JPH1093176A - Optical fiber amplifier and optical fiber type optical amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier and optical fiber type optical amplifier

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JPH1093176A
JPH1093176A JP8240095A JP24009596A JPH1093176A JP H1093176 A JPH1093176 A JP H1093176A JP 8240095 A JP8240095 A JP 8240095A JP 24009596 A JP24009596 A JP 24009596A JP H1093176 A JPH1093176 A JP H1093176A
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JP
Japan
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core
optical
optical fiber
light
signal light
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Application number
JP8240095A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Sugita
辰哉 杉田
Seiji Maruo
成司 丸尾
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber amplifier and an optical fiber type amplifier which enable amplification of signal light with low excitation power and ease of incidence of the signal light. SOLUTION: An optical fiber of an optical fiber amplifier 120 is formed by a pumping light core 54 as a first core of a center portion, a second core 50 provided around the pumping light core 54 and having a refractive index lower than the pumping light core 54, and a cladding 52 provided around the second core 50 and having a refractive index lower than the second core 50. Pumping light 302 propagates within the pumping light core 54 and excites an optical amplifying section 56 as an optical amplification medium contained in the pumping light core 54. A signal light 300 is propagated through the second core 50 and is amplified by the excited optical amplifying section 56. Thus, the signal light 300 may be amplified with a low excitation power, and incidence of the signal light 300 may be facilitated.

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、有機光ファイバを
用いた光ファイバアンプ及びこの光ファイバアンプを用
いた増幅装置、情報通信路に関するものである。
The present invention relates to an optical fiber amplifier using an organic optical fiber, an amplifier using the optical fiber amplifier, and an information communication path.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭60−200208号公報に記載
されているように、中心部に屈折率の最も高い第1のコ
アを設け、その周囲に屈折率の低い第2のコアを設け、
その周囲に屈折率の最も低いクラッドを設けた光ファイ
バにおいて、第1のコアにNdを添加し、第1のコアに
信号光を、第2のコアに励起光を伝播して、信号光を増
幅する光ファイバが提案されている。
2. Description of the Related Art As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-200208, a first core having the highest refractive index is provided at a central portion, and a second core having a low refractive index is provided around the first core.
In an optical fiber provided with a clad having the lowest refractive index around it, Nd is added to the first core, signal light is propagated to the first core, pump light is propagated to the second core, and the signal light is propagated. Amplifying optical fibers have been proposed.

【0003】また、有機光ファイバを用いた光増幅器
(以下、有機光ファイバアンプと表記する)が、アプラ
イド オプティクス34巻、988〜992ペ−ジ、1
995年(Applied Optics,Vol.3
4,pp988〜992,1995)に開示されてい
る。
Further, an optical amplifier using an organic optical fiber (hereinafter referred to as an organic optical fiber amplifier) is disclosed in Applied Optics, Vol. 34, pp. 988-992, 1
995 (Applied Optics, Vol. 3).
4, pp 988-992, 1995).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ファイバを用いた光増幅器は、第一のコアがシン
グルモ−ドであり、第一のコアに信号光を入射するため
には精度の高い位置合わせが必要であるため、調整が著
しく難しかった。
However, in the above-mentioned optical amplifier using the conventional optical fiber, the first core is of a single mode, and high precision is required for the signal light to enter the first core. Adjustment was extremely difficult due to the need for alignment.

【0005】有機光ファイバは、コア径が大きいため、
コアに信号光を入射することが容易である。従来の有機
光ファイバアンプは有機光ファイバ用に考案されたもの
であり、径の大きなコア全体に増幅用色素を含有してお
り増幅用色素を励起するためには非常に大きな光パワー
が必要であった。
[0005] Organic optical fibers have a large core diameter.
Signal light can be easily incident on the core. Conventional organic optical fiber amplifiers are designed for organic optical fibers, and contain an amplifying dye in the entire core with a large diameter, requiring a very large optical power to excite the amplifying dye. there were.

【0006】そのため、励起に連続発振のレ−ザを用い
ることができず、高出力のパルスレ−ザを用いていた。
また、パルス光で励起するために、励起パルスの繰返し
周波数より大きな繰返し周波数を持つ信号パルスを増幅
することができなかった。
Therefore, a continuous oscillation laser cannot be used for excitation, and a high-output pulse laser has been used.
In addition, because of excitation by pulsed light, a signal pulse having a repetition frequency higher than that of the excitation pulse cannot be amplified.

【0007】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、低い励起パワーで
信号光が増幅でき、かつ信号光を入射することが容易な
光ファイバアンプ及び光ファイバ型光増幅装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical fiber amplifier which can amplify a signal light with a low pump power and can easily input the signal light. An object of the present invention is to provide an optical fiber type optical amplifier.

【0008】[0008]

【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、光ファイバに入射された励起光により同
じく前記光ファイバに入射された信号光を増幅する光フ
ァイバアンプにおいて、前記光ファイバは、中心部の第
1のコアと、該第1のコアの周りに設けられ前記第1の
コアよりも屈折率の低い第2のコアと、該第2のコアの
周りに設けられ前記第2のコアよりも屈折率の低いクラ
ッドとで形成され、前記励起光は前記第1のコア内を伝
播して、前記第1のコアに含有された光増幅媒体を励起
し、前記信号光は前記第2のコア内を伝播し前記励起さ
れた光増幅媒体により増幅されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical fiber amplifier for amplifying signal light similarly incident on an optical fiber by pumping light incident on the optical fiber. The fiber includes a first core at a central portion, a second core provided around the first core, and having a lower refractive index than the first core, and a fiber provided around the second core. The pumping light is formed of a clad having a lower refractive index than the second core, and the pumping light propagates in the first core to excite an optical amplification medium contained in the first core, and the signal light Is propagated in the second core and amplified by the excited optical amplification medium.

【0009】また、本発明の他の特徴は、前記第2のコ
アが、中心部から外周部に向かって前記屈折率が減少す
るように形成されていることにある。
Another feature of the present invention resides in that the second core is formed so that the refractive index decreases from the center to the outer periphery.

【0010】また、本発明の他の特徴は、前記第2のコ
アが、前記信号光を前記光増幅媒体に集光させることに
ある。
Another feature of the present invention is that the second core focuses the signal light on the optical amplification medium.

【0011】また、本発明の他の特徴は、前記第1のコ
ア及び前記第2のコアが、光透過性を有する有機材料で
形成されていることにある。
Further, another feature of the present invention is that the first core and the second core are formed of an organic material having a light transmitting property.

【0012】また、本発明の他の特徴は、前記光増幅媒
体が有機色素であることにある。
Another feature of the present invention is that the optical amplification medium is an organic dye.

【0013】また、本発明の他の特徴は、励起光光源か
らの励起光と信号光を入射する入射部と、前記入射され
た励起光により同じく前記入射された信号光を増幅する
光増幅部と、前記励起光と前記増幅された信号光を出射
する出射部とを有する光ファイバ型光増幅装置におい
て、前記光増幅部は、請求項1ないし請求項6のいずれ
か1項記載の光ファイバアンプであることにある。
Further, another feature of the present invention is that an incident portion for receiving the pumping light and the signal light from the pumping light source, and an optical amplifying portion for amplifying the incident signal light also by the incident pumping light. The optical fiber according to claim 1, wherein the optical amplifying unit includes: an excitation unit that emits the pumping light and the amplified signal light. 8. Being an amplifier.

【0014】また、本発明の他の特徴は、前記信号光を
伝播する前記光増幅部の第2のコアが、前記入射部また
は前記出射部において、前記第2のコアの径よりもコア
径の小さな光ファイバと接続されていることにある。
Further, another feature of the present invention is that the second core of the optical amplifying section that propagates the signal light has a core diameter larger than the diameter of the second core at the incident section or the output section. Is connected to a small optical fiber.

【0015】また、本発明の他の特徴は、石英をコア材
とする光ファイバと有機材料をコア材とする光ファイバ
とを接続する双方向通信用光増幅モジュ−ルを用いて光
信号を伝送する光情報通信路において、前記双方向通信
用光増幅モジュ−ルは、請求項7または請求項8のいず
れか1項記載の光ファイバ型光増幅装置であることにあ
る。
Another feature of the present invention is that an optical signal is transmitted using an optical amplification module for bidirectional communication for connecting an optical fiber having quartz as a core material and an optical fiber having an organic material as a core material. In the optical information communication path for transmission, the optical amplification module for bidirectional communication is an optical fiber type optical amplification device according to any one of claims 7 and 8.

