JPH04271329A - Partially erbium-added optical fiber coupler and production thereof - Google Patents

Partially erbium-added optical fiber coupler and production thereof

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JPH04271329A
JPH04271329A JP3055994A JP5599491A JPH04271329A JP H04271329 A JPH04271329 A JP H04271329A JP 3055994 A JP3055994 A JP 3055994A JP 5599491 A JP5599491 A JP 5599491A JP H04271329 A JPH04271329 A JP H04271329A
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erbium
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Abstract

PURPOSE:To provide the partially Er-added optical fiber coupler for optical amplification formed to a high gain by adopting the structure having an erbium(Er)-added region in a part of a clad. CONSTITUTION:The partially Er-added optical fiber coupler 11 is constituted of cores 12, 12 and a clad part 13 and the Er-added region 15 is formed in a part (clad fused part 14) of the clad part 13 between the cores 12 and 12. The optical amplifier having the extremely high gain efficiency is obtd. if the partially Er-added optical fiber coupler is used as the optical amplifier. The up-conversion effect of the clad fused part is suppressed by the added Al, by which the decrease of the gain of the partially Er-added optical fiber coupler is prevented. The refractive index is lowered by an added refractive index lowering agent and the increase in the transmission loss by an increase in the refractive index in the case of coaddition of the Al is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、光増幅器として用い
られる光ファイバカップラにおいて、その利得効率を向
上せしめた部分エルビウム添加光ファイバカップラ及び
その製造方法及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a partially erbium-doped optical fiber coupler that improves the gain efficiency of an optical fiber coupler used as an optical amplifier, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same.

【0002】0002

【従来の技術】従来、光ファイバカップラを用いた光増
幅器としては、クラッドにエルビウム(以下、Erと略
記する)を添加した2本の光ファイバを融着・延伸して
作製した光増幅用光ファイバカップラを利用する技術が
知られている。
[Prior Art] Conventionally, an optical amplifier using an optical fiber coupler has been manufactured by fusing and stretching two optical fibers whose claddings are doped with erbium (hereinafter abbreviated as Er). Techniques using fiber couplers are known.

【0003】図10は、上記従来の光増幅用光ファイバ
カップラを示すもので、図中符号1はEr添加光ファイ
バカップラである。
FIG. 10 shows the above-mentioned conventional optical fiber coupler for optical amplification, and reference numeral 1 in the figure indicates an Er-doped optical fiber coupler.

【0004】上記Er添加光ファイバカップラ1は、ゲ
ルマニウムドープ石英ガラスよりなる径10μmのコア
2と、ゲルマニウム(以下、Geと略記する)に加えて
エルビウムを1500ppmドープした石英ガラスより
なるクラッド3とから構成されている光ファイバ4の2
本を融着延伸して作製されたものである。
The Er-doped optical fiber coupler 1 includes a core 2 made of germanium-doped quartz glass with a diameter of 10 μm, and a cladding 3 made of quartz glass doped with 1500 ppm of erbium in addition to germanium (hereinafter abbreviated as Ge). 2 of 4 optical fibers configured
It was made by fusing and stretching a book.

【0005】上記Er添加光ファイバカップラ1は、例
えば図11に示される光増幅システムに用いられる。こ
の光増幅システムは、波長1.55μm帯の光増幅を目
指したエルビウム(Er)添加単一モードファイバ5に
、上記光ファイバカプラ1を用いて励起光源6からの励
起光と信号光7とを入射し、励起光で励起されたErイ
オンのエネルギーが誘導放出によって信号光に与えられ
、増幅された光がファイバ通信路8に伝送される構成に
なっている。
The Er-doped optical fiber coupler 1 is used, for example, in an optical amplification system shown in FIG. This optical amplification system uses the optical fiber coupler 1 described above to connect pump light from a pump light source 6 and signal light 7 to an erbium (Er)-doped single mode fiber 5 aimed at optical amplification in the 1.55 μm wavelength band. The energy of the incident Er ions excited by the excitation light is given to the signal light by stimulated emission, and the amplified light is transmitted to the fiber communication path 8.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のEr添加光ファイバカップラにおいては、クラッド
部分全域、すなわち光パワー密度の低い領域にまでEr
が添加されており、このような領域では光パワーによる
反転分布の効率が悪く、従ってその分だけErイオンに
よる光増幅効率は低くなるという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional Er-doped optical fiber coupler, Er is not applied to the entire cladding area, that is, to the area where the optical power density is low.
is doped, and in such a region, the efficiency of population inversion due to optical power is poor, and therefore the optical amplification efficiency due to Er ions is reduced accordingly.

【0007】また、上記光ファイバカップラ1を用いた
増幅器においては、Er添加領域の長さが必然的に非常
に短くなるため、十分な増幅を得るためにEr添加濃度
を高くするが、Erの濃度が100ppmを越えると、
本来Erイオンの誘導放出によって信号光7に与えられ
るべき励起エネルギーをErイオン同士で授受する現象
(アップ・コンバージョン効果)を起こし、利得を低下
させる不都合があった。
Furthermore, in an amplifier using the optical fiber coupler 1, the length of the Er-doped region is inevitably very short, so the Er-doped concentration is increased in order to obtain sufficient amplification. If the concentration exceeds 100 ppm,
This has the disadvantage of causing a phenomenon (up-conversion effect) in which the excitation energy that should originally be given to the signal light 7 by stimulated emission of Er ions is exchanged between Er ions, resulting in a decrease in gain.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
、クラッドの一部にEr添加領域を有する構造とするこ
とにより高利得とした光増幅用の部分Er添加光ファイ
バカップラを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a partially Er-doped optical fiber coupler for optical amplification that has a structure in which a part of the cladding has an Er-doped region, thereby achieving a high gain. purpose.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる課題は、コア・ク
ラッドよりなる2本の希土類添加光ファイバを融着、延
伸して製作される光ファイバカップラにおいて、上記光
ファイバカップラの少なくとも融着部分のクラッド部分
にErを含むドーパントが添加された構成とする事によ
り解決される。
[Means for Solving the Problems] This problem is solved by an optical fiber coupler manufactured by fusing and stretching two rare earth-doped optical fibers consisting of a core and a cladding. This problem can be solved by adding a dopant containing Er to the cladding portion.

【0010】また、上記光ファイバカップラは、中心に
Er添加石英ガラス部を有し、かつその外側に純粋石英
ガラス層を備えた第1のガラスロッドを作製する第1工
程と、さらに上記第1のガラスロッドの一部を上記Er
添加石英ガラス部と純粋石英ガラス層との境界を含むよ
うに円柱状に貫き出して、一部にErが添加された第2
のガラスロッドを作製する第2工程と、上記第2のガラ
スロッドの中心を円柱状に貫き出して中心孔を形成する
とともに、該中心孔内に別途用意したコア・クラッド構
造の円柱状の光ファイバ中間母材を挿入し、これらを加
熱一体化して光ファイバ母材を作製した後に、該光ファ
イバ母材を紡糸してクラッドの一部にErを添加した光
ファイバを作製する第3工程と、上記光ファイバ2本を
用意し、これら光ファイバの各々のEr添加部分を接触
させて並べ、これを融着、延伸する第4工程と経て作製
されるのが望ましい。
[0010] The optical fiber coupler also includes a first step of manufacturing a first glass rod having an Er-doped quartz glass portion in the center and a pure silica glass layer on the outside thereof; A part of the glass rod of Er
A second layer partially doped with Er protrudes in a cylindrical shape so as to include the boundary between the doped silica glass portion and the pure silica glass layer.
A second step of producing a glass rod, and forming a central hole by protruding the center of the second glass rod in a cylindrical shape, and forming a cylindrical light having a core-clad structure separately prepared in the central hole. A third step of inserting a fiber intermediate preform and heating and integrating them to produce an optical fiber preform, and then spinning the optical fiber preform to produce an optical fiber in which Er is added to a part of the cladding. It is preferable to prepare the two optical fibers, arrange the Er-doped portions of these optical fibers in contact with each other, and perform a fourth step of fusing and stretching them.

【0011】また、請求項2記載の部分Er添加光ファ
イバカップラの製造方法においては、第1工程における
第1のガラスロッドの作製時に、Erとアルミニウム(
以下、Alと略記する)と屈折率低下剤とを含むドーパ
ントを純粋石英ガラスロッドに共添加するのが望ましい
Further, in the method for manufacturing a partially Er-doped optical fiber coupler according to claim 2, Er and aluminum (
It is desirable to co-dope a dopant containing a refractive index lowering agent (hereinafter abbreviated as Al) to a pure silica glass rod.

【0012】また、上記光ファイバカップラはEr添加
石英ガラス板を作製し、該Er添加石英ガラス板を別途
用意しておいたコア・クラッドよりなる2本の光ファイ
バ母材の間に設置して、これら3者を融着、延伸して作
製するのが望ましい。
[0012] Further, the above optical fiber coupler is manufactured by fabricating an Er-doped quartz glass plate, and installing the Er-doped quartz glass plate between two optical fiber base materials consisting of a core and cladding prepared separately. , it is desirable to manufacture these three materials by fusing and stretching them.

【0013】請求項3記載の部分Er添加光ファイバカ
ップラの製造方法においては、Er添加石英ガラス板の
作製時に、ErとAlと屈折率添加剤とを含むドーパン
トを純粋石英ガラス板に共添加するのが望ましい。
In the method for manufacturing a partially Er-doped optical fiber coupler according to claim 3, a dopant containing Er, Al, and a refractive index additive is co-doped into a pure silica glass plate when the Er-doped quartz glass plate is produced. is desirable.

【0014】[0014]

【作用】以上述べたように、本発明の部分Er添加光フ
ァイバカップラにあっては、光パワー密度の最も高いク
ラッド融着部分のみにErを添加した構成としたので、
Erイオンの励起が極めて効率よく行われる。
[Function] As described above, in the partially Er-doped optical fiber coupler of the present invention, Er is doped only in the cladding fused portion where the optical power density is highest.
Er ions are excited extremely efficiently.

