JPH11228182A - Tellurite glass fiber - Google Patents

Tellurite glass fiber

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JPH11228182A
JPH11228182A JP10027918A JP2791898A JPH11228182A JP H11228182 A JPH11228182 A JP H11228182A JP 10027918 A JP10027918 A JP 10027918A JP 2791898 A JP2791898 A JP 2791898A JP H11228182 A JPH11228182 A JP H11228182A
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JP
Japan
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glass
composition
glass fiber
fiber
tellurite
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Withdrawn
Application number
JP10027918A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Mimura
榮紀 三村
Yukio Noda
行雄 野田
Tetsuya Nakai
哲哉 中井
Toshio Tani
俊男 谷
Tomomi Sudo
智美 須藤
Shunichi Ono
俊一 大野
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.)
Furuuchi Kagaku Kk
KDDI Corp
Original Assignee
Furuuchi Kagaku Kk
KDD Corp
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Publication date
Application filed by Furuuchi Kagaku Kk, KDD Corp filed Critical Furuuchi Kagaku Kk
Priority to JP10027918A priority Critical patent/JPH11228182A/en
Publication of JPH11228182A publication Critical patent/JPH11228182A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/122Silica-free oxide glass compositions containing oxides of As, Sb, Bi, Mo, W, V, Te as glass formers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/048Silica-free oxide glass compositions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
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    • H01S3/177Solid materials amorphous, e.g. glass telluride glass

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide tellurite glass fiber being low loss, high NA and having a high light emission efficiency. SOLUTION: The core glass consists of one composition among a Te-Zn-Ba- Ge base, a Te-Zn-Ba-R base and a Te-Zn-Pb base. The clad glass consists of a component composition of one among the Te-Zn-Ba-Ge base, Te-Zn-Ba-R base and Te-Zn-Pb base, which is added either one of Ge or B and alkali metal R. The Te-Zn-Ba-Ge base consists of (by mol.%) 50<TeO2 <70, 2<GeO2 <15, 7<BaO<15 and 7<ZnO<25. The Te-Zn-Ba-R base consists of, by mol.%, 60<TeO2 <80, 5<BaO<20, 5<ZnO<20, and 5<R2 O<15. The Te-Zn-Pb base consists of, by mol.%, 50<TeO2 <80, 5<ZnO<20, and 15<PbO<40.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する抜術分野】本発明は、センシング用光ガ
イド、光増幅器、ファイバレ−ザ及び非線形素子等に利
用可能なテルライトガラスファイバに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tellurite glass fiber which can be used for a light guide for sensing, an optical amplifier, a fiber laser, a nonlinear element, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】テルライトガラスは、酸化物ガラスの中
で長波長域の透過特性に最も優れ、Nd及びEr等の希
土類元素を添加したときの発光特性が良い。また、大き
な非線形定数を示す。このような特長から、透過波長域
の広い光ガイド、レ−ザ、光増幅器及び非線形素子等へ
の応用が期待されている。
2. Description of the Related Art Tellurite glass has the best transmission characteristics in a long wavelength region among oxide glasses, and has good light emission characteristics when rare earth elements such as Nd and Er are added. In addition, it shows a large nonlinear constant. Because of these features, applications to light guides, lasers, optical amplifiers, nonlinear elements, and the like having a wide transmission wavelength range are expected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらの光素子を実現
するには、テルライトガラスをファイバ化する必要があ
るが、現実にはファイバ製造が難しいので、何れの光素
子についても特性の良いものは実現されていない。ファ
イバ製造の困難な理由の一つは、ファイバ製造工程に耐
えうるだけの熱的安定性に富んだガラス組成が分かって
いないからである。
In order to realize these optical devices, it is necessary to convert tellurite glass into a fiber. However, since it is actually difficult to manufacture a fiber, any of the optical devices has good characteristics. Has not been realized. One of the difficulties in fabricating fibers is that there is no known thermally stable glass composition that can withstand the fiber fabrication process.

【0004】例えば、米国特許第5251062号明細
書には、58〜84%のTeO2、O.05〜24%の
Na2O、及び10〜30%のZnOからなる3成分系
ガラスがファイバ製造に適していると記載されている。
しかし、この組成範囲のガラスは、結晶化温度とガラス
転移温度の差が90〜130゜C程度であり、この程度
の安定性では、結晶を析出させないためにガラス作成に
かなりの急冷を要する。
For example, US Pat. No. 5,251,062 discloses that 58-84% of TeO 2 , O.D. 05 to 24% of Na 2 O, and 3-component glass comprising 10 to 30% ZnO is described as suitable for fiber production.
However, the glass having this composition range has a difference between the crystallization temperature and the glass transition temperature of about 90 to 130 ° C., and with such a degree of stability, considerable quenching is required for glass production in order to prevent precipitation of crystals.

