(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成され、前記複数の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、を有する光増幅ファイバと、
前記光増幅ファイバの内側クラッド部に、前記希土類元素を光励起する励起光を供給する少なくとも一つの励起光源と、
を備えるクラッド励起型の光ファイバ増幅器であって、
前記複数のコア部は、複数のコア部群からなり、
前記光増幅ファイバは、異なるコア部群に属するコア部の間で利得が互いに異なるように構成されており、
前記異なるコア部群に属するコア部同士が直列接続されており、多段光増幅ファイバ構造を構成していることを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項２】
前記内側クラッド部は、互いに屈折率が異なる複数の内側副クラッド部を有し、前記異なるコア部群に属するコア部は、それぞれ異なる内側副クラッド部に囲ま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増幅器。
【請求項３】
前記異なるコア部群に属するコア部は、前記希土類元素の添加濃度が互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項４】
前記異なるコア部群に属するコア部は、前記添加されている希土類元素の種類が互いに異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅器。
【請求項５】
前記異なるコア部群に属するコア部は、コア直径が互いに異な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ファイバ増幅器。
【請求項６】
ｎ、ｍを２以上の整数として、前記多段光増幅ファイバ構造における段数をｎとし、前記光増幅ファイバにおけるコア部群の数をｎ以上とし、前記光増幅ファイバにおけるコア部の数をｎ×ｍとすると、ｍ個の前記多段光増幅ファイバ構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ増幅器。
【請求項７】
前記励起光源の数はｍより小さいことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ増幅器。
【請求項８】
希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成され、前記複数の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、を有する光増幅ファイバを備え、
前記複数のコア部は、複数のコア部群からなり、
前記光増幅ファイバは、異なるコア部群に属するコア部の間で利得が互いに異なるように構成されており、
前記異なるコア部群に属するコア部同士が直列接続されていることを特徴とする多段光増幅ファイバ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ増幅器および多段光増幅ファイバ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１本の光ファイバ内に希土類元素が添加された複数のコア部を含む、いわゆるマルチコアファイバと呼ばれる構造の光増幅ファイバが開示されており、これを用いた光ファイバ増幅器やファイバレーザが開示されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１では、クラッド励起構成のマルチコア希土類添加光ファイバを用いたファイバレーザが開示されている。このファイバレーザでは、励起光を無駄なく効率的にコア部へ結合させるために、マルチコア希土類添加光ファイバ中のコアを周回接続させて、残留する励起光量を削減する構造となっている。一方、特許文献２では、マルチコア希土類添加光ファイバの各コア部を周回接続させることにより、ファイバレーザにおいて希土類添加光ファイバの条長で変化する増幅特性や共振器特性に対して、希土類添加光ファイバの取り換えをせずに特性を調整し、かつ小型化可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８８９７４６号公報
【特許文献２】特許第５８１１０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、多くの光ファイバ増幅器において、光増幅ファイバが多段接続されている。この場合、光増幅ファイバの段数が増加するにつれて光ファイバ増幅器が大型化したり、光増幅ファイバを光励起するために用いる励起光源の数が増加し、光ファイバ増幅器の消費電力が増加したりするという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多段接続しても小型化かつ低消費電力化が可能な光ファイバ増幅器およびこれに好適に用いることができる多段光増幅ファイバ構造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ファイバ増幅器は、希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成され、前記複数の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、を有する光増幅ファイバと、前記光増幅ファイバの内側クラッド部に、前記希土類元素を光励起する励起光を供給する少なくとも一つの励起光源と、を備えるクラッド励起型の光ファイバ増幅器であって、前記複数のコア部は、複数のコア部群からなり、前記光増幅ファイバは、異なるコア部群に属するコア部の間で利得が互いに異なるように構成されており、前記異なるコア部群に属するコア部同士が直列接続されており、多段光増幅ファイバ構造を構成していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、前記内側クラッド部は、互いに屈折率が異なる複数の内側副クラッド部を有し、前記異なるコア部群に属するコア部は、それぞれ異なる内側副クラッド部に囲まれていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、前記異なるコア部群に属するコア部は、前記希土類元素の添加濃度が互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、前記異なるコア部群に属するコア部は、前記添加されている希土類元素の種類が互いに異なることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、前記異なるコア部群に属するコア部は、コア直径が互いに異なることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、ｎ、ｍを２以上の整数として、前記多段光増幅ファイバ構造における段数をｎとし、前記光増幅ファイバにおけるコア部群の数をｎ以上とし、前記光増幅ファイバにおけるコア部の数をｎ×ｍとすると、ｍ個の前記多段光増幅ファイバ構造を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様に係る光ファイバ増幅器は、前記励起光源の数はｍより小さいことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る多段光増幅ファイバ構造は、希土類元素が添加された複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成され、前記複数の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、を有する光増幅ファイバを備え、前記複数のコア部は、複数のコア部群からなり、前記光増幅ファイバは、異なるコア部群に属するコア部の間で利得が互いに異なるように構成されており、前記異なるコア部群に属するコア部同士が直列接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、多段接続しても小型化かつ低消費電力化が可能な光ファイバ増幅器を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。
【図２】図２は、図１に示す光増幅ファイバの模式的な断面および屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】図３は、光増幅ファイバの構成例１の模式的な断面図である。
【図４】図４は、光増幅ファイバの構成例２の模式的な断面図である。
【図５】図５は、光増幅ファイバの構成例３の模式的な断面図である。
【図６】図６は、光増幅ファイバの構成例４の模式的な断面図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。
【図８】図８は、実施形態３に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。
【図９】図９は、図８に示す光増幅ファイバの模式的な断面および屈折率プロファイルを示す図である。
【図１０】図１０は、光増幅ファイバの構成例５の模式的な断面および屈折率プロファイルを示す図である。
【図１１】図１１は、光増幅ファイバの構成例６の模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、光増幅ファイバの構成例７の模式的な断面図である。
【図１３】図１３は、光増幅ファイバの構成例８の模式的な断面図である。
【図１４】図１４は、光増幅ファイバの構成例９の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバ増幅器および多段光増幅ファイバ構造の実施形態を詳細に説明する。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、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。
【００１８】
(実施形態１)
図１は、実施形態１に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。図１に示すように、光ファイバ増幅器１００は、入力光ファイバ１と、光アイソレータ２と、光合分波器３と、ＷＤＭ（Wavelength  Division-Multiplexing）カプラ４と、励起光源５と、マルチモード光ファイバ６と、光増幅ファイバ７と、残留励起光処理部８と、光合分波器９と、光アイソレータ１０と、接続光ファイバ１１と、ＡＳＥ（Amplified  Spontaneous  Emission）カットフィルタ１２と、光アイソレータ１３と、出力光ファイバ１４と、を備えている。
【００１９】
はじめに、光増幅ファイバ７の構成について説明する。図２は、光増幅ファイバ７の模式的な断面およびＡ−Ａ線断面における屈折率プロファイルを示す図である。光増幅ファイバ７は、希土類元素であるエルビウム（Ｅｒ）が添加された複数（光増幅ファイバ７では１２個）のコア部７ａａ〜７ａｌと、コア部７ａａ〜７ａｌの外周に形成された内側クラッド部７ｂと、内側クラッド部７ｂの外周に形成された外側クラッド部７ｃと、を有する、いわゆるダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【００２０】
コア部７ａａ〜７ａｌは、６個のコア部７ａａ〜７ａｆで構成されるコア部群７ｄと、６個のコア部７ａｇ〜７ａｌで構成されるコア部群７ｅとからなる。コア部群７ｄのコア部７ａａ〜７ａｆ、コア部群７ｅのコア部７ａｇ〜７ａｌはそれぞれ六角形状に配置されている。
【００２１】
また、内側クラッド部７ｂは、複数（光増幅ファイバ７では２個）の内側副クラッド部７ｂａ、７ｂｂを有し、異なるコア部群７ｄ、７ｅに属するコア部７ａａ〜７ａｆ、７ａｇ〜７ａｌは、それぞれ異なる内側副クラッド部７ｂａ、７ｂｂに囲まれている。具体的には、コア部群７ｄに属するコア部７ａａ〜７ａｆは、断面円形の内側副クラッド部７ｂａに囲まれており、コア部群７ｅに属するコア部７ａｇ〜７ａｌは、内側副クラッド部７ｂａの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部７ｂｂに囲まれている。
【００２２】
また、屈折率プロファイルＰ１が示すように、外側クラッド部７ｃ、内側副クラッド部７ｂａ、内側副クラッド部７ｂｂ、コア部７ａａ〜７ａｆ、コア部７ａｇ〜７ａｌの屈折率は、それぞれ、ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５である。したがって、内側クラッド部７ｂは、コア部７ａａ〜７ａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部７ｃは、内側クラッド部７ｂよりも屈折率が低い。また、内側副クラッド部７ｂａ、７ｂｂは、互いに屈折率が異なる。具体的には、内側副クラッド部７ｂｂの方が内側副クラッド部７ｂａよりも屈折率が高い。
【００２３】
上記屈折率の関係を実現するために、コア部７ａａ〜７ａｌは、屈折率を高める添加物であるゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスからなり、内側副クラッド部７ｂａは、屈折率を高める添加物であるフッ素（Ｆ）が添加された石英ガラスからなり、内側副クラッド部７ｂｂは、屈折率調整用の添加物が添加されていない純石英ガラスからなり、外側クラッド部７ｃは低屈折率の樹脂材料からなる。ただし、これらの材料は例示であって、上記屈折率の関係を実現できる材料であれば特に限定はされない。
【００２４】
また、光増幅ファイバ７では、コア直径、Ｅｒの添加濃度、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差については、コア部７ａａ〜７ａｌの全てで略等しい。なお、たとえば、コア直径は２〜６μｍであり、Ｅｒの添加濃度は３００〜３０００ｐｐｍであり、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差は０．３〜１．５％である。
【００２５】
