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JP2025046040A - Multi-core optical amplifying fiber and optical amplifier - Google Patents

Multi-core optical amplifying fiber and optical amplifier Download PDF

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JP2025046040A
JP2025046040A JP2023154187A JP2023154187A JP2025046040A JP 2025046040 A JP2025046040 A JP 2025046040A JP 2023154187 A JP2023154187 A JP 2023154187A JP 2023154187 A JP2023154187 A JP 2023154187A JP 2025046040 A JP2025046040 A JP 2025046040A
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core
refractive index
inner cladding
cladding portion
layered
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JP2023154187A
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Japanese (ja)
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繁弘 高坂
Shigehiro Kosaka
幸一 前田
Koichi Maeda
正典 高橋
Masanori Takahashi
隆一 杉崎
Ryuichi Sugizaki
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

Figure 2025046040000001

【課題】複数のコア部の間での利得の差を小さくすること。
【解決手段】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、複数のコア部を取り囲み、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、内側クラッド部を取り囲み、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、複数のコア部は、長手方向に沿って延びる内側クラッド部の中心軸からの距離が第1距離である第1コア部と、中心軸からの距離が第1距離よりも大きい第2距離である第2コア部と、を含み、内側クラッドに、希土類元素を光励起する所定のパワーの励起光を伝搬させ、かつ第1コア部および前記第2コア部のそれぞれに、希土類元素によって光増幅される信号光を伝搬させた場合に、第1コア部における信号光が得る第1利得と、第2コア部における信号光が得る第2利得との差が0.9dB未満である。
【選択図】図1

Figure 2025046040000001

The present invention aims to reduce the difference in gain among a plurality of core sections.
[Solution] The multi-core optical amplifying fiber comprises a plurality of core portions doped with a rare earth element, an inner cladding portion surrounding the plurality of core portions and having a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion, and an outer cladding portion surrounding the inner cladding portion and having a refractive index lower than the refractive index of the inner cladding portion, wherein the plurality of core portions include a first core portion having a first distance from a central axis of the inner cladding portion extending along the longitudinal direction, and a second core portion having a second distance from the central axis that is larger than the first distance, and when pumping light of a predetermined power that optically pumps a rare earth element is propagated through the inner cladding, and when signal light optically amplified by the rare earth element is propagated through each of the first core portion and the second core portion, the difference between a first gain obtained by the signal light in the first core portion and a second gain obtained by the signal light in the second core portion is less than 0.9 dB.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、マルチコア光増幅ファイバおよび光増幅器に関する。 The present invention relates to a multi-core optical amplifier fiber and an optical amplifier.

たとえば、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 undersea optical communications, it is expected that the power consumption of optical amplifiers can be reduced by using multi-core erbium-doped optical fiber amplifiers (EDFAs) as optical amplifiers.

マルチコアEDFA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光増幅媒体であるエルビウム(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)。マルチコアEDFは、マルチコア光増幅ファイバの一種である。 A known multi-core EDFA is configured to use a double-clad multi-core EDF to optically pump erbium (Er), an optical amplification medium contained in the core, using a cladding pumping method (see Non-Patent Documents 1 and 2). A multi-core EDF is a type of multi-core optical amplifier fiber.

Kazi S Abedin et al, “Multimode Erbium Doped Fiber Amplifiers for Space Division Multiplexing Systems”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL.32,NO.16,AUGUST 15,2014 pp.2800-2808.Kazi S Abedin et al, “Multimode Erbium Doped Fiber Amplifiers for Space Division Multiplexing Systems”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL.32,NO.16,AUGUST 15,2014 pp.2800-2808. Kazi S Abedin et al, “Cladding-pumped erbium-doped multicore fiber amplifier”, OPTICS EXPRESS Vol.20,No.18 27 August 2012 pp.20191-20200.Kazi S Abedin et al, “Clading-pumped erbium-doped multicore fiber amplifier”, OPTICS EXPRESS Vol.20,No.18 27 August 2012 pp.20191-20200.

マルチコアEDFAでは、複数のコア部のそれぞれに別個に信号光が入力され、増幅される。この場合、コア部の間での、信号光に与える利得の差が小さいことが好ましい。コア部の間で利得の差が大きいと、信号光の間でパワーにばらつきが生じ、信号伝送距離や信号伝送品質もばらつくからである。 In a multi-core EDFA, signal light is input to each of the multiple cores separately and amplified. In this case, it is preferable that the difference in gain given to the signal light between the cores is small. If the difference in gain between the cores is large, power variations will occur between the signal lights, leading to variations in the signal transmission distance and signal transmission quality.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のコア部の間での利得の差を小さくできるマルチコア光増幅ファイバおよびこれを用いた光増幅器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 aims to provide a multi-core optical amplifier fiber that can reduce the gain difference between multiple cores, and an optical amplifier 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、前記複数のコア部を取り囲み、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を取り囲み、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、前記複数のコア部は、長手方向に沿って延びる前記内側クラッド部の中心軸からの距離が第1距離である第1コア部と、前記中心軸からの距離が前記第1距離よりも大きい第2距離である第2コア部と、を含み、前記内側クラッド部に、前記希土類元素を光励起する所定のパワーの励起光を伝搬させ、かつ前記第1コア部および前記第2コア部のそれぞれに、前記希土類元素によって光増幅される信号光を伝搬させた場合に、前記第1コア部における前記信号光が得る第1利得と、前記第2コア部における前記信号光が得る第2利得との差が0.9dB未満であるマルチコア光増幅ファイバである。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, one aspect of the present invention is a multi-core optically amplifying fiber comprising: a plurality of core parts doped with a rare earth element; an inner cladding part surrounding the plurality of core parts and having a refractive index lower than the maximum refractive index of each core part; and an outer cladding part surrounding the inner cladding part and having a refractive index lower than the refractive index of the inner cladding part, the plurality of core parts including a first core part having a first distance from a central axis of the inner cladding part extending along a longitudinal direction, and a second core part having a second distance from the central axis that is greater than the first distance; and when a pumping light of a predetermined power that optically pumps the rare earth element is propagated through the inner cladding part, and a signal light optically amplified by the rare earth element is propagated through each of the first core part and the second core part, the difference between a first gain obtained by the signal light in the first core part and a second gain obtained by the signal light in the second core part is less than 0.9 dB.

前記第1コア部の近傍における前記内側クラッド部の屈折率である第1屈折率が、前記第2コア部の近傍における前記内側クラッド部の屈折率である第2屈折率よりも高くてもよい。 A first refractive index, which is the refractive index of the inner cladding portion near the first core portion, may be higher than a second refractive index, which is the refractive index of the inner cladding portion near the second core portion.

前記内側クラッド部の前記中心軸を含む中央領域の屈折率が、前記内側クラッド部の前記中央領域を取り囲む周辺領域の屈折率よりも高くてもよい。 The refractive index of a central region including the central axis of the inner cladding portion may be higher than the refractive index of a peripheral region surrounding the central region of the inner cladding portion.

前記内側クラッド部はGI型の屈折率プロファイルを有してもよい。 The inner cladding portion may have a GI type refractive index profile.

前記内側クラッド部は階段型の屈折率プロファイルを有してもよい。 The inner cladding may have a stepped refractive index profile.

前記内側クラッド部の前記長手方向に垂直な面における断面形状は、円状、多角形状、または円弧と直線とからなる形状であってもよい。 The cross-sectional shape of the inner cladding portion in a plane perpendicular to the longitudinal direction may be circular, polygonal, or a shape consisting of arcs and straight lines.

前記信号光の波長における前記第1コア部のモードフィールド径である第1モードフィールド径が、前記信号光の波長における前記第2コア部のモードフィールド径である第2モードフィールド径よりも大きくてもよい。 A first mode field diameter, which is a mode field diameter of the first core portion at the wavelength of the signal light, may be larger than a second mode field diameter, which is a mode field diameter of the second core portion at the wavelength of the signal light.

前記複数のコア部は、nを2以上の整数として、前記内側クラッド部内でn回回転対称性を有するように配置されてもよい。 The multiple cores may be arranged to have n-fold rotational symmetry within the inner cladding, where n is an integer equal to or greater than 2.

前記内側クラッド部は、同心状に形成された複数の層状クラッド部を有し、前記複数の層状クラッド部のそれぞれに前記複数のコア部のうち1以上のコア部が配置されていてもよい。 The inner cladding portion may have a plurality of layered cladding portions formed concentrically, and one or more of the plurality of core portions may be disposed in each of the plurality of layered cladding portions.

前記複数の層状クラッド部のうちの第1層状クラッド部に配置された前記コア部の、前記信号光の波長におけるモードフィールド径が、前記第1層状クラッド部の外周側に隣接する第2層状クラッド部に配置された前記コア部の、前記信号光の波長におけるモードフィールド径よりも、10%以上20%以下だけ大きくてもよい。 The mode field diameter of the core portion arranged in a first layered cladding portion of the plurality of layered cladding portions at the wavelength of the signal light may be greater than the mode field diameter of the core portion arranged in a second layered cladding portion adjacent to the outer periphery of the first layered cladding portion by 10% to 20%.

本発明の一態様は、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、を備える光増幅器である。 One aspect of the present invention is an optical amplifier comprising the multi-core optical amplifier fiber, an excitation light source that outputs excitation light that optically excites the rare earth element in the multi-core optical amplifier fiber, and an optical coupler that optically couples the excitation light to the inner cladding portion.

本発明によれば、複数のコア部の間での利得の差を小さくできるマルチコア光増幅ファイバおよびこれを用いた光増幅器を実現できる。 The present invention makes it possible to realize a multi-core optical amplifier fiber that can reduce the gain difference between multiple cores, and an optical amplifier using the same.

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る。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to a first embodiment. 図2は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバの屈折率プロファイルを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a refractive index profile of the multi-core optical amplifying fiber shown in FIG. 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る。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to the second embodiment. 図4は、図3に示すマルチコア光増幅ファイバの屈折率プロファイルを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a refractive index profile of the multi-core optical amplifying fiber shown in FIG. 図5は、実施形態3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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to the third embodiment. 図6は、図5に示すマルチコア光増幅ファイバの屈折率プロファイルを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a refractive index profile of the multi-core optical amplifying fiber shown in FIG. 図7は、実施形態4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。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to a fourth embodiment. 図8は、実施形態5に係る光増幅器の模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an optical amplifier according to the fifth embodiment. 図9は、実施形態6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。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to a sixth embodiment. 図10は、実施形態7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。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to the seventh embodiment. 図11は、実施形態8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。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to the eighth embodiment. 図12は、実施形態9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。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to the ninth embodiment. 図13は、実施形態10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。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to a tenth embodiment.

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、重複する説明を適宜省略している。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。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. In addition, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately given the same reference numerals, and duplicated descriptions are appropriately omitted. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships and ratios of each element may differ from reality. There may be parts in which the dimensional relationships and ratios differ between the drawings. In addition, in this specification, the cutoff wavelength means the cable cutoff wavelength defined in ITU-T (International Telecommunication Union) G. 650.1. In addition, other terms not specifically defined in this specification shall follow the definitions and measurement methods in G. 650.1 and G. 650.2.

