JP3475109B2 - 希土類元素ドープガラス - Google Patents
希土類元素ドープガラスInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は希土類元素ドープガ
ラス、特に、光ファイバまたは光導波路の形態をしたレ
ーザ、光増幅器等の能動的光素子に用いるのに適した希
土類元素ドープガラスに関するものである。
ラス、特に、光ファイバまたは光導波路の形態をしたレ
ーザ、光増幅器等の能動的光素子に用いるのに適した希
土類元素ドープガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】希土類元素をコアに含む機能性光ファイ
バとして、希土類元素イオンの電子準位間の誘導放出に
よる光増幅を利用したファイバレーザ［参考文献１，
２］や光増幅器［参考文献３，４］が報告されている。
前記光ファイバの中でもＥｒドープファイバは光通信に
使用されている１．５５μｍ帯の波長で光増幅作用を示
すため、光電変換を必要としないインライン光増幅器と
して注目されている。
バとして、希土類元素イオンの電子準位間の誘導放出に
よる光増幅を利用したファイバレーザ［参考文献１，
２］や光増幅器［参考文献３，４］が報告されている。
前記光ファイバの中でもＥｒドープファイバは光通信に
使用されている１．５５μｍ帯の波長で光増幅作用を示
すため、光電変換を必要としないインライン光増幅器と
して注目されている。
【０００３】さらに、機能性希土類ドープファイバの特
性を改善するために、希土類元素と同時にＡｌを共ドー
プする技術がある。Ａｌ共ドープは以下に示すように２
つの利点を有している。
性を改善するために、希土類元素と同時にＡｌを共ドー
プする技術がある。Ａｌ共ドープは以下に示すように２
つの利点を有している。
【０００４】第一に、一般の光ファイバに使用されてい
るＳｉＯ2 ガラスまたはＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 系ガラスで
は約０．１ｗｔ％以上の希土類元素を添加すると、いわ
ゆる濃度消光を生じる欠点があった。これは、希土類イ
オン同士がガラス中で凝集（クラスター化）することに
よって励起された電子のエネルギーが、非放射的な過程
を介して失われ易くなる現象であり、発光の寿命や効率
が損なわれる。Ａｌ共ドープはこの欠点を解消し、クラ
スター化することなしに比較的高濃度の希土類元素をド
ープできる［参考文献５］。
るＳｉＯ2 ガラスまたはＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 系ガラスで
は約０．１ｗｔ％以上の希土類元素を添加すると、いわ
ゆる濃度消光を生じる欠点があった。これは、希土類イ
オン同士がガラス中で凝集（クラスター化）することに
よって励起された電子のエネルギーが、非放射的な過程
を介して失われ易くなる現象であり、発光の寿命や効率
が損なわれる。Ａｌ共ドープはこの欠点を解消し、クラ
スター化することなしに比較的高濃度の希土類元素をド
ープできる［参考文献５］。
【０００５】希土類元素を高濃度にドープすると、励起
光と希土類イオンとの作用長が短くても充分な増幅利得
が得られるため、小型のレーザまたは光増幅器が実現で
きる。
光と希土類イオンとの作用長が短くても充分な増幅利得
が得られるため、小型のレーザまたは光増幅器が実現で
きる。
【０００６】第二に、Ａｌを共ドープすると希土類イオ
ンの発光スペクトルが変化する場合がある。特に、石英
系Ｅｒドープガラスの１．５５μｍ帯の発光スペクトル
はＡｌ共ドープによってブロードになり、増幅できる波
長帯域が拡大する。これは、波長多重伝送系の光増幅器
として使用する場合に大きな利点となる。
ンの発光スペクトルが変化する場合がある。特に、石英
系Ｅｒドープガラスの１．５５μｍ帯の発光スペクトル
はＡｌ共ドープによってブロードになり、増幅できる波
長帯域が拡大する。これは、波長多重伝送系の光増幅器
として使用する場合に大きな利点となる。
【０００７】希土類元素とＡｌを共ドープした光ファイ
バの作製方法としては、従来、ＭＣＶＤ法をべースとし
た溶液含浸法（ＭＣＶＤ溶液含浸法）があり、例えばB.
J.Ainslie ら［参考文献６］によって報告されている。
バの作製方法としては、従来、ＭＣＶＤ法をべースとし
た溶液含浸法（ＭＣＶＤ溶液含浸法）があり、例えばB.
J.Ainslie ら［参考文献６］によって報告されている。
【０００８】その方法は、まず、通常の方法に従って、
出発石英ガラス管の内側に比較的低屈折率のクラッドと
なるガラス層を堆積し、次にその内側に、通常よりも低
い温度下でスート状の多孔質コアガラス層を堆積する。
次いで、希土類イオンとＡｌイオンを含む溶液を多孔質
コアガラス層の気孔中に含浸し、乾燥、脱水工程を経た
後、Ｈｅ気流中で多孔質コアガラス層を焼結・無孔化す
る。以下、通常の手順に戻り、コラプスして中実棒状の
光ファイバ母材を得るものである。
出発石英ガラス管の内側に比較的低屈折率のクラッドと
なるガラス層を堆積し、次にその内側に、通常よりも低
い温度下でスート状の多孔質コアガラス層を堆積する。
次いで、希土類イオンとＡｌイオンを含む溶液を多孔質
コアガラス層の気孔中に含浸し、乾燥、脱水工程を経た
後、Ｈｅ気流中で多孔質コアガラス層を焼結・無孔化す
る。以下、通常の手順に戻り、コラプスして中実棒状の
光ファイバ母材を得るものである。
【０００９】この方法によれば、希土類イオン同士がガ
ラス中でクラスター化することなく、希土類元素を３ｗ
ｔ．％以上添加できるとされている。
ラス中でクラスター化することなく、希土類元素を３ｗ
ｔ．％以上添加できるとされている。
【００１０】参考文献
1)C.J.Koester and E.Snitzer : App1.0pt., 3.1182(19
64). 2)S.B.Poo1e et al. : E1ectron.Lett.,21,P.738(198
5). 3)R.J.Mears et al. : Electron.Lett.,23,P.1026(198
7). 4)E.Desurvire et al. : 0pt.Lett.,12,888(1987). 5)K.Arai et al. : J.App1. Phys.,59.3430(1986). 6)B.J.Ainslie et a1. : Mater. Lett.,6,139(1988).
64). 2)S.B.Poo1e et al. : E1ectron.Lett.,21,P.738(198
5). 3)R.J.Mears et al. : Electron.Lett.,23,P.1026(198
7). 4)E.Desurvire et al. : 0pt.Lett.,12,888(1987). 5)K.Arai et al. : J.App1. Phys.,59.3430(1986). 6)B.J.Ainslie et a1. : Mater. Lett.,6,139(1988).
