JP2020161600A - Multi-core optical amplification fiber, multi-core optical fiber amplifier and optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチコア光増幅ファイバ、マルチコア光ファイバ増幅器および光通信システムに関するものである。 The present invention relates to a multi-core optical fiber amplifier, a multi-core optical fiber amplifier and an optical communication system.
例えば、海底光通信等の用途において、光増幅器としてマルチコアEDFA(Erbium-Doped optical Fiber Amplifier)を用いることによって、光増幅器の消費電力が削減されることが期待されている。 For example, in applications such as submarine optical communication, it is expected that the power consumption of the optical amplifier can be reduced by using a multi-core EDFA (Erbium-Doped optical Fiber Amplifier) as the optical amplifier.
マルチコアEDFAについては、マルチコア光増幅ファイバとしてダブルクラッド型のマルチコアEDFを用いて、クラッド励起方式によってコア部に含まれる希土類元素であるエルビウム(Er)を光励起する構成が知られている(非特許文献1、2参照)。 Regarding the multi-core EDFA, a configuration is known in which a double-clad type multi-core EDF is used as a multi-core optical amplification fiber to photoexcit the rare earth element erbium (Er) contained in the core portion by a clad excitation method (non-patent documents). See 1 and 2).
しかしながら、通信トラフィックは常に増加しているので、通信容量の増量のためにも、マルチコア光増幅ファイバの特性にはさらに好適なものが求められている。 However, since communication traffic is constantly increasing, more suitable characteristics of the multi-core optical amplifier fiber are required in order to increase the communication capacity.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、好適な特性を有するマルチコア光増幅ファイバ、ならびにこれを用いたマルチコア光ファイバ増幅器および光通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a multi-core optical amplification fiber having suitable characteristics, and a multi-core optical fiber amplifier and an optical communication system using the same.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、希土類元素を添加した複数のコア部と、前記複数のコア部のそれぞれの外周に位置し、各コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周に位置し、前記内側クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する外側クラッド部と、を備え、カットオフ波長が前記希土類元素の光増幅波長帯以下の波長となるように前記コア部が設計されており、前記光増幅波長帯において、前記複数のコア部のうち前記内側クラッド部の外縁に最も近いコア部の漏れ損失が0.1dB/100m以下となるクラッド厚を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the multi-core optical amplification fiber according to one aspect of the present invention is located on a plurality of core portions to which a rare earth element is added and on the outer periphery of each of the plurality of core portions. An inner clad portion having a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion, and an outer clad portion located on the outer periphery of the inner clad portion and having a refractive index lower than the refractive index of the inner clad portion. The core portion is designed so that the cutoff wavelength is equal to or lower than the optical amplification wavelength band of the rare earth element. In the optical amplification wavelength band, the outer edge of the inner clad portion among the plurality of core portions is provided. It is characterized by having a clad thickness in which the leakage loss of the core portion closest to is 0.1 dB / 100 m or less.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記光増幅波長帯において、直径50mmで曲げた場合の曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さいことを特徴とする。 The multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention is characterized in that the bending loss when bent at a diameter of 50 mm is smaller than 0.1 dB / 100 m in the optical amplifier wavelength band.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、長手方向に垂直な断面における前記複数のコア部のそれぞれの間の離間距離が、前記光増幅波長帯においてコア間クロストークが−30dB/100m以下となるように設定されていることを特徴とする。 In the multi-core optical amplification fiber according to one aspect of the present invention, the distance between each of the plurality of core portions in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is -30 dB / 100 m or less between the cores in the optical amplification wavelength band. The feature is that it is set to be.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記複数のコア部のそれぞれの間の離間距離が、前記光増幅波長帯においてコア間クロストークが−40dB/100m以下となるように設定されていることを特徴とする。 In the multi-core optical amplification fiber according to one aspect of the present invention, the separation distance between each of the plurality of core portions is set so that the crosstalk between cores is −40 dB / 100 m or less in the optical amplification wavelength band. It is characterized by being.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記複数のコア部のそれぞれの間の離間距離が、前記光増幅波長帯においてコア間クロストークが−50dB/100m以下となるように設定されていることを特徴とする。 In the multi-core optical amplification fiber according to one aspect of the present invention, the separation distance between each of the plurality of core portions is set so that the crosstalk between cores is -50 dB / 100 m or less in the optical amplification wavelength band. It is characterized by being.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、長手方向に垂直な断面における、前記内側クラッド部の断面積に対する前記複数のコア部の合計断面積の比が1.460%よりも大きいことを特徴とする。 In the multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention, the ratio of the total cross-sectional area of the plurality of core portions to the cross-sectional area of the inner clad portion in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is larger than 1.460%. It is a feature.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記カットオフ波長は、前記光増幅波長帯の最短波長から100nmの範囲内であることを特徴とする。 The multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention is characterized in that the cutoff wavelength is within a range of 100 nm from the shortest wavelength of the optical amplification wavelength band.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記希土類元素はエルビウムを含むことを特徴とする。 The multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention is characterized in that the rare earth element contains erbium.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記希土類元素はエルビウムのみを含むことを特徴とする。 The multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention is characterized in that the rare earth element contains only erbium.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記内側クラッド部の断面が非円であることを特徴とする。 The multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention is characterized in that the cross section of the inner clad portion is non-circular.
本発明の一態様に係るマルチコア光増幅ファイバは、前記内側クラッド部は、前記複数のコア部のそれぞれの外周に位置するトレンチ部を有し、前記トレンチ部の屈折率は前記内側クラッド部の他の部分の屈折率よりも低い屈折率を有することを特徴とする。 In the multi-core optical amplifier fiber according to one aspect of the present invention, the inner clad portion has a trench portion located on the outer periphery of each of the plurality of core portions, and the refractive index of the trench portion is other than that of the inner clad portion. It is characterized by having a refractive index lower than that of the portion of.
本発明の一態様に係るマルチコア光ファイバ増幅器は、前記マルチコア光増幅ファイバと、前記マルチコア光増幅ファイバの前記希土類元素を光励起する励起光を出力する励起光源と、前記励起光を前記内側クラッド部に光学結合させる光結合器と、を備えることを特徴とする。 The multi-core optical fiber amplifier according to one aspect of the present invention includes the multi-core optical amplification fiber, an excitation light source that outputs excitation light for photoexciting the rare earth element of the multi-core optical amplification fiber, and the excitation light on the inner clad portion. It is characterized by including an optical coupler for optical coupling.
本発明の一態様に係る光通信システムは、前記マルチコア光ファイバ増幅器を備えることを特徴とする。 The optical communication system according to one aspect of the present invention is characterized by including the multi-core optical fiber amplifier.
本発明によれば、好適な特性を有するマルチコア光増幅ファイバを実現できる。 According to the present invention, a multi-core optical amplifier fiber having suitable characteristics can be realized.
