JP2002124722A - 光ファイバを有する製品 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 増幅器の光利得を更に一層高めるために、一
層優れた光結合を果たす製品を提供する。 【解決手段】 本発明の製品は、第一の光ファイバと複
数の第二の光ファイバを有する。第二の光ファイバの断
面のアスペクト比は２以上である。第二の光ファイバの
遠位部分は結合構造を形成する。この結合構造におい
て、各遠位部分は、遠位部分の別の一方の長さに沿っ
て、かつ、第一の光ファイバの部分に沿って結合されて
いる。
層優れた光結合を果たす製品を提供する。 【解決手段】 本発明の製品は、第一の光ファイバと複
数の第二の光ファイバを有する。第二の光ファイバの断
面のアスペクト比は２以上である。第二の光ファイバの
遠位部分は結合構造を形成する。この結合構造におい
て、各遠位部分は、遠位部分の別の一方の長さに沿っ
て、かつ、第一の光ファイバの部分に沿って結合されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ及び光フ
ァイバ増幅器に関する。
ァイバ増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】幾つかの光増幅器は光増幅を行うために
ドープ光ファイバを使用する。ドープ増幅ファイバは多
モードポンプ光(pump light)と、増幅のための単一モー
ド入力光信号との両方を受信する。或る構成では、ポン
プ光と入力光信号の両方を増幅器ファイバの一方の端部
に導入する。ポンプ光及び入力光信号は別々のファイバ
から来るので、これらのファイバはしばしば、増幅器フ
ァイバに結合される前に、束状に集合させられる。ファ
イバ束は増幅器ファイバとの結合性を改善する。
ドープ光ファイバを使用する。ドープ増幅ファイバは多
モードポンプ光(pump light)と、増幅のための単一モー
ド入力光信号との両方を受信する。或る構成では、ポン
プ光と入力光信号の両方を増幅器ファイバの一方の端部
に導入する。ポンプ光及び入力光信号は別々のファイバ
から来るので、これらのファイバはしばしば、増幅器フ
ァイバに結合される前に、束状に集合させられる。ファ
イバ束は増幅器ファイバとの結合性を改善する。
【０００３】図１は常用のファイバ束１２を使用するフ
ァイバ増幅器１０の一部を示す概要図である。ファイバ
束１２は場合により、端部１３を介して増幅器ファイバ
１４（例えば、エルビウム及び／又はイッテルビウムド
ーパントを有する多モードファイバ）に結合されてい
る。ファイバ束１２は２個以上のポンプファイバ１６−
２１と入力ファイバ２４とを組み込んでいる。各ポンプ
ファイバ１６−２１は単一のレーザ・ダイオード２７−
３２から一方の端部にポンプ光を受光し、この光を全内
部反射により、増幅器ファイバ１４と結合する端部１３
へ移送する。入力ファイバ２４は増幅すべき光信号を配
送する。端部１３の付近で、ファイバ束１２の各ファイ
バ１６−２１，２４は一緒に結合されている。
ァイバ増幅器１０の一部を示す概要図である。ファイバ
束１２は場合により、端部１３を介して増幅器ファイバ
１４（例えば、エルビウム及び／又はイッテルビウムド
ーパントを有する多モードファイバ）に結合されてい
る。ファイバ束１２は２個以上のポンプファイバ１６−
２１と入力ファイバ２４とを組み込んでいる。各ポンプ
ファイバ１６−２１は単一のレーザ・ダイオード２７−
３２から一方の端部にポンプ光を受光し、この光を全内
部反射により、増幅器ファイバ１４と結合する端部１３
へ移送する。入力ファイバ２４は増幅すべき光信号を配
送する。端部１３の付近で、ファイバ束１２の各ファイ
バ１６−２１，２４は一緒に結合されている。
【０００４】図２は図１に示されたファイバ束１２の端
部１３の断面図である。入力ファイバ２４はファイバ束
１２の中心部に配置された単一モード光ファイバであ
る。ポンプファイバ１６−２１は入力ファイバ２４の円
周上の周囲に配置された多モード光ファイバである。
部１３の断面図である。入力ファイバ２４はファイバ束
１２の中心部に配置された単一モード光ファイバであ
る。ポンプファイバ１６−２１は入力ファイバ２４の円
周上の周囲に配置された多モード光ファイバである。
【０００５】完全なファイバ束１２及び増幅器ファイバ
１４はそれぞれ異なる外径を有することができる。外径
が異なる場合、ファイバ束の直径は結合部において増幅
器ファイバ１４の直径と整合するために、結合端部１３
に隣接するファイバ束１２の領域２５はテーパが付けら
れている。外径が整合することにより、ファイバ束１２
から増幅器ファイバ１４への光移送が改善される。
１４はそれぞれ異なる外径を有することができる。外径
が異なる場合、ファイバ束の直径は結合部において増幅
器ファイバ１４の直径と整合するために、結合端部１３
に隣接するファイバ束１２の領域２５はテーパが付けら
れている。外径が整合することにより、ファイバ束１２
から増幅器ファイバ１４への光移送が改善される。
【０００６】増幅器ファイバは、光学的に活性なドーパ
ントに対するポンプ光の結合を高める多角形断面を有す
る外側コアを有することもできる。
ントに対するポンプ光の結合を高める多角形断面を有す
る外側コアを有することもできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ファイバ束１２及び増
幅器ファイバ１４の様々な特徴はファイバ増幅器１０に
おける光結合を改善する。しかし、増幅器の光利得を更
に一層高めるために、一層優れた光結合が望まれてい
る。
幅器ファイバ１４の様々な特徴はファイバ増幅器１０に
