JP2004014759A - 光増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高いピークパワーを維持する状態で光信号を出力して高出力化を図ることのできる光増幅装置を提供する。
【解決手段】入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバ４の端末にコネクタ５を直接形成している光増幅装置。または、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成している光増幅装置。
【選択図】 図１
【解決手段】入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバ４の端末にコネクタ５を直接形成している光増幅装置。または、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成している光増幅装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光部品の耐久試験や金属面の表面加工用などに供されるレーザ光を増幅して出力する光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光増幅装置としては次のように構成されていた。例えば図８に示すように、前方励起用合波器２によって、入力用光ファイバ１を通して入力される光信号とレーザダイオード（ＬＤ）３から発生した励起光とを合波する。そして、その合波された光信号を希土類添加光ファイバからなる増幅用光ファイバ４を通過させることで、光信号のパワーを増すように増幅するものが知られている。その増幅した光信号を例えばレーザ加工機などに入力させるため、増幅用光ファイバ４の出力端にモードフィールド径が約１０μｍのシングルモード光ファイバからなる信号伝送用光ファイバ１０を融着などにより接続していた。さらに、その光ファイバ１０の出力端に出力用コネクタ５を接続していた。なお、図８において、入力用光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続箇所、および、増幅用光ファイバ４と信号伝送用光ファイバ１０との接続箇所を、それぞれ、×印で示している。
【０００３】
また、従来においては、次のようなものも知られている。例えば図９に示すように、前方励起用合波器２と後方励起用合波器６とのそれぞれを通して入力信号とそれぞれのレーザダイオード（ＬＤ）３，７から発生した励起光とを合波する。そして、その合波された光信号を希土類添加光ファイバからなる増幅用光ファイバ４を通過させることで、光信号のパワーを増すように増幅するものが知られている。この場合、前方励起用合波器２および後方励起用合波器６においては、シングルモード光ファイバからなる光ファイバ１，１１を通して合波するようにしている。その増幅した光信号を例えばレーザ加工機などに入力させるため、後方励起用合波器６の出力端にモードフィールド径が約１０μｍのシングルモード光ファイバからなる信号伝送用光ファイバ１２を融着などにより接続し、その光ファイバ１２の出力端に出力用コネクタ９を接続していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構造のものにおいては、希土類添加光ファイバ増幅器で増幅された光信号が、高いピークパワーを有する状態であるため、信号伝送用光ファイバのＭＦＤ内を高い光パワー密度で通過することになる。このため、その通過のときに例えばラマン散乱などの非線形効果が現れる。したがって、その非線形効果によって、実際に出力されるときには光信号のピークパワーが低下し、加工用光源として強力なパワーが得にくいという問題があった。具体的にいうと、例えば本来ピークパワー５ｋＷの光信号が非線形効果によりピークパワー４ｋＷに低下した状態で出力されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、高いピークパワーを維持する状態で光信号を出力して高出力化を図ることのできる光増幅装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る光増幅装置は、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項１に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る光増幅装置は、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、この低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【００１０】
ここで、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体としては、従来使用されてきたシングルモードファイバよりもモードフィールド径が大きい伝送体、または、非線形定数を高めるようなドーパント（例えばＧｅ，Ｂ，Ｐなど）が少ない伝送体を意味する。このどちらにおいても、上記作用を奏することになる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る光増幅装置は、請求項１または２に記載の光増幅装置において、前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備え、前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る構成によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体であって増幅用光ファイバに接続される伝送体の端末にコネクタを直接形成していることにより、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る光増幅装置は、請求項１または２に記載の光増幅装置において、前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、前記増幅用光ファイバの出力側部分から励起光を前記増幅用光ファイバに対して入力側に向けて導く後方励起用合波器を備え、該後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成しているから、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。また、後方励起用合波器より出力側に延出している増幅用光ファイバにおいても光増幅作用を有するものとなり、光増幅の効率が高められる。
【００１５】
本発明の請求項５に係る光増幅装置は、請求項４に記載の光増幅装置において、前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備えるとともに、前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光が、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過することを許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５に係る光増幅装置によれば、前方励起用合波器を通して増幅用光ファイバへ導かれた励起光が後方励起用合波器を通してその後方側の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにその透過が禁じられているから、前方励起用の励起光のうち後方励起用合波器を通過するものは、後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間の希土類添加光ファイバからなる出力側光ファイバを通過することになり、その出力側光ファイバを通過する際にも励起作用による光増幅を行うことができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００１７】