【００１１】ちなみに、前記の溶液含浸法自体は古くか
ら知られた手法であり、近年では石英系光ファイバ母材
に希土類や遷移金属等の気相法では添加しにくい元素を
ドープする方法として広く採用されるようになった。Ｖ
ＡＤ法または外付け法で作製した多孔質ガラス（スー
ト）母材に溶液を含浸してドープトガラスを作製するこ
とも勿論可能である。
ら知られた手法であり、近年では石英系光ファイバ母材
に希土類や遷移金属等の気相法では添加しにくい元素を
ドープする方法として広く採用されるようになった。Ｖ
ＡＤ法または外付け法で作製した多孔質ガラス（スー
ト）母材に溶液を含浸してドープトガラスを作製するこ
とも勿論可能である。
【００１２】周知の通り、ＶＡＤ法または外付け法（い
わゆるアウトサイドプロセス）では、ＭＣＶＤ法（内付
け法）と比較して、大型、均質でかつ光学特性に優れた
ガラス母材を容易に作製することができる。
わゆるアウトサイドプロセス）では、ＭＣＶＤ法（内付
け法）と比較して、大型、均質でかつ光学特性に優れた
ガラス母材を容易に作製することができる。
【００１３】そこで本件発明者らはＭＣＶＤ溶液含浸法
と同様に、ＶＡＤ法をべ一スとする溶液含浸法（ＶＡＤ
溶液含浸法）でもＡｌドープが可能ではないかと考え、
以下に示す実験１、実験２の方法でＡｌドープ石英系ガ
ラスの作製を試みた。尚、この実験１、実験２はそれぞ
れ本発明の後記する比較例１、比較例２でもある。
と同様に、ＶＡＤ法をべ一スとする溶液含浸法（ＶＡＤ
溶液含浸法）でもＡｌドープが可能ではないかと考え、
以下に示す実験１、実験２の方法でＡｌドープ石英系ガ
ラスの作製を試みた。尚、この実験１、実験２はそれぞ
れ本発明の後記する比較例１、比較例２でもある。
【００１４】（実験１＝比較例１）ＶＡＤ法で作製され
た平均かさ密度０．４〜０．５ｇ／ｃｍ3 の純石英組成
のスート母材を、種々の異なる濃度の塩化アルミニウム
を溶解したメチルアルコール溶液に１２〜２４時間浸漬
して含浸を行った。含浸終了後、その溶媒を蒸発させて
乾燥させ、酸素気流中で約９５０℃まで加熱してスート
中に残留したアルミニウムの塩を酸化・定着した。この
ときのスートの乾燥重量に対する添加されたＡｌ2 Ｏ3
の重量分率（以下含浸濃度という）は０．３〜３ｗｔ．
％であった。
た平均かさ密度０．４〜０．５ｇ／ｃｍ3 の純石英組成
のスート母材を、種々の異なる濃度の塩化アルミニウム
を溶解したメチルアルコール溶液に１２〜２４時間浸漬
して含浸を行った。含浸終了後、その溶媒を蒸発させて
乾燥させ、酸素気流中で約９５０℃まで加熱してスート
中に残留したアルミニウムの塩を酸化・定着した。この
ときのスートの乾燥重量に対する添加されたＡｌ2 Ｏ3
の重量分率（以下含浸濃度という）は０．３〜３ｗｔ．
％であった。
【００１５】次いで、中心温度１５００℃の電気炉中
を、体積比にして１％のＣｌ2 と５％のＯ2 を含むＨｅ
ガス雰囲気に保ちつつ、毎分２ｍｍの速度でスートを降
下させて焼結を行った。
を、体積比にして１％のＣｌ2 と５％のＯ2 を含むＨｅ
ガス雰囲気に保ちつつ、毎分２ｍｍの速度でスートを降
下させて焼結を行った。
【００１６】焼結後の母材はいずれの場合も完全に無孔
化せず、冷却後にクラックが発生した。また、Ａｌを高
濃度含浸した母材は、内部に”す”（空洞）が生じてい
た。Ｘ線回折の結果、ガラス相特有のハローは認められ
ず、大部分が図１のようにクリストバライト（Ｓｉ
Ｏ2 ）及びムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）の高
融点結晶相に変化しているのが確認された。
化せず、冷却後にクラックが発生した。また、Ａｌを高
濃度含浸した母材は、内部に”す”（空洞）が生じてい
た。Ｘ線回折の結果、ガラス相特有のハローは認められ
ず、大部分が図１のようにクリストバライト（Ｓｉ
Ｏ2 ）及びムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）の高
融点結晶相に変化しているのが確認された。
【００１７】Ａｌと同時にＥｒを含浸した場合もやはり
無孔化せず、透明ガラスは得られなかった。
無孔化せず、透明ガラスは得られなかった。
【００１８】（実験２＝比較例２）ＶＡＤ法によりＰ2
Ｏ5 を１．１ｗｔ．％ドープした、平均かさ密度０．４
〜０．５ｇ／ｃｍ3 の石英系スート母材を作製した。こ
れに実験１と同じＡｌ溶液を含浸し、同一条件で乾燥・
酸化及び焼結を行った。
Ｏ5 を１．１ｗｔ．％ドープした、平均かさ密度０．４
〜０．５ｇ／ｃｍ3 の石英系スート母材を作製した。こ
れに実験１と同じＡｌ溶液を含浸し、同一条件で乾燥・
酸化及び焼結を行った。
【００１９】この母材は完全には無孔化せず、実験１よ
り程度は少ないもののクラックが生じた。Ｘ線回折の結
果はやはりハローを示さず、クリストバライトとリン酸
アルミニウム（ＡｌＰＯ4 ）の高融点結晶相の析出が認
められた。
り程度は少ないもののクラックが生じた。Ｘ線回折の結
果はやはりハローを示さず、クリストバライトとリン酸
アルミニウム（ＡｌＰＯ4 ）の高融点結晶相の析出が認
められた。
【００２０】Ａｌと共にＥｒを含浸した場合でも、やは
り透明ガラスは得られなかった。Ｅｒを高濃度含浸した
母材では図２のように、リン酸エルビウム（ＥｒＰ
Ｏ4 ）の析出も認められた。
り透明ガラスは得られなかった。Ｅｒを高濃度含浸した
母材では図２のように、リン酸エルビウム（ＥｒＰ
Ｏ4 ）の析出も認められた。
【００２１】以上の実験１、２により透明ガラスが得ら
れなかったのは、前記ＭＣＶＤをべースとする方法に比
べて、本実験１、２のＶＡＤ溶液含浸法では焼結温度が
低いことにあると考えられた。即ち、高融点結晶相の析
出が焼結の進行を阻害したことによるものと考えられ
た。
れなかったのは、前記ＭＣＶＤをべースとする方法に比
べて、本実験１、２のＶＡＤ溶液含浸法では焼結温度が
低いことにあると考えられた。即ち、高融点結晶相の析
出が焼結の進行を阻害したことによるものと考えられ
た。
【００２２】ちなみに、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系状態図
によれば、ムライトとクリストバライトの共融点は１５
８７±１０℃であり、共融組成（Ａｌ2 Ｏ3 ≒８ｗｔ．
％）よりも高シリカ側の組成では、液相線温度は共融点
とクリストバライトの融点１７２６±５℃の間にある。
従って、実験１の焼結温度１５００℃では一旦析出した
ムライトとクリストバライトが融解することはない。こ
れらの高融点結晶相を消失させるには、その組成に応じ
て１５８７℃ないし１７２６℃よりも高い温度が必要で
ある。
によれば、ムライトとクリストバライトの共融点は１５
８７±１０℃であり、共融組成（Ａｌ2 Ｏ3 ≒８ｗｔ．
％）よりも高シリカ側の組成では、液相線温度は共融点
