WO2021059441A1 - 光増幅器 - Google Patents

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青笹 真一
泰志 坂本
中島 和秀
雅樹 和田
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an optical amplifier arranged in an optical communication system using spatial multiplexing (multi-core or multi-mode) optical fiber.
  • Non-Patent Document 1 In a single-mode optical fiber optical communication system, an optical amplifier that amplifies an optical signal as it is without converting it into electricity has been put into practical use. Similarly, in an optical communication system using a spatial multiplexing optical fiber, a spatial multiplexing optical amplifier is expected (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • clad excitation configuration As an optical amplifier for spatial multiplexing, a configuration in which excitation light is individually supplied to the amplification core (core excitation configuration) and a configuration in which the excitation light is supplied to the cladding (clad excitation configuration) are known.
  • the clad excitation configuration can simultaneously amplify a plurality of spatial channels propagating in the clad, and the configuration can be simplified as compared with the core excitation configuration.
  • the clad excitation configuration is expected to reduce power consumption as compared with the configuration using an optical amplifier for core excitation for the number of spatial channels (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • a multimode LD can be used as the light source, and the photoelectric conversion efficiency can be improved as compared with the core excitation configuration in which a single mode laser diode (LD) must be adopted as the light source.
  • LD single mode laser diode
  • the clad excitation configuration has a problem that the excitation light incident on the clad that is not bonded to the core is not used for amplifying the optical signal, and the amplification efficiency is inferior to that of the core excitation configuration.
  • the signal light output intensity is 32 mW per core with respect to the excitation light of 10.6 W
  • the optical conversion efficiency is only about 2%.
  • an object of the present invention is to provide an optical amplifier having a clad excitation configuration that improves amplification efficiency in order to solve the above problems.
  • the optical amplifier according to the present invention has decided to convert the wavelength of the excitation light from the light source coupled to the cladding and to oscillate the excitation light by laser.
  • the first optical amplifier is An excitation light conversion fiber that converts the first excitation light of the first wavelength propagating through the cladding into the second excitation light of the second wavelength, An amplification fiber that is connected to the excitation light conversion fiber and photoamplifies the signal light with the second excitation light supplied from the excitation light conversion fiber to the clad. An oscillator that reflects the second excitation light with two reflectors and reciprocates in the cladding of the excitation light conversion fiber and the amplification fiber to oscillate the second excitation light by laser. To be equipped.
  • This optical amplifier changes the wavelength of the excitation light in the cladding that propagates in multimode, laser oscillates the excitation light in the section including the amplification fiber, and enhances the light intensity of the excitation light. Therefore, this optical amplifier can amplify the signal light with the excitation light having increased light intensity, and the amplification efficiency is improved as compared with the general clad excitation configuration.
  • the present invention can provide an optical amplifier having a clad excitation configuration that improves amplification efficiency.
  • the second optical amplifier according to the present invention is An amplification fiber that converts the first excitation light of the first wavelength propagating in the clad into the second excitation light of the second wavelength and photoamplifies the signal light with the second excitation light in the clad.
  • An oscillator that reflects the second excitation light with two reflectors and reciprocates in the cladding of the amplification fiber to oscillate the second excitation light by laser. To be equipped.
  • This optical amplifier wavelength-converts the excitation light in the cladding that propagates in multimode in the amplification fiber, and laser-oscillates the excitation light in the amplification fiber to enhance the light intensity of the excitation light. Therefore, this optical amplifier can amplify the signal light with the excitation light having increased light intensity, and the amplification efficiency is improved as compared with the general clad excitation configuration. Further, the structure of this optical amplifier is simpler than that of the first optical amplifier.
  • the present invention can provide an optical amplifier having a clad excitation configuration that improves amplification efficiency.
  • the clad of the amplification fiber of the second optical amplifier according to the present invention has a first clad region around the core and a second clad region covering the first clad region, and the first clad region is the said.
