JP3220161B2 - 三フッ化インジウム含有フッ化重金属ガラス - Google Patents
三フッ化インジウム含有フッ化重金属ガラスInfo
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- JP3220161B2 JP3220161B2 JP51590097A JP51590097A JP3220161B2 JP 3220161 B2 JP3220161 B2 JP 3220161B2 JP 51590097 A JP51590097 A JP 51590097A JP 51590097 A JP51590097 A JP 51590097A JP 3220161 B2 JP3220161 B2 JP 3220161B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/042—Fluoride glass compositions
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/325—Fluoride glasses
Description
【発明の詳細な説明】 1.発明の背景 A. 発明の分野 本発明は、ランタン系列希土類イオンをドープして増
幅その他の用途に用いられる光ファイバーに造られる
か、もしくは従来のZBLANガラスの改良体としてバルク
ガラスに用いられる、より優れた性能を持つフッ化重金
属ガラスに関する。
幅その他の用途に用いられる光ファイバーに造られる
か、もしくは従来のZBLANガラスの改良体としてバルク
ガラスに用いられる、より優れた性能を持つフッ化重金
属ガラスに関する。
B. 関連技術 様々な組成を有する多くのガラスがこれまで開示さ
れ、ランタン系列重金属をドープして光ファイバーのコ
アとして用いられるか、あるいはバルクガラスとして用
いられる素材として述べられてきた。長い間標準ガラス
として使用されてきたZBLANは成分分子とそのモルパー
セントが次のような組成のものである:50から55％の四
フッ化ジルコニウム;16から24％の二フッ化バリウム;3
から５％の三フッ化ランタン;2から４％の三フッ化アル
ミニウム;16から24％のフッ化ナトリウム。ZBLANはフッ
化ファイバーの原料ガラスとして広く認められて来た。
実際、このフッ化ファイバーをプラセオジウムのような
ランタン系列金属イオンでドープし、その増幅性能を生
かした増幅器が造られ、PDFFA（praseodymium−doped f
luoride fiber amplifier）と略称されている。
れ、ランタン系列重金属をドープして光ファイバーのコ
アとして用いられるか、あるいはバルクガラスとして用
いられる素材として述べられてきた。長い間標準ガラス
として使用されてきたZBLANは成分分子とそのモルパー
セントが次のような組成のものである:50から55％の四
フッ化ジルコニウム;16から24％の二フッ化バリウム;3
から５％の三フッ化ランタン;2から４％の三フッ化アル
ミニウム;16から24％のフッ化ナトリウム。ZBLANはフッ
化ファイバーの原料ガラスとして広く認められて来た。
実際、このフッ化ファイバーをプラセオジウムのような
ランタン系列金属イオンでドープし、その増幅性能を生
かした増幅器が造られ、PDFFA（praseodymium−doped f
luoride fiber amplifier）と略称されている。
このようなファイバー及びそれが光ファイバー系に高
利得をもたらす機構に関する特許の一つに、特にプラセ
オジウムレーザー系（praseodymium laser system）に
焦点を当てた米国特許第5,309,452号がある。
利得をもたらす機構に関する特許の一つに、特にプラセ
オジウムレーザー系（praseodymium laser system）に
焦点を当てた米国特許第5,309,452号がある。
しかしながら一方で、該特許で指摘されているよう
に、ZBLANガラスの改良研究も行われてきた。即ち、ZBL
ANガラスにある特性が期待されたり、安価なものを得る
ため、ジルコニウムイオンをハフニウム及び／又はトリ
ウムイオンで置換し、かつナトリウムイオンをカリウ
ム，ルビジウム，セシウム，又はタリウムイオンで置換
した。ZBLANから特性を持つガラスを誘導すべく多くの
実験が行われてきた。特別な目的のPDFFAガラスを造る
ため、多種の元素が添加されうる。例えば、エルビウ
ム，イッテルビウム，ネオジムイオン等の希土類イオン
のような増感剤がクロムイオンのような増感剤と共に用
いられる。しかしながら、PDEFAファイバーのホストと
して用いられるガラス及びバルクガラスの成分としての
インジウム、特に、三フッ化インジウムの重要性につい
ては、これまでほとんど注目されなかった。
に、ZBLANガラスの改良研究も行われてきた。即ち、ZBL
ANガラスにある特性が期待されたり、安価なものを得る
ため、ジルコニウムイオンをハフニウム及び／又はトリ
ウムイオンで置換し、かつナトリウムイオンをカリウ
ム，ルビジウム，セシウム，又はタリウムイオンで置換
した。ZBLANから特性を持つガラスを誘導すべく多くの
