JPH0558675A - 光機能性ガラス - Google Patents
光機能性ガラスInfo
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- JPH0558675A JPH0558675A JP3218995A JP21899591A JPH0558675A JP H0558675 A JPH0558675 A JP H0558675A JP 3218995 A JP3218995 A JP 3218995A JP 21899591 A JP21899591 A JP 21899591A JP H0558675 A JPH0558675 A JP H0558675A
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- wavelength
- light
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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Ｓｍを添加してある。レーザ光源３２か
らの波長０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の励起光の
存在によってＳｍが励起される。励起されたＳｍは信号
光に誘導されて、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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Ｓｍを添加してある。レーザ光源３２か
らの波長０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の励起光の
存在によってＳｍが励起される。励起されたＳｍは信号
光に誘導されて、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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
としてプラセオジウムイオン（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 Deadl
inePapers(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
としてプラセオジウムイオン（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 Deadl
inePapers(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１．３μｍ帯の領域内で利得
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１．３μｍ帯の領域内で利得
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０．５μｍ又はその近傍の励起光によ
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０．５μｍ又はその近傍の励起光によ
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０．５
μｍ又はその近傍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０．５
μｍ又はその近傍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、サマリ
ウムイオン（Ｓｍ3+）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。
ウムイオン（Ｓｍ3+）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、Ｓｍ3+を
ホストガラスに添加したことにより、波長０．５μｍ又
はその近傍の励起光を用いてＳｍ3+を励起できること
と、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０．５μｍ又
はその近傍の励起光を用いてＳｍ3+を励起できること
と、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。活性物質としてＳｍ3+を添加した光機
能性ガラスに導入された波長０．４９μｍ、波長０．５
０μｍ、波長０．５３μｍ等の励起光は、Ｓｍ3+を励起
して準位 6Ｈ5/2 から準位 4Ｇ7/2 、 4Ｇ3/2 及び 4Ｇ
5/2 への電子遷移を発生させる。この場合、準位 4Ｇ
7/2 及び 4Ｇ3/2 に励起された電子の多くは、格子緩和
等によって準位 4Ｇ5/2 に遷移することとなる。この結
果、準位 4Ｇ5/2 と準位 6Ｆ11/2との間に反転分布が形
成され、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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Ｓｍ3+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ものと考えられる。
ー準位図である。活性物質としてＳｍ3+を添加した光機
能性ガラスに導入された波長０．４９μｍ、波長０．５
０μｍ、波長０．５３μｍ等の励起光は、Ｓｍ3+を励起
して準位 6Ｈ5/2 から準位 4Ｇ7/2 、 4Ｇ3/2 及び 4Ｇ
5/2 への電子遷移を発生させる。この場合、準位 4Ｇ
7/2 及び 4Ｇ3/2 に励起された電子の多くは、格子緩和
等によって準位 4Ｇ5/2 に遷移することとなる。この結
果、準位 4Ｇ5/2 と準位 6Ｆ11/2との間に反転分布が形
成され、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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Ｓｍ3+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ものと考えられる。
【００１６】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Ｓｍ3+を活性物質として添加すること
により、波長０．５μｍ又はその近傍の励起光源を用い
てＳｍ3+による波長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Ｓｍ3+を活性物質として添加すること
により、波長０．５μｍ又はその近傍の励起光源を用い
てＳｍ3+による波長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。
【００１７】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。
すなわち、上記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各種光能動装
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。
すなわち、上記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各種光能動装
置への応用が可能になる。
【００１８】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Ｓｍ3+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Ｓｍ3+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。
【００１９】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。
【００２０】本発明の光能動装置は、上記光ファイバ
と、活性物質のＳｍ3+を励起するために波長０．５μｍ
又はその近傍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Ｓｍ3+を励起するために波長０．５μｍ
又はその近傍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。
【００２１】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０．５μｍ又は
その近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この励
起されたＳｍ3+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 4
Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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０．５μｍ又は
その近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この励
起されたＳｍ3+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 4
Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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。
