JPH04247435A - 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ - Google Patents
光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザInfo
- Publication number
- JPH04247435A JPH04247435A JP3012178A JP1217891A JPH04247435A JP H04247435 A JPH04247435 A JP H04247435A JP 3012178 A JP3012178 A JP 3012178A JP 1217891 A JP1217891 A JP 1217891A JP H04247435 A JPH04247435 A JP H04247435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- light
- optical fiber
- wavelength
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 53
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 26
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 11
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 22
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000146 host glass Substances 0.000 abstract description 8
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 11
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- -1 uranium ion Chemical class 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910017557 NdF3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000005469 synchrotron radiation Effects 0.000 description 2
- 229910002319 LaF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007998 ZrF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 description 1
- 229920006240 drawn fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005383 fluoride glass Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K trifluorolanthanum Chemical compound F[La](F)F BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
- OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrafluoride Chemical compound F[Zr](F)(F)F OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
-
- 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
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/325—Fluoride glasses
-
- 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0071—Compositions for glass with special properties for laserable glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2302/00—Amplification / lasing wavelength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2303/00—Pumping wavelength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
- H01S3/1611—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1691—Solid materials characterised by additives / sensitisers / promoters as further dopants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/17—Solid materials amorphous, e.g. glass
- H01S3/173—Solid materials amorphous, e.g. glass fluoride glass, e.g. fluorozirconate or ZBLAN [ ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
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１．３μｍ帯での光増幅
等に使用される光機能性ガラス、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。
等に使用される光機能性ガラス、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。
【０００２】
【従来の技術】１．３μｍ帯での光通信分野への応用等
のため、希土類元素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光増幅装
置その他を作製する努力がなされている。例えば、燐酸
塩系の他成分ガラスにネオジムイオン（Ｎｄ３＋）を添
加したガラスを準備し、このガラスから形成した光ファ
イバのレーザ特性について評価した旨の報告（ＥＬＥＣ
ＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，１９９０，Ｖｏｌ．２
６，Ｎｏ．２，ｐｐ１２１−１２２ ）等がなされてい
る。この報告では、光ファイバの特性に関して、蛍光ピ
ーク波長１．３２μｍ、ＥＳＡ（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔ
ａｔｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）ピーク波長１．３１μ
ｍ、増幅ピーク波長１．３６μｍという結果が得られた
ことが示されている。
のため、希土類元素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光増幅装
置その他を作製する努力がなされている。例えば、燐酸
塩系の他成分ガラスにネオジムイオン（Ｎｄ３＋）を添
加したガラスを準備し、このガラスから形成した光ファ
イバのレーザ特性について評価した旨の報告（ＥＬＥＣ
ＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，１９９０，Ｖｏｌ．２
６，Ｎｏ．２，ｐｐ１２１−１２２ ）等がなされてい
る。この報告では、光ファイバの特性に関して、蛍光ピ
ーク波長１．３２μｍ、ＥＳＡ（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔ
ａｔｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）ピーク波長１．３１μ
ｍ、増幅ピーク波長１．３６μｍという結果が得られた
ことが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の報告に
示される多成分ガラスでは波長１．３μｍ帯でレーザ利
得が得られていなかった。このようにレーザ利得が得ら
れない理由として、波長１．３２μｍ帯でのＮｄ３＋の
蛍光ピークが比較的微弱であることと、ＥＳＡ遷移によ
る比較的大きな吸収ピークがちょうど１．３１μｍに存
在することとが考えられている。
示される多成分ガラスでは波長１．３μｍ帯でレーザ利
得が得られていなかった。このようにレーザ利得が得ら
れない理由として、波長１．３２μｍ帯でのＮｄ３＋の
蛍光ピークが比較的微弱であることと、ＥＳＡ遷移によ
る比較的大きな吸収ピークがちょうど１．３１μｍに存
在することとが考えられている。
【０００４】更に、上記の光ファイバのように誘導放出
を利用して光増幅を行う場合には、単に波長１．３１μ
ｍの蛍光ピークが小さいということだけでなく、他に可
能な遷移による蛍光ピークが存在するということも問題
となる。つまり、上記光ファイバの場合には、Ｎｄ３＋
の波長１．３μｍ帯の蛍光ピークが比較的微弱であるこ
とに加え、Ｎｄ３＋のその他の可能な遷移に対応する波
長０．８μｍ帯、波長１．０６μｍ帯等での発光が比較
的強いということが問題となる。このような波長０．８
μｍ帯、波長１．０６μｍ帯等での発光による誘導放出
に起因して、波長１．３μｍ帯光の誘導放出が妨げられ
、その効率が著しく低下させられるものと考えられる。
を利用して光増幅を行う場合には、単に波長１．３１μ
ｍの蛍光ピークが小さいということだけでなく、他に可
能な遷移による蛍光ピークが存在するということも問題
となる。つまり、上記光ファイバの場合には、Ｎｄ３＋
の波長１．３μｍ帯の蛍光ピークが比較的微弱であるこ
とに加え、Ｎｄ３＋のその他の可能な遷移に対応する波
長０．８μｍ帯、波長１．０６μｍ帯等での発光が比較
的強いということが問題となる。このような波長０．８
μｍ帯、波長１．０６μｍ帯等での発光による誘導放出
に起因して、波長１．３μｍ帯光の誘導放出が妨げられ
、その効率が著しく低下させられるものと考えられる。
【０００５】そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、波
長１．３μｍ帯での光増幅を可能にする、或いはその増
幅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。
長１．３μｍ帯での光増幅を可能にする、或いはその増
幅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。
【０００６】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。
いた光ファイバを提供することを目的とする。
【０００７】更に、本発明は、上記光ファイバを用いた
ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
【０００８】更に、本発明は、上記光ファイバを用いた
ファイバレーザを提供することを目的とする。
ファイバレーザを提供することを目的とする。
【０００９】
【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、１．３μ
ｍ帯での光増幅を可能にする、或いはその増幅効率を高
めるガラスを見出した。
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、１．３μ
ｍ帯での光増幅を可能にする、或いはその増幅効率を高
めるガラスを見出した。
【００１０】本発明の光機能性ガラスにあっては、活性
物質であるＮｄ３＋と共に、ウランを添加する。ホスト
ガラス（マトリックスガラス）となる機能性多成分ガラ
スとしては、燐酸塩ガラス等の酸化物系多成分ガラスの
他、弗化物系ガラス、カルコゲナイドガラス等の使用が
可能である。
物質であるＮｄ３＋と共に、ウランを添加する。ホスト
ガラス（マトリックスガラス）となる機能性多成分ガラ
スとしては、燐酸塩ガラス等の酸化物系多成分ガラスの
他、弗化物系ガラス、カルコゲナイドガラス等の使用が
可能である。
【００１１】上記の光機能性ガラスによれば、Ｎｄ３＋
と共にウラン（Ｕ）が添加されているので、Ｎｄ３＋の
波長１．０６μｍ帯での発光をウランに吸収させること
ができる。この結果、波長１．３μｍ帯での光増幅に適
したガラスを得ることが、後述のように判明した。
と共にウラン（Ｕ）が添加されているので、Ｎｄ３＋の
波長１．０６μｍ帯での発光をウランに吸収させること
ができる。この結果、波長１．３μｍ帯での光増幅に適
したガラスを得ることが、後述のように判明した。
【００１２】また、本発明の光ファイバにあっては、上
記の光機能性ガラスからなるコアと、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こと
としている。
記の光機能性ガラスからなるコアと、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こと
としている。
【００１３】上記の光ファイバによれば、コアガラス中
にＮｄ３＋と共にウランが添加されているので、コアガ
ラス中を伝わる波長１．３１μｍ帯光の光増幅が可能に
なり、或いは光増幅利得を増大させることが可能になる
。 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Ｎｄ３＋に反転分布を形成するこ
とができる。
にＮｄ３＋と共にウランが添加されているので、コアガ
ラス中を伝わる波長１．３１μｍ帯光の光増幅が可能に
なり、或いは光増幅利得を増大させることが可能になる
。 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Ｎｄ３＋に反転分布を形成するこ
とができる。
【００１４】また、本発明のファイバ増幅器にあっては
、上記の光ファイバと、励起光源と、光学手段とを備え
ることとしている。ここに、光ファイバは波長１．３μ
ｍ帯の信号光を伝搬し、励起光源は波長０．８μｍ帯の
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。
、上記の光ファイバと、励起光源と、光学手段とを備え
ることとしている。ここに、光ファイバは波長１．３μ
ｍ帯の信号光を伝搬し、励起光源は波長０．８μｍ帯の
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。
【００１５】上記のファイバ増幅器によれば、光学手段
によりファイバ内に導入された波長０．８μｍ帯の励起
光によってＮｄ３＋が励起される。この励起されたＮｄ
３＋の多くは、これと同時に光ファイバ内に導入された
１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて、放射光を発生し
、波長１．３μｍ帯での光増幅が可能になる。
によりファイバ内に導入された波長０．８μｍ帯の励起
光によってＮｄ３＋が励起される。この励起されたＮｄ
３＋の多くは、これと同時に光ファイバ内に導入された
１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて、放射光を発生し
、波長１．３μｍ帯での光増幅が可能になる。
【００１６】また、本発明のファイバレーザにあっては
、上記光ファイバと、波長０．８μｍ帯の励起光を発生
する励起光源と、この励起光源からの励起光を光ファイ
バ内に入射させる光学手段とを備え、光ファイバ内から
の波長１．３μｍ帯の光を光ファイバにフィードバック
する光共振器構造が形成される。
、上記光ファイバと、波長０．８μｍ帯の励起光を発生
する励起光源と、この励起光源からの励起光を光ファイ
バ内に入射させる光学手段とを備え、光ファイバ内から
の波長１．３μｍ帯の光を光ファイバにフィードバック
する光共振器構造が形成される。
【００１７】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帯の励起
光によってＮｄ３＋が励起される。この励起されたＮｄ
