JP4553618B2 - Optical fiber - Google Patents
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本発明は、光ファイバに関し、より詳細には、テルライトファイバの屈折率、構造、材料を設計することにより、光通信波長帯である1.4〜1.7μm帯に零分散波長を有する光ファイバに関する。 The present invention relates to an optical fiber, and more specifically, by designing the refractive index, structure, and material of a tellurite fiber, light having a zero dispersion wavelength in an optical communication wavelength band of 1.4 to 1.7 μm. Related to fiber.
近年、インターネットの急速な普及に起因する爆発的な通信需要の増加と、光通信システムの低コスト化の要求に伴って、1本の光ファイバに複数の異なる波長の信号光を多重して伝送する波長分割多重(WDM)伝送方式が開発され、加速度的に普及している。WDM伝送方式のネットワークを、コストパフォーマンス良く大規模化すると共に、フレキシブルかつ高機能化するために、波長変換素子、高速スイッチ、ス−パーコンティニューム光源などのデバイスの開発が熱望されている。 In recent years, with the explosive increase in communication demand due to the rapid spread of the Internet and the demand for cost reduction of optical communication systems, signal light of multiple different wavelengths is multiplexed and transmitted on one optical fiber. Wavelength division multiplexing (WDM) transmission systems have been developed and are becoming increasingly popular. Development of devices such as a wavelength conversion element, a high-speed switch, a supercontinuum light source, and the like is eagerly desired in order to increase the scale of a WDM transmission network with good cost performance and to make it flexible and highly functional.
このようなデバイスを実現する方法として、光ファイバの非線形光学効果を用いた非線形光デバイスが盛んに検討されている。従来の石英ファイバにおいては、高い非線形性を実現するために、コアにゲルマニウムを添加し、クラッドにフッ素を添加することにより2%以上の高屈折率差が設定されている。光通信波長帯で効率よく非線形効果を出現させるためには、位相整合条件を満たすように、零分散波長を1.4〜1.7μm帯にしなければならない。しかしながら、石英ファイバの場合、材料分散による零分散波長は1.3μmであり、添加物によって大きく分散をシフトさせることは難しいため、様々な屈折率プロファイルによって零分散を1.5μmへとシフトさせている(例えば、非特許文献1参照)。 As a method for realizing such a device, a nonlinear optical device using a nonlinear optical effect of an optical fiber has been actively studied. In a conventional quartz fiber, in order to realize high nonlinearity, a high refractive index difference of 2% or more is set by adding germanium to the core and adding fluorine to the clad. In order to make the nonlinear effect appear efficiently in the optical communication wavelength band, the zero dispersion wavelength must be in the 1.4 to 1.7 μm band so as to satisfy the phase matching condition. However, in the case of quartz fiber, the zero dispersion wavelength due to material dispersion is 1.3 μm, and it is difficult to shift the dispersion greatly by additives, so the zero dispersion is shifted to 1.5 μm by various refractive index profiles. (For example, refer nonpatent literature 1).
また、従来の石英を主体としたファイバを用いた非線形光デバイスは、非線形光学効果に必要な相互作用長を確保するために、ファイバ長を数100m以上とすることが大半である。そこで、高い非線形性を有する光学材料を用いて、高効率でコンパクトな非線形デバイスの実現が望まれている。 In addition, in most conventional nonlinear optical devices using fibers mainly composed of quartz, the fiber length is several hundreds of meters or more in order to ensure the interaction length necessary for the nonlinear optical effect. Therefore, it is desired to realize a highly efficient and compact nonlinear device using an optical material having high nonlinearity.
一方、テルライトガラスを用いたファイバは、これまでEr3+添加ファイバ増幅器やラマン増幅器に応用され、広帯域増幅を実現している(非特許文献2,3参照)。テルライトガラスは、石英ガラスと比べて10倍以上の大きな非線形光学効果を有すると同時に、ラマン増幅器への応用の際には、20dB/kmの低損失ファイバを実現している。従って、テルライトファイバを非線形デバイスとして応用することができれば、これまでにないコンパクトで高効率なデバイスが期待できる。
On the other hand, fibers using tellurite glass have been applied to Er 3+ doped fiber amplifiers and Raman amplifiers so far and have achieved wideband amplification (see Non-Patent
非線形光デバイスにおいて、光通信波長帯で効率よく非線形効果を出現させるためには、位相整合条件を満たすように、零分散波長を1.4〜1.7μm帯にしなければならない。テルライトファイバの場合、材料分散は1.4〜1.7μm帯で大きく負分散を有し、零分散波長は2μmを超えた長波長側に位置する。 In order to make a nonlinear effect appear efficiently in an optical communication wavelength band in a nonlinear optical device, the zero-dispersion wavelength must be in the 1.4 to 1.7 μm band so as to satisfy the phase matching condition. In the case of the tellurite fiber, the material dispersion has a large negative dispersion in the 1.4 to 1.7 μm band, and the zero dispersion wavelength is located on the long wavelength side exceeding 2 μm.
