は信号光
に対して吸収媒質となる。このため、コアにおいて励起
光強度が低い場合には活性媒質により信号光は吸収さ
れ、効率良く光増幅は行われないという課題がある。
【００１７】この発明は上述した点に鑑みてなされたも
ので、励起を高効率化するとともに光増幅およびレーザ
発振を高出力化することができる増幅用光ファイバを提
供することを目的とする。
ので、励起を高効率化するとともに光増幅およびレーザ
発振を高出力化することができる増幅用光ファイバを提
供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る増幅用光
ファイバは、励起光を導入し光増幅またはレーザ発振を
行う増幅用光ファイバにおいて、活性媒質を有したコア
と、コアの外周に形成され、励起光に対して透明な媒質
からなるクラッドと、クラッドに設けられ、クラッドに
導入された励起光をコアに集光させるための励起光集光
手段とを備えたことを特徴とするものである。
ファイバは、励起光を導入し光増幅またはレーザ発振を
行う増幅用光ファイバにおいて、活性媒質を有したコア
と、コアの外周に形成され、励起光に対して透明な媒質
からなるクラッドと、クラッドに設けられ、クラッドに
導入された励起光をコアに集光させるための励起光集光
手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】また、励起光集光手段は、クラッド自体に
設定され、クラッドの外周に向かうほど屈折率が小さく
なる屈折率分布であることを特徴とするものである。
設定され、クラッドの外周に向かうほど屈折率が小さく
なる屈折率分布であることを特徴とするものである。
【００２０】また、励起光集光手段は、クラッド内に光
ファイバの長手方向に沿ってコアとほぼ並列に埋設さ
れ、クラッドと異なる屈折率を有する光屈折媒体である
ことを特徴とするものである。
ファイバの長手方向に沿ってコアとほぼ並列に埋設さ
れ、クラッドと異なる屈折率を有する光屈折媒体である
ことを特徴とするものである。
【００２１】また、光屈折媒体は、空隙であることを特
徴とするものである。
徴とするものである。
【００２２】また、光屈折媒体は、クラッドとの境界面
にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア
の位置する方向に屈折させるような曲率が形成されてい
ることを特徴とするものである。
にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア
の位置する方向に屈折させるような曲率が形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００２３】また、光屈折媒体は、コアを挟んで対向し
た位置に複数個が埋設されていることを特徴とするもの
である。
た位置に複数個が埋設されていることを特徴とするもの
である。
【００２４】また、クラッドの外周にクラッドとほぼ同
じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる被覆媒体
が形成されていることを特徴とするものである。
じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる被覆媒体
が形成されていることを特徴とするものである。
【００２５】また、コイル状に配列され、配列された光
ファイバ同士の隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、励起光
を周回させるための光導波路が形成されていることを特
徴とするものである。
ファイバ同士の隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、励起光
を周回させるための光導波路が形成されていることを特
徴とするものである。
【００２６】また、コアと光屈折媒体を結ぶ光軸を光フ
ァイバの巻回された円の中心方向に向かうように配列し
ていることを特徴とするものである。
ァイバの巻回された円の中心方向に向かうように配列し
ていることを特徴とするものである。
【００２７】また、光ファイバは、六方最密で配列され
ていることを特徴とするものである。
ていることを特徴とするものである。
【００２８】また、クラッドは、外周部の断面形状が方
形であることを特徴とするものである。
形であることを特徴とするものである。
【００２９】また、光導波路は、表面が鏡面であること
を特徴とするものである。
を特徴とするものである。
【００３０】また、光導波路は、表面に励起光に対する
全反射膜が形成されていることを特徴とするものであ
る。
全反射膜が形成されていることを特徴とするものであ
る。
【００３１】また、光導波路に励起光を導入するための
励起光導入面を有する励起光導入手段が形成されている
ことを特徴とするものである。
励起光導入面を有する励起光導入手段が形成されている
ことを特徴とするものである。
【００３２】また、励起光導入手段は、三角プリズムで
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光導入面と
していることを特徴とするものである。
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光導入面と
していることを特徴とするものである。
【００３３】また、励起光導入手段は、微小なプリズム
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光導入面としていることを特
徴とするものである。
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光導入面としていることを特
徴とするものである。
【００３４】また、励起光導入手段は、光導波路との隙
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有していることを特徴とするも
のである。
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有していることを特徴とするも
のである。
【００３５】また、励起光導入面は、入射する励起光の
断面形状にほぼ一致していることを特徴とするものであ
る。
断面形状にほぼ一致していることを特徴とするものであ
る。
【００３６】また、励起光導入面は、表面に励起光に対
する反射防止膜が形成されていることを特徴とするもの
である。
する反射防止膜が形成されていることを特徴とするもの
である。
【００３７】また、光導波路に励起光を反射するための
励起光反射面を有する励起光反射手段が形成されている
ことを特徴とするものである。
励起光反射面を有する励起光反射手段が形成されている
ことを特徴とするものである。
【００３８】また、励起光反射手段は、三角プリズムで
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光反射面と
していることを特徴とするものである。
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光反射面と
していることを特徴とするものである。
【００３９】また、励起光反射手段は、微小なプリズム
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光反射面としていることを特
徴とするものである。
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光反射面としていることを特
徴とするものである。
【００４０】また、励起光反射手段は、光導波路との隙
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有していることを特徴とするも
のである。
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有していることを特徴とするも
のである。
【００４１】また、励起光反射面は、入射する励起光の
断面形状にほぼ一致していることを特徴とするものであ
る。
断面形状にほぼ一致していることを特徴とするものであ
る。
【００４２】また、励起光反射面は、表面に励起光に対
する全反射膜が形成されていることを特徴とするもので
ある。
する全反射膜が形成されていることを特徴とするもので
ある。
【００４３】さらに、活性媒質は、３準位系の希土類元
素であることを特徴とするものである。
素であることを特徴とするものである。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成を示す
模式図である。図１において、１１は、中心に位置する
コア、１２は、コア１１の外周に形成されたクラッド、
１３は、クラッド１２の外周に形成された被覆媒体、１
４−１および１４−２は、クラッド１２内のコア１１を
中心として対向した位置に埋設された光屈折媒体であ
る。このように、増幅用光ファイバは、光ファイバの長
手方向に沿って同様な断面で形成されて構成されてい
る。また、図１において、矢印は、励起光の伝搬光路を
示している。
面を参照して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成を示す
模式図である。図１において、１１は、中心に位置する
コア、１２は、コア１１の外周に形成されたクラッド、
１３は、クラッド１２の外周に形成された被覆媒体、１
４−１および１４−２は、クラッド１２内のコア１１を
中心として対向した位置に埋設された光屈折媒体であ
る。このように、増幅用光ファイバは、光ファイバの長
手方向に沿って同様な断面で形成されて構成されてい
る。また、図１において、矢印は、励起光の伝搬光路を
示している。
【００４５】なお、コア１１は、石英系のものであり、
波長１．５５μｍ帯の増幅光（信号光あるいは発振光）
に対してシングルモードとなるようにその外径が設定さ
れ、活性媒質の希土類元素として３準位系のＥｒがドー
プされている。クラッド１２は、コア１１と同じく石英
系のもので、波長０．９８μｍ帯の励起光に対して透明
である。被覆媒体１３は、保護兼光導波用としてポリウ
レタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使用さ
れ、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透
明である。光屈折媒体１４−１および１４−２は、クラ
ッド１２よりも大きい屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなり、クラッド１２との境界面にコア１１とを結
ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア１１の位置す
る方向に屈折させるような曲率が形成されている。
波長１．５５μｍ帯の増幅光（信号光あるいは発振光）
に対してシングルモードとなるようにその外径が設定さ
れ、活性媒質の希土類元素として３準位系のＥｒがドー
プされている。クラッド１２は、コア１１と同じく石英
系のもので、波長０．９８μｍ帯の励起光に対して透明
である。被覆媒体１３は、保護兼光導波用としてポリウ
レタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使用さ
れ、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透
明である。光屈折媒体１４−１および１４−２は、クラ
ッド１２よりも大きい屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなり、クラッド１２との境界面にコア１１とを結
ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア１１の位置す
る方向に屈折させるような曲率が形成されている。
【００４６】図２は、この発明の実施の形態１による増
幅用光ファイバの全体構成を示す模式図である。また、
図３は、図２におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光フ
ァイバの断面構成を示す模式図であり、図４は、図２に
おけるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構
成を示す模式図である。これら図２、図３および図４に
おいて、１は、コイル状に配列され、図１に示す断面構
造を有する増幅用光ファイバであり、２は、配列された
光ファイバ同士の隙間に充填媒体を有し、円筒状で表面
が鏡面である光導波路である。３は、三角プリズムであ
り、光導波路２の外周の側面に形成され、光導波路２に
励起光を導入するための励起光導入面４を有している励
起光導入手段である。また、図３および図４に、矢印に
より励起光の導波光路を示している。
幅用光ファイバの全体構成を示す模式図である。また、
図３は、図２におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光フ
ァイバの断面構成を示す模式図であり、図４は、図２に
おけるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構
成を示す模式図である。これら図２、図３および図４に
おいて、１は、コイル状に配列され、図１に示す断面構
造を有する増幅用光ファイバであり、２は、配列された
光ファイバ同士の隙間に充填媒体を有し、円筒状で表面
が鏡面である光導波路である。３は、三角プリズムであ
り、光導波路２の外周の側面に形成され、光導波路２に
励起光を導入するための励起光導入面４を有している励
起光導入手段である。また、図３および図４に、矢印に
より励起光の導波光路を示している。
【００４７】なお、増幅用光ファイバ１は、六方最密
で、コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光
軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向かうよう
に配列されている。光導波路２の充填媒体は、固定兼光
導波用としてポリウレタンアクリレートなどのような高
分子樹脂が使用され、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で
励起光に対して透明であり、励起光を周回させるための
光導波路が形成されている。励起光導入手段３は、三角
プリズムであり、光導波路２と三角プリズムの稜線に対
向する底面の隙間に充填媒体を有し、三角プリズムの稜
線を一辺とする斜面の一方を励起光導入面４としてい
る。励起光導入面４は、アレー半導体レーザなどからの
励起光のビーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十
分大きい断面積であり、表面に誘電体膜の励起光に対す
る反射防止膜が形成されている。光導波路２は、励起光
導入面４を除いた表面に誘電体膜の励起光に対する全反
射膜が形成されている。
で、コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光
軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向かうよう
に配列されている。光導波路２の充填媒体は、固定兼光
導波用としてポリウレタンアクリレートなどのような高
分子樹脂が使用され、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で
励起光に対して透明であり、励起光を周回させるための
光導波路が形成されている。励起光導入手段３は、三角
プリズムであり、光導波路２と三角プリズムの稜線に対
向する底面の隙間に充填媒体を有し、三角プリズムの稜
線を一辺とする斜面の一方を励起光導入面４としてい
る。励起光導入面４は、アレー半導体レーザなどからの
励起光のビーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十
分大きい断面積であり、表面に誘電体膜の励起光に対す
る反射防止膜が形成されている。光導波路２は、励起光
