特開 2024-169013 励起用光ファイバおよび光増幅器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024169013

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】励起用光ファイバおよび光増幅器

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/10 20060101AFI20241128BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20241128BHJP

   G02B 6/024 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01S3/10 D

G02B6/02 376Z

G02B6/024

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086181

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100176658

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 謙一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】太田 順一

【テーマコード（参考）】

2H250

5F172

【Ｆターム（参考）】

2H250AC46

2H250AD15

2H250AH33

5F172AF03

5F172AF05

5F172AF06

5F172AM04

5F172AM08

5F172BB13

5F172BB44

5F172BB65

5F172BB94

(57)【要約】

【課題】長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる励起用光ファイバおよび光増幅器を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る励起用光ファイバは、励起光を吸収する希土類元素が添加されたコアと、コアを覆うクラッドとを有する励起用光ファイバである。励起用光ファイバが延在する方向に直交する断面において、コアは、長軸および短軸を有する。クラッドの偏波軸が延びる方向である偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光を吸収する希土類元素が添加されたコアと、前記コアを覆うクラッドとを有する励起用光ファイバであって、
前記励起用光ファイバが延在する方向に直交する断面において、
前記コアは、長軸および短軸を有する形状を呈しており、
前記クラッドの偏波軸が延びる方向である偏波方向が前記コアの前記長軸が延びる方向である長軸方向と一致している、
励起用光ファイバ。

【請求項2】

前記断面において、前記クラッドは、偶数多角形の角部が前記長軸方向に延びた形状を呈する、
請求項１に記載の励起用光ファイバ。

【請求項3】

前記断面において、前記コアは、楕円形状を呈する、
請求項１または請求項２に記載の励起用光ファイバ。

【請求項4】

前記励起光のパワー密度が２４（ｍＷ／（μｍ^２））以上である、
請求項１または請求項２に記載の励起用光ファイバ。

【請求項5】

希土類元素が添加されたコア、および前記コアを覆うクラッドを有し、前記コアの偏波面が前記クラッドの偏波面に一致する励起用光ファイバと、
前記励起用光ファイバに入力する励起光を出力する励起光源と、
前記励起用光ファイバからの出力光の一部を検出する光検出器と、
前記光検出器の検出結果が所定範囲内になるように前記励起光源を駆動する駆動電流を制御する制御部と、
を備える、
光増幅器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、励起用光ファイバおよび光増幅器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光増幅媒体を有する光増幅器が記載されている。光増幅媒体は、励起光が供給されているときに入力した信号光を増幅して出力する。光増幅媒体としては、希土類元素であるＥｒ（エルビウム）元素がコア領域に添加された光ファイバ（ＥＤＦ：Erbium-Doped Fiber）が用いられる。

【0003】

特許文献２には、光増幅器を備えた多段増幅光伝送システムが記載されている。この光増幅器は、励起光が供給される増幅用光ファイバを有する。増幅用光ファイバでは、励起光の強度に応じた信号光の増幅率、および、増幅率と雑音光発生パワーレベルとの関係が既知とされている。

【0004】

非特許文献１には、ダブルクラッドファイバーが記載されている。ダブルクラッドファイバーは、レーザーの媒質となる希土類元素が添加されたコアと、コアの周囲に設けられており励起光が伝搬するポンプガイドと、ポンプガイドの周囲に設けられており励起光を閉じ込めるクラッドとを有する。このダブルクラッドファイバーでは、ポンプガイドの断面形状が小判型とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００－６８５７２号公報

【特許文献2】特開平１０－９８２２９号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ファイバーレーザー用ダブルクラッドファイバーの開発（応用物理第７３巻第１１号（２００４））

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、励起用光ファイバにおいて、コアの断面形状が円形である場合、コアは偏波軸を有しないこととなる。しかしながら、励起用光ファイバを長期間使用し続けた場合には、熱応力によってコアに偏波軸が生じうる。コアに偏波軸が生じ、当該コアの偏波軸がクラッドの偏波軸からずれている場合、コアを進む信号光の偏波方向がクラッドを進む励起光の偏波方向からずれることによって励起効率が低下するということが生じうる。