おける光結合を改善する。しかし、増幅器の光利得を更
に一層高めるために、一層優れた光結合が望まれてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明の製品
により解決される。本発明の製品は、第一の光ファイバ
と複数の第二の光ファイバを有する。第二の光ファイバ
の断面のアスペクト比は２以上である。第二の光ファイ
バの遠位部分は結合構造を形成する。この結合構造にお
いて、各遠位部分は、長さに沿って、別の一方の遠位部
分及び第一の光ファイバに結合する。
により解決される。本発明の製品は、第一の光ファイバ
と複数の第二の光ファイバを有する。第二の光ファイバ
の断面のアスペクト比は２以上である。第二の光ファイ
バの遠位部分は結合構造を形成する。この結合構造にお
いて、各遠位部分は、長さに沿って、別の一方の遠位部
分及び第一の光ファイバに結合する。
【０００９】また、前記課題は本発明の装置により解決
される。本発明の装置は複数のレーザ・ダイオードと１
本のファイバ束とを有する。このファイバ束は、第一の
光ファイバと複数の第二の光ファイバとを有する。第二
の光ファイバの断面のアスペクト比は２以上である。第
二の光ファイバの遠位部分は結合構造を形成する。この
結合構造において、各遠位部分は、長さに沿って、別の
一方の遠位部分及び第一の光ファイバに結合する。各レ
ーザ・ダイオードは、レーザ・ダイオードのうちの一つ
と光学的に結合される。
される。本発明の装置は複数のレーザ・ダイオードと１
本のファイバ束とを有する。このファイバ束は、第一の
光ファイバと複数の第二の光ファイバとを有する。第二
の光ファイバの断面のアスペクト比は２以上である。第
二の光ファイバの遠位部分は結合構造を形成する。この
結合構造において、各遠位部分は、長さに沿って、別の
一方の遠位部分及び第一の光ファイバに結合する。各レ
ーザ・ダイオードは、レーザ・ダイオードのうちの一つ
と光学的に結合される。
【００１０】更に、前記課題は本発明の入力光信号の増
幅方法により解決される。本発明の増幅方法は、レーザ
・ダイオードからのポンプ光を関連するポンプ光ファイ
バへ伝送するステップからなる。光ファイバの断面のア
スペクト比は２以上である。本発明の方法はまた、伝送
されたポンプ光を増幅器光ファイバの一方の端部へ配送
し、そして、入力光信号を増幅器光ファイバの一方の端
部へ伝送するステップを更に有する。
幅方法により解決される。本発明の増幅方法は、レーザ
・ダイオードからのポンプ光を関連するポンプ光ファイ
バへ伝送するステップからなる。光ファイバの断面のア
スペクト比は２以上である。本発明の方法はまた、伝送
されたポンプ光を増幅器光ファイバの一方の端部へ配送
し、そして、入力光信号を増幅器光ファイバの一方の端
部へ伝送するステップを更に有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図３は、図１の常用の増幅器１０
のレーザ・ダイオード３０と付属のポンプファイバ１８
との間の光結合を示す概要図である。レーザ・ダイオー
ド３０は細長い矩形の発光面４２を有する。この発光面
は、細長い矩形の断面を有するレーザ光ビームを放射す
る。放射された光ビームはポンプファイバ１６の端部４
３に向かって伝搬する。ビームの断面が細長状なので、
ビームはポンプファイバ１６の端部４３の狭い帯状領域
だけをカバーする。
のレーザ・ダイオード３０と付属のポンプファイバ１８
との間の光結合を示す概要図である。レーザ・ダイオー
ド３０は細長い矩形の発光面４２を有する。この発光面
は、細長い矩形の断面を有するレーザ光ビームを放射す
る。放射された光ビームはポンプファイバ１６の端部４
３に向かって伝搬する。ビームの断面が細長状なので、
ビームはポンプファイバ１６の端部４３の狭い帯状領域
だけをカバーする。
【００１２】ここでは、細長面領域のアスペクト比は少
なくとも２であり、２〜４であるか、若しくはこれより
も高い値である。ここで、アスペクト比は関連領域の最
大幅と該領域の最小幅との比率である。例えば、矩形断
面のアスペクト比は、矩形の対角線の長さと矩形の最も
短い側辺の長さの比率である。
なくとも２であり、２〜４であるか、若しくはこれより
も高い値である。ここで、アスペクト比は関連領域の最
大幅と該領域の最小幅との比率である。例えば、矩形断
面のアスペクト比は、矩形の対角線の長さと矩形の最も
短い側辺の長さの比率である。
【００１３】レーザ・ダイオード３０に対するカップリ
ングを改善するために、ポンプファイバ１８の端部４３
はのみのような形をしている。端部４３の頂端は円筒形
レンズ４４を形成する。発光面４２はレンズ４４の焦平
面上に位置する。このため、レンズ４４はポンプファイ
バ１８に入射するレーザ光を平行にする。平行化された
後、レーザ光はポンプファイバ１８の軸に対して一層平
行に伝搬する。その結果、ファイバ１８の側面４５から
の光の漏洩が少なくなる。それにも拘わらず、発光面４
２の断面積とポンプファイバ１８の断面積との大きな差
はファイバ１８へのレーザ光を大幅に減少させる。更
に、ポンプファイバ１６−２１の円形は通常のファイバ
束１２のパッキングスペースを浪費するので、増幅器フ
ァイバ１４に効率的に結合させることができるダイオー
ド２７−３２の個数が制限される。
ングを改善するために、ポンプファイバ１８の端部４３
はのみのような形をしている。端部４３の頂端は円筒形
レンズ４４を形成する。発光面４２はレンズ４４の焦平
面上に位置する。このため、レンズ４４はポンプファイ
バ１８に入射するレーザ光を平行にする。平行化された
後、レーザ光はポンプファイバ１８の軸に対して一層平
行に伝搬する。その結果、ファイバ１８の側面４５から
