JP2008171985A - Residual light removing fiber, residual light removing structure using the same, and optical amplifier as well as fiber laser - Google Patents

Residual light removing fiber, residual light removing structure using the same, and optical amplifier as well as fiber laser Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a residual light removing fiber capable of inexpensively and surely removing residual light in an optical amplification system using a double clad fiber. <P>SOLUTION: The residual light removing fiber has one end connected to an output end of the double clad fiber having a core with an amplifying medium added, a first clad surrounding the core and a second clad surrounding the first clad for exciting the amplifying medium of the core by light incident to the first clad to amplify signal light and removes the residual light which is part of the excitation light not used in exciting the amplifying medium but is transmitted through the double clads. The residual light removing fiber is characterized by that the core is of a single mode and an absorbing medium capable of absorbing the residual light transmitted in the clad of the double-clad fiber is added to the clad surrounding the core. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、光増幅用のダブルクラッドファイバの出力端に接続し、このダブルクラッドファイバの励起に使用されずに伝播してきた励起光の一部の残留光を除去する機能を有する残留光除去用ファイバ、これを用いた残留光除去構造及び光増幅器並びにファイバレーザに関する。   The present invention is for removing residual light, which is connected to the output end of a double clad fiber for optical amplification and has a function of removing a part of residual light of pumping light which has been propagated without being used for pumping of the double clad fiber. The present invention relates to a fiber, a residual light removing structure using the same, an optical amplifier, and a fiber laser.

コアに希土類元素を添加し、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行う光増幅用のダブルクラッドファイバは、光増幅器やファイバレーザの光増幅媒体として用いられる。近年、光増幅器やファイバレーザにおける増幅光の高出力化が強く要望され、そのための研究が進められている。ダブルクラッドファイバを光増幅媒体とし、その第１クラッドに励起光を入射する場合、励起光の一部は、増幅媒体の励起に使用されずに第１クラッドを伝播し、残留光となって出射端面に伝搬される。残留光は接続されたファイバとの接続点でコアに伝播されないため、接続点で放射されることになる。接続点で放射された光は、光ファイバ被覆樹脂に吸収され、熱劣化、光劣化を起こす。熱が適切に放熱されない場合は、被覆が燃えてしまうということが起こってしまう。   A rare earth element is added to the core, and a first cladding surrounding the core and a second cladding surrounding the first cladding are used to excite the amplification medium of the core with excitation light incident on the first cladding, thereby generating a signal. An optical amplification double-clad fiber that amplifies light is used as an optical amplification medium for an optical amplifier or a fiber laser. In recent years, there has been a strong demand for higher output of amplified light in optical amplifiers and fiber lasers, and research for that purpose is underway. When a double-clad fiber is used as an optical amplifying medium and excitation light is incident on the first cladding, part of the excitation light propagates through the first cladding without being used for excitation of the amplifying medium and is emitted as residual light. Propagated to the end face. Since the residual light is not propagated to the core at the connection point with the connected fiber, it is emitted at the connection point. The light emitted at the connection point is absorbed by the optical fiber coating resin, causing thermal degradation and light degradation. If the heat is not properly dissipated, the coating will burn.

従来、ダブルクラッドファイバから出射される励起光の対策に関し、例えば、特許文献１に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、増幅媒質がドープされたコア、該増幅媒質を励起する励起光が伝播する第１クラッド、及び第２クラッドを有するダブルクラッドファイバと、コア、及び該コアを囲みかつ多数の細孔を含むエアクラッド層を有するフォトニック結晶ファイバと、を備え、上記ダブルクラッドファイバの出射端面に、フォトニック結晶ファイバの入射端面が光学的に接続されて、上記ダブルクラッドファイバの第１クラッドから出射された励起光が、上記フォトニック結晶ファイバのエアクラッド層に入射されるように構成されていることを特徴とする光学装置が開示されている。
特開２００４−２７２０２６号公報 Conventionally, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 has been proposed regarding measures against excitation light emitted from a double clad fiber.
Patent Document 1 discloses a double-clad fiber having a core doped with an amplifying medium, a first clad in which pumping light for exciting the amplifying medium propagates, and a second clad, a core, A photonic crystal fiber having an air clad layer including pores, wherein an incident end face of the photonic crystal fiber is optically connected to an exit end face of the double clad fiber, and the first clad of the double clad fiber An optical device is disclosed that is configured so that the excitation light emitted from the light enters the air cladding layer of the photonic crystal fiber.
JP 2004-272026 A

