JP4491192B2

JP4491192B2 - マルチモードポンプ用の光カプラ

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Publication number: JP4491192B2
Application number: JP2002380338A
Authority: JP
Inventors: ドミニク・ベヤール; ロラン・ベルテロ
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: DE60218416T2; ATE355540T1; EP1326105A1; EP1326105B1; JP2003215387A; FR2834347A1; US20030128723A1; DE60218416D1; CN1219228C; CN1429783A; US6778562B2; FR2834347B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバーによる伝送の分野に関し、特に、マルチモードポンプ（ｐｏｍｐｅｍｕｌｔｉｍｏｄｅ）用のカプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、「ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｒｅｓ」（ＰＣＦ）とも呼ばれる、いわゆる「フォトニック（ｐｈｏｔｏｎｉｑｕｅｓ）」光ファイバーが出てきている。このファイバーは、従来のファイバーのように、ドーピングされたシリカのような透明な固体材料から全体が構成されるわけではない。フォトニック光ファイバーは、断面に複数の空孔（ｔｒｏｕｓｄ’ａｉｒ）を有する。これらの空孔は、ファイバーの軸に平行であり、ファイバーに沿って長手方向に延びる。実際、空孔は、毛管または円筒形シリカのアセンブリによりプリフォームを製造し、ファイバー内で得るべき孔のパターンを尊重することによって得られる。このようなプリフォームの線引きにより、毛管に対応する孔を備えたファイバーが提供される。
【０００３】
ファイバー材料に空孔が存在することにより、材料の平均屈折率が変化する。こうした屈折率の変化は、従来の光ファイバー同様、適切な波長の光信号をガイドするために使用される。このようなフォトニック光ファイバーの説明は、ＷＯ−Ａ−００４９４３５に記載されている。この文献は、フォトニック光ファイバーの動作原理に加えて、指向性カプラまたは光セパレータを開示している。このカプラは、２本のフォトニック光ファイバーを加熱して線引きすることにより形成される。２本のフォトニック光ファイバーの線引き領域は、加熱時または後段の加熱ステップの際に溶着される。その場合、一方の光ファイバーで伝播される光が、他方の光ファイバーに結合される。上記文献は、また、従来のファイバー、すなわち空孔のないファイバーに、フォトニック光ファイバーをアセンブリすることを提案している。フォトニック光ファイバーは、線引きゾーンで線引きされて結合される。フォトニック光ファイバーの線引きにより、ファイバーの孔は閉じられるので、ファイバーは、カット部分付近にもはや孔を備えない。従来のファイバー（図ではステップインデックス形ファイバー）もまた、線引きされたフォトニック光ファイバーの寸法と同じ寸法を有するように線引きおよびカットされる。２本のファイバーは突合せ結合される（ａｓｓｅｍｂｌｅｅｓｂｏｕｔａｂｏｕｔ）。モードフィールド径またはモード直径（ｄｉａｍｅｔｒｅｄｅｍｏｄｅ）は、ファイバー全体が円錐状に線引きされた領域に延びる。光は、フォトニック光ファイバーまたは従来のファイバーの線引きしてない部分では、通常通り伝播される。さらに、この文献は、マルチコア（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｅｕｒｓ）フォトニック光ファイバーの局部的な線引きにより、局部的な指向性カプラを形成できることを記載している。実際、ファイバーの線引きは、孔を部分的に塞ぎ、各コアの光の間で相互作用を発生する。
【０００４】
ＥＰ−Ａ−１０４３８１６は、ダブルクラッド（ｄｏｕｂｌｅｇａｉｎｅ）を備えたファイバーを記載している。信号は、ファイバーのドープされたコアで伝送され、ポンプが第一のクラッドに投入される。ポンプの光をドープされたコアに向けるために、屈折率を修正した領域を第一のクラッドに設けることが提案されている。こうした屈折率修正領域は、特に空孔から構成可能である。しかし、この文献では、ファイバーのクラッドにポンプを結合する方法については全く触れていない。
