JP2016127241A - マルチコア光増幅器及び光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコア光ファイバを使用する光伝送路における光増幅器として、クラッド一括励起方式を採用しながら、十分なパワーの励起光をコアに供給可能としたマルチコア光増幅器を得る。【解決手段】クラッド中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを増幅媒体とする光増幅器であって、コア４３を伝搬する信号光を増幅する励起光増幅用マルチコア光ファイバ（希土類添加マルチコア光ファイバ）４０と、励起光増幅用マルチコア光ファイバ４０の入力側に配置し各コア２３に入力される信号光に対して励起光源からの励起光がクラッドに供給される励起光供給用光ファイバ２０と、励起光増幅用マルチコア光ファイバと励起光供給用光ファイバとの間に介在し、励起光のクラッドモードからコアモードへの結合が各コア３３に設けた逆結合長周期グレーティング構造により行われる励起光結合用光ファイバ３０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを使用した光伝送システムに関し、特に、伝送路にマルチコア光ファイバを使用する場合のマルチコア光増幅器に関する。

光ファイバは、クラッド中にクラッドの屈折率より高い屈折率を有する単一のコア部分を形成し、コア部分を光信号が全反射を繰り返しながら伝搬することで長距離の伝送を行う。光信号の伝送に際して光ファイバの損失によって生じる減衰は、一定距離ごとに介在する光増幅器によって補償することで、更なる長距離の伝送を行うことが可能となる。この場合、光増幅器に使用される光ファイバも、単一のコアを有するものが使用される。

単一コアの光ファイバの伝送路に使用する光増幅器は、例えば図１０に示すように、信号入力が伝搬する入力側光ファイバ１と、光ファイバ１の伝搬先側に設けられコアに励起光を供給し信号光と励起光を合波する信号光／励起光合波器２と、信号光及び励起光がコア内を伝搬する希土類添加光ファイバ３と、光アイソレータ４を介して接続され信号出力を得る出力側光ファイバ５と、によって構成される。

近年、通信需要の増大に応じて、光ファイバ伝送路の通信容量は拡大を続けてきたが、効率良い通信容量の拡大を図るため、クラッド中に複数のコア部分を有するマルチコア光ファイバの研究と実用化が進められている。
光伝送システムにおいて、これまでの単一コア光ファイバをマルチコア光ファイバに置き換えることにより、光ファイバ伝送路の通信容量は、マルチコア光ファイバに含まれるコア数倍に増大させることが可能となる。

しかしながら、このような光ファイバ伝送路において、シングルコア光増幅器の構成をマルチコア光増幅器にそのまま当てはめた場合、各コア個別に励起光を供給する構造となり非効率となる。そのため、例えば特許文献１に示すように、構成部品点数の増加を防止する構成が提案されている。

また、マルチコア光ファイバに対応して光増幅器もマルチコア化し、複数のコアの光信号を一括して増幅することも考えられる。この場合、例えば非特許文献１に示すように、増幅を担う希土類元素へのエネルギ供給を行う励起光を、クラッドに一括して供給する方式（クラッド一括励起方式）が検討されている。

特開２０１４−２３６２１０号公報

味村他、電子情報通信学会総合大会講演論文集2013年エレクトロニクス(1), 191, 2013-03-05、講演番号C-3-31

クラッド一括励起方式によるマルチコア光増幅器は、図９に示すように、信号入力が伝搬する入力側マルチコア光ファイバ１０と、マルチコア光ファイバ１０の伝搬先側に設けられ各コア２３に励起光を供給する励起光供給用光ファイバ２０と、信号光及び励起光が各コア４３内を伝搬する希土類添加マルチコア光ファイバ４０と、コア同士を連結する光アイソレータ群６０を介して接続され信号出力を得る出力側マルチコア光ファイバ５０と、によって構成される。

