(57)【要約】【課題】  高密度化された複数信号チャネルを含む多重化信号光の伝送においても信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減するとともに曲げロスをも効果的に低減し得る光増幅用ファイバ等を提供する。【解決手段】  光増幅モジュール１は、入力コネクタ１１から出力コネクタ１２へ至る信号光伝搬経路上に順に配置された、光アイソレータ２１、ＷＤＭカプラ３１、Ｅｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）５１、ＷＤＭカプラ３２及び光アイソレータ２２を備えるとともに、さらに、ＷＤＭカプラ３１に接続された励起光源４１、及び、ＷＤＭカプラ３２に接続された励起光源４２を備える。ＥＤＦ５１は、波長１６０７ｎｍにおいて、基底モードに対するモードフィールド径（ＭＦＤ）が１０μｍ以上であり、基底モードに対するＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／カットオフ波長）が６.８以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を増幅し得る光ファイバであって、波長１６０７ｎｍの諸特性として、基底モード光に対して１０μｍ以上のモードフィールド径と、基底モード光に対して６．８以下のＭＡＣ値を有する光増幅用ファイバ。
【請求項２】
前記モードフィールド径より大きく、かつ前記モードフィールド径の２倍より小さい直径のＥｒ添加領域を備えたことを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
【請求項３】
前記モードフィールド径より大きく、かつ前記モードフィールド径の２倍より小さい直径のコア領域を備えたことを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
【請求項４】
前記光増幅用ファイバの光増幅帯域全体において、前記光増幅用ファイバの光入射端での伝搬可能な横モードの数は２以上４０以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
【請求項５】
入力端から入力された信号光を増幅し、増幅された信号光を出力端から出力する光増幅モジュールであって、
前記入力端と前記出力端との間に位置する前記信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成する第１光増幅用ファイバとして、請求項１〜４のいずれか１項記載の光増幅用ファイバを備えた光増幅モジュール。
【請求項６】
前記入力端と前記出力端との間に位置する前記信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成し、基底モード光に対して波長１６０７ｎｍよりも短いカットオフ波長を有する第２光増幅用ファイバをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の光増幅モジュール。
【請求項７】
前記第２光増幅用ファイバは、前記第１光増幅用ファイバの光入射端側に配置されたことを特徴とする請求項６記載の光増幅モジュール。
【請求項８】
前記第２光増幅用ファイバは、前記第１光増幅用ファイバの光入射端側及び光出射端側に配置されたことを特徴とする請求項６記載の光増幅モジュール。
【請求項９】
前記第１光増幅用ファイバは、Ｅｒ添加光ファイバであることを特徴とする請求項５記載の光増幅モジュール。
【請求項１０】
前記第２光増幅用ファイバは、Ｅｒ添加光ファイバであることを特徴とする請求項６記載の光増幅モジュール。
【請求項１１】
前記第１光増幅用ファイバにおけるコア領域は、中心から径方向に所定距離離れた位置で屈折率が最大となる屈折率プロファイルを有することを特徴とする請求項５記載の光増幅モジュール。
【請求項１２】
前記第１光増幅用ファイバと前記第２光増幅用ファイバとの間に接続される接続用ファイバを備え、前記接続用ファイバのコア領域は、前記第１光増幅用ファイバのコア径と同程度の外径を有するとともに、中心において屈折率が最大値となる屈折率プロファイルを有することを特徴とする請求項１１記載の光増幅モジュール。
【請求項１３】
入力端から入力された信号光を増幅し、増幅された信号光を出力端から出力する光増幅モジュールであって、
前記入力端と前記出力端との間に位置する前記信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成する第１光増幅用ファイバとして、請求項１〜４のいずれか１項記載の光増幅用ファイバを備えるとともに、
前記第１光増幅用ファイバの光入射端及び光出射端の少なくとも一方側に融着接続されたシングルモードファイバを備えた光増幅モジュール。
【請求項１４】
前記第１光増幅用ファイバと前記シングルモードファイバは、０．３ｄＢ以下の接続損失で融着接続されていることを特長とする請求項１３記載の光増幅モジュール。
【請求項１５】
前記第１光増幅用ファイバと前記シングルモードファイバとの接続損失の変化は、−５〜＋６５℃の温度範囲において０．２ｄＢ以下である請求項１３記載の光増幅モジュール。
【請求項１６】
前記第１光増幅用ファイバと前記シングルモードファイバは、加熱時間と過熱パワーとの積がシングルモードファイバ同士が融着接続される際の加熱時間と加熱パワーの積と同じになるかそれよりも小さくなる条件で融着接続されることを特徴とする請求項１３記載の光増幅モジュール。
【請求項１７】
前記第１光増幅用ファイバと前記シングルモードファイバとを融着接続する際の加熱時間は、シングルモードファイバ同士が融着接続される際の加熱時間の２／３程度であることを特徴とする請求項１６記載の光増幅モジュール。
【請求項１８】
前記第１光増幅用ファイバと前記シングルモードファイバの融着接続部分で発生するクロストークは、電力比で一箇所当たり０．６％以下であることを特徴とする請求項１３記載の光増幅モジュール。
【請求項１９】
前記シングルモードファイバとして、２つの光ファイバが前記第１光増幅用ファイバの光入射端と光出射端のそれぞれに融着接続され、
前記第１光増幅用ファイバの光入射端において高次モードに変換される一方で光出射端において基底モードに変換される光成分と、基底モードのまま前記第１光増幅用ファイバを伝搬する光成分とのクロストークは、電力比で４５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１３記載の光増幅モジュール。
【請求項２０】
入力端から入力された信号光を増幅し、増幅された信号光を出力端から出力する光増幅モジュールであって、
前記入力端と前記出力端との間に位置する前記信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成する第１光増幅用ファイバとして、請求項１〜４のいずれか１項記載の光増幅用ファイバを備え、
前記第１光増幅用ファイバは、Ｌバンド利得を稼ぐのに十分な長さを有する光増幅モジュール。
【請求項２１】
