JPH1093176A - 光ファイバアンプ及び光ファイバ型光増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低い励起パワーで信号光が増幅でき、かつ信号
光を入射することが容易な光ファイバアンプ及び光ファ
イバ型光増幅装置を提供する。 【解決手段】光ファイバアンプ１２０の光ファイバは、
中心部の第１のコアである励起光用コア５４と、該励起
光用コア５４の周りに設けられ励起光用コア５４よりも
屈折率の低い第２のコア５０と、該第２のコア５０の周
りに設けられ第２のコア５０よりも屈折率の低いクラッ
ド５２とで形成され、励起光３０２は励起光用コア５４
内を伝播して、励起光用コア５４に含有された光増幅媒
体である光増幅部５６を励起し、信号光３００は第２の
コア５０内を伝播し励起された光増幅部５６により増幅
される。これにより、低い励起パワーで信号光３００が
増幅でき、かつ信号光３００の入射を容易にすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機光ファイバを
用いた光ファイバアンプ及びこの光ファイバアンプを用
いた増幅装置、情報通信路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−２００２０８号公報に記載
されているように、中心部に屈折率の最も高い第１のコ
アを設け、その周囲に屈折率の低い第２のコアを設け、
その周囲に屈折率の最も低いクラッドを設けた光ファイ
バにおいて、第１のコアにＮｄを添加し、第１のコアに
信号光を、第２のコアに励起光を伝播して、信号光を増
幅する光ファイバが提案されている。

【０００３】また、有機光ファイバを用いた光増幅器
（以下、有機光ファイバアンプと表記する）が、アプラ
イド オプティクス３４巻、９８８〜９９２ペ−ジ、１
９９５年（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３
４，ｐｐ９８８〜９９２，１９９５）に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ファイバを用いた光増幅器は、第一のコアがシン
グルモ−ドであり、第一のコアに信号光を入射するため
には精度の高い位置合わせが必要であるため、調整が著
しく難しかった。

【０００５】有機光ファイバは、コア径が大きいため、
コアに信号光を入射することが容易である。従来の有機
光ファイバアンプは有機光ファイバ用に考案されたもの
であり、径の大きなコア全体に増幅用色素を含有してお
り増幅用色素を励起するためには非常に大きな光パワー
が必要であった。

【０００６】そのため、励起に連続発振のレ−ザを用い
ることができず、高出力のパルスレ−ザを用いていた。
また、パルス光で励起するために、励起パルスの繰返し
周波数より大きな繰返し周波数を持つ信号パルスを増幅
することができなかった。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、低い励起パワーで
信号光が増幅でき、かつ信号光を入射することが容易な
光ファイバアンプ及び光ファイバ型光増幅装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光ファイバに入射された励起光により同
じく前記光ファイバに入射された信号光を増幅する光フ
ァイバアンプにおいて、前記光ファイバは、中心部の第
１のコアと、該第１のコアの周りに設けられ前記第１の
コアよりも屈折率の低い第２のコアと、該第２のコアの
周りに設けられ前記第２のコアよりも屈折率の低いクラ
ッドとで形成され、前記励起光は前記第１のコア内を伝
播して、前記第１のコアに含有された光増幅媒体を励起
し、前記信号光は前記第２のコア内を伝播し前記励起さ
れた光増幅媒体により増幅されることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の他の特徴は、前記第２のコ
アが、中心部から外周部に向かって前記屈折率が減少す
るように形成されていることにある。

【００１０】また、本発明の他の特徴は、前記第２のコ
アが、前記信号光を前記光増幅媒体に集光させることに
ある。

【００１１】また、本発明の他の特徴は、前記第１のコ
ア及び前記第２のコアが、光透過性を有する有機材料で
形成されていることにある。

【００１２】また、本発明の他の特徴は、前記光増幅媒
体が有機色素であることにある。

【００１３】また、本発明の他の特徴は、励起光光源か
らの励起光と信号光を入射する入射部と、前記入射され
た励起光により同じく前記入射された信号光を増幅する
光増幅部と、前記励起光と前記増幅された信号光を出射
する出射部とを有する光ファイバ型光増幅装置におい
て、前記光増幅部は、請求項１ないし請求項６のいずれ
か１項記載の光ファイバアンプであることにある。

【００１４】また、本発明の他の特徴は、前記信号光を
伝播する前記光増幅部の第２のコアが、前記入射部また
は前記出射部において、前記第２のコアの径よりもコア
径の小さな光ファイバと接続されていることにある。

