JP2009188094A - Optical fiber for optical amplification and optical fiber laser - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber for optical amplification that is suppressed in an increase in loss caused by photo-darkening without deteriorating conversion efficiency, and an optical fiber laser using the same. <P>SOLUTION: The optical fiber 1 for optical amplification executes the incidence and transmission of an exciting light of ≥400 nm and ≤2,000 nm. The optical fiber 1 for optical amplification has a core 2 containing deuterium molecules and at least one kind of rare-earth ion, and a clad 3 covering the outer periphery of the core 2. The core is contains deuterium molecules. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、波長400nm以上2000nm以下の励起光の入射及び伝送において、フォトダークニングによるコアの損失増加を抑制した光増幅用光ファイバ及び該光ファイバを用いた光ファイバレーザに関するものである。   The present invention relates to an optical fiber for optical amplification in which an increase in core loss due to photodarkening is suppressed in incident and transmission of excitation light having a wavelength of 400 nm to 2000 nm, and an optical fiber laser using the optical fiber.

光ファイバレーザは、従来の固体レーザと比べて高効率であるとともに、ビーム品質と出力安定性、冷却効率に優れるといった利点を有しており、近年急速に用途が拡大している。しかしながら、光ファイバヘの励起光の入射及び伝送とともにコアの透過損失が次第に増加し、その結果、レーザ出力が低下するという問題がある。この励起光の入射及び伝送にともなうコアの損失増加は、一般にフォトダークニングと呼ばれている。   Optical fiber lasers have the advantages of higher efficiency than conventional solid-state lasers, as well as superior beam quality, output stability, and cooling efficiency, and their applications are rapidly expanding in recent years. However, there is a problem that the transmission loss of the core gradually increases with the incidence and transmission of the excitation light to the optical fiber, and as a result, the laser output decreases. This increase in core loss due to the incidence and transmission of excitation light is generally called photodarkening.

フォトダークニングに関しては、例えば非特許文献1にTmを添加した光ファイバのフォトダークニングが、非特許文献2、3にYbを添加した光ファイバのフォトダークニングが報告されている。フォトダークニングの発現機構に関しては、光ファイバ中における欠陥生成が主な原因であると考えられているが、完全に明らかになっていない。   Regarding photodarkening, for example, non-patent literature 1 reports optical darkening of an optical fiber added with Tm, and non-patent literatures 2 and 3 report optical darkening of an optical fiber added with Yb. Regarding the mechanism of photodarkening, it is believed that the main cause is the generation of defects in the optical fiber, but it is not completely clear.

フォトダークニングを抑制する手段として、光ファイバ中に水素分子又は酸素分子を含有させる方法が知られている。例えば、特許文献1にはコアに水素分子を含有させることによるフォトダークニング抑制方法が開示されている。また、非特許文献3には酸素分子を含有させたYb添加光ファイバにおけるフォトダークニングの抑制が報告されている。   As a means for suppressing photodarkening, a method of containing hydrogen molecules or oxygen molecules in an optical fiber is known. For example, Patent Document 1 discloses a method for suppressing photodarkening by containing hydrogen molecules in the core. Non-Patent Document 3 reports suppression of photodarkening in a Yb-doped optical fiber containing oxygen molecules.

また一方では、紫外線伝送用光ファイバにおいて、光ファイバに水素分子を含有させることにより紫外線によるガラスの損傷、劣化が抑制されることが報告されている。例えば、特許文献2には、高圧の水素ガスを充填した金属パイプ内に光ファイバを収容することを特徴とした紫外線伝送用光ファイバが開示されている。   On the other hand, it has been reported that in an optical fiber for ultraviolet transmission, damage and deterioration of glass due to ultraviolet rays are suppressed by containing hydrogen molecules in the optical fiber. For example, Patent Document 2 discloses an optical fiber for ultraviolet transmission in which an optical fiber is accommodated in a metal pipe filled with high-pressure hydrogen gas.

また、特許文献3には、波長170nm以上350nm以下の紫外線を伝送するための光ファイバにおいて、光ファイバ中に水素分子を含有し、かつクラッドの外周面に水素拡散防止層を設けた紫外線伝送用光ファイバが開示されている。   Patent Document 3 discloses an optical fiber for transmitting ultraviolet light having a wavelength of 170 nm or more and 350 nm or less, wherein the optical fiber contains hydrogen molecules and a hydrogen diffusion prevention layer is provided on the outer peripheral surface of the cladding. An optical fiber is disclosed.

