特許 7558710 光結合器、光増幅器及び通信システム

(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】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】光結合器、光増幅器及び通信システム

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/10 20060101AFI20240924BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20240924BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20240924BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20240924BHJP

   H04B 10/291 20130101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

H01S3/10 D

G02B6/26

G02B6/02 461

G02B6/036

H04B10/291

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020137388

(22)【出願日】2020-08-17

(65)【公開番号】P2022033477

(43)【公開日】2022-03-02

【審査請求日】2023-06-22

【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、「研究開発課題「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」技術課題ＩＩ「マルチコア大容量光伝送システム技術」」、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】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高坂 繁弘

(72)【発明者】

【氏名】土田 幸寛

(72)【発明者】

【氏名】前田 幸一

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１０１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０９４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８３５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１７１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０３１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３４３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／１０

Ｇ０２Ｂ ６／２６

Ｇ０２Ｂ ６／０２

Ｇ０２Ｂ ６／０３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、
前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、
を備え、
前記内側クラッド部は、複数の気泡、又は、隣接する領域とは屈折率が異なる異屈折率領域を含み、
前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する励起光が前記接触領域から前記内側クラッド部に結合して前記内側クラッド部を伝搬する、又は前記内側クラッド部を伝搬した前記励起光が前記接触領域から前記励起光入出力用光ファイバに結合して前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する
光結合器。

【請求項2】

前記内側クラッド部には、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、径方向において前記気泡の存在密度が疎又は密の層又は前記異屈折率領域の層が２層以上存在する
請求項１に記載の光結合器。

【請求項3】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記コア部から、コア径以上離間した位置に存在する
請求項１又は２に記載の光結合器。

【請求項4】

前記気泡の存在領域又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの中心を軸とした回転対称の位置にある
請求項１～３のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項5】

前記気泡の存在領域又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にある
請求項１～４のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項6】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、或る格子点を中心とし、格子点間距離の１／２以下の半径の円環状に存在する
請求項１～５のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項7】

複数の前記異屈折率領域が、前記内側クラッド部内に分散して存在する
請求項１～６のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項8】

前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記内側クラッド部の断面積に対する前記複数の気泡又は前記異屈折率領域の断面積の総計が０．１％以上３０％以下である
請求項１～７のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項9】

前記気泡又は前記異屈折率領域の直径は前記内側クラッド部を伝搬する光の波長の１／２０００倍以上２倍以下である
請求項１～８のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項10】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記コア部から、コア径以上離間した円環状の領域に存在する
請求項１～９のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項11】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの各コア部の径方向において、略一様に分布している
請求項１～１０のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項12】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向において、略一様に分布している
請求項１～１１のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項13】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの各コア部の軸回り方向において、略一様に分布している
請求項１～１２のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項14】

複数の前記コア部を備え、前記複数のコア部のうち、前記主光ファイバの中心を軸として前記中心から最も離間したコア部を通る円管状の境界の内側と外側とで、前記気泡又は前記異屈折率領域の存在密度が異なる
請求項１～１３のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項15】

一端が前記励起光を出力する励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバをさらに備える
請求項１～１４のいずれか一つに記載の光結合器。

【請求項16】

励起光源と、
光増幅媒体を含む光増幅コア部を備えるクラッド励起型の光増幅ファイバと、
信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、一端が前記励起光を出力する前記励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバと、を備え、前記光増幅ファイバの一端が前記主光ファイバの一端に接続されている第１光結合器と、
信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、を備え、前記光増幅ファイバの別の一端が前記主光ファイバの一端に接続される第２光結合器と、
を備え、
前記第１光結合器および前記第２光結合器の少なくとも一方が、請求項１～１４のいずれか一つに記載の光結合器であり、
前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバと前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバとが接続されている
光増幅器。

【請求項17】

前記光増幅ファイバは、複数の前記光増幅コア部を備える
請求項１６に記載の光増幅器。

【請求項18】

前記光増幅コア部は、前記光増幅媒体としてエルビウムを含む
請求項１６又は１７に記載の光増幅器。

【請求項19】

前記光増幅ファイバは、前記コア部を取り囲み前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する励起用内側クラッド部と、前記励起用内側クラッド部を取り囲み前記励起用内側クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する励起用外側クラッド部と、を備え、前記励起用内側クラッド部が、複数の気泡、又は、隣接する領域とは屈折率が異なる異屈折率領域を含む
請求項１６～１８のいずれか一つに記載の光増幅器。

【請求項20】

請求項１６～１９のいずれか一つに記載の光増幅器を備える光通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光結合器、光増幅器及び通信システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、海底光通信等の用途において、光増幅器としてマルチコアＥＤＦＡ（Erbium-Doped optical Fiber Amplifier）を用いることによって、光増幅器の消費電力が削減されることが期待されている。

【0003】

光増幅器には、消費電力の削減の観点等から励起効率の向上が望まれている。ここで、励起効率とは、励起光のパワーに対する光増幅された信号光のパワーの比で表される。すなわち、励起効率が高いほど、同じ励起光パワーであっても信号光パワーは大きくなる。励起光パワーのうち信号光の光増幅に寄与しなかった分は、例えば熱に変換されて廃棄される。特に、ＥＤＦは、他の光増幅媒体であるイッテルビウム（Ｙｂ）を含むＹＤＦやエルビウムとイッテルビウムとを含むＥＹＤＦに比べて励起効率が低いので、より一層の励起効率の向上が望まれている。そこで、本発明者らは、励起光率を改善すべく、励起光を回生する技術を開示している（非特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】S. Takasaka, K. Maeda, K. Kawasaki, K. Yoshioka, R. Sugizaki, and M. Tsukamoto, “Cladding Pump Recycling Device for 19-core EDFA”, OFC 2019, Th3D.7

【文献】S. Takasaka, K. Maeda, K. Kawasaki, K. Yoshioka, R. Sugizaki, and M. Tsukamoto, “Cladding Pump Recycling in 7-Core EDFA”, ECOC 2018, We1E.5.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光増幅器における励起効率の向上に寄与する光結合器並びにこれを用いた光増幅器及び光通信システム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】

【0006】

本発明の一態様は、信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、を備え、前記内側クラッド部は、複数の気泡、又は、隣接する領域とは屈折率が異なる異屈折率領域を含み、前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する励起光が前記接触領域から前記内側クラッド部に結合して前記内側クラッド部を伝搬する、又は前記内側クラッド部を伝搬した前記励起光が前記接触領域から前記励起光入出力用光ファイバに結合して前記励起光入出力用光ファイバを伝搬する光結合器である。

【0007】

前記内側クラッド部には、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、径方向において前記気泡の存在密度が疎又は密の層又は前記異屈折率領域の層が２層以上存在するものでもよい。

【0008】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記コア部から、コア径以上離間した位置に存在するものでもよい。

【0009】

前記気泡の存在領域又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの中心を軸とした回転対称の位置にあるものでもよい。

【0010】

前記気泡の存在領域又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にあるものでもよい。

【0011】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、或る格子点を中心とし、格子点間距離の１／２以下の半径の円環状に存在するものでもよい。

【0012】

複数の前記異屈折率領域が、前記内側クラッド部内に分散して存在するものでもよい。

【0013】

前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記内側クラッド部の断面積に対する前記複数の気泡又は前記異屈折率領域の断面積の総計が０．１％以上３０％以下であるものでもよい。

【0014】

前記気泡又は前記異屈折率領域の直径は前記内側クラッド部を伝搬する光の波長の１／２０００倍以上２倍以下であるものでもよい。

【0015】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向に直交する断面において、前記コア部から、コア径以上離間した円環状の領域に存在するものでもよい。

【0016】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの各コア部の径方向において、略一様に分布しているものでもよい。

【0017】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの軸方向において、略一様に分布しているものでもよい。

【0018】

前記気泡又は前記異屈折率領域は、前記主光ファイバの各コア部の軸回り方向において、略一様に分布しているものでもよい。

【0019】

複数の前記コア部を備え、前記複数のコア部のうち、前記主光ファイバの中心を軸として前記中心から最も離間したコア部を通る円管状の境界の内側と外側とで、前記気泡又は前記異屈折率領域の存在密度が異なるものでもよい。

【0020】

一端が前記励起光を出力する励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバをさらに備えるものでもよい。