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書においては、カットオフ波長とは、ITU−T(国際電気通信連合)G.650.1で定義するケーブルカットオフ波長を意味する。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはG.650.1およびG.650.2における定義、測定方法に従うものとする。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. Further, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately designated by the same reference numerals. In addition, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the dimensions of each element, the ratio of each element, and the like may differ from the reality. Even between drawings, there may be parts where the relationship and ratio of dimensions are different from each other. Further, in the present specification, the cutoff wavelength is referred to as ITU-T (International Telecommunication Union) G.I. It means the cable cutoff wavelength defined in 650.1. In addition, for other terms not specifically defined in this specification, G.I. 650.1 and G.M. The definition and measurement method in 650.2 shall be followed.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバの模式的な断面図であり、マルチコア光増幅ファイバの長手方向に垂直な断面を示している。マルチコア光増幅ファイバ1は、7個のコア部1aa、1abと、各コア部1aa、1abの外周に位置する内側クラッド部1bと、内側クラッド部1bの外周に位置する外側クラッド部1cと、を備えているダブルクラッド型かつ7コア型のマルチコア光ファイバである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the multi-core optical amplifier fiber according to the first embodiment, and shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core optical amplifier fiber. The multi-core
コア部1aa、1abは、最密充填状態を実現する三角格子状に配置されている。コア部1aaは、内側クラッド部1bの中心近傍に配置されている。6個のコア部1abは、コア部1aaの周囲に正六角形の角の位置となるように配置されている。コア部1aa、1abは、屈折率を高める屈折率調整用ドーパントとして、たとえばゲルマニウム(Ge)やアルミニウム(Al)を含む。また、コア部1aa、1abは、増幅媒体である希土類元素として、Erを含む。Erは、たとえば波長1530nm付近の吸収係数のピークが2.5dB/m〜11dB/mとなる濃度で添加されているが、吸収係数は特に限定されない。なお、AlはErの濃度消光を抑制する機能も有する。
The core portions 1aa and 1ab are arranged in a triangular lattice pattern to realize a close-packed state. The core portion 1aa is arranged near the center of the inner
内側クラッド部1bは、各コア部1aa、1abの最大屈折率よりも低い屈折率を有する。内側クラッド部1bは、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。これにより各コア部1aa、1abと内側クラッド部1bとの屈折率プロファイルはステップインデックス型となる。なお、内側クラッド部1bが、各コア部1aa、1abのそれぞれの外周に位置するトレンチ部を有していてもよい。この場合、トレンチ部はフッ素(F)などの屈折率を低める屈折率調整用ドーパントが添加された石英ガラスからなり、トレンチ部の屈折率は、純石英ガラスからなる内側クラッド部1bの他の部分の屈折率よりも低い屈折率を有する。この場合、各コア部1aa、1abと内側クラッド部1bとの屈折率プロファイルはトレンチ型となる。
The inner
内側クラッド部1bに対する各コア部1aa、1abの比屈折率差をコアΔとする。本実施形態では各コア部1aa、1abのコアΔは略等しい。
The difference in the specific refractive index of each core portion 1aa and 1ab with respect to the inner clad
外側クラッド部1cは、内側クラッド部1bの屈折率よりも低い屈折率を有しており、たとえば樹脂からなる。なお、内側クラッド部1bがトレンチ部を有している場合、外側クラッド部1cの屈折率はトレンチ部の屈折率よりも高くてもよいが、内側クラッド部1bの他の部分の屈折率および内側クラッド部1bの平均屈折率よりも低い。
The outer clad
図1の断面におけるコア部1aa、1abのそれぞれの間の離間距離をピッチP1とする。ピッチP1は三角格子の1辺の長さに相当する。また、内側クラッド部1bの外径(クラッド径)をクラッド径Dc1とする。また、コア部1aa、1abのうち、内側クラッド部1bの外縁に最も近いコア部は、6個のコア部1abのいずれかであるが、本実施形態では、6個のコア部1abのいずれもが内側クラッド部1bの外縁から等距離にあるとする。6個のコア部1abのいずれかの中心から内側クラッド部1bの外縁までの最短距離をクラッド厚Tc1とする。
The separation distance between the core portions 1aa and 1ab in the cross section of FIG. 1 is defined as the pitch P1. The pitch P1 corresponds to the length of one side of the triangular lattice. Further, the outer diameter (clad diameter) of the inner clad
内側クラッド部1bに、Erを光励起できる波長の励起光、たとえば900nm波長帯の励起光が入力されると、励起光は内側クラッド部1bの内部を伝搬しながら、各コア部1aa、1abに添加されたErを光励起する。これにより、各コア部1aa、1abは、各コア部1aa、1abに入力された信号光を光増幅可能となる。光増幅可能な光増幅波長帯は、Erの場合、Cバンドと呼ばれるたとえば1530nm〜1565nmや、Lバンドと呼ばれるたとえば1565nm〜1625nmである。
When excitation light having a wavelength capable of photoexciting Er, for example, excitation light in the 900 nm wavelength band is input to the inner clad
マルチコア光増幅ファイバ1では、カットオフ波長が、Erの光増幅波長帯以下の波長となるように各コア部1aa、1abが設計されている。すなわち、カットオフ波長は、光増幅帯域がCバンドを含む場合、たとえば1530nm以下の波長に設定されている。カットオフ波長は1530nmでもよい。また、マルチコア光増幅ファイバ1の製造誤差を考慮して、たとえば1500nm付近に設定してもよい。なお、マルチコア光増幅ファイバ1でLバンドの信号光のみを増幅させる場合は、カットオフ波長は、たとえば1565nm以下の波長に設定される。また、マルチコア光増幅ファイバ1の製造誤差を考慮して、たとえば1535nm付近に設定してもよい。これにより、マルチコア光増幅ファイバ1は、各コア部1aa、1abにてErの光増幅波長帯の信号光をシングルモードで伝搬することができる。このようなカットオフ波長に各コア部1aa、1abを設計するには、各コア部1aa、1abのコアΔとコア径2aとを適宜組み合わせて設定すればよい。
In the multi-core
たとえば、図2は、カットオフ波長が1500nmとなる場合のコアΔとコア径との関係の一例を示す図である。図2は、屈折率プロファイルがステップインデックス型の場合のコア径を示している。このように、所定のカットオフ波長を実現するためには、コアΔとコア径との組み合わせを適切にすればよい。なお、屈折率プロファイルがトレンチ型の場合についても、そのカットオフ波長に応じてコアΔとコア径との関係が求められるので、その関係応じてコアΔとコア径との組み合わせを適切にすればよい。 For example, FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the core Δ and the core diameter when the cutoff wavelength is 1500 nm. FIG. 2 shows the core diameter when the refractive index profile is a step index type. As described above, in order to realize a predetermined cutoff wavelength, the combination of the core Δ and the core diameter may be appropriate. Even when the refractive index profile is a trench type, the relationship between the core Δ and the core diameter is required according to the cutoff wavelength. Therefore, if the combination of the core Δ and the core diameter is appropriately adjusted according to the relationship. Good.
