JPH0513864A - 光機能性ガラス - Google Patents
光機能性ガラスInfo
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- JPH0513864A JPH0513864A JP3161766A JP16176691A JPH0513864A JP H0513864 A JPH0513864 A JP H0513864A JP 3161766 A JP3161766 A JP 3161766A JP 16176691 A JP16176691 A JP 16176691A JP H0513864 A JPH0513864 A JP H0513864A
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- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長１．３μｍ帯での光増幅を可能にする光
機能性ガラス及びこれを用いたファイバ増幅器等を提供
すること。 【構成】 光ファイバ３０に用いる光機能性ガラスは、
活性物質であるＤｙを添加してある。レーザ光源３２か
らの波長０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの励起光の
存在によってＤｙが励起される。励起されたＤｙは信号
光に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ
5/2 → 6Ｈ13/2等に対応する波長１．３μｍ帯の放射光
を発生する。励起光が所定の強度を超えた場合、信号光
は増幅されることとなる。
機能性ガラス及びこれを用いたファイバ増幅器等を提供
すること。 【構成】 光ファイバ３０に用いる光機能性ガラスは、
活性物質であるＤｙを添加してある。レーザ光源３２か
らの波長０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの励起光の
存在によってＤｙが励起される。励起されたＤｙは信号
光に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ
5/2 → 6Ｈ13/2等に対応する波長１．３μｍ帯の放射光
を発生する。励起光が所定の強度を超えた場合、信号光
は増幅されることとなる。
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、導波路素
子、光能動装置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、
ファイバレーザ及び導波路素子レーザに関する。
等に使用される光機能性ガラス、光ファイバ、導波路素
子、光能動装置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、
ファイバレーザ及び導波路素子レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類元素を添加した光機能性ガラス
は、一般に１．３１０±０．０２５μｍの範囲で行われ
る波長１．３μｍ帯での光通信に使用するファイバ増幅
器、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の光能動装置へ
の応用が考えられている。
は、一般に１．３１０±０．０２５μｍの範囲で行われ
る波長１．３μｍ帯での光通信に使用するファイバ増幅
器、ファイバセンサ、ファイバレーザ等の光能動装置へ
の応用が考えられている。
【０００３】例えば、燐酸塩系の多成分ガラスにネオジ
ムイオン（Ｎｄ3+）を添加した多成分ガラスを準備し、
このガラスから形成した光ファイバのレーザ発振特性に
ついて評価した旨の報告（ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No.2, pp121-122）等がなされている。さらに
最近、波長１．３μｍ付近で光増幅を実現する活性物質
としてプラセオジムイオン（Ｐｒ3+）を添加した光ファ
イバについても報告されている（OFC '90 Post Deadlin
e Papers(PD2-1) ）。
ムイオン（Ｎｄ3+）を添加した多成分ガラスを準備し、
このガラスから形成した光ファイバのレーザ発振特性に
ついて評価した旨の報告（ELECRONICS LETTERS, 1990,
Vol. 26, No.2, pp121-122）等がなされている。さらに
最近、波長１．３μｍ付近で光増幅を実現する活性物質
としてプラセオジムイオン（Ｐｒ3+）を添加した光ファ
イバについても報告されている（OFC '90 Post Deadlin
e Papers(PD2-1) ）。
【０００４】
【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Ｎｄ3+添加の多成分ガラスでは、Ｎｄ3+の波長
１．３２μｍで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存在す
ることとに起因して、波長１．３１μｍ以下の領域内で
利得を得ることができなかった。
示されるＮｄ3+添加の多成分ガラスでは、Ｎｄ3+の波長
１．３２μｍで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存在す
ることとに起因して、波長１．３１μｍ以下の領域内で
利得を得ることができなかった。
【０００５】また、Ｐｒ3+を添加した光ファイバでは、
増幅効率が極めて悪いといった問題や、必要とされる波
長１．０１７μｍ付近の励起光源として半導体レーザ等
の簡易な励起光源を入手できないといった問題があっ
た。
