JPS60247628A - 光フアイバを用いた光増幅部 - Google Patents
光フアイバを用いた光増幅部Info
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- JPS60247628A JPS60247628A JP59103698A JP10369884A JPS60247628A JP S60247628 A JPS60247628 A JP S60247628A JP 59103698 A JP59103698 A JP 59103698A JP 10369884 A JP10369884 A JP 10369884A JP S60247628 A JPS60247628 A JP S60247628A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/395—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves in optical waveguides
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、ファイバ中を伝搬する光と光学的非線形性を
有する媒質との相互作用を増大せしめ、非線形効果を高
効率で発生させる光ファイバを用いた光増幅部に関する
ものである〇 〔従来技術〕 従来の光ファイバを用いた非線形光増幅装置の構成を第
１図に示す。第１図において、ｌは信号光である色素レ
ーザ（λ、＝０．６μｍ）、２は光増幅励起用のレーザ
〔λｐ＝ｏ、ｓａ２μｍ〕、８は／〜ルーフミラー４，
７はレンズ、５は光増幅部、６はファイバ、８はプリズ
ム、９はフィルタ、ｌＯは光検出器である◎光増幅部５
は、石英ブロックに°光ファイバを彎曲させて挿入し、
光ファイバのコア近傍まで研磨して作製したもので、そ
の部分拡大図を第２図に示す。
有する媒質との相互作用を増大せしめ、非線形効果を高
効率で発生させる光ファイバを用いた光増幅部に関する
ものである〇 〔従来技術〕 従来の光ファイバを用いた非線形光増幅装置の構成を第
１図に示す。第１図において、ｌは信号光である色素レ
ーザ（λ、＝０．６μｍ）、２は光増幅励起用のレーザ
〔λｐ＝ｏ、ｓａ２μｍ〕、８は／〜ルーフミラー４，
７はレンズ、５は光増幅部、６はファイバ、８はプリズ
ム、９はフィルタ、ｌＯは光検出器である◎光増幅部５
は、石英ブロックに°光ファイバを彎曲させて挿入し、
光ファイバのコア近傍まで研磨して作製したもので、そ
の部分拡大図を第２図に示す。
第２図において、ｌＯ′はコア、１１はクラッド、１２
は光学的非線形性を有する有機色素であシ、１８はファ
イバ内の光強度分布を示す。クラッド部にしみ出した光
が有機色素と相互作用する部分の長さは約１悔怖である
。
は光学的非線形性を有する有機色素であシ、１８はファ
イバ内の光強度分布を示す。クラッド部にしみ出した光
が有機色素と相互作用する部分の長さは約１悔怖である
。
信光号と励起光はハーフミラ−によって合波され、レン
ズ４によってファイバ６に入射される。
ズ４によってファイバ６に入射される。
光増幅部５において、クラッド中にしみ出した励起光に
よって有機色素が励起され、同様にクラッド中にしみ出
した信号光が有機色素との相互作用によって増幅される
。従来のこのような装置によって得られる信号光の増幅
率は約Ｂ Ｏ（ＩＢでアシ、これよシ高い利得は得られ
ていない０この原因としては・光増幅部の非線形媒質と
光の相互作用長がｌ ｍｍ程度と短いので、相互作用を
十分起こさせることができないことが考えられ・る＠こ
のように、従来の非線形光増幅装置において°は一相互
作用長を十分長くできないので、高い増幅率が得られな
いという欠点があった。
よって有機色素が励起され、同様にクラッド中にしみ出
した信号光が有機色素との相互作用によって増幅される
。従来のこのような装置によって得られる信号光の増幅
率は約Ｂ Ｏ（ＩＢでアシ、これよシ高い利得は得られ
ていない０この原因としては・光増幅部の非線形媒質と
光の相互作用長がｌ ｍｍ程度と短いので、相互作用を
十分起こさせることができないことが考えられ・る＠こ
のように、従来の非線形光増幅装置において°は一相互
作用長を十分長くできないので、高い増幅率が得られな
いという欠点があった。
（発明の目的）