実験が行われてきた。特別な目的のPDFFAガラスを造る
ため、多種の元素が添加されうる。例えば、エルビウ
ム，イッテルビウム，ネオジムイオン等の希土類イオン
のような増感剤がクロムイオンのような増感剤と共に用
いられる。しかしながら、PDEFAファイバーのホストと
して用いられるガラス及びバルクガラスの成分としての
インジウム、特に、三フッ化インジウムの重要性につい
ては、これまでほとんど注目されなかった。
フッ化インジウムについては、1993年９月ボストン市
で開かれた第５回ファイバーレイザー源と増幅器に関す
るSPIE国際シンポジウムに於いて、S.T.Davey、D.Szebe
sta、R.Wyattにより、PDFFAの最適化のための新規ガラ
スの特性と題する講演のなかで述べられた。この発表で
は、ZBLANの三フッ化アルミニウムを三フッ化イットリ
ウムや三フッ化インジウムで置換し、又フッ化ナトリウ
ムをフッ化セシウムで部分的に置換すると、安定性が改
良されることを示唆している。また該発表において、こ
のようなガラスでは、プラセオジウムイオン（Pr3+）の
1G4状態の寿命はもとのZBLANより約25％長いことを明ら
かにしている。該発表は、三フッ化インジウム含有のPD
FFAではその性能が改良され得るというOhishiらの報告
に言及している。しかし、量的に十分なフッ化インジウ
ムを使用することの重要さについては今日まで認れられ
ていなかった。
で開かれた第５回ファイバーレイザー源と増幅器に関す
るSPIE国際シンポジウムに於いて、S.T.Davey、D.Szebe
sta、R.Wyattにより、PDFFAの最適化のための新規ガラ
スの特性と題する講演のなかで述べられた。この発表で
は、ZBLANの三フッ化アルミニウムを三フッ化イットリ
ウムや三フッ化インジウムで置換し、又フッ化ナトリウ
ムをフッ化セシウムで部分的に置換すると、安定性が改
良されることを示唆している。また該発表において、こ
のようなガラスでは、プラセオジウムイオン（Pr3+）の
1G4状態の寿命はもとのZBLANより約25％長いことを明ら
かにしている。該発表は、三フッ化インジウム含有のPD
FFAではその性能が改良され得るというOhishiらの報告
に言及している。しかし、量的に十分なフッ化インジウ
ムを使用することの重要さについては今日まで認れられ
ていなかった。
それ故に、本発明の目的は、これまで考えられなかっ
た程十分な量のフッ化インジウムを使用したフッ化重金
属ガラス、さらに詳しくは10から40モルパーセントの、
好ましくはこの上限量の三フッ化インジウムを使用した
ガラスを提供することにある。このような量の三フッ化
インジウムの使用は、ZBLANの三フッ化アルミニウムを
三フッ化イットリウムと三フッ化インジウムとで置き換
えるというDavyらの報告をはるかに上回っている。例え
ば、三フッ化アルミニウムを三フッ化イットリウム無し
で完全に三フッ化インジウムで置き換えても、三フッ化
インジウムのモルパーセントは、典型的には４モルパー
セントの三フッ化アルミニウムが使用されるZBLANの三
フッ化アルミニウムのモルパーセントと同じになる。し
かし、この様に少量変えても、本発明で開示されている
三フッ化インジウムの使用による効果には程遠い。即
ち、本発明では、少なくとも10モルパーセント、しばし
ば40モルパーセントの三フッ化インジウムが使用され、
例えばプラセオジウムでドープしたガラス（praseodymi
um−doped glass）の伝達特性が非常に改良される。
た程十分な量のフッ化インジウムを使用したフッ化重金
属ガラス、さらに詳しくは10から40モルパーセントの、
好ましくはこの上限量の三フッ化インジウムを使用した
ガラスを提供することにある。このような量の三フッ化
インジウムの使用は、ZBLANの三フッ化アルミニウムを
三フッ化イットリウムと三フッ化インジウムとで置き換
えるというDavyらの報告をはるかに上回っている。例え
ば、三フッ化アルミニウムを三フッ化イットリウム無し
で完全に三フッ化インジウムで置き換えても、三フッ化
インジウムのモルパーセントは、典型的には４モルパー
セントの三フッ化アルミニウムが使用されるZBLANの三
フッ化アルミニウムのモルパーセントと同じになる。し
かし、この様に少量変えても、本発明で開示されている
三フッ化インジウムの使用による効果には程遠い。即
ち、本発明では、少なくとも10モルパーセント、しばし
ば40モルパーセントの三フッ化インジウムが使用され、
例えばプラセオジウムでドープしたガラス（praseodymi
um−doped glass）の伝達特性が非常に改良される。
以上から、本発明の別の目的は、高NA（Numerical Ap
erture）であり、バルク材に、または優れた光学特性を
持つPDFFAファイバー増幅器に用いられ得る低損失の組
成であり、しかも主元素として約25モルパーセントの三
フッ化インジウムが使用されているガラスを提供するこ
とにある。さらに、本発明の他の目的は、十分に改良さ
れた伝達特性を持ち、少なくとも10％のモルパーセント
の三フッ化インジウムを用いることを特徴とするガラス
から造られ、プラセオジウムでドープした光ファイバー
を提供することにある。
