JPH09205239A - Optical fiber for amplification - Google Patents
Optical fiber for amplificationInfo
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- JPH09205239A JPH09205239A JP8011826A JP1182696A JPH09205239A JP H09205239 A JPH09205239 A JP H09205239A JP 8011826 A JP8011826 A JP 8011826A JP 1182696 A JP1182696 A JP 1182696A JP H09205239 A JPH09205239 A JP H09205239A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出現象を利
用して信号光を直接に増幅する増幅素子として使用され
る増幅用光ファイバに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifying optical fiber used as an amplifying element for directly amplifying a signal light utilizing a stimulated emission phenomenon.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、このような光の直接増幅を行う
ための増幅用光ファイバを用いた光増幅器Ｇの構成の一
例を図４および図５に示す。2. Description of the Related Art Generally, an example of the configuration of an optical amplifier G using an amplification optical fiber for directly amplifying such light is shown in FIGS.
【０００３】この光増幅器Ｇは、増幅素子となる増幅用
光ファイバＤと、この増幅用光ファイバＤを励起するた
めのレーザダイオード等の励起光源Ｌとを備え、この増
幅用光ファイバＤの前段側には、アイソレータＩ1が、
また、後段側にはマルチプレクサＥとアイソレータＩ2
とがそれぞれ配置されている。そして、マルチプレクサ
Ｅは、この例では、ダイクロイックミラーmと、２つの
コリメートレンズn，pを備えて構成されている。This optical amplifier G is provided with an amplification optical fiber D serving as an amplification element and a pumping light source L such as a laser diode for pumping the amplification optical fiber D, and a preceding stage of the amplification optical fiber D. On the side is an isolator I 1 ,
Further, a multiplexer E and an isolator I 2 are provided on the downstream side.
And are respectively arranged. In this example, the multiplexer E includes a dichroic mirror m and two collimating lenses n and p.
【０００４】上記の増幅用光ファイバＤとしては、従
来、図６に示すような、ダブルクラッド型のものが提案
されている。As the amplification optical fiber D, a double-clad type as shown in FIG. 6 has been conventionally proposed.
【０００５】このダブルクラッド型の増幅用光ファイバ
Ｄは、同図(a)に示すように、コアhの外周に、第１クラ
ッドi、および第２クラッドjが順次形成されている。コ
アhは石英系のもので、信号光に対してシングルモード
となるように設定され、そのコアh中には４準位系の希
土類元素(たとえばＮdなど)がドープされている。ま
た、第１クラッドiは石英系のもので、励起光に対して
マルチモードとなるようにコアhの断面積よりも十分に
大きい断面積を有している。たとえば、コアhの外径は
１０μm程度、第１クラッドiの外径は１２５μm程度、
第２クラッドjの外径は１８０μm程度である。In this double-clad amplification optical fiber D, a first clad i and a second clad j are sequentially formed on the outer periphery of a core h, as shown in FIG. The core h is made of quartz and is set to have a single mode for signal light, and the core h is doped with a four-level rare earth element (for example, Nd). The first cladding i is made of quartz and has a cross-sectional area sufficiently larger than the cross-sectional area of the core h so as to be multimode with respect to the excitation light. For example, the outer diameter of the core h is about 10 μm, the outer diameter of the first cladding i is about 125 μm,
The outer diameter of the second clad j is about 180 μm.
【０００６】一方、屈折率分布は、同図(b)に示すよう
に、コアhの部分が屈折率が一番大きく、第１クラッド
i、第２クラッドjになる程、屈折率が次第に小さくなる
ように階段状に設定されている。特に、第２クラッドj
については、第１クラッドiとの比屈折率差Δを大きく
して、開口数ＮＡを大きくとれるようにするため、現状
は石英系ではなくて紫外線硬化型樹脂などのような高分
子樹脂が使用されている。On the other hand, in the refractive index distribution, the core h has the largest refractive index as shown in FIG.