【0005】テルライトガラスの場合、急冷で作成する
と、応力による屈折率むらが極めて起こりやすく、従っ
て、低損失のファイバを得られない。換言すると、低損
失ファイバを得るためには、急冷を要しない程、極めて
安定なガラスが必要となるが、従来、このようなガラス
は得られていない。結局、今までに報告されたテルライ
トガラスファイバの損失は1dB/mと非常に大きい。
[0005] In the case of tellurite glass, if it is formed by quenching, unevenness in the refractive index due to stress is very likely to occur, so that a fiber with low loss cannot be obtained. In other words, in order to obtain a low-loss fiber, extremely stable glass is required so that rapid cooling is not required, but such a glass has not been obtained conventionally. As a result, the losses of the tellurite glass fibers reported so far are as large as 1 dB / m.

【0006】急冷を要さないガラスであれば、複雑な工
程を経ないで二重ルツボ法により、ガラスから直接ファ
イバを線引きすることが可能になり、低損失ファイバを
非常に作成しやすくなる。しかし、テルライトガラス系
でこのように安定なガラスは未だかって無く、従って、
二重ルツボ法によるテルライトガラスファイバの製造例
はいまだ誰からも報告されていない。
If the glass does not require quenching, the fiber can be drawn directly from the glass by a double crucible method without going through complicated steps, and it becomes very easy to produce a low-loss fiber. However, there has never been such a stable glass in the tellurite glass system.
Nobody has yet reported an example of the production of tellurite glass fiber by the double crucible method.

【0007】また、上記米国特許明細書に記載される3
成分系ガラスでは、光増幅器及び非線形素子等の応用で
必要とされる高NA単一モードファイバを製造するのが
困難である。上記米国特許明細書には、アルカリイオン
の濃度を変えて、コア及びクラッドに屈折率差を付ける
方法が示されているが、この方法で屈折率の異なるガラ
スを作成すると、アルカリイオン濃度の変化に伴いガラ
スの粘性特性も変化してしまうので、アルカリイオン濃
度は僅かしか変更できず、従って、この方法では実質的
に大きな屈折率差を確保できない。アルカリイオン濃度
差を大きくした2つのガラスを同時に線引きすることは
できないので、アルカリ濃度で屈折率差を大きくしたガ
ラスは、コア及びクラッドの組み合わせとして使用でき
ない。
[0007] In addition, US Pat.
With component glasses, it is difficult to produce high NA single mode fibers required for applications such as optical amplifiers and nonlinear elements. In the above U.S. Patent, a method of changing the concentration of alkali ions to give a refractive index difference between the core and the clad is described. As a result, the viscosity characteristics of the glass also change, so that the alkali ion concentration can be changed only slightly. Therefore, this method cannot ensure a substantially large refractive index difference. Since two glasses with a large difference in alkali ion concentration cannot be simultaneously drawn, a glass with a large difference in refractive index with a alkali concentration cannot be used as a combination of a core and a clad.

【0008】またファイバを、レ−ザ又は光増幅器等と
して利用する場合には、単に低損失のファイバを得るだ
けでなく、Er及びPr等の希土類元素を添加した時の
発光効率が高い必要がある。しかし、従来、テルライト
ガラスの組成と発光効率との関係は知られていなかっ
た。
When a fiber is used as a laser or an optical amplifier, it is necessary to obtain not only a low-loss fiber but also a high luminous efficiency when a rare earth element such as Er and Pr is added. is there. However, conventionally, the relationship between the composition of the tellurite glass and the luminous efficiency has not been known.

【0009】本発明は、このような問題点を解決し、製
造し易いテルライトガラスファイバを提示することを目
的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a tellurite glass fiber which is easy to manufacture.

【0010】本発明はまた、低損失で高NAのテルライ
トガラスファイバを提示することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a low loss, high NA tellurite glass fiber.

【0011】本発明はまた、希土類元素を添加したとき
に発光性能の良いテルライトガラスファイバを提示する
ことを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a tellurite glass fiber having good luminous performance when a rare earth element is added.

