JPWO2014132990A1 - 光ファイババンドル構造、希土類添加マルチコアファイバ、これらの接続構造、希土類添加マルチコアファイバの励起方法およびマルチコア光ファイバアンプ - Google Patents

Abstract

バンドル構造５は、同一径の光ファイバ心線７ａが、中央の光ファイバ心線７ｂの外周に最密に配置される。光ファイバ心線７ａは、信号光用光ファイバである。また、光ファイバ心線７ｂは、励起光用光ファイバである。光ファイバ心線７ａの本数は、マルチコアファイバ３のコア１１の数と同一である。バンドル構造５と、マルチコアファイバ３とは、接着または融着により接続される。コア１５ａとコア１１とが光接続し、コア１５ｂとクラッド１３が光接続する。この際、コア１５ａとコア１１のモードフィールド径はほぼ一致する。また、バンドル構造５の外径（光ファイバ心線７ａを包含する外接円の径）は、マルチコアファイバ３の外径以下に設定される。

Description

本発明は、希土類添加マルチコアファイバへ励起光を導入することが可能な光ファイババンドル構造等に関するものである。

近年の光通信におけるトラフィックの急増により、現状で用いられているシングルコアの光ファイバにおいて伝送容量の限界が近づいている。そこで、さらに通信容量を拡大する手段として、一つのファイバに複数のコアが形成されたマルチコアファイバが提案されている。

マルチコアファイバによる伝送路を実現するためには、マルチコアファイバに対応した光ファイバ増幅器が必要となる。光ファイバ増幅器は、例えば、エルビウムなどの希土類がドープされた光ファイバが用いられる。このような希土類添加光ファイバに励起光を入射することで、光を増幅することが可能となる。

光ファイバ増幅器としては、励起光をコアに入射するコア励起と、励起光をクラッドに入射するクラッド励起とがある。ここで、マルチコアファイバに対しては、クラッド励起を採用することで、コア数と同数の励起光源が不要となり、消費電力を抑制することができる。したがって、光ファイバ増幅器を構成するマルチコアファイバのクラッドに励起光を入射する方法が求められる。

このような、光ファイバ増幅器としては、クラッド内に複数のコアが配置され、クラッドに光増幅材料が添加されたマルチコアファイバに励起光が注入されるようにした光ファイバ一括増幅器がある（特許文献１）。

特開平１０−１２５９８８号公報

しかしながら、特許文献１のような構成は、「合波器」を用いて励起光をマルチコアファイバに導入しようとするものであるが、効率良くマルチコアファイバに励起光を導入するための具体的な構成については記載されていない。したがって、クラッドに効率良く励起光を導入する手段が望まれている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、希土類添加光ファイバのクラッド部に励起光を効率よく導入可能な光ファイババンドル構造等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、希土類添加マルチコアファイバへ励起光を導入することが可能な光ファイババンドル構造であって、断面において、中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される信号光用光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記信号光用光ファイバの径よりも大きいことを特徴とする光ファイババンドル構造である。

前記励起光用光ファイバは、マルチモード光ファイバであることが望ましい。

前記励起光用光ファイバおよび前記信号光用光ファイバの端部はキャピラリによって保持され、前記励起光用光ファイバは、前記キャピラリ内における少なくとも一部において、クラッドを有さずコアのみで形成されてもよい。

前記信号光用光ファイバは、中心コアと、前記中心コアの外周に形成され、前記中心コアの屈折率よりも屈折率が低い第２コアと、前記第２コアの外周に形成され、前記第２コアの屈折率よりも屈折率が低いクラッドと、からなってもよい。

前記励起光用光ファイバは、端部に行くにつれて径が小さくなるテーパ部を有するテーパファイバであってもよい。

前記励起光用光ファイバは、中心クラッドと、前記中心クラッドに外周に形成され、前記中心クラッドの屈折率よりも屈折率が高いコア部と、前記コア部の外周に形成され、前記コア部の屈折率よりも屈折率が低い外周クラッドと、具備し、断面において、前記コア部がリング状に形成されてもよい。

第１の発明によれば、断面において、中心に励起光用光ファイバが配置されるため、希土類添加マルチコアファイバの中心に励起光を導入することができる。また、励起光用光ファイバの外周に最密に信号光用光ファイバが配置されるため、信号光用光ファイバと希土類添加マルチコアファイバのコア同士を容易に光接続することができる。

また、励起光用光ファイバがマルチモード光ファイバファイバであれば、より大きなパワーの励起光を導入することができる。

また、キャピラリ内の励起光用光ファイバのクラッドを除去してコアのみで形成することで、キャピラリ内において、励起光の一部が信号光用光ファイバに漏れ出し、励起光を信号光用光ファイバのクラッド内に閉じ込めることができる。このため、希土類添加マルチコアファイバのコア近傍に励起光を導入することができる。

