JPH11121838A - 光増幅用ファイバ及びファイバグレーティングの形成方法 - Google Patents
光増幅用ファイバ及びファイバグレーティングの形成方法Info
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- JPH11121838A JPH11121838A JP9285096A JP28509697A JPH11121838A JP H11121838 A JPH11121838 A JP H11121838A JP 9285096 A JP9285096 A JP 9285096A JP 28509697 A JP28509697 A JP 28509697A JP H11121838 A JPH11121838 A JP H11121838A
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、簡単な構成でＡＳＥを効率
的に除去できる光増幅用ファイバを提供することであ
る。 【解決手段】 光増幅用ファイバであって、希土類元素
のドープされた第１の屈折率を有するコアと、第１の屈
折率よりも小さな第２の屈折率を有し、コアを包囲する
クラッドと、第１波長の信号光と第２波長の励起光を透
過させ、増幅された自然放出光を除去するコア中に形成
されたファイバグレーティングとから構成される。ファ
イバグレーティングは、信号光の伝搬方向に対して光増
幅用ファイバ全長の中間点より上流側に形成されている
のが望ましい。
的に除去できる光増幅用ファイバを提供することであ
る。 【解決手段】 光増幅用ファイバであって、希土類元素
のドープされた第１の屈折率を有するコアと、第１の屈
折率よりも小さな第２の屈折率を有し、コアを包囲する
クラッドと、第１波長の信号光と第２波長の励起光を透
過させ、増幅された自然放出光を除去するコア中に形成
されたファイバグレーティングとから構成される。ファ
イバグレーティングは、信号光の伝搬方向に対して光増
幅用ファイバ全長の中間点より上流側に形成されている
のが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ増幅器に
適用することのできる光増幅用ファイバ及び光増幅用フ
ァイバ中へのファイバグレーティングの形成方法に関す
る。
適用することのできる光増幅用ファイバ及び光増幅用フ
ァイバ中へのファイバグレーティングの形成方法に関す
る。
【０００２】光信号を電気信号に変換することなく光信
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり、大容量化が容易であるという点及び多
チャンネルの一括増幅が可能であるという点から、今後
の光通信システムのキーデバイスの１つして各研究機関
で盛んに研究されている。
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり、大容量化が容易であるという点及び多
チャンネルの一括増幅が可能であるという点から、今後
の光通信システムのキーデバイスの１つして各研究機関
で盛んに研究されている。
【０００３】光増幅器の一形態として、コアにＥｒ，Ｎ
ｄ，Ｙｂとの希土類元素をドープしたシングルモード光
ファイバ（以下ドープファイバという）を用い、このド
ープファイバに増幅すべき信号光を伝搬させると共に、
励起光を信号光と同方向又は逆方向から導入するように
したものがある。
ｄ，Ｙｂとの希土類元素をドープしたシングルモード光
ファイバ（以下ドープファイバという）を用い、このド
ープファイバに増幅すべき信号光を伝搬させると共に、
励起光を信号光と同方向又は逆方向から導入するように
したものがある。
【０００４】このドープファイバを用いた光増幅器は光
ファイバ増幅器と称され、利得の偏波依存性がないこ
と、低雑音であること、光伝送路との結合損失が小さい
ことといった優れた特徴を有している。
ファイバ増幅器と称され、利得の偏波依存性がないこ
と、低雑音であること、光伝送路との結合損失が小さい
ことといった優れた特徴を有している。
【０００５】この種の光ファイバ増幅器を実用するに際
しては、所要の利得で増幅することができる信号光の波
長帯域が広く、且つ、励起光の信号光への変換効率が高
いことが要求される。
しては、所要の利得で増幅することができる信号光の波
長帯域が広く、且つ、励起光の信号光への変換効率が高
いことが要求される。
【０００６】
【従来の技術】図１は従来の光ファイバ増幅器の概略構
成を示している。符号２はＥｒドープファイバを示して
おり、入力ポート４から入力された信号光と励起光源６
からの励起光は合波器８により合波され、Ｅｒドープフ
ァイバ２を伝搬する。
成を示している。符号２はＥｒドープファイバを示して
おり、入力ポート４から入力された信号光と励起光源６
からの励起光は合波器８により合波され、Ｅｒドープフ
ァイバ２を伝搬する。
【０００７】Ｅｒドープファイバ２中では励起光が信号
光に変換され、Ｅｒドープファイバ２に沿って信号光が
次第に増幅される。増幅された信号光は出力ポート１０
から出力される。符号１２，１４は光アイソレータであ
る。
光に変換され、Ｅｒドープファイバ２に沿って信号光が
次第に増幅される。増幅された信号光は出力ポート１０
から出力される。符号１２，１４は光アイソレータであ
る。
【０００８】このような構成の光ファイバ増幅器におい
て、励起光の信号光への変換効率を妨げる要因として、
Ｅｒドープファイバ２中で発生する増幅された自然放出
光（アンプリファイド・スポンテーニャス・エミッショ
ン、以下ＡＳＥと略称する）があげられる。
て、励起光の信号光への変換効率を妨げる要因として、
Ｅｒドープファイバ２中で発生する増幅された自然放出
光（アンプリファイド・スポンテーニャス・エミッショ
ン、以下ＡＳＥと略称する）があげられる。
【０００９】図２に示すように、ＡＳＥ１８は信号光１
６とは違う成分であり、ＡＳＥの発生は信号光の増幅効
率を低減させてしまう。そのため、光ファイバ増幅器に
おいて、励起光の信号光への変換効率（信号光の増幅効
率）を上げるためには、ＡＳＥを効率的に取り除く必要
がある。
