JP2772349B2

JP2772349B2 - 光増幅器用光ファイバ

Info

Publication number: JP2772349B2
Application number: JP4227630A
Authority: JP
Inventors: 泰丈大石; 照寿金森; 好毅西田; 淳森; 昭一須藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JPH0669584A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システム等で使
用される１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器に用いられる
光ファイバに関するものであり、特に利得係数の高い光
増幅器用希土類イオンドープフッ化物光ファイバに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオ
ン、特にＥｒ³⁺イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行わ
れ、１．５μｍの光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で、かつ
偏波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数
および広帯域な波長特性を有するため、光通信システム
における応用が極めて魅力あるものとなっている。

【０００３】一方、石英系光ファイバの波長分散が零と
なる１．３μｍ帯は１．５μｍ帯と並んで光通信では重
要な波長帯であり、この１．３μｍで動作する光ファイ
バ増幅器の研究がＮｄ³⁺イオンをドープした石英系光フ
ァイバやフッ化物光ファイバを用いて行われてきた。

【０００４】しかしながら、前記両ファイバとも光通信
に使用される１．３１μｍではＮｄ³⁺イオンのＥｘｃｉ
ｔｅｄＳｔａｔｅＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（励起状態
吸収）が大きいため、例えば、Ｗ．Ｊ．Ｍｉｎｉｓｃａ
ｌｃｏ，Ｌ．Ｊ．Ａｎｄｒｅｗｓ，Ｂ．Ａ．Ｔｈｏ
ｍｐｓｏｎ，Ｒ．Ｓ．Ｑｕｉｍｂｙ，Ｌ．Ｊ．Ｂ．
ＶａｃｈａａｎｄＭ．Ｇ．Ｄｒｅｘｈａｇｅ，
“Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．” （ｖｏｌ．２４，
１９８８，ｐ．２８）またはＹ．Ｍｉｙａｊｉｍａ，
Ｔ．Ｋｏｍｕｋａｉ，Ｙ．Ｓｕｇａｗａａｎｄ
Ｙ．Ｋａｔｓｕｙａｍａ，“ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉ
ｇｅｓｔＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９０Ｓａｎ
Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ” （１９９０，ＰＤ１６）等
に記載されているように増幅が確認されていない。

【０００５】このような状況から１．３１μｍで増幅作
用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれてお
り、その候補の一つとしてＹ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａ
ｎａｍｏｒｉ，Ｔ．Ｋｉｔａｇａｗａ，Ｓ．Ｔａｋ
ａｎａｓｈｉ，Ｅ．ＳｎｉｔｚｅｒａｎｄＧ．
Ｈ．Ｓｉｇｅｌ “ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ
ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９１ＳａｎＤｉ
ｅｇｏ”（１９９１，ＰＤ２）においてＺｒＦ₄ 系のフ
ッ化物ガラスをホスト材料としてＰｒ³⁺をレーザ活性イ
オンとしてドープした光ファイバを用いた光ファイバ増
幅器が提案されている。この光ファイバ増幅器は図１に
示すＰｒ³⁺イオンのエネルギダイヤグラムからわかるよ
うにＰｒ³⁺イオンの ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅ 遷移の誘導放出を利
用したものである。

【０００６】１．３μｍ帯の発光は ¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ へ
の遷移によるものであり、図１に示すように、レーザ下
準位 ³Ｈ₅ が基底状態 ³Ｈ₄ より高く、４準位系をなし
ている。発光の中心波長は１．３２２μｍである。励起
波長には基底準位 ³Ｈ₄ から直接レーザ上準位 ¹Ｇ₄ へ
励起する１．０１７μｍが用いられる。

【０００７】しかしながら、前記光ファイバ増幅器では
¹Ｇ₄ レベルと３Ｆ₄ レベルとのエネルギ差が約３００
０ｃｍ^-1と小さい欠点がある。すなわち、ホスト材料で
あるＺｒＦ₄ 系のフッ化物ガラスのフォノンエネルギが
５００ｃｍ^-1であるため、 ¹Ｇ₄ レベルから ³Ｆ₄ レベ
ルにフォノン緩和が起き易く、ＺｒＦ₄ 系のフッ化物ガ
ラス中では ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅ の遷移の量子効率は３％とい
う低い値になるため、単位励起パワー当たりの増幅度、
すなわち、利得係数が約０．２ｄＢ／ｍＷにとどまって
いる（Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａｎａｍｏｒｉ，
Ｊ．Ｔｅｍｍｙｏ，Ｍ．Ｗａｄａ，Ｍ．Ｙａｍａｄ
ａ，Ｍ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ｋ．Ｙｏｓｈｉｎｏ，
Ｈ．Ｈａｎａｆｕｓａ，Ｍ．Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉａ
ｎｄＳ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．２
２，ｐｐ．１９９５〜１９９６，１９９１）。

【０００８】このため、例えば５ｄＢの利得を得るため
に２５ｍＷという高い励起光パワーが必要になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザの出力パワーには限界があるため、半導体レーザ
の励起により実用レベルの利得を得るためには、希土類
添加光増幅器用光ファイバの利得係数を大きくする必要
がある。

【００１０】光ファイバ増幅器の高効率化を図るための
一つの対策としてジルコニウム系ガラスにおいてＰＢＦ
₂ を添加してコアの屈折率を上げる方法がある。

【００１１】しかし、従来のようにＢａＦ₂ をＰｂＦ₂
で置換する方法では、コアガラスの結晶化温度（Ｔｘ）
およびガラス転移温度（Ｔｇ）との差ΔＴ（一般にガラ
スの熱安定性を示す目安として用いられる）がＰｂＦ₂
含有量の増加と共に減少するので、ファイバ化の際の加
熱によりコアが結晶化し、損失が増大するため実効的な
利得が低下するという問題があった。このため、従来、
フッ化物光ファイバのコア−クラッド間の比屈折率差Δ
ｎは高くても１．２程度であった。

【００１２】従って、本発明は上述した従来の技術的課
題を解消し、１．３μｍ帯において効率よく動作する光
ファイバ増幅器用光ファイバを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討し
た結果、（ａ）コア−クラッド間の比屈折率差Δｎを大
きくしてファイバのコア中での励起光のパワー密度を高
くすることにより、あるいは（ｂ）フッ化物ガラス中の
金属とフッ素との結合、例えばＺｒ−Ｆ結合のフォノン
エネルギーを低下させることにより達成されることを見
出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成された。

【００１４】前記目的を達成するため、請求項１記載の
発明は、コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イ
オンを含むフッ化物ガラス系の光増幅器用光ファイバに
おいて、コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％
以上で、かつ前記コアガラスが該コアガラスの２５モル
％（ｍｏｌ％）以下の含有率でＰｂＦ₂ を含むことを特
徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、ＰｂＦ₂ 濃度をｘモル％
とし、前記コアガラスがＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２
モル％、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４
ｘ）の範囲で含有することを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相がＺｒＦ
₄ を５０〜６０モル％、ＰｂＦ₂ を７〜２５モル％、Ｂ
ａＦ₂ を６〜１９モル％、ＬａＦ₃ を１．５〜６モル
％、ＳｃＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＧｄＦ₃ 、ＬｕＦ₃ よりなる群
から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃
を１．５〜５モル％、ＬｉＦを３〜１２モル％、かつそ
の合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなるこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相が、Ｉｎ
Ｆ₃ を１０〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モル
％、ＢａＦ₂ を６〜３０モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モ
ル％、ＰｂＦ₂ を０〜２５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モ
ル％、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ
₃ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６
モル％、ＧａＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮ
ａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％より
なるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、
ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モ
ル％、ＢａＦ₂ を６〜３０モル％、ＳｒＦ₂ ５〜１５モ
ル％、ＰｂＦ₂ を０〜２５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モ
ル％、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ
₃ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６
モル％、ＡｌＦ₃ またはＧａＦ₃ を１．５〜５モル％、
ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１
００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴
とする。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項４記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、
ＺｒＦ₄ とＨｆＦ₄ よりなる群から選ばれた少なくとも
１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ₂ を１８〜２８モル
％、ＬａＦ₃ を１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，
ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた１種を０〜
４モル％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａ
Ｆよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５
モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガ
ラスよりなることを特徴とする。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項１記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相が、Ｉｎ
Ｆ₃ を１０〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モル
％、ＰｂＦ₂ を５〜２５モル％、ＢａＦ₂ を６〜１９モ
ル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モ
ル％、ＬａＦ₃ を０〜１０モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，
ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少なくとも
１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃ を０〜５モル％、ＬｉＦ
またはＮａＦを０〜１５モル％、かつその合計１００モ
ル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とす
る。

