JP2005070608A - Splicing structure of double clad fiber, and multimode fiber and method for splicing the same - Google Patents

Splicing structure of double clad fiber, and multimode fiber and method for splicing the same Download PDF

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Takamasa Yamashita
高雅 山下
実 ▲吉▼田
Minoru Yoshida
Junya Maeda
純也 前田
Daisuke Kaneya
大祐 金屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively remove the detrimental return light generated from an optical amplifying medium, while suppressing the loss of excitation light. <P>SOLUTION: At splicing of a multimode fiber 1 which is to be used as a pigtail fiber and a double clad fiber 2 having an optical amplification effect, based on the premise that both the fibers are diagonally spliced by imparting a prescribed splicing angle θ thereto, the numerical aperture of the multimode fiber 1, the numerical aperture of a single-mode core 21 of the double clad fiber, the numerical aperture of the first clad of the double clad fiber, and the splicing angle θ of both the fibers are so controlled as to have the prescribed relation between them. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ASE光源装置やファイバレーザ装置に使用されているダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造に関するものである。   The present invention relates to a connection structure of a double clad fiber and a multimode fiber used in an ASE light source device or a fiber laser device.

従来より、希土類元素がドープされたダブルクラッドファイバを用いたファイバレーザ装置やASE光源装置などが実用化されている。上記ダブルクラッドファイバは、エルビウム(Er)やイットリビウム(Yb)等の希土類元素がドープされたシングルモードコアを有し、該シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと、上記第1クラッドを被覆する第2クラッドを有する。また、上記第2クラッドの外周を被覆するサポート層を有するダブルクラッドファイバも存在する。   Conventionally, fiber laser devices, ASE light source devices, and the like using double clad fibers doped with rare earth elements have been put into practical use. The double clad fiber has a single mode core doped with a rare earth element such as erbium (Er) or yttrium (Yb), a first clad covering the outer periphery of the single mode core, and the first clad A second clad. There is also a double clad fiber having a support layer covering the outer periphery of the second clad.

上記ASE光源装置等は、上記ダブルクラッドファイバのシングルモードコア中にドープされた希土類元素イオンを第1クラッドに入射された励起光で励起することにより、反転分布を形成し、そこからの誘導放出を利用する。また、ファイバレーザ装置では、上記誘導放出光を共振器で共振させることによりレーザ光を得ている。   The ASE light source device or the like forms an inversion distribution by exciting rare earth element ions doped in the single mode core of the double clad fiber with excitation light incident on the first clad, and stimulated emission therefrom. Is used. In the fiber laser device, laser light is obtained by resonating the stimulated emission light with a resonator.

このように上記ASE光源装置等では、励起光光源からダブルクラッドファイバの第1クラッド内へ励起光を入射する必要がある。そこで、励起光光源からピグテールファイバとしてマルチモードファイバを使用し、該マルチモードファイバをダブルクラッドファイバの一端に直線的に接続することが行われていた(例えば、特許文献1を参照)。   As described above, in the ASE light source device or the like, it is necessary to make the excitation light enter the first clad of the double clad fiber from the excitation light source. Thus, a multimode fiber is used as a pigtail fiber from a pumping light source, and the multimode fiber is linearly connected to one end of a double clad fiber (see, for example, Patent Document 1).

しかし、上記マルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する場合、以下の問題があった。即ち、励起光が入射されたダブルクラッドファイバ内では、上記誘導放出光が発生しているが、該誘導放出光の発生は等方的である。そのため、ダブルクラッドファイバの出射端に向かって放出される誘導放出光もあれば、上記ピグテールファイバとの接続部に向かって放出される誘導放出光もある。   However, when connecting the multimode fiber and the double clad fiber, there are the following problems. That is, the stimulated emission light is generated in the double clad fiber where the excitation light is incident, but the generation of the stimulated emission light is isotropic. Therefore, some stimulated emission light is emitted toward the exit end of the double clad fiber, and some is emitted toward the connection portion with the pigtail fiber.

この接続部に向かって放出される誘導放出光は「戻り光」と呼ばれ、上記接続部からピグテールファイバに入射されて伝搬し、励起光光源に入射されてしまう。励起光光源のレーザダイオード・チップは、発振波長の光に対しては透明であるが、それ以外の波長の光を吸収・反射する性質を有する。そのため、上記戻り光が励起光光源に入射されると、レーザダイオード・チップは戻り光を吸収して発熱し、焼き付いてしまうおそれがあった。   The stimulated emission light emitted toward the connection portion is called “return light”, is incident on the pigtail fiber from the connection portion, propagates, and enters the excitation light source. The laser diode chip of the excitation light source is transparent to light having an oscillation wavelength, but has a property of absorbing and reflecting light having other wavelengths. For this reason, when the return light is incident on the excitation light source, the laser diode chip absorbs the return light and generates heat and may burn.

そこで、上記戻り光による励起光光源の破損を防止するために、励起光の光路のどこかに戻り光除去フィルタ(励起光透過/戻り光反射フィルタ)や、WDMカプラ(波長多重カプラ)を挿入することも行われていた。   Therefore, in order to prevent damage to the excitation light source due to the return light, a return light removal filter (excitation light transmission / return light reflection filter) or a WDM coupler (wavelength multiplexing coupler) is inserted somewhere in the optical path of the excitation light. It was also done.

この場合、上記フィルタにより戻り光を再び出射端側へ反射することで、励起光光源への戻り光の入射を防止することができた。また、WDMカプラにより戻り光を分離し、無反射終端などに導くこととで、励起光光源への戻り光の入射を防止することができた。
特開2002−270928号公報
In this case, it is possible to prevent the return light from entering the excitation light source by reflecting the return light again to the emission end side by the filter. Further, the return light is separated by a WDM coupler and guided to a non-reflective terminal or the like, thereby preventing the return light from entering the excitation light source.
JP 2002-270928 A

しかしながら、従来の戻り光除去フィルタやWDMカプラといった光デバイスで戻り光を除去する方法では、それら光デバイスの挿入損失により、必要な励起光のパワーに損失が生じ、励起効率が低下するおそれがあった。   However, in the conventional method of removing the return light with an optical device such as a return light removal filter or a WDM coupler, the insertion loss of the optical device may cause a loss in the power of the necessary excitation light, which may reduce the excitation efficiency. It was.