つぎに、図１に戻って光ファイバ増幅器１００について説明する。以下では、光ファイバ増幅器１００の各構成要素とその機能について、入力光ファイバ１側から、接続された順に説明する。入力光ファイバ１は光ファイバ増幅器１００が光増幅すべき信号光の入力を受け付け、シングルモードで伝搬する。信号光はたとえば光通信で用いられる１．５５μｍ波長帯や１．５７μｍ波長帯に含まれる信号光である。なお、信号光は単一波長の信号光でもよいし、異なる波長の信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光でもよい。
【００２６】
光アイソレータ２は、入力光ファイバ１を光合分波器３に向けて伝搬する信号光を通過させるとともに、光合分波器３から入力光ファイバ１に向けて伝搬する光を遮断する機能を有する。
【００２７】
光合分波器３は、ファイババンドル型の光合分波器であって、本実施形態１では１２本の入力側光ファイバ３ａ〜３ｌと、１本の出力側マルチコア光ファイバ３ｍとを備えている。入力側光ファイバ３ａ〜３ｌはいずれも信号光をシングルモードで伝搬する。入力光ファイバ１は光アイソレータ２を経由して入力側光ファイバ３ａに接続している。
【００２８】
出力側マルチコア光ファイバ３ｍは光増幅ファイバ７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバである。入力側光ファイバ３ａ〜３ｌのコア部はそれぞれ、出力側マルチコア光ファイバ３ｍのコア部のいずれかと接続している。出力側マルチコア光ファイバ３ｍはＷＤＭカプラ４に接続している。これにより、光合分波器３は入力光ファイバ１から入力された信号光をＷＤＭカプラ４に出力する。なお、本実施形態１では光合分波器３はファイババンドル型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型の光合分波器を用いてもよい。
【００２９】
励起光源５は、波長が９８０ｎｍ帯のマルチモード励起光を出力する、１つの高出力の半導体ＬＤ（Laser  Diode）で構成されている。励起光の中心波長はたとえば９７５ｎｍや９７６ｎｍである。励起光源５は、光増幅ファイバ７の内側クラッド部７ｂに、Ｅｒを光励起する励起光を供給するためのものである。
【００３０】
マルチモード光ファイバ６は、たとえばコア直径が１０５μｍ、クラッド径が１２５μｍ、ＮＡが０．２２または０．１５のマルチモード光ファイバである。マルチモード光ファイバ６は、励起光源５から出力された励起光をマルチモードで伝搬し、ＷＤＭカプラ４に出力する。
【００３１】
ＷＤＭカプラ４は、信号光と励起光とを合波し、接続点ＣＰ１にて光増幅ファイバ７に融着接続された出力側マルチコア光ファイバ４ａに出力する。出力側マルチコア光ファイバ４ａは、光増幅ファイバ７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバであり、かつダブルクラッド構造を有している。出力側マルチコア光ファイバ４ａのコア部はそれぞれ、光増幅ファイバ７のコア部のいずれかと接続している。出力側マルチコア光ファイバ４ａは、信号光をコア部によってシングルモードで伝搬し、励起光を内側クラッド部によってマルチモードで伝搬し、光増幅ファイバ７に出力する。本実施形態１ではＷＤＭカプラ４はファイバ型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型のＷＤＭカプラを用いてもよい。
【００３２】
なお、光ファイバ増幅器１００では、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ７のコア部７ａａに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７の接続がなされている。
【００３３】
光増幅ファイバ７は、励起光を内側クラッド部７ｂによってマルチモードで伝搬する。すると、光増幅ファイバ７のコア部７ａａ〜７ａｌのそれぞれに添加されたＥｒは励起光を吸収し、光励起される。すなわち、光ファイバ増幅器１００は、クラッド励起型の光ファイバ増幅器である。そこに、信号光がコア部７ａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ７は増幅した信号光を光合分波器９に出力する。
【００３４】
なお、上述したように、内側クラッド部７ｂにおいて内側副クラッド部７ｂｂの方が内側副クラッド部７ｂａよりも屈折率が高いため、励起光は、内側副クラッド部７ｂａよりも内側副クラッド部７ｂｂにおいて、より強いパワーで偏在する。その結果、内側副クラッド部７ｂｂに囲まれているコア部群７ｅのコア部７ａｇ〜７ａｌの方が、内側副クラッド部７ｂａに囲まれているコア部群７ｄのコア部７ａａ〜７ａｆよりも、励起光によってより強く励起された状態となっている。
【００３５】
光合分波器９は、ファイババンドル型の光合分波器であって、本実施形態１では１本の入力側マルチコア光ファイバ９ｍと、１２本の出力側光ファイバ９ａ〜９ｌとを備えている。入力側マルチコア光ファイバ９ｍは光増幅ファイバ７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバである。入力側マルチコア光ファイバ９ｍのコア部はそれぞれ、光増幅ファイバ７のコア部のいずれかと接続している。
【００３６】
出力側光ファイバ９ａ〜９ｌはいずれも信号光をシングルモードで伝搬する。出力側光ファイバ９ａ〜９ｌのコア部はそれぞれ、入力側マルチコア光ファイバ９ｍのコア部のいずれかと接続している。光ファイバ増幅器１００では、光増幅ファイバ７のコア部７ａａから出力された信号光が、出力側光ファイバ９ａから出力されるように、光増幅ファイバ７および光合分波器９の接続がなされている。これにより、光合分波器９は、光増幅ファイバ７のコア部７ａａから出力された信号光を出力側光ファイバ９ａに出力する。なお、本実施形態１では光合分波器９はファイババンドル型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型の光合分波器を用いてもよい。
【００３７】
なお、入力側マルチコア光ファイバ９ｍと光増幅ファイバ７とは接続点ＣＰ２にて融着接続している。接続点ＣＰ２には残留励起光処理部８が設けられている。残留励起光処理部８は、融着接続のために接続点ＣＰ２の近傍で外側クラッド部７ｃが除去され露出した内側クラッド部７ｂを、屈折率の高い材料で覆う構造を有している。残留励起光処理部８は、内側クラッド部７ｂを伝搬し、光増幅に使用されずに出力された残留励起光を処理する機能を有する。
【００３８】
光アイソレータ１０は、光合分波器９の出力側光ファイバ９ａと接続光ファイバ１１との間に接続されている。光アイソレータ１０は、出力側光ファイバ９ａから出力された信号光を接続光ファイバ１１に向けて通過させるとともに、接続光ファイバ１１側から出力側光ファイバ９ａに向けて伝搬する光を遮断する機能を有する。なお、光アイソレータ１０は、残留励起光処理部８で除去できなかった残留励起光が接続光ファイバ１１に向けて通過することを防止するような波長依存光損失特性を有することが好ましい。
【００３９】
接続光ファイバ１１は、光合分波器９の出力側光ファイバ９ａと光合分波器３の入力側光ファイバ３ｋとを接続し、信号光をシングルモードで伝搬するシングルモード光ファイバである。接続光ファイバ１１は出力側光ファイバ９ａから出力された信号光を光合分波器３の入力側光ファイバ３ｋに入力させる。
【００４０】
なお、ＡＳＥカットフィルタ１２は接続光ファイバ１１の途中に介挿されている。ＡＳＥカットフィルタ１２は、信号光を通過させるとともに、光増幅ファイバ７のコア部７ａａで発生したＡＳＥ光を遮断する機能を有しており、たとえばバンドパスフィルタにより構成される。ただし、ＡＳＥカットフィルタ１２の介挿位置はこれに限られず、たとえば出力側光ファイバ９ａと光アイソレータ１０との間でもよい。
【００４１】
光ファイバ増幅器１００では、光合分波器３の入力側光ファイバ３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ７のコア部７ａｋに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７の接続がなされている。これにより、異なるコア部群７ｄ、７ｅにそれぞれ属するコア部７ａａとコア部７ａｋとは、直列接続され、２段である多段光増幅ファイバ構造１５を構成することとなる。その結果、添加されたＥｒが光励起されたコア部７ａｋによって、信号光がシングルモードで伝搬されるので、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。
【００４２】
ここで、上述したように、コア部７ａｋは、コア部７ａａよりも、励起光によってより強く励起された状態となっているので、異なるコア部群７ｄ、７ｅにそれぞれ属するコア部７ａａとコア部７ａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部７ａｋの方がコア部７ａａよりも、信号光に対して与える利得が高い。ここで、利得とは、利得飽和が起こらない程度のパワーの信号光に対する利得、いわゆる小信号利得を意味する。コア部７ａａとコア部７ａｋとの間の利得差はたとえば２〜５ｄＢ程度であり、好ましくは５ｄＢ以上であるが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差は内側副クラッド部７ｂａと内側副クラッド部７ｂｂとの屈折率差や励起光強度などにより調整することができる。
【００４３】
さらに、光ファイバ増幅器１００では、光増幅ファイバ７のコア部７ａｋから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ７および光合分波器９の接続がなされている。その結果、コア部７ａｋにより光増幅された信号光は、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｋから出力され、光アイソレータ１３を通過して、信号光をシングルモードで伝搬する出力光ファイバ１４から出力される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態１に係るクラッド励起型の光ファイバ増幅器１００では、光増幅ファイバ７が、異なるコア部群７ｄ、７ｅにそれぞれ属するコア部７ａａとコア部７ａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部７ａａとコア部７ａｋ同士が直列接続されており、コア部７ａａが１段目、コア部７ａｋが２段目である多段光増幅ファイバ構造１５を構成している。このように、マルチコアファイバである光増幅ファイバ７に含まれるコア部７ａａとコア部７ａｋ同士を直列接続しているので、光ファイバ増幅器１００は２段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部７ａａとコア部７ａｋとをクラッド励起により一括励起しているので、２段光増幅ファイバ構造を有しながら励起光源５の数は１個、すなわち２段光増幅ファイバ構造の段数である２より少ない個数でよく、光ファイバ増幅器１００は低消費電力化が可能である。
【００４５】
なお、コア部７ａａ〜７ａｌのうち隣接するコア部間の距離は、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが好ましい。以下に示す光増幅ファイバの他の構成例の場合も同様である。
【００４６】
（光増幅ファイバの構成例）
つぎに、光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えて使用できる光増幅ファイバの構成例について説明する。
【００４７】
（構成例１）
図３は、光増幅ファイバの構成例１の模式的な断面図である。光増幅ファイバ７Ａは、Ｅｒが添加された６個のコア部７Ａａａ〜７Ａａｆと、Ｅｒとイッテルビウム（Ｙｂ）とが共添加された６個のコア部７Ａａｇ〜７Ａａｌと、コア部７Ａａａ〜７Ａａｌの外周に形成された内側クラッド部７Ａｂと、内側クラッド部７Ａｂの外周に形成された外側クラッド部７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【００４８】
コア部７Ａａａ〜７Ａａｌは、６個のコア部７Ａａａ〜７Ａａｆで構成されるコア部群７Ａｄと、６個のコア部７Ａａｇ〜７Ａａｌで構成されるコア部群７Ａｅとからなる。コア部群７Ａｄのコア部７Ａａａ〜７Ａａｆ、コア部群７Ａｅのコア部７Ａａｇ〜７Ａａｌはそれぞれ六角形状に配置されている。
【００４９】
また、内側クラッド部７Ａｂは、コア部７Ａａａ〜７Ａａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部７ｃは、内側クラッド部７Ａｂよりも屈折率が低い。
【００５０】
上記屈折率の関係を実現するために、コア部７Ａａａ〜７Ａａｌは、Ｇｅが添加された石英ガラスからなり、内側クラッド部７Ａｂは、純石英ガラスからなり、外側クラッド部７ｃは低屈折率の樹脂材料からなる。ただし、これらの材料は例示であって、上記屈折率の関係を実現できる材料であれば特に限定はされない。
【００５１】
ここで、光増幅ファイバ７Ａでは、コア直径および内側クラッド部７Ａｂに対する比屈折率差については、コア部７Ａａａ〜７Ａａｌの全てで略等しい。また、Ｅｒの添加濃度については、コア部７Ａａａ〜７Ａａｆの全てで略等しい。また、ＥｒおよびＹｂの添加濃度については、コア部７Ａａｇ〜７Ａａｌの全てで略等しい。
【００５２】
光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えてこの光増幅ファイバ７Ａを使用した場合について説明する。なお、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ７Ａのコア部７Ａａａに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７Ａの接続がなされる。また、コア部７Ａａａから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ａから出力されるように、光増幅ファイバ７Ａおよび光合分波器９の接続がなされる。また、接続光ファイバ１１を伝搬して光合分波器３の入力側光ファイバ３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ７Ａのコア部７Ａａｋに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７Ａの接続がなされる。さらに、コア部７Ａａｋから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ７Ａおよび光合分波器９の接続がなされる。これにより、異なるコア部群７Ａｄ、７Ａｅにそれぞれ属するコア部７Ａａａとコア部７Ａａｋとは、直列接続され、多段光増幅ファイバ構造を構成することとなる。
