(57)【要約】【課題】励起光の偏波を管理する必要がない偏波保持型光ファイバ増幅器、偏波保持型光ファイバレーザ及び信号光の増幅方法を提供する。【解決手段】偏波保持型光ファイバカプラ１０は、２本の偏波保持光ファイバ４，４が並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部５と、第１の偏波保持光ファイバ４の一端に設けられた信号光の入射ポート１０Ａと、第２の偏波保持光ファイバ４の一端に設けられた励起光の入射ポート１０Ｂと、第２の偏波保持光ファイバ４の光結合部５を介して前記一端と対向する他端に設けられた合成光の出射ポート１０Ｃとを備え、信号光は、Ｙ偏波のみからなり、かつ、信号光の波長が、光結合部５においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長であり、励起光の波長は、信号光の波長よりも短波長であって、かつ、光結合部５においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である。【選択図】図１
2012069875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光により信号光を増幅する偏波保持型希土類添加光ファイバと、前記励起光を生成する励起光源と、前記励起光を前記信号光と合成して得られる合成光を前記偏波保持型希土類添加光ファイバに入射する偏波保持型光ファイバカプラとを備える偏波保持型光ファイバ増幅器であって、
前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記信号光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記合成光の出射ポートとを備え、
前記信号光は、Ｙ偏波のみからなり、かつ、前記信号光の波長が、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長であり、
前記励起光の波長は、前記信号光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である偏波保持型光ファイバ増幅器。
【請求項２】
前記融着延伸部からなる光結合部の長さは、前記信号光の波長においてＹ偏波の９０％以上が前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回のみ移行し、かつ、前記励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも、前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回以上移行する割合が１０％以下となる長さである請求項１に記載の偏波保持型光ファイバ増幅器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏波保持型光ファイバ増幅器と、前記信号光の入射ポートに入射される信号光の光源とを備える偏波保持型光ファイバレーザ。
【請求項４】
偏波保持型光ファイバカプラにより励起光を信号光と合成し、得られた合成光を偏波保持型希土類添加光ファイバに入射して、前記励起光により前記信号光を増幅する方法であって、
前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記信号光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記合成光の出射ポートとを備えるものであり、
前記信号光として、Ｙ偏波のみからなり、かつ、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長の信号光を前記信号光の入射ポートに入射させるとともに、
前記励起光として、前記信号光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長の励起光を前記励起光の入射ポートに入射させる信号光の増幅方法。
【請求項５】
励起光により発振光を生成する偏波保持型希土類添加光ファイバを含んで構成される共振器と、前記励起光を生成する励起光源と、前記励起光を前記偏波保持型希土類添加光ファイバに入射する偏波保持型光ファイバカプラとを備える偏波保持型光ファイバレーザであって、
前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端または前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記発振光の出射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記励起光の前記偏波保持型希土類添加光ファイバに向けた出射ポートとを備え、
前記発振光の波長が、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長であり、前記励起光の波長は、前記発振光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である偏波保持型光ファイバレーザ。
【請求項６】
