JP6032277B2 - 増幅装置および増幅媒体 - Google Patents

Description

本発明は、光を増幅する増幅装置および増幅媒体に関する。

従来、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加ファイバ増幅器）などの、希土類元素がドープされた光ファイバを用いたファイバ型増幅器が知られている。ファイバ型増幅器においては、良好な伝送特性を得るために、利得波長特性Ｇ（λ）をフラットにすることが求められる。

ＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ：エルビウム添加ファイバ）などの光増幅媒体は、環境温度（たとえば−１５［℃］〜＋６０［℃］）によって利得波長特性Ｇ（λ）が変化し、伝送特性が劣化する。これに対して、温度調節手段を用いて光増幅媒体の温度を調節する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

特開平４−１１７９４号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ファイバ型増幅器には長い光ファイバが用いられるため、装置が大型化するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、装置の小型化を図ることができる増幅装置および増幅媒体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、光を通過させ、立体的に巻かれた巻回部を有し、前記巻回部に希土類元素が添加されたホーリーファイバと、前記ホーリーファイバのうちの前記巻回部が埋め込まれた樹脂部材と、を備える増幅装置および増幅媒体が提案される。

本発明の一側面によれば、装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。

図１−１は、実施の形態にかかる増幅媒体の構成の一例を示す図である。 図１−２は、図１−１に示した増幅媒体の上面図である。 図２−１は、増幅媒体の構成の変形例１を示す図である。 図２−２は、図２−１に示した増幅媒体の上面図である。 図３は、増幅媒体の構成の変形例２を示す図である。 図４−１は、ホーリーファイバの一例を示す図である。 図４−２は、図４−１に示したホーリーファイバの断面図である。 図５は、規格化周波数と規格化伝搬定数の関係の一例を示す図である。 図６は、増幅媒体を適用した増幅装置の構成の一例を示す図である。 図７−１は、増幅媒体を適用した増幅装置の構成の具体例を示す図である。 図７−２は、図７−１に示した増幅装置の変形例を示す図である。 図８−１は、ＬＤモジュールの構成の一例を示す図である。 図８−２は、ＬＤモジュールの構成の変形例を示す図である。 図９−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例１を示す図（その１）である。 図９−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例１を示す図（その２）である。 図１０は、ＬＤモジュールの外部に増幅部材を設けた構成の一例を示す図である。 図１１−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例２を示す図（その１）である。 図１１−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例２を示す図（その２）である。 図１２−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例３を示す図（その１）である。 図１２−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例３を示す図（その２）である。 図１３−１は、増幅装置の実施例１を示す図である。 図１３−２は、図１３−１に示した増幅装置における信号の流れの一例を示す図である。 図１４−１は、増幅装置の実施例２を示す図である。 図１４−２は、図１４−１に示した増幅装置における信号の流れの一例を示す図である。 図１５−１は、図１４−１，図１４−２に示した前方励起の増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 図１５−２は、図１４−１，図１４−２に示した後方励起の増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 図１６は、増幅装置の実施例３を示す図である。 図１７−１は、ホーリーファイバにより実現した増幅器の一例を示す図である。 図１７−２は、図１７−１に示したホーリーファイバの融着接合部分の一例を示す図である。 図１７−３は、図１７−１に示したホーリーファイバの断面図である。 図１８は、ラマン増幅器用の励起光源の一例を示す図である。 図１９は、図１８に示した励起光源を適用したラマン増幅器の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる増幅装置および増幅媒体の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１−１は、実施の形態にかかる増幅媒体の構成の一例を示す図である。図１−２は、図１−１に示した増幅媒体の上面図である。図１−１，図１−２に示すように、実施の形態にかかる増幅媒体１００は、ホーリーファイバ１１０と、樹脂部材１２０と、を含んでいる。増幅媒体１００は、信号光とともに励起光を通過させることにより、信号光を増幅させる増幅媒体である。

ホーリーファイバ１１０は、コアと並行する複数の空孔をクラッドに有する光ファイバである。また、ホーリーファイバ１１０のコアにはエルビウム（Ｅｒイオン）などの希土類元素がドープ（添加）されている。ホーリーファイバ１１０は、立体的に巻かれた巻回部１１１を有する。図１−１，図１−２に示す例では、ホーリーファイバ１１０は螺旋状に巻かれている。

また、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１は、樹脂部材１２０に埋め込まれている。ホーリーファイバ１１０の端部１１２，１１３は樹脂部材１２０の外部へ導出されている。樹脂部材１２０は、熱伝導性を有する熱伝導部材である。樹脂部材１２０は、たとえばシリコン樹脂である。また、図１−１，図１−２に示す例では、樹脂部材１２０は円柱状に形成されている。シリコン樹脂などの樹脂部材１２０は、熱伝導性が高いため、樹脂部材１２０の一部（たとえば一面）の温度を一定（一定の範囲内）に保つことにより、樹脂部材１２０の温度が均一に一定に保たれる。

ホーリーファイバ１１０は光を閉じ込める性質が強いため、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１の曲げ半径を小さく（たとえば１０［ｍｍ］以下）することができる。このため、巻回部１１１の面積を小さくすることが可能になる。一方、巻回部１１１の曲げ半径を小さくすると、巻回部１１１のファイバ長を確保するには巻回部１１１の巻き回数が多くなり、巻回部１１１が高くなる。たとえば５［ｍ］の巻回部１１１を１０［ｍｍ］の曲げ半径で巻くと、巻回部１１１の巻き回数はたとえば約７４回となる。

したがって、たとえば樹脂部材１２０をＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｏｌｅｒ：熱電クーラ）の上面に配置して巻回部１１１の温度を調節する場合に、巻回部１１１のうちのＴＥＣから近い部分と遠い部分が存在することになる。

これに対して、巻回部１１１は樹脂部材１２０に埋め込まれているため、樹脂部材１２０の一部の温度を調節して樹脂部材１２０の温度を一定に調節することにより、巻回部１１１の温度を均一に一定に保つことができる。これにより、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１における光の利得の温度特性を抑制することができ、ひいては光伝送特性を向上させることができる。

なお、図１−１，図１−２に示す例では、図１−２に示すように、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１の円周の内部の空間１３０にも樹脂部材１２０が充填されている。これにより、樹脂部材１２０の温度をより安定させ、樹脂部材１２０に埋め込まれた巻回部１１１の温度をより安定させることができる。ただし、空間１３０には樹脂部材１２０を充填せず、樹脂部材１２０をドーナツ状に形成することも可能である。これにより、増幅媒体１００を軽量化することが可能である。

図２−１は、増幅媒体の構成の変形例１を示す図である。図２−２は、図２−１に示した増幅媒体の上面図である。図２−１，図２−２において、図１−１，図１−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２−１，図２−２に示すように、ホーリーファイバ１１０は、巻回部１１１に加えて、空間１３０に巻回部２１１を有していてもよい。たとえば、端部１１２から入射された光は、巻回部１１１を通過して巻回部２１１へ入射され、巻回部２１１を通過して端部１１３から出射される。

これにより、増幅媒体１００の面積に対してホーリーファイバ１１０の増幅部分をさらに長くすることができる。図２−１，図２−２においては、巻回部２１１の巻回方向を、巻回部１１１の巻回方向と９０［°］異なるように巻回部２１１を形成している。ただし、巻回部２１１の形状はこれに限らず、たとえば、巻回部１１１と同じ巻回方向で、巻回部１１１よりも曲げ半径の小さい螺旋状に形成した巻回部２１１としてもよい。

また、ホーリーファイバ１１０の巻回部の形状は、図１−１に示した巻回部１１１や図２−１に示した巻回部１１１，２１１に限らず、種々の形状とすることができる。たとえば、ホーリーファイバ１１０の巻回部は、渦巻状の巻回部を複数段に積み重ねた形状や、とぐろ形状などにしてもよい。

図３は、増幅媒体の構成の変形例２を示す図である。図３において、図１−１，図１−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３に示すように、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１と樹脂部材１２０は、筐体３０１に密封されていてもよい。この場合は、樹脂部材１２０は、たとえば巻回部１１１が収納された筐体３０１に充填されて固められる。これにより、樹脂部材１２０の整形が容易になる。筐体３０１は、たとえばネジ止めなどによってＴＥＣ上に配置される。

筐体３０１は、筐体３０１の内側と外部とを熱的に接続する熱接続部を有する。たとえば、筐体３０１は、アルミなどの熱伝導部材によって形成されている。これにより、筐体３０１の一部の温度を一定にすることにより、筐体３０１に充填された樹脂部材１２０の温度が一定になり、樹脂部材１２０に埋め込まれた巻回部１１１の温度を一定にすることができる。ただし、筐体３０１は、少なくとも一部（たとえば一面）が熱伝導部材によって形成されていてもよい。この場合に、筐体３０１の熱伝導部材によって形成される熱接続部の温度を一定にすることにより、巻回部１１１の温度を一定にすることができる。