erture）であり、バルク材に、または優れた光学特性を
持つPDFFAファイバー増幅器に用いられ得る低損失の組
成であり、しかも主元素として約25モルパーセントの三
フッ化インジウムが使用されているガラスを提供するこ
とにある。さらに、本発明の他の目的は、十分に改良さ
れた伝達特性を持ち、少なくとも10％のモルパーセント
の三フッ化インジウムを用いることを特徴とするガラス
から造られ、プラセオジウムでドープした光ファイバー
を提供することにある。
II.発明の要約 本発明は、一般的に、ランタン系列希土類金属イオン
でドープしたり、バルクガラスとして用いると優れた性
能を示すフッ化重金属ガラスの使用に関するものであ
る。より広い概念で言えば、本発明のガラスの組成をそ
の成分とモルパーセントで表わすと次のようになる:26
から40％の三フッ化インジウム,0から14％の三フッ化ガ
リウム,2から10％の二フッ化鉛,0から25％の二フッ化亜
鉛,0から25％の二フッ化カドミウム,10から25％の二フ
ッ化バリウム,0から６％の塩化ナトリウム,0から６％の
フッ化ナトリウム,0から７％の二フッ化ストロンチウ
ム,0から５％の二フッ化カルシウムである。三フッ化イ
ンジウムと三フッ化ガリウムの合計は約40モルパーセン
トであり、二フッ化バリウム，二フッ化ストロンチウム
及び二フッ化カルシウムの合計は約25％であり、塩化ナ
トリウムとフッ化ナトリウムの合計は約６％である。そ
して、この組成物が約0.1から１％の量のランタン系列
フッ化重金属イオンでドープされる。
でドープしたり、バルクガラスとして用いると優れた性
能を示すフッ化重金属ガラスの使用に関するものであ
る。より広い概念で言えば、本発明のガラスの組成をそ
の成分とモルパーセントで表わすと次のようになる:26
から40％の三フッ化インジウム,0から14％の三フッ化ガ
リウム,2から10％の二フッ化鉛,0から25％の二フッ化亜
鉛,0から25％の二フッ化カドミウム,10から25％の二フ
ッ化バリウム,0から６％の塩化ナトリウム,0から６％の
フッ化ナトリウム,0から７％の二フッ化ストロンチウ
ム,0から５％の二フッ化カルシウムである。三フッ化イ
ンジウムと三フッ化ガリウムの合計は約40モルパーセン
トであり、二フッ化バリウム，二フッ化ストロンチウム
及び二フッ化カルシウムの合計は約25％であり、塩化ナ
トリウムとフッ化ナトリウムの合計は約６％である。そ
して、この組成物が約0.1から１％の量のランタン系列
フッ化重金属イオンでドープされる。
三フッ化インジウムと三フッ化ガリウムの合計は40％
であるが、三フッ化インジウムの割合が大きい方が望ま
しい。つまり、三フッ化ガリウムが約20％の場合、三フ
ッ化インジウムは約20％となる。さらに好ましくは、三
フッ化インジウムが約28モルパーセント、三フッ化ガリ
ウムは約12モルパーセントである。実際、本発明の一例
では、三フッ化インジウムが約40モルパーセントで、三
フッ化ガリウムが無い場合もある。さらに、最高約８モ
ルパーセントの三フッ化ガリウムが等モルパーセントの
三フッ化イットリウムで置換され得る。
であるが、三フッ化インジウムの割合が大きい方が望ま
しい。つまり、三フッ化ガリウムが約20％の場合、三フ
ッ化インジウムは約20％となる。さらに好ましくは、三
フッ化インジウムが約28モルパーセント、三フッ化ガリ
ウムは約12モルパーセントである。実際、本発明の一例
では、三フッ化インジウムが約40モルパーセントで、三
フッ化ガリウムが無い場合もある。さらに、最高約８モ
ルパーセントの三フッ化ガリウムが等モルパーセントの
三フッ化イットリウムで置換され得る。
上述したように、フッ化アルカリ金属の総量は約25モ
ルパーセントである。その25％の中で、フッ化バリウム
の割合を大きくする方が有利であることがよく解った。
例えば、約10から17モルパーセント、さらに好ましくは
約16.5モルパーセントの二フッ化バリウムが用いられ
る。二フッ化バリウムがこのモルパーセントのとき、約
５モルパーセントの二フッ化ストロンチウムと３モルパ
ーセントの二フッ化カルシウムとが好ましい。
ルパーセントである。その25％の中で、フッ化バリウム
の割合を大きくする方が有利であることがよく解った。
例えば、約10から17モルパーセント、さらに好ましくは
約16.5モルパーセントの二フッ化バリウムが用いられ
る。二フッ化バリウムがこのモルパーセントのとき、約
５モルパーセントの二フッ化ストロンチウムと３モルパ
ーセントの二フッ化カルシウムとが好ましい。
フッ化重金属ガラスは、希土類ランタン系列元素の中
から選ばれたドープ剤でドープされる。ドープ剤の量は
約0.1から1.0モルパーセント、さらに好ましくは0.5％
である。通常、プラセオジウムとエルビウムがドープ剤
として好んで用いられる。フッ化重金属ガラスをプラセ
オジウムでドープすると、フッ化ファイバー増幅器に用
いるのに適したものとなる。この様な用途で、これまで
最もうまくいった組成は、モルパーセントで示すと、約
28％の三フッ化インジウム,20％の二フッ化亜鉛,16.5％
の二フッ化バリウム,12％の三フッ化ガリウム,9％の二
フッ化鉛,6％の二フッ化ナトリウム,5％の二フッ化スト