【0012】本発明は更に、低損失な広波長域光ガイド
並びに、波長域に対応しうる光増幅器、ファイバレ−ザ
及び非線形光素子等をの光発光媒体又は光増幅媒体等と
なりうるテルライトガラスファイバを提示することを目
的とする。
The present invention further relates to a low-loss wide-wavelength light guide, and a tellurite glass that can be used as a light-emitting medium or an optical amplification medium for an optical amplifier, fiber laser, nonlinear optical element, or the like that can cope with the wavelength range. The purpose is to present the fiber.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では、コアガラス
を、Te−Zn−Ba−Ge系、Te−Zn−Ba−R
系及びTe−Zn−Pb系の何れか1つの成分組成と
し、クラッドガラスを、Te−Zn−Ba−Ge系、T
e−Zn−Ba−R系及びTe−Zn−Pb系の何れか
1つに、GeとBの一方及びアルカリ金属Rを添加した
成分組成とする。
In the present invention, the core glass is made of a Te-Zn-Ba-Ge system, Te-Zn-Ba-R.
And any one of a Te-Zn-Pb-based composition and the clad glass is a Te-Zn-Ba-Ge-based,
The composition is such that one of Ge and B and an alkali metal R are added to one of the e-Zn-Ba-R system and the Te-Zn-Pb system.

【0014】これにより、熱的に安定で、コアとクラッ
ドで粘性を一致させつつ、屈折率差を大きくとることが
できる。この結果、急冷が不要になり、大きな開口数を
実現できる。
[0014] This makes it possible to obtain a large difference in the refractive index while being thermally stable, making the core and the clad have the same viscosity. As a result, rapid cooling becomes unnecessary, and a large numerical aperture can be realized.

【0015】コアガラスを、Te−Zn−Ba−Ge系
及びTe−Zn−Ba−R系の何れか1つの成分組成と
することで、希土類元素、例えばErを添加したとき
に、高い発光効率を達成できる。これにより、広波長域
に対応できる高効率の光増幅器、ファイバレーザ及び非
線形素子を実現できる。
When the core glass is made of any one of a Te—Zn—Ba—Ge system and a Te—Zn—Ba—R system, high luminous efficiency can be obtained when a rare earth element such as Er is added. Can be achieved. As a result, a high-efficiency optical amplifier, fiber laser, and non-linear element that can handle a wide wavelength range can be realized.

【0016】コアガラスをTe−Zn−Pb系の成分組
成とし、クラッドガラスをTe−Zn−Pb系にGeと
アルカリ金属Rを添加した成分組成とすることで、広い
波長域で透明なファイバ、即ち、センシング用光ガイド
として使用できるファイバを実現できる。
By forming the core glass with a Te-Zn-Pb-based component composition and the clad glass with a Te-Zn-Pb-based component composition with addition of Ge and alkali metal R, a transparent fiber in a wide wavelength range can be obtained. That is, a fiber that can be used as a light guide for sensing can be realized.

【0017】Te−Zn−Ba−Ge系の組成は、熱安
定性、透過特性及び発光特性の見地から、モル%で50
<TeO2<70、2<GeO2<15、7<BaO<1
5及び7<ZnO<25が好ましい。
The composition of the Te—Zn—Ba—Ge system is 50% by mole from the viewpoint of thermal stability, transmission characteristics and emission characteristics.
<TeO 2 <70, 2 <GeO 2 <15, 7 <BaO <1
5 and 7 <ZnO <25 are preferred.

【0018】Te−Zn−Ba−R系の組成は、熱安定
性、透過特性及び発光特性の見地から、モル%で60<
TeO2<80、5<BaO<20、5<ZnO<20
及び5<R2O<15が好ましい。アルカリ金属Rは例
えば、Na又はKである。
The composition of the Te—Zn—Ba—R system has a molar percentage of 60 <60 from the viewpoints of thermal stability, transmission characteristics and emission characteristics.
TeO 2 <80, 5 <BaO <20, 5 <ZnO <20
And 5 <R 2 O <15. The alkali metal R is, for example, Na or K.

【0019】Te−Zn−Pb系の組成は、熱安定性、
透過特性及び発光特性の見地からモル%で50<TeO
2<80、5<ZnO<20及び15<PbO<40が
好ましい。
The composition of the Te—Zn—Pb system has thermal stability,
From the viewpoint of transmission characteristics and emission characteristics, 50 <TeO in mol%
2 <80, 5 <ZnO <20 and 15 <PbO <40 are preferred.