また、図３に示した構成において、筐体３０１に樹脂部材１２０を充填しない構成とすることも可能である。この場合においても、ホーリーファイバ１１０の巻回部１１１は筐体３０１に密封されているため、筐体３０１の熱伝導部材によって形成される部分の温度を一定にすることにより、巻回部１１１の温度を均一に一定にすることができる。

図４−１は、ホーリーファイバの一例を示す図である。図４−２は、図４−１に示したホーリーファイバの断面図である。図４−１，図４−２に示すように、ホーリーファイバ１１０は、たとえばホールアシスト型のホーリーファイバとすることにより、長手方向に延びる空孔に囲まれた領域が高開口数となるため、励起光および信号光の閉じ込めを強くすることが可能となる。

これにより、信号光と励起光のオーバーラップを大きくとることが可能となり、励起効率の高い光ファイバ増幅器としてホーリーファイバ１１０を利用することができる。図４−１，図４−２に示すように、ホーリーファイバ１１０は、コア４１０と、クラッド４２０と、被覆部４３０と、を含む。

コア４１０は、クラッド４２０より屈折率が高い高屈折率部である。コア４１０にはエルビウムがドープされている。たとえば、コア４１０のコア径（直径）は６［μｍ］とすることができる。コア４１０にはたとえば１０００［ｐｐｍ］程度のエルビウムがドープされる。また、コア４１０には、屈折率を上げるためにゲルマニウムなどを添加してもよい。また、コア４１０には、広帯域な利得特性を得るためにアルミやリンを添加してもよい。

クラッド４２０は、コア４１０より屈折率が低い低屈折率部である。クラッド４２０のクラッド径（直径）は、たとえば１２５［μｍ］とすることができる。クラッド４２０には、コア４１０を囲む空孔４４１〜４４７が設けられている。これにより、クラッド４２０における空孔４４１〜４４７の部分の等価的な屈折率を小さくできるため、コア４１０との屈折差が大きくなり、コア４１０における光の閉じ込め特性が強くなる。空孔４４１〜４４７のそれぞれの空孔径（直径）は、たとえば６〜８［μｍ］とすることができる。

このため、ホーリーファイバ１１０が破断しない範囲において、ホーリーファイバ１１０の曲げ半径を小さくしても、ホーリーファイバ１１０の挿入損失の増加を抑えることができる。たとえば、従来のＥＤＦにおいては曲げ半径がたとえば３０［ｍｍ］以上であったが、ホーリーファイバ１１０によれば曲げ半径を５［ｍｍ］以下とすることが可能である。

また、光がコア４１０をシングルモードで導波するように、コア４１０と空孔４４１〜４４７との距離を小さくすることが望ましい。または、光がコア４１０をシングルモードで導波するように、空孔４４１〜４４７の数を多くすることが望ましい（図４−１，図４−２に示す例では７個）。なお、多モード化すると、ホーリーファイバ１１０を通過する励起光がコア４１０のエルビウムのドープ領域以上に広がってしまい、効率が低下する。

たとえば、Ｃ−Ｂａｎｄ（１５５０［ｎｍ］帯）の信号光を増幅するＥＤＦＡに増幅媒体１００を適用する場合は、ホーリーファイバ１１０の長さはたとえば５［ｍ］程度とする。Ｌ−Ｂａｎｄ（１５８０［ｎｍ］帯）の信号光を増幅するＥＤＦＡに増幅媒体１００を適用する場合は、ホーリーファイバ１１０の長さはたとえば２０［ｍ］程度とする。

なお、ホーリーファイバ１１０におけるモード閉じ込めの方式は、従来のＥＤＦのように屈折率閉じ込めであるため、モード閉じ込めについては従来のＥＤＦと同等の性能とすることができる。また、ホーリーファイバ１１０における誘導放出による光増幅の物理現象は従来のＥＤＦと同じであるため、利得や雑音などの特性も従来と同等の性能とすることができる。

また、偏波モード分散についても、点対象に屈折率分布が設計されていれば両偏波モードの伝播定数は一致するので、偏波モード依存性もない。すなわち、ホーリーファイバ１１０の断面を真円に近くすることにより、偏波モード依存性を抑えることができる。

ただし、上述したように、空孔径と空孔間ピッチの設計によっては従来のＥＤＦにはない波長分散特性が生じる。これは、コア４１０とクラッド４２０の間に生じた実効的に大きい比屈折率差によって構造分散が異常分散領域に大きくシフトするためである。そこで、空孔４４１〜４４７を多重リング状にするのではなく、図４−２に示すように一回りのリング状に配置することが望ましい。

図５は、規格化周波数と規格化伝搬定数の関係の一例を示す図である。図５において、ホーリーファイバ１１０のコア４１０のコア径を小さくする理由について説明する。図５の横軸は、規格化周波数を示している。図５の縦軸は、規格化伝搬定数を示している。特性５０１，５０２，５０３，…は、各ＬＰモード（ＬＰ₀₁，ＬＰ₁₁，ＬＰ₁₂，…）における規格化周波数に対する規格化伝搬定数の特性を示している。

ホーリーファイバ１１０をカットオフ波長λｃより長い波長領域で使うことにより、光がシングルモードで伝搬する。一方、カットオフ波長λｃより短い波長の光を入力すると高次モードも伝搬可能となり、モード間の伝播遅延時間差（モード分散）により伝送帯域が劣化する。

図５に示す例では、ＬＰ₁₁の伝搬定数が０となる周波数は２．４０５となる（特性５０２）。このため、ｖを伝搬定数、ａをコア４１０の半径、ｎ₁をコア４１０の屈折率、Δをコア４１０とクラッド４２０の比屈折率差、λを光の波長とすると、シングルモード伝搬の条件はｖ＝２πａｎ₁√２Δ／λ＜２．４０５≒２．４となる。したがって、たとえばｖ＝２．４となる波長をカットオフ波長λｃと定義する。

２ａ＝１０［μｍ］、Δ＝０．３％、ｎ₁＝１．４５の場合は、シングルモードファイバのカットオフ波長λｃは１．４５［μｍ］となる。この場合に、ホーリーファイバ１１０にカットオフ波長λｃより短い波長の光を入射するとマルチモード伝搬になる。

増幅媒体１００をＥＤＦＡに用いる場合に、一般的なホールファイバとの違いは、信号光だけでなく励起光も安定に導波させることである。そこで、励起光は信号光より短波であるため、一般的なホーリーファイバに比べてコア径（≒ＭＦＤ）が小さいホーリーファイバ１１０を適用してシングルモードを実現する。

図６は、増幅媒体を適用した増幅装置の構成の一例を示す図である。図６に示す増幅装置６００は、ＬＤ６０１，６０４と、合波部６０２，６０５と、増幅媒体６０３と、ＧＥＱ６０６と、を備えるＥＤＦＡである。なお、信号光を一方向に流すために、アイソレータを主信号系に一般的に備えるが、図６では本発明の主旨を説明する上で関係ないので割愛する。

ＬＤ６０１は、励起光を生成して合波部６０２へ出射する。合波部６０２は、ＬＤ６０１から出射された励起光と、入射した信号光と、を合波して増幅媒体６０３へ入射する入射部である。具体的には、合波部６０２は、増幅装置６００へ入射した信号光と、ＬＤ６０１から出射された励起光と、を合波し、励起光と合波した信号光を増幅媒体６０３へ出射する。

増幅媒体６０３は、合波部６０２から出射された信号光および励起光を通過させる。また、増幅媒体６０３は、合波部６０５から出射された励起光を、合波部６０２から出射された信号光および励起光とは反対方向に通過させる。これにより、合波部６０２から出射されて増幅媒体６０３を通過した信号光が誘導放出によって増幅される。増幅媒体６０３を通過した信号光は合波部６０５へ出射される。増幅媒体６０３には、増幅媒体１００を適用することができる。

合波部６０５は、ＬＤ６０４から出射された励起光を、信号光と逆方向に増幅媒体６０３へ入射する入射部である。具体的には、合波部６０５は、ＬＤ６０４から出射された励起光を増幅媒体６０３へ出射する。また、合波部６０５は、増幅媒体６０３から出射された信号光をＧＥＱ６０６へ出射する。ＧＥＱ６０６（Ｇａｉｎ ＥＱｕａｌｉｚｅｒ：利得等化器）は、合波部６０５から出射された信号光の利得等化処理を行う。ＧＥＱ６０６は、利得等化処理を行った信号光を増幅装置６００の後段へ出射する。

