特許 7416226 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(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 3/10 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01S3/10 D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022519869

(86)(22)【出願日】2020-05-08

(86)【国際出願番号】 JP2020018619

(87)【国際公開番号】W WO2021224977

(87)【国際公開日】2021-11-11

【審査請求日】2022-10-31

【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）平成３１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に関する研究開発 課題ＩＩ マルチコア大容量光伝送システム技術」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

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】松本 恵一

(72)【発明者】

【氏名】野口 栄実

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１０７３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１９８６６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０５－２４３６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６２６１８１０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０６３３３８１０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００ －３／０２

Ｈ０１Ｓ ３／０４ －３／０９５９

Ｈ０１Ｓ ３／１０ －３／１０２

Ｈ０１Ｓ ３／１０５－３／１３１

Ｈ０１Ｓ ３／１３６－３／２１３

Ｈ０１Ｓ ３／２３ －５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備えた光導波手段と、
前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記光導波手段の両端部から前記光導波手段に導入する励起光導入手段と、
前記光導波手段の前記両端部から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記光導波手段に導入する残留励起光導入手段、とを有し、
前記複数の光伝送路において、
前記信号光のうち第１の信号光が、前記光導波手段の第１の端部から第２の端部に向かう第１の方向に伝搬し、
前記信号光のうち第２の信号光が、前記光導波手段の前記第２の端部から前記第１の端部に向かう第２の方向に伝搬し、
前記励起光導入手段は、
前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記光導波手段の前記第１の端部から前記光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、
前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記光導波手段の前記第２の端部から前記光導波手段に導入する第２の励起光導入手段、とを備え、
前記残留励起光導入手段は、
前記光導波手段の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段と、
前記光導波手段の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記光導波手段に導入する第２の残留励起光導入手段、とを備え、
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の励起光を前記光導波手段に結合する第２の光結合手段、とを備え、
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光導波手段に結合する第１の残留励起光結合手段を前記第１の端部の側に備え、
前記第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前記第２の端部の側に備え、
前記第１の励起光導入手段および前記第２の残留励起光導入手段は、第１の光制御手段を備え、
前記第１の光制御手段は、前記第１の励起光を入力する第１の端子と、前記第１の励起光を出力し前記第２の残留励起光を入力する第２の端子と、前記第２の残留励起光を出力する第３の端子を備える
光増幅装置。

【請求項2】

信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備えた光導波手段と、
前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記光導波手段の両端部から前記光導波手段に導入する励起光導入手段と、
前記光導波手段の前記両端部から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記光導波手段に導入する残留励起光導入手段、とを有し、
前記複数の光伝送路において、
前記信号光のうち第１の信号光が、前記光導波手段の第１の端部から第２の端部に向かう第１の方向に伝搬し、
前記信号光のうち第２の信号光が、前記光導波手段の前記第２の端部から前記第１の端部に向かう第２の方向に伝搬し、
前記励起光導入手段は、
前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記光導波手段の前記第１の端部から前記光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、
前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記光導波手段の前記第２の端部から前記光導波手段に導入する第２の励起光導入手段、とを備え、
前記残留励起光導入手段は、
前記光導波手段の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段と、
前記光導波手段の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記光導波手段に導入する第２の残留励起光導入手段、とを備え、
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の励起光を前記光導波手段に結合する第１の光結合手段、とを備え、
前記第２の残留励起光導入手段は、
前記第２の残留励起光を前記光導波手段に結合する第２の残留励起光結合手段を前記第２の端部の側に備え、
前記第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前記第１の端部の側に備え、
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、第２の光制御手段を備え、
前記第２の光制御手段は、前記第２の励起光を入力する第１の端子と、前記第２の励起光を出力し前記第１の残留励起光を入力する第２の端子と、前記第１の残留励起光を出力する第３の端子を備える
光増幅装置。

【請求項3】

前記第２の光結合手段、および前記第１の残留励起光分離手段はいずれも、空間光学系を備えた空間伝搬型の光結合／分離手段であり、
前記第１の残留励起光結合手段は、光導波路型の残留励起光結合手段である
請求項１に記載した光増幅装置。

【請求項4】

前記第１の光結合手段、および前記第２の残留励起光分離手段はいずれも、空間光学系を備えた空間伝搬型の光結合／分離手段であり、
前記第２の残留励起光結合手段は、光導波路型の残留励起光結合手段である
請求項２に記載した光増幅装置。

【請求項5】

前記光結合／分離手段は、ダイクロイックミラーを備え、
前記残留励起光結合手段は、励起光コンバイナを備える
請求項３又は４に記載した光増幅装置。

【請求項6】

前記光増幅媒体は、希土類イオンが添加された複数のコアからなり、
前記光導波手段は、前記複数のコアとダブルクラッド構造からなる前記複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有し、
前記励起光導入手段は、クラッド励起方式により前記励起光を前記光導波手段に導入する
請求項１から５のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【請求項7】

