JPH04160031A - ファイバ増幅器及びファイバレーザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｎｄ３＋を添加した光機能性ガラスに関し、
さらに、この光機能性ガラスを用いた光ファイバ、ファ
イバ増幅器及びファイバレーザに関する。

〔従来の技術〕

波長１，３μｍ帯での光通信分野への応用等のため、希
土類元素Ｎｄを添加したガラスを用いてファイバ増幅器
、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の装置を作製する
努力がなされている。例えば、燐酸塩系の多成分ガラス
をホストガラスとし、これにネオジムイオン（Ｎ　ｄ　
”）を活性物質として添加した光機能性ガラスが既に知
られている。

具体的には、ホストガラスである燐酸塩ガラスにＮｄ３
＋を添加した光機能性ガラスを準備し、このガラスから
形成した光ファイバのレーザ発振特性について評価した
旨の報告がなされている（ＥＬＥＣＲＯＮＩＣＳ　ＬＥ
ＴＴＥＪ？Ｓ、１９９Ｑ、Ｖｏｌ、２６．Ｎｏ、２．ｐ
ｐ１２１−１２２）。この報告では、光ファイバの特性
に関して、Ｎｄ３＋に起因する蛍光ピーク波長が約１．
３２μｍで、　Ｅ　Ｓ　Ａ　（ｅｘｃｉｔｅｄ　５ｔａ
ｔｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）遷移に起因する吸収ピー
ク波長が約１゜３１μｍで、発振ピーク波長が約１，３
６μｍであったことが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の報告に示される光ファイバでは十分なレ
ーザ発振利得が得られていながった。このようにレーザ
発振利得が得られない理由として、波長１．３２μｍの
蛍光ピークに近接して波長１．３１μｍの吸収ピークが
存在することと、波長１．３２μｍ帯の蛍光ピークの強
度に比較して波長１．３１μｍ帯の吸収ピークの強度が
比較的大きいこととが挙げられる。

また、吸収ピークが蛍光ピークよりも短波長側にわずか
にずれて存在するため、発振ピーク波長が波長１．３μ
ｍ帯よりも長波長側にシフトしてしまっていた。この結
果、波長１，３μｍ帯で実質的にレーザ発振利得が得ら
れないこととなっていた。

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、波長１．３μｍ
帯若しくはその他の波長帯域での光増幅・光発振を可能
にする、或いはその光増幅・光発振効率を高める光機能
性ガラスを提供することを目的としている。

また、本発明は、上記光機能性ガラスを用いた光ファイ
バを提供することを目的とする。

更に、本発明は、上記光ファイバを用いたファイバ増幅
器或いはファイバレーザを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は上記
課題の解決のため、鋭意研究を重ねた結果、Ｎｄ３＋を
活性物質として含む光機能性ガラスであって、波長１．
３μｍ帯若しくはその他の波長帯域で光増幅・光発振を
可能にする、或いはその光増幅・光発振効率を高める光
機能性ガラスを見出した。

本発明の光機能性ガラスにあっては、Ｎｄ３＋を活性物
質として添加するためのホストガラスとして、ルビジウ
ム（Ｒｂ）若しくはセシウム（Ｃｓ）又はその両方の酸
化物を含む酸化物系多成分ガラスを使用する。

本発明の光機能性ガラスによれば、Ｒｂ又はＣｓの酸化
物を含むホストガラスを使用することにより、蛍光ピー
クの波長位置に対する吸収ピークの相対的な波長位置を
大きく変化させることができる。この結果、波長１，３
μｍ帯若しくはその他の波長帯域での光増幅・光発振に
適したガラスを得ることが、後述のように判明した。

また、本発明に係る光機能性ガラスの好適な実施態様に
あっては、上記ホストガラスとして、Ｒｂ又はＣｓと共
にアルカリ土類元素の酸化物を含む酸化物系多成分ガラ
スを使用する。この様にアルカリ土類元素の酸化物を含
むホストガラスを使用することで、光機能性ガラスの耐
候性等の化学的安定性を増すことができる。

