JP2002321938A - Manufacturing method of optical amplification glass and optical amplification waveguide - Google Patents

Manufacturing method of optical amplification glass and optical amplification waveguide

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JP2002321938A
JP2002321938A JP2001125554A JP2001125554A JP2002321938A JP 2002321938 A JP2002321938 A JP 2002321938A JP 2001125554 A JP2001125554 A JP 2001125554A JP 2001125554 A JP2001125554 A JP 2001125554A JP 2002321938 A JP2002321938 A JP 2002321938A
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glass
optical amplification
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mol
matrix
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Japanese (ja)
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Tatsuo Nagashima
達雄 長嶋
Hiromi Kondo
裕己 近藤
Setsuo Ito
節郎 伊藤
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Asahi Glass Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplification glass having a bismuth oxide optical amplification waveguide without a fiber process. SOLUTION: This optical amplification glass is comprised of a matrix glass with 21-79 mol% Bi2 O3 , 7.6 mol% or more of alkali metal oxides, added in one or more elements selected from a group consisting of Er, Tm and Dy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換に適し
た酸化ビスマス系光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造
方法に関する。
The present invention relates to a bismuth oxide optical amplification glass suitable for ion exchange and a method for manufacturing an optical amplification waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長多重光通信方式において使用される
光増幅器への応用等を目的として、濃度消光が起りにく
く短い長さで所望の光増幅が得られるコア/クラッド構
造のEr添加酸化ビスマス系光増幅ガラスファイバが提
案されている。
2. Description of the Related Art For the purpose of application to an optical amplifier used in a wavelength division multiplexing optical communication system, etc., a core / cladding Er-doped bismuth oxide system having a short length, in which concentration quenching does not easily occur and a desired optical amplification can be obtained. Optical amplification glass fibers have been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光増幅ガラスファイバ
に用いられる光増幅ガラスにはファイバ加工時に失透し
ないことが求められる。一方、このような制約は光増幅
ガラスの光増幅機能を低下させるおそれがある。
The light amplification glass used for the light amplification glass fiber is required not to be devitrified when the fiber is processed. On the other hand, such restrictions may reduce the optical amplification function of the optical amplification glass.

【0004】本発明は、ファイバ加工を行うことなく酸
化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガラスおよ
び前記光増幅導波路の製造方法の提供を目的とする。
An object of the present invention is to provide a light amplification glass from which a bismuth oxide-based light amplification waveguide can be obtained without performing fiber processing, and a method for manufacturing the light amplification glass.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、Bi23を2
1〜79モル%含有するマトリクスガラスに、Er、T
m、PrおよびDyからなる群から選ばれた1種以上が
添加されている光増幅ガラスであって、該マトリクスガ
ラスがアルカリ金属酸化物を7.6モル%以上含有する
光増幅ガラスを提供する。また、前記光増幅ガラスに対
し2段階熱イオン交換を行うことを特徴とする光増幅導
波路製造方法を提供する。
According to the present invention, Bi 2 O 3 is converted to 2
Er, T are added to the matrix glass containing 1 to 79 mol%.
A light amplification glass to which at least one selected from the group consisting of m, Pr and Dy is added, wherein the matrix glass contains 7.6 mol% or more of an alkali metal oxide. . Further, the present invention provides a method for manufacturing an optical amplification waveguide, wherein the optical amplification glass is subjected to two-stage thermal ion exchange.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の光増幅ガラス(以下本発
明のガラスという。)は、通常、後述する2段階熱イオ
ン交換等によって光増幅導波路とされ、該光増幅導波路
は石英系ガラスファイバと接続される。本発明のガラス
は、石英系ガラスファイバの低損失波長領域(概ね13
00〜1650nmの波長領域)、特に、S+バンド
(波長:1450〜1490nm)、Sバンド(波長:
1490〜1530nm)、Cバンド(波長:1530
〜1560nm)またはLバンド(波長:1570〜1
600nm)において光増幅機能を有することが好まし
い。なお、光増幅を行わせるための励起光としては通
常、波長が900〜1490nmの光が用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The optical amplification glass of the present invention (hereinafter referred to as the glass of the present invention) is usually made into an optical amplification waveguide by a two-step thermal ion exchange or the like, which will be described later. Connected with glass fiber. The glass of the present invention has a low-loss wavelength region (about 13
S + band (wavelength: 1450-1490 nm), S band (wavelength:
1490-1530 nm), C band (wavelength: 1530)
-1560 nm) or L band (wavelength: 1570-1)
(600 nm). Note that light having a wavelength of 900 to 1490 nm is usually used as the excitation light for performing optical amplification.

