特開 2024-99731 光増幅装置および光増幅方法

(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】P2024099731

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】光増幅装置および光増幅方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/067 20060101AFI20240718BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20240718BHJP

   H04B 10/291 20130101ALI20240718BHJP

   H04J 14/00 20060101ALN20240718BHJP

【ＦＩ】

H01S3/067

H01S3/10 D

H04B10/291

H04J14/00

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024071425

(22)【出願日】2024-04-25

(62)【分割の表示】P 2023502246の分割

【原出願日】2022-02-04

(31)【優先権主張番号】P 2021030665

(32)【優先日】2021-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度 総務省「新たな社会インフラを担う革新的光ネットワーク技術の研究開発（課題ＩＩ）」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】竹下 仁士

【テーマコード（参考）】

5F172

5K102

【Ｆターム（参考）】

5F172AF03

5F172AM01

5F172AM04

5F172AM08

5F172BB02

5F172BB03

5F172BB14

5F172BB44

5F172BB46

5K102AA17

5K102AA53

5K102AD01

5K102MA03

5K102MB06

5K102MB09

5K102MC11

5K102MD01

5K102MH04

5K102MH13

5K102MH18

5K102MH22

5K102PH13

5K102PH31

5K102PH42

5K102PH43

5K102PH45

5K102PH47

5K102PH48

(57)【要約】      （修正有）

【課題】マルチコア光ファイバを用いた光増幅装置は、クラッド励起方式では励起光の利用効率が低い、という課題を解決する光増幅装置および光増幅方法を提供する。
【解決手段】マルチコア光ファイバを用いた光増幅装置は、クラッド励起方式では励起光の利用効率が低いので、本発明の光増幅装置は、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波手段と、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波手段と、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、第１の光導波手段から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段、とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光増幅媒体を含む第１の光導波手段と、
第２の光増幅媒体を含む第２の光導波手段と、
前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記第１の光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、
前記第１の光導波手段から出力される、前記第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、前記第２の光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段、とを有し、
前記第１の光増幅媒体および前記第２の光増幅媒体はいずれも、希土類イオンが添加された複数のコアからなり、
前記第１の光導波手段および前記第２の光導波手段はいずれも、前記複数のコアとダブルクラッド構造からなる複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有し、
前記第１の励起光導入手段は、クラッド励起方式により前記第１の励起光を前記第１の光導波手段に導入する、
光増幅装置。

【請求項2】

前記第１の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第２の残留励起光導入手段をさらに有する
請求項１に記載した光増幅装置。

【請求項3】

前記第２の光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記第２の光導波手段に導入する第２の励起光導入手段と、
前記第２の光導波手段から出力される、前記第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第３の残留励起光導入手段、とをさらに有する
請求項１または２に記載した光増幅装置。

【請求項4】

前記第１の励起光導入手段および前記第３の残留励起光導入手段は、前記第１の励起光と前記第２の残留励起光を合波する第１の励起光合波手段を備え、
前記第２の励起光導入手段および前記第１の残留励起光導入手段は、前記第２の励起光と前記第１の残留励起光を合波する第２の励起光合波手段を備える
請求項３に記載した光増幅装置。

【請求項5】

前記第２の光導波手段から出力される、前記第１の残留励起光の波長成分を有する第３の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第４の残留励起光導入手段をさらに有する
請求項１または２に記載した光増幅装置。

【請求項6】

前記第３の残留励起光を、前記第２の光導波手段に導入する第５の残留励起光導入手段をさらに有する
請求項５に記載した光増幅装置。

【請求項7】

信号光を、前記第１の光導波手段に導入される第１の信号光と、前記第２の光導波手段に導入される第２の信号光に分離する信号光分離手段と、
前記第１の光導波手段から出力される前記第１の信号光と、前記第２の光導波手段から出力される前記第２の信号光を合波する信号光合波手段をさらに備える
請求項１から６のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【請求項8】

第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、
第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入し、
前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記第１の光導波路に導入し、
前記第１の光導波路から出力される、前記第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、前記第２の光導波路に導入する、光増幅方法であって、
前記第１の光増幅媒体および前記第２の光増幅媒体はいずれも、希土類イオンが添加された複数のコアからなり、
前記第１の光導波路および前記第２の光導波路はいずれも、前記複数のコアとダブルクラッド構造からなる複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有し、
クラッド励起方式により前記第１の励起光を前記第１の光導波路に導入する、
光増幅方法。

【請求項9】

前記第１の残留励起光を、前記第１の光導波路に導入する
請求項８に記載した光増幅方法。

【請求項10】

前記第２の光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記第２の光導波路に導入し、
前記第２の光導波路から出力される、前記第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光を、前記第１の光導波路に導入する
請求項８または９に記載した光増幅方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光増幅装置および光増幅方法に関し、特に、マルチコア光ファイバを用いた光増幅装置および光増幅方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モバイルトラフィックやビデオサービスの急速な拡大などにより、コアネットワークにおける通信容量の拡大が求められている。この容量拡大の要求は、今後も継続する傾向にある。通信容量の拡大はこれまで、時間多重技術や波長多重技術を用いることによって実現されてきた。この時間多重技術や波長多重技術は、シングルコア光ファイバによる光通信システムに適用されてきた。

【0003】

シングルコア光ファイバを用いる場合、シングルコアすなわち単一の光ファイバコアを伝送することが可能な光信号の多重数には制限があり、近年、その限界に達しつつある。この多重数の限界は、光ファイバ通信において利用可能な波長帯域幅、およびシングルコア光ファイバの入力光強度耐力によって決まる。

【0004】

このような状況において、通信容量をさらに拡大するため、これまでの多重技術とは異なる次元の多重技術である空間多重技術が開発されている。空間多重技術には、光ファイバ１本あたりのコア数を増大させるマルチコア技術と、伝播モード数を増大させるマルチモード技術がある。従来の光ファイバ通信で用いられているコア数およびモード数は、いずれも一個である。そのため、コア数およびモード数を増大させることによって通信容量を飛躍的に拡大することが可能である。