なお、この場合、励起光用光ファイバが屈折率傾斜光ファイバにより形成されてもよい。

また、信号光用光ファイバのコアが２層構造であり、中心コアの外周に、中心コアよりも屈折率が低く、クラッドよりも屈折率が高い第２コアを形成することで、中心の励起光用光ファイバから漏れ出した励起光が、信号光用光ファイバのコアの近傍に集めることができる。このため、希土類添加マルチコアファイバのコア近傍に励起光を導入することができる。

また、励起光用光ファイバが、端部に行くにつれて径が小さくなるテーパ部を有するテーパファイバであれば、バンドル構造を小型化することができると共に、信号光用ファイバのクラッド径が決まっている場合、その本数に合わせた構造にする事も可能となる。

また、断面において、励起光用光ファイバのコア部がリング状に形成されれば、励起光が外周の信号光用光ファイバのコアに近い部分に集められるため、希土類添加マルチコアファイバのコア近傍に励起光を導入することができる。

第２の発明は、希土類添加マルチコアファイバであって、断面において、同一円周上に所定のピッチで配置されるコアと、前記コアを覆い、前記コアよりも屈折率の低いクラッドと、を具備し、前記クラッドは、相対的に屈折率の高い高屈折率クラッドと、前記高屈折率クラッドよりも屈折率の低い低屈折率クラッドと、を有し、少なくとも前記コアの外周が、前記高屈折率クラッドで構成されることを特徴とする希土類添加マルチコアファイバである。

断面において、中心部が前記低屈折率クラッドであり、前記高屈折率クラッドは、前記低屈折率クラッドの外周にリング状に形成され、前記コアが、前記高屈折率クラッドの内部に配置されることが望ましい。

複数の前記コアの外周に前記高屈折率クラッドがそれぞれ形成され、前記高屈折率クラッドが、前記低屈折率クラッドで覆われてもよい。

第２の発明によれば、クラッドが高屈折率クラッドと低屈折率クラッドとからなり、コアの外周に高屈折率クラッドを配置することで、クラッド内に導入された励起光が高屈折率クラッドに集められる。このため、希土類添加マルチコアファイバのコア近傍に励起光を集めて、高い光増幅効率を得ることができる。

たとえば、高屈折率クラッドをリング状に形成して、コアを高屈折率クラッド内に配置すれば、リング状の高屈折率クラッドに励起光を集めることができる。また、それぞれのコアの外周に高屈折率クラッドをそれぞれ配置すれば、コアの外周部にのみ励起光を集めることができる。

第３の発明は、光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとの接続構造であって、前記光ファイババンドル構造は、中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバであり、前記希土類添加マルチコアファイバは、同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続されるコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備し、前記クラッドは、相対的に屈折率の高い高屈折率クラッドと、前記高屈折率クラッドよりも屈折率の低い低屈折率クラッドと、を有し、少なくとも前記コアの外周が、前記高屈折率クラッドで構成されることを特徴とする光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとの接続構造である。

前記外周光ファイバの一部が、ダミーファイバであり、前記信号光用光ファイバは、前記ダミーファイバによって挟まれ、前記信号光用光ファイバが所定の間隔で配置されてもよい。

第３の発明によれば、確実に光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとを光接続することができる。また、希土類添加マルチコアファイバのコア近傍に励起光を効率よく導入することができる。

また、光ファイババンドル構造を構成する外周光ファイバを、信号光用光ファイバとダミーファイバとを例えば交互に配置すれば、所定のピッチのコアに対して、中心の励起光用光ファイバの径を大きくすることができる。このため、より大きなパワーの励起光を導入することができる。

第４の発明は、希土類添加マルチコアファイバの励起方法であって、中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバである光ファイババンドル構造と、同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続され、希土類が添加されたコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備する希土類添加マルチコアファイバと、を接続し、前記希土類添加マルチコアファイバの前記クラッドに励起光を導入することを特徴とする希土類添加マルチコアファイバの励起方法である。

第５の発明は、マルチコア光ファイバアンプであって、中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバである光ファイババンドル構造と、同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続される希土類が添加されたコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備する希土類添加マルチコアファイバと、前記励起光用光ファイバのコアに励起光を導入する光源と、を具備し、前記光源からの励起光を前記光ファイババンドル構造の前記励起光用光ファイバを用いて前記希土類添加マルチコアファイバの前記クラッドに導入することを特徴とするマルチコア光ファイバアンプである。