導入面４を除いた表面に誘電体膜の励起光に対する全反
射膜が形成されている。
【００４８】次に動作について説明する。図２及び図３
に示すように、励起光導入手段３の励起光導入面４から
波長が０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路２が
形成された増幅用光ファイバ１に導入する。図３に示す
ように、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、光
導波路２の外周と内周の側面において全反射条件を満た
し、充填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
に示すように、励起光導入手段３の励起光導入面４から
波長が０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路２が
形成された増幅用光ファイバ１に導入する。図３に示す
ように、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、光
導波路２の外周と内周の側面において全反射条件を満た
し、充填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
【００４９】図１に示すように、増幅用光ファイバ１の
コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光軸と
ほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に導入される
と、励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２によりコア
１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光する。
その際、コア１１において、励起光強度は高くなり、効
率良くコア１１を励起させることができる。さらに、コ
ア１１を透過した励起光は光屈折媒体１４−１，１４−
２により再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。
コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光軸と
ほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に導入される
と、励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２によりコア
１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光する。
その際、コア１１において、励起光強度は高くなり、効
率良くコア１１を励起させることができる。さらに、コ
ア１１を透過した励起光は光屈折媒体１４−１，１４−
２により再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。
【００５０】また、図４に示すように、光導波路２の外
周と内周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、
光屈折媒体１４−１，１４−２により充填媒体を有する
増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返し集光される。
周と内周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、
光屈折媒体１４−１，１４−２により充填媒体を有する
増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返し集光される。
【００５１】これにより、コア１１中のＥｒが０．９８
μｍ帯の高強度な励起光を吸収して、効率良く励起が行
われて反転分布を形成する。波長が１．５５μｍ帯の信
号光を増幅用光ファイバ１の一方の端部から導入した場
合、誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長であ
る１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ１中で光
増幅される。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部から
光増幅された高出力な増幅光（信号光）が出力される。
あるいは、波長が１．５５μｍ帯の信号光を全反射する
全反射鏡を増幅用光ファイバ１の一方の端部に設置した
場合、同様に誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出
波長である１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ
中でレーザ発振される。増幅用光ファイバ１のもう一方
の端部からレーザ発振された高出力な増幅光（発振光）
が出力される。
μｍ帯の高強度な励起光を吸収して、効率良く励起が行
われて反転分布を形成する。波長が１．５５μｍ帯の信
号光を増幅用光ファイバ１の一方の端部から導入した場
合、誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長であ
る１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ１中で光
増幅される。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部から
光増幅された高出力な増幅光（信号光）が出力される。
あるいは、波長が１．５５μｍ帯の信号光を全反射する
全反射鏡を増幅用光ファイバ１の一方の端部に設置した
場合、同様に誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出
波長である１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ
中でレーザ発振される。増幅用光ファイバ１のもう一方
の端部からレーザ発振された高出力な増幅光（発振光）
が出力される。
【００５２】ここで、励起光導入手段３は、三角プリズ
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路２に
導入させることができる。さらに、励起光導入面４は、
アレー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一
致し、コア１１に比べて十分大きい断面積であるため、
導入する励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励
起光を光導波路２に導入させることができるため、光増
幅およびレーザ発振を高出力化することができる。
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路２に
導入させることができる。さらに、励起光導入面４は、
アレー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一
致し、コア１１に比べて十分大きい断面積であるため、
導入する励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励
起光を光導波路２に導入させることができるため、光増
幅およびレーザ発振を高出力化することができる。
【００５３】光導波路２は、円筒状で表面が鏡面である
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
【００５４】被覆媒体１３および充填媒体は、保護兼光
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
【００５５】コア１１を挟んで対向した位置に複数個の
光屈折媒体１４−１，１４−２が埋設され、増幅用光フ
ァイバ１はコア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を
結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向か
うように配列されているため、光屈折媒体１４−１，１
４−２により増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返し
集光され、効率良く励起光をコア１１に集光させること
ができる。また、増幅用光ファイバ１は六方最密で配列
されているため、光導波路２の容積を小さくして励起光
強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させることが
できる。また、活性媒質の希土類元素として３準位系の
Ｅｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高
出力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振を行う
ことができる。
光屈折媒体１４−１，１４−２が埋設され、増幅用光フ
ァイバ１はコア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を
結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向か
うように配列されているため、光屈折媒体１４−１，１
４−２により増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返し
集光され、効率良く励起光をコア１１に集光させること
ができる。また、増幅用光ファイバ１は六方最密で配列
されているため、光導波路２の容積を小さくして励起光
強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させることが
できる。また、活性媒質の希土類元素として３準位系の
Ｅｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高
出力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振を行う
ことができる。
【００５６】一方、図５は、図１と同様に増幅用光ファ
イバ１における光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図５において、図１と同一部分は同一符号を付して
その説明は省略する。新たな符号として、１５−１およ
び１５−２は、クラッド１２内のコア１１を中心として
対向した位置に埋設された光屈折手段としての空隙であ
り、図１と異なる。この空隙１５−１および１５−２
は、クラッド１２との境界面にコア１１とを結ぶ光軸と
ほぼ平行に入射する励起光をコア１１の位置する方向に
屈折させるような曲率が形成されている。
イバ１における光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図５において、図１と同一部分は同一符号を付して
その説明は省略する。新たな符号として、１５−１およ
び１５−２は、クラッド１２内のコア１１を中心として
対向した位置に埋設された光屈折手段としての空隙であ
り、図１と異なる。この空隙１５−１および１５−２
は、クラッド１２との境界面にコア１１とを結ぶ光軸と
ほぼ平行に入射する励起光をコア１１の位置する方向に
屈折させるような曲率が形成されている。
【００５７】増幅用光ファイバ１における光ファイバの
断面構成は、図５の場合においても、図１の場合と同様
な効果が得られ、増幅用光ファイバ１のコア１１と空隙
１５−１，１５−２を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励
起光がクラッド１２に導入されると、励起光は空隙１５
−１，１５−２によりコア１１の位置する方向に屈折さ
れてコア１１に集光する。その際、コア１１において、
励起光強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させる
ことができる。さらに、コア１１を透過した励起光は空
隙１５−１，１５−２により再び光軸とほぼ平行な方向
に屈折される。コア１１を挟んで対向した位置に複数個
の空隙１５−１，１５−２が埋設され、増幅用光ファイ
バ１はコア１１と空隙１５−１，１５−２を結ぶ光軸が
光ファイバの巻回された円の中心方向に向かうように配
列されているため、空隙１５−１，１５−２により増幅
用光ファイバのコア１１に繰り返し集光され、効率良く
励起光をコア１１に集光させることができる。
断面構成は、図５の場合においても、図１の場合と同様
な効果が得られ、増幅用光ファイバ１のコア１１と空隙
１５−１，１５−２を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励
起光がクラッド１２に導入されると、励起光は空隙１５
−１，１５−２によりコア１１の位置する方向に屈折さ
れてコア１１に集光する。その際、コア１１において、
励起光強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させる
ことができる。さらに、コア１１を透過した励起光は空
隙１５−１，１５−２により再び光軸とほぼ平行な方向
に屈折される。コア１１を挟んで対向した位置に複数個
の空隙１５−１，１５−２が埋設され、増幅用光ファイ
バ１はコア１１と空隙１５−１，１５−２を結ぶ光軸が
光ファイバの巻回された円の中心方向に向かうように配
列されているため、空隙１５−１，１５−２により増幅
用光ファイバのコア１１に繰り返し集光され、効率良く
励起光をコア１１に集光させることができる。
【００５８】一方、図６は、図４と同様に図２における
Ｂ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示
す模式図である。図６に示すように、図４と異なる点と
して、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形であ
り、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列されてい
る。増幅用光ファイバ１の断面構成は、図６の場合にお
いても、図４の場合と同様な効果が得られ、コア１１を
挟んで対向した位置に複数個の光屈折媒体が埋設され、
増幅用光ファイバ１はコア１１と光屈折媒体１５−１，
１５−２を結ぶ光軸が光ファイバ１の巻回された円の中
心方向に向かうように配列されているため、光屈折媒体
１５−１，１５−２により増幅用光ファイバ１のコア１
１に繰り返し集光され、効率良く励起光をコア１１に集
光させることができる。また、クラッド１２は、外周部
の断面形状が方形であるため、各クラッド１２の一辺長
を合致させて配列され、容易に増幅用光ファイバ１を光
導波路においてコア１１と光屈折媒体１５−１，１５−
２を結ぶ光軸が円の中心方向に向かうように配列させる
ことができる。
Ｂ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示
す模式図である。図６に示すように、図４と異なる点と
して、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形であ
り、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列されてい
る。増幅用光ファイバ１の断面構成は、図６の場合にお
いても、図４の場合と同様な効果が得られ、コア１１を
挟んで対向した位置に複数個の光屈折媒体が埋設され、
増幅用光ファイバ１はコア１１と光屈折媒体１５−１，
１５−２を結ぶ光軸が光ファイバ１の巻回された円の中
心方向に向かうように配列されているため、光屈折媒体
１５−１，１５−２により増幅用光ファイバ１のコア１
１に繰り返し集光され、効率良く励起光をコア１１に集
光させることができる。また、クラッド１２は、外周部
の断面形状が方形であるため、各クラッド１２の一辺長
を合致させて配列され、容易に増幅用光ファイバ１を光
導波路においてコア１１と光屈折媒体１５−１，１５−
