JP6161170B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
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Description
1.増幅用ファイバのコアに添加する増幅用添加イオン(例えばエルビウムイオン)の分布を、信号光のモードを考慮して決定する(非特許文献2)。
2.信号光のモードを考慮して光増幅に用いる励起光のモードパワー分布を調節し、増幅用ファイバに入力する(非特許文献3)。
3.増幅用ファイバのコアをリング型屈折率分布とする(非特許文献4)。
複数のモードを有する信号光を増幅する光ファイバ増幅器であって、
前記信号光の波長において高次モードが安定したモードである増幅用ファイバと、
偏波状態の異なる励起光を出力する2つの励起光源と、
前記2つの励起光源の出力する偏波状態の異なる2つの励起光を偏波合成する偏波合成器と、
前記偏波合成器により偏波合成された励起光のモードを変換するモード変換器であって、前記信号光の複数のモードのうちいずれとも異なるモードであり、かつ前記信号光の複数のモードのいずれよりも高次のモードであって前記信号光の複数のモードにおけるモード間利得差を小さくすることができるモードに励起光を変換するモード変換器と、
前記増幅用ファイバの前後に設けられ、前記信号光と、前記モード変換器により前記信号光の複数のモードのうちいずれとも異なるモードであり、かつ前記信号光の複数のモードのいずれよりも高次のモードであって前記信号光の複数のモードにおけるモード間利得差を小さくすることができるモードにモード変換された励起光を、合波または分波する合分波器と、
を有することを特徴とする光ファイバ増幅器。
発明の構成1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光入力側の合分波器からのみ前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力し、
信号光出力側の合分波器の励起光分波側の出力ファイバを終端した、前方励起構成の光ファイバ増幅器。
発明の構成1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光入力側の合分波器および信号光出力側の合分波器の両方から前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力した、双方向励起構成の光ファイバ増幅器。
発明の構成1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光出力側の合分波器からのみ前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力し、
信号光入力側の合分波器の励起光分波側の出力ファイバを終端した、後方励起構成の光ファイバ増幅器。
上記の課題を解決するため本発明の光ファイバ増幅器は、以下を主要な特徴とする。
(1)信号光波長においてLP11モード以上の高次モードが安定した伝搬モードである増幅用ファイバ備えること。
(2)さらに、励起光の条件が少なくとも以下のいずれかであること。
i 偏光度の小さい励起光を用いること。
前述のようにエルビウムイオン添加に異方性(方位角依存性)がある場合には、励起光の偏波(偏光)が利得特性に影響を及ぼすことが知られている(非特許文献5)。すなわち、励起光の偏波状態と同じ偏波状態の信号光は、より利得が増加する結果、利得の偏波依存性が生じる。このことはマルチモード光ファイバ増幅器でも同様に発生するが、励起光モードと同じモードの信号光に対して、より顕著におこる。
図2は本願発明の第1の実施形態の光ファイバ増幅器構成を示すブロック図である。
本願発明の第2の実施形態の光ファイバ増幅器は図2の実施形態1の光ファイバ増幅器と図面上は同様の構成であるので図示はしないが、本実施形態2では、実施形態1と同様に2つの偏波状態の異なる励起光が偏波合成器3で合成され、更に合分波器4−1に内蔵されたモード変換器(本実施形態では空間位相変調器を用いている)でLP01モードからLP21モードに変換された上で、信号光と合波されて増幅用ファイバ1へ入力する。
励起光の条件として偏光度の小さい励起光を用いること(i)が望ましいのは当然であるが、励起光のモードを信号光モードと異なるものとする(ii)のみでも、モード間利得差を小さく保つことは可能となる。この場合、実施形態3として図6に示すように励起光の光源は偏光度のあまり大きくないものであれば励起光源2の1つで済ませることができ、偏波合成器3も不要となる。
2、2−1、2−2 励起光源
3 偏波合成器
4−1、4−2 合分波器
4−1a、4−2a 位相板
5−1、5−2 光アイソレータ
Claims (4)
- 複数のモードを有する信号光を増幅する光ファイバ増幅器であって、
前記信号光の波長において高次モードが安定したモードである増幅用ファイバと、
偏波状態の異なる励起光を出力する2つの励起光源と、
前記2つの励起光源の出力する偏波状態の異なる2つの励起光を偏波合成する偏波合成器と、
前記偏波合成器により偏波合成された励起光のモードを変換するモード変換器であって、前記信号光の複数のモードのうちいずれとも異なるモードであり、かつ前記信号光の複数のモードのいずれよりも高次のモードであって前記信号光の複数のモードにおけるモード間利得差を小さくすることができるモードに励起光を変換するモード変換器と、
前記増幅用ファイバの前後に設けられ、前記信号光と、前記モード変換器により前記信号光の複数のモードのうちいずれとも異なるモードであり、かつ前記信号光の複数のモードのいずれよりも高次のモードであって前記信号光の複数のモードにおけるモード間利得差を小さくすることができるモードにモード変換された励起光を、合波または分波する合分波器と、
を有することを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 請求項1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光入力側の合分波器からのみ前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力し、
信号光出力側の合分波器の励起光分波側の出力ファイバを終端した、前方励起構成の光ファイバ増幅器。 - 請求項1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光入力側の合分波器および信号光出力側の合分波器の両方から前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力した、双方向励起構成の光ファイバ増幅器。 - 請求項1記載の光ファイバ増幅器であって、
前記増幅用ファイバの信号光出力側の合分波器からのみ前記モード変換器によりモード変換された励起光を入力し、
信号光入力側の合分波器の励起光分波側の出力ファイバを終端した、後方励起構成の光ファイバ増幅器。
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