(57)【要約】【課題】光増幅器における励起効率の向上に寄与する光結合器及び光増幅器を提供すること。【解決手段】光結合器は、信号光を伝搬するコア部と、コア部の外周に形成されコア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、内側クラッド部の外周に形成され内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを備え、長手方向の一部において外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、主光ファイバの外側クラッド部が除去された部分における内側クラッド部に溶融接続され、内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、内側クラッド部の屈折率よりも大きい少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、を備え、励起光入出力用光ファイバを伝搬する励起光が接触領域から内側クラッド部に結合して内側クラッド部を伝搬する、又は内側クラッド部を伝搬した励起光が接触領域から励起光入出力用光ファイバに結合して励起光入出力用光ファイバを伝搬する。【選択図】図４
2019110171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を伝搬するコア部と、前記コア部の外周に形成され、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周に形成され、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、
前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、
を備え、
前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する励起光が前記接触領域から前記内側クラッド部に結合して前記内側クラッド部を伝搬する、又は前記内側クラッド部を伝搬した前記励起光が前記接触領域から前記励起光入出力用光ファイバに結合して前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する
ことを特徴とする光結合器。
【請求項２】
前記内側クラッド部の屈折率に対する前記励起光入出力用光ファイバの前記接触領域における平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の光結合器。
【請求項３】
複数の前記励起光入出力用光ファイバを備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光結合器。
【請求項４】
前記複数の励起光入出力用光ファイバのそれぞれを伝搬する前記励起光を合波する励起光合波器を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の光結合器。
【請求項５】
一端が前記励起光を出力する励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバをさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光結合器。
【請求項６】
前記励起光供給用光ファイバの前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の光結合器。
【請求項７】
励起光源と、
光増幅媒体を含む光増幅コア部を備えるクラッド励起型の光増幅ファイバと、
請求項５又は６に記載の光結合器であって、前記励起光供給用光ファイバに前記励起光源が接続され、前記光増幅ファイバの一端が前記主光ファイバの一端に接続されている第１光結合器と、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光結合器であって、前記光増幅ファイバの別の一端が前記主光ファイバの一端に接続される第２光結合器と、
を備え、
前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバと前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバとが接続されている
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項８】
前記光増幅ファイバは、複数の前記光増幅コア部を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の光増幅器。
【請求項９】
前記複数の光増幅コア部は、前記光増幅媒体としてエルビウムを含む
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの屈折率分布と前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの屈折率分布との差異が、比屈折率差にして±０．２％の範囲内である
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの開口数が、前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの開口数以下である
ことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結合器及び光増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、海底光通信等の用途において、光増幅器としてマルチコアＥＤＦＡ（Erbium-Doped  optical  Fiber  Amplifier）を用いることによって、光増幅器の消費電力が削減されることが期待されている。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】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.