前記第１光増幅用ファイバは、３２０ｄＢの吸収条長積に相当する長さを有することを特徴とする請求項２０記載の光増幅モジュール。
【請求項２２】
入力端から入力された信号光を増幅し、増幅された信号光を出力端から出力する光増幅モジュールであって、
前記入力端と前記出力端との間に位置する前記信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成する第１光増幅用ファイバとして、請求項１〜４のいずれか１項記載の光増幅用ファイバを備え、
前記第１光増幅用ファイバは、単位長当たり１７．２ｄＢ／ｍ以上の吸収条長積ピークを有する光増幅モジュール。
【請求項２３】
互い隣接するチャネルの光周波数間隔が２５ＧＨｚ以下である複数チャネルの信号光を前記信号光伝送経路を介して伝送する光通信システムであって、
請求項５〜２４のいずれか１項記載の光増幅モジュールを備えた光通信システム。
【請求項２４】
請求項５〜２４のいずれか１項記載の光増幅モジュールを利用して信号光を増幅させる光増幅方法であって、
前記光増幅モジュールにおける前記第１光増幅用ファイバへの総信号光入力パワーを、＋１０ｄＢｍ以上になるように設定している光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光を増幅し得る光増幅用ファイバ、この光増幅用ファイバを含む光増幅モジュール、この光増幅モジュールを含む光通信システム、及びこの光増幅モジュールを利用した光増幅方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムに要求される伝送容量は増大しつつあり、現在主流となっている波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光伝送における信号チャネル数は増大を余儀なくされている。然るに、従来どおりのチャネル間隔（波長間隔）のまま、チャネル数を増大させれば、必要となる信号波長帯域幅が広がってしまい、現時点で使用可能な光増幅技術であるＥｒ添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ: Erbium-Doped Fiber Amplifier）の光増幅帯域をも上回ってしまう可能性がある。一方、チャネル間隔を、従来のＩＴＵグリッドの１００ＧＨｚから５０ＧＨｚへ、更には２５ＧＨｚへと半減させて、信号光を高密度化することは、光増幅帯域の幅は従来通りで、伝送容量を増大させるという観点からは、望ましいアプローチである。
【０００３】
ただし、信号光を高密度化する場合、四光波混合（ＦＷＭ: Four-Wave-Mixing）に代表される信号チャネル間の非線形相互作用が増強されて、信号品質が劣化することが懸念される。ＦＷＭにおける共役波の発生効率ηは以下の式（１）で近似され、チャネル間隔Δλが半減した場合には、発生効率ηは１６倍（デシベル換算で１２ｄＢ）にもなると予想される。
【数１】
2005101590.tif 000003
【０００４】
ここで、αは、伝送用ファイバの場合は吸収係数であり、光増幅用ファイバの場合は単位長さ当りの吸収条長積ピークである。例えばＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ: Erbium-Doped Fiber）の場合、αは、Ｅｒ添加濃度、Ｅｒ添加領域と信号光モードフィールドとの重なり、ならびに、ガラス組成により決まるＥｒイオンの吸収断面積により決定される。さらに、ＭＦＤ（Mode Field Diameter）は信号光の基底モードに対するモードフィールド径であり、Ｄは波長分散であり、Δλはチャネル間隔である。なお、Δλのみは信号光源側の設定に依存するパラメータであるので、純粋にＥＤＦの特性を比較するため、便宜的に以下の式（２）に示されたη０を導入する。
【数２】
2005101590.tif 000004
【０００５】
上記式（１）（または、上記式（２））中でΔλと同じ次数を有するのはＭＦＤのみであり、ＭＦＤの拡大がηの低減には最も有効である。この現象は、伝送用ファイバのみならず中継器として利用されるＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）などの光ファイバ増幅器の内部でも発生することが指摘されている。この傾向は、特に長尺のＥＤＦを必要とするＬバンドＥＤＦＡの内部で顕著である。
【０００６】
上記（１）式中のη（または、上記式（２）中のη０）を低減するための、最も単純で他のパラメータと独立した手法は、特許文献２の実施例１又は３のように、Ｅｒ濃度を高めることである。しかしながら、Ｅｒ濃度が高くなり過ぎると、Ｅｒイオン同士がエネルギーの授受を行い光増幅に関与しなくなる現象（いわゆる濃度消光）が顕在化して、励起効率が劣化する。
【０００７】
上記式（１）中のη（または、上記式（２）中のη０）を低減するための他の手法として、特許文献１又は特許文献２には、コア径を増大させること、Ｅｒ添加領域の直径を拡大すること、ＭＦＤを拡大すること、屈折率プロファイルを工夫して波長分散を大きくすること等が提案されている。
【０００８】
加えて、非特許文献１には、マルチモード光増幅用ファイバへのシングルモード信号光入力に、複雑なレンズ系により構成されたモードコンバータを利用する技術が開示されている。このマルチモード光増幅用ファイバにおける基底モード光の伝搬可能な長さは、高次モードへの結合効率が１／ｅ２となる長さに設定され、このように緩い基準でも伝搬可能な長さは３ｍ程度である。また、特許文献３におけるマルチモード光増幅用ファイバにおける基底モード光の伝搬可能長さは、精々１．１ｍである。
【特許文献１】特許第３２２８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１５７１号公報
【特許文献３】米国特許第５，８１８，６３０号
【非特許文献１】M.E. Fermann, "Single-mode excitation of multimode fibers with ultrafast pulses", Optics Letters, Vol. 23, No. 1, p. 52, 1998
【非特許文献２】T. Mizuochi, et al., OFC96, Tech. Dig., WF2, 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明者らは、従来の光増幅用ファイバについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上記式（１）から明らかなように、チャネル間隔Δλと同じ次数を有するのはＭＦＤのみであり、ＭＦＤの拡大がη０の低減には最も有効である。然るに、上記特許文献１及び特許文献２において、ＭＦＤを拡大した構成は、特許文献１の実施例２及び特許文献２の実施例３のみである。これは、ＭＦＤを拡大して、かつ上記全ての従来技術のようにカットオフ波長をすべての信号光波長より短く保とうとすれば、ＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／カットオフ波長）の増大につながり、曲げロスの増加が顕在化してしまうためである。
