JP2002131792A - カルコゲナイドガラスをベースとしたラマン光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より短い増幅器ファイバおよびより低いポン
ピングパワーに基づいたラマン増幅器を提供すること。 【解決手段】 光増幅器１０は、カルコゲナイドガラス
光導波路１４に結合された光入力および出力ポートを有
するカルコゲナイドガラス光導波路１４と、ポンプ光導
波路と、波長調整可能なポンプレーザ１２とを備える。
ポンプ光導波路は、波長調整可能なポンプレーザ１２を
カルコゲナイドガラス光導波路１４に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラマン光増幅器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】減衰を補償するために、光通信システム
は、光伝送ファイバに沿って周期的な間隔で光信号を増
幅することが頻繁にある。このような増幅は、エルビウ
ムおよびイッテルビウムなどの希土類元素をベースとし
た増幅器、またはラマン効果に基づいた増幅器によって
行われ得る。希土類増幅器は、選択される原子レベル遷
移に依存しているため、帯域幅が限定されている。増幅
は、選択される原子遷移に対応する別個の波長において
発生する。広帯域エルビウムでドーピングされたファイ
バ増幅器は、いくぶんか改良された希土類増幅器であ
り、これらの希土類増幅器は、波長分割多重化（ＷＤ
Ｍ）光ネットワークにパワーを供給することが可能であ
る。一方、ラマン増幅器は、自然に調整可能で、広い光
帯域における波長で増幅を提供することが可能である。
このような増幅器では、増幅波長は、ポンプレーザを調
整することによって簡単に選択され、選択された波長で
誘発ラマン発光を生成することが可能な波長を形成す
る。ラマン増幅器は、希土類をベースとした増幅器より
もはるかに広いスペクトル範囲を網羅することが可能で
ある。さらに、ラマン増幅器は、希土類増幅器よりも実
質的に低いノイズレベルを有する。これらの利点によ
り、ラマン増幅器は、伝送帯域幅が広くなり得る長距離
ＷＤＭシステムに対して望ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それにもかかわらず、
従来のラマンファイバ増幅器によって提供される利得
は、比較的低い。このような増幅器では、光信号は、長
く重いポンプ増幅器ファイバを通って伝播し、適切な増
幅を受ける必要が頻繁にある。例えば、２０ｄＢの増幅
を起こすためには、従来のラマンファイバ増幅器によっ
ては、１０から１００キロメートル（ｋｍ）の増幅器フ
ァイバ、および３００から１０００ミリワット（ｍＷ）
のポンプ光を用いるものがある。ポンプ光パワーが高い
と、高価なポンプレーザが必要とされ、ポンプレーザの
動作コストも高くなる。より短い増幅器ファイバおよび
より低いポンピングパワーに基づいたラマン増幅器が所
望される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】１つの態様では、本発明
は、光入力および出力ポートを有するカルコゲナイドガ
ラス光導波路と、ポンプ光導波路と、波長調整可能なポ
ンプレーザとを備えた光増幅器を特徴とする。ポンプ光
導波路は、波長調整可能なポンプレーザをカルコゲナイ
ドガラス光導波路に結合する。

【０００５】第２の態様では、本発明は、光を増幅する
方法を特徴とする。この方法は、波長調整可能なポンプ
レーザを調整し、カルコゲナイドガラス光導波路におい
て受信される選択された波長の光に応答して、カルコゲ
ナイドガラス光導波路内でラマン増幅を起こさせること
が可能な波長を有するポンプ光を生成することを含む。
方法はまた、ポンプ光をカルコゲナイドガラス光導波路
に搬送し、カルコゲナイドガラス光導波路内で選択され
た波長を有する入力光を受信することを含む。

【０００６】第３の態様では、本発明は、光通信システ
ムを特徴とする。このシステムは、複数のシリカガラス
光ファイバおよび２つのシリカガラス光ファイバ間で結
合される少なくとも１つのラマン増幅器を有する。本発
明のラマン増幅器は、２つのシリカ光ファイバを接続す
るカルコゲナイドガラス光導波路と、ポンプ光導波路
と、波長調整可能なポンプレーザとを有する。ポンプ光
波長は、ポンプレーザをカルコゲナイドガラス光導波路
に結合する。

