(57)【要約】【課題】  基本モードの光よりも高次モードの光を増幅し得る増幅用光ファイバを提供しようとする。【解決手段】  増幅用光ファイバ１０は、コア１１を伝搬する特定の高次モードの光に着目して、径方向におけるＬＰ０１モードの光の規格化された強度と当該特定の高次モードの光の規格化された強度とが一致する最も内側の位置を特定内側位置Ｒｉとし、当該特定の高次モードの光の規格された強度が０．０００１となる最も外側の位置を特定外側位置Ｒｏとする場合に、コア１１を伝搬する通信に用いられるどの高次モードの光に着目する場合においても、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでにおける活性元素の平均濃度が、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでにおける活性元素の平均濃度よりも高く、通信に用いられる全ての高次モードの光の増幅率が基本モードの光の増幅率よりも大きい。【選択図】    図２
2018121033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア及びクラッドを有し、通信に用いられる所定波長の光が前記コアを少なくとも２以上のＬＰモードで伝搬し、光の導波領域の少なくとも一部に活性元素が添加される増幅用光ファイバであって、
前記コアを伝搬する特定の高次モードの光に着目して、径方向におけるＬＰ０１モードの光の規格化された強度と当該特定の高次モードの光の規格化された強度とが一致する最も内側の位置を特定内側位置とし、当該特定の高次モードの光の規格された強度が０．０００１となる最も外側の位置を特定外側位置とする場合に、
前記コアを伝搬する通信に用いられるどの高次モードの光に着目する場合においても、前記特定内側位置から前記特定外側位置までにおける前記活性元素の平均濃度が、前記コアの中心点から前記特定内側位置までにおける前記活性元素の平均濃度よりも高く、
通信に用いられる全ての高次モードの光の増幅率が基本モードの光の増幅率よりも大きい
ことを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項２】
前記高次モードは、ＬＰ１１モード、及び、ＬＰ２１モードとされる
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】
前記中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光における前記特定内側位置までには、前記活性元素が添加されない
ことを特徴とする請求項１または２に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項４】
前記中心点から通信に用いられる最高次の高次モードの光における前記特定内側位置までには、前記活性元素が添加されない
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】
前記コアには前記活性元素が添加されない
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】
前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定内側位置から、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項７】
前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定内側位置から、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加される
ことを特徴とする請求項６に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項８】
前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定内側位置から、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項９】
前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定内側位置から、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加される
ことを特徴とする請求項８に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１０】
前記コアを複数備える
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１１】
前記クラッドを被覆し前記クラッドよりも屈折率が低い外側クラッドを更に備える
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１２】
前記クラッドの外周の形状は多角形とされる
ことを特徴とする請求項１１に記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１３】
前記活性元素がエルビウムとされる
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の増幅用光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本モードの光よりも高次モードの光を増幅し得る増幅用光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光通信において、ＬＰ０１モード（基本モード）の光に情報を重畳させると共に、ＬＰ１１モード等の基本モードよりも高次のＬＰモードの光に情報を重畳させて情報通信を行う多モード通信が知られている。光通信においては、長距離の伝送により光ファイバを伝搬する光の強度が減衰することが知られており、光ファイバ増幅器を用いて、減衰した光の強度を増幅することが行われている。
【０００３】
光ファイバ増幅器には、希土類元素等の活性元素が添加された増幅用光ファイバが用いられる。下記非特許文献１には、基本モードの光及び高次モードの光の導波領域を含むコア及びクラッドの広い範囲に活性元素が添加された増幅用光ファイバが記載されている。この増幅用光ファイバによれば、基本モードの光及び高次モードの光を等しく増幅し得るとされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Koji IGARASHI et al., “Cladding-pumped few-mode EDFA with wide Er+ doping distribution for equalization of mode-dependent gain” IEICE Technical Report OCS2015-104, OPE2015-224(2016-02)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光ファイバを伝搬する高次モードの光は、基本モードの光よりも損失が大きい傾向にある。この主な原因は、次のとおりである。高次モードの光のモードフィールド径（ＭＦＤ）は基本モードのモードフィールド径よりも大きく、コアとクラッドとの界面における光の強度は基本モードの光よりも高次モードの光の方が大きい。このコアとクラッドとの界面には水酸基等の不純物が残留し易い傾向にあるため、当該界面では光が損失し易い。従って、界面において基本モードの光よりも強度が大きい高次モードの光の方が大きな損失となるのである。
