(57)【要約】【課題】ラマン増幅用光ファイバの実効的コア径の確保【解決手段】信号光の波長において、基本モードで設計されたコア径を有する光ファイバをラマン増幅に用いると、励起光の強い電界により、コアの等価屈折率が増加する。この際、コア中心部の等価屈折率の増大が大きい。これは実質的に信号光を伝送すべきコア径を細くすることとなり、信号光の基本モードの減衰量を増大させる。そこで、コアの屈折率を、励起光の光伝送路の半径方向の強度分布に比例して減少させたものを用いる。【選択図】図１
2006078595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光の伝送方向とは逆に、出射端から励起光を入射し、伝送路におけるラマン増幅により当該信号光を増幅するラマン増幅に用いる光伝送路において、
前記光伝送路の長さ方向の各位置における半径方向の屈折率分布を、その位置における前記励起光の光伝送路の半径方向の強度分布に比例して減少させたことを特徴とするラマン増幅用光伝送路。
【請求項２】
信号光の伝送方向とは逆に、出射端から励起光を入射し、伝送路におけるラマン増幅により当該信号光を増幅するラマン増幅に用いる光伝送路において、
前記光伝送路の長さ方向の各位置における半径方向の屈折率分布を、前記励起光の光伝送路の半径方向の平均された強度分布に比例して減少させたことを特徴とするラマン増幅用光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光を励起光のラマン散乱によって増幅させる、ラマン増幅用の光伝送路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバにおいて、信号光の伝送方向とは逆方向から励起光を導入し、励起光の光ファイバ中でのラマン散乱を利用して、信号光の増幅を行う技術が知られている。例えば１．５５μｍの信号光を、石英ガラス光ファイバ中において１．４５μｍの励起光で増幅させることができる。この際、増幅のために用いられる光ファイバの長さは２０〜３０ｋｍに及ぶ。
【非特許文献１】岡本勝就「フォトニクスシリーズ１３  光導波路の基礎」コロナ社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
信号光の増幅に際し、十分な利得を得るため、数百ｍＷ程度以上の光強度の励起光を用いる必要がある。このような強い励起光を導入すると、励起光の電界の２乗に比例して信号光の分布（モード関数）が変形し、特にコアの屈折率が等価的に上昇することとなる。この様子を図２に示す。図２（ａ）のような、クラッドの屈折率がｎ0、コアの屈折率がｎ1であるステップインデックス型光ファイバで、例えば図２（ｂ）のような分布（モード関数）Φ(S)の信号光を増幅するとする。また、励起光の分布（モード関数）Φ(P)が図２（ｃ）のようであるとする。分布（モード関数）Φ(P)の励起光の光強度はΦ(P)2に比例し、当該Φ(P)2に比例する光強度に、信号光の増幅による利得分布とコアの等価屈折率の増加分が比例する。即ち、この分布（モード関数）Φ(P)の励起光により、信号光の分布が利得分布により変形し、光ファイバの等価屈折率が図２（ｄ）のように変化し、そこを図２（ｅ）のように分布（モード関数）が変化した増幅された信号光が伝送することになる。
【０００４】
図２（ｄ）のように等価屈折率が変化した光ファイバを図２（ｅ）のように分布（モード関数）が変化した（基本モードが減衰し高次モードが増加した）増幅された信号光が伝送することは、本来的に設計された光ファイバのコア径よりも狭いコアを信号光が伝送することになる。これにより、モード変換で約２０％程度の損失が見込まれていた。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するために、成されたものであり、その目的はラマン増幅用光ファイバの実効的コア径の確保である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の手段によれば、信号光の伝送方向とは逆に、出射端から励起光を入射し、伝送路におけるラマン増幅により当該信号光を増幅するラマン増幅に用いる光伝送路において、光伝送路の長さ方向の各位置における半径方向の屈折率分布を、その位置における励起光の光伝送路の半径方向の強度分布に比例して減少させたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の手段によれば、信号光の伝送方向とは逆に、出射端から励起光を入射し、伝送路におけるラマン増幅により当該信号光を増幅するラマン増幅に用いる光伝送路において、光伝送路の長さ方向の各位置における半径方向の屈折率分布を、励起光の光伝送路の半径方向の平均された強度分布に比例して減少させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
励起光により等価屈折率が増加するのであるから、それを補償するように、励起光の光強度に応じて屈折率の設定された光伝送路を用いることで、励起光による光伝送路の屈折率変化を補償することができる。これにより、例えば光ファイバにおいては、信号光を伝送すべき光ファイバのコアの実効的な径を確保することができる。光伝送路の各位置で励起光の光強度が大きく変化する場合はそれに応じて屈折率を調整した光伝送路を用いると良い（請求項１）。一方、光伝送路の各位置で励起光の光強度の分布が大きく変化しない場合は、励起光の光伝送路内で平均された光強度の分布に応じて、長さ方向に屈折率が変化せず、半径方向のみ屈折率を調整した光伝送路を用いると良い（請求項２）。
【０００９】
上記の「出射端」は、光信号の受信端の意味であり、光伝送路の中継端も含む概念である。即ち伝送路の中継端から送信端に向けて励起光を伝送する場合を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
光伝送路として光ファイバを用いる場合、当該光ファイバはステップインデックス型光ファイバでも良く、また、グレーディッドインデックス型光ファイバでも良い。また、その材質は、石英ガラスその他のガラス、プラスチック、その他任意である。
【００１１】
特に石英ガラス光ファイバを用いる場合、信号光として波長１．５５μｍのレーザ光を、励起光として波長１．４５μｍのレーザ光を用いることができる。
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施例について述べる。
【実施例１】
【００１３】
図１（ａ）のような、クラッドの屈折率がｎ0、コアの屈折率が中心軸からの半径rの関数であるｎ1(r)である、変形ステップインデックス型光ファイバを用いて、図１（ｂ）のような分布（モード関数）Φ(S)の信号光を増幅するとする。励起光の分布（モード関数）Φ(P)が図１（ｃ）のようであるとする。分布（モード関数）Φ(P)の励起光の光強度はΦ(P)2に比例し、当該Φ(P)2に比例した光強度に、信号光の増幅による利得とコアの等価屈折率の増加分が比例する。即ち、この分布（モード関数）Φ(P)の励起光により、光ファイバの屈折率が図１（ｄ）のように変化し、そこを図１（ｅ）のように分布（モード関数）が変化した増幅された信号光が伝送することになる。
【００１４】
図１（ｄ）のように屈折率が変化した光ファイバは、本来のステップインデックス型光ファイバの屈折率となるので、図１（ｅ）のように分布（モード関数）が変化した増幅された信号光が伝送することは、本来的に設計された光ファイバのコア径を信号光が伝送することになり、損失を抑制することができる。このようにラマン増幅用光ファイバの実効的コア径の確保を実現できる。図１（ａ）コアの屈折率ｎ1(r)は、分布（モード関数）Φ(P)の励起光の光強度（Φ(P)2に比例）に応じ、ｎ1(r)＝ｎ1−ｃΦ(P)2（ｃは定数）とすると良い。ｎ1(r)＝ｎ1−ｃexp(-2r2r0-2)（ｃ、r0は定数）などと設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の効果を説明するための説明図。
【図２】従来技術の問題点を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００１６】
Φ(S)：信号光の光ファイバ中の分布（モード関数）
Φ(P)：励起光の光ファイバ中の分布（モード関数）
【図１】
2006078595.tif 000003
【図２】
2006078595.tif 000004