JPH0961662A - 光結合器 - Google Patents
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- JPH0961662A JPH0961662A JP7217913A JP21791395A JPH0961662A JP H0961662 A JPH0961662 A JP H0961662A JP 7217913 A JP7217913 A JP 7217913A JP 21791395 A JP21791395 A JP 21791395A JP H0961662 A JPH0961662 A JP H0961662A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エルビウムドープファイバにより増幅するた
めに、信号光と励起光を合波する光結合器において、結
合効率を向上させて増幅率を上げること。 【解決手段】 信号光を単一モードで伝搬させる信号光
用光導波路１３の前方に所定の間隔をおいて信号光側レ
ンズ１４を配置して信号光側コリメータ１５とし、信号
光および励起光を単一モードで伝搬させる出力用光導波
路１８の前方に所定の間隔をおいて出力側レンズ１７を
配置して出力側コリメータ１９とし、光合波素子１６を
介して前記の信号光側コリメータ１５と出力側コリメー
タ１９を所定の距離で結合し、その光合波素子１６を介
して励起光側コリメータ２２と出力側コリメータ１９を
所定の距離で結合し、励起光を光導波路を用いずに空間
結合することや、最適化したレンズを用いること等によ
り、信号光と励起光を合波して出力することを特徴とし
ている。
めに、信号光と励起光を合波する光結合器において、結
合効率を向上させて増幅率を上げること。 【解決手段】 信号光を単一モードで伝搬させる信号光
用光導波路１３の前方に所定の間隔をおいて信号光側レ
ンズ１４を配置して信号光側コリメータ１５とし、信号
光および励起光を単一モードで伝搬させる出力用光導波
路１８の前方に所定の間隔をおいて出力側レンズ１７を
配置して出力側コリメータ１９とし、光合波素子１６を
介して前記の信号光側コリメータ１５と出力側コリメー
タ１９を所定の距離で結合し、その光合波素子１６を介
して励起光側コリメータ２２と出力側コリメータ１９を
所定の距離で結合し、励起光を光導波路を用いずに空間
結合することや、最適化したレンズを用いること等によ
り、信号光と励起光を合波して出力することを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ増幅
装置における合波部分の光結合器に関するものである。
装置における合波部分の光結合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１６は従来のエルビウムドープファイ
バ（以下、ＥＤＦと略記する。）光増幅器の構成を示
す。信号入力ファイバ１から波長１．５５μｍの信号光
が到来し、合波器２を透過してＥＤＦ接続用ファイバ３
に入る。励起用ＬＤモジュール４からは、波長０．９８
μｍの高出力光が０．９８μｍ用ファイバ５を通り、合
波フィルタで反射してＥＤＦ接続用ファイバ３に入る。
バ（以下、ＥＤＦと略記する。）光増幅器の構成を示
す。信号入力ファイバ１から波長１．５５μｍの信号光
が到来し、合波器２を透過してＥＤＦ接続用ファイバ３
に入る。励起用ＬＤモジュール４からは、波長０．９８
μｍの高出力光が０．９８μｍ用ファイバ５を通り、合
波フィルタで反射してＥＤＦ接続用ファイバ３に入る。
【０００３】ＥＤＦ６において、０．９８μｍの光パワ
ーにより、エルビウム原子が励起され、１．５５μｍの
入力信号光によって誘導放出が起こり、１．５５μｍの
信号光が増幅されて出力される。出力光は信号出力ファ
イバ７により伝搬される。また、上記のファイバは、コ
ネクタ接続部８や融着接続部９により接続されている。
ーにより、エルビウム原子が励起され、１．５５μｍの
入力信号光によって誘導放出が起こり、１．５５μｍの
信号光が増幅されて出力される。出力光は信号出力ファ
イバ７により伝搬される。また、上記のファイバは、コ
ネクタ接続部８や融着接続部９により接続されている。
【０００４】図１７は従来の合波部分の説明図であり、
図１６のＡとして示す領域（合波部分）を詳しく説明す
るためのものである。信号入力ファイバ１とＥＤＦ接続
用ファイバ３は、コリメータ１０とコリメータ１１で空
間結合され、励起光伝送用の０．９８μｍ用ファイバ５
とＥＤＦ接続用ファイバ３はコリメータ１２とコリメー