従来の石英ファイバにおいて均一なコアを用いる限り、零分散波長は、1.3μmである材料分散から導波路分散によって、長波長側へシフトする。一方、W型の屈折率プロファイルを用いることにより、零分散波長を1.3μmである材料分散から短波長側へシフトさせることができる(例えば、非特許文献4参照)。1.3〜1.7μm波長帯は、光の透過損失が低いため、一般的に光通信システムで用いられている。W型の屈折率プロファイルは、この波長帯において、低分散であり、分散特性がフラットになる構造として研究されてきた。 As long as a uniform core is used in the conventional quartz fiber, the zero dispersion wavelength is shifted from the material dispersion of 1.3 μm to the longer wavelength side by the waveguide dispersion. On the other hand, by using a W-type refractive index profile, the zero dispersion wavelength can be shifted from the material dispersion of 1.3 μm to the short wavelength side (for example, see Non-Patent Document 4). The 1.3 to 1.7 μm wavelength band is generally used in optical communication systems because of its low light transmission loss. The W-type refractive index profile has been studied as a structure having low dispersion and flat dispersion characteristics in this wavelength band.
しかしながら、テルライトファイバに、石英ファイバの場合に適用されるW型の屈折率プロファイルを適用するだけでは、零分散波長を短波長側へシフトできないという問題点があった。 However, there is a problem that the zero-dispersion wavelength cannot be shifted to the short wavelength side only by applying the W-type refractive index profile applied to the silica fiber to the tellurite fiber.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、零分散波長を通信波長帯である1.4〜1.7μm帯にシフトし、テルライトガラスを用いた低損失で高効率の光ファイバを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to shift the zero-dispersion wavelength to a communication wavelength band of 1.4 to 1.7 μm and use tellurite glass. The object is to provide a low-loss and high-efficiency optical fiber.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、テルライトガラスからなるコアと、該コアが内挿されたクラッドとを有する光ファイバであって、前記クラッドは、前記コアが内挿された第1クラッドと、該第1クラッドの屈折率より高い屈折率を有し、前記第1クラッドが内挿された第2クラッドとを有し、前記コアのテルライトガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 からなる組成を有し、前記第1クラッドのガラスは、B 2 O 3 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、前記第2クラッドのガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、ここで、LはZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QはB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上であり、零分散波長が1.4〜1.7μm帯となるように、前記コアと前記第1クラッドの比屈折率差および前記第1クラッドと前記第2クラッドの比屈折率が設定されていることを特徴とする。
The present invention, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1, an optical fiber having a core of tellurite glass ing, and a cladding wherein the core is inserted into the The clad has a first clad in which the core is inserted, and a second clad having a refractive index higher than the refractive index of the first clad, and the first clad is inserted , tellurite glass has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3, the glass of the first cladding, B 2 O 3 -LO-M 2 O-Q 2 O 3 -P 2 O 5 having a composition consisting -GeO 2, glass of the second cladding has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3 -P 2 O 5 -
請求項2に記載の発明は、テルライトガラスからなるコアと、該コアが内挿されたクラッドとを有する光ファイバであって、前記クラッドは、前記コアとの比屈折率差が10%以上であり、前記コアが内挿された第1クラッドと、該第1クラッドの屈折率より高い屈折率を有し、前記第1クラッドとの比屈折率差が5%以上であり、前記第1クラッドが内挿された第2クラッドとを備え、前記コアのテルライトガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 からなる組成を有し、前記第1クラッドのガラスは、B 2 O 3 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、前記第2クラッドのガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、ここで、LはZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QはB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上であることを特徴とする。
The invention of
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記テルライトガラスは、希土類イオンとしてCe3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+のうち少なくとも1つが添加されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the tellurite glass according to the first or second aspect , Ce 3+ , Pr 3+ , Nd 3+ , Pm 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Tb 3+ , Dy 3+ , It is characterized in that at least one of Ho 3+ , Er 3+ , Tm 3+ and Yb 3+ is added.
