JP2955780B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
- Publication number
- JP2955780B2 JP2955780B2 JP3156693A JP15669391A JP2955780B2 JP 2955780 B2 JP2955780 B2 JP 2955780B2 JP 3156693 A JP3156693 A JP 3156693A JP 15669391 A JP15669391 A JP 15669391A JP 2955780 B2 JP2955780 B2 JP 2955780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mode field
- fiber
- refractive index
- rare
- index difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号光と励起光とを光
カプラ（光合波器）で混合した後、Ｅｒ（エルビウム）
などの希土類元素をドーピングしかつ開口数（ＮＡ）を
高くした希土類ドープファイバに導いて、誘導放出効果
により信号光を増幅するようにした光ファイバ増幅器に
関する。
カプラ（光合波器）で混合した後、Ｅｒ（エルビウム）
などの希土類元素をドーピングしかつ開口数（ＮＡ）を
高くした希土類ドープファイバに導いて、誘導放出効果
により信号光を増幅するようにした光ファイバ増幅器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、この種の従来の光ファイバ増幅
器を示す概略構成図である。
器を示す概略構成図である。
【０００３】図において、２は信号光入射コネクタ、４
は信号光入射用の標準ファイバ、６は半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）などの励起光源、８は励起光入射用の標準ファイ
バ、１０は信号光入射用の標準ファイバ４の途中に励起
光入射用の標準ファイバ８を側面接合することにより信
号光と励起光とを混合する光カプラ、１２は信号光入射
用の標準ファイバ４の端部に接続され誘導放出効果によ
って信号光を増幅する機能をもった希土類ドープファイ
バ、１４は希土類ドープファイバ１２の端部に接続され
た標準ファイバ、１６は励起光の波長成分および蛍光成
分をカットして信号光の波長成分のみを通過させるバン
ドパスフィルタ、１８は信号光出射コネクタである。
は信号光入射用の標準ファイバ、６は半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）などの励起光源、８は励起光入射用の標準ファイ
バ、１０は信号光入射用の標準ファイバ４の途中に励起
光入射用の標準ファイバ８を側面接合することにより信
号光と励起光とを混合する光カプラ、１２は信号光入射
用の標準ファイバ４の端部に接続され誘導放出効果によ
って信号光を増幅する機能をもった希土類ドープファイ
バ、１４は希土類ドープファイバ１２の端部に接続され
た標準ファイバ、１６は励起光の波長成分および蛍光成
分をカットして信号光の波長成分のみを通過させるバン
ドパスフィルタ、１８は信号光出射コネクタである。
【０００４】この例では、希土類ドープファイバ１２に
ドーピングされる希土類元素をＥｒ（エルビウム）であ
るとする。Ｅｒの場合、信号光は１.５５μｍ波長帯の
ものが最も増幅率が高いとされており、その場合の励起
光は１.４８μｍ波長帯である。なお、光ファイバはコ
アとその外周のクラッドとからなるが、Ｅｒはコアの内
部または外周面にドーピングされる。
ドーピングされる希土類元素をＥｒ（エルビウム）であ
るとする。Ｅｒの場合、信号光は１.５５μｍ波長帯の
ものが最も増幅率が高いとされており、その場合の励起
光は１.４８μｍ波長帯である。なお、光ファイバはコ
アとその外周のクラッドとからなるが、Ｅｒはコアの内
部または外周面にドーピングされる。
【０００５】次に動作を説明する。
【０００６】励起光源６から出射された１.４８μｍ波
長帯の励起光は、励起光入射用の標準ファイバ８、光カ
プラ１０を介して希土類ドープファイバ１２に入射され
る。希土類ドープファイバ１２にドーピングされている
Ｅｒは励起光によってポンピング（励起）される。
長帯の励起光は、励起光入射用の標準ファイバ８、光カ
プラ１０を介して希土類ドープファイバ１２に入射され
る。希土類ドープファイバ１２にドーピングされている
Ｅｒは励起光によってポンピング（励起）される。
【０００７】このようなＥｒの励起状態で、変調された
１.５５μｍ波長帯の信号光が図示しない伝送用光ファ
イバから信号光入射コネクタ２を介して信号光入射の標
準光ファイバ４に入射され、さらに光カプラ１０で励起
光と混合された状態で希土類ドープファイバ１２に入射
される。信号光は、希土類ドープファイバ１２中を進行
する過程で誘導放出効果によって直接的に（電気信号へ
の変換なく、光の状態のまま）増幅される。その増幅さ
れた信号光および一部の励起光は、標準ファイバ１４を
介してバンドパスフィルタ１６に入る。このバンドパス
フィルタ１６で、励起光と蛍光成分とがカットされ、信
号光のみが通過し、その信号光は信号光出射コネクタ１
８を介して図示しない伝送用光ファイバへと導かれる。