【0008】

本開示は、長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる励起用光ファイバおよび光増幅器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一実施形態に係る励起用光ファイバは、励起光を吸収する希土類元素が添加されたコアと、コアを覆うクラッドとを有する励起用光ファイバである。励起用光ファイバが延在する方向に直交する断面において、コアは、長軸および短軸を有する。クラッドの偏波軸が延びる方向である偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係る光増幅器の概略構成を説明するための模式図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る励起用光ファイバを示す断面図である。

【図3】図３は、第１変形例に係る励起用光ファイバを示す断面図である。

【図4】図４は、第２変形例に係る励起用光ファイバを示す断面図である。

【図5】図５は、第３変形例に係る励起用光ファイバを示す断面図である。

【図6】図６は、第４変形例に係る励起用光ファイバを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。（１）一実施形態に係る励起用光ファイバは、励起光を吸収する希土類元素が添加されたコアと、コアを覆うクラッドとを有する励起用光ファイバである。励起用光ファイバが延在する方向に直交する断面において、コアは、長軸および短軸を有する形状を呈する。クラッドの偏波軸が延びる方向である偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している。

【0013】

上記（１）の励起用光ファイバは、励起光を吸収する希土類元素が添加されたコアと、コアを覆うクラッドとを有し、励起用光ファイバが延在する方向に直交する断面において、コアは長軸および短軸を有する形状を呈する。さらに、当該断面において、クラッドの偏波軸が延びる方向である偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している。したがって、励起用光ファイバを使用し続けてコアに熱応力が生じた場合であっても、クラッドの偏波方向に対するコアの長軸方向のずれを抑制できる。すなわち、コアの長軸方向がクラッドの偏波方向と一致しているので、コアに熱応力が生じた場合であっても、クラッドの偏波軸に対してコアの偏波軸がずれにくい。よって、コアを進む信号光の偏波方向をクラッドを進む励起光の偏波方向からずれにくくできるので、励起用光ファイバを長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる。

【0014】

（２）上記（１）では、断面において、クラッドは、偶数多角形の角部が長軸方向に延びた形状を呈してもよい。この場合、クラッドの偏波面を安定させることができるので、クラッドにおける偏波をランダムになりにくくすることができる。

【0015】

（３）上記（１）または（２）では、断面において、コアは、楕円形状を呈してもよい。この場合、クラッドを通る励起光の偏波方向とコアを通る信号光の偏波方向が一致しないモードを低減できる。したがって、余分な偏波モードの発生を抑制できる。

【0016】

（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、励起光のパワー密度が２４（ｍＷ／（μｍ^２））以上であってもよい。

【0017】

（５）一実施形態に係る光増幅器は、希土類元素が添加されたコア、およびコアを覆うクラッドを有し、コアの偏波面がクラッドの偏波面に一致する励起用光ファイバと、励起用光ファイバに入力する励起光を出力する励起光源と、励起用光ファイバからの出力光の一部を検出する光検出器と、光検出器の検出結果が所定範囲内になるように励起光源を駆動する駆動電流を制御する制御部と、を備える。

【0018】

上記（５）の光増幅器では、励起光源が出力した励起光が励起用光ファイバに入力し、光検出器が励起用光ファイバからの出力光の一部を検出する。制御部は、光検出器の検出結果が所定範囲内になるように励起光源を駆動する駆動電流を制御する。励起用光ファイバは希土類元素が添加されたコアとクラッドとを有し、コアの偏波面がクラッドの偏波面に一致している。したがって、励起用光ファイバを使用し続けてコアに熱応力が生じた場合であっても、クラッドの偏波方向に対するコアの長軸方向のずれを抑制できる。すなわち、コアが偏波軸を有し、コアの偏波面がクラッドの偏波面と一致していることにより、コアに熱応力が生じた場合であっても、クラッドの偏波軸からコアの偏波軸をずれにくくすることができる。よって、前述した励起用光ファイバと同様、励起用光ファイバを長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる。

【0019】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態の具体例を、以下で図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化または誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0020】