励起光供給用光ファイバ２０によりクラッドに一括に入射した励起光は、希土類添加マルチコア光ファイバ４０において各コア４３に供給されるようになる。しかしながら、このようなクラッド一括励起方式では、コア４３にドープされた希土類元素へのエネルギ供給が、クラッドモードを伝搬している励起光のパワーのコアモードへの染み出しを通じて行われるため励起効率が低い。
すなわち、従来の光増幅器の構造によれば、「励起光はクラッド内を伝搬」し「信号光はコア内を伝搬」していたため、コアに添加された希土類元素を介しての励起光から信号光へのエネルギの伝達効率が低く、希土類元素添加ファイバ（コア部分）の単位長あたりの利得が非常に小さなものとなり、光増幅器として十分な利得を得るためには増幅媒体である希土類添加ファイバの長さを長尺化する必要がある。
その結果、エルビウムドープファイバ（希土類元素添加ファイバ）の性質（長尺化すると１５３０〜１５６５ｎｍのＣバンド帯域では利得が得られず、１５６５〜１６２５ｎｍのＬバンド帯域に利得がシフトしてしまう）として、Ｌバンド増幅器しか実現できないという課題があった。

本発明は上記実情に鑑みて提案されたもので、マルチコア光ファイバを使用する光伝送路における光増幅器として、クラッド一括励起方式を採用しながら、十分なパワーの励起光を各コアに供給可能としたマルチコア光増幅器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明のマルチコア光増幅器は、クラッド中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを増幅媒体とする光増幅器であって、
コアを伝搬する信号光を増幅する希土類添加マルチコア光ファイバと、
前記希土類添加マルチコア光ファイバの入力側に配置し、各コアに入力される信号光に対して励起光源からの励起光がクラッドに供給される励起光供給用光ファイバと、
前記希土類添加マルチコア光ファイバと前記励起光供給用光ファイバとの間に介在し、前記励起光の波長において前記クラッドから前記コアへの結合を発生させる結合手段を各コアに設けた励起光結合用光ファイバと、
を備えることを特徴としている。

請求項２は、請求項１のマルチコア光増幅器において、
前記励起光結合用光ファイバの結合手段は、前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造であることを特徴としている。

請求項３は、請求項２のマルチコア光増幅器において、
前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、同一の光学特性を備えたことを特徴としている。

請求項４は、請求項２のマルチコア光増幅器において、
前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、前記コア毎に異なる光学特性を備えたことを特徴としている。

請求項５は、請求項２のマルチコア光増幅器において、
前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、一つ若しくは複数のコアで構成されるグループ毎に異なる光学特性を備えたことを特徴としている。

請求項６は、請求項１のマルチコア光増幅器において、
前記励起光供給用光ファイバは複数層のクラッドを有し、入射した励起光がコアに一番近接したクラッドを伝搬することを特徴としている。

請求項７は、請求項１のマルチコア光増幅器において、
前記励起光結合用光ファイバは、インターバル部を挟んで、クラッドを伝搬する複数のクラッドモードの光をそれぞれ結合する複数の逆結合長周期グレーティング構造を連結して成ることを特徴としている。

請求項８の光伝送システムは、伝送路の光ファイバとしてクラッド中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを複数連結して使用する光伝送システムであって、
前記マルチコア光ファイバの光増幅器として請求項１に記載のマルチコア光増幅器を介在させることを特徴としている。

請求項９は、請求項８の光伝送システムにおいて、
前記励起光結合用光ファイバの結合手段は、前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造であることを特徴としている。

請求項１のマルチコア光増幅器によれば、結合手段により、クラッド内を伝搬する励起光がコア内を伝搬し、励起光から信号光へのエネルギ伝達がコア内で発生することにより、変換効率（励起効率）を高めて希土類添加ファイバの単位長当たりの利得を向上させることができる。

請求項２のマルチコア光増幅器によれば、励起光結合用光ファイバの各コア部分に、逆結合長周期ファイバグレーティング構造を設け、励起光の特定波長（共振波長成分）がコア内に積極的に透過する構成とすることで、クラッドモードからコアモードに効率的に結合できるようにし、励起光から信号光へのエネルギ伝達がコア内で発生することにより励起効率を高めることで増幅媒体の長さを短くすることが可能となる。
その結果、増幅媒体となる光ファイバの短尺化により、Ｃバンド帯域（１５３０〜１５６５ｎｍ）の信号光の増幅を実現することができる。

請求項３によれば、各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造が同一の光学特性を備えることで、クラッド内を伝搬する励起光について、特定のクラッドモードをコアモードに結合させることができる。

請求項４及び請求項５によれば、各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造が複数の光学特性を備えることで、クラッド内を伝搬する励起光について、複数のクラッドモードをコアモードに結合させることができる。