【００２１】請求項８記載の発明は、請求項７記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、
ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モ
ル％、ＰｂＦ₂ を５〜２５モル％、ＢａＦ₂ を６〜１９
モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７
モル％、ＬａＦ₃ を０〜１０モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ
₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少なく
とも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃ を０〜５モル％、Ｌ
ｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル％、かつその合計１０
０モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴と
する。

【００２２】請求項９記載の発明は、請求項７記載の光
増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相がＺ
ｒＦ₄ とＨｆＦ₄ よりなる群から選ばれた少なくとも１
種を４３〜５５モル％、ＢａＦ₂ を１８〜２８モル％、
ＬａＦ₃ を１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，Ｇｄ
Ｆ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた１種を０〜４モ
ル％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよ
りなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル
％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス
に代えたことを特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の発明は、コアとクラッド
を有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラ
ス系の光増幅器用光ファイバにおいて、前記フッ化物ガ
ラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少
なくとも１種類によって置換されていることを特徴とす
る。

【００２４】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の光増幅器用光ファイバにおいて、前記ハロゲン元素
が、塩素、臭素またはヨウ素であることを特徴とする。

【００２５】請求項１２記載の発明は、請求項１または
１０記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記希土類
イオンが、Ｐｒ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｙｂ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｎｄ³⁺，
およびＰｒ³⁺−Ｅｒ³⁺からなる群から選ばれた１種であ
ることを特徴とする。

【００２６】請求項１３記載の発明は、請求項１または
１０記載の光増幅器用光ファイバにおいて、コア半径が
１．９５μｍ以下であることを特徴とする。

【００２７】

【作用】本発明においては、フッ化物光ファイバのコア
−クラッド間の比屈折率差を大きくし、かつコアガラス
中に特定量のＰｂＦ₂ を添加して、コア中での励起光の
パワー密度を高くしている。あるいは、フッ化物ガラス
光ファイバのフッ化物ガラスのフッ素の一部をフッ素以
外の少なくとも１種のハロゲン元素で置換してフッ化物
ガラス中の金属とフッ素との結合、例えばＺｒ−Ｆ結合
のフォノンエネルギーを低下させている。

【００２８】本発明の光増幅器用光ファイバを構成する
フッ化物ガラスの例としては、ＺｒＦ₄ 系ガラス、Ｉｎ
Ｆ₃ 系ガラス、ＡｌＦ₃ 系ガラス等のガラスを用いるこ
とができる（泉谷徹郎監修，“新しいガラスとその物
性”，第１６章，経営システム研究所発行，１９８４
年、またはＴｏｍｏｚａｗａａｎｄＰｏｒｅｍｕｓ
編ＴｒｅａｔｉｓｅｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃ
ｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｖｏｌｕ
ｍｅ２６，第４章，ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，
Ｉｎｃ．１９８５等を参照）。

【００２９】また、上述したフッ化物ガラスの成分中の
フッ素の一部を１種または２種以上の他のハロゲン元
素、例えば、塩素（Ｃｌ），臭素（Ｂｒ），沃素（Ｉ）
で置換したミックストハライドガラスを使用することが
できる。

【００３０】ファイバのコア中での励起光のパワー密度
を高くするための高Δｎ化には、ＰｂＦ₂ を添加してコ
アの屈折率をあげる方法が知られている。しかしなが
ら、単にＢａＦ₂ をＰｂＦ₂ で置換する方法では、コア
ガラスのガラス転移温度および結晶化温度が低下するの
で、ファイバ化の際の加熱によりコアが結晶化し、損失
が増大して、実効的な利得が低下する。そこで、本発明
においては、コア−クラッド間の比屈折率差を大きく
し、かつコアガラス中に特定量のＰｂＦ₂ を添加するこ
とによりコア中での励起光のパワー密度を高くしてい
る。

【００３１】本発明によれば、コアガラスにＰｂＦ₂
（ｘモル％）とともにＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２モ
ル％、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４
ｘ）の範囲で含有させることにより、コアガラスのガラ
ス転移温度はＰｂＦ₂ 濃度に依存しなくなり、かつ結晶
化温度の低下もないので、同一のクラッドガラスを用い
て、ファイバの高Δｎ化（＞１．４％）が可能になり、
同時に線引きの際の加熱による結晶化も抑制されるの
で、ファイバの低損失化が実現できる。したがって、フ
ァイバ増幅器に応用した場合、実効的な利得が増加す
る。

【００３２】本発明の一つの実施態様によれば、コアガ
ラスに赤外波長域に大きな吸収を持たないインジウム系
フッ化物ガラスを用いることにより、ジルコニウム系フ
ッ化物ガラスを用いたときよりホストガラス中での活性
イオンの発光寿命を長くすることができ、光増幅の高効
率化が図れる。また、屈折率を上げるために含有された
ＰｂＦ₂ はジルコニウム系フッ化物ガラスにおいてはガ
ラスの安定な網目形成を妨げる働きがあるのに対し、イ
ンジウム系フッ化物ガラスにおいてはＢａＦ₂，ＳｒＦ₂
とともに網目修飾イオンとしてガラスの安定化に働く
ため、ＰｂＦ₂含有量に対するΔＴの減少は見られな
い。したがって、クラッドガラスとして従来のジルコニ
ウム系フッ化物ガラスあるいはインジウム系フッ化物ガ
ラスを用いることによってファイバの高Δｎ化が可能に
なり、かつ線引きの際の加熱による結晶化も抑制される
ので、ファイバの低損失化も実現できる。したがって、
ファイバアンプに応用した場合、実効的な利得が増加す
る。

【００３３】また、本発明の別の実施態様に従えば、イ
ンジウム系フッ化物ガラスにＧａＦ ₃ を添加した組成の
ガラスを使用することにより光増幅のさらなる高効率化
を図っている。すなわち、ガラスの安定な編目形成のた
めの修飾物として含有されるＧａＦ₃ はＡｌＦ₃ よりも
長波長側にその赤外吸収が位置するため、活性イオンの
長寿命化すなわち光増幅の高効率化に有効である。

【００３４】本発明のさらに別の実施態様に従えば、フ
ッ化物ガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素の少な
くとも一種類により置換することにより希土類元素イオ
ン、例えば、Ｐｒ³⁺の ¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ への遷移の量子
効率を向上させることができ、光増幅の高効率化が図ら
れる。

【００３５】フッ化物ガラスよりもフォノンエネルギー
が小さいガラスとしては、塩化物ガラス、臭化物ガラ
ス、ヨウ化物ガラス等のハライドガラスが知られてい
る。これらのハライドガラスを光増幅器用光ファイバの
ホスト材料に用いれば、高効率なＰｒ³⁺添加光ファイバ
増幅器を提供することができると期待される。しかしな
がら、これらのハライドガラスは潮解性が激しく実用に
適さない。フッ化物ガラスと、塩化物ガラス、臭化物ガ
ラス、およびヨウ化物ガラスの少なくとも１種を混合し
たいわゆるミックスドハライドガラスは耐候性が良好
で、実用的である。従って、このミックスドハライドガ
ラスをＰｒ³⁺等希土類元素イオン添加光ファイバのホス
ト材料に用いれば、実用に適したＰｒ³⁺添加光増幅器用
光ファイバを構成することができる。

【００３６】例えば、ホスト材料として、ＺｒＦ₄ 系ガ
ラスの場合、Ｚｒ−Ｆ結合のフォノンエネルギーが約５
００ｃｍ^-1であり、このフォノンエネルギーは ¹Ｇ₄ か
ら ³Ｆ₄ へのマルチフォノン緩和に主に寄与している。

【００３７】このＺｒＦ₄ 系ガラスにＣｌ，Ｂｒまたは
Ｉが添加されると、一部のＺｒ−Ｆ結合のＦがＣｌ，Ｂ
ｒまたはＩに置換される。この置換によりＺｒ−Ｆ結合
のフォノンエネルギーよりも小さなフォノンエネルギー
を有するＺｒ−Ｃｌ，Ｚｒ−ＢｒまたはＺｒ−Ｉ結合が
形成され、 ¹Ｇ₄ から ³Ｆ₄ へのマルチフォノン緩和確
率が下がる。この結果、 ¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ への遷移の量
子効率が上昇し、利得係数も改善されることとなる。