２を結ぶ光軸が円の中心方向に向かうように配列させる
ことができる。
【００５９】一方、図７は、励起光導入手段としてのプ
リズムシートの模式図である。図７に示すように、プリ
ズムシート５は、微小なプリズムが配列されており、励
起光導入面６に入射する励起光を任意の方向に屈折させ
ることができる。図８は、図２と同様に増幅用光ファイ
バ１の全体構成を示す模式図である。図９は、図３と同
様に図８におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光ファイ
バ１の断面構成を示す模式図である。図８および図９に
示すように、図２および図３と異なる点として、励起光
導入手段は、プリズムシート５であり、光導波路とプリ
ズムシート５の励起光導入面６と対向する面の隙間にク
ラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有している。
リズムシートの模式図である。図７に示すように、プリ
ズムシート５は、微小なプリズムが配列されており、励
起光導入面６に入射する励起光を任意の方向に屈折させ
ることができる。図８は、図２と同様に増幅用光ファイ
バ１の全体構成を示す模式図である。図９は、図３と同
様に図８におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光ファイ
バ１の断面構成を示す模式図である。図８および図９に
示すように、図２および図３と異なる点として、励起光
導入手段は、プリズムシート５であり、光導波路とプリ
ズムシート５の励起光導入面６と対向する面の隙間にク
ラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有している。
【００６０】図８および図９の場合においても、図２お
よび図３の場合と同様な効果が得られ、励起光導入手段
は、プリズムシート５であり、光導波路２の側面に形成
され、光導波路２との隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率
で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、
プリズムシート５の一方を向いた面を励起光導入面６と
しているため、光導波路２の側面から励起光を直接導入
する場合に比べて光導波路２の表面における励起光の反
射や屈折による損失を低減して、全反射条件を満たす角
度で励起光を光導波路２に導入させることができる。ま
た、励起光導入面６は、表面に励起光に対する反射防止
膜が形成されているため、励起光の漏れを低減して、効
率良く励起光を光導波路２に導入させることができる。
さらに、励起光導入面６は、アレー半導体レーザなどの
励起光のビーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十
分大きい断面積であるため、導入する励起光の蹴られを
低減するとともに高出力な励起光を光導波路２に導入さ
せることができるため、光増幅およびレーザ発振を高出
力化することができる。
よび図３の場合と同様な効果が得られ、励起光導入手段
は、プリズムシート５であり、光導波路２の側面に形成
され、光導波路２との隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率
で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、
プリズムシート５の一方を向いた面を励起光導入面６と
しているため、光導波路２の側面から励起光を直接導入
する場合に比べて光導波路２の表面における励起光の反
射や屈折による損失を低減して、全反射条件を満たす角
度で励起光を光導波路２に導入させることができる。ま
た、励起光導入面６は、表面に励起光に対する反射防止
膜が形成されているため、励起光の漏れを低減して、効
率良く励起光を光導波路２に導入させることができる。
さらに、励起光導入面６は、アレー半導体レーザなどの
励起光のビーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十
分大きい断面積であるため、導入する励起光の蹴られを
低減するとともに高出力な励起光を光導波路２に導入さ
せることができるため、光増幅およびレーザ発振を高出
力化することができる。
【００６１】実施の形態１の増幅用光ファイバは、コイ
ル状に配列され、配列された光ファイバ同士の隙間にク
ラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、励起光を周回させるための
光導波路２が形成されているが、図１に示す断面構造の
増幅用光ファイバのみであっても、図１に示す場合と同
様な効果の一部が得られ、増幅用光ファイバのコア１１
と光屈折媒体１５−１，１５−２を結ぶ光軸とほぼ平行
に伝搬する励起光がクラッド１２に導入されると、励起
光は光屈折媒体１５−１，１５−２によりコア１１の位
置する方向に屈折されてコア１１に集光する。その際、
コア１１において励起光強度は高くなり、効率良くコア
１１を励起させることができる。被覆媒体１３は、保護
兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明であるため、各境界における励起光の反
射や屈折による散乱がなく、励起光はクラッド１２に導
入され、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波さ
せることができる。
ル状に配列され、配列された光ファイバ同士の隙間にク
ラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、励起光を周回させるための
光導波路２が形成されているが、図１に示す断面構造の
増幅用光ファイバのみであっても、図１に示す場合と同
様な効果の一部が得られ、増幅用光ファイバのコア１１
と光屈折媒体１５−１，１５−２を結ぶ光軸とほぼ平行
に伝搬する励起光がクラッド１２に導入されると、励起
光は光屈折媒体１５−１，１５−２によりコア１１の位
置する方向に屈折されてコア１１に集光する。その際、
コア１１において励起光強度は高くなり、効率良くコア
１１を励起させることができる。被覆媒体１３は、保護
兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明であるため、各境界における励起光の反
射や屈折による散乱がなく、励起光はクラッド１２に導
入され、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波さ
せることができる。
【００６２】実施の形態２．図１０は、この発明の実施
の形態２による増幅用光ファイバにおける光ファイバの
断面構成を示す模式図である。図１０において、２１は
中心に位置するコアであり、２２はコア２１の外周に形
成されたクラッドであり、２３はクラッド２２の外周に
形成された被覆媒体である。このように増幅用光ファイ
バは、光ファイバの長手方向に沿って同様な断面で形成
されて構成されている。また、図１０において、矢印に
より励起光の伝搬光路を示している。
の形態２による増幅用光ファイバにおける光ファイバの
断面構成を示す模式図である。図１０において、２１は
中心に位置するコアであり、２２はコア２１の外周に形
成されたクラッドであり、２３はクラッド２２の外周に
形成された被覆媒体である。このように増幅用光ファイ
バは、光ファイバの長手方向に沿って同様な断面で形成
されて構成されている。また、図１０において、矢印に
より励起光の伝搬光路を示している。
【００６３】なお、コア２１は、石英系のものであり、
波長１．５５μｍ帯の増幅光（信号光あるいは発振光）
に対してシングルモードとなるようにその外径が設定さ
れ、活性媒質の希土類元素として３準位系のＥｒがドー
プされている。クラッド２２は、コア２１と同じく石英
系のもので、波長０．９８μｍ帯の励起光に対して透明
である。被覆媒体２３は、保護兼光導波用としてポリウ
レタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使用さ
れ、クラッド２２の外周部とほぼ同じ屈折率で励起光に
対して透明である。
波長１．５５μｍ帯の増幅光（信号光あるいは発振光）
に対してシングルモードとなるようにその外径が設定さ
れ、活性媒質の希土類元素として３準位系のＥｒがドー
プされている。クラッド２２は、コア２１と同じく石英
系のもので、波長０．９８μｍ帯の励起光に対して透明
である。被覆媒体２３は、保護兼光導波用としてポリウ
レタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使用さ
れ、クラッド２２の外周部とほぼ同じ屈折率で励起光に
対して透明である。
【００６４】図１１は、図１０におけるＣ−Ｃ断面線に
沿った屈折率分布図である。図１１に示すように、中心
位置のコア２１よりもクラッド２２の屈折率が小さくな
るように設定され、さらに、クラッド２２自体にクラッ
ド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる２乗型で
放物線状の屈折率分布が設定されている。
沿った屈折率分布図である。図１１に示すように、中心
位置のコア２１よりもクラッド２２の屈折率が小さくな
るように設定され、さらに、クラッド２２自体にクラッ
ド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる２乗型で
放物線状の屈折率分布が設定されている。
【００６５】実施の形態１の場合と同様に、図２は、こ
の発明の実施の形態２による増幅用光ファイバの全体構
成を示す模式図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ断
面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図
である。また、図１２は、図２におけるＢ−Ｂ断面線に
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１０に示すように、実施の形態１の場合と異なる
点は、増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成
である。図２、図３および図１２において、１は、コイ
ル状に配列され、図１０に示す断面構造の増幅用光ファ
イバであり、２は、配列された光ファイバ同士の隙間に
充填媒体を有し、円筒状で表面が鏡面である光導波路で
ある。３は、三角プリズムであり、光導波路２の外周の
側面に形成され、光導波路２に励起光を導入するための
励起光導入面４を有している励起光導入手段である。ま
た、図３および図１２において、矢印により励起光の導
波光路を示している。
の発明の実施の形態２による増幅用光ファイバの全体構
成を示す模式図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ断
面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図
である。また、図１２は、図２におけるＢ−Ｂ断面線に
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１０に示すように、実施の形態１の場合と異なる
点は、増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成
である。図２、図３および図１２において、１は、コイ
ル状に配列され、図１０に示す断面構造の増幅用光ファ
イバであり、２は、配列された光ファイバ同士の隙間に
充填媒体を有し、円筒状で表面が鏡面である光導波路で
ある。３は、三角プリズムであり、光導波路２の外周の
側面に形成され、光導波路２に励起光を導入するための
励起光導入面４を有している励起光導入手段である。ま
た、図３および図１２において、矢印により励起光の導
波光路を示している。
【００６６】なお、増幅用光ファイバ１は、六方最密で
配列されている。充填媒体２は、固定兼光導波用として
ポリウレタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使
用され、クラッド２２の外周部とほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明であり、励起光を周回させるための光導
波路が形成されている。励起光導入手段３は、三角プリ
ズムであり、光導波路２と三角プリズムの稜線に対向す
る底面の隙間に充填媒体を有し、三角プリズムの稜線を
一辺とする斜面の一方を励起光導入面４としている。励
起光導入面４は、アレー半導体レーザなどからの励起光
のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて十分大きい断
面積であり、表面に誘電体膜の励起光に対する反射防止
膜が形成されている。光導波路２は、励起光導入面４を
除いた表面に誘電体膜の励起光に対する全反射膜が形成
されている。
配列されている。充填媒体２は、固定兼光導波用として
ポリウレタンアクリレートなどのような高分子樹脂が使
用され、クラッド２２の外周部とほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明であり、励起光を周回させるための光導
波路が形成されている。励起光導入手段３は、三角プリ
ズムであり、光導波路２と三角プリズムの稜線に対向す
る底面の隙間に充填媒体を有し、三角プリズムの稜線を
一辺とする斜面の一方を励起光導入面４としている。励
起光導入面４は、アレー半導体レーザなどからの励起光
のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて十分大きい断
面積であり、表面に誘電体膜の励起光に対する反射防止
膜が形成されている。光導波路２は、励起光導入面４を
除いた表面に誘電体膜の励起光に対する全反射膜が形成
されている。
【００６７】次に動作について説明する。図２に示すよ
うに、励起光導入手段３の励起光導入面４から波長が
０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路２が形成さ
れた増幅用光ファイバ１に導入する。図３に示すよう
に、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、光導波
路２の外周と内周の側面において全反射条件を満たし、
充填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
うに、励起光導入手段３の励起光導入面４から波長が
０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路２が形成さ
れた増幅用光ファイバ１に導入する。図３に示すよう
に、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、光導波
路２の外周と内周の側面において全反射条件を満たし、
充填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
【００６８】図１０に示すように、励起光がクラッド２
２に導入されると、クラッド２２自体にクラッド２２の
外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定
されているため、クラッド２２内の励起光は直進するこ
となく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折す
る。これにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がない
場合に比べて多くのクラッド２２に導入された励起光が
コアに集光する。その際、コア２１において励起光強度
は高くなり、効率良くコア２１を励起させることができ
る。
２に導入されると、クラッド２２自体にクラッド２２の
外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定
されているため、クラッド２２内の励起光は直進するこ