請求項６によれば、入射した励起光がコアに近接したクラッド内を伝搬することで、単位断面積当たりの励起光の強度を上げることができ、励起光をクラッドモードからコアモードに効率良く結合させることができる。

請求項７によれば、複数の逆結合長周期ファイバグレーティング構造を形成することで、複数のクラッドモードがコアモードに結合することを可能とする。

請求項８及び請求項９の光伝送システムによれば、マルチコア光ファイバにおいて励起効率を高めることが可能なマルチコア光ファイバ光増幅器を使用することで、Ｃバンド帯域（１５３０〜１５６５ｎｍ）の信号光についても、マルチコア光ファイバ（伝送路の光ファイバ）を用いた長距離伝送路の構築が可能となる。

本発明に係るマルチコア光増幅器の実施形態の一例を示す構成説明図である。 長周期ファイバグレーティングの透過特性を示すグラフである。 逆結合長周期ファイバグレーティングの透過特性を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）はマルチコア光ファイバに照射される干渉縞焦点面と各コアとの位置関係を示すファイバ断面説明図である。 本発明に係るマルチコア光増幅器の実施形態の他の例を示す構成説明図である。 本発明に係るマルチコア光増幅器の実施形態の他の例を示す構成説明図である。 本発明に係る光伝送システムの実施形態の一例を示す構成説明図である。 マルチコア光ファイバを伝送路に使用した従来の光伝送システムを示す構成説明図である。 従来のマルチコア光増幅器を示す構成説明図である。 従来のシングルコア光増幅器を示す構成説明図である。

本発明に係るマルチコア光増幅器の実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
マルチコア光増幅器は、図１に示すように、信号光を入力する入力側マルチコア光ファイバ１０と、信号光を出力する出力側マルチコア光ファイバ５０との間に介在させて、信号光の増幅作用を行うもので、励起光が供給される励起光供給用マルチコア光ファイバ２０と、信号光と励起光を合波させる結合用マルチコア光ファイバ３０と、信号光を増幅する増幅用マルチコア光ファイバ４０と、を備えて構成されている。
光アイソレータ群６０は、図９と同様に、増幅用マルチコア光ファイバ４０の各コア４３と、出力側マルチコア光ファイバ５０の各コア５３とを連結させるためのものである。

入力側マルチコア光ファイバ１０は、円柱状に形成された単一のクラッド１１中に、軸方向に沿った複数のコア１３を有している。マルチコア光ファイバ１０に内在する複数のコア１３は、クラッド１１の屈折率より高い屈折率で形成され、マルチコア光ファイバ１０の中心軸に対して同心円状に配置されている。この例では、中心軸の周囲に６個のコア１３が同心円状にそれぞれ等間隔に配置されている。

励起光供給用マルチコア光ファイバ２０は、入力側マルチコア光ファイバ１０の伝搬先側に接続され、円柱状に形成された内側クラッド２１と外側クラッド２２の二層構造で構成されている。中央側の内側クラッド２１には、入力側マルチコア光ファイバ１０と同様の構成となる軸方向に沿った複数のコア２３を有するとともに、励起光源（図示せず）から励起光が入射して供給されるように構成されている。

励起光結合用マルチコア光ファイバ３０は、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０の伝搬先側に接続され、円柱状に形成された内側クラッド３１と外側クラッド３２の二層構造で構成されている。中央側の内側クラッド３１には、入力側マルチコア光ファイバ１０及び励起光供給用マルチコア光ファイバ２０と同様の構成となる軸方向に沿った複数のコア３３を有するとともに、各コア３３は逆結合長周期ファイバグレーティング構造（結合手段）で形成されている。

逆結合長周期ファイバグレーティング構造は、コアモードからクラッドモードの特定モードと結合することにより特定波長で放射損失を生じさせる帯域阻止光フィルタとなる長周期ファイバグレーティングについて、逆に特定のクラッドモードからコアモードへ逆結合するように使用するものである。
光ファイバのコアに長周期ファイバグレーティングを作成した場合、コアを伝搬する信号光は、図２に示すように、位相整合条件を満たした特定の波長がコアモードからクラッドモードへ変換放射され損失が発生する。

