JPH08333131A - 希土類元素添加石英系ガラスおよびこれを用いた光増幅器用光ファイバ - Google Patents

希土類元素添加石英系ガラスおよびこれを用いた光増幅器用光ファイバ

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JPH08333131A
JPH08333131A JP7160117A JP16011795A JPH08333131A JP H08333131 A JPH08333131 A JP H08333131A JP 7160117 A JP7160117 A JP 7160117A JP 16011795 A JP16011795 A JP 16011795A JP H08333131 A JPH08333131 A JP H08333131A
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rare earth
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Kazuhiko Aikawa
和彦 愛川
Satoshi Kumayasu
敏 熊安
Akira Wada
朗 和田
Ryozo Yamauchi
良三 山内
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 泡の発生のない、利得波長特性が平坦な光増
幅器用光ファイバを提供する。 【構成】 コアの組成がEr添加Ga2 3 −Al2
3 −GeO2 −SiO2、クラッドの組成がF−SiO
2 からなる光増幅器用光ファイバであって、Ga2 3
の濃度が0.1〜1重量%、Al2 3 の濃度が2〜4
重量%の範囲とされる。Gaを添加することでAlの添
加量を抑制して泡の発生を阻止し、かつ両者の作用でE
DFの利得波長特性を平坦化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、希土類元素添加石英
系ガラスおよびこれを用いた光増幅器用光ファイバに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】1.5μm帯光増幅器用光ファイバのコ
ア材には、少なくともErが添加されており、1.3μ
m帯光増幅器用光ファイバのコア材にはNdやPdが添
加されている。前者の光ファイバにおいては、Erが添
加されていることからエルビウムドープファイバ(以下
EDFという)と呼ばれている。このEDFの光信号増
幅時の入力信号光波長と利得の関係は、Erのエネルギ
ー準位に起因するために図2に示すとおり必ずしも平坦
ではない。この波長依存性を平坦化して広帯域化を図る
ために、AlやP等を高濃度に添加する手法が提案され
ている。図3はErと共にAlを5重量%添加すること
により波長依存性を平坦化した例を示している。一方、
AlはEDFにおける利得の波長依存性の平坦化という
作用と同時にErのクラスターを防止するという作用を
備えている。光ファイバのコア内に単独で添加されるE
rの濃度を増加させていくと100ppm前後から濃度
消光という現象が発生し始める。これはEr濃度を上げ
ていくとErイオンのクラスターが発生し、Erイオン
間でのエネルギーのやりとりが行われ、I13/2の励起準
位からさらに上位に励起されるESA(Excited
State Absorption)が発生し変換効
率が低下するというもので、Alを共添加することによ
りこの現象は抑制され、Erの高濃度化、ひいてはED
Fの短尺化も可能となった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにErと共
にAlを添加することにより、EDFの特性を改善する
ことができるが、Alの濃度が高くなってくると、今度
はAlの結晶化が発生してくる。Al濃度が5重量%を
越えたあたりからこの現象は顕著に現れ、光ファイバ作
成時には泡となって信頼性の高いファイバを得ることが
できなかった。本発明者等は、その問題を解決するため
にAlの他にもEDFの特性改善の効果を有する元素が
ないかの実験を重ねた結果、Alと同族のGaにも同様
の効果があることを発見し、特願平2−22528号と
して出願した。しかしながら、ErとともにGaのみを
0.1重量%以上添加するのはなかなか困難で、高添加
には工夫が必要であり、Alとの所定範囲の量の共添加
によりそれがかなうことを知見してこの発明に至ったも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、以上の観点
からなされたもので、その特徴とするところは、希土類
元素が添加された石英系ガラスであって、前記ガラス中
にさらに0.1〜1重量%の酸化ガリウムと、2〜4重
量%の酸化アルミニウムとが添加された希土類元素添加
石英系ガラスにある。なお、希土類元素の添加量は光増
幅作用の要求を満足すれば良く、典型的には100〜1
000ppm程度とされる。また、共添加される酸化ガ
リウムの量を0.1〜1重量%としたのは、0.1重量
%未満では利得波長特性の平坦化というEDF特性の改
善効果が小さく、1重量%を越えて大きいとガラスから
