JP2005525699A

JP2005525699A - 光増幅器用光ファイバー及びその製造方法

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Publication number: JP2005525699A
Application number: JP2004504022A
Authority: JP
Inventors: ヨンボムソ; ジェホンリム; デウオンキム
Original assignee: LG Cable Ltd
Current assignee: LS Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-08-25
Also published as: CN1287170C; EP1504295A1; KR100427446B1; US20050175309A1; WO2003096086A1; US7440672B2; AU2003230335A1; KR20030088599A; CA2485940A1; CN1653366A

Abstract

Ｓバンド領域(１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍ)で、光伝送システムに適用されうる光増幅器用光ファイバー及びその製造方法に関し、内付け化学気相蒸着法であるＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法と溶液ドーピング法で、コア層の内面に形成される第１のコア層に希土類及び金属イオンを蒸着し、光ファイバー用母材成分をシリカ系のガラスとし、光ファイバーの実用性及びその製造性を画期的に改善する。

Description

本発明は、１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍのＳバンド領域で、光伝送システムに適用されうる光増幅器用光ファイバー及びその製造方法に関し、特に、光ファイバー用母材(preform)成分をシリカ系のガラス組成とし、内付け化学気相蒸着法であるＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法と溶液ドーピング法で、コア層の内面に形成される第１のコア層に希土類及び金属イオンを蒸着することによって、Ｓバンド領域で光増幅可能な光ファイバーを製造することに関する。

一般に、光通信は、大きく、電気信号を光信号に変える伝送機と、光信号を伝達する光ファイバーと、光信号を電気的信号に変える受信機と、からなる。
なかでも、光信号を伝達する受動素子である光ファイバーは、短波長の場合には、ガラスの陽イオンによるイオン遷移によって光信号が吸収され、長波長の場合には、分子振動によって光信号が吸収され、よって、約１２００ｎｍ〜１７００ｎｍの波長領域が光通信に使用されることができる。
しかしながら、実際には、母材(preform)のガラスに含まれているＯＨ⁻基及び転移金属などの不純物の影響から、約１３００ｎｍ帯域の波長と１５５０ｎｍ波長近傍の帯域のみが光通信に使用される。

１５５０ｎｍ帯域は、シリカガラス光ファイバーの損失が最も小さいので、長距離伝送に主として使用され、１３００ｎｍ帯域は、シリカガラス光ファイバーのゼロ分散波長領域であって、短距離光伝送に主として使用される(John B.Mac Chensey, David J.DiGiovanni, J.Am.Ceram.Soc., 73[12],１990)。
しかしながら、シリカガラス光ファイバーは、光を透過させる一方で、光を吸収もするが、この吸収から、損失が蓄積されて、信号光の強度は伝送距離が増加するにつれて指数関数的に減少することになる。
このように減少する信号を増幅するためには、光ファイバーネットワークの数十ｋｍ区間ごとに信号光の強度を増幅する増幅器を設置しなけばならないが、かかる増幅器は、まず、光信号を電気的信号に変えた後に増幅させる方法を使用するので、増幅過程で誤りが生じ、かつ、光信号を増幅させるのに長い遅延時間がかかる結果、実用化には至らなかった。

そこで、上述の増幅方法の代わりに、光信号を電気信号に変換することなく直接増幅させる光ファイバー増幅器に関する研究が活発に進行されてきた。
最初の光ファイバー増幅器としては、バリウムクラウンガラスを基材とし、ネオジミウム(Neodymium)を添加した光増幅器が研究された(C.J.Koesterand E.Snitzer,Appl.Opt.,Vol.3,pp1182-1186,１964)。
その後、１９８０年代後半に、高い利得と低い損失を持ち、シリカ光ファイバーの信号損失が最も小さい１５５０ｎｍ帯域を増幅させるエルビウム(Erbium)のドープされた光ファイバー増幅器(Erbium doped fiber amplifier：EDFA)が開発されて商用化した(W.J.Miniscalco,J.Lightwave Technol., Vol.9, pp234-250,1991)。