また、本発明の光ファイバにあっては、上記光機能性ガ
ラスからなるコアと、このコアを取り囲みこのコアより
低い屈折率を有するクラッドとを備える。上記の光ファ
イバによれば、コアガラスとして、Ｒｂ又はＣｓの酸化
物を含むホストガラスにＮｄ３＋を添加したものを使用
する。このため、コアガラス中を伝搬する波長１．３μ
ｍ帯若しくはその他の波長帯域での光増幅・光発振が可
能になり、或いはその光増幅・光発振利得の増大が可能
になる。つまり、ファイバ化によってコアに光が効率的
に閉じ込められることと、閉じ込められた光の損失が極
めて低いこととから、低閾値でＮｄ”＋に反転分布を形
成できるのである。

また、本発明のファイバ増幅器にあっては、上記の先フ
ァイバと、励起光源と、光学手段とを備える。ここに、
光ファイバは波長１．３μｍ帯又はその近傍の帯域の信
号光を伝搬し、励起光源は波長０．８μｍ帯又はその近
傍の帯域の励起光を発生し、光学手段は励起光を励起光
源から光ファイバ内に入射させる。

上記のファイバ増幅器によれば、ファイバ内に導入され
た波長０．８μｍ帯又はその近傍の帯域の励起光によっ
てＮｄ３＋が励起される。この励起されたＮ　ｄ　”（
７）多くは、これと同時に光ファイバ内に導入された１
、３μｍ帯又はその近傍の帯域の信号光等に誘導されて
、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯又はその近傍の帯
域での光増幅が可能になる。

また、本発明のファイバレーザにあっては、上記の光フ
ァイバと、励起光源と、光学手段とを備え、共振器構造
が形成される。ここに、励起光源は、波長０．８μｍ帯
又はその近傍の帯域の励起光を発生し、光学手段は、励
起光を励起光源から光ファイバ内に入射させる。また、
先兵振器構造は、光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯
又はその近傍の帯域の光を光ファイバにフィードバック
する。

上記のファイバレーザによれば、光学手段によりファイ
バ内に導入された波長０．８μｍ帯又はその近傍の帯域
の励起光によってＮｄ３＋が励起される。この励起され
たＮｄ３＋の一部は多くは、これと同時に光ファイバ内
に導入された１、３μｍ帯又はその近傍の帯域の光に誘
導されて、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯又はその
近傍の帯域ての光発振か可能になる。

〔実施例〕

以下に、本発明の原理と完成に至った経緯とを説明する
。

上記の現象に関し、本発明者は次のような仮説を立てて
検討した。

即ち、Ｎ　ｄ　”１７）吸収ピークの波長位置に対する
吸収ピークの相対的な波長位置を変化させるためには、
Ｎ　ｄ　”Ｍの電子が受ける結晶電場、クーロン相互作
用、スピン−軌道相互作用等の作用を変化させることが
考えられる。

例えば、波長１．３μｍ帯の吸光又は発光に関連すると
考えられる４ｆ軌道の電子について考えてみる。結晶電
場については、外殻の電子に遮蔽されているため、４ｆ
軌道の電子にほとんど作用しないものと考えられる。一
方、クーロン相互作用及びスピン−軌道相互作用につい
ては、４ｆ軌道内の電子間距離、又は原子核と電子との
距離を変化させることでこれらの作用を増減させること
ができるものと考えられる。つまり、Ｎｄ３＋の電子雲
を拡大・縮小してやることで、波長１．　３μｍ帯の吸
・発光波長をシフトさせることができるものと考えられ
る。

具体的には、Ｎｄ３＋とその周囲に配位される原子との
間の結合性を変えることが電子雲を拡大・縮小させる上
で望ましいものと考えられる。つまり、ホストガラスの
成分として長周期元素であるＲｂ若しくはＣｓの酸化物
を使用しその濃度を変化させることで、Ｎｄ３＋とその
周囲に配位される原子との間の共有結合性を増減させ、
或いはイオン結合性を増減させることができるものと考
えられる。この結果、Ｎ　ｄ　”Ｏ電子雲を拡大・縮小
させることができ、更には、波長１．３μｍ帯の吸・発
光波長のシフトが可能になるものと考えられる。この場
合、アルカリ元素でかつイオン性の高いＲｂ若しくはＣ
ｓ等はＮｄ３＋に強い作用を及ぼすものと考えられる。