第４、第５の発明によれば、効率よくマルチコアファイバ中の信号光を増幅することができる。

本発明によれば、希土類添加光ファイバのクラッド部に励起光を効率よく導入可能な光ファイババンドル構造等を提供することができる。

ファイバ接続構造１を示す図。 ファイバ接続構造１を示す断面図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面。 バンドル構造５ａを示す図。 バンドル構造５ｂを示す図。 ファイバ接続構造１ａを示す図。 図６（ａ）はマルチコアファイバ３ａを示す図、図６（ｂ）は、マルチコアファイバ３ｂを示す図。 図７（ａ）は、バンドル構造５ｃを示す図、図７（ｂ）は、マルチコアファイバ３を示す図。 図８（ａ）は、マルチコアファイバ３ｃを示す図、図８（ｂ）は、バンドル構造５ｄを示す図。

（第１実施形態）
以下、光ファイバ接続構造１について説明する。図１は光ファイバ接続構造１の側面図、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。光ファイバ接続構造１は、マルチコアファイバ３と、複数の光ファイバ心線７ａ、７ｂがバンドルされたバンドル構造５との接続構造である。

マルチコアファイバ３ｂは、希土類添加マルチコアファイバである。希土類添加マルチコアファイバは、例えばエルビウム添加マルチコアファイバ（ＥＤＦ）である。

図２（ａ）に示すように、マルチコアファイバ３は、希土類元素が添加された複数のコア１１が所定の間隔で配置され、周囲をクラッド１３で覆われたファイバである。全部で１０個のコア１１は、マルチコアファイバ３の中心に対する同心円上に所定のピッチで配置される。すなわち、全てのコア１１は一定の間隔となる。ここで、コア１１のピッチは例えば４０〜５０μｍ程度である。

マルチコアファイバ３は、キャピラリ２１ａに挿入されて樹脂１９で固定される。樹脂１９は、マルチコアファイバ３のクラッド１３を構成する材質の屈折率よりも低い屈折率を有する材質からなる。すなわち、コア１１の屈折率をｎ１、クラッド１３の屈折率をｎ２、樹脂１９の屈折率をｎ３、キャピラリ２１ａの屈折率をｎ４とすると、ｎ１＞ｎ２＞ｎ２＞ｎ４＞となる。

図２（ｂ）に示すように、バンドル構造５は、同一径の光ファイバ心線７ａが、中央の光ファイバ心線７ｂの外周に最密に配置される。なお、本発明において、中心の光ファイバ心線７ｂの外周に、光ファイバ心線７ａが最密に配置されるとは、外周側の光ファイバ心線７ａが光ファイバ心線７ｂの外周に接した状態で、隣り合う他の光ファイバ同士と接触するように配置されることをいい、理想的には図２（ｂ）のように外周側と中央の光ファイバ心線が全て互いに接触している状態である。

光ファイバ心線７ａは、信号光用光ファイバである。また、光ファイバ心線７ｂは、励起光用光ファイバである。光ファイバ心線７ｂには、励起光用の光源８が接続される。光源８は、例えば波長９８０ｎｍのマルチモード励起光発光素子である。光ファイバ心線７ａは、長距離伝送にも適したシングルモード光ファイバであることが望ましく、光ファイバ心線７ｂは、大きなパワーを伝送可能なマルチモードファイバであることが望ましい。この場合、信号光は、例えば１５５０ｎｍ帯のシングルモードであり、励起光は、例えば９８０ｎｍ帯のマルチモードである。なお、光ファイバ心線７ａは、バンドル構造５の先端部から長手方向にわたって外径は常に一定であるものを用いても良く、エッチングや溶融延伸によってバンドル構造５の部分の径を細くしたものを用いても良い。また、光ファイバ心線７ｂについては、特に記載がなければ、バンドル構造５の先端部から長手方向にわたって外径は常に一定であるとする。

光ファイバ心線７ａの本数は、マルチコアファイバ３のコア１１の数と同一である。すなわち、中央に１本の光ファイバ心線７ｂが配置され、その周囲に１０本の光ファイバ心線７ａが配置される。なお、本発明において、光ファイバ心線７ａの本数と、コア１１の個数は、図示した例には限られない。

光ファイバ心線７ａのコア１５ａのピッチ（隣り合う光ファイバ心線７ａ同士のコアピッチ）は、マルチコアファイバ３のコア１１のピッチとほぼ一致する。すなわち、コア１１のピッチと、光ファイバ心線７の外径（クラッド１７の径）とは略一致する。

