JP5220502B2 - Suppression of higher-order modes by resonant coupling in bend-compensated optical fibers - Google Patents

Description

本発明は光ファイバのモード抑制に関し、より詳細には、例えば大モード面積（ＬＭＡ）ファイバを含む曲げ補償型ファイバにおける共振結合による高次モードの抑制に関する。   The present invention relates to mode suppression of optical fibers, and more particularly to suppression of higher order modes by resonant coupling in bend-compensated fibers including, for example, large mode area (LMA) fibers.

屈折率整合を含む共振結合は光ファイバの高次モードを抑制するための技法である（例えば、参照により本明細書に組み込まれるＪ．Ｍ．Ｆｉｎｉ、「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ−ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、１３巻、３４７７頁（２００５年）を参照）。共振結合に依拠する直線ファイバ１０は、図１の材料屈折率プロファイルに示されるように、放射がコア領域を基本横モード１６および不都合なことには少なくとも１つの高次横モード１８で伝搬するように構成されたコア領域１２およびクラッド領域１４を含む。モード抑制を達成するために、ファイバはさらにファイバの長さに沿って延びる***屈折率（ｒａｉｓｅｄ−ｉｎｄｅｘ）クラッド形体１４．１を含む。この形体は、クラッド領域において、棒（円形のまたは他の）などのコアまたは介在物を取り巻く円環（または環形）とすることができる。   Resonant coupling, including index matching, is a technique for suppressing higher-order modes in optical fibers (eg, JM Fini, “Design of solids and fabrication structures for suppression of high lighter, incorporated herein by reference). -Order models ", Optics Express, 13: 3477 (2005)). A straight fiber 10 that relies on resonant coupling causes radiation to propagate through the core region in the fundamental transverse mode 16 and undesirably at least one higher order transverse mode 18, as shown in the material index profile of FIG. The core region 12 and the clad region 14 are formed. In order to achieve mode suppression, the fiber further includes a raised-index cladding feature 14.1 extending along the length of the fiber. This feature can be an annulus (or annulus) surrounding a core or inclusion such as a rod (circular or other) in the cladding region.

図１では、コア領域１２を導波される２つの横モードがガウス分布様基本モード１６および高次ＬＰ_１１モード１８として示されるが、形体１４．１を導波される横モードは基本モード２０として示される。この概略図のモードの垂直位置はモードの実効屈折率を示す。形体１４．１によってサポートされたモード２０がＬＰ_１１高次モード（ＨＯＭ）１８などのコア中のモードと本質的に屈折率整合される場合、光はコア領域のＨＯＭモード１８から形体のモード２０におよび最終的に外側クラッドに結合することになる。好ましい設計では、コア領域の基本モード１６は、特にモード２０を含めて形体のいずれのモードにも屈折率整合されないであろう。したがって、基本モード１６は、形体のモードに結合することなく、良好に閉じ込められたままである（低損失で伝搬する）ことになる。このようにして、ＨＯＭはコアから有効に抜き出され、損失および利得の減少を被り、すなわち抑制される。
米国特許出願公開第２００７／０１４７７５１号 Ｊ．Ｍ．Ｆｉｎｉ、「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ−ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、１３巻、３４７７頁（２００５年） Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．、３２巻、１２号、１６３２〜１６３４頁（２００７年） In FIG. 1, the two transverse modes guided in the core region 12 are shown as Gaussian distribution-like fundamental mode 16 and higher order LP ₁₁ mode 18, while the transverse mode guided in the feature 14.1 is fundamental mode 20. As shown. The vertical position of the mode in this schematic diagram indicates the effective refractive index of the mode. If the mode 20 supported by feature 14.1 is intrinsically index-matched with a mode in the core, such as LP ₁₁ higher order mode (HOM) 18, the light from the HOM mode 18 in the core region to the mode 20 of the feature. And eventually to the outer cladding. In the preferred design, the fundamental mode 16 of the core region will not be index matched to any mode of the feature, including mode 20 in particular. Thus, fundamental mode 16 will remain well confined (propagating with low loss) without coupling to the mode of the feature. In this way, the HOM is effectively extracted from the core and is subject to loss or gain reduction, ie, suppressed.
US Patent Application Publication No. 2007/0147751 J. et al. M.M. Fini, “Design of solids and microstructural fibers for suppression of high-order modes”, Optics Express, 13, 3477 (2005) Opt. Lett. , 32, 12, 1632-1634 (2007)

しかし、この簡単な分析では、屈折率整合結合へのファイバの曲げの影響が無視されている。図２では、ファイバの曲げの影響は材料屈折率プロファイル２２の傾きとして扱われ、その傾きがモードの実効屈折率を歪ませ、曲がっていない（直線）ファイバの場合と異なる結合をもたらし、すなわち、曲げ誘起歪みが設計された材料屈折率プロファイル２２と全く異なる等価屈折率プロファイル２４を生成する。したがって、曲がったファイバ１０’は意図した結果を妨げることがある。曲がったファイバ１０’の共振結合は、基本モード１６をクラッド形体モード２０（付随する高い損失を伴う）に好ましくなく結合させることがあり、ＨＯＭ１８がモード２０に結合するのを妨げる（付随する抑制の破綻を伴う）ことがある。   However, this simple analysis ignores the effect of fiber bending on index matching coupling. In FIG. 2, the effect of fiber bending is treated as the slope of the material index profile 22, which distorts the effective refractive index of the mode, resulting in a coupling that is different from that of an unbent (straight) fiber, ie An equivalent refractive index profile 24 that is completely different from the designed material refractive index profile 22 is generated. Accordingly, the bent fiber 10 'may interfere with the intended result. Resonant coupling of the bent fiber 10 'may undesirably couple the fundamental mode 16 to the cladding feature mode 20 (with associated high losses) and prevent the HOM 18 from coupling to mode 20 (with associated suppression). (With failure).

したがって、ファイバが曲がっている場合、基本モードの伝搬を維持しながらＨＯＭを抑制するのに有効な共振結合技法への必要性が当技術分野に残されている。   Thus, there remains a need in the art for resonant coupling techniques that are effective in suppressing HOM while maintaining fundamental mode propagation when the fiber is bent.

この必要性は、特に、光ファイバ増幅器およびレーザを組み込む用途で一般に使用されるＬＭＡファイバにおいて切実である。（ＬＭＡファイバでは、実効コア面積は例示的には約１００μｍ^２から約１５００μｍ^２に及ぶがさらに大きいこともある。）これらの用途では、ＬＭＡファイバの比較的大きいコア面積は高いパワーを受け入れるが、多くのＨＯＭを伝搬することも可能にする。直線ファイバ中のＨＯＭを抑制する方策は存在するが、典型的な増幅器またはレーザのパッケージではＬＭＡファイバはパッケージ空間内に適合するように巻かれる。そのような状況下で、コイル状ファイバの半径（または少なくともある範囲の半径）が先験的に知られており、そのことが本発明の好ましい実施形態で利用される。 This need is particularly acute in LMA fibers commonly used in applications incorporating optical fiber amplifiers and lasers. (For LMA fibers, the effective core area illustratively ranges from about 100 μm ² to about 1500 μm ² , but can be even larger.) In these applications, the relatively large core area of the LMA fiber accepts high power, It also makes it possible to propagate many HOMs. Although there are strategies to suppress HOM in straight fibers, in typical amplifier or laser packages, LMA fibers are wound to fit within the package space. Under such circumstances, the radius (or at least a range of radii) of the coiled fiber is known a priori, which is utilized in the preferred embodiment of the present invention.

本発明の一態様によれば、曲げの影響が光ファイバ設計で予想され、その結果、共振結合は依然としてＨＯＭを抑制するための有効な方策である。曲がったファイバに（または他は直線ファイバの曲がり部分に）基本モードではなく少なくとも１つのＨＯＭの選択的共振結合があるように、ファイバの屈折率プロファイルおよびその曲げ半径が構成される。   According to one aspect of the present invention, bending effects are expected in optical fiber designs, so that resonant coupling is still an effective strategy for suppressing HOM. The refractive index profile of the fiber and its bend radius are configured such that there is at least one HOM selective resonant coupling in the bent fiber (or else in the bend of the straight fiber) rather than the fundamental mode.

本発明の例示的実施形態では、光ファイバの曲げ半径（または所定の範囲の曲げ半径）は先験的に知られている。ファイバは長手軸を有するコア領域とコア領域を囲むクラッド領域とを含む。コア領域およびクラッド領域は基本横モードおよび少なくとも１つの高次横モードの信号光の伝搬をサポートする（導波する）ように構成される。これらのモードはコア領域を本質的に長手軸の方向に伝搬する。クラッド領域は、外側クラッド領域と、コア領域と外側クラッド領域との間に配置された環状トレンチとを含む。トレンチ領域は、さらに、外側クラッド領域の屈折率よりも高い屈折率を有する少なくとも１つの***屈折率ペデスタル（導波路）領域を含む。ファイバの少なくとも曲がり部分内で、少なくとも１つのペデスタル領域が、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）ファイバ部分が半径の所定の範囲内の半径に曲げられる場合、コア領域の高次横モード（すなわちＨＯＭ）のうちの少なくとも１つをペデスタル領域の少なくとも１つの横モード（例えば基本モード）に共振的に結合させるように構成される。   In an exemplary embodiment of the invention, the bend radius (or range of bend radii) of the optical fiber is known a priori. The fiber includes a core region having a longitudinal axis and a cladding region surrounding the core region. The core region and the cladding region are configured to support (guide) the propagation of signal light in the fundamental transverse mode and at least one higher-order transverse mode. These modes propagate in the core region essentially in the direction of the longitudinal axis. The cladding region includes an outer cladding region and an annular trench disposed between the core region and the outer cladding region. The trench region further includes at least one raised index pedestal (waveguide) region having a refractive index higher than that of the outer cladding region. At least one pedestal region within at least a bent portion of the fiber (i) supports propagation of at least one transverse mode and (ii) the core region when the fiber portion is bent to a radius within a predetermined range of radii Are configured to resonantly couple at least one of the higher order transverse modes (i.e., HOM) to at least one transverse mode (e.g., fundamental mode) of the pedestal region.

実際には、ファイバが前述の曲げの影響について事前補償されるように、ペデスタル領域は構成され、すなわち、補償されていない曲がりファイバ部分は共振結合に起因する高い基本モード損失を被るが、事前補償された曲がりファイバ部分はコア領域からのいずれの不要なＨＯＭもペデスタル領域に選択的に結合させる。   In practice, the pedestal region is configured so that the fiber is pre-compensated for the aforementioned bend effects, i.e., the uncompensated bent fiber section suffers high fundamental mode losses due to resonant coupling, but pre-compensation. The bent fiber portion selectively couples any unwanted HOM from the core region to the pedestal region.

本発明の好ましい実施形態では、光ファイバは光ファイバ増幅器またはレーザのパッケージに組み込まれるＬＭＡファイバである。そのため、曲げられた（すなわち、巻かれた）ファイバの半径は先験的に知られており、そのことを利用して、コイル状の状態においてさえＨＯＭを抑制することが有効なままであるようにファイバが事前補償される。   In a preferred embodiment of the invention, the optical fiber is an LMA fiber that is incorporated into an optical fiber amplifier or laser package. As such, the radius of a bent (ie, wound) fiber is known a priori, and it appears that it remains effective to suppress HOM even in coiled states. The fiber is precompensated.

本発明は、様々な特徴および利点と共に、添付図面と共になされる以下のより詳細な説明から容易に理解することができる。   The present invention, together with various features and advantages, can be readily understood from the following more detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

原寸に比例して描かれていないかつ／または図示の簡潔さと明瞭さのために実際の光ファイバまたは描かれた製品の詳細の全てを含んでいるわけではないということで、概略的に前述の図の様々なものが示される。特に、図１〜４および６の屈折率プロファイルは光ファイバにおいて観察できるはずの屈折率の実際の変動の平均である。   It is not drawn to scale and / or does not include all of the details of the actual optical fiber or product drawn for the sake of brevity and clarity of illustration. Various things in the figure are shown. In particular, the refractive index profiles of FIGS. 1-4 and 6 are averages of the actual variations in refractive index that should be observable in an optical fiber.