３＋の一部は、光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯の
放出光と、光ファイバ内にフィードバックされた波長１
．３μｍ帯の光とによって誘導され、波長１．３μｍ帯
の放出光を発生する。これを繰り返すことにより、波長
１．３μｍ帯でのレーザ発光が可能になる。
によりファイバ内に導入された波長０．８μｍ帯の励起
光によってＮｄ３＋が励起される。この励起されたＮｄ
３＋の一部は、光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯の
放出光と、光ファイバ内にフィードバックされた波長１
．３μｍ帯の光とによって誘導され、波長１．３μｍ帯
の放出光を発生する。これを繰り返すことにより、波長
１．３μｍ帯でのレーザ発光が可能になる。
【００１８】
【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。
を説明する。
【００１９】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。
仮説を立てて検討した。
【００２０】即ち、Ｎｄ３＋添加の光機能性ガラスに導
入された波長０．８μｍ帯の励起光は活性物質であるＮ
ｄ３＋を励起する。この結果、エネルギー準位 ４Ｆ３
／２ からエネルギー準位 ４Ｉ１３／２への遷移に対
応する１．３μｍ帯の輻射と、その他の輻射として、エ
ネルギー準位 ４Ｆ３／２ からエネルギー準位 ４Ｉ
１１／２への遷移に対応する１．０６μｍ帯の輻射等が
可能になる。
入された波長０．８μｍ帯の励起光は活性物質であるＮ
ｄ３＋を励起する。この結果、エネルギー準位 ４Ｆ３
／２ からエネルギー準位 ４Ｉ１３／２への遷移に対
応する１．３μｍ帯の輻射と、その他の輻射として、エ
ネルギー準位 ４Ｆ３／２ からエネルギー準位 ４Ｉ
１１／２への遷移に対応する１．０６μｍ帯の輻射等が
可能になる。
【００２１】Ｎｄイオンに関する上記の現象を統計的に
考えてみる。ホストガラス中のＮｄ３＋の多数は、励起
されて波長１．０６μｍ帯、波長１．３μｍ帯等の発光
に対応する遷移が可能な状態となっている。励起された
上記Ｎｄ３＋の一部分は、自然放出或いは誘導放出によ
り所定の確率で波長１．３μｍ帯の光を放射する。また
、励起された上記Ｎｄ３＋の一部分は、自然放出或いは
誘導放出により、所定の確率で波長１．３μｍ帯の光で
はなく波長１．０６μｍ帯の光を放射する。この場合、
ホストガラス中に波長１．０６μｍ帯の放射光のみの吸
収体がある程度の量存在すれば、これらの吸収体は放射
された１．０６μｍ帯の光を吸収し、更に波長１．０６
μｍ帯の光に起因する誘導放出を抑制することができる
。この結果、波長１．０６μｍ帯での発行を抑制するこ
とができ、波長１．３μｍ帯での誘導放出の効率の低下
を防止することができる。
考えてみる。ホストガラス中のＮｄ３＋の多数は、励起
されて波長１．０６μｍ帯、波長１．３μｍ帯等の発光
に対応する遷移が可能な状態となっている。励起された
上記Ｎｄ３＋の一部分は、自然放出或いは誘導放出によ
り所定の確率で波長１．３μｍ帯の光を放射する。また
、励起された上記Ｎｄ３＋の一部分は、自然放出或いは
誘導放出により、所定の確率で波長１．３μｍ帯の光で
はなく波長１．０６μｍ帯の光を放射する。この場合、
ホストガラス中に波長１．０６μｍ帯の放射光のみの吸
収体がある程度の量存在すれば、これらの吸収体は放射
された１．０６μｍ帯の光を吸収し、更に波長１．０６
μｍ帯の光に起因する誘導放出を抑制することができる
。この結果、波長１．０６μｍ帯での発行を抑制するこ
とができ、波長１．３μｍ帯での誘導放出の効率の低下
を防止することができる。
【００２２】以上の仮説について、第１図、第２図及び
第３図を参照してより具体的に説明する。
第３図を参照してより具体的に説明する。
【００２３】第３図は、燐酸塩系のガラス試料に添加さ
れた活性物質であるＮｄ３＋のエネルギー準位を示した
図である。図に示す吸・発光遷移の波長は、このガラス
から作製したファイバを自記分光光度計及び光スペクト
ルアナライザを用いて測定することにより算出したもの
である。主な遷移について説明すると、約０．８０μｍ
の励起光により、基底準位 ４Ｉ９／２にある電子が準
位 ４Ｆ５／２ に一旦励起され、フォノンを放出した
後準位 ４Ｆ３／２ に遷移する。このようなポンピン
グ及び非輻射遷移により、準位 ４Ｆ３／２ と、準位
４Ｉ９／２ 、 ４Ｉ１１／２、 ４Ｉ１３／２及び
４Ｉ１５／２との間に反転分布が形成されると、波長
０．８８μｍ、波長１．０６μｍ、波長１．３３μｍ、
波長１．８０μｍをピークとした発光が可能になる。こ
れらのの内、波長０．８８μｍ、波長１．０６μｍ及び
波長１．３３μｍでの発光の強度比は、励起光のみをこ
のファイバに入射させた場合の蛍光ピークの高さの比に
対応し、それぞれの高さの測定値の比は約５：９：１で
あった。尚、波長１．８０μｍでの発光強度は比較的弱
いため求めなかった。
れた活性物質であるＮｄ３＋のエネルギー準位を示した
図である。図に示す吸・発光遷移の波長は、このガラス
から作製したファイバを自記分光光度計及び光スペクト
ルアナライザを用いて測定することにより算出したもの
である。主な遷移について説明すると、約０．８０μｍ
の励起光により、基底準位 ４Ｉ９／２にある電子が準
位 ４Ｆ５／２ に一旦励起され、フォノンを放出した
後準位 ４Ｆ３／２ に遷移する。このようなポンピン
グ及び非輻射遷移により、準位 ４Ｆ３／２ と、準位
４Ｉ９／２ 、 ４Ｉ１１／２、 ４Ｉ１３／２及び
４Ｉ１５／２との間に反転分布が形成されると、波長
０．８８μｍ、波長１．０６μｍ、波長１．３３μｍ、
波長１．８０μｍをピークとした発光が可能になる。こ
れらのの内、波長０．８８μｍ、波長１．０６μｍ及び
波長１．３３μｍでの発光の強度比は、励起光のみをこ
のファイバに入射させた場合の蛍光ピークの高さの比に
対応し、それぞれの高さの測定値の比は約５：９：１で
あった。尚、波長１．８０μｍでの発光強度は比較的弱
いため求めなかった。
【００２４】第１図は、波長１．０６μｍ帯での発光確
率が非常に大きいという事実に対し、この発光による誘
導放出を低減させるための方法を示したものである。
率が非常に大きいという事実に対し、この発光による誘
導放出を低減させるための方法を示したものである。
【００２５】第１図（ａ）に注目すると、励起された第
１のＮｄイオン１１は、例えば自然放出により波長１．
３μｍ帯の光若しくは波長１．０６μｍ帯の光を放射す
る。この場合、波長１．０６μｍ帯での発光確率が非常
に大きいため、自然放出光によって誘導される第２のＮ
ｄイオン１２の多くは波長１．０６μｍ帯の光を放射す
ることとなる。他方、第１図（ｂ）に注目すると、第１
図（ａ）と同様に、励起された第１のＮｄイオン１１が
波長１．３μｍ帯の光若しくは波長１．０６μｍ帯の光
を放射する。ここで、発光確率の高い１．０６μｍ帯光
のみの適当な吸収体１３が存在すれば、波長１．０６μ
ｍ帯の放射光はこの吸収体１３に吸収されて第２のＮｄ
イオン１２に影響しなくなる。よって、波長１．０６μ
ｍ帯の光に起因する誘導放出を抑制することができ、波
長１．３μｍ帯での誘導放出の確率を高めることができ
る。
１のＮｄイオン１１は、例えば自然放出により波長１．
３μｍ帯の光若しくは波長１．０６μｍ帯の光を放射す
る。この場合、波長１．０６μｍ帯での発光確率が非常
に大きいため、自然放出光によって誘導される第２のＮ
ｄイオン１２の多くは波長１．０６μｍ帯の光を放射す
ることとなる。他方、第１図（ｂ）に注目すると、第１
図（ａ）と同様に、励起された第１のＮｄイオン１１が
波長１．３μｍ帯の光若しくは波長１．０６μｍ帯の光
を放射する。ここで、発光確率の高い１．０６μｍ帯光
のみの適当な吸収体１３が存在すれば、波長１．０６μ
ｍ帯の放射光はこの吸収体１３に吸収されて第２のＮｄ
イオン１２に影響しなくなる。よって、波長１．０６μ
ｍ帯の光に起因する誘導放出を抑制することができ、波
長１．３μｍ帯での誘導放出の確率を高めることができ
る。
【００２６】上記吸収体としての条件は、波長約１．０
６μｍの自然放出光又は若しくは誘導放出光を直ちに吸
収するものであること、波長約１．３μｍの放出光を吸
収しないものであること等である。この様な吸収体とし
て活性イオンを用い、これをＮｄ３＋と共にホストガラ
スに添加する場合、吸収帯がブロードな遷移金属等の使
用は適さず、吸収帯がシャープな希土類元素等の使用が
望ましい。更に、励起の対象となるエネルギー準位に多
数の電子が存在する必要があり、なおかつ、遷移した先
のエネルギー準位の状態密度が高い必要がある。このよ
うな条件を満たす活性イオンの候補として、例えばウラ
ンイオンを挙げることができる。
６μｍの自然放出光又は若しくは誘導放出光を直ちに吸
収するものであること、波長約１．３μｍの放出光を吸
収しないものであること等である。この様な吸収体とし
て活性イオンを用い、これをＮｄ３＋と共にホストガラ
スに添加する場合、吸収帯がブロードな遷移金属等の使
用は適さず、吸収帯がシャープな希土類元素等の使用が
望ましい。更に、励起の対象となるエネルギー準位に多
数の電子が存在する必要があり、なおかつ、遷移した先
のエネルギー準位の状態密度が高い必要がある。このよ
うな条件を満たす活性イオンの候補として、例えばウラ
ンイオンを挙げることができる。
【００２７】第２図に示すように、ガラス中の三価ウラ
ン（Ｕ３＋）及び四価ウラン（Ｕ４＋）は、波長１．１
μｍ〜１．２μｍの付近に吸収ピークを有している（文
献「Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ Ｉ
（１９８９）８７５３−８７５８ 」参照）。しかも
、図面からも明らかなように、Ｕ３＋及びＵ４＋の波長
１．３μｍ付近の吸収は比較的微弱でほとんど無視でき
るものであると考えられる。したがって、Ｕ３＋及びＵ
４＋は波長約１．０６μｍの自然放出光の吸収体として
の条件を十分に満たすものと期待される。ただし、Ｕ４
＋の吸収ピークの方がより波長１．０６μｍに近いこと
を考慮すると、Ｕ４＋を吸収体として使用することがよ
り望ましいものと考えられる。なお、自然放出光程度の
吸収でＵ４＋自体に反転分布を形成できないものと考え
られる。
ン（Ｕ３＋）及び四価ウラン（Ｕ４＋）は、波長１．１
μｍ〜１．２μｍの付近に吸収ピークを有している（文
献「Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｄｅｎｓ．Ｍａｔｔｅｒ Ｉ
（１９８９）８７５３−８７５８ 」参照）。しかも
、図面からも明らかなように、Ｕ３＋及びＵ４＋の波長
１．３μｍ付近の吸収は比較的微弱でほとんど無視でき
るものであると考えられる。したがって、Ｕ３＋及びＵ
４＋は波長約１．０６μｍの自然放出光の吸収体として
の条件を十分に満たすものと期待される。ただし、Ｕ４
＋の吸収ピークの方がより波長１．０６μｍに近いこと
を考慮すると、Ｕ４＋を吸収体として使用することがよ
り望ましいものと考えられる。なお、自然放出光程度の
吸収でＵ４＋自体に反転分布を形成できないものと考え
られる。
【００２８】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したガラス中にＵ
３＋、Ｕ４＋等のウランイオンを添加することにより、
Ｎｄ３＋の波長１．０６μｍ帯での発光をウランイオン
に吸収させることができ、波長１．３μｍ帯での光増幅
を可能にする或いはその増幅効率を高める有望なガラス
が得られることがわかった。
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したガラス中にＵ
３＋、Ｕ４＋等のウランイオンを添加することにより、
Ｎｄ３＋の波長１．０６μｍ帯での発光をウランイオン
に吸収させることができ、波長１．３μｍ帯での光増幅
を可能にする或いはその増幅効率を高める有望なガラス
が得られることがわかった。
【００２９】上記の光機能性ガラスは光伝送路用の素材
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。
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。
【００３０】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、Ｎｄ３＋及びウランイオン添
加の光機能性ガラス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準備する。次に、準備したプリ
フォームを第４図のような線引き装置にセットし、光フ
ァイバに線引きする。第４図に示すように、プリフォー
ム２１は送り装置２２に固定されて徐々に降下する。こ
のとき、プリフォーム２１はヒータ２３で加熱され、軟
化して線引きが開始される。線引きされたファイバ２０
は、キャプスタン２４を経由して、巻取ドラム２５に巻
き取られる。第５図は、こうして得られた光ファイバ２
０を拡大して示した図である。光ファイバ２０は、Ｎｄ
３＋及びウランイオンを添加したコア２０ａと、コア２
０ａよりも相対的に屈折率が低くＮｄ３＋及びウランイ
オンの両方を添加していないクラッド層２０ｂとを備え
ている。
にして作製される。まず、Ｎｄ３＋及びウランイオン添
加の光機能性ガラス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準備する。次に、準備したプリ
フォームを第４図のような線引き装置にセットし、光フ
ァイバに線引きする。第４図に示すように、プリフォー
ム２１は送り装置２２に固定されて徐々に降下する。こ
のとき、プリフォーム２１はヒータ２３で加熱され、軟
化して線引きが開始される。線引きされたファイバ２０
は、キャプスタン２４を経由して、巻取ドラム２５に巻
き取られる。第５図は、こうして得られた光ファイバ２
０を拡大して示した図である。光ファイバ２０は、Ｎｄ
３＋及びウランイオンを添加したコア２０ａと、コア２
０ａよりも相対的に屈折率が低くＮｄ３＋及びウランイ
オンの両方を添加していないクラッド層２０ｂとを備え
ている。
【００３１】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
ガラス中にＮｄ３＋と共にウランイオンを添加している
ため、波長１．３１μｍ帯でも光増幅利得が得られるば
かりでなく、波長１．０６μｍ帯の発光に起因するロス
が減少する。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、低閾値で反転分布を形成することができる。したが
って、高利得の光増幅装置等への応用が可能になるので
ある。
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
ガラス中にＮｄ３＋と共にウランイオンを添加している
ため、波長１．３１μｍ帯でも光増幅利得が得られるば
かりでなく、波長１．０６μｍ帯の発光に起因するロス
が減少する。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、低閾値で反転分布を形成することができる。したが
って、高利得の光増幅装置等への応用が可能になるので
ある。
【００３２】更に、上記の光ファイバ２０は、一つの応
用例として１．３μｍ帯のファイバ増幅器に使用するこ
とができる。例えば第６図に示すように、ファイバ増幅
器は、光ファイバ３０と、レーザ光源３２と、光学手段
３３、３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂとを備える。光
ファイバ３０は１．３μｍ帯のレーザ光の光伝送路とな
る。また、レーザ光源３２は、波長０．８μｍ帯の励起
光を発生する。さらに、光学手段３３、３８ａ、３８ｂ
、３９ａ、３９ｂは、励起光をレーザ光源３２から光フ
ァイバ３０内に入射させる。つまり、レーザ光源３２か
らの励起光は、光ファイバ３９ａを介してファイバカプ
ラ３３に導入され、信号光源３１から光ファイバ３８ａ
を介してファイバカプラ３３に導入された信号光と結合
される。結合された信号光及び励起光は、光ファイバ３
８ｂ、アイソレータ（図示せず）等を介して光ファイバ
３０内に導入される。
用例として１．３μｍ帯のファイバ増幅器に使用するこ
とができる。例えば第６図に示すように、ファイバ増幅
器は、光ファイバ３０と、レーザ光源３２と、光学手段
３３、３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂとを備える。光
ファイバ３０は１．３μｍ帯のレーザ光の光伝送路とな
る。また、レーザ光源３２は、波長０．８μｍ帯の励起
光を発生する。さらに、光学手段３３、３８ａ、３８ｂ
、３９ａ、３９ｂは、励起光をレーザ光源３２から光フ
ァイバ３０内に入射させる。つまり、レーザ光源３２か
らの励起光は、光ファイバ３９ａを介してファイバカプ
ラ３３に導入され、信号光源３１から光ファイバ３８ａ
を介してファイバカプラ３３に導入された信号光と結合
される。結合された信号光及び励起光は、光ファイバ３
８ｂ、アイソレータ（図示せず）等を介して光ファイバ
３０内に導入される。
【００３３】ファイバカプラ３０は、例えば２本の光フ
ァイバ３８、３９を融着延伸することによって形成する
ことができる。この場合、ファイバカプラ３３から伸び
る１本の光ファイバ３９ｂの終端は、マッチングオイル
３７に漬浸される。これにより、光ファイバ３９ｂから
ファイバカプラ３３への戻り光が防止される。
ァイバ３８、３９を融着延伸することによって形成する
ことができる。この場合、ファイバカプラ３３から伸び
る１本の光ファイバ３９ｂの終端は、マッチングオイル
３７に漬浸される。これにより、光ファイバ３９ｂから
ファイバカプラ３３への戻り光が防止される。
【００３４】因みに、光ファイバ３０の出力側には、光
スペクトラムアナライザ３５が設けられており、これら
の間にはフィルタ３６が介在されている。このフィルタ
３６は光ファイバ３０から出力される光のうち励起光を
カットする。この結果、光スペクトラムアナライザ３５
は光ファイバ３０から出力された信号光のみを測定する
ことができ、更には光増幅利得の測定が可能になる。
スペクトラムアナライザ３５が設けられており、これら
の間にはフィルタ３６が介在されている。このフィルタ
３６は光ファイバ３０から出力される光のうち励起光を
カットする。この結果、光スペクトラムアナライザ３５
は光ファイバ３０から出力された信号光のみを測定する
ことができ、更には光増幅利得の測定が可能になる。
【００３５】上記のような光ファイバと、レーザ光源及
び光学手段とを備えた１．３μｍ帯のファイバ増幅器に
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のレーザ光によってＮｄ３＋が励起される。こ
の励起されたＮｄ３＋の多くは、これと同時に光ファイ
バ内に導入された１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて
、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯での光増幅が可能
になる。
び光学手段とを備えた１．３μｍ帯のファイバ増幅器に
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のレーザ光によってＮｄ３＋が励起される。こ
の励起されたＮｄ３＋の多くは、これと同時に光ファイ
バ内に導入された１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて
、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯での光増幅が可能
になる。
【００３６】以下、本発明者らによる具体的な実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００３７】まず、ホストガラス原料としてＺｒＦ４
、ＢａＦ２、ＬａＦ３ 、ＡｌＦ３ 及びＮａＦを用意
し、それぞれを組成が５３ＺｒＦ４ −２０ＢａＦ２
−３．５ＬａＦ３ −３．５ＡｌＦ３ −２０ＮａＦ（
ｍｏｌ％表示）のガラスとなるように調合する。これに
希土類元素Ｎｄの弗化物であるＮｄＦ３ とＵＦ４ と
を所定量添加し、還元雰囲気の下、白金ルツボ中で溶融
させる。ＮｄＦ３ の添加量は、Ｎｄ３＋の濃度がホス
トガラスに対して、重量で５００ｐｐｍとなるように調
整する。また、ＵＦ４ の添加量は、Ｕ４＋のホストガ
ラスに対する重量濃度が０、２００、５００、７００、
１０００ｐｐｍとなるように調整した。つまり、Ｎｄ３
＋に対するＵ４＋の濃度は０、４０、１００、１４０、
２００％となっている。溶融した原料は、十分な混合が
完了した後に急冷処理し、ガラス化する。
、ＢａＦ２、ＬａＦ３ 、ＡｌＦ３ 及びＮａＦを用意
し、それぞれを組成が５３ＺｒＦ４ −２０ＢａＦ２
−３．５ＬａＦ３ −３．５ＡｌＦ３ −２０ＮａＦ（
ｍｏｌ％表示）のガラスとなるように調合する。これに
希土類元素Ｎｄの弗化物であるＮｄＦ３ とＵＦ４ と
を所定量添加し、還元雰囲気の下、白金ルツボ中で溶融
させる。ＮｄＦ３ の添加量は、Ｎｄ３＋の濃度がホス
トガラスに対して、重量で５００ｐｐｍとなるように調
整する。また、ＵＦ４ の添加量は、Ｕ４＋のホストガ
ラスに対する重量濃度が０、２００、５００、７００、
１０００ｐｐｍとなるように調整した。つまり、Ｎｄ３
＋に対するＵ４＋の濃度は０、４０、１００、１４０、
２００％となっている。溶融した原料は、十分な混合が
完了した後に急冷処理し、ガラス化する。
【００３８】このガラスの光増幅特性を評価するため、
下記のようにしてファイバを作製した。まず、上記の組
成のガラスを棒状に成形し、コア用のガラスロッドとす
る。次に、このガラスロッドと組成がほぼ等しく、屈折
率がわずかに低いガラスを溶融・成形し、クラッドパイ
プとする。このクラッドパイプには、Ｎｄ３＋、Ｕ４＋
を添加していない。これらのコアロッド及びクラッドパ
イプはプリフォームに形成され、第４図の装置によって
線引きされる。この結果、コア径８μｍで外径１２５μ
ｍのＳＭファイバが得られた。このＳＭファイバは、測
定のため１０ｍの長さのファイバ試料に切り出した。
下記のようにしてファイバを作製した。まず、上記の組
成のガラスを棒状に成形し、コア用のガラスロッドとす
る。次に、このガラスロッドと組成がほぼ等しく、屈折
率がわずかに低いガラスを溶融・成形し、クラッドパイ
プとする。このクラッドパイプには、Ｎｄ３＋、Ｕ４＋
を添加していない。これらのコアロッド及びクラッドパ
イプはプリフォームに形成され、第４図の装置によって
線引きされる。この結果、コア径８μｍで外径１２５μ
ｍのＳＭファイバが得られた。このＳＭファイバは、測
定のため１０ｍの長さのファイバ試料に切り出した。
【００３９】このようなファイバ試料の特性の評価は、
第６図のファイバ増幅器等によって行った。結果は第７
図の表に示す。
第６図のファイバ増幅器等によって行った。結果は第７
図の表に示す。
【００４０】第７図に示したゲインは波長１．３３０μ
ｍにおけるものである。レーザ光源３２としては、Ｔｉ
−サファイアレーザを用い、励起波長を０．７８μｍと
し、励起光の強度を１０ｍＷとした。入力信号の強度は
、−３０ｄＢｍとし、ピーク波長を１．３３０μｍとし
た。
ｍにおけるものである。レーザ光源３２としては、Ｔｉ
−サファイアレーザを用い、励起波長を０．７８μｍと
し、励起光の強度を１０ｍＷとした。入力信号の強度は
、−３０ｄＢｍとし、ピーク波長を１．３３０μｍとし
た。
【００４１】図に示したように、コアガラス中に共添加
するＵ４＋の濃度がＮｄ３＋に対して５０％乃至１５０
％の範囲では所定値以上の利得が得られることがわかる
。Ｕ４＋の濃度が５０％以下の場合、得られる利得が少
ないが、これは活性イオンとなるＵ４＋の濃度が低く、
Ｎｄ３＋の近くにＵ４＋が存在する確率が低くなるため
と考えられる。また、Ｎｄ３＋の放射する波長１．０６
μｍ帯光を十分に吸収できるだけのＵ４＋が存在してい
ないものとも考えられる。Ｕ４＋の濃度が１５０％以上
の場合も、得られる利得が少ないが、これは活性イオン
となるＵ４＋の濃度が高くなり過ぎ、Ｕ４＋が持つ波長
０．８６μｍ付近の吸収の裾の部分によって励起光が吸
収され、また波長１．２μｍ付近の吸収の裾の部分によ
って波長１．３３μｍの信号光が吸収されてしまうもの
と考えられる。
するＵ４＋の濃度がＮｄ３＋に対して５０％乃至１５０
％の範囲では所定値以上の利得が得られることがわかる
。Ｕ４＋の濃度が５０％以下の場合、得られる利得が少
ないが、これは活性イオンとなるＵ４＋の濃度が低く、
Ｎｄ３＋の近くにＵ４＋が存在する確率が低くなるため
と考えられる。また、Ｎｄ３＋の放射する波長１．０６
μｍ帯光を十分に吸収できるだけのＵ４＋が存在してい
ないものとも考えられる。Ｕ４＋の濃度が１５０％以上
の場合も、得られる利得が少ないが、これは活性イオン
となるＵ４＋の濃度が高くなり過ぎ、Ｕ４＋が持つ波長
０．８６μｍ付近の吸収の裾の部分によって励起光が吸
収され、また波長１．２μｍ付近の吸収の裾の部分によ
って波長１．３３μｍの信号光が吸収されてしまうもの
と考えられる。
【００４２】以下に、ファイバレーザの実施例について
説明する。
説明する。
【００４３】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６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＋及びＵ４＋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。
ーザを示す。レーザ光源１２は、第６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＋及びＵ４＋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。
【００４４】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るため
、この入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。この場合、Ｎｄ
３＋と共に添加したＵ４＋の存在により、Ｎｄ３＋の誘
導放出効率すなわちレーザ発振効率を高めることができ
る。レーザ光源１２として半導体レーザを使用する場合
、光共振器構造をファイバの出力端と半導体レーザの端
面とから構成してもよい。また、この光共振器構造を誘
電体ミラー等を用いて構成してもよい。
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るため
、この入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。この場合、Ｎｄ
３＋と共に添加したＵ４＋の存在により、Ｎｄ３＋の誘
導放出効率すなわちレーザ発振効率を高めることができ
る。レーザ光源１２として半導体レーザを使用する場合
、光共振器構造をファイバの出力端と半導体レーザの端
面とから構成してもよい。また、この光共振器構造を誘
電体ミラー等を用いて構成してもよい。
【００４５】
【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帯での
発光・光増幅が可能になり、或いはその増幅効率を高め
ることができる。更に、これを導波路、ファイバ等に形
成することにより、光増幅装置、レーザ等に応用できる
。特に、ファイバに形成した場合、低閾値で高利得のフ
ァイバ増幅器が得られる。更に、上記ファイバからファ
イバレーザを作製することもできる。
ガラスによれば、励起光の存在により１．３μｍ帯での
発光・光増幅が可能になり、或いはその増幅効率を高め
ることができる。更に、これを導波路、ファイバ等に形
成することにより、光増幅装置、レーザ等に応用できる
。特に、ファイバに形成した場合、低閾値で高利得のフ
ァイバ増幅器が得られる。更に、上記ファイバからファ
イバレーザを作製することもできる。
【図１】本発明に係る光機能性ガラスに添加した吸収体
の機能の説明図である。
の機能の説明図である。
【図２】ウランの吸光度を示した図である。
【図３】Ｎｄのエネルギー準位を示した図である。
【図４】上記の光機能性ガラスを使用したファイバの形
成装置を示した図である。
成装置を示した図である。
【図５】図４の装置によって形成されたファイバ試料を
示した図である。
示した図である。
【図６】実施例のファイバ増幅器の構成を示した図であ
る。
る。
【図７】図６のファイバ増幅器の１．３３０μｍ帯での
ゲインとＵ４＋の濃度との関係を示した図である。
ゲインとＵ４＋の濃度との関係を示した図である。
【図８】実施例のファイバレーザの構成を示した図であ
る。
る。
２０、３０…光ファイバ、３２…励起用の励起光源、３
３、３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ…光学手段。
３、３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ…光学手段。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｎｄ３＋を活性物質として含む光機能
性ガラスであって、ウランを共添加したことを特徴とす
る光機能性ガラス。 - 【請求項２】 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。 - 【請求項３】 波長１．３μｍ帯の信号光を伝搬する
請求項２に記載の光ファイバと、波長０．８μｍ帯の励
起光を発生する励起光源と、該励起光源からの前記励起
光を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。 - 【請求項４】 請求項２に記載の光ファイバと、波長
０．８μｍ帯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１．３μ
ｍ帯の光を該光ファイバにフィードバックする光共振器
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
。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012178A JP2792744B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ |
| TW081100597A TW211089B (ja) | 1991-02-01 | 1992-01-28 | |
| KR1019920001355A KR960000906B1 (ko) | 1991-02-01 | 1992-01-30 | 광기능성 유리, 파이버, 증폭기 및 레이저 |
| AU10617/92A AU649304B2 (en) | 1991-02-01 | 1992-01-31 | Optical functioning glass and apparatus using the same |
| CA002060427A CA2060427C (en) | 1991-02-01 | 1992-01-31 | Optical functioning glass and apparatus using the same |
| EP92101624A EP0498313B1 (en) | 1991-02-01 | 1992-01-31 | Optical functioning glass and apparatus using the same |
| DE69206640T DE69206640T2 (de) | 1991-02-01 | 1992-01-31 | Optisch aktives Glas und dieses nutzende Vorrichtung |
| US07/829,477 US5244846A (en) | 1991-02-01 | 1992-02-03 | Optical functioning glass and apparatus using the same |
| US08/077,935 US5377294A (en) | 1991-02-01 | 1993-06-18 | Optical functioning glass and apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3012178A JP2792744B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247435A true JPH04247435A (ja) | 1992-09-03 |
| JP2792744B2 JP2792744B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=11798175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3012178A Expired - Lifetime JP2792744B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5244846A (ja) |
| EP (1) | EP0498313B1 (ja) |
| JP (1) | JP2792744B2 (ja) |
| KR (1) | KR960000906B1 (ja) |
| AU (1) | AU649304B2 (ja) |
| CA (1) | CA2060427C (ja) |
| DE (1) | DE69206640T2 (ja) |
| TW (1) | TW211089B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008233109A (ja) * | 1999-05-10 | 2008-10-02 | Jasco Corp | 近接場光学用プローブ |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU640489B2 (en) * | 1990-06-20 | 1993-08-26 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | Optical functioning glass and fiber amplifier |
| JP3190036B2 (ja) * | 1990-10-24 | 2001-07-16 | 住友電気工業株式会社 | ファイバ増幅器及びファイバレーザ |
| FR2676435B1 (fr) * | 1991-05-14 | 1995-03-10 | France Telecom | Milieu en verre d'halogenures contenant des ions d'uranium trivalents et procede de fabrication de ce milieu. |
| US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
| US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
| DE4411063A1 (de) * | 1994-03-30 | 1995-10-05 | Sel Alcatel Ag | Verfahren zur Bestimmung der Dispersionsnullstelle eines Lichtwellenleiters |
| JP3558717B2 (ja) * | 1995-02-07 | 2004-08-25 | 富士通株式会社 | レーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システム |
| US5598005A (en) * | 1995-02-15 | 1997-01-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Commerce | Non-destructive method for determining the extent of cure of a polymerizing material and the solidification of a thermoplastic polymer based on wavelength shift of fluroescence |
| US5629953A (en) * | 1995-05-05 | 1997-05-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Chalcogenide optical pumping system driven by broad absorption band |
| US6698246B1 (en) * | 1999-10-18 | 2004-03-02 | Corning Incorporated | Method for making nanocrystalline glass-ceramic fibers |
| WO2002069463A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-09-06 | Kigre, Inc. | Fiber laser with cladding-to-core energy migration |
| US7233739B2 (en) * | 2001-10-22 | 2007-06-19 | Patel C Kumar N | Optical bit stream reader system |
| US20060056793A1 (en) * | 2004-02-12 | 2006-03-16 | Panorama Flat Ltd. | System, method, and computer program product for structured waveguide including nonlinear effects |
| US10348050B2 (en) * | 2016-02-04 | 2019-07-09 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Nd3+fiber laser and amplifier |
| CN115113327A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-27 | 中山大学 | 一种oam放大器制备装置、方法及oam放大器 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729690A (en) * | 1961-10-27 | 1973-04-24 | American Optical Corp | Means for producing and amplifying optical energy |
| US4015217A (en) * | 1961-10-27 | 1977-03-29 | American Optical Corporation | Means for producing and amplifying optical energy |
| US4044315A (en) * | 1962-01-16 | 1977-08-23 | American Optical Corporation | Means for producing and amplifying optical energy |
| US3731225A (en) * | 1962-04-02 | 1973-05-01 | Sanders Associates Inc | Fiber optic laser system |
| US3580859A (en) * | 1967-12-20 | 1971-05-25 | Igor Mikhailovich Buzhinsky | Active material for lasers |
| US4081761A (en) * | 1969-08-11 | 1978-03-28 | Westinghouse Electric Corporation | Enhanced laser pumping by auxiliary luminescent centers that absorb and transfer normally wasted pump energy to the laser ion |
| US3755757A (en) * | 1972-06-23 | 1973-08-28 | American Optical Corp | High efficiency erbium glass laser |
| US3789389A (en) * | 1972-07-31 | 1974-01-29 | Westinghouse Electric Corp | Method and circuit for combining digital and analog signals |
