JP2015167158A - マルチコアファイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品数を削減し光増幅器の小型化を可能とする増幅用マルチコアファイバを提供する。
【解決手段】本発明は、コアに希土類イオンを添加した増幅用マルチコアファイバと、前記希土類イオンを励起する励起光を発生させる励起光源とを備えたマルチコアファイバ増幅部が少なくとも２つ直列に配置されたマルチコアファイバ増幅器であって、前記マルチコアファイバ増幅部の少なくとも１つの増幅用マルチコアファイバは、前記マルチコアファイバ増幅部に入力する信号光が伝搬するコアと、前記励起光が伝搬するクラッドとを備え、前記マルチコアファイバ増幅部の他の増幅用マルチコアファイバは、前記信号光と前記励起光を合波して前記他の増幅用マルチコアファイバのそれぞれのコアへ入力する合波手段を備え、前記励起光の励起光パワーが前記マルチコアファイバ増幅器へ入力する前記信号光の信号光パワーと前記マルチコアファイバ増幅器により増幅されて出力される信号光の信号光パワーとを演算した結果により調整されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本願発明は、マルチコアファイバ伝送システムにおいて用いられるマルチコアファイバ増幅器に関する。

光伝送システムの伝送容量を飛躍的に増大するために、１本のファイバに複数コアを有するマルチコアファイバを伝送路に用いたマルチコアファイバ伝送システムの開発が進められている。マルチコアファイバ伝送システムにおいては、マルチコアファイバの各コアに、それぞれ異なる情報を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）信号を伝搬させる。マルチコアファイバ内の複数のコアにＷＤＭ信号が伝搬されるため、１本のファイバに１つのコアのみ有する従来のシングルコアファイバを伝送路とする場合と比較して、飛躍的に伝送容量を増大させることができる。

マルチコアファイバ伝送システムを利用して長距離の光伝送を行う場合、従来のシングルコアファイバを伝送路とする伝送システムと同様、伝送中に強度が小さくなった信号光を増幅するために、光増幅器が必要不可欠である。

従来、マルチコアファイバ伝送システムにおける光増幅器は、ファンイン／ファンアウト部品を使用して、マルチコアＥＤＦＡ（エルビウムドープトファイバ増幅器）へ、信号光と励起光を合波してマルチコアファイバのコア毎に入力することで、マルチコアファイバの各コアにそれぞれ独立に入力する信号光を同時に増幅している（非特許文献１）。本形態のマルチコアファイバ増幅器をコア直接励起マルチコアファイバ増幅器と呼ぶ。ここで、マルチコアＥＤＦＡとは、複数の希土類元素の一つであるエルビウムイオンを添加した各々のコアを有する増幅用マルチコアファイバを使用した、マルチコアファイバ増幅器である。

またこれとは異なるマルチコアファイバ増幅器の構成として、希土類イオンを添加した複数のコアと、ダブルクラッド構造（内側の第１クラッド、外側の第２クラッド）を有し、第１クラッド材屈折率がコアガラス屈折率より小さく、第２クラッド材屈折率より大きいダブルクラッド希土類添加ファイバと、高出力マルチモード励起光源１台を用いたマルチコアファイバ増幅器も報告されている（非特許文献２）。本形態のマルチコアファイバ増幅器をクラッド励起マルチコアファイバ増幅器とよぶ。

H. Takahashi et al., "First demonstration of MC-EDFA-repeatered SDM transmission of 40 × 128-Gbit/s PDM-QPSK signals per core over 6,160-km 7-core MCF," in Proc. ECOC2012, Postdeadline papers, Th.3.C.3. Y. Mimura, et al., "Batch multicore amplification with cladding-pumped multicore EDF," in Proc. ECOC2012, paper Tu.4.F.1. 前田幸一他、「２段構成の高利得低雑音マルチコアＥＤＦＡ」２０１３年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−１０−９２

コア直接励起マルチコアファイバ増幅器においても、クラッド励起マルチコアファイバ増幅器においても、利得に波長依存性があるため、ＷＤＭ信号増幅に適用するためには利得等化が必要となる。利得等化に用いられるフィルタは、その挿入損失による出力光パワーの減少を避けるために、非特許文献３のように、２つまたはそれ以上の増幅段を有する構成の増幅段間に挿入されることになる。また、マルチコアファイバ増幅器においてＷＤＭ信号増幅する場合には、ＷＤＭ信号波長数の増減に対して、常に一定の波長依存性をもった利得を得るための利得制御が必要となる。これらのマルチコアファイバ増幅器に必要な特性・機能は、従来のシングルコアファイバ増幅器と同様である。

非特許文献１に記載のコア直接励起マルチコアファイバ増幅器では、ＷＤＭ信号増幅時に必要となる利得制御については、コア毎に励起光源を有するため、各コアの利得・出力光パワーを独立に制御することが可能である。しかし、各コア毎に励起光源、励起光と信号光を合波する合波器、光アイソレータを備える必要があるため、部品点数が多く、サイズ、消費電力に課題がある。

一方、非特許文献２に記載のクラッド励起マルチコアファイバ増幅器については、少ない励起光源で光信号を増幅することができ、特に高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を使用すれば励起光源は１台で済む場合もある。また、高出力マルチモード半導体レーザは、ペルチェ素子などを使用した電気的な温度調整機構が不要であり、空冷ファンを用いた温度調整でも十分動作可能である。したがって、クラッド励起マルチコアファイバ増幅器は、コア直接励起マルチコアファイバよりも部品点数が少なく、サイズ低減が可能となり、消費電力低減の効果もある。しかしながら、コア数より励起光源数が小さいことから、各コアの利得・出力光パワーを独立に制御することが困難であるという課題がある。

