JP2977914B2 - 増幅用光ファイバ - Google Patents
増幅用光ファイバInfo
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- JP2977914B2 JP2977914B2 JP2417996A JP41799690A JP2977914B2 JP 2977914 B2 JP2977914 B2 JP 2977914B2 JP 2417996 A JP2417996 A JP 2417996A JP 41799690 A JP41799690 A JP 41799690A JP 2977914 B2 JP2977914 B2 JP 2977914B2
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムで使用
されている1.30μm 帯で発振するファイバレーザや、同
波長で動作し高信号利得を有する増幅器に用いる増幅用
光ファイバに関するものである。
されている1.30μm 帯で発振するファイバレーザや、同
波長で動作し高信号利得を有する増幅器に用いる増幅用
光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ここ２〜３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、その固有な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、1.55μm 帯用光通信システムへの応力が
進められている。希土類ドープ光ファイバ増幅器は、高
利得で偏波に依存しない利得特性を有し、また低い雑音
指数を持ち、広帯域な波長特性を持つので、光通信シス
テム内で使用さる増幅器として極めて有効である。石英
光ファイバの波長分散が零となる1.30μm 帯は、1.55μ
m 帯とともに光通信システムでは重要な波長帯域であ
り、Nd3+イオンをドープした石英光ファイバおよびフッ
化物光ファイバを用い、増幅特性の研究が行われてい
る。しかし、石英ガラス中では、1.30μm 付近でエキサ
イテッド・ステート・アブソープション(Excited State
Absorption)が大きく増幅作用は確認されていない。ま
た、フッ化物光ファイバにおいて1.32μm 以上の波長域
で増幅作用は確認されているものの、やはりエキサイテ
ッド・ステート・アブソープションのため1.30μm 付近
での増幅は確認されていない。 （参考文献：(1) W.J.Miniscalco, L.J.Andrews, B.A.T
homson, R.S.Quinby, L.J.B.Vacha and M.G.Drexhage,
Electron. Lett. Vol.24, (1988) P.28 (2) Y.Miyajima, T.Komukai Y.Sugawa and Y.Katsuyama
Tech.Dig. Optical Fiber Communication Conf. '90,
SonFrancisco, 1990, PD16.)このような状況から、1.30
μm 付近で利得の得られる光増幅器が望まれているとこ
ろである。
類イオン、特にEr3+イオンをドープし、その固有な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、1.55μm 帯用光通信システムへの応力が
進められている。希土類ドープ光ファイバ増幅器は、高
利得で偏波に依存しない利得特性を有し、また低い雑音
指数を持ち、広帯域な波長特性を持つので、光通信シス
テム内で使用さる増幅器として極めて有効である。石英
光ファイバの波長分散が零となる1.30μm 帯は、1.55μ
m 帯とともに光通信システムでは重要な波長帯域であ
り、Nd3+イオンをドープした石英光ファイバおよびフッ
化物光ファイバを用い、増幅特性の研究が行われてい
る。しかし、石英ガラス中では、1.30μm 付近でエキサ
イテッド・ステート・アブソープション(Excited State
Absorption)が大きく増幅作用は確認されていない。ま
た、フッ化物光ファイバにおいて1.32μm 以上の波長域
で増幅作用は確認されているものの、やはりエキサイテ
ッド・ステート・アブソープションのため1.30μm 付近
での増幅は確認されていない。 （参考文献：(1) W.J.Miniscalco, L.J.Andrews, B.A.T
homson, R.S.Quinby, L.J.B.Vacha and M.G.Drexhage,
Electron. Lett. Vol.24, (1988) P.28 (2) Y.Miyajima, T.Komukai Y.Sugawa and Y.Katsuyama
