JPH11236240A - テルライトガラス、該テルライトガラスを用いた光増幅器および光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラスで
あるテルライトガラス、該テルライトガラスを用い、特
に１．５μｍから１．７μｍの波長域でも動作可能な広
帯域の光増幅媒体、該光増幅媒体を用いた広帯域かつ低
雑音特性を有する光増幅器およびレーザ装置、非石英系
光ファイバと石英系光ファイバとを、あるいはコア屈折
率が互いに異なる非石英系光ファイバ同士を確実にかつ
低損失、低反射で接続する光ファイバ接続構造、さらに
光源を提供。 【解決手段】 テルライトガラスは、光ファイバまたは
光導波路用の材料ガラスであって、０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２
０（モル％）、０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５（モル％）、０≦Ｚ
ｎＯ≦３５（モル％）、および５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０
（モル％）からなる組成を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバまたは
光導波路用の材料ガラスであるテルライトガラス、該テ
ルライトガラスを用い、特に１．５μｍから１．７μｍ
の波長域でも動作可能な広帯域の光増幅媒体、該光増幅
媒体を用いた広帯域かつ低雑音特性を有する光増幅器お
よびレーザ装置とに関する。また、本発明は、非石英系
光ファイバと石英系光ファイバとを、あるいはコア屈折
率が互いに異なる非石英系光ファイバ同士を確実にかつ
低損失、低反射で接続する光ファイバ接続構造、さらに
光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの伝送容量の拡大および
機能向上のために、１本の光ファイバの中に複数の波長
の光信号を合波して伝送したり、逆に１本の光ファイバ
を伝搬してきた複数の波長の光信号を各波長ごとに分波
したりする波長多重伝送技術（ＷＤＭ：Wavelength Div
ision Multiplexing）の研究開発が現在行われている。
この伝送方式では、１本の光ファイバで複数の異なる波
長の光信号を伝送し、伝送距離に応じて従来と同じよう
に中継増幅する必要がある。そこで、光信号波長を増し
伝送容量を上げるには、広い増幅波長帯を持つ光増幅器
が必要になる。

【０００３】また、光通信システムを保守、監視するた
めのシステムの波長には１．６１μｍから１．６６μｍ
の間の波長が考えられており、保守、監視システムのた
めの光源や光増幅器の開発が望まれている。

【０００４】近年、光通信分野への応用を目的として、
コアに希土類元素を添加した光ファイバを光増幅媒体と
した光ファイバ増幅器、例えばＥｒ（エルビウム）添加
光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の研究開発が進められ、
光通信システムへの応用が盛んに進められている。この
ＥＤＦＡは、シリカ系光ファイバの損失が最低となる
１．５μｍ帯で動作し、３０ｄＢ以上の高利得、低雑
音、広い利得帯域、利得が偏波無依存、高い飽和出力な
どの優れた特徴を有することが知られている。

【０００５】上記ＥＤＦＡをＷＤＭ伝送に応用するとき
に要求される性能の一つは、上記したように、増幅帯域
が広いことである。これまで、増幅帯域の広いＥＤＦＡ
として、フッ化物ガラスをＥｒ添加光ファイバ増幅器の
ホストとして用いたフッ化物ＥＤＦＡが開発されてい
る。

【０００６】ところで、テルライトＥＤＦＡを用いる
と、従来の石英系ＥＤＦＡやフッ化物系ＥＤＦＡ増幅帯
域よりも２倍以上広い１．５３μｍから１．５６μｍま
での波長増幅帯域よりも２倍以上広い１．５３μｍから
１．６１μｍまでの波長帯域での一括増幅が可能とな
る。したがって、将来の超大容量ＷＤＭシステム用ＥＤ
ＦＡとして注目されている。

【０００７】ところで、ＷＤＭシステム用ＥＤＦＡとし
て要求される性能は、（１）増幅の広帯域性および
（２）増幅の平坦性である。まず、増幅の広帯域性につ
いて述べる。

【０００８】このＥｒ添加テルライト光ファイバを増幅
媒体としたとき、増幅帯域が拡がるのは、テルライトガ
ラス中では１．５μｍ帯の光増幅をひき起こすＥｒの ⁴
Ｉ_13/3準位と ⁴Ｉ_15/2準位の誘導放出断面が他のガラス
中よりも大きくなり、特に、１．６μｍ帯の長波長域で
は他のガラス中より約２倍程の値を取るからである。従
って、テルライトＥＤＦＡでは、他のＥＤＦＡに比べて
長波長域で大きな利得が得やすくなっている。

【０００９】ところで、短波長域での増幅度は、基底準
位の ⁴Ｉ_15/2準位のＥｒの占有率と⁴Ｉ_13/3準位の占有
率との差で決まる。すなわち、 ⁴Ｉ_15/2準位が全く占有
されていなければ、利得は１．５０μｍのような短波長
まで得ることができる。

【００１０】しかし、長波長域（例えば、１．６０μｍ
付近）で高い利得を得ようとして、ファイバ長を長くす
ると、 ⁴Ｉ_15/2準位のファイバ全体での占有率が上が
り、短波長域での利得は得られなくなり、また、１．５
４μｍ付近の雑音指数（ＮＦ：Noise Figuve）も上って
しまうことになる。従って、テルライト光ファイバであ
っても、１本の光ファイバでカバーできる増幅帯域は限
られたものになってしまう。実際、１本のテルライト光
ファイバを用いて得られる低ＮＦで高利得な動作波長域
は、１．５５μｍから１．６１μｍの６０ｎｍ程度であ
る。

【００１１】つぎに、ＷＤＭシステム用ＥＤＦＡとして
要求される第２の性質である増幅の平坦性について述べ
る。

【００１２】ところで、ＷＤＭシステム用ＥＤＦＡとし
て要求される性能は、（１）増幅の広帯域性および
（２）増幅の平坦性である。テルライトＥＤＦＡは増幅
の広帯域性には優れているけれども、増幅の平坦性は劣
る。例えば、利得ピーク波長１．５６μｍと１．６０μ
ｍとでの利得偏差は、１５ｄＢ以上である(A. Mori et
al. 前掲）。したがって、利得の平坦化を図るには、フ
ァイバブラックグレーティング等の利得等化器をＥＤＦ
Ａに適用する必要がある。しかし、利得偏差が大き過ぎ
る場合には平坦化するための利得等化器の設計が困難と
なったり、また複数の利得等化器を用いなければ利得等
化ができなかったりするのが現状である。実際、テルラ
イトＥＤＦＡの場合、利得偏差が１５ｄＢ以上あるため
に、ＷＤＭシステムに適用される利得偏差が１ｄＢ以下
のものが利得等化器を用いても実現されていない。

【００１３】ＥＤＦＡの本来の増幅スペクトルの形状を
変化させるには、誘導放出断面積スペクトルの形状を変
える必要がある。

【００１４】テルライトＥＤＦＡの場合、その利得スペ
クトルを平坦化し、利得等化しやすくするには、１．６
μｍ帯付近の誘導放出断面積が大きくなるようなファイ
バホストを用いると良い。これは、その場合、１．５３
μｍから１．５６μｍまでの波長帯と１．６μｍ帯との
利得偏差を低下させることができるためである。

【００１５】従来のテルライトＥＤＦＡのファイバホス
トとしてはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系
ガラス（特願平９−３０４３０号）がＴｅＯ₂ −ＺｎＯ
−Ｌｉ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （特願平９−２２６８９０号）
などのガラスが用いられている。これらのガラス系では
利得偏差は１５ｄＢ以上になる。

【００１６】ここで現在までの開発状況について簡単に
説明する。

【００１７】米国特許第３，８３６，８６８号ないし第
３，８３６，８７１号および第３，８８３，３５７号に
おいてCooley等は希土類元素を添加したテルライトガラ
スでレーザ発振が可能なことを示している。しかし、Co
oley等はファイバ化までは行っておらず、ファイバ化に
必要な屈折率の調整およびガラスの熱安定性には言及し
ていない。

【００１８】一方、米国特許第５，２５１，０６２号に
おいてSnitzer 等はテルライトガラスを用いればＥＤＦ
Ａの増幅帯域が拡大し、さらに光増幅にはファイバ化が
不可欠であるとして、光学活性元素である希土類元素を
含み、かつファイバ化が可能なテルライトガラスの組成
範囲を具体的に開示した。そのガラスはＴｅＯ₂ ，Ｒ₂
ＯおよびＱＯ（ＲはＬｉ以外の一価金属、Ｑは二価金
属）よりなる３元系である。すなわち熱安定性の低下な
どのため、Ｌｉは一価金属として除外されている。

【００１９】米国特許第５，２５１，０６２号でSnitze
r 等は前記テルライトガラス中および石英系ガラス中で
のエルビウムイオンの蛍光スペクトルを比較し、テルラ
イトガラス中の方がスペクトル幅が広いことから前記テ
ルライトガラスを用いればＥＤＦＡの広帯域増幅が可能
であり、さらに、プラセオジム、ネオジム等の添加が可
能であることを示し、これら光学活性物質の添加によ
り、前記３元系テルライトガラスを用いた光ファイバで
光増幅が可能であるとしている。しかし、米国特許第
５，２５１，０６２号には光増幅を実際に行ったことを
示す利得、励起波長および信号波長などの具体的な記載
は一切ない。すなわち、米国特許第５，２５１，０６２
号は、単にファイバ化可能な３元系テルライトガラスの
組成範囲を示し、光学活性な希土類元素を添加すること
が可能であることを示したにすぎない。