【０００７】

【発明の実施の形態】様々な実施形態により、シリカま
たは他の酸化物ガラスで形成された光増幅媒体の代わり
に、カルコゲナイドガラスで形成された光増幅媒体を用
いることによって、改良されたラマン増幅が提供され
る。

【０００８】図１は、波長調整可能なポンプレーザ１２
が、２×１光コネクタ１６を介して、カルコゲナイドガ
ラス増幅器導波路１４の入力ポートに結合されているラ
マン増幅器１０の１つの実施形態を示す。増幅波長を調
整することができないため、ポンピング源の波長を調整
することができない従来の希土類をベースとした増幅器
とは違って、ポンプレーザ１２は、波長を調整すること
が可能であるために、広帯域の波長に属する光の増幅を
可能にする。様々な実施形態において、増幅器媒体１４
は、光ファイバまたは平面導波路のいずれかである。

【０００９】光コネクタ１６はまた、入力導波路１８
（例えば、シリカ光伝送ファイバ）をカルコゲナイドガ
ラス増幅器導波路１４の入力ポートに接続する。カルコ
ゲナイドガラス増幅器導波路１４の出力ポートは、出力
導波路２０（例えば、別のシリカ光伝送ファイバ）に光
結合器２２を介して結合されている。いくつかの実施形
態では、結合器２２は、ポンプレーザ１２によって生成
される波長の光を濾過し、ポンプ光は、出力導波路２０
に送信されない。

【００１０】カルコゲナイドガラスの増幅媒体を用いる
ことによって、ラマン増幅器１０は、シリカガラスラマ
ン増幅器から得られる利得よりも利得を向上させる。こ
の利得の向上の原因は、導波路のラマン利得Ｇについて
の近似等式から理解され得る。この等式は、Ｇ＝Ｋ’ｅ
^ｇＩＬで表される。ここで、「ｇ」は、ラマン利得係数
であり、Ｌは、増幅器導波路の長さであり、Ｉは、ポン
プ光強度である。ラマン利得の断面は、カー係数ｎ_２に
比例する。従って、ラマン利得（Ｇ）は、カー係数ｎ_２
と、ポンプ光強度Ｉとの積に指数関数的に依存する。

【００１１】ｎ_２に対する指数関数的な依存は、多くの
カルコゲナイドガラスがシリカガラスよりもはるかに大
きいラマン利得を生成することを意味する。これらのカ
ルコゲナイドガラスのｎ_２は、シリカガラスのｎ_２より
もはるかに大きい。例えば、Ｓｅ化合物をベースとした
カルコゲナイドガラスの中には、シリカガラスのｎ_２の
約５０から１０００倍（即ち、ドーピングされていない
シリカガラスのｎ_２の少なくとも５０または２００倍）
のｎ_２を有するものがある。ラマン増幅器１０は、増幅
器導波路１４の光コアに対して高いｎ_２カルコゲナイド
ガラスの１つを用いる。

【００１２】利得（Ｇ）についての式はまた、カルコゲ
ナイドガラスファイバの長さを決定するためのガイダン
スを提供する。なぜなら、全増幅は、積ＬＩｎ_２に依存
するからである。例えば、ＬＩが約（１０キロメート
ル）（５００ｍＷ）であるシリカをベースとしたラマン
増幅器と同じ増幅を生成するためには、ラマン増幅器１
０は、約２５、０００から５、０００メートル−ｍＷの
長さ×パワー値を有するだけでよい。様々な増幅器は、
カルコゲナイドガラスのｎ_２が増加しているため、５０
０メートル未満のカルコゲナイドファイバおよび５００
ｍＷ未満のポンプ光を生成するポンプ源を用いる。例え
ば、長さ１００メートルのカルコゲナイドファイバおよ
び５０から２５０ｍＷのポンプ源は、シリカをベースと
した１０キロメートル（ｋｍ）のラマン増幅器ファイバ
および５００ｍＷのポンプ源と同等の増幅を生成するこ
とができる。