【００５３】
光増幅ファイバ７Ａは、励起光を内側クラッド部７Ａｂによってマルチモードで伝搬する。なお、内側クラッド部７Ａｂの屈折率は、光増幅ファイバ７Ａの長手方向に垂直な断面において略均一であるため、当該断面における励起光の強度分布も略均一となる。すると、光増幅ファイバ７Ａのコア部７Ａａａ〜７Ａａｆのそれぞれに添加されたＥｒは励起光を吸収し、光励起される。一方、コア部７Ａａｇ〜７Ａａｌでは、それぞれに添加されたＹｂが主に励起光を吸収して光励起し、ＹｂからＥｒにエネルギー移動が起こるためにＥｒが励起される。そこに、信号光がコア部７Ａａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ７Ａは増幅した信号光を光合分波器９に出力する。
【００５４】
さらに、信号光は、接続光ファイバ１１を伝搬してコア部７Ａａｋに入力される。そして、信号光がコア部７Ａａｋによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅され、最終的に出力光ファイバ１４から出力される。
【００５５】
ここで、コア部７Ａａａ〜７Ａａｆにおいて励起光を吸収するＥｒの励起光に対する吸収係数はたとえば５〜１０ｄＢ／ｍ程度であるが、コア部７Ａａｇ〜７Ａａｌにおいて励起光を主に吸収するＹｂの励起光に対する吸収係数はたとえば５０〜１００ｄＢ／ｍ程度とできる。その結果、コア部７Ａａｋは、コア部７Ａａａよりも、励起光をより多く吸収し、より強く励起された状態となる。その結果、異なるコア部群７Ａｄ、７Ａｅにそれぞれ属するコア部７Ａａａとコア部７Ａａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部７Ａａｋの方がコア部７Ａａａよりも、信号光に対して与える利得が高い。コア部７Ａａａとコア部７Ａａｋとの間の利得差はたとえば３〜４ｄＢ程度であり、５ｄＢ以上が好ましいが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差はコア部群７ＡｄにおけるＥｒの添加濃度、コア部群７ＡｅにおけるＥｒおよびＹｂの添加濃度、または励起光強度などにより調整することができる。
【００５６】
以上説明したように、光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えて光増幅ファイバ７Ａを使用した光ファイバ増幅器では、光増幅ファイバ７Ａが、異なるコア部群７Ａｄ、７Ａｅにそれぞれ属するコア部７Ａａａとコア部７Ａａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部７Ａａａとコア部７Ａａｋ同士が直列接続されており、コア部７Ａａａが１段目、コア部７Ａａｋが２段目である２段光増幅ファイバ構造を構成している。これにより、このファイバ増幅器は２段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部７Ａａａとコア部７Ａａｋとをクラッド励起により一括励起しているので、この光ファイバ増幅器は低消費電力化が可能である。
【００５７】
なお、上記構成例１の光増幅ファイバ７Ａでは、異なるコア部群７Ａｄ、７Ａｅにそれぞれ属するコア部７Ａａａ〜７Ａａｆ、７Ａａｇ〜７ＡａｌにそれぞれＥｒ、ＥｒとＹｂを添加し、添加されている希土類元素の種類を互いに異ならせることによって、信号光に与える利得が互いに異なるようにしている。しかし、本発明がこれに限らず、異なるコア部群にそれぞれ属するコア部にいずれもＥｒ、またはＥｒとＹｂとを添加するが、Ｅｒ、またはＥｒとＹｂとの添加濃度をコア部群の間で互いに異ならせることにより、信号光に与える利得が互いに異なるようにしてもよい。
【００５８】
（構成例２）
図４は、光増幅ファイバの構成例２の模式的な断面図である。光増幅ファイバ７Ｂは、Ｅｒが添加された１２個のコア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌと、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌの外周に形成された内側クラッド部７Ｂｂと、内側クラッド部７Ｂｂの外周に形成された外側クラッド部７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【００５９】
コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌは、６個のコア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆで構成されるコア部群７Ｂｄと、６個のコア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌで構成されるコア部群７Ｂｅとからなる。コア部群７Ｂｄのコア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆ、コア部群７Ｂｅのコア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌはそれぞれ六角形状に配置されている。
【００６０】
また、内側クラッド部７Ｂｂは、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部７ｃは、内側クラッド部７Ｂｂよりも屈折率が低い。
【００６１】
上記屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ７Ｂの構成材料の例は構成例１の光増幅ファイバ７Ａの場合と同様である。
【００６２】
ここで、光増幅ファイバ７Ｂでは、Ｅｒの添加濃度および内側クラッド部７Ｂｂに対する比屈折率差については、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌの全てで略等しい。ただし、コア直径については、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆの全てで略等しく、コア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌの全てで略等しいが、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆとコア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌとでは互いに異なる。具体的には、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆよりもコア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌの方が、コア直径が大きい。
【００６３】
光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えてこの光増幅ファイバ７Ｂを使用した場合について説明する。なお、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ７Ｂのコア部７Ｂａａに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７Ｂの接続がなされる。また、コア部７Ｂａａから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ａから出力されるように、光増幅ファイバ７Ｂおよび光合分波器９の接続がなされる。また、接続光ファイバ１１を伝搬して光合分波器３の入力側光ファイバ３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ７Ｂのコア部７Ｂａｋに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７Ｂの接続がなされる。さらに、コア部７Ｂａｋから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ７Ｂおよび光合分波器９の接続がなされる。これにより、異なるコア部群７Ｂｄ、７Ｂｅにそれぞれ属するコア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋとは、直列接続され、多段光増幅ファイバ構造を構成することとなる。
【００６４】
光増幅ファイバ７Ｂは、励起光を内側クラッド部７Ｂｂによってマルチモードで伝搬する。なお、内側クラッド部７Ｂｂの屈折率は、光増幅ファイバ７Ｂの長手方向に垂直な断面において略均一であるため、当該断面における励起光の強度分布も略均一となる。すると、光増幅ファイバ７Ｂのコア部７Ｂａａ〜７Ｂａｌのそれぞれに添加されたＥｒは励起光を吸収し、光励起される。そこに、信号光がコア部７Ｂａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ７Ｂは増幅した信号光を光合分波器９に出力する。
【００６５】
さらに、信号光は、接続光ファイバ１１を伝搬してコア部７Ｂａｋに入力される。そして、信号光がコア部７Ｂａｋによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅され、最終的に出力光ファイバ１４から出力される。
【００６６】
ここで、上述したように、コア部７Ｂａａ〜７Ｂａｆよりもコア部７Ｂａｇ〜７Ｂａｌの方が、コア直径が大きい。その結果、コア部７Ｂａｋは、コア部７Ｂａａよりも、励起光をより多く吸収し、より強く励起された状態となる。その結果、異なるコア部群７Ｂｄ、７Ｂｅにそれぞれ属するコア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部７Ｂａｋの方がコア部７Ｂａａよりも、信号光に対して与える利得が高い。コア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋとの間の利得差はたとえば３〜４ｄＢ程度であり、５ｄＢ以上が好ましいが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差はＥｒの添加濃度、コア直径または励起光強度などにより調整することができる。
【００６７】
以上説明したように、光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えて光増幅ファイバ７Ｂを使用した光ファイバ増幅器では、光増幅ファイバ７Ｂが、異なるコア部群７Ｂｄ、７Ｂｅにそれぞれ属するコア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋ同士が直列接続されており、コア部７Ｂａａが１段目、コア部７Ｂａｋが２段目である２段光増幅ファイバ構造を構成している。これにより、このファイバ増幅器は２段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部７Ｂａａとコア部７Ｂａｋとをクラッド励起により一括励起しているので、この光ファイバ増幅器は低消費電力化が可能である。
【００６８】
（構成例３）
図５は、光増幅ファイバの構成例３の模式的な断面図である。光増幅ファイバ７Ｃは、Ｅｒが添加された１２個のコア部７Ｃａａ〜７Ｃａｌと、コア部７Ｃａａ〜７Ｃａｌの外周に形成された内側クラッド部７Ｃｂと、内側クラッド部７Ｃｂの外周に形成された外側クラッド部７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【００６９】
コア部７Ｃａａ〜７Ｃａｌは、６個のコア部７Ｃａａ〜７Ｃａｆで構成されるコア部群７Ｃｄと、６個のコア部７Ｃａｇ〜７Ｃａｌで構成されるコア部群７Ｃｅとからなる。コア部群７Ｃｄのコア部７Ｃａａ〜７Ｃａｆ、コア部群７Ｃｅのコア部７Ｃａｇ〜７Ｃａｌはそれぞれ六角形状に配置されている。
【００７０】
また、内側クラッド部７Ｃｂは、２個の内側副クラッド部７Ｃｂａ、７Ｃｂｂを有し、異なるコア部群７Ｃｄ、７Ｃｅに属するコア部７Ｃａａ〜７Ｃａｆ、７Ｃａｇ〜７Ｃａｌは、それぞれ異なる内側副クラッド部７Ｃｂａ、７Ｃｂｂに囲まれている。具体的には、コア部群７Ｃｄに属するコア部７Ｃａａ〜７Ｃａｆは、断面円形の内側副クラッド部７Ｃｂａに囲まれており、コア部群７Ｃｅに属するコア部７Ｃａｇ〜７Ｃａｌは、内側副クラッド部７Ｃｂａの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部７Ｃｂｂに囲まれている。
【００７１】
また、光増幅ファイバ７と同様に、内側クラッド部７Ｃｂは、コア部７Ｃａａ〜７Ｃａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部７ｃは、内側クラッド部７Ｃｂよりも屈折率が低い。また、内側副クラッド部７Ｃｂａ、７Ｃｂｂは、互いに屈折率が異なる。具体的には、内側副クラッド部７Ｃｂｂの方が内側副クラッド部７Ｃｂａよりも屈折率が高い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ７Ｃの構成材料の例は光増幅ファイバ７の場合と同様である。
【００７２】
また、光増幅ファイバ７Ｃでは、コア直径、Ｅｒの添加濃度、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差については、コア部７Ｃａａ〜７Ｃａｌの全てで略等しい。なお、たとえば、コア直径は２〜６μｍであり、Ｅｒの添加濃度は３００〜３０００ｐｐｍであり、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差は０．３〜１．５％である。
【００７３】
光増幅ファイバ７と光増幅ファイバ７Ｃとを比較すると、光増幅ファイバ７Ｃの内側副クラッド部７Ｃｂａの外径が、光増幅ファイバ７の内側副クラッド部７ｂａの外径よりも大きい。また、光増幅ファイバ７Ｃの内側副クラッド部７Ｃｂｂの径方向における幅Ｄが、光増幅ファイバ７の内側副クラッド部７ｂｂの径方向における幅よりも小さい。