  • the first excitation light may be converted into the second excitation light. It is possible to limit the propagation mode of the second excitation light in the amplification fiber and stabilize the optical amplification of the signal light.
  • the amplification fiber of the second optical amplifier according to the present invention may be a multi-core fiber or a multi-mode fiber.
  • the present invention can provide an optical amplifier having a clad excitation configuration that improves amplification efficiency.
  • (A) is a cross-sectional structure of an excitation light conversion fiber
  • (B) is a figure explaining a refractive index or a rare earth concentration distribution.
  • (A) is a cross-sectional structure of an excitation light conversion fiber
  • (B) is a figure explaining a refractive index or a rare earth concentration distribution.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an optical amplifier 301 of the present embodiment.
  • the optical amplifier 301 The excitation light conversion fiber 11 that converts the first excitation light L1 of the first wavelength propagating through the cladding into the second excitation light L2 of the second wavelength, and An amplification fiber 13 that is connected to the excitation light conversion fiber 11 and photoamplifies the signal light Ls with the second excitation light L2 supplied from the excitation light conversion fiber 11 to the cladding.
  • An oscillator 12 that reflects the second excitation light L2 by two reflectors 15 and reciprocates in the cladding of the excitation light conversion fiber 11 and the amplification fiber 13 to oscillate the second excitation light L2 by laser. To be equipped.
  • the optical amplifier 301 absorbs a light source (not shown) that generates the first excitation light L1, a combiner 20 that combines the signal light Ls and the first excitation light L1, and a second excitation light L1 having different wavelengths.
  • the excitation light conversion fiber 11 that generates the excitation light L2, the amplification fiber that photoamplifies the signal light Ls arranged after the combiner 20, and the excitation light conversion fiber 11 for resonating the second excitation light L2. It is composed of an oscillator 12 composed of two reflectors 15 arranged in the front stage and in the rear stage of the amplification fiber 13.
  • the amplification fiber 13 is, for example, an erbium-added multi-core fiber (EDF).
  • the excitation optical conversion fiber 11 is, for example, a ytterbium (Yb) -added multimode fiber.
  • the amplification fiber 13 will be described as a multi-core optical fiber, but the same applies to a multi-mode optical fiber.
  • the optical fiber of the optical amplifier according to the present invention is not limited to the type of ions added.
  • the excitation optical conversion fiber 11, the amplification fiber 13, and the optical fiber connecting them may have a solid structure or a vacant structure such as a photonic crystal fiber bandgap fiber.
  • the excitation light conversion fiber 11 has a two-stage clad structure so that the first excitation light L1 can propagate in the clad. Further, it is desirable that the excitation light conversion fiber 11 is of the same type as the multimode fiber that propagates the first excitation light L1 from the light source to the excitation light conversion fiber 11 from the viewpoint of connection loss.
  • the light source is a multi-mode LD that outputs the first excitation light L1 (for example, wavelength 0.92 ⁇ m) in multi-mode.
  • the excitation light conversion fiber 11 absorbs the first excitation light L1 and converts it to a different wavelength (for example, a wavelength of 0.98 ⁇ m).
  • the combiner 20 combines the wavelength-converted light (second excitation light L2) and the signal light Ls by the excitation light conversion fiber 11 and incidents on the amplification fiber 13.
  • the light whose wavelength is converted by the excitation light conversion fiber 11 (second excitation light L2) is incident on the cladding of the amplification fiber 13, and the signal light Ls is incident on the respective cores of the amplification fiber 13.
  • the reflector 15 is arranged in the front stage of the excitation light conversion fiber 11 and the rear stage of the amplification fiber 13, and the light wavelength-converted by the excitation light conversion fiber 11 is transferred to the excitation light conversion fiber 11 and the amplification fiber.
  • Laser oscillation is performed in the clad of 13 to obtain the second excitation light L2.
  • the reflector 15 is realized by forming a Bragg grating or a spatial filter that reflects only light of a specific wavelength in the cladding of the optical fiber. Since the signal light Ls propagates through the core of the amplification fiber 13, it is output through the reflector 15.
