JPH10339822A - 増幅用光ファイバ - Google Patents
増幅用光ファイバInfo
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- JPH10339822A JPH10339822A JP9148828A JP14882897A JPH10339822A JP H10339822 A JPH10339822 A JP H10339822A JP 9148828 A JP9148828 A JP 9148828A JP 14882897 A JP14882897 A JP 14882897A JP H10339822 A JPH10339822 A JP H10339822A
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
- G02B6/266—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting the optical element being an attenuator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 第１コアの外周に第２コアが形成されてなる
ダブルコア型の増幅用光ファイバにおいて、第１コアか
ら第２コア内に漏れ出るＡＳＥ等の不要な光を有効に吸
収、減衰して、信号光に対する増幅効率を高めるように
する。 【解決手段】 第２コア４内には、励起光に干渉せずに
信号光を吸収するドーパントがドープされているドープ
領域４bを設けている。
ダブルコア型の増幅用光ファイバにおいて、第１コアか
ら第２コア内に漏れ出るＡＳＥ等の不要な光を有効に吸
収、減衰して、信号光に対する増幅効率を高めるように
する。 【解決手段】 第２コア４内には、励起光に干渉せずに
信号光を吸収するドーパントがドープされているドープ
領域４bを設けている。
Description
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】一般に、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
ァイバには、従来、ダブルコア型のものが提案されてい
る。
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
ァイバには、従来、ダブルコア型のものが提案されてい
る。
【０００３】このダブルコア型の増幅用光ファイバ１'
は、図６(a)に示すように、第１コア２の外周に、第２
コア４およびクラッド６が順次形成されてなる。
は、図６(a)に示すように、第１コア２の外周に、第２
コア４およびクラッド６が順次形成されてなる。
【０００４】第１コア２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その外径が設定され、
その第１コア２中には希土類元素(たとえばＮdやＥrな
ど)がドープされている。また、第２コア４は、第１コ
ア２と同じく石英系のもので、発光面積の大きいレーザ
ダイオードのような励起光源からの励起光を光ファイバ
１'中に高効率で導入するために、第１コア２の断面積
よりも十分に大きい断面積を有しており、このため、励
起光に対してはマルチモードとなっている。さらに、ク
ラッド６は、保護兼光閉込用としてウレタンアクリレー
トやポリメチルメタアクリレートなどのような高分子樹
脂が使用されている。
してシングルモードとなるようにその外径が設定され、
その第１コア２中には希土類元素(たとえばＮdやＥrな
ど)がドープされている。また、第２コア４は、第１コ
ア２と同じく石英系のもので、発光面積の大きいレーザ
ダイオードのような励起光源からの励起光を光ファイバ
１'中に高効率で導入するために、第１コア２の断面積
よりも十分に大きい断面積を有しており、このため、励
起光に対してはマルチモードとなっている。さらに、ク
ラッド６は、保護兼光閉込用としてウレタンアクリレー
トやポリメチルメタアクリレートなどのような高分子樹
脂が使用されている。
【０００５】また、屈折率分布は、図６(b)に示すよう
に、たとえば、第１コア２の屈折率n2は１.４６３〜１.
４６７程度、第２コア４の屈折率n4は１.４５〜１.４６
程度、クラッド６の屈折率n6は１.４０程度であって、
外方に向かう程、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。
に、たとえば、第１コア２の屈折率n2は１.４６３〜１.
