JP2017021070A - マルチコア光ファイバ及び光増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコア光ファイバの伝搬光を増幅するに際し、コア毎に励起光を入力することなく、コア間利得差の発生を抑制することのできるマルチコア光ファイバ及び光増幅器を提供する。
【解決手段】マルチコア光ファイバ９１は、希土類イオンを添加した複数のコア１１が第１クラッド１２中に配置され、第１クラッド１２の周囲に配置されかつ希土類イオンを励起する波長を有する励起光を反射する第２クラッド１３を備え、複数のコア１１は、伝搬光が結合するコア間距離を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空間多重伝送におけるマルチコア光ファイバ及び光増幅器に関する。

近年、サービスの多様化によりインターネットトラヒックは未だ増加し続けており、伝送速度の高速化や波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＷＤＭ）技術による波長多重数の増加により飛躍的に伝送容量を伸ばしてきた。また近年、検討が盛んに行われているデジタルコヒーレント技術によって更なる伝送容量の拡大が予想されている。

デジタルコヒーレント伝送システムでは多値位相変調信号を用いることにより周波数利用効率を向上させてきたが、より高い信号雑音比が必要となってくる。しかし、シングルモード光ファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ，ＳＭＦ）を用いた伝送システムでは、理論的な限界に加え非線形効果に起因する入力パワー制限のため伝送容量は１００Ｔｂｉｔ／ｓｅｃを境に飽和することが予想されており、更なる大容量化は困難となってきている。

今後さらに伝送容量を増やしていくためには革新的な伝送容量拡大を実現する媒体が必要とされている。そこで、光ファイバ中の複数の伝搬モードをチャネルとして用いることで信号雑音比と空間利用効率の向上が期待できるマルチコア光ファイバ（Ｍｕｌｔｉ ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ，ＭＣＦ）を用いたモード多重伝送が注目を集めている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。

マルチコア光ファイバを用いた伝送の長距離化を行う上で、各コアを伝搬する光を増幅するためのマルチコアＥｒ添加光増幅器（Ｍｕｌｔｉ ｃｏｒｅ―ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＭＣ−ＥＤＦＡ）は必須デバイスとなる。非特許文献１での報告にある通り、ＭＣ−ＥＤＦＡにおいては、コア毎に励起光を入力し、光増幅を行うコア励起の手段を用いている。また、コア個別励起においてはコア毎に励起用光源が必要であるため、小型化・低電力化が期待できる手法として、ダブルクラッド構造のマルチコア光ファイバを用いたクラッド励起型のＭＣ−ＥＤＦＡが提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。

Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，"２ｘ３４４ Ｔｂ／ｓ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １５００−ｋｍ ＭＣＦ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ ｆｕｌｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｆｉｅｌｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｂａｃｋ−ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ．" ｉｎ Ｐｒｏｃ． ＥＣＯＣ２０１３，ｐａｐｅｒ ＰＤ３．Ｅ．４． Ｈ． Ｏｎｏ ｅｔ ａｌ．，"１２−Ｃｏｒｅ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｃｌａｄ Ｅｒ／Ｙｂ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｆｒｅｅ−ｓｐａｃｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｐｕｍｐ／Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ" ＥＣＯＣ２０１３ Ｗｅ．４．Ａ．４（２０１３）． 左貝潤一、「導波光学」、共立出版、２００４年２月１５日、ｐ．１６２―１６３ 岡本勝就、「光導波路の基礎」コロナ社、１９９２年１０月２０日、ｐ．１５０―１５１

しかしながら、クラッド励起型ＭＣ−ＥＤＦＡにおいては、複数のコアをコア数以下の光源を用いて励起するため、コア毎に励起強度が調整できず、コア間利得差（Ｃｏｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｇａｉｎ，ＣＤＧ）が発生する。

そこで、本発明は、マルチコア光ファイバの伝搬光を増幅するに際し、コア毎に励起光を入力することなく、コア間利得差の発生を抑制することを目的とする。

具体的には、本発明のマルチコア光ファイバは、
希土類イオンを添加した複数のコアが第１クラッド中に配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記第１クラッドの周囲に配置されかつ前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を反射する第２クラッドを備え、
前記複数のコアは、伝搬光が結合するコア間距離を有する。