前述の（また以下の）説明における「半径」という用語の使用は様々な領域（例えば、コア、ペデスタル、トレンチ、クラッド）の断面が円形および／または環状であることを意味するが、実際にはこれらの領域は非円形であることがあり、例えば、楕円、多角形、不規則、または他のより複雑な形状であることがある。それにもかかわらず、当技術分野で一般的であるように、簡潔さと明瞭さのために本発明者はしばしば「半径」という用語を使用する。   The use of the term “radius” in the above (and below) description means that the cross sections of the various regions (eg, core, pedestal, trench, cladding) are circular and / or annular, but in practice These regions can be non-circular, for example, oval, polygonal, irregular, or other more complex shapes. Nevertheless, as is common in the art, the inventor often uses the term “radius” for brevity and clarity.

以下で、モードという用語は横モードを意味し、屈折率（ｉｎｄｅｘおよびｉｎｄｉｃｅｓ）という用語は屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘおよびｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｅｓ）を意味するものとする。   Hereinafter, the term “mode” means a transverse mode, and the terms “index” and “index” mean a refractive index (refractive index) and a refractive index.

光ファイバ設計−全般的考慮事項
本発明による事前補償ファイバの第１の考慮事項は、ファイバまたはファイバ部分の曲がりが十分に大きくファイバ性能に重要な影響を及ぼす場合を理解することである。したがって、図２に戻ると、ファイバ１０’が半径Ｒ_ｂｅｎｄまで曲げられる場合、形体１４．１の中心の屈折率プロファイルは量Δｎ_ｂｅｎｄだけ増加するが、モード１６、１８の実効屈折率差（または間隔）Δｎ_ｓｐは、両方のモードがコア領域に集中されるので比較的一定のままである。対処されるべき問題は、選択的共振結合が阻害されるほどＲ_ｂｅｎｄが小さくなるのはいつかである。より詳細には、（ｉ）不要なＨＯＭ１８と形体モード２０との間の共振結合が妨害され、（ｉｉ）基本モード１６と形体モード２０（または形体１４．１の任意の他のモード）との間の共振結合が好ましくなく導入されるほどＲ_ｂｅｎｄが小さくなるのはいつかである。分析によれば、Δｎ_ｂｅｎｄが等式（１）に示されるようなΔｎ_ｓｐに匹敵する場合、Ｒ_ｂｅｎｄは小さすぎることが示される。

Δｎ_ｂｅｎｄ＝（ｎ_ｐｅｄＲ_ｐｅｄ／Ｒ_ｂｅｎｄ）〜Δｎ_ｓｐ （１）

明らかに、Δｎ_ｂｅｎｄ＝Δｎ_ｓｐの場合、性能は曲がったファイバで著しく悪化するであろうが、これらの２つのパラメータが１桁以内である場合でさえ性能はそれでもなお不十分であることがある。しかし、この問題への適切な解決策は、大きいコアのファイバ（例えばＬＭＡファイバ）では直ちに実用的でなくなる、単に曲げ半径を制限することには存在しない。例えば、シミュレーションによれば、このタイプのファイバは５０ｃｍもの大きさの曲げ半径でも許容できない基本モード損失を有し、本質的に選択性を有さないことが示される。しかし、以下で説明される本発明の原理に従って事前補償されたファイバは、ＬＭＡファイバさえも約１５ｃｍの曲げ半径でさえ所望の選択性を示す。 Fiber Optic Design—General Considerations A first consideration for precompensated fibers according to the present invention is to understand when the bending of the fiber or fiber portion is sufficiently large to have a significant impact on fiber performance. Thus, returning to FIG. 2, if the fiber 10 ′ is bent to a radius R _bend , the refractive index profile at the center of feature 14.1 increases by the amount Δn _bend, but the effective index difference of modes 16, 18 (or The spacing) Δn _sp remains relatively constant since both modes are concentrated in the core region. The problem to be addressed is when R _bend is so small that selective resonant coupling is inhibited. More specifically, (i) the resonant coupling between unwanted HOM 18 and feature mode 20 is disturbed, and (ii) fundamental mode 16 and feature mode 20 (or any other mode of feature 14.1). It is sometime that R _bend becomes so small that the resonance coupling between them is introduced unfavorably. According to the analysis, if the [Delta] n _bend is comparable to [Delta] n _sp as shown in equation _(1), it shows that _{R bend} is too small.

Δn _bend = (n _ped R _ped / R _bend ) to Δn _sp (1)

Obviously, if Δn _bend = Δn _sp , performance will be significantly worse with bent fibers, but performance may still be insufficient even if these two parameters are within an order of magnitude. . However, a suitable solution to this problem does not exist simply by limiting the bend radius, which is immediately impractical for large core fibers (eg LMA fibers). For example, simulations show that this type of fiber has unacceptable fundamental mode losses even at bend radii as large as 50 cm and is essentially not selective. However, precompensated fibers according to the principles of the present invention described below exhibit the desired selectivity even with a bend radius of about 15 cm, even LMA fibers.

したがって、本発明者は直線ファイバまたはほとんど直線ファイバという用語を使用して、真に直線とすることができるかまたは曲げの影響が共振結合にわずかしか作用しない十分に大きい半径で曲げることができるファイバを説明する。Δｎ_ｂｅｎｄ≪Δｎ_ｓｐの条件から、以下の比例縮小則を導き出すことができ、ｋが約１１０に等しい定数であり、λがファイバを伝搬する信号光の波長であるとして、曲げ半径Ｒ_ｂｅｎｄは概算でｋＲ_ｃｏｒｅ ^３／λ^２よりも大きくするべきである。この比例縮小則の導出は、参照により本明細書に組み込まれるＯｐｔ．Ｌｅｔｔ．、３２巻、１２号、１６３２〜１６３４頁（２００７年）に本発明者によって記述された類似の導出に従う（その参考文献で得られた定数ｋは本明細書で与えられるものと異なることがあるが）。２つの具体例を考える。（ｉ）増幅器／レーザ用途で使用するためのＬＭＡファイバ、ここで、Ｒ_ｃｏｒｅ≒１７μｍ、λ≒１．０６μｍであり、これはＲ_ｂｅｎｄを約４８ｃｍよりも大きくするべきであることを意味する。（ｉｉ）電気通信用途用の単一モード・ファイバ、ここで、Ｒ_ｃｏｒｅ≒４．５μｍ、λ≒１．５５μｍであり、これはＲ_ｂｅｎｄを約４．２ｍｍよりも大きくするべきであることを意味する。 Therefore, the inventors have used the term straight fiber or almost straight fiber and can be truly straight or bend with a sufficiently large radius that the bending effect has little effect on resonant coupling. Will be explained. From the condition of Δn _bend << Δn _sp , the following proportional reduction law can be derived, where k is a constant equal to about 110, and λ is the wavelength of signal light propagating through the fiber, the bend radius R _bend is approximately And should be larger than kR _core ³ / λ ² . The derivation of this proportional reduction law is described in Opt. Lett. 32, No. 12, pp 162-1634 (2007), following a similar derivation described by the inventor (the constant k obtained in that reference may differ from that given herein) But). Consider two specific examples. (I) LMA fiber for use in amplifier / laser applications, where R _core ≈17 μm, λ≈1.06 μm, which means that R _bend should be greater than about 48 cm. (Ii) Single mode fiber for telecommunications applications, where R _core ≈4.5 μm, λ≈1.55 μm, which means that R _bend should be greater than about 4.2 mm means.

次に、図５および６Ａを参照して、本発明の一態様による光ファイバ５０は曲がったファイバ（またはファイバ部分）のコア領域の少なくとも１つの（不要な）ＨＯＭを抑制し、したがって、例えば光増幅器パッケージおよびレーザ・パッケージ内のコイル状ファイバを含めて様々な曲がったファイバ用途に適する。ファイバ５０はクラッド領域５４によって囲まれたコア領域５２を含み、コア領域およびクラッド領域はコア領域５２の本質的に中心に位置する長手軸５９に沿って軸方向に信号光（放射）の伝搬をサポートし導波するように構成される。（簡単のために、外側クラッド領域５４の外側境界は示されていない。）   5 and 6A, an optical fiber 50 according to one aspect of the present invention suppresses at least one (unnecessary) HOM in the core region of a bent fiber (or fiber portion), and thus, for example, optical Suitable for a variety of bent fiber applications including coiled fibers in amplifier packages and laser packages. The fiber 50 includes a core region 52 surrounded by a cladding region 54, which propagates signal light (radiation) axially along a longitudinal axis 59 located essentially in the center of the core region 52. Configured to support and guide. (For simplicity, the outer boundary of the outer cladding region 54 is not shown.)

信号光がファイバ５０に沿って伝搬するとき信号光は実際には軸５９を縦横に横切ることがあるが、伝搬の全体的な方向は軸５９に沿っているものとして明確に述べられることが当技術分野でよく理解されている。   While the signal light may actually traverse the axis 59 as it propagates along the fiber 50, it should be clearly stated that the overall direction of propagation is along the axis 59. Well understood in the technical field.

このタイプのファイバは一般にガラス（例えばケイ酸）で製作され、コア領域およびクラッド領域の屈折率は、当技術分野でよく知られているように、ファイバの製作中にそこに組み込まれるドーパント（例えばＰ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｆ）の量およびタイプによって制御される。これらの屈折率、ならびにコア／クラッド領域の厚さ／直径は、以下で説明されるように、ファイバの重要な動作パラメータを決定する。   This type of fiber is typically made of glass (e.g., silicic acid), and the refractive index of the core region and cladding region is well known in the art, such as dopants incorporated therein during fiber fabrication (e.g., It is controlled by the amount and type of P, Al, Ge, F). These refractive indices, as well as the thickness / diameter of the core / cladding region, determine the important operating parameters of the fiber, as will be explained below.

本発明の一実施形態によれば、コア領域５２（直径Ｄ_ｃｏｒｅ）および外側クラッド領域５４（半径方向厚さｔ_ｏｃ、外側境界は示されていない）は環状トレンチ領域５６（半径方向厚さｔ_ｔｒ）によって分離される。軸方向に延びる少なくとも１つの導波路（例えば、ペデスタル領域５８．Ｎ（Ｎ＝１、２、３…、））がトレンチ領域５６内に配置される。好ましい実施形態では、多数のペデスタル領域５８．Ｎ（すなわち、Ｎ＞１）がある。さらなる好ましい実施形態では、これらのペデスタル領域の中心は、トレンチ領域５６内において本質的に同じ半径（Ｒ_ｐｅｄ）に、かつ本質的に等しく離間された方位位置に円周に配置される。（しかし、本質的に同じ半径および／または等しく離間された方位位置にペデスタル領域の全てを配置することは必須ではない。） According to one embodiment of the present invention, the core region 52 (diameter D _core ) and the outer cladding region 54 (radial thickness t _oc , outer boundary not shown) are formed into an annular trench region 56 (radial thickness t _tr ). At least one waveguide (eg, pedestal region 58.N (N = 1, 2, 3,...)) Extending in the axial direction is disposed in the trench region 56. In the preferred embodiment, multiple pedestal regions 58. There are N (ie, N> 1). In a further preferred embodiment, the centers of these pedestal regions are arranged circumferentially at essentially the same radius (R _ped ) within the trench region 56 and at essentially equally spaced orientations. (However, it is not essential to place all of the pedestal regions at essentially the same radius and / or equally spaced orientations.)

