JPH10273336A - 光増幅用ハライドガラス材 - Google Patents
光増幅用ハライドガラス材Info
- Publication number
- JPH10273336A JPH10273336A JP9075917A JP7591797A JPH10273336A JP H10273336 A JPH10273336 A JP H10273336A JP 9075917 A JP9075917 A JP 9075917A JP 7591797 A JP7591797 A JP 7591797A JP H10273336 A JPH10273336 A JP H10273336A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- mol
- glass
- ion
- glass material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １.３μm帯における光増幅用ハライドガラ
ス材の提供 【解決手段】陽イオンの主成分がＧｄイオンであるハラ
イドガラスを母材とし、ＰｒイオンまたはＤｙイオンを
光増幅活性イオンとして含むことを特徴とする光増幅用
ハライドガラス材。
ス材の提供 【解決手段】陽イオンの主成分がＧｄイオンであるハラ
イドガラスを母材とし、ＰｒイオンまたはＤｙイオンを
光増幅活性イオンとして含むことを特徴とする光増幅用
ハライドガラス材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に広く用い
られている１.３μm帯の光増幅が可能な光増幅用ハライ
ドガラスに関する。
られている１.３μm帯の光増幅が可能な光増幅用ハライ
ドガラスに関する。
【０００２】
【従来技術】現在、光通信には主に１.３μm帯と１.５
５μm帯の波長が用いられており、これらの波長帯につ
いて光増幅器が必要とされている。１.５５μm帯の光増
幅器はＥｒイオンをドープした石英ガラスファイバーが
実用の域に達しているが、１.３μm帯用の光ファイバー
増幅器についてはまだ十分な特性を有するものが開発さ
れていない。
５μm帯の波長が用いられており、これらの波長帯につ
いて光増幅器が必要とされている。１.５５μm帯の光増
幅器はＥｒイオンをドープした石英ガラスファイバーが
実用の域に達しているが、１.３μm帯用の光ファイバー
増幅器についてはまだ十分な特性を有するものが開発さ
れていない。
【０００３】１.３μm帯用の光ファイバー増幅器にドー
プする活性イオンとしては、これまでネオジム(Nd)およ
びプラセオジム(Pr)が検討されてきた。ネオジムについ
て当初、Ｎｄ3+の4Ｆ3/2→4Ι13/2の遷移による誘導放
出を利用して光増幅を行う試みがなされた。ところが、
この4Ｆ3/2→4Ｉ13/2遷移のピーク波長は石英ファイバ
ー中では１.４μmに近い波長に現れ、１.３μｍ帯の光
通信システムの中心波長である１.３１μmから隔たって
いる。またＥＳＡ遷移となる4Ｆ3/2→4Ｇ7/2遷移の強度
が4Ｆ3/2→4Ｉ13/2遷移の強度より大きい。従って、石
英ガラスファイバーではＮｄ3+を活性イオンとするもの
は光増幅器に適さないことが知られている。
プする活性イオンとしては、これまでネオジム(Nd)およ
びプラセオジム(Pr)が検討されてきた。ネオジムについ
て当初、Ｎｄ3+の4Ｆ3/2→4Ι13/2の遷移による誘導放
出を利用して光増幅を行う試みがなされた。ところが、
この4Ｆ3/2→4Ｉ13/2遷移のピーク波長は石英ファイバ
ー中では１.４μmに近い波長に現れ、１.３μｍ帯の光
通信システムの中心波長である１.３１μmから隔たって
いる。またＥＳＡ遷移となる4Ｆ3/2→4Ｇ7/2遷移の強度
が4Ｆ3/2→4Ｉ13/2遷移の強度より大きい。従って、石
英ガラスファイバーではＮｄ3+を活性イオンとするもの
は光増幅器に適さないことが知られている。
【０００４】一方、フッ化物ガラスでは、Ｎｄ3+の4Ｆ
3/2→4Ι13/2遷移の発光は１.３２μmにピークを持ち、
また、4Ｆ3/2→4Ｇ7/2遷移によるＥＳＡ強度も小さくな
るために、Ｎｄ3+を活性イオンとするフッ化物光ファイ
バーは光増幅用ガラス母材として適していると考えられ
たが、やはりＥＳＡの影響により１.３１μm付近になる
と利得が得難くなり、これまでの報告例で１０dB程度の
利得しか得られていない。
3/2→4Ι13/2遷移の発光は１.３２μmにピークを持ち、
また、4Ｆ3/2→4Ｇ7/2遷移によるＥＳＡ強度も小さくな
るために、Ｎｄ3+を活性イオンとするフッ化物光ファイ
バーは光増幅用ガラス母材として適していると考えられ
たが、やはりＥＳＡの影響により１.３１μm付近になる
と利得が得難くなり、これまでの報告例で１０dB程度の
利得しか得られていない。
【０００５】次に、Ｐｒ3+イオンについては1Ｇ4→3Ｈ5
遷移を利用した増幅が試みられている。この場合、1Ｇ4
→3Ｈ5遷移では1Ｇ4準位と１つ下の3Ｆ4準位の間が僅か
に約2500cm-1しかエネルギー差がないためガラス母材の
フォノンエネルギーが大きいと多フォノン緩和により1
Ｇ4準位の寿命が減少し、1Ｇ4→3Ｈ5遷移の効率が悪く
なる。実際、ガラス母材にフォノンエネルギーの大きい
石英ガラスを用いると利得が得られない。従って、高性
能の光増幅器を得るには、lＧ4準位の寿命をできるだけ
長くする必要があり、フォノンエネルギーの小さいガラ
ス母材ほどこの寿命は長くなる。代表的なガラス母材に
ついてみると、以下の順にこの寿命が長くなると言われ
ている。 ＣｄＣｌ2系ガラス ＞ ＣｄΧ2系ガラス ＞ ＧａＬａＳ
