光耦合構(gòu)造以及光纖放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光耦合構(gòu)造，多個纖芯部和多個纖芯部被光耦合，具備輸出多束光的多個第1纖芯部、對從所述多個第1纖芯部輸出的多束光進行聚光或者校準的第1透鏡、對所述第1透鏡進行了聚光或者校準的多束光進行聚光的第2透鏡、分別輸入所述第2透鏡進行了聚光的多束光的多個第2纖芯部、和被配置在所述第1透鏡與所述第2透鏡之間并輸入所述多束光的光功能部件，所述第1透鏡以及所述第2透鏡當中的至少一方由一并聚光或者校準所述多束光的一個透鏡或者透鏡組構(gòu)成。由此，能夠以簡易構(gòu)成使多個纖芯彼此之間光耦合。
【專利說明】光耦合構(gòu)造以及光纖放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使多個纖芯(core)彼此之間光耦合的光耦合構(gòu)造以及光纖放大器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]當使用在包層(clad)內(nèi)配置有多個纖芯的多芯光纖的情況下，有時會在兩個多芯光纖之間插入光隔離器、濾光器等光功能部件。此外，當多芯光纖具有光放大功能的情況下，有時會在兩個多芯光纖之間插入用于向多芯光纖輸入激勵光的光部件(例如參照專利文獻1、非專利文獻I)。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平10-125988號公報
[0006]非專利文獻
[0007]非專利文獻1:P.M.Krummrich and Klaus Petermann,“Evaluation of PotentialOptical Amplifier Concept for Coherent Mode Multiplexing ‘‘，0FC2011，0MH5.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]在非專利文獻I所公開的構(gòu)造中，由于采用對應(yīng)于各纖芯而設(shè)置的由多個透鏡構(gòu)成的透鏡陣列來進行多個纖芯彼此之間的光耦合，因此存在進行光耦合的構(gòu)造的構(gòu)成部件件數(shù)增加、并且構(gòu)成變得復(fù)雜的問題。
[0010]本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠以簡易構(gòu)成使多個纖芯彼此之間光耦合的光耦合構(gòu)造、以及采用了該光耦合構(gòu)造的光纖放大器。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了解決上述的課題并達成目的，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造的特征在于，多個纖芯部和多個纖芯部被光耦合，所述光耦合構(gòu)造具備:多個第I纖芯部，輸出多束光；第I透鏡，對從所述多個第I纖芯部輸出的多束光進行聚光或者校準；第2透鏡，對所述第I透鏡進行了聚光或者校準的多束光進行聚光；多個第2纖芯部，分別輸入所述第2透鏡進行了聚光的多束光；和光功能部件，被配置在所述第I透鏡與所述第2透鏡之間，并輸入所述多束光，所述第I透鏡以及所述第2透鏡當中的至少一方由一并聚光或者校準所述多束光的一個透鏡或者透鏡組構(gòu)成。
[0013]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，構(gòu)成了所述第I透鏡和所述第2透鏡以在所述第I纖芯部與所述第2纖芯部之間形成倒立像。
[0014]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，在所述第I纖芯部與所述第2纖芯部之間形成倒立像和正立像。
[0015]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，所述多個第I纖芯部以及所述多個第2纖芯部當中的至少一方構(gòu)成多芯光纖。[0016]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，所述多個第I纖芯部以及所述多個第2纖芯部當中的一方添加稀土類元素、且構(gòu)成多芯光纖，所述多芯光纖具備:內(nèi)側(cè)包層部，被形成在添加有所述稀土類元素的多個纖芯部的外周；和外側(cè)包層部，被形成在所述內(nèi)側(cè)包層部的外周。
[0017]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，還具備:至少一個激勵光導(dǎo)入纖芯部，輸出用于對所述稀土類元素進行光激勵的激勵光，所述光功能部件是使從所述激勵光導(dǎo)入纖芯部輸出的激勵光輸入至所述內(nèi)側(cè)包層部的濾光器。
[0018]此外，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造在上述發(fā)明中其特征在于，所述濾光器使所述激勵光的光軸與所述多芯光纖的內(nèi)側(cè)包層部的中心軸相一致地使所述激勵光輸入至所述內(nèi)側(cè)包層部。