以下の説明だけのために、８つの円形ペデスタル領域５８．Ｎ（Ｎ＝１〜８）が、トレンチ領域５６内に方位角的に等しくに離間され（４５°間隔で）、全て同じ半径Ｒ_ｐｅｄ＝０．５（Ｄ_ｃｏｒｅ＋ｔ_ｔｒ）であるように図５に示される。好ましい実施形態では、ペデスタル領域５８．Ｎは、さらに、トレンチ領域５６内において半径方向で中心に置かれる。図６Ａに示されるように、コア領域（ｎ_ｃｏｒｅ）、トレンチ領域（ｎ_ｔｒ）、ペデスタル領域（ｎ_ｐｅｄ）、および外側クラッド領域（ｎ_ｏｃ）の材料屈折率は、例示として以下の条件を満たす。

ｎ_ｃｏｒｅ＞ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｏｃ （２）

ｎ_ｔｒ＜ｎ_ｏｃ （３）

しかし、本発明によるファイバは厳密に式（２）または式（３）に従う必要はない。したがって、例えば、ｎ_ｔｒがｎ_ｏｃよりも小さい必要はないが、このタイプの設計ではペデスタル・モード２０が外側クラッド領域５４に放射するのを可能にする。図６Ｂのファイバ６０のｎ_ｔｒ〜ｎ_ｏｃに示されるように、このタイプの設計ではペデスタル・モード２０は、外側クラッド領域５４への放射（トンネリング）によってまたはペデスタル領域６８．Ｎに含まれた損失機構６７によって抑制することができる。そのような損失機構は、例えば、既知の吸収または散乱中心を含む。あるいは、利得生成ファイバでは、ペデスタル・モード２０が基本モード１６よりも低い利得重なりを有するようにペデスタル領域を構成することができる。 The eight circular pedestal regions 58. N (N = 1-8) are azimuthally equally spaced (at 45 ° intervals) within the trench region 56 and all have the same radius R _ped = 0.5 (D _core + t _tr ). This is shown in FIG. In the preferred embodiment, the pedestal region 58. N is further centered radially in the trench region 56. As shown in FIG. 6A, the material refractive indexes of the core region (n _core ), trench region (n _tr ), pedestal region (n _ped ), and outer cladding region (n _oc ) satisfy the following conditions as an example. .

n _core > n _ped > n _oc (2)

n _tr <n _oc (3)

However, the fiber according to the present invention need not strictly follow the formula (2) or the formula (3). Thus, for example, n _tr need not be less than _noc , but this type of design allows pedestal mode 20 to radiate to outer cladding region 54. As shown in _n tr _{~n oc} fiber 60 of FIG. 6B, the pedestal mode 20 In this type of design, the outer radiation into the cladding region 54 (tunneling) or by the pedestal region 68. The loss mechanism 67 included in N can be suppressed. Such loss mechanisms include, for example, known absorption or scattering centers. Alternatively, in a gain generating fiber, the pedestal region can be configured such that the pedestal mode 20 has a lower gain overlap than the fundamental mode 16.

直線ファイバの材料屈折率（ｎ_ｍａｔ）は、等式（４）に従って曲がったファイバの等価屈折率（ｎ_ｅｑ）に関係し、

ｎ_ｅｑ＝ｎ_ｍａｔ（１＋ｘ／Ｒ_ｃｏｒｒ） （４）

ここで、ｘは曲がりの外側の方へのファイバ断面中の位置であり、Ｒ_ｃｏｒｒは物理的曲げ半径Ｒに一定の補正率を乗算することにより得られた補正曲げ半径であり、すなわちシミュレーション・モデルが応力に対して補償されない場合Ｒ_ｃｏｒｒ＝Ｒ_ｂｅｎｄであり、応力補正率（１／０．８）が含まれる場合Ｒ_ｃｏｒｒ＝Ｒ_ｂｅｎｄ／０．８である。等式（４）は、曲がり形状の既知の等角写像によって得られた。 The material refractive index (n _mat ) of the straight fiber is related to the equivalent refractive index (n _eq ) of the fiber bent according to equation (4),

n _eq = n _mat (1 + x / R _corr ) (4)

Where x is the position in the fiber cross section towards the outside of the bend, and R _corr is the corrected bend radius obtained by multiplying the physical bend radius R by a constant correction factor, ie, simulation R _corr = R _bend if the model is not compensated for stress, and R _corr = R _bend /0.8 if the stress correction factor (1 / 0.8) is included. Equation (4) was obtained by a known conformal mapping of the bend shape.

本発明の好ましい実施形態では、図５の光ファイバはＬＭＡファイバであり、それは、例示として、前述のように概算で１００〜１５００μｍ^２の実効モードフィールド面積（Ａ_ｅｆｆ）を有する。約４０μｍよりも大きいコア直径をもつＬＭＡファイバでは、モードは曲げおよび不規則摂動によって誘起されるモード結合の影響を非常に受けやすくなる。実際には、曲げ誘起歪みは約４０μｍコア径で顕著になり、６０μｍ直径以上で厳しくなる。そのようなＬＭＡファイバの主要な用途は光増幅器およびレーザであり、ＬＭＡファイバは利得生成ファイバまたはそれに結合されるＬＭＡピグテールのいずれかとすることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the optical fiber of FIG. 5 is an LMA fiber, which illustratively has an effective mode field area (A _eff ) of approximately 100-1500 μm ² as described above. In LMA fibers with a core diameter greater than about 40 μm, the modes are very susceptible to mode coupling induced by bending and random perturbations. In practice, the bending-induced strain becomes significant at a core diameter of about 40 μm and becomes severe at a diameter of 60 μm or more. The primary use of such LMA fibers is in optical amplifiers and lasers, and the LMA fiber can be either a gain generating fiber or an LMA pigtail coupled to it.

光ファイバ設計−ＨＯＭ考慮事項
ＨＯＭを抑制するために、ペデスタル領域５８．Ｎのモードのうちの少なくとも１つがファイバの曲がり部分のコア領域５２の少なくとも１つの（不要な）ＨＯＭと共振的に結合するように、コア領域５２およびペデスタル領域５８．Ｎは構成される。ファイバ５０’の曲がり部分の簡単化された等価屈折率プロファイル（図４）に示されるように、好ましくは、コア領域５２のＨＯＭ１８（例示として１次モードとして示された）はペデスタル領域５８．Ｎのモード２０と共振するが、コア領域の基本モード１６はペデスタル領域のいずれのモードとも共振しない。モード２０は一般に最も高いかまたはほとんど最も高い実効屈折率をもつペデスタル領域５８．Ｎのリング・モードのうちの１つであり、モード２０は既知の対称原理によってコア領域のＨＯＭへの結合が禁止されない。対照的に、ファイバが直線（またはほとんど直線）である場合、図３の材料屈折率プロファイルに示されるように、コア領域５２のモードはペデスタル領域５８．Ｎのモード２０と共振しない。この設計は、ファイバ５０／５０’が光増幅器およびレーザのパッケージ内に含まれるコイル状ファイバなどの曲がりファイバ用途で使用するものなので許容できる。そのような状況下では、ファイバのほとんどが巻かれており、比較的短い部分だけを直線とすることができる。しかし、本発明はそのような用途に限定されない。一般に、本発明は、ファイバの少なくとも一部が十分に曲げられ、曲げの影響が共振結合の選択性を著しく妨害するいかなるファイバにも適用可能である。 Fiber Optic Design-HOM Considerations To suppress HOM, pedestal region 58. Core region 52 and pedestal regions 58. Such that at least one of the N modes is resonantly coupled to at least one (unwanted) HOM of core region 52 of the bend of the fiber. N is configured. As shown in the simplified equivalent refractive index profile (FIG. 4) of the bent portion of the fiber 50 ', preferably the HOM 18 (shown as the first order mode by way of example) in the core region 52 has a pedestal region 58. Although it resonates with the N mode 20, the fundamental mode 16 in the core region does not resonate with any mode in the pedestal region. Mode 20 generally has the highest or almost the highest effective pedestal region 58. One of N ring modes, mode 20 is not prohibited from coupling the core region to the HOM by known symmetry principles. In contrast, when the fiber is straight (or almost straight), the mode of the core region 52 is changed to the pedestal region 58... As shown in the material index profile of FIG. It does not resonate with the N mode 20. This design is acceptable because the fiber 50/50 'is for use in bent fiber applications such as coiled fibers contained within optical amplifier and laser packages. Under such circumstances, most of the fiber is wound and only a relatively short portion can be straight. However, the present invention is not limited to such applications. In general, the present invention is applicable to any fiber where at least a portion of the fiber is sufficiently bent and the effect of bending significantly interferes with the selectivity of the resonant coupling.

したがって、本発明の一実施形態では、ファイバは直線部分と曲がり部分の両方を有する。ファイバの曲がり部分内では、少なくとも１つのペデスタル領域５８．Ｎは、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）ファイバ部分が半径の所定の範囲内の半径に曲げられる場合、コア領域１２のＨＯＭ１８のうちの少なくとも１つの選択されたＨＯＭをペデスタル領域５８．Ｎの少なくとも１つの横モード（例えば基本モード２０）に共振的に結合させ、（ｉｉｉ）コア領域の基本モード１６をペデスタル領域１４．１のいずれの横モードにも共振的に結合させないように構成される。さらに、直線の部分内では、ペデスタル領域５８．Ｎは、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）コア領域１２の選択されたＨＯＭをペデスタル領域５８．Ｎのいずれの横モードにも共振的に結合させないように構成される。   Thus, in one embodiment of the invention, the fiber has both a straight portion and a bent portion. Within the bend of the fiber, at least one pedestal region 58. N is selected for at least one of the HOMs 18 of the core region 12 when (i) supports propagation of at least one transverse mode and (ii) the fiber portion is bent to a radius within a predetermined range of radii HOM pedestal region 58. Resonably coupled to at least one transverse mode of N (eg, fundamental mode 20) and (iii) configured to not fundamentally couple the fundamental mode 16 of the core region to any transverse mode of the pedestal region 14.1 Is done. Further, within the straight line portion, the pedestal region 58. N (i) supports propagation of at least one transverse mode, and (ii) selects the selected HOM in core region 12 as pedestal region 58. It is configured not to be resonantly coupled to any of the N transverse modes.

しかし、コイル状ファイバでさえ、曲げの正確な方向は必ずしも先験的に分かるとは限らないことに留意されたい。しかし、このタイプの方位感度は、多数のペデスタル領域５８．Ｎがトレンチ領域５６（図５）の周りに円周に配置されることによって緩和される。このタイプの設計では、曲げの方向にかかわらずＨＯＭが結合され最終的に抑制されることになる少なくとも１つのペデスタル領域を有するようにファイバを製作することができる。したがって、例えば、図５のファイバ５０が左に曲げられる場合、コア領域のＨＯＭはペデスタル領域５８．３に結合されるが、ファイバが右に曲げられる場合、ＨＯＭはペデスタル領域５８．７に結合される。同様に、ファイバが上に曲げられる場合、ＨＯＭはペデスタル領域５８．５に結合されるが、ファイバが下に曲げられる場合、ＨＯＭはペデスタル領域５８．１に結合される。同様の説明が中間方位角（例えば、４５°、１３５°、２２５°、および３１５°）のファイバの曲げに当てはまり、その場合、ＨＯＭはそれぞれ対応する中間ペデスタル領域５８．２、５８．４、５８．６、および５８．８に結合されることになる。当然、場合によっては、ＨＯＭは１つよりも多いペデスタル領域に同時に結合されることがある（例えば、以下の図１１を参照）。曲げ方位に鈍感なファイバでは、ＨＯＭ抑制は、ファイバが曲げ方向に関して制御されないかまたは様々な方位で巻かれる一般的な場合でさえ維持されるであろう。   However, it should be noted that even with a coiled fiber, the exact direction of bending is not always known a priori. However, this type of orientation sensitivity has a large number of pedestal regions 58. N is mitigated by being arranged circumferentially around the trench region 56 (FIG. 5). In this type of design, the fiber can be fabricated to have at least one pedestal region that will be coupled and ultimately suppressed regardless of the direction of bending. Thus, for example, if the fiber 50 of FIG. 5 is bent to the left, the HOM in the core region is coupled to the pedestal region 58.3, but if the fiber is bent to the right, the HOM is coupled to the pedestal region 58.7. The Similarly, if the fiber is bent up, the HOM is coupled to the pedestal region 58.5, but if the fiber is bent down, the HOM is coupled to the pedestal region 58.1. A similar description applies to fiber bending at intermediate azimuth angles (eg, 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °), where the HOM is the corresponding intermediate pedestal region 58.2, 58.4, 58, respectively. .6, and 58.8. Of course, in some cases, the HOM may be simultaneously coupled to more than one pedestal region (see, eg, FIG. 11 below). For fibers that are insensitive to bending orientation, HOM suppression will be maintained even in the general case where the fiber is uncontrolled with respect to the bending direction or wound in various orientations.