The refractive index is gradually decreased toward i and the second cladding j, so that the refractive index is gradually changed. Especially, the second clad j
In order to increase the relative refractive index difference Δ with the first clad i so that the numerical aperture NA can be increased, currently, a polymer resin such as an ultraviolet curable resin is used instead of the quartz type. Has been done.
【０００７】ここで、ＹＡＧレーザなどのレーザ光源Ａ
から発生された例えば波長１.０６μm帯のレーザ光は、
光変調器Ｂに入力され、ここで情報信号であるベースバ
ンド信号によって強度変調されて信号光として通信用の
シングルモードの光ファイバqを経由して光増幅器Ｇに
入力される。Here, a laser light source A such as a YAG laser
For example, laser light of wavelength 1.06 μm band generated from
The signal is input to the optical modulator B, where it is intensity-modulated by a baseband signal which is an information signal, and is input to the optical amplifier G as signal light via a single mode optical fiber q for communication.
【０００８】光増幅器Ｇ内では、この信号光がアイソレ
ータＩ1を介して増幅用光ファイバＤのコアh内に入射さ
れる一方、励起光源Ｌからの０.８０μm帯の励起光は、
マルチモードの光ファイバrを経由してマルチプレクサ
Ｅに入射される。In the optical amplifier G, this signal light enters the core h of the amplification optical fiber D via the isolator I 1 , while the 0.80 μm band pump light from the pump light source L is
The light enters the multiplexer E via the multimode optical fiber r.
【０００９】マルチプレクサＥにおいて、ダイクロイッ
クミラーmは、励起光を優先的に反射する一方、信号光
の波長を通過するように構成されている。したがって、
光ファイバrから出射された励起光は、コリメートレン
ズpで平行な光線に変換された後、ダイクロイックミラ
ーmで反射されてコリメートレンズnに入射される。そし
て、このコリメートレンズnによって、励起光は増幅用
光ファイバＤの第１クラッドiの外径かそれよりも若干
小さい径に絞られてコアhおよび第１クラッドi中に入射
される。In the multiplexer E, the dichroic mirror m is constructed so as to preferentially reflect the pumping light while passing the wavelength of the signal light. Therefore,
The excitation light emitted from the optical fiber r is converted into parallel light rays by the collimator lens p, reflected by the dichroic mirror m, and incident on the collimator lens n. Then, the excitation light is focused by the collimator lens n to an outer diameter of the first clad i of the amplification optical fiber D or a diameter slightly smaller than the outer diameter, and enters the core h and the first clad i.
【００１０】よって、増幅用光ファイバＤ内では、励起
光によるポンピングにより誘導放出現象が起き、これに
よって信号光が直接に増幅される。そして、増幅後の信
号光は、コリメートレンズn、ダイクロイックミラーmを
通過し、さらにアイソレータＩ2を通過して出射され
る。なお、増幅用光ファイバＤの出射端は、レーザ発振
を防止するために、所定の角度θ分だけ傾斜されてい
る。Therefore, in the amplification optical fiber D, a stimulated emission phenomenon occurs due to pumping by the pumping light, whereby the signal light is directly amplified. Then, the amplified signal light passes through the collimator lens n and the dichroic mirror m, and further passes through the isolator I 2 to be emitted. The emission end of the amplification optical fiber D is tilted by a predetermined angle θ to prevent laser oscillation.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示し
たダブルクラッド型の増幅用光ファイバＤは、コアhに
ドープされているのが４準位系の希土類元素であり、し
かも、シングルモードのコアhの周りに比較的広い領域
をもつマルチモードの第１クラッドiが設けられている
ことから、励起光をコアh中だけでなく、第１クラッドi
中に入射し、この第１クラッドi中を伝搬する励起光に
よってコアhをポンピングする、いわゆる側方励起が可
能であるために、たとえば１Ｗ〜１０Ｗ程度の高出力の
励起光を導入した光増幅を行えるという利点がある。By the way, in the double-clad amplification optical fiber D shown in FIG. 6, the core h is doped with a four-level rare earth element, and a single mode is used. Since the first multi-mode clad i having a relatively large area is provided around the core h, the pump light is not only in the core h but also in the first clad i.