以上説明したように、本発明によれば、石英ガラスと比べて10倍以上の大きな非線形光学効果を有するテルライトファイバを用いて、光通信波長帯である1.4〜1.7μm帯に零分散波長をシフトすることができるので、コンパクトで高効率な非線形デバイスである光ファイバを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a tellurite fiber having a nonlinear optical effect that is 10 times or more larger than that of quartz glass is used to reduce the optical communication wavelength band from 1.4 to 1.7 μm. Since the dispersion wavelength can be shifted, it is possible to provide an optical fiber which is a compact and highly efficient nonlinear device.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
TeO2を主成分とするガラスは、屈折率nDが2程度を有するのと同時に、材料波長分散は1.2〜1.7μm帯で大きく負分散を有し、零分散波長は2μmを超えた長波長側に位置する(例えば、非特許文献5参照)。従って、テルライトガラスを用いてステップインデックス型のコア/クラッド屈折率プロファイルを有するファイバを作製すると、材料波長分散の特性から大きく変化させることはできない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The glass mainly composed of TeO 2 has a refractive index n D of about 2, and at the same time, the material wavelength dispersion has a large negative dispersion in the 1.2 to 1.7 μm band, and the zero dispersion wavelength exceeds 2 μm. Located on the long wavelength side (see, for example, Non-Patent Document 5). Therefore, if a fiber having a step index type core / cladding refractive index profile is produced using tellurite glass, it cannot be greatly changed from the characteristics of material wavelength dispersion.
本発明にかかる第1の実施形態は、テルライトガラスの組成を適切に選択することにより、テルライトファイバの分散値を制御する。テルライトファイバは、コアとの比屈折率差が10%以上である第1クラッドと、第1クラッドの屈折率より高い屈折率を有し、第1クラッドとの比屈折率差が5%以上である第2クラッドとからなるW型の屈折率プロファイルを有する。一般的に使用される光ファイバのコアとクラッドとの比屈折率差は、4%以下である。従って、W型の屈折率プロファイルを構成しても、十分な分散シフトを得ることができない。 The first embodiment according to the present invention controls the dispersion value of the tellurite fiber by appropriately selecting the composition of the tellurite glass. The tellurite fiber has a refractive index higher than the refractive index of the first cladding having a relative refractive index difference of 10% or more with respect to the core, and a relative refractive index difference with the first cladding of 5% or higher. A W-type refractive index profile consisting of the second clad. The relative refractive index difference between the core and the clad of an optical fiber that is generally used is 4% or less. Therefore, even if a W-type refractive index profile is configured, a sufficient dispersion shift cannot be obtained.
図1に、本発明の第1の実施形態にかかる光ファイバの屈折率プロファイルを示す。コア11の屈折率nD=2.10、第1クラッド12の屈折率nD=1.47、第2クラッド13の屈折率nD=1.785のW型の屈折率プロファイルである。コアと第1クラッドの比屈折率差Δn=30%であり、コアと第2クラッドの比屈折率差Δn=15%である。図2に、第1の実施形態にかかる光ファイバの零分散波長の計算結果を示す。コアの半径R=0.56μmとしたとき、1.55μm帯において零分散が実現する。
FIG. 1 shows a refractive index profile of an optical fiber according to the first embodiment of the present invention. This is a W-type refractive index profile in which the refractive index nD of the
本発明にかかる第2の実施形態は、テルライトガラスの組成を適切に選択することにより、ファイバ化加工に対して十分熱的に安定であり、非線形定数が高く、低損失なファイバを作製する。テルライトガラスは、TeO2−LO−M2O−Q2O3からなる組成を有し、ここで、LはZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QはB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上である。組成比は、
40<TeO2<90(モル%)
5<LO<30(モル%)
3<M2O<40(モル%)
0<Q2O3<20(モル%)
の範囲にあることが望ましい。
In the second embodiment according to the present invention, by appropriately selecting the composition of tellurite glass, a fiber that is sufficiently thermally stable with respect to fiber processing, has a high nonlinear constant, and has a low loss is manufactured. . The tellurite glass has a composition composed of TeO 2 —LO—M 2 O—Q 2 O 3 , where L is at least one of Zn and Ba, and M is Li, Na, K, At least one of Rb and Cs, and Q is at least one of B, Bi, La, Al, and Lu. The composition ratio is
40 <TeO 2 <90 (mol%)
5 <LO <30 (mol%)
3 <M 2 O <40 (mol%)
0 <Q 2 O 3 <20 (mol%)
It is desirable to be in the range.