したがって、これらの酸化物の濃度をホストガラス中で
増減することで、吸・発光ピークの波長シフトを一様で
ないものとすることができ、さらに吸・発光ピークの相
対的な波長位置を大きく変化させることができるものと
期待される。

以上、波長１．３μｍ帯の吸・発光波長のシフトについ
て述べたが、他の波長帯の吸・発光波長についても同様
の推測が成り立つ。

以上のことは一つの仮説であるが、本発明者は、後に述
べる実験例とその結果から見出だされた現象とに対する
検討に基づき、Ｎｄ３＋を加ガラスの光増幅・光発振特
性の向上を図ることとしたのである。

第１図は、珪酸塩系多成分ガラス（２０Ｎ　ａ　２０　
１５　Ｒ’　　Ｏ−６５Ｓ　ｉＯ２）に添加するアルカ
リ元素の酸化物Ｒ′２０の種類を変更することでＮｄ３
＋のエネルギー準位がどう変化するかを示したものであ
る。

図面の説明に入る前にＮ　ｄ　”＋７）波長１．３μｍ
帯の吸・発光の機構について簡単な説明を行う。

約０．８μｍの励起光により、基底準位　■９／２ノン
等を放出する非輻射過程をへて準位　Ｆ３／２ニ遷移す
る。この様なボンピングにより、準位４Ｆ　　　と準位
　ｌ　　との間に反転分布が形成３／２　　　　　１３
／２ されると、波長１．３２μｍ帯域にピークを有する発光
が可能になる。一方、準位　Ｆ３１２に存在する電子は
、波長１．３１μｍ帯域の光を吸収し、め、従来のガラ
スでは、電子が準位　Ｆ　　にポ３／２ ンピングされても、波長１．３２μｍ帯域で効率よく発
光させることができなくなってしまっていた。このため
、波長１．３１μｍの近辺で十分なレーザ利得が得られ
ていなかった。

図示のエネルギー準位は、自記分光光度計等を用いて、
波長５３０ｎｍ、波長８００ｎｍ及び波長８８０ｎｍの
近傍に存在する吸収ピークの波長からその波数を算出し
たものである。これらのピ−クは、それぞれエネルギー
準位　Ｇ７／２、図面からも明らかなように、準位　Ｇ
７／２、４Ｆ　　　及び　■　　は、使用するアルカリ
元素３７２　　　　１３／２ Ｒ′のイオン化エネルギーに応じて直線的に変化隔はほ
とんど変化しないが、準位　Ｇ　　及び７／２ ４Ｆ　　　の間隔は大きく変動する。このような現３／
２ 象は、波長１，３２μｍ帯の蛍光に対応する準位４Ｆ　
　　及び　夏　　のエネルギー差がほとんど３／２　　
　　１３／２ 変化しないまま、波長１，３２μｍ帯のＥＳＡに対応す
る準位　Ｇ　　及び　Ｆ　　のエネルギー７／２　　　
　３／２ 差が大きく変動することを示している。殊に、アルカリ
元素として長周期元素のＲｂ、Ｃｓ等を使用した場合、
ＵＳＡピーク波長が１．３４５μｍ乃至はそれ以上に長
くなる。一方、蛍光ピークの波長は１．３２５μｍ程度
にとどまる。したかって、一般にＥＳＡおよび蛍光の波
長が２０ｎｍ以上離れるとこれらが相互に作用しないこ
とを考慮すると、アルカリ元素Ｒｂ、、Ｃｓの使用によ
り、蛍光がＥＳＡに影響される（　Ｆ　　の励起電子３
／２ がＥＳＡに食われてしまう）といった現象を抑えること
ができる。更に、アルカリ元素Ｒｂ５Ｃｓの酸化物を加
えることでＥＳＡピークが蛍光ピークの長波長側にシフ
トする現象を利用すれば、光増幅利得若しくは光発振利
得の得られる波長帯域を蛍光ピークの短波長側に相対的
に移動させることができる。この結果、蛍光ピークの存
在する波長約１，３２μｍより短い波長約１．３１μｍ
の近傍で実質的な光増幅利得若しくは光発振利得が得ら
れることとなる。