  • the optical amplifier 301 can improve the amplification efficiency by using the light from the multimode LD, which has good photoelectric conversion efficiency of the light source, for amplification many times. Therefore, the optical amplifier 301 can improve the amplification efficiency even though it has a clad excitation configuration.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an optical amplifier 302 of the present embodiment.
  • the optical amplifier 302 An amplification fiber 14 that converts the first excitation light L1 of the first wavelength propagating in the clad into the second excitation light L2 of the second wavelength and photoamplifies the signal light with the second excitation light L2 in the clad.
  • An oscillator 12 that reflects the second excitation light L2 by two reflectors 15 and reciprocates in the cladding of the amplification fiber 14 to oscillate the second excitation light L2 by laser. To be equipped.
  • the amplification fiber 14 is a multi-core fiber to which rare earth ions have been added. Rare earths are, for example, erbium (Er) and ytterbium (Yb).
  • the optical fiber of the optical amplifier according to the present invention is not limited to the type of ions added.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a cross section of the amplification fiber 14. 14a is a clad, 14b is a core, and 14c is a coating (second clad).
  • the amplification fiber 14 has a two-stage clad structure so that the second excitation light L2 can propagate in the clad.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the concentration distribution of rare earth ions in the amplification fiber 14.
  • the horizontal axis shows the position in the radial direction, and the vertical axis shows the concentration of each ion.
  • Ar1 indicates the region to which Yb ions are added and its concentration, and Ar2 indicates the Er ion concentration or the region to which Er and Yb ions are added and their concentrations.
  • a multi-core optical fiber will be described, but the same applies to a multi-mode optical fiber.
  • the amplification fiber 14 and the optical fiber connecting them may have a solid structure or a vacant structure such as a photonic crystal fiber bandgap fiber.
  • the optical fiber from the light source to the amplification fiber 14 is a multimode fiber.
  • the light source is the same as the light source of the optical amplifier 301 described in the first embodiment.
  • the combiner 20 combines the light from the light source (first excitation light L1) and the signal light Ls and enters the amplification fiber 14.
  • the light from the light source (first excitation light L1) is incident on the cladding of the amplification fiber 14, and the signal light Ls is incident on the respective cores of the amplification fiber 14.
  • the amplification fiber 14 absorbs the first excitation light L1 and converts it into a different wavelength (for example, a wavelength of 0.98 ⁇ m).
  • reflectors 15 are arranged at both ends of the amplification fiber 14, and the light obtained by wavelength-converting the first excitation light L1 is laser-oscillated in the cladding of the amplification fiber 14 to form the second excitation light L2. To do.
  • the reflector 15 is the same as the reflector of the optical amplifier 301 described in the first embodiment.
  • the second excitation light L2 is reused for amplification of the amplification fiber 13 many times by reciprocating between the reflectors 15 and the amplification efficiency of the amplification fiber 13 is improved. It is the same as the description of the optical amplifier 301. Therefore, the optical amplifier 302 can also improve the amplification efficiency even though it has a clad excitation configuration. Further, in the optical amplifier 302, since the amplification fiber 14 has the functions of the excitation optical conversion fiber 11 and the amplification fiber 13 of the optical amplifier 301, the configuration of the amplifier can be simplified.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another form of the amplification fiber 14.
  • the clad has a first clad region 14a-1 around the core 14b and a second clad region 14a-2 covering the first clad region 14a-1, and the first clad region 14a-2.
  • 14a-1 is characterized in that the first excitation light L1 is converted into the second excitation light L2.
  • the clad region is divided into a first clad region 14a-1 and a second clad region 14a-2 with respect to the amplification fiber 14 of FIG. 3, and Yb ions are in the first clad region.
  • the point is that it is added only to 14a-1.
  • the first excitation light L1 coupled to the clad of the amplification fiber 14 is wavelength-converted only around the core 14b (first clad region 14a-1), and the oscillator 12 becomes the second excitation light L2.
  • the number of propagation modes in which the second excitation light L2 can propagate in the amplification fiber 14 is limited.
  • the optical amplifier 302 provided with the amplification fiber 14 of FIG. 4 has a more stable optical amplification amplification factor than the optical amplifier 302 provided with the amplification fiber 14 of FIG. 3 because the number of propagation modes of the second excitation light L2 is limited. Can be transformed into.
  • This optical amplifier A signal light amplification unit composed of a signal light amplification fiber having a function of converting the first excitation light incident from the outside into a second excitation light having a different wavelength, and a reflection unit that reflects the second excitation light. , A signal optical combiner for incidenting signal light on the signal light amplification unit, and An excitation light source that generates the first excitation light incident on the signal light amplification unit, It is characterized by having.
  • the optical amplifier of (1) above is The signal light amplification unit is characterized by having a core having a signal light amplification function, a cladding to which an element having a wavelength conversion function is added, and a signal light amplification unit composed of excitation light reflection units at both ends. .. (3): The optical amplifier of (2) above is The clad is characterized in that it is composed of a first clad in which a clad region having a wavelength conversion function is restricted around the core and a second clad for propagating excitation light. (4): The optical amplifiers (1) to (3) above are The signal optical amplification fiber is an erbium-added fiber optical amplifier.
  • the optical amplifiers (1) to (4) above are The element having a wavelength conversion function added to the wavelength conversion unit or the cladding is an optical fiber to which ytterbium is added.
  • the optical amplifiers (1) to (5) above are The reflector is a fiber Bragg grating.