タ１１で空間接続されている。
図１６のＡとして示す領域（合波部分）を詳しく説明す
るためのものである。信号入力ファイバ１とＥＤＦ接続
用ファイバ３は、コリメータ１０とコリメータ１１で空
間結合され、励起光伝送用の０．９８μｍ用ファイバ５
とＥＤＦ接続用ファイバ３はコリメータ１２とコリメー
タ１１で空間接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、光学的な結合効率がよくないので、信号光や励
起光が減衰してしまい、その分増幅度が抑えられること
になるという問題があった。
成では、光学的な結合効率がよくないので、信号光や励
起光が減衰してしまい、その分増幅度が抑えられること
になるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の波長の
信号光および所定の波長の励起光を入力して合波する光
合波素子を有し、その合波した信号光および励起光を出
力用光導波路により出力する光結合器において、信号光
を単一モードで伝搬させる信号光用光導波路の前方に所
定の間隔をおいて信号光側レンズを配置して信号光側コ
リメータとし、信号光および励起光を単一モードで伝搬
させる出力用光導波路の前方に所定の間隔をおいて出力
側レンズを配置して出力側コリメータとし、光合波素子
を介して前記の信号光側コリメータと出力側コリメータ
を所定の距離で結合し、その光合波素子を介して励起光
側コリメータと出力側コリメータを所定の距離で結合
し、励起光を空間結合することや、本構成のために最適
化したレンズを用いること等により、信号光と励起光を
合波して出力することを特徴としている。
信号光および所定の波長の励起光を入力して合波する光
合波素子を有し、その合波した信号光および励起光を出
力用光導波路により出力する光結合器において、信号光
を単一モードで伝搬させる信号光用光導波路の前方に所
定の間隔をおいて信号光側レンズを配置して信号光側コ
リメータとし、信号光および励起光を単一モードで伝搬
させる出力用光導波路の前方に所定の間隔をおいて出力
側レンズを配置して出力側コリメータとし、光合波素子
を介して前記の信号光側コリメータと出力側コリメータ
を所定の距離で結合し、その光合波素子を介して励起光
側コリメータと出力側コリメータを所定の距離で結合
し、励起光を空間結合することや、本構成のために最適
化したレンズを用いること等により、信号光と励起光を
合波して出力することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。 第１の実施の形態 本実施の形態は、励起用ＬＤから合波器までの接続用フ
ァイバを取り除き、励起用ＬＤとＥＤＦ接続用の出力側
ファイバとを空間結合とし、しかも高い結合効率となる
ように設計されたレンズを用いることを特徴としてい
る。
て図を用いて説明する。 第１の実施の形態 本実施の形態は、励起用ＬＤから合波器までの接続用フ
ァイバを取り除き、励起用ＬＤとＥＤＦ接続用の出力側
ファイバとを空間結合とし、しかも高い結合効率となる
ように設計されたレンズを用いることを特徴としてい
る。
【０００８】図１は第１の実施の形態を示す構成図であ
る。１３は信号光用光導波路であるファイバを示し、
１．５５μｍの信号光に対して単一モードファイバ（Ｓ
ＭＦ）となっており、この前方に信号光側レンズ１４を
配置して信号光側コリメータ１５とし、合分波（ＷＤ
Ｍ）フィルタ等の光合波素子１６を介して、出力側レン
ズ１７とファイバ１８により成る出力側コリメータ１９
に結合させる。その出力側光導波路であるファイバ１８
は、図示しないＥＤＦに接続するためのものであり、
１．５５μｍおよび０．９８μｍの光に対して単一モー
ドとなっている。
る。１３は信号光用光導波路であるファイバを示し、
１．５５μｍの信号光に対して単一モードファイバ（Ｓ
ＭＦ）となっており、この前方に信号光側レンズ１４を
配置して信号光側コリメータ１５とし、合分波（ＷＤ
Ｍ）フィルタ等の光合波素子１６を介して、出力側レン
ズ１７とファイバ１８により成る出力側コリメータ１９
に結合させる。その出力側光導波路であるファイバ１８
は、図示しないＥＤＦに接続するためのものであり、
１．５５μｍおよび０．９８μｍの光に対して単一モー
ドとなっている。
【０００９】レンズ１４は、ファイバ１３同志の結合用
レンズを用いる（既存のものでもよい。）。レンズ１７
はファイバ１３とファイバ１８が最もよく結合するよう
に設計したものを用いる。２０は光源である励起用ＬＤ
であり、この前方に励起光側レンズ２１を配置して励起
