JP2004207677A - 光デバイスおよび増幅媒体用光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテールをＥＤＦＡ内でコンパクトに巻いても、曲げによる光学特性の劣化が無く、ファイバを曲げることに起因する破断に対しての信頼性を確保すること。
【解決手段】信号光が入力される光アイソレータ２１、入力信号光と励起光を合波する光合分波器２２、増幅媒体である光ファイバ２４、増幅光を出力する光アイソレータ２３および励起光源２５を備え、光ファイバ２４はボビン２７に巻かれ、他の光部品等とともに光ファイバ増幅器のケース２８に収納される。励起波長が、１４８０ｎｍの場合は、励起光が光ファイバ２４の外部に漏れることを防ぐため、無反射終端２９を備え、光ファイバ２５と光アイソレータ２３との間に光合分波器２６を有する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスおよび光ファイバ増幅器の増幅媒体である光ファイバに関し、より詳細には、外形を小型化するための光デバイスのおよび光ファイバ増幅器の増幅媒体である光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｒ添加光ファイバを増幅媒体に用いたＥｒ添加光ファイバ増幅器（以下ＥＤＦＡという）は、１．５５μｍあるいは１．５８μｍ通信帯を利用する光通信システムの重要な構成部品として精力的な研究・開発が行われ、今日、デジタル信号を伝送する幹線伝送系からアナログ信号を伝送する光ＣＡＴＶ等まで幅広く利用されている。
【０００３】
図１０に従来のＥＤＦＡの基本構成を示す。ＥＤＦＡ２８は、増幅媒体であるＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）２４、Ｅｒ添加光ファイバへ励起光を供給する励起光源（通常は、９８０ｎｍあるいは１４８０ｎｍ帯発振の半導体レーザ）２５、信号光と励起光を合波する光合分波器２２、光増幅器の発振を抑えるための光アイソレータ２１、２３等により構成される。このように、ＥＤＦＡ２８は、多くの構成部品により構成される。
【０００４】
これまでその形態は、（１）卓上あるいはラックに設置して光伝送評価及び伝送システム用として用いられるデスクトップ型またはラックマウント型、（２）デスクトップ型またはラックマウント型等に組み込まれるボード型（なお、（１）及び（２）はそのサイズ及び形態から、本技術分野においては「光システム製品」とも呼ばれるような比較的大きな外形であると認識されている）、および（３）デスクトップ型、ラックマウント型及びボード型に取り付けられるブロック（ゲインモジュール）型の３種類があった。
【０００５】
以上の形態中、サイズとしては、ブロック（ゲインモジュール）型が最も小型であり、近年そのＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）により規格化及び小型化（９０×７２×１２ｍｍ）が進められている。また、近年、名刺サイズを有するＥＤＦＡゲインモジュール（Ｌｉｇｈｔｗａｖｅｓ２０２０社カタログ参照、サイズ５０×４５．６×８^ｔｍｍ）も開発・販売がされている。
【０００６】
しかしながら従来のＥＤＦＡは、内部で使用されるＥＤＦを一定の巻径以上でコイル上に巻き収納しなければならず、結果的にサイズが大きくなっていた。このため、小型化が達成され、汎用的に利用されている半導体レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）等の光デバイスと異なり、利用範囲に限界があった。すなわち、例えば通常の光通信システムで用いられるＬＤモジュール（２６×１２．７×７．６^ｔ）と同等のＥＤＦＡモジュールは存在していなかった。ここで、ＥＤＦＡモジュールがＬＤモジュールと同等のサイズでは具体性にかけるが、ＬＤモジュールの最大寸法２６ｍｍ角以下になればＬＤモジュールと同等になったとする（以下、ＬＤモジュールサイズとは２６ｍｍ角以下とする）。この２６ｍｍ角は名刺サイズの約１／６であり、従来技術である名詞サイズ大のＥＤＦＡモジュールから、そのサイズを１／６にするには、きわめて大きな技術的な進歩性が求められる。
【０００７】
ＥＤＦＡの小型化については、ＥＤＦの収納可能な最小の巻径の限界を提案する従来技術がある（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２８３４６８号公報
【特許文献２】
特開平７−１５０５８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、ＥＤＦの最小巻径に関しての検討が不十分であり、例えば、特許文献１では、ファイバ（外径１２５μｍ）に関して曲げと損失及び偏波特性に関して検討しているのみであり、ファイバ強度の検討がなされていない。また、巻径４０ｍｍまでの検討しかされていないため、ＥＤＦＡのより一層の小型化を進めることができないという問題がある。
【００１０】
さらに、小型のＥＤＦＡを実現するためには、ＥＤＦの他に、ＥＤＦＡを構成する光部品（励起光源、光合分波器、光アイソレータ等）に関しての小型化に関する検討が必要不可欠である。従来、各々の光部品は、それ自体の小型化が進められてきたが、光部品の入力または出力端として重要な役割を担うファイバピッグテールに関して検討がなされていなかったため、光部品自体は小型化したが、そのファイバピッグテールの巻径はＥＤＦ同様縮小化に限界があったため、結局、ＥＤＦＡの小型化が進まないという問題がある。
【００１１】
また、近年分散補償ファイバユニットの小型化のため、ファイバ外径を８０μｍにする等の技術が使われ始めている。しかし、同技術をＥＤＦＡモジュールに適用する場合、分散補償ファイバユニットはそれ自体の容量低減を図るだけで小型化が実現できるが、ＥＤＦと光増幅器構成部品から構成されるＥＤＦＡモジュールでは、単にファイバ外径を８０μｍにすればＥＤＦＡモジュールを構成できるものではなく、ＥＤＦＡと光増幅器構成部品とを総合的に設計あるいは実装しなければならないという特殊事情がある。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＥＤＦＡモジュールの小型化を図り、これまで”光システム製品”あるいは”ゲインブロック”としてしか使用されてこなかったＥＤＦＡを、小型化されたＬＤ、ＰＤまたは半導体ＬＤ増幅器と同様に”光デバイス”と位置づけられるいわば”ＥＤＦＡデバイス”と呼ばれるような小型の光デバイスを構築すること及び小型の光ファイバ増幅器の増幅媒体である光ファイバを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、励起光源からの励起光及び入力光を結合して光ファイバに導く光部品と、光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、光ファイバ、励起光源、光部品および光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバをケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．３７２×Ｄ_{Ｅ ＤＦ}／１０００を満たすよう定めたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、励起光源からの励起光及び入力光を結合して光ファイバに導く光部品と、光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、光ファイバ、励起光源、光部品および光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、励起光源からの励起光及び入力光を結合して光ファイバに導く光部品と、光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、光ファイバ、励起光源、光部品および光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、励起光源、光部品及び光アイソレータのファイバピッグテールのうちの少なくとも１つのファイバピッグテールの外径ｄ_ＰＩＧ（μｍ）と、少なく１つのファイバピッグテールをケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＰＩＧ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＰＩＧ≦２．８７１４×Ｄ_ＰＩＧ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光ファイバ増幅器において、さらに、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバをケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１、２または４に記載の光ファイバ増幅器において、光ファイバは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項３または４に記載の光ファイバ増幅器において、ファイバピッグテールは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１、２または４に記載の光ファイバ増幅器において、コア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項３または４に記載の光ファイバ増幅器において、ファイバピッグテールのコア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）またはプランセオジウム（Ｐｒ）を添加されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１、２、４、５または７に記載の光ファイバ増幅器において、Ｄ_ＥＤＦは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項３、４、６または８に記載の光ファイバ増幅器において、Ｄ_ＰＩＧは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１、２、４、５または７に記載の光ファイバ増幅器において、Ｄ_ＥＤＦは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、請求項３、４、６または８に記載の光ファイバ増幅器において、Ｄ_ＰＩＧは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１、２、４、５、７または１１に記載の光ファイバ増幅器において、ｄ_ＥＤＦは、１２５μｍ未満であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、請求項３、４、６、８、１０または１２に記載の光ファイバ増幅器において、ｄ_ＰＩＧは、１２５μｍ未満であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５に記載の発明は、請求項１、２、４、５、７または１１に記載の光ファイバ増幅器において、ｄ_ＥＤＦは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６に記載の発明は、請求項３、４、６、８、１０または１２に記載の光ファイバ増幅器において、ｄ_ＰＩＧは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれかに記載の光ファイバ増幅器において、光部品はＶ溝基盤に配置され、押さえ板により固定される光ファイバアレイを構成することを特徴とする。