【０００６】
このため、光ファイバ増幅器では、基本モードの光よりも高次モードの光が増幅されることが好ましい。しかし、上記のように、上記非特許文献１の増幅用光ファイバが用いられたとしても、基本モードの光と高次モードの光とが等しく増幅される。
【０００７】
そこで、本発明は、基本モードの光よりも高次モードの光を増幅し得る増幅用光ファイバを提供しようとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、コア及びクラッドを有し、通信に用いられる所定波長の光が前記コアを少なくとも２以上のＬＰモードで伝搬し、光の導波領域の少なくとも一部に活性元素が添加される増幅用光ファイバであって、前記コアを伝搬する特定の高次モードの光に着目して、径方向におけるＬＰ０１モードの光の規格化された強度と当該特定の高次モードの光の規格化された強度とが一致する最も内側の位置を特定内側位置とし、当該特定の高次モードの光の規格された強度が０．０００１となる最も外側の位置を特定外側位置とする場合に、前記コアを伝搬する通信に用いられるどの高次モードの光に着目する場合においても、前記特定内側位置から前記特定外側位置までにおける前記活性元素の平均濃度が、前記コアの中心点から前記特定内側位置までにおける前記活性元素の平均濃度よりも高く、通信に用いられる全ての高次モードの光の増幅率が基本モードの光の増幅率よりも大きいことを特徴とするものである。
【０００９】
上記非特許文献１では、光の導波領域に一定の濃度の活性元素が添加されており、基本モードの光と高次モードの光とが同じ増幅率で増幅される。これに対して、上記発明では、通信に用いられる所定波長の光のそれぞれの高次モードに着目する場合に、特定内側位置から特定外側位置までの活性元素の平均濃度の平均が、基本モードの光の強度が高次モードの光の強度よりも大きなコアの中心点から特定内側位置までの活性元素の平均濃度平均よりも高い。従って、コアを伝搬する全ての高次モードの光の増幅率を基本モードの光の増幅率よりも大きくし得る。
【００１０】
また、前記高次モードは、ＬＰ１１モード、及び、ＬＰ２１モードとされることが好ましい。
【００１１】
高次モードが、上記モードに限定されることで、偶モードの高次モードの光が入ることが無く、基本モードの光よりも高次モードの光をより増幅し易くすることができる。
【００１２】
前記中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光における前記特定内側位置までには、前記活性元素が添加されないことが好ましい。
【００１３】
ＬＰ１１モードの光における特定内側位置は、どの高次モードの光における特定内側位置よりも最もコアの中心点に近い。コアの中心点から少なくともこの特定内側位置までの領域に活性元素が添加されないことにより、基本モードの光の増幅率よりも高次モードの光の増幅率をより大きくすることができる。
【００１４】
さらに、前記中心点から前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光における前記特定内側位置までには、前記活性元素が添加されないことが好ましい。
【００１５】
このように活性元素が添加されない領域が設けられることで、基本モードの光の増幅率よりも高次モードの光の増幅率を更に大きくすることができる。
【００１６】
またさらに、前記コアには前記活性元素が添加されないことが好ましい。
【００１７】
コアに活性元素が添加されないことで、基本モードの光の増幅率よりも高次モードの光の増幅率をより一層大きくすることができる。
【００１８】
また、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定内側位置から、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加されることが好ましい。
【００１９】
この場合、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定内側位置から、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加されることが好ましい。
【００２０】
また、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定内側位置から、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加されることが好ましい。
【００２１】
この場合、前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける前記特定内側位置から、前記コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における前記特定外側位置までの間の全ての領域において、前記コアの中心点から前記コアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における前記特定内側位置までの前記活性元素の平均濃度よりも高い濃度で前記活性元素が添加されることが好ましい。
【００２２】
上記のように、コアの中心点からコアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における特定内側位置までにおける活性元素の平均濃度よりも、高い濃度で活性元素が添加される領域が規定されることで、基本モードの光の増幅率よりも高次モードの光の増幅率をより大きくすることができる。
【００２３】
また、前記コアを複数備えることが好ましい。
【００２４】
この場合、マルチコアの増幅用光ファイバを実現することができる。そして、それぞれのコアにおいて、光が２以上のＬＰモードで伝搬し、コアを伝搬するどの高次モードの光に着目する場合においても、特定内側位置から特定外側位置までにおける活性元素の平均濃度が、コアの中心点から特定内側位置までにおける活性元素の平均濃度よりも高く、全ての高次モードの光の増幅率が基本モードの光の増幅率よりも大きい。従って、マルチコアの増幅用光ファイバのそれぞれのコアを伝搬する全ての高次モードの光の増幅率が基本モードの光の増幅率よりも大きくすることができる。
【００２５】
また、前記クラッドを被覆し前記クラッドよりも屈折率が低い外側クラッドを更に備えることが好ましい。
【００２６】