また、マルチコア光増幅ファイバ1において、クラッド厚Tc1を適正にすることが、好適な特性を実現するために重要である。すなわち、クラッド厚Tc1が薄いと、内側クラッド部1bの外縁に最も近いコア部1abに対して光閉じ込めの作用が小さくなり、漏れ損失が生じ、増幅効率が低下するからである。一方、クラッド厚Tc1を厚くしすぎると、マルチコア光増幅ファイバ1の断面積が過剰に大きくなる。
Further, in the multi-core
マルチコア光増幅ファイバ1は、光増幅波長帯においてコア部1abの漏れ損失が0.1dB/100m以下となるクラッド厚Tc1を有する。これにより、漏れ損失による光エネルギーの損失が許容程度に抑制されるので、増幅効率の低下も抑制できる。
The multi-core
なお、マルチコア光増幅ファイバ1を用いてマルチコア光ファイバ増幅器を構成する場合、マルチコア光増幅ファイバ1は、その吸収係数に応じて、要求される利得や光出力に適した長さ、たとえば1〜100mに調整されて、ボビンなどに巻回された状態で筐体に収容される場合が多い。そのため、巻回による曲げ損失が小さい方が好ましい。たとえば、マルチコア光増幅ファイバ1は、光増幅波長帯において直径50mmで曲げた場合の曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さい方が好ましい。コアΔが低いと曲げ損失が増加する傾向があるため、マルチコア光増幅ファイバ1については、0.1dB/100mよりも小さい曲げ損失を実現するようにコアΔを設定することが好ましい。
When a multi-core optical fiber amplifier is configured by using the multi-core
また、通信システムでは、光ファイバ伝送路が長く、また中継器の数もその伝送距離に応じて増加するので、光ファイバ伝送路の途中に挿入される光学要素のそれぞれにおけるクロストークが累積して通信品質に影響する。したがって、光通信システムに使用されるマルチコア光ファイバ増幅器用のマルチコア光増幅ファイバ1としても、光増幅波長帯においてコア間クロストークが小さいことが好ましい。
Further, in a communication system, the optical fiber transmission line is long and the number of repeaters also increases according to the transmission distance, so that crosstalk in each of the optical elements inserted in the middle of the optical fiber transmission line is accumulated. Affects communication quality. Therefore, even as the multi-core
ここで、コア間クロストークとは、コア部1aa、1abのうちいずれかのコア部に所定のパワーの信号光を入力し、伝搬させたときに、信号光のパワーの一部が他のコア部に漏洩する場合、たとえば以下のように規定される。
(コア間クロストーク)
=(他のコア部に漏洩した信号光のパワー)/(入力された信号光のパワー)
Here, crosstalk between cores means that when a signal light having a predetermined power is input to one of the core parts 1aa and 1ab and propagated, a part of the power of the signal light is part of the other core. When leaking to a part, for example, it is specified as follows.
(Crosstalk between cores)
= (Power of signal light leaked to other cores) / (Power of input signal light)
マルチコア光増幅ファイバ1は、好ましくは、コア間クロストークが−30dB/100m以下となるようにピッチP1が設定されている。コア間クロストークが−30dB/100m以下であれば、マルチコア光増幅ファイバ1は、たとえば伝送距離が数100kmの光通信システムに使用されるマルチコア光ファイバ増幅器に好適に用いることができる。
In the multi-core
また、マルチコア光増幅ファイバ1は、コア間クロストークが−40dB/100m以下となるようにピッチP1が設定されていれば、たとえば伝送距離が数1000kmの光通信システムに使用されるマルチコア光ファイバ増幅器に好適に用いることができる。
Further, the multi-core
また、マルチコア光増幅ファイバ1は、コア間クロストークが−50dB/100m以下となるようにピッチP1が設定されていれば、たとえば太平洋を横断するような伝送距離が10000kmの光通信システムに使用されるマルチコア光ファイバ増幅器に好適に用いることができる。
Further, the multi-core
なお、上述したコア間クロストークの値は例示であり、限定されるものではない。 The above-mentioned values of crosstalk between cores are examples and are not limited.
さらに、本発明者らの鋭意検討によれば、マルチコア光増幅ファイバ1の長手方向に垂直な断面における、内側クラッド部1bの断面積に対する、コア部1aa、1abの合計断面積の比(以下、コア/クラッド面積比と記載する場合がある)が比較的大きい方が、励起光のパワーのうちコア部1aa、1abにおいて光増幅に寄与する割合が大きくなり、励起効率が高くなる。
Furthermore, according to the diligent studies of the present inventors, the ratio of the total cross-sectional area of the core portions 1aa and 1ab to the cross-sectional area of the inner clad
公知の7コア型のマルチコア光増幅ファイバでは、コア/クラッド面積比は1%程度であるが、本発明者らの鋭意検討によれば、コア/クラッド面積比は1.460%より大きいことが好ましく、2%以上がより好ましい。 In a known 7-core type multi-core optical amplifier fiber, the core / clad area ratio is about 1%, but according to the diligent studies of the present inventors, the core / clad area ratio is larger than 1.460%. Preferably, 2% or more is more preferable.
ただし、内側クラッド部1bのクラッド径Dc1の値を固定した状態でコア/クラッド面積比を大きくすると、クラッド厚Tc1が小さくなって漏れ損失が大きくなったり、ピッチP1が小さくなってコア間クロストークが大きくなったりするので、マルチコア光増幅ファイバ1に要求される諸特性を勘案した上でコア/クラッド面積比を設定することが好ましい。
However, if the core / clad area ratio is increased while the value of the clad diameter Dc1 of the inner clad
ここで、マルチコア光増幅ファイバ1の設計方法の一例を説明する。まず、ステップ1として、用途等に応じて、マルチコア光増幅ファイバにおけるコア部の数と配置を設定する。マルチコア光増幅ファイバ1ではコア部の数は7個であり、三角格子状に配置する。このとき、コア部の屈折率プロファイルも設定してもよい。
Here, an example of a design method of the multi-core
つづいて、ステップ2として、光増幅波長帯に応じたカットオフ波長を設定する。上述したように、カットオフ波長は、光増幅波長帯の信号光をシングルモードで伝搬することができるように設定する。また、上述したように、コア/クラッド面積比が大きい方が、励起効率が高くなるので、コア径を大きくできるように、カットオフ波長を比較的長くしてもよい。たとえば、光増幅波長帯の最短波長から100nmの範囲内にしてもよい。たとえば、光増幅波長帯がCバンドを含む場合は、カットオフ波長を、1530nmから100nmの範囲内の1430nm以上としてもよい。 Subsequently, as step 2, the cutoff wavelength corresponding to the optical amplification wavelength band is set. As described above, the cutoff wavelength is set so that the signal light in the optical amplification wavelength band can be propagated in a single mode. Further, as described above, the larger the core / clad area ratio, the higher the excitation efficiency. Therefore, the cutoff wavelength may be relatively long so that the core diameter can be increased. For example, it may be in the range of 100 nm from the shortest wavelength of the optical amplification wavelength band. For example, when the optical amplification wavelength band includes the C band, the cutoff wavelength may be 1430 nm or more in the range of 1530 nm to 100 nm.