とクリストバライトの融点１７２６±５℃の間にある。
従って、実験１の焼結温度１５００℃では一旦析出した
ムライトとクリストバライトが融解することはない。こ
れらの高融点結晶相を消失させるには、その組成に応じ
て１５８７℃ないし１７２６℃よりも高い温度が必要で
ある。
【００２３】一方、実験２の組成に対応するＡｌ2 Ｏ3
−Ｐ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 系の詳細な状態図は報告されてい
ないが、事情は実験１の場合と同様であると推察され
る。例えばＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 系でＰ2 Ｏ5 ＝１．１ｗ
ｔ．％における液相線温度（クリストバライトが消失す
る温度）は１７００℃以上である。またＡｌ2 Ｏ3 −Ｐ
2 Ｏ5 系ではＡｌ2 Ｏ3 が３０ｗｔ．％を越えると液相
線温度（ＡｌＰＯ4 の消失温度）は１５００℃以上にな
る。
−Ｐ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 系の詳細な状態図は報告されてい
ないが、事情は実験１の場合と同様であると推察され
る。例えばＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 系でＰ2 Ｏ5 ＝１．１ｗ
ｔ．％における液相線温度（クリストバライトが消失す
る温度）は１７００℃以上である。またＡｌ2 Ｏ3 −Ｐ
2 Ｏ5 系ではＡｌ2 Ｏ3 が３０ｗｔ．％を越えると液相
線温度（ＡｌＰＯ4 の消失温度）は１５００℃以上にな
る。
【００２４】試みに、上記実験１、２で得られた母材を
酸水素火炎を用いて強熱・急冷したところ、いずれも透
明なガラスになったが、ガラス中に多数の気泡が残留
し、光学用ガラスとして実用し得るものではなかった。
酸水素火炎を用いて強熱・急冷したところ、いずれも透
明なガラスになったが、ガラス中に多数の気泡が残留
し、光学用ガラスとして実用し得るものではなかった。
【００２５】以上のことより、ＶＡＤ溶液含浸法ではＭ
ＣＶＤ溶液含浸法のようにＡｌドープ（または共ドー
プ）ガラスを作製することはできず、その原因は焼結温
度不足によるものと確信されるに至った。
ＣＶＤ溶液含浸法のようにＡｌドープ（または共ドー
プ）ガラスを作製することはできず、その原因は焼結温
度不足によるものと確信されるに至った。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】前記のＶＡＤ溶液含浸
法による焼結温度不足の問題を解決するには、焼結温度
を１６００℃、或は１７００℃以上に高めることが考え
られるが、そのような高温にするには技術上、設備上の
困難を伴う。
法による焼結温度不足の問題を解決するには、焼結温度
を１６００℃、或は１７００℃以上に高めることが考え
られるが、そのような高温にするには技術上、設備上の
困難を伴う。
【００２７】第一に、一般にスート母材の焼結炉に使用
されている石英ガラス製の炉心管や治具は、このような
高温では軟化変形するため長時間の使用には耐え得な
い。これを解決するには石英ガラス製の炉心管の代わり
に高融点セラミックスの炉心管を使用することが考えら
れるが、その場合は、炉心管から不純物が揮散して母材
中に混入し、その結果ファイバの伝送損失が急増する。
これは当業界では周知の事実である。
されている石英ガラス製の炉心管や治具は、このような
高温では軟化変形するため長時間の使用には耐え得な
い。これを解決するには石英ガラス製の炉心管の代わり
に高融点セラミックスの炉心管を使用することが考えら
れるが、その場合は、炉心管から不純物が揮散して母材
中に混入し、その結果ファイバの伝送損失が急増する。
これは当業界では周知の事実である。
【００２８】第二に、液相線温度よりも高い温度で焼結
を行うと、母材が自重によって延伸、落下してしまう場
合がある。
を行うと、母材が自重によって延伸、落下してしまう場
合がある。
【００２９】これらの問題はＶＡＤ溶液含浸法に限ら
ず、外付け法等も含めたいわゆるアウトサイドプロセス
（outside process ）で作製した多孔質ガラスの焼結に
共通する問題点である。
ず、外付け法等も含めたいわゆるアウトサイドプロセス
（outside process ）で作製した多孔質ガラスの焼結に
共通する問題点である。
【００３０】ちなみに、ＭＣＶＤ溶液含浸法では基材の
石英ガラス管が反応管を兼ねており、これを酸水素火炎
で直接加熱する方式であるため、容易に高融点結晶相消
失温度まで加熱することができ、不純物が混入する心配
もない。また焼結時に結晶化しても、一旦冷却すること
なしに直ちに１９００℃以上のコラプス工程に移行でき
るので、熱歪によるクラックも生じない。しかもコラプ
ス中に結晶相は完全に融解し、中実化後の急冷によって
透明なガラス母材が得られる。
石英ガラス管が反応管を兼ねており、これを酸水素火炎
で直接加熱する方式であるため、容易に高融点結晶相消
失温度まで加熱することができ、不純物が混入する心配
もない。また焼結時に結晶化しても、一旦冷却すること
なしに直ちに１９００℃以上のコラプス工程に移行でき
るので、熱歪によるクラックも生じない。しかもコラプ
ス中に結晶相は完全に融解し、中実化後の急冷によって
透明なガラス母材が得られる。
【００３１】
【発明の目的】本発明者らは上記のようなＶＡＤ法等の
アウトサイドプロセスを用いて希土類元素＋Ａｌ共ドー
プガラスを作製する場合の諸問題に鑑みて、ガラス組成
の改良を検討し、本発明に至った。
アウトサイドプロセスを用いて希土類元素＋Ａｌ共ドー
プガラスを作製する場合の諸問題に鑑みて、ガラス組成
の改良を検討し、本発明に至った。
【００３２】本発明の目的は、比較的低い焼結温度でも
透明なガラスが得られる組成の希土類元素＋Ａｌ共ドー
プガラスを提供することにある。
透明なガラスが得られる組成の希土類元素＋Ａｌ共ドー
プガラスを提供することにある。
【００３３】本発明の他の目的は、高濃度の希土類元素
をドープしても発光特性が損なわれないようにした希土
類元素＋Ａｌ共ドープガラスを提供することにある。
をドープしても発光特性が損なわれないようにした希土
類元素＋Ａｌ共ドープガラスを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１の
能動的光素子用希土類元素ドープガラスは、ＳｉＯ２系
の組成からなるホストガラス中に希土類元素が添加され
てなる能動的光素子用希土類元素ドープガラスにおい
て、前記ホストガラス中にＡｌとＦとがドープされてな
るものである。
能動的光素子用希土類元素ドープガラスは、ＳｉＯ２系
の組成からなるホストガラス中に希土類元素が添加され
