JPH09169540A - フッ化物ガラス及びフッ化物光ファイバ - Google Patents
フッ化物ガラス及びフッ化物光ファイバInfo
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- JPH09169540A JPH09169540A JP7331886A JP33188695A JPH09169540A JP H09169540 A JPH09169540 A JP H09169540A JP 7331886 A JP7331886 A JP 7331886A JP 33188695 A JP33188695 A JP 33188695A JP H09169540 A JPH09169540 A JP H09169540A
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- laser
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- fluoride
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/325—Fluoride glasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/042—Fluoride glass compositions
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の希土類元素を共添加して、結晶化する
ことなく発光効率を高めることができる新規な組成のフ
ッ化物ガラスを提供することを目的とする。 【構成】 Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバにおい
ては、レーザ活性イオンとしてのＰｒ3+イオンのレーザ
下準位3 Ｈ5 からの電子の排出は、その基底準位3 Ｈ4
への非輻射緩和によるルートの他に、レーザ下準位3 Ｈ
5 からＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネ
ルギートランスファー及びこのエネルギー準位2 Ｆ7/2
からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ5/2 への非輻射緩和に
よるルートが生じることにより、Ｐｒ3+イオンのレーザ
下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が促進されるため、反転
分布が維持され、発光効率が高くなる。従って、Ｃｅ−
Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバは、コアにＣｅを含有し
ない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバよりも、高い増
幅効率ｇを有する。
ことなく発光効率を高めることができる新規な組成のフ
ッ化物ガラスを提供することを目的とする。 【構成】 Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバにおい
ては、レーザ活性イオンとしてのＰｒ3+イオンのレーザ
下準位3 Ｈ5 からの電子の排出は、その基底準位3 Ｈ4
への非輻射緩和によるルートの他に、レーザ下準位3 Ｈ
5 からＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネ
ルギートランスファー及びこのエネルギー準位2 Ｆ7/2
からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ5/2 への非輻射緩和に
よるルートが生じることにより、Ｐｒ3+イオンのレーザ
下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が促進されるため、反転
分布が維持され、発光効率が高くなる。従って、Ｃｅ−
Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバは、コアにＣｅを含有し
ない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバよりも、高い増
幅効率ｇを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ化物ガラス及
び光ファイバに係り、特に増幅特性を有する光ファイバ
の素材となるフッ化物ガラス及びそのフッ化物ガラスを
素材としたフッ化物光ファイバに関するものである。
び光ファイバに係り、特に増幅特性を有する光ファイバ
の素材となるフッ化物ガラス及びそのフッ化物ガラスを
素材としたフッ化物光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フッ化物ガラスは、従来の光ファイバの
主構成素材である酸化ケイ素系ガラスに比べて一般に赤
外吸収端が長波長側に位置しているため、波長の４乗に
逆比例するレーリ散乱を減少させ、低損失の光ファイバ
を作製する素材とて注目されている。但し、フッ化物ガ
ラスを主構成素材として光ファイバを作製する場合に
は、母材作製時や線引き加熱時の結晶化が障害となって
いた。
主構成素材である酸化ケイ素系ガラスに比べて一般に赤
外吸収端が長波長側に位置しているため、波長の４乗に
逆比例するレーリ散乱を減少させ、低損失の光ファイバ
を作製する素材とて注目されている。但し、フッ化物ガ
ラスを主構成素材として光ファイバを作製する場合に
は、母材作製時や線引き加熱時の結晶化が障害となって
いた。
【０００３】そのため、ＺｒＦ4 、ＢａＦ2 、及びＮａ
Ｆを主成分とし、結晶化に対する安定性を付与するため
のドーパントとしてＡｌＦ3 、ＮｄＦ3 、ＹＦ3 、Ｌａ
Ｆ3、ＧｄＦ3 、ＬｕＦ3 等を使用するフッ化物ガラス
が、光ファイバ用ガラス素材として提案された（特公昭
５８−２１７３参照）。
Ｆを主成分とし、結晶化に対する安定性を付与するため
のドーパントとしてＡｌＦ3 、ＮｄＦ3 、ＹＦ3 、Ｌａ
Ｆ3、ＧｄＦ3 、ＬｕＦ3 等を使用するフッ化物ガラス
が、光ファイバ用ガラス素材として提案された（特公昭
５８−２１７３参照）。
【０００４】また、ＺｒＦ4 、ＢａＦ2 、ＬａＦ3 、Ａ
ｌＦ3 、ＮａＦ、ＨｆＦ4 、及びＰｂＦ2 を主成分と
し、コアガラスにおけるＰｂＦ2 の含有量を相対的に大
きくし、クラッドガラスにおけるＡｌＦ3 、ＮａＦ、Ｈ
ｆＦ4 の含有量を相対的に大きくすることにより、コア
／クラッドの屈折率差Δｎを大きくし、光ファイバの入
射光量を決定するＮＡ（Numerical Apeture ；開口数）
を大きくしたフッ化物光ファイバが、波長２〜６μｍの
赤外線伝送路として提案された（特開平２−２９３３４
７参照）。
ｌＦ3 、ＮａＦ、ＨｆＦ4 、及びＰｂＦ2 を主成分と
し、コアガラスにおけるＰｂＦ2 の含有量を相対的に大
きくし、クラッドガラスにおけるＡｌＦ3 、ＮａＦ、Ｈ
ｆＦ4 の含有量を相対的に大きくすることにより、コア
／クラッドの屈折率差Δｎを大きくし、光ファイバの入
射光量を決定するＮＡ（Numerical Apeture ；開口数）
を大きくしたフッ化物光ファイバが、波長２〜６μｍの
赤外線伝送路として提案された（特開平２−２９３３４
７参照）。
【０００５】また、ＺｒＦ4 及びＢａＦ2 を主成分とし
たフッ化物ガラス光ファイバに、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｌ、Ｎ
ｄ、Ｅｕ、Ｅｒ等の蛍光特性をもつ希土類元素を添加し
て、レーザ発光や光増幅を行わせることが提案された
（特開昭６３−１８４３８６参照）。
たフッ化物ガラス光ファイバに、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｌ、Ｎ
ｄ、Ｅｕ、Ｅｒ等の蛍光特性をもつ希土類元素を添加し
て、レーザ発光や光増幅を行わせることが提案された
（特開昭６３−１８４３８６参照）。
【０００６】また、レーザ活性イオンとしてＴｍイオン
を添加したフッ化物ガラス光ファイバに、Ｔｍイオンの
レーザ下準位3 Ｈ4 の近傍に位置するエネルギー準位を
有するＨｏ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｐｒを添加して、Ｔｍイオン
のエネルギー準位3 Ｈ4 からＨｏイオン等のエネルギー
準位への効率的なエネルギートランスファーを起こすこ
とにより、3 Ｈ4 状態のＴｍイオンの非活性化を図り、
反転分布を維持することにより、レーザ発光効率を高め
ることが提案された（特開平４−２６５２１参照）。ま
た、上記の組み合わせ以外にも、複数の希土類元素、例
えばＥｒとＹｂとを共添加することにより、エネルギー
トランスファーを起こすことが可能なことが知られてい
る。
を添加したフッ化物ガラス光ファイバに、Ｔｍイオンの
レーザ下準位3 Ｈ4 の近傍に位置するエネルギー準位を
