JPH022197A - フッ化ジルコニウム酸塩ファイバ光レーザー - Google Patents
フッ化ジルコニウム酸塩ファイバ光レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、レーザーに関する。更に詳細には、この発明
はフッ化物ガラスレーザーに関する。
はフッ化物ガラスレーザーに関する。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]ファイ
バ光レーザーの概念は新しくないけれども、初期のデバ
イスは多モードであり、回分溶融したガラスから合成さ
れ、現在の光ファイバの真性に近い損失及び高いバンド
幅は有していなかった。遠距離通信等級のシリカファイ
バを用いて、高性能で、単一モードのファイバレーザー
及び増幅器が作製可能であることが実証されるに至った
のは過去数年以内にすぎない。近年、この研究は他のガ
ラス系に拡張されてきており、M、C,ブリールレイ(
Br1erley)及びp、w、フランス(Franc
e)の”ネオジムドープフッ化ジルコニウム酸塩ファイ
バレーザー (Electron、 1et2、 23
.815(1987年))で議論されたようにNd’+
ドープフッ化ジルコニウム酸塩の重金属フッ化物(HM
F)ガラスの多モードファイバレーザーが1.05μm
にて実証されてきている。しかしながら、全てのこれら
のデバイスは0.9.1.0〜1.1、または1.55
μmで作動されてきておりそして1.3μmの主要な遠
距離通信チャンネルでのレーザー/増幅器を得るという
重要な目標は手つかずのままとなっていた。ここで開示
する発明以前に、H,ボー (Pa) 、 F、ハキミ
ー(Hakimi)、 R、J 、 v :/スフイー
ルド(Mansfield)、 R、P 、ツミンリ(
Tumminelli)、 B、 C,マクカラム(M
cCollum) 。
バ光レーザーの概念は新しくないけれども、初期のデバ
イスは多モードであり、回分溶融したガラスから合成さ
れ、現在の光ファイバの真性に近い損失及び高いバンド
幅は有していなかった。遠距離通信等級のシリカファイ
バを用いて、高性能で、単一モードのファイバレーザー
及び増幅器が作製可能であることが実証されるに至った
のは過去数年以内にすぎない。近年、この研究は他のガ
ラス系に拡張されてきており、M、C,ブリールレイ(
Br1erley)及びp、w、フランス(Franc
e)の”ネオジムドープフッ化ジルコニウム酸塩ファイ
バレーザー (Electron、 1et2、 23
.815(1987年))で議論されたようにNd’+
ドープフッ化ジルコニウム酸塩の重金属フッ化物(HM
F)ガラスの多モードファイバレーザーが1.05μm
にて実証されてきている。しかしながら、全てのこれら
のデバイスは0.9.1.0〜1.1、または1.55
μmで作動されてきておりそして1.3μmの主要な遠
距離通信チャンネルでのレーザー/増幅器を得るという
重要な目標は手つかずのままとなっていた。ここで開示
する発明以前に、H,ボー (Pa) 、 F、ハキミ
ー(Hakimi)、 R、J 、 v :/スフイー
ルド(Mansfield)、 R、P 、ツミンリ(
Tumminelli)、 B、 C,マクカラム(M
cCollum) 。
E、スナイツアー(Snitzer)により彼らの文献
”0.905.1.06、及び1,4μmでのネオジム
ファイバレーザー (オプティカル・ソサエティー・オ
ブ・アメリカ(Optical 5ociety of
America)の年金抄録、文献FD4.103ペ
ージ(1986年))において議論されてきたように、
この重要な伝送帯にもっとも接近して作動するNd”ド
ープシリカに関するガラスファイバレーザーは、1.4
μmで発光を示した。1.35〜1.40μmの領域に
おけるNd3″″ドープガラスレーザーの他の報告は、
l、3〜l、4μmの範囲の運転波長をもつホウ酸ガラ
スのバルクレーザーに関するものである。
”0.905.1.06、及び1,4μmでのネオジム
ファイバレーザー (オプティカル・ソサエティー・オ
ブ・アメリカ(Optical 5ociety of
America)の年金抄録、文献FD4.103ペ
ージ(1986年))において議論されてきたように、
この重要な伝送帯にもっとも接近して作動するNd”ド
ープシリカに関するガラスファイバレーザーは、1.4
μmで発光を示した。1.35〜1.40μmの領域に
おけるNd3″″ドープガラスレーザーの他の報告は、
l、3〜l、4μmの範囲の運転波長をもつホウ酸ガラ