ここで、光ファイバ心線７ｂの外径は、光ファイバ心線７ａの外径よりも大きい。したがって、光ファイバ心線７ａは、少なくとも７本以上となる。ここで、中央に光ファイバ心線７ｂを配置し、周囲にｎ本の光ファイバ心線７ａを等間隔で配列するバンドル構造としては、中心の光ファイバ心線７ｂの半径をＲとし、周囲に配置される光ファイバ心線７ａの半径をｒとすると、数１式または数２式が成り立つ。

このような関係になるように、中心の光ファイバ心線７ｂと周囲の光ファイバ心線７ａの半径を決定する事で、前述のように、中心の光ファイバ心線７ｂの外周に、光ファイバ心線７ａを最密に配置することができる。なお、本発明は、数１に示すように、できるだけ等号となる事が好ましいが、製造上厳密にファイバ径をコントロールする事は難しい。この場合には、Ｒが理想値（等号の場合）よりほんの少し小さくなるように数２の関係としておく（あるいはｒを理想値よりほんの少し大きくなるようにしておく）事が好ましい。そうすることで、外周ファイバの半径ｒが小さい場合に発生する累積ピッチずれが避けられ、マルチコアファイバとの接続の際の軸ずれを小さくすることが可能となる。なお、本関係は、希土類添加型マルチコアファイバ用の励起光導入機能付きバンドル構造のみならず、通常の円環配置型マルチコアファイバ用バンドル構造にも適用可能である。

光ファイバ心線７ａは、キャピラリ２１ｂに挿入されて、樹脂１９で固定される。樹脂１９は、光ファイバ心線７ａ、７ｂのクラッド１７ａ、１７ｂを構成する材質の屈折率よりも低い屈折率を有する材質からなる。すなわち、光ファイバ心線７ａのコア１５ａ、クラッド１７ａの屈折率をそれぞれｎ１１、ｎ１２とし、光ファイバ心線７ｂのコア１５ｂ、クラッド１７ｂの屈折率をそれぞれｎ１３、ｎ１４とし、樹脂１９の屈折率をｎ１５とし、キャピラリ２１ｂの屈折率をｎ１６とすると、ｎ１１＞ｎ１２＞ｎ１５＞ｎ１６、ｎ１３＞ｎ１４＞ｎ１５＞ｎ１６となる。

バンドル構造５と、マルチコアファイバ３とは、接着または融着により接続される。この際、コア１５ａとコア１１のモードフィールド径はほぼ一致する。また、バンドル構造５の外径（光ファイバ心線７ａを包含する外接円の径）は、マルチコアファイバ３の外径以下に設定される。なお、マルチコアファイバ３および光ファイバ心線７ａ、７ｂは例えば石英ガラス製である。

光ファイバ心線７ａのコア１５ａの信号光は、コア１１に導入される。また、光ファイバ心線７ｂのコア１５ｂの励起光は、クラッド１３に導入される。なお、クラッド１３に導入された励起光は樹脂１９によってクラッド１３に閉じ込められる。

例えばエルビウムが添加されたマルチコアファイバ３に励起光を導入することで、マルチコアファイバ３の希土類元素が添加されたコア１１に含まれる希土類を励起し、コア１１内の信号光を増幅することができる。すなわち、励起光によってコア１１におけるエルビウムイオンのエネルギー準位を励起状態とすることができる。この状態で信号光をコア１１に導入することで、励起状態のエルビウムイオンは誘導放出を起こし、信号光の強度が増幅される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、希土類が添加されたマルチコアファイバ３の略中央に励起光を導入するため、各コア１１までの距離が略均等となり、それぞれのコア１１の信号光を略均等に励起することができる。また、励起光用光ファイバである光ファイバ心線７ｂの外径が光ファイバ心線７ａの外径より大きいため、大きなパワーの励起光を導入可能である。このように、本実施の形態によれば、効率の良いマルチコア光ファイバアンプを構成することができる。

（第２実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、バンドル構造５ａを示す断面図である。なお、以下の実施の形態において、光ファイバ接続構造１等と同一の機能を奏する構成については、図１〜図２と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

バンドル構造５ａは、バンドル構造５とほぼ同様の構成であるが、光ファイバ心線７ｂがコア１５ｂのみで形成される点で異なる。光ファイバ心線７ｂは、例えば、屈折率傾斜光ファイバにより形成されることが望ましい。屈折率傾斜光ファイバは、外周側から中心に向かって徐々に屈折率が変化し、中心が最も高い屈折率となる。したがって、励起光は、光ファイバ心線７ｂの中心近傍に集められて伝送する。

なお、屈折率傾斜光ファイバとしては、なだらかに屈折率が変化するものに限られず、屈折率の変化を多段（例えば２段以上）として、多段の階段状に中心に向かって屈折率が上昇するように構成してもよい。