【非特許文献２】Kazi  S  Abedin  et  al,  “Cladding-pumped  erbium-doped  multicore  fiber  amplifier”,  OPTICS  EXPRESS  Vol.20,No.18  27  August  2012  pp.20191-20200.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光増幅器には、消費電力の削減の観点等から励起効率の向上が望まれている。ここで、励起効率とは、励起光のパワーに対する光増幅された信号光のパワーの比で表される。すなわち、励起効率が高いほど、同じ励起光パワーであっても信号光パワーは大きくなる。励起光パワーのうち信号光の光増幅に寄与しなかった分は、例えば熱に変換されて廃棄される。特に、ＥＤＦは、他の光増幅媒体であるイッテルビウム（Ｙｂ）を含むＹＤＦやエルビウムとイッテルビウムとを含むＥＹＤＦに比べて励起効率が低いので、より一層の励起効率の向上が望まれている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光増幅器における励起効率の向上に寄与する光結合器及びこれを用いた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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光結合器は、信号光を伝搬するコア部と、前記コア部の外周に形成され、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周に形成され、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、を備え、前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する励起光が前記接触領域から前記内側クラッド部に結合して前記内側クラッド部を伝搬する、又は前記内側クラッド部を伝搬した前記励起光が前記接触領域から前記励起光入出力用光ファイバに結合して前記励起光入出力用光ファイバを伝搬することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る光結合器は、前記内側クラッド部の屈折率に対する前記励起光入出力用光ファイバの前記接触領域における平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る光結合器は、複数の前記励起光入出力用光ファイバを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る光結合器は、前記複数の励起光入出力用光ファイバのそれぞれを伝搬する前記励起光を合波する励起光合波器を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る光結合器は、一端が前記励起光を出力する励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る光結合器は、前記励起光供給用光ファイバの前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る光増幅器は、励起光源と、光増幅媒体を含む光増幅コア部を備えるクラッド励起型の光増幅ファイバと、本発明の一態様に係る光結合器であって、前記励起光供給用光ファイバに前記励起光源が接続され、前記光増幅ファイバの一端が前記主光ファイバの一端に接続されている第１光結合器と、本発明の一態様に係る光結合器であって、前記光増幅ファイバの別の一端が前記主光ファイバの一端に接続される第２光結合器と、を備え、前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバと前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバとが接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る光増幅器は、前記光増幅ファイバは、複数の前記光増幅コア部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様に係る光増幅器は、前記複数の光増幅コア部は、前記光増幅媒体としてエルビウムを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様に係る光増幅器は、前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの屈折率分布と前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの屈折率分布との差異が、比屈折率差にして±０．２％の範囲内であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様に係る光増幅器は、前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの開口数が、前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバの開口数以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光増幅器における励起効率を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施形態１に係る光増幅器の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、マルチコアファイバの構成を示す模式図である。
【図３】図３は、第１光結合器の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、第２光結合器の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、励起光入出力用光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１光結合器の変形例の構成を示す模式図である。
【図７】図７は、実験例１を説明する図である。
【図８】図８は、実験例２を説明する図である。
【図９】図９は、実験例３を説明する図である。
【図１０】図１０は、近接場像における光強度分布を示す図である。
【図１１】図１１は、実験例４を説明する図である。
【図１２】図１２は、実験例５を説明する図である。
【図１３】図１３は、実施形態２に係る光増幅器の構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、実施形態３に係る光増幅器の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、実施形態４に係る光増幅器の構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、光の反射を利用した励起光の回生機構の例１を説明する図である。
【図１７】図１７は、光の反射を利用した励起光の回生機構の例２を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光増幅器の構成を示す模式図である。図１に示すように、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、半導体レーザ３、第１光結合器４、マルチコアＥＤＦ５、第２光結合器６、ポンプストリッパ７、光ファイバファンアウト（FAN  OUT）８、７個の光アイソレータ９と、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。
【００２２】