となく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折す
る。これにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がない
場合に比べて多くのクラッド２２に導入された励起光が
コアに集光する。その際、コア２１において励起光強度
は高くなり、効率良くコア２１を励起させることができ
る。
【００６９】図１２に示すように、光導波路２の外周と
内周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、クラ
ッド２２の屈折率の勾配により充填媒体を有する増幅用
光ファイバ１のコア２１に繰り返し集光される。これに
より、コア２１中のＥｒが０．９８μｍ帯の高強度な励
起光を吸収して、効率良く励起が行われて反転分布を形
成する。波長が１．５５μｍ帯の信号光を増幅用光ファ
イバ１の一方の端部から導入した場合、誘導放出現象を
利用して、Ｅｒの誘導放出波長である１．５５μｍ帯の
信号光が増幅用光ファイバ１中で光増幅される。増幅用
光ファイバ１のもう一方の端部から光増幅された高出力
な増幅光（信号光）が出力される。あるいは、波長が
１．５５μｍ帯の信号光を全反射する全反射鏡を増幅用
光ファイバ１の一方の端部に設置した場合、同様に誘導
放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長である１．５
５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ中でレーザ発振さ
れる。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部からレーザ
発振された高出力な増幅光（発振光）が出力される。
内周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、クラ
ッド２２の屈折率の勾配により充填媒体を有する増幅用
光ファイバ１のコア２１に繰り返し集光される。これに
より、コア２１中のＥｒが０．９８μｍ帯の高強度な励
起光を吸収して、効率良く励起が行われて反転分布を形
成する。波長が１．５５μｍ帯の信号光を増幅用光ファ
イバ１の一方の端部から導入した場合、誘導放出現象を
利用して、Ｅｒの誘導放出波長である１．５５μｍ帯の
信号光が増幅用光ファイバ１中で光増幅される。増幅用
光ファイバ１のもう一方の端部から光増幅された高出力
な増幅光（信号光）が出力される。あるいは、波長が
１．５５μｍ帯の信号光を全反射する全反射鏡を増幅用
光ファイバ１の一方の端部に設置した場合、同様に誘導
放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長である１．５
５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ中でレーザ発振さ
れる。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部からレーザ
発振された高出力な増幅光（発振光）が出力される。
【００７０】ここで、励起光導入手段３は、三角プリズ
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路に導
入させることができる。さらに、励起光導入面は、アレ
ー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致
し、コアに比べて十分大きい断面積であるため、導入す
る励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励起光を
光導波路に導入させることができるため、光増幅および
レーザ発振を高出力化することができる。
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路に導
入させることができる。さらに、励起光導入面は、アレ
ー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致
し、コアに比べて十分大きい断面積であるため、導入す
る励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励起光を
光導波路に導入させることができるため、光増幅および
レーザ発振を高出力化することができる。
【００７１】光導波路２は、円筒状で表面が鏡面である
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
【００７２】被覆媒体２３および充填媒体は、保護兼光
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド２２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド２２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
【００７３】クラッド２２自体にクラッド２２の外周に
向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定されて
いるため、クラッド２２内に屈折率の勾配がない場合に
比べて多くのクラッド２２に導入された励起光がコア２
１に集光され、効率良く励起光をコア２１に集光させる
ことができる。また、光導波路２において光ファイバ１
が六方最密で配列されているため、光導波路２の容積を
小さくして励起光強度は高くなり、効率良くコア２１を
励起させることができる。
向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定されて
いるため、クラッド２２内に屈折率の勾配がない場合に
比べて多くのクラッド２２に導入された励起光がコア２
１に集光され、効率良く励起光をコア２１に集光させる
ことができる。また、光導波路２において光ファイバ１
が六方最密で配列されているため、光導波路２の容積を
小さくして励起光強度は高くなり、効率良くコア２１を
励起させることができる。
【００７４】活性媒質の希土類元素として３準位系のＥ
ｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高出
力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振をを行う
ことができる。
ｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高出
力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振をを行う
ことができる。
【００７５】一方、図１３は、図１２と同様に図２にお
けるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成
を示す模式図である。図１３に示すように、図１２と異
なる点として、クラッド２２は、外周部の断面形状が方
形であり、各クラッド２２の一辺長を合致させて配列さ
れている。増幅用光ファイバの断面構成は、図１３の場
合においても、図１２の場合と同様な効果が得られ、ク
ラッド２２自体にクラッドの外周に向かうほど屈折率が
小さくなる屈折率分布が設定されているため、クラッド
２２内に屈折率の勾配がない場合に比べて多くのクラッ
ド２２に導入された励起光がコア２１に集光され、効率
良く励起光をコア２１に集光させることができる。ま
た、クラッド２２は、外周部の断面形状が方形であるた
め、各クラッド２２の一辺長を合致させて配列され、容
易に増幅用光ファイバ１を光導波路２において配列させ
ることができる。
けるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面構成
を示す模式図である。図１３に示すように、図１２と異
なる点として、クラッド２２は、外周部の断面形状が方
形であり、各クラッド２２の一辺長を合致させて配列さ
れている。増幅用光ファイバの断面構成は、図１３の場
合においても、図１２の場合と同様な効果が得られ、ク
ラッド２２自体にクラッドの外周に向かうほど屈折率が
小さくなる屈折率分布が設定されているため、クラッド
２２内に屈折率の勾配がない場合に比べて多くのクラッ
ド２２に導入された励起光がコア２１に集光され、効率
良く励起光をコア２１に集光させることができる。ま
た、クラッド２２は、外周部の断面形状が方形であるた
め、各クラッド２２の一辺長を合致させて配列され、容
易に増幅用光ファイバ１を光導波路２において配列させ
ることができる。
【００７６】一方、図７はプリズムシート５の模式図で
ある。図７に示すように、プリズムシート５は微小なプ
リズムが配列されており、励起光導入面６に入射する励
起光を任意の方向に屈折させることができる。実施の形
態２の場合の増幅用光ファイバの励起光導入手段は、三
角プリズムであるが、実施の形態１の場合の増幅用光フ
ァイバの励起光導入手段６と同様にプリズムシート５で
あっても、実施の形態２の場合と同様な効果が得られ、
励起光導入手段６は、プリズムシートであり、光導波路
２の側面に形成され、光導波路２との隙間にクラッド２
１とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からな
る充填媒体を有し、プリズムシート５の一方を向いた面
を励起光導入面６としているため、光導波路２の側面か
ら励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の表面
における励起光の反射や屈折による損失を低減して、全
反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導入させ
ることができる。
ある。図７に示すように、プリズムシート５は微小なプ
リズムが配列されており、励起光導入面６に入射する励
起光を任意の方向に屈折させることができる。実施の形
態２の場合の増幅用光ファイバの励起光導入手段は、三
角プリズムであるが、実施の形態１の場合の増幅用光フ
ァイバの励起光導入手段６と同様にプリズムシート５で
あっても、実施の形態２の場合と同様な効果が得られ、
励起光導入手段６は、プリズムシートであり、光導波路
２の側面に形成され、光導波路２との隙間にクラッド２
１とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からな
る充填媒体を有し、プリズムシート５の一方を向いた面
を励起光導入面６としているため、光導波路２の側面か
ら励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の表面
における励起光の反射や屈折による損失を低減して、全
反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導入させ
ることができる。
【００７７】また、励起光導入面６は、表面に励起光に
対する反射防止膜が形成されているため、励起光の漏れ
を低減して、効率良く励起光を光導波路に導入させるこ
とができる。さらに、励起光導入面６は、アレー半導体
レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに
比べて十分大きい断面積であるため、導入する励起光の
蹴られを低減するとともに高出力な励起光を光導波路２
に導入させることができるため、光増幅およびレーザ発
振を高出力化することができる。
対する反射防止膜が形成されているため、励起光の漏れ
を低減して、効率良く励起光を光導波路に導入させるこ
とができる。さらに、励起光導入面６は、アレー半導体
レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに
比べて十分大きい断面積であるため、導入する励起光の
蹴られを低減するとともに高出力な励起光を光導波路２
に導入させることができるため、光増幅およびレーザ発
振を高出力化することができる。
【００７８】実施の形態２の増幅用光ファイバは、コイ
ル状に配列され、配列された光ファイバ同士の隙間にク
ラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、励起光を周回させるための
光導波路２が形成されているが、図１０に示す断面構造
の増幅用光ファイバのみであっても、実施の形態２の場
合と同様な効果の一部が得られ、図１０に示すように、
励起光がクラッドに導入されると、クラッド２２自体に
クラッド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈
折率分布が設定されているため、クラッド２２内の励起
光は直進することなく、屈折率の大きい中心に向かって
次第に屈折する。これにより、クラッド２２内に屈折率
の勾配がない場合に比べて多くのクラッド２２に導入さ
れた励起光がコアに集光する。その際、コア２１におい
て励起光強度は高くなり、効率良くコア２１を励起させ
ることができる。被覆媒体２３は、保護兼光導波用と
し、クラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透
明であるため、各境界における励起光の反射や屈折によ
る散乱がなく、励起光はクラッド２２に導入され、効率
良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させることがで
きる。
ル状に配列され、配列された光ファイバ同士の隙間にク
ラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、励起光を周回させるための
光導波路２が形成されているが、図１０に示す断面構造
の増幅用光ファイバのみであっても、実施の形態２の場
合と同様な効果の一部が得られ、図１０に示すように、
励起光がクラッドに導入されると、クラッド２２自体に
クラッド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈
折率分布が設定されているため、クラッド２２内の励起
光は直進することなく、屈折率の大きい中心に向かって
次第に屈折する。これにより、クラッド２２内に屈折率
の勾配がない場合に比べて多くのクラッド２２に導入さ
れた励起光がコアに集光する。その際、コア２１におい
て励起光強度は高くなり、効率良くコア２１を励起させ
ることができる。被覆媒体２３は、保護兼光導波用と
し、クラッド２２とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透
明であるため、各境界における励起光の反射や屈折によ
る散乱がなく、励起光はクラッド２２に導入され、効率
良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させることがで
きる。
【００７９】なお、実施の形態２の場合の増幅用光ファ
イバの断面構成は、クラッド２２自体にクラッド２２の
外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定
されているが、実施の形態１の場合の増幅用光ファイバ
の断面構成を組み合わせ、さらに、クラッド２２と異な
る屈折率を有する光屈折媒体がクラッド２２内に光ファ
イバの長手方向に沿ってコア２１とほぼ並列に埋設され
ていると、実施の形態１の場合と実施の形態２の場合を
組み合わせた同様な効果が得られ、増幅用光ファイバの
コア２１と光屈折媒体を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する
励起光がクラッド２２に導入されると、励起光は光屈折
媒体によりコア２１の位置する方向に屈折されてコア２
１に集光する。また、クラッド２２内の励起光は直進す
ることなく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折
する。これにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がな
い場合に比べて多くのクラッドに導入された励起光がコ
アに集光する。その際、コア２１において励起光強度は
高くなり、効率良くコア２１を励起させることができ