【０００５】
ＥＰ−Ａ−８９３８６２が記載するファイバー束は、信号用のシングルモードファイバーを囲んで、ポンプ投入の６個のマルチモードファイバーを備える。ファイバーは溶融と線引きによりアセンブリされ、６個の投入ファイバーおよびシングルモードファイバーの直径を、ダブルクラッドファイバーのコアの寸法まで小さくしている。得られる光ファイバー束は結合され、ダブルクラッドファイバーに突合せ結合される。投入ファイバーは、マルチモードファイバーであり、ダブルクラッドのポンピングファイバーより小さい開口数（ｏｕｖｅｒｔｕｒｅｎｕｍｅｒｉｑｕｅ）を備える。シングルモードファイバーは、ステップインデックス形ファイバーであり、増幅される信号をダブルクラッドファイバーに投入し、あるいは、このファイバーから抽出する役割をする。シングルモードファイバーにおけるモード直径は、コアの直径の減少関数であり、次いで増加関数である。従って、シングルモードファイバーのために、溶融および線引き後、コアの直径を選び、シングルモードファイバーの入力および出力で、モード直径を同じにすることができる。
【０００６】
この解決方法は、システムの設計における自由度を制限するものである。事実、カプラの二端でコアの直径は結合される。このため、製造がいっそう複雑化しうる。しかも、この解決方法は、シングルモードファイバーの線引き部分を通過するときにモード直径が減少し、その後増加することをもたらすが、このために幾つかの問題が提起される。その上、コアの直径値が大きい場合、ファイバーのシングルモード特性が必ずしも保証されない。
【０００７】
【特許文献１】
国際公開第００／４９４３５号パンフレット
【特許文献２】
欧州特許出願公開第１０４３８１６号明細書
【特許文献３】
欧州特許出願公開第８９３８６２号明細書
【特許文献４】
国際公開第９５／１０８６８号パンフレット
【特許文献５】
国際公開第９５／１０８６９号パンフレット
【特許文献６】
国際公開第９６／２０５１９号パンフレット
【特許文献７】
仏国特許出願公開第０１０３６４０号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
こうした問題に対して本発明の課題は、このようなカプラの製造を簡略化し、信号の通過経路に沿ったカプラの光特性の管理を単純化することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
より詳しくは、本発明は、線引き部分を備えたフォトニック光ファイバーと、フォトニック光ファイバーに結合された少なくとも一つのマルチモード光ファイバーとを有する、光カプラを提案する。
【００１０】
実施形態では、フォトニック光ファイバーが、マルチモード光ファイバーとのアセンブリの中心（ｃｅｎｔｒｅｄｅｌ’ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ）にある。フォトニック光ファイバーは、溶融と線引きにより一つまたは複数のマルチモード光ファイバーと共にアセンブリされるか、あるいは、線引き部分外で、一つまたは複数のマルチモード光ファイバーと共にアセンブリされる。
【００１１】
フォトニック光ファイバーは、また、増幅光ファイバーであってもよい。実施形態では、フォトニック光ファイバーが、マルチモード光ファイバーである。その場合、有利には、ホトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径は、線引きしてない状態で１００マイクロメータ以上である。別の実施形態では、フォトニック光ファイバーが、ダブルクラッド光ファイバーである。この場合、好ましくは、ホトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径が、線引きしてない状態で１００マイクロメータ以上であり、およびまたはシングルモードコアのモード直径が、線引きしてない状態で１５マイクロメータ以上である。
【００１２】
フォトニック光ファイバーは、また、線引き部分の反対側の端に第二の線引き部分を有する。
【００１３】
本発明は、また、マルチモードフォトニック光ファイバーを備えた、このようなカプラと、カプラのフォトニック光ファイバーの線引き端に結合される光ファイバーからなるレーザ空洞と、カプラのマルチモード光ファイバーの入力に接続される少なくとも一つのマルチモードポンプとを有する、光ファイバーレーザを提案する。