更に、特許文献4には、クラッドの外周面に水素保持層を有し、そのさらに外周に水素遮断層を設けた紫外線伝送用光ファイバが開示されている。
特開2007−114335号公報 特開平6−34830号公報 特開平9−309742号公報 特開2003−192397号公報 M.M.Broer,et al.,“Highly nonlinear near−resonant photodarkening in a thulium−doped aluminosilicate glass fiber”,Optics Letters 18,799−801(1993) Koponen,et al.,“Measuring photodarkening from ytterbium doped silica fibers”,Optics Express 14,11539−11544(2006) S−Yoo,et al.,“Photodarkening in Yb−doped aluminosilicate fibers induced by 488nm irradiation”,Optics Letters 32,1626−1628(2007)
Further, Patent Document 4 discloses an optical fiber for ultraviolet transmission having a hydrogen retaining layer on the outer peripheral surface of the clad and further providing a hydrogen blocking layer on the outer periphery thereof.
JP 2007-114335 A JP-A-6-34830 JP-A-9-309742 JP 2003-19297 A M.M. M.M. Broer, et al. "Highly linear near-resonant photodarkening in a thulium-doped aluminumsilicate glass fiber", Optics Letters 18, 799-801 (1993). Koponen, et al. , “Measuring photodarkening from ytterbium doped silica fibers”, Optics Express 14, 11539-11544 (2006). S-Yoo, et al. , “Photodarkening in Yb-doped aluminosilicate fibers induced by 488 nm irradiation”, Optics Letters 32, 1626-1628 (2007).

特許文献1には、光ファイバに水素分子を含有させることによるフォトダークニング抑制の方法が開示されているが、光ファイバ中に水素分子を含有させると波長1000nm以上2000nm以下の幅広い範囲において水素分子による吸収が生じる。従って、光増幅用光ファイバにおいて光ファイバ中の水素分子は、励起光や信号光の波長によってはそれらの光を吸収し、結果的に変換効率を低下させる要因となる。   Patent Document 1 discloses a method for suppressing photodarkening by including hydrogen molecules in an optical fiber. However, when hydrogen molecules are included in an optical fiber, hydrogen molecules are used in a wide range of wavelengths from 1000 nm to 2000 nm. Absorption by occurs. Accordingly, in the optical fiber for optical amplification, hydrogen molecules in the optical fiber absorb the light depending on the wavelengths of the excitation light and the signal light, and as a result, the conversion efficiency is lowered.

非特許文献3には、光ファイバに酸素分子を含有させることによるフォトダークニング抑制の方法が開示されているが、酸素分子のフォトダークニング抑制効果は水素分子に比べて劣るという欠点がある。   Non-Patent Document 3 discloses a method of suppressing photodarkening by incorporating oxygen molecules into an optical fiber, but has a drawback that the effect of suppressing photodarkening of oxygen molecules is inferior to that of hydrogen molecules.

また、特許文献2、3、4には、光ファイバからの水素分子の逸出を防止する容器又は被覆を設けた光ファイバが開示されているが、これらの公報においては、紫外線伝送用光ファイバにおけるガラスの損傷、劣化を抑制することを目的としたものであり、波長400nm以上2000nm以下の可視及び赤外波長域で使用される光増幅用光ファイバにおけるフォトダークニングを抑制する技術的思想については何ら記載されていない。   Patent Documents 2, 3, and 4 disclose optical fibers provided with a container or coating that prevents escape of hydrogen molecules from the optical fiber. In these publications, an optical fiber for ultraviolet transmission is disclosed. The technical idea for suppressing photodarkening in optical fibers for optical amplification used in the visible and infrared wavelength regions with wavelengths of 400 nm to 2000 nm. Is not described at all.

従って、本発明の目的は、変換効率を低下させることなくフォトダークニングによる損失増加を抑制した光増幅用光ファイバ及び該光ファイバを用いた光ファイバレーザを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical fiber for optical amplification in which an increase in loss due to photodarkening is suppressed without reducing conversion efficiency, and an optical fiber laser using the optical fiber.