【0016】また、本発明の他の特徴は、光ファイバに
含有された光増幅媒体を励起光により励起し、信号光を
増幅する光増幅方法において、前記光ファイバの第1の
コアに前記励起光を伝播させると共に前記光ファイバの
第2のコアに信号光を伝播させ、前記信号光を前記光増
幅媒体に集光することにより、前記信号光を増幅するこ
とにある。
Another feature of the present invention is an optical amplification method for amplifying a signal light by exciting an optical amplifying medium contained in an optical fiber with a pump light, wherein the pump is provided on a first core of the optical fiber. The signal light is propagated to the second core of the optical fiber while being propagated, and the signal light is amplified on the optical amplification medium by amplifying the signal light.

【0017】本発明によれば、光ファイバの中心部の第
1のコアは、励起光をコア内に伝播し、励起光によりコ
ア内に周期的間隔で配置された光増幅媒体を励起する。
第1のコアの周りに設けられ第1のコアよりも屈折率の
低い第2のコアは、信号光をコア内に伝播し、第1のコ
ア内で励起された光増幅媒体により信号光を増幅する。
また、第2のコアは、中心部から外周部に向かって前記
屈折率が減少するように形成され、信号光を前記光増幅
媒体に集光させる。第2のコアの周りに設けられたクラ
ッドは、第2のコアよりも屈折率が低い。
According to the present invention, the first core at the center of the optical fiber propagates the pumping light into the core, and excites the optical amplification medium arranged at regular intervals in the core by the pumping light.
The second core, which is provided around the first core and has a lower refractive index than the first core, propagates the signal light into the core and converts the signal light by the optical amplifying medium pumped in the first core. Amplify.
The second core is formed such that the refractive index decreases from the center toward the outer periphery, and focuses the signal light on the optical amplification medium. The cladding provided around the second core has a lower refractive index than the second core.

【0018】このように、コア径の小さな第1のコアに
信号光を増幅する光増幅媒体が配置されているので励起
パワーが小さくて良く、また、信号光はコア径の大きな
第2のコアを伝播するので、信号光の入射を容易にする
ことができる。
As described above, since the optical amplifying medium for amplifying the signal light is disposed in the first core having a small core diameter, the pump power may be small, and the signal light may be supplied to the second core having a large core diameter. Therefore, the incidence of signal light can be facilitated.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図を用
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1に本発明の一実施例に係る光ファイバ
アンプの構成を示す。図1に示すように、光ファイバア
ンプ120は、外周にクラッド52、その次に信号光を
伝送するための第2のコアであるコア50、中心部に第
1のコアである励起光用コア54を同心円状に形成して
いる。
FIG. 1 shows the configuration of an optical fiber amplifier according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an optical fiber amplifier 120 includes a cladding 52 on the outer periphery, a core 50 as a second core for transmitting signal light, and a pumping core as a first core in the center. 54 are formed concentrically.

【0021】コア50及び励起光用コア54は、光透過
性を有する有機材料で形成されており、また光増幅媒体
である有機色素を含有した光増幅部56は、励起光用コ
ア54内に周期的な間隔で形成されている。
The core 50 and the excitation light core 54 are formed of an organic material having optical transparency, and an optical amplification section 56 containing an organic dye as an optical amplification medium is provided inside the excitation light core 54. It is formed at periodic intervals.

【0022】励起光用コア54に励起光302を入射す
ると、励起光302は励起光用コア54内に閉じ込めら
れて伝播する。励起光302を受けた有機色素は、励起
光302を吸収し、励起状態になる。信号光300は励
起光302よりも角度を付けて光ファイバアンプ120
の入射側端面に集光して入射させる。信号光300はコ
ア50内を伝播する。
When the excitation light 302 is incident on the excitation light core 54, the excitation light 302 is confined in the excitation light core 54 and propagates. The organic dye that has received the excitation light 302 absorbs the excitation light 302 and enters an excited state. The signal light 300 is more angled than the pump light 302 and the optical fiber amplifier 120
Is condensed and incident on the incident side end face of. The signal light 300 propagates in the core 50.

【0023】コア50は、中心部から外周部に向かって
2次関数的に屈折率が低下するいわゆるグレ−テッドイ
ンデックス型の屈折率分布をしているため、ファイバの
入射側端面に集光して入射した信号光300は、信号光
線304のように再び集光する。本実施例では、この集
光点に光増幅部56を設けている。
Since the core 50 has a so-called graded index type refractive index distribution in which the refractive index decreases quadratically from the center to the outer periphery, the core 50 condenses light on the incident end face of the fiber. The incident signal light 300 is again focused like a signal light beam 304. In the present embodiment, an optical amplifier 56 is provided at this focal point.

【0024】光増幅部56において、信号光300は励
起された有機色素により増幅される。信号光300は、
コア50を伝播するあいだにコア50の媒質による吸収
・散乱等を受けて減衰するが、光増幅部56により減衰
以上に増幅される。
In the optical amplifier 56, the signal light 300 is amplified by the excited organic dye. The signal light 300 is
While propagating through the core 50, it is attenuated by absorption and scattering by the medium of the core 50, but is amplified by the optical amplifying unit 56 beyond the attenuation.

【0025】本実施例においては、信号光300として
波長590nmに中心を持つLEDからの光を用い、L
EDに流す電流を変調することにより、信号光の強度を
変調する。
In the present embodiment, light from an LED having a center at a wavelength of 590 nm is used as the signal light 300.
By modulating the current flowing through the ED, the intensity of the signal light is modulated.

【0026】光増幅部56に含有する有機色素は、信号
光300の波長に合わせて選択する必要がある。本実施
例において、信号光300の波長590nmに合わせ
て、光増幅部56に有機色素ロ−ダミンBを含有させ
た。
The organic dye contained in the optical amplifier 56 must be selected according to the wavelength of the signal light 300. In the present example, the organic dye rhodamine B was contained in the optical amplifier 56 in accordance with the wavelength of the signal light 300 of 590 nm.

【0027】また、励起光302には、連続的に発振す
るNd−YAGレ−ザの1064nmの基本波を非線形
結晶により波長を半分にした532nmの光を用いた。
有機色素は、励起光302を吸収して励起状態となり、
誘導放出により信号光300を増幅する。
As the pumping light 302, a 532-nm light obtained by halving the wavelength of a 1064-nm fundamental wave of a continuously oscillating Nd-YAG laser by a non-linear crystal was used.
The organic dye absorbs the excitation light 302 to be in an excited state,
The signal light 300 is amplified by stimulated emission.

【0028】本実施例以外にも、信号光30の波長に合
わせて色素材料を選択すれば良く、例えば、信号光30
0として650nmの半導体レ−ザまたはLEDを用い
るときには、有機色素としてDCM、850nmの時に
はLSD821を用い、アルゴンイオンレ−ザ等で励起
すれば良い。
In addition to the present embodiment, a dye material may be selected in accordance with the wavelength of the signal light 30.
When a 650 nm semiconductor laser or LED is used as 0, DCM may be used as the organic dye, and when 850 nm, LSD821 may be used to excite with an argon ion laser or the like.

【0029】光増幅部56には、本実施例のように有機
色素以外にも、レ−ザの増幅媒体として用いられている
材料を用いても本発明の効果を得ることができる。ま
た、光増幅部56に含有する増幅媒体に合わせて励起光
用コア54の材料を変更しても良い。例えば、増幅媒体
としてErを用いる場合には、励起光用コア54として
ガラスを用いれば良い。
The effect of the present invention can be obtained by using a material used as a laser amplifying medium in the optical amplifying section 56 in addition to the organic dye as in this embodiment. Further, the material of the excitation light core 54 may be changed according to the amplification medium contained in the optical amplification section 56. For example, when Er is used as the amplification medium, glass may be used as the excitation light core 54.

