JPH0722688A - 光増幅用光ファイバ - Google Patents

光増幅用光ファイバ

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JPH0722688A
JPH0722688A JP5161433A JP16143393A JPH0722688A JP H0722688 A JPH0722688 A JP H0722688A JP 5161433 A JP5161433 A JP 5161433A JP 16143393 A JP16143393 A JP 16143393A JP H0722688 A JPH0722688 A JP H0722688A
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JP
Japan
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glass
optical fiber
core
crystallization
core glass
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Pending
Application number
JP5161433A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Fujiura
和夫 藤浦
Teruhisa Kanamori
照寿 金森
Yasutake Oishi
泰丈 大石
Shoichi Sudo
昭一 須藤
Yukio Terunuma
幸雄 照沼
Yoshitake Nishida
好毅 西田
Atsushi Mori
淳 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光増幅用の光ファイバに用い好適な、屈折率
が高く、結晶化に対して安定なコアガラス組成を提供す
る。 【構成】 ZrF4 あるいはHfF4 を主成分とするフ
ッ化物ガラスから構成するとともに、このガラス組成中
のPbF2 の含有量を15mol%以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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1.3μm帯の光ファイバ増幅器に使用される
光ファイバに関するものであり、特に、低損失で効率の
高い光増幅器用の希土類イオンが添加されたフッ化物ガ
ラス製の光ファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類イオン
を添加して、電子軌道の4f殻内遷移の誘導放出を利用
する希土類添加光ファイバ増幅器の研究が精力的に行な
われている。このような光ファイバのうち、Erイオン
を添加した石英系ファイバについては、波長1.5μm
の光通信システムへの応用が進められ、実用化段階へ入
ってきている。希土類添加光ファイバ増幅器は、高利得
でかつ偏波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑
音指数および広帯域な増幅波長特性を有するために、光
通信システムにおける応用が極めて魅力のあるものにな
っている。
【0003】ところで、石英系光ファイバの波長分散が
零となる1.3μm帯は、1.5μm帯とならんで、光
通信の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開発が望まれている。その候補と
して、ZrF4 を主成分とするフッ化物ガラスをホスト
材料とし、Prイオンを活性イオンとする光ファイバを
用いた光増幅器が、提案されている(Technica
l Conference ’91 San Dieg
o(1991 PD2))。
【0004】このPrイオンの1.3μmに対応するレ
ーザ遷移は、 1435 の準位間で起こる。しか
し、この場合、Prイオンでは、フォノンを放出するこ
とによる非輻射遷移により 14 に励起されたイオンが
失活するため、 14 レベルの量子効率は3.4%とい
う低い値である。このため、Prイオンを添加したフッ
化物光ファイバ増幅器の励起効率は、0.15〜0.2
dB/mWに留まっている。
【0005】この励起効率を少しでも改善するには、コ
ア−クラッド間の比屈折率差を大きくし、ファイバ中の
コアでの光の閉じ込めを良くするという方法がある。具
体的には、3.5%以上の比屈折率差が必要であると言
われている。このため、従来のZrF4 系ガラスにおい
ては、コアにLiFを添加し、クラッドにNaFを添加
する方法、または、コアにPbF2 を添加する方法、さ
らには、クラッドのZrF4 をHfF4 で置換する方法
が取られている。これらの方法を組み合わせることによ
り、比屈折率差3%以上の単一モード光ファイバが作製
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法におい
て、3.5%以上の比屈折率差を得るには、いずれにし
てもコアガラスへのPbF2 の添加は不可欠である。し
かし、ガラス組成物においては、PbF2 を添加するこ
とにより、ガラスの結晶化傾向が増大する性質がある。
そのため、上記従来の光ファイバでは、ファイバ作製工
程におけるガラスの熱加工時に結晶化がおこり、ファイ
バの散乱損失が著しく増大するという欠点があった。
【0007】本発明は、このような従来の光増幅用光フ
ァイバにおける問題点を解決する方法として、屈折率が
高く、結晶化に対して安定なコアガラス組成を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、ZrF4 あるいはHfF4 を主成分と