前記融着延伸部からなる光結合部の長さは、前記発振光の波長においてＹ偏波の９０％以上が前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回のみ移行し、かつ、前記励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも、前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回以上移行する割合が１０％以下となる長さである請求項５に記載の偏波保持型光ファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波保持型光ファイバ増幅器、偏波保持型光ファイバレーザ及び信号光の増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバ中で信号光を増幅する光ファイバ増幅器としては、信号光とともに励起光を希土類添加光ファイバに入射して、励起光のエネルギーにより信号光を増幅するものが広く知られている。
特許文献１には、信号光が特定の偏波成分からなる場合に、信号光と異なる偏波成分からなる励起光を用い、ファイバ型偏波合成器により偏波合成した光を偏波保持型希土類添加光ファイバに入射することで信号光を増幅する偏波保持型光増幅器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来の偏波保持型光増幅器の場合、信号光だけではなく、励起光の偏波方向も入力ポートに対して管理する必要があり製造コストが高くなる。また、特定の偏波成分からなる発振光を出力する偏波保持型光ファイバレーザにおいて、励起光の偏波方向を入力ポートに対して管理する必要があると、同様に製造コストが高くなる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特定の偏波成分からなる信号光を増幅するものでありながら、励起光の偏波を管理する必要がない偏波保持型光ファイバ増幅器、偏波保持型光ファイバレーザ及び信号光の増幅方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、特定の偏波成分からなる発振光を出力するものでありながら、励起光の偏波を管理する必要がない偏波保持型光ファイバレーザを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、励起光により信号光を増幅する偏波保持型希土類添加光ファイバと、前記励起光を生成する励起光源と、前記励起光を前記信号光と合成して得られる合成光を前記偏波保持型希土類添加光ファイバに入射する偏波保持型光ファイバカプラとを備える偏波保持型光ファイバ増幅器であって、前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記信号光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記合成光の出射ポートとを備え、前記信号光は、Ｙ偏波のみからなり、かつ、前記信号光の波長が、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長であり、前記励起光の波長は、前記信号光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である偏波保持型光ファイバ増幅器を提供する。
本発明の偏波保持型光ファイバ増幅器において、前記融着延伸部からなる光結合部の長さは、前記信号光の波長においてＹ偏波の９０％以上が前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回のみ移行し、かつ、前記励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも、前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回以上移行する割合が１０％以下となる長さであることが好ましい。
また、本発明は、上記の偏波保持型光ファイバ増幅器と、前記信号光の入射ポートに入射される信号光の光源とを備える偏波保持型光ファイバレーザを提供する。
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、偏波保持型光ファイバカプラにより励起光を信号光と合成し、得られた合成光を偏波保持型希土類添加光ファイバに入射して、前記励起光により前記信号光を増幅する方法であって、前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記信号光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記合成光の出射ポートとを備えるものであり、前記信号光として、Ｙ偏波のみからなり、かつ、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長の信号光を前記信号光の入射ポートに入射させるとともに、前記励起光として、前記信号光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長の励起光を前記励起光の入射ポートに入射させる信号光の増幅方