JPH05275789A - ポリマー光ファイバーアンプ - Google Patents

ポリマー光ファイバーアンプ

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JPH05275789A
JPH05275789A JP4068244A JP6824492A JPH05275789A JP H05275789 A JPH05275789 A JP H05275789A JP 4068244 A JP4068244 A JP 4068244A JP 6824492 A JP6824492 A JP 6824492A JP H05275789 A JPH05275789 A JP H05275789A
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light
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polymer optical
amplified
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Keisuke Sasaki
敬介 佐々木
Yasuhiro Koike
康博 小池
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    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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    • H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
    • H01S3/178—Solid materials amorphous, e.g. glass plastic

Abstract

(57)【要約】 【構成】 誘導放出機能化合物含有ポリマーのファイバ
ーからなるポリマー光ファイバーアンプ。 【効果】 プラスチックファイバーによるはじめての増
幅作用を有するアンプが実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ポリマー光ファイバ
ーアンプに関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、ＧＩ型、ＳＭ型のいずれにも作製可能で、広帯域
な増幅器として有用な新しいポリマー光ファイバーアン
プに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、ポリマー光ファイ
バーは、その易加工性、低コスト、取扱い易さなどの特
性から、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）や光
センサー中の光伝送デバイスとして期待されている。そ
の性能は、現在、ＧＩ型とＳＭ(single mode）型の作製
が可能になったため、十分に広帯域なものが得られてい
るが、伝送損失が石英系光ファイバーに比べると大きい
という欠点がある。ポリマーの重水素化やフッ素化によ
りこの伝送損失の低減は可能と思われるが、その低減効
果には限界があるとも考えられている。そこで、このよ
うな伝送損失を回復するための手段として、光ファイバ
ーシステムに適合する、より高性能な増幅器の出現が望
まれるところである。それと言うのも、ポリマー光ファ
イバーの伝送距離は２００ｍ程度であるが、ポリマー光
ファイバーアンプが実現すれば、今後必要と思われる総
ての光ＬＡＮをポリマー光ファイバーで構築することが
できるからである。このような事情から、ポリマー光フ
ァイバーアンプには極めて大きな期待が寄せられてい
る。
【０００３】しかしながら、現状においては、そのよう
なファイバーアンプについては未だ報告された例がない
のが実情である。この発明は以上の通りの状況に鑑みて
なされたものであり、従来の光ファイバーによる伝送損
失の問題を改善し、その優れた増幅作用によってポリマ
ー光ファイバーシステムの性能を大きく向上させること
のできる新しいポリマー光ファイバーアンプを提供する
ことを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、誘導放出機能化合物含有ポリマ
ーのファイバーからなることを特徴とするポリマー光フ
ァイバーアンプを提供する。また、この発明は、たとえ
ば有機色素をポリマーに含有させるために色素をドープ
したファイバーの製造方法をも提案するものである。
【０００５】すなわち、この発明の発明者は、ポリマー
光ファイバー中に有機色素等の誘導放出機能を有する化
合物をドープすることにより、可視域で光増幅機能を有
する有機色素ドープポリマー光ファイバーを作製するこ
とに初めて成功し、その増幅機能も実験的に確めた。こ
のような知見に基づいてこの発明は完成されたものであ
る。そして、この場合の有機色素ドープポリマー光ファ
イバーは、多種多様に存在する有機色素の中から、増幅
を行いたい波長に合わせて有機色素を選択して、ドープ
することにより、可視域の様々な波長で増幅を行うこと
ができる。ＧＩ型、ＳＭ型の両方とも作製可能であるた