Since the so-called lateral pumping, which pumps the core h by the pumping light that is incident on the inside and propagates in the first cladding i, is possible, optical amplification that introduces pumping light with a high output of, for example, about 1 W to 10 W There is an advantage that can be done.
【００１２】しかし、この増幅用光ファイバＤは、上述
のように、単位長さ当たりの伝送損失が１０dＢ／km程
度で比較的大きい。それは、コアh中にＮd，Ｇeなどの
元素をドープしているので散乱損失が多くなること、ま
た、第２クラッドjが現状では高分子樹脂でできている
ために、第１クラッドi中の励起光の吸収が大きいなど
の理由による。However, as described above, the amplification optical fiber D has a relatively large transmission loss per unit length of about 10 dB / km. This is because the core h is doped with elements such as Nd and Ge, so that the scattering loss increases, and the second clad j is currently made of a polymer resin. This is because the absorption of excitation light is large.
【００１３】したがって、この増幅用光ファイバＤにお
いては、単位長さ当たりの伝送損失を大幅に改善するこ
とは困難であり、ファイバ長を長くすることで、増幅率
を大きくするのは自ずと限界がある。Therefore, in this amplification optical fiber D, it is difficult to greatly improve the transmission loss per unit length, and it is naturally limited to increase the amplification factor by increasing the fiber length. is there.
【００１４】ファイバ長を長くすることなく増幅率を大
きくするには、コアhの断面積を従来よりも大きく設定
し、第１クラッドi中に入射された励起光が効率良くコ
アh中に吸収されるようにすることが考えられる。In order to increase the amplification factor without increasing the fiber length, the cross-sectional area of the core h is set to be larger than the conventional one, and the pumping light incident on the first cladding i is efficiently absorbed in the core h. It is possible to do so.
【００１５】しかしながら、従来技術では、コア径をど
の程度まで大きくすれば、信号光の波長に対してシング
ルモードを維持した状態で、単位長さ当たりの励起光の
吸収効率を高めて増幅率を大きくできるかについて、十
分な検討がなされておらず、このため、満足する高い増
幅率が得られていなかった。However, in the conventional technique, by increasing the core diameter, the absorption efficiency of pumping light per unit length is increased and the amplification factor is increased while maintaining the single mode with respect to the wavelength of the signal light. Sufficient consideration has not been made as to whether or not it can be increased, and therefore, a sufficiently high amplification factor has not been obtained.
【００１６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ダブルクラッド型の増幅用光ファイバ
において、信号光の波長に対してコアがシングルモード
を維持した状態で、コア径を極力大きくして信号光の増
幅率を大きくできる最適な条件が得られるようにするこ
とを課題とする。The present invention has been made to solve the above problems, and in a double-clad amplification optical fiber, the core diameter is maintained in a state where the core maintains a single mode with respect to the wavelength of the signal light. It is an object of the present invention to obtain an optimum condition in which the amplification factor of the signal light can be increased by increasing the value as much as possible.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、シングルモードのコアの外周に、第１、
第２のクラッドが２層にわたって形成され、コアには４
準位系の希土類元素がドープされ、また、第１クラッド
よりも第２クラッドの屈折率が小さく設定されてなる増
幅用光ファイバにおいて、次の構成を採用した。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first-mode core with a first,
A second cladding is formed over two layers, with a 4 core
In the amplification optical fiber in which the level system rare earth element is doped, and the second cladding has a smaller refractive index than the first cladding, the following configuration is adopted.