【００１５】また、本発明の他の特徴は、石英をコア材
とする光ファイバと有機材料をコア材とする光ファイバ
とを接続する双方向通信用光増幅モジュ−ルを用いて光
信号を伝送する光情報通信路において、前記双方向通信
用光増幅モジュ−ルは、請求項７または請求項８のいず
れか１項記載の光ファイバ型光増幅装置であることにあ
る。

【００１６】また、本発明の他の特徴は、光ファイバに
含有された光増幅媒体を励起光により励起し、信号光を
増幅する光増幅方法において、前記光ファイバの第１の
コアに前記励起光を伝播させると共に前記光ファイバの
第２のコアに信号光を伝播させ、前記信号光を前記光増
幅媒体に集光することにより、前記信号光を増幅するこ
とにある。

【００１７】本発明によれば、光ファイバの中心部の第
１のコアは、励起光をコア内に伝播し、励起光によりコ
ア内に周期的間隔で配置された光増幅媒体を励起する。
第１のコアの周りに設けられ第１のコアよりも屈折率の
低い第２のコアは、信号光をコア内に伝播し、第１のコ
ア内で励起された光増幅媒体により信号光を増幅する。
また、第２のコアは、中心部から外周部に向かって前記
屈折率が減少するように形成され、信号光を前記光増幅
媒体に集光させる。第２のコアの周りに設けられたクラ
ッドは、第２のコアよりも屈折率が低い。

【００１８】このように、コア径の小さな第１のコアに
信号光を増幅する光増幅媒体が配置されているので励起
パワーが小さくて良く、また、信号光はコア径の大きな
第２のコアを伝播するので、信号光の入射を容易にする
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図を用
いて説明する。

【００２０】図１に本発明の一実施例に係る光ファイバ
アンプの構成を示す。図１に示すように、光ファイバア
ンプ１２０は、外周にクラッド５２、その次に信号光を
伝送するための第２のコアであるコア５０、中心部に第
１のコアである励起光用コア５４を同心円状に形成して
いる。

【００２１】コア５０及び励起光用コア５４は、光透過
性を有する有機材料で形成されており、また光増幅媒体
である有機色素を含有した光増幅部５６は、励起光用コ
ア５４内に周期的な間隔で形成されている。

【００２２】励起光用コア５４に励起光３０２を入射す
ると、励起光３０２は励起光用コア５４内に閉じ込めら
れて伝播する。励起光３０２を受けた有機色素は、励起
光３０２を吸収し、励起状態になる。信号光３００は励
起光３０２よりも角度を付けて光ファイバアンプ１２０
の入射側端面に集光して入射させる。信号光３００はコ
ア５０内を伝播する。

【００２３】コア５０は、中心部から外周部に向かって
２次関数的に屈折率が低下するいわゆるグレ−テッドイ
ンデックス型の屈折率分布をしているため、ファイバの
入射側端面に集光して入射した信号光３００は、信号光
線３０４のように再び集光する。本実施例では、この集
光点に光増幅部５６を設けている。

【００２４】光増幅部５６において、信号光３００は励
起された有機色素により増幅される。信号光３００は、
コア５０を伝播するあいだにコア５０の媒質による吸収
・散乱等を受けて減衰するが、光増幅部５６により減衰
以上に増幅される。

【００２５】本実施例においては、信号光３００として
波長５９０ｎｍに中心を持つＬＥＤからの光を用い、Ｌ
ＥＤに流す電流を変調することにより、信号光の強度を
変調する。

【００２６】光増幅部５６に含有する有機色素は、信号
光３００の波長に合わせて選択する必要がある。本実施
例において、信号光３００の波長５９０ｎｍに合わせ
て、光増幅部５６に有機色素ロ−ダミンＢを含有させ
た。

【００２７】また、励起光３０２には、連続的に発振す
るＮｄ−ＹＡＧレ−ザの１０６４ｎｍの基本波を非線形
結晶により波長を半分にした５３２ｎｍの光を用いた。
有機色素は、励起光３０２を吸収して励起状態となり、
誘導放出により信号光３００を増幅する。

【００２８】本実施例以外にも、信号光３０の波長に合
わせて色素材料を選択すれば良く、例えば、信号光３０
０として６５０ｎｍの半導体レ−ザまたはＬＥＤを用い
るときには、有機色素としてＤＣＭ、８５０ｎｍの時に
はＬＳＤ８２１を用い、アルゴンイオンレ−ザ等で励起
すれば良い。

【００２９】光増幅部５６には、本実施例のように有機
色素以外にも、レ−ザの増幅媒体として用いられている
材料を用いても本発明の効果を得ることができる。ま
た、光増幅部５６に含有する増幅媒体に合わせて励起光
用コア５４の材料を変更しても良い。例えば、増幅媒体
としてＥｒを用いる場合には、励起光用コア５４として
ガラスを用いれば良い。

