JP2012114476A - 増幅用光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＳＥ光発生を抑制しつつ高利得で被増幅光を光増幅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】増幅用光ファイバ１は、所定波長帯域において利得を有する光学活性元素が添加されたコア領域１０と、コア領域１０を取り囲むクラッド領域２０とを備え、ファイバ軸に垂直なクラッド領域２０の断面において屈折率分布が２次元周期構造を有し、その２次元周期構造の中心の欠陥によりコア領域１０が形成され、クラッド領域２０の断面における屈折率分布の２次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有する。所定波長帯域の一部が遮断帯域と重なる帯域において光学活性元素が添加されたコア領域１０による利得より大きい損失を有し、所定波長帯域の他の一部が透過帯域と重なる帯域において光学活性元素が添加されたコア領域１０による利得より小さい損失を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅用光ファイバに関するものである。

信号光を伝送することにより大量の情報を高速に送受信することができる光通信システムにおいて、一般に信号光伝送線路として石英系光ファイバが用いられる。また、信号光波長帯域としては、石英系光ファイバの伝送損失が小さいＣバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）やＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）が用いられ、さらにＳバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）も用いられる。

また、光通信システムでは、信号光伝送線路により伝送される間に信号光が損失を被ることから、信号光を光増幅する光増幅器が光送信器，光中継器および光受信器などに設けられる。光増幅器としては一般に光ファイバ増幅器が用いられる。光ファイバ増幅器は、希土類元素や遷移金属元素等の光学活性元素がコア領域に添加された増幅用光ファイバを光増幅媒体として備え、この光学活性元素を励起し得る波長の励起光を増幅用光ファイバに供給することで、この増幅用光ファイバにおいて信号光（被増幅光）を光増幅する。

このような光ファイバ増幅器において、高利得で信号光を光増幅することが重要であるとともに、信号光に対してノイズとなる自然放出光（ＡＳＥ光）の発生を抑制することも重要である。しかし、高利得を得ようとするには、増幅用光ファイバに添加されている光学活性元素の反転分布率を高くする必要があり、そうするとＡＳＥ光の発生量が多くなってしまう。すなわち、従来の増幅用光ファイバでは高利得とＡＳＥ光抑制とは両立し得ない。

例えば、希土類元素であるＥｒ元素が添加された増幅用光ファイバ（ＥＤＦ:Erbium-doped fiber）を光増幅媒体として備える光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ:Erbium-doped fiber amplifier）では、Ｓバンドの信号光を光増幅するには、ＥＤＦに添加されているＥｒ元素の反転分布率を高くする必要があり、非特許文献１によるとＥｒ元素の反転分布率として０.７以上が必要と記載されている。このような高い反転分布率の場合、波長１５３０ｎｍ付近を中心に多くのＡＳＥ光が発生してしまう。

そこで、増幅用光ファイバでのＡＳＥ光の成長を抑制するために、増幅用光ファイバで発生したＡＳＥ光を除去することが行われている。例えば、非特許文献１に記載された技術は、増幅用光ファイバを多段に接続して、或る段の増幅用光ファイバと次の段の増幅用光ファイバとの間にＡＳＥカットフィルタを配置するものである。また、特許文献１に記載された技術は、特定の屈折率プロファイルを有する光ファイバを用い、信号光波長帯域より長波長側の帯域において該光ファイバの曲げ損失を大きくして、この長波長側の帯域のＡＳＥ光を除去するものである。

さらに一般的に高い反転分布率を得た状態（すなわち、利得が高い状態）で、ＡＳＥ光が多く発生するＡＳＥ帯より外側の帯域で利得を得たい場合は、ＡＳＥフィルタリング技術が必要である。

特表２００５−５２０３２６号公報

E. Ishikawa, M. Nishihara, Y.Sato, C. Ohshima, Y. Sugaya, and J. Kumasako, "Novel1500nm-band EDFA with discrete Raman amplifier," ECOC2001,Postdeadline Papers, pp.48-49, (2001)