【００７４】
内側副クラッド部７Ｃｂｂは、たとえば純石英ガラスからなるが、その幅Ｄは、光増幅ファイバ７Ｃの直径（外側クラッド部７ｃの外径）に対して１０〜９０％の大きさとなるように自由に選択できる。
【００７５】
内側副クラッド部７Ｃｂａの外径や内側副クラッド部７Ｃｂｂの径方向における幅Ｄを調整することにより、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが容易になる。
【００７６】
光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えて光増幅ファイバ７Ｃを使用した光ファイバ増幅器においても、２段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能であり、かつ低消費電力化が可能である。
【００７７】
（構成例４）
図６は、光増幅ファイバの構成例４の模式的な断面図である。光増幅ファイバ７Ｄは、Ｅｒが添加された６個のコア部７Ｄａａ〜７Ｄａｆと、ＥｒとＹｂとが共添加された６個のコア部７Ｄａｇ〜７Ｄａｌと、コア部７Ｄａａ〜７Ｄａｌの外周に形成された内側クラッド部７Ｄｂと、内側クラッド部７Ｄｂの外周に形成された外側クラッド部７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【００７８】
コア部７Ｄａａ〜７Ｄａｌは、６個のコア部７Ｄａａ〜７Ｄａｆで構成されるコア部群７Ｄｄと、６個のコア部７Ｄａｇ〜７Ｄａｌで構成されるコア部群７Ｄｅとからなる。コア部群７Ｄｄのコア部７Ｄａａ〜７Ｄａｆ、コア部群７Ｄｅのコア部７Ｄａｇ〜７Ｄａｌはそれぞれ六角形状に配置されている。
【００７９】
また、内側クラッド部７Ｄｂは、コア部７Ｄａａ〜７Ｄａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部７ｃは、内側クラッド部７Ｄｂよりも屈折率が低い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ７Ｄの構成材料の例は光増幅ファイバ７Ａの場合と同様である。
【００８０】
ここで、光増幅ファイバ７Ｄでは、コア直径および内側クラッド部７Ｄｂに対する比屈折率差については、コア部７Ｄａａ〜７Ｄａｌの全てで略等しい。また、Ｅｒの添加濃度については、コア部７Ｄａａ〜７Ｄａｆの全てで略等しい。また、ＥｒおよびＹｂの添加濃度については、コア部７Ｄａｇ〜７Ｄａｌの全てで略等しい。
【００８１】
光増幅ファイバ７Ａと光増幅ファイバ７Ｄとを比較すると、光増幅ファイバ７Ａでは、径方向に並んでいるコア部、たとえばコア部７Ａａａとコア部７Ａａｇとは、光増幅ファイバ７Ａの中心軸から径方向に等間隔に並んでいる。これに対して、光増幅ファイバ７Ｄでは、たとえばコア部７Ｄａａとコア部７Ｄａｇとは、光増幅ファイバ７Ｄの中心軸から径方向に不等間隔に並んでいる。
【００８２】
このように、径方向に並んでいるコア部の間隔を調整することにより、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが容易になる。
【００８３】
光ファイバ増幅器１００において光増幅ファイバ７に代えて光増幅ファイバ７Ｄを使用した光ファイバ増幅器においても、２段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能であり、かつ低消費電力化が可能である。
【００８４】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。図７に示すように、光ファイバ増幅器１００Ａは、図１に示す光ファイバ増幅器１００に、入力光ファイバ１Ａと、光アイソレータ２Ａと、光アイソレータ１０Ａと、接続光ファイバ１１Ａと、ＡＳＥカットフィルタ１２Ａと、光アイソレータ１３Ａと、出力光ファイバ１４Ａとを追加した構成を有する。
【００８５】
入力光ファイバ１Ａは、入力光ファイバ１に入力される信号光（以下、第１信号光とする）とは別の信号光（以下、第２信号光とする）の入力を受け付け、シングルモードで伝搬する。第２信号光はたとえば光通信で用いられる１．５５μｍ波長帯や１．５７μｍ波長帯に含まれる信号光である。なお、第２信号光は単一波長の信号光でもよいし、異なる波長の信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光でもよい。
【００８６】
光アイソレータ２Ａは、入力光ファイバ１Ａを光合分波器３に向けて伝搬する第２信号光を通過させるとともに、光合分波器３から入力光ファイバ１Ａに向けて伝搬する光を遮断する機能を有する。入力光ファイバ１Ａは光アイソレータ２Ａを経由して光合分波器３の入力側光ファイバ３ｂに接続している。
【００８７】
光ファイバ増幅器１００Ａでは、入力光ファイバ１Ａから入力された第２信号光が、光増幅ファイバ７のコア部７ａｂに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７の接続がなされている。
【００８８】
光増幅ファイバ７は、第２信号光をコア部７ａｂによってシングルモードで伝搬する。その結果、コア部７ａｂに添加され、光励起されたＥｒによって誘導放出現象が発生し、第２信号光は光増幅される。光増幅ファイバ７は増幅した第２信号光を光合分波器９に出力する。
【００８９】
光ファイバ増幅器１００Ａでは、光増幅ファイバ７のコア部７ａｂから出力された第２信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｂから出力されるように、光増幅ファイバ７および光合分波器９の接続がなされている。これにより、光合分波器９は、光増幅ファイバ７のコア部７ａｂから出力された第２信号光を出力側光ファイバ９ｂに出力する。
【００９０】
光アイソレータ１０Ａは、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｂと接続光ファイバ１１Ａとの間に接続されている。光アイソレータ１０Ａは、出力側光ファイバ９ｂから出力された第２信号光を接続光ファイバ１１Ａに向けて通過させるとともに、接続光ファイバ１１Ａ側から出力側光ファイバ９ｂに向けて伝搬する光を遮断する機能を有する。なお、光アイソレータ１０Ａは、残留励起光処理部８で除去できなかった残留励起光が接続光ファイバ１１Ａに向けて通過することを防止するような波長依存光損失特性を有することが好ましい。
【００９１】
接続光ファイバ１１Ａは、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｂと光合分波器３の入力側光ファイバ３ｌとを接続し、第２信号光をシングルモードで伝搬するシングルモード光ファイバである。接続光ファイバ１１Ａは出力側光ファイバ９ｂから出力された信号光を光合分波器３の入力側光ファイバ３ｌに入力させる。
【００９２】
なお、ＡＳＥカットフィルタ１２Ａは接続光ファイバ１１Ａの途中に介挿されている。ＡＳＥカットフィルタ１２Ａは、第２信号光を通過させるとともに、光増幅ファイバ７のコア部７ａｂで発生したＡＳＥ光を遮断する機能を有しており、たとえばバンドパスフィルタにより構成される。ただし、ＡＳＥカットフィルタ１２Ａの介挿位置はこれに限られず、たとえば出力側光ファイバ９ｂと光アイソレータ１０Ａとの間でもよい。
【００９３】
光ファイバ増幅器１００Ａでは、光合分波器３の入力側光ファイバ３ｌに入力された信号光が、光増幅ファイバ７のコア部７ａｌに入力されるように、光合分波器３、ＷＤＭカプラ４および光増幅ファイバ７の接続がなされている。これにより、異なるコア部群７ｄ、７ｅにそれぞれ属し、互いに利得が異なるコア部７ａｂとコア部７ａｌとは、直列接続され、多段光増幅ファイバ構造１５Ａを構成することとなる。その結果、添加されたＥｒが光励起されたコア部７ａｌによって、第２信号光がシングルモードで伝搬されるので、誘導放出現象が発生し、第２信号光は再び光増幅される。
【００９４】
さらに、光ファイバ増幅器１００Ａでは、光増幅ファイバ７のコア部７ａｌから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｌから出力されるように、光増幅ファイバ７および光合分波器９の接続がなされている。その結果、コア部７ａｌにより光増幅された第２信号光は、光合分波器９の出力側光ファイバ９ｌから出力され、光アイソレータ１３Ａを通過して、第２信号光をシングルモードで伝搬する出力光ファイバ１４Ａから出力される。
【００９５】
なお、第１信号光については、光ファイバ増幅器１００と同様に、コア部７ａａとコア部７ａｋとが構成する多段光増幅ファイバ構造１５により光増幅される。
【００９６】
本実施形態２に係るクラッド励起型の光ファイバ増幅器１００Ａでは、光増幅ファイバ７が、異なるコア部群７ｄ、７ｅにそれぞれ属するコア部７ａａとコア部７ａｋとの間、およびコア部７ａｂとコア部７ａｌとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部７ａａとコア部７ａｋ同士が直列接続されており、コア部７ａａが１段目、コア部７ａｋが２段目である２段光増幅ファイバ構造１５を構成している。さらに、コア部７ａｂとコア部７ａｌ同士が直列接続されており、コア部７ａｂが１段目、コア部７ａｌが２段目である２段光増幅ファイバ構造１５Ａを構成している。このように、マルチコアファイバである光増幅ファイバ７に含まれるコア部７ａａとコア部７ａｋ同士を直列接続し、かつコア部７ａｂとコア部７ａｌ同士を直列接続しているので、光ファイバ増幅器１００は２段光増幅ファイバ構造を２個有しながら小型化が可能である。さらに、コア部７ａａ、コア部７ａｋ、コア部７ａｂ、およびコア部７ａｌをクラッド励起により一括励起しているので、２段光増幅ファイバ構造を２個有しながら励起光源５の数は１個でよく、光ファイバ増幅器１００Ａは低消費電力化が可能である。
【００９７】
さらに、光ファイバ増幅器１００Ａに、入力光ファイバ、光アイソレータ、接続光ファイバ、ＡＳＥカットフィルタ、および出力光ファイバを適宜追加することにより、２段光増幅ファイバ構造を６個有する光ファイバ増幅器を構成することができる。これにより、より一層の小型化、低消費電力化がなされた光ファイバ増幅器を実現できる。なお、このような光ファイバ増幅器において、多段光増幅ファイバ構造における段数は２であり、６個の多段光増幅ファイバ構造を有し、光増幅ファイバのコア部の数は２×６＝１２である。
【００９８】
(実施形態３)
図８は、実施形態３に係る光ファイバ増幅器の模式的な構成図である。図３に示すように、光ファイバ増幅器２００は、入力光ファイバ１と、光アイソレータ２と、光合分波器２３と、ＷＤＭカプラ２４と、励起光源５と、マルチモード光ファイバ６と、光増幅ファイバ２７と、残留励起光処理部８と、光合分波器２９と、光アイソレータ１０と、接続光ファイバ１１、３１と、ＡＳＥカットフィルタ１２、３２と、光アイソレータ１３と、出力光ファイバ１４と、を備えている。
【００９９】
はじめに、光増幅ファイバ２７の構成について説明する。図９は、光増幅ファイバ２７の模式的な断面およびＢ−Ｂ線断面における屈折率プロファイルを示す図である。光増幅ファイバ２７は、Ｅｒが添加された１８個のコア部２７ａａ〜２７ａｒと、コア部２７ａａ〜２７ａｒの外周に形成された内側クラッド部２７ｂと、内側クラッド部２７ｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１００】
コア部２７ａａ〜２７ａｒは、６個のコア部２７ａａ〜２７ａｆで構成されるコア部群２７ｄと、６個のコア部２７ａｇ〜２７ａｌで構成されるコア部群２７ｅと、６個のコア部２７ａｍ〜２７ａｒで構成されるコア部群２７ｆとからなる。コア部群２７ｄのコア部２７ａａ〜２７ａｆ、コア部群２７ｅのコア部２７ａｇ〜２７ａｌ、コア部群２７ｆのコア部２７ａｍ〜２７ａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１０１】
また、内側クラッド部２７ｂは、３個の内側副クラッド部２７ｂａ、２７ｂｂ、２７ｂｃを有し、異なるコア部群２７ｄ、２７ｅ、２７ｆに属するコア部２７ａａ〜２７ａｆ、２７ａｇ〜２７ａｌ、２７ａｍ〜２７ａｒは、それぞれ異なる内側副クラッド部２７ｂａ、２７ｂｂ、２７ｂｃに囲まれている。具体的には、コア部群２７ｄに属するコア部２７ａａ〜２７ａｆは、断面円形の内側副クラッド部２７ｂａに囲まれており、コア部群２７ｅに属するコア部２７ａｇ〜２７ａｌは、内側副クラッド部２７ｂａの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部２７ｂｂに囲まれており、コア部群２７ｆに属するコア部２７ａｍ〜２７ａｒは、内側副クラッド部２７ｂｂの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部２７ｂｃに囲まれている。
【０１０２】
また、屈折率プロファイルＰ２が示すように、外側クラッド部２７ｃ、内側副クラッド部２７ｂａ、内側副クラッド部２７ｂｂ、内側副クラッド部２７ｂｃ、コア部２７ａａ〜２７ａｆ、コア部２７ａｇ〜２７ａｌ、コア部２７ａｍ〜２７ａｒの屈折率は、それぞれ、ｎ１１、ｎ１２、ｎ１３、ｎ１４、ｎ１５、ｎ１６、ｎ１７である。したがって、内側クラッド部２７ｂは、コア部２７ａａ〜２７ａｒの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７ｂよりも屈折率が低い。また、内側副クラッド部２７ｂａ、２７ｂｂ、２７ｂｃは、互いに屈折率が異なる。具体的には、内側副クラッド部２７ｂｂの方が内側副クラッド部２７ｂａよりも屈折率が高く、内側副クラッド部２７ｂｃの方が内側副クラッド部２７ｂｂよりも屈折率が高い。
【０１０３】
上記屈折率の関係を実現するために、コア部２７ａａ〜２７ａｍは、Ｇｅが添加された石英ガラスからなり、内側副クラッド部２７ｂａは、Ｆが添加された石英ガラスからなり、内側副クラッド部２７ｂｂは、内側副クラッド部２７ｂａよりも低い添加濃度でＦが添加された石英ガラスからなり、内側副クラッド部２７ｂｃは、純石英ガラスからなり、外側クラッド部２７ｃは低屈折率の樹脂材料からなる。ただし、これらの材料は例示であって、上記屈折率の関係を実現できる材料であれば特に限定はされない。
【０１０４】