[0019]此外，本發(fā)明所涉及的光纖放大器具備上述發(fā)明的光耦合構(gòu)造。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，可發(fā)揮能夠?qū)崿F(xiàn)簡易構(gòu)成的光耦合構(gòu)造的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是實施方式I所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0023]圖2是表示圖1中的信號光的光路的圖。
[0024]圖3是實施方式2所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0025]圖4是表示圖3中的信號光的光路的一例的圖。
[0026]圖5是表示實施方式2的變形例所涉及的光耦合構(gòu)造中的光路的圖。
[0027]圖6是實施方式3所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0028]圖7是實施方式4所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0029]圖8是表示圖7所示的套圈(ferrule)的端面的圖。
[0030]圖9是實施方式5所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0031]圖10是表示圖9所示的套圈的端面的圖。
[0032]圖11是實施方式6所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。
[0033]圖12是實施方式7所涉及的光纖放大器的示意圖。
[0034]圖13是表示ASE光譜的圖。
[0035]圖14是表示輸出信號光的光譜的圖。
[0036]圖15是表示增益、NF、串擾(cross talk)的波長依賴性的圖。
[0037]圖16是表示比特誤碼率的測定系統(tǒng)的圖。
[0038]圖17是表示比特誤碼率特性的圖。
【具體實施方式】
[0039]以下，參照附圖來詳細地說明本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造以及光纖放大器的實施方式。另外，并非通過該實施方式來限定本發(fā)明。此外，在各附圖中，對同一或者對應(yīng)的要素適當?shù)刭x予同一符號。進而需要注意:附圖僅是示意性的，各要素的尺寸的關(guān)系、各要素的比率等有時會與現(xiàn)實的不同。即便在附圖的相互間也有時會包含相互的尺寸的關(guān)系、t匕率不同的部分。[0040](實施方式I)
[0041]圖1是本發(fā)明的實施方式I所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。該光耦合構(gòu)造10由端面對置地配置的多芯光纖la、lb、分別插通有多芯光纖la、lb的套圈2a、2b、作為第I透鏡的透鏡3、作為第2透鏡的透鏡4、和光功能部件5來構(gòu)成。
[0042]多芯光纖Ia由石英系玻璃構(gòu)成，具備作為多個第I纖芯部的7個纖芯部IaajP在纖芯部Iaa的外周所形成的包層部lab。7個纖芯部Iaa被配置成:以在包層部Iab的中心軸附近所配置的I個纖芯部作為中心，在該I個纖芯部外側(cè)的周圍6個纖芯部形成正六邊形，從而構(gòu)成了多芯光纖la。同樣地,多芯光纖Ib由石英系玻璃構(gòu)成,具備作為多個第2纖芯部的7個纖芯部lba、和在纖芯部Iba的外周所形成的包層部lbb。7個纖芯部Iba被配置成:以在包層部Ibb的中心軸附近所配置的I個纖芯部作為中心，在該I個纖芯部外側(cè)的周圍6個纖芯部形成正六邊形，從而構(gòu)成了多芯光纖lb。
[0043]套圈2a、2b例如由陶瓷制品構(gòu)成。多芯光纖la、lb被插通固定在套圈2a、2b中。多芯光纖la、Ib的各自的端面位于與套圈2a、2b的各自的端面同一面上。
[0044]各纖芯部Iaa輸出在各纖芯部Iaa中傳播來的信號光。信號光的波長例如是在光通信中被經(jīng)常使用的1.55 y m波段的波長。另外，雖然從7個纖芯部Iaa全部均輸出信號光，但是在此為了使說明簡單，作為信號光而代表性說明:從纖芯部Iaa之中中心的纖芯部所輸出的信號光S1、和從相對于中心的纖芯部而配置在紙面上下方向的各纖芯部所輸出的信號光S2、S3。
[0045]透鏡3構(gòu)成為一并校準(collimate)從纖芯部Iaa輸出的信號光S1、S2、S3。透鏡3例如由球面透鏡或者非球面透鏡構(gòu)成。
[0046]光功能部件5輸入被校準后的信號光S1、S2、S3。光功能部件5例如是光隔離器、濾光器等的、相對于所輸入的光而發(fā)揮規(guī)定功能的部件。如果信號光S1、S2、S3作為被校準后的平行光進行輸入，則光功能部件5相對于信號光S1、S2、S3而能夠最有效地發(fā)揮其功能，所以優(yōu)選信號光S1、S2、S3作為被校準后的平行光進行輸入。
[0047]透鏡4構(gòu)成為將從光功能部件5輸出的信號光S1、S2、S3 —并聚光到多芯光纖Ib的7個纖芯部Iba之中所對應(yīng)的纖芯部。透鏡4例如由球面透鏡或者非球面透鏡構(gòu)成。
