(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コアの外周に第２コアが形成され、前記第１コアには希土類元素がドープされ、また、第２コアは第１コアよりも屈折率が小さくなるように設定されているダブルコア型の光ファイバにおいて、
前記第１コア内には、第２コア中を伝搬する励起光を第１コア中に導く長周期グレーティングが形成されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバにおいて、
前記長周期グレーティングは、第２コアに伝搬するモードに合わせて複数形成されていることを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導放出現象を利用した光増幅やレーザ発振用の媒体として使用される光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、誘導放出現象を利用して信号光を直接に増幅する増幅素子として使用される光ファイバには、従来、図２ないし図４に示すようなダブルコア型と称されるものがある。
【０００３】
このダブルコア型の光ファイバ１は、第１コア２の外周に、第２コア４およびクラッド６が順次形成されてなる。
【０００４】
第１コア２は、石英系のもので、シングルモードあるいはマルチモードとなるようにその外径が設定され、その第１コア２中には希土類元素(たとえばＮdやＥrなど)がドープされている。
【０００５】
第２コア４は、第１コア２と同じく石英系のもので、発光面積の大きいレーザダイオードのような励起光源からの励起光を光ファイバ中に高効率で導入できるように、第１コア２の断面積よりも十分に大きい断面積を有しており、このため、励起光に対してはマルチモードとなっている。
【０００６】
クラッド６は、保護兼光閉込用としてウレタンアクリレートやポリメチルメタアクリレートなどのような高分子樹脂が使用されている。
【０００７】
この光ファイバ１の具体的な寸法としては、たとえば、第１コア２の外径は１０μm程度、第２コア４の外径は４００μm程度、クラッド６の外径は４５０μm程度である。また、屈折率分布は、図３に示すように、たとえば、第１コア２の屈折率n2は１.４６３〜１.４６７程度、第２コア４の屈折率n4は１.４５〜１.４６程度、クラッド６の屈折率n6は１.４０程度であって、外方に向かう程、屈折率が次第に小さくなるように階段状に設定されている。
【０００８】
この構成の光ファイバ１において、第１コア２中にたとえばＮdがドープされているものでは、この第１コア２内に１.０６μm帯の信号光が入射される一方、０.８０μm帯の励起光が第１コア２中だけでなく第２コア４中にも入射される。そして、この第１コア２および第２コア４中を伝搬する励起光によって第１コア２がポンピングされて信号光が増幅される。
【０００９】
特に第２コア４中を伝搬する励起光は、図４に示すように、第１コア２を横切る際に第１コア２を励起する作用をする。
【００１０】
このように、このダブルコア型の光ファイバ１は、第１コア２中に直接に高出力の励起光を直接入射することが難しくても、その第１コア２の周囲の比較的広い領域を占める第２コア４中に高出力の励起光を導入できるため、いわゆる側方励起効果が得られ、効率良く光増幅を行うことができるという利点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このダブルコア型の光ファイバ１において、第２コア４中を伝搬する励起光は、図４に示したように、第１コア２を横切る際に第１コア２に吸収されて励起する作用をするのであるが、このような側方励起のみでは、第２コア４を伝搬する励起光が第１コア２と交差する長さは極めて短く、励起効率を高める上で十分でない。
【００１２】
しかも、第２コア４内に入射した励起光の内、第１コア２を交差しない成分のものは、第２コア４内を周方向に沿って旋回するだけであるため第１コア２の励起には寄与しない。
【００１３】
このようなことから、従来のダブルコア型の光ファイバの構成のままでは、十分な励起効率を確保する上で限界がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ダブルコア型の光ファイバにおいて、第２コア内を伝搬する励起光が従来よりも一層高い頻度で第１コア内に導入されるようにして、従来よりも一層励起効率を高めることを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
外部のレーザ光源から回折格子を介して光ファイバに紫外線を周期的に照射することにより、光ファイバのコアに周期的な屈折率変調を与えてグレーティングを形成する方法が知られている(たとえば、特開平６−２３５８０８号公報参照)。
【００１６】
このような光ファイバ中に形成されたグレーティング、特に長周期グレーティングは、従来、その周期に対応した波長近傍の光をモード結合によりクラッドと結合させることにより、コアから取り除くフィルタとしての役目を果たす目的で使用されている。