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、励起光により発振光を生成する偏波保持型希土類添加光ファイバを含んで構成される共振器と、前記励起光を生成する励起光源と、前記励起光を前記偏波保持型希土類添加光ファイバに入射する偏波保持型光ファイバカプラとを備える偏波保持型光ファイバレーザであって、前記偏波保持型光ファイバカプラは、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部と、前記第１の偏波保持光ファイバの一端または前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記発振光の出射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた前記励起光の入射ポートと、前記第２の偏波保持光ファイバの前記光結合部を介して前記一端と対向する他端に設けられた前記励起光の前記偏波保持型希土類添加光ファイバに向けた出射ポートとを備え、前記発振光の波長が、前記光結合部においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長であり、前記励起光の波長は、前記発振光の波長よりも短波長であって、かつ、前記光結合部においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である偏波保持型光ファイバレーザを提供する。
前記融着延伸部からなる光結合部の長さは、前記発振光の波長においてＹ偏波の９０％以上が前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回のみ移行し、かつ、前記励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも、前記第１の偏波保持光ファイバと前記第２の偏波保持光ファイバとの間で１回以上移行する割合が１０％以下となる長さであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、特定の偏波成分からなる信号光と、両方の偏波成分を含みうる励起光とを、偏波保持型光ファイバカプラにより合成して、偏波保持型希土類添加光ファイバに入射させることができる。また、両方の偏波成分を含みうる励起光を偏波保持型希土類添加光ファイバに入射させて、特定の偏波成分からなる発振光を出力することができる。励起光の偏波方向を管理する必要が無いため、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明で使用される偏波保持型光ファイバカプラの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の偏波保持型光ファイバ増幅器の一実施形態を示す構成図である。
【図３】偏波保持型光ファイバカプラの延伸長と結合度との関係の一例を示すグラフである。
【図４】偏波保持型光ファイバカプラの波長と結合度との関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の共振器付き偏波保持型光ファイバレーザの一実施形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、本発明で使用される偏波保持型光ファイバカプラ１０の一例を示す。この偏波保持型光ファイバカプラ１０は、２本の偏波保持光ファイバ４，４を並列し、長さ方向の中央部を加熱し、延伸することにより、融着延伸部からなる光結合部５を形成したものである。２本の偏波保持光ファイバ４，４は、それぞれの一端側に入射ポート１０Ａ，１０Ｂを、他端側に出射ポート１０Ｃ，１０Ｄを有し、光結合部５は、入射ポート１０Ａ，１０Ｂと出射ポート１０Ｃ，１０Ｄとの間に設けられる。第１の偏波保持光ファイバ４は、入射ポート１０Ａと出射ポート１０Ｄとを有し、第２の偏波保持光ファイバ４は、入射ポート１０Ｂと出射ポート１０Ｃとを有する。
【００１２】
それぞれの偏波保持光ファイバ４は、中心に設けられた断面円形のコア１と、その外周上に同心円状に設けられたクラッド２と、このクラッド２内に、コア１を中心にして対称に配置された一対の応力付与部３，３とから構成されている。偏波保持光ファイバ４は、例えば応力付与部３が断面円形であるパンダ（ＰＡＮＤＡ）型のものである。このほか偏波保持光ファイバとしては、ボータイファイバ、楕円ジャケットファイバ、楕円コアファイバなどが挙げられる。
【００１３】
偏波保持光ファイバ４は、２つの偏波軸、すなわち、Ｘ偏波軸及びＹ偏波軸を有し、それぞれにＸ偏波及びＹ偏波を保持して伝搬することができる。Ｘ偏波軸は、応力付与部３，３のそれぞれの中心と、コア１の中心を通る線であり、Ｘ偏波を保持する。Ｙ偏波軸は、Ｘ偏波軸に直交し、かつコア１の中心を通る線であり、Ｙ偏波を保持する。なお、２本の偏波保持光ファイバ４，４を並列して光結合部５を形成する際には、それぞれのＸ偏波軸（図１では上下方向）が平行になるように保持する。
【００１４】