４６７程度、第２コア４の屈折率n4は１.４５〜１.４６
程度、クラッド６の屈折率n6は１.４０程度であって、
外方に向かう程、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。
【０００６】この構成の増幅用光ファイバ１'におい
て、第１コア２中にたとえばＮdがドープされているも
のでは、この第１コア２内に１.０６μm帯の信号光が入
射される一方、０.８０μm帯の励起光が第１コア２中だ
けでなく第２コア４中にも入射される。そして、この第
１コア２および第２コア４中を伝搬する励起光によって
第１コア２がポンピングされて信号光が増幅される。
て、第１コア２中にたとえばＮdがドープされているも
のでは、この第１コア２内に１.０６μm帯の信号光が入
射される一方、０.８０μm帯の励起光が第１コア２中だ
けでなく第２コア４中にも入射される。そして、この第
１コア２および第２コア４中を伝搬する励起光によって
第１コア２がポンピングされて信号光が増幅される。
【０００７】このように、この構成の増幅用光ファイバ
１'では、第１コア２の周囲の比較的広い領域を占める
第２コア４中に高出力の励起光を導入できるため、いわ
ゆる側方励起効果が得られ、一層効率良く光増幅を行う
ことができ、高出力な増幅出力が得られるという利点が
ある。
１'では、第１コア２の周囲の比較的広い領域を占める
第２コア４中に高出力の励起光を導入できるため、いわ
ゆる側方励起効果が得られ、一層効率良く光増幅を行う
ことができ、高出力な増幅出力が得られるという利点が
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な増幅用光ファイバ１'によって、信号光の直接増幅を
行う場合、第１コア２中を伝搬する信号光は、曲げ損
失、接続損失などに起因して第２コア４内に漏れ出るこ
とがある。
な増幅用光ファイバ１'によって、信号光の直接増幅を
行う場合、第１コア２中を伝搬する信号光は、曲げ損
失、接続損失などに起因して第２コア４内に漏れ出るこ
とがある。
【０００９】また、第１コア２内では、誘導放出に基づ
く光だけでなく、自然放出に基づく蛍光(以下、ＡＳＥ
と称する)も同時に発生する。このＡＳＥは、信号光の
波長の前後の波長帯域にわたって発生するインコヒーレ
ントな蛍光であって、このＡＳＥも第２コア４内に放射
される。
く光だけでなく、自然放出に基づく蛍光(以下、ＡＳＥ
と称する)も同時に発生する。このＡＳＥは、信号光の
波長の前後の波長帯域にわたって発生するインコヒーレ
ントな蛍光であって、このＡＳＥも第２コア４内に放射
される。
【００１０】そして、第２コア４内に漏れ出たこれらの
不要な光がクラッド４との境界面で反射されて再度第１
コア２内を通過するときには、第１コア２内を通過する
信号光とともに増幅されることになるので、信号光に対
する相対的な増幅効率が低下する。
不要な光がクラッド４との境界面で反射されて再度第１
コア２内を通過するときには、第１コア２内を通過する
信号光とともに増幅されることになるので、信号光に対
する相対的な増幅効率が低下する。
【００１１】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、ダブルコア型の増幅用光ファイバにお
いて、第１コアから第２コア内に漏れ出るＡＳＥ等の不
要な光を有効に吸収、減衰して、信号光に対する増幅効
率を高めて利得を一層向上させることを課題とする。
なされたもので、ダブルコア型の増幅用光ファイバにお
いて、第１コアから第２コア内に漏れ出るＡＳＥ等の不
要な光を有効に吸収、減衰して、信号光に対する増幅効
率を高めて利得を一層向上させることを課題とする。
【００１２】
【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、石英系のシングルモードの第１コアの外
周に、同じく石英系のマルチモードの第２コアが形成さ
れ、前記第１コアには希土類元素がドープされ、また、
第２コアは第１コアよりも屈折率が小さくなるように設
定されている、いわゆるダブルコア型の増幅用光ファイ
バにおいて、次の構成を採用した。
解決するため、石英系のシングルモードの第１コアの外
周に、同じく石英系のマルチモードの第２コアが形成さ
れ、前記第１コアには希土類元素がドープされ、また、
第２コアは第１コアよりも屈折率が小さくなるように設
定されている、いわゆるダブルコア型の増幅用光ファイ
バにおいて、次の構成を採用した。
【００１３】すなわち、本発明では、第２コア内には、
励起光に干渉せずに信号光を吸収するドーパントがドー
プされていることを特徴としている。
励起光に干渉せずに信号光を吸収するドーパントがドー
プされていることを特徴としている。
【００１４】特に、第１コアにドープされる希土類元素