【0030】従来の光ファイバアンプにおいては、信号
伝送用のコア全体に光増幅用媒体が含有されていた。特
に、有機光ファイバを用いた光ファイバアンプは、コア
径が大きく、そのために、非常に大きな励起光のパワー
が必要であった。そのため、出力の大きなパルスレ−ザ
を用いて励起していた。
In a conventional optical fiber amplifier, an optical amplifying medium is contained in the entire signal transmission core. In particular, an optical fiber amplifier using an organic optical fiber has a large core diameter, and therefore requires a very large excitation light power. Therefore, excitation has been performed using a pulse laser having a large output.

【0031】しかし、本実施例においては、信号光伝送
用のコア50と励起光用コア54を分離し、励起光用コ
ア54を細くしたため、励起光302のパワーが小さく
ても光増幅媒体を十分に励起できるようになった。
However, in the present embodiment, the core 50 for signal light transmission and the core 54 for pumping light are separated and the core 54 for pumping light is made thin, so that the optical amplifying medium can be used even if the power of the pumping light 302 is small. Excitable enough.

【0032】励起光用コア54が細いため励起光302
のパワーが小さくてもパワー密度を大きくでき、励起光
302にCWレ−ザ光を利用可能となった。CWレ−ザ
を用いて励起することにより、常に光増幅媒体を励起で
きるので、信号光300の変調周波数に関係なく増幅す
ることができる。信号光300は径の大きなコア50を
伝播するため、コア50への光入射のための位置調整が
容易であり、短時間で接続することができる。
Since the excitation light core 54 is thin, the excitation light 302
The power density can be increased even if the power is low, and CW laser light can be used as the pump light 302. Since the optical amplifying medium can be always excited by exciting using the CW laser, the amplification can be performed regardless of the modulation frequency of the signal light 300. Since the signal light 300 propagates through the core 50 having a large diameter, position adjustment for light incidence on the core 50 is easy, and connection can be made in a short time.

【0033】また、光増幅部56が励起光用コア54内
に分散して配置しているため、励起光302が励起光用
コア54を長い距離伝わる。信号光線304は、光増幅
部56に集中して集まるため、励起光用コア54全体に
分散することなく効率良く信号光300を増幅すること
ができる。
Further, since the optical amplifying unit 56 is disposed in the excitation light core 54 in a dispersed manner, the excitation light 302 propagates through the excitation light core 54 over a long distance. Since the signal light beam 304 concentrates on the optical amplifier 56, the signal light 300 can be efficiently amplified without being dispersed throughout the pump light core 54.

【0034】図1においては、光増幅部56が励起光用
コア54と分離しているように示しているが、完全に分
離していることは必要なく有機色素を光増幅部56に多
く含有するようにすれば良い。信号光を集光することな
く入射させる場合には、励起光用コア54に一様に光増
幅媒体を含有すれば良い。
Although FIG. 1 shows that the optical amplification section 56 is separated from the excitation light core 54, it is not necessary that the optical amplification section 56 be completely separated, and the optical amplification section 56 contains many organic dyes. You should do it. In the case where the signal light is made incident without being condensed, the optical amplification medium may be uniformly contained in the excitation light core 54.

【0035】図2に光ファイバの半径方向の屈折率分布
を示す。クラッド52径rd、コア径50rc、励起光用
コア54径rpである。クラッド52の屈折率nc、励起
光用コア54の屈折率はn0で一定であるが、コア50
の屈折率は、ファイバの中心からの半径rについてn
(r)と表すと、 n(r)=n1(1−Δ(r/rc2) (rp≦r≦rc)…(数1) Δ=(n1−nc)/n1 と2次関数に近くなるように形成してある。ただし、n
c<n1<n0である。コア50の屈折率が励起光用コア
54よりも屈折率が小さいため、励起光302は励起光
用コア54内に閉じ込められるが、コア50側から励起
光用コア54へ入射した信号光300は、光増幅部56
により増幅された後再びコア50に出る。
FIG. 2 shows the refractive index distribution of the optical fiber in the radial direction. Cladding 52 diameter r d, core diameter 50r c, the excitation light core 54 diameter r p. Although the refractive index n c of the cladding 52 and the refractive index of the excitation light core 54 are constant at n 0 ,
Is n for a radius r from the center of the fiber.
When expressed as (r), n (r) = n1 (1-Δ (r / r c) 2) (r p ≦ r ≦ r c) ... ( number 1) Δ = (n 1 -n c) / n It is formed so as to be close to 1 and a quadratic function. Where n
c <n 1 <n 0 . Since the refractive index of the core 50 is smaller than that of the excitation light core 54, the excitation light 302 is confined in the excitation light core 54, but the signal light 300 incident on the excitation light core 54 from the core 50 side is , Optical amplifier 56
After being amplified by, it returns to the core 50 again.

【0036】信号光300は、 l=π√(rc 2/2Δ) …(数2) で表される周期lで集光されるため、光増幅部56は周
期lの間隔で配置する。
The signal light 300 to be focused by l = π√ (r c 2 / 2Δ) ... period l expressed by equation (2), the optical amplifier unit 56 are arranged at intervals of period l.

【0037】また、 NA=n1√(2Δ) …(数3) とすると、信号光300が収束する位置におけるビ−ム
径φは、おおよそ φ=λ/NA …(数4) となる。したがって、励起光用コア54の径は、このφ
程度、望ましくは、φ〜3φである。
If NA = n 1 √ (2Δ) (Equation 3), the beam diameter φ at the position where the signal light 300 converges is approximately: φ = λ / NA (Equation 4). Accordingly, the diameter of the excitation light core 54 is φ
Degree, desirably φ〜3φ.

【0038】本実施例においては、n1=1.49、n1
−nc=0.015、rc=0.25mmのものを用いたた
め、l=5.5mm、NA=0.26、φ=2.3μmと
なる。
In this embodiment, n 1 = 1.49, n 1
Since -n c = 0.015 and r c = 0.25 mm were used, 1 = 5.5 mm, NA = 0.26, and φ = 2.3 μm.

【0039】本実施例において、 NA2=(n0 2−n1 2)/n0 とおくと、励起光302が励起光用コア54に効率良く
閉じ込めるには励起光用コア54に入射する励起光の開
口数NAsは、 NAs≦NA2 が望ましい。
In the present embodiment, by placing the NA 2 = (n 0 2 -n 1 2) / n 0, the excitation light 302 is efficiently confined in the excitation light core 54 is incident on the excitation light core 54 numerical aperture NA s of the excitation light, NA s ≦ NA 2 is desirable.

【0040】また、入射する信号光300の光ファイバ
アンプ120の軸に対する傾きをθとするとき、 NA2≦sinθ≦NA が望ましい。
When the inclination of the incident signal light 300 with respect to the axis of the optical fiber amplifier 120 is θ, it is preferable that NA 2 ≦ sin θ ≦ NA.

【0041】光入射部からの最初の光増幅部56は、光
入射部からlの距離の位置になるようにする。光ファイ
バアンプ120の長さは増幅率に合わせて決める。本実
施例のように、コア50がグレ−テットインデックス型
であるので、グレ−テットインデックス光ファイバと光
の伝達効率よく接続することができる。
The first light amplifying section 56 from the light incident section is positioned at a distance of 1 from the light incident section. The length of the optical fiber amplifier 120 is determined according to the amplification factor. As in the present embodiment, since the core 50 is of the graded index type, it can be connected to the graded index optical fiber with high light transmission efficiency.

【0042】図3に図1の光ファイバにおける光増幅部
56の形成方法を示す。紫外線510をビ−ムスプリッ
タ504によりほぼ同じ光量の光線に分ける。それぞれ
の光線を、ミラー500、502で反射させて、同一部
に重ねる。この重なった部分に、それぞれの光の干渉部
512を形成させ、この重なった部分は、正弦関数のよ
うに周期的に強度が変化する。この干渉部512に有機
色素を含有した紫外線硬化樹脂を中空の樹脂管の中に詰
めたものを置く。
FIG. 3 shows a method of forming the optical amplifier 56 in the optical fiber of FIG. Ultraviolet light 510 is split by a beam splitter 504 into light beams having substantially the same amount of light. Each light beam is reflected by mirrors 500 and 502 and overlaps the same part. An interference portion 512 of each light is formed in the overlapped portion, and the intensity of the overlapped portion periodically changes like a sine function. In this interference part 512, a resin filled with an ultraviolet curable resin containing an organic dye in a hollow resin tube is placed.