例えば、上記ピグテールファイバとダブルクラッドファイバとの接続部に上記戻り光除去フィルタが挿入されると、ピグテールファイバ端面と上記フィルタ表面との間、及びダブルクラッドファイバの端面と上記フィルタ表面との間に微細な空隙が生じ、励起光が該空隙を通過する際に損失が生じる。   For example, when the return light removal filter is inserted into the connection part between the pigtail fiber and the double clad fiber, between the pigtail fiber end face and the filter surface, and between the double clad fiber end face and the filter surface. A fine gap is generated, and a loss occurs when the excitation light passes through the gap.

また、ピグテールファイバとダブルクラッドファイバとが直接接続されていないため、長期間の使用により軸ズレが発生してしまう場合があり、励起光の損失を更に増大してしまうおそれもあった。   In addition, since the pigtail fiber and the double clad fiber are not directly connected, axial displacement may occur due to long-term use, which may further increase the loss of excitation light.

更に、上記フィルタ内に異物が含まれていたり、フィルタ表面に夾雑物が付着していたりすると、フィルタ自身が励起光によって焼き付きを起こし破損してしまうおそれもあった。   Furthermore, if foreign matter is contained in the filter or if foreign matter is adhered to the filter surface, the filter itself may be burned by the excitation light and damaged.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記戻り光除去フィルタ等の光デバイスを使用することなく、励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、上記有害な戻り光を効果的に除去することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is to reduce the loss of excitation light as much as possible without using an optical device such as the return light removal filter, and It is to effectively remove the return light.

本発明は、上記ピグテールファイバとして使用されるマルチモードファイバと光増幅作用を有するダブルクラッドファイバとを、所定の接続角を付して斜めに接続することを前提としている。 そして、それら両ファイバを接続する際、上記マルチモードファイバの開口数、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数、及びダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数と、上記両ファイバの接続角との間に所定の関係を有するように制御することとした。   The present invention is based on the premise that the multimode fiber used as the pigtail fiber and the double clad fiber having an optical amplification function are obliquely connected with a predetermined connection angle. When connecting these two fibers, the numerical aperture of the multi-mode fiber, the numerical aperture of the single-mode core of the double-clad fiber, the numerical aperture of the first cladding of the double-clad fiber, and the connection angle of the two fibers Control was made so as to have a predetermined relationship between them.

これにより、マルチモードファイバから出射されてダブルクラッドファイバの第1クラッドに内に入射した励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第1クラッドを伝搬させることができ、一方、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバのコアに入射した戻り光は、該コアを伝搬することなく、すべてマルチモードファイバから外部へ漏出させることができる。   As a result, all of the excitation light emitted from the multimode fiber and incident on the first clad of the double clad fiber can propagate through the first clad of the double clad fiber. All of the return light incident on the core can be leaked out of the multimode fiber without propagating through the core.

具体的に本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと上記第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続構造であって、上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとが接続角θをもって接続されており、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数をNAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数をNASMcore、上記マルチモードファイバのコアの開口数をNAMMcoreとした場合、下記数式4の関係を満たすことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造である。   Specifically, the present invention covers a double clad fiber having a first clad covering the outer periphery of the single mode core and a second clad covering the outer periphery of the first clad, and the outer periphery of the multimode core and the multimode core. A connection structure with a multi-mode fiber having a clad, wherein the double-clad fiber and the multi-mode fiber are connected with a connection angle θ, and the numerical aperture of the first clad of the double-clad fiber is NAclad. When the numerical aperture of the single-mode core of the double-clad fiber is NASMcore and the numerical aperture of the core of the multi-mode fiber is NAMMcore, the connection between the double-clad fiber and the multi-mode fiber satisfies the relationship of Equation 4 below. It is a structure.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

このように構成することにより、本発明では、上記マルチモードファイバのコアを伝搬する励起光は、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの入射限界角度より小さい入射角でダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射される。そのため、該第1クラッドに入射された励起光は、該第1クラッドから漏出することなく第1クラッド内を伝搬してゆく。一方、上記ダブルクラッドファイバ内で発生し、上記マルチモードファイバのコアに入射される戻り光は、該コアの入射限界角度より大きい入射角でコアに入射される。そのため、上記戻り光は、上記接続角と各開口数との関係でマルチモードファイバのコアを伝搬することができず、すべてマルチモードファイバの外部へ漏出する。   With this configuration, in the present invention, the excitation light propagating through the core of the multimode fiber is incident on the first clad of the double clad fiber at an incident angle smaller than the incident limit angle of the first clad of the double clad fiber. Incident. Therefore, the excitation light incident on the first cladding propagates in the first cladding without leaking from the first cladding. On the other hand, the return light generated in the double clad fiber and incident on the core of the multimode fiber is incident on the core at an incident angle larger than the incident limit angle of the core. Therefore, the return light cannot propagate through the core of the multimode fiber due to the relationship between the connection angle and each numerical aperture, and all leaks out of the multimode fiber.

本発明は、上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断され、上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されており、上記ダブルクラッドファイバの接続端面における第1クラッドの長軸径が、上記マルチモードファイバのコア径よりも大きくなるように構成することもできる。   In the present invention, the connection end face of the double clad fiber is cut at the connection angle θ with respect to the center axis of the fiber, and the connection end face of the multimode fiber is cut perpendicularly to the center axis of the fiber. The major axis diameter of the first clad at the connection end face of the double clad fiber can be configured to be larger than the core diameter of the multimode fiber.

本発明は、上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断されており、上記ダブルクラッドファイバの接続端面における第1クラッドのクラッド径が、上記マルチモードファイバのコアの長軸径よりも大きくなるように構成することもできる。   In the present invention, the connection end face of the double clad fiber is cut perpendicular to the center axis of the fiber, and the connection end face of the multimode fiber is cut at the connection angle θ with respect to the center axis of the fiber. The clad diameter of the first clad on the connection end face of the double clad fiber can be configured to be larger than the major axis diameter of the core of the multimode fiber.