しかしながら、ＡＳＥカットフィルタを用いてＡＳＥ光を除去する技術は、導波路の長手方向のポイントで行うことから、完全にＡＳＥを除去することが不可能である。また、この技術では、励起光波長や信号光波長での光挿入損失も存在してしまう。また、この技術では、部品点数が増えるので、光増幅器の構成が複雑になり、小型化が困難で高コスト化にもつながる。

特定の屈折率プロファイルを有する光ファイバの曲げによってＡＳＥ発生帯域に損失を与える技術は、ＡＳＥフィルタリングが導波路の長手方向に分布した状態で行うので、ＡＳＥカットフィルタを用いる技術より性能が優れると考えられる。しかし、フィルタリングしたい帯域としたくない帯域とのアイソレーションが取りづらい（すなわち、急峻なフィルタ波形が得られにくい）という問題がある。また、特定の損失発生波長を合わせこむ設計が技術的に難しい問題もある。また、特許文献１で詳細に解説されているように、クラッドモードが存在するので、そこへの結合を防ぐ手段が必要である。さらに増幅モジュールとしてコイル巻きにする場合、環境温度変動による特性変動が生じやすいという問題も考えられる。

また、このような光ファイバを用いる場合、損失を与えることができるのは、透過波長帯の長波長側のみである。例えばＡＳＥを抑圧しながらその長波長側の利得を得たい場合は、この技術は使えない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ＡＳＥ光発生を抑制しつつ高利得で被増幅光を光増幅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。

本発明に係る増幅用光ファイバは、光学活性元素を添加物として含むコア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域とを備えた増幅用光ファイバであって、クラッド領域は、ファイバ軸に垂直な断面において２次元周期構造でありファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有し、コア領域は、２次元周期構造の断面中央部にある欠陥からなり、増幅用光ファイバは、２次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有し、コア領域に導波されてファイバ軸方向に進むコア導波モードが透過帯域に存在し、励起光により励起された光学活性元素が利得を有する帯域は、遮断帯域と重なり増幅用光ファイバ全体として損失を有する第一利得帯域と透過帯域と重なり増幅用光ファイバ全体として利得を有する第二利得帯域とを含むことを特徴とする。

さらに、本発明に係る増幅用光ファイバは、(1) ２次元周期構造が、２次元三角格子の各格子点上に配置された高屈折率領域と、略均一の屈折率を有する低屈折率領域とからなり、(2) 高屈折率領域が、Ｇｅ，Ｃｌ，Ｔｉ，Ａｌのうち少なくとも１種の元素を添加物として含むシリカガラスからなり、(3) 低屈折率領域が、純シリカガラスまたはＦ，Ｂ，Ｃｌのうち少なくとも１種の元素を添加物として含むシリカガラスからなることを特徴とする。

この増幅用光ファイバは、ファイバ軸に垂直なクラッド領域の断面において屈折率分布が２次元周期構造を有していることにより、この構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有している。そして、この増幅用光ファイバは、コア領域に添加された光学活性元素により利得を有する所定波長帯域の一部が遮断帯域と重なり、その重なる帯域において光学活性元素が添加されたコア領域による利得より大きい損失を有しているので、この帯域においてＡＳＥ発生を抑圧することができる。また、この増幅用光ファイバは、上記所定波長帯域の他の一部が透過帯域と重なり、その重なる帯域において光学活性元素が添加されたコア領域による利得より小さい損失を有しているので、この帯域において高利得で被増幅光を光増幅することができる。このような構成の増幅用光ファイバは、例えばスタックアンドドロー法などにより容易に製造され得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、シリカガラスを主成分とし、光学活性元素がＥｒ元素であり、コア領域にＡｌ元素を共添加物として含み、Ｓバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）のうちの少なくとも一部帯域が透過帯域であってコア導波基底モードを有し、遮断帯域が波長１５３０ｎｍを含むのが好適である。この場合には、増幅用光ファイバは、ＡＳＥ光発生を抑制しつつ、Ｓバンドの被増幅光を高利得で光増幅することができる。

