(57)【要約】【課題】高い非線形性を保ちつつ誘導ブリルアン散乱の発現を抑圧することができる光ファイバおよび光ファイバ型デバイスを提供する。【解決手段】光ファイバ１０は、中心コア１１と、この中心コア１１を取り囲むディプレスト１２と、このディプレスト１２を取り囲むクラッド１３とを有する。クラッド１３の屈折率は、中心コア１１の屈折率より低く、ディプレスト１２の屈折率より高い。光ファイバ１０は、ＳｉＯ２ガラスを主成分とするものであり、中心コア１１には濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加されている。光ファイバ１０は、所定波長の光において単一モードであり、波長分散の絶対値が５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。【選択図】図１
2008070458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２ガラスを主成分とし濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加された中心コアを有し、
所定波長の光において単一モードであり、波長分散の絶対値が５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記所定波長における実効コア断面積が１５μｍ２以下であり、
ＳｉＯ２ガラスを主成分としＧｅＯ２が添加された中心コアを有し同様の屈折率プロファイルを持つ光ファイバが有する誘導ブリルアン散乱閾値より３ｄＢ以上高い誘導ブリルアン散乱閾値を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
Ｇｅ，Ｐ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｇａ，ＩｎおよびＴｌから選択される何れか１種以上の元素が前記中心コアに添加されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
波長１.５５μｍにおける伝送損失が７０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記中心コアの周囲にＳｉＯ２に対する比屈折率差が負であるディプレストを有し、
前記ディプレストの周囲に前記ディプレストの屈折率より高い屈折率を有するクラッドを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項６】
ＳｉＯ２ガラスを主成分とし濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加された中心コアを有する光ファイバを備え、
互いに異なる波長の第１の光および第２の光を前記光ファイバにより導波して、その導波の間に非線形光学現象により前記第１の光と前記第２の光とを相互作用させ、
非線形光学現象により変調された前記第１の光もしくは前記第２の光、または、非線形光学現象により生じた新たな波長の第３の光を、前記光ファイバから出力する、
ことを特徴とする光ファイバ型デバイス。
【請求項７】
前記第１の光および前記第２の光のうち一方が被増幅光であって他方が励起光であり、
前記励起光を１ＧＨｚ以下で変調して光ファイバに入射させて、前記光ファイバにおいて前記被増幅光を光増幅する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ型デバイス。
【請求項８】
前記第１の光および前記第２の光のうち一方が被増幅光であって他方が励起光であり、
前記励起光を変調することなく光ファイバに入射させて、前記光ファイバにおいて前記被増幅光を光増幅する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ型デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよび光ファイバ型デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高非線形性光ファイバは、光通信システムにおける光伝送路として用いられる光ファイバより非線形光学係数を高めたものとして知られている（例えば非特許文献１参照）。このような高非線形性光ファイバは、光スイッチ、光増幅器および光発生器などの光デバイスにおいて非線形光学現象を発現させる媒体として用いられるが、その際、誘導ブリルアン散乱の発生が該光デバイスの性能を制限することが知られている。
【０００３】
誘導ブリルアン散乱とは、ある閾値以上のパワーの光を光ファイバに入射した際に、その入射光の一部が反射してしまい、その結果、高強度の光を伝搬させることができなくなる現象である。非線形光学現象を効率的に発生させるには、光ファイバを伝搬する光の強度を高くすることが必要であるが、誘導ブリルアン散乱の発生により伝搬光の強度が制限されてしまい、光デバイスの効率が低下する。高非線形性光ファイバでは、実効コア断面積が小さく、光の閉じ込め効果が高い為、より誘導ブリルアン散乱が発現し易い。
【０００４】
このような問題に対し、非特許文献２および特許文献１それぞれには、高非線形性光ファイバにおける誘導ブリルアン散乱の発現を抑圧する技術が提案されている。非特許文献２に記載された技術は、光ファイバの温度勾配を用いることによって、誘導ブリルアン散乱の閾値を増加させるものである。また、特許文献１に記載された技術は、音響波に対してアンチガイドとなるように光ファイバを構成することによって、誘導ブリルアン散乱の閾値を増加させるものである。
【特許文献１】米国特許第５１７０４５７号明細書
【非特許文献１】M. Onishi, ECOC'99, pp.II-216〜II-219.
