專利名稱：多端口耦合器、光放大器及光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及在光通信，特別是在近距離傳送系統中使用的光纖放大器或在光纖激光器等中使用的多端口耦合器，與使用了它的光放大器及光纖激光器。
本申請對2006年5月30日提出申請的日本國專利申請第2006-149696號以及2006年9月26日提出申請的日本國專利申請第2006-260881號主張優先權，在這里援引其內容。
背景技術：
在高輸出光放大器、光纖激光器等中，一般采用包層泵浦(clad-pump)構造。它是將為了放大在光纖中的纖芯傳播的光而必需的激發光在包層中傳播而提供的構造的裝置。與該包層泵浦構造被廣泛地采用的同時，多模光纖輸出的高功率激光器二極管(以下，記作LD。)得以使用。包層泵浦光纖使用了在摻雜了稀土類元素的纖芯的外周具有多層包層的雙包層構造。
為了將高功率多模LD的光送入放大用的包層泵浦光纖中，使用多端口耦合器。多端口耦合器具有如下的功能，即，會聚2條以上的多模光纖的光而與包層泵浦光纖相連，同時連接在普通信號光通過的單模光纖(以下，記作SM光纖。)與包層泵浦光纖的各自的纖芯。利用該多端口耦合器的功能，即使一個LD的輸出為數W，也可以通過將幾個LD與包層泵浦光纖相連，來獲得較大的輸出。將利用了該多端口耦合器的光放大器的構成圖表示于圖1中。
圖1的光放大器1具有被射入信號光及激發光的多端口耦合器2、與該多端口耦合器2的輸出端進行頭端連接了的包層泵浦光纖3。該多端口耦合器2形成為，將中心的由SM光纖構成的信號用光纖5和配置于其周圍的由多條多模光纖構成的激發用光纖4一體化，并且頭端側減徑，并可以向與該被減徑了的輸出端連接的光放大用的包層泵浦光纖3射入信號光和激發光。在該多端口耦合器2的信號用光纖5上，連接有未圖示的信號光源，另外在多條激發用光纖4上，分別連接有LD10。該光放大器1通過借助多端口耦合器2將激發光(例如波長910～980nm)向包層泵浦光纖3的包層射入，而將在包層泵浦光纖3的纖芯中摻雜的稀土類離子激發，通過借助多端口耦合器2向包層泵浦光纖3的纖芯射入信號光，而將所射入的信號光放大，并使該被放大了的信號光(高輸出信號)得以從包層泵浦光纖3中輸出。該種光放大器中，以增益的水平表示有時可以達到20dB以上，以最高輸出表示有時可以達到1W～1kW。
但是，以往所使用的組合了多端口耦合器與包層泵浦光纖的光放大器中，為了提高可靠性，LD的長壽命化被作為一個課題提出。
為了實現LD的長壽命化，不僅LD自身的高可靠性設計十分重要，而且作為使用條件來說溫度控制也很重要。但是，以往的光放大器中，LD有時會因使用條件的影響而突然發生故障，從而對光放大器整體的高可靠性化造成很大的障礙。
本發明人等進行了深入研究，結果發現，激發的LD發生突然失效的原因在于，從光放大器中輸出的高輸出信號光從外部的反射點向光放大器返回。故障的原因是，該反射光邊在包層泵浦光纖的纖芯傳播，邊被反向放大，并且因在包層泵浦光纖與多端口耦合器的連接中產生的連接損耗而向包層泄露的光到達激發LD處，而破壞掉激發LD。特別是，在光放大器的增益為20dB以上的情況下，即使反射率為1％左右，在通過了光放大器后也會變為超過10％的很大的光。當此種很強的反射光返回時，特別是脈沖激光器的情形，較激發LD自身的輸出的近10倍的功率的光射入LD，由此LD被破壞掉。
所以，本發明人等為了解決該問題，探求了即使反射光返回放大器也不會發生激發LD的失效的構造。
但是，作為抑制反射光本身的以往技術，雖然也有光隔離器，但是依靠光隔離器，只能將反射率衰減為-20dB左右，甚至還有與數W以上的光對應的光隔離器非常昂貴的問題。
