JP3005074B2 - Fiber amplifier, fiber laser, waveguide device amplifier, and waveguide device laser - Google Patents

Fiber amplifier, fiber laser, waveguide device amplifier, and waveguide device laser

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JP3005074B2 JP3161785A JP16178591A JP3005074B2 JP 3005074 B2 JP3005074 B2 JP 3005074B2 JP 3161785 A JP3161785 A JP 3161785A JP 16178591 A JP16178591 A JP 16178591A JP 3005074 B2 JP3005074 B2 JP 3005074B2
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稔 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は1.3μm帯での光増幅
等に使用されるファイバ増幅器、導波路素子増幅器、フ
ァイバレーザ及び導波路素子レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber amplifier, a waveguide device amplifier, a fiber laser, and a waveguide device laser used for optical amplification in a 1.3 .mu.m band.

【0002】[0002]

【従来の技術】希土類元素を活性物質として添加した光
機能性ガラスは、一般に1.310±0.025μmの
範囲で行われる波長1.3μm帯での光通信に使用する
ファイバ増幅器、ファイバセンサ及びファイバレーザそ
の他の光能動装置への応用が考えられている。例えば、
活性物質としてプラセオジムイオン(Pr3+)を添加し
た弗化物ガラスからなる光ファイバによって波長1.3
μm帯での光増幅を実現できるとの報告がなされている
(OFC '90 Post Deadline Papers(PD2-1) )。
2. Description of the Related Art An optical functional glass to which a rare earth element is added as an active material is generally used for a fiber amplifier, a fiber sensor, and a fiber used for optical communication in a 1.3 μm band in a range of 1.310 ± 0.025 μm. Applications to fiber lasers and other optically active devices are being considered. For example,
A wavelength of 1.3 is formed by an optical fiber made of fluoride glass to which praseodymium ion (Pr 3+ ) is added as an active substance.
It has been reported that optical amplification in the μm band can be realized (OFC '90 Post Deadline Papers (PD2-1)).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の報告に
示されるPr3+を添加した弗化物ガラスらなる光ファイ
バでは、増幅効率が極めて悪いといった問題があった。
However, the optical fiber made of fluoride glass doped with Pr 3+ shown in the above report has a problem that the amplification efficiency is extremely low.

【0004】[0004]

【0005】[0005]

【0006】[0006]

【0007】そこで、本発明は、Pr3+を添加した光機
能性ガラスであって、波長1.3μm帯での高い効率の
発光・光増幅を可能にする光機能性ガラスを実現し、上
記光機能性ガラスを用いた光ファイバを備える光能動装
置を構成して、上記光ファイバを用いたファイバ増幅器
及びファイバレーザを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has realized an optical functional glass to which Pr 3+ is added, which is capable of emitting and amplifying light with high efficiency in a 1.3 μm wavelength band. An object of the present invention is to provide an optical active device including an optical fiber using an optical functional glass and to provide a fiber amplifier and a fiber laser using the optical fiber.

【0008】さらに、本発明は、上記光機能性ガラスを
用いた導波路素子を備える光能動装置を構成して、上記
導波路素子を用いた導波路素子増幅器及び導波路素子レ
ーザを提供することを目的とする。
Further, the present invention provides an optical active device having a waveguide element using the above-mentioned optically functional glass, and provides a waveguide element amplifier and a waveguide element laser using the above-mentioned waveguide element. With the goal.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記課題の解決のため鋭意研究を重ねた結果、波長1.3
μm帯でのPr3+の光増幅効率を高め得る光機能性ガラ
スを見出した。
The present inventor has conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, has found that the wavelength is 1.3.
We have found an optically functional glass that can increase the optical amplification efficiency of Pr 3+ in the μm band.

【0010】本発明に用いられる光機能性ガラスでは、
プラセオジムイオン(Pr3+)を活性物質としてホスト
ガラス(マトリックスガラス)に添加する。この場合、
ホストガラスとして弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラ
スを用いる。
In the optical functional glass used in the present invention,
Praseodymium ion (Pr 3+ ) is added as an active substance to the host glass (matrix glass). in this case,
Fluorophosphate glass or phosphate glass is used as the host glass.

