JP2789831B2 - Micro-optics optical component with mode field conversion function - Google Patents

Micro-optics optical component with mode field conversion function

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JP2789831B2
JP2789831B2 JP3055477A JP5547791A JP2789831B2 JP 2789831 B2 JP2789831 B2 JP 2789831B2 JP 3055477 A JP3055477 A JP 3055477A JP 5547791 A JP5547791 A JP 5547791A JP 2789831 B2 JP2789831 B2 JP 2789831B2
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optical fiber
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバアンプ用受動
部品に係わり、特に増幅媒体に直接接続される受動部品
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive component for an optical fiber amplifier, and more particularly to a passive component directly connected to an amplification medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光ファイバアンプ用受動部品を図
3に示す。この図から明らかなように、光ファイバアン
プ用受動部品では伝送路との整合のため信号光の入出力
ポート1に光通信用伝送路として一般に使用されている
8〜10μmのモードフィールド径を有する光ファイバ
2が使用されている。なお、ここでモードフィールド径
とはシングルモード光ファイバの構造パラメータとして
使用されるもので、光ファイバの径方向の光強度分布が
最大値に対して1/e(eは自然対数の底;2.718
28)になるところの直径のことをいう。一方、この光
ファイバ2に合わせて励起光の入射ポート3および増幅
媒体4に直接接続される励起光の出射ポート5にもそれ
ぞれ一般の光ファイバ6、7が使用されている。そし
て、モードフィールド径が5μm程度の増幅媒体4と、
この増幅媒体4に接続される出射ポート5がスプライス
(永久接続)等によって接続されている。
2. Description of the Related Art A conventional passive component for an optical fiber amplifier is shown in FIG. As is apparent from this figure, the optical fiber amplifier passive component has a mode field diameter of 8 to 10 μm which is generally used as an optical communication transmission line at the signal light input / output port 1 for matching with the transmission line. An optical fiber 2 is used. Here, the mode field diameter is used as a structural parameter of a single mode optical fiber, and the light intensity distribution in the radial direction of the optical fiber is 1 / e (e is the base of natural logarithm; .718
28). On the other hand, general optical fibers 6 and 7 are also used for the pump light input port 3 and the pump light output port 5 directly connected to the amplification medium 4 in accordance with the optical fiber 2. And an amplification medium 4 having a mode field diameter of about 5 μm;
The emission port 5 connected to the amplification medium 4 is connected by a splice (permanent connection) or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
光ファイバアンプでは、増幅媒体4中に信号光とは異な
る波長の励起光を導入してこの増幅媒体4を励起する必
要がある。そして、実用上、この励起光パワーは小さい
方が望ましいので、増幅媒体4中のエネルギ密度を上げ
るために、増幅媒体4のモードフィールド径を5μm程
度と小さくしているものが多い。
However, generally, in an optical fiber amplifier, it is necessary to introduce pumping light having a wavelength different from that of signal light into the amplification medium 4 to excite the amplification medium 4. In practice, it is desirable that the excitation light power be small. Therefore, in order to increase the energy density in the amplification medium 4, the mode field diameter of the amplification medium 4 is often reduced to about 5 μm.

【0004】光ファイバアンプを構成するためには、上
述したように増幅媒体4と受動部品の出射ポート5をス
プライス等により接続する必要があるが、モードフィー
ルド径が異なっている場合には接続点において1〜2d
Bの損失を生じる。その結果、光ファイバアンプの利得
(一定振幅の正弦波入力信号に対する出力信号の振幅
比)、飽和出力および雑音指数等の特性が悪化するとい
う問題があった。
To configure an optical fiber amplifier, it is necessary to connect the amplifying medium 4 and the output port 5 of the passive component by a splice or the like as described above. 1 to 2d
B loss occurs. As a result, there has been a problem that characteristics such as gain (amplitude ratio of an output signal to a sine wave input signal having a constant amplitude), saturation output, and noise figure of the optical fiber amplifier are deteriorated.

