WO2012172996A1 - マルチコア増幅光ファイバ - Google Patents

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refractive index
optical fiber
amplification optical
inner cladding
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幸寛 土田
勝徳 今村
繁弘 高坂
杉崎　隆一
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古河電気工業株式会社
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    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to a multi-core amplification optical fiber.
  • Patent Document 1 discloses a multi-core amplification optical fiber for an optical fiber laser in which a plurality of rare earth-added core portions are arranged in a clad.
  • Patent Document 2 discloses a multicore optical fiber amplifier for collectively amplifying signal light propagated through a multicore optical transmission line.
  • some of the conventional rare earth-doped amplification optical fibers in which one core is disposed near the central axis of the optical fiber employ a double clad structure.
  • a component (skew component) that does not contribute to excitation is generated in the excitation light because it does not reach the core part, so that the excitation efficiency is poor. It has been. Therefore, in order to disturb the skew component and efficiently absorb the skew component, a method is used in which the cross-sectional shape of the inner cladding is a flower shape, a polygonal shape, or a D shape (see Patent Document 3).
  • the amount of light that excites a plurality of existing core portions varies due to the influence of a skew component or the like, and thus there is a problem that the light amplification characteristics of each core portion also vary.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a multi-core amplification optical fiber in which variations in optical amplification characteristics of each core part are suppressed.
  • a multi-core amplification optical fiber is provided with a plurality of core portions to which a rare earth element is added and the outer periphery of the plurality of core portions, An inner cladding part having a refractive index lower than the refractive index of the core part, and an outer cladding layer located on the outer periphery of the inner cladding part and having a refractive index lower than the refractive index of the inner cladding part,
  • the inner cladding portion has a region including at least one core portion of the plurality of core portions, and the region has a refractive index distribution shape in which a refractive index increases toward the at least one core portion. It is characterized by.
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention has a plurality of core portions to which rare earth elements are added and an outer periphery of the plurality of core portions, and has a refractive index lower than that of the plurality of core portions.
  • a plurality of holes disposed so as to surround the plurality of core portions, and the inner cladding portion is at least one core portion of the plurality of core portions.
  • the region has a refractive index distribution shape in which a refractive index increases toward the at least one core portion.
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the at least one core portion is located near a central axis in a cross section of the multi-core amplification optical fiber.
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the inner cladding portion has a refractive index distribution in which a refractive index increases from an outer peripheral side toward the at least one core portion. .
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the inner clad portion has two or more of the regions.
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the plurality of core portions are arranged at positions shifted from lattice points of the triangular lattice in the cross section of the multi-core amplification optical fiber.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic cross section and a refractive index distribution of a multi-core amplification optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section of a conventional multi-core amplification optical fiber, a refractive index distribution, and a state of a skew component of pumping light.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a skew component of pumping light in the multi-core amplification optical fiber illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross section and a refractive index distribution of the multi-core amplification optical fiber according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the first embodiment.
  • the multi-core amplification optical fiber 10 is positioned on the outer periphery of the core portion 11 in total, including seven core portions 11 arranged so as to form a substantially regular hexagon so as to surround the central axis and surround the central axis.
  • an outer clad layer 13 located on the outer periphery of the inner clad portion 12.
  • the inner cladding portion 12 has a refractive index lower than that of the core portion 11.
  • the outer cladding layer 13 has a refractive index lower than that of the inner cladding portion 12.
  • the core 11 is made of quartz glass to which a dopant that increases the refractive index, such as germanium (Ge), is added.
  • the outer cladding layer 13 is made of, for example, an optical resin.
  • the refractive index of the optical resin is, for example, 1.1 to 1.42.
  • FIG. 1 shows a refractive index distribution in the section AA.
  • the distribution P1 is a refractive index distribution of the core portion 11, and the distribution P2 is a refractive index distribution of the inner cladding portion 12.
  • the inner cladding portion 12 has a so-called graded index type refractive index distribution in which the refractive index increases toward the core portion 11 located near the central axis in the entire cross-sectional area.
  • Such a refractive index distribution can be realized by configuring the inner cladding portion 12 with quartz-based glass containing a dopant for increasing the refractive index in a concentration distribution corresponding to the refractive index distribution.
  • the core part 11 is added with rare earth elements.
  • the rare earth element added is erbium (Er), ytterbium (Yb), neodymium (Nd), thulium (Tm), or the like.