【0021】

本発明の一態様は、励起光源と、光増幅媒体を含む光増幅コア部を備えるクラッド励起型の光増幅ファイバと、信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、一端が前記励起光を出力する前記励起光源に接続されるとともに、別の一端が前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記主光ファイバに前記励起光を供給する励起光供給用光ファイバと、を備え、前記光増幅ファイバの一端が前記主光ファイバの一端に接続されている第１光結合器と、信号光を伝搬するコア部と、前記コア部を取り囲み、前記コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周を取り囲み、前記内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部とを少なくとも備え、長手方向の一部において前記外側クラッド部が除去されている主光ファイバと、前記主光ファイバの前記外側クラッド部が除去された部分における前記内側クラッド部に溶融接続され、前記内側クラッド部に接触する接触領域における平均屈折率が、前記内側クラッド部の屈折率よりも大きい、少なくとも１本の励起光入出力用光ファイバと、を備え、前記光増幅ファイバの別の一端が前記主光ファイバの一端に接続される第２光結合器と、を備え、前記第１光結合器および前記第２光結合器の少なくとも一方が、前記光結合器であり、前記第１光結合器の前記励起光入出力用光ファイバと前記第２光結合器の前記励起光入出力用光ファイバとが接続されている光増幅器である。

【0022】

前記光増幅ファイバは、複数の前記光増幅コア部を備えるものでもよい。

【0023】

前記光増幅コア部は、前記光増幅媒体としてエルビウムを含むものでもよい。

【0024】

前記光増幅ファイバは、前記コア部を取り囲み前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する励起用内側クラッド部と、前記励起用内側クラッド部を取り囲み前記励起用内側クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する励起用外側クラッド部と、を備え、前記励起用内側クラッド部が、複数の気泡、又は、隣接する領域とは屈折率が異なる異屈折率領域を含むものでもよい。

【0025】

本発明の一態様は、前記光増幅器を備える光通信システムである。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、光増幅器における励起効率を向上できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施形態１に係る光増幅器の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、マルチコアファイバの構成を示す模式図である。

【図3】図３は、第１光結合器の構成を示す模式図である。

【図4】図４は、第１光結合器の主光ファイバの構成を示す模式図である。

【図5】図５は、第２光結合器の構成を示す模式図である。

【図6】図６は、第２光結合器の主光ファイバの構成を示す模式図である。

【図7】図７は、励起光入出力用光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。

【図8】図８は、第１光結合器の変形例の構成を示す模式図である。

【図9】図９は、主光ファイバの変形例１の構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、主光ファイバの変形例２の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、主光ファイバの変形例３の構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、主光ファイバの変形例４の構成を示す模式図である。

【図13】図１３は、主光ファイバの変形例５の構成を示す模式図である。

【図14】図１４は、変形例５の主光ファイバの製造方法の一例の説明図である。

【図15】図１５は、主光ファイバの変形例６の構成を示す模式図である。

【図16】図１６は、変形例６の主光ファイバの製造方法の一例の説明図である。

【図17】図１７は、主光ファイバの変形例７の構成を示す模式図である。

【図18】図１８は、変形例７の主光ファイバの製造方法の一例の説明図である。

【図19】図１９は、実施形態２に係る光通信システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0029】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光増幅器の構成を示す模式図である。図１に示すように、光増幅器１００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。なお、図中「×」の記号は光ファイバの融着接続点を示している。

【0030】

光ファイバファンイン２は、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ２ａと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバ２ｂとを備えており、結合部２ｃにおいて７本のシングルモード光ファイバ２ａの各コア部がマルチコアファイバ２ｂの各コア部に光学結合するように構成されている。なお、７本のシングルモード光ファイバ２ａは、例えばＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５２に定義される標準のシングルモード光ファイバであり、それぞれ光アイソレータ１が設けられている。光アイソレータ１、９は矢印が示す方向に光を通過させ、逆方向への光の通過を遮断する。マルチコアファイバ２ｂは第１光結合器４に接続されている。なお、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ２ａ及びマルチコアファイバ２ｂの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。

【0031】

光ファイバファンイン２のマルチコアファイバ２ｂは、図２に示すように、三角格子状に配置された７個のコア部２ｂａと、コア部２ｂａを取り囲み、コア部２ｂａよりも屈折率が低いクラッド部２ｂｂとを備えている。コア部２ｂａは、マルチコアファイバ２ｂの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にあるということもできる。クラッド部２ｂｂの外径は例えば１３５μｍであり、最隣接するコア部２ｂａ同士の間隔は例えば３８．５μｍである。光ファイバファンイン２の各シングルモード光ファイバ２ａに信号光を入力すると、各光アイソレータ１は各信号光を通過させ、マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａは各信号光を伝搬する。

【0032】

励起光源である半導体レーザ３は、横マルチモード半導体レーザであり、励起光を出力する。励起光の波長は、エルビウムイオンの９００ｎｍ波長帯における吸収ピークの波長と略同一な９７５ｎｍである。半導体レーザ３は、マルチモード光ファイバから励起光を出力する。このマルチモード光ファイバは、コア径／クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。

【0033】

第１光結合器４は、図３に示すように、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。主光ファイバ４ａは、図４に示すように、マルチコアファイバ２ｂのコア部２ｂａと同様に三角格子状（すなわち六方最密状）に配置された７個のコア部４ａａと、コア部４ａａを取り囲み、コア部４ａａよりも屈折率が低い内側クラッド部４ａｂと、内側クラッド部４ａｂを取り囲み、内側クラッド部４ａｂよりも屈折率が低い外側クラッド部４ａｃと、を備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部４ａａと内側クラッド部４ａｂとは石英系ガラスからなり、外側クラッド部４ａｃは樹脂からなる。

【0034】

また、主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂは、複数の気泡４ａｄを含んでいる。気泡４ａｄは独立気泡であり、たとえば、大気圧よりも低い圧力のガスを含んでいる。

【0035】

図４では、図面に垂直な方向が主光ファイバ４ａの軸方向Ｄｚである。また、図４では、主光ファイバ４ａの径方向Ｄｒ、軸回り方向Ｄｔが規定されている。なお、その他の図でも、図１と同様に、軸方向Ｄｚ、径方向Ｄｒ、軸回り方向Ｄｔを同様に規定することができる。

【0036】

図３に示すように、長手方向の一部において、外側クラッド部４ａｃが除去されている。そして、外側クラッド部４ａｃが除去された部分４ｅにおける内側クラッド部４ａｂには、励起光入出力用光ファイバ４ｂの一端と、励起光供給用光ファイバ４ｃの一端とが溶融接続されている。保護部４ｄは外側クラッド部４ａｃが除去された部分４ｅにおける内側クラッド部４ａｂを保護するように設けられている。

【0037】

励起光供給用光ファイバ４ｃは、別の一端が半導体レーザ３のマルチモード光ファイバと接続された同種のマルチモード光ファイバであり、コア径／クラッド径が例えば１０５μｍ／１２５μｍのステップインデックス型であり、ＮＡが例えば０．１６や０．２２である。励起光供給用光ファイバ４ｃは、矢印Ａｒ１で示す励起光（ｐｕｍｐ）が半導体レーザ３から入力され、この励起光を主光ファイバ４ａに供給する。内側クラッド部４ａｂは励起光を伝搬する。

【0038】

なお、励起光入出力用光ファイバ４ｂからも励起光が内側クラッド部４ａｂに結合して伝搬するが、これについては後に詳述する。

【0039】

主光ファイバ４ａは、一端が光ファイバファンイン２のマルチコアファイバ２ｂに接続されている。マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａは主光ファイバ４ａの各コア部４ａａに接続されている。従って、マルチコアファイバ２ｂの各コア部２ｂａを伝搬した各信号光（ｓｉｇｎａｌ）は、矢印Ａｒ２で示すように主光ファイバ４ａに入力すると、各コア部４ａａに光学結合する。各コア部４ａａは各信号光を伝搬する。励起光と信号光とは、矢印Ａｒ３で示すように主光ファイバ４ａからマルチコアＥＤＦ５へと出力される。

【0040】

マルチコアＥＤＦ５は、第１光結合器４の主光ファイバ４ａと同様に、三角格子状（すなわち六方最密状）に配置された７個の光増幅コア部と、光増幅コア部を取り囲み光増幅コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部（励起用内側クラッド部）と、内側クラッド部を取り囲み内側クラッド部よりも屈折率が低い外側クラッド部（励起用外側クラッド部）と、を備えている７コア型である。マルチコアＥＤＦ５は、光増幅コア部に光増幅媒体としてのエルビウムのイオンを含む、公知のクラッド励起型の光増幅ファイバである。