６とは違う成分であり、ＡＳＥの発生は信号光の増幅効
率を低減させてしまう。そのため、光ファイバ増幅器に
おいて、励起光の信号光への変換効率（信号光の増幅効
率）を上げるためには、ＡＳＥを効率的に取り除く必要
がある。
【００１０】従来、ＡＳＥを取り除くための構成例とし
て、図３に示すような二段増幅器構成が提案されてい
る。入力ポート４からの信号光と励起光源６からの励起
光は合波器８で合波されて、Ｅｒドープファイバ２，２
０を順方向に伝搬する。一方、励起光源２２からの励起
光は合波器２４で合波されて、Ｅｒドープファイバ２０
を逆方向に伝搬する。
て、図３に示すような二段増幅器構成が提案されてい
る。入力ポート４からの信号光と励起光源６からの励起
光は合波器８で合波されて、Ｅｒドープファイバ２，２
０を順方向に伝搬する。一方、励起光源２２からの励起
光は合波器２４で合波されて、Ｅｒドープファイバ２０
を逆方向に伝搬する。
【００１１】Ｅｒドープファイバ２，２０中で励起光の
信号光への変換が行われ、増幅された信号光が出力ポー
ト１０から出力される。Ｅｒドープファイバ２と２０の
間に信号光及び励起光を透過し、ＡＳＥを除去する光バ
ンドパスフィルタ３０が設けられている。
信号光への変換が行われ、増幅された信号光が出力ポー
ト１０から出力される。Ｅｒドープファイバ２と２０の
間に信号光及び励起光を透過し、ＡＳＥを除去する光バ
ンドパスフィルタ３０が設けられている。
【００１２】符号１２，１４，２６，２８は光アイソレ
ータである。このような構成を有する二段光ファイバ増
幅器では、図４に示したようにＡＳＥを効率的に取り除
くことができる。
ータである。このような構成を有する二段光ファイバ増
幅器では、図４に示したようにＡＳＥを効率的に取り除
くことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示した
ような二段光ファイバ増幅器は、数多くの光部品を必要
とするため高価となる。更に、２つのＥｒドープファイ
バ２，２０の間に光アイソレータ１４，２６及び光バン
ドパスフィルタ３０が挿入されるため、これらの光部品
は信号光波長においても挿入損失となり、信号光の増幅
効率を低減させる要因となっている。
ような二段光ファイバ増幅器は、数多くの光部品を必要
とするため高価となる。更に、２つのＥｒドープファイ
バ２，２０の間に光アイソレータ１４，２６及び光バン
ドパスフィルタ３０が挿入されるため、これらの光部品
は信号光波長においても挿入損失となり、信号光の増幅
効率を低減させる要因となっている。
【００１４】近年、光フィルタ技術として光ファイバ中
に直接フィルタを形成するファイバグレーティングが開
発され、実用化されつつある。然し、通常のファイバグ
レーティングは任意の波長での透過量又は反射量を制御
する光フィルタを形成していたため、利得が３０ｄＢ以
上もあるＥｒドープファイバに用いると、共振現象を起
こし利得が下がることが予想される。
に直接フィルタを形成するファイバグレーティングが開
発され、実用化されつつある。然し、通常のファイバグ
レーティングは任意の波長での透過量又は反射量を制御
する光フィルタを形成していたため、利得が３０ｄＢ以
上もあるＥｒドープファイバに用いると、共振現象を起
こし利得が下がることが予想される。
【００１５】よって本発明の目的は、信号光の増幅効率
を上げることのできる光増幅用ファイバを提供すること
である。本発明の他の目的は、光増幅用ファイバ中への
ファイバグレーティングの形成方法を提供することであ
る。
を上げることのできる光増幅用ファイバを提供すること
である。本発明の他の目的は、光増幅用ファイバ中への
ファイバグレーティングの形成方法を提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、希土類
元素のドープされた第１の屈折率を有するコアと、前記
第１の屈折率よりも小さな第２の屈折率を有し、前記コ
アを包囲するクラッドと、第１波長の信号光と第２波長
の励起光を透過させ、増幅された自然放出光を除去する
前記コア中に形成されたファイバグレーティングとを具
備し、前記ファイバグレーティングは信号光の伝搬方向
に対して光増幅用ファイバ全長の中間点より上流側に形
成されていることを特徴とする光増幅用ファイバが提供
される。
元素のドープされた第１の屈折率を有するコアと、前記
第１の屈折率よりも小さな第２の屈折率を有し、前記コ
アを包囲するクラッドと、第１波長の信号光と第２波長
の励起光を透過させ、増幅された自然放出光を除去する
前記コア中に形成されたファイバグレーティングとを具
備し、前記ファイバグレーティングは信号光の伝搬方向
に対して光増幅用ファイバ全長の中間点より上流側に形
成されていることを特徴とする光増幅用ファイバが提供
される。
【００１７】好ましくは、ファイバグレーティングは、
光増幅用ファイバの信号光入力端から光増幅用ファイバ
全長の約１７％〜約５０％のところに形成される。ファ
イバグレーティングの周期は、約１００μｍ〜約数１０
０μｍの範囲内が望ましい。代替案として、ファイバグ
レーティングを光増幅用ファイバの長手方向に対して斜
めに形成するようにしてもよい。
光増幅用ファイバの信号光入力端から光増幅用ファイバ
全長の約１７％〜約５０％のところに形成される。ファ
イバグレーティングの周期は、約１００μｍ〜約数１０
０μｍの範囲内が望ましい。代替案として、ファイバグ
レーティングを光増幅用ファイバの長手方向に対して斜
めに形成するようにしてもよい。
【００１８】本発明の他の側面によると、光増幅用ファ
イバアセンブリであって、コア中に希土類元素のドープ
された第１の長さを有する第１ドープファイバと、コア
中に希土類元素のドープされた前記第１の長さより長い
第２の長さを有する第２ドープファイバと、前記第１及
び第２ドープファイバの間に配置され、両端が前記第１
及び第２ドープファイバにそれぞれ接続されたシングル
モードファイバと、第１波長の信号光と第２波長の励起
光を透過させ、増幅された自然放出光を除去する前記シ
ングルモードファイバ中に形成されたファイバグレーテ
ィングとを具備し、信号光の伝搬方向に対して前記第１