【００１０】
また、上記特許文献３及び非特許文献１に示されたマルチモード光増幅用ファイバのコア径、４５〜５０μｍと大き過ぎるため、Ｌバンド信号光に対する増幅利得を十分に稼ぐ程度の長さが確保できない。
【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、光周波数間隔が２５ＧＨｚ以下に高密度化された複数信号チャネルを含む信号光（複数信号チャネルが多重化された多重化信号光）であっても信号チャネル間の非線形相互作用を低減することができかつ曲げロスをも低減することができる構造を備えた光増幅用ファイバ、光増幅モジュール、光通信システム及び光増幅方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る光増幅用ファイバは、光を増幅し得る光ファイバであって、光増幅帯域の最長波長（Ｌバンドの信号増幅を想定しているため１６０７ｎｍ）における諸特性として、基底モードに対して１０μｍ以上のモードフィールド径と、基底モードに対して６．８以下のＭＡＣ値を有する。このような構成により、この光増幅用ファイバは、信号チャネルが高密度化された多重化信号光が伝搬する場合であっても、信号チャネル間の非線形相互作用を効果的に低減することができ、かつ、曲げロスをも効果的に低減することができる。
【００１３】
この発明に係る光増幅用ファイバは、モードフィールド径より大きく、かつモードフィールド径の２倍より小さい直径のＥｒ添加領域を備えるのが好ましい。この場合、吸収条長積が高く、励起効率の悪化が抑制される。また、コア部分の直径も、モードフィールド径より大きく、かつモードフィールド径の２倍より小さいのが好ましい。この場合、曲げ損失に強く、モードフィールド径を大きくすることが可能になる。
【００１４】
この発明に係る光増幅用ファイバは、光増幅帯域全体において、伝搬可能な横モードの数が２以上４０以下であるマルチモード光増幅用ファイバであるのが好ましい。この場合、十分に非線形相互作用を低減することができ、かつ、実装時に不都合を生じない。
【００１５】
上述のような構造を備えた光増幅用ファイバは、入力端から入力された信号光を増幅し、増幅された信号光を出力端から出力する光増幅モジュール（この発明に係る光増幅モジュール）への適用が可能である。この場合、光増幅モジュールは、入力端と出力端との間に位置する信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成する第１光増幅用ファイバとして、上述のような構造を備えた光増幅用ファイバ（この発明に係る光増幅用ファイバ）を備える。光増幅モジュールでは、この第１光増幅用ファイバ内において信号光が増幅されるので、信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減され得る。
【００１６】
この発明に係る光増幅モジュールは、入力端と出力端との間に位置する信号光の伝搬経路の少なくとも一部を構成し、基底モード光に対して光増幅帯域の最短波長（波長１６０７ｎｍ）より短いカットオフ波長を有する第２光増幅用ファイバをさらに備えるのが好ましい。この第２光増幅用ファイバは、上記第１光増幅用ファイバの光入射端側に配置されるのがよい。この場合、第１及び第２光増幅用ファイバ双方により信号光が増幅されるので、信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減されるとともに、励起効率の劣化が効果的に抑制され得る。また、この発明に係る光増幅モジュールは、第２光増幅用ファイバとして２つの光ファイバが、第１光増幅用ファイバの光入射端側及び光出射端側の双方に配置された構成であってもよい。この場合、さらに、雑音指数の劣化が効果的に抑制され得る。
【００１７】
この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバはＥｒ添加光ファイバであってもよい。また、上記第２光増幅用ファイバもＥｒ添加光ファイバであってもよい。この場合には優れた励起効率が得られる。
【００１８】
この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバにおけるコア領域は、中心から径方向に所定距離離れた位置が最大となる屈折率プロファイルを有するのが好ましい。この場合、上記第１光増幅用ファイバのモードフィールド径が拡大されて、信号チャネル間の非線形相互作用が十分に低減され得る。また、この発明に係る光増幅モジュールは、上記第１光増幅用ファイバと第２光増幅用ファイバとの間に配置された接続用ファイバを備えてもよい。この接続用ファイバのコア領域は、第１光増幅用ファイバのコア径と同程度の外径を有するとともに、中心において最大となる屈折率プロファイルを有するのが好ましい。この場合には融着接続損失が低減され得る。
【００１９】
この発明に係る光増幅モジュールは、上記第１光増幅用ファイバの光入射端及び光出射端の少なくとも一方側に融着接続されたシングルモードファイバをさらに備えてもよい。この場合、融着接続による接続損失は、０．３ｄＢ以下であるのが好ましい。加えて、これら第１光増幅用ファイバとシングルモードファイバとの接続損失の変化は、−５〜＋６５℃の温度範囲において０．２ｄＢ以下であるのが好ましい。
【００２０】
この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバと上記シングルモードファイバは、加熱時間と過熱パワーとの積がシングルモードファイバ同士が融着接続される際の加熱時間と加熱パワーの積と同じになるかそれよりも小さくなる条件で融着接続されるのが好ましい。具体的に上記第１光増幅用ファイバと上記シングルモードファイバとを融着接続する際の加熱時間は、実用的な単純構成を実現可能にするとともに製造を容易にするため、シングルモードファイバ同士が融着接続される際の加熱時間の２／３程度であるのが好ましい。
【００２１】
また、この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバと上記シングルモードファイバの融着接続部分で発生するクロストークは、電力比で一箇所当たり０．６％以下であるのが好ましい。また、上記シングルモードファイバとして、２つの光ファイバが第１光増幅用ファイバの光入射端と光出射端のそれぞれに融着接続された構成において、第１光増幅用ファイバの光入射端において高次モードに変換される一方で光出射端において基底モードに変換される光成分と、基底モードのまま第１光増幅用ファイバを伝搬する光成分とのクロストークは、電力比で４５ｄＢ以上であるのが好ましい。
【００２２】
一方、この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバは、Ｌバンド利得を稼ぐのに十分な長さを有するのが好ましい。具体的に上記第１光増幅用ファイバは、３２０ｄＢの吸収条長積に相当する長さを有するのが好ましい。また、この発明に係る光増幅モジュールにおいて、上記第１光増幅用ファイバは、単位長当たり１７．２ｄＢ／ｍ以上の吸収条長積ピークを有するのが好ましい。