なお、図６においては、ＬＤ６０１，６０４および合波部６０２，６０５を設けることにより前方励起と後方励起の両方を行う構成としたが、前方励起と後方励起のいずれかを行う構成としてもよい。たとえば、増幅装置６００においてＬＤ６０１および合波部６０２を省いた構成としてもよい。また、増幅装置６００においてＬＤ６０４および合波部６０５を省いた構成としてもよい。合波部６０２，６０５は、たとえば、ＷＤＭカプラ、誘電体多層膜光フィルタ、エタロン型光フィルタ、サーキュレータなどにより実現することができる。

図７−１は、増幅媒体を適用した増幅装置の構成の具体例を示す図である。図７−１に示す増幅装置７００は、ファイバ７０１〜７０７と、ＷＤＭカプラ７１０，７４０と、ＬＤモジュール７２０，７３０と、ＧＥＱ７５０と、を備えている。

増幅装置７００へ入射した信号光は、ファイバ７０１を通過してＷＤＭカプラ７１０へ入射する。ＷＤＭカプラ７１０は、図６に示した合波部６０２に対応する構成である。ＷＤＭカプラ７１０は、ファイバ７０１から入射した光と、ＬＤモジュール７３０から出射されてファイバ７０２から入射した励起光と、を合波し、合波した光を出射する。ＷＤＭカプラ７１０から出射された光は、ファイバ７０３を通過してＬＤモジュール７２０へ入射する。

ＬＤモジュール７２０は、増幅媒体７２１と、ＬＤ７２２と、を備えている。増幅媒体７２１は、図６に示した増幅媒体６０３の一部に対応する構成である。増幅媒体７２１には、増幅媒体１００を適用することができる。増幅媒体７２１は、ファイバ７０３から入射した光を通過させて出射する。増幅媒体７２１から出射された光は、ファイバ７０４を通過してＬＤモジュール７３０へ入射する。また、増幅媒体７２１は、ファイバ７０４から入射した励起光を通過させてファイバ７０３へ出射する。ＬＤ７２２は、図６に示したＬＤ６０４に対応する構成である。ＬＤ７２２は、励起光を生成して出射する。ＬＤ７２２から出射された励起光は、ファイバ７０６を通過してＷＤＭカプラ７４０へ入射する。

ＬＤモジュール７３０は、ＬＤ７３１と、増幅媒体７３２と、を備えている。ＬＤ７３１は、図６に示したＬＤ６０１に対応する構成である。ＬＤ７３１は、励起光を生成して出射する。ＬＤ７３１から出射された励起光は、ファイバ７０２を通過してＷＤＭカプラ７１０へ入射する。

増幅媒体７３２は、図６に示した増幅媒体６０３の一部に対応する構成である。増幅媒体７３２には、増幅媒体１００を適用することができる。増幅媒体７３２は、ファイバ７０４から入射した光を通過させてファイバ７０５へ出射する。増幅媒体７３２からファイバ７０５へ出射された光はＷＤＭカプラ７４０へ入射する。また、増幅媒体７３２は、ファイバ７０５から入射した励起光を通過させてファイバ７０４へ出射する。増幅媒体７３２からファイバ７０４へ出射された励起光は増幅媒体７２１へ入射する。

ＷＤＭカプラ７４０は、図６に示した合波部６０５に対応する構成である。ＷＤＭカプラ７４０は、ファイバ７０６から入射した励起光をファイバ７０５へ出射する。ＷＤＭカプラ７４０からファイバ７０５へ出射された励起光は増幅媒体７３２へ入射する。また、ＷＤＭカプラ７４０は、ファイバ７０５から入射した光をファイバ７０７へ出射する。ＷＤＭカプラ７４０からファイバ７０７へ出射された光は、増幅装置７００へ入射した信号光を増幅した信号光としてＧＥＱ７５０へ入射する。

ＧＥＱ７５０は、図６に示したＧＥＱ６０６に対応する構成である。ＧＥＱ７５０は、ファイバ７０７から入射した信号光の利得等化処理を行う。ＧＥＱ７５０は、利得等化処理を行った信号光を増幅装置７００の後段へ出射する。つぎに、ＬＤモジュール７２０，７３０の構成について説明する。

増幅媒体７３２のホーリーファイバ１１０は第１の光ファイバである。増幅媒体７３２の樹脂部材１２０は第１の熱伝導部材である。ＬＤ７３１は第１の光源である。ＷＤＭカプラ７１０は第１の入射部である。ＬＤモジュール７３０のＴＥＣ（たとえば図８−１，図８−２参照）は、第１の温度調節部である。

増幅媒体７２１のホーリーファイバ１１０は第２の光ファイバである。増幅媒体７２１の樹脂部材１２０は第２の熱伝導部材である。ＬＤ７２２は第２の光源である。ＬＤモジュール７２０のＴＥＣ（たとえば図８−１，図８−２参照）は、第２の温度調節部である。ＷＤＭカプラ７４０は第２の入射部である。

増幅媒体７２１のホーリーファイバ１１０（第２の光ファイバ）の出射端は、増幅媒体７３２のホーリーファイバ１１０（第１の光ファイバ）の入射端に、ファイバ７０４を介して接続されている。ＷＤＭカプラ７１０（第１の入射部）は、ＬＤ７３１（第１の光源）によって出射された励起光とファイバ７０１から入射した信号光とを合波して増幅媒体７３２のホーリーファイバ１１０（第１の光ファイバ）の入射端へ入射する。ＷＤＭカプラ７４０（第２の入射部）は、ＬＤ７２２（第２の光源）によって出射された励起光を、信号光と逆方向に増幅媒体７３２のホーリーファイバ１１０（第１の光ファイバ）の出射端へ入射する。また、ＷＤＭカプラ７４０は、増幅媒体７３２のホーリーファイバ１１０（第１の光ファイバ）の出射端から出射された信号光をＧＥＱ７５０へ出射する。

図７−２は、図７−１に示した増幅装置の変形例を示す図である。図７−２において、図７−１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７−２に示すように、図７−１に示した増幅装置７００においては、ＷＤＭカプラ７１０から導出されたファイバ７０３をＬＤモジュール７３０の増幅媒体７３２に接続する構成としてもよい。この場合は、ＷＤＭカプラ７４０に接続されるファイバ７０５をＬＤモジュール７２０の増幅媒体７２１から導出する構成とする。このように、増幅装置７００における光経路は種々の変形が可能である。

図８−１は、ＬＤモジュールの構成の一例を示す図である。図８−１において、図７−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図８−１においてはＬＤモジュール７３０の構成について説明するが、ＬＤモジュール７２０の構成についても同様である。図８−１に示すように、ＬＤモジュール７３０は、ＴＥＣ８０１と、ＬＤ７３１と、ＰＤ８０２と、レンズ８０３，８０４と、フェルール８０５と、コネクタ８０８と、増幅媒体７３２と、コネクタ８０９と、を備えている。

ＬＤ７３１、ＰＤ８０２、レンズ８０３，８０４および増幅媒体７３２は、ＴＥＣ８０１の上に密着して設けられている。ＴＥＣ８０１は、ＬＤ７３１、ＰＤ８０２、レンズ８０３，８０４および増幅媒体７３２の温度を一定に制御する。すなわち、ＴＥＣ８０１は、たとえばペルチェ素子である。ＴＥＣ８０１は、ＬＤ７３１および増幅媒体７３２の樹脂部材１２０と熱的に接続された熱接続部を有し、熱接続部の温度を調節する温度調節部である。ＴＥＣ８０１の熱接続部は、たとえばＴＥＣ８０１の上面である。

ＬＤ７３１は、励起光を生成してレンズ８０３へ出射する。ＰＤ８０２（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：フォトダイオード）は、ＬＤ７３１のバック光を受光する。レンズ８０３，８０４は、ＬＤ７３１から出射された励起光を通過させてフェルール８０５へ出射する。フェルール８０５は、コネクタ８０６を介してファイバ７０２と接続される。これにより、ＬＤ７３１から出射された励起光がファイバ７０５へ出射される。

コネクタ８０８は、コネクタ８０７を介してファイバ７０４と接続される。これにより、ファイバ７０４から出射された光がコネクタ８０８へ入射する。コネクタ８０８は、入射した光を増幅媒体７３２へ出射する。増幅媒体７３２は、コネクタ８０８から出射された光を通過させてコネクタ８０９へ出射する。