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１では、フォトニック結晶ファイバを用いているが、フォトニック結晶ファイバは製造が難しく、コストが高く、部品として使用するとコスト高になる問題がある。
また、ダブルクラッドファイバとフォトニック結晶ファイバとを接続した構造になっているが、空孔を持つフォトニック結晶ファイバとダブルクラッドファイバとの接続が難しく、接続方法が複雑であり、コスト高になる問題がある。
さらに、ダブルクラッドファイバとフォトニック結晶ファイバとを接続した場合、ダブルクラッドファイバとフォトニック結晶ファイバの接続部でフレネル反射がおこり（ダブルクラッドファイバの第１クラッド層（ガラス層）とフォトニック結晶ファイバの空孔層（空気）による反射）、反射光（戻り光）が励起光源（レーザダイオード、以下、ＬＤと記す。）へと戻り、ＬＤが壊れる可能性がある。 However, the prior art disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
In Patent Document 1, a photonic crystal fiber is used. However, the photonic crystal fiber is difficult to manufacture, has a high cost, and has a problem that the cost increases when used as a component.
In addition, it has a structure in which a double-clad fiber and a photonic crystal fiber are connected, but it is difficult to connect a photonic crystal fiber having holes and a double-clad fiber, the connection method is complicated, and the cost is high. There's a problem.
Furthermore, when a double-clad fiber and a photonic crystal fiber are connected, Fresnel reflection occurs at the connection between the double-clad fiber and the photonic crystal fiber (the first clad layer (glass layer) of the double-clad fiber and the photonic crystal fiber). And the reflected light (returned light) return to the excitation light source (laser diode, hereinafter referred to as LD), and the LD may be broken.

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、希土類元素などの増幅媒質をコアに添加したダブルクラッドファイバを用いた光増幅システムにおいて、低コストで確実に残留光を除去可能な残留光除去用ファイバ、これを用いた残留光除去構造及び光増幅器並びにファイバレーザの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an optical amplification system using a double-clad fiber in which an amplification medium such as a rare earth element is added to a core, a residual light removing fiber that can reliably remove residual light at low cost, An object of the present invention is to provide a residual light removing structure, an optical amplifier, and a fiber laser using the same.

前記目的を達成するため、本発明は、増幅媒質が添加されたコアと、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行うダブルクラッドファイバの出力端に一端を接続し、増幅媒質の励起に使用されずにダブルクラッドを伝播してきた励起光の一部の残留光を除去する残留光除去用ファイバであって、
コアがシングルモードであり、該コアを囲むクラッドに、前記ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能な吸収媒質が添加されていることを特徴とする残留光除去用ファイバを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention has a core to which an amplifying medium is added, a first clad surrounding the core, and a second clad surrounding the first clad, and is incident on the first clad. One end is connected to the output end of the double clad fiber that amplifies the signal light by exciting the core amplifying medium with the pump light, and a part of the pump light that has propagated through the double clad without being used for pumping the amplifying medium. A residual light removing fiber for removing residual light,
There is provided a residual light removing fiber, wherein a core is a single mode, and an absorbing medium capable of absorbing residual light propagating through the clad of the double clad fiber is added to a clad surrounding the core. .

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、残留光の波長が９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲であることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, the wavelength of residual light is preferably in the range of 900 nm to 1100 nm.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、この残留光除去用ファイバがダブルクラッド構造を有し、前記吸収媒質が、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能なクラッド領域に設けられたことが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, the residual light removing fiber has a double cladding structure, and the absorbing medium is provided in a cladding region capable of absorbing residual light propagating through the cladding of the double cladding fiber. It is preferable.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、クラッドに添加されている吸収媒質による吸収量は、励起光の波長において１０〜３０ｄＢ／ｍの範囲であることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, the amount of absorption by the absorbing medium added to the cladding is preferably in the range of 10 to 30 dB / m at the wavelength of the excitation light.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、コアのモードフィールド径の外側のクラッド領域にのみ吸収媒質が添加されていることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, it is preferable that an absorbing medium is added only to the cladding region outside the mode field diameter of the core.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、クラッドに添加された吸収媒質は、クラッドの外側の領域になるほど添加量が多く、吸収量が大きくなっていることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, it is preferable that the absorption medium added to the cladding has a larger amount of addition and a larger amount of absorption as the region is outside the cladding.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、シングルモードコア径は、接続するダブルクラッドファイバのコアのモードフィールド径と同じかそれ以上であることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, the single mode core diameter is preferably equal to or larger than the mode field diameter of the core of the double clad fiber to be connected.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、接続するダブルクラッドファイバの第１クラッド径よりも大きい第１クラッド径を有することが好ましい。   The residual light removing fiber of the present invention preferably has a first cladding diameter larger than the first cladding diameter of the double cladding fiber to be connected.

本発明の残留光除去用ファイバにおいて、クラッドに添加されている吸収媒質がコバルトであることが好ましい。   In the residual light removing fiber of the present invention, the absorbing medium added to the cladding is preferably cobalt.