由于反射光在放大光纖中是在纖芯的內部傳播，因此只要光不從纖芯泄露，就沒有向激發LD放射反射光的情況。所以，在調查了為何反射光會射入LD的原因后，發現反射光之所以被向激發LD放射，主要的原因是產生了多端口耦合器與包層泵浦光纖的連接部分的纖芯彼此間的連接損耗。
在該連接部分產生損耗是因為，兩條光纖的纖芯徑(強度分布的大小)有較大不同。一般來說高功率的包層泵浦光纖具有直徑20μm以上的纖芯徑。另一方面，在信號傳播用中使用的SM光纖的纖芯徑為5μm左右(波長)。由此，特別是在反射光所傳播的方向上，連接部的損耗的大小達到5dB以上。
包層泵浦光纖的纖芯徑較大的理由是，由于在高功率的放大器內光的功率密度非常大，因此在光纖內受到非線性光學效應的影響。為了避免此種影響，一般來說是增大包層泵浦光纖的纖芯的直徑，其結果是，光纖中的光能密度被盡可能小地設計。但是，由于在此種截面積較大的纖芯中，單模傳送非常困難，并且彎曲損耗也變大，因此不適于信號用光纖。所以，傳送用光纖以纖芯截面積小的，放大用光纖以纖芯截面積大的為優選。由于在這兩種光纖的中間有多端口耦合器，因此只要可以將該多端口耦合器的纖芯截面積設為兩種光纖的截面積的中間的大小，就可以在某種程度上減少連接損耗。但是，在多端口耦合器的構造上，很明顯與其說是減少連接損耗，不如說是增大連接損耗。這是因為，由于多端口耦合器通常來說是將多條光纖與一條光纖耦合，因此光纖的外徑變小。
圖2是表示以往的多端口耦合器2與包層泵浦光纖3的連接部的構造的圖。多端口耦合器2的與包層泵浦光纖3連接的一側的頭端部形成如下的構造，即，將中心的信號用光纖5與其周圍的多條激發用光纖4一體化，并且朝向頭端減徑成錐面狀，以使與包層泵浦光纖3的外徑一致。該頭端部中，中心的信號用光纖5的纖芯徑進一步變小，在與纖芯徑較大的包層泵浦光纖3連接的情況下，兩者的光纖的纖芯徑的差別進一步變大。
如果考慮以上的情況，則可知在現實上很難減少在多端口耦合器的連接部產生的連接損耗。
發明內容
本發明鑒于所述情況而形成的，目的在于，提供在使用了多端口耦合器的光放大器或光纖激光器中可以消除由反射光造成的激發光源的失效，實現裝置的長壽命化的多端口耦合器，與使用了它的光放大器及光纖激光器。
為了達成所述目的，本發明提供一種多端口耦合器，將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化且將頭端側減徑而成，并將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中，在位于中心的信號用光纖的纖芯周邊以同心圓狀設有放射光關入波導路部，其具有比該纖芯更大的外徑，并具有比包層高而比纖芯小的折射率的值，該放射光關入波導路部連續地形成于從與包層泵浦光纖的連接部起至分支為多條光纖的耦合器部端部。
該多端口耦合器可以在信號用光纖的纖芯的周圍以同心圓狀設置放射光關入波導路部。另外，可以將放射光關入波導路部設計為在信號用光纖的纖芯的周圍具有多角形狀的截面。
另外，本發明提供一種多端口耦合器，使用毛細管而將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化，毛細管與信號用光纖及激發用光纖一起都與橋接(bridge)用光纖的后端連接，并且將橋接用光纖的頭端側減徑而成，將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連的，其中在橋接用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有大于該纖芯的外徑，并具有高于包層而小于纖芯的折射率的值，并且毛細管的折射率低于信號用光纖的包層的折射率，毛細管對于信號用光纖具有放射光的關入效果。