め、広帯域な増幅器となり得る。このファイバ型の増幅
器は、光ファイバーシステムとの適合性が良く、効率が
良い。また、雑音が少ないなどの優れた特性を持ってい
る。
【０００６】すでに石英系光ファイバーではＥｒをドー
プしたファイバーアンプが開発されているが、有機色素
はＥｒに比べ本質的に増幅率（ゲイン）が大きいので、
この発明のポリマー光ファイバーアンプの場合には、よ
り高効率の増幅が期待される。 実際石英系光ファイバ
ーでは、プリフォームの製造、プリフォームからファイ
バーへの線引きの工程で、高温（1,600 〜2,000 ℃）に
加熱することが必要なため、有機色素をドープすること
は困難であると考えられる。ところがポリマー光ファイ
バーでは、その製造工程で有機色素が壊されることが無
いため、ドービングが可能となり、有機色素の優れた特
性を利用することができる。このため、この発明のポリ
マー光ファイバーアンプは、近い将来実現される光ＬＡ
Ｎ、データリンク、光コンピューティングにおいて、Ke
y-deviceとなることが予想される。また有機色素ドープ
ポリマー光ファイバーは、増幅器以外にも、ファイバー
型レーザーや光センサーなどへの応用が期待できる。
【０００７】この発明のファイバーアンプについてさら
にその原理的側面について説明すると、この発明を構成
するための多くの有機色素は蛍光の効率が高く、しかも
可視域のかなり広い範囲にわたって高効率の蛍光特性を
示す。この特性を利用することによって、かなり広いス
ペクトル領域にわたる光増幅が可能になる。蛍光の効率
の良い有機色素に効率良く励起光を照射すると、反転分
布状態を作ることができる。反転分布状態のところに、
蛍光波長に等しい波長のコヒーレントな光（信号光）を
入射させると、誘導放出が起こり、光増幅が行われる。
ただし蛍光スペクトル、吸収スペクトルは広がりを持
ち、また両者が重なる波長帯もあるため、波長により増
幅率（ゲイン）は異なる。
【０００８】このような有機色素をポリマー光ファイバ
ー中にドープすると、有機色素や励起光、信号光を狭い
領域に長距離にわたって閉じ込めることが可能になる。
つまり、エネルギー密度を高く、相互作用長を長くする
ことができるため、非常に効率の良い光増幅が行える。
ドープするための有機色素の種類について特に限定され
ないことは言うまでもない。増幅したい光の波長に対応
して各種の有機色素を選択すればよい。たとえば、この
発明の光ファイバーアンプに使用可能な有機色素として
は、次のものが例示される。
【０００９】
【表１】
【００１０】これらの有機色素をドープしてポリマーに
含有させたこの発明の光ファイバーアンプは、これまで
にこの発明の発明者が提案してきた光ファイバーの製造
方法をはじめとして各種の方法によって製造することが
できる。なかでも、あらかじめ所定の屈折率分布を形成
することができるように考慮された中空管状の重合体内
に、所用の屈折率分布を形成するためのモノマーと有機
色素とを重合開始剤等とともに入れ、これを重合固化
し、次いで得られたプリフォームを熱延伸して所要の径
のファイバーに加工する方法等が有益なものとして例示
される。
【００１１】もちろん、この発明の光ファイバーアンプ
については、様々な態様が可能であることは多言を要し
ない。たとえば、この発明の誘導放出機能を有する化合
物については、上記の通りのドープしてポリマーに含有
させる手段とともに、これらの化合物をポリマーにペン
ダントして付加するようにしてもよい。また、これらの
化合物はモノマーもしくはオリゴマーに付加して重合さ
せることで含有させてもよい。そして有機色素化合物に
限られることなく、有機錯体、あるいは無機物であって
もよい。その使用態様としてのシステムについても同様
に様々な態様が可能である。
【００１２】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。
【００１３】
【実施例】実施例１ （ファイバーの製造） メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）：２７ｇ、過酸化ベ
ンゾイル：0.5wt%、ｎ−ブチルメルカプタン：0.2wt%
（それぞれモノマー比）の混合溶液を窒素置換後、外径
１２mm、内径１０mm、長さ４０cm前後のパイレックス製
で円筒型の重合管に入れた。
【００１４】 これを重合管の中心軸を水平にし、そ
の軸が回転軸となるように、約２０００rpm で回転させ
ながら、乾燥器中７０℃で約２０時間加熱した。 重合固化し、中空状のポリメタクリル酸メチル（Ｐ
ＭＭＡ）を製造した。重合管を割り、これを取り出し
た。 中空管の中空部分にメタクリル酸メチル（ＭＭ
Ａ）：１０ｇ、パーヘキサ３Ｍ：0.5wt%、ｎ−ブチルメ
ルカプタン：0.15wt% 。フタル酸ベンジルｎ−ブチル：
２０wt% 、有機色素（ローダミン６Ｇなど）：0.004wt%
（それぞれモノマー比）の混合溶液を窒素置換後に入れ
た。
【００１５】 ポリマー管の中心軸を水平にし、その
軸が回転軸となるようにゆっくり（５０rpm 程度）回転
させながら、乾燥器中９５℃で約２０時間加熱、重合し
た。 回転を止め、１１０℃の乾燥器中に移し、約２０時