本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記複数のコアは、２以上のモードを伝搬してもよい。

本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記複数のコアは、
前記励起光の結合長がＬ_ｃの場合、
コア間の結合係数κがπ／（２Ｌ_ｃ）以上であってもよい。

本発明のマルチコア光ファイバでは、
前記コア間距離は、３５μｍ未満であってもよい。

具体的には、本発明の光増幅器は、
本発明に係るマルチコア光ファイバと、
前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を出射する励起用光源と、
前記複数のコアの少なくとも１つに前記励起光を結合させる合波器と、
を備える。

本発明は、上記の通り各コア間の利得差を低減しモード多重伝送の実現に寄与するものである。また、これまで検討が行われている増幅用マルチコア光ファイバにおいては、信号光のコア間クロストークを低減するために、十分なコア間距離およびクラッド外径を設ける必要があった。しかし、コア間の結合を積極的に利用する本発明においては、コア間クロストークを許容する構成となるため、クラッド外径、コア間隔を小さくでき、励起光がコアへ結合する効率が上がり消費電力の低減が期待できる。したがって、本発明によれば、マルチコア光ファイバの伝搬光を増幅するに際し、コア毎に励起光を入力することなく、コア間利得差の発生を抑制することができる。

隣接するコアへの１ｍあたりの結合量とコア間利得差の関係の一例を示す。 増幅用マルチコア光ファイバの概略図の一例を示す。 ２コアのマルチコア光ファイバの概略図の一例を示す。 コア間距離Ｄ＝２５μｍであるときの、コア半径ａ、比屈折率差Δと結合長Ｌ_ｃ（ｍ）の関係の一例を示す。 コア間距離Ｄ＝３５μｍであるときの、コア半径ａ、比屈折率差Δと結合長Ｌ_ｃ（ｍ）の関係の一例を示す。 第１クラッドにガウスビームを入射した際の各コアへ結合する光量の割合と、コア半径ａ、比屈折率差Δ、コア間距離Ｄの関係の一例を示す。 光増幅器の構成の一例を示す。 前方・後方励起にて増幅する光増幅器の構成の一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
以下に、本発明に係る光増幅器におけるＣＤＧの低減を実現するための増幅用のマルチコア光ファイバについて詳細に説明する。また、本実施形態に係るマルチコア光ファイバは、各コア間を伝搬するモードを隣接コアに結合させる必要があるため、隣接するコアを結合させるための構造について詳細を述べる。

まず、マルチコア光ファイバでのコア間結合とＣＤＧ低減の関係について示す。ここでは簡易のため２コアのマルチコアＥＤＦを考える。ここで２つのコア１１であるコア１１＃１及びコア１１＃２には伝搬光として信号光が伝搬し、コア１１＃１及びコア１１＃２に添加される希土類元素はエルビウム（Ｅｒ）とし以下進める。

Ｅｒを３準位系と考えた際のレート方程式を解き、ＥＤＦの伝搬方程式を求めると下記の数式（１）の様に表せる。

ここでＰｓは信号光強度、ｚはＥＤＦにおける光の伝搬方向での位置、νは信号光の波長である。

信号光利得係数γ_ｅ（ｚ，ν）と吸収係数γ_ａ（ｚ，ν）は、信号光の規格化電界分布φ_ｓ（ν，ｒ，θ）と信号光、励起光に対する放出断面積σ^Ｓ _ｅｓ、吸収断面積σ^Ｓ _ａｓを用いてそれぞれ以下の式（２）及び式（３）のように表せる。

ここで、Ｎ_２（ｒ，θ，ｚ）、Ｎ_１（ｒ，θ，ｚ）は、ぞれぞれ位置ｚにおけるマルチコア光ファイバ断面の１点を動径ｒと偏角をθで表した時のＥｒ^３＋励起準位と基底準位のイオン数を表す。

各伝搬モードにおいて数式（１）の伝搬方程式を解くことにより励起光のモードの違いによる信号光の利得がわかる。Ｅｒを添加した増幅用のマルチコア光ファイバ（ＥＤＦ）の励起光は波長９８０ｎｍ帯を用い、励起強度は各コア間で利得差を意図的に与えるため、コア１１＃１に７０ｍＷ、コア１１＃２に１２０ｍＷを入力し、添加するＥｒ濃度は共に４００ｐｐｍ、用いるＥＤＦの長さは２０ｍとしている。また信号光は１５５０ｎｍとし入力パワーを−１５ｄＢｍとしている。