このようにカットオフ波長を設定すると、たとえば図2に示すようなコアΔとコア径との関係が定まる。 When the cutoff wavelength is set in this way, the relationship between the core Δ and the core diameter as shown in FIG. 2, for example, is determined.
つづいて、ステップ3として、所望の曲げ損失を実現するように、コアΔとコア径とを設定する。これによりコアΔの下限およびコア径の上限が定まる。たとえば、曲げ損失は、光増幅波長帯において直径50mmで曲げた場合の曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さい値に設定する。曲げ損失は波長が長い程大きいので、光増幅波長帯の最大波長での曲げ損失が所望値となるように設定すれば十分である。たとえば、光増幅波長帯がLバンドを含む場合、波長1625nmでの曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さくなるコアΔとコア径とを設定すればよい。 Subsequently, in step 3, the core Δ and the core diameter are set so as to realize a desired bending loss. As a result, the lower limit of the core Δ and the upper limit of the core diameter are determined. For example, the bending loss is set to a value smaller than 0.1 dB / 100 m when bent at a diameter of 50 mm in the optical amplification wavelength band. Since the longer the wavelength, the larger the bending loss, it is sufficient to set the bending loss at the maximum wavelength of the optical amplification wavelength band to be a desired value. For example, when the optical amplification wavelength band includes the L band, the core Δ and the core diameter may be set so that the bending loss at the wavelength of 1625 nm is smaller than 0.1 dB / 100 m.
つづいて、ステップ4として、所望のコア間クロストークを設定する。コア間クロストークはマルチコア光増幅ファイバ1の用途等に応じて設定される。コア間クロストークを設定することにより、これを実現するためのピッチP1が定まる。
Subsequently, as step 4, a desired crosstalk between cores is set. The inter-core crosstalk is set according to the application of the multi-core
つづいて、ステップ5として、コア部1aa、1abに対する漏れ損失をたとえば0.1dB/100m以下に設定する。漏れ損失は波長が長い程大きいので、光増幅波長帯の最大波長での漏れ損失が所望値となるように設定すれば十分である。これより、内側クラッド部1bの外縁に最も近いコア部1abの漏れ損失が設定した値となるクラッド厚Tc1が定まる。さらにピッチP1とクラッド厚Tc1とが定まることによってクラッド径Dc1が定まる。さらにはコア/クラッド面積比が定まる。
つづいて、ステップ6として、コア/クラッド面積比が所望の値、たとえば1.460%より大きいかを判定する。所望の値以上であればステップを終了し、所望の値より小さければ、たとえばカットオフ波長をより長波長に設定したり、曲げ損失やコア間クロストークや漏れ損失の条件を緩和したりなどした上で、上記ステップ2〜5のいずれか一つに戻り、戻ったステップ以降の設定を繰り替えし行う。
Subsequently, as step 5, the leakage loss for the core portions 1aa and 1ab is set to, for example, 0.1 dB / 100 m or less. Since the longer the wavelength, the larger the leakage loss, it is sufficient to set the leakage loss at the maximum wavelength of the optical amplification wavelength band to a desired value. From this, the clad thickness Tc1 at which the leakage loss of the core portion 1ab closest to the outer edge of the inner clad
Subsequently, as step 6, it is determined whether the core / clad area ratio is larger than a desired value, for example 1.460%. If it is above the desired value, the step is completed, and if it is less than the desired value, for example, the cutoff wavelength is set to a longer wavelength, and the conditions of bending loss, crosstalk between cores, and leakage loss are alleviated. Above, the process returns to any one of steps 2 to 5 above, and the settings after the returned step are repeated.
以上の設計方法のステップによれば、好適な特性を有するマルチコア光増幅ファイバ1を設計できる。ただし、設計方法は上記に限定されない。たとえば、曲げ損失やコア間クロストークやコア/クラッド面積比については、適宜検討を省略してもよい。
According to the steps of the above design method, the multi-core
以上説明したように、実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバ1は、好適な特性を有する。
As described above, the multi-core
(実施形態2)
図3は、実施形態2に係るマルチコア光増幅ファイバの模式的な断面図であり、マルチコア光増幅ファイバの長手方向に垂直な断面を示している。マルチコア光増幅ファイバ2は、19個のコア部2aa、2ab、2acと、各コア部2aa、2ab、2acの外周に位置する内側クラッド部2bと、内側クラッド部2bの外周に位置する外側クラッド部2cと、を備えているダブルクラッド型かつ19コア型のマルチコア光ファイバである。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the multi-core optical amplifier fiber according to the second embodiment, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core optical amplifier fiber. The multi-core optical amplification fiber 2 includes 19 core portions 2aa, 2ab, 2ac, an inner clad
コア部2aa、2ab、2acは、最密充填状態を実現する三角格子状に配置されている。コア部2aaは、内側クラッド部2bの中心近傍に配置されている。6個のコア部2abは、コア部2aaの周囲に正六角形の角の位置となるように配置されている。12個のコア部2acは、コア部2abの周囲に正六角形の角または辺の中央の位置となるように配置されている。コア部2aa、2ab、2acの組成や屈折率はマルチコア光増幅ファイバ1のコア部1aa、1abと同様なので説明を省略する。
The core portions 2aa, 2ab, and 2ac are arranged in a triangular lattice pattern to realize a close-packed state. The core portion 2aa is arranged near the center of the inner clad
内側クラッド部2bの組成や屈折率は、内側クラッド部1bと同様なので説明を省略する。各コア部2aa、2ab、2acと内側クラッド部2bとの屈折率プロファイルはステップインデックス型であるが、トレンチ型でもよい。また、外側クラッド部2cの組成や屈折率も、外側クラッド部1cと同様なので説明を省略する。
Since the composition and the refractive index of the inner clad
図3の断面におけるコア部2aa、2ab、2acのそれぞれの間の離間距離をピッチP2とする。また、内側クラッド部2bのクラッド径をクラッド径Dc2とする。また、コア部2aa、2ab、2acのうち、内側クラッド部2bの外縁に最も近いコア部は、12個のコア部2acのうち正六角形の角に位置する6個のコア部2acのいずれかであるが、本実施形態では、6個のコア部2acのいずれもが内側クラッド部2bの外縁から等距離にあるとする。6個のコア部2acのいずれかの中心から内側クラッド部2bの外縁までの最短距離をクラッド厚Tc2とする。
The separation distance between the core portions 2aa, 2ab, and 2ac in the cross section of FIG. 3 is defined as the pitch P2. Further, the clad diameter of the inner clad
内側クラッド部2bに、Erを光励起できる波長の励起光が入力されると、励起光は内側クラッド部1bの内部を伝搬しながら、各コア部2aa、2ab、2acに添加されたErを光励起する。これにより、各コア部コア部2aa、2ab、2acは、各コア部2aa、2ab、2acに入力された信号光を光増幅可能となる。
When excitation light having a wavelength capable of photoexciting Er is input to the inner clad
マルチコア光増幅ファイバ2では、カットオフ波長が、Erの光増幅波長帯以下の波長となるように各コア部2aa、2ab、2acが設計されている。これにより、マルチコア光増幅ファイバ2は、各コア部2aa、2ab、2acにてErの光増幅波長帯の信号光をシングルモードで伝搬することができる。このようなカットオフ波長に各コア部2aa、2ab、2acを設計するには、実施形態1と同様に、各コア部2aa、2ab、2acのコアΔとコア径2aとを適宜組み合わせて設定すればよい。 In the multi-core optical amplification fiber 2, the core portions 2aa, 2ab, and 2ac are designed so that the cutoff wavelength is equal to or lower than the optical amplification wavelength band of Er. As a result, the multi-core optical amplification fiber 2 can propagate the signal light of the optical amplification wavelength band of Er in each core portion 2aa, 2ab, 2ac in a single mode. In order to design the core portions 2aa, 2ab, and 2ac for such a cutoff wavelength, the core Δ of each core portion 2aa, 2ab, and 2ac and the core diameter 2a are appropriately combined and set as in the first embodiment. Just do it.