本発明に係る増幅用光ファイバは、シリカガラスを主成分とし、光学活性元素がＥｒ元素であり、コア領域にＡｌ元素が共添加物として含み、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）のうちの少なくとも一部帯域が透過帯域であってコア導波基底モードを有し、遮断帯域が波長１５３０ｎｍを含むのが好適である。この場合には、増幅用光ファイバは、ＡＳＥ光発生を抑制しつつ、Ｌバンドの被増幅光を高利得で光増幅することができる。

本発明に係る増幅用光ファイバは、クラッド領域の断面において２次元三角格子の格子点によって囲まれる領域の各中心位置に微小穴が存在するのが好適であり、この場合には曲げ損失が改善され得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、励起光の波長においてコア導波モードの実効屈折率が低屈折率領域の屈折率より高いのが好適であり、さらに、被増幅光の波長においてコア導波モードの実効屈折率が低屈折率領域の屈折率より高いのも好適である。また、本発明に係る増幅用光ファイバでは、コア領域は、内側領域と、この内側領域を取り囲む外側領域とを含み、内側領域の屈折率は低屈折率領域の屈折率より高いのが好適であり、さらに、外側領域の屈折率は低屈折率領域の屈折率より低いのも好適である。これらの場合には、コア導波モード光のモードフィールド径が調整され得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、励起光および被増幅光それぞれについて実効的に基底モードのみが導波されるのが好適であり、この場合には励起光および被増幅光の双方でシングルモード動作し得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、２次元周期構造のピッチΛに対する高屈折率領域の直径ｄの比(ｄ／Λ)が０.６以上であるのが好適であり、この場合には曲げ損失が改善され得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、２次元周期構造によって現れる２次または３次のバンドギャップを透過帯域として使用するのが好適であり、この場合には外径が小さくなり得る。

本発明に係る増幅用光ファイバは、ＡＳＥ光発生を抑制しつつ、高利得で被増幅光を光増幅することができる。

本実施形態に係る増幅用光ファイバ１の断面図である。 本実施形態に係る増幅用光ファイバ１の損失スペクトルの一例を示す図である。 スタックアンドドロー法による増幅用光ファイバ１の製造方法の一例を説明する図である。 反転分布率の各値について利得スペクトルの一例を示す図である。 反転分布率の各値について利得スペクトルの一例を示す図である。 本実施形態に係る増幅用光ファイバ１の中心部の断面図である。 本実施形態に係る増幅用光ファイバ２の断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る増幅用光ファイバ１の断面図である。この図は、増幅用光ファイバ１のファイバ軸に垂直な断面を示している。この図に示される増幅用光ファイバ１は、励起光により励起されて所定波長帯域において利得を有する光学活性元素が添加されたコア領域１０と、このコア領域１０を取り囲むクラッド領域２０とを備える。コア領域１０に添加される光学活性元素は、希土類元素や遷移金属元素等であり、好適にはＥｒ元素やＴｍ元素等の希土類元素である。

増幅用光ファイバ１は、ファイバ軸に垂直なクラッド領域２０の断面において屈折率分布が２次元周期構造を有し、その２次元周期構造の中心の欠陥によりコア領域１０が形成され、ファイバ軸方向に沿って同一の断面形状を維持している。また、増幅用光ファイバ１は、クラッド領域２０の断面における屈折率分布の２次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有し、コア領域１０により導波されてファイバ軸方向に沿って進むコア導波モードが透過帯域に存在する。

そして、増幅用光ファイバ１において励起光により励起された前記光学活性元素が利得を有する帯域は、遮断帯域と重なり増幅用光ファイバ１全体として損失を有する第一利得帯域と、透過帯域と重なり増幅用光ファイバ１全体として利得を有する第二利得帯域とを含む。

具体的には、クラッド領域２０の断面における屈折率分布の２次元周期構造は、２次元三角格子の各格子点上に配置された高屈折率領域２１と、略均一の屈折率を有する低屈折率領域２２とからなる。断面の中央において高屈折率領域２１が欠けている領域がコア領域１０となる。高屈折率領域２１の屈折率は、低屈折率領域２２の屈折率と比べて高い。例えば、高屈折率領域２１は、Ｇｅ，Ｃｌ，Ｔｉ，Ａｌのうち少なくとも１種の元素が添加されたシリカガラスからなる。また、低屈折率領域２２は、純シリカガラスまたはＦ，Ｂ，Ｃｌのうち少なくとも１種の元素が添加されたシリカガラスからなる。