【0043】図4に示すように、光線の重なり部に干渉
により周期的な強度分布が生じる。光強度の強いところ
から紫外線硬化樹脂は硬化を始める。しかし、有機色素
は硬化部から排除されやすく光強度の弱いところに濃縮
されて閉じ込められて光増幅部56となる。
As shown in FIG. 4, a periodic intensity distribution occurs at the overlapping portion of the light beams due to interference. The ultraviolet curable resin starts to cure from the place where the light intensity is strong. However, the organic dye is easily removed from the cured portion and is concentrated and confined in a place where the light intensity is weak, and becomes the light amplification portion 56.

【0044】このようにして、周期的に有機色素の濃度
分布を形成することができる。その後、熱処理により紫
外線による未硬化部を硬化させて励起光用コア54を形
成する。本実施例において、励起部の中心の色素濃度
は、25ppmであった。
Thus, the concentration distribution of the organic dye can be periodically formed. After that, the uncured portion is cured by the heat treatment to form the excitation light core 54. In this example, the dye concentration at the center of the excitation section was 25 ppm.

【0045】グレ−テッドインデックス型の屈折率分布
を有する有機光ファイバの作製方法は、例えばAppl
ied Optics Vol33,p4261(19
94年)に記載されている方法を用いることができる。
A method for producing an organic optical fiber having a graded index type refractive index distribution is described, for example, in Appl.
ied Optics Vol 33, p4261 (19
1994) can be used.

【0046】つまり、低分子化合物benzyln-butyl phta
late、重合開始剤1,1-bis(t-butylperoxy)3,5,5-trimet
hylcyclohexane、ジメチルスルホキシドを含むメチルメ
タクリレ−トモノマ−溶液を中空のポリメチルメタクリ
レ−ト管に注入し、この管を95℃程度の乾燥器中で回
転しながら重合させ、その後、減圧熱処理をする。
That is, the low molecular weight compound benzyln-butyl phta
late, polymerization initiator 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,5,5-trimet
A methyl methacrylate monomer solution containing hylcyclohexane and dimethyl sulfoxide is poured into a hollow polymethyl methacrylate tube, and the tube is polymerized while rotating in a drier at about 95 ° C., followed by heat treatment under reduced pressure. .

【0047】重合処理を行う前に、予め形成しておいた
光増幅部56を含む励起光用コア54をポリメチルメタ
クリレ−ト管の中心に位置させ、重合処理を行うことに
より光増幅部56を含む2重構造の有機光ファイバアン
プを形成することができる。
Prior to the polymerization, the excitation light core 54 including the optical amplifier 56 formed in advance is positioned at the center of the polymethyl methacrylate tube, and the polymerization is performed. Thus, an organic optical fiber amplifier having a double structure including 56 can be formed.

【0048】有機光ファイバアンプは、適当な長さが必
要であり、口径の大きなポリメチルメタクリレ−ト管を
用いて有機光ファイバアンプ構造を形成した後、熱延伸
を行うことにより所望の口径及び長さの有機光ファイバ
アンプを作製できる。
The organic optical fiber amplifier must have an appropriate length, and after forming an organic optical fiber amplifier structure using a large-diameter polymethyl methacrylate tube, it is subjected to thermal stretching to obtain a desired aperture. And the length of the organic optical fiber amplifier.

【0049】このように、熱延伸を行う場合は、予め形
成しておく励起光用コア54内の光増幅部56の周期を
延伸後に所望の周期となるように短く形成しておく。
As described above, when performing the thermal stretching, the cycle of the optical amplifier 56 in the excitation light core 54 which is formed in advance is formed short so as to have a desired cycle after the stretching.

【0050】また、上記の熱重合法以外にも、『Pol
ymers for Lightwave and I
ntegrated Optics』edited b
yLawrence A. Hormark,Marc
el Dekker,Inc.のpp.95−100
(1992)に記載されているように、紫外線を用いた
重合法等、グレ−テッドインデックス型の有機光ファイ
バの作製方法は、適宜選べば良い。
Further, besides the above-mentioned thermal polymerization method, “Pol
ymers for Lightwave and I
integrated Optics "edited b
y Lawrence A. Hormark, Mark
el Dekker, Inc. Pp. 95-100
As described in (1992), a method for producing a graded index type organic optical fiber such as a polymerization method using ultraviolet rays may be appropriately selected.

【0051】図5に本発明の他の実施例に係る光ファイ
バアンプの構成を示す。図5に示すように、本実施例に
おいては、信号光を伝送するための円形のコア50の中
心からずらした位置に励起光用コア54を設けている。
FIG. 5 shows the configuration of an optical fiber amplifier according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the excitation light core 54 is provided at a position shifted from the center of the circular core 50 for transmitting the signal light.

【0052】信号光300は、信号光入射用ファイバ2
4より、コア50の中心に対して、励起光用コア54と
は対称な位置に入射させる。
The signal light 300 is the signal light incident fiber 2
4, the light is made to enter a position symmetrical to the excitation light core 54 with respect to the center of the core 50.

【0053】励起光302は、励起光入射用ファイバ2
8を通じて励起光用コア54に入射し、励起光出射用フ
ァイバ30より取り出される。
The excitation light 302 is the excitation light incident fiber 2
The light enters the excitation light core 54 through 8 and is extracted from the excitation light emitting fiber 30.

【0054】信号光入射用ファイバ24の径をコア50
に比べて小さな物にすることにより、コア50に入射し
た信号光300は、コア50のグレ−テッドインデック
ス型の屈折率分布により周期的に集光されることにな
る。励起光用コア54上で集光される位置に光増幅部5
6を設ける。
The diameter of the signal light incidence fiber 24 is
The signal light 300 incident on the core 50 is periodically collected by the graded index type refractive index distribution of the core 50. The light amplifying unit 5 is located at a position where the light is focused on the excitation light core 54.
6 is provided.

【0055】本実施例においては、光増幅部56の位置
は、光入射部端からlの位置に一つめを設け、その後2
l周期に設ける。さらに、最後の光増幅部56からlの
位置にファイバの終端が来るように長さを調整すると、
信号光300はファイバの終端に集光されることにな
る。
In the present embodiment, the position of the optical amplifying unit 56 is the first one at the position 1 from the end of the light incident unit,
Provided for 1 cycle. Further, when the length is adjusted so that the end of the fiber comes to the position of l from the last optical amplifier 56,
The signal light 300 is focused on the end of the fiber.

【0056】そのため、信号光入射用ファイバ24と同
様に、コア50の中心に対して励起光用コア54とは対
称な位置に信号光出射用ファイバ26を位置させること
によりコア50よりも径の小さな信号光出射用ファイバ
26に効率良く信号光300を結合することができる。
Therefore, similarly to the signal light inputting fiber 24, the signal light emitting fiber 26 is located at a position symmetrical to the excitation light core 54 with respect to the center of the core 50, so that the diameter of the signal light emitting fiber 26 is smaller than the core 50. The signal light 300 can be efficiently coupled to the small signal light emitting fiber 26.

【0057】つまり、コア径1mm程度に対してコア径
50μm程度のマルチモ−ドファイバあるいはコア径7
μm程度のシングルモ−ドファイバ間に設けて光を増幅
することができる。
That is, a multi-mode fiber having a core diameter of about 50 μm or a core diameter of about 7 mm for a core diameter of about 1 mm.
Light can be amplified by being provided between single-mode fibers of about μm.