このようなダブルクラッド構造により、励起光がクラッドを伝搬するクラッド励起を採用することができ、励起光がコアを伝搬するコア励起よりも、強度のより大きな励起光を入射させることができる。従って、上記の基本モードの光及び高次モードの光の増幅率を大きくすることができる。
【００２７】
この場合、前記クラッドの外周の形状は多角形とされることが好ましい。
【００２８】
ダブルクラッド構造の場合、クラッドの断面形状が円形の場合に、励起光がクラッドと外側クラッドとの界面において一定の角度で反射し続け、励起光がコアに入射せずにクラッドを伝搬するスキュー光が生じ易い。そこで、上記のようにクラッドが多角形とされることで、スキュー光を抑制することができ、コアに添加された活性元素を効率良く励起することができる。
【００２９】
また、前記活性元素がエルビウムとされても良い。
【００３０】
この場合、光通信に用いられる、Ｃバンド帯、Ｌバンド帯の光を効率良く増幅することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、基本モードの光よりも高次モードの光を増幅し得る増幅用光ファイバが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る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２】図１の増幅用光ファイバの屈折率、光の強度、活性元素の分布の様子を示す図である。
【図３】図１の増幅用光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を示す図である。
【図４】第１実施形態の変形例における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図５】図１の増幅用光ファイバ１０にＬＰ２１モードの光が伝搬する場合における光の強度分布を図２（Ｃ）と同様に示す図である。
【図６】第２実施形態における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図７】第２実施形態の第１の変形例における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図８】第２実施形態の第２の変形例における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図９】第２実施形態の第３の変形例における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図１０】第２実施形態の第４の変形例における増幅用光ファイバの活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。
【図１１】増幅用光ファイバの他の例を示す図である。
【図１２】マルチコア増幅用光ファイバの例を示す図である。
【図１３】マルチコア増幅用光ファイバの他の例を示す図である。
【図１４】実施例１におけるＬＰ０１モードの光の実効コア断面積と、ＬＰ０１モードの光の増幅率とＬＰ１１モードの光の増幅率との比との関係を示す図である。
【図１５】実施例２におけるＬＰ０１モードの光の実効コア断面積と、ＬＰ０１モードの光の増幅率とＬＰ１１モードの光の増幅率との比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る光ファイバ、及び、それを用いた光ファイバ増幅器の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
【００３４】
（第１実施形態）
＜増幅用光ファイバについての説明＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る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。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態の増幅用光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を隙間なく囲むクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する外側クラッド１３と、外側クラッド１３を被覆する被覆層１４とを主な構成として備える。コア１１の直径は、例えば１１μｍとされる。また、クラッド１２の外径は例えば１２５μｍとされ、外側クラッド１３の外径は例えば２００μｍとされる。
【００３６】
また、本実施形態の増幅用光ファイバ１０は、通信に用いられる光を増幅するものであり、伝搬する光の導波領域の少なくとも一部に活性元素が添加される。また、増幅用光ファイバ１０は、コア１１を伝搬する光が基本モードであるＬＰ０１モードの光の他にＬＰ１１モードの高次モードの光を含む光を伝搬するマルチモード光ファイバとされる。従って、増幅用光ファイバ１０のコア１１にＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光が入射する場合、それぞれのモードの光が増幅用光ファイバ１０を伝搬することができる。この所定波長は、例えば、Ｃバンド帯やＬバンド帯とされる。なお、増幅用光ファイバ１０は、上記の通り通信に用いられる光を増幅することを目的とするため、通信に関係のない高次モードの光が励振する場合であっても、この高次モードの光を考慮する必要はない。
【００３７】
図２は、図１の増幅用光ファイバ１０のコア１１とその周囲における様子を示した図である。具体的には、図２（Ａ）は図１の点線で示される領域におけるコア１１とクラッド１２とを示し、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す領域における屈折率分布を示し、図２（Ｃ）は増幅用光ファイバ１０が所定波長の光を伝搬したときのＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光をパワーで規格化した場合のＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光の強度分布を示し、図２（Ｄ）は図２（Ａ）に示す領域での活性元素の濃度分布を示す。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すように、クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低くされている。なお、特に図示しないが、外側クラッド１３の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも低くされている。また、本実施形態の増幅用光ファイバ１０では、コア１１の屈折率が径方向において概ね一定とされており、クラッド１２の屈折率も径方向で概ね一定とされている。コア１１とクラッド１２との比屈折率差は、例えば０．６％とされる。コア１１は例えば屈折率を高くするゲルマニウム等のドーパントが添加された石英から構成され、クラッド１２は例えば屈折率を高くするドーパントが特に添加されない石英から構成される。或いは、コア１１は例えば屈折率を高くするドーパントが特に添加されない石英から構成され、クラッド１２は例えば屈折率を低くするフッ素等のドーパントが添加された石英から構成されても良い。なお、コア１１及びクラッド１２には、後述のように、必要に応じた活性元素が添加される。また、外側クラッド１３は、例えば紫外線硬化樹脂や屈折率を下げるドーパントが添加された石英から構成される。また、被覆層１４は、例えば外側クラッド１３とは異なる紫外線硬化樹脂から構成される。