さらに、非特許文献１に記載のコア直接励起マルチコアファイバ増幅器及び非特許文献２に記載のクラッド励起マルチコアファイバ増幅器は、各増幅器単独では利得の波長特性が平坦で、かつ高利得な増幅特性を得ることが困難であった。そこで、コア直接励起マルチコアファイバ増幅器２台を直列に接続し、かつ等利得化フィルタを、２つのコア直接励起マルチコアファイバ増幅器の間にコアごとに配置することで、利得平坦化かつ高利得化を実現可能なマルチコアファイバ増幅器が提案されている（非特許文献３）。

しかし、非特許文献１に記載のコア直接励起マルチコアファイバ増幅器は、部品点数が多く、サイズ、消費電力が大きいというに課題があるため、コア直接励起マルチコアファイバ増幅器を２段接続することで、さらに部品点数が増加し、また増幅器のサイズや消費電力もさらに増加してしまう。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、構成部品数を削減し光増幅器の小型化を可能とすると共に、消費電力の増大を抑制し、かつ、各コアの利得・出力光パワーを独立に制御することが可能なマルチコア用光ファイバ増幅器を提供することにある。

本発明は、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、コアに希土類イオンを添加した増幅用マルチコアファイバと、前記希土類イオンを励起する励起光を発生させる励起光源とを備えたマルチコアファイバ増幅部が少なくとも２つ直列に配置されたマルチコアファイバ増幅器であって、前記マルチコアファイバ増幅部の少なくとも１つの増幅用マルチコアファイバは、前記マルチコアファイバ増幅部に入力する信号光が伝搬するコアと、前記励起光が伝搬するクラッドとを備える第１の増幅用マルチコアファイバであり、前記マルチコアファイバ増幅部の他の増幅用マルチコアファイバは、前記信号光と前記励起光を合波して前記他の増幅用マルチコアファイバのそれぞれのコアへ入力する合波手段を備え、前記励起光の励起光パワーが前記マルチコアファイバ増幅器へ入力する前記信号光の信号光パワーと前記マルチコアファイバ増幅器により増幅されて出力される信号光の信号光パワーとを演算した結果により調整される第２のマルチコアファイバであることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマルチコアファイバ増幅器であって、前記第１のマルチコアファイバ増幅部及び前記第２のマルチコアファイバとの間の少なくとも１箇所に、利得の波長依存性を補償する利得等化フィルタを備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ増幅器であって、最も信号入力側に配置されるマルチコアファイバ増幅部が、前記第１のマルチコアファイバ増幅部であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ増幅器であって、最も信号入力側に配置されるマルチコアファイバ増幅部が、前記第２のマルチコアファイバ増幅部であることを特徴とする。

本発明の光ファイバ増幅器は、マルチコアファイバ増幅器の各コアにおいて、利得の波長依存性が低減されると共に、ＷＤＭ信号波長数の増減に対して、各波長の信号光の利得またはパワーを常に一定の範囲内に維持されるよう制御される。

本発明の第１の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器を示すブロック図である。 図１のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。 図１のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す図表である。 本発明の第２の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器を示すブロック図である。 図４のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。 図４のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す図表である。 本発明の第３の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器を示すブロック図である。 図７のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。 図７のマルチコアファイバ増幅器が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す図表である。

［第１の実施形態］
図１は本願発明の第１の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器を示すブロック図である。図１のマルチコアファイバ増幅器１００は、第１段増幅部であるクラッド励起マルチコアファイバ増幅器１１０と、第２段（最終段）増幅部であるコア直接励起マルチコアファイバ増幅器１２０とにより光信号の増幅を行う。また、マルチコアファイバ増幅器１００は、クラッド励起マルチコアファイバ増幅器１１０に入力する信号光の一部を分岐する光分岐器１０１と、クラッド励起マルチコアファイバ増幅器１１０から出力された信号光パワーを調整する可変光減衰部１０３と、可変光減衰部１０３に接続され、可変光減衰部１０３からの信号光パワーの波長依存性を等化する利得等化部１０４とを備えている。さらに、マルチコアファイバ増幅器１００は、光分岐器１０１の出力側に接続された分岐光用マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品１１５ａと、ファンナウト部品１１５ａから分離されたシングルコアファイバから出力する信号光のパワーを検出する光電変換部１０５−１〜１０５−６と、光電変換部１０５−１〜１０５−６からの出力電圧によりコア直接励起マルチコアファイバ増幅器１２０の励起光源を制御する制御部１０７とを備える。

クラッド励起マルチコアファイバ増幅器１１０は、増幅用マルチコアファイバ１１１と、増幅用マルチコアファイバ１１１に添加された活性イオンを前方から励起する励起光源１１２ａと、励起光源１１２ａからの励起光と信号光を合波する合波器１１３ａと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部１１０の入力側に配置された光アイソレータ１１４ａと、増幅用マルチコアファイバ１１１に添加された活性イオンを後方から励起する励起光源１１２ｂと、励起光源１１２ｂからの励起光と信号光を合波する合波器１１３ｂと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部１１０の出力側に配置された光アイソレータ１１４ｂを備える。増幅用マルチコアファイバ１１１は、入力信号光と励起光源１１２ａからの励起光を、合波器１１３ａにより合波して前方から励起され、出力信号光と励起光源１１２ｂからの励起光を、合波器１１３ｂにより合波して後方から励起される。

ここで、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部１１０の増幅用マルチコアファイバ１１１は、ダブルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源１１２ａおよび１１２ｂは、マルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器１１３ａおよび１１３ｂは、光アイソレータ１１４ａまたは１１４ｂ側のファイバがシングルクラッド６コアファイバ、増幅用マルチコアファイバ１１１側のファイバがダブルクラッド６コアファイバ、励起光源１１２ａまたは１１２ｂ側のファイバがシングルクラッドマルチモードである。合波器１１３ａは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより光アイソレータ１１４ａからの入力信号と励起光源１１２ａからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ１１１へ結合させる機能を有している。合波器１１３ｂは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより増幅用マルチコアファイバ１１１からの出力信号と励起光源１１２ａからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ１１１へ結合させる機能を有している。光アイソレータ１１４ａおよび１１４ｂは、入出力ファイバがシングルクラッド６コアマルチコアとなっている。なお、合波器１１３ａおよび光アイソレータ１１４ａ、または合波器１１３ｂおよび光アイソレータ１１４ｂは一つの筐体に一体化されている場合もある。

コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０は、増幅用マルチコアファイバ１２１と、増幅用マルチコアファイバ１２１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ１２１の各コア毎に前方から励起する励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６と、各コアの入力信号光と、励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器１２３ａ−１〜１２３ａ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０の入力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ１２４ａ−１〜１２４ａ−６と、増幅用マルチコアファイバ１２１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ１２１の各コア毎に後方から励起する励起光源１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６と、各コアの出力信号光と、励起光源１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器１２３ｂ−１〜１２３ｂ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０の出力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ１２４ｂ−１〜１２４ｂ−６とを備える。また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０は、光アイソレータ１２４ｂ−１〜１２４ｂ−６から出力された信号光を分岐する光分岐器１０２−１〜１０２−６と、光分岐器１０２−１〜１０２−６それぞれの出力側に接続された分岐光用シングルコアファイバから出力する信号光のパワーを検出する光電変換部１０６−１〜１０６−６を備え、光電変換部１０６−１〜１０６−６から制御部１０７に電圧を出力し、コア直接励起マルチコアファイバ増幅器１２０の励起光源を制御する。

ここで、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０の増幅用マルチコアファイバ１２１はシングルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６及び励起光源１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６はシングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器１２３ａ−１〜１２３ａ−６及び１２３ｂ−１〜１２３ｂ−６はＷＤＭファイバカプラ、例えば誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型ＷＤＭカプラを用いている。合波器１２３ａ−１は、光アイソレータ１２４ａ−１からの入力信号を、励起光源１２２ａ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ１２１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器１２３ａ−２〜１２３ａ−６についても同様である。また、合波器１２３ｂ−１は、増幅用マルチコアファイバ１２１の６つのコアのうちの１つのコアからの出力信号を、励起光源１２２ｂ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ１２１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器１２３ｂ−２〜１２３ｂ−６についても同様である。なお、合波器１２３ａ−１とアイソレータ１２４ａ−１とはそれぞれ一つの筐体に一体化されている場合もある。各合波器１２３ａ−１〜１２３ａ−６及び１２３ｂ−１〜１２３ｂ−６と各光アイソレータ１２４ａ−１〜１２４ａ−６及び１２４ｂ−１〜１２４ｂ−６とについても同様である。

また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０は、増幅用マルチコアファイバを各コアごとに励起するために、マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品１２５ａおよび１２５ｂと、複数のシングルコアファイバのコアを１つのマルチコアファイバのコアに結合させるファンイン部品１２６ａおよび１２６ｂとを備えている。ファンナウト部品１２５ａとファンイン部品１２６ａとの間には、前方励起に使用される励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６、合波器１２３ａ−１〜１２３ａ−６、光アイソレータ１２４ａ−１〜１２４ａ−６が、励起光源、合波器及び光アイソレータを１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ１２１の各コアを前方から励起する。また、ファンナウト部品１２５ｂとファンイン部品１２６ｂとの間には、前方励起に使用される励起光源１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６、合波器１２３ｂ−１〜１２３ｂ−６、光アイソレータ１２４ｂ−１〜１２４ｂ−６、光分岐器１０２−１〜１０２−６が、励起光源、合波器、光アイソレータおよび光分岐器を１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ１２１の各コアを後方から励起する。

可変光減衰部１０３は、入出力ファイバがシングルクラッド６コアファイバであり、レンズを用いて信号光の焦点スポットを調整してコア毎にファラデー回転素子を透過させ、各コアを透過する信号光パワーを独立して調整できる可変光減衰機能を有するものである。可変光減衰部１０３は、ＷＤＭ信号の１波長あたりの信号光パワー変化を補償するために使用され、１波長あたりの信号光パワーが大きくなった場合は減衰量を大きくし、反対に１波長あたりの信号光パワーが小さくなった場合は減衰量を小さくして、１波長あたりの出力信号光パワーを一定に保つ機能を有する。

利得等化部１０４は入出力ファイバがシングルクラッド６コアファイバで、レンズを用いて信号光の焦点スポットを調整して誘電体多層膜を透過させ、各コアを透過する信号光パワーの波長依存性を一括して等化できる利得等化機能を有するものである。

光分岐器１０１は、分岐比９５：５のファイバカプラであり、光電変換器１０５はフォトダイオードである。光分岐器１０１は、誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型分岐カプラを用いる場合もあり、さらに、分岐器１０１と光電変換器１０５は一つの筐体に一体化されている場合もある。

光分岐器１０２−１〜１０２−６は、分岐比９５：５のファイバカプラであり、光電変換器１０６はフォトダイオードである。光分岐器１０２−１〜１０２−６は、誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型分岐カプラを用いる場合もあり、さらに、分岐器１０２−１〜１０２−６と光電変換器１０６−１〜１０６−６はそれぞれ一つの筐体に一体化されている場合もある。

マルチコアファイバ増幅器１００に入力した信号光と、マルチコアファイバ増幅器１００により増幅され出力される信号光とは、それぞれその光信号の一部が光分岐器１０１及び１０２−１〜１０２−６において分岐される。分岐された信号光は、それぞれ光電変換部１０５及び１０６−１〜１０６−６において、光パワーに対応する電気信号（電圧値）に変換され、電気信号が制御部１０７へ送られる。これらの電気信号は、それぞれ入力信号光パワー及び出力信号光パワーに１：１で対応した値であり、制御部１０７においては、これらの電気信号の演算によりマルチコアファイバ増幅器利得又は出力信号光パワーが所望の値となるように、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０の各コアの励起光源１２２（シングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤ）の駆動電流を調整し、励起光源１２２が出力する励起光パワーを増減させる。すなわち、コア毎にＷＤＭ信号波長数の変化により入力信号光パワーに変化があった場合に、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１２０の励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６、１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６（シングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤ）の駆動電流が調整され、変化後の入力信号光パワーに対応した励起光パワーにより増幅用マルチコアファイバの各コアに添加されたエルビウムイオンが励起される。一方、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部の励起光源のマルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流は、ＷＤＭ信号波長数変化前後では調整されない。ただし、マルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤの出力光のパワーが一定になるように制御されている場合、環境温度変化などに対応するためにマルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流の微調整を行ってもよい。