【００２０】さらにSnitzer 等はJ. S. Wang et. al, O
ptical Materials, 3(1994), pp.187-203 （以下、この
文献をオプティカル・マテリアルズと呼ぶ。）において
米国特許第５，２５１，０６２号に記載された以外の組
成を含む種々のテルライトガラスの熱的および光学的特
性を示している。しかし、ここでも光増幅およびレーザ
発振についての具体的な記載はない。

【００２１】さらに、Snitzer 等は前記文献の直後に発
行されたJ. S. Wang et. al, Optics Letters, 19(199
4), pp.1448-1449 （以下、この文献をオプティックス
・レターズと呼ぶ。）において初めてネオジム添加テル
ライトガラスの単一モードファイバを用いたレーザ発振
に関して初めて報告している。

【００２２】前記単一モードファイバはコアが７６．９
％ＴｅＯ₂ −６．０％Ｎａ₂ Ｏ−１５．５％ＺｎＯ−
１．５％Ｂｉ₂ Ｏ₃ −０．１％Ｎｄ₂ Ｏ₃ 、クラッドが
７５％ＴｅＯ₂ −５．０％Ｎａ₂ Ｏ−２０．０％ＺｎＯ
で示される組成からなり、８１８ｎｍ励起で１０６１ｎ
ｍのレーザ発振を行っている。この文献中にファイバの
損失は記載されていないが、前記オプティカル・マテリ
アルズ中にコア組成Ｎｄ₂ Ｏ₃ −７７％ＴｅＯ₂ −６．
０％Ｎａ₂ Ｏ−１５．５％ＺｎＯ−１．５％Ｂｉ₂ Ｏ
₃ 、クラッド組成７５％ＴｅＯ₂ −５．０％Ｎａ₂ Ｏ−
２０．０％ＺｎＯのファイバ（オプティックス・レター
ズ記載のものと同一と推定される）の損失が１．５５μ
ｍにおいて１５００ｄＢ／ｋｍ、励起光波長（０．９８
μｍ）において３０００ｄＢ／ｋｍであることが記載さ
れている（図１を参照。この図は後述するテルライトガ
ラス中のＥｒ³⁺の ⁴Ｉ_13/2→ ⁴Ｉ_15/2発光およびフッ化
物ガラス中のＥｒ³⁺の ⁴Ｉ_13/2→ ⁴Ｉ_15/2発光を比較し
たものである）。

【００２３】このファイバのコア組成はＢｉ₂ Ｏ₃ が加
わっている点で前記米国特許第５，２５１，０６２号の
３元系と異なるが、前記３元系にＢｉ₂ Ｏ₃ が加わった
組成のガラスの熱安定性に関する記載は、このオプティ
ックス・レターズにも、また前記オプティカル・マテリ
アルズ、米国特許第５，２５１，０６２号にも一切な
い。

【００２４】しかし、前述のフッ化物ＥＤＦＡは増幅帯
域が３０ｎｍ程度であり、ＷＤＭの帯域拡大のためにフ
ァイバ増幅器の帯域拡大を行うためには、これだけでは
まだ不十分である。

【００２５】一方、これまで述べてきた通り、テルライ
トガラスは蛍光スペクトルの幅が広いことからＥＤＦＡ
のホストとすれば増幅帯域を拡げられる可能性があるこ
とが示された。また、ＴｅＯ₂ ，Ｒ₂ ＯおよびＱＯ（Ｒ
はＬｉ以外の一価金属、Ｑは二価金属）よりなる３元系
でファイバ化が可能であることも示され、前記組成を基
本とするネオジム添加単一モードファイバで１０６１ｎ
ｍのレーザ発振が実現された。

【００２６】しかし、テルライトガラスを用いたＥＤＦ
Ａはまだ実現されていない。以下にテルライトＥＤＦＡ
実現のための課題を示す。

【００２７】そのためにはまず、目的とするＥＤＦＡと
これまでに実現されたネオジム添加ファイバレーザとの
相違、すなわちガラス中のエルビウムの１．５μｍ帯の
発光とネオジムの１．０６μｍ帯の発光の相違を示す必
要がある。

【００２８】前者の光学遷移は模式的に図２で示され
る。すなわち目的としている準位２から準位１への誘導
放出を得るために、準位１から準位３（準位２よりエネ
ルギーの高い準位）に励起して、準位３から準位２への
緩和により準位１・２間の反転分布を形成している。こ
れを３準位系という。一方、図３に示すように、誘導放
出の終準位が基底準位ではなく、基底準位の上位準位で
ある準位１のとき、これを４準位系という。３準位系は
４準位系と比較して誘導放出の終準位が基底状態である
ため反転分布を形成しにくい。したがって３準位系のＥ
ＤＦＡでは励起光強度を強めるとともに、ファイバ自体
も低損失化および高Δｎ化が必要である。高Δｎ化は効
率的な励起のためである。

【００２９】ここで、ファイバの損失が大きいとたとえ
光増幅は行えても増幅帯域が拡げられないことを簡単に
示す。

【００３０】図４に石英系ＥＤＦＡとテルライトＥＤＦ
Ａの利得の波長依存性の模式図を示す。テルライトＥＤ
ＦＡはこの図のように石英系ＥＤＦＡより広帯域な光増
幅が期待できる。しかし、石英系ガラス以外のガラスで
は石英系ガラスと比較して通信波長帯での損失は大き
い。そのため、光ファイバ増幅器ではこの損失が利得を
実質的に低下させる。

【００３１】図５に模式的に示す通り、損失が小さい場
合はテルライトガラスの増幅帯域は前記のものに近い
が、損失が大きくなると増幅帯域が小さくなる。

【００３２】ところで、最近のＷＤＭ伝送では、伝送容
量の増大を図るために１チャネル当りの伝送速度の高速
化が進められている。そのためには、伝送路の一部を構
成しているＥｒ添加光ファイバ自体の波長分散特性の最
適化を図る必要があるが、これまで、このようなＥｒ添
加光ファイバ自体の波長分散に関して注意が払われてい
なかった。

【００３３】テルライトガラスの場合、材料分散値が零
となる波長は、２μｍよりも長波長帯に位置し、ＥＤＦ
Ａに使用する高ＮＡ（Numerical Aperture）ファイバの
波長分散値は、１．５５μｍ帯において、通常、−１０
０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の値を取ることになる。このた
め、ファイバを１０ｍ程度の短尺で用いた場合でも、こ
のファイバの波長分散値は−１ｐｓ／ｎｍ以下の大きな
値となる。

【００３４】従って、テルライトＥＤＦＡを長距離、高
速ＷＤＭ伝送に使用するためには、その波長分散値をで
きるだけ零に近づける必要がある。ところが、上述した
ように、テルライトガラスの材料分散値は２μｍ以上の
波長域で零となるため、テルライトガラスファイバで
は、石英ファイバで行われているようなファイバの構造
パラメータを最適化することによって１．５５μｍ帯で
の波長分散値を零に近づけるという手法が取れないのが
現実である。

【００３５】また、テルライト光ファイバは、１．３μ
ｍ帯増幅用のＰｒ（プラセオジム）のホストとしても使
用できる。ところが、前述のように、テルライト光ファ
イバは、１．３μｍ帯において、絶対値で大きな波長分
散値を持つ。そのため、テルライト光ファイバを使用し
て高速光信号を増幅する場合には、パルス波長のひずみ
が誘起されるので、波長分散値の補正をしないと、光通
信システム中での使用が困難になる。

【００３６】つぎに、非石英系光ファイバと石英系光フ
ァイバとの接続について説明する。

【００３７】上記のような非石英系光ファイバを実際に
増幅用あるいは非線形光学用として使用する場合、石英
系光ファイバと低損失でかつ低反射で接続する必要があ
る。しかし、非石英系光ファイバと石英系光ファイバと
はそれぞれのコア屈折率が異なり、両者を図６および図
７に示すように接続した場合、残留反射が存在し、実用
的な使用に適用できる接続が実現できない。これらの図
において、参照符号１は非石英系光ファイバ、２は石英
系光ファイバ、５は光学接着剤、６は接着剤を示し、図
６ではファイバ接続面に光学接着剤が介在しない。この
ため、図８に示すように、石英系光ファイバ２ａ，２ｂ
と非石英系光ファイバ１間に存在する残留反射によっ
て、出力信号には両接続部の反射によって生じるゴース
ト（雑音として作用する）が発生し、信号の品質を著し
く劣化する。このため、接続部の残留反射率としては、
−６０ｄＢ以上が要求（光ファイバ増幅器の場合）され
る（文献「武井他，“光増幅器モジュール”，沖電気開
発，vol.64, No.1, pp.63-66, 1997」を参照）。例え
ば、Ｚｒ系フッ化物ファイバ、Ｉｎ系フッ化物ファイ
バ、カルコゲナイド系ガラスファイバ（ガラス組成Ａｓ
−Ｓ）、およびテルライトガラスファイバのコア屈折率
はそれぞれ、１．４８〜１．５５（ガラス組成により変
化）、１．４５〜１．６５（ガラス組成により変化）、
２．４、および２．１であり、石英ファイバ（コア屈折
率〜１．５０）と接続した場合の反射減衰量Ｒ（単位は
ｄＢ、残留反射率との関係は、残留反射率が負の値を示
すのに対して、反射減衰量は残留反射率の絶対値を示し
正の値を有する。）は下式（２）で求められる。