本発明の請求項６に係る光増幅装置は、請求項５に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項６に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを透過を許すローパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００１９】
本発明の請求項７に係る光増幅装置は、請求項６に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７に係る光増幅装置によれば、前方励起用の励起光を波長１．４７μｍ以上に設定した場合、後方励起用合波器を通過する際に後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を増幅用光ファイバの出力側部分での光増幅に有効に利用できる。
【００２１】
本発明の請求項８に係る光増幅装置は、請求項５に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ供給される励起光の波長を含む帯域の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項８に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、前方励起用の励起光の透過を許すバンドパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００２３】
本発明の請求項９に係る光増幅装置は、請求項８に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項９に係る光増幅装置によれば、後方励起用の励起光を波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域に含まれない帯域での波長、例えば１．４６μｍに設定した場合、その前方励起用の励起光が波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の帯域に含まれる波長の光信号に設定していると、その光信号は増幅用光ファイバの出力側部分への透過が許される一方、後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る光増幅装置の構成を示す概略説明図である。
【００２７】
１ａは、図示しない光源からの光信号を伝送するシングルモード光ファイバからなる入力用光ファイバ、２は、ＷＤＭカプラから成る前方励起用合波器、３は、この前方励起用合波器２を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するレーザダイオード（以下、ＬＤと略す）、４は、前方励起用合波器２の出力端に接続された増幅用光ファイバ、５は、増幅用光ファイバ４の端末すなわち出力端に直接形成されたコネクタとしての出力用コネクタである。
【００２８】
前方励起用合波器２の入力用光ファイバ１ａと出力用光ファイバ１ｂとは同一のシングルモード光ファイバ１であり、この光ファイバ１と前記増幅用光ファイバ４とは融着などにより接続されている。なお、図１において、光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続部Ｋを×印で示している。そして、ＬＤ３で発生した励起光が光ファイバＦ１を通して前方励起用合波器２に導かれ、光ファイバ１で伝送される光信号と励起信号とを合波するようにしている。
【００２９】
増幅用光ファイバ４は、励起光により信号光の増幅を行うものであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。
【００３０】
そして、前述したように、この増幅用光ファイバ４の出力端には、直接出力用コネクタ５が接続されているのであって、この出力用コネクタ５を例えばレーザ加工機のレーザ光入力部に接続できるようになっている。
【００３１】
入力用光ファイバ１を通して入力された光信号は、前方励起用合波器２および増幅用光ファイバ４を介して光増幅され、ピークパワーが増大される。そして、増幅用光ファイバ４から出力される光信号は、出力用コネクタ５に至るまで増幅用光ファイバ４を通過することになる。このため、従来の伝送用ファイバ（ＳＭＦ）を接続した場合と比較して、ラマン散乱などの非線形効果が抑制された状態で出力されることになる。
【００３２】
したがって、この光増幅装置をレーザ加工機に利用した場合、出力用コネクタ５を通してレーザ加工機に入力される光信号は高いピークパワーを維持した状態となっているので、例えばワークの表面加工などの加工作業を短時間で行うことができて、作業の迅速化を図ることができる。
【００３３】
（実施形態２）
次に、請求項２に係る発明の実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、本発明に係る光増幅装置の構成を示す概略説明図である。
【００３５】
１ａは、図示しない光源からの光信号を伝送するシングルモード光ファイバからなる入力用光ファイバ、２は、ＷＤＭカプラから成る前方励起用合波器、３は、この前方励起用合波器２を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するＬＤ、４は、前方励起用合波器２の出力端に接続された増幅用光ファイバ、６は、ＷＤＭカプラから成る後方励起用合波器、７は、後方励起用合波器６を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するＬＤ、４ａは、後方励起用合波器６の出力端に接続された出力側光ファイバ、９は、この出力側光ファイバ４ａの端末に形成されたコネクタとしての出力用コネクタである。
【００３６】
前方励起用合波器２の入力用光ファイバ１ａと出力用光ファイバ１ｂとは同一のシングルモード光ファイバ１であり、この光ファイバ１と前記増幅用光ファイバ４とは融着などにより接続されている。なお、図２において、光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続部Ｋを×印で示している。そして、ＬＤ３で発生した励起光が光ファイバＦ１を通して前方励起用合波器２に導かれ、光ファイバ１で伝送される光信号と励起信号とを合波するようにしている。
【００３７】
増幅用光ファイバ４は、励起光により信号光の増幅を行うものであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。
【００３８】
そして、この増幅用光ファイバ４に出力側である後方側から別の励起光が導かれて入力できるよう後方励起光と増幅対象の光信号とを合波するための後方励起用合波器６を設けている。詳述すると、図３に示すように、後方励起用合波器６は、ＷＤＭカプラで構成されている。このＷＤＭカプラは、増幅用光ファイバ４の終端が接続される共通ポート１０と、ＬＤ７からの励起光を通す励起用光ファイバＦ２の終端が接続される励起用ポート１１と、出力用光ファイバ４ａの端部が接続される出力ポート１２とを有する。共通ポート１０及び励起用ポート１１と、出力ポート１２との間には、後で説明するように、特定の帯域の光信号の通過を許し、それ以外の帯域の光信号の通過を禁ずる誘電体多層膜１３を配設している。
【００３９】