また本発明は、コアに増幅媒質が添加されたコアと、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行うダブルクラッドファイバの出力端に、本発明に係る前記残留光除去用ファイバの一端を接続したことを特徴とする残留光除去構造を提供する。   The present invention also includes a core having an amplification medium added to the core, a first clad surrounding the core, and a second clad surrounding the first clad, and the excitation light incident on the first clad is used as the core. The residual light removing structure is characterized in that one end of the residual light removing fiber according to the present invention is connected to an output end of a double clad fiber that amplifies signal light by exciting the amplification medium.

本発明の残留光除去構造において、残留光除去用ファイバを放熱構造体と接続して残留光除去時に発生する熱を該ファイバから放熱させることが好ましい。   In the residual light removing structure of the present invention, it is preferable that the residual light removing fiber is connected to the heat radiating structure to dissipate the heat generated when removing the residual light from the fiber.

また本発明は、前述した本発明に係る残留光除去構造を有する光増幅器を提供する。   The present invention also provides an optical amplifier having the above-described residual light removal structure according to the present invention.

また本発明は、前述した本発明に係る残留光除去構造を有するファイバレーザを提供する。   The present invention also provides a fiber laser having the above-described residual light removal structure according to the present invention.

本発明の残留光除去用ファイバは、クラッドに、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能な吸収媒質を添加したものなので、光増幅用のダブルクラッドファイバの出力端に該残留光除去用ファイバを接続した際に、ダブルクラッドファイバのコアを通して伝搬する増幅光は、該残留光除去用ファイバのコアを伝播して低損失で出力される一方、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播した残留光は、該残留光除去用ファイバのクラッドに入射され、ここに添加した吸収媒質に吸収されることで除去される。従って、本発明の残留光除去用ファイバを用いることにより、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播した残留光を確実に除去することができ、この残留光による出力側ファイバ被覆の破損・燃焼などの不具合を防止できる。
また、コアがシングルモードであり、該コアを囲むクラッドに、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能な吸収媒質を添加したものなので、低コストで提供できる。
本発明の残留光除去用ファイバは、エアクラッド層がないため、ダブルクラッドファイバとの接続点でフレネル反射が発生せず、戻り光によってＬＤにダメージを受け難くなり、ＬＤの長寿命化が可能となる。
また、本発明の残留光除去用ファイバは、フォトニック結晶ファイバではないため、光増幅用のダブルクラッドファイバとの接続が容易である。
また、コアのモードフィールド径より大きい領域のクラッドにのみ吸収媒質を添加することで、コアを伝播してくる光は減衰せずに、クラッドを伝播してくる残留光のみ除去することができる。 Since the residual light removing fiber of the present invention is obtained by adding an absorbing medium capable of absorbing residual light propagating through the clad of the double clad fiber to the clad, the residual light is present at the output end of the double clad fiber for optical amplification. When the removal fiber is connected, the amplified light propagating through the core of the double clad fiber propagates through the residual light removal fiber core and is output with low loss, while the residual light propagated through the clad of the double clad fiber. Light enters the cladding of the residual light removing fiber and is removed by being absorbed by the absorption medium added thereto. Therefore, by using the residual light removing fiber of the present invention, the residual light propagating through the clad of the double clad fiber can be reliably removed, and problems such as breakage and burning of the output side fiber coating due to the residual light can be prevented. Can be prevented.
In addition, since the core is a single mode and an absorption medium capable of absorbing the residual light propagating through the clad of the double clad fiber is added to the clad surrounding the core, it can be provided at a low cost.
Since the residual light removing fiber of the present invention has no air clad layer, Fresnel reflection does not occur at the connection point with the double clad fiber, and it is difficult for the LD to be damaged by the return light, and the life of the LD can be extended. It becomes.
Further, since the residual light removing fiber of the present invention is not a photonic crystal fiber, it can be easily connected to a double clad fiber for optical amplification.
Further, by adding the absorbing medium only to the clad in a region larger than the core mode field diameter, the light propagating through the core is not attenuated, and only the residual light propagating through the clad can be removed.