コア１を構成する材質としては、ゲルマニウム添加石英ガラス等の石英系ガラスが挙げられる。クラッド２を構成する材質としては、純粋石英ガラスやフッ素添加石英ガラス等の石英系ガラスが挙げられる。応力付与部３を構成する材質としては、ホウ素が比較的大量（例えば２０％程度）に添加された石英ガラス（Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＧｅＯ２）が挙げられる。
コア１には、クラッド２より屈折率が高い材料が用いられ、応力付与部３には、コア１及びクラッド２より熱膨張係数の大きい材料が用いられる。
【００１５】
偏波保持型光ファイバカプラ１０は、偏波特性によって光結合部５における結合度が異なる。結合度とは、光結合部５において光が入射ポート１０Ａ，１０Ｂとは異なる偏波保持光ファイバ４の出射ポート１０Ｃ，１０Ｄから出射するように結合する割合である。よって、光を入射ポート１０Ａから入射した場合は出射ポート１０Ｃから、光を入射ポート１０Ｂから入射した場合は出射ポート１０Ｄから出射する割合が結合度となる。偏波保持型光ファイバカプラ１０は、並列した２本の偏波保持光ファイバ４から対称的に作製されるため、入射ポート１０Ａから出射ポート１０Ｃへの結合度と、入射ポート１０Ｂから出射ポート１０Ｄへの結合度とは、同程度である。
【００１６】
本実施形態においては、信号光の波長が、光結合部５においてＹ偏波の９０％以上が結合する波長である。また、かつ、励起光の波長は、信号光の波長よりも短波長であって、光結合部５においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる波長である。そして、第１の偏波保持光ファイバの入射ポート１０Ａを信号光の入射ポートとし、第２の偏波保持光ファイバの入射ポート１０Ｂを励起光の入射ポートとし、第２の偏波保持光ファイバの出射ポート１０Ｃを、励起光を信号光と合成して得られる合成光の出射ポートとする。
このようにして、Ｙ偏波のみからなる信号光を入射ポート１０Ａから入射させるとともに、励起光を入射ポート１０Ｂから入射させると、信号光は、その９０％以上が光結合部５において結合して、出射ポート１０Ｃから出射されるとともに、励起光は、Ｘ偏波及びＹ偏波のいずれともほとんど結合することなく出射ポート１０Ｃから出射される。よって、合成光を高い割合で偏波保持型希土類添加光ファイバに入射させ、励起光により信号光を増幅することができる。
【００１７】
入射ポート１０Ｂに入射させる励起光としては、Ｘ偏波とＹ偏波とが混合した励起光で良く、すなわち、励起光源の出力光の偏波成分および、励起光源の出力光の偏波軸と入射ポート１０Ｂの偏波軸との関係を管理する必要が無いため、製造コストを低減することができる。
第２の偏波保持光ファイバの出射ポート１０Ｄは、通常、無反射終端とされる。出射ポート１０Ｄには、信号光及び励起光のいずれもほとんど出力されず、無反射終端で吸収しきれない大きなパワーが到達することがないので、出射ポート１０Ｄからの戻り光の発生を抑制でき、安定した動作が可能である。
【００１８】
図２は、偏波保持型光ファイバカプラ１０を用いた偏波保持型光ファイバ増幅器の構成の一例を示したものである。信号光の入射ポート１０Ａの途中には偏波保持型アイソレータ１１が挿入されている。励起光の入射ポート１０Ｂには励起光源１２が接続されている。また、合成光の出射ポート１０Ｃには、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３の入射端が接続され、その出射端側（後段側）にはさらに、偏波保持型アイソレータ１４と偏波保持型バンドパスフィルタ（偏波保持型光フィルタ）１５が挿入されている。
【００１９】
そして、Ｙ偏波成分からなる信号光を、偏波保持型アイソレータ１１を介して入射ポート１０Ａに入射するとともに、偏波保持でない励起光源１２から励起光を入射ポート１０Ｂに入射させると、光結合部５において信号光が結合することによって、信号光と励起光を合成した光が出射ポート１０Ｃから得られる。この合成光は出射ポート１０Ｃに接続された偏波保持型希土類添加光ファイバ１３に入射し、希土類元素と励起光の作用によって信号光が増幅される。増幅された光は、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３の後段に設けられた偏波保持型アイソレータ１４と偏波保持型バンドパスフィルタ１５を透過する。偏波保持型バンドパスフィルタ１５は励起光の波長帯の光のみを選択的に減衰させるものであって、例えば誘電体多層膜からなるものなどを用いることができる。
その結果、信号光として用いられている波長帯の光のみが偏波保持型バンドパスフィルタ１５を透過し、最終的にはこの偏波保持型光増幅器から増幅された信号光のみが出射する。なお、偏波保持型アイソレータ１１，１４は偏波保持型光ファイバ増幅器の動作を安定させるために設けられているものである。
【００２０】
偏波保持型希土類添加光ファイバ１３は、例えばパンダ型などの公知の偏波保持光ファイバからなるものであって、そのコアにエルビウムやネオジムなどの希土類元素が添加されている。また、利得の波長依存性を小さくするため、エルビウムとアルミニウムが共添加されたものを用いることもできる。また、エルビウムによって増幅する偏波保持型希土類添加光ファイバ１３を用いる場合、信号光は例えば１５５０ｎｍ帯であり、励起光は例えば９８０ｎｍ帯である。偏波保持型希土類添加光ファイバ１３の具体的な構成や長さなどは特に限定されない。