(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10は、7個のコア部11と、コア部11を取り囲む内側クラッド部12と、内側クラッド部12を取り囲む外側クラッド部13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。コア部11は複数のコア部の一例である。
(Embodiment 1)
1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 1, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 10 is a double-clad, seven-core multi-core optical fiber including seven cores 11, an inner cladding 12 surrounding the cores 11, and an outer cladding 13 surrounding the inner cladding 12. The cores 11 are an example of a plurality of cores.

コア部11は、石英系ガラスなどのガラスからなる。コア部11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11のうち1個のコア部11aは、内側クラッド部12において長手方向に沿って延びる中心軸Xと中心軸が一致するように配置されている。内側クラッド部12の中心軸Xは、内側クラッド部12の重心として定義できる。コア部11のうち6個のコア部11bは、中心軸X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。この場合、コア部11は、nを2、3、6として、内側クラッド部内でn回回転対称性を有するように配置されている。 The core portion 11 is made of glass such as silica glass. The core portions 11 are arranged in a triangular lattice pattern that realizes a close-packed state. One of the core portions 11, core portion 11a, is arranged so that its central axis coincides with the central axis X that extends along the longitudinal direction in the inner cladding portion 12. The central axis X of the inner cladding portion 12 can be defined as the center of gravity of the inner cladding portion 12. Six of the core portions 11b are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X. In this case, the core portions 11 are arranged so that they have n-fold rotational symmetry within the inner cladding portion, where n is 2, 3, and 6.

コア部11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11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。また、たとえば、添加濃度は250ppm~2000ppmである。ただし、吸収係数や添加濃度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 section 11 contains, for example, germanium (Ge) or aluminum (Al) as a refractive index adjusting dopant that increases the refractive index. The core section 11 also contains Er as a rare earth element that is an amplification medium. Er is doped at a concentration that gives a peak absorption coefficient of 2.5 dB/m to 11 dB/m around a wavelength of 1530 nm. The doping concentration is, for example, 250 ppm to 2000 ppm. However, there are no particular limitations on the absorption coefficient or doping concentration. Note that Al also has the function of suppressing concentration quenching of Er.

内側クラッド部12は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部12は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部12a、12bを有する。層状クラッド部12aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部12bは、層状クラッド部12aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部12aはコア部11aを取り囲み、層状クラッド部12bはコア部11bを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部12a、12bのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 12 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 12 has layered cladding portions 12a and 12b as multiple layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 12a is a portion having a circular cross section whose central axis is approximately the same as the central axis X. The layered cladding portion 12b is a portion having an annular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 12a. The layered cladding portion 12a surrounds the core portion 11a, and the layered cladding portion 12b surrounds the core portion 11b. In other words, one or more of the core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 12a and 12b.

外側クラッド部13は、たとえば樹脂からなる。当該樹脂は、たとえば、ダブルクラッド型の光ファイバの樹脂クラッド部として使用される公知の樹脂である。 The outer cladding portion 13 is made of, for example, a resin. The resin in question is, for example, a known resin used as a resin cladding portion of a double-clad type optical fiber.

図2は、マルチコア光増幅ファイバ10のA-A線断面における屈折率プロファイルを示す模式図である。図2において、プロファイルP11a、P11bはそれぞれコア部11a、11bの屈折率プロファイルを示している。プロファイルP12a、P12bはそれぞれ内側クラッド部12の層状クラッド部12a、12bの屈折率プロファイルを示している。プロファイルP13は外側クラッド部13の屈折率プロファイルを示している。 Figure 2 is a schematic diagram showing the refractive index profile at the A-A cross section of the multi-core optical amplifier fiber 10. In Figure 2, profiles P11a and P11b show the refractive index profiles of the core portions 11a and 11b, respectively. Profiles P12a and P12b show the refractive index profiles of the layered cladding portions 12a and 12b of the inner cladding portion 12, respectively. Profile P13 shows the refractive index profile of the outer cladding portion 13.

図2に示すように、コア部11の最大屈折率はいずれもn1である。またコア部11の屈折率プロファイルは、SI(Step Index)型やGI(Graded Index)型である。また、内側クラッド部12は、各コア部11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12は、中心軸Xの屈折率が高く、径方向の周辺に向かって屈折率が低くなるようなGI型の屈折率プロファイルを有する。内側クラッド部12を構成するガラスには、GI型の屈折率プロファイルとなるようにたとえばフッ素などのドーパントが分布的に添加されている。その結果、プロファイルP12aで示す層状クラッド部12a(中央領域)の屈折率は、プロファイルP12bで示す層状クラッド部12b(周辺領域)の屈折率よりも高い。さらに、コア部11aの近傍における内側クラッド部12(層状クラッド部12a)の屈折率(第1屈折率の一例)n21は、コア部11bの近傍における内側クラッド部12(層状クラッド部12b)の屈折率(第2屈折率の一例)n22よりも高い。なお、コア部の近傍とは、たとえばコア部の外縁から数μm程度離れた範囲である。また、外側クラッド部13は、内側クラッド部12の屈折率よりも低い屈折率n3を有している。 As shown in FIG. 2, the maximum refractive index of each core portion 11 is n1. The refractive index profile of the core portion 11 is SI (Step Index) type or GI (Graded Index) type. The inner cladding portion 12 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 12 has a GI type refractive index profile in which the refractive index is high on the central axis X and decreases toward the periphery in the radial direction. The glass constituting the inner cladding portion 12 is doped with a dopant such as fluorine in a distributed manner so as to have a GI type refractive index profile. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 12a (central region) shown by the profile P12a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 12b (peripheral region) shown by the profile P12b. Furthermore, the refractive index (an example of a first refractive index) n21 of the inner cladding 12 (layered cladding 12a) near the core 11a is higher than the refractive index (an example of a second refractive index) n22 of the inner cladding 12 (layered cladding 12b) near the core 11b. Note that the vicinity of the core is, for example, a range several μm away from the outer edge of the core. The outer cladding 13 has a refractive index n3 lower than the refractive index of the inner cladding 12.

内側クラッド部12に対するコア部11aまたは11bの最大屈折率の比屈折率差をコアΔとすると、本実施形態ではコア部11a、11bのコアΔは、たとえば波長1550nmにて0.35%~2%である。ただし、図2に示すように、本実施形態ではコア部11bのコアΔの方がコア部11aのコアΔよりも大きい。各コア部11a、11bのコア径は、コアΔとの関係で、希土類元素が光増幅可能な光増幅波長帯よりも短いカットオフ波長を実現するように設定されることが好ましい。これにより、各コア部11a、11b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。希土類元素が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。Erが光増幅する波長、たとえば1550nmにおける各コア部11a、11bのモードフィールド径は、たとえば5μm以上11μm以下である。 If the relative refractive index difference of the maximum refractive index of the core portion 11a or 11b with respect to the inner cladding portion 12 is core Δ, in this embodiment, the core Δ of the core portions 11a and 11b is, for example, 0.35% to 2% at a wavelength of 1550 nm. However, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the core Δ of the core portion 11b is larger than the core Δ of the core portion 11a. It is preferable that the core diameter of each of the core portions 11a and 11b is set in relation to the core Δ so as to realize a cutoff wavelength shorter than the optical amplification wavelength band in which the rare earth element can be optically amplified. This allows each of the core portions 11a and 11b to propagate signal light in the optical amplification wavelength band in single mode. The optical amplification wavelength band in which the rare earth element can be optically amplified is, for example, 1530 nm to 1565 nm, called the C band, or, for example, 1565 nm to 1625 nm, called the L band, in the case of Er. The mode field diameter of each of the cores 11a and 11b at a wavelength at which Er is optically amplified, for example 1550 nm, is, for example, 5 μm or more and 11 μm or less.

コア部11のうち、第1コア部である1個のコア部11aは、内側クラッド部12の中心軸Xからの距離(すなわち、中心軸Xからコア部11aの中心軸までの距離)が第1距離d11である。上述したように第1距離d11は零である。一方、第2コア部である6個のコア部11bは、内側クラッド部12の中心軸Xからの距離が第2距離d12である。なお、コア部11bの中心軸Xからの距離は略等しい。第2距離d12は、コア部11におけるコア間距離と等しく、たとえば38.5μmである。 Of the core portions 11, the one core portion 11a, which is the first core portion, has a first distance d11 from the central axis X of the inner cladding portion 12 (i.e., the distance from the central axis X to the central axis of the core portion 11a). As described above, the first distance d11 is zero. On the other hand, the six core portions 11b, which are the second core portions, have a second distance d12 from the central axis X of the inner cladding portion 12. The distances of the core portions 11b from the central axis X are approximately equal. The second distance d12 is equal to the inter-core distance in the core portion 11, and is, for example, 38.5 μm.

ここで、本発明者は、マルチコア光増幅ファイバのコア部毎の利得特性を調査するために、マルチコア光増幅ファイバ10のようなダブルクラッド型かつ7コア型のマルチコア光増幅ファイバであって、内側クラッド部の屈折率が中心軸から径方向に向かって均一な屈折率を有する試験用マルチコア光増幅ファイバを作製した。そして、内側クラッドに、希土類元素を光励起する所定のパワーの励起光(たとえば、波長975nmであって17Wのパワー)を伝搬させ、かつ各コア部のそれぞれに、希土類元素によって光増幅される信号光(たとえば、波長1550nmであって-5.0dBm)を伝搬させた。すると、内側クラッドの中心軸に近いコア部において信号光が得る利得が、内側クラッドの中心軸から遠いコア部において信号が得る利得よりも低い(すなわち利得差が大きくなる)ことを発見した。 Here, in order to investigate the gain characteristics of each core part of the multi-core optical amplifying fiber, the inventors fabricated a test multi-core optical amplifying fiber that is a double-clad type and seven-core type multi-core optical amplifying fiber like the multi-core optical amplifying fiber 10, in which the refractive index of the inner cladding part is uniform from the central axis in the radial direction. Then, a pumping light of a predetermined power (for example, a wavelength of 975 nm and a power of 17 W) that optically excites a rare earth element was propagated through the inner cladding, and a signal light (for example, a wavelength of 1550 nm and -5.0 dBm) that is optically amplified by a rare earth element was propagated through each of the core parts. Then, it was discovered that the gain obtained by the signal light in the core part close to the central axis of the inner cladding was lower (i.e., the gain difference was large) than the gain obtained by the signal in the core part far from the central axis of the inner cladding.

これに対して、マルチコア光増幅ファイバ10では、内側クラッド部12が、中心軸Xおよびその近傍にて屈折率が高く、径方向の周辺に向かって屈折率が低くなるようにGI型の屈折率プロファイルを有する。これにより、試験用マルチコア光増幅ファイバの場合と比較した場合、内側クラッド部12を伝搬する励起光は、中心軸Xに近いほどパワー密度が高くなるように分布する。その結果、中心軸Xにより近いコア部11aにおける利得(第1利得の一例)と、中心軸Xからより遠いコア部11bにおける利得(第2利得の一例)の差が小さくなる。 In contrast, in the multi-core optical amplifier fiber 10, the inner cladding 12 has a GI type refractive index profile such that the refractive index is high at and near the central axis X and decreases toward the radial periphery. As a result, compared to the case of a test multi-core optical amplifier fiber, the pump light propagating through the inner cladding 12 is distributed so that the power density increases closer to the central axis X. As a result, the difference between the gain in the core 11a closer to the central axis X (an example of a first gain) and the gain in the core 11b farther from the central axis X (an example of a second gain) becomes smaller.

