JP2009212441A - Pump combiner - Google Patents

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Hironori Tanaka
弘範 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pump combiner which has its low-loss quality and its high mechanical reliability, and can prevent the damages of its exciting light sources which are caused by its return light, by preventing the diffusion of its high-power return light. <P>SOLUTION: In the pump combiner, a signal port and exciting ports are connected with one side of a bridge fiber having a three or more layer clad structure in the periphery of its core, and a thin-diameter portion whose outer diameter is reduced gradually is provided on the other side of the bridge fiber, and further, the end of the thin-diameter portion is connected with one end of an incidence fiber having a two or more layer clad structure in the periphery of its core. Moreover, the pump combiner has the constitution that the core diameter of the bridge fiber is made thinner than the core diameter of the incidence fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ファイバレーザや光増幅モジュールなどに用いられる高強度光を結合させるデバイスであるポンプコンバイナに関し、特に、反射や自己発振が原因で発生するハイパワーの戻り光の拡散を防ぐことで戻り光による励起光源の損傷を防止することが可能なポンプコンバイナに関する。   The present invention relates to a pump combiner that is a device that couples high-intensity light used in fiber lasers, optical amplification modules, and the like, and in particular, returns by preventing diffusion of high-power return light caused by reflection and self-oscillation. The present invention relates to a pump combiner that can prevent an excitation light source from being damaged by light.

本発明に関連する従来技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。
この特許文献１には、励起光の損失を極力小さく抑制しつつ、光増幅媒質から発生する有害な戻り光を効果的に除去するため、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θを付して斜めに接続してなり、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θとの間に所定の関係を有するように制御する接続構造が開示されている。
特開２００５−７０６０８号公報 As a prior art related to the present invention, for example, Patent Document 1 is cited.
This Patent Document 1 describes a multi-mode fiber used as a pigtail fiber and an optical amplification action in order to effectively remove harmful return light generated from the optical amplification medium while minimizing the loss of excitation light. A double-clad fiber having a predetermined connection angle θ and obliquely connected, and when connecting both the fibers, the numerical aperture of the multi-mode fiber, the numerical aperture of the single-mode core of the double-clad fiber, And a connection structure for controlling the numerical aperture of the first clad of the double-clad fiber and the connection angle θ between the two fibers so as to have a predetermined relationship.
JP-A-2005-70608

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、角度のついた接続となることから、周囲の温度変化に対する接続損失の変動量が大きくなる懸念がある。
また、角度の付いた接続となることから、外部から作用する応力に対して機械的に弱くなり、機械的信頼性が低下してしまう。
さらに、ＮＡが狭い範囲で規定されているため、適応可能なファイバの屈折率のプロファイルが非常に限定され、適応できる範囲が狭いという問題がある。 However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, since the connection is angled, there is a concern that the amount of change in connection loss with respect to a change in ambient temperature increases.
Further, since the connection is made with an angle, it becomes mechanically weak against the stress acting from the outside, and the mechanical reliability is lowered.
Further, since the NA is defined in a narrow range, there is a problem that the refractive index profile of the adaptable fiber is very limited and the adaptable range is narrow.

また、ファイバレーザや高出力光増幅装置においては、寄生発振光や反射光が励起された希土類添加ファイバ内で増幅され、レーザダイオード（ＬＤ）などの励起光源へと入射して焼き付き等の光学損傷を発生させる問題がある。   In fiber lasers and high-power optical amplifiers, parasitic oscillation light and reflected light are amplified in a rare-earth doped fiber that is excited and incident on an excitation light source such as a laser diode (LD) to cause optical damage such as image sticking. There is a problem that generates.

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、低損失で機械的信頼性が高く、反射や自己発振が原因で発生するハイパワーの戻り光の拡散を防ぐことで戻り光による励起光源の損傷を防止することが可能なポンプコンバイナの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, has low loss, high mechanical reliability, and prevents the diffusion of high-power return light caused by reflection and self-oscillation, thereby preventing damage to the excitation light source due to return light. It aims at providing the pump combiner which can do.