【００３８】本発明の光増幅器用光ファイバに使用し得
るコアガラスのフッ化物ガラスの組成としては、例えば
次のものがある。

【００３９】（ａ）ＺｒＦ₄ を５０〜６０モル％、Ｐ
ｂＦ₂ を７〜２５モル％、ＢａＦ₂を６〜１９モル％、
ＬａＦ₃ を１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，Ｇｄ
Ｆ₃，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少なくとも一種
を０〜４モル％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦ
を３〜１２モル％、かつその合計が１００モル％よりな
るフッ化物ガラス。

【００４０】この場合、上述したＺｒＦ₄ ５０〜６０モ
ル％、ＰｂＦ₂ ７〜２５モル％、ＢａＦ₂ ６〜１９モル
％、ＬａＦ₃ １．５〜６モル％、ＡｌＦ₃ １．５〜５モ
ル％、ＬｉＦ３〜１２モル％（合計１００モル％）の組
成範囲を外れるとガラスが形成されないので各成分の量
は上述した範囲内にあることが必要である。

【００４１】また、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，Ｌｕ
Ｆ₃ の少なくとも１種の４モル％以下を上述した基本成
分に全体が１００モル％となるように添加するとガラス
が安定化されるので好ましい。

【００４２】（ｂ）ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、Ｚ
ｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＰｂＦ₂ を５〜２５モル
％、ＢａＦ₂ を６〜１９モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モ
ル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ を０〜１０モ
ル％，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる
群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ
₃ を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル
％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラ
ス。

【００４３】上述したＩｎＦ₃ １０〜４０モル％、Ｚｎ
Ｆ₂ ２０〜５０モル％、ＰｂＦ₂ ５〜２５モル％、Ｂａ
Ｆ₂ ６〜１９モル％およびＳｒＦ₂ ５〜１５モル％（合
計１００モル％）の組成範囲を外れるとガラスが形成さ
れないので各成分の量は上述した範囲内にあることが必
要である。

【００４４】また、ＣｄＦ₂ ７モル％以下、ＬａＦ₃ １
０モル％以下、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧａＦ₃ ，ＬｕＦ₃
の少なくとも一種４モル％以下、ＡｌＦ₃ ５モル％以
下、ＬｉＦまたはＮａＦ１５モル％以下を上述した基本
成分に全体が１００モル％となるように添加するとガラ
スが安定化されるので好ましい。

【００４５】この場合、これらの追加成分を上述した量
を超えて添加すると、微結晶化しガラスにならないの
で、各追加成分の量は上述した範囲内にすることが必要
である。

【００４６】（ｃ）ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、Ｚ
ｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＢａＦ₂ を６〜３０モル
％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＰｂＦ₂ を０〜２５モ
ル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ₃ ，
ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少
なくとも１種を１．５〜６モル％、ＧａＦ₃ を１．５〜
５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつ
その合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。

【００４７】上述したＩｎＦ₃ １０〜４０モル％、Ｚｎ
Ｆ₂ ２０〜５０モル％、ＢａＦ₂ ６〜３０モル％、Ｓｒ
Ｆ₂ ５〜１５モル％、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，Ｇ
ｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ の少なくとも一種１．５〜６モル
％、ＧａＦ₃ １．５〜５モル％およびＬｉＦまたはＮａ
Ｆ２〜１０モル％以下（合計１００モル％）の組成範囲
を外れるとガラスが形成されないので各成分の量は上述
した範囲内にあることが必要である。

【００４８】また、ＰｂＦ₂ ２５モル％以下、ＣｄＦ₂
７モル％以下を上述した基本成分に全体が１００モル％
となるように添加するとガラスが安定化されるので好ま
しい。

【００４９】この場合、これらの追加成分を上述した量
を超えて添加すると、微結晶化しガラスにならないの
で、各追加成分の量は上述した範囲内にすることが必要
である。

【００５０】本発明の光増幅器用光ファイバに使用し得
るクラッドガラスの母相の組成の例としては次のものが
ある。

【００５１】（ｄ）ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、Ｚ
ｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＰｂＦ₂ を５〜２５モル
％、ＢａＦ₂ を６〜１９モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モ
ル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ を０〜１０モ
ル％，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる
群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ
₃ を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル
％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラ
ス。

【００５２】（ｅ）ＺｒＦ₄ とＨｆＦ₄ よりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ
₂ を１８〜２８モル％、ＰｂＦ₂ を０〜１０モル％、Ｌ
ａＦ₃ を１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ
₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル
％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦより
なる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル
％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラ
ス。

【００５３】（ｆ）ＺｒＦ₄ とＨｆＦ₄ よりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ
₂ を１８〜２８モル％、ＬａＦ₃ を１．５〜６モル％、
ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から
選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モ
ル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくと
も１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％
よりなるフッ化物ガラス。

【００５４】（ｇ）ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル％、Ｚ
ｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＢａＦ₂ を６〜３０モル
％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＰｂＦ₂ を０〜２５モ
ル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ₃ ，
ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少
なくとも１種を１．５〜６モル％、ＡｌＦ₃ またはＧａ
Ｆ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１
０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物
ガラス。

【００５５】コア（ｂ）とクラッド（ｄ）、（ｆ）；コ
ア（ｃ）とクラッド（ｆ）、（ｇ）の組み合せが好適で
ある。

【００５６】コア（ｂ）とクラッド（ｆ）とを有する光
ファイバの場合は、クラッドにジルコニウム系フッ化物
ガラスを使用することにより、コアと同程度のガラス転
移温度および結晶化温度がクラッドで実現でき、かつΔ
ｎも大きくできる。

【００５７】本発明の光増幅器用光ファイバのコアにド
ープされる希土類イオンとしては、Ｐｒ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｙ
ｂ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｎｄ³⁺およびＰｒ³⁺−Ｅｒ³⁺からなる群
から選ばれた一種を使用することができる。典型的には
Ｐｒ³⁺が使用されるが、他のイオンとのコドープをした
場合もＰｒ³⁺の場合と同様に４ｆ殻内遷移の誘導放出が
起り光増幅に有効である。

【００５８】Ｐｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｅｒ等の希土類元素の
活性イオンをドープすることにより、種々の波長におい
て光増幅が可能になるので、光通信システムの高性能化
を図ることができる。

【００５９】光ファイバのコア半径は一般に２μｍ以下
であり、１．９５μｍ以下が好適である。

【００６０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明するが、本発明はこれらにより何等限定されるも
のではない。

【００６１】（実施例１）図２および図３はそれぞれ励
起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を表したもので
ある。信号利得Ｇ（ｄＢ）は

【００６２】

【数１】

【００６３】で与えられる（Ｍ．Ｊ．Ｆ．Ｄｉｇｏｎｎ
ｅｔ，ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１
０，ｐ．１７８８，１９９０）。

【００６４】ここでσは ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅ 遷移の誘導放出
断面積であり（３．５×１０^-22 ｃｍ² ），τは ¹Ｇ₄
レベルのライフタイム（１１０μｓｅｃ），ｈはプラン
ク定数，ν_P は励起波長の周波数，Ｐは励起光パワー，
Ａはコアの断面積，Ｆ／η_Pは

【００６５】

【数２】

【００６６】で与えられる。

【００６７】図２および図３から分かるように、比屈折
率差が１．４％以上のときに１００ｍＷ当たりの利得が
１０ｄＢとなり、半導体レーザ励起によっても達成可能
であり、かつ実用的な利得が得られることが分かる。

【００６８】図４は、本発明の光ファイバを用いた光フ
ァイバ増幅器の構成図であり、１は励起光源（ここで
は、Ｔｉ−サファイヤレーザを用い、励起波長は１．０
１７μｍとした）で、２はレンズであり、３は光カプ
ラ、４は信号源（ここでは１．３１μｍで発信する分布
帰還形（ＤＦＢ）レーザを用いた）、５はＰｒ³⁺を５０
０ｐｐｍドープしたコア直径２μｍ、比屈折率差１．８
％の長さ２０ｍの本発明のフッ化物ガラスファイバであ
る。コアガラスの組成は、４９Ｚｒ−２２ＢａＦ₂−３
ＰｂＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃
−１８ＬｉＦであり、クラッドガラス組成は２３．７Ｚ
ｒＦ₄ −２３．８ＨｆＦ₄ −２３．５ＢａＦ₂ −２．５
ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モ
ル％）であった。