【００２３】
この発明に係る光通信システムは、上述のような構造を備えた光増幅モジュールが信号光伝送経路上に配置された構成を備える。そして、互いに隣接する２チャネルの光周波数間隔が２５ＧＨｚ以下である複数チャネルの信号光は、上記光伝送経路を伝搬する途中、この光増幅モジュールにより増幅される。この光通信システムは、光周波数利用効率が高く、信号光チャネル間の非線形相互作用が低減される。
【００２４】
なお、この発明に係る光増幅方法は、上述のような構造を備えた光増幅モジュールを利用し、互いに波長が異なる複数チャネルの信号を増幅するための光増幅方法であって、第１光増幅用ファイバへの総信号光入力パワーを＋１０ｄＢｍ以上になるように設定する。この場合、信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減されるとともに励起効率の劣化が効果的に抑制され得る。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、高密度化された複数信号チャネルを含む多重化光の伝送であっても信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減されるとともに、曲げロスも効果的に低減され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明に係る光増幅用ファイバ、光増幅モジュール、光通信システムおよび光増幅方法の各実施形態を、図１〜図２３を用いて詳細に説明する。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。
【００２７】
図１は、この発明に係る光増幅モジュールの第１実施形態の構成を示す図である。この図１において、第１実施形態に係る光増幅モジュール１は、入力端である入力コネクタ１１を介して入力されたＣバンド又はＬバンドの信号光（複数信号チャネルが多重化された多重化信号光）を増幅し、増幅された信号光を出力端である出力コネクタ１２介して外部（伝送用ファイバ）へ出力する。この光増幅ジュール１は、入力コネクタ１１から出力コネクタ１２へ至る信号光伝搬経路上に順に配置された、光アイソレータ２１、ＷＤＭカプラ３１、Ｅｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）５１、ＷＤＭカプラ３２及び光アイソレータ２２を備える。また、この光増幅モジュール１は、ＷＤＭカプラ３１に接続された励起光源４１、及び、ＷＤＭカプラ３２に接続された励起光源４２も備えている。ＥＤＦ５１の両端は、接続端子としてのシングルモードファイバ８１、８２に融着接続されている。なお、図中の矢印Ａ、Ｂは、ＥＤＦ５１とシングルモードファイバ８１、８２の融着接続部分を示す。
【００２８】
光アイソレータ２１は、入力コネクタ１１からＷＤＭカプラ３１へ向かう順方向には光を通過させるが、逆方向には光を通過させない。ＷＤＭカプラ３１は、光アイソレータ２１から到達した信号光をＥＤＦ５１へ出力するとともに、励起光源４１から到達した励起光もＥＤＦ５１へ出力する。ＷＤＭカプラ３２は、ＥＤＦ５１から到達した信号光を光アイソレータ２２へ出力するとともに、励起光源４２から到達した励起光もＥＤＦ５１へ出力する。光アイソレータ２２は、ＷＤＭカプラ３２から入力コネクタ１２へ向かう順方向には光を通過させるが、逆方向には光を通過させない。また、励起光源４１、４２それぞれは、ＥＤＦ５１に添加されたＥｒイオンを励起し得る波長（０.９８μｍ又は１.４８μｍ）の励起光を出力する。
【００２９】
ＥＤＦ５１は、石英ガラスを主成分とし、コア領域にＥｒ元素が添加された光ファイバであって、ＷＤＭカプラ３１、３２から励起光が供給されることで、ＷＤＭカプラ３１から到達した信号光を増幅する。増幅された信号光はＷＤＭカプラ３２へ出力される。具体的に、ＥＤＦ５１は、光増幅帯域全体において、伝搬可能な横モードの数が２以上４０以下のマルチモード光ファイバであるのが好ましい。
【００３０】
この光増幅モジュール１において、励起光源４１から出力された励起光はＷＤＭカプラ２１を経てＥＤＦ５１に順方向に供給され、励起光源４２から出力された励起光はＷＤＭカプラ２２を経てＥＤＦ５１に逆方向に供給される。入力コネクタ１１から入力された信号光は、光アイソレータ２１、ＷＤＭカプラ３１を順に通過して、ＥＤＦ５１に到達し、このＥＤＦ５１において増幅される。ＥＤＦ５１において増幅された信号光は、ＷＤＭカプラ３２、光アイソレータ２２を順に通過して、出力コネクタ１２から外部へ出力される。
【００３１】
特に、この第１実施形態に係るＥＤＦ５１は、光増幅帯域の最長波長すなわち波長１６０７ｎｍの諸特性として、基底モード光に対して１０μｍ以上のモードフィールド径（ＭＦＤ）と、基底モード光に対して６．８以下のＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／カットオフ波長）を有する。このような構成により、ＥＤＦ５１は、光周波数間隔が２５ＧＨｚ以下に高密度化された複数信号チャネルを含む多重化信号光が伝送される場合であっても、信号チャネル間の非線形相互作用を効果的に低減するとともに、曲げロスも効果的に低減する。また、ＥＤＦ５１におけるコア領域の直径は、モードフィールド径より大きく、モードフィールド径の２倍より小さいのが好ましい。
【００３２】
次に、ＥＤＦ５１の具体例について比較例とともに説明する。図２は、このＥＤＦ５１として用意されたＥＤＦ（タイプＡ、Ｂ）と比較例であるＥＤＦ（タイプＣ）の諸元を纏めた表である。図２の表に示されたタイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦは、略ステップインデックス型の屈折率プロファイルを有する。ただし、タイプＣのＥＤＦは比較例ではあるが、Ｅｒ濃度及び基底モード光に対するカットオフ波長が最適化されており、従来のＥＤＦと比較してＦＷＭ発生効率が低減されている。
【００３３】
タイプＡ、ＢのＥＤＦは、基底モード光に対するカットオフ波長が信号光波長域より長く、原理的に伝搬可能なモード数が２０〜３０以上に及んでいる。然るに、接続部分において著しい軸ずれ等が生じない限り、高次モードの励振の証左である接続損失は発生せず、通常のシングルモードファイバとの接続損失が常に０.３ｄＢ以下であった。融着部分を含めて、タイプＡ、ＢのＥＤＦをヒートサイクル（ＨＣ）に投入しても、利得及び雑音指数（ＮＦ：Noise Figure）に異常は生じなかった。これは、Ｅｒ自体の蛍光・吸収特性の温度依存性により、利得は高温ほど劣化するが、雑音指数特性の変化は概ね測定誤差である±０．１ｄＢの範囲内で、有意な劣化は見られない。ＨＣ終了後（再び２５℃としたとき）には利得もヒートサイクル前の値に回復するので、融着接続損失の劣化はないことによる（非特許文献２参照）。
【００３４】
