JP2002040269A

JP2002040269A - 光増幅用光ファイバモジュールおよび光ファイバ増幅器

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Publication number: JP2002040269A
Application number: JP2000227796A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Kanamori; 照寿金森; Kiryo Oikawa; 喜良及川; Tadashi Sakamoto; 匡阪本; Makoto Shimizu; 誠清水; Yasutake Oishi; 泰丈大石
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】増幅器を高パワー励起させても増幅特性の劣
化がなく、信頼性の高い光増幅光ファイバモジュールお
よび光ファイバ増幅器を提供すること。【解決手段】発光イオンとして希土類イオンを添加し
たガラス組成物からなるコアおよび該コアを被覆するク
ラッドからなる増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイ
バの両端に接続される石英光ファイバとを備えた光増幅
用光ファイバモジュールにおいて、前記コアにさらにＣ
ｒイオンを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム等
で使用される、１．３μm帯、１．４μm帯または１．５
μm帯の光ファイバ増幅器に用いられる光増幅用光ファ
イバモジュールに関し、特に、高パワー励起によって特
性が劣化しない信頼性の高い光増幅用光ファイバモジュ
ールおよび該光増幅用光ファイバモジュールを用いた光
ファイバ増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ増幅に関する技術は、光通信
システムの大容量化や効率化を進める上で重要である。
一般的に光ファイバ増幅器は、コアに発光イオンが添加
された増幅用光ファイバおよび該増幅用ファイバの両端
に接続された伝送用石英光ファイバを備えた光ファイバ
モジュールと、励起用光源と、カップラーと、アイソレ
ータとから構成される。中でも、発光イオンとしてＰ
ｒ、Ｔｍ、Ｅｒなどの希土類イオンをコアに添加した増
幅用光ファイバを用いる光ファイバ増幅器は、高利得
で、かつ偏波に依存しない増幅特性を有することが知ら
れている。また、このような光ファイバ増幅器は光雑音
指数が低く、さらに高帯域の波長特性を有することから
光通信システムの大容量化や高機能化を実現するデバイ
スとして注目されている。

【０００３】これまでに、コアにＰｒイオンを添加した
フッ化物または硫化物光ファイバを増幅用光ファイバと
して用いた１．３μm帯用の光ファイバ増幅器、コアに
Ｔｍイオンを添加したフッ化物光ファイバを増幅用光フ
ァイバとして用いた１．４μm帯用の光ファイバ増幅
器、またはコアにＥｒイオンを添加した石英、フッ素化
物、あるいはテルライト光ファイバを増幅用光ファイバ
として用いた１．５μm帯用の光ファイバ増幅器が開発
されてきた。

【０００４】ところで、石英光ファイバで構築された光
通信システム内で上述の増幅用光ファイバを使用するた
めには、増幅用光ファイバの両端を伝送用石英光ファイ
バに接続する必要がある。このような接続には融着接
続、Ｖ溝またはフェルール接続などの方法が用いられて
いる。増幅用光ファイバとして石英光ファイバを使用す
る場合は、増幅用光ファイバの材料が伝送用石英光ファ
イバと同じ石英ガラスであるため、石英光ファイバの一
般的な接続法である融着接続を適用することができる。
一方、増幅用光ファイバの材料が石英ガラス以外のガラ
ス系（すなわち、フッ化物ガラス、硫化物ガラスまたは
テルライトガラス）である場合は、Ｖ溝またはフェルー
ルに光増幅ファイバを固定して伝送用石英光ファイバの
端面と合わせて接続する方法が適用される。さらに、こ
れらのＶ溝またはフェルール接続では接続部における反
射損失の低減や位置ずれを防止するために、一般に紫外
線硬化樹脂を用いてそれぞれの端面を接着する手法が採
用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
る従来の光ファイバ増幅器は、いずれも良好な増幅特性
を示すが、一部の増幅器では高パワー励起における増幅
特性の劣化が見られる。すなわち、フッ化物光ファイ
バ、硫化物光ファイバ、およびテルライト光ファイバを
増幅媒体として使用する光ファイバ増幅器では、５００
ｍＷ以上の高パワー励起によって不可逆な利得の低下が
生じるという解決すべき課題がある。

【０００６】したがって、本発明の目的は、増幅器を高
パワー励起させても増幅特性の劣化がなく、信頼性の高
い光増幅ファイバモジュールおよび該光増幅用光ファイ
バモジュールを用いた光ファイバ増幅器を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を鋭意検討した結果、上記増幅特性の劣化が、光ファ
イバモジュールの短波長域における光損失の増加に起因
すること、さらにその光損失の増加は励起光の入射側に
ある紫外線硬化樹脂を用いた接続部分で生じることを見
出した。