しかしながら、最近の情報伝達量の爆発的な増加により、従来のＷＤＭ(wavelength division multiplexing)技術では使用可能な波長帯域が飽和され、新規の波長帯域で使用可能な光ファイバー増幅器が望まれている。
まず、Gain-Shifted EDFAを用いて、１５５０ｎｍ波長帯域よりも長波長である１６００ｎｍに使用可能波長帯域を広めたが、これもまた飽和され、他の波長帯域で使用可能な光ファイバー増幅器が要求されている実情である。

一方、１５５０ｎｍ帯域近傍の１４８０ｎｍ帯域は、容易に接近可能な波長帯域であり、Ｓ帯域(１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍ)で使用可能な光ファイバー増幅器として現在研究・開発中のものは、Ｔｍ^３＋イオンが含有された光増幅器用光ファイバーである。
Ｔｍ^３＋の^３Ｈ_４準位から^３Ｆ_４準位に遷移する過程で発生する蛍光は、その中心波長が１４８０ｎｍと、Ｓ帯域で光増幅可能である。
しかしながら、Ｔｍ^３＋の遷移は、^３Ｈ_４準位からその下位準位の^３Ｈ_５間の間隔が約４２００ｃｍ^-１と小さいので、約１１００ｃｍ^-１の格子振動エネルギーをもつシリカガラスでは、^３Ｈ_４準位から^３Ｆ_４準位に遷移して発生する１４８０ｎｍの蛍光が得難い。すなわち、^３Ｈ_４準位から^３Ｆ_４準位に遷移されず、すぐ下位準位の^３Ｈ_５準位に熱的遷移が起こるので、ガラス母材の格子振動に吸収される。
したがって、現在の研究・開発の目的は、格子振動エネルギーの小さいフッ化物系ガラスと硫化物系ガラスを用いてＴｍ^３＋の^３Ｈ_４準位から^３Ｆ_４準位への遷移による１４８０ｎｍの蛍光を得ることにある。

最近の研究結果をみると、T.Kasamatsuの論文(Laser-Diode-Pumped Highly Efficient Gain-Shifted Thulium-Doped Fiber Amplifier Operating in the 1480-1510nm Band, IEEE Photonics Technology Letters, vol.13, No.5,433-435,2001)では、フッ化物系ガラスを基材として１４８０ｎｍの蛍光を得た。
そして、Y.B.Shinの論文(Multiphonon and cross relaxation phenomena in Ge-As(or Ga)-S glasses doped with Tm³⁺, Journal of Non-Crystalline Solids, 208, pp29-35, 1996)では、硫化物系ガラスからの１４８０ｎｍの蛍光発現とそのメカニズムについて説明している。
他の研究結果として、米国特許第６２６６１８１号では、基材としてテルライト(tellurite)系ガラスを使用する光ファイバー増幅器が提示されたし、Y.G.Choiの論文(Influence of 4f absorption transitions of Dy³⁺ on the emission spectra of TM³⁺-doped tellurite glasses, Journal of Non-Crystalline Solids, 276, pp1-7,2000)では、１４８０ｎｍの蛍光が得られた。

しかしながら、これらのフッ化物系ガラスと硫化物系ガラス、テルライトガラスは、既存の布設されているシリカ光ファイバーとの接続において多くの困難があった。
すなわち、それらの屈折率が高いので、既存のシリカ光ファイバーと接続した場合に、信号光が伝えられなく、散乱などに起因して損失されることがあり、フッ化物系ガラスと硫化物系ガラスの溶融点とシリカ光ファイバーの溶融点との差が大きいので、溶融による接続がし難しい。
のみならず、光ファイバー製造にあたり、原料を炉に入れ溶かした後に、光ファイバーを引き出す溶融法が使用されるので、ＯＨ⁻基と転移金属などの不純物による汚染の可能性が高く、かつ、光ファイバーに欠陥が生じる可能性も極めて高い。
したがって、光損失が約２００dB/mにも達し、また、製造された光ファイバーは、ＯＨ⁻基の侵入などにより化学的耐久性が劣化し、実用化し難い、という問題点があった。