本発明にかかる第3の実施形態は、コアガラスを第2の実施形態の組成とし、クラッドガラスをR−LO−M2O−Q2O3からなる組成とする。具体的には、第1クラッドは、RがB2O3、P2O5またはGeO2であり、LがZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MがLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QがB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上である。組成比は、
40<B2O3+P2O5+GeO2<90(モル%)
5<LO<30(モル%)
3<M2O<40(モル%)
0<Q2O3<20(モル%)
の範囲にあることが望ましい。第2クラッドは、RがTeO2、P2O5またはGeO2であり、LがZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MがLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QがB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上である。組成比は、
40<TeO2+P2O5+GeO2<90(モル%)
5<LO<30(モル%)
3<M2O<40(モル%)
0<Q2O3<20(モル%)
の範囲にあることが望ましい。
In the third embodiment of the present invention, the core glass has the composition of the second embodiment, and the clad glass has a composition made of R-LO-M 2 O—Q 2 O 3 . Specifically, in the first cladding, R is B 2 O 3 , P 2 O 5 or GeO 2 , L is at least one of Zn and Ba, and M is Li, Na, K, Rb. , Cs, and Q is at least one of B, Bi, La, Al, and Lu. The composition ratio is
40 <B 2 O 3 + P 2 O 5 + GeO 2 <90 (mol%)
5 <LO <30 (mol%)
3 <M 2 O <40 (mol%)
0 <Q 2 O 3 <20 (mol%)
It is desirable to be in the range. In the second cladding, R is TeO 2 , P 2 O 5 or GeO 2 , L is at least one of Zn and Ba, and M is at least one of Li, Na, K, Rb, and Cs. As described above, Q is at least one of B, Bi, La, Al, and Lu. The composition ratio is
40 <TeO 2 + P 2 O 5 + GeO 2 <90 (mol%)
5 <LO <30 (mol%)
3 <M 2 O <40 (mol%)
0 <Q 2 O 3 <20 (mol%)
It is desirable to be in the range.
本発明にかかる第4の実施形態として、テルライトガラス材料に希土類イオンとしてCe3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+のうち少なくとも1つを添加させることにより、非線形性と同時に光増幅、吸収によるフィルタリング効果などの特性を付与することができる。 As a fourth embodiment according to the present invention, Ce 3+ , Pr 3+ , Nd 3+ , Pm 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Tb 3+ , Dy 3+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm are used as the rare earth ions in the tellurite glass material. By adding at least one of 3+ and Yb 3+ , characteristics such as a nonlinear amplification and a filtering effect due to absorption and absorption can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態にかかる光ファイバの具体的な実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, specific examples of optical fibers according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
本発明の一実施形態にかかるテルライトファイバに使用されるガラス組成(mol%表示)の一例と、各々のガラス組成の熱安定性(Tx−Tg:℃)、および屈折率(nD)と、コアと第1クラッドの比屈折率差およびコアと第2クラッドの比屈折率差(n+:%/n−:%)、コアの半径および第1クラッドの半径(R:μm/R’:μm)について
、測定した試験結果を表1に記す。
Example 1
An example of glass composition (in mol%) used for tellurite fiber according to an embodiment of the present invention, thermal stability (Tx−Tg: ° C.), and refractive index (n D ) of each glass composition The relative refractive index difference between the core and the first cladding and the relative refractive index difference between the core and the second cladding (n +:% / n −:%), the core radius, and the first cladding radius (R: μm / R ′: Table 1 shows the measured test results for (μm).
次に、テルライトファイバの製造方法を説明する。最初に、窒素ガスを充填したグローブボックス内でコア(および第1クラッド)のガラス原料を混合し、金又は白金坩堝を用いて酸素雰囲気下700〜1200℃で溶融する。250〜500℃に予加熱した鋳型中に、第1クラッドガラス、コアガラスの順に融液を流し込むサクションキャスティング法により、コアと第1クラッドのガラス母材を作製する。第2クラッドのガラス母材は、同様にガラス原料を溶融し、250〜500℃に予加熱した円筒状のモールドに流し込んだ後、モールドを水平に保持したまま高速回転させるローテーショナルキャスティング法により、円筒状のジャケット管を作製する。 Next, a method for manufacturing the tellurite fiber will be described. First, glass materials for the core (and the first clad) are mixed in a glove box filled with nitrogen gas and melted at 700 to 1200 ° C. in an oxygen atmosphere using a gold or platinum crucible. A glass base material of the core and the first clad is produced by a suction casting method in which a melt is poured in the order of the first clad glass and the core glass into a mold preheated to 250 to 500 ° C. Similarly, the glass material of the second clad is melted and poured into a cylindrical mold preheated to 250 to 500 ° C., and then rotated at a high speed while holding the mold horizontally, A cylindrical jacket tube is produced.
