(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性元素が添加される複数のコア、前記複数のコアを隙間なく包囲する第１クラッド、及び、前記第１クラッドを包囲する第２クラッドを有する増幅用光ファイバであって、
前記第１クラッドの外径は、２２５μｍ以下とされ、
前記複数のコアは、前記第１クラッドの中心軸周りに、隣接するコア同士のコア間距離が均等となる状態で配置され、
前記コアの屈折率は前記第１クラッドの屈折率よりも高く、前記第１クラッドの屈折率は前記第２クラッドの屈折率よりも高くされ、
前記コア間距離をΛとし、前記コアのモードフィールド径をＭＦＤとし、カットオフ波長をλｃとし、前記コアに入射される通信光の波長をλｏｐとすると、次式
５．８≦（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））≦８
を充足する
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項２】
前記第１クラッドは、前記第１クラッドの中心軸を通る充実の芯層と、前記芯層及び前記複数のコアを隙間なく包囲する外層との２層構造とされ、
前記芯層の屈折率は、前記外層の屈折率よりも低くされる
ことを特徴とする請求項１に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項３】
前記第１クラッドの一端面において前記第１クラッドの中心軸以外が前記励起光の入射点とされる
ことを特徴とする請求項２に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項４】
前記第１クラッドの一端面における外層領域が前記励起光の入射点とされる
ことを特徴とする請求項３に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項５】
前記外層領域のうち、前記複数のコアよりも内側にある芯層領域以外が励起光の入射点とされる
ことを特徴とする請求項４に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項６】
活性元素が添加される複数のコア、前記複数のコアを隙間なく包囲する第１クラッド、及び、前記第１クラッドを包囲する第２クラッドを有する増幅用光ファイバと、
前記活性元素を励起する励起光を出射する励起光源と、
通信光が入射される複数本の単芯光ファイバと、
前記複数本の単芯光ファイバのコアにそれぞれ入射される通信光を、当該コアに対応付けられる前記増幅用光ファイバのコア端面に入射させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける一端面の所定位置に入射させる光合成器と
を備え、
前記第１クラッドの外径は、２２５μｍ以下とされ、
前記複数のコアは、前記第１クラッドの中心軸周りに、隣接するコア同士のコア間距離が均等となる状態で配置され、
前記コアの屈折率は前記第１クラッドの屈折率よりも高く、前記第１クラッドの屈折率は前記第２クラッドの屈折率よりも高くされ、
前記コア間距離をΛとし、前記コアのモードフィールド径をＭＦＤとし、カットオフ波長をλｃとし、前記コアに入射される通信光の波長をλｏｐとすると、次式
５．８≦（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））≦８
を充足する
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項７】
前記第１クラッドは、前記第１クラッドの中心軸を通る充実の芯層と、前記芯層及び前記複数のコアを隙間なく包囲する外層との２層構造とされ、
前記芯層の屈折率は、前記外層の屈折率よりも低くされ、
前記光合成器は、前記第１クラッドの一端面において前記第１クラッドの中心軸以外に前記励起光を入射させる
ことを特徴とする請求項６に記載の光増幅器。
【請求項８】
前記光合成器は、前記第１クラッドの一端面における外層領域に前記励起光を入射させる
ことを特徴とする請求項７に記載の光増幅器。
【請求項９】
前記光合成器は、前記外層領域のうち、前記複数のコアよりも内側にある芯層領域以外に前記励起光を入射させる
ことを特徴とする請求項８に記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は増幅用光ファイバ及び光増幅器に関し、マルチコアファイバを伝送路として用いる場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチコアファイバを伝送路として光通信システムを構築するためには、通信光を増幅するための光増幅器が不可欠である。一般的な光増幅器では、エルビウムが添加された光ファイバ(Erbium doped fiber;EDF)を用いることが広く知られている。
【０００３】