前記目的を達成するため、本発明は、コアの周囲に少なくとも３層以上のクラッド構造を持つブリッジファイバの一方に信号ポートと励起ポートが接続され、該ブリッジファイバの他方に漸次外径を縮小した細径部が設けられ、該細径部の端が、コアの周囲に少なくとも２層以上のクラッド構造を持つ入射ファイバの一端に接続されたポンプコンバイナであって、
前記ブリッジファイバのコア径が、前記入射ファイバのコア径よりも細い構成としたことを特徴とするポンプコンバイナを提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a signal port and an excitation port are connected to one of the bridge fibers having a clad structure of at least three layers around the core, and the outer diameter is gradually reduced to the other of the bridge fibers. A pump combiner provided with a narrow diameter portion, and an end of the narrow diameter portion connected to one end of an incident fiber having a clad structure of at least two layers around the core;
A pump combiner is provided in which the core diameter of the bridge fiber is smaller than the core diameter of the incident fiber.

本発明のポンプコンバイナにおいて、前記入射ファイバが希土類添加ダブルクラッドファイバであることが好ましい。   In the pump combiner of the present invention, the incident fiber is preferably a rare earth-doped double clad fiber.

本発明のポンプコンバイナにおいて、前記入射ファイバのコアが多モードを伝播するものであることが好ましい。   In the pump combiner of the present invention, it is preferable that the core of the incident fiber propagates multimodes.

本発明のポンプコンバイナにおいて、前記ブリッジファイバのコアのＮＡをＮＡ１、該コアの半径をｒ１、前記入射ファイバのコアのＮＡをＮＡ２、該コアの半径をｒ２としたとき、ＮＡ１×ｒ１とＮＡ２×ｒ２との比が、少なくとも１：１．６以上の差となることが好ましい。 In the pump combiner of the present invention, when the NA of the bridge fiber is NA 1 , the radius of the core is r 1 , the NA of the core of the incident fiber is NA 2 , and the radius of the core is r 2 , NA 1 The ratio of xr 1 and NA 2 xr 2 is preferably at least 1: 1.6 or more.

本発明のポンプコンバイナは、コアの周囲に少なくとも３層以上のクラッド構造を持つブリッジファイバの一方に信号ポートと励起ポートが接続され、該ブリッジファイバの他方に漸次外径を縮小した細径部が設けられ、該細径部の端が、コアの周囲に少なくとも２層以上のクラッド構造を持つ入射ファイバの一端に接続され、前記ブリッジファイバのコア径が、前記入射ファイバのコア径よりも細い構成としたものなので、低損失で機械的信頼性が高く、また信号ポート・励起ポートに入射する戻り光の光量を、従来の１／１００〜１／１，０００，０００のレベルまで低減することができる。
従って、本発明のポンプコンバイナを用いることにより、寄生発振光や反射光が励起光源へと入射して焼き付きなどの光学的損傷を発生させる問題を確実に防ぐことができる。 In the pump combiner of the present invention, a signal port and a pump port are connected to one of the bridge fibers having a clad structure of at least three layers around the core, and a small diameter portion whose outer diameter is gradually reduced is provided on the other of the bridge fibers. A structure in which the end of the narrow diameter portion is connected to one end of an incident fiber having a clad structure of at least two layers around the core, and the core diameter of the bridge fiber is smaller than the core diameter of the incident fiber Therefore, it is possible to reduce the amount of the return light incident on the signal port / excitation port to a level of 1/100 to 1 / 1,000,000 as compared with the prior art. it can.
Therefore, by using the pump combiner of the present invention, it is possible to reliably prevent the problem that the parasitic oscillation light or the reflected light enters the excitation light source and causes optical damage such as burn-in.

図１は、クラッドポンピング型光増幅装置の一例を示す構成図であり、この図中、符号１はダブルクラッド構造を持った希土類添加ファイバ、２はポンプコンバイナ、３はアイソレータ、４はＬＤなどの励起光源、５は信号ポート、６は励起ポートである。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of a clad pumping type optical amplifying apparatus. In this figure, reference numeral 1 is a rare earth doped fiber having a double clad structure, 2 is a pump combiner, 3 is an isolator, 4 is an LD, etc. An excitation light source, 5 is a signal port, and 6 is an excitation port.