【００１４】
有利には、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径とレーザ空洞のマルチモードコアの直径との差が、５％以下である。
【００１５】
本発明は、さらに、ダブルクラッドを備えたフォトニック光ファイバーを含むこのようなカプラと、カプラの線引き端に結合されるマルチプルクラッドを備えた増幅光ファイバーとを有する、光増幅器を提案する。
【００１６】
この場合、有利には、マルチプルクラッドを備えた光ファイバーのシングルモードコアのモード直径と、フォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径との差が、５％以下である。また、マルチプルクラッドを備えた光ファイバーのマルチモードコアの直径と、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径との差が、５％以下である。
【００１７】
実施形態では、増幅器が、同種の第二のカプラを有し、第一のカプラと反対側にあるマルチプルクラッドを備えたファイバーの端が、第二のカプラの線引き端に結合される。
【００１８】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例として挙げられた、本発明の実施形態に関する以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、光カプラを構成するために、フォトニック光ファイバーと、少なくとも一つのマルチモード光ファイバーとをアセンブリすることを提案する。フォトニック光ファイバーは、マルチモード光ファイバーまたはダブルクラッドを備えた光ファイバーとすることができる。第一の実施形態では、フォトニック光ファイバーがマルチモード光ファイバーである。この場合、カプラは、特に、たとえばダブルクラッドを備えたファイバーからなるレーザ空洞への、マルチモードポンプの投入に使用されるように構成される。この第一の実施形態において、フォトニック光ファイバーは、信号の投入に使用されるのではなく、開口数および直径の観点から、レーザ空洞へのカプラの適切な適合を保証する。
【００２０】
第二の実施形態では、フォトニック光ファイバーがダブルクラッド光ファイバーである。その場合、カプラは、特にマルチプレクサとして使用されるように構成され、たとえばダブルクラッドを備えてドーピングされた増幅光ファイバーに、信号およびマルチモードポンプを投入するために使用される。フォトニック光ファイバーのシングルモードコアは、増幅される信号の投入（または増幅された信号の抽出）に使用され、一方でフォトニック光ファイバーのマルチモードコアは、マルチモードポンプの投入に使用される。
【００２１】
いずれの場合にも、カプラは、溶融および線引き、またはファイバーの結合および線引きにより製造可能である。円錐形の線引き部分は、ＥＰ−Ａ−８９３８６２に記載されているように、カプラのファイバーのアセンブリの場所に対応させることができる。この実施形態は、図１の実施形態である。マルチモード光ファイバーおよびフォトニック光ファイバーの結合部と、光ファイバーの線引き部とを分離することも可能である。この場合、フォトニック光ファイバーだけが線引きされる。この実施形態を図２に示した。
【００２２】
上記のように、フォトニック光ファイバーは、従来の光ファイバーのように、ドープされたシリカのような透明な固体材料から全体が構成されるファイバーを意味するものではない。このようなフォトニック光ファイバーは、断面に、複数の空気または他の気体、あるいは真空の孔を備える。これらの孔は、ファイバーの軸に平行であり、ファイバーに沿って長手方向に延びる。こうした孔は、本出願人が２００１年３月１６日付で出願したフランス国特許出願第０１０３６３９号「Ｆｉｂｒｅｏｐｔｉｑｕｅｐｈｏｔｏｎｉｑｕｅａｆｏｒｔｅｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｖｔｉｖｅ（大きな有効面積を備えるフォトニック光ファイバー）」に記載されているように、ファイバーの屈折率を局部的に変化させる効果がある。この変化は、ドーピング剤によりファイバーにもたらされる変化同様、ファイバーにおける光ガイドに関与する。
【００２３】