一方、マルチコアＥＤＦとして下記特許文献１が提案されている。この特許文献１に記載のマルチコアＥＤＦは、レーザ光の増幅用途で用いるものとして構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５００５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、通信対象の信号光である通信光の増幅用途で特許文献１のマルチコアＥＤＦを用いた場合、隣接するコア間においてクロストークが生じ、当該クロストークに起因して通信に支障が生じるといった課題が想定された。
【０００６】
そこで、本発明は、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅し得る増幅用光ファイバ及び光増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明の増幅用光ファイバは、活性元素が添加される複数のコア、前記複数のコアを隙間なく包囲する第１クラッド、及び、前記第１クラッドを包囲する第２クラッドを有し、前記第１クラッドの外径は、２２５μｍ以下とされ、前記複数のコアは、前記第１クラッドの中心軸周りに、隣接するコア同士のコア間距離が均等となる状態で配置され、前記コアの屈折率は前記第１クラッドの屈折率よりも高く、前記第１クラッドの屈折率は前記第２クラッドの屈折率よりも高くされ、前記コア間距離をΛとし、前記コアのモードフィールド径をＭＦＤとし、カットオフ波長をλｃとし、前記コアに入射される通信光の波長をλｏｐとすると、次式
５．８≦（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））≦８・・・（１）
を充足することを特徴とする。
【０００８】
（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が５．８以上とされた場合、通信において実質的な支障が生じないとされる−３０ｄＢよりも低減したクロストーク量となることが本発明者らの実験により見出されている。したがって、本発明の光増幅用光ファイバによれば、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができる。
一方、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が８以下とされた場合、光ファイバの破断確率を低く抑えるために第１クラッドの外径を２２５μｍ以下としても、通信において実質的な支障がない程度にクロストーク量を抑えることができることが本発明者らの実験により見出されている。したがって、本発明の光増幅用光ファイバによれば、実用上において、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができる。
こうして、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅する光増幅用光ファイバが実現できる。
【０００９】
また、前記第１クラッドは、前記第１クラッドの中心軸を通る充実の芯層と、前記芯層及び前記複数のコアを隙間なく包囲する外層との２層構造とされ、前記芯層の屈折率は、前記外層の屈折率よりも低くされることが好ましい。
【００１０】
このようにした場合、第１クラッドの一端面において複数のコアよりも内側にある領域うちの第１クラッドの中心軸以外を励起光の入射点とすれば、第１クラッドの中心軸を励起光の入射点とする場合に比べて、コアに伝搬する励起光を増大することが本発明者らにより見出されている。したがって、各コアでの励起光密度を高めることが可能となり、この結果、通信光の増幅効率を向上することができる。
【００１１】
なお、励起光の入射点は、上述したように第１クラッドの一端面において複数のコアよりも内側にある領域うちの第１クラッドの中心軸以外であれば良いが、前記第１クラッドの一端面における外層領域としたり、前記外層領域のうち、前記複数のコアよりも内側にある芯層領域以外とすることが好ましい。
【００１２】
このようにした場合、芯層におおむね励起光を分布させずに、コアが介在する外層に励起光を集中させることができることが本発明者らにより見出されている。したがって、各コアでの励起光密度をより一段と高めることが可能となり、この結果、通信光の増幅効率をさらに向上することができる。
【００１３】
また、本発明の光増幅器は、活性元素が添加される複数のコア、前記複数のコアを隙間なく包囲する第１クラッド、及び、前記第１クラッドを包囲する第２クラッドを有する増幅用光ファイバと、前記活性元素を励起する励起光を出射する励起光源と、通信光が入射される複数本の単芯光ファイバと、前記複数本の単芯光ファイバのコアそれぞれに入射される通信光を、当該コアに対応付けられる前記増幅用光ファイバのコア端面に入射させるとともに、前記励起光源から出射される励起光を前記増幅用光ファイバにおける一端面の所定位置に入射させる光合成器とを備え、前記第１クラッドの外径は、２２５μｍ以下とされ、前記複数のコアは、前記第１クラッドの中心軸周りに、隣接するコア同士のコア間距離が均等となる状態で配置され、前記コアの屈折率は前記第１クラッドの屈折率よりも高く、前記第１クラッドの屈折率は前記第２クラッドの屈折率よりも高くされ、前記コア間距離をΛとし、前記コアのモードフィールド径をＭＦＤとし、カットオフ波長をλｃとし、前記コアに入射される通信光の波長をλｏｐとすると、上記（１）式を充足することを特徴とする。
