(57)【要約】【課題】比較的短いファイバ長であっても、光を光増幅部に効率よく吸収させることができる光増幅器用光ファイバの提供を課題とする。【解決手段】光増幅部１２と、光増幅部１２を中心にして被覆する励起光導波部１４と、を有する光増幅器用光ファイバ１０において、励起光導波部１４を、光増幅部１２の屈折率よりも低く、かつ中心側の屈折率が周辺の屈折率よりも高い屈折率分布を有する構造とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅部と、
前記光増幅部を中心にして被覆する励起光導波部と、
を有する光増幅器用光ファイバであって、
前記励起光導波部が、前記光増幅部の屈折率よりも低く、かつ中心側の屈折率が周辺の屈折率よりも高い屈折率分布を有する構造とされていることを特徴とする光増幅器用光ファイバ。
【請求項２】
前記屈折率分布が、前記励起光導波部の半径方向に放物線又は双曲線或いはガウス関数で表される分布であり、所定の周期で焦点距離ｆのレンズ作用を有し、前記光増幅部の直径Ｄと入射される励起光の開口数Ａとの間で、Ｄ≧ｆｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／２≒Ａｆ／２の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項３】
前記屈折率分布が、前記励起光導波部の半径方向の座標をｒとしたときに、ｎ（ｒ）＝ｎ０ｓｅｃｈ（ｇｒ）（ｎ０：中心屈折率、ｇ：係数）で表される分布であり、前記光増幅部の直径Ｄと入射される励起光の開口数Ａとの間で、Ｄ≧ｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／（２ｎ０ｇ）≒Ａ／（２ｎ０ｇ）の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅器や光ファイバレーザーに用いられる光増幅器用光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
コア部（光増幅部）が内側クラッド部（励起光導波部）に囲まれ、内側クラッド部が外側クラッド部に囲まれている光ファイバにおいて、励起光が導波する内側クラッド部を断面視円形状以外の形状としたものが、従来から知られている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。しかしながら、このような光ファイバは、励起光を乱すことで、コア部に光を吸収させる方法であるため、全ての光束がコア部に吸収されるには、比較的長いファイバ長（例えば、数ｍ程度）を必要とする問題がある。
【特許文献１】特開２００５−２３６２２６号公報
【特許文献２】特表平１０−５０３８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、比較的短いファイバ長であっても、光を光増幅部に効率よく吸収させることができる光増幅器用光ファイバを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の光増幅器用光ファイバは、光増幅部と、前記光増幅部を中心にして被覆する励起光導波部と、を有する光増幅器用光ファイバであって、前記励起光導波部が、前記光増幅部の屈折率よりも低く、かつ中心側の屈折率が周辺の屈折率よりも高い屈折率分布を有する構造とされていることを特徴としている。
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、光は屈折率の高い方向に折れ曲がる性質があるため、励起光導波部が、その中心に設けられた光増幅部に向かって屈折率が高くなる構造であると、光ファイバの端部に入射された励起光は、光ファイバ（励起光導波部）の中心に設けられた光増幅部に向かって折れ曲がり、光増幅部を必ず通過する。したがって、比較的短いファイバ長（例えば、１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度）の光ファイバであっても、光を光増幅部に効率よく吸収させることができる。
【０００６】
また、請求項２に記載の光増幅器用光ファイバは、請求項１に記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記屈折率分布が、前記励起光導波部の半径方向に放物線又は双曲線或いはガウス関数で表される分布であり、所定の周期で焦点距離ｆのレンズ作用を有し、前記光増幅部の直径Ｄと入射される励起光の開口数Ａとの間で、Ｄ≧ｆｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／２≒Ａｆ／２の関係式を満たすことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、光ファイバの端部に入射された全ての励起光を光増幅部に効率よく吸収させることができる。
【０００８】
また、請求項３に記載の光増幅器用光ファイバは、請求項１に記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記屈折率分布が、前記励起光導波部の半径方向の座標をｒとしたときに、ｎ（ｒ）＝ｎ０ｓｅｃｈ（ｇｒ）（ｎ０：中心屈折率、ｇ：係数）で表される分布であり、前記光増幅部の直径Ｄと入射される励起光の開口数Ａとの間で、Ｄ≧ｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／（２ｎ０ｇ）≒Ａ／（２ｎ０ｇ）の関係式を満たすことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、光ファイバの端部に入射された全ての励起光を光増幅部に効率よく吸収させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、比較的短いファイバ長であっても、光を光増幅部に効率よく吸収させることができる光増幅器用光ファイバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は本実施形態に係る光増幅器用光ファイバの概略斜視図であり、図２（Ａ）はその光増幅器用光ファイバの概略正断面図である。そして、図２（Ｂ）はその光増幅器用光ファイバの屈折率分布を表すグラフであり、図示の横方向の座標軸が半径ｒ、縦方向の座標軸が屈折率ｎとされている。