コネクタ８０９は、コネクタ８１０を介してファイバ７０５と接続されている。これにより、増幅媒体７３２から出射された光がファイバ７０５へ出射される。また、ファイバ７０５から出射された励起光が増幅媒体７３２を通過してファイバ７０４へ出射される。

このように、増幅媒体７３２に増幅媒体１００を適用することによって増幅媒体７３２の面積を小さくすることができるため、ＬＤ７３１と増幅媒体７３２を同じＴＥＣ８０１の上に配置して温度制御することができる。また、増幅媒体７３２に増幅媒体１００を適用することにより、増幅媒体７３２の一面をＴＥＣ８０１によって温度制御することにより、増幅媒体７３２におけるホーリーファイバ１１０の巻回部１１１の温度を均一に一定にし、増幅特性を向上させることができる。また、増幅媒体７３２（増幅媒体１００）は面積を小さくすることができるため、ＴＥＣ８０１の面積を小さくすることも可能になる。このため、低消費電力化を図ることができる。

図８−１に示したＬＤモジュール７３０により、ＬＤ７３１および増幅媒体７３２が一体化されたモジュールを実現することができる。この場合に、ＬＤモジュール７３０の筐体には３本のファイバ７０２，７０４，７０５が接続されることになる。

図８−２は、ＬＤモジュールの構成の変形例を示す図である。図８−２において、図８−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図８−２に示すように、ＬＤ７３１およびＰＤ８０２を、増幅媒体７３２のホーリーファイバの内側（図１−２に示した空間１３０）に設けてもよい。これにより、ＬＤモジュール７３０の面積をさらに小さくすることができる。

図８−２に示す例では、ＬＤモジュール７３０は、図８−１に示したレンズ８０３，８０４に代えてレンズドファイバ８２１を備えている。レンズドファイバ８２１には、ＬＤ７３１から出射された励起光が入射する。レンズドファイバ８２１は、入射した励起光をフェルール８０５へ出射する。

図９−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例１を示す図（その１）である。図９−１に示すＬＤモジュール９００は、筐体９１５の中に、増幅媒体９０１と、ＬＤ９０２と、ＰＤ９０３と、レンズ９０４，９０５と、フェルール９０６と、固定台９０７と、ＴＥＣ９０８と、を備えている。

増幅媒体９０１は、図８−１，図８−２に示したＬＤ７３１に対応する構成である。増幅媒体９０１には、増幅媒体１００を適用することができる。増幅媒体９０１にはファイバ９２１，９２２が接続されている。ファイバ９２１，９２２は、コネクタ９３０を介してファイバ９４１，９４２に接続されている。

ファイバ９４１，９４２は、それぞれ図８−１，図８−２に示したファイバ７０２，７０４に対応する構成である。ファイバ９４２へ入射した光は、コネクタ９３０、ファイバ９２２を介して増幅媒体９０１へ入射し、増幅媒体９０１を通過する。増幅媒体９０１を通過した光は、ファイバ９２１およびコネクタ９３０を介してファイバ９４１から出射する。

固定台９０７は、熱伝導部材によって形成されている。固定台９０７には、ＬＤ９０２、ＰＤ９０３、レンズ９０４，９０５が搭載されている。ＬＤ９０２、ＰＤ９０３、レンズ９０４，９０５は、図８−１，図８−２に示したＬＤ７３１、ＰＤ８０２、レンズ８０３，８０４（レンズドファイバ８２１）に対応する構成である。ＬＤ９０２は、励起光をレンズ９０５へ出射する。また、ＬＤ９０２は、バック光をＰＤ９０３へ出射する。ＰＤ９０３は、ＬＤ９０２から出射されたバック光を受光する。

レンズ９０４，９０５は、ＬＤ９０２から出射された励起光をフェルール９０６へ出射する。フェルール９０６は、レンズ９０５から出射された励起光を、筐体９１５に接続されたファイバ９５０へ出射する。ファイバ９５０は、図８−１，図８−２に示したファイバ７０２に対応する構成である。ファイバ９５０は、フェルール９０６から出射された励起光を筐体９１５の外部へ出射する。

固定台９０７は、ＴＥＣ９０８を介して筐体９１５に固定されている。また、増幅媒体９０１は、ＴＥＣ９０８の上にネジ止めなどによって固定されている。ＴＥＣ９０８は、図８−１，図８−２に示したＴＥＣ８０１に対応する構成である。そもそもＴＥＣ９０８はＬＤ９０２の温度を一定に制御するためのものであるが、その面積を若干大きく形成する、もしくは、若干面積を大きくした熱伝導性の高い材料を用いた固定台９０７を用いて、その上に、増幅媒体９０１をのせる。ＴＥＣ９０８は、固定台９０７の温度を一定に制御する。これにより、ＬＤ９０２およびＰＤ９０３とともに増幅媒体９０１の温度も一定に保つことができる。

ケース９１３は、たとえば光増幅器のケースであり、たとえばアルミなどによって形成されたケースである。筐体９１５は、ケース９１３に対してネジ９０９，９１０によって固定されている。筐体９１５とケース９１３との間には放熱シート９１２およびプリント基板９１１が設けられている。プリント基板９１１にはアルミなどのヒートシンク９１４が設けられている。これにより、筐体９１５の熱が、放熱シート９１２、ヒートシンク９１４およびケース９１３を介して外部へ放散される。

増幅媒体９０１は、図９−１に示すように、ＬＤ９０２によって出射された励起光を阻害しない位置に設けられる。ただし、増幅媒体９０１を設ける位置や方法は図９−１に示した構成に限らず、種々の位置や方法とすることができる。

図９−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例１を示す図（その２）である。図９−２において、図９−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９−２においては、１つのプリント基板９１１の上に、図９−１に示したＬＤモジュール９００を２つ備えた構成について説明する。

１つの増幅装置において２つのＬＤモジュールを設ける場合は、図９−２に示すように、ＬＤモジュール９００に接続されたファイバ９４１，９４２，９５０が、２つのＬＤモジュール９００の間のプリント基板９１１の上に配置される。

また、２つのＬＤモジュール９００のそれぞれのＴＥＣ９０８において、増幅媒体９０１およびＬＤ９０２がまとめて温度制御される。また、増幅部となる２つの増幅媒体９０１は、それぞれ２つのＬＤモジュール９００のＴＥＣ９０８に分けて配置されるため、それぞれの増幅媒体９０１を効率よく温度制御することが可能になる。

なお、２つのＬＤモジュール９００の間のプリント基板９１１に配置されたファイバ９４１，９４２，９５０は、ＴＥＣ９０８から離れるが、ファイバ９４１，９４２，９５０は増幅媒体９０１に比べて短いファイバであるため、利得特性への影響は小さい。

図１０は、ＬＤモジュールの外部に増幅部材を設けた構成の一例を示す図である。図１０において、図８−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、増幅媒体７３２は、ＬＤモジュール７３０の外部に設けられていてもよい。この場合は、たとえば、増幅媒体７３２は、ヒートパイプ１０１０を介してＴＥＣ８０１と接続される。

ヒートパイプ１０１０は、ＴＥＣ８０１に接した部分１０１１と、増幅媒体７３２に接した部分１０１２と、部分１０１１と部分１０１２とを接続する接続部１０１３と、を有する。これにより、増幅媒体７３２とＴＥＣ８０１とが熱平衡状態となる。ヒートパイプ１０１０は、たとえばマイクロヒートパイプである。

このように、増幅媒体７３２とＴＥＣ８０１とは、接触していなくてもよく、たとえばヒートパイプ１０１０などの熱伝導部材を介して熱的に接続されていればよい。増幅媒体７３２の温度変化は緩やかであるため、増幅媒体７３２とＴＥＣ８０１がヒートパイプ１０１０を介して接続されていても増幅媒体７３２の温度を安定させることができる。

また、ヒートパイプ１０１０におけるＴＥＣ８０１または増幅媒体７３２と接していない部分は、断熱部材１０２０によって覆われている。これにより、ヒートパイプ１０１０の温度をより安定させ、増幅媒体７３２の温度を安定させることができる。

図１１−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例２を示す図（その１）である。図１１−１において、図９−１または図１０に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１−１に示すように、増幅媒体９０１は、プリント基板９１１の上に配置された筐体１１０１の中に設けられていてもよい。

筐体１１０１の中の増幅媒体９０１は、ヒートパイプ１０１０を介してＴＥＣ９０８と接続されている。また、筐体１１０１の中の増幅媒体９０１を除く部分には、ポリウレタンなどの断熱材１１０２が充填されていてもよい。

図１１−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例２を示す図（その２）である。図１１−２において、図９−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１−２においては、１つのプリント基板９１１の上に、図１１−１に示したＬＤモジュール９００を２つ備えた構成について説明する。