【００１４】
（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が５．８以上とされた場合、通信において実質的な支障が生じないとされる−３０ｄＢよりも低減したクロストーク量となることが本発明者らの実験により見出されている。したがって、本発明の光増幅器によれば、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができる。
一方、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が８以下とされた場合、光ファイバの破断確率を低く抑えるために第１クラッドの外径を２２５μｍ以下としても、通信において実質的な支障がない程度にクロストーク量を抑えることができることが本発明者らの実験により見出されている。したがって、本発明の光増幅器によれば、実用上において、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができる。
こうして、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅する光増幅器が実現できる。
【００１５】
また、前記第１クラッドは、前記第１クラッドの中心軸を通る充実の芯層と、前記芯層及び前記複数のコアを隙間なく包囲する外層との２層構造とされ、前記芯層の屈折率は、前記外層の屈折率よりも低くされ、前記光合成器は、前記第１クラッドの一端面において前記第１クラッドの中心軸以外に前記励起光を入射させることが好ましい。
【００１６】
このようにした場合、第１クラッドの中心軸を励起光の入射点とする場合に比べて、コアに伝搬する励起光を増大することが本発明者らにより見出されている。したがって、各コアでの励起光密度を高めることが可能となり、この結果、通信光の増幅効率を向上することができる。
【００１７】
また、前記光合成器は、前記第１クラッドの一端面における外層領域、あるいは、前記外層領域のうち、前記複数のコアよりも内側にある芯層領域以外に前記励起光を入射させることが好ましい。
【００１８】
このようにした場合、芯層におおむね励起光を分布させずに、コアが介在する外層に励起光を集中させることができることが本発明者らにより見出されている。したがって、各コアでの励起光密度をより一段と高めることが可能となり、この結果、通信光の増幅効率をさらに向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅し得る増幅用光ファイバ及び光増幅器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態における光増幅器を示す図である。
【図２】増幅用光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。
【図３】増幅用光ファイバにおけるクロストーク量と、カットオフ波長及び通信光の波長を考慮した場合におけるコアのモードフィールド径に対する隣接コア同士のコア間距離の比との関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態における光増幅器に用いられる増幅用光ファイバの断面の様子を示す図である。
【図５】第１クラッドの一端面における領域の説明に供する図である。
【図６】試作ファイバの構造を図４と同じ視点で示す図である。
【図７】試作ファイバに入射すべき励起光の入射点を異ならせた場合における試作ファイバでの励起光の広がりをモニタした結果（１）を示す図である。
【図８】試作ファイバに入射すべき励起光の入射点を異ならせた場合における試作ファイバでの励起光の広がりをモニタした結果（２）を示す図である。
【図９】コア数及びコア配置が異なる増幅用光ファイバの断面の様子を例示する図である。
【図１０】励起光の入射位置を複数とした場合を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（１）第１実施形態
本発明に好適となる第１実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。
【００２２】
＜光増幅器の構成＞
図１は、第１実施形態における光増幅器を示す図である。図１に示すように、本実施形態における光増幅器１は、複数本の単芯光ファイバ１０、励起光源２０、光合成器３０、光分配器４０及び増幅用光ファイバ５０を主な構成として備える。
【００２３】
単芯光ファイバ１０は、通信光を伝達するためのシングルモードファイバであり、１つのコアをクラッドで包囲した構造とされる。この単芯光ファイバ１０の本数は、増幅用光ファイバ５０におけるコアの数と同じとされる。