【０００８】これは、励起光の入射側では、発光イオン
から発生する紫外線を主とする短波長のアップコンバー
ジョン光が増幅用ファイバ端面から強く放出されるの
で、紫外線硬化樹脂が劣化し、接続部の光損失が増大す
るため、利得低下が起こることを示唆する。また、実際
のところ励起光が入射されない側で紫外線硬化樹脂の劣
化が見られないのは、発光イオンの吸収により励起光強
度が低下するため、短波長のアップコンバージョン光の
発生が弱くなるためだと考えられる。なお、「アップコ
ンバージョン光」とは、励起光のエネルギーを受け取っ
て高いエネルギー状態になった発光イオンが、さらに励
起光のエネルギーを受け取ることにより、より一層高い
エネルギー状態になって発光する際の光を意味する。こ
のアップコンバージョン光は、励起光の波長より短い波
長の光（よりエネルギーが高い）となる。

【０００９】これらの知見から本発明者らは、このよう
な短波長のアップコンバージョンを抑制する手段を種々
検討し、光増幅用光ファイバのコアにＣｒイオンを添加
することで、著しい改善がなされることを見出し本発明
を完成するに至った。すなわち、増幅用光ファイバのコ
アにＣｒイオンを添加することよって短波長のアップコ
ンバージョン光の発生が抑制され、さらに接合部の紫外
線硬化樹脂の劣化を防止できることを発見した。なお、
Ｃｒを添加することによる効果は後述の実施例で詳細に
説明する。

【００１０】本発明にもとづく光増幅用光ファイバモジ
ュールは、発光イオンとして希土類イオンを添加したガ
ラス組成物からなるコアおよび該コアを被覆するクラッ
ドからなる増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバの
両端に接続される石英光ファイバとを備え、前記コアに
さらにＣｒイオンが添加されていることを特徴とする。

【００１１】なお、前記光増幅用光ファイバモジュール
において、前記増幅用光ファイバと前記石英光ファイバ
との両接続面は紫外線硬化樹脂によって接合されること
が好ましい。

【００１２】なお、前記光増幅用光ファイバモジュール
において、前記コアのガラス組成物はフッ化物ガラスか
らなることが好ましく、前記フッ化物ガラスのフッ素の
一部が塩素、臭素、およびヨウ素からなる群から選ばれ
る少なくとも１種によって置換されてもよい。また、前
記コアのガラス組成物は硫化物ガラスからなることも好
ましく、前記硫化物ガラスの硫黄の一部が塩素、臭素、
およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種に
よって置換されてもよい。さらに、前記コアのガラス組
成物はテルライトガラスからなることも好ましい。

【００１３】なお、上述の光増幅用光ファイバモジュー
ルにおいて、前記発光イオンはＰｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｈｏからなる群から選択される少なく
とも１種であることが好ましい。

【００１４】本発明にもとづく光ファイバ増幅器は、上
述の光増幅用光ファイバモジュールを備えることを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明にもとづく光増幅用光ファ
イバモジュールは、発光イオンとして希土類イオンを添
加したガラス組成物のコアおよび該コアを被覆するクラ
ッドからなる増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイバ
の両端に接続された石英光ファイバとを備えた光増幅用
光ファイバモジュールにおいて、前記コアにさらにＣｒ
イオンが添加されていることを特徴とする。

【００１６】以下、本発明にもとづく光増幅用光ファイ
バモジュールの一例について図１を参照しながら説明す
る。光増幅用光モジュールは、増幅用光ファイバ１と、
該増幅用ファイバの両端に設けられる石英光ファイバ２
ａおよび２ｂとから概ね構成され、さらにＶ溝接続部３
で増幅用光ファイバ１と石英光ファイバ２ａとが紫外線
硬化樹脂によって接合されている。Ｖ溝接続部３では、
反射損失を下げるためにそれぞれのファイバ端面が斜め
研磨されている。増幅用光ファイバ１は、発光イオンを
含有するコアおよび該コアを被覆するクラッドからな
る。また、石英光ファイバ２ａは接続損失を低減するた
めに増幅用光ファイバ１と同程度の比屈折率差Δｎを有
し、石英光ファイバ２ｂは通信システムに使用されるΔ
ｎを有する。石英光ファイバ２ａと２ｂとは、互いに異
なるΔｎを有するため、コア拡大融着接続法を用いて低
損失接続される（図中、コア拡大融着接合部４として示
す）。本発明は、上述のように構成される本発明の光増
幅用光ファイバモジュールにおいて、コアにＣｒイオン
を添加することを特徴とする。すなわち、上記増幅用光
ファイバ１のコアにＣｒイオンが添加されており、それ
によって短波長のアップコンバージョン光の発生を抑制
することが可能である。

【００１７】上記増幅用光ファイバ１のコアに対するＣ
ｒの添加量は、特に限定されるものではないが、光増幅
器の実用面から自ずと制限されることは当業者によって
容易に理解されよう。すなわち、コアにＣｒが過剰に添
加されると発光イオンのみならずＣｒイオンも励起光を
吸収するようになり、光増幅の効率が低下してしまう。
そのため、Ｃｒの添加量の上限は励起光の波長に依存し
て変化する。例えば、励起波長として０．９８μm、
１．０２μm、１．０５μm、１．２０μmを用いる場
合、それぞれ０．００４ｗｔ％、０．０１ｗｔ％、０．
０２ｗｔ％、０．６ｗｔ％程度（それぞれコアの重量基
準）以下の添加量が望ましい。励起波長が１．４０μm
以上の場合は１０ｗｔ％までの添加量が可能である。こ
のようなＣｒイオンの添加によって、光吸収損失増加が
励起光波長では０．０５ｄＢ／ｍ以下、光増幅用光ファ
イバモジュールの増幅波長帯では無視出来るほど小さく
なるため、ファイバモジュールの損失特性に悪影響を与
えない。