計算の結果、結合のない場合、コア１１＃１とコア１１＃２の利得の差は、２ｄＢであった。コア１１＃１とコア１１＃２の間に結合がある場合のコア１１間利得差がどのようになるかについて検討を行う。ＥＤＦを１ｍ伝搬する際に隣接するコア１１への結合量に対する、コア１１間利得差の変動を図１に示す。図１から、隣接するコアへの結合量がＥＤＦ中で増えることによって、コア１１間の利得差が低減していく様子が分かる。本実施形態では、コア１１の数に依らず、同様の特性が得られる。

次に、コア１１を伝搬する光の結合とコア１１のパラメータの関係について明らかにしていく。図２に本実施形態に係る増幅用マルチコア光ファイバ９１の断面図を示す。図２は、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ９１の長手方向に対し垂直な断面図である。図２のように、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ９１は、＃１〜＃６の複数本の希土類イオンが添加されたコア１１と、＃１〜＃６のコア１１を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２を囲む第２クラッド１３と、を備える。

図２では、マルチコア光ファイバ９１に備わるコア１１の数は６であるが、コア１１の数は任意である。また、マルチコア光ファイバ９１に備わるコア１１のそれぞれは、複数の伝搬モードの伝搬光を伝搬してもよい。マルチコア光ファイバ９１は、第２クラッド１３に接し、第２クラッド１３を囲む被覆（不図示）を、さらに備えてもよい。本実施形態では、マルチコア光ファイバ９１が、コア１１のコア半径をａ、比屈折率差をΔとするステップインデックス（Ｓｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ，ＳＩ）型の場合について述べる。

マルチコア光ファイバ９１において、隣接するコア１１が、十分離れて相互作用が無い場合、各コア１１内の伝搬光である信号光はそれぞれ固有モードにて伝搬する。一方、隣接するコア１１間の距離が近づいてくることによって、各コア１１から染み出す電界分布が影響を及ぼしコア１１間でのパワーの遷移が発生する。以降、簡単のため図３に示すような、マルチコア光ファイバ９１が、コア１１＃１及びコア１１＃２の２コアの構造の場合について述べる。

ここで、図３のように、＃１及び＃２のコア１１の屈折率をｎ_１、第１クラッド１２の屈折率をｎ_０、コア１１＃１とコア１１＃２の中心間の距離をコア間距離Ｄとする。この場合、２つのコア１１＃１及び１１＃２の構造が等しく、各コア１１＃１及び１１＃２を伝搬する基本モードの伝搬定数が等しいとき、コア１１＃１からコア１１＃２へ結合する電界成分は同位相となる。この位相関係が長距離にわたって維持されることにより、コア１１＃１とコア１１＃２間においてパワーの遷移が発生する。

上記では、同一コア構造、同一伝搬定数について述べたが、伝搬定数の異なるコア構造においては、伝搬と共に隣接するコア１１間で電界成分の不整合が起きることから、パワーの一部が遷移することになる。２つのコア構造において、コア１１＃１と、コア１１＃２をｚ方向に伝搬する光について議論する。

コア１１＃１、コア１１＃２を位置ｚだけ伝搬した後の前進波の光パワーは、それぞれ、次の式（４）及び式（５）のように表される。（非特許文献３参照。）

ここで、Ａ（ｚ）、Ｂ（ｚ）は、それぞれ、位置ｚにおけるコア１１＃１、コア１１＃２における電界振幅係数である。κは、２コア１１＃１及びコア１１＃２間のモード結合係数である。

２コア間の一方にのみ光が入射されるとき、コア１１＃１及びコア１１＃２における光パワーは、位置ｚの変化につれて周期的に変化する。式（５）で示した相対強度｜Ｂ（ｚ）／Ａ（０）｜^２の最大値は（２κ／δβ）^２となり、２つのコア１１＃１及びコア１１＃２間では結合長Ｌ_ｃごとに光パワーが移行している。