【００３０】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７記載の光ファイバ増幅器において、Ｖ溝基盤のＶ溝ピッチは１２５μｍであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１９に記載の発明は、請求項１ないし１８のいずれかに記載の光ファイバ増幅器において、入力光を入力する入力光ファイバと増幅光を出力する出力光ファイバとをさらに備え、入力光ファイバおよび出力光ファイバ少なくともいずれかの直径が、ｄ_ＥＤＦまたはｄ_ＰＩＧと異なることを特徴とする。
【００３２】
請求項２０に記載の発明は、コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加したファイバピッグテールを有する１つまたは複数の光部品と、１つまたは複数の光部品を収容するケースとを含む光デバイスにおいて、１つまたは複数の光部品のうち少なくとも１つのファイバピッグテールの外径ｄ_ＰＩＧ（μｍ）と、少なく１つのファイバピッグテールをケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＰＩＧ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＰＩＧ≦２．８７１４×Ｄ_ＰＩＧ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００３３】
請求項２１に記載の発明は、請求項２０記載の光デバイスにおいて、ファイバピッグテールは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする。
【００３４】
請求項２２に記載の発明は、請求項２０記載の光デバイスにおいて、ファイバピッグテールのコア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする。
【００３５】
請求項２３に記載の発明は、請求項２０、２１または２２に記載の光デバイスにおいて、Ｄ_ＰＩＧは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３６】
請求項２４に記載の発明は、請求項２０、２１または２２に記載の光デバイスにおいて、Ｄ_ＰＩＧは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３７】
請求項２５に記載の発明は、請求項２０ないし２４のいずれかに記載の光デバイスｄ_ＰＩＧは、１２５μｍ未満であることを特徴とする。
【００３８】
請求項２６に記載の発明は、請求項２０ないし２４のいずれかに記載の光デバイスにおいて、ｄ_ＰＩＧは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００３９】
請求項２７に記載の発明は、請求項２０ないし２６のいずれかに記載の光デバイスにおいて、光部品はＶ溝基盤に配置され、押さえ板により固定される光ファイバアレイを構成することを特徴とする。
【００４０】
請求項２８に記載の発明は、請求項２７記載の光デバイスにおいて、Ｖ溝基盤のＶ溝ピッチは１２５μｍであることを特徴とする。
【００４１】
請求項２９に記載の発明は、請求項２０ないし２８のいずれかに記載の光デバイスにおいて、入力光を入力する入力光ファイバと増幅光を出力する出力光ファイバとをさらに備え、入力光ファイバおよび出力光ファイバ少なくともいずれかの直径が、ｄ_ＰＩＧと異なることを特徴とする。
【００４２】
請求項３０に記載の発明は、光ファイバ増幅器の内部に組み込まれた増幅媒体である光ファイバであって、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバを光ファイバ増幅器のケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．３７２×Ｄ_ＥＤＦ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００４３】
請求項３１に記載の発明は、光ファイバ増幅器の内部に組み込まれた増幅媒体である光ファイバであって、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバを光ファイバ増幅器のケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００を満たすように定めたことを特徴とする。
【００４４】
請求項３２に記載の発明は、請求項３０または３１に記載の光ファイバであって、光ファイバは、コア部またはクラッド部にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加したことを特徴とする。
【００４５】
請求項３３に記載の発明は、請求項３２に記載の光ファイバであって、コア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする。
【００４６】
請求項３４に記載の発明は、請求項３２記載の光ファイバであって、光ファイバは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする。
【００４７】
請求項３５に記載の発明は、請求項３０ないし３４のいずれかに記載の光ファイバであって、Ｄ_ＥＤＦは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００４８】
請求項３６に記載の発明は、請求項３０ないし３４のいずれかに記載の光ファイバであって、Ｄ_ＥＤＦは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００４９】
請求項３７に記載の発明は、請求項３０ないし３６のいずれかに記載の光ファイバであって、ｄ_ＥＤＦは、１２５μｍ未満であることを特徴とする。
【００５０】
請求項３８に記載の発明は、請求項３０ないし３６のいずれかに記載の光ファイバであって、ｄ_ＥＤＦは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする。
【００５１】
以上により、ＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテール等をＥＤＦＡ内でコンパクトに巻いても、曲げによる光学特性の劣化が無く、ファイバを曲げることに起因する破断に対しての信頼性を確保することができる。すなわち、ＥＤＦＡ内で使用するＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテール等を、光学特性を劣化させ、かつファイバ曲げに起因する破断に対し信頼性を低下させることなく、可能な限り小さい曲率で実装することにより、実用的な小型ＥＤＦＡデバイスを実現することができる。
【００５２】
ここで、ＥＤＦおよびファイバピッグテール等の巻径を小さくした場合に懸念される損失増加に関しては、ファイバの比屈折率Δｎを増加することにより解決できることが公知であった。例えば図５に示すように、ファイバ巻直径：１５ｍｍに対しても、比屈折率Δｎを１．６％以上にすることにより、曲げによる損失増加を無視できる。図５は、光ファイバ比屈折差と曲げ損失との関係を表したグラフを示す図であり、論文：Ｊ． Ｓａｋａｉ ａｎｄ Ｔ． Ｋｉｍｕｒａ， ”Ｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏｓｓ ｏｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ａｒｂｉｔｒａｒｙ−ｉｎｄｅｘ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ．１７， ｎｏ．１０， ｐｐ１４９９−１５０６， １９７８を参考に計算し作成された。また、曲げ損失は波長依存性があり、長波長ほど曲げによる損失の増加が顕著になる。このため、本図では、ＥＤＦＡで用いる最長波長１６２０ｎｍでの曲げ損を示している。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の最大の特徴は、第１の特徴としてＥＤＦＡ内で使用するＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテールの外径を通常の光ファイバの外径である１２５μｍに比べて細く、特にＬＤモジュールサイズとするためには７２．１μｍ以下とすると共に、光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、光ファイバを光ファイバ増幅器内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とが、ｄ_ＥＤＦ＜１２５μｍであって、
２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．３７２×Ｄ_ＥＤＦ／１０００ （式１）
または、
２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００ （式２）
という条件を満たし、また、光部品及び光アイソレータのファイバピッグテールの外径ｄ_ＰＩＧ（μｍ）と、ファイバピッグテールを光ファイバ増幅器内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＰＩＧ（μｍ）とが、
２６≦ｄ_ＰＩＧ≦２．８７１４×Ｄ_ＰＩＧ／１０００ （式３）
という条件を満たす点にある。加えて、ｄ_ＥＤＦまたはｄ_ＰＩＧが１２５μｍ未満または７２．１μｍ以下であることも本発明の特徴である。
【００５４】
同条件を満たすことにより、ＥＤＦ及び光部品・ファイバピッグテールをＥＤＦＡ内でコンパクトに巻いても、曲げによる光学特性の劣化無く、ファイバ曲げに起因する破断に対しての信頼性が確保できる。すなわち、ＥＤＦＡ内で使用するＥＤＦ及び光部品・ファイバピッグテールを可能な限り小さい曲率でかつ、光学特性の劣化無く、ファイバ曲げに起因する破断に対する信頼性の劣化を抑えて、実装することにより、実用的な小型ＥＤＦＡデバイスが実現できる。