したがって、本発明の目的は、上記事情に鑑みて、溶液ドーピング法を用いて、コア層を希土類及び金属イオンの混在する溶液でドーピングすることによって、製造コストが低く、安定した光学特性と便宜性を提供する、Ｓ帯域(１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍ)のための光ファイバーを提供することにある。
本発明の他の目的は、高くかつ安定したドーピング濃度が得られ、ドーピングイオン濃度の調節及び屈折率プロファイルの調節によって、適宜の光増幅特性が得られる光増幅器用光ファイバーを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上述した低い格子振動エネルギーをもつフッ化物系ガラスと硫化物系ガラスにおいてのみ、Ｔｍ^３＋イオンが１４８０ｎｍ帯域で蛍光を発する問題点を克服することによって、１４８０ｎｍ帯域で光増幅可能な光増幅器用シリカ光ファイバーを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明は、基板チューブ、クラッド層、及びコア層を含む光ファイバーであって、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンを含む不純物がドープされた第１のコア層と；該第１のコア層の外周面に形成され、不純物のドープされなかった第２のコア層と；を含み、前記光ファイバーは、１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍの領域で光増幅器に使用されるように、基材としてシリカ、ゲルマニウム及びフッ素を含有することを特徴とする。

また、本発明による光ファイバーは、ＭＣＶＤ法を用いて光ファイバーの母材を製造するために、シリカ基板チューブの内部にクラッド層と第２のコア層を形成する段階と；前記第２のコア層の内面に、部分焼結されてＴｍ^３＋イオン及び金属イオンに対してホスト(Host)を提供する第１のコア層を形成する段階と；前記第１のコア層に、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンを含む溶液を、均一にドープする段階と；前記母材を崩壊させて、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンが含有されたガラス棒を製造し、該ガラス棒を一定の直径を有する光ファイバーに引き出す段階と；からなることを特徴とする光増幅器用光ファイバーの製造方法によって提供される。
また、本発明では、上記の光ファイバーを使用した光増幅器を提供する。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。
なお、下記の実施形態は、本発明の一例を示すもので、本発明の権利範囲を限定するためのものではない。
図１は、本発明による光増幅器用光ファイバーの概略構成を示す図であり、図２は、本発明による光増幅器用光ファイバーの概略的な製造方法を示すフローチャートである。

図１及び図２に示すように、本発明による光増幅器用光ファイバーは、母材の中心に形成される第１のコア層４と、この第１のコア層４の外周面に形成される第２のコア層３と、この第２のコア層３の外周面に形成されるクラッド層２と、このクラッド層２の外周面に形成される基板チューブ１と、から構成される。

すなわち、本発明では、光ファイバーが１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍの帯域領域で光増幅器に使用されるように、基材としてシリカ、ゲルマニウム、フッ素が使用され、コア層の中心部には、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンを含む不純物のドープされた第１のコア層４が形成され、該第１のコア層４の外周面には不純物のドープされなかった第２のコア層が形成される。
好ましくは、ドープされる不純物は、Ho、Tb、Eu、Dy、Yb、Er、Pr及びその混合物よりなる群から選ばれた希土類イオンをさらに含む。
また、金属イオンは、Al、La、Te及びその混合物よりなる群から選ばれ、好ましくは、前記金属イオンとしてTeイオンを使用する。

一方、本発明では、コア層を、不純物のドープされた第１のコア層４と不純物のドープされなかった第２のコア層３とに区画しているが、不純物のドープされる単一層にすることも可能である。
また、当該光増幅器用光ファイバーの励起光源として、Ｔｍ^３＋イオンの吸収が発生する波長を有するレーザー及びレーザーダイオードを使用することが好ましい。