【００６９】光ファイバ５からの出力をファイバピグテ
ール６を用いて光スペクトルアナライザ７に導き、励起
光源のオンおよびオフ時における信号光強度をモニタし
て、その強度比より利得を求めた。その結果、１００ｍ
Ｗの励起光パワー当たり、１３ｄＢの利得を得ることが
できた。

【００７０】図５は本実施例の光ファイバのクラッドガ
ラス組成に対し、組成が４９Ｚｒ−（２５−ｘ）ＢａＦ
₂ −ｘＰｂＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −１８Ｌｉ
Ｆ（モル％）（０≦ｘ≦２５）であるガラスをコアに用
いた場合のコア−クラッド間の比屈折率差を示したもの
である。このコア−クラッドガラスの組合せを用いるこ
とにより、比屈折率差は１．３６％から４．９５％まで
変化させることができる。従って、これらのガラスを用
いることにより、フッ化物ファイバの比屈折率差を１．
４％以上に設定することができ、１００ｍＷの励起光パ
ワーに対し、１０ｄＢ以上の利得を有するＰｒ³⁺ドープ
ファイバ増幅器を作製することが可能である。

【００７１】なお、比屈折率差が１．８％以外の値を取
ったとき、１００ｍＷの励起パワー当たり１０ｄＢ以上
の利得が得られるファイバのコア半径の例は下記の表１
に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】本実施例では、ＺｒＦ₄ 系ガラスを用いた
が、他のフッ化物ガラス、たとえばＩｎＦ₃ 系，ＡｌＦ
₃ 系ガラス等（泉谷徹郎監修，“新しいガラスとその物
性”，第１６章，経営システム研究所発行，１９８４
年、またはＴｏｍｏｚａｗａａｎｄＰｏｒｅｍｕｓ編
ＴｒｅａｔｉｓｅｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃ
ｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｖｏｌｕ
ｍｅ２６，第４章，ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，Ｉ
ｎｃ．１９８５等を参照）のガラスを用いてもよい。

【００７４】（実施例２）光増幅器用光ファイバとして
Ｐｒ³⁺を５００ｐｐｍ，Ｙｂ³⁺を１０００ｐｐｍコドー
プしたコア直径２μｍ，比屈折率差が１．８％で長さが
５ｍのフッ化物ファイバを用い、図４で示した構成の光
増幅器を用いて増幅特性を測定した。励起波長は９８０
ｎｍとした。その結果、１００ｍＷの励起光パワー当た
り、１３ｄＢの利得を得ることができた。

【００７５】本実施例のＰｒ³⁺−Ｙｂ³⁺のコドープ系の
光ファイバでは、９８０ｎｍの励起光によりＹｂ³⁺が励
起され、励起されたＹｂ³⁺からＰｒ³⁺へのエネルギ移動
によりＰｒ³⁺が励起される。９８０ｎｍ帯で動作する高
出力半導体レーザが存在するため、本実施例の光ファイ
バを用いれば、半導体レーザ励起光増幅器を構成でき、
光通信システムへの応用が容易となる。

【００７６】（実施例３）図６は、本発明の光ファイバ
のコアガラス組成が（５９．５−０．５ｙ）ＺｒＦ₄ −
２ｙＢａＦ₂ −（３２．５−２．５ｙ）ＰｂＦ₂ −３．
５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −ｙＬｉＦ（モ
ル％）のガラスのガラス転移温度、結晶化温度と屈折率
を示したものである。ガラス転移温度はＬｉＦ濃度、す
なわちＰｂＦ₂ 濃度に依存せず、ほぼ一定である。また
結晶化温度の低下はｙ＞３モル％では認められない。屈
折率ｎ_D はＬｉＦ濃度３〜１２モル％に対応して、１．
５８〜１．５２の値となる。

【００７７】図７には、ガラス転移温度が同程度の４
７．５ＺｒＦ₄ −２３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −
２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）の組
成のガラス（ｎ_D ＝１．４９５２）をクラッドに用いた
場合のΔｎを示してある。ＬｉＦ濃度３〜１２モル％に
対応して、５．４〜１．６％の高Δｎファイバが得られ
る。コアに５００ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープした該Δｎ＝
３．７％（ｙ＝７）のファイバ２０ｍを用いた図４に図
示したものと同じ構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの
高い利得係数を得た（図８参照）。なお、励起波長は１
０１７ｎｍとした。また、得られたファイバの損失値は
波長１．２８μｍで５０ｄＢ／ｋｍと低損失であった。

【００７８】（実施例４）本発明の光ファイバのｙモル
％のＬｉＦを含有するコアガラス組成（５９．５−０．
５ｙ）ＺｒＦ₄ −（２ｙ−ｚ）ＢａＦ₂ −（３２．５−
２．５ｙ＋ｚ）ＰｂＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −
２．５ＡｌＦ₃ −ｙＬｉＦ（モル％）のガラス転移温
度、結晶化温度は、３〜１２モル％のＬｉＦ（ｙモル
％）に対し、同一のｙ値では−５＜ｚ＜５の範囲で、と
もに±７℃以内にあった。ｙ＝７，ｚ＝−４およびｙ＝
７，ｚ＝４の組成をコアに用い、クラッドには実施例１
記載のガラスを使用して作製したファイバの損失は、波
長１．２８μｍで、ともに１００ｄＢ／ｋｍと低損失で
あった。この実施例は、ｘモル％のＰｂＦ₂ を含有する
場合、ＬｉＦの範囲が３〜１２モル％で、かつ（１１−
０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）であれば、ガラス
転移温度、結晶化温度は、ともに±７℃以内とほとんど
変化しないで、同一のクラッドガラスを用いても、低損
失なファイバが得られることを示すものである。

【００７９】（実施例５）クラッドに４７．５ＺｒＦ₄
−２５．３ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃−４．
５ＡｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラスと表
２に示す組成のコアガラスを用いてファイバを作製し、
低損失（波長１．２８μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）
で、かつ高Δｎ（＞１．４％）の光ファイバを得た。

【００８０】（実施例６）コアガラスとして表３に示す
フッ化物ガラスを用いた以外は実施例５と同様にしてフ
ァイバを作製し、低損失（波長１．２８μｍで５０〜２
００ｄＢ／ｋｍ）で、かつ高Δｎ（＞１．４％）の光フ
ァイバを得た。

【００８１】

【表２】

【００８２】

【表３】

【００８３】（実施例７）図９は本発明の光ファイバの
コアガラス組成を３５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −（２５
−ｘ）ＢａＦ₂ −１０ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４ＡｌＦ
₃ −ＬａＦ₃ （モル％）としたときのＰｂＦ₂ 含有量
（ｘモル％）に対する結晶化温度（Ｔｘ）とガラス転移
温度（Ｔｇ）との差（ΔＴ）と、屈折率を示すグラフで
あり、白丸は屈折率を表わし、黒丸はガラス転移温度を
表わす。図９から明らかなように、ΔＴはＰｂＦ₂ 濃度
に依存せずほぼ一定である。一方、屈折率（ｎ_D ）はＰ
ｂＦ_２濃度５〜２０モル％に対し、１．５１〜１．５６
の値となる。したがって、ガラス転移温度が同程度の３
５ＩｎＦ_３ −２５ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −１０Ｓｒ
Ｆ₂ −５ＣｄＦ₂ −５ＡｌＦ₃ −５ＬａＦ₃ （モル％）
の組成のインジウム系フッ化物ガラス（ｎ_D ＝１．４９
５）をクラッドに用いることによりΔｎが１．０〜３．
７％の高Δｎファイバが得られる（図１０）。コアに５
００ｐｐｍのＰｒをドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝
２０）のファイバ２０ｍを用いた図４に図示したものと
同じ構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数
を得た。なお、ファイバのコア直径は２μｍ、励起波長
は１０１７ｎｍとした。また、得られたファイバの損失
値は波長１．２５μｍで１００ｄＢ／ｋｍと低損失であ
った。