ドープファイバが前記第２ドープファイバよりも上流側
に配置されることを特徴とする光増幅用ファイバアセン
ブリが提供される。
イバアセンブリであって、コア中に希土類元素のドープ
された第１の長さを有する第１ドープファイバと、コア
中に希土類元素のドープされた前記第１の長さより長い
第２の長さを有する第２ドープファイバと、前記第１及
び第２ドープファイバの間に配置され、両端が前記第１
及び第２ドープファイバにそれぞれ接続されたシングル
モードファイバと、第１波長の信号光と第２波長の励起
光を透過させ、増幅された自然放出光を除去する前記シ
ングルモードファイバ中に形成されたファイバグレーテ
ィングとを具備し、信号光の伝搬方向に対して前記第１
ドープファイバが前記第２ドープファイバよりも上流側
に配置されることを特徴とする光増幅用ファイバアセン
ブリが提供される。
【００１９】本発明の更に他の側面によると、光増幅用
ファイバ中にファイバグレーティングを形成する方法で
あって、希土類元素がドープされたベアファイバにカー
ボンを被覆し、前記カーボン被覆上に樹脂を被覆し、フ
ァイバグレーティングを形成する部分の樹脂被覆を除去
し、樹脂被覆の除去された部分の前記カーボン被覆を放
電により除去し、前記光増幅用ファイバを水素雰囲気中
に導入することにより、カーボン被覆の除去された部分
のみを水素雰囲気に曝し、前記カーボン被覆の除去され
た部分に紫外線を照射して、所定周期のファイバグレー
ティングを形成する、各ステップから成ることを特徴と
するファイバグレーティングの形成方法が提供される。
ファイバ中にファイバグレーティングを形成する方法で
あって、希土類元素がドープされたベアファイバにカー
ボンを被覆し、前記カーボン被覆上に樹脂を被覆し、フ
ァイバグレーティングを形成する部分の樹脂被覆を除去
し、樹脂被覆の除去された部分の前記カーボン被覆を放
電により除去し、前記光増幅用ファイバを水素雰囲気中
に導入することにより、カーボン被覆の除去された部分
のみを水素雰囲気に曝し、前記カーボン被覆の除去され
た部分に紫外線を照射して、所定周期のファイバグレー
ティングを形成する、各ステップから成ることを特徴と
するファイバグレーティングの形成方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図５を参照すると、効率的なファ
イバグレーティングを設ける位置を計算するのに使用し
た光ファイバ増幅器の概略構成が示されている。
イバグレーティングを設ける位置を計算するのに使用し
た光ファイバ増幅器の概略構成が示されている。
【００２１】Ｅｒドープファイバ３２はＬの全長を有し
ており、信号光の伝搬方向に対して最上流側（信号入力
端）からＧの位置にファイバグレーティング３４が形成
されている。
ており、信号光の伝搬方向に対して最上流側（信号入力
端）からＧの位置にファイバグレーティング３４が形成
されている。
【００２２】Ｅｒドープファイバ３２は１．８μｍのエ
ルビウムがドープされたコアの直径を有しており、その
モードフィールド径（波長１．５５７μｍ）は４．８μ
ｍであり、カットオフ波長は０．９２μｍである。更
に、全長Ｌは１９ｍであり、Ｅｒドープ濃度は４５０ｐ
ｐｍ，Ａｌドープ濃度は４６，０００ｐｐｍである。
ルビウムがドープされたコアの直径を有しており、その
モードフィールド径（波長１．５５７μｍ）は４．８μ
ｍであり、カットオフ波長は０．９２μｍである。更
に、全長Ｌは１９ｍであり、Ｅｒドープ濃度は４５０ｐ
ｐｍ，Ａｌドープ濃度は４６，０００ｐｐｍである。
【００２３】入力ポート４に入力された波長１．５５７
μｍ，−２５ｄＢｍの信号光と、励起光源６から出射さ
れた波長０．９８μｍ，２０〜１００ｍＷの励起光は合
波器８で合波され、光アイソレータ１２を介してＥｒド
ープファイバ３２に導入される。
μｍ，−２５ｄＢｍの信号光と、励起光源６から出射さ
れた波長０．９８μｍ，２０〜１００ｍＷの励起光は合
波器８で合波され、光アイソレータ１２を介してＥｒド
ープファイバ３２に導入される。
【００２４】Ｅｒドープファイバ３２では励起光が信号
光に変換されて、信号光が次第に増幅される。Ｅｒドー
プファイバ３２中で発生したＡＳＥはファイバグレーテ
ィング３４で効率的に除去され、増幅された信号光が光
アイソレータ１４を介して出力ポート１０から出力され
る。
光に変換されて、信号光が次第に増幅される。Ｅｒドー
プファイバ３２中で発生したＡＳＥはファイバグレーテ
ィング３４で効率的に除去され、増幅された信号光が光
アイソレータ１４を介して出力ポート１０から出力され
る。
【００２５】図６は図５に示した光ファイバ増幅器にお
いて、ファイバグレーティング３４を設ける位置と光出
力の関係を示しており、図７はファイバグレーティング
を設ける位置と雑音指数（ＮＦ）の関係を示している。
励起光は２０ｍＷ〜１００ｍＷの範囲内で変化させた。
いて、ファイバグレーティング３４を設ける位置と光出
力の関係を示しており、図７はファイバグレーティング
を設ける位置と雑音指数（ＮＦ）の関係を示している。
励起光は２０ｍＷ〜１００ｍＷの範囲内で変化させた。
【００２６】図６及び図７を観察すると明らかなよう
に、光出力を大きくし且つＮＦを小さくするためには、
ファイバグレーティング３４は信号光の伝搬方向に対し
てＥｒドープファイバ全長Ｌの中間点より上流側に形成
されているのが望ましい。更に好ましくは、最上流側か
らＥｒドープファイバ全長Ｌの約１７％〜約５０％の範
囲内に形成するのがよい。
に、光出力を大きくし且つＮＦを小さくするためには、
ファイバグレーティング３４は信号光の伝搬方向に対し
てＥｒドープファイバ全長Ｌの中間点より上流側に形成
されているのが望ましい。更に好ましくは、最上流側か
らＥｒドープファイバ全長Ｌの約１７％〜約５０％の範
囲内に形成するのがよい。
【００２７】このような位置にファイバグレーティング
を設けることにより、２０ｍＷ〜１００ｍＷの励起光に
対して、光出力が４．１〜４．５ｄＢ増加し、ＮＦが
０．３〜０．３８ｄＢ減少することが判明した。
を設けることにより、２０ｍＷ〜１００ｍＷの励起光に
対して、光出力が４．１〜４．５ｄＢ増加し、ＮＦが