【0005】

しかしながら、光ファイバのコア数やモード数を増大させた場合、現在広く普及している光送受信機や光増幅器をそのまま利用することはできない。現在普及している光送受信機や光増幅器はシングルコアの光ファイバ向けに開発されたものであり、マルチコア光ファイバやマルチモード光ファイバに対して互換性がないからである。そのため、マルチコア光ファイバやマルチモード光ファイバに適した光送受信機および光増幅器を実現する技術が提案されている。

【0006】

マルチコア光ファイバに適した光増幅方式としては、コア励起方式とクラッド励起方式の二方式がある。コア励起方式では、各コアを通して光伝送される光信号の強度をコア毎に個別の励起光源を用いて個別に増幅する。クラッド励起方式では、各コアを通して光伝送される光信号の強度を共通の励起光源を用いて一括して増幅する。

【0007】

マルチコア光ファイバを伝送する光信号の光強度を効率よく増幅するためには、各コアを通して光伝送される光信号の強度を共通の励起光源を用いて一括して増幅するクラッド励起方式が望ましい。また、クラッド励起方式では、従来の単一コア励起方式による光増幅器の構成を原理的にはそのままクラッド励起方式の光増幅器の構成として用いることができる。

【0008】

このようなクラッド励起方式による光増幅器の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された関連する光増幅器１０は、７個の光アイソレータ１、光ファイバファンイン（ＦＡＮ ＩＮ）２、半導体レーザ３、第１光結合器４、マルチコアＥＤＦ５、第２光結合器６、ポンプストリッパ７、光ファイバファンアウト（ＦＡＮ ＯＵＴ）８、７個の光アイソレータ９と、を備えている。

【0009】

ここで、第１光結合器４は、主光ファイバ４ａと、励起光入出力用光ファイバ４ｂと、励起光供給用光ファイバ４ｃと、保護部４ｄとを備えている。また、第２光結合器６は、主光ファイバ６ａと、励起光入出力用光ファイバ６ｂと、保護部６ｄとを備えている。

【0010】

関連する光増幅器１０によれば、半導体レーザ３から出力され、第１光結合器４を介してマルチコアＥＤＦ５に供給された励起光のうち、マルチコアＥＤＦ５において光励起に寄与しなかった励起光の少なくとも一部は、第２光結合器６によって回収される。回収された励起光は、励起光入出力用光ファイバ６ｂ、励起光入出力用光ファイバ４ｂを通って第１光結合器４に入力されて励起光として回生され、再びマルチコアＥＤＦ５に供給される。これにより、関連する光増幅器１０における励起効率を向上することができる、としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１１７３１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上述した関連する光増幅器のようなクラッド励起方式の光増幅装置は、光増幅媒体における励起光成分の吸収効率がコア励起方式による吸収効率の１／１０程度である。そのため、コア励起方式と比較してクラッド励起方式による光増幅装置は、励起光の利用効率が極めて低くなる。

【0013】

このように、マルチコア光ファイバを用いた光増幅装置は、クラッド励起方式では励起光の利用効率が低い、という問題があった。

【0014】

本発明の目的は、上述した課題である、マルチコア光ファイバを用いた光増幅装置は、クラッド励起方式では励起光の利用効率が低い、という課題を解決する光増幅装置および光増幅方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の光増幅装置は、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波手段と、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波手段と、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、第１の光導波手段から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段、とを有する。

【0016】

本発明の光増幅方法は、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入し、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波路に導入し、第１の光導波路から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波路に導入する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の光増幅装置および光増幅方法によれば、マルチコア光ファイバを備えた光増幅装置をクラッド励起方式で用いる場合であっても、励起光の利用効率を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る光増幅装置の別の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の別の構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第３の実施形態に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第４の実施形態に係る光増幅装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

【0020】

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光増幅装置１００の構成を示すブロック図である。光増幅装置１００は、第１の光導波路（第１の光導波手段）１１１、第２の光導波路（第２の光導波手段）１１２、第１の励起光導入部（第１の励起光導入手段）１２０、および第１の残留励起光導入部（第１の残留励起光導入手段）１３１を有する。

【0021】

第１の光導波路１１１は、第１の光増幅媒体を含む。また、第２の光導波路１１２は、第２の光増幅媒体を含む。

【0022】

第１の励起光導入部１２０は、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光１１を第１の光導波路１１１に導入する。そして、第１の残留励起光導入部１３１は、第１の光導波路１１１から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光２１を、第２の光導波路１１２に導入する。

【0023】

このような構成としたことにより、本実施形態による光増幅装置１００においては、第１の光増幅媒体において吸収されずに出力された励起光を、第１の残留励起光２１として第２の光導波路１１２に導入し、第２の光増幅媒体を励起するために用いることができる。したがって、本実施形態の光増幅装置１００によれば、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0024】

図２に、本発明の第１の実施形態に係る光増幅装置の別の構成を示す。図２に示した光増幅装置１０１は、図１に示した光増幅装置１００の構成に加えて、第２の残留励起光導入部（第２の残留励起光導入手段）１３２をさらに有する構成とした。ここで、第２の残留励起光導入部１３２は、第１の残留励起光２１を、第１の光導波路１１１に導入する。

【0025】

このような構成とすることにより、光増幅装置１０１においては、第１の光増幅媒体において吸収されずに出力された励起光を、第２の光増幅媒体を励起するために用いるとともに、第１の光増幅媒体を励起するためにも再利用することが可能となる。そのため、励起光の利用効率をさらに増大させることができる。

【0026】

ここで、第１の光増幅媒体および第２の光増幅媒体はいずれも、希土類イオンが添加された複数のコアからなるものとすることができる。希土類イオンとして、典型的にはエルビウムイオンを用いることができる。そして、第１の光導波路１１１および第２の光導波路１１２はいずれも、上記の複数のコアとダブルクラッド構造からなる複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有する構成とすることができる。この場合、第１の励起光導入部１２０は、クラッド励起方式により第１の励起光１１を第１の光導波路１１１に導入する構成とすることができる。