【００３０】従来の光ファイバアンプにおいては、信号
伝送用のコア全体に光増幅用媒体が含有されていた。特
に、有機光ファイバを用いた光ファイバアンプは、コア
径が大きく、そのために、非常に大きな励起光のパワー
が必要であった。そのため、出力の大きなパルスレ−ザ
を用いて励起していた。

【００３１】しかし、本実施例においては、信号光伝送
用のコア５０と励起光用コア５４を分離し、励起光用コ
ア５４を細くしたため、励起光３０２のパワーが小さく
ても光増幅媒体を十分に励起できるようになった。

【００３２】励起光用コア５４が細いため励起光３０２
のパワーが小さくてもパワー密度を大きくでき、励起光
３０２にＣＷレ−ザ光を利用可能となった。ＣＷレ−ザ
を用いて励起することにより、常に光増幅媒体を励起で
きるので、信号光３００の変調周波数に関係なく増幅す
ることができる。信号光３００は径の大きなコア５０を
伝播するため、コア５０への光入射のための位置調整が
容易であり、短時間で接続することができる。

【００３３】また、光増幅部５６が励起光用コア５４内
に分散して配置しているため、励起光３０２が励起光用
コア５４を長い距離伝わる。信号光線３０４は、光増幅
部５６に集中して集まるため、励起光用コア５４全体に
分散することなく効率良く信号光３００を増幅すること
ができる。

【００３４】図１においては、光増幅部５６が励起光用
コア５４と分離しているように示しているが、完全に分
離していることは必要なく有機色素を光増幅部５６に多
く含有するようにすれば良い。信号光を集光することな
く入射させる場合には、励起光用コア５４に一様に光増
幅媒体を含有すれば良い。

【００３５】図２に光ファイバの半径方向の屈折率分布
を示す。クラッド５２径ｒ_d、コア径５０ｒ_c、励起光用
コア５４径ｒ_pである。クラッド５２の屈折率ｎ_c、励起
光用コア５４の屈折率はｎ₀で一定であるが、コア５０
の屈折率は、ファイバの中心からの半径ｒについてｎ
（ｒ）と表すと、 ｎ（ｒ）＝ｎ１（１−Δ（ｒ／ｒ_c）²） （ｒ_p≦ｒ≦ｒ_c）…（数１） Δ＝（ｎ₁−ｎ_c）／ｎ₁ と２次関数に近くなるように形成してある。ただし、ｎ
_c＜ｎ₁＜ｎ₀である。コア５０の屈折率が励起光用コア
５４よりも屈折率が小さいため、励起光３０２は励起光
用コア５４内に閉じ込められるが、コア５０側から励起
光用コア５４へ入射した信号光３００は、光増幅部５６
により増幅された後再びコア５０に出る。

【００３６】信号光３００は、 ｌ＝π√（ｒ_c ²／２Δ） …（数２） で表される周期ｌで集光されるため、光増幅部５６は周
期ｌの間隔で配置する。

【００３７】また、 ＮＡ＝ｎ₁√（２Δ） …（数３） とすると、信号光３００が収束する位置におけるビ−ム
径φは、おおよそ φ＝λ／ＮＡ …（数４） となる。したがって、励起光用コア５４の径は、このφ
程度、望ましくは、φ〜３φである。

【００３８】本実施例においては、ｎ₁＝１.４９、ｎ₁
−ｎ_c＝０.０１５、ｒ_c＝０.２５ｍｍのものを用いたた
め、ｌ＝５.５ｍｍ、ＮＡ＝０.２６、φ＝２.３μｍと
なる。

【００３９】本実施例において、 ＮＡ₂＝（ｎ₀ ²−ｎ₁ ²）／ｎ₀ とおくと、励起光３０２が励起光用コア５４に効率良く
閉じ込めるには励起光用コア５４に入射する励起光の開
口数ＮＡ_sは、 ＮＡ_s≦ＮＡ₂ が望ましい。

【００４０】また、入射する信号光３００の光ファイバ
アンプ１２０の軸に対する傾きをθとするとき、 ＮＡ₂≦ｓｉｎθ≦ＮＡ が望ましい。

【００４１】光入射部からの最初の光増幅部５６は、光
入射部からｌの距離の位置になるようにする。光ファイ
バアンプ１２０の長さは増幅率に合わせて決める。本実
施例のように、コア５０がグレ−テットインデックス型
であるので、グレ−テットインデックス光ファイバと光
の伝達効率よく接続することができる。