さらに、マルチコア光増幅ファイバ10では、中心軸Xにより近いコア部11aの方が、コア部11bよりも、内側クラッド部12に対する比屈折率差が小さい。その結果は、コア部11aの方が、コア部11bよりもモードフィールド径が大きい。その結果、コア部11aにおける利得とコア部11bにおける利得との利得差は、モードフィールド径の差の効果によっても小さくなる。 Furthermore, in the multi-core optical amplifier fiber 10, the core portion 11a, which is closer to the central axis X, has a smaller relative refractive index difference with respect to the inner cladding portion 12 than the core portion 11b. As a result, the mode field diameter of the core portion 11a is larger than that of the core portion 11b. As a result, the gain difference between the gain in the core portion 11a and the gain in the core portion 11b is also reduced by the effect of the difference in the mode field diameter.

以上説明したように、本実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバ10によれば、第1利得と第2利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 As described above, according to the multi-core optical amplifying fiber 10 of the first embodiment, the difference between the first gain and the second gain is small. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB. However, the difference in gain is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(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20は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10において、内側クラッド部12を内側クラッド部22に置き換えた構成を有する、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 2)
Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to embodiment 2, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core optical amplifying fiber. The multi-core optical amplifying fiber 20 is a double-clad type and seven-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the inner cladding portion 12 in the multi-core optical amplifying fiber 10 shown in Fig. 1 is replaced with an inner cladding portion 22.

内側クラッド部22は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部22は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部22a、22bを有する。層状クラッド部22aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部22bは、層状クラッド部22aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部22aはコア部11aを取り囲み、層状クラッド部22bはコア部11bを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部22a、22bのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 22 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 22 has layered cladding portions 22a and 22b as multiple layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 22a is a portion having a circular cross section whose central axis is approximately the same as the central axis X. The layered cladding portion 22b is a portion having an annular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 22a. The layered cladding portion 22a surrounds the core portion 11a, and the layered cladding portion 22b surrounds the core portion 11b. In other words, one or more of the core portions 11 are arranged in each of the layered cladding portions 22a and 22b.

図4は、マルチコア光増幅ファイバ20のB-B線断面における屈折率プロファイルを示す模式図である。図4において、プロファイルP22a、P22bはそれぞれ内側クラッド部22の層状クラッド部22a、22bの屈折率プロファイルを示している。 Figure 4 is a schematic diagram showing the refractive index profile at the B-B cross section of the multi-core optical amplifier fiber 20. In Figure 4, profiles P22a and P22b show the refractive index profiles of the layered cladding portions 22a and 22b of the inner cladding portion 22, respectively.

図4に示すように、内側クラッド部22は、各コア部11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22では、中心軸Xを含む層状クラッド部22aの屈折率が略一様のn23であり比較的高く、層状クラッド部22bの屈折率が略一様のn24であり比較的低いという、階段状の屈折率プロファイルを有する。この場合、層状クラッド部22aはたとえば純石英ガラスからなる。そして、層状クラッド部22bは、階段型の屈折率プロファイルとなるようにたとえばフッ素などのドーパントが添加された石英ガラスからなる。層状クラッド部22aに対する層状クラッド部22bの比屈折率差は、たとえば-1.2%以上-0.7%以下である。その結果、層状クラッド部22a(中央領域)の屈折率は、層状クラッド部22b(周辺領域)の屈折率よりも高い。さらに、コア部11aの近傍における内側クラッド部22(層状クラッド部22a)の屈折率(第1屈折率の一例)n23は、コア部11bの近傍における内側クラッド部22(層状クラッド部22b)の屈折率(第2屈折率の一例)n24よりも高い。 As shown in FIG. 4, the inner cladding portion 22 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 22 has a stepped refractive index profile in which the refractive index of the layered cladding portion 22a including the central axis X is approximately uniform at n23 and relatively high, and the refractive index of the layered cladding portion 22b is approximately uniform at n24 and relatively low. In this case, the layered cladding portion 22a is made of, for example, pure silica glass. The layered cladding portion 22b is made of, for example, silica glass to which a dopant such as fluorine is added so as to have a stepped refractive index profile. The relative refractive index difference of the layered cladding portion 22b with respect to the layered cladding portion 22a is, for example, -1.2% or more and -0.7% or less. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 22a (central region) is higher than the refractive index of the layered cladding portion 22b (peripheral region). Furthermore, the refractive index (an example of a first refractive index) n23 of the inner cladding portion 22 (layered cladding portion 22a) in the vicinity of the core portion 11a is higher than the refractive index (an example of a second refractive index) n24 of the inner cladding portion 22 (layered cladding portion 22b) in the vicinity of the core portion 11b.

なお、内側クラッド部22に対するコア部11aまたは11bのコアΔも、たとえば波長1550nmにて0.35%~2%である。 The core Δ of the core portion 11a or 11b relative to the inner cladding portion 22 is also, for example, 0.35% to 2% at a wavelength of 1550 nm.

また、マルチコア光増幅ファイバ20においても、コア部11aの中心軸Xからの距離が第1距離d11であって、上述したように零である。一方、コア部11bの中心軸Xからの距離は第2距離d12であって、たとえば38.5μmである。 Also, in the multi-core optical amplifier fiber 20, the distance from the central axis X of the core 11a is the first distance d11, which is zero as described above. On the other hand, the distance from the central axis X of the core 11b is the second distance d12, which is, for example, 38.5 μm.

以上のように、マルチコア光増幅ファイバ20では、内側クラッド部22が、中心軸Xを含む中央領域の屈折率が高く、径方向の周辺領域の屈折率が低くなるように階段型の屈折率プロファイルを有する。この場合も、試験用マルチコア光増幅ファイバの場合と比較した場合、内側クラッド部22を伝搬する励起光は、中心軸Xに近いほどパワー密度が高くなるように分布する。その結果、中心軸Xにより近いコア部11aにおける利得と、中心軸Xからより遠いコア部11bにおける利得の差が小さくなる。 As described above, in the multi-core optical amplifier fiber 20, the inner cladding 22 has a stepped refractive index profile such that the refractive index is high in the central region including the central axis X and low in the radial peripheral region. In this case, compared to the test multi-core optical amplifier fiber, the pumping light propagating through the inner cladding 22 is distributed such that the power density is higher closer to the central axis X. As a result, the difference between the gain in the core 11a closer to the central axis X and the gain in the core 11b farther from the central axis X becomes smaller.

さらに、マルチコア光増幅ファイバ20でも、中心軸Xにより近いコア部11aの方が、コア部11bよりもモードフィールド径が大きい。その結果、コア部11aにおける利得とコア部11bにおける利得との利得差は、モードフィールド径の差の効果によっても小さくなる。 Furthermore, in the multi-core optical amplifier fiber 20, the core portion 11a, which is closer to the central axis X, has a larger mode field diameter than the core portion 11b. As a result, the gain difference between the gain in the core portion 11a and the gain in the core portion 11b is also reduced by the effect of the difference in mode field diameter.

以上説明したように、本実施形態2に係るマルチコア光増幅ファイバ20によれば、第1利得と第2利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 As described above, according to the multi-core optical amplifying fiber 20 of the second embodiment, the difference between the first gain and the second gain is small. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(実施形態3)
図5は、実施形態3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30は、図3に示すマルチコア光増幅ファイバ20において、コア部11の数を19にし、内側クラッド部22を内側クラッド部32に置き換えた構成を有する、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 3)
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 3, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 30 is a double-clad, 19-core multi-core optical fiber having a configuration in which the number of core portions 11 in the multi-core light amplifying fiber 20 shown in Fig. 3 is increased to 19, and the inner cladding portion 22 is replaced with an inner cladding portion 32.

コア部11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11のうち1個のコア部11aは、内側クラッド部32において長手方向に沿って延びる中心軸Xと中心軸が一致するように配置されている。コア部11のうち6個のコア部11cは、中心軸X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11のうち6個のコア部11dは、中心軸X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11のうち6個のコア部11eは、中心軸X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。 The core portions 11 are arranged in a triangular lattice pattern that achieves a closest-packed state. One of the core portions 11, core portion 11a, is arranged so that its central axis coincides with the central axis X that extends along the longitudinal direction of the inner cladding portion 32. Six of the core portions 11c are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X. Six of the core portions 11d are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X. Six of the core portions 11e are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X.

内側クラッド部32は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部32は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部32a、32b、32cを有する。層状クラッド部32aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部32bは、層状クラッド部32aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部32cは、層状クラッド部32bの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部32aはコア部11aを取り囲み、層状クラッド部32bはコア部11cを取り囲み、層状クラッド部32cはコア部11d、11eを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部32a、32b、32cのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 32 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 32 has layered cladding portions 32a, 32b, and 32c as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 32a is a portion having a circular cross section whose central axis is almost the same as the central axis X. The layered cladding portion 32b is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 32a. The layered cladding portion 32c is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 32b. The layered cladding portion 32a surrounds the core portion 11a, the layered cladding portion 32b surrounds the core portion 11c, and the layered cladding portion 32c surrounds the core portions 11d and 11e. That is, one or more core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 32a, 32b, and 32c.

図6は、マルチコア光増幅ファイバ30のC-C線断面における屈折率プロファイルを示す模式図である。図6において、プロファイルP11a、P11c、P11eはそれぞれコア部11a、11c、11eの屈折率プロファイルを示している。プロファイルP32a、P32b、P32cはそれぞれ内側クラッド部32の層状クラッド部32a、32b、32cの屈折率プロファイルを示している。 Figure 6 is a schematic diagram showing the refractive index profile at the C-C line cross section of the multi-core optical amplifier fiber 30. In Figure 6, profiles P11a, P11c, and P11e show the refractive index profiles of the core portions 11a, 11c, and 11e, respectively. Profiles P32a, P32b, and P32c show the refractive index profiles of the layered cladding portions 32a, 32b, and 32c of the inner cladding portion 32, respectively.