゛本発明は従来の前述の欠点を除去するために、非線形
媒質と光との相互作用長を十分長くシ、高い効率で非線
形効果を発生させる光ファイバを用いた光増幅部を提供
することを目的とする。
媒質と光との相互作用長を十分長くシ、高い効率で非線
形効果を発生させる光ファイバを用いた光増幅部を提供
することを目的とする。
（発明の構成および作用）
第８図は本発明の一実施例図であって、１４は信号光Ｔ
６るＨｅ−ＮｅＶ−ザ（ＡＩ３＝ ０．６８Ｂ８ μｍ
）、１５は励起用のＡｒレーザ（λｐ＝０．４８８μ
惧）である◎Ｈｅ−Ｈｅおよびｌｒレーザの光はハーフ
ミラ−１６によって合波され、レンズ１７によって集光
されて、本発明による非線形効果用光ファイバ１８に入
る。ファイバ中の光は、光増幅部１９によって相互作用
を起こし、信号光のＨｅ −’ｌｉｅレーザ光が増幅さ
れる。増幅された信号光および励起光はレンズｚＯによ
って平行光にされた後、プリズム８１に°よって分光さ
れ、信号光のみが光検出器２Ｂに入るＯ 第４図、第５図および第６図は本発明に用いる光ファイ
バの断面構造を示し次もので６るＯ第４図においては、
２８はコア、Ｂ’にはクラッド１２５は空孔でおるＯ第
５図においては、２６はコアＳＢ１はクラッド、２８は
空孔、２９はクラッドと熱膨張係数の異なるガラスから
成る応力付与部である〇 第４図、第５図および第６図のファイバは各々悪壜・ａ
図、第５ａ図および第６ａ図に示すように、プリフォー
ムに超音波ドリルでコアの両側に穴開けし、必要に応じ
て応力付与母材２９″または８８′を挿入して線引きす
ることによって作製される・０８６図においては、８０
はコア、８１はクラッド、８ＢはＢ、Ｏ，が１５モルチ
添加された石英ガラスから成る高エツチング速度部（応
力付与部：比屈折率差Δ＝−０，８６％〕”でめる０光
層幅部１９は第４図、第６図および第６図のファイバの
一部分を、フッ酸に浸してコア近傍までエツチングし°
た後、キャピラリーに入れ非線形媒質を充填して得られ
る〇 第７１図、第８図および第９図は各々ｌ！４図、第６図
および第６図のファイバをフッ酸でエツチングし、非線
形媒質中に浸して得られた本発明の光増幅部の断面図で
ある。第７図、第８図および第９図において、ａ４，８
６＝ ８８はキャピラリーであシ、８Ｂ、８５．８７は
非線形媒質である有機色素（ｎｏｘｆｌｌエチレンクリ
コールに０．０１モル／リットル溶解したもの）である
◎ 第１θ図はフッ酸を用い九ときの、各種ドーパントによ
る比屈折率差Δとエツチング速度との関係を示したもの
である◎Δ＝０、すなわち石英ガラスのエツチング速度
は約２２０λ／（８）である０第６図９ファイバの場合
、比屈折率差がΔ＝−０，８６％になるようにＢ２Ｏ３
が添加されておシ、この高エツチング速度部のエツチン
グ速度は約８０００人／（８）である０従って石英ガラ
スと高エツチング速度部のエツチング速度の差によって
ｌＩＸｇ図に示すような形状にエツチングされる＠゛
第１θ図を用いることにより、エツチング時間を調整し
てコア近傍までのエツチング量を制御することができる
。本発明の場合、エツチングするファイバの長さを任意
に変えて光増幅部を作製することが可能であるので、非
線形相互作用長を最適の長さに設定することができ、有
機色素の吸収損失やファイバの損失等を考慮して効率よ
く相互作用を行なわせることができる＠ 第１１因は光増幅部として第７図の断面形状を有するフ
ァイバを用いて、光増幅部の長さＬを種種変えた時のＨ
ｅ −Ｎｅレーザ光の増幅率を示したものである０ここ
で前記光増幅部に用いた光ファイバのコアの比屈折率差
はｏ、ａ％、コア直径は８．１μｍ１空孔の直径４０μ
ｍ、７アイバ外径１２５μ惧である。光増幅部のコアと
有機色素の間隔は約８μｍである・励起光のＡｒレーザ
の出力は５０ｍＷである。Ｎｌ１図かられかるように、
Ｌが長くなるに従って増幅率は増大し、Ｌ＝８ｍｙｘの
とき最大増幅率４８ ｄＢが得られた。Ｌが８恥より長
くなると、増幅率が低下しているのは、励起光およ°び
信号光が有機色素によって受ける損失が大きくなるため
である。
６るＨｅ−ＮｅＶ−ザ（ＡＩ３＝ ０．６８Ｂ８ μｍ
）、１５は励起用のＡｒレーザ（λｐ＝０．４８８μ
惧）である◎Ｈｅ−Ｈｅおよびｌｒレーザの光はハーフ
ミラ−１６によって合波され、レンズ１７によって集光
されて、本発明による非線形効果用光ファイバ１８に入
る。ファイバ中の光は、光増幅部１９によって相互作用