【００３８】

【数２】

【００３９】ただし、ｎ_NS，ｎ_S はそれぞれ、石英系フ
ァイバおよび非石英系ファイバのコア屈折率である。Ｚ
ｒ系フッ化物ファイバ、Ｉｎ系フッ化物ファイバ、カル
コゲナイド系ガラスファイバ（ガラス組成Ａｓ−Ｓ）、
およびテルライトガラスファイバと石英系ファイバ間の
反射減衰量は、それぞれ、∞〜３５ｄＢ、∞〜２６ｄ
Ｂ、１３ｄＢ、および１６ｄＢである。なお、Ｚｒ系フ
ッ化物ファイバ、Ｉｎ系フッ化物ファイバに関しては、
ガラスの組成を調整して石英系ファイバのコア屈折率と
近づけることにより、反射減衰量を増加（残留反射率は
低減）できる。しかし、これは、実用的なファイバを作
製する上で大きな制約（例えば、ファイバ作製時のガラ
ス組成の精密制御、低損失ファイバ作製に適したガラス
組成との整合性を考慮）を受けることになる。また、石
英系光ファイバと非石英系光ファイバ間の接続は、 １）両ファイバの軟化温度の差（石英系光ファイバの軟
化温度１４００度、非石英系光ファイバの軟化温度５０
０度）により従来の融着接続が適用できないこと、 ２）非石英系光ファイバに適した光コネクタ作製技術が
ないため、光コネクタ接続技術が適用できないこと等の
理由により、両者を接続するのにも大きな課題があっ
た。このため、Ｚｒ系フッ化物光ファイバ、Ｉｎ系フッ
化物光ファイバに関してはガラス組成に依存なく、ま
た、カルコゲナイド系ガラス光ファイバ、テルライトガ
ラス光ファイバと石英系光ファイバとを確実にかつ低損
失、低反射で接続する汎用的な接続技術が求められてい
た。

【００４０】この課題を解決するために開発された従来
の接続技術の一つ（特開平６−２７３４３号公報）を図
９および図１０に示す。この技術では、まず非石英系光
ファイバ１および石英系光ファイバ２をそれぞれ光ファ
イバ保持筐体７ａおよび７ｂで保持する。ここで、各々
の光ファイバ１および２は、それぞれＶ溝基板８ａ，８
ｂにより位置決めされ、接着剤１０ａ，１０ｂと光ファ
イバ固定板９ａ，９ｂにより光ファイバ保持筐体７ａお
よび７ｂに固定されている。また、光ファイバを保持し
た一方の光ファイバ保持筐体（図９では光ファイバ２を
保持した光ファイバ保持筐体７ｂ）の接続端面には、そ
れぞれのファイバが接続された時に生じる反射を抑える
目的であらかじめ誘電体膜１８が設けられている。石英
系光ファイバ２と非石英系光ファイバ１との接続は、図
１０に示すように、光ファイバ１と２の光軸が一致する
ように光ファイバ保持筐体７ａ，７ｂ同士を調整後、紫
外線硬化樹脂系の光学接着剤５を用いて接続する。この
時、光ファイバ保持筐体７ａ，７ｂの接続端面は、それ
ぞれ、非石英系ファイバおよび石英系ファイバ２の光軸
に対して垂直であるため、接続点で反射が生じるとその
まま逆方向へ戻り、反射減衰量を劣化させる。そこで、
この従来技術は、誘電体膜１８によって接続点における
反射を低下させようとするものである。しかし、この従
来の接続では光学接着剤５の屈折率と誘電体膜１８の屈
折率および膜厚とを精密に調整する必要がある。すなわ
ち、非石英系光ファイバ１のコア屈折率をｎ₁ 、石英系
ファイバ２のコア屈折率をｎ₂ とすると、光学接着剤５
の屈折率はｎ₁ に調整し、また、誘電体膜１８の屈折率
ｎ_f および膜厚ｔ_f は下式（３）および（４）の条件を
満足する必要がある。

【００４１】

【数３】

【００４２】

【数４】

【００４３】ただし、λは信号波長（使用する波長）で
ある。

【００４４】以上述べたように、この従来接続技術では
誘電体膜を用いて低反射・低損失の接続部を構成するた
め、光学接着剤５の屈折率と誘電体膜１８の屈折率およ
び膜厚とを精密に調整する必要があり、特性の優れる接
続部を再現良く、歩留り良く実現する上で大きな問題が
あった。

【００４５】また、第２の従来技術としては、図１１に
示すように、光ファイバ１９ａおよび１９ｂを保持した
光ファイバ保持筐体７ａ，７ｂのそれぞれの接続端面
を、光ファイバの光軸と垂直な方向に対してθだけ傾斜
するようにし、光ファイバ１９ａおよび１９ｂの光軸が
一致するように光ファイバ保持筐体７ａ，７ｂ同士を位
置調整した後に、光学接着剤５を用いて接続し、低反射
で低損失な接続部を実現する斜め接続法があるが、この
接続は光ファイバ１９ａのコア屈折率と光ファイバ１９
ｂのコア屈折率とがほぼ一致する場合に適用できる方法
であり、非石英系光ファイバと石英系光ファイバのよう
に、コア屈折率が互いに異なる場合には適用できなかっ
た。

【００４６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、Ｅｒの１．５μｍ帯の誘導放出断面積がより平
坦になるファイバホストとして光増幅用テルライトガラ
スを提供するとともに、該ガラスを光増幅媒体とした利
得平坦化したテルライトＥＤＦＡを提供することにあ
る。また、従来のテルライトＥＤＦＡの動作波長帯域を
拡大して、より広帯域な領域の低雑音動作するテルライ
トＥＤＦＡを提供することである。さらに、光学活性な
希土類元素を添加してたとえば広帯域ＥＤＦＡのような
従来のガラスでは実現不可能だった機能を発現できるテ
ルライトファイバを提供することを提供することを課題
とする。また、該テルライトガラスを用い、特に１．５
μｍから１．７μｍの波長域でも動作可能な広帯域の光
増幅媒体、該光増幅媒体を用いた広帯域かつ低雑音特性
を有する光増幅器、レーザ装置、さらに光源を提供する
ことも課題とする。さらに、非石英系光ファイバと石英
系光ファイバとを、あるいはコア屈折率が互いに異なる
非石英系光ファイバ同士を確実にかつ低損失、低反射で
接続する汎用的・実用的な接続技術を提供することを目
的とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくテルライトガラス、該テルライト
ガラスを用いた光増幅器および光源は、以下のような構
成からなるものとした。

【００４８】（１） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料ガラスであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とする。

【００４９】（２） （１）に記載のテルライトガラス
において、好ましくは、前記テルライトガラスにおける
Ｂｉ₂ Ｏ₃ の添加量は、 １．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％） の範囲にある。

【００５０】（３） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料であって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｌｉ₂ Ｏ≦２５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦２５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とする。

【００５１】（４） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料ガラスであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｍ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持ち、さらに、前記ＭはＮａ、Ｌｉ、
Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群から選択される少なくとも２
種以上の一価金属であることを特徴とする。

【００５２】（５） （４）に記載のテルライトガラス
は、好ましくは、前記テルライトガラスにおけるＢｉ₂
Ｏ₃ の添加量が、 １．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％） である。

【００５３】（６） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料ガラスであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０＜Ｌｉ₂ Ｏ≦２５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ≦１５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦２５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とする。

【００５４】（７） テルライトガラスは、少なくとも
コアにエルビウムを添加した光ファイバまたは光導波路
用の材料ガラスであって、前記材料ガラスにＡｌ₂ Ｏ₃
を加えた組成を有することを特徴とする。

【００５５】（８） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料ガラスであって、前記材料ガラ
ス組成は、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａ
ｌ₂Ｏ₃ からなる組成で、Ｍは１種類以上のアルカリ元
素であることを特徴とする。

【００５６】（９） テルライトガラスは、光ファイバ
または光導波路用の材料ガラスであって、前記材料ガラ
ス組成は、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１０（モル％）、 ０＜Ｌｉ₂ Ｏ≦３０（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦４（モル％）、および ７０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） ０＜Ａｌ₂ Ｏ₃ ≦３（モル％） であることを特徴とする。

【００５７】（１０） テルライトガラスは、光ファイ
バまたは光導波路用の材料ガラスであって、前記材料ガ
ラス組成は、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ≦３０（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） ０＜Ａｌ₂ Ｏ₃ ≦４（モル％） であることを特徴とする。

【００５８】（１１） （１）ないし（１０）のいずれ
か一つに記載のテルライトガラスのいて、好ましくは、
前記テルライトガラスにおけるＢｉ₂ Ｏ₃ の添加量が、 ４＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＜７ である。

【００５９】（１２） 光増幅媒体は、コアガラスとク
ラッドガラスとを有する光ファイバまたは光導波路から
なる光増幅媒体であって、（１）ないし（６）または
（８）ないし（１１）のいずれか一つに記載のテルライ
トガラスからなることを特徴とする。

【００６０】（１３） 光増幅媒体は、コアガラスとク
ラッドガラスとを有する光ファイバまたは光導波路から
なる光増幅媒体であって、前記コアガラスは、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 好ましくは１．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ＜１５（モル％）、 ５≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つテルライトガラスであり、また前記
クラッドガラスは、 第１の組成：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、０≦Ｚｎ
Ｏ＜１０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５（モ
ル％）と、 第２の組成：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、１０＜Ｚ
ｎＯ≦２０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５
（モル％）と、 第３の組成：０≦Ｎａ₂ Ｏ＜２５（モル％）、２０＜Ｚ
ｎＯ≦３０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜７５
（モル％）からなる群から選択される一つの組成を持つ
テルライトガラスからなることを特徴とする。

【００６１】（１４） （１２）または（１３）に記載
の光増幅媒体において、好ましくは、前記コアガラスの
テルライトガラスまたは前記クラッドガラスのテルライ
トガラスの少なくとも一つは、エルビウムまたはエルビ
ウムおよびイッテルビウムが添加されている。

【００６２】（１５） （１２）ないし（１４）のいず
れか一つに記載の光増幅媒体において、好ましくは、前
記コアガラスのテルライトガラスまたは前記クラッドガ
ラスのテルライトガラスの少なくとも一つは、ホウ素、
リン、および水酸基からなる群から選択される少なくと
も１種を含む。