また、光ファイバ心線７ｂの先端部におけるクラッド１７ｂを、化学エッチング等によって除去してもよい。この場合には、クラッド１７ｂが除去された部位が、キャピラリ２１ｂに完全に挿入される。したがって、コア１５ｂの励起光は、周囲の樹脂１９によって閉じ込められる。

光ファイバ心線７ｂのコア１５ｂを伝送する励起光は、マルチコアファイバ３のクラッド１３に導入される。この状態で信号光をコア１１に導入することで、励起状態のエルビウムイオンは誘導放出を起こし、信号光の強度が増幅される。

なお、クラッド１７ｂを有さない光ファイバ心線７ｂを用いると、キャピラリ２１ｂ内において、コア１５ｂの励起光が、周囲の光ファイバ心線７ａへ漏れ出す恐れがある。しかし、光ファイバ心線７ａに漏れだした励起光は、光ファイバ心線７ａのクラッド１７ａに閉じ込められる。このため、励起光は、マルチコアファイバ３の中央（コア１５ｂに対応する部位）のみではなく、各光ファイバ心線７ａのクラッド１７ａに対応する部位にも導入される。このため、励起光が、マルチコアファイバ３のコア１１のより近傍に導入されるため、効率よく信号光の強度を増幅することができる。なお本実施例は、前述の屈折率傾斜光ファイバではなく、通常のステップインデックス型のマルチモードファイバを用いても実現可能である。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、光ファイバ心線７ｂがコア１５ｂのみで形成されるため、その分コア１５ｂの径を大きくすることができ、より大きなパワーの励起光を導入することができる。

また、励起光が周囲の光ファイバ心線７ａに漏れだすことで、マルチコアファイバ３のコア１１近傍のクラッド１３へ励起光を導入することができる。このため、励起効率が高い。また、マルチコアファイバ３への励起光の導入前に励起光の一部を信号光用光ファイバに結合させることで、接続部近傍の反転分布が大きくなり、励起効率を向上し、かつ雑音指数を改善することができる。

（第３実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図４は、バンドル構造５ｂを示す断面図である。バンドル構造５ｂは、バンドル構造５とほぼ同様の構成であるが、光ファイバ心線７ａの構造が異なる。

光ファイバ心線７ａは、断面において中央に第１コアであるコア１５ａが設けられ、コア１５ａの外周に、第２コアであるコア１５ｃが設けられる。さらに、コア１５ｃの外周に、クラッド１７ａが設けられる。なお、光ファイバ心線７ｂとしては、コア１５ｂのみで形成される例を示すが、クラッドを有してもよい。

光ファイバ心線７ａのコア１５ａ、１５ｃ、クラッド１７ａの屈折率をそれぞれｎ２１、ｎ２２、ｎ２３とし、光ファイバ心線７ｂのコア１５ｂの屈折率をｎ２４とし、樹脂１９の屈折率をｎ２５とし、キャピラリ２１ｂの屈折率をｎ２６とすると、ｎ２１＞ｎ２２＞ｎ２３、およびｎ２４＞ｎ２５＞ｎ２６となることが望ましい。また、さらにｎ２３＞ｎ２４であれば、光ファイバ心線７ｂから光ファイバ心線７ａへの光の漏れ出しが大きくなるため効果が大きくなる。

このようにすることで、コア１５ｂに導入された励起光は、周囲の光ファイバ心線７ａのコア１５ｃを介してコア１５ａに結合される。また、励起光は、コア１５ｃに閉じ込められる。この状態でマルチコアファイバ３と光接続させると、励起光は、マルチコアファイバ３の中央（コア１５ｂに対応する部位）のみではなく、各光ファイバ心線７ａのクラッド１７ａに対応する部位に導入される。このため、励起光が、マルチコアファイバ３のコア１１の近傍に導入される。このため、効率よく信号光の強度を増幅することができる。

第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、マルチコアファイバ３との光接続前に、励起光を光ファイバ心線７ａのコア１５ｃを介してコア１５ａに結合させることができるため、励起光と信号光のコアとの結合効率をより高めることができる。

（第４実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図５は、ファイバ接続構造１ａの側面図である。ファイバ接続構造１ａは、光ファイバ接続構造１とほぼ同様であるが、バンドル構造５を構成する光ファイバ心線７ｂが、テーパファイバである点で異なる。

光ファイバ心線７ｂは、図示を省略した光源８と接続される。また、光ファイバ心線７ｂは、一部に外径変化部であるテーパ部２７が形成される。テーパ部２７によって、光ファイバ心線７ｂの径が、端部に行くにつれて縮径される。テーパファイバは、例えば、光ファイバ心線７ｂの一部を溶融加熱して延伸加工することで得ることができる。この場合、光ファイバ心線７ｂのコア／クラッド径比を保ったまま、外径を小さくすることができる。すなわち、クラッドの厚みを薄くすることができる。