光ファイバファンイン２は、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ２ａと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ２ｂとを備えており、結合部２ｃにおいて７本のシングルモード光ファイバ２ａの各コア部がマルチコアファイバ２ｂの各コア部に光学結合するように構成されている。なお、７本のシングルモード光ファイバ２ａは、例えば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、９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。マルチコアファイバ２ｂは第１光結合器４に接続されている。なお、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ２ａ及びマルチコアファイバ２ｂ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。
【００２３】
光ファイバファンイン２のマルチコアファイバ２ｂは、図２に示すように、三角格子状に配置された７個のコア部２ｂａと、コア部２ｂａの外周に形成され、コア部２ｂａよりも屈折率が低いクラッド部２ｂｂとを備えている。クラッド部２ｂｂの外径は例えば１３５μｍであり、最隣接するコア部２ｂａ同士の間隔は例えば３８．５μｍである。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２ａ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、マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａは各信号光を伝搬する。
【００２４】
励起光源である半導体レーザ３は、横マルチモード半導体レーザであり、励起光を出力する。励起光の波長は、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。半導体レーザ３は、マルチモード光ファイバから励起光を出力する。このマルチモード光ファイバは、コア径/クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。
【００２５】
第１光結合器４は、図３（ａ）に示すように、主光ファイバ４ａと、励起光入出力用光ファイバ４ｂと、励起光供給用光ファイバ４ｃと、保護部４ｄとを備えている。主光ファイバ４ａは、図３（ｂ）に示すように、マルチコアファイバ２ｂのコア部２ｂａと同様に三角格子状に配置された７個のコア部４ａａと、コア部４ａａの外周に形成され、コア部４ａａよりも屈折率が低い内側クラッド部４ａｂと、内側クラッド部４ａｂの外周に形成され、内側クラッド部４ａｂよりも屈折率が低い外側クラッド部４ａｃと、を備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部４ａａと内側クラッド部４ａｂとは石英系ガラスからなり、外側クラッド部４ａｃは樹脂からなる。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、長手方向の一部において、外側クラッド部４ａｃが除去されている。そして、外側クラッド部４ａｃが除去された部分４ｅにおける内側クラッド部４ａｂには、励起光入出力用光ファイバ４ｂの一端と、励起光供給用光ファイバ４ｃの一端とが溶融接続されている。保護部４ｄは外側クラッド部４ａｃが除去された部分４ｅにおける内側クラッド部４ａｂを保護するように設けられている。
【００２７】
励起光供給用光ファイバ４ｃは、別の一端が半導体レーザ３のマルチモード光ファイバと接続された同種のマルチモード光ファイバであり、コア径/クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。励起光供給用光ファイバ４ｃは、矢印Ａｒ１で示す励起光（ｐｕｍｐ）が半導体レーザ３から入力され、この励起光を主光ファイバ４ａに供給する。内側クラッド部４ａｂは励起光を伝搬する。
【００２８】
なお、励起光入出力用光ファイバ４ｂからも励起光が内側クラッド部４ａｂに結合して伝搬するが、これについては後に詳述する。
【００２９】
主光ファイバ４ａは、一端が光ファイバファンイン２のマルチコアファイバ２ｂに接続されている。マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａは主光ファイバ４ａの各コア部４ａａに接続されている。従って、マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａを伝搬した各信号光（ｓｉｇｎａｌ）は、矢印Ａｒ２で示すように主光ファイバ４ａに入力すると、各コア部４ａａに光学結合する。各コア部４ａａは各信号光を伝搬する。励起光と信号光とは、矢印Ａｒ３で示すように主光ファイバ４ａからマルチコアＥＤＦ５へと出力される。
【００３０】
マルチコアＥＤＦ５は、第１光結合器４の主光ファイバ４ａと同様に、三角格子状に配置された７個の光増幅コア部と、光増幅コア部の外周に形成され光増幅コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、内側クラッド部の外周に形成され内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部と、を備えている７コア型である。マルチコアＥＤＦ５は、光増幅コア部に光増幅媒体としてのエルビウムのイオンを含む、公知のクラッド励起型の光増幅ファイバである。
【００３１】
マルチコアＥＤＦ５は、一端が第１光結合器４の主光ファイバ４ａに接続されている。マルチコアＥＤＦ５の各コア部は主光ファイバ４ａの各コア部４ａａに接続されている。また、マルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部は主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに接続されている。従って、主光ファイバ４ａを伝搬した各信号光及び励起光は、マルチコアＥＤＦ５に入力すると、それぞれ各光増幅コア部と内側クラッド部を同一方向に伝搬する。励起光は内側クラッド部を伝搬しながら各光増幅コア部内のエルビウムを光励起する。各光増幅コア部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ＥＤＦ５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。
【００３２】
第２光結合器６は、図４（ａ）に示すように、主光ファイバ６ａと、励起光入出力用光ファイバ６ｂと、保護部６ｄとを備えている。主光ファイバ６ａは、図４（ｂ）に示すように、主光ファイバ４ａのコア部４ａａと同様に三角格子状に配置された７個のコア部６ａａと、コア部６ａａの外周に形成され、コア部６ａａよりも屈折率が低い内側クラッド部６ａｂと、内側クラッド部６ａｂの外周に形成され、内側クラッド部６ａｂよりも屈折率が低い外側クラッド部６ａｃと、を備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部６ａａと内側クラッド部６ａｂとは石英系ガラスからなり、外側クラッド部６ａｃは樹脂からなる。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、長手方向の一部において、外側クラッド部６ａｃが除去されている。そして、外側クラッド部６ａｃが除去された部分６ｅにおける内側クラッド部６ａｂには、励起光入出力用光ファイバ６ｂが溶融接続されている。保護部６ｄは外側クラッド部６ａｃが除去された部分６ｅにおける内側クラッド部６ａｂを保護するように設けられている。