【0015】また、請求項3及び請求項4で述べたよう
に、上記部分Er添加光ファイバカップラ作製時におい
て、クラッド融着部分のEr添加領域にErの他にAl
と屈折率低下剤とを含むドーパントを共添加すると、添
加されたAlにより、作製された部分Er添加光ファイ
バカップラのクラッド融着部分(Er,Al,屈折率低
下剤添加領域)のアップ・コンバージョン効果が抑制さ
れ、これにより上記部分Er添加光ファイバカップラの
利得の低下が防止される。また、さらに添加された屈折
率添加剤によって屈折率が低下され、これによりAlを
共添加した場合における屈折率の上昇による伝送損失の
増大が防止される。
Further, as stated in claims 3 and 4, when producing the above-mentioned partial Er-doped optical fiber coupler, in addition to Er, Al is added to the Er-doped region of the cladding fused portion.
When a dopant containing a refractive index lowering agent and a refractive index lowering agent is co-doped, the added Al causes up-conversion of the clad fused portion (Er, Al, refractive index lowering agent added region) of the fabricated partially Er-doped optical fiber coupler. effect is suppressed, thereby preventing a decrease in the gain of the partially Er-doped optical fiber coupler. Furthermore, the refractive index is lowered by the added refractive index additive, thereby preventing an increase in transmission loss due to an increase in the refractive index when Al is co-doped.

【0016】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図1は本発明の部分Er添加光ファイバカップラ(
以下、部分EDFカップラと略記する)の一例を示す図
で、図中符号11は部分EDFカップラである。
The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings. Figure 1 shows a partially Er-doped optical fiber coupler (
In the figure, reference numeral 11 indicates a partial EDF coupler.

【0017】上記部分EDFカップラ11は、コア12
,12と、クラッド部13とから構成され、上記コア1
2,12間のクラッド部13の一部(クラッド融着部分
14)にはEr添加領域15が形成されている。このE
r添加領域に添加されているErの量は、2000〜4
000wt・ppm程度とするのが望ましい。
The partial EDF coupler 11 has a core 12
, 12 and a cladding part 13, the core 1
An Er-added region 15 is formed in a part of the cladding part 13 (cladding fused part 14) between the cladding parts 2 and 12. This E
The amount of Er added to the r-added region is 2000 to 4
It is desirable to set it to about 000 wt·ppm.

【0018】また、先に述べたErの高濃度添加によっ
て発生するアップ・コンバージョン効果による利得の低
下を防止する目的で、上記Er添加領域にAlを共添加
するとより好ましい。なおこの際のAl添加量は300
0〜10000wt・ppm程度とするのが望ましい。
Further, in order to prevent a decrease in gain due to the up-conversion effect caused by the above-mentioned high-concentration addition of Er, it is more preferable to co-dope Al to the Er-doped region. The amount of Al added at this time was 300
It is desirable to set it to about 0 to 10,000 wt·ppm.

【0019】また、上記のようにEr添加領域にAlを
添加した場合においては、屈折率が上昇して損失が大き
くなるのを防止する目的で、例えばフッ素などの屈折率
低下剤を共添加するとより好ましい。なお、この際のフ
ッ素添加量は比屈折率低下が0.12%となるように0
.4〜0.6wt%程度とするのが望ましい。また、屈
折率低下剤は上記フッ素に限定されることなく例えばボ
ロン等を用いても良い。
Furthermore, when Al is added to the Er-doped region as described above, a refractive index lowering agent such as fluorine may be co-doped in order to prevent the refractive index from increasing and the loss from increasing. More preferred. Note that the amount of fluorine added at this time was 0 so that the relative refractive index decrease was 0.12%.
.. It is desirable to set it to about 4 to 0.6 wt%. Further, the refractive index lowering agent is not limited to the above-mentioned fluorine, and for example, boron or the like may be used.

【0020】次に、上記本発明の部分EDFカップラの
第1の製造方法について説明する。
Next, a first method of manufacturing the partial EDF coupler of the present invention will be explained.

【0021】本法は、概ね以下■〜■に示す4工程で表
すことができる。
[0021] This method can be roughly represented by four steps shown below.

【0022】■  中心にEr添加石英ガラス部を有し
、かつその外側に純粋石英ガラス層を備えた第1のガラ
スロッドを作製する第1工程。
(1) A first step of producing a first glass rod having an Er-doped quartz glass portion in the center and a pure silica glass layer on the outside thereof.

【0023】■  上記第1のガラスロッドの一部を上
記Er添加石英ガラス部と純粋石英ガラス層との境界を
含むように円柱状に貫き出して、一部にErが添加され
た第2のガラスロッドを作製する第2工程。
[0023] A part of the first glass rod is protruded in a cylindrical shape so as to include the boundary between the Er-doped quartz glass portion and the pure silica glass layer, and a second glass rod partially doped with Er is formed. The second step of producing a glass rod.