を起こし、信号光のＨｅ −’ｌｉｅレーザ光が増幅さ
れる。増幅された信号光および励起光はレンズｚＯによ
って平行光にされた後、プリズム８１に°よって分光さ
れ、信号光のみが光検出器２Ｂに入るＯ 第４図、第５図および第６図は本発明に用いる光ファイ
バの断面構造を示し次もので６るＯ第４図においては、
２８はコア、Ｂ’にはクラッド１２５は空孔でおるＯ第
５図においては、２６はコアＳＢ１はクラッド、２８は
空孔、２９はクラッドと熱膨張係数の異なるガラスから
成る応力付与部である〇 第４図、第５図および第６図のファイバは各々悪壜・ａ
図、第５ａ図および第６ａ図に示すように、プリフォー
ムに超音波ドリルでコアの両側に穴開けし、必要に応じ
て応力付与母材２９″または８８′を挿入して線引きす
ることによって作製される・０８６図においては、８０
はコア、８１はクラッド、８ＢはＢ、Ｏ，が１５モルチ
添加された石英ガラスから成る高エツチング速度部（応
力付与部：比屈折率差Δ＝−０，８６％〕”でめる０光
層幅部１９は第４図、第６図および第６図のファイバの
一部分を、フッ酸に浸してコア近傍までエツチングし°
た後、キャピラリーに入れ非線形媒質を充填して得られ
る〇 第７１図、第８図および第９図は各々ｌ！４図、第６図
および第６図のファイバをフッ酸でエツチングし、非線
形媒質中に浸して得られた本発明の光増幅部の断面図で
ある。第７図、第８図および第９図において、ａ４，８
６＝ ８８はキャピラリーであシ、８Ｂ、８５．８７は
非線形媒質である有機色素（ｎｏｘｆｌｌエチレンクリ
コールに０．０１モル／リットル溶解したもの）である
◎ 第１θ図はフッ酸を用い九ときの、各種ドーパントによ
る比屈折率差Δとエツチング速度との関係を示したもの
である◎Δ＝０、すなわち石英ガラスのエツチング速度
は約２２０λ／（８）である０第６図９ファイバの場合
、比屈折率差がΔ＝−０，８６％になるようにＢ２Ｏ３
が添加されておシ、この高エツチング速度部のエツチン
グ速度は約８０００人／（８）である０従って石英ガラ
スと高エツチング速度部のエツチング速度の差によって
ｌＩＸｇ図に示すような形状にエツチングされる＠゛
第１θ図を用いることにより、エツチング時間を調整し
てコア近傍までのエツチング量を制御することができる
。本発明の場合、エツチングするファイバの長さを任意
に変えて光増幅部を作製することが可能であるので、非
線形相互作用長を最適の長さに設定することができ、有
機色素の吸収損失やファイバの損失等を考慮して効率よ
く相互作用を行なわせることができる＠ 第１１因は光増幅部として第７図の断面形状を有するフ
ァイバを用いて、光増幅部の長さＬを種種変えた時のＨ
ｅ −Ｎｅレーザ光の増幅率を示したものである０ここ
で前記光増幅部に用いた光ファイバのコアの比屈折率差
はｏ、ａ％、コア直径は８．１μｍ１空孔の直径４０μ
ｍ、７アイバ外径１２５μ惧である。光増幅部のコアと
有機色素の間隔は約８μｍである・励起光のＡｒレーザ
の出力は５０ｍＷである。Ｎｌ１図かられかるように、
Ｌが長くなるに従って増幅率は増大し、Ｌ＝８ｍｙｘの
とき最大増幅率４８ ｄＢが得られた。Ｌが８恥より長
くなると、増幅率が低下しているのは、励起光およ°び
信号光が有機色素によって受ける損失が大きくなるため
である。
第５図、第６図のファイバにおいては、コアの両側にク
ラッドと熱膨張係数の異なる応力付与部が配置されてい
る。該応力付与部は線引き後の熱収縮によりコアに非軸
対称な応力を印加し、光弾性効果によって応力付与部が
配置されている方向（Ｘ軸〕とそれに直交する方向（ｙ
軸）に偏光した光の間に複屈折が生じる口この複屈折に
よ＃）１主軸（Ｘ、 ｙ軸）方向に偏光した直線偏光の
偏光状態は長いｉ離にわたって安定に保たれるので、非
線形相互作用が高効率で発生する。
ラッドと熱膨張係数の異なる応力付与部が配置されてい
る。該応力付与部は線引き後の熱収縮によりコアに非軸
対称な応力を印加し、光弾性効果によって応力付与部が
配置されている方向（Ｘ軸〕とそれに直交する方向（ｙ
軸）に偏光した光の間に複屈折が生じる口この複屈折に
よ＃）１主軸（Ｘ、 ｙ軸）方向に偏光した直線偏光の
偏光状態は長いｉ離にわたって安定に保たれるので、非
線形相互作用が高効率で発生する。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の光増幅部は、非線形相互