図6に示すように、コア部11の最大屈折率はいずれもn1である。また、内側クラッド部32は、各コア部11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32は、中心軸Xを含む層状クラッド部32aの屈折率が略一様のn25であり比較的高く、層状クラッド部32bの屈折率が略一様のn26でありn25より低く、層状クラッド部32cの屈折率が略一様のn27でありn26よりさらに低いという、階段状の屈折率プロファイルを有する。この場合、層状クラッド部32aはたとえば純石英ガラスからなる。そして、層状クラッド部32b、32cは、階段型の屈折率プロファイルとなるようにたとえばフッ素などのドーパントが添加された石英ガラスからなる。層状クラッド部32aに対する層状クラッド部32cの比屈折率差は、たとえば-1.2%以上-0.7%以下である。その結果、層状クラッド部32a(中央領域)の屈折率は、層状クラッド部32b、32c(周辺領域)の屈折率よりも高い。さらに、コア部11aの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32a)の屈折率(第1屈折率の一例)n25は、コア部11bの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32b)の屈折率(第2屈折率の一例)n26よりも高い。また、コア部11bの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32b)の屈折率(第1屈折率の一例)n26は、コア部11cの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32c)の屈折率(第2屈折率の一例)n27よりも高い。さらには、コア部11aの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32a)の屈折率(第1屈折率の一例)n25は、コア部11cの近傍における内側クラッド部32(層状クラッド部32c)の屈折率(第2屈折率の一例)n27よりも高い。 As shown in FIG. 6, the maximum refractive index of each core portion 11 is n1. The inner cladding portion 32 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 32 has a stepped refractive index profile in which the refractive index of the layered cladding portion 32a including the central axis X is approximately uniform and relatively high at n25, the refractive index of the layered cladding portion 32b is approximately uniform and n26 is lower than n25, and the refractive index of the layered cladding portion 32c is approximately uniform and n27 is even lower than n26. In this case, the layered cladding portion 32a is made of, for example, pure silica glass. The layered cladding portions 32b and 32c are made of, for example, silica glass to which a dopant such as fluorine is added so as to have a stepped refractive index profile. The relative refractive index difference of the layered cladding portion 32c with respect to the layered cladding portion 32a is, for example, -1.2% or more and -0.7% or less. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 32a (central region) is higher than the refractive indexes of the layered cladding portions 32b and 32c (peripheral regions). Furthermore, the refractive index (an example of a first refractive index) n25 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32a) in the vicinity of the core portion 11a is higher than the refractive index (an example of a second refractive index) n26 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32b) in the vicinity of the core portion 11b. Moreover, the refractive index (an example of a first refractive index) n26 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32b) in the vicinity of the core portion 11b is higher than the refractive index (an example of a second refractive index) n27 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32c) in the vicinity of the core portion 11c. Furthermore, the refractive index (an example of a first refractive index) n25 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32a) in the vicinity of the core portion 11a is higher than the refractive index (an example of a second refractive index) n27 of the inner cladding portion 32 (layered cladding portion 32c) in the vicinity of the core portion 11c.

なお、マルチコア光増幅ファイバ30においても、コア部11のうち、1個のコア部11aは、内側クラッド部32の中心軸Xからの距離がd11である。上述したようにd11は零である。また、6個のコア部11cは、内側クラッド部12の中心軸Xからの距離がd32である。なお、コア部11cの中心軸Xからの距離は略等しい。また、6個のコア部11dは、内側クラッド部32の中心軸Xからの距離がd33である。なお、コア部11dの中心軸Xからの距離は略等しい。また、6個のコア部11eは、内側クラッド部32の中心軸Xからの距離がd34である。なお、コア部11eの中心軸Xからの距離は略等しい。d32は、コア部11におけるコア間距離と等しく、たとえば38.5μmである。ここで、d11、d32,d33、d34のうち、いずれかを第1距離の一例とすると、当該第1距離よりも大きい(遠い)いずれかの距離は、当該第1距離に対する第2距離の一例である。 In the multi-core optical amplifier fiber 30, the distance of one core 11a from the central axis X of the inner cladding 32 is d11. As described above, d11 is zero. The distance of the six cores 11c from the central axis X of the inner cladding 12 is d32. The distances of the cores 11c from the central axis X are approximately equal. The distance of the six cores 11d from the central axis X of the inner cladding 32 is d33. The distances of the cores 11d from the central axis X are approximately equal. The distance of the six cores 11e from the central axis X of the inner cladding 32 is d34. The distances of the cores 11e from the central axis X are approximately equal. d32 is equal to the inter-core distance in the cores 11, for example, 38.5 μm. Here, if any of d11, d32, d33, and d34 is an example of a first distance, any distance that is greater (farther) than the first distance is an example of a second distance relative to the first distance.

以上のように、マルチコア光増幅ファイバ30では、内側クラッド部32が、中心軸Xを含む中央部の屈折率が高く、径方向の周辺部の屈折率が低くなるように階段型の屈折率プロファイルを有する。この場合も、試験用マルチコア光増幅ファイバの場合と比較した場合、内側クラッド部32を伝搬する励起光は、中心軸Xに近いほどパワー密度が高くなるように分布する。その結果、コア部11のうち中心軸Xにより近いコア部11(たとえばコア部11a)における利得(第1利得の一例)と、中心軸Xからより遠いコア部11(たとえばコア部11c)における利得(第2利得の一例)の差が小さくなる。またさらには、コア部11のうち中心軸Xにより近いコア部11(たとえばコア部11a)における利得(第1利得の一例)と、中心軸Xからより遠いコア部11(たとえばコア部11e)における利得(第2利得の一例)の差が小さくなる。 As described above, in the multi-core optical amplifier fiber 30, the inner cladding portion 32 has a step-type refractive index profile such that the refractive index is high in the center including the central axis X and low in the radial peripheral portion. In this case, compared with the case of the test multi-core optical amplifier fiber, the pumping light propagating through the inner cladding portion 32 is distributed so that the power density is higher closer to the central axis X. As a result, the difference between the gain (an example of the first gain) in the core portion 11 (for example, core portion 11a) closer to the central axis X and the gain (an example of the second gain) in the core portion 11 (for example, core portion 11c) farther from the central axis X becomes smaller. Furthermore, the difference between the gain (an example of the first gain) in the core portion 11 (for example, core portion 11a) closer to the central axis X and the gain (an example of the second gain) in the core portion 11 (for example, core portion 11e) farther from the central axis X becomes smaller.

さらに、マルチコア光増幅ファイバ30でも、中心軸Xにより近いコア部(たとえばコア部11a)の方が、中心軸Xからより遠いコア部(たとえばコア部11e)よりもモードフィールド径が大きい。その結果、コア部11aにおける利得とコア部11eにおける利得との利得差は、モードフィールド径の差の効果によっても小さくなる。 Furthermore, even in the multi-core optical amplifier fiber 30, the core portion closer to the central axis X (for example, core portion 11a) has a larger mode field diameter than the core portion farther from the central axis X (for example, core portion 11e). As a result, the gain difference between the gain in core portion 11a and the gain in core portion 11e is also reduced by the effect of the difference in mode field diameter.

以上説明したように、本実施形態3に係るマルチコア光増幅ファイバ30によれば、第1利得と第2利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 As described above, according to the multi-core optical amplifying fiber 30 of the third embodiment, the difference between the first gain and the second gain is small. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB. However, the difference in gain is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

なお、本実施形態では、中心軸Xからの距離が異なるコア部11c、11eが、同じ層状クラッド部32cに配置されているが、コア部11cとコア部11eとが異なる層状クラッド部に配置されていてもよい。この場合、中心軸Xからの距離がより遠いコア部11eの層状クラッド部の屈折率は、中心軸Xからの距離がより近いコア部11dの層状クラッド部の屈折率より低くてもよい。 In this embodiment, the cores 11c and 11e, which are at different distances from the central axis X, are arranged in the same layered clad portion 32c, but the cores 11c and 11e may be arranged in different layered clad portions. In this case, the refractive index of the layered clad portion of the core 11e, which is farther away from the central axis X, may be lower than the refractive index of the layered clad portion of the core 11d, which is closer to the central axis X.

(実施形態4)
図7は、実施形態4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40は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10において、コア部11の数を19にし、内側クラッド部12を内側クラッド部42に置き換えた構成を有する、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 4)
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 4, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 40 is a double-clad, 19-core multi-core optical fiber having a configuration in which the number of cores 11 in the multi-core light amplifying fiber 10 shown in Fig. 1 is increased to 19, and the inner cladding 12 is replaced with an inner cladding 42.

コア部11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11のうち1個のコア部11fは、内側クラッド部42において長手方向に沿って延びる中心軸Xと中心軸が一致するように配置されている。コア部11のうち6個のコア部11gは、中心軸X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11のうち6個のコア部11hは、中心軸X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11のうち6個のコア部11iは、中心軸X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。 The core portions 11 are arranged in a triangular lattice pattern that achieves a closest-packed state. One of the core portions 11, core portion 11f, is arranged so that its central axis coincides with the central axis X that extends along the longitudinal direction of the inner cladding portion 42. Six of the core portions 11g are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X. Six of the core portions 11h are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X. Six of the core portions 11i are arranged so that they are positioned at the corners of a regular hexagon around the central axis X.

なお、マルチコア光増幅ファイバ40においても、コア部11のうち、1個のコア部11fは、内側クラッド部42の中心軸Xからの距離がd41である。上述したようにd41は零である。一方、6個のコア部11gは、内側クラッド部42の中心軸Xからの距離がd42である。なお、コア部11gの中心軸Xからの距離は略等しい。また、6個のコア部11hは、内側クラッド部42の中心軸Xからの距離がd43である。なお、コア部11hの中心軸Xからの距離は略等しい。また、6個のコア部11iは、内側クラッド部42の中心軸Xからの距離がd44である。なお、コア部11iの中心軸Xからの距離は略等しい。d42は、コア部11におけるコア間距離と等しく、たとえば38.5μmである。ここで、d11、d42、d43、d44のうち、いずれかを第1距離の一例とすると、当該第1距離よりも大きい(遠い)いずれかの距離は当該第1距離に対する第2距離の一例である。 In the multi-core optical amplifier fiber 40, the distance of one core 11f from the central axis X of the inner cladding 42 is d41. As described above, d41 is zero. On the other hand, the distance of the six cores 11g from the central axis X of the inner cladding 42 is d42. The distances from the central axis X of the cores 11g are approximately equal. The distance of the six cores 11h from the central axis X of the inner cladding 42 is d43. The distances from the central axis X of the cores 11h are approximately equal. The distance of the six cores 11i from the central axis X of the inner cladding 42 is d44. The distances from the central axis X of the cores 11i are approximately equal. d42 is equal to the inter-core distance in the cores 11, for example, 38.5 μm. Here, if any of d11, d42, d43, and d44 is an example of a first distance, any distance that is greater (farther) than the first distance is an example of a second distance relative to the first distance.

また、コア部11fはコア部11の中で最もコア径が大きく、かつ信号光の波長におけるモードフィールド径も最も大きい。第2コア部である6個のコア部11gは、コア部11の中で2番目にコア径が大きく、かつ信号光の波長におけるモードフィールド径も2番目に大きい。12個のコア部11h、11iは、コア部11の中で3番目にコア径が大きく、かつ信号光の波長におけるモードフィールド径も3番目に大きい。ここで、コア部11のうち、いずれかを第1コア部の一例とすると、当該第1コア部のモードフィールド径が第1モードフィールド径である。また、中心軸Xからの距離が第1コア部よりも大きいコア部は第2コア部の一例であり、当該第2コア部のモードフィールド径が第2モードフィールド径の例である。 In addition, core portion 11f has the largest core diameter among core portions 11, and also has the largest mode field diameter at the wavelength of the signal light. The six core portions 11g, which are the second core portions, have the second largest core diameter among core portions 11, and also have the second largest mode field diameter at the wavelength of the signal light. The twelve core portions 11h and 11i have the third largest core diameter among core portions 11, and also have the third largest mode field diameter at the wavelength of the signal light. Here, if any of core portions 11 is an example of a first core portion, the mode field diameter of the first core portion is the first mode field diameter. In addition, a core portion that is farther away from the central axis X than the first core portion is an example of a second core portion, and the mode field diameter of the second core portion is an example of a second mode field diameter.