図２は、本実施形態に係る増幅用光ファイバ１の損失スペクトルの一例を示す図である。この図において、実線は増幅用光ファイバ１の励起されていない状態での添加物（Er³⁺）による吸収を除いた全損失を示し、破線は添加物による吸収を除いた材料損失を示す。増幅用光ファイバ１の全損失は、材料損失および曲げ損失に加えて、クラッド領域２０の断面における屈折率分布の２次元周期構造に基づく不連続な損失を含む。また、フォトニックバンドギャップ効果によって光が導波される場合は、増幅用光ファイバ１の全損失は閉じ込め損をも含む。２次元周期構造に基づく損失は、光の波長だけでなく、屈折率や、２次元周期構造のピッチや外径などのパラメータによって決定される。この図に示されるように、増幅用光ファイバ１の損失スペクトルにおいては、透過帯域と遮断帯域とが交互に存在し、両帯域の透過率の差は１ｍ程度のサンプルの透過率測定で通常１５〜５０ｄＢである。

図１に示される増幅用光ファイバ１は例えばスタックアンドドロー法などにより容易に製造され得る。図３は、スタックアンドドロー法による増幅用光ファイバ１の製造方法の一例を説明する図である。スタックアンドドロー法では、同図に示されるように各種のロッド１０１〜１０３をジャケット管１００内に規則的に配列したプリフォームを用意し、これをコラプス後線引または直接線引することで、図１に示されるような断面構造を持つ増幅用光ファイバ１が得られる。

ロッド１０１，１０２それぞれの直径は互いに等しい。１本のロッド１０１の周りに多数のロッド１０２が三角格子状に規則正しく配置され、これらがジャケット管１００内に挿入されるとともに、これらとジャケット管１００との隙間を埋めるようにロッド１０３が挿入される。

ロッド１０１は、直近のロッド１０２の一部とともに線引後にコア領域１０となるべきもので、光学活性元素が添加されている。ロッド１０２，１０３は、線引後にクラッド領域２９となるべきものである。そのうち、ロッド１０２の中心部は線引後に高屈折率領域２１となるべき領域であり、これの周囲の部分は線引後に低屈折率領域２２となるべき領域である。これらのロッド１０１〜１０３は、通常の光ファイバ母材の製造方法と同様の方法（例えばＭＣＶＤ法やＯＶＤ法やコラップス法など）により製造され、また、必要に応じて外周が機械研削またはＨＦエッチングされる。

図４および図５それぞれは、反転分布率の各値について利得スペクトルの一例を示す図である。この図は、Ｅｒ元素およびＡｌ元素が添加されたシリカガラスからなるコア領域１０による利得を、４０％〜９０％の範囲内の各反転分布率について示す。

図４に示される例では、増幅用光ファイバ１は、Ｓバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）のうちの少なくとも一部帯域が透過帯域であってコア導波基底モードを有し、遮断帯域が波長１５３０ｎｍを含む。具体的には、増幅用光ファイバ１は、波長１５２５ｎｍ付近に透過帯域の長波長側境界が存在し、且つ、励起光波長である９８０ｎｍが透過帯に入るよう、パラメータが調整されている。このような増幅用光ファイバ１を用いてＳバンドで高い利得を得ようとする場合は、高い反転分布率が必要であるが、同時に波長１５３０ｎｍ付近の利得が大きくなり多くのＡＳＥ光が発生して成長することが知られている。図４中に点線で示した波長の付近に透過帯域と損失帯域との境界を設定することで、このＡＳＥ光をカットすることが可能で、反転分布率を高い条件でも使用できるようになる。