間熱処理をした。 １１０℃、約１mmHg下で、約３０時間熱処理した。
得られたプリフォームの屈折率分布を示したものが図１
である。屈折率分布はCarl Zeiss aus Jena 社製の干渉
位相差顕微鏡Interphakoを用い、縦方向干渉位相差法に
より測定した。測定用のサンプルは、プリフォームの中
央部分を厚さ約１mmの円盤状に切り出し、両面を研磨し
て作製した。図１の横軸はプリフォームの規格化半径を
表しており、Ｒｐがプリフォームの半径、ｒがプリフォ
ームの中心からの距離である。縦軸はプリフォームの中
心の屈折率を基準とした屈折率差を表している。
【００１６】 以上の手順で得られたプリフォームを
Ｔｇ以上に加熱し、熱延伸（線引き）を行い、有機色素
ドープポリマー光ファイバーを作製した。熱延伸装置の
プリフォーム供給速度と光ファイバー巻き取り速度を調
節することにより、数種類の太さ（ファイバー直径：５
０〜５００μｍ）の光ファイバーを作製した。実施例２ （光ファイバーアンプ） 実施例１の方法により得られた有機色素ドープポリ
マー光ファイバーの端面を研磨し、図２のような測定系
でアンプ性能を評価した。
【００１７】 すなわち、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー
（１）から１０nsパルス光（波長１０６４nm）をＫＤ*
Ｐ単結晶（２）に照射し、ＳＨ波（波長５３２nm）を発
生させ、これをビームスプリッター（３）により２つに
分けた。一方を励起光（ａ）とし、有機色素ドープポリ
マー光ファイバー（５）に入射させ、他方は色素レーザ
ー（６）の励起光とした。色素レーザー（６）からの光
をビームスプリッター（７）で反射させて、励起光
（ａ）と合わせて端面入射させた。
【００１８】 有機色素ドープポリマー光ファイバー
（５）からの出射光を分光器（８）を使って６００nmの
み（ローダミン６Ｇドープポリマー光ファイバーの場
合）取りだし、高安定電源（１２）に連結したフォトマ
ルチプライヤー（９）で検出した。フォトマルチプライ
ヤー（９）からの信号を、オシロスコープ（１０）とボ
ックスカー積分器（１１）を使って処理した。
【００１９】 以上のプロセスにおいて、まず初めに
励起光のみを入射させ、出射光強度がゼロであることを
確認した。このことによりＡＳＥ（増幅された自然放出
光）の発生が信号光レベルに比べて十分に小さいことを
確めた。 ＮＤフィルター（４）により励起光強度を変化さ
せ、その度にパワーメーターでＡの位置の光強度を測定
し、増幅率（ゲイン）を求めた。その結果を示したもの
が図３である。増幅率は励起光強度ゼロの時の信号光強
度を基準とした。
【００２０】この結果より、この発明の光ファイバーア
ンプによる増幅効果の大きいことがよくわかる。
【００２１】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、ファイバープラスチックとしてはじめての、増幅作
用を有する光ファイバーが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光ファイバーアンプ製造のためのプ
リフォームの屈折率分布を示した屈折率と規格化半径と
の相関図である。
【図２】増幅作用の評価のための光学システム図であ
る。
【図３】この発明の実施例としての励起光強度と増幅率
との相関図である。
【符号の説明】
１ Ｎｄ：ＹＡＧレーザー ２ ＫＤ* Ｐ単結晶 ３ ビームスプリッター ４ ＮＤフィルター ５ 有機色素ドープポリマー光ファイバー ６ 色素レーザー ７ ビームスプリッター ８ 分光器 ９ フォトマルチプライヤー １０ オシロスコープ １１ ボックスカー積分器 １２ 高安定電源 ａ 励起光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/07 8934−4Ｍ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘導放出機能化合物含有ポリマーのファ
    イバーからなることを特徴とするポリマー光ファイバー
    アンプ。
JP4068244A 1992-03-26 1992-03-26 ポリマー光ファイバーアンプ Pending JPH05275789A (ja)

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JP4068244A JPH05275789A (ja) 1992-03-26 1992-03-26 ポリマー光ファイバーアンプ
EP93906831A EP0586713B1 (en) 1992-03-26 1993-03-26 Polymeric optical fiber amplifier
PCT/JP1993/000371 WO1993019505A1 (en) 1992-03-26 1993-03-26 Polymeric optical fiber amplifier
AT93906831T ATE155290T1 (de) 1992-03-26 1993-03-26 Polymerischer optischer faserverstärker
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