内側クラッド部42は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部42は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部42a、42b、42cを有する。層状クラッド部42aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部42bは、層状クラッド部42aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部42cは、層状クラッド部42bの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部42aはコア部11fを取り囲み、層状クラッド部42bはコア部11gを取り囲み、層状クラッド部42cはコア部11h、11iを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部42a、42b、42cのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 42 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 42 has layered cladding portions 42a, 42b, and 42c as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 42a is a portion having a circular cross section whose central axis is approximately the same as the central axis X. The layered cladding portion 42b is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 42a. The layered cladding portion 42c is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 42b. The layered cladding portion 42a surrounds the core portion 11f, the layered cladding portion 42b surrounds the core portion 11g, and the layered cladding portion 42c surrounds the core portions 11h and 11i. That is, one or more of the core portions 11 are arranged in each of the layered cladding portions 42a, 42b, and 42c.

内側クラッド部42では、層状クラッド部42a、42b、42cのいずれも等しくかつ均一の屈折率を有する。 In the inner cladding portion 42, the layered cladding portions 42a, 42b, and 42c all have the same and uniform refractive index.

上述したように、内側クラッド部の屈折率が中心軸から径方向に向かって均一な屈折率を有する試験用マルチコア光増幅ファイバでは、内側クラッドの中心軸に近いコア部において信号光が得る利得が、内側クラッドの中心軸から遠いコア部において信号光が得る利得よりも低い(すなわち利得差が大きくなる)。 As described above, in a test multi-core optical amplifier fiber in which the refractive index of the inner cladding is uniform from the central axis in the radial direction, the gain obtained by the signal light in the core portion close to the central axis of the inner cladding is lower than the gain obtained by the signal light in the core portion far from the central axis of the inner cladding (i.e., the gain difference is large).

しかしながら、マルチコア光増幅ファイバ40では、モードフィールド径が、中心軸Xにより近いコア部11fで最も大きく、中心軸からの距離が大きくなるにつれてモードフィールド径が小さくなっている。その結果、コア部11fにおける利得とたとえばコア部11iにおける利得との利得差は、モードフィールド径の差の効果によって小さくなる。その結果、中心軸Xにより近いコア部11aにおける利得(第1利得)と、中心軸Xからより遠い、たとえばコア部11fにおける利得(第2利得)の差が小さくなる。 However, in the multi-core optical amplifier fiber 40, the mode field diameter is largest in the core portion 11f closer to the central axis X, and the mode field diameter decreases as the distance from the central axis increases. As a result, the gain difference between the gain in the core portion 11f and the gain in, for example, the core portion 11i becomes smaller due to the effect of the difference in the mode field diameter. As a result, the difference between the gain in the core portion 11a closer to the central axis X (first gain) and the gain in, for example, the core portion 11f farther from the central axis X (second gain) becomes smaller.

ここで、複数の層状クラッド部42a、42b、42cのうちの第1層状クラッド部に配置されたコア部の、信号光の波長におけるモードフィールド径が、第1層状クラッド部の外周側に隣接する第2層状クラッド部に配置されたコア部の、信号光の波長におけるモードフィールド径よりも、10%以上20%以下だけ大きくてもよい。すなわち、たとえば、層状クラッド部42aを第1層状クラッド部とすると、第2層状クラッド部は層状クラッド部42bである。この場合、層状クラッド部42aに配置されたコア部11fの、信号光の波長におけるモードフィールド径が、層状クラッド部42bに配置されたコア部11gの、信号光の波長におけるモードフィールド径よりも、10%以上20%以下だけ大きい。これにより、モードフィールド径の差により利得の差を小さくする効果が好適に発揮される。 Here, the mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion arranged in the first layered cladding portion among the multiple layered cladding portions 42a, 42b, and 42c may be 10% to 20% larger than the mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion arranged in the second layered cladding portion adjacent to the outer periphery side of the first layered cladding portion. That is, for example, if the layered cladding portion 42a is the first layered cladding portion, the second layered cladding portion is the layered cladding portion 42b. In this case, the mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion 11f arranged in the layered cladding portion 42a is 10% to 20% larger than the mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion 11g arranged in the layered cladding portion 42b. This makes it possible to preferably exert the effect of reducing the difference in gain due to the difference in mode field diameter.

以上説明したように、本実施形態4に係るマルチコア光増幅ファイバ40によれば、第1利得と第2利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 As described above, according to the multi-core optical amplifying fiber 40 of the fourth embodiment, the difference between the first gain and the second gain is small. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

なお、本実施形態では、コア部11h、11iのコア径およびモードフィールド径の大きさが等しいが、コア径およびモードフィールド径の大きさについて、中心軸Xからの距離がより近いコア部11hの方が大きく、より遠いコア部11iの方が小さくてもよい。 In this embodiment, the core diameter and mode field diameter of the core portions 11h and 11i are equal, but the core diameter and mode field diameter of the core portion 11h, which is closer to the central axis X, may be larger, and the core portion 11i, which is farther away, may be smaller.

(実施形態5)
図8は、実施形態5に係る光増幅器の模式的な構成図である。光増幅器100は、7個の光アイソレータ1、光ファイバファンイン(FAN IN)2、励起光源3、光結合器4、実施形態1に係るマルチコア光増幅ファイバ10、ポンプストリッパ5、光ファイバファンアウト(FAN OUT)6、および7個の光アイソレータ7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 5)
8 is a schematic diagram of an optical amplifier according to embodiment 5. The optical amplifier 100 includes seven optical isolators 1, an optical fiber fan-in (FAN IN) 2, a pumping light source 3, an optical coupler 4, the multi-core optical amplifying fiber 10 according to embodiment 1, a pump stripper 5, an optical fiber fan-out (FAN OUT) 6, and seven optical isolators 7. In the figure, the symbol "x" indicates a fusion splicing point of the optical fibers.

光ファイバファンイン2は、一端が束ねられた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いる。7本のシングルモード光ファイバの束ねられた側の各コア部は、マルチコアファイバの各コア部に光学結合している。このマルチコアファイバにおいては、コア部は図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10のコア部11と同様に三角格子状に配置されている。また、7本のシングルモード光ファイバは、たとえばITU-T(国際電気通信連合)G.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1が設けられている。光アイソレータ1、7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2のマルチコアファイバの各コア部は光結合器4のマルチコアファイバ4aの各コア部に接続されている。このマルチコアファイバ4aにおいては、コア部は図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10のコア部11と同様に三角格子状に配置されている。なお、光ファイバファンインにおいて、7本のシングルモード光ファイバの束ねられた側の端面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。 The optical fiber fan-in 2 includes seven single-mode optical fibers bundled at one end and one multi-core fiber having seven cores. Each core of the bundled side of the seven single-mode optical fibers is optically coupled to each core of the multi-core fiber. In this multi-core fiber, the cores are arranged in a triangular lattice shape similar to the core 11 of the multi-core optical amplifier fiber 10 shown in FIG. 1. The seven single-mode optical fibers are standard single-mode optical fibers defined in, for example, ITU-T (International Telecommunication Union) G. 652, and each is provided with an optical isolator 1. The optical isolators 1 and 7 allow light to pass in the direction indicated by the arrow and block the passage of light in the opposite direction. Each core of the multi-core fiber of the optical fiber fan-in 2 is connected to each core of the multi-core fiber 4a of the optical coupler 4. In this multi-core fiber 4a, the cores are arranged in a triangular lattice shape similar to the core 11 of the multi-core optical amplifier fiber 10 shown in FIG. 1. In addition, in an optical fiber fan-in, the end face of the bundled seven single-mode optical fibers and the end face of the multi-core fiber that optically couples are processed at an angle to the optical axis to suppress reflection, but they may also be perpendicular to the optical axis.

光ファイバファンイン2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1は各信号光を通過させる。マルチコアファイバの各コア部は各信号光を伝搬し、マルチコアファイバ4aにおける接続されたコア部に信号光を出力する。マルチコアファイバ4aのコア部は、入力された信号光を伝搬する。 When signal light is input to each single mode optical fiber of the optical fiber fan-in 2, each optical isolator 1 passes each signal light. Each core part of the multi-core fiber propagates each signal light and outputs the signal light to the connected core part in the multi-core fiber 4a. The core part of the multi-core fiber 4a propagates the input signal light.

励起光源3は、励起光を出力する。励起光の波長は、エルビウムイオンの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。したがって、励起光はエルビウムイオンを光励起することができる。光結合用光ファイバ3a、4bは、励起光源から出力された励起光を伝搬する。上述したように、当該励起光は光結合用光ファイバ4bを伝搬した後に光結合器4においてマルチコアファイバ4aの内側クラッド部に結合し、内側クラッド部を伝搬する。 The pumping light source 3 outputs pumping light. The wavelength of the pumping light is 975 nm, which is approximately the same as the wavelength of the absorption peak of erbium ions in the 900 nm wavelength band. Therefore, the pumping light can optically excite erbium ions. The optical coupling optical fibers 3a and 4b propagate the pumping light output from the pumping light source. As described above, the pumping light propagates through the optical coupling optical fiber 4b, and then couples with the inner cladding portion of the multi-core fiber 4a in the optical coupler 4, and propagates through the inner cladding portion.

マルチコア光増幅ファイバ10のコア部11のそれぞれは、光結合器4のマルチコアファイバ4aのコア部のそれぞれと光学的に接続している。また、マルチコア光増幅ファイバ10の内側クラッド部12は、マルチコアファイバ4aの内側クラッド部と光学的に接続している。したがって、マルチコアファイバ4a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10に入力すると、それぞれ各コア部11と内側クラッド部12とを同一方向に伝搬する。励起光は内側クラッド部12を伝搬しながら各コア部11内のエルビウムを光励起する。各コア部11を伝搬する各信号光はエルビウム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10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。 Each of the cores 11 of the multi-core optical amplifying fiber 10 is optically connected to each of the cores of the multi-core fiber 4a of the optical coupler 4. The inner clad 12 of the multi-core optical amplifying fiber 10 is optically connected to the inner clad of the multi-core fiber 4a. Therefore, when each signal light and pumping light propagated through the multi-core fiber 4a are input to the multi-core optical amplifying fiber 10, they propagate in the same direction through each of the cores 11 and the inner clad 12. The pumping light optically excites the erbium in each of the cores 11 while propagating through the inner clad 12. Each of the signal lights propagating through each of the cores 11 is optically amplified by the action of stimulated emission of the erbium. The multi-core optical amplifying fiber 10 outputs each optically amplified signal light and pumping light that did not contribute to the optical amplification.

ポンプストリッパ5は、マルチコア光増幅ファイバ10から出力された各信号光を通過させつつ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5は、たとえば、三角格子状に配置された7個のコア部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5はマルチコアファイバによって各信号光を通過させるとともに、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 pump stripper 5 is a known device that passes each signal light output from the multi-core optical amplifier fiber 10 while rejecting the pump light. The pump stripper 5 has, for example, a double-clad multi-core fiber having seven cores arranged in a triangular lattice pattern, with part of the outer cladding removed, and extracts pump light from the surface of the inner cladding of the removed part, irradiates it onto a heat sink or the like, and absorbs it to convert the energy of the pump light into thermal energy and dissipate it. The pump stripper 5 passes each signal light through the multi-core fiber, while reducing the power of the pump light to a level that will not cause any problems when it is output from the optical amplifier 100.