図２は、マルチコアファイバ増幅器１００が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。図２において、ＷＤＭ信号の波長数が異なる信号光入力に対しては、異なる記号で表示している。図２の黒い丸印は波長数４０のときの各波長の利得値、白い丸印は波長数１のときの波長における利得値を示している。図２において、波長数１のときの波長における利得値は、波長数４０のときの利得値に対して０．２ｄＢ以下の範囲にあることがわかる。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器では入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。

図３は、マルチコアファイバ増幅器１００が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す図表である。図３は、時刻０において、ＷＤＭ信号の波長数が４０から１に変化し、波長数変化後に残留する波長の利得変化を、制御部１０７の励起光源の駆動電流を調整する機能を動作（制御ＯＮ）させた場合と停止（制御ＯＦＦ）させた場合についてプロットしている。波長数４０のＷＤＭ信号の波長は１５３０．３３〜１５６１．４２ｎｍに１００ＧＨｚ間隔で配置されており、波長数変化後に残留する波長は１５３０．３３ｎｍである。制御ＯＦＦの場合は、利得がＷＤＭ信号減少により１６ｄＢ以上増大するのに対し、制御ＯＮの場合は、利得変動は０．４ｍｓ以内に収束し、変動値は最大でも１．０ｄＢであった。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器１００においては、入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。

本実施形態においては、非特許文献３に記載の２つのコア直接励起マルチコアファイバ増幅器のうちの１つを、クラッド励起マルチコアファイバ増幅器に置き換えることで、部品点数削減及びサイズの縮小を図ることができる。また、励起光源の数の削減を図ることで、消費電力を低く抑えることができる。さらに、マルチコアファイバ増幅器利得又は出力信号光パワーが所望の値となるように入力信号光パワー及び出力信号光パワーとを比較してコア直接励起マルチコアファイバ増幅部１０２の各コアの励起光源１２２ａ−１〜１２２ａ−６及び１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６の駆動電流を調整するため、マルチコアファイバ増幅器１００の各コアの利得・出力光パワーを独立に制御することが可能であり、常に一定の波長依存性をもった利得を得るための利得制御が可能となる。

［第２の実施形態］
図４は、本願発明の第２の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器４００を示すブロック図である。図４の第２の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器４００は、図１の第１の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器１００と比較して、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部１１０とクラッド励起マルチコアファイバ増幅部１２０を入れ替えた形態となっており、第１段増幅部であるコア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０と、最終段増幅部であるクラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０とにより光信号の増幅を行う。マルチコアファイバ増幅器４００は、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０から出力する信号光の一部を分岐する光分岐器４０２と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０から出力された信号光パワーを調整する可変光減衰部４０３と、可変光減衰部４０３に接続され、可変光減衰部４０３からの信号光パワーの波長依存性を等化する利得等化部４０４とを備えている。さらに、マルチコアファイバ増幅器４００は、光分岐器４０２の出力側に接続された分岐光用マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品４２５ａと、ファンナウト部品４２５ａから分離されたそれぞれのシングルコアファイバから出力する信号光のパワーを検出する光電変換部４０６−１〜４０６−６と、光電変換部４０６−１〜４０６−６からの出力電圧によりコア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０の励起光源を制御する制御部４０７とを備える。

コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０は、増幅用マルチコアファイバ４１１と、増幅用マルチコアファイバ４１１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ４１１の各コア毎に前方から励起する励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６と、各コアの入力信号光と、励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器４１３ａ−１〜４１３ｂ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０の入力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ４１４ａ−１〜４１４ａ−６と、増幅用マルチコアファイバ４１１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ４１１の各コア毎に後方から励起する励起光源４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６と、各コアの出力信号光と、励起光源４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器４１３ｂ−１〜４１３ｂ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０の出力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ４１４ｂ−１〜４１４ｂ−６とを備える。また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０は、分岐光用マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品４１５ａと、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部に入力する信号光を分岐する４０１−１〜４０１−６と、光分岐器４０１−１〜４０１−６それぞれの出力側に接続された分岐光用シングルコアファイバから出力する信号光のパワーを検出する光電変換部４０５−１〜４０５−６を備え、光電変換部４０５−１〜４０５−６から制御部１０７に電圧を出力し、コア直接励起マルチコアファイバ増幅器４１０の励起光源を制御する。

ここで、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４２０の増幅用マルチコアファイバ４１１はシングルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６及び励起光源４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６はシングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器４１３ａ−１〜４１３ａ−６及び４１３ｂ−１〜４１３ｂ−６はＷＤＭファイバカプラ、例えば誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型ＷＤＭカプラを用いている。合波器４１３ａ−１は、光アイソレータ４１４ａ−１からの入力信号を、励起光源４１２ａ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ４１１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器４１３ａ−２〜４１３ａ−６についても同様である。また、合波器４１３ｂ−１は、増幅用マルチコアファイバ４１１の６つのコアのうちの１つのコアからの出力信号を、励起光源４１２ｂ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ４１１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器４１３ｂ−２〜４１３ｂ−６についても同様である。なお、合波器４１３ａ−１とアイソレータ４１４ａ−１とはそれぞれ一つの筐体に一体化されている場合もある。各合波器４１３ａ−１〜４１３ａ−６及び４１３ｂ−１〜４１３ｂ−６と各光アイソレータ４１４ａ−１〜４１４ａ−６及び４１４ｂ−１〜４１４ｂ−６とについても同様である。