このように構成することにより、マルチモードファイバのコアを伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射される。一方、該第1クラッドを伝搬してくる戻り光の一部は、上記マルチモードファイバのクラッドに入射され、そのままマルチモードファイバの外へ漏出する。上記戻り光の他の一部は、上記マルチモードファイバのコアへ入射されるが、上記接続角と開口数が上記関係にあるとき、コア内を伝搬せずにマルチモードファイバの外へ漏出する。   With this configuration, all of the excitation light propagating through the core of the multimode fiber is incident on the first clad of the double clad fiber without leakage. On the other hand, part of the return light propagating through the first cladding is incident on the cladding of the multimode fiber and leaks out of the multimode fiber as it is. Other part of the return light is incident on the core of the multimode fiber, but leaks out of the multimode fiber without propagating through the core when the connection angle and the numerical aperture are in the above relationship. .

本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと上記第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数NAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数NASMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数NAMMcoreを決定した後、下記数式5の関係を満たすように、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法である。   The present invention includes a double clad fiber having a first clad covering the outer periphery of a single mode core, a second clad covering the outer periphery of the first clad, and a clad covering the outer periphery of the multimode core and the multimode core. A multi-mode fiber connection method comprising: a first clad numerical aperture NAclad of the double-clad fiber; a single-mode core numerical aperture NASMcore of the double-clad fiber; and a multi-mode fiber core numerical aperture NAMMcore. After the determination, the double-clad fiber and the multi-mode fiber are connected by determining the connection angle θ between the double-clad fiber and the multi-mode fiber in the connection so as to satisfy the relationship of the following formula 5 This is the connection method.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

このように構成することにより、本発明では、開口数が決まった既存のマルチモードファイバ及びダブルクラッドファイバを接続する場合であっても、上記と同効の接続構造を実現することができる。   By configuring in this way, in the present invention, a connection structure having the same effect as described above can be realized even when connecting an existing multimode fiber and double clad fiber having a determined numerical aperture.

即ち、既定の開口数を有するマルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する際、上記関係を満たすように接続角θを決定して接続することにより、マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第1クラッドを伝搬するとともに、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバに入射された戻り光は、すべて上記マルチモードファイバの外へ漏出させることができる接続構造を実現することができる。   That is, when connecting a multi-mode fiber having a predetermined numerical aperture and a double-clad fiber, the connection angle θ is determined so as to satisfy the above relationship, and the first of the double-clad fiber is connected from the core of the multi-mode fiber. All of the excitation light incident on the clad propagates through the first clad of the double clad fiber, and all of the return light incident on the multimode fiber from the double clad fiber can leak out of the multimode fiber. A connection structure can be realized.

また、本発明は、シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと上記第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定した後、下記数式6の関係を満たすように、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数NAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数NASMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数NAMMcoreを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法である。   The present invention also covers a double clad fiber having a first clad covering the outer periphery of the single mode core, a second clad covering the outer periphery of the first clad, and the outer periphery of the multimode core and the multimode core. A method for connecting to a multimode fiber having a clad, wherein after determining a connection angle θ between the double clad fiber and the multimode fiber in a connection portion, the double mode A double-clad fiber and a multi-clad characterized by determining and connecting a numerical aperture NAclad of a first cladding of a clad fiber, a numerical aperture NASMcore of a single-mode core of a double-clad fiber, and a numerical aperture NAMMcore of the core of the multimode fiber This is a mode fiber connection method.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

このように構成することにより、本発明では、本発明に係る接続構造を備えた光ファイバ装置の構造上の制約などにより、接続角θが決定されている場合であっても、上記と同効の接続構造を実現することができる。   With this configuration, the present invention has the same effect as described above even when the connection angle θ is determined due to structural limitations of the optical fiber device having the connection structure according to the present invention. The connection structure can be realized.

即ち、既定の開口数を有するマルチモードファイバとダブルクラッドファイバを接続する際、上記関係を満たすように接続角θを決定して接続することにより、マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第1クラッドを伝搬するとともに、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバへ入射された戻り光は、すべて上記マルチモードファイバの外へ漏出させることができる接続構造を実現することができる。   That is, when connecting a multi-mode fiber having a predetermined numerical aperture and a double-clad fiber, the connection angle θ is determined so as to satisfy the above relationship, and the first of the double-clad fiber is connected from the core of the multi-mode fiber. All the excitation light incident on the clad propagates through the first clad of the double clad fiber, and all return light incident on the multimode fiber from the double clad fiber can leak out of the multimode fiber. A connection structure can be realized.

本発明によれば、励起光光源のピグテールファイバに使用されるマルチモードファイバと、光増幅作用を有するダブルクラッドファイバを接続する際、各ファイバの開口数と接続角が所定の関係を満たすように設定されていることにより、マルチモードファイバから出射される励起光をすべてダブルクラッドファイバの第1クラッド内に入射させて伝搬させることができるため、励起光の接続部における損失を低減することができ、励起効率を向上させることができる。   According to the present invention, when connecting a multimode fiber used for a pigtail fiber of a pumping light source and a double clad fiber having an optical amplification function, the numerical aperture and connection angle of each fiber satisfy a predetermined relationship. By being set, all of the pumping light emitted from the multimode fiber can be incident on the first cladding of the double-clad fiber and propagated, so that the loss at the pumping light connection can be reduced. , Excitation efficiency can be improved.

また、ダブルクラッドファイバからマルチモードファイバに入射した戻り光は、すべてマルチモードファイバから漏出するため、励起光光源に達することがない。これにより、戻り光による励起光光源の損傷や、励起光の不安定化を防止することができる。   Further, since all the return light incident on the multimode fiber from the double clad fiber leaks from the multimode fiber, it does not reach the pumping light source. Thereby, damage to the excitation light source due to return light and instability of the excitation light can be prevented.

更に、本発明によれば、従来、戻り光の除去に使用されていた戻り光除去フィルタ等を用いる必要がないため部品点数を削減することができる。   Furthermore, according to the present invention, it is not necessary to use a return light removal filter or the like that has been conventionally used for removal of return light, so that the number of parts can be reduced.

このように、本発明は、励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、上記有害な戻り光を効果的に除去することができる。   Thus, the present invention can effectively remove the harmful return light while suppressing the loss of excitation light as small as possible.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造を示す概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a connection structure between a double clad fiber and a multimode fiber according to an embodiment of the present invention.

