JPH06216441A - Fiber for optical amplifier and amplifier - Google Patents
Fiber for optical amplifier and amplifierInfo
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- JPH06216441A JPH06216441A JP5007490A JP749093A JPH06216441A JP H06216441 A JPH06216441 A JP H06216441A JP 5007490 A JP5007490 A JP 5007490A JP 749093 A JP749093 A JP 749093A JP H06216441 A JPH06216441 A JP H06216441A
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大電力増幅を実現する
ことができる光増幅器用ファイバおよびそれを用いた高
効率光ファイバ増幅器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber for an optical amplifier capable of realizing high power amplification and a high efficiency optical fiber amplifier using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、光ファイバのコア内にＥｒ，Ｎ
ｄ，Ｐｒなどの希土類元素を添加し、その光ファイバ
に、添加した希土類元素に固有の吸収特性をもつ励起光
を励起することによって、信号光を増幅する光ファイバ
増幅器の研究開発が活発化してきた。2. Description of the Related Art Recently, Er, N has been incorporated in the core of an optical fiber.
R & D on optical fiber amplifiers that amplify signal light by adding rare earth elements such as d and Pr and exciting the optical fibers with pumping light having absorption characteristics peculiar to the added rare earth elements has been activated. It was
【０００３】図１５は従来の光ファイバ増幅器の構成例
を示したものである。これは、波長１．５μｍ帯の信号
光を矢印２０，２１に示すようＥｒを添加した光ファイ
バ２２のコア内を伝搬させると共に、その途中から光方
向性結合器２３を介して波長１．４７μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の励起用半導体レーザ２４を駆動回路２
５で駆動して、その励起光も光ファイバ２２に伝搬させ
ることにより、反転分布状態を実現し、それにより上記
信号光を数百倍から１万倍程度に増幅する作用をもった
ものである。FIG. 15 shows an example of the configuration of a conventional optical fiber amplifier. This is because the signal light in the wavelength band of 1.5 μm is propagated in the core of the optical fiber 22 to which Er is added as shown by arrows 20 and 21, and the wavelength of 1.47 μm is transmitted from the middle through the optical directional coupler 23. (Or 0.98 μm) pumping semiconductor laser 24 to drive circuit 2
5 and the pumping light thereof is also propagated to the optical fiber 22 to realize the population inversion state, thereby amplifying the signal light by several hundred times to 10,000 times. .
【０００４】尚、出力側の光方向性結合器２３は増幅さ
れた信号光の中に含まれる励起用半導体レーザの光を除
去するための機能をもったものである。The optical directional coupler 23 on the output side has a function of removing the light of the pumping semiconductor laser contained in the amplified signal light.
【０００５】[0005]
【従来技術の問題点】しかしながら、従来の光ファイバ
増幅器には次のような解決しなければならない課題が残
されている。However, the conventional optical fiber amplifier has the following problems to be solved.
【０００６】(1) コア内へ入射する信号光の電力が＋１
０数ｄＢｍ以上になると増幅度が急激に 低下してく
る。すなわち、出力側に大きな光電力を得ることが難し
い。(1) The power of the signal light incident on the core is +1
The amplification factor drops sharply when the number exceeds 0 dBm. That is, it is difficult to obtain large optical power on the output side.
【０００７】(2) 従って、信号光を数十以上に分配する
いわゆる分配システムを実現することが難しい。(2) Therefore, it is difficult to realize a so-called distribution system that distributes signal light into several tens or more.
【０００８】(3) コア内に入射した励起光は効率良く増
幅器用として奇与せず、かなりの励起光が 出力側の光
方向性結合器より排出され不経済である。(3) The pumping light that has entered the core is not efficiently used for an amplifier, and a considerable amount of pumping light is emitted from the optical directional coupler on the output side, which is uneconomical.
【０００９】[0009]
【発明の目的】本発明の目的は、前記した従来技術の欠
点を解消するために、クラッド内に希土類元素を含んだ
複数のコアを有する光ファイバを用い、上記光ファイバ
のそれぞれのコア内に励起光を一様に励起することによ
って、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることがで
きる高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファ
イバ増幅器を提供することにある。It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art by using an optical fiber having a plurality of cores containing a rare earth element in a clad, and using the optical fiber in each core of the optical fiber. It is an object of the present invention to provide a high-efficiency optical amplifier fiber that can perform high-power amplification extremely efficiently by uniformly exciting pump light, and an optical fiber amplifier using the same.
【００１０】[0010]
【発明の要点】第１の発明は、クラッド内に、そのクラ
ッドの屈折率よりも高く、希土類元素を含んだコアが少
なくとも２つ含まれ光ファイバの片端面、あるいは両端
面に、該光ファイバと略同一構造でコア内に希土類元素
を含まない光ファイバを接続してなる光増幅器用ファイ
バである。The first aspect of the present invention is to provide at least two cores containing a rare earth element having a refractive index higher than that of the clad in the clad, the optical fiber being provided on one end surface or both end surfaces of the optical fiber. Is a fiber for an optical amplifier, which has substantially the same structure as that of the optical fiber and has an optical fiber connected to the core and containing no rare earth element.
【００１１】第２の発明は、第１の発明の光ファイバ内
に信号光と励起光を伝搬させることにより、信号光を増
幅するようにした高効率光ファイバ増幅器である。A second invention is a high-efficiency optical fiber amplifier for amplifying the signal light by propagating the signal light and the pumping light in the optical fiber of the first invention.