上記目的を達成するため、本発明は、400nm以上2000nm以下の励起光の入射及び伝送を行う光増幅用光ファイバにおいて、コアに重水素分子を含有させたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a deuterium molecule is contained in a core in an optical fiber for optical amplification that performs incidence and transmission of excitation light of 400 nm or more and 2000 nm or less.

具体的には、本発明に係る光増幅用光ファイバは、重水素分子及び少なくとも1種類の希土類イオンを含有するコアと、前記コアの外周を覆うクラッドと、を備える。
コアが希土類イオンを含有することで、希土類イオンの誘導放出によって、波長400nm以上2000nm以下の伝搬光を増幅することができる。さらにコアが重水素分子を含有することで、400nm以上2000nm以下の幅広い範囲において、変換効率を低下させることなく、フォトダークニングによる損失増加を抑制することができる。
Specifically, an optical fiber for optical amplification according to the present invention includes a core containing deuterium molecules and at least one kind of rare earth ions, and a clad covering the outer periphery of the core.
When the core contains rare earth ions, propagation light having a wavelength of 400 nm or more and 2000 nm or less can be amplified by stimulated emission of the rare earth ions. Furthermore, since the core contains deuterium molecules, it is possible to suppress an increase in loss due to photodarkening without reducing the conversion efficiency in a wide range from 400 nm to 2000 nm.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記クラッドの外周に、重水素分子の透過を防ぐ拡散防止層を有することが好ましい。
拡散防止層を有するので、光増幅用光ファイバからの重水素分子の逸出を防止することができる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that a diffusion prevention layer for preventing permeation of deuterium molecules is provided on the outer periphery of the cladding.
Since the diffusion preventing layer is provided, escape of deuterium molecules from the optical fiber for optical amplification can be prevented.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記拡散防止層が、アルミニウム、チタン、銅、クロム、スズ、ニッケル、銀、金及び炭素のうちいずれか1種類以上を含むことが好ましい。
前記拡散防止層が熱伝導度の高い素材を含むことで、光増幅用光ファイバから発生する熱を効率的に除去することができる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that the diffusion prevention layer contains one or more of aluminum, titanium, copper, chromium, tin, nickel, silver, gold, and carbon.
When the diffusion preventing layer contains a material having high thermal conductivity, heat generated from the optical amplification optical fiber can be efficiently removed.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記クラッドと前記拡散防止層の間に、ウレタンアクリレート樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂のうちいずれか1種類以上を含む保護コーティング層を有することが好ましい。
保護コーティング層を有するので、コア及びクラッドの機械的強度を高めることができる。また、クラッドと拡散防止層の間に保護コーティング層を有することで、拡散防止層及び保護コーティング層を有する光増幅用光ファイバの製造が容易となる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, a protective coating layer containing at least one of urethane acrylate resin, fluorine resin, silicone resin, epoxy resin and polyimide resin is provided between the clad and the diffusion preventing layer. It is preferable to have.
Since the protective coating layer is provided, the mechanical strength of the core and the clad can be increased. Further, by providing the protective coating layer between the clad and the diffusion preventing layer, it becomes easy to manufacture an optical amplification optical fiber having the diffusion preventing layer and the protective coating layer.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記コアに含有される重水素分子の濃度が、1×1014分子/cm以上であることが好ましい。
重水素分子の濃度が1×1014分子/cm以上であると、フォトダークニングによる損失増加の抑制効果が小さくなる可能性を減少させることができる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that the concentration of deuterium molecules contained in the core is 1 × 10 14 molecules / cm 3 or more.
When the concentration of deuterium molecules is 1 × 10 14 molecules / cm 3 or more, it is possible to reduce the possibility that the effect of suppressing loss increase due to photodarkening is reduced.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記コアのホストガラスが石英ガラスであることが好ましい。
コアのホストガラスが石英ガラスであることで、通常の光伝送用石英光ファイバと製造設備を共用することができ、経済性に優れる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that the host glass of the core is quartz glass.
Since the host glass of the core is quartz glass, it is possible to share the production equipment with the usual quartz optical fiber for optical transmission, and it is excellent in economic efficiency.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記コアに含有される希土類イオンが、Ybイオン、Euイオン、Tbイオン、Tmイオン及びErイオンのうちいずれか1種類以上を含むことが好ましい。
コアに含有される希土類イオンがYbイオン、Euイオン、Tbイオン、Tmイオン及びErイオンのうちいずれか1種類以上であることで、波長400nm以上2000nm以下の伝搬光を増幅することができる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that the rare earth ions contained in the core include one or more of Yb ions, Eu ions, Tb ions, Tm ions, and Er ions.
When the rare earth ions contained in the core are any one or more of Yb ions, Eu ions, Tb ions, Tm ions, and Er ions, propagating light having a wavelength of 400 nm or more and 2000 nm or less can be amplified.