【0020】クラッドガラスが、コアガラスに含まれる
成分組成と同じ成分組成にGeとBの一方及びアルカリ
金属Rを添加した成分からなることにより、クラッドガ
ラスの添加物を除いた基本組成がコアガラスとクラッド
ガラスで同じになり、粘性及び熱特性など一致して製造
しやすくなる。
Since the clad glass is made up of the same component composition as that contained in the core glass and one of Ge and B and an alkali metal R added, the basic composition excluding the additives of the clad glass becomes the core glass. And the clad glass are the same, and the viscosity and the thermal characteristics are the same so that the production becomes easy.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0022】本出願の発明者は、各種組成の3成分系ガ
ラスを作成し、テルライトガラスの熱的安定性を調査し
た。図1は、3成分系ガラスの金属イオン成分比、ガラ
ス転移点Tg(゜C)、結晶化温度Tx(゜C)、及び
結晶化温度Txとガラス転移点Tgの差Tx−Tgを示
す。温度差Tx−Tgが大きい程、より安定なガラスで
ある。図1に示すように、結晶化が観察されない安定な
3成分系ガラスは、Te−Zn−Pb系のみであり、他
の何れの3成分系ガラスにも結晶化温度Txが存在し、
その熱安定性は低損失ファイバを作成するには不十分で
あることが分かった。
The inventor of the present application prepared ternary glasses of various compositions and investigated the thermal stability of tellurite glass. FIG. 1 shows the metal ion component ratio, the glass transition point Tg (ΔC), the crystallization temperature Tx (ΔC), and the difference Tx−Tg between the crystallization temperature Tx and the glass transition point Tg of the ternary glass. The larger the temperature difference Tx-Tg, the more stable the glass. As shown in FIG. 1, the stable ternary glass in which crystallization is not observed is only a Te—Zn—Pb-based glass, and any other ternary glass has a crystallization temperature Tx.
It has been found that its thermal stability is insufficient to make low loss fibers.

【0023】そこで、Te−Zn−Pb系に次いで安定
なTe−Zn−Ba系ガラスについて4成分化すること
による安定性の向上を試みた。図2は、DSC測定によ
り結晶化が観察されなかったガラス組成の例を示す。G
e、B又はアルカリ金属R(RはNa又はK)の添加
は、Te−Zn−Ba系ガラスの安定化に極めて効果が
あることが分かった。アルカリ金属の場合、Naが最も
有効であったが、Kもほぼ同様の効果があったので、本
明細書では、両者をまとめてRと表記する。
Therefore, an attempt was made to improve the stability of the Te-Zn-Ba-based glass, which is next to the Te-Zn-Pb-based glass, by converting the glass into four components. FIG. 2 shows an example of a glass composition in which no crystallization was observed by DSC measurement. G
It has been found that the addition of e, B or alkali metal R (R is Na or K) is extremely effective in stabilizing the Te—Zn—Ba glass. In the case of an alkali metal, Na was the most effective, but K had almost the same effect. Therefore, in the present specification, both are collectively denoted by R.

【0024】次に、Te−Zn−Pbの3成分系ガラス
と、安定化させた4成分系ガラスについて透過波長特性
と発光特性を調査した。図3は、5mm厚のガラスサン
プルをFTIR法で測定した透過率波長特性を示す。最
も透過波長域が広いのはTe−Zn−Pb系ガラスであ
り、6.3μmまでの光を透過する。次いで、Te−Z
n−Ba系にGe又はRを添加したガラスが6μmまで
の光を透過した。 Te−Zn−Ba系にBを添加した
ガラスは、Bの添加量が10%であっても透過域が大幅
に減少し、3.5μmまでしか透過しなかった。この結
果から、Te−Zn−Pb系ガラスは、広波長域光ガイ
ドとして最も適しており、Te−Zn−Ba系にBを添
加したガラス、一般的には、Bを添加したガラスは、広
波長域光ガイドという用途には適さないことが解った。
Next, transmission wavelength characteristics and emission characteristics of the ternary glass of Te—Zn—Pb and the stabilized quaternary glass were examined. FIG. 3 shows transmittance wavelength characteristics of a glass sample having a thickness of 5 mm measured by the FTIR method. The material having the widest transmission wavelength range is a Te—Zn—Pb-based glass, which transmits light up to 6.3 μm. Then, Te-Z
The glass in which Ge or R was added to the n-Ba system transmitted light up to 6 μm. In the glass obtained by adding B to the Te-Zn-Ba system, even when the addition amount of B was 10%, the transmission range was significantly reduced, and the glass was transmitted only up to 3.5 μm. From this result, the Te-Zn-Pb-based glass is most suitable as a wide-wavelength light guide, and the glass obtained by adding B to the Te-Zn-Ba-based glass, generally, the glass to which B is added is widely used. It turned out that it was not suitable for use as a wavelength band light guide.

【0025】図4は、5,000ppmのErを添加し
た場合の、1.5μm帯の発光特性を示す。励起波長は
1.48μmである。10モル%以下のGeを含むTe
−Zn−Ba−Ge系ガラスが最も発光強度が強かっ
た。70Te−17Zn−10Ba−3Geガラスは、
米国特許第5251062号明細書に記載されている7
0Te−20Zn−10Naガラスの1.6倍の発光強
度を有する。次いで、Te−Zn−Ba−R系ガラスの
発光が強い。これらの4成分系ガラスは、ファイバレ−
ザ及び光増幅器等の用途に適している。
FIG. 4 shows the emission characteristics in the 1.5 μm band when 5,000 ppm of Er is added. The excitation wavelength is 1.48 μm. Te containing 10 mol% or less of Ge
-The Zn-Ba-Ge glass had the highest emission intensity. 70Te-17Zn-10Ba-3Ge glass is
No. 7 described in US Pat. No. 5,251,062.
It has an emission intensity 1.6 times that of 0Te-20Zn-10Na glass. Next, the light emission of the Te-Zn-Ba-R-based glass is strong. These quaternary glasses are made of fiber lasers.
It is suitable for applications such as lasers and optical amplifiers.

【0026】Te−Zn−Ba−B系ガラスは、上記2
つのガラス系に比べ、発光が弱いので、ファイバレ−ザ
及び光増幅器等の発光デバイスの用途にも適さない。
The Te—Zn—Ba—B-based glass is obtained from the above 2
Since light emission is weaker than that of two glass systems, it is not suitable for use in light emitting devices such as fiber lasers and optical amplifiers.

【0027】これらの特性から、ファイバのコアガラス
としては、Te−Zn−Pbからなる3成分系、並び
に、Te−Zn−Ba−Ge系及びTe−Zn−Ba−
Rの4成分系ガラスが適することが解った。そこで、こ
れら三つのガラス系の安定組成領域を詳細に調べた。図
5、図6及び図7はそれぞれ、Te−Zn−Ba−Ge
系、Te−Zn−Ba−Na系及びTe−Zn−Pb系
の、結晶化の観察されない組成領域を示す。図5、図6
及び図7において、○が熱的に安定な特性を示したサン
プル、×が熱的に不安定な特性を示したサンプルであ
り、○を囲んだ斜線部分が、結果として結晶化しない組
成領域ということになる。
From these characteristics, as the fiber core glass, a three-component system composed of Te—Zn—Pb, a Te—Zn—Ba—Ge system and a Te—Zn—Ba—
It has been found that an R quaternary glass is suitable. Therefore, the stable composition regions of these three glass systems were examined in detail. FIGS. 5, 6 and 7 show Te—Zn—Ba—Ge, respectively.
2 shows composition regions in which crystallization is not observed in the system, Te—Zn—Ba—Na system, and Te—Zn—Pb system. 5 and 6
7 and FIG. 7, ○ indicates a sample exhibiting thermally stable characteristics, and X indicates a sample exhibiting thermally unstable characteristics. Will be.

【0028】以上に説明した熱的安定性、透過特性及び
発光特性から、光増幅器及びファイバレ−ザ等に適する
コアガラスは、50<TeO2<70、2<GeO2<1
5、7<BaO<15及び7<ZnO<25の範囲のT
e−Zn−Ba−Ge系ガラス、又は、60<TeO2
<80、5<BaO<20、5<ZnO<20、及び5
<R2O(R=Na又はK)<15の範囲のTe−Zn
−Ba−R系ガラスである。また、センシング用光ガイ
ドに適するコアガラスは、50<TeO2<80、5<
ZnO<20及び15<PbO<40の組成範囲のTe
−Zn−Pbガラスである。
Based on the thermal stability, transmission characteristics, and light emission characteristics described above, the core glass suitable for an optical amplifier, a fiber laser, and the like is 50 <TeO 2 <70, 2 <GeO 2 <1
T in the range of 5, 7 <BaO <15 and 7 <ZnO <25
e-Zn-Ba-Ge glass or 60 <TeO 2
<80, 5 <BaO <20, 5 <ZnO <20, and 5
<R 2 O (R = Na or K) Te—Zn in the range of 15
-Ba-R glass. The core glass suitable for the light guide for sensing is 50 <TeO 2 <80, 5 <
Te in the composition range of ZnO <20 and 15 <PbO <40
—Zn—Pb glass.