図１は、一実施形態に係る光増幅器１の概略構成を示す図である。光増幅器１は、信号光Ｌ１が入力される入力ポート２ｂと、増幅光Ｌ２を出力する出力ポート２ｃとに接続されている。光増幅器１は、入力ポート２ｂに入力された信号光Ｌ１を増幅して信号光Ｌ１を増幅光Ｌ２とし、増幅光Ｌ２を出力ポート２ｃから出力する。増幅光Ｌ２は、励起用光ファイバ１０からの出力光を示している。例えば、光増幅器１は、光ファイバを有する光通信ネットワークに設けられる。

【0021】

例えば、光増幅器１は、偏波コントローラ３と、光分波器４と、光アイソレータ５と、光合波器６と、残留光放出ファイバ７と、光アイソレータ８と、光分波器９と、励起用光ファイバ１０とを有する。偏波コントローラ３、光分波器４、光アイソレータ５、光合波器６、励起用光ファイバ１０、残留光放出ファイバ７、光アイソレータ８および光分波器９は、この順で入力ポート２ｂから出力ポート２ｃへ向かって並んでいる。

【0022】

さらに、光増幅器１は、信号光Ｌ１を検出する光検出器２１、増幅光Ｌ２を検出する光検出器２２、励起光Ｌ３を出力する励起光源２３、および制御部２４を有する。光増幅器１が有する各要素における光の伝播には光ファイバが用いられている。図１中の黒丸は、光増幅器１が有する要素間の接続箇所を示している。例えば、光増幅器１の複数の要素は光コネクタを介して当該接続箇所において互いに接続されている。

【0023】

入力ポート２ｂは、信号光Ｌ１を受け付ける部分である。例えば、入力ポート２ｂは光コネクタである。入力ポート２ｂには、信号光Ｌ１が伝播する入力用光ファイバ（または光ファイバケーブル）を含む信号光伝送部３１が接続される。例えば、信号光伝送部３１は光コネクタ３１ｂを有し、光コネクタ３１ｂが入力ポート２ｂに接続される。本実施形態において、入力ポート２ｂへの信号光伝送部３１の接続が維持された状態では、入力ポート２ｂから偏波コントローラ３に伝播される信号光Ｌ１の偏波状態は一定である。

【0024】

信号光Ｌ１は、信号成分（一例としてテレビ信号成分）が重畳された光である。例えば、信号光Ｌ１は、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）から出力され、かつ信号成分を含むように変調されたレーザ光である。信号光Ｌ１の波長は、例えば、Ｃバンド帯（１５３０ｎｍ以上かつ１５６５ｎｍ以下）の波長である。

【0025】

偏波コントローラ３は、信号光Ｌ１の偏波状態を調整するための偏波調整部である。偏波コントローラ３は、励起用光ファイバ１０に入力される前の信号光Ｌ１の偏波状態を調整可能な位置に配置されている。偏波コントローラ３の構成は、信号光Ｌ１の偏波状態を調整できれば特に限定されない。

【0026】

偏波コントローラ３は、励起用光ファイバ１０に入力される前の信号光Ｌ１の偏波状態を選択的に調整する観点から、入力ポート２ｂと光合波器６との間に配置されていてもよい。本実施形態では、偏波コントローラ３は、入力ポート２ｂと光分波器４との間に配置されている。この場合、偏波コントローラ３からの信号光Ｌ１は光分波器４に入力する。本実施形態において、偏波状態を調整することは偏波軸を調整することを示しており、偏波軸は信号光または励起光の偏波面の長軸を示している。偏波軸が延びる方向は、偏波方向とも称される。

【0027】

偏波コントローラ３は、例えば、信号光Ｌ１の伝播方向に沿って同軸に配置された１つまたは複数の波長板と、１つまたは複数の波長板を信号光Ｌ１の伝播方向の周りに回転駆動する駆動部とを有する。偏波コントローラ３が１つの波長板を有する場合、波長板は半波長板であってもよい。偏波コントローラ３が複数の波長板を有する場合、偏波コントローラ３は半波長板と１／４波長板とが組み合わされたものであってもよい。

【0028】

光分波器４は、偏波コントローラ３と光アイソレータ５との間に配置されている。光分波器４は、例えば、光ファイバカプラである。光分波器４は、入力された信号光Ｌ１の一部を分岐し、分岐した信号光Ｌ１の一部を光検出器２１に導くとともに分岐した信号光Ｌ１の残部を光アイソレータ５に導く。光分波器４は、例えば、信号光Ｌ１の１％を光検出器２１に導き、信号光Ｌ１の残りの９９％を光アイソレータ５に導く。