０．３〜０．３８ｄＢ減少することが判明した。
【００２８】図８及び図９はＥｒドープファイバの全長
を長くしたときの（即ち、Ｌ２＝１．２５Ｌ１）、ファ
イバグレーティングを設ける位置と光出力及びＮＦとの
関係をそれぞれ示している。
を長くしたときの（即ち、Ｌ２＝１．２５Ｌ１）、ファ
イバグレーティングを設ける位置と光出力及びＮＦとの
関係をそれぞれ示している。
【００２９】これらの図から明らかなように、Ｅｒドー
プファイバの全長を長くすると、光出力は増加するが、
ＮＦも増加する。更に、ファイバグレーティングを設け
る位置はＥｒドープファイバの全長の最上流端から約１
７％〜約５０％の範囲内が望ましい。
プファイバの全長を長くすると、光出力は増加するが、
ＮＦも増加する。更に、ファイバグレーティングを設け
る位置はＥｒドープファイバの全長の最上流端から約１
７％〜約５０％の範囲内が望ましい。
【００３０】図１０及び図１１はＥｒドープファイバの
全長を短くしたとき（Ｌ３＝０．７５Ｌ１）の、ファイ
バグレーティングを設ける位置と光出力及びＮＦとの関
係をそれぞれ示している。
全長を短くしたとき（Ｌ３＝０．７５Ｌ１）の、ファイ
バグレーティングを設ける位置と光出力及びＮＦとの関
係をそれぞれ示している。
【００３１】これらの図から明らかなように、Ｅｒドー
プファイバの全長を短くすると光出力は減少する。同時
に、ＮＦも減少する。更に、ファイバグレーティングを
設ける位置はＥｒドープファイバの全長の最上流端から
約１７％〜約５０％の範囲内が望ましい。
プファイバの全長を短くすると光出力は減少する。同時
に、ＮＦも減少する。更に、ファイバグレーティングを
設ける位置はＥｒドープファイバの全長の最上流端から
約１７％〜約５０％の範囲内が望ましい。
【００３２】図１２を参照すると、本発明第１実施形態
の光増幅用ファイバが示されている。光増幅用ファイバ
３６は、コア中にＥｒがドープされたＥｒドープファイ
バである。
の光増幅用ファイバが示されている。光増幅用ファイバ
３６は、コア中にＥｒがドープされたＥｒドープファイ
バである。
【００３３】信号光及び励起光を透過しＡＳＥを除去す
るファイバグレーティング３８が、信号光の伝搬方向に
対してＥｒドープファイバ３６全長の中間点より上流側
に形成されている。ファイバグレーティング３８はその
周期が約１００μｍ〜約数１００μｍの長周期ファイバ
グレーティングが望ましい。
るファイバグレーティング３８が、信号光の伝搬方向に
対してＥｒドープファイバ３６全長の中間点より上流側
に形成されている。ファイバグレーティング３８はその
周期が約１００μｍ〜約数１００μｍの長周期ファイバ
グレーティングが望ましい。
【００３４】コア中にゲルマニウムをドープした石英系
ガラスファイバに波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射す
ると、ガラスの格子に欠陥が生じ、屈折率が上昇するフ
ォトリフラクティブ効果と呼ばれる性質がある。
ガラスファイバに波長２４０ｎｍ付近の紫外光を照射す
ると、ガラスの格子に欠陥が生じ、屈折率が上昇するフ
ォトリフラクティブ効果と呼ばれる性質がある。
【００３５】この性質を利用して、ゲルマニウム添加コ
アの光ファイバの長手方向に周期的に紫外光を照射する
ことにより、コアの屈折率を周期的に上昇させることが
できる。
アの光ファイバの長手方向に周期的に紫外光を照射する
ことにより、コアの屈折率を周期的に上昇させることが
できる。
【００３６】そして、その周期が約０．５μｍ程度のと
き、進行方向の導波モードと反射方向の導波モード間に
結合が生じ、１．５５μｍ帯の特定波長のみを鋭く反射
する狭帯域反射フィルタとなる。
き、進行方向の導波モードと反射方向の導波モード間に
結合が生じ、１．５５μｍ帯の特定波長のみを鋭く反射
する狭帯域反射フィルタとなる。
【００３７】一方、その周期を約１００μｍ〜約数１０
０μｍとすれば、光ファイバの導波モードのパワーをク
ラッドモードへ結合させることができる。その結合強度
は波長選択性を有し、またクラッドモードへ結合したパ
ワーのほとんどがそのまま損失となるため、このデバイ
スは反射のない広帯域フィルタとして機能する。このデ
バイスを長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）と
呼んでいる。
０μｍとすれば、光ファイバの導波モードのパワーをク
ラッドモードへ結合させることができる。その結合強度
は波長選択性を有し、またクラッドモードへ結合したパ
ワーのほとんどがそのまま損失となるため、このデバイ
スは反射のない広帯域フィルタとして機能する。このデ
バイスを長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）と
呼んでいる。
【００３８】本実施形態ではＥｒドープファイバ３６中
に発生したＡＳＥの減衰量を大きくとるために、ファイ
バグレーティング３８は長周期ファイバグレーティング
とするのが望ましい。長周期ファイバグレーティング３
８の阻止帯域幅は約１０〜約数１０ｎｍである。図１３
に長周期ファイバグレーティングの透過率特性の一例を
示す。
に発生したＡＳＥの減衰量を大きくとるために、ファイ
バグレーティング３８は長周期ファイバグレーティング
とするのが望ましい。長周期ファイバグレーティング３
８の阻止帯域幅は約１０〜約数１０ｎｍである。図１３
に長周期ファイバグレーティングの透過率特性の一例を
示す。
【００３９】以下、図１４乃至図１６を参照して、ファ
イバグレーティングを有するＥｒドープファイバの製造
方法について説明する。図１４を参照すると、プリフォ
ームを光ファイバに線引きするための線引き装置の概略
図が示されている。プリフォーム４０はプリフォーム送
り部４２で支持され、徐々に下方向に送り出されて、加
熱炉４４でプリフォーム４０の下端部を加熱して溶融さ
せる。
イバグレーティングを有するＥｒドープファイバの製造
方法について説明する。図１４を参照すると、プリフォ
ームを光ファイバに線引きするための線引き装置の概略
図が示されている。プリフォーム４０はプリフォーム送
り部４２で支持され、徐々に下方向に送り出されて、加
