JPH04241329A - 光ファイバ型光増幅器 - Google Patents
光ファイバ型光増幅器Info
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- JPH04241329A JPH04241329A JP3016097A JP1609791A JPH04241329A JP H04241329 A JPH04241329 A JP H04241329A JP 3016097 A JP3016097 A JP 3016097A JP 1609791 A JP1609791 A JP 1609791A JP H04241329 A JPH04241329 A JP H04241329A
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- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
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- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
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- C03C2201/34—Doped silica-based glasses containing metals containing rare earth metals
- C03C2201/3429—Praseodymium
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- 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１．３ μｍ 帯で高
効率な光増幅ができる光ファイバを用いた光信号増幅器
に関する。
効率な光増幅ができる光ファイバを用いた光信号増幅器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の分野において光ファイバ
中にドープされたイオンの光励起に伴う発光を用いて光
信号増幅する方法が検討され始めている。その原理は、
ファイバ中のイオンが光励起され反転分布状態にあると
き、その反転分布からの発光と同じ波長の信号光を増幅
する作用があることに基づいている。従って、高増幅特
性を得るためには、反転分布状態を効率よく実現すれば
よい。この意味では、レーザ発振効率を上げるためのフ
ァイバ組成の設計と同じである。１．３ μｍ 帯の光
ファイバ増幅器または光ファイバレーザとして期待され
ているＮｄ３＋をコア中にドープした光ファイバを実用
化するためには、次のような問題点があるとされている
。すなわち、Ｎｄ３＋イオンの蛍光強度が１．３ μｍ
帯よりも１．０６μｍ の方が本質的に大きく、この
ため光増幅器中で１．０６μｍ の光の反射が起こると
、１．０６μｍ の自然増幅発振が優先的に起こり、そ
の結果１．３ μｍ 帯の増幅が抑制されてしまうとい
う問題である。
中にドープされたイオンの光励起に伴う発光を用いて光
信号増幅する方法が検討され始めている。その原理は、
ファイバ中のイオンが光励起され反転分布状態にあると
き、その反転分布からの発光と同じ波長の信号光を増幅
する作用があることに基づいている。従って、高増幅特
性を得るためには、反転分布状態を効率よく実現すれば
よい。この意味では、レーザ発振効率を上げるためのフ
ァイバ組成の設計と同じである。１．３ μｍ 帯の光
ファイバ増幅器または光ファイバレーザとして期待され
ているＮｄ３＋をコア中にドープした光ファイバを実用
化するためには、次のような問題点があるとされている
。すなわち、Ｎｄ３＋イオンの蛍光強度が１．３ μｍ
帯よりも１．０６μｍ の方が本質的に大きく、この
ため光増幅器中で１．０６μｍ の光の反射が起こると
、１．０６μｍ の自然増幅発振が優先的に起こり、そ
の結果１．３ μｍ 帯の増幅が抑制されてしまうとい
う問題である。
【０００３】前述の問題に対しては、例えば、ファイバ
の両端に１．０６μｍ で透過率が高く１．３ μｍ
帯で反射率が高い誘電体ミラーを密着させたり（Ｗ．Ｊ
．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ．Ｌｅｔｔ． １９８８， ２４， ２８−２９，
Ｍ．Ｃ．Ｂｒｉｅｒｌｅｙ ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ． １９８８，２４， ４３８−
４３９， Ｆ．Ｈａｋｉｍｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｏｐ
ｔｉｃｓ Ｌｅｔｔ． ９８９， １４， １０６０−
１０６１， Ｓ．Ｇ．Ｇｒｕｂｂ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
． １９９０， １２１−１２２）または波長選択的な
ファイバカップラを使って１．０６μｍ 帯の蛍光だけ
を光増幅器の系外に取り出したりする方法 （Ｙ．Ｍｉ