【0029】

光検出器２１は、信号光Ｌ１を検出する。光検出器２１は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）である。光検出器２１は、検出した信号光Ｌ１の結果（検出結果）を制御部２４に入力する。

【0030】

光アイソレータ５は、入力ポート２ｂから出力ポート２ｃに向かう方向である順方向に信号光Ｌ１を伝播させるとともに、当該順方向の逆方向には信号光Ｌ１を伝播させないための部品である。光アイソレータ５は、伝播した信号光Ｌ１を光合波器６に導く。

【0031】

光合波器６は、光アイソレータ５と励起用光ファイバ１０との間に配置されている。例えば、光合波器６は、光ファイバ型波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）カプラである。光合波器６は、光アイソレータ５からの信号光Ｌ１と励起光源２３からの励起光Ｌ３を合波する。光合波器６は、信号光Ｌ１と励起光Ｌ３との合波光を励起用光ファイバ１０に入力する。

【0032】

励起光源２３は、励起用光ファイバ１０に入力する励起光Ｌ３を出力する。励起光源２３は、例えば、励起レーザダイオード（励起ＬＤ）２３ｂと、励起ＬＤ２３ｂを駆動する駆動回路２３ｃとを含む。例えば、励起光Ｌ３の波長は、０．９８μｍまたは１．４８μｍである。

【0033】

残留光放出ファイバ７は、励起用光ファイバ１０と光アイソレータ８との間に配置されている。残留光放出ファイバ７は、残留している励起光Ｌ３を除去するための光ファイバである。残留光放出ファイバ７は、例えば、増幅光Ｌ２を伝播させるとともに励起光Ｌ３が漏れ出るように構成されている。この場合、励起光Ｌ３は残留光放出ファイバ７の側方から放出される。

【0034】

光アイソレータ８は、順方向に増幅光Ｌ２を伝播させるとともに逆方向には増幅光Ｌ２を伝播させないための部品である。光アイソレータ８は伝播した増幅光Ｌ２を光分波器９に入力する。

【0035】

光分波器９は、光アイソレータ８と出力ポート２ｃとの間に配置されている。光分波器９は、例えば、光ファイバカプラである。光分波器９は、入力された増幅光Ｌ２の一部を分岐し、分岐した増幅光Ｌ２の一部を光検出器２２に導くとともに分岐した増幅光Ｌ２の残部を出力ポート２ｃに導く。光分波器９は、例えば、増幅光Ｌ２の１％を光検出器２２に導き、増幅光Ｌ２の残りの９９％を出力ポート２ｃに導く。

【0036】

光検出器２２は、励起用光ファイバ１０からの増幅光Ｌ２の一部を検出する。光検出器２２は、例えば、ＰＤである。光検出器２２は、検出した増幅光Ｌ２の結果（検出結果）を制御部２４に入力する。

【0037】

出力ポート２ｃは、増幅光Ｌ２を光増幅器１の外部に出力する部分である。例えば、出力ポート２ｃは、光コネクタである。出力ポート２ｃには、増幅光Ｌ２を伝播する光ファイバを含む増幅光伝送部３２が接続される。例えば、増幅光伝送部３２は光コネクタ３２ｂを有し、光コネクタ３２ｂが出力ポート２ｃに接続されている。

【0038】

制御部２４は、偏波コントローラ３、光検出器２１、光検出器２２および励起光源２３に電気的に接続されている。例えば、制御部２４は、信号光Ｌ１をモニタする機能と、励起光源２３の駆動電流を制御する機能と、励起ＬＤ２３ｂに流れている電流をモニタする機能とを有する。

【0039】

例えば、制御部２４は、光検出器２１による信号光Ｌ１の検出結果をモニタするモニタ回路を有する。一実施形態において、制御部２４は、信号光Ｌ１が入力ポート２ｂに入力されたか否か、および入力された信号光Ｌ１が一定レベルであるか否かを判定する。例えば、制御部２４は、入力された信号光Ｌ１の信号レベル（強さ）が一定レベルに達していない場合、光増幅器１のユーザに信号光Ｌ１が一定レベルに達していないことを報知してもよい。