【００２２】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。
【００２３】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０．５μｍ又
はその近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この
励起されたＳｍ3+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。
合手段によりファイバ内に導入された波長０．５μｍ又
はその近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この
励起されたＳｍ3+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。
【００２４】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。
【００２５】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０．５μｍ又
はその近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この
励起されたＳｍ3+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帯の信号光等に誘
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０．５μｍ又
はその近傍の励起光によってＳｍ3+が励起される。この
励起されたＳｍ3+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帯の信号光等に誘
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。
【００２６】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。
【００２７】
【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。
【００２８】まず、組成５３．５ＺｒＦ4 −２０ＢａＦ
2 −３．５ＬａＦ3 −３．０ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ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
物質であるＳｍＦ3 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
の急令によってガラスされた。なお、ＳｍＦ3 の混合量
は、得られた光機能性ガラス中のＳｍ3+の濃度が１００
０ｐｐｍとなるように調節してある。
2 −３．５ＬａＦ3 −３．０ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ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
物質であるＳｍＦ3 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
の急令によってガラスされた。なお、ＳｍＦ3 の混合量
は、得られた光機能性ガラス中のＳｍ3+の濃度が１００
０ｐｐｍとなるように調節してある。
【００２９】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Ｓｍ3+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
１２５μｍで、比屈折率差が約１．０％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Ｓｍ3+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
１２５μｍで、比屈折率差が約１．０％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。
【００３０】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Ｓｍ3+を添加したコア３０ａと、コアよりも相対
的に屈折率が低くＳｍ3+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Ｓｍ3+を添加したコア３０ａと、コアよりも相対
的に屈折率が低くＳｍ3+を添加していないクラッド３０
ｂとを備える。
【００３１】図３は、図２の光ファイバ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、
０．５μｍ帯の励起光を発生するレーザ光源３２と、こ
の励起光をレーザ光源３２から光ファイバ３０内に入射
させる励起光結合手段たるカプラ３３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。２本の光ファイバ３
８、３９の融着延伸により形成したカプラ３３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。
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、
０．５μｍ帯の励起光を発生するレーザ光源３２と、こ
の励起光をレーザ光源３２から光ファイバ３０内に入射
させる励起光結合手段たるカプラ３３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。２本の光ファイバ３
８、３９の融着延伸により形成したカプラ３３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。
【００３２】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Ｓｍ3+の電子を準位 4Ｇ7/2 、 4Ｇ3/2 及び
4Ｇ5/2 に励起する。その後、準位 4Ｇ7/2 及び 4Ｇ
3/2 の励起電子の多くも緩和されて準位 4Ｇ5/2 に遷移
する。この状態のＳｍ3+は、信号光に誘導されて遷移 4
Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2に対応する波長１．３μｍ帯の放射光
を発生する。したがって、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Ｓｍ3+の電子を準位 4Ｇ7/2 、 4Ｇ3/2 及び
4Ｇ5/2 に励起する。その後、準位 4Ｇ7/2 及び 4Ｇ
3/2 の励起電子の多くも緩和されて準位 4Ｇ5/2 に遷移
する。この状態のＳｍ3+は、信号光に誘導されて遷移 4
Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2に対応する波長１．３μｍ帯の放射光
を発生する。したがって、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。
【００３３】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。
【００３４】（例１）光ファイバ３０として、前述のシ
ングルモードファイバを用いた。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、励起波長を０．４８８μｍと
し、励起光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３
１としては、レーザダイオード（ＬＤ）を用い、波長を
１．３１μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波
長１．３１μｍの信号光に対する利得は４．５ｄＢで、
その効率は０．０４５ｄＢｍ／ｍＷであった。
ングルモードファイバを用いた。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、励起波長を０．４８８μｍと
し、励起光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３
１としては、レーザダイオード（ＬＤ）を用い、波長を
１．３１μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波
長１．３１μｍの信号光に対する利得は４．５ｄＢで、
その効率は０．０４５ｄＢｍ／ｍＷであった。
【００３５】（例２）光ファイバ３０として、前述のシ
ングルモードファイバを用いた。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、励起波長を０．５１４５μｍと
し、励起光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３
１としては、ＬＤを用い、波長を１．３１μｍとし、信
号入力を−３０ｄＢｍとした。波長１．３１μｍの信号
光に対する利得は４．８ｄＢで、その効率は０．０４８
ｄＢｍ／ｍＷであった。
ングルモードファイバを用いた。レーザ光源３２として
は、Ａｒレーザを用い、励起波長を０．５１４５μｍと
し、励起光入力を１００ｍＷとした。また、信号光源３
１としては、ＬＤを用い、波長を１．３１μｍとし、信