てなる能動的光素子用希土類元素ドープガラスにおい
て、前記ホストガラス中にＡｌとＦとがドープされてな
るものである。
【００３５】本発明のうち請求項２の能動的光素子用希
土類元素ドープガラスは、請求項１記載の能動的光素子
用希土類元素ドープガラスのホストガラス組成に、さら
にガラスの屈折率を増大させる物質が添加されてなるも
のである。
土類元素ドープガラスは、請求項１記載の能動的光素子
用希土類元素ドープガラスのホストガラス組成に、さら
にガラスの屈折率を増大させる物質が添加されてなるも
のである。
【００３６】本発明のうち請求項３の能動的光素子用希
土類元素ドープガラスは、請求項１のホストガラス組成
に、更にガラスの軟化温度を低下させる物質が添加され
てなるものである。
土類元素ドープガラスは、請求項１のホストガラス組成
に、更にガラスの軟化温度を低下させる物質が添加され
てなるものである。
【００３７】本発明のうち請求項４の能動的光素子用希
土類元素ドープガラスは、ＳｉＯ２系の組成からなるホ
ストガラス中に希土類元素がドープされてなる能動的光
素子用希土類元素ドープガラスにおいて、前記ホストガ
ラス中にＡｌとＦとＧｅとがドープされてなるものであ
る。
土類元素ドープガラスは、ＳｉＯ２系の組成からなるホ
ストガラス中に希土類元素がドープされてなる能動的光
素子用希土類元素ドープガラスにおいて、前記ホストガ
ラス中にＡｌとＦとＧｅとがドープされてなるものであ
る。
【００３８】本発明の希土類元素ドープガラスの基礎ガ
ラス組成はＲ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｆ系（Ｒ
は希土類元素、ＦはＯを置換する形でドープされる）で
あり、基本的に高シリカ・無アルカリの石英系ガラスで
ある。このため、膨張係数、軟化温度などの性質が通常
の光ファイバに使用される石英系ガラスに近く、それら
との融着性がよい。従って本発明により製造される希土
類元素ドープガラスをコア材に、Ｆドープシリカなどの
比較的低屈折率のガラスをクラッド材に使用して、コア
−クラッド構造を有する光ファイバ（または光導波路）
を容易に作製することができる。また、一般の石英系フ
ァイバとの融着接続性にも優れたものとなる。
ラス組成はＲ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｆ系（Ｒ
は希土類元素、ＦはＯを置換する形でドープされる）で
あり、基本的に高シリカ・無アルカリの石英系ガラスで
ある。このため、膨張係数、軟化温度などの性質が通常
の光ファイバに使用される石英系ガラスに近く、それら
との融着性がよい。従って本発明により製造される希土
類元素ドープガラスをコア材に、Ｆドープシリカなどの
比較的低屈折率のガラスをクラッド材に使用して、コア
−クラッド構造を有する光ファイバ（または光導波路）
を容易に作製することができる。また、一般の石英系フ
ァイバとの融着接続性にも優れたものとなる。
【００３９】さらに本発明の希土類元素ドープガラスで
は、希土類元素とＡｌの共存効果により発光特性を損な
わずに高濃度の希土類元素を添加することができ、励起
光との作用長が短くても充分な増幅利得が得られるの
で、レーザまたは光増幅器の小型化が実現できる。さら
に、希土類元素がＥｒの場合にはＡｌの共存により１．
５５μｍ付近の光増幅を示す波長帯域が広がるため、本
発明のガラス組成は光増幅器用として好適である。
は、希土類元素とＡｌの共存効果により発光特性を損な
わずに高濃度の希土類元素を添加することができ、励起
光との作用長が短くても充分な増幅利得が得られるの
で、レーザまたは光増幅器の小型化が実現できる。さら
に、希土類元素がＥｒの場合にはＡｌの共存により１．
５５μｍ付近の光増幅を示す波長帯域が広がるため、本
発明のガラス組成は光増幅器用として好適である。
【００４０】これらの効果は、公知の希土類元素＋Ａｌ
共ドープ石英系ガラスと同等のものであるが、本発明の
希土類元素ドープガラスはさらにフッ素を含んでいるこ
とを特徴とする新規の石英系ガラス組成である。フッ素
を添加したことによって製造プロセス上の大きな利点を
有している。
共ドープ石英系ガラスと同等のものであるが、本発明の
希土類元素ドープガラスはさらにフッ素を含んでいるこ
とを特徴とする新規の石英系ガラス組成である。フッ素
を添加したことによって製造プロセス上の大きな利点を
有している。
【００４１】希土類元素及びＡｌは石英ガラスの屈折率
を高める効果を有するが、フッ素は逆に低下させるの
で、それらのドープ量の比率によってはガラスの屈折率
は石英レベルよりも低くなり、クラッドとの屈折率差が
十分に確保されないことがある。この場合は前記基礎ガ
ラス組成に、更に屈折率を高める効果を持つ成分を添加
してもよい。
を高める効果を有するが、フッ素は逆に低下させるの
で、それらのドープ量の比率によってはガラスの屈折率
は石英レベルよりも低くなり、クラッドとの屈折率差が
十分に確保されないことがある。この場合は前記基礎ガ
ラス組成に、更に屈折率を高める効果を持つ成分を添加
してもよい。
【００４２】また、ＡｌＦ3 は１２７６℃で昇華するた
め、これより高い温度で焼結を行うとガラス中に残留す
るＡｌ量が少なくなる。この場合は前記基礎ガラス組成
に、更にガラスの軟化温度を低下させる成分を添加する
のも好ましい結果を与える。このような添加物としては
ＧｅＯ2 またはＰ2 Ｏ5 が特に好適である。いずれも石
英ガラスの屈折率を高めると同時に軟化温度を低下させ
る。前者は屈折率の増大に、後者は軟化温度の低下によ
り顕著な効果を示す。周知のように、ＶＡＤ法、外付け
法では、どちらの成分も容易にスート中に添加すること
ができる。
め、これより高い温度で焼結を行うとガラス中に残留す
るＡｌ量が少なくなる。この場合は前記基礎ガラス組成
に、更にガラスの軟化温度を低下させる成分を添加する
のも好ましい結果を与える。このような添加物としては
ＧｅＯ2 またはＰ2 Ｏ5 が特に好適である。いずれも石
英ガラスの屈折率を高めると同時に軟化温度を低下させ
る。前者は屈折率の増大に、後者は軟化温度の低下によ
り顕著な効果を示す。周知のように、ＶＡＤ法、外付け
法では、どちらの成分も容易にスート中に添加すること
ができる。
【００４３】
【作用】高シリカ、無アルカリの希土類元素＋Ａｌ共ド
ープ石英系ガラスを作製するには、多孔質ガラス母材を
用いた溶液含浸法が簡便であり、かつ、希土類元素及び
Ａｌドープ濃度の調整が容易である等の長所を有してお
り、一般性もあると考えられる。しかし、ＶＡＤ溶液含
浸法ではフッ素ドープ工程を経ずに含浸母材を焼結する
と、前述の実験例のように高融点結晶相が析出するため
無孔化が困難である。
ープ石英系ガラスを作製するには、多孔質ガラス母材を
用いた溶液含浸法が簡便であり、かつ、希土類元素及び
