JP3860647B2 - 希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 - Google Patents
希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3860647B2 JP3860647B2 JP20943297A JP20943297A JP3860647B2 JP 3860647 B2 JP3860647 B2 JP 3860647B2 JP 20943297 A JP20943297 A JP 20943297A JP 20943297 A JP20943297 A JP 20943297A JP 3860647 B2 JP3860647 B2 JP 3860647B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- base material
- rare earth
- earth element
- doped optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
-
- 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
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
- C03C25/105—Organic claddings
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関し、特に、ＥｒイオンとＴｅＯ2 を含んだコアを低屈折率のクラッド層で覆った希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、波長多重伝送（ＷＤＭ）技術の研究開発の活発化に伴い、光ファイバ増幅器の広帯域化が重要な課題になってきた。広帯域化を図る光ファイバ増幅器として、（１）Ｅｒを添加したコアにＡｌを高濃度に共添加した光ファイバを用い、波長０．９８μｍの励起光で励起した、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器、（２）石英系ガラスの代わりにフッ化物ガラスやフツリン酸ガラスを用いた光ファイバ増幅器、（３）テルライドガラスをホストガラスとして用いたＥｒ添加テルライドファイバ増幅器、等が検討されている。
【０００３】
図８（ａ）は、（１）のＥｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器に用いられる光ファイバの製造方法を示す。この製造方法は工程Ｓ１〜Ｓ６を有する。図８（ｂ）は工程Ｓ１を示し、ＶＡＤ法によりガラス微粒子からなる多孔質のコアスート母材を作る。工程Ｓ２において、Ｅｒの塩化物（ＥｒＣｌ3 ）をメタノールに溶解する。溶かし込むＥｒＣｌ3 の濃度を制御して添加濃度を設定できるので、正確な濃度制御が可能である。図８（ｃ）は工程Ｓ２を示し、コアスート母材をアルコール溶液中に浸漬し、コアスート母材にアルコール溶液中に溶けたＥｒＣｌ3 を含浸させる。工程Ｓ３において、アルコール溶液を含浸させたコアスート母材を室温にてアルコールを十分蒸発させて、コアスート母材にＥｒ元素を沈着させる。工程Ｓ４において、乾燥が終わったコアスート母材を１３００〜１５００°Ｃ程度のＨｅガスと塩素ガスの雰囲気にて焼結して脱水と透明ガラス化を行い、Ｅｒ添加コア母材を得る。工程Ｓ５において、このコア母材にクラッドガラス層を形成する。このクラッド層の形成には、コア母材にＶＡＤ法でクラッドスートを堆積させて脱水と透明ガラス化を行うスート法や，クラッドとなる石英管にコア母材を挿入し、これを加熱して一体化させるロッドインチューブ法が用いられる。工程Ｓ６において、このファイバ母材を２３００°Ｃ前後に加熱して線引きし、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラス光ファイバを得る。
【０００４】
前述した（２）および（３）の光ファイバ増幅器に用いられる光ファイバは、それぞれの出発原料となる粉末を混合し、ホットプレスで固形化した後、高温加熱して線引きして光ファイバ化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびそれを用いた光ファイバ増幅器には次のような問題点がある。
（１）いずれの光ファイバ増幅器も高利得（≧４０ｄＢ）で広帯域（１ｄＢ帯域幅≧３０ｎｍ）な特性を実現することができない。すなわち、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器は４０ｄＢ以上の高利得を実現できるが、１ｄＢ帯域幅は１４ｎｍ程度である。Ｅｒ添加フッ化物ガラスファイバ増幅器は利得は若干低い（〜３５ｄＢ）が、１ｄＢ帯域幅はＥｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器よりも広い。しかし、雑音指数が大きいこと、信頼性が悪い、などの問題点がある。Ｅｒ添加テルライドファイバ増幅器は前２者の光ファイバ増幅器よりも広帯域化の可能性を有しているが、長尺のファイバを作ることがむずかしいこと、利得が低いこと、製造方法に難があること、などの問題点がある。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバを低損失で、かつ安価に製造することがむずかしい。
【０００６】
従って、本発明の目的は広帯域性を更に拡大し、かつ、高利得化を実現する希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は長尺化および高利得性を実現し、かつ、製造を容易にする希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は歩留りを改善し、低コスト化を図る希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的はコアの高屈折率化を容易にする希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコアと、そのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバを提供する。
【００１２】
なお、本発明に用いるＳｉＯ2 系ガラスとは、ＳｉＯ2 、またはＳｉＯ2 に少なくともＰ2 Ｏ5 かＢ2 Ｏ3 かＦを少なくとも１種を含有しているものをいう。
