JP3228462B2 - 光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器 - Google Patents
光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器Info
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などで用い
られる光導波路及びそれを用いた光増幅器に関するもの
である。
られる光導波路及びそれを用いた光増幅器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】Ｅｒを活性イオンとして添加した石英系
ファイバーは、１.５μｍ帯の光信号を増幅する光増幅
器に使用され、光通信の高速化に大きな役割を果たして
きた。このような光増幅器では、Ｅｒの 4Ｉ13/2→4Ｉ
15/2の誘導放出が利用され、励起には１.４８μｍと０.
９８μｍが利用されている。そのＥｒの準位図を図１に
示す。０.９８μｍ励起の場合、１.４８μｍ励起よりも
低雑音な増幅器が構成できることが判っている。一方、
通信の大容量化に伴い、波長多重通信方式が注目され、
広帯域な光増幅媒質が要求されている。このような背景
から、Ｅｒ添加石英系ファイバーの広帯域化や、Ｅｒ添
加ハライドガラスやカルコゲナイドガラスの研究が盛ん
に行われている。
ファイバーは、１.５μｍ帯の光信号を増幅する光増幅
器に使用され、光通信の高速化に大きな役割を果たして
きた。このような光増幅器では、Ｅｒの 4Ｉ13/2→4Ｉ
15/2の誘導放出が利用され、励起には１.４８μｍと０.
９８μｍが利用されている。そのＥｒの準位図を図１に
示す。０.９８μｍ励起の場合、１.４８μｍ励起よりも
低雑音な増幅器が構成できることが判っている。一方、
通信の大容量化に伴い、波長多重通信方式が注目され、
広帯域な光増幅媒質が要求されている。このような背景
から、Ｅｒ添加石英系ファイバーの広帯域化や、Ｅｒ添
加ハライドガラスやカルコゲナイドガラスの研究が盛ん
に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｅｒを添加したハライ
ドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物
ガラスの導波路およびファイバーは、石英ファイバーよ
り平坦な利得帯域が広いことが知られており、１.５μ
ｍ帯波長多重通信用の増幅媒質として期待されている。
しかし、低雑音な増幅器を構成するために０.９８μｍ
で励起すると、励起状態からの吸収（ＥＳＡ）が起こり
やすくなる。これは、ハライドガラス、カルコゲナイド
ガラスまたはハロゲン酸化物ガラスのフォノンエネルギ
ーが酸化物より小さいことにより、Ｅｒの4Ｉ11/2から4
Ｉ13/2へのマルチフォノン緩和が起こりにくく、4Ｉ
11/2の蛍光寿命が長くなるためである。その結果、ＥＳ
Ａによる吸収損失が大きくなり、１.５μｍ帯の誘導放
出に分配される励起エネルギーの割合が小さくなって、
増幅効率が低下する。このため、ハライドガラス、カル
コゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスを用いた
低雑音広帯域な増幅器が実現できない。この問題を解決
するためには、Ｅｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を短寿命化す
る必要がある。このような理由から、Ｅｒ（０.０５〜
０.５ｗｔ％）とＴｂ，Ｄｙ，Ｅｕを共添加する方法が
開示されている（特開平８−２２２７８４号）。しか
し、Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｕは、ホスト材料の組成による吸収
波長の変動や、大量に添加した場合には吸収の裾の影響
で、励起光や信号光を吸収して効率を低下させる可能性
がある。
ドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物
ガラスの導波路およびファイバーは、石英ファイバーよ
り平坦な利得帯域が広いことが知られており、１.５μ
ｍ帯波長多重通信用の増幅媒質として期待されている。
しかし、低雑音な増幅器を構成するために０.９８μｍ
で励起すると、励起状態からの吸収（ＥＳＡ）が起こり
やすくなる。これは、ハライドガラス、カルコゲナイド
ガラスまたはハロゲン酸化物ガラスのフォノンエネルギ
ーが酸化物より小さいことにより、Ｅｒの4Ｉ11/2から4
Ｉ13/2へのマルチフォノン緩和が起こりにくく、4Ｉ
11/2の蛍光寿命が長くなるためである。その結果、ＥＳ
Ａによる吸収損失が大きくなり、１.５μｍ帯の誘導放
出に分配される励起エネルギーの割合が小さくなって、
増幅効率が低下する。このため、ハライドガラス、カル
コゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスを用いた
低雑音広帯域な増幅器が実現できない。この問題を解決
するためには、Ｅｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を短寿命化す
る必要がある。このような理由から、Ｅｒ（０.０５〜
０.５ｗｔ％）とＴｂ，Ｄｙ，Ｅｕを共添加する方法が
開示されている（特開平８−２２２７８４号）。しか
し、Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｕは、ホスト材料の組成による吸収