この偏波保持型光ファイバ増幅器（アンプ）は、例えば偏波保持光ファイバからなる光伝送路に挿入することによって、光通信システムに適用することができる。この場合、信号光は、光伝送路から増幅器に入力されるので、増幅器に信号光の光源を設ける必要はない。
【００２１】
また、入射ポート１０Ａから入射されるＹ偏波の入力光は、光通信に利用される変調された信号光に限らず、特定の情報を含まない単純なパルス光などでも良い。つまり、パルス光などの入力光を励起光と合成して偏波保持型希土類添加光ファイバ１３で増幅することにより、より強いレーザ出力となるように増幅され、かつ偏波保持された光を出射することができる。このように構成される偏波保持型光ファイバレーザは、信号光の光源と偏波保持型光ファイバ増幅器とを含む構成となり、信号光の光源からの出力を偏波保持型光ファイバ増幅器により増幅して、高パワーの信号光やパルス光を出力可能なレーザ光源として使用できる。信号光の光源（図示せず）は、信号光の入射ポート１０Ａに接続される。信号光の光源としては、レーザダイオード（ＬＤ）等のレーザ光源が好ましい。
【００２２】
本実施形態の偏波保持型光ファイバカプラ１０を製造するには、並列された２本の偏波保持光ファイバ４，４の長さ方向の中央部を加熱し、延伸することにより、融着延伸部からなる光結合部５を形成するとき、融着延伸部の長さを適切に調節することにより、信号光の波長においてＹ偏波の９０％以上が結合し、信号光の波長よりも短波長である励起光の波長において、Ｘ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合度が１０％以下となるものが得られる。
【００２３】
２本の偏波保持光ファイバ４，４に融着延伸部を形成する場合、融着延伸部の長さがごく短い場合にはいずれの波長及び偏波もほとんど結合しないが、延伸長を徐々に長くすると結合が開始する。結合は長波長帯の光から開始するため、信号光の波長で結合が開始しても、より短波長である励起光の波長においては、結合が開始しない。
延伸中に信号光の波長で結合が開始した後、さらに延伸を続けると、２本の偏波保持光ファイバの間で２回の結合（移行）が起こり、見かけ上は光結合が起こらない長さになる。つまり、延伸長を伸ばすと、２本の偏波保持光ファイバの間で移行する移行回数が奇数回であれば、一方の偏波保持光ファイバから他方の偏波保持光ファイバへと結合し、移行回数が偶数回であれば、見かけ上は光結合せずに入射したのと同じ偏波保持光ファイバから出射するという周期性を示す。
また、Ｙ偏波の結合はＸ偏波の結合よりもわずかに小さいため、Ｙ偏波とＸ偏波の結合度の変化の周期（移行周期）にわずかな差が生じる。上述のように、融着延伸部を形成するにおいては、延伸長が長くなるにしたがって、Ｘ偏波とＹ偏波のそれぞれにおいて、結合度が０％から１００％に至り、再び０％に至るという変化が繰り返される。融着延伸部においてできるだけ２本の偏波保持光ファイバ４のコア１が近づかないように（両光ファイバのコア１同士の中心間の距離が小さくなりすぎないように）、加熱、溶融させて融着延伸部を形成することにより、結合度が増加し始める時点からＸ偏波−Ｙ偏波間に大きな結合度の差を生じさせることができる。
【００２４】
図３に示したように、信号光波長のＹ偏波に対しては、結合度が増加してはじめに１００％に達した時点（１／２周期；信号光波長のＹ偏波に対する完全結合長）で延伸を終了すると、信号光波長においてＹ偏波の９０％以上が第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとの間で１回のみ移行し、信号光波長のＸ偏波に対しては、ほとんど結合度が増加しないため、主にＹ偏波のみが結合し、Ｘ偏波がほとんど結合しないような状態で融着延伸部を形成することができる。
【００２５】
また、融着延伸部の長さをこの長さにした場合における偏波保持型光ファイバカプラの波長と結合度との関係の一例を図４に示す。信号光波長である１．５５μｍ帯の広い範囲でＹ偏波の結合度が９０％以上となり、波長分割多重のように使用波長域が広くても、偏波保持型光ファイバカプラによる結合が可能である。
また、この融着延伸部の長さの場合、励起光波長においては、Ｘ偏波及びＹ偏波の９０％以上の割合で移行回数が０回であり、１回以上移行する光の割合が１０％以下となる。よって、励起光波長においては、偏波保持型光ファイバカプラによって結合が起きず、入射ポート１０Ｂから入射した励起光はＸ偏波及びＹ偏波のいずれも出射ポート１０Ｃから出射され、出射ポート１０Ｄに到達する割合がほとんどない。
【００２６】
図３及び図４に示す実施例では、コア径６．５μｍ、クラッド径１２５μｍ、コアクラッド間の比屈折率差０．３５％、応力付与部の外径３５μｍ、応力付与部の中心間の距離５５μｍ、１５５０ｎｍにおけるモード複屈折率４×１０-4の偏波保持光ファイバを使用し、信号光には１．５５μｍ帯を、励起光には０．９８μｍ帯を使用した。
なお、融着延伸部の長さを信号光波長のＹ偏波に対する移行回数が１回となるように形成した場合、信号光波長に対する使用波長域がより広くとれるという利点があるが、信号光波長のＹ偏波に対する移行回数が３回以上の奇数回であっても、条件を満たせば、本発明を適用することが可能である。
【００２７】
