JP2005345834A

JP2005345834A - 光ファイバ

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Publication number: JP2005345834A
Application number: JP2004166455A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Aozasa; 真一青笹; Koji Kano; 弘二鹿野; Tadashi Sakamoto; 匡阪本; Makoto Yamada; 誠山田; Makoto Shimizu; 誠清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】曲げ直径が小さい場合でも長期信頼性を有するフッ化物光ファイバを提供、光デバイスの小型化を図る。
【解決手段】クラッド外径を１００μｍ以下にすればｍ値が増加し、長期信頼性を得ることができ、クラッド外径を１０μｍ以上にすれば実用的なファイバ損失を得ることができる。増幅用ファイバに入力された信号光を、増幅用ファイバに入力された励起光により増幅する光ファイバ増幅器は、増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれ、長期信頼性を確保した上で、ＭＳＡサイズのモジュールに搭載する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバに関し、より詳細には、フッ化物ガラスをホストとする光ファイバと、これを増幅用ファイバまたは非線形ファイバとして適用した増幅器、レーザ、光源、波長変換デバイスに関する。

光ネットワーク、特にメトロネットワークにおける省スペース化とインテグレーションの容易化の観点から、光ファイバ増幅器内の光部品をモジュール化したゲインブロックの小型化が進んでいる。近年、ＭＳＡサイズ（９０×７０×１５ｍｍ）またはＨａｌｆ−ＭＳＡサイズ（７０×４５×１５ｍｍ）といわれる大きさの小型ゲインブロックが開発されている。

小型のゲインブロックは、従来の光増幅器の構成部品の代替として用いられるだけでなく、新たな用途が見込まれている。例えば、送受信機内にポストアンプ、プリアンプとして組み込むことにより送受信機のアップグレードを行ったり、アド・ドロップネットワークにおいて、チャネルアンプとして使用することができる。また、ＡＳＥ（自然放出光）光源、ファイバの非線形性を用いた波長変換デバイス等の小型化にも適用できると考えられている。

しかしながら、これら光デバイスの小型化を実現するためには、組み込むファイバモジュールの曲げ直径を小さくする必要がある。曲げ直径が小さくなると、ファイバに掛かる応力（主に曲げ応力）も増大し、ファイバの信頼性の確保が難しくなる。高い機械的強度を有する石英系ファイバは、５ｍｍ程度の曲げ直径であっても充分な長期信頼性を得る事が報告されている。しかしながら、石英系に比べ強度の低いフッ化物系、テルライト系、ビスマス系等のホストガラスのファイバにおいては、強度に関する議論が全くなされておらず、曲げ直径が小さい場合に充分な信頼性が得られていない（例えば、非特許文献１参照）。特に、フッ化物ファイバにおいては、２５年以上の保証期間を設定すると、７５ｍｍの曲げ直径が限界であると報告されている（例えば、非特許文献２参照）。

F.P.Kapron, H.H.Yuce, "Theory and measurement for predicting stressed fiber lifetime", Optical Engineering, vol.30, No.6, pp.700-708, 1991 K.Fujiura, Y.Nishida, T.Kanamori, Y.Terunuma, K.Hoshino, K.Nakagawa, Y.Ohishi, S.Sudo, "Reliability of rare earth doped fluoride fibers for optical fiber amptifier application", IEEE Photon. Technol. Latt. vol.10 pp.946-948, 1998

上述したように、従来のフッ化物ファイバでは、曲げ直径を小さくすると充分な長期信頼性を得る事ができない。そのためフッ化物ファイバを用いた小型の光デバイスを実現することが難しいという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、曲げ直径が小さい場合でも長期信頼性を有するフッ化物ガラスからなる光ファイバを提供するとともに、これを適用した小型の光デバイスを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ファイバであって、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。この構成によれば、クラッド外径を１００μｍ以下にすればｍ値が増加し、長期信頼性を得ることができ、クラッド外径を１０μｍ以上にすれば実用的なファイバ損失を得ることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバにおいて、曲げ直径Ｄ（ｍｍ）、ファイバ長Ｌ（ｍ）、クラッド外径ｄ（ｍｍ）としたとき、