信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備える光導波手段に、前記信号光を導入し、
前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記光導波手段の両端部から前記光導波手段に導入し、
前記光導波手段の前記両端部から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記光導波手段に導入する、光増幅方法であって、
前記複数の光伝送路において、
前記信号光のうち第１の信号光は、前記光導波手段の第１の端部から第２の端部に向かう第１の方向に伝搬し、
前記信号光のうち第２の信号光は、前記光導波手段の前記第２の端部から前記第１の端部に向かう第２の方向に伝搬し、
第１の励起光導入手段によって、前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記光導波手段の前記第１の端部から前記光導波手段に導入し、
第２の励起光導入手段によって、前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記光導波手段の前記第２の端部から前記光導波手段に導入し、
第１の残留励起光導入手段によって、
前記光導波手段の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記光導波手段に導入し、
前記第１の信号光と前記第１の残留励起光を前記第２の端部の側において分離し、
第２の残留励起光導入手段によって、
前記光導波手段の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記光導波手段に導入し、
前記第１の励起光導入手段および前記第２の残留励起光導入手段が備える第１の光制御手段において、
第１の端子に前記第１の励起光を入力し、
第２の端子から前記第１の励起光を出力し、
前記第２の端子に前記第２の残留励起光を入力し、
第３の端子から前記第２の残留励起光を出力する、
光増幅方法。

【請求項8】

信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備える光導波手段に前記信号光を導入し、
前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記光導波手段の両端部から前記光導波手段に導入し、
前記光導波手段の前記両端部から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記光導波手段に導入する、光増幅方法であって、
前記複数の光伝送路において、
前記信号光のうち第１の信号光は、前記光導波手段の第１の端部から第２の端部に向かう第１の方向に伝搬し、
前記信号光のうち第２の信号光は、前記光導波手段の前記第２の端部から前記第１の端部に向かう第２の方向に伝搬し、
第１の励起光導入手段によって、前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記光導波手段の前記第１の端部から前記光導波手段に導入し、
第２の励起光導入手段によって、前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記光導波手段の前記第２の端部から前記光導波手段に導入し、
第１の残留励起光導入手段によって、
前記光導波手段の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記光導波手段に導入し、
第２の残留励起光導入手段によって、
前記光導波手段の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記光導波手段に導入し、
前記第２の信号光と前記第２の残留励起光を前記第１の端部の側において分離し、
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が備える第２の光制御手段において、
第１の端子に前記第２の励起光を入力し、
第２の端子から前記第２の励起光を出力し、
前記第２の端子に前記第１の残留励起光を入力し、
第３の端子から前記第１の残留励起光を出力する
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】

【文献】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】

上述したように関連する光増幅器は、各光アイソレータを通過し、マルチコアファイバの各コア部を単一方向に伝搬する各信号光を、マルチコア光増幅ファイバを前方励起することにより増幅する構成としている。このような前方励起型のマルチコア光ファイバ増幅器を、コア毎に伝送方向が異なる双方向マルチコア光ファイバ伝送システムで用いることとすると、各コアを伝搬する信号光の伝送方向によって信号光の到達可能距離が異なることになる。その理由を以下に説明する。

【0013】

光ファイバ増幅器において、信号光と励起光の伝搬方向が同一方向である前方励起型では、信号光入射端近傍においては反転分布が大きく形成されているため増幅作用も大きく、雑音指数は小さい。それに対して、信号光と励起光の伝搬方向が逆方向となる後方励起型では、信号光入射端近傍においては反転分布が低下するため雑音指数が悪化する。

【0014】

ここで、双方向マルチコア光ファイバ伝送システムに上述したマルチコア光ファイバ増幅器を用いることとすると、励起光の伝搬方向と同一方向に伝搬する順方向伝送信号光に対しては前方励起型となる。一方、励起光の伝搬方向と逆方向に伝搬する逆方向伝送信号光に対しては後方励起型となる。その結果、励起方向により雑音指数が異なることから、逆方向伝送信号光の到達可能距離は、順方向伝送信号光の到達可能距離よりも短くなる。そのため、双方向通信を行うためには、短い方の到達可能距離に合わせて光伝送システムの設計を行う必要があるが、この場合、到達可能距離が長い順方向伝送信号光に対しては過剰性能となる。一方、長い方の到達可能距離に合わせた光伝送システムとするには、伝送方向毎に異なるマルチコア光ファイバ増幅器が必要となり構成が複雑になる。

【0015】

このように、マルチコア光ファイバなどの複数の光伝送路を備えた光増幅装置を双方向通信に用いる場合、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築するのが困難である、という問題があった。

【0016】

本発明の目的は、上述した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】

【0017】

本発明の光増幅装置は、信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備えた光導波手段と、光増幅媒体を励起する励起光を、光導波手段の両端部から光導波手段に導入する励起光導入手段と、光導波手段の両端部から出力される、励起光の波長成分を有する残留励起光を、光導波手段に導入する残留励起光導入手段、とを有する。

【0018】

本発明の光増幅方法は、信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路に、信号光を導入し、光増幅媒体を励起する励起光を、複数の光伝送路の両端から複数の光伝送路に導入し、複数の光伝送路の両端から出力される、励起光の波長成分を有する残留励起光を、複数の光伝送路に導入する。

【発明の効果】

【0019】

本発明の光増幅装置および光増幅方法によれば、複数の光伝送路を備えた光増幅装置を双方向通信に用いる場合であっても、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【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4A】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の第１の信号光に対する動作を説明するための図である。

【図4B】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の第１の信号光に対する別の動作を説明するための図である。

【図5A】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の第２の信号光に対する動作を説明するための図である。

【図5B】本発明の第２の実施形態に係る光増幅装置の第２の信号光に対する別の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

〔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、光導波部（光導波手段）１１０、励起光導入部（励起光導入手段）１２０、および残留励起光導入部（残留励起光導入手段）１３０を有する。

【0023】

光導波部１１０は、信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備える。励起光導入部１２０は、光増幅媒体を励起する励起光を、光導波部１１０の両端部から光導波部１１０に導入する。そして、残留励起光導入部１３０は、光導波部１１０の両端部から出力される、励起光の波長成分を有する残留励起光を、光導波部１１０に導入する。