【００１３】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材を線引きする第７の工程と、前記第７の工程中にポリマクラッド層を被覆する第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１４】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第７の工程と、前記複合材を線引きする第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１５】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を線引きする第５の工程と、前記第５の工程中にポリマクラッド層を被覆する第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１６】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第５の工程と、前記複合材を線引きする第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１７】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコア、およびそのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えた希土類元素添加光ファイバと、
前記希土類元素添加光ファイバの入力端に結合して入力側光アイソレータを通過してきた信号光と励起光源から出射された励起光を前記入力端に入力する第１のＷＤＭカプラと、
前記希土類元素添加光ファイバの出力端に結合して前記希土類元素添加光ファイバの内部で前記励起光に基づいて増幅された前記信号光を出力側光アイソレータの入力端に出力する第２のＷＤＭカプラを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１８】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌと５ｗｔ％以下のＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコア、およびそのコアの外周を覆うＳｉＯ2 のクラッドから構成される希土類元素添加光ファイバと、
前記希土類元素添加光ファイバの入力端に結合して入力側光アイソレータを通過してきた信号光と励起光源から出射された前記励起光を前記入力端に入力する第１のＷＤＭカプラと、
前記希土類元素添加光ファイバの出力端に結合して前記希土類元素添加光ファイバの内部で前記励起光に基づいて増幅された前記信号光を出力側光アイソレータの入力端に出力する第２のＷＤＭカプラを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１９】
本発明の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器によれば、次のような効果がある。
（１）ＥｒとＡｌを共添加した光ファイバの特徴をもちつつ、Ｔｅを添加することにより、その光ファイバの広帯域性をさらに拡大し、かつ、高利得化を実現することができる。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバの欠点である、長尺化がむずかしい、高利得性を実現できない、製造方法が難しい、などを補うことができる。
（３）容易に、かつ、歩留り良く製造することができ、また低コスト化も可能である。
（４）コアの屈折率を高くするのに、Ｔｅの添加量の増大化で容易に実現することができ、また、このＴｅ添加量の増大は広帯域化にも効果を発揮する。すなわち、ＴｅＯ2 の屈折率は約２．１であり、このＴｅＯ2 の添加量が多くなると、コアの屈折率が高くなり、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合がむずかしくなる。そこで、コア内にＦかＢを添加することによってコアの屈折率を制御する。また、コアにＦを添加すると、ＥｒとＡｌを共添加した石英系ファイバの帯域特性をより広くすることが可能なので、ますます良い方向に向かう。さらに、コア内にＦかＢ、あるいはＰを添加したスート母材を作っておいて、このスート母材にＥｒとＡｌとＴｅの溶液を含浸させ、乾燥後の焼結時に透明ガラス化しやすいという特徴もある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の希土類元素添加光ファイバの第１より第３の実施の形態を示す。第１より第３の実施の形態において、コア１はＥｒとＡｌとＴｅが共添加されたＳｉＯ2 系材料で構成されている。コア１がＳｉＯ2 系材料で構成されているので、ＶＡＤ法で大口径、長尺のものを容易に作るこどができる。クラッド２は、（ａ）で示すように、ポリマ（第１の実施の形態）、あるいは、（ｂ）、（ｃ）で示すように、ＳｉＯ2 （第２および第３の実施の形態）によって構成されている。第３の実施の形態では、（ｃ）に示すように、コア１とクラッド２との間にＦを添加したＳｉＯ2 の中間層３が設けられている。この中間層３を設けておくと、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合をとって融着接続するのに効果的である。すなわち、コア１の屈折率はＴｅＯ2 の量が多く添加される程、高くなるので、モードフィールド整合をやり易くするために中間層３の屈折率をＳｉＯ2 よりも低い値にしておけば、融着接続時にコア１中のＡｌ2 Ｏ3 やＴｅＯ2 をこの中間層３内に拡散させることによって、コア１の屈折率を少し低下させ、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合をとることができる。第１より第３の実施の形態において、コア１中へのＥｒの添加量は１００ｗｔｐｐｍから２０００ｗｔｐｐｍの範囲から選ばれる。また、Ａｌの添加量は１０００ｗｔｐｐｍから６００００ｗｔｐｐｍの範囲から選ばれるが、Ｅｒの添加量が多い程、Ａｌの添加量も多くした方が好ましい。Ｔｅの添加量は１００００ｗｔｐｐｍから１０数ｗｔ％の範囲から選ばれる。このＴｅの添加量は図１（ａ），（ｂ），（ｃ）によって異なる。すなわち、（ａ）の場合が最も多くＴｅを添加することができ、次に、（ｂ）の場合とし、（ｃ）の場合には最も少なくＴｅを添加する。Ａｌの添加量が多い程、波長１．５３μｍから１．５６μｍの範囲の利得の平坦性を良くすることができ、またＴｅの添加量が多い程、波長１．５６μｍから１．６１μｍの範囲の利得の平坦性を良くすることができる。したがって，シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモード整合が効率よくとれる範囲で、また、ファイバの作成が可能な範囲でＴｅを多くし、同時にＡｌを増やせればより好ましい。
【００２１】