を満たしていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光ファイバにおいて、希土類イオンが添加されていることを特徴とする。希土類イオンをファイバに添加することにより、増幅器及び光源の増幅媒体として使用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の希土類イオンは、プラセオジウム、エルビウム、ツリウムの少なくとも１つであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、増幅用ファイバに入力された信号光を、前記増幅用ファイバに入力された励起光により増幅する光ファイバ増幅器において、前記増幅用ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする。長期信頼性を確保した上で、ＭＳＡサイズ（９０×７０×１５ｍｍ）のモジュールに搭載することができる。

請求項７に記載の発明は、増幅用ファイバを含むリング共振器を構成する光ファイバレーザにおいて、前記増幅用ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする。長期信頼性を確保した上で、ＭＳＡサイズ（９０×７０×１５ｍｍ）のモジュールに搭載することができる。

請求項９に記載の発明は、増幅用ファイバに入力された励起光による自然放出光を出力するＡＳＥ光源において、前記増幅用ファイバは、希土類イオンが添加されたフッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする。長期信頼性を確保した上で、ＭＳＡサイズ（９０×７０×１５ｍｍ）のモジュールに搭載することができる。

請求項１０に記載の発明は、非線形ファイバに入力された信号光の波長を、前記非線形ファイバに入力された励起光により異なる波長に変換する波長変換デバイスにおいて、前記非線形ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記非線形ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする。長期信頼性を確保した上で、ＭＳＡサイズ（９０×７０×１５ｍｍ）のモジュールに搭載することができる。

以上説明したように、本発明によれば、クラッド外径を細径化することにより、ファイバ寿命に関わるｍ値を増加させ、ファイバに掛かる曲げ応力を抑えることにより、曲げ直径が小さい場合でも長期信頼性を有することが可能となる。これにより、増幅器、レーザ、光源、波長変換デバイスなどの光デバイスの小型化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかるフッ化物ファイバは、ファイバ径を細径化することで発生する２つの効果、
（１）機械的強度の歩留まりの改善（ｍ値の増加）
（２）曲げ直径の小径時におけるファイバに掛かる曲げ応力の減少
により長期信頼性を実現する。

最初に、（１）の効果について詳しく説明する。ファイバの寿命ｔ_fは、以下の式で決定される(例えば、非特許文献１参照)。

図１に、フッ化物系ファイバのクラッド外径とｍ値の関係を示す。フッ化物系ファイバのクラッド外径１００μｍを変曲点として、クラッド外径が小さくなるほどｍ値が増加している。通常、上式中の

は、１より小さいので、ｍ値が増加すればファイバ寿命ｔ_fも増加する。従って、クラッド外径を１００μｍよりも小さくすれば、ファイバの長寿命化が実現する。

次に、（２）の効果について詳しく説明する。ファイバの寿命は、式（１）より分かるように、ファイバに掛かる応力によって決定される。ファイバの曲げ直径が小さい時には、曲げ応力が増大し、ファイバに掛かる応力の殆どを占めるため、曲げ応力の度合いによりファイバの寿命が決定されることになる。以下に曲げ応力の式を示す。

式（２）から分かるように、ファイバの曲げ直径と曲げ応力が反比例の関係にあるため、ファイバの曲げ直径が小さくなるに伴い、曲げ応力が急激に増大する。そこで、曲げ応力と比例関係にあるファイバの直径を細径化することで、ファイバの曲げ直径の小径時における曲げ応力を抑えることができ、ひいては長期信頼性を実現することができる。