波長の変動や、大量に添加した場合には吸収の裾の影響
で、励起光や信号光を吸収して効率を低下させる可能性
がある。
【０００４】本発明の目的は、１.５μｍ帯光増幅器に
おいて、Ｅｒを添加したハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスからなるコアを持
つガラス導波路を用い、０.９８μｍ帯励起を可能にす
る光増幅器を提供することにある。
おいて、Ｅｒを添加したハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスからなるコアを持
つガラス導波路を用い、０.９８μｍ帯励起を可能にす
る光増幅器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための具体的手段】本発明者らは、前
記目的を達成するため鋭意検討の結果、光導波路のコア
部分のハライドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハ
ロゲン酸化物ガラスにＥｒとＣｅを共添加することによ
り、低雑音広帯域な増幅器が構築できることを見いだし
本発明に到達したものである。
記目的を達成するため鋭意検討の結果、光導波路のコア
部分のハライドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハ
ロゲン酸化物ガラスにＥｒとＣｅを共添加することによ
り、低雑音広帯域な増幅器が構築できることを見いだし
本発明に到達したものである。
【０００６】すなわち本発明は、光導波路のコア部が、
ＥｒとＣｅとを含有したハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスからなる光導波路
で、また、少なくとも励起光源、光合分波素子、光アイ
ソレータ、増幅用光導波路を備え、かつ増幅用光導波路
として該光導波路を用いることを特徴とする１.５μｍ
帯光増幅器であり、その増幅用光導波路がファイバーま
たは平面光導波路からなる１.５μｍ帯光増幅器を提供
するものである。
ＥｒとＣｅとを含有したハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスからなる光導波路
で、また、少なくとも励起光源、光合分波素子、光アイ
ソレータ、増幅用光導波路を備え、かつ増幅用光導波路
として該光導波路を用いることを特徴とする１.５μｍ
帯光増幅器であり、その増幅用光導波路がファイバーま
たは平面光導波路からなる１.５μｍ帯光増幅器を提供
するものである。
【０００７】以下本発明について詳述する。本発明にお
いて、０.９８μｍで励起したときのＥＳＡを抑制する
ためには、前述したようにＥｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を
短寿命化する必要がある。本発明の光導波路は、ハライ
ドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物
ガラスにＥｒとＣｅを添加したものであり、Ｃｅを添加
した場合、２.７μｍから３μｍの吸収帯が、Ｅｒの4Ｉ
11/2→4Ｉ13/2の遷移エネルギー差に相当する。このた
め、クロス緩和が生じてＥｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を効
率よく短寿命化できる。そのＣｅの吸収スペクトルを図
２に示す。Ｃｅは、０.３μｍから２.５μｍに至る非常
に広い透過域を持ち、０.９８μｍの励起光と１.５５μ
ｍの信号光に吸収損失を与える可能性は全くない。この
ため、大量に添加可能であり、ＥｒとＣｅの原子間距離
を小さくしてクロス緩和の割合を大きくすることができ
る。
いて、０.９８μｍで励起したときのＥＳＡを抑制する
ためには、前述したようにＥｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を
短寿命化する必要がある。本発明の光導波路は、ハライ
ドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハロゲン酸化物
ガラスにＥｒとＣｅを添加したものであり、Ｃｅを添加
した場合、２.７μｍから３μｍの吸収帯が、Ｅｒの4Ｉ
11/2→4Ｉ13/2の遷移エネルギー差に相当する。このた
め、クロス緩和が生じてＥｒの4Ｉ11/2の蛍光寿命を効
率よく短寿命化できる。そのＣｅの吸収スペクトルを図
２に示す。Ｃｅは、０.３μｍから２.５μｍに至る非常
に広い透過域を持ち、０.９８μｍの励起光と１.５５μ
ｍの信号光に吸収損失を与える可能性は全くない。この
ため、大量に添加可能であり、ＥｒとＣｅの原子間距離
を小さくしてクロス緩和の割合を大きくすることができ
る。
【０００８】本発明におけるＥｒの添加量としては、ガ
ラス組成にもよるが０.０１〜１０ｗｔ％の範囲が好ま
しく、この範囲をはずれると増幅作用が得られない。ま
た、Ｃｅの添加量としては、０.０１〜３０ｗｔ％の範
囲が好ましく、０.０１ｗｔ％未満だと効果がなく、３
０ｗｔ％を超えると結晶化が起こる。また、励起光をよ
り効率よく利用するために、ＹｂやＨｏ，Ｎｄなどの増
感材をさらに添加しても、クロス緩和過程は変化しな
い。また、本発明で用いるハライドガラスとしては、フ
ッ化物ガラス、塩化物ガラス、塩素含有フッ化物ガラス
等が、カルコゲナイドガラスとしては硫化物ガラス、セ
レン化物ガラス、テルル化物ガラス、セレン含有硫化物