また、マルチコア光増幅ファイバ2では、光増幅波長帯において6個のコア部2acの漏れ損失が0.1dB/100m以下となるクラッド厚Tc2を有する。これにより、漏れ損失による光エネルギーの損失が許容程度に抑制されるので、増幅効率の低下も抑制できる。 Further, the multi-core optical amplification fiber 2 has a clad thickness Tc2 in which the leakage loss of the six core portions 2ac is 0.1 dB / 100 m or less in the optical amplification wavelength band. As a result, the loss of light energy due to the leakage loss is suppressed to an acceptable level, so that the decrease in amplification efficiency can also be suppressed.
また、たとえば、マルチコア光増幅ファイバ2は、光増幅波長帯において直径50mmで曲げた場合の曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さい方が好ましい。 Further, for example, the multi-core optical amplification fiber 2 preferably has a bending loss smaller than 0.1 dB / 100 m when bent at a diameter of 50 mm in the optical amplification wavelength band.
また、マルチコア光増幅ファイバ2は、好ましくは、コア間クロストークが−30dB/100m以下、−40dB/100m以下、または−50dB/100m以下となるようにピッチP2が設定されている。これにより、マルチコア光増幅ファイバ2は、光通信システムの伝送距離に応じて好適に用いることができる。ただし、コア間クロストークの値は例示であり、限定されるものではない。 Further, in the multi-core optical amplifier fiber 2, the pitch P2 is preferably set so that the crosstalk between cores is -30 dB / 100 m or less, -40 dB / 100 m or less, or -50 dB / 100 m or less. As a result, the multi-core optical amplification fiber 2 can be suitably used according to the transmission distance of the optical communication system. However, the value of crosstalk between cores is an example and is not limited.
また、マルチコア光増幅ファイバ2は、コア/クラッド面積比が1.460%より大きいことが好ましく、2%以上がより好ましい。ただし、マルチコア光増幅ファイバ2に要求される諸特性を勘案した上でコア/クラッド面積比を設定することが好ましい。 Further, the multi-core optical amplifier fiber 2 preferably has a core / clad area ratio of more than 1.460%, more preferably 2% or more. However, it is preferable to set the core / clad area ratio in consideration of various characteristics required for the multi-core optical amplifier fiber 2.
マルチコア光増幅ファイバ2は、マルチコア光増幅ファイバ1と同様の設計方法にて設計し、クラッド径Dc2などを定めることができる。
The multi-core optical amplifier fiber 2 can be designed by the same design method as the multi-core
以上説明したように、実施形態2に係るマルチコア光増幅ファイバ2は、好適な特性を有する。 As described above, the multi-core optical amplifier fiber 2 according to the second embodiment has suitable characteristics.
(その他の実施形態)
図4(a)〜(g)は、その他の実施形態に係るマルチコア光増幅ファイバの模式的な断面図である。図4(a)〜(f)に示すマルチコア光増幅ファイバ3〜8は、複数、たとえば4個、7個または19個のコア部、内側クラッド部3b〜8b、および外側クラッド部3c〜8cを備えているダブルクラッド型かつマルチコア光ファイバである。コア部については1つのコア部3a〜8aのみを代表して図示してある。
(Other embodiments)
4 (a) to 4 (g) are schematic cross-sectional views of a multi-core optical amplifier fiber according to another embodiment. The multi-core optical amplifier fibers 3 to 8 shown in FIGS. 4 (a) to 4 (f) have a plurality of, for example, 4, 7 or 19 core portions, inner clad
マルチコア光増幅ファイバ3は、複数のコア部の重心が内側クラッド部3bの中心に対して偏心している。マルチコア光増幅ファイバ4は、内側クラッド部4bがD型断面を有する。マルチコア光増幅ファイバ5は、内側クラッド部5bが六角形の断面を有する。マルチコア光増幅ファイバ6は、内側クラッド部6bが楕円形の断面を有する。マルチコア光増幅ファイバ7は、内側クラッド部7bが矩形の断面を有する。マルチコア光増幅ファイバ8は、内側クラッド部8bが花びら状の断面を有する。マルチコア光増幅ファイバ3〜8は、複数のコア部の重心が偏心している、または、内側クラッド部の断面が非円であることによって、励起効率を向上させることができる。
In the multi-core optical amplifier fiber 3, the centers of gravity of the plurality of core portions are eccentric with respect to the center of the inner clad
図4(g)に示すマルチコア光増幅ファイバ9は、複数、たとえば4個、7個または19個のコア部、第1内側クラッド部9b、第2内側クラッド部9cおよび外側クラッド部9dを備えているトリプルクラッド型かつマルチコア光ファイバである。コア部については1つのコア部9aのみを代表して図示してある。コア部9a、第1内側クラッド部9bおよび第2内側クラッド部9cは石英系ガラスからなり、外側クラッド部9dは樹脂からなる。第1内側クラッド部9bおよび第2内側クラッド部9cは励起光を伝搬する。このように、実施形態に係るマルチコア光増幅ファイバはトリプルクラッド型のマルチコア光ファイバでもよい。
The multi-core optical amplification fiber 9 shown in FIG. 4 (g) includes a plurality of, for example, 4, 7 or 19 core portions, a first inner clad
(計算例)
実施形態2に係るマルチコア光増幅ファイバの特性についてシミュレーション計算を行った。本計算では、カットオフ波長が約1550nmとなるようにコアΔと2aとを設定し、かつピッチP1を38.5μmに固定し、かつ漏れ損失が0.001dB/km、直径50mmで曲げた場合の曲げ損失が0.1dB/100mよりも小さい、という条件で計算を行った。
(Calculation example)
A simulation calculation was performed on the characteristics of the multi-core optical amplifier fiber according to the second embodiment. In this calculation, when the core Δ and 2a are set so that the cutoff wavelength is about 1550 nm, the pitch P1 is fixed at 38.5 μm, the leakage loss is 0.001 dB / km, and the diameter is 50 mm. The calculation was performed on the condition that the bending loss of was smaller than 0.1 dB / 100 m.