図1において、励起光光源装置4のピグテールファイバとして使用されているマルチモードファイバ1は、励起光光源装置4で発生した励起光をダブルクラッドファイバ2に伝搬させる。上記マルチモードファイバ1とダブルクラッドファイバ2とは、接続部3において所定の接続角θをもって直接接続されている。   In FIG. 1, a multimode fiber 1 used as a pigtail fiber of the pumping light source device 4 propagates pumping light generated by the pumping light source device 4 to the double clad fiber 2. The multimode fiber 1 and the double clad fiber 2 are directly connected at a connection portion 3 with a predetermined connection angle θ.

上記マルチモードファイバ1は、線状のコア11とその外周を被覆するクラッド12からなり、それぞれ屈折率の異なる石英から形成されている。上記コア11を形成する石英の屈折率は、上記クラッド12を形成する石英の屈折率よりも大きく設定されている。   The multimode fiber 1 includes a linear core 11 and a clad 12 covering the outer periphery thereof, and is formed of quartz having different refractive indexes. The refractive index of quartz forming the core 11 is set larger than the refractive index of quartz forming the cladding 12.

上記ダブルクラッドファイバ2は、線状のシングルモードコア21とその外周を被覆する第1クラッド22、更にこの第1クラッドの外周を被覆する第2クラッド23からなり、それぞれ屈折率の異なる石英から形成されている。上記シングルモードコア21を形成する石英の屈折率は、上記第1クラッドを形成する石英の屈折率よりも大きく、第2クラッドを形成する石英の屈折率は、上記第1クラッドの屈折率よりも小さく設定されている。   The double clad fiber 2 includes a linear single mode core 21, a first clad 22 covering the outer periphery thereof, and a second clad 23 covering the outer periphery of the first clad, and is formed of quartz having different refractive indexes. Has been. The refractive index of quartz forming the single mode core 21 is larger than the refractive index of quartz forming the first cladding, and the refractive index of quartz forming the second cladding is higher than the refractive index of the first cladding. It is set small.

本実施形態において、励起光光源装置4は、半導体レーザチップを内蔵しており、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア21にドープされた希土類元素の吸収波長に対応した励起光を発生する。   In the present embodiment, the pumping light source device 4 includes a semiconductor laser chip, and generates pumping light corresponding to the absorption wavelength of the rare earth element doped in the single mode core 21 of the double clad fiber 2.

本実施形態のマルチモードファイバ1とダブルクラッドファイバ2の接続部における開口数NAと接続角θの関係について説明する。   The relationship between the numerical aperture NA and the connection angle θ at the connection portion between the multimode fiber 1 and the double clad fiber 2 of the present embodiment will be described.

上記マルチモードファイバ1のコア11の開口数がNAMMcore、このコア11への入射限界角度がθMMcore、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア21の開口数がNASMcore、このシングルモードコア21への入射限界角度がθSMcoreであって、更に第1クラッド22の開口数がNAclad、この第1クラッドへの入射限界角度がθcladであるとする。この場合、上記接続角θは以下のように決定される。   The numerical aperture of the core 11 of the multimode fiber 1 is NAMMcore, the incident limit angle to the core 11 is θMMcore, the numerical aperture of the single mode core 21 of the double clad fiber 2 is NASMcore, and the incident limit to the single mode core 21 is Assume that the angle is θSMcore, the numerical aperture of the first cladding 22 is NAclad, and the incident limit angle to the first cladding is θclad. In this case, the connection angle θ is determined as follows.

上記マルチモードファイバ1がダブルクラッドファイバ2と接続角θで接続されるとすると、上記励起光光源装置4からマルチモードファイバ1を伝搬する励起光が、上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22へ入射され、該第1クラッドを伝搬するための条件は以下のようになる。即ち、接続角がθであるから、上記マルチモードファイバのコアからダブルクラッドファイバの第1クラッドへいちばん厚く入射される励起光の入射角は、下記数式7として表される。   Assuming that the multimode fiber 1 is connected to the double clad fiber 2 at a connection angle θ, pumping light propagating from the pumping light source device 4 through the multimode fiber 1 to the first clad 22 of the double clad fiber 2. The conditions for entering and propagating through the first cladding are as follows. That is, since the connection angle is θ, the incident angle of the excitation light that is incident most thickly from the core of the multi-mode fiber into the first cladding of the double-clad fiber is expressed by the following Equation 7.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

上記数式7で表される励起光の入射角は、上記第1クラッド22の入射限界角度θcladよりも小さくなければならないため、下記数式8に表す関係が成り立たなければならない。   Since the incident angle of the excitation light expressed by Equation 7 must be smaller than the incident limit angle θclad of the first cladding 22, the relationship expressed by Equation 8 below must be satisfied.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

上記数式8をを変形すると下記数式9となる。   When the above formula 8 is modified, the following formula 9 is obtained.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

また、各開口数と入射限界角度との間には下記数式10の関係が成り立つ。   Further, the relationship of the following Expression 10 is established between each numerical aperture and the incident limit angle.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

従って、上記数式9及び数式10から、下記数式11が導き出される。   Therefore, the following formula 11 is derived from the above formula 9 and formula 10.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

一方、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア22内で発生した戻り光が、上記マルチモードファイバ1のコア11に入射された場合、その戻り光が上記コア11を伝搬することなく、すべてクラッド12を経てマルチモードファイバ1の外へ漏出するための条件は以下のようになる。即ち、接続角がθでであるから、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア21から上記マルチモードファイバ1のコア11へいちばん薄く入射される戻り光の入射角は下記数式12として表される。   On the other hand, when the return light generated in the single mode core 22 of the double clad fiber 2 is incident on the core 11 of the multimode fiber 1, the return light does not propagate through the core 11 and all of the clad 12. The conditions for leaking out of the multimode fiber 1 through are as follows. That is, since the connection angle is θ, the incident angle of the return light that is the lightest incident on the core 11 of the multimode fiber 1 from the single mode core 21 of the double clad fiber 2 is expressed as the following Equation 12.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