【0011】上記の光機能性ガラスによれば、波長約
1.0μm以下の励起光によってホストガラス中のPr
3+を励起することができるばかりでなく、この結果波長
1.3μm帯での発光、光増幅等に適したガラスを実現
できることが後述のように判明した。
According to the above-mentioned optically functional glass, Pr in the host glass is excited by excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less.
As described later, it was found that not only 3+ can be excited, but also a glass suitable for light emission in the 1.3 μm band, optical amplification, and the like can be realized.

【0012】上記の現象に関し、本発明者は次のような
仮説を立てて検討した。
The present inventor has made the following hypothesis regarding the above-mentioned phenomena.

【0013】図1はPr3+のエネルギー準位図である。
活性物質としてPr3+を添加した光機能性ガラスに導入
された波長約1.0μmの励起光は、Pr3+を励起して
準位34 から準位 14 への電子遷移を発生させる。
この結果、準位 14 と準位35 との間に反転分布が
形成され、遷移 14 35 に対応する波長1.3μ
m帯の輻射が可能になる。この場合、ホストガラスとし
て弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスを使用している
ので、ホストガラスとして弗化物ガラス等を使用した場
合に比較してPr3+の存在するサイトの非対称性が増大
しているものと考えられる。したがって、上記の光機能
性ガラスでは、Pr3+のエネルギー準位の非対称性を増
大させることができ、本来禁制されている遷移 14
35 に対応する誘導放出断面積σを増大させることが
できるものと考えられる。よって、上記の光機能性ガラ
スでは、波長1.3μm帯光の存在によって誘導放出光
を効果的に発生させることができ、この帯域での発光・
光増幅の効率を高めることができるものと考えられる。
FIG. 1 is an energy level diagram of Pr 3+ .
Excitation light having a wavelength of about 1.0 μm introduced into the optically functional glass to which Pr 3+ is added as an active substance excites Pr 3+ to cause an electron transition from level 3 H 4 to level 1 G 4 . generate.
As a result, wavelength inversion between the level 1 G 4 and level 3 H 5 is formed, corresponding to the transition 1 G 43 H 5 1.3μ
m-band radiation becomes possible. In this case, since the fluorophosphate glass or the phosphate glass is used as the host glass, the asymmetry of the site where Pr 3+ exists is increased as compared with the case where the fluoride glass or the like is used as the host glass. It is thought that there is. Therefore, in the above-mentioned optically functional glass, the asymmetry of the energy level of Pr 3+ can be increased, and the originally forbidden transition 1 G 4
It is considered that the stimulated emission cross section σ corresponding to 3 H 5 can be increased. Therefore, in the above-mentioned optical functional glass, stimulated emission light can be effectively generated by the presence of light in the 1.3 μm band, and light emission and light emission in this band can be obtained.
It is considered that the efficiency of optical amplification can be increased.

【0014】上記の仮説が適切なものであるかどうかは
不明である。いずれにせよ、本発明者の実験・検討によ
れば、弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスをホストガ
ラスとしてこれにPr3+を活性物質として添加すること
により、Pr3+による波長1.3μm帯での発光・光増
幅の効率を高める有望なガラスが得られた。
It is unclear whether the above hypothesis is appropriate. In any case, according to the experiments and studies conducted by the present inventors, by adding it to Pr 3+ hydrofluoric phosphate glass or phosphate glass as a host glass as active substance, a wavelength 1.3μm band by Pr 3+ A promising glass was obtained that would increase the efficiency of light emission and light amplification in the system.

【0015】上記の光機能性ガラスは光伝送路用の素材
として用いられ、例えばこのガラスから形成した平面導
波路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光
機能性ガラスからなるコアを備えた光ファイバを作製す
ることが、長尺の光伝送路を得る上では望ましく、また
波長1.3μm帯の光能動装置を得る上でも望ましい。
即ち、上記ような光機能性ガラスは、これをコアとした
光ファイバを作製することにより、ファイバレーザ、フ
ァイバ増幅器、ファイバ検出器等の各種光能動装置への
応用が可能になる。
The above-mentioned optically functional glass is used as a material for an optical transmission line. For example, the optically functional glass may be formed in a waveguide element having a planar waveguide made of this glass. It is desirable to manufacture an optical fiber having a core in order to obtain a long optical transmission line, and also to obtain an optical active device in a wavelength band of 1.3 μm.
That is, the optical functional glass as described above can be applied to various optical active devices such as a fiber laser, a fiber amplifier, and a fiber detector by producing an optical fiber having the optical functional glass as a core.