【００２４】
励起光源２０は、励起光を出射するものであり、例えば、半導体レーザ装置あるいはファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザ装置等とされる。
【００２５】
光合成器３０は、複数本の単芯光ファイバ１０のコアにそれぞれ入射される通信光を、当該コアに対応付けられる増幅用光ファイバ５０のコア端面に入射させるとともに、励起光源２０から出射される励起光を増幅用光ファイバ５０における一端面の中心に入射させるものである。
【００２６】
光分配器４０は、増幅用光ファイバ５０における複数のコアにそれぞれ入射される通信光を、当該コアに対応付けられる単芯光ファイバ１０のコア端面に出射させるものである。
【００２７】
図２は、増幅用光ファイバ５０の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。具体的に図２の（Ａ）は増幅用光ファイバ５０の一端面の構造を示し、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）におけるＸ−Ｘ線上の屈折率分布を示している。
【００２８】
図２の（Ａ）に示すように、増幅用光ファイバ５０は、複数のコア５１と、当該複数のコア５１を隙間なく包囲する第１クラッド５２と、第１クラッド５２を包囲する第２クラッド５３とを主な構成要素として備える。
【００２９】
複数のコア５１は、第１クラッド５２の中心軸ＣＡの周りに、隣接するコア同士のコア間距離（隣接する２つのコアの中心軸間の距離）Λが均等となる状態で配置される。この第１クラッド５２の中心軸ＣＡは、増幅用光ファイバ５０の中心軸でもある。
【００３０】
なお、図１ではコア５１が６つの場合が例示され、当該コア５１の中心軸から第１クラッド５２の中心軸ＣＡまでの距離はそれぞれ同じとされる。つまり、６つのコア５１は、第１クラッド５２の中心軸ＣＡを中心とする円周上に均等に配置される。
【００３１】
複数のコア５１にはそれぞれ活性元素が添加される。活性元素として、例えば、エルビウム(Ｅｒ)、イッテルビウム（Ｙｂ）あるいはネオジウム（Ｎｄ）等の希土類元素がある。また、希土類元素以外の活性元素として、例えば、ビスマスがある。なお、コア５１に添加される活性元素は、１種類であっても２種類以上であっても良い。
【００３２】
図２の（Ｂ）に示すように、コア５１の屈折率ｎ１は第１クラッド５２の屈折率ｎ２よりも高くされ、第１クラッド５２の屈折率ｎ２は、第２クラッド５３の屈折率ｎ３よりも高くされる。
【００３３】
第１クラッド５２及び第２クラッド５３の材料は、石英ガラスや樹脂などを挙げることができる。なお、第１クラッド５２の屈折率ｎ２と、第２クラッド５３の屈折率ｎ３との差を大きくする観点では、第１クラッド５２の材料が石英ガラスとされ、第２クラッド５３の材料が樹脂とされることが好ましい。また、第１クラッド５２の屈折率ｎ２と、第２クラッド５３の屈折率ｎ３との差を大きくする観点では、当該第２クラッド５３が複数の空孔を有するほうが好ましい。複数の空孔を有する第２クラッド５３は、例えば、複数の中空粒子を含有した樹脂等によって成形することができる。
【００３４】
本実施形態の場合、隣接するコア５１同士のコア間距離をΛとし、各コア５１のモードフィールド径をＭＦＤとし、カットオフ波長をλｃとし、コア５１に入射される通信光の波長をλｏｐとすると、上記（１）式を充足する。
【００３５】
＜動作・効果＞
以上の構成の光増幅器１には、例えば、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０．１に定義されるケーブルカットオフ波長未満となる波長の通信光が各単芯光ファイバ１０に入射される。これら単芯光ファイバ１０に入射された通信光は、光合成器３０によって増幅用光ファイバ５０の対応するコア端面に入射される。
【００３６】
一方、励起光源２０から出射される励起光は、導光用光ファイバ２１（図１）を介して光合成器３０に導光され、当該光合成器３０によって第１クラッド５２の一端面における中心軸ＣＡに入射される。
【００３７】
この励起光は、増幅用光ファイバ５０における第１クラッド５２及び複数のコア５１を伝搬し、当該励起光によってコア５１に添加される活性元素が励起される。励起状態にある活性元素は、コア５１を伝搬する通信光によって誘導放出を引き起こし、当該誘導放出に起因して通信光が増幅される。
【００３８】
このようにして増幅された通信光は、光分配器４０によって単芯光ファイバ１０のコア端面に出射され、当該単芯光ファイバ１０によって後段に伝達される。
【００３９】
ところで、本実施形態における増幅用光ファイバ５０では、第１クラッド５２に複数のコア５１が介在しているため、隣接するコア５１同士におけるクロストークが少なからず生じる。
【００４０】
この点、本実施形態の増幅用光ファイバ５０では、上述したように、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が５．８以上とされる。