【００１８】すなわち、本発明では、 前記コアのカッ
トオフ波長λcは、増幅対象となる信号光の波長よりも
小さくかつこの信号光の波長にできるだけ近似した値で
あり、しかも、コアと第１クラッドとの比屈折率差Δ
は、０.１５％以上でかつこの値にできるだけ近似した
値となるように設定されている。That is, in the present invention, the cutoff wavelength λc of the core is smaller than the wavelength of the signal light to be amplified and is as close as possible to the wavelength of the signal light, and the core and the first cladding are Relative refractive index difference Δ
Is set to 0.15% or more and a value as close as possible to this value.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】この実施形態におけるダブルクラ
ッド型の増幅用光ファイバの基本的な構成は、図６に示
したものと同じであるが、次の、の条件を共に満た
すように設定されている点に特徴がある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The basic structure of a double-clad type amplification optical fiber in this embodiment is the same as that shown in FIG. 6, but is set so as to satisfy the following conditions. There is a feature in that.
【００２０】 コアhのカットオフ波長λcは、増幅対
象となる信号光の波長よりも小さくかつこの信号光の波
長にできるだけ近似した値となること。The cutoff wavelength λc of the core h is smaller than the wavelength of the signal light to be amplified and has a value as close as possible to the wavelength of the signal light.
【００２１】 コアhと第１クラッドiとの比屈折率差
Δは、０.１５％以上でかつこの値に近似した値である
こと。The relative refractive index difference Δ between the core h and the first cladding i should be 0.15% or more and a value close to this value.
【００２２】次に、，の条件が必要とされる理由に
ついて説明する。Next, the reason why the conditions of and are required will be described.
【００２３】(a) 一般に、コア径(半径)をa、コアhの
屈折率をn1、第１クラッドiの屈折率をn2、コアhと第１
クラッドiとの比屈折率差をΔ、カットオフ波長をλcと
したとき、次の関係がある。(A) Generally, the core diameter (radius) is a, the refractive index of the core h is n 1 , the refractive index of the first cladding i is n 2 , and the core h and the first
When the relative refractive index difference from the clad i is Δ and the cutoff wavelength is λc, the following relationships are established.
【００２４】 Δ＝(n1−n2)／n1 λc＝２πn1(√２Δ)a／２.４０５ (１) カットオフ波長λcが１.０６μm、１.０μm、０.８μm
である場合の、比屈折率差Δ(％)とコア径a(μm)との関
係を、上記の(１)式に基づいて求めた値を表１に示す。Δ = (n 1 −n 2 ) / n 1 λc = 2πn 1 (√2Δ) a / 2.405 (1) Cutoff wavelength λc is 1.06 μm, 1.0 μm, 0.8 μm
Table 1 shows the relationship between the relative refractive index difference Δ (%) and the core diameter a (μm) in the case of
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】なお、表１中、Ｓcn1.06は、カットオフ波
長λcが１.０６μmにおいて比屈折率差Δが０.３％のと
きのコア断面積が１となるように標準化したときの各々
の値(相対コア断面積比)であり、また、Ｓcn1.00は、カ
ットオフ波長λcが１.００μmにおいて比屈折率差Δが
０.３％のときのコア断面積が１となるように標準化し
たときの値(相対コア断面積比)である。In Table 1, Sc n 1.06 is standardized so that the core cross-sectional area becomes 1 when the cutoff wavelength λc is 1.06 μm and the relative refractive index difference Δ is 0.3%. Value (relative core cross-sectional area ratio), and Scn 1.00 was standardized so that the core cross-sectional area was 1 when the relative refractive index difference Δ was 0.3% at a cutoff wavelength λc of 1.00 μm. Is a value (relative core cross-sectional area ratio).
【００２７】この表１において、相対コア断面積比Ｓcn
1.00と比屈折率差Δとの関係を抜き出して図１に細実線
の曲線で示す。In Table 1, the relative core cross-sectional area ratio Scn
The relationship between 1.00 and the relative refractive index difference Δ is extracted and shown in FIG. 1 by a thin solid curve.