【0016】上記光ファイバの具体的製法としては、2
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。
As a specific method for manufacturing the above optical fiber, 2
Known production methods such as a crucible method, a built-in casting method, and a rod-in-tube method can be used.

【0017】上記光ファイバの具体的構造としては、シ
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を5μm以下、比屈折率差を1%以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を8μm程度、比屈折率差を
0.3%程度とすることも可能である。
The specific structure of the optical fiber is desirably a single mode fiber, the core diameter is preferably 5 μm or less, and the relative refractive index difference is desirably 1% or more. However, even a multimode fiber can be used depending on the application. Further, considering the connection with the existing fiber, it is possible to make the core diameter about 8 μm and the relative refractive index difference about 0.3%.

【0018】本発明に用いられる光能動装置は、上記光
ファイバと、活性物質のPr3+を励起するために波長約
1.0μm以下の励起光を発生するレーザ等の励起光源
と、励起光を励起光源から光ファイバ内に入射させるカ
プラ等の励起光結合手段とを備える。
The optical active device used in the present invention comprises an optical fiber, an excitation light source such as a laser for generating an excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less for exciting the active substance Pr 3+ , and an excitation light. And an excitation light coupling means such as a coupler for causing the light from the excitation light source to enter the optical fiber.

【0019】上記の光能動装置によれば、励起光結合手
段により光ファイバ内に導入された波長約1.0μm以
下の励起光によってPr3+が励起される。この励起され
たPr3+の一部又は多くは、光ファイバ内に存在する波
長1.3μm帯の信号光等に誘導されて、遷移 14
35 に対応する放射光を高い効率で発生し、この帯域
での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸
機能の発揮を容易にする。
According to the optical active device described above, Pr 3+ is excited by the excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less introduced into the optical fiber by the excitation light coupling means. Part or most of the excited Pr 3+ is guided by a signal light in the 1.3 μm band existing in the optical fiber, and a transition 1 G 4
It emits radiated light corresponding to 3 H 5 with high efficiency, and facilitates various functions such as an optical amplification function, an optical switch function, and an optical sensor function in this band.

【0020】本発明のファイバ増幅器は、上記光能動装
置と、波長1.3μm帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。
A fiber amplifier according to the present invention comprises the above-mentioned optical active device and signal light coupling means such as a coupler for guiding signal light in the 1.3 μm band into the optical fiber.

【0021】上記のファイバ増幅器によれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長約1.0μm
以下の励起光によってPr3+が励起される。この励起さ
れたPr3+の一部又は多くは、これと同時に信号光結合
手段によって光ファイバ内に導入された波長1.3μm
帯の信号光等に誘導されて放射光を発生し、波長1.3
μm帯での光増幅が可能になる。
According to the above fiber amplifier, the wavelength of about 1.0 μm introduced into the fiber by the pumping light coupling means.
Pr 3+ is excited by the following excitation light. Part or most of the excited Pr 3+ is simultaneously supplied to the optical fiber by the signal light coupling means at a wavelength of 1.3 μm.
The light is guided by the signal light in the band to generate the emitted light, and the wavelength is 1.3.
Optical amplification in the μm band becomes possible.

【0022】本発明のファイバレーザは、上記光能動装
置と、上記光ファイバ内からの波長1.3μm帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。
A fiber laser according to the present invention comprises the above-mentioned optical active device and a resonator structure for feeding back light in or near the 1.3 μm wavelength band from the inside of the optical fiber to the optical fiber.

【0023】上記のファイバレーザによれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長約1.0μm
以下の励起光によってPr3+が励起される。この励起さ
れたPr3+の一部又は多くは、これと同時に光ファイバ
内に導入された波長1.3μm帯の信号光等に誘導され
て、放射光を発生し、波長1.3μm帯でのレーザ発振
が可能になる。
According to the above fiber laser, the wavelength of about 1.0 μm introduced into the fiber by the excitation light coupling means.
Pr 3+ is excited by the following excitation light. Part or most of the excited Pr 3+ is simultaneously guided to a signal light in the 1.3 μm band introduced into the optical fiber to generate radiated light, and emits light in the 1.3 μm band. Laser oscillation becomes possible.

【0024】上記光ファイバを導波路素子に置き換えれ
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
If the above optical fiber is replaced with a waveguide element, a very small waveguide element amplifier, waveguide element laser or other optical active device can be constructed.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below.