ガラス、テルル含有硫化物ガラス、テルル含有セレン化
物ガラス等が、ハライド酸化物ガラスとしては、フツリ
ン酸ガラス、フッ素含有珪酸塩ガラス、フッ素含有ゲル
マネートガラス、フッ素含有アルミネートガラス等が特
に好ましい。
ラス組成にもよるが０.０１〜１０ｗｔ％の範囲が好ま
しく、この範囲をはずれると増幅作用が得られない。ま
た、Ｃｅの添加量としては、０.０１〜３０ｗｔ％の範
囲が好ましく、０.０１ｗｔ％未満だと効果がなく、３
０ｗｔ％を超えると結晶化が起こる。また、励起光をよ
り効率よく利用するために、ＹｂやＨｏ，Ｎｄなどの増
感材をさらに添加しても、クロス緩和過程は変化しな
い。また、本発明で用いるハライドガラスとしては、フ
ッ化物ガラス、塩化物ガラス、塩素含有フッ化物ガラス
等が、カルコゲナイドガラスとしては硫化物ガラス、セ
レン化物ガラス、テルル化物ガラス、セレン含有硫化物
ガラス、テルル含有硫化物ガラス、テルル含有セレン化
物ガラス等が、ハライド酸化物ガラスとしては、フツリ
ン酸ガラス、フッ素含有珪酸塩ガラス、フッ素含有ゲル
マネートガラス、フッ素含有アルミネートガラス等が特
に好ましい。
【０００９】次に光増幅器の励起源としては、０.９８
μｍ帯のレーザーであれば何でも良いが、小型高効率か
つ光導波路との結合が容易である点から、ファイバーに
レンズ系を使用して結合された半導体レーザー（ピグテ
ール半導体レーザー）が好ましい。励起方法は、前方励
起、後方励起、双方向励起など、励起が効率よく行われ
る方法なら何でも良い。また、励起に使用されるレーザ
ーは、１台でも良いし、複数台をまとめて利用しても良
い。さらに、Ｅｒの吸収帯を完全に利用して励起効率を
高めるために、広い発振波長帯域を持つレーザーを用い
ることも効果的である。このようなレーザーは、わずか
に発振波長の異なるレーザーを複数台結合したり、誘導
ラマン散乱を利用する方法で実現できる。
μｍ帯のレーザーであれば何でも良いが、小型高効率か
つ光導波路との結合が容易である点から、ファイバーに
レンズ系を使用して結合された半導体レーザー（ピグテ
ール半導体レーザー）が好ましい。励起方法は、前方励
起、後方励起、双方向励起など、励起が効率よく行われ
る方法なら何でも良い。また、励起に使用されるレーザ
ーは、１台でも良いし、複数台をまとめて利用しても良
い。さらに、Ｅｒの吸収帯を完全に利用して励起効率を
高めるために、広い発振波長帯域を持つレーザーを用い
ることも効果的である。このようなレーザーは、わずか
に発振波長の異なるレーザーを複数台結合したり、誘導
ラマン散乱を利用する方法で実現できる。
【００１０】また励起光と信号光を１本の光導波路にま
とめるためには、光合分波素子が必要である。光合分波
素子としては、挿入損失が小さく、合分波が効率よく行
える方法なら何でも良い。このような合分波素子として
は、波長分割多重素子（ＷＤＭ）が適当である。光合分
波素子は、挿入損失低減の観点から、ファイバーや平面
導波路光部品で構成されたものが好ましい。また、光合
分波素子内に光アイソレータを内蔵した場合は、増幅器
の小型化低挿入損失化が図れる。
とめるためには、光合分波素子が必要である。光合分波
素子としては、挿入損失が小さく、合分波が効率よく行
える方法なら何でも良い。このような合分波素子として
は、波長分割多重素子（ＷＤＭ）が適当である。光合分
波素子は、挿入損失低減の観点から、ファイバーや平面
導波路光部品で構成されたものが好ましい。また、光合
分波素子内に光アイソレータを内蔵した場合は、増幅器
の小型化低挿入損失化が図れる。
【００１１】光アイソレータは、戻り光を十分に抑制
し、挿入損失の小さなものであれば何でも良い。前述し
たように、他の光学部品と一体にすれば、増幅器が小型
化できるため、好ましい。
し、挿入損失の小さなものであれば何でも良い。前述し
たように、他の光学部品と一体にすれば、増幅器が小型
化できるため、好ましい。
【００１２】また、増幅器に利得監視や利得等化機能を
内蔵または付属させると、光通信システムの信頼性が向
上するので好ましい。利得の監視には、実質的に入射信
号光強度と出力信号光強度を比較できる方法なら、どん
な方法を用いても良い。波長多重通信を行う場合は、各
波長に割り当てられた信号ごとに検出、監視できる方法
が望ましい。利得等化機能は、受動的な方法でも能動的
な方法でも良い。受動的な利得等化方法としては、光学
フィルターを利用した構成が簡単である。能動的な利得
等化方法は、利得監視機能とフィードバック機能から構
成され、実質的に入射信号光強度と出力信号光強度を比
較し、利得を一定にできる方法なら、どんな方法を用い
ても良い。波長多重通信を行う場合は、各波長に割り当
てられた信号ごとに利得等化できる方法が望ましい。利
得等化と同様の機能であるが、出力信号光強度を一定に
保つような、出力等化機能も利得等化機能と同じように
有効である。これらの機能は、遠隔操作でプログラミン
グ可能なマイクロプロセッサなどで、自動的に調整可能
になっていることが好ましい。
内蔵または付属させると、光通信システムの信頼性が向
上するので好ましい。利得の監視には、実質的に入射信
号光強度と出力信号光強度を比較できる方法なら、どん
な方法を用いても良い。波長多重通信を行う場合は、各
波長に割り当てられた信号ごとに検出、監視できる方法
が望ましい。利得等化機能は、受動的な方法でも能動的
な方法でも良い。受動的な利得等化方法としては、光学
フィルターを利用した構成が簡単である。能動的な利得
等化方法は、利得監視機能とフィードバック機能から構