【００８４】（実施例８）実施例７で用いたコアガラス
と同程度のガラス転移温度をもつ４７．５ＺｒＦ₄ −２
３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５Ａ
ｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）の組成のジルコニウム系
フッ化物ガラス（ｎ_D ＝１．４９５２）をクラッドに用
いることによりΔｎが１．０〜３．７％の高Δｎファイ
バが得られる。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープした
該Δｎ＝３．３％（Ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：
２０μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構
成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得
た。なお、励起波長は１０１７ｎｍとした。また、得ら
れたファイバの損失値は波長１．２５μｍで５０ｄＢ／
ｋｍと低損失であった。

【００８５】（実施例９）実施例７で用いた光ファイバ
のコアにＹｂ３０００ｐｐｍ，Ｐｒ５００ｐｐｍを
共ドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝２０）のファイバ
（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したも
のと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレー
ザーダイオードを励起光源として用いた時、励起光パワ
ー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。

【００８６】（実施例１０）実施例７で用いた光ファイ
バのコアにＥｒ３０００ｐｐｍ，Ｐｒ５００ｐｐｍ
を共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファイ
バ（コア直径：２０μｍ）２０ｍを用いた図４に図示し
たものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍの
レーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起
光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。

【００８７】（実施例１１）クラッドに４７．５ＺｒＦ
₄ −２３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃−
４．５ＡｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラス
を用い、コアガラスに表４に示す組成のインジウム系フ
ッ化物ガラスを用いたとき、低損失（波長１．３μｍで
５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）でかつ高Δｎ（＞２％）の光
ファイバを得た。

【００８８】（実施例１２）本発明の光ファイバのコア
ガラスおよびクラッドガラスの組成をそれぞれ表５−１
および表５−２に示すものから選択した以外は実施例７
と同様にしてΔｎが１〜４．０％の高Δｎファイバを得
た。これらのファイバを用いて実施例７と同様にして光
増幅器を構成し、同様の高い利得係数と低い損失値を得
た。

【００８９】

【表４】

【００９０】

【表５】

【００９１】

【表６】

【００９２】（実施例１３）図１１は本発明の光ファイ
バのコアガラス組成を３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂−
（２５−ｘ）ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４Ｇ
ａＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ（モル％）としたときのＰ
ｂＦ₂ 含有量（ｘモル％；５≦ｘ≦２０）に対する結晶
化温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との差（Δ
Ｔ）と、屈折率を示すグラフであり、白丸は屈折率を表
わし、黒丸はガラス転移温度を表わす。図１１から明ら
かなように、ΔＴはＰｂＦ₂ 濃度に依存せずほぼ一定で
ある。一方、屈折率（ｎ_D ）はＰｂＦ₂ 濃度５〜２０モ
ル％に対し、１．５１５〜１．５７の値となる。したが
って、ガラス転移温度が同程度の３０ＩｎＦ₃ −２５Ｚ
ｎＦ₂ −１７ＢａＦ₂ −１１ＳｒＦ₂ −５ＣｄＦ₂ −４
ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃ −４ＮａＦ（モル％）の組成のイン
ジウム系フッ化物ガラス（ｎ_D ＝１．４９５）をクラッ
ドに用いることによりΔｎが１．３〜４．７％の高Δｎ
ファイバが得られる（図１２）。コアに５００ｐｐｍの
Ｐｒをドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝１５）のファ
イバ２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光
増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た。な
お、ファイバのコア直径は２μｍ、励起波長は１０１７
ｎｍとした。また、得られたファイバの損失値は波長
１．２５μｍで１００ｄＢ／ｋｍと低損失であった。

【００９３】（実施例１４）図１３は本発明の光ファイ
バのコアガラス組成を３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂−１
５ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −９ＰｂＦ₂ −ｘＧａＦ₃ −
（５−ｘ）ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ（モル％）と
したときのＧａＦ₃ 含有量に対する屈折率の変化を示し
たグラフである。図１３から明らかなように、屈折率
（ｎ_D ）はＧａＦ₃ 濃度０〜５モル％に対し、１．５１
３〜１．５１５の値となる。したがって、ガラス転移温
度が同程度の３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −１７ＢａＦ
₂ −１１ＳｒＦ₂ −５ＣｄＦ₂ −４ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃
−４ＮａＦ（モル％）の組成のインジウム系フッ化物ガ
ラス（ｎ_D ＝１．４９５）をクラッドに用いることによ
りΔｎが１．１〜１．３％の高Δｎファイバが得られ
る。得られたファイバの損失値は波長１．２５μｍで１
００ｄＢ／ｋｍと低損失であった。本実施例は、ＰｂＦ
₂ 濃度を一定にした場合においてもＧａＦ₃ 濃度を変化
させることによりコア−クラッド間の比屈折率差を与
え、かつガラスの安定性を損ねることなく低損失のファ
イバが作製できることを示すものである。

【００９４】（実施例１５）実施例１３で用いたコアガ
ラスと同程度のガラス転移温度をもつ４７．５ＺｒＦ₄
−２３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．
５ＡｌＦ₃ ２０ＮａＦ（モル％）の組成のジルコニウム
系フッ化物ガラス（ｎ_D ＝１．４９５２）をクラッドに
用いることによりΔｎが１．３〜４．７％の高Δｎファ
イバが得られる。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープし
た該Δｎ＝３．３％（Ｘ＝１５）のファイバ（コア直
径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ
構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得
た。なお、励起波長は１０１７ｎｍとした。また、得ら
れたファイバの損失値は波長１．２５μｍで５０ｄＢ／
ｋｍと低損失であった。

【００９５】（実施例１６）実施例１３で用いた光ファ
イバのコアにＹｂ３０００ｐｐｍ，Ｐｒ５００ｐｐ
ｍを共ドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝２０）のファ
イバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示し
たものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍの
レーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起
光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。

【００９６】（実施例１７）実施例１３で用いた光ファ
イバのコアにＥｒ３０００ｐｐｍ，Ｐｒ５００ｐｐ
ｍを共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファ
イバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示し
たものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍの
レーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起
光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。

【００９７】（実施例１８）実施例１３で用いた光ファ
イバのコアにＮｄ３０００ｐｐｍ，Ｐｒ５００ｐｐ
ｍを共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファ
イバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示し
たものと同じ構成の光増幅器で、発振波長７９０ｎｍの
レーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起
光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。

【００９８】（実施例１９）クラッドに４７．５ＺｒＦ
₄ （または４７．５ＨｆＦ₄ ）−２３．５ＢａＦ₂−
２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −２０Ｎａ
Ｆ（モル％）の組成のガラスを用い、コアガラスに表６
に示す組成のインジウム系フッ化物ガラスを用いたと
き、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋ
ｍ）でかつ高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。

【００９９】（実施例２０）コアに４０ＩｎＦ₃ −２０
ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −９ＰｂＦ₂−ｘ
ＧａＦ₃ −（３−ｘ）ＡｌＦ₃ −２ＹＦ₃ −２ＮａＦ
（モル％）、ＧａＦ₃の含有量（ｘモル％；０≦ｘ≦
３）の組成のガラスを用い、クラッドガラスに表７に示
す組成のＺｒＦ₄ 系フッ化物ガラスを用いたとき、低損
失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）で、か
つ、高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。

【０１００】（実施例２１）コアに３０ＩｎＦ₃ −２５
ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −９ＰｂＦ₂−ｘ
ＧａＦ₃ −（５−ｘ）ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ
（モル％）、ＧａＦ₃の含有量（ｘモル％；０≦ｘ≦
５）の組成のガラスを用い、クラッドガラスに表８に示
す組成のＺｎＦ₄ −ＨｆＦ₄ 系フッ化物ガラスを用いた
とき、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋ
ｍ）で、かつ、高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。

【０１０１】

【表７】

【０１０２】

【表８】

【０１０３】

【表９】

【０１０４】（実施例２２）本発明の光ファイバのコア
ガラスの組成を表９−１および表９−２に示すものから
選択した以外は実施例１３と同様にしてΔｎが１．５〜
４．５％の高Δｎファイバが得られる。これらのファイ
バを用いて実施例１３と同様に光増幅器を構成し、同様
の高い利得係数と低い損失値を得た。

【０１０５】（実施例２３）実施例２２において、クラ
ッドガラスの組成を表１０−１および表１０−２に示す
ものに代えた以外は実施例２２と同様にしてΔｎが１〜
４．５％の高Δｎファイバが得られる。これらのファイ
バを用いて実施例１３と同様に光増幅器を構成し、同様
の高い利得係数と低い損失値を得た。

【０１０６】

【表１０】

【０１０７】

【表１１】

【０１０８】

【表１２】

【０１０９】

【表１３】

【０１１０】（実施例２４）図４の光増幅器用光ファイ
バを用いた増幅器の構成図において、コア５にＰｒ³⁺を
５００ｐｐｍドープしたフッ化物光ファイバを使用し
た。コア直径は２μｍ、比屈折率差は３．７％、長さは
２０ｍである。コアガラスの組成は４９ＺｒＦ₄ −１７
ＢａＦ₂ −８ＢａＣｌ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２．０ＹＦ
₃ −２．５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ（モル％）であり、ク
ラッドガラスの組成は４９ＺｒＦ₄ −１０ＢａＦ₂ −１
５ＢｅＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ
₃ −１８ＬｉＦ（モル％）である。

【０１１１】上述した構成の増幅器によりレーザ光の利
得を求める。

【０１１２】図１４は、本実施例の光増幅器用光ファイ
バの利得の励起光強度依存性を示した特性図である。

【０１１３】図１４中、実線で示した利得が本実施例の
光増幅器用光ファイバの利得であり、点線で示した利得
は比較例の光増幅器用光ファイバの利得であり、この比
較例の光ファイバの構成は下記のとおりである。

【０１１４】Ｐｒ³⁺の濃度５００ｐｐｍ比屈折率差３．７％コア直径２μｍコアガラスの組成５３ＺｒＦ₄ −１６ＢａＦ₂ −
１５ＰｂＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２．０ＹＦ₃ −２．５
ＡｌＦ₃ −８ＬｉＦ（モル％）クラッドガラスの組成４７．５ＺｒＦ₄ −２３．５Ｂ
ａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −
２０ＮａＦ（モル％）上述した比較例の光増幅器用光ファイバは、コアガラス
中に塩素が添加されていない光増幅器用光ファイバであ
る。

【０１１５】本実施例の光増幅器用光ファイバと比較例
の光増幅器用光ファイバの諸元は同一であるが、本実施
例では比較例よりも高い利得が得られていることが図１
４より読み取れる。このことは、コアガラスにＢａＣｌ
₂ を添加することにより、Ｚｒ−Ｆ結合のＦの一部がＣ
ｌに置換されることによりフォノンエネルギーの小さな
Ｚｒ−Ｃｌ結合ができ、Ｐｒ³⁺の ¹Ｇ₄ 準位から ³Ｆ₄
準位へのマルチフォノン緩和率を低下させ、結果として
¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ への遷移の量子効率が上昇したことに
起因すると考えられる。

【０１１６】本実施例では、塩素のドーパントとしてＢ
ａＣｌ₂ を用いて実験を行ったが、塩素のドーパントと
しては、例えば、ＢａＦＣｌ，ＬａＣｌ₃ ，ＰｂＣｌ
₂ ，ＡｌＣｌ₃ ，ＬｉＣｌ，ＹＣｌ₃ 等の他の塩化物を
用いてもよい。また、コアガラスを、例えば、Ｃｌ₂ ，
ＨＣｌ，ＣＣｌ₄ 等の塩素系ガス中で溶融してもよい。
塩素をコアガラスに添加すると、このガラスの屈折率は
上昇するため、塩素の添加は ¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ への遷移
の量子効率を向上させるばかりではなく、光増幅器用光
ファイバの開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｐｅｒ
ｔｕｒｅ）を上昇させるのにも効果がある。よって、Ｐ
ｒ³⁺の他に塩素をコアガラスにドープすることにより高
効率な光ファイバ増幅器を作成することができる。

【０１１７】本実施例ではフッ素イオンの塩素イオンに
よる置換率を約５．５％と調整したが、置換率は３０％
まで上昇させても光ファイバ化は可能であった。

【０１１８】（実施例２５）コアガラスの組成を４９Ｚ
ｒＦ₄ −１７ＢａＦ₂ −８ＢａＢｒ₂ −３．５ＬａＦ₃
−２．０ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ（モル
％）、クラッドガラスの組成を４９ＺｒＦ₄ −１０Ｂａ
Ｆ₂ −１５ＢｅＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．
５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ（モル％）とし、Ｐｒ³⁺の濃度
が５００ｐｐｍ、コア直径が２μｍ、比屈折率差が３．
７％、長さが２０ｍの光増幅器用光ファイバを用いて実
施例２４と同様に１．３１μｍにおける利得の励起強度
依存性を測定した結果、実施例２４の場合と同様に、コ
アガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素、この場
合、臭素に置換することによって増幅特性が改善される
ことを確認することができた。また、フッ素の臭素によ
る置換率を３０％まで上昇させても光ファイバ化は可能
であった。

【０１１９】本実施例では臭素のドーパントとしてＢａ
Ｂｒ₂ を用いたが、ドーパントの原料としては、例えば
ＢａＦＢｒ，ＰｂＢｒ₂ ，ＬａＢｒ₃ ，ＹＢｒ₃ ，Ｌｉ
Ｂｒ等の臭化物でもよい。また、コアガラスを例えば、
Ｂｒ₂ ，ＨＢｒ等の臭素系ガス中で溶融しても臭素イオ
ンのドープは可能である。

【０１２０】（実施例２６）コアガラスの組成を４９Ｚ
ｒＦ₄ −１７ＢａＦ₂ −８ＢａＩ₂ −３．５ＬａＦ₃ −
２．０ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ（モル
％）、クラッドガラスの組成を４９ＺｒＦ₄ −１０Ｂａ
Ｆ₂ −１５ＢｅＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃−２．
５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ（モル％）とし、Ｐｒ³⁺の濃度
が５００ｐｐｍ、コア径が２μｍ、比屈折率差が３．７
％、長さが２０ｍの光増幅器用光ファイバを用いて実施
例２４と同様に１．３１μｍ帯における利得の励起強度
依存性を測定した。その結果、実施例２４の場合と同様
に、コアガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素、こ
の場合、ヨウ素に置換することによって光ファイバの増
幅特性が改善されることを確認した。また、フッ素のヨ
ウ素による置換率を３０％まで上昇させても光ファイバ
化は可能であった。

【０１２１】本実施例ではヨウ素のドーパントとしてＢ
ａＩ₂ を用いたが、ドーパントの原料としては、例えば
ＰｂＩ₂ ，ＢａＦＩ，ＬａＩ₃ ，ＹＩ₃ ，ＬｉＩ等のヨ
ウ化物を用いてよく、また、コアガラスをＩ₂ に代表さ
れるようなヨウ素系ガス中で溶融してもヨウ素のドープ
は可能である。

【０１２２】以上の実施例２４から実施例２６の実施例
ではクラッドガラスとしてＺｒＦ₄−ＢａＦ₂ −ＬａＦ₃
−ＹＦ₃ −ＡｌＦ₃ −ＬｉＦ系ガラスでその成分の一
つであるＢａＦ₂ の一部をＢｅＦ₂ に置換したガラスを
用いた。このＢｅＦ₂ の役割はガラスの屈折率を下げる
ものであり、コア−クラッド間の比屈折率差を大きくす
るために有効であり、ＢａＦ₂ と置換するだけでなく、
ＺｒＦ₄ と置換しても良い。また、クラッドガラス系と
しては、ＺｒＦ₄ −ＢａＦ₂ −ＬａＦ₃ −ＡｌＦ₃ −Ｎ
ａＦ系ガラスにおいてＢｅＦ₂ を含んだもの、ＺｒＦ₄
−ＨｆＦ₄ −ＢａＦ₂ −ＬａＦ₃ −ＹＦ₃ −ＡｌＦ₃ −
ＬｉＦ−ＮａＦ系ガラスにおいてＢｅＦ₂ を含んだもの
を用いても比屈折率差を３．７％以上にすることがで
き、それらを用いることができる。なお、フッ素以外の
ハロゲン元素が添加されるコアガラスはＺｒＦ₄ −Ｂａ
Ｆ₂ −ＰｂＦ₂ −ＬａＦ₃ −ＹＦ₃ −ＡｌＦ₃ −ＬｉＦ
−ＮａＦ系ガラスも使用できる（表１１）。