【００６３】（１６） （１２）ないし（１５）のいず
れか一つに記載の光増幅媒体において、好ましくは、前
記コアガラスのテルライトガラスまたは前記クラッドガ
ラスのテルライトガラスの少なくとも一つは、Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔ
ｍ、およびＹｂからなる群から選択される元素が添加さ
れている。

【００６４】（１７） 光増幅媒体は、少なくともコア
にエルビウムを添加した材料ガラスからなる光ファイバ
または光導波路からなる光増幅媒体であって、前記材料
ガラスの組成はＡｌ₂ Ｏ₃ を加えたテルライトガラスで
あることを特徴とする。

【００６５】（１８） 光増幅媒体は、材料ガラスから
なるコアおよびクラッドを有し、かつエルビウムがコア
に添加された光ファイバまたは光導波路からなる光増幅
媒体であって、前記材料ガラスの組成は、ＴｅＯ₂ −Ｚ
ｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組成
で、Ｍは１種類以上のアルカリ元素であることを特徴と
する。

【００６６】（１９） （１２）ないし（１８）のいず
れか一つに記載の光増幅媒体において、好ましくは、カ
ットオフ波長が０．４μｍから２．５μｍである。

【００６７】（２０） レーザ装置は、光共振器と、励
起光源とを持つレーザ装置であって、前記光共振器に備
わる光増幅媒体の少なくとも一つは、（１２）ないし
（１９）のいずれか一つに記載の光増幅媒体からなるこ
とを特徴とする。

【００６８】（２１） レーザ装置は、少なくともコア
にエルビルムを添加した光ファイバよりなる光増幅媒体
を複数直列に配置したレーザ装置であって、前記光増幅
媒体の少なくとも一つは、（１２）ないし（１９）のい
ずれか一つに記載の光増幅媒体からなることを特徴とす
る。

【００６９】（２２） レーザ装置は、光増幅媒体と励
起光源とを有するレーザ装置であって、前記光増幅媒体
は、（１２）ないし（１９）のいずれか一つに記載の光
増幅媒体からなることを特徴とする。

【００７０】（２３） 光増幅器は、光増幅媒体と、該
光増幅媒体を励起する励起光および信号光を前記増幅媒
体に入力する入力手段とを備えた光増幅器であって、前
記光増幅媒体は、（１２）ないし（１９）のいずれか一
つに記載の光増幅媒体からなることを特徴とする。

【００７１】（２４） 光増幅器は、少なくともコアに
エルビウムを添加した光ファイバよりなる光増幅媒体を
複数直列に配置した光増幅器であって、前記光増幅媒体
の少なくとも一つは、（１２）ないし（１９）のいずれ
か一つに記載の光増幅媒体からなることを特徴とする。

【００７２】（２５） 光増幅器は、テルライトガラス
を増幅媒体とする光増幅器であって、前記光増幅媒体の
前後の少なくとも１ケ所に該光増幅媒体とは異なる符号
の波長分散値によって分散を補償する分散媒質が設けら
れていることを特徴とする。

【００７３】（２６） （２５）に記載の光増幅器にお
いて、好ましくは、前記増幅媒体が、希土類元素または
遷移金属元素を添加したテルライトガラスからなる光導
波路である。

【００７４】（２７） （２５）または（２６）に記載
の光増幅器において、好ましくは、前記テルライトガラ
スが、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ または、
ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₂
（Ｍは１種類以上のアルカリ元素）またはＴｅＯ₂ −Ｗ
Ｏ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組
成を有する。

【００７５】（２８） （２５）ないし（２７）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
分散媒質が、光ファイバ、またはファイバ・ブラッグ・
グレーティングである。

【００７６】（２９） 光増幅器は、エルビウムが添加
された光ファイバを増幅媒体として含む光増幅部が複数
個直列に配置されてなる光増幅器であって、前記複数の
光増幅部の第２段以降の少なくとも一つには、光ファイ
バ素材としてテルライトガラス光ファイバが用いられ、
このテルライトガラス光ファイバからなる光増幅部の前
段の光増幅部には、エルビウム添加濃度およびファイバ
長積が前記テルライトガラス光ファイバより小さいエル
ビウム添加光ファイバが用いられていることを特徴とす
る。

【００７７】（３０） （２９）に記載の光増幅器にお
いて、好ましくは、前記テルライトガラスが、ＴｅＯ₂
−ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ またはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ
−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ （Ｍは１種類以上の
アルカリ元素）またはＴｅＯ₂ −ＷＯ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −
Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組成を有する。

【００７８】（３１） （２９）または（３０）に記載
の光増幅器において、好ましくは、前記増幅媒体の素材
として、前記テルライト光ファイバとともに、フッ化物
光ファイバ，石英系光ファイバ，フツリン酸光ファイ
バ，リン酸系光ファイバまたはカルコゲナイド光ファイ
バを用いる。

【００７９】（３２） （２９）ないし（３１）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
テルライト光ファイバからなる光増幅部の前段の少なく
とも一つの光増幅部に、テルライト光ファイバ以外の光
ファイバ素材が用いられている。

【００８０】（３３） （２９）ないし（３２）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
テルライト光ファイバからなる光増幅部の前段に配置さ
れた少なくともひとつの光ファイバのＥｒ添加濃度およ
び光ファイバ長積が前記テルライト光ファイバのものよ
り小さい。

【００８１】（３４） 光増幅器は、エルビウムが添加
された光ファイバを増幅媒体として用いた光増幅器であ
って、エルビウム添加濃度および光ファイバ長積の異な
るテルライト光ファイバを少なくとも２つ以上直列に配
置し、その配列の中では光ファイバ長積の小さな光ファ
イバが光ファイバ長積の大きな光ファイバの前段に配置
されている配列構造を少なくとも一ケ所含むことを特徴
とする。

【００８２】（３５） （３４）に記載の光増幅器にお
いて、好ましくは、前記テルライトガラスが、ＴｅＯ₂
−ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ またはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ
−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ （Ｍは１種類以上の
アルカリ元素）からなる組成を有する。

【００８３】（３６） 光増幅器は、（２３）ないし
（３５）に記載の光増幅器において、テルライトファイ
バである第１の光ファイバと該テルライトファイバとは
異なるガラスからなる第２の光ファイバの端部をそれぞ
れ、第１および第２の筐体に保持し、第１の筐体と第２
の筐体が前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとの
光軸が一致するように調芯された状態で、第１の筐体と
第２の筐体の接続端面を接続する場合に、前記第１の光
ファイバと第２の光ファイバの光軸が前記接続端面の垂
直軸に対して、それぞれ異なる角度で傾斜しており、ま
た、前記第１の光ファイバの光軸の接続端面の垂直軸に
対する傾き角度θ₁ と前記第２の光ファイバの光軸の接
続端面の垂直軸に対する傾き角度θ₂ の関係が、第１の
光ファイバのコア屈折率をｎ₁ 、第２の光ファイバのコ
ア屈折率をｎ₂ としたとき、

【００８４】

【数５】

【００８５】のスネルの公式を満たした状態で接続され
ていることを特徴とする。

【００８６】（３７） （３６）に記載の光増幅器にお
いて、好ましくは、前記第１の筐体と第２の筐体の接続
端面が光学接着剤を介して接続されている。

【００８７】（３８） （３７）に記載の光増幅器にお
いて、好ましくは、前記第１の筐体と第２の筐体の接続
面が密着した状態で接続されている。

【００８８】（３９） （３６）ないし（３８）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
第１および第２の光ファイバが、それぞれ非石英系光フ
ァイバである。

【００８９】（４０） （３６）ないし（３９）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
非石英系光ファイバが、Ｚｒ系あるいはＩｎ系フッ化物
ファイバ、カルコゲナイド系ガラスファイバのうちの１
種である。

【００９０】（４１） （３６）ないし（３９）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
非石英系光ファイバが、希土類元素を添加した、Ｚｒ系
あるいはＩｎ系フッ化物ファイバ、カルコゲナイド系ガ
ラスファイバのうちの１種である。

【００９１】（４２） （３６）ないし（３８）のいず
れか一つに記載の光増幅器において、好ましくは、前記
第２の光ファイバが石英系光ファイバであり、前記角度
θ₁が８度以上である。

【００９２】（４３） 光源は、Ｅｒ添加テルライト光
ファイバまたは光導波路を光増幅媒体とし、該光増幅媒
体の両端に光カップラを配置し、該光カップラの少なく
とも一つの端子に反射体を具備したことを特徴とする。

【００９３】（４４） 光源は、Ｅｒ添加テルライト光
ファイバまたは光導波路が（１）ないし（１１）のいず
れか一つに記載されたテルライトガラス、もしくは（１
７）、（１８）、（１９）、（２７）、または（３０）
に記載されたテルライトガラスからなることを特徴とす
る。

【００９４】（４５） 光増幅器は、Ｅｒ添加テルライ
ト光ファイバまたは光導波路を光増幅媒体とし、該光フ
ァイバまたは該光導波路の少なくとも一方の端に光カッ
プラを配置し、該光カップラの少なくとも一つの端子に
反射体を具備したことを特徴とする。

【００９５】（４６） 光増幅器は、Ｅｒ添加テルライ
ト光ファイバまたは光導波路が（１）ないし（１１）の
いずれか一つに記載されたテルライトガラス、もしくは
（１７）、（１８）、（１９）、（２７）、または（３
０）に記載されたテルライトガラスからなることを特徴
とする。