図５に示される例では、増幅用光ファイバ１は、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）のうちの少なくとも一部帯域が透過帯域であってコア導波基底モードを有し、遮断帯域が波長１５３０ｎｍを含む。具体的には、増幅用光ファイバ１は、波長１５６５ｎｍ付近に透過帯域と遮断帯域との境界が設定されている。励起光波長を９８０ｎｍとする場合は気にしなくても良いが、励起光波長を１４８０ｎｍとする場合はこれが透過帯に含まれるように、短波長側の境界も設計される。通常のＬバンド増幅では反転分布率を低く設定することで、Ｌバンドの広い帯域で増幅させることが良く行われるが、利得は全般に低い。しかし、この例の増幅用光ファイバ１を用いて、反転分布率を高くした状態で、波長１５３０ｎｍを中心としたＡＳＥ光を抑えることで、Ｌバンドで従来技術より大きな利得が得られる。

本実施形態に係る増幅用光ファイバ１は、反転分布率を高く設定したままＡＳＥ光を抑制することができるので、ＥＤＦのＡＳＥ光発生帯域の中心付近（１５２０〜１５４０ｎｍ）を除く帯域における光増幅やレーザ発振において、利得及びその効率の面で有利である。図４および図５に示した例の他に、例えばＣバンドのうちの長波長側（１５４０ｎｍ以上）の帯域の信号光を光増幅する場合は、それ以下の波長のＡＳＥ光を遮断することで、反転分布率を高く設定することができるので、この帯域で高い利得が得たい目的には有利である。

本実施形態に係る増幅用光ファイバ１は、光学活性元素としてはＥｒ元素に限らず、他の光活活性元素が添加されてもよい。上記の説明と同様に、ＡＳＥ帯が遮断帯域と重なるようにするとともに、利得を得たい波長大域を透過帯域と重なるようにすれば良い。これによって、ＡＳＥ光を抑圧しない場合に比べて高い利得が得られる。

本実施形態に係る増幅用光ファイバ１では、コア領域１０での光導波の形態は必ずしもフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）効果による必要はない。図１に示されるような断面構造において、クラッド領域２０のうちの低屈折率領域２２の屈折率よりコア領域１０の屈折率が高い場合、波長によって導波モードの実効屈折率は低屈折率領域２２の屈折率より高くなって、ＰＢＧの定義から外れる。しかし、そのような場合であっても、クラッド領域２０における屈折率分布の２次元周期構造に由来する不連続な透過スペクトルが得られる。

クラッド領域２０における屈折率分布の２次元周期構造に由来する不連続な透過帯域は、長波長側から１次，２次，・・・と呼ばれる。この次数が低いと、曲げ損失が大きくなり、また、バンドギャップ導波の場合は閉じ込め損が大きくなるが、周期構造のピッチ（高屈折率領域２１のピッチ）を小さく設定することができ、したがって、増幅用光ファイバ１の外径を小さくすることができる。このような関係を考慮すると、実用的には２次または３次の透過帯域を、利得を得たい帯域として使用するのが良い。

また、上記内容との関連で、コア領域１０における屈折率分布を適切に設定することにより、導波モードのフィールドを調整することも可能である。図１に示される増幅用光ファイバ１のコア径は周期構造のパラメータによって決まるが、この構造で定義されるコア径を小さくするには限界がある。一方で、励起光が光学活性元素を励起する効率を考慮すると、小さいモードフィールド径が必要な場合が想定される。

このような場合、図６に示されるように、コア領域１０のうちでも中心部の内側領域１１を適切な径とした上で、その内側領域１１の屈折率が低屈折率領域２２の屈折率より高い構造とすることで、モードフィールド径を小さくすることができる。また、このとき、コア領域１０のうち内側領域１１を取り囲む外側領域１２のうちロッド１０１に由来する部分の屈折率は、低屈折率領域２２の屈折率より低いのが好ましい。例えば、コア領域１０のうちの内側領域１１にＥｒ元素およびＡｌ元素を添加することで、その内側領域１１の屈折率は純シリカガラスの屈折率より大きくなる。さらに、屈折率上昇剤であるＧｅや屈折率低下剤であるＦやＢの添加により、コア領域１０のうちロッド１０１に由来する部分における屈折率分布を任意に調整することも可能である。