次に、本発明による光ファイバーの製造方法について述べる。
まず、シリカ基板チューブ１に、四塩化シリコン、四塩化ゲルマニウム及びフッ素を気相状態に供給し、この基板チューブ１を回転させると同時に外部の加熱源を左・右方向へ移動させつつ加熱し、基板チューブ１の内壁に微粒子を焼結し堆積することによって、屈折率が基板チューブ１に比べて約０．２％小さいクラッド層２を形成するか、あるいは、基板チューブ１と同一の屈折率を有するクラッド層２を形成する。

その後に、四塩化シリコンと四塩化ゲルマニウムを気相状態に供給し、上述したように基板チューブ１を回転させると同時に、外部の加熱源を左・右方向へ移動しつつ加熱し、クラッド層２の内壁に微粒子を焼結し堆積することによって、屈折率が基板チューブ１よりも約０．２％〜１．２％高い第２のコア層３を形成する。

上述したように、ＭＣＶＤ法を用いてシリカ基板チューブ１の内部にクラッド層２と第２のコア層３を形成する準備段階(Ｓ１０)が終わると、高温にて完全焼結をする代わりに、加熱温度を低温にして部分焼結をすることによって不純物に対するホスト(host)を提供する以外は、第２のコア層３を堆積する方法と同様にして第１のコア層４を堆積する(Ｓ２０)。
このようなホストは、蒸着される化学物質が不純物に対して多孔性構造を持つように、最適化せねばならない。
このように部分焼結する理由は、完全焼結すると、第１のコア層４の部分に空間を形成し難く、よって、ドーピングが効率よくできないためである。

コア層の内面、すなわち第１のコア層４に、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンに対してホストを提供する部分焼結層を形成する段階(Ｓ２０)の後には、部分焼結層の形成された母材に、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンの混合された溶液を加え、約１時間保持することによって、部分焼結層に溶液が均一にドープされるようにする(Ｓ３０)。
好ましくは、金属イオンは、Al、Te、La及びその混合物よりなる群から選ばれる。第１のコア層４にドープされる溶液は、Pr、Er、Nd、Eu、Tb、Dy、Ho、Yb及びその混合物よりなる群から選ばれた希土類金属イオンをさらに含むと好ましい。
このドープされる溶液は、水、アセトンまたはアルコールのように、希土類イオン及び金属イオンを溶解可能な溶媒を用いて作る。

この溶液ドーピング段階(Ｓ３０)の後に、ドーピング溶液を乾燥し、ホストとして提供された部分焼結層を完全焼結した後に、高温で母材を崩壊(collapse)させて、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンの含有されたガラス棒を製造し、このガラス棒を一定の直径の光ファイバーに引き出すことで、光増幅器用光ファイバーを得る(Ｓ４０)。
このように製造された光ファイバーは、コア層の直径が約１〜６μｍで、光ファイバーの直径は１２５μｍであると好ましい。また、この光ファイバーは、コア層の直径及び屈折率を調節することによって、１２５０ｎｍ以下の遮断波長(cutoff wavelength)を持つことができる。

この技術と関連して、下記のように公知された式がある。

ここで、ａはコアの半径、ｎ_１はコアの屈折率、ｎ_２はクラッドの屈折率、λは光の波長をそれぞれ表し、

である。
上記の式において、Ｖ値が２．４０５よりも小さいときのλ値が、遮断波長となる。
したがって、

の式を通じてコアの大きさと屈折率を定め、これにより、望む通りに遮断波長を調節する。

一方、光ファイバーの第１のコア層４にドープされる希土類イオンには、^３Ｈ_４準位から下位準位の^３Ｆ_４準位に転移されて１４８０ｎｍの蛍光を発するＴｍ^３＋イオンが添加され、また、光増幅帯域を広め、母材の格子振動エネルギーを減らすAl、Te、Laのような金属イオンが添加されることが好ましい。