[0048]圖2是表示圖1中的信號光S1、S2、S3的光路的圖。在光耦合構(gòu)造10中，將從纖芯部Iaa輸出的信號光S1、S2、S3利用一個透鏡3 —并進行校準、且利用一個透鏡4 一并聚光到所對應(yīng)的纖芯部lba，由此實現(xiàn)了纖芯部Iaa與纖芯部Iba之間的光耦合。其中，相對于中心而從上側(cè)或者下側(cè)的纖芯部Iaa輸出的信號光S2、S3，上下反轉(zhuǎn)地聚光到各纖芯部lba。由此，較之如以往那樣采用對應(yīng)于纖芯部的數(shù)目而由多個透鏡構(gòu)成的透鏡陣列來進行多個纖芯部彼此之間的光耦合的情況，能夠削減光耦合構(gòu)造的構(gòu)成部件件數(shù)，且構(gòu)成變得簡易，進而由于要使用的透鏡的數(shù)目大幅減少，因此透鏡間的位置調(diào)整也可簡易地進行。
[0049]此外，例如通過在套圈2a、2b等中設(shè)置與特定的芯位置對應(yīng)的標記，從而能夠容易識別多芯光纖的旋轉(zhuǎn)方向的朝向，因此通過使標記上下反轉(zhuǎn)地構(gòu)成光耦合構(gòu)造10，從而能夠在光耦合構(gòu)造10的輸入輸出端容易地識別所對應(yīng)的纖芯的位置。進而，也可設(shè)置與多芯光纖所設(shè)的同樣的標記，預(yù)先與套圈所設(shè)的標記對應(yīng)起來。
[0050]此外，如果纖芯部Iaa彼此之間的纖芯間隔以及纖芯部Iba彼此之間的纖芯間隔分別為62.5 iim程度以下，則能夠?qū)⒗w芯部Iaa和纖芯部Iba的光耦合損耗變?yōu)槔?.3dB程度以下的低損耗。
[0051](實施方式2)
[0052]圖3是本發(fā)明的實施方式2所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。該光耦合構(gòu)造IOA是在圖1所示的實施方式I所涉及的光耦合構(gòu)造10中將透鏡3、4分別置換成折射率分布型(Gradient Index:GRIN)透鏡 3A、4A 的構(gòu)造。
[0053]在光耦合構(gòu)造IOA中，將從纖芯部Iaa輸出的信號光S1、S2、S3利用一個GRIN透鏡3A—并進行校準、且利用一個GRIN透鏡4A—并聚光到所對應(yīng)的纖芯部lba，由此實現(xiàn)了纖芯部Iaa與纖芯部Iba之間的光稱合。由此,與實施方式I同樣地，能夠削減光稱合構(gòu)造的構(gòu)成部件件數(shù)，且構(gòu)成變得簡易。
[0054]圖4是表示圖3中的信號光S1、S2、S3的光路的一例的圖。圖4所示的GRIN透鏡3A、4A設(shè)計其長度、折射率分布，以使信號光S1、S2、S3在從纖芯部Iaa輸出時作為上下互逆的倒立像而成像于纖芯部lba。
[0055]另外，雖然在圖3中GRIN透鏡3A、4A以及光功能部件5、多芯光纖la、Ib分別分離地配置，但是各自可以直接接觸并利用粘結(jié)劑等進行固定。由此一來，能夠進一步使構(gòu)成以及制造變得容易。
[0056]圖5是表示實施方式2的變形例所涉及的光耦合構(gòu)造中的光路的圖。該光耦合構(gòu)造是在光耦合構(gòu)造IOA中將GRIN透鏡4A置換成GRIN透鏡4B的構(gòu)造。GRIN透鏡4B被構(gòu)成為長于GRIN透鏡4A。由此，GRIN透鏡4B在GRIN透鏡內(nèi)一旦成像了倒立像之后，便將信號光S1、S2、S3的位置關(guān)系成像為正立像的位置關(guān)系。這樣，可以使用GRIN透鏡4B來替換GRIN透鏡4A。另外，也可取代GRIN透鏡4A而將GRIN透鏡3A設(shè)得如GRIN透鏡4B那樣長。
[0057]這樣,米用了 GRIN透鏡的光稱合構(gòu)造,在輸出光的纖芯部與輸入光的纖芯部之間至少形成一次倒立像。而且，GRIN透鏡如圖4、圖5所示那樣，在兩個GRIN透鏡配置成從多芯光纖的各纖芯部輸出的光在GRIN透鏡間大致成為校準光的狀態(tài)下，在GRIN透鏡間配置光功能部件。由此，在光功能部件中輸入平行光。另外，如圖5所示，在形成正立像的情況下，存在從各纖芯部輸出的光成為校準光的多處地方。即，例如在圖5中，在GRIN透鏡4B內(nèi)也存在信號光S1、S2、S3成為校準光的地方。在該情況下，也可在信號光S1、S2、S3成為校準光的地方將GRIN透鏡4B進行2分割，使光功能部件介于并插入在已分割的GRIN透鏡間。此外，因為交替地形成倒立像和正立像,所以也可多次形成倒立像和正立像當中的任一者地設(shè)定GRIN透鏡的長度以及折射率分布。此時，也可在從纖芯部輸出的光成為校準光的多個地方的各地方分割GRIN透鏡，與上述同樣地在此分割處介于并插入光功能部件。
[0058](實施方式3)
[0059]圖6是本發(fā)明的實施方式3所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。該光耦合構(gòu)造20由端面對置地配置的多芯光纖la、21b、分別插通有多芯光纖la、21b的套圈2a、22b、作為第I透鏡的透鏡3、作為第2透鏡的透鏡4、光功能部件5、作為光功能部件的濾光器28、被插通在套圈22b中的激勵光導(dǎo)入光纖27b來構(gòu)成。
[0060]關(guān)于多芯光纖la、套圈2a、透鏡3、透鏡4以及光功能部件5,因為是與圖1所不的實施方式I的對應(yīng)的構(gòu)成相同的構(gòu)成，所以省略說明。
[0061]多芯光纖21b具備作為多個第2纖芯部的7個纖芯部21ba、在纖芯部21ba的外周所形成的內(nèi)側(cè)包層部21bb、和在內(nèi)側(cè)包層部21bb的外周所形成的外側(cè)包層部21bc。
[0062]纖芯部21ba由添加了鉺(Er)、鐿(Yb)、釹(Nd)、銩(Tm)等稀土類元素的石英系玻璃構(gòu)成。內(nèi)側(cè)包層部21bb由折射率低于纖芯部21ba的石英系玻璃構(gòu)成。外側(cè)包層部21bc由折射率低于內(nèi)側(cè)包層部21bb的例如光學(xué)樹脂構(gòu)成。