【0029】これらのコアガラスに対するクラッドガラ
スとして好ましい組成は、以下の通りである。即ち、ク
ラッドガラスは、上記コアガラスの組成に更に、Ge又
はBとRをペアで添加して作成する。Ge、B及びRは
何れも屈折率を下げる働きがあり、Ge及びBはガラス
の粘性を高め、Rは逆に粘性を下げる働きがあるので、
GeとR又はBとRをペアで添加すると、コアガラスと
同じ粘性を保ちつつ屈折率を下げることができる。例え
ば、ガラス転移点で表わすと、1モル%のGe又はBの
添加はガラス転移点を2゜C強上昇させ、同量のRの添
加はガラス転移点を2゜C強下降させる。従って、Ge
又はBとほぼ等量のRの添加によりガラス転移点を変化
させることなく屈折率を低下できる。
The preferred composition as the clad glass for these core glasses is as follows. That is, the clad glass is prepared by further adding Ge or B and R as a pair to the composition of the core glass. Ge, B and R all have the function of lowering the refractive index, Ge and B increase the viscosity of the glass, and R has the function of lowering the viscosity.
When Ge and R or B and R are added as a pair, the refractive index can be reduced while maintaining the same viscosity as the core glass. For example, in terms of the glass transition point, the addition of 1 mol% of Ge or B increases the glass transition point slightly more than 2 ° C, and the addition of the same amount of R lowers the glass transition point slightly more than 2 ° C. Therefore, Ge
Alternatively, the refractive index can be reduced without changing the glass transition point by adding R in substantially the same amount as B.

【0030】また、Ge又はBとRをペアで添加した5
成分系ガラスは、図8にDSCによる測定例を示すよう
に極めて安定であり、コアガラスよりも安定組成領域が
広くなる。従って、コア及びクラッドともに急冷を要さ
ずに作成できる。即ち、熱的に安定なコアガラス及びク
ラッドガラスの組み合わせを実現できる。
In addition, Ge or B and R are added in pairs.
The component glass is extremely stable, as shown in the measurement example by DSC in FIG. 8, and has a wider stable composition region than the core glass. Therefore, both the core and the clad can be formed without quenching. That is, a combination of thermally stable core glass and clad glass can be realized.

【0031】B−Rを添加したガラスは、透過波長域が
狭いのでセンシング用光ガイドを目的とするファイバに
は適さないが、2μm程度までの波長域であればクラッ
ドガラスとして使用可能である。他方、Ge−Rを添加
したガラスは、透過波長域が広いので、発光デバイスに
加え、光ガイド用ファイバのクラッドガラスとしても適
している。
Glass to which BR is added is not suitable for a fiber intended for a light guide for sensing because of a narrow transmission wavelength range, but can be used as a cladding glass in a wavelength range up to about 2 μm. On the other hand, the glass to which Ge-R is added has a wide transmission wavelength range, and thus is suitable not only as a light emitting device but also as a cladding glass for a light guiding fiber.

【0032】実際に、コアガラス組成が65Te−20
Zn−10Ba−5Geで、クラッドガラス組成が50
Te−14Zn−10Ba−15Ge−11Naのシン
グルモ−ドファイバを、二重ルツボ法により作成した。
作成したファイバのコア径は、2.3μm、NAは0.
32である。図9は、作成したファイバの損失−波長特
性を示す。最低損失値は、波長1.47μmで110d
B/km、1.55μmでは120dB/kmであり、
従来のテルライトファイバのほぼ1/10の低い損失値
を達成できた。1.5μmより長波長側で急激に損失が
増大しているのは水による吸収のためであり、ファイパ
製造プロセスに脱水工程を取り入れることにより更に損
失の低減が期待できる。
Actually, the core glass composition is 65 Te-20
Zn-10Ba-5Ge with a cladding glass composition of 50
A single mode fiber of Te-14Zn-10Ba-15Ge-11Na was prepared by a double crucible method.
The core diameter of the produced fiber is 2.3 μm, and the NA is 0.3.
32. FIG. 9 shows a loss-wavelength characteristic of the prepared fiber. The minimum loss value is 110d at a wavelength of 1.47 μm.
B / km, 120 dB / km at 1.55 μm,
A loss value as low as about 1/10 of the conventional tellurite fiber can be achieved. The sharp increase in loss on the longer wavelength side than 1.5 μm is due to absorption by water, and further reduction in loss can be expected by incorporating a dehydration step into the fiber manufacturing process.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、ファイバ製造工程で急冷を必要と
せず、屈折率変動及びコア・クラッド界面不整等の少な
い低損失なファイバを作成できる。また、Ge−R又は
B−Rをペアで添加することにより、ガラスの粘性を変
えずに屈折率を低下させることができ、屈折率差を大き
くすることができるので、大きな開口数(NA)のファ
イバを作成できる。
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, a low-loss fiber which does not require quenching in the fiber manufacturing process and has little variation in refractive index and irregularities in the core-cladding interface can be produced. it can. Further, by adding Ge-R or BR as a pair, the refractive index can be reduced without changing the viscosity of the glass, and the refractive index difference can be increased, so that a large numerical aperture (NA) Fiber can be created.