【0024】

このような構成としたことにより、本実施形態の光増幅装置１００においては、光導波部１１０の複数の光伝送路を伝搬する伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても双方向励起型の光増幅となる。その結果、本実施形態の光増幅装置１００によれば、複数の光伝送路を備えた光増幅装置を双方向通信に用いる場合であっても、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築することができる。

【0025】

光導波部１１０は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。すなわち、光増幅媒体としての希土類イオンが添加された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。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。この場合、励起光導入部１２０は、クラッド励起方式により励起光を光導波部１１０に導入する構成とすることができる。

【0026】

ここで、マルチコア光ファイバを用いた光増幅器は一般に、クラッド励起方式では光増幅媒体における励起光の吸収効率が低いため、コア励起方式と比較して光強度の増幅効率が低くなる。しかし、本実施形態の光増幅装置１００は残留励起光導入部１３０を備えているので、光増幅媒体において吸収されずに両端部から出力された励起光を、残留励起光として再度、光増幅媒体に導入することが可能である。すなわち、両端部から導入した励起光を再利用することにより、光増幅媒体における励起光の吸収効率を増大させることができる。そのため、光増幅装置１００によれば、クラッド励起方式とした場合であっても高い増幅効率が得られる。

【0027】

次に、図２を用いて本実施形態の光増幅装置１００についてさらに詳細に説明する。

【0028】

光導波部１１０は、第１の光伝送路と第２の光伝送路を含む複数の光伝送路を備えた構成とすることができる。ここで、第１の光伝送路には、信号光のうち第１の信号光が、光導波部１１０の第１の端部１１１から第２の端部１１２に向かう第１の方向に伝搬する。一方、第２の光伝送路には、信号光のうち第２の信号光が、光導波部１１０の第２の端部１１２から第１の端部１１１に向かう第２の方向に伝搬する。

【0029】

また、励起光導入部１２０は図２に示すように、第１の励起光導入部（第１の励起光導入手段）１２１と第２の励起光導入部（第２の励起光導入手段）１２２を備えた構成とすることができる。ここで、第１の励起光導入部１２１は、光増幅媒体を励起する第１の励起光を、光導波部１１０の第１の端部１１１から光導波部１１０に導入する。それに対して第２の励起光導入部１２２は、光増幅媒体を励起する第２の励起光を、光導波部１１０の第２の端部１１２から光導波部１１０に導入する。

【0030】

残留励起光導入部１３０は図２に示すように、第１の残留励起光導入部（第１の残留励起光導入手段）１３１と第２の残留励起光導入部（第２の残留励起光導入手段）１３２を備えた構成とすることができる。ここで、第１の残留励起光導入部１３１は、光導波部１１０の第２の端部１１２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１の端部１１１から光導波部１１０に導入する。それに対して第２の残留励起光導入部１３２は、光導波部１１０の第１の端部１１１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２の端部１１２から光導波部１１０に導入する。

【0031】

このように、本実施形態の光増幅装置１００は、各コアにエルビウムイオンを添加したマルチコア光ファイバを双方向からクラッド励起し、その残留励起光を双方向から回生する構成とすることができる。双方向からマルチコア光ファイバを励起する構成としたことにより、マルチコア光ファイバのコア毎に信号光の伝送方向が異なる場合であっても、コア毎の光増幅性能に差異は生じない。また、双方向から残留励起光の回生を行う構成としたことにより、効率よく光増幅を行うことが可能になる。

【0032】

次に、本実施形態による光増幅方法について説明する。

【0033】

本実施形態による光増幅方法においては、まず、信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路に、信号光を導入する。また、光増幅媒体を励起する励起光を、複数の光伝送路の両端から複数の光伝送路に導入する。そして、複数の光伝送路の両端から出力される、励起光の波長成分を有する残留励起光を、複数の光伝送路に導入する。

【0034】

上述の複数の光伝送路に信号光を導入することは、信号光のうち第１の信号光を、複数の光伝送路に含まれる第１の光伝送路に、複数の光伝送路の第１の端部から導入することを含む構成とすることができる。さらに、信号光のうち第２の信号光を、複数の光伝送路に含まれる第２の光伝送路に、複数の光伝送路の第２の端部から導入することを含む構成とすることができる。

【0035】

上述の励起光を複数の光伝送路に導入することは、光増幅媒体を励起する第１の励起光を複数の光伝送路の第１の端部から導入し、光増幅媒体を励起する第２の励起光を複数の光伝送路の第２の端部から導入することを含む構成とすることができる。

【0036】

上述の残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、複数の光伝送路の第２の端部から出力される、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１の端部から複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、さらに、複数の光伝送路の第１の端部から出力される、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２の端部から複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。

【0037】

なお、上述の複数の光伝送路に信号光を導入することは、希土類イオンが添加された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に信号光を導入することを含む構成とすることができる。また、励起光を複数の光伝送路に導入することは、クラッド励起方式により励起光を複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。

【0038】

以上説明したように、本実施形態の光増幅装置１００および光増幅方法によれば、複数の光伝送路を備えた光増幅装置を双方向通信に用いる場合であっても、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築することができる。