上述したコア３３の構造によれば、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０の内側クラッド２１から励起光結合用マルチコア光ファイバ３０の内側クラッド３１に入射し複数のクラッドモードで伝搬する光は、逆結合長周期ファイバグレーティング構造において特定のクラッドモードの特定波長の光がコア３３内のコアモードに逆結合し、図３に示すように、長周期ファイバグレーティングとは逆の特性が得られる。すなわち、コア３３（逆結合長周期ファイバグレーティング構造）では、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０のクラッドモードとして伝搬する励起光の特定波長（共振波長成分）の光がコアモードに逆結合する。
なお、クラッド内を伝搬する励起光のクラッドモードはマルチモードであり、複数の伝搬モードが存在し、逆結合長周期グレーティングはそれらのクラッドモードのうち、位相整合条件を満足する特定のクラッドモードのみをコアモードに結合させることになる。
励起光の特定波長がクラッド３１からコア３３内に積極的に透過する構成とすることで、クラッドモードからコアモードに効率的に結合できるようにしている。クラッド３１からコア３３内に透過する光の波長およびクラッドモードは、逆結合長周期ファイバグレーティング構造に形成される周期的な屈折率変調による光学特性に依存する。

逆結合長周期ファイバグレーティング構造では、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０の各コア３３に対して、レーザ光の干渉によって生じる干渉縞を照射することで、干渉縞に基づいてコアの屈折率が周期的に変化するように構成されている。干渉縞は、短波長レーザ光の光路を二分割させた後の干渉（二光束干渉法）や、短波長レーザ光からの照射光が位相マスクを介する干渉（位相マスク法）で得ることができる。
干渉縞による焦点面（高いコントラストが得られる範囲）は、照射方向に１０ミクロン程度であり、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０の全てのコア３３に同時に干渉縞焦点面を位置させることは不可能であるので、屈折率の周期的変化が同じグレーティング構造を全てのコア３３に作成するため、各コア３３の空間的な位置と、干渉縞焦点面の位置とを相対的に変化させながらレーザ光の照射を行うようにする。

各コア３３の空間的な位置と、干渉縞焦点面の位置とを相対的な変化は、例えば図４に示すように、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０について中心軸を中心に回転させることで、中心軸に対して同心状に配置された各コア３３に干渉縞焦点面を位置させるようにして、全てのコア３３へ逆結合長周期ファイバグレーティング構造を順次形成することが可能となる。また、励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０を位相マスクに対して昇降動作させることで、各コア３３の空間的な位置と、位相マスクを介した短波長レーザ光の干渉縞焦点面の位置とが相対的に変化するようにしてもよい。

増幅用マルチコア光ファイバ４０は、励起結合用マルチコア光ファイバ３０の伝搬先側に接続された希土類添加マルチコア光ファイバにより構成されている。増幅用マルチコア光ファイバ４０は、円柱状に形成された内側クラッド４１と外側クラッド４２の二層構造で構成され、中央側の内側クラッド４１には、光増幅のための希土類イオンが添加された複数のコア４３が形成されている。各コア４３は、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０からの信号光、及び、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０で逆結合された励起光が伝搬する。

出力側マルチコア光ファイバ５０は、入力側マルチコア光ファイバ１０と同様の構成となる軸方向に沿った複数のコア５３が形成されて、各コア５３は、増幅用マルチコア光ファイバ４０の各コア４３に対して光アイソレータ群６０を介して接続されている。

上述したマルチコア光増幅器の構造によれば、信号光を入力する入力側マルチコア光ファイバ１０の各コア１３から入力された信号光は、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０のコア２３、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０のコア３３、増幅用マルチコア光ファイバ４０のコア４４を伝搬して出力側マルチコア光ファイバ５０のコア５３へ出力される。
励起光供給用マルチコア光ファイバ２０の内側クラッド２１に入射した励起光は、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０の内側クラッド２１、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０の内側クラッド３１中で複数のクラッドモードを伝搬する。
その後、励起光は、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０のコア３３に形成された逆結合長周期ファイバグレーティング構造により、特定波長の特定クラッドモードからコアモードへの結合を実現する。そして、増幅用マルチコア光ファイバ４０の各コア４３中にドープされた希土類元素を効率的に励起し、信号光の増幅作用が行われる。