本発明に係る光増幅用光ファイバでは、前記クラッドが、屈折率の異なる少なくとも2層で形成されていることが好ましい。
クラッドが2層以上で形成されているマルチクラッドファイバであることで、コアに存在する希土類イオンを励起することができる。マルチクラッドファイバを光ファイバレーザに用いることで、高出力なマルチモードレーザダイオード光を励起光として利用することができる。
In the optical fiber for optical amplification according to the present invention, it is preferable that the clad is formed of at least two layers having different refractive indexes.
Since the clad is a multi-clad fiber formed of two or more layers, rare earth ions existing in the core can be excited. By using a multi-clad fiber for an optical fiber laser, high-power multimode laser diode light can be used as excitation light.

具体的には、本発明に係る光ファイバレーザは、本発明に係る光増幅用光ファイバと、前記光増幅用光ファイバを励起する励起光を出射する励起光源と、を備える。
本発明に係る光増幅用光ファイバを備えるので、変換効率を低下させることなくフォトダークニングによる損失増加を抑制することができる。このため、長期にわたりレーザ出力の低下を起こさない高効率の光ファイバレーザを提供することができる。
Specifically, an optical fiber laser according to the present invention includes the optical amplification optical fiber according to the present invention, and a pumping light source that emits pumping light that pumps the optical amplification optical fiber.
Since the optical fiber for optical amplification according to the present invention is provided, an increase in loss due to photodarkening can be suppressed without reducing the conversion efficiency. Therefore, it is possible to provide a highly efficient optical fiber laser that does not cause a decrease in laser output over a long period of time.

本発明に係る光ファイバレーザでは、前記励起光源の出射する励起光の波長が、400nm以上2000nm以下であることが好ましい。
光増幅用光ファイバが400nm以上2000nm以下の幅広い範囲においてフォトダークニングを抑制するので、400nm以上2000nm以下の幅広い範囲でのレーザ出力の低下を起こさない高効率の光ファイバレーザを提供することができる。
In the optical fiber laser according to the present invention, the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source is preferably 400 nm or more and 2000 nm or less.
Since the optical fiber for optical amplification suppresses photodarkening in a wide range from 400 nm to 2000 nm, it is possible to provide a highly efficient optical fiber laser that does not cause a decrease in laser output in a wide range from 400 nm to 2000 nm. .

本発明によれば、変換効率を低下させることなくフォトダークニングによる損失増加を抑制した光増幅用光ファイバを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical fiber for optical amplification which suppressed the loss increase by photodarkening, without reducing conversion efficiency can be provided.

また、本発明によれば、上記光増幅用光ファイバを用いることにより、長期にわたりレーザ出力の低下を起こさない高効率の光ファイバレーザを提供することができる。   Further, according to the present invention, by using the optical fiber for optical amplification, it is possible to provide a highly efficient optical fiber laser that does not cause a decrease in laser output over a long period of time.

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。図1は、実施形態1に係る光ファイバの断面図である。実施形態1に係る光増幅用光ファイバ1は、光増幅用光ファイバ1の中心から順にコア2、クラッド3、保護コーティング層4、拡散防止層5を有する。以下、上記の各項目について説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical fiber according to the first embodiment. The optical amplification optical fiber 1 according to the first embodiment includes a core 2, a cladding 3, a protective coating layer 4, and a diffusion prevention layer 5 in order from the center of the optical amplification optical fiber 1. Hereinafter, each of the above items will be described.