希土類添加ファイバ１は、コアに希土類イオンがドーピングされており、コアの周りに第１クラッドと呼ばれる導波構造を持たせたことを特徴とするダブルクラッドファイバである。この希土類添加ファイバ１には、シングルモード伝播する信号光と複数の励起光源４から出射するマルチモード光とをポンプコンバイナ２を介して入射（結合）されるようになっている。信号光は希土類添加ファイバ１のコアに、励起光は第１クラッドへと結合され、コアを横切って伝播する励起光のエネルギーを希土類イオンが吸収し、その誘導放出現象により信号光を増幅する構成となっている。   The rare earth doped fiber 1 is a double clad fiber in which a core is doped with rare earth ions and a waveguide structure called a first cladding is provided around the core. The rare-earth doped fiber 1 is made incident (coupled) through the pump combiner 2 with signal light propagating in a single mode and multi-mode light emitted from a plurality of excitation light sources 4. The signal light is coupled to the core of the rare earth doped fiber 1 and the pump light is coupled to the first cladding. The rare earth ions absorb the energy of the pump light propagating across the core, and the signal light is amplified by the stimulated emission phenomenon. It has become.

このような光増幅モジュールでは、励起光と信号光の高効率での結合がキーテクノロジーとなっており、その役割を果たすポンプコンバイナがキーデバイスとなっている。   In such an optical amplification module, the coupling of excitation light and signal light with high efficiency is a key technology, and a pump combiner that plays this role is a key device.

図２は、このようなポンプコンバイナの一例を示す図である。本例のポンプコンバイナ２は、多孔キャピラリ７の孔に、信号ポート５及び多数本の励起ポート６の各光ファイバを挿入し、キャピラリ外部から加熱溶融させることで孔を潰して一体化した後、ブリッジファイバ８の一端と接続する構成である。ブリッジファイバ８は、その他端側が漸次縮径されており、希土類添加ファイバ１の外径と同様に縮径された他端が希土類添加ファイバ１の一端と接続されている。   FIG. 2 is a diagram showing an example of such a pump combiner. In the pump combiner 2 of this example, the optical fibers of the signal port 5 and the multiple excitation ports 6 are inserted into the holes of the multi-hole capillary 7, and the holes are crushed and integrated by heating and melting from the outside of the capillary. It is configured to be connected to one end of the bridge fiber 8. The other end side of the bridge fiber 8 is gradually reduced in diameter, and the other end reduced in diameter is connected to one end of the rare earth doped fiber 1 in the same manner as the outer diameter of the rare earth doped fiber 1.

このようなポンプコンバイナ２を用いることで、信号ポート５及び多数本の励起ポート６の各光ファイバをブリッジファイバ８へと一括で融着接続できるだけではなく、多孔キャピラリ７を利用することで、各光ファイバの断面形状の変形を抑え、低損失での結合が可能となる。   By using such a pump combiner 2, not only the optical fibers of the signal port 5 and the multiple excitation ports 6 can be fused and connected to the bridge fiber 8 all at once, but also by using the porous capillary 7, The deformation of the cross-sectional shape of the optical fiber is suppressed, and coupling with low loss becomes possible.

ところで、ファイバレーザや高出力光増幅装置においては、寄生発振光や反射光が励起された希土類添加ファイバ内で増幅され、励起光源へと入射して焼き付き等の光学損傷を発生させる問題がある。特に高強度光を出射するモジュールにおいては、一般的に多数の励起ＬＤを繋いで高強度の励起光を希土類添加ファイバに入射するため、希土類イオンが励起状態になるまでの時間が短くなり寄生発振が起こり易くなる。またそのような寄生発振によって尖頭値の高い戻り光が発生し励起光源が損傷した場合に、多くの励起光源へと被害が生じるために損害額が非常に大きくなってしまう。また信号光発振用の光源にも高尖頭値のパルス光が入射して故障してしまうケースもみられる。   By the way, in the fiber laser and the high-power optical amplifying device, there is a problem that parasitic oscillation light or reflected light is amplified in the excited rare earth-doped fiber and enters the excitation light source to cause optical damage such as image sticking. In particular, in modules that emit high-intensity light, a large number of excitation LDs are connected to make high-intensity excitation light incident on the rare-earth doped fiber, so that the time until the rare-earth ions are in the excited state is shortened and parasitic oscillation occurs. Is likely to occur. Further, when the return light having a high peak value is generated by such parasitic oscillation and the excitation light source is damaged, damage is caused to many excitation light sources, and the amount of damage becomes very large. In some cases, high-peak pulsed light is also incident on the light source for signal light oscillation, causing failure.