【非特許文献２】J. Hansryd, el al., J. LightwaveTechnol., Vol.19, pp.1691-1697 (2001).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献２に記載された技術は、温度を保つ為のエネルギ消費が大きいことや、構成として大掛かりになること等により、実用上不適であった。また、特許文献１には、光ファイバに添加されるＡｌ２Ｏ３の濃度は８ｗｔ％を超えない範囲がよいと示唆されており、高い非線形性を得る為に必要となるＡｌ２Ｏ３の濃度１２ｗｔ％以上に対しては考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高い非線形性を保ちつつ誘導ブリルアン散乱の発現を抑圧することができる光ファイバおよび光ファイバ型デバイス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】
本発明に係る光ファイバは、ＳｉＯ２ガラスを主成分とし濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加された中心コアを有し、所定波長の光において単一モードであり、波長分散の絶対値が５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする。ここで、上記所定波長は例えば波長範囲１.４μｍ〜１.７μｍに含まれる何れかの波長である。
【０００８】
本発明に係る光ファイバは、上記所定波長における実効コア断面積が１５μｍ２以下であり、ＳｉＯ２ガラスを主成分としＧｅＯ２が添加された中心コアを有し同様の屈折率プロファイルを持つ光ファイバが有する誘導ブリルアン散乱閾値より３ｄＢ以上高い誘導ブリルアン散乱閾値を有するのが好適である。
【０００９】
本発明に係る光ファイバは、Ｇｅ，Ｐ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｇａ，ＩｎおよびＴｌから選択される何れか１種以上の元素が中心コアに添加されているのが好適である。
【００１０】
本発明に係る光ファイバは、波長１.５５μｍにおける伝送損失が７０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。
【００１１】
本発明に係る光ファイバは、中心コアの周囲にＳｉＯ２に対する比屈折率差が負であるディプレストを有し、ディプレストの周囲にディプレストの屈折率より高い屈折率を有するクラッドを有するのが好適である。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ型デバイスは、ＳｉＯ２ガラスを主成分とし濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加された中心コアを有する光ファイバを備え、互いに異なる波長の第１の光および第２の光を光ファイバにより導波して、その導波の間に非線形光学現象により第１の光と第２の光とを相互作用させ、非線形光学現象により変調された第１の光もしくは第２の光、または、非線形光学現象により生じた新たな波長の第３の光を、光ファイバから出力することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光ファイバ型デバイスは、第１の光および第２の光のうち一方が被増幅光であって他方が励起光であり、励起光を１ＧＨｚ以下で変調して光ファイバに入射させて、光ファイバにおいて被増幅光を光増幅するのが好適である。或いは、本発明に係る光ファイバ型デバイスは、第１の光および第２の光のうち一方が被増幅光であって他方が励起光であり、励起光を変調することなく光ファイバに入射させて、光ファイバにおいて被増幅光を光増幅するのも好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い非線形性を保ちつつ誘導ブリルアン散乱の発現を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
先ず、本発明に係る光ファイバの実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光ファイバ１０の好適な構造の例を示す図である。同図（ａ）は断面図を示し、同図（ｂ）は屈折率プロファイルを示す。本実施形態に係る光ファイバ１０は、中心コア１１と、この中心コア１１を取り囲むディプレスト１２と、このディプレスト１２を取り囲むクラッド１３とを有する。クラッド１３の屈折率は、中心コア１１の屈折率より低く、ディプレスト１２の屈折率より高い。
【００１７】
光ファイバ１０は、ＳｉＯ２ガラスを主成分とするものであり、中心コア１１には濃度１５ｗｔ％以上のＡｌ２Ｏ３が添加されている。また、光ファイバ１０は、所定波長（例えば波長範囲１.４μｍ〜１.７μｍに含まれる何れかの波長）の光において単一モードであり、波長分散の絶対値が５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。また、好ましくは波長分散の絶対値が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。