光側コリメータ２２とし、コリメータ１９と結合するよ
うにする。
レンズを用いる（既存のものでもよい。）。レンズ１７
はファイバ１３とファイバ１８が最もよく結合するよう
に設計したものを用いる。２０は光源である励起用ＬＤ
であり、この前方に励起光側レンズ２１を配置して励起
光側コリメータ２２とし、コリメータ１９と結合するよ
うにする。
【００１０】レンズ２１はコリメータ１９と最もよく結
合するように設計されたものを用いる。図２は信号光側
コリメータ部分とビームの振舞いの説明図であり、ファ
イバ１３とレンズ１４から成るコリメータ１５部分とビ
ームの振舞いを示したものである。ファイバ１３は、例
えば、コア半径ａ1 ＝３．８６μｍ、波長１．５５μｍ
に対するＶ値：Ｖ＝１．６２、モード半径ｗ1 ＝６．１
５μｍであり、出射光の広がり角はθe1＝４．５９°
（１／ｅ2 値半角）である。
合するように設計されたものを用いる。図２は信号光側
コリメータ部分とビームの振舞いの説明図であり、ファ
イバ１３とレンズ１４から成るコリメータ１５部分とビ
ームの振舞いを示したものである。ファイバ１３は、例
えば、コア半径ａ1 ＝３．８６μｍ、波長１．５５μｍ
に対するＶ値：Ｖ＝１．６２、モード半径ｗ1 ＝６．１
５μｍであり、出射光の広がり角はθe1＝４．５９°
（１／ｅ2 値半角）である。
【００１１】一例として、ここで用いたレンズ１４は、
波長１．５５μｍに対して屈折率ｎ＝１．８６９２６で
ある。このレンズ１４のファイバ１３側の面は垂直平
面、出射光側の面は曲率半径ｒ12＝２２００μｍの球面
であり、厚さは１３６０μｍである。図３は出力側コリ
メータ部分のガウスビームとの結合の説明図であり、フ
ァイバ１８とレンズ１７からなるコリメータ１９部分と
入射する波長１．５５μｍのガウスビームの様子を示し
たものである。ファイバ１８は、例えば、コア半径ａ 2
＝２．１０μｍ、波長１．５５μｍに対するＶ値：Ｖ2
＝１．３０、モード半径ｗ2 ＝４．９０μｍであり、出
射光の広がり角はθe2＝５．７５°（１／ｅ2値半角）
である。
波長１．５５μｍに対して屈折率ｎ＝１．８６９２６で
ある。このレンズ１４のファイバ１３側の面は垂直平
面、出射光側の面は曲率半径ｒ12＝２２００μｍの球面
であり、厚さは１３６０μｍである。図３は出力側コリ
メータ部分のガウスビームとの結合の説明図であり、フ
ァイバ１８とレンズ１７からなるコリメータ１９部分と
入射する波長１．５５μｍのガウスビームの様子を示し
たものである。ファイバ１８は、例えば、コア半径ａ 2
＝２．１０μｍ、波長１．５５μｍに対するＶ値：Ｖ2
＝１．３０、モード半径ｗ2 ＝４．９０μｍであり、出
射光の広がり角はθe2＝５．７５°（１／ｅ2値半角）
である。
【００１２】一例として、ここで用いたレンズ１７は、
波長１．５５μｍに対して屈折率ｎ＝１．８６９２６で
ある。このレンズ１７のファイバ１８側の面を垂直平
面、空間側の面は曲率半径ｒ21＝１７５０μｍの球面、
厚さｔ2 ＝１０８０μｍとした。レンズ１７の空間側の
面から２５０００μｍの位置に半幅１９１μｍのウエス
トをもつガウスビームを入射させると、レンズ１７のフ
ァイバ１８側の面とファイバ１８の端面との距離ｄ2 ＝
１４４３μｍで最適結合する。
波長１．５５μｍに対して屈折率ｎ＝１．８６９２６で
ある。このレンズ１７のファイバ１８側の面を垂直平
面、空間側の面は曲率半径ｒ21＝１７５０μｍの球面、
厚さｔ2 ＝１０８０μｍとした。レンズ１７の空間側の
面から２５０００μｍの位置に半幅１９１μｍのウエス
トをもつガウスビームを入射させると、レンズ１７のフ
ァイバ１８側の面とファイバ１８の端面との距離ｄ2 ＝
１４４３μｍで最適結合する。
【００１３】図４は出力側コリメータ部分と励起用ビー
ムの振舞いの説明図であり、コリメータ１９において、
ファイバ１８に仮に波長０．９８μｍの光を図の右側か
ら入力した場合のビームの振舞いを示している。波長
０．９８μｍの光に対し、ファイバ１８のＶ値：Ｖ2 ’
＝２．０６、モード半径ｗ2 ’＝２．６０μｍ、出射角
（１／ｅ2 値半角）θe2’＝６．８４°となる。
ムの振舞いの説明図であり、コリメータ１９において、
ファイバ１８に仮に波長０．９８μｍの光を図の右側か
ら入力した場合のビームの振舞いを示している。波長
０．９８μｍの光に対し、ファイバ１８のＶ値：Ｖ2 ’
＝２．０６、モード半径ｗ2 ’＝２．６０μｍ、出射角
（１／ｅ2 値半角）θe2’＝６．８４°となる。
【００１４】また、レンズ１７の屈折率はｎ’＝１．８
８４４５となる。このとき、レンズ１７の空間側の面か