図９のマルチコア光増幅器において、Ｃバンド帯域の信号光の光増幅が実現できなかった原因は、励起光パワーがコアモードに十分結合していないことによる励起光パワー不足による。上述の構造によれば、クラッドモードをコアモードに結合させる手段として逆結合長周期ファイバグレーティング構造を設けることで、励起光から信号光へのエネルギ伝達をコア内で行って励起効率を高めることで励起光パワー不足を解消し、増幅媒体となる光ファイバの短尺化を図ってＣバンド帯域での信号光の増幅を可能とする。その結果、増幅用マルチコア光ファイバ４０の各コア４３を伝搬する信号光がＣバンド帯域であっても、高い利得が得られるマルチコア光増幅器とすることができる。

上述したマルチコア光増幅器の励起光供給用マルチコア光ファイバ２０は、クラッド構造を二層化（ダブルクラッド）することで、入射される励起光は、各コア２３に隣接した内側クラッド（インナークラッド）２１に結合されている。ダブルクラッド構造にすることにより、励起光の内側クラッド２１内への閉じ込めが高くなり、単位断面積あたりの励起光の強度が上がることで、励起効率の向上を図ることができる。
また、クラッド構造を二層化（ダブルクラッド）にすることにより、励起光が伝搬する領域の断面積を小さくすることにより、伝搬可能なクラッドモードの数を少なくする効果も有している。

また、増幅用マルチコア光ファイバ（希土類添加マルチコアファイバ）４０についても二層化（ダブルクラッド）構造としている。これは、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０の二層化と同様の効果を発揮させるためである。すなわち、励起光をクラッドからコアに結合させる結合部（長周期逆結合グレーティングが存在する部分）において、クラッドモードからコアモードに結合する励起光パワーは、全体の励起光パワーの数〜数１０％（１００％ではない）であり、結合部以降の希土類添加マルチコアファイバ部分においても残留する励起光が存在し、この残留励起光を少しでも増幅の役に立てるためには、二層化構造にして閉じ込めを高くする方が好ましい。

なお、上述した例では、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０、増幅用マルチコア光ファイバ４０について、クラッド構造を二層化（ダブルクラッド）したが、図５に示すように、それぞれ単層（シングルクラッド）の構造としてもよい。この場合であっても、増幅用マルチコア光ファイバ４０おける信号光の増幅作用に関して十分な利得を得ることができる。図５中、図１と同一の構成を採る部分については同一符号を付している。

続いて、マルチコア光増幅器の実施形態の他の例について、図６を参照しながら説明する。図６において、図１と同一の構成を採る部分については同一符号を付し、以下、異なる構成を中心に説明する。

この例では、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０について、インターバル部７０を介して逆結合長周期ファイバグレーティング構造を有するマルチコア光ファイバ（３０−１）〜（３０−ｎ）を複数（ｎ）個連結して構成する。
インターバル部７０は、円柱状に形成された内側クラッド７１と外側クラッド７２の二層構造のマルチコア光ファイバで構成され、中央側の内側クラッド７１には、入力側マルチコア光ファイバ１０等に使用されるマルチコア光ファイバと同様に、軸方向に沿った複数のコア７３を備えている。

インターバル部７０は、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０において、隣接する逆結合長周期ファイバグレーティング構造の干渉を防止するために設けられている。
すなわち、逆結合長周期ファイバグレーティング構造においては、上述したように屈折率の高い部分と低い部分が周期的に存在することにより、グレーティングとしての作用が得られる。複数あるクラッドモード（伝搬モード）のうち、どのクラッドモードをコアモードに結合させるかは、逆結合長周期ファイバグレーティング構造の周期により決まる（モードが違うと周期が異なる）。周期の異なるグレーティング構造が、インターバル部分なしに隣接すると、お互いに干渉してしまい、個別のグレーティング構造の時に得られた動作が得られなくなる可能性がある。インターバル部７０は、このような現象を防止するために設けられたものである。また、インターバル部７０の長さとしては、少なくとも、いずれかの逆結合長周期ファイバグレーティング構造の一周期分の長さの長い方より長い長さが必要となる。