１.５５μｍ波長帯の信号光が図示しない伝送用光ファ
イバから信号光入射コネクタ２を介して信号光入射の標
準光ファイバ４に入射され、さらに光カプラ１０で励起
光と混合された状態で希土類ドープファイバ１２に入射
される。信号光は、希土類ドープファイバ１２中を進行
する過程で誘導放出効果によって直接的に（電気信号へ
の変換なく、光の状態のまま）増幅される。その増幅さ
れた信号光および一部の励起光は、標準ファイバ１４を
介してバンドパスフィルタ１６に入る。このバンドパス
フィルタ１６で、励起光と蛍光成分とがカットされ、信
号光のみが通過し、その信号光は信号光出射コネクタ１
８を介して図示しない伝送用光ファイバへと導かれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近年、希土類ドープフ
ァイバ１２は、その増幅特性を増すために、開口数（Ｎ
Ａ）を高くする高ＮＡ化が進んでいる。開口数（ＮＡ）
は、光ファイバのコアの入射端において光を入射できる
範囲がどの程度であるかを示す指数である。
ァイバ１２は、その増幅特性を増すために、開口数（Ｎ
Ａ）を高くする高ＮＡ化が進んでいる。開口数（ＮＡ）
は、光ファイバのコアの入射端において光を入射できる
範囲がどの程度であるかを示す指数である。
【０００９】コアの屈折率をｎ1 、クラッドの屈折率を
ｎ2 とすると、比屈折率差Δは、 Δ＝（ｎ1−ｎ2）／ｎ1 ‥‥‥‥‥‥（１） と表されるが、開口数Ｎは、n1とn2との差が充分に小さ
いとき、比屈折率差Δを用いて、 Ｎ＝ｎ1・（２Δ）1/2 ‥‥‥‥‥‥（２） と表すことができる。（２）式に（１）式を代入する
と、開口数Ｎは、 Ｎ＝｛２ｎ1・（ｎ1 −ｎ2）｝1/2 ‥‥‥‥‥‥（３） とも表せる。また、比屈折率差Δは、逆に、（２）式を
変形して、 Δ＝Ｎ2／（２・ｎ1 2） ‥‥‥‥‥‥（４） と表せる。
ｎ2 とすると、比屈折率差Δは、 Δ＝（ｎ1−ｎ2）／ｎ1 ‥‥‥‥‥‥（１） と表されるが、開口数Ｎは、n1とn2との差が充分に小さ
いとき、比屈折率差Δを用いて、 Ｎ＝ｎ1・（２Δ）1/2 ‥‥‥‥‥‥（２） と表すことができる。（２）式に（１）式を代入する
と、開口数Ｎは、 Ｎ＝｛２ｎ1・（ｎ1 −ｎ2）｝1/2 ‥‥‥‥‥‥（３） とも表せる。また、比屈折率差Δは、逆に、（２）式を
変形して、 Δ＝Ｎ2／（２・ｎ1 2） ‥‥‥‥‥‥（４） と表せる。
【００１０】一方、希土類ドープファイバ１２は、コア
径が標準ファイバ４に比べて小さい。両者のコア径の差
は、希土類ドープファイバ１２が高ＮＡ化されるほど広
がる傾向がある。コアを伝搬する光は、コア内だけを伝
搬するのではなく、クラッドの内周面の一部にも進入し
再びコアに戻るというように伝搬する。このように光が
実際に伝搬する範囲の直径を、コア径に対してモードフ
ィールド径（ＭＦＤ）という（モードコア径ともい
う）。
径が標準ファイバ４に比べて小さい。両者のコア径の差
は、希土類ドープファイバ１２が高ＮＡ化されるほど広
がる傾向がある。コアを伝搬する光は、コア内だけを伝
搬するのではなく、クラッドの内周面の一部にも進入し
再びコアに戻るというように伝搬する。このように光が
実際に伝搬する範囲の直径を、コア径に対してモードフ
ィールド径（ＭＦＤ）という（モードコア径ともい
う）。
【００１１】ここで、光カプラ１０側の標準ファイバ４
のモードフィールド径をｄA 、開口数をＮA 、希土類ド
ープファイバ１２のモードフィールド径をｄB 、開口数
をＮB 、バンドパスフィルタ１６側の標準ファイバ１４
のモードフィールド径をｄA、開口数をＮA として、こ
れらをひとまとめにして表すと図６のようになる。ｄA
は８〜１０μｍ、ｄB は４〜７μｍで、ｄA ＞ｄB であ
る。比屈折率差ΔA ，ΔBの大小関係は、（４）式より
開口数ＮA，ＮBのそれと同じ傾向となる。ΔAは０.３５
〜１％、ΔBは１〜２％で、ΔA＜ΔB、ＮA＜ＮBであ
る。大小関係は、モードフィールド径と開口数とで逆に
なっている。
のモードフィールド径をｄA 、開口数をＮA 、希土類ド
ープファイバ１２のモードフィールド径をｄB 、開口数
をＮB 、バンドパスフィルタ１６側の標準ファイバ１４
のモードフィールド径をｄA、開口数をＮA として、こ
れらをひとまとめにして表すと図６のようになる。ｄA
は８〜１０μｍ、ｄB は４〜７μｍで、ｄA ＞ｄB であ
る。比屈折率差ΔA ，ΔBの大小関係は、（４）式より
開口数ＮA，ＮBのそれと同じ傾向となる。ΔAは０.３５
〜１％、ΔBは１〜２％で、ΔA＜ΔB、ＮA＜ＮBであ
る。大小関係は、モードフィールド径と開口数とで逆に
なっている。
【００１２】さて、ここで問題となるのは、図６から理
解できるように、増幅特性を増すために希土類ドープフ
ァイバ１２の高ＮＡ化を進めるほど、特に、光カプラ１
０側の標準ファイバ４と希土類ドープファイバ１２との
接続端面における接続損失が大きくなるということであ
る。その接続境界で光の放射が生じ、その放射波がクラ
ッドに逃げることに加え、モードフィールド径の急激な
減少により信号光および励起光の希土類ドープファイバ
１２への入射光量が大幅に減少するためである。
解できるように、増幅特性を増すために希土類ドープフ
ァイバ１２の高ＮＡ化を進めるほど、特に、光カプラ１
０側の標準ファイバ４と希土類ドープファイバ１２との