の光の漏洩が少なくなる。それにも拘わらず、発光面４
２の断面積とポンプファイバ１８の断面積との大きな差
はファイバ１８へのレーザ光を大幅に減少させる。更
に、ポンプファイバ１６−２１の円形は通常のファイバ
束１２のパッキングスペースを浪費するので、増幅器フ
ァイバ１４に効率的に結合させることができるダイオー
ド２７−３２の個数が制限される。
【００１４】図４Ａはファイバ束５０の或る実施態様の
結合端部を示す。ファイバ束５０は、細長い矩形の断面
を有するポンプファイバ（例えば、多モード光ファイ
バ）５２−６３を使用する。ポンプファイバ５２−６３
は中心の光ファイバ６６の円周周囲にパックされる。隣
接するポンプファイバ５２−６３は光ファイバ６６に接
触している。シリコン系材料６８はファイバ５２−６３
を結合端部で一緒に結合する。
結合端部を示す。ファイバ束５０は、細長い矩形の断面
を有するポンプファイバ（例えば、多モード光ファイ
バ）５２−６３を使用する。ポンプファイバ５２−６３
は中心の光ファイバ６６の円周周囲にパックされる。隣
接するポンプファイバ５２−６３は光ファイバ６６に接
触している。シリコン系材料６８はファイバ５２−６３
を結合端部で一緒に結合する。
【００１５】中心ファイバ６６は、ポンプファイバ５２
−６３の矩形断面の長辺の長さよりも大きいか、小さい
か又は等しい円形断面を有する。中心光ファイバ６６は
単一モード又は多モード光ファイバの何れかである。ポ
ンプファイバ５２−６３の断面の長辺は、中心ファイバ
６６の中心に対して放射状に配向されている。
−６３の矩形断面の長辺の長さよりも大きいか、小さい
か又は等しい円形断面を有する。中心光ファイバ６６は
単一モード又は多モード光ファイバの何れかである。ポ
ンプファイバ５２−６３の断面の長辺は、中心ファイバ
６６の中心に対して放射状に配向されている。
【００１６】各ポンプファイバ５２−６３の一部分は隣
接するポンプファイバ５２−６３と中心ファイバに結合
され、結合構造体８３を形成する。結合構造体８３にお
いて、長さが３〜５ｍｍ又はこれ以上のファイバ５２−
６３が一緒に結合される。この結合により、構造体中の
ファイバ５２−６３とファイバ６６とを平行に維持し、
その結果、ファイバ５２−６３及び６６の間例えば、軸
α、β及びγ間の角度の開きは５゜、１０゜又は１５゜
未満である。
接するポンプファイバ５２−６３と中心ファイバに結合
され、結合構造体８３を形成する。結合構造体８３にお
いて、長さが３〜５ｍｍ又はこれ以上のファイバ５２−
６３が一緒に結合される。この結合により、構造体中の
ファイバ５２−６３とファイバ６６とを平行に維持し、
その結果、ファイバ５２−６３及び６６の間例えば、軸
α、β及びγ間の角度の開きは５゜、１０゜又は１５゜
未満である。
【００１７】ファイバ束５０の幾つかの実施態様では、
アスペクト比が２，３、４またはこれ以上の断面を有す
るポンプファイバ５２−６３を使用する。ポンプファイ
バ５２−６３の断面の長辺が中心ファイバ６６の軸に対
して放射状に配向されている場合、図１〜図２に示され
た従来技術のファイバ束１２よりも一層多数のポンプフ
ァイバ５２−６３をファイバ束５０内に組み込むことが
できる。一層多数のポンプファイバ５２−６３を有する
ことにより、ファイバ束５０は一層多くのポンプ光を配
送することができ、或いは、一層低いパワーレベルにお
いてダイオード８４，８９，９０，９５を動作させ、従
来技術のファイバ束と同じポンプ光量を増幅器に与える
ことができる。しかし、ポンプファイバ５２−６３の個
数は、ファイバ束５０の実施態様毎に異ならせることも
できる。
アスペクト比が２，３、４またはこれ以上の断面を有す
るポンプファイバ５２−６３を使用する。ポンプファイ
バ５２−６３の断面の長辺が中心ファイバ６６の軸に対
して放射状に配向されている場合、図１〜図２に示され
た従来技術のファイバ束１２よりも一層多数のポンプフ
ァイバ５２−６３をファイバ束５０内に組み込むことが
できる。一層多数のポンプファイバ５２−６３を有する
ことにより、ファイバ束５０は一層多くのポンプ光を配
送することができ、或いは、一層低いパワーレベルにお
いてダイオード８４，８９，９０，９５を動作させ、従
来技術のファイバ束と同じポンプ光量を増幅器に与える
ことができる。しかし、ポンプファイバ５２−６３の個
数は、ファイバ束５０の実施態様毎に異ならせることも
できる。
【００１８】様々な実施態様において、ポンプファイバ
５２−６３の断面は、３、４、５又は６辺の細長い多辺
形である。この多辺形断面は、通常の丸形又は円筒形多
モードファイバの製造において使用されるコアプリフォ
ームの表面を研削することにより製造することができ
る。この研削により、選択された多辺形断面の平坦な側
面が生成される。
５２−６３の断面は、３、４、５又は６辺の細長い多辺
形である。この多辺形断面は、通常の丸形又は円筒形多
モードファイバの製造において使用されるコアプリフォ
ームの表面を研削することにより製造することができ
る。この研削により、選択された多辺形断面の平坦な側
面が生成される。
【００１９】幾つかの実施態様では、ポンプファイバ５
２−６３の断面は細長状であり、例えば、丸みの付けら
れた角部有する多辺形である。これらファイバの断面の
アスペクト比は２、３又は４と同等か又はこれ以上であ
る。
２−６３の断面は細長状であり、例えば、丸みの付けら
れた角部有する多辺形である。これらファイバの断面の
アスペクト比は２、３又は４と同等か又はこれ以上であ
る。
【００２０】図５は、矩形のポンプファイバ７０（例え
ば、図４のファイバ５２−６３のうちの１本）と付属レ
ーザ・ダイオード７２との間の光結合を示す概要図であ
る。幾つかの実施態様では、２本以上のポンプファイバ