ガラス ＞ ＣｄＦ2系ガラス ＞ΙｎＦ3系ガラス ＞ Ζ
ｒＦ4系ガラス ＞ ＴｅＯ2系ガラス。
遷移を利用した増幅が試みられている。この場合、1Ｇ4
→3Ｈ5遷移では1Ｇ4準位と１つ下の3Ｆ4準位の間が僅か
に約2500cm-1しかエネルギー差がないためガラス母材の
フォノンエネルギーが大きいと多フォノン緩和により1
Ｇ4準位の寿命が減少し、1Ｇ4→3Ｈ5遷移の効率が悪く
なる。実際、ガラス母材にフォノンエネルギーの大きい
石英ガラスを用いると利得が得られない。従って、高性
能の光増幅器を得るには、lＧ4準位の寿命をできるだけ
長くする必要があり、フォノンエネルギーの小さいガラ
ス母材ほどこの寿命は長くなる。代表的なガラス母材に
ついてみると、以下の順にこの寿命が長くなると言われ
ている。 ＣｄＣｌ2系ガラス ＞ ＣｄΧ2系ガラス ＞ ＧａＬａＳ
ガラス ＞ ＣｄＦ2系ガラス ＞ΙｎＦ3系ガラス ＞ Ζ
ｒＦ4系ガラス ＞ ＴｅＯ2系ガラス。
【０００６】この他にＰｒ3+イオンの1Ｇ4→3Ｈ5遷移で
は、1Ｇ4の吸収係数が小さく、しかも低い濃度でも濃度
消光が生じ易いので、効率良く励起光を吸収させるため
にはガラス形状をファイバーにする必要がある。従っ
て、ガラス母材は紡糸可能であって紡糸しても失透しな
い安定なものが求められる。不安定なガラスはファイバ
ーに成形した際に微結晶が折出して散乱が多くなり透過
損失が大きくなる。これでは損失分が増幅分を上回って
利得が得られない。
は、1Ｇ4の吸収係数が小さく、しかも低い濃度でも濃度
消光が生じ易いので、効率良く励起光を吸収させるため
にはガラス形状をファイバーにする必要がある。従っ
て、ガラス母材は紡糸可能であって紡糸しても失透しな
い安定なものが求められる。不安定なガラスはファイバ
ーに成形した際に微結晶が折出して散乱が多くなり透過
損失が大きくなる。これでは損失分が増幅分を上回って
利得が得られない。
【０００７】フォノンエネルギーが低い点では有利なＣ
ｄＣｌ2系ガラスはこの安定性に劣りファイバー化が非
常に難しい。フォノンエネルギー(510cm-1)が低いＩｎ
Ｆ3系ガラスも同様に材料に安定性が無いため透過損失
が大きく、実際の利得係数は低い。しかも透過損失をで
きるだけ小さくしてもやはり量子効率が低く実用的では
ない。
ｄＣｌ2系ガラスはこの安定性に劣りファイバー化が非
常に難しい。フォノンエネルギー(510cm-1)が低いＩｎ
Ｆ3系ガラスも同様に材料に安定性が無いため透過損失
が大きく、実際の利得係数は低い。しかも透過損失をで
きるだけ小さくしてもやはり量子効率が低く実用的では
ない。
【０００８】さらに、従来の上記ガラス母材は、以上述
べたフォノンエネルギーやガラス安定性の他に各々次の
ような問題がある。すなわち、Ｃｄ系混合ハライドガラ
スはフォノンエネルギーが低い(370cm-1)が、３０dBの
利得を得るのに１００mW(測定量子効率12％)程度の励起
パワーを必要とする（Jounal of Non-Crystalline Soli
ds 184(1995)61-67）ので利得係数は０.３dB/mWと低
い。また、フォノンエネルギー(330cm-1)が低いＧａＬ
ａＳ系ガラスは、最大利得の取りうるピーク(測定量子
効率50％以上)が１.３３μmとシフトするため、通信波
長域の１.３１μmで３０dBの利得を得るには、やはり１
００mW程度の励起パワーを必要とし、１.３３μm での
利得係数は０.５dB/mW であったものが、１.３１μmで
は０.３dB/mWとなり、実質的な効率が低下する（Jounal
of Non-Crystalline Solids 184(1995)292-296 ）。
べたフォノンエネルギーやガラス安定性の他に各々次の
ような問題がある。すなわち、Ｃｄ系混合ハライドガラ
スはフォノンエネルギーが低い(370cm-1)が、３０dBの
利得を得るのに１００mW(測定量子効率12％)程度の励起
パワーを必要とする（Jounal of Non-Crystalline Soli
ds 184(1995)61-67）ので利得係数は０.３dB/mWと低
い。また、フォノンエネルギー(330cm-1)が低いＧａＬ
ａＳ系ガラスは、最大利得の取りうるピーク(測定量子
効率50％以上)が１.３３μmとシフトするため、通信波
長域の１.３１μmで３０dBの利得を得るには、やはり１
００mW程度の励起パワーを必要とし、１.３３μm での
利得係数は０.５dB/mW であったものが、１.３１μmで
は０.３dB/mWとなり、実質的な効率が低下する（Jounal
of Non-Crystalline Solids 184(1995)292-296 ）。
【０００９】また、フォノンエネルギーが小さい(580cm
-1)ＺＢＬＡＮガラスにＰｒ3+をドープしたものは最大
０.２dB/mWの利得係数が得られているが、ΖＢＬＡＮフ
アイバーはもともと量子効率が３〜４％と非常に低く、
最大０.２dB/mWの利得係数が得られているとは云え、
１.５５μm帯のＥｒドープ石英ファイバー(11dB/mW)に
比較すると一桁以上小さく実用にはほど遠い。
-1)ＺＢＬＡＮガラスにＰｒ3+をドープしたものは最大
０.２dB/mWの利得係数が得られているが、ΖＢＬＡＮフ
アイバーはもともと量子効率が３〜４％と非常に低く、
最大０.２dB/mWの利得係数が得られているとは云え、
１.５５μm帯のＥｒドープ石英ファイバー(11dB/mW)に
比較すると一桁以上小さく実用にはほど遠い。
【００１０】
【発明の解決課題】本発明は、従来の光増幅用ガラス材
における上記問題を解決したガラス材を提供するもので