Tech.Dig. Optical Fiber Communication Conf. '90,
SonFrancisco, 1990, PD16.)このような状況から、1.30
μm 付近で利得の得られる光増幅器が望まれているとこ
ろである。
【０００３】本発明は、1.30μm 帯で発振するファイバ
ーレーザや、1.30μm 帯用光通信システムにおいて、信
号を増幅する光ファイバ増幅器を提供することにある。
ーレーザや、1.30μm 帯用光通信システムにおいて、信
号を増幅する光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、1.30μm 帯で
レーザ発信を起こさせるために必要なアクティブイオン
としてCr4+イオンを使用する。またCr4+イオンを含有す
るファイバガラス材料としてSn, Pb, Ｐ，Ｆ，Ｏイオン
からなる比較的低融点を有するガラスを用いる。従来、
フォルステライト（Mg2SiO4)結晶中にCr4+イオンを添加
したレーザ母材を用いて1.30μm 帯でのレーザ発振が行
われているが（参考文献：V.Petricevic, S.K.Gayen, a
nd R.R.Alfano; Appl. Opt., Vol.28, P.1609 (1989))
、ガラス中にCr4+イオンを存在させ、1.30μm 帯で発
振するガラスレーザは知られていない。Crイオンは高温
では低酸化数状態（たとえばCr3+状態) が安定なため60
0 ℃以上に融点を持つガラス中には、Cr4+の状態でCrイ
オンをドープすることは困難であり、これまでCr4+イオ
ンを含有するファイバレーザおよびファイバ増幅器は作
製されていなかった。
レーザ発信を起こさせるために必要なアクティブイオン
としてCr4+イオンを使用する。またCr4+イオンを含有す
るファイバガラス材料としてSn, Pb, Ｐ，Ｆ，Ｏイオン
からなる比較的低融点を有するガラスを用いる。従来、
フォルステライト（Mg2SiO4)結晶中にCr4+イオンを添加
したレーザ母材を用いて1.30μm 帯でのレーザ発振が行
われているが（参考文献：V.Petricevic, S.K.Gayen, a
nd R.R.Alfano; Appl. Opt., Vol.28, P.1609 (1989))
、ガラス中にCr4+イオンを存在させ、1.30μm 帯で発
振するガラスレーザは知られていない。Crイオンは高温
では低酸化数状態（たとえばCr3+状態) が安定なため60
0 ℃以上に融点を持つガラス中には、Cr4+の状態でCrイ
オンをドープすることは困難であり、これまでCr4+イオ
ンを含有するファイバレーザおよびファイバ増幅器は作
製されていなかった。
【０００５】
【実施例】図１は (16.94)Sn−(1.03)Pb−(16.26) Ｐ−
(15.65) Ｆ−(50.12原子％) ＯガラスにCr原子を0.5 wt
％ドープしたガラスの吸収スペクトル（破線）および1.
06μm のNd−YAG レーザで励起した場合に得られた蛍光
スペクトル（実線）を示す。測定に使用したガスラ試料
は、原料としてSnF2, SnO, PbF2, NH4H2PO4, CrO3 を所
定量に秤量し、100gのバッチを容易し、白金ルツボを用
い、酸素ガスおよびアルゴンガスの混合ガス雰囲気（酸
素濃度10％) で、450 ℃で１時間溶融し、120 ℃に予加
熱した金属鋳型にキャスティングした後、室温まで徐冷
して作製した。蛍光スペクトルは波長1.15μm 付近にピ
ークを持ち、1.5 μm の波長域にまで及んでいることが
わかる。また吸収帯は0.97μm から1.1 μm までほぼ平
らな吸収強度を有していることがわかる。この吸収帯お
よび蛍光帯は、ガラス中に存在するCr4+イオンによるも
のである。ドープされたCr6+イオンがガラス溶融過程で
還元され、４価になったものである。雰囲気中の酸素ガ
スは、この還元反応の進行を制御するために必要であ
り、酸素分圧が無いとドープしたCr6+イオンは、すべて
Cr3+イオンにまで還元されてしまう。ガラスの溶融温度
が600 ℃以上になると、酸素分圧を上げてもCr3+への還
元の進行を抑制することはできない。Cr4+イオンを生成
できたのは、ガラス母体として低融点を有する該ガラス
組成を用いたためである。ロッドインチューブ法で作製
したCrイオンを0.5 wt％含んだコアガラス組成(14.94)S
n −(3.03)Pb−(16.26) Ｐ−(15.65) Ｆ−(50.12原子パ
ーメント）Ｏ、クラッドガラス組成（16.94)Sn−(1.03)
Pb−(16.26) Ｐ−(15.65) Ｆ−(50.12原子パーセント）
Ｏのファイバ（コア径５μm)を用いて、レーザ発振およ
び1.30μm 帯における光信号増幅実験を行った。励起波
長は1.06μm (Nd : YAG レーザ) および0.98μm （InGa