はＮdであり、信号光の波長が１.１μm帯の場合には、
第２コアにドープされるドーパントとしては、Ｄy(ジス
プロシウム)、Ｓm(サマリウム)、Ｙb(イッテルビウム)
からなる一群の元素の内の少なくとも一つの元素を使用
することができる。
はＮdであり、信号光の波長が１.１μm帯の場合には、
第２コアにドープされるドーパントとしては、Ｄy(ジス
プロシウム)、Ｓm(サマリウム)、Ｙb(イッテルビウム)
からなる一群の元素の内の少なくとも一つの元素を使用
することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係るダ
ブルコア型の増幅用光ファイバの断面図であり、図６に
示した従来例に対応する部分には同一に符号を付す。
ブルコア型の増幅用光ファイバの断面図であり、図６に
示した従来例に対応する部分には同一に符号を付す。
【００１６】同図において、１は増幅用光ファイバの全
体を示し、２は第１コア、４は第２コア、６はクラッド
である。
体を示し、２は第１コア、４は第２コア、６はクラッド
である。
【００１７】上記の第１コア２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その外径が設定
され、その第１コア２中には希土類元素として、本例で
は、Ｎdがドープされている。また、クラッド６は、保
護兼光閉込用としてウレタンアクリレートやポリメチル
メタアクリレートなどのような高分子樹脂が使用されて
おり、これらの構成は、図６に示した従来例のものと同
じである。
光に対してシングルモードとなるようにその外径が設定
され、その第１コア２中には希土類元素として、本例で
は、Ｎdがドープされている。また、クラッド６は、保
護兼光閉込用としてウレタンアクリレートやポリメチル
メタアクリレートなどのような高分子樹脂が使用されて
おり、これらの構成は、図６に示した従来例のものと同
じである。
【００１８】また、第２コア４は、全体として第１コア
２の断面積よりも十分に大きい断面積を有していて(た
とえば、第１コア２の外径が１０μm程度に対して、第
２コア４の外径は１２５μm程度)、励起光に対してマル
チモードとなっている点は、図６に示した従来例のもの
と同じであるが、次の点で従来のものと相違している。
２の断面積よりも十分に大きい断面積を有していて(た
とえば、第１コア２の外径が１０μm程度に対して、第
２コア４の外径は１２５μm程度)、励起光に対してマル
チモードとなっている点は、図６に示した従来例のもの
と同じであるが、次の点で従来のものと相違している。
【００１９】すなわち、この第２コア４は、第１コア２
に接触する非ドープ領域４aとその外部のドープ領域４b
とからなる。そして、両領域４a，４bは共に石英系のも
のであるが、ドープ領域４bには、励起光に干渉せずに
信号光を吸収するドーパントがドープされている。この
ドーパントとしては、本例では、第１コア２内を通過す
る信号光の波長が１.１μm帯、励起光の波長が０.８μm
帯の場合には、Ｄy(ジスプロシウム)、Ｓm(サマリウ
ム)、Ｙb(イッテルビウム)の一群の元素の内の一つの元
素が使用される。
に接触する非ドープ領域４aとその外部のドープ領域４b
とからなる。そして、両領域４a，４bは共に石英系のも
のであるが、ドープ領域４bには、励起光に干渉せずに
信号光を吸収するドーパントがドープされている。この
ドーパントとしては、本例では、第１コア２内を通過す
る信号光の波長が１.１μm帯、励起光の波長が０.８μm
帯の場合には、Ｄy(ジスプロシウム)、Ｓm(サマリウ
ム)、Ｙb(イッテルビウム)の一群の元素の内の一つの元
素が使用される。
【００２０】なお、Ｄy、Ｓm、Ｙbの各元素の内の２
つ、あるいは３つを組み合わせてドープすることも可能
である。また、それらのドーパントのドープ量として
は、第１コア２から漏れ出た不要な信号光やＡＳＥを吸
収、減衰できる効果が得られるように、５０〜数千ppm
程度あればよいが、ドーピングの容易性を考慮すれば、
数百ppm程度が好ましい。
つ、あるいは３つを組み合わせてドープすることも可能
である。また、それらのドーパントのドープ量として
は、第１コア２から漏れ出た不要な信号光やＡＳＥを吸
収、減衰できる効果が得られるように、５０〜数千ppm
程度あればよいが、ドーピングの容易性を考慮すれば、
数百ppm程度が好ましい。
【００２１】一方、第２コア４の非ドープ領域４aには
これらのドーパントが存在しないようにしている。その
理由は、第１コア２内を伝搬する信号光の分布は、同コ
ア２の実際の直径よりもモードフィールド径に依存して
おり、そのモードフィールド径内を伝搬する信号光がド
ーパントによって余分に吸収されてしまわないようにす
るためである。したがって、たとえば、上述のように第