増幅効率が極めて悪いといった問題や、必要とされる波
長１．０１７μｍ付近の励起光源として半導体レーザ等
の簡易な励起光源を入手できないといった問題があっ
た。
【０００６】そこで、本発明は簡易な励起光源を用いて
発生可能な波長１．０μｍ以下の励起光により、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。
発生可能な波長１．０μｍ以下の励起光により、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。
【０００７】また、本発明は、上記光機能性ガラスを用
いた光ファイバ及び導波路素子を提供することを目的と
する。
いた光ファイバ及び導波路素子を提供することを目的と
する。
【０００８】また、本発明は、上記光ファイバ及び導波
路素子を備える光能動装置を提供することを目的とす
る。
路素子を備える光能動装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】また、本発明は、上記光ファイバを用いた
ファイバ増幅器及びファイバレーザを提供することを目
的とする。
ファイバ増幅器及びファイバレーザを提供することを目
的とする。
【００１０】また、本発明は、上記導波路素子を用いた
導波路素子増幅器及び導波路素子レーザを提供すること
を目的とする。
導波路素子増幅器及び導波路素子レーザを提供すること
を目的とする。
【００１１】
【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、波長１．０
μｍ以下の励起光によって波長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
ラスを見出した。
記課題の解決のため鋭意研究を重ねた結果、波長１．０
μｍ以下の励起光によって波長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
ラスを見出した。
【００１２】本発明に係る光機能性ガラスでは、ディス
プロシウムイオン（Ｄｙ3+）を活性物質としてホストガ
ラス（マトリックスガラス）に添加することとしてい
る。ホストガラスとしては、弗燐酸塩ガラス、燐酸塩ガ
ラス、ケイ酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、弗化物
ガラス、石英ガラス等の使用が可能である。
プロシウムイオン（Ｄｙ3+）を活性物質としてホストガ
ラス（マトリックスガラス）に添加することとしてい
る。ホストガラスとしては、弗燐酸塩ガラス、燐酸塩ガ
ラス、ケイ酸塩ガラス、カルコゲナイドガラス、弗化物
ガラス、石英ガラス等の使用が可能である。
【００１３】上記の光機能性ガラスによれば、Ｄｙ3+を
ホストガラスに添加したことにより、波長１．０μｍ以
下の励起光を用いてＤｙ3+を励起できることと、この結
果波長１．３μｍ帯での発光・光増幅等に適したガラス
を得ることができることとが後述のように判明した。
ホストガラスに添加したことにより、波長１．０μｍ以
下の励起光を用いてＤｙ3+を励起できることと、この結
果波長１．３μｍ帯での発光・光増幅等に適したガラス
を得ることができることとが後述のように判明した。
【００１４】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。
【００１５】図１はこの仮説を説明するためのエネルギ
ー準位図である。第１の仮説による誘導放出過程につい
て説明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能
性ガラスに導入された波長約０．４８μｍの励起光は、
Ｄｙ3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 4Ｆ9/2 への電
子遷移を発生させる。この結果、準位 4Ｆ9/2 と準位6
Ｆ3/2 との間に反転分布が形成され、遷移 4Ｆ9/2 → 6
Ｆ3/2 に対応する波長１．３μｍ帯の輻射が可能にな
る。この状態のＤｙ3+は、波長１．３μｍ帯光の存在に
よって誘導放出光を発生し、この帯域での光増幅等を可
能にする。
ー準位図である。第１の仮説による誘導放出過程につい
て説明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能
性ガラスに導入された波長約０．４８μｍの励起光は、
Ｄｙ3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 4Ｆ9/2 への電
子遷移を発生させる。この結果、準位 4Ｆ9/2 と準位6
Ｆ3/2 との間に反転分布が形成され、遷移 4Ｆ9/2 → 6
Ｆ3/2 に対応する波長１．３μｍ帯の輻射が可能にな
る。この状態のＤｙ3+は、波長１．３μｍ帯光の存在に
よって誘導放出光を発生し、この帯域での光増幅等を可
能にする。
【００１６】第２の仮説による誘導放出過程について説
明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能性ガ
ラスに導入された波長約０．９８μｍの励起光は、Ｄｙ
3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 6Ｈ5/2 への電子遷
移を発生させる。この結果、準位 6Ｈ5/2 と準位 6Ｈ
13/2との間に反転分布が形成され、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ
13/2に対応する波長１．３μｍ帯の輻射が可能になる。
この状態のＤｙ3+は、波長１．３μｍ帯光の存在によっ
て誘導放出光を発生し、この帯域での光増幅等を可能に
する。
