(57)【要約】【課題】光増幅用ファイバを巻き付けて収納し、その接続における損失を正確に評価でき、モジュール内に収納した際に良好な光学特性が得られる光増幅用ファイバ収納トレイ、それを用いた光増幅モジュール、光ファイバ増幅器、光ファイバレーザの提供。【解決手段】光増幅用ファイバを巻き付けて収納する光増幅用ファイバ収納トレイであって、少なくとも一部のファイバの曲げ径を、収納時の状態と接続時の状態とで異なるように調整可能なファイバ曲げ径調整手段が設けられたことを特徴とする光増幅用ファイバ収納トレイ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅用ファイバを巻き付けて収納する光増幅用ファイバ収納トレイであって、少なくとも一部のファイバの曲げ径を、収納時の状態と接続時の状態とで異なるように調整可能なファイバ曲げ径調整手段が設けられたことを特徴とする光増幅用ファイバ収納トレイ。
【請求項２】
前記ファイバ曲げ径調整手段が、複数のピン穴を有するベースプレートと、該ベースプレートのピン穴に着脱可能に取り付けられた複数のピンとを有してなり、該ピンの取り付け位置を変更することでピン間に巻き付けられた光増幅用ファイバの曲げ径を変更する構成であることを特徴とする請求項１に記載の光増幅用ファイバ収納トレイ。
【請求項３】
前記ファイバ曲げ径調整手段が、長手方向の長さを調整可能な長さ可変構造部材と、該長さ可変構造部材の長手方向両端に取り付けられたリール片とを有してなることを特徴とする請求項１に記載の光増幅用ファイバ収納トレイ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光増幅用ファイバ収納トレイと、該光増幅用ファイバ収納トレイに巻き付けた状態で収納された、コアに希土類元素が添加された光増幅用ファイバとを有してなることを特徴とする光増幅モジュール。
【請求項５】
光増幅用ファイバのコアに添加された希土類元素がＹｂであることを特徴とする請求項４に記載の光増幅モジュール。
【請求項６】
光増幅用ファイバが二重クラッド構造を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載の光増幅モジュール。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の光増幅モジュールを有していることを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の光増幅モジュールを有していることを特徴とする光ファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバレーザ等の光増幅用途として使用されるコアにＹｂ等の希土類元素が添加された光増幅用ファイバを巻き付けて収納し、その接続における損失を正確に評価できると共に、モジュール内に収納した際に良好な光学特性が得られる光増幅用ファイバ収納トレイ、該トレイに光増幅用ファイバを巻き付けて収納した光増幅モジュール、該光増幅モジュールを備えた光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザ等の光増幅モジュール内に収納される光ファイバは、その筐体内の決められた収納スペースに収まるように、所定の外径を有するリールに巻き付けられた状態で収納されることが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
所定の外径で巻かれた状態の光ファイバの端には、別の光ファイバ等が融着接続され、この融着接続における損失を正確に評価しておく必要がある。
【特許文献１】特開平４−３４４７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に光増幅器や光ファイバレーザ等に光増幅用ファイバのコアには、イッテルビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素が添加されている。この光増幅用ファイバは、コアに添加した希土類イオンの誘導放出現象を利用して、ある特定波長の光を増幅する手段として用いられている。コアに希土類元素が添加された光増幅用ファイバは、希土類元素の種類に応じた吸収特性を有しており、Ｙｂを例にとると、発振波長である１０６０ｎｍ帯やそれより短波長の光は吸収してしまうため、実際の使用波長で接続損失を評価することはできない。
【０００４】
また、特に光ファイバレーザ等の高出力を必要とするモジュールでは、光増幅用ファイバに、より高パワーの励起光を入射させる必要があり、その挿入を簡単にするためにファイバ構造を工夫する場合が多い。例えば、光ファイバに二重のクラッド構造を持たせて、コア部に信号光を入射し、内側の第１クラッドに励起光を入射することで、励起光がコアを通過する際に信号光を励起させる手法があるが、このような場合には、増幅用ファイバの端面から信号光と励起光を入射させる手法が用いられる場合が多い。したがって、光増幅用ファイバの外径は、接続性を向上させ、より多くの励起光ファイバを接続可能にするために太くなる傾向がある。しかしながら、光ファイバは、外径が太くなると、曲げられた際に曲げ方向の外側と内側の応力差が大きくなるため、光増幅用ファイバを太径化すると、機械的強度が劣化するとともに、光の閉じ込め効果が弱くなってしまい、許容曲げ径が大きくなってしまう。
【０００５】
また、二重クラッド構造を有する光ファイバは、二段階の屈折率差を形成しなければならないため、設計上の制限が多くなり、接続部で生じた高次モード光が放出されずに、伝播してしまう性質を持つものが多い。そのような背景よりモジュール収納時に高次モードが残った状態で収納してしまうと、基本モードの増幅に使用されるべき励起光が高次モードの励起に使われてしまう結果として、出力の低下が起こり、光増幅用ファイバ側面からの増幅された高次モードの放射により高温を発生させる等、モジュールに大きな悪影響を与える。そのため、収納時には所定以下の曲げ径で巻いて収納することが必須である。
【０００６】
これらの３つの問題、
（１）Ｙｂの吸収により、１０６０ｎｍより短波長のモニタ光では接続損失を評価できない、
（２）光増幅用ファイバは太径化してきており、曲げ損失が大きくなる傾向にある、
（３）二重クラッド構造を有する光増幅用ファイバは、融着接続部で生じた高次モードをも伝播してしまうため、収納時には所定以下の曲げ径で巻いて収納する必要がある、
により、光増幅用ファイバにあっては、Ｙｂの吸収を避けるために１０６０ｎｍよりも長い波長でモニタすると、曲げ損失により正確な接続損失が得られず、曲げ損失を避けるために大きな径で巻くと、高次モード光をも伝播してしまうために、モジュールへ大きな悪影響を与える問題があり、正確な接続損失を得ることが難しかった。つまり、実際の使用波長帯以下に吸収を持つ光増幅用ファイバは、接続損失の評価をする時にだけ曲げ径を大きくする必要がある。
【０００７】
これを踏まえて、接続後に小さな曲げ径へと光増幅用ファイバを巻き直す手法も考えられるが、光増幅用ファイバは長さが通常１０〜４０ｍ程度必要になるため、接続後に巻き直すのは作業性が著しく悪く、作業中に光ファイバを傷付ける危険性が高い等、現実的な手法ではない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、光増幅用ファイバを巻き付けて収納し、その接続における損失を正確に評価できると共に、モジュール内に収納した際に良好な光学特性が得られる光増幅用ファイバ収納トレイ、該トレイに光増幅用ファイバを巻き付けて収納した光増幅モジュール、該光増幅モジュールを備えた光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、光増幅用ファイバを巻き付けて収納する光増幅用ファイバ収納トレイであって、少なくとも一部のファイバの曲げ径を、収納時の状態と接続時の状態とで異なるように調整可能なファイバ曲げ径調整手段が設けられたことを特徴とする光増幅用ファイバ収納トレイを提供する。
【００１０】
本発明の光増幅用ファイバ収納トレイにおいて、前記ファイバ曲げ径調整手段は、複数のピン穴を有するベースプレートと、該ベースプレートのピン穴に着脱可能に取り付けられた複数のピンとを有してなり、該ピンの取り付け位置を変更することでピン間に巻き付けられた光増幅用ファイバの曲げ径を変更する構成であってよい。
【００１１】
本発明の光増幅用ファイバ収納トレイにおいて、前記ファイバ曲げ径調整手段は、長手方向の長さを調整可能な長さ可変構造部材と、該長さ可変構造部材の長手方向両端に取り付けられたリール片とを有してなる構成としてもよい。
【００１２】
また本発明は、前述した本発明に係る光増幅用ファイバ収納トレイと、該光増幅用ファイバ収納トレイに巻き付けた状態で収納された、コアに希土類元素が添加された光増幅用ファイバとを有してなることを特徴とする光増幅モジュールを提供する。
【００１３】
本発明の光増幅モジュールにおいて、光増幅用ファイバのコアに添加された希土類元素がＹｂであることが好ましい。
【００１４】
本発明の光増幅モジュールにおいて、光増幅用ファイバが二重クラッド構造を有していることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、前述した本発明に係る光増幅モジュールを有していることを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１６】
また本発明は、前述した本発明に係る光増幅モジュールを有していることを特徴とする光ファイバレーザを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光増幅用ファイバの接続時に調心を正確に行えるため、接続損失が低下し、光増幅モジュールの出力を向上できる。
また、接続損失を正確に評価できるため、製品の歩留まりが向上し、光増幅モジュールの製造コストを低減できる。
また、製造から収納までを同一のトレイ上で行うことができるため、取り扱い性が良くなることから、製造工数の削減や歩留まりの向上が期待でき、光増幅モジュールの製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明による光増幅用ファイバ収納トレイの第１実施形態を示す図である。本実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ２０は、複数のピン穴を有するベースプレート２１と、該ベースプレート２１のピン穴に着脱可能に取り付けられた複数のピン２２…とを有してなり、該ピン２２…の取り付け位置を変更することでピン間に巻き付けられた光増幅用ファイバ２３，２４の曲げ径を変更する構成になっている。
【００１９】
ピン穴の位置は、ピン２２…間に巻き付けられた光増幅用ファイバ２３，２４の曲げ径を変更できればよく、特に限定されないが、本例示では、収納時には光増幅用ファイバ２３を楕円形に巻き付け、接続時には光増幅用ファイバ２４をほぼ円形に巻き付けることができるように配置されている。
【００２０】
本実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ２０は、ピン２２…の取り付け位置を変更することでピン間に巻き付けられた光増幅用ファイバ２３，２４の曲げ径を変更可能としたので、この光増幅用ファイバ収納トレイ２０に光増幅用ファイバ２３を巻き付けて収納する場合には、ファイバ束が楕円形状になるようにピン２２…をセットし、それらのピン２２…間に光増幅用ファイバ２３を巻き付け、接続時に損失を測定する場合には、ピン２２…の着脱操作によって、ファイバ束がほぼ円形になるようにピン２２…を移動させることで、巻回された光増幅用ファイバの曲げ径を変更することができる。収納時の光増幅用ファイバ２３の最小曲げ半径ｂと、接続時の光増幅用ファイバ２４の半径ａ／２とは、ｂ＜（ａ／２）になる。
【００２１】
このように、接続時に接続損失の評価をする時に、収納時よりもファイバ曲げ径を大きくすることができるので接続損失を正確に測定することができ、光増幅用ファイバの接続時に調心を正確に行えるため、接続損失が低下し、光増幅モジュールの出力を向上できる。
また、接続損失を正確に評価できるため、製品の歩留まりが向上し、光増幅モジュールの製造コストを低減できる。
また、製造から収納までを同一のトレイ上で行うことができるため、取り扱い性が良くなることから、製造工数の削減や歩留まりの向上が期待でき、光増幅モジュールの製造コストを低減できる。
【００２２】
図４は、本発明による光増幅用ファイバ収納トレイの第２実施形態を示す図である。本実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ３０は、長手方向の長さを調整可能な長さ可変構造部材３２と、該長さ可変構造部材３２の長手方向両端に取り付けられた円弧状のリール片とを有してなり、これらのリール片間に光増幅用ファイバ３１を巻き付け、長さ可変構造部材３２の長さを調整することによってファイバの曲げ径を調整できるようになっている。
【００２３】
この長さ可変構造部材３２は、長手方向の長さを変更でき、かつその位置で固定できるものであればよく、例えば、スライド方式によって長さを可変とした部材等の各種の部材を使用することができる。
【００２４】
本実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ３０は、収納時、ファイバ束が楕円形になるように長さ可変構造部材３２を調整し、それぞれのリール片間に光増幅用ファイバ３１を巻き付けておき、接続時に接続損失の評価をする時に、長さ可変構造部材３２を縮めてファイバ束が円形になるように調整することで、接続時に接続損失の評価をする時に、収納時よりもファイバ曲げ径を大きくすることができる。
本実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ３０は、前述した第１実施形態による光増幅用ファイバ収納トレイ２０と同様の効果を得ることができ、さらに、長さ可変構造部材３２によりファイバ曲げ径を調整することで、前述した第１実施形態による光増幅用ファイバ収納トレイ２０よりも簡単にファイバ曲げ径の変更が可能となる効果が得られる。
【００２５】
また本発明は、前述した各実施形態の光増幅用ファイバ収納トレイ２０，３０と、該光増幅用ファイバ収納トレイ２０，３０に巻き付けた状態で収納された、コアに希土類元素が添加された光増幅用ファイバとを有してなる光増幅モジュールを提供する。
【００２６】
本発明の光増幅モジュールにおいて、光増幅用ファイバのコアに添加された希土類元素は、Ｙｂであることが好ましい。また、この光増幅用ファイバは、二重クラッド構造を有していることが好ましい。
【００２７】
本発明の光増幅モジュールは、前述した本発明に係る光増幅用ファイバ収納トレイ２０，３０を用いたものなので、接続時に接続損失の評価をする時に、収納時よりもファイバ曲げ径を大きくすることで接続損失を正確に測定することができ、光増幅用ファイバの接続時に調心を正確に行えるため、接続損失が低下し、出力を向上できる。
また、接続損失を正確に評価できるため、製品の歩留まりが向上し、製造コストを低減できる。