また、光増幅ファイバ２７では、コア直径、Ｅｒの添加濃度、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差については、コア部２７ａａ〜２７ａｒの全てで略等しい。なお、たとえば、コア直径は２〜６μｍであり、Ｅｒの添加濃度は３００〜３０００ｐｐｍであり、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差は０．３〜１．５％である。
【０１０５】
つぎに、図８に戻って光ファイバ増幅器２００について説明する。以下では、光ファイバ増幅器１００の各構成要素とその機能について、入力光ファイバ１側から、接続された順に説明する。ただし、入力光ファイバ１、光アイソレータ２、励起光源５、マルチモード光ファイバ６、残留励起光処理部８、光アイソレータ１０と、接続光ファイバ１１、ＡＳＥカットフィルタ１２、光アイソレータ１３、および出力光ファイバ１４については、図１に示す光ファイバ増幅器１００の対応する構成要素と同じものなので、適宜説明を省略する。
【０１０６】
光合分波器２３は、ファイババンドル型の光合分波器であって、本実施形態１では１８本の入力側光ファイバ２３ａ〜２３ｒと、１本の出力側マルチコア光ファイバ２３ｓとを備えている。入力側光ファイバ２３ａ〜２３ｒはいずれも信号光をシングルモードで伝搬する。入力光ファイバ１は光アイソレータ２を経由して入力側光ファイバ２３ａに接続している。
【０１０７】
出力側マルチコア光ファイバ２３ｓは光増幅ファイバ２７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバである。入力側光ファイバ２３ａ〜２３ｒのコア部はそれぞれ、出力側マルチコア光ファイバ２３ｓのコア部のいずれかと接続している。出力側マルチコア光ファイバ２３ｓはＷＤＭカプラ２４に接続している。これにより、光合分波器２３は入力光ファイバ１から入力された信号光をＷＤＭカプラ２４に出力する。なお、本実施形態３では光合分波器２３はファイババンドル型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型の光合分波器を用いてもよい。
【０１０８】
励起光源５は、波長が９８０ｎｍ帯のマルチモード励起光を出力する、１つの高出力の半導体ＬＤで構成されている。励起光源５は、光増幅ファイバ２７の内側クラッド部２７ｂに、Ｅｒを光励起する励起光を供給するためのものである。
【０１０９】
マルチモード光ファイバ６は、励起光源５から出力された励起光をマルチモードで伝搬し、ＷＤＭカプラ２４に出力する。
【０１１０】
ＷＤＭカプラ２４は、信号光と、励起光源５から出力された励起光とを合波し、接続点ＣＰ１にて光増幅ファイバ２７に融着接続された出力側マルチコア光ファイバ２４ａに出力する。出力側マルチコア光ファイバ２４ａは、光増幅ファイバ２７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバであり、かつダブルクラッド構造を有している。出力側マルチコア光ファイバ２４ａのコア部はそれぞれ、光増幅ファイバ２７のコア部のいずれかと接続している。出力側マルチコア光ファイバ２４ａは、信号光をコア部によってシングルモードで伝搬し、励起光を内側クラッド部によってマルチモードで伝搬し、光増幅ファイバ２７に出力する。本実施形態３ではＷＤＭカプラ２４はファイバ型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型のＷＤＭカプラを用いてもよい。
【０１１１】
なお、光ファイバ増幅器２００では、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａａに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７の接続がなされている。
【０１１２】
光増幅ファイバ２７は、励起光を内側クラッド部２７ｂによってマルチモードで伝搬する。すると、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａａ〜２７ａｒのそれぞれに添加されたＥｒは光励起される。そこに、信号光がコア部２７ａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ２７は増幅した信号光を光合分波器２９に出力する。
【０１１３】
なお、上述したように、内側クラッド部２７ｂにおいて内側副クラッド部２７ｂｂの方が内側副クラッド部２７ｂａよりも屈折率が高いため、励起光は、内側副クラッド部２７ｂａよりも内側副クラッド部２７ｂｂにおいて、より強いパワーで偏在する。同様に、内側副クラッド部２７ｂｃの方が内側副クラッド部２７ｂｂよりも屈折率が高いため、励起光は、内側副クラッド部２７ｂｂよりも内側副クラッド部２７ｂｃにおいて、より一層強いパワーで偏在する。その結果、内側副クラッド部２７ｂｂに囲まれているコア部群２７ｅのコア部２７ａｇ〜２７ａｌの方が、内側副クラッド部２７ｂａに囲まれているコア部群２７ｄのコア部２７ａａ〜２７ａｆよりも、励起光によってより強く励起された状態となっている。また、内側副クラッド部２７ｂｃに囲まれているコア部群２７ｆのコア部２７ａｍ〜２７ａｒの方が、内側副クラッド部２７ｂｂに囲まれているコア部群２７ｅのコア部２７ａｇ〜２７ａｌよりも、励起光によってより一層強く励起された状態となっている。
【０１１４】
光合分波器２９は、ファイババンドル型の光合分波器であって、本実施形態３では１本の入力側マルチコア光ファイバ２９ｓと、１８本の出力側光ファイバ２９ａ〜２９ｒとを備えている。入力側マルチコア光ファイバ２９ｓは光増幅ファイバ２７と同じコア配置を有するマルチコア光ファイバである。入力側マルチコア光ファイバ２９ｓのコア部はそれぞれ、光増幅ファイバ２７のコア部のいずれかと接続している。
【０１１５】
出力側光ファイバ２９ａ〜２９ｒはいずれも信号光をシングルモードで伝搬する。出力側光ファイバ２９ａ〜２９ｒのコア部はそれぞれ、入力側マルチコア光ファイバ２９ｓのコア部のいずれかと接続している。光ファイバ増幅器２００では、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａａから出力された信号光が、出力側光ファイバ２９ａから出力されるように、光増幅ファイバ２７および光合分波器２９の接続がなされている。これにより、光合分波器２９は、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａａから出力された信号光を出力側光ファイバ２９ａに出力する。なお、本実施形態３では光合分波器９はファイババンドル型であるが、本発明はこれに限らず、空間結合型の光合分波器を用いてもよい。
【０１１６】
なお、入力側マルチコア光ファイバ２９ｓと光増幅ファイバ２７とは接続点ＣＰ２にて融着接続している。接続点ＣＰ２には残留励起光処理部８が設けられている。
【０１１７】
光アイソレータ１０は、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ａと接続光ファイバ１１との間に接続されている。接続光ファイバ１１は、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ａと光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｋとを接続し、信号光をシングルモードで伝搬する。接続光ファイバ１１は出力側光ファイバ２９ａから出力された信号光を光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｋに入力させる。
【０１１８】
光ファイバ増幅器２００では、光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａｋに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７の接続がなされている。その結果、添加されたＥｒが光励起されたコア部２７ａｋによって、信号光がシングルモードで伝搬されるので、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。
【０１１９】
さらに、光ファイバ増幅器２００では、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａｋから出力された信号光が、出力側光ファイバ２９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ２７および光合分波器２９の接続がなされている。これにより、光合分波器２９は、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａｋから出力された信号光を出力側光ファイバ２９ｋに出力する。
【０１２０】
光アイソレータ３０は、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｋと接続光ファイバ３１との間に接続されている。なお、光アイソレータ３０は、残留励起光処理部８で除去できなかった残留励起光が接続光ファイバ３１に向けて通過することを防止するような波長依存光損失特性を有することが好ましい。
【０１２１】
接続光ファイバ３１は、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｋと光合分波器３の入力側光ファイバ２３ｒとを接続し、信号光をシングルモードで伝搬するシングルモード光ファイバである。接続光ファイバ３１は出力側光ファイバ２９ｋから出力された信号光を光合分波器３の入力側光ファイバ２３ｒに入力させる。
【０１２２】
なお、ＡＳＥカットフィルタ３２は接続光ファイバ３１の途中に介挿されている。ＡＳＥカットフィルタ３２は、信号光を通過させるとともに、光増幅ファイバ２７のコア部７ａｋで発生したＡＳＥ光を遮断する機能を有しており、たとえばバンドパスフィルタにより構成される。ただし、ＡＳＥカットフィルタ３２の介挿位置はこれに限られず、たとえば出力側光ファイバ２９ｋと光アイソレータ３０との間でもよい。
【０１２３】
光ファイバ増幅器２００では、光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｒに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａｒに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７の接続がなされている。これにより、異なるコア部群２７ｄ、２７ｅ、２７ｆにそれぞれ属するコア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒとは、直列接続され、３段である多段光増幅ファイバ構造２５を構成することとなる。その結果、添加されたＥｒが光励起されたコア部２７ａｒによって、信号光がシングルモードで伝搬されるので、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。
【０１２４】
ここで、上述したように、コア部２７ａｋは、コア部２７ａａよりも、励起光によってより強く励起された状態となっており、コア部２７ａｒは、コア部２７ａｋよりも、励起光によってより強く励起された状態となっている。その結果、異なるコア部群２７ｄ、２７ｅ、２７ｆにそれぞれ属するコア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部２７ａｋの方がコア部２７ａａよりも、信号光に対して与える利得が高く、コア部２７ａｒの方がコア部２７ａｋよりも、信号光に対して与える利得が高い。コア部２７ａａとコア部２７ａｋとの間の利得差、コア部２７ａｋとコア部２７ａｒとの間の利得差は、それぞれ、たとえば３〜４ｄＢ程度であり、５ｄＢ以上が好ましいが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差は内側副クラッド部２７ｂａと内側副クラッド部２７ｂｂと内側副クラッド部２７ｂｃとの屈折率差や励起光強度などにより調整することができる。
【０１２５】
さらに、光ファイバ増幅器２００では、光増幅ファイバ２７のコア部２７ａｒから出力された信号光が、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｒから出力されるように、光増幅ファイバ２７および光合分波器２９の接続がなされている。その結果、コア部２７ａｒにより光増幅された信号光は、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｒから出力され、光アイソレータ１３を通過して、信号光をシングルモードで伝搬する出力光ファイバ１４から出力される。
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態３に係るクラッド励起型の光ファイバ増幅器２００では、光増幅ファイバ２７が、異なるコア部群２７ｄ、２７ｅ、２７ｆにそれぞれ属するコア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒ同士が直列接続されており、コア部２７ａａが１段目、コア部２７ａｋが２段目、コア部２７ａｒが３段目であるである多段光増幅ファイバ構造２５を構成している。このように、マルチコアファイバである光増幅ファイバ２７に含まれるコア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒ同士を直列接続しているので、光ファイバ増幅器２００は３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部２７ａａとコア部２７ａｋとコア部２７ａｒとをクラッド励起により一括励起しているので、３段光増幅ファイバ構造を有しながら励起光源５の数は１個でよく、光ファイバ増幅器２００は低消費電力化が可能である。
【０１２７】
なお、本実施形態３に係る光ファイバ増幅器２００に、図７に示す光ファイバ増幅器１００Ａの場合と同様に、入力光ファイバ、光アイソレータ、接続光ファイバ、ＡＳＥカットフィルタ、および出力光ファイバを適宜追加することにより、３段光増幅ファイバ構造を６個有する光ファイバ増幅器を構成することができる。これにより、より一層の小型化、低消費電力化がなされた光ファイバ増幅器を実現できる。なお、このような光ファイバ増幅器において、多段光増幅ファイバ構造における段数は３であり、６個の多段光増幅ファイバ構造を有し、光増幅ファイバにおけるコア部の数は３×６＝１８である。