コア2は、重水素分子及び少なくとも1種類の希土類イオンを含有する。コア2に含有される重水素分子の濃度は、1×1014分子/cm以上、特に1×1016分子/cm以上が好ましい。重水素分子の濃度が1×1014分子/cm未満であると、フォトダークニングによる損失増加の抑制効果が小さくなることがある。また、石英ガラスをホストガラスとして、少なくとも1種類の希土類イオンを含む。上記希土類イオンは、Ybイオン、Euイオン、Tbイオン、Tmイオン、Erイオンのいずれかから選択されることが好ましい。 The core 2 contains deuterium molecules and at least one rare earth ion. The concentration of deuterium molecules contained in the core 2 is preferably 1 × 10 14 molecules / cm 3 or more, particularly preferably 1 × 10 16 molecules / cm 3 or more. If the concentration of deuterium molecules is less than 1 × 10 14 molecules / cm 3 , the effect of suppressing loss increase due to photodarkening may be reduced. In addition, quartz glass is used as a host glass, and at least one kind of rare earth ions is included. The rare earth ions are preferably selected from any of Yb ions, Eu ions, Tb ions, Tm ions, and Er ions.

コア2の直径は特に限定されるものではない。シングルモード光ファイバの場合、例えば1μm以上20μm以下、好ましくは3μm以上15μm以下の範囲内とすることができる。マルチモード光ファイバの場合、例えば10μm以上500μm以下、好ましくは20μm以上100μm以下の範囲内とすることができる。クラッド3の厚さもまた特に限定されるものではなく、例えば10μm以上300μm以下、好ましくは60μm以上200μm以下の範囲内とすることができる。光増幅用光ファイバ1は、増幅率を高めるため、クラッド3が屈折率の異なる少なくとも2層で形成されているマルチクラッドファイバであることが好ましい。   The diameter of the core 2 is not particularly limited. In the case of a single mode optical fiber, for example, it can be in the range of 1 μm to 20 μm, preferably 3 μm to 15 μm. In the case of a multimode optical fiber, it can be in the range of, for example, 10 μm to 500 μm, preferably 20 μm to 100 μm. The thickness of the clad 3 is also not particularly limited, and can be, for example, in the range of 10 μm to 300 μm, preferably 60 μm to 200 μm. The optical fiber for optical amplification 1 is preferably a multi-clad fiber in which the cladding 3 is formed of at least two layers having different refractive indexes in order to increase the amplification factor.

保護コーティング層4は、本発明において必須ではないが、クラッド3と拡散防止層5との間に設けられ、ウレタンアクリレート樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂のうちいずれか1種類以上から構成され、熱に対して耐性を有する樹脂を使用することが好ましい。なお、保護コーティング層4は、光増幅用光ファイバ1の機械的強度を確保する目的で設けられている。保護コーティング層4の厚さは特に限定されるものではなく、例えば1μm以上300μm以下、好ましくは2μm以上100μm以下の範囲内とすることができる。   The protective coating layer 4 is not essential in the present invention, but is provided between the clad 3 and the diffusion prevention layer 5 and is one or more of urethane acrylate resin, fluororesin, silicone resin, epoxy resin, and polyimide resin. It is preferable to use a resin composed of The protective coating layer 4 is provided for the purpose of ensuring the mechanical strength of the optical amplification optical fiber 1. The thickness of the protective coating layer 4 is not particularly limited, and can be, for example, in the range of 1 μm to 300 μm, preferably 2 μm to 100 μm.

拡散防止層5は、重水素分子の透過を防ぐ。重水素分子の透過を防ぐものとしては、たとえば、アルミニウム、チタン、銅、クロム、スズ、ニッケル、銀、金又は炭素、或いはこれらの組み合わせである。拡散防止層5の厚さは、重水素分子の外部拡散を防止するのに十分な膜厚であれば特に限定されるものではない。たとえば、拡散防止層5がアルミニウム、チタン、銅、クロム、スズ、ニッケル、銀及び金のうちいずれか1種類以上から構成される場合、拡散防止層5の厚さは、0.1μm以上100μm以下、好ましくは1μm以上50μm以下の範囲内とすることができる。拡散防止層5が炭素から構成される場合、拡散防止層5の厚さは、0.001μm以上0.1μm以下の範囲内とすることができる。   The diffusion preventing layer 5 prevents the permeation of deuterium molecules. As what prevents the permeation | transmission of a deuterium molecule, they are aluminum, titanium, copper, chromium, tin, nickel, silver, gold | metal | money, carbon, or these combination, for example. The thickness of the diffusion preventing layer 5 is not particularly limited as long as it is a film thickness sufficient to prevent external diffusion of deuterium molecules. For example, when the diffusion preventing layer 5 is composed of one or more of aluminum, titanium, copper, chromium, tin, nickel, silver and gold, the thickness of the diffusion preventing layer 5 is 0.1 μm or more and 100 μm or less. Preferably, it can be in the range of 1 μm or more and 50 μm or less. When the diffusion preventing layer 5 is made of carbon, the thickness of the diffusion preventing layer 5 can be in the range of 0.001 μm to 0.1 μm.