【0058】従来の有機光ファイバアンプのようにコア
全体に増幅用の色素を分散させたもの場合、入射光はグ
レ−テッドインデックス型の屈折率分布により光入射後
短い距離においては本実施例のように焦点を結びながら
伝播するが、コア内及びコアとクラッドの界面における
欠陥、屈折率の分布、温度による屈折率の揺らぎ、径の
変化等の不均一により、幾何光学から求められる光線の
軌跡からのずれが起こる。
In the case where an amplifying dye is dispersed in the entire core as in a conventional organic optical fiber amplifier, the incident light is of the present embodiment at a short distance after light incidence due to a graded index type refractive index distribution. However, due to defects in the core and at the interface between the core and the clad, distribution of refractive index, fluctuation of refractive index due to temperature, non-uniformity of diameter change, etc., the trajectory of light rays obtained from geometrical optics Deviation from

【0059】おおよそ1mの光ファイバを伝送される間
に、入射時の集光状態は完全にくずれ、光ファイバの位
置にかかわらず電磁気学から求められる平衡状態の光強
度分布となる。この平衡状態にいたる以前においても、
信号光300は微小スポットに集光されることがなくな
り、再び効率良く径の小さな信号光用ファイバに結合す
ることができない。
During transmission through an optical fiber of about 1 m, the light-collecting state at the time of incidence is completely destroyed, and the light intensity distribution is in an equilibrium state determined by electromagnetics regardless of the position of the optical fiber. Even before reaching this equilibrium,
The signal light 300 is no longer focused on a minute spot, and cannot be efficiently coupled to the small-diameter signal light fiber again.

【0060】これに対し、本実施例では、光増幅部間を
伝達するうちに不均一さにより伝播の乱れがおきても、
再び光増幅部56に入射してくる信号光300のみ増幅
されるので、乱れにより光増幅部に入射しなかった光
は、コアを伝播する間に吸収され減衰していく。つま
り、光増幅部56を発光点として順次信号光が伝わって
いくため、光ファイバアンプ120中を所望の距離伝播
した後も、再び集光し、効率良く径の小さな信号光用フ
ァイバに結合される。
On the other hand, in the present embodiment, even if the propagation is disturbed due to the non-uniformity during the transmission between the optical amplifiers,
Since only the signal light 300 incident on the optical amplifier 56 is amplified again, light that has not entered the optical amplifier due to disturbance is absorbed and attenuated while propagating through the core. In other words, since the signal light is sequentially transmitted with the light amplifying section 56 as a light emitting point, even after propagating through the optical fiber amplifier 120 to a desired distance, it is condensed again and efficiently coupled to the small-diameter signal light fiber. You.

【0061】さらに、光増幅部56で自然放出により発
生した光は、信号光300とは相関がなくノイズとなる
が、本発明の光ファイバアンプ120においては、この
自然放出光の一部は励起光302と同様に励起光用コア
54に閉じ込められ、励起光302と共にに取り出され
るので、信号光300と同時に検出される自然放出光が
減少し、その結果ノイズが減少する。
Further, the light generated by the spontaneous emission in the optical amplifier 56 has no correlation with the signal light 300 and becomes noise. However, in the optical fiber amplifier 120 of the present invention, part of the spontaneous emission light is pumped. Like the light 302, the light is confined in the excitation light core 54 and taken out together with the excitation light 302, so that spontaneous emission light detected simultaneously with the signal light 300 is reduced, and as a result, noise is reduced.

【0062】図6に本発明の他の実施例に係る光ファイ
バアンプの構成を示す。図6に示すように、本実施例
は、図5の実施例に加え、さらに別の信号光301を増
幅するようにしたもので、図5と同じものは同符号で記
している。信号光300を伝送するための円形のコア5
0の中心からずらした位置に励起光用コア54を設けて
いる。
FIG. 6 shows the configuration of an optical fiber amplifier according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, in addition to the embodiment in FIG. 5, another signal light 301 is amplified, and the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. Circular core 5 for transmitting signal light 300
The excitation light core 54 is provided at a position shifted from the center of 0.

【0063】信号光300は信号光入射用ファイバ24
より、信号光301は信号光入射用ファイバ25より、
コア50に入射させる。コア50の中心に対して、励起
光用コア54とは対称な位置に入射させる。励起光30
2は、励起光入射用ファイバ28を通じて励起光用コア
54に入射し、励起光出射用ファイバ30より取りださ
れる。
The signal light 300 is the signal light incident fiber 24
Thus, the signal light 301 is transmitted from the signal light incident fiber 25
The light is incident on the core 50. With respect to the center of the core 50, the light is incident on a position symmetrical to the excitation light core 54. Excitation light 30
2 enters the excitation light core 54 through the excitation light incidence fiber 28 and is extracted from the excitation light emission fiber 30.

【0064】励起光用コア54は、図5に比べ太いもの
を用いている。信号光300及び信号光301は、コア
50のグレ−テッドインデックス型の屈折率分布により
周期的に集光されることになる。励起光用コア54に信
号光が集光される位置に光増幅部56を設ける。
The excitation light core 54 is thicker than that of FIG. The signal light 300 and the signal light 301 are periodically collected by the graded index type refractive index distribution of the core 50. An optical amplifier 56 is provided at a position where the signal light is focused on the excitation light core 54.

【0065】信号光入射用ファイバ24と同様に、コア
50の中心に対して励起光用コア54とは対称な位置に
信号光出射用ファイバ26を位置させることによりコア
50よりも径の小さな信号光出射用ファイバ26に効率
良く信号光300を結合することができる。
Similarly to the signal light incident fiber 24, the signal light emitting fiber 26 is located at a position symmetrical to the excitation light core 54 with respect to the center of the core 50, whereby a signal having a smaller diameter than the core 50 is formed. The signal light 300 can be efficiently coupled to the light emitting fiber 26.

【0066】同様に、コア50の中心に対して励起光用
コア54とは対称な位置に信号光出射用ファイバ27を
位置させる。励起光用コア54の径が太いため、信号光
300、信号光301の両方共、光増幅部56に入射
し、増幅される。本実施例においては、信号光300と
信号光301とは、その波長が異なることが望ましい。
Similarly, the signal light emitting fiber 27 is positioned symmetrically with respect to the center of the core 50 with respect to the excitation light core 54. Since the diameter of the pump light core 54 is large, both the signal light 300 and the signal light 301 enter the optical amplifier 56 and are amplified. In this embodiment, it is desirable that the signal light 300 and the signal light 301 have different wavelengths.

【0067】信号光出射用ファイバ26からの信号光3
00に別の信号光301が混ざったり、逆に信号光出射
用ファイバ27からの信号光301に信号光300が混
ざったりするクロスト−クがおきても、波長が異なるこ
とにより、波長分離フィルタ−等を用いて余分な波長を
取り除くことができ、クロスト−クを低減することがで
きる。この場合、それぞれの波長は、光増幅部56に含
有する色素においてゲインがある波長を選ぶ必要があ
る。
The signal light 3 from the signal light emitting fiber 26
Even if there is a crosstalk where another signal light 301 is mixed with the signal light 301 or the signal light 300 is mixed with the signal light 301 from the signal light emitting fiber 27, the wavelength separation filter is used because the wavelengths are different. And the like can be used to remove extra wavelengths and reduce crosstalk. In this case, it is necessary to select a wavelength having a gain in the dye contained in the optical amplification unit 56 for each wavelength.

【0068】本実施例により、1本の光ファイバアンプ
120を用いて2本の信号光を増幅することができ、さ
らに信号光を増やせば、複数の信号光を増幅することが
できる。
According to this embodiment, two signal lights can be amplified using one optical fiber amplifier 120, and a plurality of signal lights can be amplified by further increasing the number of signal lights.

【0069】本実施例の他に、1本の光ファイバアンプ
内に複数本の励起光用コアを設けても良い。それぞれの
励起光用コアに対応し、コアの中心に対して対称な位置
に信号光入射用ファイバ及び信号光出射用ファイバを設
ければ良い。この場合、信号光入射用ファイバに入射す
る信号光の波長に合わせて、対応した励起光用コアの光
増幅部に含有する有機色素を変えれば良い。
In addition to this embodiment, a plurality of excitation light cores may be provided in one optical fiber amplifier. A signal light input fiber and a signal light output fiber may be provided at positions symmetrical with respect to the centers of the cores, corresponding to the respective excitation light cores. In this case, the organic dye contained in the optical amplification section of the corresponding excitation light core may be changed according to the wavelength of the signal light incident on the signal light incidence fiber.