本発明は、寄生発振光や反射光が発生した場合にも、励起光源へと入射する割合を減少させて励起光源の損傷を防ぐと共に、信号光発振用光源をも同時に保護することを目的とする。   An object of the present invention is to prevent the excitation light source from being damaged by reducing the rate of incidence on the excitation light source even when parasitic oscillation light or reflected light is generated, and to simultaneously protect the signal light oscillation light source. To do.

従来構造のポンプコンバイナを使用したファイバレーザにおいて、寄生発振光や反射光は、希土類添加ファイバのコアを増幅されながら伝播し、ブリッジファイバとの接続部でクラッドモードへと結合した光が励起光源へと入射してしまう。また、ブリッジファイバのコアに結合した反射光は、そのまま信号ポートのコアへと結合して、信号光を発振する光源へと入射してしまう。通常、信号光発振用の光源を保護するために、ポンプコンバイナと信号光源との間にアイソレータやＷＤＭフィルタ等を設けて反射光をカットする方策を採ることが多いが、それら部品の特性として、耐高パワー性と高いアイソレーション特性、低い挿入損失が要求される。現状では全ての特性を満たすようなデバイスは希少で非常に高価であり、スムーズな供給が行われないという問題がある。さらに励起光源に至っては、それらを保護する有効な手段は無かった。   In a fiber laser using a conventional pump combiner, parasitic oscillation light and reflected light propagate while being amplified through the core of the rare earth-doped fiber, and the light coupled to the cladding mode at the connection with the bridge fiber becomes the pumping light source. Will be incident. In addition, the reflected light coupled to the core of the bridge fiber is directly coupled to the core of the signal port and enters the light source that oscillates the signal light. Usually, in order to protect the light source for signal light oscillation, a measure is often taken to cut reflected light by providing an isolator, a WDM filter, etc. between the pump combiner and the signal light source. High power resistance, high isolation characteristics, and low insertion loss are required. At present, devices that satisfy all the characteristics are rare and very expensive, and there is a problem that smooth supply cannot be performed. Furthermore, there has been no effective means for protecting the excitation light source.

図３は、本発明に係るポンプコンバイナの一実施形態を示す図であり、図中、符号１０はポンプコンバイナ、１１は細径ファイバ群、１２はブリッジファイバ、１３は入射ファイバであるダブルクラッドファイバ、１４は細径部、１５は信号ポート、１６は信号ポートのコア、１７は信号ポートのクラッド、１８は励起ポート、１９は励起ポートのコア、２０は励起ポートのクラッド、２１はブリッジファイバのコア、２２はブリッジファイバの第１クラッド、２３はブリッジファイバの第２クラッド、２４はブリッジファイバの樹脂クラッド（第３クラッド）、２５はダブルクラッドファイバのコア、２６はダブルクラッドファイバの第１クラッド、２７はダブルクラッドファイバの樹脂クラッド（第２クラッド）である。   FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a pump combiner according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 is a pump combiner, 11 is a small diameter fiber group, 12 is a bridge fiber, and 13 is a double clad fiber which is an incident fiber. , 14 is a narrow portion, 15 is a signal port, 16 is a signal port core, 17 is a signal port cladding, 18 is a pumping port, 19 is a pumping port core, 20 is a pumping port cladding, and 21 is a bridge fiber. The core, 22 is the first clad of the bridge fiber, 23 is the second clad of the bridge fiber, 24 is the resin clad of the bridge fiber (third clad), 25 is the core of the double clad fiber, and 26 is the first clad of the double clad fiber , 27 is a resin clad (second clad) of a double clad fiber.