  • the amount of rare earth element added is, for example, 50 ppm to 2000 ppm in the case of Er.
  • the core portion 11 has a core diameter of 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, and a relative refractive index difference with respect to the inner cladding portion 12 in a region adjacent to the core portion 11 is 0.5% to 2.0%.
  • the core diameter and relative refractive index difference of the core portion 11 may be equal to each other or different from each other.
  • the core part 11 is arranged on a lattice point of a triangular lattice.
  • the distance between adjacent cores in the core part 11 is such a distance that the crosstalk of light between the cores does not adversely affect the optical characteristics of the core part 11, and for example, a core whose extinction ratio is ⁇ 30 dB or less.
  • the distance is set.
  • the core part 11 has a core diameter of 1 ⁇ m to 5 ⁇ m as described above and the relative refractive index difference with respect to the inner cladding part 12 is 0.5% to 2.0%
  • the distance between the cores is preferably 30 ⁇ m or more.
  • the distance between the cores is 60 ⁇ m or less because the outer diameter of the fiber is not so large and the outer diameter of the inner cladding portion 12 can be about 125 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the multi-core amplification optical fiber 10 has a double clad structure, and propagates signal light having a wavelength of an optical amplification band of a rare earth element (for example, 1.5 ⁇ m band in the case of Er) to the core portion 11, while transmitting the inner cladding.
  • a rare earth element for example, 1.5 ⁇ m band in the case of Er
  • excitation light having a wavelength in the excitation band of rare earth elements for example, 0.98 ⁇ m band or 1.48 ⁇ m band in the case of Er
  • the excitation light is confined in the inner clad part 12 and propagates while being transmitted to the core part 11.
  • Excites rare earth elements added to the As a result, the rare earth element exhibits an optical amplification effect and amplifies the light propagating through the core portion 11.
  • the inner cladding portion 12 has a refractive index distribution in which the refractive index increases toward the core portion 11 located in the vicinity of the central axis, and thus variation in the amount of light that excites each core portion 11. Is suppressed.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section of a conventional multi-core amplification optical fiber, a refractive index distribution, and a state of a skew component of pumping light.
  • the multi-core amplification optical fiber 10A includes a total of seven core parts 11A arranged so as to form a substantially regular hexagon so as to surround the central axis and surround the central axis, an inner cladding part 12A located on the outer periphery of the core part 11A, It is the same as the multi-core amplification optical fiber 10 shown in FIG. 1 in that it includes an outer cladding layer (not shown) located on the outer periphery of the inner cladding portion 12A.
  • FIG. 2 shows a refractive index distribution in the section BB.
  • Distribution P3 is the refractive index distribution of the core portion 11A
  • distribution P4 is the refractive index distribution of the inner cladding portion 12A.
  • the inner cladding portion 12A is different from the inner cladding portion 12 of the multi-core amplification optical fiber 10 in that it has a uniform refractive index in the cross section.
  • the skew component SL1 included in the pumping light propagating through the inner cladding portion 12A travels along an optical path that does not reach some core portions 11A.
  • FIG. 3 is a diagram showing the state of the skew component of the pumping light in the multi-core amplification optical fiber 10 shown in FIG.
  • the inner cladding portion 12 has a refractive index distribution in which the refractive index increases toward the core portion 11 located near the central axis.
  • the skew component SL2 included in the pumping light gathers at the center of the multi-core amplification optical fiber 10, and variation in the amount of pumping light that pumps each core unit 11 is suppressed.
  • the core portion 11 near the central axis which is difficult to reach the skew component in the related art, is also sufficiently excited.
  • variations in the optical amplification characteristics of the core portions 11 are suppressed.
  • the optical amplification characteristics of the core portions 11 are made more uniform.
  • the refractive index distribution of the inner cladding portion 12 is such that the relative refractive index difference of the central portion of the inner cladding portion 12 with respect to the outermost peripheral side of the inner cladding portion 12 is greater than 0.5% and not more than 3.5%. Is preferably 1 to 10.
  • ⁇ is a well-known parameter called ⁇ value representing the shape of the graded index type refractive index distribution.
  • the entire cross-sectional area of the inner cladding portion 12 has a graded index type refractive index distribution, but the inner cladding portion 12 includes a region including the seven core portions 11 as the center.