ｙａｊｉｍａ， ｅｔａｌ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌ
ｅｔｔ．， １９９０， ２６， １３９７−１３９８
）が採用されてきた。また、ファイバ端面に直接、波長
選択的な誘電体多層膜を蒸着し、無反射コートするなど
の方法も考えられる。しかし、いずれの方法も光増幅器
の構成が複雑になり、より簡単な方法が望まれていた。 一方、従来からコア中に２種類のイオンをドープし光増
幅特性の向上を目指した発明が知られている（特開平２
−１５４２３３） 。この発明は、Ｙｂ３＋イオンから
Ｅｒ３＋イオンへの励起エネルギー移動を利用し、励起
波長としてＹｂ３＋イオンの吸収領域を利用可能とした
ことを最大の特徴としている。従って、後述の第２のイ
オンを第１のイオンの蛍光吸収体として利用する本発明
と本質的に異なる。
の両端に１．０６μｍ で透過率が高く１．３ μｍ
帯で反射率が高い誘電体ミラーを密着させたり（Ｗ．Ｊ
．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ．Ｌｅｔｔ． １９８８， ２４， ２８−２９，
Ｍ．Ｃ．Ｂｒｉｅｒｌｅｙ ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ． １９８８，２４， ４３８−
４３９， Ｆ．Ｈａｋｉｍｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｏｐ
ｔｉｃｓ Ｌｅｔｔ． ９８９， １４， １０６０−
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． １９９０， １２１−１２２）または波長選択的な
ファイバカップラを使って１．０６μｍ 帯の蛍光だけ
を光増幅器の系外に取り出したりする方法 （Ｙ．Ｍｉ
ｙａｊｉｍａ， ｅｔａｌ， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌ
ｅｔｔ．， １９９０， ２６， １３９７−１３９８
）が採用されてきた。また、ファイバ端面に直接、波長
選択的な誘電体多層膜を蒸着し、無反射コートするなど
の方法も考えられる。しかし、いずれの方法も光増幅器
の構成が複雑になり、より簡単な方法が望まれていた。 一方、従来からコア中に２種類のイオンをドープし光増
幅特性の向上を目指した発明が知られている（特開平２
−１５４２３３） 。この発明は、Ｙｂ３＋イオンから
Ｅｒ３＋イオンへの励起エネルギー移動を利用し、励起
波長としてＹｂ３＋イオンの吸収領域を利用可能とした
ことを最大の特徴としている。従って、後述の第２のイ
オンを第１のイオンの蛍光吸収体として利用する本発明
と本質的に異なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
をさらに簡便に、かつ効率よく解決した光ファイバ光増
幅器を提供することにある。
をさらに簡便に、かつ効率よく解決した光ファイバ光増
幅器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたもので、１．３ μｍ 帯光
ファイバ型光増幅器において、そのコア部に２種類以上
の活性イオンを含み、少なくとも１種類のイオン（これ
を第１のイオンとする）をネオジム（元素記号、Ｎｄ）
とし、かつその他のイオンの少なくとも１種類のイオ
ン（これを第２のイオンとする）をプラセオジム（元素
記号、Ｐｒ） とする。
を解決するためになされたもので、１．３ μｍ 帯光
ファイバ型光増幅器において、そのコア部に２種類以上
の活性イオンを含み、少なくとも１種類のイオン（これ
を第１のイオンとする）をネオジム（元素記号、Ｎｄ）
とし、かつその他のイオンの少なくとも１種類のイオ
ン（これを第２のイオンとする）をプラセオジム（元素
記号、Ｐｒ） とする。
【０００６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。発
明者らは、Ｎｄ３＋イオンを分散したジルコニウムフッ
化物ファイバにおける１．３ μｍ 帯信号光の増幅特
性を検討していたところ、遷移金属イオンの中でＰｒ３
＋をコドープすると増幅特性が大幅に向上することを見
い出した。さらに他のガラス組成、例えば、ケイ酸塩ガ
ラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスの場合にお
いても増幅特性を示す波長領域が若干異なるものの、Ｎ
ｄ３＋イオン単独に比べＰｒ３＋イオンをコドープする
と、増幅特性が大幅に向上することを見い出した。以下
、その効果についてフッ化物ガラスをマトリックスとす
る系について説明する。
明者らは、Ｎｄ３＋イオンを分散したジルコニウムフッ
化物ファイバにおける１．３ μｍ 帯信号光の増幅特
性を検討していたところ、遷移金属イオンの中でＰｒ３
＋をコドープすると増幅特性が大幅に向上することを見
い出した。さらに他のガラス組成、例えば、ケイ酸塩ガ
ラス、リン酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラスの場合にお
いても増幅特性を示す波長領域が若干異なるものの、Ｎ
ｄ３＋イオン単独に比べＰｒ３＋イオンをコドープする