【００２８】表１および図１から分かるように、カット
オフ波長λcを一定に保つとき、比屈折率差Δが小さく
なる程、相対コア断面積比(したがってコア径)が大きく
なる。As can be seen from Table 1 and FIG. 1, when the cutoff wavelength λc is kept constant, the smaller the relative refractive index difference Δ, the larger the relative core sectional area ratio (and hence the core diameter).
【００２９】ここで、信号光として使用される波長帯
が、たとえば１.０６μm帯(１.０５μm〜１.０７μm)で
あるとしたときに、この信号光がコアh中をシングルモ
ードで伝搬されるには、カットオフ波長λcが信号光の
波長よりも小さいことが必要である。したがって、図１
において、コアhのカットオフ波長は、どのような比屈
折率差Δの値をとっても、λc＝１.０６μmの曲線より
も常に下側に位置する必要がある。When the wavelength band used as the signal light is, for example, 1.06 μm band (1.05 μm to 1.07 μm), this signal light is propagated in the core h in the single mode. To achieve this, the cutoff wavelength λc needs to be smaller than the wavelength of the signal light. Therefore, FIG.
In the above, the cutoff wavelength of the core h must always be located below the curve of λc = 1.06 μm, regardless of the value of the relative refractive index difference Δ.
【００３０】(b) また、増幅用光ファイバＤのファイ
バ長を徒に長くすることなく、高い増幅率を得るには、
コア径aができるだけ大きくなるようにして、第１クラ
ッドb中に入射された励起光の単位長さ当たりのコアa中
への吸収効率を高める必要がある。そのためには、図１
から分かるように、信号光の波長に対してシングルモー
ドを維持しつつ、比屈折率差Δをできるだけ小さくすれ
ば、相対コア断面積比(したがってコア径a)を大きくす
ることができる。(B) Further, in order to obtain a high amplification factor without unduly increasing the fiber length of the amplification optical fiber D,
It is necessary to make the core diameter a as large as possible to increase the absorption efficiency of the excitation light incident on the first cladding b into the core a per unit length. For that, Figure 1
As can be seen from the above, if the relative refractive index difference Δ is made as small as possible while maintaining the single mode for the wavelength of the signal light, the relative core cross-sectional area ratio (and therefore the core diameter a) can be increased.
【００３１】(c) 一方、比屈折率差Δが極端に小さく
なると、コアh中を伝搬する信号光をコアh中に閉じ込め
ることが困難となり、増幅用光ファイバＤに曲げが生じ
ると、信号光はコアhから第１、第２クラッドi，jに漏
れ出てしまい、曲げ損失が大きくなって実用的でなくな
る。(C) On the other hand, when the relative refractive index difference Δ is extremely small, it becomes difficult to confine the signal light propagating in the core h in the core h, and when the amplification optical fiber D is bent, the signal The light leaks from the core h to the first and second clads i and j, and the bending loss becomes large, which is not practical.
【００３２】図２には、カットオフ波長λcが１μmの場
合に、比屈折率差Δを１.０％、０.３％、０.１５％に
それぞれ設定して、曲げ半径(mm)を変化させた場合の曲
げ損失の増加量Δα(dＢ／turn)を調べた結果を示す。In FIG. 2, when the cutoff wavelength λc is 1 μm, the relative refractive index difference Δ is set to 1.0%, 0.3% and 0.15%, respectively, and the bending radius (mm) is set. The result of examining the increase amount of bending loss Δα (dB / turn) when the bending loss is changed is shown.
【００３３】同図から分かるように、同じ曲げ半径であ
れば、比屈折率差Δが小さくなる程、曲げ損失の増加量
Δαが急増することが理解される。As can be seen from the figure, it is understood that with the same bending radius, the smaller the relative refractive index difference Δ, the more the increase amount Δα of bending loss.
