JPH04333029A - 増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器 - Google Patents
増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器Info
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- JPH04333029A JPH04333029A JP3102681A JP10268191A JPH04333029A JP H04333029 A JPH04333029 A JP H04333029A JP 3102681 A JP3102681 A JP 3102681A JP 10268191 A JP10268191 A JP 10268191A JP H04333029 A JPH04333029 A JP H04333029A
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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
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/042—Fluoride glass compositions
-
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- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
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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、光通信システム等で使
用される増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器に関するものである。
用される増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオン
、特にＥｒ３＋イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ
、１．５μｍ帯の光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で且つ偏
波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数及
び広帯域な波長特性を有するため、光通信システムにお
ける応用が極めて魅力あるものとなっている。
、特にＥｒ３＋イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導
放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ
、１．５μｍ帯の光通信システムへの応用が進められて
いる。希土類ドープ光ファイバ増幅器は高利得で且つ偏
波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数及
び広帯域な波長特性を有するため、光通信システムにお
ける応用が極めて魅力あるものとなっている。
【０００３】一方、石英系光ファイバの波長分散が零と
なる１．３μｍ帯は１．５μｍ帯と並んで光通信では重
要な波長帯であり、この１．３μｍ帯で動作する光ファ
イバ増幅器の研究がＮｄ３＋イオンをドープした石英系
光ファイバやフッ化物系光ファイバを用いて行われてき
た。しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用さ
れる１．３１μｍではＮｄ３＋イオンのＥｘｃｉｔｅｄ
Ｓｔａｔｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（励起状態吸収）
が大きいため、例えば、Ｗ．Ｊ．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ
， Ｌ．Ｊ．Ａｎｄｒｅｗｓ，Ｂ．Ａ．Ｔｈｏｍｐｓｏ
ｎ， Ｒ．Ｓ．Ｑｕｉｎｂｙ， Ｌ．Ｊ．Ｂ．Ｖａｃｈ
ａ ａｎｄ Ｍ．Ｇ．Ｄｒｅｘｈａｇｅ，“Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｌｅｔｔ．”（Ｖｏｌ．２４， １９８８，
Ｐ．２８）、又はＹ．Ｍｉｙａｊｉｍａ， Ｔ．Ｋｏｍ
ｕｋａｉ， Ｙ．Ｓｕｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋａｔｓ
ｕｙａｍａ，“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９０Ｓａｎ Ｆｒａｎｃ
ｉｓｃｏ ”（１９９０，ＰＤ１６）等に記載されてい
るように増幅が確認されていない。
なる１．３μｍ帯は１．５μｍ帯と並んで光通信では重
要な波長帯であり、この１．３μｍ帯で動作する光ファ
イバ増幅器の研究がＮｄ３＋イオンをドープした石英系
光ファイバやフッ化物系光ファイバを用いて行われてき
た。しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用さ
れる１．３１μｍではＮｄ３＋イオンのＥｘｃｉｔｅｄ
Ｓｔａｔｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（励起状態吸収）
が大きいため、例えば、Ｗ．Ｊ．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ
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ｎ， Ｒ．Ｓ．Ｑｕｉｎｂｙ， Ｌ．Ｊ．Ｂ．Ｖａｃｈ
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ｒｏｎ Ｌｅｔｔ．”（Ｖｏｌ．２４， １９８８，
Ｐ．２８）、又はＹ．Ｍｉｙａｊｉｍａ， Ｔ．Ｋｏｍ