【0027】

次に、本実施形態による光増幅方法について説明する。

【0028】

本実施形態による光増幅方法においては、まず、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入する。そして、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波路に導入し、第１の光導波路から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波路に導入する。さらに、第１の残留励起光を、第１の光導波路にも導入することとしてもよい。

【0029】

このように、本実施形態の光増幅方法においては、第１の光増幅媒体において吸収されずに出力された励起光を、第１の残留励起光として第２の光導波路に導入し、第２の光増幅媒体を励起するために用いることができる。したがって、本実施形態の光増幅方法によれば、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0030】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置１００、１０１および光増幅方法によれば、マルチコア光ファイバを備えた光増幅装置をクラッド励起方式で用いる場合であっても、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0031】

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３に、本実施形態による光増幅装置２００の構成を示す。

【0032】

光増幅装置２００は、第１の光導波手段としての第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ（Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＭＣ－ＥＤＦ）２１１と、第２の光導波手段としての第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２を有する構成とした。ここで、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１および第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２はいずれも、希土類イオンであるエルビウムイオンが添加された複数のコアと、ダブルクラッド構造とを有するマルチコア光ファイバである。

【0033】

光増幅装置２００は、第１の励起光生成部（第１の励起光生成手段）２２１と第１の光結合部（第１の光結合手段）２２２を有する。第１の励起光生成部２２１は、典型的には半導体レーザであり、第１の励起光１１を生成する。第１の光結合部２２２は、第１の励起光１１を第１の光導波手段としての第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１に結合する。ここで、第１の励起光生成部２２１と第１の光結合部２２２が第１の励起光導入手段を構成している。

【0034】

光増幅装置２００は、また、第１の残留励起光結合部（第１の残留励起光結合手段）２３１と、第１の残留励起光分離部（第１の残留励起光分離手段）２３２を有する。第１の残留励起光結合部２３１は、第１の残留励起光２１を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に結合する。ここで、第１の残留励起光２１は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１から出力され、第１の励起光の波長成分を有している。第１の残留励起光分離部２３２は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１から出力される第１の信号光３１と第１の残留励起光２１を分離する。なお、第１の残留励起光結合部２３１と第１の残留励起光分離部２３２が第１の残留励起光導入手段を構成している。

【0035】

このように、本実施形態による光増幅装置２００においては、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１のコアにおいて吸収されずに出力された励起光を、第１の残留励起光２１として第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入する。これにより、第１の残留励起光２１を、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２のエルビウムイオンが添加されたコアを励起するために用いることができる。したがって、本実施形態の光増幅装置２００によれば、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0036】

光増幅装置２００は、さらに、信号光分離部（信号光分離手段）２４１と信号光合波部（信号光合波手段）２４２を有する構成とした。信号光分離部２４１は、信号光３０を、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１に導入される第１の信号光３１と、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入される第２の信号光３２に分離する。信号光３０は例えば信号光源ＬＳから供給される。信号光合波部２４２は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１から出力される第１の信号光と、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２から出力される第２の信号光を合波する。

【0037】

ここで、第１の信号光３１は、例えば光ファイバ通信で用いられる波長帯のうち、Ｃ帯（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ－ｂａｎｄ：１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍ）に属し、第２の信号光３２は、Ｌ帯（Ｌｏｎｇ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｂａｎｄ：１５６５ｎｍ～１６２５ｎｍ）に属するものとすることができる。この場合、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第１の光導波手段）２１１はＣ帯（第１の波長帯域）に利得を有する構成とすることができる。そして、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第２の光導波手段）２１２は、Ｃ帯（第１の波長帯域）と異なるＬ帯（第２の波長帯域）に利得を有する構成とすることができる。具体的には例えば、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１の長さを約８メートル（ｍ）、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２の長さを約５５メートル（ｍ）とすることにより、上記の利得帯域をそれぞれ実現することが可能である。

【0038】

このような構成とした場合、一般的には波長帯毎に励起用レーザが必要となる。しかし、本実施形態の光増幅装置２００によれば、１個の励起用レーザ（第１の励起光生成部２２１）を用いるだけで、マルチコア光ファイバを用いたマルチバンドの光増幅が可能になる。その結果、光増幅装置の小型化を図ることができる。

【0039】

上述したように、本実施形態の光増幅装置２００によれば、励起光の利用効率（以下では「励起光利用効率」と言う）を増大させることができる。この効果について具体的に説明する。ここでは、一個の励起用レーザを用いて、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１と第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２を励起する場合を例として説明する。

【0040】

励起用レーザが出力する励起光のパワーを１００（任意単位）とする。通常の方式では、励起光を二分割し、光パワーが５０である励起光をそれぞれ第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１と第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入する。クラッド励起方式によるマルチコアエルビウム添加ファイバにおける励起光利用効率は２０％程度であるので、この場合、光パワーが５０である励起光のうち２０％である光パワー１０の励起光がコアの励起にそれぞれ用いられる。したがって、合計の励起光利用効率は２０（＝１０＋１０）／１００となる。

【0041】

それに対して、本実施形態の光増幅装置２００においては、光パワーが１００である励起光を第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１に導入する。そして、励起光の２０％である光パワーが２０の励起光がコアの励起に用いられ、残りの８０％は第１の残留励起光２１として第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１から出力され、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入される。第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２においては、光パワーが８０である第１の残留励起光２１の２０％である光パワー１６の残留励起光が第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２のコアを励起するために用いられる。したがって、光パワーが１００の励起光のうち合計では光パワーが３６（＝２０＋１６）の励起光がコアの励起に用いられるので、励起光利用効率は３６／１００となる。すなわち、本実施形態の光増幅装置２００によれば、通常の方式による励起光利用効率（２０／１００）の１．８倍の励起光利用効率が得られる。

【0042】

さらに、本実施形態の光増幅装置２００によれば、省電力化を達成することも可能である。具体的には例えば、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１を励起するために７５ワット（Ｗ）の励起光が必要であり、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２を励起するために２５ワット（Ｗ）の励起光が必要であるとする。これは、一般に、Ｌ帯に用いられるマルチコアエルビウム添加ファイバの励起光利用効率が、Ｃ帯に用いられるマルチコアエルビウム添加ファイバの励起光利用効率よりも高いことによる。