図３は、タイプＢのＥＤＦ（長さ４.８ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでの利得特性を示すグラフである。また、図４は、タイプＢのＥＤＦ（長さ４.８ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでの雑音指数特性を示すグラフである。これらグラフは、タイプＢのＥＤＦの光入力端側と光出力端側のそれぞれに通常のシングルモードファイバを直接融着接続し、１．４８μｍ波長帯、２００ｍＷの励起光で双方向励起したときの測定結果であり、ＥＤＦ温度は、２５℃、−５℃、６５℃、２５℃の順に設定される（ヒートサイクル）。ただし、更にコア径を拡大して伝搬モード数が２００以上となるＥＤＦでは、顕著な接続損失が観測された。以上から、マルチモードＥＤＦであっても、伝搬モード数が４０以下のＥＤＦであれば、基底モードの信号光の増幅に支障が無いことが見出せた。すなわち、−５℃〜６５℃のＨＣ後も利得の変化量は０．４ｄＢ以内である。測定対象の融着部分は光入射端と光出射端の２箇所存在するため、一箇所当たりの０．２ｄＢ以下である。なお、図３及び図４において、利得が温度に依存して変化しているように見えるのは、ＥＤＦ自体の特性として利得が温度変化に依存しているためである。
【００３５】
さらに、図５は、タイプＢのＥＤＦ（長さ２５.２ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＬバンドにおける利得特性を示すグラフである。また、図６は、タイプＢのＥＤＦ（長さ２５.２ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＬバンドにおける雑音指数特性を示すグラフである。これらグラフも、タイプＢのＥＤＦの光入力端側と光出力端側のそれぞれに通常のシングルモードファイバを直接融着接続し、１．４８μｍ波長帯、２００ｍＷの励起光で双方向励起したときの測定結果であり、ＥＤＦ温度は、２５℃、−５℃、６５℃、２５℃の順に設定される。ＨＣの過程においても、利得、雑音指数特性にはリップルは生じず（なお、ＥＤＦの増幅特性自体に温度依存性があるため利得傾斜は変化する）、ＨＣ後に利得、雑音指数特性とも０．１５ｄＢｐ−ｐ以下の変化しか生じなかった。したがって、Ｌバンドにおいても、シングルモードファイバとタイプＢのＥＤＦとの間の融着は、温度に依存せず高い信頼性が得られることが分かる。
【００３６】
なお、上述の「高次モードが発生していない事実」の傍証として、１０Ｇｂｉｔ／ｓ−ＮＲＺ信号を、図２に示されたタイプＢのＥＤＦを、吸収条長積＝約５７０ｄＢ相当の長さ(約1８．２ｍ)だけ用いたＥＤＦＡ（図１に示された光増幅モジュール１）で増幅した場合とそうでない場合（つまりバックトゥバック）のビットエラーレート(ＢＥＲ)を測定した。図７（ａ）は、測定系の構成を示す図である。この測定系において、信号光源は、波長１５８１．２ｎｍの光を出力する分布帰還形レーザ１３０（ＤＦＢ−ＬＤ）と、パルスパターン生成器１１０から発生したパルスパターンに従ってＤＦＢ−ＬＤ１３０からのレーザ光変調する外部変調器１４０で構成されている。被測定対象であるＥＤＦＡ（光モジュール１）から出力された光は、可変減衰器１５０を介して１０Ｇｂｐｓ光受信器１６０で受信され、制御システム１００におけるエラー検出器１２０によりＢＥＲが測定される。図８には、ＢＥＲ測定結果が示されている。なお、ＰＲＢＳは３１段、ＥＤＦＡ１の入/出力パワーはそれぞれ−３／＋１５ｄＢｍ（つまり動作利得＝１８ｄＢ）である。
【００３７】
図８から分かるように、増幅していない場合（バックトゥバックの場合）と比較して、ＥＤＦＡを通過させたことによるＢＥＲの劣化は殆ど生じていない。なお、ＢＥＲの測定の際に、併せてジッタを評価したが、ピークトゥピークで、ＥＤＦＡ挿入前が１８．７ｐｓであったのに対し、ＥＤＦＡ挿入後は１７．３ｐｓと、こちらも殆ど有意な差がなく劣化は観測されなかった。
【００３８】
融着接続部Ａ、Ｂ、若しくはＥＤＦ伝搬の過程において基底モードから高次モードに結合した光成分が生じたとして、そのクロストークをＸとすると、伝送品質に影響を与えるのは、ＥＤＦの光出射端で再び基底モードに結合する光成分なので、パワーペナルティＰ（ｄＢ）は、以下の式（３）で与えられる。
【数３】
2005101590.tif 000005
【００３９】
上記式（３）から分るように、Ｐは明らかに測定誤差限界（通常０.１ｄＢ程度）以下であり、ここからＸを求めると−４５ｄＢ以下であることが分かる。
【００４０】
また、高次モード光の励振が融着接続部でのみ発生する場合、ＥＤＦの光入射端で基底モードから高次モードに結合し、そして光出射端で高次モードの一部が基底モードに再び戻った光成分がクロストーク成分となるので、接続箇所一箇所当りのクロストークは、最悪でも−２２．５ｄＢ（＝０.６％）となっていることが分かる。
【００４１】
一方、ＥＤＦ内部でのみクロストークが発生する場合、上記特許文献３に示されたように、ＥＤＦが長いほどにクロストークは大きくなるが、１８．２ｍもの長さに渡って発生するクロストークが−４５ｄＢ以下であることが分かる。なお、後述する図１０からも分かるように、ＥＤＦがあまりに短いと励起効率の観点から不利である。信号入力が＋１０ｄＢｍであったとしても、ＥＤＦには、Ｌバンド平坦化利得に換算して１０ｄＢ以上の吸収条長積に相当する長さが望ましい。そして、後述するように、吸収条長積＝５７０ｄＢがＬバンド平坦化利得＝１８ｄＢに相当する。したがって、上記Ｌバンド平坦化利得≧１０ｄＢに相当する吸収条長積は３２０ｄＢであることが分かる。
【００４２】
なお、吸収条長積＝３２０ｄＢを満たすＥＤＦの長さがあまり長過ぎてはクロストークが悪化する恐れがある。上述の測定結果から少なくとも１８．２ｍでは通信品質上の悪影響は無視できる。したがって、ＥＤＦとしての単位長当り吸収条長積ピーク(α１．５３)は３２０／１８．２＝１７．２dＢ/ｍ以上であることが好ましい。
【００４３】
仮に、上記非特許文献１に示されたように１／ｅ２の割合で結合が生じてしまった場合、甚大なパワーペナルティが発生することが分かる。すなわち、この非特許文献１の基準は、信号品質が要求される用途ではあまりに緩すぎて役に立たない。
【００４４】
特質すべきは、ＥＤＦ５１は、上記特許文献３及び非特許文献１のように複雑なレンズ系を要するOptical Imaging Systemが不要で、通常のシングルモードファイバ８１、８２との直接融着接続で、良好なクロストークが実現できる点である。ＥＤＦ５１の場合、図２のタイプＡ、ＢのＥＤＦのようにＭＦＤが通常のシングルモードファイバに近いので、こうした簡便で実用的な接続が可能となる。むしろ、通常のシングルモードファイバ同士を融着する条件以上に、加熱時間を短くした方が良好な融着損失が得られる。タイプＢのＥＤＦにおける最適な融着条件を図７（ｂ）に示す。ただし、融着機は住友電気工業製Ｔｙｐｅ３５ＳＥを使用した。この例では、融着はアーク放電によって行なっている。放電時間が短いので、放電棒の減価償却をも抑えることが可能である。なお、融着機は放電によるものばかりではなく、フィラメントによる加熱を利用したものも存在する。この例でも過熱時間が短くなるので、フィラメント部分の寿命を延長できるというメリットがある。また、図７（ｂ）の融着条件は、タイプＡとシングルモードファイバとの融着接続の場合にも当てはまる。