【0024】■  上記第2のガラスロッドの中心を円
柱状に貫き出して中心孔を形成するとともに、その中心
孔内に別途用意したコア・クラッド構造の円柱状の光フ
ァイバ中間母材を挿入し、これを加熱一体化して光ファ
イバ母材を作製した後に、該光ファイバ母材を紡糸して
クラッドの一部にErを添加した光ファイバを作製する
第3工程。
[0024] ■ A central hole is formed by protruding the center of the second glass rod in a cylindrical shape, and a separately prepared cylindrical optical fiber intermediate base material with a core-clad structure is inserted into the central hole. , a third step of heating and integrating these to produce an optical fiber preform, and then spinning the optical fiber preform to produce an optical fiber in which a part of the cladding is doped with Er.

【0025】■  上記第3工程を経て得られる光ファ
イバを2本用意し、これら2本の光ファイバの各々のE
r添加部分を接触させて並べ、これを融着、延伸する第
4工程。
■ Prepare two optical fibers obtained through the third step, and set the E of each of these two optical fibers to
A fourth step of arranging the r-added parts in contact with each other, fusing and stretching them.

【0026】上記第1工程においては、まず通常のVA
D法により、石英ガラスロッドにスートを形成し、得ら
れたスート体をErの塩化物(ErCl3・1/2H2
O)の塩酸溶液中に浸漬してスート体内にErを含浸さ
せ、Er添加スート体を作製する。なお、上記VAD法
によるスート体作製時に用いる原料ガスとしては、Si
Cl4等の他にGeCl4などの屈折率調整用のドーパ
ント用いても良い。
[0026] In the first step, first, a normal VA
By method D, soot is formed on a quartz glass rod, and the obtained soot body is treated with Er chloride (ErCl3.1/2H2
O) is immersed in a hydrochloric acid solution to impregnate Er into the soot body to produce an Er-added soot body. Note that the raw material gas used when producing the soot body by the above-mentioned VAD method is Si
In addition to Cl4 and the like, a dopant for adjusting the refractive index such as GeCl4 may be used.

【0027】またスート体を浸漬する浸漬液として、上
述したErの塩酸溶液の代わりに、ErCl3とAlC
l3とを含有するアルコール溶液を用いると、上記スー
ト体内にErとAlとを共添加することができる。
Furthermore, as the immersion liquid for immersing the soot body, ErCl3 and AlC were used instead of the above-mentioned Er hydrochloric acid solution.
By using an alcohol solution containing 13, Er and Al can be co-added into the soot body.

【0028】次に、上記操作により得られたEr添加ス
ート体を乾燥させる。この乾燥方法は特に限定されない
が、例えば上記Er添加スート体を乾燥用の筒内に収容
し、この筒の一端から、筒内のスート体に乾燥窒素ガス
を供給量2000cc/分程度の条件で吹き付け、室温
で60時間程度乾燥を行う方法が用いられる。また、ス
ート体浸漬液として、ErCl3とAlCl3とを含有
するアルコール溶液を用いた場合に得られるEr・Al
共添加スート体は、アルコールを完全に取り除くため、
上記Er添加スート体の乾燥に用いたのと同様の筒内に
収容し、不活性ガス(He等)雰囲気中70〜100℃
の条件で96時間以上乾燥する方法が用いられる。なお
、このEr・Al共添加スート体には、フッ素等の屈折
率低下剤を添加するのが望ましく、このフッ素等の添加
操作は、上記乾燥後のEr添加スート体を加熱炉内に入
れ、さらにこの加熱炉内をSiF4、CF4、SF6、
C2Cl2F2などの1種単独または混合物よりなるガ
スの雰囲気とするか、あるいはそれらガスとアルゴンや
ヘリウム等との混合雰囲気中において1400〜150
0℃で加熱透明化することにより行われる。
Next, the Er-added soot body obtained by the above operation is dried. This drying method is not particularly limited, but for example, the Er-added soot body is housed in a drying cylinder, and dry nitrogen gas is supplied from one end of the cylinder to the soot body in the cylinder at a rate of about 2000 cc/min. A method of spraying and drying at room temperature for about 60 hours is used. In addition, Er・Al obtained when an alcohol solution containing ErCl3 and AlCl3 is used as the soot body immersion liquid.
Co-added soot completely removes alcohol,
It was stored in a cylinder similar to that used for drying the Er-added soot body, and heated at 70 to 100°C in an inert gas (He, etc.) atmosphere.
A method of drying for 96 hours or more under the following conditions is used. Note that it is desirable to add a refractive index lowering agent such as fluorine to this Er/Al co-doped soot body, and the operation of adding fluorine, etc. is carried out by placing the Er-doped soot body after drying in a heating furnace, Furthermore, inside this heating furnace, SiF4, CF4, SF6,
1400 to 150 in an atmosphere of a gas such as C2Cl2F2 alone or as a mixture, or in a mixed atmosphere of these gases and argon, helium, etc.
This is done by heating at 0°C to make it transparent.

【0030】次に、上記の乾燥されたEr添加スート体
を、別途用意しておいた純粋石英管内に挿入し、さらに
これを加熱一体化して図2に示すような、中心にEr添
加石英ガラス部21を有し、かつその外側に純粋石英ガ
ラス層22を備えた合成ガラスロッド23(第1のガラ
スロッド)を作製する。
Next, the dried Er-doped soot body was inserted into a separately prepared pure quartz tube, and then heated and integrated to form an Er-doped quartz glass in the center as shown in FIG. A synthetic glass rod 23 (first glass rod) having a portion 21 and a pure silica glass layer 22 on the outside thereof is manufactured.

【0031】次に、第2工程において上記合成ガラスロ
ッド23の一部を、図2中Bに示すようにEr添加石英
ガラス部21と純粋石英ガラス層22との境界を含むよ
うに円柱状に貫き出し、図3に示すような一部にEr添
加領域24を備えた、部分Er添加ガラスロッド25(
第2のガラスロッド)を作製する。
Next, in a second step, a part of the synthetic glass rod 23 is shaped into a column so as to include the boundary between the Er-doped quartz glass portion 21 and the pure silica glass layer 22, as shown in B in FIG. A partially Er-doped glass rod 25 protrudes and has an Er-doped region 24 in a portion as shown in FIG.
2nd glass rod) is produced.

【0032】次に、第3工程において上記部分Er添加
ガラスロッド25の中心を円柱状に貫き出して図4aに
示すような中心孔26を形成する。さらにその中心孔2
6内に図4bに示すようなコア12とクラッド13とを
有する円柱状の光ファイバ中間母材27を挿入し、これ
を加熱一体化して得た光ファイバ母材を紡糸して、図5
に示すようなクラッドの一部にEr添加領域24を有す
る部分Er添加光ファイバ28を作製する。
Next, in a third step, the center of the Er-doped glass rod 25 is pierced in a cylindrical shape to form a center hole 26 as shown in FIG. 4A. Furthermore, the center hole 2
A cylindrical optical fiber intermediate preform 27 having a core 12 and a cladding 13 as shown in FIG.
A partial Er-doped optical fiber 28 having an Er-doped region 24 in a part of the cladding is fabricated as shown in FIG.

【0033】次に、第4工程において上記部分Er添加
光ファイバ28二本を図6に示すように各々のEr添加
領域24を接触させて並べ、これを融着、延伸すること
により図1aおよび図1bに示す部分EDFカップラ1
1が作製される。
Next, in the fourth step, the two Er-doped optical fibers 28 are arranged with their Er-doped regions 24 in contact with each other as shown in FIG. Partial EDF coupler 1 shown in Figure 1b
1 is produced.

【0034】次に、上記本発明の部分EDFカップラの
第2の製造方法について説明する。本法は、Er添加石
英ガラス板を作製し、このEr添加石英ガラス板を別途
用意しておいたコア・クラッドよりなる2本の光ファイ
バ母材の間に設置して、これら3者を融着、延伸して部
分Er添加光ファイバカップラを製造する方法である。
Next, a second method of manufacturing the partial EDF coupler of the present invention will be explained. In this method, an Er-doped quartz glass plate is produced, and this Er-doped quartz glass plate is installed between two separately prepared optical fiber base materials consisting of a core and cladding to fuse these three materials. This is a method of manufacturing a partially Er-doped optical fiber coupler by depositing and stretching the fiber.

【0035】まず、はじめに純粋石英ガラス板表面上に
通常のVAD法を用いて、スートを形成し、得られたス
ート体をErの塩化物(ErCl3・1/2H2O)の
塩酸溶液中に浸漬してスート体内にErを含浸させ、E
r添加スート体を作製する。なお、上記VAD法による
スート体作製時に用いる原料ガスとしては、SiCl4
等の他にGeCl4などの屈折率調整用のドーパント用
いても良い。
[0035] First, soot was formed on the surface of a pure silica glass plate using the usual VAD method, and the obtained soot body was immersed in a hydrochloric acid solution of Er chloride (ErCl3.1/2H2O). to impregnate the soot body with Er,
An r-added soot body is prepared. In addition, the raw material gas used when producing the soot body by the above-mentioned VAD method is SiCl4.
In addition to the above, a dopant for adjusting the refractive index such as GeCl4 may be used.

【0036】またスート体を浸漬する浸漬液として、上
述したErの塩酸溶液の代わりに、ErCl3とAlC
l3とを含有するアルコール溶液を用いると、上記スー
ト体内にErとAlとを共添加することができる。
Furthermore, as the immersion liquid for immersing the soot body, ErCl3 and AlC were used instead of the above-mentioned Er hydrochloric acid solution.
By using an alcohol solution containing 13, Er and Al can be co-added into the soot body.

【0037】次に、上記操作により得られたEr添加ス
ート体を乾燥させる。この乾燥方法は先に述べた第1の
方法の第1工程におけるスート乾燥操作と同様の方法で
行う。なお、このEr・Al共添加スート体には、先の
第1の方法と同様フッ素等の屈折率低下剤を添加するの
が望ましく、またこのフッ素等の添加操作も先の第1の
方法と同様である。以上の操作により図7に示す板状E
r添加スート体31を作製する。
Next, the Er-added soot body obtained by the above operation is dried. This drying method is performed in the same manner as the soot drying operation in the first step of the first method described above. Note that it is desirable to add a refractive index lowering agent such as fluorine to this Er/Al co-doped soot body, as in the first method, and the operation for adding fluorine, etc. is also the same as in the first method. The same is true. By the above operations, the plate shape E shown in Fig. 7 is created.
An r-added soot body 31 is produced.

【0038】次に、図8に示すように別途用意しておい
たコア32、クラッド33よりなる2本の光ファイバ母
材34,34の間に上記板状Er添加スート体31を設
置し、さらにこれら3者を融着、延伸して図1に示すよ
うな部分Er添加光ファイバカップラ11を作製する。
Next, as shown in FIG. 8, the plate-shaped Er-doped soot body 31 is installed between two optical fiber preforms 34, 34 consisting of a core 32 and a cladding 33 prepared separately. Furthermore, these three members are fused and stretched to produce a partially Er-doped optical fiber coupler 11 as shown in FIG.

【0039】[0039]

【実施例】先に述べた第1の方法を用いて部分Er添加
光ファイバカップラを作製した。
EXAMPLE A partially Er-doped optical fiber coupler was fabricated using the first method described above.

【0040】まず、第1工程においてフッ素0.5wt
・%とAl1wt・%と、Er5000ppmとを共添
加したスート体を作製した。次に、このスート体を径1
4mmとなるように延伸したものを別途用意しておいた
外径40mm、内径22mmの石英管内に挿入し、さら
にこれを加熱一体化して図2に示すような、中心にEr
添加石英ガラス部21を有し、かつその外側に純粋石英
ガラス層22を備えた合成ガラスロッド23を作製した
First, in the first step, 0.5wt of fluorine
.%, Al1wt.%, and Er5000ppm were co-added to produce a soot body. Next, this soot body has a diameter of 1
It was stretched to 4 mm and inserted into a separately prepared quartz tube with an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 22 mm, and then heated and integrated to form an Er in the center as shown in Figure 2.
A synthetic glass rod 23 having a doped silica glass portion 21 and a pure silica glass layer 22 on the outside thereof was produced.

【0041】次に第2工程において上記合成ガラスロッ
ド23の一部を、図2中符号Bに示すようにEr添加石
英ガラス部21と純粋石英ガラス層22との境界を含む
ように円柱状に貫き出して、図3に示すような一部にE
r添加領域24を備えた、外径15mmの部分Er添加
ガラスロッド25を作製した。
Next, in a second step, a part of the synthetic glass rod 23 is shaped into a column so as to include the boundary between the Er-doped quartz glass portion 21 and the pure silica glass layer 22, as shown by reference numeral B in FIG. It pierces through and there is an E
A partially Er-doped glass rod 25 having an outer diameter of 15 mm and having an r-doped region 24 was produced.

【0042】次に、第3工程において上記部分Er添加
ガラスロッド25の中心を円柱状に貫き出して図4aに
示すような径8mmの中心孔26を形成した。さらにそ
の中心孔26内に、図4bに示すようなコア12とクラ
ッド13とを有する円柱状の光ファイバ中間母材27を
挿入し、これを加熱一体化して得た光ファイバ母材を紡
糸して、図5に示すようなクラッドの一部にEr添加領
域24を有する部分Er添加光ファイバ28を作製した
Next, in a third step, the center of the Er-doped glass rod 25 was pierced in a cylindrical shape to form a center hole 26 having a diameter of 8 mm as shown in FIG. 4A. Furthermore, a cylindrical optical fiber intermediate preform 27 having a core 12 and a cladding 13 as shown in FIG. 4B is inserted into the center hole 26, and the optical fiber preform obtained by heating and integrating the preform is spun. Thus, a partial Er-doped optical fiber 28 having an Er-doped region 24 in a part of the cladding was fabricated as shown in FIG.

【0043】次に、第4工程において上記部分Er添加
光ファイバ28二本を図6に示すように各々のEr添加
領域24,24を接触させて並べ、これを融着、延伸し
て図1aおよび図1bに示す部分EDFカップラ11を
作製した。
Next, in the fourth step, the two Er-doped optical fibers 28 are arranged so that their Er-doped regions 24, 24 are in contact with each other as shown in FIG. Then, a partial EDF coupler 11 shown in FIG. 1b was manufactured.

【0044】上記のようにして作製した部分EDFカッ
プラ11の片方入力ポートから信号光と励起光を入射し
たところ、励起光強度に対し両出力ポートでの信号合計
に対する利得は、図9に示すように先に述べた従来のE
r添加光ファイバカップラに比べ高利得の増幅がなされ
ることが確認された。
When signal light and pumping light are input from one input port of the partial EDF coupler 11 fabricated as described above, the gain with respect to the sum of the signals at both output ports with respect to the pumping light intensity is as shown in FIG. The conventional E mentioned earlier
It was confirmed that higher gain amplification was achieved compared to r-doped optical fiber couplers.

【0045】また、上記したように本実施例の部分ED
Fカップラ製造方法により作製された部分EDFカップ
ラ11は、Er添加領域15に1wt・%のAlが共添
加されているので、Erの高濃度添加によって発生する
アップ・コンバージョン効果による利得の低下が防止さ
れる。
Furthermore, as mentioned above, the portion ED of this embodiment
In the partial EDF coupler 11 manufactured by the F coupler manufacturing method, 1 wt.% of Al is co-doped in the Er-doped region 15, so that a decrease in gain due to the up-conversion effect caused by high-concentration addition of Er is prevented. be done.

【0046】また、同じく上記Er添加領域15に0.
5wt・%のフッ素を共添加したので、これによりAl
を共添加した場合における屈折率の上昇による伝送損失
の増大が防止される。
Similarly, in the Er doped region 15, 0.
Since 5 wt.% of fluorine was co-doped, this caused Al
This prevents an increase in transmission loss due to an increase in refractive index in the case of co-doping.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の部分Er添
加光ファイバカップラにあっては、光パワー密度の最も
高いクラッド融着部分のみにErを添加した構成とした
ので、Erイオンの励起が極めて効率よく行われる。従
って、上記部分Er添加光ファイバカップラを光増幅器
として用いた場合、極めて高利得効率な光増幅器となる
Effects of the Invention As described above, in the partially Er-doped optical fiber coupler of the present invention, Er is doped only in the fused cladding portion where the optical power density is highest, so that the excitation of Er ions is reduced. is carried out extremely efficiently. Therefore, when the partially Er-doped optical fiber coupler described above is used as an optical amplifier, it becomes an optical amplifier with extremely high gain efficiency.

【0048】また、請求項3及び請求項4で述べたよう
に、上記部分Er添加光ファイバカップラ作製時におい
て、クラッド融着部分のEr添加領域にErの他にAl
と屈折率低下剤とを含むドーパントを共添加すると、添
加されたAlにより、作製された部分Er添加光ファイ
バカップラのクラッド融着部分(Er,Al,屈折率低
下剤添加領域)のアップ・コンバージョン効果が抑制さ
れ、これにより上記部分Er添加光ファイバカップラの
利得の低下が防止される。また、さらに添加された屈折
率低下剤によって屈折率が低下され、これによりAlを
共添加した場合における屈折率の上昇による伝送損失の
増大が防止される。
Further, as stated in claims 3 and 4, when producing the above-mentioned partial Er-doped optical fiber coupler, in addition to Er, Al is added to the Er-doped region of the cladding fused portion.
When a dopant containing a refractive index lowering agent and a refractive index lowering agent is co-doped, the added Al causes up-conversion of the clad fused portion (Er, Al, refractive index lowering agent added region) of the fabricated partially Er-doped optical fiber coupler. effect is suppressed, thereby preventing a decrease in the gain of the partially Er-doped optical fiber coupler. Furthermore, the refractive index is lowered by the added refractive index lowering agent, thereby preventing an increase in transmission loss due to an increase in the refractive index when Al is co-doped.

【0049】[0049]

【図面の説明】[Description of drawings]

【図1】本発明の部分Er添加光ファイバカップラの一
例を示す図で、aは部分Er添加光ファイバカップラの
平面図、bはaに示す同カップラのAA’線断面図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a partially Er-doped optical fiber coupler of the present invention, in which a is a plan view of the partially Er-doped optical fiber coupler, and b is a sectional view taken along line AA' of the same coupler shown in a.

【図2】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第1の製造方法の第1工程において作製される合成ガ
ラスロッド23の横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a synthetic glass rod 23 manufactured in the first step of the first manufacturing method of the partially Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.

【図3】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第1の製造方法の第2工程において作製される部分E
r添加ガラスロッド25の横断面図である。
FIG. 3: Part E manufactured in the second step of the first manufacturing method of the partial Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of an r-doped glass rod 25. FIG.

【図4】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第1の製造方法の第3工程を説明するための図で、a
は、図4中符号25で示される部分Er添加ガラスロッ
ドの中心孔26形成加工終了後を示す図、bは中心孔2
6に挿入する光ファイバ中間母材を示す図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the third step of the first manufacturing method of the partially Er-doped optical fiber coupler according to the present invention;
4 is a diagram showing the partially Er-doped glass rod after forming the center hole 26, which is indicated by reference numeral 25 in FIG.
6 is a diagram illustrating an optical fiber intermediate preform to be inserted into FIG.

【図5】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第1の製造方法の第3工程において作製される部分E
r添加光ファイバの横断面図である。
FIG. 5: Part E manufactured in the third step of the first manufacturing method of the partial Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an r-doped optical fiber.

【図6】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第1の製造方法の第4工程を説明するための図である
FIG. 6 is a diagram for explaining the fourth step of the first manufacturing method of the partially Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.

【図7】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第2の製造方法において用いる板状Er添加スート体
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a plate-shaped Er-doped soot body used in a second manufacturing method of a partially Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.

【図8】本発明に係る部分Er添加光ファイバカップラ
の第2の製造方法を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a second manufacturing method of a partially Er-doped optical fiber coupler according to the present invention.

【図9】実施例において作製した部分Er添加光ファイ
バカップラの増幅特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the amplification characteristics of the partially Er-doped optical fiber coupler manufactured in the example.

【図10】従来の光ファイバカップラを示す横断面図で
ある。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a conventional optical fiber coupler.