このようにして、クラッド厚が薄い部位を光ファイバ心線７ａとともに、キャピラリ２１ｂに挿入して固定することで、光ファイバ心線７ｂの励起光が光ファイバ心線７ａに漏れだしやすくなる。このため、励起光が、マルチコアファイバ３のコア１１のより近傍に導入されるため、効率よく信号光の強度を増幅することができる。

第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、光ファイバ心線７ｂが縮径され、バンドル構造を小型化することができる。また、クラッド厚を薄くすることができるため、励起光を周囲の光ファイバ心線７ａに光結合させることができ、マルチコアファイバ３のコア１１近傍のクラッド１３へ励起光を導入することができる。このため、励起効率が高い。

（第５実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。図６（ａ）は、マルチコアファイバ３ａの断面図である。マルチコアファイバ３ａは、マルチコアファイバ３とほぼ同様の構成であるが、低屈折率クラッド２９ａおよび高屈折率クラッド２９ｂを有する点で異なる。

マルチコアファイバ３ａは、断面の略中央には、低屈折率クラッド２９ａが設けられる。低屈折率クラッド２９ａの外周には、低屈折率クラッド２９ａよりも相対的に屈折率の高い高屈折率クラッド２９ｂが設けられる。すなわち、高い高屈折率クラッド２９ｂが、リング状に形成される。なお、低屈折率クラッド２９ａおよび高屈折率クラッド２９ｂの屈折率は、コア１１の屈折率よりも低く、樹脂１９の屈折率よりも高い。

低屈折率クラッド２９ａは、例えば、フッ素が添加された石英ガラスである。低屈折率クラッド２９ａが石英ガラスの場合には、高屈折率クラッド２９ｂにＧｅ等を添加して、屈折率を上げてもよい。

コア１１は、高屈折率クラッド２９ｂ内に配置される。すなわち、少なくともコア１１の外周が、高屈折率クラッド２９ｂで覆われるように構成される。

このように、マルチコアファイバ３ａのクラッド部を、相対的に屈折率の低い低屈折率クラッド２９ａと、相対的に屈折率の高い高屈折率クラッド２９ｂで構成することで、マルチコアファイバ３ａのクラッド部に導入された励起光が、高屈折率クラッド２９ｂに集められる。このため、クラッド全体に対して、高屈折率クラッド２９ｂの励起光の光密度を高めることができる。

また、高屈折率クラッド２９ｂは、コア１１の周囲に形成される。すなわち、コア１１近傍に、励起光を局在化することができる。このため、効率よくコア１１中の信号光の強度を増幅することができる。

なお、低屈折率クラッド２９ａおよび高屈折率クラッド２９ｂの配置は、図６（ａ）に示した例には限られない。例えば、図６（ｂ）に示すマルチコアファイバ３ｂのように、高屈折率クラッド２９ｂを複数に分断させて配置させてもよい。

図６（ｂ）に示す例では、断面において、それぞれのコア１１の外周部に、コア１１を覆うようにして高屈折率クラッド２９ｂが設けられる。すなわち、コア１１を中心として、同心円状に高屈折率クラッド２９ｂが設けられる。

このような構成としても、クラッド全体に対して、高屈折率クラッド２９ｂの励起光の光密度を高めることができる。また、高屈折率クラッド２９ｂは、コア１１の周囲に形成される。このため、効率よくコア１１中の信号光の強度を増幅することができる。なお、この場合には、高屈折率クラッド２９ｂの内部で、屈折率を傾斜させてもよい。

第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、マルチコアファイバ３ａ、３ｂのクラッド部を、屈折率の異なる低屈折率クラッド２９ａおよび高屈折率クラッド２９ｂで構成することで、励起光を高屈折率クラッド２９ｂに集めることができる。このため、励起光の光密度が増加し、コア１１との光結合も容易となる。

なお、本実施形態のマルチコアファイバ３、３ａは、いずれの形態のバンドル構造とも組み合わせることができ、光ファイバ接続構造を構成することができる。

（第６実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。図７（ａ）は、バンドル構造５ｃを示す断面図、図７（ｂ）は、マルチコアファイバ３の断面図である。バンドル構造５ｃは、バンドル構造５とほぼ同様であるが、光ファイバ心線７ｂの構造が異なる。

バンドル構造５ｃの光ファイバ心線７ｂは、断面において、中央に中心クラッド１７ｃが設けられ、中心クラッド１７ｃの外周に、コア１５ｂが設けられ、コア１５ｂの外周に、外周クラッド１７ｄが設けられる。すなわち、コア１５ｂおよび外周クラッド１７ｄは、リング状に形成される。なお、中心クラッド１７ｃおよび外周クラッド１７ｄの屈折率は、コア１５ｂの屈折率よりも低い。

このような光ファイバ心線７ｂに導入された励起光は、コア１５ｂに局在化する。このため、図７（ｂ）に示すように、接続対象のマルチコアファイバ３の励起光導入部３１が、リング状になる。このように、コア１１に近い部位に、励起光を導入することができるため、コア１１の信号光を効率よく増幅することができる。

第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、マルチコアファイバ３への励起光導入部３１が、クラッド中心ではなく、コア１１により近い部位になるため、コア１１の信号光をより効率よく増幅することができる。

（第７実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。図８（ａ）は、マルチコアファイバ３ｃを示す断面図、図８（ｂ）は、バンドル構造５ｄの断面図である。マルチコアファイバ３ｃは、マルチコアファイバ３等と同様の構成であるが、コア１１のピッチが広い。

前述した様に、マルチコアファイバ３ｄのコア１１のピッチは、接続対象となるバンドル構造の光ファイバ心線７ａの外径とほぼ一致する。このため、コア１１のピッチが広い場合には、より太い光ファイバ心線７ａを用いる必要がある。

一方、励起光用光ファイバである光ファイバ心線７ｂは、光ファイバ心線７ａの中央に配置される。このため、「数１」に示したように、光ファイバ心線７ａの径と本数が決まれば、光ファイバ心線７ｂの外径も算出される。例えば、外周に６個の光ファイバ心線７ａを最密に配置すると、光ファイバ心線７ｂの外径は、光ファイバ心線７ａの外径と一致する。

このように、光ファイバ心線７ｂの外径が小さくなると、導入可能な励起光の出力も小さくなる。したがって、励起効率が低下する。しかし、外周の光ファイバ心線７ａを最密配置しないと、位置ずれなどの恐れがある。

そこで、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、光ファイバ心線７ｂの外周に、外周光ファイバである光ファイバ心線７ａとダミーファイバ７ｃとを交互に配置する。ダミーファイバ７ｃは、光ファイバ心線７ａと同一の径である。信号光用の光ファイバ心線７ａは、ダミーファイバ７ｃで挟まれる。なお、本発明では、このように、ダミーファイバ７ｃに挟まれている場合でも、外周側の光ファイバ心線７ａが、全て、光ファイバ心線７ｂの外周に接した状態で、隣り合う他の光ファイバ同士と接触していれば、最密状態であるとする。

ここで、中心の光ファイバ心線７ｂの半径をＲとし、周囲に配置される光ファイバ心線７ａおよびダミーファイバ７ｃの半径をｒとすると、数３式または数４式が成り立つ。

なお、前述した様に、本発明は、数３式に示すように、できるだけ等号となる事が好ましいが、製造上厳密にファイバ径をコントロールする事は難しいため、Ｒが理想値（等号の場合）よりほんの少し小さくなるように数４式の関係としておく事が好ましい。

このように、ｎ本の光ファイバ心線７ａをダミーファイバ７ｃと交互に最密配置すると、光ファイバ心線７ｂの径を大きくすることができる。

例えば、数５式のように定義すると、数１式の場合と比較して、［（１＋Ａ）／Ａ］・［Ｂ／（１＋Ｂ）］倍だけ、光ファイバ心線７ｂの最大径を拡大することができる。

第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、光ファイバ心線７ｂの径を大きくすることができるため、より大きなパワーの励起光を導入することができる。なお、光ファイバ心線７ａで挟まれるダミーファイバ７ｃは、一本である必要はなく、複数本であってもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、各実施形態で説明した構成は、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。

１、１ａ………ファイバ接続構造
３、３ａ、３ｂ、３ｃ………マルチコアファイバ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ………バンドル構造
７ａ、７ｂ………光ファイバ心線
７ｃ………ダミーファイバ
８………光源
１１………コア
１３………クラッド
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ………コア
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ………クラッド
２１ａ、２１ｂ………キャピラリ
２３………樹脂
２７………テーパ部
２９ａ………低屈折率クラッド
２９ｂ………高屈折率クラッド
３１………励起光導入部

前記励起光用光ファイバは、マルチモード光ファイバであり、バンドル構造の先端部から光源との接続部まで、長手方向にわたって外径が一定であることが望ましい。

Claims (13)