あり、以上述べた従来のガラス母材では検討されていな
いＧｄイオンを陽イオンの主成分とするＧｄ系混合ハラ
イドガラスを用いることにより、光通信波長の１.３μm
帯における利得係数の高い光増幅用ガラス材を達成した
ものである。
における上記問題を解決したガラス材を提供するもので
あり、以上述べた従来のガラス母材では検討されていな
いＧｄイオンを陽イオンの主成分とするＧｄ系混合ハラ
イドガラスを用いることにより、光通信波長の１.３μm
帯における利得係数の高い光増幅用ガラス材を達成した
ものである。
【００１１】
【課題の解決手段】すなわち本発明は、(１)陽イオンの
主成分がＧｄイオンであるハライドガラスを母材とし、
ＰｒイオンまたはＤｙイオンを光増幅活性イオンとして
含むことを特徴とする光増幅用ハライドガラス材であ
る。
主成分がＧｄイオンであるハライドガラスを母材とし、
ＰｒイオンまたはＤｙイオンを光増幅活性イオンとして
含むことを特徴とする光増幅用ハライドガラス材であ
る。
【００１２】本発明の上記ガラス材は以下の構成からな
るものを含む。 (２) ガラス母材を形成する陽イオンが、Ｇｄイオン：
４０〜７０モル％、Ｎａイオン：５〜３５モル％、Ｂａイオ
ン：０〜２０モル％であるハライドガラスからなる上記
(1)のガラス材。 (３) Ｇｄイオンの一部が、０〜１５モル％のＬａイオ
ン、０〜１５モル％のＹイオンによって置換され、このＧ
ｄイオン、ＬａイオンおよびＹイオンの合計量が５５〜
７０モル％である上記(1)または(2)に記載のガラス材。 (４) Ｎａイオンの一部が、０〜１２モル％のＫイオン、
０〜１５モル％のＴｌイオンによって置換され、このＮａ
イオン、ＫイオンおよびＴｌイオンの合計量が２０〜３
５モル％である上記(2)または(3)に記載のガラス材。 (５) Ｂａイオンの一部が、０〜１５モル％のＰｂイオン
によって置換され、このＢａイオンとＰｂイオンの合計
量が０〜２０モル％である上記(2)、(3)または(4)に記載
のガラス材。 (６) ガラス母材を形成する陰イオンが、Ｆイオン：７
〜２３モル％、Ｂｒイオン：０〜１０モル％、Ｉイオン：０
〜１０モル％、残りがＣｌイオンであるハライドガラスか
らなる上記(1)〜(6)のいずれかに記載するガラス材。 (７) ＰｒイオンまたはＤｙイオンの含有量が各々１０
００ppm以下である上記(1)〜(7)のいずれかに記載する
ガラス材。 (８) 光増幅対象波長が１.３μmである上記(1)〜(7)の
いずれかに記載するガラス材。 (９) コアおよびクラッドからなるファイバーのコアガ
ラスとして用いられる上記(1)〜(8)のいずれかに記載す
るガラス材。
るものを含む。 (２) ガラス母材を形成する陽イオンが、Ｇｄイオン：
４０〜７０モル％、Ｎａイオン：５〜３５モル％、Ｂａイオ
ン：０〜２０モル％であるハライドガラスからなる上記
(1)のガラス材。 (３) Ｇｄイオンの一部が、０〜１５モル％のＬａイオ
ン、０〜１５モル％のＹイオンによって置換され、このＧ
ｄイオン、ＬａイオンおよびＹイオンの合計量が５５〜
７０モル％である上記(1)または(2)に記載のガラス材。 (４) Ｎａイオンの一部が、０〜１２モル％のＫイオン、
０〜１５モル％のＴｌイオンによって置換され、このＮａ
イオン、ＫイオンおよびＴｌイオンの合計量が２０〜３
５モル％である上記(2)または(3)に記載のガラス材。 (５) Ｂａイオンの一部が、０〜１５モル％のＰｂイオン
によって置換され、このＢａイオンとＰｂイオンの合計
量が０〜２０モル％である上記(2)、(3)または(4)に記載
のガラス材。 (６) ガラス母材を形成する陰イオンが、Ｆイオン：７
〜２３モル％、Ｂｒイオン：０〜１０モル％、Ｉイオン：０
〜１０モル％、残りがＣｌイオンであるハライドガラスか
らなる上記(1)〜(6)のいずれかに記載するガラス材。 (７) ＰｒイオンまたはＤｙイオンの含有量が各々１０
００ppm以下である上記(1)〜(7)のいずれかに記載する
ガラス材。 (８) 光増幅対象波長が１.３μmである上記(1)〜(7)の
いずれかに記載するガラス材。 (９) コアおよびクラッドからなるファイバーのコアガ
ラスとして用いられる上記(1)〜(8)のいずれかに記載す
るガラス材。
【００１３】
【発明の実施形態】本発明の光増幅用ハライドガラス材
は陽イオンの主成分がガドリニウム(Gd)イオンであるハ
ライドガラスを母材とし、プラセオジム(Pr)イオンまた
はデスプロシウム(Dy)イオンを光増幅活性イオンとして
含むものである。ガラス母材を形成する陽イオンはＧｄ
イオンと共にＮａイオンを含むものが好ましく、さらに
Ｇｄイオンと共にＮａイオンおよびＢａイオンを含むも
のがより好ましい。このＮａイオンおよびＢａイオンを
含むことによりガラスの安定性が増す。
は陽イオンの主成分がガドリニウム(Gd)イオンであるハ
ライドガラスを母材とし、プラセオジム(Pr)イオンまた
はデスプロシウム(Dy)イオンを光増幅活性イオンとして
含むものである。ガラス母材を形成する陽イオンはＧｄ
イオンと共にＮａイオンを含むものが好ましく、さらに
Ｇｄイオンと共にＮａイオンおよびＢａイオンを含むも
のがより好ましい。このＮａイオンおよびＢａイオンを
含むことによりガラスの安定性が増す。
【００１４】上記Ｇｄイオン、ＮａイオンおよびＢａイ
オンの量比は、陽イオン全体(100モル％)に対して、Ｇｄ
イオン：４０〜７０モル％、Ｎａイオン：５〜３５モル％、
Ｂａイオン：０〜２０モル％が適当である。Ｇｄイオンの
量比が４０〜７０モル％を外れるとガラスの安定性が悪く
なる。好ましくは５０〜６５モル％が良い。Ｎａイオンの