【００１８】次に、本発明にもとづく光増幅用光ファイ
バモジュールに適用される光増幅用光ファイバについて
さらに説明する。

【００１９】増幅用光ファイバのコア材料としては、
（１）フッ化物ファイバ、（２）硫化物ファイバ、ある
いは（３）テルライトファイバといったガラス組成物を
用いることができ、それぞれ以下のように例示される。

【００２０】（１）フッ化物ファイバとしては、ＺｒＦ
₄とＨｆＦ₄よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４
５〜６５ｍｏｌ％、ＳｒＦ₂、ＢａＦ₂、ＰｂＦ₂をそれ
ぞれ０〜１０ｍｏｌ％、５〜３５ｍｏｌ％、０〜２５ｍ
ｏｌ％、ＢａＦ₂＋ＳｒＦ₂＋ＰｂＦ₂が１５〜３５ｍｏ
ｌ％、ＬａＦ₃、ＧｄＦ₃、ＬｕＦ₃をそれぞれ０〜１０
ｍｏｌ％、ＡｌＦ₃、ＳｃＦ₃、ＹＦ₃、ＧａＦ₃、ＩｎＦ
₃をそれぞれ０〜８ｍｏｌ％、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、
ＲｂＦ、ＣｓＦをそれぞれ０〜２５ｍｏｌ％、かつその
合計１００ｍｏｌ％よりなるＺｒＦ₄／ＨｆＦ₄系ガラ
ス、ＩｎＦ₃を５〜３５ｍｏｌ％、ＧａＦ₃を５〜３５ｍ
ｏｌ％、ＺｎＦ₂を５〜２０ｍｏｌ％、ＢａＦ₂を０〜２
５ｍｏｌ％、ＳｒＦ₂を０〜１５ｍｏｌ％、ＰｂＦ ₂を０
〜４５ｍｏｌ％、ＣｄＦ₂を０〜１０ｍｏｌ％、Ａｌ
Ｆ₃、ＳｃＦ₃、ＹＦ₃、ＬａＦ₃、ＣｄＦ₃、ＬｕＦ₃より
なる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜１０ｍｏ
ｌ％、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦをそれぞ
れ０〜３０ｍｏｌ％、かつその合計１００ｍｏｌ％より
なるＩｎＦ₃／ＧａＦ₃系ガラス、あるいは、ＡｌＦ₃を
２０〜５０ｍｏｌ％、ＣａＦ₂、ＳｒＦ₂、ＢａＦ₂、Ｐ
ｂＦ₂よりなる群から選ばれた少なくとも１種を２０〜
５０ｍｏｌ％、ＭｇＦ₂、ＺｎＦ₂をそれぞれ０〜２５ｍ
ｏｌ％、ＹＦ₃を５〜３０ｍｏｌ％、ＳｃＦ₃、Ｌａ
Ｆ₃、ＧｄＦ₃、ＬｕＦ₃、ＧａＦ₃、ＩｎＦ₃をそれぞれ
０〜１５ｍｏｌ％、ＺｒＦ₄、ＨｆＦ₄をそれぞれ０〜２
０ｍｏｌ％、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦを
それぞれ０〜１５ｍｏｌ％、かつその合計１００ｍｏｌ
％よりなるＡｌＦ ₃系ガラスから構成することができ
る。また、上述したフッ化物ガラス成分中のフッ素の一
部を塩素、臭素、またはヨウ素の少なくとも１種によっ
て置換したガラスも使用できる。

【００２１】（２）硫化ファイバとしては、Ｇａ₂Ｓ₃を
５０〜７５ｍｏｌ％、Ｌａ₂Ｓ₃を０〜４０ｍｏｌ％、Ｌ
ｉ₂Ｓ、Ｎａ₂Ｓ、Ｋ₂Ｓ、Ｒｂ₂Ｓ、Ｃｓ₂Ｓをそれぞれ
０〜４０ｍｏｌ％、かつその合計１００ｍｏｌ％よりな
るＧａ₂Ｓ₃系ガラスから構成することができる。また、
上述した硫化物ガラス成分中の硫黄の一部を酸素、塩
素、臭素、またはヨウ素の少なくとも１種によって置換
したガラスも使用できる。

【００２２】（３）テルライトファイバとしては、Ｔｅ
Ｏ₂を５５〜９０ｍｏｌ％、Ｂｉ₂Ｏ ₃を０〜２０ｍｏｌ
％、ＺｎＯを０〜３５ｍｏｌ％、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ
₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏをそれぞれ０〜３５ｍｏｌ％、
Ａｌ₂Ｏ₃系を０〜３ｍｏｌ％、かつその合計１００ｍｏ
ｌ％よりなるＴｅＯ₂系ガラスから構成することができ
る。