【0043】

この場合、通常の方式では波長帯毎に励起用レーザを用いることになるので、合計で１００ワット（７５Ｗ＋２５Ｗ）の励起光パワーが必要である。

【0044】

それに対して、本実施形態の光増幅装置２００においては、第１の励起光生成部２２１が７５ワット（Ｗ）の第１の励起光１１を生成し、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１のコアを励起する。そして、第１の励起光１１の８０％程度が第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１のコアにおいて吸収されずに残留励起光として出力される。この残留励起光（例えば６０ワット）のうち、２５ワット（Ｗ）の第１の残留励起光２１を用いて、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２のコアを励起することが可能である。

【0045】

したがって、通常の方式であれば１００ワット（Ｗ）の励起光パワーが必要であるのに対し、本実施形態の光増幅装置２００によれば、７５ワット（Ｗ）の励起光パワーでマルチバンドの光増幅が実現できるので、消費電力を２５％削減することができる。

【0046】

上述した実施形態では、信号光３０を信号光３１と信号光３２に分離し、信号光３１を第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１に導入し、信号光３２を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入する構成とした。しかし、これに限らず、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１と第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２を、信号光に対して直列にタンデム接続する構成としてもよい。そして、信号光を第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１に導入し、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１によって増幅された信号光を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２に導入する。この場合は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１と第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２は同一の波長帯域に利得を有する構成とすることができる。なお、このような構成とした場合、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１と第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２の間に、自然放出増幅光（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＳＥ）を除去するための波長フィルタを挿入することが望ましい。

【0047】

図４に、本実施形態による光増幅装置の別の構成を示す。図４に示した光増幅装置２０１は、図３に示した光増幅装置２００の構成に加えて、残留励起光分岐部２３３をさらに有する構成とした。残留励起光分岐部２３３は、第１の残留励起光２１を分岐して、第１の残留励起光２１を第１の光結合部２２２と第１の残留励起光結合部２３１にそれぞれ供給する。残留励起光分岐部２３３として、典型的には光カプラを用いることができる。ここで、第１の光結合部２２２、第１の残留励起光分離部２３２、および残留励起光分岐部２３３が第２の残留励起光導入手段を構成している。

【0048】

このような構成とすることにより、光増幅装置２０１においては、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１において吸収されずに出力された励起光を、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１を励起するためにも再利用することが可能となる。そのため、励起光利用効率をさらに増大させることができる。

【0049】

また、本実施形態の光増幅装置２０１によれば、さらなる省電力化を実現することができる。この効果について、図３を用いて説明した例により具体的に説明する。

【0050】

第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１を励起するための７５ワット（Ｗ）の第１の励起光１１のうち２０％である１５ワット（Ｗ）が第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１のコアにおいて吸収される。そして、残りの６０ワット（Ｗ）は第１の残留励起光２１として出力される。この残留励起光のうち２５ワット（Ｗ）の第１の残留励起光２１は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１２を励起するために用いられる。残りの３５ワット（Ｗ）の残留励起光は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１を励起するための第１の残留励起光２１として再利用することができる。そのため、第１の励起光生成部２２１が生成する第１の励起光１１のパワーを当初の７５ワット（Ｗ）よりも減少させることができる。その結果、消費電力をさらに削減することが可能である。

【0051】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置２００、２０１によれば、マルチコア光ファイバを備えた光増幅装置をクラッド励起方式で用いる場合であっても、励起光の利用効率を増大させることができる。さらに、本実施形態による光増幅装置２００、２０１によれば、光増幅装置の小型化および省電力化を図ることができる。

【0052】

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５に、本実施形態による光増幅装置１０００の構成を示す。本実施形態による光増幅装置１０００は、第１の増幅部１１００、第２の増幅部１２００、信号光分離部１３１０、および信号光合波部１３２０を有する。ここで、第１の増幅部１１００は例えば光ファイバ通信で用いられる波長帯のうちＣ帯の信号光を増幅し、第２の増幅部１２００はＬ帯の信号光を増幅するために用いることができる。

【0053】

信号光分離部１３１０は、信号光源ＬＳから供給される信号光を、第１の増幅部１１００に導入される第１の信号光３１と、第２の増幅部１２００に導入される第２の信号光３２に分離する。信号光合波部１３２０は、第１の増幅部１１００から出力される第１の信号光と、第２の増幅部１２００から出力される第２の信号光を合波する。ここで、第１の信号光３１はＣ帯に属し、第２の信号光３２はＬ帯に属するものとすることができる。

【0054】

第１の増幅部１１００は、第１の光導波手段としての第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０、第１の励起光生成部（第１の励起光生成手段）１１２１、第１の光結合部（第１の光結合手段）１１２２、および第１の残留励起光分離部（第１の残留励起光分離手段）１１３０を有する。第１の励起光生成部１１２１は、典型的には半導体レーザであり、第１の励起光１１を生成する。第１の光結合部１１２２は、第１の励起光１１を第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０に結合する。そして、第１の残留励起光分離部１１３０は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０から出力される第１の信号光３１と第１の残留励起光２１を分離する。ここで、第１の残留励起光２１は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０から出力され、第１の励起光の波長成分を有している。

【0055】

第２の増幅部１２００は、第２の光導波手段としての第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０および第１の残留励起光結合部（第１の残留励起光結合手段）１２３１を有する。第１の残留励起光結合部１２３１は、第１の残留励起光２１を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に結合する。

【0056】

なお、第１の励起光生成部１１２１と第１の光結合部１１２２が第１の励起光導入手段を構成し、第１の残留励起光分離部１１３０と第１の残留励起光結合部１２３１が第１の残留励起光導入手段を構成している。

【0057】

ここまでの構成は、第２の実施形態による光増幅装置２００の構成と同様である。本実施形態による光増幅装置１０００は、第２の励起光導入部（第２の励起光導入手段）と第３の残留励起光導入部（第３の残留励起光導入手段）をさらに有する構成とした。