上記数式12で表される戻り光の入射角は、上記マルチモードファイバ1のコア11の入射限界角度θMMcoreより大きくなければならないため、下記数式13に表す関係が成り立たなければならない。   Since the incident angle of the return light expressed by Equation 12 must be larger than the incident limit angle θMMcore of the core 11 of the multimode fiber 1, the relationship expressed by Equation 13 below must be satisfied.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

上記数式13を変形すると下記数式14となる。   When the equation 13 is modified, the following equation 14 is obtained.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

また、各開口数と入射限界角度との間には下記数式10の関係が成り立つ。   Further, the relationship of the following Expression 10 is established between each numerical aperture and the incident limit angle.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

従って、上記数式14及び数式15から、下記数式16が導き出される。   Therefore, the following formula 16 is derived from the above formula 14 and formula 15.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

従って、上記数式11及び数式16から、下記数式17が導き出される。   Therefore, the following formula 17 is derived from the above formulas 11 and 16.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

このように、上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとの接続角θ、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数NAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数NASMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数NAMMcoreが上記数式17の関係を満たせば、上記マルチモードファイバ1を伝搬する励起光は、すべて上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22へ入射されて該第1クラッドを伝搬し、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア22内で発生した戻り光は、上記コア11を伝搬することなく、上記クラッド12を経てマルチモードファイバ1の外へ漏出する。   Thus, the connection angle θ between the double clad fiber and the multimode fiber, the numerical aperture NAclad of the first clad of the double clad fiber, the numerical aperture NASMcore of the single mode core of the double clad fiber, and the multimode fiber If the numerical aperture NAMMcore of the core satisfies the relationship of Equation 17, all of the pumping light propagating through the multimode fiber 1 is incident on the first cladding 22 of the double clad fiber 2 and propagates through the first cladding. The return light generated in the single mode core 22 of the double clad fiber 2 leaks out of the multimode fiber 1 through the clad 12 without propagating through the core 11.

従って、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造によれば、上記接続構造における励起光の損失を防止することができるため、上記ダブルクラッドファイバ2における励起効率を高く維持することができる。また、上記接続構造によれば、励起光光源装置4のピグテールファイバとして使用される上記マルチモードファイバに入射された戻り光を効果的に除去することができる。これにより、戻り光による励起光光源装置4の破損や励起光の不安定化を防止することができる。   Therefore, according to the connection structure of the multimode fiber and the double clad fiber according to the present embodiment, it is possible to prevent the loss of the pumping light in the connection structure, so that the pumping efficiency in the double clad fiber 2 is kept high. Can do. Moreover, according to the said connection structure, the return light which injected into the said multi mode fiber used as a pigtail fiber of the excitation light source device 4 can be removed effectively. Thereby, damage to the excitation light source device 4 and instability of the excitation light due to return light can be prevented.

つぎに、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造に関し、接続部3における上記各ファイバのコア径について説明する。   Next, regarding the connection structure of the multimode fiber and the double clad fiber according to the present embodiment, the core diameter of each of the fibers in the connection portion 3 will be described.

図2は、図1の各ファイバの断面を示す図である。図2の(a)は、上記マルチモードファイバ1の中心軸に対して垂直な面におけるA−A断面図であり、d1はコア11のコア径、d2はマルチモードファイバ1の外径である。 FIG. 2 is a view showing a cross section of each fiber of FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in a plane perpendicular to the central axis of the multimode fiber 1, d 1 is the core diameter of the core 11, and d 2 is the outer diameter of the multimode fiber 1. It is.

図2の(b)は、上記マルチモードファイバ1の接続部におけるB−B断面図である。図1に示すように、上記マルチモードファイバ1は、接続端部において上記接続角θに斜めに切断されているため、切断面は楕円形を呈している。d1はコア11の短軸径であり、d2はマルチモードファイバ1の短軸径である。d1′はコア11の長軸径であり、d2′はマルチモードファイバの長軸径である。 FIG. 2B is a BB cross-sectional view at the connection portion of the multimode fiber 1. As shown in FIG. 1, since the multimode fiber 1 is cut obliquely at the connection angle θ at the connection end, the cut surface has an elliptical shape. d 1 is the minor axis diameter of the core 11, and d 2 is the minor axis diameter of the multimode fiber 1. d 1 ′ is the major axis diameter of the core 11, and d 2 ′ is the major axis diameter of the multimode fiber.

図2の(c)は、上記ダブルクラッドファイバ2の接続端部におけるC−C断面図である。D1はダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア径であり、D2は第1クラッドのクラッド径であり、D3はダブルクラッドファイバ2の外径である。 FIG. 2C is a CC cross-sectional view at the connection end of the double clad fiber 2. D 1 is the single mode core diameter of the double clad fiber 2, D 2 is the clad diameter of the first clad, and D 3 is the outer diameter of the double clad fiber 2.

本実施形態において、上記ダブルクラッドファイバ2とマルチモードファイバ1の接続構造では、上記ダブルクラッドファイバ2の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバ1の接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで斜めに切断されている。   In the present embodiment, in the connection structure of the double clad fiber 2 and the multimode fiber 1, the connection end face of the double clad fiber 2 is cut perpendicular to the center axis of the fiber, and the connection end face of the multimode fiber 1 is obtained. Are cut obliquely at the connection angle θ with respect to the central axis of the fiber.

本実施形態では、上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22のクラッド径D2が、上記マルチモードファイバ1のコア11の長軸径d1′よりも大きく形成されている。このように構成することにより、マルチモードファイバ1のコア11を伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22に入射される。一方、該第1クラッド22を伝搬してくる戻り光の一部は、上記マルチモードファイバ1のクラッド12に入射され、そのままマルチモードファイバの外へ漏出させられる。上記戻り光の他の一部は、上記マルチモードファイバ1のコア11へ入射されるが、上記接続角θと各ファイバの開口数が上記関係にあるとき、コア11内を伝搬せずにマルチモードファイバ1の外へ漏出させられる。 In this embodiment, the cladding diameter D 2 of the first cladding 22 of the double clad fiber 2 is formed larger than the major axis diameter d 1 of the multimode fiber of the core 11 '. With this configuration, all of the excitation light propagating through the core 11 of the multimode fiber 1 is incident on the first cladding 22 of the double clad fiber 2 without leakage. On the other hand, part of the return light propagating through the first cladding 22 is incident on the cladding 12 of the multimode fiber 1 and is leaked out of the multimode fiber as it is. The other part of the return light is incident on the core 11 of the multimode fiber 1, but when the connection angle θ and the numerical aperture of each fiber are in the above relationship, the multimode fiber 1 does not propagate in the core 11. It leaks out of the mode fiber 1.