ら７６０００μｍの位置に幅１１２．５μｍ（１／ｅ2
値半幅）のウエストをもつビームが生じる。４００００
μｍの位置のビーム幅は１５０μｍ（１／ｅ2 値半幅）
となる。図５は励起光側コリメータと出力側コリメータ
の結合の説明図であり、レンズ１７とレンズ２１の間隔
が４００００μｍとなるように、励起用ＬＤ２０、レン
ズ２１、レンズ１７、ファイバ１８を直線状に配置した
状態を示している。ここで用いたレンズ２１は、波長
０．９８μｍに対して屈折率ｎ＝１．８８４４５であ
る。ＬＤ２０の出射光の広がり角（１／ｅ2 値半角）θ
e3＝２５°としてある。レンズ２１の厚さは２８４μｍ
とした。
８４４５となる。このとき、レンズ１７の空間側の面か
ら７６０００μｍの位置に幅１１２．５μｍ（１／ｅ2
値半幅）のウエストをもつビームが生じる。４００００
μｍの位置のビーム幅は１５０μｍ（１／ｅ2 値半幅）
となる。図５は励起光側コリメータと出力側コリメータ
の結合の説明図であり、レンズ１７とレンズ２１の間隔
が４００００μｍとなるように、励起用ＬＤ２０、レン
ズ２１、レンズ１７、ファイバ１８を直線状に配置した
状態を示している。ここで用いたレンズ２１は、波長
０．９８μｍに対して屈折率ｎ＝１．８８４４５であ
る。ＬＤ２０の出射光の広がり角（１／ｅ2 値半角）θ
e3＝２５°としてある。レンズ２１の厚さは２８４μｍ
とした。
【００１５】レンズ２１の面形状として、以下に＃１と
＃２の２つの例を示す。図６は励起光側レンズ形状およ
び数値データを示す説明図（＃１）であり、この場合の
レンズ２１（＃１）は、ＬＤ２０側の面を球面とし、空
間側の面を６乗項まで最適化した曲面である。図７は励
起用ＬＤのレンズ形状および数値データを示す説明図
（＃２）であり、この場合のレンズ２１（＃２）は、Ｌ
Ｄ２０側、空間側ともに２次曲線の範囲で最適化した曲
面である。
＃２の２つの例を示す。図６は励起光側レンズ形状およ
び数値データを示す説明図（＃１）であり、この場合の
レンズ２１（＃１）は、ＬＤ２０側の面を球面とし、空
間側の面を６乗項まで最適化した曲面である。図７は励
起用ＬＤのレンズ形状および数値データを示す説明図
（＃２）であり、この場合のレンズ２１（＃２）は、Ｌ
Ｄ２０側、空間側ともに２次曲線の範囲で最適化した曲
面である。
【００１６】図６および図７において、Ｃは曲率（ｍｍ
-1），Ｋは非球面係数、Ａは４乗項、Ｂは６乗項を示し
ている。ＬＤ２０の端面とレンズ２１のＬＤ２０側の距
離ｄ 3 ＝１９６．５μｍのとき、結合効率が最大とな
る。なお、レンズ面の一般式は次の数１に示す通りであ
る。
-1），Ｋは非球面係数、Ａは４乗項、Ｂは６乗項を示し
ている。ＬＤ２０の端面とレンズ２１のＬＤ２０側の距
離ｄ 3 ＝１９６．５μｍのとき、結合効率が最大とな
る。なお、レンズ面の一般式は次の数１に示す通りであ
る。
【００１７】
【数１】 ｈ＝√（ｘ2 ＋ｙ2 ） レンズ２１の空間側の面から−３６０００μｍの位置に
半幅１１２．５μｍのウエストがあるガウスビームとの
結合は、レンズ面に反射がない場合、９０％となる。
半幅１１２．５μｍのウエストがあるガウスビームとの
結合は、レンズ面に反射がない場合、９０％となる。
【００１８】上述のように、本実施の形態によると、フ
ァイバ１３とファイバ１８が、レンズ１４と、特に設計
されたレンズ１７によって波長１．５５μｍで最適結合
し、かつ、励起用ＬＤ２０とファイバ１８が、特に設計
されたレンズ２１とレンズ１７によって波長０．９８μ
ｍで最適結合するようにしたことにより、１．５５μｍ
の信号光の損失も少なく、かつ０．９８μｍの励起光の
損失も少なく、ＥＤＦに入力することのできる光結合器
を実現することができる。
ァイバ１３とファイバ１８が、レンズ１４と、特に設計
されたレンズ１７によって波長１．５５μｍで最適結合
し、かつ、励起用ＬＤ２０とファイバ１８が、特に設計
されたレンズ２１とレンズ１７によって波長０．９８μ
ｍで最適結合するようにしたことにより、１．５５μｍ
の信号光の損失も少なく、かつ０．９８μｍの励起光の
損失も少なく、ＥＤＦに入力することのできる光結合器
を実現することができる。
【００１９】特に、励起用ＬＤ２０から光合波素子１６
までの間に接続ファイバを用いずに空間結合したことに
より、励起光の損失が少なくなるとともに光結合器を小
型化することができる。 第２の実施の形態 本実施の形態は、特に設計されたレンズ系を用いて、信
号光と励起光とを高効率結合させることを特徴とする。
までの間に接続ファイバを用いずに空間結合したことに