【0007】本発明のガラスはマトリクスガラスおよび
添加成分からなり、該添加成分となり得るのはEr、T
m、Pr、DyおよびYbである。なお、添加成分の含
有量は、酸化物基準ではなく元素基準を用いて表し、か
つマトリクスガラスを100質量部とする質量部表示で
示す。以下、質量部を単に部と表示する。
The glass of the present invention comprises a matrix glass and additional components, and the additional components may be Er, T
m, Pr, Dy and Yb. In addition, the content of the additional component is represented by using an element standard instead of an oxide standard, and is indicated by parts by mass with the matrix glass being 100 parts by mass. Hereinafter, parts by mass are simply referred to as parts.

【0008】本発明のガラスは、CバンドまたはLバン
ドにおいて光増幅を行う場合はErを、S+バンドまた
はSバンドにおいて光増幅を行う場合はTmを、130
0nm帯において光増幅を行う場合はPrまたはDy
を、それぞれ含有することが好ましい。
In the glass of the present invention, when light amplification is performed in the C band or L band, Er, when light amplification is performed in the S + band or the S band, Tm is 130.
Pr or Dy for optical amplification in the 0 nm band
Is preferably contained.

【0009】Erの含有量は0.01〜10部であるこ
とが好ましい。0.01部未満では、CバンドまたはL
バンドにおける光増幅率が低下するおそれがある。より
好ましくは0.1部以上、特に好ましくは0.5部以上
である。10部超ではガラス化が困難になるおそれがあ
る。より好ましくはそれぞれ5部以下、特に好ましくは
それぞれ4部以下である。
The Er content is preferably 0.01 to 10 parts. If less than 0.01 part, C band or L
The light amplification factor in the band may be reduced. It is more preferably at least 0.1 part, particularly preferably at least 0.5 part. If it exceeds 10 parts, vitrification may be difficult. It is more preferably 5 parts or less, particularly preferably 4 parts or less.

【0010】Tm、PrおよびDyの含有量はそれぞれ
10部以下であることが好ましい。10部超ではガラス
化が困難になるおそれがある。より好ましくはそれぞれ
5部以下、特に好ましくはそれぞれ4部以下である。T
mを含有する場合、Prを含有する場合、または、Dy
を含有する場合、それぞれの含有量は0.01部以上で
あることが好ましい。より好ましくは0.05部以上、
特に好ましくは0.1部以上である。
[0010] The contents of Tm, Pr and Dy are each preferably 10 parts or less. If it exceeds 10 parts, vitrification may be difficult. It is more preferably 5 parts or less, particularly preferably 4 parts or less. T
m, Pr, or Dy
Is contained, it is preferable that each content is 0.01 part or more. More preferably 0.05 part or more,
Particularly preferably, it is at least 0.1 part.

【0011】本発明のガラスは必須ではないが光増幅率
をより増大させるためにYbを10部まで含有してもよ
い。10部超ではガラス化が困難になる。好ましくは5
部以下である。Ybの前記光増幅率を増大させる効果
は、本発明のガラスがErを含有する場合に顕著であ
る。Ybを含有する場合、その含有量は好ましくは0.
01部以上、より好ましくは0.1部以上、特に好まし
くは0.5部以上である。
Although not essential, the glass of the present invention may contain up to 10 parts of Yb in order to further increase the light amplification factor. If it exceeds 10 parts, vitrification becomes difficult. Preferably 5
Part or less. The effect of increasing the light amplification factor of Yb is remarkable when the glass of the present invention contains Er. When Yb is contained, its content is preferably 0.1%.
The amount is at least 01 part, more preferably at least 0.1 part, particularly preferably at least 0.5 part.

【0012】本発明のガラスは、特開平6−19453
3号公報等によって公知の2段階熱イオン交換法を適用
して光増幅導波路とするのに好適である。前記2段階熱
イオン交換法とは、導波路を構成すべき部分以外にマス
クをしたガラス(被イオン交換ガラス)をイオン交換用
融液Aに浸漬して前記マスクをされていない部分に高屈
折率イオン交換層(以下高屈折率層という。)を形成
し、次に、前記高屈折率層をガラス内部に移動させるべ
く別のイオン交換用融液Bにガラスを浸漬し、かつ電場
を印加するものである。たとえば、前記ガラスはNaを
含有し、前記イオン交換用融液AはAgNO3融液であ
り、前記イオン交換融液BはNaNO3融液である。
The glass of the present invention is disclosed in JP-A-6-19453.
It is suitable for use as a light amplification waveguide by applying a two-stage thermal ion exchange method known from JP-A No. 3 (1993) -1995. The two-stage thermal ion exchange method refers to a method in which a masked glass (glass to be ion-exchanged) is immersed in a melt A for ion exchange in a portion other than a portion where a waveguide is to be formed, and a high refractive index is formed in a portion not masked. A high-index ion-exchange layer (hereinafter referred to as a high-refractive-index layer), then immerse the glass in another ion-exchange melt B to move the high-refractive-index layer into the glass, and apply an electric field. Is what you do. For example, the glass contains Na, the ion exchange melt A is an AgNO 3 melt, and the ion exchange melt B is a NaNO 3 melt.