【0026】まず、組成16Al(PO3 3 −10L
2 O−42LiF−32BaF2 (mol%)に対応
する弗燐酸塩ガラスの原料を準備し、これらと共に活性
物質となるPr6 11を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後の急令によってガラスされた。
First, the composition 16Al (PO 3 ) 3 -10 L
Raw materials for fluorophosphate glass corresponding to i 2 O-42LiF-32BaF 2 (mol%) were prepared, and a predetermined amount of Pr 6 O 11 as an active substance was mixed therewith. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere, and then glassed by a sudden command.

【0027】また、組成ZrO2 −4SrO−15Na
2 O−15Al2 3 −65P2 5 (mol%)に対
応する燐酸塩ガラスの原料を準備し、これらと共に活性
物質であるPr6 11を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後の急令によってガラスされた。
The composition ZrO 2 -4SrO-15Na
Raw materials for phosphate glass corresponding to 2 O-15 Al 2 O 3 -65 P 2 O 5 (mol%) were prepared, and a predetermined amount of Pr 6 O 11 as an active substance was mixed therewith. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere, and then glassed by a sudden command.

【0028】さらに比較のため、組成53.5ZrF4
−20BaF2 −3.5LaF3 −3.0AlF3 −2
0NaF(mol%)に対応する弗化物ガラスの原料を
準備し、これらと共に活性物質であるPrF3 を所定量
混合した。混合された原料は、不活性雰囲気下、白金る
つぼ中で溶融され、その後の急令によってガラスされ
た。
For further comparison, the composition 53.5 ZrF 4
-20BaF 2 -3.5LaF 3 -3.0AlF 3 -2
Fluoride glass raw materials corresponding to 0NaF (mol%) were prepared, and a predetermined amount of PrF 3 as an active substance was mixed therewith. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere, and then glassed by a sudden command.

【0029】なお、Pr6 11及びPrF3 の混合量
は、上記3種の光機能性ガラス中のPr3+の濃度が50
0ppmとなるように調節してある。
Incidentally, the mixing amount of Pr 6 O 11 and PrF 3 is such that the concentration of Pr 3+ in the above three types of optical functional glass is 50%.
It has been adjusted to be 0 ppm.

【0030】この光機能性ガラスの光増幅特性を評価す
るため、下記のようにしてファイバを作製した。まず、
上記3種の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガ
ラスロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも
屈折率が低くなる組成でPr3+を含まないクラッド用の
ガラスパイプを準備する。その後、これらガラスロッド
とガラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイバ
に線引きする。この結果、コア直径が4μmで、その外
径が125μmで、比屈折率差が約0.6%のシングル
モードファイバが得られた。このシングルモードファイ
バは、測定のため長さ8mの光ファイバ試料に切り出さ
れた。
In order to evaluate the optical amplification characteristics of the optically functional glass, a fiber was manufactured as follows. First,
The above three types of optical functional glass are formed into a rod shape to obtain a glass rod for a core. Further, a clad glass pipe having a composition having a lower refractive index than the core glass rod and containing no Pr 3+ is prepared. Thereafter, the glass rod and the glass pipe are formed into a preform, and are drawn into an optical fiber. As a result, a single mode fiber having a core diameter of 4 μm, an outer diameter of 125 μm, and a relative refractive index difference of about 0.6% was obtained. This single mode fiber was cut into an optical fiber sample having a length of 8 m for measurement.

【0031】図2はこうして得られた光ファイバ30を
拡大して示した図である。光ファイバ30は、活性物質
であるPr3+を添加した弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩
ガラスからなるコア30aと、コアよりも相対的に屈折
率が低くPr3+を添加していないクラッド30bとを備
える。
FIG. 2 is an enlarged view of the optical fiber 30 thus obtained. The optical fiber 30 includes a core 30a made of fluorophosphate glass or phosphate glass doped with Pr 3+ as an active substance, and a clad 30b having a relatively lower refractive index than the core and not doped with Pr 3+. Is provided.