【００４５】
タイプＡ、ＢのようなＭＦＤを拡大したＥＤＦにおいて、次に懸念されるのは、パワー変換効率（ＰＣＥ: Power Conversion Efficiency）の悪化である。すなわち、励起光及び信号光のいずれも、モードフィールドが広がるので、単位面積当りの光パワー、すなわち、光強度が低下してしまう。ただし、ＰＣＥは、ＥＤＦ内部の反転分布、信号光入出力レベル、励起方式（順方向、逆方向、双方向）といった種々の動作条件の影響を受ける。最も汎用的な条件を考えると、まずＷＤＭ信号増幅においては、利得平坦度の維持が重要となる。すなわち、反転分布は常に一定とすることが望ましい。また、ＰＣＥに優れるのは１.４８μｍ帯励起であり、かつ最も多く使われるのはＰＣＥ及び雑音指数特性の双方を良好とする双方向励起方式である。
【００４６】
以上を勘案して、順方向及び逆方向の間の励起パワー配分を１：１に保つとともに、反転分布も常に利得偏差最小となるように保った状態で、ＥＤＦの長さ（利得（ｄＢ）の大きさと比例）及び信号入力パワーを変えながらＰＣＥが測定された。通常のシングルモードＥＤＦにおいて、ＰＣＥの長さへの依存性は、Ｃバンドにおいては殆ど不変である一方、Ｌバンドでは信号入力パワーに大きく依存することが知られている。然るに、タイプＢのＥＤＦのＰＣＥを測定したところ、図９及び図１０に示されたとおり、ＣバンドでもＬバンドでも、信号入力パワーに対する顕著な依存性が観測された。これは光強度が低下することにより、吸収から増幅に転じる閾値励起パワーが増大するためであると考えられる。図９は、タイプＢ、ＣそれぞれのＥＤＦについてのＣバンドにおける利得とＰＣＥとの関係を示すグラフである。また、図１０は、タイプＢ、ＣそれぞれのＥＤＦについてのＬバンドにおける利得とＰＣＥとの関係を示すグラフである。
【００４７】
すなわち、信号入力パワーが大きいほどＰＣＥは改善されるが、当然無限に改善される訳はなく、ある程度以上の信号入力パワーでＰＣＥ改善も飽和する。図９を見ると、信号入力パワーが＋１２ｄＢｍであるときは、タイプＢのＥＤＦといえども、従来のタイプＣのＥＤＦと遜色ないＰＣＥを示す。すなわち、信号入力パワーが高い動作条件に選択的に使用する限りは、ＭＦＤが拡大されたこの発明の実施形態に係るＥＤＦを使用しても、ＰＣＥの劣化は最小限に抑えられると考えられる。図１０のLバンドでのＰＣＥは、信号入力パワーが＋１２ｄＢｍであるときのタイプＢのＥＤＦは、信号入力パワーが＋５ｄＢｍであるときのタイプＣのＥＤＦより２０％程度低いが、信号入力パワーが増加すると共に劣化量が軽減されることは確かである。
【００４８】
図１に示されたように、第１実施形態に係るマルチモードＥＤＦ５１は、信号入力パワーが元々高い動作条件（好ましくは＋１０ｄＢｍ以上）で、単独で使用されてもよい。あるいは、図１１及び図１２それぞれに示されたように、ＥＤＦ５１は、その光入射端側で他のＥＤＦ６１により信号入力パワーを或る程度のレベル（好ましくは＋１０ｄＢｍ以上）まで高めて、その後に信号光が注入されてもよい（この発明に係る光増幅方法）。
【００４９】
なお、図７は、この発明に係る光増幅モジュールの第２実施形態の構成を示す図である。この第２実施形態に係る光増幅モジュール２は、ＷＤＭカプラ３１とＥＤＦ５１との間に配置された他のＥＤＦ６１を備える点で第１実施形態と相違する。ＥＤＦ６１は、石英ガラスを主成分とし、コア領域にＥｒ元素が添加された光ファイバであって、ＷＤＭカプラ３１、３２から励起光が供給されることで、ＷＤＭカプラ３１から到達した信号光を増幅してＥＤＦ５１へ出力する。また、ＥＤＦ６１は、基底モード光に対して光増幅帯域の最短波長（波長１６０７ｎｍ）より短いカットオフ波長を有しており、光増幅帯域においてシングルモードである。なお、図１１において、矢印Ａは接続端子であるシングルモードファイバ８１とＥＤＦ６１との融着接続部分を示し、矢印ＢはＥＤＦ６１とＥＤＦ５１の融着接続部分を示し、矢印ＣはＥＤＦ５１と接続端子であるシングルモードファイバ８２との融着接続部分を示す。
【００５０】
この第２実施形態に係る光増幅モジュール２において、励起光源４１から出力された励起光は、ＷＤＭカプラ２１を介してＥＤＦ６１及びＥＤＦ５１に順方向に供給され、励起光源４２から出力された励起光はＷＤＭカプラ２２を介してＥＤＦ５１及びＥＤＦ６１に逆方向に供給される。入力コネクタ１１に信号光が入力されると、その信号光は、光アイソレータ２１及びＷＤＭカプラ３１を順次通過し、ＥＤＦ６１及びＥＤＦ５１において増幅される。増幅された信号光は、ＷＤＭカプラ３２及び光アイソレータ２２を順次通過して出力コネクタ１２から外部へ出力される。
【００５１】
図１２は、この発明に係る光増幅モジュールの第３実施形態の構成を示す図である。この第３実施形態に係る光増幅モジュール３は、ＥＤＦ５１の光入射端側及び光出射端側の双方にＥＤＦ６１、６２が配置されている点で、上述の第２実施形態と異なる。特にＥＤＦ６２は、石英ガラスを主成分とし、コア領域にＥｒ元素が添加された光ファイバであって、ＷＤＭカプラ３１、３２から励起光が供給されることで、ＥＤＦ５１から到達した信号光を増幅する。そして、光増幅した信号光はこのＥＤＦ６２からＷＤＭカプラ３２へ出力される。また、ＥＤＦ６２は、ＥＤＦ６１と同様に、基底モード光に対して光増幅帯域の最短波長（波長１６０７ｎｍ）より短いカットオフ波長を有しており、光増幅帯域においてシングルモードである。
【００５２】
この第３実施形態に係る光増幅モジュール３において、励起光源４１から出力された励起光はＷＤＭカプラ２１を介してＥＤＦ６１、ＥＤＦ５１及びＥＤＦ６２に順方向に供給され、励起光源４２から出力された励起光はＷＤＭカプラ２２を介してＥＤＦ６２、ＥＤＦ５１及びＥＤＦ６１に逆方向に供給される。入力端１１に信号光が入力されると、その信号光は、光アイソレータ２１及びＷＤＭカプラ３１を順に通過して、ＥＤＦ６１、ＥＤＦ５１及びＥＤＦ６２において増幅される。この光増幅された信号光は、ＷＤＭカプラ３２及び光アイソレータ２２を順に通過して、出力コネクタ１２から外部へ出力される。
【００５３】
上述の第２及び第３実施形態のような、マルチモードＥＤＦとシングルモードＥＤＦとの複合構成において、ＰＣＥと非線形性抑圧とのトレードオフを追及する場合、より出力コネクタ１２側に位置するＥＤＦの性質がＰＣＥにより大きく影響するので、ＰＣＥが低い非線形抑圧ＥＤＦを出力端側に使用することは望ましくない。ＰＣＥの改善を目指すには、図１２に示されたような３分割構成が望ましい。
【００５４】