ｕｋａｉ， Ｙ．Ｓｕｇａｗａ ａｎｄ Ｙ．Ｋａｔｓ
ｕｙａｍａ，“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｏ
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ｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９０Ｓａｎ Ｆｒａｎｃ
ｉｓｃｏ ”（１９９０，ＰＤ１６）等に記載されてい
るように増幅が確認されていない。
【０００４】このような状況から１．３１μｍで増幅作
用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれており
、その候補の一つとして、Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａ
ｎａｍｏｒｉ， Ｔ．Ｋｉｔａｇａｗａ， Ｓ．Ｔａｋ
ａｈａｓｈｉ， Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒ ａｎｄ Ｇ．Ｈ
．Ｓｉｇｅｌ“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ ＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９１ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ
”（１９９１， ＰＤ２ ）において、ＺｒＦ４ 系
のフッ化物ガラスをホスト材料としてＰｒ３＋をドープ
した光ファイバを用いた光ファイバ増幅器が提案されて
いる。この光ファイバ増幅器は図２に示すＰｒ３＋イオ
ンのエネルギーダイヤグラムからわかるようにＰｒ３＋
イオンの １Ｇ４ → ３Ｈ５ 遷移の誘導放出を利用
したものである。
用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれており
、その候補の一つとして、Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａ
ｎａｍｏｒｉ， Ｔ．Ｋｉｔａｇａｗａ， Ｓ．Ｔａｋ
ａｈａｓｈｉ， Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒ ａｎｄ Ｇ．Ｈ
．Ｓｉｇｅｌ“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ ＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９１ Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ
”（１９９１， ＰＤ２ ）において、ＺｒＦ４ 系
のフッ化物ガラスをホスト材料としてＰｒ３＋をドープ
した光ファイバを用いた光ファイバ増幅器が提案されて
いる。この光ファイバ増幅器は図２に示すＰｒ３＋イオ
ンのエネルギーダイヤグラムからわかるようにＰｒ３＋
イオンの １Ｇ４ → ３Ｈ５ 遷移の誘導放出を利用
したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記光
ファイバ増幅器では １Ｇ４ レベルと ３Ｆ４ レベ
ルとのエネルギー差が約３０００ｃｍ−１と小さい欠点
がある。即ち、ホスト材料であるＺｒＦ４ 系のフッ化
物ガラスのフォノンエネルギーが５００ｃｍ−１である
ため、 １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルにフォノ
ン緩和が起き易く、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラス中で
は １Ｇ４ → ３Ｈ５ の遷移の量子効率が３％とい
う低いものになってしまう。そのため、例えば５ｄＢの
利得を得るために１８０ｍＷ（励起波長１．０２μｍ）
という高い励起光パワーが必要になるという問題があっ
た。
ファイバ増幅器では １Ｇ４ レベルと ３Ｆ４ レベ
ルとのエネルギー差が約３０００ｃｍ−１と小さい欠点
がある。即ち、ホスト材料であるＺｒＦ４ 系のフッ化
物ガラスのフォノンエネルギーが５００ｃｍ−１である
ため、 １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルにフォノ
ン緩和が起き易く、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラス中で
は １Ｇ４ → ３Ｈ５ の遷移の量子効率が３％とい
う低いものになってしまう。そのため、例えば５ｄＢの
利得を得るために１８０ｍＷ（励起波長１．０２μｍ）
という高い励起光パワーが必要になるという問題があっ
た。
【０００６】本発明は前記従来の問題点に鑑み、１．３
μｍ帯で効率良く動作する増幅用光ファイバ及びこれを
用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器を提供すること
を目的とする。
μｍ帯で効率良く動作する増幅用光ファイバ及びこれを
用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項１として、ホスト材料としてフォノ
ンエネルギーが５００ｃｍ−１より小さい材料を用いる
とともに、アクティブイオンとしてＰｒ３＋をドープし
て作製した増幅用光ファイバ、また、請求項２として、
ホスト材料としてＡｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−
Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコゲナイド
ガラスを用いた請求項１記載の増幅用光ファイバ、また
、請求項３として、アクティブイオンとしてＰｒ３＋と
ともにＥｕ３＋をコドープした請求項２記載の増幅用光
ファイバ、また、請求項４として、ホスト材料としてＺ
ｎＦ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又は