次に、本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の実施の形態を説明する。図２は本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第１の実施の形態を示したものであり、工程Ｓ１〜Ｓ８を有する。これは図１（ａ）の第１の実施の形態の希土類元素添加光ファイバの製造方法を示したものである。まず、工程Ｓ１において、Ａｌ2 Ｏ3 を１００００ｗｔｐｐｍから６００００ｗｔｐｐｍ含んだＳｉＯ2 系のコア用スート母材をＶＡＤ法によって作る。工程Ｓ２において、このスート母材を、ＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液に含浸させる。ＴｅＣｌ4 は無水エタノールに１０ｗｔ％以上溶解させることができ、沈殿物の生成はなかった。この実施の形態では、１０ｗｔ％以上のＴｅＣｌ4 を無水エタノールに溶解させ、スート母材に含浸させることができた。その後、工程Ｓ３において、このＴｅＣｌ4 の含浸したスート母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させた。この酸素を含む雰囲気中で乾燥させることは、後に透明ガラス化したＳｉＯ2 系母材中にＴｅをＴｅＯ2 として含有させる上で重要である。次に、工程Ｓ４において、乾燥したスート母材に、ＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる。ＥｒＣｌ3 の液は１００ｗｔｐｐｍから２０００ｗｔｐｐｍの範囲から選ぶ。その後、工程Ｓ５において、ふたたび乾燥させる。次に、工程Ｓ６において、電気炉内に挿入し、Ｈｅガスと塩素ガスの雰囲気に保ってスート母材を焼結して脱水と透明ガラス化を行い、ＥｒとＴｅとＡｌの共添加されたＳｉＯ2 系母材を得る。工程Ｓ７において、この母材を線引き炉に一定速度で送り込んで光ファイバ化し、工程Ｓ８において、それと同時にその外周にポリマのクラッド層を被覆し、加熱および硬化の工程を経てボビンに巻き取り、ＥｒとＴｅとＡｌを共添加したポリマクラッドの希土類元素添加光ファイバを得る。
【００２２】
ここで、クラッド層をＳｉＯ2 で構成しない理由は、Ｔｅを５ｗｔ％以上添加していくと透明ガラス化した母材の軟化点が低下するために、ＳｉＯ2 をそのガラス化した母材の外周に形成するのがむずかしいためである。この製造方法では、Ｔｅを多量に添加することができるので、この光ファイバを用いれば、波長１．５３μｍから１．６１μｍにわたって広帯域で高利得の光ファイバ増幅器を実現することができる。Ｔｅの添加量を１０数ｗｔ％にしてもほぼ透明に近い母材を得ることができた。光ファイバ増幅器は後で詳細に説明する。
【００２３】
図３は本発明の図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第２の実施の形態を示したものである。これは、Ｔｅの添加量が数ｗｔ％以下の場合の光ファイバの製造方法である。図２と異なっている工程は、クラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成する工程Ｓ７である。すなわち、工程Ｓ６で透明ガラス化した母材の外周に外付け法（あるいはＶＡＤ法）でクラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成し、その後に、焼結してふたたび透明ガラス化した母材とし、最後に、工程Ｓ８においてこの母材を線引きして希土類元素添加光ファイバを得る。
【００２４】
図４は本発明の図１（ａ）で示した第１の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示したものである。これは、図２の工程Ｓ２およびＳ４のＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 をスート母材中に含浸させる工程を工程Ｓ２において一度に行うようにしたものである。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 系のスート母材に、ＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液に含浸させ、その後に、工程Ｓ３において、酸素を含む雰囲気中で乾燥させるようにしたものである。１０ｗｔ％以上のＴｅＣｌ4 と２０００ｗｔｐｐｍ以下のＥｒＣｌ3 を無水エタノール液に溶解させたが、十分に溶解させることができた。
【００２５】
図５は図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示したものである。これも図３の工程Ｓ２およびＳ４のＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 をスート母材中に含浸させる工程を工程Ｓ２において一度に行うようにしたものである。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 系（あるいはＡｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 を含んだＳｉＯ2 系）のスート母材に、ＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させ、その後に、工程Ｓ３において、酸素を含む雰囲気中で乾燥させるようにしたものである。
【００２６】
図６は図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第４の実施の形態を示したものである。これは、工程Ｓ２において、ＳｉＯ2 系（あるいはＧｅＯ2 を含んだＳｉＯ2 系）コアスート母材中に、ＴｅＣｌ4 とＡｌ2 Ｏ3 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させ、その後、工程Ｓ３において、乾燥させ、ついで、工程Ｓ４において、透明ガラス化し、工程Ｓ５において、クラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成し、最後に、工程Ｓ６において線引きすることにより光ファイバ化する。
【００２７】
図７は本発明の希土類元素添加光ファイバを用いて構成した光ファイバ増幅器の実施の形態を示す。この光ファイバ増幅器において、波長１．５３μｍから１．６１μｍの範囲から１６波以上の波長多重された信号光９ａが光アイソレータ７ａを通ってＷＤＭカプラ８ａに入力する。一方、駆動回路６によって駆動された励起光源５（波長０．９８μｍ帯）から励起光１０ａが出射され、ＷＤＭカプラ８ａにおいて信号光９ａと合流される。ＷＤＭカプラ８ａを通過した信号光９ｂと励起光１０ｂは本発明の希土類元素添加光ファイバ４内に入力し、そこで増幅される。増幅された信号光９ｃはＷＤＭカプラ８ｂ、光アイソレータ７ｂを通って信号光９ｄとして出力される。ここで、希土類元素添加光ファイバ４内で吸収されずに伝搬していった励起光はＷＤＭカプラ８ｂで分岐されて励起光１０ｃとして放出される。励起光はＷＤＭカプラ８ｂから矢印と反対方向に供給して後方励起するようにしてもよく、また前方励起と後方励起を併用してもよい。
【００２８】
本発明は以上述べた実施の形態に限定されない。たとえば、Ｔｅをコア中に多量に添加していくと、コアの屈折率が高くなってくるが、それを抑えるために、コア中に、Ｆ、あるいはＢを添加してコアの屈折率の値を調節しても良い。さらにＰを添加して透明ガラス化を容易にするようにしても良い。Ｆを添加する具体的方法としては、図２の工程Ｓ６、図３の工程Ｓ６、図４の工程Ｓ４、図５の工程Ｓ４、および図６の工程Ｓ６の透明ガラス化の際に、Ｈｅガスと塩素ガスにさらにＦガス（たとえばＣ2 Ｆ6 ）を付加して流しながら行うことによってＦを透明ガラス材中に添加することができる。Ｂ（あるいはＰ）を添加するには、図２より図６の工程Ｓ１のコアスート母材の作成時に、たとえば、火炎加水分解バーナにＳｉＣｌ4 、ＢＢｒ3 （あるいはＰＯＣｌ3 ）、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒなどを送り込むことによって実現することができる。