図１１−２に示すように、プリント基板９１１の上にＬＤモジュール９００を２つ設ける場合は、２つのＬＤモジュール９００の筐体１１０１のそれぞれは、たとえば、２つのＬＤモジュール９００の間のプリント基板９１１の上に設けられる。

また、図１１−２に示す例では、固定台９０７を省き、ＬＤ９０２、ＰＤ９０３、レンズ９０４，９０５がＴＥＣ９０８の上に直接配置されている。また、ヒートパイプ１０１０もＴＥＣ９０８の上に直接接続されている。

図１２−１は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例３を示す図（その１）である。図１２−１において、図９−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１２−１に示すように、増幅媒体９０１を筐体９１５と放熱シート９１２との間に設けてもよい。

筐体９１５の底面はアルミなどの熱伝導部材によって形成されているため、筐体９１５の底面を介してＴＥＣ９０８と増幅媒体９０１を接続することにより、ＴＥＣ９０８と増幅媒体９０１を熱的に接続することができる。増幅媒体９０１の温度変化は緩やかであるため、増幅媒体９０１とＴＥＣ９０８が筐体９１５の底面を介して接続されていても、増幅媒体９０１の温度を安定させることができる。

図１２−２は、増幅媒体を適用したＬＤモジュールの構成例３を示す図（その２）である。図１２−２において、図９−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１２−２は、１つのプリント基板９１１の上に、図１２−１に示したＬＤモジュール９００を２つ備えた構成を示している。

図１３−１は、増幅装置の実施例１を示す図である。図１３−２は、図１３−１に示した増幅装置における信号の流れの一例を示す図である。図１３−１，１３−２に示す増幅装置１３００は、分岐器１３１１，１３１２と、ＰＤ１３２１，１３２２と、合波器１３３１，１３３２と、ＬＤモジュール１３４０，１３６０と、光可変減衰器１３５１と、光フィルタ１３５２と、制御回路１３７０と、を備えている。

分岐器１３１１は、増幅装置１３００へ入射した信号光を分岐し、分岐した各信号光を合波器１３３１およびＰＤ１３２１へ出射する。合波器１３３１は、分岐器１３１１から出射された信号光と、ＬＤモジュール１３４０から出力された励起光と、を合波し、合波した光をＬＤモジュール１３４０へ出射する。

ＬＤモジュール１３４０は、ＬＤ１３４１と、増幅媒体１３４２と、を備えている。ＬＤ１３４１は、制御回路１３７０からの制御によって励起光を生成し、生成した励起光を合波器１３３１へ出射する。増幅媒体１３４２は、合波器１３３１から出射された光を通過させて光可変減衰器１３５１へ出射する。ＬＤモジュール１３４０には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１３４１がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１３４２が増幅媒体７３２に対応する。

光可変減衰器１３５１は、ＬＤモジュール１３４０から出射された光を、制御回路１３７０によって制御される減衰量によって減衰させる。光可変減衰器１３５１は、減衰させた光を光フィルタ１３５２へ出射する。光フィルタ１３５２は、光可変減衰器１３５１から出射された光に対して、利得特性と逆のフィルタ特性を与える。光フィルタ１３５２は、フィルタ特性を与えた光をＬＤモジュール１３６０へ出射する。

ＬＤモジュール１３６０は、ＬＤ１３６１と、増幅媒体１３６２と、を備えている。ＬＤ１３６１は、制御回路１３７０からの制御によって励起光を生成し、生成した励起光を合波器１３３２へ出射する。増幅媒体１３６２は、光フィルタ１３５２から出射された光を通過させて合波器１３３２へ出射する。また、増幅媒体１３６２は、合波器１３３２から出射された励起光を通過させて光フィルタ１３５２へ出射する。ＬＤモジュール１３６０には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１３６１がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１３６２が増幅媒体７３２に対応する。

合波器１３３２は、ＬＤ１３６１から出射された励起光を増幅媒体１３６２へ出射する。また、合波器１３３２は、増幅媒体１３６２から出射された光を分岐器１３１２へ出射する。分岐器１３１２は、合波器１３３２から出射された光を分岐し、分岐した各光を増幅装置１３００の後段およびＰＤ１３２２へ出射する。

ＰＤ１３２１は、分岐器１３１１から出射された信号光を電気信号に変換し、変換した電気信号を制御回路１３７０へ出力する。ＰＤ１３２２は、分岐器１３１２から出射された光を電気信号に変換し、変換した電気信号を制御回路１３７０へ出力する。制御回路１３７０は、ＰＤ１３２１から出射された電気信号と、ＰＤ１３２２から出射された電気信号と、に基づく制御を行う。

たとえば、制御回路１３７０は、ＬＤ１３４１，１３６１における励起光の強度、光可変減衰器１３５１における減衰量、などを制御する。たとえば、制御回路１３７０が行う制御には、たとえばＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：利得一定制御）やＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：出力一定制御）を適用することができる。

図１３−１，図１３−２に示した増幅装置１３００により、入射した信号光を、ＬＤモジュール１３４０による前方励起およびＬＤモジュール１３６０による後方励起によって増幅して出射することができる。また、増幅媒体として増幅媒体１３４２，１３６２を用いることにより、装置の小型化、増幅特性の向上、省電力化を図ることができる。

図１４−１は、増幅装置の実施例２を示す図である。図１４−２は、図１４−１に示した増幅装置における信号の流れの一例を示す図である。図１４−１，図１４−２において、図１３−１，図１３−２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１４−１に示すように、増幅装置１３００は、図１３−１，図１３−２に示した合波器１３３１およびＬＤモジュール１３４０に代えて増幅モジュール１４１１を備え、図１３−１，図１３−２に示した合波器１３３２およびＬＤモジュール１３６０に代えて増幅モジュール１４１２を備えていてもよい。つぎに、増幅モジュール１４１１，１４１２の構成について説明する。

図１５−１は、図１４−１，図１４−２に示した前方励起の増幅モジュールの構成の一例を示す図である。図１４−１，図１４−２に示した増幅モジュール１４１１は、図１５−１に示すように、レンズドファイバ１５１１，１５１５と、ＬＤ１５１２と、ＰＤ１５１３と、合波膜１５１４と、増幅媒体１５１６と、ＴＥＣ１５１７と、を備えている。レンズドファイバ１５１１，１５１５、ＬＤ１５１２、ＰＤ１５１３、合波膜１５１４および増幅媒体１５１６は、ＴＥＣ１５１７の上に設けられている。

レンズドファイバ１５１１は、分岐器１３１１（図１４−１，図１４−２参照）から出射された光を合波膜１５１４へ出射する。ＬＤ１５１２は、制御回路１３７０からの制御によって励起光を生成し、生成した励起光を合波膜１５１４へ出射する。ＰＤ１５１３は、ＬＤ１５１２のバック光を受光する。

合波膜１５１４は、レンズドファイバ１５１１から出射された光と、ＬＤ１５１２から出射された光と、を合波し、合波した光をレンズドファイバ１５１５へ出射する。レンズドファイバ１５１５は、合波膜１５１４から出射された光を増幅媒体１５１６へ出射する。増幅媒体１５１６は、レンズドファイバ１５１５から出射された光を通過させて光可変減衰器１３５１（図１４−１，図１４−２参照）へ出射する。増幅媒体１５１６には増幅媒体１００を適用することができる。このように、増幅媒体１５１６においてモード間結合のため光閉じ込めのホーリーファイバ１１０を使用する観点から、合波膜１５１４は、ファイバ型よりも、空間結合のバルク型によって実現することが好ましい。

ＴＥＣ１５１７は、レンズドファイバ１５１１，１５１５、ＬＤ１５１２、ＰＤ１５１３、合波膜１５１４および増幅媒体１５１６の温度を一定に制御する。このように、ＴＥＣ１５１７（温度調節部）の上面（熱接続部）が、ＬＤ１５１２や増幅媒体１５１６だけでなく合波膜１５１４（合波器）とも熱的に接続されていることにより、ＬＤ１５１２、増幅媒体１５１６および合波膜１５１４の温度制御を１つのＴＥＣ１５１７によって行うことができる。このため、温度変動に起因する合波膜１５１４の変形などによる合波膜１５１４の合波特性が変化を抑えることが可能になる。

さらに、ＬＤ１５１２および合波膜１５１４が、増幅媒体１５１６の巻回部１１１の内側に設けられていることにより、装置の小型化を図ることができる。また、ＴＥＣ１５１７（温度調節部）の上面（熱接続部）の面積を小さくすることができるため、低消費電力化を図ることができる。