さらに、後方励起用合波器６の出力側に延出される出力側光ファイバ４ａは、増幅用光ファイバ４と同様、励起光により信号光の増幅を行う増幅用光ファイバであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。この出力側光ファイバ４ａの出力側端部に直接出力用コネクタ９が形成されている。
【００４０】
そして、この実施形態２の光増幅装置においては、具体例として、入力用光ファイバ１を通して波長１．５５μｍの光信号が入力され、この光信号がＬＤ３からの波長１．４８μｍの励起光と前方励起用合波器２を通して合波され、増幅用光ファイバ４に導かれる。一方、ＬＤ７からの波長１．４６μｍの励起光が後方励起用合波器６を通して増幅用光ファイバ４に導かれる。増幅用光ファイバ４においては、前方励起光及び後方励起光による励起によって、光信号の増幅がなされる。
【００４１】
後方励起用合波器６では、図４に示すように、誘電体多層膜１３が、波長１．４７μｍより短波長側の信号を反射し、波長１．４７μｍ以上の長波長側の信号の通過を許すフィルタとして機能する。詳述すると、増幅用光ファイバ４からの光信号および前方用励起光は、その波長がそれぞれ１．５５μｍおよび１．４８μｍであるから、共通ポート１０から出力ポート１１へ誘電体多層膜１３を介して透過することになる。この誘電体多層膜１３を透過した光信号は、同じく透過した前方励起用の励起光によって、出力側光ファイバ４ａにおいて増幅作用を受け、出力用コネクタ９から出力される。
【００４２】
後方励起用合波器６において、励起用光ファイバＦ２からの励起光は、その波長が１．４６μｍであるから、励起用ポート１１から出力され、誘電体多層膜１３で反射する。その反射した励起光は、誘電体多層膜１３に臨んでいる入力ポート１０に入射し、増幅用光ファイバ４に導かれ、その増幅用光ファイバ４での増幅用励起光となる。
【００４３】
したがって、後方励起用合波器６に入力された光信号および前方励起用の励起光は、そのほとんどが出力側光ファイバ４ａに導かれ、励起用光ファイバＦ２に導かれることはほぼない。励起用光ファイバＦ２から後方励起用合波器６に入力された励起光は、そのほとんどが増幅用光ファイバ４に導かれ、出力側光ファイバ４ａに導かれることはほぼない。
【００４４】
後方励起用合波器６まで達した前方励起光および信号光は励起光供給用光ファイバＦ２に進行しないのであり、出力側光ファイバ４ａを通過して出力用コネクタ９へ導かれる。その出力側光ファイバ４ａも増幅用光ファイバ４であることで、後方励起用合波器６を通過して残存している前方励起光の励起により光信号の増幅がなされることになり、前方励起光を効率的に用いることができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、例えば以下のような変形例や応用例でもよい。
【００４６】
（１）上記実施形態１，２では、加工用のレーザ光を出力する機器における光増幅器について示したが、信号伝送用や信頼性試験用などに供される光信号を増幅する光増幅器に適用しても良い。
【００４７】
（２）上記実施形態１では、光増幅用光ファイバを構成する希土類添加光ファイバの出力端と出力側のコネクタとを直接接続したものを示したが、この希土類添加光ファイバの出力端に、この希土類添加光ファイバのモードフィールド径と同等もしくはそれ以上のモードフィールド径の信号伝送用光ファイバの一端を融着などで接続し、その信号伝送用光ファイバの端末である他端に出力側のコネクタを形成しても良い。この場合、その信号伝送用光ファイバが、光増幅用光ファイバより低非線形性の伝送体である。また、上記実施形態２では、後方励起用合波器の出力側の希土類添加光ファイバで成る出力側光ファイバの出力端と出力側のコネクタとを直接接続したものを示したが、この出力側光ファイバの出力端に、この出力側光ファイバのモードフィールド径と同等もしくはそれ以上のモードフィールド径の伝送体を成す信号伝送用光ファイバの一端を融着などで接続し、その信号伝送用光ファイバの端末である他端に出力側のコネクタを形成しても良い。この場合、その信号伝送用光ファイバが、光増幅用光ファイバより低非線形性の伝送体である。また、後方励起用合波器の出力ポートに、希土類添加ファイバのモードフィールド以上の伝送用ファイバを伝送体として使用しても良い。このような伝送用ファイバを使用した場合、出力側光ファイバで光信号を増幅する機能は備えないものとなる。この場合、後方励起用合波器としてＷＤＭカプラに特定の帯域の光信号のみ透過させて出力側光ファイバに入力させるフィルタ特性を有しなくてもよい。
【００４８】
（３）上記実施形態２の変形例について以下に説明する。全体構成は図２の構成と同様である。また、後方励起用合波器６の構成は、図３の構成と同様である。光ファイバ１を通して入力される光信号の波長は具体的には例えば１．５５μｍである。ＬＤ３からの前方励起光の波長は１．４６μｍである。ＬＤ７からの後方励起光の波長は１．４８μｍである。そして、この場合、後方励起用合波器６の誘電体多層膜１３は、図６に示すように、具体的には波長１．４７μｍから１．５０μｍまでの帯域の光信号を反射し、波長１．４７μｍより短波長側の光信号と波長１．５０μｍより長波長側の光信号とを通過を許すバンドパスフィルタとしての特性を有する。このため、図７に示すように、増幅用光ファイバ４からの光信号および前方用励起光は、その波長がそれぞれ１．５５μｍおよび１．４６μｍであるから、共通ポート１０から出力ポート１１へ誘電体多層膜１３を介して透過することになる。この誘電体多層膜１３を透過した光信号は、同じく透過した前方励起用の励起光によって、出力側光ファイバ４ａにおいて増幅作用を受け、出力用コネクタ９から出力される。
【００４９】
後方励起用合波器６において、励起用光ファイバＦ２からの励起光は、その波長が１．４８μｍであるから、励起用ポート１１から出力され、誘電体多層膜１３で反射する。その反射した励起光は、誘電体多層膜１３に臨んでいる入力ポート１０に入射し、増幅用光ファイバ４に導かれ、その増幅用光ファイバ４での増幅用励起光となる。
【００５０】
したがって、後方励起用合波器６まで達した前方励起光および信号光は励起光供給用光ファイバＦ２に進行しないのであり、出力側光ファイバ４ａを通過して出力用コネクタ９へ供給される。その出力側光ファイバ４ａも増幅用光ファイバ４であることで前方励起光の励起により光信号の増幅がなされることになり、前方励起光を効率的に利用できる。
【００５１】
（４）上記実施形態２では、励起光供給用光ファイバＦ２を通過できる光信号の波長を具体的に波長１．４７μｍより短波長側の光信号のみと示したが、本発明は、後方励起用の励起光供給用光ファイバについて、増幅対象の光信号及び前方励起用の励起光の波長の透過を禁ずるとともに、この両波長よりも短い波長であって、光信号の後方励起を行える励起光の波長の通過を許すように設定してあれば良いのであって、特に上記実施形態２のものに限定されるものではない。
【００５２】
（５）上記実施形態２の変形例として上記（３）では、励起光供給用光ファイバＦ２を通過できる光信号の波長を具体的に波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域の光信号のみと示したが、本発明は、後方励起用の励起光供給用光ファイバについて、増幅対象の光信号及び前方励起用の励起光の波長の透過を禁ずるとともに、この両波長を含む帯域とは別の帯域の波長であって、光信号の後方励起を行える励起光の波長の通過を許し得るように設定してあれば良いのであって、特に上記実施形態２のものに限定されるものではない。
【００５３】
（６）本発明に係る光増幅装置は、増幅用光ファイバでの光増幅を後方励起のみで行なう構成としてもよい。この場合、後方励起用合波器は、その出力ポートに低非線形性である伝送体を用い、その入力ポートに増幅用光ファイバもしくは低非線形性である伝送体を用いるように構成できる。