第２図は、燐酸塩系多成分ガラス（１０Ｌ　ａ　２０　
−２５Ｒ’　　０−６５Ｐ２０．）に添加するアルカリ
元素の酸化物Ｒ′２０の種類を変更することでＮｄ３＋
のエネルギー準位がどう変化するかを示したものである
。

第２図の場合、波長５３０ｎｍ、波長８００ｎｍ及び波
長８８０ｎｍの近傍の吸収ピークに対”１３／２は、使
用するアルカリ元素Ｒ′の種類にかかわらず一定の状態
に保たれる。したがって燐酸塩系ガラスの場合、波長１
，３μｍ帯の光増幅等に関連する上記３準位の関係を大
きく変化させることは困難なようでもある。しかし、燐
酸塩を部分的に珪酸塩に置き換えることで改善は見られ
るものと考えられる。

第３図は、第１図及び第２図の多成分ガラスに添加する
アルカリ元素Ｒ′の種類を変更することでＮｄ　　Ｏ準
位　Ｆ　　の４Ｉ ３＋４ ３／２　　　１３／２に対する蛍光 寿命がどう変化するかを示したものである。図から明ら
かなように、珪酸塩ガラス及び燐酸塩ガラスともにイオ
ン半径の大きいアルカリ元素を使用することで、Ｎｄ３
＋の蛍光寿命を高めることができることが分かる。この
意味からも、ホストガラスとしてアルカリ元素Ｒｂ５Ｃ
ｓの酸化物を含有するガラスの使用が望ましいといえる
。

上記の仮説が適切なものであるかどうかは不明である。

いずれにせよ、本発明者の実験・検討によれば、Ｎｄ３
＋を活性物質として添加すべきホストガラスとしてＲｂ
若しくはＣｓを含む酸化物系多成分ガラスを使用するこ
とにより、Ｎｄ３＋の波長１．３μｍ帯等における光増
幅等を可能にする或いはその増幅効率を高める有望な光
機能性ガラスが得られることがわかった。

なおこの場合、ＥＳＡピーク波長のシフトを効果的に生
じさせるためアルカリ元素を多量に添加したホストガラ
スを使用するとすると、ホストガラスの安定性か減少す
る。この現象は、アルカリ元素の酸化物の濃度が４５ｍ
ｏｌ％を超えると極めて著しくなる。殊にＲｂ若しくは
Ｃｓ等の長周期元素を使用した場合には、潮解性が増す
等の弊害が著しくなる。一方、潮解性を改善するために
Ｒｂ等の濃度を減少させてＲｂ等の酸化物の濃度を５ｍ
ｏ　１％以下とすると、ＥＳＡビーク波長のシフトが顕
著なものでなくなる。

そこで、本発明者は、上記長周期元素を使用した場合に
も良好な化学的安定性を有するホストガラスの選定を模
索した。ガラス自体の化学的安定性を増すには、アルカ
リ土類元素の添加が有望である。しかし、アルカリ土類
元素の添加によってＥＳＡピーク波長が元に戻ったり、
蛍光ピーク波長が長波長側に大きく移動する等の傾向が
生じることは望ましくない。そこで、第１図の珪酸塩ガ
ラスを基本として、これにＭｇ、Ｃａ等のアルカリ土類
元素を加え、或いはその一部をＭｇ、Ｃａ等に置き換え
た光機能性ガラスを準備した。このガラスについて潮解
性・耐候性等の試験を行った結果、これらの化学的安定
性を著しく向上させ得ることが判明した。なお、蛍光ピ
ーク及びＥＳＡピークは第１図のものに比較してほとん
ど変化しなかった。

第４図は、使用するアルカリ土類元素の種類によってＮ
ｄ３＋の蛍光寿命が変動することを示したものである。

イオン半径が増大するほど蛍光寿命が減少することが分
かる。したがって、Ｎｄ３＋を添加すべきホストガラス
の組成としては、Ｒｂ及び／又はＣｓを含み、かつ、Ｍ
ｇを含むものが望ましいことが分かる。