【００３９】
上記のようにコア１１をＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光を含む光が伝搬すると、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光をパワーで規格化する場合にＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光は図２（Ｃ）に示すような強度分布を有する。ＬＰ０１モードの光は、コア１１の中心点Ｃで最も強くなる強度分布を有しており、ＬＰ１１モードの光は、コア１１の中心点Ｃで強度が０となり、コア１１の中心点Ｃとコア１１の外周面ＩＦとの間において強度がピークとなる。このため、コア１１の中心点Ｃとコア１１の外周面ＩＦとの間の特定の位置において、ＬＰ１１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度と一致する。この位置を特定内側位置Ｒｉとする。ＬＰ１１モードの光の強度は、特定内側位置Ｒｉよりも外周側において、ＬＰ０１モードの光の強度よりも大きくなる。
【００４０】
また、増幅用光ファイバ１０を伝搬する光はコア１１の外周面ＩＦからクラッド１２にはみ出すように伝搬する。従って、光の導波領域はクラッド１２におけるコア１１と隣接する領域まで広がっており、クラッド１２にはみ出した光は、クラッド１２においてコア１１側からクラッド１２の外周側に向けて減衰する。また、ＬＰ１１モードの光は、ＬＰ０１モードの光よりも大きなモードフィールド径を有しており、クラッド１２へのはみ出し方が大きい。従って、コア１１の外周面ＩＦでは、ＬＰ１１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度よりも大きい。また、ＬＰ１１モードの光の規格化された強度は、クラッド１２の内周面と外周面との特定の位置において、０．０００１となる。つまり、ＬＰ１１モードの光の強度分布の径方向の積分値が１になるように強度分布を規格化した時の光の強度が０．０００１になる。この位置を特定外側位置Ｒｏとする。このように光の規格化された強度が０．０００１になると、光の伝搬や増幅に影響を及ぼさない。従って、光の規格化された強度が０．０００１より小さな光は考慮する必要が無い。
【００４１】
上記説明より、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域においては、ＬＰ０１モードの光の強度はＬＰ１１モードの光の強度よりも大きく、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域においては、ＬＰ１１モードの光の強度はＬＰ０１モードの光の強度よりも大きい。従って、コア１１の外周面ＩＦにおいては、ＬＰ１１モードの光の強度はＬＰ０１モードの光の強度よりも大きくなる。
【００４２】
本実施形態の増幅用光ファイバ１０では、図２（Ｄ）に示すように、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域には活性元素が添加されておらず、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域には活性元素が添加されている。この活性元素は励起光により励起状態とされる元素であり、上記のようにＣバンド帯やＬバンド帯の光が伝搬する場合、活性元素として例えばエルビウム（Ｅｒ）を挙げることができる。また、添加される活性元素は伝搬する光の波長により異なり、他の活性元素として、例えばネオジウム（Ｎｄ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素を挙げることができる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）を挙げることができる。
【００４３】
上記のように増幅用光ファイバ１０のコア１１に所定波長の光が入射し、クラッド１２に活性元素を励起する波長の光が入射すると、次のようにコア１１に入射した光が増幅される。すなわち、クラッド１２に入射する励起光はクラッド１２を主に伝搬し、当該励起光が活性元素の添加領域を通過する際、当該活性元素が励起される。励起された活性元素は、増幅用光ファイバ１０を伝搬する所定波長の光により誘導放出を起こして、この誘導放出により当該所定波長の光は増幅される。このとき、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域に活性元素が添加され、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域に活性元素が添加されていないため、光は、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域で増幅され、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域では増幅されない。光が増幅される領域は、ＬＰ０１モードの光の強度よりもＬＰ１１モードの光の強度が大きい領域であり、光が増幅されない領域は、ＬＰ１１モードの光の強度よりもＬＰ０１モードの光の強度が大きい領域である。従って、コア全体に活性元素が均一に添加されている増幅用光ファイバと比較する場合に、本実施形態の増幅用光ファイバ１０によればＬＰ１１モードの光がＬＰ０１モードの光よりも効率良く増幅される。
【００４４】
以上のように本実施形態の増幅用光ファイバ１０によれば、ＬＰ１１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きくすることができる。
【００４５】
＜光ファイバ増幅器についての説明＞
次に上記の増幅用光ファイバ１０を用いた光ファイバ増幅器について図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の光ファイバ増幅器を示す図である。図３に示すように、本実施形態における光ファイバ増幅器１は、信号光が入射する入射端２０と、励起光を出射する励起光源３０と、信号光及び励起光が入力する光コンバイナ４０と、光コンバイナ４０から出射される信号光及び励起光が入力する図１の増幅用光ファイバ１０と、増幅された信号光が出射する出射端５０を主な構成として備える。
【００４６】