る。
イバの断面構成は、クラッド２２自体にクラッド２２の
外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定
されているが、実施の形態１の場合の増幅用光ファイバ
の断面構成を組み合わせ、さらに、クラッド２２と異な
る屈折率を有する光屈折媒体がクラッド２２内に光ファ
イバの長手方向に沿ってコア２１とほぼ並列に埋設され
ていると、実施の形態１の場合と実施の形態２の場合を
組み合わせた同様な効果が得られ、増幅用光ファイバの
コア２１と光屈折媒体を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する
励起光がクラッド２２に導入されると、励起光は光屈折
媒体によりコア２１の位置する方向に屈折されてコア２
１に集光する。また、クラッド２２内の励起光は直進す
ることなく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折
する。これにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がな
い場合に比べて多くのクラッドに導入された励起光がコ
アに集光する。その際、コア２１において励起光強度は
高くなり、効率良くコア２１を励起させることができ
る。
【００８０】実施の形態３．図１は、この発明の実施の
形態３による増幅用光ファイバにおける光ファイバの断
面構成を示す模式図であり、実施の形態１の場合と同様
な増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成であ
る。
形態３による増幅用光ファイバにおける光ファイバの断
面構成を示す模式図であり、実施の形態１の場合と同様
な増幅用光ファイバにおける光ファイバの断面構成であ
る。
【００８１】図１４は、この発明の実施の形態３による
増幅用光ファイバの全体構成を示す模式図である。図１
５は、図１４におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光フ
ァイバの断面構成を示す模式図である。実施の形態１の
場合と同様に、図４は、図１１におけるＢ−Ｂ断面線に
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１４、図１５および図４において、１はコイル状
に配列され、図１に示す断面構造の増幅用光ファイバで
あり、２は配列された光ファイバ同士の隙間に充填媒体
を有し、円筒状で表面が鏡面である光導波路である。３
は三角プリズムであり、光導波路２の外周の側面に形成
され、光導波路２に励起光を導入するための励起光導入
面４を有している励起光導入手段である。７は、三角プ
リズムであり、光導波路２の内周の側面に形成され、光
導波路２に励起光を反射するための励起光反射面８を有
している励起光反射手段である。図１４および図１５に
示すように、実施の形態１の場合と異なる点は、光導波
路２に励起光を反射するための励起光反射手段７が形成
されている。
増幅用光ファイバの全体構成を示す模式図である。図１
５は、図１４におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光フ
ァイバの断面構成を示す模式図である。実施の形態１の
場合と同様に、図４は、図１１におけるＢ−Ｂ断面線に
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１４、図１５および図４において、１はコイル状
に配列され、図１に示す断面構造の増幅用光ファイバで
あり、２は配列された光ファイバ同士の隙間に充填媒体
を有し、円筒状で表面が鏡面である光導波路である。３
は三角プリズムであり、光導波路２の外周の側面に形成
され、光導波路２に励起光を導入するための励起光導入
面４を有している励起光導入手段である。７は、三角プ
リズムであり、光導波路２の内周の側面に形成され、光
導波路２に励起光を反射するための励起光反射面８を有
している励起光反射手段である。図１４および図１５に
示すように、実施の形態１の場合と異なる点は、光導波
路２に励起光を反射するための励起光反射手段７が形成
されている。
【００８２】なお、増幅用光ファイバ１は、六方最密
で、コアと光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回さ
れた円の中心方向に向かうように配列されている。充填
媒体２は固定兼光導波用としてポリウレタンアクリレー
トなどのような高分子樹脂が使用され、クラッドとほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であり、励起光を周回
させるための光導波路２が形成されている。励起光導入
手段３は、三角プリズムであり、光導波路２と三角プリ
ズムの稜線に対向する底面の隙間に充填媒体を有し、三
角プリズムの稜線を一辺とする斜面の一方を励起光導入
面４としている。励起光導入面４は、アレー半導体レー
ザなどからの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに
比べて十分大きい断面積であり、表面に誘電体膜の励起
光に対する反射防止膜が形成されている。励起光反射手
段７は、三角プリズムであり、光導波路２と三角プリズ
ムの稜線に対向する底面の隙間にクラッドとほぼ同じ屈
折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有
し、三角プリズムの稜線を一辺とする斜面の一方を励起
光反射面８としている。励起光反射面８は、アレー半導
体レーザなどからの励起光のビーム形状にほぼ一致し、
コアに比べて十分大きい断面積であり、表面に誘電体膜
の励起光に対する全反射膜が形成されている。光導波路
２は、励起光導入面を除いた表面に誘電体膜の励起光に
対する全反射膜が形成されている。
で、コアと光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回さ
れた円の中心方向に向かうように配列されている。充填
媒体２は固定兼光導波用としてポリウレタンアクリレー
トなどのような高分子樹脂が使用され、クラッドとほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であり、励起光を周回
させるための光導波路２が形成されている。励起光導入
手段３は、三角プリズムであり、光導波路２と三角プリ
ズムの稜線に対向する底面の隙間に充填媒体を有し、三
角プリズムの稜線を一辺とする斜面の一方を励起光導入
面４としている。励起光導入面４は、アレー半導体レー
ザなどからの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに
比べて十分大きい断面積であり、表面に誘電体膜の励起
光に対する反射防止膜が形成されている。励起光反射手
段７は、三角プリズムであり、光導波路２と三角プリズ
ムの稜線に対向する底面の隙間にクラッドとほぼ同じ屈
折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有
し、三角プリズムの稜線を一辺とする斜面の一方を励起
光反射面８としている。励起光反射面８は、アレー半導
体レーザなどからの励起光のビーム形状にほぼ一致し、
コアに比べて十分大きい断面積であり、表面に誘電体膜
の励起光に対する全反射膜が形成されている。光導波路
２は、励起光導入面を除いた表面に誘電体膜の励起光に
対する全反射膜が形成されている。
【００８３】次に動作について説明する。図１４に示す
ように、励起光導入手段３の励起光導入面４から波長が
０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路が形成され
た増幅用光ファイバ１に導入する。図１５に示すよう
に、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、励起光
反射手段７の励起光反射面８により反射され、光導波路
２の外周と内周の側面において全反射条件を満たし、充
填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
ように、励起光導入手段３の励起光導入面４から波長が
０．９８μｍ帯の高出力な励起光を光導波路が形成され
た増幅用光ファイバ１に導入する。図１５に示すよう
に、増幅用光ファイバ１に導入された励起光は、励起光
反射手段７の励起光反射面８により反射され、光導波路
２の外周と内周の側面において全反射条件を満たし、充
填媒体を有する増幅用光ファイバ１を周回する。
【００８４】図１に示すように、増幅用光ファイバ１の
コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光軸と
ほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に導入される
と、励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２によりコア
１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光する。
その際、コア１１において励起光強度は高くなり、効率
良くコア１１を励起させることができる。さらに、コア
１１を透過した励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２
により再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。
コア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を結ぶ光軸と
ほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に導入される
と、励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２によりコア
１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光する。
その際、コア１１において励起光強度は高くなり、効率
良くコア１１を励起させることができる。さらに、コア
１１を透過した励起光は光屈折媒体１４−１，１４−２
により再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。
【００８５】図４に示すように、光導波路２の外周と内
周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、光屈折
媒体１４−１，１４−２により充填媒体を有する増幅用
光ファイバ１のコア１１に繰り返し集光される。
周との側面の間で繰り返し反射される励起光は、光屈折
媒体１４−１，１４−２により充填媒体を有する増幅用
光ファイバ１のコア１１に繰り返し集光される。
【００８６】これにより、コア１１中のＥｒが０．９８
μｍ帯の高強度な励起光を吸収して、効率良く励起が行
われて反転分布を形成する。波長が１．５５μｍ帯の信
号光を増幅用光ファイバ１の一方の端部から導入した場
合、誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長であ
る１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ１中で光
増幅される。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部から
光増幅された高出力な増幅光（信号光）が出力される。
あるいは、波長が１．５５μｍ帯の信号光を全反射する
全反射鏡を増幅用光ファイバ１の一方の端部に設置した
場合、同様に誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出
波長である１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ
１中でレーザ発振される。増幅用光ファイバ１のもう一
方の端部からレーザ発振された高出力な増幅光（発振
光）が出力される。
μｍ帯の高強度な励起光を吸収して、効率良く励起が行
われて反転分布を形成する。波長が１．５５μｍ帯の信
号光を増幅用光ファイバ１の一方の端部から導入した場
合、誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出波長であ
る１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ１中で光
増幅される。増幅用光ファイバ１のもう一方の端部から
光増幅された高出力な増幅光（信号光）が出力される。
あるいは、波長が１．５５μｍ帯の信号光を全反射する
全反射鏡を増幅用光ファイバ１の一方の端部に設置した
場合、同様に誘導放出現象を利用して、Ｅｒの誘導放出
波長である１．５５μｍ帯の信号光が増幅用光ファイバ
１中でレーザ発振される。増幅用光ファイバ１のもう一
方の端部からレーザ発振された高出力な増幅光（発振
光）が出力される。
【００８７】ここで、励起光導入手段３は、三角プリズ
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路に導
入させることができる。さらに、励起光導入面４は、ア
レー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致
し、コアに比べて十分大きい断面積であるため、導入す
る励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励起光を
光導波路２に導入させることができるため、光増幅およ
びレーザ発振を高出力化することができる。
ムであり、光導波路２の側面に形成され、光導波路２と
の隙間にクラッド１２とほぼ同じ屈折率で励起光に対し
て透明な媒質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの
一面を励起光導入面４としているため、光導波路２の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路２の
表面における励起光の反射や屈折による損失を低減し
て、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路２に導
入させることができる。また、励起光導入面４は、表面
に励起光に対する反射防止膜が形成されているため、励
起光の漏れを低減して、効率良く励起光を光導波路に導
入させることができる。さらに、励起光導入面４は、ア
レー半導体レーザなどの励起光のビーム形状にほぼ一致
し、コアに比べて十分大きい断面積であるため、導入す
る励起光の蹴られを低減するとともに高出力な励起光を
光導波路２に導入させることができるため、光増幅およ
びレーザ発振を高出力化することができる。
【００８８】励起光反射手段７は、三角プリズムであ
り、光導波路２の側面に形成され、光導波路２との隙間
にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの一面を励起
光反射面としているため、全反射条件を満たす角度で励
起光を光導波路２に導入させることができる。また、励
起光反射面８は、表面に励起光に対する全反射膜が形成
されているため、励起光の漏れを低減して、効率良く励
起光を光導波路２に導入させることができる。さらに、
励起光反射面は、アレー半導体レーザなどの励起光のビ
ーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十分大きい断
面積であるため、導入する励起光の蹴られを低減すると
ともに高出力な励起光を光導波路２に導入させることが
できるため、光増幅およびレーザ発振を高出力化するこ
とができる。
り、光導波路２の側面に形成され、光導波路２との隙間
にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒
質からなる充填媒体を有し、三角プリズムの一面を励起
光反射面としているため、全反射条件を満たす角度で励