【００３４】
主光ファイバ６ａは、一端がマルチコアＥＤＦ５に接続されている。マルチコアＥＤＦ５の各コア部は主光ファイバ６ａの各コア部６ａａに接続されている。また、マルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部は主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂに接続されている。従って、マルチコアＥＤＦ５から出力された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は、矢印Ａｒ４で示すように主光ファイバ６ａに入力すると、それぞれ各コア部６ａａと内側クラッド部６ａｂとを伝搬する。
【００３５】
ここで、第２光結合器６では、励起光入出力用光ファイバ６ｂは、主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂに融着接続されて、接触領域６ｂａにおいて接触する。この接触領域６ｂａにおける平均屈折率は、内側クラッド部６ａｂの屈折率よりも大きくなっている。その結果、内側クラッド部６ａｂを伝搬する励起光は、少なくともその一部が接触領域６ｂａから励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合し、励起光入出力用光ファイバ６ｂを伝搬する。このときの結合は、励起光が内側クラッド部６ａｂの側面から励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合する、いわゆる横結合型である。また、励起光入出力用光ファイバ６ｂは主光ファイバ６ａにおける励起光の伝搬方向と鋭角をなすように配置されるので、励起光と結合しやすい。
ここで、平均屈折率は、例えば以下の式で定義される。
【数１】
2019110171.tif 000003
ｎ（ｒ）は、例えば励起光入出力用光ファイバ６ｂにおける、純石英ガラスに対する比屈折率差の、径（ｒ）についての依存性を示す関数であり、ｒ０は光が伝搬する領域の外径である。
【００３６】
また、図１に示すように、第２光結合器６の励起光入出力用光ファイバ６ｂと第１光結合器４の励起光入出力用光ファイバ４ｂとは接続されている。従って、図４（ａ）にて矢印Ａｒ５で示すように励起光入出力用光ファイバ６ｂを伝搬して出力した励起光は、図３（ａ）にて矢印Ａｒ５で示すように励起光入出力用光ファイバ４ｂに入力して伝搬する。
【００３７】
さらに、励起光入出力用光ファイバ４ｂの、主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに融着接続されて接触する接触領域４ｂａにおける平均屈折率も、内側クラッド部４ａｂの屈折率よりも大きくなっている。その結果、励起光は、励起光入出力用光ファイバ４ｂから内側クラッド部４ａｂに結合し、励起光供給用光ファイバ４ｃから供給された励起光とともに内側クラッド部４ａｂを伝搬する。このときの結合も、励起光が励起光入出力用光ファイバ４ｂから内側クラッド部４ａｂの側面に結合する横結合型である。なお、励起光入出力用光ファイバ４ｂも、主光ファイバ４ａにおける励起光の伝搬方向と鋭角をなすように配置されるので、励起光は内側クラッド部４ａｂに結合しやすい。
【００３８】
一方、主光ファイバ６ａの各コア部６ａａを伝搬した各信号光は、矢印Ａｒ６で示すように主光ファイバ６ａからポンプストリッパ７へと出力される。なお、励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合しなかった励起光も主光ファイバ６ａからポンプストリッパ７へと出力される。
【００３９】
ポンプストリッパ７は、第２光結合器６の主光ファイバ６ａから出力された励起光を排除する公知のデバイスである。ポンプストリッパ７は、例えば、７個のコアを有するダブルクラッド型マルチコアファイバの外側クラッドの一部が除去されており、除去された部分の内側クラッド部の表面から励起光を取り出して放熱板などに照射し、吸収させて励起光のエネルギーを熱エネルギーに変換して放熱する構成を有する。ポンプストリッパ７はマルチコアファイバによって各信号光を伝搬させるとともに、励起光を、光増幅器１００から出力されても問題の無い程度のパワーまで低減させる。
【００４０】
光ファイバファンアウト８は、光ファイバファンイン２と同様に、束ねられた７本のシングルモード光ファイバと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバとを備えており、結合部において７本のシングルモード光ファイバの各コア部がマルチコアファイバの各コア部に光学結合するように構成されている。各シングルモード光ファイバには、それぞれ光アイソレータ９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７に接続されている。なお、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ及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。
【００４１】
ポンプストリッパ７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８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９を通って出力する。
【００４２】
この光増幅器１００によれば、半導体レーザ３から出力され、第１光結合器４を介してマルチコアＥＤＦ５に供給された励起光のうち、マルチコアＥＤＦ５において光励起に寄与しなかった励起光の少なくとも一部は、第２光結合器６によって回収される。回収された励起光は、励起光入出力用光ファイバ６ｂ、励起光入出力用光ファイバ４ｂを通って第１光結合器４に入力されて励起光として回生され、再びマルチコアＥＤＦ５に供給される。これにより、光増幅器１００における励起効率を向上することができる。
【００４３】
つぎに、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂの好ましい特性について例示する。上述したように、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂは、主光ファイバ４ａ、６ａの内側クラッド部４ａｂ、６ａｂに接触する接触領域４ｂａ、６ｂａにおける平均屈折率が、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂの屈折率よりも大きい。このような条件は、例えば内側クラッド部４ａｂ、６ａｂを純石英ガラスで構成し、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂを、商用のＧＩ（Graded  Index）ファイバのコア部と同じ屈折率分布を有し、商用のＧＩファイバにおけるクラッド部が存在しないような光ファイバ（以下、クラッド無しＧＩファイバと呼ぶことがある）とすることで実現できる。また、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂは、商用のＳＩ(Step  Index)ファイバにおける石英系ガラスからなるコア部のみ線引きして、低屈折率樹脂で被覆することでも実現できる。