ロンチウム,3％の二フッ化カルシウム,0.5％の三フッ化
プラセオジウムとなる。ここには、効果を与える程の四
フッ化ジルコニウムは実質上存在しない。
から選ばれたドープ剤でドープされる。ドープ剤の量は
約0.1から1.0モルパーセント、さらに好ましくは0.5％
である。通常、プラセオジウムとエルビウムがドープ剤
として好んで用いられる。フッ化重金属ガラスをプラセ
オジウムでドープすると、フッ化ファイバー増幅器に用
いるのに適したものとなる。この様な用途で、これまで
最もうまくいった組成は、モルパーセントで示すと、約
28％の三フッ化インジウム,20％の二フッ化亜鉛,16.5％
の二フッ化バリウム,12％の三フッ化ガリウム,9％の二
フッ化鉛,6％の二フッ化ナトリウム,5％の二フッ化スト
ロンチウム,3％の二フッ化カルシウム,0.5％の三フッ化
プラセオジウムとなる。ここには、効果を与える程の四
フッ化ジルコニウムは実質上存在しない。
これら及びその他の目的，特徴、長所等は、本発明の
詳細な説明と関連して考えるとさらに明確になるであろ
う。以下の本発明の説明は、発明者にとって最も好まし
く具体化したものを含む。
詳細な説明と関連して考えるとさらに明確になるであろ
う。以下の本発明の説明は、発明者にとって最も好まし
く具体化したものを含む。
III. 発明の詳細な説明 本発明を従来技術に関連づけるためには、ガラスに使
用されることがその組成の基本となるような用途が必要
である。本発明は他の用途を持っているが、現在考えら
れる主な用途は、プラセオジウムイオン（Pr3+）でドー
プした光ファイバーに用いる用途である。この光ファイ
バーは1G4状態に励起されるイオンを生み出し、そうす
ると1G4から3H5への遷移による光利得が生じ、約1.25か
ら1.34ミクロンの波長領域の光が放射される。この波長
は通信には都合が良いことが解っており、光ファイバー
を商業的に用いるとき、通信に使われる主たる波長で効
果的に光ポンプを利用するためには、この波長は重要な
因子となっている。
用されることがその組成の基本となるような用途が必要
である。本発明は他の用途を持っているが、現在考えら
れる主な用途は、プラセオジウムイオン（Pr3+）でドー
プした光ファイバーに用いる用途である。この光ファイ
バーは1G4状態に励起されるイオンを生み出し、そうす
ると1G4から3H5への遷移による光利得が生じ、約1.25か
ら1.34ミクロンの波長領域の光が放射される。この波長
は通信には都合が良いことが解っており、光ファイバー
を商業的に用いるとき、通信に使われる主たる波長で効
果的に光ポンプを利用するためには、この波長は重要な
因子となっている。
光通信では、例えば、光ファイバーが主ケーブルファ
イバーから個々の家庭に配線されているので、多くの家
庭にテレビの信号を送ることができる。それ故に、主な
伝達ファイバーを家庭に配線する際、信号が分割される
ことが知られている。分割された信号が多数の家庭で受
信されると、光伝達ケーブルの信号はほとんど減衰して
しまう。このため、信号強度を維持すべく、時々信号を
増幅したり、ポンプしたりする。従って、1G4から3H5状
態に遷移する時、約1.25から1.34ミクロンの波長の光を
検出するプラセオジウムでドープしたファイバーは、光
伝達信号の増幅器として特によく用いられる。
イバーから個々の家庭に配線されているので、多くの家
庭にテレビの信号を送ることができる。それ故に、主な
伝達ファイバーを家庭に配線する際、信号が分割される
ことが知られている。分割された信号が多数の家庭で受
信されると、光伝達ケーブルの信号はほとんど減衰して
しまう。このため、信号強度を維持すべく、時々信号を
増幅したり、ポンプしたりする。従って、1G4から3H5状
態に遷移する時、約1.25から1.34ミクロンの波長の光を
検出するプラセオジウムでドープしたファイバーは、光
伝達信号の増幅器として特によく用いられる。
上述のように、ZBLANは古典的ガラス組成物であり、
プラセオジウムでドープされてきたが、改良ZBLANガラ
スを開発する努力もなされて来た。ZBLAN型のガラス
は、低い非放射性崩壊速度を示し、1G4状態のガラスの
寿命が伸びると、改良されたものとみなされる。PDFFA
の増幅力は、準安定1G4状態のプラセオジウムイオンPr
3+の寿命にほぼ正比例する。それ故に、出来るだけ長い
1G4の寿命を持つことがPDFFAガラスの重要なポイントと
なる。つまり、寿命が長くなればPDFFAの増幅力も増大
するわけである。ファイバーが造られるガラス組成が大
変重要になってくるというのは、増幅力が大きくなれば
なるほど、必要なファイバーの長さが短くなり、高増幅
ファイバーを使って経済的節約をすることが可能になる
からである。
プラセオジウムでドープされてきたが、改良ZBLANガラ
スを開発する努力もなされて来た。ZBLAN型のガラス
は、低い非放射性崩壊速度を示し、1G4状態のガラスの
寿命が伸びると、改良されたものとみなされる。PDFFA
の増幅力は、準安定1G4状態のプラセオジウムイオンPr
3+の寿命にほぼ正比例する。それ故に、出来るだけ長い
1G4の寿命を持つことがPDFFAガラスの重要なポイントと
