JP2772349B2 - 光増幅器用光ファイバ - Google Patents
光増幅器用光ファイバInfo
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Description
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。
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。
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。
に使用される1.31μmではNd3+イオンのExci
ted State Absorption(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.
Vacha and M.G.Drexhage,
“Electron.Lett.” (vol.24,
1988,p.28)またはY.Miyajima,
T.Komukai, Y.Sugawa and
Y.Katsuyama,“Technical Di
gest Optical FiberCommuni
cation Conference ’90 San
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。
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.Snitzer and G.
H.Sigel “Technical Digest
Optical Fiber Communicat
ion Conference ’91 San Di
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。
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。
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.Horiguchi a
nd S.Takahashi, Electroni
cs Letters, vol.27, No.2
2, pp.1995〜1996,1991)。
に25mWという高い励起光パワーが必要になる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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Tomozawa and Poremus
編Treatise on Materials Sc
ience and Technology volu
me26,第4章, Academic Press,
Inc. 1985等を参照)。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ア(c)とクラッド(f)、(g)の組み合せが好適で
ある。
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。
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。
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。
であり、1.95μm以下が好適である。
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。
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
et,IEEE Journalof Quantum
Electronics vol.26,No.1
0,p.1788,1990)。
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,νP 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/ηPは
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。
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。
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。
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。
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。
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Tomozawaand Poremus編
Treatise on Materials Sc
ience and Technology volu
me26,第4章,Academic Press,I
nc.1985等を参照)のガラスを用いてもよい。
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。
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。
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nD はLiF濃度3〜12モル%に対応して、1.
58〜1.52の値となる。
7.5ZrF4 −23.5BaF2 −2.5LaF3 −
2YF3 −4.5AlF3 −20NaF(モル%)の組
成のガラス(nD =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。
%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。
−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。
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。
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(nD )はP
bF2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
5InF3 −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(nD =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。
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(nD =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。
のコアにYb 3000ppm,Pr 500ppm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。
バのコアにEr 3000ppm,Pr 500ppm
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。
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。
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。
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(nD )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(nD =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。
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
(nD )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(nD =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。
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(nD =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。
イバのコアにYb 3000ppm,Pr 500pp
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。
イバのコアにEr 3000ppm,Pr 500pp
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。
イバのコアにNd 3000ppm,Pr 500pp
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
得を求める。
バの利得の励起光強度依存性を示した特性図である。
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。
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。
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。
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(numerical aper
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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
a and Doremus編“Treatiseon
materials science and te
chnology”,volume.26,第4章,A
cademic Press,Inc.1985年、ま
たは、Aggarwa1 and Lu編 “Fluo
ride glass fiber optics”,
第1章,Academic Press,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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
す特性図である。
す特性図である。
増幅器の構成図である。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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%)
(nD =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。
(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。
(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%)(nD =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。
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。
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。
Claims (13)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4227630A JP2772349B2 (ja) | 1991-08-26 | 1992-08-26 | 光増幅器用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21356891 | 1991-08-26 | ||
JP3-213568 | 1991-08-26 | ||
JP7439492 | 1992-03-30 | ||
JP4-101424 | 1992-04-21 | ||
JP10142492 | 1992-04-21 | ||
JP4-155386 | 1992-06-15 | ||
JP15538692 | 1992-06-15 | ||
JP4-74394 | 1992-06-16 | ||
JP4-157058 | 1992-06-16 | ||
JP15705892 | 1992-06-16 | ||
JP4227630A JP2772349B2 (ja) | 1991-08-26 | 1992-08-26 | 光増幅器用光ファイバ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0669584A JPH0669584A (ja) | 1994-03-11 |
JP2772349B2 true JP2772349B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=27551296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4227630A Expired - Lifetime JP2772349B2 (ja) | 1991-08-26 | 1992-08-26 | 光増幅器用光ファイバ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2772349B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5856882A (en) * | 1995-02-15 | 1999-01-05 | Hoya Corporation | Optical fibers and optical fiber amplifiers |
JP4032648B2 (ja) * | 1998-04-22 | 2008-01-16 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ増幅器およびこれに用いられる光ファイバ |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP4227630A patent/JP2772349B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0669584A (ja) | 1994-03-11 |
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