従って、本実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造によれば、励起光光源装置で発生した励起光を効率よく利用することができるとともに、戻り光による励起光光源装置の破損などを防止することができる。   Therefore, according to the connection structure of the multimode fiber and the double clad fiber according to the present embodiment, the pumping light generated in the pumping light source device can be used efficiently, and the pumping light source device is damaged by the return light. Can be prevented.

他の実施形態として、図3に示すように、上記ダブルクラッドファイバ2とマルチモードファイバ1の接続構造において、上記ダブルクラッドファイバ2の接続端面が該ファイバの中心軸に対して接続角θで斜めに切断され、上記マルチモードファイバ1の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されていてもよい。   As another embodiment, as shown in FIG. 3, in the connection structure of the double clad fiber 2 and the multimode fiber 1, the connection end face of the double clad fiber 2 is inclined at a connection angle θ with respect to the center axis of the fiber. The connection end face of the multimode fiber 1 may be cut perpendicularly to the central axis of the fiber.

この場合であっても、上記数式17を満たすように開口数NAと接続角θが設定されることにより、マルチモードファイバ1のコア11からダブルクラッドファイバ2に入射される励起光は、すべて第1クラッド22を伝搬するように入射され、ダブルクラッドファイバ2からマルチモードファイバ1へ入射される戻り光は、すべてクラッド12を透過してファイバの外へ漏出させられる。   Even in this case, by setting the numerical aperture NA and the connection angle θ so as to satisfy the above Expression 17, all of the excitation light incident on the double clad fiber 2 from the core 11 of the multimode fiber 1 is the first. All the return light that is incident so as to propagate through one cladding 22 and is incident on the multimode fiber 1 from the double cladding fiber 2 passes through the cladding 12 and is leaked out of the fiber.

《実施例1》
図3は、本発明に係るマルチモードファイバ1とダブルクラッドファイバ2の接続構造を備えたASE光源50の構成図である。
Example 1
FIG. 3 is a configuration diagram of an ASE light source 50 having a connection structure of the multimode fiber 1 and the double clad fiber 2 according to the present invention.

本実施例のASE光源装置50は、マルチモードファイバ1、ダブルクラッドファイバ2、励起光光源装置4、出力用シングルモードファイバ5、光アイソレータ6等から構成されている。   The ASE light source device 50 of this embodiment is composed of a multimode fiber 1, a double clad fiber 2, an excitation light source device 4, an output single mode fiber 5, an optical isolator 6, and the like.

励起光光源装置4は、ピグテールファイバである上記マルチモードファイバ1を介して上記ダブルクラッドファイバ2に励起光を供給する。   The pumping light source device 4 supplies pumping light to the double clad fiber 2 through the multimode fiber 1 that is a pigtail fiber.

本実施例において、上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア21には、希土類元素であるYb(イットリビウム)がドープされている。このシングルモードコア21の外周には、上記励起光を伝搬させる第1クラッド22が形成されており、第1クラッドの外周には、第2クラッド23が形成されている。   In this embodiment, the single mode core 21 of the double clad fiber 2 is doped with Yb (yttrium) which is a rare earth element. A first cladding 22 for propagating the excitation light is formed on the outer periphery of the single mode core 21, and a second cladding 23 is formed on the outer periphery of the first cladding.

本実施例において、上記マルチモードファイバ1は、励起光を伝搬させるコア11と、コア11の外周に形成されたクラッド12からなる。   In the present embodiment, the multimode fiber 1 includes a core 11 for propagating excitation light and a clad 12 formed on the outer periphery of the core 11.

本実施例において、上記ダブルクラッドファイバ2とマルチモードファイバ1の接続構造では、上記ダブルクラッドファイバ2の接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、上記マルチモードファイバ1の接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで斜めに切断されている。   In this embodiment, in the connection structure of the double clad fiber 2 and the multimode fiber 1, the connection end face of the double clad fiber 2 is cut perpendicular to the center axis of the fiber, and the connection end face of the multimode fiber 1 is obtained. Are cut obliquely at the connection angle θ with respect to the central axis of the fiber.

本実施例における各ファイバの寸法を図2を用いて説明する。図2の(a)は、上記マルチモードファイバ1の中心軸に対して垂直な面における断面図であり、コア11のコア径d1は100μm、マルチモードファイバ1の外径d2は125μmである。 The dimension of each fiber in a present Example is demonstrated using FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the central axis of the multimode fiber 1. The core 11 has a core diameter d 1 of 100 μm and the multimode fiber 1 has an outer diameter d 2 of 125 μm. is there.

図2の(b)は、上記マルチモードファイバ1の接続部における断面図である。上記マルチモードファイバ1の接続端部における切断面は楕円形を呈しており、コア11の短軸径d1は100μmであり、マルチモードファイバ1の短軸径d2は125μmである。該コア11の長軸径d1′は125μmであり、マルチモードファイバの長軸径d2′は150μmである。 FIG. 2B is a cross-sectional view of the connecting portion of the multimode fiber 1. The cut surface at the connection end of the multimode fiber 1 has an elliptical shape, the short axis diameter d 1 of the core 11 is 100 μm, and the short axis diameter d 2 of the multimode fiber 1 is 125 μm. The major axis diameter d 1 ′ of the core 11 is 125 μm, and the major axis diameter d 2 ′ of the multimode fiber is 150 μm.

図2の(c)は、上記ダブルクラッドファイバ2の接続端部における断面図である。上記ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコア径D1は6μmであり、第1クラッドのクラッド径D2は125μmであり、ダブルクラッドファイバ2の外径D3は150μmである。 FIG. 2C is a cross-sectional view at the connection end of the double clad fiber 2. The single-mode core diameter D 1 of the double clad fiber 2 is 6 μm, the clad diameter D 2 of the first clad is 125 μm, and the outer diameter D 3 of the double clad fiber 2 is 150 μm.