【0058】

第２の励起光導入部は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に含まれるエルビウムイオンが添加された複数のコア（第２の光増幅媒体）を励起する第２の励起光１２を、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０（第２の光導波手段）に導入する。ここで、第２の励起光導入部は、クラッド励起方式により第２の励起光１２を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に導入する構成とすることができる。

【0059】

具体的には図５に示すように、第２の励起光導入部は、第２の励起光生成部（第２の励起光生成手段）１２２１と第２の光結合部（第２の光結合手段）１２２２を備えた構成とすることができる。ここで、第２の励起光生成部１２２１は、典型的には半導体レーザであり、第２の励起光１２を生成する。第２の光結合部１２２２は、第２の励起光１２を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に結合する。

【0060】

第３の残留励起光導入部は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０から出力される、第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光２２を、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０に導入する。具体的には図５に示すように、第３の残留励起光導入部は、第２の残留励起光結合部（第２の残留励起光結合手段）１１３１と第２の残留励起光分離部（第２の残留励起光分離手段）１２３２を備えた構成とすることができる。ここで、第２の残留励起光結合部１１３１は、第２の残留励起光２２を第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０に結合する。第２の残留励起光分離部１２３２は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０から出力される第２の信号光３２と第２の残留励起光２２を分離する。

【0061】

このように、本実施形態による光増幅装置１０００においては、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０のコアにおいて吸収されずに出力された励起光を、第１の残留励起光２１として第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に導入する。さらに、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０のコアにおいて吸収されずに出力された励起光を、第２の残留励起光２２として第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０に導入する構成としている。したがって、本実施形態の光増幅装置１０００によれば、第１の励起光１１および第２の励起光１２をそれぞれ再利用することが可能となるため、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0062】

本実施形態による光増幅装置１０００において、第１の励起光生成部１１２１が生成する第１の励起光１１の波長は、第２の励起光生成部１２２１が生成する第２の励起光１２の波長と異なるものとすることができる。具体的には例えば、第１の励起光１１の波長を９７６ナノメートル（ｎｍ）とし、第２の励起光１２の波長を９８０ナノメートル（ｎｍ）とする。この場合、第１の励起光１１および第２の励起光１２のいずれによっても、Ｃ帯またはＬ帯に利得を有するマルチコアエルビウム添加ファイバをそれぞれ励起することが可能である。

【0063】

また、光増幅装置１０００は図５に示すように、第１の励起光合波部（第１の励起光合波手段）１１４０および第２の励起光合波部（第２の励起光合波手段）１２４０を備えた構成とすることができる。ここで、第１の励起光合波部１１４０は、第１の励起光１１と第２の残留励起光２２を合波する。第２の励起光合波部１２４０は、第２の励起光１２と第１の残留励起光２１を合波する。すなわち、第１の励起光導入手段および第３の残留励起光導入手段は第１の励起光合波手段を備え、第２の励起光導入手段および第１の残留励起光導入手段は第２の励起光合波手段を備えた構成とすることができる。

【0064】

具体的には例えば、第１の励起光合波部１１４０は、波長が９７６ナノメートル（ｎｍ）である第１の励起光１１と、波長が９８０ナノメートル（ｎｍ）である第２の残留励起光２２を波長多重する。第２の励起光合波部１２４０は、波長が９８０ナノメートル（ｎｍ）である第２の励起光１２と、波長が９７６ナノメートル（ｎｍ）である第１の残留励起光２１を波長多重する。

【0065】

このように、第１の励起光合波部１１４０によれば、第１の励起光１１と第２の残留励起光２２を波長多重した後に第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０に結合する構成とすることができる。そのため、第１の光結合部１１２２と第２の残留励起光結合部１１３１を共通化し、入力側のポートを一か所とすることが可能である。同様に、第２の励起光合波部１２４０によれば、第２の励起光１２と第１の残留励起光２１を波長多重した後に第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０に結合する構成とすることができる。そのため、第１の残留励起光結合部１２３１と第２の光結合部１２２２を共通化し、入力側のポートを一か所とすることが可能である。

【0066】

ここで、第１の励起光合波部（第１の励起光合波手段）１１４０および第２の励起光合波部（第２の励起光合波手段）１２４０の少なくとも一方は、空間光学系を備えた空間結合型合波部（空間結合型合波手段）とすることができる。第１の励起光合波部１１４０を空間結合型合波部とすることにより、第１の光結合部１１２２、第２の残留励起光結合部１１３１、および第１の残留励起光分離部１１３０と構成部品の大部分を共通化することができる。同様に、第２の励起光合波部１２４０を空間結合型合波部とすることにより、第１の残留励起光結合部１２３１、第２の光結合部１２２２、および第２の残留励起光分離部１２３２と構成部品の大部分を共通化することができる。その結果、光増幅装置１０００の低コスト化を図ることが可能である。なお、第１の励起光合波部１１４０および第２の励起光合波部１２４０として、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）カプラやアレイ導波路回折格子（Ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇｓ：ＡＷＧ）を用いることとしてもよい。

【0067】

光増幅装置１０００は図５に示したように、第１の残留励起光分離部１１３０から第２の励起光合波部１２４０に至る第１の残留励起光２１の光経路中に光アイソレータ１２４１および光アッテネータ１２４２を備えた構成としてもよい。同様に、光増幅装置１０００は、第２の残留励起光分離部１２３２から第１の励起光合波部１１４０に至る第２の残留励起光２２の光経路中に光アイソレータ１１４１および光アッテネータ１１４２を備えた構成としてもよい。

【0068】

また、光増幅装置１０００は図５に示したように、第１のモニタ部（第１のモニタ手段）１１５１と第１の制御部（第１の制御手段）１１５２をさらに備えた構成とすることができる。ここで、第１のモニタ部１１５１は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第１の光導波手段）１１１０から出力される、第１の信号光３１および第１の残留励起光２１の少なくとも一方の光強度をモニタする。そして、第１の制御部１１５２は、第１のモニタ部１１５１のモニタ結果に基づいて、第２の残留励起光２２の光強度を制御する光アッテネータ（第１の光減衰手段）１１４２および第１の励起光生成部１１２１の少なくとも一方を制御する。このような構成とすることにより、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ１１１０から出力される第１の信号光３１の光強度を制御することができる。