【００５４】
（７）本発明に係る光増幅装置にアイソレータを組み込む場合がある。この場合、アイソレータの入出力ポートに低非線形の伝送体を用いることが必要となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光振動を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力できる。
【００５６】
本発明の請求項２に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、この低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【００５７】
本発明の請求項３に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体であって増幅用光ファイバに接続される伝送体の端末にコネクタを直接形成していることにより、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。
【００５８】
本発明の請求項４に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成しているから、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。また、後方励起用合波器より出力側に延出している増幅用光ファイバにおいても光増幅作用を有するものとなり、光増幅の効率が高められる。
【００５９】
本発明の請求項５に係る光増幅装置によれば、前方励起用合波器を通して増幅用光ファイバへ導かれた励起光が後方励起用合波器を通してその後方側の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにその透過が禁じられているから、前方励起用の励起光のうち後方励起用合波器を通過するものは、後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間の希土類添加光ファイバからなる出力側光ファイバを通過することになり、その出力側光ファイバを通過する際にも励起作用による光増幅を行うことができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６０】
本発明の請求項６に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを透過を許すローパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６１】
本発明の請求項７に係る光増幅装置によれば、前方励起用の励起光を波長１．４７μｍ以上に設定した場合、後方励起用合波器を通過する際に後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【００６２】
本発明の請求項８に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、前方励起用の励起光の透過を許バンドパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６３】
本発明の請求項９に係る光増幅装置によれば、後方励起用の励起光を波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域に含まれない帯域での波長、例えば１．４６μｍに設定した場合、その前方励起用の励起光が波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の帯域に含まれる波長の光信号に設定していると、その光信号は増幅用光ファイバの出力側部分への透過が許される一方、後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る概略説明図
【図２】実施の形態２に係る概略説明図
【図３】後方励起用合波器を示す概略説明図
【図４】後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの反射特性を示すグラフ
【図５】後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの透過特性を示すグラフ
【図６】別の後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの反射特性を示すグラフ
【図７】別の後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの透過特性を示すグラフ
【図８】従来の光増幅装置の一例を示す概略説明図
【図９】別の従来の光増幅装置の一例を示す概略説明図
【符号の説明】
２ 前方励起用合波器
４ 増幅用光ファイバ
５，９ コネクタ
６ 後方励起用合波器
Ｆ２ 励起光供給用光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光部品の耐久試験や金属面の表面加工用などに供されるレーザ光を増幅して出力する光増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光増幅装置としては次のように構成されていた。例えば図８に示すように、前方励起用合波器２によって、入力用光ファイバ１を通して入力される光信号とレーザダイオード（ＬＤ）３から発生した励起光とを合波する。そして、その合波された光信号を希土類添加光ファイバからなる増幅用光ファイバ４を通過させることで、光信号のパワーを増すように増幅するものが知られている。その増幅した光信号を例えばレーザ加工機などに入力させるため、増幅用光ファイバ４の出力端にモードフィールド径が約１０μｍのシングルモード光ファイバからなる信号伝送用光ファイバ１０を融着などにより接続していた。さらに、その光ファイバ１０の出力端に出力用コネクタ５を接続していた。なお、図８において、入力用光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続箇所、および、増幅用光ファイバ４と信号伝送用光ファイバ１０との接続箇所を、それぞれ、×印で示している。
【０００３】
また、従来においては、次のようなものも知られている。例えば図９に示すように、前方励起用合波器２と後方励起用合波器６とのそれぞれを通して入力信号とそれぞれのレーザダイオード（ＬＤ）３，７から発生した励起光とを合波する。そして、その合波された光信号を希土類添加光ファイバからなる増幅用光ファイバ４を通過させることで、光信号のパワーを増すように増幅するものが知られている。この場合、前方励起用合波器２および後方励起用合波器６においては、シングルモード光ファイバからなる光ファイバ１，１１を通して合波するようにしている。その増幅した光信号を例えばレーザ加工機などに入力させるため、後方励起用合波器６の出力端にモードフィールド径が約１０μｍのシングルモード光ファイバからなる信号伝送用光ファイバ１２を融着などにより接続し、その光ファイバ１２の出力端に出力用コネクタ９を接続していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構造のものにおいては、希土類添加光ファイバ増幅器で増幅された光信号が、高いピークパワーを有する状態であるため、信号伝送用光ファイバのＭＦＤ内を高い光パワー密度で通過することになる。このため、その通過のときに例えばラマン散乱などの非線形効果が現れる。したがって、その非線形効果によって、実際に出力されるときには光信号のピークパワーが低下し、加工用光源として強力なパワーが得にくいという問題があった。具体的にいうと、例えば本来ピークパワー５ｋＷの光信号が非線形効果によりピークパワー４ｋＷに低下した状態で出力されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、高いピークパワーを維持する状態で光信号を出力して高出力化を図ることのできる光増幅装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る光増幅装置は、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項１に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る光増幅装置は、入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、この低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【００１０】