スのバルクレーザーに関するものである。
[課題を解決するための手段]
本発明の様相に従えば、能動媒質を有する新規かつ改善
されたレーザーシステムは、NdF、含有フッ化物ガラ
スから構成される。本レーザーシステムは、Nd3+の
電子状態4F3/2からNd3+の電子状態’l137
2への遷移の結果としてのレーザー放出を示す。
されたレーザーシステムは、NdF、含有フッ化物ガラ
スから構成される。本レーザーシステムは、Nd3+の
電子状態4F3/2からNd3+の電子状態’l137
2への遷移の結果としてのレーザー放出を示す。
本発明の他の様相に従えば、能動媒質を有する新規かつ
改善されたレーザー増幅器システムはN d F 3含
有フツ化物ガラスを含む。レーザー増幅器システムは、
Nd”+の電子状態4F3/2からNd3+″の電子状
態’I18/2への遷移の結果としである波長において
増幅を行なう。
改善されたレーザー増幅器システムはN d F 3含
有フツ化物ガラスを含む。レーザー増幅器システムは、
Nd”+の電子状態4F3/2からNd3+″の電子状
態’I18/2への遷移の結果としである波長において
増幅を行なう。
本発明の別の様相に従えば、能動媒質を有する新規かつ
改善されたファイバレーザーシステムは、所定の屈折率
を有しそして実質上NdF3含有フッ化物ガラスからな
る組成を有するコアガラスとコアガラスの屈折率より小
さい屈折率を有する実質上フッ化物ガラスからなる組成
を有するクラッドガラスとを含む。本ファイバレーザー
システムは、Nd3+の電子状態4F3/2からNd3
+の電子状態 I +3/2への遷移の結果としてレー
ザー放出を示す。
改善されたファイバレーザーシステムは、所定の屈折率
を有しそして実質上NdF3含有フッ化物ガラスからな
る組成を有するコアガラスとコアガラスの屈折率より小
さい屈折率を有する実質上フッ化物ガラスからなる組成
を有するクラッドガラスとを含む。本ファイバレーザー
システムは、Nd3+の電子状態4F3/2からNd3
+の電子状態 I +3/2への遷移の結果としてレー
ザー放出を示す。
本発明の別の様相に従えば、能動媒質を有する新規かつ
改善されたファイバ増幅器システムは、ある屈折率を有
し及び実質上NdFi含有フッ化物ガラスからなる組成
を有するコアガラスとコアガラスの屈折率より小さい屈
折率を有する実質上フッ化物ガラスからなる組成を有す
るクラッドガラスとを含む。ファイバ増幅器システムは
、Nd3+の電子状態4F3/2からNd3+の電子状
態’I+szzへの遷移の結果として、ある波長で増幅
作用を行なう。
改善されたファイバ増幅器システムは、ある屈折率を有
し及び実質上NdFi含有フッ化物ガラスからなる組成
を有するコアガラスとコアガラスの屈折率より小さい屈
折率を有する実質上フッ化物ガラスからなる組成を有す
るクラッドガラスとを含む。ファイバ増幅器システムは
、Nd3+の電子状態4F3/2からNd3+の電子状
態’I+szzへの遷移の結果として、ある波長で増幅
作用を行なう。
[実施例]
本発明を、前記以外の他の目的、利点並びに応用例と併
せて一店理解するために、図面と関連して以下の開示を
参照されたい。
せて一店理解するために、図面と関連して以下の開示を
参照されたい。
Nd”ドープガラス、特にケイ酸塩に対して1.3μm
付近での利得を得るのが困難な背景には、イオン−ホス
ト相互作用に基ずく幾つかの基礎的な理由がある。アル
コツク(Alcock)らは、Nd”ドープシリカファ
イバにおいて、1.32及びl、34μmにて、利得ど
ころか励起誘導損失を観測するに至った。このガラス系
では、1.4μmにおいてだけ、意義がある利得が報告
されたにすぎない。4F 1,2−’ I 13/□遷
移は、1.3〜1.4μmのスペクトル領域において観
測され得る蛍光及び利得の発生源となっている。しかし
ながら、同じ領域には、競合する4F37□−14Gt
y*励起状態への吸収(ESA)遷移がある。特定波長
における正味の利得及び損失の条件は、これらの競合す
る遷移間のスペクトルの重なり状況及びそれぞれの強度
の両方に依存する。1.3μmレーザーに好適なNd3
+のホストに関する出願人の研究において、種々のガラ
スに関し、ESA遷移の線強度に対する放出遷移の線強
度の比が計算されてきた。この解析は利得媒体として可
能性があるかどうかを判断するための荷用な初期の選別
技法としては役立つが、与えられたNd”ドープガラス
が所望の波長領域で利得を示すかどうかを予測するのに
用いることはできない。前記比はシリカに対しては0.