第１図又は第４図に示した上記光機能性ガラスは、光フ
ァイバ用の素材として用いられ、例えば平面導波路等に
形成しても良いが、上記の光機能性ガラスからなるコア
と、該コアを取り囲み該コアより低い屈折率を有するク
ラッドと、を備えた光ファイバを作製することが、長尺
の光伝送路を得る上では望ましい。

上記光ファイバは、具体的には下記のようにして作製さ
れる。まず、Ｒｂ若しくはＣｓを含有するホストガラス
にＮ　ｄ　”＠添加した光機能性ガラスを準備し、これ
をコアとするプリフォームをロッドインチューブ法等に
より作製する。次に、準備したプリフォームを公知の線
引き装置にセットし、光ファイバに線引きする。こうし
て得られた先ファイバは、Ｎｄ３＋を添加したコアと、
これよりも相対的に屈折率が低くＮｄ３＋を添加してい
ないクラッド層とを備える。

上記のような光機能性ガラスをコアとした光ファイバに
よれば、ファイバレーザ、ファイバ増幅器、ファイバ検
出器等への応用が可能になる。即ち、コアガラスに使用
するホストガラスとして、Ｒｂ若しくはＣｓの酸化物を
含む酸化物系多成分ガラスを用いることとしているため
、例えば波長１．３μｍ帯及びその近傍の波長帯域でも
十分な光増幅・光発振利得が得られる。更には、ファイ
バ化によってコアに光が効率的に閉じ込められ、その光
の損失が極めて低いことから、低閾値で反軽分布を形成
することができる。したがって、高利得のファイバ増幅
器等への応用が可能になるのである。

更に、上記の光ファイバは、一つの応用ＩＭとして波長
１．３μｍ帯等のファイバ増幅器に使用するこ・とがで
きる。

第５図に波長１．３μｍ帯のファイバ増幅器を示す。信
号光源１１としては、レーザダイオードが使用されてい
る。この信号光源１１の出力側には、光ファイバ１８ａ
の一端が光学的に接続されており、この光ファイバ１８
ａの他端はカブラ１３の入力側に接続されている。また
、励起光源であるレーザ光源１２としては、Ｔｉ−サフ
ァイアレーザが使用されている。このレーザ光源１２の
出力側には、光ファイバ１９ａの一端が光学的に接続さ
れており、この光ファイバ１９ａの他端はカブラ１３の
入力側に接続されている。

カブラ１３の出力側からは２本の光ファイバ１８ｂ、１
９ｂが延び、一方の光ファイバ１９ｂの終端は戻り光防
止用のマツチングオイル１７に浸漬されており、他方の
光ファイバ１８ｂの終端は光伝送路である光ファイバ１
０の一端にコネクタ等を介して接続されている。この光
ファイバ１０の他端の出力側には光スペクトラムアナラ
イザ１５が設けられており、これらの間にはフィルタ１
６が介在されている。

ここに、カブラ１３は、２本の光ファイバ１８．１つの
融着延伸によって作製されたもので、このカブラ１３と
ファイバ１８ｇ、１８ｂ、１９ａ。

１９ｂとは光学手段を構成する。

また、光ファイバ１０は長さ１ｍの８Ｍファイバとした
。また、外径を１２５μｍとし、コア径を５μｍとした
。ここでコアガラスとしては、ホストガラスとしてアル
カリ元素Ｒｂ又はＣｓの酸化物を含有すると共に、活性
物質としてＮｄ３＋を添加した珪酸塩系ガラスを用いた
。

以下、第５図のファイバ増幅器の動作について簡単な説
明を行う。

レーザ光源１２は、波長０．８０μｍ帯の励起光を出力
する。この励起光は、光ファイバ１９ａを介してカブラ
１３に入射し、更に光ファイバ１８ｂを介して光ファイ
バ１０内に入射する。励起光が入射する光ファイバ１０
のコアには活性物質としてＮｄ３＋が添加されているた
め、この励起光によって所定の状態に励起されたＮｄ３
＋は、波長１，３μｍ帯の発光が可能な状態になる。

信号光源１１から出力された波長１，３μｍ帯の信号光
は、光ファイバ１８ａを介してファイバカブラ１３に入
射・する。カブラ１３に入射した信号光は、レーザ光源
１２からの励起光と結合されて光ファイバ１０内にへ゛
射する。光ファイバ１０に入射した信号光は、ボンピン
グされたＮｄ３＋を誘導して波長１．３μｍ帯の誘導放
出光を生じさせる。