明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能性ガ
ラスに導入された波長約０．９８μｍの励起光は、Ｄｙ
3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 6Ｈ5/2 への電子遷
移を発生させる。この結果、準位 6Ｈ5/2 と準位 6Ｈ
13/2との間に反転分布が形成され、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ
13/2に対応する波長１．３μｍ帯の輻射が可能になる。
この状態のＤｙ3+は、波長１．３μｍ帯光の存在によっ
て誘導放出光を発生し、この帯域での光増幅等を可能に
する。
【００１７】第３の仮説による誘導放出過程について説
明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能性ガ
ラスに導入された波長約０．９８μｍの励起光は、Ｄｙ
3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 6Ｈ5/2 への電子遷
移を発生させる。このように励起された電子は、格子緩
和等によって 6Ｆ11/2に遷移することとなる。この結
果、準位 6Ｆ11/2と準位 6Ｈ15/2との間に反転分布が形
成され、遷移 6Ｆ11/2→6Ｈ15/2に対応する波長１．３
μｍ帯の輻射が可能になる。この状態のＤｙ3+は、波長
１．３μｍ帯光の存在によって誘導放出光を発生し、こ
の帯域での光増幅等を可能にする。
明すると、活性物質としてＤｙ3+を添加した光機能性ガ
ラスに導入された波長約０．９８μｍの励起光は、Ｄｙ
3+を励起して準位 6Ｈ15/2から準位 6Ｈ5/2 への電子遷
移を発生させる。このように励起された電子は、格子緩
和等によって 6Ｆ11/2に遷移することとなる。この結
果、準位 6Ｆ11/2と準位 6Ｈ15/2との間に反転分布が形
成され、遷移 6Ｆ11/2→6Ｈ15/2に対応する波長１．３
μｍ帯の輻射が可能になる。この状態のＤｙ3+は、波長
１．３μｍ帯光の存在によって誘導放出光を発生し、こ
の帯域での光増幅等を可能にする。
【００１８】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、ガラス中にＤｙ3+を活性物質として添加すること
により、波長１．０μｍ以下の励起光源を用いてＤｙ3+
の波長１．３μｍ帯での発光・光増幅を可能にする有望
なガラスが得られた。
不明である。いずれにせよ、本発明者の実験・検討によ
れば、ガラス中にＤｙ3+を活性物質として添加すること
により、波長１．０μｍ以下の励起光源を用いてＤｙ3+
の波長１．３μｍ帯での発光・光増幅を可能にする有望
なガラスが得られた。
【００１９】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、例えばこのガラスから形成した平面導
波路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光
機能性ガラスからなるコア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く、また
波長１．３μｍ帯の光能動装置を得る上でも望ましい。
即ち、上記のような光機能性ガラスは、これをコアとし
た光ファイバを作製することにより、ファイバレーザ、
ファイバ増幅器、ファイバ検出器等の光能動装置への応
用が可能になる。
として用いられ、例えばこのガラスから形成した平面導
波路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光
機能性ガラスからなるコア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く、また
波長１．３μｍ帯の光能動装置を得る上でも望ましい。
即ち、上記のような光機能性ガラスは、これをコアとし
た光ファイバを作製することにより、ファイバレーザ、
ファイバ増幅器、ファイバ検出器等の光能動装置への応
用が可能になる。
【００２０】上記光ファイバの具体的製法としては、２
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。さ
らに、石英系ガラスを活性物質であるＤｙ3+のホストガ
ラスとする場合、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法等の
製法を利用することができる。
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。さ
らに、石英系ガラスを活性物質であるＤｙ3+のホストガ
ラスとする場合、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法等の
製法を利用することができる。
【００２１】上記光ファイバの具体的構造としては、シ
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を５μｍ以下、比屈折率差を１％以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を８μｍ程度、比屈折率差を
０．３％程度とすることも可能である。
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を５μｍ以下、比屈折率差を１％以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を８μｍ程度、比屈折率差を
０．３％程度とすることも可能である。
【００２２】本発明の光能動装置は、上記光ファイバ
と、活性物質のＤｙ3+を励起するため波長１．０μｍ以