入射端２０は、例えば、少なくともＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光を用いて光通信を行う光ファイバに接続される。従って、この入射端２０からは、光通信に用いられるＬＰ０１モードの光、ＬＰ１１モードの光を含む所定波長の光が入射する。この所定波長は、特に制限されるものではないが、上記のように例えばＣバンド帯、Ｌバンド帯とされる。また、入射端２０から入射する光は、コア、及び、コアを被覆するクラッドから構成され、当該光を少なくともＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードで伝搬する光ファイバ２５を伝搬する。
【００４７】
励起光源３０は、複数のレーザダイオード３１から構成され、レーザダイオード３１は、本実施形態においては、例えば、ＧａＡｓ系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザであり、中心波長が９８０ｎｍの光を出射する。また、励起光源３０のそれぞれのレーザダイオード３１は、光ファイバ３５に接続されており、レーザダイオード３１から出射される励起光は、光ファイバ３５をマルチモード光として伝搬する。
【００４８】
光ファイバ３５及び光ファイバ２５が接続される光コンバイナ４０は、例えば、光ファイバ２５を中心としてその周りにマルチモード光ファイバが配置された部分が溶融延伸されて一体化することにより構成されており、光ファイバ２５のコアと増幅用光ファイバ１０のコア１１とが光学的に結合され、光ファイバ３５のコアと増幅用光ファイバ１０のクラッド１２とが光学的に結合されている。
【００４９】
次に、光ファイバ増幅器１の動作について説明する。
【００５０】
まず、入射端２０から入射する信号光が光ファイバ２５から出射する。この信号光の波長は、上述のように例えばＣバンド帯やＬバンド帯とされ、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とが含まれる。そして、光ファイバ２５を伝搬する信号光は、光コンバイナ４０に入射する。
【００５１】
また、励起光源３０からは、増幅用光ファイバ１０のコア１１に添加されている活性元素を励起する励起光が出射される。このときの波長は、上述のように例えば９８０ｎｍとされる。そして、励起光源３０から出射した励起光は、光ファイバ３５を伝搬して、光コンバイナ４０に入射する。
【００５２】
光コンバイナ４０から増幅用光ファイバ１０のコア１１に入射した信号光はコア１１を伝搬し、光コンバイナ４０から増幅用光ファイバ１０のクラッド１２に入射した励起光はクラッド１２を主に伝搬して上記のように添加される活性元素を励起状態とする。そして励起状態とされた活性元素が信号光により誘導放出を起こして信号光が増幅する。このとき、上述の増幅用光ファイバ１０の説明のように、信号光は特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域で増幅され、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域では増幅されない。従って、ＬＰ０１モードの光よりもＬＰ１１モードの光が高い増幅率で増幅された信号光が増幅用光ファイバ１０から出射し、当該信号光は出射端５０から出射する。
【００５３】
以上説明したように本実施形態の光ファイバ増幅器１によれば、ＬＰ０１モードの光よりもＬＰ１１モードの光を高い増幅率で増幅することができる。従って、入射端２０から入射する光においてＬＰ０１モードの光のパワーとＬＰ１１モードの光のパワーとが同じである場合、光ファイバ増幅器１から出射する光においてＬＰ１１モードの光のパワーをＬＰ０１モードの光のパワーよりも大きくすることができる。
【００５４】
次に本実施形態の変形例について説明する。
【００５５】
図４は、本変形例の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。図４に示すように、本変形例では、コア１１に活性元素が添加されず、コア１１の外周面ＩＦから特定外側位置Ｒｏまでの領域に活性元素が添加される。この様な活性元素の添加によれば、上記のように中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの領域に活性元素が添加されず、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域に活性元素が添加される場合と比べて、ＬＰ１１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも更に大きくすることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５、図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
本実施形態の増幅用光ファイバ１０は、通信に用いるＬＰ２１モードの光が伝搬する点において、第１実施形態の増幅用光ファイバ１０と異なる。
【００５８】
図５は、図１の増幅用光ファイバ１０にＬＰ２１モードの光が伝搬する場合における光の強度分布を図２（Ｃ）と同様に示す図である。図５に示すように、本実施形態において、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光をパワーで規格化した場合のＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光の強度分布は、図２（Ｃ）と同様となる。そこで、本実施形態では、ＬＰ１１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度と一致する位置を特定内側位置Ｒｉ１とし、ＬＰ１１モードの光の規格化された強度が０．０００１となる位置を特定外側位置Ｒｏ１とする。従って、本実施形態の特定内側位置Ｒｉ１は第１実施形態の特定内側位置Ｒｉと一致し、本実施形態の特定外側位置Ｒｏ１は第１実施形態の特定外側位置Ｒｏと一致する。
【００５９】
また、ＬＰ２１モードの光の強度は、コア１１の中心点Ｃで強度が０となり、コア１１の中心点Ｃとコア１１の外周面ＩＦとの間において強度がピークとなる位置が２カ所存在する。このため、コア１１の中心点Ｃとコア１１の外周面ＩＦとの間の特定の位置において、ＬＰ２１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度と一致する位置が複数カ所存在する。そこで、ＬＰ２１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度と一致する位置のうち最も内側の位置を特定内側位置Ｒｉ２とする。また、ＬＰ２１モードの光は、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光よりも大きなモードフィールド径を有しており、クラッド１２へのはみ出し方が大きい。このため、コア１１とクラッド１２との界面において、ＬＰ２１モードの光の強度は、ＬＰ０１モードの光の強度及びＬＰ１１モードの光の強度よりも大きくなる。この界面の位置は、コア１１の外周面ＩＦの位置と一致する。また、ＬＰ２１モードの光の規格化された強度は、上記の特定外側位置Ｒｏ１よりもクラッド１２の外周面側の特定の位置において、０．０００１となる。この位置を特定外側位置Ｒｏ２とする。