【０１２８】
（光増幅ファイバの構成例）
つぎに、光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて使用できる光増幅ファイバの構成例について説明する。
【０１２９】
（構成例５）
図１０は、光増幅ファイバの構成例５の模式的な断面図である。光増幅ファイバ２７Ａは、Ｅｒが添加された６個のコア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆと、ＥｒとＹｂとが共添加された１２個のコア部２７Ａａｇ〜７Ａａｒと、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｒの外周に形成された内側クラッド部２７Ａｂと、内側クラッド部２７Ａｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１３０】
コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｒは、６個のコア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆで構成されるコア部群２７Ａｄと、６個のコア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌで構成されるコア部群２７Ａｅと、６個のコア部２７Ａａｍ〜２７Ａａｒで構成されるコア部群２７Ａｆとからなる。コア部群２７Ａｄのコア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆ、コア部群２７Ａｅのコア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌ、コア部群２７Ａｆのコア部２７Ａａｍ〜２７Ａａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１３１】
また、内側クラッド部２７Ａｂは、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｒの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７Ａｂよりも屈折率が低い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ２７Ａの構成材料の例は構成例１の光増幅ファイバ７Ａの場合と同様である。
【０１３２】
ここで、光増幅ファイバ２７Ａでは、コア直径および内側クラッド部２７Ａｂに対する比屈折率差については、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｒの全てで略等しい。また、Ｅｒの添加濃度については、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆの全てで略等しい。また、ＥｒおよびＹｂの添加濃度については、コア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌの全てで略等しく、コア部２７Ａａｍ〜２７Ａａｒの全てで略等しく、かつコア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌよりもコア部２７Ａａｍ〜２７ＡａｒのＥｒおよびＹｂの添加濃度の方が高い。
【０１３３】
光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えてこの光増幅ファイバ２７Ａを使用した場合について説明する。なお、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ａのコア部２７Ａａａに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ａの接続がなされる。また、コア部２７Ａａａから出力された信号光が、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ａから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ａおよび光合分波器２９の接続がなされる。また、接続光ファイバ１１を伝搬して光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ａのコア部２７Ａａｋに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ａの接続がなされる。さらに、コア部２７Ａａｋから出力された信号光が、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ａおよび光合分波器２９の接続がなされる。また、接続光ファイバ３１を伝搬して光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｒに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ａのコア部２７Ａａｒに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ａの接続がなされる。さらに、コア部２７Ａａｒから出力された信号光が、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｒから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ａおよび光合分波器２９の接続がなされる。これにより、異なるコア部群２７Ａｄ、２７Ａｅ、２７Ａｆにそれぞれ属するコア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒは、直列接続され、多段光増幅ファイバ構造を構成することとなる。
【０１３４】
光増幅ファイバ２７Ａは、励起光を内側クラッド部２７Ａｂによってマルチモードで伝搬する。なお、内側クラッド部２７Ａｂの屈折率は、光増幅ファイバ２７Ａの長手方向に垂直な断面において略均一であるため、当該断面における励起光の強度分布も略均一となる。すると、光増幅ファイバ２７Ａのコア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆのそれぞれに添加されたＥｒは励起光を吸収し、光励起される。一方、コア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｒでは、それぞれに添加されたＹｂが主に励起光を吸収して光励起し、ＹｂからＥｒにエネルギー移動が起こるためにＥｒが励起される。そこに、信号光がコア部２７Ａａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ２７Ａは増幅した信号光を光合分波器２９に出力する。
【０１３５】
さらに、信号光は、接続光ファイバ１１を伝搬してコア部２７Ａａｋに入力される。そして、信号光がコア部２７Ａａｋによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。さらに、信号光は、接続光ファイバ３１を伝搬してコア部２７Ａａｒに入力される。そして、信号光がコア部２７Ａａｒによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。最終的に出力光ファイバ１４から出力される。
【０１３６】
ここで、光増幅ファイバ２７Ａでは、コア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌにおける励起光の吸収係数が、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆにおける励起光の吸収係数よりも大きい。さらに、コア部２７Ａａｍ〜２７Ａａｒにおける励起光の吸収係数が、コア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌにおける励起光の吸収係数よりも大きい。その結果、コア部２７Ａａｋは、コア部２７Ａａａよりも、励起光をより多く吸収し、より強く励起された状態となる。同様に、コア部２７Ａａｒは、コア部２７Ａａｋよりも、励起光をより一層多く吸収し、より一層強く励起された状態となる。その結果、異なるコア部群２７Ａｄ、２７Ａｅ、２７Ａｆにそれぞれ属するコア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部２７Ａａｋの方がコア部２７Ａａａよりも、信号光に対して与える利得が高く、コア部２７Ａａｒの方がコア部２７Ａａｋよりも、信号光に対して与える利得が高い。コア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒの間の利得差はたとえば３〜４ｄＢ程度であり、５ｄＢ以上が好ましいが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差はコア部群２７ＡｄにおけるＥｒの添加濃度、コア部群２７Ａｅ、２７ＡｆにおけるＥｒおよびＹｂの添加濃度、または励起光強度などにより調整することができる。
【０１３７】
以上説明したように、光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて光増幅ファイバ２７Ａを使用した光ファイバ増幅器では、光増幅ファイバ２７Ａが、異なるコア部群２７Ａｄ、２７Ａｅ、２７Ａｆにそれぞれ属するコア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒ同士が直列接続されており、コア部２７Ａａａが１段目、コア部２７Ａａｋが２段目、コア部２７Ａａｒが３段目である３段光増幅ファイバ構造を構成している。これにより、この光ファイバ増幅器は３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部２７Ａａａとコア部２７Ａａｋとコア部２７Ａａｒとをクラッド励起により一括励起しているので、この光ファイバ増幅器は低消費電力化が可能である。
【０１３８】
なお、本発明は上記構成例５の構成の光増幅ファイバに限らず、異なるコア部群にそれぞれ属するコア部にいずれもＥｒ、またはＥｒとＹｂとを添加するが、Ｅｒ、またはＥｒとＹｂとの添加濃度をコア部群の間で互いに異ならせることにより、信号光に与える利得が互いに異なるようにしてもよい。
【０１３９】
（構成例６）
図１１は、光増幅ファイバの構成例６の模式的な断面図である。光増幅ファイバ２７Ｂは、Ｅｒが添加された１８個のコア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒと、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒの外周に形成された内側クラッド部２７Ｂｂと、内側クラッド部２７Ｂｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１４０】
コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒは、６個のコア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆで構成されるコア部群２７Ｂｄと、６個のコア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌで構成されるコア部群２７Ｂｅと、６個のコア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒで構成されるコア部群２７Ｂｆとからなる。コア部群２７Ｂｄのコア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆ、コア部群２７Ｂｅのコア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌ、コア部群２７Ｂｆのコア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１４１】
また、内側クラッド部２７Ｂｂは、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７Ｂｂよりも屈折率が低い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ２７Ｂの構成材料の例は構成例１の光増幅ファイバ７Ａの場合と同様である。
【０１４２】
ここで、光増幅ファイバ２７Ｂでは、Ｅｒの添加濃度および内側クラッド部２７Ｂｂに対する比屈折率差については、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒの全てで略等しい。ただし、コア直径については、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆの全てで略等しく、コア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌの全てで略等しく、コア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒの全てで略等しいが、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆとコア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌとコア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒでは互いに異なる。具体的には、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆよりもコア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌの方が、コア直径が大きく、コア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌよりもコア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒの方が、コア直径が大きい。
【０１４３】