ここで、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体としては、従来使用されてきたシングルモードファイバよりもモードフィールド径が大きい伝送体、または、非線形定数を高めるようなドーパント（例えばＧｅ，Ｂ，Ｐなど）が少ない伝送体を意味する。このどちらにおいても、上記作用を奏することになる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る光増幅装置は、請求項１または２に記載の光増幅装置において、前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備え、前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る構成によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体であって増幅用光ファイバに接続される伝送体の端末にコネクタを直接形成していることにより、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る光増幅装置は、請求項１または２に記載の光増幅装置において、前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、前記増幅用光ファイバの出力側部分から励起光を前記増幅用光ファイバに対して入力側に向けて導く後方励起用合波器を備え、該後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成しているから、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。また、後方励起用合波器より出力側に延出している増幅用光ファイバにおいても光増幅作用を有するものとなり、光増幅の効率が高められる。
【００１５】
本発明の請求項５に係る光増幅装置は、請求項４に記載の光増幅装置において、前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備えるとともに、前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光が、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過することを許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５に係る光増幅装置によれば、前方励起用合波器を通して増幅用光ファイバへ導かれた励起光が後方励起用合波器を通してその後方側の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにその透過が禁じられているから、前方励起用の励起光のうち後方励起用合波器を通過するものは、後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間の希土類添加光ファイバからなる出力側光ファイバを通過することになり、その出力側光ファイバを通過する際にも励起作用による光増幅を行うことができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００１７】
本発明の請求項６に係る光増幅装置は、請求項５に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項６に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを透過を許すローパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００１９】
本発明の請求項７に係る光増幅装置は、請求項６に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７に係る光増幅装置によれば、前方励起用の励起光を波長１．４７μｍ以上に設定した場合、後方励起用合波器を通過する際に後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を増幅用光ファイバの出力側部分での光増幅に有効に利用できる。
【００２１】
本発明の請求項８に係る光増幅装置は、請求項５に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ供給される励起光の波長を含む帯域の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項８に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、前方励起用の励起光の透過を許すバンドパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００２３】
本発明の請求項９に係る光増幅装置は、請求項８に記載の光増幅装置において、前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項９に係る光増幅装置によれば、後方励起用の励起光を波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域に含まれない帯域での波長、例えば１．４６μｍに設定した場合、その前方励起用の励起光が波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の帯域に含まれる波長の光信号に設定していると、その光信号は増幅用光ファイバの出力側部分への透過が許される一方、後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る光増幅装置の構成を示す概略説明図である。
【００２７】
１ａは、図示しない光源からの光信号を伝送するシングルモード光ファイバからなる入力用光ファイバ、２は、ＷＤＭカプラから成る前方励起用合波器、３は、この前方励起用合波器２を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するレーザダイオード（以下、ＬＤと略す）、４は、前方励起用合波器２の出力端に接続された増幅用光ファイバ、５は、増幅用光ファイバ４の端末すなわち出力端に直接形成されたコネクタとしての出力用コネクタである。
【００２８】
前方励起用合波器２の入力用光ファイバ１ａと出力用光ファイバ１ｂとは同一のシングルモード光ファイバ１であり、この光ファイバ１と前記増幅用光ファイバ４とは融着などにより接続されている。なお、図１において、光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続部Ｋを×印で示している。そして、ＬＤ３で発生した励起光が光ファイバＦ１を通して前方励起用合波器２に導かれ、光ファイバ１で伝送される光信号と励起信号とを合波するようにしている。