より、励起光の損失が少なくなるとともに光結合器を小
型化することができる。 第２の実施の形態 本実施の形態は、特に設計されたレンズ系を用いて、信
号光と励起光とを高効率結合させることを特徴とする。
【００２０】図８は本実施の形態を示す構成図である。
図において、２３は信号光用光導波路であるファイバで
あり、１．５５μｍの波長の光についてシングルモード
ファイバ（ＳＭＦ）となっており、このファイバ２３の
前方に信号光側レンズ２４を配置して信号光側コリメー
タ２５とする。出力用光導波路であるファイバ２６は、
図示しないＥＤＦに接続するためのものであり、１．５
５μｍと０．９８μｍの光についてＳＭＦとなってい
る。このファイバ２６と出力側レンズ２７とで出力側コ
リメータ２８を構成する。励起光側ファイバ２９は励起
光を入力するためのものであり、励起光側レンズ３０と
で励起光側コリメータ３１を構成する。
図において、２３は信号光用光導波路であるファイバで
あり、１．５５μｍの波長の光についてシングルモード
ファイバ（ＳＭＦ）となっており、このファイバ２３の
前方に信号光側レンズ２４を配置して信号光側コリメー
タ２５とする。出力用光導波路であるファイバ２６は、
図示しないＥＤＦに接続するためのものであり、１．５
５μｍと０．９８μｍの光についてＳＭＦとなってい
る。このファイバ２６と出力側レンズ２７とで出力側コ
リメータ２８を構成する。励起光側ファイバ２９は励起
光を入力するためのものであり、励起光側レンズ３０と
で励起光側コリメータ３１を構成する。
【００２１】３２は干渉フィルタ等の光合波素子であ
り、コリメータ２５とコリメータ２８を波長１．５５μ
ｍで結合し、コリメータ３１とコリメータ２８とを波長
０．９８μｍで結合し、ファイバ２６に波長１．５５μ
ｍと０．９８μｍの両方の光が伝搬するようにする。こ
こでは、一例として、コリメータ２５とコリメータ２８
とのレンズ面間距離を２７．５ｍｍ、コリメータ３１と
コリメータ２８とのレンズ面間距離を２７．５ｍｍで最
適結合するようにレンズ面形状およびファイバ・レンズ
間距離を特に設計して示している。
り、コリメータ２５とコリメータ２８を波長１．５５μ
ｍで結合し、コリメータ３１とコリメータ２８とを波長
０．９８μｍで結合し、ファイバ２６に波長１．５５μ
ｍと０．９８μｍの両方の光が伝搬するようにする。こ
こでは、一例として、コリメータ２５とコリメータ２８
とのレンズ面間距離を２７．５ｍｍ、コリメータ３１と
コリメータ２８とのレンズ面間距離を２７．５ｍｍで最
適結合するようにレンズ面形状およびファイバ・レンズ
間距離を特に設計して示している。
【００２２】図９はファイバの特性の説明図であり、こ
の図９の（ａ）に使用するファイバ２３、２６、２９の
モード半径ｗ、出射角θe を示した。図９の（ｂ）に
は、ファイバ特性の定義を示している。図１０は信号光
側レンズの構造図、図１１は出力側レンズの構造図、図
１２は励起光側レンズの構造図をそれぞれ示している。
の図９の（ａ）に使用するファイバ２３、２６、２９の
モード半径ｗ、出射角θe を示した。図９の（ｂ）に
は、ファイバ特性の定義を示している。図１０は信号光
側レンズの構造図、図１１は出力側レンズの構造図、図
１２は励起光側レンズの構造図をそれぞれ示している。
【００２３】これらの図１０、図１１および図１２に、
レンズの形状および形状パラメータを示している。な
お、これらの図中の記号は次の意味で用いられている。 Ｃij：中心の曲率（負値は図の右に凸を表す。） ｉ ：レンズ番号 ｊ ：面番号（図の左側が１、右側が２） Ｋij：非球面係数 レンズ面の形状の一般式は次の数２に示す通りである。
レンズの形状および形状パラメータを示している。な
お、これらの図中の記号は次の意味で用いられている。 Ｃij：中心の曲率（負値は図の右に凸を表す。） ｉ ：レンズ番号 ｊ ：面番号（図の左側が１、右側が２） Ｋij：非球面係数 レンズ面の形状の一般式は次の数２に示す通りである。
【００２４】
【数２】 ｈ＝√（ｘ2 ＋ｙ2 ） なお、ｘ，ｙ：レンズ面の光軸に対し垂直方向の座標 ｚ ：レンズ面の光軸方向の座標 とした。
【００２５】次に、光結合器の作製法について説明す
る。図１３は信号光側コリメータ作製の説明図であり、
この図に示すように、まず、両側ともにファイバ２３と
レンズ２４から成る同じコリメータ系を対向させ、レン
ズ間距離３２ｍｍとして波長１．５５μｍで最適結合に
なるようにファイバ２３とレンズ２４の間隔を両コリメ
ータともに調節する。
る。図１３は信号光側コリメータ作製の説明図であり、