「共振する」または「共振的に結合する」という用語は、コア領域のモードの実効屈折率ｎ_ｅｆｆがファイバの曲がり部分においてペデスタル領域のモードの実効屈折率と本質的に等しいことを意味する。図４の曲がったファイバ５０’の等価屈折率プロファイルによって示されるように、ファイバ５０を曲げるとｎ_ｅｆｆ１６．１および１８．１はそれぞれ１６．１’および１８．１’によって示されたレベルまで移動する。（１６．１’および１８．１’のレベルの実際の移動の量はかなり小さく、したがって、図４の概略的屈折率プロファイルには示されない。）より詳細には、本発明によれば、コア領域５２の１次モード１８のｎ_ｅｆｆ１８．１’はペデスタル領域５８．Ｎの基本モード２０のｎ_ｅｆｆ２０．１’に本質的に等しく、それによりＨＯＭ１８のエネルギーはコア領域からペデスタル領域のモード２０に移行または結合し（矢印２４）、そこから外側クラッド領域５４に放射（トンネル）することができる。（矢印２６は、通常存在する漏れクラッド・モードによるそのような放射を示す。前述ように、このエネルギーは、代わりに、既知の吸収、散乱などの中心をペデスタル領域および／または外側クラッド領域に組み込むことによって失うことができる。）ファイバに沿った適切な伝搬距離の後、共振移行および放射のこのプロセスは、コア領域のＨＯＭ１８を効果的に抑制する。対照的に、コア領域の基本モード１６のｎ_ｅｆｆ６．１’はペデスタル領域のいずれのモードのｎ_ｅｆｆにも対応しない。したがって、基本モード１６はコア領域を効果的に伝搬し、ペデスタル領域へのそのエネルギーの共振移行は生じない（否定されている矢印２８）。本発明者はこのプロセスを選択的結合と呼ぶ。 The terms “resonate” or “resonantly couple” mean that the effective refractive index n _eff of the mode in the core region is essentially equal to the effective refractive index of the mode in the pedestal region at the bend of the fiber. As shown by the equivalent refractive index profile of the bent fiber 50 ′ in FIG. 4, when the fiber 50 is bent, n _eff 16.1 and 18.1 are reduced to the levels indicated by 16.1 ′ and 18.1 ′, respectively. Moving. (The actual amount of movement at the 16.1 ′ and 18.1 ′ levels is rather small and is therefore not shown in the schematic refractive index profile of FIG. 4.) More specifically, according to the present invention, the core The n _eff 18.1 ′ of the primary mode 18 of the region 52 is the pedestal region 58. Essentially equal to n _eff 20.1 ′ of the N fundamental mode 20, whereby the energy of the HOM 18 is transferred or coupled from the core region to the pedestal region mode 20 (arrow 24) and radiates from there to the outer cladding region 54. (Tunnel) can be. (Arrow 26 shows such radiation due to the normally present leaky cladding mode. As mentioned above, this energy instead incorporates known absorption, scattering, etc. centers into the pedestal region and / or outer cladding region. After a proper propagation distance along the fiber, this process of resonant transition and radiation effectively suppresses the HOM 18 in the core region. In contrast, the core region fundamental mode 16 n _eff 6.1 ′ does not correspond to any mode n _eff in the pedestal region. Thus, the fundamental mode 16 effectively propagates through the core region and no resonant transfer of its energy to the pedestal region occurs (negative arrow 28). We refer to this process as selective combining.

曲がりファイバ部分のコア領域モードおよびペデスタル領域モードが本質的に等しい屈折率を有する状況は、例えば、コア領域ＨＯＭ屈折率１８．１’およびペデスタル領域モード屈折率２０．１’がこれらのモード間の光の結合を著しく妨げられるほど異ならないことを意味する。本発明の好ましい実施形態では、屈折率１８．１’と２０．１’との間の差は、コア基本モード屈折率１６．１’とペデスタル・モード屈折率２０．１’との間の差よりも非常に少ない。   A situation where the core region mode and the pedestal region mode of the bent fiber portion have essentially the same refractive index is, for example, that the core region HOM refractive index 18.1 ′ and the pedestal region mode refractive index 20.1 ′ are between these modes. It means that it is not so different that the coupling of light is significantly hindered. In a preferred embodiment of the invention, the difference between the refractive indices 18.1 ′ and 20.1 ′ is the difference between the core fundamental mode refractive index 16.1 ′ and the pedestal mode refractive index 20.1 ′. Much less than.

設計原理
曲がりファイバ部分で共振結合が効果的であるようにファイバを事前補償するために、共振結合のために最適化された直線ファイバ設計で開始し、次に、曲がり摂動を事前補償するように直線ファイバのペデスタル領域および外側クラッド領域の屈折率を調整することができる。半径方向位置Ｒ_ｐｅｄおよび方位角位置θで屈折率ｎ_ｐｅｄをもつ特定の形体について、事前補償は等式（５）によって与えられる。

Δｎ_ｃｏｍｐ＝−ｎ_ｐｅｄ（Ｒ_ｐｅｄ／Ｒ_ｃｏｒｒ）ｃｏｓ（θ−θ_ｂｅｎｄ） （５）

ここで、θ_ｂｅｎｄは曲がりの外側の方への方位角方向である。多数のペデスタル領域を未知の曲げ方位に適合させるために、各々は概算で等式（６）によって与えられる量Δ_ｃｏｍｐだけ低減される。

Δｎ_ｃｏｍｐ＝−ｎ_ｐｅｄ（Ｒ_ｐｅｄ／Ｒ_ｃｏｒｒ） （６）

ここで、Ｒ_ｐｅｄはコア領域５２に対する、すなわち軸５９に対するペデスタル領域５８．Ｎの中心の半径方向位置である。等式（５）および（６）は、（ｉ）コア・モードの曲げ誘起実効屈折率シフトが、ペデスタル・モードのそれに対して小さい簡単化された計算に基づく。等式（６）は、さらに、（ｉｉ）ＨＯＭ結合の役割を担うペデスタル領域（すなわちクラッド導波路）は曲げの外側のものである［ｃｏｓ（θ−θ_ｂｅｎｄ）〜１］を仮定している。しかし、より一般的には、事前補償は、さらに、より詳細なモデル、実験データなどを使用して曲げ誘起の影響を全て含むことができる。このタイプの一般的な計算は、例えば、１つのペデスタル領域だけをもつファイバなどの回転対称でないファイバ設計で、またはペデスタル領域５８．Ｎがトレンチ領域５６内で（半径方向にまたは方位角的に）等しく離間されていないファイバ設計で使用されるであろう。 Design Principle To precompensate the fiber so that resonant coupling is effective in the bent fiber section, start with a straight fiber design optimized for resonant coupling, and then precompensate for bending perturbations. The refractive indices of the pedestal region and the outer cladding region of the straight fiber can be adjusted. For a particular feature with a refractive index n _ped at a radial position R _ped and an azimuthal position θ, the pre-compensation is given by equation (5).

Δn _comp = −n _ped (R _ped / R _corr ) cos (θ−θ _bend ) (5)

Here, θ _bend is the azimuth direction toward the outside of the _bend . In order to adapt multiple pedestal regions to unknown bending orientations, each is reduced by an amount Δ _comp approximately given by equation (6).

Δn _comp = −n _ped (R _ped / R _corr ) (6)

Here, R _ped is the pedestal region 58. This is the radial position of the center of N. Equations (5) and (6) are based on simplified calculations where (i) the bending-induced effective index shift of the core mode is small relative to that of the pedestal mode. Equation (6) further assumes (ii) that the pedestal region responsible for HOM coupling (ie, the cladding waveguide) is outside the _bend [cos (θ−θ _bend ) ˜1]. . More generally, however, the pre-compensation can further include all bending-induced effects using more detailed models, experimental data, and the like. A common calculation of this type is, for example, in a non-rotationally symmetric fiber design, such as a fiber with only one pedestal region, or the pedestal region 58. N would be used in fiber designs where N is not equally spaced within the trench region 56 (either radially or azimuthally).

抑制されるべきコア領域モードと共振ペデスタル領域モードとの間の適切な結合は、さらに、前者のコア・モードへの後者のペデスタル・モードの結合の戻りを低減させる必要性を考慮に入れるべきである。逆結合は、次の節で説明されるように、共振結合とペデスタル・モード損失（または減少した利得）との適切なバランスで抑制される。   Proper coupling between the core region mode to be suppressed and the resonant pedestal region mode should further take into account the need to reduce the return of coupling of the latter pedestal mode to the former core mode. is there. Reverse coupling is suppressed with an appropriate balance of resonant coupling and pedestal mode loss (or reduced gain), as described in the next section.

ファイバ５０’は、さらに、ペデスタル・モードによって不要なコア・モードを効果的に抑制できるように構成されるべきである。この条件は、屈折率整合、ならびにペデスタル損失（または減少した利得）および結合強度（コアへの）の適切なレベルを必要とする。曲がりファイバ部分のペデスタル・モードと不要モードとの実効屈折率を整合させるために、ペデスタル・モード実効屈折率はペデスタル領域の屈折率ｎ_ｐｅｄおよび直径Ｄ_ｐｅｄによって最も直接的に制御される。ペデスタルの半径方向位置Ｒ_ｐｅｄを使用してコアとペデスタルとの間の結合強度が調整される。トレンチ厚さｔ_ｔｒおよび外側クラッド屈折率ｎ_ｏｃを使用して、ペデスタル・モードのトンネリング損失（他の損失機構を代わりに使用することができるが）が調整され、同様に基本コア・モード・トンネリング損失が制御される。同等に、（１）ペデスタルとコアとの間の間隔（Ｒ_ｐｅｄ−０．５Ｄ_ｃｏｒｅ）と、（２）ペデスタルと外側クラッドとの間の間隔（Ｒ_ｏｃ−Ｒ_ｐｅｄ）との比を調整することによってペデスタル損失とペデスタル結合（コアへの）とのバランスの制御を考慮することができる。本発明の一実施形態では、この比は約１である。 The fiber 50 'should be further configured to effectively suppress unwanted core modes by the pedestal mode. This condition requires refractive index matching and appropriate levels of pedestal loss (or reduced gain) and coupling strength (to the core). In order to match the effective refractive index of the pedestal mode and unwanted mode of the bent fiber portion, the pedestal mode effective refractive index is most directly controlled by the refractive index n _ped and the diameter D _ped of the pedestal region. The pedestal radial position R _ped is used to adjust the bond strength between the core and the pedestal. Using the trench thickness t _tr and the outer cladding refractive index _noc , the pedestal mode tunneling loss (although other loss mechanisms can be used instead) is adjusted, as well as the basic core mode tunneling Loss is controlled. Equivalently, the ratio of (1) the distance between the pedestal and the core (R _ped -0.5D _core ) and (2) the distance between the pedestal and the outer cladding (R _oc -R _ped ) is adjusted. This allows for control of the balance between pedestal loss and pedestal coupling (to the core). In one embodiment of the invention, this ratio is about 1.

さらに、コア領域とペデスタル領域との間の結合は所望の（基本）コア・モードが妨害されるほど大きくするべきではない。一方、コア領域とペデスタル領域との間の結合は、抑制されることになるペデスタル・モードに不要なコア・モードが十分に結合しないほど小さくするべきでない。次に、ペデスタル・モードの損失率は、コアとペデスタル領域との間の結合が妨げられる（すなわち不十分な）ほど大きくするべきでない。最後に、ペデスタル・モードの損失率は、それに結合した不要なコア・モードがわずかな損失しか受けず効果的な抑制ができないほど小さくするべきでない。この点で、ペデスタル・モードの減少した利得は本質的に損失の役割を果たすことができる。さらに、外側クラッド屈折率は、曲がりファイバ部分において、基本モード損失を最小にしながらＨＯＭ抑制を最大にするように選ばれるべきである。このために、外側クラッド屈折率は、さらに、モードと外側クラッドとの間の相対屈折率差を維持するように事前補償することができる。すなわち、最適化直線ファイバの設計がＨＯＭ抑制および低い基本モード曲げ損失に好適な外側クラッド屈折率［ｎ_ｏｃ］^{ｓｔｒａｉｇｈｔ}を有する場合、望ましい曲げファイバ設計は等式（５）に従って調整された屈折率をもつ外側クラッドを有することになり、すなわち