図１３は、ＥＤＦ５１としてタイプＡのＥＤＦが適用された第１実施形態に係る光増幅モジュール１の信号光出力スペルトルである。図１４は、ＥＤＦ５１としてタイプＢのＥＤＦが適用された第１実施形態に係る光増幅モジュール１の信号光出力スペルトルである。図１５は、ＥＤＦ５１としてタイプＢのＥＤＦが適用されるとともにＥＤＦ６１としてタイプＣのＥＤＦが適用された第２実施形態に係る光増幅モジュール２（２分割構成）の信号光出力スペルトルである。さらに、図１６は、ＥＤＦ５１としてタイプＢのＥＤＦが適用されるとともにＥＤＦ６１、６２としてタイプＣのＥＤＦが適用された第３実施形態に係る光増幅モジュール３（３分割構成）の信号光出力スペルトルである。なお、図１７は、比較例としてタイプＣのＥＤＦが適用された光増幅モジュール（第１実施形態に係る光増幅モジュール１と同じ構成）の信号光出力スペルトルである。
【００５５】
図１３〜図１７それぞれでは、吸収条長積は５７０ｄＢに設定され、順方向及び逆方向それぞれの励起パワーの比が１：１に設定された状態で双方向励起される。励起光波長は１.４８μｍ帯であり、入力コネクタ１１への総信号入力パワーは＋１０ｄＢｍであり、出力コネクタ１２からの総信号出力パワーは＋２８ｄＢｍである。２分割構成（図１１、図１５）におけるタイプＣのＥＤＦ６１の長さは１０ｍであり、３分割構成（図１２、図１６）におけるタイプＣのＥＤＦ６１、６２それぞれの長はそれぞれ５ｍである。信号チャネルは１６チャネルとし、各信号チャネル波長は１５７４．６ｎｍ、１５７８．７ｎｍ、１５７９．６ｎｍ、１５８２．８ｎｍ、１５８５．３ｎｍ、１５８６．２ｎｍ、１５８７．８８ｎｍ、１５８８．７６ｎｍ、１５９０．４ｎｍ、１５９２．１６ｎｍ、１５９５．４８ｎｍ、１５９８．０８ｎｍ、１５９９．７２ｎｍ、１６０１．４ｎｍ、１６０４．９ｎｍ、１６０７．５６ｎｍである。
【００５６】
図１８は、図１３〜図１７それぞれに示された信号光出力スペルトルにおけるＦＷＭクロストーク（信号レベルとその近傍の共役波のレベル差）と所要励起パワーとの関係を示すグラフである。タイプＣのＥＤＦと比べ、タイプＢのＥＤＦの所要励起パワーは０.４ｄＢ程度高く、タイプＣのＥＤＦの所要励起パワーは０.７ｄＢ程度高い。２分割構成での所要励起パワー増加分は僅かに０.２ｄＢ程度で、３分割構成に至っては励起パワーの有意差はない。また、３分割構成でのＦＷＭクロストークは劣化するが、それでもタイプＣのＥＤＦ単体の場合と比較すれば６ｄＢ以上の改善が得られる。以上の結果から、タイプＢのＥＤＦを用いれば、タイプＣのＥＤＦの場合と比較して、所用励起パワーの増加を０.４ｄＢに抑えつつ、１０ｄＢを超えるＦＷＭクロストークの改善が得られることが分かる。なお、タイプＣのＥＤＦは、従来のＥＤＦと比べれば、η０が２.５ｄＢ程度抑圧されているので、Δλ半減の効果を相殺する１２ｄＢ以上のη０抑圧が実現できている。
【００５７】
また、マルチモードＥＤＦとシングルモードＥＤＦとの複合構成をとることにより、ある程度、設計に自由度が得られ、用途に応じてＰＣＥとＦＷＭクロストークとのトレードオフを見出すことも可能である。なお、３分割構成のようにＥＤＦの分割数が増えると、ＥＤＦ間の接続損失が問題となる。図１３〜図１８の結果を得た際の実験では通常の融着接続が行われたが、このままでは融着接続部分においてモードフィールド径の乖離が存在するので、融着接続部分を加熱してモードフィールド径の差を縮小するＴＥＣ（Thermally Expanded Core）接続などの適用がより好ましい。
【００５８】
図１８を見ると、タイプＡのＥＤＦが使用された場合、ＰＣＥは間違いなく劣化しているが、ＦＷＭクロストークは、タイプＢのＥＤＦと比較して殆ど変っていない。この結果は、図２の表に示されたモードフィールド径（ＭＦＤ）の計算結果と矛盾する。そこで、タイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦのモードフィールドを数値計算により求めた。図１９は、タイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦのモードフィールド及びＥｒ添加領域を示すグラフである。この図１９中において横方向の矢印はコア径を表す。また、図２０は、タイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦの屈折率プロファイルである。中央付近が著しく凸形となった屈折率プロファイルを有するタイプＡのＥＤＦは、モード広がりを余り示さず、コア径が大きいにも関わらず、モードフィールド径が寧ろタイプＢのＥＤＦより小さくなってしまった。この結果は、図１８に見られるタイプＡのＥＤＦとタイプＢのＥＤＦとでＦＷＭ抑圧比に大差なかったという事実からも裏付けられる。
【００５９】
なお、モードフィールドが狭い筈のタイプＡのＥＤＦのＰＣＥがタイプＢのＥＤＦより劣悪である理由は、図１９から明らかなように、タイプＡのＥＤＦではＥｒ添加領域がモードフィールド径（僅か９μｍ程度）より大幅に広く、直径１８.４μｍのコア領域全体に及んでいることにある。要するに、タイプＡのＥＤＦではＥｒ添加領域とモードフィールド径との間に略２倍もの差がある訳で、ここまでＥｒ添加領域の方が広いと、Ｅｒ添加領域と信号光モードフィールドとの重なりの増大によるαの向上という観点からも無意味である。そもそもコア領域から７μｍ以上離れた領域ではＥｒは単なる吸収体としてしか作用しない。これがタイプＡのＥＤＦが低いＰＣＥを示した理由である。
【００６０】
以上から、この発明に係る光増幅用ファイバとしてのＥＤＦの屈折率プロファイルは、図２１中の実線で示されたように、屈折率が最大となる位置がファイバコアの中心から径方向に所定距離離れた部分になる方が、モードフィールド制御の観点からは、望ましいことが分かる。この時のモードフィールド予想値が図１９中の曲線Ｄとして示されている。
【００６１】
石英系ファイバの場合、ＧｅやＡｌ等の添加物の濃度が高いほど屈折率が高くなるので、Ｇｅ又はＡｌの添加濃度は、コア中心から径方向に所定距離離れた位置でピークとなることが好ましい。コア中心において屈折率が極小となるなら更によい。その一方、Ｅｒの添加領域は、タイプＡのＥＤＦのようなＰＣＥの劣化を招かぬように、モードフィールドと過不足なく重畳されていることが好ましい。すなわち、タイプＡのＥＤＦの結果から明らかなように、Ｅｒ添加領域径は、信号光に対するモードフィールド径の２倍を超えない方がよい。ＰＣＥの観点のみから考えれば、Ｅｒはコア中心のみ部分的に添加された方が好ましいが、この場合、αの値の低減を招く可能性がある。部分添加とまでしなくとも、図２１中に点線で示されたような凸形状のＥｒ添加濃度プロファイルとすればＰＣＥ改善には有用である。こうしたＥｒ添加とともに行われるＧｅ又はＡｌの選択的な添加は、コアを何層かに分けてスス付けするＭＣＶＤ法などで実現可能である。添加物の供給は、液浸でもよいが、気相で行った方が制御性は優れている。
【００６２】
もっとも、図２１中の実線で示されたような屈折率プロファイルの場合、シングルモードファイバとの融着において、高次モード光が励振し易くなる。そのために融着時には端面のカットの許容角などに注意が必要である。こうした問題を避けるために、図２２に示されるような光モジュール４を構成すればよい。
【００６３】