【００１８】
ところで、一般に、誘導ブリルアン散乱の発生し易さを示す量として、下記（１）式で表されるブリルアンゲインｇＢが用いられる。また、内部摩擦係数Γは下記（２）式で表される。ここで、ｎは屈折率であり、ｃは真空中の光速であり、λは光の波長であり、ｐ１２は光弾性定数であり、ρ０は媒質密度であり、ｖａは音響波の速度であり、ΔνＢはブリルアンゲインスペクトルの半値全幅である。これら２つの式から判るように、内部摩擦係数Γが大きいほど、ブリルアンゲインｇＢが小さい。
【００１９】
【数１】
2008070458.tif 000003
【００２０】
【数２】
2008070458.tif 000004
【００２１】
図２は、光ファイバおよび光ファイバ母材それぞれにおける内部摩擦係数ΓとＡｌ２Ｏ３濃度との関係を示すグラフである。ここで用いた光ファイバおよび母材それぞれは、ＳｉＯ２ガラスを主成分としＡｌ２Ｏ３のみが添加された中心コアを有するものである。このグラフから判るように、バルクガラスである母材では、Ａｌ２Ｏ３濃度が高くなるに従い内部摩擦係数Γが大きくなる傾向が僅かに認められる。これに対して、細径化された光ファイバでは、Ａｌ２Ｏ３濃度が高くなるに従い内部摩擦係数Γが大きくなる傾向が顕著に認められ、特にＡｌ２Ｏ３濃度が１５ｗｔ％以上の範囲で該傾向が顕著である。
【００２２】
このように、ファイバ化することにより内部摩擦係数Γの大きな増大が得られる。特にＡｌ２Ｏ３濃度が１５ｗｔ％以上である場合、母材と比べて光ファイバでは内部摩擦係数は２倍以上と有意に上昇する。この効果により、光ファイバにおけるブリルアンゲインを小さくすることが可能となり、誘導ブリルアン散乱閾値の高い光ファイバが得られる。Ａｌ２Ｏ３濃度を１５ｗｔ％以上とすることで、波長１.５５μｍの光に対し、光ファイバ１０の中心コア１１のＳｉＯ２に対する比屈折率差を１.５％以上とすることができ、標準的なシングルモード光ファイバと比べて２倍以上の非線形性を得ることができる。一方、Ａｌ２Ｏ３濃度が１５ｗｔ％以下である場合は、ファイバ化によっても顕著な内部摩擦係数の増大が見られないので、誘導ブリルアン散乱を抑圧する効果は殆ど得られない。
【００２３】
また、光ファイバ１０を高非線形性光ファイバとして高効率に用いる為には、中心コア１１におけるＡｌ２Ｏ３濃度が高い方が非線形性を高めるために好ましく、Ａｌ２Ｏ３濃度を２０ｗｔ％以上とすることで、汎用の高非線形性光ファイバと同等の性能を得ることができるので好ましい。
【００２４】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、上記所定波長における実効コア断面積が１５μｍ２以下であり、ＳｉＯ２ガラスを主成分としＧｅＯ２が添加された中心コアを有し同様の屈折率プロファイルを持つ光ファイバが有する誘導ブリルアン散乱閾値より３ｄＢ以上高い誘導ブリルアン散乱閾値を有するのが好適である。Ａｌ２Ｏ３濃度を１５ｗｔ％とすることで実効コア断面積を１５μｍ２以下となる光ファイバ１０を得ることができる。これにより、光ファイバ１０は、標準的な伝送用シングルモード光ファイバと比べて非線形定数を３倍以上と有意に増大することができる。また、光ファイバ１０は、誘導ブリルアン散乱閾値を２倍以上高くすることができる。
【００２５】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、Ｇｅ，Ｐ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｇａ，ＩｎおよびＴｌから選択される何れか１種以上の元素が中心コアに添加されているのが好適である。すなわち、Ａｌ２Ｏ３のみで中心コアの屈折率を上昇させようとした場合、Ａｌ２Ｏ３の濃度を高くする必要がある。しかし、Ａｌ２Ｏ３濃度が２２ｗｔ％以上となると、光ファイバ母材の作製中に結晶相の成長が進みやすくなるので光ファイバの製造が困難となる場合がある。そこで、Ａｌの他にＧｅ，Ｐ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌの何れか１つ以上を中心コア１１に共添加することで、中心コア１１の比屈折率差を上昇させることができる。これにより、結晶化を避けつつ、十分な非線形定数を得ることが可能となる。また、光弾性定数Ｐ１２の絶対値が小さい物質を添加物として導入することで、誘導ブリルアン散乱閾値の改善量を更に増大させる効果が期待できる。
【００２６】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、波長１.５５μｍにおける伝送損失が７０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。すなわち、光ファイバ１０における非線形光学現象の発生効率ηは、下記（３）式で表される。ここで、Ｐは伝搬光強度であり、Ｌeffは実効的な相互作用長であり、αは伝送損失であり、Ｌはファイバ長である。この式から判るように、非線形光学現象を効果的に発生させるには、相互作用長Ｌeffを長くする必要がある。誘導ブリルアン散乱閾値が改善することで、伝搬光強度Ｐを増加させることができるが、伝送損失αが高い場合には、相互作用長Ｌeffが減少するので、非線形光学現象の発生効率の改善は得られない。そこで、光ファイバ１０の伝送損失αは７０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。伝送損失αを７０ｄＢ／ｋｍ以下とすることで、相互作用長Ｌeffとして実使用上十分な長さを得ることができる。更に好ましくは伝送損失αは１０ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００２７】