【００４２】図３に図１の光ファイバにおける光増幅部
５６の形成方法を示す。紫外線５１０をビ−ムスプリッ
タ５０４によりほぼ同じ光量の光線に分ける。それぞれ
の光線を、ミラー５００、５０２で反射させて、同一部
に重ねる。この重なった部分に、それぞれの光の干渉部
５１２を形成させ、この重なった部分は、正弦関数のよ
うに周期的に強度が変化する。この干渉部５１２に有機
色素を含有した紫外線硬化樹脂を中空の樹脂管の中に詰
めたものを置く。

【００４３】図４に示すように、光線の重なり部に干渉
により周期的な強度分布が生じる。光強度の強いところ
から紫外線硬化樹脂は硬化を始める。しかし、有機色素
は硬化部から排除されやすく光強度の弱いところに濃縮
されて閉じ込められて光増幅部５６となる。

【００４４】このようにして、周期的に有機色素の濃度
分布を形成することができる。その後、熱処理により紫
外線による未硬化部を硬化させて励起光用コア５４を形
成する。本実施例において、励起部の中心の色素濃度
は、２５ｐｐｍであった。

【００４５】グレ−テッドインデックス型の屈折率分布
を有する有機光ファイバの作製方法は、例えばＡｐｐｌ
ｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ３３，ｐ４２６１（１９
９４年）に記載されている方法を用いることができる。

【００４６】つまり、低分子化合物benzyln-butyl phta
late、重合開始剤1,1-bis(t-butylperoxy)3,5,5-trimet
hylcyclohexane、ジメチルスルホキシドを含むメチルメ
タクリレ−トモノマ−溶液を中空のポリメチルメタクリ
レ−ト管に注入し、この管を９５℃程度の乾燥器中で回
転しながら重合させ、その後、減圧熱処理をする。

【００４７】重合処理を行う前に、予め形成しておいた
光増幅部５６を含む励起光用コア５４をポリメチルメタ
クリレ−ト管の中心に位置させ、重合処理を行うことに
より光増幅部５６を含む２重構造の有機光ファイバアン
プを形成することができる。

【００４８】有機光ファイバアンプは、適当な長さが必
要であり、口径の大きなポリメチルメタクリレ−ト管を
用いて有機光ファイバアンプ構造を形成した後、熱延伸
を行うことにより所望の口径及び長さの有機光ファイバ
アンプを作製できる。

【００４９】このように、熱延伸を行う場合は、予め形
成しておく励起光用コア５４内の光増幅部５６の周期を
延伸後に所望の周期となるように短く形成しておく。

【００５０】また、上記の熱重合法以外にも、『Ｐｏｌ
ｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ａｎｄ Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ』ｅｄｉｔｅｄ ｂ
ｙＬａｗｒｅｎｃｅ Ａ． Ｈｏｒｍａｒｋ，Ｍａｒｃ
ｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．のｐｐ．９５−１００
（１９９２）に記載されているように、紫外線を用いた
重合法等、グレ−テッドインデックス型の有機光ファイ
バの作製方法は、適宜選べば良い。

【００５１】図５に本発明の他の実施例に係る光ファイ
バアンプの構成を示す。図５に示すように、本実施例に
おいては、信号光を伝送するための円形のコア５０の中
心からずらした位置に励起光用コア５４を設けている。

【００５２】信号光３００は、信号光入射用ファイバ２
４より、コア５０の中心に対して、励起光用コア５４と
は対称な位置に入射させる。

【００５３】励起光３０２は、励起光入射用ファイバ２
８を通じて励起光用コア５４に入射し、励起光出射用フ
ァイバ３０より取り出される。

【００５４】信号光入射用ファイバ２４の径をコア５０
に比べて小さな物にすることにより、コア５０に入射し
た信号光３００は、コア５０のグレ−テッドインデック
ス型の屈折率分布により周期的に集光されることにな
る。励起光用コア５４上で集光される位置に光増幅部５
６を設ける。

【００５５】本実施例においては、光増幅部５６の位置
は、光入射部端からｌの位置に一つめを設け、その後２
ｌ周期に設ける。さらに、最後の光増幅部５６からｌの
位置にファイバの終端が来るように長さを調整すると、
信号光３００はファイバの終端に集光されることにな
る。

【００５６】そのため、信号光入射用ファイバ２４と同
様に、コア５０の中心に対して励起光用コア５４とは対
称な位置に信号光出射用ファイバ２６を位置させること
によりコア５０よりも径の小さな信号光出射用ファイバ
２６に効率良く信号光３００を結合することができる。

【００５７】つまり、コア径１ｍｍ程度に対してコア径
５０μｍ程度のマルチモ−ドファイバあるいはコア径７
μｍ程度のシングルモ−ドファイバ間に設けて光を増幅
することができる。