ＺｎＦ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −Ｌ
ａＦ３ 系のフッ化物ガラスを用いた請求項１記載の増
幅用光ファイバ、また、請求項５として、アクティブイ
オンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープした請
求項４記載の増幅用光ファイバを提案し、また、請求項
６として、請求項１乃至５いずれか記載の増幅用光ファ
イバと、励起光を発生する励起光源と、信号光及び励起
光を合波して前記増幅用光ファイバに入射する光カプラ
とを備えた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器を提案する
。
成するため、請求項１として、ホスト材料としてフォノ
ンエネルギーが５００ｃｍ−１より小さい材料を用いる
とともに、アクティブイオンとしてＰｒ３＋をドープし
て作製した増幅用光ファイバ、また、請求項２として、
ホスト材料としてＡｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−
Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコゲナイド
ガラスを用いた請求項１記載の増幅用光ファイバ、また
、請求項３として、アクティブイオンとしてＰｒ３＋と
ともにＥｕ３＋をコドープした請求項２記載の増幅用光
ファイバ、また、請求項４として、ホスト材料としてＺ
ｎＦ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又は
ＺｎＦ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −Ｌ
ａＦ３ 系のフッ化物ガラスを用いた請求項１記載の増
幅用光ファイバ、また、請求項５として、アクティブイ
オンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープした請
求項４記載の増幅用光ファイバを提案し、また、請求項
６として、請求項１乃至５いずれか記載の増幅用光ファ
イバと、励起光を発生する励起光源と、信号光及び励起
光を合波して前記増幅用光ファイバに入射する光カプラ
とを備えた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器を提案する
。
【０００８】
【作用】本発明の請求項１によれば、フォノンエネルギ
ーが５００ｃｍ−１より小さい材料をホスト材料に用い
たため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レ
ベルへのフォノン緩和が起き難く、これにより１．３１
μｍにおける増幅効率が改善される。また、請求項２に
よれば、Ａｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ系又は
Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコゲナイドガラスと
いうフォノンエネルギーが３５０ｃｍ−１の材料をホス
ト材料に用いたため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから
３Ｆ４ レベルへのフォノン緩和が起き難く、これに
より１．３１μｍにおける増幅効率が改善される。また
、請求項３によれば、アクティブイオンとしてＰｒ３＋
とともにＥｕ３＋をコドープしたため、Ｐｒ３＋の ３
Ｈ５ レベルから ３Ｈ４ レベルへのフォノン緩和が
加速され、これにより１．３１μｍにおける増幅効率が
より改善される。また、請求項４によれば、ＺｎＦ２
−ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又はＺｎＦ２
−ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ３
系のフッ化物ガラスというフォノンエネルギーが約４０
０ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ３＋
の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォノン
緩和が起き難く、これにより１．３１μｍにおける増幅
効率が改善される。また、請求項５によれば、アクティ
ブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープし
たため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４ レ
ベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３１
μｍにおける増幅効率がより改善される。また、請求項
６によれば、１．３１μｍにおける増幅効率が高い増幅
用光ファイバを用いたため、低い励起光パワーで所要の
利得が得られ、励起光源として半導体レーザのような小
型のものを用いることができる。
ーが５００ｃｍ−１より小さい材料をホスト材料に用い
たため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レ
ベルへのフォノン緩和が起き難く、これにより１．３１
μｍにおける増幅効率が改善される。また、請求項２に
よれば、Ａｓ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ系又は
Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコゲナイドガラスと
いうフォノンエネルギーが３５０ｃｍ−１の材料をホス
ト材料に用いたため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから
３Ｆ４ レベルへのフォノン緩和が起き難く、これに
より１．３１μｍにおける増幅効率が改善される。また
、請求項３によれば、アクティブイオンとしてＰｒ３＋
とともにＥｕ３＋をコドープしたため、Ｐｒ３＋の ３
Ｈ５ レベルから ３Ｈ４ レベルへのフォノン緩和が
加速され、これにより１．３１μｍにおける増幅効率が
より改善される。また、請求項４によれば、ＺｎＦ２
−ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又はＺｎＦ２
−ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ３
系のフッ化物ガラスというフォノンエネルギーが約４０
０ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ３＋
の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォノン
緩和が起き難く、これにより１．３１μｍにおける増幅
効率が改善される。また、請求項５によれば、アクティ
ブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープし
たため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４ レ
ベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３１
μｍにおける増幅効率がより改善される。また、請求項
６によれば、１．３１μｍにおける増幅効率が高い増幅
用光ファイバを用いたため、低い励起光パワーで所要の
利得が得られ、励起光源として半導体レーザのような小
型のものを用いることができる。
【０００９】
【実施例１】増幅用光ファイバのホスト材料としてＡｓ
−Ｓ系のカルコゲナイドガラスを用いた。この際、コア
ガラスの組成はＡｓ４０Ｓ６０（原子％）、クラッドガ
ラスの組成はＡｓ３８Ｓ６２（原子％）とした。なお、
これらのガラスのフォノンエネルギーは３５０ｃｍ−１
である。
−Ｓ系のカルコゲナイドガラスを用いた。この際、コア
ガラスの組成はＡｓ４０Ｓ６０（原子％）、クラッドガ
ラスの組成はＡｓ３８Ｓ６２（原子％）とした。なお、
これらのガラスのフォノンエネルギーは３５０ｃｍ−１
である。
【００１０】また、Ｐｒ３＋の原料試薬としてＰｒＣｌ
３ を用いた。前記Ａｓ４０Ｓ６０のコアガラス中にＰ
ｒＣｌ３ をＰｒ３＋濃度が５００ｐｐｍ （重量濃度
）になるように添加した。
３ を用いた。前記Ａｓ４０Ｓ６０のコアガラス中にＰ
ｒＣｌ３ をＰｒ３＋濃度が５００ｐｐｍ （重量濃度
）になるように添加した。
【００１１】前述したコアガラス及びクラッドガラスを
用いて二重ルツボ法により単一モードファイバを作製し
た。ここで、コア径は４．６μｍ、コア・クラッド間の
屈折率差は０．２％、カットオフ波長は１．０μｍであ
った。
用いて二重ルツボ法により単一モードファイバを作製し
た。ここで、コア径は４．６μｍ、コア・クラッド間の
屈折率差は０．２％、カットオフ波長は１．０μｍであ
った。
【００１２】図１は本発明の増幅用光ファイバを用いた
１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器の一実施例及びその増
幅特性の測定のようすを示すものである。図中、１は励
起光源、２はレンズ、３は光カプラ、４は信号源、５は
増幅用光ファイバ、６はファイバピグテール、７は光ス
ペクトルアナライザである。
１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器の一実施例及びその増
幅特性の測定のようすを示すものである。図中、１は励
起光源、２はレンズ、３は光カプラ、４は信号源、５は
増幅用光ファイバ、６はファイバピグテール、７は光ス
ペクトルアナライザである。
【００１３】励起光源１は、例えばアルゴンレーザで励
起されたチタンサファイヤレーザであり、その発振（励
起）波長は１．０２μｍである。光カプラ３は、例えば
ＷＤＭ型光ファイバカプラであり、その入力側の一方の
ファイバには励起光源１からの励起光がレンズ２を介し
て入射されている。信号源４は、例えば発振波長１．３
１μｍの半導体レーザであり、その出射光、即ち信号光
は光カプラ３の入力側の他方のファイバに入射されてい
る。増幅用光ファイバ５は前記の如くして作製した単一
モードファイバを８ｍの長さに切出し、両端面に無反射
コートを施したもので、その一端は光カプラ３の出力側
のファイバに接続され、また、他端はファイバピグテー
ル６を介して光スペクトルアナライザ７に接続されてい
る。
起されたチタンサファイヤレーザであり、その発振（励
起）波長は１．０２μｍである。光カプラ３は、例えば
ＷＤＭ型光ファイバカプラであり、その入力側の一方の
ファイバには励起光源１からの励起光がレンズ２を介し
て入射されている。信号源４は、例えば発振波長１．３
１μｍの半導体レーザであり、その出射光、即ち信号光
は光カプラ３の入力側の他方のファイバに入射されてい
る。増幅用光ファイバ５は前記の如くして作製した単一
モードファイバを８ｍの長さに切出し、両端面に無反射
コートを施したもので、その一端は光カプラ３の出力側
のファイバに接続され、また、他端はファイバピグテー
ル６を介して光スペクトルアナライザ７に接続されてい
る。
【００１４】なお、前記構成中、励起光源１、レンズ２
、光カプラ３及び増幅用光ファイバ５により１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器が構成される（但し、レンズ２は
励起光源１と光カプラ３とを損失なく結合するためのも
ので、必ずしも必要ではない。）。
、光カプラ３及び増幅用光ファイバ５により１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器が構成される（但し、レンズ２は
励起光源１と光カプラ３とを損失なく結合するためのも
ので、必ずしも必要ではない。）。
【００１５】前記構成により光の増幅特性を測定した結
果、５０ｍＷの励起光パワーで１．３１μｍにおいて５
ｄＢの利得が得られ、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラスを
用いた場合と比較して励起光パワーを３分の１以下に低
減できることが確認された。
果、５０ｍＷの励起光パワーで１．３１μｍにおいて５
ｄＢの利得が得られ、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラスを
用いた場合と比較して励起光パワーを３分の１以下に低
減できることが確認された。
【００１６】また、ホスト材料として、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇ
ｅ−Ｐ−Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコ
ゲナイドガラスを用い、これに５００ｐｐｍ のＰｒ３
＋をドープして作製した増幅用光ファイバを用いた場合
でも、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラスを用いた場合と比
較して励起光パワーを３分の１以下に低減できることが
確認された。
ｅ−Ｐ−Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれかのカルコ
ゲナイドガラスを用い、これに５００ｐｐｍ のＰｒ３
＋をドープして作製した増幅用光ファイバを用いた場合
でも、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラスを用いた場合と比
較して励起光パワーを３分の１以下に低減できることが
確認された。
【００１７】なお、前記説明ではＰｒ３＋の原料試薬と
してＰｒＣｌ３ を用いたが、ＰｒＢｒ３ ，ＰｒＩ３
等のハロゲン化物や硫化物Ｐｒ２ Ｓ３ を用いるこ
ともできる。
してＰｒＣｌ３ を用いたが、ＰｒＢｒ３ ，ＰｒＩ３
等のハロゲン化物や硫化物Ｐｒ２ Ｓ３ を用いるこ
ともできる。
【００１８】
【実施例２】増幅用光ファイバのホスト材料として、実
施例１と同一のＡｓ−Ｓ系のカルコゲナイドガラスを用
いた。また、実施例１と同一のＡｓ４０Ｓ６０のコアガ
ラス中にＰｒ３＋だけでなく、ＥｕＣｌ３ を原料試薬
として１重量％のＥｕ３＋イオンをコドープした。さら
に、実施例１と同様にして単一モードファイバを作製し
た。
施例１と同一のＡｓ−Ｓ系のカルコゲナイドガラスを用
いた。また、実施例１と同一のＡｓ４０Ｓ６０のコアガ
ラス中にＰｒ３＋だけでなく、ＥｕＣｌ３ を原料試薬
として１重量％のＥｕ３＋イオンをコドープした。さら
に、実施例１と同様にして単一モードファイバを作製し
た。
【００１９】このようにして作製した単一モードファイ
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、４０ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ）
で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られ、実施例
１の場合より励起効率が改善したことが確認された。
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、４０ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ）
で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られ、実施例
１の場合より励起効率が改善したことが確認された。
【００２０】これは次のような理由による。即ち、Ｐｒ
３＋とともにＥｕ３＋をコドープすると、図３に示すよ
うにＰｒ３＋の ３Ｈ５ レベルからＥｕ３＋の ７Ｆ
３ レベルにエネルギーの移動が起り、Ｅｕ３＋イオン
内において矢印８で示すようなフォノンの放出による緩
和が起る。カルコゲナイドガラスのようなフォノンエネ
ルギーの小さい材料中にあってはフォノン放出による緩
和が起り難いため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルは０．
１秒近くに達する長いライフタイムを有する。１．３μ
ｍ帯用光ファイバ増幅器の利得は １Ｇ４ レベルに励
起されているイオンの濃度と、 ３Ｈ５ レベルにある
イオンの濃度との差に依存するため、 ３Ｈ５ レベル
から ３Ｈ４ レベルへの緩和が速くなればこの濃度差
が大きくなり、利得も増大することになる。Ｅｕ３＋の
コドープはＰｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへの緩和を早めるために有効であり、１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器の利得を向上させることができる
。
３＋とともにＥｕ３＋をコドープすると、図３に示すよ
うにＰｒ３＋の ３Ｈ５ レベルからＥｕ３＋の ７Ｆ
３ レベルにエネルギーの移動が起り、Ｅｕ３＋イオン
内において矢印８で示すようなフォノンの放出による緩
和が起る。カルコゲナイドガラスのようなフォノンエネ
ルギーの小さい材料中にあってはフォノン放出による緩
和が起り難いため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルは０．
１秒近くに達する長いライフタイムを有する。１．３μ
ｍ帯用光ファイバ増幅器の利得は １Ｇ４ レベルに励
起されているイオンの濃度と、 ３Ｈ５ レベルにある
イオンの濃度との差に依存するため、 ３Ｈ５ レベル
から ３Ｈ４ レベルへの緩和が速くなればこの濃度差
が大きくなり、利得も増大することになる。Ｅｕ３＋の
コドープはＰｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへの緩和を早めるために有効であり、１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器の利得を向上させることができる
。
【００２１】
【実施例３】増幅用光ファイバのホスト材料としてＺｎ
Ｆ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系のフッ