【００５５】
なお、ＥＤＦ及び光部品・ファイバピッグテールを小さく曲げた場合に懸念される損失増加に関しては、ファイバの比屈折率Δｎを増加することにより解決できることが公知である。例えば図６に示すように、ファイバ巻直径：１５ｍｍに対しても、比屈折率Δｎを１．６％以上にすることにより、曲げによる損失増加を無視できる（図６は論文：Ｊ． Ｓａｋａｉ ａｎｄ Ｔ． Ｋｉｍｕｒａ， ”Ｂｅｎｄｉｎｇ ｌｏｓｓ ｏｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ａｒｂｉｔｒａｒｙ−ｉｎｄｅｘ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ．１７， ｎｏ．１０， ｐｐ１４９９−１５０６， １９７８を参考に計算した。さらに、曲げ損失は波長依存性があり、長波長ほど曲げによる損失の増加が顕著になる。このため、本図では、ＥＤＦＡで用いる最長波長１６２０ｎｍでの曲げ損を示している）。
【００５６】
さらに第２の特徴としては、本発明ではＥＤＦＡモジュールの入出力ファイバとＥＤＦＡ内部で用いられるファイバ外径が異なる。ＥＤＦＡ内部には上記本発明の第１の特徴で述べた細径ファイバを用いて、光学特性の劣化無くファイバ曲げに起因する破断に対する信頼性の劣化を抑えた実装を実現する一方、ＥＤＦＡモジュールに光信号を入出力するファイバのファイバ外径を１２５μｍとする。これにより、同ＥＤＦＡモジュールを他のモジュールあるいは光デバイスと低損失で容易に接続が可能となる。
【００５７】
本発明の第１の特徴を以下に詳細に説明する。
【００５８】
ＥＤＦＡを小型化する場合、ＥＤＦＡ内で使用するＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテール等が可能な最小の曲げ径（最小の曲率直径）をより小さくする必要がある。
しかし、光ファイバの曲げ径を小さくした場合、従来技術で説明したように損失増加の他に、ＰＭＤ特性の劣化、破断確率増加（曲げによる破損）が懸念される。
【００５９】
曲げによるＰＭＤ特性の劣化、破断確率の増加は、ファイバ外径を小さくすることで抑えることができる。図１に、ファイバ外径に対するＰＭＤ：５ｐｓ／ｋｍを実現するのに必要な最小の曲率直径と破断に起因する故障確率ＦＩＴ＝１００以下を実現するのに必要な最小の曲率直径、および光部品のファイバピッグテールのファイバ外径に対する破断に起因する故障確率ＦＩＴ＝１以下を実現するのに必要な最小の曲率直径の関係を示す。図に示すように、ＦＩＴ＝１００以下を実現するのに必要なＥＤＦの最小の曲率直径及びＦＩＴ＝１以下を実現するのに必要なファイバピッグテールの最小の曲率直径は、ＰＭＤ特性の劣化を抑えるのに必要な最小の曲率直径より厳しく、上記の故障確率を得ることができる最小の曲率直径を使用すればＰＭＤ特性の劣化も抑えられることが分かる。
【００６０】
なお、図１のＰＭＤ特性は、論文：Ｊ． Ｓａｋａｉ ａｎｄ Ｔ． Ｋｉｍｕｒａ， ”Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ Ｕｎｄｅｒ Ｅｌａｓｔｉｃｓ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ”， ＩＥＥＥ ＱＥ， Ｖｏｌ．ＱＥ−１７， ｎｏ．６， ｐｐ１０４１−１０５１， １９８１で導出された次式をもとに数値計算した
【００６１】
【数１】

【００６２】
ここで、Ｄはファイバ直径巻径、ｄはファイバ外径、Ｅはヤング率（＝７．６ｘ１０^１０（Ｎ／ｍ^２））、Ｃは光弾性係数（＝３．４４ｘ１０^−７（ｃｍ^２／ｋｇ））、ｃは光速、ａはコア半径、Ｖは光ファイバの正規化周波数を示す。また、Ｈ（Ｖ）は光ファイバコア中の正規化横方向位相定数Ｕとクラッド中の正規化横方向位相定数Ｗを用いて、
【００６３】
【数２】

【００６４】
と表すことができる。なお、Ｊ_０，Ｊ_１は各々０次及び１次の第一種ベッセル関数である。また、図１に示す数値計算には、比屈折率Δｎ：１．０％、カットオフ波長：０．９５μｍを有するファイバを仮定して実施した。なお、実用上ＥＤＦＡで求められるＰＭＤ特性は０．１〜０．２ｐｓであるのに対し、ＥＤＦＡ内で使用するＥＤＦ長が最大２０ｍ程度であることから、ＥＤＦ長２０ｍにおいてＰＭＤ ０．１ｐｓを達成するのに必要な値を導出し、ＰＭＤは５ｐｓ／ｋｍという条件とした。ただし、ＰＭＤ：５ｐｓ／ｋｍを満たす直線は、ファイバ諸元に対して、大きな差異はなく、ｄ≦３．３７２Ｄであれば低ＰＭＤ特性を有するＥＤＦＡを実現できる。したがって、以下に考察する故障確率について、必ずしも厳しい条件が要求されないシステムにおいては、式１の条件を満たすことにより光ファイバ増幅器の小型化が可能である。
【００６５】
次に、破断に起因する故障確率は、以下に示す様に計算した。
長さＬ_０の光ファイバの強度は、そのファイバ中に存在するクラック中、最も弱い強度を有するクラックにより規定される。この条件での光ファイバの累積破断確率Ｆ（Ｓ）は、Ｓ以下の強度を有するクラックの単位長さ当たりの数をＮ（Ｓ）とすると、微少区間長Δｌに強度Ｓ（ｌ）以下のクラックが存在する確率Ｆ（Ｓ、Δｌ）がＦ（Ｓ、Δｌ）＝１−ｅｘｐ（−Ｎ（Ｓ）・Δｌ）で表せる（Ｒ． Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ ａｎｄ Ｒ．Ｄ． Ｍａｕｒｅｒ， ”Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．４７， ｐｐ．４４９７−４４９９， １９７６参照）。また、ｉ個の微少区間長が連続した区間長ｉΔｌの合成破断確率Ｆ（Ｓ、ｉΔｌ）は、Ｆ（Ｓ、ｉΔｌ）＝１−ｅｘｐ（−Σ（Ｎ（Ｓ）・Δｌ））となるため、
【００６６】
【数３】

【００６７】
と表される（Δｌ→０、ｉΔｌ→Ｌ_０）。ここでｌは光ファイバの長手方向の座標を示している。また、初期強度がワイブル分布に従う光ファイバにスクリーニング試験を施した時のクラック数分布Ｎ（Ｓ）は、強度分布がワイブル分布に従う光ファイバの累積クラック分布Ｎ（Ｓｉ）が、Ｎ（Ｓｉ）＝（Ｓｉ／Ｓ_０）^ｍ、（Ｓ_０，ｍはワイブル分布定数）となる（Ｒ． Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ ａｎｄ Ｒ．Ｄ． Ｍａｕｒｅｒ， ”Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．４７， ｐｐ．４４９７−４４９９， １９７６参照）。また、強度Ｓｉのクラックに応力σ_ｐ、時間ｔ_ｐのスクリーニング試験を施した後の強度Ｓは、光ファイバに応力σを付加前後の強度Ｓｉ、Ｓｆの関係が、Ｓｉ^ｎ−２−Ｓｆ ^ｎ−２＝（１／Ｂ）∫_０ ^ｔσ^ｎｄｔ、Ｂ＝２／（ＡＹ^２（ｎ−２）Ｋ_ＩＣ ^ｎ−２）、（Ｋ_ＩＣは破断靱性、Ｙはクラック形状係数、ｔは負荷時間、Ａ及びｎは環境条件により決まるクラック成長パラメータ）と表すことができ、Ｓ^ｎｐ−２＝Ｓｉ ^ｎｐ−２−σ_ｐ ^ｎｐ ｔ_ｐ／Ｂ_ｐとなる（ｎｐ及びＢ_ｐは各々スクリーニング雰囲気中のｎ値、Ｂ値）ため、
【００６８】
【数４】

【００６９】
と表すことができる。ここで、Ｎ_ｐはスクリーニング試験における単位長さ当たりの破断回数、Ｃはスクリーニング試験を通過した光ファイバの最低強度を表すパラメータであり、Ｃ＝γ_ｕＢ_ｐ／σ_ｐ ^２ｔ_ｐとなる（γ_ｕはスクリーニング応力の除荷時の疲労係数、Ｙ． Ｍｉｔｕｎａｇａ， Ｙ． Ｋａｔｓｕｙａｍａ， Ｈ． Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ａｎｄ Ｙ． Ｉｓｈｉｄａ， ”Ｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｌｏｎｇ ｌｅｎｇｔｈ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｏｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．５３， ｐｐ．４８４７−４８５３， １９８２参照）。式５及び式６より、スクリーニング試験を通過した長さＬ_０の光ファイバに、強度Ｓ（ｌ）以下のクラックの存在する確率は、
【００７０】
【数５】

【００７１】
と表すことができる。但しα＝ｍ／（ｎ_ｐ−２）、β＝ （ｎ_ｐ−２）／（ｎ−２）である。従って単位長さ当たりの光ファイバの破断確率λは、λ＝−ｌｎ（１−Ｆ）／Ｌ_０であるため以下のように表される。
【００７２】
【数６】

【００７３】
ここでＥは光ファイバの弾性率、ｅ_ｐ（＝σ_ｐ／Ｅ）はスクリーニング試験歪みである。ｅ_ａは、実使用時に光ファイバに加わる種々の歪みｅに対する等価歪みであり、
【００７４】
【数７】

【００７５】
と表すことができる。以上より、スクリーニング試験を通過した長さＬ_０の光ファイバの破断確率λは、
【００７６】
【数８】

【００７７】
となる。また、ＦＩＴと破断確率λの関係は、
【００７８】
【数９】

【００７９】
となり、さらに、ファイバ外径をｄとすると、直径Ｄに巻かれた光ファイバの巻による歪みｅは、
【００８０】
【数１０】

【００８１】
と表すことができる（立蔵、保苅、久木田、”曲がりのある光ファイバの寿命に関する考察”、電子通信学会論文誌、技術談話室、Ｖｏｌ．Ｊ６６−Ｂ， Ｎｏ．９， ｐｐ．１１８３−１１８４， １９８３参照）。
【００８２】
以上、記載した式７乃至９を用いることにより、図１に示す破断に起因する故障確率を計算した。なお、計算に用いた各パラメータの値は通常の光ファイバ計算で用いられるｔ_ｐ＝１、α＝０．１、β＝γ＝１、Ｎ_ｐ＝０．１、ｎｐ＝ｎ＝２２、ｅ_ｐ＝０．０１を使用した。また、本発明では、ＥＤＦは、その最大使用長としは２０ｍでＦＩＴ値としては１００以下が求められると想定し、図１においてもこれを満たすｄ及びＤの関係を表す直線を示した。一方、ファイバピッグテールは、その最大使用長としは１ｍでＦＩＴ値としては１以下が求められると想定した（ファイバピッグテールのＦＩＴ値を厳しくしたのは、ファイバピッグテールはあくまで、光デバイスに付加するものであり、光部品の信頼性はその本体により決定されるべきであると考えられるため、ファイバピッグテールが光部品本体の信頼性を大きく低下させない値としてＦＩＴ値を１とした）。
【００８３】