【００５８】従来の有機光ファイバアンプのようにコア
全体に増幅用の色素を分散させたもの場合、入射光はグ
レ−テッドインデックス型の屈折率分布により光入射後
短い距離においては本実施例のように焦点を結びながら
伝播するが、コア内及びコアとクラッドの界面における
欠陥、屈折率の分布、温度による屈折率の揺らぎ、径の
変化等の不均一により、幾何光学から求められる光線の
軌跡からのずれが起こる。

【００５９】おおよそ１ｍの光ファイバを伝送される間
に、入射時の集光状態は完全にくずれ、光ファイバの位
置にかかわらず電磁気学から求められる平衡状態の光強
度分布となる。この平衡状態にいたる以前においても、
信号光３００は微小スポットに集光されることがなくな
り、再び効率良く径の小さな信号光用ファイバに結合す
ることができない。

【００６０】これに対し、本実施例では、光増幅部間を
伝達するうちに不均一さにより伝播の乱れがおきても、
再び光増幅部５６に入射してくる信号光３００のみ増幅
されるので、乱れにより光増幅部に入射しなかった光
は、コアを伝播する間に吸収され減衰していく。つま
り、光増幅部５６を発光点として順次信号光が伝わって
いくため、光ファイバアンプ１２０中を所望の距離伝播
した後も、再び集光し、効率良く径の小さな信号光用フ
ァイバに結合される。

【００６１】さらに、光増幅部５６で自然放出により発
生した光は、信号光３００とは相関がなくノイズとなる
が、本発明の光ファイバアンプ１２０においては、この
自然放出光の一部は励起光３０２と同様に励起光用コア
５４に閉じ込められ、励起光３０２と共にに取り出され
るので、信号光３００と同時に検出される自然放出光が
減少し、その結果ノイズが減少する。

【００６２】図６に本発明の他の実施例に係る光ファイ
バアンプの構成を示す。図６に示すように、本実施例
は、図５の実施例に加え、さらに別の信号光３０１を増
幅するようにしたもので、図５と同じものは同符号で記
している。信号光３００を伝送するための円形のコア５
０の中心からずらした位置に励起光用コア５４を設けて
いる。

【００６３】信号光３００は信号光入射用ファイバ２４
より、信号光３０１は信号光入射用ファイバ２５より、
コア５０に入射させる。コア５０の中心に対して、励起
光用コア５４とは対称な位置に入射させる。励起光３０
２は、励起光入射用ファイバ２８を通じて励起光用コア
５４に入射し、励起光出射用ファイバ３０より取りださ
れる。

【００６４】励起光用コア５４は、図５に比べ太いもの
を用いている。信号光３００及び信号光３０１は、コア
５０のグレ−テッドインデックス型の屈折率分布により
周期的に集光されることになる。励起光用コア５４に信
号光が集光される位置に光増幅部５６を設ける。

【００６５】信号光入射用ファイバ２４と同様に、コア
５０の中心に対して励起光用コア５４とは対称な位置に
信号光出射用ファイバ２６を位置させることによりコア
５０よりも径の小さな信号光出射用ファイバ２６に効率
良く信号光３００を結合することができる。

【００６６】同様に、コア５０の中心に対して励起光用
コア５４とは対称な位置に信号光出射用ファイバ２７を
位置させる。励起光用コア５４の径が太いため、信号光
３００、信号光３０１の両方共、光増幅部５６に入射
し、増幅される。本実施例においては、信号光３００と
信号光３０１とは、その波長が異なることが望ましい。

【００６７】信号光出射用ファイバ２６からの信号光３
００に別の信号光３０１が混ざったり、逆に信号光出射
用ファイバ２７からの信号光３０１に信号光３００が混
ざったりするクロスト−クがおきても、波長が異なるこ
とにより、波長分離フィルタ−等を用いて余分な波長を
取り除くことができ、クロスト−クを低減することがで
きる。この場合、それぞれの波長は、光増幅部５６に含
有する色素においてゲインがある波長を選ぶ必要があ
る。

【００６８】本実施例により、１本の光ファイバアンプ
１２０を用いて２本の信号光を増幅することができ、さ
らに信号光を増やせば、複数の信号光を増幅することが
できる。

【００６９】本実施例の他に、１本の光ファイバアンプ
内に複数本の励起光用コアを設けても良い。それぞれの
励起光用コアに対応し、コアの中心に対して対称な位置
に信号光入射用ファイバ及び信号光出射用ファイバを設
ければ良い。この場合、信号光入射用ファイバに入射す
る信号光の波長に合わせて、対応した励起光用コアの光
増幅部に含有する有機色素を変えれば良い。

【００７０】図７に本発明の光ファイバアンプを用いた
光ファイバ型光増幅装置の実施例を示す。励起光光源１
２２からの励起光３０２と信号光３００を入射する入射
部５と、入射された励起光３０２により同じく入射され
た信号光３００を増幅する光増幅部６と、励起光３０２
と増幅された信号光３００を出射する出射部７で構成さ
れている。

【００７１】入射部５は、コネクタ１５０、カプラ１４
０，１４１、入射光検出器１３０で構成され、光増幅部
６は、図５で説明した光ファイバアンプ１２０で構成さ
れている。また、出射部７は、カプラ１４２，１４３、
出射光検出器１３１、コネクタ１５０で構成されてい
る、信号光３００はコネクタ１５０を通して入射する。
信号光３００の光量はカプラ１４０により一部分岐され
て入射光検出器１３０により検出される。

【００７２】励起用光源１２２から出射された励起光３
０２はカプラ１４１により光ファイバアンプ１２０に入
射する。入射部５の入射光用ファイバの径が小さいた
め、カプラ１４１を用いて光ファイバアンプ１２０の信
号光３００を伝播するコア５０の所定の位置に来るよう
に入射光用ファイバを接続する。信号光３００は光ファ
イバアンプ１２０により増幅される。

【００７３】その後励起光３０２は、カプラ１４２によ
り分離される。励起光３０２は信号光３００とは分離し
て励起用コア内を伝播するため、波長分離等の光学部品
を用いなくても出射側で容易に取りだすことができる。
また、カプラ１４２を用いて径の小さい出射光用ファイ
バと接続する。

【００７４】増幅された信号光３００の一部はカプラ１
４３により一部分岐されて出射光検出器１３１により検
出する。出射光検出器１３１により検出された信号光強
度を基にして信号光強度が所定の強度となるように励起
光強度を制御する。信号光３００はコネクタ１５１を通
して取りだされる。

【００７５】出射側からの反射光が光ファイバアンプ１
２０に入射して再び増幅されることに問題がある場合
は、カプラ１４２の前方にアイソレ−タを設ければよ
い。また、光ファイバアンプ１２０で発生した自然放出
光が入射側に伝播することが問題となるときにはカプラ
１４１の後方にアイソレ−タを設ければよい。

【００７６】さらに、出射側からの反射光をモニタする
必要があるときには、カプラ１４３の後方に反射光を分
離するためにカプラを設けて分離し、検出すればよい。

【００７７】本実施例では、信号光の入射側から励起光
を入射する前方励起の配置を用いているが、出射側から
励起光を入射する後方励起、または両側から入射する両
側励起を用いても良い。

【００７８】図８に本発明の光ファイバアンプを用いた
石英系光ファイバとプラスチック光ファイバとの間に用
いる双方向通信用光増幅モジュ−ルの実施例を示す。シ
ングルモ−ドの石英ファイバ２２からの７８０ｎｍの信
号光は、方向性結合器１７０に入射する。

【００７９】方向性結合器１７０には、石英系導波路か
らなる２分岐のカプラに、７８０ｎｍの信号光は透過し
８３０ｎｍの信号光は反射するダイクロイックミラ１７
２を設けてあり、左側から入射した７８０ｎｍの信号光
は光ファイバ型光増幅装置１０に入射する。

【００８０】光ファイバ型光増幅装置１０は、図７に示
した構造をしており、７８０ｎｍの信号光を増幅するよ
うに構成してある。光ファイバ型光増幅装置１０により
増幅された信号光は、方向性結合器１７１を通ってプラ
スチックファイバ２０に出力される。

【００８１】方向性結合器１７１には、プラスチック導
波路からなる２分岐のカプラに７８０ｎｍの信号光は透
過し、８３０ｎｍの信号光は反射するダイクロイックミ
ラ１７３を設けてある。光ファイバ型光増幅装置１０の
信号光導波部、方向性結合器１７１、プラスチックファ
イバ２０は、開口数０.３程度の開口数の小さなものを
用いている。

【００８２】プラスチックファイバ２０側から信号を伝
えるときには、８３０ｎｍの信号光が方向性結合器１７
１に入射し、ダイクロイックミラ１７３で反射して光フ
ァイバ型光増幅装置１１側に出力される。

【００８３】方向性結合器１７１からの信号光は、レン
ズ１８０により集光されて光ファイバ型光増幅装置１１
に入射する。方向性結合器１７１からの信号光は、レン
ズ１８０により集光されて光ファイバ型光増幅装置１１
に入射する。