92であるとわかり、1.3μmでの利得に関して最も
好ましくないホスト材料群の一つとしてシリカを位置ず
けた。これに反して、フッ化ジルコニウム酸塩ガラスは
2,0の比を有し、−層好ましい条件を提供する。放出
スペクトルは誘導放出の断面積のスペクトル依存性を表
わすので、種々のNd”ゝドープガラスに関するルミネ
ッセンス放出スペクトルの測定もまた行なわれた。この
点に関してもまた、フッ化ジルコニウム酸塩及びフッ化
物ガラスは、それらの利得の予測ピークが波長の関数と
して1.3μmに一層近(存在しているので、シリカを
ベースとするガラスより一般に優れているとわかった。
付近での利得を得るのが困難な背景には、イオン−ホス
ト相互作用に基ずく幾つかの基礎的な理由がある。アル
コツク(Alcock)らは、Nd”ドープシリカファ
イバにおいて、1.32及びl、34μmにて、利得ど
ころか励起誘導損失を観測するに至った。このガラス系
では、1.4μmにおいてだけ、意義がある利得が報告
されたにすぎない。4F 1,2−’ I 13/□遷
移は、1.3〜1.4μmのスペクトル領域において観
測され得る蛍光及び利得の発生源となっている。しかし
ながら、同じ領域には、競合する4F37□−14Gt
y*励起状態への吸収(ESA)遷移がある。特定波長
における正味の利得及び損失の条件は、これらの競合す
る遷移間のスペクトルの重なり状況及びそれぞれの強度
の両方に依存する。1.3μmレーザーに好適なNd3
+のホストに関する出願人の研究において、種々のガラ
スに関し、ESA遷移の線強度に対する放出遷移の線強
度の比が計算されてきた。この解析は利得媒体として可
能性があるかどうかを判断するための荷用な初期の選別
技法としては役立つが、与えられたNd”ドープガラス
が所望の波長領域で利得を示すかどうかを予測するのに
用いることはできない。前記比はシリカに対しては0.
92であるとわかり、1.3μmでの利得に関して最も
好ましくないホスト材料群の一つとしてシリカを位置ず
けた。これに反して、フッ化ジルコニウム酸塩ガラスは
2,0の比を有し、−層好ましい条件を提供する。放出
スペクトルは誘導放出の断面積のスペクトル依存性を表
わすので、種々のNd”ゝドープガラスに関するルミネ
ッセンス放出スペクトルの測定もまた行なわれた。この
点に関してもまた、フッ化ジルコニウム酸塩及びフッ化
物ガラスは、それらの利得の予測ピークが波長の関数と
して1.3μmに一層近(存在しているので、シリカを
ベースとするガラスより一般に優れているとわかった。
フッ化ジルコニウム酸塩系の潜在的能力が一層太き(及
びこのガラスに関、するファイバ作製技法が比較的十分
に確立されているという理由から、出願人は1.3μm
近くのNd”ドープフッ化ジルコニウム酸塩ファイバレ
ーザーの研究に着手しそしてその有用性を実証すること
に成功した。加えて、使用可能な他の、Nd”ドープフ
ッ化物ガラスの組成としては限定されないが、次の例が
挙げられる。
びこのガラスに関、するファイバ作製技法が比較的十分
に確立されているという理由から、出願人は1.3μm
近くのNd”ドープフッ化ジルコニウム酸塩ファイバレ
ーザーの研究に着手しそしてその有用性を実証すること
に成功した。加えて、使用可能な他の、Nd”ドープフ
ッ化物ガラスの組成としては限定されないが、次の例が
挙げられる。
B I ZYT
30BaF*、 30InFa、 20ZnF2.1O
YbF3.1OThF4ZYTL 19BaFa、 27ZnFa、 5YbFa、 27
ThF4.22LuF3フツ化アルミン酸塩 30、2AIF3、 10.2ZrF3、 8.3YF
3、 3.5MgF3、 18.0CaF2゜11、7
SrFz 、 9.3BaF* 、 5.0PbF3、
3.8NaFLAP 29CdF2、 9LiF、 34AlF3、 28P
bF。
YbF3.1OThF4ZYTL 19BaFa、 27ZnFa、 5YbFa、 27
ThF4.22LuF3フツ化アルミン酸塩 30、2AIF3、 10.2ZrF3、 8.3YF
3、 3.5MgF3、 18.0CaF2゜11、7
SrFz 、 9.3BaF* 、 5.0PbF3、
3.8NaFLAP 29CdF2、 9LiF、 34AlF3、 28P
bF。
フッ化ベリリウム酸塩
?0.0BeFx、3ONaF
ヱに仁バ王口り成
用いるファイバは、高純度の原料を用いる回転流し込み