コア領域１０および内側領域１１それぞれの外径については、製造時に中心に挿入されるロッド１０１のコア／クラッド比を調整することで容易に実現できる。コア領域１０のうちの外側領域１２の屈折率は、低屈折率領域２１の屈折率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。この屈折率を調整することによっても導波モードのモードフィールド径を調整することができる。

従来技術のＥＤＦに見られるように、コア領域１０においてＥｒ元素が添加される領域を内側領域１１に限定することも可能である。これによってパワー密度の高い領域にＥｒイオンが限定されるので励起効率が改善される。

励起光および被増幅光それぞれのコア導波モードは実質的にはシングルモード動作することが望ましい。高次モードが存在するか否かについては計算により算出される。適切なパラメータを選択することで、シングルモード動作し得る構造は選択される。しかし、計算上では高次モードが存在する場合でも、実際には高次モードの損失が大きいことから、比較的広い波長範囲でシングルモード動作を行うことが可能である。また、特に光増幅器の場合は、増幅用光ファイバ１は、収納のために曲げて使用されることが多いが、高次モードの曲げ損が大きいので、シングルモード動作しやすくなる。

図１に示された増幅用光ファイバ１は、穴が存在せず、中実である。このような構造の増幅用光ファイバ１は、従来の光ファイバ製造技術を用いて容易に製造できる利点がある。一方で、図７に示される増幅用光ファイバ２は、クラッド領域２０の断面において２次元三角格子の近接した３つの格子点（高屈折率領域２１）により囲まれる領域の中心位置に微小穴（エアホール）が設けられているものであり、このような構造であっても所期の機能を果たすことができる。

図７に示される増幅用光ファイバ２は、図３に示された状態からコラプスや線引を行う際に、加工終了端側において、予め端を塞ぐ、一定圧に保つ、およびできるだけ低温で加工を行うといった条件により、比較的容易に製造される。この構造の増幅用光ファイバ２は、エアホールが無い増幅用光ファイバ１の場合に比べて、若干損失が高くなるが、エアホールを含む低屈折率領域２２と高屈折率領域２１との実効的な比屈折率差が大きくなる効果があるので、曲げ損失が低下し、また、透過帯域と遮断帯域とのアイソレーションが大きくなる点において有利である。

増幅用光ファイバ１が光増幅器内に設置される場合、収納性の観点から増幅用光ファイバ１がコイル巻きにされることが多い。それ故、増幅用光ファイバ１は曲げ損失に強いことが要求される。図１に示される構造の増幅用光ファイバ１は、直径数十ｍｍφコイル巻きの状態であっても曲げ損失を発生しないような設計が可能である。具体的には、周期構造のピッチΛに対する高屈折率領域２１の直径ｄの比(ｄ／Λ)を０.６より大きくすることで、実用上充分に低い曲げ損失が得られる。また、前述の増幅用光ファイバ２の構造のような小さなエアホールの導入や、コア領域１０のうちの内側領域１１の屈折率を上昇させるような設計と組み合わせれば、曲げ損失に対してさらに有利である。

増幅用光ファイバのコア領域にＰ、Ｂ、Ｆなどの元素を添加することで、ＳバンドやＬバンドでの利得帯域が広がることが知られている。本実施形態に係る増幅用光ファイバ１，２でも、コア領域１０にＰ、Ｂ、Ｆなどの元素を添加すれば、より広い帯域で高い利得を得ることが可能であり、また、場合によっては利得平坦性にも優れた状態で高い利得を得ることが可能である。

増幅用光ファイバ１，２の背景損失（光学活性現その影響を除いた材料およびその不純物や製法に起因する損失）は、２０ｄＢ／ｋｍ以下であることが望ましく、より好ましく１０ｄＢ／ｋｍ以下であることが望ましい。このような増幅用光ファイバ１，２は、図３に示されるスタック後のプリフォームに対し、高温で塩素系ガスを含む雰囲気で加熱処理を行った後にコラプスまたは線引することで得られる。