下の励起光を発生するレーザ等の励起光源と、励起光を
励起光源から光ファイバ内に入射させるカプラ等の励起
光結合手段とを備える。
と、活性物質のＤｙ3+を励起するため波長１．０μｍ以
下の励起光を発生するレーザ等の励起光源と、励起光を
励起光源から光ファイバ内に入射させるカプラ等の励起
光結合手段とを備える。
【００２３】上記の光能動装置によれば、励起光結合手
段により光ファイバ内に導入された波長１．０μｍ以下
の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起された
Ｄｙ3+の一部又は多くは、光ファイバ内に存在する波長
１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 →
6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2又は遷移 6Ｆ11/2→
6Ｈ15/2に対応する放射光を発生し、この帯域での光増
幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸機能の発
揮を可能にする。
段により光ファイバ内に導入された波長１．０μｍ以下
の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起された
Ｄｙ3+の一部又は多くは、光ファイバ内に存在する波長
１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 →
6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2又は遷移 6Ｆ11/2→
6Ｈ15/2に対応する放射光を発生し、この帯域での光増
幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸機能の発
揮を可能にする。
【００２４】本発明のファイバ増幅器は、上記光能動装
置と、波長１．３μｍ帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。
置と、波長１．３μｍ帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。
【００２５】上記のファイバ増幅器によれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長１．０μｍ以
下の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起され
たＤｙ3+の一部又は多くは、これと同時に信号光結合手
段によって光ファイバ内に導入された波長１．３μｍ帯
の信号光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。
合手段によりファイバ内に導入された波長１．０μｍ以
下の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起され
たＤｙ3+の一部又は多くは、これと同時に信号光結合手
段によって光ファイバ内に導入された波長１．３μｍ帯
の信号光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。
【００２６】本発明のファイバレーザは、上記光能動装
置と、上記光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。
置と、上記光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。
【００２７】上記のファイバレーザによれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長１．０μｍ以
下の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起され
たＤｙ3+の一部又は多くは、これと同時に光ファイバ内
に導入された波長１．３μｍ帯の自然放出光等に誘導さ
れて、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯でのレーザ発
振が可能になる。
合手段によりファイバ内に導入された波長１．０μｍ以
下の励起光によってＤｙ3+が励起される。この励起され
たＤｙ3+の一部又は多くは、これと同時に光ファイバ内
に導入された波長１．３μｍ帯の自然放出光等に誘導さ
れて、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯でのレーザ発
振が可能になる。
【００２８】上記光ファイバを導波路素子に置き換えれ
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
する。
【００３０】まず、組成５３．５ＺｒＦ4 −２０ＢａＦ
2 −３．５ＬａＦ3 −３．０ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ（ｍ
ｏｌ％）に対応する弗化物ガラスの原料を準備し、これ
らと共に活性物質となるＤｙＦ3 を所定量混合した。混
合された原料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融
され、その後急冷によってガラス化された。この場合、
Ｄｙ3+の濃度は１０００ｐｐｍとした。
2 −３．５ＬａＦ3 −３．０ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ（ｍ
ｏｌ％）に対応する弗化物ガラスの原料を準備し、これ
らと共に活性物質となるＤｙＦ3 を所定量混合した。混