光ファイバ１０の出力側からは、励起光と増幅された信
号光とが出力されるが、これらのうち励起光については
、フィルタ１６によってカットされることとなる。この
ため、光スペクトラムアナライザ１５には増幅された信
号光のみが入射することとなり、Ｎｄ３＋を添加した光
ファイバによる光増幅の利得か測定できる。

第６図は、第５図のファイバ増幅器について得られた光
増幅利得の測定結果を表にしたものである。

アルカリ元素の酸化物Ｒ′２０として、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ　
　Ｏ及びＣｓ　２０を使用した。試料１〜試料４のコア
ガラスは次の組成となるよう原料を調合し、これを白金
ルツボ中で溶融・急冷してガラス化したものである。

（試料１） ２ＯＮａ２０−１５Ｒｂ２０−６５Ｓ　ｉ　０２（試料
２） ２０　Ｎ　ａ　２０　１５　Ｃｓ　２０　６５　Ｓ　ｉ
Ｏ２（試料３） ２０　Ｎ　ａ　　Ｏ１５Ｋ　２０　６５　Ｓ　ｔ　Ｏ２
（試料４） ２ＯＮａ２０−１５Ｌｉ２０−６５Ｓｉ０２なお、活性
物質となるＮｄ３＋は、重量で１　ｗ　ｔ％の濃度とな
るように、原料段階で酸化物として調合した。

図から明らかなように、アルカリ元素としてＲｂ及びＣ
ｓを使用した試料１及び試料２では、大きな利得が得ら
れることが分かる。一方、アルカリ元素としてＫ及びＬ
ｉを使用した試料３及び試料４では、利得が得られない
か、得られても小さくなることが分かる。

第７図は、アルカリ元素の酸化物Ｒｂ２Ｏと共１：　Ｍ
　ｇの酸化物を添加したホストガラスを使用した場合の
蛍光ピーク等を示す。この場合、蛍光ピーク等の測定は
、第５図のファイバ増幅器を用いて行った。試料５〜試
料８のコアガラスは次の組成となるよう原料を調合し、
これを白金ルツボ中で溶融・急冷してガラス化したもの
である。

（試料５） ２０　Ｎ　ａ　　０　１０　Ｒｂ　２０−１０　Ｍ　ｇ
　Ｏ−６０Ｓ　ｉｏ　２ （試料６） １５　Ｎ　ａ　　Ｏ１０Ｒｂ　２０　１０　Ｍ　ｇ　Ｏ
−６５Ｓ　ｉＯ２ （試料７） １０　Ｎ　ａ　２０−１０　Ｒｂ　２０　１０　Ｍ　ｇ
　Ｏ−７０Ｓ　ｉＯ２ （試料８） １０　Ｎ　ａ　２０−１５　Ｒｂ　２０　１０　Ｍ　ｇ
　Ｏ−６５Ｓ　ｉＯ２ なお、活性物質となるＮｄ３＋は、重量で１ｗｔ％の濃
度となるように、原料段階で酸化物として調合した。

図から明らかなように、アルカリ土類元素としてＭｇを
使用した試料５から試料８のいずれにおいても、ＥＳＡ
ピーク波長が１．３４４μｍ以上になっている。また、
蛍光ピークは、波長１．３２７μｍに固定されたままで
ある。よって、波長１．３２μｍ帯近辺で大きな利得が
得られるものと考えられる。なおこの場合、はとんどの
試料で潮解性が見られなかった。これらのガラスの耐候
性も極めて良好なものであった。例えば、試料５のコア
ガラスに使用するガラスをテストピースに加工しこれを
室温の水に５０ｈ　ｒ以上浸漬しても、重量減はまった
く認められなかった。

以下、本発明のファイバレーザの実施例について説明す
る。

第８図に、波長１．３μｍ帯のファイバレーザを示す。

レーザ光源１２は、第５図のファイバ増幅器に使用した
もので、波長０．８０μｍのＴｉ−サファイアレーザで
ある。Ｎｄ３＋を添加した光ファイバ１０もまた上記フ
ァイバ増幅器に使用したものである。