作用長を任意の長さに設定でき、従って常に最適の非線
形相互作用を起こさせることができる光ファイバを用い
ているので、効率よく非線形効果を発生させることが可
能でめるという利点がある・
作用長を任意の長さに設定でき、従って常に最適の非線
形相互作用を起こさせることができる光ファイバを用い
ているので、効率よく非線形効果を発生させることが可
能でめるという利点がある・
Ｈｉ図は従来の非線形光増幅装置の構成図、第２図は第
１図に示す光増幅部の部分拡大図、第８図は本発明の一
実施例を示す光増幅部を用いた光増幅装置の構成図、第
４図、第５図および第６図は本発明に用いる非線形効実
用光ファイバの構造を示す断面図、第４ａ図は第４図の
ファイバの作製に用いるプリフォームを示す斜視図、第
５ａ図は第６図のファイバの作製に用いるプリフォーム
の斜視図、第６・ａ図は第６図のファイバの作製に用い
る１プリフオームの斜視図、第７図、第８図および第９
図は各々第４図、第５図および第６図のファイバをエツ
チングした後に非線形媒質中に浸した本発明の光増幅部
の断面図、第１θ図はホウ素ＣＢ）、リンＣＰ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ） 、チタン（Ｔｉ）、フッ素ＣＦ）等
の各種ドーパントを添茄した石英ガラスの比屈折率差Δ
と緩衝フッ酸によるエツチング速度との関係を示す図、
第１１図は光増幅部の長さＬとＨｅ−Ｈｅ光の増幅率の
関係を示す図である０１・・・角、麦レーザ ２・・・
励起用レーザ°８・・・ハーフミラ−４，７・・・レン
ズ５・・・光増幅部 ６・・・単一モード光ファイバ８
・・・プリズム ９川フイルタ ｌＯ・・・光検出器 １１・・・クラッド１８・・・有
機色素 １Ｂ・・・光強度分布１４−Ｈｅ−Ｎｅ ｖ−
ザ １６ ・・・、７１ｒ ｖ−ザ１６・・・ハーフミ
ラ−１？、 ２０・・・レンズ１８・・・本発明に用い
る非線形効実用光ファイバ１９・・・光増幅部 ２１・
・・プリズム２２・・・光検出器 ２８・・・コア ２８’・・・コア用母材 ２４・・・クラッド２４’・
・・クランド用母材 ２５・・・空孔Ｚ ６ ／・・・
穴 ２６・・・コア ２Ｔ６′・・・コア用母材 ２７・・・クラッドｇ７／
・・・クラッド用母材 ２８・・・空孔２８′・・・穴
２９・・・応力付与部２９′・・・応力付与部用母材
８０・・・コアＢＯ′・・・コア用母材 ８１・・・
クラッド８１′・・・クラッド用母材 ８Ｂ・・・高子ツチング速度部（応力付与部）°８２′
・・・応力付与部用母材８８・・・非線形媒質８４・・
・キャピラリー ８５・・・非線形媒質８６０．・キャ
ピラリー ８７・・・非線形媒質８８・・・キャピラリ
ー。 特許出願人 日本電信電話公社 第１図 第２図 第３図 第４図 ？ 笛５図 ？ 第７図 第 第９図 第１Ｏ図 第１１図
１図に示す光増幅部の部分拡大図、第８図は本発明の一
実施例を示す光増幅部を用いた光増幅装置の構成図、第
４図、第５図および第６図は本発明に用いる非線形効実
用光ファイバの構造を示す断面図、第４ａ図は第４図の
ファイバの作製に用いるプリフォームを示す斜視図、第
５ａ図は第６図のファイバの作製に用いるプリフォーム
の斜視図、第６・ａ図は第６図のファイバの作製に用い
る１プリフオームの斜視図、第７図、第８図および第９
図は各々第４図、第５図および第６図のファイバをエツ
チングした後に非線形媒質中に浸した本発明の光増幅部
の断面図、第１θ図はホウ素ＣＢ）、リンＣＰ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ） 、チタン（Ｔｉ）、フッ素ＣＦ）等
の各種ドーパントを添茄した石英ガラスの比屈折率差Δ
と緩衝フッ酸によるエツチング速度との関係を示す図、
第１１図は光増幅部の長さＬとＨｅ−Ｈｅ光の増幅率の
関係を示す図である０１・・・角、麦レーザ ２・・・
励起用レーザ°８・・・ハーフミラ−４，７・・・レン
ズ５・・・光増幅部 ６・・・単一モード光ファイバ８
・・・プリズム ９川フイルタ ｌＯ・・・光検出器 １１・・・クラッド１８・・・有
機色素 １Ｂ・・・光強度分布１４−Ｈｅ−Ｎｅ ｖ−
ザ １６ ・・・、７１ｒ ｖ−ザ１６・・・ハーフミ
ラ−１？、 ２０・・・レンズ１８・・・本発明に用い
る非線形効実用光ファイバ１９・・・光増幅部 ２１・
