JP2960674B2 - Optical fiber for amplification - Google Patents

Optical fiber for amplification

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JP2960674B2
JP2960674B2 JP8011826A JP1182696A JP2960674B2 JP 2960674 B2 JP2960674 B2 JP 2960674B2 JP 8011826 A JP8011826 A JP 8011826A JP 1182696 A JP1182696 A JP 1182696A JP 2960674 B2 JP2960674 B2 JP 2960674B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出現象を利
用して信号光を直接に増幅する増幅素子として使用され
る増幅用光ファイバに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifying optical fiber used as an amplifying element for directly amplifying a signal light utilizing a stimulated emission phenomenon.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、このような光の直接増幅を行う
ための増幅用光ファイバを用いた光増幅器Gの構成の一
例を図4および図5に示す。
2. Description of the Related Art Generally, an example of the configuration of an optical amplifier G using an amplification optical fiber for directly amplifying such light is shown in FIGS.

【0003】この光増幅器Gは、増幅素子となる増幅用
光ファイバDと、この増幅用光ファイバDを励起するた
めのレーザダイオード等の励起光源Lとを備え、この増
幅用光ファイバDの前段側には、アイソレータI1が、
また、後段側にはマルチプレクサEとアイソレータI2
とがそれぞれ配置されている。そして、マルチプレクサ
Eは、この例では、ダイクロイックミラーmと、2つの
コリメートレンズn,pを備えて構成されている。
The optical amplifier G includes an amplification optical fiber D serving as an amplification element, and an excitation light source L such as a laser diode for exciting the amplification optical fiber D. On the side, the isolator I 1
The multiplexer E and the isolator I 2
And are respectively arranged. In this example, the multiplexer E includes a dichroic mirror m and two collimating lenses n and p.

【0004】上記の増幅用光ファイバDとしては、従
来、図6に示すような、ダブルクラッド型のものが提案
されている。
As the amplification optical fiber D, a double clad type optical fiber as shown in FIG. 6 has been proposed.

【0005】このダブルクラッド型の増幅用光ファイバ
Dは、同図(a)に示すように、コアhの外周に、第1クラ
ッドi、および第2クラッドjが順次形成されている。コ
アhは石英系のもので、信号光に対してシングルモード
となるように設定され、そのコアh中には4準位系の希
土類元素(たとえばNdなど)がドープされている。ま
た、第1クラッドiは石英系のもので、励起光に対して
マルチモードとなるようにコアhの断面積よりも十分に
大きい断面積を有している。たとえば、コアhの外径は
10μm程度、第1クラッドiの外径は125μm程度、
第2クラッドjの外径は180μm程度である。
As shown in FIG. 1A, a double clad type amplification optical fiber D has a first clad i and a second clad j sequentially formed on the outer periphery of a core h. The core h is of a quartz type and is set to be in a single mode with respect to signal light. The core h is doped with a four-level rare earth element (for example, Nd). The first clad i is of a quartz type and has a cross-sectional area sufficiently larger than the cross-sectional area of the core h so as to be multimode with respect to the excitation light. For example, the outer diameter of the core h is about 10 μm, the outer diameter of the first clad i is about 125 μm,
The outer diameter of the second clad j is about 180 μm.

【0006】一方、屈折率分布は、同図(b)に示すよう
に、コアhの部分が屈折率が一番大きく、第1クラッド
i、第2クラッドjになる程、屈折率が次第に小さくなる
ように階段状に設定されている。特に、第2クラッドj
については、第1クラッドiとの比屈折率差Δを大きく
して、開口数NAを大きくとれるようにするため、現状
は石英系ではなくて紫外線硬化型樹脂などのような高分
子樹脂が使用されている。
On the other hand, in the refractive index distribution, as shown in FIG.
i, the second clad j is set in a stepwise manner so that the refractive index gradually decreases. In particular, the second clad j
In order to increase the numerical aperture NA by increasing the relative refractive index difference Δ from the first clad i, a polymer resin such as an ultraviolet curable resin is used instead of a quartz resin. Have been.

【0007】ここで、YAGレーザなどのレーザ光源A
から発生された例えば波長1.06μm帯のレーザ光は、
光変調器Bに入力され、ここで情報信号であるベースバ
ンド信号によって強度変調されて信号光として通信用の
シングルモードの光ファイバqを経由して光増幅器Gに
入力される。
Here, a laser light source A such as a YAG laser
For example, the laser light of a wavelength of 1.06 μm band generated from
The signal is input to the optical modulator B, where it is intensity-modulated by a baseband signal, which is an information signal, and is input as signal light to the optical amplifier G via a single-mode optical fiber q for communication.

【0008】光増幅器G内では、この信号光がアイソレ
ータI1を介して増幅用光ファイバDのコアh内に入射さ
れる一方、励起光源Lからの0.80μm帯の励起光は、
マルチモードの光ファイバrを経由してマルチプレクサ
Eに入射される。
In the optical amplifier G, this signal light enters the core h of the amplification optical fiber D via the isolator I 1 , while the pump light of the 0.80 μm band from the pump light source L is
The light enters the multiplexer E via the multimode optical fiber r.

【0009】マルチプレクサEにおいて、ダイクロイッ
クミラーmは、励起光を優先的に反射する一方、信号光
の波長を通過するように構成されている。したがって、
光ファイバrから出射された励起光は、コリメートレン
ズpで平行な光線に変換された後、ダイクロイックミラ
ーmで反射されてコリメートレンズnに入射される。そし
て、このコリメートレンズnによって、励起光は増幅用
光ファイバDの第1クラッドiの外径かそれよりも若干
小さい径に絞られてコアhおよび第1クラッドi中に入射
される。
In the multiplexer E, the dichroic mirror m is configured to reflect the excitation light preferentially while passing the wavelength of the signal light. Therefore,
The excitation light emitted from the optical fiber r is converted into a parallel light beam by the collimator lens p, reflected by the dichroic mirror m, and made incident on the collimator lens n. The collimating lens n narrows the excitation light to the outer diameter of the first clad i of the amplification optical fiber D or a diameter slightly smaller than the outer diameter, and enters the core h and the first clad i.

【0010】よって、増幅用光ファイバD内では、励起
光によるポンピングにより誘導放出現象が起き、これに
よって信号光が直接に増幅される。そして、増幅後の信
号光は、コリメートレンズn、ダイクロイックミラーmを
通過し、さらにアイソレータI2を通過して出射され
る。なお、増幅用光ファイバDの出射端は、レーザ発振
を防止するために、所定の角度θ分だけ傾斜されてい
る。
[0010] Therefore, in the amplification optical fiber D, the stimulated emission phenomenon occurs due to the pumping by the pump light, whereby the signal light is directly amplified. Then, the amplified signal light is a collimator lens n, passes through the dichroic mirror m, it is further emitted through the isolator I 2. The output end of the amplification optical fiber D is inclined by a predetermined angle θ in order to prevent laser oscillation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図6に示し
たダブルクラッド型の増幅用光ファイバDは、コアhに
ドープされているのが4準位系の希土類元素であり、し
かも、シングルモードのコアhの周りに比較的広い領域
をもつマルチモードの第1クラッドiが設けられている
ことから、励起光をコアh中だけでなく、第1クラッドi
中に入射し、この第1クラッドi中を伝搬する励起光に
よってコアhをポンピングする、いわゆる側方励起が可
能であるために、たとえば1W〜10W程度の高出力の
励起光を導入した光増幅を行えるという利点がある。
In the double clad type amplification optical fiber D shown in FIG. 6, the core h is doped with a four-level rare earth element, Is provided with a multimode first cladding i having a relatively large area around the core h.
Since the core h is pumped by pumping light that enters the first cladding i and propagates in the first clad i, that is, so-called lateral pumping is possible, for example, an optical amplifier that introduces high-output pumping light of about 1 W to 10 W is introduced. There is an advantage that can be performed.

【0012】しかし、この増幅用光ファイバDは、上述
のように、単位長さ当たりの伝送損失が10dB/km程
度で比較的大きい。それは、コアh中にNd,Geなどの
元素をドープしているので散乱損失が多くなること、ま
た、第2クラッドjが現状では高分子樹脂でできている
ために、第1クラッドi中の励起光の吸収が大きいなど
の理由による。
However, as described above, the amplification optical fiber D has a relatively large transmission loss per unit length of about 10 dB / km. This is because the core h is doped with elements such as Nd and Ge, so that the scattering loss increases. Further, since the second clad j is currently made of a polymer resin, the first clad i has This is because the absorption of the excitation light is large.

【0013】したがって、この増幅用光ファイバDにお
いては、単位長さ当たりの伝送損失を大幅に改善するこ
とは困難であり、ファイバ長を長くすることで、増幅率
を大きくするのは自ずと限界がある。
Therefore, in the amplification optical fiber D, it is difficult to significantly improve the transmission loss per unit length, and it is naturally limited to increase the amplification factor by increasing the fiber length. is there.

【0014】ファイバ長を長くすることなく増幅率を大
きくするには、コアhの断面積を従来よりも大きく設定
し、第1クラッドi中に入射された励起光が効率良くコ
アh中に吸収されるようにすることが考えられる。
In order to increase the amplification factor without increasing the fiber length, the cross-sectional area of the core h is set to be larger than in the prior art, and the pump light incident into the first clad i is efficiently absorbed in the core h. It is conceivable to be done.

【0015】しかしながら、従来技術では、コア径をど
の程度まで大きくすれば、信号光の波長に対してシング
ルモードを維持した状態で、単位長さ当たりの励起光の
吸収効率を高めて増幅率を大きくできるかについて、十
分な検討がなされておらず、このため、満足する高い増
幅率が得られていなかった。
However, in the prior art, the amplification factor can be increased by increasing the core diameter by increasing the pump light absorption efficiency per unit length while maintaining the single mode with respect to the wavelength of the signal light. Sufficient studies have not been made as to whether the size can be increased, and a satisfactory high amplification factor has not been obtained.

【0016】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ダブルクラッド型の増幅用光ファイバ
において、信号光の波長に対してコアがシングルモード
を維持した状態で、コア径を極力大きくして信号光の増
幅率を大きくできる最適な条件が得られるようにするこ
とを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. In a double clad type amplification optical fiber, the core diameter is maintained while maintaining a single mode with respect to the wavelength of the signal light. It is an object of the present invention to obtain optimum conditions for increasing the amplification factor of signal light by increasing the value as much as possible.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、シングルモードのコアの外周に、第1、
第2のクラッドが2層にわたって形成され、コアには4
準位系の希土類元素がドープされ、また、第1クラッド
よりも第2クラッドの屈折率が小さく設定されてなる増
幅用光ファイバにおいて、次の構成を採用した。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides first and second cores on the outer periphery of a single mode core.
A second cladding is formed over two layers, with 4 cores in the core.
The following configuration was adopted in an amplification optical fiber in which a level-based rare earth element was doped and the refractive index of the second clad was set smaller than that of the first clad.

【0018】すなわち、本発明では、 前記コアのカッ
トオフ波長λcは、増幅対象となる信号光の波長よりも
小さくかつこの信号光の波長にできるだけ近似した値で
あり、しかも、コアと第1クラッドとの比屈折率差Δ
は、0.15%以上でかつこの値にできるだけ近似した
値となるように設定されている。
That is, in the present invention, the cutoff wavelength λc of the core is smaller than the wavelength of the signal light to be amplified and is as close as possible to the wavelength of the signal light. Relative refractive index difference Δ
Is set to be 0.15% or more and a value as close as possible to this value.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】この実施形態におけるダブルクラ
ッド型の増幅用光ファイバの基本的な構成は、図6に示
したものと同じであるが、次の、の条件を共に満た
すように設定されている点に特徴がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic structure of a double clad type amplification optical fiber in this embodiment is the same as that shown in FIG. 6, but is set so as to satisfy both of the following conditions. The feature is that it is.

【0020】 コアhのカットオフ波長λcは、増幅対
象となる信号光の波長よりも小さくかつこの信号光の波
長にできるだけ近似した値となること。
The cutoff wavelength λc of the core h is smaller than the wavelength of the signal light to be amplified and has a value as close as possible to the wavelength of the signal light.

【0021】 コアhと第1クラッドiとの比屈折率差
Δは、0.15%以上でかつこの値に近似した値である
こと。
The relative refractive index difference Δ between the core h and the first clad i is 0.15% or more and a value close to this value.

【0022】次に、,の条件が必要とされる理由に
ついて説明する。
Next, the reason why the conditions (1) and (2) are required will be described.

【0023】(a) 一般に、コア径(半径)をa、コアhの
屈折率をn1、第1クラッドiの屈折率をn2、コアhと第1
クラッドiとの比屈折率差をΔ、カットオフ波長をλcと
したとき、次の関係がある。
(A) In general, the core diameter (radius) is a, the refractive index of the core h is n 1 , the refractive index of the first clad i is n 2 , and the core h and the first
When the relative refractive index difference from the clad i is Δ and the cutoff wavelength is λc, the following relationship is established.

【0024】 Δ=(n1−n2)/n1 λc=2πn1(√2Δ)a/2.405 (1) カットオフ波長λcが1.06μm、1.0μm、0.8μm
である場合の、比屈折率差Δ(%)とコア径a(μm)との関
係を、上記の(1)式に基づいて求めた値を表1に示す。
Δ = (n 1 −n 2 ) / n 1 λc = 2πn 1 (√2Δ) a / 2.405 (1) Cutoff wavelength λc is 1.06 μm, 1.0 μm, 0.8 μm
Table 1 shows the relationship between the relative refractive index difference Δ (%) and the core diameter a (μm) obtained based on the above equation (1).

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】なお、表1中、Scn1.06は、カットオフ波
長λcが1.06μmにおいて比屈折率差Δが0.3%のと
きのコア断面積が1となるように標準化したときの各々
の値(相対コア断面積比)であり、また、Scn1.00は、カ
ットオフ波長λcが1.00μmにおいて比屈折率差Δが
0.3%のときのコア断面積が1となるように標準化し
たときの値(相対コア断面積比)である。
In Table 1, Scn 1.06 is a value obtained by standardizing the cross-sectional area of the core to 1 when the relative refractive index difference Δ is 0.3% at a cutoff wavelength λc of 1.06 μm. Scn 1.00 is standardized such that the core cross-sectional area becomes 1 when the relative refractive index difference Δ is 0.3% at a cut-off wavelength λc of 1.00 μm. It is the value at that time (relative core cross-sectional area ratio).

【0027】この表1において、相対コア断面積比Scn
1.00と比屈折率差Δとの関係を抜き出して図1に細実線
の曲線で示す。
In Table 1, the relative core cross-sectional area ratio Scn
The relationship between 1.00 and the relative refractive index difference Δ is extracted and shown by the thin solid line curve in FIG.

【0028】表1および図1から分かるように、カット
オフ波長λcを一定に保つとき、比屈折率差Δが小さく
なる程、相対コア断面積比(したがってコア径)が大きく
なる。
As can be seen from Table 1 and FIG. 1, when the cutoff wavelength λc is kept constant, the smaller the relative refractive index difference Δ, the larger the relative core cross-sectional area ratio (therefore, the core diameter).

【0029】ここで、信号光として使用される波長帯
が、たとえば1.06μm帯(1.05μm〜1.07μm)で
あるとしたときに、この信号光がコアh中をシングルモ
ードで伝搬されるには、カットオフ波長λcが信号光の
波長よりも小さいことが必要である。したがって、図1
において、コアhのカットオフ波長は、どのような比屈
折率差Δの値をとっても、λc=1.06μmの曲線より
も常に下側に位置する必要がある。
Here, assuming that the wavelength band used as the signal light is, for example, the 1.06 μm band (1.05 μm to 1.07 μm), this signal light is propagated in the core h in the single mode. In order to achieve this, it is necessary that the cutoff wavelength λc is smaller than the wavelength of the signal light. Therefore, FIG.
, The cut-off wavelength of the core h must always be located below the curve of λc = 1.06 μm, regardless of the value of the relative refractive index difference Δ.

【0030】(b) また、増幅用光ファイバDのファイ
バ長を徒に長くすることなく、高い増幅率を得るには、
コア径aができるだけ大きくなるようにして、第1クラ
ッドb中に入射された励起光の単位長さ当たりのコアa中
への吸収効率を高める必要がある。そのためには、図1
から分かるように、信号光の波長に対してシングルモー
ドを維持しつつ、比屈折率差Δをできるだけ小さくすれ
ば、相対コア断面積比(したがってコア径a)を大きくす
ることができる。
(B) To obtain a high amplification factor without unnecessarily increasing the fiber length of the amplification optical fiber D,
It is necessary to increase the core diameter a as much as possible so as to increase the absorption efficiency of the excitation light incident into the first clad b into the core a per unit length. For that, Figure 1
As can be seen from FIG. 2, if the relative refractive index difference Δ is made as small as possible while maintaining the single mode with respect to the wavelength of the signal light, the relative core cross-sectional area ratio (therefore, the core diameter a) can be increased.

【0031】(c) 一方、比屈折率差Δが極端に小さく
なると、コアh中を伝搬する信号光をコアh中に閉じ込め
ることが困難となり、増幅用光ファイバDに曲げが生じ
ると、信号光はコアhから第1、第2クラッドi,jに漏
れ出てしまい、曲げ損失が大きくなって実用的でなくな
る。
(C) On the other hand, when the relative refractive index difference Δ becomes extremely small, it becomes difficult to confine the signal light propagating in the core h in the core h. Light leaks from the core h to the first and second claddings i and j, and the bending loss increases, which is not practical.

【0032】図2には、カットオフ波長λcが1μmの場
合に、比屈折率差Δを1.0%、0.3%、0.15%に
それぞれ設定して、曲げ半径(mm)を変化させた場合の曲
げ損失の増加量Δα(dB/turn)を調べた結果を示す。
FIG. 2 shows that when the cutoff wavelength λc is 1 μm, the relative refractive index differences Δ are set to 1.0%, 0.3%, and 0.15%, and the bending radius (mm) is set. The result of examining the amount of increase Δα (dB / turn) of the bending loss when changing is shown.

【0033】同図から分かるように、同じ曲げ半径であ
れば、比屈折率差Δが小さくなる程、曲げ損失の増加量
Δαが急増することが理解される。
As can be seen from the figure, if the bending radius is the same, the smaller the relative refractive index difference Δ, the larger the amount of increase Δα in bending loss.

【0034】図1には、このような比屈折率差Δの違い
によって、曲げ損失が急増する境界(以下、これを曲げ
限界と称する)を調べた結果を太実線で示している。
FIG. 1 shows the result of examining the boundary where bending loss sharply increases (hereinafter referred to as bending limit) due to such a difference in relative refractive index difference Δ by a thick solid line.

【0035】したがって、実用上は、この曲げ限界より
も大きい比屈折率差Δとなるように設定しておく必要が
ある。つまり、曲げ限界の曲線(太実線)よりも常に右側
に位置する必要がある。もっとも、(b)で説明したよう
に、相対コア断面積比(したがってコア径a)はできるだ
け大きくしたいので、図1で相対コア断面積比が小さい
領域は対象外となるから、比屈折率差Δは、曲げ限界の
曲線の漸近線(一点鎖線で示す)よりも僅かに大きい値で
あればよい。ここでは、ファイバ製作時の変動要因等を
考慮して比屈折率差Δは常に0.15%よりも大きな値
に設定することとしている。
Therefore, in practice, it is necessary to set the relative refractive index difference Δ larger than the bending limit. That is, it is necessary to always be located on the right side of the bending limit curve (thick solid line). However, as described in (b), since the relative core cross-sectional area ratio (and thus the core diameter a) is desired to be as large as possible, the region where the relative core cross-sectional area ratio is small in FIG. Δ may be a value slightly larger than the asymptote (indicated by a dashed line) of the curve of the bending limit. In this case, the relative refractive index difference Δ is always set to a value larger than 0.15% in consideration of factors such as fluctuations at the time of fabricating the fiber.