なる。つまり、寿命が長くなればPDFFAの増幅力も増大
するわけである。ファイバーが造られるガラス組成が大
変重要になってくるというのは、増幅力が大きくなれば
なるほど、必要なファイバーの長さが短くなり、高増幅
ファイバーを使って経済的節約をすることが可能になる
からである。
我々は本発明の最良の方式が過度にハイレベルの三フ
ッ化インジウムを用いることにあると考えている。我々
が現在考えている最良の方式は、モルパーセントで28％
の三フッ化インジウム,20％の二フッ化亜鉛,16.5％の二
フッ化バリウム,12％の三ッ化ガリウム,9％の二フッ化
鉛,6％のフッ化ナトリウム,5％の二フッ化ストロンチウ
ム,3％の二フッ化カルシウム，及び約0.5％の三フッ化
プラセオジウムの組成を採用することである。四フッ化
ジルコニウムは意味あるほど存在しない。二フッ化亜鉛
は、これもまたガラスの増幅特性を良くする二フッ化カ
ドミウムに置換してもよい。しかし、二フッ化カドミウ
ムは毒性を有するので、ただちに広く受け入れられない
だろう。
ッ化インジウムを用いることにあると考えている。我々
が現在考えている最良の方式は、モルパーセントで28％
の三フッ化インジウム,20％の二フッ化亜鉛,16.5％の二
フッ化バリウム,12％の三ッ化ガリウム,9％の二フッ化
鉛,6％のフッ化ナトリウム,5％の二フッ化ストロンチウ
ム,3％の二フッ化カルシウム，及び約0.5％の三フッ化
プラセオジウムの組成を採用することである。四フッ化
ジルコニウムは意味あるほど存在しない。二フッ化亜鉛
は、これもまたガラスの増幅特性を良くする二フッ化カ
ドミウムに置換してもよい。しかし、二フッ化カドミウ
ムは毒性を有するので、ただちに広く受け入れられない
だろう。
上記の最良の方式からガラス成分の割合に関して、本
発明の範囲に包含され、従って現在考えられる範囲内に
入るような変更が出来ることは明白である。例えば、三
フッ化インジウムと三フッ化ガリウムとの比を変えても
よい。三フッ化インジウムと三フッ化ガリウムの合計は
約40モルパーセントであるのが最も有利であるが、二つ
の成分の割合は変えられる。例えば、三フッ化インジウ
ムは26から40％の間で、三フッ化ガリウムは14から０％
の間で変えることが出来る。三フッ化インジウムを40％
にしてもよく、この場合三フッ化ガリウムの割合は０％
となる。もし三フッ化インジウムを26モルパーセントに
すると、三フッ化ガリウムは約14％となる。
発明の範囲に包含され、従って現在考えられる範囲内に
入るような変更が出来ることは明白である。例えば、三
フッ化インジウムと三フッ化ガリウムとの比を変えても
よい。三フッ化インジウムと三フッ化ガリウムの合計は
約40モルパーセントであるのが最も有利であるが、二つ
の成分の割合は変えられる。例えば、三フッ化インジウ
ムは26から40％の間で、三フッ化ガリウムは14から０％
の間で変えることが出来る。三フッ化インジウムを40％
にしてもよく、この場合三フッ化ガリウムの割合は０％
となる。もし三フッ化インジウムを26モルパーセントに
すると、三フッ化ガリウムは約14％となる。
また、約10から25％のモルパーセントの二フッ化亜鉛
を使うことが望ましいことも解った。フッ化ジルコニウ
ム（zirconium fluoride）よりZnF2を使った方がランタ
ン系列でドープしたフッ化ファイバーの光特性を高める
ことが解った。
を使うことが望ましいことも解った。フッ化ジルコニウ
ム（zirconium fluoride）よりZnF2を使った方がランタ
ン系列でドープしたフッ化ファイバーの光特性を高める
ことが解った。
フッ化アルカリ金属、即ち、二フッ化バリウム，二フ
ッ化ストロンチウム，二フッ化カルシウムの合計は約25
モルパーセントであることが最も有利であることがわか
った。この三成分の中では二フッ化バリウムが最も好ま
しいことが解っており、極端な例では二フッ化ストロン
チウム，二フッ化カルシウムは省略されてもよく、その
場合、二フッ化リウムの割合は約25モルパーセントとな
る。しかしながら、二フッ化バリウムの割合は、好まし
くは約10から17％、最も好ましくは約16.5％であり、そ
の場合二フッ化ストロンチウムは約５モルパーセント、
二フッ化カルシウムは約３モルパーセントとなる。上述
したように、二フッ化バリウムはフッ化ガラスのフッ化
アルカリ金属として好ましい成分であるが、このほかに
最高約６％の二フッ化亜鉛を二フッ化バリウムによって
置換できることも見出された。
ッ化ストロンチウム，二フッ化カルシウムの合計は約25
モルパーセントであることが最も有利であることがわか
った。この三成分の中では二フッ化バリウムが最も好ま
しいことが解っており、極端な例では二フッ化ストロン
チウム，二フッ化カルシウムは省略されてもよく、その
場合、二フッ化リウムの割合は約25モルパーセントとな
る。しかしながら、二フッ化バリウムの割合は、好まし
くは約10から17％、最も好ましくは約16.5％であり、そ
の場合二フッ化ストロンチウムは約５モルパーセント、
二フッ化カルシウムは約３モルパーセントとなる。上述
したように、二フッ化バリウムはフッ化ガラスのフッ化
アルカリ金属として好ましい成分であるが、このほかに