【0039】

〔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１０００の構成を示す。

【0040】

光増幅装置１０００は、光導波手段としてのマルチコアエルビウム添加ファイバ（Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＭＣ－ＥＤＦ）１１００、第１の励起光生成手段としての第１の励起レーザ１２１０、および第２の励起光生成手段としての第２の励起レーザ１２２０を有する。ここで、マルチコアエルビウム添加ファイバ（ＭＣ－ＥＤＦ）１１００は、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。

【0041】

光増幅装置１０００はさらに、マルチコアエルビウム添加ファイバ（ＭＣ－ＥＤＦ）１１００の第１の端部に接続されたマルチコア光ファイバ１１０１の経路中に、第１の光結合／分離部１４１０と第１の残留励起光結合部（第１の残留励起光結合手段）１３１０を有する。また、光増幅装置１０００は、マルチコアエルビウム添加ファイバ（ＭＣ－ＥＤＦ）１１００の第２の端部に接続されたマルチコア光ファイバ１１０２の経路中に、第２の光結合／分離部１４２０と第２の残留励起光結合部（第２の残留励起光結合手段）１３２０を有する。

【0042】

図３では、光増幅装置１０００が、第１のファンイン／ファンアウト１６１０および第２のファンイン／ファンアウト１６２０を備えた構成を示す。この場合、光増幅装置１０００は、第１のファンイン／ファンアウト１６１０を介して第１の送信機ＴＸ１および第２の光受信機ＲＸ２に接続され、第２のファンイン／ファンアウト１６２０を介して第２の送信機ＴＸ２および第１の光受信機ＲＸ１に接続される。ここで、第１のファンイン／ファンアウト１６１０は、マルチコア光ファイバ１１０１の各コアとシングルモードファイバを接続する。また、第２のファンイン／ファンアウト１６２０は、マルチコア光ファイバ１１０２の各コアとシングルモードファイバを接続する。このような構成としたことにより光増幅装置１０００には、第１の送信機ＴＸ１から第１の光受信機ＲＸ１に向かう第１の方向に第１の信号光が伝搬し、第２の送信機ＴＸ２から第２の光受信機ＲＸ２に向かう第２の方向に第２の信号光が伝搬する。これにより、光増幅装置１０００を用いた双方向通信が可能になる。

【0043】

第１の励起レーザ（第１の励起光生成手段）１２１０は第１の励起光を生成する。このとき第１の光結合／分離部１４１０は、マルチコア光ファイバ１１０１を介して、第１の励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ（光導波手段）１１００に結合する第１の光結合手段として機能する。そして、第１の励起レーザ１２１０と第１の光結合／分離部１４１０が第１の励起光導入手段を構成している。

【0044】

第２の励起レーザ（第２の励起光生成手段）１２２０は第２の励起光を生成する。このとき、第２の光結合／分離部１４２０は、マルチコア光ファイバ１１０２を介して、第２の励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ（光導波手段）１１００に結合する第２の光結合手段として機能する。そして、第２の励起レーザ１２２０と第２の光結合／分離部１４２０が第２の励起光導入手段を構成している。

【0045】

第１の残留励起光結合部１３１０は第１の端部の側に位置し、第１の残留励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ（光導波手段）１１００に結合する。ここで、第１の残留励起光は第１の励起光の波長成分を有し、マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の第２の端部からマルチコア光ファイバ１１０２に出力される。このとき、第２の端部の側に位置する第２の光結合／分離部１４２０は、第１の信号光と第１の残留励起光を分離する第１の残留励起光分離手段として機能する。そして、第１の残留励起光結合部１３１０と第２の光結合／分離部１４２０が第１の残留励起光導入手段を構成している。

【0046】

第２の残留励起光結合部１３２０は第２の端部の側に位置し、第２の残留励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ（光導波手段）１１００に結合する。ここで、第２の残留励起光は第２の励起光の波長成分を有し、マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の第１の端部からマルチコア光ファイバ１１０１に出力される。このとき、第１の端部の側に位置する第１の光結合／分離部１４１０は、第２の信号光と第２の残留励起光を分離する第２の残留励起光分離手段として機能する。そして、第２の残留励起光結合部１３２０と第１の光結合／分離部１４１０が第２の残留励起光導入手段を構成している。

【0047】

光増幅装置１０００は、図３に示すように、第１の光制御部（第１の光制御手段）１５１０および第２の光制御部（第２の光制御手段）１５２０を備えた構成とすることができる。

【0048】

第１の光制御部（第１の光制御手段）１５１０は、第１の励起光を入力する第１の端子１５１１、第１の励起光を出力し第２の残留励起光を入力する第２の端子１５１２、および第２の残留励起光を出力する第３の端子１５１３を備える。ここで、第１の光制御部（第１の光制御手段）１５１０は、第１の励起光導入手段および第２の残留励起光導入手段の一部を構成している。

【0049】

第２の光制御部（第２の光制御手段）１５２０は、第２の励起光を入力する第１の端子１５２１、第２の励起光を出力し第１の残留励起光を入力する第２の端子１５２２、および第１の残留励起光を出力する第３の端子１５２３を備える。ここで、第２の光制御部（第２の光制御手段）１５２０は、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の一部を構成している。

【0050】

なお、第１の光制御部１５１０および第２の光制御部１５２０として、典型的には光サーキュレータを用いることができる。

【0051】

ここで、第１の光結合／分離部１４１０および第２の光結合／分離部１４２０はいずれも、空間光学系を備えた空間伝搬型の光結合／分離部（光結合／分離手段）とすることができる。さらに、第１の残留励起光結合部（第１の残留励起光結合手段）１３１０および第２の残留励起光結合部（第２の残留励起光結合手段）１３２０はいずれも、光導波路型の残留励起光結合部（残留励起光結合手段）とすることができる。このような構成とすることにより、光増幅効率を最大化することができる。なお、空間伝搬型の光結合／分離部はダイクロイックミラーを備え、光導波路型の残留励起光結合部は励起光コンバイナを備えた構成とすることができる。