Ａｌドープ濃度の調整が容易である等の長所を有してお
り、一般性もあると考えられる。しかし、ＶＡＤ溶液含
浸法ではフッ素ドープ工程を経ずに含浸母材を焼結する
と、前述の実験例のように高融点結晶相が析出するため
無孔化が困難である。
【００４４】ところが、希土類元素とＡｌに加えてさら
にフッ素が添加されていると、焼結温度が１５００℃以
下の比較的低温でも容易に無孔化・透明ガラス化でき
る。その理由は明確ではないが、（１）石英系母材のガ
ラス粒子にフッ素を添加することによって溶融粘度が低
下する。そのため焼結は速やかに進行し、また、希土類
元素およびＡｌのガラス中への拡散・均質化も促進され
る。（２）希土類及びＡｌの酸化物がフッ素と反応し
て、表１に示すような比較的低融点のフッ化物に変化す
るためと推定される。
にフッ素が添加されていると、焼結温度が１５００℃以
下の比較的低温でも容易に無孔化・透明ガラス化でき
る。その理由は明確ではないが、（１）石英系母材のガ
ラス粒子にフッ素を添加することによって溶融粘度が低
下する。そのため焼結は速やかに進行し、また、希土類
元素およびＡｌのガラス中への拡散・均質化も促進され
る。（２）希土類及びＡｌの酸化物がフッ素と反応し
て、表１に示すような比較的低融点のフッ化物に変化す
るためと推定される。
【００４５】
【表１】
【００４６】希土類元素および／またはＡｌを高濃度含
浸した場合には、拡散・均質化が不十分で失透すること
もある。しかし、完全に無孔化したガラスマトリックス
中に少量の微粒子が分散した状態になっているので、酸
水素火炎等を用いて高温まで熱すれば直ちに透明化す
る。このときクラックが生じたり、気泡が残留したりす
ることもない。
浸した場合には、拡散・均質化が不十分で失透すること
もある。しかし、完全に無孔化したガラスマトリックス
中に少量の微粒子が分散した状態になっているので、酸
水素火炎等を用いて高温まで熱すれば直ちに透明化す
る。このときクラックが生じたり、気泡が残留したりす
ることもない。
【００４７】従って本発明のガラス組成を用いれば、Ｖ
ＡＤ溶液含浸法等のアウトサイドプロセスによっても透
明で気泡の無い希土類元素＋Ａｌ共ドープガラス製品が
得られる。
ＡＤ溶液含浸法等のアウトサイドプロセスによっても透
明で気泡の無い希土類元素＋Ａｌ共ドープガラス製品が
得られる。
【００４８】ちなみに、Ｐ（Ｐ2 Ｏ5 ）も石英ガラスの
溶液粘度を大きく低下させるドーパントとして知られて
いるが、希土類元素とＡｌに加えてさらにＰを添加した
場合（フッ素を含まない場合）は、前述の実験例２に示
したようにリン酸アルミニウムやリン酸エルビウムとい
った高融点結晶の析出を誘発し、むしろ逆効果である。
溶液粘度を大きく低下させるドーパントとして知られて
いるが、希土類元素とＡｌに加えてさらにＰを添加した
場合（フッ素を含まない場合）は、前述の実験例２に示
したようにリン酸アルミニウムやリン酸エルビウムとい
った高融点結晶の析出を誘発し、むしろ逆効果である。
【００４９】次に、本発明の希土類元素ドープガラスを
製造する場合、希土類元素ドープ光ファイバ用のガラス
母材（ロッド）を、例えばＶＡＤ溶液含浸法により次の
ようにして製作することができる。
製造する場合、希土類元素ドープ光ファイバ用のガラス
母材（ロッド）を、例えばＶＡＤ溶液含浸法により次の
ようにして製作することができる。
【００５０】石英ガラススート母材をＶＡＤ法で作製
し、これに希土類元素及びＡｌイオンを含む溶液を含浸
させた後、この溶媒を蒸発、乾燥させて希土類元素及び
Ａｌの塩を前記スート母材の気孔内に沈積させる。この
場合、溶液原料としては、塩化物、水和塩化物、硝酸塩
などの、アルコール溶液または水溶液等が使用できる。
し、これに希土類元素及びＡｌイオンを含む溶液を含浸
させた後、この溶媒を蒸発、乾燥させて希土類元素及び
Ａｌの塩を前記スート母材の気孔内に沈積させる。この
場合、溶液原料としては、塩化物、水和塩化物、硝酸塩
などの、アルコール溶液または水溶液等が使用できる。
【００５１】また、前記の溶液を含浸させたスート母材
は、焼結に先立って酸素雰囲気中で加熱処理を施してお
くのが望ましい。溶液原料に塩化物原料を使用する場合
は、これらは比較的低温でも蒸発・揮散し易いので、酸
化して安定化させておくとガラス中へのドープ量の再現
性が向上する。溶液原料に硝酸塩を使用した場合は、硝
酸塩は２００℃程度の温度で分解して酸化物となるので
特に酸化工程を行う必要はない。
は、焼結に先立って酸素雰囲気中で加熱処理を施してお
くのが望ましい。溶液原料に塩化物原料を使用する場合
は、これらは比較的低温でも蒸発・揮散し易いので、酸
化して安定化させておくとガラス中へのドープ量の再現
性が向上する。溶液原料に硝酸塩を使用した場合は、硝
酸塩は２００℃程度の温度で分解して酸化物となるので
特に酸化工程を行う必要はない。
【００５２】また、前記焼結に先立ってＣｌ2 或はその
他の塩素化合物の気相を含有する雰囲気中で脱水処理を
行う場合にも、雰囲気中に過剰の酸素ガスを添加してお
くのが望ましい。酸素ガスを含まないと脱水処理中に、
酸化物が再び塩化物となって揮散し易くなるからであ
る。
他の塩素化合物の気相を含有する雰囲気中で脱水処理を
行う場合にも、雰囲気中に過剰の酸素ガスを添加してお
くのが望ましい。酸素ガスを含まないと脱水処理中に、
酸化物が再び塩化物となって揮散し易くなるからであ
る。
【００５３】次いで、溶液含浸母材をフッ素を含有する
Ｈｅ雰囲気中で焼結・無孔化する。フッ素源としては周
知の通りＳｉＦ4 、ＳＦ6 、フレオンなどのガスを使用
することができる。
Ｈｅ雰囲気中で焼結・無孔化する。フッ素源としては周
知の通りＳｉＦ4 、ＳＦ6 、フレオンなどのガスを使用
することができる。
【００５４】このようにして得られた希土類元素ドープ
カラスロッドを光ファイバに加工するには、例えば、外
付け法でクラッドガラス層を形成した後、これを加熱延
伸して紡糸するなどの既存の技術を利用することができ
る。このようにすれば、光を導波する部分の全体または
一部が本発明の請求項１〜４の希土類元素ドープガラス
で構成される希土類元素ドープ光ファイバまたは光導波
路が得られる。
カラスロッドを光ファイバに加工するには、例えば、外
付け法でクラッドガラス層を形成した後、これを加熱延
伸して紡糸するなどの既存の技術を利用することができ
る。このようにすれば、光を導波する部分の全体または
一部が本発明の請求項１〜４の希土類元素ドープガラス
で構成される希土類元素ドープ光ファイバまたは光導波
路が得られる。
【００５５】以上の説明はＶＡＤ溶液含浸法により製作
した石英ガラススート母材を用いる場合であるが、もち
ろん外付け法やゾル−ゲル法で作製した石英ガラススー
ト母材を使用することもできる。
した石英ガラススート母材を用いる場合であるが、もち