【0013】本発明のガラスに対し2段階熱イオン交換
法を適用して製造した光増幅導波路においては、波長が
1300〜1650nmであって光通信の信号光に用い
られる光がシングルモードで伝播できることが好まし
い。波長が900〜1490nmである励起光もシング
ルモードで伝播できることがより好ましい。以下、前記
信号光および前記励起光の波長範囲を包含する波長範囲
900〜1650nmを伝播波長帯という。
In the optical amplification waveguide manufactured by applying the two-stage thermal ion exchange method to the glass of the present invention, light having a wavelength of 1300 to 1650 nm and used for signal light of optical communication propagates in a single mode. Preferably it is possible. It is more preferable that excitation light having a wavelength of 900 to 1490 nm can also propagate in a single mode. Hereinafter, a wavelength range of 900 to 1650 nm including the wavelength ranges of the signal light and the pump light is referred to as a propagation wavelength band.

【0014】高屈折率層の、波長633nmの光に対す
る屈折率n633から被イオン交換ガラスのn633を減じた
Δn633は0.002〜0.55であることが好まし
い。この範囲外では伝播波長帯の光をシングルモードで
伝播させることが困難になるおそれがある。高屈折率層
の厚さが3μmの場合Δn633は0.005〜0.2
7、同厚さが4μmの場合Δn633は0.005〜0.
16、同厚さが5μmの場合Δn633は0.005〜
0.10であることがそれぞれ好ましい。なお、高屈折
率層を形成するために被イオン交換ガラスをイオン交換
用融液に浸漬する時間は、好ましくは10時間以下、よ
り好ましくは6時間以下である。
It is preferable that Δn 633 obtained by subtracting n 633 of the glass to be ion-exchanged from refractive index n 633 of the high refractive index layer with respect to light having a wavelength of 633 nm is 0.002 to 0.55. Outside this range, it may be difficult to propagate light in the propagation wavelength band in a single mode. When the thickness of the high refractive index layer is 3 μm, Δn 633 is 0.005 to 0.2
7. When the thickness is 4 μm, Δn 633 is 0.005 to 0.5.
16. When the thickness is 5 μm, Δn 633 is 0.005 to
It is preferably 0.10, respectively. The time for immersing the ion-exchanged glass in the ion-exchange melt for forming the high refractive index layer is preferably 10 hours or less, more preferably 6 hours or less.

【0015】なお、本発明において、伝播波長帯に属さ
ない波長633nmの光に対する屈折率によって高屈折
率層の屈折率を評価したのは次の理由による。すなわ
ち、後述するプリズムカプラを用いて伝播波長帯の光に
対する屈折率を高精度で測定する場合、高屈折率層の厚
さは5μm超でなければならない。したがって、厚さが
典型的には2〜5μmである高屈折率層について、伝播
波長帯の光に対する屈折率の高精度測定は困難である。
一方、n633の高精度測定には高屈折率層の厚さは1.
5μmあれば充分であり、n633の高精度測定は可能で
ある。
In the present invention, the refractive index of the high refractive index layer is evaluated based on the refractive index for light having a wavelength of 633 nm which does not belong to the propagation wavelength band for the following reason. That is, when the refractive index for light in the propagation wavelength band is measured with high accuracy using a prism coupler described later, the thickness of the high refractive index layer must be more than 5 μm. Therefore, it is difficult to measure the refractive index of a high refractive index layer having a thickness of typically 2 to 5 μm with respect to light in a propagation wavelength band with high accuracy.
On the other hand, for high precision measurement of n633 , the thickness of the high refractive index layer is 1.
5 μm is sufficient, and high precision measurement of n 633 is possible.

【0016】本発明のガラスのガラス転移点TGは36
0℃以上であることが好ましい。360℃未満では、光
増幅のための励起光として強度の大きいレーザー光を使
用した場合ガラスが熱的に損傷するおそれがある。ま
た、イオン交換する場合に融液の温度を高くできずイオ
ン交換効率が低下するおそれがある。TGは、好ましく
は380℃以上、より好ましくは400℃以上、特に好
ましくは420℃以上である。
The glass transition point TG of the glass of the present invention is 36.
The temperature is preferably 0 ° C. or higher. If the temperature is lower than 360 ° C., the glass may be thermally damaged when a high-intensity laser beam is used as excitation light for optical amplification. In addition, when performing ion exchange, the temperature of the melt cannot be increased, and the ion exchange efficiency may decrease. T G is preferably at least 380 ° C., more preferably at least 400 ° C., particularly preferably at least 420 ° C.