また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０は、増幅用マルチコアファイバを各コアごとに励起するために、マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品４１５ａおよび４１５ｂと、複数のシングルコアファイバのコアを１つのマルチコアファイバのコアに結合させるファンイン部品４１６ａおよび４１６ｂとを備えている。ファンナウト部品４１５ａとファンイン部品４１６ａとの間には、光分岐器４０１−１〜４０１−６、前方励起に使用される励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６、合波器４１３ａ−１〜４１３ａ−６、光アイソレータ４１４ａ−１〜４１４ａ−６が、励起光源、合波器、光アイソレータおよび光分岐器を１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ４１１の各コアを前方から励起する。また、ファンナウト部品４１５ｂとファンイン部品４１６ｂとの間には、前方励起に使用される励起光源４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６、合波器４１３ｂ−１〜４１３ｂ−６、光アイソレータ４１４ｂ−１〜４１４ｂ−６が、励起光源、合波器及び光アイソレータを１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ４１１の各コアを後方から励起する。

クラッド励起マルチコアファイバ増幅器４２０は、増幅用マルチコアファイバ４２１と、増幅用マルチコアファイバ４２１に添加された活性イオンを前方から励起する励起光源４２２ａと、励起光源４２２ａからの励起光と信号光を合波する合波器４２３ａと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０の入力側に配置された光アイソレータ４２４ａと、増幅用マルチコアファイバ４２１に添加された活性イオンを前方から励起する励起光源４２２ｂと、励起光源４２２ｂからの励起光と信号光を合波する合波器４２３ｂと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０の出力側に配置された光アイソレータ４２４ｂを備える。増幅用マルチコアファイバ４２１は、入力信号光と励起光源４２２ａからの励起光を、合波器４２３ａにより合波して前方から励起され、出力信号光と励起光源４２２ｂからの励起光を、合波器４２３ｂにより合波して後方から励起される。

ここで、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０の増幅用マルチコアファイバ４２１は、ダブルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源４２２ａおよび４２２ｂは、マルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器４２３ａおよび４２３ｂは、光アイソレータ４２４ａまたは４２４ｂ側のファイバがシングルクラッド６コアファイバ、増幅用マルチコアファイバ４２１側のファイバがダブルクラッド６コアファイバ、励起光源４２２ａまたは４２２ｂ側のファイバがシングルクラッドマルチモードである。合波器４２３ａは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより光アイソレータ４２４ａからの入力信号と励起光源４２２ａからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ４２１へ結合させる機能を有している。合波器４２３ｂは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより増幅用マルチコアファイバ４２１からの出力信号と励起光源４２２ａからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ４２１へ結合させる機能を有している。光アイソレータ４２４ａおよび４２４ｂは、入出力ファイバがシングルクラッド６コアマルチコアとなっている。なお、合波器４２３ａおよび光アイソレータ４２４ａ、または合波器４２３ｂおよび光アイソレータ４２４ｂは一つの筐体に一体化されている場合もある。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、マルチコアファイバ増幅器利得または出力信号光パワーが所望の値となるようにコア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０の励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６および４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６の駆動電流を調整し、励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６および４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６のそれぞれが出力する励起光パワーが増減させる。すなわち、ＷＤＭ信号波長数の変化により入力信号光パワーに変化があった場合に、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部４１０の励起光源４１２ａ−１〜４１２ａ−６および４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６の駆動電流がそれぞれ調整され、変化後の入力信号光パワーに対応した励起光パワーにより増幅用マルチコアファイバの各コアに添加されたエルビウムイオンが励起される。一方、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部４２０の励起光源４２２ａおよび４２２ｂのマルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流は、ＷＤＭ信号波長数変化前後では調整されない点、マルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤ出力光パワーが一定になるように制御されている場合、環境温度変化などに対応するためにマルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤの駆動電流の微調整を行うことがある点についても第１の実施形態と同様である。

図５はマルチコアファイバ増幅器４００が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。図５において、ＷＤＭ信号の波長数が異なる信号光入力に対しては、異なる記号で表示している。図５の黒い丸印は波長数４０のときの各波長の利得値、白い丸印は波長数１のときの波長における利得値を示している。図５において、波長数１のときの波長における利得値、波長数４０のときの利得値に対して０．２ｄＢ以下の範囲にあることがわかる。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器では入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。なお、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器の実験例では最大波長数４０としているが、本実施形態では最大波長数が大きい場合には、波長数１となったときに雑音特性が著しく劣化することがあるため、実際には最大波長数は４〜８が適当である。

図６は、マルチコアファイバ増幅器４００が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す。図６は、時刻０においてＷＤＭ信号の波長数が４０から１に変化したときの波長数変化後に残留する波長の利得変化を、制御部４０７の励起光源４１２の駆動電流を調整する機能を動作（制御ＯＮ）させた場合と停止（制御ＯＦＦ）させた場合についてプロットしている。波長数４０のＷＤＭ信号の波長は１５３０．３３〜１５６１．４２ｎｍに１００ＧＨｚ間隔で配置されており、波長数変化後に残留する波長波１５３０．３３ｎｍである。制御ＯＦＦの場合は、利得がＷＤＭ信号減少により１６ｄＢ近く増大するのに対し、制御ＯＮの場合は利得変動が０．３ｍｓ以内に収束し、変動値は最大でも１．０ｄＢであった。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器４００では、入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。

［第３の実施形態］
図７は、本願発明の第３の実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器７００を示すブロック図である。図７のマルチコアファイバ増幅器７００は、３つのマルチコアファイバ増幅部を有し、信号光入力側から、第１段増幅部であるコア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０、第２段増腹部であるクラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０、最終段増幅部であるコア直接励起マルチコアファイバ増幅部７３０の順で配置され、光信号の増幅を行う。マルチコアファイバ増幅器７００は、コア直接励起マルチコアファイバ７１０から出力された信号光パワーを調整する可変光減衰部７０３と、可変光減衰部７０３に接続され、可変光減衰部７０３からの信号光パワーの波長依存性を等化する利得等化部７０４と、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０の各コアを透過する信号光パルスの歪みを補償する分散補償７０８を備えている。さらに、マルチコアファイバ増幅器７００は、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７２０の励起光源を制御する制御部７０７を備える。

コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０は、増幅用マルチコアファイバ７１１と、増幅用マルチコアファイバ７１１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ７１１の各コア毎に前方から励起する励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６と、各コアの入力信号光と、励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器７１３ａ−１〜７１３ｂ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０の入力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ７１４ａ−１〜７１４ａ−６と、増幅用マルチコアファイバ７１１に添加された活性イオンを、増幅用マルチコアファイバ７１１の各コア毎に後方から励起する励起光源７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６と、各コアの出力信号光と、励起光源７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６からの励起光とをそれぞれ合波する合波器７１３ｂ−１〜７１３ｂ−６と、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０の出力側に、各コアごとに配置された光アイソレータ７１４ｂ−１〜７１４ｂ−６とを備える。また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０は、分岐光用マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品７１５ａと、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部に入力する信号光を分岐する７０１−１〜７０１−６と、光分岐器７０１−１〜７０１−６それぞれの出力側に接続された分岐光用シングルコアファイバから出力する信号光のパワーを検出する光電変換部７０５−１〜７０５−６を備え、光電変換部７０５−１〜７０５−６から制御部１０７に電圧を出力し、コア直接励起マルチコアファイバ増幅器７１０の励起光源を制御する。

コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７３０についても、光分岐器７０２−１〜７０２−６が、光アイソレータ７３４−１〜７３４−６それぞれの後段に設置される以外は、同様の構成を有している
ここで、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０の増幅用マルチコアファイバ７１１はシングルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６及び励起光源７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６はシングルモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器７１３ａ−１〜７１３ａ−６及び７１３ｂ−１〜７１３ｂ−６はＷＤＭファイバカプラ、例えば誘電体多層膜フィルタとレンズにより構成されるバルク型ＷＤＭカプラを用いている。合波器７１３ａ−１は、光アイソレータ７１４ａ−１からの入力信号を、励起光源７１２ａ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ７１１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器７１３ａ−２〜７１３ａ−６についても同様である。また、合波器７１３ｂ−１は、増幅用マルチコアファイバ７１１の６つのコアのうちの１つのコアからの出力信号を、励起光源７１２ｂ−１からの励起光と合波して、増幅用マルチコアファイバ７１１の６つのコアのうちの１つのコアへ結合させる機能を有している。合波器７１３ｂ−２〜７１３ｂ−６についても同様である。なお、合波器７１３ａ−１とアイソレータ７１４ａ−１とはそれぞれ一つの筐体に一体化されている場合もある。各合波器７１３ａ−１〜７１３ａ−６及び７１３ｂ−１〜７１３ｂ−６と各光アイソレータ７１４ａ−１〜７１４ａ−６及び７１４ｂ−１〜７１４ｂ−６とについても同様である。

また、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０は、増幅用マルチコアファイバを各コアごとに励起するために、マルチコアファイバの各コアをそれぞれ１つのシングルコアファイバに分離させるファンナウト部品７１５ａおよび７１５ｂと、複数のシングルコアファイバのコアを１つのマルチコアファイバのコアに結合させるファンイン部品７１６ａおよび７１６ｂとを備えている。ファンナウト部品７１５ａとファンイン部品７１６ａとの間には、光分岐器７０１−１〜７０１−６、前方励起に使用される励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６、合波器７１３ａ−１〜７１３ａ−６、光アイソレータ７１４ａ−１〜７１４ａ−６が、励起光源、合波器、光アイソレータおよび光分岐器を１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ７１１の各コアを前方から励起する。また、ファンナウト部品７１５ｂとファンイン部品７１６ｂとの間には、前方励起に使用される励起光源７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６、合波器７１３ｂ−１〜７１３ｂ−６、光アイソレータ７１４ｂ−１〜７１４ｂ−６が、励起光源、合波器及び光アイソレータを１つの組み合わせとして６組配置され、増幅用マルチコアファイバ７１１の各コアを後方から励起する。

クラッド励起マルチコアファイバ増幅器７２０は、増幅用マルチコアファイバ７２１と、増幅用マルチコアファイバ７２１に添加された活性イオンを前方から励起する励起光源７２２ａと、励起光源７２２ａからの励起光と信号光を合波する合波器７２３ａと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０の入力側に配置された光アイソレータ７２４ａと、増幅用マルチコアファイバ７２１に添加された活性イオンを前方から励起する励起光源７２２ｂと、励起光源７２２ｂからの励起光と信号光を合波する合波器７２３ｂと、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０の出力側に配置された光アイソレータ７２４ｂを備える。増幅用マルチコアファイバ７２１は、入力信号光と励起光源７２２ａからの励起光を、合波器４２３ａにより合波して前方から励起され、出力信号光と励起光源７２２ｂからの励起光を、合波器７２３ｂにより合波して後方から励起される。

ここで、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０の増幅用マルチコアファイバ７２１は、ダブルクラッド６コアエルビウム添加ファイバであり、励起光源７２２ａおよび４２２ｂは、マルチモード９８０ｎｍ帯ＬＤである。合波器７２３ａおよび７２３ｂは、光アイソレータ７２４ａまたは４２４ｂ側のファイバがシングルクラッド６コアファイバ、増幅用マルチコアファイバ７２１側のファイバがダブルクラッド６コアファイバ、励起光源７２２ａまたは７２２ｂ側のファイバがシングルクラッドマルチモードである。合波器７２３ａは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより光アイソレータ７２４ａからの入力信号と励起光源７２２ａからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ７２１へ結合させる機能を有している。合波器７２３ｂは、レンズ光学系でシングルクラッド６コアファイバとダブルクラッド６コアファイバとの対応するコアを結合すると共に、ダイクロイックミラーにより増幅用マルチコアファイバ７２１からの出力信号と励起光源７２２ｂからの励起光とを合波して増幅用マルチコアファイバ７２１へ結合させる機能を有している。光アイソレータ４２４ａおよび４２４ｂは、入出力ファイバがシングルクラッド６コアマルチコアとなっている。なお、合波器７２３ａおよび光アイソレータ７２４ａ、または合波器７２３ｂおよび光アイソレータ７２４ｂは一つの筐体に一体化されている場合もある。