[0063]S卩，多芯光纖21b作為雙包層型的光放大纖維而構(gòu)成。
[0064]激勵光導(dǎo)入光纖27b由石英系玻璃構(gòu)成,具備激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba、和在激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba的外周所形成的包層部27bb。激勵光導(dǎo)入光纖27b將從半導(dǎo)體激光等激勵光源30輸出并在激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba中傳播來的激勵光Pl，從激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba輸出。激勵光Pl的波長是能夠?qū)Χ嘈竟饫w21b的纖芯部21ba中添加的稀土類元素進行光激勵的波長，例如在為Er的情況下是0.98Imn波段等。此外，作為激勵光導(dǎo)入光纖27b，能夠利用單模光纖、多模光纖、單?；蛘叨嗄５亩嘈竟饫w等的各種光纖。作為激勵光源30，能夠與激勵光導(dǎo)入光纖27b的種類相匹配地使用單模激勵光源、多模激勵光源。
[0065]套圈22b是被稱為所謂的2芯套圈的種類的套圈。多芯光纖21b、激勵光導(dǎo)入光纖27b被插通固定在套圈22b中。多芯光纖21b、激勵光導(dǎo)入光纖27b的各自的端面位于與套圈22b的端面同一面上。在本實施方式3中，多芯光纖21b和激勵光導(dǎo)入光纖27b以相互平行的狀態(tài)被插通在套圈22b中，但是也可以相互傾斜的狀態(tài)被插通。
[0066]濾光器28例如由電介質(zhì)多層膜濾光片構(gòu)成，完成如下的構(gòu)成以及配置，即:反射被透鏡4導(dǎo)出的激勵光P1，使之作為激勵光P2而輸入至多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部21bb。此外，濾光器28具有反射激勵光Pl的波長的光，但透過后述的信號光S1、S2、S3的波長的光這樣的波長特性。被濾光器28反射的激勵光P2在多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部2Ibb內(nèi)傳播的同時，在各纖芯部21ba中緩緩地耦合，將各纖芯部21ba中添加的稀土類元素進行光激勵。由此,激勵光P2能夠一并激勵7個纖芯部21ba。
[0067]在此，在光耦合構(gòu)造20中，當要進行光放大的信號光S1、S2、S3 (例如在為Er的情況下是1.55iim波段、1.58iim波段等)在多芯光纖Ia中傳播來被加以輸出時，將信號光S1、S2、S3利用一個透鏡3 —并進行校準、且用一個透鏡4 一并聚光到所對應(yīng)的纖芯部21ba,從而實現(xiàn)了纖芯部Iaa與纖芯部21ba之間的光稱合。在各纖芯部21ba中被光I禹合的信號光S1、S2、S3在各纖芯部21ba中傳播的同時，通過稀土類元素的受激發(fā)射作用而被進行光放大。
[0068]這樣，根據(jù)光耦合構(gòu)造20，可以簡易構(gòu)成實現(xiàn)用于光放大的光耦合。
[0069]另外，雖然多芯光纖21b與激勵光導(dǎo)入光纖27b之間的中心軸間的距離例如為125 u m以上，但是因為也沒有那么大，所以激勵光Pl由濾光器28反射而成為激勵光P2時的反射角度極小。因此，通過調(diào)整濾光器28的傾斜角度，從而能夠減小激勵光導(dǎo)入光纖27b與多芯光纖21b之間的激勵光的光耦合損耗。
[0070]此外，為了提高激勵光P2的耦合效率，優(yōu)選濾光器28使激勵光P2的光軸與多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部21bb的中心軸相一致地使激勵光P2輸入至內(nèi)側(cè)包層部21bb。因此，為了實現(xiàn)上述目的，優(yōu)選調(diào)整濾光器28的位置、角度等。其中，濾光器28關(guān)于使激勵光P2輸入的內(nèi)側(cè)包層部21bb上的位置并沒有特別限定，但是能夠通過調(diào)整濾光器28的位置、角度等來任意地設(shè)定使激勵光P2輸入的位置。能夠通過調(diào)整使激勵光P2輸入的位置來使各纖芯部21ba的激勵狀態(tài)以及增益發(fā)生變化。因此，例如也可調(diào)整激勵光P2的輸入位置，以使各纖芯部21ba的增益變得更加均等。
[0071]此外，在光耦合構(gòu)造20中，具有能適用于信號光S1、S2、S3的傳播方向和激勵光P2的傳播方向為同一方向的、所謂的前方激勵型的激勵方式的構(gòu)成。然而，如果變更信號光S1、S2、S3的傳播方向以使纖芯部21ba成為輸出信號光的第I纖芯部、纖芯部Iaa成為輸入信號光的第2纖芯部,則信號光S1、S2、S3的傳播方向和激勵光P2的傳播方向成為相反方向。由此，可以構(gòu)成能適用于后方激勵型的激勵方式的光耦合構(gòu)造。
[0072](實施方式4)
[0073]圖7是實施方式4所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。圖7所示的光耦合構(gòu)造20A是在圖6所示的實施方式3所涉及的光耦合構(gòu)造20中將套圈22b置換成套圈22Ab的構(gòu)造。在套圈22Ab中，多芯光纖21b和多個激勵光導(dǎo)入光纖27b被插通固定成各自的端面位于與套圈22Ab的端面同一面上的狀態(tài)。進而，濾光器28設(shè)有與激勵光導(dǎo)入光纖27b相同的數(shù)目。