【００６０】
図６は、本実施形態の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。図６に示すように、本実施形態の増幅用光ファイバ１０においては、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加され、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までの領域には、活性元素が添加されない。本実施形態では、ＬＰ１１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度よりも大きい領域の一部である特定内側位置Ｒｉ１から特定内側位置Ｒｉ２までの間に活性元素が添加されていない。しかし、高次モードの光であるＬＰ１１モードの光に着目する場合に、ＬＰ１１モードの光の特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。また、本実施形態では、ＬＰ２１モードの光の強度がＬＰ０１モードの光の強度よりも大きい領域の一部である特定外側位置Ｒｏ１から特定外側位置Ｒｏ２までの間に活性元素が添加されていない。しかし、高次モードの光であるＬＰ２１モードの光に着目する場合に、ＬＰ２１モードの光の特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。この様な活性元素の濃度分布を有することで、ＬＰ１１モードの光及びＬＰ２１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きくすることができる。
【００６１】
次に本実施形態の第１の変形例について説明する。
【００６２】
図７は、本変形例の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。上記例では、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加されたのに対し、本変形例では、図７に示すように、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までの領域に活性元素が添加される。本変形例においても上記実施形態と同様にして、ＬＰ１１モードの光に着目する場合に、ＬＰ１１モードの光の特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。同様に、ＬＰ２１モードの光に着目する場合に、ＬＰ２１モードの光の特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。この様に活性元素が添加されることで、ＬＰ２１モードの光の増幅率を更に大きくすることができる。
【００６３】
次に本実施形態の第２の変形例について説明する。
【００６４】
図８は、本変形例の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。上記例では、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加されたのに対し、本変形例では、図８に示すように、特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加される。本変形例においても上記実施形態と同様にして、ＬＰ１１モードの光に着目する場合に、ＬＰ１１モードの光の特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。同様に、ＬＰ２１モードの光に着目する場合に、ＬＰ２１モードの光の特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。この様に活性元素が添加されることで、ＬＰ１１モードの光の増幅率を更に大きくすることができる。
【００６５】
次に本実施形態の第３の変形例について説明する。
【００６６】
図９は、本変形例の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。上記例では、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加されたのに対し、本変形例では、図９に示すように、特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ２までの領域に活性元素が添加される。本変形例においても上記実施形態と同様にして、ＬＰ１１モードの光に着目する場合に、ＬＰ１１モードの光の特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。同様に、ＬＰ２１モードの光に着目する場合に、ＬＰ２１モードの光の特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。この様に活性元素が添加されることで、ＬＰ１１モードの光の増幅率及びＬＰ２１モードの光の増幅率を更に大きくすることができる。
【００６７】
次に本実施形態の第４の変形例について説明する。
【００６８】
図１０は、本変形例の増幅用光ファイバ１０の活性元素の濃度分布を図２（Ｄ）と同様に示す図である。図１０に示すように、本変形例では、コア１１に活性元素が添加されず、コア１１の外周面ＩＦから特定外側位置Ｒｏ２までの領域に活性元素が添加される。本変形例においても上記実施形態と同様にして、ＬＰ１１モードの光に着目する場合に、ＬＰ１１モードの光の特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。同様に、ＬＰ２１モードの光に着目する場合に、ＬＰ２１モードの光の特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までにおける活性元素の平均濃度は、コアの中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までにおける活性元素の平均濃度よりも高い。この様な活性元素の添加によれば、上記のように中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ２までの領域に活性元素が添加されず、特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの領域に活性元素が添加される場合と比べて、ＬＰ１１モードの光の増幅率及びＬＰ２１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも更に大きくすることができる。
【００６９】
なお、本実施形態や変形例の増幅用光ファイバ１０が図３に示す光ファイバ増幅器に用いられる場合、入射端２０にはＬＰ０１モードの光、ＬＰ１１モードの光及びＬＰ２１モードの光が入射され、増幅用光ファイバ１０において、ＬＰ１１モードの光及びＬＰ２１モードの光がＬＰ０１モードの光より高い増幅率で増幅されて、出射端５０から出射する。