この図に示すように、まず、両側ともにファイバ２３と
レンズ２４から成る同じコリメータ系を対向させ、レン
ズ間距離３２ｍｍとして波長１．５５μｍで最適結合に
なるようにファイバ２３とレンズ２４の間隔を両コリメ
ータともに調節する。
【００２６】ここで用いるレンズ２４の厚さ（１．３６
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２３とレンズ２４の間隔
が１８１９μｍのときに最適結合となる。このようにし
てできたコリメータをコリメータ２５とする。図１４は
出力側コリメータ作製の説明図であり、この図のよう
に、両側ともにファイバ２６とレンズ２７から成る同じ
コリメータ系を対向させ、レンズ間距離２３ｍｍとし、
波長１．５５μｍで最適結合となるようにファイバ２６
とレンズ２７の間隔を両コリメータともに調整する。
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２３とレンズ２４の間隔
が１８１９μｍのときに最適結合となる。このようにし
てできたコリメータをコリメータ２５とする。図１４は
出力側コリメータ作製の説明図であり、この図のよう
に、両側ともにファイバ２６とレンズ２７から成る同じ
コリメータ系を対向させ、レンズ間距離２３ｍｍとし、
波長１．５５μｍで最適結合となるようにファイバ２６
とレンズ２７の間隔を両コリメータともに調整する。
【００２７】ここで用いるレンズ２７の厚さ（１．０８
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２６とレンズ２７の間隔
が１４４３μｍのときに最適結合となる。このようにし
てできたコリメータをコリメータ２８とする。図１５は
励起光側コリメータ作製の説明図であり、この図に示す
ように、上述の如く完成したファイバ２６およびレンズ
２７から成るコリメータ２８と、ファイバ２９およびレ
ンズ３０から成るコリメータを、レンズ間距離２７．５
ｍｍで対向させ、波長０．９８μｍで結合が最大になる
ようにレンズ３０とファイバ２９との間隔を調整する。
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２６とレンズ２７の間隔
が１４４３μｍのときに最適結合となる。このようにし
てできたコリメータをコリメータ２８とする。図１５は
励起光側コリメータ作製の説明図であり、この図に示す
ように、上述の如く完成したファイバ２６およびレンズ
２７から成るコリメータ２８と、ファイバ２９およびレ
ンズ３０から成るコリメータを、レンズ間距離２７．５
ｍｍで対向させ、波長０．９８μｍで結合が最大になる
ようにレンズ３０とファイバ２９との間隔を調整する。
【００２８】ここで用いるレンズ３０の厚さ（１．０８
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２９とレンズ３０の間隔
が９２８μｍのときに結合が最大になる。このようにし
てできたファイバ２９とレンズ３０のコリメータをコリ
メータ３１とする。最後に、図１３のようにしてできた
コリメータ２５と、図１４のようにしてできたコリメー
タ２８を、図８のように、干渉フィルタ等の光合波素子
３２を介してレンズ間距離２７．５ｍｍで対向させ、波
長１．５５μｍで結合調整して固定する。
ｍｍ）では、計算上、ファイバ２９とレンズ３０の間隔
が９２８μｍのときに結合が最大になる。このようにし
てできたファイバ２９とレンズ３０のコリメータをコリ
メータ３１とする。最後に、図１３のようにしてできた
コリメータ２５と、図１４のようにしてできたコリメー
タ２８を、図８のように、干渉フィルタ等の光合波素子
３２を介してレンズ間距離２７．５ｍｍで対向させ、波
長１．５５μｍで結合調整して固定する。
【００２９】そして、図１５のようにしてできたコリメ
ータ３１を、コリメータ２８に対して、図８のように光
合波素子３２を介して、レンズ間距離２７．５ｍｍで対
向させて波長０．９８μｍで結合調整し、固定して光結
合器を構成する。上述のように本実施の形態によると、
特に設計されたレンズ２４およびレンズ２７により、フ
ァイバ２３およびファイバ２６が与えられた距離で最も
良く結合されており、しかも、特に設計されたレンズ３
０により、ファイバ２９とファイバ２６が与えられた距
離でもっとも良く結合するようにされ、干渉フィルタ等
の光合波素子を結合空間に配置することにより、波長
１．５５μｍの信号光と波長０．９８μｍの励起光のど
ちらをもファイバ２６に低損失で結合させる高性能の光