【００４１】
図３は、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））と、クロストーク量との関係を示すグラフである。
【００４２】
このグラフ内の点は、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１９，Ｉｓｓｕｅ  ２６，ｐｐ．  Ｂ１０２−Ｂ１１１  （２０１１）の文献に従ってクロストークを計算することにより得たものである。また、図３のグラフ内の破線は、上記各点に最も近い直線であり、最小２乗法によって算出したものである。さらに、図３のグラフ内の直線は、上記各点が破線の傾きを下回らないように、当該破線を平行移動したものである。なお、ＸＴは、長さ１００ｍにおけるクロストーク量を表している。
【００４３】
この図３から、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））とクロストーク量ＸＴとには相関があり、当該（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が５．８以上とされた場合には、通信において実質的な支障が生じないとされる−３０ｄＢよりも低減したクロストーク量ＸＴとなることが分かる。
【００４４】
なお、コア間距離Λを大きくしたりモードフィールド径ＭＦＤを小さく設計することにより、クロストークが改善されることは、定性的な傾向として知られている。（２λc/(λc+λop)）は、カットオフ波長λcが信号波長λopに近接すると１に収束することをしめしている。カットオフ波長λcが長くなると、コア５１への光の閉じ込めが強くなるため、定性的にはコア間のクロストークは改善されることが理解できる。
【００４５】
したがって、本実施形態では、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができ、この結果、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅することができる。
【００４６】
一方、一般的に、光ファイバは曲げられた状態で設置される場合が多い。このような状態で光ファイバが設置される場合、当該光ファイバの破断確率を低く抑えるためには、第１クラッド５２の外径が２２５μｍ以下とされることが好ましい。このことは、“Ｌａｒｇｅ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ａｒｅａ  ｔｅｎ−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｏｆ  ａｂｏｕｔ  ２００  ｍａｉｋｕｒｏｍ”  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．３６  Ｉｓｓｕｅ  ２３，  ｐｐ．４６２６−４６２８（２０１１）に詳しく記載されている。
【００４７】
この点、本実施形態の増幅用光ファイバ５０では、上述したように、（Λ／ＭＦＤ）・（２λｃ／（λｃ＋λｏｐ））が８以下とされる。
【００４８】
このようにした場合、一般に採用されるコア間距離Λ、モードフィールド径ＭＦＤ、カットオフ波長λｃおよび通信光波長λｏｐであれば、光ファイバの破断確率を低く抑えるために第１クラッドの外径を２２５μｍ以下としても、通信において実質的な支障がない程度にクロストーク量を抑えることができることが実験により分かった。
【００４９】
したがって、本実施形態では、実用上において、クロストークに起因して通信に支障が生じることを防止することができ、この結果、クロストークを抑制しつつ通信光を増幅することができる。
【００５０】
（２）第２実施形態
次に、本発明に好適となる第２実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。ただし、第２実施形態では、第１実施形態における光増幅器１の構成要素と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００５１】
＜光増幅器の構成＞
図４は、第２実施形態における光増幅器に用いられる増幅用光ファイバの断面の様子を示す図である。具体的に図４の（Ａ）は増幅用光ファイバの一端面の構造を示し、図４の（Ｂ）は図４の（Ａ）におけるＹ−Ｙ線上の屈折率分布を示している。
【００５２】
本実施形態の光増幅器では、増幅用光ファイバ５０の構造が第１実施形態の光増幅器１と相違している。
【００５３】
すなわち図２に示したように、第１実施形態の第１クラッド５２は、屈折率ｎ２の１層構造とされていた。
【００５４】
これに対し図４に示すように、本実施形態の第１クラッド６２は、第１クラッド６２の中心軸ＣＡを通る充実の芯層６２Ａと、当該芯層６２Ａ及び各コア５１を隙間なく包囲する外層６２Ｂとの２層構造とされる。この芯層６２Ａの屈折率ｎ２Ａは、外層６２Ｂの屈折率ｎ２Ｂよりも低くされる。