技法によって合成した(D、C,l−ラン(Tran)
、C,F−フィッシャ(Fisher)、及びG、H,
シーゲル・ジュニア(Sigel、Jr、 )″回転流
し込み法で製造されたフッ化物ガラスプリフォーム”
(Electronics Letter3、18,
657−658(1982年)参照)。コア及びクラッ
ドガラス用の成分をアルゴン中に貯蔵した。酸素及び水
を含む微量の不純物はファイバの伝送及び強度を著しく
低下するので、原料及びガラスの精製、取り扱い並びに
加工には細心の注意が必要であった。
技法によって合成した(D、C,l−ラン(Tran)
、C,F−フィッシャ(Fisher)、及びG、H,
シーゲル・ジュニア(Sigel、Jr、 )″回転流
し込み法で製造されたフッ化物ガラスプリフォーム”
(Electronics Letter3、18,
657−658(1982年)参照)。コア及びクラッ
ドガラス用の成分をアルゴン中に貯蔵した。酸素及び水
を含む微量の不純物はファイバの伝送及び強度を著しく
低下するので、原料及びガラスの精製、取り扱い並びに
加工には細心の注意が必要であった。
コアガラスの組成は以下の通りであった:52.8モル
%のZrF4.19.9モル%のBaF2、2.5モル
%のLaF 2、3.0モル%のAIF3、19.9モ
ル%のNaF、0.4モル%のInF3、及び1.5モ
ル%のNdF、 (活性ドーパント)。
%のZrF4.19.9モル%のBaF2、2.5モル
%のLaF 2、3.0モル%のAIF3、19.9モ
ル%のNaF、0.4モル%のInF3、及び1.5モ
ル%のNdF、 (活性ドーパント)。
クラッドガラスの組成は以下の通りであった:39.6
モル%のZrF4.17.9モル%のBaF 2.4.
0モル%のLaF3、3,0モル%のAlFm、21.
9モル%のNaF。
モル%のZrF4.17.9モル%のBaF 2.4.
0モル%のLaF3、3,0モル%のAlFm、21.
9モル%のNaF。
0.4モル%のI!IF3、及び13.2モル%のHf
F、。
F、。
クラッドガラス中、ZrF4の一部をHfF4で置換し
て屈折率を減じ、それによって先導波管を形成する。大
きな粒子の散乱によりこれらのファイバが高い損失を示
す理由から、用いるNdF、の上記特定の濃度を決定し
た。−層短いファイバ長及び−層高いドーパント濃度を
用いることにより損失を減じ及びレーザー動作を得る公
算を増加し得た。しかしながら、ドーパント濃度があま
り高すぎるとは濃度消光及び蛍光効率の低下をもたらそ
う。詳細な測定をしないで、約1.5モル%のNaFJ
度を、これらの相反する要求の間の最良のトレードオフ
として用いた。もっと低損失のファイバのために、最適
設計として一層低いNd”濃度及び−層長いファイバ長
を用いる。
て屈折率を減じ、それによって先導波管を形成する。大
きな粒子の散乱によりこれらのファイバが高い損失を示
す理由から、用いるNdF、の上記特定の濃度を決定し
た。−層短いファイバ長及び−層高いドーパント濃度を
用いることにより損失を減じ及びレーザー動作を得る公
算を増加し得た。しかしながら、ドーパント濃度があま
り高すぎるとは濃度消光及び蛍光効率の低下をもたらそ
う。詳細な測定をしないで、約1.5モル%のNaFJ
度を、これらの相反する要求の間の最良のトレードオフ
として用いた。もっと低損失のファイバのために、最適
設計として一層低いNd”濃度及び−層長いファイバ長
を用いる。
原料は、文献に収録された標準的な操作を用いてファイ
バに加工した。コア及びクラッド材料は個別に回分溶融
した。クラッドメルトを、ガラスを管状に固化するため
に回転する回転流し込み機に注入した。そして、コアガ
ラスをクラッドチューブに注入し、そこでコアガラスを
固化してコア/クラッドのプリフォームロッドを形成し
た。それから、プリフォームをファイバに線引きしそし
て紫外線硬化エポキシアクリル酸樹脂で被覆した。
バに加工した。コア及びクラッド材料は個別に回分溶融
した。クラッドメルトを、ガラスを管状に固化するため
に回転する回転流し込み機に注入した。そして、コアガ
ラスをクラッドチューブに注入し、そこでコアガラスを
固化してコア/クラッドのプリフォームロッドを形成し
た。それから、プリフォームをファイバに線引きしそし
て紫外線硬化エポキシアクリル酸樹脂で被覆した。