図１は、本発明の第一の実施形態による光カプラの概略図である。この実施形態では、カプラが、マルチモードポンプの出力ファイバー１０内で結合されるように構成されている。フォトニック光ファイバーはマルチモードであり、すなわち、複数のモードに従って光を伝達可能である。フォトニック光ファイバーは、シングルモードコアを備えていても備えていなくてもよい。カプラは、マルチモードのフォトニック光ファイバー２から形成され、少なくとも一つのマルチモード光ファイバーにアセンブリされる。図の例では、２個のマルチモード光ファイバー４、６を示した。しかし、１個のマルチモード光ファイバーを使用してもよい。逆に、ＥＰ−Ａ−０８９３８６２に記載されているように、フォトニック光ファイバーの周囲に配分された６個のマルチモード光ファイバーを使用してもよい。マルチモード光ファイバーの数の選択は、ファイバーの特徴、結合される光の性質、ならびに検討される用途に応じる。
【００２４】
フォトニック光ファイバー２およびマルチモード光ファイバーは、溶融によりアセンブリされ、その後、線引きされて円錐部分８を形成する。アセンブリにおいて、光フォトニック光ファイバーは、その中心にとどまる。このアセンブリモードは、ＥＰ−Ａ−０８９３８６２に提案されたモードに相当する。また、マルチモード光ファイバーに投入された光が、フォトニック光ファイバーに結合されるように、ＷＯ−Ａ−９５１０８６８、ＷＯ−Ａ−９５１０８６９、またはＷＯ−Ａ−９６２０５１９に記載された側方結合技術により、フォトニック光ファイバーにマルチモード光ファイバーを結合してもよい。その場合、円錐部分は、ファイバーが結合される部分とは異なる。この場合、円錐部分は、単にフォトニック光ファイバーの直径の減少に対応し、場合によってはファイバーの孔の消滅を伴う。
【００２５】
いずれの場合にも、円錐の形成により、カプラが接続されるファイバー１０のマルチモードコアの直径に対応するマルチモードコアの直径に、アセンブリを線引きしてカットすることができる。マルチモードコアの直径の差は、好適には５％未満である。ファイバー１０は、たとえばダブルクラッドファイバーであり、レーザ空洞として使用される。ここでは、ダブルクラッドファイバーは、それ自体知られているように、単一モードに従って光を伝播するように構成された第一のコアと、様々なモードに従って光を伝播するように構成された第二のコアとを備えるファイバーを意味する。従って、ファイバーは、シングルモードコアに１個の信号またはシングルモードの光を導き、同時にポンプ光をマルチモードコアに導くことができる。シングルモードコアのモード直径は、一般に約５マイクロメータであり、マルチモードコアの直径は、一般に約２００マイクロメータである。このようなファイバーは、たとえば２個のステップを有する屈折率プロファイルを選択することによって得られる。すなわち、第一のステップ、すなわち屈折率の急激な変化は、シングルモードの光を閉じ込め、一方で第二のステップは、マルチモードの光を閉じ込める。
【００２６】
場合によっては、マルチモード光ファイバーと共に、フォトニック光ファイバーを線引きすることにより、マルチモードコアの直径および開口数をカプラの出力で適合させることができる。最初は、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径および開口数が大きい。かくして、ファイバーの線引きおよび対応する直径の減少により、マルチモードコアの直径および開口数が小さくなる場合でも、こうした適合を行うことが可能である。フォトニック光ファイバーの使用により、カプラの出力に配置されるファイバー１０との適切な結合を維持することができる。フォトニック光ファイバーと、レーザ空洞を形成するファイバーとのマルチモードコアの直径の差は、好適には５％未満である。レーザ信号の抽出は、カプラと反対側にある空洞の端により、それ自体知られている方法で行われる。信号の投入は、カプラに接続される空洞の側で行われる。また、カプラをレーザ空洞内に配置してもよく、その場合、カプラのフォトニック光ファイバーは、空洞の一部をなす。この場合は、また、フォトニック光ファイバーにドーピングすることが有利である。
【００２７】