ジャケット管にコアと第1クラッドのガラス母材を挿入して、延伸・線引きを行う。延伸・線引きにおいては再加熱が必要となるため、損失が低く、強度の強いファイバを実現するには、熱安定性が重要なファクタとなる。テルライトガラスは、一般的に、ガラス転移温度Tgから30〜80℃高い温度で延伸・線引き加工をするために、熱安定性=(結晶化温度Tx)−(ガラス転移温度Tg)が100℃以上あることが望ましい。表1のガラス組成では、それぞれ熱安定性Tx−Tgが140℃以上であり、十分な熱安定性を有している。
The core and the first cladding glass base material are inserted into the jacket tube, and drawing and drawing are performed. In drawing and drawing, since reheating is required, thermal stability is an important factor for realizing a fiber with low loss and high strength. In general, tellurite glass is stretched and drawn at a
表1の組成[例1]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.57μm、第1クラッドの半径は1.2μmであり、MFD(Mode Field Diameter)は2.2μmである。ファイバの損失は1.55μmで35dB/kmであり、零分散波長は、1.57μmである。 A tellurite fiber is prepared according to the composition of Table 1 [Example 1]. The radius R of the core is 0.57 μm, the radius of the first cladding is 1.2 μm, and the MFD (Mode Field Diameter) is 2.2 μm. The loss of the fiber is 35 dB / km at 1.55 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.57 μm.
図3に、実施例1にかかるテルライトファイバを用いた波長変換装置を示す。波長変換装置は、1530〜1560nmの波長帯に100GHz間隔に32波のWDM信号を出力する光源301〜332と、1565nmの励起光を出力する光源333とを有する。さらに、光源301〜332の出力を合波するAWG(Arrayed Waveguide Grating)341と、合波されたWDM信号光Esと励起光Epとを合波する光カプラ342と、長さ50mの実施例1にかかるテルライトファイバ343とを備えている。このような構成により、波長変換装置は、32波のWDM信号Esの波長を一括変換して、変換光Ecを出力する。
FIG. 3 shows a wavelength converter using the tellurite fiber according to the first example. The wavelength converter includes
図4に、波長変換装置の出力スペクトルを示す。励起光Epのパワー50mWに対して、変換効率−15dBであり、帯域幅70nmの波長一括変換を行うことができる。 FIG. 4 shows the output spectrum of the wavelength converter. For a power of 50 mW of the excitation light Ep, the conversion efficiency is -15 dB, and the wavelength batch conversion with a bandwidth of 70 nm can be performed.
(実施例2)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例2]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.57μm、第1クラッドの半径は1.2μmであり、MFDは2.2μmである。ファイバの損失は1.2μmで30dB/kmであり、零分散波長は、1.56μmである。
(Example 2)
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 2]. The radius of the core R = 0.57 μm, the radius of the first cladding is 1.2 μm, and the MFD is 2.2 μm. The loss of the fiber is 30 dB / km at 1.2 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.56 μm.
実施例2のテルライトファイバを用いて、図3と同じ構成の波長変換装置を作製する。光源として、1530〜1560nmの波長帯に100GHz間隔に32波のWDM信号を出力する光源301〜332と、1480nmの励起光と1565nmの励起光とを出力する光源333とを用いる。長さ15mの実施例2にかかるテルライトファイバ343を用いて、信号増幅すると同時に波長一括変換を行う。1480nmの励起光のパワー50mW、1565nmの励起光のパワー50mWに対して、変換効率5dBであり、帯域幅70nmの波長一括変換を行うことができる。
Using the tellurite fiber of Example 2, a wavelength converter having the same configuration as that of FIG. 3 is manufactured. As light sources,
なお、図10を参照して後述する非線形ファイバーループミラーに、実施例2のテルライトファイバを15m適用すると、80GHz、8psの高変調した信号光に対して、ゲート光のパワー10mWにより、信号光のスイッチングを行うことができる。 When 15 m of the tellurite fiber of Example 2 is applied to a nonlinear fiber loop mirror described later with reference to FIG. 10, the signal light is generated by a gate light power of 10 mW with respect to 80 GHz, 8 ps highly modulated signal light. Can be switched.