［ｎ_ｏｃ］^ｂｅｎｔ＝［ｎ_ｏｃ］^{ｓｔｒａｉｇｈｔ}−Δｎ_ｃｏｍｐ （７）

およびｃｏｓ（θ−θ_ｂｅｎｄ）＝１の場合、

［ｎ_ｏｃ］^ｂｅｎｔ＝［ｎ_ｏｃ］^{ｓｔｒａｉｇｈｔ}−ｎ_ｏｃ（Ｒ_ｏｃ／Ｒ_ｃｏｒｒ） （８）

である。好ましい実施形態では、Ｒ_ｏｃをちょうど超える半径の等価屈折率は、曲がりファイバ部分の基本コア・モードの実効屈折率とペデスタル・モードの実効屈折率との間にある。この説明の目的では、外側クラッドはトレンチ領域のちょうど外側の領域であり、必ずしもファイバ断面の最も外側の領域とは限らないことが理解されよう。当然、一般に、非常に様々な屈折率をもつ外側クラッド領域の外側の他の領域があり、それはポンプ閉じ込め（二重クラッド）領域、オーバークラッド領域、重合体被覆、またはファイバの外側の空気領域を含むことができる。 Furthermore, the coupling between the core region and the pedestal region should not be so great that the desired (basic) core mode is disturbed. On the other hand, the coupling between the core region and the pedestal region should not be so small that the unwanted core mode does not couple sufficiently to the pedestal mode to be suppressed. Second, the loss rate of the pedestal mode should not be so great that the coupling between the core and the pedestal region is hindered (ie insufficient). Finally, the loss rate of the pedestal mode should not be so small that the unwanted core mode coupled to it suffers little loss and cannot be effectively suppressed. In this regard, the reduced gain of the pedestal mode can essentially play a role of loss. Furthermore, the outer cladding refractive index should be chosen to maximize HOM suppression while minimizing fundamental mode loss in the bent fiber section. To this end, the outer cladding refractive index can be further precompensated to maintain the relative refractive index difference between the mode and the outer cladding. That is, if the optimized linear fiber design has an outer cladding refractive index [n _oc ] ^straight suitable for HOM suppression and low fundamental mode bending loss, the desired bent fiber design has a refractive index adjusted according to equation (5). Will have an outer cladding with

^{_{[N oc] bent = [n}} oc] straight -Δn comp (7)

And cos (θ−θ _bend ) = 1,

[ _Noc ] ^bent = [ _noc ] ^straight- _noc ( _Roc / _Rcorr ) (8)

It is. In a preferred embodiment, the equivalent index of refraction just over R _oc is between the effective index of the fundamental core mode and the pedestal mode of the bent fiber section. For purposes of this description, it will be understood that the outer cladding is the region just outside the trench region and is not necessarily the outermost region of the fiber cross section. Of course, there are generally other regions outside the outer cladding region that have very different refractive indices, which can include pump confinement (double cladding) regions, overcladding regions, polymer coatings, or air regions outside the fiber. Can be included.

これらの設計原理に合致することにより、コア領域５２において、例えば基本モード１６は効果的に伝搬されるが、一方、ＨＯＭ１８は効果的に抑制されることが保証される。ＨＯＭを抑制（またはカットオフ）する必要がある程度は特定の用途に依存する。全部のまたは完全な抑制は多くの用途で要求されず、それは比較的低い強度のＨＯＭの継続的存在が許容できることを意味する。いずれにしても、ＨＯＭの抑制は、例えば以下の障害、すなわち低いビーム品質（またはＭ^２）、利得競合、高い全挿入損、信号モード中のノイズ、およびマイクロベンド損失の１つまたは複数を軽減することによってシステム性能を改善する。 By meeting these design principles, in the core region 52, for example, the fundamental mode 16 is effectively propagated, while the HOM 18 is guaranteed to be effectively suppressed. The degree to which HOM needs to be suppressed (or cut off) depends on the particular application. Full or complete suppression is not required in many applications, which means that the continued presence of a relatively low strength HOM is acceptable. In any case, suppression of HOM reduces, for example, one or more of the following obstacles: low beam quality (or M ² ), gain contention, high total insertion loss, noise during signal mode, and microbend loss. To improve system performance.

本発明のファイバが不要なＨＯＭコア・モードと特定のペデスタル・モードとの間で屈折率整合（または共振）を達成するように適切に設計される場合、コア・モードおよびペデスタル・モードの屈折率曲線の傾斜は、特にそれらが交差する領域でほとんど同じである。したがって、コア・モードとペデスタル・モードとの間の屈折率整合結合は比較的広い波長範囲にわたって達成される。   If the fiber of the present invention is properly designed to achieve index matching (or resonance) between an unwanted HOM core mode and a specific pedestal mode, the refractive index of the core mode and pedestal mode The slopes of the curves are almost the same, especially in the areas where they intersect. Thus, index matching coupling between the core mode and the pedestal mode is achieved over a relatively wide wavelength range.

共振結合（屈折率整合）の前述の原理は、さらに、ペデスタル領域の単一のモードに多数の不要なコア・モードを共振的に結合させることによって、または１つまたは複数のペデスタル領域の異なるモードにそれらを共振的に結合させる、すなわち各コア・モードが別個のペデスタル・モードと共振することによってそれらを抑制するのに適用することができる。   The aforementioned principle of resonant coupling (index matching) can be further achieved by resonantly coupling a number of unwanted core modes to a single mode in the pedestal region, or in different modes in one or more pedestal regions. Can be applied to resonate them, i.e. to suppress them by resonating each core mode with a separate pedestal mode.

シミュレーション結果
以下の説明は、曲がったファイバでのＨＯＭ抑制のために本発明の発明原理を組み込む様々な光ファイバ設計のコンピュータ・シミュレーションを述べる。石英系ファイバがシミュレーションの目的のために仮定されているが、特定の材料、寸法、および動作条件は例示のためだけに与えられ、特に明確に述べられない限り本発明の範囲を限定するものではない。 Simulation Results The following description describes computer simulations of various optical fiber designs that incorporate the inventive principles of the present invention for HOM suppression in bent fibers. While silica-based fibers are assumed for simulation purposes, specific materials, dimensions, and operating conditions are given for illustration only and are not intended to limit the scope of the invention unless specifically stated. Absent.

シミュレートされた６つのファイバの各々（以下、ファイバ１〜６で識別される）は、同じコア領域直径（Ｄ_ｃｏｒｅ＝３４μｍ）および差異（Δｎ＝ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｔｒ＝０．００１５）をもつが、以下の表で規定される様々なクラッド構造をもつ図５に示された設計を本質的に有していた。ファイバ１〜３は直線ファイバＨＯＭ抑制のために設計され、ファイバ４〜６は前述の曲げファイバ補償技法を使用してファイバ１〜３から得られた。 Each of the six simulated fibers (hereinafter identified as fibers 1-6) have the same core area diameter (D _core = 34 μm) and difference (Δn = n _core −n _tr = 0.0015) Essentially had the design shown in FIG. 5 with various cladding structures defined in the table below. Fibers 1-3 were designed for straight fiber HOM suppression and fibers 4-6 were obtained from fibers 1-3 using the bending fiber compensation technique described above.

図６Ａは、それぞれファイバ５の材料屈折率プロファイル６．１および等価屈折率プロファイル６．２を示す。等価屈折率プロファイルは、（補正された）ファイバ曲げ半径がＲ_ｃｏｒｒ＝１４．０ｃｍであったことを反映している。ファイバ４および６は同様のプロファイルを有していた。Ｒ_ｃｏｒｒ＝１６．０ｃｍをもつファイバも評価された。

FIG. 6A shows the material refractive index profile 6.1 and the equivalent refractive index profile 6.2 of the fiber 5, respectively. The equivalent refractive index profile reflects that the (corrected) fiber bend radius was R _corr = 14.0 cm. Fibers 4 and 6 had similar profiles. A fiber with R _corr = 16.0 cm was also evaluated.

先ず、発明者は比較のためのベースラインを与えるために曲がりの影響を無視して屈折率整合のためのファイバ１〜３を設計し、次いで、曲がりの影響を補正するように２つの屈折率パラメータがシフトされた、すなわち等式（５）によるペデスタル領域５８．Ｎの屈折率および外側クラッド領域５４の屈折率の他のファイバ（例えばファイバ４〜６）を設計した。事前補償された設計では、コア領域の中心とペデスタル領域の中心（Ｒ_ｐｅｄ）との間の距離は、コア領域のＨＯＭ１６とペデスタル領域の基本モード２０との間に所望の共振結合を与え（図４）、したがってＨＯＭ１８に十分な損失を与えながら同時に基本モード１６の損失を制限するように選ばれた。同様に、外側クラッド半径Ｒ_ｏｃおよび屈折率ｎ_ｏｃは、大きいＨＯＭ損失を与え、かつ基本モード１６の損失を低減する（例えば、最小にする）ように選ばれた。 First, the inventor designed the fibers 1-3 for refractive index matching ignoring the effects of bending to provide a baseline for comparison, and then two refractive indices to correct the effects of bending. The parameter has been shifted, ie, the pedestal region 58. Other fibers (e.g., fibers 4-6) of N refractive index and outer cladding region 54 refractive index were designed. In a precompensated design, the distance between the center of the core region and the center of the pedestal region (R _ped ) provides the desired resonant coupling between the core region HOM 16 and the pedestal region fundamental mode 20 (FIG. 4) Therefore, it was chosen to limit the loss of the fundamental mode 16 while giving the HOM 18 enough loss. Similarly, the outer cladding radius R _oc and refractive index no _oc were chosen to give large HOM loss and reduce (eg, minimize) fundamental mode 16 loss.

事前補償された設計（ファイバ４〜６）は補償されていない設計（ファイバ１〜３）と比べて非常に大きい改善があり、大きいＨＯＭ損失（図７）およびＨＯＭ−基本モード損失の大きい比（図８）を容易に達成した。より詳細には、３つの事前補償された設計について基本モード１６およびＨＯＭ１８の損失が図７に示される。所望のとおりに、Ｒ_ｃｏｒｒ＝１５ｃｍの設計曲げ半径の近くで、基本モード損失（曲線７．４ｆ、７．５ｆ、７．６ｆ）は十分に小さく、典型的な増幅器（例えば約１〜１０ｍの長さの利得生成ファイバ）の許容可能な全曲げ損失を与えることができた。同時に、ＨＯＭ損失（曲線７．４ｈ、７．５ｈ、７．６ｈ）は十分に高く、増幅器長にわたって何ｄＢもの抑制を与えた。別の方法で調べると、ＨＯＭ−基本モード損失の比（図８）は非常に高く、３つの事前補償されたファイバの全てについてＲ_ｃｏｒｒに応じて約１０〜１０００に及んでいた。例えば、Ｒ_ｃｏｒｒ＝１４ｃｍをもつコイル状ファイバでは、ファイバ４は１ｄＢ／ｍの基本モード曲げ誘起損失および１００ｄＢ／ｍを超えるＨＯＭ損失を有していた。ファイバ４、５、および６の様々な結果は、さらに、設計パラメータを調整することによって、特定の要件に設計を適応させる（例えば、大きい抑制を維持しながら基本モードおよびＨＯＭの損失の絶対レベルを調整して）能力を示している。例えば、ファイバ４は比較的短い増幅器長（Ｒ_ｃｏｒｒ〜１４ｃｍに巻かれ、全損失〜１ｄＢを与える約１ｍの利得生成ファイバ）に適することがあるが、基本モード損失が許容しがたいことがあるのでより厳しい曲がりの実質的により長い増幅器に適さないであろう。より長い増幅器長（例えば、Ｒ_ｃｏｒｒ〜１４ｃｍに巻かれた１０ｍの利得生成ファイバ長）には、１０ｍファイバ長にわたって依然として１００ｄＢのＨＯＭ抑制を与えながら０．５ｄＢ未満の全曲げ損失を有するファイバ６が好ましいことがある。全体の設計方策を調整して、より大きいシステムの性能を改善するために指定されるかまたは必要とされるようにファイバ長、コイルサイズ、ＨＯＭおよび基本モード損失への要件に対応することができる。 The precompensated design (fibers 4-6) has a much greater improvement compared to the uncompensated design (fibers 1-3), with a large HOM loss (FIG. 7) and a large ratio of HOM-fundamental mode loss ( FIG. 8) was easily achieved. More specifically, the fundamental mode 16 and HOM 18 losses for the three precompensated designs are shown in FIG. As desired, near the design bend radius of R _corr = 15 cm, the fundamental mode loss (curves 7.4f, 7.5f, 7.6f) is small enough that typical amplifiers (eg about 1-10 m It was possible to give an acceptable total bending loss of the length gain generating fiber). At the same time, the HOM loss (curves 7.4h, 7.5h, 7.6h) was high enough to give many dB of suppression over the amplifier length. When examined differently, the HOM-fundamental mode loss ratio (FIG. 8) was very high, ranging from about 10 to 1000 depending on R _corr for all three precompensated fibers. For example, for a coiled fiber with R _corr = 14 cm, fiber 4 had a fundamental mode bending induced loss of 1 dB / m and a HOM loss of over 100 dB / m. The various results of fibers 4, 5, and 6 further adapt the design to specific requirements by adjusting the design parameters (eg, the absolute level of fundamental mode and HOM loss while maintaining great suppression). Adjust) to show your ability. For example, fiber 4 may be suitable for relatively short amplifier lengths (approximately 1 m of gain generating fiber wound around R _corr ˜14 cm, giving a total loss of ˜1 dB), but the fundamental mode loss may be unacceptable. So it would not be suitable for substantially longer amplifiers with more severe bends. Longer amplifier lengths (eg, 10 m gain generating fiber length wound around R _corr ˜14 cm) have a fiber 6 with a total bend loss of less than 0.5 dB while still providing 100 dB of HOM suppression over the 10 m fiber length. It may be preferable. The overall design strategy can be adjusted to meet requirements for fiber length, coil size, HOM and fundamental mode loss as specified or required to improve the performance of larger systems .