【００１２】第３の発明は、第１の発明において、希土
類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア内には、
希土類元素の他に、蛍光特性に影響を与える添加物とし
て、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 など
を少なくとも１種添加したことを特徴とする光増幅器用
ファイバである。A third invention is the same as in the first invention, wherein the core of each optical fiber doped with a rare earth element is
In addition to the rare earth element, at least one kind of P 2 O 5 , Al 2 O 3 , CeO 2 , Yb 2 O 3 and the like is added as an additive that affects the fluorescence characteristics. is there.
【００１３】第４の発明は、第１および第３の発明にお
いて、隣り同志のコアは少なくとも１部が接しているこ
とを特徴とする光増幅器用ファイバである。A fourth invention is an optical amplifier fiber according to the first and third inventions, wherein at least a part of adjacent cores are in contact with each other.
【００１４】第５の発明は、第１および第３の発明にお
いて、コアの形状は少なくとも１つは異なっていること
を特徴とする光増幅器用ファイバである。A fifth invention is an optical amplifier fiber according to the first and third inventions, wherein at least one of the cores has a different shape.
【００１５】第６の発明は、第１、第３、第４および第
５の発明において、それぞれのコアの屈折率は少なくと
も１つは異なっていることを特徴とする光増幅器用ファ
イバである。A sixth invention is an optical amplifier fiber according to the first, third, fourth and fifth inventions, wherein at least one of the cores has a different refractive index.
【００１６】第７の発明は、第１、第３から第６の発明
において、それぞれのコア内の希土類元素の添加量は少
なくとも１つは異なっていることを特徴とする光増幅器
用ファイバである。A seventh invention is an optical amplifier fiber characterized in that, in the first, third to sixth inventions, at least one of the rare earth elements is added in different amounts in each core. .
【００１７】第８の発明は、第１、第３から第７におい
て、それぞれのコア内に添加する希土類元素としてはＥ
ｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｈｏなどの中から
少なくとも１種含んだものを用いたことを特徴とする光
増幅器用ファイバである。In the eighth invention, in the first, third to seventh inventions, the rare earth element added to each core is E.
It is a fiber for an optical amplifier characterized by using at least one of r, Nd, Pr, Yb, Ce, Sm, Ho and the like.
【００１８】第９の発明は、第１、第３から第８におい
て、それぞれのコア外周に、コアの屈折率と略等しいか
それよりも低い値の屈折率を有する中間層が覆われてい
ることを特徴とする光増幅器用ファイバである。In a ninth aspect of the invention, in the first, third to eighth aspects, the outer periphery of each core is covered with an intermediate layer having a refractive index substantially equal to or lower than the refractive index of the core. It is a fiber for optical amplifiers characterized by the above.
【００１９】第１０の発明は、第２の発明において、希
土類元素を含んだコアを有する光ファイバの片端面側に
のみに希土類元素を含まないコアを有する光ファイバが
接続されている場合には、励起光は希土類元素を含まな
いコアを有する光ファイバ側から励起して伝搬させるよ
うにした高効率光ファイバ増幅器である。In a tenth aspect of the present invention, in the second aspect, when an optical fiber having a core containing no rare earth element is connected to only one end face side of the optical fiber having a core containing rare earth element. The pumping light is a high-efficiency optical fiber amplifier in which the pumping light is pumped and propagated from the optical fiber side having a core containing no rare earth element.
【００２０】第１の発明によれば、励起光（波長λｐ）
信号光（波長λｓ）を、クラッド内にそのクラッドの屈
折率よりも高く、希土類元素を含まないコアが少なくと
も２つ含まれた光ファイバ内をまず伝搬させることによ
り、それぞれのコア内の励起光および信号光パワを一様
に保たせた後、該光ファイバと略同一構造でコア内に希
土類元素を含んだ光ファイバを接続して上記励起光と信
号光を希土類元素を含んだコア内を伝搬させるので、希
土類元素を含んだそれぞれのコア内で信号光は一様に増
幅され、上記希土類元素を含んだ光ファイバの出射端側
には大きく電力増幅された信号光をとりだすことができ
る。すなわち、コア数が多い程、増幅度を大きくとるこ
とができ、従来のコアが１個の光ファイバに比し、少な
くとも２倍以上の信号光パワを得ることができる。According to the first invention, the excitation light (wavelength λp)
The signal light (wavelength λs) is first propagated in the optical fiber having at least two cores containing no rare earth element and having a refractive index higher than that of the clad, so that the pumping light in each core is propagated. And after keeping the signal light power uniformly, an optical fiber containing a rare earth element in the core having substantially the same structure as the optical fiber is connected to the pump light and the signal light in the core containing the rare earth element. Since the signal light is propagated, the signal light is uniformly amplified in each core containing the rare earth element, and the signal light whose power is greatly amplified can be taken out to the emission end side of the optical fiber containing the rare earth element. That is, the larger the number of cores, the larger the amplification degree, and the signal light power that is at least twice as high as that of the conventional optical fiber having one core can be obtained.
【００２１】第２の発明によれば、第１の発明の光ファ
イバ内に大パワの信号光と励起光を伝搬させることによ
り、より効率良く増幅された大電力の信号光を得ること
ができる高効率光ファイバ増幅器を実現することができ
る。According to the second invention, by propagating the large-power signal light and the pumping light in the optical fiber of the first invention, it is possible to obtain more efficiently amplified high-power signal light. A highly efficient optical fiber amplifier can be realized.