【0040】

制御部２４は、光検出器２２の検出結果が所定範囲内になるように励起光源２３を駆動する駆動電流を制御する。すなわち、制御部２４は、光検出器２２による増幅光Ｌ２の検出結果をモニタするとともに、当該モニタの結果が一定範囲（例えば、増幅光Ｌ２の出力レベルが一定範囲）内となるように励起光源２３を制御する。例えば、制御部２４は、上記の検出結果が一定範囲内であるか否かを判定する判定回路と、当該判定回路における判定結果（モニタの結果）に応じて駆動電流をフィードバック制御する電流制御回路とを有してもよい。

【0041】

制御部２４は、例えば、励起光源２３が有する励起ＬＤ２３ｂに実際に流れている駆動電流をモニタする。この場合、制御部２４は、励起ＬＤ２３ｂに流れている駆動電流が基準値から上昇しているか否かを判定する。制御部２４は、駆動電流が基準値から上昇していると判定した場合、信号光Ｌ１の偏波状態を制御する旨の制御信号を偏波コントローラ３に出力する。制御部２４は、上記の駆動電流が予め設定している上限値を超えているか否かを判定してもよい。

【0042】

次に、励起用光ファイバ１０について詳細に説明する。励起用光ファイバ１０は、入力ポート２ｂから入力された信号光Ｌ１を増幅して増幅光Ｌ２を生成し、増幅光Ｌ２を出力ポート２ｃに向けて出力する光増幅ファイバである。本実施形態において、励起用光ファイバ１０は、光合波器６と残留光放出ファイバ７との間に配置されている。励起用光ファイバ１０は、光合波器６から入力される信号光Ｌ１と励起光Ｌ３との合波光を伝播しながら当該合波光に含まれる信号光Ｌ１を増幅する。

【0043】

図２は、励起用光ファイバ１０が延在する方向Ｄに直交する断面（以下では、単に断面と称する場合もある）を示している。すなわち、図２は、励起用光ファイバ１０の断面構成の例を示す図である。図２に示されるように、励起用光ファイバ１０は、励起光Ｌ３を吸収する希土類元素が添加されたコア１１と、コア１１を覆うクラッド領域１２とを有する。

【0044】

クラッド領域１２には励起光Ｌ３が供給され、コア１１には信号光Ｌ１が供給される。例えば、励起光Ｌ３のパワー密度は、２４（ｍＷ／（μｍ^２））以上かつ３００（ｍＷ／（μｍ^２））以下である。励起光Ｌ３のパワー密度が２４（ｍＷ／（μｍ^２））以上であることにより、光増幅器１において所望の増幅効率を得ることができる。さらに、クラッド領域１２を通る励起光Ｌ３の偏波方向がコア１１を通る信号光Ｌ１の偏波方向からずれることを抑制でき、励起効率の低下を抑制できる。励起光Ｌ３のパワー密度が３００（ｍＷ／（μｍ^２））以下であることにより、励起用光ファイバ１０の温度が高くなりすぎることを抑制できる。

【0045】

励起用光ファイバ１０に励起光Ｌ３が供給されると、コア１１に添加された希土類元素が励起されるとともに信号光Ｌ１が増幅する。例えば、コア１１に添加されている希土類元素は、エルビウム（Ｅｒ）、イットリビウム（Ｙｂ）またはツリウム（Ｔｍ）である。以下では、当該希土類元素がエルビウムである例について説明する。例えば、励起用光ファイバ１０は、希土類元素イオンとしてエルビウム（Ｅｒ）イオンが添加された希土類ドープファイバである。すなわち、励起用光ファイバ１０は、希土類添加光ファイバである。例えば、励起用光ファイバ１０は、ホスト材料であるガラスに希土類イオンとしてＥｒがドープされた光ファイバである。この場合、光増幅器１は、エルビウムドープ光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ：Erbium Doped optical Fiber Amplifier）である。