得られたNd”ドープファイバの光学特性を明らかにし
た。損失は高<:LO4zmで10000db/kmで
あり、1.3μmで8000db/kmであった。レー
ザー実験の殆どは、ガラス毛管にエポキシ樹脂で接着し
固定しそして両端を機械的に研磨したファイバの短い断
片(2−3cm)で行なった。いくつかのサンプルは、
また、被覆を剥ぎ及びファイバを裂開する慣用の技法に
よって調製した。
た。損失は高<:LO4zmで10000db/kmで
あり、1.3μmで8000db/kmであった。レー
ザー実験の殆どは、ガラス毛管にエポキシ樹脂で接着し
固定しそして両端を機械的に研磨したファイバの短い断
片(2−3cm)で行なった。いくつかのサンプルは、
また、被覆を剥ぎ及びファイバを裂開する慣用の技法に
よって調製した。
レーザーのデモンストレーション
研磨したまたは裂開したファイバ端部を、メアルス(M
earslらにより公表された技法を用いて誘電体ミラ
ーに当接した。514.5nmで励起するArイオンレ
ーザ−を、10倍のマイクロスコープ対物レンズで共振
器ミラーの一方を通じて焦点を合わせた。励起波長にお
けるコアガラスの吸収係数は0.792 cm−1また
は344 dB/mであった。用いたミラーの反射率は
、放出波長で98%〜99.5%の範囲であり、励起波
長での透過率は60%〜90%の範囲であった。多モー
ドファイバの使用に起因する短い励起吸収長さ及び高い
しきい値は、有害な熱作用をもたらした。これらは、励
起ビームを0.1デユーティ−ファクターで機械的に断
続することにより減少した。励起の間隔は、定常状態の
実施を保証するためNd3+の自然放出寿命(およそ0
.4m5)より10倍以上長く保った。
earslらにより公表された技法を用いて誘電体ミラ
ーに当接した。514.5nmで励起するArイオンレ
ーザ−を、10倍のマイクロスコープ対物レンズで共振
器ミラーの一方を通じて焦点を合わせた。励起波長にお
けるコアガラスの吸収係数は0.792 cm−1また
は344 dB/mであった。用いたミラーの反射率は
、放出波長で98%〜99.5%の範囲であり、励起波
長での透過率は60%〜90%の範囲であった。多モー
ドファイバの使用に起因する短い励起吸収長さ及び高い
しきい値は、有害な熱作用をもたらした。これらは、励
起ビームを0.1デユーティ−ファクターで機械的に断
続することにより減少した。励起の間隔は、定常状態の
実施を保証するためNd3+の自然放出寿命(およそ0
.4m5)より10倍以上長く保った。
およそ1.3μmでのレーザー動作を得るために、共振
器ミラーは、1.3〜1.4μmの範囲に渡って高反射
率をもたらしそして1μmで低反射率(50%)をもた
らすものを用いた。後者の条件は一層強い4F3/l
= ’I 11/□遷移によるレーザー発振を抑制する
のに必要である。図面は、コア直径51μmで長さが2
.83 amのファイバサンプルの特性を図示する。第
1図は、しきい値を十分越える励起条件に関するルミネ
ッセンススペクトルとレーザー放射スペクトルとを比較
している。
器ミラーは、1.3〜1.4μmの範囲に渡って高反射
率をもたらしそして1μmで低反射率(50%)をもた
らすものを用いた。後者の条件は一層強い4F3/l
= ’I 11/□遷移によるレーザー発振を抑制する
のに必要である。図面は、コア直径51μmで長さが2
.83 amのファイバサンプルの特性を図示する。第
1図は、しきい値を十分越える励起条件に関するルミネ
ッセンススペクトルとレーザー放射スペクトルとを比較
している。
しきい値でのレーザー放出が、ルミネッセンス及び誘導
放出のピークl、32μmを十分に越える、1.33μ
mであるのは意義があることである。これはESAのよ
うな損失機構が、λ<1.33μmに関する正味の利得
を相当に減じるに至っていることを示す。自由運転(f
ree−running) (即ち、調律してない)
レーザーはニモードの挙動を示す:励起が上記のしきい
値を越えて増加すると、レーザー出力強度は1.33μ
mのピークから1.34μmのピークに移行する。前者
は、第1図中で主なレーザー放出ピークの左側の小さな
ピークとしてまだ目視できる。しきい値をちょうど越え
ると、1.325μmもの短い波長でレーザー放出は観
測され、1.32μmと等しいかまたはそれより大きい
波長で有用な利得が得られる可能性を示す。1.3μm