泡が発生してしまい信頼性を低下させてしまうからであ
る。
【0005】さらに、共添加される酸化アルミニウムの
量を2〜4重量%としたのは、2重量%未満では上記酸
化ガリウムの場合と同様に利得波長特性の平坦化という
EDF特性の改善効果が小さく、4重量%を越えて大き
いとガラスから泡が発生してしまい信頼性を低下させる
という問題が発生するからである。さらにまた、上記ガ
ラスにフッ素を添加することもできる。その場合、添加
される量は0.5〜2.8重量%とされる。その理由は
0.5重量%未満では、上記と同様に利得波長特性の平
坦化に乏しいからである。なお、上限を2.8重量%と
したのは製法的にそれ以上の添加は困難であるからであ
る。
【0006】
【作用】GaをAlと共に添加することで、Alの添加
濃度が抑制されるため泡のないガラスとすることができ
る。また、このガラスをコアとする光ファイバはErを
高濃度に添加してもErのクラスターの心配がなく、か
つその利得波長特性は十分に平坦化されたものである。
【0007】
【実施例1】VAD法によりGeO2 (15重量%)−
SiO2 (85重量%)スートプリフォームを作製し、
ErCl3 を0.20重量%、GaCl4 を0.57重
量%、AlCl3 を19.2重量%含有するエタノール
溶液中に12時間浸漬した。このプリフォームを塩素含
有ガス雰囲気で脱水処理した後、およそ1400℃のヘ
リウム雰囲気で透明ガラス化してEr添加Ga2 3
Al2 3 −GeO2−SiO2 ガラスからなるEDF
のコア用ガラスロッドとしたが、泡の発生ならびにAl
の結晶化はなかった。なお、ロッドのサイズは直径20
mm,長さ150mm,純粋石英ガラスとの比屈折率差
△=1.3%であり、Ga2 3 濃度は0.1重量%、
Al2 3 濃度は4重量%であった。このロッドを延伸
してコア用ロッドとし、このロッドをその軸の周りに3
0rpmで回転させつつ、その周りにSiO2 スートを
40mm厚さに堆積させ、その後脱水処理し、さらにS
iF4 を5リットル/分、1400℃の雰囲気で透明ガ
ラス化してロッドとなし、次いで、所定のコア/クラッ
ド径比とするために、このロッドに延伸、SiO2スー
トの堆積、脱水、透明ガラス化の工程を繰返し最終的に
直径30mmの光増幅器用光ファイバ母材とした。この
母材を線引きしてコア径3μm、クラッド径125μm
のファイバとなし、その上にUV樹脂をコーティングし
て素線とした。得られたファイバのコア/クラッドの比
屈折率差Δ=2.0%であり、その利得波長特性は図1
の(イ)に示すようにAl2 3 を5重量%添加したE
DFと同等以上に平坦化されたものであった。
【0008】
【実施例2】エタノール溶液中のGaCl4 の濃度を
9.6重量%とする以外は実施例1と全く同様にしてE
r添加Ga2 3 −Al2 3 −GeO2 −SiO2
ア/F−SiO2 クラッド光ファイバを得た。因みに、
Ga2 3 濃度は1重量%、Al2 3 濃度は4重量%
であった。その利得波長特性は図1の(ロ)に示すよう
に実施例1よりも平坦化されたものであった。
【0009】
【実施例3】溶液中のAlCl3 の濃度を9.6重量%
とする以外は実施例2と全く同様にしてEr添加Ga2
3 −Al2 3 −GeO2 −SiO2 コア/F−Si
2クラッドファイバを得た。因みに、Ga2 3 濃度
は1重量%、Al2 3 濃度は2重量%であった。その
利得波長特性は図1の(ハ)に示すように実施例1より
も平坦性は低下したが十分使用可能な範囲であった。
【0010】
【実施例4】VAD法によりGeO2 (22重量%)−
SiO2 (78重量%)スートプリフォームを作製し、
ErCl3 を0.20重量%、GaCl4 を5.7重量
%、AlCl3 を19.2重量%含有するエタノール溶
液中に12時間浸漬した。このプリフォームを塩素含有
ガス雰囲気で脱水処理した後、およそ1300℃のSi
4 を含むヘリウム雰囲気で透明ガラス化してEr−F
添加Ga2 3 −Al2 3 −SiO2 ガラスからなる
EDFのコア用ガラスロッドとしたが、泡の発生ならび
にAlの結晶化はなかった。なお、ロッドサイズは直径
20mm,長さ150mm,純粋石英ガラスとの比屈折
率差△=1.3%であり、Ga濃度は1重量%,Al濃
度は4重量%であった。このロッドを延伸してコア用ロ
ッドとし、このロッドをその軸の周りに30rpmで回
転させつつ、その周りにSiO2スートを40mm厚さ
に堆積させ、その後脱水処理し、さらにSiF4 を5リ
ットル/分、1400℃の雰囲気で透明ガラス化してロ
ッドとなし、次いで、所定のコア/クラッド径比とする
ために、このロッドに延伸、SiO2 スートの堆積、脱
水、透明ガラス化の工程を繰返し最終的に直径30mm
の光増幅器用光ファイバ母材とした。この母材を線引き
して直径125μmのファイバとなし、その上にUV樹
脂をコーティングして素線とした。得られたファイバの
コア/クラッドの比屈折率差Δ=2.0%であり、その
利得波長特性は図1(ニ)に示すように実施例2よりも
平坦化されたものであった。
【0011】
【比較例1】VAD法によりGeO2 (22重量%)−
SiO2 (78重量%)スートプリフォームを作製し、
ErCl3 を0.20重量%、AlCl3 を26.14
重量%からなるエタノール溶液中に12時間浸漬した。
このプリフォームを塩素含有ガス雰囲気で脱水処理した
後、およそ1300℃のSiF4 を含むヘリウム雰囲気
で透明ガラス化してEr−F添加Al2 3 −GeO2
−SiO2 ガラスからなるEDFのコア用ガラスロッド
とした。なお、ロッドサイズは直径20mm,長さ15
0mm,純粋石英ガラスとの比屈折率差△=1.3%で
あり、Al2 3 濃度は5.5重量%であった。しか
し、このロッドはAlの結晶化のため泡が発生して光フ
ァイバ母材としては不適当なものであった。
【0012】
【比較例2】VAD法によりGeO2 (22重量%)−
SiO2 (78重量%)スートプリフォームを作製し、
ErCl3 を0.20重量%、GaCl4 を8.55重
量%、AlCl3 を19.2重量%を含有するエタノー
ル溶液中に12時間浸漬した。このプリフォームを塩素
含有ガス雰囲気で脱水処理した後、およそ1300℃の
SiF4 を含むヘリウム雰囲気で透明ガラス化してEr
−F添加Ga2 3 −Al2 3 −GeO2 −SiO2
ガラスからなるEDFのコア用ガラスロッドとした。な
お、ロッドサイズは直径20mm,長さ150mm,純
粋石英ガラスとの比屈折率差△=1.3%であり、Ga
2 3 濃度は1.5重量%、Al2 3濃度は4重量%
であった。しかし、このロッドはGaとAlの結晶化の
ため泡が発生して光ファイバ母材としては不適当なもの
であった。
【0013】
【比較例3】溶液中のAlCl3 の濃度を4.8重量%
とする以外は実施例2と全く同様にしてファイバを作製
した。因みに、コア中のGa2 3 濃度およびAl2
3 濃度は共に1重量%であった。この光ファイバの利得
波長特性は平坦化に乏しいものであった。
【0014】
【比較例4】溶液中のGaCl3 の濃度を0.285重
量%とする以外は実施例1と全く同様にしてファイバを
作製した。因みに、コア中のGa2 3 濃度は0.05
重量%およびAl2 3 濃度は4重量%であった。この
光ファイバの利得波長特性の平坦化は十分でなかった。
【0015】
【発明の効果】この発明は、以上のように、希土類元素
添加石英系ガラスにおいて、さらにAlとGaとを共添
加することにより、Alのみを添加することによる結晶
化を阻止し、かつ、これを光増幅器用ファイバのコアと
することにより、利得波長特性が平坦化された極めて優
れたものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による光増幅器用光ファイバの利得波
長特性図。
【図2】従来の光増幅器用光ファイバの利得波長特性
図。
【図3】従来の光増幅器用光ファイバの利得波長特性
図。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類元素が添加された石英系ガラスで
    あって、前記ガラス中にさらに0.1〜1重量%の酸化
    ガリウムと、2〜4重量%の酸化アルミニウムが添加さ
    れていることを特徴とする希土類元素添加石英系ガラ
    ス。
  2. 【請求項2】 0.5〜2.8重量%のフッ素が添加さ
    れた請求項1記載の希土類元素添加石英系ガラス。
  3. 【請求項3】 コアが請求項1または2記載の希土類元
    素添加石英系ガラスからなることを特徴とする光増幅器
    用光ファイバ。
JP7160117A 1995-06-05 1995-06-05 希土類元素添加石英系ガラスおよびこれを用いた光増幅器用光ファイバ Pending JPH08333131A (ja)

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JP7160117A JPH08333131A (ja) 1995-06-05 1995-06-05 希土類元素添加石英系ガラスおよびこれを用いた光増幅器用光ファイバ

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004537851A (ja) * 2001-08-02 2004-12-16 コーニング・インコーポレーテッド 高吸収のエルビウムが添加された増幅光ファイバ
JP2006245244A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 光増幅性導波路
JP2006324420A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 光増幅用ファイバ
JP2011091099A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 蛍光ガラス体およびそれを導光部として有する増幅用光導波体
JP2013502372A (ja) * 2009-08-21 2013-01-24 モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク 医薬品包装用の溶融石英チュービング

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