ろん外付け法やゾル−ゲル法で作製した石英ガラススー
ト母材を使用することもできる。
【００５６】本発明の希土類元素ドープガラスにより、
薄膜光導波路を製作することもできる。薄膜形状の多孔
質石英系ガラスの形成には、例えば、既存の技術である
火炎加水分解法を使用することができる。このときの反
応成膜機構はＶＡＤ法や外付け法と同じである。この成
膜には熱ＣＶＤ法を用いてもよい。この場合は、通常の
シリカガラス膜を堆積するときよりも基板温度を低く設
定しておけば、スート状の多孔質ガラス膜が形成され
る。
薄膜光導波路を製作することもできる。薄膜形状の多孔
質石英系ガラスの形成には、例えば、既存の技術である
火炎加水分解法を使用することができる。このときの反
応成膜機構はＶＡＤ法や外付け法と同じである。この成
膜には熱ＣＶＤ法を用いてもよい。この場合は、通常の
シリカガラス膜を堆積するときよりも基板温度を低く設
定しておけば、スート状の多孔質ガラス膜が形成され
る。
【００５７】以下は前記の希土類元素ドープ光ファイバ
用のガラス母材を製作する場合と同様に、溶液含浸−乾
燥・酸化−フッ素雰囲気焼結を行って、希土類元素＋Ａ
ｌ共ドープガラス薄膜を得る。
用のガラス母材を製作する場合と同様に、溶液含浸−乾
燥・酸化−フッ素雰囲気焼結を行って、希土類元素＋Ａ
ｌ共ドープガラス薄膜を得る。
【００５８】この方法に、既存の微細加工技術（チャネ
ル形成）とクラッドガラス層形成技術を組合せれば、任
意形状の希土類ドープ光導波路を作製することができ
る。
ル形成）とクラッドガラス層形成技術を組合せれば、任
意形状の希土類ドープ光導波路を作製することができ
る。
【００５９】
【発明の実施の形態】（実施例１）ＶＡＤ法で作製され
た、平均かさ密度０．４〜０．５ｇ／ｃｍ3 の純石英組
成のスートを、種々の異なる濃度の塩化エルビウム及び
アルミニウムが溶解されたメチルアルコール溶液に１２
〜２４時間浸漬して含浸を行った。溶液中のＡｌ／Ｅｒ
モル比は１〜５に設定した。含浸終了後、溶媒を蒸発さ
せて乾燥し、酸素気流中で約９５０℃まで加熱して、前
記スート中に残留したＥｒ及びＡｌの塩を酸化・定着し
た。
た、平均かさ密度０．４〜０．５ｇ／ｃｍ3 の純石英組
成のスートを、種々の異なる濃度の塩化エルビウム及び
アルミニウムが溶解されたメチルアルコール溶液に１２
〜２４時間浸漬して含浸を行った。溶液中のＡｌ／Ｅｒ
モル比は１〜５に設定した。含浸終了後、溶媒を蒸発さ
せて乾燥し、酸素気流中で約９５０℃まで加熱して、前
記スート中に残留したＥｒ及びＡｌの塩を酸化・定着し
た。
【００６０】次に、中心温度１０００℃の電気炉中を、
体積比にして１％のＣｌ2 と１０％のＯ2 を含むＨｅガ
ス雰囲気に保ちつつ、毎分３ｍｍの速度でスートを下降
させて脱水処理を行った。脱水終了後スートを一旦低温
部にまで引き上げ、電気炉中心温度を１３００℃まで昇
温した。引き続いて、炉内雰囲気を０．５ｖｏｌ．％の
ＳｉＦ4 を含むＨｅガスに変更し、毎分２ｍｍの速度で
スートを下降させて焼結した。
体積比にして１％のＣｌ2 と１０％のＯ2 を含むＨｅガ
ス雰囲気に保ちつつ、毎分３ｍｍの速度でスートを下降
させて脱水処理を行った。脱水終了後スートを一旦低温
部にまで引き上げ、電気炉中心温度を１３００℃まで昇
温した。引き続いて、炉内雰囲気を０．５ｖｏｌ．％の
ＳｉＦ4 を含むＨｅガスに変更し、毎分２ｍｍの速度で
スートを下降させて焼結した。
【００６１】この結果、種々の異なる濃度のＥｒとＡｌ
が共ドープされたＥｒ2 Ｏ3 −Ａｌ 2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −
Ｆ系ガラスロッドを得た。Ｅｒがおよそ０．３ｗｔ．％
以上ドープされたガラスは、焼結直後は失透しておりピ
ンク色のオパールガラス状の外観を呈していた。失透し
た母材のＸ線回析図形の一例を図３に示す。この図から
明らかなように回折角２θ＝２２°を中心とする明瞭な
ハローが現われている。また、残留結晶相（ムライト及
び未知相）の回折強度は、図１及び図２に比べてはるか
に小さい。以上から明らかなように、母材の大部分はガ
ラス相である。
が共ドープされたＥｒ2 Ｏ3 −Ａｌ 2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −
Ｆ系ガラスロッドを得た。Ｅｒがおよそ０．３ｗｔ．％
以上ドープされたガラスは、焼結直後は失透しておりピ
ンク色のオパールガラス状の外観を呈していた。失透し
た母材のＸ線回析図形の一例を図３に示す。この図から
明らかなように回折角２θ＝２２°を中心とする明瞭な
ハローが現われている。また、残留結晶相（ムライト及
び未知相）の回折強度は、図１及び図２に比べてはるか
に小さい。以上から明らかなように、母材の大部分はガ
ラス相である。
【００６２】この母材をガラス加工旋盤を用いて酸水素
火炎で加熱したところ、直ちに透明化し、残留気泡のな
いガラスロッドが得られた。
火炎で加熱したところ、直ちに透明化し、残留気泡のな
いガラスロッドが得られた。
【００６３】次に、これらのガラスロッドの外周に、外
付け法でフッ素ドープシリカガラスのクラッド層を形成
した後、これを加熱延伸して、コア径７．５μｍ、外径
１２５μｍ、開口数０．１２の単一モード光ファイバを
作製した。
付け法でフッ素ドープシリカガラスのクラッド層を形成
した後、これを加熱延伸して、コア径７．５μｍ、外径
１２５μｍ、開口数０．１２の単一モード光ファイバを
作製した。
【００６４】得られたファイバのコアガラス組成と特性
の一例を表２に示す。比較のため純シリカホストガラス
に０．０９ｗｔ．％のＥｒをドープしたコアからなる単
一モードファイバの特性を同表２に４（比較）として併
せて示した。
の一例を表２に示す。比較のため純シリカホストガラス
に０．０９ｗｔ．％のＥｒをドープしたコアからなる単
一モードファイバの特性を同表２に４（比較）として併
せて示した。
【００６５】
【表２】
【００６６】波長１．５５μｍの蛍光寿命は約０．５ｗ
ｔ．％のＥｒをドープしたファイバでも約１０ｍｓｅｃ
であり、低濃度の純シリカホストガラスファイバ（同表
２の４比較）と比べて何ら遜色がない。また、波長１．
１μｍにおける伝送損失は３〜１２ｄＢ／ｋｍと十分低
い。これらより、本発明のガラス組成の素性の良さを理
解することができる。
ｔ．％のＥｒをドープしたファイバでも約１０ｍｓｅｃ
であり、低濃度の純シリカホストガラスファイバ（同表
２の４比較）と比べて何ら遜色がない。また、波長１．
１μｍにおける伝送損失は３〜１２ｄＢ／ｋｍと十分低
い。これらより、本発明のガラス組成の素性の良さを理
解することができる。
【００６７】（実施例２）ＶＡＤ法によりＧｅＯ2 が約
８ｍｏｌ％ドープされた、平均かさ密度０．４〜０．５