【００９６】（４７） （４３）または（４４）の光源
において、好ましくは、反射体が誘電体多層膜フィルタ
またはファイバブラックグレーティングからなる。

【００９７】（４８） （４５）または（４６）の光増
幅器において、好ましくは、反射体が誘電体多層膜フィ
ルタまたはファイバブラックグレーティングからなる。

【００９８】

【発明の実施の形態】まずはじめに、本発明にもとづく
Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ｎａ₂ Ｏ−ＺｎＯ−ＴｅＯ₂ 組成のテルラ
イトガラスついて説明する。このテルライトガラスは、 第一の組成（Ａ）：０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％）、または 第二の組成（Ｂ）：１．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル
％）、 ０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％）、 第三の組成（Ｃ）：０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦ＬｉＯ≦２５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦２５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つ。

【００９９】ガラスの安定化をもたらす上記Ａ（Ｂ）；
Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ％の場合、Ｃ；Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍ
ｏｌ％の場合の組成領域を図１２および図１３に示す。

【０１００】ファイバ化に対するガラスの熱安定性はＤ
ＳＣ(differential scanning calorimetry ：示差走査
熱量測定）の測定により評価でき、そのＴｘ−Ｔｇの値
（Ｔｘ：結晶化温度、Ｔｇ：ガラス転移温度）が、大き
い値をもつガラスがより安定なガラスである。すなわ
ち、単一モードファイバ作製時には、母材延伸と線引き
工程の２回にわたってＴｇ以上の温度にガラス母材を熱
するため、ＴｘがＴｇに近い温度であれば結晶核が次々
に成長し、ファイバの散乱損失が増大する。逆にＴｘ−
Ｔｇの値が大きければ低損失なファイバが作製できる。
上記組成領域内のガラスは、Ｔｘ−Ｔｇの値が１２０℃
以上の値を持ち、低損失なファイバ作製に使用できる。
しかし、上記組成からはずれた組成のガラスをコアおよ
びクラッド両方に使用すると、低損失なファイバは作製
できない。これらの組成のうち、特にＢｉ₂ Ｏ₃ の添加
はガラスの安定性に対して大きな効果をもたらす。図１
４にＮａ₂ Ｏの入った系のＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０、１．５、５
ｍｏｌ％の場合のＤＳＣの測定結果を示す。測定はガラ
スの一部を粉砕し、一片３０ｍｇのバルクガラスを、銀
製金メッキのシール容器に充填し、アルゴンガス雰囲気
中、昇温速度１０℃／分で行った。この図から明らかな
ように、Ｔｘ−Ｔｇの値はＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０のガラスでは
１１９．２℃、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝１．５ｍｏｌ％では１２
１．６℃であるのに対し、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ％の場
合では１６７．５℃となり、特にＢの組成では４０℃以
上熱安定性が向上していることがわかる。図１５にＬｉ
₂ Ｏのはいった系のＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０または５ｍｏｌ％の
場合のＤＳＣの同様な測定結果を示す。この図から明ら
かなように、Ｔｘ−Ｔｇの値はＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０のガラス
では５４．６℃であるのに対し、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ
％の場合では結晶化の発熱ピークの見られないすなわち
Ｔｘ−Ｔｇが無限大となり熱安定性は飛躍的に向上す
る。このような効果は、３価の金属酸化物（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ，Ｌａ₂ Ｏ₃ ，Ｅｒ₂ Ｏ₃ ，Ｎｄ₂ Ｏ₃ など）を添加
した場合にも同様に見られた。

【０１０１】また、Ｂｉ₂ Ｏ₃ の添加は屈折率制御の面
からも重要な効果をもたらす。図１６にＴｅＯ₂ 系ガラ
スの屈折率（ｎ_D ）のＢｉ₂ Ｏ₃ 添加量依存性を示す。
図のように、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 添加量を０から２０モル％まで
変化させると添加量に比例してｎ_D は２．０４から２．
２２まで増加する。

【０１０２】この特性を利用して、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 添加量を
変化させることによって、比屈折率差の０．２％程度の
小さなものから６％程度の大きなものまで容易にファイ
バの設計を行うことができる。

【０１０３】つぎに、本発明の光増幅媒体の一例につい
て説明する。

【０１０４】この光増幅媒体は、コアガラスが、 Ａ₁ ：０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ＜１５（モル％）、 ５≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） の組成領域のテルライトガラスであり、クラッドガラス
が、 Ｂ₁ ：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ＜１０（モル％）、 ５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５（モル％）；または Ｃ₁ ：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、 １０＜ＺｎＯ≦２０（モル％）、 ５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５（モル％）；または Ｄ₁ ：０≦Ｎａ₂ Ｏ＜２５（モル％）、 ２０＜ＺｎＯ≦３０（モル％）、および ５５＜ＴｅＯ₂ ＜７５（モル％） の組成領域のテルライトガラスからなる光ファイバまた
は導波路を希土類のホストとする。ガラス安定化をもた
らす上記Ｂ₁ 〜Ｄ₁ の組成領域を図１７に示す。

【０１０５】上記組成領域内のガラスは、そのＴｘ−Ｔ
ｇの値（Ｔｘ：結晶化温度、Ｔｇ：ガラス転移温度）
（ガラスの熱安定性を表す尺度であり、大きい値をもつ
ガラスがより熱的に安定なガラスである。）が１００℃
以上の値をもち、ファイバ製造工程、たとえば、線引き
工程などでも結晶化せず、低損失なファイバ製造に使用
できる。しかし上記組成領域からはずれた組成のガラス
では、低損失なファイバ製造はできない。

【０１０６】本発明の第８の実施形態は、本発明の第１
ないし第７のいずれかの実施形態において、前記コアガ
ラスのテルライトガラスまたは前記クラッドガラスのテ
ルライトガラスの少なくとも一つに、エルビウムまたは
エルビウムおよびイッテルビウムが添加されていること
を特徴とする光増幅媒体にある。

【０１０７】本発明にもとづくレーザ装置は、光増幅媒
体と励起光源とを有するレーザ装置であって、Ｅｒ（エ
ルビウム）を添加したテルライトガラスを用いた光ファ
イバを光増幅媒体として用い、Ｅｒの ⁴Ｉ_13/2準位から
⁴Ｉ_15/2準位への誘導放出遷移を利用することを最も主
要な特徴とする。

【０１０８】図１８はＥｒ³⁺のエネルギー準位図であ
る。この図では、上準位 ⁴Ｉ_13/2から基底準位 ⁴Ｉ_15/2
への遷移により発光することが示されている。

【０１０９】また、図１に示すように、Ｅｒ³⁺の ⁴Ｉ
_13/2→ ⁴Ｉ_15/2発光は、フッ化物ガラス中では他のガラ
ス、例えば、石英ガラス中などよりも幅広い ⁴Ｉ_13/2→
⁴Ｉ_{15 /2}発光帯を有することが知られている。しかし、
図１からわかるように、１．６μｍより長波長側では発
光強度は小さくなり、Ｅｒはフッ化物ガラス中にあって
も１．６μｍ以上の長波長での光増幅やレーザ発振は起
こりにくくなる。

【０１１０】しかし、Ｅｒはテルライトガラス中に添加
されると他のガラス中よりも強い電場を受け、その結
果、 ⁴Ｉ_13/2や ⁴Ｉ_15/2準位等の受けるスターク効果に
よる準位中の拡がりが大きくなり、より長波長域でも誘
導放出断面積を持ち、図１で見られるように１．６５μ
ｍ以上の長波長でも蛍光が存在する。

【０１１１】従って、Ｅｒを少なくともコアに添加した
テルライトファイバを光増幅媒体とすれば、Ｅｒ添加石
英ファイバやＥｒ添加フッ化物ファイバでは実現できな
かった１．５μｍから１．７μｍにかけての光増幅やレ
ーザ装置が可能になる。

【０１１２】テルライトガラスがホウ素、リンまたは水
酸基のうち少なくとも１つを含むと、０．９８μｍ光に
より ⁴Ｉ_11/2準位を励起した場合も利得係数向上および
雑音指数が改善される。すなわち、Ｂ−Ｏ，Ｐ−Ｏ，Ｏ
−Ｈの振動エネルギーは、それぞれ約１４００ｃｍ^-1、
１２００ｃｍ^-1、３７００ｃｍ^-1であり、これらを含ま
ないテルライトガラスのフォノンエネルギーは６００〜
７００ｃｍ^-1であるので、倍以上大きくなる。このた
め、波長０．９８μｍ付近の光でＥｒの ⁴Ｉ_11/2準位を
直接励起して ⁴Ｉ_13/2→ ⁴Ｉ_15/2遷移による１．５μｍ
の光増幅を起こすと多音子放出よる緩和を受け易く、 ⁴
Ｉ_13/2準位の励起効率が低下しにくいからである（図１
８）。また、 ⁴Ｉ_11/2準位から ⁴Ｉ_13/2 準位への緩和
が起き易いと ⁴Ｉ_13/2準位を１．４８μｍ付近の光で直
接励起するよりも ⁴Ｉ_11/2準位を励起したのち ⁴Ｉ_13/2
準位を励起した方が ⁴Ｉ_13/2準位および ⁴Ｉ_15/2準位間
の反転分布が得易く、従って雑音特性も優れるという利
点がある。