マルチコア光ファイバ（３０−１）〜（３０−ｎ）の各コア（３３−１）〜（３３−ｎ）に形成される逆結合長周期ファイバグレーティング構造は、同一の特定モードの励起光を各コアに結合させるため、それぞれ屈折率の周期的変化（光学特性）が同一となるように形成され、コアモードに対して共通のクラッドモードを結合するようになっている。

また、各コア（３３−１）〜（３３−ｎ）に形成される逆結合長周期ファイバグレーティング構造について、異なるモードの励起光を各コアに結合させるため、それぞれ屈折率の周期的変化（光学特性）が異なるように形成し、各コアのコアモードに対して異なるクラッドモードを結合するような構成とすることも可能である。
すなわち、マルチコア光ファイバ（３０−１）〜（３０−ｎ）の内側クラッド（３１−１）〜（３１−ｎ）において、クラッドモードを伝搬する励起光は、単一の伝搬モードのみを伝搬しているのではなく、いわゆるマルチモードでの伝搬を行っている。そのため、励起光パワーは、多くの伝搬モードに分散してしまっているので、ある特定のクラッドモードのみをコアモードに結合させるだけでは、十分な励起光パワーが得られない場合があり得る。

そこで、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０において、異なる光学特性を有する複数の逆結合長周期グレーティング構造を各マルチコア光ファイバ（３０−１）〜（３０−ｎ）に形成することで、複数のクラッドモードが特定のコアモードに結合することを可能とする。

また、本例においても、励起光供給用マルチコア光ファイバ２０、励起光結合用マルチコア光ファイバ３０、増幅用マルチコア光ファイバ４０について、単層（シングルクラッド）構造のマルチコア光ファイバを使用してもよい。

上述したマルチコア光増幅器の構成によれば、従来のクラッド一括励起方式による光増幅では、増幅用マルチコア光ファイバ４０のコア４３にドープされた希土類元素へのエネルギ供給が不十分であるため、十分な利得を得るためには、増幅媒体の長さが長尺化してＬバンド帯域（１５６５〜１６２５ｎｍ）の信号光の増幅器しか実現できなかったのに対して、励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０の各コア３３部分に、逆結合長周期ファイバグレーティング構造を設け、励起光の特定波長がコア内に積極的に透過する構成とすることで、クラッドモードからコアモードに効率的に結合できるようにし、励起光から信号光へのエネルギ伝達がコア３３内で発生して変換効率（励起効率）を高めることで増幅媒体の長さを短くすることが可能となり、Ｃバンド帯域（１５３０〜１５６５ｎｍ）の信号光の増幅を実現することができる。

上述したマルチコア光増幅器では、逆結合長周期グレーティング構造の光学特性として、全てのコアに同一の光学特性（周期）のグレーティング構造が形成されるようにした。すなわち、コア毎にグレーティング構造がそれぞれ存在する場合は、その順番も含めて同一の光学特性となっている。
これに対して、マルチコア光増幅器において、コア毎にグレーティング構造の光学特性が異なるようにしてもよい。この場合、グレーティング構造がコア毎に複数存在する場合は、同一の光学特性を持つグレーティング構造は存在しない。
又は、励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０に存在する複数のコアの内、いくつかは同一の光学特性のグレーティング構造を有し、その他は別の光学特性に形成する、もしくはグレーティング構造の光学特性がいくつかのグループ（例えば６つのコアがある場合、２つのコアずつ３グループに分かれている）で異なるように形成してもよい。

励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０の各コア３３に作製した逆結合長周期グレーティング構造が異なる光学特性を有している場合、一つの励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０内において内側クラッド２１を伝搬する複数のクラッドモードの光をコアモードに結合させることができる。
一つの励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０において、各コア３３に異なる光学特性のグレーティング構造を作製する場合は、図４における短波長レーザ光の照射において、例えば、励起光増幅用マルチコア光ファイバ３０を回転する（または昇降する）毎に位相マスクを交換することが必要となる。