【００１２】
図１、図２（Ａ）で示すように、この光増幅器用光ファイバ１０は、断面視円形状で励起光を吸収して増幅させる光増幅部としてのコア部１２と、コア部１２を中心にして被覆する断面視円環状の励起光導波部１４と、を有している。コア部１２は、希土類がドープされた構造とされており、励起光導波部１４は、図２（Ｂ）で示すように、コア部１２の屈折率よりも低く、かつ中心側の屈折率が、その周辺の屈折率よりも高い屈折率分布、即ち横軸を半径ｒ、縦軸を屈折率ｎとしたときに、放物線又は双曲線或いはガウス関数などで表される屈折率分布を有する構造とされている。
【００１３】
また、この光ファイバ１０の一方の端部には、励起光を出射する出射手段としてのバンドル化された複数の光ファイバ１６が設けられている。ここで、一般に光は屈折率ｎの高い方向に折れ曲がる性質があるため、この複数の光ファイバ１６から出射され、光ファイバ１０（励起光導波部１４）の一方の端部に入射された全ての励起光は、コア部１２に向かって折れ曲がり、所謂正弦（ｓｉｎ）波的に伝搬する。
【００１４】
つまり、この励起光導波部１４は、所定の周期で、焦点距離ｆのレンズ作用を有し、全ての励起光は、その焦点距離ｆで、必ずコア部１２を通過することになる。そして、その焦点距離ｆにおける集光部（フーリエ変換面）のスポットサイズ（直径）Ｓは、光ファイバ１０（励起光導波部１４）に入射される励起光の開口数をＡとすると、Ｓ＝ｆｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／２≒Ａｆ／２となる。したがって、コア部１２の直径Ｄが、そのスポットサイズＳ以上（Ｄ≧Ｓ）とされることで、全ての励起光を、そのコア部１２に効率よく吸収させることができ、増幅させることができる。
【００１５】
なお、屈折率分布は、中心屈折率をｎ０、傾きを表す係数をｇ、半径方向の座標位置をｒとしたときに、ｎ（ｒ）＝ｎ０ｓｅｃｈ（ｇｒ）で表される屈折率分布としてもよい。この場合、光ファイバ１０（励起光導波部１４）に入射される励起光の開口数をＡとすると、集光部（フーリエ変換面）のスポットサイズ（直径）Ｓは、Ｓ＝ｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／（２ｎ０ｇ）≒Ａ／（２ｎ０ｇ）となる。したがって、上記と同様に、コア部１２の直径Ｄが、そのスポットサイズＳ以上（Ｄ≧Ｓ）とされることで、全ての励起光を、そのコア部１２に効率よく吸収させることができ、増幅させることができる。
【００１６】
以上のような光増幅器用光ファイバ１０において、次にその作用について説明する。バンドル化された複数の光ファイバ１６から出射された励起光は、光ファイバ１０の一方の端部から励起光導波部１４に入射される。励起光導波部１４は、上記したように、屈折率ｎがコア部１２に向かって高くなる屈折率分布、例えばｎ（ｒ）＝ｎ０ｓｅｃｈ（ｇｒ）（ｒ：半径方向の座標、ｎ０：中心屈折率、ｇ：係数）で表される屈折率分布を有しているため、励起光導波部１４に入射された全ての励起光は、図１で示すように、コア部１２に向かって折れ曲がり、所謂正弦（ｓｉｎ）波的に伝搬する。
【００１７】
ここで、その光ファイバ１０（励起光導波部１４）の一方の端部に入射された励起光が、光ファイバ１０（励起光導波部１４）の長手方向に２π／ｇのピッチＰで周期的に伝搬すると、その入射端からＰ／４（＝π／（２ｇ））で集光部（フーリエ変換面）となり、その集光部（フーリエ変換面）のスポットサイズ（直径）Ｓは、入射される励起光の開口数をＡとすると、Ｓ＝ｔａｎ（ｓｉｎ−１Ａ）／（２ｎ０ｇ）≒Ａ／（２ｎ０ｇ）となる。
【００１８】
そして、コア部１２の直径Ｄは、そのスポットサイズＳ以上（Ｄ≧Ｓ）とされている。したがって、光ファイバ１０（励起光導波部１４）に入射された全ての励起光は、コア部１２を通過するとともに、そのコア部１２に効率よく吸収され、増幅される。つまり、比較的短いファイバ長（例えば、１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度）の光ファイバ１０であっても、コア部１２は、入射された励起光を効率よく吸収することができ、光増幅を効果的に実現することができる。
【００１９】
なお、具体的な数値を用いて例を挙げると、例えば、励起光導波部１４の直径Ｒが、Ｒ＝４０μｍ、中心屈折率ｎ０が、ｎ０＝１．６、係数ｇが、ｇ＝４、コア部１２の直径Ｄが、Ｄ＝８μｍの場合、開口数Ａが、Ａ＝０．１のバンドル化された光ファイバ１６で励起光を入射させればよい。また、例えば、励起光導波部１４の直径Ｒが、Ｒ＝２５０μｍ、中心屈折率ｎ０が、ｎ０＝１．５、係数ｇが、ｇ＝０．６、コア部１２の直径Ｄが、Ｄ＝１００μｍの場合、開口数Ａが、Ａ＝０．２のバンドル化された光ファイバ１６で励起光を入射させればよい。
【００２０】
また、図３には本実施形態に係る別実施例の光増幅器用光ファイバの概略斜視図が示されている。この図３で示すように、バンドル化された複数の光ファイバ１６の出射端と、光ファイバ１０の入射端との間に、開口数変換手段としてのレンズ１８を設け、光ファイバ１６から出射された励起光の開口数Ａを、そのレンズ１８によって変換してから、光ファイバ１０に入射させるようにしてもよい。
【００２１】
これによれば、光ファイバ１０に入射させる励起光の開口数Ａを制御することが容易に実現できる。なお、レンズ１８の数量は、図示の１つに限定されるものではない。また、上記各実施例では、励起光を出射する出射手段を、バンドル化された複数の光ファイバ１６としたが、励起光を出射する出射手段は、図示のものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る光増幅器用光ファイバの概略斜視図
【図２】（Ａ）本実施形態に係る光増幅器用光ファイバの概略正断面図、（Ｂ）本実施形態に係る光増幅器用光ファイバの屈折率分布を表すグラフ
【図３】本実施形態に係る別実施例の光増幅器用光ファイバの概略斜視図
【符号の説明】
【００２３】
１０  光増幅器用光ファイバ
１２  コア部（光増幅部）
１４  励起光導波部
１６  光ファイバ
１８  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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