たとえば、レーザ空洞の外側にあるカプラの場合、レーザ空洞を形成するファイバーのために、マルチモードコアの直径が２００マイクロメータで、開口数が０．４５のダブルクラッドファイバーをを使用可能である。フォトニック光ファイバーとしては、上記フランス国特許出願のような、マルチモードであって必ずしもシングルモードコアを持たない種類のファイバーを用いてもよい。このファイバーのコアは、線引き前の直径が約６００マイクロメータ、開口数が約０．１６である。ファイバーの線引きにより、コアの直径は２００マイクロメータに変化し、開口数は０．４５に変化する。
【００２８】
空洞内に配置されるカプラの場合、空洞に同じカプラを使用可能である。フォトニック光ファイバーとしては、また、同じファイバーを使用しても、あるいは本出願人が２００１年３月１６日に出願したフランス国特許出願第０１３６４０号「Ｆｉｂｒｅｏｐｔｉｑｕｅｐｈｏｔｏｎｉｑｕｅａｄｏｕｂｌｅｇａｉｎｅ（ダブルクラッドを備えたフォトニック光ファイバー）」に記載された種類のドーピングされたファイバーを用いてもよい。その場合、カプラの他端に第二の線引きまたは円錐部分を設け、レーザ空洞にこの他端を結合する。
【００２９】
マルチモードポンプのレーザ空洞におけるポンピングのために使用されるカプラの例では、フォトニック光ファイバーの使用により、特にモード直径および開口数の選択において、システムの設計上の自由度を増すことができる。
【００３０】
図２は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、カプラがマルチプレクサとして使用されており、フォトニック光ファイバーが信号投入に使用されている。その場合、有利には、フォトニック光ファイバーがダブルクラッドファイバーである。シングルモードコアは、信号の投入（または抽出）に使用され、一方で、マルチモード光は、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアにアセンブリされるファイバーにより結合される。この実施形態におけるフォトニック光ファイバーの使用は、以下のような長所を備える。フォトニック光ファイバーは、線引き前に、シングルモードコアに対して約３０マイクロメータの値に達しうる大きいモード直径を有し、また、マルチモードコアの直径が４００マイクロメータ以上に達しうる。ファイバーの線引き後、マルチモードコアの直径を１００マイクロメータにするために、シングルモードコアのモード直径を、同じ割合で７マイクロメータに小さくする。開口数は、逆の割合だけ増加され、円錐部分の出力で０．３から０．６の値に達しうる。
【００３１】
線引きされたファイバーのシングルモードコアのモード直径は、その場合、本発明のカプラの出力に取り付けられるファイバーのモード直径にほぼ等しくなる。モード直径の差は、好適には５％未満である。従って、本発明は、シングルモード信号に対してカプラの出力で適切に適合することができる。この特徴はファイバーの孔の存在に関連し、孔は、シングルモードコアの寸法が大きいにもかかわらず、このコアへのシングルモード光の閉じ込めに寄与する。
【００３２】
しかも、フォトニック光ファイバーは、また、線引き前に大きい寸法のマルチモードコアを有する。マルチモードコアは、線引き後、カプラの出力に取り付けられるファイバーに匹敵する直径を有することができる。マルチモードコアの直径の差は、さらに有利には５％未満である。
【００３３】
図２のカプラは、図１のカプラに似ている。しかしながら、図２のカプラへのファイバーのアセンブリは、フォトニック光ファイバーの円錐部分１２から離れて行われる。さらに、フォトニック光ファイバーは、信号の投入に使用されるので、カプラの入力に対応する一端に線引き部分１４を有する。線引きにより、フォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径を小さくし、信号投入のためにカプラの入力に接続されるファイバー１６のモード直径に合わせることができる。ＳＭＦファイバーの例では、モード直径を約１０マイクロメータにすることができる。この値に達するには、フォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径に対して、フォトニック光ファイバーの外径を小さくする。この場合、信号投入時、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径には影響がない。
【００３４】
従って、カプラの出力における適合と同様、フォトニック光ファイバーの使用により、カプラの入力における適合が可能になる。フォトニック光ファイバーは、また、線引きされていない部分でも全長にわたってシングルモードコアを有する。