化物ガラスを用いた。この際、コアガラスの組成はＺｎ
Ｆ２ （１９）−ＩｎＦ３ （３０）−ＰｂＦ２ （４
５）−ＬａＦ３ （６）（モル％）、クラッドガラスの
組成はＺｎＦ２ （２１）−ＩｎＦ３（３０）−ＰｂＦ
２ （４３）−ＬａＦ３ （６）（モル％）とした。な
お、これらのガラスのフォノンエネルギーは約４００ｃ
ｍ−１である。
Ｆ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系のフッ
化物ガラスを用いた。この際、コアガラスの組成はＺｎ
Ｆ２ （１９）−ＩｎＦ３ （３０）−ＰｂＦ２ （４
５）−ＬａＦ３ （６）（モル％）、クラッドガラスの
組成はＺｎＦ２ （２１）−ＩｎＦ３（３０）−ＰｂＦ
２ （４３）−ＬａＦ３ （６）（モル％）とした。な
お、これらのガラスのフォノンエネルギーは約４００ｃ
ｍ−１である。
【００２２】また、実施例１と同様にしてコアガラスに
Ｐｒ３＋を濃度が５００ｐｐｍ になるようにドープし
、さらに実施例１と同様にして単一モードファイバを作
製した。ここで、コア径は４μｍ、カットオフ波長は０
．５３μｍであった。
Ｐｒ３＋を濃度が５００ｐｐｍ になるようにドープし
、さらに実施例１と同様にして単一モードファイバを作
製した。ここで、コア径は４μｍ、カットオフ波長は０
．５３μｍであった。
【００２３】このようにして作製した単一モードファイ
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、５０ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ）
で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られることが
確認された。
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、５０ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ）
で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られることが
確認された。
【００２４】また、実施例２と同様にしてＰｒ３＋だけ
でなく、１重量％のＥｕ３＋をコドープして単一モード
ファイバを作製し、これを用いた１．３μｍ帯用光ファ
イバ増幅器の増幅特性を測定した結果、４０ｍＷで５ｄ
Ｂの利得が得られ、Ｐｒ３＋だけをドープした場合より
励起効率が改善したことが確認された。
でなく、１重量％のＥｕ３＋をコドープして単一モード
ファイバを作製し、これを用いた１．３μｍ帯用光ファ
イバ増幅器の増幅特性を測定した結果、４０ｍＷで５ｄ
Ｂの利得が得られ、Ｐｒ３＋だけをドープした場合より
励起効率が改善したことが確認された。
【００２５】また、ホスト材料としてＺｎＦ２ −Ｉｎ
Ｆ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ３ 系のフッ
化物ガラスを用い、これにＰｒ３＋をドープし又はＰｒ
３＋及びＥｕ３＋をコドープして作製した増幅用光ファ
イバを用いた場合でも、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラス
を用いた場合と比較して利得が向上することが確認され
た。
Ｆ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ３ 系のフッ
化物ガラスを用い、これにＰｒ３＋をドープし又はＰｒ
３＋及びＥｕ３＋をコドープして作製した増幅用光ファ
イバを用いた場合でも、ＺｒＦ４ 系のフッ化物ガラス
を用いた場合と比較して利得が向上することが確認され
た。
【００２６】
【実施例４】増幅用光ファイバのホスト材料としてＡｌ
Ｆ３ −ＺｒＦ４ −ＹＦ３ −ＭｇＦ２ −ＣａＦ２
−ＳｒＦ２ −ＢａＦ２ −ＰｂＦ２ −ＮａＦ系の
フッ化物ガラスを用いた。この際、コアガラスの組成は
ＡｌＦ３ （３０．２）−ＺｒＦ４ （１０．２）−Ｙ
Ｆ３ （８．３ ）−ＭｇＦ２ （３．５ ）−ＣａＦ
２ （１８．０） −ＳｒＦ２ （１１．７） −Ｂａ
Ｆ２ （９．３ ）−ＰｂＦ２ （５．０ ）−ＮａＦ
（３．８ ）（モル％）、クラッドガラスの組成はＡｌ
Ｆ３ （３０．２）−ＺｒＦ４ （１０．２）−ＹＦ３
（８．３ ）−ＭｇＦ２ （３．５ ）−ＣａＦ２
（１９．２） −ＳｒＦ２ （１２．４） −ＢａＦ２
（９．９ ）−ＰｂＦ２ （２．５ ）−ＮａＦ（３
．８ ）（モル％）とした。
Ｆ３ −ＺｒＦ４ −ＹＦ３ −ＭｇＦ２ −ＣａＦ２
−ＳｒＦ２ −ＢａＦ２ −ＰｂＦ２ −ＮａＦ系の
フッ化物ガラスを用いた。この際、コアガラスの組成は
ＡｌＦ３ （３０．２）−ＺｒＦ４ （１０．２）−Ｙ
Ｆ３ （８．３ ）−ＭｇＦ２ （３．５ ）−ＣａＦ
２ （１８．０） −ＳｒＦ２ （１１．７） −Ｂａ
Ｆ２ （９．３ ）−ＰｂＦ２ （５．０ ）−ＮａＦ
（３．８ ）（モル％）、クラッドガラスの組成はＡｌ
Ｆ３ （３０．２）−ＺｒＦ４ （１０．２）−ＹＦ３
（８．３ ）−ＭｇＦ２ （３．５ ）−ＣａＦ２
（１９．２） −ＳｒＦ２ （１２．４） −ＢａＦ２
（９．９ ）−ＰｂＦ２ （２．５ ）−ＮａＦ（３
．８ ）（モル％）とした。
【００２７】また、実施例１と同様にしてコアガラスに
Ｐｒ３＋を濃度が５００ｐｐｍ になるようにドープし
、さらに実施例１と同様にして単一モードファイバを作
製した。ここで、コア径は４．２μｍ、カットオフ波長
は１μｍであった。
Ｐｒ３＋を濃度が５００ｐｐｍ になるようにドープし
、さらに実施例１と同様にして単一モードファイバを作
製した。ここで、コア径は４．２μｍ、カットオフ波長
は１μｍであった。
【００２８】このようにして作製した単一モードファイ
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、１００ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ
）で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られること
が確認された。
バを増幅用光ファイバとして、図１と同様な１．３μｍ
帯用光ファイバ増幅器を構成し、光の増幅特性を測定し
た結果、１００ｍＷの励起光パワー（波長１．０２μｍ
）で１．３１μｍにおいて５ｄＢの利得が得られること
が確認された。
【００２９】前記組成のコアガラスの屈折率ｎＤ は１
．４５８ であり、石英ガラスと同じになるため、本光
ファイバと石英系ファイバとを接続した場合、その端面
間における反射による損失を極めて小さくすることがで
き、１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器が構成し易くなる
。
．４５８ であり、石英ガラスと同じになるため、本光
ファイバと石英系ファイバとを接続した場合、その端面
間における反射による損失を極めて小さくすることがで
き、１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器が構成し易くなる
。
【００３０】また、ホスト材料としてＡｌＦ３ −ＹＦ
３ −ＭｇＦ２ −ＣａＦ２ −ＳｒＦ２ −ＢａＦ２
−ＰｂＦ２ 系又はＡｌＦ３ −ＨｆＦ４ −ＹＦ３
−ＭｇＦ２ −ＣａＦ２ −ＳｒＦ２ −ＢａＦ２
−ＰｂＦ２ −ＮａＦ系のフッ化物ガラスを用いて作製
した増幅用光ファイバを用いた場合でも、石英系ファイ
バとの屈折率のマッチングが取れ、増幅用光ファイバと
して有効である。
３ −ＭｇＦ２ −ＣａＦ２ −ＳｒＦ２ −ＢａＦ２
−ＰｂＦ２ 系又はＡｌＦ３ −ＨｆＦ４ −ＹＦ３
−ＭｇＦ２ −ＣａＦ２ −ＳｒＦ２ −ＢａＦ２
−ＰｂＦ２ −ＮａＦ系のフッ化物ガラスを用いて作製
した増幅用光ファイバを用いた場合でも、石英系ファイ
バとの屈折率のマッチングが取れ、増幅用光ファイバと
して有効である。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、フォノンエネルギーが５００ｃｍ−１より小さ
い材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４
レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォノン緩和が起き
難く、これにより１．３１μｍにおける増幅効率を改善
できる。
よれば、フォノンエネルギーが５００ｃｍ−１より小さ
い材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４
レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォノン緩和が起き
難く、これにより１．３１μｍにおける増幅効率を改善
できる。
【００３２】また、本発明の請求項２によれば、Ａｓ−
Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ
系のいずれかのカルコゲナイドガラスというフォノンエ
ネルギーが３５０ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いた
ため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベ
ルへのフォノン緩和が起き難く、これにより１．３１μ
ｍにおける増幅効率を改善できる。
Ｓ系、Ｇｅ−Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ
系のいずれかのカルコゲナイドガラスというフォノンエ
ネルギーが３５０ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いた
ため、Ｐｒ３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベ
ルへのフォノン緩和が起き難く、これにより１．３１μ
ｍにおける増幅効率を改善できる。
【００３３】また、本発明の請求項３によれば、アクテ
ィブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープ
したため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３
１μｍにおける増幅効率をより改善できる。
ィブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープ
したため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３
１μｍにおける増幅効率をより改善できる。
【００３４】また、本発明の請求項４によれば、ＺｎＦ
２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又はＺｎ
Ｆ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ
３ 系のフッ化物ガラスというフォノンエネルギーが約
４００ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ
３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォ
ノン緩和が起き難く、これにより１．３１μｍにおける
増幅効率を改善できる。
２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又はＺｎ
Ｆ２ −ＩｎＦ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ
３ 系のフッ化物ガラスというフォノンエネルギーが約
４００ｃｍ−１の材料をホスト材料に用いたため、Ｐｒ
３＋の １Ｇ４ レベルから ３Ｆ４ レベルへのフォ
ノン緩和が起き難く、これにより１．３１μｍにおける
増幅効率を改善できる。
【００３５】また、本発明の請求項５によれば、アクテ
ィブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープ
したため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３
１μｍにおける増幅効率をより改善できる。
ィブイオンとしてＰｒ３＋とともにＥｕ３＋をコドープ
したため、Ｐｒ３＋の ３Ｈ５ レベルから ３Ｈ４
レベルへのフォノン緩和が加速され、これにより１．３
１μｍにおける増幅効率をより改善できる。
【００３６】また、本発明の請求項６によれば、１．３
１μｍにおける増幅効率が高い増幅用光ファイバを用い
たため、低い励起光パワーで所要の利得が得られ、励起
光源として半導体レーザのような小型のものを用いるこ
とができ、光通信システムでの応用が可能になるという
利点がある。
１μｍにおける増幅効率が高い増幅用光ファイバを用い
たため、低い励起光パワーで所要の利得が得られ、励起
光源として半導体レーザのような小型のものを用いるこ
とができ、光通信システムでの応用が可能になるという
利点がある。
【図１】 本発明の増幅用光ファイバを用いた１．３
μｍ帯用光ファイバ増幅器の一実施例及びその増幅特性
の測定のようすを示す構成図
μｍ帯用光ファイバ増幅器の一実施例及びその増幅特性
の測定のようすを示す構成図
【図２】 Ｐｒ３＋のエネルギーダイヤグラム
【図３
】 Ｐｒ３＋及びＥｕ３＋のエネルギーダイヤグラム
】 Ｐｒ３＋及びＥｕ３＋のエネルギーダイヤグラム
１…励起光源、２…レンズ、３…光カプラ、４…信号源
、５…増幅用光ファイバ、６…ファイバピグテール、７
…光スペクトルアナライザ。
、５…増幅用光ファイバ、６…ファイバピグテール、７
…光スペクトルアナライザ。
Claims (6)
- 【請求項１】 ホスト材料としてフォノンエネルギー
が５００ｃｍ−１より小さい材料を用いるとともに、ア
クティブイオンとしてＰｒ３＋をドープして作製したこ
とを特徴とする増幅用光ファイバ。 - 【請求項２】 ホスト材料としてＡｓ−Ｓ系、Ｇｅ−
Ｓ系、Ｇｅ−Ｐ−Ｓ系又はＡｓ−Ｇｅ−Ｓ系のいずれか
のカルコゲナイドガラスを用いたことを特徴とする請求
項１記載の増幅用光ファイバ。 - 【請求項３】 アクティブイオンとしてＰｒ３＋とと
もにＥｕ３＋をコドープしたことを特徴とする請求項２
記載の増幅用光ファイバ。 - 【請求項４】 ホスト材料としてＺｎＦ２ −ＩｎＦ
３ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ 系又はＺｎＦ２ −Ｉｎ
Ｆ３ −ＰｂＦ２ −ＧａＦ３ −ＬａＦ３ 系のフッ
化物ガラスを用いたことを特徴とする請求項１記載の増
幅用光ファイバ。 - 【請求項５】 アクティブイオンとしてＰｒ３＋とと
もにＥｕ３＋をコドープしたことを特徴とする請求項４
記載の増幅用光ファイバ。 - 【請求項６】 請求項１乃至５いずれか記載の増幅用
光ファイバと、励起光を発生する励起光源と、信号光及
び励起光を合波して前記増幅用光ファイバに入射する光
カプラとを備えたことを特徴とする１．３μｍ帯用光フ
ァイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10268191A JP3277494B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10268191A JP3277494B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333029A true JPH04333029A (ja) | 1992-11-20 |
| JP3277494B2 JP3277494B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=14333981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10268191A Expired - Lifetime JP3277494B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 増幅用光ファイバ及びこれを用いた１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277494B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US5378664A (en) * | 1993-06-24 | 1995-01-03 | At&T Corp. | Optical fiber amplifier and a glass therefor |
| US5764661A (en) * | 1994-11-24 | 1998-06-09 | Hoya Corporation | Laser glasses and laser glass fibers |
| EP0849234A3 (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-30 | Hoya Corporation | Chalcogenide glass optical fibre |
| WO1999014167A1 (fr) * | 1997-09-12 | 1999-03-25 | Hoya Corporation | Verre sulfure et procede de fabrication |
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| WO2007069730A1 (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Central Glass Company, Limited | 可視光発光材料および可視光発光装置 |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP10268191A patent/JP3277494B2/ja not_active Expired - Lifetime
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