本実施形態のポンプコンバイナ１０は、コア２１の周囲に少なくとも３層以上のクラッド構造を持つブリッジファイバ１２の一方に信号ポート１５と励起ポート１８が接続され、該ブリッジファイバ１２の他方に漸次外径を縮小した細径部１４が設けられ、該細径部１４の端が、コア２５の周囲に少なくとも２層以上のクラッド構造を持つ入射ファイバであるダブルクラッドファイバ１３の一端に接続されたポンプコンバイナであって、ブリッジファイバ１２のコア径が、ダブルクラッドファイバ１３のコア径よりも細い構成としたことを特徴としている。入射ファイバであるダブルクラッドファイバ１３は、コア２５に希土類イオンをドーピングした希土類添加ダブルクラッドファイバを用いることが好ましい。   In the pump combiner 10 of the present embodiment, the signal port 15 and the excitation port 18 are connected to one of the bridge fibers 12 having a cladding structure of at least three layers around the core 21, and the outer diameter of the bridge fiber 12 is gradually increased. And a pump combiner in which an end of the small diameter portion 14 is connected to one end of a double clad fiber 13 which is an incident fiber having a clad structure of at least two layers around the core 25. The core diameter of the bridge fiber 12 is smaller than that of the double clad fiber 13. As the double-clad fiber 13 that is an incident fiber, it is preferable to use a rare-earth-doped double-clad fiber in which a core 25 is doped with rare-earth ions.

本実施形態のポンプコンバイナ１０は、
（１）ブリッジファイバ１２は、３層以上のクラッド構造を持ち、且つ細径部１４に接続する光入射ファイバは２層以上のクラッド構造を持つダブルクラッドファイバ１３としたこと、
（２）ブリッジファイバ１２の第１クラッド径は、細径部１４に接続するダブルクラッドファイバ１３のコア径より太いこと、
（３）細径部１４に接続するダブルクラッドファイバ１３のコア２５は多モード光を伝播すること、
（４）ブリッジファイバ１２のコア径は、細径部１４に接続するダブルクラッドファイバ１３のコア径より細いこと、
（５）ブリッジファイバ１２の太径部における第１クラッド径は、励起ポート１８のファイバ端面と重ならない太さであること、の各構成を採用したことを特徴としている。 The pump combiner 10 of this embodiment is
(1) The bridge fiber 12 has a clad structure of three or more layers, and the light incident fiber connected to the small diameter portion 14 is a double clad fiber 13 having a clad structure of two or more layers.
(2) The first cladding diameter of the bridge fiber 12 is thicker than the core diameter of the double cladding fiber 13 connected to the narrow diameter portion 14;
(3) the core 25 of the double clad fiber 13 connected to the small diameter portion 14 propagates multimode light;
(4) The core diameter of the bridge fiber 12 is smaller than the core diameter of the double clad fiber 13 connected to the small diameter portion 14;
(5) The first clad diameter in the large diameter portion of the bridge fiber 12 is characterized by adopting each configuration that it does not overlap the fiber end face of the excitation port 18.

（２）に示した構成にすることにより、戻り光が図３の右側からダブルクラッドファイバ１３のコア２５を通って伝播してきた時に、接続部で発生した漏れ光をブリッジファイバ１２の第１クラッド２２内に閉じ込めることができる。また、（５）の構成とすることで、第１クラッド２２内に閉じ込められた漏れ光が励起ポート１８に結合することが無くなり、励起光源を確実に保護することができる。   With the configuration shown in (2), when the return light propagates through the core 25 of the double clad fiber 13 from the right side of FIG. 22 can be confined. Further, with the configuration of (5), the leakage light confined in the first cladding 22 is not coupled to the excitation port 18, and the excitation light source can be reliably protected.

加えて（４）の構成とすることで、コア２１−コア２５間の図３中右→左方向における接続損失が大きくなり、信号光発信用光源へと戻る光のパワーを低減できるので、通常ポンプコンバイナ１０と信号光源との間に設けるアイソレータやＷＤＭフィルタ等の反射光をカットする部品を削減できる。さらに（３）の構成とすることで、反射光の接続損失を大きくしたまま、通常使用状態における信号光の伝播方向（図３中左→右方向）におけるコア２１−コア２５間の接続損失のみを低減させることができる。   In addition, with the configuration of (4), the connection loss between the core 21 and the core 25 in the right-to-left direction in FIG. 3 is increased, and the power of light returning to the signal light transmission light source can be reduced. It is possible to reduce the number of components that cut reflected light, such as an isolator or a WDM filter, provided between the pump combiner 10 and the signal light source. Further, with the configuration (3), only the connection loss between the core 21 and the core 25 in the propagation direction of signal light in the normal use state (left to right in FIG. 3) while the connection loss of the reflected light is increased. Can be reduced.