本実施形態にかかるマルチコアファイバ増幅器７００の構成では、コアの励起光パワー密度を上昇させて低雑音特性を実現しやすいコア直接励起マルチコアファイバ増幅部を入力側に配置することで、雑音特性を向上できる。

ここで、分散補償部７０８は、入出力ファイバがシングルクラッド６コアファイバで、ファンアウトを用いて６本にバンドル化されたシングルコアの分散補償ファイバを入出力シングルクラッド６コアファイバに接続された構成であり、各コアを透過する信号光パルスの歪みを一括して補償できる分散補償機能を有するものである。なお、分散補償ファイバはシングルコアをバンドル化したものに限らず、マルチコア分散補償ファイバ（６コア）でも機能としては同じである。なお、図７では分散補償部７０８を、第２段（中段）のクラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０と後段のコア直接励起マルチコアファイバ増幅部７３０との間に設ける構成を示しているが、分散補償部７０８の設置位置はこの場所に限らず、第１段（前段）のコア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０と第２段のクラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０との間に設置してもよい。すなわち、各増幅部の間に設置すればよい。可変光減衰部７０３や利得等価部７０４の設置位置についても同様である。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様にマルチコアファイバ増幅器利得または出力信号光パワーが所望の値となるようにコア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０および７３０の励起光源７１２および７３２の駆動電流を調整し、励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６、７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６、７３２ａ−１〜７３２ａ−６および７３２ｂ−１〜７３２ｂ−６が出力する励起光パワーが増減させる。すなわち、ＷＤＭ信号波長数の変化により入力信号光パワーに変化があった場合に、コア直接励起マルチコアファイバ増幅部７１０および７３０の励起光源７１２ａ−１〜７１２ａ−６、７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６、７３２ａ−１〜７３２ａ−６および７３２ｂ−１〜７３２ｂ−６の駆動電流が調整され、変化後の入力信号光パワーに対応した励起光パワーにより増幅用マルチコアファイバの各コアに添加されたエルビウムイオンが励起される。また、クラッド励起マルチコアファイバ増幅部７２０の励起光源７２２ａおよび７２２ｂの駆動電流は、ＷＤＭ信号波長数変化前後では調整されない点、励起光源７２２ａおよび７２２ｂの出力光パワーが一定になるように制御されている場合、環境温度変化などに対応するために励起光源７２２ａおよび７２２ｂの駆動電流の微調整を行うことがある点についても第１の実施形態と同様である。

図８は、マルチコアファイバ増幅器７００が有する６コアのうち、一つのコアの利得スペクトルを示す図表である。図８において、ＷＤＭ信号の波長数が異なる信号光入力に対しては、異なる記号で表示している。図８の黒い丸印は波長数４０のときの各波長の利得値、白い丸印は波長数1のときの波長における利得値を示している。図８において、波長数１のときの波長における利得値は、波長数４０のときの利得値に対して０．２ｄＢ以下の範囲にあることがわかる。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器では入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。

図９は、マルチコアファイバ増幅器７００が有する６コアのうち、一つのコアにおける入力ＷＤＭ信号の波長数減少時の利得の時間変化を示す。図９は、時刻０においてＷＤＭ信号の波長数が４０から１に変化したときの波長数変化後に残留する波長の利得変化を、制御部７０７の励起光源７１２および７３２の駆動電流を調整する機能を動作（制御ＯＮ）させた場合と停止（制御ＯＦＦ）させた場合についてプロットしている。波長数４０のＷＤＭ信号の波長は１５３０．３３〜１５６１．４２ｎｍに１００ＧＨｚ間隔で配置されており、波長数変化後に残留する波長は１５３０．３３ｎｍである。制御ＯＦＦの場合は、利得がWDM信号減少により１６ｄＢ以上増大するのに対し、制御ＯＮの場合は利得変動が０．３ｍｓ以内に収束し、変動値は最大でも１．５ｄＢであった。このことから、本実施形態のマルチコアファイバ増幅器では入力するＷＤＭ信号の波長数が異なっても、それぞれの信号波長においてほぼ一定の利得となるように制御できていることがわかる。

１００、４００、７００ マルチコアファイバ増幅器
１０１、１０２−１〜１０２−６、４０１−１〜４０１−６、４０２、７０１−１〜７０１−６、７０２−１〜７０２−６ 光分岐器
１０３、４０３、７０３ 可変光減衰部
１０４、４０４、７０４ 利得等化部
１０５−１〜１０５−６、１０６−１〜１０６−６、４０５−１〜４０５−６、４０６−１〜４０６−６、７０５−１〜７０５−６、７０６−１〜７０６−６ 光電変換部
１０７、４０７、７０７ 制御部
１１０、４２０、７２０ クラッド励起マルチコアファイバ増幅部
１２０、４１０、７１０、７３０ コア直接励起マルチコアファイバ増幅部
１１１、１２１、４１１、４２１、７１１、７２１、７３１ 増幅用マルチコアファイバ
１１２ａ、１１２ｂ、１２２ａ−１〜１２２ａ−６、１２２ｂ−１〜１２２ｂ−６、４１２ａ−１〜４１２ａ−６、４１２ｂ−１〜４１２ｂ−６、４２２ａ、４２２ｂ、７１２ａ−１〜７１２ａ−６、７１２ｂ−１〜７１２ｂ−６、７２２ａ、７２２ｂ、７３２ａ−１〜７３２ａ−６、７３２ｂ−１〜７３２ｂ−６ 励起光源
１１３ａ、１１３ｂ、１２３ａ−１〜１２３ａ−６、１２３ｂ−１〜１２３ｂ−６、４１３ａ−１〜４１３ａ−６、４１３ｂ−１〜４１３ｂ−６、４２３ａ、４２３ｂ、７１３ａ−１〜７１３ａ−６、７１３ｂ−１〜７１３ｂ−６、７２３ａ、７２３ｂ、７３３ａ−１〜７３３ａ−６、７３３ｂ−１〜７３３ｂ−６ 合波器
１１４ａ、１１４ｂ、１２４ａ−１〜１２４ａ−６、１２４ｂ−１〜１２４ｂ−６、４１４ａ−１〜４１４ａ−６、４１４ｂ−１〜４１４ｂ−６、４２４ａ、４２４ｂ、７１４ａ−１〜７１４ａ−６、７１４ｂ−１〜７１４ｂ−６、７２４ａ、７２４ｂ、７３４ａ−１〜７３４ａ−６、７３４ｂ−１〜７３４ｂ−６ 光アイソレータ
１１５ａ、１２５ａ、１２５ｂ、４１５ａ、４１５ｂ、４２５ａ、７１５ａ、７１５ｂ、７３５ａ、７３５ｂ ファンナウト部品
１２６ａ、１２６ｂ、４１６ａ、４１６ｂ、７１６ａ、７１６ｂ、７３６ａ、７３６ｂ ファンイン部品
７０８ 分散補償部