【0052】

上述した構成に替えて、第１の残留励起光結合部１３１０および第２の残留励起光結合部１３２０を空間伝搬型の残留励起光結合部とすると、空間伝搬型ではダイクロイックミラーが含まれるので、信号光はマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００を通過することができない。さらに、第１の光結合／分離部１４１０および第２の光結合／分離部１４２０を光導波路型とすると、第１の残留励起光は第２の光制御部１５２０の第２の端子１５２２だけではなく、第２のファンイン／ファンアウト１６２０にも出力されることになる。この場合、残留励起光のパワーは、通常、数１０ワット（Ｗ）程度であるので、後段の第２のファンイン／ファンアウト１６２０や第１の光受信機ＲＸ１にダメージを与えることになる。したがって、このような構成とする場合は、残留励起光の第２の光結合／分離部１４２０を通過する成分を遮断するデバイスを別途追加する必要がある。

【0053】

一方、第２の光結合／分離部１４２０がダイクロイックミラーを備えた構成とした場合、第１の残留励起光は、ほとんどすべて第２の光制御部１５２０の第２の端子１５２２に出力される。そのため、第２の光結合／分離部１４２０の後段に位置する第２のファンイン／ファンアウト１６２０および第１の光受信機ＲＸ１に出力される残留励起光のパワーは無視できるレベルとなる。

【0054】

このように、第１の光結合／分離部１４１０および第２の光結合／分離部１４２０を、ダイクロイックミラーを内蔵する空間伝搬型とし、かつ、第１の残留励起光結合部１３１０および第２の残留励起光結合部１３２０を光導波路型とした構成が好適である。光導波路型とすることにより、第１の残留励起光結合部１３１０および第２の残留励起光結合部１３２０は信号光（典型的には波長１．５μｍ）と励起光（典型的には波長０．９８μｍ）の両方を通過させることができる。

【0055】

上述したように、本実施形態による光増幅装置１０００は、第１の励起レーザ１２１０と第２の励起レーザ１２２０を備え、それぞれが生成する第１の励起光および第２の励起光によりマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００を双方向励起する構成としている。そのため、信号光の伝送方向が異なることによる信号光の到達可能距離の差異は生じない。その結果、信号光の伝送方向が異なる場合であっても、単一のマルチコア光ファイバ増幅器を用いた双方向通信が可能になる。さらに、本実施形態の光増幅装置１０００によれば、コア毎に信号光の伝送方向が異なるので、コア間のクロストークを抑制することができる。そのため、コア間クロストークに起因する光信号歪みが抑圧されるので、各信号光が全てのコアを同一方向に伝搬する場合と比較して、伝送可能距離を延ばすことができる。

【0056】

次に、本実施形態による光増幅装置１０００の動作について、さらに詳細に説明する。

【0057】

まず、図４Ａ、４Ｂを用いて、第１の送信機ＴＸ１から第１の光受信機ＲＸ１に向かう第１の方向に伝搬する第１の信号光Ｓ１に対する増幅動作について説明する。

【0058】

図４Ａに示すように、第１の励起レーザ１２１０が生成した第１の励起光Ｐ１は、第１の光制御部１５１０の第１の端子１５１１に入力される。第１の光制御部１５１０は、第１の端子１５１１から入力した第１の励起光Ｐ１を、第２の端子１５１２から第１の光結合／分離部１４１０に出力する。第１の光結合／分離部１４１０は、マルチコア光ファイバ１１０１を介して、第１の励起光Ｐ１をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の各コアに添加されたエルビウムイオンは第１の励起光Ｐ１によって励起され、これにより第１の信号光Ｓ１が増幅される。この場合、第１の信号光Ｓ１と第１の励起光Ｐ１の伝搬方向はともに第１の方向であり同一方向であるから、光増幅装置１０００は前方励起型の光増幅器として動作する。

【0059】

第１の励起光Ｐ１のうちマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００で吸収されなかった第１の残留励起光Ｒ１は、増幅された第１の信号光Ｓ１とともにマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００から出力され、第２の光結合／分離部１４２０に入力される。第２の光結合／分離部１４２０は第１の信号光と第１の残留励起光Ｒ１を分離し、第１の残留励起光Ｒ１を第２の光制御部１５２０の第２の端子１５２２に出力する。第２の光制御部１５２０は第２の端子１５２２から入力された第１の残留励起光Ｒ１を、第３の端子１５２３から第１の残留励起光結合部１３１０に出力する。第１の残留励起光結合部１３１０は、第１の残留励起光Ｒ１をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。このように、光増幅装置１０００は、第２の光結合／分離部１４２０から第１の残留励起光結合部１３１０へと接続される回生経路を備える。この回生経路を備えたことにより、第１の残留励起光Ｒ１を回生させ再利用することが可能になる。