計算結果を表1、表2に示す。なお、表1、2において、「LP01カットオフ波長」とは、基底伝搬モードであるLP01モードのカットオフ波長を意味し、G.650.1で定義するケーブルカットオフ波長である。「ピッチ」はピッチP1である。「XT」はコア間クロストークである。「漏れ損失」および「XT」は、表1ではCバンド内の波長1550nmでの値であり、表2ではLバンド内の波長1625nmでの値である。 The calculation results are shown in Tables 1 and 2. In Tables 1 and 2, the “LP01 cutoff wavelength” means the cutoff wavelength of the LP01 mode, which is the base propagation mode, and G.I. This is the cable cutoff wavelength defined in 650.1. "Pitch" is pitch P1. "XT" is a crosstalk between cores. “Leakage loss” and “XT” are values at a wavelength of 1550 nm in the C band in Table 1 and values at a wavelength of 1625 nm in the L band in Table 2.
表1に示すように、波長1550nmでは、コアΔが0.35%以上であれば、XTが−30dB/100m以下となり、Δが0.4%以上であれば、XTが−40dB/100m以下となり、Δが0.45%以上であれば、XTが−50dB/100m以下となることが確認された。また、コアΔが1.2%、2aが5.1μmであれば、クラッド厚が13.6μmでも−126dB/100mという低いXTが得られることが確認された。 As shown in Table 1, at a wavelength of 1550 nm, if the core Δ is 0.35% or more, the XT is -30 dB / 100 m or less, and if the Δ is 0.4% or more, the XT is -40 dB / 100 m or less. It was confirmed that when Δ was 0.45% or more, XT was -50 dB / 100 m or less. Further, it was confirmed that when the core Δ is 1.2% and 2a is 5.1 μm, a low XT of −126 dB / 100 m can be obtained even if the clad thickness is 13.6 μm.
また、コアΔが1.2%、2aが5.1μmの場合はコア/クラッド面積比は1.505%となる。また、コアΔを0.80%以下とし、2aを6.3μm以上とすれば、コア/クラッド面積比は2.00%以上となる。たとえば、コアΔが0.85%、2aが6.1μmの場合はコア/クラッド面積比は2.098%となる。また、コアΔが0.5%、2aが7.9μmの場合はコア/クラッド面積比は2.941%となる。 When the core Δ is 1.2% and 2a is 5.1 μm, the core / clad area ratio is 1.505%. Further, if the core Δ is 0.80% or less and 2a is 6.3 μm or more, the core / clad area ratio is 2.00% or more. For example, when the core Δ is 0.85% and 2a is 6.1 μm, the core / clad area ratio is 2.098%. When the core Δ is 0.5% and 2a is 7.9 μm, the core / clad area ratio is 2.941%.
したがって、波長1550nmにおいては、コアΔが0.35%以上、0.80%以下であり、コア径が6.3μm以上9.5μm以下であれば、XTを−30dB/100m以下、かつコア/クラッド面積比を2%以上とできる。 Therefore, at a wavelength of 1550 nm, if the core Δ is 0.35% or more and 0.80% or less and the core diameter is 6.3 μm or more and 9.5 μm or less, the XT is -30 dB / 100 m or less and the core / The clad area ratio can be 2% or more.
また、表2に示すように、波長1625nmでは、コアΔが0.35%以上であれば、XTが−30dB/100m以下となり、Δが0.45%以上であれば、XTが−40dB/100m以下となり、Δが0.55%以上であれば、XTが−50dB/100m以下となることが確認された。また、コアΔが1.2%、2aが5.1μmであれば、クラッド厚が15μmでも−112.8dB/100mという低いXTが得られることが確認された。 Further, as shown in Table 2, at a wavelength of 1625 nm, if the core Δ is 0.35% or more, the XT is -30 dB / 100 m or less, and if the Δ is 0.45% or more, the XT is -40 dB /. It was confirmed that the XT was -50 dB / 100 m or less when the value was 100 m or less and Δ was 0.55% or more. Further, it was confirmed that when the core Δ is 1.2% and 2a is 5.1 μm, a low XT of -112.8 dB / 100 m can be obtained even if the clad thickness is 15 μm.
また、コアΔが1.2%、2aが5.1μmの場合はコア/クラッド面積比は1.460%となる。また、コアΔを0.80%以下とし、2aを6.3μm以上とすれば、コア/クラッド面積比は2.00%以上となり好ましい。たとえば、コアΔが0.85%、2aが6.1μmの場合はコア/クラッド面積比は2.037%となる。また、コアΔが0.5%、2aが7.9μmの場合はコア/クラッド面積比は2.844%となる。 When the core Δ is 1.2% and 2a is 5.1 μm, the core / clad area ratio is 1.460%. Further, when the core Δ is 0.80% or less and 2a is 6.3 μm or more, the core / clad area ratio is preferably 2.00% or more. For example, when the core Δ is 0.85% and 2a is 6.1 μm, the core / clad area ratio is 2.037%. When the core Δ is 0.5% and 2a is 7.9 μm, the core / clad area ratio is 2.844%.
したがって、波長1650nmにおいては、コアΔが0.35%以上、0.80%以下であり、コア径が6.3μm以上9.5μm以下であれば、れば、XTを−30dB/100m以下、かつコア/クラッド面積比を2%以上とできる。 Therefore, at a wavelength of 1650 nm, if the core Δ is 0.35% or more and 0.80% or less and the core diameter is 6.3 μm or more and 9.5 μm or less, the XT is -30 dB / 100 m or less. Moreover, the core / clad area ratio can be 2% or more.