【００１３】ここで、カルコゲナイドガラスは、可視光
および近赤外線を透過させ、１つまたはそれ以上の他の
元素を含むセレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、および／
または硫黄（Ｓ）の化合を含む非晶質材料として定義さ
れる。Ｓｅ、Ｔｅ、および／またはＳの組み合わせモル
比は、典型的には、少なくとも２５％である。化合物で
は、他の元素の例として、ゲルマニウム（Ｇｅ）、砒素
（Ａｓ）、錫（Ｓｂ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐ
ｂ）、リン（Ｐ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、ランタン(lanthium)（Ｌａ）、珪素（Ｓｉ）、塩
素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、および希土
類元素が挙げられる。カルコゲナイドガラスは、標準的
なシリカ光ガラスとは違って、酸化物ガラスではない。

【００１４】図２は、波長調整可能なポンプレーザ１２
がカルコゲナイドガラス増幅器導波路１４の一端に結合
し、入力導波路１８が、カルコゲナイドガラス増幅器導
波路１４の他端に結合しているラマン増幅器１０’の他
の実施形態を示す。増幅器１０’では、ポンプ光および
入力光は、増幅器導波路１４において逆伝播し、ポンプ
光は、出力導波路２０において現れない。

【００１５】図１および図２に示す増幅器１０または１
０’のいくつかの実施形態では、導波路１４は、カルコ
ゲナイドガラス光ファイバである。図３は、このような
実施形態で用いられるカルコゲナイドガラス増幅器ファ
イバ２６の断面図である。ファイバ２６は、カルコゲナ
イドガラスコア２７およびカルコゲナイドガラスクラッ
ディング２８を有する。コア２７は、約２から１４ミク
ロン（μｍ）、好ましくは、約５μｍ未満の直径を有す
る。クラッディング２８は、約１２０から１３０μｍの
外径を有する。

【００１６】コア２７およびクラッディング２８は、異
なる化学組成のカルコゲナイドガラスで形成され、屈折
率の急上昇は、コア−クラッディングインターフェース
で発生する。増幅器ファイバ２６内を伝播する光の全内
反射を提供するために、コア２７は、クラッディング２
８の屈折率ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}よりも高い屈折率ｎ_{ｃ
ｏｒｅ}を有する。増幅器ファイバ２６内の単一モード動
作を確保するために、ファイバ２６は、単一モードであ
り、コア−クラッディングインターフェースの屈折率が
部分的に１％と５％との間急上昇（即ち、Δ＝［ｎ
_ｃｏｒｅ−ｎ_{ｃｌａｄ ｄｉｎｇ}］／
ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）し、約２．４未満のＶ
_{ｎｕｍｂｅｒ}を有する。ここで、Ｖ_{ｎｕｍｂｅｒ}＝（π
Ｄ／λ）（ｎ_ｃｏｒｅ ^２−ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ} ^２）
^１／２であり、Ｄは、コア直径、およびλは、増幅器フ
ァイバ２６内を伝播する光の波長である。ＷＤＭシステ
ムにおいて、λは、約１．３ミクロンと約１．６ミクロ
ンとの間である。

【００１７】一例として、コア２７は、約２．７の屈折
率を有するＡｓ_４０Ｓｅ_６０ガラスで形成され、クラッ
ディング２８は、約２．４の屈折率を有するＡｓ_４０Ｓ
_６０で形成され得る。Δ＝１．２５であり、コア２７
は、約３ミクロン未満の直径を有し、波長が約１．５ミ
クロンの光の単一モード伝播を確保する。

【００１８】いくつかの実施形態では、コア２７は、Ａ
ｓ_{４０−４０ｙ}Ｓｅ_{６０−６０ｙ}Ｓ _１００ｙ、Ｇｅ_２８
Ｓｅ_６０Ｓｂ_１２、Ｇｅ_２５Ｓｅ_{６５−６７}、Ｔｅ
_８−１０、またはＡｓ_５０Ｓｅ_３５Ｃｕ_１５で形成さ
れ、クラッディング１８は、Ａｓ_{４ ０−４０ｘ}Ｓｅ
_{６０−６０ｘ}Ｓ_１００ｘで形成される。