【００２３】また、増幅用光ファイバのクラッド材料と
しても上述のガラス組成物を使用することができる。し
かし、クラッド材料はコア材料よりも屈折率が低く、か
つコアを保護する十分な強度を有するものであれば特に
限定されない。

【００２４】増幅用光ファイバのコアに添加される発光
イオンとしては、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｅｒが一般的であるがＤ
ｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｈｏなどを使用することも可能であ
る。これらを単独で添加するだけでなく、それぞれ任意
に組み合わせた共添加系として使用することも可能であ
る。Ｐｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｈｏなどの
希土類イオンは、一般に短波長のアップコンバージョン
光を出しやすいとされているが、コアにＣｒイオンを添
加することにより短波長のアップコンバージョン光の発
生を抑制することが可能となる。

【００２５】次に、上記のように構成される光増幅用光
ファイバモジュールを用いた光ファイバ増幅器について
説明する。図２は、本発明にもとづく光ファイバ増幅器
の一例を示すブロック図である。光ファイバ増幅器５
は、上述した光増幅用光ファイバモジュール６と、該光
増幅用光ファイバモジュール６の光信号出力側および光
信号出力側にそれぞれカップラー７ａ，７ｂを介して接
続されたアイソレータ８ａ，８ｂと、各々のカップラー
７ａ，７ｂに接続された励起光源９ａ，９ｂ（例えば、
Ｐｒ添加フッ化物ファイバモジュールを用いた１．３μ
m帯光増幅器では１．０２μｍレーザーダイオード）と
を備える。

【００２６】このように構成される光ファイバ増幅器５
において、コアにＣｒが添加された光増幅用光ファイバ
モジュール６を使用することにより、一般に短波長のア
ップコンバージョン光を出しやすいＰｒ、Ｔｍ、Ｅｒな
どの希土類イオンを含有するコアを高パワー励起した場
合に見られる特性の劣化を防止することが可能となる。
例えば、Ｖ溝接続部の紫外線硬化樹脂が短波長の光に曝
されて劣化することを防止することが可能となり、それ
ぞれ伝送用石英光ファイバの低損失波長域の１．３μm
帯、１．４μm帯、１．５μm帯で使用することのできる
信頼性の高い光増幅器が実現できる。

【００２７】以下、本発明を実施例によって詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでなく
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。

【００２８】（実施例１）本実施例は、発光イオンとし
てＴｍを添加したコアにさらにＣｒを添加したフッ化物
ファイバから構成される光増幅用光ファイバモジュール
に関する。２０００ｐｐｍのＴｍと０．０１ｗｔ％のＣ
ｒを５７ＺｒＦ₄−１５．５ＢａＦ₂−１２．５ＰｂＦ₂
−３．５ＬａＦ₃−２ＹＦ₃−２ＡｌＦ₃−０．５ＩｎＦ₃
−７ＬｉＦ（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加したコ
ア、および４７．５ＺｒＦ₄−２３．５ＢａＦ₂−２．５
ＬａＦ₃−２ＹＦ₃−４．５ＡｌＦ₃−２０ＮａＦ（ｍｏ
ｌ％）のクラッドから増幅用光ファイバを構成した。こ
の増幅用光ファイバは、Δｎが３．７％、カットオフ波
長が０．９８μm、損失が６０ｄＢ／ｋｍ（波長１．４
μm）、外径が１２５μm、長さが２０ｍであった。

【００２９】次に得られた増幅用光ファイバと石英光フ
ァイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続することに
より図１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成し
た。励起光源として波長１．０４７μmのＮｄ：ＹＬＦ
レーザを用い、５００ｍＷをモジュールの前方より入射
し、波長１．４７１μm、光強度−２０ｄＢｍの信号光
の増幅を行った。

【００３０】図３は、光増幅用光ファイバモジュールの
利得の経時変化を測定した結果である。図中、（１）は
この実施例１にもとづく光増幅用光ファイバモジュール
の利得の経時的変化を示すプロット、（２）は後述する
比較例１にもとづく光増幅用光ファイバモジュールの利
得の経時的変化を示すプロットである。図３のプロット
（１）から明らかなように、本実施例の光増幅用光ファ
イバモジュールの利得は２０時間後にも利得の経時変化
が起こらなかった。

【００３１】図４は、励起光入射前と入射２時間後の光
ファイバモジュールの光損失スペクトルである。この図
から明らかなように、入射後２時間経過後においても本
実施例にもとづく光ファイバモジュールの光損失スペク
トルの変化はほとんど認められない。