モード強度プロット（図９〜１１）は、曲がりの影響を補償するために必要とされる屈折率整合結合および補正を例証する。曲げ補正を考慮することなく設計されたファイバ（ファイバ１、図９）は、実際には、Ｒ_ｃｏｒｒ＝１４ｃｍでペデスタル領域５８．１および５８．３への基本モードの実質的結合を示した。図９は、図２に概略的に示された問題を示している。基本コア・モード１６のペデスタル・モード２０への望ましくない結合は曲がりの直接の結果である。実際には、同じファイバ設計が、直線ファイバ（Ｒ_ｂｅｎｄ＝無限大）では、ＨＯＭへの優れた選択的結合があり、基本モードへの著しい結合がないことを達成した。良好な直線ファイバ性能は、コア屈折率に近い（しかし、わずかに低い）外側クラッド屈折率（実施例では、ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｏｃ＝０．０００２）をもつ適切に設計された形状によって可能になった。 The mode intensity plots (FIGS. 9-11) illustrate the index matching coupling and correction required to compensate for the effects of bending. The fiber designed without considering bending correction (Fiber 1, FIG. 9) actually showed substantial coupling of the fundamental mode to the pedestal regions 58.1 and 58.3 with R _corr = 14 cm. FIG. 9 illustrates the problem schematically illustrated in FIG. Undesirable coupling of basic core mode 16 to pedestal mode 20 is a direct result of bending. In fact, the same fiber design achieved that in a straight fiber (R _bend = infinity) there was excellent selective coupling to the HOM and no significant coupling to the fundamental mode. Good linear fiber performance is enabled by a properly designed shape with an outer cladding refractive index close to (but slightly lower) the _core refractive index (in the example, n _core -n _oc = 0.0002). It was.

一方、図１０（ファイバ４）に示されるように、曲がりの影響について事前補償されたファイバは基本モード１６のペデスタル領域への著しい結合がなかったが、図１１（ファイバ４）に示されるようにＨＯＭ１８の大きい結合があった。したがって、ファイバ４（ならびにファイバ５および６）は不要なＨＯＭの所望の選択的抑制を示した。   On the other hand, as shown in FIG. 10 (fiber 4), the fiber pre-compensated for the effects of bending did not have significant coupling to the pedestal region of the fundamental mode 16, but as shown in FIG. 11 (fiber 4). There was a large binding of HOM18. Thus, fiber 4 (and fibers 5 and 6) exhibited the desired selective suppression of unwanted HOM.

上記構成は、本発明の原理の応用を示すために考案することができる多くの可能な特定の実施形態の単なる例証であることが理解されるべきである。多数の多様な他の構成を、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく当業者はこれらの原理に従って考案することができる。   It should be understood that the above configuration is merely illustrative of the many possible specific embodiments that can be devised to illustrate the application of the principles of the present invention. Numerous and varied other configurations can be devised by those skilled in the art according to these principles without departing from the spirit and scope of the present invention.

特に、前述の計算では、ファイバは、ペデスタル領域をコア領域に軸方向に巻きつかせる著しい回転またはねじれを有していないと仮定された。しかし、代替として、回転またはねじれを利用してらせん導波路クラッド形体を生成して、ＨＯＭ光除去に役立つペデスタル領域の固有曲がり経路およびモードの方位角変化による選択的モード結合などの追加の利点を活用することができる。ねじられるかまたは回転されたファイバを使用して全ての曲げ方位を確実にファイバの特性長にわたってサンプリングすることができる。いくつかのそのような設計では、コア領域とペデスタル領域との間の局所方位および曲げ半径が考慮に入れられるべきであることに留意されたい。   In particular, in the foregoing calculations, it was assumed that the fiber did not have a significant rotation or twist that axially wrapped the pedestal region around the core region. However, as an alternative, use of rotation or torsion to create a helical waveguide cladding feature provides additional benefits such as selective modal coupling due to pedestal region intrinsic bend paths and mode azimuthal changes that help remove HOM light. Can be used. A twisted or rotated fiber can be used to ensure that all bending orientations are sampled over the characteristic length of the fiber. Note that in some such designs, the local orientation and bend radius between the core and pedestal regions should be taken into account.

さらに、前述のシミュレーションはコア領域およびペデスタル領域の両方にステップ屈折率ファイバ（ＳＩＦ）を使用したが、その理由は、この設計が、当業界で依然として重要である従来のステップ屈折率ファイバとの直接比較を与えるからである。しかし、当業者は、容易に、不要なモードの共振抑制のための本発明の曲げ補償概念を非ステップ屈折率コア・プロファイルに、または空気孔、介在物などを含むファイバに適用することができる。特に、参照により本明細書に組み込まれる２００７年６月２７日の米国特許出願公開第２００７／０１４７７５１号で説明された理由のために有利となり得るグレーデッド屈折率（例えば、放物線）コア形状は、さらに、本発明によって与えられる追加のＨＯＭ抑制から利益を得ることができる。   Furthermore, the simulations described above used step index fibers (SIF) in both the core and pedestal regions because the design is directly related to conventional step index fibers that are still important in the industry. Because it gives a comparison. However, those skilled in the art can easily apply the bending compensation concept of the present invention for suppression of unwanted mode resonances to non-step index core profiles or to fibers containing air holes, inclusions, etc. . In particular, graded refractive index (eg, parabolic) core shapes that may be advantageous for the reasons described in US Patent Application Publication No. 2007/0147751, Jun. 27, 2007, incorporated herein by reference, are: In addition, benefits can be gained from the additional HOM suppression provided by the present invention.

より詳細には、米国特許出願公開第２００７／０１４７７５１号において、本発明者は、例えば、放物線グレーデッド屈折率コアおよび直線グレーデッド（円錐形）屈折率コアをもつ耐歪み性ファイバ設計を提案した。これらの設計は、シミュレートされた面積、損失、およびモード結合指標に関してステップ屈折率設計と比べて改善を実証した。設計パラメータ（コア・サイズ、全コア差異、グレーデッドの深さ、屈折率プロファイル形状、および利得ドーパント・プロファイル）が適切に構成されているという前提で、これらの耐曲げ性設計は好ましい増幅器性能基準（利得相互作用、曲げ損失、ＨＯＭ抑制、および実効モード面積）をもたらす。耐曲げ性ファイバまたは耐歪み性ファイバという用語によって、本発明者は、ファイバが曲がっているときファイバの性能が悪影響を受けない程度を指す。その性能は、主として、曲げ損失、曲げ歪み、ＨＯＭ抑制、および利得相互作用のファイバ性能特性によって測定される。   More specifically, in US Patent Application Publication No. 2007/0147751, the inventor proposed a strain resistant fiber design with, for example, a parabolic graded index core and a linear graded (conical) index core. . These designs demonstrated an improvement over the step index design with respect to simulated area, loss, and mode coupling index. Given that the design parameters (core size, total core difference, graded depth, refractive index profile shape, and gain dopant profile) are properly configured, these bend-resistant designs are preferred amplifier performance criteria. (Gain interaction, bending loss, HOM suppression, and effective mode area). By the terms bend-resistant fiber or strain-resistant fiber, we refer to the extent to which fiber performance is not adversely affected when the fiber is bent. Its performance is mainly measured by fiber performance characteristics of bending loss, bending strain, HOM suppression, and gain interaction.

耐歪み性ＬＭＡファイバを設計する手法は、前述の親出願に説明されているように、ファイバの曲がり部分を伝搬する光が主として材料屈折率プロファイルではなく等価屈折率プロファイルによって直接影響を受けるということである。光は、一般的なパッケージ化ファイバの非常に短い直線部分で材料屈折率プロファイルに出会う。したがって、適切な設計手法は、材料屈折率プロファイルではなく等価屈折率プロファイルのモード特性を最適化すること（すなわち、重要な曲げ歪みの影響のどれも無視しないこと）である。曲げ誘起屈折率勾配が避けられない場合、それは反対の材料屈折率勾配によって少なくともコアの部分について相殺することができる。親出願の図４Ａ、９Ａ、および９Ｂを特に参照すれば、この相殺のために、材料屈折率の適切なグレーデッド屈折率プロファイル９４（図９Ａ）は、コア端部で鋭くピークに達する等価屈折率をもつＳＩＦ（図４Ａ、プロファイル４５）とは対照的に、平坦な屈折率ピーク９６を有する等価屈折率プロファイル９５（図９Ｂ）をもたらす。放物線材料屈折率プロファイル９４は、一般的な曲げ半径ではほとんど曲げによる変化がないピークでの等価屈折率形状（曲率）を有するので、特に魅力的な特別な場合である。   The approach to designing strain-resistant LMA fibers is that, as explained in the previous parent application, the light propagating through the bend of the fiber is directly influenced by the equivalent refractive index profile rather than the material refractive index profile. It is. Light encounters a material index profile in a very short straight section of a typical packaged fiber. Thus, a suitable design approach is to optimize the mode characteristics of the equivalent refractive index profile rather than the material refractive index profile (ie, do not ignore any significant bending strain effects). If a bending induced refractive index gradient is unavoidable, it can be offset at least for the core portion by the opposite material refractive index gradient. With particular reference to the parent application FIGS. 4A, 9A, and 9B, due to this cancellation, a suitable graded index profile 94 of the material index (FIG. 9A) results in an equivalent refraction that peaks sharply at the core end. In contrast to SIF with a refractive index (FIG. 4A, profile 45), this results in an equivalent refractive index profile 95 (FIG. 9B) with a flat refractive index peak 96. The parabolic material refractive index profile 94 is a particularly attractive special case because it has an equivalent refractive index shape (curvature) at a peak where there is almost no change due to bending at a typical bending radius.

本発明の主要な用途は、図１２に示され、随意のＬＭＡピグテール・ファイバ２３５ｐに光学的に結合されたＬＭＡ利得生成光ファイバ（ＧＰＦ）２３５ａを含む光ファイバ増幅器２３０である。ＧＰＦ２３５ａは結合デバイス２３３に光学的に結合され、ピグテール・ファイバ２３５ｐは利用デバイス２３４に光学的に結合される。ＧＰＦ２３５ａもしくはピグテール２３５ｐのいずれか、または両方が本発明に従って設計され、すなわち、増幅器パッケージ内で、これらのファイバのいずれかまたは両方が一般に巻かれるであろう。   The primary application of the present invention is an optical fiber amplifier 230 that includes an LMA gain generating optical fiber (GPF) 235a shown in FIG. 12 and optically coupled to an optional LMA pigtail fiber 235p. GPF 235a is optically coupled to coupling device 233 and pigtail fiber 235p is optically coupled to utilization device 234. Either GPF 235a or pigtail 235p, or both, are designed in accordance with the present invention, i.e., either or both of these fibers will typically be wound within an amplifier package.

電気通信用途では、デバイス２３３は波長分割多重化器として知られており、高パワー非電気通信用途では、ポンプ結合器として知られている。簡単にするために、以下では高パワー非電気通信用途の状況で本発明の態様が説明される。この場合、ポンプ結合器２３３は、光入力信号光源２３１の出力および光ポンプ光源２３６の出力をＧＰＦ２３５ａ中に結合する。入力信号光源２３１は、従来のファイバ２３２を介してポンプ結合器２３３の入力に結合される第１の波長の光入力信号を生成するが、ポンプ光源２３６は、従来のファイバ２３７によってポンプ結合器２３３の別の入力に結合される第２の波長の光ポンプ信号を生成する。   In telecommunications applications, device 233 is known as a wavelength division multiplexer and in high power non-telecommunications applications it is known as a pump coupler. For simplicity, aspects of the present invention are described below in the context of high power non-telecommunications applications. In this case, the pump coupler 233 couples the output of the optical input signal light source 231 and the output of the optical pump light source 236 into the GPF 235a. The input signal light source 231 generates a first wavelength optical input signal that is coupled to the input of the pump coupler 233 via a conventional fiber 232, while the pump light source 236 is coupled to the pump coupler 233 by a conventional fiber 237. Generating an optical pump signal of a second wavelength that is coupled to another input.