レーザ光源１２からの波長０．８０μｍの励起光は、レ
ンズ、光コネクタ等の適当な手段２８によって、Ｎｄ３
＋を添加した光ファイバ１０の一端に入射する。この励
起光により光ファイバ内のＮｄ３＋が所定の状態に励起
され、波長１．３μｍ帯の発光が可能になる。ここで、
光ファイバ１０の入・出力端を鏡面に仕上げているため
、この人・出力端の端面は共振器を構成する。この結果
、励起光の出力が所定値を超えると波長１．３μｍ帯の
いずれかの波長でレーザ発振が生じる。

なお、本実施例の光ファイバではコアに使用するマトリ
ックスガラスとして珪酸塩系多成分ガラスを使用したが
、マトリックスガラスの組成はこれに限られるものでは
ない。例えば、燐酸塩ガラス及び硼酸塩ガラス等を使用
或いは添加してもよい。

更に、ファイバレーザーに使用した共振器は、誘電体ミ
ラー等を使用するタイプのものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光機能性ガラスによれば
、励起光の存在により１．３μｍ帯その他の帯域での発
光・光増幅が可能になり、或いはその発光・光増幅の効
率を高めることができる。

更に、これをファイバ等に形成することにより、低閾値
で高利得のファイバ増幅器、ファイバレーザ等に応用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は添加するアルカリの種類と珪酸塩ガラス中のＮ
ｄ３＋のエネルギー準位との関係を示した図、第２図は
アルカリの種類と燐酸塩ガラス中のＮ　ｄ　３”（７）
エネルギー準位との関係を示した図、第３図は添加する
アルカリの種類とＮ　ｄ　”（Ｄ蛍光寿命の関係を示し
た図、第４図は添加するアルカリ土類元素の種類とＮｄ
３＋の蛍光寿命の関係を示した図、第５図はファイバ増
幅器の実施例を示した図、第６図は第５図のファイバ増
幅器のゲインを示した図、第７図はＭｇＯの添加で潮解
性が改善されることを示した図、第８図はファイバレー
ザの実施例を示した図である。 １０・・・光ファイバ、１２・・・励起用のレーザ光源
、１３．１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、２Ｂ−光学
手段。 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　謝方１図 アＩＬＤり元先込υ口の影響 第３図 ０．６　　　　　　１．０　　　　１．３゜７１１月り
土灼元、先のイオンヂ了盃ＬＡ］アルｎすｉ順元素うム
加の影響 第４図 ８６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎｄ＾３＾＋を活性物質としてホストガラスに添加
   した酸化物系の光機能性ガラスであって、前記ホストガ
   ラスは、その構成成分として、アルカリ元素Ｒｂ及び／
   又はＣｓの酸化物を含むことを特徴とする光機能性ガラ
   ス。 ２、前記ホストガラスに対する前記アルカリ元素Ｒｂ及
   び／又はＣｓの酸化物の濃度が５ｍｏｌ％から４５ｍｏ
   ｌ％であることを特徴とする請求項１に記載の光機能性
   ガラス。 ３、前記ホストガラスは、その構成成分として、アルカ
   リ土類元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に
   記載の光機能性ガラス。 ４、請求項１に記載の光機能性ガラスからなるコアと、
   該コアを取り囲み該コアより低い屈折率を有するクラッ
   ドと、を備えた光ファイバ。 ５、波長１．３μｍ帯又はその近傍の帯域の信号光を伝
   搬する請求項４に記載の光ファイバと、波長０．８μｍ
   帯又はその近傍の帯域の励起光を発生する励起光源と、 該励起光を前記励起光源から前記光ファイバ内に入射さ
   せる光学手段と、 を備えるファイバ増幅器。 ６、請求項４に記載の光ファイバと、 波長０．８μｍ帯又はその近傍の帯域の励起光を発生す
   る励起光源と、 該励起光を前記励起光源から前記光ファイバ内に入射さ
   せる光学手段と、を備え、 前記光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はその近傍
   の帯域の放射光を前記光ファイバにフィードバックする
   共振器構造が形成されていることを特徴とするファイバ
   レーザ。