【0041】

マルチコアＥＤＦ５は、一端が第１光結合器４の主光ファイバ４ａに接続されている。マルチコアＥＤＦ５の各コア部は主光ファイバ４ａの各コア部４ａａに接続されている。また、マルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部は主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに接続されている。従って、主光ファイバ４ａを伝搬した各信号光及び励起光は、マルチコアＥＤＦ５に入力すると、それぞれ各光増幅コア部と内側クラッド部を同一方向に伝搬する。励起光は内側クラッド部を伝搬しながら各光増幅コア部内のエルビウムを光励起する。各光増幅コア部を伝搬する各信号光はエルビウムの誘導放出の作用により光増幅される。マルチコアＥＤＦ５は、光増幅された各信号光と、光増幅に寄与しなかった励起光とを出力する。

【0042】

第２光結合器６は、図５に示すように、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。主光ファイバ６ａは、図６に示すように、主光ファイバ４ａのコア部４ａａと同様に三角格子状（すなわち六方最密状）に配置された７個のコア部６ａａと、コア部６ａａを取り囲み、コア部６ａａよりも屈折率が低い内側クラッド部６ａｂと、内側クラッド部６ａｂを取り囲み、内側クラッド部６ａｂよりも屈折率が低い外側クラッド部６ａｃと、を備えるダブルクラッド型の光ファイバである。コア部６ａａと内側クラッド部６ａｂとは石英系ガラスからなり、外側クラッド部６ａｃは樹脂からなる。

【0043】

また、主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂは、複数の気泡６ａｄを含んでいる。気泡６ａｄは独立気泡であり、たとえば、大気圧よりも低い圧力のガスを含んでいる。

【0044】

図５に示すように、長手方向の一部において、外側クラッド部６ａｃが除去されている。そして、外側クラッド部６ａｃが除去された部分６ｅにおける内側クラッド部６ａｂには、励起光入出力用光ファイバ６ｂが溶融接続されている。保護部６ｄは外側クラッド部６ａｃが除去された部分６ｅにおける内側クラッド部６ａｂを保護するように設けられている。

【0045】

主光ファイバ６ａは、一端がマルチコアＥＤＦ５に接続されている。マルチコアＥＤＦ５の各コア部は主光ファイバ６ａの各コア部６ａａに接続されている。また、マルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部は主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂに接続されている。従って、マルチコアＥＤＦ５から出力された光増幅された各信号光と、光増幅に寄与しなかった励起光とは、矢印Ａｒ４で示すように主光ファイバ６ａに入力すると、それぞれ各コア部６ａａと内側クラッド部６ａｂとを伝搬する。

【0046】

ここで、第２光結合器６では、励起光入出力用光ファイバ６ｂは、主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂに融着接続されて、接触領域６ｂａにおいて接触する。この接触領域６ｂａにおける平均屈折率は、内側クラッド部６ａｂの屈折率よりも大きくなっている。その結果、内側クラッド部６ａｂを伝搬する励起光は、少なくともその一部が接触領域６ｂａから励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合し、励起光入出力用光ファイバ６ｂを伝搬する。このときの結合は、励起光が内側クラッド部６ａｂの側面から励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合する、いわゆる横結合型である。また、励起光入出力用光ファイバ６ｂは主光ファイバ６ａにおける励起光の伝搬方向と鋭角をなすように配置されるので、励起光と結合しやすい。
ここで、平均屈折率は、例えば以下の式で定義される。

【数1】

ｎ（ｒ）は、例えば励起光入出力用光ファイバ６ｂにおける、純石英ガラスに対する比屈折率差の、径（ｒ）についての依存性を示す関数であり、ｒ_０は光が伝搬する領域の外径である。

【0047】

また、図１に示すように、第２光結合器６の励起光入出力用光ファイバ６ｂと第１光結合器４の励起光入出力用光ファイバ４ｂとは接続されている。従って、図５にて矢印Ａｒ５で示すように励起光入出力用光ファイバ６ｂを伝搬して出力した励起光は、図３にて矢印Ａｒ５で示すように励起光入出力用光ファイバ４ｂに入力して伝搬する。

【0048】

さらに、励起光入出力用光ファイバ４ｂの、主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに融着接続されて接触する接触領域４ｂａにおける平均屈折率も、内側クラッド部４ａｂの屈折率よりも大きくなっている。その結果、励起光は、励起光入出力用光ファイバ４ｂから内側クラッド部４ａｂに結合し、励起光供給用光ファイバ４ｃから供給された励起光とともに内側クラッド部４ａｂを伝搬する。このときの結合も、励起光が励起光入出力用光ファイバ４ｂから内側クラッド部４ａｂの側面に結合する横結合型である。なお、励起光入出力用光ファイバ４ｂも、主光ファイバ４ａにおける励起光の伝搬方向と鋭角をなすように配置されるので、励起光は内側クラッド部４ａｂに結合しやすい。

【0049】

一方、主光ファイバ６ａの各コア部６ａａを伝搬した各信号光は、矢印Ａｒ６で示すように主光ファイバ６ａからポンプストリッパ７へと出力される。なお、励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合しなかった励起光も主光ファイバ６ａからポンプストリッパ７へと出力される。

【0050】

ポンプストリッパ７は、第２光結合器６の主光ファイバ６ａから出力された励起光を排除する公知のデバイスである。ポンプストリッパ７は、例えば、７個のコアを有するダブルクラッド型マルチコアファイバの外側クラッドの一部が除去されており、除去された部分の内側クラッド部の表面から励起光を取り出して放熱板などに照射し、吸収させて励起光のエネルギーを熱エネルギーに変換して放熱する構成を有する。ポンプストリッパ７はマルチコアファイバによって各信号光を伝搬させるとともに、励起光を、光増幅器１００から出力されても問題の無い程度のパワーまで低減させる。

【0051】

光ファイバファンアウト８は、光ファイバファンイン２と同様に、束ねられた７本のシングルモード光ファイバと、７個のコア部を有する１本のマルチコアファイバとを備えており、結合部において７本のシングルモード光ファイバの各コア部がマルチコアファイバの各コア部に光学結合するように構成されている。各シングルモード光ファイバには、それぞれ光アイソレータ９が設けられている。マルチコアファイバはポンプストリッパ７に接続されている。なお、束ねられた７本のシングルモード光ファイバ及びマルチコアファイバの光学結合する端面は、反射抑制のため光軸に対して斜めに加工されているが、光軸に対して垂直であってもよい。

【0052】

ポンプストリッパ７のマルチコアファイバの各コア部から光ファイバファンアウト８の各コア部に信号光が入力すると、各信号光は各シングルモード光ファイバの各コア部を伝搬し、光アイソレータ９を通って出力する。

【0053】

この光増幅器１００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、光増幅器１００における励起効率を向上することができる。

【0054】

さらに、この光増幅器１００では、第２光結合器６の主光ファイバ６ａの内側クラッド部６ａｂにおいて、複数の気泡６ａｄが、内側クラッド部６ａｂを伝搬する励起光を散乱させる。その結果、散乱が無ければ励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合しない空間モードを伝搬している励起光が、散乱により励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合する空間モードに変換される。そのため、内側クラッド部６ａｂを伝搬する励起光のうち、励起光入出力用光ファイバ６ｂと結合する成分が多くなる。その結果、第２光結合器６における励起光の回収量が多くなる。その結果、第１光結合器４に入力されて回生され、再びマルチコアＥＤＦ５に供給される励起光の量も多くなる。その結果、励起効率はさらに向上する。