ここで、曲げ直径Ｄ及びファイバ長Ｌを決定すると、ファイバ寿命２５年以上となるクラッド外径ｄは、

となる。式（３）は、ファイバクラッド外径が１００μｍ以下の場合において、ファイバ寿命２５年以上となるように定式化したものである。

図２に、フッ化物ファイバにおけるクラッド外径とファイバ長１００ｍ当たりのファイバ損失との関係を示す。使用したフッ化物ファイバは、コア径１μｍ、比屈折率差６．６％、モニタ波長１．３μｍであった。クラッド外径が１０μｍより小さくなると、ファイバ損失が急激に増大している。従って、クラッド径を１０μｍ以上で設計する必要があることがわかる。

図３に、実施例１にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す。増幅用ファイバとしてプラセオジウムを添加したフッ化物ファイバ（ＰＤＦ）１０４を組み込んだ１．３μｍ帯光ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器は、ＰＤＦ１０４の入力側に光アイソレータ１０１が接続され、ＰＤＦ１０４の出力側に励起光源１０５からの励起光を入力する波長多重カプラ１０３が接続され、後方励起の構成である。波長多重カプラ１０３の出力には、光アイソレータ１０２が接続されている。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、７０×４０×１５ｍｍであり、Ｈａｌｆ−ＭＳＡサイズよりも小型である。

ＰＤＦ１０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源１０５としては、半導体レーザが有効であり、９８０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ１０３は、１２５０−１３５０ｎｍと９８０ｎｍを合波する。波長多重カプラ１０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。光アイソレータ１０１，１０２の中心波長は、１８００ｎｍである。

ＰＤＦ１０４の仕様は、ファイバ長１５ｍ、クラッド外径８０μｍ、曲げ直径３１ｍｍ、プラセオジウム添加濃度５００ｐｐｍ、比屈折率差３．７％のプラセオジウム添加フッ化物ファイバである。図４に、実施例１の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径３１ｍｍの場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。

図５に、実施例１の光ファイバ増幅器の増幅特性を示す。プローブ光によるスキャンにより利得及び雑音指数を測定した。励起光パワーは４００ｍＷ、プローブ光のパワーは−３０，−２０，−１０，０ｄＢｍである。その結果、光ファイバ増幅器は、プローブ光パワーが３０ｄＢｍの時に、１２８７−１３１８ｎｍの帯域で利得１５ｄＢ以上を有する。この値は、従来のフッ化物ファイバを用いた光ファイバ増幅器と同等の特性である。

図６は、実施例２にかかる光ファイバレーザの構成を示す。増幅用ファイバとしてエルビウムを添加したフッ化物ファイバ（ＥＤＦ）２０４を組み込んだ１．５μｍ帯光ファイバレーザである。光ファイバレーザは、ＥＤＦ２０４の入力側に光アイソレータ２０１が接続され、ＥＤＦ２０４の出力側に光アイソレータ２０２を介して、分岐カプラ２０６が接続されている。分岐カプラ２０６の一方は出力であり、他方は、バンドパスフィルタ２０７と、励起光源２０５からの励起光を入力する波長多重カプラ２０３と、光アイソレータ２０１とが順に接続され、リング共振器を構成している。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、９０×７０×１５ｍｍであり、ＭＳＡサイズに準拠している。

ＥＤＦ２０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源２０５としては、半導体レーザが有効であり、９８０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ２０３は、１５２０−１５６０ｎｍと９８０ｎｍを合波する。波長多重カプラ２０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。バンドパスフィルタ２０７は、１５３０ｎｍを透過する。光アイソレータ２０１，２０２の中心波長は、１５５０ｎｍである。実施例２の光ファイバレーザは、励起光パワー３００ｍＷ時に、２２ｄＢｍの出力を得ることができる。

実施例２において共振器を構成する手段として、１０ｄＢの分岐カプラ２０６を使用したが、誘電体多層膜を用いたミラー、ファイバブラッググレーティングを用いたミラー、金属ミラー、リングミラー等の反射ミラーにより共振器を構成してもよい。