【００３５】
次に、図２の種類のカプラから構成される増幅器の例を挙げる。第一の例では、フォトニック光ファイバーがドープされて増幅を行う。カプラの各端を、コアの直径が約１０マイクロメータのＳＭＦファイバーに接続可能である。フォトニック光ファイバーに対し、フランス国特許出願第０１０３６４０号に記載された種類のファイバーを使用する。場合によっては、フォトニック光ファイバーの長さを延ばす。ファイバー線引き前のマルチモードコアの直径は、５００マイクロメータであり、線引き後のマルチモードコアの直径は１２５マイクロメータであって、影響がない。シングルモードコアのモード直径は、４０マイクロメータから１０マイクロメータに変化し、これによってＳＭＦファイバーに適合される。コアの直径が１００マイクロメータであり、フォトニック光ファイバーにポンプを結合する、４本のマルチモード光ファイバーを使用可能である。
【００３６】
第二の例では、マルチプレクサが増幅ファイバーとは異なっている。この場合、フランス国特許出願第０１０３６３９号の、必ずしもドーピングされていないフォトニック光ファイバーを使用することができる。フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径は４００マイクロメータであり、シングルモードコアのモード直径は３０マイクロメータである。入力で、フォトニック光ファイバーは、信号を供給するＳＭＦファイバー同様に、シングルモードコアのモード直径が約１０マイクロメータとなるように線引きされる。出力で、フォトニック光ファイバーは、シングルモードコアのモード直径が約７マイクロメータになるように線引きされる。マルチモードコアの直径は１００マイクロメータに変化する。開口数は、０．１５から０．６に変化する。従って、カプラは、増幅ファイバーがこのようなコアの直径および開口数の値を有するように構成される。ポンプは、前の例と同じポンプを使用可能である。
【００３７】
第三の例では、第二の例と同じ種類のフォトニック光ファイバーを使用するが、マルチモードコアの直径は１００マイクロメータ、シングルモードコアのモード直径は１４または１５マイクロメータ、開口数は０．１５である。使用する２個のポンプは、それぞれ、５０マイクロメータのシングルモードコアのモード直径と、０．１５の開口数を有する。出力で、フォトニック光ファイバーは、シングルモードコアのモード直径が約７マイクロメータになるように線引きされる。マルチモードコアの直径は５０マイクロメータに変化する。開口数は０．１５から０．２２になる。この例は、第二の例に比べて、出力で開口数を小さくしながら、１個以上のポンプを使用可能になるという長所を有する。増幅ファイバーは、屈折率が小さく、ポリマーコーティングのないファイバー（開口数を大きくすることができるが、機械性能は劣化するタイプ）とすることができる。
【００３８】
一般に、マルチモードファイバーの数に応じて、入力および出力の直径を決定するために、以下の式を使用可能である。入力および出力のマルチモードコアの直径をｄ１、ｄ２、入力および出力における開口数をＮＡ１、ＮＡ２とし、マルチモードファイバーの数をｎとする。ここでは、マルチモードファイバーとの結合前のフォトニック光ファイバーの特徴を「入力」と呼び、マルチモードファイバーとの結合後のフォトニック光ファイバーの特徴を「出力」と呼ぶ。その場合、
【数１】

となるので、入力および出力のマルチモードコアの直径が同じ８本のファイバーの例では、入力における開口数の０．１２が、出力では０．３４に変化することが示される。
【００３９】
フォトニック光ファイバーの使用により、カプラの入力および出力に存在する伝播特性と少なくとも同じ有利な伝播特性を、線引き部分に沿って維持できる。定性的な観点から、フォトニック光ファイバーの線引きにより、ファイバーに存在する孔の寸法が均一に小さくなり、さらには完全に消えてしまう。フォトニック光ファイバーのモード直径が最初は大きい場合、カプラにおけるモード直径は、円錐ゾーンで小さくなるが、カプラの出力におけるモード直径よりは常に大きいままである。
【００４０】