当技術分野でよく知られているように、ポンプ信号はＧＰＦ２３５ａ中で反転分布を生成し、それにより入力光源２３１からの入力信号は増幅される。増幅された入力信号はＧＰＦ２３５ａに沿って（およびあるならばピグテール２３５ｐを通って）利用デバイス２３４まで伝搬する。高パワー用途では、後者は無数の既知のデバイスまたは装置、例えば、別の光増幅器、ビーム・コリメータ、レンズ系、加工品（例えば切断または溶接するための）を含むことができるが、電気通信用途では、利用デバイス２３４は光受信機、光変調器、光カプラもしくはスプリッタ、または１個の端末装置を含むことができる。   As is well known in the art, the pump signal produces an inverted distribution in GPF 235a, whereby the input signal from input light source 231 is amplified. The amplified input signal propagates along GPF 235a (and through pigtail 235p, if any) to utilization device 234. For high power applications, the latter can include a myriad of known devices or equipment, such as another optical amplifier, beam collimator, lens system, workpiece (eg for cutting or welding), but for telecommunications applications In this case, the utilization device 234 may include an optical receiver, an optical modulator, an optical coupler or splitter, or one terminal device.

例示として、入力光源２３１は、ＧＰＦ２３５ａの増幅範囲の波長の比較的低いパワーの光入力信号を生成するレーザであるが、ポンプ光源２３６は、入力信号の所望の増幅を生成するより短い波長の比較的高い光パワー（例えば約１５０ｍＷを超える）のポンプ信号を生成する半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）またはＬＥＤのアレイである。例示として、ＧＰＦ２３５ａは、希土類元素ドープ・ファイバ（例えば、好ましくはイッテルビウム・ドープ・ファイバ）またはクロミウム・ドープ・ファイバである。好ましいイッテルビウム・ファイバの場合、信号光源２３１は約１０８０ｎｍの波長を有する入力信号を生成し、ポンプ光源２３６は約９１５ｎｍまたは代替として約９７５ｎｍの波長のポンプ信号を生成する。半導体レーザもポンプ光源として使用することができるが、ＬＥＤ、特にＬＥＤのアレイはより多くの合計光をＬＥＤによってファイバに結合させることができるので好ましい。   Illustratively, the input light source 231 is a laser that produces a relatively low power optical input signal at a wavelength in the amplification range of the GPF 235a, while the pump light source 236 is a shorter wavelength comparison that produces the desired amplification of the input signal. A semiconductor light emitting diode (LED) or an array of LEDs that produces a pump signal with a high optical power (eg, greater than about 150 mW). Illustratively, GPF 235a is a rare earth doped fiber (eg, preferably ytterbium doped fiber) or a chromium doped fiber. For the preferred ytterbium fiber, the signal light source 231 produces an input signal having a wavelength of about 1080 nm, and the pump light source 236 produces a pump signal having a wavelength of about 915 nm or alternatively about 975 nm. A semiconductor laser can also be used as a pump light source, but LEDs, particularly arrays of LEDs, are preferred because more total light can be coupled into the fiber by the LEDs.

図１２の増幅器２３０は普通の共通伝搬ポンプ構成（すなわち、ポンプ信号および入力信号がＧＰＦを通って同じ方向に伝搬する）を示すが、逆伝搬構成（すなわち、ポンプ信号および入力信号がＧＰＦを通って反対方向に伝搬する）を使用することも可能である。さらに、多数の増幅器を直列に配置することができ、それは、高パワー多段システムの総利得を増加させるために当技術分野でよく知られている方式である。ポンプ・エネルギーは横断的に増幅器に結合することもできる。   The amplifier 230 of FIG. 12 shows a common common propagation pump configuration (ie, the pump signal and input signal propagate in the same direction through the GPF), but a back propagation configuration (ie, the pump signal and input signal pass through the GPF). It is also possible to use In addition, multiple amplifiers can be placed in series, which is a well known technique in the art to increase the total gain of a high power multistage system. Pump energy can also be coupled to the amplifier transversely.

さらに、適切な既知の光共振器（例えば、１対の離間したファイバ・グレーティング）を備える場合、ＧＰＦはレーザとして機能することができる。   Furthermore, the GPF can function as a laser if it is provided with a suitable known optical resonator (eg, a pair of spaced fiber gratings).

本発明の他の用途は、例えばファイバ・ケーブル（例えばカール・ケーブル）が先験的に知られている半径に曲げられる通信システムで見いだすことができる。   Other applications of the present invention can be found in communication systems where, for example, fiber cables (eg, curled cables) are bent to a radius known a priori.

従来技術の直線光ファイバにおけるＨＯＭの共振結合を説明するために使用される概略の材料屈折率プロファイルを示す図である。FIG. 2 shows a schematic material refractive index profile used to describe HOM resonant coupling in a prior art linear optical fiber. 従来技術の曲がった光ファイバにおける基本モードの共振結合を説明するために使用される概略の等価屈折率プロファイルを示す図である。FIG. 3 shows a schematic equivalent refractive index profile used to explain the fundamental mode resonant coupling in a bent optical fiber of the prior art. 本発明の一実施形態による、直線光ファイバにおける共振結合（またはそれの欠如）を説明するために使用される概略の材料屈折率プロファイルを示す図である。FIG. 6 shows a schematic material index profile used to describe resonant coupling (or lack thereof) in a straight optical fiber, according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、曲がった光ファイバにおけるＨＯＭの共振結合を説明するために使用される概略の等価屈折率プロファイルを示す図である。FIG. 6 shows a schematic equivalent refractive index profile used to describe HOM resonant coupling in a bent optical fiber, according to one embodiment of the invention. 多数の***屈折率ペデスタル（導波路）が、コア領域を囲む環状トレンチ領域内に配置される、本発明のもう１つの実施形態によるシミュレーション調査で使用されるＬＭＡ光ファイバの概略の断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an LMA optical fiber used in a simulation study according to another embodiment of the present invention in which a number of raised refractive index pedestals (waveguides) are disposed in an annular trench region surrounding a core region. . 直線（破線の曲線６．１）の状態および曲がり（実線の曲線６．２）の状態の図５のファイバの断面の計算された屈折率プロファイルを示す図である。断面は、図５の円形ペデスタル５８．３および５８．７の中心を通って水平に選ばれている。FIG. 6 shows the calculated refractive index profile of the cross section of the fiber of FIG. 5 in a straight line (dashed curve 6.1) state and a bent (solid curve 6.2) state. The cross section is chosen horizontally through the centers of the circular pedestals 58.3 and 58.7 in FIG. 不要なＨＯＭを抑制するためにペデスタル領域に損失機構が導入される本発明の他の実施形態による光ファイバの部分断面の概略の屈折率プロファイルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic refractive index profile of a partial cross section of an optical fiber according to another embodiment of the present invention in which a loss mechanism is introduced in the pedestal region to suppress unnecessary HOM. 図５に示されたタイプの３つの異なるファイバに対するモード損失対補正曲げ半径を示すグラフである。6 is a graph showing mode loss versus corrected bend radius for three different fibers of the type shown in FIG. 図７に記載された同じ３つのファイバに対するＨＯＭ抑制（損失比）対補正曲げ半径を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing HOM suppression (loss ratio) versus corrected bend radius for the same three fibers described in FIG. 7. 本発明に反して事前補償されていない図５に示されたタイプの曲がったファイバ（Ｒ_ｂｅｎｄ＝１４．０ｃｍ）の強度プロットである。曲げられた時、コア領域の基本モードがペデスタル領域（導波路）のうちの２つに不利に結合されている。FIG. 6 is an intensity plot of a bent fiber of the type shown in FIG. 5 (R _bend = 14.0 cm) that is not precompensated contrary to the present invention. When bent, the fundamental mode of the core region is unfavorably coupled to two of the pedestal regions (waveguides). 本発明の一実施形態に従って事前補償された図５に示されたタイプのファイバの強度プロットである。曲げられた時、コア領域の基本モードがペデスタル領域（導波路）に不利に結合していない。FIG. 6 is an intensity plot of a fiber of the type shown in FIG. 5 precompensated according to one embodiment of the present invention. When bent, the fundamental mode of the core region is not adversely coupled to the pedestal region (waveguide). 本発明の一実施形態に従って事前補償された図５に示されたタイプのファイバの強度プロットである。曲げられた時、コア領域のＨＯＭがペデスタル領域（導波路）のうちの２つに有利に結合している。FIG. 6 is an intensity plot of a fiber of the type shown in FIG. 5 precompensated according to one embodiment of the present invention. When bent, the HOM in the core region is advantageously coupled to two of the pedestal regions (waveguides). 本発明によるＬＭＡ光ファイバの一用途による光増幅器のブロック図である。1 is a block diagram of an optical amplifier according to one application of an LMA optical fiber according to the present invention. FIG.

Claims (14)