本発明は、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、コアに希土類イオンを添加した第１の増幅用マルチコアファイバを備えるクラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部であって、第１の励起光源からの励起光を合波手段により前記第１の増幅用マルチコアファイバのクラッドに入力して、前記第１の増幅用マルチコアファイバに入力されるＷＤＭ信号である第１の信号光を前記第１の増幅用マルチコアファイバのクラッドから励起し、前記第１の信号光を前記第１の増幅用マルチコアファイバにおいて増幅する、クラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部と、前記クラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部に接続され、増幅された前記第１の信号光の波長ごとの信号光パワーの波長依存性を一括して等化する利得等化フィルタと、コアに希土類イオンを添加した第２の増幅用マルチコアファイバを備えるコア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部であって、前記利得等化フィルタにより波長ごとの信号光パワーの波長依存性が等化された前記第１の信号光を波長ごとに複数の第２の信号光に分波し、波長ごとに設けられた励起光源からの励起光を合波手段によりそれぞれ合波して、前記第２の増幅用マルチコアファイバに入力される前記複数の第２の信号光を前記第２の増幅用マルチコアファイバのコアから励起し、前記複数の第２の信号光を前記第２の増幅用マルチコアファイバにおいて増幅する、コア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部とを備え、前記クラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部へ入力する第１の信号光の信号光パワーと、前記コア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部により増幅された、前記複数の第２の信号光の波長ごとの信号光パワーとにより、前記波長ごとに設けられた励起光源の励起光パワーが調整されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、コアに希土類イオンを添加した第１の増幅用マルチコアファイバを備えるコア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部であって、ＷＤＭ信号である信号光を波長ごとに複数の第１の信号光に分波し、波長ごとに設けられた励起光源からの励起光を合波手段によりそれぞれ合波して、前記第１の増幅用マルチコアファイバに入力される前記複数の第１の信号光を前記第１の増幅用マルチコアファイバのコアから励起し、前記複数の第１の信号光を前記第１の増幅用マルチコアファイバにおいて増幅する、コア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部と、前記コア直接励起型のマルチコアファイバ増幅部に接続され、増幅された前記第１の信号光が合波された第２の信号光の波長ごとの信号光パワーの波長依存性を一括して等化する利得等化フィルタと、コアに希土類イオンを添加した第２の増幅用マルチコアファイバを備えるクラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部であって、第１の励起光源からの励起光を合波手段により前記第２の増幅用マルチコアファイバのクラッドに入力して、前記第２の増幅用マルチコアファイバに入力される、前記利得等化フィルタにより波長ごとの信号光パワーの波長依存性が等化された第２の信号光を前記第２の増幅用マルチコアファイバのクラッドから励起し、前記第２の信号光を前記第２の増幅用マルチコアファイバにおいて増幅する、クラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部とを備え、前記複数の第１の信号光の信号光パワーと、前記クラッド励起型のマルチコアファイバ増幅部により増幅されて出力される前記第２の信号光の信号光パワーとにより、前記波長ごとに設けられた励起光源の励起光パワーが調整されることを特徴とする。

Claims (4)

1. コアに希土類イオンを添加した増幅用マルチコアファイバと、
   前記希土類イオンを励起する励起光を発生させる励起光源と
   を備えたマルチコアファイバ増幅部が少なくとも２つ直列に配置されたマルチコアファイバ増幅器であって、
   前記マルチコアファイバ増幅部の少なくとも１つの増幅用マルチコアファイバは、
   前記マルチコアファイバ増幅部に入力する信号光が伝搬するコアと、
   前記励起光が伝搬するクラッドとを備える
   第１の増幅用マルチコアファイバであり、
   前記マルチコアファイバ増幅部の他の増幅用マルチコアファイバは、
   前記信号光と前記励起光を合波して前記他の増幅用マルチコアファイバのそれぞれのコアへ入力する合波手段を備え、
   前記励起光の励起光パワーが前記マルチコアファイバ増幅器へ入力する前記信号光の信号光パワーと前記マルチコアファイバ増幅器により増幅されて出力される信号光の信号光パワーとを演算した結果により調整される、
   第２のマルチコアファイバである
   ことを特徴とするマルチコアファイバ増幅器。
2. 前記第１のマルチコアファイバ増幅部及び前記第２のマルチコアファイバとの間の少なくとも１箇所に、利得の波長依存性を補償する利得等化フィルタを備えることを特徴とする、請求項１に記載のマルチコアファイバ増幅器。
3. 最も信号入力側に配置されるマルチコアファイバ増幅部が、前記第１のマルチコアファイバ増幅部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ増幅器。
4. 最も信号入力側に配置されるマルチコアファイバ増幅部が、前記第２のマルチコアファイバ増幅部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ増幅器。

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