【０１２３】

【表１４】

【０１２４】（実施例２７）コアガラスの組成を３５Ｉ
ｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −５ＢａＦ₂ −５ＢａＣｌ₂−１
０ＳｒＦ₂ −１５ＰｂＦ₂ −４ＡｌＦ₃ −ＬｉＦ（モル
％）とし、クラッドガラスの組成を３５ＩｎＦ₃ −２５
ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −１０ＳｒＦ₂−５ＣｄＦ₂ −
５ＡｌＦ₃ −５ＬａＦ₃ （モル％）とし、Ｐｒ³⁺の濃度
が５００ｐｐｍ、コア直径が２μｍ、比屈折率差が３．
７％、および長さが２０ｍの光ファイバを用いて実施例
２４と同様に１．３１μｍ帯における利得の励起強度依
存性を測定した。その結果、実施例２４の場合と同様
に、コアガラス中のフッ素の一部を塩素に置換すること
により、増幅特性が改善されることを確認した。また、
本実施例では、塩素をドープしたが、例えば、ＢａＢｒ
₂ ，ＢａＩ₂ 等ハロゲン化物を用いて臭素またはヨウ素
をコアガラスにドープしても増幅特性が改善されること
を確認した。

【０１２５】塩素，臭素またはヨウ素をドープするため
に、例えば、ＺｎＣｌ₂ ，ＳｒＣｌ₂ ，ＺｎＢｒ₂ ，Ｓ
ｒＢｒ₂ ，ＺｎＩ₂ またはＳｒＩ₂ 等ハロゲン化物を用
いてもよい。

【０１２６】以上の実施例では、ＺｒＦ₄ 系およびＩｎ
Ｆ₃ 系フッ化物ファイバを用いて実験を行っていたが、
例えば、ＡｌＦ₃ 系ガラス等の他のフッ化物ガラス（泉
谷徹郎監修，“新しいガラスとその物性”、第１６章、
経営システム研究所発行、１９８４年，Ｔｏｍｏｚａｗ
ａａｎｄＤｏｒｅｍｕｓ編“Ｔｒｅａｔｉｓｅｏｎ
ｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ”，ｖｏｌｕｍｅ．２６，第４章，Ａ
ｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８５年、ま
たは、Ａｇｇａｒｗａ１ａｎｄＬｕ編 “Ｆｌｕｏ
ｒｉｄｅｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓ”，
第１章，ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９
９１年等を参照）に塩素・臭素またはヨウ素をドープし
たガラスをコアガラスに用いてもよく、ＺｒＦ₄ 系フッ
化物またはＩｎＦ₃ 系フッ化物ガラスに限定されるわけ
ではない。また、塩素，臭素またはヨウ素を単独でコア
にドープするのではなく、例えば塩素と臭素，臭素とヨ
ウ素のように混合してコアガラスにドープしてもよい。
さらに、塩素，臭素またはヨウ素の置換率は上記の実施
例に述べた値に限定されるわけではない。

【０１２７】（実施例２８）コアガラス組成を２３Ｍｇ
Ｆ₂ −１０ＳｒＣｌ₂ −３０ＳｒＦ₂ −１３ＹＦ₃−２
３ＡｌＦ₃ −１ＢｅＦ₂ （モル％）、クラッドガラス組
成を２０ＭｇＦ₂ −５０ＹＦ₃ −２０ＡｌＦ₃ −１０Ｂ
ｅＦ₂ （モル％）とし、Ｐｒ³⁺の濃度が５００ｐｐｍ、
コア直径が２μｍ、比屈折率差が４％、長さが２０ｍの
光増幅器用光ファイバを用いて実施例２４と同様に１．
３１μｍ帯における利得の励起強度依存性を測定したと
ころ、実施例２４で示した比較例のガラス系をクラッド
として用いた場合よりも増幅特性が改善した。

【０１２８】本実施例ではフッ素の一部を塩素で置換し
たが、塩素だけでなく、臭素やヨウ素で置換しても効果
があることは、他の実施例で示されるように確認され
た。臭素やヨウ素を添加するためにＭＧＢｒ₂ ，ＹＩ
₃ ，ＹＢｒ₃ 等が使用できることは実施例２４〜２７と
同様である。

【０１２９】また、本実施例で使用したガラスはＡｌＦ
₃ ガラスと呼ばれるが、ＡｌＦ₃ 系ガラスとしては表１
２から表１４で示したものが代表的なものとして挙げら
れる。これらのガラスを用いても同様の結果が得られ
る。

【０１３０】

【表１５】

【０１３１】

【表１６】

【０１３２】

【表１７】

【０１３３】（実施例２９）実施例４から実施例２７に
おいてはコアに添加された希土類イオンはＰｒ³⁺のみで
あったが、上述した各実施例の光増幅器用光ファイバに
おいてＰｒ³⁺の代わりに、Ｐｒ³⁺（０．２ｗｔ％）−Ｙ
ｂ³⁺（０．３ｗｔ％），Ｐｒ³⁺（０．２ｗｔ％）−Ｎｄ
³⁺（２ｗｔ％），Ｐｒ³⁺（０．２ｗｔ％）−Ｅｒ³⁺（１
ｗｔ％）をドープしてもよい。Ｐｒ³⁺（０．２ｗｔ％）
−Ｙｂ³⁺（０．３ｗｔ％）およびＰｒ³⁺（０．２ｗｔ
％）−Ｅｒ³⁺（１ｗｔ％）の場合は０．９８μｍの光で
励起し、Ｐｒ³⁺（０．２ｗｔ％）−Ｎｄ³⁺（２ｗｔ％）
の場合は０．８μｍの光で励起する。コアに塩素，臭素
またはヨウ素を添加したファイバとハロゲン元素を添加
していないファイバの利得特性を比較した結果、塩素、
臭素またはヨウ素をコアにドープした光ファイバの方が
より低い励起光強度で１．３μｍ帯においてより高い利
得が得られることを確認した。

【０１３４】また、実施例２４から実施例２９において
は、コアにのみ塩素、臭素またはヨウ素をドープした
が、クラッドにも同時にドープしてもよい。

【０１３５】また、Ｐｒ³⁺にコードープ（ｃｏｄｏｐ
ｅ）するＹｂ³⁺，Ｎｄ³⁺，Ｅｒ³⁺の各濃度は０ｗｔ％よ
りも大きく３ｗｔ％以下の濃度範囲にあるいずれの濃度
であっても、塩素、臭素、ヨウ素の少なくとも一種類の
ハロゲン元素を添加することによって、利得係数を改善
することができることを確認した。

【０１３６】また、Ｙｂ³⁺，Ｎｄ³⁺，Ｅｒ³⁺の添加濃度
は上記の値に限定されるわけではない。さらに、希土類
イオンとしてはＰｒ³⁺，Ｙｂ³⁺，Ｎｄ³⁺，Ｅｒ³⁺に限定
されるわけではなく、他の希土類イオンの遷移において
も上記置換により量子効率の改善が計れる。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％以上で、
かつ前記コアガラスが２５モル％以下の含有率でＰｂＦ
₂ を含むことにより励起光のパワー密度を高くすること
ができ、また、コアのホスト材料であるフッ化物系ガラ
スのフッ素元素の一部が、少なくとも１種のハロゲン元
素に置換されているので、Ｐｒ³⁺の ¹Ｇ₄ から ³Ｈ₅ へ
の遷移の量子効率を向上させることができる。これによ
り、１．３１μｍ帯において１００ｍＷの励起光パワー
に対し、１０ｄＢ以上の利得を得ることができ、低損失
で高Δｎ化が可能な光増幅用光ファイバが作製できるの
で、利得係数および実効的な利得が向上し、実用化にと
って必須である半導体レーザ励起による光増幅器を構成
することができる。したがって光通信システムの低コス
ト化および高性能化が図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｐｒ³⁺エネルギダイヤグラムを示す図である。

【図２】励起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を示
す特性図である。

【図３】励起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を示
す特性図である。

【図４】本発明の光増幅器用光ファイバを適用し得る光
増幅器の構成図である。

【図５】コアガラスの組成を４９Ｚｒ−（２５−ｘ）Ｂ
ａＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −１８
ＬｉＦ（モル％）とし、クラッドガラスの組成を２３．
７ＺｒＦ₄ −２３．８ＨｆＦ₄ −２３．５ＢａＦ₂ −
２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃− ４．５ＡｌＦ₃ −４．５
ＮａＦ（モル％）とした実施例１の光ファイバにおける
ＰｂＦ₂ の添加量による比屈折率差の変化を示す特性図
である。