【００４４】
図５は、励起光入出力用光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。横軸は光ファイバの中心軸からの径方向への位置を示し、縦軸は純石英ガラスに対する比屈折率差（Δｎ）を示している。この励起光入出力用光ファイバはクラッド無しＧＩファイバであり、直径が約１２０μｍである。中心軸付近における比屈折率差の最大値は約２％であり、位置が±６０μｍ（すなわち光ファイバの外周）における比屈折率差は略ゼロ、すなわち屈折率としては純石英ガラスと略同じである。このようなクラッド無しＧＩファイバを励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂとして使用し、内側クラッド部４ａｂを純石英ガラスで構成すると、内側クラッド部４ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ４ｂの接触領域４ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．８３％程度となる。
【００４５】
なお、内側クラッド部４ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ４ｂの接触領域４ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上であることが、励起光の効果的な回収の観点から好ましい。同様に、内側クラッド部６ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ６ｂの接触領域６ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上であることが、励起光の効果的な回収の観点から好ましい。
【００４６】
また、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとが同一の光ファイバであれば、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとの接続点における接続損失を低減できるので、回収した励起光を効率良く回生させる観点から、より好ましい。また、励起光入出力用光ファイバ４ｂの屈折率分布と励起光入出力用光ファイバ６ｂの屈折率分布との差異が、比屈折率差にして±０．２％の範囲内であれば、回収した励起光を効率良く回生させる観点から、より好ましい。
【００４７】
また、励起光入出力用光ファイバ４ｂの屈折率分布と励起光入出力用光ファイバ６ｂとが同一の光ファイバでない場合に、励起光入出力用光ファイバ６ｂの開口数が、励起光入出力用光ファイバ４ｂの開口数以下であれば、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとの接続点における接続損失を低減できるので好ましい。
【００４８】
（変形例）
図６は、第１光結合器の変形例の構成を示す模式図である。この変形例の第１光結合器４Ａは、図３に示す第１光結合器４において、励起光供給用光ファイバ４ｃを励起光供給用光ファイバ４Ａｃに置き換えた構成を有する。励起光供給用光ファイバ４Ａｃは、励起光入出力用光ファイバ４ｂと同じ光ファイバである。その結果、励起光供給用光ファイバ４Ａｃの、主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに融着接続されて接触する接触領域４Ａｃａにおける平均屈折率も、内側クラッド部４ａｂの屈折率よりも大きくなる。これにより、矢印Ａｒ１のように半導体レーザ３から入力された励起光の内側クラッド部４ａｂに対する結合効率を向上させることができ、励起効率も向上する。
【００４９】
（実験例１〜５）
つぎに、本発明における励起効率の向上の効果を確認するために行った実験例について説明する。図７は、実験例１を説明する図である。実験例１を行うために、励起光として波長９７５ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザ１０に、コア径/クラッド径が１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型のマルチモード光ファイバ１０ａを取り付け、マルチモード光ファイバ１０ａを光結合器１１に接続した。なお、マルチモード光ファイバ１０ａは、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素を添加した石英系ガラスからなり純石英ガラスに対する比屈折率差が−１．２５％程度のものであり、平均屈折率が−０．３６％のものである。光結合器１１は、第２光結合器６の主光ファイバ６ａと同様の構造を有するマルチコアファイバ１１ａと、マルチモード光ファイバ１０ａと同一のマルチモード光ファイバ１１ｂと、図５に示す屈折率分布を有するクラッド無しＧＩファイバ１１ｃとを備えている。マルチモード光ファイバ１０ａとマルチコアファイバ１１ａとは「×」の記号の位置で融着接続した。マルチモード光ファイバ１０ａとマルチコアファイバ１１ａとは、マルチモード光ファイバ１０ａから出力した励起光がマルチコアファイバ１１ａの内側クラッド部に結合するように接続した。マルチモード光ファイバ１１ｂとクラッド無しＧＩファイバ１１ｃとは、マルチコアファイバ１１ａの外側コア部を除去した部分の内側クラッド部に、第２光結合器６における励起光入出力用光ファイバ６ｂと同様の態様にて接続した。
【００５０】
図７に示す構成のサンプル１−１、１−２を作製し、半導体レーザ１０から励起光を出力して、マルチモード光ファイバ１１ｂ、マルチコアファイバ１１ａ、クラッド無しＧＩファイバ１１ｃから出力される励起光のパワーをそれぞれ測定し、半導体レーザ１０からの出力パワーに対する測定パワーの比率を算出した。その結果、サンプル１−１では、
マルチモード光ファイバ１１ｂ  ：４．８％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２５．８％
マルチコアファイバ１１ａ      ：６８．３％
であった。また、サンプル１−２では、
マルチモード光ファイバ１１ｂ  ：４．０％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２８．０％
マルチコアファイバ１１ａ    ：６６．１％
であった。以上の結果から、マルチモード光ファイバ１１ｂよりもクラッド無しＧＩファイバ１１ｃの方が、比率が大きく、励起光の回収に有効であることが確認された。
【００５１】