【0069】

同様に、光増幅装置１０００は、第２のモニタ部（第２のモニタ手段）１２５１と第２の制御部（第２の制御手段）１２５２をさらに備えた構成とすることができる。ここで、第２のモニタ部１２５１は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第２の光導波手段）１２１０から出力される、第２の信号光３２および第２の残留励起光２２の少なくとも一方の光強度をモニタする。そして、第２の制御部１２５２は、第２のモニタ部１２５１のモニタ結果に基づいて、第１の残留励起光２１の光強度を制御する光アッテネータ（第２の光減衰手段）１２４２および第２の励起光生成部１２２１の少なくとも一方を制御する。このような構成とすることにより、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ１２１０から出力される第２の信号光３２の光強度を制御することができる。

【0070】

次に、本実施形態による光増幅方法について説明する。

【0071】

本実施形態による光増幅方法においては、まず、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入する。そして、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波路に導入し、第１の光導波路から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波路に導入する。さらに、第１の残留励起光を、第１の光導波路にも導入することとしてもよい。

【0072】

ここまでの構成は、第１の実施形態による光増幅方法と同様である。本実施形態による光増幅方法においては、さらに、第２の光増幅媒体を励起する第２の励起光を第２の光導波路に導入し、第２の光導波路から出力される、第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光を、第１の光導波路に導入する構成とした。

【0073】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置１０００および光増幅方法によれば、マルチコア光ファイバを備えた光増幅装置をクラッド励起方式で用いる場合であっても、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0074】

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６に、本実施形態による光増幅装置２０００の構成を示す。本実施形態による光増幅装置２０００は、第１の増幅部２１００、第２の増幅部２２００、信号光分離部２３１０、および信号光合波部２３２０を有する。ここで、第１の増幅部２１００はＣ帯の信号光を増幅し、第２の増幅部２２００はＬ帯の信号光を増幅するために用いることができる。

【0075】

信号光分離部２３１０は、信号光源ＬＳから供給される信号光を、第１の増幅部２１００に導入される第１の信号光３１と、第２の増幅部２２００に導入される第２の信号光３２に分離する。信号光合波部２３２０は、第１の増幅部２１００から出力される第１の信号光と、第２の増幅部２２００から出力される第２の信号光を合波する。ここで、第１の信号光３１は、例えば光ファイバ通信で用いられる波長帯のうちＣ帯に属し、第２の信号光３２はＬ帯に属するものとすることができる。

【0076】

第１の増幅部２１００は、第１の光導波手段としての第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１０、第１の励起光生成部（第１の励起光生成手段）２１２１、第１の光結合部（第１の光結合手段）２１２２、および第１の残留励起光分離部（第１の残留励起光分離手段）２１３０を有する。また、第２の増幅部２２００は、第２の光導波手段としての第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０および第１の残留励起光結合部（第１の残留励起光結合手段）２２３１を有する。

【0077】

ここまでの構成は、第２の実施形態による光増幅装置２００の構成と同様である。本実施形態による光増幅装置１０００は、第４の残留励起光導入部（第４の残留励起光導入手段）と第５の残留励起光導入部（第５の残留励起光導入手段）をさらに有する構成とした。

【0078】

第４の残留励起光導入部は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第２の光導波手段）２２１０から出力される、第１の残留励起光２１の波長成分を有する第３の残留励起光２３を、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第１の光導波手段）２１１０に導入する。具体的には例えば、図６に示したように、第３の残留励起光２３を第２の信号光３２と分離する残留励起光分離部２２３２、および第３の残留励起光２３を分岐して一方を第１の増幅部２１００に供給する光カプラ２２４０を備えた構成とすることができる。

【0079】

この場合、第１の増幅部２１００は、第３の残留励起光２３と第１の励起光生成部２１２１が出力する第１の励起光１１を合波する励起光合波部２１４１を備え、合波した後の励起光を第１の光結合部２１２２に供給する構成とすることができる。なお、図６に示したように、光カプラ２２４０から励起光合波部２１４１に至る第３の残留励起光２３の光経路中に光アイソレータ２１４２および光アッテネータ２１４３を備えた構成としてもよい。

【0080】

第５の残留励起光導入部は、第３の残留励起光２３を第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ（第２の光導波手段）２２１０に導入する。具体的には例えば、図６に示したように、光カプラ２２４０によって分岐された他方の第３の残留励起光２３と、第１の残留励起光分離部２１３０によって分離された第１の残留励起光２１を合波する残留励起光合波部２２４１を備えた構成とすることができる。そして、合波した後の残留励起光を第１の残留励起光結合部２２３１に供給する構成とすることができる。なお、図６に示したように、第１の残留励起光分離部２１３０から残留励起光合波部２２４１に至る第１の残留励起光２１の光経路中に光アイソレータ２２４２および光アッテネータ２２４３を備えた構成としてもよい。

【0081】

励起光合波部２１４１および残留励起光合波部２２４１として、例えばマルチモードコンバイナや偏光ビームコンバイナなどを用いることができる。

【0082】

このように、本実施形態による光増幅装置２０００においては、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１０のコアにおいて吸収されずに出力された励起光を、第１の残留励起光２１として第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０に導入する。そして、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０のコアにおいて吸収されずに出力された第３の残留励起光２３を、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１０に導入するとともに、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０にも再度導入する構成としている。したがって、本実施形態の光増幅装置２０００によれば、励起光の利用効率をさらに増大させることができる。

【0083】

また、光増幅装置２０００は図６に示したように、第１のモニタ部２１５１と第１の制御部２１５２をさらに備えた構成とすることができる。ここで、第１のモニタ部２１５１は、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１０から出力される、第１の信号光３１および第１の残留励起光２１の少なくとも一方の光強度をモニタする。そして、第１の制御部２１５２は、第１のモニタ部２１５１のモニタ結果に基づいて、第１の励起光生成部２１２１を制御する。このような構成とすることにより、第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ２１１０から出力される第１の信号光３１の光強度を制御することができる。