【0017】次に、マトリクスガラスについて、モル%
を単に%と表示して以下に説明する。Bi23は必須で
ある。21%未満では光増幅率が低下する。好ましくは
24%以上である。79%超では、ガラス化が困難にな
る、TGが低くなる、またはイオン交換層の高屈折率化
が困難になる。好ましくは70%以下、より好ましくは
60%以下、特に好ましくは50%以下、最も好ましく
は40%以下である。
Next, for the matrix glass, mol%
Is simply described as% and will be described below. Bi 2 O 3 is essential. If it is less than 21%, the optical amplification rate decreases. It is preferably at least 24%. If it exceeds 79%, vitrification becomes difficult, TG becomes low, or it becomes difficult to increase the refractive index of the ion exchange layer. It is preferably at most 70%, more preferably at most 60%, particularly preferably at most 50%, most preferably at most 40%.

【0018】アルカリ金属酸化物はイオン交換のための
必須成分である。アルカリ金属酸化物の含有量の合計、
すなわち、Li2O、Na2O、K2O、Rb2OおよびF
2Oの含有量の合計は7.6〜30モル%であること
が好ましい。7.6%未満ではイオン交換層の高屈折率
化が困難になるおそれがある。より好ましくは11%以
上である。30%超では、ガラス化が困難になる、TG
が低くなる、または耐候性が低下するおそれがある。よ
り好ましくは20%以下、特に好ましくは15%以下で
ある。
The alkali metal oxide is an essential component for ion exchange. The total content of alkali metal oxides,
That is, Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O and F
It is preferable that the total content of r 2 O is from 7.6 to 30 mol%. If it is less than 7.6%, it may be difficult to increase the refractive index of the ion exchange layer. It is more preferably at least 11%. If it exceeds 30%, vitrification tends to be difficult, T G
May decrease, or the weather resistance may decrease. It is more preferably at most 20%, particularly preferably at most 15%.

【0019】Li2OおよびNa2Oの少なくともいずれ
か一方を含有することが好ましく、Na2Oを含有する
ことがより好ましい。Na2Oを含有する場合、その含
有量は11〜20%であることが好ましい。11%未満
では高屈折率化が困難になるおそれがある。より好まし
くは11.5%以上である。20%超ではTGが低くな
る、または耐候性が低下するおそれがある。より好まし
くは13.5%以下である。なお、この場合、Na2
以外のアルカリ金属酸化物を含有してもよいし、含有し
なくてもよい。
It is preferable to contain at least one of Li 2 O and Na 2 O, and it is more preferable to contain Na 2 O. When Na 2 O is contained, its content is preferably 11 to 20%. If it is less than 11%, it may be difficult to increase the refractive index. More preferably, it is 11.5% or more. If it exceeds 20%, TG may decrease or weather resistance may decrease. More preferably, it is 13.5% or less. In this case, Na 2 O
Other alkali metal oxides may or may not be contained.

【0020】本発明のガラスをより失透しにくくした
い、等の場合には、K2Oは含有しないことが好まし
い。
In the case where it is desired to make the glass of the present invention more difficult to devitrify, K 2 O is preferably not contained.

【0021】マトリクスガラスは、下記酸化物基準で、 Bi23 21〜79%、 SiO2 10〜60%、 Ga23 0〜40%、 Al23 0〜30%、 Li2O 0〜30%、 Na2O 0〜30%、 K2O 0〜30%、 Rb2O 0〜30%、 Fr2O 0〜30%、 CeO2 0〜10%、 ZnO 0〜20%、 MgO 0〜20%、 CaO 0〜20%、 SrO 0〜20%、 BaO 0〜20%、 GeO2 0〜20%、 WO3 0〜10%、 TeO2 0〜20%、 TiO2 0〜10%、 ZrO2 0〜10%、 SnO2 0〜10%、 Y23 0〜10%、 から本質的になり、Li2O+Na2O+K2O+Rb2
+Fr2Oが7.6〜30モル%であることが好まし
い。
The matrix glass is based on the following oxides: Bi 2 O 3 21-79%, SiO 2 10-60%, Ga 2 O 3 0-40%, Al 2 O 3 0-30%, Li 2 O 0~30%, Na 2 O 0~30% , K 2 O 0~30%, Rb 2 O 0~30%, Fr 2 O 0~30%, CeO 2 0~10%, 0~20% ZnO, 0~20% MgO, CaO 0~20%, SrO 0~20%, BaO 0~20%, GeO 2 0~20%, WO 3 0~10%, TeO 2 0~20%, TiO 2 0~10 %, ZrO 2 0-10%, SnO 2 0-10%, Y 2 O 3 0-10%, and Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O
+ Fr 2 O is preferably a 7.6 to 30 mol%.