接続端面における接続損失が大きくなるということであ
る。その接続境界で光の放射が生じ、その放射波がクラ
ッドに逃げることに加え、モードフィールド径の急激な
減少により信号光および励起光の希土類ドープファイバ
１２への入射光量が大幅に減少するためである。
【００１３】例えば、標準ファイバ４の比屈折率差ΔA
を１％、希土類ドープファイバ１２の比屈折率差ΔBを
２％とすると、接続損失は３ｄＢ程度となる。
を１％、希土類ドープファイバ１２の比屈折率差ΔBを
２％とすると、接続損失は３ｄＢ程度となる。
【００１４】以上のように、希土類ドープファイバ１２
の増幅特性のアップのために高ＮＡ化したとしても、開
口数（比屈折率差）の急激な変化とモードフィールド径
の急激な変化に起因して接続損失が増大するために、結
局、光ファイバ増幅器としての増幅特性の改善が期待で
きないというのが実情である。
の増幅特性のアップのために高ＮＡ化したとしても、開
口数（比屈折率差）の急激な変化とモードフィールド径
の急激な変化に起因して接続損失が増大するために、結
局、光ファイバ増幅器としての増幅特性の改善が期待で
きないというのが実情である。
【００１５】なお、希土類ドープファイバ１２からバン
ドパスフィルタ１６側の標準ファイバ１４へは、モード
フィールド径がｄB からｄA へと拡大するので、接続損
失は光カプラ１０側の標準ファイバ４から希土類ドープ
ファイバ１２への場合に比べてかなり小さい。
ドパスフィルタ１６側の標準ファイバ１４へは、モード
フィールド径がｄB からｄA へと拡大するので、接続損
失は光カプラ１０側の標準ファイバ４から希土類ドープ
ファイバ１２への場合に比べてかなり小さい。
【００１６】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、希土類ドープファイバにおける高Ｎ
Ａ化によって増幅特性のアップを行う光ファイバ増幅器
において、モードフィールド径および比屈折率差の急激
な変化に起因した接続損失を低減することにより、全体
としての増幅特性の向上を図ることを目的とする。
れたものであって、希土類ドープファイバにおける高Ｎ
Ａ化によって増幅特性のアップを行う光ファイバ増幅器
において、モードフィールド径および比屈折率差の急激
な変化に起因した接続損失を低減することにより、全体
としての増幅特性の向上を図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、信号光と励起
光とを光カプラで混合し、その混合光を標準ファイバを
介して希土類ドープファイバに導いて誘導放出効果によ
り信号光を増幅し、増幅信号光および励起光を標準ファ
イバを介して通過させるように構成された光ファイバ増
幅器であって、前記両標準ファイバのうち少なくとも光
カプラ側の標準ファイバと希土類ドープファイバとの間
に、入射端のモードフィールド径と比屈折率差とが前記
標準ファイバのそれらと等しくかつ射出端のモードフィ
ールド径と比屈折率差とが希土類ドープファイバのそれ
らと等しいとともにモードフィールド径および比屈折率
差が連続的に変化するモードフィールド変換器を介在さ
せたことを特徴とするものである。
光とを光カプラで混合し、その混合光を標準ファイバを
介して希土類ドープファイバに導いて誘導放出効果によ
り信号光を増幅し、増幅信号光および励起光を標準ファ
イバを介して通過させるように構成された光ファイバ増
幅器であって、前記両標準ファイバのうち少なくとも光
カプラ側の標準ファイバと希土類ドープファイバとの間
に、入射端のモードフィールド径と比屈折率差とが前記
標準ファイバのそれらと等しくかつ射出端のモードフィ
ールド径と比屈折率差とが希土類ドープファイバのそれ
らと等しいとともにモードフィールド径および比屈折率
差が連続的に変化するモードフィールド変換器を介在さ
せたことを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】モードフィールド変換器は、モードフィールド
径について、入射端では標準ファイバと一致させ、内部
で連続変化させて射出端では希土類ドープファイバと一
致させる一方、比屈折率差についても、入射端では標準
ファイバと一致させ、内部で連続変化させて射出端では
希土類ドープファイバと一致させるから、従来例で見ら
れたモードフィールド径および比屈折率差の急激な変化
に起因した接続損失が低減され、希土類ドープファイバ
において行う高ＮＡ化（開口数のアップ）による増幅特
性の向上が充分に活かされることになる。
径について、入射端では標準ファイバと一致させ、内部
で連続変化させて射出端では希土類ドープファイバと一
致させる一方、比屈折率差についても、入射端では標準
ファイバと一致させ、内部で連続変化させて射出端では
希土類ドープファイバと一致させるから、従来例で見ら
れたモードフィールド径および比屈折率差の急激な変化
に起因した接続損失が低減され、希土類ドープファイバ
において行う高ＮＡ化（開口数のアップ）による増幅特
性の向上が充分に活かされることになる。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る光ファイバ
増幅器を示す概略構成図である。
増幅器を示す概略構成図である。
【００２０】図示しない伝送用光ファイバから１.５５
μｍ波長帯の信号光を導入する信号光入射コネクタ２か