【0032】図3は、光ファイバ30を用いた波長1.
3μm帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図に示す
ように、ファイバ増幅器は波長1.3μm帯の信号光を
増幅するPr3+を含んだ光ファイバ30と、波長1.0
07μm、波長1.017μm等の励起光を発生するレ
ーザ光源32と、この励起光を励起光源32から光ファ
イバ30内に入射させる励起光結合手段たるカプラ33
とを備える。このカプラ33は信号光を光ファイバ30
内に導く信号光結合手段としても機能する。2本の光フ
ァイバ38、39の融着延伸により形成したカプラ33
の一方の入力用ファイバ38aには、波長1.3μm帯
の信号光源31が接続される。他方の入力用ファイバ3
9aには、上述のレーザ光源32が接続される。また、
カプラ33の一方の出力用ファイバ39bは、戻り光を
防止するためにマッチングオイル37漬浸される。カプ
ラ33の他方の出力用ファイバ39aは、コネクタ等を
介して光ファイバ30に結合され、信号光及び励起光を
光ファイバ30内に導く。光ファイバ30からの出力光
は、励起光をカットするフィルタ36を介して光スペク
トラムアナライザ35に導かれる。光スペクトラムアナ
ライザ35は、増幅された信号光の強度、波長等を測定
する。
FIG. 3 shows a wavelength 1.
1 shows a configuration example of a 3 μm band fiber amplifier. As shown in the figure, the fiber amplifier includes an optical fiber 30 containing Pr 3+ for amplifying signal light in a 1.3 μm band and a wavelength of 1.0 μm.
A laser light source 32 for generating excitation light having a wavelength of 07 μm and a wavelength of 1.017 μm, and a coupler 33 serving as excitation light coupling means for causing the excitation light to enter the optical fiber 30 from the excitation light source 32.
And This coupler 33 transmits the signal light to the optical fiber 30.
It also functions as signal light coupling means for guiding the light into the inside. Coupler 33 formed by fusing and stretching two optical fibers 38 and 39
The signal light source 31 having a wavelength band of 1.3 μm is connected to one of the input fibers 38a. The other input fiber 3
The laser light source 32 described above is connected to 9a. Also,
One output fiber 39b of the coupler 33 is immersed in a matching oil 37 to prevent return light. The other output fiber 39a of the coupler 33 is coupled to the optical fiber 30 via a connector or the like, and guides signal light and pump light into the optical fiber 30. The output light from the optical fiber 30 is guided to an optical spectrum analyzer 35 via a filter 36 that cuts off the excitation light. The optical spectrum analyzer 35 measures the intensity, wavelength, and the like of the amplified signal light.

【0033】図3のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源31からの波長1.3μm帯の信
号光は、カプラ33をへて光ファイバ30内に入射す
る。同時に、レーザ光源32からの励起光もカプラ33
をへて光ファイバ30内に入射する。この励起光は活性
物質であるPr3+の電子を準位 14 に励起する。この
状態のPr3+は、信号光に誘導されて遷移 14 3
5 に対応する波長1.3μm帯の放射光を効果的に発生
する。したがって、励起光が所定の強度を超えると、信
号光は効率よく増幅されることとなる。
The operation of the fiber amplifier shown in FIG. 3 will be briefly described. The 1.3 μm wavelength signal light from the signal light source 31 enters the optical fiber 30 via the coupler 33. At the same time, the excitation light from the laser
To enter the optical fiber 30. This excitation light excites electrons of Pr 3+ , which is an active substance, to a level of 1 G 4 . In this state, Pr 3+ is induced by the signal light and transitions 1 G 43 H
Emitted light in the 1.3 μm band corresponding to 5 is effectively generated. Therefore, when the pump light exceeds a predetermined intensity, the signal light is efficiently amplified.

【0034】図3のファイバ増幅器で得られた測定結果
について説明する。
The measurement results obtained with the fiber amplifier of FIG. 3 will be described.

【0035】(例1)光ファイバ30として、上記弗燐
酸塩ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。
レーザ光源32としては、Ti−サファイアレーザを用
い、波長を1.007μmとし、励起光入力を180m
Wとした。また、信号光源31としては、レーザダイオ
オード(LD)を用い、波長を1.31μmとし、信号
入力を−30dBmとした。波長1.31μmの信号光
に対する利得は10dBで、その効率は0.056dB
m/mWであった。
(Example 1) As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above fluorophosphate glass was used.
As the laser light source 32, a Ti-sapphire laser was used, the wavelength was 1.007 μm, and the excitation light input was 180 m.
W. Further, a laser diode (LD) was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for signal light having a wavelength of 1.31 μm is 10 dB, and the efficiency is 0.056 dB.
m / mW.