【0070】図7に本発明の光ファイバアンプを用いた
光ファイバ型光増幅装置の実施例を示す。励起光光源1
22からの励起光302と信号光300を入射する入射
部5と、入射された励起光302により同じく入射され
た信号光300を増幅する光増幅部6と、励起光302
と増幅された信号光300を出射する出射部7で構成さ
れている。
FIG. 7 shows an embodiment of an optical fiber type optical amplifier using the optical fiber amplifier of the present invention. Excitation light source 1
An incident part 5 for receiving the pumping light 302 and the signal light 300 from the optical fiber 22; an optical amplifying part 6 for amplifying the signal light 300 which is also incident by the incident pumping light 302;
And an emission unit 7 for emitting the amplified signal light 300.

【0071】入射部5は、コネクタ150、カプラ14
0,141、入射光検出器130で構成され、光増幅部
6は、図5で説明した光ファイバアンプ120で構成さ
れている。また、出射部7は、カプラ142,143、
出射光検出器131、コネクタ150で構成されてい
る、信号光300はコネクタ150を通して入射する。
信号光300の光量はカプラ140により一部分岐され
て入射光検出器130により検出される。
The incident section 5 includes a connector 150, a coupler 14
0, 141 and the incident light detector 130, and the optical amplifier 6 is constituted by the optical fiber amplifier 120 described with reference to FIG. The emitting unit 7 includes couplers 142 and 143,
The signal light 300, which includes the emission light detector 131 and the connector 150, enters through the connector 150.
The light amount of the signal light 300 is partially branched by the coupler 140 and detected by the incident light detector 130.

【0072】励起用光源122から出射された励起光3
02はカプラ141により光ファイバアンプ120に入
射する。入射部5の入射光用ファイバの径が小さいた
め、カプラ141を用いて光ファイバアンプ120の信
号光300を伝播するコア50の所定の位置に来るよう
に入射光用ファイバを接続する。信号光300は光ファ
イバアンプ120により増幅される。
The excitation light 3 emitted from the excitation light source 122
02 enters the optical fiber amplifier 120 by the coupler 141. Since the diameter of the incident light fiber of the incident part 5 is small, the incident light fiber is connected using the coupler 141 so as to come to a predetermined position of the core 50 of the optical fiber amplifier 120 that propagates the signal light 300. The signal light 300 is amplified by the optical fiber amplifier 120.

【0073】その後励起光302は、カプラ142によ
り分離される。励起光302は信号光300とは分離し
て励起用コア内を伝播するため、波長分離等の光学部品
を用いなくても出射側で容易に取りだすことができる。
また、カプラ142を用いて径の小さい出射光用ファイ
バと接続する。
Thereafter, the excitation light 302 is separated by the coupler 142. The pumping light 302 is separated from the signal light 300 and propagates in the pumping core. Therefore, the pumping light 302 can be easily extracted on the emission side without using optical components such as wavelength separation.
The coupler 142 is connected to a small-diameter light emitting fiber using a coupler 142.

【0074】増幅された信号光300の一部はカプラ1
43により一部分岐されて出射光検出器131により検
出する。出射光検出器131により検出された信号光強
度を基にして信号光強度が所定の強度となるように励起
光強度を制御する。信号光300はコネクタ151を通
して取りだされる。
A part of the amplified signal light 300 is
The light is partially branched by 43 and detected by the output light detector 131. The excitation light intensity is controlled based on the signal light intensity detected by the emission light detector 131 so that the signal light intensity becomes a predetermined intensity. The signal light 300 is extracted through the connector 151.

【0075】出射側からの反射光が光ファイバアンプ1
20に入射して再び増幅されることに問題がある場合
は、カプラ142の前方にアイソレ−タを設ければよ
い。また、光ファイバアンプ120で発生した自然放出
光が入射側に伝播することが問題となるときにはカプラ
141の後方にアイソレ−タを設ければよい。
The reflected light from the output side is
If there is a problem in that the light is incident on the light and is amplified again, an isolator may be provided in front of the coupler 142. If it is a problem that the spontaneous emission light generated by the optical fiber amplifier 120 propagates to the incident side, an isolator may be provided behind the coupler 141.

【0076】さらに、出射側からの反射光をモニタする
必要があるときには、カプラ143の後方に反射光を分
離するためにカプラを設けて分離し、検出すればよい。
Further, when it is necessary to monitor the reflected light from the emission side, a coupler may be provided behind the coupler 143 to separate the reflected light, and the separated light may be detected.

【0077】本実施例では、信号光の入射側から励起光
を入射する前方励起の配置を用いているが、出射側から
励起光を入射する後方励起、または両側から入射する両
側励起を用いても良い。
In this embodiment, a forward pump arrangement in which pump light is incident from the signal light incident side is used, but a backward pump in which pump light is incident from the output side, or a double-sided pump in which pump light is incident from both sides is used. Is also good.

【0078】図8に本発明の光ファイバアンプを用いた
石英系光ファイバとプラスチック光ファイバとの間に用
いる双方向通信用光増幅モジュ−ルの実施例を示す。シ
ングルモ−ドの石英ファイバ22からの780nmの信
号光は、方向性結合器170に入射する。
FIG. 8 shows an embodiment of an optical amplification module for bidirectional communication used between a quartz optical fiber and a plastic optical fiber using the optical fiber amplifier of the present invention. The signal light of 780 nm from the single mode quartz fiber 22 enters the directional coupler 170.

【0079】方向性結合器170には、石英系導波路か
らなる2分岐のカプラに、780nmの信号光は透過し
830nmの信号光は反射するダイクロイックミラ17
2を設けてあり、左側から入射した780nmの信号光
は光ファイバ型光増幅装置10に入射する。
The directional coupler 170 includes a dichroic mirror 17 that transmits a 780 nm signal light and reflects a 830 nm signal light to a two-branch coupler made of a silica-based waveguide.
2 is provided, and the signal light of 780 nm incident from the left enters the optical fiber type optical amplifier 10.

【0080】光ファイバ型光増幅装置10は、図7に示
した構造をしており、780nmの信号光を増幅するよ
うに構成してある。光ファイバ型光増幅装置10により
増幅された信号光は、方向性結合器171を通ってプラ
スチックファイバ20に出力される。
The optical fiber type optical amplifier 10 has the structure shown in FIG. 7, and is configured to amplify a signal light of 780 nm. The signal light amplified by the optical fiber type optical amplifier 10 is output to the plastic fiber 20 through the directional coupler 171.

【0081】方向性結合器171には、プラスチック導
波路からなる2分岐のカプラに780nmの信号光は透
過し、830nmの信号光は反射するダイクロイックミ
ラ173を設けてある。光ファイバ型光増幅装置10の
信号光導波部、方向性結合器171、プラスチックファ
イバ20は、開口数0.3程度の開口数の小さなものを
用いている。
The directional coupler 171 is provided with a dichroic mirror 173 that transmits a signal light of 780 nm and reflects a signal light of 830 nm to a two-branch coupler formed of a plastic waveguide. As the signal light waveguide, the directional coupler 171, and the plastic fiber 20 of the optical fiber type optical amplifier 10, those having a small numerical aperture of about 0.3 are used.

【0082】プラスチックファイバ20側から信号を伝
えるときには、830nmの信号光が方向性結合器17
1に入射し、ダイクロイックミラ173で反射して光フ
ァイバ型光増幅装置11側に出力される。
When transmitting a signal from the plastic fiber 20 side, a signal light of 830 nm is transmitted by the directional coupler 17.
1 and is reflected by the dichroic mirror 173 and output to the optical fiber type optical amplifier 11 side.

【0083】方向性結合器171からの信号光は、レン
ズ180により集光されて光ファイバ型光増幅装置11
に入射する。方向性結合器171からの信号光は、レン
ズ180により集光されて光ファイバ型光増幅装置11
に入射する。
The signal light from the directional coupler 171 is condensed by the lens 180, and is condensed by the optical fiber type optical amplifier 11
Incident on. The signal light from the directional coupler 171 is condensed by the lens 180 and is
Incident on.

【0084】光ファイバ型光増幅装置11は830nm
の光を増幅するように調整してあり、信号光導波部は、
開口数0.6程度の開口数の大きなものを用いている。
The optical fiber type optical amplifier 11 has a wavelength of 830 nm.
Has been adjusted to amplify the light of the signal light waveguide section,
A large numerical aperture of about 0.6 is used.