【0034】新たに発見した組成では、希土類元素を添
加したときの発光効率が高いので、ファイバレーザ及び
光増幅器等の発光媒体又は光増幅媒体としても利用で
き、より広帯域のファイバレーザ及び光増幅器を実現で
きる。
The newly discovered composition has a high luminous efficiency when a rare earth element is added, so that it can be used as a luminous medium or an optical amplifying medium such as a fiber laser and an optical amplifier. realizable.

【0035】更には、従来よりも透過波長域が広く、波
長範囲の広い光ガイドを実現できる。
Further, a light guide having a wider transmission wavelength range and a wider wavelength range than before can be realized.

【0036】即ち、本発明によれば、低損失、高NA及
び高発光効率のファイバが作成できるので、長波長又は
広波長域の、光ガイド、ファイバレーザ、光増幅器及び
非線形光素子等を実現できる。
That is, according to the present invention, a fiber having a low loss, a high NA, and a high luminous efficiency can be produced, so that a light guide, a fiber laser, an optical amplifier, a nonlinear optical element, etc., having a long wavelength or a wide wavelength range can be realized. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 3成分系ガラスの金属イオン成分比、ガラス
転移点Tg、結晶化温度Tx及び結晶化温度Txとガラ
ス転移点Tgの差Tx−Tgを示す表である。
FIG. 1 is a table showing a metal ion component ratio, a glass transition point Tg, a crystallization temperature Tx, and a difference Tx-Tg between the crystallization temperature Tx and the glass transition point Tg of a ternary glass.

【図2】 結晶化が観察されなかったガラス組成を示す
表である。
FIG. 2 is a table showing glass compositions in which crystallization was not observed.

【図3】 Te−Zn−Pbの3成分系ガラスと、安
定化させた4成分系ガラスの透過波長特性である。
FIG. 3 shows transmission wavelength characteristics of a ternary glass of Te—Zn—Pb and a stabilized quaternary glass.

【図4】 Erを添加した場合の1.5μm帯の発光強
度を示す表である。
FIG. 4 is a table showing the emission intensity in the 1.5 μm band when Er is added.

【図5】 Te−Zn−Ba−Ge系の結晶化の観察さ
れない組成領域を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a composition region where crystallization of a Te—Zn—Ba—Ge system is not observed.

【図6】 Te−Zn−Ba−Na系の結晶化の観察さ
れない組成領域を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a composition region where crystallization of a Te—Zn—Ba—Na system is not observed.

【図7】 Te−Zn−Pb系の結晶化の観察されない
組成領域を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a composition region in which crystallization of a Te—Zn—Pb system is not observed.

【図8】 Ge−R又はGe−Bをペアで添加した5成
分系ガラスの熱安定特性測定結果である。
FIG. 8 shows the measurement results of the thermal stability characteristics of a five-component glass to which Ge-R or Ge-B is added as a pair.

【図9】 本実施例に従って作成したファイバの損失−
波長特性である。
FIG. 9 shows a loss of a fiber prepared according to the present embodiment.
It is a wavelength characteristic.

フロントページの続き (72)発明者 中井 哲哉 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 谷 俊男 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 智美 東京都大田区大森北2丁目7番12号フルウ チ化学株式会社内 (72)発明者 大野 俊一 東京都大田区大森北2丁目7番12号フルウ チ化学株式会社内Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuya Nakai 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Toshio Tani 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Inside Telegraph and Telephone Co., Ltd. (72) Inventor Tomomi Sudo 2-7-12 Omorikita, Ota-ku, Tokyo Inside Furuuchi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Shunichi 2-7-12 Omorikita, Ota-ku, Tokyo Furuuchi Chemical Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Te−Zn−Ba−Ge系、Te−Zn
−Ba−R系及びTe−Zn−Pb系の何れか1つの成
分組成からなるコアガラスと、 Te−Zn−Ba−Ge系、Te−Zn−Ba−R系及
びTe−Zn−Pb系の何れか1つに、GeとBの一方
及びアルカリ金属Rを添加した成分組成からなるクラッ
ドガラスとからなることを特長とするテルライトガラス
ファイバ。
1. Te-Zn-Ba-Ge system, Te-Zn
A core glass composed of any one of a Ba—R system and a Te—Zn—Pb system; and a Te—Zn—Ba—Ge system, a Te—Zn—Ba—R system, and a Te—Zn—Pb system. A tellurite glass fiber characterized by comprising one of Ge and B and a clad glass having a component composition to which an alkali metal R is added.
【請求項2】 当該コアガラスが、当該Te−Zn−B
a−Ge系及び当該Te−Zn−Ba−R系の何れか一
方の成分組成からなり、更に、希土類元素を添加されて
いる請求項1に記載のテルライトガラスファイバ。
2. The method according to claim 1, wherein the core glass is Te-Zn-B.
2. The tellurite glass fiber according to claim 1, wherein the tellurite glass fiber is made of any one of a-Ge-based and Te-Zn-Ba-R-based components and further added with a rare earth element.
【請求項3】 当該希土類元素がErである請求項2に
記載のテルライトガラスファイバ。
3. The tellurite glass fiber according to claim 2, wherein said rare earth element is Er.
【請求項4】 当該コアガラスが当該Te−Zn−Pb
系の成分組成からなり、当該クラッドガラスが、当該T
e−Zn−Pb系にGeとアルカリ金属Rを添加した成
分組成からなる請求項1に記載のテルライトガラスファ
イバ。
4. The method according to claim 1, wherein the core glass is Te—Zn—Pb.
And the cladding glass is composed of the T
The tellurite glass fiber according to claim 1, comprising a component composition obtained by adding Ge and an alkali metal R to an e-Zn-Pb system.
【請求項5】 当該Te−Zn−Ba−Ge系の組成
が、モル%で50<TeO2<70、2<GeO2<1
5、7<BaO<15及び7<ZnO<25からなる請
求項1又は2に記載のテルライトガラスファイバ。
5. The composition of the Te—Zn—Ba—Ge system in which the molar percentage is 50 <TeO 2 <70, 2 <GeO 2 <1.
3. The tellurite glass fiber according to claim 1, wherein 5, 7 <BaO <15 and 7 <ZnO <25.
【請求項6】 当該Te−Zn−Ba−R系の組成が、
モル%で60<TeO2<80、5<BaO<20、5
<ZnO<20及び5<R2O<15からなる請求項1
又は2に記載のテルライトガラスファイバ。
6. The composition of the Te—Zn—Ba—R system,
60 <TeO 2 <80, 5 <BaO <20, 5
2. The method according to claim 1, wherein said ZnO <20 and 5 <R2O <15.
Or the tellurite glass fiber according to 2.
【請求項7】 当該RがNa及びKの何れかである請求
項1、2、4又は6に記載のテルライトガラスファイ
バ。
7. The tellurite glass fiber according to claim 1, wherein said R is any one of Na and K.
【請求項8】 当該Te−Zn−Pb系の組成が、モル
%で50<TeO2<80、5<ZnO<20及び15
<PbO<40からなる請求項1又は4に記載のテルラ
イトガラスファイバ。
8. The composition of the Te—Zn—Pb-based compound in which, in mol%, 50 <TeO 2 <80, 5 <ZnO <20 and 15
5. The tellurite glass fiber according to claim 1, comprising <PbO <40. 6.
【請求項9】 当該クラッドガラスが、当該コアガラス
に含まれる成分組成と同じ成分組成にGeとBの一方及
びアルカリ金属Rを添加した成分からなる請求項1に記
載のテルライトガラスファイバ。
9. The tellurite glass fiber according to claim 1, wherein the clad glass comprises a component obtained by adding one of Ge and B and an alkali metal R to the same component composition as that contained in the core glass.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6413891B1 (en) * 1999-10-11 2002-07-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Glass material suitable for a waveguide of an optical amplifier
JP2016088761A (en) * 2014-10-29 2016-05-23 株式会社オハラ Infrared ray transmission glass, optical element and preform

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