するフッ化物ガラスからコアガラスを構成し、このコア
ガラス中のPbF2 の含有量を15mol%以下とする
ことを特徴としている。
【0009】
【作用】前記したように、フッ化物ガラスの結晶化に対
する安定性が、作製したファイバの散乱損失値を決定し
ている。このフッ化物ガラスにおける結晶化特性につい
て、本願発明者らが、実験,検討したところ、次のこと
が判明した。すなわち、その結晶化特性は、PbF2
含有量により大きく変化し、12mol%以上添加する
と、安定性が急激に低下し(結晶化しやすくなり)、1
5molを越えると、結晶化は生じないが、ファイバの
作製が困難になる。従って、PbF2 の含有量が15m
ol%以下のZrF4 またはHfF4 を主成分とするフ
ッ化物ガラスをコア材料とすることにより、ファイバ作
製時の結晶化を最小限に抑えることが可能となり、結果
として散乱損失が小さい光ファイバが製造できる。さら
に、この損失の低いファイバを用いて光増幅器を構成す
ることにより、励起効率の高い光ファイバ増幅器が実現
できる。
【0010】
【実施例】以下、実施例によって本発明の効果を詳細に
説明するが、本発明は実施例によって何等制限されるも
のではない。
【0011】(実施例1)コアガラス組成として、54
ZrF4 −(27−x)BaF2 −3LaF3 −3YF
3 −3AlF3 −10LiF−xPbF2 を用い、クラ
ッドガラス組成として、48ZrF4 −23.5BaF
2 −2.5LaF3 −2.5YF3 −3.5AlF3
20NaFを用いた。xを変化させて測定したコアガラ
スの結晶化に対する安定性を測定した結果を、図1に示
す。図の縦軸は、一定温度にガラスを保持した場合、結
晶化が開始するまでの時間を表している。ここで、結晶
化の開始時間とは、ガラス中の結晶の体積分率が、10
-6に達する時間で定義している。コアガラスの軟化温度
は、PbF2 の添加量と共に低下するが、光ファイバ作
製に使用する熱加工条件は、クラッドガラスの軟化温度
で決り、このガラス組成に対しては、約300℃であ
る。この図において、加熱温度300℃における結晶化
開始時間は、PbF2 の添加に伴い、急激に低下し、1
5mol%を越えると、ほぼ一定値に達する。このよう
に、ZrF4 系フッ化物ガラスの結晶化特性は、PbF
2 の添加量によって大きく影響を受ける。
【0012】上記ガラス組成を用いて、コア径2〜3μ
mの単一モード光ファイバを作製し、その伝送損失を測
定した。その結果を図2に示す。図2は、1.2μmの
信号光における損失値のPbF2 添加量依存性を示すも
のである。これらの光ファイバの主要な伝送損失要因
は、結晶化による散乱損失である。この図から明らかな
ように、光ファイバの伝送損失は、PbF2 の添加量の
増加に伴い、増加し、特に15mol%を越えると、急
激に増加し、0.05dB/m以上の損失になる。この
結果は、図1の結晶化特性の変化に対応している。この
ため、損失を低く保つことに対しては、PbF2 の含有
量が15mol%以下のZrF4 系フッ化物ガラスをコ
アに用いることが有効であることが分かる。
【0013】表1に、1から22のモル%組成で示した
ガラス組成と、これらの組成でコアガラスを作製し、前
記クラッドガラスを用いて作製した光ファイバの1.2
μmの信号光における伝送損失とを示す。この表より、
いずれの組成においても、PbF2 の含有量として15
mol%以下が必要であることがわかる。
【0014】
【表1】
【0015】表2に、表1で示した組成のガラス中のA
lF3 をInF3 に置換した組成のガラスおよびそれら
ガラスでコアを作製して構成した光ファイバの損失特性
を示す。なお、クラッドガラスは、前記のものと同様で
ある。この表から明らかなように、InF3 をドーパン
トに用いたガラスにおいても、PbF2 添加量を15m
ol%以下とすることで、伝送損失の低い光ファイバが
作製できることがわかる。
【0016】
【表2】
【0017】コアガラスにPbF2 を12.5mol%
添加し、活性イオンとしてPrを500ppm添加した
単一モード光ファイバを作製し(表1,2のNo.6の
組成のコアおよび前記クラッドガラス組成を用いて作製
した)、作製した光ファイバを用いて1.3μm帯の光
増幅特性を測定した。励起光源としてはTiサファイア
レーザ(1.017μm)を用い、信号光としては波長
可変LD光源を用いた。WDMカップラーにより励起光
と信号光とを合波し、20m長の光ファイバに入射させ
た。出射端側にアイソレータを挿入させ、レーザ発振を
抑えた。信号光は光スペクトラアナライザおよびパワー
メータによりモニターし、利得は励起光のオン、オフ状
態の信号強度比より求めた。図3に1.31μmの信号
光における利得の励起光依存性を示す。図3の傾きから
求めた利得係数は、0.21dB/mWであり、本発明
のガラス組成をコアに用いることにより、伝送損失の低
い光ファイバが作製でき、その結果、効率の高い光増幅
器が作製できることがわかった。
【0018】コアに使用したZrF4 系フッ化物ガラス
のLaF3 ,YF3 ,AlF3 ,LiFの組成を変化さ
せても、ガラスの結晶化特性に対するPbF2 の影響は
変わらず、ZrF4 を主成分とするガラスについては、
すべて同様の結晶化傾向を示し、PbF2 の含有量が1
5mol%以下で伝送損失の低い光ファイバが作製でき
た。
【0019】さらに、HfF4 を主成分とするガラスに
ついてもZrF4 を主成分とするガラスと同様に、Pb
2 が15mol%以下で低伝送損失の光ファイバが作
製できた。
【0020】また、Prのかわりに、Nd,Pm,S