成され、実質的に入射信号光強度と出力信号光強度を比
較し、利得を一定にできる方法なら、どんな方法を用い
ても良い。波長多重通信を行う場合は、各波長に割り当
てられた信号ごとに利得等化できる方法が望ましい。利
得等化と同様の機能であるが、出力信号光強度を一定に
保つような、出力等化機能も利得等化機能と同じように
有効である。これらの機能は、遠隔操作でプログラミン
グ可能なマイクロプロセッサなどで、自動的に調整可能
になっていることが好ましい。
【００１３】以上のように、ＣｅとＥｒを光導波路のコ
アに共添加することで、ハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスのようなフォノン
エネルギーの小さなガラス中においてもＥｒのＥＳＡを
効果的に抑制し、０.９８μｍ励起可能な高効率で低雑
音広帯域な光増幅器を提供できる。
アに共添加することで、ハライドガラス、カルコゲナイ
ドガラスまたはハロゲン酸化物ガラスのようなフォノン
エネルギーの小さなガラス中においてもＥｒのＥＳＡを
効果的に抑制し、０.９８μｍ励起可能な高効率で低雑
音広帯域な光増幅器を提供できる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００１５】実施例１ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、Ｃｅを０．５ｗｔ％添加し
たフッ化物ガラスファイバーを用いた。コアとクラッド
の基本ガラス組成を以下に示す。ＥｒとＣｅは、Ｌａを
置換している。数字はｍｏｌ％である コア：51ZrF4-19BaF2-4.5LaF3-2YF3-2AlF3-13.5LiF-8Pb
F2 クラッド：40HfF4-10ZrF4-19BaF2-3LaF3-2YF3-4AlF3-22
NaF このファイバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波
長は１.０μｍであった。
たフッ化物ガラスファイバーを用いた。コアとクラッド
の基本ガラス組成を以下に示す。ＥｒとＣｅは、Ｌａを
置換している。数字はｍｏｌ％である コア：51ZrF4-19BaF2-4.5LaF3-2YF3-2AlF3-13.5LiF-8Pb
F2 クラッド：40HfF4-10ZrF4-19BaF2-3LaF3-2YF3-4AlF3-22
NaF このファイバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波
長は１.０μｍであった。
【００１６】次ぎに測定に使用した光増幅器の構成を図
３に示す。測定に使用したファイバーは長さ１０ｍであ
る。励起にはファイバーピグテイル付きの半導体レーザ
ー３を使用し、光合分波素子２と高Ｎ．Ａ．の石英ファ
イバー５を介して光増幅用フッ化物ファイバー４と結合
している。石英ファイバー５とフッ化物ファイバー４の
結合はＶ溝ブロックを利用し、接合端面は反射損失を低
減するため斜めに光学研磨して、光学接着剤で固定し
た。１.５５μｍ帯の信号光を光合分波素子２から入射
して、増幅された出射光を光アイソレーター６に通して
測定器７において小信号利得、利得スペクトル、雑音指
数特性について測定を行った。小信号利得を図４に、利
得スペクトルを図５に、雑音指数特性を図６にそれぞれ
示す。図４から判るとおり、０.９８μｍの励起光強度
が１００ｍＷの時、信号光波長１.５５μｍにおいて２
９ｄＢの利得を達成した。また、この時の利得スペクト
ルは、１.５３０μｍから１.５６２μｍの広い波長範囲
で±０．２ｄＢ以内の平坦度を確保できた。また、この
波長域での雑音指数は３．７ｄＢであった。
３に示す。測定に使用したファイバーは長さ１０ｍであ
る。励起にはファイバーピグテイル付きの半導体レーザ
ー３を使用し、光合分波素子２と高Ｎ．Ａ．の石英ファ
イバー５を介して光増幅用フッ化物ファイバー４と結合
している。石英ファイバー５とフッ化物ファイバー４の
結合はＶ溝ブロックを利用し、接合端面は反射損失を低
減するため斜めに光学研磨して、光学接着剤で固定し
た。１.５５μｍ帯の信号光を光合分波素子２から入射
して、増幅された出射光を光アイソレーター６に通して
測定器７において小信号利得、利得スペクトル、雑音指
数特性について測定を行った。小信号利得を図４に、利
得スペクトルを図５に、雑音指数特性を図６にそれぞれ
示す。図４から判るとおり、０.９８μｍの励起光強度
が１００ｍＷの時、信号光波長１.５５μｍにおいて２
９ｄＢの利得を達成した。また、この時の利得スペクト
ルは、１.５３０μｍから１.５６２μｍの広い波長範囲
で±０．２ｄＢ以内の平坦度を確保できた。また、この
波長域での雑音指数は３．７ｄＢであった。
【００１７】比較例１ コアにＥｒを０．１ｗｔ％添加したフッ化物ファイバー
を用いた。コアとクラッドの基本ガラス組成は実施例１
と同じである。Ｅｒは、Ｌａを置換している。このファ
イバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１.
０μｍであった。測定に使用したファイバーは長さ１０
ｍである。実施例１と同様に測定系を構成し、増幅され
た出射光の小信号利得、利得スペクトルについて測定を
行った。小信号利得を図７に、利得スペクトルを図８に
示す。図７から判るとおり、０.９８μｍの励起光強度
が１００ｍＷの時、信号光波長１.５５μｍにおいて１
８ｄＢの利得しか得られなかった。このことから、Ｃｅ