ＥＤＦ２０４の仕様は、ファイバ長１０ｍ、クラッド外径１００μｍ、曲げ直径６５ｍｍ、エルビウム添加濃度１０００ｐｐｍ、比屈折率差２．５％のエルビウム添加フッ化物ファイバである。図７に、実施例２の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径３３ｍｍの場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。

図８に、実施例３にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す。増幅用ファイバとしてツリウムを添加したフッ化物ファイバ（ＴＤＦ）３０４を組み込んだ１．４μｍ帯光ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器は、ＴＤＦ３０４の入力側に励起光源３０５からの励起光を入力する波長多重カプラ３０３が接続され、ＴＤＦ３０４の出力側に反射ミラー３０２が接続され、前方励起の構成である。波長多重カプラ３０３には、光サーキュレータ３０１が接続され、信号入力と信号出力とを分岐する。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、７０×４０×１５ｍｍであり、Ｈａｌｆ−ＭＳＡサイズよりも小型である。

ＴＤＦ３０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源３０５としては、半導体レーザが有効であり、１４００ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ３０３は、１４６０−１５２０ｎｍと１４００ｎｍを合波する。波長多重カプラ３０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型等を適用することができる。反射ミラー３０２としては、誘電体多層膜を用いたミラー、ファイバブラッググレーティングを用いたミラー、金属ミラー、リングミラー等がある。

ＴＤＦ３０４の仕様は、ファイバ長７ｍ、クラッド外径９０μｍ、曲げ直径３５ｍｍ、ツリウム添加濃度６０００ｐｐｍ、比屈折率差１．６％のツリウム添加フッ化物ファイバである。ＴＤＦ３０４のクラッド外径は、式（３）を満たすように設定されている。図９に、実施例３の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−４、曲げ直径３５ｍｍの２５年以上の場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。

図１０に、実施例３の光ファイバ増幅器の増幅特性を示す。励起パワー４００ｍＷ、ＷＤＭ信号光−１３ｄＢｍ／ｃｈ×４ｃｈ（１４８０，１４９０，１５００，１５１０ｎｍ）を入力し、該信号光の出力パワーを測定し、利得と雑音指数を算出した。その結果、光ファイバ増幅器は、１４８０−１５１０ｎｍの帯域で利得２１ｄＢ以上を有する。この値は、従来のフッ化物ファイバを用いた光ファイバ増幅器と同等の特性である。

図１１に、実施例４にかかるＡＳＥ光源の構成を示す。増幅用ファイバとしてプラセオジウムを添加したフッ化物ファイバ（ＰＤＦ）４０４を組み込んだ１．３μｍ帯ＡＳＥ光源である。ＡＳＥ光源は、ＰＤＦ４０４の入力側に光アイソレータ４０１が接続され、ＰＤＦ４０４の出力側に励起光源４０５からの励起光を入力する波長多重カプラ４０３が接続され、後方励起の構成である。波長多重カプラ４０３の出力には、光アイソレータ４０２が接続されている。本ファイバの他に光アイソレータ４０１，４０２、波長多重カプラ４０３、励起光源４０５より構成される。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、５０×５０×１５ｍｍであり、Ｈａｌｆ−ＭＳＡサイズよりも小型である。

ＰＤＦ４０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源４０５としては、半導体レーザが有効であり、９８０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ４０３は、１２５０−１３５０ｎｍと９８０ｎｍを合波する。波長多重カプラ４０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。光アイソレータ４０１，４０２の中心波長は、１３００ｎｍである。

ＰＤＦ４０４の仕様は、ファイバ長１０ｍ、クラッド外径６０μｍ、曲げ直径２５ｍｍ、プラセオジウム添加濃度５００ｐｐｍ、比屈折率差２．５％のプラセオジウム添加フッ化物ファイバである。図１２に、実施例４の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径２３ｍｍの場合に、２５年以上の長期信頼性を満たすことがわかる。