【0036】(例2)光ファイバ30として、上記燐酸
塩ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。レ
ーザ光源32としては、上記例1と同様のTi−サファ
イアレーザを用い、その励起光入力を180mWとし
た。また、信号光源31としては、LDを用い、波長を
1.31μmとし、信号入力を−30dBmとした。波
長1.31μmの信号光に対する利得は8dBで、その
効率は0.045dBm/mWであった。
(Example 2) As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above phosphate glass was used. As the laser light source 32, the same Ti-sapphire laser as that in Example 1 was used, and its excitation light input was set to 180 mW. An LD was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for the signal light having a wavelength of 1.31 μm was 8 dB, and the efficiency was 0.045 dBm / mW.

【0037】(比較例)光ファイバ30として、上記弗
化物ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。
レーザ光源32としては、上記例1と同様のTi−サフ
ァイアレーザを用い、その励起光入力を180mWとし
た。また、信号光源31としては、LDを用い、波長を
1.31μmとし、信号入力を−30dBmとした。波
長1.31μmの信号光に対する利得は6.5dBで、
その効率は0.036dBm/mWであった。
Comparative Example As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above-mentioned fluoride glass was used.
As the laser light source 32, the same Ti-sapphire laser as that in Example 1 was used, and its excitation light input was set to 180 mW. An LD was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for the signal light having a wavelength of 1.31 μm is 6.5 dB.
Its efficiency was 0.036 dBm / mW.

【0038】以上の比較例から明らかなように、ホスト
ガラスとして弗化物ガラスにかえて弗燐酸塩ガラス若し
く弗燐酸塩ガラスを使用することで、Pr3+の光増幅効
率を高め得ることがわかる。
As is clear from the above comparative examples, the optical amplification efficiency of Pr 3+ can be increased by using fluorophosphate glass or fluorophosphate glass instead of fluoride glass as the host glass. Understand.

【0039】図4は、導波路素子増幅器の実施例を示し
た図である。基板120上に2またに分岐する平面導波
路130a、130b、130cを形成する。平面導波
路130aの領域には活性物質であるPr3+が添加され
ている。平面導波路130aの他端には、グレーティン
グからなるフィルタ136を形成してある。平面導波路
130bには、波長1.3μm帯の信号光を入射させ
る。また、平面導波路130cには、波長1.007μ
mの励起光を入射させる。そのレーザ光源としては、図
3のものと同様のものを用いる。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the waveguide element amplifier. Planar waveguides 130a, 130b, and 130c branched into two are formed on a substrate 120. Pr 3+ which is an active substance is added to a region of the planar waveguide 130a. At the other end of the planar waveguide 130a, a filter 136 made of a grating is formed. The 1.3 μm wavelength signal light is incident on the planar waveguide 130b. The planar waveguide 130c has a wavelength of 1.007 μm.
m excitation light is incident. As the laser light source, the same one as shown in FIG. 3 is used.

【0040】図4の導波路素子増幅器100の動作につ
いて簡単に説明する。波長1.3μm帯の信号光は平面
導波路130bをへて平面導波路130a内に入射し、
Ti:サファイアレーザー等の励起光源からの波長1.
007μmの励起光も平面導波路130cをへて平面導
波路130a内に入射する。励起光は、活性物質である
Pr3+を励起する。励起されたPr3+は、信号光に誘導
されて遷移 14 35 に対応する波長1.3μm帯
の放射光を効果的に発生する。励起光が所定の強度を超
えると、信号光は効率よく増幅されることとなる。
The operation of the waveguide element amplifier 100 shown in FIG. 4 will be briefly described. The 1.3 μm wavelength signal light enters the planar waveguide 130a through the planar waveguide 130b,
Ti: wavelength from excitation light source such as sapphire laser
Excitation light of 007 μm also enters the plane waveguide 130a through the plane waveguide 130c. The excitation light excites Pr 3+ which is an active substance. The excited Pr 3+ is guided by the signal light to effectively generate a 1.3 μm wavelength radiation light corresponding to the transition 1 G 43 H 5 . When the pump light exceeds a predetermined intensity, the signal light is efficiently amplified.