【００２９】
増幅用光ファイバ４は、励起光により信号光の増幅を行うものであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。
【００３０】
そして、前述したように、この増幅用光ファイバ４の出力端には、直接出力用コネクタ５が接続されているのであって、この出力用コネクタ５を例えばレーザ加工機のレーザ光入力部に接続できるようになっている。
【００３１】
入力用光ファイバ１を通して入力された光信号は、前方励起用合波器２および増幅用光ファイバ４を介して光増幅され、ピークパワーが増大される。そして、増幅用光ファイバ４から出力される光信号は、出力用コネクタ５に至るまで増幅用光ファイバ４を通過することになる。このため、従来の伝送用ファイバ（ＳＭＦ）を接続した場合と比較して、ラマン散乱などの非線形効果が抑制された状態で出力されることになる。
【００３２】
したがって、この光増幅装置をレーザ加工機に利用した場合、出力用コネクタ５を通してレーザ加工機に入力される光信号は高いピークパワーを維持した状態となっているので、例えばワークの表面加工などの加工作業を短時間で行うことができて、作業の迅速化を図ることができる。
【００３３】
（実施形態２）
次に、請求項２に係る発明の実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、本発明に係る光増幅装置の構成を示す概略説明図である。
【００３５】
１ａは、図示しない光源からの光信号を伝送するシングルモード光ファイバからなる入力用光ファイバ、２は、ＷＤＭカプラから成る前方励起用合波器、３は、この前方励起用合波器２を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するＬＤ、４は、前方励起用合波器２の出力端に接続された増幅用光ファイバ、６は、ＷＤＭカプラから成る後方励起用合波器、７は、後方励起用合波器６を通して合波させて光増幅に供するための励起光を発生するＬＤ、４ａは、後方励起用合波器６の出力端に接続された出力側光ファイバ、９は、この出力側光ファイバ４ａの端末に形成されたコネクタとしての出力用コネクタである。
【００３６】
前方励起用合波器２の入力用光ファイバ１ａと出力用光ファイバ１ｂとは同一のシングルモード光ファイバ１であり、この光ファイバ１と前記増幅用光ファイバ４とは融着などにより接続されている。なお、図２において、光ファイバ１と増幅用光ファイバ４との接続部Ｋを×印で示している。そして、ＬＤ３で発生した励起光が光ファイバＦ１を通して前方励起用合波器２に導かれ、光ファイバ１で伝送される光信号と励起信号とを合波するようにしている。
【００３７】
増幅用光ファイバ４は、励起光により信号光の増幅を行うものであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。
【００３８】
そして、この増幅用光ファイバ４に出力側である後方側から別の励起光が導かれて入力できるよう後方励起光と増幅対象の光信号とを合波するための後方励起用合波器６を設けている。詳述すると、図３に示すように、後方励起用合波器６は、ＷＤＭカプラで構成されている。このＷＤＭカプラは、増幅用光ファイバ４の終端が接続される共通ポート１０と、ＬＤ７からの励起光を通す励起用光ファイバＦ２の終端が接続される励起用ポート１１と、出力用光ファイバ４ａの端部が接続される出力ポート１２とを有する。共通ポート１０及び励起用ポート１１と、出力ポート１２との間には、後で説明するように、特定の帯域の光信号の通過を許し、それ以外の帯域の光信号の通過を禁ずる誘電体多層膜１３を配設している。
【００３９】
さらに、後方励起用合波器６の出力側に延出される出力側光ファイバ４ａは、増幅用光ファイバ４と同様、励起光により信号光の増幅を行う増幅用光ファイバであって、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加したエルビウム添加光ファイバである。この出力側光ファイバ４ａの出力側端部に直接出力用コネクタ９が形成されている。
【００４０】
そして、この実施形態２の光増幅装置においては、具体例として、入力用光ファイバ１を通して波長１．５５μｍの光信号が入力され、この光信号がＬＤ３からの波長１．４８μｍの励起光と前方励起用合波器２を通して合波され、増幅用光ファイバ４に導かれる。一方、ＬＤ７からの波長１．４６μｍの励起光が後方励起用合波器６を通して増幅用光ファイバ４に導かれる。増幅用光ファイバ４においては、前方励起光及び後方励起光による励起によって、光信号の増幅がなされる。
【００４１】
後方励起用合波器６では、図４に示すように、誘電体多層膜１３が、波長１．４７μｍより短波長側の信号を反射し、波長１．４７μｍ以上の長波長側の信号の通過を許すフィルタとして機能する。詳述すると、増幅用光ファイバ４からの光信号および前方用励起光は、その波長がそれぞれ１．５５μｍおよび１．４８μｍであるから、共通ポート１０から出力ポート１１へ誘電体多層膜１３を介して透過することになる。この誘電体多層膜１３を透過した光信号は、同じく透過した前方励起用の励起光によって、出力側光ファイバ４ａにおいて増幅作用を受け、出力用コネクタ９から出力される。
【００４２】
後方励起用合波器６において、励起用光ファイバＦ２からの励起光は、その波長が１．４６μｍであるから、励起用ポート１１から出力され、誘電体多層膜１３で反射する。その反射した励起光は、誘電体多層膜１３に臨んでいる入力ポート１０に入射し、増幅用光ファイバ４に導かれ、その増幅用光ファイバ４での増幅用励起光となる。
【００４３】
したがって、後方励起用合波器６に入力された光信号および前方励起用の励起光は、そのほとんどが出力側光ファイバ４ａに導かれ、励起用光ファイバＦ２に導かれることはほぼない。励起用光ファイバＦ２から後方励起用合波器６に入力された励起光は、そのほとんどが増幅用光ファイバ４に導かれ、出力側光ファイバ４ａに導かれることはほぼない。
【００４４】
後方励起用合波器６まで達した前方励起光および信号光は励起光供給用光ファイバＦ２に進行しないのであり、出力側光ファイバ４ａを通過して出力用コネクタ９へ導かれる。その出力側光ファイバ４ａも増幅用光ファイバ４であることで、後方励起用合波器６を通過して残存している前方励起光の励起により光信号の増幅がなされることになり、前方励起光を効率的に用いることができる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、例えば以下のような変形例や応用例でもよい。
【００４６】
（１）上記実施形態１，２では、加工用のレーザ光を出力する機器における光増幅器について示したが、信号伝送用や信頼性試験用などに供される光信号を増幅する光増幅器に適用しても良い。
【００４７】