また、光ファイバの外径は一般に数μｍにすることが可能だが、本発明ではファイバ外径の最小値を２６μｍとしている。これは図６に示す実測値により求めた値である。図６は、ファイバの比屈折率差Δｎ＝０．３，１．２，２．４，３．４％において、各々カットオフ波長０．９５、１．４０μｍを有する計８種類のファイバに対してファイバ外形を小さくしていって、０．１ｄＢ／ｍの過剰損が生ずる最大のファイバ外径を示す。したがって、ファイバ外形が２６μｍ以上であれば、過剰損を無視することができる。なお、図５Δｎ＝１．２％、カットオフ波長０．９５μｍの光ファイバのファイバ外径と損失増の関係を示す。比屈折率差△ｎ等の上記各種諸元の光ファイバに対して、図５に示す関係をそれぞれ求め、図６に示すグラフを得た。図６より、ファイバ外径を２６μｍ以上であれば、実用的なＥＤＦ及び光部品のピッグテールで用いられるファイバに対してファイバ外径を小さくすることによる過剰損増を抑えられることが分かる。なお、ファイバ外径を小さくすることによる過剰損増は光ファイバを伝搬する光の分布が光ファイバのクラッド部だけでなく、光ファイバの外部に塗布されるファイバ被覆層にしみ出すことにより生ずる。また、過剰損は実用的には、ＥＤＦ全長で２ｄＢ以下にする必要があるため、ＥＤＦの最大使用長を２０ｍ程度と考え、０．１ｄＢ／ｍという条件とした。
【００８４】
以上で示したように、ＥＤＦ及びファイバピッグテールを小さく巻く場合、ファイバ外径を小さくすることにより、ＰＭＤ特性の劣化と破断確率増加（曲げによる破損）を抑えて巻径も小さくできることが分かる。さらに、ファイバ巻径は、ＰＭＤ特性の劣化による制限に比べ、曲げによる破断確率増による制限のほうがより厳しいことが理解される。
【００８５】
すなわち、ＥＤＦＡの小型化のために必要不可欠な、ＥＤＦ及びファイバピッグテールの巻径低減には、ファイバ外径の低減が必要不可欠であり、上述の式２または式３を満たすことにより、実用的な信頼性を有し、かつＰＭＤ特性を劣化させることなくＥＤＦＡを小型化することができる。
【００８６】
また、ＬＤモジュールサイズ（２６ｍｍ角）のＥＤＦＡモジュールを実現する場合に、ファイバの巻直径（最小曲率直径）は２４ｍｍ（ＬＤモジュールのパッケージ肉厚は１ｍｍ程度であるため）であるため、図１より、実用的な信頼性を有しかつＰＭＤの劣化のない小型ＥＤＦＡモジュールを実現するためには、ファイバ外径を７２．１μｍ以下にすることにより実現できることがわかる。
【００８７】
図７は、細計ファイバを用いた光ファイバアレイを説明するための図であるが、光ファイバアレイ７３には光ファイバ７１は、それから伸びた光導波路７２を介して接続される。ＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテールのうち複数をＶ溝基盤を用いて光ファイバアレイ７３を作製し、光導波路７２との光実装を行う場合、Ｖ溝基盤のＶ溝ピッチであるＤ_ｐｉｔは狭ピッチのものが１２５μｍである（なお、Ｖ溝のピッチは作製により任意に変更可能であるが、現在市販されている多くのＶ溝のピッチが２５０μｍと１２５μｍであり、価格の観点から考えると一般的のピッチを有するＶ溝を用いることが実装コストを下げるのに有効である）。図７より明らかなようにＶ溝ピッチＤ_ｐｉｔ（μｍ）とＥＤＦあるいは光部品のファイバピッグテールの外径２ｄ（μｍ）との関係は、
【００８８】
【数１１】

【００８９】
となり、これにより信頼性の高いＶ溝接続が可能な光ファイバアレイが実現できる。なお、図８に示すようなＶ溝構成も可能であるが、信頼性上問題が発生する（例えば、ファイバ外径８０μｍ、Ｖ溝ピッチ１２５μｍの８芯ファイバを用いたファイバアレイと光導波路の接続のＦＩＴは１２９であったがファイバ外径を７０μｍに変更することによりＦＩＴを５５に低減できた）。このことより一般に作製されているＶ溝のピッチが１２５μｍであるため、このＶ溝を用いた光ファイバアレイを作製する場合には、ＥＤＦ及び光部品・ファイバピッグテールの外径を７２．１μｍ以下にすることにより実現でき、これにより低価格で信頼性上問題のない光ファイバアレイを用いて光導波路との実装が実現できる。
【００９０】
なお、ファイバ外径を７２．１μｍ以下にすることは、石英系ファイバに対してのみならず、コア部あるいはクラッド部にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加したフッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバを用いる場合においても、１２５μｍピッチのＶ溝を用いる上で有効である。
【００９１】
次に本発明の第２の特徴を詳細に説明する。前記本発明の第１項目ではＥＤＦＡ内に実装されるＥＤＦＡ及び光増幅器構成部品のファイバピッグテールに関するものである。しかし実際に小型ＥＤＦＡモジュールを他の光モジュールあるいは光デバイスと光ファイバを用いて光接続する場合、小型ＥＤＦＡモジュールのファイバピッグテールのファイバ外径を前記光モジュールあるいは光デバイスに接続されているファイバピッグテールのファイバ外径と同じにすることにより通常の融着接続器を用いることにより簡便にかつ低損失で接続できる。
【００９２】
しかし、小型ＥＤＦＡモジュールのファイバピッグテールのファイバ外径が１２５μｍ未満であると、光モジュールあるいは光デバイスのファイバピッグテール（外径１２５μｍ）と接続する場合、融着条件を正確に調整する等の条件出しが必要となる。現在、ファイバ外径８０μｍのファイバと１２５μｍファイバを融着する融着接続器が新製品として販売されているが、小型ＥＤＦＡモジュールを他の光モジュールあるいは光デバイスに接続する際に、この新型の融着接続器を用意しなければならず、製造コストを増加させることとなる（通常の融着接続器では８０μｍと１２５μｍファイバの融着は実現不可能であった）。
【００９３】
従って、小型ＥＤＦＡモジュールのファイバピッグテールのファイバ外径を１２５μｍにすることにより従来の通常の融着接続器が使用でき新たな設備投資を不要となり、それに伴う製品価格の増加を抑えることに大きく貢献できる。なお、通常ＥＤＦＡモジュールでの入出力には図８に示すように光アイソレータが良く用いられ、このため光アイソレータの２つのファイバピッグテールのうち、一方をファイバ外径１２５μｍ、もう一方のファイバ外径を本発明の第１の特徴に適合するようにするものが多く小型ＥＤＦＡモジュールで有効である。
【００９４】
なお、本発明はＥＤＦＡモジュールに関して上記技術を開発したが、ＥＤＦＡ以外の複数の光モジュールあるいは光デバイスから構成される光モジュールに対しても同技術が適用でき光モジュールの小型化に大きく寄与する。
【００９５】
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。以下に開示する実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。
【００９６】
【実施例】
図２は、本発明の実施例の構成を示す図であり、図２（ａ）は励起波長が９８０ｎｍの場合を、図２（ｂ）は励起波長が１４８０ｎｍの場合をそれぞれ示している。光ファイバ増幅器は、信号光が入力される光アイソレータ２１、入力信号光と励起光を合波する光合分波器２２、増幅媒体である光ファイバ２４、増幅光を出力する光アイソレータ２３および励起光源２５を備えている。ここで、光ファイバ２４はボビン２７に巻かれ、他の光部品等とともに光ファイバ増幅器のケース２８に収納されている。励起波長が、１４８０ｎｍの場合は、図２（ｂ）に示すように励起光が光ファイバ２４の外部に漏れることを防ぐため、光ファイバ２５と光アイソレータ２３との間に光合分波器２６および無反射終端２９を有する。図２において、・印は励起光源２５、光アイソレータ２１、２３、光合分波器２２、２６および光ファイバ２４相互間の接続部を示している。
【００９７】
図３は、本発明の実施例の光ファイバ増幅器内の実装状態を示す概略図であり、図３（ａ）は励起波長が９８０ｎｍの場合を、図３（ｂ）は励起波長が１４８０ｎｍの場合をそれぞれ示している。図３に示すように、増幅媒体であるＥＤＦ２４はボビン２７に巻かれ、光ファイバ増幅器に収納されている。ボビン２７の大きさ、すなわちＥＤＦの巻き直径が光ファイバ増幅器全体の大きさを定める要因であることが図３より理解される。また、入力または出力端として、励起光源２５はファイバピッグテール３１、光合分波器２２はファイバピッグテール３２、光アイソレータ２１、２３はそれぞれファイバピッグテール３３、３４を有している。さらに、励起波長が、１４８０ｎｍの場合は、図３（ｂ）に示すように、光合分波器２６はファイバピッグテール３５を有する。
【００９８】
ＥＤＦＡが十分小型化されたと認識できる装置サイズは、以下の第１〜１０実施例では、小型化されたＬＤやＰＤのサイズを考慮すると４０ｍｍ（縦）×４０ｍｍ（横）以下と考えられるので、本実施例では、これ以下のＥＤＦＡを作製した。なお、ＥＤＦＡパッケージのサイズを４０ｍｍ（縦）×４０ｍｍ（横）以下にする場合、ＥＤＦ及びファイバピッグテールの最小の巻直径は、パッケージの肉厚及びファイバの巻厚を考慮すると３５ｍｍ以下とする必要があり、本実施例では、最小巻直径を３５ｍｍ以下とし、装置の厚みは７ｍｍとした。
【００９９】
また、第１１〜１５実施例については、ＬＤモジュールサイズ（２６ｍｍ角）以下のＥＤＦＡを作製した。なお、ＥＤＦＡパッケージのサイズを２６ｍｍ（縦）×２６ｍｍ（横）以下にする場合、ＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテールの最小巻直径は、パッケージの肉厚及びファイバの巻厚を考慮すると２４ｍｍ以下とする必要があり、本実施例では、最小巻直径を２４ｍｍ以下とし、ＥＤＦＡパッケージの厚みは７ｍｍとした。
【０１００】
なお、図１１、１２は第１〜１９実施例の結果をまとめた表を示す図である。
【０１０１】
（第１実施例）本実施例で使用した励起光源は、１４８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）で、そのパッケージサイズは１３ｍｍ（縦）×７．６ｍｍ（横）×３ｍｍ（厚）のＭｉｎｉ−ＤＩＬパッケージのものを用いた。また、同ＬＤのファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍであり、ファイバ外径は８０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は、ＥＤＦＡ内の容量を有効に使用するため２０μｍとした。なお、１４８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合４００以下であった。
【０１０２】
本実施例で使用したＥＤＦは、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度は２０００ｐｐｍ、ファイバ外径は８０μｍ、ファイバ長は２０ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍであり、３０ｍｍを最小巻き直径となるようにコンパクトにボビンに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。光アイソレータは、長さ１６ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、ファイバ外径は８０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合２５以下である。