つづいて、図７に示す構成のうちマルチモード光ファイバ１１ｂをクラッド無しＧＩファイバ１１ｃに置き換えた構成のサンプル１´−１、１´−２を作製し、半導体レーザ１０から励起光を出力して、マルチコアファイバ１１ａ、２つのクラッド無しＧＩファイバ１１ｃから出力される励起光のパワーをそれぞれ測定し、半導体レーザ１０からの出力パワーに対する測定パワーの比率を算出した。その結果、サンプル１´−１では、
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２３．３％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２４．６％
マルチコアファイバ１１ａ      ：５１．５％
であった。また、サンプル１´−２では、
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２４．６％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：２３．７％
マルチコアファイバ１１ａ      ：５０．４％
であった。以上の結果から、クラッド無しＧＩファイバ１１ｃは、励起光の回収に有効であることが確認された。
【００５２】
図８は、実験例２を説明する図である。実験例２を行うために、半導体レーザ１０に取り付けたマルチモード光ファイバ１０ａを、第１光結合器４の励起光供給用光ファイバ４ｃに接続した。また、光結合器１１Ａは、サンプル１´−１、１´−２と同様に、マルチコアファイバ１１ａと、２つのクラッド無しＧＩファイバ１１ｃとを備えている。そして、第１光結合器４の主光ファイバ４ａとマルチコアファイバ１１ａとを「×」の記号の位置で融着接続した。主光ファイバ４ａとマルチコアファイバ１１ａとは、主光ファイバ４ａから出力した励起光がマルチコアファイバ１１ａの内側クラッド部に結合するように接続した。
【００５３】
図８に示す構成のサンプル２−１、２−２を作製し、半導体レーザ１０から励起光を出力して、マルチコアファイバ１１ａ、２つのクラッド無しＧＩファイバ１１ｃから出力される励起光のパワーをそれぞれ測定し、半導体レーザ１０からの出力パワーに対する測定パワーの比率を算出した。その結果、サンプル２−１では、
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：１７．４％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：１６．９％
マルチコアファイバ１１ａ      ：４１．３％
であった。また、サンプル２−２では、
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：１５．９％
クラッド無しＧＩファイバ１１ｃ：１６．５％
マルチコアファイバ１１ａ      ：４６．８％
であった。以上の結果から、クラッド無しＧＩファイバ１１ｃは、励起光の回収に有効であることが確認された。
【００５４】
ところで、実験例１と実験例２とでは、同じクラッド無しＧＩファイバ１１ｃであっても、比率が異なっている。その理由を確認するために、以下の実験例３を行った。図９は、実験例３を説明する図である。この実験例３では、図９（ａ）に示すように、半導体レーザ１０に取り付けたマルチモード光ファイバ１０ａを、第１光結合器４の代わりに光結合器４Ｂに接続した。光結合器４Ｂは、主光ファイバ４ａの代わりに主光ファイバ４Ｂａを備えたものである。主光ファイバ４Ｂａは、図９（ｂ）に示すように、全体的に正六角形を形成するように三角格子状に配置された１９個のコア部４Ｂａａと、内側クラッド部４Ｂａｂと、を備える、１９コア型のマルチコアファイバである。そして、主光ファイバ４Ｂａの一端はマルチコアＥＤＦ１２に接続した。マルチコアＥＤＦ１２も、主光ファイバ４Ｂａと同様に三角格子状に配置された１９個の光増幅コア部と、内側クラッド部と、外側クラッド部と、を備える、１９コア型のダブルクラッドＥＤＦであり、その長さは４ｍである。
【００５５】
そして、半導体レーザ１０から励起光を出力させたときのマルチモード光ファイバ１０ａの出力、光結合器４Ｂの主光ファイバ４Ｂａの出力、マルチコアＥＤＦ１２の出力のそれぞれに関して、近接場像を測定した。
【００５６】
図１０は、近接場像における光強度分布を示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、マルチモード光ファイバ１０ａの出力、光結合器４Ｂの主光ファイバ４Ｂａの出力、マルチコアＥＤＦ１２の出力の近接場像の、中心軸を通る断面における強度分布である。横軸は中心軸に対する位置であり、縦軸は光パワー（線形、任意単位）である。図１０（ａ）では、強度分布は山型であるが、図１０（ｂ）、（ｃ）では強度分布がフラットトップ型となっていた。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、励起光の光強度分布は、光結合器４Ｂの前後では異なる形状である。同様な現象は第１光結合器４の前後でも発生するため、実験例１と実験例２とで比率が異なったものと考えられる。
【００５７】
図１１は、実験例４を説明する図である。実験例４では、図８に示す構成において、第１光結合器４の励起光入出力用光ファイバ４ｂ（ここではクラッド無しＧＩファイバ）と光結合器１１のクラッド無しＧＩファイバ１１ｃとを融着接続した。このようにして構成したサンプル４−１、４−２を作製し、半導体レーザ１０から励起光を出力して、マルチコアファイバ１１ａから出力される励起光のパワーをそれぞれ測定し、主光ファイバ４ａとマルチコアファイバ１１ａとの接続点（「×」の記号の位置）における励起光パワーに対する測定パワーの比率を算出した。その結果、サンプル４−１では、１２０．１％であり、サンプル４−２では、１１８．５％であった。この結果は、光結合器１１Ａがクラッド無しＧＩファイバ１１ｃで励起光の一部を回収し、励起光入出力用光ファイバ４ｂ及び第１光結合器４によって主光ファイバ４ａに再入力させることによって、励起光が回生されたため、１８％〜２０％も増加したことを示すものと考えられる。
【００５８】
なお、実験例５として、図８に示す構成のサンプル２−１、２−２において、主光ファイバ４ａとマルチコアファイバ１１ａを切断して、それぞれ、図１２に示す構成のサンプル５−１、５−２とした。そして、半導体レーザ１０から励起光を出力して、主光ファイバ４ａから出力される励起光のパワーをそれぞれ測定し、マルチモード光ファイバ１０ａと主光ファイバ４ａとの接続点における励起光パワーに対する測定パワーの比率を算出した。その結果、サンプル５−１では、８４．５％であり、サンプル５−２では８１．０％であった。
【００５９】
つづいて、サンプル５−１、５−２のマルチモード光ファイバ１０ａを励起光入出力用光ファイバ４ｂから励起光入出力用光ファイバ４ｂ（ここではクラッド無しＧＩファイバ）に接続し換えてサンプル６−１、６−２を作製し、サンプル５−１、５−２と同様の測定、比率の算出を行ったところ、サンプル６−１では、９０．５％であり、サンプル６−２では８８．８％であった。サンプル５−１、５−２とサンプル６−１、６−２の結果を比較すると、マルチモード光ファイバ１０ａよりも励起光入出力用光ファイバ４ｂの方が、第１光結合器４の主光ファイバ４ａへの結合効率を高くできることが確認された。
【００６０】