ら信号光入射用の標準ファイバ４が導出されている。半
導体レーザ（ＬＤ）で構成され１.４８μｍ波長帯の励
起光を出射する励起光源６から励起光入射用の標準ファ
イバ８が導出され、その端部が信号光入射用の標準ファ
イバ４の途中に側面接合されて信号光と励起光とを混合
する光カプラ１０を構成している。
μｍ波長帯の信号光を導入する信号光入射コネクタ２か
ら信号光入射用の標準ファイバ４が導出されている。半
導体レーザ（ＬＤ）で構成され１.４８μｍ波長帯の励
起光を出射する励起光源６から励起光入射用の標準ファ
イバ８が導出され、その端部が信号光入射用の標準ファ
イバ４の途中に側面接合されて信号光と励起光とを混合
する光カプラ１０を構成している。
【００２１】１２は希土類元素としてＥｒ（エルビウ
ム）がドーピングされ誘導放出効果によって信号光を増
幅する機能をもった希土類ドープファイバである。信号
光入射用の標準ファイバ４の終端と希土類ドープファイ
バ１２の始端とが第１のモードフィールド変換器２０を
介して融着接続されている。１６は励起光の波長成分お
よび蛍光成分をカットし信号光中心波長付近の１．５５
μｍ波長成分のみを通過させるバンドパスフィルタであ
り、このバンドパスフィルタ１６は標準ファイバ１４の
途中に介在されている。
ム）がドーピングされ誘導放出効果によって信号光を増
幅する機能をもった希土類ドープファイバである。信号
光入射用の標準ファイバ４の終端と希土類ドープファイ
バ１２の始端とが第１のモードフィールド変換器２０を
介して融着接続されている。１６は励起光の波長成分お
よび蛍光成分をカットし信号光中心波長付近の１．５５
μｍ波長成分のみを通過させるバンドパスフィルタであ
り、このバンドパスフィルタ１６は標準ファイバ１４の
途中に介在されている。
【００２２】希土類ドープファイバ１２の終端と標準フ
ァイバ１４の始端とが第２のモードフィールド変換器２
２を介して融着接続されている。標準ファイバ１４の終
端には信号光出射コネクタ１８が設けられている。
ァイバ１４の始端とが第２のモードフィールド変換器２
２を介して融着接続されている。標準ファイバ１４の終
端には信号光出射コネクタ１８が設けられている。
【００２３】図２は、モードフィールド径と比屈折率差
の関係を示している。同図に示すように、光カプラ１０
側の標準ファイバ４のモードフィールド径をｄA、比屈
折率差をΔA、希土類ドープファイバ１２のモードフィ
ールド径をｄB、比屈折率差をΔB、バンドパスフィルタ
１６側の標準ファイバ１４のモードフィールド径、比屈
折率差をそれぞれ標準ファイバ４と同じくｄA、ΔAとす
る。ｄA＞ｄBであり、ΔA＜ΔBである。
の関係を示している。同図に示すように、光カプラ１０
側の標準ファイバ４のモードフィールド径をｄA、比屈
折率差をΔA、希土類ドープファイバ１２のモードフィ
ールド径をｄB、比屈折率差をΔB、バンドパスフィルタ
１６側の標準ファイバ１４のモードフィールド径、比屈
折率差をそれぞれ標準ファイバ４と同じくｄA、ΔAとす
る。ｄA＞ｄBであり、ΔA＜ΔBである。
【００２４】第１のモードフィールド変換器２０のモー
ドフィールド径ｄX1および比屈折率差ΔX1は光軸方向に
沿って連続的にリニアに変化する。第２のモードフィー
ルド変換器２２のモードフィールド径ｄX2および比屈折
率差ΔX2も同様に光軸方向に沿って連続的に変化する。
具体的には次のとおりである。
ドフィールド径ｄX1および比屈折率差ΔX1は光軸方向に
沿って連続的にリニアに変化する。第２のモードフィー
ルド変換器２２のモードフィールド径ｄX2および比屈折
率差ΔX2も同様に光軸方向に沿って連続的に変化する。
具体的には次のとおりである。
【００２５】第１のモードフィールド変換器２０のモー
ドフィールド径ｄX1は、その入射端において光カプラ１
０側の標準ファイバ４のモードフィールド径ｄAと等し
く、その射出端において希土類ドープファイバ１２のモ
ードフィールド径ｄBと等しく、光軸方向長さをＬ１と
すると、方程式、 ｄX1＝−（ｄA −ｄB）・Ｘ／Ｌ１＋ｄA ‥‥‥‥‥‥（５） で表される。一次の係数はマイナスとなっている。すな
わち、第１のモードフィールド変換器２０のモードフィ
ールド径ｄX1は、光の進行方向に向けてリニアに縮径す
る円錐状となっている。
ドフィールド径ｄX1は、その入射端において光カプラ１
０側の標準ファイバ４のモードフィールド径ｄAと等し
く、その射出端において希土類ドープファイバ１２のモ
ードフィールド径ｄBと等しく、光軸方向長さをＬ１と
すると、方程式、 ｄX1＝−（ｄA −ｄB）・Ｘ／Ｌ１＋ｄA ‥‥‥‥‥‥（５） で表される。一次の係数はマイナスとなっている。すな
わち、第１のモードフィールド変換器２０のモードフィ
ールド径ｄX1は、光の進行方向に向けてリニアに縮径す
る円錐状となっている。
【００２６】また、第１のモードフィールド変換器２０
の比屈折率差ΔX1は、その入射端において光カプラ１０
側の標準ファイバ４の比屈折率差ΔAと等しく、その射
出端において希土類ドープファイバ１２の比屈折率差Δ
Bと等しく、方程式、 ΔX1＝（ΔB−ΔA）・Ｘ／Ｌ１＋ΔA ‥‥‥‥‥‥（６） で表される。一次の係数はプラスとなっている。すなわ
ち、比屈折率差ΔX1はモードフィールド径ｄX1とは逆の
傾向をもっている。
の比屈折率差ΔX1は、その入射端において光カプラ１０
側の標準ファイバ４の比屈折率差ΔAと等しく、その射