以上述べた構成のポンプコンバイナ１０を使用することにより、寄生発振光や反射光が励起光源へと入射してきて焼き付きなどの光学的損傷を発生させるという問題を確実に防ぐことができる。   By using the pump combiner 10 having the above-described configuration, it is possible to surely prevent the problem that parasitic oscillation light or reflected light enters the excitation light source and causes optical damage such as image sticking.

ところで、光ファイバを伝播する光において、開口数ＮＡは、コアから出射した光の広がり角を表しており、ＮＡの大きな光を伝播するためには、光ファイバのＮＡを大きくして閉じ込め力を強くする必要がある。また、コアの半径をｒとすると、ｒの大きい方が、広い断面積から光が出射することになる。したがって、ＮＡとｒが共に小→大の時にのみ、理論上の接続損失は無くなり、信号光の広がり方を示すパラメータＮＡ×ｒの差が大きくなるほど、接続損失も大きくなって、接続部でのコア→クラッドへの漏れ光が大きくなる。   By the way, in the light propagating through the optical fiber, the numerical aperture NA represents the spread angle of the light emitted from the core, and in order to propagate the light having a large NA, the NA of the optical fiber is increased to increase the confinement force. It needs to be strong. In addition, when the radius of the core is r, light having a larger r emits light from a wider cross-sectional area. Therefore, the theoretical connection loss disappears only when both NA and r are small → large, and the connection loss increases as the difference between the parameters NA × r indicating how the signal light spreads increases. Light leakage from the core to the clad increases.

以上より、ブリッジファイバ１２のコア２１のＮＡをＮＡ１、コア２１の半径をｒ１とし、細径部に接続するダブルクラッドファイバ１３のコア２５のＮＡをＮＡ２、コア２５の半径をｒ２としたとき、ＮＡ１＜ＮＡ２かつｒ１＜ｒ２と設定することで信号ポートにおける反射光量を低減することができ、ＮＡ１×ｒ１とＮＡ２×ｒ２の差を大きくすることで低減効果も大きくすることができる。しかしながら、前記（１）〜（５）の構成を採っていないポンプコンバイナにおいては、接続部におけるコア→クラッドへの漏れ光が励起光源へと入射してしまうので、コアを伝播してくる戻り光の損失を意図的に大きくすることができない。 From the above, the NA of the core 21 of the bridge fiber 12 is NA 1 , the radius of the core 21 is r 1 , the NA of the core 25 of the double clad fiber 13 connected to the small diameter portion is NA 2 , and the radius of the core 25 is r 2. By setting NA 1 <NA 2 and r 1 <r 2 , the amount of reflected light at the signal port can be reduced, and by increasing the difference between NA 1 × r 1 and NA 2 × r 2 The reduction effect can also be increased. However, in the pump combiner that does not adopt the configurations (1) to (5), the leakage light from the core to the clad at the connecting portion enters the excitation light source, and thus the return light that propagates through the core. The loss cannot be deliberately increased.

外径がそれぞれ１２５μｍの細径ファイバ群「信号ポート×１本、励起ポート×１８本」を、「第２クラッド径１ｍｍ、第１クラッド径１３０μｍ、コア径６μｍ、第３クラッドは樹脂クラッド」のトリプルクラッド構造を持つブリッジファイバに接続し、そのブリッジファイバのもう一端を４００μｍの外径となるまで延伸して、「第１クラッド径４０００μｍ、コア径３０μｍ、第２クラッドは樹脂クラッド」のダブルクラッドファイバへと接続した構造のポンプコンバイナを作製し、反射光抑制効果を確かめた。   A group of thin fibers having an outer diameter of 125 μm, each of “signal port x 1 and excitation port x 18”, “second clad diameter 1 mm, first clad diameter 130 μm, core diameter 6 μm, third clad is resin clad” Connected to a bridge fiber having a triple clad structure, the other end of the bridge fiber is stretched to an outer diameter of 400 μm, and a double clad of “first clad diameter 4000 μm, core diameter 30 μm, second clad is resin clad” A pump combiner with a structure connected to a fiber was fabricated and the effect of suppressing reflected light was confirmed.