最高約６％の二フッ化亜鉛を二フッ化バリウムによって
置換できることも見出された。
少量即ち、２から10％の割合の二フッ化鉛が望まし
く、最も好ましくは９％である。フッ化ナトリウムと塩
化ナトリウムとについては、好ましくは合計量が約６％
であるべきことが解った。ガラスがPDFFAとして用いら
れる場合は、フッ化ナトリウムは塩化ナトリウムより好
ましいことが解った。なぜならば、後者は透明なガラス
から晶出する傾向が強いからである。ランタン系列のド
ープ剤に関しては、約0.5％のプラセオジウム（praseod
ymium）が好まれる。もっとも、この量は最高１％まで
上げることができる。
く、最も好ましくは９％である。フッ化ナトリウムと塩
化ナトリウムとについては、好ましくは合計量が約６％
であるべきことが解った。ガラスがPDFFAとして用いら
れる場合は、フッ化ナトリウムは塩化ナトリウムより好
ましいことが解った。なぜならば、後者は透明なガラス
から晶出する傾向が強いからである。ランタン系列のド
ープ剤に関しては、約0.5％のプラセオジウム（praseod
ymium）が好まれる。もっとも、この量は最高１％まで
上げることができる。
光ファイバーに利用する時、PDFFAは本質的に米国特
許第5,309,452号に開示されている方法で用いられる。
即ち、我々の発明によれば、光ファイバーコアの周囲は
被覆部（クラッド）で覆われる。必要な場合は、該特許
に開示された内容が本特許出願の関連したところに織り
込まれることが望ましい。コアの屈折率はクラッドの屈
折率より高い。この二つの屈折率から、NA（numerical
aperture）と呼ばれる数量が計算される。Ｖという値も
コアの直径にpiを乗し、これを伝播する波長で除し、さ
らにNAを乗することにより計算されることが知られてい
る。NAは約0.12から0.17の範囲に、Ｖ値は約1.0から2.4
の範囲にあるべきである。これらの計算量に対するこの
様な範囲は、クラッドがファイバーコアより低い屈折率
を持ち、本発明の三フッ化インジウムガラスをPDFFAフ
ァイバーに用いると難なく達成可能である。それゆえ、
本発明の組成式を持つガラスは、コアとクラッドが全面
的にPDFFAを構成しているようなコアを製造するのによ
く適していることが解った。
許第5,309,452号に開示されている方法で用いられる。
即ち、我々の発明によれば、光ファイバーコアの周囲は
被覆部（クラッド）で覆われる。必要な場合は、該特許
に開示された内容が本特許出願の関連したところに織り
込まれることが望ましい。コアの屈折率はクラッドの屈
折率より高い。この二つの屈折率から、NA（numerical
aperture）と呼ばれる数量が計算される。Ｖという値も
コアの直径にpiを乗し、これを伝播する波長で除し、さ
らにNAを乗することにより計算されることが知られてい
る。NAは約0.12から0.17の範囲に、Ｖ値は約1.0から2.4
の範囲にあるべきである。これらの計算量に対するこの
様な範囲は、クラッドがファイバーコアより低い屈折率
を持ち、本発明の三フッ化インジウムガラスをPDFFAフ
ァイバーに用いると難なく達成可能である。それゆえ、
本発明の組成式を持つガラスは、コアとクラッドが全面
的にPDFFAを構成しているようなコアを製造するのによ
く適していることが解った。
古典的ZBLANと本発明によって造られた、充分量の三
フッ化インジウムを含むガラスを試験した所、1G4状態
からの非放射性崩壊によるエネルギー損失が最小になる
ことが解った。この様な非放射性損失が減少すると、1G
4状態の寿命が延びる。この様に、本発明の三フッ化イ
ンジウムの組成物が1G4の寿命を充分に延ばし、1.25か
ら1.34ミクロンの領域の波長で1G4から3H5への遷移を起
こして光利得を改良する。そのような非放射性崩壊の減
少とこれに伴う1G4の寿命の増加はプラセオジウムでド
ープしたフッ化インジウムガラスの効率を充分に改良
し、その結果、光信号を増幅するために必要な光ファイ
バーケーブルのながさを減少する。
フッ化インジウムを含むガラスを試験した所、1G4状態
からの非放射性崩壊によるエネルギー損失が最小になる
ことが解った。この様な非放射性損失が減少すると、1G
4状態の寿命が延びる。この様に、本発明の三フッ化イ
ンジウムの組成物が1G4の寿命を充分に延ばし、1.25か
ら1.34ミクロンの領域の波長で1G4から3H5への遷移を起
こして光利得を改良する。そのような非放射性崩壊の減
少とこれに伴う1G4の寿命の増加はプラセオジウムでド
ープしたフッ化インジウムガラスの効率を充分に改良
し、その結果、光信号を増幅するために必要な光ファイ
バーケーブルのながさを減少する。
本発明の範囲内で上述した異なる組成を好きなように
色々変えることもできる。このような修飾と変更は、本
発明の境界内に包括されることが望ましく、添付する請
求の範囲と同等のものによってのみ本発明は限定され
る。
色々変えることもできる。このような修飾と変更は、本
発明の境界内に包括されることが望ましく、添付する請
求の範囲と同等のものによってのみ本発明は限定され
る。