つづいて、サンプル６−１、６−２において、第１光結合器４を、励起光供給用光ファイバ４ｃを励起光入出力用光ファイバ４ｂ（ここではクラッド無しＧＩファイバ）とした構造の光結合器に置き換え、さらにこの励起光入出力用光ファイバ４ｂに別の半導体レーザ１０を、別のマルチモード光ファイバ１０ａを介して接続し、サンプル７−１、７−２を作製した。そして、サンプル７−１、７−２の２つの励起光入出力用光ファイバ４ｂに対してサンプル５−１、５−２と同様の測定、比率の算出を行ったところ、サンプル７−１では、それぞれ８７．０％、８７．２％であり、サンプル７−２では８８．８％、８８．７％であった。
【００６１】
（実施例１、２、比較例１、２）
次に、実施例１として、図１に示す実施形態１に係る光増幅器１００と同じ構成の光増幅器を作製した。なお、第１光結合器の励起光入出力用光ファイバと第２光結合器の励起光入出力用光ファイバとはいずれも図５に示す特性のクラッド無しＧＩファイバとした。そして、マルチコアＥＤＦは、Ｃバンド（約１．５３〜１．５６５μｍ）の波長帯の信号光を好適に光増幅できるように８ｍとした。そして、入力側の光アイソレータを介してマルチコアＥＤＦの中心軸近傍のコア部（センターコア）に対して波長が１５５０ｎｍ、光パワーが−５ｄＢｍのＣＷ光の信号光を入力し、半導体レーザに５Ａの駆動電流を流しながら、出力側の光アイソレータから出力された信号光のパワー（出力パワー）を測定した。そして、光増幅器の利得と雑音指数（ＮＦ）を算出した。なお、半導体レーザに５Ａの駆動電流を流したときに半導体レーザから出力される励起光のパワーは約１０Ｗであり、消費電力は２１．６５Ｗである。
【００６２】
実施例１において、利得、ＮＦ、出力パワーは、それぞれ１６．６５ｄＢ、４．８２ｄＢ、１１．６３ｄＢｍであった。一方、比較例１の光増幅器として、実施例１の光増幅器において、２つの励起光入出力用光ファイバを接続させず、励起光が回生されない構成とし、実施例１の光増幅器と同様の条件で測定を行ったところ、利得、ＮＦ、出力パワーは、それぞれ１５．９８ｄＢ、４．８３ｄＢ、１０．９６ｄＢｍであった。
【００６３】
すなわち、実施例１の光増幅器は、利得及び出力パワーが０．６７ｄＢだけ比較例１の光増幅器よりも大きかった。これは励起光を回生した効果によるものと思われる。また、実施例１の光増幅器において、比較例１の光増幅器と同じ出力パワーになるように駆動電流を減少させたところ、駆動電流が４．５Ａのときに比較例１の光増幅器と同じ出力パワーとなった。ここで、半導体レーザに４．５Ａの駆動電流を流したときに半導体レーザから出力される励起光のパワーは約９Ｗであり、消費電力は１９．３２Ｗである。従って、実施例１の光増幅器は、比較例１の光増幅器と同じ出力パワーとなるように動作させると、比較例１に比べて１Ｗだけ励起光のパワーを下げることができ、２．３３Ｗだけ（すなわち約１１％だけ）半導体レーザの消費電力を削減できることが確認された。
【００６４】
次に、実施例２として、実施例１の光増幅器において、マルチコアＥＤＦを、Ｌバンド（約１．５７〜１．６１μｍ）の波長帯の信号光を好適に光増幅できるように５０ｍのマルチコアＥＤＦに置き換えた光増幅器を作製した。そして、入力側の光アイソレータを介してマルチコアＥＤＦのセンターコアに対して波長が１５９０ｎｍ、光パワーが５ｄＢｍのＣＷ光の信号光を入力し、半導体レーザに５Ａの駆動電流を流しながら、出力側の光アイソレータから出力された信号光の出力パワーを測定した。そして、光増幅器の利得とＮＦを算出した。
【００６５】
実施例２において、利得、ＮＦ、出力パワーは、それぞれ１３．７１ｄＢ、５．３３ｄＢ、１８．７２ｄＢｍであった。一方、比較例２として、実施例２の光増幅器において、２つの励起光入出力用光ファイバを接続させず、励起光が回生されない構成とし、実施例２の光増幅器と同様の条件で測定を行ったところ、利得、ＮＦ、出力パワーは、それぞれ１３．４７ｄＢ、５．４６ｄＢ、１８．４８ｄＢｍであった。
【００６６】
すなわち、実施例２の光増幅器は、利得及び出力パワーが０．２４ｄＢだけ比較例２の光増幅器よりも大きかった。これは励起光を回生した効果によるものと思われる。また、実施例２の光増幅器において、比較例２の光増幅器と同じ出力パワーになるように駆動電流を減少させたところ、駆動電流が４．８６Ａのときに比較例２の光増幅器と同じ出力パワーとなった。ここで、半導体レーザに４．８６Ａの駆動電流を流したときに半導体レーザから出力される励起光のパワーは約９．７２Ｗであり、消費電力は２１Ｗである。従って、実施例２の光増幅器は、比較例１の光増幅器と同じ出力パワーとなるように動作させると、比較例２に比べて０．２８Ｗだけ励起光のパワーを下げることができ、０．６５Ｗだけ（すなわち約３％だけ）半導体レーザの消費電力を削減できることが確認された。
【００６７】
（実施形態２）
図１３は、実施形態２に係る光増幅器の構成を示す模式図である。図１３に示すように、光増幅器２００は、図１に示す実施形態１に係る光増幅器１００の第１光結合器４、第２光結合器６をそれぞれ第１光結合器４Ｃ、第２光結合器６Ａに置き換えた構成を有している。
【００６８】
第１光結合器４Ｃは、第１光結合器４にさらに１本以上の励起光入出力用光ファイバ４ｂを追加した構成を有しており、複数の励起光入出力用光ファイバ４ｂを備えている。各励起光入出力用光ファイバ４ｂは、いずれも、第１光結合器４Ｃの主光ファイバの外側クラッド部が除去された部分における内側クラッド部に溶融接続され、内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、内側クラッド部の屈折率よりも大きいものである。
【００６９】
第２光結合器６Ａは、第２光結合器６にさらに１本以上の励起光入出力用光ファイバ６ｂを追加した構成を有しており、励起光入出力用光ファイバ４ｂと同数の複数の励起光入出力用光ファイバ６ｂを備えている。各励起光入出力用光ファイバ６ｂは、いずれも、第２光結合器６Ａの主光ファイバの外側クラッド部が除去された部分における内側クラッド部に溶融接続され、内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、内側クラッド部の屈折率よりも大きいものである。
【００７０】
さらに、各励起光入出力用光ファイバ６ｂはいずれかの励起光入出力用光ファイバ４ｂと接続されている。これにより、複数の光ファイバ経路にて励起光を回収、回生できるので、励起効率がより一層向上する。
【００７１】
（実施形態３）
図１４は、実施形態３に係る光増幅器の構成を示す模式図である。図１４に示すように、光増幅器３００は、図１３に示す実施形態２に係る光増幅器２００の第２光結合器６Ａを複数の第２光結合器６に置き換えた構成を有している。
【００７２】
複数の第２光結合器６は、第１光結合器４Ｃの励起光入出力用光ファイバ４ｂの数と同数だけ備えられており、主光ファイバ同士が直列接続されている。そして、複数の第２光結合器６が備える各励起光入出力用光ファイバ６ｂは、第１光結合器４Ｃのいずれかの励起光入出力用光ファイバ４ｂと接続されている。これにより、複数の光ファイバ経路にて励起光を回収、回生できるので、励起効率がより一層向上する。
【００７３】
（実施形態４）