【００３２】（比較例１）本比較例の増幅用光ファイバ
モジュールは、コアにＣｒを添加しないことを除き実施
例１と同様に構成される。すなわち、この比較例の増幅
用光ファイバは、２０００ｐｐｍのＴｍを５７ＺｒＦ₄
−１５．５ＢａＦ₂−１２．５ＰｂＦ₂−３．５ＬａＦ₃
−２ＹＦ₃−２ＡｌＦ₃−０．５ＩｎＦ₃−７ＬｉＦのガ
ラス組成物に添加したコア（ｍｏｌ％）、および４７．
５ＺｒＦ₄−２３．５ＢａＦ₂−２．５ＬａＦ₃−２ＹＦ₃
−４．５ＡｌＦ₃−２０ＮａＦ（ｍｏｌ％）のクラッド
から構成された。この増幅用ファイバは、Δｎが３．７
％、カットオフ波長が０．９９μm、損失が４９ｄＢ／
ｋｍ（波長１．４μm）、外径が１２５μm、長さが２０
ｍであった。

【００３３】次に得られた増幅用光ファイバと石英光フ
ァイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続することに
より図１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成し
た。励起光源として波長１．０４７μmのＮｄ：ＹＬＦ
レーザを用い、５００ｍＷを光増幅用光ファイバモジュ
ールの前方より入射し、波長１．４７１μm、光強度−
２０ｄＢｍの信号光の増幅を行った。

【００３４】光増幅用光ファイバモジュールの利得の経
時変化を図３においてプロット（２）として示す。図３
のプロット（２）から明らかなように利得は時間と共に
低下し、２０時間後には４ｄＢ劣化した。図５は励起光
入射前と入射２時間後の光ファイバモジュールの光損失
スペクトルである。励起光入射で損失が増加し、増加量
は短波長程大きく、波長１．１μm以下では１０ｄＢ以
上劣化した。

【００３５】（実施例２）本実施例は、発光イオンとし
てＴｍを添加したコアにさらにＣｒを添加した種々のフ
ァイバから構成される光増幅用光ファイバモジュールに
関する。表１の＃１〜９に示す種々のガラス組成物を使
用し、さらにコアに６０００ｐｐｍのＴｍと０．０２ｗ
ｔ％のＣｒをそれぞれ添加することにより１０ｍの種々
の光増幅用ファイバを構成した。さらに、それらを紫外
線硬化樹脂によって石英光ファイバとＶ溝接続させて図
１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成し、実施
例１と同一の励起条件で光損失を測定した。その結果、
いずれのモジュールについても励起光入射前と入射２時
間後とでは、光損失の増加は見られなかった。

【００３６】

【表１】

【００３７】（比較例２）本比較例は、コアにＣｒを添
加しないことを除き実施例２と同様に構成される光増幅
用光ファイバモジュールに関する。すなわち、先に示し
た表１の＃１〜９に示す種々のガラス組成物を使用し、
さらにコアに６０００ｐｐｍのＴｍを添加することによ
り光増幅用ファイバを構成した。それぞれの光増幅用フ
ァイバを用いて図１に示す光増幅用光ファイバモジュー
ルを構成し、実施例１と同様の励起条件で光損失を測定
した。その結果、いずれのモジュールについても励起光
入射後に波長１．１μmにおいて１０ｄＢ以上の損失増
加が生じた。

【００３８】（実施例３）本実施例は、発光イオンとし
てＰｒを添加したコアにさらにＣｒを添加したフッ化フ
ァイバからなる光増幅用光ファイバモジュールに関す
る。５００ｐｐｍのＰｒと０．０１ｗｔ％のＣｒを２２
ＩｎＦ₃−１６ＧａＦ₃−１４ＺｎＦ₂−１９ＰｂＦ₂−１
３ＢａＦ₂−６ＳｒＦ₂−３ＹＦ₃−３ＬａＦ₃−４ＬｉＦ
（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加したコア、および２
５．５ＩｎＦ₃−１１．５ＧａＦ₃−１４ＺｎＦ₂−２．
５ＰｂＦ₂−１９ＢａＦ₂−８ＳｒＦ₂−２．５ＹＦ₃−
２．５ＬａＦ₃−７．５ＮａＦ−７ＬｉＦ（ｍｏｌ％）
のクラッドから増幅用光ファイバを構成した。この増幅
用ファイバは、Δｎが３．７％、カットオフ波長が１．
０μm、損失が６５ｄＢ／ｋｍ（波長１．２μm）、外径
が１２５μm、長さが１５ｍであった。

【００３９】次に、得られた増幅用光ファイバと石英光
ファイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続すること
により図１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成
し、励起光入射前と入射２時間後の光損失を測定した。
励起光源には波長１．０３μmのＹｂ添加石英ファイバ
レーザを用い、１Ｗをモジュールの前方より入射し、波
長１．３１μm、光強度０ｄＢｍの信号光の増幅を行っ
た。その結果、入射２０時間後にも利得の低下は認めら
れず、光ファイバモジュールの損失も変化しなかった。