本発明の偏波保持型光ファイバレーザは、例えば図５に示すように、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３を含む共振器１７を備えた構成とすることもできる。図５に示す偏波保持型光ファイバレーザでは、励起光源１２から偏波保持型希土類添加光ファイバ１３に励起光を入射するために用いるカプラとして、上述の偏波保持型光ファイバカプラ１０が用いられる。つまり、この偏波保持型光ファイバカプラ１０は、第１の偏波保持光ファイバと第２の偏波保持光ファイバとが２本並列されて、長さ方向の中央部に形成された融着延伸部からなる光結合部５を有し、この光結合部５は、発振光の波長においてＹ偏波の９０％以上が結合し、発振光の波長よりも短波長である励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下となる。また、発振光の波長においてＸ偏波の結合が１０％以下となる。
【００２８】
図５の偏波保持型光ファイバレーザの場合、第２の偏波保持光ファイバの一端に設けられた励起光の入射ポート１０Ｂを通じて励起光を入射すると、励起光の波長においてＸ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合が１０％以下なので、光結合部５において結合することなく、第２の偏波保持光ファイバの他端に設けられた出射ポート１０Ｃを介して、励起光が偏波保持型希土類添加光ファイバ１３に入射される。偏波保持型希土類添加光ファイバ１３に含まれる希土類が励起光により励起されると、励起光よりも長波長の発振光が生成され、さらに増幅される。
偏波保持型希土類添加光ファイバ１３がエルビウム添加光ファイバの場合、励起光は例えば０．９８μｍ帯であり、発振光は例えば１．５５μｍ帯である。また、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３がツリウム添加光ファイバの場合、励起光は例えば１．０６μｍ帯であり、発振光は例えば１．４７μｍ帯である。
【００２９】
図５に示す共振器１７の場合、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３の出射ポート１０Ｃとは反対側の端部にミラーや偏波保持型ファイバグレーティングなどの第１の反射手段１６が設けられ、励起光及び発振光を反射させることができる。励起光は、励起光の出射ポート１０Ｃから第１の反射手段１６に向かうときと、第１の反射手段１６から励起光の出射ポート１０Ｃに向かうときの両方で、偏波保持型希土類添加光ファイバ１３を励起することができる。
偏波保持型希土類添加光ファイバ１３において生成した発振光が励起光の出射ポート１０Ｃに戻ってくると、発振光波長のＹ偏波は、光結合部５において結合し、第１の偏波保持光ファイバの一端に設けられた発振光の出射ポート１０Ａから出射される。第１の反射手段１６は、光を透過させる必要がないため、ほぼ１００％の反射率を有することが好ましい。共振器１７の両端で発振光を反射させるためには、発振光の出射ポート１０Ａにハーフミラーや偏波保持型ファイバグレーティングなどの第２の反射手段１８を設けて、発振光の一部が出力され、発振光の一部が反射されて共振器１７に戻るように構成しても良い。第２の反射手段１８は、発振光の一部を透過して、発振光の一部を反射するものであればよく、その反射率は、例えば１０％程度である。
入射ポート１０Ｂに入射させる励起光としては、Ｘ偏波とＹ偏波とが混合した励起光で良く、すなわち、励起光源の出力光の偏波成分および、励起光源の出力光の偏波軸と入射ポート１０Ｂの偏波軸との関係を管理する必要が無いため、製造コストを低減することができる。また、発振光の出射ポート１０Ａからは、発振光波長のＹ偏波を出力として得ることができる。
【００３０】
共振器１７を有する偏波保持型光ファイバレーザに用いられる偏波保持型光ファイバカプラ１０を製造するには、並列された２本の偏波保持光ファイバ４，４の長さ方向の中央部を加熱し、延伸することにより、融着延伸部からなる光結合部５を形成するとき、融着延伸部の長さを適切に調節することにより、発振光波長においてＹ偏波の９０％以上が結合し、発振光の波長よりも短波長である励起光の波長において、Ｘ偏波及びＹ偏波のいずれとも結合度が１０％以下となるものが得られる。つまり、上述の偏波保持型光ファイバ増幅器に用いられる偏波保持型光ファイバカプラ１０の製造方法において、信号光波長の代わりに発振光波長を用いる以外は全く同様の方法によることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…コア、２…クラッド、３…応力付与部、４…偏波保持光ファイバ、５…融着延伸部からなる光結合部、１０…偏波保持型光ファイバカプラ、１０Ａ…信号光の入射ポート、１０Ｂ…励起光の入射ポート、１０Ｃ…合成光の出射ポート、１０Ｄ…無反射終端された出射ポート、１２…励起光源、１３…偏波保持型希土類添加光ファイバ（偏波保持型増幅用光ファイバ）、１７…共振器。
【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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