出端において希土類ドープファイバ１２の比屈折率差Δ
Bと等しく、方程式、 ΔX1＝（ΔB−ΔA）・Ｘ／Ｌ１＋ΔA ‥‥‥‥‥‥（６） で表される。一次の係数はプラスとなっている。すなわ
ち、比屈折率差ΔX1はモードフィールド径ｄX1とは逆の
傾向をもっている。
【００２７】第２のモードフィールド変換器２２のモー
ドフィールド径ｄX2は、その入射端において希土類ドー
プファイバ１２のモードフィールド径ｄB と等しく、そ
の射出端においてフィルタ１６側の標準ファイバ１４の
モードフィールド径ｄAと等しく、光軸方向長さをＬ２
とすると、方程式、 ｄX2＝（ｄA−ｄB）・Ｘ／Ｌ２＋ｄB ‥‥‥‥‥‥（７） で表される。一次の係数はプラスとなっている。すなわ
ち、第２のモードフィールド変換器２２のモードフィー
ルド径ｄX2は、光の進行方向に向けてリニアに拡径する
円錐状となっている。
ドフィールド径ｄX2は、その入射端において希土類ドー
プファイバ１２のモードフィールド径ｄB と等しく、そ
の射出端においてフィルタ１６側の標準ファイバ１４の
モードフィールド径ｄAと等しく、光軸方向長さをＬ２
とすると、方程式、 ｄX2＝（ｄA−ｄB）・Ｘ／Ｌ２＋ｄB ‥‥‥‥‥‥（７） で表される。一次の係数はプラスとなっている。すなわ
ち、第２のモードフィールド変換器２２のモードフィー
ルド径ｄX2は、光の進行方向に向けてリニアに拡径する
円錐状となっている。
【００２８】また、第２のモードフィールド変換器２２
の比屈折率差ΔX2は、その入射端において希土類ドープ
ファイバ１２の比屈折率差ΔBと等しく、その射出端に
おいてフィルタ１６側の標準ファイバ１４の比屈折率差
ΔA と等しく、方程式、 ΔX2＝−（ΔB−ΔA）・Ｘ／Ｌ２＋ΔB ‥‥‥‥‥‥（８） で表される。一次の係数はマイナスとなっている。すな
わち、比屈折率差ΔX2はモードフィールド径ｄX2とは逆
の傾向をもっている。
の比屈折率差ΔX2は、その入射端において希土類ドープ
ファイバ１２の比屈折率差ΔBと等しく、その射出端に
おいてフィルタ１６側の標準ファイバ１４の比屈折率差
ΔA と等しく、方程式、 ΔX2＝−（ΔB−ΔA）・Ｘ／Ｌ２＋ΔB ‥‥‥‥‥‥（８） で表される。一次の係数はマイナスとなっている。すな
わち、比屈折率差ΔX2はモードフィールド径ｄX2とは逆
の傾向をもっている。
【００２９】なお、第１および第２のモードフィールド
変換器２０，２２を光軸方向の任意の点で光軸に垂直に
切断したときの切断端面の開口数の方程式は、比屈折率
差ΔX1，ΔX2とおなじ形式をとる。すなわち、第１のモ
ードフィールド変換器２０の開口数はリニアに増加する
ものとなり、第２のモードフィールド変換器２２の開口
数はリニアに減少するものとなる。
変換器２０，２２を光軸方向の任意の点で光軸に垂直に
切断したときの切断端面の開口数の方程式は、比屈折率
差ΔX1，ΔX2とおなじ形式をとる。すなわち、第１のモ
ードフィールド変換器２０の開口数はリニアに増加する
ものとなり、第２のモードフィールド変換器２２の開口
数はリニアに減少するものとなる。
【００３０】比屈折率差との関係ではなく屈折率とモー
ドフィールド径との関係を示すと、図３のようになる。
ドフィールド径との関係を示すと、図３のようになる。
【００３１】次に、モードフィールド径および比屈折率
差がリニアに変化するモードフィールド変換器の作成の
仕方を図４に基づいて説明する。図４は、第１のモード
フィールド変換器２０の作成方法を示す。
差がリニアに変化するモードフィールド変換器の作成の
仕方を図４に基づいて説明する。図４は、第１のモード
フィールド変換器２０の作成方法を示す。
【００３２】第１のモードフィールド変換器２０の素材
として、希土類元素のドーピングを除いて希土類ドープ
ファイバ１２と同じ組成の比較的短尺な光ファイバ素材
２０ａを用意する。この光ファイバ素材２０ａのコア
径、クラッド径はそれぞれ希土類ドープファイバ１２と
同じである。モードフィールド径はｄB である。この光
ファイバ素材２０ａのコア部には、屈折率制御のための
ＧｅＯ2 などのドーパントがドーピングされている。
として、希土類元素のドーピングを除いて希土類ドープ
ファイバ１２と同じ組成の比較的短尺な光ファイバ素材
２０ａを用意する。この光ファイバ素材２０ａのコア
径、クラッド径はそれぞれ希土類ドープファイバ１２と
同じである。モードフィールド径はｄB である。この光
ファイバ素材２０ａのコア部には、屈折率制御のための
ＧｅＯ2 などのドーパントがドーピングされている。
【００３３】このような光ファイバ素材２０ａを加熱す
ると、屈折率制御用ドーパント（ＧｅＯ2 など）がコア
からクラッド側へ拡散する。すなわち、モードフィール
ド径が拡大し、かつ、濃度減少によって比屈折率差が低
下する。この場合、図示のような温度勾配の下で加熱す
ると、温度が高い側ほど屈折率制御用ドーパントの拡散
率が高い。
ると、屈折率制御用ドーパント（ＧｅＯ2 など）がコア
からクラッド側へ拡散する。すなわち、モードフィール
ド径が拡大し、かつ、濃度減少によって比屈折率差が低
下する。この場合、図示のような温度勾配の下で加熱す
ると、温度が高い側ほど屈折率制御用ドーパントの拡散
率が高い。
【００３４】したがって、温度勾配をリニアなものとな
して、高温側の端部におけるモードフィールド径がｄA