また、図１３−１，図１３−２に示した分岐器１３１１やＰＤ１３２１も増幅モジュール１４１１の内部に実現し、ＴＥＣ１５１７によってまとめて温度制御する構成としてもよい。この場合は、分岐器１３１１についても、空間結合のバルク型によって実現することが好ましい。

図１５−２は、図１４−１，図１４−２に示した後方励起の増幅モジュールの構成の一例を示す図である。図１４−１，図１４−２に示した増幅モジュール１４１２は、図１５−２に示すように、増幅媒体１５２１と、レンズドファイバ１５２２，１５２６と、ＬＤ１５２３と、ＰＤ１５２４と、合波膜１５２５と、ＴＥＣ１５２７と、を備えている。増幅媒体１５２１、レンズドファイバ１５２２，１５２６、ＬＤ１５２３、ＰＤ１５２４および合波膜１５２５は、ＴＥＣ１５２７の上に設けられている。

増幅媒体１５２１は、光フィルタ１３５２（図１４−１，図１４−２参照）から出射された光を通過させてレンズドファイバ１５２２へ出射する。増幅媒体１５２１には増幅媒体１００を適用することができる。レンズドファイバ１５２２は、増幅媒体１５２１から出射された光を合波膜１５２５へ出射する。ＬＤ１５２３は、制御回路１３７０からの制御によって励起光を生成し、生成した励起光を合波膜１５２５へ出射する。ＰＤ１５２４は、ＬＤ１５２３のバック光を受光する。

合波膜１５２５は、レンズドファイバ１５２２から出射された光と、ＬＤ１５２３から出射された光と、を合波し、合波した光をレンズドファイバ１５２６へ出射する。レンズドファイバ１５２６は、合波膜１５２５から出射された光を分岐器１３１２（図１４−１，図１４−２参照）へ出射する。このように、増幅媒体１５２１においてモード間結合のため光閉じ込めのホーリーファイバ１１０を使用する観点から、合波膜１５２５は、ファイバ型よりも、空間結合のバルク型によって実現することが好ましい。

ＴＥＣ１５２７は、増幅媒体１５２１、レンズドファイバ１５２２，１５２６、ＬＤ１５２３、ＰＤ１５２４および合波膜１５２５の温度を一定に制御する。このように、ＴＥＣ１５２７（温度調節部）の上面（熱接続部）が、ＬＤ１５２３や増幅媒体１５２１だけでなく合波膜１５２５（合波器）とも熱的に接続されていることにより、ＬＤ１５２３、増幅媒体１５２１および合波膜１５２５の温度制御を１つのＴＥＣ１５２７によって行うことができる。このため、温度変動に起因する合波膜１５２５の変形などによる合波膜１５２５の合波特性が変化を抑えることが可能になる。

さらに、ＬＤ１５２３および合波膜１５２５が、増幅媒体１５２１の巻回部１１１の内側に設けられていることにより、装置の小型化を図ることができる。また、ＴＥＣ１５２７（温度調節部）の上面（熱接続部）の面積を小さくすることができるため、低消費電力化を図ることができる。

また、図１３−１，図１３−２に示した分岐器１３１２やＰＤ１３２２も増幅モジュール１４１２の内部に実現し、ＴＥＣ１５２７によってまとめて温度制御する構成としてもよい。この場合は、分岐器１３１２についても、空間結合のバルク型によって実現することが好ましい。

図１６は、増幅装置の実施例３を示す図である。図１６に示す増幅装置１６００は、ファイバ１６０１，１６４１〜１６４４，１６６１〜１６６４，１６７１〜１６７４と、ＬＤモジュール１６１１〜１６１４と、合波器１６５１〜１６５４と、を備えている。

たとえば、ファイバ１６０１，１６４１〜１６４４にはＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：シングルモードファイバ）を適用することができる。また、ファイバ１６６１〜１６６４，１６７１〜１６７４にはエルビウムをドープしたホーリーファイバを適用することができる。ファイバ１６０１は、増幅装置１６００へ入射した信号光を合波器１６５１へ出射する。

ＬＤモジュール１６１１は、ＬＤ１６２１および増幅媒体１６３１を備えている。ＬＤモジュール１６１１には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１６２１がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１６３１が増幅媒体７３２に対応する。

ＬＤ１６２１は、励起光を生成してファイバ１６４１へ出射する。ファイバ１６４１は、ＬＤ１６２１から出射された励起光を合波器１６５１へ出射する。合波器１６５１は、ファイバ１６０１から出射された光と、ファイバ１６４１から出射された励起光と、を合波してファイバ１６６１へ出射する。ファイバ１６６１は、合波器１６５１から出射された光を増幅媒体１６３１へ出射する。増幅媒体１６３１は、ファイバ１６６１から出射された光を通過させてファイバ１６７１へ入射する。

ＬＤモジュール１６１２は、ＬＤ１６２２および増幅媒体１６３２を備えている。ＬＤモジュール１６１２には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１６２２がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１６３２が増幅媒体７３２に対応する。

ＬＤ１６２２は、励起光を生成してファイバ１６４２へ出射する。ファイバ１６４２は、ＬＤ１６２２から出射された励起光を合波器１６５２へ出射する。合波器１６５２は、ファイバ１６７１から出射された光と、ファイバ１６４２から出射された励起光と、を合波してファイバ１６６２へ出射する。ファイバ１６６２は、合波器１６５２から出射された光を増幅媒体１６３２へ出射する。増幅媒体１６３２は、ファイバ１６６２から出射された光を通過させてファイバ１６７２へ入射する。

ＬＤモジュール１６１３は、ＬＤ１６２３および増幅媒体１６３３を備えている。ＬＤモジュール１６１３には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１６２３がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１６３３が増幅媒体７３２に対応する。

ＬＤ１６２３は、励起光を生成してファイバ１６４３へ出射する。ファイバ１６４３は、ＬＤ１６２３から出射された励起光を合波器１６５３へ出射する。合波器１６５３は、ファイバ１６７２から出射された光と、ファイバ１６４３から出射された励起光と、を合波してファイバ１６６３へ出射する。ファイバ１６６３は、合波器１６５３から出射された光を増幅媒体１６３３へ出射する。増幅媒体１６３３は、ファイバ１６６３から出射された光を通過させてファイバ１６７３へ入射する。

ＬＤモジュール１６１４は、ＬＤ１６２４および増幅媒体１６３４を備えている。ＬＤモジュール１６１４には、たとえば上述したＬＤモジュール７３０（たとえば図８−１，図８−２，図１０参照）を適用することができる。この場合は、ＬＤ１６２４がＬＤ７３１に対応し、増幅媒体１６３４が増幅媒体７３２に対応する。

ＬＤ１６２４は、励起光を生成してファイバ１６４４へ出射する。ファイバ１６４４は、ＬＤ１６２４から出射された励起光を合波器１６５４へ出射する。合波器１６５４は、ファイバ１６７３から出射された光と、ファイバ１６４４から出射された励起光と、を合波してファイバ１６６４へ出射する。ファイバ１６６４は、合波器１６５４から出射された光を増幅媒体１６３４へ出射する。増幅媒体１６３４は、ファイバ１６６４から出射された光を通過させてファイバ１６７４へ入射する。

ファイバ１６７４は、入射した光を、増幅装置１６００へ入射した信号光を増幅した光として増幅装置１６００の後段へ出射する。図１６に示したように、増幅器を多段（図１６に示す例では４段）にする場合においても、たとえばＬＤモジュール７３０を各増幅器に適用することにより、装置の小型化、増幅特性の向上、省電力化を図ることができる。

以上説明したように、増幅装置および増幅媒体によれば、装置の小型化を図ることができる。たとえば、上述した特許文献１において、励起用のＬＤと増幅媒体を１つのペルチェ素子によって温度調節しようとすると、増幅媒体の面積が大きいためペルチェ素子も大型化して装置が大型化する。これに対して、増幅媒体１００を用いることにより、ペルチェ素子のサイズも小さくすることが可能になり、装置の小型化を図ることができる。

また、光増幅媒体の利得の温度特性をキャンセルさせるために、ＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ：音響光学可変波長フィルタ）型や磁気光学効果型などの可変利得等化器を用いる場合に比べて、制御の容易化、低消費電力化、低価格化、小型化を図ることができる。

なお、上述した各実施の形態は、ＥＤＷＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加光導波路増幅器）への応用も可能である。

（ホーリーファイバにより実現した増幅器）
図１７−１は、ホーリーファイバにより実現した増幅器の一例を示す図である。図１７−１に示すホーリーファイバ１７００は、コアにエルビウムがドープされたホーリーファイバである。ホーリーファイバ１７００の入力側部分１７０１および出力側部分１７０２のうちの入力側部分１７０１には、クラッド部分が除去されたクラッド除去部１７１１〜１７１４が設けられている。