また、製造から収納までを同一のトレイ上で行うことができるため、取り扱い性が良くなることから、製造工数の削減や歩留まりの向上が期待でき、製造コストを低減できる。
【００２８】
また本発明は、前述した本発明の光増幅モジュールを有する光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザを提供する。
本発明の光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザは、光増幅部に本発明の光増幅モジュールを用いたこと以外は、従来公知の光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザと同様に構成することができ、例えば、本発明の光増幅モジュールと、励起光源と、該励起光源から発する励起光を光増幅モジュールの光増幅用ファイバに結合するための光結合器と、光増幅用ファイバに共振器を形成するための反射ミラー等の光学部品などを備えた構成とすることができる。
本発明の光ファイバ増幅器及び光ファイバレーザは、前述した本発明の光増幅モジュールを用いたものなので、出力が高くなり、低コストで提供可能である。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
光増幅用ファイバとしてＹｂ添加の光増幅用ダブルクラッドファイバ（以下、Ｙｂ−ＷＣＦと記す。）を用いた。また該Ｙｂ−ＷＣＦを接続する際に、Ｙｂの吸収波長を考慮して波長１１５０ｎｍの光源を使用した。これにより接続損失の評価にＹｂの吸収の影響が無くなり、正確に接続損失を測定できる。
また、ダブルクラッドファイバは、接続部で生じた高次モード光を第１クラッドで伝播してしまうため、実際の接続を行う前の状態でＹｂ−ＷＣＦの両端に、シングルクラッド構造のシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと記す。）を融着接続した。この時の接続方法を以下に示す。更に、Ｙｂ−ＷＣＦの巻き径をシングルモード動作する巻き径にした場合、実際の動作波長１０６０ｎｍよりも長波長の１１５０ｎｍをモニタ光とすることで、曲げ損失が発生してしまう問題があるため、Ｙｂ−ＷＣＦがシングルモード動作する巻き径φ１５０ｍｍの約１．３倍であるφ２００ｍｍで図３に示すトレイに収納した。トレイ２０は、ベースプレート２１に着脱可能なピン２２を複数本取り付けた構造で、接続時はφ２００ｍｍ（ａ＝２００ｍｍ）でトレイ収納し、正しい接続損失を評価した後にピン２２に通す経路を変更することで、収納状態をφ１５０ｍｍ（ｂ＝７５ｍｍ）に変更可能な構造になっている。
【００３０】
（ＳＭＦとＹｂ−ＷＣＦの融着）
（１）ＳＭＦ１０を３ｍ、３ｍに分けて合計６ｍ束取る。（図１参照。）
（２）ＳＭＦ１０の一端を光源１２のピグテイルファイバ端に融着接続し、ＳＭＦ１０の他端をＯＰＭ１３に入力する。この時にＯＰＭ値をリファレンスとする。
（３）ＯＰＭ１３に入力した側の端部をＹｂ−ＷＣＦ１１に外径調心で融着接続する。
（４）ＳＭＦ１０の束間を切断する。
（５）Ｙｂ−ＷＣＦ１１に接続された方のＳＭＦの他端を口出しし、ＯＰＭ１３に入力する。光源１２に接続した方のもう一端とＹｂ−ＷＣＦ１１をＯＰＭ調心で融着接続する。（図２参照。）
（６）ＯＰＭ側ＳＭＦ束１０ＢとＹｂ−ＷＣＦ１１間の融着接続部を切断。再度ＯＰＭ融着接続。
【００３１】
このような構成にすることで、光源側のＳＭＦとＹｂ−ＷＣＦとの接続点で生じた高次モード光が、ＯＰＭ側のＳＭＦを通過しなくなるため、純粋なシングルモード光の接続損失が得られる。この時の融着点２ヶ所で０．４ｄＢの接続損失が得られたので、これを半分にすることで１ヶ所での接続損失をほぼ確定できる。
実際に、Ｙｂ−ＷＣＦに接続したい光ファイバは、片側のＳＭＦを融着点から切り取り、それが付いていた部分に融着接続する。これにより純粋なシングルモード光のみでの調心、接続損失の評価が可能になるため、調心精度が向上して良好な光学特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例で行った融着接続の手順を説明する図であり、用意したＳＭＦを示す構成図である。
【図２】実施例で行った融着接続の手順を説明する図であり、損失測定時の状態を示す構成図である。
【図３】本発明の光増幅用ファイバ収納トレイの第１実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の光増幅用ファイバ収納トレイの第２実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ＳＭＦ、１０Ａ，１０Ｂ…ＳＭＦ束、１１…Ｙｂ−ＷＣＦ（光増幅用ファイバ）、１２…光源、１３…ＯＰＭ、２０，３０…光増幅用ファイバ収納トレイ、２１…ベースプレート、２２…ピン、２３，２４，３１…光増幅用ファイバ、３２…長さ可変構造部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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