【００７０】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、第１実施形態において、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでの少なくとも一部の領域に平均濃度が低濃度の活性元素が添加されても良い。ただし、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域における活性元素の平均濃度が、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでにおける活性元素の平均濃度よりも高くされるという濃度分布が満たされる必要がある。この場合であっても、ＬＰ１１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きくすることができる。また、第１実施形態の変形例では、コア１１に活性元素が添加されず、コア１１の外周面ＩＦから特定外側位置Ｒｏまでの領域に活性元素が添加された。しかし、特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの領域における活性元素の平均濃度が、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉまでにおける活性元素の平均濃度よりも高くされるという上記濃度分布が満たされる限りにおいて、コア１１の少なくとも一部の領域に平均濃度が低濃度の活性元素が添加されても良い。
【００７２】
また、第２実施形態及び第２実施形態の第１から第３の変形例において、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置Ｒｉ１までの少なくとも一部の領域に低濃度の活性元素が添加されても良い。ただし、この場合、第２実施形態及び第２実施形態の第１から第３の変形例では、以下の濃度分布が満たされる必要がある。
【００７３】
つまり、第２実施形態では、コア１１を伝搬する通信に用いられる最高次の高次モード（ＬＰ２１モード）の光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ２から、コア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける特定外側位置Ｒｏ１までの間の全ての領域において、コア１１の中心点Ｃからコア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ１までの活性元素の平均濃度よりも高い濃度で活性元素が添加されるという濃度分布が満たされる。
【００７４】
また、第２実施形態の第１の変形例では、コア１１を伝搬する通信に用いられる最高次の高次モード（ＬＰ２１モード）の光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ２から、コアを伝搬する通信に用いられる最高次の高次モードの光に着目する場合における特定外側位置Ｒｏ２までの間の全ての領域において、コア１１の中心点からコアを伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ１までの活性元素の平均濃度よりも高い濃度で活性元素が添加されるという濃度分布が満たされる。
【００７５】
また、第２実施形態の第２の変形例では、コア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける特定内側位置Ｒｉ１から、コア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける特定外側位置Ｒｏ１までの間の全ての領域において、コア１１の中心点Ｃからコア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ１までの活性元素の平均濃度よりも高い濃度で活性元素が添加されるという濃度分布が満たされる。
【００７６】
また、第２実施形態の第３の変形例では、コア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合おける特定内側位置Ｒｉ１から、コア１１を伝搬する通信に用いられる最高次の高次モード（ＬＰ２１モード）の光に着目する場合における特定外側位置Ｒｏ２までの間の全ての領域において、コア１１の中心点Ｃからコア１１を伝搬するＬＰ１１モードの光に着目する場合における特定内側位置Ｒｉ１までの活性元素の平均濃度よりも高い濃度で活性元素が添加されるという濃度分布が満たされる。
【００７７】
また、第２実施形態の第４の変形例においても、コア１１少なくとも一部の領域に低濃度の活性元素が添加されても良い。また、第１実施形態における特定内側位置Ｒｉから特定外側位置Ｒｏまでの一部の領域、第２実施形態における特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ１までの一部の領域、第２実施形態の第１の変形例における特定内側位置Ｒｉ２から特定外側位置Ｒｏ２までの一部の領域、第２実施形態の第２の変形例における特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ１までの一部の領域、第２実施形態の第３の変形例における特定内側位置Ｒｉ１から特定外側位置Ｒｏ２までの一部の領域において、活性元素が添加されなかったり、低濃度の活性元素が添加されても良い。ただし、これらの場合、コア１１を伝搬する通信に用いられるどの高次モードの光に着目する場合においても、特定内側位置から特定外側位置までにおける活性元素の平均濃度が、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置までにおける活性元素の平均濃度よりも高くされるという濃度分布が満たされ、通信に用いられる全ての高次モードの光の増幅率が基本モード（ＬＰ０１モード）の光の増幅率よりも大きくされる。
【００７８】
図１１は、増幅用光ファイバの他の例を示す図である。上記実施形態やその変形例では、クラッド１２の外周の形状が円形の場合について説明した。しかし、図１１に示すように、クラッド１２の外周が多角形であることが好ましい。クラッド１２の断面形状が円形の場合に、励起光がクラッド１２と外側クラッド１３との界面において一定の角度で反射し続け、励起光がコア１１に入射せずにクラッド１２を伝搬するスキュー光が生じ易い。そこで、本例のようにクラッド１２が多角形とされることで、スキュー光を抑制することができ、コア１１に添加された活性元素を効率良く励起することができる。
【００７９】