  • a graded index type refractive index distribution shape in which the refractive index increases toward the core portion 11 located near the axis may be used, and there may be a region having a uniform refractive index on the outer peripheral side of the region.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the second embodiment.
  • the multi-core amplification optical fiber 20 like the multi-core amplification optical fiber 10, has a total of seven core portions 21 arranged so as to form a substantially regular hexagon so as to surround the center axis and surround the center axis.
  • an inner cladding portion 22 located on the outer periphery of the core portion 21 and an outer cladding layer 23 located on the outer periphery of the inner cladding portion 22.
  • Each characteristic of the core part 21 and the outer clad layer 23, for example, the relationship between the constituent material, the size, the distance between the cores, or the refractive index, is the same as the corresponding element in the first embodiment.
  • FIG. 4 shows the refractive index distribution in the CC cross section.
  • the distribution P5 is the refractive index distribution of the core portion 21, and the distribution P6 is the refractive index distribution of the inner cladding portion 22.
  • the inner cladding portion 22 has a graded index type refraction in which each region including the core portions 21 included in the CC cross section has a refractive index increasing toward the core portions 21. It has a rate distribution shape.
  • each region including the core portion 21 has a graded index type refractive index distribution shape in which the refractive index increases toward each core portion 21.
  • the skew component included in the pumping light gathers in each core part 21 of the multi-core amplification optical fiber 20, and variation in the amount of pumping light that pumps each core part 21 is suppressed.
  • the optical amplification characteristics of the core portions 21 are made more uniform.
  • the refractive index distribution shape in each region including each core portion 21 has an ⁇ value and a specific refraction for each region so as to cause concentration of skew components so that variations in optical amplification characteristics of each core portion 21 are suppressed. It is preferable to set the rate difference as appropriate.
  • the region where the graded index type refractive index distribution shape is provided may not be provided for all of the core portions included in the multi-core amplification optical fiber, and is preferably provided for at least one core portion.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the third embodiment.
  • the multi-core amplification optical fiber 30 includes seven core portions 31, an inner cladding portion 32 located on the outer periphery of the core portion 31, and an outer cladding layer 33 located on the outer periphery of the inner cladding portion 32. I have.
  • Each characteristic of the core part 31, the inner clad part 32, and the outer clad layer 33 such as a constituent material, a size, a distance between the cores, a refractive index distribution shape, or a refractive index, is the same as the corresponding element in the first embodiment. It is.
  • the seven core portions 31 are arranged at positions shifted from the lattice points LP of the triangular lattice L.
  • the core part does not necessarily have to be arranged on the lattice points of the triangular lattice, and may be displaced.
  • the difference in distance between the core portions is preferably 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • a method of manufacturing a multi-core amplification optical fiber in which the position of the core portion deviates from the triangular lattice point in this way for example, a method using play of a glass rod or a glass tube to be stacked in a known stack and draw method, There are methods using glass rods and glass tubes having different diameters.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a multi-core amplification optical fiber according to the fourth embodiment.
  • the multi-core amplification optical fiber 40 includes a core portion 41 and a clad portion 42 located on the outer periphery of the core portion 41.
  • a plurality of holes 44 are formed in the cladding portion 42 so as to surround the core portion 41.
  • the hole 44 is elliptical and is bent in an arc shape.
  • the excitation light is confined and propagated in the inner region 42a of the cladding part 42 surrounded by the holes 44 by a plurality of holes 44 functioning as an air cladding.
  • the core part 41 and the cladding part 42 are the same as the corresponding element in the first embodiment.
  • the cladding portion 42 is a graded index type in which the refractive index increases toward the core portion 41 located near the central axis in the entire region of the cross section excluding the air holes 44, as in the refractive index distribution of FIG. It has a refractive index distribution.
  • the skew component of the pumping light generated in the inner region 42a is collected at the center by the refractive index distribution of the cladding part 42, so that the optical amplification characteristics of each core part 41 are made more uniform. .
  • the number of core portions included in the multi-core amplification optical fiber is seven.
  • the number of core portions is not particularly limited as long as it is plural, and may be three, for example.
  • the cross-sectional shape may be a flower shape, a polygonal shape, or a D shape.
  • the present invention is not limited by the above embodiment. What was comprised combining each component mentioned above suitably is also contained in this invention.
  • a region having a graded index type refractive index distribution shape may be provided for each core portion as in the second embodiment. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the multi-core amplification optical fiber according to the present invention is suitable mainly for use in optical communication.