【０１０３】
光合分波器は、長さ８ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、ファイバ外径は８０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合、２４以下である。本実施例では、上記光部品及びＥＤＦは、融着により接続して小型のＥＤＦＡデバイスを実現した。
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、図１１に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤ特性はＥＤＦＡ全体として０．６ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を有しており、また、曲げによるＰＭＤ増加が無視できるほど小さい（０．２ｐｓ以下）ことが分かる。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６０７以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加は１０９以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１０４】
（第２実施例）本実施例で使用した励起光源は９８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）で、外形は第１実施例と同様である。また、同ＬＤのファイバピッグテールのファイバ外径は５５μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１５μｍである。なお、９８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合４６０以下であった。ＥＤＦのファイバ外径は５５μｍで、ファイバ長は１０ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は、１５μｍであり、２０ｍｍを最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。
【０１０５】
光アイソレータおよび光合分波器のファイバ外径は５５μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１５μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１５μｍである。図１１に示すように、ＰＭＤはＥＤＦＡ全体として０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を有している。また、曲げによるＰＭＤ増加が無視できるほど小さい（０．１ｐｓ以下）ことが分かる。さらに、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体ととして、６４０以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加は１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１０６】
（第３実施例）本実施例で使用した励起光源は、第２実施例と同様であり、ＬＤ用ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）ファイバ外径は５５μｍである。ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１０μｍである。なお、ＬＤのＦＩＴは第２実施例と同様であった。
ＥＤＦのファイバ外径は５５μｍ、ファイバ長は２ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１０μｍであり、２５ｍｍを最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。光アイソレータおよび波器のファイバ径は５５μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は１０μｍである。
【０１０７】
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、第２実施例と同様図１１に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を得られ、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１０８】
（第４実施例）本実施例で使用した励起光源は、第２実施例と同様であり、ＬＤ用ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）ファイバ外径は５０μｍである。ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。なお、ＬＤのＦＩＴは第２実施例と同様である。ＥＤＦのファイバ外径は５０μｍ、ファイバ長は５ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍであり、１８ｍｍを最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。光アイソレータおよび波器のファイバ径は５０μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。
【０１０９】
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、第２実施例と同様図１１に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を得られ、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１１０】
（第５実施例）本実施例で使用するＥＤＦは、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度は２０００ｐｐｍ、ファイバ外径は９０μｍである。ファイバ長は２０ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＥＤＦの最小巻径は２５ｍｍでボビンに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。なお、以上の条件から分かるとおり、本実施例では上述の式１を満たさず、したがって、ＥＤＦのＰＭＤ値は５ｐｓ／ｋｍを超えることとなる。
【０１１１】
本実施例で使用する励起光源は、第１実施例と同様である。ＬＤのファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍであり、ファイバ外径は９０μｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。なお、１４８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合４００以下である。光アイソレータは、長さ１６ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、ファイバ外径は９０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は、２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合２５以下である。
【０１１２】
本実施例で使用する光合分波器は、長さ８ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、ファイバ外径は９０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合、２４以下である。
【０１１３】
本条件から、本実施例においては、励起光源、光アイソレータ及び光合分波器ファイバピッグテールは、上述の式３の条件を満たさないものである（ただし、上述の式１の条件も満たさないことによる増幅媒体である光ファイバのＰＭＤ特性劣化に比べ、ＥＤＦ長に比べてピッグテール長が１ｍ以下と短いため、式３の条件が満たされなくても本実施例でのピッグテールの巻によるＰＭＤの増加は無視できる）。
【０１１４】
以上をまとめると、図１１に示すように、ファイバの曲げによるＰＭＤの劣化及び信頼性の著しく低下することとなる。
【０１１５】
（第６実施例）本実施例で使用するＥＤＦその他のファイバ外径は８０μｍであり、これ以外の条件は第５実施例と同様である。
【０１１６】
本条件から、本実施例では、上述の式１の条件を満たすが、式２の条件は満たさないものであり、図１１に示すように、ファイバの曲げによるＰＭＤの劣化は無いが、ＦＩＴ値が１００以上となるという結果を得た。
【０１１７】
（第７実施例）本実施例で使用するＥＤＦその他のファイバ外径は７０μｍであり、励起光源は９８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）である。これ以外の条件は第５実施例と同様である。なお、９８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合４６０以下である。
【０１１８】
本条件から、本実施例では、上述の式１乃至３の条件を満たすものであり、図１１に示すように、曲げによるＰＭＤ増加が無視できるほど小さく高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１１９】
（第８実施例）本実施例で使用するＥＤＦは、比屈折率差２．４％、カットオフ波長０．９０μｍ、Ｅｒ添加濃度は２０００ｐｐｍ、ファイバ外径は９０μｍである。ファイバ長は２０ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＥＤＦの最小巻径は２５ｍｍで巻いてＥＤＦＡ内に実装した。なお、本実施例では上述の式１及び２の条件を満たさない。
【０１２０】
本実施例で使用する励起光源は、１４８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）で、ＬＤのパッケージは１３ｍｍ（縦）×７．６ｍｍ（横）×３ｍｍ（厚）のＭｉｎｉ−ＤＩＬパッケージのものを用いた。また、ＬＤのファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差２．４％、カットオフ波長０．９０μｍであり、ファイバ外径は、９０μｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。なお、１４８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴはファイバピッグテールに曲げがない場合４００以下である。