【００４０】（比較例３）本比較例は、コアにＣｒを添
加しないことを除き実施例３と同様に構成される増幅用
光ファイバモジュールに関する。すなわち、増幅用光フ
ァイバは、５００ｐｐｍのＰｒを２２ＩｎＦ₃−１６Ｇ
ａＦ₃−１４ＺｎＦ₂−１９ＰｂＦ₂−１３ＢａＦ₂−６Ｓ
ｒＦ₂−３ＹＦ₃−３ＬａＦ₃−４ＬｉＦ（ｍｏｌ％）の
ガラス組成物に添加したコア、および２５．５ＩｎＦ₃
−１１．５ＧａＦ₃−１４ＺｎＦ₂−２．５ＰｂＦ₂−１
９ＢａＦ₂−８ＳｒＦ₂−２．５ＹＦ₃−２．５ＬａＦ₃−
７．５ＮａＦ−７ＬｉＦ（ｍｏｌ％）のクラッドから構
成した。この増幅用ファイバはΔｎが３．７％、カット
オフ波長が１．０μm、損失が５５ｄＢ／ｋｍ（波長
１．２μm）、外径が１２５μm、長さが１５ｍであっ
た。

【００４１】次いで、得られた増幅用ファイバと石英光
ファイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続すること
により図１に示すような光増幅用ファイバモジュールを
構成した。

【００４２】励起光源として波長１．０３μmのＹｂ添
加石英ファイバレーザを用い、１Ｗをモジュールの前方
より入射し、波長１．３１μm、光強度０ｄＢｍの信号
光の増幅を行った。その結果を光ファイバモジュールの
励起光入射前および入射２時間後の光損失スペクトルと
して図６に示す。図６から分かるように、短波長域で損
失が増大し、波長０．９μm以下では２ｄＢ以上劣化し
た。

【００４３】（実施例４）本実施例は、発光イオンとし
てＰｒを添加したコアにさらにＣｒを添加した種々のフ
ァイバから構成される光増幅用光ファイバモジュールに
関する。表２の＃１〜８に示す種々のガラス組成物を使
用し、さらにコアに５００ｐｐｍのＰｒと０．００５ｗ
ｔ％のＣｒをそれぞれ添加することにより２０ｍの種々
の光増幅用ファイバを構成した。さらに、それらを紫外
線硬化樹脂によって石英光ファイバとＶ溝接続させて図
１に示す光増幅用ファイバモジュールを構成した。次い
で、得られたモジュールについて実施例１と同一の励起
条件で、励起光入射前と入射２時間後の光ファイバモジ
ュールの光損失を測定した結果、損失増加は見られなか
った。

【００４４】

【表２】

【００４５】（比較例４）本比較例は、Ｃｒを添加しな
いことを除き実施例４と同様に構成される光増幅用ファ
イバモジュールに関する。すなわち、先に示した表２の
＃１〜８に示す種々のガラス組成物を使用し、さらにコ
アに５００ｐｐｍのＰｒを添加することにより光増幅用
ファイバを構成した。得られた光増幅用ファイバを用い
て図１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成し、
実施例１と同一の励起条件で、励起光入射前と２時間後
の光ファイバモジュールの光損失を測定した。その結
果、励起光入射後に波長０．９μmにおいて２ｄＢ以上
の損失増加が生じた。

【００４６】（実施例５）本実施例は、発光イオンとし
てＥｒを添加したコアにさらにＣｒを添加したテルライ
トファイバからなる光増幅用光ファイバモジュールに関
する。

【００４７】１０００ｐｐｍのＥｒと２ｗｔ％のＣｒを
６８．６ＴｅＯ₂−４．８Ｂｉ₂Ｏ₃−１９ＺｎＯ−７．
６Ｎａ₂Ｏ（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加したコ
ア、および７１ＴｅＯ₂−２１ＺｎＯ−８Ｎａ₂Ｏ（ｍｏ
ｌ％）のクラッドから増幅用光ファイバを構成した。こ
の増幅用光ファイバは、Δｎが２％、カットオフ波長が
１．１μm、損失が８０ｄＢ／ｋｍ（波長１．３μm）、
外径が１２５μm、長さが２０ｍであった。

【００４８】次に、得られた増幅用光ファイバと石英光
ファイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続すること
により図１に示すような光増幅用光ファイバモジュール
を構成し、励起光入射前と入射２時間後の光ファイバモ
ジュールの光損失を調べた。励起光源には波長１．４８
μmの誘導ラマンレーザを用い、５００ｍＷをモジュー
ルの前方より入射し、波長１．５６μm、光強度３．８
ｄＢｍの信号光の増幅を行った。その結果、２０時間後
にも利得の低下は認められず、光ファイバモジュールの
損失も変化しなかった。

【００４９】（比較例５）本比較例は、Ｃｒを添加しな
いことを除き実施例５と同様に構成される光増幅用光フ
ァイバモジュールに関する。すなわち、１０００ｐｐｍ
のＥｒを６８．６ＴｅＯ₂−４．８Ｂｉ₂Ｏ₃−１９Ｚｎ
Ｏ−７．６Ｎａ₂Ｏ（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加
したコア、および７１ＴｅＯ₂−２１ＺｎＯ−８Ｎａ₂Ｏ
（ｍｏｌ％）のクラッドから光増幅用ファイバを構成し
た。この光増幅用光ファイバは、Δｎが２％、カットオ
フ波長が１．０μm、損失が５５ｄＢ／ｋｍ（波長１．
３μm）、外径が１２５μm、長が２０ｍであった。