  • the optical amplifiers (1) to (6) above are The wavelength of the first excitation light is 900 to 960 nm, and the wavelength of the second excitation light is 965 to 1010 nm.
  • This optical amplifier has the following effects and features.
  • This optical amplifier can efficiently supply the excitation light to the signal light amplification fiber by using the wavelength conversion and the reflector for the clad excitation light propagating in the multimode. Further, the configuration of the amplifier can be simplified by devising the configuration of the second excitation light generation fiber.
  • the present invention can provide a highly efficient optical amplifier, and can realize long-distance, large-capacity transmission with low power consumption as compared with the conventionally used optical amplification technology.
  • Wavelength conversion fiber 12 Oscillator 13
  • 14 Amplification fiber
  • 14a Clad 14a-1: First clad region 14a-2: Second clad region
  • 14b Core 14c: Coating 15:
  • Reflector 20 Combiner 301 ⁇ 302: Optical amplifier

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Abstract

増幅効率を向上させるクラッド励起構成の光増幅器を提供することを目的とする。 本発明に係る光増幅器は、クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光L1を第2波長の第2励起光L2に変換する励起光変換ファイバ11と、励起光変換ファイバ11と接続され、励起光変換ファイバ11からクラッドに供給された第2励起光L2で信号光Lsを光増幅する増幅用ファイバ13と、2つの反射器15で第2励起光L2を反射して励起光変換ファイバ11及び増幅用ファイバ13のクラッド内を往復させ、第2励起光L2をレーザ発振させる発振器12と、を備える。

Description

光増幅器
 本開示は、空間多重(マルチコア又はマルチモード)光ファイバを用いた光通信システムに配置される光増幅器に関する。
 シングルモード光ファイバの光通信システムでは光信号を電気に変換することなく、光信号のまま増幅を行う光増幅器が実用化されている。空間多重光ファイバを用いた光通信システムにおいても、同様に空間多重型の光増幅器が期待されている(例えば、非特許文献1を参照。)。
 空間多重用の光増幅器として励起光を増幅用のコアに個別に供給する構成(コア励起構成)と、クラッドに供給する構成(クラッド励起構成)が知られている。クラッド励起構成は、クラッド内を伝搬する複数の空間チャネルを同時に増幅することができ、コア励起構成に比べ構成を簡易にすることができる。さらに、クラッド励起構成は、コア励起用の光増幅器を空間チャネル数分用いる構成に比べ消費電力の抑制も期待されている(例えば、非特許文献2を参照。)。また、クラッド励起構成は、光源としてマルチモードLDを使用することができ、光源としてシングルモードレーザダイオード(LD)を採用しなければならないコア励起構成より光電変換効率を高めることができる。
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 しかしながら、クラッド励起構成は、クラッドに入射した励起光のうちコアに結合しなかった光については光信号の増幅に用いられず、コア励起構成に比べ増幅効率が劣るという課題があった。例えば、非特許文献3の6コアEDFAでは、励起光10.6Wに対し、信号光出力強度が1コア当たり32mWであることから、光変換効率は2%程度にすぎない。