【００２２】第３の発明によれば、第１の発明におい
て、希土類元素を添加したそれぞれの光ファイバのコア
内には、希土類元素の他に、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｃ
ｅＯ2，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与える添加
物を添加することにより、より大電力増幅を実現するこ
とができ、またより広帯域な大電力増幅器を得ることが
できる。たとえば、コア材としてＳｉＯ2 にＧｅＯ2 を
添加したものに、希土類元素としてＥｒを添加し、さら
にこれにＡｌ2 Ｏ3 を添加することにより、Ｅｒ添加量
を２，０００ｐｐｍ程度に増大しても濃度消光による増
幅度の低下を抑えることができる。また帯域特性を拡大
することができる。According to the third invention, in the core of each optical fiber to which the rare earth element is added in the first invention, in addition to the rare earth element, P 2 O 5 , Al 2 O 3 and C are contained.
By adding an additive such as eO 2 or Yb 2 O 3 that affects the fluorescence characteristics, it is possible to realize higher power amplification and obtain a wider power amplifier with a wider band. For example, by adding GeO 2 to SiO 2 as a core material, Er as a rare earth element, and further adding Al 2 O 3 thereto, even if the Er addition amount is increased to about 2,000 ppm. It is possible to suppress a decrease in amplification degree due to concentration quenching. In addition, the band characteristic can be expanded.
【００２３】第４の発明によれば、隣り同志のコアは少
なくとも１部が接しているので、不要なクラッディング
モードの伝搬、モード変換等による光ファイバの伝搬損
失を小さく抑えることができる。この光ファイバの伝搬
損失を小さく抑えることは、励起光の信号光へのエネル
ギー変換効率の向上、および信号光と励起光の減衰を抑
えることができるので、より高い電力増幅を期待するこ
とができる。According to the fourth aspect, at least a part of adjacent cores are in contact with each other, so that propagation loss of the optical fiber due to unnecessary cladding mode propagation, mode conversion, etc. can be suppressed to a small level. By suppressing the propagation loss of this optical fiber to be small, the energy conversion efficiency of the pumping light to the signal light can be improved, and the attenuation of the signal light and the pumping light can be suppressed, so that higher power amplification can be expected. .
【００２４】第５の発明によれば、マルチコアの中のコ
アの形状が少なくとも１つは異なっているようにするこ
とにより、マルチコアグループで構成するマルチコアグ
ループ断面積内のマルチコアの占有面積を多くすること
ができ、コア以外（すなわち、クラッド）の占有面積を
少なくすることができる。これは、第４の発明と同様な
効果をもたらす。According to the fifth aspect of the present invention, at least one of the cores in the multi-cores has a different shape, thereby increasing the area occupied by the multi-cores in the cross-sectional area of the multi-core group constituted by the multi-core groups. Therefore, the occupied area other than the core (that is, the clad) can be reduced. This brings about an effect similar to that of the fourth invention.
【００２５】第６の発明によれば、マルチコアの中の少
なくとも１つのコアの屈折率を異ならせることによっ
て、より効率よく大電力増幅を行なわせることが可能と
なる。たとえば、数十個のコアからなるマルチコアの中
の中心から外周のコアグループに離れるにつれて屈折率
を少しずつ高くして、それぞれのコア内への励起光およ
び信号光のパワの均一化を図るようにすると、より効率
的に大電力増幅された信号光を伝搬させることができ
る。すなわち、それぞれのコアの屈折率が一様である
と、上記マルチコアに励振された励起光および信号光は
ガウス分布に近いので、マルチコアグループの中心のコ
ア付近のパワが最も大きく、外周に行くにつれ、パワは
弱くなる。したがって、上記パワ分布を補正するように
屈折率分布をもたせたものである。同様に、第７の発明
も第６の発明と同じ考えの基に希土類元素の添加量に分
布をもたせるようにしたものである。According to the sixth aspect of the present invention, at least one core in the multi-core is made to have a different refractive index, so that high power amplification can be performed more efficiently. For example, in order to make the power of pumping light and signal light uniform in each core, gradually increase the refractive index from the center of the multi-core consisting of several dozen cores to the outer core group. With this, it is possible to propagate the signal light amplified with high power more efficiently. That is, if the refractive index of each core is uniform, the excitation light and signal light excited by the multi-core are close to Gaussian distribution, so the power near the core at the center of the multi-core group is the largest, and as it goes to the outer circumference. , Power becomes weak. Therefore, a refractive index distribution is provided so as to correct the power distribution. Similarly, the seventh aspect of the invention is based on the same idea as the sixth aspect of the invention so that the amount of the rare earth element added has a distribution.
【００２６】第８の発明は、マルチコアのそれぞれのコ
ア内に添加する希土類元素として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，
Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈｏなどの中から少なくとも
１種添加するようにしたものであり、これは、複数の波
長帯での信号光を増幅させたり、増幅帯域特性を拡げた
り、増幅度を高くしたりするのに有効である。The eighth aspect of the present invention is to add Er, Nd, Pr, as rare earth elements to be added into each core of the multi-core.
At least one of Yb, Ce, Sm, Tm, Ho, etc. is added. This is for amplifying signal light in a plurality of wavelength bands, expanding the amplification band characteristic, and increasing the amplification degree. It is effective in raising the height.