【0085】このことにより、レンズ180により微小
に集光された光が効率良く光ファイバ型光増幅装置11
に入射する。光ファイバ型光増幅装置11により増幅さ
れた信号光は、光ファイバ型光増幅装置11のファイバ
の端面で集光されるように長さを調整しているため、コ
ア径の小さな方向性結合器171の光導波路にレンズ等
の光学部品を用いることなく効率良く結合することがで
きる。
As a result, the light condensed minutely by the lens 180 can be efficiently transmitted to the optical fiber type optical amplifier 11.
Incident on. Since the length of the signal light amplified by the optical fiber type optical amplifier 11 is adjusted so as to be focused on the end face of the fiber of the optical fiber type optical amplifier 11, the directional coupler having a small core diameter is used. 171 can be efficiently coupled to the optical waveguide without using an optical component such as a lens.

【0086】光ファイバ型光増幅装置11により増幅さ
れた信号光は、方向性結合器171でダイクロイックミ
ラ172反射し、石英ファイバ22に出力される。
The signal light amplified by the optical fiber type optical amplifier 11 is reflected by the directional coupler 171 at the dichroic mirror 172 and output to the quartz fiber 22.

【0087】図9に本発明の光ファイバアンプを用いた
光情報通信路の実施例を示す。図9に示すように、電話
局の端末局400から家庭402まで双方向に光ファイ
バで情報を通信する場合の実施例について示している
が、ケ−ブルテレビ等の配信等にも同様に用いることが
できる。
FIG. 9 shows an embodiment of an optical information communication path using the optical fiber amplifier of the present invention. As shown in FIG. 9, an embodiment is shown in which information is bidirectionally communicated by optical fiber from the terminal station 400 of the telephone station to the home 402, but it is similarly used for distribution of a cable television or the like. be able to.

【0088】端末局400から石英ファイバ22に78
0nmの波長の信号光を入射する。石英ファイバ22に
入射された信号光は、配信する家庭402の近くで双方
向通信用光増幅モジュ−ル14により増幅され、スタ−
カプラ100により16分割される。双方向通信用光増
幅モジュ−ル14は、図8のものを用いている。
The terminal station 400 sends 78 to the quartz fiber 22.
A signal light having a wavelength of 0 nm is incident. The signal light incident on the quartz fiber 22 is amplified by the optical amplifier module for two-way communication 14 near the home 402 to which the signal is distributed.
It is divided into 16 by the coupler 100. The optical amplification module 14 for bidirectional communication uses the one shown in FIG.

【0089】16分割された信号光は、プラスチック光
ファイバ20により一本ずつ各家庭402に送られる。
家庭402においては、光ネットワ−クユニット102
により受信し、信号を取り出す。
The signal light divided into 16 is transmitted to each home 402 one by one by the plastic optical fiber 20.
In the home 402, the optical network unit 102
And receive the signal.

【0090】家庭402からの信号は、830nmの光
を用い、光ネットワ−クユニット102からプラスチッ
ク光ファイバ20に信号光を入射し、スタ−カプラ10
0により各家庭402からの信号が一緒になった後、双
方向通信用光増幅モジュ−ル14により増幅されて石英
ファイバ22に入射し、端末局400に至る。
The signal from the home 402 uses light of 830 nm, the signal light enters the plastic optical fiber 20 from the optical network unit 102, and the star coupler 10
After the signals from the respective homes 402 are put together by 0, the signals are amplified by the optical amplification module 14 for two-way communication, incident on the quartz fiber 22, and reach the terminal station 400.

【0091】石英ファイバ22とプラスチック光ファイ
バ20のコア径の違いは、石英ファイバ22と双方向通
信用光増幅モジュ−ル14との接続部で解消されるの
で、コア径の大きなプラスチック光ファイバ20からコ
ア径の小さな石英ファイバ22へも効率良く光を伝送す
ることができる。
The difference between the core diameters of the quartz fiber 22 and the plastic optical fiber 20 is eliminated at the connection between the quartz fiber 22 and the optical amplification module 14 for bidirectional communication. Light can be efficiently transmitted from the optical fiber to the quartz fiber 22 having a small core diameter.

【0092】スタ−カプラ100により光が分割される
ので各家庭に配られる光量が少なくなると共にプラスチ
ック光ファイバ20の光吸収により光が減衰するが、双
方向通信用光増幅モジュ−ル14により信号光を増幅す
ることにより十分な光量の光信号を各家庭402に送る
ことができる。
Since the light is split by the star coupler 100, the amount of light distributed to each home is reduced and the light is attenuated by the light absorption of the plastic optical fiber 20, but the signal is amplified by the optical amplification module 14 for bidirectional communication. By amplifying the light, a sufficient amount of light signal can be sent to each home 402.

【0093】また、石英ファイバ22においてもプラス
チック光ファイバ20においても吸収の比較的少ない近
赤外波長の光を用いることにより、端末局400から家
庭402まで同一波長の波長の光を用いることができ、
本実施例のように信号を光のまま増幅して家庭402に
配信することができる。
In addition, by using near-infrared wavelength light with relatively little absorption in both the quartz fiber 22 and the plastic optical fiber 20, light having the same wavelength can be used from the terminal station 400 to the home 402. ,
As in the present embodiment, the signal can be amplified as it is as light and distributed to the home 402.

【0094】また、信号を光のまま増幅するので、増幅
器の構成が簡単となる。また、石英ファイバ22とプラ
スチック光ファイバ20との間で光波長を変える必要が
なく、光信号を電気信号に変え再び波長の違う光に変換
することがないので、構造が簡単になり、発光素子の数
が少ないので信頼性が高い。
Further, since the signal is amplified as light, the configuration of the amplifier is simplified. Further, there is no need to change the light wavelength between the quartz fiber 22 and the plastic optical fiber 20, and there is no need to convert an optical signal into an electric signal and convert it into light having a different wavelength again, so that the structure is simplified and the light emitting element is simplified. The reliability is high because the number is small.

【0095】また、長距離部は光吸収のすくない石英フ
ァイバ22を用い、光接続部の多い家庭側にコア径の大
きく安価なプラスチックファイバ20を用いることがで
き、異種の光ファイバであっても接続が容易であり、低
価格の光通信網を構築することができる。
In addition, a quartz fiber 22 having little light absorption is used for the long distance portion, and a cheap plastic fiber 20 having a large core diameter can be used on the home side having many optical connection portions. Connection is easy, and a low-cost optical communication network can be constructed.

【0096】上記光情報通信路以外にも、プラスチック
光ファイバを用いたロ−カルエリアネットワ−ク等の情
報通信において、本発明の光ファイバアンプを中継器と
して用いることができる。この場合、信号光を一旦電気
信号変換したのち増幅し再び信号光に変換するような増
幅装置とは異なり、信号を光のまま増幅できるので、中
継器の構造が簡単となり中継によるノイズの増加を少な
くすることができる。
The optical fiber amplifier of the present invention can be used as a repeater in information communication such as a local area network using a plastic optical fiber other than the optical information communication path. In this case, unlike an amplifying device in which signal light is once converted to an electric signal, then amplified and then converted back to signal light, the signal can be amplified as it is, so that the structure of the repeater is simplified and the increase in noise due to relaying is reduced. Can be reduced.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明によれば、低い励起パワーで信号
光が増幅でき、かつ信号光を入射することが容易な光フ
ァイバアンプを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical fiber amplifier which can amplify signal light with low pumping power and can easily input signal light.

【0098】また、この光ファイバアンプを用いること
により、構造の簡単な、しかも信頼性の高い光ファイバ
型光増幅装置を提供することができる。
Further, by using this optical fiber amplifier, it is possible to provide an optical fiber type optical amplifier having a simple structure and high reliability.

【0099】また、この光ファイバ型光増幅装置を用い
ることにより、低価格の光情報通信路を構築することが
できる。
Further, by using this optical fiber type optical amplifier, a low-cost optical information communication path can be constructed.

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

【図1】本発明の一実施例に係る光ファイバアンプの構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の光ファイバにおける半径方向の屈折率分
布を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a refractive index distribution in a radial direction of the optical fiber of FIG. 1;

【図3】図1の光ファイバにおける光増幅部の形成方法
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of forming an optical amplifier in the optical fiber of FIG. 1;

【図4】図3の光増幅部の形成の原理説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of formation of the optical amplification unit in FIG. 3;

【図5】本発明の他の実施例に係る光ファイバアンプの
構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例に係る光ファイバアンプの
構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to another embodiment of the present invention.

【図7】図5の光ファイバアンプを用いた光ファイバ型
光増幅装置の実施例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of an optical fiber type optical amplifier using the optical fiber amplifier of FIG. 5;

【図8】図7の光ファイバ型光増幅装置を用いた双方向
通信用光増幅モジュ−ルの実施例を示す図である。
8 is a diagram showing an embodiment of an optical amplification module for bidirectional communication using the optical fiber type optical amplification device of FIG. 7;

【図9】図8の双方向通信用光増幅モジュ−ルを用いた
光情報通信路の実施例を示す図である。
9 is a diagram showing an embodiment of an optical information communication path using the optical amplification module for bidirectional communication of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…入射部、6…光増幅部、7…出射部、10,11…
光ファイバ型光増幅装置、20…プラスチック光ファイ
バ、22…石英ファイバ、24,25…信号光入射用フ
ァイバ、26,27…信号光出射用ファイバ、28…励
起光入射用ファイバ、30…励起光出射用ファイバ、5
0…コア、52…クラッド、54…励起光用コア、56
…光増幅部、60…光重合性樹脂、100…スタ−カプ
ラ、102…光ネットワ−クユニット、120…光ファ
イバアンプ、122…励起用光源、130…入射光検出
器、131…出射光検出器、140,141,142,
143…カプラ、150,151…コネクタ、160,
161…アイソレ−タ、170,171…方向性結合
器、172,173…ダイクロイックミラ、180…レ
ンズ、300,301…信号光、302…励起光、30
4…信号光線、400…端末局、402…家庭、50
0,502…ミラー、504…ビ−ムスプリッタ、51
0…紫外線、512…干渉部、
5 incident part, 6 optical amplification part, 7 emission part, 10, 11 ...
Optical fiber type optical amplifying device, 20: plastic optical fiber, 22: quartz fiber, 24, 25: signal light incidence fiber, 26, 27: signal light emission fiber, 28: excitation light incidence fiber, 30: excitation light Emission fiber, 5
0: core, 52: clad, 54: core for excitation light, 56
... Optical amplification unit, 60 ... Photopolymerizable resin, 100 ... Star coupler, 102 ... Optical network unit, 120 ... Optical fiber amplifier, 122 ... Excitation light source, 130 ... Incident light detector, 131 ... Outgoing light detection Vessels, 140, 141, 142,
143 coupler, 150, 151 connector, 160,
161, isolator, 170, 171 directional coupler, 172, 173 dichroic mirror, 180, lens, 300, 301 signal light, 302 excitation light, 30
4 ... Signal beam, 400 ... Terminal station, 402 ... Home, 50
0,502: mirror, 504: beam splitter, 51
0 ... ultraviolet rays, 512 ... interference part,

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光ファイバに入射された励起光により同じ
く前記光ファイバに入射された信号光を増幅する光ファ
イバアンプにおいて、 前記光ファイバは、中心部の第1のコアと、該第1のコ
アの周りに設けられ前記第1のコアよりも屈折率の低い
第2のコアと、該第2のコアの周りに設けられ前記第2
のコアよりも屈折率の低いクラッドとで形成され、前記
励起光は前記第1のコア内を伝播して前記第1のコアに
含有された光増幅媒体を励起し、前記信号光は前記第2
のコア内を伝播し前記励起された光増幅媒体により増幅
されることを特徴とする光ファイバアンプ。
1. An optical fiber amplifier for amplifying signal light similarly incident on said optical fiber by pumping light incident on said optical fiber, said optical fiber comprising: a first core at a central portion; A second core provided around the core and having a lower refractive index than the first core; and a second core provided around the second core.
And the cladding having a lower refractive index than the core, the pumping light propagates in the first core to excite an optical amplification medium contained in the first core, and the signal light is 2
An optical fiber amplifier, which propagates in the core of (1) and is amplified by the excited optical amplifying medium.
【請求項2】請求項1において、前記光増幅媒体は、前
記第1のコア内に前記励起光の進行方向に対して周期的
間隔で配置されていることを特徴とする光ファイバアン
プ。
2. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said optical amplifying medium is arranged in said first core at a periodic interval with respect to a traveling direction of said pumping light.
【請求項3】請求項1において、前記第2のコアは、中
心部から外周部に向かって前記屈折率が減少するように
形成されていることを特徴とする光ファイバアンプ。
3. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said second core is formed so that said refractive index decreases from a central portion toward an outer peripheral portion.
【請求項4】請求項1ないし請求項3において、前記第
2のコアは、前記信号光を前記光増幅媒体に集光させる
ことを特徴とする光ファイバアンプ。
4. An optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said second core focuses said signal light on said optical amplification medium.
【請求項5】請求項1において、前記第1のコア及び前
記第2のコアは、光透過性を有する有機材料で形成され
ていることを特徴とする光ファイバアンプ。
5. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said first core and said second core are formed of an organic material having optical transparency.
【請求項6】請求項1において、前記光増幅媒体は有機
色素であることを特徴とする光ファイバアンプ。
6. An optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said optical amplification medium is an organic dye.
【請求項7】励起光光源からの励起光と信号光を入射す
る入射部と、前記入射された励起光により同じく前記入
射された信号光を増幅する光増幅部と、前記励起光と前
記増幅された信号光を出射する出射部とを有する光ファ
イバ型光増幅装置において、 前記光増幅部は、請求項1ないし請求項6のいずれか1
項記載の光ファイバアンプであることを特徴とする光フ
ァイバ型光増幅装置。
7. An incident section for receiving pumping light and signal light from a pumping light source, an optical amplifying section for amplifying the incident signal light by the incident pumping light, and the pumping light and the amplifier. 7. An optical fiber type optical amplifying device comprising: an emission unit for emitting a selected signal light; wherein the optical amplification unit is any one of claims 1 to 6.
An optical fiber type optical amplifying device characterized in that it is the optical fiber amplifier according to the above item.
【請求項8】請求項7において、前記信号光を伝播する
前記光増幅部の第2のコアは、前記入射部または前記出
射部において、前記第2のコアの径よりもコア径の小さ
な光ファイバと接続されていることを特徴とする光ファ
イバ型光増幅装置。
8. The optical amplifier according to claim 7, wherein said second core of said optical amplifier for transmitting said signal light has a core diameter smaller than a diameter of said second core at said incident part or said emission part. An optical fiber type optical amplifying device connected to a fiber.
【請求項9】石英をコア材とする光ファイバと有機材料
をコア材とする光ファイバとを接続する双方向通信用光
増幅モジュ−ルを用いて光信号を伝送する光情報通信路
において、 前記双方向通信用光増幅モジュ−ルは、請求項7または
請求項8のいずれか1項記載の光ファイバ型光増幅装置
であることを特徴とする光情報通信路。
9. An optical information communication path for transmitting an optical signal using a bidirectional communication optical amplification module for connecting an optical fiber having a core material of quartz and an optical fiber having a core material of an organic material, 9. An optical information communication path, wherein the bidirectional communication optical amplification module is the optical fiber type optical amplification device according to claim 7.
【請求項10】光ファイバに含有された光増幅媒体を励
起光により励起し、信号光を増幅する光増幅方法におい
て、 前記光ファイバの第1のコアに前記励起光を伝播させる
と共に前記光ファイバの第2のコアに信号光を伝播さ
せ、前記信号光を前記光増幅媒体に集光することによ
り、前記信号光を増幅することを特徴とする光増幅方
法。
10. An optical amplification method for amplifying a signal light by exciting an optical amplification medium contained in an optical fiber with excitation light, wherein said excitation light is propagated to a first core of said optical fiber and said optical fiber is Amplifying the signal light by propagating the signal light to the second core and condensing the signal light on the optical amplification medium.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010108999A (en) * 2008-10-28 2010-05-13 Fujikura Ltd Optical fiber and optical-fiber amplifier
JPWO2012172996A1 (en) * 2011-06-16 2015-02-23 古河電気工業株式会社 Multi-core amplification optical fiber
WO2021199193A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-07 日本電信電話株式会社 Optical fiber amplifier and rare earth-added optical fiber

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