  • Multi-core amplification optical fiber 11, 21, 31, 41 Core portion 12, 22, 32 Inner cladding portion 13, 23, 33 Outer cladding layer 42 Cladding portion 42a Inner region 44 Hole L Triangular lattice LP lattice Point P1, P2, P3, P4, P5, P6 Distribution SL1, SL2 Skew component

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Abstract

　希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に位置し、該複数のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する内部クラッド部と、前記内部クラッド部の外周に位置し、該内部クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する外部クラッド層と、を備え、前記内部クラッド部は、前記複数のコア部のうちの少なくとも一つのコア部を含む領域を有し、該領域は、前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布形状を有するマルチコア増幅光ファイバ。これによって、各コア部の光増幅特性のばらつきが抑制される。

Description

マルチコア増幅光ファイバ
　本発明は、マルチコア増幅光ファイバに関するものである。
　近年の急速な伝送容量の増大に対応する為に、一本の光ファイバのクラッド内に複数のコア部を配置した、いわゆるマルチコア光ファイバを用いたマルチコア光伝送路の開発が活発に行われている。これに伴い、マルチコア光伝送路中を伝搬した信号光を増幅するための希土類添加光ファイバ増幅器の開発が求められている。
　たとえば、特許文献１には、クラッド内に複数の希土類添加コア部を配置した、光ファイバレーザ用のマルチコア増幅光ファイバが開示されている。また、特許文献２には、マルチコア光伝送路を伝搬してきた信号光を一括して増幅するためのマルチコア光ファイバ増幅器が開示されている。
　ところで、光ファイバの中心軸付近にコア部が１つ配置された従来の希土類添加増幅光ファイバにおいては、ダブルクラッド構造を採用したものがある。ダブルクラッド構造において、内部クラッドの断面形状を円形にした場合は、励起光のうち、コア部に到達しないために励起に寄与しない成分（スキュー成分）が発生するため、励起効率が悪いことが知られている。そこで、スキュー成分を乱し、これをコア部に効率よく吸収させる目的で、内部クラッドの断面形状を花形や、多角形や、Ｄ型とする方法が用いられている（特許文献３参照）。
特許２００５－１９５３９号公報 特開平１０－１２５９８８号公報 特開２００３－２２６５４０号公報
　マルチコア増幅光ファイバにおいては、スキュー成分等の影響によって、複数存在する各コア部を励起する光の量にばらつきが生じるため、各コア部の光増幅特性にもばらつきが生じるという問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各コア部の光増幅特性のばらつきが抑制されたマルチコア増幅光ファイバを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に位置し、該複数のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する内部クラッド部と、前記内部クラッド部の外周に位置し、該内部クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する外部クラッド層と、を備え、前記内部クラッド部は、前記複数のコア部のうちの少なくとも一つのコア部を含む領域を有し、該領域は、前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布形状を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に位置し、該複数のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記複数のコア部を囲むように配置された複数の空孔と、が形成されたクラッド部と、を備え、前記内部クラッド部は、前記複数のコア部のうちの少なくとも一つのコア部を含む領域を有し、該領域は、前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布形状を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、上記の発明において、前記少なくとも一つのコア部は、当該マルチコア増幅光ファイバの断面において中心軸付近に位置することを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、上記の発明において、前記内部クラッド部は、外周側から前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、上記の発明において、前記内部クラッド部は、前記領域を二つ以上有することを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、上記の発明において、前記複数のコア部は、当該マルチコア増幅光ファイバの断面において、三角格子の格子点からずれた位置に配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、各コア部の光増幅特性のばらつきが抑制されたマルチコア増幅光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面および屈折率分布を示す図である。 