コア１１と隣接するコア１１の結合長Ｌ_ｃは、次式で表される。
（数６）
Ｌ_ｃ＝π／（δβ） （６）

特に隣接するコア１１＃１及び１１＃２のコア構造が等しく、伝搬モードの伝搬定数が同一である時、結合長Ｌ_ｃは、次式で表すことができる。
（数７）
Ｌ_ｃ＝π／（２κ） （７）
結合型増幅用のマルチコア光ファイバ９１において、隣接するコア１１間にて十分なモード結合を発生させるには、使用するマルチコア光ファイバ９１の長さである条長が結合長Ｌ_ｃ以上であることが求められる。

以下、コアパラメータであるコア半径ａ及び比屈折率差Δと、結合係数κおよび結合長Ｌ_ｃの関係について計算の一例を示す。２つの平行するコア１１を伝搬する基本モードの結合係数κは非特許文献４に示されているように、次式で表される。

ここで、ｕおよびｗは、以下の式（９）及び（１０）で表せる。

ｖはＶ値、Ｋはベッセル関数、ｋは波数、βは伝搬モードの伝搬定数を表す。ここで、コア半径ａ、比屈折率差Δ、コア間距離Ｄをそれぞれ、４．０〜８．０μｍ、０．４〜０．８％、２５および３５μｍとした際の結合長Ｌ_ｃを求めた。

図４に、Ｄ＝２５μｍであるときの、コア半径ａと比屈折率差Δを関数にした際の、結合長Ｌ_ｃ（ｍ）の値を示す。図４では、Ｌ４０５はＬ_ｃ＝５ｍ、Ｌ４１０はＬ_ｃ＝１０ｍ、Ｌ４１５はＬ_ｃ＝１５ｍ、Ｌ４２０はＬ_ｃ＝２０ｍ、Ｌ４２５はＬ_ｃ＝２５ｍ、Ｌ４３０はＬ_ｃ＝３０ｍ、Ｌ４３５はＬ_ｃ＝３５ｍ、Ｌ４４０はＬ_ｃ＝４０ｍ、Ｌ４４５はＬ_ｃ＝４５ｍ、Ｌ４５０はＬ_ｃ＝５０ｍ、Ｌ４５５はＬ_ｃ＝５５ｍ、Ｌ４６０はＬ_ｃ＝６０ｍ、Ｌ４６５はＬ_ｃ＝６５ｍ、Ｌ４７０はＬ_ｃ＝７０ｍ、Ｌ４７５はＬ_ｃ＝７５ｍ、Ｌ４８０はＬ_ｃ＝８０ｍ、Ｌ４８５はＬ_ｃ＝８５ｍ、Ｌ４９０はＬ_ｃ＝９０ｍ、Ｌ４９５はＬ_ｃ＝９５ｍの値である。

図４に示した結果より、比屈折率差Δの高い領域およびコア半径ａの小さい領域になるほど結合長Ｌ_ｃが大きくなる傾向となる。一般的にＣ帯光増幅に用いられるＥｒ^３＋添加増幅用マルチコア光ファイバにおいては用いられる条長が数十メートル程度である。このため、最適なファイバパラメータを用いることで十分マルチコア光ファイバ９１中でモード結合が発生することがわかる。

図５に、コア間距離Ｄ＝３５μｍであるときの、コア半径ａと比屈折率差Δを関数にした際の、結合長Ｌ_ｃの値を示す。図５では、Ｌ５１０はＬ_ｃ＝１００ｍとなる値を示し、Ｌ５２０はＬ_ｃ＝２００ｍとなる値を示し、Ｌ５３０はＬ_ｃ＝３００ｍとなる値を示し、Ｌ５４０はＬ_ｃ＝４００ｍとなる値を示し、Ｌ５５０はＬ_ｃ＝５００ｍとなる値を示し、Ｌ５６０はＬ_ｃ＝６００ｍとなる値を示し、Ｌ５７０はＬ_ｃ＝７００ｍとなる値を示し、Ｌ５８０はＬ_ｃ＝８００ｍとなる値を示し、Ｌ５９０はＬ_ｃ＝９００ｍとなる値を示す。

図５と図４との比較より、コア間距離Ｄが大きくなったことにより、必要となる結合長Ｌ_ｃが全領域において大きくなっており、コア間距離Ｄが３５μｍ程度あると結合型増幅用マルチコア光ファイバとしては適さないことが分かる。したがって、コア間距離Ｄは３５μｍ未満であることが好ましい。上記に示したように、コア間距離Ｄ、コア半径ａおよび比屈折率差Δなどのマルチコア光ファイバ９１のパラメータを最適に調節することにより結合型増幅用のマルチコア光ファイバ９１を設計可能となる。