【0005】そこで本発明の目的は、利得、飽和出力お
よび雑音指数等の特性の改善が図れる光ファイバアンプ
用受動部品を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a passive component for an optical fiber amplifier which can improve characteristics such as gain, saturation output, and noise figure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光ファイバを増幅媒体とし信号光を直接増幅する光ファ
イバアンプ用の、モードフィールド変換機能を有した
イクロオプティクス型光部品において、光ファイバアン
プの増幅媒体に直接接続される出射ポートに、この増幅
媒体と同一のモードフィールド径を有する光ファイバで
励起光の入射ポートに使用されるモードフィールド径と
は異なったモードフィールド径のファイバを使用すると
共に、入射ポートと出射ポートにこれらのモードフィー
ルド径の違いにかかわらず独自に像倍率を調整する専用
のレンズを配置して、光学素子を介して配置された入射
ポート側と出射ポート側で相違するモードフィールド径
の変換を行うようにしたことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
Light amplifying signal light to the optical fiber and the amplifying medium directly file
In a micro-optics optical component having a mode field conversion function for an amplifier, an output port directly connected to an amplification medium of an optical fiber amplifier has a light having the same mode field diameter as that of the amplification medium. Use a fiber with a mode field diameter different from the mode field diameter used for the excitation light input port in the fiber, and independently adjust the image magnification for the input port and output port regardless of the difference in these mode field diameters This is characterized in that a dedicated lens is arranged to convert a different mode field diameter between the entrance port side and the exit port side arranged via the optical element.

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、入射ポート側と出射ポート側
独自に像倍率を調整する専用のレンズを配置して、光
学素子を介して配置された入射ポート側と出射ポート側
で相違するモードフィールド径の変換を行うようにし
た。これにより、接続点における損失を小さくすること
が可能になる。この結果、光ファイバアンプの利得、飽
和出力および雑音指数等の特性を改善できる。
According to the present invention, dedicated lenses for independently adjusting the image magnification are arranged on the entrance port side and the exit port side, and
To carry out the conversion of the mode field diameter differs in output port side and the entrance port side arranged through Manabu element
Was. This makes it possible to reduce the loss at the connection point. As a result, characteristics such as gain, saturation output, and noise figure of the optical fiber amplifier can be improved.

【0010】[0010]

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments.

【0011】図1は、光ファイバアンプ用受動部品のう
ちのモードフィールド変換機能を有する部品としての
イクロオプティクス型光部品を偏光無依存型光アイソレ
ータへ適用した概要を表わしたものである。本実施例に
おいて、光学素子10は偏光無依存型アイソレータ素子
であり、この光学素子10の左右両側には入射側レンズ
11と出射側レンズ12が配置されいる。また、この入
射側レンズ11の左側には励起光の入射ポート13が配
置されており、かつ出射側レンズ12の右側には励起光
の出射ポート14が配置されている。この出射ポート1
4は増幅媒体15に直接接続されている。
FIG. 1 shows a passive component for an optical fiber amplifier .
This shows an outline in which a micro-optics optical component as a component having a mode field conversion function is applied to a polarization independent optical isolator. In this embodiment, the optical element 10 is a polarization-independent isolator element, and an incident-side lens 11 and an output-side lens 12 are arranged on both left and right sides of the optical element 10. An excitation light input port 13 is disposed on the left side of the incident side lens 11, and an excitation light output port 14 is disposed on the right side of the output side lens 12. This emission port 1
4 is directly connected to the amplification medium 15.