図２は、従来のマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面、屈折率分布、および励起光のスキュー成分の様子を示す図である。 図３は、図１に示すマルチコア増幅光ファイバにおける励起光のスキュー成分の様子を示す図である。 図４は、実施の形態２に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面および屈折率分布を示す図である。 図５は、実施の形態３に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。 図６は、実施の形態４に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係るマルチコア増幅光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。図１に示すように、マルチコア増幅光ファイバ１０は、中心軸付近および中心軸を囲むように略正六角形を形成するように配置された合計７つのコア部１１と、コア部１１の外周に位置する内部クラッド部１２と、内部クラッド部１２の外周に位置する外部クラッド層１３とを備えている。
　内部クラッド部１２は、コア部１１の屈折率よりも低い屈折率を有している。外部クラッド層１３は、内部クラッド部１２の屈折率よりも低い屈折率を有している。コア部１１は、たとえばゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高めるドーパントを添加した石英系ガラスからなる。外部クラッド層１３は、たとえば光学樹脂からなる。光学樹脂の屈折率はたとえば１．１～１．４２である。
　また、図１では、Ａ－Ａ線断面における屈折率分布を示している。分布Ｐ１はコア部１１の屈折率分布であり、分布Ｐ２は内部クラッド部１２の屈折率分布である。分布Ｐ２が示すように、内部クラッド部１２は、断面の領域全体において、中心軸付近に位置するコア部１１に向かって屈折率が増加する、いわゆるグレーデッドインデックス型の屈折率分布を有する。このような屈折率分布は、内部クラッド部１２を、屈折率を高めるドーパントを屈折率分布に対応した濃度分布で含む石英系ガラスで構成することによって実現できる。
　コア部１１は、希土類元素が添加されている。添加される希土類元素は、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ツリウム（Ｔｍ）等である。希土類元素の添加量は、たとえばＥｒの場合は５０ｐｐｍ～２０００ｐｐｍである。また、コア部１１は、コア径が１μｍ～５μｍであり、コア部１１に隣接している領域の内部クラッド部１２に対する比屈折率差が０．５％～２．０％である。コア部１１のコア径や比屈折率差は互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
　また、コア部１１は三角格子の格子点上に配置されている。コア部１１のうち隣接するコア間の距離は、コア間の光のクロストークがコア部１１の光学特性に悪影響を及ぼさない程度の距離であり、たとえば消光比が－３０ｄＢ以下となるようなコア間距離に設定されている。コア部１１が、上述したようにコア径１μｍ～５μｍであり、内部クラッド部１２に対する比屈折率差が０．５％～２．０％である場合は、コア間距離は３０μｍ以上が好ましい。また、コア間距離が６０μｍ以下であれば、ファイバ外径があまり大きくならず、内部クラッド部１２の外径として、１２５μｍ～２５０μｍ程度にできるので好ましい。
　このマルチコア増幅光ファイバ１０は、ダブルクラッド構造を有しており、コア部１１に希土類元素の光増幅帯域（たとえばＥｒの場合は１．５μｍ帯）の波長の信号光を伝搬させながら、内部クラッド部１２に希土類元素の励起帯域（たとえばＥｒの場合は０．９８μｍ帯や１．４８μｍ帯）の波長の励起光を入力すると、励起光は内部クラッド部１２に閉じ込められて伝搬しながらコア部１１に添加された希土類元素を励起する。これによって希土類元素は光増幅作用を発揮し、コア部１１を伝搬する光を増幅する。
　このマルチコア増幅光ファイバ１０では、内部クラッド部１２が、中心軸付近に位置するコア部１１に向かって屈折率が増加する屈折率分布を有するので、各コア部１１を励起する光の量のばらつきが抑制されている。
　以下、具体的に説明する。図２は、従来のマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面、屈折率分布、および励起光のスキュー成分の様子を示す図である。マルチコア増幅光ファイバ１０Ａは、中心軸付近および中心軸を囲むように略正六角形を形成するように配置された合計７つのコア部１１Ａと、コア部１１Ａの外周に位置する内部クラッド部１２Ａと、内部クラッド部１２Ａの外周に位置する外部クラッド層（不図示）とを備えている点で、図１に示すマルチコア増幅光ファイバ１０と同様である。