【００５０】次に、得られた光増幅用光ファイバと石英
光ファイバとを紫外線硬化樹脂を用いてＶ溝接続するこ
とにより図１に示すような光増幅用光ファイバモジュー
ルを構成した。励起光源として波長１．４８μmの誘導
ラマンレーザを用い、５００ｍＷをモジュールの前方よ
り入射し、波長１．５６μm、光強度３．８ｄＢｍの信
号光の増幅を行った。その結果を光ファイバモジュール
の励起光入射前および入射２時間後の光損失スペクトル
として図７に示す。図７から分かるように、短波長域で
損失が増加し、波長０．９μm以下では３ｄＢ以上劣化
した。

【００５１】（実施例６）本実施例は、発光イオンとし
てＥｒを添加したコアにさらにＣｒを添加した種々のフ
ァイバから構成される光増幅用光ファイバモジュールに
関する。

【００５２】表３の＃１〜９に示す種々のガラス組成物
を使用し、さらにコアに１０００ｐｐｍのＥｒと２ｗｔ
％のＣｒをそれぞれ添加することにより種々の光増幅用
光ファイバを構成した。次いで、それらを紫外線硬化樹
脂によって石英光ファイバとＶ溝接続させて図１に示す
ような２０ｍの光ファイバモジュールを構成した。さら
に、実施例５と同一の励起条件で、光ファイバモジュー
ルの励起光入射前と入射２時間後の光損失を測定した。
その結果、いずれのモジュールについても損失増加は見
られなかった。

【００５３】

【表３】

【００５４】（比較例６）本比較例は、コアにＣｒを添
加しないことを除き実施例６と同様に構成される光増幅
用ファイバモジュールに関する。すなわち、光増幅用フ
ァイバは、先に示した表３の＃１〜９の種々のガラス組
成物を使用し、さらにコアに１０００ｐｐｍのＥｒを添
加することにより構成した。それぞれの光増幅用ファイ
バを用いて、実施例５と同一の励起条件で励起光入射前
と入射２時間後の光ファイバモジュールの光損失を測定
した。その結果、いずれのモジュールについても励起光
入射後に波長０．９μmにおいて３ｄＢ以上の損失増加
が生じた。

【００５５】（実施例７）本実施例は、発光イオンとし
てＥｒを添加したコアに添加するＣｒの量を変化させた
フッ化物ファイバから構成される光増幅用光ファイバモ
ジュールに関する。

【００５６】１０００ｐｐｍのＥｒと０．０００１〜１
０ｗｔ％のＣｒを５７ＺｒＦ₄−１６ＢａＦ₂−１２．５
ＰｂＦ₂−３．５ＬａＦ₃−２ＹＦ₃−２ＡｌＦ₃−７Ｌｉ
Ｆ（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加したコア、および
４７．５ＺｒＦ₄−２３．５ＢａＦ₂−２．５ＬａＦ₃−
２ＹＦ₃−４．５ＡｌＦ₃−２０ＮａＦのクラッドから光
増幅用ファイバを構成した。これらの光増幅用光ファイ
バは、Δｎが３．７％、カットオフ波長が１．０μm、
損失が５０〜１５０ｄＢ／ｋｍ（波長１．２μm）、外
径が１２５μm、長さが２０ｍであった。

【００５７】次に、得られた光増幅用光ファイバを用い
て図１に示す光増幅用ファイバモジュールを構成し、そ
れぞれの光損失を測定した。波長１．４８μmの誘導ラ
マンレーザ１Ｗをモジュールの前方より入射し、波長
１．５６μm、光強度３．８ｄＢｍの信号光の増幅を行
った。図８は、５０時間にわたって励起光を入射した後
の、波長１．２０μmにおける光ファイバモジュールの
損失変化とＣｒ添加量との関係である。０．０００１〜
１０ｗｔ％のＣｒイオン添加範囲では損失の変化は０．
５ｄＢ以内と小さくモジュールの劣化は生じなかった。

【００５８】なお、Ｃｒの具体的な添加量において、少
なくとも０．０００１ｗｔ％の添加までは実験により効
果を確認したが、図８のグラフの示す傾向から、より少
量の添加量でも効果が見込まれることは言うまでもな
い。また、Ｃｒの添加量について、多くは１０ｗｔ％の
添加量まで実験で効果を確認したが、やはり図８のグラ
フの傾向から、１０％を超える添加量でも効果が見込ま
れることは言うまでもない。しかし、図８のグラフで
は、添加量の増加に伴って光損失が僅かながら低下する
傾向を示している。したがって、Ｃｒの添加量は０．０
００１％よりは０．００１％、さらには０．０１％の添
加が好ましく、最も好ましくは０．１％以上の添加を行
うことが望ましいと考えられる。