ここで、Ｔｍ^３＋イオンの含有量は、１００〜２０,０００ｐｐｍが好ましく、金属イオンの含有量は、０．０１〜１０ｍｏｌ％が好ましい。
すなわち、１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍの波長帯域において、Ｔｍ^３＋の^３Ｈ_４準位から^３Ｈ_５準位への遷移によるエネルギーが、格子振動によって基材に吸収されるのを防止するために、第１のコア層４が、Teイオンでドープされることが好ましい。また、第１のコア層４は、ドープされる希土類イオンの溶解度を増加させ、光増幅範囲を増やすために、金属イオン、Al、またはLaでドープされることが好ましい。

また、Ｔｍ^３＋の下位準位である^３Ｆ_４準位の蛍光寿命が、１４８０ｎｍの蛍光を発する^３Ｈ_４準位の蛍光寿命よりも長いことから、自発的蛍光発現を難しくするので、第１のコア層４をドーピングする溶液には、エネルギー伝達により^３Ｆ_４準位で蛍光寿命を縮める役割を担うHo、Dy、Eu、Tbイオンを添加することが好ましい。
ここで、添加される希土類イオンの含有量は、０．０１〜５ｍｏｌ％が好ましい。

上にも述べたように、Ｔｍ^３＋イオンの^３Ｈ_４準位と^３Ｈ_５準位との間隔が約４２００ｃｍ^-１であって(John B.Mac Chensey, David J.DiGiovanni, J.Am.Ceram.Soc., 73[12],１990)、約１１００ｃｍ^-１の格子振動エネルギーを持つシリカガラスを用いて蛍光放出を誘導する場合には、蛍光が放出されずに^３Ｈ_４準位から^３Ｆ_４準位に遷移が起こり、格子振動によって熱が基材に吸収されてしまう。
そこで、フッ化物系ガラスと硫化物系ガラスについての研究がなされているが、米国特許第６２６６１８１号には、基材としてテルライト(tellurite)系ガラスを使用する光ファイバー増幅器が提示されており、Y.G.Choiの論文(Influence of 4f absorption transitions of Dy³⁺ on the emission spectra of Tm³⁺-doped tellurite glasses, Journal of Non-Crystalline Solids, 276, pp.1-7, 2000)では、１４８０ｎｍの蛍光が得られた。

しかしながら、フッ化物系ガラス、硫化物系ガラスまたはテルライトをシリカ光ファイバーと接続した場合に、これら基材の屈折率の差に起因する信号の損失により、信号の品質が劣化し、また、フッ化物系ガラス、硫化物系ガラス、またはテルライトガラスの溶融点とシリカ光ファイバーの溶融点との差は、約５００℃以上もあるので、従来の溶融による接続は不可能である。
しかも、光ファイバーは、原料を炉に入れ溶かした後に、光ファイバーを引き出す溶融法で製造するので、ＯＨ⁻基と転移金属などの不純物により汚染する可能性が高く、光ファイバーに欠陥が生じる可能性も極めて高い。

したがって、本発明は、低い格子振動エネルギーを持つシリカガラス光ファイバーを製造するために、Te、Al及びLaをドーピングして、希土類周囲の局部環境をシリカガラスでない他のガラス環境に作り、これで、シリカ光ファイバーから１４８０ｎｍ帯域の蛍光が得られるようにした。

図３は、Ｔｍ^３＋イオンのエネルギー準位図であって、８００ｎｍの励起光によってＴｍ^３＋イオンが基底状態(ground state)から^３Ｈ_４準位に励起され、^３Ｆ_４準位に遷移されて１４８０ｎｍの蛍光を発するようになる。また、^３Ｆ_４準位から基底状態の^３Ｈ_６準位に遷移されて１８００ｎｍの蛍光を発するようになる。
そして、１０６４ｎｍの励起光によってＴｍ^３＋イオンが^３Ｈ_５準位に励起され、再び^３Ｆ_２準位に励起された後に、自発的に^３Ｈ_４準位に格子振動によって遷移され、^３Ｆ_４準位に遷移されて１４８０ｎｍの蛍光を発する。