(実施例3)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例3]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.58μm、第1クラッドの半径は1.3μmであり、MFDは2.3μmである。ファイバの損失は1.5μmで38dB/kmであり、零分散波長は、1.55μmである。
(Example 3)
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 3]. The radius of the core R = 0.58 μm, the radius of the first cladding is 1.3 μm, and the MFD is 2.3 μm. The loss of the fiber is 38 dB / km at 1.5 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.55 μm.
長さ150mのテルライトファイバに、波長1.55μm、パルス幅0.5ps、ピークパワー30Wのパルス励起光を入射する。実施例3のテルライトファイバは、図5に示すように、1.7μm帯域(0.7〜2.4μmm)にわたるスーパーコンティニューム光を出力する。 Pulse excitation light having a wavelength of 1.55 μm, a pulse width of 0.5 ps, and a peak power of 30 W is incident on a 150 m long tellurite fiber. As shown in FIG. 5, the tellurite fiber of Example 3 outputs supercontinuum light over a 1.7 μm band (0.7 to 2.4 μmm).
(実施例4)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例4]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.60μm、第1クラッドの半径は1.5μmであり、MFDは2.5μmである。ファイバの損失は1.5μmで32dB/kmであり、零分散波長は、1.50μmである。
Example 4
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 4]. The radius of the core R = 0.60 μm, the radius of the first cladding is 1.5 μm, and the MFD is 2.5 μm. The loss of the fiber is 32 dB / km at 1.5 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.50 μm.
長さ50mのテルライトファイバに、波長1.55μm、パルス幅0.5ps、ピークパワー30Wのパルス励起光を入射する。パルスがソリトン効果を受けると共に、ファイバ内を伝搬するにつれパルススペクトルが長波長側にシフトする「ソリトン自己位相シフト」が観測される。 Pulse excitation light having a wavelength of 1.55 μm, a pulse width of 0.5 ps, and a peak power of 30 W is incident on a 50 m long tellurite fiber. As the pulse undergoes the soliton effect, a “soliton self-phase shift” is observed in which the pulse spectrum shifts to the longer wavelength side as it propagates through the fiber.
図6に、実施例4にかかるテルライトファイバを用いた波長可変パルス光源を示す。入射パルスのピークパワーを変化させることにより、スペクトルシフト量が変化する効果を利用した波長可変パルス光源である。波長可変パルス光源は、10GHzで変調されたパルス光源901に、光増幅器902と、長さ50mの実施例4にかかるテルライトファイバ903と、プログラマブルPLC合分波器904とを縦続接続する。
FIG. 6 shows a wavelength tunable pulse light source using the tellurite fiber according to the fourth embodiment. This is a variable wavelength pulse light source that utilizes the effect of changing the amount of spectral shift by changing the peak power of the incident pulse. The variable wavelength pulse light source is formed by cascading an
さらに、プログラマブルPLC合分波器904の出力に、光増幅器905と、長さ50mの実施例4にかかるテルライトファイバ906とを縦続接続する。このような構成により、波長可変パルス光源は、10〜100Gbit/sのチャンネルレートで、波長可変範囲が150nm(1550〜1700nm)である。
Further, an
(実施例5)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例5]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.55μm、第1クラッドの半径は1.3μmであり、MFDは2.2μmである。ファイバの損失は1.5μmで28dB/kmであり、零分散波長は、1.56μmである。
(Example 5)
A tellurite fiber is produced by the same manufacturing method as in Example 1 with the composition shown in Table 1 [Example 5]. The radius of the core R = 0.55 μm, the radius of the first cladding is 1.3 μm, and the MFD is 2.2 μm. The loss of the fiber is 28 dB / km at 1.5 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.56 μm.
図7に、実施例5にかかるテルライトファイバを用いたパラメトリック光増幅器を示す。パラメトリック光増幅器は、波長可変光源1301に、アイソレータ1302と、長さ150mの実施例5にかかるテルライトファイバ1303と、光カプラ1304とを縦続接続する。光カプラ1304には、波長1560nm、励起光パワー1.5Wの光源の出力を、EDFA増幅器1306を介して後方より入射する。
FIG. 7 shows a parametric optical amplifier using the tellurite fiber according to the fifth embodiment. In the parametric optical amplifier, an
図8に、パラメトリック光増幅器の出力スペクトルを示す。−30dBmの信号光を用いて波長スキャン測定を行った結果であり、1500〜1620nmにわたる120nmの波長帯において20dB以上の利得を得た。 FIG. 8 shows the output spectrum of the parametric optical amplifier. This is a result of wavelength scan measurement using −30 dBm signal light, and gain of 20 dB or more was obtained in a 120 nm wavelength band ranging from 1500 to 1620 nm.