まで拡大し、あるいは、比屈折率差がΔAまで減少する
まで所定の時間だけ加熱すればよい。
して、高温側の端部におけるモードフィールド径がｄA
まで拡大し、あるいは、比屈折率差がΔAまで減少する
まで所定の時間だけ加熱すればよい。
【００３５】なお、第２のモードフィールド変換器２２
は、図４のようにして作成したものを逆向きで使用すれ
ばよい。
は、図４のようにして作成したものを逆向きで使用すれ
ばよい。
【００３６】次に動作を説明する。
【００３７】基本的な動作は従来例と同様であるが、励
起光および信号光が光カプラ１０で混合された後、標準
ファイバ４から希土類ドープファイバ１２に至るときに
第１のモードフィールド変換器２０を通過し、また、希
土類ドープファイバ１２からバンドパスフィルタ１６側
の標準ファイバ１４に至るときに第２のモードフィール
ド変換器２２を通過する点で従来例とは異なる。
起光および信号光が光カプラ１０で混合された後、標準
ファイバ４から希土類ドープファイバ１２に至るときに
第１のモードフィールド変換器２０を通過し、また、希
土類ドープファイバ１２からバンドパスフィルタ１６側
の標準ファイバ１４に至るときに第２のモードフィール
ド変換器２２を通過する点で従来例とは異なる。
【００３８】第１のモードフィールド変換器２０は、そ
の入射端においてモードフィールド径および比屈折率差
が光カプラ１０側の標準ファイバ４と一致し、その射出
端においてモードフィールド径および比屈折率差が希土
類ドープファイバ１２と一致し、しかも、その光軸方向
長さＬ１の範囲においてモードフィールド径ｄX1も比屈
折率差ΔX1もリニアに変化するから、第１のモードフィ
ールド変換器２０を介しての接続損失はほとんど無い。
の入射端においてモードフィールド径および比屈折率差
が光カプラ１０側の標準ファイバ４と一致し、その射出
端においてモードフィールド径および比屈折率差が希土
類ドープファイバ１２と一致し、しかも、その光軸方向
長さＬ１の範囲においてモードフィールド径ｄX1も比屈
折率差ΔX1もリニアに変化するから、第１のモードフィ
ールド変換器２０を介しての接続損失はほとんど無い。
【００３９】同様に、第２のモードフィールド変換器２
２は、その入射端においてモードフィールド径および比
屈折率差が希土類ドープファイバ１２と一致し、その射
出端においてモードフィールド径および比屈折率差がフ
ィルタ１６側の標準ファイバ１４と一致し、しかも、入
射端から射出端にかけてモードフィールド径ｄX2も比屈
折率差ΔX2もリニアに変化するから、第２のモードフィ
ールド変換器２２を介しての接続損失はほとんど無い。
２は、その入射端においてモードフィールド径および比
屈折率差が希土類ドープファイバ１２と一致し、その射
出端においてモードフィールド径および比屈折率差がフ
ィルタ１６側の標準ファイバ１４と一致し、しかも、入
射端から射出端にかけてモードフィールド径ｄX2も比屈
折率差ΔX2もリニアに変化するから、第２のモードフィ
ールド変換器２２を介しての接続損失はほとんど無い。
【００４０】以上によって、希土類ドープファイバ１２
を高ＮＡ化（開口数のアップ）したことによる増幅特性
の向上が充分に活かされることになり、光ファイバ増幅
器の全体のとして増幅特性を確実に改善することができ
る。
を高ＮＡ化（開口数のアップ）したことによる増幅特性
の向上が充分に活かされることになり、光ファイバ増幅
器の全体のとして増幅特性を確実に改善することができ
る。
【００４１】なお、上記実施例においては、希土類ドー
プファイバ１２を挟んでその上手側と下手側との両方に
モードフィールド変換器２０，２２を融着接続したが、
希土類ドープファイバ１２から下手のバンドパスフィル
タ１６側の標準ファイバ１４に至るときには、モードフ
ィールド径がｄB からｄA へと拡大するので、接続損失
は、モードフィールド径がｄA からｄB へと縮小する光
カプラ１０側の標準ファイバ４と希土類ドープファイバ
１２との接続の場合の接続損失に比べてかなり小さい。
したがって、第２のモードフィールド変換器２２を省略
し、希土類ドープファイバ１２とフィルタ１６側の標準
ファイバ１４とを直接的に融着接続してもよい。
プファイバ１２を挟んでその上手側と下手側との両方に
モードフィールド変換器２０，２２を融着接続したが、
希土類ドープファイバ１２から下手のバンドパスフィル
タ１６側の標準ファイバ１４に至るときには、モードフ
ィールド径がｄB からｄA へと拡大するので、接続損失
は、モードフィールド径がｄA からｄB へと縮小する光
カプラ１０側の標準ファイバ４と希土類ドープファイバ
１２との接続の場合の接続損失に比べてかなり小さい。
したがって、第２のモードフィールド変換器２２を省略
し、希土類ドープファイバ１２とフィルタ１６側の標準
ファイバ１４とを直接的に融着接続してもよい。
【００４２】また、上記実施例においては希土類ドープ
ファイバとしてＥｒ（エルビウム）をドーピングしたも
のを例示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ドーピング希土類元素としてはＮｄ（ネオジム）で
あってもよい。その場合、信号光と励起光の各波長帯も
Ｎｄ（ネオジム）に対応したものに調整することはいう
までもない。
ファイバとしてＥｒ（エルビウム）をドーピングしたも