また、上記実施形態やその変形例では、コア１１が一つの例、すなわち、シングルコア増幅用光ファイバについて説明した。しかし、コア１１は複数であっても良い。図１２は、マルチコア増幅用光ファイバを示す図である。図１２では、クラッド１２の中心にコア１１が配置され、そのコア１１の周りに複数のコア１１が配置される。つまりコア１１が１−６配置されている。ただし、これはコア１１が複数の場合の例であり、複数のコア１１の配置は特に限定されない。本変形例において、それぞれのコア１１をＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光が少なくとも伝搬する。この場合、活性元素の濃度分布は、それぞれのコア１１及び当該コア１１の近傍におけるクラッド１２において、第１実施形態やその変形例と同様とされる。また、それぞれのコア１１をＬＰ２１モードの光が更に伝搬しても良く、この場合、活性元素の濃度分布は、それぞれのコア１１及び当該コア１１の近傍におけるクラッド１２において、第２実施形態やその変形例と同様とされる。なお、本例の増幅用光ファイバが光ファイバ増幅器に用いられる場合、クラッド１２に励起光が入射され、それぞれのコア１１に上記実施形態と同様の信号光が入射される構成とされる。
【００８０】
図１３は、マルチコア増幅用光ファイバの他の例を示す図である。図１３に示すように、マルチコア増幅用光ファイバにおいてもクラッド１２の外周が多角形であることが好ましい。この場合、図１１における説明と同様に、スキュー光を抑制することができ、コア１１に添加された活性元素を効率良く励起することができる。
【００８１】
また、上記実施形態や変形例等の例では、増幅用光ファイバが外側クラッドを有するダブルクラッドファイバとされた。しかし、増幅用光ファイバはダブルクラッドファイバとされなくても良い。この場合、励起光がコア１１に入射される構造とすればよい。
【００８２】
また、第１実施形態では、通信に用いられるＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光が増幅用光ファイバ１０で増幅されるものとし、第２実施形態では、通信に用いられるＬＰ０１モードの光、ＬＰ１１モードの光及びＬＰ２１モードの光が増幅用光ファイバ１０で増幅されるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、さらに高次のモードの光が増幅用光ファイバで増幅されても良い。ただし、この場合であっても、コア１１を伝搬する通信に用いられるどの高次モードの光に着目する場合においても、特定内側位置から特定外側位置までにおける活性元素の平均濃度が、コア１１の中心点Ｃから特定内側位置までにおける活性元素の平均濃度よりも高くされるという濃度分布が満たされ、通信に用いられる全ての高次モードの光の増幅率が基本モード（ＬＰ０１モード）の光の増幅率よりも大きくされる。なお、増幅用光ファイバ１０において、増幅される対象となる光が、通信に用いられるＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光、或いは、光通信に用いられるＬＰ０１モードの光、ＬＰ１１モードの光及びＬＰ２１モードの光であれば、ＬＰ０２モードといった偶モードの高次モードの光が増幅の対象とならないため好ましい。
【実施例】
【００８３】
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。
【００８４】
（実施例１）
図２に示す増幅用光ファイバと同じ増幅用光ファイバを測定した。従って、この増幅用光ファイバでは、コアの屈折率分布が径方向に一定で、ＬＰ１１モードの光の規格化された強度がＬＰ０１モードの光の規格化された強度よりも大きい領域のみに活性元素が添加されている。この増幅用光ファイバにおいて、ＬＰ２１モードの光の理論カットオフ波長λｃが１．４０μｍと１．５０μｍのそれぞれ場合において、波長１．５５μｍの光におけるＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆと、波長１．５５μｍの光におけるＬＰ０１モードの光の増幅率Γ０１とＬＰ１１モードの光の増幅率Γ１１との比Γ１１／Γ０１との関係を調べた。その結果を図１４に示す。
【００８５】
図１４に示す通り、ＬＰ２１モードの光の理論カットオフ波長λｃが１．４０μｍと１．５０μｍのいずれの場合においても、ＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆによらず、比Γ１１／Γ０１は、概ね１．７となった。従って、図２に示す増幅用光ファイバ１０では、ＬＰ１１モードの光の増幅率がＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きい結果となった。従って、図２に示す増幅用光ファイバ１０によれば、ＬＰ１１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きくすることができることが示された。
【００８６】
（実施例２）
図４に示す増幅用光ファイバと同じ増幅用光ファイバを測定した。従って、この増幅用光ファイバでは、コアの屈折率分布が径方向に一定で、クラッドのみに活性元素が添加されている。この増幅用光ファイバにおいて、実施例１と同様にＬＰ２１モードの光の理論カットオフ波長λｃが１．４０μｍと１．５０μｍのそれぞれ場合において、波長１．５５μｍの光におけるＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆと、波長１．５５μｍの光におけるＬＰ０１モードの光の増幅率Γ０１とＬＰ１１モードの光の増幅率Γ１１との比Γ１１／Γ０１との関係を調べた。その結果を図１５に示す。
【００８７】
図１５に示す通り、ＬＰ２１モードの光の理論カットオフ波長λｃが１．４０μｍと１．５０μｍのいずれの場合においても、ＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆによらず、比Γ１１／Γ０１は、概ね３となった。従って、図４に示す例では、図２に示す例よりも更に、ＬＰ１１モードの光の増幅率がＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きい結果となった。従って、図４に示す増幅用光ファイバ１０によれば、ＬＰ１１モードの光の増幅率をＬＰ０１モードの光の増幅率よりも大きくすることができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上説明したように、本発明によれば、基本モードの光よりも高次モードの光を増幅し得る増幅用光ファイバが提供され、光通信の分野等においての利用が期待される。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・光ファイバ増幅器
１０・・・増幅用光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・外側クラッド
１４・・・被覆層
２０・・・入射端
３０・・・励起光源
４０・・・光コンバイナ
Ｒｉ，Ｒｉ１，Ｒｉ２・・・特定内側位置
Ｒｏ，Ｒｏ１，Ｒｏ２・・・特定外側位置
【図１】
2018121033.tif 000003
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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