【０１２１】
本実施例で使用する光アイソレータは、長さ１６ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差２．４％、カットオフ波長０．９０μｍ、ファイバ外径は、９０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合２５以下である。光合分波器は、長さ８ｍｍ、直径３ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被覆）は、比屈折率差２．４％、カットオフ波長０．９０μｍ、ファイバ外径は９０μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被覆厚は２０μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合２４以下である。
【０１２２】
本条件から、本実施例においては、励起光源、光アイソレータ及び光合分波器ファイバピッグテールは、上述の式３の条件を満たさないものである（ただし、上述の式１の条件も満たさないことによる増幅媒体である光ファイバのＰＭＤ特性劣化に比べ、ＥＤＦ長に比べてピッグテール長が１ｍ以下と短いため、式３の条件が満たされなくても本実施例でのピッグテールの巻によるＰＭＤの増加は無視できる）。
【０１２３】
以上をまとめると、図１１に示すように、ファイバの曲げによるＰＭＤの劣化及び信頼性の著しく低下することとなる。
【０１２４】
（第９実施例）本実施例で使用するＥＤＦその他のファイバ外径は８０μｍであり、これ以外の条件は第８実施例と同様である。
【０１２５】
本条件から本実施例においては、上述の式１の条件を満たすが、式２の条件は満たさないものであり、図１１に示すように、ファイバの曲げによるＰＭＤの劣化は無いが、ＦＩＴ値が１００以上となるという結果を得た。
【０１２６】
（第１０実施例）本実施例で使用するＥＤＦその他のファイバ外径は７０μｍであり、励起光源は９８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）である。これ以外の条件は第８実施例と同様である。なお、９８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合４６０以下である。
【０１２７】
本条件から、本実施例では、上述の式１乃至３の条件を満たすものであり、図１１に示すように、曲げによるＰＭＤ増加が無視できるほど小さく高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１２８】
（第１１実施例）本実施例において使用する励起光源は、９８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）であり、ＬＤのパッケージは１０ｍｍ（縦）×５ｍｍ（横）×２ｍｍ（厚）の特殊パッケージのものを用いた。また、同ＬＤのファイバピッグテール（ＵＶ被服）は、比屈折率差２．６％、カットオフ波長０．９５μｍであり、ファイバ外径は５５μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は、ＥＤＦＡ内の容量を有効に使用するために１５μｍである。なお、９８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴはファイバピッグテールに曲げがない場合４６０以下であった。
【０１２９】
また、本実施例において使用するＥＤＦは、比屈折率差２．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度は２９００ｐｐｍ、ファイバ外径は５５μｍ、ファイバ長は３ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は１５μｍであり、２４ｍｍの最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。
【０１３０】
さらに、本実施例において使用する光アイソレータは、長さ１３ｍｍ、直径２．５ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被服）は、比屈折率差２．６％、カットオフ波長０．９５μｍであり、ファイバ外径は、５５μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は、１５μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合、２５以下である。
【０１３１】
また、本実施例において使用する光合分波器は、長さ７ｍｍ、直径２．５ｍｍφ、ファイバピッグテール（ＵＶ被服）は、比屈折率差２．６％、カットオフ波長０．９５μｍであり、ファイバ外径は５５μｍである。さらに、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は、１５μｍである。また、ＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合２４以下である。
【０１３２】
本実施例では、上記光部品及びＥＤＦは、融着により接続して小型ＥＤＦＡデバイスを実現した。
【０１３３】
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、図１２に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤは、ＥＤＦＡ全体として、０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６４０以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加が１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１３４】
（第１２実施例）本実施例において使用するＬＤのファイバピッグテール（ＵＶ被服）のファイバピッグテールのＵＶ被服厚は、ＥＤＦＡ内の容量を有効に使用するために、１０μｍであり、ＥＤＦのＥｒ添加濃度は３５００ｐｐｍ、ファイバ長は１．５ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は１０μｍである。本実施例において使用する光アイソレータは、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚が１０μｍであり、光合分波器は、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚が１０μｍである。その他については実施例１１と同様である。
【０１３５】
本実施例では、上記光部品及びＥＤＦは、融着により接続して小型ＥＤＦＡデバイスを実現した。実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、表３に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤは、ＥＤＦＡ全体として、０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６４０以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加が１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１３６】
（第１３実施例）本実施例において使用する励起光源は、ファイバ外径が５０μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚は、ＥＤＦＡ内の容量を有効に使用するために、２０μｍである。本実施例において使用するＥＤＦは、Ｅｒ添加濃度が、４０００ｐｐｍ、ファイバ外径が５０μｍ、ファイバ長が５ｍ、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚が２０μｍであり、１８ｍｍの最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。
【０１３７】
本実施例において使用する光アイソレータは、ファイバ外径が５０μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚が２０μｍである。また、光合分波器は、ファイバ外径が５０μｍであり、ファイバピッグテールのＵＶ被服厚が２０μｍである。本実施例では、上記光部品及びＥＤＦは、融着により接続して小型ＥＤＦＡデバイスを実現した。その他については、実施例１２と同様である。
【０１３８】
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、表３に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤは、ＥＤＦＡ全体として、０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６４０以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加が１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１３９】
（第１４実施例）本実施例において使用する励起光源は、ファイバピッグテール（ＵＶ被服）のファイバ外径が７０μｍである。さらに、ＥＤＦは、ファイバ外径が７０μｍであり、２３ｍｍの最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。
【０１４０】
本実施例において使用する光アイソレータは、ファイバピッグテール（ＵＶ被服）のファイバ外径が７０μｍであり、光合分波器は、ファイバ外径が７０μｍである。その他の点については実施例１３と同様である。
【０１４１】
実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、表３に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤは、ＥＤＦＡ全体として、０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６４０以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加が１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１４２】