このため、文献ＥＰ−Ａ−０８９３８６２の図４を参照することができる。この図は、モード直径が、線引きされたファイバーのコア直径の減少関数であり、次いで増加関数になることを示している。この文献は、線引きされたファイバーのモード直径が、線引き前のファイバーのモード直径と同じになるように、線引きを選択することを提案している。これは、２箇所で曲線をカットする水平線のコア直径に応じたモード直径のグラフの輪郭に対応する。逆に、本発明は、線引きしてない状態にあるモード直径が、カプラにおいて、コアの直径にモード直径を組み合せた関数の増加部分に留まるように構成される、フォトニック光ファイバーを選択することを提案する。かくして、モード直径は円錐部分で減少し、カプラの出力ポイントで最小値に達する。しかしながら、あらゆるカプラでモード直径は最小値より大きい。フォトニック光ファイバーは、さらに、その全長に沿ってシングルモードコアを有する。
【００４１】
フォトニック光ファイバーは、有利には、線引き前に少なくとも１００マイクロメータのマルチモードコアの直径を有するように選択される。この値によって、線引きにより、カプラに結合されるファイバーに匹敵するマルチモードコアの直径値を得られる。フォトニック光ファイバーがダブルクラッドファイバーである場合は、また、シングルモードコアのモード直径を少なくとも１５マイクロメータにすることが有利である。これによって、線引きにより、カプラに結合されるファイバーに匹敵するシングルモードコアのモード直径が得られる。
【００４２】
図３、４は、図２の第二の例でシングルモードコアのモード直径とマルチモードコアの直径とをそれぞれ示すグラフである。横座標にはカプラに沿った距離（ｍｍ）を記し、縦座標にはモード直径またはマルチモードコアの直径（マイクロメータ）を記した。横座標０は、フォトニック光ファイバーの起点に対応し、換言すれば、図２のファイバー１６との結合ポイントに対応する。この地点で、ファイバーのシングルモードコアのモード直径が１０マイクロメータになり、これは従来技術によるステップインデックス形ファイバーのコアの直径に対応する。マルチモードコアの直径は、約１３０マイクロメータである。線引き部分または円錐部分１４は、横座標０と横座標ｘ１との間に延びる。この値は約２ｍとすることができる。横座標では、線引きされていないフォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径が３０マイクロメータであり、マルチモードコアの直径が４００マイクロメータである。横座標ｘ１とｘ２との間で、フォトニック光ファイバーの直径は一定である。この部分は、図２でマルチモード光ファイバーをフォトニック光ファイバーに結合する場所に対応する。長さｘ２−ｘ１は、マルチモードファイバーの側方結合に必要な長さであり、約２から３メートルとすることができる。フォトニック光ファイバーが増幅ファイバーである例では、この長さがもっと長い。線引きまたは円錐部分１２は、横座標ｘ２と横座標ｘ３との間で約２ｍの長さに延びる。出力におけるシングルモードコアのモード直径は約７マイクロメータであり、マルチモードコアの直径は約１００マイクロメータである。これらの値は、従来のダブルクラッドファイバーの値に対応する。
【００４３】
図３、４のグラフは、カプラの全長で、フォトニック光ファイバーのモード直径が７マイクロメータ以上の値であることを示している。特に、横座標０とｘ１との間にある第一の線引き部分１４では、モード直径が増加する。横座標ｘ１とｘ２との間のファイバーの線引きされてない部分では、この値は１００マイクロメータに達する。その後、モード直径は、カプラの部分１２で減少する。カプラの全長にわたって、ファイバーは、伝送信号に対してシングルモードである。比較として、文献ＥＰ−Ａ−０８９３８６２の装置では、モード直径が、カプラの端で１０マイクロメータの公称値を有するが、カプラ内では７．５マイクロメータに減少する。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明した。本発明は、多数の変形が可能である。特に、フォトニック光ファイバーまたはマルチモード光ファイバーを決定するパラメータを変化させることができる。ポンプ光を投入するために、マルチモード光ファイバー以外のファイバーを用いてもよい。カプラは、記載された増幅器またはレーザ以外の用途に用いることもできる。増幅器の例では、ダブルクラッド増幅光ファイバーについて説明した。しかし、本出願人によるＦＲ０１０３６４０に記載されたタイプのマルチプルクラッド光ファイバーまたはフォトニック光ファイバーを使用することも可能である。例では、単一方向のシステムを考慮した。しかし、双方向システムも可能である。信号もしくはポンプを投入するカプラを、レーザ空洞または増幅ファイバーの各端に設けて接続を対称にしてもよい。また、レーザー空洞または増幅ファイバーを形成する連続ファイバーセクションで、同一伝播方向にポンプを投入するカプラにより、シーケンシャル接続にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による光カプラの概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態による光カプラの概略図である。