1. 希土類添加マルチコアファイバへ励起光を導入することが可能な光ファイババンドル構造であって、
   断面において、中心に配置される励起光用光ファイバと、
   前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される信号光用光ファイバと、
   を具備し、
   前記励起光用光ファイバの径が、前記信号光用光ファイバの径よりも大きいことを特徴とする光ファイババンドル構造。
2. 前記励起光用光ファイバは、マルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光ファイババンドル構造。
3. 前記励起光用光ファイバおよび前記信号光用光ファイバの端部はキャピラリによって保持され、
   前記励起光用光ファイバは、前記キャピラリ内における少なくとも一部において、クラッドを有さずコアのみで形成されることを特徴とする請求項１記載の光ファイババンドル構造。
4. 前記信号光用光ファイバは、
   中心コアと、
   前記中心コアの外周に形成され、前記中心コアの屈折率よりも屈折率が低い第２コアと、
   前記第２コアの外周に形成され、前記第２コアの屈折率よりも屈折率が低いクラッドと、からなることを特徴とする請求項１記載の光ファイババンドル構造。
5. 前記励起光用光ファイバは、端部に行くにつれて径が小さくなるテーパ部を有するテーパファイバであることを特徴とする請求項１記載の光ファイババンドル構造。
6. 前記励起光用光ファイバは、中心クラッドと、前記中心クラッドに外周に形成され、前記中心クラッドの屈折率よりも屈折率が高いコア部と、前記コア部の外周に形成され、前記コア部の屈折率よりも屈折率が低い外周クラッドと、具備し、断面において、前記コア部がリング状に形成されることを特徴とする請求項１記載の光ファイババンドル構造。
7. 希土類添加マルチコアファイバであって、
   断面において、同一円周上に所定のピッチで配置されるコアと、
   前記コアを覆い、前記コアよりも屈折率の低いクラッドと、
   を具備し、
   前記クラッドは、相対的に屈折率の高い高屈折率クラッドと、前記高屈折率クラッドよりも屈折率の低い低屈折率クラッドと、を有し、
   少なくとも前記コアの外周が、前記高屈折率クラッドで構成されることを特徴とする希土類添加マルチコアファイバ。
8. 断面において、中心部が前記低屈折率クラッドであり、
   前記高屈折率クラッドは、前記低屈折率クラッドの外周にリング状に形成され、前記コアが、前記高屈折率クラッドの内部に配置されることを特徴とする請求項７記載の希土類添加マルチコアファイバ。
9. 複数の前記コアの外周に前記高屈折率クラッドがそれぞれ形成され、前記高屈折率クラッドが、前記低屈折率クラッドで覆われることを特徴とする請求項７記載の希土類添加マルチコアファイバ。
10. 光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとの接続構造であって、
    前記光ファイババンドル構造は、
    中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバであり、
    前記希土類添加マルチコアファイバは、
    同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続されるコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備し、前記クラッドは、相対的に屈折率の高い高屈折率クラッドと、前記高屈折率クラッドよりも屈折率の低い低屈折率クラッドと、を有し、少なくとも前記コアの外周が、前記高屈折率クラッドで構成されることを特徴とする光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとの接続構造。
11. 前記外周光ファイバの一部が、ダミーファイバであり、
    前記信号光用光ファイバは、前記ダミーファイバによって挟まれ、前記信号光用光ファイバが所定の間隔で配置されることを特徴とする請求項１０記載の光ファイババンドル構造と希土類添加マルチコアファイバとの接続構造。
12. 希土類添加マルチコアファイバの励起方法であって、
    中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバである光ファイババンドル構造と、
    同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続され、希土類が添加されたコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備する希土類添加マルチコアファイバと、
    を接続し、
    前記希土類添加マルチコアファイバの前記クラッドに励起光を導入することを特徴とする希土類添加マルチコアファイバの励起方法。
13. マルチコア光ファイバアンプであって、
    中心に配置される励起光用光ファイバと、前記励起光用光ファイバの外周に、最密に配置される外周光ファイバと、を具備し、前記励起光用光ファイバの径が、前記外周光ファイバの径よりも大きく、前記外周光ファイバの少なくとも一部が信号光用光ファイバである光ファイババンドル構造と、
    同一円周上に所定のピッチで前記信号光用光ファイバと光接続される希土類が添加されたコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアを覆い、前記励起光用光ファイバと光接続されるクラッドと、を具備する希土類添加マルチコアファイバと、
    前記励起光用光ファイバのコアに励起光を導入する光源と、
    を具備し、
    前記光源からの励起光を前記光ファイババンドル構造の前記励起光用光ファイバを用いて前記希土類添加マルチコアファイバの前記クラッドに導入することを特徴とするマルチコア光ファイバアンプ。

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