【0022】次に、この好ましいマトリクスガラスにつ
いて説明する。なお、Bi23およびアルカリ金属酸化
物については先に説明したので省略する。SiO2はネ
ットワークフォーマであり必須である。10%未満で
は、ガラス化が困難になる、またはファイバ加工時に失
透するおそれがある。より好ましくは20%以上であ
る。60%超では、光増幅率が低下する、またはガラス
作製時の溶融温度が高くなる。より好ましくは50%以
下、特に好ましくは40%以下である。
Next, this preferred matrix glass will be described. Incidentally, it omitted for Bi 2 O 3 and alkali metal oxides described above. SiO 2 is a network former and is essential. If it is less than 10%, vitrification becomes difficult or devitrification may occur during fiber processing. It is more preferably at least 20%. If it exceeds 60%, the light amplification rate will decrease, or the melting temperature during glass production will increase. It is more preferably at most 50%, particularly preferably at most 40%.

【0023】Ga23は必須ではないが、利得が得られ
る波長幅を大きくするために、またはファイバ加工時の
失透を抑制するために40%まで含有してもよい。40
%超ではガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が
低下するおそれがある。好ましくは30%以下、より好
ましくは25%以下である。Ga23を含有する場合、
その含有量は1%以上であることが好ましい。より好ま
しくは5%以上、特に好ましくは10%以上である。
Ga 2 O 3 is not essential, but may be contained up to 40% in order to increase the wavelength width at which gain can be obtained or to suppress devitrification during fiber processing. 40
%, Crystals may be precipitated during glass production, and the transmittance of the glass may be reduced. It is preferably at most 30%, more preferably at most 25%. When containing Ga 2 O 3 ,
The content is preferably 1% or more. It is more preferably at least 5%, particularly preferably at least 10%.

【0024】Al23は必須ではないが、TGを上げる
ために30%まで含有してもよい。30%超ではガラス
作製時に結晶が析出しガラスの透過率が低下するおそれ
がある。より好ましくは20%以下、特に好ましくは1
0%以下である。Al23を含有する場合はその含有量
は0.1%以上であることが好ましい。より好ましくは
1%以上、特に好ましくは2%以上である。
Al 2 O 3 is not essential, but may be contained up to 30% to increase TG . If it exceeds 30%, crystals may precipitate during glass production, and the transmittance of the glass may be reduced. More preferably 20% or less, particularly preferably 1%
0% or less. When Al 2 O 3 is contained, its content is preferably at least 0.1%. It is more preferably at least 1%, particularly preferably at least 2%.

【0025】CeO2は必須ではないが、ガラス組成中
のBi23がガラス溶融中に還元されて金属ビスマスと
して析出しガラスの透明性を低下させることを抑制する
ために、10%まで含有してもよい。10%超では、ガ
ラス化が困難になる、または、黄色またはオレンジ色の
着色が強くなってガラスの透過率が低下するおそれがあ
る。好ましくは1%以下、より好ましくは0.5%以
下、特に好ましくは0.3%以下である。CeO2を含
有する場合、その含有量は0.01%以上であることが
好ましい。より好ましくは0.05%以上、特に好まし
くは0.1%以上である。なお、ガラスの透過率の低下
を避けたい場合、CeO2の含有量は0.15%未満と
することが好ましく、実質的にCeO2を含有しないこ
とがより好ましい。
CeO 2 is not essential, but is contained up to 10% in order to prevent Bi 2 O 3 in the glass composition from being reduced during melting of the glass to precipitate as metallic bismuth, thereby reducing the transparency of the glass. May be. If it exceeds 10%, vitrification may be difficult, or yellow or orange coloring may become strong and the transmittance of the glass may decrease. It is preferably at most 1%, more preferably at most 0.5%, particularly preferably at most 0.3%. When CeO 2 is contained, its content is preferably 0.01% or more. It is more preferably at least 0.05%, particularly preferably at least 0.1%. In order to avoid a decrease in the transmittance of the glass, the content of CeO 2 is preferably less than 0.15%, and more preferably substantially no CeO 2 .

【0026】ZnO、MgO、CaO、SrOおよびB
aOはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる
ためにそれぞれ20%まで含有してもよい。20%超で
はガラスが結晶化しやすくなるおそれがある。
ZnO, MgO, CaO, SrO and B
Although aO is not indispensable, each may contain up to 20% to stabilize the glass. If it exceeds 20%, the glass may be easily crystallized.

【0027】GeO2は必須ではないが、ガラス形成を
容易にするとともに屈折率を高くする効果があり、20
%まで含有してもよい。20%超ではガラスが結晶化し
やすくなるおそれがある。好ましくは10%以下、より
好ましくは5%以下である。GeO2を含有する場合、
その含有量は0.1%以上であることが好ましい。より
好ましくは1%以上である。
GeO 2 is not essential, but has the effect of facilitating glass formation and increasing the refractive index.
%. If it exceeds 20%, the glass may be easily crystallized. It is preferably at most 10%, more preferably at most 5%. When containing GeO 2 ,
The content is preferably 0.1% or more. More preferably, it is 1% or more.