另外，本發明提供一種多端口耦合器，使用毛細管而將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化，毛細管與信號用光纖及激發用光纖一起都與橋接用光纖的后端連接，并且將橋接用光纖的頭端側減徑而成，將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中在橋接用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有大于該纖芯的外徑，并具有高于包層而小于纖芯的折射率的值，并且毛細管的折射率與信號用光纖的包層的折射率相同，而且激發用光纖的包層低于毛細管的折射率，激發用光纖的包層對于信號用光纖及毛細管具有放射光的關入效果。
該多端口耦合器可以在橋接用光纖的纖芯的周圍以同心圓狀設置放射光關入波導路部。另外，可以將放射光關入波導路部設計為在橋接用光纖的纖芯的周圍具有多角形狀的截面。
本發明的多端口耦合器中，優選為放射光關入波導路部的外徑小于與多端口耦合器連接的信號用光纖的外徑。
本發明的多端口耦合器中，優選為設置將信號用光纖跨越適當的距離卷繞的放射光衰減部。
另外，本發明提供一種光放大器，其具有涉及所述本發明的多端口耦合器、光放大用的包層泵浦光纖、激發光源。
另外，本發明提供一種光纖激光器，其具有涉及所述本發明的多端口耦合器、光放大用的包層泵浦光纖、激發光源。
本發明的多端口耦合器由于是在位于中心的信號用光纖的纖芯周邊設置了放射光關入波導路部的構造，其具有大于該纖芯的外徑，并具有高于包層而小于纖芯的折射率的值，因此可以將向LD返回的反射光關入該放射光關入波導路部，消除由反射光造成的激發光源的失效，實現裝置的長壽命化。
本發明的光放大器由于是使用涉及所述本發明的多端口耦合器將激發光和信號光與光放大用的包層泵浦光纖耦合的構造，因此可以將向LD返回的反射光關入該放射光關入波導路部，消除由反射光造成的激發光源的失效，實現裝置的長壽命化。
圖1是表示光放大器的一個例子的構成圖。
圖2是表示多端口耦合器的構造的剖面圖。
圖3是表示本發明的多端口耦合器的一個實施方式的剖面圖。
圖4A是圖3的多端口耦合器的橫剖面圖。
圖4B～D是表示放射光關入波導路部為多角形狀的變形例的剖面圖。
圖5是表示本發明的多端口耦合器的第二實施方式的分解立體圖。
圖6是沿著圖5的A-A切割面的剖面圖。
圖7A是沿著圖5的B-B切割面的剖面圖。
圖7B～D是表示放射光關入波導路部為多角形狀的變形例的剖面圖。
圖8是表示將圖5的多端口耦合器與non-dope DCF連接使用的情況的分解立體圖。
圖9是表示實施例的結果的圖表。
具體實施例方式
下面，將參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖3是表示本發明的多端口耦合器的一個實施方式的圖，圖3A是表示多端口耦合器2的頭端側的構造的剖面圖，圖3B是表示多端口耦合器2的另一端側的構造的剖面圖。
本實施方式的多端口耦合器2將中心的信號用光纖5與配置于其周圍的多條激發用光纖4一體化且將頭端側減徑而成，并將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖3相連，其特征是，在位于中心的信號用光纖5的纖芯6周邊以同心圓狀設有放射光關入波導路部7，其具有比該纖芯6更大的外徑，并具有比包層8高而比纖芯6小的折射率的值，該放射光關入波導路部7連續地形成于從與包層泵浦光纖3的連接部至分支為多條光纖4、5的耦合器部端部。
本發明人等分析了導致LD失效的機理，發明了在多端口耦合器中即使產生連接損耗也不會導致LD的失效的構造。本發明人等所著眼的是多端口耦合器的內部構造。