【図11】光ファイバカップラを用いた光増幅システム
の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an optical amplification system using an optical fiber coupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11  部分Er添加光ファイバカップラ12  コア 13  クラッド 14  クラッド融着部分 15  Er添加領域 21  Er添加石英ガラス部 22  純粋石英ガラス層 23  合成ガラスロッド 25  部分Er添加ガラスロッド 26  中心孔 27  光ファイバ中間母材 28  部分Er添加光ファイバ 31  板状Er添加スート体 32  コア 33  クラッド 34  光ファイバ母材 11 Partial Er-doped optical fiber coupler 12 Core 13 Clad 14 Clad fusion part 15 Er addition area 21 Er-doped quartz glass part 22 Pure silica glass layer 23 Synthetic glass rod 25 Partial Er doped glass rod 26 Center hole 27 Optical fiber intermediate base material 28 Partial Er-doped optical fiber 31 Plate-shaped Er-doped soot body 32 core 33 Clad 34 Optical fiber base material

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コア・クラッドよりなる2本の希土類
添加光ファイバを融着、延伸して製作される光ファイバ
カップラにおいて、上記光ファイバカップラの少なくと
も融着部分のクラッド部分にエルビウムを含むドーパン
トが添加されていることを特徴とする部分エルビウム添
加光ファイバカップラ。
1. An optical fiber coupler manufactured by fusing and stretching two rare earth-doped optical fibers each having a core and a cladding, wherein a dopant containing erbium is contained in at least the cladding portion of the fused portion of the optical fiber coupler. A partially doped optical fiber coupler characterized by being doped with erbium.
【請求項2】  中心にエルビウム添加石英ガラス部を
有し、かつその外側に純粋石英ガラス層を備えた第1の
ガラスロッドを作製する第1工程と、さらに上記第1の
ガラスロッドの一部を上記エルビウム添加石英ガラス部
と純粋石英ガラス層との境界を含むように円柱状に貫き
出して、一部にエルビウムが添加された第2のガラスロ
ッドを作製する第2工程と、上記第2のガラスロッドの
中心を円柱状に貫き出して中心孔を形成するとともに、
該中心孔内に別途用意したコア・クラッド構造の円柱状
の光ファイバ中間母材を挿入し、これらを加熱一体化し
て光ファイバ母材を作製した後に、該光ファイバ母材を
紡糸してクラッドの一部にエルビウムを添加した光ファ
イバを作製する第3工程と、上記光ファイバ2本を用意
し、これら光ファイバの各々のエルビウム添加部分を接
触させて並べ、これを融着、延伸する第4工程とから構
成されていることを特徴とする部分エルビウム添加光フ
ァイバカップラの製造方法。
2. A first step of producing a first glass rod having an erbium-doped quartz glass portion in the center and a pure silica glass layer on the outside thereof, and further comprising a part of the first glass rod. a second step of producing a second glass rod partially doped with erbium by protruding it in a cylindrical shape so as to include the boundary between the erbium-doped quartz glass portion and the pure silica glass layer; A central hole is formed by piercing the center of the glass rod in a cylindrical shape, and
A separately prepared cylindrical optical fiber intermediate preform with a core-clad structure is inserted into the center hole, and after heating and integrating them to produce an optical fiber preform, the optical fiber preform is spun to form a cladding. A third step is to prepare an optical fiber in which erbium is added to a part of the optical fiber, and a third step is to prepare the two optical fibers mentioned above, arrange the erbium-doped parts of each optical fiber in contact with each other, and fuse and stretch them. A method for manufacturing a partially erbium-doped optical fiber coupler, characterized by comprising four steps.
【請求項3】  第1工程におけるエルビウム添加石英
ガラスロッドの作製時に、エルビウムとアルミニウムと
屈折率低下剤とを含むドーパントを純粋石英ガラスロッ
ドに共添加することを特徴とする請求項2記載の部分エ
ルビウム添加光ファイバカップラの製造方法。
3. The part according to claim 2, wherein a dopant containing erbium, aluminum, and a refractive index lowering agent is co-doped into the pure silica glass rod during the production of the erbium-doped quartz glass rod in the first step. A method for manufacturing an erbium-doped optical fiber coupler.
【請求項4】  エルビウム添加石英ガラス板を作製し
、該エルビウム添加石英ガラス板を別途用意しておいた
コア・クラッドよりなる2本の光ファイバ母材の間に設
置して、これら3者を融着、延伸することを特徴とする
部分エルビウム添加光ファイバカップラの製造方法。
[Claim 4] An erbium-doped quartz glass plate is produced, and the erbium-doped quartz glass plate is installed between two separately prepared optical fiber base materials consisting of a core and a cladding. A method for manufacturing a partially erbium-doped optical fiber coupler, which comprises fusing and stretching.
【請求項5】  エルビウム添加石英ガラス板の作製時
に、エルビウムとアルミニウムと屈折率添加剤とを含む
ドーパントを純粋石英ガラス板に共添加することを特徴
とする請求項4記載の部分エルビウム添加光ファイバカ
ップラの製造方法。
5. The partially erbium-doped optical fiber according to claim 4, wherein a dopant containing erbium, aluminum, and a refractive index additive is co-doped into the pure quartz glass plate when the erbium-doped quartz glass plate is produced. How to manufacture a coupler.
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