（２）上記実施形態１では、光増幅用光ファイバを構成する希土類添加光ファイバの出力端と出力側のコネクタとを直接接続したものを示したが、この希土類添加光ファイバの出力端に、この希土類添加光ファイバのモードフィールド径と同等もしくはそれ以上のモードフィールド径の信号伝送用光ファイバの一端を融着などで接続し、その信号伝送用光ファイバの端末である他端に出力側のコネクタを形成しても良い。この場合、その信号伝送用光ファイバが、光増幅用光ファイバより低非線形性の伝送体である。また、上記実施形態２では、後方励起用合波器の出力側の希土類添加光ファイバで成る出力側光ファイバの出力端と出力側のコネクタとを直接接続したものを示したが、この出力側光ファイバの出力端に、この出力側光ファイバのモードフィールド径と同等もしくはそれ以上のモードフィールド径の伝送体を成す信号伝送用光ファイバの一端を融着などで接続し、その信号伝送用光ファイバの端末である他端に出力側のコネクタを形成しても良い。この場合、その信号伝送用光ファイバが、光増幅用光ファイバより低非線形性の伝送体である。また、後方励起用合波器の出力ポートに、希土類添加ファイバのモードフィールド以上の伝送用ファイバを伝送体として使用しても良い。このような伝送用ファイバを使用した場合、出力側光ファイバで光信号を増幅する機能は備えないものとなる。この場合、後方励起用合波器としてＷＤＭカプラに特定の帯域の光信号のみ透過させて出力側光ファイバに入力させるフィルタ特性を有しなくてもよい。
【００４８】
（３）上記実施形態２の変形例について以下に説明する。全体構成は図２の構成と同様である。また、後方励起用合波器６の構成は、図３の構成と同様である。光ファイバ１を通して入力される光信号の波長は具体的には例えば１．５５μｍである。ＬＤ３からの前方励起光の波長は１．４６μｍである。ＬＤ７からの後方励起光の波長は１．４８μｍである。そして、この場合、後方励起用合波器６の誘電体多層膜１３は、図６に示すように、具体的には波長１．４７μｍから１．５０μｍまでの帯域の光信号を反射し、波長１．４７μｍより短波長側の光信号と波長１．５０μｍより長波長側の光信号とを通過を許すバンドパスフィルタとしての特性を有する。このため、図７に示すように、増幅用光ファイバ４からの光信号および前方用励起光は、その波長がそれぞれ１．５５μｍおよび１．４６μｍであるから、共通ポート１０から出力ポート１１へ誘電体多層膜１３を介して透過することになる。この誘電体多層膜１３を透過した光信号は、同じく透過した前方励起用の励起光によって、出力側光ファイバ４ａにおいて増幅作用を受け、出力用コネクタ９から出力される。
【００４９】
後方励起用合波器６において、励起用光ファイバＦ２からの励起光は、その波長が１．４８μｍであるから、励起用ポート１１から出力され、誘電体多層膜１３で反射する。その反射した励起光は、誘電体多層膜１３に臨んでいる入力ポート１０に入射し、増幅用光ファイバ４に導かれ、その増幅用光ファイバ４での増幅用励起光となる。
【００５０】
したがって、後方励起用合波器６まで達した前方励起光および信号光は励起光供給用光ファイバＦ２に進行しないのであり、出力側光ファイバ４ａを通過して出力用コネクタ９へ供給される。その出力側光ファイバ４ａも増幅用光ファイバ４であることで前方励起光の励起により光信号の増幅がなされることになり、前方励起光を効率的に利用できる。
【００５１】
（４）上記実施形態２では、励起光供給用光ファイバＦ２を通過できる光信号の波長を具体的に波長１．４７μｍより短波長側の光信号のみと示したが、本発明は、後方励起用の励起光供給用光ファイバについて、増幅対象の光信号及び前方励起用の励起光の波長の透過を禁ずるとともに、この両波長よりも短い波長であって、光信号の後方励起を行える励起光の波長の通過を許すように設定してあれば良いのであって、特に上記実施形態２のものに限定されるものではない。
【００５２】
（５）上記実施形態２の変形例として上記（３）では、励起光供給用光ファイバＦ２を通過できる光信号の波長を具体的に波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域の光信号のみと示したが、本発明は、後方励起用の励起光供給用光ファイバについて、増幅対象の光信号及び前方励起用の励起光の波長の透過を禁ずるとともに、この両波長を含む帯域とは別の帯域の波長であって、光信号の後方励起を行える励起光の波長の通過を許し得るように設定してあれば良いのであって、特に上記実施形態２のものに限定されるものではない。
【００５３】
（６）本発明に係る光増幅装置は、増幅用光ファイバでの光増幅を後方励起のみで行なう構成としてもよい。この場合、後方励起用合波器は、その出力ポートに低非線形性である伝送体を用い、その入力ポートに増幅用光ファイバもしくは低非線形性である伝送体を用いるように構成できる。
【００５４】
（７）本発明に係る光増幅装置にアイソレータを組み込む場合がある。この場合、アイソレータの入出力ポートに低非線形の伝送体を用いることが必要となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光振動を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力できる。
【００５６】
本発明の請求項２に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、この低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることによって、増幅用光ファイバの出力端と出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。
【００５７】
本発明の請求項３に係る光増幅装置によれば、増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体であって増幅用光ファイバに接続される伝送体の端末にコネクタを直接形成していることにより、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。
【００５８】
本発明の請求項４に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成しているから、増幅用光ファイバと出力側のコネクタとの間において、ラマン散乱などの不当な非線形効果が抑制されるため、増幅用光ファイバで増幅された光信号を、高いピークパワーに維持された状態でコネクタから出力することができる。また、従来、信号伝送用光ファイバと増幅用光ファイバとを融着などにより連結していた作業を省略することになるので製造工程を簡素化できるとともに、その融着箇所での信号損失も解消できる。また、後方励起用合波器より出力側に延出している増幅用光ファイバにおいても光増幅作用を有するものとなり、光増幅の効率が高められる。
【００５９】
本発明の請求項５に係る光増幅装置によれば、前方励起用合波器を通して増幅用光ファイバへ導かれた励起光が後方励起用合波器を通してその後方側の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにその透過が禁じられているから、前方励起用の励起光のうち後方励起用合波器を通過するものは、後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間の希土類添加光ファイバからなる出力側光ファイバを通過することになり、その出力側光ファイバを通過する際にも励起作用による光増幅を行うことができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６０】
本発明の請求項６に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを透過を許すローパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６１】
本発明の請求項７に係る光増幅装置によれば、前方励起用の励起光を波長１．４７μｍ以上に設定した場合、後方励起用合波器を通過する際に後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【００６２】