【００２７】第９の発明は、マルチコアファイバ作成時
に生ずる不要な伝搬損失（吸収および散乱損失）を抑圧
するのに有効である。すなわち、希土類元素の添加され
たコア母材をそれぞれ作成し、これから母材をガラス管
（石英系、多成分系ガラス管）内に挿入し、加熱炉で加
熱してコラプスした後に線引きするか、コラプスしなが
ら線引きする。しかし、コア母材外周同志が接触してキ
ズがついたりすると、散乱損失を誘因する。またそれぞ
れのコア母材の軟化点温度が高いとマルチコアグループ
の断面形状が円形状に近づきにくい。ところが、それぞ
れのコアの外周に、コアの屈折率と略等しいかそれより
も低い値の屈折率を有する中間層が覆われていると、線
引き時に上記のような散乱損失を軽減でき、またマルチ
コアグループの断面形状を丸くなるように近づけること
が可能である。The ninth aspect of the invention is effective in suppressing unnecessary propagation loss (absorption and scattering loss) that occurs when a multicore fiber is produced. That is, each core base material to which a rare earth element is added is prepared, and then the base material is inserted into a glass tube (quartz-based, multi-component glass tube), heated in a heating furnace, collapsed, or drawn. Draw a line while collapsing. However, if the outer edges of the core base material come into contact with each other and are scratched, scattering loss is induced. Further, when the softening point temperature of each core base material is high, it is difficult for the cross-sectional shape of the multi-core group to approach a circular shape. However, when the outer periphery of each core is covered with an intermediate layer having a refractive index substantially equal to or lower than the refractive index of the core, the scattering loss as described above can be reduced during drawing, and the multicore It is possible to bring the cross-sectional shapes of the groups closer together in a rounded manner.
【００２８】第１０の発明は第１の発明の効果と同様の
効果を期待することができる。The tenth invention can be expected to have the same effects as the effects of the first invention.
【００２９】[0029]
【発明の実施例】図１に本発明の光増幅器用ファイバの
実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the optical amplifier fiber of the present invention.
【００３０】同図（ａ）は上記ファイバの正面図、
（ｂ）は上記ファイバの左側断面図、（ｃ）は上記ファ
イバの右側断面図をそれぞれ示したものである。この光
増幅器用ファイバは、２つのファイバ１および２が接続
部７で接続されて構成されている。まずファイバ１は、
クラッド５内に、そのクラッドの屈折率ｎc よりも高
く、希土類元素を含んだコア（屈折率ｎw ，ｎw ＞
ｎc ）が１９個、ファイバ１の断面内の中央部に密集し
てマルチコアグループ３を構成したものである。ファイ
バ２は、ファイバ１と略同一構造で、それぞれのコア内
に希土類元素が添加されていないものである。上記ファ
イバ１とファイバ２が接続部で接続された構成である。
ここで、ファイバ１およびファイバ２のコアとクラッド
との比屈折率差△（＝ｎw −ｎc ／ｎw ×１００％）は
０．数％から数％の範囲から選ばれる。そして通常のシ
ングルモードファイバ伝送路の途中に挿入して大電力増
幅を実現する場合には、上記ファイバ１とファイバ２は
いずれもシングルモード伝送となるように、△およびマ
ルチコアグループ３（４）の直径が所望値に設定され
る。クラッド５（６）の直径は、通常のシングルモード
ファイバのクラッド径と略等しいことが好ましいが、そ
れよりも大きくてもかまわない。FIG. 3A is a front view of the above fiber,
(B) is a left sectional view of the fiber, and (c) is a right sectional view of the fiber. This optical amplifier fiber is configured by connecting two fibers 1 and 2 at a connecting portion 7. First fiber 1
A core (refractive index n w , n w > higher than the refractive index n c of the clad and containing a rare earth element is included in the clad 5.
n c ), which are 19 in number, are densely arranged in the central portion of the cross section of the fiber 1 to form the multi-core group 3. The fiber 2 has substantially the same structure as the fiber 1, and the rare earth element is not added in each core. This is a configuration in which the fiber 1 and the fiber 2 are connected at a connecting portion.
Here, the relative refractive index difference Δ (= n w −n c / n w × 100%) between the core and the clad of the fibers 1 and 2 is 0. It is selected from the range of several percent to several percent. When a high power amplification is realized by inserting it in the middle of a normal single mode fiber transmission line, Δ and the multi-core group 3 (4) are set so that both the fiber 1 and the fiber 2 are single mode transmission. The diameter is set to the desired value. The diameter of the clad 5 (6) is preferably substantially equal to the clad diameter of a normal single mode fiber, but may be larger than that.