【0046】

例えば、クラッド領域１２は、励起光源２３からの励起光Ｌ３が伝播するクラッド１３と、クラッド１３を囲む外側クラッド１４とを含む。この場合、励起用光ファイバ１０は、二重クラッド構造を有する。しかしながら、励起用光ファイバ１０は、外側クラッド１４に代えて被覆を有していてもよい。

【0047】

励起用光ファイバ１０が二重クラッド構造を有する場合、クラッド励起方式を有する光増幅器１とすることができる。コア１１の屈折率をｎ１、クラッド１３の屈折率をｎ２、外側クラッド１４の屈折率をｎ３（ｎ１、ｎ２およびｎ３は正の実数）とすると、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３を満たす。

【0048】

コア１１の中心部における励起光Ｌ３の電界強度を高めたり、コア１１の周りを周回するスキュー成分の発生を抑制したりする観点から、クラッド１３の断面は非円形状を呈する。断面におけるクラッド１３の第１方向Ａ１の長さＸ１は、断面におけるクラッド１３の第１方向Ａ１に直交する第２方向Ａ２の長さＸ２よりも長い。第１方向Ａ１は断面におけるクラッド１３の長手方向であり、第２方向Ａ２は断面におけるクラッド１３の短手方向である。

【0049】

断面において、コア１１は、長軸１１ｂおよび短軸１１ｃを有する形状を呈する。例えば、短軸１１ｃの長さをａ、長軸１１ｂの長さをｂとしたときに、（ａ／ｂ）の値は０．１以上かつ０．７以下である。（ａ／ｂ）の値が０．１以上であることにより、コア１１の作製を容易に行える。（ａ／ｂ）の値が０．７以下であることにより、コア１１およびクラッド１３における励起に寄与しない部分を低減できる。長軸１１ｂは第１方向Ａ１に沿って延びており、短軸１１ｃは第２方向Ａ２に沿って延びている。一例として、断面において、コア１１は、楕円形状を呈する。この場合、上記の（ａ／ｂ）の値はコア１１の楕円率に相当する。第１方向Ａ１はコア１１の長軸１１ｂが延びる長軸方向であり、第２方向Ａ２はコア１１の短軸１１ｃが延びる短軸方向である。

【0050】

例えば、断面において、クラッド１３は、偶数多角形の角部１３ｂが長軸方向（第１方向Ａ１）に延びた形状を呈する。「偶数多角形の角部が長軸方向に延びた形状」とは、偶数多角形の対角線上に位置する２つの角部（例えば２つの角部１３ｂ）の間の距離が偶数正多角形の場合よりも離された形状を示している。本実施形態において、クラッド１３の断面は、星形１２角形の角部１３ｂが第１方向Ａ１に延びた形状を呈する。すなわち、クラッド１３の断面は、第２方向Ａ２の長さよりも第１方向Ａ１の長さが長い六芒星状（星形１２角形状）を呈する。

【0051】

例えば、クラッド１３の断面は、励起用光ファイバ１０の外周面１０ｂに向かって突出する複数の角部１３ｂと、互いに隣接する２つの角部１３ｂの間において外周面１０ｂから離隔するように窪む複数の角部１３ｃとを有する。一例として、角部１３ｂの数、および角部１３ｃの数は６である。なお、外側クラッド１４の断面は円形状を呈する。

【0052】

例えば、クラッド１３の断面に外接する図形１５は、長軸１５ｂおよび短軸１５ｃを有する形状を呈する。例えばコア１１と同様、短軸１５ｃの長さをｃ、長軸１５ｂの長さをｄとしたときに、（ｃ／ｄ）の値が０．１以上かつ０．７以下であってもよい。一例として、図形１５は、第１方向Ａ１に沿って延びる長軸１５ｂ、および第２方向Ａ２に沿って延びる短軸１５ｃを有する長円形状を呈する。

【0053】

クラッド１３は偏波軸１３ｄを有し、偏波軸１３ｄは第１方向Ａ１に沿って延びている。第１方向Ａ１はクラッド１３の偏波方向である。コア１１は偏波軸１１ｄを有し、偏波軸１１ｄは第１方向Ａ１に沿って延びている。よって、第１方向Ａ１はコア１１の偏波方向であり、コア１１の偏波方向はクラッド１３の偏波方向と一致している。クラッド１３の偏波方向はコア１１の長軸１１ｂが延びる方向（長軸方向）と一致している。すなわち、コア１１の偏波面がクラッド１３の偏波面に一致している。