【0055】

さらに、この光増幅器１００では、第１光結合器４の主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂにおいて、複数の気泡４ａｄが、内側クラッド部４ａｂを伝搬する励起光を散乱させる。その結果、内側クラッド部６ａｂを伝搬してマルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部に入力された励起光のうち、光増幅コア部に到達する成分が多くなる。たとえば、マルチコアＥＤＦ５のようなクラッド励起方式の場合、通常は光増幅コア部に到達しないように伝搬するスキュー成分のような励起に寄与しない未使用成分が存在する。しかしながら、第２光結合器６では、スキュー成分などの未使用成分が気泡６ａｄによって散乱されて、その一部がマルチコアＥＤＦ５で光増幅コア部に到達し、エルビウムの光励起に使用され得る。なお、励起光は内側クラッド部６ａｂ及びマルチコアＥＤＦ５の内側クラッド部をマルチモードで伝搬するため、スキュー成分も様々な角度で伝搬するモードがあり得る。これらの様々なスキュー成分が気泡６ａｄによって散乱されることで、その一部がマルチコアＥＤＦ５で光増幅コア部に到達し、エルビウムの光励起に使用され易くなり得る。

【0056】

なお、主光ファイバ４ａ、６ａにおいて、図４、６に示すような軸方向Ｄｚに直交する断面において、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂの断面積に対する複数の気泡４ａｄ、６ａｄの断面積の総計を断面積比とすると、断面積比は、たとえば０．１％以上３０％以下が好ましく、１％以上がさらに好ましい。断面積比が０．１％以上であれば、複数の気泡４ａｄ、６ａｄによる励起効率の改善効果が発揮され易く、１％以上であればさらに改善効果が発揮され易い。また、断面積比が３０％以下であれば、主光ファイバ４ａ、６ａを所望の光学特性で製造することが容易である。また、断面積比が３０％より大きい場合は、励起光を散乱させる効果が強くなりすぎ、主光ファイバ４ａ、６ａにおける励起光の伝搬損失が増大する場合がある。この場合、気泡が励起光を散乱することにより励起効率が改善される効果を、伝搬損失の増大により励起効率が劣化する効果が上回ることがある。

【0057】

また、図４、６のような断面における気泡４ａｄ、６ａｄの直径の平均は、それぞれコア部４ａａ、６ａａのコア径の１／２０倍より大きく２倍より小さいことが好ましい。気泡の直径がコア部のコア径の１／２０倍より大きければ気泡による光散乱の効果が発揮され易い。気泡の直径は励起光の波長程度以上であることがより好ましい。また、気泡の直径がコア径の２倍より小さければ、気泡によりコア部が変形するなどの影響を抑制できる。気泡４ａｄ、６ａｄの直径はコア径より小さいことがより好ましい。

【0058】

また、別の観点からは、図４、６のような断面における気泡４ａｄ、６ａｄの直径、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂを伝搬する光（励起光）の波長の１／２０００倍以上２倍以下であるが好ましい。散乱体である気泡の直径が励起光の波長の１／２０倍以上２倍以下である場合、気泡による光の散乱は主にミー散乱である。気泡の直径が励起光の波長の１／２０００倍以上１／２０倍以下である場合、気泡による光の散乱は主にレイリー散乱である。このように、粒子状の物質や屈折率変化に光波が衝突する場合、その大きさによって散乱の種類が異なる。ここで、ミー散乱では前方散乱が主であり、レイリー散乱は等方散乱であるが、いずれの散乱も励起効率の改善に寄与すると考えられる。たとえば、これらの散乱の散乱方向の特性を利用して、コア部の配置や内側クラッド部における励起光の電界分布等に応じて、直径が異なる気泡を空間的に分布させて、励起効率の改善の度合いを高めてもよい。たとえば、レイリー散乱は、伝搬方向を大きく変更させるほうが効果的な場合は、励起効率の改善に対する貢献が大きい。気泡の直径を制御する方法については後に詳述する。

【0059】

なお、気泡の断面が円形ではない場合、気泡の直径は、その気泡の断面積に等しい円の直径として定義してもよい。

【0060】

また、複数の気泡４ａｄ、６ａｄは、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂ内でランダムに存在していれば、励起光散乱効果が各コア部４ａａ、６ａａに対して均一に作用し易いので好ましい。複数の気泡が内側クラッド部内でランダムに存在しているとは、内側クラッド部内で気泡の分布に偏りがなく、略一様に分布していると言い換えることができる。従って、たとえば、気泡は、軸方向Ｄｚにおいて略一様に分布していることが好ましい。

【0061】

たとえば、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂの図４、６の断面から、軸方向Ｄｚに、主光ファイバ４ａ、６ａの長さの１％～５％程度の、長さに対して小さい距離だけ移動しただけで断面における気泡の存在位置が異なってもよい。

【0062】

また、同様に、たとえば、気泡４ａｄ、６ａｄは、径方向Ｄｒにおいて略一様に分布していることが好ましい。また、気泡４ａｄ、６ａｄは、各コア部４ａａ、６ａａの径方向において略一様に分布していることが好ましい。また、たとえば、気泡４ａｄ、６ａｄは、軸回り方向Ｄｔにおいて略一様に分布していることが好ましい。この場合、軸回り方向Ｄｔにおいて基準角度位置から０度～６０度の範囲での気泡４ａｄ、６ａｄの存在位置と、６０度～１２０度の範囲での気泡４ａｄ、６ａｄの存在位置とが異なってもよい。また、気泡４ａｄ、６ａｄは、各４ａａ、６ａａの軸回り方向において略一様に分布していることが好ましい。

【0063】

主光ファイバ４ａ、６ａは、たとえばスタック法や穿孔法などの公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。なお、気泡４ａｄ、６ａｄは、公知の方法、たとえば特開２０１８－１６２１７０号公報に記載のような微粒子を用いる方法を用いて、たとえば内側クラッド部４ａｂ、６ａｂ内に形成することができる。

【0064】

また、微粒子を用いる方法において、たとえば、結晶石英微粒子と石英ガラス微粒子とを混合した微粒子を用いてもよい。このとき、結晶石英微粒子には、固溶度が石英ガラス微粒子における固溶度よりも高いガス、たとえばヘリウムガスを固溶させておいてもよい。これにより、熱処理にて結晶石英微粒子が溶けるとヘリウムガスが発泡し、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂ内に気泡４ａｄ、６ａｄが形成される。

【0065】

つぎに、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂの好ましい特性について例示する。上述したように、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂは、主光ファイバ４ａ、６ａの内側クラッド部４ａｂ、６ａｂに接触する接触領域４ｂａ、６ｂａにおける平均屈折率が、内側クラッド部４ａｂ、６ａｂの屈折率よりも大きい。このような条件は、例えば内側クラッド部４ａｂ、６ａｂを純石英ガラスで構成し、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂを、商用のＧＩ（Graded Index）ファイバのコア部と同じ屈折率分布を有し、商用のＧＩファイバにおけるクラッド部が存在しないような光ファイバ（以下、クラッド無しＧＩファイバと呼ぶことがある）とすることで実現できる。また、励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂは、商用のＳＩ(Step Index)ファイバにおける石英系ガラスからなるコア部のみ線引きして、低屈折率樹脂で被覆することでも実現できる。

【0066】

図７は、励起光入出力用光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。横軸は光ファイバの中心軸からの径方向への位置を示し、縦軸は純石英ガラスに対する比屈折率差（Δｎ）を示している。この励起光入出力用光ファイバはクラッド無しＧＩファイバであり、直径が約１２０μｍである。中心軸付近における比屈折率差の最大値は約２％であり、位置が±６０μｍ（すなわち光ファイバの外周）における比屈折率差は略ゼロ、すなわち屈折率としては純石英ガラスと略同じである。このようなクラッド無しＧＩファイバを励起光入出力用光ファイバ４ｂ、６ｂとして使用し、内側クラッド部４ａｂを純石英ガラスで構成すると、内側クラッド部４ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ４ｂの接触領域４ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．８３％程度となる。

【0067】

なお、内側クラッド部４ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ４ｂの接触領域４ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上であることが、励起光の効果的な回収の観点から好ましい。同様に、内側クラッド部６ａｂの屈折率に対する励起光入出力用光ファイバ６ｂの接触領域６ｂａにおける平均屈折率の比屈折率差が、０．０５％以上であることが、励起光の効果的な回収の観点から好ましい。

【0068】

また、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとが同一の光ファイバであれば、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとの接続点における接続損失を低減できるので、回収した励起光を効率良く回生させる観点から、より好ましい。また、励起光入出力用光ファイバ４ｂの屈折率分布と励起光入出力用光ファイバ６ｂの屈折率分布との差異が、比屈折率差にして±０．２％の範囲内であれば、回収した励起光を効率良く回生させる観点から、より好ましい。