通常の使用方向におけるコアの接続損失は、ブリッジファイバ−ダブルクラッドファイバ間において０．４ｄＢで接続され、反射光の伝搬方向においては７．６ｄＢであった。延伸部（接続部）におけるブリッジファイバのコアは細径化によりＭＦＤが１４μｍ相当まで拡大しているものと考えられる。この反射光伝搬方向における接続損失から励起ポートへと入射すると予測される反射光量と、実際の測定によって確認された反射光量との差違（本提案のポンプコンバイナの反射抑制効果）を表１に示す。また図４中の番号は、表１の対応するポート番号を示し、Ｓｉｇは信号ポートを示す。   The connection loss of the core in the normal usage direction was 0.4 dB between the bridge fiber and the double clad fiber, and 7.6 dB in the propagation direction of the reflected light. It is considered that the core of the bridge fiber in the extending portion (connecting portion) is expanded to an equivalent MFD of 14 μm by reducing the diameter. Table 1 shows the difference (the reflection suppression effect of the proposed pump combiner) between the amount of reflected light that is predicted to enter the excitation port from the connection loss in the reflected light propagation direction and the amount of reflected light that is confirmed by actual measurement. . The numbers in FIG. 4 indicate the corresponding port numbers in Table 1, and Sig indicates the signal port.

Figure 2009212441
Figure 2009212441

この結果、最も効果の薄いポートにおいても、約２０ｄＢ反射光を抑制できることがわかった。今回の実験結果は、実際に励起光源へと入射する反射光量を予想される光量の１／１００〜１／１，０００，０００まで抑制できることを示しており、本発明のポンプコンバイナを使用することによって、確実に励起光源を反射光による損傷から保護することができることがわかった。   As a result, it was found that the reflected light of about 20 dB can be suppressed even at the least effective port. The result of this experiment shows that the amount of reflected light that actually enters the excitation light source can be reduced to 1/100 to 1 / 1,000,000 of the expected amount of light, and the pump combiner of the present invention is used. Thus, it was found that the excitation light source can be reliably protected from damage caused by reflected light.

また、信号ポートへの反射光低減効果を確認するために、前記ポンプコンバイナを希土類添加ファイバに接続してファイバレーザを構築し、このファイバレーザ出口に反射板を設置し、その角度を振ることで最大何％の反射戻り光が発生するかを調査した。
その結果、ポンプコンバイナと希土類添加ファイバとの接続部において、出力強度の約１０％の光が戻ってくることが判明した。
したがって、一般的な増幅率が２０ｄＢの増幅器に対しては１０ｄＢの反射光低減量が得られれば、戻り光の強度が種光の強度と等しくなるため、戻り光による信号光発信用ＬＤのＬＤの故障を防ぐことができる。
今回、ＮＡ１×ｒ１：ＮＡ２×ｒ２≒１：１．６になるようにコアのＮＡと半径を設計したところ、戻り光伝播方向の接続損失１０．４ｄＢ、信号光伝播方向の接続損失０．５ｄＢが得られた。
したがって、今回提案する反射光抑制構造によって信号光発信ＬＤの故障を回避するためには、ＮＡ１×ｒ１とＮＡ２×ｒ２の比は少なくとも１：１．６以上の差であることが望ましいと言える。 In order to confirm the effect of reducing the reflected light to the signal port, a fiber laser is constructed by connecting the pump combiner to a rare earth-doped fiber, a reflector is installed at the fiber laser outlet, and the angle is changed. The maximum amount of reflected return light generated was investigated.
As a result, it was found that about 10% of the output intensity returned at the connection between the pump combiner and the rare earth doped fiber.
Therefore, if the amount of reflected light reduction of 10 dB is obtained for an amplifier having a general amplification factor of 20 dB, the intensity of the return light becomes equal to the intensity of the seed light. Can be prevented.
In this case, the core NA and the radius are designed so that NA 1 × r 1 : NA 2 × r 2 ≈1: 1.6, the connection loss in the return light propagation direction is 10.4 dB, and the connection in the signal light propagation direction. A loss of 0.5 dB was obtained.
Therefore, in order to avoid failure of the signal light transmission LD by the proposed reflected light suppressing structure, the ratio of NA 1 × r 1 and NA 2 × r 2 should be at least 1: 1.6 or more. This is desirable.