起光を光導波路２に導入させることができる。また、励
起光反射面８は、表面に励起光に対する全反射膜が形成
されているため、励起光の漏れを低減して、効率良く励
起光を光導波路２に導入させることができる。さらに、
励起光反射面は、アレー半導体レーザなどの励起光のビ
ーム形状にほぼ一致し、コア１１に比べて十分大きい断
面積であるため、導入する励起光の蹴られを低減すると
ともに高出力な励起光を光導波路２に導入させることが
できるため、光増幅およびレーザ発振を高出力化するこ
とができる。
【００８９】光導波路２は、円筒状で表面が鏡面である
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
ため、励起光は光導波路２の外周と内周の側面で全反射
条件を満たすことにより、光導波路２が形成された増幅
用光ファイバ１を周回して、効率良く励起光を増幅用光
ファイバ１に導波させることができる。また、光導波路
２は、励起光導入面４を除いた表面に励起光に対する全
反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
【００９０】被覆媒体１３および充填媒体は、保護兼光
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
導波用および固定兼光導波用とし、クラッド１２とほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明であるため、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路２の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこ
とにより、光導波路２が形成された増幅用光ファイバ１
を周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導
波させることができる。
【００９１】コア１１を挟んで対向した位置に複数個の
光屈折媒体１４−１，１４−２が埋設され、増幅用光フ
ァイバ１はコア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を
結ぶ光軸が光ファイバ１の巻回された円の中心方向に向
かうように配列されているため、光屈折媒体１４−１，
１４−２により増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返
し集光され、効率良く励起光をコア１１に集光させるこ
とができる。また、増幅用光ファイバ１は、六方最密で
配列されているため、光導波路２の容積を小さくして励
起光強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させるこ
とができる。
光屈折媒体１４−１，１４−２が埋設され、増幅用光フ
ァイバ１はコア１１と光屈折媒体１４−１，１４−２を
結ぶ光軸が光ファイバ１の巻回された円の中心方向に向
かうように配列されているため、光屈折媒体１４−１，
１４−２により増幅用光ファイバ１のコア１１に繰り返
し集光され、効率良く励起光をコア１１に集光させるこ
とができる。また、増幅用光ファイバ１は、六方最密で
配列されているため、光導波路２の容積を小さくして励
起光強度は高くなり、効率良くコア１１を励起させるこ
とができる。
【００９２】活性媒質の希土類元素として３準位系のＥ
ｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高出
力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振を行うこ
とができる。
ｒがドープされているため、励起光強度が高いほど高出
力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振を行うこ
とができる。
【００９３】一方、図５は、図１と同様に増幅用光ファ
イバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図５に示すように、図１と異なる点として、１５−
１および１５−２は、クラッド内のコアを中心として対
向した位置に埋設された空隙であり、クラッド１２との
境界面にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光
をコアの位置する方向に屈折させるような曲率が形成さ
れている。増幅用光ファイバ１における光ファイバの断
面構成は、図５の場合においても、図１の場合と同様な
効果が得られ、増幅用光ファイバ１のコア１１と空隙を
結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に
導入されると、励起光は空隙１５−１，１５−２により
コア１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光す
る。その際、コア１１において励起光強度は高くなり、
効率良くコア１１を励起させることができる。さらに、
コア１１を透過した励起光は空隙１５−１，１５−２に
より再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。コア１１
を挟んで対向した位置に複数個の空隙が埋設され、増幅
用光ファイバ１はコア１１と空隙１５−１，１５−２を
結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向か
うように配列されているため、空隙１５−１，１５−２
により増幅用光ファイバのコア１１に繰り返し集光さ
れ、効率良く励起光をコア１１に集光させることができ
る。
イバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図５に示すように、図１と異なる点として、１５−
１および１５−２は、クラッド内のコアを中心として対
向した位置に埋設された空隙であり、クラッド１２との
境界面にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光
をコアの位置する方向に屈折させるような曲率が形成さ
れている。増幅用光ファイバ１における光ファイバの断
面構成は、図５の場合においても、図１の場合と同様な
効果が得られ、増幅用光ファイバ１のコア１１と空隙を
結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励起光がクラッド１２に
導入されると、励起光は空隙１５−１，１５−２により
コア１１の位置する方向に屈折されてコア１１に集光す
る。その際、コア１１において励起光強度は高くなり、
効率良くコア１１を励起させることができる。さらに、
コア１１を透過した励起光は空隙１５−１，１５−２に
より再び光軸とほぼ平行な方向に屈折される。コア１１
を挟んで対向した位置に複数個の空隙が埋設され、増幅
用光ファイバ１はコア１１と空隙１５−１，１５−２を
結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中心方向に向か
うように配列されているため、空隙１５−１，１５−２
により増幅用光ファイバのコア１１に繰り返し集光さ
れ、効率良く励起光をコア１１に集光させることができ
る。
【００９４】一方、図１０は、図１と同様に増幅用光フ
ァイバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１１は、図１０におけるＣ−Ｃ断面線に沿った屈
折率分布図である。図１０に示すように、図１と異なる
点として、コア２１よりもクラッド２２の屈折率が小さ
くなるように設定され、さらに、クラッド２２自体にク
ラッド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折
率分布が設定されている。増幅用光ファイバにおける光
ファイバの断面構成は、図１０の場合においても、図１
の場合と同様な効果が得られ、励起光がクラッド２２に
導入されると、クラッド２２自体にクラッド２２の外周
に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定され
ているため、クラッド２２内の励起光は直進することな
く、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折する。こ
れにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がない場合に
比べて多くのクラッドに導入された励起光がコアに集光
する。その際、コア２１において励起光強度は高くな
り、効率良くコア２１を励起させることができる。
ァイバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。図１１は、図１０におけるＣ−Ｃ断面線に沿った屈
折率分布図である。図１０に示すように、図１と異なる
点として、コア２１よりもクラッド２２の屈折率が小さ
くなるように設定され、さらに、クラッド２２自体にク
ラッド２２の外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折
率分布が設定されている。増幅用光ファイバにおける光
ファイバの断面構成は、図１０の場合においても、図１
の場合と同様な効果が得られ、励起光がクラッド２２に
導入されると、クラッド２２自体にクラッド２２の外周
に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布が設定され
ているため、クラッド２２内の励起光は直進することな
く、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈折する。こ
れにより、クラッド２２内に屈折率の勾配がない場合に
比べて多くのクラッドに導入された励起光がコアに集光
する。その際、コア２１において励起光強度は高くな
り、効率良くコア２１を励起させることができる。
【００９５】一方、図６および図１３は、図４および図
１２と同様に図１４におけるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅
用光ファイバの断面構成を示す模式図である。図６およ
び図１３に示すように、図４および図１２と異なる点と
して、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形であ
り、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列されてい
る。増幅用光ファイバの断面構成は、図６および図１３
の場合においても、図４および図１２の場合と同様な効
果が得られ、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形
であるため、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列
され、容易に増幅用光ファイバを光導波路においてコア
１１と光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回された
円の中心方向に向かうように配列させることができる。
１２と同様に図１４におけるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅
用光ファイバの断面構成を示す模式図である。図６およ
び図１３に示すように、図４および図１２と異なる点と
して、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形であ
り、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列されてい
る。増幅用光ファイバの断面構成は、図６および図１３
の場合においても、図４および図１２の場合と同様な効
果が得られ、クラッド１２は、外周部の断面形状が方形
であるため、各クラッド１２の一辺長を合致させて配列
され、容易に増幅用光ファイバを光導波路においてコア
１１と光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回された
円の中心方向に向かうように配列させることができる。
【００９６】一方、図７は、プリズムシート５の模式図
である。図７に示すように、プリズムシート５は、微小
なプリズムが配列されており、励起光導入面６に入射す
る励起光を任意の方向に屈折させることができる。実施
の形態３の場合の増幅用光ファイバの励起光導入手段
は、三角プリズムであるが、実施の形態１の場合の増幅
用光ファイバの励起光導入手段と同様にプリズムシート
であっても、実施の形態３の場合と同様な効果が得ら
れ、励起光導入手段は、プリズムシートであり、光導波
路の側面に形成され、光導波路との隙間にクラッドとほ
ぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填
媒体を有し、プリズムシートの一方を向いた面を励起光
導入面としているため、光導波路の側面から励起光を直
接導入する場合に比べて光導波路の表面における励起光
の反射や屈折による損失を低減して、全反射条件を満た
す角度で励起光を光導波路に導入させることができる。
また、励起光導入面は、表面に励起光に対する反射防止
膜が形成されているため、励起光の漏れを低減して、効
率良く励起光を光導波路に導入させることができる。さ
らに、励起光導入面は、アレー半導体レーザなどの励起
光のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて十分大きい
断面積であるため、導入する励起光の蹴られを低減する
とともに高出力な励起光を光導波路に導入させることが
できるため、光増幅およびレーザ発振を高出力化するこ
とができる。
である。図７に示すように、プリズムシート５は、微小
なプリズムが配列されており、励起光導入面６に入射す
る励起光を任意の方向に屈折させることができる。実施
の形態３の場合の増幅用光ファイバの励起光導入手段
は、三角プリズムであるが、実施の形態１の場合の増幅
用光ファイバの励起光導入手段と同様にプリズムシート
であっても、実施の形態３の場合と同様な効果が得ら
れ、励起光導入手段は、プリズムシートであり、光導波
路の側面に形成され、光導波路との隙間にクラッドとほ
ぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填
媒体を有し、プリズムシートの一方を向いた面を励起光
導入面としているため、光導波路の側面から励起光を直
接導入する場合に比べて光導波路の表面における励起光
の反射や屈折による損失を低減して、全反射条件を満た
す角度で励起光を光導波路に導入させることができる。
また、励起光導入面は、表面に励起光に対する反射防止
膜が形成されているため、励起光の漏れを低減して、効
率良く励起光を光導波路に導入させることができる。さ
らに、励起光導入面は、アレー半導体レーザなどの励起
光のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて十分大きい
断面積であるため、導入する励起光の蹴られを低減する
とともに高出力な励起光を光導波路に導入させることが
できるため、光増幅およびレーザ発振を高出力化するこ
とができる。
【００９７】一方、図１６は、プリズムシートの模式図
である。図１６に示すように、プリズムシート９は、微
小なプリズムが配列されており、励起光反射面１０に入
射する励起光を任意の方向に反射させることができる。
図１７は、図１４と同様に増幅用光ファイバの全体構成
を示す模式図である。図１８は、図１５と同様に図１４
におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面
構成を示す模式図である。図１７および図１８に示すよ
うに、図１４および図１５と異なる点として、励起光反
射手段は、プリズムシート９であり、光導波路とプリズ
ムシートの励起光反射面１０と対向する面の隙間にクラ
ッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質から
なる充填媒体を有している。図１７および図１８の場合
においても、図１４および図１５の場合と同様な効果が
得られ、励起光反射手段は、プリズムシートであり、光
導波路の側面に形成され、光導波路との隙間にクラッド
とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる
充填媒体を有し、プリズムシートの一方を向いた面を励
起光反射面としているため、全反射条件を満たす角度で
励起光を光導波路に導入させることができる。
である。図１６に示すように、プリズムシート９は、微
小なプリズムが配列されており、励起光反射面１０に入
射する励起光を任意の方向に反射させることができる。
図１７は、図１４と同様に増幅用光ファイバの全体構成
を示す模式図である。図１８は、図１５と同様に図１４
におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光ファイバの断面
構成を示す模式図である。図１７および図１８に示すよ
うに、図１４および図１５と異なる点として、励起光反
射手段は、プリズムシート９であり、光導波路とプリズ
ムシートの励起光反射面１０と対向する面の隙間にクラ
ッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質から
なる充填媒体を有している。図１７および図１８の場合
においても、図１４および図１５の場合と同様な効果が
得られ、励起光反射手段は、プリズムシートであり、光
導波路の側面に形成され、光導波路との隙間にクラッド
とほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる
充填媒体を有し、プリズムシートの一方を向いた面を励
起光反射面としているため、全反射条件を満たす角度で
励起光を光導波路に導入させることができる。
【００９８】また、励起光反射面は、表面に励起光に対
する全反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低
減して、効率良く励起光を光導波路に導入させることが
できる。さらに、励起光反射面は、アレー半導体レーザ
などの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて
十分大きい断面積であるため、導入する励起光の蹴られ
を低減するとともに高出力な励起光を光導波路に導入さ
せることができるため、光増幅およびレーザ発振を高出
力化することができる。
する全反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低
減して、効率良く励起光を光導波路に導入させることが
できる。さらに、励起光反射面は、アレー半導体レーザ
などの励起光のビーム形状にほぼ一致し、コアに比べて
十分大きい断面積であるため、導入する励起光の蹴られ
を低減するとともに高出力な励起光を光導波路に導入さ
せることができるため、光増幅およびレーザ発振を高出
力化することができる。
【００９９】なお、実施の形態３の場合の増幅用光ファ
イバの断面構成は、実施の形態１の場合と同様な増幅用
光ファイバにおける光ファイバの断面構成であるが、実
施の形態２の場合の増幅用光ファイバの断面構成を組み
合わせても、実施の形態１の場合と実施の形態２の場合
を組み合わせた同様な効果が得られ、増幅用光ファイバ
のコアと光屈折媒体を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励
起光がクラッドに導入されると、励起光は光屈折媒体に
よりコアの位置する方向に屈折されてコアに集光する。
また、クラッド内の励起光は直進することなく、屈折率
の大きい中心に向かって次第に屈折する。これにより、
クラッド内に屈折率の勾配がない場合に比べて多くのク
ラッドに導入された励起光がコアに集光する。その際、
コアにおいて励起光強度は高くなり、効率良くコアを励
起させることができる。
イバの断面構成は、実施の形態１の場合と同様な増幅用
光ファイバにおける光ファイバの断面構成であるが、実
施の形態２の場合の増幅用光ファイバの断面構成を組み
合わせても、実施の形態１の場合と実施の形態２の場合
を組み合わせた同様な効果が得られ、増幅用光ファイバ
のコアと光屈折媒体を結ぶ光軸とほぼ平行に伝搬する励
起光がクラッドに導入されると、励起光は光屈折媒体に
よりコアの位置する方向に屈折されてコアに集光する。
また、クラッド内の励起光は直進することなく、屈折率
の大きい中心に向かって次第に屈折する。これにより、
クラッド内に屈折率の勾配がない場合に比べて多くのク
ラッドに導入された励起光がコアに集光する。その際、
コアにおいて励起光強度は高くなり、効率良くコアを励
起させることができる。
【０１００】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、励起
光を導入し光増幅またはレーザ発振を行う増幅用光ファ
イバにおいて、活性媒質を有したコアと、コアの外周に
形成され、励起光に対して透明な媒質からなるクラッド
と、クラッドに設けられ、クラッドに導入された励起光
をコアに集光させるための励起光集光手段とを備えたの
で、励起を高効率化するとともに光増幅およびレーザ発
振を高出力化することができる。
光を導入し光増幅またはレーザ発振を行う増幅用光ファ
イバにおいて、活性媒質を有したコアと、コアの外周に
形成され、励起光に対して透明な媒質からなるクラッド
と、クラッドに設けられ、クラッドに導入された励起光
をコアに集光させるための励起光集光手段とを備えたの
で、励起を高効率化するとともに光増幅およびレーザ発
振を高出力化することができる。
【０１０１】また、励起光集光手段は、クラッド自体に
クラッドの外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率
分布が設定されているため、クラッド内の励起光は直進
することなく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈
折し、クラッド内に屈折率の勾配がない場合に比べて多
くのクラッドに導入された励起光がコアに集光し、コア
において励起光強度は高くなり、効率良くコアを励起さ
せることができる。
クラッドの外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率
分布が設定されているため、クラッド内の励起光は直進
することなく、屈折率の大きい中心に向かって次第に屈
折し、クラッド内に屈折率の勾配がない場合に比べて多
くのクラッドに導入された励起光がコアに集光し、コア
において励起光強度は高くなり、効率良くコアを励起さ
せることができる。
【０１０２】また、励起光集光手段を、クラッド内に光
ファイバの長手方向に沿ってコアとほぼ並列に埋設さ
れ、クラッドと異なる屈折率を有する光屈折媒体とする
ことで、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコア
に集光させることができる。
ファイバの長手方向に沿ってコアとほぼ並列に埋設さ
れ、クラッドと異なる屈折率を有する光屈折媒体とする
ことで、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコア
に集光させることができる。
【０１０３】また、光屈折手段を、空隙により構成する
ことで、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコア
に集光させることができる。
ことで、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコア
に集光させることができる。
【０１０４】また、光屈折媒体を、クラッドとの境界面
にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア
の位置する方向に屈折させるような曲率が形成すること
で、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコアに集
光させることができる。
にコアとを結ぶ光軸とほぼ平行に入射する励起光をコア
の位置する方向に屈折させるような曲率が形成すること
で、励起光をコアの位置する方向に屈折させてコアに集
光させることができる。
【０１０５】また、光屈折媒体は、コアを挟んで対向し
た位置に複数個埋設されているので、励起光は、増幅用
光ファイバのコアに繰り返し集光され、効率良く励起光
をコアに集光させることができる。
た位置に複数個埋設されているので、励起光は、増幅用
光ファイバのコアに繰り返し集光され、効率良く励起光
をコアに集光させることができる。
【０１０６】また、クラッドの外周にクラッドとほぼ同
じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる被覆媒体
が形成することで、各境界における励起光の反射や屈折
による散乱がなく、励起光は光導波路の外周と内周の側
面で全反射条件を満たすことにより、効率良く励起光を
増幅用光ファイバに導波させることができる。
じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる被覆媒体
が形成することで、各境界における励起光の反射や屈折
による散乱がなく、励起光は光導波路の外周と内周の側
面で全反射条件を満たすことにより、効率良く励起光を
増幅用光ファイバに導波させることができる。
【０１０７】また、コイル状に配列され、配列された光
ファイバ同士の隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、励起光
を周回させるための光導波路が形成したので、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこと
により、光導波路が形成された増幅用光ファイバを周回
して、効率良く励起光を増幅用光ファイバに導波させる
ことができる。
ファイバ同士の隙間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起
光に対して透明な媒質からなる充填媒体を有し、励起光
を周回させるための光導波路が形成したので、各境界に
おける励起光の反射や屈折による散乱がなく、励起光は
光導波路の外周と内周の側面で全反射条件を満たすこと
により、光導波路が形成された増幅用光ファイバを周回
して、効率良く励起光を増幅用光ファイバに導波させる
ことができる。
【０１０８】また、コアと光屈折媒体を結ぶ光軸を光フ
ァイバの巻回された円の中心方向に向かうように配列す
ることで、増幅用光ファイバのコアに繰り返し集光さ
れ、効率良く励起光をコアに集光させることができる。
ァイバの巻回された円の中心方向に向かうように配列す
ることで、増幅用光ファイバのコアに繰り返し集光さ
れ、効率良く励起光をコアに集光させることができる。
【０１０９】また、増幅用光ファイバは六方最密で配列
されているため、光導波路の容積を小さくして励起光強
度は高くなり、効率良くコアを励起させることができ
る。
されているため、光導波路の容積を小さくして励起光強
度は高くなり、効率良くコアを励起させることができ
る。
【０１１０】また、クラッドは、外周部の断面形状が方
形であるため、各クラッドの一辺長を合致させて配列さ
れ、容易に増幅用光ファイバを光導波路においてコアと
光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中
心方向に向かうように配列させることができる。
形であるため、各クラッドの一辺長を合致させて配列さ
れ、容易に増幅用光ファイバを光導波路においてコアと
光屈折媒体を結ぶ光軸が光ファイバの巻回された円の中
心方向に向かうように配列させることができる。
【０１１１】また、光導波路の表面を鏡面としたため、
励起光は光導波路の外周と内周の側面で全反射条件を満
たすことにより、光導波路が形成された増幅用光ファイ
バを周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバに導
波させることができる。
励起光は光導波路の外周と内周の側面で全反射条件を満
たすことにより、光導波路が形成された増幅用光ファイ
バを周回して、効率良く励起光を増幅用光ファイバに導
波させることができる。
【０１１２】また、光導波路は、表面に励起光に対する
全反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
全反射膜が形成されているため、励起光の漏れを低減し
て、効率良く励起光を増幅用光ファイバ１に導波させる
ことができる。
【０１１３】また、光導波路に励起光を導入するための
励起光導入面を有する励起光導入手段が形成されている
ので、励起光を光導波路に導入させることができる。
励起光導入面を有する励起光導入手段が形成されている
ので、励起光を光導波路に導入させることができる。
【０１１４】また、励起光導入手段は、三角プリズムで
あり、三角プリズムの一面を励起光導入面としているた
め、光導波路の側面から励起光を直接導入する場合に比
べて光導波路の表面における励起光の反射や屈折による
損失を低減して、全反射条件を満たす角度で励起光を光
導波路に導入させることができる。
あり、三角プリズムの一面を励起光導入面としているた
め、光導波路の側面から励起光を直接導入する場合に比
べて光導波路の表面における励起光の反射や屈折による
損失を低減して、全反射条件を満たす角度で励起光を光
導波路に導入させることができる。
【０１１５】また、励起光導入手段は、プリズムシート
であり、光導波路の側面に形成され、プリズムシートの
一方を向いた面を励起光導入面としているため、光導波
路の側面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波
路の表面における励起光の反射や屈折による損失を低減
して、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導
入させることができる。
であり、光導波路の側面に形成され、プリズムシートの
一方を向いた面を励起光導入面としているため、光導波
路の側面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波
路の表面における励起光の反射や屈折による損失を低減
して、全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導
入させることができる。
【０１１６】また、励起光導入手段は、光導波路との隙
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有しているので、光導波路の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路の表
面における励起光の反射や屈折による損失を低減して、
全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導入させ
ることができる。
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有しているので、光導波路の側
面から励起光を直接導入する場合に比べて光導波路の表
面における励起光の反射や屈折による損失を低減して、
全反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導入させ
ることができる。
【０１１７】また、励起光導入面は、入射する励起光の
断面形状にほぼ一致するため、導入する励起光の蹴られ
を低減するとともに高出力な励起光を光導波路に導入さ
せることができ、光増幅およびレーザ発振を高出力化す
ることができる。
断面形状にほぼ一致するため、導入する励起光の蹴られ
を低減するとともに高出力な励起光を光導波路に導入さ
せることができ、光増幅およびレーザ発振を高出力化す
ることができる。
【０１１８】また、励起光導入面は、表面に励起光に対
する反射防止膜が形成されているため、励起光の漏れを
低減して、効率良く励起光を光導波路に導入させること
ができる。
する反射防止膜が形成されているため、励起光の漏れを
低減して、効率良く励起光を光導波路に導入させること