【００５９】（比較例７）本比較例は、コアにＣｒを添
加しないことを除き実施例７と同様に構成される光増幅
用光ファイバモジュールに関する。すなわち、１０００
ｐｐｍのＥｒを５７ＺｒＦ₄−１６ＢａＦ₂−１２．５Ｐ
ｂＦ₂−３．５ＬａＦ₃−２ＹＦ₃−２ＡｌＦ₃−７ＬｉＦ
（ｍｏｌ％）のガラス組成物に添加したコア、および４
７．５ＺｒＦ₄−２３．５ＢａＦ₂−２．５ＬａＦ₃−２
ＹＦ₃−４．５ＡｌＦ₃−２０ＮａＦ（ｍｏｌ％）のクラ
ッドから光増幅用光ファイバを構成した。この光増幅用
光ファイバは、Δｎが３．７％、カットオフ波長が１．
０μm、損失が５７ｄＢ／ｋｍ（波長１．３μm）、外径
が１２５μm、長さが２０ｍであった。

【００６０】次に、得られた光増幅用光ファイバを用い
て図１に示す光増幅用光ファイバモジュールを構成し、
実施例７と同一の条件で光損失の変化を測定した。その
結果を励起光入射前および入射５０時間後の光ファイバ
モジュールの光損失スペクトルとして図９に示す。図９
から分かるように、励起光入射で損失が増加し、波長
１．２０μmでは２ｄＢ劣化した。

【００６１】以上、増幅用光ファイバのコアにＣｒイオ
ンを添加することによる著しい効果を実施例により示し
たが、上述の実施態様に限らず他の実施態様においても
同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
増幅用光ファイバモジュール、特に紫外線硬化樹脂を用
いて接続した光ファイバモジュールおよび該光ファイバ
モジュールを用いた光増幅器において、高い光パワー励
起での損失増加と利得低下を防止することが可能とな
る。その結果、光ファイバ増幅器の信頼性を向上するこ
とができ、光通信システムの高信頼化および経済化とい
った利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく光増幅用光ファイバモジュー
ルの一例を示す模式図である。

【図２】本発明にもとづく光増幅器の一例を示すブロッ
ク図である。

【図３】実施例１および比較例１における光増幅用光フ
ァイバモジュールの利得の経時変化を示すグラフであ
る。

【図４】実施例１における光増幅用光ファイバモジュー
ルの励起光入射前および２時間後の光損失スペクトルを
示すグラフである。

【図５】比較例１における光増幅用光ファイバモジュー
ルの励起光入射前および２時間後の光損失スペクトルを
示すグラフである。

【図６】比較例４における光増幅用光ファイバモジュー
ルの励起光入射前および２時間後の光損失スペクトルを
示すグラフである。

【図７】比較例６における光増幅用光ファイバモジュー
ルの励起光入射前および２時間後の光損失スペクトルを
示すグラフである。

【図８】実施例７の波長１．２μmにおけるモジュール
の損失増とＣｒ添加量との関係を示すグラフである。

【図９】比較例７における光増幅用光ファイバモジュー
ルの励起光入射前および５０時間後の光損失スペクトル
を示すグラフである。

【符号の説明】

１増幅用光ファイバ２ａ、２ｂ石英光ファイバ３Ｖ溝接続部４コア拡大融着接続部５光ファイバ増幅器６光増幅用光ファイバモジュール７ａ、７ｂカップラー８ａ、８ｂアイソレータ９ａ、９ｂ励起光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者及川喜良東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者阪本匡東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者清水誠東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者大石泰丈東京都渋谷区道玄坂１丁目12番１号エヌティティエレクトロニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H036 JA00 MA03 2H050 AB02Y AB33X AB37X AB38X AC81 AD00 5F072 AB07 AK06 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光イオンとして希土類イオンを添加し
たガラス組成物からなるコアおよび該コアを被覆するク
ラッドからなる増幅用光ファイバと、該増幅用光ファイ
バの両端に接続される石英光ファイバとを備えた光増幅
用光ファイバモジュールにおいて、前記コアにさらにＣｒイオンが添加されていることを特
徴とする光増幅用光ファイバモジュール。
【請求項２】前記増幅用光ファイバと前記石英光ファ
イバとの両接続面が紫外線硬化樹脂によって接合されて
いることを特徴とする請求項１に記載の光増幅用光ファ
イバモジュール。
【請求項３】前記コアのガラス組成物がフッ化物ガラ
スからなることを特徴とする請求項１または２に記載の
光増幅用光ファイバモジュール。
【請求項４】前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が塩
素、臭素、およびヨウ素からなる群から選ばれる少なく
とも１種によって置換されることを特徴とする請求項３
に記載の光増幅用光ファイバモジュール。
【請求項５】前記コアのガラス組成物が硫化物ガラス
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光
増幅用光ファイバモジュール。
【請求項６】前記硫化物ガラスの硫黄の一部が塩素、
臭素、およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも
１種によって置換されることを特徴とする請求項５に記
載の光増幅用光ファイバモジュール。
【請求項７】前記コアのガラス組成物がテルライトガ
ラスからなることを特徴とする請求項１または２に記載
の光増幅用ファイバモジュール。
【請求項８】前記発光イオンがＰｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｄ
ｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｈｏからなる群から選択される少なく
とも１種であることを特徴とする請求項１から請求項７
のいずれかに記載の光増幅用光ファイバモジュール。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載
の光増幅用光ファイバモジュールを備えることを特徴と
する光ファイバ増幅器。