【数３】
2008070458.tif 000005
【００２８】
また、光ファイバ１０の中心コア１１の仮想温度は１１００℃以上であることが好ましい。この範囲とすることで、結晶化および分相を抑制することが可能となり、７０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失αを実現することが可能となる。仮想温度は、線引き工程における光ファイバの冷却速度を制御することで調節することができる。
【００２９】
本実施形態に係る光ファイバ１０では、図１に示されるように中心コア１１，ディプレスト１２およびクラッド１３を有し、ＳｉＯ２に対するディプレスト１２の比屈折率差Δ２が負であるのが好適である。ＳｉＯ２に対する中心コア１１の比屈折率差Δ１が１.５％以上である高非線形性光ファイバにおいて、ディプレストを有しない屈折率プロファイルと比較して、このようなディプレストを有する所謂Ｗ型の屈折率プロファイルでは、同様のコアを用いた場合であっても、ディプレストが存在することで実質的なコアの比屈折率差を上昇させることができるので、より非線形性を高くすることができ、また、カットオフ波長を短くすることができる、という利点がある。なお、更に複雑な屈折率プロファイルとすることで、光学特性の自在な制御が可能であるが、屈折率プロファイルを複雑にすることで作製の難度が高くなり、零分散波長の変動を抑制することが困難となるので、製造プロセスの高精度化が必要となる。
【００３０】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、上記所定波長における偏波モード分散が０.５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好適である。すなわち、偏波モード分散が増大することにより、非線形光学現象の発生効率が低下する。そこで、非線形光学現象を効果的に発生させるには、光ファイバ１０の偏波モード分散は０.５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。高濃度のＡｌ２Ｏ３が添加された中心コア１１の粘性は、ディプレスト１２およびクラッド１３の粘性との差が大きくなる。中心コア１１の粘性とクラッド１３の粘性とが互いに異なることにより、光ファイバ母材の前加工工程及び線引き工程において、母材または光ファイバの形状を一定に保つことが困難となり、中心コア１１の楕円化が発生する。この問題を解決する為には、クラッド１３の粘性を中心コア１１の粘性と概ね同一にすることが望ましい。これは、Ｆをクラッド１３に添加することにより実現できる。光ファイバ１０の紡糸工程の中心コア１１の周囲とクラッド１３の粘性との差Δlogηが２以下であるのが好ましく、１以下であれば更に好ましい。
【００３１】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、伝送波長における分散スロープが±０.０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であり、高次の波長分散項であるβ４が１.０×１０−５５ｓ４／ｍ以下であるのが好適である。このように高次の波長分散項であるβ４を小さくすることにより、光ファイバ１０における四光波混合を用いた波長変換帯域を広くすることができる。なお、β４は、下記（４）式のように角周波数ω１を中心にして伝搬定数βをテーラー展開する形式で表したときのｎ階微分値として下記（５）式で表される。
【００３２】
【数４】
2008070458.tif 000006
【００３３】
【数５】
2008070458.tif 000007
【００３４】
本実施形態に係る光ファイバ１０は、長手方向に沿った零分散波長の変動が±５ｎｍ／１００ｍ以下であるのが好適である。すなわち、光ファイバにおいて発現する非線形光学現象を利用する光ファイバ型デバイス（例えば波長変換器）を構成する場合、光ファイバの長手方向に沿った零分散波長の変動は、非線形光学現象を発生させることができる波長帯域を制限する要因となる。そこで、光ファイバ１０の長手方向に沿った零分散波長の変動を±５ｎｍ／１００ｍ以下とすることによって、実用上十分な波長変換帯域を持った光ファイバ型デバイスの作製が可能となる。光ファイバの長手方向に沿った屈折率プロファイルの変動量を小さくすることにより、零分散波長の変動を抑制することができる。
【００３５】