と、増幅特性が大幅に向上することを見い出した。以下
、その効果についてフッ化物ガラスをマトリックスとす
る系について説明する。
【０００７】図１は、Ｎｄ３＋イオンのみを分散した光
ファイバの損失スペクトルを示す図である。また、図２
にＮｄ３＋とＰｒ３＋をコア中に濃度比１対１０の割合
で分散した光ファイバの損失スペクトルを示す。この図
２からわかるように、Ｐｒ３＋イオンの吸収がＮｄ３＋
イオンの蛍光波長である１．０６μｍ 付近に存在する
。図６に示した評価系でこれら２種類の光ファイバにお
ける蛍光強度を測定した結果を図３、図４に示す。ここ
で、図３、図４は、それぞれ１．０６μｍ 帯の蛍光強
度で規格化している。これら二つの図からわかるように
、図中矢印で示した１．３ μｍ 帯の蛍光スペクトル
強度は、Ｐｒ３＋イオンをコドープすることにより著し
く増加している。このようにコドープ系でのＮｄ３＋イ
オンの１．０６μｍ 帯の蛍光強度と１．３ μｍ 帯
の蛍光強度を比較すると、両波長領域におけるＰｒ３＋
イオンの吸収の差に基づいて１．３ μｍ 帯の蛍光強
度の方が相対的に強くなる。図５には信号光強度に対す
る増幅特性のグラフを示す。図５から明らかなように、
２０ｄＢｍ の信号光に対し２０ｄＢ以上の増幅特性を
得た。
ファイバの損失スペクトルを示す図である。また、図２
にＮｄ３＋とＰｒ３＋をコア中に濃度比１対１０の割合
で分散した光ファイバの損失スペクトルを示す。この図
２からわかるように、Ｐｒ３＋イオンの吸収がＮｄ３＋
イオンの蛍光波長である１．０６μｍ 付近に存在する
。図６に示した評価系でこれら２種類の光ファイバにお
ける蛍光強度を測定した結果を図３、図４に示す。ここ
で、図３、図４は、それぞれ１．０６μｍ 帯の蛍光強
度で規格化している。これら二つの図からわかるように
、図中矢印で示した１．３ μｍ 帯の蛍光スペクトル
強度は、Ｐｒ３＋イオンをコドープすることにより著し
く増加している。このようにコドープ系でのＮｄ３＋イ
オンの１．０６μｍ 帯の蛍光強度と１．３ μｍ 帯
の蛍光強度を比較すると、両波長領域におけるＰｒ３＋
イオンの吸収の差に基づいて１．３ μｍ 帯の蛍光強
度の方が相対的に強くなる。図５には信号光強度に対す
る増幅特性のグラフを示す。図５から明らかなように、
２０ｄＢｍ の信号光に対し２０ｄＢ以上の増幅特性を
得た。
【０００８】このように、増幅特性を有する第１のイオ
ンの増幅特性に関与する蛍光領域以外の蛍光を第２のイ
オンにより吸収することにより、光ファイバに何んら工
夫を加えることなしに効率の良い増幅特性を得ることが
できる。また、イオンの濃度は、イオン間のエネルギー
移動が起こらない濃度ならばいくらでもよく、用いる光
ファイバの損失特性等を考慮して決められるべきもので
ある。エネルギー移動を起こす濃度の判定は、そのイオ
ンからの蛍光強度の濃度依存性または蛍光寿命の濃度依
存性の測定により行った。なお、ガラス組成は、フッ化
物ガラスに限定されるものでないことは言うまでもない
。使用するイオンを分散でき、かつ光ファイバを作製可
能なガラス組成ならば何でもよいのは明らかである。
ンの増幅特性に関与する蛍光領域以外の蛍光を第２のイ
オンにより吸収することにより、光ファイバに何んら工
夫を加えることなしに効率の良い増幅特性を得ることが
できる。また、イオンの濃度は、イオン間のエネルギー
移動が起こらない濃度ならばいくらでもよく、用いる光
ファイバの損失特性等を考慮して決められるべきもので
ある。エネルギー移動を起こす濃度の判定は、そのイオ
ンからの蛍光強度の濃度依存性または蛍光寿命の濃度依
存性の測定により行った。なお、ガラス組成は、フッ化
物ガラスに限定されるものでないことは言うまでもない
。使用するイオンを分散でき、かつ光ファイバを作製可
能なガラス組成ならば何でもよいのは明らかである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。
に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。
【００１０】〔実施例１〕Ｎｄ３＋イオンを１０００ｐ
ｐｍ 、Ｐｒ３＋イオンを１００００ｐｐｍ、コア部に
含むアルカリアルミ燐酸ガラスをマトリックスとするシ
ングルモード光ファイバを作製した。この２．２ｍの光
ファイバを、図６に示す測定系で光信号増幅特性を測定
したところ、波長１３３０ｎｍ、強度０ｄＢｍ の信号
光に対し増幅率が２０ｄＢの増幅特性を観測した。一方
、Ｎｄ３＋のみをコアに含むファイバで同様な実験を行
ったところ、２ｄＢの増幅しか観測されなかった。以上
のように、Ｐｒ３＋のコドープにより光信号増幅特性の
著しい向上を確認した。
ｐｍ 、Ｐｒ３＋イオンを１００００ｐｐｍ、コア部に
含むアルカリアルミ燐酸ガラスをマトリックスとするシ
ングルモード光ファイバを作製した。この２．２ｍの光
ファイバを、図６に示す測定系で光信号増幅特性を測定
したところ、波長１３３０ｎｍ、強度０ｄＢｍ の信号
光に対し増幅率が２０ｄＢの増幅特性を観測した。一方
、Ｎｄ３＋のみをコアに含むファイバで同様な実験を行
ったところ、２ｄＢの増幅しか観測されなかった。以上
のように、Ｐｒ３＋のコドープにより光信号増幅特性の
著しい向上を確認した。