【００１７】
しかし、ダブルコア型の光ファイバにおいては、第１コアの外周に第２コアが形成されているので、第１コアに長周期グレーティングを形成しておけば、上記のフィルタの役目とは逆に、第２コアを伝搬する光はモード結合によって第１コア中に導入されることになる。
【００１８】
本発明は、かかる観点に基づいてなされたもので、いわゆるダブルコア型の光ファイバにおいて、第１コア内に長周期グレーティングを形成したものである。
【００１９】
この構成にすれば、第２コア中を伝搬する励起光は、モード結合により第１コア中に導入されて第１コアの軸方向に沿って伝搬されるようになるため、いわゆる軸方向励起が行われ、側方励起のみの場合よりも励起効率が高くなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係るダブルコア型の光ファイバの斜視図であり、図２ないし図４に示した従来例に対応する部分には同一の符号を付す。
【００２１】
図１において、１は光ファイバの全体を示し、２は第１コア、４は第２コア、６はクラッドであり、これらの構成は、図２ないし図４に示した従来例のものと同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２２】
この実施形態の特徴は、第１コア２内に、第２コア４中を伝搬する励起光を第１コア２中に導く長周期グレーティング８が形成されていることである。
【００２３】
この構成の光ファイバ１では、第２コア４中を伝搬する励起光が長周期グレーティング８のところにくると、モード結合によって第１コア２中に導入されて第１コア２の軸方向に沿って長い距離にわたって伝搬されるようになり、いわゆる軸方向励起が行われる。
【００２４】
従来では、第２コア４中を伝搬する励起光は、第１コア２を交差することで励起するいわゆる側方励起であるのに対して、この実施形態では、長周期グレーティング８によって第１コア２中に励起光が積極的に導入されるため、第１コア２中の信号光の励起に寄与する頻度が多くなり、励起効率が高くなる。
【００２５】
長周期グレーティング８により、第２コア４中を伝搬する励起光を第１コア２とモード結合させるためには、次の関係を満たす必要がある。
【００２６】
長周期グレーティング８を用いて第２コア４を伝搬する励起光を希土類元素をドープした第１コア２へ伝搬させる場合、結合させる第２コア４のモードによってその条件は異なる。いくつかの条件の中から特定のモードに限定するならば、たとえば、以下のような長周期グレーティング８の条件があげられる。
【００２７】
第１コア２の比屈折率差Δ1＝０.３％、カットオフ波長＝０.８％、第２コア４の比屈折率差Δ2＝０.１〜１％、第２コア４の外径＝１２５μmの場合、長周期グレーティング８の周期としては、１００〜５００μm、長周期グレーティング８の屈折率変調度Δnmodは１×１０4〜１×１０2が望ましい。
【００２８】
結合させるモードによって長周期グレーティング８の周期は、上記の条件の中に複数存在し、一つの光ファイバ１に各モードに合わせて長周期グレーティング８を複数書き込めば、高効率化にさらに寄与できる。
【００２９】
複数の長周期グレーティング８を書き込む場合、各々の長周期グレーティング８の間隔は、Ｎd，Ｅrなどの希土類元素が第１コア２を伝搬する励起光を十分に吸収するために必要な間隔でなければならない。もしも、十分な間隔を設けなければ、第１コア２を伝搬している励起光を次の長周期グレーティング８によって第２コア４へ導出することになるからである。
【００３０】
励起光を十分に吸収するために必要な長さとは、励起光を完全に吸収してしまう長さを指すのではなく、次の長周期グレーティング８によって第１コア２に導入される新たな第２コア４を伝搬するマルチモードの励起光により、より効率が高くなる程度まで吸収する長さを指すのはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ダブルコア型の光ファイバにおいて、第２コア中を伝搬する励起光が長周期グレーティングのモード結合によって第１コアの軸方向に沿って導入されるので、軸方向励起が可能となり、従来よりも励起効率を高めることができる。
【００３２】
このため、短尺ものであっても十分な増幅ができ、背景損失などの影響を受けにくくなるので、高効率動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダブルコア型の光ファイバを示す斜視図
【図２】従来技術におけるダブルコア型の光ファイバを示す断面図
【図３】図２の光ファイバの屈折率分布を示す図
【図４】図２の光ファイバを示す斜視図
【符号の説明】
１…光ファイバ、２…第１コア、４…第２コア、６…クラッド、８…長周期グレーティング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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