（第１５実施例）本実施例において使用する励起光源は、１４８０ｎｍ帯のレーザダイオード（ＬＤ）、ＬＤのパッケージは１０ｍｍ（縦）×５ｍｍ（横）×２ｍｍ（厚）の特殊パッケージのものを用いた。なお、１４８０ｎｍ帯ＬＤのＦＩＴは、ファイバピッグテールに曲げがない場合、各々４００以下であった。本実施例において使用するＥＤＦは、２２ｍｍの最小巻き直径となるようにコンパクトに巻いてＥＤＦＡ内に実装した。その他については、実施例１４と同様である。
【０１４３】
本実施例では、上記光部品及びＥＤＦは、融着により接続して小型ＥＤＦＡデバイスを実現した。実現したＥＤＦＡデバイスの信号利得は、表３に示すように１８ｄＢ以上の実用的利得を有すると共に、ＰＭＤは、ＥＤＦＡ全体として、０．５ｐｓ以下であり、実用的な低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として、６０７以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、また、曲げによるＦＩＴ増加が１０６以下であり、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できたことが分かる。
【０１４４】
（第１６実施例）図９は本実施例の光ファイバ増幅器を示す図である。図２に示すＥＤＦＡデバイスで用いる光合分波器２２、２６を、図９に示すように２つの１．４８／１．５５μｍＷＤＭ合分波部９２、９３からなる光波導波回路３５に変更して実施した。光導波回路３５は、縦５ｍｍ、横７ｍｍである。光導波路回路３５と接続する光ファイバ（ＥＤＦ２４、光アイソレータ２１のファイバピッグテール、励起光源２５のファイバピッグテール）は、１２５μｍピッチのＶ溝基盤を用いて光ファイバアレイ９１を作製した。光ファイバアレイ９１と光導波回路３５の光ファイバアレイ接続面を研磨して光学接続する。なお、光導波路回路３５自身及びそれと光ファイバアレイ９１の接続部のＦＩＴは６０である。また、本実施例で使用した部品は光合分波器２２、２６以外は実施例１５と同一のものを用いた。本実施例で実現したＥＤＦＡデバイスは、信号利得２２ｄＢ（＠１５５０ｎｍ）、ＰＭＤ＜０．５であり、実用的な信号利得と低ＰＭＤ特性を実現した。また、ＦＩＴは、ＥＤＦＡ全体として６４３以下であり、実用的なＦＩＴ値を有しており、高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できた。
【０１４５】
（第１７実施例）本実施例は、図９に示す２つの１．４８／１．５５μｍＷＤＭ合分波部９２、９３からなる光波導波回路３５（縦５ｍｍ、横７ｍｍ）を用いると共に、ＥＤＦ２４として、Ｅｒ添加テルライトファイバ（比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度２０００ｐｐｍ）を用い、ファイバ外径は７１μｍである。また、ＥＤＦＡパッケージ２８のサイズは６５ｍｍ（縦）×４０ｍｍ（横）×８ｍｍ（厚）であり、使用した部品は光合分波器２２、２６及びＥＤＦＡパッケージ２８以外は実施例１５と同一のものである。図１２に、本実施例で実現したＥＤＦＡデバイスの特性を示す。本実施例では、実施例１６と同様にＥＤＦ２４光アイソレータ２１のファイバピッグテール、励起光源２５のファイバピッグテールは１２５μｍピッチのＶ溝基板を用いて光ファイバアレイ９１を作製し、光ファイバアレイ９１と光導波回路３５の光ファイバアレイ接続面を研磨して光学接続してＥＤＦＡデバイスを実現した。なお、光導波路回路３５自身及びそれと光ファイバアレイ３６の接続部のＦＩＴは８３であり、ファイバ外径１２５μｍ時のＦＩＴ（１５８）に比べファイバ外径を７２．１μｍ以下である７１μｍにすることによりその特性が大きく改善し高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できた。
【０１４６】
（第１８実施例）本実施例は、ＥＤＦ２４として、Ｅｒ添加フッ化物ファイバ（比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度２０００ｐｐｍ）を用いる以外は第１７実施例と同様である。なお、光導波路回路３５自身及びそれと光ファイバアレイ９１との接続部のＦＩＴは１０５であり、ファイバ外径１２５μｍ時のＦＩＴ（２３１）に比べファイバ外径を７２．１μｍ以下である７１μｍにすることによりその特性が大きく改善し高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できた。
【０１４７】
（第１９実施例）本実施例は、ＥＤＦ２４として、Ｅｒ添加多成分ガラスファイバ（アルミノシリケイト系多成分ファイバ、比屈折率差１．９％、カットオフ波長０．９４μｍ、Ｅｒ添加濃度４０００ｐｐｍ）を用いる以外は第１７実施例と同様である。なお、光導波路回路３５自身及びそれと光ファイバアレイ９１との接続部のＦＩＴは、８９であり、ファイバ外径１２５μｍ時のＦＩＴ（２０５）に比べファイバ外径を７２．１μｍ以下である７１μｍにすることによりその特性が大きく改善し高信頼のＥＤＦＡデバイスが実現できた。
【０１４８】
以上の実施例では、ＥＤＦ及び光部品のファイバピッグテール等のファイバ諸元として比屈折率差を１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、及び比屈折率差２．４％、カットオフ波長０．９０μｍのものを用いたが、最小の巻直径に対して損失増加が無視できる比屈折率差及びカットオフ波長を有するファイバ諸元を有するファイバ構造であれば同様な結果が得られる。同様にＥＤＦの添加濃度に関しても、本実施例では２０００ｐｐｍを用いたが、これに限定されるものでない。
【０１４９】
また、Ｅｒ添加テルライトファイバとして、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度２０００ｐｐｍ、Ｅｒ添加フッ化物ファイバとして、比屈折率差１．６％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ添加濃度２０００ｐｐｍ及びＥｒ添加多成分ガラスファイバとしてアルミノシリケイト系多成分ファイバ、比屈折率差１．９％、カットオフ波長０．９４μｍ、Ｅｒ添加濃度４０００ｐｐｍのものを用いたが他のファイバ諸元でも同様な結果が得られる。さらに、Ｅｒを添加したファイバに関して記述したが、本技術はエリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）またはホロニウム（Ｈｏ）を添加したファイバに対しても有効である。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＥＤＦおよびＥＤＦＡを構成する光部品のファイバピッグテールのファイバ外径を１２５μｍ以下にすると共に、ＥＤＦの外径とＥＦＤＡに実装する際の最小の曲率直径とが一定の関係を満たすことにより、ＰＭＤ特性を劣化させることなくＥＤＦＡもしくは光デバイスの小型化を実現し、また、さらに実用的な信頼性を有しながらＥＤＦＡもしくは光デバイスの小型化を実現することができる。
【０１５１】
さらに、上記技術において、ＥＤＦとＥＤＦＡモジュールを構成する光部品のモジュール内に実装されるファイバピッグテールのファイバ外径を７２．１μｍ以下にすることによりＬＤモジュールと同等のサイズのＥＤＦＡが実現できるという利点と、１２５μｍピッチのＶ溝基板を用いた光ファイバアレイを用いて光導波回路との高信頼のＶ溝接続が実現できると言う利点がある。
【０１５２】
また、ＥＤＦＡモジュールへ光信号を入出力するファイバのファイバ外径を１２５μｍとすることにより、同ＥＤＦＡモジュールを他のモジュールあるいは光デバイスと低損失或いは容易に接続できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファイバ外径に対するＰＭＤ：５ｐｓ／ｋｍを実現するのに必要な最小の曲率直径と破断に起因する故障確率ＦＩＴ＝１００以下を実現するのに必要な最小の曲率直径、および光部品のファイバピッグテールのファイバ外径に対する破断に起因する故障確率ＦＩＴ＝１以下を実現するのに必要な最小の曲率直径の関係を説明するためのグラフを示す図である。
【図２】本発明の実施例の構成を示す図であり、（ａ）は励起波長が９８０ｎｍの場合を、（ｂ）は励起波長が１４８０ｎｍの場合をそれぞれ示している
【図３】本発明の実施例の光ファイバ増幅器内の実装状態を示す概略図であり、（ａ）は励起波長が９８０ｎｍの場合を、（ｂ）は励起波長が１４８０ｎｍの場合をそれぞれ示している。
【図４】ファイバ外形を小さくすることによる過剰損が増大するファイバ外形と比屈折差との関係を表したグラフを示す図である。
【図５】ファイバ外形と損失増の関係を表したグラフを示す図である。
【図６】光ファイバ比屈折差と曲げ損失との関係を表したグラフを示す図である。
【図７】細径ファイバを用いた一実施形態の光ファイバアレイを示す図である。
【図８】細径ファイバを用いた一実施形態の光ファイバアレイを示す図である。
【図９】Ｖ溝基盤を用いた一実施形態の光ファイバアレイを示す図である。
【図１０】従来のＥＤＦＡの基本構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例を説明するための表を示す図である。
【図１２】本発明の実施例を説明するための表を示す図である。
【符号の説明】
２１、２３ 光アイソレータ
２２、２６ 光合分波器
２４、７１ 光ファイバ
２５ 励起光源
２７ ボビン
２８ ケース
２９ 無反射終端
３１、３５ ファイバピッグテール
７２ 光導波路
７３、９１ 光ファイバアレイ
７４、７５ 多心ファイバ
９２、９３ ＷＤＭ合分波部

Claims (38)

1. コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、該光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光源からの励起光及び入力光を結合して前記光ファイバに導く光部品と、前記光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、前記光ファイバ、前記励起光源、前記光部品および前記光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、
   前記光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、前記光ファイバを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、
   ２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．３７２×Ｄ_ＥＤＦ／１０００
   を満たすよう定めたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
2. コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、該光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光源からの励起光及び入力光を結合して前記光ファイバに導く光部品と、前記光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、前記光ファイバ、前記励起光源、前記光部品および前記光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、
   前記光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、前記光ファイバを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、
   ２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００
   を満たすように定めたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
3. コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加した増幅媒体用光ファイバと、該光ファイバを励起する励起光を発生する励起光源と、該励起光源からの励起光及び入力光を結合して前記光ファイバに導く光部品と、前記光ファイバからの増幅光を出力する光アイソレータと、前記光ファイバ、前記励起光源、前記光部品および前記光アイソレータを収容するケースとを含む光ファイバ増幅器において、
   前記励起光源、前記光部品及び前記光アイソレータのファイバピッグテールのうちの少なくとも１つのファイバピッグテールの外径ｄ_ＰＩＧ（μｍ）と、該少なく１つのファイバピッグテールを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＰＩＧ（μｍ）とを、
   ２６≦ｄ_ＰＩＧ≦２．８７１４×Ｄ_ＰＩＧ／１０００
   を満たすように定めたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
4. さらに、前記光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、前記光ファイバを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、
   ２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００
   を満たすように定めたことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ増幅器。
5. 前記光ファイバは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする請求項１、２または４に記載の光ファイバ増幅器。
6. 前記ファイバピッグテールは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ増幅器。
7. 前記コア部または前記クラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする請求項１、２または４に記載の光ファイバ増幅器。
8. 前記ファイバピッグテールのコア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）またはプランセオジウム（Ｐｒ）を添加されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ増幅器。
9. 前記Ｄ_ＥＤＦは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、４、５または７に記載の光ファイバ増幅器。
10. 前記Ｄ_ＰＩＧは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３、４、６または８に記載の光ファイバ増幅器。
11. 前記Ｄ_ＥＤＦは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、４、５または７に記載の光ファイバ増幅器。
12. 前記Ｄ_ＰＩＧは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３、４、６または８に記載の光ファイバ増幅器。
13. 前記ｄ_ＥＤＦは、１２５μｍ未満であることを特徴とする請求項１、２、４、５、７または１１に記載の光ファイバ増幅器。
14. 前記ｄ_ＰＩＧは、１２５μｍ未満であることを特徴とする請求項３、４、６、８、１０または１２に記載の光ファイバ増幅器。
15. 前記ｄ_ＥＤＦは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、４、５、７または１１に記載の光ファイバ増幅器。
16. 前記ｄ_ＰＩＧは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする請求項３、４、６、８、１０または１２に記載の光ファイバ増幅器。
17. 前記光部品はＶ溝基盤に配置され、押さえ板により固定される光ファイバアレイを構成することを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
18. 前記Ｖ溝基盤のＶ溝ピッチは１２５μｍであることを特徴とする請求項１７記載の光ファイバ増幅器。
19. 前記入力光を入力する入力光ファイバと前記増幅光を出力する出力光ファイバとをさらに備え、該入力光ファイバおよび該出力光ファイバ少なくともいずれかの直径が、前記ｄ_ＥＤＦまたはｄ_ＰＩＧと異なることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
20. コア部およびクラッド部の少なくとも一方にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加したファイバピッグテールを有する１つまたは複数の光部品と、該１つまたは複数の光部品を収容するケースとを含む光デバイスにおいて、
    前記１つまたは複数の光部品のうち少なくとも１つのファイバピッグテールの外径ｄ_ＰＩＧ（μｍ）と、該少なく１つのファイバピッグテールを前記ケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＰＩＧ（μｍ）とを、
    ２６≦ｄ_ＰＩＧ≦２．８７１４×Ｄ_ＰＩＧ／１０００
    を満たすように定めたことを特徴とする光デバイス。
21. 前記ファイバピッグテールは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする請求項２０記載の光デバイス。
22. 前記ファイバピッグテールのコア部またはクラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする請求項２０記載の光デバイス。
23. 前記Ｄ_ＰＩＧは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２０、２１または２２に記載の光デバイス。
24. 前記Ｄ_ＰＩＧは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２０、２１または２２に記載の光デバイス。
25. 前記ｄ_ＰＩＧは、１２５μｍ未満であることを特徴とする請求項２０ないし２４のいずれかに記載の光デバイス。
26. 前記ｄ_ＰＩＧは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする請求項２０ないし２４のいずれかに記載の光デバイス。
27. 前記光部品はＶ溝基盤に配置され、押さえ板により固定される光ファイバアレイを構成することを特徴とする請求項２０ないし２６のいずれかに記載の光デバイス。
28. 前記Ｖ溝基盤のＶ溝ピッチは１２５μｍであることを特徴とする請求項２７記載の光デバイス。
29. 前記入力光を入力する入力光ファイバと前記増幅光を出力する出力光ファイバとをさらに備え、該入力光ファイバおよび該出力光ファイバ少なくともいずれかの直径が、前記ｄ_ＰＩＧと異なることを特徴とする請求項２０ないし２８のいずれかに記載の光デバイス。
30. 光ファイバ増幅器の内部に組み込まれた増幅媒体である光ファイバであって、
    該光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、前記光ファイバを前記光ファイバ増幅器のケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、
    ２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．３７２×Ｄ_ＥＤＦ／１０００
    を満たすように定めたことを特徴とする光ファイバ。
31. 光ファイバ増幅器の内部に組み込まれた増幅媒体である光ファイバであって、
    該光ファイバの外径ｄ_ＥＤＦ（μｍ）と、前記光ファイバを前記光ファイバ増幅器のケース内に格納可能な最小の曲率直径Ｄ_ＥＤＦ（μｍ）とを、
    ２６≦ｄ_ＥＤＦ≦３．０８９×Ｄ_ＥＤＦ／１０００
    を満たすように定めたことを特徴とする光ファイバ。
32. 前記光ファイバは、コア部またはクラッド部にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を添加したことを特徴とする請求項３０または３１に記載の光ファイバ。
33. 前記コア部または前記クラッド部は、エリビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、プランセオジウム（Ｐｒ）およびホロニウム（Ｈｏ）の少なくとも１つを添加されていることを特徴とする請求項３２に記載の光ファイバ。
34. 前記光ファイバは、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、多成分ガラスファイバまたは石英系ファイバであることを特徴とする請求項３２記載の光ファイバ。
35. 前記Ｄ_ＥＤＦは、３５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３０ないし３４のいずれかに記載の光ファイバ。
36. 前記Ｄ_ＥＤＦは、２４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３０ないし３４のいずれかに記載の光ファイバ。
37. 前記ｄ_ＥＤＦは、１２５μｍ未満であることを特徴とする請求項３０ないし３６のいずれかに記載の光ファイバ。
38. 前記ｄ_ＥＤＦは、７２．１μｍ以下であることを特徴とする請求項３０ないし３６のいずれかに記載の光ファイバ。

Images