熱炉４４でプリフォーム４０の下端部を加熱して溶融さ
せる。
【００４０】プリフォーム４０は加熱炉４４の下端部で
Ｅｒドープファイバ３６に線引きされ、線径測定部４６
でＥｒドープファイバ３６の線径が非接触で測定され
る。次いで、Ｅｒドープファイバ３６は約１５００°Ｃ
に加熱されたＣＶＤ反応炉４７で炭化水素系ガスと反応
され、その表面にカーボンがコーティングされる。
Ｅｒドープファイバ３６に線引きされ、線径測定部４６
でＥｒドープファイバ３６の線径が非接触で測定され
る。次いで、Ｅｒドープファイバ３６は約１５００°Ｃ
に加熱されたＣＶＤ反応炉４７で炭化水素系ガスと反応
され、その表面にカーボンがコーティングされる。
【００４１】カーボンコーティングされたＥｒドープフ
ァイバ３６は被覆装置４８で紫外線（ＵＶ）硬化エポキ
シ樹脂のコーティングを施され、紫外線ランプ５０でコ
ーティングが硬化される。
ァイバ３６は被覆装置４８で紫外線（ＵＶ）硬化エポキ
シ樹脂のコーティングを施され、紫外線ランプ５０でコ
ーティングが硬化される。
【００４２】ＵＶ硬化エポキシ樹脂の被覆を施されたＥ
ｒドープファイバ３６は、制御された速度で回転するキ
ャプスタンローラー５２を介して巻き取りドラム５４に
巻き取られる。
ｒドープファイバ３６は、制御された速度で回転するキ
ャプスタンローラー５２を介して巻き取りドラム５４に
巻き取られる。
【００４３】キャプスタンローラー５２の回転速度は、
線径測定部４６により測定されたＥｒドープファイバ３
６の線径が一定に保たれるように線径制御部５６でフィ
ードバック制御される。
線径測定部４６により測定されたＥｒドープファイバ３
６の線径が一定に保たれるように線径制御部５６でフィ
ードバック制御される。
【００４４】このような線引き装置及びプリフォームを
用いることによって、エルビウム及びＡｌ2 Ｏ3 のドー
プ濃度や各構成部分の径等の特性が長手方向に安定した
Ｅｒドープファイバ３６を製造することができる。
用いることによって、エルビウム及びＡｌ2 Ｏ3 のドー
プ濃度や各構成部分の径等の特性が長手方向に安定した
Ｅｒドープファイバ３６を製造することができる。
【００４５】このようにして製造されたＥｒドープファ
イバ３６のファイバグレーティングを形成すべき部分の
ＵＶ硬化エポキシ樹脂の被覆を除去する。次いで、樹脂
被覆の除去された部分のカーボン被覆を放電により飛散
させて除去する。
イバ３６のファイバグレーティングを形成すべき部分の
ＵＶ硬化エポキシ樹脂の被覆を除去する。次いで、樹脂
被覆の除去された部分のカーボン被覆を放電により飛散
させて除去する。
【００４６】このように樹脂被覆及びカーボン被覆の除
去されたＥｒドープファイバ３６を水素雰囲気中に導入
すると、カーボン被覆の除去された部分のみが水素雰囲
気に晒される。Ｅｒドープファイバを水素雰囲気に曝す
のは、紫外線照射によりファイバグレーティングを形成
し易くするためである。
去されたＥｒドープファイバ３６を水素雰囲気中に導入
すると、カーボン被覆の除去された部分のみが水素雰囲
気に晒される。Ｅｒドープファイバを水素雰囲気に曝す
のは、紫外線照射によりファイバグレーティングを形成
し易くするためである。
【００４７】ファイバグレーティングを形成する部分の
ファイバを局所的に水素雰囲気に曝す代替実施形態とし
て、以下のような方法も採用可能である。この方法で
は、カーボンコーティングせずに線引きされた光ファイ
バ上に直接ＵＶ硬化エポキシ樹脂コーティングを施す。
ファイバを局所的に水素雰囲気に曝す代替実施形態とし
て、以下のような方法も採用可能である。この方法で
は、カーボンコーティングせずに線引きされた光ファイ
バ上に直接ＵＶ硬化エポキシ樹脂コーティングを施す。
【００４８】そして、ファイバグレーティングを形成す
る部分の樹脂被覆を除去し、樹脂被覆の除去された部分
のみを加熱しながらＥｒドープファイバを水素雰囲気に
曝す。このような方法によっても、ファイバグレーティ
ングを形成すべき部分を局所的に水素雰囲気に曝すこと
ができる。
る部分の樹脂被覆を除去し、樹脂被覆の除去された部分
のみを加熱しながらＥｒドープファイバを水素雰囲気に
曝す。このような方法によっても、ファイバグレーティ
ングを形成すべき部分を局所的に水素雰囲気に曝すこと
ができる。
【００４９】このように処理されたＥｒドープファイバ
３６を可動ステージ５８を使用して、図１５に示すよう
に所定の位置に固定する。可動ステージ５８はステップ
モータ６０により移動可能である。
３６を可動ステージ５８を使用して、図１５に示すよう
に所定の位置に固定する。可動ステージ５８はステップ
モータ６０により移動可能である。
【００５０】紫外線光源としては例えば波長２４８ｎｍ
のＫｒ−Ｆエキシマレーザ６２を用いることができる。
エキシマレーザ６２からの紫外光は、レンズ６４で集光
されてＥｒドープファイバ３６上に側面から照射され
る。
のＫｒ−Ｆエキシマレーザ６２を用いることができる。
エキシマレーザ６２からの紫外光は、レンズ６４で集光
されてＥｒドープファイバ３６上に側面から照射され
る。
【００５１】一定時間照射した後にＥｒドープファイバ
３６を所望のグレーティング周期分だけずらし、再び紫
外光を一定時間照射する。これを所定の回数繰り返すこ
とにより、図１６に示すような長周期ファイバグレーテ
ィング３８が得られる。代替案として、所定周期（ピッ
チ）のマスクを使用して紫外光をＥｒドープファイバに
一括露光するようにしてもよい。
３６を所望のグレーティング周期分だけずらし、再び紫
外光を一定時間照射する。これを所定の回数繰り返すこ
とにより、図１６に示すような長周期ファイバグレーテ
ィング３８が得られる。代替案として、所定周期（ピッ
チ）のマスクを使用して紫外光をＥｒドープファイバに
一括露光するようにしてもよい。
【００５２】好ましくは、ファイバグレーティング３８
を形成した部分に熱を加え、熱的に不安定な欠陥を除去
する。この加熱作業により、長周期ファイバグレーティ
ング３８の長期安定性を得ることができる。
を形成した部分に熱を加え、熱的に不安定な欠陥を除去
する。この加熱作業により、長周期ファイバグレーティ
ング３８の長期安定性を得ることができる。