光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ７に代えてこの光増幅ファイバ２７Ｂを使用した場合について説明する。なお、入力光ファイバ１から入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ｂのコア部２７Ｂａａに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ｂの接続がなされる。また、コア部２７Ｂａａから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ２９ａから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ｂおよび光合分波器９の接続がなされる。また、接続光ファイバ１１を伝搬して光合分波器３の入力側光ファイバ２３ｋに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ｂのコア部２７Ｂａｋに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ｂの接続がなされる。さらに、コア部２７Ｂａｋから出力された信号光が、光合分波器９の出力側光ファイバ２９ｋから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ｂおよび光合分波器９の接続がなされる。また、接続光ファイバ３１を伝搬して光合分波器２３の入力側光ファイバ２３ｒに入力された信号光が、光増幅ファイバ２７Ｂのコア部２７Ｂａｒに入力されるように、光合分波器２３、ＷＤＭカプラ２４および光増幅ファイバ２７Ｂの接続がなされる。さらに、コア部２７Ｂａｒから出力された信号光が、光合分波器２９の出力側光ファイバ２９ｒから出力されるように、光増幅ファイバ２７Ｂおよび光合分波器２９の接続がなされる。これにより、異なるコア部群２７Ｂｄ、２７Ｂｅ、２７Ｂｆにそれぞれ属するコア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒとは、直列接続され、多段光増幅ファイバ構造を構成することとなる。
【０１４４】
光増幅ファイバ２７Ｂは、励起光を内側クラッド部２７Ｂｂによってマルチモードで伝搬する。なお、内側クラッド部２７Ｂｂの屈折率は、光増幅ファイバ２７Ｂの長手方向に垂直な断面において略均一であるため、当該断面における励起光の強度分布も略均一となる。すると、光増幅ファイバ２７Ｂのコア部２７Ｂａａ〜７Ｂａｒのそれぞれに添加されたＥｒは励起光を吸収し、光励起される。そこに、信号光がコア部２７Ｂａａによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は光増幅される。光増幅ファイバ２７Ｂは増幅した信号光を光合分波器９に出力する。
【０１４５】
さらに、信号光は、接続光ファイバ１１を伝搬してコア部２７Ｂａｋに入力される。そして、信号光がコア部２７Ｂａｋによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。さらに、信号光は、接続光ファイバ３１を伝搬してコア部２７Ｂａｒに入力される。そして、信号光がコア部２７Ｂａｒによってシングルモードで伝搬されることにより、誘導放出現象が発生し、信号光は再び光増幅される。最終的に出力光ファイバ１４から出力される。
【０１４６】
ここで、上述したように、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆよりもコア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌの方が、コア直径が大きく、コア部２７Ｂａｇ〜７Ｂａｌよりもコア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒの方が、コア直径が大きい。その結果、コア部２７Ｂａｋは、コア部２７Ｂａａよりも、励起光をより多く吸収し、より強く励起された状態となる。同様に、コア部２７Ｂａｒは、コア部２７Ｂａｋよりも、励起光をより多く吸収し、より強く励起された状態となる。その結果、異なるコア部群２７Ｂｄ、２７Ｂｅ、２７Ｂｆにそれぞれ属するコア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒとの間で信号光に与える利得が互いに異なる。具体的には、コア部２７Ｂａｋの方がコア部２７Ｂａａよりも、信号光に対して与える利得が高く、コア部２７Ｂａｒの方がコア部２７Ｂａｋよりも、信号光に対して与える利得が高い。コア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒとの間の利得差はたとえば３〜４ｄＢ程度であり、５ｄＢ以上が好ましいが、利得差の値はこれに限られない。また、利得差はＥｒの添加濃度、コア直径または励起光強度などにより調整することができる。
【０１４７】
以上説明したように、光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて光増幅ファイバ２７Ｂを使用した光ファイバ増幅器では、光増幅ファイバ２７Ｂが、異なるコア部群２７Ｂｄ、２７Ｂｅ、２７Ｂｆにそれぞれ属するコア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒとの間で信号光に与える利得が互いに異なるように構成されており、かつ、コア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒ同士が直列接続されており、コア部２７Ｂａａが１段目、コア部２７Ｂａｋが２段目、コア部２７Ｂａｒが３段目である３段光増幅ファイバ構造を構成している。これにより、この光ファイバ増幅器は３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能である。さらに、コア部２７Ｂａａとコア部２７Ｂａｋとコア部２７Ｂａｒとをクラッド励起により一括励起しているので、この光ファイバ増幅器は低消費電力化が可能である。
【０１４８】
（構成例７）
図１２は、光増幅ファイバの構成例７の模式的な断面図である。光増幅ファイバ２７Ｃは、Ｅｒが添加された６個のコア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｆと、ＥｒとＹｂとが共添加された１２個のコア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｒと、コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｒの外周に形成された内側クラッド部２７Ｃｂと、内側クラッド部２７Ｃｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１４９】
コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｒは、６個のコア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｆで構成されるコア部群２７Ｃｄと、６個のコア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｌで構成されるコア部群２７Ｃｅと、６個のコア部２７Ｃａｍ〜２７Ｃａｒで構成されるコア部群２７Ｃｆとからなる。コア部群２７Ｃｄのコア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｆ、コア部群２７Ｃｅのコア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｌ、コア部群２７Ｃｆのコア部２７Ｃａｍ〜２７Ｃａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１５０】
また、内側クラッド部２７Ｃｂは、コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｒの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７Ｃｂよりも屈折率が低い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ２７Ｃの構成材料の例は光増幅ファイバ２７Ａの場合と同様である。
【０１５１】
ここで、光増幅ファイバ２７Ｃでは、コア直径および内側クラッド部２７Ｃｂに対する比屈折率差については、コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｒの全てで略等しい。また、Ｅｒの添加濃度については、コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｆの全てで略等しい。また、ＥｒおよびＹｂの添加濃度については、コア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｌの全てで略等しく、コア部２７Ｃａｍ〜２７Ｃａｒの全てで略等しくかつコア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｌよりも添加濃度が高い。
【０１５２】
光増幅ファイバ２７Ａと光増幅ファイバ２７Ｃとを比較すると、光増幅ファイバ２７Ａでは、コア部２７Ａａａ〜２７Ａａｆが形成する六角形と、コア部２７Ａａｇ〜２７Ａａｌが形成する六角形と、コア部２７Ａａｍ〜２７Ａａｒが形成する六角形とが、光増幅ファイバ２７Ａの中心軸を中心として、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっている。これに対して、光増幅ファイバ２７Ｃでは、コア部２７Ｃａａ〜２７Ｃａｆが形成する六角形と、コア部２７Ｃａｍ〜２７Ｃａｒが形成する六角形とは、光増幅ファイバ２７Ｃの中心軸を中心として、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっているが、コア部２７Ｃａｇ〜２７Ｃａｌが形成する六角形は、これらの六角形に対して中心軸回りに時計回りに３０°回転させた配置となっている。
【０１５３】
このように、各コア部群２７Ｃｄ、２７Ｃｅ、２７Ｃｆに属するコア部が形成する六角形の少なくとも１つを中心軸回りに回転させるようにコア部を配置することで、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが容易になる。
【０１５４】
光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて光増幅ファイバ２７Ｃを使用した光ファイバ増幅器においても、３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能であり、かつ低消費電力化が可能である。
【０１５５】
（構成例８）
図１３は、光増幅ファイバの構成例８の模式的な断面図である。光増幅ファイバ２７Ｄは、Ｅｒが添加された１８個のコア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｒと、コア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｒの外周に形成された内側クラッド部２７Ｄｂと、内側クラッド部２７Ｄｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１５６】
コア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｒは、６個のコア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆで構成されるコア部群２７Ｄｄと、６個のコア部２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌで構成されるコア部群２７Ｄｅと、６個のコア部２７Ｄａｍ〜２７Ｄａｒで構成されるコア部群２７Ｄｆとからなる。コア部群２７Ｄｄのコア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆ、コア部群２７Ｄｅのコア部２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌ、コア部群２７Ｄｆのコア部２７Ｄａｍ〜２７Ｄａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１５７】
また、内側クラッド部２７Ｄｂは、３個の内側副クラッド部２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂ、２７Ｄｂｃを有し、異なるコア部群２７Ｄｄ、２７Ｄｅ、２７Ｄｆに属するコア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆ、２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌ、２７Ｄａｍ〜２７Ｄａｒは、それぞれ異なる内側副クラッド部２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂ、２７Ｄｂｃに囲まれている。具体的には、コア部群２７Ｄｄに属するコア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆは、断面円形の内側副クラッド部２７Ｄｂａに囲まれており、コア部群２７Ｄｅに属するコア部２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌは、内側副クラッド部２７Ｄｂａの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部２７Ｄｂｂに囲まれており、コア部群２７Ｄｆに属するコア部２７Ｄａｍ〜２７Ｄａｒは、内側副クラッド部２７Ｄｂｂの外周に形成されたリング状の内側副クラッド部２７Ｄｂｃに囲まれている。
【０１５８】