少なくとも曲がった部分を有する光ファイバであって、
長手軸を有するコア領域と、前記コア領域を囲むクラッド領域と、
を含み、
前記コア領域およびクラッド領域それぞれが基本横モードおよび少なくとも１つの高次横モードの信号光の伝搬をサポートし導波するように構成され、前記モードが前記コア領域を本質的に前記軸の方向に伝搬し、
前記クラッド領域は、外側クラッド領域と、前記コア領域と前記外側クラッド領域との間に配置された環状トレンチ領域と、前記トレンチ領域内に配置された、軸方向に延びる少なくとも１つのペデスタル領域と、
を含み、
ｎ_ｃｏｒｅを前記コア領域の屈折率、ｎ_ｐｅｄを前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率、ｎ_ｏｃを前記外側クラッド領域の屈折率、ｎ_ｔｒを前記トレンチ領域の屈折率とするとき、
ｎ_ｃｏｒｅ＞ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｏｃ、
ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｔｒ
を満たし、
前記少なくとも１つのペデスタル領域は、前記曲がり部分内で、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）前記コア領域の前記基本横モードではなく、前記コア領域の前記高次横モードのうちの少なくとも１つを、前記ペデスタル領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合させるように構成され、ここで、前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率ｎ_ｐｅｄは、該ペデスタル領域の該少なくとも１つの横モードの実効屈折率が、前記曲がり部分の前記コア領域の該少なくとも１つの高次横モードの実効屈折率と整合するように構成され、
前記曲がり部分内の前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率ｎ _ｐｅｄ が、前記ペデスタル領域の等価屈折率における予測される反対の曲げ誘起シフトを事前補償するために、０．８ｎ _ｐｅｄ （Ｒ _ｐｅｄ ／Ｒ _ｂｅｎｄ ）、にほぼ等しい量だけ低減され、ここで、Ｒ _ｐｅｄ が前記軸からの前記ペデスタル領域の中心の距離であり、Ｒ _ｂｅｎｄ が前記曲がり部分の半径である、
光ファイバ。 An optical fiber having at least a bent portion,
A core region having a longitudinal axis; and a cladding region surrounding the core region;
Including
Each of the core region and the cladding region is configured to support and guide the propagation of signal light in a fundamental transverse mode and at least one higher order transverse mode, and the mode essentially passes through the core region in the direction of the axis. Propagate,
The cladding region includes an outer cladding region, an annular trench region disposed between the core region and the outer cladding region, and at least one pedestal region extending in the axial direction disposed in the trench region;
Including
The refractive index of the n _core of the core _region, the refractive index of the _{n ped} said at least one pedestal _region, the refractive index of the _{n oc} outer cladding _region, when the _{n tr} and the refractive index of the trench region,
n _core > n _ped > n _oc ,
n _ped > n _tr
The filling,
The at least one pedestal region supports (i) propagation of at least one transverse mode within the bend, and (ii) not the fundamental transverse mode of the core region but the higher order transverse of the core region. At least one of the modes is configured to resonantly couple to at least one transverse mode of the pedestal region, wherein the refractive index n _ped of the at least one pedestal region is An effective refractive index of at least one transverse mode is configured to match an effective refractive index of the at least one higher order transverse mode of the core region of the bent portion ;
In order for the refractive index n _{ped of the} at least one pedestal region in the bend to pre-compensate for the expected opposite bending induced shift in the equivalent refractive index of the pedestal region, 0.8 n _ped (R _ped / R _bend ), where R _ped is the distance of the center of the pedestal region from the axis and R _bend is the radius of the _bend .
Optical fiber. 前記外側クラッド領域の屈折率が、前記結合した横モードが前記外側クラッド領域に漏れるのを可能にするように十分に高い、請求項１に記載の光ファイバ。   The optical fiber of claim 1, wherein the refractive index of the outer cladding region is sufficiently high to allow the coupled transverse modes to leak into the outer cladding region. 前記トレンチ領域内に配置された多数の前記ペデスタル領域を含む、請求項１に記載の光ファイバ。   The optical fiber of claim 1, comprising a number of the pedestal regions disposed within the trench region. 前記ペデスタル領域は前記トレンチ領域内に円周に配置される、請求項３に記載の光ファイバ。 The optical fiber according to claim 3 , wherein the pedestal region is arranged circumferentially within the trench region. 前記ペデスタル領域が、前記トレンチ領域内において方位的に本質的に等しく離間され、同じ半径にある、請求項４に記載の光ファイバ。 The optical fiber of claim 4 , wherein the pedestal regions are azimuthally essentially equally spaced and at the same radius within the trench region. 前記ペデスタル領域が前記トレンチ領域内で半径方向に中心に置かれる、請求項５に記載の光ファイバ。 The optical fiber of claim 5 , wherein the pedestal region is radially centered within the trench region. 前記光ファイバは大モード面積ファイバである、請求項１に記載の光ファイバ。   The optical fiber of claim 1, wherein the optical fiber is a large mode area fiber. 前記外側クラッド領域の屈折率が前記トレンチ領域の屈折率よりも大きい、請求項１に記載の光ファイバ。   The optical fiber according to claim 1, wherein a refractive index of the outer cladding region is larger than a refractive index of the trench region. 前記外側クラッド領域の屈折率が前記トレンチ領域の屈折率と同等であり、前記コア領域から前記ペデスタル領域内に結合したモードを抑制するために前記ペデスタル領域内に配置された損失手段をさらに含む、請求項１に記載の光ファイバ。   A loss means disposed in the pedestal region to suppress a mode in which a refractive index of the outer cladding region is equal to a refractive index of the trench region and coupled from the core region into the pedestal region; The optical fiber according to claim 1. 加えられる光ポンプ・エネルギーに応じて信号光を増幅する大モード面積利得生成光ファイバと、
請求項１に記載の光ファイバを含む前記大モード面積利得生成光ファイバと、
前記ポンプ・エネルギーの光源と、
前記ポンプ・エネルギーおよび前記信号光を前記大モード面積利得生成光ファイバ内に結合するカプラと、
を含む光増幅器。 A large mode area gain generating optical fiber that amplifies the signal light according to the applied optical pump energy;
The large mode area gain generating optical fiber comprising the optical fiber of claim 1;
A light source of the pump energy;
A coupler for coupling the pump energy and the signal light into the large mode area gain generating optical fiber;
Including optical amplifier. 加えられる光ポンプ・エネルギーに応じて信号光を増幅する大モード面積利得生成光ファイバと、
前記大モード面積利得生成光ファイバに結合されたピグテール・ファイバと、
請求項１に記載のファイバを含む前記ファイバのうちの少なくとも１つと、
前記ポンプ・エネルギーの光源と、
前記ポンプ・エネルギーおよび前記信号光を前記大モード面積利得生成光ファイバ内に結合するカプラと、
を含む光増幅器。 A large mode area gain generating optical fiber that amplifies the signal light according to the applied optical pump energy;
A pigtail fiber coupled to the large mode area gain generating optical fiber;
At least one of the fibers comprising the fiber of claim 1;
A light source of the pump energy;
A coupler for coupling the pump energy and the signal light into the large mode area gain generating optical fiber;
Including optical amplifier. 少なくとも曲がっている部分を有する大モード面積光ファイバであって、
長手軸を有するコア領域と、
前記コア領域を囲むクラッド領域と、
を含み、
前記コア領域およびクラッド領域それぞれが基本横モードおよび少なくとも１つの高次横モードの信号光の伝搬をサポートし導波するように構成され、前記モードが前記コア領域を本質的に前記軸の方向に伝搬し、
前記クラッド領域は、
外側クラッド領域と、
前記コア領域と前記外側クラッド領域との間に配置され、前記外側クラッド領域の屈折率よりも低い屈折率を有する環状トレンチ領域と、
それぞれが、前記トレンチ領域内に円周方向に配置され、軸方向に延在する、複数のペデスタル領域と、
を含み、
ｎ_ｃｏｒｅを前記コア領域の屈折率、ｎ_ｐｅｄを前記ペデスタル領域の屈折率、ｎ_ｏｃを前記外側クラッド領域の屈折率、ｎ_ｔｒを前記トレンチ領域の屈折率とするとき、
ｎ_ｃｏｒｅ＞ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｏｃ＞ｎ_ｔｒ
を満たし、
前記曲がり部分内で、前記複数のペデスタル領域および前記外側クラッド領域は、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）前記ファイバが曲がっている場合、前記コア領域の前記高次横モードのうちの少なくとも１つを前記ペデスタル領域のうちの少なくとも１つの横モードに共振的に結合させ、（ｉｉｉ）前記コア領域の前記基本モードを前記ペデスタル領域のいずれの横モードにも共振的に結合させないように構成され、ここで、前記ペデスタル領域の屈折率ｎ_ｐｅｄは、前記ペデスタル領域それぞれの前記少なくとも１つの横モードの実効屈折率が、前記曲がり部分の前記コア領域の前記少なくとも１つの高次横モードの実効屈折率と整合するように構成され、
前記曲がり部分内の前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率ｎ _ｐｅｄ が、前記ペデスタル領域の等価屈折率における予測される反対の曲げ誘起シフトを事前補償するために、０．８ｎ _ｐｅｄ （Ｒ _ｐｅｄ ／Ｒ _ｂｅｎｄ ）、にほぼ等しい量だけ低減され、ここで、Ｒ _ｐｅｄ が前記軸からの前記ペデスタル領域の中心の距離であり、Ｒ _ｂｅｎｄ が前記曲がり部分の半径である、
大モード面積光ファイバ。 A large mode area optical fiber having at least a bent portion,
A core region having a longitudinal axis;
A cladding region surrounding the core region;
Including
Each of the core region and the cladding region is configured to support and guide the propagation of signal light in a fundamental transverse mode and at least one higher order transverse mode, and the mode essentially passes through the core region in the direction of the axis. Propagate,
The cladding region is
An outer cladding region;
An annular trench region disposed between the core region and the outer cladding region and having a refractive index lower than that of the outer cladding region;
A plurality of pedestal regions, each disposed circumferentially within the trench region and extending in an axial direction;
Including
The refractive index of the n _core of the core _region, the refractive index of the _{n ped} said pedestal _region, the refractive index of the _{n oc} outer cladding _region, when the _{n tr} and the refractive index of the trench region,
n _core > n _ped > n _oc > n _tr
The filling,
Within the bent portion, the plurality of pedestal regions and the outer cladding region support (i) propagation of at least one transverse mode, and (ii) when the fiber is bent, the higher order of the core region At least one of the transverse modes is resonantly coupled to at least one of the transverse modes of the pedestal region, and (iii) the fundamental mode of the core region is resonant with any transverse mode of the pedestal region Wherein the refractive index n _ped of the pedestal region is such that the effective refractive index of the at least one transverse mode of each of the pedestal regions is the at least one of the core regions of the bent portion Configured to match the effective refractive index of higher-order transverse modes ,
In order for the refractive index n _{ped of the} at least one pedestal region in the bend to pre-compensate for the expected opposite bending induced shift in the equivalent refractive index of the pedestal region, 0.8 n _ped (R _ped / R _bend ), where R _ped is the distance of the center of the pedestal region from the axis and R _bend is the radius of the _bend .
Large mode area optical fiber. 前記複数のペデスタル領域それぞれは、前記トレンチ領域内において方位的に本質的に等しく離間され、同じ半径の位置にある、請求項１２に記載の大モード面積光ファイバ。 The large mode area optical fiber of claim 12 , wherein each of the plurality of pedestal regions is azimuthally essentially equally spaced and located at the same radius within the trench region. 光ファイバであって、
曲がっている第１の部分および直線である第２の部分を含み、
前記第１の部分及び前記第２の部分の各々は、長手軸を有するコア領域と、前記コア領域を囲むクラッド領域と、を含み、
前記コア領域および前記クラッド領域それぞれは、基本横モードおよび少なくとも１つの高次横モードの信号光の伝搬をサポートし導波するように構成され、前記モードが前記コア領域を本質的に前記軸の方向に伝搬し、
前記クラッド領域は、
外側クラッド領域と、
前記コア領域と前記外側クラッド領域との間に配置された環状トレンチ領域と、
前記トレンチ領域内に配置された軸方向に延在する少なくとも１つのペデスタル領域と、
を含み、
ｎ_ｃｏｒｅを前記コア領域の屈折率、ｎ_ｐｅｄを前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率、ｎｏｃを前記外側クラッド領域の屈折率、ｎ_ｔｒを前記トレンチ領域の屈折率とするとき、
ｎ_ｃｏｒｅ＞ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｏｃ、
ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｔｒ
を満たし、
前記少なくとも１つのペデスタル領域は、前記曲がり部分内で、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）前記コア領域の前記高次横モードのうちの少なくとも１つの選択されたモードを前記ペデスタル領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合させ、（ｉｉｉ）前記コア領域の前記基本モードを前記ペデスタル領域のいずれの横モードにも共振的に結合させないように構成され、ここで、前記屈折率ｎ_ｐｅｄは、前記ペデスタル領域の前記少なくとも１つの横モードの実効屈折率が、前記曲がり部分の前記コア領域の前記少なくとも１つの高次横モードの実効屈折率と整合するように構成され、
前記少なくとも１つのペデスタル領域は、前記直線の部分内で、（ｉ）少なくとも１つの横モードの伝搬をサポートし、（ｉｉ）前記コア領域の前記選択されたモードを前記ペデスタル領域のいずれの横モードにも結合させないように構成され、
前記曲がり部分内の前記少なくとも１つのペデスタル領域の屈折率ｎ _ｐｅｄ が、前記ペデスタル領域の等価屈折率における予測される反対の曲げ誘起シフトを事前補償するために、０．８ｎ _ｐｅｄ （Ｒ _ｐｅｄ ／Ｒ _ｂｅｎｄ ）、にほぼ等しい量だけ低減され、ここで、Ｒ _ｐｅｄ が前記軸からの前記ペデスタル領域の中心の距離であり、Ｒ _ｂｅｎｄ が前記曲がり部分の半径である、
光ファイバ。 An optical fiber,
A first portion that is bent and a second portion that is straight;
Each of the first portion and the second portion includes a core region having a longitudinal axis, and a cladding region surrounding the core region,
Each of the core region and the cladding region is configured to support and guide the propagation of fundamental transverse mode and at least one higher order transverse mode signal light, the mode essentially passing through the core region of the axis. Propagate in the direction,
The cladding region is
An outer cladding region;
An annular trench region disposed between the core region and the outer cladding region;
At least one pedestal region extending in the axial direction disposed in the trench region;
Including
When n _core is the refractive index of the core region, n _ped is the refractive index of the at least one pedestal region, noc is the refractive index of the outer cladding region, and n _tr is the refractive index of the trench region,
n _core > n _ped > n _oc ,
n _ped > n _tr
The filling,
The at least one pedestal region supports (i) propagation of at least one transverse mode within the bend, and (ii) at least one selected mode of the higher order transverse modes of the core region Is configured to resonantly couple to at least one transverse mode of the pedestal region, and (iii) not to resonantly couple the fundamental mode of the core region to any transverse mode of the pedestal region, wherein The refractive index n _ped is configured such that the effective refractive index of the at least one transverse mode of the pedestal region matches the effective refractive index of the at least one higher-order transverse mode of the core region of the bent portion. And
The at least one pedestal region supports (i) at least one transverse mode propagation within the straight portion, and (ii) the selected mode of the core region is any transverse mode of the pedestal region. also configured so as not to bind to,
In order for the refractive index n _{ped of the} at least one pedestal region in the bend to pre-compensate for the expected opposite bending induced shift in the equivalent refractive index of the pedestal region, 0.8 n _ped (R _ped / R _bend ), where R _ped is the distance of the center of the pedestal region from the axis and R _bend is the radius of the _bend .
Optical fiber.

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