【００３１】図２は本発明の光増幅器用ファイバを用い
て構成した高効率光ファイバ増幅器の構成列を示したも
のである。希土類元素を含まないマルチコアファイバ２
の前段には信号光９−１と励起光１０−１を合波して希
土類元素を含まないマルチコアファイバ２内へ結合させ
るための光合分波器８−１が接続されている。希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１の後段には、希土類元
素を含んだマルチコアファイバ１内で吸収しきれずに伝
搬してきた残留励起光１０−２を分離するための光合分
波器８−２が接続されている。図２の具体的な実施例に
ついて述べる。信号光９−１には波長１．５μｍ帯
（１．５３〜１．５７μｍの範囲の波長）の信号を用い
る。励起光１０−１には波長１．４８μｍ（あるいは
０．９８μｍ）の半導体レーザ光を用いる。光合分波器
８−１および８−２は信号光９−１はそのまま通し、励
起光１０−１（１０−２）のみを分波する特性をもった
ものであり、光ファイバ型、導波路型、あるいは干渉膜
フィルタを用いたバルク構成型、などで構成され、これ
らはよく知られている。希土類元素を含まないマルチコ
アファイバ２は、石英系ファイバで構成され、コアには
ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 （数モル％から１０数モル％）とＡ
ｌ2 Ｏ3 （１，０００重量％から数千重量％）を添加し
たものを用い、クラッド６にはＳｉＯ2 あるいはＳｉＯ
2 にＦを数モル％添加したものを用いた。そしてクラッ
ド６の直径は１２５μｍ、マルチコアグループ４の直径
は約１０μｍとした。次に、希土類元素を含んだマルチ
コアファイバ１も上記マルチコアファイバ２と同一構
造、組成とした。ただし、それぞれのコア内にはＥｒ
（１，０００ｐｐｍ〜２，０００ｐｐｍ）を添加した。
上記構成において、励起光１０−１を２００ｍｗから５
５０ｍｗまで変えて増幅された信号光９−２の出力を測
定した結果、増幅された信号光９−２は直線的に増大さ
せることができた。その時の利得は４８ｄＢであった。
次に信号光９−１の出力を変えて増幅された信号光９−
２の出力を測定した結果、増幅された信号光９−２の出
力が＋２８ｄＢｍまで、利得は飽和しないことがわかっ
た。すなわち、大電力増幅が実現されていることがわか
った。また、希土類元素を含んだマルチコアファイバ１
の出力端のニアフィールドパターンを測定した結果、そ
れぞれのコア内の光パワ分布は非常に一様であることが
わかった。これは希土類元素を含まないマルチコアファ
イバ２を通して信号光９−１と励起光１０−１を励起し
たことによる効果である。FIG. 2 shows a series of high-efficiency optical fiber amplifiers constructed by using the optical amplifier fiber of the present invention. Multi-core fiber containing no rare earth element 2
An optical multiplexer / demultiplexer 8-1 for multiplexing the signal light 9-1 and the pumping light 10-1 and coupling them into the multi-core fiber 2 containing no rare earth element is connected to the front stage of the above. An optical multiplexer / demultiplexer 8-2 for separating the residual pumping light 10-2 propagated without being completely absorbed in the multi-core fiber 1 containing a rare earth element is connected to the subsequent stage of the multi-core fiber 1 containing a rare earth element. Has been done. A concrete example of FIG. 2 will be described. A signal in the wavelength band of 1.5 μm (wavelength in the range of 1.53 to 1.57 μm) is used for the signal light 9-1. A semiconductor laser light having a wavelength of 1.48 μm (or 0.98 μm) is used as the excitation light 10-1. The optical multiplexers / demultiplexers 8-1 and 8-2 have a characteristic of passing the signal light 9-1 as it is and demultiplexing only the pumping light 10-1 (10-2). Type or bulk construction type using an interference film filter, and the like, which are well known. The multi-core fiber 2 containing no rare earth element is composed of a silica-based fiber, and the core contains SiO 2 and GeO 2 (several mol% to several tens of mol%) and A.
1 2 O 3 (1,000 wt% to several thousand wt%) is added, and the cladding 6 is made of SiO 2 or SiO 2.
A mixture obtained by adding a few mol% of F to 2 was used. The diameter of the clad 6 was 125 μm, and the diameter of the multi-core group 4 was about 10 μm. Next, the multi-core fiber 1 containing a rare earth element also had the same structure and composition as the multi-core fiber 2. However, Er in each core
(1,000 ppm to 2,000 ppm) was added.
In the above configuration, the pumping light 10-1 is changed from 200 mw to 5
As a result of measuring the output of the amplified signal light 9-2 while changing it to 50 mw, the amplified signal light 9-2 could be increased linearly. The gain at that time was 48 dB.
Next, the output of the signal light 9-1 is changed and the amplified signal light 9-
As a result of measuring the output of No. 2, it was found that the gain was not saturated until the output of the amplified signal light 9-2 reached +28 dBm. That is, it was found that high power amplification was realized. Also, a multi-core fiber containing a rare earth element 1
As a result of measuring the near-field pattern at the output end of, the optical power distribution in each core was found to be very uniform. This is the effect of pumping the signal light 9-1 and the pump light 10-1 through the multi-core fiber 2 containing no rare earth element.
【００３２】図３は本発明の光増幅器用ファイバの第２
の実施例を示したものである。これは希土類元素を含ん
だマルチコアファイバ１の両端に希土類元素を含まない
マルチコアファイバ２−１および２−２を接続した構成
である。この構成によれば、信号光および励起光は希土
類元素を含まないマルチコアファイバ２−１か２−２の
どちらからか、あるいは両方から励振してもよい。FIG. 3 shows a second optical amplifier fiber of the present invention.
FIG. This is a configuration in which multicore fibers 2-1 and 2-2 containing no rare earth element are connected to both ends of a multicore fiber 1 containing rare earth element. According to this configuration, the signal light and the pumping light may be excited from either the multi-core fiber 2-1 or 2-2 containing no rare earth element, or both.