本発明の残留光除去構造は、コアに増幅媒質が添加されたコアと、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行うダブルクラッドファイバの出力端に、本発明に係る前記残留光除去用ファイバの一端を接続した構造なので、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播した残留光を確実に除去することができ、この残留光による出力側ファイバ被覆の破損・燃焼などの不具合を、低コストで確実に防止できる。
本発明の光増幅器及びファイバレーザは、前記残留光除去構造を有するものなので、残留光を確実に除去することができ、この残留光による出力側ファイバ被覆の破損・燃焼などの不具合を、低コストで確実に防止でき、安全性、耐久性に優れたものとなる。 The residual light removing structure of the present invention has a core in which an amplification medium is added to the core, a first clad surrounding the core, and a second clad surrounding the first clad, and is incident on the first clad The structure is such that one end of the residual light removing fiber according to the present invention is connected to the output end of the double clad fiber that amplifies the signal light by exciting the core amplifying medium with the pumping light. Therefore, it is possible to surely remove the residual light, and to prevent problems such as breakage and combustion of the output side fiber coating due to the residual light at low cost.
Since the optical amplifier and the fiber laser of the present invention have the residual light removal structure, the residual light can be reliably removed, and problems such as breakage and burning of the output side fiber coating due to the residual light can be reduced at a low cost. Can be surely prevented, and has excellent safety and durability.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、比較例において、光増幅用のダブルクラッドファイバ１の出力端に、通常のシングルモードファイバ２を融着接続した接続構造における残留光の挙動を説明する。図１は、比較例として、光増幅用のダブルクラッドファイバ１の出力端に、通常のシングルモードファイバ２を融着接続した接続構造を例示する概略縦断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, in a comparative example, the behavior of residual light in a connection structure in which a normal single mode fiber 2 is fusion-connected to the output end of a double clad fiber 1 for optical amplification will be described. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view illustrating a connection structure in which a normal single mode fiber 2 is fusion-connected to an output end of an optical amplification double clad fiber 1 as a comparative example.

ダブルクラッドファイバ１は、希土類元素、例えば、エルビウム、イッテルビウム、ツリウムなどの１種又は２種以上からなる増幅媒質が添加され、信号光が伝播するコア３と、該コア３を囲んで設けられ、励起光が伝播する第１クラッド４と、該第１クラッド４を囲んで設けられた第２クラッド５とを有している。各部の屈折率は、コア＞第１クラッド＞第２クラッドの関係になっている。このダブルクラッドファイバ１は、第１クラッド４に入射した励起光によりコア３を伝播する光が増幅され、増幅光はコア３を伝播して出力端から出射される。   The double clad fiber 1 is provided with a core 3 in which an amplification medium composed of one or more rare earth elements, for example, erbium, ytterbium, thulium and the like, is added, and surrounds the core 3. The first clad 4 through which the excitation light propagates and the second clad 5 provided so as to surround the first clad 4 are provided. The refractive index of each part has a relationship of core> first clad> second clad. In this double clad fiber 1, the light propagating through the core 3 is amplified by the excitation light incident on the first clad 4, and the amplified light propagates through the core 3 and is emitted from the output end.

このダブルクラッドファイバ１の出力端に接続されたシングルモードファイバ１は、コア６とそれを囲むクラッド７と該クラッド７を囲む被覆８とからなっている。ダブルクラッドファイバ１の出力端とシングルモードファイバ２の一端とは、接続点Ｃで融着接続されている。   The single mode fiber 1 connected to the output end of the double clad fiber 1 includes a core 6, a clad 7 surrounding the core 6, and a coating 8 surrounding the clad 7. The output end of the double clad fiber 1 and one end of the single mode fiber 2 are fusion-connected at a connection point C.

前記の通り、ダブルクラッドファイバ１の図示していない入射端側から、第１クラッドにＬＤから励起光を入射すると、この励起光によってコア３の増幅媒質が励起され、このコア３に信号光を伝播させると、増幅媒質が信号光を増幅するが、一方、第１クラッド４に入射した励起光の一部は、励起されずに第１クラッド４内を伝播し、残留光９となり、出射端面に伝播される。接続されたシングルモードファイバ２との接続点Ｃにおいて、コア６に伝播されない残留光９は、接続点Ｃで放射されることになる。接続点Ｃで放射された光は、シングルモードファイバ２の合成樹脂製の被覆８で吸収され、その結果、被覆８は熱劣化、光劣化を起こす。さらに、熱が適切に放熱されない場合は、その被覆８が燃えてしまう可能性がある。本発明は、この残留光９による不具合の発生を防止するための残留光除去用ファイバと残留光除去構造を提供する。   As described above, when the excitation light from the LD is incident on the first cladding from the incident end side (not shown) of the double clad fiber 1, the amplification medium of the core 3 is excited by the excitation light, and the signal light is transmitted to the core 3. When propagating, the amplifying medium amplifies the signal light. On the other hand, a part of the excitation light incident on the first cladding 4 propagates through the first cladding 4 without being excited and becomes residual light 9, and is an emission end face. Propagated to. Residual light 9 not propagated to the core 6 at the connection point C with the connected single mode fiber 2 is radiated at the connection point C. The light radiated at the connection point C is absorbed by the synthetic resin coating 8 of the single mode fiber 2, and as a result, the coating 8 undergoes thermal degradation and light degradation. Furthermore, if the heat is not properly dissipated, the coating 8 may burn. The present invention provides a residual light removing fiber and a residual light removing structure for preventing the occurrence of problems due to the residual light 9.