レーザーに関するパワー出力は、ポンプパワー人力の関
数として第2図に図示した。1.33μmで反射率98
.2%を持つミラーに関するしきい値は670mWであ
り、傾斜効率は2゜6%であるとわかった。このレーザ
ーでは10mWを越える出力パワーが達成された。
放出のピークl、32μmを十分に越える、1.33μ
mであるのは意義があることである。これはESAのよ
うな損失機構が、λ<1.33μmに関する正味の利得
を相当に減じるに至っていることを示す。自由運転(f
ree−running) (即ち、調律してない)
レーザーはニモードの挙動を示す:励起が上記のしきい
値を越えて増加すると、レーザー出力強度は1.33μ
mのピークから1.34μmのピークに移行する。前者
は、第1図中で主なレーザー放出ピークの左側の小さな
ピークとしてまだ目視できる。しきい値をちょうど越え
ると、1.325μmもの短い波長でレーザー放出は観
測され、1.32μmと等しいかまたはそれより大きい
波長で有用な利得が得られる可能性を示す。1.3μm
レーザーに関するパワー出力は、ポンプパワー人力の関
数として第2図に図示した。1.33μmで反射率98
.2%を持つミラーに関するしきい値は670mWであ
り、傾斜効率は2゜6%であるとわかった。このレーザ
ーでは10mWを越える出力パワーが達成された。
1皿肱果及U月1
利得を示すドープ光ファイバのもつとも有望な応用例と
しては、特にレーザー発振器及び増幅器がある。後者は
、広域帯の伝送システムのコスト及び性能に深い影響を
持ち得る。加入者ループ及びローカルエリアネットワー
クに与えるファイバ増幅器の影響力はより一層重要とな
り得、分割損失を克服して安価で高性能なルートをもた
らすだけでなく、システム構築及びトポロジーへのアプ
ローチをも変え得るものである。上で論議したレーザー
の性能は必ずしも十分に最適化されたとはいえないが、
もし、最適化されて、0.8μmのダイオードレーザ−
によって励起される標準設計の単一モード遠隔通信ファ
イバが用いられたならば、レーザー発振するしきい値は
数ミリワットに減じると期待される。
しては、特にレーザー発振器及び増幅器がある。後者は
、広域帯の伝送システムのコスト及び性能に深い影響を
持ち得る。加入者ループ及びローカルエリアネットワー
クに与えるファイバ増幅器の影響力はより一層重要とな
り得、分割損失を克服して安価で高性能なルートをもた
らすだけでなく、システム構築及びトポロジーへのアプ
ローチをも変え得るものである。上で論議したレーザー
の性能は必ずしも十分に最適化されたとはいえないが、
もし、最適化されて、0.8μmのダイオードレーザ−
によって励起される標準設計の単一モード遠隔通信ファ
イバが用いられたならば、レーザー発振するしきい値は
数ミリワットに減じると期待される。
ファイバ光ネットワークにおいて光増幅器の重要件は広
く認識されている。ポンプパワーから信号パワーへの転
化の高い効率は、単一モードE r ”ドープシリカガ
ラスファイバ増幅器にて1.5μmで実証されてきてい
る。例えば、ファイバ増幅器の構成図は、以下の文献:
R,J、メアルス(Mears) 、 L 、 レーキ
−(Reekie)、 1. Mジャンセイ(Jau
ncey)及びり、N、ペイン(Payne)による”
1,54μmでの高利得の稀土類ドープファイバ増幅器
” (Technical Digest OFC/1
00C,1987年、 WIZ紙)で見出すことができ
、ここに引用することによりその記載を本明細書の一部
となす。
く認識されている。ポンプパワーから信号パワーへの転
化の高い効率は、単一モードE r ”ドープシリカガ
ラスファイバ増幅器にて1.5μmで実証されてきてい
る。例えば、ファイバ増幅器の構成図は、以下の文献:
R,J、メアルス(Mears) 、 L 、 レーキ
−(Reekie)、 1. Mジャンセイ(Jau
ncey)及びり、N、ペイン(Payne)による”
1,54μmでの高利得の稀土類ドープファイバ増幅器
” (Technical Digest OFC/1
00C,1987年、 WIZ紙)で見出すことができ
、ここに引用することによりその記載を本明細書の一部
となす。
上記のレーザーに基づいて増幅するフッ化物ファイバは
1.3μmの遠距離通信帯で同じ機能を果たす。
1.3μmの遠距離通信帯で同じ機能を果たす。