号入力を−３０ｄＢｍとした。波長１．３１μｍの信号
光に対する利得は４．８ｄＢで、その効率は０．０４８
ｄＢｍ／ｍＷであった。
【００３６】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には活性物質であるＳｍ3+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１３
０ｂ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０．５μｍ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には活性物質であるＳｍ3+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１３
０ｂ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０．５μｍ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。
【００３７】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内に入射し、
Ａｒレーザ等の励起光源からの波長０．４９μｍ、波長
０．５０μｍ等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Ｓｍ3+を励起する。励起されたＳｍ3+は、信号光に
誘導されて遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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内に入射し、
Ａｒレーザ等の励起光源からの波長０．４９μｍ、波長
０．５０μｍ等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Ｓｍ3+を励起する。励起されたＳｍ3+は、信号光に
誘導されて遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2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。
【００３８】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、Ａｒレーザ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０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の励起光を発
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、共振器構造
を形成する。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。更に、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、Ａｒレーザ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０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の励起光を発
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、共振器構造
を形成する。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。更に、リング共
振器構造としたファイバレーザとしてもよい。
【００３９】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０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の
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Ｓ
ｍ3+を励起する。励起されたＳｍ3+は、波長１．３μｍ
帯の自然放射光に誘導されて、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2
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０．４９μｍ、波長０．５０μｍ等の
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Ｓ
ｍ3+を励起する。励起されたＳｍ3+は、波長１．３μｍ
帯の自然放射光に誘導されて、遷移 4Ｇ5/2 → 6Ｆ11/2
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。
【００４０】
【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Ｓｍを波長０．５
μｍ又はその近傍の励起光で励起し、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Ｓｍを波長０．５
μｍ又はその近傍の励起光で励起し、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】Ｓｍ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 Ｈ０１Ｓ 3/07 8934−4Ｍ 3/0915 3/16 8934−4Ｍ (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Ｓｍ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、Ｓｍを
励起するため波長０．５μｍ又はその近傍の励起光を発
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、Ｓｍを
励起するため波長０．５μｍ又はその近傍の励起光を発
生する励起光源と、該励起光を前記励起光源から前記導
波路装置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、前記光
ファイバ内からの波長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 |
|---|---|---|---|
| JP03218995A JP3088790B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光機能性ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03218995A JP3088790B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光機能性ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558675A true JPH0558675A (ja) | 1993-03-09 |
| JP3088790B2 JP3088790B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=16728618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03218995A Expired - Fee Related JP3088790B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 光機能性ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088790B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012008325A1 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-01-19 | 国立大学法人名古屋大学 | 広帯域赤外光放射装置 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP03218995A patent/JP3088790B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012008325A1 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-01-19 | 国立大学法人名古屋大学 | 広帯域赤外光放射装置 |
| JP5000028B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-08-15 | 国立大学法人名古屋大学 | 広帯域赤外光放射装置 |
| US9062853B2 (en) | 2010-07-12 | 2015-06-23 | National University Corporation Nagoya University | Broadband infrared light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3088790B2 (ja) | 2000-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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