図２は、本発明に係る残留光除去用ファイバと残留光除去構造の一実施形態を示す概略縦断面図であり、図３（ａ）は同じ残留光除去構造に用いたダブルクラッドファイバ１の横断面図、（ｂ）は残留光除去用ファイバ１０の横断面図である。
なお、本実施形態では、ダブルクラッド構造の残留光除去用ファイバ１０を例示しているが、残留光除去用ファイバ１０の構造は本例示に限定されず、シングルクラッド構造等としてもよい。 FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a residual light removing fiber and a residual light removing structure according to the present invention. FIG. 3A is a diagram of a double clad fiber 1 used in the same residual light removing structure. FIG. 4B is a cross-sectional view of the residual light removing fiber 10.
In the present embodiment, the residual light removing fiber 10 having a double clad structure is illustrated, but the structure of the residual light removing fiber 10 is not limited to this example, and may be a single clad structure or the like.

図２に示す残留光除去構造は、前述した光増幅用のダブルクラッドファイバ１の出力端に、本発明に係る残留光除去用ファイバ１０の一端を、接続点Ｃにおいて融着接続した構成になっている。   The residual light removal structure shown in FIG. 2 has a configuration in which one end of the residual light removal fiber 10 according to the present invention is fusion-connected at the connection point C to the output end of the optically amplifying double clad fiber 1 described above. ing.

この残留光除去用ファイバ１０は、シングルモードのコア１１と、該コア１１を囲む第１クラッド１２と、該第１クラッド１２を囲む第２クラッド１３とからなるダブルクラッド構造を有し、第１クラッド１２に、残留光を吸収可能な吸収媒質が添加された構成になっている。この残留光除去用ファイバ１０の各部の屈折率は、コア＞第１クラッド＞第２クラッドの関係になっている。   This residual light removing fiber 10 has a double clad structure including a single mode core 11, a first clad 12 surrounding the core 11, and a second clad 13 surrounding the first clad 12. The cladding 12 is configured by adding an absorption medium capable of absorbing residual light. The refractive index of each part of the residual light removing fiber 10 has a relationship of core> first clad> second clad.

本実施形態において、この残留光除去用ファイバ１０の第１クラッド１２は、コア１１に接して吸収媒質を添加していない非ドープ領域１４と、その外側の吸収媒質を添加したドープ領域１５とからなっている。また、ドープ領域１５は、コア１１のモードフィールド径よりも外側に設けられている。さらに、このドープ領域１５は、第１クラッド１２の外側の領域になるほど吸収媒質の添加量が多く、残留光の吸収量が大きくなっている。   In the present embodiment, the first cladding 12 of the residual light removing fiber 10 is composed of an undoped region 14 that is in contact with the core 11 and not added with an absorbing medium, and a doped region 15 to which an absorbing medium is added outside. It has become. The doped region 15 is provided outside the mode field diameter of the core 11. Further, the doped region 15 has a larger amount of absorption medium added to the region outside the first cladding 12, and the amount of residual light absorbed is larger.

第１クラッド１２のドープ領域１５に添加される吸収媒質としては、残留光を吸収可能な材料であれば良く、特に限定されないが、一般の光増幅器やファイバレーザで使用する励起光の波長（即ち、残留光の波長）が９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲であり、この波長領域の残留光を効率よく吸収できるものが好ましく、例えば、コバルトなどが挙げられる。第１クラッド１２のドープ領域１５で吸収される光は、残留光のみで、信号光の波長の光は吸収しないことが望ましい。   The absorption medium added to the doped region 15 of the first cladding 12 may be any material that can absorb residual light, and is not particularly limited. However, the wavelength of pumping light used in a general optical amplifier or fiber laser (ie The wavelength of residual light) is in the range of 900 nm to 1100 nm, and those capable of efficiently absorbing residual light in this wavelength region are preferable, and examples thereof include cobalt. It is desirable that the light absorbed by the doped region 15 of the first cladding 12 is only residual light and does not absorb light having the wavelength of the signal light.

このドープ領域１５に添加される吸収媒質による吸収量は、励起光の波長において１０〜３０ｄＢ／ｍの範囲であることが好ましい。本実施形態の残留光除去構造は、ダブルクラッドファイバ１からの残留光９を残留光除去用ファイバ１０の第１クラッド１２に吸収させて放熱することを目的とした構造なので、吸収量が前記範囲よりも大きいと、局所的に残留光除去用ファイバ１０の温度が上昇して放熱に問題が生じる。一方、吸収量が前記範囲未満であると、吸収して放熱するのに長いファイバが必要となり、大きな構造となってしまうため、好ましくない。   The amount of absorption by the absorbing medium added to the doped region 15 is preferably in the range of 10 to 30 dB / m at the wavelength of the excitation light. The residual light removal structure of the present embodiment is a structure intended to absorb the residual light 9 from the double clad fiber 1 to the first clad 12 of the residual light removal fiber 10 and dissipate the heat. If it is larger than that, the temperature of the residual light removing fiber 10 locally rises, causing a problem in heat dissipation. On the other hand, if the amount of absorption is less than the above range, a long fiber is required to absorb and dissipate heat, which is not preferable.