【0060】

一方、図４Ｂに示すように、第２の励起レーザ１２２０が生成した第２の励起光Ｐ２は、第２の光制御部１５２０の第１の端子１５２１に入力される。第２の光制御部１５２０は、第１の端子１５２１から入力した第２の励起光Ｐ２を、第２の端子１５２２から第２の光結合／分離部１４２０に出力する。第２の光結合／分離部１４２０は、マルチコア光ファイバ１１０２を介して、第２の励起光Ｐ２をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の各コアに添加されたエルビウムイオンは第２の励起光Ｐ２によって励起され、これにより第１の信号光Ｓ１が増幅される。この場合、第２の励起光Ｐ２の伝搬方向は第１の信号光Ｓ１の伝搬方向と逆方向であるので、光増幅装置１０００は後方励起型の光増幅器として動作する。

【0061】

第２の励起光Ｐ２のうちマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００で吸収されなかった第２の残留励起光Ｒ２は、増幅された第２の信号光Ｓ２とともにマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００から出力され、第１の光結合／分離部１４１０に入力される。第１の光結合／分離部１４１０は第２の信号光と第２の残留励起光Ｒ２を分離し、第２の残留励起光Ｒ２を第１の光制御部１５１０の第２の端子１５１２に出力する。第１の光制御部１５１０は第２の端子１５１２から入力された第２の残留励起光Ｒ２を、第３の端子１５１３から第２の残留励起光結合部１３２０に出力する。第２の残留励起光結合部１３２０は、第２の残留励起光Ｒ２をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。このように、光増幅装置１０００は、第１の光結合／分離部１４１０から第２の残留励起光結合部１３２０へと接続される回生経路を備える。この回生経路を備えたことにより、第２の残留励起光Ｒ２を回生させ再利用することが可能になる。

【0062】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置１０００は、第１の信号光Ｓ１の伝搬方向と同一方向および逆方向から励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に供給する構成としている。したがって、光増幅装置１０００は、第１の方向に伝搬する第１の信号光Ｓ１に対して、双方向励起型の光増幅器として動作する。

【0063】

次に、図５Ａ、５Ｂを用いて、第２の送信機ＴＸ２から第２の光受信機ＲＸ２に向かう第２の方向に伝搬する第２の信号光Ｓ２に対する増幅動作について説明する。

【0064】

図５Ａに示すように、第２の励起レーザ１２２０が生成した第２の励起光Ｐ２は、第２の光制御部１５２０の第１の端子１５２１に入力される。第２の光制御部１５２０は、第１の端子１５２１から入力した第２の励起光Ｐ２を、第２の端子１５２２から第２の光結合／分離部１４２０に出力する。第２の光結合／分離部１４２０は、マルチコア光ファイバ１１０２を介して、第２の励起光Ｐ２をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の各コアに添加されたエルビウムイオンは第２の励起光Ｐ２によって励起され、これにより第２の信号光Ｓ２が増幅される。この場合、第２の信号光Ｓ２と第２の励起光Ｐ２の伝搬方向はともに第２の方向であり同一方向であるから、光増幅装置１０００は前方励起型の光増幅器として動作する。

【0065】

第２の励起光Ｐ２のうちマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００で吸収されなかった第２の残留励起光Ｒ２は、増幅された第２の信号光Ｓ２とともにマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００から出力され、第１の光結合／分離部１４１０に入力される。第１の光結合／分離部１４１０は第２の信号光と第２の残留励起光Ｒ２を分離し、第２の残留励起光Ｒ２を第１の光制御部１５１０の第２の端子１５１２に出力する。第１の光制御部１５１０は第２の端子１５１２から入力された第２の残留励起光Ｒ２を、第３の端子１５１３から第２の残留励起光結合部１３２０に出力する。第２の残留励起光結合部１３２０は、第２の残留励起光Ｒ２をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。このように、光増幅装置１０００は、第１の光結合／分離部１４１０から第２の残留励起光結合部１３２０へと接続される回生経路を備える。この回生経路を備えたことにより、第２の残留励起光Ｒ２を回生させ再利用することが可能になる。

【0066】

一方、図５Ｂに示すように、第１の励起レーザ１２１０が生成した第１の励起光Ｐ１は、第１の光制御部１５１０の第１の端子１５１１に入力される。第１の光制御部１５１０は、第１の端子１５１１から入力した第１の励起光Ｐ１を、第２の端子１５１２から第１の光結合／分離部１４１０に出力する。第１の光結合／分離部１４１０は、マルチコア光ファイバ１１０１を介して、第１の励起光Ｐ１をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。マルチコアエルビウム添加ファイバ１１００の各コアに添加されたエルビウムイオンは第１の励起光Ｐ１によって励起され、これにより第２の信号光Ｓ２が増幅される。この場合、第１の励起光Ｐ１の伝搬方向は第２の信号光Ｓ２の伝搬方向と逆方向であるので、光増幅装置１０００は後方励起型の光増幅器として動作する。

【0067】

第１の励起光Ｐ１のうちマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００で吸収されなかった第１の残留励起光Ｒ１は、増幅された第１の信号光Ｓ１とともにマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００から出力され、第２の光結合／分離部１４２０に入力される。第２の光結合／分離部１４２０は第１の信号光と第１の残留励起光Ｒ１を分離し、第１の残留励起光Ｒ１を第２の光制御部１５２０の第２の端子１５２２に出力する。第２の光制御部１５２０は第２の端子１５２２から入力された第１の残留励起光Ｒ１を、第３の端子１５２３から第１の残留励起光結合部１３１０に出力する。第１の残留励起光結合部１３１０は、第１の残留励起光Ｒ１をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に結合する。このように、光増幅装置１０００は、第２の光結合／分離部１４２０から第１の残留励起光結合部１３１０へと接続される回生経路を備える。この回生経路を備えたことにより、第１の残留励起光Ｒ１を回生させ再利用することが可能になる。