有するＨｏ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｐｒを添加して、Ｔｍイオン
のエネルギー準位3 Ｈ4 からＨｏイオン等のエネルギー
準位への効率的なエネルギートランスファーを起こすこ
とにより、3 Ｈ4 状態のＴｍイオンの非活性化を図り、
反転分布を維持することにより、レーザ発光効率を高め
ることが提案された（特開平４−２６５２１参照）。ま
た、上記の組み合わせ以外にも、複数の希土類元素、例
えばＥｒとＹｂとを共添加することにより、エネルギー
トランスファーを起こすことが可能なことが知られてい
る。
【０００７】更に、ＺｒＦ4 、ＢａＦ2 、ＬａＦ3 、Ａ
ｌＦ3 、及びＮａＦを成分としたＺＢＬＡＮガラスに５
０００ｐｐｍ又は１００００ｐｐｍの濃度のＣｅを添加
し、光ファイバ回折格子を作製したことが報告されてい
る（T.Taunary,et al., “Ultraviolet-induced perman
ent Bragg gratings in cerium-doped ZBLAN glassesor
optical fibers",Opt.Lett.Vol.19,No.17,pp1269-1271
(1994) 参照）。そして同程度の濃度のＣｅを添加した
ＺＢＬＡＮガラスの赤外線吸収スペクトルにおいて、
４．５μｍ近傍の強い吸収帯はＣｅ3+イオンのエネルギ
ー準位2 Ｆ5/2 −2 Ｆ7/2 間の遷移によるものであるこ
とが確認されている（P.W.France et al.,“Flouride G
lass Optical Fibers"(Bkackie,Gasgow,1990) 参照）。
ｌＦ3 、及びＮａＦを成分としたＺＢＬＡＮガラスに５
０００ｐｐｍ又は１００００ｐｐｍの濃度のＣｅを添加
し、光ファイバ回折格子を作製したことが報告されてい
る（T.Taunary,et al., “Ultraviolet-induced perman
ent Bragg gratings in cerium-doped ZBLAN glassesor
optical fibers",Opt.Lett.Vol.19,No.17,pp1269-1271
(1994) 参照）。そして同程度の濃度のＣｅを添加した
ＺＢＬＡＮガラスの赤外線吸収スペクトルにおいて、
４．５μｍ近傍の強い吸収帯はＣｅ3+イオンのエネルギ
ー準位2 Ｆ5/2 −2 Ｆ7/2 間の遷移によるものであるこ
とが確認されている（P.W.France et al.,“Flouride G
lass Optical Fibers"(Bkackie,Gasgow,1990) 参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなフッ化物
ガラス又はフッ化物光ファイバについては、種々の開発
・改良がなされているが、なお多くの解決すべき課題が
ある。例えば、複数の希土類元素を共添加し、一方の希
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位から他の希
土類元素のイオンのエネルギー準位へのエネルギートラ
ンスファーを起こすことにより、レーザ活性イオンのレ
ーザ下準位から電子を速やかに排出して発光効率を高め
ようとする場合、エネルギーを受けとる他の希土類元素
のイオンの濃度を高める必要があるが、結晶化の問題等
から、フッ化物ガラス中に添加することができる他の希
土類元素のイオンの濃度は限られていた。従って、こう
した問題を解決する新規な組成のフッ化物ガラス又はフ
ッ化物光ファイバを開発することが課題となっていた。
ガラス又はフッ化物光ファイバについては、種々の開発
・改良がなされているが、なお多くの解決すべき課題が
ある。例えば、複数の希土類元素を共添加し、一方の希
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位から他の希
土類元素のイオンのエネルギー準位へのエネルギートラ
ンスファーを起こすことにより、レーザ活性イオンのレ
ーザ下準位から電子を速やかに排出して発光効率を高め
ようとする場合、エネルギーを受けとる他の希土類元素
のイオンの濃度を高める必要があるが、結晶化の問題等
から、フッ化物ガラス中に添加することができる他の希
土類元素のイオンの濃度は限られていた。従って、こう
した問題を解決する新規な組成のフッ化物ガラス又はフ
ッ化物光ファイバを開発することが課題となっていた。
【０００９】そこで本発明は、上記の状況を鑑みてなさ
れたものであり、複数の希土類元素を共添加して、結晶
化することなく発光効率を高めることができる新規な組
成のフッ化物ガラスを提供することを目的とする。
れたものであり、複数の希土類元素を共添加して、結晶
化することなく発光効率を高めることができる新規な組
成のフッ化物ガラスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、フッ化物ガラス
に共添加する希土類元素のうち、Ｃｅのエネルギー準位
が他の希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位か
らエネルギーを受けとることに適していることを見出し
た。また、フッ化物ガラスは、希土類の他のフッ化物に
よって置換され得る４〜５モル％のＬａＦ3 を一般に含
有しているが、このＬａをＣｅと置換することにより、
結晶化することなく高濃度にＣｅを添加したフッ化物ガ
ラスを得ることができることを見出した。
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、フッ化物ガラス
に共添加する希土類元素のうち、Ｃｅのエネルギー準位
が他の希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位か
らエネルギーを受けとることに適していることを見出し
た。また、フッ化物ガラスは、希土類の他のフッ化物に
よって置換され得る４〜５モル％のＬａＦ3 を一般に含
有しているが、このＬａをＣｅと置換することにより、
結晶化することなく高濃度にＣｅを添加したフッ化物ガ
ラスを得ることができることを見出した。
【００１１】従って、上記目的を達成する本発明に係る
フッ化物ガラスは、Ｃｅを含有するフッ化物ガラスであ
って、希土類元素のレーザ活性イオンが添加されてい
る、ことを特徴とする。
フッ化物ガラスは、Ｃｅを含有するフッ化物ガラスであ
って、希土類元素のレーザ活性イオンが添加されてい
る、ことを特徴とする。
【００１２】このように本発明に係るフッ化物ガラスに
おいては、Ｃｅと他の希土類元素のレーザ活性イオンと
が共添加されているため、他の希土類元素のレーザ活性
イオンのレーザ下準位からＣｅのエネルギー準位へのエ
ネルギートランスファーが起きる。従って、レーザ活性
イオンのレーザ下準位から電子が速やかに排出され、反
転分布が維持されるため、発光効率を高めることができ
る。
おいては、Ｃｅと他の希土類元素のレーザ活性イオンと
が共添加されているため、他の希土類元素のレーザ活性
イオンのレーザ下準位からＣｅのエネルギー準位へのエ
ネルギートランスファーが起きる。従って、レーザ活性
イオンのレーザ下準位から電子が速やかに排出され、反
転分布が維持されるため、発光効率を高めることができ
る。
【００１３】また、本発明に係るフッ化物ガラスは、希
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位が、Ｃｅの
エネルギー準位2 Ｆ5/2 の近傍に位置していることが望
ましい。
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位が、Ｃｅの
エネルギー準位2 Ｆ5/2 の近傍に位置していることが望
ましい。
【００１４】このように、希土類元素のレーザ活性イオ
ンのレーザ下準位とそのレーザ下準位からエネルギーを
受けとるＣｅのエネルギー準位2 Ｆ7/2 とが近接してい
ることにより、効率的なエネルギートランスファーを起
こすことができる。
ンのレーザ下準位とそのレーザ下準位からエネルギーを
受けとるＣｅのエネルギー準位2 Ｆ7/2 とが近接してい
ることにより、効率的なエネルギートランスファーを起
こすことができる。
【００１５】また、本発明に係るフッ化物ガラスは、希
土類元素のレーザ活性イオンが、Ｐｒ、Ｎｄ、又はＳｍ
であることが好適である。
土類元素のレーザ活性イオンが、Ｐｒ、Ｎｄ、又はＳｍ
であることが好適である。
【００１６】このように、希土類元素のレーザ活性イオ
ンがＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍであり、そしてこれらＰｒ、
Ｓｍ、Ｎｄはいずれもそのレーザ下準位がＣｅのエネル
ギー準位2 Ｆ5/2 と近接しているため、効率的なエネル
ギートランスファーを起こすことができる。
ンがＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍであり、そしてこれらＰｒ、