本実施形態において、ダブルクラッドファイバ１と残留光除去用ファイバ１０との接続点Ｃにおける接続損失を低減し、且つ戻り光の発生を抑制するために、残留光除去用ファイバ１０のコア径は、接続するダブルクラッドファイバ１のコア３のモードフィールド径と同じかそれ以上であることが好ましい。また、残留光除去用ファイバ１０は、接続するダブルクラッドファイバ１の第１クラッド径４よりも大きい第１クラッド径１２を有することが好ましい。   In the present embodiment, in order to reduce the connection loss at the connection point C between the double clad fiber 1 and the residual light removal fiber 10 and suppress the generation of return light, the core diameter of the residual light removal fiber 10 is: It is preferable that the diameter is equal to or larger than the mode field diameter of the core 3 of the double clad fiber 1 to be connected. The residual light removing fiber 10 preferably has a first cladding diameter 12 larger than the first cladding diameter 4 of the double cladding fiber 1 to be connected.

本実施形態の残留光除去構造は、光増幅用のダブルクラッドファイバ１の出力端に、本発明に係る残留光除去用ファイバ１０の一端を、接続点Ｃにおいて融着接続した構成としたので、ダブルクラッドファイバ１のクラッドを伝播した残留光を確実に除去することができ、この残留光によるファイバ被覆の破損・燃焼などの不具合を、低コストで確実に防止できる。   Since the residual light removal structure of the present embodiment has a configuration in which one end of the residual light removal fiber 10 according to the present invention is fused and connected at the connection point C to the output end of the double clad fiber 1 for optical amplification. Residual light that has propagated through the clad of the double-clad fiber 1 can be reliably removed, and defects such as breakage and burning of the fiber coating due to the residual light can be reliably prevented at low cost.

本実施形態の残留光除去構造において、残留光除去用ファイバ１０の少なくとも一部を放熱構造体と接続し、残留光除去時に発生する熱を該ファイバから放熱させることが好ましい。この放熱構造体としては、空冷式或いは液冷（水冷）式の従来周知の各種放熱機器、熱交換器の中から適宜選択して用いることができる。   In the residual light removal structure of the present embodiment, it is preferable that at least a part of the residual light removal fiber 10 is connected to the heat dissipation structure, and heat generated during residual light removal is radiated from the fiber. As this heat radiating structure, it can be appropriately selected from air-cooled or liquid-cooled (water-cooled) conventionally known various heat radiating devices and heat exchangers.

本実施形態の残留光除去構造は、従来周知の各種光増幅器及びファイバレーザに適用することができる。本実施形態の残留光除去構造を適用した本発明に係る光増幅器及びファイバレーザは、残留光を確実に除去することができ、この残留光による出力側ファイバ被覆の破損・燃焼などの不具合を、低コストで確実に防止でき、安全性、耐久性に優れたものとなる。   The residual light removal structure of this embodiment can be applied to various conventionally known optical amplifiers and fiber lasers. The optical amplifier and the fiber laser according to the present invention to which the residual light removal structure of the present embodiment is applied can reliably remove the residual light, and problems such as breakage and combustion of the output side fiber coating due to the residual light, It can be reliably prevented at low cost, and has excellent safety and durability.

［実施例］
ダブルクラッドファイバを２種類用意した。
ダブルクラッドファイバ（Ａ）は、コアにエルビルム、イッテルビウムを添加してあり、モードフィールド径（以下、ＭＦＤと記す）７μｍ、第１クラッド径１２５μｍ、第２クラッド径２５０μｍ（第２クラッドは低屈折率樹脂）のファイバである。
ダブルクラッドファイバ（Ｂ）は、ＭＦＤ７．５μｍ、第１クラッド径１３０μｍ、第２クラッド径２５０μｍであり、第１クラッドに吸収媒質としてコバルトを添加したファイバである。コバルトはコア中心から７．５μｍ以上の領域の第１クラッドに添加した。 [Example]
Two types of double clad fiber were prepared.
In the double clad fiber (A), erbirum and ytterbium are added to the core, the mode field diameter (hereinafter referred to as MFD) is 7 μm, the first clad diameter is 125 μm, the second clad diameter is 250 μm (the second clad has a low refractive index) Resin).
The double clad fiber (B) has a MFD of 7.5 μm, a first clad diameter of 130 μm, and a second clad diameter of 250 μm, and is a fiber obtained by adding cobalt as an absorbing medium to the first clad. Cobalt was added to the first cladding in the region of 7.5 μm or more from the core center.