結合器を実現することができる。
ータ３１を、コリメータ２８に対して、図８のように光
合波素子３２を介して、レンズ間距離２７．５ｍｍで対
向させて波長０．９８μｍで結合調整し、固定して光結
合器を構成する。上述のように本実施の形態によると、
特に設計されたレンズ２４およびレンズ２７により、フ
ァイバ２３およびファイバ２６が与えられた距離で最も
良く結合されており、しかも、特に設計されたレンズ３
０により、ファイバ２９とファイバ２６が与えられた距
離でもっとも良く結合するようにされ、干渉フィルタ等
の光合波素子を結合空間に配置することにより、波長
１．５５μｍの信号光と波長０．９８μｍの励起光のど
ちらをもファイバ２６に低損失で結合させる高性能の光
結合器を実現することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、信号光と励
起光を合波する光結合器の結合効率を向上させたことに
より、信号光や励起光が低損失でエルビウムドープ光フ
ァイバに入射することになり、信号光の増幅率を向上さ
せる効果を有する。
起光を合波する光結合器の結合効率を向上させたことに
より、信号光や励起光が低損失でエルビウムドープ光フ
ァイバに入射することになり、信号光の増幅率を向上さ
せる効果を有する。
【図１】第１の実施の形態を示す構成図
【図２】信号光側コリメータ部分とビームの振舞いの説
明図
明図
【図３】出力側コリメータ部分のガウスビームとの結合
の説明図
の説明図
【図４】出力側コリメータ部分と励起用ビームの振舞い
の説明図
の説明図
【図５】励起光側コリメータと出力側コリメータの結合
の説明図
の説明図
【図６】励起光側レンズ形状および数値データを示す説
明図（＃１）
明図（＃１）
【図７】励起光側レンズ形状および数値データを示す説
明図（＃２）
明図（＃２）
【図８】第２の実施の形態を示す構成図
【図９】ファイバ特性の説明図
【図１０】信号光側レンズの構造図
【図１１】出力側レンズの構造図
【図１２】励起光側レンズの構造図
【図１３】信号光側コリメータ作成の説明図
【図１４】出力側コリメータ作成の説明図
【図１５】励起光側コリメータ作成の説明図
【図１６】従来のＥＤＦ光増幅器の構成図
【図１７】従来の合波部分の説明図
１３ 信号光用光導波路 １４ 信号光側レンズ １５ 信号光側コリメータ １６ 光合波素子 １７ 出力側レンズ １８ 出力用光導波路 １９ 出力側コリメータ ２０ 光源 ２１ 励起光側レンズ ２２ 励起光側コリメータ ２３ 信号光用光導波路 ２４ 信号光側レンズ ２５ 信号光側コリメータ ２６ 出力用ファイバ ２７ 出力側レンズ ２８ 出力側コリメータ ２９ 励起光用光導波路 ３０ 励起光側レンズ ３１ 励起光側コリメータ ３２ 光合波素子
Claims (2)
- 【請求項１】所定の波長の信号光および所定の波長の励
起光を入力して合波する光合波素子を有し、その合波し
た信号光および励起光を出力用光導波路により出力する
光結合器において、 信号光を単一モードで伝搬させる信号光用光導波路の前
方に所定の間隔をおいて信号光側レンズを配置して信号
光側コリメータとし、 信号光および励起光を単一モードで伝搬させる出力用光
導波路の前方に所定の間隔をおいて出力側レンズを配置
して出力側コリメータと成し、 光合波素子を介して前記の信号光側コリメータと出力側
コリメータを所定の距離で結合し、 光源から発生する励起光を光導波路を介さずに直接空間
結合するための励起光側レンズを、その光源の前方に所
定の間隔をおいて配置して励起光側コリメータとし、 前記光合波素子を介して励起光側コリメータと出力側コ
リメータを所定の距離で結合し、 信号光と励起光を合波して出力することを特徴とする光
結合器。 - 【請求項２】所定の波長の信号光を単一モードで伝搬さ
せる信号光用光導波路と、所定の波長の励起光を単一モ
ードで伝搬させる励起光用光導波路と、前記の信号光お
よび励起光を単一モードで伝搬させる出力用光導波路
と、信号光と励起光とを合波する光合波素子とから成
り、前記の信号光用導波路から入力した信号光と励起光
用導波路から入力した励起光を、光合波素子により合波
して出力用光導波路により出力する光結合器において、 信号光用光導波路の前方に、信号光結合のために最適化
された信号光側レンズを配置して信号光側コリメータと
し、該信号光側コリメータ同士を所定の距離にて対向さ
せて信号光を伝搬させた場合に最適結合するように前記
の信号光用光導波路と信号光側レンズとの間隔を調整
し、 出力用光導波路の前方に、信号光および励起光結合のた
めに最適化された出力側レンズを配置して出力側コリメ