図１５は、実施形態４に係る光増幅器の構成を示す模式図である。図１５に示すように、光増幅器４００は、図１３に示す実施形態２に係る光増幅器２００の第１光結合器４Ｃを第１光結合器４に置き換え、さらに励起光合波器１５を追加した構成を有している。
【００７４】
第１光結合器４が備える励起光入出力用光ファイバ４ｂと、第２光結合器６Ａが備える複数の励起光入出力用光ファイバ６ｂとは、励起光合波器１５を介して接続している。励起光合波器１５は、第２光結合器６Ａによって回収され、複数の励起光入出力用光ファイバ６ｂのそれぞれを伝搬する励起光を合波し、励起光入出力用光ファイバ４ｂに出力する。これにより、合波された励起光は励起光入出力用光ファイバ４ｂを伝搬して第１光結合器４に入力され、回生される。この構成であれば、第１光結合器４が備えるべき励起光入出力用光ファイバ４ｂの数を削減できるので、第１光結合器４の構造を簡易なものとできる。なお、励起光合波器１５は、第１光結合器４等と同様に横結合型の光合波器でもよいし、ＴＦＢ（Tapered  Fiber  Bundle）などで採用されている端面結合型の光合波器でもよい。
【００７５】
なお、上記実施形態以外の励起光の回生機構として、例えば、図１６に示す例１のように、マルチコアＥＤＦ２０の両端において、光増幅コア部２０ａ以外の内側クラッド部２０ｂを覆うように金属蒸着膜や誘電体多層膜からなる反射膜２０ｃを形成する機構が考えられる。この機構によれば、光増幅コア部２０ａからは信号光ＳＬが出力されるが、励起光ＰＬは反射膜２０ｃによって反射されてマルチコアＥＤＦ２０内に戻り、回生する。
【００７６】
また、図１７に示す例２のように、マルチコアＥＤＦ３０とマルチコアファイバ３１との間に、レンズ３２、ＷＤＭ（Wavelength  Division-Multiplexing）フィルタ３３、レンズ３４を設け、さらに、レンズ３５、反射ミラー３６を設けた機構が考えられる。この機構によれば、マルチコアＥＤＦ３０の光増幅コア部３０ａから出力された信号光ＳＬは、レンズ３２により平行光とされ、ＷＤＭフィルタ３３を透過し、レンズ３４によってマルチコアファイバ３１のコア部３１ａに集光されて結合する。一方、マルチコアＥＤＦ３０の内側クラッド部３０ｂから出力された励起光ＰＬは、ＷＤＭフィルタ３３、反射ミラー３６、ＷＤＭフィルタ３３によって順次反射され、マルチコアＥＤＦ３０内に戻り、回生する。
【００７７】
また、図１６、１７のような反射膜や反射ミラーにより励起光を反射する構成の他に、ＦＢＧ（Fiber  Bragg  Grating）によって励起光を反射させる構成としてもよい。すなわち、例えば図１に示す光増幅器１００の構成において、マルチコアＥＤＦ５の終端部（後段側）またはこのマルチコアＥＤＦ５に接続したマルチコアファイバに第１ＦＢＧを書き込み、第１光結合器４の前段部の光ファイバ（光ファイバファンイン２と第１光結合器４との間の光ファイバ）に第２ＦＢＧを書き込んでもよい。第１、第２ＦＢＧは、励起光（９７６ｎｍや９７５ｎｍの波長）を選択的に反射する反射特性を有しており、１．５μｍ帯の信号光に対して何の影響も与えずに、内側クラッド部を伝搬する励起光を選択的に反射する共振器を構成する。これにより、残留励起光が第１、第２ＦＢＧ間を往復するので、励起光のパワーを有効に使うことができ、クラッド励起効率を向上させることができる。ただし、内側クラッド部はマルチモードであるため、ＦＢＧの設置に関わらず励起光の一部は透過する。そのため、第１ＦＢＧの後段と、第２ＦＢＧの前段とに、透過した励起光を内側クラッドから取り除くポンプストリッパを設けることが好ましい。これらのポンプストリッパにより、光ファイバファンイン２と光ファイバファンアウト８との熱による損傷を抑制することができる。なお、ＦＢＧで反射されて前段側に伝搬する励起光の一部は、第１光結合器４を介して半導体レーザ３に戻ることを防ぐために、半導体レーザ３の後段（光出力側）で第１光結合器４の手前にアイソレータを挿入するのが望ましい。
【００７８】
なお、上記実施形態では、光増幅ファイバが７コア型のマルチコアＥＤＦであるが、１９コア型のマルチコアＥＤＦでもよいし、シングルコアＥＤＦでもよい。また、上記実施形態では、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、イッテルビウム等の他の光増幅媒体であってもよい。また、上記実施形態では、励起光源である半導体レーザが１個であり、第１光結合器における励起光供給用光ファイバが１本であるが、励起光源が複数個あり、第１光結合器における励起光供給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、励起光入出力用光ファイバとしてクラッド無しＧＩファイバを例示したが、励起光入出力用光ファイバの条件を満たすものであれば、クラッドがある通常のＧＩファイバでもよいし、ステップインデックス型の光ファイバでもよい。また、屈折率分布は半径方向で一定でも変動していてもよい。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、例えば実施形態１の光増幅器１００において、第１光結合器４を光ファイバファンアウト８側に接続し、ポンプストリッパ７を光ファイバファンイン２側に接続すればよい。
【００７９】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１、９  光アイソレータ
２  光ファイバファンイン
２ａ  シングルモード光ファイバ
２ｂ、１１ａ  マルチコアファイバ
２ｂａ、４ａａ、４Ｂａａ、６ａａ  コア部
２ｂｂ  クラッド部
２ｃ  結合部
３、１０  半導体レーザ
４、４Ａ、４Ｃ  第１光結合器
４Ｂ、１１、１１Ａ  光結合器
４ａ、４Ｂａ、６ａ  主光ファイバ
４ａｂ、４Ｂａｂ、６ａｂ  内側クラッド部
４ａｃ、６ａｃ  外側クラッド部
４ｂ、６ｂ  励起光入出力用光ファイバ
４ｂａ、４Ａｃａ、６ｂａ  接触領域
４ｃ、４Ａｃ  励起光供給用光ファイバ
４ｄ、６ｄ  保護部
４ｅ、６ｅ  部分
５、１２、２０、３０  マルチコアＥＤＦ
６、６Ａ  第２光結合器
７  ポンプストリッパ
８  光ファイバファンアウト
１０ａ、１１ｂ  マルチモード光ファイバ
１１ｃ  クラッド無しＧＩファイバ
１５  励起光合波器
１００、２００、３００、４００  光増幅器
【図１】
2019110171.tif 000004
【図２】
2019110171.tif 000005
【図３】
2019110171.tif 000006
【図４】
2019110171.tif 000007
【図５】
2019110171.tif 000008
【図６】
2019110171.tif 000009
【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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【図１６】
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【図１７】
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