図１３に、実施例４のＡＳＥ光源の出力スペクトルを示す。励起光パワー３００ｍＷ時の出力スペクトルであり、１２７８−１３２８ｎｍの帯域で出力−２０ｄＢｍ／ｎを有する。この値は、従来のフッ化物ファイバを用いたＡＳＥ光源と同等の特性である。

図１４に、実施例５にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す。非線形ファイバとしてフッ化物ファイバ５０４を組み込んだファイバラマン増幅器である。光ファイバ増幅器は、フッ化物ファイバ５０４の入力側に光アイソレータ５０１が接続され、フッ化物ファイバ５０４の出力側に励起光源５０５からの励起光を入力する波長多重カプラ５０３が接続され、後方励起の構成である。波長多重カプラ５０３の出力には、光アイソレータ５０２が接続されている。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、２００×２００×３０ｍｍである。

フッ化物ファイバ５０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源５０５としては、半導体レーザが有効であり、１４５０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ５０３は、１５２０−１５８０ｎｍ帯の信号光と１４５０ｎｍの励起光とを合波する。波長多重カプラ５０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。光アイソレータ５０１，５０２の中心波長は、１５５０ｎｍである。

フッ化物ファイバ５０４の仕様は、ファイバ長１ｋｍ、ファイバクラッド外径５０μｍ、曲げ直径３０ｍｍ、比屈折率差１．６％である。図１５に、実施例５の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径２８ｍｍの場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。増幅特性は、励起光パワー４００ｍＷ、信号光パワー２０ｄＢｍ（１５５０ｎｍ）の時に、利得１０ｄＢを有する。

図１６に、実施例６にかかる波長変換デバイスの構成を示す。非線形ファイバとしてフッ化物ファイバ６０４を組み込んだ波長変換デバイスである。波長変換デバイスは、フッ化物ファイバ６０４の入力側に励起光源６０５からの励起光を入力する波長多重カプラ６０３が接続され、フッ化物ファイバ６０４の出力側に光アイソレータ６０２が接続され、前方励起の構成である。波長多重カプラ６０３の入力には、光アイソレータ６０１が接続されている。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、２００×２００×３０ｍｍである。

フッ化物ファイバ６０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源６０５としては、半導体レーザが有効であり、１５５０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ６０３は、１５３０ｎｍの信号光と１５５０ｎｍの励起光を合波する。波長多重カプラ６０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。光アイソレータ６０１，６０２の中心波長は、１５５０ｎｍである。

フッ化物ファイバ６０４の仕様は、ファイバ長１ｋｍ、零分散波長１．５５μｍ、クラッド外径５０μｍ、曲げ直径３０ｍｍ、比屈折率差１．６％のである。図１７に、実施例６の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径２８ｍｍの場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。波長変換特性を評価した結果、励起光パワー２５ｄＢｍ、信号光パワー２０ｄＢｍ（１５３０ｎｍ）の時に、波長１５７０ｎｍで１９ｄＢｍの変換光を出力することができる。

図１８に、実施例７にかかるパラメトリックアンプの構成を示す。非線形ファイバとしてフッ化物ファイバ７０４を組み込んだパラメトリックアンプである。フッ化物ファイバ７０４の入力側に励起光源７０５からの励起光を入力する波長多重カプラ７０３が接続され、フッ化物ファイバ７０４の出力側に光アイソレータ７０２が接続され、前方励起の構成である。波長多重カプラ７０３の入力には、光アイソレータ７０１が接続されている。これら構成要素をモジュール化したパッケージサイズの大きさは、２００×２００×３０ｍｍである。

フッ化物ファイバ７０４のフッ化物系ホストガラスとしては、ＺＢＬＡＮガラス、Ｉｎ−Ｐｂガラス等がある。励起光源７０５としては、半導体レーザが有効であり、１５４０ｎｍの励起ＬＤを使用する。波長多重カプラ７０３は、１５２５−１５３５ｎｍ及び１５４５−１５５５ｎｍ帯の信号光と１５４０ｎｍの励起光を合波する。波長多重カプラ７０３としては、溶融延伸のファイバ型、誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせたサーキュレータ等を適用することができる。光アイソレータ７０１，７０２の中心波長は、１５４０ｎｍである。