・・プリズム２２・・・光検出器 ２８・・・コア ２８’・・・コア用母材 ２４・・・クラッド２４’・
・・クランド用母材 ２５・・・空孔Ｚ ６ ／・・・
穴 ２６・・・コア ２Ｔ６′・・・コア用母材 ２７・・・クラッドｇ７／
・・・クラッド用母材 ２８・・・空孔２８′・・・穴
２９・・・応力付与部２９′・・・応力付与部用母材
８０・・・コアＢＯ′・・・コア用母材 ８１・・・
クラッド８１′・・・クラッド用母材 ８Ｂ・・・高子ツチング速度部（応力付与部）°８２′
・・・応力付与部用母材８８・・・非線形媒質８４・・
・キャピラリー ８５・・・非線形媒質８６０．・キャ
ピラリー ８７・・・非線形媒質８８・・・キャピラリ
ー。 特許出願人 日本電信電話公社 第１図 第２図 第３図 第４図 ？ 笛５図 ？ 第７図 第 第９図 第１Ｏ図 第１１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 石英ガラスを主成分とし、コアの相対向する両側に
空孔を有する光ファイバの長手方向の一部分を空孔の部
分が露出するまでエツチングし、前記エツチング部分を
光学的非線形性を有する媒質中に浸してなることを特徴
とする光ファイバを用いた光増幅部〇 龜 石英ガラスを主成分とし１コアの相対向する両側に
、ホウ素もしくはフッ素の単体またはこれらとゲルマニ
ウムもしくはリンもしくはチタンの混合物が添加された
高エツチング速度部を有する光ファイバの長手方向の一
部分をコア近傍までエツチングし、前記エツチング部分
を光学的非線形性を有する媒質中に浸してなることを特
徴とする光ファイバを用いた光増幅部。 ＆ コアの相対向する両側で、かつ空孔ま九は高エツチ
ング速度部と直交する方向に石英ガラスの熱膨張係数と
異なる熱膨張係数を有する応力付与部が配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項またはｍｓ項記
載の光ファイバを用いた光増幅部０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103698A JPS60247628A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 光フアイバを用いた光増幅部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103698A JPS60247628A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 光フアイバを用いた光増幅部 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247628A true JPS60247628A (ja) | 1985-12-07 |
Family
ID=14360982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103698A Pending JPS60247628A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 光フアイバを用いた光増幅部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247628A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105700070A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-22 | 武汉理工大学 | 一种高双折射保偏光纤 |
-
1984
- 1984-05-24 JP JP59103698A patent/JPS60247628A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105700070A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-22 | 武汉理工大学 | 一种高双折射保偏光纤 |
| CN105700070B (zh) * | 2016-03-08 | 2019-06-28 | 武汉理工大学 | 一种高双折射保偏光纤 |
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