m,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb
を用いても、1.2μmの波長で伝送損失が0.05d
B/m以下の単一モード光ファイバが作製できた。
【0021】(実施例2)56ZrF4 −19BaF2
−3.5LaF3 −2.0YF3 −2.5AlF3 −7
LiF−10PbF2 をコアガラスとし、48HfF4
−23.5BaF2 −2.5LaF3 −2.5YF3
3.5AlF3 −20NaFをクラッドガラスに用い、
単一モード光ファイバを作製した。この際、コアガラス
に500ppmのPrを添加した。この光ファイバのコ
ア径は、1.8μmであり、比屈折率差は、3.7%で
あった。この光ファイバの伝送損失は、1.2μmで
0.03dB/mであり、1.3μmにおける光増幅特
性を測定した結果、0.24dB/mWの利得係数が得
られた。
【0022】その他、表1と表2のコアガラス組成と、
48HfF4 −23.5BaF2 −2.5LaF3
2.5YF3 −3.5AlF3 −20NaFのクラッド
ガラス組成とで、光ファイバを作製した。同様な効果が
得られ、本発明の組成のガラスをコアガラスに使用する
ことで、伝送損失の低く比屈折率差の高いの光ファイバ
が作製でき、その結果、効率の高い光ファイバアンプが
作製できた。
【0023】(実施例3)56HfF4 −19BaF2
−3.5LaF3 −2.0YF3 −2.5AlF3 −7
LiF−10PbF2 をコアガラスとし、48HfF4
−23.5BaF2 −2.5LaF3 −2.5YF3
3.5AlF3 −20NaFをクラッドガラスに用いた
以外は、実施例1と同様の方法で光ファイバを作製し
た。
【0024】得られた光ファイバの伝送損失は、0.0
35dB/mであり、また、表1と表2のZrF4 をH
fF4 に変更した以外は同じ組成のコアガラスと、前記
クラッドガラス(48HfF4 −23.5BaF2 …2
0NaF)とで、光ファイバを作製したところ、PbF
2 の添加量が15mol%までは、0.05dB/m以
下の伝送損失の低い光ファイバが作製できた。
【0025】作製した光ファイバを用い、1.3μmの
光増幅特性を測定した結果、0.20dB/mWの利得
係数が得られた。
【0026】(実施例4)58.5HfF4 −19Ba
2 −3.5LaF3 −2.5AlF3 −7LiF−1
0PbF2 をコアガラスとし、48HfF4 −23.5
BaF2 −2.5LaF3 −2.5YF3 −3.5Al
3 −20NaFをクラッドガラスに用いた以外は、実
施例1と同様の方法で光ファイバを作製した。
【0027】得られたファイバの伝送損失は、0.02
5dB/mであり、PbF2 の添加量が15mol%ま
では0.05dB/m以下の伝送損失の低い光ファイバ
が作製できた。
【0028】作製した光ファイバを用い、1.3μmの
光増幅特性を測定した結果、0.23dB/mWの利得
係数が得られた。
【0029】
【発明の効果】以上、実施例で説明したように、本発明
によれば、屈折率の高いコアガラスが結晶化することな
く作製できるため、このガラスをコアに用いて作製した
ファイバは、結晶化による散乱損失が小さく、このファ
イバを用いることにより、利得係数の大きい光ファイバ
アンプが作製できる。この利得係数の向上は、実用化に
不可欠な半導体レーザによる励起による増幅器を構成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するためのもの
で、コアガラスとして用いるガラス組成54ZrF4
(27−x)BaF2 −3LaF3 −3YF3 −3Al
3 −10LiF−xPbF2 において、xを変化させ
て作製したガラスの結晶化特性を示すグラフである。
【図2】前記組成において、xを変化させたガラスをコ
アにして作製した光ファイバの1.2μmの信号光にお
ける伝送損失を示すグラフである。
【図3】実施例1で作製したファイバを用いて測定した
1.31μmの信号光の増幅特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 照沼 幸雄 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 西田 好毅 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 森 淳 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ZrF4 あるいはHfF4 を主成分と
    し、希土類イオンを含むフッ化物ガラスからコアガラス
    が構成される光増幅器用光ファイバにおいて、前記コア
    ガラスがPbF2 を含み、該PbF2 の含有量が、該コ
    アガラス中の全ドーパントの15mol%以下であるこ
    とを特徴とする光増幅用光ファイバ。
JP5161433A 1993-06-30 1993-06-30 光増幅用光ファイバ Pending JPH0722688A (ja)

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JP5161433A JPH0722688A (ja) 1993-06-30 1993-06-30 光増幅用光ファイバ

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JP5161433A JPH0722688A (ja) 1993-06-30 1993-06-30 光増幅用光ファイバ

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