【0054】

本開示において、「一致」とは、厳密に一致する場合に限られない。「偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している」ことには、当該偏波方向が当該長軸方向に厳密には一致しないものの、当該偏波方向が当該長軸方向に対して若干ずれている場合（当該偏波方向が当該長軸方向と略一致している場合、一例として、当該長軸方向に対する当該偏波方向の角度が１０°以下である場合）も含まれる。「偏波方向がコアの長軸が延びる方向である長軸方向と一致している」ことには、当該偏波方向が当該長軸方向に厳密には一致しないものの、厳密に一致する場合と同様の作用効果をもたらす場合も含まれる。

【0055】

次に、本実施形態に係る励起用光ファイバ１０および光増幅器１から得られる作用効果について説明する。光増幅器１は励起用光ファイバ１０を有し、励起用光ファイバ１０は、励起光Ｌ３を吸収する希土類元素が添加されたコア１１と、コア１１を覆うクラッド１３とを有する。励起用光ファイバ１０が延在する方向Ｄに直交する断面において、コア１１は長軸１１ｂおよび短軸１１ｃを有する形状を呈する。さらに、当該断面において、クラッド１３の偏波軸１３ｄが延びる方向である偏波方向がコア１１の長軸１１ｂが延びる方向である長軸方向と一致している。

【0056】

したがって、励起用光ファイバ１０を使用し続けてコア１１に熱応力が生じた場合であっても、クラッド１３の偏波方向に対するコア１１の長軸方向のずれを抑制できる。すなわち、コア１１の長軸方向がクラッド１３の偏波方向と一致しているので、コア１１に熱応力が生じた場合であっても、クラッド１３の偏波軸１３ｄに対するコア１１の偏波軸１１ｄのずれが生じにくい。よって、コア１１を進む信号光Ｌ１の偏波方向をクラッド１３を進む励起光Ｌ３の偏波方向からずれにくくできるので、励起用光ファイバ１０を長期間使用し続けた場合であっても励起効率が低下することを抑制できる。

【0057】

前述したように、断面において、クラッド１３は、偶数多角形の角部１３ｂが長軸方向に延びた形状を呈してもよい。この場合、クラッド１３の偏波面を安定させることができるので、クラッド１３における偏波をランダムになりにくくすることができる。前述したように、断面において、コア１１は、楕円形状を呈してもよい。この場合、クラッド１３を通る励起光Ｌ３の偏波方向がコア１１を通る信号光Ｌ１の偏波方向に一致しないモードを低減できる。したがって、余分な偏波モードの発生を抑制できる。

【0058】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0059】

本開示において、励起用光ファイバの構成は適宜変更可能である。以下では、変形例に係る励起用光ファイバについて説明する。変形例に係る励起用光ファイバの一部の構成および機能は、前述した励起用光ファイバ１０の一部の構成および機能と同一である。よって、以下では、励起用光ファイバ１０の説明と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。

【0060】

図３は、第１変形例に係る励起用光ファイバ１０Ａの断面を示す図である。励起用光ファイバ１０Ａは、クラッド１３とは異なる形状とされたクラッド１３Ａを有する。断面において、クラッド１３Ａは４つの角部１３ｆを有する四角形状を呈する。断面において、クラッド１３は、四角形（一例として正方形）の角部１３ｆが長軸方向（第１方向Ａ１）に延びた形状を呈する。断面において、クラッド１３は、第１方向Ａ１に沿って延びる長軸１３ｇ、および第２方向Ａ２に沿って延びる短軸１３ｈを有する菱形状を呈する。クラッド１３Ａの長軸１３ｇはクラッド１３Ａの偏波軸に相当し、長軸１３ｇは第１方向Ａ１に沿って延びている。第１方向Ａ１はコア１１の偏波方向であり、コア１１の偏波方向はクラッド１３Ａの偏波方向と一致している。励起用光ファイバ１０Ａからは前述した励起用光ファイバ１０と同様の作用効果が得られる。