上述のような特徴を有する光増幅用光ファイバ1は、重水素分子を長期にわたりコア2に留めることができ、長期にわたりフォトダークニングによる損失増加を抑制することができるものである。
なお、保護コーティング層4の内側に拡散防止層5を形成するためには、拡散防止層5の形成工程を紡糸工程に組み入れる必要があるので、製造が困難である。一方、保護コーティング層4の外側に拡散防止層5を形成する工程は、紡糸工程の後に行うことが可能である。そのため、拡散防止層5は、保護コーティング層4の外側に配置されていることが好ましい。
The optical fiber 1 for optical amplification having the above-described characteristics can hold deuterium molecules in the core 2 over a long period of time, and can suppress an increase in loss due to photodarkening over a long period of time.
In addition, in order to form the diffusion prevention layer 5 inside the protective coating layer 4, it is necessary to incorporate the formation process of the diffusion prevention layer 5 in the spinning process, so that the production is difficult. On the other hand, the step of forming the diffusion preventing layer 5 outside the protective coating layer 4 can be performed after the spinning step. Therefore, it is preferable that the diffusion prevention layer 5 is disposed outside the protective coating layer 4.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。本実施例では、光ファイバを4種製造し、それぞれについて評価を行った。光ファイバの評価結果を図2及び図3に示す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited only to the examples. In this example, four types of optical fibers were produced and evaluated for each. The evaluation results of the optical fiber are shown in FIGS.

(実施例1)
実施例1に係る光ファイバは、実施形態に係る光増幅用光ファイバである。
光増幅用光ファイバの製造では、光ファイバの製造、重水素分子添加処理、拡散防止層の形成を順に行った。まず、光ファイバの製造について説明する。内付け化学気相蒸着(MCVD)法により石英管の内壁に高純度四塩化ケイ素(SiCl)を原料としてスートを堆積させた。このスートを堆積させた石英管をYb及びAlの水溶液に浸漬したのち乾燥させ、コラプス過程を経てコアにYbとAlを添加した光ファイバ母材を作製した。該母材を溶融線引きするとともに、クラッド表面にUV硬化樹脂で被覆して保護コーティング層を形成し、光ファイバ化した。該光ファイバは、クラッド径125μm、コア径7.9μmであり、コアとクラッドの比屈折率差は0.30%である。コアに添加されたYb及びAlの濃度は、それぞれ2.0質量%、1.7質量%であった。
Example 1
The optical fiber according to Example 1 is the optical fiber for optical amplification according to the embodiment.
In the production of the optical fiber for optical amplification, the production of the optical fiber, the deuterium molecule addition treatment, and the formation of the diffusion prevention layer were carried out in order. First, manufacture of an optical fiber will be described. Soot was deposited on the inner wall of the quartz tube using high purity silicon tetrachloride (SiCl 4 ) as a raw material by an internal chemical vapor deposition (MCVD) method. The quartz tube on which this soot was deposited was immersed in an aqueous solution of Yb and Al and then dried, and an optical fiber preform in which Yb and Al were added to the core through a collapse process was produced. The base material was melt-drawn, and a protective coating layer was formed on the clad surface with a UV curable resin to form an optical fiber. The optical fiber has a clad diameter of 125 μm and a core diameter of 7.9 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.30%. The concentrations of Yb and Al added to the core were 2.0% by mass and 1.7% by mass, respectively.

重水素分子添加処理では、上述のようにして得られた光ファイバをステンレススチール製の容器に装填し、100%重水素ガス、100気圧、80℃の条件下で72時間処理を行い、光ファイバのコアに重水素分子を浸透させた。   In the deuterium molecule addition treatment, the optical fiber obtained as described above is loaded into a stainless steel container and treated for 72 hours under conditions of 100% deuterium gas, 100 atm and 80 ° C. Deuterium molecules were infiltrated into the core.

拡散防止層の形成では、上述の重水素分子添加処理後の光ファイバ外周面に銅メッキを施すことにより、厚さ30μmの拡散防止層を形成した。   In the formation of the diffusion preventing layer, the diffusion preventing layer having a thickness of 30 μm was formed by performing copper plating on the outer peripheral surface of the optical fiber after the above deuterium molecule addition treatment.

上述のように製造した光増幅用光ファイバの評価結果を図2に示す。評価結果は、励起光源からの励起光を入射してフォトダークニングさせた後の透過損失を示す。励起光源にはLDを用いた。励起光源の励起波長は980nm、励起光パワー400mWで、照射時間は100分間であった。波長800nmにおける透過損失は、重水素処理後では、図3に示すように、1.6dB/mと低い値に抑えられている。   The evaluation results of the optical amplification optical fiber manufactured as described above are shown in FIG. The evaluation results indicate transmission loss after the excitation light from the excitation light source is incident and photodarkened. An LD was used as the excitation light source. The excitation wavelength of the excitation light source was 980 nm, the excitation light power was 400 mW, and the irradiation time was 100 minutes. The transmission loss at a wavelength of 800 nm is suppressed to a low value of 1.6 dB / m as shown in FIG. 3 after the deuterium treatment.

(実施例2)
比較のために、重水素分子添加処理を行わない以外は実施例1と同様にして作製した光ファイバについて、実施例1と同条件でフォトダークニングさせた後の透過損失を測定した。波長800nmにおける損失は、図3に示すように、5.0dB/mと大きな値であった。
(Example 2)
For comparison, transmission loss after optical darkening was measured for the optical fiber manufactured in the same manner as in Example 1 except that the deuterium molecule addition treatment was not performed. As shown in FIG. 3, the loss at a wavelength of 800 nm was a large value of 5.0 dB / m.

(実施例3)
重水素分子添加処理において、100%水素ガス、300気圧、65℃の条件下で72時間処理とした以外は、実施例1と同様の方法で光ファイバの作製及び拡散防止層の形成を行い、上記と同様にフォトダークニングさせた後の透過損失を測定した。波長800nmにおける損失は、図3に示すように、0.8dB/mと実施例1よりも低くなった。
(Example 3)
In the deuterium molecule addition treatment, except that the treatment was performed for 72 hours under the conditions of 100% hydrogen gas, 300 atm, and 65 ° C., an optical fiber was produced and a diffusion prevention layer was formed in the same manner as in Example 1, The transmission loss after photodarkening was measured in the same manner as described above. As shown in FIG. 3, the loss at a wavelength of 800 nm was 0.8 dB / m, which was lower than that in Example 1.

(実施例4)
実施例4に係る光増幅用光ファイバは、光ファイバの製造及び拡散防止層の形成において、実施例1と異なる。光ファイバの製造方法を説明する。内付け化学気相蒸着(MCVD)法により石英管の内壁に高純度四塩化ケイ素(SiCl)を原料としてスートを堆積させた。このスートを堆積させた石英管をYb及びAlの水溶液に浸漬したのち乾燥させ、コラブス過程を経てコア2にYbとAlを添加した光ファイバ母材を作製した。該母材を溶融線引きするとともに、炭化水素ガス原料のCVD法によりクラッドの周囲に炭素被覆を形成することにより拡散防止層を形成した。
Example 4
The optical fiber for optical amplification according to Example 4 differs from Example 1 in the production of the optical fiber and the formation of the diffusion prevention layer. An optical fiber manufacturing method will be described. Soot was deposited on the inner wall of the quartz tube using high purity silicon tetrachloride (SiCl 4 ) as a raw material by an internal chemical vapor deposition (MCVD) method. The quartz tube on which the soot was deposited was dipped in an aqueous solution of Yb and Al and then dried, and an optical fiber preform in which Yb and Al were added to the core 2 was manufactured through a Collabs process. The base material was melt-drawn, and a diffusion barrier layer was formed by forming a carbon coating around the cladding by a CVD method of a hydrocarbon gas raw material.

重水素分子添加処理では、上述のようにして得られた光ファイバを100%水素ガス、300気圧、65℃の条件下で72時間の重水素分子添加処理を行った。   In the deuterium molecule addition treatment, the optical fiber obtained as described above was subjected to deuterium molecule addition treatment for 72 hours under the conditions of 100% hydrogen gas, 300 atm, and 65 ° C.