【0084】

同様に、光増幅装置２０００は、第２のモニタ部２２５１と第２の制御部２２５２をさらに備えた構成とすることができる。ここで、第２のモニタ部２２５１は、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０から出力される、第２の信号光３２および第３の残留励起光２３の少なくとも一方の光強度をモニタする。そして、第２の制御部２２５２は、第２のモニタ部２２５１のモニタ結果に基づいて、第１の残留励起光２１の光強度を制御する光アッテネータ２２４３を制御する。このような構成とすることにより、第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ２２１０から出力される第２の信号光３２の光強度を制御することができる。

【0085】

次に、本実施形態による光増幅方法について説明する。

【0086】

本実施形態による光増幅方法においては、まず、第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入する。そして、第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を第１の光導波路に導入し、第１の光導波路から出力される、第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、第２の光導波路に導入する。さらに、第１の残留励起光を、第１の光導波路にも導入することとしてもよい。

【0087】

ここまでの構成は、第１の実施形態による光増幅方法と同様である。本実施形態による光増幅方法においては、第２の光導波路から出力される、第１の残留励起光の波長成分を有する第３の残留励起光を、第１の光導波路に導入する構成とした。この場合、さらに、第３の残留励起光を第２の光導波路にも導入することとしてもよい。

【0088】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置２０００および光増幅方法によれば、マルチコア光ファイバを備えた光増幅装置をクラッド励起方式で用いる場合であっても、励起光の利用効率を増大させることができる。

【0089】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0090】

（付記１）第１の光増幅媒体を含む第１の光導波手段と、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波手段と、前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記第１の光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、前記第１の光導波手段から出力される、前記第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、前記第２の光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段、とを有する光増幅装置。

【0091】

（付記２）前記第１の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第２の残留励起光導入手段をさらに有する付記１に記載した光増幅装置。

【0092】

（付記３）前記第２の光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記第２の光導波手段に導入する第２の励起光導入手段と、前記第２の光導波手段から出力される、前記第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第３の残留励起光導入手段、とをさらに有する付記１または２に記載した光増幅装置。

【0093】

（付記４）前記第１の励起光導入手段および前記第３の残留励起光導入手段は、前記第１の励起光と前記第２の残留励起光を合波する第１の励起光合波手段を備え、前記第２の励起光導入手段および前記第１の残留励起光導入手段は、前記第２の励起光と前記第１の残留励起光を合波する第２の励起光合波手段を備える付記３に記載した光増幅装置。

【0094】

（付記５）前記第２の光導波手段から出力される、前記第１の残留励起光の波長成分を有する第３の残留励起光を、前記第１の光導波手段に導入する第４の残留励起光導入手段をさらに有する付記１または２に記載した光増幅装置。

【0095】

（付記６）前記第３の残留励起光を、前記第２の光導波手段に導入する第５の残留励起光導入手段をさらに有する付記５に記載した光増幅装置。

【0096】

（付記７）信号光を、前記第１の光導波手段に導入される第１の信号光と、前記第２の光導波手段に導入される第２の信号光に分離する信号光分離手段と、前記第１の光導波手段から出力される前記第１の信号光と、前記第２の光導波手段から出力される前記第２の信号光を合波する信号光合波手段をさらに備える付記１から６のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0097】

（付記８）第１の光増幅媒体を含む第１の光導波路に第１の信号光を導入し、第２の光増幅媒体を含む第２の光導波路に第２の信号光を導入し、前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記第１の光導波路に導入し、前記第１の光導波路から出力される、前記第１の励起光の波長成分を有する第１の残留励起光を、前記第２の光導波路に導入する光増幅方法。

【0098】

（付記９）前記第１の残留励起光を、前記第１の光導波路に導入する付記８に記載した光増幅方法。

【0099】

（付記１０）前記第２の光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記第２の光導波路に導入し、前記第２の光導波路から出力される、前記第２の励起光の波長成分を有する第２の残留励起光を、前記第１の光導波路に導入する付記８または９に記載した光増幅方法。

【0100】

（付記１１）前記第１の励起光合波手段および前記第２の励起光合波手段の少なくとも一方は、空間光学系を備えた空間結合型合波手段である付記４に記載した光増幅装置。

【0101】

（付記１２）前記第１の励起光の波長は、前記第２の励起光の波長と異なる付記３、４、および１１のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0102】

（付記１３）前記第１の励起光導入手段は、前記第１の励起光を生成する第１の励起光生成手段と、前記第１の励起光を前記第１の光導波手段に結合する第１の光結合手段を備え、前記第１の残留励起光導入手段は、前記第１の残留励起光を前記第２の光導波手段に結合する第１の残留励起光結合手段と、前記第１の光導波手段から出力される第１の信号光と前記第１の残留励起光を分離する第１の残留励起光分離手段を備える付記３、４、１１、および１２のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0103】

（付記１４）前記第２の励起光導入手段は、前記第２の励起光を生成する第２の励起光生成手段と、前記第２の励起光を前記第２の光導波手段に結合する第２の光結合手段を備え、前記第３の残留励起光導入手段は、前記第２の残留励起光を前記第１の光導波手段に結合する第２の残留励起光結合手段と、前記第２の光導波手段から出力される第２の信号光と前記第２の残留励起光を分離する第２の残留励起光分離手段を備える付記３、４、１１、および１２のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0104】

（付記１５）前記第１の光導波手段から出力される、前記第１の信号光および前記第１の残留励起光の少なくとも一方の光強度をモニタする第１のモニタ手段と、前記第１のモニタ手段のモニタ結果に基づいて、前記第２の残留励起光の光強度を制御する第１の光減衰手段および前記第１の励起光生成手段の少なくとも一方を制御する第１の制御手段、を有する付記１３に記載した光増幅装置。