【0012】この増幅媒体15にはエルビウム(E
3+)をドープしたファイバであり、5μmのモードフ
ィールド径を有している。また、励起光の入射ポート1
3には8μmのモードフィールド径を有する分散シフト
ファイバ16が使用されており、かつ励起光の出射ポー
ト14には増幅媒体15と同じ5μmのモードフィール
ド径を有する光ファイバ17が使用されている。この異
なったモードフィールド径を有する入射ポート13、出
射ポート14は入射側レンズ11、出射側レンズ12の
像倍率を調整することによって最適(低損失)に結合さ
れている。
The amplification medium 15 includes erbium (E
r 3+ ) doped fiber having a mode field diameter of 5 μm. Also, the excitation light input port 1
A dispersion shift fiber 16 having a mode field diameter of 8 μm is used for 3, and an optical fiber 17 having a mode field diameter of 5 μm which is the same as that of the amplification medium 15 is used for an emission port 14 of the excitation light. The entrance port 13 and exit port 14 having different mode field diameters are optimally (low loss) coupled by adjusting the image magnification of the entrance side lens 11 and exit side lens 12.

【0013】また、増幅媒体15とこの増幅媒体15に
直接接続される出射ポート14の接続点18では、モー
ドフィールド径が5μmの光ファイバ同士がスプライス
によって接続されており、接続損失は0.1〜0.2d
Bと低損失になっている。
At a connection point 18 between the amplifying medium 15 and the output port 14 directly connected to the amplifying medium 15, optical fibers having a mode field diameter of 5 μm are connected to each other by a splice, and the connection loss is 0.1. ~ 0.2d
B and low loss.

【0014】図2は本発明の光ファイバアンプを励起光
と信号光を合成あるいは分散する機能を有する波長カプ
ラへ適用した実施例であり、光学素子19は波長合成あ
るいは分散膜である。この光学素子19の左右両側には
入射側レンズ20、出射側レンズ21が配置されてお
り、この入射側レンズ20の左側および出射側レンズ2
1の右側にはそれぞれ励起光の入射ポート22および励
起光の出射ポート23が配置されている。この出射ポー
ト23は接続点24において増幅媒体25に直接接続さ
れている。また、光学素子19の下側にも入射側レンズ
26を介して信号光の入出射ポート27が配置されてい
る。
FIG. 2 shows an embodiment in which the optical fiber amplifier of the present invention is applied to a wavelength coupler having a function of combining or dispersing excitation light and signal light, and the optical element 19 is a wavelength combining or dispersion film. An entrance lens 20 and an exit lens 21 are arranged on both left and right sides of the optical element 19. The left side of the entrance lens 20 and the exit lens 2
An excitation light input port 22 and an excitation light output port 23 are respectively disposed on the right side of 1. This emission port 23 is directly connected to an amplification medium 25 at a connection point 24. In addition, an input / output port 27 for signal light is disposed below the optical element 19 via an incident-side lens 26.

【0015】増幅媒体25はエルビウムをドープしたフ
ァイバであり、5μmのモードフィールド径を有してお
り、かつ増幅媒体25に直接接続される出射ポート23
に使用される光ファイバ28もこの増幅媒体25と同じ
5μmのモードフィールド径を有する光ファイバを使用
している。なお、励起光の入射ポート22および信号光
の入出射ポート27には、8μmのモードフィールド径
を有する分散シフトファイバ29、30が使用されてい
る。
The amplification medium 25 is an erbium-doped fiber, has a mode field diameter of 5 μm, and has an output port 23 directly connected to the amplification medium 25.
The optical fiber 28 used in this embodiment also uses an optical fiber having the same mode field diameter of 5 μm as the amplification medium 25. Dispersion shift fibers 29 and 30 having a mode field diameter of 8 μm are used for the excitation light input port 22 and the signal light input / output port 27.

【0016】なお、励起光の入射ポート22および信号
光の入出射ポート27には、上述した分散シフトファイ
バ29、30の他に一般のシングルモードファイバ、偏
波面保存ファイバ等の使用が考えられる。また、光学素
子10、19は受動部品の種類によって異なり、上述し
た偏光無依存型アイソレータ素子、波長合成あるいは分
離膜の他に光フィルタ等の素子が考えられる。
As the pump light input port 22 and the signal light input / output port 27, a general single mode fiber, polarization maintaining fiber, or the like may be used in addition to the above-described dispersion shift fibers 29 and 30. The optical elements 10 and 19 differ depending on the type of passive component, and may be an element such as an optical filter in addition to the above-described polarization-independent isolator element, wavelength combining or separation film.