【００３３】図４は図３の光増幅器用ファイバを用いて
構成した光増幅器の実施例を示したものである。すなわ
ち、希土類元素を含まないマルチコアファイバ２−１の
前段に信号光９−１と励起光１０−１を合波するための
光合分波器８−１が接続され、希土類元素を含まないマ
ルチコアファイバ２−２の後段に励起光１０−３を合波
するための光合分波器８−２が接続されている。すなわ
ち、励起光は信号光９−１の入力例からと、増幅された
信号光９−２の出力例から励振され、かつ残留励起光が
それぞれ分離される。なお、この構成では、信号光の入
射は図４の左側以外に、右側から行なってもよい。な
お、図２および図４の構成と従来の１個のコアを有する
光増幅器用ファイバを用いた増幅器の特性を比較実験し
たところ、従来の光増幅器では利得４８ｄＢを得るの
に、ファイバ長は約１００ｍ以上であったが、本発明の
ファイバ長は約１／２以下で実現できた。また利得が飽
和する信号光９−２の出力は、従来の場合、＋１２ｄＢ
であったのに、本発明の場合には＋２８ｄＢｍまで大丈
夫であった。ただし、希土類元素を添加しないマルチコ
アファイバ２−１および２−２の長さは５０ｃｍ以上あ
ればそれぞれのコア内の光パワ分布をほぼ一様にするこ
とができる。長ければ長い程、より一様にすることがで
きるが、あまり長くなると、伝搬損失が増大してくる。FIG. 4 shows an embodiment of an optical amplifier constructed by using the optical amplifier fiber of FIG. That is, an optical multiplexer / demultiplexer 8-1 for multiplexing the signal light 9-1 and the pumping light 10-1 is connected to the preceding stage of the multi-core fiber 2-1 containing no rare earth element, and the multi-core fiber containing no rare earth element is connected. An optical multiplexer / demultiplexer 8-2 for multiplexing the pumping light 10-3 is connected to the latter stage of 2-2. That is, the pumping light is excited from the input example of the signal light 9-1 and the output example of the amplified signal light 9-2, and the residual pumping light is separated. In this configuration, the signal light may be incident from the right side instead of the left side in FIG. 2 and FIG. 4 and the characteristics of an amplifier using a conventional optical amplifier fiber having one core are compared and tested, a gain of 48 dB is obtained with the conventional optical amplifier, but the fiber length is about Although it was 100 m or more, the fiber length of the present invention could be realized in about 1/2 or less. Further, the output of the signal light 9-2 where the gain is saturated is +12 dB in the conventional case.
However, in the case of the present invention, it was okay up to +28 dBm. However, if the lengths of the multi-core fibers 2-1 and 2-2 to which the rare earth element is not added are 50 cm or more, the optical power distribution in each core can be made substantially uniform. The longer the length, the more uniform it becomes, but if it is too long, the propagation loss increases.
【００３４】図５〜図１０は希土類元素を含んだマルチ
コアファイバ１（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ２）の正面図（ａ）と断面図（ｂ）を示し
たものである。まず図５はコア（１１−１〜１１−２
１）が２１個の場合である。図６はコア（１１−１〜１
１−９）が９個の場合である。図７はコア（１１−１〜
１１−３）が１３個の場合であり、この実施例では中心
のコア１１−１が周辺のコア（１１−２〜１１−３）よ
りも大きい形状に構成されている。この構造は、中心の
コア１１−１内の光パワ分布を大きくとる場合に有効で
ある。また希土類元素の添加量を中心のコア１１−１内
に一番多くして高利得化を図る場合に有効である。図８
はコア（１１−１〜１１−１３）が接している場合の構
造であり、これはマルチコアファイバの伝搬損失を低減
するのに有効な構造である。図９はそれぞれのコア（１
１−１〜１１−２１）の外周をコアの屈折率と略等しい
かそれよりも低い値の屈折率を有する中間層１２で覆っ
た構造である。図１０はマルチコアグループの外周に低
屈折率層１３を設けた構成である。ここでマルチコアグ
ループ内のクラッド１４と外側のクラッド５（６）の屈
折率は等しくてもよく、あるいは異なってもよい。5 to 10 show a front view (a) and a cross-sectional view (b) of a multi-core fiber 1 containing rare earth elements (or a multi-core fiber 2 containing no rare earth elements). First, FIG. 5 shows cores (11-1 to 11-2).
1) is the case of 21 pieces. FIG. 6 shows cores (11-1 to 1
1-9) is 9 cases. FIG. 7 shows the cores (11-1 to 11-1
11-3) is thirteen, and in this embodiment, the central core 11-1 is larger than the peripheral cores (11-2 to 11-3). This structure is effective when the optical power distribution in the central core 11-1 is large. Further, it is effective in increasing the gain by increasing the amount of the rare earth element added in the central core 11-1. Figure 8
Is a structure when the cores (11-1 to 11-13) are in contact with each other, which is an effective structure for reducing the propagation loss of the multi-core fiber. Figure 9 shows each core (1
1-1 to 11-21) is covered with an intermediate layer 12 having a refractive index substantially equal to or lower than the refractive index of the core. FIG. 10 shows a structure in which the low refractive index layer 13 is provided on the outer periphery of the multi-core group. Here, the refractive index of the cladding 14 in the multi-core group and the refractive index of the outer cladding 5 (6) may be the same or different.