【図６】コアガラスの組成を（５９．５−０．５ｙ）Ｚ
ｒ−２ｙＢａＦ₂ −（３２．５−２．５ｙ）ＰｂＦ₂ −
３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −ｙＬｉＦ
（モル％）とした実施例３の光ファイバにおけるＬｉＦ
濃度（ｙモル％）に対するガラス転移温度、結晶化温度
および屈折率の変化を示す特性図である。

【図７】クラッドガラスの組成を４７．５ＺｒＦ₄ −２
３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５Ａ
ｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）とした実施例３の光ファ
イバのコア−クラッド間の比屈折率差ΔｎとＬｉＦ濃度
との関係を示す特性図である。

【図８】実施例３の光ファイバでコアに５００ｐｐｍの
Ｐｒ³⁺をドープしたものを用いたファイバアンプの増幅
特性を示すグラフである。

【図９】コアガラスを３５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −
（２５−ｘ）ＢａＦ₂ −１０ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４
ＡｌＦ₃ −ＬａＦ₃ （モル％）とした実施例７の光ファ
イバにおけるＰｂＦ₂ 濃度ｘモル％に対する結晶化温度
とガラス転移温度との差ΔＴ、および屈折率の変化を示
すグラフである。

【図１０】コアガラスを３５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −
（２５−ｘ）ＢａＦ₂ −１０ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４
ＡｌＦ₃ −ＬａＦ₃ （モル％）とし、クラッドガラスを
３５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −１０Ｓｒ
Ｆ₂ −５ＣｄＦ₂ −５ＡｌＦ₃ −５ＬａＦ₃ （モル％）
（ｎ_D ＝１．４９５）とした実施例７の光ファイバのＰ
ｂＦ₂ 濃度ｘモル％に対する比屈折率差を示すグラフで
ある。

【図１１】コアガラスを３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −
（２５−ｘ）ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４Ｇ
ａＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ（モル％）とした実施例１
３の光ファイバにおけるＰｂＦ₂ 濃度ｘモル％に対する
結晶化温度とガラス転移温度との差ΔＴ、および屈折率
の変化を示すグラフである。

【図１２】コアガラスを３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −
（２５−ｘ）ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −ｘＰｂＦ₂ −４Ｇ
ａＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ（モル％）とし、クラッド
ガラスを３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −１７ＢａＦ₂ −
１１ＳｒＦ₂ −５ＣｄＦ₂−４ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃ −４
ＮａＦ（モル％）（ｎ_D ＝１．４９５）とした実施例１
３の光ファイバにおける、ＰｂＦ₂ 濃度ｘモル％に対す
る比屈折率差を示すグラフである。

【図１３】コアガラスを３０ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −
１５ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −９ＰｂＦ₂ −ｘＧａＦ₃ −
（５−ｘ）ＡｌＦ₃ −４ＹＦ₃ −３ＮａＦ（モル％）と
した実施例１４の光ファイバのＧａＦ₃ 含有量に対する
屈折率の変化を示したグラフである。

【図１４】本実施例２４のミクストハライドガラス光フ
ァイバを使用した増幅器の１．３μｍ帯における利得の
励起光強度依存性を示す特性図であり、光ファイバのコ
アガラスの組成は４９ＺｒＦ₄ −１７ＢａＦ₂ −８Ｂａ
Ｃｌ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２．０ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ
₃ −１８ＬｉＦ（モル％）であり、クラッドガラスの組
成は４９ＺｒＦ₄ −１０ＢａＦ₂ −１５ＢｅＦ₂ −３．
５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −１８ＬｉＦ
（モル％）であり、比較のために、コアガラスの組成が
５３ＺｒＦ₄ −１６ＢａＦ₂ −１５ＰｂＦ₂ −３．５Ｌ
ａＦ₃ −２．０ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −８ＬｉＦ（モ
ル％）、クラッドガラスの組成が４７．５ＺｒＦ₄ −２
３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５Ａ
ｌＦ₃ −２０ＮａＦ（モル％）のものの特性も併せて示
す。

【符号の説明】

１励起光源２レンズ３光カプラ４信号源５光ファイバ６ピグテール７光スペクトルアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平4−155386 (32)優先日平４(1992)６月15日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平4−157058 (32)優先日平４(1992)６月16日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者森淳東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者須藤昭一東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/17 H01S 3/094 H01S 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コアとクラッドを有し、コアガラスに希
土類イオンを含むフッ化物ガラス系の光増幅器用光ファ
イバにおいて、コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％以上で、
かつ前記コアガラスが該コアガラスの２５モル％以下の
含有率でＰｂＦ₂ を含むことを特徴とする光増幅器用光
ファイバ。
【請求項２】ＰｂＦ₂ 濃度をｘモル％とし、前記コア
ガラスがＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２モル％、かつ
（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）の範囲で
含有することを特徴とする請求項１記載の光増幅器用光
ファイバ。
【請求項３】前記コアの母相がＺｒＦ₄ を５０〜６０
モル％、ＰｂＦ₂ を７〜２５モル％、ＢａＦ₂ を６〜１
９モル％、ＬａＦ₃ を１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ 、Ｙ
Ｆ₃ 、ＧｄＦ₃ 、ＬｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少な
くとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃ を１．５〜５モル
％、ＬｉＦを３〜１２モル％、かつその合計１００モル
％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする請
求項２記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項４】前記コアの母相が、ＩｎＦ₃ を１０〜４
０モル％、ＺｎＦ₂を２０〜５０モル％、ＢａＦ₂ を６
〜３０モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＰｂＦ₂ を
０〜２５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ ，
ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群から
選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＧａＦ₃
を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モ
ル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラ
スよりなることを特徴とする請求項１記載の光増幅器用
光ファイバ。
【請求項５】前記クラッドの母相が、ＩｎＦ₃ を１０
〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＢａＦ₂
を６〜３０モル％、ＳｒＦ₂ ５〜１５モル％、ＰｂＦ₂
を０〜２５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ
₃ ，ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃ よりなる群
から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、Ａｌ
Ｆ₃ またはＧａＦ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたは
ＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よ
りなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項
４記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項６】前記クラッドの母相が、ＺｒＦ₄ とＨｆ
Ｆ₄ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５
５モル％、ＢａＦ₂ を１８〜２８モル％、ＬａＦ₃ を
１．５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，Ｌｕ
Ｆ₃ よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、Ａｌ
Ｆ₃ を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつそ
の合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなるこ
とを特徴とする請求項４記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項７】前記コアの母相が、ＩｎＦ₃ を１０〜４
０モル％、ＺｎＦ₂を２０〜５０モル％、ＰｂＦ₂ を５
〜２５モル％、ＢａＦ₂ を６〜１９モル％、ＳｒＦ₂ を
５〜１５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ₃ を
０〜１０モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ
₃ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル
％、ＡｌＦ₃ を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０
〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ
化物ガラスよりなることを特徴とする請求項１記載の光
増幅器用光ファイバ。
【請求項８】前記クラッドの母相が、ＩｎＦ₃ を１０
〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０モル％、ＰｂＦ₂
を５〜２５モル％、ＢａＦ₂ を６〜１９モル％、ＳｒＦ
₂ を５〜１５モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＬａＦ
₃ を０〜１０モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，Ｌ
ｕＦ₃ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４
モル％、ＡｌＦ₃ を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦ
を０〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなる
フッ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項７記載
の光増幅器用光ファイバ。
【請求項９】前記クラッドの母相がＺｒＦ₄ とＨｆＦ
₄ よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５
モル％、ＢａＦ₂ を１８〜２８モル％、ＬａＦ₃ を１．
５〜６モル％、ＳｃＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ ，ＬｕＦ₃
よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ₃
を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選
ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合
計１００モル％よりなるフッ化物ガラスに代えたことを
特徴とする請求項７記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項１０】コアとクラッドを有し、コアガラスに
希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の光増幅器用光フ
ァイバにおいて、前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハ
ロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されている
ことを特徴とする光増幅器用光ファイバ。
【請求項１１】前記ハロゲン元素が、塩素、臭素また
はヨウ素であることを特徴とする請求項１０記載の光増
幅器用光ファイバ。
【請求項１２】前記希土類イオンが、Ｐｒ³⁺，Ｐｒ³⁺
−Ｙｂ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｎｄ³⁺，およびＰｒ³⁺−Ｅｒ³⁺から
なる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項
１または１０記載の光増幅器用光ファイバ。
【請求項１３】コア半径が１．９５μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１または１０記載の光増幅器用光
ファイバ。