フロントページの続き (72)発明者 バチャ，ルボス，ジェー．，ビー. アメリカ合衆国，マサチューセッツ州 01566，スターブリッジ，ニュー ボス トン ロード 356 (56)参考文献 特開 平６−232489（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−10593（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−34636（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69584（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−509317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00
Claims (14)
- 【請求項１】以下のモルパーセントの成分を含むフッ化
重金属ガラス組成物。 20から40％のInF3,20から０％のGaF3,2から10％のPbF2,
0から25％のZnF2,0から25％のCdF2,10から25％のBaF2,0
から６％のNaCl,0から６％のNaF,0から７％のSrF2,0か
ら５％のCaF2;InF3とGaF3との合計は40％;BaF2,SrF2及
びCaF2の合計は25％;ZnF2とCdF2との合計は25％;NaClと
NaFとの合計は６％；そして、上記組成物が最高１％の
ランタン系列フッ化重金属でさらにドープされる。 - 【請求項２】InF3が26モルパーセント、GaF3が14モルパ
ーセント存在する、特許請求の範囲第１項に記載のフッ
化重金属ガラス組成物。 - 【請求項３】InF3が26から32モルパーセント、GaF3が14
から８モルパーセント存在する、特許請求の範囲第１項
に記載のフッ化重金属ガラス組成物。 - 【請求項４】InF340モルパーセント存在し、GaF3が存在
しない特許請求の範囲第１項に記載のフッ化重金属ガラ
ス組成物。 - 【請求項５】BaF2が10から17モルパーセント存在する、
特許請求の範囲第１項に記載のフッ化重金属ガラス組成
物。 - 【請求項６】BaF2が16.5モルパーセント存在する、特許
請求の範囲第５項に記載のフッ化重金属ガラス組成物。 - 【請求項７】ランタン系列重金属がプラセオジウムであ
る、特許請求の範囲第１項に記載のフッ化重金属ガラス
組成物。 - 【請求項８】ランタン系列重金属がエルビウムである、
特許請求の範囲第１項に記載のフッ化重金属ガラス組成
物。 - 【請求項９】PbF2が９モルパーセント存在する、特許請
求の範囲第１項に記載のフッ化重金属ガラス組成物。 - 【請求項１０】モルパーセントで以下の割合の成分から
成る、プラセオジウムでドープしたフッ化重金属ガラス
ファイバー。 20から40％のInF3,20から０％のGaF3,2から10％のPbF2,
0から25％のZnF2,0から25％のCdF2,10から25％のBaF2,0
から６％のNaCl,0から６％のNaF,0から７％のSrF2,0か
ら５％のCaF2;InF3とGaF3との合計は40％;BaF2,SnF2及
びCaF2の合計は25％;ZnF2とCdF2との合計は25％;NaClと
NaFとの合計は６％；そして、0.2から1.0モルパーセン
トのPrP3を含む。 - 【請求項１１】InF3とGaF3との成分に関して、少なくと
も30モルパーセントのInF3を含む、特許請求の範囲第10
項に記載のプラセオジウムでドープしたフッ化重金属ガ
ラスファイバー。 - 【請求項１２】モルパーセントで以下の割合の成分から
成るフッ化重金属バルクガラス組成物。 28％のInF3,20％のZnF2,16.5％のBaF2,12％のGaF3,9％
のPbF2,6％のNaF,5％のSrF2,3％のCaF2,0.5％のランタ
ン系列フッ化重金属。 - 【請求項１３】モルパーセントで以下の割合の成分から
成る、プラセオジウムでドープしたフッ化重金属ガラス
ファイバー。 20から40％のInF3,2から10％のPbF2,0から25％のZnF2,0
から25％のCdF2,10から25％のBaF2,0から６％のNaF;ZnF
2とCdF2との合計は25％;0.5モルパーセントのPrF3を含
む。 - 【請求項１４】少なくとも30モルパーセントのInF3を含
む、特許請求の範囲第13項に記載のプラセオジウムでド
ープしたフッ化重金属ガラスファイバー。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/544,075 | 1995-10-17 | ||
| US08/544,075 US5631194A (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Heavy metal fluoride glass containing indium trifluoride |