[0074]圖8是表示圖7所示的套圈22Ab的端面的圖。如圖8所示，被配置成在套圈22Ab的中心配置多芯光纖21b，在該多芯光纖21b外側(cè)的周圍6個激勵光導(dǎo)入光纖27b形成正六邊形。另外，在圖7中，為了簡化附圖，僅示出相對于多芯光纖21b而配置在紙面上下方向的激勵光導(dǎo)入光纖27b。
[0075]此外，各濾光器28分別完成如下所示那樣的構(gòu)成以及配置，即:反射從所對應(yīng)的各激勵光導(dǎo)入光纖27b的激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba輸出的激勵光Pl，使之作為激勵光P2而輸入至多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部21bb。
[0076]在該光耦合構(gòu)造20A中，因為從6個激勵光導(dǎo)入光纖27b的激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba輸出的多個激勵光Pl利用多個濾光器28進行反射，并輸入至多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部21bb，所以能夠以更高的光強度來激勵纖芯部21ba。
[0077]另外，如圖7所示，在與信號光S1、S2、S3不發(fā)生干涉地配置濾光器28的情況下，濾光器28未必一定要使信號光S1、S2、S3的波長的光透射。
[0078](實施方式5)
[0079]圖9是實施方式5所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。圖9所示的光耦合構(gòu)造20B具有在圖7所示的實施方式4所涉及的光耦合構(gòu)造20A中將套圈22Ab置換成套圈22Bb、將多個濾光器28置換成一個濾光器28B的構(gòu)成。
[0080]圖10是表示圖9所示的套圈22Bb的端面的圖。如圖10所示,在套圈22Bb中配置成:在中心配置有多芯光纖21b，在該多芯光纖21b外側(cè)的周圍6個激勵光導(dǎo)入光纖27b形成正六邊形。另外，在圖9中，為了簡化附圖，僅示出相對于多芯光纖21b而配置在紙面上下方向的激勵光導(dǎo)入光纖27b。
[0081]此外，套圈22Bb的端面22Bba呈以圓錐的頂點部分為軸且以垂直的面切斷后的形狀。因為被插通在套圈22Bb中的激勵光導(dǎo)入光纖27b成為端面位于與套圈22Bb的端面22Bba同一面上這樣的形狀,所以各激勵光導(dǎo)入光纖27b的端面均相對于中心(多芯光纖21b側(cè))而向外側(cè)發(fā)生傾斜。其結(jié)果，從各激勵光導(dǎo)入光纖27b的激勵光導(dǎo)入纖芯部27ba輸出的激勵光Pl均被輸出成相對于中心而向內(nèi)側(cè)發(fā)生了傾斜的角度。
[0082]其結(jié)果，通過將濾光器28B配置成其主表面與多芯光纖21b的中心軸(或者信號光SI的光軸)成垂直，從而能夠?qū)乃械募罟鈱?dǎo)入纖芯部27ba輸出的激勵光Pl利用I枚濾光器28B —并進行反射，使之作為激勵光P2而輸入至多芯光纖21b的內(nèi)側(cè)包層部21bb。由此，能夠削減要使用的濾光器的數(shù)目。
[0083](實施方式6)
[0084]圖11是實施方式4所涉及的光耦合構(gòu)造的示意圖。圖11所示的光耦合構(gòu)造20C是在圖6所示的實施方式3所涉及的光耦合構(gòu)造20中將透鏡3、4分別置換成GRIN透鏡3A、4A的構(gòu)造。
[0085]這樣，即便通過采用了 GRIN透鏡的光耦合構(gòu)造20C，也可以簡易構(gòu)成實現(xiàn)用于光放大的光耦合。
[0086](實施方式7)
[0087]圖12是本發(fā)明的實施方式7所涉及的光纖放大器的示意圖。如圖12所示，包層泵型的光纖放大器 100 具備:光隔離器 101、102、WDM(Wavelength division Multiplexing)耦合器 103、104、激勵 LD(Laser Diode) 105、光耦合構(gòu)造 130、多芯 EDF(Erbium-Dopedoptical Fiber) 106、光耦合構(gòu)造 140、WDM 耦合器 107、108、和光隔離器 109、110。
[0088]光隔離器101接受從在光纖放大器100的外部所設(shè)置的波長可變光源LSl輸出的信號光(波長例如為1520nm?1620nm)，并輸出至WDM耦合器103。WDM耦合器103使信號光通過，并輸出至光耦合構(gòu)造130。同樣地，光隔離器102接受從在光纖放大器100的外部所設(shè)置的波長可變光源LS2輸出的信號光，并輸出至WDM耦合器104。WDM耦合器104使信號光通過，并輸出至光I禹合構(gòu)造130。
[0089]多芯EDF106是具有與圖6所不的多芯光纖21b同樣的構(gòu)成的雙包層型的多芯光纖，具備7個纖芯部、在纖芯部的外周所形成的內(nèi)側(cè)包層部、和在內(nèi)側(cè)包層部的外周所形成的外側(cè)包層部。將7個纖芯部配置成:1個纖芯部配置在內(nèi)側(cè)包層部的中心軸附近，在該I個纖芯部外側(cè)的周圍6個纖芯部形成正六邊形。