　ここで、図２では、Ｂ－Ｂ線断面における屈折率分布を示している。分布Ｐ３はコア部１１Ａの屈折率分布であり、分布Ｐ４は内部クラッド部１２Ａの屈折率分布である。分布Ｐ４が示すように、内部クラッド部１２Ａは、断面内で一様の屈折率を有する点が、マルチコア増幅光ファイバ１０の内部クラッド部１２とは異なる。
　図２のマルチコア増幅光ファイバ１０Ａにおいて、内部クラッド部１２Ａを伝搬する励起光に含まれるスキュー成分ＳＬ１は、いくつかのコア部１１Ａには到達しない光路を進行している。
　これに対して、図３は、図１に示すマルチコア増幅光ファイバ１０における励起光のスキュー成分の様子を示す図である。図３に示すように、マルチコア増幅光ファイバ１０では、内部クラッド部１２が、中心軸付近に位置するコア部１１に向かって屈折率が増加する屈折率分布を有する。これによって、励起光に含まれるスキュー成分ＳＬ２がマルチコア増幅光ファイバ１０の中心に集まり、各コア部１１を励起する励起光の量のばらつきが抑制される。特に、従来スキュー成分が到達しにくかった中心軸付近のコア部１１も十分に励起される。これによって、マルチコア増幅光ファイバ１０では、各コア部１１の光増幅特性のばらつきが抑制される。その結果、各コア部１１の光増幅特性がより均一化される。
　なお、内部クラッド部１２の屈折率分布は、内部クラッド部１２の最外周側に対する内部クラッド部１２の中心部の比屈折率差が、０．５％より大きく３．５％以下であり、αが１～１０であることが好ましい。ここで、αとは、グレーデッドインデックス型屈折率分布の形状を表すα値と呼ばれる周知のパラメータである。
　なお、上記実施の形態１では、内部クラッド部１２の断面の領域全体がグレーデッドインデックス型の屈折率分布であったが、内部クラッド部１２のうち、７つのコア部１１を含む領域が、中心軸付近に位置するコア部１１に向かって屈折率が増加するグレーデッドインデックス型の屈折率分布形状であればよく、その領域の外周側には屈折率が均一な領域があってもよい。
（実施の形態２）
　図４は、実施の形態２に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。図４に示すように、マルチコア増幅光ファイバ２０は、マルチコア増幅光ファイバ１０と同様に、中心軸付近および中心軸を囲むように略正六角形を形成するように配置された合計７つのコア部２１と、コア部２１の外周に位置する内部クラッド部２２と、内部クラッド部２２の外周に位置する外部クラッド層２３とを備えている。
　コア部２１および外部クラッド層２３の各特性、たとえば構成材料、サイズ、コア間距離または屈折率の関係等は、実施の形態１の対応する要素と同様である。
　ここで、図４では、Ｃ－Ｃ線断面における屈折率分布を示している。分布Ｐ５はコア部２１の屈折率分布であり、分布Ｐ６は内部クラッド部２２の屈折率分布である。分布Ｐ６が示すように、内部クラッド部２２は、Ｃ－Ｃ断面に含まれる各コア部２１を中心に含む各領域が、各コア部２１に向かって屈折率が増加するグレーデッドインデックス型の屈折率分布形状を有する。さらに、Ｃ－Ｃ断面に含まれない各コア部２１についても、これを中心に含む各領域が、各コア部２１に向かって屈折率が増加するグレーデッドインデックス型の屈折率分布形状を有する。
　これによって、励起光に含まれるスキュー成分がマルチコア増幅光ファイバ２０の各コア部２１に集まり、各コア部２１を励起する励起光の量のばらつきが抑制される。その結果、各コア部２１の光増幅特性がより均一化される。
　各コア部２１を含む各領域における屈折率分布形状は、各コア部２１の光増幅特性のばらつきが抑制されるようにスキュー成分の集中を生じさせるように、各領域ごとにα値や比屈折率差を適宜設定することが好ましい。また、グレーデッドインデックス型の屈折率分布形状を設ける領域は、マルチコア増幅光ファイバに含まれるコア部のすべてに対してでなくてもよく、少なくとも一つのコア部に対して設けることが好ましい。
（実施の形態３）
　図５は、実施の形態３に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。図５に示すように、マルチコア増幅光ファイバ３０は、７つのコア部３１と、コア部３１の外周に位置する内部クラッド部３２と、内部クラッド部３２の外周に位置する外部クラッド層３３とを備えている。
　コア部３１、内部クラッド部３２、および外部クラッド層３３の各特性、たとえば構成材料、サイズ、コア間距離、屈折率分布形状または屈折率の関係等は、実施の形態１の対応する要素と同様である。
　ここで、７つのコア部３１は、三角格子Ｌの格子点ＬＰからずれた位置に配置されている。このように、コア部は、必ずしも三角格子の格子点上に配置されていなくてもよく、ずれていてもよい。コア部の配置を、対称性が低い配置にすることによって、内部クラッド部の屈折率分布形状によるスキュー成分を集める効果との相乗効果で、各コア部の光増幅特性のばらつきを抑制することができる。