(実施形態3)
図5は、実施形態3に係るマルチコア光ファイバ増幅器の構成を示す模式図である。以下、マルチコア光ファイバ増幅器を単に光増幅器と記載する場合がある。光増幅器100は、7個の光アイソレータ10、光ファイバファンイン(FAN IN)20、半導体レーザ30、光結合器40、実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバ1、ポンプストリッパ50、光ファイバファンアウト(FAN OUT)60、7個の光アイソレータ70、を備えている。なお、図中「×」の記号は光ファイバの融着接続点を示している。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the multi-core optical fiber amplifier according to the third embodiment. Hereinafter, the multi-core optical fiber amplifier may be simply referred to as an optical amplifier. The
光ファイバファンイン20は、束ねられた7本のシングルモード光ファイバと、7個のコア部を有する1本のマルチコアファイバとを備えており、結合部において7本のシングルモード光ファイバの各コア部がマルチコアファイバの各コア部に光学結合するように構成されている。なお、7本のシングルモード光ファイバは、たとえばITU−TG.652に定義される標準のシングルモード光ファイバであり、それぞれ光アイソレータ10が設けられている。光アイソレータ10、70は矢印が示す方向に光を通過させ、逆方向への光の通過を遮断する。光ファイバファンイン20のマルチコアファイバは光結合器40に接続されている。なお、束ねられた7本のシングルモード光ファイバおよびマルチコアファイバの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。なお、7個の光アイソレータ10、70に換えて、複数(本実施形態では7本)のシングルモード光ファイバが集積された構成の光アイソレータを用いてもよい。
The optical fiber fan-in 20 includes seven bundled single-mode optical fibers and one multi-core fiber having seven core portions, and each core of the seven single-mode optical fibers at the coupling portion. The portions are configured to be optically coupled to each core portion of the multi-core fiber. The seven single-mode optical fibers are, for example, ITU-TG. It is a standard single-mode optical fiber defined in 652, each of which is provided with an optical isolator 10. The
光ファイバファンイン20のマルチコアファイバは、マルチコア光増幅ファイバ1と同様に、三角格子状に配置された7個のコア部と、各コア部の外周に位置し、各コア部の最大屈折率よりも屈折率が低いクラッド部とを備えている。光ファイバファンイン20の各シングルモード光ファイバに信号光を入力すると、各光アイソレータ10は各信号光を通過させ、マルチコアファイバの各コア部は各信号光を伝搬する。
Similar to the multi-core
励起光源である半導体レーザ30は、横マルチモード半導体レーザであり、励起光を出力する。励起光の波長は、Erの900nm波長帯における吸収ピークの波長と略同一な975nmである。これにより、励起光はエルビウムイオンを光励起できる。半導体レーザ30は、マルチモード光ファイバから励起光を出力する。このマルチモード光ファイバは、コア径/クラッド径が例えば105μm/125μmのステップインデックス型であり、NAが例えば0.16や0.22である。
The
光結合器40は、主光ファイバと、励起光供給用光ファイバとを備えている。主光ファイバは、光ファイバファンイン20のマルチコアファイバのコア部と同様に三角格子状に配置された7個のコア部と、各コア部の外周に位置し、各コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い内側クラッド部と、内側クラッド部の外周に位置し、内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部と内側クラッド部とは石英系ガラスからなり、外側クラッド部は樹脂からなる。
The
励起光供給用光ファイバは、別の一端が半導体レーザ30のマルチモード光ファイバと接続された同種のマルチモード光ファイバであり、コア径/クラッド径が例えば105μm/125μmのステップインデックス型であり、NAが例えば0.16や0.22である。励起光供給用光ファイバは、励起光が半導体レーザ30から入力され、この励起光を主光ファイバに供給する。内側クラッド部は励起光を伝搬する。
The excitation light supply optical fiber is a multimode optical fiber of the same type in which another end is connected to the multimode optical fiber of the
光結合器40の主光ファイバは、一端が光ファイバファンイン20のマルチコアファイバに接続されている。マルチコアファイバの各コア部は主光ファイバの各コア部に接続されている。したがって、マルチコアファイバの各コア部を伝搬した各信号光は、主光ファイバに入力すると、各コア部に光学結合する。各コア部は各信号光を伝搬する。励起光と信号光とは、主光ファイバからマルチコア光増幅ファイバ1へと出力される。
One end of the main optical fiber of the
マルチコア光増幅ファイバ1は、一端が光結合器40の主光ファイバに接続されている。マルチコア光増幅ファイバ1の各コア部1aa、1abは主光ファイバの各コア部に接続されている。また、マルチコア光増幅ファイバ1の内側クラッド部1bは主光ファイバの内側クラッド部に接続されている。したがって、主光ファイバを伝搬した各信号光および励起光は、マルチコア光増幅ファイバ1に入力すると、それぞれ各コア部1aa、1abと内側クラッド部1bとを同一方向に伝搬する。励起光は内側クラッド部1bを伝搬しながら各コア部1aa、1ab内のErを光励起する。各コア部1aa、1abを伝搬する各信号光はErの誘導放出の作用により光増幅される。マルチコア光増幅ファイバ1は、光増幅された各信号光と、光増幅に寄与しなかった励起光とを出力する。
One end of the multi-core
ポンプストリッパ50は、光増幅に寄与しなかった励起光を排除する公知のデバイスである。ポンプストリッパ50は、例えば、7個のコアを有するダブルクラッド型マルチコアファイバの外側クラッドの一部が除去されており、除去された部分の内側クラッド部の表面から励起光を取り出して放熱板などに照射し、吸収させて励起光のエネルギーを熱エネルギーに変換して放熱する構成を有する。ポンプストリッパ50はマルチコアファイバによって各信号光を伝搬させるとともに、励起光を、光増幅器100から出力されても問題の無い程度のパワーまで低減させる。
The
光ファイバファンアウト60は、光ファイバファンイン20と同様に、束ねられた7本のシングルモード光ファイバと、7個のコア部を有する1本のマルチコアファイバとを備えており、結合部において7本のシングルモード光ファイバの各コア部がマルチコアファイバの各コア部に光学結合するように構成されている。各シングルモード光ファイバには、それぞれ光アイソレータ70が設けられている。マルチコアファイバはポンプストリッパ50に接続されている。なお、束ねられた7本のシングルモード光ファイバおよびマルチコアファイバの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。
Similar to the optical fiber fan-in 20, the optical fiber fan-out 60 includes seven bundled single-mode optical fibers and one multi-core fiber having seven core portions, and has seven at the coupling portion. Each core portion of the single-mode optical fiber of the book is configured to be optically coupled to each core portion of the multi-core fiber. An
ポンプストリッパ50のマルチコアファイバの各コア部から光ファイバファンアウト60の各コア部に信号光が入力すると、各信号光は各シングルモード光ファイバの各コア部を伝搬し、光アイソレータ70を通って出力する。
When signal light is input from each core portion of the multi-core fiber of the
この光増幅器100は、好適な特性を有するマルチコア光増幅ファイバ1を用いて光増幅を行うので、好適な光増幅を実現できる。
Since the
(実施形態4)
図6は、実施形態4に係るマルチコア光ファイバ増幅器の構成を示す模式図である。光増幅器100Aは、光増幅器100の構成において、光結合器40を光結合器40Aに置き換え、光結合器80と励起光回収用光ファイバ90とを追加した構成を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of the multi-core optical fiber amplifier according to the fourth embodiment. The
光結合器40Aは、光結合器40の構成を変更し、励起光回収用光ファイバ90が接続されるように変更された構成を有する。
The
光結合器80は、光結合器40と同様の構成を有しており、励起光回収用光ファイバ90が接続されるように変更された構成を有する。
The optical coupler 80 has the same configuration as the
励起光回収用光ファイバ90は、たとえば商用のステッインデックス型光ファイバやグレーデッドインデックス型の光ファイバからクラッドを除去し、コアのみで構成されたものである。励起光回収用光ファイバ90は、光結合器80と光結合器40とを光学的に接続している。