上述したように、本発明は、シリカガラスの第１のコア層４に、希土類イオン及び他の金属イオンがドーピングされている光増幅器用光ファイバーを提供するが、この光ファイバーは、ＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法で製造され、従来の溶液ドーピング法で、第１のコア層４にＴｍ^３＋イオンと他の金属イオンをドーピングする。
一方、上述の光ファイバーを使って周知の構成を持つ光増幅器の生産が可能なので、この光増幅器に使用される励起光源としては、Ｔｍ^３＋イオンの吸収ピークに該当する波長を有する励起信号を提供するレーザー及びレーザーダイオードを使用することが好ましい。

実施例
図４は、本発明の実施例によって製造された光増幅器用母材の蛍光測定装置を示す図であり、コアにTm、Tb、Al及びTeイオンを添加して光ファイバーの母材１４を製造し、測定に適する試験片を作って蛍光スペクトラムと吸収スペクトラムを測定した。
試験片は、直径１５ｍｍ、高さ２０ｍｍの大きさにし、コアの大きさは１．１３ｍｍにした。Ｔｍ^３＋イオンの濃度は、ＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analysis)を用いて測定した結果、０．１６ｗｔ％だった。そして、試験片の断面は１μｍ以下に光学研磨したし、実験は常温で進行した。

より詳細には、４８８ｎｍ波長のArレーザー１１により駆動される８００ｎｍ波長のTi-Sapphireレーザー１２でＴｍ^３＋イオンを励起させ、モノクロメータ１５で光を波長別に分離し、InSbディテクタ１７で信号光を測定し、コンピュータ２０を使って蛍光スペクトラムを得た。
すなわち、８００ｎｍの波長を持ち、入射光の強度が１．３ＷであるTi-Sapphireレーザー１２の光源を、製造された母材１４のコア部分に入射することによって、５５０ｎｍ〜２８００ｎｍ領域の光を検出しうるInSbディテクタ(EG&G社製)１７を使用して、自発的に発される蛍光から蛍光スペクトラムを得た。

モノクロメータ１５は、１／４ｍのものを使用したし、ディテクタ１７から出力される信号を増幅するために、１００回/秒で回転するチョッパー７とロックイン型増幅器(lock-in-amplifier)１３を使用した。
また、吸収スペクトラムは、母材を円盤状に加工し、PerkinElmer社のLambda 900 UV/VIS/NIR spectrometerを使って測定した。
未説明の参照符号１６は、モノクロメータコントローラーであり、参照符号１８は、前置増幅器である。

図５は、本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材に、８００ｎｍ波長のレーザーを照射して、Ｔｍ^３＋イオンの１４８０ｎｍ及び１８００ｎｍの蛍光放出を示す蛍光スペクトラムである。
図６は、本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材において、Ｔｍ^３＋の６００ｎｍ〜８５０ｎｍ波長帯域における吸収スペクトラムである。ここて、熱的に相互に接続された^３Ｆ_３と^３Ｆ_２準位及びＴｍ^３＋イオンの^３Ｈ_４準位が、６５０ｎｍ〜７００ｎｍ波長及び８００ｎｍ波長でそれぞれ観察される。
図７は、本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材において、Ｔｍ^３＋の１１５０ｎｍ〜１２５０ｎｍ波長帯域における吸収スペクトラムであり、ここでは、１２１０ｎｍ波長でＴｍ^３＋イオンの^３Ｈ_５準位が観察される。