【００１９】コア２７用のカルコゲナイドガラスの選択
は、所望のラマン利得Ｇに依存する。利得は、コアガラ
スのカー係数に依存する。Ａｓ_４０Ｓｅ_６０ガラスは、
大きなカー係数を有し、これによって増幅器の利得は向
上する。長い増幅器ファイバについては、利得はまた、
ポンプ光損失を生成する２−光子吸収に依存する。選択
されたコアガラスが、所望のポンプ光子のエネルギーの
２倍よりも大きいバンドギャップを有する場合、低い２
−光子吸収率が発生し、全体的な利得は増加する。１９
９９年９月２０日付けで提出されたＨ．Ｙ．Ｈｗａｎｇ
らの米国特許出願第０９／３９９、６２５号は、コア２
７のためのガラス組成を選択するための方法を記載して
おり、その全体を本明細書では、参考のために援用す
る。

【００２０】クラッディング２８内の硫黄（Ｓ）のモル
比（即ち１００ｘ）の選択は、単一モード動作を確保す
るＶ_{ｎｕｍｂｅｒ}およびΔに対する上記の制約に依存す
る。Ａｓ_{４０−４０Ｘ}Ｓｅ_{６０−６０Ｘ}Ｓ_１００Ｘの屈
折率は、１００ｘが０から１００パーセントまで変化す
るにつれて、２．７から２．４にほぼ線形に変化し、ク
ラッディング２８内のモル比「１００ｘ」は、単一モー
ドの動作に対する制約を満足するように選択され得る。

【００２１】図４は、可変波長、カルコゲナイドガラ
ス、ラマン増幅器３２（例えば、図１および図２の増幅
器１０、１０’）を用いる光通信ネットワーク３０を示
す。増幅器３２は、光伝送ファイバの連続したセグメン
ト３４から３６（例えば、多重モードのシリカガラスフ
ァイバのセグメント）間で規則的に間隔を置いて配置さ
れている。セグメント３４から３６は、光送信機３８を
光受信機４０に光学的に接続する伝送経路を形成する。
伝送ファイバのセグメント３４から３６の長さは、十分
に短く、蓄積された減衰は、次の増幅段階の前に約２０
デシベル（ｄＢ）未満となる。例えば、現代のシリカを
ベースとした伝送ファイバは、約１．３μｍと約１．６
μｍとの間の波長について、１キロメートル（ｋｍ）当
たり約０．２ｄＢの減衰を生成する。このようなファイ
バについては、個々のセグメント３４から３６は、約８
０ｋｍよりも長くはない。

【００２２】図５は、図１または図２のラマン増幅器１
０、１０’で光を増幅するプロセス５０のフローチャー
トである。入力光を受信する前に、プロセス５０におい
て、波長調整可能なポンプレーザ１２が調整され、選択
された波長の入力光に応答して、カルコゲナイドガラス
導波路１４においてラマン増幅を起こすことが可能な波
長のポンプ光を生成する（工程５１）。調整は、波長調
整可能なポンプレーザ１２を作動するオペレータまたは
プログラム可能なコンピュータ２４によって成し遂げら
れ得る。コンピュータ２４が、ポンプレーザ１４を制御
する場合、コンピュータ２４は、外部要求に応じて、デ
ータベースルックアップテーブルにおける適切なポンプ
光波長を調べ、選択された波長で入力光を増幅する。

【００２３】ポンプ光波長の選択は、カルコゲナイドガ
ラスの光子スペクトルおよび増幅される選択波長に依存
する。ラマン増幅器では、出力光は、入力光信号によっ
て誘発されるラマン事象によって生成される。誘発事象
は、ポンプ光の背景強度のために発生する。誘発ラマン
事象では、ポンプ光子は、誘発光子と光子とを共に生成
する。従って、ポンプ光子の元々のエネルギーおよび運
動量は、誘発光子と光子との間で分割される。この元々
のエネルギーおよび運動量の分割は、誘発光が、誘発光
を生成したポンプ光よりも長い波長を有することを意味
する。誘発光は、入力光と同じ波長を有するため、ポン
プ光子は、入力光子のエネルギーと、誘発光子のエネル
ギーとの合計と等しいエネルギーを有さなければならな
い。従って、ポンプ光波長は、入力光波長に対してシフ
トを有し、これは、光子生成によって引き起こされる。