(実施例6)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例6]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.58μm、第1クラッドの半径は1.4μmであり、MFDは2.4μmである。ファイバの損失は1.5μmで33dB/kmであり、零分散波長は、1.56μmである。
(Example 6)
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 6]. The radius of the core R = 0.58 μm, the radius of the first cladding is 1.4 μm, and the MFD is 2.4 μm. The loss of the fiber is 33 dB / km at 1.5 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.56 μm.
図9に、実施例6にかかるテルライトファイバを用いた光カーシャッタ実験系を示す。光カーシャッタ実験系は、波長1552nmの制御光を出力するDFB−LD1701と、波長1535nmの信号光を出力するDFB−LD1702と、制御光を増幅するErドープファイバアンプ1703とを備え、制御光と信号光とが互いに偏波方向が45度の角度をなすように、長さ10mのテルライトファイバ1704に入力される。テルライトファイバ1704の出力から、信号光を分岐して、偏光子1705を介してストリークカメラ1706に入力する。
FIG. 9 shows an optical Kerr shutter experimental system using the tellurite fiber according to the sixth embodiment. The optical Kerr shutter experimental system includes a DFB-
このような構成により、制御光を入射しない場合には、信号光の偏波はある一定の方向でテルライトファイバ1704中を伝播し、偏光子1705で遮断される。一方、制御光を入射した場合には、テルライトファイバ1704の非線形屈折率効果により、信号光の偏波成分が変化して、偏光子1705を透過する。このようにして、幅8psの信号光パルスをスイッチングすることができる。
With such a configuration, when no control light is incident, the polarization of the signal light propagates through the
(実施例7)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例7]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.60μm、第1クラッドの半径は1.4μmであり、MFDは2.5μmである。ファイバの損失は1.5μmで37dB/kmであり、零分散波長は、1.56μmである。
(Example 7)
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 7]. The radius of the core R = 0.60 μm, the radius of the first cladding is 1.4 μm, and the MFD is 2.5 μm. The loss of the fiber is 37 dB / km at 1.5 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.56 μm.
図10に、実施例7にかかるテルライトファイバを用いた非線形ファイバーループミラーを示す。非線形ファイバーループミラーは、ゲート光を入力する光カプラ1901と、長さ15mのテルライトファイバ1902と、ゲート光を出力する光カプラ1903と、信号光を入出力する光カプラ1904とが縦続接続されてループを構成している。
FIG. 10 shows a nonlinear fiber loop mirror using the tellurite fiber according to the seventh embodiment. In the nonlinear fiber loop mirror, an
信号光は、光カプラ1904で2分岐されて、テルライトファイバ1902を順方向と逆方向に伝播する。再び、光カプラ1904に入力されて、互いに干渉し、出力される。このとき、光カプラ1901から入力するゲート光により、テルライトファイバ1902における信号光の位相変化を制御してスイッチングを行う。ゲート光のパワー200mWにより、80GHz、8psの高変調された信号光のスイッチングを行うことができる。
The signal light is branched into two by the
(実施例8)
実施例1と同じ製造方法により、表1の組成[例8]により、テルライトファイバを作製する。コアの半径R=0.55μm、第1クラッドの半径は1.6μmであり、MFDは2.5μmである。ファイバの損失は1.2μmで30dB/kmであり、零分散波長は、1.55μmである。
(Example 8)
A tellurite fiber is produced by the same production method as in Example 1 and with the composition shown in Table 1 [Example 8]. The radius of the core R = 0.55 μm, the radius of the first cladding is 1.6 μm, and the MFD is 2.5 μm. The loss of the fiber is 30 dB / km at 1.2 μm, and the zero dispersion wavelength is 1.55 μm.