光ファイバ増幅器の光増幅媒体として増幅用光ファイバ１，２を用いる場合、増幅用光ファイバ１，２と他の光ファイバとの融着接続が必要である。増幅用光ファイバ１，２は、穴がないか、あっても微小であるので、他の光ファイバとの融着接続の際に汎用の放電方式での融着損失を低く抑えることができる。但し、増幅用光ファイバ１，２は、石英ガラスに対する添加物が多いので、粘性が低い点、および、拡散する可能性がある点で、注意が必要である。汎用ＳＭファイバの条件に比べて、増幅用光ファイバ１，２の融着の条件として放電時間および放電パワーを１／２〜１／３に抑えれば、比較的低損失（１ｄＢ以下／１箇所）で融着接続することができる。

１，２…増幅用光ファイバ、１０…コア領域、１１…内側領域、１２…外側領域、２０…クラッド領域、２１…高屈折率領域、２２…低屈折率領域。

Claims (10)

1. 光学活性元素を添加物として含むコア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域とを備えた増幅用光ファイバであって、
   前記クラッド領域は、ファイバ軸に垂直な断面において２次元周期構造でありファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有し、
   前記コア領域は、前記２次元周期構造の前記断面中央部にある欠陥からなり、
   前記増幅用光ファイバは、前記２次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有し、前記コア領域に導波されてファイバ軸方向に進むコア導波モードが前記透過帯域に存在し、
   励起光により励起された前記光学活性元素が利得を有する帯域は、前記遮断帯域と重なり前記増幅用光ファイバ全体として損失を有する第一利得帯域と前記透過帯域と重なり前記増幅用光ファイバ全体として利得を有する第二利得帯域とを含み、
   前記２次元周期構造が、２次元三角格子の各格子点上に配置された高屈折率領域と、略均一の屈折率を有する低屈折率領域とからなり、
   前記高屈折率領域が、Ｇｅ，Ｃｌ，Ｔｉ，Ａｌのうち少なくとも１種の元素を添加物として含むシリカガラスからなり、
   前記低屈折率領域が、純シリカガラスまたはＦ，Ｂ，Ｃｌのうち少なくとも１種の元素を添加物として含むシリカガラスからなる、
   ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
2. 励起光の波長においてコア導波モードの実効屈折率が前記低屈折率領域の屈折率より高いことを特徴とする請求項１記載の増幅用光ファイバ。
3. 被増幅光の波長においてコア導波モードの実効屈折率が前記低屈折率領域の屈折率より高いことを特徴とする請求項２記載の増幅用光ファイバ。
4. 前記コア領域が、内側領域と、この内側領域を取り囲む外側領域とを含み、前記内側領域の屈折率が前記低屈折率領域の屈折率より高い、ことを特徴とする請求項３記載の増幅用光ファイバ。
5. 前記外側領域の屈折率が前記低屈折率領域の屈折率より低いことを特徴とする請求項３記載の増幅用光ファイバ。
6. 励起光および被増幅光それぞれについて実効的に基底モードのみが導波されることを特徴とする請求項４記載の増幅用光ファイバ。
7. 前記クラッド領域の断面において２次元三角格子の格子点によって囲まれる領域の各中心位置に微小穴が存在することを特徴とする請求項４記載の増幅用光ファイバ。
8. 前記２次元周期構造のピッチΛに対する前記高屈折率領域の直径ｄの比(ｄ／Λ)が０.６以上であることを特徴とする請求項６記載の増幅用光ファイバ。
9. 前記２次元周期構造によって現れる２次または３次のバンドギャップを前記透過帯域として使用することを特徴とする請求項８記載の増幅用光ファイバ。
10. シリカガラスを主成分とし、
    前記光学活性元素がＥｒ元素であり、前記コア領域にＡｌ元素が共添加物として含み、
    Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）のうちの少なくとも一部帯域が前記透過帯域であってコア導波基底モードを有し、
    前記遮断帯域が波長１５３０ｎｍを含む、
    ことを特徴とする請求項９記載の増幅用光ファイバ。

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