クラッドポンピング型の光増幅装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a clad pumping type optical amplifier. ポンプコンバイナの概略構成を例示する分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which illustrates schematic structure of a pump combiner. 本発明のポンプコンバイナの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the pump combiner of this invention. 本発明に係る実施例で作製したポンプコンバイナのポート配置図である。It is a port arrangement | positioning figure of the pump combiner produced in the Example which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…希土類添加ファイバ、２…ポンプコンバイナ、３…アイソレータ、４…励起光源、５…信号ポート、６…励起ポート、７…多孔キャピラリ、８…ブリッジファイバ、１０…ポンプコンバイナ、１１…細径ファイバ群、１２…ブリッジファイバ、１３…ダブルクラッドファイバ、１４…細径部、１５…信号ポート、１６…信号ポートのコア、１７…信号ポートのクラッド、１８…励起ポート、１９…励起ポートのコア、２０…励起ポートのクラッド、２１…ブリッジファイバのコア、２２…ブリッジファイバの第１クラッド、２３…ブリッジファイバの第２クラッド、２４…ブリッジファイバの樹脂クラッド、２５…ダブルクラッドファイバのコア、２６…ダブルクラッドファイバの第１クラッド、２７…ダブルクラッドファイバの樹脂クラッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rare earth addition fiber, 2 ... Pump combiner, 3 ... Isolator, 4 ... Excitation light source, 5 ... Signal port, 6 ... Excitation port, 7 ... Porous capillary, 8 ... Bridge fiber, 10 ... Pump combiner, 11 ... Small diameter fiber Group: 12 ... bridge fiber, 13 ... double clad fiber, 14 ... narrow diameter part, 15 ... signal port, 16 ... core of signal port, 17 ... clad of signal port, 18 ... pump port, 19 ... core of pump port, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Excitation port clad, 21 ... Bridge fiber core, 22 ... Bridge fiber first clad, 23 ... Bridge fiber second clad, 24 ... Bridge fiber resin clad, 25 ... Double clad fiber core, 26 ... First clad of double clad fiber, 27 ... resin clad of double clad fiber Head.

Claims (4)

コアの周囲に少なくとも３層以上のクラッド構造を持つブリッジファイバの一方に信号ポートと励起ポートが接続され、該ブリッジファイバの他方に漸次外径を縮小した細径部が設けられ、該細径部の端が、コアの周囲に少なくとも２層以上のクラッド構造を持つ入射ファイバの一端に接続されたポンプコンバイナであって、
前記ブリッジファイバのコア径が、前記入射ファイバのコア径よりも細い構成としたことを特徴とするポンプコンバイナ。 A signal port and an excitation port are connected to one of the bridge fibers having a clad structure of at least three or more layers around the core, and a thin portion having a gradually reduced outer diameter is provided on the other of the bridge fiber. A pump combiner connected to one end of an incident fiber having a cladding structure of at least two layers around the core,
A pump combiner characterized in that the core diameter of the bridge fiber is smaller than the core diameter of the incident fiber. 前記入射ファイバが希土類添加ダブルクラッドファイバであることを特徴とする請求項１に記載のポンプコンバイナ。   The pump combiner according to claim 1, wherein the incident fiber is a rare earth-doped double clad fiber. 前記入射ファイバのコアが多モードを伝播するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプコンバイナ。   The pump combiner according to claim 1 or 2, wherein the core of the incident fiber propagates a multimode. 前記ブリッジファイバのコアのＮＡをＮＡ１、該コアの半径をｒ１、前記入射ファイバのコアのＮＡをＮＡ２、該コアの半径をｒ２としたとき、ＮＡ１×ｒ１とＮＡ２×ｒ２との比が、少なくとも１：１．６以上の差となることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプコンバイナ。 When the NA of the core of the bridge fiber is NA 1 , the radius of the core is r 1 , the NA of the core of the incident fiber is NA 2 , and the radius of the core is r 2 , NA 1 × r 1 and NA 2 × ratio of r 2 is at least 1: pump combiner according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a 1.6 or more difference.
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