【００３４】図１には、このような比屈折率差Δの違い
によって、曲げ損失が急増する境界(以下、これを曲げ
限界と称する)を調べた結果を太実線で示している。In FIG. 1, the result of examining the boundary (hereinafter referred to as the bending limit) where the bending loss sharply increases due to such a difference in the relative refractive index difference Δ is shown by a thick solid line.
【００３５】したがって、実用上は、この曲げ限界より
も大きい比屈折率差Δとなるように設定しておく必要が
ある。つまり、曲げ限界の曲線(太実線)よりも常に右側
に位置する必要がある。もっとも、(b)で説明したよう
に、相対コア断面積比(したがってコア径a)はできるだ
け大きくしたいので、図１で相対コア断面積比が小さい
領域は対象外となるから、比屈折率差Δは、曲げ限界の
曲線の漸近線(一点鎖線で示す)よりも僅かに大きい値で
あればよい。ここでは、ファイバ製作時の変動要因等を
考慮して比屈折率差Δは常に０.１５％よりも大きな値
に設定することとしている。Therefore, in practice, it is necessary to set the relative refractive index difference Δ to be larger than the bending limit. That is, it must always be located on the right side of the bending limit curve (thick solid line). However, as explained in (b), since we want to make the relative core cross-sectional area ratio (hence the core diameter a) as large as possible, the region where the relative core cross-sectional area ratio is small in FIG. Δ may be a value that is slightly larger than the asymptotic line (shown by the alternate long and short dash line) of the bending limit curve. Here, the relative refractive index difference Δ is always set to a value larger than 0.15% in consideration of factors such as fluctuations in manufacturing the fiber.
【００３６】結局、上記(a)〜(c)の要求を満たすには、
前記，の条件を共に満たす必要があることになる。After all, in order to satisfy the above requirements (a) to (c),
It means that it is necessary to satisfy both of the above conditions.
【００３７】図３には、コアhと第１クラッドiとの比屈
折率差Δを変化させた場合の、増幅用光ファイバＤのフ
ァイバ長(m)と利得(dＢ)との関係を調べた結果を示して
いる。FIG. 3 shows the relationship between the fiber length (m) and the gain (dB) of the amplification optical fiber D when the relative refractive index difference Δ between the core h and the first cladding i is changed. The results are shown.
【００３８】比屈折率差Δを変えた場合の各曲線にピー
クが生じるのは、次の理由による。このダブルクラッド
型のものでは、伝送損失が大きいので、ファイバ長が徒
に長くなると第１クラッドiを伝搬する励起光が減少し
てコアh中への吸収が少なくなって単位長さ当たりの増
幅効率が低下する。一方、ファイバ長が短すぎると、励
起光のコアh中の吸収が少ないので、増幅効率が悪い。
このため、あるファイバ長のところで増幅効率が最も良
くなり、利得のピークが現れる。The reason why each curve has a peak when the relative refractive index difference Δ is changed is as follows. In this double-clad type, since the transmission loss is large, if the fiber length becomes too long, the pumping light propagating in the first clad i decreases and the absorption in the core h decreases, resulting in amplification per unit length. Efficiency is reduced. On the other hand, if the fiber length is too short, the absorption of the pumping light in the core h is small and the amplification efficiency is poor.
Therefore, the amplification efficiency becomes the highest at a certain fiber length, and the gain peak appears.
【００３９】また、比屈折率差Δの大小によって到達す
る最大利得が変化するのは、次の理由による。Further, the maximum gain reached changes depending on the magnitude of the relative refractive index difference Δ for the following reason.