【0028】WO3は必須ではないが、利得が得られる
波長幅を大きくするために10%まで含有してもよい。
10%超では光増幅率が低下するおそれがある。
WO 3 is not essential, but may be contained up to 10% in order to increase the wavelength width at which gain can be obtained.
If it exceeds 10%, the light amplification rate may be reduced.

【0029】TeO2は必須ではないが、光増幅率を増
大させるために20%まで含有してもよい。20%超で
はガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が低下す
るおそれがある。好ましくは10%以下、より好ましく
は5%以下である。TeO2を含有する場合、その含有
量は好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上であ
る。
TeO 2 is not essential, but may be contained up to 20% in order to increase the optical amplification factor. If it exceeds 20%, crystals may precipitate during glass production, and the transmittance of the glass may be reduced. It is preferably at most 10%, more preferably at most 5%. When TeO 2 is contained, its content is preferably at least 1%, more preferably at least 2%.

【0030】TiO2、ZrO2、SnO2およびY23
はいずれも必須ではないが、ガラス作製時の失透を抑制
するために、または屈折率を調整するためにそれぞれ1
0%まで含有してもよい。10%超ではガラスが結晶化
しやすくなるおそれがある。
TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 and Y 2 O 3
Are not indispensable, but are each 1 to suppress devitrification at the time of glass production or to adjust the refractive index.
It may be contained up to 0%. If it exceeds 10%, the glass may be easily crystallized.

【0031】前記好ましいマトリクスガラスは本質的に
上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で
他の成分を含有してもよい。該「他の成分」の含有量の
合計は10%以下であることが好ましい。
The preferred matrix glass consists essentially of the above components, but may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. The total content of the "other components" is preferably 10% or less.

【0032】次に、前記「他の成分」について述べる。
ガラス形成を容易にするために、または屈折率を調整す
るために、CdO、PbO、La23等を含有してもよ
い。なお、B23はマルチフォノン緩和を増大させるお
それがあるので含有しないことが好ましい。
Next, the "other components" will be described.
CdO, PbO, La 2 O 3 or the like may be contained to facilitate glass formation or to adjust the refractive index. Note that B 2 O 3 is preferably not contained because it may increase multiphonon relaxation.

【0033】[0033]

【実施例】表1のBi23からBaOまでの欄にモル%
表示で示した組成のマトリクスガラス100質量部に、
同表に質量部表示で示される量のEr、Ybが添加され
ている組成のガラスを次のようにして作製した。すなわ
ち、原料を調合、混合して白金ルツボに入れ、大気雰囲
気中で1150℃に1時間保持して溶解し、得られた溶
融ガラスを板状に流し出し、450℃に4時間保持後常
温まで冷却する徐冷を行った。例1〜3は実施例、例4
〜7は比較例である。
EXAMPLES In the column of Bi 2 O 3 to BaO in Table 1, mol% is shown.
In 100 parts by mass of the matrix glass of the composition shown in the display,
Glass having a composition to which Er and Yb were added in amounts shown in parts by mass in the same table was produced as follows. That is, the raw materials are prepared, mixed, put into a platinum crucible, melted while being kept at 1150 ° C. for 1 hour in the air atmosphere, and the obtained molten glass is poured out into a plate shape, kept at 450 ° C. for 4 hours, and then cooled to room temperature. Slow cooling for cooling was performed. Examples 1 to 3 are Examples and Example 4
7 are comparative examples.

【0034】このようにして作製したガラスのガラス転
移点TG(単位:℃)を示差熱分析により、波長130
4nm、波長633nmの光に対する屈折率n1304、n
633をメトリコン社製モデル2010プリズムカプラ
(商品名)によりそれぞれ測定した。この測定結果か
ら、n1304がn633の約0.98倍であることがわか
る。
The glass transition point T G (unit: ° C.) of the glass thus produced was determined by differential thermal analysis at a wavelength of 130
Refractive indexes n 1304 and n for light having a wavelength of 4 nm and a wavelength of 633 nm
633 was measured using a Metricon Model 2010 prism coupler (trade name). From this measurement result, it can be seen that n 1304 is about 0.98 times n 633 .

【0035】また、例3のガラスを大きさ15mm×7
mm×2mmの板状に加工し、発光スペクトルを次のよ
うにして測定した。すなわち、出力1Wの半導体レーザ
ーダイオードを用いて波長980nmの光をガラスに照
射し、PbS検出器を用いて波長1500〜1600n
mにおける発光スペクトルを測定した。結果を図1に太
線で示す。なお、図1中の細線は、ホウケイ酸塩系ガラ
ス(BK7)100質量部にErが0.5質量部添加さ
れている光増幅ガラスの発光スペクトルである(IEE
E Photonics Technology Le
tters,Vol.4,1041−1135,199
2年)。
The glass of Example 3 was 15 mm × 7 mm.
It was processed into a plate of mm × 2 mm, and the emission spectrum was measured as follows. That is, the glass is irradiated with light having a wavelength of 980 nm using a semiconductor laser diode having an output of 1 W, and a wavelength of 1500 to 1600 nm is obtained using a PbS detector.
The emission spectrum at m was measured. The result is shown by the thick line in FIG. The thin line in FIG. 1 is the emission spectrum of the light amplification glass obtained by adding 0.5 parts by mass of Er to 100 parts by mass of borosilicate glass (BK7) (IEEE).
E Photonics Technology Le
terts, Vol. 4,1041-1135,199
2 years).