【００２４】他の光子に関連した特性と同様に、ポンプ
光と入力光との間の波長シフトのサイズは、増幅器ガラ
スの物理的特性に依存する。ポンプ光波長は、入力光波
長から増幅器導波路１４において用いられる特定のカル
コゲナイドガラスに関連した光子関連波長シフトを差し
引いたものと等しくなるように選択される。光子関連波
長シフトは公知であり、当業者に公知の方法によって容
易に測定可能である。

【００２５】ポンプ光波長の選択は、ラマン散乱断面の
幅のために、ある程度自由である。散乱断面は、ポンプ
光および入力光の波数間のシフトの関数として、ラマン
事象の確率を与える。

【００２６】図６は、波数シフトΔｋの関数として、Ａ
ｓ_４０Ｓ_６０ガラスのラマン散乱断面を例示する。波数
シフトは、Δｋ＝ｋ_ポンプ−ｋ_入力を満足し、ここで、
ｋ_{ポ ンプ}およびｋ_入力は、それぞれ、ポンプ光および入
力光の波数である。ラマン散乱断面は、Δｋに対してほ
ぼ線形依存し、Δｋ＝３４８ｃｍ^―１でピークを有す
る。ポンプ光の波数ｋ_ポンプを、入力光ｋ_{ｉｎｐｕｔ}に
３４８ｃｍ^―１を加えた波数と等しくなるように選択す
ることによって、Ａｓ_４０Ｓ_６０ガラス導波路内のラマ
ン散乱および強いラマン増幅の確率が高くなる。

【００２７】しかし、ラマン散乱断面が大きい（例え
ば、最大断面の少なくとも半分である）他のポンプ光波
長もまた、ポンプ光波長に対して可能な選択である。従
って、ラマン断面は、ポンプ光波長λ_ポンプに対して得
られる選択のウィンドウ「ｗ」を規定する。図７は、選
択された入力光波長λ_入力についての、ポンプ光波長λ
_ポンプのウィンドウ「ｗ」を例示する。光子誘導された
波長シフトはまた、特定の増幅器導波路において用いら
れるカルコゲナイドガラスについて示される。この例で
は、ウィンドウ「ｗ」は、入力光に対する光伝送帯域よ
りも小さく、例えば、伝送帯域は、ＤＷＤＭネットワー
クのチャネルの完全なセットとなり得る。波長調整可能
なポンプレーザ１２は、再調整され、元々のウィンドウ
「ｗ」の外側にある新しい波長λ’_入力を有する後に受
信される入力信号を増幅するための新たなポンプ波長
λ’_入力を生成し得る。

【００２８】増幅器媒体（即ち、図１および図２の導波
路１４）の組成は、ポンプ光波長の特定の選択に対し
て、より広い波長帯域において増幅を生成するように選
択され得る。増幅帯域を広げるための１つの方法として
は、２つまたはそれ以上の二元カルコゲナイド化合物の
混合物の増幅器導波路を、光子誘導された異なるラマン
シフトで形成することである。例えば、増幅器導波路
は、Ａｓ_４０Ｓ_６０ガラスとＡｓ_４０Ｓｅ_６０ガラスと
の混合物であり、これらは、それぞれ、８５および５５
ナノメートル（ｎｍ）のラマン波長シフトを有する。こ
のような三元化合物については、全ラマン散乱断面は、
混合物中の二元ガラスの個々の散乱断面の合計である。
これにより、図６に示すシフトに対する線形依存を有さ
ない全散乱断面となり得る。むしろ、混合物は、ラマン
断面がピーク値の１つの少なくとも半分の値を有する波
長をもつ入力信号が、同じポンプ光波長によって増幅さ
れるように、多数のピークを有し得る。