As／GaAs半導体レーザ）の二つの波長で行った。この結
果、1.30μm でのレーザ発振および1.30μm の光信号の
増幅作用を確認することができた。増幅利得は20dBであ
った。また図２に示すように、レーザ発振が確認できた
波長域は1.23μm 〜1.35μm であった。ここで用いたP
b, Sn, Ｐの陽イオンからなるオキシフルオライドガラ
スは、陽イオンSn, Pb, Ｐの原子濃度が０≦Pb≦７（原
子パーセント）、42≦Sn≦62（原子パーセント）、29≦
Ｐ≦58（原子パーセント）であり、ＦおよびＯの原子比
が０＜Ｆ／Ｏ≦0.5 の場合、結晶化に対し安定であり、
ファイバ用ガラスとして用いることができるが、上記原
子濃度以外のガラス組成域では、ファイバガラスとして
適さない。したがって、コアおよびクラッドガラスの組
成は、上記組成範囲のものを選ばなければならない。ま
た、コアおよびクラッドガラスの組成は、この実施例で
用いたものに限定されるものではない。
(15.65) Ｆ−(50.12原子％) ＯガラスにCr原子を0.5 wt
％ドープしたガラスの吸収スペクトル（破線）および1.
06μm のNd−YAG レーザで励起した場合に得られた蛍光
スペクトル（実線）を示す。測定に使用したガスラ試料
は、原料としてSnF2, SnO, PbF2, NH4H2PO4, CrO3 を所
定量に秤量し、100gのバッチを容易し、白金ルツボを用
い、酸素ガスおよびアルゴンガスの混合ガス雰囲気（酸
素濃度10％) で、450 ℃で１時間溶融し、120 ℃に予加
熱した金属鋳型にキャスティングした後、室温まで徐冷
して作製した。蛍光スペクトルは波長1.15μm 付近にピ
ークを持ち、1.5 μm の波長域にまで及んでいることが
わかる。また吸収帯は0.97μm から1.1 μm までほぼ平
らな吸収強度を有していることがわかる。この吸収帯お
よび蛍光帯は、ガラス中に存在するCr4+イオンによるも
のである。ドープされたCr6+イオンがガラス溶融過程で
還元され、４価になったものである。雰囲気中の酸素ガ
スは、この還元反応の進行を制御するために必要であ
り、酸素分圧が無いとドープしたCr6+イオンは、すべて
Cr3+イオンにまで還元されてしまう。ガラスの溶融温度
が600 ℃以上になると、酸素分圧を上げてもCr3+への還
元の進行を抑制することはできない。Cr4+イオンを生成
できたのは、ガラス母体として低融点を有する該ガラス
組成を用いたためである。ロッドインチューブ法で作製
したCrイオンを0.5 wt％含んだコアガラス組成(14.94)S
n −(3.03)Pb−(16.26) Ｐ−(15.65) Ｆ−(50.12原子パ
ーメント）Ｏ、クラッドガラス組成（16.94)Sn−(1.03)
Pb−(16.26) Ｐ−(15.65) Ｆ−(50.12原子パーセント）
Ｏのファイバ（コア径５μm)を用いて、レーザ発振およ
び1.30μm 帯における光信号増幅実験を行った。励起波
長は1.06μm (Nd : YAG レーザ) および0.98μm （InGa
As／GaAs半導体レーザ）の二つの波長で行った。この結
果、1.30μm でのレーザ発振および1.30μm の光信号の
増幅作用を確認することができた。増幅利得は20dBであ
った。また図２に示すように、レーザ発振が確認できた
波長域は1.23μm 〜1.35μm であった。ここで用いたP
b, Sn, Ｐの陽イオンからなるオキシフルオライドガラ
スは、陽イオンSn, Pb, Ｐの原子濃度が０≦Pb≦７（原
子パーセント）、42≦Sn≦62（原子パーセント）、29≦
Ｐ≦58（原子パーセント）であり、ＦおよびＯの原子比
が０＜Ｆ／Ｏ≦0.5 の場合、結晶化に対し安定であり、
ファイバ用ガラスとして用いることができるが、上記原
子濃度以外のガラス組成域では、ファイバガラスとして
適さない。したがって、コアおよびクラッドガラスの組
成は、上記組成範囲のものを選ばなければならない。ま
た、コアおよびクラッドガラスの組成は、この実施例で
用いたものに限定されるものではない。
【０００６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の増幅用光
ファイバによれば、1.30μm 帯において光信号の増幅が
可能であるので、1.30μm 帯用光通信システムにおいて
も、1.55μm 帯用光通信システムと同様、光ファイバ増
幅器を用いたシステムの経済化、安定化を図ることがで
きるという利点がある。また本発明の増幅用光ファイバ
を用いたファイバレーザは1.23μm 〜1.35μm という幅
広い発振波長域を有するので、波長チューナブルな光源
として幅広い分野に応用できるという利点もある。
ファイバによれば、1.30μm 帯において光信号の増幅が
可能であるので、1.30μm 帯用光通信システムにおいて