【０１１３】以下、図面を参照して本発明にもとづく光
増幅媒体と該光増幅媒体を用いた広帯域光増幅器および
レーザ装置の実施例を詳細に説明する。

【０１１４】（実施例１）溶融後にＴｅＯ₂ （７５ｍｏ
ｌ％）−ＺｎＯ（２０ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ（５ｍｏｌ
％）、ＴｅＯ₂ （７７ｍｏｌ％）−ＺｎＯ（１５．５ｍ
ｏｌ％）−Ｎａ₂Ｏ（６ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （１．
５ｍｏｌ％）、ＴｅＯ₂ （７３．５ｍｏｌ％）−ＺｎＯ
（１５．５ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ（６ｍｏｌ％）−Ｂｉ
₂ Ｏ₃ （５ｍｏｌ％）となるようにＴｅＯ₂ 、ＺｎＯ、
Ｎａ₂ ＮＯ₃ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ の原料を調合したものを２０
ｇるつぼに充填し、電気炉内で酸素雰囲気下、８００℃
で２時間溶融した。その後、２００℃に予加熱したプレ
ート上にキャストし、得られたガラスを２５０℃で４時
間アニールした。このガラスの一部を破砕し、一片３０
ｍｇのバルクガラスとめのう乳鉢で粉々にしたパウダー
３０ｍｇの２種類のサンプルを銀製金メッキのシール容
器に充填し、アルゴンガス雰囲気中、昇温速度１０℃／
分でＤＳＣ測定を行った。バルクガラスではＴｘ−Ｔｇ
の値はＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０のガラスでは１１９．２℃、Ｂｉ
₂ Ｏ₃ ＝１．５ｍｏｌ％では１２１．６℃であるのに対
し、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ％の場合では１６７．５℃と
なり、特に前記Ｂの範囲の組成では４０℃以上熱安定性
が向上していた。次に、パウダー状の試料の場合では、
Ｔｘ−Ｔｇの値はＢｉ₂ Ｏ₃ ＝０のガラスでは８０．２
℃、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝１．５ｍｏｌ％では７６．３℃である
のに対し、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ％の場合では１１０．
２℃となり、バルクで測定した場合よりＴｘ−Ｔｇの値
が小さくなるが、そのガラスの熱安定性がより精密に測
定でき、どちらの測定においてもＢｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ
％添加することによって熱安定性が飛躍的に向上してい
たことがわかった。

【０１１５】本明細書中では特筆しない限りガラスの熱
安定性に関するＴｘ−Ｔｇの値はバルクガラスでの測定
値をもとに議論する。

【０１１６】バルクガラスでのＤＳＣ測定値を基準にＴ
ｘ−Ｔｇ≧１２０℃となるガラスの使用で低損失なファ
イバの作製が可能であると述べたが、この範囲のガラス
で得られる損失は概ね１ｄＢ／ｋｍ以下である。３準位
系の光学遷移を用いて高効率な光増幅を行うために、こ
れより約１桁低損失なファイバを得ようとすればより安
定なガラスが必要になる。その際の評価基準としては前
記パウダー状ガラスでのＤＳＣの測定値が有効で、この
測定Ｔｘ−Ｔｇ≧１００℃となるガラスを用いれば〜
０．１ｄＢ／ｋｍのファイバを得ることができる。

【０１１７】（実施例２）コアガラスおよびクラッドガ
ラスとして上記ＡまたはＢで示したガラス組成のものを
用いる。これらの組成物を、白金ルツボ、または金ルツ
ボを用いて酸素雰囲気で溶融し、吸引成形（サクション
・キャスティング）法によりプリフォームを作製した。
また、同じく上記Ａのガラス組成を用いて、ジャケット
管を回転成形（ローテーショナル・キャスティング）法
で作製した。これらプリフォム、ジャケット管を用いて
ファイバ線引きした結果、最低損失が０．１ｄＢ／ｍ以
下、カットオフ波長が０．５μｍから２．５μｍ、コア
・クラッド間の比屈折率差が０．２％から６％のテルラ
イト・ファイバを作製することができた。

【０１１８】また、コアまたはクラッド・ガラスにＥ
ｒ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｅｕ，Ｔ
ｂ，ＨｏまたはＤｙ等の希土類を１０重量％以下添加す
ることができた（プリフォーム、ジャケット管の作製法
については、カナモリらの文献：Kanamori et al., Pro
ceeding of 9th International Symposium on Nonoxide
Glasses, P.74, 1994を参照）。

【０１１９】（実施例３）コアガラスとして上記Ａ₁ で
示したガラス組成のものを、またクラッドガラスとして
上記Ｂ₁ 、Ｃ₁ またはＤ₁ で示したガラス組成のものを
用いたこと以外は、実施例２と同様にしてテルライトフ
ァイバを作成した。その結果、最低損失が０．１ｄＢ／
ｍ以下、カットオフ波長が０．５μｍから２．５μｍ、
コア・クラッド間の比屈折率差が０．２％から６％のテ
ルライト・ファイバを作製することができた。

【０１２０】また、コアまたはクラッド・ガラスにＥ
ｒ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｅｕ，Ｔ
ｂ，ＨｏまたはＤｙ等の希土類を１０重量％以下添加す
ることができた。

【０１２１】（実施例４）ＴｅＯ₂ （６８．６モル％）
−Ｎａ₂ Ｏ（７．６モル％）−ＺｎＯ（１９．０モル
％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （４．８モル％）ガラスをコア材とし
てＥｒを１０００ｐｐｍ添加し、ＴｅＯ₂ （７１モル
％）−Ｎａ₂ Ｏ（８モル％）−ＺｎＯ（２１モル％）ガ
ラスをクラッド材とし、カットオフ波長１．３μｍ、コ
ア・クラッド屈折率差２％の光ファイバを形成し、これ
を光増幅媒体とした。この光増幅媒体を用い、１．５μ
ｍから１．７μｍの波長帯の光増幅器を作製し、増幅実
験を行った。励起波長として０．９８μｍを選び、１．
５μｍから１．７μｍ帯の信号光源としてＤＦＢレーザ
を用いた。

【０１２２】図１９は、本実施例の光増幅器の概略的構
成を示す図である。信号光源１０１および励起光源１０
２は光カップラ１０３を介して増幅用光ファイバ１０４
の一端に接続され、増幅用光ファイバ１０４の他端には
光アイソレータ１０５が接続されている。なお、各部品
の接続は光ファイバ１０６で行われている。

【０１２３】このような構成からなる光増幅器を用いた
増幅実験により、１．５μｍから１．７μｍの間の波長
で増幅利得を得ることができた。

【０１２４】また、同じ光増幅媒体を用いて、図２０で
示すチューナブルな狭帯域バンドパスフィルタを挿入し
たリングレーザを構成した。かかるリングレーザは、図
１９の信号光源１の代りに、光アイソレータ１０５の出
力側を光カップラ１０３に接続してリング状の光共振器
を形成し、このリング状光共振器の途中に狭帯域バンド
パスフィルタ１０７を挿入したものである。そして、狭
帯域バンドパスフィルタ７の透過域を１．５μｍから
１．７μｍの間で変動させ、励起光源１０２から光を入
射してレーザ発振実験を行った。その結果、出力端１０
８から上記波長帯でのレーザ発振を確認することができ
た。

【０１２５】以上の実施例では励起波長として０．９８
μｍを使い、 ⁴Ｉ_11/2準位を励起したが、１．４８μｍ
帯の波長を用い ⁴Ｉ_13/2準位を直接励起しても良いこと
は言うまでもない。また、０．９８μｍより短波長の光
で ⁴Ｉ_11/2準位よりエネルギの高い準位を励起しても良
い。

【０１２６】（実施例５）図１９に示す光増幅器を用
い、１．５μｍ帯の光増幅実験を行った。励起波長は
０．９８μｍであった。その結果、１．５３μｍ以上の
波長域で雑音指数が７ｄＢ以下で増幅することができ
た。

【０１２７】（実施例６）Ｅｒの代りにＥｒおよびＹｂ
を共添加したガラスをコアとした以外は実施例３と同様
な光ファイバを作製し、光増幅媒体とした。

【０１２８】この光増幅媒体を用い、実施例４および実
施例５の構成で、光増幅実験およびレーザ発振実験を行
った。励起波長として１．０２９μｍ（Ｙｂ添加ＹＡＧ
レーザ）、１．０４７μｍ（Ｎｄ添加ＹＬＦレーザ）、
１．０５３μｍ（Ｎｄ添加ＹＡＧレーザ）、１．０６４
（Ｎｄ添加ＹＡＧレーザ）等を使った。このようにＹｂ
をＥｒと共添加した場合、ＹｂからＥｒへのエネルギ移
動を利得することにより、上述したような波長で励起し
ても１．５μｍから１．７μｍの間でのレーザ発振およ
び１．５μｍ帯の広帯域光増幅を確認することができ
た。

【０１２９】以上の実施例１〜６では光ファイバの組成
として一例を示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。たとえば、Ｃｓ₂ Ｏ，Ｒｂ₂ Ｏ，Ｋ₂ Ｏ，Ｌ
ｉ₂Ｏ，ＢａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＢｅＯ，Ｌ
ａ₂ Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ₃ ，Ｓｃ₂Ｏ₃ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＴｈＯ₂
，ＨｆＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，ＴｉＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｏ₅ ，Ｎｂ₂
Ｏ₅ ，Ｗｏ₃ ，Ｔｌ₂ Ｏ，ＣｄＯ，ＰｂＯ，Ｉｎ₂ Ｏ₃
，Ｇａ₂ Ｏ₃ のいずれかひとつ以上をＴｅＯ₂ ととも
に含むガラスであってもよい（参照：ガラスハンドブッ
ク（第８編）、作花済夫他編集、朝倉書店、昭和５０年
発行）。また、ＥｒまたはＥｒおよびＹｂは、コアのみ
でなく、クラッドにも添加してもよい。

【０１３０】さらに、光増幅器は、本発明の光増幅媒体
と、この光増幅媒体を励起する励起光源と、信号光の入
力および出力手段を有するものであれば上述した構成に
限定されるものではない。

【０１３１】また、レーザ装置は、光ファイバで構成さ
れた光共振器の途中に本発明の光増幅媒体を挿入し、さ
らに、この光増幅媒体を励起する励起光源を有するもの
であれば、特に限定されるものではない。