光ファイバファンアウト6は、光ファイバファンイン2と同様に、一端が束ねられた7本のシングルモード光ファイバと、三角格子状に配置された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、7本のシングルモード光ファイバの束ねられた側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7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5に接続されている。なお、7本のシングルモード光ファイバの束ねられた側の端面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。 The optical fiber fan-out 6, like the optical fiber fan-in 2, comprises seven single-mode optical fibers bundled at one end and one multi-core fiber having seven cores arranged in a triangular lattice pattern, and each core on the bundled side of the seven single-mode optical fibers is optically coupled to each core of the multi-core fiber. Each single-mode optical fiber is provided with an optical isolator 7. The multi-core fiber is connected to a pump stripper 5. Note that the end faces on the bundled side of the seven single-mode optical fibers and the optically coupled end face of the multi-core fiber are processed at an angle to the optical axis to suppress reflection, but may be perpendicular to the optical axis.

ポンプストリッパ5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6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7を通って出力する。 When signal light is input from each core of the multicore fiber of the pump stripper 5 to each core of the optical fiber fan-out 6, each signal light propagates through each core of each single mode optical fiber and is output through the optical isolator 7.

このように構成された光増幅器100では、複数のコア部11の間での利得の差が小さいマルチコア光増幅ファイバ10を備えているので、入力される複数の信号光に与える利得の差を小さくすることができる。 The optical amplifier 100 configured in this manner is equipped with a multi-core optical amplifying fiber 10 in which the gain difference between the multiple cores 11 is small, so that the gain difference between the multiple input signal lights can be reduced.

(実施形態6)
図9は、実施形態6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50は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10において、内側クラッド部12、外側クラッド部13を、それぞれ内側クラッド部52、外側クラッド部53に置き換えた構成を有する、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 6)
Fig. 9 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 6, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 50 is a double-clad type and seven-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the inner cladding 12 and the outer cladding 13 in the multi-core light amplifying fiber 10 shown in Fig. 1 are replaced with an inner cladding 52 and an outer cladding 53, respectively.

内側クラッド部52は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部52は、六角形状の断面を有する。内側クラッド部52は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部52a、52bを有する。層状クラッド部52aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部52bは、層状クラッド部52aの外周を取り囲む断面六角形状の環状の部分である。層状クラッド部52aはコア部11aを取り囲み、層状クラッド部52bはコア部11bを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部52a、52bのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。内側クラッド部52は、長手方向に垂直な面における断面形状が多角形状である内側クラッド部の一例である。 The inner cladding portion 52 is made of glass such as quartz glass. The inner cladding portion 52 has a hexagonal cross section. The inner cladding portion 52 has layered cladding portions 52a and 52b as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 52a is a portion having a circular cross section whose central axis is almost the same as the central axis X. The layered cladding portion 52b is a ring-shaped portion having a hexagonal cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 52a. The layered cladding portion 52a surrounds the core portion 11a, and the layered cladding portion 52b surrounds the core portion 11b. In other words, one or more core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 52a and 52b. The inner cladding portion 52 is an example of an inner cladding portion having a polygonal cross section in a plane perpendicular to the longitudinal direction.

内側クラッド部52は、各コア部11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52は、図1に示す内側クラッド部12と同様にGI型の屈折率プロファイルを有する。その結果、層状クラッド部52aの屈折率は、層状クラッド部52bの屈折率よりも高い。さらに、コア部11aの近傍における内側クラッド部52の屈折率は、コア部11bの近傍における内側クラッド部52の屈折率よりも高い。 The inner cladding portion 52 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 52 has a GI type refractive index profile, similar to the inner cladding portion 12 shown in FIG. 1. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 52a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 52b. Furthermore, the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11a is higher than the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11b.

外側クラッド部53は、たとえば樹脂からなる。当該樹脂は、たとえば、ダブルクラッド型の光ファイバの樹脂クラッド部として使用される公知の樹脂である。 The outer cladding portion 53 is made of, for example, a resin. The resin in question is, for example, a known resin used as a resin cladding portion of a double-clad type optical fiber.

以上のように構成されたマルチコア光増幅ファイバ50においても、内側クラッド部52のGI型の屈折率プロファイルの効果と、コア部11aとコア部11bとのモードフィールド径の差との効果とにより、コア部11aにおける利得と、コア部11bにおける利得との差が小さくなる。 Even in the multi-core optical amplifier fiber 50 configured as described above, the difference between the gain in the core portion 11a and the gain in the core portion 11b is reduced due to the effect of the GI-type refractive index profile of the inner cladding portion 52 and the effect of the difference in mode field diameter between the core portion 11a and the core portion 11b.

さらに、マルチコア光増幅ファイバ50では、内側クラッド部52が六角形状の断面を有することによって、内側クラッド部52を伝搬する励起光が、中心軸Xに近いほどパワー密度がより高くなるように分布する。その結果、コア部11aにおける利得と、コア部11bにおける利得との差はさらに小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 Furthermore, in the multi-core optical amplifier fiber 50, the inner cladding 52 has a hexagonal cross section, so that the pumping light propagating through the inner cladding 52 is distributed so that the power density is higher the closer it is to the central axis X. As a result, the difference between the gain in the core 11a and the gain in the core 11b becomes even smaller. For example, when the pumping light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB, the difference is less than 0.9 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(実施形態7)
図10は、実施形態7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60は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10において、内側クラッド部12、外側クラッド部13を、それぞれ内側クラッド部62、外側クラッド部63に置き換えた構成を有する、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 7)
Fig. 10 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 7, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 60 is a double-clad type and seven-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the inner cladding 12 and the outer cladding 13 in the multi-core light amplifying fiber 10 shown in Fig. 1 are replaced with an inner cladding 62 and an outer cladding 63, respectively.

内側クラッド部62は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部62は、円弧と直線とからなるD形状の断面を有する。具体的には、内側クラッド部62は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部62a、62bを有する。層状クラッド部62aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部62bは、層状クラッド部62aの外周を取り囲む環状の部分であるが、外周の一部が平面62b1を有するため、円弧と直線とからなるD形状の断面になっている。層状クラッド部62aはコア部11aを取り囲み、層状クラッド部62bはコア部11bを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部62a、62bのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。内側クラッド部62は、長手方向に垂直な面における断面形状が円弧と直線とからなる形状である内側クラッド部の一例である。 The inner cladding portion 62 is made of glass such as quartz glass. The inner cladding portion 62 has a D-shaped cross section consisting of arcs and straight lines. Specifically, the inner cladding portion 62 has layered cladding portions 62a and 62b as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 62a is a circular portion having a cross section with a central axis substantially the same as the central axis X. The layered cladding portion 62b is an annular portion surrounding the outer periphery of the layered cladding portion 62a, but since a part of the outer periphery has a flat surface 62b1, it has a D-shaped cross section consisting of arcs and straight lines. The layered cladding portion 62a surrounds the core portion 11a, and the layered cladding portion 62b surrounds the core portion 11b. That is, one or more core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 62a and 62b. The inner cladding portion 62 is an example of an inner cladding portion whose cross-sectional shape in a plane perpendicular to the longitudinal direction is made up of arcs and straight lines.

内側クラッド部62は、各コア部11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62は、図1に示す内側クラッド部12と同様にGI型の屈折率プロファイルを有する。その結果、層状クラッド部62aの屈折率は、層状クラッド部62bの屈折率よりも高い。さらに、コア部11aの近傍における内側クラッド部62の屈折率は、コア部11bの近傍における内側クラッド部62の屈折率よりも高い。 The inner cladding portion 62 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 62 has a GI type refractive index profile, similar to the inner cladding portion 12 shown in FIG. 1. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 62a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 62b. Furthermore, the refractive index of the inner cladding portion 62 in the vicinity of the core portion 11a is higher than the refractive index of the inner cladding portion 62 in the vicinity of the core portion 11b.

外側クラッド部63は、たとえば樹脂からなる。当該樹脂は、たとえば、ダブルクラッド型の光ファイバの樹脂クラッド部として使用される公知の樹脂である。 The outer cladding portion 63 is made of, for example, a resin. The resin in question is, for example, a known resin used as a resin cladding portion of a double-clad type optical fiber.

以上のように構成されたマルチコア光増幅ファイバ60においても、内側クラッド部62のGI型の屈折率プロファイルの効果と、コア部11aとコア部11bとのモードフィールド径の差との効果とにより、コア部11aにおける利得と、コア部11bにおける利得との差が小さくなる。 Even in the multi-core optical amplifier fiber 60 configured as described above, the difference between the gain in core portion 11a and the gain in core portion 11b is reduced due to the effect of the GI-type refractive index profile of the inner cladding portion 62 and the effect of the difference in mode field diameter between core portion 11a and core portion 11b.

さらに、マルチコア光増幅ファイバ60では、内側クラッド部62がD形状の断面を有することによって、内側クラッド部62を伝搬する励起光が、中心軸Xに近いほどパワー密度がより高くなるように分布する。その結果、コア部11aにおける利得と、コア部11bにおける利得との差はさらに小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 Furthermore, in the multi-core optical amplifier fiber 60, the inner cladding 62 has a D-shaped cross section, so that the pumping light propagating through the inner cladding 62 is distributed so that the power density is higher the closer it is to the central axis X. As a result, the difference between the gain in the core 11a and the gain in the core 11b becomes even smaller. For example, when the pumping light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core is set to have a gain of 18 dB, the difference is less than 0.9 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(実施形態8)
図11は、実施形態8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90は、図1に示すマルチコア光増幅ファイバ10において、コア部11の数を12にし、内側クラッド部12を内側クラッド部72に置き換えた構成を有する、ダブルクラッド型かつ12コア型のマルチコア光ファイバである。
(Embodiment 8)
Fig. 11 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 8, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 90 is a double-clad type and 12-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the number of core portions 11 in the multi-core light amplifying fiber 10 shown in Fig. 1 is increased to 12, and the inner cladding portion 12 is replaced with an inner cladding portion 72.

コア部11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11のうち3個のコア部11jは、内側クラッド部72において長手方向に沿って延びる中心軸Xの周囲に正三角形の角の位置となるように配置されている。コア部11のうち3個のコア部11kは、中心軸Xの周囲に正三角形の角の位置となるように配置されている。コア部11のうち6個のコア部11lは、中心軸Xの周囲に六角形の角の位置となるように配置されている。 The core portions 11 are arranged in a triangular lattice pattern that achieves a closest-packed state. Three of the core portions 11j are arranged at the corners of an equilateral triangle around the central axis X that extends along the longitudinal direction of the inner cladding portion 72. Three of the core portions 11k are arranged at the corners of an equilateral triangle around the central axis X. Six of the core portions 11l are arranged at the corners of a hexagon around the central axis X.

内側クラッド部72は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部72は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部72a、72b、72cを有する。層状クラッド部72aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部72bは、層状クラッド部72aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部72cは、層状クラッド部72bの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部72aはコア部11jを取り囲み、層状クラッド部72bはコア部11kを取り囲み、層状クラッド部72cはコア部11lを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部72a、72b、72cのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 72 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 72 has layered cladding portions 72a, 72b, and 72c as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 72a is a portion having a circular cross section whose central axis is almost the same as the central axis X. The layered cladding portion 72b is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 72a. The layered cladding portion 72c is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 72b. The layered cladding portion 72a surrounds the core portion 11j, the layered cladding portion 72b surrounds the core portion 11k, and the layered cladding portion 72c surrounds the core portion 11l. That is, one or more core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 72a, 72b, and 72c.