| US544,075 | 1995-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10509413A JPH10509413A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3220161B2 true JP3220161B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=24170645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51590097A Expired - Fee Related JP3220161B2 (ja) | 1995-10-17 | 1996-10-10 | 三フッ化インジウム含有フッ化重金属ガラス |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5631194A (ja) |
| EP (1) | EP0797549A4 (ja) |
| JP (1) | JP3220161B2 (ja) |
| KR (1) | KR100210544B1 (ja) |
| CA (1) | CA2207442C (ja) |
| WO (1) | WO1997014662A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997007068A1 (en) * | 1995-08-15 | 1997-02-27 | British Technology Group Ltd. | Infrared transmitting optical fibre materials |
| US5774620A (en) * | 1996-01-30 | 1998-06-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Fluoride glass fiber |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2592372B1 (fr) * | 1985-12-27 | 1992-01-24 | Centre Nat Rech Scient | Nouveaux verres fluores a base d'indium et leur preparation |
| EP0733600B1 (en) * | 1991-08-26 | 2000-01-12 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical fiber for optical amplifier |
| US5309452B1 (en) * | 1992-01-31 | 1998-01-20 | Univ Rutgers | Praseodymium laser system |
| FR2688778B1 (fr) * | 1992-03-20 | 1994-11-10 | Verre Fluore Sa | Verres fluores. |
| US5856882A (en) * | 1995-02-15 | 1999-01-05 | Hoya Corporation | Optical fibers and optical fiber amplifiers |
-
1995
- 1995-10-17 US US08/544,075 patent/US5631194A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-10-10 JP JP51590097A patent/JP3220161B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-10 WO PCT/US1996/016378 patent/WO1997014662A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-10-10 KR KR1019970703953A patent/KR100210544B1/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-10-10 CA CA002207442A patent/CA2207442C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-10 EP EP96939452A patent/EP0797549A4/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0797549A4 (en) | 1999-01-20 |
| US5631194A (en) | 1997-05-20 |
| KR100210544B1 (ko) | 1999-07-15 |
| WO1997014662A1 (en) | 1997-04-24 |
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| EP0797549A1 (en) | 1997-10-01 |
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| CA2207442C (en) | 2002-05-07 |
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