ｇ／ｃｍ3 の石英系スート母材を作製し、このスートに
種々の異なる濃度の塩化エルビウムまたは塩化ネオジ
ム、及び塩化アルミニウムが溶解されたメチルアルコー
ル溶液を含浸した後、実施例１と同様にして乾燥・酸化
・脱水処理を施した。続いて、ＳｉＦ4 を３．０ｖｏ
ｌ．％含むＨｅガス雰囲気中で焼結を行った。この実施
例では１２００℃で完全に無孔化することが可能であっ
た。
８ｍｏｌ％ドープされた、平均かさ密度０．４〜０．５
ｇ／ｃｍ3 の石英系スート母材を作製し、このスートに
種々の異なる濃度の塩化エルビウムまたは塩化ネオジ
ム、及び塩化アルミニウムが溶解されたメチルアルコー
ル溶液を含浸した後、実施例１と同様にして乾燥・酸化
・脱水処理を施した。続いて、ＳｉＦ4 を３．０ｖｏ
ｌ．％含むＨｅガス雰囲気中で焼結を行った。この実施
例では１２００℃で完全に無孔化することが可能であっ
た。
【００６８】これらの組成の異なる種々のガラスロッド
の外周に、外付け法でフッ素ドープシリカガラスのクラ
ッド層を形成し、これを加熱延伸してコア径４〜６μｍ
・外径１２５μｍ、開口数０．１８の単一モード光ファ
イバを作製した。
の外周に、外付け法でフッ素ドープシリカガラスのクラ
ッド層を形成し、これを加熱延伸してコア径４〜６μｍ
・外径１２５μｍ、開口数０．１８の単一モード光ファ
イバを作製した。
【００６９】これらファイバの蛍光寿命や損失特性は実
施例１と同様に良好であった。
施例１と同様に良好であった。
【００７０】得られたファイバのうち、コア中のＥｒ濃
度＝０ ．０８０ｗｔ．％、Ａｌ濃度＝０．０９１ｗ
ｔ．％、Ｆ濃度＝０．９７ｗｔ．％（Ａｌ／Ｅｒ原子比
＝７．１）のファイバについて波長１．５５μｍ付近の
発光スペクトルを測定した（図４のＩ）。励起光源に
は、波長０．９８μｍのＴｉ：サファイアレーザを使用
した。ファイバ長を１０ｃｍとし、入射励起パワーは３
０ｍＷとした。比較のためＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 系ホスト
ガラスに０．０９０ｗｔ．％のＥｒをドープしたコアか
らなる単一モードファイバのスペクトルを図４のIIとし
て合わせて示した。図のように、本実施例のファイバの
発光スペクトルＩは、IIに比べてかなりブロードになっ
ているのがわかる。これは、増幅帯域が広がっているこ
とを示している。
度＝０ ．０８０ｗｔ．％、Ａｌ濃度＝０．０９１ｗ
ｔ．％、Ｆ濃度＝０．９７ｗｔ．％（Ａｌ／Ｅｒ原子比
＝７．１）のファイバについて波長１．５５μｍ付近の
発光スペクトルを測定した（図４のＩ）。励起光源に
は、波長０．９８μｍのＴｉ：サファイアレーザを使用
した。ファイバ長を１０ｃｍとし、入射励起パワーは３
０ｍＷとした。比較のためＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 系ホスト
ガラスに０．０９０ｗｔ．％のＥｒをドープしたコアか
らなる単一モードファイバのスペクトルを図４のIIとし
て合わせて示した。図のように、本実施例のファイバの
発光スペクトルＩは、IIに比べてかなりブロードになっ
ているのがわかる。これは、増幅帯域が広がっているこ
とを示している。
【００７１】本実施例では約４ｗｔ．％までの希土類元
素及び約３ｗｔ．％までのＡｌが共ドープされた透明ガ
ラスロッドを得たが、この濃度がガラス化限界というわ
けではない。更に高濃度のものまで作製可能である。
素及び約３ｗｔ．％までのＡｌが共ドープされた透明ガ
ラスロッドを得たが、この濃度がガラス化限界というわ
けではない。更に高濃度のものまで作製可能である。
【００７２】（比較例１）前記実験１と全く同じにして
ガラスを製作したところ、同実験１の結果の通り、本発
明で得んとするガラスは得られなかった。
ガラスを製作したところ、同実験１の結果の通り、本発
明で得んとするガラスは得られなかった。
【００７３】（比較例２）前記実験２と全く同じにして
ガラスを製作したところ、同実験２の結果の通り、本発
明で得んとするガラスは得られなかった。
ガラスを製作したところ、同実験２の結果の通り、本発
明で得んとするガラスは得られなかった。
【００７４】
【発明の効果】本発明の希土類元素ドープガラスでは次
のような効果がある。
のような効果がある。
【００７５】本発明の希土類元素ドープガラスは、希土
類元素とＡｌに加えてさらにフッ素をドープした石英系
の組成からなる。希土類元素とＡｌの共存効果により、
発光特性を損なわずに高濃度の希土類元素を添加するこ
とができ、励起光との作用長さが短くても充分な増幅利
得が得られるので、レーザまたは光増幅器の小型化が実
現できる。さらに希土類元素がＥｒの場合には、Ａｌの
共存により１．５５μｍ付近の光増幅を示す波長帯域が
広がるため、本発明のガラス組成は光増幅器用として好
適である。
類元素とＡｌに加えてさらにフッ素をドープした石英系
の組成からなる。希土類元素とＡｌの共存効果により、
発光特性を損なわずに高濃度の希土類元素を添加するこ
とができ、励起光との作用長さが短くても充分な増幅利
得が得られるので、レーザまたは光増幅器の小型化が実
現できる。さらに希土類元素がＥｒの場合には、Ａｌの
共存により１．５５μｍ付近の光増幅を示す波長帯域が
広がるため、本発明のガラス組成は光増幅器用として好
適である。
【００７６】本発明の希土類元素ドープガラスは、基本
的に高シリカ、無アルカリの石英系組成であるため、熱
膨張係数、軟化温度等の性質が通常の光ファイバに使用
される石英系ガラスに近く、それらとの融着性が良い。
従って、本発明の希土類元素ドープガラスをコア材に、
Ｆドープシリカ等の比較的低屈折率のガラスをクラッド
材に使用して、コア−クラッド構造を有する光ファイバ
（または光導波路）を容易に作製することができる。ま
た、一般の石英系光ファイバとの融着接続性にも優れた
ものとなる。
的に高シリカ、無アルカリの石英系組成であるため、熱
膨張係数、軟化温度等の性質が通常の光ファイバに使用
される石英系ガラスに近く、それらとの融着性が良い。
従って、本発明の希土類元素ドープガラスをコア材に、
Ｆドープシリカ等の比較的低屈折率のガラスをクラッド
材に使用して、コア−クラッド構造を有する光ファイバ
（または光導波路）を容易に作製することができる。ま
た、一般の石英系光ファイバとの融着接続性にも優れた
ものとなる。
【００７７】本発明の希土類元素ドープガラスは、本発
明の希土類元素ドープガラスは、希土類元素とＡｌに加
えてさらにフッ素が添加されているため、製造プロセス
上に大きな利点を有している。多孔質ガラス母材から希
土類元素＋Ａｌ共ドープガラスを作製するとき、フッ素
が添加されたガラス組成を用いれば、焼結温度が１５０
０℃以下の比較的低温でも容易に無孔化・透明ガラス化
できる。その理由は明確ではないが、（１）石英系母材