【００１１】〔実施例２〕Ｎｄ３＋イオンを１０００
ｐｐｍ、Ｐｒ３＋イオンを１００００ｐｐｍ、コア部に
含むフッ燐酸ガラスをマトリックスとするシングルモー
ド光ファイバを作製した。 この３ｍ の光ファイバを図６に示した測定系で光信号
増幅特性を測定したところ、波長１３２５ｎｍ、強度１
ｄＢｍ の信号光に対し増幅率が２２ｄＢの増幅特性を
観測した。一方、Ｎｄ３＋のみをコアに含むファイバで
同様な実験を行ったところ、１．４ｄＢ の増幅しか観
測されなかった。以上のように、Ｐｒ３＋のコドープに
より光信号増幅特性の著しい向上を確認した。
ｐｐｍ、Ｐｒ３＋イオンを１００００ｐｐｍ、コア部に
含むフッ燐酸ガラスをマトリックスとするシングルモー
ド光ファイバを作製した。 この３ｍ の光ファイバを図６に示した測定系で光信号
増幅特性を測定したところ、波長１３２５ｎｍ、強度１
ｄＢｍ の信号光に対し増幅率が２２ｄＢの増幅特性を
観測した。一方、Ｎｄ３＋のみをコアに含むファイバで
同様な実験を行ったところ、１．４ｄＢ の増幅しか観
測されなかった。以上のように、Ｐｒ３＋のコドープに
より光信号増幅特性の著しい向上を確認した。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、Ｐｒ３
＋イオンをＮｄ３＋イオンの１．０６μｍ 帯の蛍光の
吸収体として用いることにより、光ファイバ内で１．０
６μｍ 帯のレーザ発振が抑制され、従来採用されてき
た方法に比べ、設計が容易であり、かつ安定した光ファ
イバ型光信号増幅器を実現することができる。
＋イオンをＮｄ３＋イオンの１．０６μｍ 帯の蛍光の
吸収体として用いることにより、光ファイバ内で１．０
６μｍ 帯のレーザ発振が抑制され、従来採用されてき
た方法に比べ、設計が容易であり、かつ安定した光ファ
イバ型光信号増幅器を実現することができる。
【図１】Ｎｄ３＋イオンをコアに含む光ファイバの損失
スペクトルを示す図である。
スペクトルを示す図である。
【図２】Ｎｄ３＋イオンとＰｒ３＋イオンとをコアに含
む光フイバの損失スペクトルを示す図である。
む光フイバの損失スペクトルを示す図である。
【図３】図１に示した光ファイバの８００ｎｍ で励起
した時の蛍光スペクトルを示す図である。
した時の蛍光スペクトルを示す図である。
【図４】図２に示した光ファイバの８００ｎｍ で励起
した時の蛍光スペクトルを示す図である。
した時の蛍光スペクトルを示す図である。
【図５】Ｎｄ３＋イオンとＰｒ３＋イオンとをコアに含
むフッ化物ガラスをマトリックスとする光ファイバにお
ける信号光強度に対する増幅特性を示す図である。
むフッ化物ガラスをマトリックスとする光ファイバにお
ける信号光強度に対する増幅特性を示す図である。
【図６】光ファイバ試料の損失スペクトルまたは蛍光ス
ペクトルを測定する装置系の構成図である。
ペクトルを測定する装置系の構成図である。
１ 信号光用ＬＤ
２ 励起光用ＬＤ
３ カップラ
４ イオンドープ光ファイバ
５ カップラ
６ スペクトルアナライザ
７ コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 １．３ μｍ 帯光ファイバ型光増幅
器において、１．３ μｍ 帯の光増幅特性の関与する
光学活性中心としてネオジム（元素記号、Ｎｄ） を、
またネオジムからの１．０６μｍ 帯の蛍光を吸収する
光学活性中心としてプラセオジム（元素記号、Ｐｒ）
を、コア内に含むことを特徴とする光ファイバ型光増幅
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016097A JPH04241329A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 光ファイバ型光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016097A JPH04241329A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 光ファイバ型光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04241329A true JPH04241329A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11907012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3016097A Pending JPH04241329A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 光ファイバ型光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04241329A (ja) |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3016097A patent/JPH04241329A/ja active Pending
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