を同じレーザ・ダイオードに結合させることができる。
ば、図４のファイバ５２−６３のうちの１本）と付属レ
ーザ・ダイオード７２との間の光結合を示す概要図であ
る。幾つかの実施態様では、２本以上のポンプファイバ
を同じレーザ・ダイオードに結合させることができる。
【００２１】ポンプファイバ７２の位置及び配向は、レ
ーザ・ダイオード７２の細長状発光面７４からのレーザ
光でポンプファイバ７０の端部７６の或る領域を照明す
ることができる。ファイバの断面は細長状であり、アス
ペクト比により規定されるような発光面７４の形状に類
似している。すなわち、両方とも少なくとも２程度の大
きさのアスペクト比を有する。ポンプファイバが円筒形
（図示されていない）であり、発光面７４の最大寸法と
等しい直径を有する場合に照明される面積よりも、レー
ザ・ダイオード７２からのレーザ光はファイバ７０の端
部７６の面積の大部分を照明する。ポンプファイバ７０
の端部７６は、レーザ・ダイオード７２から受光される
光を平行化する円筒形レンズを形成する。幾つかの実施
態様では、この端部７６は彫刻され、その端部頂点は２
次元双曲線レンズである。
ーザ・ダイオード７２の細長状発光面７４からのレーザ
光でポンプファイバ７０の端部７６の或る領域を照明す
ることができる。ファイバの断面は細長状であり、アス
ペクト比により規定されるような発光面７４の形状に類
似している。すなわち、両方とも少なくとも２程度の大
きさのアスペクト比を有する。ポンプファイバが円筒形
（図示されていない）であり、発光面７４の最大寸法と
等しい直径を有する場合に照明される面積よりも、レー
ザ・ダイオード７２からのレーザ光はファイバ７０の端
部７６の面積の大部分を照明する。ポンプファイバ７０
の端部７６は、レーザ・ダイオード７２から受光される
光を平行化する円筒形レンズを形成する。幾つかの実施
態様では、この端部７６は彫刻され、その端部頂点は２
次元双曲線レンズである。
【００２２】ポンプファイバ７０はレーザ・ダイオード
７２に光学的に結合される。レーザ・ダイオード７２は
長い発光面７４を有する。例えば、図３のファイバ１８
の円筒形ファイバと同様に、ポンプファイバ７０は、レ
ーザ・ダイオード７２からの発光を集光することができ
る。それにも拘わらず、ポンプファイバ７０における光
強度は、円筒形ファイバにおける強度よりも一層高い。
なぜなら、ファイバ７０は一層小さな断面積を有するか
らである。この小さな断面により、低勾配又は一層多数
のポンプファイバは、従来技術の多数のファイバ束より
も１本のファイバ内で組み合わせることができる。
７２に光学的に結合される。レーザ・ダイオード７２は
長い発光面７４を有する。例えば、図３のファイバ１８
の円筒形ファイバと同様に、ポンプファイバ７０は、レ
ーザ・ダイオード７２からの発光を集光することができ
る。それにも拘わらず、ポンプファイバ７０における光
強度は、円筒形ファイバにおける強度よりも一層高い。
なぜなら、ファイバ７０は一層小さな断面積を有するか
らである。この小さな断面により、低勾配又は一層多数
のポンプファイバは、従来技術の多数のファイバ束より
も１本のファイバ内で組み合わせることができる。
【００２３】図６は、図４のファイバ束５０を使用する
ファイバ増幅器８０の一部を示す概要図である。増幅器
８０において、ファイバ束５０の一端８１は場合により
増幅器光ファイバ８２の一端に結合されている。増幅器
ファイバ８２は単一モード光ファイバであるか又は多モ
ード光ファイバである。端部８１は結合構造体８３にも
隣接している。この場合、ファイバ束５０の各種ファイ
バ５７−６３は互いに平行に固定されている。ファイバ
束５０は整列されており、そのため、ファイバ５７−６
３も、端部８１付近の増幅器ファイバ８２に対して平行
である。
ファイバ増幅器８０の一部を示す概要図である。増幅器
８０において、ファイバ束５０の一端８１は場合により
増幅器光ファイバ８２の一端に結合されている。増幅器
ファイバ８２は単一モード光ファイバであるか又は多モ
ード光ファイバである。端部８１は結合構造体８３にも
隣接している。この場合、ファイバ束５０の各種ファイ
バ５７−６３は互いに平行に固定されている。ファイバ
束５０は整列されており、そのため、ファイバ５７−６
３も、端部８１付近の増幅器ファイバ８２に対して平行
である。
【００２４】中心ファイバ６６は一般的に、増幅器ファ
イバ８２により増幅される信号の入力ファイバである
か、又は増幅器ファイバ８２により既に増幅された信号
の出力ファイバである。第二のファイバ（図示されてい
ない）は増幅器ファイバ８２の第二の端部に結合され、
そして、増幅された出力光信号を受信するか又は入力光
信号を増幅器ファイバ８２へ送信する。
イバ８２により増幅される信号の入力ファイバである
か、又は増幅器ファイバ８２により既に増幅された信号
の出力ファイバである。第二のファイバ（図示されてい
ない）は増幅器ファイバ８２の第二の端部に結合され、
そして、増幅された出力光信号を受信するか又は入力光
信号を増幅器ファイバ８２へ送信する。
【００２５】幾つかの実施態様では、増幅器ファイバ８
２は活性なドーパント元素（例えば、希土類元素のエル
ビウム及び／又はイッテルビウムなど）を有する。ドー
パント元素は光増幅に関係する。すなわち、状態の反転
分布を維持することにより光増幅に関係する。増幅器フ
ァイバ８２はダブルコアを有することもできる。この場
合、外側コアが内側コアを取り囲む。このようなダブル
コアファイバでは、外側コアは多角形断面を有すること
もできる。多角形断面は多モードポンプ光を内側コアへ
案内するのに役立つ。内側コアは増幅すべき信号を搬送
する。
２は活性なドーパント元素（例えば、希土類元素のエル