も、1.55μm 帯用光通信システムと同様、光ファイバ増
幅器を用いたシステムの経済化、安定化を図ることがで
きるという利点がある。また本発明の増幅用光ファイバ
を用いたファイバレーザは1.23μm 〜1.35μm という幅
広い発振波長域を有するので、波長チューナブルな光源
として幅広い分野に応用できるという利点もある。
【図１】Sn−Pb−Ｐ−Ｆ−ＯガラスにドープされたCrイ
オンの吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルを示す図で
ある。
オンの吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルを示す図で
ある。
【図２】CrドープSn−Pb−Ｐ−Ｆ−Ｏガラスファイバレ
ーザの発振特性を示す図である。
ーザの発振特性を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−18935（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−154646（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00 G02B 6/00 376 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 Crイオンが添加されたSn, Pb, Ｐ，Ｆお
よびＯイオンからなるガラスをコア材料とし、Sn, Pb,
Ｐ，ＦおよびＯイオンからなるガラスをクラッド材料と
したことを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２】 コアおよびクラッドガラスを構成する陽
イオンSn, Pb,Ｐの原子濃度が０≦Pb≦７（原子パーセ
ント）、42≦Sn≦62（原子パーセント）、29≦Ｐ≦58
（原子パーセント）であり、F およびＯの原子比が０＜
Ｆ／Ｏ≦0.5 となるガラスをコアおよびクラッドガラス
としたことを特徴とする請求項１に記載の増幅用光ファ
イバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417996A JP2977914B2 (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 増幅用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417996A JP2977914B2 (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 増幅用光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219345A JPH04219345A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2977914B2 true JP2977914B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=18525973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2417996A Expired - Fee Related JP2977914B2 (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 増幅用光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977914B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003100926A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-12-04 | Photon-X, Inc. | Cr4+DOPED CRYSTAL STRIP-LOADED OPTICAL WAVEGUIDE AMPLIFIERS FOR BROADBAND OPTICAL AMPLIFICATION AROUND 1310 NM |
-
1990
- 1990-12-14 JP JP2417996A patent/JP2977914B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04219345A (ja) | 1992-08-10 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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