８ｍのダブルクラッドファイバ（Ａ）の出力端に、２ｍのダブルクラッドファイバ（Ｂ）の一端を融着接続し、このダブルクラッドファイバ（Ｂ）の出力端にシングルモードファイバを融着接続した。使用したシングルモードファイバは、ＭＦＤ９．４μｍ、第１クラッド径１２５μｍ、ファイバ径２５０μｍである。融着部分はダブルクラッドファイバ（Ｂ）の第２クラッドと同じ低屈折率樹脂でリコートを行った。融着箇所とダブルクラッドファイバ（Ｂ）をヒートシンクに密着させた。   One end of a 2 m double clad fiber (B) was fusion spliced to the output end of the 8 m double clad fiber (A), and a single mode fiber was fusion spliced to the output end of the double clad fiber (B). The used single mode fiber has MFD of 9.4 μm, first cladding diameter of 125 μm, and fiber diameter of 250 μm. The fused portion was recoated with the same low refractive index resin as the second clad of the double clad fiber (B). The fused part and the double clad fiber (B) were adhered to the heat sink.

ダブルクラッドファイバ（Ａ）に波長９１５μｍの励起光１４Ｗを入射させたところ、出力側の光ファイバの焼損は起こらなかった。ダブルクラッドファイバ（Ａ）からの残留光はダブルクラッドファイバ（Ｂ）の第１クラッドに添加された吸収媒質で吸収され、熱に変わり、第１クラッドから第２クラッド、第２クラッドからヒートシンクと放熱され、除去される。ダブルクラッドファイバ（Ｂ）の出力端の第１クラッドには残留光が伝播しないため、シングルモードファイバと接続しても、そのファイバ被覆が焼損を起こすことはなかった。   When the excitation light 14W having a wavelength of 915 μm was incident on the double clad fiber (A), the output side optical fiber was not burned. Residual light from the double clad fiber (A) is absorbed by the absorption medium added to the first clad of the double clad fiber (B) and converted to heat, and heat is dissipated from the first clad to the second clad and from the second clad to the heat sink. And removed. Since residual light does not propagate through the first cladding at the output end of the double clad fiber (B), the fiber coating did not burn out even when connected to a single mode fiber.

［比較例］
ダブルクラッドファイバ（Ａ）は、コアにエルビルム、イッテルビウムを添加してあり、ＭＦＤ７μｍ、第１クラッド径１２５μｍ、第２クラッド径２５０μｍのファイバである。
シングルモードファイバは、ＭＦＤ９．４μｍ、第１クラッド径１３０μｍ、ファイバ径２５０μｍである。 [Comparative example]
The double clad fiber (A) is a fiber having an MFD of 7 μm, a first clad diameter of 125 μm, and a second clad diameter of 250 μm, in which Erbilm and ytterbium are added to the core.
The single mode fiber has an MFD of 9.4 μm, a first cladding diameter of 130 μm, and a fiber diameter of 250 μm.

ダブルクラッドファイバ（Ａ）の出力端にシングルモードファイバの一端を融着接続し、融着部分は第２クラッドと同じ低屈折率樹脂でリコートを行った。融着点からシングルモードファイバをヒートシンクに密着させた。   One end of the single mode fiber was fused and connected to the output end of the double clad fiber (A), and the fused portion was recoated with the same low refractive index resin as that of the second cladding. A single mode fiber was adhered to the heat sink from the fusion point.

ダブルクラッドファイバ（Ａ）に波長９１５μｍの励起光１４Ｗを入射させたところ、接続点付近のシングルモードファイバの被覆が燃え、被覆が燃損してしまった。   When the excitation light 14W having a wavelength of 915 μm was incident on the double clad fiber (A), the coating of the single mode fiber near the connection point burned and the coating burned out.

比較例のダブルクラッドファイバ−シングルモードファイバ間の接続部を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the connection part between the double clad fiber of a comparative example, and a single mode fiber. 本発明の留光除去用ファイバと残留光除去構造の一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the optical fiber for residual light removal of this invention, and a residual light removal structure. 図２の残留光除去構造における各ファイバを示し、（ａ）はダブルクラッドファイバの概略横断面図、（ｂ）は残留光除去用ファイバの概略横断面図である。FIG. 2 shows each fiber in the residual light removing structure of FIG. 2, (a) is a schematic cross-sectional view of a double clad fiber, and (b) is a schematic cross-sectional view of a fiber for removing residual light.

符号の説明Explanation of symbols

１…ダブルクラッドファイバ、３…コア、４…第１クラッド、５…第２クラッド、９…残留光、１０…残留光除去用ファイバ、１１…コア、１２…第１クラッド、１３…第２クラッド、１４…非ドープ領域、１５…ドープ領域、Ｃ…接続点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Double clad fiber, 3 ... Core, 4 ... 1st clad, 5 ... 2nd clad, 9 ... Residual light, 10 ... Residual light removal fiber, 11 ... Core, 12 ... 1st clad, 13 ... 2nd clad , 14 ... undoped region, 15 ... doped region, C ... connection point.