ータとし、該出力側コリメータ同士を所定の距離にて対
向させて信号光を伝搬させた場合に最適結合するように
前記の出力用光導波路と出力側レンズとの間隔を調整
し、 励起光用光導波路の前方に、励起光結合のために最適化
された励起光側レンズを配置して励起光側コリメータと
し、該励起光側コリメータと前記出力側コリメータを所
定の距離にて対向させて励起光を伝搬させた場合に最適
結合するように前記の励起光用光導波路と励起光側レン
ズとの間隔を調整し、 光合波素子を介して信号光側コリメータと出力側コリメ
ータを所定の距離で結合し、 その光合波素子を介して励起光側コリメータと出力側コ
リメータを所定の距離で結合し、 信号光と励起光を合波して出力することを特徴とする光
結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217913A JPH0961662A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217913A JPH0961662A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961662A true JPH0961662A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16711714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7217913A Pending JPH0961662A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961662A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243991A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 結合光学系およびそれを用いた光学素子 |
| EP1126302A3 (en) * | 2000-02-17 | 2004-07-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Method of designing collimator array device and collimator array device manufactured thereby |
| JP2022167095A (ja) * | 2021-04-22 | 2022-11-04 | 横河電機株式会社 | 光パルス試験器 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP7217913A patent/JPH0961662A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1126302A3 (en) * | 2000-02-17 | 2004-07-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Method of designing collimator array device and collimator array device manufactured thereby |
| JP2002243991A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 結合光学系およびそれを用いた光学素子 |
| EP1233291A3 (en) * | 2001-02-15 | 2004-03-31 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Optical fiber coupling system using collimating lenses |
| US6909557B2 (en) | 2001-02-15 | 2005-06-21 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Optical coupling system and optical device using the same |
| JP2022167095A (ja) * | 2021-04-22 | 2022-11-04 | 横河電機株式会社 | 光パルス試験器 |
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