フッ化物ファイバ７０４の仕様は、ファイバ長１ｋｍ、零分散波長１．５４μｍ、クラッド外径５０μｍ、曲げ直径３０ｍｍ、比屈折率差１．６％のである。図１９に、実施例７の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す。ファイバ寿命推定は、動疲労試験を行いその結果から行った(例えば、非特許文献１参照)。破断確率を１０^−４，１０^−５，１０^−６の場合についてプロットしている。図に示したように、破断確率１０^−６、曲げ直径２８ｍｍの場合に、２５年の長期信頼性を満たすことがわかる。増幅特性を評価した結果、励起光パワー２６ｄＢｍ、１５２５ｎｍの信号光を−２０ｄＢｍで入力した時に、利得２０ｄＢを有する。

本実施形態にかかるフッ化物ファイバに希土類イオンをコアに添加し、増幅用ファイバとして用いた場合には、小型の光増幅器、小型のファイバレーザ及び小型のＡＳＥ光源に適用できる。また、非線形ファイバとして用いた場合には、小型のファイバラマン増幅器、小型のファイバラマンレーザ、小型の波長変換デバイス、小型のパラメトリックアンプに適用することができる。

フッ化物系ファイバのクラッド外径とｍ値の関係を示す図である。フッ化物ファイバにおけるクラッド外径とファイバ長１００ｍ当たりのファイバ損失との関係を示す図である。実施例１にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す図である。実施例１の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例１の光ファイバ増幅器の増幅特性を示す図である。実施例２にかかる光ファイバレーザの構成を示す図である。実施例２の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例３にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す図である。実施例３の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例３の光ファイバ増幅器の増幅特性を示す図である。実施例４にかかるＡＳＥ光源の構成を示す図である。実施例４の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例４のＡＳＥ光源の出力スペクトルを示す図である。実施例５にかかる光ファイバ増幅器の構成を示す図である。実施例５の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例６にかかる波長変換デバイスの構成を示す図である。実施例６の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。実施例７にかかるパラメトリックアンプの構成を示す図である。実施例７の光ファイバの曲げ直径とファイバ寿命の関係を示す図である。

符号の説明

１０１,１０２，２０１，２０２，４０１，４０２，５０１，５０２，６０１，６０２，７０１，７０２光アイソレータ
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３波長多重カプラ
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４フッ化物ファイバ
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５，７０５励起光源
２０６分岐カプラ
３０１光サーキュレータ
３０２反射ミラー

Claims

フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
曲げ直径Ｄ（ｍｍ）、ファイバ長Ｌ（ｍ）、クラッド外径ｄ（ｍｍ）としたとき、

を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
希土類イオンが添加されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
前記希土類イオンは、プラセオジウム、エルビウム、ツリウムの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
増幅用ファイバに入力された信号光を、前記増幅用ファイバに入力された励起光により増幅する光ファイバ増幅器において、
前記増幅用ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする光ファイバ増幅器。
前記増幅用ファイバは、希土類イオンが添加されていることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ増幅器。
増幅用ファイバを含むリング共振器を構成する光ファイバレーザにおいて、
前記増幅用ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする光ファイバレーザ。
前記増幅用ファイバは、希土類イオンが添加されていることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバレーザ。
増幅用ファイバに入力された励起光による自然放出光を出力するＡＳＥ光源において、
前記増幅用ファイバは、希土類イオンが添加されたフッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記増幅用ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とするＡＳＥ光源。
非線形ファイバに入力された信号光の波長を、前記非線形ファイバに入力された励起光により異なる波長に変換する波長変換デバイスにおいて、
前記非線形ファイバは、フッ化物ガラスからなり、クラッド外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記非線形ファイバを曲げ直径７０ｍｍ以下で収容する筐体に組み込まれていることを特徴とする波長変換デバイス。