実施例1と同様に、フォトダークニングさせた後の透過損失を測定した。波長800nmにおける透過損失は、図3に示すように、0.7dB/mと実施例1及び実施例3よりも低くなった。   In the same manner as in Example 1, the transmission loss after photodarkening was measured. As shown in FIG. 3, the transmission loss at a wavelength of 800 nm was 0.7 dB / m, which was lower than those in Examples 1 and 3.

本実施形態に係る光増幅用光ファイバの一例を示す長手方向と垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the longitudinal direction which shows an example of the optical fiber for optical amplification concerning this embodiment. 実施例1に係る光増幅用光ファイバの評価結果を示し、重水素分子添加未処理と重水素分子添加処理を行ったそれぞれの光ファイバにおける損失の波長依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the optical fiber for optical amplification which concerns on Example 1, and shows the wavelength dependence of the loss in each optical fiber which performed the deuterium molecule addition non-processing and the deuterium molecule addition process. 実施例に係る各光ファイバの評価結果である。It is an evaluation result of each optical fiber which concerns on an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 光増幅用光ファイバ
2 コア
3 クラッド
4 保護コーティング層
5 拡散防止層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber for optical amplification 2 Core 3 Clad 4 Protective coating layer 5 Diffusion prevention layer

Claims (10)

重水素分子及び少なくとも1種類の希土類イオンを含有するコアと、
前記コアの外周を覆うクラッドと、を備える光増幅用光ファイバ。
A core containing deuterium molecules and at least one rare earth ion;
An optical fiber for optical amplification comprising: a clad covering an outer periphery of the core.
前記クラッドの外周に、重水素分子の透過を防ぐ拡散防止層を有す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。   The optical fiber for optical amplification according to claim 1, further comprising a diffusion prevention layer that prevents permeation of deuterium molecules on an outer periphery of the clad. 前記拡散防止層が、アルミニウム、チタン、銅、クロム、スズ、ニッケル、銀、金及び炭素のうちいずれか1種類以上を含むことを特徴とする請求項2に記載の光増幅用光ファイバ。   3. The optical fiber for optical amplification according to claim 2, wherein the diffusion prevention layer includes at least one of aluminum, titanium, copper, chromium, tin, nickel, silver, gold, and carbon. 前記クラッドと前記拡散防止層の間に、ウレタンアクリレート樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂のうちいずれか1種類以上を含む保護コーティング層を有すること特徴とする請求項2又は3に記載の光増幅用光ファイバ。   The protective coating layer containing any one or more of urethane acrylate resin, fluororesin, silicone resin, epoxy resin, and polyimide resin is provided between the clad and the diffusion prevention layer. The optical fiber for optical amplification as described. 前記コアに含有される重水素分子の濃度が、1×1014分子/cm以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光増幅用光ファイバ。 5. The optical fiber for optical amplification according to claim 1, wherein the concentration of deuterium molecules contained in the core is 1 × 10 14 molecules / cm 3 or more. 前記コアのホストガラスが石英ガラスであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光増幅用光ファイバ。   6. The optical fiber for optical amplification according to claim 1, wherein the host glass of the core is quartz glass. 前記コアに含有される希土類イオンが、Ybイオン、Euイオン、Tbイオン、Tmイオン及びErイオンのうちいずれか1種類以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の光増幅用光ファイバ。   7. The light according to claim 1, wherein the rare earth ions contained in the core are any one or more of Yb ions, Eu ions, Tb ions, Tm ions, and Er ions. Optical fiber for amplification. 前記クラッドが、屈折率の異なる少なくとも2層で形成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の光増幅用光ファイバ。   The optical fiber for optical amplification according to any one of claims 1 to 7, wherein the clad is formed of at least two layers having different refractive indexes. 請求項1から8のいずれかに記載の光増幅用光ファイバと、
前記光増幅用光ファイバを励起する励起光を出射する励起光源と、
を備える光ファイバレーザ。
An optical fiber for optical amplification according to any one of claims 1 to 8,
An excitation light source that emits excitation light for exciting the optical fiber for optical amplification;
An optical fiber laser comprising:
前記励起光源の出射する励起光の波長が、400nm以上2000nm以下であることを特徴とする請求項9に記載の光ファイバレーザ。   The optical fiber laser according to claim 9, wherein the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source is 400 nm or more and 2000 nm or less.
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