【００２９】再び図５を参照する。プロセス５０におい
て、ポンプ光は、ポンプ光波長を選択した後、波長調整
可能なポンプレーザ１２からカルコゲナイドガラス増幅
器導波路１４に搬送される（工程５２）。カルコゲナイ
ドガラス増幅器導波路１４は、入力導波路１８からの選
択された入力光波長を有する入力光（例えば、ディジタ
ル光パルスのシーケンス）を受信する（工程５３）。入
力光および同時に搬送されたポンプ光は、増幅器導波路
１４において誘発ラマン発光を生成し、その中で入力光
を増幅させる。プロセス５０において、カルコゲナイド
ガラス増幅器導波路１４からの光は、出力部（例えば、
出力導波路２０）に送信されるか、または増幅器導波路
１４の端部から単に送信される（工程５４）。プロセス
５０において、増幅器導波路１４からの光は、出力導波
路２０に送信される前に、選択的にポンプ光を除去する
フィルタを通過する。

【００３０】図８は、図３に示すカルコゲナイドガラス
増幅器ファイバ２６を延伸するための装置７０の断面図
である。装置７０は、ファイバのコア２４およびクラッ
ディング２６をそれぞれ形成するための別個のカルコゲ
ナイドガラスプレフォーム７６、７８を保持するための
内部および外部シリンダ７２、７４を有する。内部およ
び外部シリンダ７２、７４は、同心円上にあり、それぞ
れ、約５から２０ｍｍおよび１０から１００ｍｍの内径
を有する。シリンダ７２、７４は、石英、白金、または
白金の合金で形成されている。ガラスプレフォーム７６
は、ファイバコア２７の組成を有し、プレフォーム７６
を内部シリンダ７２に摺動させるロッド形状を有する。
ガラスプレフォーム７８は、ファイバクラッディング２
８の組成を有し、プレフォーム７８を、内部シリンダ７
２と外部シリンダ７４との間の別個の管状の空間に摺動
させる管状形状を有する。

【００３１】各シリンダ７２、７４は、下端でテーパ状
になり、管状の延伸ポート８０、８２を形成する。ここ
で、上部および下部は、重力の方向「ｚ」に対する方向
を指す。内部シリンダ７２の延伸ポート８２、８２は、
それぞれ、約０．１から２０ｍｍおよび約０．２から３
０ｍｍの内径を有する。内部ポート８０の下端は、外部
延伸ポート８２の下端から０．５から５ｍｍ上方にあ
る。

【００３２】内部シリンダ７２と外部シリンダ７４との
間の同心上および垂直上の相対的な位置合わせは、一致
した円錐形の基底セクション８４、８６で成し遂げられ
る。基底セクション８４、８６はまた、外部周囲雰囲気
から内部シリンダ７２と外部シリンダ７４との間の上部
領域をシールする。即ち、シールは、プレフォーム７８
の上方にある領域に外部のガスが進入するのを防止す
る。

【００３３】調整可能なポート８８から９１は、ファイ
バ延伸中のガラスプレフォーム７６、７８上方の領域に
おけるガス圧力の制御、ならびにこれらの領域へのガス
の導入およびこれらの領域からのガスの除去を可能にす
る。同様に、除去可能なプラグ９２は、ポート８０、８
２を閉じ、ガラスプレフォーム７６、７８下方の空間を
シールし、それによって、溶融中にガラスが逃げないよ
うにするように配置され得る。

【００３４】外部シリンダ７４は、Ｉｃｏｎｅｌ合金ま
たは白金で形成された円筒形の金属体９４で支持されて
いる。金属体９４は、下端でテーパ状になり、外部シリ
ンダ７４が物理的に落下しないように保持する。金属体
９４は、外部シリンダ７４と調整可能なヒータ９６との
間の熱接触を形成する。

【００３５】延伸装置７０の１つの構造は、米国特許第
５，９００，０３６号に記載されている。本明細書で
は、この特許の全体を参考のために援用する。カルコゲ
ナイドファイバを延伸するための他の装置およびプロセ
スは、米国特許第５，８７９，４２６号および第６，０
２１，６４９号に記載されている。本明細書では、この
特許の全体を参考のために援用する。