内側クラッド部72は、各コア部11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72は、図1に示す内側クラッド部12と同様にGI型の屈折率プロファイルを有する。その結果、層状クラッド部72aの屈折率は、層状クラッド部72bの屈折率よりも高い。また、層状クラッド部72bの屈折率は、層状クラッド部72cの屈折率よりも高い。さらに、コア部11jの近傍における内側クラッド部52の屈折率は、コア部11kの近傍における内側クラッド部52の屈折率よりも高く、コア部11kの近傍における内側クラッド部52の屈折率は、コア部11lの近傍における内側クラッド部52の屈折率よりも高い。 The inner cladding portion 72 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 72 has a GI type refractive index profile, similar to the inner cladding portion 12 shown in FIG. 1. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 72a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 72b. The refractive index of the layered cladding portion 72b is also higher than the refractive index of the layered cladding portion 72c. Furthermore, the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11j is higher than the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11k, and the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11k is higher than the refractive index of the inner cladding portion 52 in the vicinity of the core portion 11l.

なお、マルチコア光増幅ファイバ70において、コア部11のうち、3個のコア部11jは、内側クラッド部72の中心軸Xからの距離がd71である。なお、コア部11jの中心軸Xからの距離は略等しい。また、3個のコア部11kは、内側クラッド部72の中心軸Xからの距離がd72である。なお、コア部11kの中心軸Xからの距離は略等しい。また、6個のコア部11lは、内側クラッド部72の中心軸Xからの距離がd73である。なお、コア部11lの中心軸Xからの距離は略等しい。ここで、d71、d72、d73のうち、いずれかを第1距離の一例とすると、当該第1距離よりも大きい(遠い)いずれかの距離は、当該第1距離に対する第2距離の一例である。 In the multi-core optical amplifier fiber 70, the distance from the central axis X of the inner cladding 72 to the three cores 11j is d71. The distances from the central axis X of the cores 11j are approximately equal. The distance from the central axis X of the three cores 11k is d72. The distance from the central axis X of the cores 11k is approximately equal. The distance from the central axis X of the six cores 11l is d73 from the central axis X of the inner cladding 72. The distance from the central axis X of the cores 11l is approximately equal. Here, if any of d71, d72, and d73 is an example of a first distance, any distance that is greater (farther) than the first distance is an example of a second distance relative to the first distance.

以上のように構成されたマルチコア光増幅ファイバ70においても、内側クラッド部72のGI型の屈折率プロファイルの効果と、コア部11jとコア部11kとコア部11lとのモードフィールド径の差との効果とにより、たとえばコア部11jにおける利得と、コア部11lにおける利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 Even in the multi-core optical amplifier fiber 70 configured as described above, the difference between the gain in the core portion 11j and the gain in the core portion 11l is reduced due to the effect of the GI-type refractive index profile of the inner cladding portion 72 and the effect of the difference in mode field diameter between the core portion 11j, the core portion 11k, and the core portion 11l. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core portion is set to have a gain of 18 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(実施形態9)
図12は、実施形態9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80は、図11に示すマルチコア光増幅ファイバ70において、コア部11の配置を変更し、内側クラッド部72を内側クラッド部82に置き換えた構成を有する、ダブルクラッド型かつ12コア型のマルチコア光ファイバである。
(Embodiment 9)
Fig. 12 is a schematic cross-sectional view of a multi-core light amplifying fiber according to embodiment 9, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core light amplifying fiber. The multi-core light amplifying fiber 80 is a double-clad type and 12-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the arrangement of the cores 11 in the multi-core light amplifying fiber 70 shown in Fig. 11 is changed and the inner cladding portion 72 is replaced with an inner cladding portion 82.

コア部11は、正方状に配置されている。コア部11のうち4個のコア部11mは、内側クラッド部82において長手方向に沿って延びる中心軸Xの周囲に正方形の角の位置となるように配置されている。コア部11のうち8個のコア部11kは、中心軸Xの周囲に八角形の角の位置となるように配置されている。この場合、コア部11は、nを2、4として、内側クラッド部内でn回回転対称性を有するように配置されている。 The core portions 11 are arranged in a square shape. Four of the core portions 11m are arranged at the corners of a square around the central axis X that extends along the longitudinal direction in the inner cladding portion 82. Eight of the core portions 11k are arranged at the corners of an octagon around the central axis X. In this case, the core portions 11 are arranged to have n-fold rotational symmetry within the inner cladding portion, where n is 2 or 4.

内側クラッド部82は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部82は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部82a、82bを有する。層状クラッド部82aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部82bは、層状クラッド部82aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部82aはコア部11mを取り囲み、層状クラッド部82bはコア部11nを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部82a、82bのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 82 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 82 has layered cladding portions 82a and 82b as multiple layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 82a is a portion having a circular cross section whose central axis is approximately the same as the central axis X. The layered cladding portion 82b is a portion having an annular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 82a. The layered cladding portion 82a surrounds the core portion 11m, and the layered cladding portion 82b surrounds the core portion 11n. In other words, one or more of the core portions 11 are arranged in each of the layered cladding portions 82a and 82b.

内側クラッド部82は、各コア部11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82は、図1に示す内側クラッド部12と同様にGI型の屈折率プロファイルを有する。その結果、層状クラッド部82aの屈折率は、層状クラッド部82bの屈折率よりも高い。さらに、コア部11mの近傍における内側クラッド部82の屈折率は、コア部11nの近傍における内側クラッド部82の屈折率よりも高い。 The inner cladding portion 82 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 82 has a GI type refractive index profile, similar to the inner cladding portion 12 shown in FIG. 1. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 82a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 82b. Furthermore, the refractive index of the inner cladding portion 82 in the vicinity of the core portion 11m is higher than the refractive index of the inner cladding portion 82 in the vicinity of the core portion 11n.

以上のように構成されたマルチコア光増幅ファイバ80においても、内側クラッド部82のGI型の屈折率プロファイルの効果と、コア部11mとコア部11nとのモードフィールド径の差との効果とにより、たとえばコア部11mにおける利得と、コア部11nにおける利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 Even in the multi-core optical amplifier fiber 80 configured as described above, the difference between the gain in the core portion 11m and the gain in the core portion 11n is reduced due to the effect of the GI-type refractive index profile of the inner cladding portion 82 and the effect of the difference in mode field diameter between the core portion 11m and the core portion 11n. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core portion is set to have a gain of 18 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

(実施形態10)
図13は、実施形態10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90は、図12に示すマルチコア光増幅ファイバ80において、コア部11の数を16にし、内側クラッド部82を内側クラッド部92に置き換えた構成を有する、ダブルクラッド型かつ16コア型のマルチコア光ファイバである。
(Embodiment 10)
Fig. 13 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical amplifying fiber according to embodiment 10, showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core optical amplifying fiber. The multi-core optical amplifying fiber 90 is a double-clad type and 16-core type multi-core optical fiber having a configuration in which the number of cores 11 in the multi-core optical amplifying fiber 80 shown in Fig. 12 is increased to 16, and the inner cladding portion 82 is replaced with an inner cladding portion 92.

コア部11は、正方状に配置されている。コア部11のうち4個のコア部11oは、内側クラッド部92において長手方向に沿って延びる中心軸Xの周囲に正方形の角の位置となるように配置されている。コア部11のうち8個のコア部11pは、中心軸Xの周囲に八角形の角の位置となるように配置されている。コア部11のうち4個のコア部11kは、中心軸Xの周囲に正方形の角の位置となるように配置されている。 The core portions 11 are arranged in a square shape. Four of the core portions 11, the core portions 11o, are arranged at the corners of a square around the central axis X that extends along the longitudinal direction of the inner cladding portion 92. Eight of the core portions 11, the core portions 11p, are arranged at the corners of an octagon around the central axis X. Four of the core portions 11, the core portions 11k, are arranged at the corners of a square around the central axis X.

内側クラッド部92は、石英系ガラスなどのガラスからなる。内側クラッド部92は、同心状に形成された複数の層状クラッド部として、層状クラッド部92a、92b、92cを有する。層状クラッド部92aは、中心軸が中心軸Xとほぼ同じの断面円状の部分である。層状クラッド部92bは、層状クラッド部92aの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部92cは、層状クラッド部92bの外周を取り囲む断面円環状の部分である。層状クラッド部92aはコア部11oを取り囲み、層状クラッド部92bはコア部11pを取り囲み、層状クラッド部92cはコア部11qを取り囲んでいる。すなわち、層状クラッド部92a、92b、92cのそれぞれにコア部11のうち1以上のコア部が配置されている。 The inner cladding portion 92 is made of glass such as silica glass. The inner cladding portion 92 has layered cladding portions 92a, 92b, and 92c as a plurality of layered cladding portions formed concentrically. The layered cladding portion 92a is a portion having a circular cross section whose central axis is almost the same as the central axis X. The layered cladding portion 92b is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 92a. The layered cladding portion 92c is a portion having a circular cross section that surrounds the outer periphery of the layered cladding portion 92b. The layered cladding portion 92a surrounds the core portion 11o, the layered cladding portion 92b surrounds the core portion 11p, and the layered cladding portion 92c surrounds the core portion 11q. That is, one or more core portions of the core portion 11 are arranged in each of the layered cladding portions 92a, 92b, and 92c.

内側クラッド部92は、各コア部11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92は、図1に示す内側クラッド部12と同様にGI型の屈折率プロファイルを有する。その結果、層状クラッド部92aの屈折率は、層状クラッド部92bの屈折率よりも高い。また、層状クラッド部92bの屈折率は、層状クラッド部92cの屈折率よりも高い。さらに、コア部11oの近傍における内側クラッド部92の屈折率は、コア部11pの近傍における内側クラッド部92の屈折率よりも高く、コア部11pの近傍における内側クラッド部92の屈折率は、コア部11qの近傍における内側クラッド部92の屈折率よりも高い。 The inner cladding portion 92 has a refractive index lower than the maximum refractive index of each core portion 11. The inner cladding portion 92 has a GI type refractive index profile, similar to the inner cladding portion 12 shown in FIG. 1. As a result, the refractive index of the layered cladding portion 92a is higher than the refractive index of the layered cladding portion 92b. The refractive index of the layered cladding portion 92b is also higher than the refractive index of the layered cladding portion 92c. Furthermore, the refractive index of the inner cladding portion 92 in the vicinity of the core portion 11o is higher than the refractive index of the inner cladding portion 92 in the vicinity of the core portion 11p, and the refractive index of the inner cladding portion 92 in the vicinity of the core portion 11p is higher than the refractive index of the inner cladding portion 92 in the vicinity of the core portion 11q.

以上のように構成されたマルチコア光増幅ファイバ90においても、内側クラッド部92のGI型の屈折率プロファイルの効果と、コア部11oとコア部11pとコア部11qとのモードフィールド径の差との効果とにより、たとえばコア部11oにおける利得と、コア部11qにおける利得との差が小さくなる。たとえばその差は、励起光を波長975nmであって17Wのパワーとし、信号光を波長1550nmであって-5.0dBmとし、各コア部で18dBの利得が得られるように設定した場合に、0.9dB未満となる。ただし、利得の差は0.5dB以下がより好ましく、0.3dB以下がさらに好ましい。 Even in the multi-core optical amplifier fiber 90 configured as described above, the difference between the gain in the core portion 11o and the gain in the core portion 11q is reduced due to the effect of the GI-type refractive index profile of the inner cladding portion 92 and the effect of the difference in mode field diameter between the core portion 11o, the core portion 11p, and the core portion 11q. For example, the difference is less than 0.9 dB when the pump light has a wavelength of 975 nm and a power of 17 W, the signal light has a wavelength of 1550 nm and a power of -5.0 dBm, and each core portion is set to have a gain of 18 dB. However, the gain difference is more preferably 0.5 dB or less, and even more preferably 0.3 dB or less.