【0069】

また、励起光入出力用光ファイバ４ｂの屈折率分布と励起光入出力用光ファイバ６ｂとが同一の光ファイバでない場合に、励起光入出力用光ファイバ６ｂの開口数が、励起光入出力用光ファイバ４ｂの開口数以下であれば、励起光入出力用光ファイバ４ｂと励起光入出力用光ファイバ６ｂとの接続点における接続損失を低減できるので好ましい。

【0070】

（変形例）
図８は、第１光結合器の変形例の構成を示す模式図である。この変形例の第１光結合器４Ａは、図３及び図４に示す第１光結合器４において、励起光供給用光ファイバ４ｃを励起光供給用光ファイバ４Ａｃに置き換えた構成を有する。励起光供給用光ファイバ４Ａｃは、励起光入出力用光ファイバ４ｂと同じ光ファイバである。その結果、励起光供給用光ファイバ４Ａｃの、主光ファイバ４ａの内側クラッド部４ａｂに融着接続されて接触する接触領域４Ａｃａにおける平均屈折率も、内側クラッド部４ａｂの屈折率よりも大きくなる。これにより、矢印Ａｒ１のように半導体レーザ３から入力された励起光の内側クラッド部４ａｂに対する結合効率を向上させることができ、励起効率も向上する。

【0071】

また、他の変形例に係る第１光結合器、第２光結合器として、それぞれが複数の励起光入出力用光ファイバを備えていてもよい。これらの第１光結合器、第２光結合器を備えた光増幅器において、第１光結合器の各励起光入出力用光ファイバが第２光結合器のいずれかの励起光入出力用光ファイバと接続されていれば、複数の光ファイバ経路にて励起光を回収、回生できるので、励起効率がより一層向上する。

【0072】

また、実施形態１の変形例に係る光増幅器として、主光ファイバ同士が直列接続された複数の第２光結合器を設け、第１光結合器に励起光入出力用光ファイバを複数設けてもよい。そして、各第２光結合器の励起光入出力用光ファイバが、第１光結合器のいずれかの励起光入出力用光ファイバと接続される構成とすれば、複数の光ファイバ経路にて励起光を回収、回生できるので、励起効率がより一層向上する。

【0073】

また、実施形態１の他の変形例に係る光増幅器として、第２光結合器に励起光入出力用光ファイバを複数設け、これらの励起光入出力用光ファイバと、第１光結合器の励起光入出力用光ファイバとを光学接続する励起光合波器を設けてもよい。これにより、複数の光ファイバ経路にて励起光を回収できるとともに、第１光結合器が備えるべき励起光入出力用光ファイバの数は比較的少なくてよいので第１光結合器の構造を簡易なものとできる。なお、励起光合波器は、第１光結合器等と同様に横結合型の光合波器でもよいし、ＴＦＢ（Tapered Fiber Bundle）などで採用されている端面結合型の光合波器でもよい。

【0074】

（主光ファイバの変形例）
つぎに、第１光結合器の主光ファイバ及び第２光結合器の主光ファイバとして適用できる主光ファイバの変形例について説明する。

【0075】

（変形例１）
図９は、主光ファイバの変形例１の構成を示す模式図であって、主光ファイバの軸方向に垂直な断面を示している。主光ファイバ１４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａと比較して、内側クラッド部４ａｂに、各コア部４ａａを取り囲む領域Ｒ１が存在する点で異なる。

【0076】

各領域Ｒ１は、各コア部４ａａと同心円状の領域であり、取り囲むコア部４ａａのコア径のたとえば３倍以上の直径を有し、各コア部４ａａに沿って軸方向Ｄｚに伸びている円管状の領域である。そして、この領域Ｒ１には気泡４ａｄは含まれていない。

【0077】

以上のように構成された主光ファイバ１４ａでは、気泡４ａｄは、主光ファイバ１４ａの軸方向Ｄｚに直交する断面において、各コア部４ａａから、コア径以上離間、たとえばコア径の３倍以上離間した位置に存在する。その結果、主光ファイバ１４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、内側クラッド部４ａｂ中の励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合しないモードを伝搬している光が、気泡４ａｄにより散乱され、励起光入出力用光ファイバ６ｂに結合するモードに変換されることを通じて、残留励起光の回収率が向上する。また、さらには、気泡４ａｄが、各コア部４ａａから比較的離れているので、各コア部４ａａの光伝搬特性に影響を与えることを抑制することもできる。

【0078】

主光ファイバ１４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、スタック法の場合は、コア部４ａａとなる部分と領域Ｒ１となる部分を含む７本のガラスロッドであるコアロッドを、内側クラッド部４ａｂの一部となるガラス管の中にスタックする。つづいて、コアロッドとガラス管との間の隙間に、気泡を含み、内側クラッド部４ａｂの一部となるガラスロッドをスタックし、母材を形成する。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。また、穿孔法の場合は、内側クラッド部４ａｂの一部となる、気泡を含む比較的太径のガラスロッドである母材ロッドに、軸方向に平行に延びる孔を７つ形成し、各孔にコアロッドを挿入し、母材を形成する。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。

【0079】

（変形例２）
図１０は、主光ファイバの変形例２の構成を示す模式図であり、主光ファイバの軸方向に垂直な断面を示している。主光ファイバ２４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａと比較して、内側クラッド部４ａｂに領域Ｒ２、Ｒ３が存在している点で異なる。なお、図１０では、気泡の図示を省略している。

【0080】

領域Ｒ２は、内側クラッド部４ａｂにおいて、正六角形の角の位置となるように配置されている６個のコア部４ａａの中心を通り、軸方向Ｄｚに伸びている円筒状の領域である。領域Ｒ３は、内側クラッド部４ａｂにおいて、領域Ｒ２の外周側に位置し、軸方向Ｄｚに伸びている円管状の領域である。領域Ｒ２と領域Ｒ３との境界は、主光ファイバ２４ａの中心から最も離間したコア部４ａａを通る円管状の境界の一例である。なお、境界の軸は主光ファイバ２４ａの中心である。

【0081】

主光ファイバ２４ａは、境界の内側の領域Ｒ２と、境界の外側の領域Ｒ３とで気泡４ａｄの存在密度が異なる。たとえば、領域Ｒ２における存在密度は、領域Ｒ３における存在密度よりも高い。またたとえば、領域Ｒ２における存在密度は、領域Ｒ３における存在密度よりも低い。

【0082】

以上のように構成された主光ファイバ２４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、主光ファイバ２４ａでは、コア部４ａａが主に存在する領域Ｒ２と、内側クラッド部４ａｂの外縁側でスキュー成分が比較的多い領域Ｒ３とで、散乱光の発生の程度を異ならせることができる。たとえば、領域Ｒ２における気泡の存在密度を高くして、コア部４ａａが主に存在する領域Ｒ２で散乱を多数発生させてもよいし、領域Ｒ３における気泡の存在密度を高くして、スキュー成分の散乱を多数発生させてもよい。各領域における存在密度の設計は、第１光結合器や第２光結合器の設計や要求特性に応じて適宜設定することができる。

【0083】

主光ファイバ２４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、穿孔法の場合は、気泡の存在密度が場所によって異なるように、内側クラッド部４ａｂの一部となる母材ロッドを形成する。このような母材ロッドは、たとえばジャケット法によって作製することができる。つづいて、この母材ロッドに、軸方向に平行に延びる孔を７つ形成し、各孔にコア部４ａａとなる部分と内側クラッド部４ａｂの一部となる部分とを含むコアロッドを挿入し、母材を形成する。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。また、スタック法の場合は、コアロッドを、内側クラッド部４ａｂの一部となるガラス管の中にスタックする。つづいて、コアロッドとガラス管との間の隙間に、気泡を含み、内側クラッド部４ａｂの一部となるガラスロッドをスタックし、母材を形成する。この際、スタックする場所に応じて、気泡の存在密度が異なるガラスロッドを用いることで、気泡の存在密度が場所によって異なるようにできる。

【0084】

（変形例３）
図１１は、主光ファイバの変形例３の構成を示す模式図であって、主光ファイバの軸方向に垂直な断面を示している。主光ファイバ３４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａと比較して、内側クラッド部４ａｂに領域Ｒ４が存在し、領域Ｒ４にのみ気泡４ａｄが存在している点で異なる。なお、図１１では、気泡の図示を省略している。