The excitation light recovery optical fiber 90 is composed of, for example, a commercial step-index type optical fiber or a graded-index type optical fiber from which the clad is removed and only the core is formed. The excitation light recovery optical fiber 90 optically connects the optical coupler 80 and the
この光増幅器100Aでは、半導体レーザ30から出力され、光結合器40を介してマルチコア光増幅ファイバ1に供給された励起光のうち、マルチコア光増幅ファイバ1において光励起に寄与しなかった励起光の少なくとも一部が、光結合器80によって回収される。回収された励起光は、励起光回収用光ファイバ90を通って光結合器40に入力されて励起光として回生され、再びマルチコア光増幅ファイバ1に供給される。これにより、光増幅器100Aにおける励起効率を向上することができる。
In this
(実施形態5)
図7は、実施形態5に係る光通信システムの構成を示す模式図である。光通信システム1000は、光送信装置1010と、光受信装置1020と、実施形態3に係る光増幅器100と、14本のシングルコア光ファイバである光伝送ファイバ1031〜1037、1041〜1047と、を備えている。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the optical communication system according to the fifth embodiment. The
光送信装置1010は、7個の送信器1011〜1017を備えている。送信器1011〜1017は、それぞれ、信号光を送信する。7本の光伝送ファイバ1031〜1037は、送信器1011〜1017のそれぞれから出力された信号光を伝送し、光増幅器100に入力させる。光増幅器100は、光伝送ファイバ1031〜1037から入力された7つの信号光を一括して光増幅し、7本の光伝送ファイバ1041〜1047のそれぞれに出力する。光伝送ファイバ1041〜1047は、増幅された信号光を伝送し、光受信装置1020に入力させる。光受信装置1020は、7個の受信器1021〜1027を備えている。受信器1021〜1027は、光伝送ファイバ1041〜1047が伝送した、増幅された信号光を受信し、電気信号に変換する。
The optical transmitter 1010 includes seven transmitters 101 to 1017. The transmitters 101 to 1017 each transmit signal light. The seven
光通信システム1000は、好適な光増幅を実現できる光増幅器100を用いているので、好適な光通信を実現できる。なお、本実施形態では、光伝送ファイバは7本のシングルコア光ファイバであるが、1本の7コア型マルチコアファイバからなる光伝送ファイバを用いてもよい。
Since the
光通信システム1000が長距離通信システムなどであれば、光増幅器100をリピータアンプ、プリアンプ、またはブースターアンプとして利用できる。光通信システム1000がROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)を用いたネットワークシステムなどであれば、光増幅器100を損失補償に利用できる。
If the
なお、上記実施形態3では、実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバ1を用いて光増幅器を構成しているが、実施形態2に係るマルチコア光増幅ファイバ2やその他の実施形態に係るマルチコア光増幅ファイバを用いて光増幅器を構成してもよい。また、上記実施形態で1、2は、マルチコア光増幅ファイバは希土類元素としてErのみを含むが、Er以外の希土類元素、たとえばイッテルビウム(Yb)のみを含んでいてもよいし、Er、Ybの両方を含んでいてもよい。
In the third embodiment, the optical amplifier is configured by using the multi-core
また、上記実施形態1、2では、マルチコア光増幅ファイバにおけるコア部は三角格子状に配置されているが、正方格子状に配置されていてもよい。マルチコア光増幅ファイバにおけるコア部の数も、複数であれば特に限定されない。 Further, in the first and second embodiments, the core portions of the multi-core optical amplifier fiber are arranged in a triangular lattice shape, but may be arranged in a square lattice shape. The number of cores in the multi-core optical amplifier fiber is not particularly limited as long as it is plural.
また、上記実施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。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。 Moreover, the present invention is not limited by the above-described embodiment. The present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, 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.
1、2、3、4、5、6、7、8、9 マルチコア光増幅ファイバ
1aa、1ab、2aa、2ab、2ac、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a コア部
1b、2b、3b、4b、5b、6b、7b、8b 内側クラッド部
1c、2c、3c、4c、5c、6c、7c、8c、9d 外側クラッド部
9b 第1内側クラッド部
9c 第2内側クラッド部
10、70 光アイソレータ
20 光ファイバファンイン
30 半導体レーザ
40、40A、80 光結合器
50 ポンプストリッパ
60 光ファイバファンアウト
90 励起光回収用光ファイバ
100、100A 光増幅器
1000 光通信システム
1010 光送信装置
1020 光受信装置
1011〜1017 送信器
1021〜1027 受信器
1031〜1037、1041〜1047 光伝送ファイバ
1,2,3,4,5,6,7,8,9 Multi-core optical amplification fiber 1aa, 1ab, 2aa, 2ab, 2ac, 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 8a,
Claims (13)
前記複数のコア部のそれぞれの外周に位置し、各コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド部と、
前記内側クラッド部の外周に位置し、前記内側クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する外側クラッド部と、
を備え、カットオフ波長が前記希土類元素の光増幅波長帯以下の波長となるように前記コア部が設計されており、前記光増幅波長帯において、前記複数のコア部のうち前記内側クラッド部の外縁に最も近いコア部の漏れ損失が0.1dB/100m以下となるクラッド厚を有することを特徴とするマルチコア光増幅ファイバ。 Multiple cores with rare earth elements added,
An inner clad portion located on the outer periphery of each of the plurality of core portions and having a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion,
An outer clad portion located on the outer periphery of the inner clad portion and having a refractive index lower than that of the inner clad portion,
The core portion is designed so that the cutoff wavelength is equal to or lower than the optical amplification wavelength band of the rare earth element. In the optical amplification wavelength band, the inner clad portion of the plurality of core portions A multi-core optical amplifier fiber having a clad thickness such that the leakage loss of the core portion closest to the outer edge is 0.1 dB / 100 m or less.
前記マルチコア光増幅ファイバの前記希土類元素を光励起する励起光を出力する励起光源と、
前記励起光を前記内側クラッド部に光学結合させる光結合器と、
を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバ増幅器。 The multi-core optical amplifier fiber according to any one of claims 1 to 11.
An excitation light source that outputs excitation light that photoexcites the rare earth element of the multi-core optical amplification fiber, and
An optical coupler that optically couples the excitation light to the inner clad portion,
A multi-core optical fiber amplifier characterized by comprising.
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