共添加による１１ｄＢの利得改善が確認できた。また、
この時の利得スペクトルは、実施例１と全く同じであ
り、Ｃｅ添加による増幅帯域幅への影響はなかった。
を用いた。コアとクラッドの基本ガラス組成は実施例１
と同じである。Ｅｒは、Ｌａを置換している。このファ
イバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１.
０μｍであった。測定に使用したファイバーは長さ１０
ｍである。実施例１と同様に測定系を構成し、増幅され
た出射光の小信号利得、利得スペクトルについて測定を
行った。小信号利得を図７に、利得スペクトルを図８に
示す。図７から判るとおり、０.９８μｍの励起光強度
が１００ｍＷの時、信号光波長１.５５μｍにおいて１
８ｄＢの利得しか得られなかった。このことから、Ｃｅ
共添加による１１ｄＢの利得改善が確認できた。また、
この時の利得スペクトルは、実施例１と全く同じであ
り、Ｃｅ添加による増幅帯域幅への影響はなかった。
【００１８】実施例２ 実施例１に記載のクラッドガラス組成で、Ｅｒを１ｗｔ
％、Ｃｅを１ｗｔ％添加したガラスプレートに、高繰り
返しフェムト秒レーザーで平面光導波路を書き込んだ。
ＥｒとＣｅはＬａを置換している。この導波路の比屈折
率差は０．８％、カットオフ波長は０.９μｍ、導波路
長は２０ｃｍである。実施例１と同様に測定系を構成し
たが、高Ｎ．Ａ．の石英ファイバーは使用していない。
平面光導波路と石英ファイバーとの接続は、斜め研磨し
た端面を光学接着して固定した。ファイバーと導波路の
位置あわせには、微動調整付きのステージを利用し、信
号光透過率が最大になるようにした。増幅特性は実施例
１とほぼ同じ傾向を示し、１００ｍＷ励起の時１.５５
μｍの利得が２２ｄＢであり、１.５３５〜１.５６μｍ
の範囲で±０．２ｄＢの利得平坦度を確認し、この雑音
指数は３．８ｄＢであった。
％、Ｃｅを１ｗｔ％添加したガラスプレートに、高繰り
返しフェムト秒レーザーで平面光導波路を書き込んだ。
ＥｒとＣｅはＬａを置換している。この導波路の比屈折
率差は０．８％、カットオフ波長は０.９μｍ、導波路
長は２０ｃｍである。実施例１と同様に測定系を構成し
たが、高Ｎ．Ａ．の石英ファイバーは使用していない。
平面光導波路と石英ファイバーとの接続は、斜め研磨し
た端面を光学接着して固定した。ファイバーと導波路の
位置あわせには、微動調整付きのステージを利用し、信
号光透過率が最大になるようにした。増幅特性は実施例
１とほぼ同じ傾向を示し、１００ｍＷ励起の時１.５５
μｍの利得が２２ｄＢであり、１.５３５〜１.５６μｍ
の範囲で±０．２ｄＢの利得平坦度を確認し、この雑音
指数は３．８ｄＢであった。
【００１９】比較例２ 実施例１に記載のクラッドガラス組成で、Ｅｒを１ｗｔ
％添加したガラスプレートに、高繰り返しフェムト秒レ
ーザーで平面光導波路を書き込んだ。ＥｒはＬａを置換
している。この導波路の比屈折率差は０．８％、カット
オフ波長は０.９μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実
施例１と同様に測定系を構成したが、高Ｎ．Ａ．の石英
ファイバーは使用していない。平面光導波路と石英ファ
イバーとの接続は、斜め研磨した端面を光学接着して固
定した。ファイバーと導波路の位置あわせには、微動調
整付きのステージを利用し、信号光透過率が最大になる
ようにした。増幅特性は実施例１とほぼ同じ傾向を示
し、１００ｍＷ励起の時１.５５μｍの利得が１７ｄＢ
であり、雑音指数は４．２ｄＢであった。
％添加したガラスプレートに、高繰り返しフェムト秒レ
ーザーで平面光導波路を書き込んだ。ＥｒはＬａを置換
している。この導波路の比屈折率差は０．８％、カット
オフ波長は０.９μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実
施例１と同様に測定系を構成したが、高Ｎ．Ａ．の石英
ファイバーは使用していない。平面光導波路と石英ファ
イバーとの接続は、斜め研磨した端面を光学接着して固
定した。ファイバーと導波路の位置あわせには、微動調
整付きのステージを利用し、信号光透過率が最大になる
ようにした。増幅特性は実施例１とほぼ同じ傾向を示
し、１００ｍＷ励起の時１.５５μｍの利得が１７ｄＢ
であり、雑音指数は４．２ｄＢであった。
【００２０】実施例３ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、Ｃｅを１ｗｔ％添加したフ
ッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用いた。コアとク
ラッドの基本ガラス組成を以下に示す。Ｅｒ，ＣｅはＧ
ｄを置換している。数字はｍｏｌ％である。 コア：18InF3-12GaF3-20ZnF2-30BaF2-10GdF3-10LuF3 クラッド：12Al(PO3)3-11.1AlF3-36.6RF-40.3MF2 (R:L
i,Na M:Mg,Ca,Sr,Ba)
ッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用いた。コアとク
ラッドの基本ガラス組成を以下に示す。Ｅｒ，ＣｅはＧ
ｄを置換している。数字はｍｏｌ％である。 コア：18InF3-12GaF3-20ZnF2-30BaF2-10GdF3-10LuF3 クラッド：12Al(PO3)3-11.1AlF3-36.6RF-40.3MF2 (R:L
i,Na M:Mg,Ca,Sr,Ba)
【００２１】このファイバーの比屈折率差は１．９％、