１コア２の外径が１０μm、第２コア４の外径が４００
μmである場合、第１コア２の周りの非ドーパント領域
４aとしては、外径が５０μm程度に確保される。
これらのドーパントが存在しないようにしている。その
理由は、第１コア２内を伝搬する信号光の分布は、同コ
ア２の実際の直径よりもモードフィールド径に依存して
おり、そのモードフィールド径内を伝搬する信号光がド
ーパントによって余分に吸収されてしまわないようにす
るためである。したがって、たとえば、上述のように第
１コア２の外径が１０μm、第２コア４の外径が４００
μmである場合、第１コア２の周りの非ドーパント領域
４aとしては、外径が５０μm程度に確保される。
【００２２】図２ないし図５は、通常の石英系の光ファ
イバのコア中にＤy、Ｓm、Ｙb、Ｐrの各元素をドープ
し、その場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果で
ある。図２および図３に示すように、上述したＤyとＳm
は、１.０６μm帯の波長の信号光を吸収するが、０.８
μm帯の波長の励起光に干渉しないので、第２コア４の
ドープ領域４bにドープすべきドーパントとして適切で
あることが分かる。また、図４に示すように、Ｙbは１.
０６μm帯の波長の信号光の吸収に比較して、０.８μm
帯の波長の励起光の吸収が小さいので、この場合にもド
ープ領域４bにドープすべきドーパントとしての使用が
可能であることが分かる。
イバのコア中にＤy、Ｓm、Ｙb、Ｐrの各元素をドープ
し、その場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果で
ある。図２および図３に示すように、上述したＤyとＳm
は、１.０６μm帯の波長の信号光を吸収するが、０.８
μm帯の波長の励起光に干渉しないので、第２コア４の
ドープ領域４bにドープすべきドーパントとして適切で
あることが分かる。また、図４に示すように、Ｙbは１.
０６μm帯の波長の信号光の吸収に比較して、０.８μm
帯の波長の励起光の吸収が小さいので、この場合にもド
ープ領域４bにドープすべきドーパントとしての使用が
可能であることが分かる。
【００２３】このように、この実施形態の増幅用光ファ
イバ１は、第２コア４のドープ領域４bに対して、励起
光に干渉せずに信号光を吸収するドーパント(Ｄy、Ｓ
m、Ｙb)がドープされているので、第１コア２から第２
コア４内に漏れ出る信号光やＡＳＥは、第２コア４のド
ープ領域４bにドープされているドーパントによって吸
収、減衰されるため、これらの不要な光が再度第１コア
２内を通過する確率が極めて低くなり、信号光に対する
増幅効率が高くなり、利得を一層向上させることができ
る。
イバ１は、第２コア４のドープ領域４bに対して、励起
光に干渉せずに信号光を吸収するドーパント(Ｄy、Ｓ
m、Ｙb)がドープされているので、第１コア２から第２
コア４内に漏れ出る信号光やＡＳＥは、第２コア４のド
ープ領域４bにドープされているドーパントによって吸
収、減衰されるため、これらの不要な光が再度第１コア
２内を通過する確率が極めて低くなり、信号光に対する
増幅効率が高くなり、利得を一層向上させることができ
る。
【００２４】なお、上記の実施形態では、第１コア２内
にＮdがドープされている場合について説明したが、第
１コア２内にＥrがドープされている場合には、第２コ
ア４内にドープすべきドーパントとして、たとえば、次
のものを使用することができる。
にＮdがドープされている場合について説明したが、第
１コア２内にＥrがドープされている場合には、第２コ
ア４内にドープすべきドーパントとして、たとえば、次
のものを使用することができる。
【００２５】前述の図２において、Ｄyは１.４８μm帯
の波長の光よりも１.５５μm帯の波長の光の吸収が大き
い。また、図５に示すように、Ｐr(プラセオジム)は、
０.９８μmの波長の光よりも１.５５μmの波長の光の吸
収が大きい。
の波長の光よりも１.５５μm帯の波長の光の吸収が大き
い。また、図５に示すように、Ｐr(プラセオジム)は、
０.９８μmの波長の光よりも１.５５μmの波長の光の吸
収が大きい。
【００２６】したがって、第１コア２内にＥrをドープ
した場合において、信号光の波長を１.５５μm帯とし、
励起光の波長が１.４８μmの場合には第２コア４内には
Ｄyを、また、信号光の波長を１.５５μm帯とし、励起
光の波長が０..９８μmの場合には第２コア４内にはＰr
(プラセオジム)をドープするのが好ましい。また、それ
らのドーパントのドープ量としては、５０〜数千ppm程
度あればよいが、ドーピングの容易性を考慮すれば、数
百ppm程度が好ましい。
した場合において、信号光の波長を１.５５μm帯とし、
励起光の波長が１.４８μmの場合には第２コア４内には
Ｄyを、また、信号光の波長を１.５５μm帯とし、励起
光の波長が０..９８μmの場合には第２コア４内にはＰr
(プラセオジム)をドープするのが好ましい。また、それ
らのドーパントのドープ量としては、５０〜数千ppm程
度あればよいが、ドーピングの容易性を考慮すれば、数
百ppm程度が好ましい。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ダブルコア型の増幅用
光ファイバにおいて、第２コア内に漏れ出る不要な光を
有効に吸収、減衰できるので、信号光に対する増幅効率
が高くなり、利得を一層向上させることが可能となる。
光ファイバにおいて、第２コア内に漏れ出る不要な光を
有効に吸収、減衰できるので、信号光に対する増幅効率
が高くなり、利得を一層向上させることが可能となる。
【図１】本発明の実施形態に係るダブルコア型の増幅用
光ファイバを示す断面図である。
光ファイバを示す断面図である。
【図２】石英系の光ファイバのコア中にＤyをドープし
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
【図３】石英系の光ファイバのコア中にＳmをドープし
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
【図４】石英系の光ファイバのコア中にＹbをドープし
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
【図５】石英系の光ファイバのコア中にＰrをドープし
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
た場合の各波長の光の減衰量を調べた測定結果を示す図
である。
【図６】従来技術に係るダブルコア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。
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。
１…増幅用光ファイバ、２…第１コア、４…第２コア、
４a…非ドープ領域、４b…ドープ領域、６…クラッド。
４a…非ドープ領域、４b…ドープ領域、６…クラッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 平野 嘉仁 東京都千代田区丸の内２丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 庄司 康浩 東京都千代田区丸の内２丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 石英系のシングルモードの第１コアの外
周に、同じく石英系のマルチモードの第２コアが形成さ
れ、前記第１コアには希土類元素がドープされ、また、
第２コアは第１コアよりも屈折率が小さくなるように設
定されている増幅用光ファイバにおいて、 前記第２コア内には、励起光に干渉せずに信号光を吸収
するドーパントがドープされていることを特徴とする増
幅用光ファイバ。 - 【請求項２】 請求項１記載の増幅用光ファイバにおい
て、 第１コアにドープされる希土類元素はＮdであり、信号
光の波長が１.１μm帯の場合には、第２コアにドープさ
れるドーパントは、Ｄy(ジスプロシウム)、Ｓm(サマリ
ウム)、Ｙb(イッテルビウム)からなる一群の元素の内の
少なくとも一つの元素であることを特徴とする増幅用光
ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882897A JP3469428B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 増幅用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882897A JP3469428B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 増幅用光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339822A true JPH10339822A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3469428B2 JP3469428B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=15461643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1997
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