本実施例では、上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22のクラッド径D2が、上記マルチモードファイバ1のコア11の長軸径d1′とほぼ同径に設定されている。このように構成することにより、マルチモードファイバ1のコア11を伝搬する励起光は、すべて漏れなく上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22に入射される。 In this embodiment, the cladding diameter D 2 of the first cladding 22 of the double-clad fiber 2 is set to substantially the same diameter as the major axis diameter d 1 'of the multi-mode fiber 1 core 11. With this configuration, all of the excitation light propagating through the core 11 of the multimode fiber 1 is incident on the first cladding 22 of the double clad fiber 2 without leakage.

このマルチモードファイバ1とダブルクラッドファイバ2は、接続部3において突き合わせ接続により接続されている。突き合わせ接続を採用することにより、接続部3における両ファイバの開口数の変化を防止することができる。   The multimode fiber 1 and the double clad fiber 2 are connected by a butt connection at the connection portion 3. By adopting the butt connection, it is possible to prevent a change in the numerical aperture of both fibers in the connection portion 3.

本実施例における各ファイバの開口数NAと接続角θの関係について説明する。図3のマルチモードファイバ1のコア11のNAMMcoreは0.13、ダブルクラッドファイバ2のシングルモードコアのNASMcoreは0.13、ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22のNAcladは0.4である。この場合、下記数式18の値がそれぞれ求められる。   The relationship between the numerical aperture NA of each fiber and the connection angle θ in this embodiment will be described. The NAMMcore of the core 11 of the multimode fiber 1 of FIG. 3 is 0.13, the NASMcore of the single mode core of the double clad fiber 2 is 0.13, and the NAclad of the first clad 22 of the double clad fiber 2 is 0.4. In this case, the values of Equation 18 below are obtained.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

上記数式18の値を上記数式17に代入することにより、上記接続角θは下記数式19に示す範囲に設定される。   By substituting the value of Equation 18 into Equation 17, the connection angle θ is set in the range shown in Equation 19 below.

Figure 2005070608
Figure 2005070608

本実施例において、接続角θは15.5°とした。   In this embodiment, the connection angle θ is 15.5 °.

ここで戻り光の発生について説明する。図5に示すように、ダブルクラッドファイバ2の第1クラッド22に入射された励起光7は、第2クラッド23との界面で全反射を繰り返しながら伝搬してゆく。励起光7がシングルモードコア21を横切って透過する際、該シングルモードコア21にドープされている希土類元素が励起される。励起された希土類元素は、基底状態に戻る際、誘導放出光を放出する。この誘導放出光の放出は等方的である。そのため、放出された誘導放出光のうち、出力用シングルモードファイバ(図5において右側に配置されている。)へ向かって伝搬する誘導放出光は、出力用シングルモードファイバの出力端から取り出されてASE光9として利用される。上記誘導放出光のうち、出力用シングルモードファイバの反対側に向かって伝搬する誘導放出光は、戻り光8として上記接続部3に向かって伝搬してゆく。   Here, generation of return light will be described. As shown in FIG. 5, the excitation light 7 incident on the first cladding 22 of the double-clad fiber 2 propagates while repeating total reflection at the interface with the second cladding 23. When the excitation light 7 passes through the single mode core 21, the rare earth element doped in the single mode core 21 is excited. The excited rare earth element emits stimulated emission light when returning to the ground state. The emission of this stimulated emission light is isotropic. Therefore, of the emitted stimulated emission light, the stimulated emission light propagating toward the output single mode fiber (located on the right side in FIG. 5) is extracted from the output end of the output single mode fiber. Used as ASE light 9. Of the stimulated emission light, the stimulated emission light propagating toward the opposite side of the output single mode fiber propagates toward the connection portion 3 as return light 8.

本実施例において、上記マルチモードファイバ1とダブルクラッドファイバ2が接続されることにより、マルチモードファイバ1から出射される励起光はすべてダブルクラッドファイバの第1クラッドに入射される。即ち、上記ダブルクラッドファイバ2の第1クラッドの入射限界角度θcladは、上記数式18より約23.6°である。この第1クラッドに入射する励起光のうち最も厚く入射する光の入射角度は、7.5+15.5=23°となり、上記入射限界角度θcladの23.6°よりも小さい。従って、上記マルチモードファイバからダブルクラッドファイバへ入射された励起光は、すべてダブルクラッドファイバの第1クラッド内を伝搬することになる。   In this embodiment, when the multimode fiber 1 and the double clad fiber 2 are connected, all of the excitation light emitted from the multimode fiber 1 is incident on the first clad of the double clad fiber. That is, the incident limit angle θclad of the first cladding of the double-clad fiber 2 is about 23.6 ° from the above equation 18. The incident angle of the thickest incident light among the excitation light incident on the first cladding is 7.5 + 15.5 = 23 °, which is smaller than the incident limit angle θclad of 23.6 °. Therefore, all of the excitation light incident on the double clad fiber from the multimode fiber propagates in the first clad of the double clad fiber.

本実施例において、上記マルチモードファイバの入射限界角度θMMcoreは、上記数式18より約7.5°である。上記戻り光のうち最も薄くコア11に入射する光の入射角は、15.5−7.5=8.0°となり、上記入射限界角度θMMcoreよりも大きい。従って、マルチモードファイバ1に入射した戻り光は、コア11を伝搬することなく、すべてマルチモードコアの外側へ漏出することになる。   In the present embodiment, the incident limit angle θMMcore of the multimode fiber is about 7.5 ° from Equation 18 above. Of the return light, the thinnest incident angle of light incident on the core 11 is 15.5-7.5 = 8.0 °, which is larger than the incident limit angle θMMcore. Accordingly, all the return light incident on the multimode fiber 1 leaks outside the multimode core without propagating through the core 11.

このように本実施例に係るASE光源装置において、励起光光源装置で発生した励起光は、すべてマルチモードファイバ1からダブルクラッドファイバ2の第1クラッドに入射されて、効率よく希土類元素の励起に利用される。一方、ダブルクラッドファイバ2で発生した戻り光は、すべてマルチモードファイバの外側へ漏出させられる。そのため、励起光光源装置は戻り光により破損するおそれがない。   Thus, in the ASE light source device according to the present embodiment, all of the pump light generated by the pump light source device is incident on the first clad of the double clad fiber 2 from the multimode fiber 1 to efficiently excite the rare earth element. Used. On the other hand, all return light generated in the double clad fiber 2 is leaked to the outside of the multimode fiber. Therefore, the excitation light source device is not likely to be damaged by the return light.