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指
数特性について測定を行った。その結果、励起パワー１
００ｍＷのとき２６ｄＢの利得を得た。この波長域での
雑音指数は３．７ｄＢであった。
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指
数特性について測定を行った。その結果、励起パワー１
００ｍＷのとき２６ｄＢの利得を得た。この波長域での
雑音指数は３．７ｄＢであった。
【００２２】比較例３ 実施例３と同じ基本ガラス組成で、コアにＥｒを０．１
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。このファイバーの比屈折率差は１．９％、カッ
トオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したフ
ァイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系
を構成し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指数特
性について測定を行った。その結果、励起パワー１００
ｍＷのとき１８．５ｄＢの利得を得た。この波長域での
雑音指数は４．２ｄＢであった。
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。このファイバーの比屈折率差は１．９％、カッ
トオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したフ
ァイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系
を構成し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指数特
性について測定を行った。その結果、励起パワー１００
ｍＷのとき１８．５ｄＢの利得を得た。この波長域での
雑音指数は４．２ｄＢであった。
【００２３】実施例４ コアにＥｒを１ｗｔ％、Ｃｅを３ｗｔ％添加したカルコ
ゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路を用いた。コアと
クラッドの基本ガラス組成を以下に示す。数字はｍｏｌ
％である。 コア：30In2S3-40Ga2S3-30La2S3 クラッド：12Al(PO3)3-11AlF3-30.5RF2-46.5MF2 (R:Mg,
Ca M:Sr,Ba)
ゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路を用いた。コアと
クラッドの基本ガラス組成を以下に示す。数字はｍｏｌ
％である。 コア：30In2S3-40Ga2S3-30La2S3 クラッド：12Al(PO3)3-11AlF3-30.5RF2-46.5MF2 (R:Mg,
Ca M:Sr,Ba)
【００２４】ＥｒとＣｅはＬａを置換している。この導
波路の比屈折率差は３％、カットオフ波長は１．４５μ
ｍであった。測定に使用した導波路は長さ２０ｃｍであ
る。実施例２と同様に測定系を構成し、増幅された出射
光の小信号利得、雑音指数特性について測定を行った。
その結果、励起パワー１００ｍＷのとき２５ｄＢの利得
を得た。この波長域での雑音指数は４．０ｄＢであっ
た。
波路の比屈折率差は３％、カットオフ波長は１．４５μ
ｍであった。測定に使用した導波路は長さ２０ｃｍであ
る。実施例２と同様に測定系を構成し、増幅された出射
光の小信号利得、雑音指数特性について測定を行った。
その結果、励起パワー１００ｍＷのとき２５ｄＢの利得
を得た。この波長域での雑音指数は４．０ｄＢであっ
た。
【００２５】比較例４ 実施例４と同じ基本ガラス組成で、コアにＥｒを１ｗｔ
％添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路
を用いた。この導波路の比屈折率差は３％、カットオフ
波長は１．４５μｍであった。測定に使用した導波路は
長さ２０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成
し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指数特性につ
いて測定を行った。その結果、励起パワー１００ｍＷの
とき１６ｄＢの利得を得た。この波長域での雑音指数は
４．６ｄＢであった。
％添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路
を用いた。この導波路の比屈折率差は３％、カットオフ
波長は１．４５μｍであった。測定に使用した導波路は
長さ２０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成
し、増幅された出射光の小信号利得、雑音指数特性につ
いて測定を行った。その結果、励起パワー１００ｍＷの
とき１６ｄＢの利得を得た。この波長域での雑音指数は
４．６ｄＢであった。
【００２６】
【発明の効果】本発明の光導波路を用いることにより、
０.９８μｍ励起可能な高効率で低雑音広帯域な光増幅
器を構成でき、それにより信頼性の高い大容量高速光通
信網が構築できる。
０.９８μｍ励起可能な高効率で低雑音広帯域な光増幅
器を構成でき、それにより信頼性の高い大容量高速光通
信網が構築できる。
【図１】Ｅｒの準位図と、Ｃｅによるクロス緩和過程を