【００８４】光ファイバ型光増幅装置１１は８３０ｎｍ
の光を増幅するように調整してあり、信号光導波部は、
開口数０.６程度の開口数の大きなものを用いている。

【００８５】このことにより、レンズ１８０により微小
に集光された光が効率良く光ファイバ型光増幅装置１１
に入射する。光ファイバ型光増幅装置１１により増幅さ
れた信号光は、光ファイバ型光増幅装置１１のファイバ
の端面で集光されるように長さを調整しているため、コ
ア径の小さな方向性結合器１７１の光導波路にレンズ等
の光学部品を用いることなく効率良く結合することがで
きる。

【００８６】光ファイバ型光増幅装置１１により増幅さ
れた信号光は、方向性結合器１７１でダイクロイックミ
ラ１７２反射し、石英ファイバ２２に出力される。

【００８７】図９に本発明の光ファイバアンプを用いた
光情報通信路の実施例を示す。図９に示すように、電話
局の端末局４００から家庭４０２まで双方向に光ファイ
バで情報を通信する場合の実施例について示している
が、ケ−ブルテレビ等の配信等にも同様に用いることが
できる。

【００８８】端末局４００から石英ファイバ２２に７８
０ｎｍの波長の信号光を入射する。石英ファイバ２２に
入射された信号光は、配信する家庭４０２の近くで双方
向通信用光増幅モジュ−ル１４により増幅され、スタ−
カプラ１００により１６分割される。双方向通信用光増
幅モジュ−ル１４は、図８のものを用いている。

【００８９】１６分割された信号光は、プラスチック光
ファイバ２０により一本ずつ各家庭４０２に送られる。
家庭４０２においては、光ネットワ−クユニット１０２
により受信し、信号を取り出す。

【００９０】家庭４０２からの信号は、８３０ｎｍの光
を用い、光ネットワ−クユニット１０２からプラスチッ
ク光ファイバ２０に信号光を入射し、スタ−カプラ１０
０により各家庭４０２からの信号が一緒になった後、双
方向通信用光増幅モジュ−ル１４により増幅されて石英
ファイバ２２に入射し、端末局４００に至る。

【００９１】石英ファイバ２２とプラスチック光ファイ
バ２０のコア径の違いは、石英ファイバ２２と双方向通
信用光増幅モジュ−ル１４との接続部で解消されるの
で、コア径の大きなプラスチック光ファイバ２０からコ
ア径の小さな石英ファイバ２２へも効率良く光を伝送す
ることができる。

【００９２】スタ−カプラ１００により光が分割される
ので各家庭に配られる光量が少なくなると共にプラスチ
ック光ファイバ２０の光吸収により光が減衰するが、双
方向通信用光増幅モジュ−ル１４により信号光を増幅す
ることにより十分な光量の光信号を各家庭４０２に送る
ことができる。

【００９３】また、石英ファイバ２２においてもプラス
チック光ファイバ２０においても吸収の比較的少ない近
赤外波長の光を用いることにより、端末局４００から家
庭４０２まで同一波長の波長の光を用いることができ、
本実施例のように信号を光のまま増幅して家庭４０２に
配信することができる。

【００９４】また、信号を光のまま増幅するので、増幅
器の構成が簡単となる。また、石英ファイバ２２とプラ
スチック光ファイバ２０との間で光波長を変える必要が
なく、光信号を電気信号に変え再び波長の違う光に変換
することがないので、構造が簡単になり、発光素子の数
が少ないので信頼性が高い。

【００９５】また、長距離部は光吸収のすくない石英フ
ァイバ２２を用い、光接続部の多い家庭側にコア径の大
きく安価なプラスチックファイバ２０を用いることがで
き、異種の光ファイバであっても接続が容易であり、低
価格の光通信網を構築することができる。

【００９６】上記光情報通信路以外にも、プラスチック
光ファイバを用いたロ−カルエリアネットワ−ク等の情
報通信において、本発明の光ファイバアンプを中継器と
して用いることができる。この場合、信号光を一旦電気
信号変換したのち増幅し再び信号光に変換するような増
幅装置とは異なり、信号を光のまま増幅できるので、中
継器の構造が簡単となり中継によるノイズの増加を少な
くすることができる。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、低い励起パワーで信号
光が増幅でき、かつ信号光を入射することが容易な光フ
ァイバアンプを提供することができる。

【００９８】また、この光ファイバアンプを用いること
により、構造の簡単な、しかも信頼性の高い光ファイバ
型光増幅装置を提供することができる。

【００９９】また、この光ファイバ型光増幅装置を用い
ることにより、低価格の光情報通信路を構築することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光ファイバアンプの構
成図である。

【図２】図１の光ファイバにおける半径方向の屈折率分
布を示す図である。

【図３】図１の光ファイバにおける光増幅部の形成方法
を示す図である。

【図４】図３の光増幅部の形成の原理説明図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る光ファイバアンプの
構成図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る光ファイバアンプの
構成図である。