量比が５〜３５モル％の範囲外ではやはりガラスの安定性
が悪くなる。好ましくは２０〜３２モル％が適当である。
Ｂａイオンの量比は２０モル％以下が適当であり、５〜１
５モル％が好ましい。２０モル％を超えるとガラスの安定性
が悪くなる。
オンの量比は、陽イオン全体(100モル％)に対して、Ｇｄ
イオン：４０〜７０モル％、Ｎａイオン：５〜３５モル％、
Ｂａイオン：０〜２０モル％が適当である。Ｇｄイオンの
量比が４０〜７０モル％を外れるとガラスの安定性が悪く
なる。好ましくは５０〜６５モル％が良い。Ｎａイオンの
量比が５〜３５モル％の範囲外ではやはりガラスの安定性
が悪くなる。好ましくは２０〜３２モル％が適当である。
Ｂａイオンの量比は２０モル％以下が適当であり、５〜１
５モル％が好ましい。２０モル％を超えるとガラスの安定性
が悪くなる。
【００１５】Ｇｄイオンの一部はＬａイオンおよびＹイ
オンによって置換しても良い。ＹイオンおよびＬａイオ
ンはＧｄイオンの一部と置換してガラスの安定性を高め
る。これらの導入量は何れも１５モル％以下が適当であ
り、１２モル％以下が好ましい。１５モル％を上回るとガラ
スの安定性が却って悪化する。また、このＧｄイオン、
ＬａイオンおよびＹイオンの合計量(Gd+La+Y)は５５〜
７０モル％が適当であり、６０〜６５モル％が好ましい。こ
の合計量が５５〜７０モル％の範囲外ではガラスの安定性
が低下する。
オンによって置換しても良い。ＹイオンおよびＬａイオ
ンはＧｄイオンの一部と置換してガラスの安定性を高め
る。これらの導入量は何れも１５モル％以下が適当であ
り、１２モル％以下が好ましい。１５モル％を上回るとガラ
スの安定性が却って悪化する。また、このＧｄイオン、
ＬａイオンおよびＹイオンの合計量(Gd+La+Y)は５５〜
７０モル％が適当であり、６０〜６５モル％が好ましい。こ
の合計量が５５〜７０モル％の範囲外ではガラスの安定性
が低下する。
【００１６】Ｎａイオンの一部はＫイオンおよびＴｌイ
オンによって置換しても良い。ＫイオンがＮａイオンの
一部と置換することによりガラスの安定性が向上する。
またＴｌイオンを導入することにより屈折率が高くな
る。Ｋイオンの導入量は１２モル％以下が適当であり、２
〜５モル％が好ましい。１２モル％を上回るとガラスの安定
性が却って低下する。またＴｌイオンの導入量は０〜１
５モル％が適当であり、１０モル％以下が好ましい。１５モル
％を上回るとガラスの安定性が低下する。このＮａイオ
ン、ＫイオンおよびＴｌイオンの合計量(Na+K+Tl)は２
０〜３５モル％が適当であり、２２〜３２モル％が好まし
い、合計量が２０〜３５モル％の範囲を外れるとガラスの
安定性が低下する。
オンによって置換しても良い。ＫイオンがＮａイオンの
一部と置換することによりガラスの安定性が向上する。
またＴｌイオンを導入することにより屈折率が高くな
る。Ｋイオンの導入量は１２モル％以下が適当であり、２
〜５モル％が好ましい。１２モル％を上回るとガラスの安定
性が却って低下する。またＴｌイオンの導入量は０〜１
５モル％が適当であり、１０モル％以下が好ましい。１５モル
％を上回るとガラスの安定性が低下する。このＮａイオ
ン、ＫイオンおよびＴｌイオンの合計量(Na+K+Tl)は２
０〜３５モル％が適当であり、２２〜３２モル％が好まし
い、合計量が２０〜３５モル％の範囲を外れるとガラスの
安定性が低下する。
【００１７】Ｂａイオンの一部はＰｂイオンによって置
換しても良い。Ｂａイオンの一部がＰｂイオンによって
置換することによりガラスの屈折率が高くなる。Ｐｂイ
オンの導入量は１５モル％以下が適当であり、１０モル％以
下が好ましい。１５モル％を上回るとガラスの安定性が低
下する。このＢａイオンとＰｂイオンの合計量(Ba+Pb)
は２０モル％以下が適当であり、１５モル％以下が好まし
い。２０モル％を上回るとガラスの安定性が低下する。
換しても良い。Ｂａイオンの一部がＰｂイオンによって
置換することによりガラスの屈折率が高くなる。Ｐｂイ
オンの導入量は１５モル％以下が適当であり、１０モル％以
下が好ましい。１５モル％を上回るとガラスの安定性が低
下する。このＢａイオンとＰｂイオンの合計量(Ba+Pb)
は２０モル％以下が適当であり、１５モル％以下が好まし
い。２０モル％を上回るとガラスの安定性が低下する。
【００１８】以上の他に、Ｂａイオンの一部を１０モル％
以下のＳｒイオン、Ｃａイオン、および/またはＭｇイ
オンによって置換しても良い。これにより、ガラスの安
定性を更に高めることができる。またＮａイオンの一部
を１２モル％以下のＬｉイオン、Ｒｂイオン、および/ま
たはＣｓイオンによって置換しても良い。この場合にも
ガラスの安定性を更に高めることができる。さらに、Ｇ
ｄイオンの一部を１５モル％以下のＳｃイオン、Ｌｕイオ
ン、あるいは１０モル％以下のＺｒイオン、Ｈｆイオン、
Ｉｎイオン、Ｚｎイオン、Ｃｄイオン、Ａｌイオンで置
換しても良い。
以下のＳｒイオン、Ｃａイオン、および/またはＭｇイ
オンによって置換しても良い。これにより、ガラスの安
定性を更に高めることができる。またＮａイオンの一部
を１２モル％以下のＬｉイオン、Ｒｂイオン、および/ま
たはＣｓイオンによって置換しても良い。この場合にも
ガラスの安定性を更に高めることができる。さらに、Ｇ
ｄイオンの一部を１５モル％以下のＳｃイオン、Ｌｕイオ
ン、あるいは１０モル％以下のＺｒイオン、Ｈｆイオン、
Ｉｎイオン、Ｚｎイオン、Ｃｄイオン、Ａｌイオンで置
換しても良い。
【００１９】本発明のガラス母材を形成する陰イオン
は、陰イオン全体(100モル％)に対し、Ｆイオン：７〜２
３モル％、好ましくは９〜１３モル％、Ｂｒイオン：０〜１