のを例示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ドーピング希土類元素としてはＮｄ（ネオジム）で
あってもよい。その場合、信号光と励起光の各波長帯も
Ｎｄ（ネオジム）に対応したものに調整することはいう
までもない。
【００４３】また、上記実施例においては、希土類ドー
プファイバの下手側に信号光成分のみを通過させるバン
ドパスフィルタ（１８）を接続させているが、このバン
ドパスフィルタ（１８）は必ずしも必要ではない。
プファイバの下手側に信号光成分のみを通過させるバン
ドパスフィルタ（１８）を接続させているが、このバン
ドパスフィルタ（１８）は必ずしも必要ではない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、標準ファイバと高ＮＡ
化された希土類ドープファイバとを接続するに当たっ
て、モードフィールド変換器を介在させて接続すること
により、モードフィールド径および比屈折率差を急激な
変化なく滑らかに連続させた状態で接続できるため、増
幅特性を確実に向上させることができるという効果を奏
する。
化された希土類ドープファイバとを接続するに当たっ
て、モードフィールド変換器を介在させて接続すること
により、モードフィールド径および比屈折率差を急激な
変化なく滑らかに連続させた状態で接続できるため、増
幅特性を確実に向上させることができるという効果を奏
する。
【図１】本発明の一実施例に係る光ファイバ増幅器を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図２】実施例においてモードフィールド径と比屈折率
差との関係を示す図である。
差との関係を示す図である。
【図３】実施例においてモードフィールド径と屈折率と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】実施例におけるモードフィールド変換器の作成
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図５】従来の光ファイバ増幅器を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】従来例においてモードフィールド径と開口数
（比屈折率差）の関係を示す図である。
（比屈折率差）の関係を示す図である。
４ 光カプラ側の標準ファイバ ６ 励起光源 １０ 光カプラ １２ 希土類ドープファイバ １４ バンドパスフィルタ側の標準ファイバ １６ バンドパスフィルタ ２０ 第１のモードフィールド変換器 ２２ 第２のモードフィールド変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 実 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 木村 康郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−253003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/06 G02B 6/00 H01S 3/10
Claims (1)
- 【請求項１】 信号光と励起光とを光カプラ（１０）で
混合し、その混合光を標準ファイバ（４）を介して希土
類ドープファイバ（１２）に導いて誘導放出効果により
信号光を増幅し、増幅信号光および励起光を標準ファイ
バ（１４）を介して通過させるように構成された光ファ
イバ増幅器であって、前記両標準ファイバ（４，１４）
のうち少なくとも光カプラ（１０）側の標準ファイバ
（４）と希土類ドープファイバ（１２）との間に、入射
端のモードフィールド径と比屈折率差とが前記標準ファ
イバ（４）のそれらと等しくかつ射出端のモードフィー
ルド径と比屈折率差とが希土類ドープファイバ（１２）
のそれらと等しいとともにモードフィールド径および比
屈折率差が連続的に変化するモードフィールド変換器
（２０）を介在させたことを特徴とする光ファイバ増幅
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156693A JP2955780B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156693A JP2955780B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057037A JPH057037A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2955780B2 true JP2955780B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=15633276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3156693A Expired - Lifetime JP2955780B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955780B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100258970B1 (ko) | 1997-11-20 | 2000-06-15 | 윤종용 | 광섬유 증폭기 |