【図３】図２のカプラにおけるシングルモードコアのモード直径を示すグラフである。
【図４】図２のカプラにおけるマルチモードコアの直径を示すグラフである。
【符号の説明】
２フォトニック光ファイバー
４、６マルチモード光ファイバー
８円錐部分
１０出力ファイバー
１２線引き部分または円錐部分
１４線引き部分
１６光カプラ

Claims

フォトニック光ファイバー（２）と少なくとも１つのマルチモード光ファイバー（４、６）とを備える光カプラであって、フォトニック光ファイバーの線引きされた両端部（１２、１４）は、それぞれ、シングルモード入力ファイバー（１６）と出力ファイバー（１０）とに結合され、フォトニック光ファイバーは、フォトニック光ファイバーの線引きされた部分以外において、一つまたは複数のマルチモード光ファイバーと共にアセンブリされる、光カプラ。
フォトニック光ファイバーが、２つのマルチモード光ファイバーとのアセンブリの中心にあることを特徴とする、請求項１に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーが、溶融と線引きにより一つまたは複数のマルチモード光ファイバーと共にアセンブリされることを特徴とする、請求項１または２に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーが、増幅光ファイバーであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーが、マルチモード光ファイバーであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径が、線引きしてない状態で１００マイクロメータ以上であることを特徴とする、請求項５に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーが、ダブルクラッド光ファイバーであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径が、線引きしてない状態で１００マイクロメータ以上であることを特徴とする、請求項７に記載のカプラ。
フォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径が、線引きしてない状態で１５マイクロメータ以上であることを特徴とする、請求項７に記載のカプラ。
請求項５または６に記載のカプラと、
カプラのマルチモード光ファイバー（４、６）に接続される少なくとも一つのマルチモードポンプとを有し、カプラのフォトニック光ファイバー（２）の線引き端に結合される出力ファイバー（１０）はレーザ空洞を形成する、光ファイバーレーザ。
フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径と、レーザ空洞を形成する出力ファイバー（１０）のマルチモードコアの直径との差が、５％以下であることを特徴とする、請求項１０に記載のレーザ。
前記シングルモード入力ファイバーまたは出力ファイバーがマルチプルクラッドを備えた増幅光ファイバーである請求項７から９のいずれか一項に記載のカプラを備えた光増幅器。
マルチプルクラッドを備えたシングルモード入力ファイバーのシングルモードコアのモード直径と、フォトニック光ファイバーのシングルモードコアのモード直径との差が、５％以下であることを特徴とする、請求項１２に記載の光増幅器。
マルチプルクラッドを備えた出力ファイバーのマルチモードコアの直径と、フォトニック光ファイバーのマルチモードコアの直径との差が、５％以下であることを特徴とする、請求項１２に記載の光増幅器。
請求項７または８に記載の第一のカプラと、第二のカプラとを有し、第一のカプラのマルチプルクラッドを備えた出力ファイバーが、第二のカプラの入力ファイバーであり、第二のカプラのフォトニック光ファイバーの線引き端に結合されることを特徴とする、請求項１２に記載の光増幅器。