【0061】

図４は、第２変形例に係る励起用光ファイバ１０Ｂの断面を示す図である。図５は、第３変形例に係る励起用光ファイバ１０Ｃを示す図である。励起用光ファイバ１０Ｂのクラッド１３Ｂは、６つの角部１３ｊを有する六角形状を呈する。励起用光ファイバ１０Ｃのクラッド１３Ｃは、８つの角部１３ｋを有する八角形状を呈する。断面において、クラッド１３Ｂは六角形（一例として正六角形）の角部１３ｊが第１方向Ａ１に延びた形状を呈しており、クラッド１３Ｃは八角形（一例として正八角形）の角部１３ｋが第１方向Ａ１に延びた形状を呈する。クラッド１３Ｂを有する励起用光ファイバ１０Ｂ、およびクラッド１３Ｃを有する励起用光ファイバ１０Ｃからも励起用光ファイバ１０と同様の作用効果が得られる。

【0062】

図６は、第４変形例に係る励起用光ファイバ１０Ｄの断面を示す図である。断面において、励起用光ファイバ１０Ｄのクラッド１３Ｄは、第１方向Ａ１に沿って延びる長軸１３ｐ、および第２方向Ａ２に沿って延びる短軸１３ｑを有する隅丸長方形状を呈する。断面において、励起用光ファイバ１０Ｄのコア１１Ｄは、第１方向Ａ１に沿って延びる長軸１１ｐ、および第２方向Ａ２に沿って延びる短軸１１ｑを有する隅丸長方形状を呈する。この励起用光ファイバ１０Ｄからも励起用光ファイバ１０と同様の作用効果が得られる。

【0063】

以上のように、励起用光ファイバのコアおよびクラッドの形状は特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変更可能である。さらに、光増幅器についても当該要旨の範囲内において適宜変更可能である。

【0064】

例えば、光増幅器１において、偏波コントローラ３を用いた信号光Ｌ１の偏波状態の調整は、手動で実施されてもよい。例えば、信号光伝送部３１が入力ポート２ｂに接続されたときに、駆動電流の検出結果に応じて偏波コントローラ３を手動で操作しながら、信号光Ｌ１の偏波状態を調整してもよい。光増幅器１を稼働した後においても、例えば、光増幅器１の定期点検のときであって変換効率が所望の値から低下しているときに、偏波コントローラ３を手動で操作しながら、信号光Ｌ１の偏波状態を調整してもよい。

【0065】

前述した実施形態では、光分波器４、光アイソレータ５、残留光放出ファイバ７および光アイソレータ８を有する光増幅器１について説明した。しかしながら、光増幅器は、光分波器４、光アイソレータ５、残留光放出ファイバ７および光アイソレータ８の少なくともいずれかを有しないものであってもよい。さらに、光増幅器は、複数の出力ポートを有していてもよい。この場合、励起用光ファイバからの増幅光を光分波器を介して複数の出力ポートに出力してもよい。

【符号の説明】

【0066】

１…光増幅器
２ｂ…入力ポート
２ｃ…出力ポート
３…偏波コントローラ
４…光分波器
５…光アイソレータ
６…光合波器
７…残留光放出ファイバ
８…光アイソレータ
９…光分波器
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…励起用光ファイバ
１０ｂ…外周面
１１…コア
１１ｂ…長軸
１１ｃ…短軸
１１ｄ…偏波軸
１１Ｄ…コア
１１ｐ…長軸
１１ｑ…短軸
１２…クラッド領域
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…クラッド
１３ｂ，１３ｃ…角部
１３ｄ…偏波軸
１３ｆ…角部
１３ｇ…長軸
１３ｈ…短軸
１３ｊ，１３ｋ…角部
１３ｋ…角部
１３ｐ…長軸
１３ｑ…短軸
１４…外側クラッド
１５…図形
１５ｂ…長軸
１５ｃ…短軸
２１，２２…光検出器
２３…励起光源
２３ｂ…励起レーザダイオード
２３ｃ…駆動回路
２４…制御部
３１…信号光伝送部
３１ｂ…光コネクタ
３２…増幅光伝送部
３２ｂ…光コネクタ
Ｌ１…信号光
Ｌ２…増幅光
Ｌ３…励起光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】