【０１３２】（実施例７）増幅用ファイバとしてＥｒ１
０００ｐｐｍをコアに添加したファイバ４ｍを用いて
１．５μｍ帯の増幅特性を測定した。コアガラス組成を
ＴｅＯ₂ （６８．６モル％）−ＺｎＯ（１９モル％）−
Ｎａ₂ Ｏ（７．６モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （４．８モル
％）としてこれにＰ₂ Ｏ₅ を５重量％を添加し、クラッ
ドガラス組成をＴｅＯ₂ （７１モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（８
モル％）−ＺｎＯ（２１モル％）とした。コア・クラッ
ド屈折率差は２．５％であり、カットオフ波長を０．９
６μｍとした。０．９８μｍの光（光源は半導体レー
ザ）を励起光として１．５μｍ帯の小信号利得を測定し
たところ、リンを添加しないものに比較し利得効率は５
倍増加して２ｄＢ／ｍＷに達した。また、入力信号レベ
ルを−１０ｄＢｍとして飽和領域での利得スペクトルを
測定したところ、１５３０ｎｍから１６２０ｎｍまで９
０ｍｍ幅で利得がフラットになった（励起強度は２００
ｍＷであった）。また、雑音指数はリンを添加しない場
合は７ｄＢであったが、リンを添加することにより４ｄ
Ｂに低下した。このようにコアガラスとしてリンを添加
することにより、利得係数および雑音指数が大幅に改善
した。

【０１３３】また、Ｐ₂ Ｏ₅ の代りにＢ₂ Ｏ₃ を添加し
ても利得係数および雑音指数の改善が確認できた。

【０１３４】（実施例８）ＴｅＯ₂ （６８．６モル％）
−ＺｎＯ（１９モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（７．６モル％）−
Ｂｉ₂ Ｏ₃ （４．８モル％）をコアガラスとしてこれに
ＯＨ基を５０００ｐｐｍ、Ｅｒを１０００ｐｐｍ添加し
たところ、利得係数はＯＨ基を添加しないときと比較し
て３倍増加することが確認できた。

【０１３５】リンを添加した場合より利得係数の増加の
程度が低いのはＯＨ基の信号エネルギーが３７００ｃｍ
^-1という大きな値を持つため、増幅の始準位である ⁴Ｉ
_13/2準位もわずかに多音子放出により緩和されるためで
ある。

【０１３６】図２１は本発明にもとづくレーザ装置の一
例を示す図であり、図中、参照符号１１１，１１１′は
励起用半導体レーザ（波長：１４８０ｎｍ）、１１２，
１１２′は信号光と励起光とを結合させる光カップラ、
１１３，１１５は増幅用光ファイバ、１１４は光アイソ
レータであり、信号光はＡのポートより入射したのちＢ
のポートより出射する構成となっている。

【０１３７】参照符号１１３の増幅用ファイバとしてＥ
ｒを１０００ｐｐｍ添加したＺｒＦ₄ 系のフッ化物ファ
イバ( 参考文献：Kanamori et al, Proceeding of 9th
Intern ational Synposium on Non-Oxide Glasses, P.7
4, 1994) を用い、増幅用ファイバ１１５としてＥｒを
１０００ｐｐｍ添加したＴｅＯ₂ −Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂Ｏ₃
−ＺｎＯ系の酸化テルライトファイバを用いた。

【０１３８】それぞれのファイバともコア・クラッド屈
折率差は２．５％であり、カットオフ波長は１．３５μ
ｍ、ファイバ長はそれぞれ１０ｍ、および７ｍであっ
た。参照符号１１１，１１１′の励起用半導体レーザの
出力光強度を１５０ｍＷとして１．５μｍ帯の利得スペ
クトルを測定した。得られた利得スペクトルを図２２に
示す。

【０１３９】図２２に示した利得スペクトルによれば、
信号波長１５３０ｎｍから１６１０ｎｍまでの８０ｎｍ
幅で信号利得を値の変化を示す曲線はフラットな状態と
なる。すなわち、そのような波長帯で信号利得は３０ｄ
Ｂ近傍の値に維持されていることがわかる。したがっ
て、このような波長帯でゲインチルトも小さく抑えられ
ることになる。Ｅｒ添加フッ化物ファイバを用いた場合
の利得がフラットになる波長幅は１５３０ｎｍから１５
６０ｎｍの３０ｎｍであるので、利得がフラットになる
波長幅は２倍以上に広がった。またＥｒ添加石英ファイ
バの場合は、フラットな波長幅はたかだか１０ｎｍであ
るので、８倍にも広がったことになる。

【０１４０】本実施例では、Ｅｒ添加ＺｒＦ₄ 系フッ化
物ファイバを前段に用い、Ｅｒ添加テルライトファイバ
を後段に使用したが、この逆でも良いし、ＩｎＦ₃ 系の
フッ化物ファイバでも良い。また、Ｅｒ添加酸化物多成
分ガラスファイバを増幅用ファイバに加えても良い。要
するに、増幅用光ファイバのひとつとしてＥｒ添加テル
ライトファイバを用いることが重要である。

【０１４１】また、テルライトファイバの組成としては
本実施例で使用されたものに限定されるものではない。

【０１４２】また、増幅用光ファイバの励起法として
は、前方励起、後方励起、双方向励起のいずれかを取っ
ても良いことは言うまでもない。

【０１４３】（実施例９）図２３は本発明にもとづくレ
ーザ装置の他の実施例の概略的構成を示す図である。こ
の実施例では、実施例１で用いた増幅用ファイバ１１
３，１１５を直列に波長可変バンドパスフィルタ１１７
（バンド幅３ｎｍ）を介して接続し、１４８０ｎｍで透
過率が９９％、１５００ｎｍから１６３０ｎｍで反射率
が１００％のミラー１１６を設け、また、他端に１５０
０ｎｍから１６３０ｎｍで透過率２０％のミラー１１８
を設けてレーザ発振を行った。その結果、信号波長１５
００ｎｍから１６３０ｎｍの広い範囲でレーザ発振を確
認することができ、１．５μｍで使用できる広帯域チュ
ーナブルレーザとして使用できることがわかった。

【０１４４】以上説明したように、本発明の光増幅媒体
を用いれば、これまで光ファイバ増幅器では不可能であ
った１．５μｍから１．７μｍにかけての光増幅器やレ
ーザ装置の構成が可能になり、１．５５μｍ帯の光通信
システムに用いられる保守・監視システムの高性能化が
達成でき、光通信システムの安定な運用が可能になる。

【０１４５】また、増幅波長域が広い特性を利用すれ
ば、フェムト秒のような短光パルスも効率良く増幅する
こともできるし、波長多重光伝送システム中に用いる光
増幅器としても有効である。

【０１４６】（実施例１０）本実施例では、実施例４で
用いたファイバを使い、スーパールミネッセントレーザ
の動作を実施した。励起光源として１．４８μｍのレー
ザダイオードを用い、該テルライトファイバの一端に入
射した。ファイバの他端をファイバ端面でのフレネル反
射を抑えるため、角度１０°で斜カットし、出射スペク
トルを測定したところ、１．４６μｍから１．６４μｍ
の幅広い発光スペクトルが観測され、ブロードバンドの
スーパールミネッセントレーザ装置として使用できるこ
とがわかった。

【０１４７】（実施例１１）図１９に示す光増幅器の構
成において、光アイソレータの後に、利得を等化するた
めのフィルタ（チャープドファイバブラッグクレーティ
ング、プログラマブルフィルタ、ファブリーペローエタ
ロン型フィルタ、マッハツエンダー型フィルタ等）を挿
入して光増幅特性を測定した。−３０ｄＢｍの信号強度
の光を入射し、１．４８μｍで（２００ｍＷ）励起した
とき、フィルタを挿入しないと１５３０〜１５８０ｎｍ
にかけて利得の山が観測されたが、フィルタを挿入し、
その損失を調整することによりその利得の山を打ち消す
ことができ、１５３０ｎｍから１６１０ｎｍの波長域に
かけてのＷＤＭ信号に対し、利得偏差０．２ｄＢ以下で
動作できることが確認できた。

【０１４８】（実施例１２）Ａの領域のガラスをコア、
およびクラッドとしてコアにＣｅ，Ｐｒ，Ｇｄ，Ｎｄ，
Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｈｏ，ＹｂまたはＥｒ
を添加し導波路レーザおよび導波路型光増幅器として動
作させた。その結果、それぞれ０．３μｍ、１．３μ
ｍ、０．３１μｍ、１．０７μｍ、０．６１μｍ、０．
５９μｍ、０．５４μｍ、１．４８μｍ、３．０μｍ、
１．４９μｍ、１μｍ、１．５５μｍ帯で動作する広帯
域レーザ発振および広帯域光増幅が確認できた。

【０１４９】（実施例１３）ＴｅＯ₂ （７０モル％）−
ＺｎＯ（１８モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（６モル％）−Ｂｉ₂
Ｏ₃ （６モル％）ガラスをコア材にしてＥｒを２０００
ｐｐｍ添加し、ＴｅＯ₂ （６８モル％）−ＺｎＯ（２２
モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（７モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （３モル
％）ガラスをクラッド材とし、カットオフ波長１．１μ
ｍ、コアクラッド比屈折率差１．８％のファイバを形成
し、これを増幅媒体とした。１．３μｍにおけるファイ
バ損失は４０ｄＢ／ｋｍであった。このファイバを４ｍ
用いて光増幅器を構成し、増幅実験を行った。励起波長
は前方が０．９８μｍ、後方が１．４８μｍの双方向励
起を採用した。信号光源として１．５μｍから１．７μ
ｍ帯の波長可変レーザを使用した。増幅実験の結果、１
５００〜１６３０ｎｍの１１０ｎｍ帯域で、５ｄＢ以上
の小信号利得が得られた。このとき、１５３０ｎｍ以上
の波長で雑音指数は５ｄＢ以下であった。