【００３６】図９は、図８の延伸装置７０を用いてカル
コゲナイドガラスファイバを形成するプロセス１００の
フローチャートである。プロセス１００において、ファ
イバコア２７およびクラッディング２８用の別個のガラ
スプレフォーム７６、７８は、シリンダ７２、７４およ
び基底セクション８４、８６に配置され、シリンダ７
２、７４の上方の領域を外部ガスからシールする（工程
１０２）。次に、プロセス１００において、外部シリン
ダ７４は、ヒータ９６の金属体９４に配置され、ポート
８０、８２は、プラグ９２で閉じられる（工程１０
４）。次に、ポート８８から９１を用いて、ガラスプレ
フォーム７６、７８上方の領域の雰囲気は、窒素または
ヘリウムなどの不活性ガスと置換される（工程１０
５）。ヒータ９６はまた、プレフォーム７６、７８をプ
レフォーム７６、７８のカルコゲナイドガラスを溶融さ
せる温度まで次第に加熱するように調節される。プロセ
ス１００において、プレフォーム７６、７８からの溶融
物は、融点を上回る温度に十分な期間（例えば、０．２
５から６時間）だけ維持され、溶融物からの泡を除去す
る（工程１０８）。次に、プロセス１００において、溶
融物は、延伸温度まで２から１０分間、冷却される（工
程１１０）。延伸温度では、カルコゲナイド材料は、１
０^３から１０^７ポアズの粘度を有する。

【００３７】次に、ポート８８から９１を作動し、内部
シリンダ７２内に配置されたコア溶融物、および内部シ
リンダ７２と外部シリンダ７４との間に配置されたクラ
ッディング溶融物にわたるガス圧力は、選択された延伸
圧力に固定される（工程１１２）。２つのカルコゲナイ
ドガラス溶融物にわたる相対的なガス圧力は、延伸によ
って生成されるコア２７およびクラッディング２８の相
対的な直径を決定する。相対的に薄いコアを有するファ
イバは、シリンダ７２、７４間に配置されたクラッディ
ングガラス溶融物におけるよりも、内部シリンダ７２に
配置されたコアガラス溶融物にわたって比較的低いガス
圧力を維持することによって生成される。延伸圧力を調
節した後、プラグ９２は除去され、ファイバはポート８
０、８２から延伸される（工程１１４）。ガス圧力は、
周囲外部圧力よりも１平方インチ当たり約０．０１から
３０ポンドの値で維持され、１分当たり約１から１０メ
ートルのファイバ延伸レートを形成する。

【００３８】３４５℃の延伸温度では、コアおよびクラ
ッディングガラスのそれぞれの溶融物にわたる２５．４
ｍｍの水および１平方インチ当たり０．５ポンドの延伸
圧力により、直径１４μｍのＡｓ_４０Ｓ_５８Ｓｅ_２コア
２７および外径１３０μｍのＡｓ_２Ｓ_３クラッディング
２８を備えたカルコゲナイドファイバが生成される。こ
れらの寸法のファイバを形成するために、ポート８２
は、約５ｍｍの内径を有し、ポート８０は、約１ｍｍの
内径を有し、その下端は、ポート８２の下端から約０．
５ｍｍ上方に配置される。これらの延伸条件により、１
分当たり約３メートルのファイバの延伸レートが成し遂
げられる。

【００３９】本発明の他の実施形態は、明細書、図面お
よび本願の請求の範囲から当業者に明白になる。

【００４０】

【発明の効果】上記のように、本発明によると、より短
い増幅器ファイバおよびより低いポンピングパワーに基
づいたラマン増幅器が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラマン増幅器の１つの実施形態を示す図。