合された原料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融
され、その後急冷によってガラス化された。この場合、
Ｄｙ3+の濃度は１０００ｐｐｍとした。
【００３１】この光機能性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、
上記の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガラス
ロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも屈折
率が低くなる組成でＤｙ3+を含まないクラッド用のガラ
スパイプを準備する。その後、これらガラスロッドとガ
ラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイバに線
引きする。この結果、コア直径が５μｍでその外径が１
２５μｍのシングルモードファイバが得られた。このシ
ングルモードファイバは、測定のため長さ８ｍの光ファ
イバ試料に切り出された。
るため、下記のようにしてファイバを作製した。まず、
上記の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガラス
ロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも屈折
率が低くなる組成でＤｙ3+を含まないクラッド用のガラ
スパイプを準備する。その後、これらガラスロッドとガ
ラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイバに線
引きする。この結果、コア直径が５μｍでその外径が１
２５μｍのシングルモードファイバが得られた。このシ
ングルモードファイバは、測定のため長さ８ｍの光ファ
イバ試料に切り出された。
【００３２】図２はこうして得られた光ファイバ３０を
拡大して示した図である。光ファイバ３０は、活性物質
であるＤｙ3+を添加したコア３０ａと、コアよりも相対
的に屈折率が低くＤｙ3+を添加していないクラッド３０
ｂとを備える。
拡大して示した図である。光ファイバ３０は、活性物質
であるＤｙ3+を添加したコア３０ａと、コアよりも相対
的に屈折率が低くＤｙ3+を添加していないクラッド３０
ｂとを備える。
【００３３】図３は、光ファイバ３０を用いた波長１．
３μｍ帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図に示す
ように、ファイバ増幅器は波長１．３μｍ帯の信号光を
増幅する希土類元素を含んだ光ファイバ３０と、波長
０．４８μｍ、波長０．９８μｍ等の励起光を発生する
レーザ光源３２と、この励起光を励起光源３２から光フ
ァイバ３０内に入射させる励起光結合手段たるカプラ３
３とを備える。また、このカプラ３３は信号光を光ファ
イバ３０内に導く信号光結合手段としても機能する。光
ファイバ３８、３９の融着延伸により形成したカプラ３
３の一方の入力用ファイバ３８ａには、波長１．３μｍ
帯の信号光源３１が接続される。他方の入力用ファイバ
３９ａには、上述のレーザ光源３２が接続される。ま
た、カプラ３３の一方の出力用ファイバ３９ｂは、戻り
光を防止するためにマッチングオイル３７漬浸される。
カプラ３３の他方の出力用ファイバ３９ａは、コネクタ
等を介して光ファイバ３０に結合され、信号光及び励起
光を光ファイバ３０内に導く。光ファイバ３０からの出
力光は、励起光をカットするフィルタ３６を介して光ス
ペクトラムアナライザ３５に導かれる。光スペクトラム
アナライザ３５は、増幅された信号光の強度、波長等を
測定する。
３μｍ帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図に示す
ように、ファイバ増幅器は波長１．３μｍ帯の信号光を
増幅する希土類元素を含んだ光ファイバ３０と、波長
０．４８μｍ、波長０．９８μｍ等の励起光を発生する
レーザ光源３２と、この励起光を励起光源３２から光フ
ァイバ３０内に入射させる励起光結合手段たるカプラ３
３とを備える。また、このカプラ３３は信号光を光ファ
イバ３０内に導く信号光結合手段としても機能する。光
ファイバ３８、３９の融着延伸により形成したカプラ３
３の一方の入力用ファイバ３８ａには、波長１．３μｍ
帯の信号光源３１が接続される。他方の入力用ファイバ
３９ａには、上述のレーザ光源３２が接続される。ま
た、カプラ３３の一方の出力用ファイバ３９ｂは、戻り
光を防止するためにマッチングオイル３７漬浸される。
カプラ３３の他方の出力用ファイバ３９ａは、コネクタ
等を介して光ファイバ３０に結合され、信号光及び励起
光を光ファイバ３０内に導く。光ファイバ３０からの出
力光は、励起光をカットするフィルタ３６を介して光ス
ペクトラムアナライザ３５に導かれる。光スペクトラム
アナライザ３５は、増幅された信号光の強度、波長等を
測定する。
【００３４】図３のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源３１からの波長１．３μｍ帯の信
号光は、カプラ３３をへて光ファイバ３０内に入射す
る。同時に、レーザ光源３２からの励起光もカプラ３３
をへて光ファイバ３０内に入射する。この励起光は活性
物質であるＤｙ3+の電子を準位 4Ｆ9/2 及び 6Ｈ5/2 に
励起する。励起されたＤｙ3+は、信号光に誘導されて遷
移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2、又は
遷移 6Ｆ11/2→ 6Ｈ15/2に対応する波長１．３μｍ帯の
放射光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信
号光は増幅されることとなる。