ビウム及び／又はイッテルビウムなど）を有する。ドー
パント元素は光増幅に関係する。すなわち、状態の反転
分布を維持することにより光増幅に関係する。増幅器フ
ァイバ８２はダブルコアを有することもできる。この場
合、外側コアが内側コアを取り囲む。このようなダブル
コアファイバでは、外側コアは多角形断面を有すること
もできる。多角形断面は多モードポンプ光を内側コアへ
案内するのに役立つ。内側コアは増幅すべき信号を搬送
する。
【００２６】ポンプファイバ５２−６３は付属のレーザ
・ダイオード８４−９５から増幅器ファイバ８２へ光を
配信する。ファイバ束５０は図１〜図２に示された従来
技術のファイバ束１０よりも多数のポンプファイバ５２
−６３を有することができる。なぜなら、ファイバ５２
−６３は細長い断面を有するからである。両方のファイ
バ束のポンプファイバが同じ量の光を搬送する場合、フ
ァイバ束５０はファイバ束１０よりも多量のポンプ光を
増幅器ファイバ８２へ搬送する。なぜなら、ファイバ束
５０は多数のポンプファイバ５２−６３を有するからで
ある。
・ダイオード８４−９５から増幅器ファイバ８２へ光を
配信する。ファイバ束５０は図１〜図２に示された従来
技術のファイバ束１０よりも多数のポンプファイバ５２
−６３を有することができる。なぜなら、ファイバ５２
−６３は細長い断面を有するからである。両方のファイ
バ束のポンプファイバが同じ量の光を搬送する場合、フ
ァイバ束５０はファイバ束１０よりも多量のポンプ光を
増幅器ファイバ８２へ搬送する。なぜなら、ファイバ束
５０は多数のポンプファイバ５２−６３を有するからで
ある。
【００２７】ファイバ束５０及び増幅器ファイバ８２の
幾つかの実施態様は、異なる外径を有する。これらの実
施態様では、ファイバ束５０の区画９８は、増幅器ファ
イバ８２の外径に整合するように徐々に勾配が減少する
外径を有する。
幾つかの実施態様は、異なる外径を有する。これらの実
施態様では、ファイバ束５０の区画９８は、増幅器ファ
イバ８２の外径に整合するように徐々に勾配が減少する
外径を有する。
【００２８】図７Ａは、光ファイバ１０２の傾斜部分１
００と、ファイバ１０２内を伝搬する光線１０４を示す
模式図である。傾斜部分は、ファイバ１０２の非平行面
１０５からの透過による光漏洩を起こすことができる。
光線１０４が全反射のための臨界角未満の角度で傾斜面
１０５に入射する場合に透過が起こる。光線が側面１０
５から透過される場合、傾斜区画１００は光エネルギー
を漏洩する。
００と、ファイバ１０２内を伝搬する光線１０４を示す
模式図である。傾斜部分は、ファイバ１０２の非平行面
１０５からの透過による光漏洩を起こすことができる。
光線１０４が全反射のための臨界角未満の角度で傾斜面
１０５に入射する場合に透過が起こる。光線が側面１０
５から透過される場合、傾斜区画１００は光エネルギー
を漏洩する。
【００２９】図７Ｂは、図６に示された増幅器８０の別
の実施態様により使用される別のファイバ束５０’の断
面図である。ファイバ束５０’において、ポンプファイ
バ５２−５７は、ファイバの断面の長手軸が中心ファイ
バ６６に対して正接するように配列されている。ポンプ
ファイバ５２−５７のこのような構成では、ファイバ束
５０’は、ファイバ束１２及びファイバ束５０’の両方
とも同数のポンプファイバと同じ直径の中心ファイバ６
６，２４を有していたとしても、図１〜図２の従来技術
のファイバ束１２よりも小さな全断面積を有する。小さ
な全断面積は、円筒形ポンプファイバ１６−２１よりも
矩形ポンプファイバ５２−５７の方が小さな断面積を有
することに起因する。小さな全断面積により、傾斜区画
９８は、ファイバ束１２及びファイバ束５０’の両方と
も同じ外径を有する増幅器ファイバ８２及び１４に結合
している場合、領域２６よりも小さな傾斜を有しなけれ
ばならない。この小さな傾斜により、ファイバ束１２の
傾斜領域２６からのポンプ光の漏洩よりも、ファイバ束
５０’の傾斜区画９８からのポンプ光の漏洩のほうが少
ない。
の実施態様により使用される別のファイバ束５０’の断
面図である。ファイバ束５０’において、ポンプファイ
バ５２−５７は、ファイバの断面の長手軸が中心ファイ
バ６６に対して正接するように配列されている。ポンプ
ファイバ５２−５７のこのような構成では、ファイバ束
５０’は、ファイバ束１２及びファイバ束５０’の両方
とも同数のポンプファイバと同じ直径の中心ファイバ６
６，２４を有していたとしても、図１〜図２の従来技術
のファイバ束１２よりも小さな全断面積を有する。小さ
な全断面積は、円筒形ポンプファイバ１６−２１よりも
矩形ポンプファイバ５２−５７の方が小さな断面積を有
することに起因する。小さな全断面積により、傾斜区画
９８は、ファイバ束１２及びファイバ束５０’の両方と
も同じ外径を有する増幅器ファイバ８２及び１４に結合
している場合、領域２６よりも小さな傾斜を有しなけれ
ばならない。この小さな傾斜により、ファイバ束１２の
傾斜領域２６からのポンプ光の漏洩よりも、ファイバ束
５０’の傾斜区画９８からのポンプ光の漏洩のほうが少
ない。
【００３０】図８はファイバ束１１０の別の実施態様の
結合端部の断面図である。ファイバ束１１０において、
ポンプファイバ１１２−１２３は台形状の断面を有す
る。台形の最短辺１２６の長さ及び最長辺１２７の長さ
は２倍以上又は３倍以上異なる。ポンプファイバ１１２
−１２３は中心ファイバ６６の外周の周りに稠密に詰め
込まれており、このため、台形断面部分の長辺は中心フ
ァイバ６６の中心に対して放射状に配向されている。隣
接するポンプファイバ１１２−１２３の長辺はファイバ
束１１０内で接している。
結合端部の断面図である。ファイバ束１１０において、
ポンプファイバ１１２−１２３は台形状の断面を有す
る。台形の最短辺１２６の長さ及び最長辺１２７の長さ
は２倍以上又は３倍以上異なる。ポンプファイバ１１２
−１２３は中心ファイバ６６の外周の周りに稠密に詰め
込まれており、このため、台形断面部分の長辺は中心フ
ァイバ６６の中心に対して放射状に配向されている。隣
接するポンプファイバ１１２−１２３の長辺はファイバ
束１１０内で接している。
【００３１】図９は図８の台形状ポンプファイバ１２１
とポンプ光を供給するレーザ・ダイオード１３０との間
の光結合を示す模式図である。台形状ポンプファイバ１
２１はダイオードからの光ビーム１３２に対する形状に
類似しており、レンズ形のファイバ端部１４４の大きな
部分がビーム１３２におり照明されるように配置されて
いる。従って、ポンプファイバ１２１における光強度
は、レーザ・ダイオード１３０により発射される光を捕
捉するように構成された従来技術の円筒形ファイバ（図
示されていない）における光強度よりも高い。
とポンプ光を供給するレーザ・ダイオード１３０との間
の光結合を示す模式図である。台形状ポンプファイバ１
２１はダイオードからの光ビーム１３２に対する形状に
類似しており、レンズ形のファイバ端部１４４の大きな
部分がビーム１３２におり照明されるように配置されて
いる。従って、ポンプファイバ１２１における光強度
は、レーザ・ダイオード１３０により発射される光を捕
捉するように構成された従来技術の円筒形ファイバ（図
示されていない）における光強度よりも高い。
【００３２】図１０は、図４Ａ，４Ｂ，７Ｂ及び８に示
されたファイバ束５０，５０’及び１１０の結合構造を
形成するための方法１４０の一例の模式図である。方法
１４０は、ポンプファイバ及び中心ファイバ（例えば、
図４Ａ−４Ｂ及び６のファイバ５２−６３）を２個の治
具１３４−１３５の孔を通すことにより開始される（ス
テップ１４２）。孔は結合されるべき領域の外側のファ
イバ部分を離しておき、そして、各個別ファイバの操作
を可能する。ファイバを孔に通した後、オペレータは、
ファイバを緊張させながら、治具１３４−１３５を約１
／２回転だけ撚回する（ステップ１４４）。この撚回に
よりファイバは交差領域において交差される。その後、
オペレータは各個別ファイバを回転させ、交差領域にお
いて所望の断面構成を有するファイバメッシュを形成す
る（ステップ１４５）。これら２つの構成の断面図は図
４Ａ及び図７Ｂに示される。ファイバが所望の断面構成
を有するように配置されているか否か決定するために、
交差領域を顕微鏡で観察することができる。
されたファイバ束５０，５０’及び１１０の結合構造を
形成するための方法１４０の一例の模式図である。方法
１４０は、ポンプファイバ及び中心ファイバ（例えば、
図４Ａ−４Ｂ及び６のファイバ５２−６３）を２個の治
具１３４−１３５の孔を通すことにより開始される（ス
テップ１４２）。孔は結合されるべき領域の外側のファ
イバ部分を離しておき、そして、各個別ファイバの操作
を可能する。ファイバを孔に通した後、オペレータは、
ファイバを緊張させながら、治具１３４−１３５を約１
／２回転だけ撚回する（ステップ１４４）。この撚回に
よりファイバは交差領域において交差される。その後、
オペレータは各個別ファイバを回転させ、交差領域にお
いて所望の断面構成を有するファイバメッシュを形成す
る（ステップ１４５）。これら２つの構成の断面図は図
４Ａ及び図７Ｂに示される。ファイバが所望の断面構成
を有するように配置されているか否か決定するために、
交差領域を顕微鏡で観察することができる。
【００３３】ファイバを所望の断面構成に回転させた
後、オペレータは結合すべき領域の各側面の周囲にコー
ド１３６，１３７を結び付ける（ステップ１４６）。こ
の領域を縛り終えたら、オペレータは治具１３４，１３
５を撚り戻し、シリカ系ゾル・ゲル１３８を１滴以上塗
布し、この領域内のファイバの相対的構成を保護する
（ステップ１４８）。ゾル・ゲルを乾燥させた後、ファ
イバの緊張を解放させても、治具１３４，１３５は結合
領域内のファイバの所定の構成を変化させない。
後、オペレータは結合すべき領域の各側面の周囲にコー
ド１３６，１３７を結び付ける（ステップ１４６）。こ
の領域を縛り終えたら、オペレータは治具１３４，１３
５を撚り戻し、シリカ系ゾル・ゲル１３８を１滴以上塗
布し、この領域内のファイバの相対的構成を保護する
（ステップ１４８）。ゾル・ゲルを乾燥させた後、ファ
イバの緊張を解放させても、治具１３４，１３５は結合
領域内のファイバの所定の構成を変化させない。
【００３４】構造体８３内のファイバを永久結合させる
ために、オペレータは結合領域を水素炎トーチ１３９で
加熱する（ステップ１５０）。オペレータは結合領域を
水素炎トーチ１３９から引き離し、そして、結合領域の
中心を例えば、クリーバなどを使用して切断し、２個の
ファイバ束を作製する（ステップ１５２）。元の結合領
域の半分は、図６に示されるような又は図４Ａ、７Ｂ又
は８の何れかに示された断面形状を有する結合構造体８
３を形成する。
ために、オペレータは結合領域を水素炎トーチ１３９で
加熱する（ステップ１５０）。オペレータは結合領域を
水素炎トーチ１３９から引き離し、そして、結合領域の
中心を例えば、クリーバなどを使用して切断し、２個の
ファイバ束を作製する（ステップ１５２）。元の結合領
域の半分は、図６に示されるような又は図４Ａ、７Ｂ又
は８の何れかに示された断面形状を有する結合構造体８
３を形成する。
【００３５】結合構造体８３に所定の外径を与えるよう
にテーパ付けすることは、当業者に公知の技法によりに
実施することができる。このような公知の技法は例え
ば、構造体の一部分を加熱しながら結合構造体の一方の
端部を引っ張ることからなる。
にテーパ付けすることは、当業者に公知の技法によりに
実施することができる。このような公知の技法は例え
ば、構造体の一部分を加熱しながら結合構造体の一方の
端部を引っ張ることからなる。
【００３６】図１１は、図６の増幅器８０を用いて入力
光信号を増幅する方法１６０の流れ図である。この方法
１６０では、レーザ・ダイオード８４−９５からポンプ
光ファイバ５２−６３の端部へレーザ光を送信する（ス
テップ１６２）。ポンプ光ファイバ５２−６３は前記レ
ーザ・ダイオード８４−９５により発光されるビームの
断面と類似した形状の断面を有する。すなわち、両方と
も、２，３又はこれ以上の等しいアスペクト比を有す
る。方法１６０では、ポンプファイバ５２−６３を介し
て伝送されたレーザ光を増幅器ファイバ８２の一方の端
部へ配送する（ステップ１６４）。ポンプ光は増幅器フ
ァイバ８２内のドーパント（例えば、エルビウム及びイ
ットリビウム）を励起し、反転分布を生成する。その
後、この方法１６０では、入力光信号を増幅器ファイバ
８２の一方の端部へ送信する。例えば、入力光信号は、
ファイバ束５０の中心ファイバ６６により伝送される。
次いで、この方法１６０では、増幅器ファイバ８２内で
入力光信号を増幅し、そして、この増幅信号を増幅器フ
ァイバの他方の端部から伝送する（ステップ１６８）。
光信号を増幅する方法１６０の流れ図である。この方法
１６０では、レーザ・ダイオード８４−９５からポンプ
光ファイバ５２−６３の端部へレーザ光を送信する（ス
テップ１６２）。ポンプ光ファイバ５２−６３は前記レ
ーザ・ダイオード８４−９５により発光されるビームの
断面と類似した形状の断面を有する。すなわち、両方と
も、２，３又はこれ以上の等しいアスペクト比を有す
る。方法１６０では、ポンプファイバ５２−６３を介し
て伝送されたレーザ光を増幅器ファイバ８２の一方の端
部へ配送する（ステップ１６４）。ポンプ光は増幅器フ
ァイバ８２内のドーパント（例えば、エルビウム及びイ
ットリビウム）を励起し、反転分布を生成する。その
後、この方法１６０では、入力光信号を増幅器ファイバ
８２の一方の端部へ送信する。例えば、入力光信号は、
ファイバ束５０の中心ファイバ６６により伝送される。
次いで、この方法１６０では、増幅器ファイバ８２内で
入力光信号を増幅し、そして、この増幅信号を増幅器フ
ァイバの他方の端部から伝送する（ステップ１６８）。
【００３７】この方法１６０では、ポンプ光及び入力光
信号を、増幅器ファイバ８２の同じ端部又は反対側の端
部へ配信する。ポンプ光及び入力光信号が同じ端部へ到
着したら、ポンプ光及び入力光信号は、増幅器ファイバ
８２の各内部コア及び増幅器ファイバ８２の端部の全コ
ア部分へ伝送される。
信号を、増幅器ファイバ８２の同じ端部又は反対側の端
部へ配信する。ポンプ光及び入力光信号が同じ端部へ到
着したら、ポンプ光及び入力光信号は、増幅器ファイバ
８２の各内部コア及び増幅器ファイバ８２の端部の全コ
ア部分へ伝送される。
【００３８】その他の実施態様は、その他のタイプの光
学装置において、図４Ａ，７Ｂ及び８のファイバ束５
０，５０’及び１１０を使用する。例えば、光送信機は
ファイバ束を使用し、複数のファイバ（すなわち、図４
Ａのファイバ５２−６３）を１本の多モード伝送ファイ
バに終端接続させることができる。このような構成で
は、中心ファイバは光を搬送するか、又は搬送しない。
ファイバ束のこのような使用は、多重光ネットワークに
おいて有用である。
学装置において、図４Ａ，７Ｂ及び８のファイバ束５
０，５０’及び１１０を使用する。例えば、光送信機は
ファイバ束を使用し、複数のファイバ（すなわち、図４
Ａのファイバ５２−６３）を１本の多モード伝送ファイ
バに終端接続させることができる。このような構成で
は、中心ファイバは光を搬送するか、又は搬送しない。
ファイバ束のこのような使用は、多重光ネットワークに
おいて有用である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光増幅器の光利得を更に一層高めることができる。
光増幅器の光利得を更に一層高めることができる。
【００４０】特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で
記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すも
ので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではな
い。
記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すも
ので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではな
い。
【図１】従来技術による光ファイバの一例の部分概要図
である。
である。
【図２】図１に示された従来技術による光ファイバの結
合端部の断面図である。
合端部の断面図である。
【図３】図１に示されたポンプファイバに対するレーザ
・ダイオードの結合を示す斜視図である。
・ダイオードの結合を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）はファイバ束の或る実施態様の端面図で
あり、（Ｂ）は（Ａ）に示されたファイバ束の溶融端付
近の数本のファイバの斜視図である。
あり、（Ｂ）は（Ａ）に示されたファイバ束の溶融端付
近の数本のファイバの斜視図である。
【図５】図４Ａ及び図４Ｂに示されたファイバ束の或る
１本のポンプファイバに対するレーザ・ダイオードの結
合方法を示す斜視図である。