如圖2所示，多端口耦合器2被制為以信號用光纖5為中心并在其周圍整齊排列多條激發用光纖4而一體化。所以可知，如圖3所示，當在信號用光纖5的纖芯6的周圍，形成比其外周部折射率略高的放射光關入波導路部7時，即使在連接部產生連接損耗而產生向周圍放射的光，也可以在該折射率較高的區域有效地將放射光關入，以阻止向激發端口的進入。
另外，在進一步研究后，發現對于放射光關入波導路部7與包層8的相對折射率差來說，最好是該放射光關入波導路部7的直徑越大則越小，相反放射光關入波導路部7的直徑越小則越大。
此時發現，在放射光關入波導路部7的直徑D與放射光關入波導路部7相對于包層8的相對折射率差Δ的關系維持下式(1)D[μm]×Δ[％]＝一定值A…(1)的關系而變化時，則將放射光關入的效果就會達到一定。
此時，一定值A只要是根據將漏出的放射光以何種程度關入而決定即可。另外，A也會隨著光放大用的包層泵浦光纖3的纖芯徑和與包層的相對折射率差而變化。這是因為，放射的光的角度或強度是由包層泵浦光纖3的纖芯9決定的。
該放射光關入波導路部7需要設置在從與包層泵浦光纖3的連接部起，到信號用光纖5和激發用光纖4各自分散地分離的區域。這是因為，當在途中無法將放射光關入時，則放射光就會從該處向激發用光纖4耦合。
此外，放射光關入波導路部7的直徑，最好小于信號用光纖5的包層外徑。這是因為，倘若放射光關入波導路部7的直徑較大的話，在該波導路內關入的放射光會在耦合器終端部與激發用光纖4耦合。
在放射光關入波導路部7中被關入的放射光如圖3B所示，在信號用光纖5中反向傳播時，會被玻璃包層外部的樹脂慢慢地吸收、消滅。為了積極地促進吸收，最好對信號用光纖5跨越適當的長度地以一定范圍的曲率卷繞。例如，在φ50mm時優選設為1m左右。
另外，在難以使用適當的長度的光纖的情況下，也可以向包層部分中添加用以吸收放射光的摻雜劑而吸收放射光。例如，為了吸收波長1064nm的光，摻雜了Sm的光纖是有效的。
對在本實施方式的多端口耦合器2中，設置了放射光關入波導路部7所帶來的效果進行說明。
例如，在纖芯徑為20μm、纖芯-包層相對折射率差為0.1％的包層泵浦光纖3與頭端的纖芯徑為2.5μm、纖芯-包層相對折射率差為0.4％的多端口耦合器2的連接中，通過設為A＝3[μm×％]，就可以將放射光的92％關入，將向外放射的光設為8％左右。此時，多端口耦合器2的折射率的分布例為，纖芯-放射光關入波導路部相對折射率差為0.4％，放射光關入波導路部-包層相對折射率差為0.05％，放射光關入波導路部直徑為60μm。所述的效果是，在未實施任何的對策時，如果有50W左右的反射光返回，則可以將它減少為4W。
以往，在導致激發LD失效的案例中，由于在激發LD自身的輸出的2倍以上的功率下會有失效的情況，因此減少為8％的效果非常大。通常來說，激發為5～10W左右。
另外，如果設為A＝1.5[μm×％]，則在相同的案例中，就可以關入放射光的85％。這在例如反射光為20W，激發LD發生失效的案例中，會將反射光減少為20W的15％，也就是3W，對于激發LD的保護仍然有效。
另外，本實施方式的多端口耦合器2通過在信號用光纖5的周圍設置了放射光關入波導路部7，可以將激發光有效地向包層泵浦光纖3的纖芯9會聚。在利用包層泵浦光纖3進行的光放大的情況下，將在包層中均勻地分布的激發光有效地用纖芯9吸收非常重要。只要可以將該激發光向纖芯9會聚(由于僅在纖芯中發生吸收)，就可以將激發光有效地吸收。例如，在信號用光纖5的纖芯周邊，設置了直徑為50μm而相對折射率差為0.1％的放射光關入波導路部7的情況下，由包層泵浦光纖3的纖芯9的激發光的吸收效率會提高20％。
此外，在圖3所示的多端口耦合器2的情況下，信號用光纖的纖芯6與設于其周圍的放射光關入波導路部7如圖4A所示，具有同心圓狀的截面，但是，本發明并不特殊地局限于此，放射光關入波導路部7也可以具有如圖4B所示的六角形狀、如圖4C所示的四角形的狀、如圖4D所示的五角形狀等多角形狀的截面。即使放射光關入波導路部7的截面形狀為多角形狀，也可以與同心圓狀的情況相同，發揮將反射光關入信號用光纖5中，而減少向激發用光纖4的射入功率的效果。