【0041】第5図は、ファイバレーザの実施例を示し
た図である。このファイバレーザは、光ファイバ30
と、Ti:サファイアレーザー等からなるレーザ光源3
2と、レンズからなる励起光結合装置43とを備える。
レーザ光源32は波長1.007μmの励起光を発生す
る。励起光結合装置43は励起光をレーザ光源32から
光ファイバ30内に入射させる。この場合、光ファイバ
30の入出力端を適当な鏡面に仕上げ、共振器構造を形
成する。なお、共振器構造を誘電体ミラー等を使用する
通常のタイプのものとしてもよい。更に、リング共振器
構造としたファイバレーザとしてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a fiber laser. This fiber laser is an optical fiber 30
And Ti: a laser light source 3 composed of a sapphire laser or the like
2 and an excitation light coupling device 43 composed of a lens.
The laser light source 32 generates excitation light having a wavelength of 1.007 μm. The excitation light coupling device 43 causes the excitation light to enter the optical fiber 30 from the laser light source 32. In this case, the input / output end of the optical fiber 30 is finished to an appropriate mirror surface to form a resonator structure. The resonator structure may be of a normal type using a dielectric mirror or the like. Further, a fiber laser having a ring resonator structure may be used.

【0042】上記のファイバレーザにおいて、レーザ光
源32からの波長1.007μmの励起光は、励起光結
合装置43によって光ファイバ30内に導入される。こ
の励起光は、光ファイバ30内のPr3+を励起する。励
起されたPr3+は、波長1.3μm帯の自然放射光に誘
導されて、遷移 14 35 に対応する波長1.3μ
m帯の放射光を効果的に発生する。励起光の出力が所定
値を超えると波長1.3μm帯でレーザ発振が効率よく
生じることとなる。
In the above-mentioned fiber laser, the excitation light having a wavelength of 1.007 μm from the laser light source 32 is introduced into the optical fiber 30 by the excitation light coupling device 43. This excitation light excites Pr 3+ in the optical fiber 30. The excited Pr 3+ is guided by spontaneous radiation in the 1.3 μm band, and the 1.3 μm wavelength corresponding to the transition 1 G 43 H 5.
Effectively generates m-band radiation. When the output of the pumping light exceeds a predetermined value, laser oscillation occurs efficiently in the 1.3 μm wavelength band.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に用いられ
る光機能性ガラスによれば、活性物質であるPrを波長
約1.0μm以下の励起光で励起し、波長1.3μm帯
での発光・光増幅の効率を高めることができる。更に、
これを導波路、光ファイバ等に形成することにより、光
増幅装置、レーザ等の光能動装置に応用できる。特に、
ファイバに形成した場合、低閾値で高利得のファイバ増
幅器が得られる。
As described above, according to the optical functional glass used in the present invention, Pr, which is an active substance, is excited by the excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less, and the active substance Pr is excited in the 1.3 μm band. The efficiency of light emission and light amplification can be increased. Furthermore,
By forming this in a waveguide, an optical fiber, or the like, it can be applied to an optical active device such as an optical amplifier or a laser. In particular,
When formed in a fiber, a fiber amplifier with a low threshold and a high gain is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】Prのエネルギー準位図を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an energy level diagram of Pr.

【図2】光ファイバの実施例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of an optical fiber.

【図3】ファイバ増幅器の実施例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a fiber amplifier.

【図4】導波路素子増幅器の実施例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the waveguide element amplifier.