 そこで、本発明は、前記課題を解決するために、増幅効率を向上させるクラッド励起構成の光増幅器を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係る光増幅器は、クラッドに結合された光源からの励起光の波長を変換させるとともに、当該励起光をレーザ発振させることとした。
 具体的には、本発明に係る第1の光増幅器は、
 クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光を第2波長の第2励起光に変換する励起光変換ファイバと、
 前記励起光変換ファイバと接続され、前記励起光変換ファイバからクラッドに供給された前記第2励起光で信号光を光増幅する増幅用ファイバと、
 2つの反射器で前記第2励起光を反射して前記励起光変換ファイバ及び前記増幅用ファイバのクラッド内を往復させ、前記第2励起光をレーザ発振させる発振器と、
を備える。
 本光増幅器は、マルチモード伝搬するクラッド内の励起光を波長変換し、増幅用ファイバを含む区間で励起光をレーザ発振させ、励起光の光強度を増強している。このため、本光増幅器は、光強度が強くなった励起光で信号光を増幅することができ、一般的なクラッド励起構成に比べ増幅効率が向上する。
 従って、本発明は、増幅効率を向上させるクラッド励起構成の光増幅器を提供することができる。
 また、本発明に係る第2の光増幅器は、
 クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光を第2波長の第2励起光に変換し、前記クラッド内の前記第2励起光で信号光を光増幅する増幅用ファイバと、
 2つの反射器で前記第2励起光を反射して前記増幅用ファイバのクラッド内を往復させ、前記第2励起光をレーザ発振させる発振器と、
を備える。
 本光増幅器は、増幅用ファイバ内でマルチモード伝搬するクラッド内の励起光を波長変換するとともに、増幅用ファイバ内で励起光をレーザ発振させ、励起光の光強度を増強している。このため、本光増幅器は、光強度が強くなった励起光で信号光を増幅することができ、一般的なクラッド励起構成に比べ増幅効率が向上する。さらに、本光増幅器は、第1の光増幅器より構造が簡易になる。
 従って、本発明は、増幅効率を向上させるクラッド励起構成の光増幅器を提供することができる。
 本発明に係る第2の光増幅器の前記増幅用ファイバのクラッドは、コアの周囲の第1クラッド領域、及び前記第1クラッド領域を覆う第2クラッド領域を有し、前記第1クラッド領域が前記第1励起光を前記第2励起光に変換するとしてもよい。増幅用ファイバ内において第2励起光の伝搬モードを限定し、信号光の光増幅を安定化することができる。
 本発明に係る第2の光増幅器の前記増幅用ファイバは、マルチコアファイバ又はマルチモードファイバであるとしてもよい。
 なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
 本発明は、増幅効率を向上させるクラッド励起構成の光増幅器を提供することができる。
本発明に係る光増幅器を説明する図である。 本発明に係る光増幅器を説明する図である。 本発明に係る光増幅器の増幅用ファイバを説明する図である。(A)は励起光変換ファイバの断面構造、(B)は屈折率又は希土類濃度分布を説明する図である。 本発明に係る光増幅器の増幅用ファイバを説明する図である。(A)は励起光変換ファイバの断面構造、(B)は屈折率又は希土類濃度分布を説明する図である。
 添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
 図1は、本実施形態の光増幅器301を説明する図である。光増幅器301は、
 クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光L1を第2波長の第2励起光L2に変換する励起光変換ファイバ11と、
 励起光変換ファイバ11と接続され、励起光変換ファイバ11からクラッドに供給された第2励起光L2で信号光Lsを光増幅する増幅用ファイバ13と、
 2つの反射器15で第2励起光L2を反射して励起光変換ファイバ11及び増幅用ファイバ13のクラッド内を往復させ、第2励起光L2をレーザ発振させる発振器12と、
を備える。
 光増幅器301は、第1励起光L1を発生する光源(不図示)、信号光Lsと第1励起光L1を合波する合波器20、第1励起光L1を吸収し異なる波長の第2励起光L2を発生する励起光変換ファイバ11、合波器20の後段に配置された信号光Lsを光増幅する増幅用ファイバ、及び第2励起光L2を共振するために励起光変換ファイバ11の前段と増幅用ファイバ13の後段に配置された2つの反射器15からなる発振器12から構成される。
 増幅用ファイバ13は、例えば、エルビウム添加マルチコアファイバ(EDF)である。励起光変換ファイバ11は、例えば、イッテルビウム(Yb)添加マルチモードファイバである。なお、本実施形態では、増幅用ファイバ13がマルチコア光ファイバで説明するが、マルチモード光ファイバでも同様である。