【００５３】図１６において、Ｅｒドープファイバ３６
はＥｒのドープされたコア６６と、コア６６を包囲する
クラッド６８を有している。長周期ファイバグレーティ
ング３８は樹脂被覆及びカーボン被覆の除去された被覆
除去部３６ａに形成される。
はＥｒのドープされたコア６６と、コア６６を包囲する
クラッド６８を有している。長周期ファイバグレーティ
ング３８は樹脂被覆及びカーボン被覆の除去された被覆
除去部３６ａに形成される。
【００５４】７０が紫外線露光部であり、紫外線非露光
部７２よりその屈折率が上昇されている。長周期ファイ
バグレーティング３８の周期は約１００μｍ〜約数１０
０μｍが望ましい。
部７２よりその屈折率が上昇されている。長周期ファイ
バグレーティング３８の周期は約１００μｍ〜約数１０
０μｍが望ましい。
【００５５】長周期ファイバグレーティングに代えて、
図１７に示すようなブレイズドグレーティング（Blazed
Grating）８０をコア７０に形成するようにしてもよ
い。Ｅｒドープファイバ７４のコア７６はクラッド７８
により包囲されている。
図１７に示すようなブレイズドグレーティング（Blazed
Grating）８０をコア７０に形成するようにしてもよ
い。Ｅｒドープファイバ７４のコア７６はクラッド７８
により包囲されている。
【００５６】このようにＥｒドープファイバ７４の長手
方向に対して所定角度傾斜したブレイズドグレーティン
グ８０を形成することによっても、長周期ファイバグレ
ーティングと同様に、Ｅｒドープファイバ７４の導波モ
ードのパワーをクラッドモードへ結合させることがで
き、ＡＳＥを効率的に除去することができる。
方向に対して所定角度傾斜したブレイズドグレーティン
グ８０を形成することによっても、長周期ファイバグレ
ーティングと同様に、Ｅｒドープファイバ７４の導波モ
ードのパワーをクラッドモードへ結合させることがで
き、ＡＳＥを効率的に除去することができる。
【００５７】図１８を参照すると、本発明第２実施形態
の光増幅用ファイバが示されている。本実施形態のＥｒ
ドープファイバ８２は、信号光の伝搬方向に対してＥｒ
ドープファイバ８２の全長の中間点より上流側に形成さ
れた第１ファイバグレーティング８４と、第１ファイバ
グレーティングより下流側に形成された第２ファイバグ
レーティング８６を有している。
の光増幅用ファイバが示されている。本実施形態のＥｒ
ドープファイバ８２は、信号光の伝搬方向に対してＥｒ
ドープファイバ８２の全長の中間点より上流側に形成さ
れた第１ファイバグレーティング８４と、第１ファイバ
グレーティングより下流側に形成された第２ファイバグ
レーティング８６を有している。
【００５８】第１及び第２ファイバグレーティング８
４，８６とも、信号光及び励起光を透過し、ＡＳＥを除
去する長周期ファイバグレーティングが望ましい。図１
９を参照すると、本発明第３実施形態の光増幅用ファイ
バアセンブリが示されている。本実施形態では、第１Ｅ
ｒドープファイバ８８と第２Ｅｒドープファイバ９０の
間にシングルモードファイバ９２がスプライシング接続
されている。
４，８６とも、信号光及び励起光を透過し、ＡＳＥを除
去する長周期ファイバグレーティングが望ましい。図１
９を参照すると、本発明第３実施形態の光増幅用ファイ
バアセンブリが示されている。本実施形態では、第１Ｅ
ｒドープファイバ８８と第２Ｅｒドープファイバ９０の
間にシングルモードファイバ９２がスプライシング接続
されている。
【００５９】シングルモードファイバ９２中には長周期
ファイバグレーティング９４が形成されている。第２Ｅ
ｒドープファイバ９０は第１Ｅｒドープファイバ８８よ
りその長さが長く形成されており、使用時には、信号光
の伝搬方向に対して第１Ｅｒドープファイバ８８を第２
Ｅｒドープファイバ９０よりも上流側に配置する。
ファイバグレーティング９４が形成されている。第２Ｅ
ｒドープファイバ９０は第１Ｅｒドープファイバ８８よ
りその長さが長く形成されており、使用時には、信号光
の伝搬方向に対して第１Ｅｒドープファイバ８８を第２
Ｅｒドープファイバ９０よりも上流側に配置する。
【００６０】上述した各実施形態では希土類元素として
エルビウムを用いたが、Ｎｄ，Ｙｂ等の他の希土類元素
を用いる場合にも本発明を適用可能である。
エルビウムを用いたが、Ｎｄ，Ｙｂ等の他の希土類元素
を用いる場合にも本発明を適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】本発明によると、光増幅用ファイバ中に
直接ファイバグレーティングを形成すると共に、その形
成位置を最適化したので、簡単な構成でＡＳＥを容易に
除去することができ、信号光の増幅効率を上げることが
できる。
直接ファイバグレーティングを形成すると共に、その形
成位置を最適化したので、簡単な構成でＡＳＥを容易に
除去することができ、信号光の増幅効率を上げることが
できる。
【図１】従来の光ファイバ増幅器の構成図である。
【図２】図１に示した光ファイバ増幅器における信号光
とＡＳＥとの関係を示す図である。
とＡＳＥとの関係を示す図である。
【図３】ＡＳＥを除去するための従来の二段光ファイバ
増幅器の構成図である。
増幅器の構成図である。
【図４】図３の構成における信号光とＡＳＥとの関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明のシミュレーションに使用した光ファイ
バ増幅器の構成図である。
バ増幅器の構成図である。
【図６】光増幅用ファイバが所定長Ｌ１のときのファイ
バグレーティングを設ける位置と光出力の関係を示す図
である。
バグレーティングを設ける位置と光出力の関係を示す図
である。
【図７】光増幅用ファイバが所定長Ｌ１のときのファイ
バグレーティングを設ける位置とＮＦの関係を示す図で
ある。
バグレーティングを設ける位置とＮＦの関係を示す図で
ある。
【図８】光増幅用ファイバの長さＬ２が１．２５Ｌ１の
ときのファイバグレーティングを設ける位置と光出力の
関係を示す図である。
ときのファイバグレーティングを設ける位置と光出力の
関係を示す図である。
【図９】光増幅用ファイバの長さＬ２が１．２５Ｌ１の