在放射光關入波導路部7的截面為多角形狀的情況下，所謂放射光關入波導路部7的外徑小于與多端口耦合器2連接的信號用光纖5的外徑(包層徑)，可以理解為放射光關入波導路部7的內切圓的直徑小于信號用光纖5的外徑。這是因為，在該情況下，因放射光關入波導路部7在全部截面積上均被內包于信號用光纖5的包層區域以內，因而被關入了放射光關入波導路部7內的放射光將全部與信號用光纖5耦合，從而可以起到在耦合終端部抑制放射光與激發用光纖4耦合的同等的效果。
如前所述，在多端口耦合器內部的波導路構造中，通過在纖芯周邊設置將光關入的區域，就可以有效地防止激發LD因反射光而失效的情況，更進一步地還可以將激發光有效地分布于纖芯周邊。另外，通過采用此種構造，就可以將激發光有效地向纖芯周邊會聚。
另外，本發明的多端口耦合器也可以構成如下，即，將信號用光纖和激發用光纖用毛細管構造聚束，更進一步地將其頭端部與具有放射光關入波導路部和頭端減徑部的橋接用光纖連接。以下，對于本發明的第二實施方式，將參照圖5～圖8進行說明。
圖5及圖6所示的多端口耦合器11是使用毛細管14而將中心的信號用光纖12與配置于其周圍配置的多條激發用光纖13一體化，毛細管14與信號用光纖12以及激發用光纖13一起都與橋接用光纖15的后端連接，并且將橋接用光纖15的頭端側減徑而成，將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖16相連的多端口耦合器11，其在橋接用光纖15的纖芯15a周邊設有放射光關入波導路部17，其具有大于該纖芯15a的外徑，并具有高于包層15b而小于纖芯15a的折射率的值。
這里，毛細管14是具有可以插入信號用光纖12及激發用光纖13的多個貫穿孔(細孔)的多孔毛細管。多孔毛細管為了與光纖熔合連接，優選為由石英玻璃或添加了摻雜劑的石英類玻璃等構成。熔合連接例如可以通過使用電弧放電、二氧化碳激光器、氫氧焰等熱源來進行。插入了毛細管14的中央的細孔的信號用光纖12的纖芯12a被與橋接用光纖15的纖芯15a耦合，插入了其周圍的細孔的激發用光纖13的纖芯13a被與橋接用光纖15的包層15b耦合。橋接用光纖15的頭端側的減徑部例如可以通過加熱拉伸為錐面狀而形成。
在該多端口耦合器11中，作為避免反射光射入激發用光纖13的構成，有以下的(1)和(2)。
(1)毛細管14的折射率低于信號用光纖12的包層12b的折射率。該情況下，毛細管14對于信號用光纖12就具有放射光的關入效果。由此，毛細管14的折射率與激發用光纖13的包層13b的折射率的大小關系是任意的，無論毛細管14與激發用光纖13的包層13b相比折射率更高或更低，或者相同都可以。
該構成中，由于毛細管14起到放射光關入波導路部的作用，因此當使之與橋接用光纖15的放射光關入波導路部合并時，放射光關入波導路部就會成為被從與包層泵浦光纖16的連接部到分支為多條光纖12、13的耦合器部端部連續地形成的部分。
(2)毛細管14的折射率與信號用光纖12的包層12b的折射率相同，并且激發用光纖13的包層13b的折射率低于毛細管14的折射率。
該情況下，激發用光纖13的包層13b對信號用光纖12及毛細管14就具有放射光的關入效果。
該構成中，當在毛細管14與橋接用光纖15之間產生連接損耗時，放射光就有可能與毛細管14耦合，然而由于激發用光纖13的包層13b對毛細管14具有放射光的關入效果，因此就可以抑制放射光與激發用光纖13耦合的情況。