[0090]多芯EDF106的各纖芯部的模場直徑在波長為1580nm的情況下約7.3 y m。以2m的長度的樣本進行了測定后的截止波長，在7個纖芯部的平均下為1050nm。纖芯部的分離距離為45iim，內(nèi)側(cè)包層部的外徑為180 iim。在纖芯部中添加了 Er，以使波長1550nm下的損耗系數(shù)為3.4dB / m、小信號增益系數(shù)為4.3dB / m。多芯EDF106的各芯間的光的串擾在波長為1640nm、長度為16m的情況下是_40dB以下。多芯EDF106的長度為100m，為了恰當?shù)貙⒉ㄩL1570nm?1610nm的信號光進行光放大而調(diào)整了長度。
[0091]激勵LD105例如為半導(dǎo)體LD，將波長為980nm的多模激勵光輸出至光耦合構(gòu)造130。
[0092]光耦合構(gòu)造130由作為與WDM耦合器103、104分別連接的單模光纖的光纖131a、131b、作為與激勵LD105連接的多模光纖的光纖131c、作為多芯EDF106的一個端部的多芯EDF131d、作為對應(yīng)于光纖131a、131b、131c而設(shè)置的第I透鏡的透鏡133a、133b、133c、和作為對應(yīng)于多芯EDF131d而設(shè)置的第2透鏡的透鏡134來構(gòu)成。光纖131a、131b、131c的纖芯部構(gòu)成了多個第I纖芯部。
[0093]光耦合構(gòu)造140由作為與WDM耦合器107、108分別連接的單模光纖的光纖141a、141b、作為多芯EDF106的另一個端部的多芯EDF141d、作為對應(yīng)于多芯EDF141d而設(shè)置的第I透鏡的透鏡144、和作為對應(yīng)于光纖141a、141b而設(shè)置的第2透鏡的透鏡143a、143b來構(gòu)成。光纖141a、141b的纖芯部構(gòu)成了多個第2纖芯部。透鏡134、144例如由球面透鏡、非球面透鏡、或者GRIN透鏡構(gòu)成。
[0094]WDM耦合器107如后所述那樣使被多芯EDF106放大后的信號光通過，并輸出至光隔離器109。同樣地，WDM耦合器108使被多芯EDF106放大后的信號光通過，并輸出至光隔離器110。光隔離器109、110與光選擇開關(guān)200連接。光選擇開關(guān)200構(gòu)成為:能任意地選擇從光隔離器109、110輸出的信號光當中的任一方而輸出至光譜分析儀OSA。
[0095]在光耦合構(gòu)造130中，透鏡133a對從光纖131a輸出的、來自波長可變光源LSl的信號光S31進行校準。透鏡133b對從光纖131b輸出的、來自波長可變光源LS2的信號光S32進行校準。透鏡133c對從光纖131c輸出的、來自激勵LD105的激勵光P31進行校準。
[0096]透鏡134構(gòu)成為將被校準后的信號光S31、S32 —并聚光到多芯EDF131d之中規(guī)定的纖芯部中。信號光S31被聚光到7個纖芯部之中中心的纖芯部，信號光S32被聚光到外側(cè)的纖芯部當中的任一個。進而，透鏡134使被校準后的激勵光P31輸入至多芯EDF131d的內(nèi)側(cè)包層部。由此，多芯EDF106的各纖芯部被光激勵，在多芯EDF106的規(guī)定的纖芯部中被光耦合的信號光S31、S32在其纖芯部中傳播的同時被進行光放大。
[0097]在光I禹合構(gòu)造130中，通過將從光纖131a、131b、131c的各纖芯部輸出的信號光S31、S32利用一個透鏡134 —并聚光到多芯EDF131d的對應(yīng)的纖芯部中，從而實現(xiàn)了光纖131a、131b、131c與多芯EDF131d之間的光耦合。由此，能夠削減光耦合構(gòu)造的構(gòu)成部件件數(shù)，且構(gòu)成變得簡易。
[0098]另一方面，在光耦合構(gòu)造140中，透鏡144構(gòu)成為將被多芯EDF106進行了光放大后的信號光S31、S32 —并進行校準。透鏡143a將被校準后的信號光S31聚光到光纖141a的纖芯部中。同樣地，透鏡143b將被校準后的信號光S32聚光到光纖141b的纖芯部中。
[0099]在光耦合構(gòu)造140中，通過將從多芯EDF141d的纖芯部輸出的信號光S31、S32利用一個透鏡144 一并進行校準，從而實現(xiàn)了光纖141 a、14 Ib與多芯EDF141 d之間的光耦合。由此，能夠削減光耦合構(gòu)造的構(gòu)成部件件數(shù)，且構(gòu)成變得簡易。
[0100]在此，關(guān)于透鏡134而言，信號光S31、S32與多芯EDF131d的纖芯部之間的光耦合效率、和激勵光P31與多芯EDF131d的內(nèi)側(cè)包層部之間的光耦合效率有時會成為一種權(quán)衡(trade-off)關(guān)系。即，如果為了提高信號光S31、S32與多芯EDF131d的纖芯部之間的光耦合效率而調(diào)整透鏡134的焦點的位置，則激勵光P31與多芯EDF131d的內(nèi)側(cè)包層部之間的光耦合效率有時會下降，另一方面，如果為了提高激勵光P31與多芯EDF131d的內(nèi)側(cè)包層部之間的光耦合效率而調(diào)整透鏡134的焦點位置，則有時信號光S31、S32與多芯EDF131d的纖芯部之間的光耦合效率會下降、且各芯間的光的串擾會下降。