　なお、コア部を三角格子点からずらす場合は、たとえば、少なくとも一組の近接するコア部同士の距離が、他のコア部同士の距離と異なるように、７つのコア部を配置してもよい。この場合、コア部同士の距離の差は０．５μｍ～１０μｍが好ましい。
　このようにコア部の位置が三角格子点からずれたマルチコア増幅光ファイバを製造する方法としては、たとえば、公知のスタックアンドドロー法におけるスタックするガラスロッドやガラス管の遊びを利用する方法や、外径の異なるガラスロッドやガラス管を用いる方法などがある。
（実施の形態４）
　図６は、実施の形態４に係るマルチコア増幅光ファイバの模式的な断面図である。図６に示すように、マルチコア増幅光ファイバ４０は、コア部４１と、コア部４１の外周に位置するクラッド部４２とを備えている。
　クラッド部４２には、コア部４１を囲むように配置された複数の空孔４４が形成されている。空孔４４は楕円形であり、円弧状に曲がっている。
　このマルチコア増幅光ファイバ４０では、励起光は、エアークラッドとして機能する複数の空孔４４によって、空孔４４に囲まれたクラッド部４２の内部領域４２ａに閉じ込められて伝搬する。
　なお、コア部４１、クラッド部４２の各特性、たとえば構成材料、サイズ、コア間距離または屈折率の関係等は、実施の形態１の対応する要素と同様である。たとえば、クラッド部４２は、図１の屈折率分布と同様に、空孔４４を除く断面の全領域において、中心軸付近に位置するコア部４１に向かって屈折率が増加するグレーデッドインデックス型の屈折率分布を有する。
　このマルチコア増幅光ファイバ４０では、内部領域４２ａにおいて発生した励起光のスキュー成分が、クラッド部４２の屈折率分布によって中心に集められることによって、各コア部４１の光増幅特性がより均一化される。
　なお、上記実施の形態では、マルチコア増幅光ファイバに含まれるコア部の数が７つであるが、コア部の数は複数であれば特に限定されず、たとえば３でもよい。また、内部クラッド部については、断面形状を花形や、多角形や、Ｄ型としてもよい。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態５において、実施の形態２と同様に各コア部に対してグレーデッドインデックス型の屈折率分布形状を有する領域をそれぞれ設けてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係るマルチコア増幅光ファイバは、主に光通信の用途に利用して好適なものである。
　１０、２０、３０、４０　マルチコア増幅光ファイバ
　１１、２１、３１、４１　コア部
　１２、２２、３２　内部クラッド部
　１３、２３、３３　外部クラッド層
　４２　クラッド部
　４２ａ　内部領域
　４４　空孔
　Ｌ　三角格子
　ＬＰ　格子点
　Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６　分布
　ＳＬ１、ＳＬ２　スキュー成分

Claims (6)

  1. 　希土類元素が添加された複数のコア部と、
    　前記複数のコア部の外周に位置し、該複数のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する内部クラッド部と、
    　前記内部クラッド部の外周に位置し、該内部クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する外部クラッド層と、
    　を備え、前記内部クラッド部は、前記複数のコア部のうちの少なくとも一つのコア部を含む領域を有し、該領域は、前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布形状を有することを特徴とするマルチコア増幅光ファイバ。
  2. 　希土類元素が添加された複数のコア部と、
    　前記複数のコア部の外周に位置し、該複数のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記複数のコア部を囲むように配置された複数の空孔と、が形成されたクラッド部と、
    　を備え、前記内部クラッド部は、前記複数のコア部のうちの少なくとも一つのコア部を含む領域を有し、該領域は、前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布形状を有することを特徴とするマルチコア増幅光ファイバ。
  3. 　前記少なくとも一つのコア部は、当該マルチコア増幅光ファイバの断面において中心軸付近に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコア増幅光ファイバ。
  4. 　前記内部クラッド部は、外周側から前記少なくとも一つのコア部に向かって屈折率が増加する屈折率分布を有することを特徴とする請求項３に記載のマルチコア増幅光ファイバ。
  5. 　前記内部クラッド部は、前記領域を二つ以上有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のマルチコア増幅光ファイバ。
  6. 　前記複数のコア部は、当該マルチコア増幅光ファイバの断面において、三角格子の格子点からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のマルチコア増幅光ファイバ。
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