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】次に、例1、3、5のガラスについて、該
ガラスを大きさ20mm×15mm×1mmの板状に加
工し、370℃のAgNO3融液に、1〜6時間浸漬す
る処理を行った(表2の処理1A4〜処理5A6)。次
に、該処理されたガラスをイオン交換水内で超音波洗浄
後n633を測定した。結果を表2に、前記浸漬した時間
を同表の時間の欄にそれぞれ示す。
Next, with respect to the glasses of Examples 1, 3, and 5, the glass was processed into a plate having a size of 20 mm × 15 mm × 1 mm, and immersed in a 370 ° C. AgNO 3 melt for 1 to 6 hours. (Processes 1A4 to 5A6 in Table 2). Next, the treated glass was subjected to ultrasonic cleaning in ion-exchanged water, and then n633 was measured. The results are shown in Table 2, and the immersion time is shown in the time column of the table.

【0038】また、例2、3のガラスについて、AgN
3とLiNO3を1モル:1モルの割合で含有する融液
をAgNO3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を
表3の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に
処理を行い、前記超音波洗浄後n633を測定した(表3
の処理2B2〜処理3B2)。
Further, with respect to the glasses of Examples 2 and 3, AgN
A melt containing O 3 and LiNO 3 at a ratio of 1 mol: 1 mol was used in place of the AgNO 3 melt, and the immersion time was changed to the time shown in the corresponding column of Table 3 in the same manner as the above treatment. After the treatment, the n633 was measured after the ultrasonic cleaning (Table 3).
2B2 to 3B2).

【0039】また、例2のガラスについて、AgNO3
とLiNO3を1モル:3モルの割合で含有する融液を
AgNO3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を表
3の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に処
理を行い、前記超音波洗浄後n 633を測定した(表3の
処理2C2、処理2C4)。
The glass of Example 2 was made of AgNO.Three
And LiNOThreeIs contained in a ratio of 1 mol: 3 mol
AgNOThreeIt is used instead of the melt, and the above immersion time is shown.
3 except that the time is shown in the corresponding column.
After the ultrasonic cleaning. 633Was measured (Table 3
Process 2C2, Process 2C4).

【0040】また、電子線マイクロアナライザ(EPM
A)を用いて、処理3B4を行ったガラスの表面近傍の
Ag濃度プロファイルを測定した。その結果、イオン交
換層の厚さは4μmであった。
An electron beam microanalyzer (EPM)
Using A), the Ag concentration profile near the surface of the glass subjected to treatment 3B4 was measured. As a result, the thickness of the ion exchange layer was 4 μm.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、ファイバ加工を行うこ
となく酸化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガ
ラス、およびファイバ加工を行うことなく製造できる酸
化ビスマス系光増幅導波路が得られる。
According to the present invention, a bismuth oxide-based optical amplification waveguide can be obtained without performing fiber processing, and a bismuth oxide-based optical amplification waveguide that can be manufactured without performing fiber processing can be obtained. .

【0044】[0044]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光増幅ガラスおよびEr添加ホウケイ
酸塩系ガラスの発光スペクトルを示す図。
FIG. 1 is a diagram showing emission spectra of a light amplification glass and an Er-doped borosilicate glass of the present invention.

フロントページの続き Fターム(参考) 4G062 AA04 BB01 BB06 CC10 DA05 DA06 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 ED04 EE01 EE02 EE03 EE04 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FD02 FD03 FD04 FE01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ02 FJ03 FK01 FL01 FL02 FL03 GA04 GA05 GA06 GA07 GB01 GC01 GD01 GD02 GD03 GD04 GE01 HH01 HH02 HH03 HH05 HH06 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK02 KK03 KK05 KK06 KK07 KK08 KK10 MM02 NN01 5F072 AB07 AB09 YY17 Continued on front page F-term (reference) 4G062 AA04 BB01 BB06 CC10 DA05 DA06 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 EE02 ED03 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FD02 FD03 FD04 FE01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ02 FJ03 FK01 FL01 FL02 FL03 GA04 GA05 H02 H01 GD01 H01 H HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK02 KK03 KK05 KK06 KK07 KK08 KK10 MM02 NN01 5F072 AB07 AB09 YY17