のガラス粒子にフッ素を添加したことによって溶融粘度
が低下する。そのため焼結は速やかに進行し、また、希
土類元素及びＡｌのガラス中への拡散・均質化も促進さ
れる。（２）希土類及びＡｌの酸化物がフッ素と反応し
て、表１に示すような比較的低融点のフッ化物に変化す
るためと推定される。従って、比較的焼結温度の低いＶ
ＡＤ法等のアウトサイドプロセスによっても、透明で気
泡の無い希土類元素＋Ａｌ共ド一プカラス製品が得られ
る。
明の希土類元素ドープガラスは、希土類元素とＡｌに加
えてさらにフッ素が添加されているため、製造プロセス
上に大きな利点を有している。多孔質ガラス母材から希
土類元素＋Ａｌ共ドープガラスを作製するとき、フッ素
が添加されたガラス組成を用いれば、焼結温度が１５０
０℃以下の比較的低温でも容易に無孔化・透明ガラス化
できる。その理由は明確ではないが、（１）石英系母材
のガラス粒子にフッ素を添加したことによって溶融粘度
が低下する。そのため焼結は速やかに進行し、また、希
土類元素及びＡｌのガラス中への拡散・均質化も促進さ
れる。（２）希土類及びＡｌの酸化物がフッ素と反応し
て、表１に示すような比較的低融点のフッ化物に変化す
るためと推定される。従って、比較的焼結温度の低いＶ
ＡＤ法等のアウトサイドプロセスによっても、透明で気
泡の無い希土類元素＋Ａｌ共ド一プカラス製品が得られ
る。
【図１】実験１のガラススート母材のＸ線回折の説明図
【図２】実験２のガラススート母材のＸ線回折の説明図
【図３】本発明の実施例１のガラススート母材のＸ線回
折の説明図
折の説明図
【図４】本発明の実施例２により得られたＥｒドープ光
ファイバの発光スペクトルの説明図である。
ファイバの発光スペクトルの説明図である。
フロントページの続き
(72)発明者 佐々木 康真
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号
古河電気工業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭56−73638（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−195147（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−222940（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−96021（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−179734（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】ＳｉＯ２系の組成からなるホストガラス中
に希土類元素が添加されてなる能動的光素子用希土類元
素ドープガラスにおいて、前記ホストガラス中にＡｌと
Ｆとがドープされてなることを特徴とする能動的光素子
用希土類元素ドープガラス。 - 【請求項２】前記ホストガラス組成に、さらにガラスの
屈折率を増大させる物質が添加されてなることを特徴と
する請求項１記載の能動的光素子用希土類元素ドープガ
ラス。 - 【請求項３】前記ホストガラス組成に、さらにガラスの
軟化温度を低下させる物質が添加されてなることを特徴
とする請求項１記載の能動的光素子用希土類元素ドープ
ガラス。 - 【請求項４】ＳｉＯ２系の組成からなるホストガラス中
に希土類元素が添加されてなる能動的光素子用希土類元
素ドープガラスにおいて、前記ホストガラス中にＡｌと
ＦとＧｅとがドープされてなることを特徴とする能動的
光素子用希土類元素ドープガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02500699A JP3475109B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 希土類元素ドープガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02500699A JP3475109B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 希土類元素ドープガラス |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2065150A Division JP2931026B2 (ja) | 1990-02-05 | 1990-03-15 | 希土類元素ドープガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11314935A JPH11314935A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3475109B2 true JP3475109B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=12153866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02500699A Expired - Lifetime JP3475109B2 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 希土類元素ドープガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475109B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1947065A4 (en) | 2005-10-26 | 2013-01-30 | Fujikura Ltd | LIGHT CONDUCTOR WITH RARE-DEDICATED CORE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| JPWO2009104612A1 (ja) * | 2008-02-18 | 2011-06-23 | 旭硝子株式会社 | ファイバレーザー |
| CN116947311B (zh) * | 2023-07-26 | 2024-03-08 | 连云港福京石英制品有限公司 | 大功率激光器增益介质用掺杂石英玻璃其制备方法 |
-
1999
- 1999-02-02 JP JP02500699A patent/JP3475109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11314935A (ja) | 1999-11-16 |
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