なお、上記実施形態では、マルチコア光増幅ファイバにおけるコア部の数が7、12、16、19であるが、コア部の数は特に限定されない。また、コア部の配置も、三角格子状や正方格子状には限定されない。また、上記実施形態では、マルチコア光増幅ファイバにおける光増幅媒体がエルビウムであるが、イッテルビウム(Yb)やツリウム(Tm)やプラセオジム(Pr)等の他の光増幅媒体であってもよい。なお、励起光の波長は、光増幅媒体を光励起できる波長に適宜設定すればよい。 In the above embodiment, the number of core parts in the multi-core optical amplifier fiber is 7, 12, 16, or 19, but the number of core parts is not particularly limited. The arrangement of the core parts is not limited to a triangular lattice or a square lattice. In the above embodiment, the optical amplifier medium in the multi-core optical amplifier fiber is erbium, but it may be other optical amplifier medium such as ytterbium (Yb), thulium (Tm), or praseodymium (Pr). The wavelength of the excitation light may be appropriately set to a wavelength that can optically excite the optical amplifier medium.

また、上記実施形態では、マルチコア光増幅ファイバの各コア部は、信号光をシングルモードで伝搬するように構成されているが、信号光をマルチモードで伝搬するように構成されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, each core of the multi-core optical amplifier fiber is configured to propagate the signal light in a single mode, but it may be configured to propagate the signal light in multiple modes.

また、上記実施形態では、複数のコア部は、nを2、3、4、6として、内側クラッド部内でn回回転対称性を有するように配置されているが、nは2以上の他の整数でもよい。他の整数とは、たとえば5、8、9、10、12、16である。 In addition, in the above embodiment, the multiple cores are arranged to have n-fold rotational symmetry within the inner cladding, where n is 2, 3, 4, or 6, but n may be any other integer greater than or equal to 2. Examples of such other integers include 5, 8, 9, 10, 12, and 16.

また、上記実施形態では、コア部は、2つの層状クラッド部にまたがらないように配置されているが、コア部が2つの層状クラッド部の境界をまたぐように配置されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the core portion is arranged so as not to straddle the two layered clad portions, but the core portion may be arranged so as to straddle the boundary between the two layered clad portions.

また、上記実施形態では、励起光源が1個であり、光結合器における光結合用光ファイバが1本であるが、励起光源が複数個あり、光結合器における光結合用光ファイバが複数本あってもよい。また、上記実施形態では、光増幅器は前方励起型であるが、後方励起型でも双方向励起型でもよい。後方励起型の光増幅器を構成するには、たとえば光増幅器100において、マルチコア光増幅ファイバ10に対して、光結合器4を光ファイバファンアウト6側に接続し、ポンプストリッパ5を光ファイバファンイン2側に接続すればよい。また、マルチコア光増幅ファイバ10から出力される、光増幅に寄与しなかった励起光のパワーが比較的低い場合は、ポンプストリッパ5を設けなくてよい場合がある。 In the above embodiment, there is one pumping light source and one optical fiber for optical coupling in the optical coupler, but there may be multiple pumping light sources and multiple optical fibers for optical coupling in the optical coupler. In the above embodiment, the optical amplifier is a forward pumping type, but it may be a backward pumping type or a bidirectional pumping type. To configure a backward pumping type optical amplifier, for example, in the optical amplifier 100, the optical coupler 4 may be connected to the optical fiber fan-out 6 side of the multi-core optical amplification fiber 10, and the pump stripper 5 may be connected to the optical fiber fan-in 2 side. In addition, if the power of the pumping light output from the multi-core optical amplification fiber 10 that does not contribute to optical amplification is relatively low, there are cases where it is not necessary to provide the pump stripper 5.

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。たとえば、上記実施形態において内側クラッド部がGI型の屈折率プロファイルを有する実施形態において、当該屈折率プロファイルを階段型に置き換えてもよい。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。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The present invention also includes configurations in which the above-mentioned components are appropriately combined. For example, in the above-mentioned embodiment in which the inner cladding portion has a GI-type refractive index profile, the refractive index profile may be replaced with a step-type. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are possible.

1、7 :光アイソレータ
2 :光ファイバファンイン
3 :励起光源
3a、4b:光結合用光ファイバ
4 :光結合器
4a :マルチコアファイバ
5 :ポンプストリッパ
6 :光ファイバファンアウト
10、20、30、40、50、60、70、80、90:マルチコア光増幅ファイバ
11、11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l、11m、11n、11o、11p、11q :コア部
12、22、32、42、52、62、72、82、92 :内側クラッド部
12a、12b、22a、22b、32a、32b、32c、42a、42b、42c、52a、52b、62a、62b、72a、72b、72c、82a、82b、92a、92b、92c:層状クラッド部
13、53、63:外側クラッド部
62b1:平面
100 :光増幅器
X :中心軸
1, 7: Optical isolator 2: Optical fiber fan-in 3: Pumping light source 3a, 4b: Optical fiber for optical coupling 4: Optical coupler 4a: Multi-core fiber 5: Pump stripper 6: Optical fiber fan-out 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90: Multi-core optical amplifying fiber 11, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 11h, 11i, 11j, 11k, 11l, 11m, 11n, 11o, 11p, 11q: Core section 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92 : inner cladding portion 12a, 12b, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52a, 52b, 62a, 62b, 72a, 72b, 72c, 82a, 82b, 92a, 92b, 92c: layered cladding portion 13, 53, 63: outer cladding portion 62b1: plane 100: optical amplifier X: central axis

Claims (11)

希土類元素を添加した複数のコア部と、
前記複数のコア部を取り囲み、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を取り囲み、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、
前記複数のコア部は、長手方向に沿って延びる前記内側クラッド部の中心軸からの距離が第1距離である第1コア部と、前記中心軸からの距離が前記第1距離よりも大きい第2距離である第2コア部と、を含み、
前記内側クラッド部に、前記希土類元素を光励起する所定のパワーの励起光を伝搬させ、かつ前記第1コア部および前記第2コア部のそれぞれに、前記希土類元素によって光増幅される信号光を伝搬させた場合に、前記第1コア部における前記信号光が得る第1利得と、前記第2コア部における前記信号光が得る第2利得との差が0.9dB未満である
マルチコア光増幅ファイバ。
A plurality of core portions doped with rare earth elements;
an inner cladding portion surrounding the plurality of core portions and having a refractive index lower than the maximum refractive index of each of the core portions;
an outer cladding portion surrounding the inner cladding portion and having a refractive index lower than that of the inner cladding portion;
Equipped with
the plurality of core portions include a first core portion that is a first distance away from a central axis of the inner cladding portion extending along a longitudinal direction, and a second core portion that is a second distance away from the central axis that is greater than the first distance;
a difference between a first gain obtained by the signal light in the first core section and a second gain obtained by the signal light in the second core section is less than 0.9 dB when pumping light of a predetermined power that optically pumps the rare earth element is propagated through the inner cladding section and signal light that is optically amplified by the rare earth element is propagated through each of the first core section and the second core section.
前記第1コア部の近傍における前記内側クラッド部の屈折率である第1屈折率が、前記第2コア部の近傍における前記内側クラッド部の屈折率である第2屈折率よりも高い
請求項1に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
2. The multi-core optical amplifying fiber according to claim 1, wherein a first refractive index, which is a refractive index of the inner cladding portion in the vicinity of the first core portion, is higher than a second refractive index, which is a refractive index of the inner cladding portion in the vicinity of the second core portion.
前記内側クラッド部の前記中心軸を含む中央領域の屈折率が、前記内側クラッド部の前記中央領域を取り囲む周辺領域の屈折率よりも高い
請求項1に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
The multi-core optical amplifying fiber according to claim 1 , wherein a refractive index of a central region including the central axis of the inner cladding portion is higher than a refractive index of a peripheral region surrounding the central region of the inner cladding portion.
前記内側クラッド部はGI型の屈折率プロファイルを有する
請求項3に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
The multi-core optical amplifying fiber according to claim 3 , wherein the inner cladding portion has a GI type refractive index profile.
前記内側クラッド部は階段型の屈折率プロファイルを有する
請求項3に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
The multi-core optical amplifying fiber according to claim 3 , wherein the inner cladding portion has a step-type refractive index profile.
前記内側クラッド部の前記長手方向に垂直な面における断面形状は、円状、多角形状、または円弧と直線とからなる形状である
請求項3に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
The multi-core optical amplifying fiber according to claim 3 , wherein a cross-sectional shape of the inner cladding portion in a plane perpendicular to the longitudinal direction is a circle, a polygon, or a shape consisting of arcs and straight lines.
前記信号光の波長における前記第1コア部のモードフィールド径である第1モードフィールド径が、前記信号光の波長における前記第2コア部のモードフィールド径である第2モードフィールド径よりも大きい
請求項1に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
2. The multi-core optical amplifying fiber according to claim 1, wherein a first mode field diameter, which is a mode field diameter of the first core portion at the wavelength of the signal light, is larger than a second mode field diameter, which is a mode field diameter of the second core portion at the wavelength of the signal light.
前記複数のコア部は、nを2以上の整数として、前記内側クラッド部内でn回回転対称性を有するように配置されている
請求項1~7のいずれか一つに記載のマルチコア光増幅ファイバ。
8. The multi-core optical amplifying fiber according to claim 1, wherein the plurality of cores are arranged so as to have n-fold rotational symmetry in the inner cladding, n being an integer of 2 or more.
前記内側クラッド部は、同心状に形成された複数の層状クラッド部を有し、
前記複数の層状クラッド部のそれぞれに前記複数のコア部のうち1以上のコア部が配置されている
請求項1~7のいずれか一つに記載のマルチコア光増幅ファイバ。
The inner cladding portion has a plurality of layered cladding portions formed concentrically,
The multi-core optical amplifying fiber according to any one of claims 1 to 7, wherein one or more of the plurality of cores are arranged in each of the plurality of layered cladding portions.
前記複数の層状クラッド部のうちの第1層状クラッド部に配置された前記コア部の、前記信号光の波長におけるモードフィールド径が、前記第1層状クラッド部の外周側に隣接する第2層状クラッド部に配置された前記コア部の、前記信号光の波長におけるモードフィールド径よりも、10%以上20%以下だけ大きい
請求項9に記載のマルチコア光増幅ファイバ。
10. The multi-core optical amplifying fiber according to claim 9, wherein a mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion arranged in a first layered cladding portion among the plurality of layered cladding portions is greater than a mode field diameter at the wavelength of the signal light of the core portion arranged in a second layered cladding portion adjacent to an outer periphery of the first layered cladding portion by 10% to 20%.
請求項1に記載の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
光増幅器。
A multi-core optical amplifying fiber according to claim 1;
a pumping light source that outputs pumping light for optically pumping the rare earth element of the multi-core optical amplifier fiber;
an optical coupler that optically couples the pumping light to the inner cladding portion;
An optical amplifier comprising:
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