に説明する。信号光源３１からの波長１．３μｍ帯の信
号光は、カプラ３３をへて光ファイバ３０内に入射す
る。同時に、レーザ光源３２からの励起光もカプラ３３
をへて光ファイバ３０内に入射する。この励起光は活性
物質であるＤｙ3+の電子を準位 4Ｆ9/2 及び 6Ｈ5/2 に
励起する。励起されたＤｙ3+は、信号光に誘導されて遷
移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2、又は
遷移 6Ｆ11/2→ 6Ｈ15/2に対応する波長１．３μｍ帯の
放射光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信
号光は増幅されることとなる。
【００３５】図３のファイバ増幅器で得られた測定結果
について説明する。
について説明する。
【００３６】（例１）光ファイバ３０として、比屈折率
差が約１．０％で、コア３０ａの直径が５μｍのシング
ルモードファイバを準備した。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、波長を０．４８μｍとし、励起
光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３１として
は、レーザダイオオード（ＬＤ）を用い、波長を１．３
０μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波長１．
３０μｍの信号光に対する利得は６．５ｄＢで、その効
率は０．０６５ｄＢｍ／ｍＷであった。
差が約１．０％で、コア３０ａの直径が５μｍのシング
ルモードファイバを準備した。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、波長を０．４８μｍとし、励起
光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３１として
は、レーザダイオオード（ＬＤ）を用い、波長を１．３
０μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波長１．
３０μｍの信号光に対する利得は６．５ｄＢで、その効
率は０．０６５ｄＢｍ／ｍＷであった。
【００３７】（例２）光ファイバ３０として、例１と同
様のものを準備した。レーザ光源３２としては、ＬＤを
用い、波長を０．９８μｍとし、励起光入力を１００ｍ
Ｗとした。また、信号光源３１としては、ＬＤを用い、
波長を１．３０μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとし
た。波長１．３０μｍの信号光に対する利得は６．７ｄ
Ｂで、その効率は０．０６７ｄＢｍ／ｍＷであった。
様のものを準備した。レーザ光源３２としては、ＬＤを
用い、波長を０．９８μｍとし、励起光入力を１００ｍ
Ｗとした。また、信号光源３１としては、ＬＤを用い、
波長を１．３０μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとし
た。波長１．３０μｍの信号光に対する利得は６．７ｄ
Ｂで、その効率は０．０６７ｄＢｍ／ｍＷであった。
【００３８】以上の具体的作製例から明らかなように、
Ｄｙ3+を添加したシングルモードファイバでは、ＬＤ等
の簡易な光源によって十分な光増幅利得が得られること
がわかる。
Ｄｙ3+を添加したシングルモードファイバでは、ＬＤ等
の簡易な光源によって十分な光増幅利得が得られること
がわかる。
【００３９】図４は、導波路素子増幅器の実施例を示し
た図である。基板１２０上に２またに分岐する平面導波
路１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを形成する。平面導波
路１３０ａの領域には活性物質であるＤｙ3+が添加され
ている。平面導波路１３０ａの他端には、グレーティン
グからなるフィルタ１３６を形成してある。平面導波路
１３０ｂには、波長１．３μｍ帯の信号光を入射させ
る。また、平面導波路１３０ｃには、波長０．４８μｍ
又は波長０．９８μｍの励起光を入射させる。そのレー
ザ光源としては、図３のものと同様のものを用いる。
た図である。基板１２０上に２またに分岐する平面導波
路１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを形成する。平面導波
路１３０ａの領域には活性物質であるＤｙ3+が添加され
ている。平面導波路１３０ａの他端には、グレーティン
グからなるフィルタ１３６を形成してある。平面導波路
１３０ｂには、波長１．３μｍ帯の信号光を入射させ
る。また、平面導波路１３０ｃには、波長０．４８μｍ
又は波長０．９８μｍの励起光を入射させる。そのレー
ザ光源としては、図３のものと同様のものを用いる。
【００４０】図４の導波路素子増幅器１００の動作につ
いて簡単に説明する。波長１．３μｍ帯の信号光は平面
導波路１３０ｂをへて平面導波路１３０ａ内に入射す
る。一方、ＬＤ等の励起光源からの波長０．４８μｍ又
は波長０．９８μｍの励起光も平面導波路１３０ｃをへ
て平面導波路１３０ａ内に入射する。励起光は、活性物
質であるＤｙ3+を励起する。励起されたＤｙ3+は、信号
光に誘導されて遷移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2
→ 6Ｈ13/2、又は遷移 6Ｆ11/2→ 6Ｈ15/2に対応する波
長１．３μｍ帯の放射光を発生する。励起光が所定の強
度を超えると、信号光は増幅されることとなる。
いて簡単に説明する。波長１．３μｍ帯の信号光は平面
導波路１３０ｂをへて平面導波路１３０ａ内に入射す
る。一方、ＬＤ等の励起光源からの波長０．４８μｍ又