ができる。
【０１１９】また、光導波路に励起光を反射するための
励起光反射面を有する励起光反射手段が形成されている
ので、励起光を光導波路に導入させることができる。
励起光反射面を有する励起光反射手段が形成されている
ので、励起光を光導波路に導入させることができる。
【０１２０】また、励起光反射手段は、三角プリズムで
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光反射面と
しているので、全反射条件を満たす角度で励起光を光導
波路に導入させることができる。
あり、三角プリズムの少なくとも一面を励起光反射面と
しているので、全反射条件を満たす角度で励起光を光導
波路に導入させることができる。
【０１２１】また、励起光反射手段は、微小なプリズム
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光反射面としているので、全
反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導入させる
ことができる。
が配列されたプリズムシートであり、プリズムの少なく
とも一方を向いた面を励起光反射面としているので、全
反射条件を満たす角度で励起光を光導波路に導入させる
ことができる。
【０１２２】また、励起光反射手段は、光導波路との隙
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有しているので、全反射条件を
満たす角度で励起光を光導波路に導入させることができ
る。
間にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に対して透明な
媒質からなる充填媒体を有しているので、全反射条件を
満たす角度で励起光を光導波路に導入させることができ
る。
【０１２３】また、励起光反射面は、入射する励起光の
断面形状にほぼ一致しているので、導入する励起光の蹴
られを低減すると共に高出力な励起光を光導波路に導入
させることができるため、光増幅及びレーザ発振を高出
力化することができる。
断面形状にほぼ一致しているので、導入する励起光の蹴
られを低減すると共に高出力な励起光を光導波路に導入
させることができるため、光増幅及びレーザ発振を高出
力化することができる。
【０１２４】また、励起光反射面は、表面に励起光に対
する全反射膜が形成されているので、励起光の漏れを低
減して、効率良く励起光を光導波路に導入させることが
できる。
する全反射膜が形成されているので、励起光の漏れを低
減して、効率良く励起光を光導波路に導入させることが
できる。
【０１２５】さらに、活性媒質の希土類元素として３準
位系のＥｒがドープされているため、励起光強度が高い
ほど高出力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振
を行うことができる。
位系のＥｒがドープされているため、励起光強度が高い
ほど高出力が得られ、効率良く光増幅およびレーザ発振
を行うことができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による増幅用光ファ
イバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
イバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
【図２】 この発明の実施の形態１による増幅用光ファ
イバの全体構成を示す模式図である。
イバの全体構成を示す模式図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅用光
ファイバの断面構成を示す模式図である。
ファイバの断面構成を示す模式図である。
【図４】 図２におけるＢ−Ｂ断面線に沿った増幅用光
ファイバの断面構成を示す模式図である。
ファイバの断面構成を示す模式図である。
【図５】 図１と同様に増幅用光ファイバ１における光
ファイバの断面構成を示す模式図である。
ファイバの断面構成を示す模式図である。
【図６】 図４と同様に図２におけるＢ−Ｂ断面線に沿
った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図である。
った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図である。
【図７】 励起光導入手段としてのプリズムシートの模
式図である。
式図である。
【図８】 図２と同様に増幅用光ファイバ１の全体構成
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図９】 図３と同様に図８におけるＡ−Ａ断面線に沿
った増幅用光ファイバ１の断面構成を示す模式図であ
る。
った増幅用光ファイバ１の断面構成を示す模式図であ
る。
【図１０】 この発明の実施の形態２による増幅用光フ
ァイバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
ァイバにおける光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
【図１１】 図１０におけるＣ−Ｃ断面線に沿った屈折
率分布図である。
率分布図である。
【図１２】 図４と同様に図８におけるＢ−Ｂ断面線に
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
【図１３】 図１２と同様に図２におけるＢ−Ｂ断面線
に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図であ
る。
【図１４】 この発明の実施の形態３による増幅用光フ
ァイバの全体構成を示す模式図である。
ァイバの全体構成を示す模式図である。
【図１５】 図１４におけるＡ−Ａ断面線に沿った増幅
用光ファイバの断面構成を示す模式図である。
用光ファイバの断面構成を示す模式図である。
【図１６】 励起光反射手段としてのプリズムシートの
模式図である。
模式図である。
【図１７】 図１４と同様に増幅用光ファイバの全体構
成を示す模式図である。
成を示す模式図である。
【図１８】 図１５と同様に図１４におけるＡ−Ａ断面
線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図で
ある。
線に沿った増幅用光ファイバの断面構成を示す模式図で
ある。
【図１９】 従来例１によるダブルクラッド型の光ファ
イバの構成を示す断面図である。
イバの構成を示す断面図である。
【図２０】 特開平１０-１９００９７号公報に開示さ
れた従来例２よる光ファイバの構成を示す断面図であ
る。
れた従来例２よる光ファイバの構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】 １ 増幅用光ファイバ、２ 光導波路、３ 励起光導入
手段（三角プリズム）、４ 励起光導入面、５ プリズ
ムシート、６ 励起光導入面、７ 励起光反射手段（三
角プリズム）、８ 励起光反射面、９ プリズムシー
ト、１０ 励起光反射面、１１，２１ コア、１２，２
２ クラッド、１３，２３ 被覆媒体、１４−１，１４
−２、１５−１，１５−２ 光屈折媒体。
手段（三角プリズム）、４ 励起光導入面、５ プリズ
ムシート、６ 励起光導入面、７ 励起光反射手段（三
角プリズム）、８ 励起光反射面、９ プリズムシー
ト、１０ 励起光反射面、１１，２１ コア、１２，２
２ クラッド、１３，２３ 被覆媒体、１４−１，１４
−２、１５−１，１５−２ 光屈折媒体。
Claims (26)
- 【請求項１】 励起光を導入し光増幅またはレーザ発振
を行う増幅用光ファイバにおいて、 活性媒質を有したコアと、 コアの外周に形成され、励起光に対して透明な媒質から
なるクラッドと、 クラッドに設けられ、クラッドに導入された励起光をコ
アに集光させるための励起光集光手段とを備えたことを
特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の増幅用光ファイバにお
いて、 励起光集光手段は、クラッド自体に設定され、クラッド
の外周に向かうほど屈折率が小さくなる屈折率分布であ
ることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の増幅用光ファ
イバにおいて、 励起光集光手段は、クラッド内に光ファイバの長手方向
に沿ってコアとほぼ並列に埋設され、クラッドと異なる
屈折率を有する光屈折媒体であることを特徴とする増幅
用光ファイバ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の増幅用光ファイバにお
いて、 光屈折媒体は、空隙であることを特徴とする増幅用光フ
ァイバ。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の増幅用光ファ
イバにおいて、 光屈折媒体は、クラッドとの境界面にコアとを結ぶ光軸
とほぼ平行に入射する励起光をコアの位置する方向に屈
折させるような曲率が形成されていることを特徴とする
増幅用光ファイバ。 - 【請求項６】 請求項３ないし５のいずれかに記載の増
幅用光ファイバにおいて、 光屈折媒体は、コアを挟んで対向した位置に複数個が埋
設されていることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の増
幅用光ファイバにおいて、 クラッドの外周にクラッドとほぼ同じ屈折率で励起光に
対して透明な媒質からなる被覆媒体が形成されているこ
とを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の増
幅用光ファイバにおいて、 コイル状に配列され、 配列された光ファイバ同士の隙間にクラッドとほぼ同じ
屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒体を
有し、 励起光を周回させるための光導波路が形成されているこ
とを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項９】 請求項８に記載の増幅用光ファイバにお
いて、 コアと光屈折媒体を結ぶ光軸は光ファイバの巻回された
円の中心方向に向かうように配列されていることを特徴
とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１０】 請求項８または９に記載の増幅用光フ
ァイバにおいて、 光ファイバは、六方最密で配列されていることを特徴と
する増幅用光ファイバ。 - 【請求項１１】 請求項８ないし１０のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 クラッドは、外周部の断面形状が方形であることを特徴
とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１２】 請求項８ないし１１のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 光導波路は、表面が鏡面であることを特徴とする増幅用
光ファイバ。 - 【請求項１３】 請求項８ないし１２のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 光導波路は、表面に励起光に対する全反射膜が形成され
ていることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１４】 請求項８ないし１３のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 光導波路に励起光を導入するための励起光導入面を有す
る励起光導入手段が形成されていることを特徴とする増
幅用光ファイバ。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の増幅用光ファイバ
において、 励起光導入手段は、三角プリズムであり、三角プリズム
の少なくとも一面を励起光導入面としていることを特徴
とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の増幅用光ファイバ
において、 励起光導入手段は、微小なプリズムが配列されたプリズ
ムシートであり、プリズムの少なくとも一方を向いた面
を励起光導入面としていることを特徴とする増幅用光フ
ァイバ。 - 【請求項１７】 請求項１４ないし１６のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光導入手段は、光導波路との隙間にクラッドとほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒
体を有していることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１８】 請求項１４ないし１７のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光導入面は、入射する励起光の断面形状にほぼ一致
していることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項１９】 請求項１４ないし１８のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光導入面は、表面に励起光に対する反射防止膜が形
成されていることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２０】 請求項８ないし１９のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 光導波路に励起光を反射するための励起光反射面を有す
る励起光反射手段が形成されていることを特徴とする増
幅用光ファイバ。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載の増幅用光ファイバ
において、 励起光反射手段は、三角プリズムであり、三角プリズム
の少なくとも一面を励起光反射面としていることを特徴
とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２２】 請求項２０に記載の増幅用光ファイバ
において、 励起光反射手段は、微小なプリズムが配列されたプリズ
ムシートであり、プリズムの少なくとも一方を向いた面
を励起光反射面としていることを特徴とする増幅用光フ
ァイバ。 - 【請求項２３】 請求項２０ないし２２のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光反射手段は、光導波路との隙間にクラッドとほぼ
同じ屈折率で励起光に対して透明な媒質からなる充填媒
体を有していることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２４】 請求項２０ないし２３のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光反射面は、入射する励起光の断面形状にほぼ一致
していることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２５】 請求項２０ないし２４のいずれかに記
載の増幅用光ファイバにおいて、 励起光反射面は、表面に励起光に対する全反射膜が形成
されていることを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２６】 請求項１ないし２５のいずれかに記載
の増幅用光ファイバにおいて、 活性媒質は、３準位系の希土類元素であることを特徴と
する増幅用光ファイバ。
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2000
- 2000-05-23 JP JP2000151456A patent/JP3913959B2/ja not_active Expired - Fee Related
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