Ｓｍ、Ｎｄはいずれもそのレーザ下準位がＣｅのエネル
ギー準位2 Ｆ5/2 と近接しているため、効率的なエネル
ギートランスファーを起こすことができる。
【００１７】また、本発明に係るフッ化物ガラスは、Ｃ
ｅの濃度が、希土類元素のレーザ活性イオンの濃度の１
０倍以上であることが望ましい。
ｅの濃度が、希土類元素のレーザ活性イオンの濃度の１
０倍以上であることが望ましい。
【００１８】このように、希土類元素のレーザ活性イオ
ンのレーザ下準位からエネルギーを受けとるＣｅの濃度
が希土類元素のレーザ活性イオンの濃度と比較して高濃
度であることにより、効率的なエネルギートランスファ
ーを起こすことができる。なお、フッ化物ガラスには、
希土類の他のフッ化物によって置換され得るＬａＦ3が
一般に含有されており、このＬａをＣｅと置換すれば、
結晶化することなく高濃度にＣｅを添加することが可能
である。
ンのレーザ下準位からエネルギーを受けとるＣｅの濃度
が希土類元素のレーザ活性イオンの濃度と比較して高濃
度であることにより、効率的なエネルギートランスファ
ーを起こすことができる。なお、フッ化物ガラスには、
希土類の他のフッ化物によって置換され得るＬａＦ3が
一般に含有されており、このＬａをＣｅと置換すれば、
結晶化することなく高濃度にＣｅを添加することが可能
である。
【００１９】また、本発明に係るフッ化物ガラスは、Ｃ
ｅを含有するフッ化物ガラスの組成が、 ４０モル％＜ＺｒＦ4 ＜６５モル％ １０モル％＜ＢａＦ2 ＜３０モル％ ２モル％＜ＬａＦ3 ＋ＣｅＦ3 ＋ＹＦ3 ＜７モル％ ０モル％＜ＹＦ3 ＜２モル％ ２モル％＜ＡｌＦ3 ＜６モル％ ０モル％＜ＮａＦ＋ＬｉＦ＜２５モル％ ０モル％＜ＰｂＦ2 ＜１２モル％ であることが好適である。
ｅを含有するフッ化物ガラスの組成が、 ４０モル％＜ＺｒＦ4 ＜６５モル％ １０モル％＜ＢａＦ2 ＜３０モル％ ２モル％＜ＬａＦ3 ＋ＣｅＦ3 ＋ＹＦ3 ＜７モル％ ０モル％＜ＹＦ3 ＜２モル％ ２モル％＜ＡｌＦ3 ＜６モル％ ０モル％＜ＮａＦ＋ＬｉＦ＜２５モル％ ０モル％＜ＰｂＦ2 ＜１２モル％ であることが好適である。
【００２０】更に、本発明に係るフッ化物光ファイバ
は、上記の本発明に係るフッ化物ガラスをコアとするこ
とを特徴とする。
は、上記の本発明に係るフッ化物ガラスをコアとするこ
とを特徴とする。
【００２１】このように本発明に係るフッ化物光ファイ
バにおいては、希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ
下準位からＣｅのエネルギー準位への効率的なエネルギ
ートランスファーを起こして発光効率を高めたフッ化物
ガラスをコアとして使用することにより、増幅特性を向
上させることができる。
バにおいては、希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ
下準位からＣｅのエネルギー準位への効率的なエネルギ
ートランスファーを起こして発光効率を高めたフッ化物
ガラスをコアとして使用することにより、増幅特性を向
上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００２３】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＰｒが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｐｒ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＰｒが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｐｒ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
【００２４】この第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加
フッ化物光ファイバの製造方法を、図１を用いて説明す
る。ここで、図１は第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添
加フッ化物光ファイバの製造方法を示す工程図である。
フッ化物光ファイバの製造方法を、図１を用いて説明す
る。ここで、図１は第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添
加フッ化物光ファイバの製造方法を示す工程図である。
【００２５】フッ化物原料として、ＺｒＦ4 、ＢａＦ
2 、ＬａＦ3 、ＣｅＦ3 、ＡｌＦ3 、ＹＦ3 、ＮａＦ、
ＬｉＦ、ＰｂＦ2 、及びＨｆＦ4 を用い、次の表に示す
組成で混合する。
2 、ＬａＦ3 、ＣｅＦ3 、ＡｌＦ3 、ＹＦ3 、ＮａＦ、
ＬｉＦ、ＰｂＦ2 、及びＨｆＦ4 を用い、次の表に示す
組成で混合する。
【００２６】
【表１】 このとき、コアの組成に４．８モル％のＣｅＦ3 が含有
されている点に特徴がある。更にまた、コアには、１０
００ｗｔ．ｐｐｍのＰｒ3+をレーザ活性イオンとして添
加する（ステップ１）。続いて、これら混合したフッ化
物原料を溶融する（ステップ２）。
されている点に特徴がある。更にまた、コアには、１０
００ｗｔ．ｐｐｍのＰｒ3+をレーザ活性イオンとして添
加する（ステップ１）。続いて、これら混合したフッ化
物原料を溶融する（ステップ２）。
【００２７】次いで、サクソン・キャスティング法を用
いて、キャスティングを行い、コアとクラッドからなる
光ファイバプリフォームを作製する（ステップ３）。続
いて、この光ファイバプリフォームをアニールした後
（ステップ４）、光ファイバプリフォーム表面を平滑化
するための表面処理を行う（ステップ５）。続いて、光
ファイバプリフォームを延伸した後（ステップ６）、ジ
ャケット線引を行い、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファ
イバを作製する（ステップ７）。
いて、キャスティングを行い、コアとクラッドからなる
光ファイバプリフォームを作製する（ステップ３）。続
いて、この光ファイバプリフォームをアニールした後
（ステップ４）、光ファイバプリフォーム表面を平滑化
するための表面処理を行う（ステップ５）。続いて、光
ファイバプリフォームを延伸した後（ステップ６）、ジ
ャケット線引を行い、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファ
イバを作製する（ステップ７）。
【００２８】なお、第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添
加フッ化物光ファイバとの比較のため、次の表に示す組
成による通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバを、上記図
１に示す製造方法により作製する。
加フッ化物光ファイバとの比較のため、次の表に示す組
成による通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバを、上記図
１に示す製造方法により作製する。
【００２９】
【表２】 即ち、この通常のフッ化物光ファイバは、コアの組成に
ＣｅＦ3 が含有されず、その代わりに同量の４．８モル
％のＬａＦ3 が含有されている。なお、コアにレーザ活
性イオンとして１０００ｗｔ．ｐｐｍのＰｒ3+が添加さ
れているのは、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと
同様である。
ＣｅＦ3 が含有されず、その代わりに同量の４．８モル
％のＬａＦ3 が含有されている。なお、コアにレーザ活
性イオンとして１０００ｗｔ．ｐｐｍのＰｒ3+が添加さ
れているのは、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと
同様である。
【００３０】次に、このようにして作製した第１の実施
形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバの特性
評価を行った。
形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバの特性
評価を行った。
【００３１】先ず、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイ
バの伝送損失を調べたところ、波長１．０〜１．８μｍ
における損失は、コアにＣｅを含有しない通常のＰｒ添
加フッ化物光ファイバの損失と同じであった。
バの伝送損失を調べたところ、波長１．０〜１．８μｍ
における損失は、コアにＣｅを含有しない通常のＰｒ添
加フッ化物光ファイバの損失と同じであった。
【００３２】次いで、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファ
イバの増幅特性を、図２に示す測定系を用いて調べた。
イバの増幅特性を、図２に示す測定系を用いて調べた。