[0101]在以下所示的測定中，針對于波長1580nm?1610nm的信號光而調(diào)整了透鏡134的焦點的位置，以使多芯EDF106所獲得的增益為15dB以上、且多芯EDF106的各芯間的光的串擾成為-30dB以下。此時，光耦合構(gòu)造130中的激勵光P31以及信號光S31、S32的耦合損耗分別為IOdB程度。
[0102]在此,在不向光纖放大器100輸入信號光、且從激勵LD105輸出了激勵光的狀態(tài)下，利用光譜分析儀OSA進行了 ASE (Amplified Spontaneous Emission)光譜的測定。另夕卜，設(shè)定了激勵LD105的輸出光強度，以使光強度為4.5W的激勵光被輸入至多芯EDF106的內(nèi)側(cè)包層部。預(yù)計在多芯EDF106的各纖芯部中輸入了 4.5W的I / 10即450mW的光強度的激勵光。[0103]此外，為了進行比較，將波長為980nm的單模LD用作激勵光源，將所產(chǎn)生的激光輸入至多芯EDF106的特定的纖芯部進行激勵，并進行了 ASE光譜的測定。此時的纖芯部中被輸入的激勵光的光強度設(shè)為450mW。
[0104]圖13是表示光纖放大器100中的ASE光譜的圖。“cladding pump”是使激勵光輸入至內(nèi)側(cè)包層部的情況，“core pump”是使激勵光輸入至特定的纖芯部的情況。如圖13所示，由于在“core pump”的情況下激勵光從纖芯部的端面輸入，因此無法遍及多芯EDF106的整個長度方向地充分激勵纖芯部，ASE的功率低。另一方面,在“cladding pump”的情況下，因為激勵光在內(nèi)側(cè)包層部中傳播的同時遍及多芯EDF106的整個長度方向地逐漸激勵各纖芯部，所以ASE的功率高。
[0105]其次，針對光纖放大器100,從波長可變光源LSl輸入波長為1590nm的信號光S31，從波長可變光源LS2輸入波長為1591nm的信號光S32，并進行了光放大特性的測定。設(shè)定了信號光S31、S32的光強度，以使被輸入至多芯EDF106的光強度成為-15dBm。以下，信號光S31被輸入的中心的纖芯部標記為CoreA或者Inner Core，信號光S32被輸入的外側(cè)的纖芯部標記為CoreB或者Outer Core。
[0106]圖14是表示光放大特性測定中的輸出信號光的光譜的圖。在圖14中，實線表示利用光選擇開關(guān)200選擇從光隔離器109輸出的信號光S31并使之輸出至光譜分析儀OSA進行了測定的情況下的輸出光譜。實線表示利用光選擇開關(guān)200選擇從光隔離器110輸出的信號光S32并使之輸出至光譜分析儀OSA進行了測定的情況下的輸出光譜。此外，縱軸用相對強度進行表示。
[0107]如圖14所不,關(guān)于各信號光，由于發(fā)生光的串擾，因此雖然從與被輸入的纖芯部不同的纖芯部也略微輸出信號光，但是光的串擾卻為-30dB以下(作為差而在30dB以上)。
[0108]其次，改變信號光S31、S32的波長的同時進行了增益、NF (Noise Figure)、串擾的測定。圖15是表示增益(Gain)、NF、串擾(XT)的波長依賴性的圖。另外，增益和NF是對多芯EDF106的總量值，串擾是對光纖放大器100的值。如圖15所示，在Inner Core以及Outer Core的各纖芯部中，相對于波長1580nm?1610nm的信號光而獲得了高于15dB的增益、低于5.5dB的NF、和小于-30dB的串擾。
[0109]其次，對光纖放大器100進行了比特誤碼率的測定。圖16是表示比特誤碼率的測定系統(tǒng)的圖。在該測定系統(tǒng)1000中，由能輸出PRBS長(Pseudo-Random Binary Sequence)為231-1的10Gbit / s NRZ (Non-Return to Zero)信號被疊加后的波長1590nm的信號光的信號光源1001、將從信號光源1001輸出的信號光進行2分支的3dB稱合器1002、用于根據(jù)被2分支后的2個信號光來生成非相關(guān)的2個信號光的光纖1003、作為5ns的延遲線的光纖1004、作為測定對象的光纖放大器100、光選擇開關(guān)200、透射波長1590nm的信號光的帶通濾光器1005、可變光衰減器1006、受光器1007、與受光器1007連接的未圖示的比特誤碼率測定器來構(gòu)成。
[0110]光纖放大器100在被輸入至多芯EDF106的信號光的光強度為_15dBm、從多芯EDF106輸出的被放大后的信號光的光強度為+3dBm這樣的動作條件下進行了動作。此外，使信號光輸入至在上述的放大特性的測定中所用的CoreA、CoreB之中，并進行了比特誤碼率的測定。
[0111]圖17是表示比特誤碼率特性的圖。橫軸表示受光器1007中的受光功率。如圖17所不，無論針對于CoreA還是CoreB, BER(Bit Error Rate)為ICT9時的相對于Back toback的功率損失均充分小于ldb。此外,在圖17中，雖然不出Back to back、和基于CoreA、CoreB的光放大時的眼孔圖樣，但是卻未發(fā)現(xiàn)基于光放大的眼孔圖樣的劣化。由此確認出，光纖放大器100未使信號光劣化，能進行光放大。
[0112]另外，雖然上述實施方式所涉及的光纖放大器100為前方激勵型的構(gòu)成，但是也可采用后方激勵型、雙向激勵型的構(gòu)成。此外，在上述實施方式所涉及的光纖放大器100中，雖然被輸入的信號光為2個，但是也可構(gòu)成為根據(jù)多芯EDF106的纖芯部的數(shù)目來輸入7個信號光。此外，要使用的激勵LD的數(shù)目也并不限于I個，可以構(gòu)成為使來自多個激勵LD的激勵光輸入至多芯EDF106。此外，也可使用例如圖6、圖7、圖9所示的光耦合構(gòu)造20、20A、20B來構(gòu)成光纖放大器。