【0085】

各領域Ｒ４は、各コア部４ａａと同心円状の領域であり、各コア部に沿って軸方向Ｄｚに伸びている円管状の領域である。各領域Ｒ４は、主光ファイバ３４ａの軸方向Ｄｚに直交する断面において、各コア部４ａａから、コア径以上離間した円環状の領域に存在してもよい。

【0086】

以上のように構成された主光ファイバ３４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、主光ファイバ３４ａでは、気泡４ａｄが各コア部４ａａの光伝搬特性に影響を与えることを抑制することができる。また、各コア部４ａａに対する領域Ｒ４での気泡の存在密度を互いに異なる値とすれば、気泡の効果を異なる程度に調整できる。

【0087】

主光ファイバ３４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、穿孔法の場合は、母材ロッドに、軸方向に平行に延びる孔を７つ形成し、各孔にコア部４ａａとなる部分と内側クラッド部４ａｂの一部となる部分とを含むガラスロッドであるコアロッドを挿入し、母材を形成する。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。

【0088】

上記方法において、コアロッドの外周面又はガラスロッドの孔の内表面を比較的粗くすると、その後の熱処理において、コアロッドの外周面とガラスロッドの孔の内表面との界面に気泡が発生する。気泡が発生する熱処理は、たとえば母材の脱水工程や母材ロッドとコアロッドとの一体化工程や線引き工程である。これにより、領域Ｒ４となる、気泡が存在する気泡領域が形成される。コアロッドの外周面又はガラスロッドの孔の内表面を比較的粗くする方法としては、たとえば以下の方法がある。たとえば、当該表面をフッ酸などの化学処理にて表面粗処理を行なう。この場合、表面に、複数の孔が開いたテフロン（登録商標）などのマスク層を形成し、マスク層の上から化学処理を行ってもよい。又は、当該表面に長手方向に沿って複数の直線状の溝や、１又は複数の螺旋状の溝を形成して粗くしてもよい。

【0089】

また、母材を形成する際に、ガラスロッドの孔とコアロッドとの間の隙間に多数のガラス管を挿入し、熱処理にてガラス管の孔が閉塞しないように線引きまでを行えば、長手方向に連続した気泡が形成される。

【0090】

（変形例４）
図１２は、主光ファイバの変形例４の構成を示す模式図である。この主光ファイバ４４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａにおいて、内側クラッド部４ａｂを内側クラッド部４ａｅに置き換えた構成を有する。

【0091】

内側クラッド部４ａｅは、断面が円形の内側クラッド部４ａｅ１と、内側クラッド部４ａｅ１を取り囲む円環状かつ層状の気泡領域４ａｅ２と、気泡領域４ａｅ２を取り囲む円環状かつ層状の内側クラッド部４ａｅ３と、内側クラッド部４ａｅ３を取り囲む円環状かつ層状の気泡領域４ａｅ４と、気泡領域４ａｅ４を取り囲む円環状かつ層状の内側クラッド部４ａｅ５と、を備えている。内側クラッド部４ａｅ１、４ａｅ３、４ａｅ５と、気泡領域４ａｅ２、４ａｅ４とは、いずれも内側クラッド部４ａｂと同様のガラス材料で構成できる。気泡領域４ａｅ２、４ａｅ４は、ガラス材料に複数の気泡を含む領域である。内側クラッド部４ａｅ１、４ａｅ３、４ａｅ５は、本実施形態では気泡を含んでいないが、気泡領域４ａｅ２、４ａｅ４よりも低い存在密度で気泡を含んでいてもよい。

【0092】

内側クラッド部４ａｅ３、４ａｅ５を気泡の存在密度が疎の層、気泡領域４ａｅ２、４ａｅ４を気泡の存在密度が密の層とすると、内側クラッド部４ａｅには、径方向において気泡の存在密度が疎又は密の層が２層以上である４層存在する。

【0093】

以上のように構成された主光ファイバ４４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、径方向において気泡の存在密度が疎又は密の層の数や厚さや気泡の存在密度の調整によって、気泡の効果を調整できる。たとえば、気泡の存在密度が疎又は密の層は、それぞれ１層以上、合計２層以上となるように適宜設計できる。

【0094】

主光ファイバ４４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、穿孔法の場合は、母材ロッドに、軸方向に平行に延びる孔を７つ形成し、各孔にコア部４ａａとなる部分と内側クラッド部４ａｅ１の一部となる部分とを含むガラスロッドであるコアロッドを挿入し、母材を形成する。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。

【0095】

上記方法において用いる母材ロッドは、たとえば、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、又はプラズマＣＶＤ法を用いて作製することができる。このとき、母材ロッドは、ガラス微粒子からなるスート層として、内側クラッド部４ａｅ１となるスート層、内側クラッド部４ａｅ３となるスート層、内側クラッド部４ａｅ５となるスート層を堆積し、熱処理によって脱水、ガラス化して形成する。このとき、隣接するスート層として、互いに組成が異なる材料である異組成材料からなるスート層を堆積すると、その後の熱処理において、スート層の界面に気泡が発生し、気泡領域４ａｅ２、４ａｅ４となる部分が形成される。異組成材料は、たとえば、フッ素（Ｆ）、ゲルマニウム（Ｇ）、リン（Ｐ）、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）などのアルカリ金属、塩素（Ｃｌ）などのドーパントを添加した石英ガラスである。上記ドーパントは、石英ガラスの粘性を変化させるドーパントの一例である。上記ドーパントの添加により、熱処理において異組成材料の界面に応力が掛かり、気泡が発生すると考えられる。なお、上記ドーパントは石英ガラスの屈折率を変化させるドーパントでもある。上記ドーパントから選ばれる１又は複数のドーパントを添加する、又はドーパントを添加しないことによって、スート層同士の屈折率を等しくすることが好ましい。

【0096】

上記方法において用いる母材ロッドは、ジャケット法でも作製できる。この場合、内側クラッド部４ａｅ１となるガラスロッドを、内側クラッド部４ａｅ３となるジャケット管に挿入し、これをさらに内側クラッド部４ａｅ５となるジャケット管に挿入し、熱処理によって一体化して形成する。ジャケット法の場合は、異組成材料からなるガラスロッドとジャケット管を用いてもよいし、コアロッドの外周面又はジャケット管の内外表面を比較的粗くしてもよい。

【0097】

（変形例５）
図１３は、主光ファイバの変形例５の構成を示す模式図である。この主光ファイバ５４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａにおいて、内側クラッド部４ａｂを内側クラッド部４ａｆに置き換えた構成を有する。内側クラッド部４ａｆは、内側クラッド部４ａｂに、断面が円環状の気泡領域４ａｆ１が複数設けられた構成を有する。本実施形態では気泡領域４ａｆ１の数は６であるが、その数は限定されない。気泡領域４ａｆ１は気泡の存在領域の一例である。

【0098】

気泡領域４ａｆ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の外周側に位置する。また、気泡領域４ａｆ１は、主光ファイバ５４ａの中心を軸とした回転対称の位置にあり、本実施形態では６回回転対称の位置にある。また、各気泡領域４ａｆ１は、主光ファイバ５４ａの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にある。

【0099】

以上のように構成された主光ファイバ５４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、気泡領域４ａｆ１の位置や回転対称性の調整によって、気泡の効果を調整できる。たとえば、回転対称は２回回転対称や３回回転対称でもよい。

【0100】

なお、気泡領域４ａｆ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の内周側又は同一周上に位置してもよい。

【0101】

主光ファイバ５４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、穿孔法の場合を、図１４を参照して説明する。

【0102】

すなわち、図１４に示すように、内側クラッド部４ａｆの一部となる母材ロッド５１に、軸方向に平行に延びる孔５１ａを７つ、孔５１ｂを６つ形成する。そして、孔５１ａにコアロッド５２を挿入し、孔５１ｂにガラスロッド５３を挿入し、母材を形成する。なお、コアロッド５２は、コア部４ａａとなるコア部５２ａと、コア部５２ａを取り囲み、内側クラッド部４ａｆの一部となるクラッド部５２ｂとを備えるものである。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。