【００３３】図２に示すように、この測定系において
は、波長１．３μｍの信号光を出射する信号光源１０
が、シングルモード光ファイバ１２及び高ＮＡ石英光フ
ァイバ１４を介して、測定対象であるＣｅ−Ｐｒ共添加
フッ化物光ファイバ１６の一端と接続されている。ここ
で、シングルモード光ファイバ１２と高ＮＡ石英光ファ
イバ１４とは、例えば融着接続されており、高ＮＡ石英
光ファイバ１４とＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ
１６とは、例えば液浸による突き合わせ接続されてい
る。
は、波長１．３μｍの信号光を出射する信号光源１０
が、シングルモード光ファイバ１２及び高ＮＡ石英光フ
ァイバ１４を介して、測定対象であるＣｅ−Ｐｒ共添加
フッ化物光ファイバ１６の一端と接続されている。ここ
で、シングルモード光ファイバ１２と高ＮＡ石英光ファ
イバ１４とは、例えば融着接続されており、高ＮＡ石英
光ファイバ１４とＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ
１６とは、例えば液浸による突き合わせ接続されてい
る。
【００３４】また、波長１．０２μｍの励起光を出射す
る励起光源１８は、シングルモード光ファイバ２０及び
カプラ２２を介して、シングルモード光ファイバ１２に
光学的に結合されている。
る励起光源１８は、シングルモード光ファイバ２０及び
カプラ２２を介して、シングルモード光ファイバ１２に
光学的に結合されている。
【００３５】また、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイ
バ１６の他端は、高ＮＡ石英光ファイバ２４及びシング
ルモード光ファイバ２６を介して、光スペクトラム・ア
ナライザ２８に接続されている。ここで、Ｃｅ−Ｐｒ共
添加フッ化物光ファイバ１６と高ＮＡ石英光ファイバ２
４とは、例えば液浸による突き合わせ接続されており、
高ＮＡ石英光ファイバ２４とシングルモード光ファイバ
２６とは、例えば融着接続されている。
バ１６の他端は、高ＮＡ石英光ファイバ２４及びシング
ルモード光ファイバ２６を介して、光スペクトラム・ア
ナライザ２８に接続されている。ここで、Ｃｅ−Ｐｒ共
添加フッ化物光ファイバ１６と高ＮＡ石英光ファイバ２
４とは、例えば液浸による突き合わせ接続されており、
高ＮＡ石英光ファイバ２４とシングルモード光ファイバ
２６とは、例えば融着接続されている。
【００３６】信号光源１０から出射された波長１．３μ
ｍの信号光は、シングルモード光ファイバ１２及び高Ｎ
Ａ石英光ファイバ１４を通って、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ
化物光ファイバ１６に入射される。また、励起光源１８
から出射された波長１．０２μｍの励起光も、シングル
モード光ファイバ２０、カプラ２２、シングルモード光
ファイバ１２及び高ＮＡ石英光ファイバ１４を通って、
Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ１６に入射され
る。
ｍの信号光は、シングルモード光ファイバ１２及び高Ｎ
Ａ石英光ファイバ１４を通って、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ
化物光ファイバ１６に入射される。また、励起光源１８
から出射された波長１．０２μｍの励起光も、シングル
モード光ファイバ２０、カプラ２２、シングルモード光
ファイバ１２及び高ＮＡ石英光ファイバ１４を通って、
Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ１６に入射され
る。
【００３７】このＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ
１６においては、波長１．０２μｍの励起光によりＰｒ
3+イオンが活性化され、Ｐｒ3+イオンの基底準位3 Ｈ4
からレーザ上準位1 Ｇ4 への遷移が生じて、反転分布が
形成される。そしてレーザ上準位1 Ｇ4 からレーザ下準
位3 Ｈ5 への誘導放出遷移により、波長１．３μｍの光
を発光する。
１６においては、波長１．０２μｍの励起光によりＰｒ
3+イオンが活性化され、Ｐｒ3+イオンの基底準位3 Ｈ4
からレーザ上準位1 Ｇ4 への遷移が生じて、反転分布が
形成される。そしてレーザ上準位1 Ｇ4 からレーザ下準
位3 Ｈ5 への誘導放出遷移により、波長１．３μｍの光
を発光する。
【００３８】こうしてＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファ
イバ１６において誘導増幅された波長１．３μｍの信号
光は、高ＮＡ石英光ファイバ２４及びシングルモード光
ファイバ２６を通って光スペクトラム・アナライザ２８
に入射される。そしてこの光スペクトラム・アナライザ
２８において、励起光出力に対する利得を測定する。こ
の測定結果を図３のグラフに示す。なお、比較のため、
コアにＣｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファ
イバについても同様の測定を行い、図３のグラフに併せ
て示す。
イバ１６において誘導増幅された波長１．３μｍの信号
光は、高ＮＡ石英光ファイバ２４及びシングルモード光
ファイバ２６を通って光スペクトラム・アナライザ２８
に入射される。そしてこの光スペクトラム・アナライザ
２８において、励起光出力に対する利得を測定する。こ
の測定結果を図３のグラフに示す。なお、比較のため、
コアにＣｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファ
イバについても同様の測定を行い、図３のグラフに併せ
て示す。
【００３９】この図３のグラフにおける励起光出力と利
得との関係からＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ１
６の増幅効率ｇを求めると、ｇ＝０．２２ｄＢ／ｍＷで
あった。この増幅効率ｇの値をコアにＣｅを含有しない
通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバの場合と比べると、
Ｃｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバの
増幅効率ｇが、ｇ＝０．２０ｄＢ／ｍＷであるのに対
し、０．０２ｄＢ／ｍＷだけ増大している。
得との関係からＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバ１
６の増幅効率ｇを求めると、ｇ＝０．２２ｄＢ／ｍＷで
あった。この増幅効率ｇの値をコアにＣｅを含有しない
通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバの場合と比べると、
Ｃｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバの
増幅効率ｇが、ｇ＝０．２０ｄＢ／ｍＷであるのに対
し、０．０２ｄＢ／ｍＷだけ増大している。
【００４０】次いで、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファ
イバ１６におけるＣｅ3+イオンの濃度を変化させた場合
の増幅効率ｇの変化を測定した。この測定結果を図４の
グラフに示す。なお、この図４のグラフにおいて、横軸
にはＣｅ3+イオンとＰｒ3+イオンとの濃度比［Ｃｅ3+］
／［Ｐｒ3+］を、縦軸に増幅効率ｇをとり、またグラフ
中の○印はＰｒ3+の添加量が５００ｗｔ．ｐｐｍの場合
を示し、×印はＰｒ3+の添加量が１０００ｗｔ．ｐｐｍ
の場合を示している。
イバ１６におけるＣｅ3+イオンの濃度を変化させた場合
の増幅効率ｇの変化を測定した。この測定結果を図４の
グラフに示す。なお、この図４のグラフにおいて、横軸
にはＣｅ3+イオンとＰｒ3+イオンとの濃度比［Ｃｅ3+］
／［Ｐｒ3+］を、縦軸に増幅効率ｇをとり、またグラフ
中の○印はＰｒ3+の添加量が５００ｗｔ．ｐｐｍの場合
を示し、×印はＰｒ3+の添加量が１０００ｗｔ．ｐｐｍ
の場合を示している。
【００４１】この図４のグラフから明らかなように、濃
度比［Ｃｅ3+］／［Ｐｒ3+］が増加するにつれて、増幅
効率ｇも増大する傾向にある。従って、Ｃｅ3+イオンの
濃度はＰｒ3+イオンの濃度より十分の高いことが必要で
あり、できれば１０倍以上であることが望ましい。但
し、Ｃｅ3+イオンの濃度がＰｒ3+イオンの濃度の２０倍
以上になると、増幅効率ｇの増大する割合は小さくなる
傾向を示す。
度比［Ｃｅ3+］／［Ｐｒ3+］が増加するにつれて、増幅
効率ｇも増大する傾向にある。従って、Ｃｅ3+イオンの
濃度はＰｒ3+イオンの濃度より十分の高いことが必要で
あり、できれば１０倍以上であることが望ましい。但
し、Ｃｅ3+イオンの濃度がＰｒ3+イオンの濃度の２０倍
以上になると、増幅効率ｇの増大する割合は小さくなる
傾向を示す。