次に、上述したマルチコア光増幅器を使用した光伝送システムについて、図７を参照して説明する。
光伝送システムは、伝送路の光ファイバとして用いる複数の伝送用マルチコア光ファイバ１００と、光伝送路の損失補償のためマルチコア光ファイバ間に接続する光増幅器としてのマルチコア光増幅器１０１により構成される。マルチコア光増幅器１０１としては、上述したクラッド励起方式のＣバンド帯域マルチコア光増幅器を使用する。
伝送用マルチコア光ファイバ１００の入力側には、シングルコアの光ファイバに対応する複数の光送信端局装置１０２がシングル／マルチ変換部１０３を介して接続され、伝送用マルチコア光ファイバ１００の出力側には、シングルコアに対応する複数の光受信端局装置１０４がマルチ／シングル変換部１０５を介して接続され、伝送路の入出力端においてシングルコアからマルチコアへの変換が行われる。光送信端局装置１０２及び光受信端局装置１０４には、波長多重技術が適用されている。

従来、Ｃバンド帯域に対応するマルチコア光増幅器が存在しなかったので、図８に示すように、各シングルコア光増幅器２０１を用いる必要があった。そのため、各伝送用マルチコア光ファイバ間に接続される増幅器の増幅点において、マルチコアとシングルコアの相互変換のためのシングル／マルチ変換部１０３及びマルチ／シングル変換部１０５が必要となり、システムの複雑化とコスト増大を招いていた。

これに対して上述した光伝送システムによれば、複数の伝送用マルチコア光ファイバ１００を接続する場合の増幅点において、Ｃバンド帯域に対応するマルチコア光増幅器１０１を使用することで、マルチ／シングル変換部を備えたシングルコア光ファイバ光増幅器２０１が不要となり、伝送部分を通してマルチコア同士の接続を行うことでシステム全体の大幅な簡略化を図ることができる。

１０…入力側マルチコア光ファイバ、 １１…クラッド、 １３…コア、 ２０…励起光供給用マルチコア光ファイバ、 ２１…内側クラッド、 ２２…外側クラッド、 ２３…コア、 ３０…励起光結合用マルチコア光ファイバ、 ３１…内側クラッド、 ３２…外側クラッド、 ３３…コア（逆結合長周期ファイバグレーティング構造）、 ４０…増幅用マルチコア光ファイバ（希土類添加マルチコア光ファイバ）、 ４１…内側クラッド、 ４２…外側クラッド、 ４３…コア、 ５０…出力側マルチコア光ファイバ、 ５１…クラッド、 ５３…コア、 ７０…インターバル部、 ７１…内側クラッド、 ７３…コア、 １００…伝送用マルチコア光ファイバ、 １０１…マルチコア光増幅器。

Claims (9)

1. クラッド中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを増幅媒体とする光増幅器であって、
   コアを伝搬する信号光を増幅する希土類添加マルチコア光ファイバと、
   前記希土類添加マルチコア光ファイバの入力側に配置し、各コアに入力される信号光に対して励起光源からの励起光がクラッドに供給される励起光供給用光ファイバと、
   前記希土類添加マルチコア光ファイバと前記励起光供給用光ファイバとの間に介在し、前記励起光の波長において前記クラッドから前記コアへの結合を発生させる結合手段を各コアに設けた励起光結合用光ファイバと、
   を備えることを特徴とするマルチコア光増幅器。
2. 前記励起光結合用光ファイバの結合手段は、前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造である請求項１に記載のマルチコア光増幅器。
3. 前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、同一の光学特性を備えた請求項２に記載のマルチコア光増幅器。
4. 前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、前記コア毎に異なる光学特性を備えた請求項２に記載のマルチコア光増幅器。
5. 前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造は、一つ若しくは複数のコアで構成されるグループ毎に異なる光学特性を備えた請求項２に記載のマルチコア光増幅器。
6. 前記励起光供給用光ファイバは複数層のクラッドを有し、入射した励起光がコアに一番近接したクラッドを伝搬する請求項２に記載のマルチコア光増幅器。
7. 前記励起光結合用光ファイバは、インターバル部を挟んで、クラッドを伝搬する複数のクラッドモードの光をそれぞれ結合する複数の逆結合長周期グレーティング構造を連結して成る請求項２に記載のマルチコア光増幅器。
8. 伝送路の光ファイバとしてクラッド中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを複数連結して使用する光伝送システムであって、
   前記マルチコア光ファイバの光増幅器として請求項１に記載のマルチコア光増幅器を介在させる光伝送システム。
9. 前記励起光結合用光ファイバの結合手段は、前記各コアに設けた逆結合長周期グレーティング構造である請求項８に記載の光伝送システム。