本発明に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造は、上記ASE光源装置のほか、励起光を用いるファイバレーザ装置などその他の光学装置に応用することも可能である。   The connection structure of the multimode fiber and the double clad fiber according to the present invention can be applied to other optical devices such as a fiber laser device using pumping light in addition to the ASE light source device.

本発明の実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the connection structure of the multimode fiber and double clad fiber which concern on embodiment of this invention. 図1に示すA−A、B−B、及びC−C断面図である。It is AA, BB, and CC sectional drawing shown in FIG. 本発明の他の実施形態に係るマルチモードファイバとダブルクラッドファイバの接続構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the connection structure of the multimode fiber and double clad fiber which concern on other embodiment of this invention. 本発明の実施例に係るASE光源装置の構成図である。It is a block diagram of the ASE light source device which concerns on the Example of this invention. 戻り光の発生を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows generation | occurrence | production of return light.

符号の説明Explanation of symbols

1 マルチモードファイバ
11 コア
12 クラッド
2 ダブルクラッドファイバ
21 シングルモードコア
22 第1クラッド
23 第2クラッド
3 接続部
4 励起光光源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multimode fiber 11 Core 12 Clad 2 Double clad fiber 21 Single mode core 22 1st clad 23 2nd clad 3 Connection part 4 Excitation light source device

Claims (5)

シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと該第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアと該マルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバと、上記マルチモードファイバとが接続角θをもって接続されており、
上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数をNAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数をNASMcore、上記マルチモードファイバのコアの開口数をNAMMcoreとした場合、下記数式1の関係を満たすことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造。
Figure 2005070608
A double-clad fiber having a first cladding covering the outer periphery of the single-mode core, a second cladding covering the outer periphery of the first cladding, and a multi-mode core and a multi-layer including a cladding covering the outer periphery of the multi-mode core A connection structure with a mode fiber,
The double clad fiber and the multimode fiber are connected with a connection angle θ,
When the numerical aperture of the first clad of the double clad fiber is NAclad, the numerical aperture of the single mode core of the double clad fiber is NASMcore, and the numerical aperture of the core of the multimode fiber is NAMMcore, the following equation 1 is satisfied. Connection structure of double clad fiber and multimode fiber.
Figure 2005070608
請求項1に記載のダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断され、
上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断されており、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面における上記第1クラッドの長軸径が、上記マルチモードファイバのコア径よりも大きいことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバとの接続構造。
A connection structure between a double-clad fiber and a multimode fiber according to claim 1,
The connection end face of the double clad fiber is cut at the connection angle θ with respect to the central axis of the fiber,
The connection end face of the multimode fiber is cut perpendicular to the central axis of the fiber;
A connection structure between a double-clad fiber and a multimode fiber, wherein a major axis diameter of the first clad at a connection end face of the double-clad fiber is larger than a core diameter of the multimode fiber.
請求項1に記載のダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続構造であって、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して垂直に切断され、
上記マルチモードファイバの接続端面が該ファイバの中心軸に対して上記接続角θで切断されており、
上記ダブルクラッドファイバの接続端面における上記第1クラッドのクラッド径が、上記マルチモードファイバのコアの長軸径よりも大きいことを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバとの接続構造。
A connection structure between a double-clad fiber and a multimode fiber according to claim 1,
The connection end face of the double clad fiber is cut perpendicular to the center axis of the fiber,
The connection end face of the multimode fiber is cut at the connection angle θ with respect to the central axis of the fiber,
A connection structure between a double-clad fiber and a multimode fiber, wherein a clad diameter of the first clad at a connection end face of the double-clad fiber is larger than a major axis diameter of a core of the multimode fiber.
シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと上記第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、
上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数NAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数NASMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数をNAMMcoreと決定した後、下記数式2の関係を満たすように、接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法。
Figure 2005070608
A multi-mode comprising a first clad covering the outer periphery of a single-mode core, a double-clad fiber having a second cladding covering the outer periphery of the first clad, and a multi-mode core and a clad covering the outer periphery of the multi-mode core A connection method with a fiber,
After determining the numerical aperture NAclad of the first cladding of the double-clad fiber, the numerical aperture NASMcore of the single-mode core of the double-clad fiber, and the numerical aperture of the core of the multimode fiber as NAMMcore, the relationship of Equation 2 below is satisfied. And determining the connection angle θ between the double-clad fiber and the multi-mode fiber in the connection part, and connecting the double-clad fiber and the multi-mode fiber.
Figure 2005070608
シングルモードコアの外周を被覆する第1クラッドと上記第1クラッドの外周を被覆する第2クラッドを備えたダブルクラッドファイバと、マルチモードコアとマルチモードコアの外周を被覆するクラッドを備えたマルチモードファイバとの接続方法であって、
接続部における上記ダブルクラッドファイバと上記マルチモードファイバとのなす接続角θを決定した後、下記数式3の関係を満たすように、上記ダブルクラッドファイバの第1クラッドの開口数NAclad、ダブルクラッドファイバのシングルモードコアの開口数NASMcore、及び上記マルチモードファイバのコアの開口数NAMMcoreを決定して接続することを特徴とするダブルクラッドファイバとマルチモードファイバの接続方法。
Figure 2005070608
A multi-mode comprising a first clad covering the outer periphery of the single-mode core, a double-clad fiber having a second clad covering the outer periphery of the first cladding, and a clad covering the outer periphery of the multi-mode core and the multi-mode core A connection method with a fiber,
After determining the connection angle θ between the double-clad fiber and the multi-mode fiber at the connection part, the numerical aperture NAclad of the first clad of the double-clad fiber and the double-clad fiber A method for connecting a double-clad fiber and a multimode fiber, wherein the numerical mode NASMcore of the single mode core and the numerical aperture NAMMcore of the core of the multimode fiber are determined and connected.
Figure 2005070608
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