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Bi23を21〜79モル%含有するマト
リクスガラスに、Er、Tm、PrおよびDyからなる
群から選ばれた1種以上が添加されている光増幅ガラス
であって、該マトリクスガラスがアルカリ金属酸化物を
7.6モル%以上含有する光増幅ガラス。
1. A light amplification glass comprising a matrix glass containing 21 to 79 mol% of Bi 2 O 3 and one or more elements selected from the group consisting of Er, Tm, Pr and Dy added thereto. A light amplification glass in which the matrix glass contains at least 7.6 mol% of an alkali metal oxide.
【請求項2】マトリクスガラス100質量部にErが
0.01〜10質量部添加されている請求項1に記載の
光増幅ガラス。
2. The optical amplification glass according to claim 1, wherein Er is added in an amount of 0.01 to 10 parts by mass to 100 parts by mass of the matrix glass.
【請求項3】マトリクスガラス100質量部にYbが
0.01〜10質量部添加されている請求項1または2
に記載の光増幅ガラス。
3. The method according to claim 1, wherein 0.01 to 10 parts by mass of Yb is added to 100 parts by mass of the matrix glass.
The optical amplification glass according to item 1.
【請求項4】マトリクスガラスが、下記酸化物基準のモ
ル%表示で、 Bi23 21〜79%、 SiO2 10〜60%、 Ga23 0〜40%、 Al23 0〜30%、 Li2O 0〜30%、 Na2O 0〜30%、 K2O 0〜30%、 Rb2O 0〜30%、 Fr2O 0〜30%、 CeO2 0〜10%、 ZnO 0〜20%、 MgO 0〜20%、 CaO 0〜20%、 SrO 0〜20%、 BaO 0〜20%、 GeO2 0〜20%、 WO3 0〜10%、 TeO2 0〜20%、 TiO2 0〜10%、 ZrO2 0〜10%、 SnO2 0〜10%、 Y23 0〜10%、 から本質的になり、Li2O+Na2O+K2O+Rb2
+Fr2Oが7.6〜30モル%である請求項1、2ま
たは3に記載の光増幅ガラス。
4. A matrix glass in mole% based on the following oxides, Bi 2 O 3 21~79%, SiO 2 10~60%, Ga 2 O 3 0~40%, Al 2 O 3 0~ 30%, Li 2 O 0~30% , Na 2 O 0~30%, K 2 O 0~30%, Rb 2 O 0~30%, Fr 2 O 0~30%, CeO 2 0~10%, ZnO 0-20%, MgO 0-20%, CaO 0-20%, SrO 0-20%, BaO 0-20%, GeO 2 0-20%, WO 3 0-10%, TeO 2 0-20% TiO 2 0 to 10%, ZrO 2 0 to 10%, SnO 2 0 to 10%, Y 2 O 3 0 to 10%, and Li 2 O + Na 2 O + K 2 O + Rb 2 O
+ Optical amplifying glass according to claim 1, 2 or 3 Fr 2 O is from 7.6 to 30 mol%.
【請求項5】マトリクスガラスがNa2Oを11〜20
モル%含有する請求項1、2、3または4に記載の光増
幅ガラス。
5. The matrix glass according to claim 1, wherein said Na 2 O is 11-20.
The optical amplification glass according to claim 1, which contains mol%.
【請求項6】マトリクスガラスがK2Oを含有しない請
求項1〜5のいずれかに記載の光増幅ガラス。
6. The optical amplification glass according to claim 1, wherein the matrix glass does not contain K 2 O.
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の光増幅ガ
ラスに対し2段階熱イオン交換を行うことを特徴とする
光増幅導波路製造方法。
7. A method for producing an optical amplification waveguide, comprising performing two-stage thermal ion exchange on the optical amplification glass according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006090801A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Japan Science And Technology Agency Glass composition containing bismuth and method of amplifying signal light therewith
CN100383657C (en) * 2006-06-01 2008-04-23 上海交通大学 Silver ion use method for erbium waveguide amplifier making process
CN110526585A (en) * 2019-09-26 2019-12-03 福建师范大学 A kind of preparation method of anti-forging glass ceramic composite

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006090801A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Japan Science And Technology Agency Glass composition containing bismuth and method of amplifying signal light therewith
JPWO2006090801A1 (en) * 2005-02-25 2008-08-07 独立行政法人科学技術振興機構 Glass composition containing bismuth and method for amplifying signal light using the same
CN100383657C (en) * 2006-06-01 2008-04-23 上海交通大学 Silver ion use method for erbium waveguide amplifier making process
CN110526585A (en) * 2019-09-26 2019-12-03 福建师范大学 A kind of preparation method of anti-forging glass ceramic composite
CN110526585B (en) * 2019-09-26 2021-10-19 福建师范大学 Preparation method of anti-counterfeiting glass ceramic composite material

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