この波長でのファイバレーザー及び増幅器の他の可能性
のある応用例はセンサー及び医療技術の分野である。
のある応用例はセンサー及び医療技術の分野である。
本レーザーのデモンストレーションに用いた条件は、バ
ルクレーザーに必要な条件と同様であり、従ってNd”
°ドープフッ化物ガラスの大きな断片をレーザー或はラ
ンプで励起されるバルクレーザー及び増幅器を作るのに
用いることができることが確証される。
ルクレーザーに必要な条件と同様であり、従ってNd”
°ドープフッ化物ガラスの大きな断片をレーザー或はラ
ンプで励起されるバルクレーザー及び増幅器を作るのに
用いることができることが確証される。
本発明の好ましい具体例を示したが、当業者にとって、
種々の変更及び改良は発明の範囲内でなし得ることは明
らかであろう。
種々の変更及び改良は発明の範囲内でなし得ることは明
らかであろう。
第1図は、本発明に従い、しきい値を十分越えて運転す
るNd”ドープフッ化ジルコニウム酸塩重金属フッ化物
ガラスの自由運転ファイバレーザーのルミネッセンスス
ペクトルとレーザー放出の比較曲線である。 第2図は、本発明に従い、吸収する514.5nm励起
パワーの関数である、Nd”+ドープフッ化ジルコニウ
ム酸塩重金属フッ化物ガラスの多モードファイバレーザ
ーの1.3μmの出力パワー曲線である。
11 ・、1099丁 1340nm 出力(mW)→
るNd”ドープフッ化ジルコニウム酸塩重金属フッ化物
ガラスの自由運転ファイバレーザーのルミネッセンスス
ペクトルとレーザー放出の比較曲線である。 第2図は、本発明に従い、吸収する514.5nm励起
パワーの関数である、Nd”+ドープフッ化ジルコニウ
ム酸塩重金属フッ化物ガラスの多モードファイバレーザ
ーの1.3μmの出力パワー曲線である。
11 ・、1099丁 1340nm 出力(mW)→
Claims (20)
- (1)NdF_3含有フッ化物ガラスを含む能動媒質を
具備するレーザーシステムであって、Nd^3^+の電
子状態^4F_3_/_2からNd^3^+の電子状態
^4I_1_3_/_2への遷移の結果としてレーザー
放出を示す上記レーザーシステム。 - (2)上記レーザー放出が、1.32μmと等しいかま
たはそれより大きい請求項1に記載のレーザー。 - (3)上記レーザー放出スペクトルが、実質上第1図に
示すようなものである請求項1に記載のレーザー。 - (4)上記フッ化物ガラスが、ジルコニウム、ハフニウ
ム、亜鉛、ベリリウム、バリウム、アルミニウム、カド
ミウム、及びそれらの組合わせからなる群から選ぶ金属
のカチオンを含む請求項1に記載のレーザー。 - (5)上記レーザーが、バルクレーザーである請求項1
に記載のレーザー。 - (6)NdF_3含有フッ化物ガラスを含む能動媒質を
具備するレーザー増幅器システムであって、Nd^3^
+の電子状態^4F_3_/_2からNd^3^+の電
子状態^4I_1_3_/_2への遷移の結果として、
所定の波長で増幅作用を行なう上記レーザー増幅器シス
テム。 - (7)上記波長が、1.32μmと等しいかまたはそれ
より大きい請求項6に記載のレーザー増幅器。 - (8)上記波長が、実質上第1図に示したようなもので
ある請求項6に記載のレーザー増幅器。 - (9)上記フッ化物ガラスが、ジルコニウム、ハフニウ
ム、亜鉛、ベリリウム、バリウム、アルミニウム、カド
ミウム、及びそれらの組合わせからなる群から選ぶ金属
のカチオンを含む請求項6に記載のレーザー増幅器。 - (10)上記レーザー増幅器が、バルクレーザー増幅器
である請求項6に記載のレーザー増幅器。 - (11)NdF_3含有フッ化物ガラスから実質上なる
組成を有するコアガラスと上記コアガラスの屈折率より
も小さい屈折率を有する実質上フッ化物ガラスからなる
組成を有するクラッドガラスとを含む能動媒質を具備す
るファイバレーザーシステムであって、Nd^3^+の
電子状態^4F_3_/_2からNd^3^+の電子状
態^4I_1_3_/_2への遷移の結果としてレーザ
ー放出を示す上記ファイバレーザーシステム。 - (12)上記レーザー放出が、1.32μmと等しいか
またはそれより大きい請求項11に記載のファイバレー
ザー。 - (13)上記コアガラスの組成が実質上52.8モル%
のZrF_4、19.9モル%のBaF_2、2.5モ
ル%のLaF_3、3.0モル%のAlF_3、19.