ときのファイバグレーティングを設ける位置とＮＦとの
関係を示す図である。
ときのファイバグレーティングを設ける位置とＮＦとの
関係を示す図である。
【図１０】光増幅用のファイバの長さＬ３が０．７５Ｌ
１のときのファイバグレーティングを設ける位置と光出
力との関係を示す図である。
１のときのファイバグレーティングを設ける位置と光出
力との関係を示す図である。
【図１１】光増幅用のファイバの長さＬ３が０．７５Ｌ
２のときのファイバグレーティングを設ける位置とＮＦ
との関係を示す図である。
２のときのファイバグレーティングを設ける位置とＮＦ
との関係を示す図である。
【図１２】本発明第１実施形態を示す図である。
【図１３】長周期ファイバグレーティングの透過率特性
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図１４】Ｅｒドープファイバの線引き装置を示す図で
ある。
ある。
【図１５】長周期ファイバグレーティングの製造装置を
示す図である。
示す図である。
【図１６】長周期ファイバグレーティングの構造図であ
る。
る。
【図１７】ブレイズドグレーティングを示す図である。
【図１８】本発明第２実施形態を示す図である。
【図１９】本発明第３実施形態を示す図である。
６ 励起光源 ８ 合波器 １２，１４ 光アイソレータ ３２，３６ Ｅｒドープファイバ ３４，３８ ファイバグレーティング ８８，９０ Ｅｒドープファイバ ９２ シングルモードファイバ ９４ ファイバグレーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 美紀 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 希土類元素のドープされた第１の屈折率
を有するコアと；前記第１の屈折率よりも小さな第２の
屈折率を有し、前記コアを包囲するクラッドと；第１波
長の信号光と第２波長の励起光を透過させ、増幅された
自然放出光を除去する前記コア中に形成されたファイバ
グレーティングとを具備し；前記ファイバグレーティン
グは信号光の伝搬方向に対して光増幅用ファイバ全長の
中間点より上流側に形成されていることを特徴とする光
増幅用ファイバ。 - 【請求項２】 前記ファイバグレーティングは、光増幅
用ファイバの最上流端から光増幅用ファイバ全長の約１
７％〜約５０％の範囲内に形成されている請求項１記載
の光増幅用ファイバ。 - 【請求項３】 前記ファイバグレーティングは、約１０
０μｍ〜約数１００μｍの周期を有している請求項１記
載の光増幅用ファイバ。 - 【請求項４】 前記ファイバグレーティングは、前記光
増幅用ファイバの長手方向に対して斜めに形成されてい
る請求項１記載の光増幅用ファイバ。 - 【請求項５】 光増幅用ファイバアセンブリであって、 コア中に希土類元素のドープされた第１の長さを有する
第１ドープファイバと；コア中に希土類元素のドープさ
れた前記第１の長さより長い第２の長さを有する第２ド
ープファイバと；前記第１及び第２ドープファイバの間
に配置され、両端が前記第１及び第２ドープファイバに
それぞれ接続されたシングルモードファイバと；第１波
長の信号光と第２波長の励起光を透過させ、増幅された
自然放出光を除去する前記シングルモードファイバ中に
形成されたファイバグレーティングとを具備し；信号光
の伝搬方向に対して前記第１ドープファイバが前記第２
ドープファイバよりも上流側に配置されることを特徴と
する光増幅用ファイバアセンブリ。 - 【請求項６】 前記第１の長さは前記第２の長さの約１
７％〜約５０％の範囲内である請求項５記載の光増幅用
ファイバアセンブリ。 - 【請求項７】 前記ファイバグレーティングは、約１０
０μｍ〜約数１００μｍの周期を有している請求項５記
載の光増幅用ファイバアセンブリ。 - 【請求項８】 前記ファイバグレーティングは、前記シ
ングルモードファイバの長手方向に対して斜めに形成さ
れている請求項５記載の光増幅用ファイバアセンブリ。 - 【請求項９】 光増幅用ファイバ中にファイバグレーテ
ィングを形成する方法であって、 希土類元素がドープされたベアファイバにカーボンを被
覆し；前記カーボン被覆上に樹脂を被覆し；ファイバグ
レーティングを形成する部分の樹脂被覆を除去し；樹脂
被覆の除去された部分の前記カーボン被覆を放電により
除去し；前記光増幅用ファイバを水素雰囲気中に導入す
ることにより、カーボン被覆の除去された部分のみを水
素雰囲気に曝し；前記カーボン被覆の除去された部分に
紫外線を照射して、所定周期のファイバグレーティング
を形成する；各ステップから成ることを特徴とするファ
イバグレーティングの形成方法。 - 【請求項１０】 光増幅用ファイバ中にファイバグレー
ティングを形成する方法であって、 希土類元素がドープされたベアファイバに樹脂を被覆
し；ファイバグレーティングを形成する部分の樹脂被覆
を除去し；樹脂被覆の除去された部分のみを加熱しなが
ら前記光増幅用ファイバを水素雰囲気に曝し；前記樹脂
被覆の除去された部分に紫外線を照射して、所定周期の
ファイバグレーティングを形成する；各ステップから成
ることを特徴とするファイバグレーティングの形成方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285096A JPH11121838A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及びファイバグレーティングの形成方法 |