次に、本実施形態に係る光ファイバの具体的な実施例について説明する。図３は、実施例の光ファイバＡ〜Ｈの諸元および諸特性を纏めた図表である。実施例の光ファイバＡ〜Ｈは、図１に示されるような構造を有している。図３には、各光ファイバについて、中心コア１１の比屈折率差Δ１、中心コア１１におけるＡｌ２Ｏ３濃度、中心コア１１の外径２ｒ１、ディプレスト１２の外径２ｒ２、ディプレスト１２の比屈折率差Δ２、クラッド１３の比屈折率差Δ３、分散スロープ、実効コア断面積、零分散波長、伝送損失、偏波モード分散および誘導ブリルアン散乱閾値改善量が示されている。なお、各特性値は波長１５５０ｎｍにおける値である。また、各実施例の光ファイバの誘導ブリルアン散乱閾値改善量は、同様の屈折率プロファイルを有し中心コアにＧｅＯ２が添加された標準的なシングルモード光ファイバの誘導ブリルアン散乱閾値と比較した場合の改善量を表す。
【００３６】
図４は、実施例の光ファイバＡ〜ＨのＡｌ２Ｏ３濃度と誘導ブリルアン散乱閾値改善量との関係を示すグラフである。中心コアにおけるＡｌ２Ｏ３濃度の増加に応じて、中心コアの比屈折率差も増加し、これに伴い誘導ブリルアン散乱改善量は増加する。Ａｌ２Ｏ３濃度が１５ｗｔ％以上の領域において、誘導ブリルアン散乱改善量は３ｄＢ以上と有意に改善する。これは、図２に示されたとおり、Ａｌ２Ｏ３濃度が１５ｗｔ％を超えると。光ファイバにおいてＡｌ２Ｏ３濃度の増加に伴って内部摩擦係数の増加が２倍（３ｄＢ）増加するからである。この内部摩擦係数の増大は、バルクガラス（母材）においては見られず、光ファイバにおいてのみ見られる。
【００３７】
また、非線形光学現象の発生効率を高くするためには、光ファイバの実効コア断面積は１５μｍ２以下であることが好ましい。これにより、非線形定数を１０／Ｗ／ｋｍ以上とすることができる。
【００３８】
図５は、光ファイバの誘導ブリルアン散乱閾値改善量の各値について非線形光学現象の発生効率の改善量と伝送損失との関係を示すグラフである。ここでの光ファイバの長さは、通常の高非線形性光ファイバにおける典型的な長さである１００ｍである。この図に示されるように、伝送損失が大きいほど非線形光学現象の発生効率改善量は小さい。３ｄＢの誘導ブリルアン散乱閾値改善量が得られた光ファイバにおいて、光ファイバ中の光強度の減衰により相殺されない伝送損失は７０ｄＢ／ｋｍ以下となる。更に光ファイバ長を長くする場合、必要となる伝送損失は更に低くなり、長さ１ｋｍで使用することを想定した場合、伝送損失は１０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
光ファイバの中心コアがＡｌ２Ｏ３添加ＳｉＯ２からなる場合、その光ファイバの伝送損失の要因として、不純物による光の吸収、ならびに、結晶化および分相による光の散乱、の２つが挙げられる。これらのうち、特に後者の散乱に因る伝送損失の増加を抑制することが重要である。このためにはコアの仮想温度を１１００℃以上とすることが好ましい。仮想温度をこの範囲とすることで、結晶化および分相を抑制することが可能となり、７０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を実現することが可能となる。線引き工程における光ファイバの冷却速度を制御することで、仮想温度を調節することができる。
【００４０】
本発明に係る光ファイバ形デバイスは、ＳＢＳの発生を抑制することで得られる高い励起光パワーを必要とする四光波混合を応用した波長変換器、光増幅器、および、自己位相変調、相互位相変調、誘導ラマン散乱、非線形偏光回転などの現象を応用したデバイスであってもよい。ここでは、本発明に係る光ファイバ型デバイスの実施形態として波長変換器および光増幅器について説明する。
【００４１】
図６は、本実施形態に係る波長変換器１の構成図である。この図に示される波長変換器１は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１０を波長変換媒体として用いる光ファイバ型デバイスであって、この光ファイバ１０を備える他、励起光源２１，合波部２４および波長選択部２５をも備える。この波長変換器１では、励起光源２１から出力された波長λｐの励起光は、合波部２４により波長λｓの信号光と合波される。そして、その合波された励起光および信号光は、波長変換媒体である光ファイバ１０の一端に入射され、光ファイバ１０中を伝搬する。
【００４２】
その光ファイバ１０での伝搬の際に発現する非線形光学現象である四光波混合により、励起光および信号光の何れとも異なる新たな波長λｓ’の変換光が光ファイバ１０で発生する。そして、その変換光は、光ファイバ１０の他端から出射され、波長選択部２５により選択されて外部へ出力される。このようにして出力される波長λｓ’の変換光は、入力される波長λｓの信号光と同様の時間的強度変化をするものであり、入力される波長λｓの信号光と同じ情報を伝送するものである。
【００４３】