【0105】

（付記１６）前記第２の光導波手段から出力される、前記第２の信号光および前記第２の残留励起光の少なくとも一方の光強度をモニタする第２のモニタ手段と、前記第２のモニタ手段のモニタ結果に基づいて、前記第１の残留励起光の光強度を制御する第２の光減衰手段および前記第２の励起光生成手段の少なくとも一方を制御する第２の制御手段、を有する付記１４に記載した光増幅装置。

【0106】

（付記１７）前記第１の光導波手段は、第１の波長帯域に利得を有し、前記第２の光導波手段は、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域に利得を有する付記１から７、および１１から１６のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0107】

（付記１８）前記第１の光増幅媒体および前記第２の光増幅媒体はいずれも、希土類イオンが添加された複数のコアからなり、前記第１の光導波手段および前記第２の光導波手段はいずれも、前記複数のコアとダブルクラッド構造からなる複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有し、前記第１の励起光導入手段は、クラッド励起方式により前記第１の励起光を前記第１の光導波手段に導入する付記１から７、および１１から１７のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0108】

（付記１９）前記第２の光導波路から出力される、前記第１の残留励起光の波長成分を有する第３の残留励起光を、前記第１の光導波路に導入する付記８または９に記載した光増幅方法。

【0109】

（付記２０）前記第３の残留励起光を、前記第２の光導波路に導入する付記１９に記載した光増幅方法。

【0110】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0111】

この出願は、２０２１年２月２６日に出願された日本出願特願２０２１－０３０６６５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【符号の説明】

【0112】

１００、１０１、２００、２０１、１０００、２０００ 光増幅装置
１１１ 第１の光導波路
１１２ 第２の光導波路
１２０ 第１の励起光導入部
１３１ 第１の残留励起光導入部
１３２ 第２の残留励起光導入部
２１１、１１１０、２１１０ 第１のマルチコアエルビウム添加ファイバ
２１２、１２１０、２２１０ 第２のマルチコアエルビウム添加ファイバ
２２１、１１２１、２１２１ 第１の励起光生成部
２２２、１１２２、２１２２ 第１の光結合部
２３１、１２３１、２２３１ 第１の残留励起光結合部
２３２、１１３０、２１３０ 第１の残留励起光分離部
２３３ 残留励起光分岐部
２４１、１３１０、２３１０ 信号光分離部
２４２、１３２０、２３２０ 信号光合波部
１１００、２１００ 第１の増幅部
１１３１ 第２の残留励起光結合部
１１４０ 第１の励起光合波部
１１４１、１２４１、２１４２、２２４２ 光アイソレータ
１１４２、１２４２、２１４３、２２４３ 光アッテネータ
１１５１、２１５１ 第１のモニタ部
１１５２、２１５２ 第１の制御部
１２００、２２００ 第２の増幅部
１２２１ 第２の励起光生成部
１２２２ 第２の光結合部
１２３２ 第２の残留励起光分離部
１２４０ 第２の励起光合波部
１２５１、２２５１ 第２のモニタ部
１２５２、２２５２ 第２の制御部
２１４１ 励起光合波部
２２３２ 残留励起光分離部
２２４０ 光カプラ
２２４１ 残留励起光合波部
１１ 第１の励起光
１２ 第２の励起光
２１ 第１の残留励起光
２２ 第２の残留励起光
２３ 第３の残留励起光
３０ 信号光
３１ 第１の信号光
３２ 第２の信号光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光増幅媒体を含む第１の光導波手段と、
第２の光増幅媒体を含む第２の光導波手段と、
前記第１の光導波手段に、前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を導入する第１の励起光導入手段と、
前記第２の光導波手段に、前記第１の励起光の波長成分が残留する前記第１の光導波手段からの出力光を導入する第１の残留励起光導入手段と、
を含み、
前記第１の光導波手段と前記第２の光導波手段は、
複数のコアと、クラッドが内側と外側に複数あるダブルクラッド構造と、を含むマルチコア光ファイバを備える
光増幅装置。

【請求項2】

前記第１の励起光導入手段が用いる励起方式は、
前記ダブルクラッド構造の外側クラッドに励起光を入射させるクラッド励起方式を含む
請求項１に記載の光増幅装置。

【請求項3】

前記第２の光増幅媒体は、前記第１の励起光の波長成分によって励起される
請求項１または請求項２に記載の光増幅装置。

【請求項4】

前記マルチコア光ファイバが含む複数のコアにはイオン化された希土類元素が添加されており、
該希土類元素はエルビウムおよびツリウムおよびイッテルビウムの少なくとも一つを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の光増幅装置。

【請求項5】

前記第１の光導波手段と前記第２の光導波手段は、エルビウム添加マルチコア光ファイバを各々含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の光増幅装置。

【請求項6】

前記第１の光導波手段に導入される第１の信号光と、前記第２の光導波手段に導入される第２の信号光と、に信号光を分離する信号光分離手段と、
前記第１の光導波手段から出力される信号光成分と、前記第２の光導波手段から出力される信号光成分と、を合波する信号光合波手段と、をさらに備える
請求項１から５のいずれか一項に記載の光増幅装置。

【請求項7】

前記第１の信号光と前記第２の信号光は波長帯が異なり、
前記光増幅装置はマルチバンド波長多重伝送に適用可能である
請求項６に記載の光増幅装置。

【請求項8】

前記第１の信号光はＣ帯（Conventional band）に属し、
前記第２の信号光はＬ帯（Long wavelength band）に属する
請求項６または７に記載の光増幅装置。

【請求項9】

前記第２の光導波手段が含む前記マルチコア光ファイバは、前記第１の光導波手段が含む前記マルチコア光ファイバよりも長尺である
請求項８に記載の光増幅装置。

【請求項10】

第１の光増幅媒体を含むマルチコア光ファイバに、前記第１の光増幅媒体を励起する第１の励起光を導入し、
第２の光増幅媒体を含むマルチコア光ファイバに、前記第１の励起光の波長成分が残留する前記第１の光増幅媒体からの出力光を導入し、
前記マルチコア光ファイバは、複数のコアと、クラッドが内側と外側に複数あるダブルクラッド構造と、を含んでいる光増幅方法。