【００４０】比屈折率差Δが大きく、したがってコア径
aが小さい場合には、単位長さ当たりのコアh中のＮdの
ドープ量が少なくなり、このため、最大利得に到達する
には、ファイバ長を長くすることが必要となる。そし
て、比屈折率差Δが小さくなるのにしたがい、コア径a
は大きくなり、しかも、信号光や励起光の散乱の影響が
低減されるために、到達する最大利得が増加する。図３
に示す例では、比屈折率差Δが０.２％で到達する最大
利得が最も大きくなる。これよりもさらに比屈折率差Δ
が小さくなると、前述のように、曲げ損失が増加して信
号光のコアh中への閉じ込め効果が低下するために増幅
効率が低下し、到達する最大利得が小さくなる。The relative refractive index difference Δ is large, and therefore the core diameter
When a is small, the doping amount of Nd in the core h per unit length is small, and therefore, it is necessary to lengthen the fiber length to reach the maximum gain. Then, as the relative refractive index difference Δ becomes smaller, the core diameter a
Is increased and the effect of scattering of signal light and pumping light is reduced, so that the maximum gain that can be reached is increased. FIG.
In the example shown in (1), the maximum gain reached when the relative refractive index difference Δ is 0.2% is the largest. The relative refractive index difference Δ
As described above, as described above, the bending loss increases and the effect of confining the signal light in the core h decreases, so that the amplification efficiency decreases and the maximum gain that can be reached decreases.
【００４１】以上のことから、ダブルクラッド型の増幅
用光ファイバＤについて、高増幅率のものを得るには、
図３において、到達する最大利得が最も大きくなるとき
の比屈折率差Δ1(この例ではΔ1＝０.２％となる)と、
その最大利得を示すときのファイバ長Ｌ1とを求め、次
に、図１において、その比屈折率差Δ1に対応する相対
コア断面積比からコア径a1を求め、このコア径a1に対応
するカットオフ波長λc1を決定する。そして、このよう
なファイバ長Ｌ1、比屈折率差Δ1、コア径a1、カットオ
フ波長λc1を有する増幅用光ファイバＤを製作すればよ
いことになる。From the above, in order to obtain a double clad type amplification optical fiber D having a high amplification factor,
In FIG. 3, the relative refractive index difference Δ 1 (in this example, Δ 1 = 0.2%) when the maximum gain reached reaches the maximum,
Obtains a fiber length L 1 when indicating the maximum gain, then, in FIG. 1, obtains a core diameter a 1 from the relative core area ratio corresponding to the relative refractive index difference delta 1, the core diameter a 1 The cutoff wavelength λc 1 corresponding to is determined. Then, the amplification optical fiber D having such a fiber length L 1 , a relative refractive index difference Δ 1 , a core diameter a 1 , and a cutoff wavelength λc 1 may be manufactured.
【００４２】なお、図４および図５に示したような光増
幅器を組み立てるために、増幅用光ファイバＤをリール
等に巻き付けて収納する場合には、そのときのファイバ
Ｄの曲げ径を考慮して、場合によっては、コア径aを犠
牲にしても比屈折率差Δを大きくして、曲げ損失の増加
を抑える対策をとることも必要である。When assembling the optical amplifier as shown in FIGS. 4 and 5, when the amplifying optical fiber D is wound and stored on a reel or the like, the bending diameter of the fiber D at that time is taken into consideration. Therefore, in some cases, it is necessary to increase the relative refractive index difference Δ even if the core diameter a is sacrificed to take measures to suppress an increase in bending loss.
【００４３】また、増幅用光ファイバＤの第２クラッド
jについては、現状では高分子樹脂が使用されている
が、これに限定されるものではなく、第１クラッドiと
の比屈折率差Δが大きくて開口数ＮＡを大きくとれる材
料であれば、石英系のようなものでも使用可能である。The second cladding of the amplification optical fiber D
Regarding j, a polymer resin is used at present, but the present invention is not limited to this. As long as the material has a large relative refractive index difference Δ with the first cladding i and a large numerical aperture NA, Quartz-based materials can also be used.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、ダブルクラッド型の増
幅用光ファイバにおいて、信号光の波長に対してシング
ルモードを維持した状態で、コア径を極力大きくして励
起光の吸収効率を高めるための最適な条件が得られる。
したがって、この条件の下で製作されたファイバは、高
増幅率のものとなる。According to the present invention, in the double-clad type amplification optical fiber, the core diameter is maximized and the absorption efficiency of the pumping light is increased while maintaining the single mode for the wavelength of the signal light. The optimum conditions for
Therefore, the fiber manufactured under this condition has a high amplification factor.