１本のポンプファイバに対するレーザ・ダイオードの結
合方法を示す斜視図である。
【図６】図４Ａ及び図４Ｂに示されたファイバ束を使用
するファイバ増幅器の一例の部分概要図である。
するファイバ増幅器の一例の部分概要図である。
【図７】（Ａ）は光ファイバのテーパ付部分における光
漏洩を説明する模式図であり、（Ｂ）はファイバ束の別
の実施態様の結合端部の断面図である。
漏洩を説明する模式図であり、（Ｂ）はファイバ束の別
の実施態様の結合端部の断面図である。
【図８】図６に示された増幅器で使用することができる
ファイバ束の別の実施態様の端面図である。
ファイバ束の別の実施態様の端面図である。
【図９】図８に示されたファイバ束の或る１本のポンプ
ファイバに対するレーザ・ダイオードの結合方法を示す
斜視図である。
ファイバに対するレーザ・ダイオードの結合方法を示す
斜視図である。
【図１０】図４Ａ、４Ｂ、６及び８に示されたファイバ
束を形成するためにファイバの部分を結合する方法を説
明する一連の模式図である。
束を形成するためにファイバの部分を結合する方法を説
明する一連の模式図である。
【図１１】図６に示されたファイバ増幅器により入力光
信号を増幅する方法の流れ図である。
信号を増幅する方法の流れ図である。
１０ 増幅器 １２ ファイバ束 １３ 端部 １４ 増幅器ファイバ １６〜２１ ポンプファイバ ２４ 入力ファイバ ２７〜３２ レーザ・ダイオード ４３ ポンプファイバの端部 ４４ 円筒形レンズ ５０ ファイバ束 ５２〜６３ ポンプファイバ ６６ 中心光ファイバ ６８ シリコン系材料 ７０ 矩形ポンプファイバ ７２ レーザ・ダイオード ７４ 発光面 ７６ 端部 ８０ 増幅器 ８１ 端部 ８２ 増幅器光ファイバ １００ テーパ付部分 １０２ 光ファイバ １０４ 光線 １０５ 非平行面 １１０ ファイバ束 １１２〜１２３ ポンプファイバ １２６ 短辺 １２７ 長辺 １３０ レーザ・ダイオード １３２ 光束 １３４，１３５ 治具 １３６，１３７ コード １３８ シリカ系ゾル・ゲル １３９ 水素炎トーチ １４４ レンズ形ファイバ端部
フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョージ エル フィッシャー アメリカ合衆国、07853 ニュージャージ ー州、ロング バレー、プレザント グロ ーブ ロード 151 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA05 CA01 2H046 AA21 AA31 AA39 AD22 5F072 AB07 AK06 JJ02 KK30 PP07
Claims (10)
- 【請求項１】 (a)第一の光ファイバと、 (b)複数の第二の光ファイバとからなり、 前記第二の光ファイバの断面のアスペクト比は２以上で
あり、 前記第二の光ファイバの遠位部分は結合構造を形成し、 前記各遠位部分は、長さに沿って、別の一方の遠位部分
及び第一の光ファイバに結合されている、ことを特徴と
する光ファイバを有する製品。 - 【請求項２】 前記構造は外径を有し、前記外径は前記
ファイバ束の端部付近の小径値に収斂するようにテーパ
付けされている、ことを特徴とする請求項１に記載の製
品。 - 【請求項３】 前記第二のファイバは前記構造内の第一
のファイバの外周の周りに配置されている、ことを特徴
とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項４】 前記断面は台形状であり、前記台形の最
長辺の長さと最短辺の長さは少なくとも２倍だけ異な
り、前記第二のファイバは前記第一のファイバの外周の
周りに配置されている、ことを特徴とする請求項１に記
載の製品。 - 【請求項５】 (a)複数のレーザ・ダイオードと、 (b)ファイバ束とからなり、 前記ファイバ束は、 (i)第一の光ファイバと、 (ii)複数の第二の光ファイバとからなり、 前記第二の光ファイバの断面のアスペクト比は２以上で
あり、 前記第二の光ファイバの遠位部分は結合構造を形成し、 前記各遠位部分は、長さに沿って、別の一方の遠位部分
及び第一の光ファイバに結合されており、 前記各レーザ・ダイオードは前記レーザ・ダイオードの
うちの一つと光学的に結合されている、ことを特徴とす
る装置。 - 【請求項６】 前記各第二のファイバは伸張方向を有す
る断面を有し、前記伸張方向は、前記ファイバに結合さ
れた前記レーザ・ダイオードの発光面の伸張方向と平行
に配向されている、ことを特徴とする請求項５に記載の
装置。 - 【請求項７】 前記ファイバ束に光学的に末端結合され
た増幅器光ファイバを更に有する、ことを特徴とする請
求項５に記載の装置。 - 【請求項８】 (a)ダイオードからのポンプ光を付属ポ
ンプ光ファイバへ送信するステップと、 (b)送信ポンプ光を増幅器光ファイバの一方の端部へ配
信するステップと、 (c)入力光信号を増幅器光ファイバファイバの一方の端
部へ送信するステップとからなり、 前記ファイバの断面は少なくとも２以上のアスペクト比
を有する、ことを特徴とする入力光信号の増幅方法。 - 【請求項９】 配信ポンプ光の一部と送信入力信号の一
部は増幅器光ファイバの端部の比較的外側領域と内側領
域に進入する、ことを特徴とする請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記配信はリボン様の形状を有するフ
ァイバに沿ってポンプ光を送信することを含む、ことを
特徴とする請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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