Claims (13)

増幅媒質が添加されたコアと、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行うダブルクラッドファイバの出力端に一端を接続し、増幅媒質の励起に使用されずにダブルクラッドを伝播してきた励起光の一部の残留光を除去する残留光除去用ファイバであって、
コアがシングルモードであり、該コアを囲むクラッドに、前記ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能な吸収媒質が添加されていることを特徴とする残留光除去用ファイバ。 A core having an amplifying medium added thereto, a first clad surrounding the core, and a second clad surrounding the first clad, and exciting the core amplifying medium with pumping light incident on the first clad; A residual light removing fiber that connects one end to the output end of a double clad fiber that amplifies signal light, and removes some residual light of the pump light that has propagated through the double clad without being used to pump the amplification medium. There,
A residual light removing fiber, wherein the core is in a single mode, and an absorbing medium capable of absorbing residual light propagating through the clad of the double clad fiber is added to a clad surrounding the core. 残留光の波長が９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の残留光除去用ファイバ。   The residual light removing fiber according to claim 1, wherein the wavelength of the residual light is in a range of 900 nm to 1100 nm. この残留光除去用ファイバがダブルクラッド構造を有し、前記吸収媒質が、ダブルクラッドファイバのクラッドを伝播してきた残留光を吸収可能なクラッド領域に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の残留光除去用ファイバ。   3. The residual light removing fiber has a double cladding structure, and the absorbing medium is provided in a cladding region capable of absorbing residual light propagating through the cladding of the double cladding fiber. Fiber for removing residual light as described in 1. クラッドに添加されている吸収媒質による吸収量は、励起光の波長において１０〜３０ｄＢ／ｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の残留光除去用ファイバ。   The residual light removing fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of absorption by the absorbing medium added to the cladding is in the range of 10 to 30 dB / m at the wavelength of the excitation light. コアのモードフィールド径の外側のクラッド領域にのみ吸収媒質が添加されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の残留光除去用ファイバ。   5. The residual light removing fiber according to claim 1, wherein an absorbing medium is added only to a cladding region outside the mode field diameter of the core. クラッドに添加された吸収媒質は、クラッドの外側の領域になるほど添加量が多く、吸収量が大きくなっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の残留光除去用ファイバ。   The residual light removing fiber according to claim 1, wherein the absorption medium added to the cladding has a larger amount of addition and a larger amount of absorption as it goes to a region outside the cladding. シングルモードコア径は、接続するダブルクラッドファイバのコアのモードフィールド径と同じかそれ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の残留光除去用ファイバ。   7. The residual light removing fiber according to claim 1, wherein the single mode core diameter is equal to or larger than the mode field diameter of the core of the double clad fiber to be connected. 接続するダブルクラッドファイバの第１クラッド径よりも大きい第１クラッド径を有することを特徴とする請求項３に記載の残留光除去用ファイバ。   The residual light removing fiber according to claim 3, wherein the fiber has a first cladding diameter larger than a first cladding diameter of the double cladding fiber to be connected. クラッドに添加されている吸収媒質がコバルトであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の残留光除去用ファイバ。   9. The residual light removing fiber according to claim 1, wherein the absorbing medium added to the cladding is cobalt. コアに増幅媒質が添加されたコアと、該コアを囲む第１クラッドと、該第１クラッドを囲む第２クラッドとを有し、前記第１クラッドに入射した励起光でコアの増幅媒質を励起して信号光の増幅を行うダブルクラッドファイバの出力端に、請求項１〜９のいずれかに記載の残留光除去用ファイバの一端を接続したことを特徴とする残留光除去構造。   A core having an amplification medium added to the core, a first cladding surrounding the core, and a second cladding surrounding the first cladding, and exciting the core amplification medium with excitation light incident on the first cladding Then, one end of the residual light removing fiber according to any one of claims 1 to 9 is connected to an output end of a double clad fiber that amplifies signal light. 残留光除去用ファイバを放熱構造体と接続して残留光除去時に発生する熱を該ファイバから放熱させることを特徴とする請求項１０に記載の残留光除去構造。   The residual light removing structure according to claim 10, wherein the residual light removing fiber is connected to the heat radiating structure to dissipate heat generated when removing the residual light from the fiber. 請求項１０又は１１に記載の残留光除去構造を有する光増幅器。   An optical amplifier having the residual light removing structure according to claim 10 or 11. 請求項１０又は１１に記載の残留光除去構造を有するファイバレーザ。   A fiber laser having the residual light removing structure according to claim 10 or 11.
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