次に、図２に示した６コアマルチコア構造における、伝搬光が各コア１１に結合する励起効率について示す。励起光として第１クラッド１２にガウスビームを入射した際の、各コア１１へ結合する光量の割合とコア半径ａ、比屈折率差Δ、コア間距離Ｄの関係を図６に示す。第１クラッド１２に入射した励起光は、第１クラッド１２と第２クラッド１３の界面で反射され、第１クラッド１２の内部を伝搬する。

図６では、Ｌ６１はコアの直径２ａ＝１０μｍかつ比屈折率差Δ＝０．７％の場合を示し、Ｌ６２はコアの直径２ａ＝１４μｍかつ比屈折率差Δ＝０．４％の場合を示し、Ｌ６３はコアの直径２ａ＝１４μｍかつ比屈折率差Δ＝０．７％の場合を示す。第１クラッド１２の外径は１２５μｍとした。

図６より、コア間距離Ｄが小さいほど、コア１１へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。また、Ｌ６３とＬ６１を比較すると、コアの直径２ａが大きい方がコア１１へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。また、Ｌ６３とＬ６２を比較すると、比屈折率差Δが大きいほどコア１１へ結合する光量の割合は大きくなることが分かる。

したがって、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ９１は、コア１１＃１〜１１＃６の結合を用いるため、マルチコア光ファイバ９１の伝搬光を増幅するに際し、コア１１毎に励起光を入力することなく、コア１１間の利得差の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、希土類イオンがエルビウム（Ｅｒ）である場合について説明したが、本実施形態に係る発明はこれに限定されない。例えば、希土類イオンは、ツリウム（Ｔｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）等の信号光を励起可能な任意の希土類元素を用いることができる。

（実施形態２）
図７に、本実施形態に係る光増幅器の構成例を示す。本実施形態に係る光増幅器は、実施形態１に係るマルチコア光ファイバ９１と、励起用光源９２と、マルチコア光ファイバ９１における発振を防ぐための光アイソレータ９４と、光合波器９３と、マルチコア光ファイバ９７＃１及び９７＃２と、を備える。

本実施形態に係る光増幅器は、信号光Ｓ１として、光ファイバ中の複数の伝搬モードをチャネルとして用いたモード多重伝送信号が光合波器９３に入射される。マルチコア光ファイバ９７＃１及び９７＃２は、図２のような、マルチコア光ファイバ９１と同数の複数のコアを備える。接続部９９＃１は、マルチコア光ファイバ９７＃１に備わる各コアを伝搬する信号光を、マルチコア光ファイバ９１の各コア１１に入射する。接続部９９＃２は、マルチコア光ファイバ９１の各コア１１を伝搬する信号光を、マルチコア光ファイバ９７＃２の各コアに入射する。

励起用光源９２は、前方励起光である励起光を出射する。励起光は、マルチコア光ファイバ９１に備わるコア１１に添加された希土類イオンを励起する光である。例えば、希土類イオンがエルビウムの場合、励起用光源９２は、９８０ｎｍ帯の波長の光を出射する。

光合波器９３は、マルチコア光ファイバ９７＃１を伝搬する信号光Ｓ１と、励起用光源９２から出射された励起光Ｅ１を合波する。これにより、信号光Ｓ１と励起光Ｅ１が合波された合波光は、接続部９９＃１を介してマルチコア光ファイバ９１に入射される。

マルチコア光ファイバ９１は、励起光Ｅ１を用いて信号光Ｓ１を増幅する。増幅された信号光は接続部９９＃２からマルチコア光ファイバ９７＃２に出射される。光アイソレータ９４は、マルチコア光ファイバ９７＃２からの出射光が入射され、光を１方向にのみ通過させる。

光合波器９３は、励起光をマルチコア光ファイバ９７＃１のクラッドへ入射する。マルチコア光ファイバ９７＃１を介してマルチコア光ファイバ９１に入射された励起光は、マルチコア光ファイバ９１を伝搬する際に、コア１１＃１〜１１＃６に添加されている希土類イオンを励起する。