【００３５】図１１は本発明の希土類元素を含んだマル
チコアファイバ（あるいは希土類元素を含まないマルチ
コアファイバ）の断面図の実施例を示したものである。
（ａ）から（ｊ）はコア数が７個から３６１個の場合の
断面図を示してあるが、これは理想的な構造であり、実
際には光ファイバの線引き過程でそれぞれコアは溶け合
って溶着したり、変形したりしてそれぞれのコア形状は
円形構造が変形した構造となる。また図１１の（ａ）か
ら（ｊ）の外周にクラッド５（６）を設けた構造として
もよい。FIG. 11 shows an embodiment of a cross-sectional view of a multi-core fiber containing a rare earth element (or a multi-core fiber containing no rare earth element) of the present invention.
(A) to (j) show cross-sectional views when the number of cores is 7 to 361, but this is an ideal structure, and actually the cores are melted during the drawing process of the optical fiber. Each core shape becomes a structure in which a circular structure is deformed by being welded or deformed. Further, the structure may be such that the cladding 5 (6) is provided on the outer periphery of (a) to (j) of FIG. 11.
【００３６】図１２は本発明の光増幅器用ファイバの別
の実施例を示したものである。これは、希土類元素を含
んだマルチコアファイバ１内のそれぞれのコア内の光パ
ワを一様に保つために、テーパ型マルチコアファイバ１
５を用いたものである。すなわち、マルチコアファイバ
の途中をテーパ状に細かく引き延ばすことにより、それ
ぞれのコア間の結合を密にして干渉を生じさせ、これに
より、それぞれのコア内の光パワ分布を一様に保つよう
にしたものである。FIG. 12 shows another embodiment of the optical amplifier fiber of the present invention. This is because in order to keep the optical power in each core in the multi-core fiber 1 containing a rare earth element uniform,
5 is used. That is, by tapering the multi-core fiber finely in the middle, the coupling between the cores is made dense and interference is caused, whereby the optical power distribution in each core is kept uniform. Is.
【００３７】図１３は希土類元素を含んだマルチコアフ
ァイバをテーパ状にする代わりに、希土類元素を含まな
いマルチコアファイバをテーパ構造１６にしたものであ
る。すなわち、希土類元素を含んだマルチコアファイバ
１内に光（信号光および励起光）が入射する前に、それ
ぞれのコア内の光パワ分布を均一に保つようにしたもの
である。FIG. 13 shows a taper structure 16 of a multi-core fiber containing no rare earth element, instead of tapering the multi-core fiber containing rare earth element. That is, before the light (signal light and pumping light) enters the multi-core fiber 1 containing a rare earth element, the optical power distribution in each core is kept uniform.
【００３８】図１４は希土類元素を含んだマルチコアフ
ァイバ１の両端に接続する希土類元素を含まないマルチ
コアファイバをテーパ状にしたものである。これによ
り、両方から励起光を入射させた場合のそれぞれのコア
内の励起光パワ分布を一様にするようにしたものであ
る。FIG. 14 shows a taper-shaped multicore fiber containing no rare earth element, which is connected to both ends of the multicore fiber 1 containing rare earth element. Thereby, the excitation light power distribution in each core is made uniform when the excitation light is incident from both.
【００３９】上記実施例において、希土類元素を添加し
たマルチコアファイバのそれぞれのコア内には、Ｐ2 Ｏ
5 ，ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 などの蛍光特性に影響を与え
る添加物を入れてより高効率な、光増幅器を得るように
してもよい。また希土類元素を含んだマルチコアファイ
バおよび希土類元素を含まないマルチコアファイバはＳ
ｉＯ2 を主成分とする以外に、フッ化物系、リン酸塩系
などのガラスを用いてもよいことは当然のことである。In the above embodiment, P 2 O is contained in each core of the multi-core fiber doped with a rare earth element.
A more efficient optical amplifier may be obtained by adding an additive such as 5 , CeO 2 , Yb 2 O 3 or the like which influences the fluorescence characteristics. Further, the multi-core fiber containing rare earth elements and the multi-core fiber not containing rare earth elements are S
As a matter of course, besides the main component of iO 2 , glass of fluoride type or phosphate type may be used.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、極めて効率良く大電力増幅を行なわせることができ
る高効率な光増幅器用ファイバとそれを用いた光ファイ
バ増幅器を得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly efficient optical amplifier fiber capable of extremely efficiently performing large power amplification and an optical fiber amplifier using the same. .
【図１】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例を
示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a fiber for high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図２】本発明の高効率光増幅器の実施例を示す説明
図。FIG. 2 is an explanatory view showing an embodiment of a high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図３】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例を
示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing an embodiment of a fiber for high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図４】本発明の高効率光増幅器の実施例を示す説明
図。FIG. 4 is an explanatory view showing an embodiment of a high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図５】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図６】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図７】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図８】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図９】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図１０】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図１１】本発明の光ファイバの実施例を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory view showing an embodiment of the optical fiber of the present invention.
【図１２】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。FIG. 12 is an explanatory view showing an embodiment of a fiber for high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図１３】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory view showing an embodiment of the fiber for high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図１４】本発明の高効率光増幅器用ファイバの実施例
を示す説明図。FIG. 14 is an explanatory view showing an embodiment of the fiber for high efficiency optical amplifier of the present invention.
【図１５】従来の光ファイバ増幅器の構成例を示す説明
図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a configuration example of a conventional optical fiber amplifier.