本発明の請求項８に係る光増幅装置によれば、後方励起用合波器は、この後方励起用合波器と出力側のコネクタとの間を接続する増幅用光ファイバの出力側部分へ、前方励起用の励起光の透過を許バンドパスフィルタとして機能することになる。これにより、後方励起用合波器を通過するまでに残存している前方励起用の励起光が増幅用光ファイバの出力側部分へ進行できるようにして、その増幅用光ファイバの出力側部分でも前方励起光による光増幅ができるようにしているので、前方励起用の励起光を効率的に利用できる。
【００６３】
本発明の請求項９に係る光増幅装置によれば、後方励起用の励起光を波長１．４７μｍから１．５０μｍの帯域に含まれない帯域での波長、例えば１．４６μｍに設定した場合、その前方励起用の励起光が波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の帯域に含まれる波長の光信号に設定していると、その光信号は増幅用光ファイバの出力側部分への透過が許される一方、後方励起用の励起光供給用光ファイバへ進入しないようにでき、その前方励起用の励起光を出力側光ファイバでの光増幅に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る概略説明図
【図２】実施の形態２に係る概略説明図
【図３】後方励起用合波器を示す概略説明図
【図４】後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの反射特性を示すグラフ
【図５】後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの透過特性を示すグラフ
【図６】別の後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの反射特性を示すグラフ
【図７】別の後方励起用合波器を構成するＷＤＭカプラの透過特性を示すグラフ
【図８】従来の光増幅装置の一例を示す概略説明図
【図９】別の従来の光増幅装置の一例を示す概略説明図
【符号の説明】
２ 前方励起用合波器
４ 増幅用光ファイバ
５，９ コネクタ
６ 後方励起用合波器
Ｆ２ 励起光供給用光ファイバ
Claims (9)
- 入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする光増幅装置。
- 入力された光信号を増幅して出力する増幅用光ファイバに、該増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体が接続されるとともに、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする光増幅装置。
- 請求項１または２に記載の光増幅装置において、
前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、
前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備え、
前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、前記低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項１または２に記載の光増幅装置において、
前記増幅用光ファイバは希土類添加光ファイバで構成されるとともに、
前記増幅用光ファイバの出力側部分から励起光を前記増幅用光ファイバに対して入力側に向けて導く後方励起用合波器を備え、
該後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバの端末にコネクタを直接形成、または、後方励起用合波器よりも出力側に延出している前記増幅用光ファイバに接続される前記増幅用光ファイバよりも低非線形性の伝送体の端末にコネクタを直接形成していることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項４に記載の光増幅装置において、
前記光信号と励起光とを合波して前記増幅用光ファイバに導く前方励起用合波器を備えるとともに、
前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光が、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過することを許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項５に記載の光増幅装置において、
前記後方励起用合波器は、前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ導かれる励起光の波長よりも長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項６に記載の光増幅装置において、
前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより長波長側の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許し、かつ前記後方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ励起光を導く励起光供給用光ファイバへ透過することを禁ずるように構成されていることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項５に記載の光増幅装置において、
前記後方励起用合波器は、前記前方励起用合波器を通して前記増幅用光ファイバへ供給される励起光の波長を含む帯域の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする光増幅装置。 - 請求項８に記載の光増幅装置において、
前記後方励起用合波器は、波長１．４７μｍより短波長及び１．５０μｍより長波長の光信号のみを、前記増幅用光ファイバの前記出力側部分へ透過を許すように構成されていることを特徴とする光増幅装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002165448A JP2004014759A (ja) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | 光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002165448A JP2004014759A (ja) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | 光増幅装置 |
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| JP2004014759A true JP2004014759A (ja) | 2004-01-15 |
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|---|---|---|---|
| JP2002165448A Pending JP2004014759A (ja) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | 光増幅装置 |
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|---|---|
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-
2002
- 2002-06-06 JP JP2002165448A patent/JP2004014759A/ja active Pending
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