【００２９】
クラッド層として用いるポリマ材料には、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器によれば、次のような効果がある。
（１）ＥｒとＡｌを共添加した光ファイバの特徴をもちつつ、Ｔｅを添加することにより、その広帯域性をさらに拡大し、かつ，高利得化を実現することができる。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバの欠点である、長尺化がむずかしい、高利得性を実現できない、製造方法が難しい、などを補うことができる。
（３）容易に、かつ、歩留り良く製造することができ、また低コスト化も可能である。
（４）コアの屈折率を高くするのに、Ｔｅの添加量の増大化で容易に実現することができ、また、このＴｅ添加量の増大は広帯域化にも効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第１の実施の形態を示す断面図。
（ｂ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第２の実施の形態を示す断面図。
（ｃ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第３の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第１の実施の形態を示すフローチャート
【図３】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第２の実施の形態を示すフローチャート
【図４】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示すフローチャート
【図５】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第４の実施の形態を示すフローチャート
【図６】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第５の実施の形態を示すフローチャート
【図７】本発明の希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器の実施の形態を示す説明図
【図８】（ａ）従来の希土類元素添加光ファイバの製造方法を示すフローチャート
（ｂ）ＶＡＤによるコアスートの作成を示す説明図
（ｃ）希土類塩化物のコアスートへの含浸を示す説明図。
【符号の説明】
１ 希土類元素添加コア
２ クラッド
３ 中間層
４ 希土類元素添加光ファイバ
５ 励起光源
６ 駆動回路
７ａ、７ｂ 光アイソレータ
８ａ、８ｂ ＷＤＭカプラ
９ａ〜９ｄ 信号光
１０ａ〜１０ｃ 励起光
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関し、特に、ＥｒイオンとＴｅＯ2 を含んだコアを低屈折率のクラッド層で覆った希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、波長多重伝送（ＷＤＭ）技術の研究開発の活発化に伴い、光ファイバ増幅器の広帯域化が重要な課題になってきた。広帯域化を図る光ファイバ増幅器として、（１）Ｅｒを添加したコアにＡｌを高濃度に共添加した光ファイバを用い、波長０．９８μｍの励起光で励起した、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器、（２）石英系ガラスの代わりにフッ化物ガラスやフツリン酸ガラスを用いた光ファイバ増幅器、（３）テルライドガラスをホストガラスとして用いたＥｒ添加テルライドファイバ増幅器、等が検討されている。
【０００３】
図８（ａ）は、（１）のＥｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器に用いられる光ファイバの製造方法を示す。この製造方法は工程Ｓ１〜Ｓ６を有する。図８（ｂ）は工程Ｓ１を示し、ＶＡＤ法によりガラス微粒子からなる多孔質のコアスート母材を作る。工程Ｓ２において、Ｅｒの塩化物（ＥｒＣｌ3 ）をメタノールに溶解する。溶かし込むＥｒＣｌ3 の濃度を制御して添加濃度を設定できるので、正確な濃度制御が可能である。図８（ｃ）は工程Ｓ２を示し、コアスート母材をアルコール溶液中に浸漬し、コアスート母材にアルコール溶液中に溶けたＥｒＣｌ3 を含浸させる。工程Ｓ３において、アルコール溶液を含浸させたコアスート母材を室温にてアルコールを十分蒸発させて、コアスート母材にＥｒ元素を沈着させる。工程Ｓ４において、乾燥が終わったコアスート母材を１３００〜１５００°Ｃ程度のＨｅガスと塩素ガスの雰囲気にて焼結して脱水と透明ガラス化を行い、Ｅｒ添加コア母材を得る。工程Ｓ５において、このコア母材にクラッドガラス層を形成する。このクラッド層の形成には、コア母材にＶＡＤ法でクラッドスートを堆積させて脱水と透明ガラス化を行うスート法や，クラッドとなる石英管にコア母材を挿入し、これを加熱して一体化させるロッドインチューブ法が用いられる。工程Ｓ６において、このファイバ母材を２３００°Ｃ前後に加熱して線引きし、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラス光ファイバを得る。
【０００４】
前述した（２）および（３）の光ファイバ増幅器に用いられる光ファイバは、それぞれの出発原料となる粉末を混合し、ホットプレスで固形化した後、高温加熱して線引きして光ファイバ化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびそれを用いた光ファイバ増幅器には次のような問題点がある。
（１）いずれの光ファイバ増幅器も高利得（≧４０ｄＢ）で広帯域（１ｄＢ帯域幅≧３０ｎｍ）な特性を実現することができない。すなわち、Ｅｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器は４０ｄＢ以上の高利得を実現できるが、１ｄＢ帯域幅は１４ｎｍ程度である。Ｅｒ添加フッ化物ガラスファイバ増幅器は利得は若干低い（〜３５ｄＢ）が、１ｄＢ帯域幅はＥｒ−Ａｌ共添加石英系ガラスファイバ増幅器よりも広い。しかし、雑音指数が大きいこと、信頼性が悪い、などの問題点がある。Ｅｒ添加テルライドファイバ増幅器は前２者の光ファイバ増幅器よりも広帯域化の可能性を有しているが、長尺のファイバを作ることがむずかしいこと、利得が低いこと、製造方法に難があること、などの問題点がある。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバを低損失で、かつ安価に製造することがむずかしい。
【０００６】
従って、本発明の目的は広帯域性を更に拡大し、かつ、高利得化を実現する希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は長尺化および高利得性を実現し、かつ、製造を容易にする希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は歩留りを改善し、低コスト化を図る希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的はコアの高屈折率化を容易にする希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコアと、そのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバを提供する。
【００１２】
なお、本発明に用いるＳｉＯ2 系ガラスとは、ＳｉＯ2 、またはＳｉＯ2 に少なくともＰ2 Ｏ5 かＢ2 Ｏ3 かＦを少なくとも１種を含有しているものをいう。
【００１３】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材を線引きする第７の工程と、前記第７の工程中にポリマクラッド層を被覆する第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１４】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第７の工程と、前記複合材を線引きする第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１５】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を線引きする第５の工程と、前記第５の工程中にポリマクラッド層を被覆する第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１６】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第５の工程と、前記複合材を線引きする第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法を提供する。
【００１７】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコア、およびそのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えた希土類元素添加光ファイバと、
前記希土類元素添加光ファイバの入力端に結合して入力側光アイソレータを通過してきた信号光と励起光源から出射された励起光を前記入力端に入力する第１のＷＤＭカプラと、
前記希土類元素添加光ファイバの出力端に結合して前記希土類元素添加光ファイバの内部で前記励起光に基づいて増幅された前記信号光を出力側光アイソレータの入力端に出力する第２のＷＤＭカプラを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１８】
更に、本発明は上記の目的を実現するため、ＥｒとＡｌと５ｗｔ％以下のＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコア、およびそのコアの外周を覆うＳｉＯ2 のクラッドから構成される希土類元素添加光ファイバと、
前記希土類元素添加光ファイバの入力端に結合して入力側光アイソレータを通過してきた信号光と励起光源から出射された前記励起光を前記入力端に入力する第１のＷＤＭカプラと、
前記希土類元素添加光ファイバの出力端に結合して前記希土類元素添加光ファイバの内部で前記励起光に基づいて増幅された前記信号光を出力側光アイソレータの入力端に出力する第２のＷＤＭカプラを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１９】
本発明の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器によれば、次のような効果がある。
（１）ＥｒとＡｌを共添加した光ファイバの特徴をもちつつ、Ｔｅを添加することにより、その光ファイバの広帯域性をさらに拡大し、かつ、高利得化を実現することができる。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバの欠点である、長尺化がむずかしい、高利得性を実現できない、製造方法が難しい、などを補うことができる。
（３）容易に、かつ、歩留り良く製造することができ、また低コスト化も可能である。
（４）コアの屈折率を高くするのに、Ｔｅの添加量の増大化で容易に実現することができ、また、このＴｅ添加量の増大は広帯域化にも効果を発揮する。すなわち、ＴｅＯ2 の屈折率は約２．１であり、このＴｅＯ2 の添加量が多くなると、コアの屈折率が高くなり、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合がむずかしくなる。そこで、コア内にＦかＢを添加することによってコアの屈折率を制御する。また、コアにＦを添加すると、ＥｒとＡｌを共添加した石英系ファイバの帯域特性をより広くすることが可能なので、ますます良い方向に向かう。さらに、コア内にＦかＢ、あるいはＰを添加したスート母材を作っておいて、このスート母材にＥｒとＡｌとＴｅの溶液を含浸させ、乾燥後の焼結時に透明ガラス化しやすいという特徴もある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の希土類元素添加光ファイバの第１より第３の実施の形態を示す。第１より第３の実施の形態において、コア１はＥｒとＡｌとＴｅが共添加されたＳｉＯ2 系材料で構成されている。コア１がＳｉＯ2 系材料で構成されているので、ＶＡＤ法で大口径、長尺のものを容易に作るこどができる。クラッド２は、（ａ）で示すように、ポリマ（第１の実施の形態）、あるいは、（ｂ）、（ｃ）で示すように、ＳｉＯ2 （第２および第３の実施の形態）によって構成されている。第３の実施の形態では、（ｃ）に示すように、コア１とクラッド２との間にＦを添加したＳｉＯ2 の中間層３が設けられている。この中間層３を設けておくと、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合をとって融着接続するのに効果的である。すなわち、コア１の屈折率はＴｅＯ2 の量が多く添加される程、高くなるので、モードフィールド整合をやり易くするために中間層３の屈折率をＳｉＯ2 よりも低い値にしておけば、融着接続時にコア１中のＡｌ2 Ｏ3 やＴｅＯ2 をこの中間層３内に拡散させることによって、コア１の屈折率を少し低下させ、シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモードフィールド整合をとることができる。第１より第３の実施の形態において、コア１中へのＥｒの添加量は１００ｗｔｐｐｍから２０００ｗｔｐｐｍの範囲から選ばれる。また、Ａｌの添加量は１０００ｗｔｐｐｍから６００００ｗｔｐｐｍの範囲から選ばれるが、Ｅｒの添加量が多い程、Ａｌの添加量も多くした方が好ましい。Ｔｅの添加量は１００００ｗｔｐｐｍから１０数ｗｔ％の範囲から選ばれる。このＴｅの添加量は図１（ａ），（ｂ），（ｃ）によって異なる。すなわち、（ａ）の場合が最も多くＴｅを添加することができ、次に、（ｂ）の場合とし、（ｃ）の場合には最も少なくＴｅを添加する。Ａｌの添加量が多い程、波長１．５３μｍから１．５６μｍの範囲の利得の平坦性を良くすることができ、またＴｅの添加量が多い程、波長１．５６μｍから１．６１μｍの範囲の利得の平坦性を良くすることができる。したがって，シングルモードファイバや分散シフトファイバとのモード整合が効率よくとれる範囲で、また、ファイバの作成が可能な範囲でＴｅを多くし、同時にＡｌを増やせればより好ましい。
【００２１】
次に、本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の実施の形態を説明する。図２は本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第１の実施の形態を示したものであり、工程Ｓ１〜Ｓ８を有する。これは図１（ａ）の第１の実施の形態の希土類元素添加光ファイバの製造方法を示したものである。まず、工程Ｓ１において、Ａｌ2 Ｏ3 を１００００ｗｔｐｐｍから６００００ｗｔｐｐｍ含んだＳｉＯ2 系のコア用スート母材をＶＡＤ法によって作る。工程Ｓ２において、このスート母材を、ＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液に含浸させる。ＴｅＣｌ4 は無水エタノールに１０ｗｔ％以上溶解させることができ、沈殿物の生成はなかった。この実施の形態では、１０ｗｔ％以上のＴｅＣｌ4 を無水エタノールに溶解させ、スート母材に含浸させることができた。その後、工程Ｓ３において、このＴｅＣｌ4 の含浸したスート母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させた。この酸素を含む雰囲気中で乾燥させることは、後に透明ガラス化したＳｉＯ2 系母材中にＴｅをＴｅＯ2 として含有させる上で重要である。次に、工程Ｓ４において、乾燥したスート母材に、ＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる。ＥｒＣｌ3 の液は１００ｗｔｐｐｍから２０００ｗｔｐｐｍの範囲から選ぶ。その後、工程Ｓ５において、ふたたび乾燥させる。次に、工程Ｓ６において、電気炉内に挿入し、Ｈｅガスと塩素ガスの雰囲気に保ってスート母材を焼結して脱水と透明ガラス化を行い、ＥｒとＴｅとＡｌの共添加されたＳｉＯ2 系母材を得る。工程Ｓ７において、この母材を線引き炉に一定速度で送り込んで光ファイバ化し、工程Ｓ８において、それと同時にその外周にポリマのクラッド層を被覆し、加熱および硬化の工程を経てボビンに巻き取り、ＥｒとＴｅとＡｌを共添加したポリマクラッドの希土類元素添加光ファイバを得る。
【００２２】
ここで、クラッド層をＳｉＯ2 で構成しない理由は、Ｔｅを５ｗｔ％以上添加していくと透明ガラス化した母材の軟化点が低下するために、ＳｉＯ2 をそのガラス化した母材の外周に形成するのがむずかしいためである。この製造方法では、Ｔｅを多量に添加することができるので、この光ファイバを用いれば、波長１．５３μｍから１．６１μｍにわたって広帯域で高利得の光ファイバ増幅器を実現することができる。Ｔｅの添加量を１０数ｗｔ％にしてもほぼ透明に近い母材を得ることができた。光ファイバ増幅器は後で詳細に説明する。
【００２３】
図３は本発明の図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第２の実施の形態を示したものである。これは、Ｔｅの添加量が数ｗｔ％以下の場合の光ファイバの製造方法である。図２と異なっている工程は、クラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成する工程Ｓ７である。すなわち、工程Ｓ６で透明ガラス化した母材の外周に外付け法（あるいはＶＡＤ法）でクラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成し、その後に、焼結してふたたび透明ガラス化した母材とし、最後に、工程Ｓ８においてこの母材を線引きして希土類元素添加光ファイバを得る。
【００２４】
図４は本発明の図１（ａ）で示した第１の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示したものである。これは、図２の工程Ｓ２およびＳ４のＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 をスート母材中に含浸させる工程を工程Ｓ２において一度に行うようにしたものである。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 系のスート母材に、ＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液に含浸させ、その後に、工程Ｓ３において、酸素を含む雰囲気中で乾燥させるようにしたものである。１０ｗｔ％以上のＴｅＣｌ4 と２０００ｗｔｐｐｍ以下のＥｒＣｌ3 を無水エタノール液に溶解させたが、十分に溶解させることができた。
【００２５】
図５は図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示したものである。これも図３の工程Ｓ２およびＳ４のＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 をスート母材中に含浸させる工程を工程Ｓ２において一度に行うようにしたものである。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 を含んだＳｉＯ2 系（あるいはＡｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 を含んだＳｉＯ2 系）のスート母材に、ＴｅＣｌ4 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させ、その後に、工程Ｓ３において、酸素を含む雰囲気中で乾燥させるようにしたものである。
【００２６】
図６は図１（ｂ）および（ｃ）で示した第２および第３の実施の形態の希土類元素添加光ファイバを製造する希土類元素添加光ファイバの製造方法の第４の実施の形態を示したものである。これは、工程Ｓ２において、ＳｉＯ2 系（あるいはＧｅＯ2 を含んだＳｉＯ2 系）コアスート母材中に、ＴｅＣｌ4 とＡｌ2 Ｏ3 とＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させ、その後、工程Ｓ３において、乾燥させ、ついで、工程Ｓ４において、透明ガラス化し、工程Ｓ５において、クラッド層（あるいは中間層とクラッド層）を形成し、最後に、工程Ｓ６において線引きすることにより光ファイバ化する。
【００２７】
図７は本発明の希土類元素添加光ファイバを用いて構成した光ファイバ増幅器の実施の形態を示す。この光ファイバ増幅器において、波長１．５３μｍから１．６１μｍの範囲から１６波以上の波長多重された信号光９ａが光アイソレータ７ａを通ってＷＤＭカプラ８ａに入力する。一方、駆動回路６によって駆動された励起光源５（波長０．９８μｍ帯）から励起光１０ａが出射され、ＷＤＭカプラ８ａにおいて信号光９ａと合流される。ＷＤＭカプラ８ａを通過した信号光９ｂと励起光１０ｂは本発明の希土類元素添加光ファイバ４内に入力し、そこで増幅される。増幅された信号光９ｃはＷＤＭカプラ８ｂ、光アイソレータ７ｂを通って信号光９ｄとして出力される。ここで、希土類元素添加光ファイバ４内で吸収されずに伝搬していった励起光はＷＤＭカプラ８ｂで分岐されて励起光１０ｃとして放出される。励起光はＷＤＭカプラ８ｂから矢印と反対方向に供給して後方励起するようにしてもよく、また前方励起と後方励起を併用してもよい。
【００２８】
本発明は以上述べた実施の形態に限定されない。たとえば、Ｔｅをコア中に多量に添加していくと、コアの屈折率が高くなってくるが、それを抑えるために、コア中に、Ｆ、あるいはＢを添加してコアの屈折率の値を調節しても良い。さらにＰを添加して透明ガラス化を容易にするようにしても良い。Ｆを添加する具体的方法としては、図２の工程Ｓ６、図３の工程Ｓ６、図４の工程Ｓ４、図５の工程Ｓ４、および図６の工程Ｓ６の透明ガラス化の際に、Ｈｅガスと塩素ガスにさらにＦガス（たとえばＣ2 Ｆ6 ）を付加して流しながら行うことによってＦを透明ガラス材中に添加することができる。Ｂ（あるいはＰ）を添加するには、図２より図６の工程Ｓ１のコアスート母材の作成時に、たとえば、火炎加水分解バーナにＳｉＣｌ4 、ＢＢｒ3 （あるいはＰＯＣｌ3 ）、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒなどを送り込むことによって実現することができる。
【００２９】
クラッド層として用いるポリマ材料には、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器によれば、次のような効果がある。
（１）ＥｒとＡｌを共添加した光ファイバの特徴をもちつつ、Ｔｅを添加することにより、その広帯域性をさらに拡大し、かつ，高利得化を実現することができる。
（２）Ｅｒ添加テルライドファイバの欠点である、長尺化がむずかしい、高利得性を実現できない、製造方法が難しい、などを補うことができる。
（３）容易に、かつ、歩留り良く製造することができ、また低コスト化も可能である。
（４）コアの屈折率を高くするのに、Ｔｅの添加量の増大化で容易に実現することができ、また、このＴｅ添加量の増大は広帯域化にも効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第１の実施の形態を示す断面図。
（ｂ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第２の実施の形態を示す断面図。
（ｃ）本発明の希土類元素添加光ファイバの第３の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第１の実施の形態を示すフローチャート
【図３】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第２の実施の形態を示すフローチャート
【図４】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第３の実施の形態を示すフローチャート
【図５】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第４の実施の形態を示すフローチャート
【図６】本発明の希土類元素添加光ファイバの製造方法の第５の実施の形態を示すフローチャート
【図７】本発明の希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器の実施の形態を示す説明図
【図８】（ａ）従来の希土類元素添加光ファイバの製造方法を示すフローチャート
（ｂ）ＶＡＤによるコアスートの作成を示す説明図
（ｃ）希土類塩化物のコアスートへの含浸を示す説明図。
【符号の説明】
１ 希土類元素添加コア
２ クラッド
３ 中間層
４ 希土類元素添加光ファイバ
５ 励起光源
６ 駆動回路
７ａ、７ｂ 光アイソレータ
８ａ、８ｂ ＷＤＭカプラ
９ａ〜９ｄ 信号光
１０ａ〜１０ｃ 励起光
Claims (10)
- ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコアと、そのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバ。
- 前記ＳｉＯ2 系ガラスは、ＳｉＯ2 ガラス、またはＳｉＯ2 ガラスにＰ2 Ｏ5 かＢ2 Ｏ3 かＦを少なくとも１種を含有している構成の請求項１記載の希土類元素添加光ファイバ。
- Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材を線引きする第７の工程と、前記第７の工程中にポリマクラッド層を被覆する第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- 前記第２および第４の工程を１つの工程とし、前記第３および第５の工程を１つの工程として実施する請求項３記載の希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- Ａｌ 2 Ｏ 3 を含んだＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を酸素を含む雰囲気中で乾燥させる第３の工程と、前記母材中にＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を乾燥させる第５の工程と、前記第５の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第６の工程と、前記第６の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第７の工程と、前記複合材を線引きする第８の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- 前記第２および第４の工程を１つの工程とし、前記第３および第５の工程を１つの工程として実施する請求項５記載の希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 を無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材を線引きする第５の工程と、前記第５の工程中にポリマクラッド層を被覆する第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- ＳｉＯ2 系のコアスート母材を作成する第１の工程と、前記母材中にＴｅＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 、およびＥｒＣｌ3 をを無水エタノールあるいは無水メタノールに溶解した液を含浸させる第２の工程と、前記第２の工程を経た前記母材を乾燥させる第３の工程と、前記第３の工程を経た前記母材を透明ガラス化・脱水処理する第４の工程と、前記第４の工程を経た前記母材の外周にクラッド層，あるいは中間層とクラッド層を形成した複合材を作成する第５の工程と、前記複合材を線引きする第６の工程を備えたことを特徴とする希土類元素添加光ファイバの製造方法。
- ＥｒとＡｌとＴｅを添加したＳｉＯ2 系ガラスからなるコア、およびそのコアの外周を覆うポリマ材料からなるクラッドを備えた希土類元素添加光ファイバと、 前記希土類元素添加光ファイバの入力端に結合して入力側光アイソレータを通過してきた信号光と励起光源から出射された励起光を前記入力端に入力する第１のＷＤＭカプラと、前記希土類元素添加光ファイバの出力端に結合して前記希土類元素添加光ファイバの内部で前記励起光に基づいて増幅された前記信号光を出力側光アイソレータの入力端に出力する第２のＷＤＭカプラを備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
- 前記希土類元素添加光ファイバの前記コアは，ＦあるいはＢを添加されている請求項９記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20943297A JP3860647B2 (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20943297A JP3860647B2 (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160284A JPH1160284A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3860647B2 true JP3860647B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=16572772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20943297A Expired - Fee Related JP3860647B2 (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | 希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3860647B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381009B1 (ko) * | 2000-07-11 | 2003-04-23 | 한국전자통신연구원 | 어븀 이온의 980 나노미터 여기 효율과 섬유화 특성향상을 위한 텔루라이트 유리 조성물 |
| KR100433909B1 (ko) * | 2002-08-28 | 2004-06-04 | 삼성전자주식회사 | 증폭용 광섬유 및 그 제조 방법 |
-
1997
- 1997-08-04 JP JP20943297A patent/JP3860647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1160284A (ja) | 1999-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3439892B2 (ja) | 希土類元素添加マルチコアファイバ及びその製造方法 | |
| JP3773575B2 (ja) | ドープファイバ、そのスプライシング方法及び光増幅器 | |
| Becker et al. | Erbium-doped fiber amplifiers: fundamentals and technology | |
| US9151889B2 (en) | Rare earth doped and large effective area optical fibers for fiber lasers and amplifiers | |
| CN105826799B (zh) | 掺杂稀土的增益纤维 | |
| JP2830617B2 (ja) | 希土類元素添加マルチコアファイバ及びその製造方法 | |
| JP2000252558A (ja) | 光増幅用光ファイバおよびその製造方法 | |
| KR940004209B1 (ko) | 활성원소첨가 광파이버부품의 제조방법 | |
| CN1315746C (zh) | 铒镱共掺多组份氧化物玻璃单模光纤芯玻璃及制备单模光纤的方法 | |
| JP3860647B2 (ja) | 希土類元素添加光ファイバおよびその製造方法、およびその希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅器 | |
| CN108594359A (zh) | 铌酸锂掺杂石英光纤 | |
| JPH05119222A (ja) | 光フアイバ及びその製造方法並びに該光フアイバのプリフオームの製造方法 | |
| JP2972366B2 (ja) | 部分エルビウム添加光ファイバカップラ及びその製造方法 | |
| JP2831407B2 (ja) | 希土類元素添加導波路の製造方法 | |
| JP3157000B2 (ja) | 光導波路 | |
| JP2006058912A (ja) | ドープファイバ、そのスプライシング方法及び光増幅器 | |
| JP3379647B2 (ja) | 光ファイバ製造方法 | |
| JPH0769666A (ja) | 希土類元素添加光ファイバの製造方法 | |
| JP2766995B2 (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JPH03247529A (ja) | 光ファイバ用母材の製造方法 | |
| CN117832998A (zh) | 稀土掺杂玻璃、光纤及其制备方法、光纤的应用 | |
| JP3098770B2 (ja) | 希土類元素含有ガラスの製造方法 | |
| KR100328132B1 (ko) | 함침 공정을 이용한 평면형 광증폭기 및 그 제조 방법 | |
| JPH03211504A (ja) | 希土類ドープファイバ及びそのプリフォームの製造方法 | |
| JPH04285030A (ja) | 希土類元素添加光ファイバ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041015 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050405 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050530 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060919 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060922 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |