JPH04270141A - 機能性光ファイバ用ガラス組成物 - Google Patents
機能性光ファイバ用ガラス組成物Info
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- JPH04270141A JPH04270141A JP2417493A JP41749390A JPH04270141A JP H04270141 A JPH04270141 A JP H04270141A JP 2417493 A JP2417493 A JP 2417493A JP 41749390 A JP41749390 A JP 41749390A JP H04270141 A JPH04270141 A JP H04270141A
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Classifications
-
- 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
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/048—Silica-free oxide glass compositions
-
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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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/17—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing aluminium or beryllium
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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】本発明は機能性光ファイバー用組
成物、さらに詳細には希土類酸化物を分散でき且つレー
ザ発振あるいは光信号増幅が可能な単一モード光ファイ
バを二重るつぼ線引き法により作製できるガラス組成物
に関する。
成物、さらに詳細には希土類酸化物を分散でき且つレー
ザ発振あるいは光信号増幅が可能な単一モード光ファイ
バを二重るつぼ線引き法により作製できるガラス組成物
に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類イオンを分散したガラスの光学性
及びその応用は数多く研究されているが、近年、希土類
イオンをコア中に含む光ファイバを利用した研究が活発
に行なわれている。例えば、光ファイバ中の励起光強度
が高いことを用いて、多光子過程を効率よく起こして励
起光より高いエネルギの蛍光発光あるいはレーザ発振さ
せる現象すなわちアップコンバージョン過程の研究、ま
た、応用では光信号の直接増幅あるいは光ファイバレー
ザなどの検討が行なわれている。
及びその応用は数多く研究されているが、近年、希土類
イオンをコア中に含む光ファイバを利用した研究が活発
に行なわれている。例えば、光ファイバ中の励起光強度
が高いことを用いて、多光子過程を効率よく起こして励
起光より高いエネルギの蛍光発光あるいはレーザ発振さ
せる現象すなわちアップコンバージョン過程の研究、ま
た、応用では光信号の直接増幅あるいは光ファイバレー
ザなどの検討が行なわれている。
【０００３】これら希土類ドープ光ファイバの研究の中
で最も盛んに研究されているのは、１．５５μｍ帯にお
ける光信号増幅である。その構成は、３価のエルビウム
イオン（Ｅｒ３＋）をコア中に含むシリカガラス光ファ
イバであり、主に気相成長法により作製されている。こ
れは希土類イオンを均一に分散でき且つ低損失の光ファ
イバが作製できるからである。しかし、シリカガラスは
、ガラスが形成する配位場が３価の希土類イオンと合わ
ないため、希土類イオンを高濃度に均一に分散ができず
、したがって、これら光ファイバを使った光ファイバ型
光信号増幅器の小型化が困難であるという欠点があった
。
で最も盛んに研究されているのは、１．５５μｍ帯にお
ける光信号増幅である。その構成は、３価のエルビウム
イオン（Ｅｒ３＋）をコア中に含むシリカガラス光ファ
イバであり、主に気相成長法により作製されている。こ
れは希土類イオンを均一に分散でき且つ低損失の光ファ
イバが作製できるからである。しかし、シリカガラスは
、ガラスが形成する配位場が３価の希土類イオンと合わ
ないため、希土類イオンを高濃度に均一に分散ができず
、したがって、これら光ファイバを使った光ファイバ型
光信号増幅器の小型化が困難であるという欠点があった
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記欠点を解決するた
め希土類イオンを高濃度に分散し得るアルミ酸化物ある
いはリン酸化物をシリカガラスに添加したケイ酸塩ガラ
スからなる光ファイバが提案されている。これらは、改
良型気相成長法による製造方法が提案されている（Ｆ．
Ｈａｋｉｍｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｏｐｔｉｃｓ． Ｌ
ｅｔｔ． Ｖｏｌ． １４， １０６０−１０６１，
１９８９）。また、希土類イオンを高濃度に分散できる
ガラスとして古くからリン酸塩ガラスが知られているが
、これらガラスからなる光ファイバにおけるレーザ発振
あるいは光増幅などの光学特性の検討も行なわれている
。このリン酸塩ガラスの光ファイバの製造方法としては
、主としてロッドインチューブ法が用いられている（Ｔ
．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． １１７１
， ’Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎ
ｄ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ’， ２９１−２９７， １
９８９）（Ｓ．Ｇ．Ｇｒｕｂｂ， ｅｔ ａｌ．， Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． ２６， １
２１−１２２， １９９０）。しかし、リン酸塩ガラス
は、ケイ酸塩ガラスに比べ低融点であるため、より簡便
な製造方法である二重るつぼ法を用いたガラス組成の開
発が望まれていた。本発明の目的は、上記問題を解決し
希土類酸化物を分散でき且つ二重るつぼ法により単一モ
ード光ファイバを製造できる光信号増幅が可能なガラス
組成を提供することにある。
め希土類イオンを高濃度に分散し得るアルミ酸化物ある
いはリン酸化物をシリカガラスに添加したケイ酸塩ガラ
スからなる光ファイバが提案されている。これらは、改
良型気相成長法による製造方法が提案されている（Ｆ．
Ｈａｋｉｍｉ， ｅｔ ａｌ．， Ｏｐｔｉｃｓ． Ｌ
ｅｔｔ． Ｖｏｌ． １４， １０６０−１０６１，
１９８９）。また、希土類イオンを高濃度に分散できる
ガラスとして古くからリン酸塩ガラスが知られているが
、これらガラスからなる光ファイバにおけるレーザ発振
あるいは光増幅などの光学特性の検討も行なわれている
。このリン酸塩ガラスの光ファイバの製造方法としては
、主としてロッドインチューブ法が用いられている（Ｔ
．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． １１７１
， ’Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎ
ｄ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ’， ２９１−２９７， １
９８９）（Ｓ．Ｇ．Ｇｒｕｂｂ， ｅｔ ａｌ．， Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ． ２６， １
２１−１２２， １９９０）。しかし、リン酸塩ガラス
は、ケイ酸塩ガラスに比べ低融点であるため、より簡便
な製造方法である二重るつぼ法を用いたガラス組成の開
発が望まれていた。本発明の目的は、上記問題を解決し
希土類酸化物を分散でき且つ二重るつぼ法により単一モ
ード光ファイバを製造できる光信号増幅が可能なガラス
組成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、上記課題を解
決するためのもので、カチオン種としてアルミニウム、
リン、アルカリ金属、鉛からなり、また、アニオン種と
して酸素からなるリン酸塩ガラスにおいて、そのガラス
組成がモル分率で ２２≦Ａｌ２Ｏ３≦２６ ２９≦Ｐ２Ｏ５≦３３ ０≦ＰｂＯ≦２ ４３≦Ｍ２Ｏ≦４７ （ただし、ここでＭは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムを表す）であることを特徴とし、希土類酸化物を１重
量百分率以上添加して二重るつぼ方法により機能性光フ
ァイバを得ることができる。
決するためのもので、カチオン種としてアルミニウム、
リン、アルカリ金属、鉛からなり、また、アニオン種と
して酸素からなるリン酸塩ガラスにおいて、そのガラス
組成がモル分率で ２２≦Ａｌ２Ｏ３≦２６ ２９≦Ｐ２Ｏ５≦３３ ０≦ＰｂＯ≦２ ４３≦Ｍ２Ｏ≦４７ （ただし、ここでＭは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムを表す）であることを特徴とし、希土類酸化物を１重