このような波長変換において、出力される波長λｓ’の変換光のパワーは、光ファイバ１０を伝搬する波長λｐの励起光の光強度の二乗に比例する。したがって、誘導ブリルアン散乱が抑圧された本実施形態に係る光ファイバ１０を用いることで、高いパワーの励起光を光ファイバ１０に伝搬させることができ、波長変換効率を高くすることができおる。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る光増幅器２の構成図である。この図に示される光増幅器２は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅器媒体として用いる光ファイバ型デバイスであって、この光ファイバ１０を備える他、励起光源３１，位相変調器３２，波形発生器３３１，３３２および合波部３４をも備える。この光増幅器２では、励起光源３１から出力された波長λｐの励起光は、波形発生器３３１，３３２から出力される変調信号により位相変調器３２において位相変調された後、合波部３４により波長λｓの信号光と合波される。そして、その合波された励起光および信号光は、光増幅媒体である光ファイバ１０の一端に入射され、光ファイバ１０中を伝搬する。その光ファイバ１０での伝搬の際に信号光が光増幅されて、その光増幅された信号光は光ファイバ１０の他端から出射される。
【００４５】
一般的に非線形光学現象を用いた信号光増幅においては、励起光に対し位相変調をかけることで、単位波長幅あたりの励起光強度を低下させ、これにより、誘導ブリルアン散乱閾値を増加して、誘導ブリルアン散乱を防止している。位相変調器に変調信号を与える波形発生器の１台あたり、光ファイバ誘導ブリルアン散乱閾値を５ｄＢ程度上げることができる。このような構成では、位相変調器および複数の波形発生器等が必要となり、光増幅器の構成が複雑化する。
【００４６】
しかし、誘導ブリルアン散乱を抑圧した本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅媒体として用いることにより、その光ファイバ１０において６ｄＢの閾値増加が既に得られていれば、所望の閾値増加量が１５ｄＢであれば波長発生器３３は２台で済み、所望の閾値増加量が５ｄＢであれば波形発生器３３は不要となる。
【００４７】
このように、誘導ブリルアン散乱を抑圧した本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅媒体用いることで、光増幅器２の構成が簡略化される。例えば、文献「IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, Vol.8, No.3,MAY／JUNE (2002) p.506」に記載された光増幅器は４台の波形発生器を用いているが、本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅媒体として用いることにより、１〜２台の波形発生器を削減することができる。
【００４８】
複数台の波形発生器を用いる場合、一般に、或る変調周波数は他の変調周波数の３倍になるように設定される必要がある（例えば、１００ＭＨｚ、３００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１２００ＭＨｚ）。また、位相変調の周波数が大きいほど、増幅された信号光は劣化する。それ故、周波数の大きいものより削減することで、信号光の劣化を防止することができる。本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅媒体として用いることで、波形発生器を２台に削減することができ、また、２台の波形発生器の周波数を１ＧＨｚ以下だけに限定しても、十分な強度の励起光を光ファイバに伝搬させることができる。
【００４９】
また、誘導ブリルアン散乱を抑圧した本実施形態に係る光ファイバ１０を光増幅媒体として用いることで、励起光に対し位相変調をかける装置が不要となり、信号光の劣化が防ぐことができる。また、小型化、省電力化が可能な光増幅器などの、非線形現象を応用した製品を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係る光ファイバ１０の好適な構造の例を示す図である。
【図２】光ファイバおよび光ファイバ母材それぞれにおける内部摩擦係数ΓとＡｌ２Ｏ３濃度との関係を示すグラフである。
【図３】実施例の光ファイバＡ〜Ｈの諸元および諸特性を纏めた図表である。
【図４】実施例の光ファイバＡ〜ＨのＡｌ２Ｏ３濃度と誘導ブリルアン散乱閾値改善量との関係を示すグラフである。
【図５】光ファイバの誘導ブリルアン散乱閾値改善量の各値について非線形光学現象の発生効率の改善量と伝送損失との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係る波長変換器１の構成図である。
【図７】本実施形態に係る光増幅器２の構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…波長変換器（光ファイバ型デバイス）、２…光増幅器（光ファイバ型デバイス）、１０…光ファイバ、１１…中心コア、１２…ディプレスト、１３…クラッド、２１…励起光源、２４…合波部、２５…波長選択部、３１…励起光源、３２…位相変調器、３３…波形発生器、３４…合波部。
【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７】
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