光合波器９３は、励起光をマルチコア光ファイバ９７＃１のコア１１＃１〜１１＃６のいずれかに入射してもよい。マルチコア光ファイバ９７＃１を介してマルチコア光ファイバ９１に入射された励起光は、コア１１＃１〜１１＃６から第１クラッド１２へと出て、第２クラッド１３で反射されながらマルチコア光ファイバ９１を伝搬する。

したがって、本実施形態に係る光増幅器は、マルチコア光ファイバ９１に備わるコア１１＃１〜１１＃６の結合を用いるため、マルチコア光ファイバ９１の伝搬光を増幅するに際し、コア１１毎に励起光を入力することなく、コア１１間の利得差の発生を抑制することができる。

（実施形態３）
図８に、本実施形態に係る光増幅器の構成例を示す。本実施形態に係る光増幅器は、マルチコア光ファイバ９１を伝搬する伝搬光を前方励起及び後方励起にて増幅する。具体的には、本実施形態に係る光増幅器は、実施形態１に係るマルチコア光ファイバ９１と、励起用光源９２＃１及び９２＃２と、光アイソレータ９４と、光合波器９３＃１及び９３＃２と、マルチコア光ファイバ９７＃１及び９７＃２と、を備える。

励起用光源９２＃２は、励起用光源９２＃１と同様に、マルチコア光ファイバ９１に備わるコア１１に添加された希土類イオンを励起するための励起光である後方励起光を出射する。光合波器９３＃２は、励起用光源９２＃２の出射光をマルチコア光ファイバ９１へと入射し、マルチコア光ファイバ９１からの入射光を光アイソレータ９４へ出射する。

後方励起光の波長はコア１１に添加された希土類元素を励起できる波長であり、コア１１にエルビウムが添加されている場合は、例えば、９８０ｎｍ帯の波長である。励起用光源９２＃２が出射する後方励起光の波長は、励起用光源９２＃１が出射する前方励起光の波長と異なってもよい。例えば、後方励起光の波長は１４８０ｎｍである。

光合波器９３＃１及び９３＃２は、マルチコア光ファイバ９７＃１及び９７＃２の第１クラッド１２へと励起光を入射させる。また、光合波器９３＃１及び９３＃２は、マルチコア光ファイバ９７＃１及び９７＃２に備わる複数のコアのいずれかに励起光を入射してもよい。本実施形態では、図８のように、両方向励起を用いることにより、良好な雑音指数および高出力な利得特性を得ることが可能となる。

また、本実施形態に係る結合型増幅用のマルチコア光ファイバ９１においては、各コア１１を数モード伝搬可能なコア１１にすることによって、高次モードにおいて発生するＣＤＧを抑制することが可能となる。一般的に高次モードにおける結合長は基本モードと比較し短くなるため、基本モードの結合長が結合型増幅用のマルチコア光ファイバ９１の条長以下であれば、基本モードと同様の効果を得ることができる。

本発明のマルチコア光ファイバ及び光増幅器は、通信産業に適用することができる。

１１：コア
１２：第１クラッド
１３：第２クラッド
９１：マルチコア光ファイバ
９２：励起用光源
９３：光合波器
９４：光アイソレータ
９７：マルチコア光ファイバ
９９：接続部

Claims (5)

1. 希土類イオンを添加した複数のコアが第１クラッド中に配置されたマルチコア光ファイバであって、
   前記第１クラッドの周囲に配置されかつ前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を反射する第２クラッドを備え、
   前記複数のコアは、伝搬光が結合するコア間距離を有する、
   マルチコア光ファイバ。
2. 前記複数のコアは、２以上のモードを伝搬する、
   請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
3. 前記複数のコアは、
   前記励起光の結合長がＬ_ｃの場合、
   コア間の結合係数κがπ／（２Ｌ_ｃ）以上である、
   請求項１又は２に記載のマルチコア光ファイバ。
4. 前記コア間距離は、３５μｍ未満である、
   請求項１から３のいずれかに記載のマルチコア光ファイバ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のマルチコア光ファイバと、
   前記希土類イオンを励起する波長を有する励起光を出射する励起用光源と、
   前記複数のコアの少なくとも１つに前記励起光を結合させる合波器と、
   を備える光増幅器。

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