量百分率以上添加して二重るつぼ方法により機能性光フ
ァイバを得ることができる。
【０００６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。発
明者らは、アルミニウム、リン、アルカリ金属をカチオ
ン種とするリン酸塩ガラス組成を種々検討してきたとこ
ろ希土類イオンを高濃度且つ均一に分散でき且つ二重る
つぼ法で光ファイバ線引き可能なガラス化範囲を見いだ
した。そのガラス化範囲を図１に示す。図中、○印は、
毎分１０℃以下の冷却速度でも透明なガラスを形成する
組成を表し、◎印は、二重るつぼ法により光ファイバ構
造を形成できる組成、×は透明性に欠ける組成を表す。 図中、斜線で囲まれた部分が、本発明の組成範囲を示す
。
明者らは、アルミニウム、リン、アルカリ金属をカチオ
ン種とするリン酸塩ガラス組成を種々検討してきたとこ
ろ希土類イオンを高濃度且つ均一に分散でき且つ二重る
つぼ法で光ファイバ線引き可能なガラス化範囲を見いだ
した。そのガラス化範囲を図１に示す。図中、○印は、
毎分１０℃以下の冷却速度でも透明なガラスを形成する
組成を表し、◎印は、二重るつぼ法により光ファイバ構
造を形成できる組成、×は透明性に欠ける組成を表す。 図中、斜線で囲まれた部分が、本発明の組成範囲を示す
。
【０００７】上述のように、上記機能性光ファイバー用
ガラス組成物は、カチオン種としてアルミニウム、リン
、アルカリ金属、鉛からなり、また、アニオン種として
酸素からなるリン酸塩ガラスにおいて、そのガラス組成
がモル分率で ２２≦Ａｌ２Ｏ３≦２６ ２９≦Ｐ２Ｏ５≦３３ ０≦ＰｂＯ≦２ ４３≦Ｍ２Ｏ≦４７ （ただし、ここでＭは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムを表す）であるが、この範囲を逸脱すると、二重るつ
ぼ法で線引きできないおそれを生じる。
ガラス組成物は、カチオン種としてアルミニウム、リン
、アルカリ金属、鉛からなり、また、アニオン種として
酸素からなるリン酸塩ガラスにおいて、そのガラス組成
がモル分率で ２２≦Ａｌ２Ｏ３≦２６ ２９≦Ｐ２Ｏ５≦３３ ０≦ＰｂＯ≦２ ４３≦Ｍ２Ｏ≦４７ （ただし、ここでＭは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムを表す）であるが、この範囲を逸脱すると、二重るつ
ぼ法で線引きできないおそれを生じる。
【０００８】上記◎で表したガラス組成は、希土類イオ
ンを高濃度に分散し得る。図２に例としてＥｒ３＋、Ｎ
ｄ３＋、Ｙｂ３＋の３種の希土類イオンの蛍光強度の濃
度依存性を示す。このように、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋では
少なくとも３重量百分率以上、また、Ｎｄ３＋では少な
くとも１重量百分率以上、低濃度時と同じような状態で
均一に分散できることが解かる。図２中、○はＮｄ３＋
イオン、□はＹｂ３＋イオン、△はＥｒ３＋イオンを表
す。
ンを高濃度に分散し得る。図２に例としてＥｒ３＋、Ｎ
ｄ３＋、Ｙｂ３＋の３種の希土類イオンの蛍光強度の濃
度依存性を示す。このように、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋では
少なくとも３重量百分率以上、また、Ｎｄ３＋では少な
くとも１重量百分率以上、低濃度時と同じような状態で
均一に分散できることが解かる。図２中、○はＮｄ３＋
イオン、□はＹｂ３＋イオン、△はＥｒ３＋イオンを表
す。
【０００９】これら希土類イオンドープ光ファイバは、
それぞれの蛍光領域中の入射光に対し光増幅作用を確認
している。例えば、Ｎｄ３＋をコアに分散した光ファイ
バを用いて１．３μｍ帯の光増幅特性を観測したところ
、１．２重量百分率分散したコア径５μの１０ｃｍの光
ファイバに８００ｎｍの励起光を１００ｍＷ入射した時
−１０ｄＢｍの信号光が２２ｄＢ増幅した。
それぞれの蛍光領域中の入射光に対し光増幅作用を確認
している。例えば、Ｎｄ３＋をコアに分散した光ファイ
バを用いて１．３μｍ帯の光増幅特性を観測したところ
、１．２重量百分率分散したコア径５μの１０ｃｍの光
ファイバに８００ｎｍの励起光を１００ｍＷ入射した時
−１０ｄＢｍの信号光が２２ｄＢ増幅した。
【００１０】以下、実施例に基づきさらに詳細に説明す
るが、本発明は、これら実施例に限定されるものではな
い。
るが、本発明は、これら実施例に限定されるものではな
い。
【００１１】
【実施例１】Ｅｒ３＋（３ｗｔ％）を含むコア用ガラス
（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１
、Ｎａ２Ｏ：４４．１、ＰｂＯ：２．２）とクラッド用
ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、
Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融合成した後切断研磨しそれ
ぞれ二重るつぼ内にいれコア径５μｍの単一モード光フ
ァイバを製造した。本光ファイバの損失は、１ｄＢ／ｍ
であった。この光ファイバ５ｃｍにファイバカップラー
を用いて励起光（波長９００ｎｍ）と信号光（波長１５
３０ｎｍ）を導入し光信号増幅特性を検討した。その結
果、励起光パワー５０ｍＷ入射条件下、−１０ｄＢｍの
信号光に対して３０ｄＢの増幅を確認した。以上のよう
に本ガラス組成は、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋イオンを高濃度
に分散でき且つ二重るつぼ法により光増幅可能な光ファ
イバを製造できることを証明した。
（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１
、Ｎａ２Ｏ：４４．１、ＰｂＯ：２．２）とクラッド用
ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、
Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融合成した後切断研磨しそれ
ぞれ二重るつぼ内にいれコア径５μｍの単一モード光フ
ァイバを製造した。本光ファイバの損失は、１ｄＢ／ｍ
であった。この光ファイバ５ｃｍにファイバカップラー
を用いて励起光（波長９００ｎｍ）と信号光（波長１５
３０ｎｍ）を導入し光信号増幅特性を検討した。その結
果、励起光パワー５０ｍＷ入射条件下、−１０ｄＢｍの
信号光に対して３０ｄＢの増幅を確認した。以上のよう
に本ガラス組成は、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋イオンを高濃度
に分散でき且つ二重るつぼ法により光増幅可能な光ファ
イバを製造できることを証明した。
【００１２】
【実施例２】Ｅｒ３＋（３ｗｔ％）及びＹｂ３＋（３ｗ
ｔ％）を含むコア用ガラス（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．
６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１、Ｎａ２Ｏ：４４．１、Ｐｂ
Ｏ：２．２）とクラッド用ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３
、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融
合成した後切断研磨しそれぞれ二重るつぼ内にいれコア
径５μｍの単一モード光ファイバを製造した。本光ファ
イバの損失は、１ｄＢ／ｍであった。この光ファイバ５
ｃｍにファイバカップラーを用いて励起光（波長９００
ｎｍ）と信号光（波長１５３０ｎｍ）を導入し光信号増
幅特性を検討した。その結果、励起光パワー５０ｍＷ入
射条件下、−１０ｄＢｍの信号光に対して３０ｄＢの増
幅を確認した。以上のように本ガラス組成はＥｒ３＋、
Ｙｂ３＋イオンを高濃度に分散でき且つ二重るつぼ法に
より光増幅可能な光ファイバを製造できることを証明し
た。
ｔ％）を含むコア用ガラス（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．
６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１、Ｎａ２Ｏ：４４．１、Ｐｂ
Ｏ：２．２）とクラッド用ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３
、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融
合成した後切断研磨しそれぞれ二重るつぼ内にいれコア
径５μｍの単一モード光ファイバを製造した。本光ファ
イバの損失は、１ｄＢ／ｍであった。この光ファイバ５
ｃｍにファイバカップラーを用いて励起光（波長９００
ｎｍ）と信号光（波長１５３０ｎｍ）を導入し光信号増
幅特性を検討した。その結果、励起光パワー５０ｍＷ入
射条件下、−１０ｄＢｍの信号光に対して３０ｄＢの増
幅を確認した。以上のように本ガラス組成はＥｒ３＋、
Ｙｂ３＋イオンを高濃度に分散でき且つ二重るつぼ法に
より光増幅可能な光ファイバを製造できることを証明し
た。
【００１３】
【実施例３】Ｎｄ３＋（２ｗｔ％）を含むコア用ガラス
（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１
、Ｎａ２Ｏ：４４．１、ＰｂＯ：２．２）とクラッド用
ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、
Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融合成した後切断研磨しそれ
ぞれ二重るつぼ内にいれコア径５μｍの単一モード光フ
ァイバを製造した。本光ファイバの損失は、１ｄＢ／ｍ
であった。この光ファイバ１０ｃｍにファイバカップラ
ーを用いて励起光（波長８００ｎｍ）と信号光（波長１
３３０ｎｍ）を導入し光信号増幅特性を検討した。その
結果、励起光パワー１００ｍＷ入射条件下、−１０ｄＢ
ｍの信号光に対して２０ｄＢの増幅を確認した。以上の
ように本ガラス組成は、Ｎｄ３＋を高濃度に分散でき且
つ二重るつぼ法により光増幅可能な光ファイバを製造で
きることを証明した。
（モル％、Ｐ２Ｏ５：３０．６、Ａｌ２Ｏ３：２３．１
、Ｎａ２Ｏ：４４．１、ＰｂＯ：２．２）とクラッド用
ガラス（Ｐ２Ｏ５：３１．３、Ａｌ２Ｏ３：２３．６、
Ｎａ２Ｏ：４５．１）を熔融合成した後切断研磨しそれ
ぞれ二重るつぼ内にいれコア径５μｍの単一モード光フ
ァイバを製造した。本光ファイバの損失は、１ｄＢ／ｍ
であった。この光ファイバ１０ｃｍにファイバカップラ
ーを用いて励起光（波長８００ｎｍ）と信号光（波長１
３３０ｎｍ）を導入し光信号増幅特性を検討した。その
結果、励起光パワー１００ｍＷ入射条件下、−１０ｄＢ
ｍの信号光に対して２０ｄＢの増幅を確認した。以上の
ように本ガラス組成は、Ｎｄ３＋を高濃度に分散でき且
つ二重るつぼ法により光増幅可能な光ファイバを製造で
きることを証明した。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガラス組
成を用いると希土類イオンを高濃度に分散でき且つ二重
るつぼ法により究めて簡単に光ファイバレーザあるいは
光信号増幅可能な光ファイバが製造できる。
成を用いると希土類イオンを高濃度に分散でき且つ二重
るつぼ法により究めて簡単に光ファイバレーザあるいは
光信号増幅可能な光ファイバが製造できる。
【図１】本発明のガラス組成を表す三成分系のガラス化
範囲を示す図。
範囲を示す図。
【図２】各種希土類イオンの蛍光強度の濃度依存性を示
す図。
す図。
× 透明性に欠ける組成○
透明なガラスとなる組成（図１）、Ｎｄ３＋イオン
（図２） ◎ 二重るつぼ法による線引き可能なガ
ラス組成□ Ｙｂ３＋イオン △ Ｅｒ３＋イオン
透明なガラスとなる組成（図１）、Ｎｄ３＋イオン
（図２） ◎ 二重るつぼ法による線引き可能なガ
ラス組成□ Ｙｂ３＋イオン △ Ｅｒ３＋イオン
Claims (1)
- 【請求項１】カチオン種としてアルミニウム、リン、ア
ルカリ金属、鉛からなり、また、アニオン種として酸素
からなるリン酸ガラスにおいて、そのガラス組成がモル
分率で ２２≦Ａｌ２Ｏ３≦２６ ２９≦Ｐ２Ｏ５≦３３ ０≦ＰｂＯ≦２ ４３≦Ｍ２Ｏ≦４７ （ただし、ここでＭは、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムを表す）であることを特徴とする機能性光ファイバー
用ガラス組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417493A JPH04270141A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 機能性光ファイバ用ガラス組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417493A JPH04270141A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 機能性光ファイバ用ガラス組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270141A true JPH04270141A (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=18525587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2417493A Pending JPH04270141A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 機能性光ファイバ用ガラス組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04270141A (ja) |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2417493A patent/JPH04270141A/ja active Pending
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