| US09/039,622 US6134046A (en) | 1997-10-17 | 1998-03-16 | Optical amplifying fiber and forming method for fiber grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9285096A JPH11121838A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及びファイバグレーティングの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121838A true JPH11121838A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17687086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9285096A Pending JPH11121838A (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 光増幅用ファイバ及びファイバグレーティングの形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6134046A (ja) |
| JP (1) | JPH11121838A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043558A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Nec Corporation | 光レセプタクル、光モジュール及び光レセプタクルにおける結合効率のばらつき低減方法 |
| JP2007123477A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Fujikura Ltd | 光増幅用ファイバ及び光増幅器 |
| US8514484B2 (en) | 2010-05-26 | 2013-08-20 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and optical fiber |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100353418B1 (ko) * | 1999-03-11 | 2002-09-18 | 삼성전자 주식회사 | 내부에 격자가 형성된 어븀 첨가 광섬유 제조방법 및 그에 따라 제조된 광섬유를 이용한 광섬유 증폭기 |
| US7526167B1 (en) * | 2005-06-24 | 2009-04-28 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for a high-gain double-clad amplifier |
| US7768700B1 (en) | 2006-11-30 | 2010-08-03 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes |
| CN112332203A (zh) * | 2020-09-17 | 2021-02-05 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 光纤放大器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260823A (en) * | 1990-05-21 | 1993-11-09 | University Of Southampton | Erbium-doped fibre amplifier with shaped spectral gain |
| US5337382A (en) * | 1992-05-29 | 1994-08-09 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an optical waveguide with in-line refractive index grating |
| JPH08288573A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ増幅器 |
| US5764829A (en) * | 1996-02-26 | 1998-06-09 | Lucent Technologies Inc. | Optical signal shaping device for complex spectral shaping applications |
| US5875203A (en) * | 1996-12-13 | 1999-02-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Stable fiber ASE sources incorporating spectral filtering |
-
1997
- 1997-10-17 JP JP9285096A patent/JPH11121838A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-16 US US09/039,622 patent/US6134046A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007043558A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Nec Corporation | 光レセプタクル、光モジュール及び光レセプタクルにおける結合効率のばらつき低減方法 |
| JPWO2007043558A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2009-04-16 | 日本電気株式会社 | 光レセプタクル、光モジュール及び光レセプタクルにおける結合効率のばらつき低減方法 |
| JP2007123477A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Fujikura Ltd | 光増幅用ファイバ及び光増幅器 |
| US8514484B2 (en) | 2010-05-26 | 2013-08-20 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6134046A (en) | 2000-10-17 |
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