 なお、本発明に係る光増幅器の光ファイバは、添加されるイオンの種類に限定されない。また、励起光変換ファイバ11、増幅用ファイバ13、及びこれらを接続する光ファイバは充実型構造であってもフォトニック結晶ファイババンドギャップファイバなどの空孔型構造であっても構わない。なお、励起光変換ファイバ11はクラッド内を第1励起光L1が伝搬できるように2段クラッド構造である。さらに、励起光変換ファイバ11は、接続損失の観点から光源から第1励起光L1を励起光変換ファイバ11まで伝搬するマルチモードファイバと同種であることが望ましい。
 光源は、第1励起光L1(例えば波長0.92μm)をマルチモードで出力するマルチモードLDである。励起光変換ファイバ11は、第1励起光L1を吸収して異なる波長(例えば波長0.98μm)へ変換する。合波器20は、励起光変換ファイバ11で波長変換された光(第2励起光L2)と信号光Lsとを合波して増幅用ファイバ13に入射する。励起光変換ファイバ11で波長変換された光(第2励起光L2)は増幅用ファイバ13のクラッドへ、信号光Lsは増幅用ファイバ13のそれぞれのコアへ入射される。
 光増幅器301は、反射器15を励起光変換ファイバ11の前段と増幅用ファイバ13の後段に配置しており、励起光変換ファイバ11で波長変換された光を励起光変換ファイバ11と増幅用ファイバ13のクラッド内でレーザ発振させて第2励起光L2とする。反射器15は光ファイバのクラッド内にブラッググレーティングや特定の波長の光のみを反射する空間フィルタを形成することによって実現する。なお、信号光Lsは増幅用ファイバ13のコアを伝搬するため、反射器15を透過して出力される。
 第2励起光L2が反射器15の間を往復することによって何度も増幅用ファイバ13の増幅に再利用されることから、増幅用ファイバ13での増幅効率が向上する。光増幅器301は、上述のように光源の光電変換効率の良いマルチモードLDからの光を何度も増幅に利用することで増幅効率を高めることができる。従って、光増幅器301は、クラッド励起構成でありながら増幅効率を向上させることができる。
(実施形態2)
 図2は、本実施形態の光増幅器302を説明する図である。光増幅器302は、
 クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光L1を第2波長の第2励起光L2に変換し、前記クラッド内の第2励起光L2で信号光を光増幅する増幅用ファイバ14と、
 2つの反射器15で第2励起光L2を反射して増幅用ファイバ14のクラッド内を往復させ、第2励起光L2をレーザ発振させる発振器12と、
を備える。
 光増幅器301は、信号光Lsと第1励起光L1を合波する合波器20、第1励起光L1を発生する光源(不図示)、第1励起光L1を吸収し異なる波長の励起光L2を発生するとともに第2励起光L2で信号光Lsを増幅する増幅用ファイバ14、及び励起光L2を共振するために信号用ファイバ14の前後に配置された2つの反射器15から構成される。
 増幅用ファイバ14は、希土類イオンを添加されたマルチコアファイバである。希土類は、例えば、エルビウム(Er)とイッテルビウム(Yb)である。本発明に係る光増幅器の光ファイバは、添加されるイオンの種類に限定されない。図3(A)は増幅用ファイバ14の断面を説明する図である。14aはクラッド、14bはコア、14cは被覆(第2クラッド)である。増幅用ファイバ14はクラッド内を第2励起光L2が伝搬できるように2段クラッド構造である。図3(B)は増幅用ファイバ14の希土類イオンの濃度分布を説明する図である。横軸は半径方向の位置、縦軸は各イオンの濃度を示している。Ar1はYbイオンが添加されている領域とその濃度、Ar2はErイオン濃度又はErとYbのイオンが添加されている領域とその濃度を示している。
 なお、本実施形態では、マルチコア光ファイバで説明するが、マルチモード光ファイバでも同様である。また、増幅用ファイバ14、及びこれらを接続する光ファイバは充実型構造であってもフォトニック結晶ファイババンドギャップファイバなどの空孔型構造であっても構わない。さらに、光源から増幅用ファイバ14までの光ファイバは、マルチモードファイバである。
 光源は、実施形態1で説明した光増幅器301の光源と同じである。合波器20は、光源からの光(第1励起光L1)と信号光Lsとを合波して増幅用ファイバ14に入射する。光源からの光(第1励起光L1)は増幅用ファイバ14のクラッドへ、信号光Lsは増幅用ファイバ14のそれぞれのコアへ入射される。増幅用ファイバ14は、第1励起光L1を吸収して異なる波長(例えば波長0.98μm)へ変換する。
 光増幅器302は、反射器15を増幅用ファイバ14の両端に配置しており、第1励起光L1を波長変換した光を増幅用ファイバ14のクラッド内でレーザ発振させて第2励起光L2とする。反射器15は、実施形態1で説明した光増幅器301の反射器と同じである。
 第2励起光L2が反射器15の間を往復することによって何度も増幅用ファイバ13の増幅に再利用され、増幅用ファイバ13での増幅効率が向上することは、実施形態1で説明した光増幅器301の説明と同じである。従って、光増幅器302も、クラッド励起構成でありながら増幅効率を向上させることができる。また、光増幅器302は、増幅用ファイバ14が光増幅器301の励起光変換ファイバ11と増幅用ファイバ13の機能を備えるため、増幅器の構成を簡易化できる。
 図4は、増幅用ファイバ14の他の形態を説明する図である。本形態の増幅用ファイバ14は、クラッドが、コア14bの周囲の第1クラッド領域14a-1、及び第1クラッド領域14a-1を覆う第2クラッド領域14a-2を有し、第1クラッド領域14a-1が第1励起光L1を第2励起光L2に変換することを特徴とする。
 本実施形態の増幅用ファイバ14は、図3の増幅用ファイバ14に対してクラッド領域が第1クラッド領域14a-1と第2クラッド領域14a-2に分かれており、Ybイオンが第1クラッド領域14a-1のみに添加されている点である。増幅用ファイバ14をこのような構成とすることで、増幅用ファイバ14のクラッドに結合された第1励起光L1は、コア14bの周囲(第1クラッド領域14a-1)のみ波長変換され、発振器12により第2励起光L2となる。増幅用ファイバ14内で第2励起光L2が伝搬できる伝搬モード数が限定される。図4の増幅用ファイバ14を備える光増幅器302は、第2励起光L2の伝搬モード数が限定されることで、図3の増幅用ファイバ14を備える光増幅器302より光増幅の増幅率を安定化することができる。
[付記]
 以下は、本実施形態の光増幅器を説明したものである。
(1):本光増幅器は、
 外部から入射される第1励起光を異なる波長の第2励起光に波長変換する機能を有する信号光増幅用ファイバと、第2励起光を反射する反射部とで構成される信号光増幅部と、
 信号光を前記信号光増幅部に入射するための信号光合波器と、
 信号光増幅部に入射する第1励起光を発生させる励起光源と、
を有することを特徴とする。
(2):上記(1)の光増幅器は、
 前記信号光増幅部が信号光増幅機能を有するコアと波長変換機能を有する元素を添加されたクラッド、及び両端の励起光反射部にて構成されている信号光増幅部を有することを特徴とする。
(3):上記(2)の光増幅器は、
 前記クラッドが波長変換機能を有するクラッド領域がコア周囲に制限されている第一クラッドと、励起光を伝搬するための第二クラッドで構成されていることを特徴とする。
(4):上記(1)~(3)の光増幅器は、
 前記信号光増幅用ファイバがエルビウム添加ファイバ光増幅器であることを特徴とする。
(5):上記(1)~(4)の光増幅器は、
 波長変換部もしくはクラッドに添加される波長変換機能を有する元素はイッテルビウムを添加した光ファイバであることを特徴とする。
(6):上記(1)~(5)の光増幅器は、
 前記反射器がファイバブラッググレーティングであることを特徴とする。
(7):上記(1)~(6)の光増幅器は、
 第1励起光の波長が900~960nmであって、第2励起光の波長が965~1010nmであることを特徴とする。
 本光増幅器は、次のような効果及び特徴を持つ。
 本光増幅器は、マルチモード伝搬するクラッド励起光を波長変換及び反射器を用いて効率的に信号光増幅用ファイバに励起光を供給できる。また、第2励起光発生用ファイバの構成を工夫することによって増幅器の構成を簡易化できる。
 本発明は、高効率な光増幅器を提供でき、従来用いられてきた光増幅技術に比べ低消費電力に長距離、大容量な伝送を実現することが可能となる。
11:波長変換ファイバ
12:発振器
13、14:増幅用ファイバ
14a:クラッド
14a-1:第1クラッド領域
14a-2:第2クラッド領域
14b:コア
14c:被覆
15:反射器
20:合波器
301~302:光増幅器

Claims (4)

  1.  クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光を第2波長の第2励起光に変換する励起光変換ファイバと、
     前記励起光変換ファイバと接続され、前記励起光変換ファイバからクラッドに供給された前記第2励起光で信号光を光増幅する増幅用ファイバと、
     2つの反射器で前記第2励起光を反射して前記励起光変換ファイバ及び前記増幅用ファイバのクラッド内を往復させ、前記第2励起光をレーザ発振させる発振器と、
    を備える光増幅器。
  2.  クラッドを伝搬する第1波長の第1励起光を第2波長の第2励起光に変換し、前記クラッド内の前記第2励起光で信号光を光増幅する増幅用ファイバと、
     2つの反射器で前記第2励起光を反射して前記増幅用ファイバのクラッド内を往復させ、前記第2励起光をレーザ発振させる発振器と、
    を備える光増幅器。
  3.  前記増幅用ファイバのクラッドは、コアの周囲の第1クラッド領域、及び前記第1クラッド領域を覆う第2クラッド領域を有し、
     前記第1クラッド領域が前記第1励起光を前記第2励起光に変換する
    ことを特徴とする請求項2に記載の光増幅器。
  4.  前記増幅用ファイバは、マルチコアファイバ又はマルチモードファイバであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光増幅器。
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