| CA2326980A1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-02 | Jds Uniphase Inc. | Low cost amplifier using bulk optics |
| JP3905479B2 (ja) * | 2001-05-22 | 2007-04-18 | 三菱電機株式会社 | ファイバレーザ装置 |
| US6970624B2 (en) * | 2003-06-13 | 2005-11-29 | Furukawa Electric North America | Cladding pumped optical fiber gain devices |
| JP5612802B2 (ja) * | 2007-10-26 | 2014-10-22 | 株式会社フジクラ | ポンプコンバイナ及び光増幅装置 |
| JP4846770B2 (ja) * | 2008-08-04 | 2011-12-28 | 株式会社フジクラ | 光増幅器 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156693A patent/JP2955780B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH057037A (ja) | 1993-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2791719B1 (en) | Multi-core erbium-doped fiber amplifier | |
| EP1935068B1 (en) | Optical fibre laser | |
| US8611003B2 (en) | Double clad fiber laser device | |
| US5170458A (en) | Optical fiber light-amplifier system | |
| US5216728A (en) | Optical fiber amplifier with filter | |
| EP0415167B1 (en) | An optical amplifier | |
| EP0723714A1 (en) | A high power optical fiber amplifier pumped by a multi-mode laser source | |
| EP1033795A2 (en) | Double cladding optical fiber and optical fiber amplifier | |
| US20080267227A1 (en) | Gain-clamped optical amplifier using double-clad fiber | |
| JPH0580230A (ja) | フアイバオプテイツク・フイルタ構造 | |
| EP0454865B1 (en) | Optical amplifier | |
| JPS60145694A (ja) | 光増幅器及び増幅方法 | |
| US5706124A (en) | Rare earth element-doped optical fiber amplifier | |
| JP2002270928A (ja) | 光励起方法、光増幅装置及びファイバレーザ装置、並びに光ファイバ | |
| US9634461B1 (en) | Geometric isolator providing isolation between resonantly pumped cascaded laser | |
| JP3353755B2 (ja) | 光ファイバ増幅装置 | |
| JP3152432B2 (ja) | 光ファイバ通信線用増幅器および同増幅器を含む通信線 | |
| JP2955780B2 (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| US8363310B2 (en) | High power and high gain fiber amplifier | |
| JP3181663B2 (ja) | １．３μｍ帯光増幅器 | |
| JP3942654B2 (ja) | ドープしたフッ化物ガラス光ファイバを用いた光増幅器及びその製造方法 | |
| JP2960674B2 (ja) | 増幅用光ファイバ | |
| JP2002185063A (ja) | 希土類元素添加光ファイバ及びそれを用いた光デバイス | |
| JP2693662B2 (ja) | 光増幅装置 | |
| JPH05299733A (ja) | 希土類元素添加マルチコアファイバ及びそれを用いた光増幅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080723 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080723 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110723 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |