JPH08283037A - 光ファイバ及び光ファイバ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比屈折率差（Δｎ）が大きく、開口数が大き
い光ファイバ及びこの光ファイバーを用いた光ファイバ
ー増幅器の提供。 【解決手段】 コアとクラッドとからなる光ファイバー
であって、コアがＩｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガ
ラスからなり、クラッドが屈折率１．５１５以下、好ま
しくは１．５００以下のハライドガラスから光ファイバ
ー。コアがさらに１種又は２種以上の発光種イオン、例
えば希土類イオンを含有する光ファイバ。励起光源、光
ファイバー及び前記励起光源から発生する励起光と信号
光源から発生する信号光とを前記光ファイバーに入射さ
せる手段を構成要素として含む光増幅器であって、前記
光ファイバーが上記本発明の光ファイバーである光増幅
器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可視から赤外域にわた
る波長領域において透明性を有し、光通信用、光計測
用、またはレーザー光伝送用に利用されるハライドガラ
スを用いた光ファイバに関する。さらに本発明は、発光
種として希土類イオンをコアガラスに導入し、可視・赤
外域の光増幅媒体、レーザー材料として利用できる光フ
ァイバに関する。加えて本発明は、光通信システムで使
用される光増幅用光ファイバ及びこれを用いた光ファイ
バ増幅器に関する。特に本発明の光増幅用光ファイバ及
びこれを用いた光ファイバ増幅器は、利得係数が高いと
いう利点がある。

【０００２】

【従来の技術】ガラスの長波長域の透過限界波長は、そ
のガラスのもつ格子振動エネルギーの大きさによって決
定される。すなわち、より小さい格子振動エネルギーを
もつガラスは、より長波長にその透過限界が存在する。
可視−中赤外域にかけて、良好な透過特性を有するガラ
ス材料として、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ₄ ）を主成
分とするフッ化物ガラスが知られている。このフッ化物
ガラスは、優れた耐失透性を有する。しかし、Ｚｒイオ
ンが比較的小さい原子量をもつこと、及び高い原子価
（４価）を持つことから、陰イオンを強く引きつける。
そのため、このフッ化ジルコニウムガラスは、格子振動
エネルギー（ｈω／２π）が５５０ｃｍ^-1程度であり、
４〜５μｍ付近から吸収が生じ、長波長域での使用が制
限されるという欠点があった。

【０００３】一般に、結晶又はガラスに希土類イオンを
導入してレーザー材料として利用する場合、その多フォ
ノン緩和による非幅射緩和速度（Ｗｎｒ）は、次式で示
されることが知られている。 Ｗｎｒ＝Ｗｎｒ（０）・ｅｘｐ〔−α・ΔＥ／（ｈω／
２π）〕 ここで、Ｗｎｒ（０）及びαは、その材料に特有な定
数、ΔＥは発光準位（励起準位）とその直下の準位との
間のエネルギー差、ｈω／２πはガラスのもつ格子振動
エネルギーである。これら因子のうちガラス中のＷｎｒ
に支配的なのは、ｈω／２πである。いいかえれば、大
きなｈω／２πをもつガラス中では、非幅射緩和速度が
大きく、発光の効率が小さくなってしまうということが
できる。上記ＺｒＦ₄ を主成分とするフッ化ジルコニウ
ムガラスは５５０ｃｍ^-1程度の大きいｈω／２πを持つ
ため、上記式で示されるように希土類イオンの発光効率
が小さいという欠点があった (R. S. Doelら, Journal
of Non-Crystalline Solids, 161, 1993, p.257 を参
照) 。

【０００４】一般に光ファイバは、コアおよびこれより
も屈折率の小さいクラッドから構成される。ここで、コ
アの屈折率をｎ₁ 、クラッドの屈折率をｎ₂ としたとき
に、次式で表されるΔｎを、比屈折率差と呼んでいる。 Δｎ＝［（ｎ₁ −ｎ₂ ）／ｎ₁ ］×１００（％） 開口数（Ｎ．Ａ．）は次のように定義される。 Ｎ．Ａ．＝［（ｎ₁ ）² −（ｎ₂ ）² ］^1/2 上記の関係から、比屈折率差の大きなファイバは、開口
数も大きい、ということがいえる。

【０００５】開口数は、ファイバに入射される光をファ
イバが捕獲しうる角度の目安である。言い換えれば、フ
ァイバ内を伝播しうる光の最大入射角度の目安である。
開口数の値が大きいほうがファイバへの光の入力を大き
くできることから、光計測用・レーザ光伝送用ファイバ
等では開口数を大きくすること、すなわち比屈折率差を
大きくすることが好ましい。また、コアに希土類イオン
を含有させたファイバは、ファイバレーザやファイバ増
幅器として有望である。そして、この場合にも、開口数
を大きくする、すなわち比屈折率差を大きくすること
で、伝搬光の光パワーを微小なコアに集中させることが
できる。そのため、効率の向上という観点から、開口数
を大きくする、すなわち比屈折率差を大きくすることが
好ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ハライドガラスやフッ
化物ガラスからなるファイバの比屈折率差及び開口数を
大きくする方法として、（１）クラッドにＨｆを添加し
て屈折率を下げる方法、及び（２）コアにＰｂイオン等
の重金属を添加し屈折率を高める方法などが知られてい
る（特開平６−２４７９１号、特開平６−６９５８４
号）。特開平６−２４７９１号に開示されているファイ
バの比屈折率差（Δｎ）は、最大で３．５％である。ま
た、特開平６−６９５８４号には、別々に作製したコア
ガラスの屈折率とクラッドガラスの屈折率とから求めら
れる最大の比屈折率差（Δｎ）は５．４％であり、実際
に作製したファイバとしては、最大で３．７％の比屈折
率差（Δｎ）が開示されている。

【０００７】上記公報に記載のファイバのコアは、フッ
化ジルコニウムを主成分とするガラスである。一方、
１．３μｍ帯において動作する光ファイバ増幅器用光フ
ァイバには、発光種としてＰｒイオンが用いられる。と
ころが、フッ化ジルコニウムを主成分とするフッ化物ガ
ラスにドープされたＰｒイオンの１．３μｍ帯での発光
効率は、他のフッ化インジウムやフッ化インジウム及び
フッ化ガリウムを主成分とするガラスにドープした場合
と比べて低いという問題があった（前記R. S. Doelらの
文献参照）。

【０００８】また、上記比屈折率差（Δｎ）が３％から
４％に１％向上することで、効率は一般に２０〜３０％
向上すると言われている（特開平６−６９５８４号参
照）。また、コア用として高屈折率のガラス及びクラッ
ド用の低屈折率のガラスはそれぞれ作製できるが、ガラ
スの組成によっては、ファイバ化が容易でないという場
合もある。

【０００９】そこで本発明の目的は、コア及びクラッド
ともにファイバ化が可能なガラスからなり、コアはＰｒ
イオンの発光効率が高いガラスからなり、かつより比屈
折率差（Δｎ）が高い、具体的には、４％以上、好まし
くは５．５％以上の比屈折率差（Δｎ）を示す高開口数
を有する光ファイバを提供することにある。さらに本発
明の目的は、上記光ファイバであって、コアに発光種を
含み、ファイバレーザや光増幅器に有用な光ファイバを
提供することにある。加えて本発明は、上記コアに発光
種を含む光ファイバを用いた光増幅器を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、コアとクラッ
ドとからなる光ファイバであって、コアがＩｎ−Ｇａ−
Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラスからなり、かつクラッドが
屈折率１．５１５以下のハライドガラスからなることを
特徴とする光ファイバに関する。さらに、本発明の好ま
しい態様は、コアとクラッドとからなる光ファイバであ
って、コアがＩｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラス
からなり、かつクラッドが屈折率１．５００以下のハラ
イドガラスからなることを特徴とする光ファイバであ
る。

【００１１】また、本発明の別の態様は、上記光ファイ
バにおいて、Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラス
が、発光種イオン又は発光種イオン及びこの発光種イオ
ンを増感させる増感イオンを含有する光ファイバであ
る。さらに本発明は、励起光源、光ファイバ及び前記励
起光源から発生する励起光と信号光源から発生する信号
光とを前記光ファイバに入射させる手段を構成要素とし
て含む光増幅器であって、前記光ファイバがコアに発光
種イオンを含有する本発明の光ファイバであることを特
徴とする光増幅器に関する。以下本発明について説明す
る。

【００１２】Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラス
としては、例えば、ガラスを構成する陽イオンとしてモ
ル％表示で、 Ｉｎ １５〜４０％ Ｇａ １５〜４０％ ただし、Ｉｎ＋Ｇａ＝３５〜６５％ Ｃｄ ５〜４０％ Ｐｂ １０〜３０％ を含有し、陰イオンとしてＦあるいはＦおよび１０モル
％以下のＣｌを含有するハライドガラスを挙げることが
できる。

【００１３】上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガ
ラスにおいて、Ｉｎ、Ｇａイオンはガラスの骨格を形成
する必須成分である。Ｉｎイオンは１５〜４０％（以
下、成分量はモル％表示）、Ｇａイオンは１５〜４０
％、また、Ｉｎ，Ｇａイオンの合量（Ｉｎ＋Ｇａ）は３
５〜６５％である。Ｉｎイオンが４０％を越えると、結
晶化し易くなり安定なガラスが得られにくくなる。ま
た、１５％に満たない場合、融液が黄褐色に濁り易くな
り、透明なガラスが得にくくなる。Ｇａイオンが４０％
を越えると、融液が黄褐色に濁り易くなり、透明なガラ
スが得にくくなる。また、１５％に満たない場合、結晶
化し易くなり安定なガラスが得られにくくなる。Ｉｎ及
びＧａイオンの合量（Ｉｎ＋Ｇａ）が６５％を越える
と、均一な融液が得られにくく、そのため均質なガラス
が得られにくい。一方３５％に満たないと、ガラスが結
晶化し易くなる。

【００１４】上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガ
ラスにおいて、Ｃｄ，Ｐｂイオンは、ガラス骨格を修飾
する必須成分である。これらイオンが共存することによ
り溶融温度が下がり、均一な融液が低温で得られるよう
になり、ガラスの耐失透性を向上させる。その量はＣｄ
イオン５〜４０％、Ｐｂイオン１０〜３０％である。Ｃ
ｄイオン量が４０％を越える場合、結晶化し易くなり安
定なガラスが得られにくくなる。また、ガラスの耐候性
が劣化する傾向があり、実用性が乏しくなる。また５％
に満たない場合は、結晶化し易くなり安定なガラスが得
られにくくなる。Ｐｂイオンが３０％を越える場合、結
晶化し易くなり安定なガラスが得られにくくなる。ま
た、１０％に満たない場合、原料の揮発が激しく、結晶
化し易くなり安定なガラスが得られにくくなる。

【００１５】上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガ
ラスは、陰イオンとしてＦまたはＦおよびＣｌを含有す
る。Ｃｌイオンを含有する場合、その量は１０モル％以
下である。この値を超えた場合、結晶化し易くなり安定
なガラスが得られにくくなる。また、ガラスの耐候性が
著しく劣化する傾向があり、実用性が乏しくなる。

【００１６】以上、Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライド
ガラスの必須成分およびその量的範囲について説明して
きたが、好ましい陽イオンの量は、 Ｉｎ １７〜３５％ Ｇａ １７〜３５％ ただし、Ｉｎ＋Ｇａ＝４０〜６５％ Ｃｄ ７．５〜３０％ Ｐｂ １２〜３０％ である。また、陰イオンとしてＣｌイオンを含有する場
合、好ましいＣｌイオンの量は５％以下である。

【００１７】さらに上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハラ
イドガラスには、ガラスの耐失透性を向上させる目的、
あるいはガラスの特性、すなわち屈折率、ガラス転移点
などを調整する目的のために、追加イオンを導入するこ
とができる。これら追加イオンおよびその量を示すと次
のとおりである。

【００１８】 Ｌｉ ０〜１２％ Ｎａ ０〜１２％ Ｋ ０〜１２％ Ｃｓ ０〜１２％ Ｔｌ ０〜１２％ Ｍｇ ０〜 ８％ Ｃａ ０〜２３％ Ｓｒ ０〜２３％ Ｂａ ０〜３４％ Ｚｎ ０〜２８％ Ｓｎ ０〜３４％ Ｙ ０〜１２％ Ｌａ ０〜１２％ Ｇｄ ０〜１２％ Ｌｕ ０〜１２％ Ｐｒ ０〜１２％ Ｎｄ ０〜１２％ Ｓｍ ０〜１２％ Ｅｕ ０〜１２％ Ｔｂ ０〜１２％ Ｄｙ ０〜１２％ Ｈｏ ０〜１２％ Ｅｒ ０〜１２％ Ｔｍ ０〜１２％ Ｙｂ ０〜１２％ Ｂｉ ０〜 ９％ Ｚｒ ０〜１５％ Ｈｆ ０〜１５％

【００１９】これら追加イオンのうち、ガラスの耐失透
性を向上させる働きをもつイオンとしては、Ｎａ，Ｋ，
Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌ
ｕ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｚｒ，Ｈｆ等が挙げられる。また、上
述の元素（イオン）の導入により屈折率を変化させるこ
とができる。例えばガラスの屈折率を上げようとすると
き、Ｃｄの一部をＢｉに置換したり、あるいはＧａの一
部をＣｓ，Ｔｌに置換するなどの方法が有効である。

【００２０】また、ガラスの屈折率を下げようとする場
合、Ｐｂの一部をＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｃａ，
Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕに置換
する方法が効果がある。これら追加イオンの合量は、
０．０１〜３５％であるのが好ましい。これらイオンの
合量が０．０１％に満たない場合、耐失透性の向上ある
いは特性の調整の効果が小さく、一方３５％を越えると
結晶化しやすくなる。

【００２１】また、上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハラ
イドガラスは追加イオンとして発光種である希土類イオ
ンを導入した場合、その発光を利用してレーザー材料と
して利用することができる。このような発光希土類イオ
ンは、例えば、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂである。発光種イオンの含有量
は、０．０１〜１２％（２種以上の場合は合量で）の範
囲とすることが適当である。発光種イオンの含有量が
０．０１％に満たない場合、発光種のイオン密度が低す
ぎるために、このガラスをレーザー発振や光増幅に利用
する際、低い励起効率しか得られず、結果として励起に
高いエネルギーが必要となる。一方、発光種イオンの含
有量が１２％を越えると、ガラスが結晶化し易くなるこ
とから、１２％以下であることが適当である。

【００２２】本発明のコアガラスであるＩｎ−Ｇａ−Ｃ
ｄ−Ｐｂ系ハライドガラスは、１種又は２種以上の発光
種イオンを含有することもできる。発光種イオンは、主
に希土類元素のイオンから選ばれる。例えばＰｒ
³⁺（０．６、１．０、１．３μｍ）、Ｎｄ³⁺（０．９、
１．０６、１．３μｍ）、Ｓｍ³⁺（０．６、１．３μ
ｍ）、Ｅｕ³⁺（０．６μｍ）、Ｔｂ³⁺（０．５μｍ）、
Ｄｙ³⁺（１．３、３．０μｍ）、Ｈｏ³⁺（０．７、１．
０、１．２、１．３、１．４、１．５、１．７、２．
１、２．４、２．９μｍ）、Ｅｒ³⁺（０．７、０．９、
１．３、１．６、１．７、２．８μｍ）、Ｔｍ³⁺（２．
０、２．４μｍ）、Ｙｂ³⁺（１．０μｍ）を挙げること
ができる。尚、括弧内は主な発光波長である。また、発
光種イオンは、希土類元素のイオン以外に遷移金属元素
のイオンから選ぶことできる。

【００２３】本発明の光ファイバは、コアとクラッドと
からなる光ファイバである。コアとするハライドガラス
に含まれる発光種は、光ファイバを使用する目的に応じ
て適宜選択することができる。例えば、１．３μｍ帯増
幅用の光ファイバの場合、前記ハライドガラスとして、
１．３μｍ帯に発光波長を有するＰｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ及びＥｒからなる群から選ばれる１種又は２種
以上の発光種イオンを含有するガラスを用いることがで
きる。

【００２４】本発明のレーザーガラスは、上記発光種イ
オンを増感させる増感イオンを含有させることもでき
る。増感イオンの種類は、発光種イオンにより適宜選択
することができる。発光種イオンと増感イオンの組み合
わせの例を以下に示す。括弧内に増感イオン、括弧の前
に発光種イオンを示す。Ｐｒ³⁺（Ｙｂ³⁺）、Ｎｄ³⁺（Ｃ
ｅ³⁺、Ｃｒ³⁺）、Ｓｍ³⁺（Ｔｂ³⁺）、Ｔｂ³⁺（Ｇ
ｄ³⁺）、Ｄｙ³⁺（Ｅｒ³⁺）、Ｈｏ³⁺（Ｃｒ³⁺、Ｙｂ³⁺、
Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺）、Ｅｒ³⁺（Ｙｂ³⁺、Ｃｒ³⁺）、Ｔｍ³⁺
（Ｃｒ³⁺、Ｅｒ³⁺、Ｙｂ³⁺）、Ｙｂ³⁺（Ｎｄ³⁺、Ｃ
ｒ³⁺） 増感イオンの添加量は、発光種イオンの種類及び添加
量、並びに励起効率等を考慮して適宜決められる。

【００２５】また、本発明の光ファイバを構成するクラ
ッドとしては、屈折率１．５１５以下のハライドガラ
ス、好ましくは、屈折率１．５００以下のハライドガラ
スを用いる。

【００２６】クラッドとして用いる屈折率１．５１５以
下のハライドガラスは、例えば、ガラスを構成する陽イ
オンとしてモル％表示で、 Ｉｎ ２８〜４０％ Ｚｎ ２０〜３０％ Ｂａ １５〜２５％ Ｓｒ ８〜２０％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスを挙げるこ
とができる。

【００２７】Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ及びＳｒの各イオンは、
ガラスの骨格を形成する必須成分である。これらのイオ
ンが上記の組成範囲を外れると結晶化する傾向があり、
均一なガラスが得られにくく、実用性に乏しくなる。さ
らに上記クラッドガラスには、ガラスの耐失透性を向上
させる目的、あるいはガラスの特性、すなわち、屈折
率、ガラス転移点などを調整する目的のために、追加イ
オンを導入することができる。

【００２８】さらに上記屈折率１．５１５以下のハライ
ドガラスは、ガラスを構成する追加の陽イオンとしてモ
ル％表示で、 Ｐｂ ０〜１０％ Ｇａ ０〜６％ Ａｌ ０〜４％ Ｃａ ０〜６％ Ｃｄ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｌａ ０〜２％ Ｎａ ０〜５％ Ｌｉ ０〜４％ を更に含有し、かつ、これらイオンの合量が２〜２５モ
ル％であることができる。これらの組成範囲を外れると
結晶化する傾向があり、均一なガラス得られにくくな
り、実用性に乏しくなる傾向がある。

【００２９】さらに、クラッドとして用いる屈折率１．
５００以下のハライドガラスとしては、例えば、ガラス
を構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｉｎ ３０〜４０％ Ｚｎ ２０〜３０％ Ｂａ １５〜２５％ Ｓｒ １０〜２０％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスを挙げるこ
とができる。

【００３０】Ｉｎ、Ｚｎ、Ｂａ及びＳｒの各イオンは、
ガラスの骨格を形成する必須成分である。これらのイオ
ンが上記組成範囲を外れると結晶化する傾向があり、均
一なガラスが得られにくくなり、実用性に乏しくなる。
さらに上記クラッドガラスには、ガラスの耐失透性を向
上させる目的、あるいはガラスの特性、すなわち、屈折
率、ガラス転移点などを調整する目的のために、追加イ
オンを導入することができる。

【００３１】上記屈折率１．５００以下のハライドガラ
スは、ガラスを構成する追加の陽イオンとしてモル％表
示で、 Ｇａ ０〜６％ Ｃａ ０〜６％ Ｃｄ ０〜５％ Ｙ ０〜２％ Ｌａ ０〜２％ Ｎａ ０〜５％ Ｌｉ ０〜２％ を更に含有し、かつ、これらイオンの合量が２〜１５モ
ル％であることができる。これらのイオンが上記組成範
囲を外れると結晶化する傾向があり、均一なガラス得ら
れにくくなり、実用性に乏しくなる。

【００３２】クラッドを構成する屈折率１．５１５以下
のハライドガラスの別の例として、ガラスを構成する陽
イオンとしてモル％表示で、 Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種を４５〜５５％ Ｂａ １７〜２５％ Ｐｂ ０〜７％ Ｌａ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｇｄ ０〜４％ ただし、Ｌａ＋Ｙ＋Ｇｄ＝３．５〜６％ Ａｌ ２．５〜５％ Ｎａ ５〜２３％ Ｌｉ ０〜１８％ Ｃｓ ０〜８％ ただし、Ｎａ＋Ｌｉ＋Ｃｓ＝１７〜２３％ Ｉｎ ０〜２％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスを挙げるこ
とができる。

【００３３】Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種及びＢａの
各イオンはガラスの骨格を形成する必須成分である。ま
た、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ及びＮａは、ガラスの耐失透
性を向上させる成分である。これらのイオンが上記組成
範囲を外れると、ガラスが結晶化する傾向がやや高くな
り、均一なガラスが得られにくくなり、実用性に乏しく
なる。

【００３４】さらに上記クラッドガラスには、ガラスの
耐失透性を向上させる目的、あるいはガラスの特性、す
なわち、屈折率、ガラス転移点などを調整する目的のた
めに、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｃｓ及びＩｎ等の追加イオンを導入
することができる。上記追加イオンが上記組成範囲を外
れると、結晶化する傾向があり、均一なガラス得られに
くくなり、実用性に乏しくなる。

【００３５】さらに、クラッドを構成する屈折率１．５
００以下のハライドガラスの別の例として、ガラスを構
成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種を４５〜５５％ Ｂａ １７〜２５％ Ｐｂ ０〜２％ Ｌａ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｇｄ ０〜４％ ただし、Ｌａ＋Ｙ＋Ｇｄ＝３．５〜６％ Ａｌ ２．５〜５％ Ｎａ ５〜２３％ Ｌｉ ０〜１８％ Ｃｓ ０〜４％ ただし、Ｎａ＋Ｌｉ＋Ｃｓ＝１７〜２３％ Ｉｎ ０〜２％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスを挙げるこ
ともできる。

【００３６】Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種及びＢａの
各イオンはガラスの骨格を形成する必須成分である。ま
た、Ｌａ、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ及びＮａはこのガラスの耐失
透性を向上させるために必要な成分であり、これらのイ
オンが上記の組成範囲を外れると、結晶化する傾向がや
や高くなり、均一なガラスが得られにくく、実用性に乏
しくなる。

【００３７】さらに上記クラッドガラスには、ガラスの
耐失透性を向上させる目的、あるいはガラスの特性、す
なわち、屈折率、ガラス転移点などを調整する目的のた
めに、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｃｓ及びＩｎ等の追加イオンを導入
することができる。追加イオンは上記組成範囲を外れる
と結晶化する傾向があり、均一なガラスが得られにく
く、実用性に乏しくなる。

【００３８】本発明の光ファイバは、上記コア用及びク
ラッド用のハライドガラスとを用いて、常法により作製
することができる。例えば、まずコア用ガラスとクラッ
ド用ガラスの２層構造のロッド状のプリフォームを作製
し、次いでこのロッド状のプリフォームを線引きしてフ
ァイバとすることができる。ファイバの形状及び寸法等
には特に制限はない。一般には、外径１００〜５００μ
ｍ、コア径１〜１５μｍ、但し、これらに限定されるも
のではなく、ファイバの用途等を考慮して適宜決定する
ことができる。

【００３９】尚、上記プリフォームは、例えば押出し成
形法によって作製できる他、フッ化物ファイバプリフォ
ーム作製法として知られている"Fluoride Glasses" ed.
A.E. Comyns (John Wiley & Sons, America), p.187に
記載されているビルド−インキャスティング法、ローテ
ーショナル キャスティング法やサクション キャステ
ィング法（T. Kanamori, Materials Science Forum, Vo
l. 19-20, pp363-374)又はこれらの組合せにより作製す
ることもできる。

【００４０】尚、本発明の光ファイバのコア−クラッド
間の屈折率差（Δｎ）は、クラッドとして屈折率１．５
１５以下のハライドガラスを用いる場合には、４．０％
以上になり、屈折率１．５００以下のハライドガラスを
用いる場合には、５．５％以上となる。

【００４１】次に、本発明の光増幅器について説明す
る。本発明の光増幅器は、発振器で得られたレーザー光
の干渉性を維持したまま、出力をさらに増強するために
使用することができる。光ファイバ増幅器は、信号光、
励起光が長さ方向にわたって小さなコアに閉じこめられ
るため、比較的小さな利得係数でもファイバを長くする
ことで大きな利得が得られる。

【００４２】本発明の光増幅器は、励起光源、光ファイ
バ及び前記励起光源から発生する励起光と信号光源から
発生する信号光とを前記光ファイバに入射させる手段を
構成要素として含み、前記光ファイバが本発明の光ファ
イバであることを特徴とする。光ファイバ増幅器は、例
えば特開平５−６３２８５号公報や特開平５−１３６５
１６号公報などに詳しく説明されている。但し、本発明
の光増幅器は、これら公報に記載されている光ファイバ
増幅器において、光ファイバとして本発明の光ファイバ
を用いたものである。特に発光種としてＰｒイオンやＤ
ｙイオンなどをドープしたガラスをコアとする光ファイ
バを用いた光ファイバ増幅器は、１．３μｍ帯の光増幅
器として実用化されることが期待されている。

【００４３】図１は、本発明の光ファイバ２０を用いた
光ファイバ増幅器の一構成例を示す。図に示すように、
ファイバ増幅器は信号光を増幅する本発明の光ファイバ
２０と、信号光源２１と、レーザ光源である励起光源２
２と、励起光源２２から発生する励起光と信号光源２１
から発生する信号光とを光ファイバ２０内に入射させる
手段である光カプラ２３とを備える。

【００４４】２本の光ファイバ２８、２９の融着延伸に
より形成したカプラ２３の一方の入力用ファイバ２８ａ
には、信号光源２１が接続される。他方の入力ファイバ
２９ａには、上述の励起光源２２が接続される。また、
光カプラ２３の他方の出力用ファイバ２９ｂは、戻り光
を防止するためにマッチングオイル２７浸漬されること
もできる。光カプラ２３の他方の出力用ファイバ２９ａ
は、コネクタ等を介して光ファイバ２０に結合され、信
号光及び励起光をファイバ２０内に導く。光ファイバ２
０からの出力光は、光スペクトラムアナライザ２５に導
かれる。光スペクトラムアナライザ２５は、増幅された
信号光の強度、波長等を測定する。尚、励起光をカット
する目的でフィルタ２６を介した出力光を、光スペクト
ラムアナライザ２５に導くこともできる。

【００４５】図１の光ファイバ増幅器の動作について、
信号光が波長１．３μｍ帯の場合について簡単に説明す
る。信号光源２１からの波長１．３μｍ帯の信号光は、
光カプラ２３をへて光ファイバ２０内に入射する。同時
に、レーザ光源２２からの励起光もカプラ２３をへて光
ファイバ２０内に入射する。この励起光は光ファイバ２
０内の発光種イオンを励起する。発光種イオンがＰｒ³⁺
である場合、波長１．０２μｍの励起光を用いてＰｒ³⁺
の電子を準位 ¹Ｇ₄ に励起する。この状態のＰｒ³⁺は、
信号光に誘導された遷移 ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅ 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。

【００４６】以上、波長１．３μｍ帯の信号光の例につ
いて説明したが、その他の波長の場合、信号光の波長に
発光波長を有する発光種イオンを含有するガラスをコア
ガラスとして用いた光ファイバを用いることで、光ファ
イバ増幅器を構成することができる。また、励起光源の
波長は、発光種イオン又は増感イオンの種類により適宜
決定できる。また、前記の光カプラ２３に代えて、励起
光源２２から発生する励起光と信号光源２１から発生す
る信号光とを光ファイバ２０内に入射させる手段とし
て、例えばハーフミラー等を用いることもできる。

【００４７】

【実施例】以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例１ コアガラスを作製するために、原料として、いずれも無
水物のＩｎＦ₃ 、ＧａＦ₃ 、ＣｄＦ₂ 、ＰｂＦ₂ 、Ｚｎ
Ｆ₂ 、ＬａＦ₃ を用い、モル％表示で、２３．５ＩｎＦ
₃ −２３ ．５ＧａＦ₃ −１５ＣｄＦ₂ −２０ＰｂＦ₂
−１３ＺｎＦ₂ −５ＬａＦ₃ の組成になるよう秤量、混
合されたバッチ３０ｇにＮＨ₄ ＨＦ₂を２ｇ加え、混合
した後、カーボン製るつぼに入れ、アルゴンガスを雰囲
気として、約９００℃で１時間加熱熔融した。その後、
るつぼを取り出し、真鍮製の型に融液を流し込み、約２
５０℃まで急冷固化し、そのまま徐冷を行い、およそ３
５ｍｍφ×５ｍｍ厚のガラス円板を得た。

【００４８】また、クラッドガラスを作製するため、原
料として、いずれも無水物のＩｎＦ₃ 、ＺｎＦ₂ 、Ｂａ
Ｆ₂ 、ＳｒＦ₂ 、ＰｂＦ₂ 、ＡｌＦ₃ 、ＬａＦ₃ を用
い、モル％表示で３５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −２０Ｂ
ａＦ₂ −１０ＳｒＦ₂ −５ＰｂＦ₂ −４ＡｌＦ₃ −１Ｌ
ａＦ₃ となるよう秤量混合されたバッチ３５ｇにＮＨ₄
ＨＦ₂ を２ｇ加え、混合した後、カーボン製るつぼに入
れ、アルゴンガスを雰囲気として、約９００℃で１時間
加熱熔融した。その後、るつぼを取り出し、真鍮製の型
に融液を流し込み、約２５０℃まで急冷固化し、そのま
ま徐冷を行い、およそ３５ｍｍφ×７ｍｍ厚のガラス円
板を得た。

【００４９】プリフォームの作製は、図２、図３に示し
た押し出し成形装置により行った。まず図２に示すよう
に、クラッド用ガラス１の両面とコア用ガラス２の一面
（片面）をλ／２以上の面精度で研磨し、クリーンブー
ス内でガラスの研磨面をオプティカルコンタクトさせた
後、内径約３５ｍｍのシリンダー３内にコア用ガラス２
が押し出しパンチ４側に位置するようにガラス１、２を
入れ、約３００℃まで加熱した。そして、図３に示すよ
うに押し出しパンチ４に５０ｂａｒの圧力を加え、成形
部５の直径５ｍｍφの成形穴５ａから二重構造のロッド
状ガラスをライナー部６に沿って押し出し、プリフォー
ムを得た。得られたプリフォームは、クラッド径５．０
ｍｍφ、コア径４．６ｍｍφ、長さ１２０ｍｍであっ
た。

【００５０】このようにして得たプリフォームを線引き
し、外径２００μｍ、コア径１８５μｍのファイバを得
た。このファイバは波長３．５μｍにおける伝送損失が
０．０５ｄＢ／ｍであり、良好な透過特性をもつことが
確認された。なお、上記ファイバ用に作製したのと同様
にして別に作製して得たガラスを用いて、波長５８９．
２９１ｎｍにおける屈折率（ｎ_D ）を測定したところ、
コアガラスで１．６０２、クラッドガラスで１．５１２
であった。これから求められるこのファイバのコア−ク
ラッド間の比屈折率差は５．６％（開口数０．５３）で
あった。

【００５１】実施例２〜１０ 表１に示す組成のクラッドガラスを実施例１と同様に作
製した。これらのクラッドガラス（屈折率１．５１５以
下）と実施例１と同様のコアガラスを用い実施例１と同
様にしてファイバを得た。コア−クラッド間の比屈折率
差を表１の最下欄に示す。比屈折率差５．４％〜５．７
％であった。これらのファイバの波長３．５μｍにおけ
る伝送損失は０．０５〜０．２ｄＢ／ｍであり、良好な
透過特性を持つことが確認された。

【００５２】

【表１】

【００５３】実施例１１〜２０ 表２に示す組成のクラッドガラスを実施例１と同様に作
製した。これらのクラッドガラス（屈折率１．５００以
下）と実施例１と同様のコアガラスを用い実施例１と同
様にしてファイバを得た。コア−クラッド間の比屈折率
差を表２の最下欄に示す。比屈折率差６．５％〜７．１
％であった。これらのファイバの波長３．５μｍにおけ
る伝送損失は０．０５〜０．２ｄＢ／ｍであり、良好な
透過特性を持つことが確認された。

【００５４】

【表２】

【００５５】実施例２１ コアガラスの作製のため、原料として、いずれも無水物
のＩｎＦ₃ 、ＧａＦ₃、ＣｄＦ₂ 、ＰｂＦ₂ 、Ｚｎ
Ｆ₂ 、ＬａＦ₃ を用い、モル％表示で２０ＩｎＦ₃−２
０ＧａＦ₂ −５ＣｄＦ₂ −３０ＰｂＦ₂ −２１ＺｎＦ₂
−４ＬａＦ₃ の組成になるよう秤量、混合されたバッチ
３０ｇにＮＨ₄ ＨＦ₂ を２ｇ加え、混合した後、カーボ
ン製るつぼに入れ、アルゴンガスを雰囲気として、約８
００℃で１時間加熱熔融した。その後、るつぼを取り出
し、真鍮製の型に融液を流し込み、約２５０℃まで急冷
固化し、そのまま徐冷を行い、およそ３５ｍｍφ×５ｍ
ｍ厚のガラス円板を得た。

【００５６】また、クラッドガラスを作製するため、原
料として、いずれも無水物のＺｒＦ₂ 、ＢａＦ₂ 、Ｌａ
Ｆ₃ 、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦを用い、モル％表示で、５３Ｚ
ｒＦ₂ −２０ＢａＦ₂ −４ＬａＦ₃ −３ＡｌＦ₃ −２０
ＮａＦの組成になるよう秤量、混合されたバッチ６０ｇ
にＮＨ₄ ＨＦ₂ を３．５ｇ加え、混合した後、カーボン
製るつぼに入れ、アルゴンガスを雰囲気として、約４５
０℃で０．５時間加熱した後、ひきつづき約８５０℃で
１時間熔融した。その後、るつぼを取り出し、真鍮製の
型に融液を流し込み、約２５０℃まで急冷固化し、その
まま徐冷を行い、およそ３５ｍｍφ×１５ｍｍ厚のガラ
ス円板を得た。これらのガラスを用いて実施例１と同様
にプリフォームを作製した。得られたプリフォームは、
クラッド径５．２ｍｍφ、コア径３ｍｍφ、長さ２００
ｍｍであった。また、界面に結晶化は観察されなかっ
た。

【００５７】このようにして得られたプリフォームを線
引きし、外径２５０μｍ、コア径１４５μｍのファイバ
を得た。波長３．５μｍにおける伝送損失は０．０５ｄ
Ｂ／ｍであり、良好な透過特性を持つことが確認され
た。なお、上記ファイバ用に作製したものと同様にして
作製して得たガラスを用いて、波長５８９．２９ｎｍに
おける屈折率（ｎ_D ) を測定したところ、コアガラスは
１．６１９、クラッドガラスは１．４９８であった。フ
ァイバのコア・クラッド間の比屈折率差は７．５％（開
口数０．６１）であった。

【００５８】比較例１ 原料として、いずれも無水物のＺｒＦ₂ 、ＢａＦ₂ 、Ｌ
ａＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＰｂＦ₂
を用い、コアガラスは、モル％で、５８ＺｒＦ₂ −６Ｂ
ａＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −
３ＬｉＦ−２５ＰｂＦ₂ の組成に、クラッドガラスは、
４７．５ＺｒＦ₂ −２３．５ＢａＦ₂ −２．５ＬａＦ₃
−２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −２０ＮａＦの組成になる
ように秤量、混合されたバッチ３０ｇに３．５ｇのＮＨ
₄ ＨＦ₂ をそれぞれ加え、混合した後、カーボン製るつ
ぼに入れ、アルゴンガスを雰囲気として、約４５０℃で
０．５時間、さらに８５０℃で１時間加熱溶融した。

【００５９】コアガラスについては、その後、るつぼを
取り出し、真鍮製の型に融液を流し込み、約２５０℃ま
で急冷固化し、そのまま徐冷を行い、およそ３５ｍｍφ
×１５ｍｍ厚のガラス円板を得た。クラッドガラスにつ
いては、るつぼを取り出し、るつぼごと約２５０℃まで
急冷し、融液を固化し、そのまま徐冷を行い、およそ３
５ｍｍφ×１５ｍｍ厚のガラス円板を得た。

【００６０】上記のようにして得られたコアガラス、ク
ラッドガラスを用いて、実施例１と同様、押し出し成形
法により、プリフォームを作製し、線引きしてファイバ
を作製した。得られたファイバは、外径２５０μｍ、コ
ア径１５０μｍであった。このファイバを観察したとこ
ろ、コアガラスの結晶化による光散乱点が、ファイバの
一部にみられた。散乱点が１ｍあたり数個みられる部分
の波長３．５μｍにおける伝送損失は１ｄＢ／ｍであっ
た。なお、散乱点のみられない部分では、同伝送損失は
０．２ｄＢ／ｍであった。上記ファイバ用に作製したも
のと同様に作製して得られたガラスの波長５８９．２９
ｎｍにおける屈折率（ｎ_D ）を測定したところ、コアガ
ラスは１．５８０、クラッドガラスは１．４９５であっ
た。このファイバの比屈折率は５．４％（開口数０．５
１）であった。

【００６１】上記コアガラスの組成は、特開平６−６９
５８４号に開示されている、Ｐｂを多量に含有させるこ
とが可能である、（５９．５−０．５ｙ）ＺｒＦ₂ −２
ｙＢａＦ₂ −（３２．５−２．５ｙ）ＰｂＦ₂ −３．５
ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −ｙＬｉＦ（モル
％）においてｙ＝３とした組成である。さらに、コア・
クラッド間の比屈折率差を大きくするため、コアガラス
の屈折率を大きくするべく、上記と同様に５８．５Ｚｒ
Ｆ₂ −４ＢａＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −２．５
ＡｌＦ₃ −２ＬｉＦ−２７．５ＰｂＦ₂ （ｙ＝２）の組
成ガラスを作製した。しかし、内部に多量の結晶が観察
され、均質なガラスが得られなかった。即ち、Ｚｒを主
成分として含むフッ化物ガラスでは、ＰｂＦ₂ 量の上限
は２５モル％まであり、これ以上のＰｂＦ₂ を導入する
ことにより、これ以上の屈折率を持つガラスを得ること
は困難であった。

【００６２】実施例２２〜８３ 表３に示した組成（ａ、ｂ、ｃ）のガラスと表４から表
１３に示した組成のコアガラスを用いて、実施例１と同
様にしてファイバを作製した。原料には、いずれも無水
のフッ化物、塩化物を用いた。これらのファイバのコア
・クラッド間の比屈折率差は表４から表１３の最下欄に
示したように、５．７％〜９．４％であった。また、こ
れらのファイバ波長３．５μｍにおける伝送損失は０．
０５〜０．２ｄＢ／ｍであり、良好な透過特性を持つこ
とが確認された。

【００６３】

【表３】

【００６４】

【表４】

【００６５】

【表５】

【００６６】

【表６】

【００６７】

【表７】

【００６８】

【表８】

【００６９】

【００７０】

【表９】

【００７１】

【表１０】

【００７２】

【表１１】

【００７３】

【表１２】

【００７４】

【表１３】

【００７５】実施例８４〜９６ 実施例３で示したコアガラスと、表１４及び表１５に示
した組成のクラッドガラスを用いて実施例１と同様な方
法でファイバを作製した。原料にはいずれも無水のフッ
化物を用いた。これらのファイバのコア・クラッドの比
屈折率差は、表１４及び表１５の最下欄で示したよう
に、最低でも６．０％であり最高は７．５％であった。
また、これらのファイバの波長３．５μｍにおける伝送
損失は０．０５〜０．２ｄＢ／ｍであり良好な透過特性
を持つことが確認された。

【００７６】

【表１４】

【００７７】

【表１５】

【００７８】実施例９７〜１０６ 実施例２３で示したコアガラス（屈折率１．６３２）
と、表１６に示した組成のクラッドガラスを用いて実施
例１と同様な方法でファイバを作製した。原料にはいず
れも無水のフッ化物を用いた。これらのファイバのコア
・クラッドの比屈折率差は、表１６の最下欄で示したよ
うに、最低でも７．２％であり最高は８．０％であっ
た。また、これらのファイバの波長３．５μｍにおける
伝送損失は０．０５〜０．２ｄＢ／ｍであり良好な透過
特性を持つことが確認された。

【００７９】

【表１６】

【００８０】実施例１０７ コアガラスとして、ＬａＦ₃ の一部（０．０４モル％）
をＰｒＦ₃ に置換した以外は実施例３と同じ組成のガラ
ス３０ｇ（３５ｍｍφ×５ｍｍ厚）を実施例１と同様に
して作製した。又、クラッドガラスは実施例１と同様の
６０ｇ（３５ｍｍφ×１５ｍｍ厚）のガラス円板を３個
作製した。これら３個にクラッド用ガラスの両面とコア
用ガラスの一面（片面）をλ／２以下の面精度で研磨
し、クリーンブース内でガラスの研磨面をオプティカル
コンタクトさせた後、実施例１と同様な条件で押し出し
成形法により、クラッド径５．２ｍｍφ、コア径０．１
７ｍｍφ、長さ２００ｍｍの一次プリフォームを得た。
このプリフォームを、長さ１３ｍｍに切断し、一端面
（片端面）をλ／２以下の面精度で研磨し、外径３５ｍ
ｍφ、内径５．５ｍｍφ、厚さ１０ｍｍの成形治具（サ
ブシリンダー）の中に設置した。さらにクラッドガラス
として、実施例１と同様のガラス６０ｇ（３５ｍｍφ×
１５ｍｍ厚）を１個作製し、その両面をλ／２以下の精
度で研磨した。

【００８１】この一次プリフォームと上記クラッドガラ
ス（３５ｍｍφ×１５ｍｍ厚）の研磨面をクリーンブー
ス内でオプティカルコンタクトさせた後、内径約３５ｍ
ｍのシリンダー内のプリフォームが押し出しパンチ側に
位置するようにして、プリフォーム及び成形治具（サブ
シリンダー）と上記クラッドガラス（３５ｍｍφ×１５
ｍｍ厚）を入れ、他は実施例１と同様にして、押し出し
成形により、クラッド径５．０ｍｍφ、コア径４８μｍ
φ、長さ２００ｍｍの二次プリフォームを作製した。こ
のようにして得られた二次プリフォームを線引きし、外
径１２５μｍ、コア径１．２μｍのファイバを得た。こ
のファイバの３．５μｍにおける伝送損失は０．０５ｄ
Ｂ／ｍであり、良好な透過特性を示すことが確認され
た。なお、このファイバは、コア・クラッド間の比屈折
率差が８．２％、開口数０．６５、カットオフ波長は
１．０μｍであり、波長１．０μｍ以上でシングルモー
ドファイバとなる。

【００８２】このファイバを２０ｍ用いて図４に示す光
ファイバ増幅器を作製し、増幅特性を測定した。図中の
参照数字の説明は以下のとおりである。７は１．０２μ
ｍの励起光源であり、８は１．３１μｍの信号光源であ
る。９は光カプラとして作用するハーフミラーである。
１０は集光レンズ、１１及び１２は励起光及び信号光導
光用石英ファイバであり、１３は試験用の光ファイバで
ある。１４は光スペクトラムアナライザである。また、
図中の点線は、光（励起光、信号光）の進行を模式的に
示すものである。

【００８３】光信号増幅の測定は次のような方法で行っ
た。信号光源８からの１．３１μｍ信号光と励起光源７
からの１．０２μｍ励起光とを、ハーフミラー９を介し
て合波した後、集光レンズ１０により集光し、導光用石
英ファイバ１１に入射する。この導光用石英ファイバ１
１の末端を試験用ファイバ１３の端面につきあわせて信
号光と励起光とを、同時に試験用ファイバ１３に入射す
ることができる。試験用ファイバ１３から出力される光
出力は、試験用ファイバ１３の末端につき合わせた導光
用石英ファイバ１２によって導かれ、光スペクトラムア
ナライザ１４に入力される。光スペクトラムアナライザ
１４は、信号光の強度、波長等を測定する。このような
光学系を用い、励起光のオン、オフ時における信号光強
度を測定し、利得を求めた。その結果、励起光１００ｍ
Ｗの入力に対し、２７ｄＢの利得が得られた。

【００８４】比較例２ コアガラスとして、ＬａＦ₃ の一部（０．０５モル％）
をＰｒＦ₃ に置換した以外は比較例１と同じ組成ガラス
３０ｇ（３５ｍｍφ×５ｍｍ厚）を実施例と同様にして
作製した。又、クラッドガラスは比較例１と同様の６０
ｇ（３５ｍｍφ×１５ｍｍ厚）のガラス円板を４個作製
した。このコアガラスと３個のクラッドガラスを用い
て、実施例１０７と同様の方法で、クラッド径５．１ｍ
ｍφ、コア径０．１７ｍｍφ、長さ２００ｍｍの一次プ
リフォームを得た。

【００８５】この一次プリフォームを、長さ１３ｍｍに
切断し、一端面（片端面）をλ／２以下の面精度で研磨
し、外径３５ｍｍφ、内径５．５ｍｍφ、厚さ１０ｍｍ
の成形治具（サブシリンダー）の中に設置した。さらに
クラッドガラス（３５ｍｍφ×１５ｍｍ厚）１個の両面
をλ／２以下の面精度で研磨した。この一次プリフォー
ムと上記クラッドガラスの研磨面をクリーンブース内で
オプティカルコンタクトさせた後、内径３５ｍｍのシリ
ンダー内にプリフォームが押し出しパンチ側に位置する
ようにして、一次プリフォーム及び成形治具（サブシリ
ンダー）と上記クラッドガラス（３５ｍｍφ×１５ｍｍ
厚）を入れ、他は、実施例１と同様にして、押し出し成
形によって、クラッド径５．０ｍｍφ、コア径６０μｍ
φ、長さ２００ｍｍの二次プリフォームを得た。

【００８６】このようにして得られた二次プリフォーム
を線引きし、外径１２５μｍ、コア径１．５μｍのファ
イバを得た。このファイバは、コア・クラッド間の比屈
折率差が５．４％、開口数０．５１、カットオフ波長は
１．０μｍであり、波長１．０μｍ以上でシングルモー
ドファイバとなる。このファイバの増幅特性を実施例１
０７で示した方法で評価したところ、励起光１００ｍＷ
の入力に対して１５ｄＢの利得しかえられなかった。

【００８７】比較例３ 原料として、いずれも無水のＩｎＦ₃ 、ＺｎＦ₂ 、Ｂａ
Ｆ₂ 、ＳｒＦ₂ 、ＰｂＦ₂ 、ＧａＦ₃ 、ＹＦ₃ 、Ｎａ
Ｆ、ＰｒＦ₃ を用い、コアガラスとして、３０ＩｎＦ₃
−２５ＺｎＦ₂ −５ＢａＦ₂ −９ＳｒＦ₂ −２０ＰｂＦ
₂ −４ＧａＦ₃ −３．９５ＹＦ₃ −３ＮａＦ−０．０５
ＰｒＦ₃ （モル％）の組成に秤量・混合されたバッチ３
０ｇに、３．５ｇのＮＨ₄ ＨＦ₂ をさらに加えた。ま
た、原料として、いずれも無水のＺｒＦ₄ 、ＢａＦ₂ 、
ＬａＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＡｌＦ₃ 、ＮａＦを用い、クラッド
ガラスとして、４７．５ＺｒＦ₄ −２３．５ＢａＦ₂ −
２．５ＬａＦ₃ −２ＹＦ₃ −４．５ＡｌＦ₃ −２０Ｎａ
Ｆ（モル％）の組成に秤量・混合されたバッチ６０ｇ
に、３．５ｇのＮＨ₄ ＨＦ₂ をさらに加えた。

【００８８】これらのバッチから、比較例１と同様の方
法で、３０ｇ（３５ｍｍφ×５ｍｍ）コアガラス１個
と、６０ｇ（３５ｍｍφ×１５ｍｍ）のクラッドガラス
４個を作製した。なお、これらのガラスは特開平６−６
９５８４号に、ＩｎＦ₃ 系ガラスをコアに用い、大きな
比屈折率差が得られる組み合わせとして示されているも
のである。これらのガラスを用いて実施例１０７と同様
の方法で、クラッド径５．１ｍｍφ、コア径０．２ｍｍ
φ、長さ２００ｍｍの一次プリフォームを得た。さら
に、比較例２と同様の方法で、二次プリフォームを得、
さらに外径１２５μｍ、コア径１．７μｍのファイバを
得た。このファイバは、コア・クラッド間の比屈折率差
が４．７％、開口数０．４８、カットオフ波長は１．０
μｍであり、波長１．０μｍ以上でシングルモードファ
イバとなる。このファイバの増幅特性を実施例１０７で
示した方法で評価したところ、励起光１００ｍＷに対し
て、２０ｄＢの利得しか得られなかった。

【００８９】実施例１０７と比較例２及び３とを比較す
ると、本発明の光ファイバを使用して作製した増幅器
は、特開平６−６９５８４号に記載されているような従
来のファイバを用いて作製した増幅器よりも格段に優れ
た性能を有することが確認できた。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バは、可視から中赤外の波長域において良好な透明性を
有し、従来知られているハライドガラス光ファイバより
極めて高い開口数をもち、光通信用、光計測用またはレ
ーザ光伝送用などに応用できるファイバを得ることがで
きる。また、発光種として希土類イオンをコアガラスに
導入することにより、可視・中赤外域において、高効率
に動作するレーザファイバまたは光増幅用光ファイバを
得ることができる。そして、この光増幅用光ファイバを
使用することにより、安価で高効率の光増幅器が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光増幅器の説明図である。

【図２】 ガラスプリフォーム成形に用いる押し出し成
形装置においてコア用ガラスおよびクラッド用ガラスを
装着した状態を示す説明図である。

【図３】 ガラスプリフォーム成形に用いる押し出し成
形装置においてガラスを押し出している状態を示す説明
図である。

【図４】 本発明の実施例で使用したファイバの増幅特
性を評価するための光増幅測定装置の説明図である。

【符号の説明】

１：クラッド用ガラス ２：コア用ガラス ３：シリ
ンダー ４：押し出しパンチ ５：成形部 ６：ライ
ナー部 ７：励起光源 ８：信号光源 ９：ハー
フミラー １０：集光用レンズ １１、１２：導光用石英ファ
イバ １３：増幅試験用ファイバ １４：光スペクトラムア
ナライザ ２０：本発明の光ファイバ ２１：信号光源 ２２：励起光源 ２３：光カプラ ２５：光スペクトラムアナライザ ２６：フィルター ２８ａ、２９ａ：入力用
ファイバ ２８ｂ、２９ｂ：出力用ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｚ 3/17 3/17 // Ｃ０３Ｂ 37/012 Ｃ０３Ｂ 37/012 Ｚ (72)発明者 虎溪 久良 東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホー ヤ株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアとクラッドとからなる光ファイバで
   あって、コアがＩｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラ
   スからなり、かつクラッドが屈折率１．５１５以下のハ
   ライドガラスからなることを特徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】 コアとクラッドとからなる光ファイバで
   あって、コアがＩｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラ
   スからなり、かつクラッドが屈折率１．５００以下のハ
   ライドガラスからなることを特徴とする光ファイバ。
3. 【請求項３】 Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラ
   スが、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｉｎ １５〜４０％ Ｇａ １５〜４０％ ただし、Ｉｎ＋Ｇａ＝３５〜６５％ Ｃｄ ５〜４０％ Ｐｂ １０〜３０％ を含有し、 陰イオンとしてＦあるいはＦおよび１０モル％以下のＣ
   ｌを含有するハライドガラスである請求項１又は２記載
   の光ファイバ。
4. 【請求項４】 Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラ
   スが、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｉｎ １７〜３５％ Ｇａ １７〜３５％ ただし、Ｉｎ＋Ｇａ＝４０〜６５％ Ｃｄ ７．５〜３０％ Ｐｂ １２〜３０％ を含有し、 陰イオンとしてＦあるいはＦおよび５モル％以下のＣｌ
   を含有するハライドガラスである請求項１又は２に記載
   の光ファイバ。
5. 【請求項５】 Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガラ
   スが、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｌｉ ０〜１２％ Ｎａ ０〜１２％ Ｋ ０〜１２％ Ｃｓ ０〜１２％ Ｔｌ ０〜１２％ Ｍｇ ０〜 ８％ Ｃａ ０〜２３％ Ｓｒ ０〜２３％ Ｂａ ０〜３４％ Ｚｎ ０〜２８％ Ｓｎ ０〜３４％ Ｙ ０〜１２％ Ｌａ ０〜１２％ Ｇｄ ０〜１２％ Ｌｕ ０〜１２％ Ｐｒ ０〜１２％ Ｎｄ ０〜１２％ Ｓｍ ０〜１２％ Ｅｕ ０〜１２％ Ｔｂ ０〜１２％ Ｄｙ ０〜１２％ Ｈｏ ０〜１２％ Ｅｒ ０〜１２％ Ｔｍ ０〜１２％ Ｙｂ ０〜１２％ Ｂｉ ０〜 ９％ Ｚｒ ０〜１５％ Ｈｆ ０〜１５％ を更に含有し、かつ、これらイオンの合量が０．０１〜
   ３５モル％である、請求項３又は４に記載の光ファイ
   バ。
6. 【請求項６】 屈折率１．５１５以下のハライドガラス
   が、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｉｎ ２８〜４０％ Ｚｎ ２０〜３０％ Ｂａ １５〜２５％ Ｓｒ ８〜２０％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスである請求
   項１、３〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
7. 【請求項７】 屈折率１．５１５以下のハライドガラス
   が、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｐｂ ０〜１０％ Ｇａ ０〜６％ Ａｌ ０〜４％ Ｃａ ０〜６％ Ｃｄ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｌａ ０〜２％ Ｎａ ０〜５％ Ｌｉ ０〜４％ を更に含有し、かつ、これらイオンの合量が２〜２５モ
   ル％である、請求項６記載の光ファイバ。
8. 【請求項８】 屈折率１．５００以下のハライドガラス
   が、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｉｎ ３０〜４０％ Ｚｎ ２０〜３０％ Ｂａ １５〜２５％ Ｓｒ １０〜２０％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスである請求
   項２〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
9. 【請求項９】 屈折率１．５００以下のハライドガラス
   が、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｇａ ０〜６％ Ｃａ ０〜６％ Ｃｄ ０〜５％ Ｙ ０〜２％ Ｌａ ０〜２％ Ｎａ ０〜５％ Ｌｉ ０〜２％ を更に含有し、かつ、これらイオンの合量が２〜１５モ
   ル％である、請求項８記載の光ファイバ。
10. 【請求項１０】 屈折率１．５１５以下のハライドガラ
    スが、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種を４５〜５５％ Ｂａ １７〜２５％ Ｐｂ ０〜７％ Ｌａ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｇｄ ０〜４％ ただし、Ｌａ＋Ｙ＋Ｇｄ＝３．５〜６％ Ａｌ ２．５〜５％ Ｎａ ５〜２３％ Ｌｉ ０〜１８％ Ｃｓ ０〜８％ ただし、Ｎａ＋Ｌｉ＋Ｃｓ＝１７〜２３％ Ｉｎ ０〜２％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスである請求
    項１、３〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
11. 【請求項１１】 屈折率１．５００以下のハライドガラ
    スが、ガラスを構成する陽イオンとしてモル％表示で、 Ｚｒ及びＨｆの少なくとも１種を４５〜５５％ Ｂａ １７〜２５％ Ｐｂ ０〜２％ Ｌａ ０〜５％ Ｙ ０〜４％ Ｇｄ ０〜４％ ただし、Ｌａ＋Ｙ＋Ｇｄ＝３．５〜６％ Ａｌ ２．５〜５％ Ｎａ ５〜２３％ Ｌｉ ０〜１８％ Ｃｓ ０〜４％ ただし、Ｎａ＋Ｌｉ＋Ｃｓ＝１７〜２３％ Ｉｎ ０〜２％ 陰イオンとしてＦを含有するハライドガラスである請求
    項２〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
12. 【請求項１２】 Ｉｎ−Ｇａ−Ｃｄ−Ｐｂ系ハライドガ
    ラスが、発光種イオン又は発光種イオン及びこの発光種
    イオンを増感させる増感イオンを含有する請求項１〜１
    １のいずれか１項に記載の光ファイバ。
13. 【請求項１３】 発光種イオンがＰｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅ
    ｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる群
    から選ばれる１種又は２種以上のイオンであり、かつこ
    れらイオンの合量が０．０１〜１２モル％である請求項
    １２記載の光ファイバ。
14. 【請求項１４】 発光種イオンがＰｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄ
    ｙ、Ｈｏ及びＥｒからなる群から選ばれる１種又は２種
    以上のイオンであり、１．３μｍ帯増幅用である請求項
    １２又は１３記載の光ファイバ。
15. 【請求項１５】 励起光源、光ファイバ及び前記励起光
    源から発生する励起光と信号光源から発生する信号光と
    を前記光ファイバに入射させる手段を構成要素として含
    む光増幅器であって、前記光ファイバが請求項１２〜１
    ４のいずれか１項に記載の光ファイバであることを特徴
    とする光増幅器。