9モル%のNaF、0.4モル%のInF_3、及び1
.5モル%のNdF_3からなりかつクラッドガラスの
組成が実質上39.6モル%のZrF_4、17.9モ
ル%のBaF_2、4.0モル%のLaF_3、3.0
モル%のAlF_3、21.9モル%のNaF、0.4
モル%のInF_3、及び13.2モル%のHfF_4
からなり、上記ガラスファイバが1.32μmと等しい
かまたはそれより大きいレーザー放出を示しレーザーの
働きをするのに適合している請求項11に記載のファイ
バレーザー。 - (14)上記レーザー放出スペクトルが、実質上、第1
図に示したようなものである請求項11に記載のファイ
バレーザー。 - (15)上記コアガラス及び上記クラッドガラスの上記
フッ化物ガラスが、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、
ベリリウム、バリウム、アルミニウム、カドミウム、及
びそれらの組合わせからなる群から選ぶ金属のカチオン
を含む請求項11に記載のファイバレーザー。 - (16)NdF_3含有フッ化物ガラスから実質上なる
組成を有するコアガラスと上記コアガラスの屈折率より
も小さい屈折率を有するフッ化物ガラスから実質上なる
組成物を有するクラッドガラスとを含む、能動媒質を有
するファイバ増幅器システムであり、Nd^3^+の電
子状態^4F_3_/_2からNd^3^+の電子状態
^4I_1_3_/_2ヘの遷移の結果として、所定の
波長で増幅作用をする上記ファイバ増幅器システム。 - (17)上記波長が、1.32μmと等しいかまたはそ
れより大きい請求項16に記載のファイバ増幅器。 - (18)上記コアガラスの組成が実質上52.8モル%
のZrF_4、19.9モル%のBaF_2、2.5モ
ル%のLaF_2、3.0モル%のAlF_3、19.
9モル%のNaF、0.4モル%のInF_3及び1.
5モル%のNdF_3からなりかつクラッドガラスの組
成が実質上39.6モル%のZrF_4、17.9モル
%のBaF_2、4.0モル%のLaF_3、3.0モ
ル%のAlF_3、21.9モル%のNaF、0.4モ
ル%のInF_3、及び13.2モル%のHfF_4か
らなり、上記ガラスファイバ増幅器が1.32μmと等
しいかまたはそれより大きい波長で増幅作用をするのに
適合している請求項16に記載のファイバ増幅器。 - (19)上記波長が、実質上、第1図に示したようなも
のである請求項16に記載のファイバ増幅器。 - (20)上記コアガラス及び上記クラッドガラスの上記
フッ化物ガラスが、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛、
ベリリウム、バリウム、アルミニウム、カドミウム、及
びそれらの組合わせからなる群から選ぶ金属のカチオン
を含む請求項16に記載のファイバ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/133,865 US4788687A (en) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | Fluorozirconate fiber optic laser |
US133865 | 1987-12-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH022197A true JPH022197A (ja) | 1990-01-08 |
Family
ID=22460663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63301118A Pending JPH022197A (ja) | 1987-12-16 | 1988-11-30 | フッ化ジルコニウム酸塩ファイバ光レーザー |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4788687A (ja) |
EP (1) | EP0320665A3 (ja) |
JP (1) | JPH022197A (ja) |
CA (1) | CA1306793C (ja) |
Families Citing this family (15)
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