クラッド除去部１７１１〜１７１４には、それぞれファイバ１７３１〜１７３４が融着接合されている。そして、クラッド除去部１７１１〜１７１４には、それぞれＬＤ１７２１〜１７２４からの励起光がファイバ１７３１〜１７３４を介して入射される。これにより、ホーリーファイバ１７００を通過する信号光が誘導放出により増幅される。

図１７−２は、図１７−１に示したホーリーファイバの融着接合部分の一例を示す図である。図１７−２においては、クラッド除去部１７１１とファイバ１７３１との融着接合部分について説明するが、クラッド除去部１７１２〜１７１４とファイバ１７３２〜１７３４との融着接合部分についても同様である。近接距離ｄは、クラッド除去部１７１１とファイバ１７３１とが近接している部分におけるクラッド除去部１７１１とファイバ１７３１との間の距離を示している。導入長Ｌは、クラッド除去部１７１１とファイバ１７３１とが近接している部分の長さを示している。

図１７−２に示すように、クラッド除去部１７１１とファイバ１７３１とを近接させることにより、モードカプリングによって、クラッド除去部１７１１およびファイバ１７３１を通過する各光が合波される。これにより、ホーリーファイバ１７００に励起光を入射することができる。

図１７−３は、図１７−１に示したホーリーファイバの断面図である。図１７−３に示すように、ホーリーファイバ１７００は、コア１７５１と、クラッド１７５２と、被覆部１７５３と、を含む。コア１７５１は、ファイバ１７３１より屈折率が高い高屈折率部である。コア１７５１にはエルビウムがドープされている。たとえば、コア１７５１のコア径は１０［μｍ］とすることができる。

クラッド１７５２は、コア１７５１より屈折率が低い低屈折率部である。クラッド１７５２のクラッド径は、たとえば１２５［μｍ］とすることができる。クラッド１７５２には、コア１７５１を囲む空孔１７４１〜１７４６が設けられている。空孔１７４１〜１７４６のそれぞれの空孔径は、たとえば６〜８［μｍ］とすることができる。

図１７−１〜図１７−３に示したホーリーファイバ１７００は、たとえば、ＥＤＦの複数ある励起波長帯の一つである０．６５［μｍ］帯が使用されているＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）用の光源に適用可能である。光ファイバ増幅器の励起光源は、希土類イオンのエネルギー準位を上げることができればよい。ただ、ＤＶＤ用の光源を励起光源として用いるには光出力パワーが小さいこととＮＦが比較的に粗悪であるという問題があった。

そこで、ホーリーファイバの閉じ込めが強い特性を利用して励起効率を向上させ、小さい励起光パワーでも使えるようにする。また、ＮＦに影響するＥＤＦの長手方向の入力側部分１７０１の複数箇所に対して、被服とホーリー部分を有するクラッドを除き、そこに、励起光を導入する光ファイバを接続するという励起構造にしてＮＦを改善することができる。

光増幅ファイバにホーリーファイバ１７００を適用する場合は、ホーリーファイバの光閉じ込めが強い特性を利用して、放射モードを抑えて挿入損失の増加を回避するだけでなく、０．６５［μｍ］の励起光の多モード化も抑える効果がある。すなわち、コア径を小さくしてカットオフ波長を短くする効果を等価的に得ることができる。

さらに、ホーリーファイバ１７００のように多数の０．６５［μｍ］のＬＤ１７２１〜１７２４を適用することにより、信頼性を向上させることができる。ＬＤ１７２１〜１７２４の一つが故障しても、他のＬＤがそれを補う構造にすることにより、安価で低出力な０．６５［μｍ］の励起ＬＤを効果的に利用することができる。

（ラマン増幅器用の励起光源への応用）
ラマン増幅器においては、安定した増幅特性（利得、雑音）を維持するために、励起光源の励起波長が変動せずに一定であることが求められる。そのために、励起光を生成するＬＤモジュールの出力ファイバの一部に、ファイバグレーティング（ＦＢＧ：Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）を設け、特定波長の光を低反射率で反射させ、特定波長でレーザ発振波長を固定する技術が知られている。

しかしながら、環境温度の変化により、このファイバグレーティングの回折格子間隔が変化し、低反射される光の波長が数［ｎｍ］程度変化することが考えられる。これにより、励起波長が数［ｎｍ］程度変化し、所定の安定した増幅特性（利得、雑音）を維持することが困難になる。これを解決するために、従来技術では、ファイバグレーティングが温度の影響を受けないように、ファイバグレーティング部分を含めた広範囲部分を断熱材でコーティングしている。このため、装置の大型化や価格の増大につながるという問題がある。

図１８は、ラマン増幅器用の励起光源の一例を示す図である。図１８に示す励起光源１８００は、ＬＤ１８０１と、ＰＤ１８０２と、レンズドファイバ１８０３と、ファイバ１８０４と、出射部１８０５と、ＴＥＣ１８０７と、を備えている。

ＬＤ１８０１は、励起光を生成して出射する。ＰＤ１８０２は、ＬＤ１８０１のバック光を受光する。レンズドファイバ１８０３は、ＬＤ１８０１から出射された励起光をファイバ１８０４へ出射する。ファイバ１８０４は、クラッドに複数の空孔を有する光ファイバであり、たとえばホーリーファイバである。ファイバ１８０４は、レンズドファイバ１８０３から出射された励起光を出射部１８０５へ出射する。出射部１８０５は、ファイバ１８０４から出射された励起光を出射する。

また、ファイバ１８０４にはファイバグレーティング１８０６が設けられている。これにより、ＬＤ１８０１から出射された励起光のうちの特定波長の光を低反射率で反射させ、ＬＤ１８０１の発振波長が特定波長に固定される。

ＬＤ１８０１、ＰＤ１８０２、レンズドファイバ１８０３およびファイバ１８０４のうちのファイバグレーティング１８０６の部分は、ＴＥＣ１８０７の上に設けられている。ＴＥＣ１８０７は、ＬＤ１８０１、ＰＤ１８０２、レンズドファイバ１８０３およびファイバ１８０４のうちのファイバグレーティング１８０６の部分をまとめて温度制御する。

このように、ＬＤ１８０１の出力光を導波するファイバ１８０４にホーリーファイバを用いることにより、ファイバ１８０４を小径で曲げることができるため、ＬＤ１８０１とファイバグレーティング１８０６との間隔を小さくすることができる。このため、ＬＤ１８０１とファイバグレーティング１８０６とをＴＥＣ１８０７によってまとめて温度制御することができる。

これにより、ファイバグレーティング１８０６を広範囲に断熱材でコーティングしたり、ファイバグレーティング１８０６をＴＥＣ１８０７とは別のＴＥＣによって温度制御しなくても、ＬＤ１８０１の発振波長を安定させることができる。このため、励起光源１８００の励起光の波長を安定させつつ、装置の小型化、省電力化を図ることができる。

図１９は、図１８に示した励起光源を適用したラマン増幅器の一例を示す図である。図１９に示すラマン増幅器１９００は、図１８に示した励起光源１８００と、合波器１９０１と、を備えている。励起光源１８００は、励起光を合波器１９０１へ出射する。

合波器１９０１は、合波器１９０１の前段のファイバ１９０２から出射された信号光を後段へ出射する。また、合波器１９０１は、励起光源１８００から出射された励起光を、ファイバ１９０２へ出射する。これにより、ファイバ１９０２を通過する信号光を増幅することができる。もちろん、図１９は後方から励起する後方分布ラマン増幅器を例に説明しただけであり、前方励起分布ラマン増幅器でも、双方向励起分布ラマン増幅器でも適用可能である。

上述したように、励起光源１８００は、励起波長が安定し、装置の小型化、省電力化を図ることができるため、ラマン増幅器１９００の増幅特性の向上、装置の小型化、省電力化を図ることができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
前記光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
励起光を出射する光源と、
前記光源によって出射された励起光を前記光ファイバへ入射させる入射部と、
前記光源および前記熱伝導部材と熱的に接続された熱接続部を有し、前記熱接続部の温度を調節する温度調節部と、
を備えることを特徴とする増幅装置。

（付記２）前記熱伝導部材は、シリコン樹脂であることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記３）前記光ファイバは、ホールアシスト型のホーリーファイバであることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記４）前記巻回部は、第１の前記巻回部と、前記第１の巻回部の内側において巻かれた第２の前記巻回部と、を含むことを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記５）前記光ファイバの前記巻回部を密封する筐体であって、前記筐体の内部と外部とを熱的に接続する熱伝導部を有する筐体を備え、
前記熱伝導部材は、前記筐体の内部に充填され、
前記温度調節部の前記熱接続部は、前記熱伝導部を介して前記熱伝導部材と熱的に接続されていることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記６）前記入射部は、前記励起光と前記入射した信号光とを合波して前記光ファイバへ入射する合波器であることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記７）前記温度調節部の前記熱接続部は、前記合波器と熱的に接続されていることを特徴とする付記６に記載の増幅装置。

（付記８）前記光源および前記合波器は、前記光ファイバの前記巻回部の内側に設けられていることを特徴とする付記７に記載の増幅装置。

（付記９）前記入射部は、前記励起光を前記信号光と逆方向に前記光ファイバへ入射し、前記光ファイバを通過した前記信号光を出射する合波器であることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記１０）前記温度調節部の前記熱接続部は、前記合波器と熱的に接続されていることを特徴とする付記９に記載の増幅装置。

（付記１１）前記光源および前記合波器は、前記光ファイバの前記巻回部の内側に設けられていることを特徴とする付記１０に記載の増幅装置。

（付記１２）第１および第２の前記光ファイバと、
第１および第２の前記熱伝導部材と、
第１および第２の前記光源と、
第１および第２の前記入射部と、
第１および第２の前記温度調節部と、を備え、
前記第２の光ファイバの出射端は前記第１の光ファイバの入射端に接続され、
前記第１の熱伝導部材には前記第１の光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、
前記第２の熱伝導部材には前記第２の光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、
前記第１の入射部は、前記第１の光源によって出射された励起光と前記入射した信号光とを合波して前記第１の光ファイバの入射端へ入射し、
前記第２の入射部は、前記第２の光源によって出射された励起光を前記信号光と逆方向に前記第１の光ファイバの出射端へ入射し、前記第１の光ファイバの出射端から出射された前記信号光を出射し、
前記第１の温度調節部の前記熱接続部は、前記第１の光源および前記第１の熱伝導部材と熱的に接続され、
前記第２の温度調節部の前記熱接続部は、前記第２の光源および前記第２の熱伝導部材と熱的に接続されていることを特徴とする付記１に記載の増幅装置。

（付記１３）希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
前記光ファイバの前記巻回部を密封する筐体であって、前記筐体の内部と外部とを熱的に接続する熱伝導部を有する筐体と、
励起光を出射する光源と、
前記光源によって出射された励起光を前記光ファイバへ入射させる入射部と、
前記光源および前記熱伝導部と熱的に接続された熱接続部を有し、前記熱接続部の温度を調節する温度調節部と、
を備えることを特徴とする増幅装置。

（付記１４）希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
前記光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
を備えることを特徴とする増幅媒体。

（付記１５）希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
前記光ファイバの前記巻回部を密封する筐体であって、前記筐体の内部と外部とを熱的に接続する熱伝導部を有する筐体と、
を備えることを特徴とする増幅媒体。

１００，６０３，７２１，７３２，９０１，１３４２，１３６２，１５１６，１５２１，１６３１〜１６３４ 増幅媒体
１１０，１７００ ホーリーファイバ
１１１，２１１ 巻回部
１１２，１１３ 端部
１２０ 樹脂部材
１３０ 空間
３０１，９１５，１１０１ 筐体
４１０，１７５１ コア
４２０，１７５２ クラッド
４３０，１７５３ 被覆部
４４１〜４４７，１７４１ 空孔
５０１〜５０３ 特性
６００，７００，１３００，１６００ 増幅装置
６０１，６０４，７２２，７３１，９０２，１３４１，１３６１，１５１２，１５２３，１６２１〜１６２４，１７２１，１８０１ ＬＤ
６０２，６０５ 合波部
６０６，７５０ ＧＥＱ
７０１〜７０７，９２１，９２２，９４１，９４２，９５０，１６０１，１６４１〜１６４４，１６６１〜１６６４，１６７１〜１６７４，１７３１，１７３２，１８０４，１９０２ ファイバ
７１０，７４０ ＷＤＭカプラ
７２０，７３０，９００，１３４０，１３６０，１６１１〜１６１４ ＬＤモジュール
８０１，９０８，１５１７，１５２７，１８０７ ＴＥＣ
８０２，９０３，１３２１，１３２２，１５１３，１５２４，１８０２ ＰＤ
８０３，８０４，９０４，９０５ レンズ
８０５，９０６ フェルール
８０６〜８１０，９３０ コネクタ
８２１，１５１１，１５１５，１５２２，１５２６，１８０３ レンズドファイバ
９０７ 固定台
９０９，９１０ ネジ
９１１ プリント基板
９１２ 放熱シート
９１３ ケース
９１４ ヒートシンク
１０１０ ヒートパイプ
１０１３ 接続部
１０２０ 断熱部材
１１０２ 断熱材
１３１１，１３１２ 分岐器
１３３１，１３３２，１６５１〜１６５４，１９０１ 合波器
１３５１ 光可変減衰器
１３５２ 光フィルタ
１３７０ 制御回路
１４１１，１４１２ 増幅モジュール
１５１４，１５２５ 合波膜
１７０１ 入力側部分
１７０２ 出力側部分
１７１１〜１７１４ クラッド除去部
１８００ 励起光源
１８０５ 出射部
１８０６ ファイバグレーティング
１９００ ラマン増幅器

Claims (9)

1. 希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部であって、第１の巻回部と、前記第１の巻回部の内側において前記第１の巻回部と異なる方向で巻かれた第２の巻回部と、を含む巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
   前記光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
   励起光を出射する光源と、
   前記光源によって出射された励起光を前記光ファイバへ入射させる入射部と、
   前記光源および前記熱伝導部材と熱的に接続された熱接続部を有し、前記熱接続部の温度を調節する温度調節部と、
   を備えることを特徴とする増幅装置。
2. 前記熱伝導部材は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
3. 前記光ファイバの前記巻回部を密封する筐体であって、前記筐体の内部と外部とを熱的に接続する熱伝導部を有する筐体を備え、
   前記熱伝導部材は、前記筐体の内部に充填され、
   前記温度調節部の前記熱接続部は、前記熱伝導部を介して前記熱伝導部材と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
4. 前記入射部は、前記励起光と前記入射した信号光とを合波して前記光ファイバへ入射する合波器であることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
5. 前記温度調節部の前記熱接続部は、前記合波器と熱的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の増幅装置。
6. 前記光源および前記合波器は、前記光ファイバの前記巻回部の内側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の増幅装置。
7. 第１および第２の前記光ファイバと、
   第１および第２の前記熱伝導部材と、
   第１および第２の前記光源と、
   第１および第２の前記入射部と、
   第１および第２の前記温度調節部と、を備え、
   前記第２の光ファイバの出射端は前記第１の光ファイバの入射端に接続され、
   前記第１の熱伝導部材には前記第１の光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、
   前記第２の熱伝導部材には前記第２の光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、
   前記第１の入射部は、前記第１の光源によって出射された励起光と前記入射した信号光とを合波して前記第２の光ファイバを経て前記第１の光ファイバの入射端へ入射し、
   前記第２の入射部は、前記第２の光源によって出射された励起光を前記信号光と逆方向に前記第１の光ファイバの出射端へ入射し、前記第１の光ファイバの出射端から出射された前記信号光を出射し、
   前記第１の温度調節部の前記熱接続部は、前記第１の光源および前記第１の熱伝導部材と熱的に接続され、
   前記第２の温度調節部の前記熱接続部は、前記第２の光源および前記第２の熱伝導部材と熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
8. 希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部であって、第１の巻回部と、前記第１の巻回部の内側において前記第１の巻回部と異なる方向で巻かれた第２の巻回部と、を含む巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
   前記光ファイバの前記巻回部を密封する筐体であって、前記筐体の内部と外部とを熱的に接続する熱伝導部を有する筐体と、
   励起光を出射する光源と、
   前記光源によって出射された励起光を前記光ファイバへ入射させる入射部と、
   前記光源および前記熱伝導部と熱的に接続された熱接続部を有し、前記熱接続部の温度を調節する温度調節部と、
   を備えることを特徴とする増幅装置。
9. 希土類元素が添加され立体的に巻かれた巻回部であって、第１の巻回部と、前記第１の巻回部の内側において前記第１の巻回部と異なる方向で巻かれた第２の巻回部と、を含む巻回部を有し、コアを囲む複数の空孔がクラッドに形成され、入射した信号光を通過させる光ファイバと、
   前記光ファイバの前記巻回部が埋め込まれ、熱伝導性を有する熱伝導部材と、
   を備えることを特徴とする増幅媒体。
   

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