０モル％、好ましくは７モル％以下、Ｉイオン：０〜１０モル
％、好ましくは７モル％以下、残りがＣｌイオンである。
Ｆイオンが７〜２３モル％の範囲外ではガラスの安定性が
悪くなる。ＢｒイオンおよびΙイオンはガラスの屈折率
を高め、かつフォノンエネルギーを下げるために導入さ
れる。
は、陰イオン全体(100モル％)に対し、Ｆイオン：７〜２
３モル％、好ましくは９〜１３モル％、Ｂｒイオン：０〜１
０モル％、好ましくは７モル％以下、Ｉイオン：０〜１０モル
％、好ましくは７モル％以下、残りがＣｌイオンである。
Ｆイオンが７〜２３モル％の範囲外ではガラスの安定性が
悪くなる。ＢｒイオンおよびΙイオンはガラスの屈折率
を高め、かつフォノンエネルギーを下げるために導入さ
れる。
【００２０】本発明のガラス材には光増幅活性イオンと
して、ＰｒイオンまたはＤｙイオンが含有される。この
ドープ量は各々１０００ppm以下が適当である。ドープ
量がこれより多いと濃度消光を引き起こし、光増幅性能
が低下する。
して、ＰｒイオンまたはＤｙイオンが含有される。この
ドープ量は各々１０００ppm以下が適当である。ドープ
量がこれより多いと濃度消光を引き起こし、光増幅性能
が低下する。
【００２１】ＰｒイオンやＤｙイオンを活性イオンとす
る本発明の上記ガラス材において、Ｐｒ3+イオンの場合
は1Ｇ4準位を励起させて1Ｇ4→3Η5遷移を利用する。一
方、Ｄｙ3+イオンは励起準位として様々な準位が利用で
きる。現在の既存の半導体レーザを利用する上では８１
０nmによる6Ｆ5/2準位の励起、あるいは９８０nmによる
6Η5/2が望ましいが、これらの励起は吸収係数が小さい
のでガラス材をファイバーに紡糸し、その長さを大きく
とる必要がある。上記準位の他に、6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2を
直接に励起することも可能である。この場合の励起光源
としては１.２５μm波長の光源が必要であり、この波長
を与える半導体レーザは市販されていないが、この準位
の励起は吸収係数が大きいので効率良く励起光源を吸収
でき、ファイバー長を短くできるメリットがある（cros
s-sectionがPr3+の1Ｇ4準位の20倍程度ある）。なお、
Ｄｙ3+イオンの場合、6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2準位とその下側
の6Ｈ11/2準位とのエネルギーギャップは１８５０cm-1
程度と小さいため多フォノン緩和し易く、フォノンエネ
ルギーの小さいガラス母体を選択する必要があるが、本
発明の上記ガラス材はこれに適する。
る本発明の上記ガラス材において、Ｐｒ3+イオンの場合
は1Ｇ4準位を励起させて1Ｇ4→3Η5遷移を利用する。一
方、Ｄｙ3+イオンは励起準位として様々な準位が利用で
きる。現在の既存の半導体レーザを利用する上では８１
０nmによる6Ｆ5/2準位の励起、あるいは９８０nmによる
6Η5/2が望ましいが、これらの励起は吸収係数が小さい
のでガラス材をファイバーに紡糸し、その長さを大きく
とる必要がある。上記準位の他に、6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2を
直接に励起することも可能である。この場合の励起光源
としては１.２５μm波長の光源が必要であり、この波長
を与える半導体レーザは市販されていないが、この準位
の励起は吸収係数が大きいので効率良く励起光源を吸収
でき、ファイバー長を短くできるメリットがある（cros
s-sectionがPr3+の1Ｇ4準位の20倍程度ある）。なお、
Ｄｙ3+イオンの場合、6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2準位とその下側
の6Ｈ11/2準位とのエネルギーギャップは１８５０cm-1
程度と小さいため多フォノン緩和し易く、フォノンエネ
ルギーの小さいガラス母体を選択する必要があるが、本
発明の上記ガラス材はこれに適する。
【００２２】
【実施例】実施例１ 良く乾燥させた高純度の無水物からなるハロゲン化物を
原料とし、表１に示す割合に各原料を調合し、この原料
１０gと、該原料中の微量の水酸基を除去するための塩
化アンモニウム３ｇをグラッシーカーボン坩堝に入れ、
アルゴンガス雰囲気下にて２００℃に加熱して３時間保
持した後、さらに５００℃に昇温して完全に溶融させ
た。溶融後、アルゴンガスを吹き込みバブリングさせて
２時間保持した。なお、臭化物またはヨウ化物の原料に
ついては、塩化アンモニウムに代えて臭化アンモニウム
またはヨウ化アンモニウムを用いた。得られた融液をグ
ラファイト製の鋳型に流し込み、徐冷して直径４mm、長
さ１００mmの円柱状ロッドを得た。ロッドの端面を面研
磨し、乾燥空気雰囲気下にてチタンサファイヤレーザを
用い、１.０２μmのレーザ光を照射し、1Ｇ4準位を励起
し、1Ｇ4→3Ｈ5による蛍光スペクトルを測定した。この
測定ピークを表１に示した。また、表１の試料No.1につ
いて、1200〜1400nm波長域での蛍光強度を測定し、この
結果を図１に示した。
原料とし、表１に示す割合に各原料を調合し、この原料
１０gと、該原料中の微量の水酸基を除去するための塩
化アンモニウム３ｇをグラッシーカーボン坩堝に入れ、
アルゴンガス雰囲気下にて２００℃に加熱して３時間保
持した後、さらに５００℃に昇温して完全に溶融させ
た。溶融後、アルゴンガスを吹き込みバブリングさせて
２時間保持した。なお、臭化物またはヨウ化物の原料に
ついては、塩化アンモニウムに代えて臭化アンモニウム