示す図である。
示す図である。
【図２】Ｃｅの吸収を示す図である。
【図３】本発明の光増幅器の構成図である。
【図４】Ｅｒ−Ｃｅ共添加ファイバー増幅器の小信号利
得特性を示す図である。
得特性を示す図である。
【図５】Ｅｒ−Ｃｅ共添加ファイバー増幅器の利得スペ
クトルを示す図である。
クトルを示す図である。
【図６】Ｅｒ−Ｃｅ共添加ファイバー増幅器の雑音特性
を示す図である。
を示す図である。
【図７】Ｅｒ添加ファイバー増幅器の小信号利得特性を
示す図である。
示す図である。
【図８】Ｅｒ添加ファイバー増幅器の利得スペクトルを
示す図である。
示す図である。
１ 信号光の入射部 ２ 光合分波素子 ３ 半導体レーザー ４ 光増幅用ファイバー ５ 高Ｎ．Ａ．石英ファイバー ６ 光アイソレーター ７ 計測器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−331091（ＪＰ，Ａ) Ｄ．Ｐｕｒｅｕｒ ｅｔ ａｌ．”Ｄ ｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｇｒａｔｉｎｇ−Ｂ ａｓｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒｓ： Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａ ｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒｓ”，ＪＯＵＲＮ ＡＬ ＤＥ ＰＨＹＳＩＱＵＥ（▲ＩＩ Ｉ▼），Ｆｒａｎｃｅ，Ｍａｒ．1995, Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．３，ｐｐ．237− 249. Ｈ．Ｐｏｉｇｎａｎｔ ｅｔ ａ ｌ．”Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｃｅｒｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｕ ｌｕｏｒｏｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｇｒａ ｓｓ ｆｉｂｒｅ Ｂｒａｇｇ ｇｒａ ｔｉｎｇｓ”，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ａｕｇ．1994，Ｖｏ ｌ．30，Ｎｏ．16，ｐｐ．1339−1341. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30
Claims (4)
- 【請求項１】 光導波路のコア部が、ＥｒとＣｅとを含
有したハライドガラス、カルコゲナイドガラスまたはハ
ロゲン酸化物ガラスからなり、励起波長として０.９８
μｍ帯を用いることを特徴とする、増幅用光導波路。 - 【請求項２】 少なくとも励起光源、光合分波素子、光
アイソレータ、増幅用光導波路を備え、かつ増幅用光導
波路として請求項１記載の光導波路を用いることを特徴
とする１.５μｍ帯光増幅器。 - 【請求項３】 増幅用光導波路がファイバーからなるこ
とを特徴とする請求項２記載の１.５μｍ帯光増幅器。 - 【請求項４】 増幅用光導波路が平面光導波路からなる
ことを特徴とする請求項２記載の１.５μｍ帯光増幅
器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07094897A JP3228462B2 (ja) | 1996-11-19 | 1997-03-25 | 光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器 |
| US08/972,944 US6198870B1 (en) | 1996-11-19 | 1997-11-18 | Optical waveguide and 1.5 μm-band optical amplifier using same |
| DE69725680T DE69725680T2 (de) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | Optischer Wellenleiter und damit arbeitender 1,5um-Band optischer Verstärker |
| EP97120294A EP0843424B1 (en) | 1996-11-19 | 1997-11-19 | Optical waveguide and 1.5um-band optical amplifier using same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30826096 | 1996-11-19 | ||
| JP8-308260 | 1996-11-19 | ||
| JP07094897A JP3228462B2 (ja) | 1996-11-19 | 1997-03-25 | 光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209550A JPH10209550A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3228462B2 true JP3228462B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=26412064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07094897A Expired - Fee Related JP3228462B2 (ja) | 1996-11-19 | 1997-03-25 | 光導波路及びそれを用いた１．５μｍ帯光増幅器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6198870B1 (ja) |