| GB1409726A (en) * | 1972-10-23 | 1975-10-15 | Inst Radiotekh Elektron | Glass for use as laser material |
| FR2488873A1 (fr) * | 1980-08-19 | 1982-02-26 | Anvar | Nouveaux verres fluores a base d'actinides et de lanthanides et leur preparation |
| JPS57166335A (en) * | 1981-04-03 | 1982-10-13 | Agency Of Ind Science & Technol | Transmission path for infrared ray |
| US4884860A (en) * | 1986-02-05 | 1989-12-05 | Brown David C | Linear lens and method for concentrating radiant energy and multiplying phosphor luminance output intensity |
| US4699889A (en) * | 1986-05-09 | 1987-10-13 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Lead phosphate glass compositions for optical components |
| JPS63112440A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フアイバレ−ザ媒質およびこれを用いた光増幅器 |
| US4885019A (en) * | 1988-01-28 | 1989-12-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Process for making bulk heavy metal fluoride glasses |
| AU640489B2 (en) * | 1990-06-20 | 1993-08-26 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | Optical functioning glass and fiber amplifier |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3012178A patent/JP2792744B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-28 TW TW081100597A patent/TW211089B/zh active
- 1992-01-30 KR KR1019920001355A patent/KR960000906B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-01-31 CA CA002060427A patent/CA2060427C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-01-31 AU AU10617/92A patent/AU649304B2/en not_active Ceased
- 1992-01-31 EP EP92101624A patent/EP0498313B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-31 DE DE69206640T patent/DE69206640T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-03 US US07/829,477 patent/US5244846A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-06-18 US US08/077,935 patent/US5377294A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008233109A (ja) * | 1999-05-10 | 2008-10-02 | Jasco Corp | 近接場光学用プローブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1061792A (en) | 1992-08-06 |
| DE69206640T2 (de) | 1996-05-30 |
| US5377294A (en) | 1994-12-27 |
| US5244846A (en) | 1993-09-14 |
| AU649304B2 (en) | 1994-05-19 |
| KR960000906B1 (ko) | 1996-01-15 |
| CA2060427A1 (en) | 1992-08-02 |
| CA2060427C (en) | 1997-08-19 |
| DE69206640D1 (de) | 1996-01-25 |
| EP0498313B1 (en) | 1995-12-13 |
| TW211089B (ja) | 1993-08-11 |
| EP0498313A1 (en) | 1992-08-12 |
| JP2792744B2 (ja) | 1998-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0533324A2 (en) | Sensitized erbium fiber optical amplifier and source | |
| JP2792744B2 (ja) | 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ | |
| KR950006543B1 (ko) | 광기능성유리, 파이버 | |
| JP3190036B2 (ja) | ファイバ増幅器及びファイバレーザ | |
| US5430824A (en) | Optical fibre, waveguide, and optical active device | |
| JP3078050B2 (ja) | 光機能性ガラス | |
| JP3001675B2 (ja) | ファイバ増幅器及び導波路素子増幅器 | |
| JP3005074B2 (ja) | ファイバ増幅器、ファイバレーザ、導波路素子増幅器、及び導波路素子レーザ | |
| JP3001672B2 (ja) | 光増幅器及びレーザ | |
| JP2931694B2 (ja) | 光機能性ガラス | |
| JPH0529699A (ja) | 光機能性ガラス | |
| JPH04358130A (ja) | 光機能性ガラス | |
| JP2842674B2 (ja) | 光増幅装置 | |
| JP2829101B2 (ja) | 光増幅装置 | |
| JP3012289B2 (ja) | ファイバ増幅器 | |
| JPH0558675A (ja) | 光機能性ガラス | |
| JPH0450136A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JPH0446034A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JPH0450135A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JPH04180279A (ja) | 光増幅装置及び光発振装置 | |
| JPH04180280A (ja) | 光増幅装置及び光発振装置 | |
| JPH0529698A (ja) | 光機能性ガラス | |
| JPH0450137A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JPH0450134A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JPH0459634A (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 |