またはヨウ化アンモニウムを用いた。得られた融液をグ
ラファイト製の鋳型に流し込み、徐冷して直径４mm、長
さ１００mmの円柱状ロッドを得た。ロッドの端面を面研
磨し、乾燥空気雰囲気下にてチタンサファイヤレーザを
用い、１.０２μmのレーザ光を照射し、1Ｇ4準位を励起
し、1Ｇ4→3Ｈ5による蛍光スペクトルを測定した。この
測定ピークを表１に示した。また、表１の試料No.1につ
いて、1200〜1400nm波長域での蛍光強度を測定し、この
結果を図１に示した。
【００２３】表１に示すように、各試料の蛍光スペクト
ルのピークは１.３１６μm〜１.３２４μmの範囲であ
り、何れも光通信波長域内であった。また、オシロスコ
ープを用いて1Ｇ4準位の蛍光寿命を測定したところ、各
試料の蛍光寿命は何れも約５００μSであり、従来のガ
ラス材より格段に高い寿命を示した。これは量子効率に
換算すると約３０％程度に相当する。
ルのピークは１.３１６μm〜１.３２４μmの範囲であ
り、何れも光通信波長域内であった。また、オシロスコ
ープを用いて1Ｇ4準位の蛍光寿命を測定したところ、各
試料の蛍光寿命は何れも約５００μSであり、従来のガ
ラス材より格段に高い寿命を示した。これは量子効率に
換算すると約３０％程度に相当する。
【００２４】更に、蛍光寿命とＰｒ濃度との関係につい
て調べるため、表１の試料No.1に示すガラス材につい
て、Ｐｒ3+のドープ量を１０3〜１０4ppmの範囲で変
え、1Ｇ4準位の蛍光寿命を測定した。この結果を図２に
示した。図示するように、Ｐｒイオンのドープ量が１０
００ppmを越えると急激に蛍光寿命が減少する。
て調べるため、表１の試料No.1に示すガラス材につい
て、Ｐｒ3+のドープ量を１０3〜１０4ppmの範囲で変
え、1Ｇ4準位の蛍光寿命を測定した。この結果を図２に
示した。図示するように、Ｐｒイオンのドープ量が１０
００ppmを越えると急激に蛍光寿命が減少する。
【００２５】
【表１】
【００２６】実施例２ Ｐｒ3+イオンに代えて表２に示す量のＤｙ3+イオンをド
ープした他は実施例１と同様にしてガラス材を製造し、
８１０nmおよび９８０nmのレーザ光を照射し、6Ｆ5/2あ
るいは6Η5/2を励起して得られる蛍光スペクトルを測定
した。この測定ピークを表２に示した。また、表２の試
料No.1について、1200〜1400nm波長域における蛍光強度
を測定し、この結果を図３に示した。図示するように、
８１０nmと９８０nmの励起による蛍光スペクトルはほぼ
同じプロフィルを示した。これは何れも多フォノン緩和
による6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2準位からの輻射遷移であり、6Ｆ
9/2＋6Ｆ11/2→6Ｈ15/2の強い蛍光が得られた。また、
表２に示すように各試料のピーク波長は大部分が１.３
１μmであった。さらに各試料について、6Ｆ9/2十6Ｆ
11/2準位の蛍光寿命を測定したところ、約１２０μSで
あり、従来のガラスよりかなり高い寿命を示した。これ
は量子効率に換算すると約３０％程度に相当している。
ープした他は実施例１と同様にしてガラス材を製造し、
８１０nmおよび９８０nmのレーザ光を照射し、6Ｆ5/2あ
るいは6Η5/2を励起して得られる蛍光スペクトルを測定
した。この測定ピークを表２に示した。また、表２の試
料No.1について、1200〜1400nm波長域における蛍光強度
を測定し、この結果を図３に示した。図示するように、
８１０nmと９８０nmの励起による蛍光スペクトルはほぼ
同じプロフィルを示した。これは何れも多フォノン緩和
による6Ｆ9/2＋6Ｆ11/2準位からの輻射遷移であり、6Ｆ
9/2＋6Ｆ11/2→6Ｈ15/2の強い蛍光が得られた。また、
表２に示すように各試料のピーク波長は大部分が１.３
１μmであった。さらに各試料について、6Ｆ9/2十6Ｆ
11/2準位の蛍光寿命を測定したところ、約１２０μSで
あり、従来のガラスよりかなり高い寿命を示した。これ
は量子効率に換算すると約３０％程度に相当している。
【００２７】次に、表２の試料No.1に示すガラス材につ
いて、Ｄｙ3+のドープ量を１０3〜１０4ppmの範囲で変
え、6Ｆ9/2十6Ｆ11/2準位の蛍光寿命を測定した。この
結果を図４に示した。図示するように、Ｄｙイオンのド
ープ量が１０００ppmを越えると急激に蛍光寿命が減少
する。
いて、Ｄｙ3+のドープ量を１０3〜１０4ppmの範囲で変
え、6Ｆ9/2十6Ｆ11/2準位の蛍光寿命を測定した。この
結果を図４に示した。図示するように、Ｄｙイオンのド
ープ量が１０００ppmを越えると急激に蛍光寿命が減少
する。
【００２８】
【表２】
【００２９】実施例３ コア用のガラス材とクラッド用のガラス材の原料粉を表
３に示す割合に各々調合し、これを実施例１と同様にし
て加熱溶融し、予熱した鋳型にクラッド、コアの順で流
し込み、成形徐冷して一体型プリフォームを作製した。
コア／クラッド径比を調整するために、このガラス材に
クラッドガラス組成のチューブを被せて加熱融着しロッ
ドを得た。このロッドを紡糸した後にＵＶ硬化樹脂でコ
ーティングし、コア径２μm、開口数約０.４、および長
さ１４mのファイバーを得た。
３に示す割合に各々調合し、これを実施例１と同様にし
て加熱溶融し、予熱した鋳型にクラッド、コアの順で流
し込み、成形徐冷して一体型プリフォームを作製した。
コア／クラッド径比を調整するために、このガラス材に
クラッドガラス組成のチューブを被せて加熱融着しロッ
ドを得た。このロッドを紡糸した後にＵＶ硬化樹脂でコ
ーティングし、コア径２μm、開口数約０.４、および長
さ１４mのファイバーを得た。
【００３０】このファイバーについて透過損失を測定
し、この結果を表３に示した。また、Ｐｒ3+とＤｙ3+を
おのおのドープした表３に示すファイーバについて、ポ
ンプ光強度に対する増幅利得を図５に示した。また、Ｐ
ｒ3+をドープしたZBLANガラスの増幅利得を図５に対比
して示した。表３に示すように、各試料の透過損失は約
０.８〜０.８５dB/mであった。また利得についてみる
と、Ｐｒ3+ドープファイバーは、いずれも１.０２μmに
て励起し（ホ゜ンフ゜光強度70mW）、１.３１μmにおいて約
３０dBの増幅利得（利得係数約0.43dB/mW）を示してい
る。また、Ｄｙ3+ドープファイバーは、８１０nmにて励
起し（ポンプ光強度90mW）、１.３１μmにおいて約３０
dBの増幅利得（利得係数約0.33dB/mW）を示しており、
いずれも従来のZBLAN系フアイバーの２倍強程度および
１.６倍程度性能が上回っている。
し、この結果を表３に示した。また、Ｐｒ3+とＤｙ3+を
おのおのドープした表３に示すファイーバについて、ポ
ンプ光強度に対する増幅利得を図５に示した。また、Ｐ
ｒ3+をドープしたZBLANガラスの増幅利得を図５に対比
して示した。表３に示すように、各試料の透過損失は約
０.８〜０.８５dB/mであった。また利得についてみる
と、Ｐｒ3+ドープファイバーは、いずれも１.０２μmに
て励起し（ホ゜ンフ゜光強度70mW）、１.３１μmにおいて約
３０dBの増幅利得（利得係数約0.43dB/mW）を示してい
る。また、Ｄｙ3+ドープファイバーは、８１０nmにて励
起し（ポンプ光強度90mW）、１.３１μmにおいて約３０
dBの増幅利得（利得係数約0.33dB/mW）を示しており、
いずれも従来のZBLAN系フアイバーの２倍強程度および
１.６倍程度性能が上回っている。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【発明の効果】本発明のハライドガラス材は、以上のよ
うに、光通信の中心波長である１.３μm帯において増幅
利得が大きく、この波長帯の光増幅用ガラス材として好
適に用いることができる。
うに、光通信の中心波長である１.３μm帯において増幅
利得が大きく、この波長帯の光増幅用ガラス材として好
適に用いることができる。
【図１】表１の試料No.1についての蛍光スペクトル図
【図２】表１の試料No.1について、Ｐｒ濃度に対する蛍
光寿命を示すグラフ
光寿命を示すグラフ
【図３】表２の試料No.1についての蛍光スペクトル図
【図４】表２の試料No.1について、Ｄｙ濃度に対する蛍
光寿命を示すグラフ
光寿命を示すグラフ
【図５】表３の試料No.1のポンプ光強度に対する増幅利
得を示すグラフ
得を示すグラフ
Claims (9)
- 【請求項１】 陽イオンの主成分がＧｄイオンであるハ
ライドガラスを母材とし、ＰｒイオンまたはＤｙイオン
を光増幅活性イオンとして含むことを特徴とする光増幅
用ハライドガラス材。 - 【請求項２】 ガラス母材を形成する陽イオンが、Ｇｄ
イオン：４０〜７０モル％、Ｎａイオン：５〜３５モル％、
Ｂａイオン：０〜２０モル％であるハライドガラスからな
る請求項１のガラス材。 - 【請求項３】 Ｇｄイオンの一部が、０〜１５モル％のＬ
ａイオン、０〜１５モル％のＹイオンによって置換され、
このＧｄイオン、ＬａイオンおよびＹイオンの合計量が
５５〜７０モル％である請求項１または２に記載のガラス
材。 - 【請求項４】 Ｎａイオンの一部が、０〜１２モル％のＫ
イオン、０〜１５モル％のＴｌイオンによって置換され、
このＮａイオン、ＫイオンおよびＴｌイオンの合計量が
２０〜３５モル％である請求項２または３に記載のガラス
材。 - 【請求項５】 Ｂａイオンの一部が、０〜１５モル％のＰ
ｂイオンによって置換され、このＢａイオンとＰｂイオ
ンの合計量が０〜２０モル％である請求項２、３または４
に記載のガラス材。 - 【請求項６】 ガラス母材を形成する陰イオンが、Ｆイ
オン：７〜２３モル％、Ｂｒイオン：０〜１０モル％、Ｉイ
オン：０〜１０モル％、残りがＣｌイオンであるハライド
ガラスからなる請求項１〜６のいずれかに記載するガラ
ス材。 - 【請求項７】 ＰｒイオンまたはＤｙイオンの含有量が
各々１０００ppm以下である請求項１〜７のいずれかに
記載するガラス材。 - 【請求項８】 光増幅対象波長が１.３μmである請求項
１〜７のいずれかに記載するガラス材。 - 【請求項９】 コアおよびクラッドからなるファイバー
のコアガラスとして用いられる請求項１〜８のいずれか
に記載するガラス材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075917A JPH10273336A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 光増幅用ハライドガラス材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075917A JPH10273336A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 光増幅用ハライドガラス材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273336A true JPH10273336A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13590161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9075917A Withdrawn JPH10273336A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 光増幅用ハライドガラス材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10273336A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114180835A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 宁波大学 | 一种具有超宽带近红外荧光发射的稀土掺杂玻璃及其制备方法和应用 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP9075917A patent/JPH10273336A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114180835A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 宁波大学 | 一种具有超宽带近红外荧光发射的稀土掺杂玻璃及其制备方法和应用 |
| CN114180835B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-06-30 | 宁波大学 | 一种具有超宽带近红外荧光发射的稀土掺杂玻璃及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Fabrication and optical properties of lead‐germanate glasses and a new class of optical fibers doped with Tm3+ | |
| Shen et al. | Compositional effects and spectroscopy of rare earths (Er 3+, Tm 3+, and Nd 3+) in tellurite glasses | |
| US7245424B2 (en) | Amplification device utilizing thulium doped modified silicate optical fiber | |
| US6347177B1 (en) | Optical fiber for light amplifier | |
| US6589895B2 (en) | Thulium-doped germanate glass composition and device for optical amplification | |
| US6515795B1 (en) | Borosilicate cladding glasses for germanate core thulium-doped amplifiers | |
| Tanabe | Properties of Tm3+-doped tellurite glasses for 1.4-um amplifier | |
| US6859606B2 (en) | ER3+ doped boro-tellurite glasses for 1.5 μm broadband amplification | |
| KR100406527B1 (ko) | 홀뮴이 첨가된 유리 광섬유 조성물, 유리 광섬유 및광증폭기 | |
| US6821917B2 (en) | Tellurite glass and applications thereof | |
| EP1732856B1 (en) | Glass for optical amplifier fiber | |
| US6344425B1 (en) | Fluorotellurite, amplifier glasses | |
| US6797657B2 (en) | Tm-doped fluorophosphate glasses for 14xx amplifiers and lasers | |
| JPH10273336A (ja) | 光増幅用ハライドガラス材 | |
| JP4663111B2 (ja) | 光増幅器および光利得媒質 | |
| JP2004277252A (ja) | 光増幅ガラスおよび光導波路 | |
| JP2001516958A (ja) | 高く平らな利得を有する１．５５μｍの光増幅器のためのガラス | |
| JP2004168578A (ja) | 光増幅ガラスおよび光導波路 | |
| JP3493165B2 (ja) | 増幅用光ファイバおよび光ファイバ増幅器 | |
| JPH08208268A (ja) | レーザーガラス及び光ファイバー | |
| EP1022823B1 (en) | Optical fiber for optical amplifier | |
| JP3346533B2 (ja) | フッ化物ガラス組成物 | |
| JPH07101749A (ja) | カルコゲナイドガラス | |
| Feng et al. | Preparation and spectroscopic properties of Yb3+-doped telluride glasses | |
| JP2002094159A (ja) | アルカリハロゲンが添加された光増幅器用硫化物ガラス及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |