JP3221043B2 - シングルモード伝送用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ファイバ増幅器 - Google Patents
シングルモード伝送用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ファイバ増幅器Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低屈折率のクラッド内
にＥｒ，Ｎｄなどの希土類元素を含んだコアが複数個設
けたシングルモード伝送用希土類添加マルチコアファイ
バ及びそれを用いた光ファイバ増幅器に関するものであ
る。
にＥｒ，Ｎｄなどの希土類元素を含んだコアが複数個設
けたシングルモード伝送用希土類添加マルチコアファイ
バ及びそれを用いた光ファイバ増幅器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバのコア内にＥｒ（エル
ビウム），Ｎｄ（ネオジム），Ｐｒ（プラセオジム）な
どの希土類元素を添加し、その光ファイバに、添加した
希土類元素に固有の吸収特性をもつ励起光を励起するこ
とによって、信号光を増幅する光ファイバ増幅器の研究
開発が活発化してきた。
ビウム），Ｎｄ（ネオジム），Ｐｒ（プラセオジム）な
どの希土類元素を添加し、その光ファイバに、添加した
希土類元素に固有の吸収特性をもつ励起光を励起するこ
とによって、信号光を増幅する光ファイバ増幅器の研究
開発が活発化してきた。
【０００３】図４は、従来の光ファイバ増幅器の構成例
を示したものである。
を示したものである。
【０００４】これは、波長１．５μｍ帯の信号光を矢印
２０，２１に示すようＥｒを添加した光ファイバ２２の
コア内を伝搬させると共に、その途中から光方向性結合
器２３を介して波長１．４７μｍ（あるいは０．９８μ
ｍ）の励起用半導体レーザ２４を駆動回路２５で駆動し
て、その励起光も光ファイバ２２に伝搬させることによ
り、反転分布状態を実現し、それにより上記信号光を数
百倍から１万倍程度に増幅する作用をもったものであ
る。出力側の光フィルタは増幅された信号光の中に含ま
れる励起用半導体レーザの光を除去するための機能をも
ったものである。
２０，２１に示すようＥｒを添加した光ファイバ２２の
コア内を伝搬させると共に、その途中から光方向性結合
器２３を介して波長１．４７μｍ（あるいは０．９８μ
ｍ）の励起用半導体レーザ２４を駆動回路２５で駆動し
て、その励起光も光ファイバ２２に伝搬させることによ
り、反転分布状態を実現し、それにより上記信号光を数
百倍から１万倍程度に増幅する作用をもったものであ
る。出力側の光フィルタは増幅された信号光の中に含ま
れる励起用半導体レーザの光を除去するための機能をも
ったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ増幅器には次のような解決しなければならな
い課題が残されている。
光ファイバ増幅器には次のような解決しなければならな
い課題が残されている。
【０００６】(1) コア内へ入射する信号光の電力が＋
１０ｄＢｍ以上になると増幅度が急激に低下してくる。
すなわち出力側に大きな光電力を得ることが難しい。
１０ｄＢｍ以上になると増幅度が急激に低下してくる。
すなわち出力側に大きな光電力を得ることが難しい。
【０００７】(2) 従って、信号光を数十以上に分配す
るいわゆる分配システムを実現することが難しい。
るいわゆる分配システムを実現することが難しい。
【０００８】(3) コア内へ入射した励起光は効率良く
増幅器用として寄与せず、かなりの励起光が出力側の光
方向性結合器より排出され、不経済である。
増幅器用として寄与せず、かなりの励起光が出力側の光
方向性結合器より排出され、不経済である。
【０００９】そこで、本発明の目的は、前記した従来技
術の欠点を解消し、電力増幅が行え、結果的に電力伝送
及び分配伝送システムを実現できると共に励起光を効率
よく使えるシングルモード伝送用希土類添加マルチコア
ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器を提供する
ことにある。
術の欠点を解消し、電力増幅が行え、結果的に電力伝送
及び分配伝送システムを実現できると共に励起光を効率
よく使えるシングルモード伝送用希土類添加マルチコア
ファイバ及びそれを用いた光ファイバ増幅器を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、低屈折率のクラッドの中央部に外径が約 １
０μｍの領域が設けられ、該領域内に希土類元素を含ん
だ高屈折率のコアが複数個集中して設けられているシン
グルモード伝送用希土類元素添加マルチコアファイバで
ある。また本発明は、シングルモード光ファイバから構
成されかつ信号光と励起光とを合流させて伝搬するた光
分岐器の一端が、請求項１に記載のシングルモード伝送
用希土類元素添加マルチコアファイバの入力側に接続さ
れ、該シングルモード伝送用希土類元素添加マルチコア
ファイバの出力側に増幅された信号を分配させるための
光スターカプラが接続されている光ファイバ増幅器であ
る。
に本発明は、低屈折率のクラッドの中央部に外径が約 １
０μｍの領域が設けられ、該領域内に希土類元素を含ん
だ高屈折率のコアが複数個集中して設けられているシン
グルモード伝送用希土類元素添加マルチコアファイバで
ある。また本発明は、シングルモード光ファイバから構
成されかつ信号光と励起光とを合流させて伝搬するた光
分岐器の一端が、請求項１に記載のシングルモード伝送
用希土類元素添加マルチコアファイバの入力側に接続さ
れ、該シングルモード伝送用希土類元素添加マルチコア
ファイバの出力側に増幅された信号を分配させるための
光スターカプラが接続されている光ファイバ増幅器であ
る。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、クラッド内のコアの数量が
従来に比べてＮ倍に増えているので、出力側に大きな光
電力を得ることができ、その結果入力側に光分波器を接
続し、出力側に光スターカプラを接続することでスター
状に数十の光電力を分配して伝搬することができる。
従来に比べてＮ倍に増えているので、出力側に大きな光
電力を得ることができ、その結果入力側に光分波器を接
続し、出力側に光スターカプラを接続することでスター
状に数十の光電力を分配して伝搬することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１３】図１は本発明の第１実施例を示すものであ
る。
る。
【００１４】図１は、低屈折率ｎc1のクラッド３内に希
土類元素を含んだ屈折率ｎw （ｎw＞ｎc1）のコア２が
４９個配置された希土類元素添加マルチコアファイバ１
を示している。図１（ａ）は、そのファイバ１の正面
図、図１（ｂ）は、そのファイバ１の側面図すなわち端
面図を示したものである。
土類元素を含んだ屈折率ｎw （ｎw＞ｎc1）のコア２が
４９個配置された希土類元素添加マルチコアファイバ１
を示している。図１（ａ）は、そのファイバ１の正面
図、図１（ｂ）は、そのファイバ１の側面図すなわち端
面図を示したものである。
【００１５】希土類元素としてはＥｒ（エルビウム）以
外に、Ｎｄ（ネオジム），Ｐｒ（プラセオジム），Ｓｍ
（サマリウム），Ｔｍ（ツリウム），Ｙｂ（イッテルビ
ウム），Ｃｅ（セリウム），Ｈｏ（ホルミウム）などを
少なくとも１種含んだものを用いることができる。また
これらコア２はＳｉＯ2 系を主成分としたガラスで構成
され、希土類元素以外に、屈折率制御用添加物として
Ｐ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｃｒなどを少なくとも１種含んだもの
を用いる。クラッド３はＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 に
Ｆ，Ｂ，Ｐなどの屈折率制御用添加物を少なくとも１種
含んだものを用いる。ここで比屈折率差Δ（＝（ｎw −
ｎc1）÷ｎw ＝１００％）は０．数％から数％の範囲か
ら選ばれる。
外に、Ｎｄ（ネオジム），Ｐｒ（プラセオジム），Ｓｍ
（サマリウム），Ｔｍ（ツリウム），Ｙｂ（イッテルビ
ウム），Ｃｅ（セリウム），Ｈｏ（ホルミウム）などを
少なくとも１種含んだものを用いることができる。また
これらコア２はＳｉＯ2 系を主成分としたガラスで構成
され、希土類元素以外に、屈折率制御用添加物として
Ｐ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｃｒなどを少なくとも１種含んだもの
を用いる。クラッド３はＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 に
Ｆ，Ｂ，Ｐなどの屈折率制御用添加物を少なくとも１種
含んだものを用いる。ここで比屈折率差Δ（＝（ｎw −
ｎc1）÷ｎw ＝１００％）は０．数％から数％の範囲か
ら選ばれる。
【００１６】コア２の形状は円形状，あるいは楕円形
状，多角形状などのいずれの構造でもよい。直径は１μ
ｍから数μｍの範囲が好ましいが、それぞれのコア２は
シングルモード伝送条件を満足するようにΔ及び直径が
選定される。すなわち、
状，多角形状などのいずれの構造でもよい。直径は１μ
ｍから数μｍの範囲が好ましいが、それぞれのコア２は
シングルモード伝送条件を満足するようにΔ及び直径が
選定される。すなわち、
【００１７】
【数１】
【００１８】 ただし、λ：伝送する信号光の波長 ａ：コア２の直径 を満足するように，ａ，ｎw ，Δの値が選定される。
【００１９】また、希土類元素を含んだコア２をクラッ
ド３の中央部付近に集中させて分布するようにしておく
と、後述する図２の実施例で示すような光分波器１０と
の接続が容易となる。すなわち、光分波器１０の出射側
は通常のシングルモードファイバ（コア径１０μｍ，ク
ラッド径１２５μｍ）で構成されているため、図１のク
ラッド３の外径も１２５μｍとし、希土類元素添加コア
の集中している領域１４も外径１０μｍ近くになるよう
にしておけば、それぞれのコア２内へ光を効率良く結合
させることができる。なお、本発明の希土類元素添加マ
ルチコアファイバ１の材質は、先に述べたＳｉＯ 2 系の
ガラス以外に、リン酸塩系ガラス，フッ化物系ガラスな
どを用いてもよいことは言うまでもないことである。
ド３の中央部付近に集中させて分布するようにしておく
と、後述する図２の実施例で示すような光分波器１０と
の接続が容易となる。すなわち、光分波器１０の出射側
は通常のシングルモードファイバ（コア径１０μｍ，ク
ラッド径１２５μｍ）で構成されているため、図１のク
ラッド３の外径も１２５μｍとし、希土類元素添加コア
の集中している領域１４も外径１０μｍ近くになるよう
にしておけば、それぞれのコア２内へ光を効率良く結合
させることができる。なお、本発明の希土類元素添加マ
ルチコアファイバ１の材質は、先に述べたＳｉＯ 2 系の
ガラス以外に、リン酸塩系ガラス，フッ化物系ガラスな
どを用いてもよいことは言うまでもないことである。
【００２０】また、図１の希土類元素添加マルチコアフ
ァイバ１は次のようにして作ることができる。すなわち
従来の希土類元素添加ファイバを多数本束ねて石英ガラ
ス管内に入れ、上記石英ガラス管、あるいは予め石英ガ
ラス管を融着したものを加熱源で溶融して線引きするこ
とによって得ることができる。この工程は少なくとも１
回行なわれ、回数が多い程、コア２内の希土類元素が原
子状態に近い状態で含有されることになり、これは、従
来問題になっていた希土類元素を多量に入れた場合の濃
度消光による増幅度の低下現象を回避することができる
という特長につながる。上記多数本の希土類元素添加フ
ァイバのクラッドはお互いに融着されて一体化したクラ
ッド３となる。
ァイバ１は次のようにして作ることができる。すなわち
従来の希土類元素添加ファイバを多数本束ねて石英ガラ
ス管内に入れ、上記石英ガラス管、あるいは予め石英ガ
ラス管を融着したものを加熱源で溶融して線引きするこ
とによって得ることができる。この工程は少なくとも１
回行なわれ、回数が多い程、コア２内の希土類元素が原
子状態に近い状態で含有されることになり、これは、従
来問題になっていた希土類元素を多量に入れた場合の濃
度消光による増幅度の低下現象を回避することができる
という特長につながる。上記多数本の希土類元素添加フ
ァイバのクラッドはお互いに融着されて一体化したクラ
ッド３となる。
【００２１】図２は希土類元素添加マルチコアファイバ
１のシステム応用例を示したものである。
１のシステム応用例を示したものである。
【００２２】これは光分波器１０を介して希土類元素添
加マルチコアファイバ１に入射する矢印８で示す信号光
を電力増幅し、その増幅した信号光を１入力Ｍ出力の１
×Ｍ型光スターカプラ１１で電力分配し、それぞれの出
力側より矢印１２−１，１２−２，…１２−Ｍのごとく
分配光を出力させるようにした構成である。
加マルチコアファイバ１に入射する矢印８で示す信号光
を電力増幅し、その増幅した信号光を１入力Ｍ出力の１
×Ｍ型光スターカプラ１１で電力分配し、それぞれの出
力側より矢印１２−１，１２−２，…１２−Ｍのごとく
分配光を出力させるようにした構成である。
【００２３】この場合例えば、希土類元素添加マルチコ
アファイバ１にＥｒを添加したマルチコアファイバを用
い、矢印８より入射する信号光には波長１．，５μｍ帯
を用いる。矢印９で示す励起光には波長１．４８μｍ
（あるいは０．９８μｍ）を用いる。光分波器１０は、
信号光はそのまま通過させ、励起光は分波させられ、い
ずれの光も希土類元素添加マルチコアファイバ１内に入
射されて伝搬する。そして信号光は電力増幅され、１×
Ｍ型光スターカプラ１１内へ入射される。１×Ｍ型光ス
ターカプラ１１は上記電力増幅された信号光をＭ等分に
分配し、それぞれの出力側から矢印、１２−１，１２−
２，１２−Ｍのごとく分配して出力される。これは前述
したように、増幅された信号光をたくさんの端末側へ電
力分配するシステムとして有効である。
アファイバ１にＥｒを添加したマルチコアファイバを用
い、矢印８より入射する信号光には波長１．，５μｍ帯
を用いる。矢印９で示す励起光には波長１．４８μｍ
（あるいは０．９８μｍ）を用いる。光分波器１０は、
信号光はそのまま通過させ、励起光は分波させられ、い
ずれの光も希土類元素添加マルチコアファイバ１内に入
射されて伝搬する。そして信号光は電力増幅され、１×
Ｍ型光スターカプラ１１内へ入射される。１×Ｍ型光ス
ターカプラ１１は上記電力増幅された信号光をＭ等分に
分配し、それぞれの出力側から矢印、１２−１，１２−
２，１２−Ｍのごとく分配して出力される。これは前述
したように、増幅された信号光をたくさんの端末側へ電
力分配するシステムとして有効である。
【００２４】なお図２において、光分波器１０及び１×
Ｍ型光スターカプラ１１は光ファイバ構造のもののほ
か、光導波路構造で構成してもよい。
Ｍ型光スターカプラ１１は光ファイバ構造のもののほ
か、光導波路構造で構成してもよい。
【００２５】また図２の構成において、希土類元素添加
マルチコアファイバ１と１×Ｍ型光スターカプラ１１と
の間に、図８に示すように光アイソレータ１３を挿入す
ると、より安定した電力増幅を実現することができる。
マルチコアファイバ１と１×Ｍ型光スターカプラ１１と
の間に、図８に示すように光アイソレータ１３を挿入す
ると、より安定した電力増幅を実現することができる。
【００２６】なお図２において、希土類元素添加マルチ
コアファイバ１と１×Ｍ型光スターカプラの間に光分波
器１０を挿入し、残存している励起光を取り除くように
すると、より低雑音の光増幅器を実現することができ
る。また上記構成で、励起光の入射させる位置は信号光
の伝搬方向と同方向のいわゆる前方励起（図２）の場合
と、信号光の伝搬方向と逆方向のいわゆる後方励起（図
示せず）のどちらでもよい。
コアファイバ１と１×Ｍ型光スターカプラの間に光分波
器１０を挿入し、残存している励起光を取り除くように
すると、より低雑音の光増幅器を実現することができ
る。また上記構成で、励起光の入射させる位置は信号光
の伝搬方向と同方向のいわゆる前方励起（図２）の場合
と、信号光の伝搬方向と逆方向のいわゆる後方励起（図
示せず）のどちらでもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、本発明は
次のような効果がある。
次のような効果がある。
【００２８】(1) 希土類元素添加マルチコアファイバの
出力側に従来よりもＮ倍も大きい大電力の信号光を取り
出すことができる。すなわち電力増幅器として応用する
ことができる。
出力側に従来よりもＮ倍も大きい大電力の信号光を取り
出すことができる。すなわち電力増幅器として応用する
ことができる。
【００２９】(2) 電力増幅器として用いることができる
から、信号光を数十以上に分配する、いわゆる多分配シ
ステムを実現することができ、経済的なシステムを構築
することができる。
から、信号光を数十以上に分配する、いわゆる多分配シ
ステムを実現することができ、経済的なシステムを構築
することができる。
【００３０】(3) 励起光を有効に使うことができ、より
経済的なシステムを構築することができる。
経済的なシステムを構築することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明の別のシステム応用を示す図である。
【図３】図２の変形例を示す図である。
【図４】従来例を示す図である。
１ 希土類元素添加マルチコアファイバ ２ 希土類元素添加コア ３ クラッド １０ 光分波器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−233411（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−34549（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−282226（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−168727（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−246604（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−33102（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開474426（ＥＰ，Ａ ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/06 - 3/07 H01S 3/10
Claims (2)
- 【請求項１】 低屈折率のクラッドの中央部に外径が約
１０μｍの領域が設けられ、該領域内に希土類元素を含
んだ高屈折率のコアが複数個集中して設けられているこ
とを特徴とするシングルモード伝送用希土類元素添加マ
ルチコアファイバ。 - 【請求項２】 シングルモード光ファイバから構成され
かつ信号光と励起光とを合流させて伝搬するた光分岐器
の一端が、請求項１に記載のシングルモード伝送用希土
類元素添加マルチコアファイバの入力側に接続され、該
シングルモード伝送用希土類元素添加マルチコアファイ
バの出力側に増幅された信号を分配させるための光スタ
ーカプラが接続されている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 |
|---|---|---|---|
| JP09661892A JP3221043B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | シングルモード伝送用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ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09661892A JP3221043B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | シングルモード伝送用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ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299733A JPH05299733A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3221043B2 true JP3221043B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=14169841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09661892A Expired - Fee Related JP3221043B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | シングルモード伝送用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ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221043B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2816097B2 (ja) | 1994-07-27 | 1998-10-27 | 日立電線株式会社 | 希土類元素添加マルチコア光ファイバ、その製造方法、およびその光ファイバを利用した光増幅器 |
| JPH09139534A (ja) * | 1995-11-13 | 1997-05-27 | Hitachi Cable Ltd | 希土類元素添加ファイバ増幅器 |
| JP3439892B2 (ja) * | 1995-12-11 | 2003-08-25 | 日立電線株式会社 | 希土類元素添加マルチコアファイバ及びその製造方法 |
| GB2310506B (en) * | 1996-02-22 | 2000-10-25 | Hitachi Cable | Rare earth element-doped multiple-core optical fiber and optical systems using them |
| WO2003077383A1 (fr) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Dispositif d'amplification lumineuse, son procede de fabrication, source de lumiere mettant ce dispositif en application, dispositif de traitement lumineux utilisant la source de lumiere et dispositif d'exposition utilisant cette source de lumiere |
| JP2008226886A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Fujikura Ltd | 光ポンピングデバイス、光増幅器、ファイバレーザ及び光ポンピングデバイス用マルチコアファイバとその製造方法 |
| JP5842556B2 (ja) * | 2011-11-11 | 2016-01-13 | 住友電気工業株式会社 | 双方向光通信方法およびマルチコア光ファイバ |
| JPWO2014132990A1 (ja) | 2013-02-26 | 2017-02-02 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイババンドル構造、希土類添加マルチコアファイバ、これらの接続構造、希土類添加マルチコアファイバの励起方法およびマルチコア光ファイバアンプ |
| JP7181458B2 (ja) * | 2018-12-17 | 2022-12-01 | 日本電信電話株式会社 | 光中継装置 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP09661892A patent/JP3221043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05299733A (ja) | 1993-11-12 |
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