図11に、本発明の一実施形態にかかるクロック再生装置を示す。WDM伝送システムのトランスミッタ2001は、40Gb/sのWDM信号を出力する。クロック再生装置2003は、波長選択フィルタ2002により選択された1波長信号を、クロック再生部2301で受信し、RFクロックを抽出する。抽出したクロックをモードロックファイバレーザにて光パルスに再生し、EDFA2302にて増幅して、長さ30mのテルライトファイバ2303に入射する。テルライトファイバ2303にて発生する1.5〜1.6μmの100nm帯域にわたるスーパーコンティニューム光を、AWG2304に入力する。AWG2304によってフィルタリングされることにより、単一チャンネルのクロック再生により波長多重されたチャンネル分のクロックパルスを再生することができる。
FIG. 11 shows a clock recovery apparatus according to an embodiment of the present invention. The
任意の1チャンネルのクロックパルスを、長さ50mテルライトファイバを用いた非線形ループミラー2004に入射する。WDM信号の対応するチャンネルをゲート光として、非線形ループミラー2004に入力し、劣化した信号品質を復元する光3R再生を実現することができる。
An arbitrary one-channel clock pulse is incident on a
以上の実施例において、光ファイバの組成としてテルライトガラス、リン酸ガラス等を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本実施形態の光ファイバを用いた光デバイスは、本実施形態の光ファイバを高非線形ファイバとして利用する光デバイスであって、上述した実施例に限定されるものではない。 In the above embodiments, tellurite glass, phosphate glass, and the like are exemplified as the composition of the optical fiber, but the present invention is not limited to these. The optical device using the optical fiber of the present embodiment is an optical device that uses the optical fiber of the present embodiment as a highly nonlinear fiber, and is not limited to the above-described examples.
本発明の光ファイバは、光通信システムにおいて高性能化、大容量化、低価格化を進めることに有効であり、その結果、それらのシステムを用いたサービスの高度化、経済化に大きく寄与できる。 The optical fiber of the present invention is effective in promoting high performance, large capacity, and low price in an optical communication system, and as a result, can greatly contribute to the advancement of services and economics using these systems. .
11 コア
12 第1クラッド
13 第2クラッド
11
Claims (3)
前記クラッドは、前記コアが内挿された第1クラッドと、該第1クラッドの屈折率より高い屈折率を有し、前記第1クラッドが内挿された第2クラッドとを有し、
前記コアのテルライトガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 からなる組成を有し、
前記第1クラッドのガラスは、B 2 O 3 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、
前記第2クラッドのガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、
ここで、LはZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QはB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上であり、
零分散波長が1.4〜1.7μm帯となるように、前記コアと前記第1クラッドの比屈折率差および前記第1クラッドと前記第2クラッドの比屈折率が設定されていることを特徴とする光ファイバ。 A core ing of tellurite glass, an optical fiber having a cladding said core is interpolated,
The clad has a first clad in which the core is inserted, and a second clad having a refractive index higher than the refractive index of the first clad, and the first clad is inserted,
Tellurite glass of the core has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3,
Glass of the first cladding, B 2 O 3 -LO-M 2 O-Q 2 O 3 -P 2 O 5 -GeO having a composition consisting of 2,
Glass of the second cladding has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3 -P 2 O 5 -GeO 2,
Here, L is at least one of Zn and Ba, M is at least one of Li, Na, K, Rb, and Cs, and Q is B, Bi, La, Al, and Lu. At least one kind,
The relative refractive index difference between the core and the first cladding and the relative refractive index between the first cladding and the second cladding are set so that the zero dispersion wavelength is in a 1.4 to 1.7 μm band. Characteristic optical fiber.
前記クラッドは、
前記コアとの比屈折率差が10%以上であり、前記コアが内挿された第1クラッドと、
該第1クラッドの屈折率より高い屈折率を有し、前記第1クラッドとの比屈折率差が5%以上であり、前記第1クラッドが内挿された第2クラッドとを備え、
前記コアのテルライトガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 からなる組成を有し、
前記第1クラッドのガラスは、B 2 O 3 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、
前記第2クラッドのガラスは、TeO 2 −LO−M 2 O−Q 2 O 3 −P 2 O 5 −GeO 2 からなる組成を有し、
ここで、LはZn、Baのうち少なくとも1種類以上であり、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも1種類以上であり、QはB、Bi、La、Al、Luのうち少なくとも1種類以上であることを特徴とする光ファイバ。 A core ing of tellurite glass, an optical fiber having a cladding said core is interpolated,
The cladding is
A relative refractive index difference with respect to the core is 10% or more, and a first cladding in which the core is inserted;
A refractive index higher than the refractive index of the first cladding, a relative refractive index difference with the first cladding is 5% or more, and a second cladding in which the first cladding is inserted ,
Tellurite glass of the core has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3,
Glass of the first cladding, B 2 O 3 -LO-M 2 O-Q 2 O 3 -P 2 O 5 -GeO having a composition consisting of 2,
Glass of the second cladding has a composition consisting of TeO 2 -LO-M 2 O- Q 2 O 3 -P 2 O 5 -GeO 2,
Here, L is at least one of Zn and Ba, M is at least one of Li, Na, K, Rb, and Cs, and Q is B, Bi, La, Al, and Lu. An optical fiber comprising at least one kind .
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