は波長０．９８μｍの励起光も平面導波路１３０ｃをへ
て平面導波路１３０ａ内に入射する。励起光は、活性物
質であるＤｙ3+を励起する。励起されたＤｙ3+は、信号
光に誘導されて遷移 4Ｆ9/2 → 6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2
→ 6Ｈ13/2、又は遷移 6Ｆ11/2→ 6Ｈ15/2に対応する波
長１．３μｍ帯の放射光を発生する。励起光が所定の強
度を超えると、信号光は増幅されることとなる。
【００４１】第５図は、ファイバレーザの実施例を示し
た図である。このファイバレーザは、光ファイバ３０
と、ＬＤ等からなるレーザ光源３２と、レンズからなる
励起光結合装置４３とを備える。レーザ光源３２は波長
０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの励起光を発生す
る。励起光結合装置４３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。この場合、光ファイバ
３０の入出力端を適当な鏡面に仕上げ、これから共振器
構造を形成している。なお、共振器構造を誘電体ミラー
等を使用する通常のタイプのものとしてもよい。また、
リング共振器構造としたファイバレーザとしてもよい。
た図である。このファイバレーザは、光ファイバ３０
と、ＬＤ等からなるレーザ光源３２と、レンズからなる
励起光結合装置４３とを備える。レーザ光源３２は波長
０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの励起光を発生す
る。励起光結合装置４３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。この場合、光ファイバ
３０の入出力端を適当な鏡面に仕上げ、これから共振器
構造を形成している。なお、共振器構造を誘電体ミラー
等を使用する通常のタイプのものとしてもよい。また、
リング共振器構造としたファイバレーザとしてもよい。
【００４２】上記のファイバレーザにおいて、レーザ光
源３２からの波長０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの
励起光は、励起光結合装置４３によって光ファイバ３０
内に導入される。この励起光は、光ファイバ３０内のＤ
ｙ3+を励起する。励起されたＤｙ3+は、波長１．３μｍ
帯の自然放射光に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 →
6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2、又は遷移 6Ｆ11/2
→ 6Ｈ15/2に対応する波長１．３μｍ帯の放射光を発生
する。励起光の出力が所定値を超えると波長１．３μｍ
帯でレーザ発振が生じることとなる。
源３２からの波長０．４８μｍ又は波長０．９８μｍの
励起光は、励起光結合装置４３によって光ファイバ３０
内に導入される。この励起光は、光ファイバ３０内のＤ
ｙ3+を励起する。励起されたＤｙ3+は、波長１．３μｍ
帯の自然放射光に誘導されて、遷移 4Ｆ9/2 →
6Ｆ3/2 、遷移 6Ｈ5/2 → 6Ｈ13/2、又は遷移 6Ｆ11/2
→ 6Ｈ15/2に対応する波長１．３μｍ帯の放射光を発生
する。励起光の出力が所定値を超えると波長１．３μｍ
帯でレーザ発振が生じることとなる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光機
能性ガラスによれば、活性物質であるＤｙを波長１．０
μｍ以下の励起光で励起し、波長１．３μｍ帯での発光
・光増幅が可能にすることができ、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、光ファイ
バ等に形成することにより、光増幅装置、レーザ等の光
能動装置に応用できる。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。
能性ガラスによれば、活性物質であるＤｙを波長１．０
μｍ以下の励起光で励起し、波長１．３μｍ帯での発光
・光増幅が可能にすることができ、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、光ファイ
バ等に形成することにより、光増幅装置、レーザ等の光
能動装置に応用できる。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。
【図１】Ｄｙのエネルギー準位図を示した図である。
【図２】光ファイバの実施例を示した図である。
【図３】ファイバ増幅器の実施例を示した図である。
【図４】導波路素子増幅器の実施例を示した図である。
【図５】ファイバレーザの実施例を示した図である。
３０…光ファイバ
３０ａ…光ファイバのコア
３２…励起光源
３３…励起光結合手段及び信号光結合手段であるカプラ
４３…励起光結合手段であるレンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｈ 7036−2Ｋ
Ｇ０２Ｆ 1/35 ５０１ 7246−2Ｋ
Ｈ０１Ｓ 3/07 7630−4Ｍ
(72)発明者 中里 浩二
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
(72)発明者 金森 弘雄
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
(72)発明者 渡辺 稔
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
(72)発明者 宮島 義昭