１ 希土類を含んだマルチコアファイバ ２ 希土類を含まないマルチコアファイバ ３ 希土類を含んだマルチコア ４ 希土類を含まないマルチコア ５ クラッド ６ クラッド ７ 接続部 ８ 光合分波器 ９ 信号光 １０ 励起光 1 multi-core fiber containing rare earth 2 multi-core fiber not containing rare earth 3 multi-core containing rare earth 4 multi-core not containing rare earth 5 clad 6 clad 7 connection part 8 optical multiplexer / demultiplexer 9 signal light 10 pumping light
Claims (12)
も高く、希土類元素を含んだコアが少なくとも２つ含ま
れた光ファイバの片端面、あるいは両端面に、該光ファ
イバと略同一構造でコア内に希土類元素を含まない光フ
ァイバを接続して構成されたことを特徴とする光増幅器
用ファイバ。1. An optical fiber having at least one core containing at least two rare earth elements having a refractive index higher than that of the cladding and having substantially the same structure as that of the optical fiber on one end surface or both end surfaces of the optical fiber. A fiber for an optical amplifier, which is configured by connecting an optical fiber containing no rare earth element in a core.
起光を伝搬させることにより、信号光を増幅するよう構
成されたことを特徴とする高効率光ファイバ増幅器。2. A high-efficiency optical fiber amplifier configured to amplify the signal light by propagating the signal light and the pumping light through the optical fiber according to claim 1.
光ファイバのコア内には、希土類元素の他に、蛍光特性
に影響を与える添加物として、Ｐ2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＣｅＯ2 ，Ｙｂ2 Ｏ3 を少なくとも１種類添加したこと
を特徴とする請求項１記載の光増幅器用ファイバ。3. In the core of an optical fiber in which a rare earth element is added to each core, P 2 O 5 , Al 2 O 3 , and
The fiber for optical amplifier according to claim 1, wherein at least one kind of CeO 2 and Yb 2 O 3 is added.
構成されていることを特徴とする請求項１又は３記載の
光増幅器用ファイバ。4. The fiber for an optical amplifier according to claim 1, wherein at least a part of adjacent cores are in contact with each other.
構成されていることを特徴とする請求項１又は３又は４
記載の光増幅器用ファイバ。5. The core is formed so that at least one of them has a different shape.
A fiber for an optical amplifier as described.
は異ならせて構成されていることを特徴とする請求項１
又は３又は４又は５記載の光増幅器用ファイバ。6. The refractive index of each core is at least one different from each other.
Or the fiber for optical amplifier according to 3 or 4 or 5.
少なくとも１つは異なって構成されていることを特徴と
する請求項１又は３又は４又は５又は６記載の光増幅器
用ファイバ。7. The fiber for an optical amplifier according to claim 1, wherein at least one of the rare earth elements is added to each core in a different amount.
してはＥｒ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈ
ｏの中から少なくとも１種含んだものを用いて構成され
たことを特徴とする請求項１又は３又は４又は５又は６
又は７記載の光増幅器用ファイバ。8. The rare earth elements added to the respective cores are Er, Nd, Pr, Yb, Ce, Sm, Tm and H.
It is comprised using what contained at least 1 sort (s) from o, 1 or 3 or 4 or 5 or 6 characterized by the above-mentioned.
Alternatively, the optical amplifier fiber according to item 7.
略等しいかそれよりも低い値の屈折率を有する中間層が
覆われて構成されていることを特徴とする請求項１又は
３又は４又は５又は６又は７又は８記載の光増幅器用フ
ァイバ。9. The outer periphery of each core is covered with an intermediate layer having a refractive index substantially equal to or lower than the refractive index of the core. Or the fiber for optical amplifier according to 4 or 5 or 6 or 7 or 8.
コアを有する光ファイバの片端面側にのみに希土類元素
を含まないコアを有する光ファイバが接続されている場
合には、励起光は希土類元素を含まないコアを有する光
ファイバ側から励起して伝搬させるように構成したこと
を特徴とする高効率光ファイバ増幅器。10. When the optical fiber having a core containing no rare earth element is connected only to one end face side of the optical fiber having a core containing rare earth element in claim 2, the excitation light is rare earth. A high-efficiency optical fiber amplifier characterized in that it is constructed so as to be excited and propagated from an optical fiber side having a core containing no element.
おいて、希土類元素を含んだマルチコアファイバの伝搬
方向にテーパ状に外径寸法が変化している部分を有して
構成されていることを特徴とする光増幅器用ファイバ。11. The multi-core fiber according to claim 1, wherein the multi-core fiber containing a rare earth element has a portion having a taper-shaped outer diameter change in a propagation direction. A fiber for an optical amplifier characterized by:
おいて、希土類元素を含まないマルチコアファイバの伝
搬方向にテーパ状に外径寸法が変化している部分を有し
て構成されていることを特徴とする光増幅器用ファイ
バ。12. The multi-core fiber according to claim 1, wherein the multi-core fiber does not contain a rare earth element and has a tapered outer diameter in the propagation direction. A fiber for an optical amplifier characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007490A JPH06216441A (en) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Fiber for optical amplifier and amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007490A JPH06216441A (en) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Fiber for optical amplifier and amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216441A true JPH06216441A (en) | 1994-08-05 |
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ID=11667215
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| JP5007490A Pending JPH06216441A (en) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Fiber for optical amplifier and amplifier |
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| Country | Link |
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