また、光増幅ファイバ２７と同様に、内側クラッド部２７Ｄｂは、コア部２７Ｄａａ〜７Ｄａｌの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７Ｄｂよりも屈折率が低い。また、内側副クラッド部２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂ、２７Ｄｂｃは、互いに屈折率が異なる。具体的には、内側副クラッド部２７Ｄｂｂの方が内側副クラッド部２７Ｄｂａよりも屈折率が高く、内側副クラッド部２７Ｄｂｃの方が内側副クラッド部２７Ｄｂｂよりも屈折率が高い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ２７Ｄの構成材料の例は光増幅ファイバ２７の場合と同様である。
【０１５９】
また、光増幅ファイバ２７Ｄでは、コア直径、Ｅｒの添加濃度、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差については、コア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｒの全てで略等しい。なお、たとえば、コア直径は２〜６μｍであり、Ｅｒの添加濃度は３００〜３０００ｐｐｍであり、および囲まれているクラッド部に対する比屈折率差は０．３〜１．５％である。
【０１６０】
光増幅ファイバ２７と光増幅ファイバ２７Ｄとを比較すると、光増幅ファイバ２７Ｄの内側副クラッド部２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂの外径が、それぞれ、光増幅ファイバ２７の内側副クラッド部２７ｂａ、２７ｂｂの外径よりも大きい。また、コア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆ、コア部２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌの光増幅ファイバ２７Ｄの中心軸からの距離も、コア部２７ａａ〜２７ａｆ、コア部２７ａｇ〜２７ａｌの光増幅ファイバ２７の中心軸からの距離よりもそれぞれ大きい。また、光増幅ファイバ２７Ｄの内側副クラッド部２７Ｄｂｃの径方向における幅が、光増幅ファイバ２７の内側副クラッド部２７ｂｃの径方向における幅よりも小さい。内側副クラッド部２７Ｄｂｃは、たとえば純石英ガラスからなるが、その幅は、光増幅ファイバ２７Ｄの直径（外側クラッド部２７ｃの外径）に対して１０〜９０％の大きさとなるように自由に選択できる。また、光増幅ファイバ２７では、コア部２７ａａ〜２７ａｆが形成する六角形と、コア部２７ａｇ〜２７ａｌが形成する六角形と、コア部２７ａｍ〜２７ａｒが形成する六角形とが、光増幅ファイバ２７の中心軸を中心とし、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっている。これに対して、光増幅ファイバ２７Ｄでは、コア部２７Ｄａａ〜２７Ｄａｆが形成する六角形と、コア部２７Ｄａｍ〜２７Ｄａｒが形成する六角形とは、光増幅ファイバ２７Ｄの中心軸を中心として、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっているが、コア部２７Ｄａｇ〜２７Ｄａｌが形成する六角形は、これらの六角形に対して中心軸回りに時計回りに３０°回転させた配置となっている。
【０１６１】
内側副クラッド部２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂの外径を調整したり、各コア部群２７Ｄｄ、２７Ｄｅ、２７Ｄｆに属するコア部が形成する六角形の少なくとも１つを中心軸回りに回転させるようにコア部を配置したりすることにより、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが容易になる。
【０１６２】
光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて光増幅ファイバ２７Ｄを使用した光ファイバ増幅器においても、３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能であり、かつ低消費電力化が可能である。
【０１６３】
（構成例９）
図１４は、光増幅ファイバの構成例９の模式的な断面図である。光増幅ファイバ２７Ｅは、Ｅｒが添加された１８個のコア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒと、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒの外周に形成された内側クラッド部２７Ｅｂと、内側クラッド部２７Ｅｂの外周に形成された外側クラッド部２７ｃと、を有するダブルクラッド構造の光増幅ファイバである。
【０１６４】
コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒは、６個のコア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆで構成されるコア部群２７Ｅｄと、６個のコア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌで構成されるコア部群２７Ｅｅと、６個のコア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒで構成されるコア部群２７Ｅｆとからなる。コア部群２７Ｅｄのコア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆ、コア部群２７Ｅｅのコア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌ、コア部群２７Ｅｆのコア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒはそれぞれ六角形状に配置されている。
【０１６５】
また、内側クラッド部２７Ｅｂは、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒの屈折率よりも屈折率が低い。また、外側クラッド部２７ｃは、内側クラッド部２７Ｅｂよりも屈折率が低い。このような屈折率の関係を実現するための光増幅ファイバ２７Ｅの構成材料の例は構成例６の光増幅ファイバ２７Ｂの場合と同様である。
【０１６６】
ここで、光増幅ファイバ２７Ｅでは、Ｅｒの添加濃度および内側クラッド部２７Ｅｂに対する比屈折率差については、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒの全てで略等しい。ただし、コア直径については、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆの全てで略等しく、コア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌの全てで略等しく、コア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒの全てで略等しいが、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆとコア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌとコア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒでは互いに異なる。具体的には、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆよりもコア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌの方が、コア直径が大きく、コア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌよりもコア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒの方が、コア直径が大きい。
【０１６７】
光増幅ファイバ２７Ｂと光増幅ファイバ２７Ｅとを比較すると、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆ、コア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌの光増幅ファイバ２７Ｅの中心軸からの距離が、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆ、コア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌの光増幅ファイバ２７Ｂの中心軸からの距離よりもそれぞれ大きい。また、光増幅ファイバ２７Ｂでは、コア部２７Ｂａａ〜２７Ｂａｆが形成する六角形と、コア部２７Ｂａｇ〜２７Ｂａｌが形成する六角形と、コア部２７Ｂａｍ〜２７Ｂａｒが形成する六角形とが、光増幅ファイバ２７Ｂの中心軸を中心として、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっている。これに対して、光増幅ファイバ２７Ｅでは、コア部２７Ｅａａ〜２７Ｅａｆが形成する六角形と、コア部２７Ｅａｍ〜２７Ｅａｒが形成する六角形とは、光増幅ファイバ２７Ｅの中心軸を中心として、頂点が径方向に沿って並んでいる同心となっているが、コア部２７Ｅａｇ〜２７Ｅａｌが形成する六角形は、これらの六角形に対して中心軸回りに時計回りに３０°回転させた配置となっている。
【０１６８】
各コア部群２７Ｅｄ、２７Ｅｅ、２７Ｅｆに属するコア部が形成する六角形の少なくとも１つを中心軸回りに回転させるようにコア部を配置したりすることにより、隣接するコア部間での信号光のクロストークが−４０ｄＢ以下となるような距離に設定することが容易になる。
【０１６９】
光ファイバ増幅器２００において光増幅ファイバ２７に代えて光増幅ファイバ２７Ｅを使用した光ファイバ増幅器においても、３段光増幅ファイバ構造を有しながら小型化が可能であり、かつ低消費電力化が可能である。
【０１７０】
また、上記実施形態では、光ファイバ増幅器が有する多段光増幅ファイバ構造の段数は２段または３段であり、多段光増幅ファイバ構造の数は６個であるが、より多数の段数の多段光増幅ファイバ構造をより多く有することができるように設計された光増幅ファイバを用いれば、より多段かつ多くの多段光増幅ファイバ構造を有する光ファイバ増幅器を実現できる。たとえば、ｎ、ｍを２以上の整数として、多段光増幅ファイバ構造における段数をｎとし、光増幅ファイバにおけるコア部群の数をｎ以上とし、光増幅ファイバにおけるコア部の数をｎ×ｍとすると、光ファイバ増幅器はｍ個の多段光増幅ファイバ構造を有することができる。また、このとき励起光源の数をｍより小さくすると、励起光源の数を多段光増幅ファイバ構造の数よりも少なくできるので、低消費電力の点で好適である。
【０１７１】
また、上記実施形態では、利得がより大きいコア部をより後段に接続し、多段光増幅ファイバ構造を構成しているが、本発明はこれに限られない。すなわち、光ファイバ増幅器の設計や仕様に応じて、利得がより小さいコア部をより後段に接続したり、利得の大きさに依存しない順番でコア部を接続したりして、多段光増幅ファイバ構造を構成してもよい。
【０１７２】
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。たとえば、光増幅ファイバにおける異なるコア部群に属するコア部は、（１）互いに屈折率が異なる複数の内側副クラッド部に囲まれている、（２）希土類元素の添加濃度が互いに異なる、（３）添加されている希土類元素の種類が互いに異なる、（４）コア直径が互いに異なる、の（１）〜（４）の特性を適宜組み合わせた特性を有するものとできる。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】
【０１７３】
１、１Ａ  入力光ファイバ
２、２Ａ、１０、１０Ａ、１３、１３Ａ、３０  光アイソレータ
３、９、２３、２９  光合分波器
３ａ〜３ｌ、２３ａ〜２３ｒ  入力側光ファイバ
９ｍ、２９ｓ  入力側マルチコア光ファイバ
３ｍ、４ａ、２３ｓ、２４ａ  出力側マルチコア光ファイバ
９ａ〜９ｌ、２９ａ〜２９ｒ  出力側光ファイバ
４、２４  ＷＤＭカプラ
５  励起光源
６  マルチモード光ファイバ
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅ  光増幅ファイバ
７ａａ〜７ａｌ、７Ａａａ〜７Ａａｌ、７Ｂａａ〜７Ｂａｌ、７Ｃａａ〜７Ｃａｌ、７Ｄａａ〜７Ｄａｌ、２７ａａ〜２７ａｒ、２７Ａａａ〜２７Ａａｒ、２７Ｂａａ〜２７Ｂａｒ、２７Ｃａａ〜２７Ｃａｒ、２７Ｄａａ〜２７Ｄａｒ、２７Ｅａａ〜２７Ｅａｒ  コア部
７ｂ、７Ａｂ、７Ｂｂ、７Ｃｂ、７Ｄｂ、２７ｂ、２７Ａｂ、２７Ｂｂ、２７Ｃｂ、２７Ｄｂ、２７Ｅｂ  内側クラッド部
７ｄ、７ｅ、７Ａｄ、７Ａｅ、７Ｂｄ、７Ｂｅ、７Ｃｄ、７Ｃｅ、７Ｄｄ、７Ｄｅ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ、２７Ａｄ、２７Ａｅ、２７Ａｆ、２７Ｂｄ、２７Ｂｅ、２７Ｂｆ、２７Ｃｄ、２７Ｃｅ、２７Ｃｆ、２７Ｄｄ、２７Ｄｅ、２７Ｄｆ、２７Ｅｄ、２７Ｅｅ、２７Ｅｆ  コア部群
７ｂａ、７ｂｂ、７Ｃｂａ、７Ｃｂｂ、２７ｂａ、２７ｂｂ、２７ｂｃ、２７Ｄｂａ、２７Ｄｂｂ、２７Ｄｂｃ  内側副クラッド部
７ｃ、２７ｃ  外側クラッド部
８  残留励起光処理部
１１、１１Ａ、３１  接続光ファイバ
１２、１２Ａ、３２  ＡＳＥカットフィルタ
１４、１４Ａ  出力光ファイバ
１５、１５Ａ、２５  多段光増幅ファイバ構造
１００、１００Ａ、２００  光ファイバ増幅器
ＣＰ１、ＣＰ２  接続点
Ｐ１、Ｐ２  屈折率プロファイル
【図１】
0006734100.tif 000002
【図２】
0006734100.tif 000003
【図３】
0006734100.tif 000004
【図４】
0006734100.tif 000005
【図５】
0006734100.tif 000006
【図６】
0006734100.tif 000007
【図７】
0006734100.tif 000008
【図８】
0006734100.tif 000009
【図９】
0006734100.tif 000010
【図１０】
0006734100.tif 000011
【図１１】
0006734100.tif 000012
【図１２】
0006734100.tif 000013
【図１３】
0006734100.tif 000014
【図１４】
0006734100.tif 000015