【００５５】
また本実施形態の光増幅器では、増幅用光ファイバ５０に入射させるべき励起光の入射点が第１実施形態の光増幅器１と相違している。
【００５６】
すなわち図２に示したように、第１実施形態では、第１クラッド５２の一端面における中心軸ＣＡが励起光の入射点とされた。
【００５７】
これに対し図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態では、第１クラッド６２の一端面において各コア５１よりも内側にある領域ＡＲ（図５の（Ａ））のうちの芯層領域ＡＲ１（図５の（Ｂ））以外が励起光の入射点とされる。
【００５８】
つまり、図５の（Ｃ）に示すように、各コア５１の内側外周面に接する円と芯層領域ＡＲ１の外周円とによって囲まれる外層領域ＡＲ２が励起光の入射点とされる。
【００５９】
＜動作・効果＞
図６は、試作ファイバの構造を図４と同じ視点で示す図である。図６に示すように、試作ファイバ７０は、第１クラッド６２に相当するシリカガラス層７１と、第２クラッド５３に相当する低屈折率層７２とからなる。
【００６０】
このシリカガラス層７１は、第１クラッド６２と同様に、芯層７１Ａと外層７１Ｂとの２層構造とされる。なお、本試作ファイバ７０の外層７１Ｂには、本実施形態における増幅用光ファイバ５０の外層６２Ｂに介在するコア５１が省略されている。
【００６１】
このような試作ファイバ７０に入射すべき励起光の入射点を異ならせた場合における試作ファイバ７０での励起光の広がりをモニタした結果を図７及び図８に示す。
【００６２】
なお、励起光源は、中心波長を１２８０ｎｍとする１３００ｎｍ帯のＬＥＤ光源とし、当該励起光源からＧＩ(graded-index)型ファイバを介して試作ファイバ７０の一端面に励起光を入射させた。
【００６３】
図７の（Ａ）に示すように、試作ファイバ７０の一端面における中心軸を励起光の入射点とした場合、当該励起光は、シリカガラス層７１の芯層７１Ａに閉じ込められる。
【００６４】
これに対し図７の（Ｂ）に示すように、試作ファイバ７０の一端面における中心軸から２２ｎｍずらした位置を励起光の入射点とした場合、当該励起光は、シリカガラス層７１の芯層７１Ａに留まらず、外層７１Ｂにまで広がる。
【００６５】
また、図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、励起光の入射点が外層７１Ｂにある場合、当該励起光は、芯層７１Ａにはおおむね分布せず、外層７１Ｂに集中する。
【００６６】
図７及び図８から、芯層７１Ａの屈折率よりも高い屈折率である外層７１Ｂが励起光の入射点とされることで、当該外層７１Ｂに励起光を集中させることができることが分かる。
【００６７】
本実施形態における増幅用光ファイバ５０の場合、第１クラッド６２の構造は、図４に示したように、芯層６２Ａと、その芯層６２Ａの屈折率ｎ２Ａよりも高い屈折率ｎ２Ｂの外層６２Ｂとの２層構造とされる。そして、図５の（Ｃ）に示したように、外層領域ＡＲ２が励起光の入射点とされる。
【００６８】
このため、コア５１が介在する外層６２Ｂに励起光を集中させることができることができ、各コア５１での励起光密度を高めることが可能となる。したがって、本実施形態における増幅用光ファイバ５０によれば、通信光の増幅効率を向上することができる。
【００６９】
なお、芯層領域ＡＲ１（図５の（Ｂ））、あるいは、芯層領域ＡＲ１（図５の（Ｂ））及び外層領域ＡＲ２（図５の（Ｃ））以外の領域が励起光の入射点とされた場合であっても、当該励起光の入射点が第１クラッド６２の中心軸ＣＡ以外でありさえすれば、第１実施形態の場合に比べて、コア５１に伝搬する励起光を増大することが確認されている。
【００７０】
（３）他の実施形態
以上、第１実施形態及び第２実施形態が一例として説明された。しかしながら本発明は上記第１実施形態及び第２実施形態に限定されるものではない。
【００７１】
例えば上記実施形態では、第１クラッド５２（又は第１クラッド６２）の中心軸ＣＡを基準とする円周上に６つのコア５１を配置した例が示された。しかしながら、図９に例示すように、第１クラッド５２（又は第１クラッド６２）の中心軸ＣＡを基準とする正多角形の頂点と辺上のいずれか一方又は双方に複数のコア５１が配置されていても良い。なお、図９は、第１クラッド５２（又は第１クラッド６２）の中心軸ＣＡを基準とする６角形の頂点及び辺の中心に１２つのコアを配置された例を示している。
【００７２】
また上記実施形態では、第１クラッド５２又は６２の一端面に入射すべき励起光の入射点が１つとされた。しかしながら、励起光の入射点は、図１０に例示するように２以上とされていても良い。
【００７３】
具体的に図１０の（Ａ）は図９に例示したクラッド配置における第１実施形態の場合を示しており、図１０の（Ｂ）は図９に例示したクラッド配置における第２実施形態の場合を示している。なお、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）における×印は励起光の入射点を示し、当該×印を囲む白丸は励起光の入射領域を示している。