【0103】

母材ロッド５１とガラスロッド５３とは、互いに異組成材料からなる。これにより、その後の熱処理において、母材ロッド５１とガラスロッド５３との界面に気泡が発生し、気泡領域４ａｆ１となる部分が形成される。なお、母材ロッド５１とガラスロッド５３を異組成材料からなるものとする方法に換えて、又はその方法と合わせて、ガラスロッド５３の外周面又は孔５１ｂの内表面を比較的粗くしてもよい。さらには、これらの方法とは別に、又はこれらの方法と組み合わせて、孔５１ｂとガラスロッド５３との間の隙間に多数のガラス管を挿入し、熱処理にてガラス管の孔が閉塞しないように線引きまでを行ない、長手方向に連続した気泡を形成する方法を行ってもよい。

【0104】

（変形例６）
図１５は、主光ファイバの変形例６の構成を示す模式図である。この主光ファイバ６４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａにおいて、内側クラッド部４ａｂを内側クラッド部４ａｇに置き換えた構成を有する。内側クラッド部４ａｇは、内側クラッド部４ａｂに、断面が円形状の気泡領域４ａｇ１が複数設けられた構成を有する。本実施形態では気泡領域４ａｇ１の数は１２であるが、その数は限定されない。気泡領域４ａｇ１は気泡の存在領域の一例である。

【0105】

気泡領域４ａｇ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の外周側に位置する。また、気泡領域４ａｇ１は、主光ファイバ６４ａの中心を軸とした回転対称の位置にあり、本実施形態では６回回転対称の位置にある。また、各気泡領域４ａｇ１は、主光ファイバ６４ａの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にある。さらには、本実施形態では、各コア部４ａａ及び各気泡領域４ａｇ１が、同じ六方最密格子の格子点の位置にある。

【0106】

以上のように構成された主光ファイバ６４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、気泡領域４ａｇ１の位置や数や回転対称性の調整によって、気泡の効果を調整できる。

【0107】

なお、気泡領域４ａｇ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の内周側又は同一周上に位置してもよい。また、気泡領域４ａｇ１の数は１２から適宜増減させてもよい。

【0108】

主光ファイバ６４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、スタック法の場合を、図１６を参照して説明する。

【0109】

すなわち、図１６に示すように、７本のコアロッド５２を、内側クラッド部４ａｇの一部となるガラス管６１の中にスタックする。それとともに、コアロッド５２とガラス管６１との間の隙間６３に、気泡を含み、気泡領域４ａｇ１となる、１２本のガラスロッド６２をスタックし、母材を形成する。ここで、コアロッド５２とガラスロッド６２との直径を等しくすることによって、各コア部４ａａ及び各気泡領域４ａｇ１が、同じ六方最密格子の格子点の位置にある構造とすることができる。また、隙間６３の残りの部分にも、気泡を含む又は含まないガラスロッドをスタックする。つづいて、この母材を線引きし、外側クラッド部４ａｃを形成する。この場合、各気泡領域４ａｇ１において、気泡は、六方最密格子の或る格子点を中心とし、格子点間距離の１／２の半径の円環状に存在することとなる。格子点間距離は、たとえば、コアロッド５２の中心と、これに隣接するガラスロッド６２の中心との距離である。なお、気泡領域４ａｇ１の数を１２から減少させるには、１２本のガラスロッド６２のうちの１以上を、気泡を含まないガラスロッドに置き換えればよい。

【0110】

また、ガラスロッド６２に換えて、多数のガラス管をスタックし、熱処理にてガラス管の孔が閉塞しないように線引きまでを行ない、長手方向に連続した気泡を形成する方法を行ってもよい。

【0111】

（変形例７）
図１７は、主光ファイバの変形例７の構成を示す模式図である。この主光ファイバ７４ａは、図４に示す主光ファイバ４ａにおいて、内側クラッド部４ａｂを内側クラッド部４ａｈに置き換えた構成を有する。内側クラッド部４ａｈは、内側クラッド部４ａｂに、断面が円環状の気泡領域４ａｈ１が複数設けられた構成を有する。本実施形態では気泡領域４ａｈ１の数は１２であるが、その数は限定されない。気泡領域４ａｈ１は気泡の存在領域の一例である。また、内側クラッド部４ａｈにおける気泡領域４ａｈ１の内側の領域と、気泡領域４ａｈ１の外側の領域とは、互いに異組成材料からなり、屈折率は同じでも異なっていてもよい。

【0112】

気泡領域４ａｈ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の外周側に位置する。また、気泡領域４ａｈ１は、主光ファイバ７４ａの中心を軸とした回転対称の位置にあり、本実施形態では６回回転対称の位置にある。また、各気泡領域４ａｈ１は、主光ファイバ７４ａの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にある。さらには、本実施形態では、各コア部４ａａ及び各気泡領域４ａｈ１が、同じ六方最密格子の格子点の位置にある。

【0113】

以上のように構成された主光ファイバ７４ａを用いて第１光結合器や第２光結合器を構成した光増幅器であれば、励起効率が改善される。また、気泡領域４ａｈ１の位置や数や回転対称性の調整によって、気泡の効果を調整できる。

【0114】

なお、気泡領域４ａｈ１は、コア部４ａａが形成する正六角形の内周側又は同一周上に位置してもよい。また、気泡領域４ａｈ１の数は１２から適宜増減させてもよい。

【0115】

主光ファイバ７４ａは、公知のマルチコアファイバの製造方法を利用して製造することができる。たとえば、スタック法の場合を、図１８を参照して説明する。

【0116】

すなわち、図１８に示すように、７本のコアロッド５２を、内側クラッド部４ａｈの一部となるガラス管６１の中にスタックする。それとともに、コアロッド５２とガラス管６１との間の隙間６３に、１２本のガラスロッド６４をスタックし、母材を形成する。ガラスロッド６４と、ガラス管６１及びコアロッド５２のクラッド部５３ｂとは、互いに異組成材料からなる。ここで、コアロッド５２とガラスロッド６４との直径を等しくすることによって、各コア部４ａａ及び各気泡領域４ａｈ１が、同じ六方最密格子の格子点の位置にある構造とすることができる。また、隙間６３の残りの部分にも、気泡を含む又は含まない、ガラス管６１と同組成のガラスロッドをスタックする。これにより、その後のいずれかの熱処理によって、ガラスロッド６４とその周囲の部分との界面に、気泡領域４ａｈ１となる部分が形成される。なお、気泡領域４ａｈ１の数を１２から減少させるには、１２本のガラスロッド６４のうちの１以上をガラス管６１と同組成材料からなるガラスロッドに置き換えればよい。

【0117】

なお、ガラスロッド６４と、ガラス管６１及びコアロッド５２のクラッド部５３ｂとを異組成材料からなるものとする方法に換えて、又はその方法と合わせて、ガラスロッド６４の外周面を比較的粗くしてもよい。又は、ガラスロッド６２に換えて、多数のガラス管をスタックし、熱処理にてガラス管の孔が閉塞しないように線引きまでを行ない、長手方向に連続した気泡を形成する方法を行ってもよい。

【0118】

（気泡の直径の制御方法）
つぎに、気泡の直径を制御する方法について詳述する。スート層を堆積し、熱処理によって脱水、ガラス化して母材ロッドやガラスロッドなどのガラス部材を形成する場合、焼結工程において不活性ガスを流しながら熱処理を行うことが通常行われる。たとえば、ガラス化においてＯＨ基を減らすためにヘリウム（Ｈｅ）ガスを流す。このＨｅガスは、ガラス微粒子の間の隙間に入り込むが、スート層が稠密化してガラス化してくると、ガラスの内部に閉じ込められて気泡となる。ここで、Ｈｅガスを流す場合は、比較的大きな気泡が形成されやすい。

【0119】

この現象について本発明者らが鋭意検討したところ、Ｈｅは原子量又は分子量が小さいため、スートが稠密化してもある程度スート内部を拡散しやすいので、凝集して比較的大きな気泡を形成しやすいことが解った。そこで、本発明者は、ガラス化の際に流すガスの原子量又は分子量を変更することで、気泡の直径を制御できることに想到した。たとえば、不活性ガスとして、希ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスやキセノン（Ｘｅ）ガスなどの、Ｈｅよりも原子量又は分子量が大きい大分子量ガスを流せば、拡散のし易さや凝集の程度がＨｅよりも低いので、比較的小さな気泡を形成できる。さらには、Ｈｅガスと大分子量ガスとの混合ガスを流してもよい。この場合、混合ガスにおける大分子量ガスの分圧又は流量比を高めると、気泡の直径を比較的小さくすることができ、分圧や流量比の制御によって直径の制御ができる。