【0017】増幅媒体としては、上述したエルビウムド
ープファイバの他に、Ndドープファイバ、Tmドープ
ファイバ等の希土類ドープファイバとか、ファイバラマ
ン増幅に用いるシリカファイバ、さらにファイバブルリ
アン増幅に用いるシリカファイバ等が考えられる。この
場合、増幅媒体に直接接続される励起光の出射ポートに
は、増幅媒体に用いられるファイバと同じモードフィー
ルド径を有する光ファイバが用いられる。
As the amplification medium, in addition to the above-mentioned erbium-doped fiber, rare-earth-doped fiber such as Nd-doped fiber and Tm-doped fiber, silica fiber used for fiber Raman amplification, and silica fiber used for fiber burrian amplification are also available. Conceivable. In this case, an optical fiber having the same mode field diameter as the fiber used for the amplification medium is used for the exit port of the excitation light directly connected to the amplification medium.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモードフ
ィールド変換機能を有したマイクロオプティクス型光部
品によれば、入射ポート側と出射ポート側にモードフィ
ールド径の違いにかかわらず独自に像倍率を調整する専
用のレンズを配置して、像倍率の調整を独自に行えるよ
うにしたので、入射ポート側と出射ポート側で相違する
モードフィールド径の変換を行うことができる。これに
より、接続点における損失を小さくすることが可能にな
る。この結果、光ファイバアンプの利得、飽和出力およ
び雑音指数等の特性を大幅に改善できる。しかも多様な
光学素子に対して本発明を適用することができるという
優れた効果を奏する。
As described above, according to the micro-optics optical component having the mode field conversion function of the present invention, the mode filter is provided on the input port side and the output port side .
Specially adjusts the image magnification independently of the difference in the field diameter.
In this case, the adjustment of the image magnification can be independently performed by arranging a lens for the input and output, so that a different mode field diameter can be converted between the entrance port side and the exit port side. This makes it possible to reduce the loss at the connection point. As a result, characteristics such as gain, saturation output, and noise figure of the optical fiber amplifier can be significantly improved. Moreover, there is an excellent effect that the present invention can be applied to various optical elements.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/07 G02B 6/00 G02B 6/24 H01S 3/094 H01S 3/10 G02F 1/35 501 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/07 G02B 6/00 G02B 6/24 H01S 3/094 H01S 3/10 G02F 1/35 501 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光ファイバを増幅媒体とし信号光を直接
増幅する光ファイバアンプ用の、モードフィールド変換
機能を有したマイクロオプティクス型光部品において、
光ファイバアンプの増幅媒体に直接接続される出射ポー
トに、この増幅媒体と同一のモードフィールド径を有す
る光ファイバで励起光の入射ポートに使用されるモード
フィールド径とは異なったモードフィールド径のファイ
バを使用すると共に、前記入射ポートと出射ポートにこ
れらのモードフィールド径の違いにかかわらず独自に像
倍率を調整する専用のレンズを配置して、光学素子を介
して配置された入射ポート側と出射ポート側で相違する
モードフィールド径の変換を行うようにしたことを特徴
とするモードフィールド変換機能を有したマイクロオプ
ティックス型光部品。
1. A mode-field converter for an optical fiber amplifier that directly amplifies signal light using an optical fiber as an amplification medium.
In micro optics type optical components with functions ,
At the output port directly connected to the amplification medium of the optical fiber amplifier , an optical fiber having the same mode field diameter as this amplification medium and having a mode field diameter different from the mode field diameter used at the excitation light input port. , And independently image the entrance and exit ports regardless of the difference in these mode field diameters.
A mode field conversion function characterized in that a dedicated lens for adjusting the magnification is arranged to convert a different mode field diameter between the entrance port side and the exit port side arranged via the optical element. Micro optics type optical components.
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