在(1)、(2)的任何的構成中，設于橋接用光纖15中的放射光關入波導路部17的直徑(外徑)都最好小于信號用光纖12的外徑(包層徑)。這是因為，倘若放射光關入波導路部17的直徑較大，則關入該波導路內的放射光就會在耦合器終端部與激發用光纖13耦合。
在關入放射光關入波導路部17的放射光在信號用光纖12中反向地(圖5中從右向左行進)傳播時，會被信號用光纖12的包層12b的外部的樹脂慢慢地吸收、消滅。為了積極地促進吸收，最好對信號用光纖12跨越適當的長度地以一定范圍的曲率卷繞。例如，在φ50mm時優選設為1m左右。
另外，在難以使用適當的長度的信號用光纖12的情況下，也可以向信號用光纖12的包層12b的部分中添加用以吸收放射光的摻雜劑而將放射光吸收。例如，為了吸收波長1064nm的光，摻雜了Sm的光纖是有效的。
對在本實施方式的多端口耦合器11中，在橋接用光纖15中設置了放射光關入波導路部17所帶來的效果進行說明。
在毛細管14與信號用光纖12的包層12b的折射率相同的(2)的構成中，將信號用光纖12的包層12b、毛細管14和激發用光纖13的纖芯13a全都用石英(折射率約為1.448)制作，將激發用光纖13的包層13b的折射率設為1.436(纖芯13a及毛細管14的相對折射率差為0.8％)，將厚度設為10μm，其結果為，與未設置激發用光纖13包層13b的低折射率部的情況相比，可以將與激發用光纖13耦合的反射光的強度減少了約20dB(即大約百分之一)。
在毛細管14與信號用光纖12的包層12b相比折射率更低的(1)的構成中，將信號用光纖12的包層12b和激發用光纖13的纖芯13a全都用石英(折射率約為1.448)制作，將激發用光纖13的包層13b的折射率設為1.436，將厚度設為10μm，進一步地將毛細管14的折射率也設為1.436，其結果為，與(2)的構成相比，將與激發用光纖13耦合的反射光的強度又減少了8dB。如果與未設置低折射率部的情況相比，則減少了約28dB。
此外，對于圖5所示的多端口耦合器11的情況，橋接用光纖15的纖芯15a與設于其周圍的放射光關入波導路部17如圖7A所示，是具有同心圓狀的截面的構造。但是，本發明并不特殊地局限于此，放射光關入波導路部17也可以具有如圖7B所示的六角形狀、如圖7C所示的四角形狀、如圖7D所示的五角形狀等多角形狀的截面。即使放射光關入波導路部17的截面形狀為多角形狀，也可以與同心圓狀的情況相同，將反射光關入橋接用光纖15的纖芯15a而與信號用光纖12耦合，發揮減少向激發用光纖13的射入功率的效果。
在放射光關入波導路部17的截面為多角形狀的情況下，所謂放射光關入波導路部17的外徑小于與多端口耦合器11連接的信號用光纖12的外徑(包層徑)，可以理解為放射光關入波導路部17的內切圓的直徑小于信號用光纖12的外徑。這是因為，在該情況下，因放射光關入波導路部17在全部截面積上均被內包于信號用光纖12的包層區域以內，因而被關入了放射光關入波導路部17內的放射光將全部與信號用光纖12耦合，從而可以起到在耦合終端部抑制放射光與激發用光纖13耦合的同等的效果。
進一步地，本實施方式的多端口耦合器11中，通過在橋接用光纖15的纖芯15a的周邊設置放射光關入波導路部17，就可以將來自激發用光纖13的激發光有效地向包層泵浦光纖16的纖芯16a會聚。在利用包層泵浦光纖16進行的光放大的情況下，將在包層中均勻地分布的激發光有效地用纖芯16a吸收非常重要。只要可以將該激發光向纖芯16a會聚(由于僅在纖芯中發生吸收)，就可以將激發光有效地吸收。
圖5所示的例子中，作為與多端口耦合器11連接的包層泵浦光纖16，使用了如下的雙包層構造光纖(DCF)，即，在纖芯16a中添加有稀土類元素，在該纖芯16a的周圍具有內側包層16b和外側包層16c。但是，本實施方式例的多端口耦合器11在如圖8所示，連接有在纖芯18a中未添加稀土類元素的包層泵浦光纖(non-dope DCF)18的情況下也是有效的。該構成例中，在non-dope DCF18的一端連接有摻雜稀土類元素的DCF16，在non-dope DCF18的另一端連接有橋接用光纖15的頭端減徑部。
此時，為了在non-dope DCF18與摻雜稀土類元素的DCF16的連接部沒有向non-dope DCF18的包層18b、18c放出放射光的情況，而將其關入纖芯18a中，在纖芯18a與包層18b、18c之間，也需要設置具有比包層18b、18c更高而比纖芯18a更低的折射率的值的放射光關入波導路部19。放射光關入波導路部19的截面形狀相對于纖芯18a無論是同心圓狀還是多角形狀都可以。具有此種構造的多端口耦合器即使是與將多端口耦合器直接與摻雜稀土類元素的DCF連接的情況相比，也可以以完全相同的水平抑制反射光向激發用光纖13的射入。
如前所述，在多端口耦合器內部的波導路構造中，通過在纖芯周邊設置將光關入的區域，就可以有效地防止激發LD因反射光而失效的情況，甚至還可以將激發光有效地分布于纖芯周邊。另外，通過采用此種構造，可以將激發光有效地會聚在纖芯周邊。
實施例在激發波長為915nm、信號波長為1064nm的光放大器中，應用本發明的多端口耦合器(圖3所示的多端口耦合器)，并研究了LD失效抑制的效果。
作為包層泵浦光纖使用摻雜了Yb的雙包層光纖。
此時的光纖的尺寸如下所示。
·纖芯徑20μm，·纖芯-內側包層相對折射率差Δ0.1％，·內側包層外徑400μm。
另外，激發中所用的LD使用了6臺波長915nm、輸出5W的LD。
另外，與該激發LD相連的激發用光纖的·纖芯徑105μm、·纖芯-包層相對折射率差Δ0.55％。
此時，在光放大器的端部設置有反射點，設定為從光放大器中輸出的光的5％左右再次返回至光放大器。此種構成中，安裝了如下的兩個耦合器，分別是將多端口耦合器如本發明所示那樣以·纖芯徑2.5μm、·放射光關入波導路部直徑30μm、·放射光關入波導路部相對折射率差0.1％制作的耦合器；和不具有放射光關入波導路部的耦合器，而進行了實驗。
其結果是，在使用了不具有放射光關入波導路部的耦合器的情況下，在與開始試驗的同時，激發LD有4臺/6臺發生失效，變得無法使用。
另一方面，在使用了設置有放射光關入波導路部的涉及本發明的耦合器的情況下，即使持續1小時以上地射入反射光，也沒有發生LD的故障。
利用計算機確認了該結果，其結果為，如圖9所示，設置了放射光關入波導路部的耦合器(圖9A)中，與沒有放射光關入波導路部的耦合器(圖9B)相比，放射光被明顯地關入，LD被保護。
下面，對在圖5、圖6所示的多端口耦合器11中，如圖7B所示設置了六角形狀的放射光關入波導路部17的實施例進行說明。
在橋接用光纖15的包層15b的外徑為400μm，當纖芯15a的直徑為7μm時，在纖芯15a的周圍形成了一邊為45μm的放射光關入波導路部17。在該橋接用光纖15中，放射光關入波導路部17與包層15b的相對折射率差為0.1％，纖芯15a與放射光關入波導路部17的相對折射率差為0.18％。當將放射光關入波導路部17的外徑用六角形的內切圓和外切圓的中間的圓的直徑來近似時，則為42μm。作為包層泵浦光纖16，準備了纖芯徑為30μm、纖芯-包層相對折射率差為0.12％的光纖。確認了在橋接用光纖15與包層泵浦光纖16的連接中可以看到何種程度的放射光關入的效果，其結果為，可以將放射光的95％以上關入橋接用光纖15的纖芯15a。
以上雖然對本發明的優選的實施例進行了說明，但是本發明并不局限于這些實施例。在不脫離本發明的主旨的范圍中，可以實施構成上的附加、省略、置換及其他的變更。本發明并不受所述的說明局限，而僅受附加的技術方案的范圍局限。
權利要求
1.一種多端口耦合器，將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化且將頭端側減徑而成，并將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中，在位于中心的信號用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有比該纖芯更大的外徑，并具有比包層高而比纖芯小的折射率的值，該放射光關入波導路部連續地形成于從與包層泵浦光纖的連接部起至分支為多條光纖的耦合器部端部。
2.根據權利要求1所述的多端口耦合器，其中，在信號用光纖的纖芯的周圍以同心圓狀設置放射光關入波導路部。
3.根據權利要求1所述的多端口耦合器，其中，將放射光關入波導路部設計為在信號用光纖的纖芯的周圍具有多角形狀的截面。
4.一種多端口耦合器，使用毛細管而將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化，毛細管與信號用光纖及激發用光纖一起都與橋接用光纖的后端連接，并且將橋接用光纖的頭端側減徑而成，將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中在橋接用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有大于該纖芯的外徑，并具有高于包層而小于纖芯的折射率的值，并且毛細管的折射率低于信號用光纖的包層的折射率，毛細管對于信號用光纖具有放射光的關入效果。
5.一種多端口耦合器，使用毛細管而將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化，毛細管與信號用光纖及激發用光纖一起都與橋接用光纖的后端連接，并且將橋接用光纖的頭端側減徑而成，將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中在橋接用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有大于該纖芯的外徑，并具有高于包層而小于纖芯的折射率的值，并且毛細管的折射率與信號用光纖的包層的折射率相同，而且激發用光纖的包層低于毛細管的折射率，激發用光纖的包層對于信號用光纖及毛細管具有放射光的關入效果。
6.根據權利要求4所述的多端口耦合器，其中，在橋接用光纖的纖芯的周圍以同心圓狀設置放射光關入波導路部。
7.根據權利要求4或5所述的多端口耦合器，其中，將放射光關入波導路部設計為在橋接用光纖的纖芯的周圍具有多角形狀的截面。
8.根據權利要求1～7中任意一項所述的多端口耦合器，其中，放射光關入波導路部的外徑小于與多端口耦合器連接的信號用光纖的外徑。
9.根據權利要求1所述的多端口耦合器，其中，設置了將信號用光纖跨越適當的距離卷繞的放射光衰減部。
10.一種光放大器，其具有權利要求1所述的多端口耦合器、光放大用的包層泵浦光纖、激發光源。
11.一種光纖激光器，其具有權利要求1所述的多端口耦合器、光放大用的包層泵浦光纖、激發光源。
全文摘要
本發明提供一種多端口耦合器，是將中心的信號用光纖與配置于其周圍的多條激發用光纖一體化且將頭端側減徑而成，并將激發光源與光放大用的包層泵浦光纖相連，其中，在位于中心的信號用光纖的纖芯周邊設有放射光關入波導路部，其具有比該纖芯更大的外徑，并具有比包層高而比纖芯小的折射率的值，該放射光關入波導路部連續地形成于從與包層泵浦光纖的連接部起至分支為多條光纖的耦合器部端部。
文檔編號H01S3/00GK101082690SQ20071010307
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月23日 優先權日2006年5月30日
發明者中居道弘, 酒井哲彌 申請人:株式會社藤倉