図２２は、この発明に係る光増幅モジュールの第４実施形態の構成を示す図である。この第４実施形態に係る光増幅モジュール４は、ＥＤＦ５１の光入射端側に接続用ファイバ７１を備えるとともに、ＥＤＦ５１の光出射端側に接続用ファイバ７２を備える点、第１実施形態と異なる。ＥＤＦ５１は、図２１中の実線で示されたような凹形状の屈折率プロファイルを有する。接続用ファイバ７１、７２は、図２１中の点線で示されたような凸形状の屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバである。接続用ファイバ７１は、ＷＤＭ３１に接続された接続端子としてのシングルモードファイバ８１とＥＤＦ５１との間にバッファとして挿入されている。また、接続用ファイバ７２は、ＷＤＭ３２に接続されたシングルモードファイバ８２とＥＤＦ５１との間にバッファとして挿入されている。接続用ファイバ７１、７２及びＥＤＦ５１それぞれのコア径は略等しいことが好ましい。なお、接続用ファイバ７１、７２は、特に光増幅用ファイバである必要はないが、光増幅用ファイバであった方が、通常ファイバから光増幅用ファイバに到達するまでの挿入損が軽減されるのでより好ましい。
【００６４】
以上のような構造を有する光増幅モジュール１〜４は、光通信システムに適用可能であり、この光増幅モジュールにより多重化信号光が増幅される。図２３は、この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。すなわち、光通信システムは、光送信器２００と光受信器３００との間に配置された伝送用ファイバ４１０、４２０で構成される信号光伝送経路上に中継器として光増幅モジュール４００（上述のような光増幅モジュール１〜４に相当）が配置された構成を有する。なお、伝送される複数信号チャネルを含む多重化信号光は、隣接する２チャネルの光周波数間隔が２５ＧＨｚ以下であるのが好ましい。このような場合であっても、光増幅モジュールにおけるＦＷＭ発生が抑制されて、高品質の信号光伝送が可能である。
【００６５】
この発明は、上述のような実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述の実施形態に係る光増幅用ファイバにおけるホストガラスは石英系ガラスであるが、例えばテルライトガラスやＢｉ系ガラスなどであってもよい。テルライトガラスやＢｉ系ガラスがホストガラスとして適用された場合、非線形性は高いものの、Ｅｒの濃度消光抑圧には有効である。また、増幅も必ずしもＥｒイオンによってではなく、その他の希土類元素（例えばＴｍ、Ｐｒ等）や遷移金属元素（例えばＢｉ、Ｃｒ等）であってもよい。こうした新組成の光増幅用ファイバは、往々にして製造が困難で、必ずしもシングルモード構造を実現することが容易ではない。しかしながら、この発明のようにマルチモード構造を許容することで、ここで述べられたような新組成による光増幅用ファイバの製造も容易になる。
【産業上の利用分野】
【００６６】
この発明に係る光増幅用ファイバは、例えば周波数間隔２５ＧＨｚ以下に高密度化された複数信号チャネルを含む多重化信号光の伝送する光通信システムにおいて、信号チャネル間の非線形相互作用が効果的に低減するとともに曲げロスをも効果的に低減し得る光増幅モジュールへ適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明に係る光増幅モジュールの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】この発明に係る光増幅用ファイバとして用意されたＥＤＦ（タイプＡ、Ｂ）とその比較例であるＥＤＦ（タイプＣ）それぞれのＥＤＦの諸元を纏めた表である。
【図３】タイプＢのＥＤＦ（長さ４.８ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＣバンドにおける利得特性を示すグラフである。
【図４】タイプＢのＥＤＦ（長さ４.８ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＣバンドにおける雑音指数特性を示すグラフである。
【図５】タイプＢのＥＤＦ（長さ２５.２ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＬバンドにおける利得特性を示すグラフである。
【図６】タイプＢのＥＤＦ（長さ２５.２ｍ）の温度−５℃、２５℃、６５℃及びＨＣ後（２５℃）それぞれでのＬバンドにおける雑音指数特性を示すグラフである。
【図７】ＢＥＲを測定するための測定系の構成を示す図及び光ファイバの融着条件を示す表である。
【図８】図７に示された測定系の測定結果として、受信光パワーに対するＢＥＲの関係を示すグラフである。
【図９】タイプＢ、ＣそれぞれのＥＤＦについてのＣバンドにおける利得とＰＣＥとの関係を示すグラフである。
【図１０】タイプＢ、ＣそれぞれのＥＤＦについてのＬバンドにおける利得とＰＣＥとの関係を示すグラフである。
【図１１】この発明に係る光増幅モジュールの第２実施形態の構成を示す図である。
【図１２】この発明に係る光増幅モジュールの第３実施形態の構成を示す図である。
【図１３】タイプＡのＥＤＦが適用された光増幅モジュールの信号光出力スペルトルである。
【図１４】タイプＢのＥＤＦが適用された光増幅モジュールの信号光出力スペルトルである。
【図１５】タイプＣ、ＢのＥＤＦが適用された光増幅モジュールの信号光出力スペルトルである。
【図１６】タイプＣ、ＢのＥＤＦが適用された光増幅モジュールの信号光出力スペルトルである。
【図１７】タイプＣのＥＤＦが適用された光増幅モジュールの信号光出力スペルトルである。
【図１８】図１３〜図１７それぞれに示された信号光出力スペルトルにおけるＦＷＭクロストーク（信号レベルとその近傍の共役波のレベル差）と所要励起パワーとの関係を示すグラフである。
【図１９】タイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦのモードフィールド及びＥｒ添加領域を示すグラフである。
【図２０】タイプＡ〜ＣそれぞれのＥＤＦの屈折率プロファイルである。
【図２１】ＥＤＦの屈折率プロファイルである。
【図２２】この発明に係る光増幅モジュールの第４実施形態の構成を示す図である。
【図２３】この発明に係る光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１〜４、４００…光増幅モジュール
１１…入力コネクタ
１２…出力コネクタ
２１、２２…光アイソレータ
３１、３２…ＷＤＭカプラ
４１、４２…励起光源
５１、６１、６２…ＥＤＦ（光増幅用ファイバ）
７１、７２…接続用ファイバ
８１，８２…シングルモードファイバ（接続端子）
２００…光送信器
３００…光受信器
４１０、４２０…伝送用光ファイバ。
【図１】
2005101590.tif 000006
【図２】
2005101590.tif 000007
【図３】
2005101590.tif 000008
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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