【図5】ファイバレーザの実施例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a fiber laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…光ファイバ 30a…光ファイバのコア 30b…光ファイバのクラッド 32…励起光源 33…励起光結合手段及び信号光結合手段であるカプラ 43…励起光結合手段であるレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Optical fiber 30a ... Optical fiber core 30b ... Optical fiber clad 32 ... Excitation light source 33 ... Coupler which is excitation light coupling means and signal light coupling means 43 ... Lens which is excitation light coupling means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中里 浩二 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 金森 弘雄 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 渡辺 稔 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 宮島 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−184386(JP,A) 特開 平1−145881(JP,A) 特開 昭63−21240(JP,A) 特開 昭64−2025(JP,A) 特公 昭39−3528(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/06 C03C 3/16 C03C 13/04 H01S 3/17 G02B 6/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Koji Nakazato, Inventor Koji Nakazato, 1-chome, Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama, Japan Sumitomo Electric Industries, Ltd. Inside the Yokohama Works (72) Inventor Minoru Watanabe 1st Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Inside Yokohama Works (72) Yoshiaki Miyajima 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone (56) References JP-A-63-184386 (JP, A) JP-A-1-145881 (JP, A) JP-A-63-21240 (JP, A) JP-A-64-2025 (JP, A A) JP 39-3528 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 3/06 C03C 3/16 C03C 13/04 H01S 3/17 G02B 6/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Prが活性物質としてホストガラスに添
加されるとともに、前記ホストガラスが弗燐酸塩ガラス
若しくは燐酸塩ガラスである光機能性ガラスからなるコ
アを備えた光ファイバと、Prを励起するため波長約
1.0μm以下の励起光を発生する励起光源と、該励起
光を前記励起光源から前記光ファイバ内に入射させる励
起光結合手段とを有する光能動装置と、 波長1.3μm帯の信号光を前記光ファイバ内に導く信
号光結合手段とを備えるファイバ増幅器。
1. An optical fiber having a core made of optically functional glass, wherein Pr is added to a host glass as an active substance and said host glass is a fluorophosphate glass or a phosphate glass, and Pr is excited. An optical active device having an excitation light source for generating excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less, and excitation light coupling means for causing the excitation light to enter the optical fiber from the excitation light source; A signal light coupling unit for guiding signal light into the optical fiber.
【請求項2】 Prが活性物質としてホストガラスに添
加されるとともに、前記ホストガラスが弗燐酸塩ガラス
若しくは燐酸塩ガラスである光機能性ガラスからなるコ
アを備えた光ファイバと、Prを励起するため波長約
1.0μm以下の励起光を発生する励起光源と、該励起
光を前記励起光源から前記光ファイバ内に入射させる励
起光結合手段とを有する光能動装置と、 前記光ファイバ内からの波長1.3μm帯又はその近傍
の光を該光ファイバにフィードバックする共振器構造と
を備えるファイバレーザ。
2. An optical fiber having a core made of an optically functional glass, wherein Pr is added to a host glass as an active substance and the host glass is a fluorophosphate glass or a phosphate glass, and Pr is excited. An optical active device having an excitation light source that generates excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less, and an excitation light coupling unit that causes the excitation light to enter the optical fiber from the excitation light source; A resonator structure for feeding back light in or near the 1.3 μm wavelength band to the optical fiber.
【請求項3】 Prが活性物質としてホストガラスに添
加されるとともに、前記ホストガラスが弗燐酸塩ガラス
若しくは燐酸塩ガラスである光機能性ガラスからなる平
面導波路を備えた導波路素子と、Prを励起するため波
長約1.0μm以下の励起光を発生する励起光源と、該
励起光を前記励起光源から前記導波路素子内に入射させ
る励起光結合手段とを有する光能動装置と、 波長1.3μm帯の信号光を前記導波路素子内に導く信
号光結合手段とを備える導波路素子増幅器。
3. A waveguide element comprising a planar waveguide made of optically functional glass, wherein Pr is added to a host glass as an active substance, and said host glass is a fluorophosphate glass or a phosphate glass; An optically active device comprising: an excitation light source for generating excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less to excite light; and an excitation light coupling means for causing the excitation light to enter the waveguide element from the excitation light source; And a signal light coupling means for guiding signal light in the 3 μm band into the waveguide element.
【請求項4】 Prが活性物質としてホストガラスに添
加されるとともに、前記ホストガラスが弗燐酸塩ガラス
若しくは燐酸塩ガラスである光機能性ガラスからなる平
面導波路を備えた導波路素子と、Prを励起するため波
長約1.0μm以下の励起光を発生する励起光源と、該
励起光を前記励起光源から前記導波路素子内に入射させ
る励起光結合手段とを有する光能動装置と、 前記導波路素子内からの波長1.3μm帯又はその近傍
の光を該導波路素子にフィードバックする共振器構造と
を備える導波路素子レーザ。
4. A waveguide element comprising a planar waveguide made of optically functional glass, wherein Pr is added to a host glass as an active substance, and said host glass is a fluorophosphate glass or a phosphate glass; An optically active device comprising: an excitation light source for generating excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less to excite the light; and an excitation light coupling means for causing the excitation light to enter the waveguide element from the excitation light source; A resonator structure for feeding back light in or near the 1.3 μm wavelength band from inside the waveguide element to the waveguide element.
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