【００７４】
すなわち、上記第１実施形態の場合、図１０の（Ａ）に示すように、各コア５１の内側外周面に接する６角形の内側にある領域ＡＲのなかで、第１クラッド５２の中心軸ＣＡと、当該中心軸ＣＡの周りの複数の位置とを励起光の入射点とすることができる。また、上記第２実施形態の場合、図１０の（Ｂ）に示すように、各コア５１の内側外周面に接する６角形と、芯層領域ＡＲ１とで囲まれる外層領域ＡＲ２のなかで、第１クラッド５２の中心軸ＣＡ周りの複数の位置とを励起光の入射点とすることができる。
【００７５】
このように、第１クラッド５２の一端面における各コア５１の内側に入射すべき励起光の入射点を複数とした場合には、当該入射点が１点である場合に比べて励起効率を高めることができる。なお、励起光の入射点を複数とする場合、当該入射点の数に応じた数の導光用光ファイバ２１を介して光合成器３０から入射させれば良い。
【００７６】
また上記第２実施形態では、外層６２Ｂが単一の層構造とされた。しかしながら、外層６２Ｂは複数の層構造とされていても良い。なお、外層６２Ｂを複数の層構造とする場合、コア５１が介在する層の屈折率が最も高く、当該層から離れた層ほど屈折率が低くなる層構造であることを要する。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００７８】
（実施例１）
上記第１実施形態に関して、隣接するコアのクロストーク量ＸＴを測定した。
【００７９】
本実施例では、第１クラッド５２の中心軸を基準とする円の外周上に、コア間距離Λを３８μｍとして６つのコア５１が配置された。これらコア５１に添加される活性元素は０．２ｗｔ％及びＥｒと２ｗｔ％のＹｂとし、屈折率調整用としてゲルマニウム（Ｇｅ）等をコア５１に含ませた。
【００８０】
また、コア５１の中心と第１クラッド５２の外周面との間の距離は３５μｍとし、第１クラッド５２に対するコア５１の比屈折率は１．１％とし、当該コア５１に入射すべき伝送波の波長λｏｐは１５５０ｎｍとした。
【００８１】
さらに、コア５１にはアイソレータを介して単芯光ファイバ１０が接続され、増幅用光ファイバ端面における中心軸ＣＡには、直径６０μｍの導光用光ファイバ２１を介して、１．５５μｍ帯のマルチモードレーザの光を励起光として導入した。
【００８２】
このような増幅用光ファイバ５０では、コア５１のＭＦＤが６．２μｍ、カットオフ波長λｃが１４２０ｎｍであり、隣接するコアのクロストーク量ＸＴは、−４０ｄＢであった。
【００８３】
（実施例２）
上記第１実施形態に関して、隣接するコアのクロストーク量ＸＴを測定した。
【００８４】
本実施例では、第１クラッド５２の中心軸を基準とする６角形の頂点及び辺の中心に、コア間距離Λを３８μｍとして１２つのコア５１が配置された点以外は実施例１と同じとした。
【００８５】
このような増幅用光ファイバ５０では、コア５１のＭＦＤが６．２μｍ、カットオフ波長λｃが１４２０ｎｍであり、隣接するコアのクロストーク量ＸＴは、−４０ｄＢであった。
【００８６】
（実施例３）
上記第２実施形態に関して、励起光が第１クラッド６２内に集中する効果を確かめた。
【００８７】
本実施例では、第１クラッド６２の直径は２１８μｍとし、芯層６２Ａの直径は１００μｍとし、外層６２Ｂに対する芯層６２Ａの比屈折率差は０．７％とし、励起光の入射点は、図１０の（Ｂ）に示したように、外層領域ＡＲ２において芯層６２Ａを囲む６つの位置とした。このようにした以外は、本実施例は実施例２と同じである。
【００８８】
このような増幅用光ファイバ５０では、図８の（Ａ）又は（Ｂ）に示したように、励起光が外層６２Ｂに集中していることが確認された。
【００８９】
なお、第１クラッド６２の断面積Ｓはおおむね３７３２１μｍ２であり、芯層６２Ａの断面積Ｓ´は７８５３μｍ２である。芯層６２Ａにはおおむね励起光が分布することがないため、本実施例において励起光が存在する領域Ｓ−Ｓ´は、２９４７２μｍ２となり、実施例２の場合（３７３２１μｍ２）と比べると、２０％程度小さくなる。したがって、励起光密度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、光通信分野において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００９１】
１・・・光増幅器
１０・・・単芯光ファイバ
２０・・・励起光源
３０・・・光合成器
４０・・・光分配器
５０・・・増幅用光ファイバ
５１・・・コア
５２，６２・・・第１クラッド
６２Ａ・・・芯層
６２Ｂ・・・外層
５３・・・第２クラッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図７】
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【図８】
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