| EP (1) | EP0843424B1 (ja) |
| JP (1) | JP3228462B2 (ja) |
| DE (1) | DE69725680T2 (ja) |
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| KR100312433B1 (ko) * | 1999-12-09 | 2001-11-05 | 오길록 | 툴륨 첨가 광섬유 증폭기의 증폭효율 향상을 위한 복합희토류 이온 첨가 광도파로 구조 |
| US6611372B1 (en) | 2000-06-09 | 2003-08-26 | The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Erbium and ytterbium co-doped phosphate glass optical fiber amplifiers using short active fiber length |
| DE10029381A1 (de) * | 2000-06-21 | 2002-01-03 | Bosch Gmbh Robert | Optischer Wellenleiter |
| US6504645B1 (en) * | 2000-08-29 | 2003-01-07 | Lucent Technologies Inc. | Chalcogenide glass based Raman optical amplifier |
| EP1241744A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Alcatel | Double-clad optical fiber and fiber amplifier |
| JP4475950B2 (ja) | 2001-09-10 | 2010-06-09 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | 酸化ビスマス含有ガラスの製造方法 |
| DE10144474B4 (de) * | 2001-09-10 | 2005-04-14 | Schott Ag | Verfahren zur Herstellung von Bismutoxid-haltigen Gläsern und Verwendung des Verfahrens zur Herstellung optischer Gläser |
| SE0202537D0 (sv) * | 2002-08-28 | 2002-08-28 | Siemens Elema Ab | Nervstimuleringsapparat |
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| US7088498B2 (en) * | 2004-06-29 | 2006-08-08 | Sprint Communications Company L.P. | Optical amplification of CWDM channels using optical amplifiers having fluoride-based optical fiber |
| ES2316287B1 (es) * | 2007-07-19 | 2010-01-29 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas | Uso fotonico de materiales de banda intermedia basados en un semiconductor tipo calcogenuro. |
| EP2875392B1 (en) * | 2012-07-23 | 2019-02-27 | NKT Photonics A/S | Long wavelength generation in optical fiber |
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|---|---|---|---|---|
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1997
- 1997-03-25 JP JP07094897A patent/JP3228462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1997-11-19 EP EP97120294A patent/EP0843424B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-19 DE DE69725680T patent/DE69725680T2/de not_active Expired - Fee Related
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