【００４２】また、Ｐｒ3+の添加量が５００ｗｔ．ｐｐ
ｍの場合と１０００ｗｔ．ｐｐｍの場合とを比較する
と、５００ｗｔ．ｐｐｍの場合の方が増幅効率ｇは僅か
に大きい。このことは、レーザ活性イオンとしてのＰｒ
3+イオンの添加量が多ければ増幅効率ｇも増大するとは
限らないことを示している。
ｍの場合と１０００ｗｔ．ｐｐｍの場合とを比較する
と、５００ｗｔ．ｐｐｍの場合の方が増幅効率ｇは僅か
に大きい。このことは、レーザ活性イオンとしてのＰｒ
3+イオンの添加量が多ければ増幅効率ｇも増大するとは
限らないことを示している。
【００４３】次に、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイ
バの増幅効率ｇが増大する機構について、図５を用いて
考察する。ここで、図５はＰｒ3+イオン及びＣｅ3+イオ
ンのエネルギー準位を示す図である。
バの増幅効率ｇが増大する機構について、図５を用いて
考察する。ここで、図５はＰｒ3+イオン及びＣｅ3+イオ
ンのエネルギー準位を示す図である。
【００４４】図５に示すように、Ｐｒ3+イオンは、その
基底準位3 Ｈ4 からおよそ１００００ｃｍ-1ほど高いエ
ネルギー準位に、波長１．０２μｍの励起光により遷移
するレーザ上準位1 Ｇ4 が存在し、また基底準位3 Ｈ4
からおよそ２０００ｃｍ-1ほど高いエネルギー準位に、
レーザ下準位3 Ｈ5 が存在する。そして波長１．３μｍ
の光の発光は、このレーザ上準位1 Ｇ4 からレーザ下準
位3 Ｈ5 への遷移によるものである。また、レーザ下準
位3 Ｈ5 から基底準位3 Ｈ4 へは、非輻射緩和による遷
移が生じて、レーザ下準位3 Ｈ5 から電子が排出され、
反転分布の維持に寄与する。
基底準位3 Ｈ4 からおよそ１００００ｃｍ-1ほど高いエ
ネルギー準位に、波長１．０２μｍの励起光により遷移
するレーザ上準位1 Ｇ4 が存在し、また基底準位3 Ｈ4
からおよそ２０００ｃｍ-1ほど高いエネルギー準位に、
レーザ下準位3 Ｈ5 が存在する。そして波長１．３μｍ
の光の発光は、このレーザ上準位1 Ｇ4 からレーザ下準
位3 Ｈ5 への遷移によるものである。また、レーザ下準
位3 Ｈ5 から基底準位3 Ｈ4 へは、非輻射緩和による遷
移が生じて、レーザ下準位3 Ｈ5 から電子が排出され、
反転分布の維持に寄与する。
【００４５】このようなＰｒ3+イオンのエネルギー準位
の他に、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 の近傍には、Ｃｅ3+
イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 が存在する。従って、
Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 からＣｅ3+イオンの
エネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー
が起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ
7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和による
遷移が生じる。
の他に、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 の近傍には、Ｃｅ3+
イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 が存在する。従って、
Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 からＣｅ3+イオンの
エネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー
が起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ
7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和による
遷移が生じる。
【００４６】このようにＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光フ
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＰｒ3+イ
オンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出は、その基
底準位3 Ｈ4 への非輻射緩和によるルートの他に、レー
ザ下準位3 Ｈ5 からＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ
7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネルギー
準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ5/2 への
非輻射緩和によるルートが生じることにより、Ｐｒ3+イ
オンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が促進され
るため、反転分布が維持され、発光効率が高くなる。従
って、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバは、コアに
Ｃｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバよ
りも、高い増幅効率ｇを有する。
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＰｒ3+イ
オンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出は、その基
底準位3 Ｈ4 への非輻射緩和によるルートの他に、レー
ザ下準位3 Ｈ5 からＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ
7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネルギー
準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ5/2 への
非輻射緩和によるルートが生じることにより、Ｐｒ3+イ
オンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が促進され
るため、反転分布が維持され、発光効率が高くなる。従
って、Ｃｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバは、コアに
Ｃｅを含有しない通常のＰｒ添加フッ化物光ファイバよ
りも、高い増幅効率ｇを有する。
【００４７】なお、この場合、上記図４のグラフから推
測されるように、Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 か
らＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギ
ートランスファーを効率よく行うには、Ｃｅ3+イオンの
濃度がＰｒ3+イオンの濃度より十分の高いことが必要で
ある。
測されるように、Ｐｒ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 か
らＣｅ3+イオンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギ
ートランスファーを効率よく行うには、Ｃｅ3+イオンの
濃度がＰｒ3+イオンの濃度より十分の高いことが必要で
ある。
【００４８】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＮｄが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｎｄ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＮｄが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｎｄ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
【００４９】この第２の実施形態に係るＣｅ−Ｎｄ共添
加フッ化物光ファイバは、上記第１の実施形態に係るＣ
ｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと同様の製造方法に
より作製することができた。また、その増幅特性におい
ても、上記第１の実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ
化物光ファイバの場合と同様に、コアにＣｅを含有しな
い通常のＮｄ添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇより
も大きい増幅効率ｇを得ることができた。
加フッ化物光ファイバは、上記第１の実施形態に係るＣ
ｅ−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと同様の製造方法に
より作製することができた。また、その増幅特性におい
ても、上記第１の実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ
化物光ファイバの場合と同様に、コアにＣｅを含有しな
い通常のＮｄ添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇより
も大きい増幅効率ｇを得ることができた。
【００５０】従って、ここでは、第２の実施形態に係る
Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇが増
大する機構についてだけ、図６を用いて説明することに
する。なお、ここで、図６はＮｄ3+イオン及びＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位を示す図である。
Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇが増
大する機構についてだけ、図６を用いて説明することに
する。なお、ここで、図６はＮｄ3+イオン及びＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位を示す図である。
【００５１】図６に示すように、Ｎｄ3+イオンは、その
基底準位4 Ｉ9/2 からおよそ１２０００ｃｍ-1ほど高い
エネルギー準位に、波長０．８０μｍの励起光により遷
移するレーザ上準位4 Ｆ3/2 が存在し、また基底準位4
Ｉ9/2 からおよそ２０００ｃｍ-1ほど高いエネルギー準
位に、レーザ下準位4 Ｉ11/2が存在する。そしてこのレ
ーザ上準位4 Ｆ3/2 からレーザ下準位4 Ｉ11/2への遷移
により、波長１．０６μｍの光が発光する。また、レー
ザ下準位4 Ｉ11/2から基底準位4 Ｉ9/2 へは、非輻射緩
和による遷移が生じて、レーザ下準位4 Ｉ11/2から電子
が排出され、反転分布の維持に寄与する。
基底準位4 Ｉ9/2 からおよそ１２０００ｃｍ-1ほど高い
エネルギー準位に、波長０．８０μｍの励起光により遷
移するレーザ上準位4 Ｆ3/2 が存在し、また基底準位4
Ｉ9/2 からおよそ２０００ｃｍ-1ほど高いエネルギー準
位に、レーザ下準位4 Ｉ11/2が存在する。そしてこのレ
ーザ上準位4 Ｆ3/2 からレーザ下準位4 Ｉ11/2への遷移
により、波長１．０６μｍの光が発光する。また、レー
ザ下準位4 Ｉ11/2から基底準位4 Ｉ9/2 へは、非輻射緩
和による遷移が生じて、レーザ下準位4 Ｉ11/2から電子
が排出され、反転分布の維持に寄与する。
【００５２】このようなＮｄ3+イオンのエネルギー準位
の他に、Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位4 Ｉ11/2の近傍には、Ｃｅ
3+イオンのエネルギー準位2Ｆ7/2 が存在する。従っ
て、Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位4 Ｉ11/2からＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランス
ファーが起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位
2 Ｆ7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和に
よる遷移が生じる。
の他に、Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位4 Ｉ11/2の近傍には、Ｃｅ
3+イオンのエネルギー準位2Ｆ7/2 が存在する。従っ
て、Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位4 Ｉ11/2からＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランス
ファーが起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位
2 Ｆ7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和に
よる遷移が生じる。
【００５３】このようにＣｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光フ
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＮｄ3+イ
オンのレーザ下準位4 Ｉ11/2からの電子の排出は、その
基底準位4 Ｉ9/2 への非輻射緩和によるルートの他に、
レーザ下準位4 Ｉ11/2からＣｅ3+イオンのエネルギー準
位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネ
ルギー準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ
5/2 への非輻射緩和によるルートが生じることにより、
Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が
促進されるため、反転分布が維持され、発光効率が高く
なる。従って、Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバ
は、コアにＣｅを含有しない通常のＮｄ添加フッ化物光
ファイバよりも、高い増幅効率ｇを有する。
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＮｄ3+イ
オンのレーザ下準位4 Ｉ11/2からの電子の排出は、その
基底準位4 Ｉ9/2 への非輻射緩和によるルートの他に、
レーザ下準位4 Ｉ11/2からＣｅ3+イオンのエネルギー準
位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネ
ルギー準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ
5/2 への非輻射緩和によるルートが生じることにより、
Ｎｄ3+イオンのレーザ下準位3 Ｈ5 からの電子の排出が
促進されるため、反転分布が維持され、発光効率が高く
なる。従って、Ｃｅ−Ｎｄ共添加フッ化物光ファイバ
は、コアにＣｅを含有しない通常のＮｄ添加フッ化物光
ファイバよりも、高い増幅効率ｇを有する。
【００５４】（第３実施形態）本発明の第３実施形態に
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＳｍが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｓｍ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
係るフッ化物光ファイバは、コアにＣｅ及びＳｍが共添
加されているフッ化物ファイバ（以下、「Ｃｅ−Ｓｍ共
添加フッ化物光ファイバ」という）である。
【００５５】この第３実施形態に係るＣｅ−Ｓｍ共添加
フッ化物光ファイバは、上記第１の実施形態に係るＣｅ
−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと同様の製造方法によ
り作製することができた。また、その増幅特性において
も、上記第１の実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化
物光ファイバの場合と同様に、コアにＣｅを含有しない
通常のＳｍ添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇよりも
大きい増幅効率ｇを得ることができた。
フッ化物光ファイバは、上記第１の実施形態に係るＣｅ
−Ｐｒ共添加フッ化物光ファイバと同様の製造方法によ
り作製することができた。また、その増幅特性において
も、上記第１の実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化
物光ファイバの場合と同様に、コアにＣｅを含有しない
通常のＳｍ添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇよりも
大きい増幅効率ｇを得ることができた。
【００５６】従って、ここでは、第３の実施形態に係る
Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇが増
大する機構についてだけ、図７を用いて説明することに
する。なお、ここで、図７はＳｍ3+イオン及びＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位を示す図である。
Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバの増幅効率ｇが増
大する機構についてだけ、図７を用いて説明することに
する。なお、ここで、図７はＳｍ3+イオン及びＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位を示す図である。
【００５７】図７に示すように、Ｓｍ3+イオンは、その
基底準位6 Ｈ9/2 からおよそ２０８００ｃｍ-1ほど高い
エネルギー準位に、波長０．４８μｍの励起光により遷
移する準位4 Ｇ7/2 が存在し、準位4 Ｇ7/2 からおよそ
３０００ｃｍ-1低いところにレーザ上準位4 Ｇ5/2 が存
在し、また基底準位6 Ｈ5/2 からおよそ２０００ｃｍ-1
ほど高いエネルギー準位に、レーザ下準位6 Ｈ9/2 が存
在する。そして、このレーザ上準位4 Ｇ5/2 からレーザ
下準位6 Ｈ9/2 への遷移により、波長０．６５μｍの光
が発光する。また、レーザ下準位6 Ｈ9/2 から基底準位
6 Ｈ9/2 へは、非輻射緩和による遷移が生じて、レーザ
下準位6 Ｈ9/2 から電子が排出され、反転分布の維持に
寄与する。
基底準位6 Ｈ9/2 からおよそ２０８００ｃｍ-1ほど高い
エネルギー準位に、波長０．４８μｍの励起光により遷
移する準位4 Ｇ7/2 が存在し、準位4 Ｇ7/2 からおよそ
３０００ｃｍ-1低いところにレーザ上準位4 Ｇ5/2 が存
在し、また基底準位6 Ｈ5/2 からおよそ２０００ｃｍ-1
ほど高いエネルギー準位に、レーザ下準位6 Ｈ9/2 が存
在する。そして、このレーザ上準位4 Ｇ5/2 からレーザ
下準位6 Ｈ9/2 への遷移により、波長０．６５μｍの光
が発光する。また、レーザ下準位6 Ｈ9/2 から基底準位
6 Ｈ9/2 へは、非輻射緩和による遷移が生じて、レーザ
下準位6 Ｈ9/2 から電子が排出され、反転分布の維持に
寄与する。
【００５８】このようなＳｍ3+イオンのエネルギー準位
の他に、Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 の近傍には、Ｃｅ
3+イオンのエネルギー準位2Ｆ7/2 が存在する。従っ
て、Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランス
ファーが起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位
2 Ｆ7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和に
よる遷移が生じる。
の他に、Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバにおいて
は、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位が存在する。即ち、
Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 の近傍には、Ｃｅ
3+イオンのエネルギー準位2Ｆ7/2 が存在する。従っ
て、Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からＣｅ3+イ
オンのエネルギー準位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランス
ファーが起きる。また、Ｃｅ3+イオンのエネルギー準位
2 Ｆ7/2 からその基底準位2 Ｆ5/2 へは、非輻射緩和に
よる遷移が生じる。
【００５９】このようにＣｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光フ
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＳｍ3+イ
オンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からの電子の排出は、その
基底準位6 Ｈ9/2 への非輻射緩和によるルートの他に、
レーザ下準位6 Ｈ9/2 からＣｅ3+イオンのエネルギー準
位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネ
ルギー準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ
5/2 への非輻射緩和によるルートが生じることにより、
Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からの電子の排出
が促進されるため、反転分布が維持され、発光効率が高
くなる。従って、Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバ
は、コアにＣｅを含有しない通常のＳｍ添加フッ化物光
ファイバよりも、高い増幅効率ｇを有する。
ァイバにおいては、レーザ活性イオンとしてのＳｍ3+イ
オンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からの電子の排出は、その
基底準位6 Ｈ9/2 への非輻射緩和によるルートの他に、
レーザ下準位6 Ｈ9/2 からＣｅ3+イオンのエネルギー準
位2 Ｆ7/2 へのエネルギートランスファー及びこのエネ
ルギー準位2 Ｆ7/2 からＣｅ3+イオンの基底準位2 Ｆ
5/2 への非輻射緩和によるルートが生じることにより、
Ｓｍ3+イオンのレーザ下準位6 Ｈ9/2 からの電子の排出
が促進されるため、反転分布が維持され、発光効率が高
くなる。従って、Ｃｅ−Ｓｍ共添加フッ化物光ファイバ
は、コアにＣｅを含有しない通常のＳｍ添加フッ化物光
ファイバよりも、高い増幅効率ｇを有する。
【００６０】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るフッ化物ガラスによれば、Ｃｅを含有するフッ化物ガ
ラスであって、希土類元素のレーザ活性イオンが添加さ
れていることにより、即ちＣｅと他の希土類元素のレー
ザ活性イオンとが共添加されていることにより、他の希
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位からＣｅの
エネルギー準位へのエネルギートランスファーが起きる
ため、レーザ活性イオンのレーザ下準位から電子を速や
かに排出して反転分布を維持し、発光効率を高めること
ができる。
るフッ化物ガラスによれば、Ｃｅを含有するフッ化物ガ
ラスであって、希土類元素のレーザ活性イオンが添加さ
れていることにより、即ちＣｅと他の希土類元素のレー
ザ活性イオンとが共添加されていることにより、他の希
土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位からＣｅの
エネルギー準位へのエネルギートランスファーが起きる
ため、レーザ活性イオンのレーザ下準位から電子を速や
かに排出して反転分布を維持し、発光効率を高めること
ができる。
【００６１】特に、Ｃｅと共添加される他の希土類元素
のレーザ活性イオンのレーザ下準位がＣｅのエネルギー
準位2 Ｆ5/2 の近傍に位置している場合、具体的には希
土類元素のレーザ活性イオンがＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍで
ある場合、効率的なエネルギートランスファーを起こす
ことができるため、よりいっそう発光効率を高めること
ができる。
のレーザ活性イオンのレーザ下準位がＣｅのエネルギー
準位2 Ｆ5/2 の近傍に位置している場合、具体的には希
土類元素のレーザ活性イオンがＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍで
ある場合、効率的なエネルギートランスファーを起こす
ことができるため、よりいっそう発光効率を高めること
ができる。
【００６２】また、Ｃｅの濃度が希土類元素のレーザ活
性イオンの濃度の１０倍以上の高濃度である場合も、効
率的なエネルギートランスファーを起こすことができる
ため、よりいっそう発光効率を高めることができる。
性イオンの濃度の１０倍以上の高濃度である場合も、効
率的なエネルギートランスファーを起こすことができる
ため、よりいっそう発光効率を高めることができる。
【００６３】更に、本発明に係るフッ化物光ファイバ
は、上記の本発明に係るフッ化物ガラスをコアとするこ
とにより、即ちＣｅと他の希土類元素のレーザ活性イオ
ン、例えばＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍとが共添加されている
フッ化物ガラスをコアとして使用することにより、コア
において希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位
からＣｅのエネルギー準位への効率的なエネルギートラ
ンスファーが起こり発光効率が高められるため、光ファ
イバの増幅特性を向上させることができる。
は、上記の本発明に係るフッ化物ガラスをコアとするこ
とにより、即ちＣｅと他の希土類元素のレーザ活性イオ
ン、例えばＰｒ、Ｎｄ、又はＳｍとが共添加されている
フッ化物ガラスをコアとして使用することにより、コア
において希土類元素のレーザ活性イオンのレーザ下準位
からＣｅのエネルギー準位への効率的なエネルギートラ
ンスファーが起こり発光効率が高められるため、光ファ
イバの増幅特性を向上させることができる。
【図１】第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物
光ファイバの製造方法を示す工程図である。
光ファイバの製造方法を示す工程図である。
【図２】第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物
光ファイバの増幅特性を測定する測定系を示す概略図で
ある。
光ファイバの増幅特性を測定する測定系を示す概略図で
ある。
【図３】第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物
光ファイバにおける増幅効率ｇを示すグラフである。
光ファイバにおける増幅効率ｇを示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物
光ファイバにおけるＣｅ3+イオンの濃度を変化に対する
増幅効率ｇの変化を示すグラフである。
光ファイバにおけるＣｅ3+イオンの濃度を変化に対する
増幅効率ｇの変化を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係るＣｅ−Ｐｒ共添加フッ化物
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｐｒ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｐｒ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
【図６】第２実施形態に係るＣｅ−Ｎｄ共添加フッ化物
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｎｄ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｎｄ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
【図７】第３実施形態に係るＣｅ−Ｓｍ共添加フッ化物
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｓｍ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
光ファイバの増幅効率ｇの増大について説明するための
Ｓｍ3+イオン及びＣｅ3+イオンのエネルギー準位を示す
図である。
１０…信号光源、１２…シングルモード光ファイバ、１
４…高ＮＡ石英光ファイバ、１６…Ｃｅ−Ｐｒ共添加フ
ッ化物光ファイバ、１８…励起光源、２０…シングルモ
ード光ファイバ、２２…カプラ、２４…高ＮＡ石英光フ
ァイバ、２６…シングルモード光ファイバ、２８…光ス
ペクトラム・アナライザ。
４…高ＮＡ石英光ファイバ、１６…Ｃｅ−Ｐｒ共添加フ
ッ化物光ファイバ、１８…励起光源、２０…シングルモ
ード光ファイバ、２２…カプラ、２４…高ＮＡ石英光フ
ァイバ、２６…シングルモード光ファイバ、２８…光ス
ペクトラム・アナライザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 義昭 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃｅを含有するフッ化物ガラスであっ
て、 希土類元素のレーザ活性イオンが添加されている、 ことを特徴とするフッ化物ガラス。 - 【請求項２】 前記希土類元素のレーザ活性イオンのレ
ーザ下準位が、Ｃｅのエネルギー準位2 Ｆ7/2 の近傍に
位置している、 ことを特徴とする請求項１記載のフッ化物ガラス。 - 【請求項３】 前記希土類元素のレーザ活性イオンが、
Ｐｒ、Ｎｄ、又はＳｍである、 ことを特徴とする請求項２記載のフッ化物ガラス。 - 【請求項４】 Ｃｅの濃度が、前記希土類元素のレーザ
活性イオンの濃度の１０倍以上である、 ことを特徴とする請求項１記載のフッ化物ガラス。 - 【請求項５】 Ｃｅを含有する前記フッ化物ガラスの組
成が、 ４０モル％＜ＺｒＦ4 ＜６５モル％、 １０モル％＜ＢａＦ2 ＜３０モル％、 ２モル％＜ＬａＦ3 ＋ＣｅＦ3 ＋ＹＦ3 ＜７モル％、 ０モル％＜ＹＦ3 ＜２モル％、 ２モル％＜ＡｌＦ3 ＜６モル％、 ０モル％＜ＮａＦ＋ＬｉＦ＜２５モル％、 ０モル％＜ＰｂＦ2 ＜１２モル％、 である、 ことを特徴とする請求項１記載のフッ化物ガラス。 - 【請求項６】 請求項１記載のフッ化物ガラスからなる
コアを備える、ことを特徴とするフッ化物光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7331886A JPH09169540A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | フッ化物ガラス及びフッ化物光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7331886A JPH09169540A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | フッ化物ガラス及びフッ化物光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09169540A true JPH09169540A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18248730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7331886A Pending JPH09169540A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | フッ化物ガラス及びフッ化物光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09169540A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025522A1 (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Central Glass Company, Limited | ハロゲン化物ガラス組成物及びそれを利用した光ファイバー |
| JP2010050126A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Central Glass Co Ltd | Ａｓｅ光源 |
| WO2023067312A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Uk Atomic Energy Authority | Molten salt composition |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP7331886A patent/JPH09169540A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025522A1 (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Central Glass Company, Limited | ハロゲン化物ガラス組成物及びそれを利用した光ファイバー |
| JP2006069842A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Central Glass Co Ltd | ハロゲン化物ガラス組成物及びそれを利用した光ファイバー |
| JP2010050126A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Central Glass Co Ltd | Ａｓｅ光源 |
| WO2023067312A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Uk Atomic Energy Authority | Molten salt composition |
| GB2612042B (en) * | 2021-10-19 | 2024-03-27 | Atomic Energy Authority Uk | Molten salt composition |
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