[0113]此外，并非由上述實施方式來限定本發(fā)明。適當?shù)亟M合上述各實施方式的各構(gòu)成要素而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)也包含于本發(fā)明中。除此之外，由本領(lǐng)域技術(shù)人員等基于上述實施方式所完成的其他實施方式、實施例以及操作技術(shù)等全部包含于本發(fā)明中。
[0114]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0115]如以上，本發(fā)明所涉及的光耦合構(gòu)造以及光纖放大器主要適用于光通信的用途。
[0116]符號說明
[0117]la、lb、21b 多芯光纖
[0118]laa、lba、21ba 纖芯部
[0119]IabUbb 包層部
[0120]2a、2b、22b、22Ab、22Bb 套圈
[0121]3、4 透鏡
[0122]3A、4A、4B GRIN 透鏡
[0123]5光功能部件
[0124]10、10A、20、20A、20B、20C、130、140 光耦合構(gòu)造
[0125]2Ibb內(nèi)側(cè)包層部
[0126]21bc外側(cè)包層部
[0127]22Bba 端面
[0128]27b激勵光導(dǎo)入光纖
[0129]27ba激勵光導(dǎo)入纖芯部
[0130]27bb 包層部
[0131]28、28B 濾光器
[0132]30激勵光源
[0133]100光纖放大器
[0134]101、102、109、110 光隔離器
[0135]103、104、107、108 WDM 耦合器
[0136]105 激勵 LD
[0137]106、131d、141d 多芯 EDF
[0138]131a、131b、131c、141a、141b、1003、1004 光纖
[0139]133a、133b、133c、134、143a、143b、144 透鏡[0140]200光選擇開關(guān)
[0141]1000測定系統(tǒng)
[0142]1001信號光源
[0143]1002 3dB 耦合器
[0144]1005帶通濾光器
[0145]1006可變光衰減器
[0146]1007 受光器
[0147]LS1、LS2波長可變光源
[0148]OSA光譜分析儀
[0149]P1、P2、P31 激勵光
[0150]S1、S2、S31、S32 信號光
【權(quán)利要求】
1.一種光耦合構(gòu)造，其特征在于，多個纖芯部和多個纖芯部被光耦合， 所述光耦合構(gòu)造具備: 多個第I纖芯部，輸出多束光； 第I透鏡，對從所述多個第I纖芯部輸出的多束光進行聚光或者校準； 第2透鏡，對所述第I透鏡進行了聚光或者校準的多束光進行聚光； 多個第2纖芯部，分別輸入所述第2透鏡進行了聚光的多束光；和 光功能部件，被配置在所述第I透鏡與所述第2透鏡之間，并輸入所述多束光， 所述第I透鏡以及所述第2透鏡中的至少一方由對所述多束光一并聚光或者校準的一個透鏡或者透鏡組構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 構(gòu)成所述第I透鏡和所述第2透鏡以在所述第I纖芯部與所述第2纖芯部之間形成倒立像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 在所述第I纖芯部與所述第2纖芯部之間形成倒立像和正立像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 所述多個第I纖芯部以及所述多個第2纖芯部中的至少一方構(gòu)成多芯光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 所述多個第I纖芯部以及所述多個第2纖芯部中的一方被添加稀土類元素且構(gòu)成多芯光纖， 所述多芯光纖具備:內(nèi)側(cè)包層部，形成在添加有所述稀土類元素的多個纖芯部的外周；和外側(cè)包層部，形成在所述內(nèi)側(cè)包層部的外周。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 所述光耦合構(gòu)造還具備至少一個激勵光導(dǎo)入纖芯部，該激勵光導(dǎo)入纖芯部輸出用于對所述稀土類元素進行光激勵的激勵光， 所述光功能部件是使從所述激勵光導(dǎo)入纖芯部輸出的激勵光輸入至所述內(nèi)側(cè)包層部的濾光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光耦合構(gòu)造，其特征在于， 所述濾光器使所述激勵光的光軸與所述多芯光纖的內(nèi)側(cè)包層部的中心軸相一致地使所述激勵光輸入至所述內(nèi)側(cè)包層部。
8.一種光纖放大器，其特征在于，具備權(quán)利要求1?7中任一項所述的光耦合構(gòu)造。
【文檔編號】G02B6/32GK103620460SQ201280029264
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月16日
【發(fā)明者】味村裕, 松浦寬 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社, 學(xué)校法人東北學(xué)院