【0068】

以上説明したように、本実施形態による光増幅装置１０００は、第２の信号光Ｓ２の伝搬方向と同一方向および逆方向から励起光をマルチコアエルビウム添加ファイバ１１００に供給する構成としている。したがって、光増幅装置１０００は、第２の方向に伝搬する第２の信号光Ｓ２に対しても、双方向励起型の光増幅器として動作する。

【0069】

このように、本実施形態による光増幅装置１０００は、励起光の伝搬方向と同一方向に伝搬する順方向伝送信号光に対しても、励起光の伝搬方向と逆方向に伝搬する逆方向伝送信号光に対しても、双方向励起型の光増幅器として動作する。したがって、本実施形態の光増幅装置１０００によれば、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築することができる。さらに、双方向から残留励起光の回生を行うことにより、効率よく光増幅を行うことが可能になる。

【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、信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路に、信号光を導入する。また、光増幅媒体を励起する励起光を、複数の光伝送路の両端から複数の光伝送路に導入する。そして、複数の光伝送路の両端から出力される、励起光の波長成分を有する残留励起光を、複数の光伝送路に導入する。

【0072】

上述の複数の光伝送路に信号光を導入することは、信号光のうち第１の信号光を、複数の光伝送路に含まれる第１の光伝送路に、複数の光伝送路の第１の端部から導入することを含む構成とすることができる。さらに、信号光のうち第２の信号光を、複数の光伝送路に含まれる第２の光伝送路に、複数の光伝送路の第２の端部から導入することを含む構成とすることができる。

【0073】

上述の励起光を複数の光伝送路に導入することは、光増幅媒体を励起する第１の励起光を複数の光伝送路の第１の端部から導入し、光増幅媒体を励起する第２の励起光を複数の光伝送路の第２の端部から導入することを含む構成とすることができる。

【0074】

上述の残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、複数の光伝送路の第２の端部から出力される、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１の端部から複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、さらに、複数の光伝送路の第１の端部から出力される、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２の端部から複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。

【0075】

なお、上述の複数の光伝送路に信号光を導入することは、希土類イオンが添加された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に信号光を導入することを含む構成とすることができる。また、励起光を複数の光伝送路に導入することは、クラッド励起方式により励起光を複数の光伝送路に導入することを含む構成とすることができる。

【0076】

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１の励起光を複数の光伝送路に導入することは、第１の励起光を生成し、第１の励起光を複数の光伝送路に結合することを含む構成とした。そして、第２の励起光を複数の光伝送路に導入することは、第２の励起光を生成し、第２の励起光を複数の光伝送路に結合することを含む構成とした。

【0077】

また、第１の残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、第１の信号光と第１の残留励起光を分離し、第１の残留励起光を複数の光伝送路に結合することを含む構成とすることができる。そして、第２の残留励起光を複数の光伝送路に導入することは、第２の信号光と第２の残留励起光を分離し、第２の残留励起光を複数の光伝送路に結合することを含む構成とすることができる。

【0078】

以上説明したように、本実施形態の光増幅装置１０００および光増幅方法によれば、複数の光伝送路を備えた光増幅装置を双方向通信に用いる場合であっても、伝送方向が異なる信号光のいずれに対しても最適となる光伝送システムを構築することができる。さらに、双方向から残留励起光の回生を行うことにより、効率よく光増幅を行うことが可能になる。

【0079】

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。

【0080】

（付記１）信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路を備えた光導波手段と、前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記光導波手段の両端部から前記光導波手段に導入する励起光導入手段と、前記光導波手段の前記両端部から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記光導波手段に導入する残留励起光導入手段、とを有する光増幅装置。

【0081】

（付記２）前記複数の光伝送路は、前記信号光のうち第１の信号光が、前記光導波手段の第１の端部から第２の端部に向かう第１の方向に伝搬する第１の光伝送路と、前記信号光のうち第２の信号光が、前記光導波手段の前記第２の端部から前記第１の端部に向かう第２の方向に伝搬する第２の光伝送路、とを含む付記１に記載した光増幅装置。

【0082】

（付記３）前記励起光導入手段は、前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記光導波手段の前記第１の端部から前記光導波手段に導入する第１の励起光導入手段と、前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記光導波手段の前記第２の端部から前記光導波手段に導入する第２の励起光導入手段、とを備え、残留励起光導入手段は、光導波手段の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記光導波手段に導入する第１の残留励起光導入手段と、前記光導波手段の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記光導波手段に導入する第２の残留励起光導入手段、とを備える付記２に記載した光増幅装置。

【0083】

（付記４）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の励起光を前記光導波手段に結合する第１の光結合手段、とを備え、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の励起光を前記光導波手段に結合する第２の光結合手段、とを備え、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光導波手段に結合する第１の残留励起光結合手段を前記第１の端部の側に備え、前記第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前記第２の端部の側に備え、前記第２の残留励起光導入手段は、前記第２の残留励起光を前記光導波手段に結合する第２の残留励起光結合手段を前記第２の端部の側に備え、前記第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前記第１の端部の側に備える付記３に記載した光増幅装置。

【0084】

（付記５）前記第１の励起光導入手段および前記第２の残留励起光導入手段は、第１の光制御手段を備え、前記第１の光制御手段は、前記第１の励起光を入力する第１の端子と、前記第１の励起光を出力し前記第２の残留励起光を入力する第２の端子と、前記第２の残留励起光を出力する第３の端子を備える付記４に記載した光増幅装置。