東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日
本電信電話株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 ホストガラスにＤｙを活性物質として添
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
るコアを備えた光ファイバ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光ファイバと、Ｄｙを
励起するため波長１．０μｍ以下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
内に入射させる励起光結合手段と、を備える光能動装
置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の光能動装置と、波長
１．３μｍ帯の信号光を前記光ファイバ内に導く信号光
結合手段とを備えるファイバ増幅器。 - 【請求項５】 請求項３に記載の光能動装置と、前記光
ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はその近傍の光を
該光ファイバにフィードバックする共振器構造とを備え
るファイバレーザ。 - 【請求項６】 請求項１に記載の光機能性ガラスからな
る平面導波路を備えた導波路素子。 - 【請求項７】 請求項６に記載の導波路素子と、Ｄｙを
励起するため波長１．０μｍ以下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導波路素子
内に入射させる励起光結合手段と、を備える光能動装
置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の光能動装置と、波長
１．３μｍ帯の信号光を前記光導波路素子内に導く信号
光結合手段とを備える導波路素子増幅器。 - 【請求項９】 請求項７に記載の光能動装置と、前記導
波路素子内からの波長１．３μｍ帯又はその近傍の光を
該導波路素子にフィードバックする共振器構造とを備え
る導波路素子レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3161766A JP3001675B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ファイバ増幅器及び導波路素子増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3161766A JP3001675B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ファイバ増幅器及び導波路素子増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513864A true JPH0513864A (ja) | 1993-01-22 |
| JP3001675B2 JP3001675B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=15741494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3161766A Expired - Fee Related JP3001675B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ファイバ増幅器及び導波路素子増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001675B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05310440A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ファイバ、光増幅器、光伝送システム及び固体レーザ |
| 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 |
| GB2290150A (en) * | 1994-04-22 | 1995-12-13 | Univ Southampton | Doped optical waveguide amplifier |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3161766A patent/JP3001675B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05310440A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ファイバ、光増幅器、光伝送システム及び固体レーザ |
| 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 |
| GB2290150A (en) * | 1994-04-22 | 1995-12-13 | Univ Southampton | Doped optical waveguide amplifier |
| GB2290150B (en) * | 1994-04-22 | 1998-08-26 | Univ Southampton | Doped optical waveguide amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3001675B2 (ja) | 2000-01-24 |
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