以上の説明では具体例を挙げて本発明を説明してきたが、これら具体例に限定されず、本発明の技術思想を外れない限り各種の変形及び利点の追加が可能であることは、当分野で通常の知識を持つ者にとっては明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明による光増幅器用光ファイバーは、１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍ帯域で使用可能であり、製造コストが低く、安定した光学特性及び便宜性を提供する、という効果が得られる。
また、本発明によれば、高くかつ安定したドーピング濃度が得られ、ドーピングイオンの濃度と屈折率プロファイルを調節することによって、適宜の光増幅特性を得ることが可能になる。
本発明によれば、低い格子振動エネルギーを持つフッ化物系ガラスと硫化物系ガラスでのみＴｍ^３＋イオンが１４８０ｎｍ帯域で蛍光を発する問題を克服し、１４８０ｎｍ帯域で光増幅可能な光増幅器用シリカ光ファイバーを提供することが可能になる。

本発明による光増幅器用光ファイバーの概略構成を示す図である。本発明による光増幅器用光ファイバーの概略的な製造方法を示すフローチャートである。Ｔｍ^３＋イオンのエネルギー準位図である。本発明の実施例によって製造された光増幅器用母材の蛍光測定装置を示す図である。本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材に、８００ｎｍ波長のレーザーを照射して、Ｔｍ^３＋イオンの１４８０ｎｍ及び１８００ｎｍの蛍光放出を示す蛍光スペクトラムである。本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材において、Ｔｍ^３＋の６００ｎｍ〜８５０ｎｍ波長帯域における吸収スペクトラムである。本発明の実施形態によって製造された光増幅器用母材において、Ｔｍ^３＋の１１５０ｎｍ〜１２５０ｎｍ波長帯域における吸収スペクトラムである。

Claims

基板チューブ、クラッド層、及びコア層を含む光ファイバーであって、
Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンを含む不純物がドープされた第１のコア層と；
前記第１のコア層の外周面に形成され、不純物のドープされなかった第２のコア層と；を含み、
前記光ファイバーは、１４３０ｎｍ〜１５３０ｎｍの領域で光増幅器に使用されるように、基材としてシリカ、ゲルマニウム及びフッ素を含有することを特徴とする光増幅器用光ファイバー。
前記ドープされる不純物に、Ho、Tb、Eu、Dy、Yb、Er、Pr及びその混合物よりなる群から選ばれた希土類イオンがさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバー。
前記金属イオンは、Al、La、Te及びその混合物よりなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバー。
前記コア層の直径と屈折率を調節することによって、１２５０ｎｍ以下の遮断波長(cutoff wavelength)を保持することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバー。
前記第１のコア層と第２のコア層は、不純物のドープされる単一層からなることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器用光ファイバー。
前記光増幅器用光ファイバーの励起光源として、Ｔｍ^３＋イオンが吸収される波長を有するレーザー及びレーザーダイオードを使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光増幅器用光ファイバー。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載された光ファイバーを使用した光増幅器。
ＭＣＶＤ法を用いて光ファイバーの母材を製造するために、シリカ基板チューブの内部にクラッド層と第２のコア層を形成する段階(Ｓ１０)と；
前記第２のコア層の内面に、部分焼結されてＴｍ^３＋イオン及び金属イオンに対してホスト(Host)を提供する第１のコア層を形成する段階(Ｓ２０)と；
前記第１のコア層に、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンを含む溶液を、均一にドープする段階(Ｓ３０)と；
前記母材を崩壊させて、Ｔｍ^３＋イオン及び金属イオンが含有されたガラス棒を製造し、該ガラス棒を一定の直径を有する光ファイバーに引き出す段階(Ｓ４０)と；
からなることを特徴とする光増幅器用光ファイバーの製造方法。
前記ドープされる不純物に、Ho、Tb、Eu、Dy、Yb、Er、Pr及びその混合物よりなる群から選ばれた希土類イオンをさらに含めることを特徴とする請求項８に記載の光増幅器用光ファイバーの製造方法。
前記金属イオンは、Al、La、Te及びその混合物よりなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項８に記載の光増幅器用光ファイバーの製造方法。