【0036】結局、上記(a)〜(c)の要求を満たすには、
前記,の条件を共に満たす必要があることになる。
After all, in order to satisfy the above requirements (a) to (c),
It is necessary to satisfy both of the above conditions.

【0037】図3には、コアhと第1クラッドiとの比屈
折率差Δを変化させた場合の、増幅用光ファイバDのフ
ァイバ長(m)と利得(dB)との関係を調べた結果を示して
いる。
FIG. 3 shows the relationship between the fiber length (m) and the gain (dB) of the amplification optical fiber D when the relative refractive index difference Δ between the core h and the first clad i is changed. Shows the results.

【0038】比屈折率差Δを変えた場合の各曲線にピー
クが生じるのは、次の理由による。このダブルクラッド
型のものでは、伝送損失が大きいので、ファイバ長が徒
に長くなると第1クラッドiを伝搬する励起光が減少し
てコアh中への吸収が少なくなって単位長さ当たりの増
幅効率が低下する。一方、ファイバ長が短すぎると、励
起光のコアh中の吸収が少ないので、増幅効率が悪い。
このため、あるファイバ長のところで増幅効率が最も良
くなり、利得のピークが現れる。
The reason why a peak occurs in each curve when the relative refractive index difference Δ is changed is as follows. In this double-clad type, the transmission loss is large, so that if the fiber length becomes too long, the pump light propagating through the first clad i is reduced, the absorption in the core h is reduced, and the amplification per unit length is increased. Efficiency decreases. On the other hand, if the fiber length is too short, the amplification efficiency is poor because the absorption of the pump light in the core h is small.
For this reason, the amplification efficiency is maximized at a certain fiber length, and a gain peak appears.

【0039】また、比屈折率差Δの大小によって到達す
る最大利得が変化するのは、次の理由による。
The reason why the maximum gain reached varies depending on the relative refractive index difference Δ is as follows.

【0040】比屈折率差Δが大きく、したがってコア径
aが小さい場合には、単位長さ当たりのコアh中のNdの
ドープ量が少なくなり、このため、最大利得に到達する
には、ファイバ長を長くすることが必要となる。そし
て、比屈折率差Δが小さくなるのにしたがい、コア径a
は大きくなり、しかも、信号光や励起光の散乱の影響が
低減されるために、到達する最大利得が増加する。図3
に示す例では、比屈折率差Δが0.2%で到達する最大
利得が最も大きくなる。これよりもさらに比屈折率差Δ
が小さくなると、前述のように、曲げ損失が増加して信
号光のコアh中への閉じ込め効果が低下するために増幅
効率が低下し、到達する最大利得が小さくなる。
The relative refractive index difference Δ is large, and therefore the core diameter
When a is small, the doping amount of Nd in the core h per unit length decreases, and therefore, to reach the maximum gain, it is necessary to increase the fiber length. Then, as the relative refractive index difference Δ decreases, the core diameter a
And the effect of the scattering of signal light and pump light is reduced, so that the maximum gain that can be reached increases. FIG.
In the example shown in (1), the maximum gain reached when the relative refractive index difference Δ is 0.2% is the largest. The relative refractive index difference Δ
As described above, as described above, the bending loss increases and the effect of confining the signal light in the core h decreases, so that the amplification efficiency decreases and the maximum gain reached decreases.

【0041】以上のことから、ダブルクラッド型の増幅
用光ファイバDについて、高増幅率のものを得るには、
比屈折率差Δ 1 、コア径a 1 、カットオフ波長λc 1 、ファ
イバ長L 1 をそれぞれ最適な値に設定する必要がある。
これには、たとえば次のようにする。 まず、信号光の波
長λsがたとえば1.06μmの場合、カットオフ波長λc
1 が上記の信号光の波長λsに近似した値でかつ波長λs
を越えないように設定する必要があるが、さらに、光フ
ァイバの製作上の歩留まり率や安全率等を考慮して、こ
こでは一例としてλc 1 =1.0μmに設定する。 次に、カ
ットオフ波長λc 1 を1.0μmに設定した場合のファイバ
長と利得との関係を示す特性図(図3)を参照して、比屈
折率差Δ 1 として、0.15%以下にならずに、かつ大き
な利得が得られる値に設定する。ここでは、一例として
Δ 1 =0.2%に設定する。その際、Δ 1 =0.2%におけ
る利得のピーク位置に対応するファイバ長L 1 も同時に
決定できる。 上記のようにしてカットオフ波長λcおよ
び比屈折率差Δ 1 が決定されると、コアの屈折率n 1 も既
知であるから、前述の(1)式の関係を用いて、実際のコ
ア径a 1 が求まる。 このようにして求まったファイバ長L
1、比屈折率差Δ1、コア径a1、カットオフ波長λc1を有
する増幅用光ファイバDを製作すればよいことになる。
From the above, in order to obtain a double-clad type amplification optical fiber D having a high amplification rate,
Relative refractive index difference Δ 1 , core diameter a 1 , cutoff wavelength λc 1 ,
It is necessary to set the driver length L 1 to an optimum value, respectively.
To do this, for example: First, the signal light wave
When the length λs is, for example, 1.06 μm, the cutoff wavelength λc
1 is a value close to the wavelength λs of the signal light and the wavelength λs
Must be set so as not to exceed
Considering the yield rate and safety factor in fiber production,
Here, as an example, λc 1 is set to 1.0 μm. Next,
Fiber with cutoff wavelength λc 1 set to 1.0 μm
Referring to the characteristic diagram showing the relationship between the length and the gain (FIG. 3),
As fold rate difference delta 1, without being 0.15% or less, and the size
To a value that gives a good gain. Here, as an example
Set Δ 1 = 0.2%. At that time, Δ 1 = 0.2%
Fiber length L 1 at the same time corresponding to the peak position of that gain
Can decide. As described above, the cutoff wavelength λc and
When beauty relative refractive index difference delta 1 is determined, also already refractive index n 1 of the core
Because of the knowledge, the actual
A diameter of a 1 is obtained. Fiber length L obtained in this way
1 , the amplification optical fiber D having the relative refractive index difference Δ 1 , the core diameter a 1 , and the cutoff wavelength λc 1 may be manufactured.

【0042】なお、図4および図5に示したような光増
幅器を組み立てるために、増幅用光ファイバDをリール
等に巻き付けて収納する場合には、そのときのファイバ
Dの曲げ径を考慮して、場合によっては、コア径aを犠
牲にしても比屈折率差Δを大きくして、曲げ損失の増加
を抑える対策をとることも必要である。
In order to assemble the optical amplifier shown in FIGS. 4 and 5, when the amplification optical fiber D is wound around a reel or the like and stored, the bending diameter of the fiber D at that time is taken into consideration. In some cases, it is necessary to take measures to suppress an increase in bending loss by increasing the relative refractive index difference Δ at the expense of the core diameter a.

【0043】また、増幅用光ファイバDの第2クラッド
jについては、現状では高分子樹脂が使用されている
が、これに限定されるものではなく、第1クラッドiと
の比屈折率差Δが大きくて開口数NAを大きくとれる材
料であれば、石英系のようなものでも使用可能である。
The second cladding of the amplification optical fiber D
For j, a polymer resin is used at present, but is not limited to this. Any material that has a large relative refractive index difference Δ from the first clad i and a large numerical aperture NA can be used. Quartz-based materials can also be used.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、ダブルクラッド型の増
幅用光ファイバにおいて、信号光の波長に対してシング
ルモードを維持した状態で、コア径を極力大きくして励
起光の吸収効率を高めるための最適な条件が得られる。
したがって、この条件の下で製作されたファイバは、高
増幅率のものとなる。
According to the present invention, in a double clad type amplification optical fiber, the core diameter is increased as much as possible while maintaining the single mode with respect to the wavelength of the signal light, so that the absorption efficiency of the pump light is increased. Optimal conditions are obtained.
Therefore, a fiber manufactured under this condition has a high amplification factor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】種々のカットオフ波長λcの下で、コアに対す
る第1クラッドの比屈折率差Δと相対コア断面積比との
関係を求めた結果を示す特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a result of obtaining a relationship between a relative refractive index difference Δ of a first clad with respect to a core and a relative core cross-sectional area ratio under various cutoff wavelengths λc.

【図2】種々の比屈折率差Δの下で、曲げ半径を変えた
場合の曲げ損失の増加量Δαを調べた結果を示す特性図
である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a result of examining an amount of increase in bending loss Δα when a bending radius is changed under various relative refractive index differences Δ.

【図3】コアに対する第1クラッドの比屈折率差Δを変
化させた場合の、増幅用光ファイバの条長と利得との関
係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the length of the optical fiber for amplification and the gain when the relative refractive index difference Δ of the first clad with respect to the core is changed.

【図4】増幅用光ファイバを増幅素子として使用した光
増幅器の全体構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of an optical amplifier using an amplification optical fiber as an amplification element.

【図5】図3の光増幅器を構成するマルチプレクサEの
部分の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a portion of a multiplexer E configuring the optical amplifier of FIG. 3;

【図6】ダブルクラッド型の増幅用光ファイバを示す図
で、同図(a)は断面図、同図(b)は屈折率分布を示す図で
ある。
6A and 6B are diagrams showing a double clad type amplification optical fiber, wherein FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a diagram showing a refractive index distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

D…増幅用光ファイバ、h…コア、i…第1クラッド、j
…第2クラッド。
D: optical fiber for amplification, h: core, i: first clad, j
... Second clad.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御前 俊和 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 下山 義夫 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 佐々木 俊央 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 宮崎 哲弥 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷 5番地 株式会社エイ・ティ・アール光 電波通信研究所内 (56)参考文献 特開 平3−238883(JP,A) 特開 平4−192481(JP,A) 特開 平7−7216(JP,A) 特開 平8−18129(JP,A) 特開 平5−37045(JP,A) 特開 平1−207705(JP,A) 米国特許5530709(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/06 G02B 6/16 G02B 6/22 H01S 3/10 H01S 3/07 H01S 3/17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshikazu Gozen 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Wire & Cable Co., Ltd. Itami Works (72) Inventor Yoshio Shimoyama 4-3-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric (72) Inventor Toshio Sasaki 4-3-1 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Wire & Cable Co., Ltd.Itami Works (72) Inventor Tetsuya Miyazaki Seiyacho, Soraku-gun, Kyoto Pref. 5 Hiratani ATR Optical Co., Ltd. (72) Inventor Yoshio Karasawa Inventor Yoshio Karasawa, Seika-cho, Kyoto, Japan References JP-A-3-238883 (JP, A) JP-A-4-192481 (JP, A) JP-A-7-7216 (J P, A) JP-A-8-18129 (JP, A) JP-A-5-37045 (JP, A) JP-A-1-207705 (JP, A) US Patent 5,530,709 (US, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/06 G02B 6/16 G02B 6/22 H01S 3/10 H01S 3/07 H01S 3/17

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シングルモードのコアの外周に、第1、
第2のクラッドが2層にわたって形成され、コアには4
準位系の希土類元素がドープされ、また、第1クラッド
よりも第2クラッドの屈折率が小さく設定されてなる増
幅用光ファイバにおいて、 前記コアのカットオフ波長λcは、増幅対象となる信号
光の波長よりも小さくかつこの信号光の波長にできるだ
け近似した値であり、しかも、コアと第1クラッドとの
比屈折率差Δは、0.15%以上でかつこの値にできる
だけ近似した値となるように設定されていることを特徴
とする増幅用光ファイバ。
1. A first mode is provided around an outer periphery of a single mode core.
A second cladding is formed over two layers, with 4 cores in the core.
In an amplification optical fiber in which a level-based rare earth element is doped and a refractive index of a second clad is set to be smaller than that of a first clad, a cutoff wavelength λc of the core is a signal light to be amplified. And a value as close as possible to the wavelength of the signal light, and the relative refractive index difference Δ between the core and the first cladding is 0.15% or more and a value as close as possible to this value. An optical fiber for amplification, which is set to be:
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