【0120】

なお、上記のすべての主光ファイバにおいて、気泡又は気泡領域は、隣接する領域とは屈折率が異なる異屈折率領域に置き換えても、励起効率が改善される。隣接する領域と異屈折率領域とでは、界面を境に屈折率が異なるような界面（以下、異屈折率界面と記載する場合がある）が、内側クラッド部を伝搬する励起光を散乱させる。異屈折率領域は、たとえば、石英ガラス中に分散して存在する微結晶やクラスターを含んで構成されている。異屈折率領域は、たとえば、ＡｌやＧｅやアルカリ金属で構成されている。

【0121】

主光ファイバの内側クラッド部には、主光ファイバの軸方向に直交する断面において、径方向において前記異屈折率領域の層が２層以上存在してもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの軸方向に直交する断面において、コア部からコア径以上離間した位置に存在してもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの中心を軸とした回転対称の位置にあってもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、その格子点の位置にあってもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの軸方向に直交する断面において六方最密格子を規定した場合に、或る格子点を中心とし、格子点間距離の１／２以下の半径の円環状に存在してもよい。また、複数の異屈折率領域が、気泡のように記内側クラッド部内に分散して存在してもよい。また、主光ファイバの軸方向に直交する断面において、内側クラッド部の断面積に対する複数の異屈折率領域の断面積の総計が０．１％以上３０％以下であってもよい。また、異屈折率領域の直径は内側クラッド部を伝搬する光の波長の１／２０００倍以上２倍以下でもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの軸方向に直交する断面において、コア部からコア径以上離間した円環状の領域に存在してもよい。また、異屈折率領域は、主光ファイバの各コア部の径方向において、又は、主光ファイバの軸方向において、又は、前主光ファイバの各コア部の軸回り方向において、略一様に分布していてもよい。また、主光ファイバの中心を軸として中心から最も離間したコア部を通る円管状の境界の内側と外側とで、異屈折率領域の存在密度が異なってもよい。

【0122】

（実施形態２）
図１９は、実施形態２に係る光通信システムの構成を示す模式図である。光通信システム１０００は、光送信装置１０１０と、光受信装置１０２０と、実施形態１に係る光増幅器１００と、１４本のシングルコア光ファイバである光伝送ファイバ１０３１～１０３７、１０４１～１０４７と、を備えている。

【0123】

光送信装置１０１０は、７個の送信器１０１１～１０１７を備えている。送信器１０１１～１０１７は、それぞれ、信号光を送信する。７本の光伝送ファイバ１０３１～１０３７は、送信器１０１１～１０１７のそれぞれから出力された信号光を伝送し、光増幅器１００に入力させる。光増幅器１００は、光伝送ファイバ１０３１～１０３７から入力された７つの信号光を一括して光増幅し、７本の光伝送ファイバ１０４１～１０４７のそれぞれに出力する。光伝送ファイバ１０４１～１０４７は、増幅された信号光を伝送し、光受信装置１０２０に入力させる。光受信装置１０２０は、７個の受信器１０２１～１０２７を備えている。受信器１０２１～１０２７は、光伝送ファイバ１０４１～１０４７が伝送した、増幅された信号光を受信し、電気信号に変換する。

【0124】

光通信システム１０００は、同一の増幅特性を得るための消費電力が削減された光増幅器１００を用いているので、消費電力が削減された光通信を実現できる。なお、本実施形態では、光伝送ファイバは７本のシングルコア光ファイバであるが、１本の７コア型マルチコアファイバからなる光伝送ファイバを用いてもよい。

【0125】

光通信システム１０００が長距離通信システムなどであれば、光増幅器１００をリピータアンプ、プリアンプ、又はブースターアンプとして利用できる。光通信システム１０００がＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）を用いたネットワークシステムなどであれば、光増幅器１００を損失補償に利用できる。

【0126】

なお、上記実施形態では、光増幅ファイバが７コア型のマルチコアＥＤＦであるが、最密充填配置の１２コア型のマルチコアＥＤＦでもよいし、最密充填配置の１９コア型のマルチコアＥＤＦでもよいし、シングルコアＥＤＦでもよい。光アイソレータの個数、光ファイバファンイン／光ファイバファンアウトを構成するシングルモード光ファイバの本数並びにマルチコアファイバのコア部の数及び配置、第１光結合器、第２光結合器並びにポンプストリッパのコア部の数及び配置は、マルチコアＥＤＦのコア部の数及び配置に応じて適宜設定される。また、上記実施形態では、光増幅ファイバにおける光増幅媒体がエルビウムであるが、イッテルビウム等の他の光増幅媒体であってもよい。また、上記実施形態では、励起光源である半導体レーザが１個であり、第１光結合器における励起光供給用光ファイバが１本であるが、励起光源が複数個あり、第１光結合器における励起光供給用光ファイバが複数本あってもよい。また、上記実施形態では、励起光入出力用光ファイバとしてクラッド無しＧＩファイバを例示したが、励起光入出力用光ファイバの条件を満たすものであれば、クラッドがある通常のＧＩファイバでもよいし、ステップインデックス型の光ファイバでもよい。また、屈折率分布は半径方向で一定でも変動していてもよい。また、上記実施形態では、光増幅器は前方励起型であるが、後方励起型でも双方向励起型でもよい。後方励起型の光増幅器を構成するには、例えば実施形態１の光増幅器１００において、第１光結合器４を光ファイバファンアウト８側に接続し、ポンプストリッパ７を光ファイバファンイン２側に接続すればよい。

【0127】

また、気泡や異屈折率領域は、光増幅ファイバの内側クラッド部に設けられていてもよい。これによって励起光が散乱されてコア部に到達しやすくなるので、励起効率がさらに改善される。

【0128】

また、光増幅器において、第１光結合器の主光ファイバおよび第２光結合器の主光ファイバの少なくとも一方が、複数の気泡、又は、異屈折率領域を含んでいてもよい。すなわち、第１光結合器の主光ファイバおよび第２光結合器の主光ファイバの両方が、複数の気泡、又は、異屈折率領域を含んでいてもよい。また、第１光結合器の主光ファイバのみが複数の気泡、又は、異屈折率領域を含んでいてもよいし、第２光結合器の主光ファイバのみが複数の気泡、又は、異屈折率領域を含んでいてもよい。

【0129】

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0130】

１、９ ：光アイソレータ
２ ：光ファイバファンイン
２ａ ：シングルモード光ファイバ
２ｂ ：マルチコアファイバ
２ｂａ、４ａａ、６ａａ、５２ａ ：コア部
２ｂｂ、５２ｂ ：クラッド部
２ｃ ：結合部
３ ：半導体レーザ
４、４Ａ ：第１光結合器
４Ａｃ ：励起光供給用光ファイバ
４Ａｃａ ：接触領域
４ａ、６ａ、１４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ、６４ａ、７４ａ ：主光ファイバ
４ａｂ、４ａｅ、４ａｅ１、４ａｅ３、４ａｅ５、４ａｆ、４ａｇ、４ａｈ、６ａｂ ：内側クラッド部
４ａｃ、６ａｃ ：外側クラッド部
４ａｄ、６ａｄ ：気泡
４ａｅ２、４ａｅ４、４ａｆ１、４ａｇ１、４ａｈ１ ：気泡領域
４ｂ、６ｂ ：励起光入出力用光ファイバ
４ｂａ、６ｂａ ：接触領域
４ｃ ：励起光供給用光ファイバ
４ｄ、６ｄ ：保護部
４ｅ、６ｅ ：部分
５ ：マルチコアＥＤＦ
６ ：第２光結合器
７ ：ポンプストリッパ
８ ：光ファイバファンアウト
５１ ：母材ロッド
５１ａ、５１ｂ ：孔
５２ ：コアロッド
５３、６２、６４ ：ガラスロッド
６１ ：ガラス管
６３ ：隙間
１００ ：光増幅器
１０００ 光通信システム
１０１０ 光送信装置
１０２０ 光受信装置
１０１１～１０１７ 送信器
１０２１～１０２７ 受信器
１０３１～１０３７、１０４１～１０４７ 光伝送ファイバ
Ａｒ１～Ａｒ６ ：矢印
Ｄｒ ：径方向
Ｄｔ ：軸回り方向
Ｄｚ ：軸方向
Ｒ１～Ｒ４ ：領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】