【図７】図５の光ファイバアンプを用いた光ファイバ型
光増幅装置の実施例を示す図である。

【図８】図７の光ファイバ型光増幅装置を用いた双方向
通信用光増幅モジュ−ルの実施例を示す図である。

【図９】図８の双方向通信用光増幅モジュ−ルを用いた
光情報通信路の実施例を示す図である。

【符号の説明】

５…入射部、６…光増幅部、７…出射部、１０，１１…
光ファイバ型光増幅装置、２０…プラスチック光ファイ
バ、２２…石英ファイバ、２４，２５…信号光入射用フ
ァイバ、２６，２７…信号光出射用ファイバ、２８…励
起光入射用ファイバ、３０…励起光出射用ファイバ、５
０…コア、５２…クラッド、５４…励起光用コア、５６
…光増幅部、６０…光重合性樹脂、１００…スタ−カプ
ラ、１０２…光ネットワ−クユニット、１２０…光ファ
イバアンプ、１２２…励起用光源、１３０…入射光検出
器、１３１…出射光検出器、１４０，１４１，１４２，
１４３…カプラ、１５０，１５１…コネクタ、１６０，
１６１…アイソレ−タ、１７０，１７１…方向性結合
器、１７２，１７３…ダイクロイックミラ、１８０…レ
ンズ、３００，３０１…信号光、３０２…励起光、３０
４…信号光線、４００…端末局、４０２…家庭、５０
０，５０２…ミラー、５０４…ビ−ムスプリッタ、５１
０…紫外線、５１２…干渉部、

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバに入射された励起光により同じ
   く前記光ファイバに入射された信号光を増幅する光ファ
   イバアンプにおいて、 前記光ファイバは、中心部の第１のコアと、該第１のコ
   アの周りに設けられ前記第１のコアよりも屈折率の低い
   第２のコアと、該第２のコアの周りに設けられ前記第２
   のコアよりも屈折率の低いクラッドとで形成され、前記
   励起光は前記第１のコア内を伝播して前記第１のコアに
   含有された光増幅媒体を励起し、前記信号光は前記第２
   のコア内を伝播し前記励起された光増幅媒体により増幅
   されることを特徴とする光ファイバアンプ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記光増幅媒体は、前
   記第１のコア内に前記励起光の進行方向に対して周期的
   間隔で配置されていることを特徴とする光ファイバアン
   プ。
3. 【請求項３】請求項１において、前記第２のコアは、中
   心部から外周部に向かって前記屈折率が減少するように
   形成されていることを特徴とする光ファイバアンプ。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３において、前記第
   ２のコアは、前記信号光を前記光増幅媒体に集光させる
   ことを特徴とする光ファイバアンプ。
5. 【請求項５】請求項１において、前記第１のコア及び前
   記第２のコアは、光透過性を有する有機材料で形成され
   ていることを特徴とする光ファイバアンプ。
6. 【請求項６】請求項１において、前記光増幅媒体は有機
   色素であることを特徴とする光ファイバアンプ。
7. 【請求項７】励起光光源からの励起光と信号光を入射す
   る入射部と、前記入射された励起光により同じく前記入
   射された信号光を増幅する光増幅部と、前記励起光と前
   記増幅された信号光を出射する出射部とを有する光ファ
   イバ型光増幅装置において、 前記光増幅部は、請求項１ないし請求項６のいずれか１
   項記載の光ファイバアンプであることを特徴とする光フ
   ァイバ型光増幅装置。
8. 【請求項８】請求項７において、前記信号光を伝播する
   前記光増幅部の第２のコアは、前記入射部または前記出
   射部において、前記第２のコアの径よりもコア径の小さ
   な光ファイバと接続されていることを特徴とする光ファ
   イバ型光増幅装置。
9. 【請求項９】石英をコア材とする光ファイバと有機材料
   をコア材とする光ファイバとを接続する双方向通信用光
   増幅モジュ−ルを用いて光信号を伝送する光情報通信路
   において、 前記双方向通信用光増幅モジュ−ルは、請求項７または
   請求項８のいずれか１項記載の光ファイバ型光増幅装置
   であることを特徴とする光情報通信路。
10. 【請求項１０】光ファイバに含有された光増幅媒体を励
    起光により励起し、信号光を増幅する光増幅方法におい
    て、 前記光ファイバの第１のコアに前記励起光を伝播させる
    と共に前記光ファイバの第２のコアに信号光を伝播さ
    せ、前記信号光を前記光増幅媒体に集光することによ
    り、前記信号光を増幅することを特徴とする光増幅方
    法。