【図２】ラマン増幅器の他の実施形態を示す図。

【図３】図１および図２のラマン増幅器のいくらかの実
施形態で用いられるカルコゲナイドガラスファイバの断
面図。

【図４】図１または図２のラマン増幅器を用いる光通信
ネットワークの一部を示す図。

【図５】図１または図２のラマン増幅器で光を増幅する
ためのプロセスを示すフローチャート。

【図６】図５のプロセスにおけるポンプ光の波長と入力
光の波長との関係を例示するグラフ。

【図７】図５のプロセスにおけるポンプ光の波長と入力
光の波長との関係を例示するグラフ。

【図８】図１および図２のラマン増幅器のいくらかの実
施形態において用いられるカルコゲナイドガラスファイ
バを延伸するための装置を示す図。

【図９】図１および図２のラマン増幅器のいくらかの実
施形態において用いられるカルコゲナイドガラスファイ
バを形成するための１つのプロセスを示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１０ ラマン増幅器 １２ 波長調整可能なポンプレーザ １４ カルコゲナイドガラス増幅器導波路 １６ 光コネクタ １８ 入力導波路 ２０ 出力導波路 ２２ 光結合器 ２４ コンピュータ

フロントページの続き (72)発明者 リチャード エリオット スラッシャー アメリカ合衆国 08833 ニュージャーシ ィ，レバノン，グイネア ホロウ ロード 79 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 CA30 DA10 EB15 HA23 5F072 AK03 AK06 AK07 JJ02 JJ08 QQ07 YY17

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入力および出力ポートを有するカルコ
   ゲナイドガラス光導波路と、 ポンプ光導波路と、 波長調整可能なポンプレーザとを備え、前記ポンプ光導
   波路は、前記ポンプレーザを前記カルコゲナイドガラス
   光導波路に結合する光増幅器。
2. 【請求項２】 前記カルコゲナイドガラス光導波路は、
   光ファイバである、請求項１に記載の光増幅器。
3. 【請求項３】 前記光ファイバは、ドーピングされてい
   ないシリカガラスのカー係数の少なくとも約５０倍であ
   るカー係数を有する、請求項２に記載の光増幅器。
4. 【請求項４】 前記ポンプレーザは、前記入力ポートか
   ら前記カルコゲナイドガラス導波路内で受信した光に応
   答して前記カルコゲナイドガラス光導波路において誘発
   ラマン発光を起こす光を生成するように形成されてい
   る、請求項１に記載の光増幅器。
5. 【請求項５】 複数のシリカガラス光ファイバと、 前記シリカガラス光ファイバのうちの２つのファイバ間
   で結合される少なくとも１つのラマン増幅器とを有し、
   前記ラマン増幅器は、 前記２つのシリカガラス光ファイバを接続するカルコゲ
   ナイドガラス光導波路と、 ポンプ光導波路と、 波長調整可能なポンプレーザとを有し、前記ポンプ光導
   波路は、前記ポンプレーザを前記ラマン増幅器の前記カ
   ルコゲナイドガラス光導波路に結合する光通信システ
   ム。
6. 【請求項６】 光送信機および光受信機のうちの１つを
   さらに有し、前記光送信機および光受信機のうちの１つ
   は、前記シリカガラス光ファイバの１つを介して前記ラ
   マン増幅器に接続されている、請求項１に記載の光増幅
   器。
7. 【請求項７】 波長調整可能なポンプレーザを調整し、
   選択された波長の光に応答してカルコゲナイドガラス光
   導波路内でラマン増幅を起こすことが可能なポンプ光を
   生成する工程と、 前記ポンプ光を前記カルコゲナイドガラス光導波路に搬
   送する工程と、 前記カルコゲナイドガラス光導波路内で前記選択された
   波長を有する入力光を受信する工程と、 前記カルコゲナイドガラス光導波路から出力部に増幅さ
   れた光を送信する工程とを含む光を増幅する方法。
8. 【請求項８】 前記ポンプ光は、前記カルコゲナイドガ
   ラス光導波路において前記入力光を受信する際に、前記
   カルコゲナイドガラス光導波路に搬送される、請求項７
   に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記調整工程は、前記ポンプレーザによ
   って生成される光の波長を変更することを含む、請求項
   ７に記載の方法。
10. 【請求項１０】 １００ｍＷのポンプ光パワー当たりの
    １キロメートル波長当たりの前記入力光の増幅は、少な
    くとも約４０デシベルである、請求項７に記載の方法。