【図１】種々のカットオフ波長λcの下で、コアに対す
る第１クラッドの比屈折率差Δと相対コア断面積比との
関係を求めた結果を示す特性図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a result of obtaining a relationship between a relative refractive index difference Δ of a first cladding with respect to a core and a relative core cross-sectional area ratio under various cutoff wavelengths λc.
【図２】種々の比屈折率差Δの下で、曲げ半径を変えた
場合の曲げ損失の増加量Δαを調べた結果を示す特性図
である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the results of examining the increase amount Δα of bending loss when the bending radius is changed under various relative refractive index differences Δ.
【図３】コアに対する第１クラッドの比屈折率差Δを変
化させた場合の、増幅用光ファイバの条長と利得との関
係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the strip length and the gain of the amplification optical fiber when the relative refractive index difference Δ of the first cladding with respect to the core is changed.
【図４】増幅用光ファイバを増幅素子として使用した光
増幅器の全体構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of an optical amplifier using an amplification optical fiber as an amplification element.
【図５】図３の光増幅器を構成するマルチプレクサＥの
部分の構成図である。5 is a configuration diagram of a portion of a multiplexer E that constitutes the optical amplifier of FIG.
【図６】ダブルクラッド型の増幅用光ファイバを示す図
で、同図(a)は断面図、同図(b)は屈折率分布を示す図で
ある。6A and 6B are diagrams showing a double-clad type amplification optical fiber, in which FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a diagram showing a refractive index distribution.
Ｄ…増幅用光ファイバ、h…コア、i…第１クラッド、j
…第２クラッド。D ... Amplifying optical fiber, h ... Core, i ... First clad, j
… Second clad.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 恭秀 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 御前 俊和 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 下山 義夫 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 佐々木 俊央 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 宮崎 哲弥 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 唐沢 好男 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhide Sudo 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Toshikazu Mazen 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Cable Industries Itami Works Co., Ltd. (72) Inventor Yoshio Shimoyama 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Toshio Sasaki 4-3 Ikejiri, Itami City, Hyogo Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Company Itami Seisakusho (72) Inventor Tetsuya Miyazaki Kyoto, Soraku-gun, Seika-cho, Osamu, Osamu Osamu, 5 Hiratani Sanriya, Inc. (72) Incorporated, AR Optical Hikari Radio Communications Research Laboratory, Inc. (72) Inventor, Yoshio Karasawa, Soraku-gun, Seika-cho, Kyoto Daisen, Osamu, Osamu, Minato, Hiratani No.5, ATR Optical Co., Ltd.
Claims (1)
第２のクラッドが２層にわたって形成され、コアには４
準位系の希土類元素がドープされ、また、第１クラッド
よりも第２クラッドの屈折率が小さく設定されてなる増
幅用光ファイバにおいて、 前記コアのカットオフ波長λcは、増幅対象となる信号
光の波長よりも小さくかつこの信号光の波長にできるだ
け近似した値であり、しかも、コアと第１クラッドとの
比屈折率差Δは、０.１５％以上でかつこの値にできる
だけ近似した値となるように設定されていることを特徴
とする増幅用光ファイバ。1. The first,
A second cladding is formed over two layers, with a 4 core
In an amplification optical fiber in which a level rare earth element is doped, and the second cladding has a smaller refractive index than the first cladding, the cutoff wavelength λc of the core is a signal light to be amplified. Is smaller than the wavelength of the signal light and is as close as possible to the wavelength of this signal light, and the relative refractive index difference Δ between the core and the first cladding is 0.15% or more and as close as possible to this value. An amplifying optical fiber characterized by being set as follows.
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