【0085】

（付記６）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、第２の光制御手段を備え、前記第２の光制御手段は、前記第２の励起光を入力する第１の端子と、前記第２の励起光を出力し前記第１の残留励起光を入力する第２の端子と、前記第１の残留励起光を出力する第３の端子を備える付記４に記載した光増幅装置。

【0086】

（付記７）前記第１の光結合手段、前記第２の光結合手段、前記第１の残留励起光分離手段、および前記第２の残留励起光分離手段はいずれも、空間光学系を備えた空間伝搬型の光結合／分離手段であり、前記第１の残留励起光結合手段および前記第２の残留励起光結合手段はいずれも、光導波路型の残留励起光結合手段である付記４から６のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0087】

（付記８）前記光結合／分離手段は、ダイクロイックミラーを備え、前記残留励起光結合手段は、励起光コンバイナを備える付記７に記載した光増幅装置。

【0088】

（付記９）前記光増幅媒体は、希土類イオンが添加された複数のコアからなり、前記光導波手段は、前記複数のコアとダブルクラッド構造からなる前記複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバを有し、前記励起光導入手段は、クラッド励起方式により前記励起光を前記光導波手段に導入する付記１から８のいずれか一項に記載した光増幅装置。

【0089】

（付記１０）信号光の波長帯域に利得を有する光増幅媒体を含む複数の光伝送路に、前記信号光を導入し、前記光増幅媒体を励起する励起光を、前記複数の光伝送路の両端から前記複数の光伝送路に導入し、前記複数の光伝送路の前記両端から出力される、前記励起光の波長成分を有する残留励起光を、前記複数の光伝送路に導入する光増幅方法。

【0090】

（付記１１）前記複数の光伝送路に前記信号光を導入することは、前記信号光のうち第１の信号光を、前記複数の光伝送路に含まれる第１の光伝送路に、前記複数の光伝送路の第１の端部から導入し、前記信号光のうち第２の信号光を、前記複数の光伝送路に含まれる第２の光伝送路に、前記複数の光伝送路の第２の端部から導入することを含む付記１０に記載した光増幅方法。

【0091】

（付記１２）前記励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記光増幅媒体を励起する第１の励起光を前記複数の光伝送路の前記第１の端部から導入し、前記光増幅媒体を励起する第２の励起光を前記複数の光伝送路の前記第２の端部から導入することを含み、前記残留励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記複数の光伝送路の前記第２の端部から出力される、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１の端部から前記複数の光伝送路に導入し、前記複数の光伝送路の前記第１の端部から出力される、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２の端部から前記複数の光伝送路に導入することを含む付記１１に記載した光増幅方法。

【0092】

（付記１３）前記第１の励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第１の励起光を生成し、前記第１の励起光を前記複数の光伝送路に結合することを含み、前記第２の励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第２の励起光を生成し、前記第２の励起光を前記複数の光伝送路に結合することを含む付記１２に記載した光増幅方法。

【0093】

（付記１４）前記第１の励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第１の励起光を前記複数の光伝送路に空間光学系により結合することを含み、前記第２の励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第２の励起光を前記複数の光伝送路に空間光学系により結合することを含む付記１３に記載した光増幅方法。

【0094】

（付記１５）前記第１の残留励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第１の信号光と前記第１の残留励起光を分離し、前記第１の残留励起光を前記複数の光伝送路に結合することを含み、前記第２の残留励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第２の信号光と前記第２の残留励起光を分離し、前記第２の残留励起光を前記複数の光伝送路に結合することを含む付記１２に記載した光増幅方法。

【0095】

（付記１６）前記第１の残留励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第１の信号光と前記第１の残留励起光を空間光学系により分離し、前記第１の残留励起光を前記複数の光伝送路に光導波路により結合することを含み、前記第２の残留励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、前記第２の信号光と前記第２の残留励起光を空間光学系により分離し、前記第２の残留励起光を前記複数の光伝送路に光導波路により結合することを含む付記１５に記載した光増幅方法。

【0096】

（付記１７） 前記複数の光伝送路に前記信号光を導入することは、希土類イオンが添加された複数のコアとダブルクラッド構造からなる前記複数の光伝送路を備えたマルチコア光ファイバに前記信号光を導入することを含み、前記励起光を前記複数の光伝送路に導入することは、クラッド励起方式により前記励起光を前記複数の光伝送路に導入することを含む付記１０から１６のいずれか一項に記載した光増幅方法。

【0097】

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るものではない。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。

【符号の説明】

【0098】

１００、１０００ 光増幅装置
１１０ 光導波部
１１１ 第１の端部
１１２ 第２の端部
１２０ 励起光導入部
１２１ 第１の励起光導入部
１２２ 第２の励起光導入部
１３０ 残留励起光導入部
１３１ 第１の残留励起光導入部
１３２ 第２の残留励起光導入部
１１００ マルチコアエルビウム添加ファイバ
１１０１、１１０２ マルチコア光ファイバ
１２１０ 第１の励起レーザ
１２２０ 第２の励起レーザ
１３１０ 第１の残留励起光結合部
１３２０ 第２の残留励起光結合部
１４１０ 第１の光結合／分離部
１４２０ 第２の光結合／分離部
１５１０ 第１の光制御部
１５１１、１５２１ 第１の端子
１５１２、１５２２ 第２の端子
１５１３、１５２３ 第３の端子
１５２０ 第２の光制御部
１６１０ 第１のファンイン／ファンアウト
１６２０ 第２のファンイン／ファンアウト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】