【０１５０】（実施例１４）実施例１３と同様のファイ
バを１５ｍ用いて光増幅器を構成し、増幅実験を行っ
た。励起波長は前方後方とも１．４８μｍの双方向励起
を採用した。信号光源として１．５μｍから１．７μｍ
帯の波長可変レーザを使用した。増幅実験の結果、特に
１５８０〜１６３０ｎｍの５０ｎｍ帯域で、３５ｄＢ以
上の小信号利得が得られた。このとき、雑音指数は５ｄ
Ｂであった。

【０１５１】（実施例１５）実施例１３と同様のファイ
バを１５ｍ用いてレーザを構成した。キャビティは、全
反射ミラーと１６２５ｎｍで３％の反射率をもつファイ
バブラッググレーティングを用いて構成した。励起波長
は前方後方とも１．４８μｍの双方向励起を採用した。
入射励起強度が３００ｍＷのとき、これまで石英ファイ
バやフッ化物ファイバで得ることのできなかった１６２
５ｎｍにおいて１５０ｍＷの高出力が得られた。

【０１５２】（実施例１６）ＴｅＯ₂ （６８モル％）−
ＺｎＯ（１３モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（４モル％）−Ｂｉ₂
Ｏ₃ （１５モル％）ガラスをコア材にしてＥｒを３ｗｔ
％添加し、ＴｅＯ₂（６９モル％）−ＺｎＯ（２１モル
％）−Ｎａ₂ Ｏ（８モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （２モル％）
ガラスをクラッド材とし、カットオフ波長１．４μｍ、
コアクラッド比屈折率差５％のファイバを形成し、これ
を増幅媒体とした。このファイバを３ｃｍ用いて小型の
光増幅器を構成し、増幅実験を行った。

【０１５３】励起波長は１．４８μｍの前方励起を採用
した。信号光源として１．５μｍから１．７μｍ帯の波
長可変レーザを使用した。増幅実験の結果、１５３０〜
１６１０ｎｍの８０ｎｍ帯域で、２０ｄＢ以上の小信号
利得が得られた。このとき、雑音指数は７ｄＢ以下であ
った。

【０１５４】（実施例１７）ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂
Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の４元系ガラスをＢｉ₂ Ｏ₃ ＝５ｍｏｌ
％に固定し、その他の組成を変えて５０個作製し、実施
例１のバルクガラスの場合と同様にＤＳＣにより熱特性
が測定した。その結果を図２４に示す。この図に示すよ
うに、Ａの領域でＴｘ−Ｔｇが１２０℃以上の安定なガ
ラスが得られた。さらにＢの領域では、結晶化の発熱ピ
ークが現れない飛躍的に安定なガラスが得られた。この
ような熱的に安定なガラスを用いてファイバを作製すれ
ば、ファイバ損失が低いだけでなく、歩留り率の高いフ
ァイバを大量に生産することができ、低価格化を実現す
ることができる。そこで、Ｂの領域から選んだＴｅＯ₂
（８０モル％）−ＺｎＯ（５ｍｏｌ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１
０ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （５ｍｏｌ％）ガラスをコア
材としてＥｒを２０００ｐｐｍ添加し、ＴｅＯ₂（７５
ｍｏｌ％）−ＺｎＯ（５ｍｏｌ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１５ｍ
ｏｌ％）−Ｂｉ₂Ｏ₃ （５ｍｏｌ％）ガラスをクラッド
材とし、カットオフ波長１．１μｍ、コアクラッド比屈
折率差２．５％のファイバを形成し、これを増幅媒体と
した。１．２μｍにおけるファイバ損失は２０ｄＢ／ｋ
ｍであった。このファイバを３ｍ用いて光増幅器を構成
し、増幅実験を行った。

【０１５５】励起波長は前方が０．９８μｍ、後方が
１．４８μｍの双方向励起を採用した。信号光源として
１．５μｍから１．７μｍ帯の波長可変レーザを使用し
た。増幅実験の結果、１５３０〜１６１０ｎｍの８０ｎ
ｍ帯域で、２０ｄＢ以上の小信号利得が得られた。この
とき、雑音指数は５ｄＢ以下であった。

【０１５６】また、Ａの領域から選んだＴｅＯ₂ （７０
ｍｏｌ％）−ＺｎＯ（１０ｍｏｌ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１５
ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （５ｍｏｌ％）ガラスをコア材
としてＥｒを２０００ｐｐｍ添加し、ＴｅＯ₂ （７０ｍ
ｏｌ％）−ＺｎＯ（７ｍｏｌ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１８ｍｏ
ｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （５ｍｏｌ％）ガラスをクラッド材
とし、カットオフ波長１．１μｍ、コアクラッド比屈折
率差１．５％のファイバを形成し、これを増幅媒体とし
た。１．２μｍにおけるファイバ損失は６０ｄＢ／ｋｍ
であった。このファイバを３ｍ用いて光増幅器を構成
し、同様に増幅実験を行った。その結果、１５３０〜１
６１０ｎｍの８０ｎｍ帯域で、２０ｄＢ以上の小信号利
得が得られた。このとき、雑音指数は５ｄＢ以下であっ
た。以上からＡの領域のガラスからでも実用的な広帯域
ＥＤＦＡができることが示された。

【０１５７】（実施例１８）実施例１７に記載のファイ
バを１５ｍ用いて光増幅器を構成し、増幅実験を行っ
た。励起波長は前方後方とも１．４８μｍの双方向励起
を採用した。信号光源として１．５μｍから１．７μｍ
帯の波長可変レーザを使用した。増幅実験の結果、特に
１５８０〜１６３０ｎｍの５０ｎｍ帯域で、２０ｄＢ以
上の小信号利得が得られた。このとき、雑音指数は５ｄ
Ｂ以下であった。

【０１５８】（実施例１９）実施例１７に記載のファイ
バを１５ｍ用いてレーザを構成した。キャビティは、全
反射ミラーと１６２５ｎｍで３％の反射率をもつファイ
バブラッググレーティングを用いて構成した。励起波長
は前方後方とも１．４８μｍの双方向励起を採用した。
入射励起強度が３００ｍＷのとき、これまで石英ファイ
バやフッ化物ファイバで得ることのできなった１６２５
ｎｍにおいて１５０ｍＷの高出力が得られた。

【０１５９】（実施例２０）ＴｅＯ₂ （６８ｍｏｌ％）
−ＺｎＯ（１３ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ（４ｍｏｌ％）−
Ｂｉ₂ Ｏ₃ （１５ｍｏｌ％）ガラスをコア材にしてＥｒ
を３ｗｔ％添加し、ＴｅＯ₂ （６９ｍｏｌ％）−ＺｎＯ
（２１ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ（８ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ
₃ （２ｍｏｌ％）ガラスをクラッド材とし、カットオフ
波長１．４μｍ、コアクラッド比屈折率差５％のファイ
バを形成し、これを増幅媒体とした。このファイバを３
ｃｍ用いて小型の光増幅器を構成し、増幅実験を行っ
た。

【０１６０】励起波長は１．４８μｍの前方励起を採用
した。信号光源として１．５μｍから１．７μｍ帯の波
長可変レーザを使用した。増幅実験の結果、１５３０〜
１６１０ｎｍの８０ｎｍ帯域で、２０ｄＢ以上の小信号
利得が得られた。このとき、雑音指数は５ｄＢであっ
た。

【０１６１】（実施例２１）溶融後にＴｅＯ₂ （７３．
５ｍｏｌ％）−ＺｎＯ（２０ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ（５
ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （１．５ｍｏｌ％）、ＴｅＯ₂
（７３ｍｏｌ％）−ＺｎＯ（２０ｍｏｌ％）−Ｎａ₂ Ｏ
（５ｍｏｌ％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （２ｍｏｌ％）となるよう
にＴｅＯ₂ 、ＺｎＯ、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ の原料
を調合したものを９０ｇるつぼに充填し、電気炉内で酸
素雰囲気した、８００℃で２時間溶融した。その後、２
５０℃に予加熱した円筒中空鋳型内に融液をキャスト
し、直ちに蓋を融液注入口にした後、この鋳型を２００
０ｒｐｍで回転させながら水平に寝かせ３分間保った。
その後室温まで徐冷した。得られたテルライトガラスは
外形１５ｍｍφ、内径５ｍｍφ、長さ１３０ｍｍで下部
に底を有する円筒状の管であった。得られた２本のガラ
ス管全体を顕微鏡を用いて詳細に検討したところ、Ｂｉ
₂ Ｏ₃ を１．５ｍｏｌ％添加したものは外壁近くに多数
の結晶化が見られたのに対し、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を２ｍｏｌ％
添加した物はこのような結晶化は見られなかった。この
２つのガラスの一部を粉砕し、めのう乳鉢で粉々にした
パウダー３０ｍｇの２種類のサンプルを銀製金メッキの
シール容器に充填し、アルゴンガス雰囲気中、昇温速度
１０℃／分でＤＳＣ測定を行った。図２５に測定結果を
示す。

【０１６２】図２５は、組成７３．５ＴｅＯ₂ −２０Ｚ
ｎＯ−５Ｎａ₂ Ｏ−１．５Ｂｉ₂ Ｏ ₃ ガラス（図中、ａ
線）および７３ＴｅＯ₂ −２０ＺｎＯ−５Ｎａ₂ Ｏ−２
Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガラス（図中、ｂ線）を用いた場合のそれぞ
れのＤＳＣの測定図である。Ｂｉ₂ Ｏ₃ を１．５ｍｏｌ
％添加したガラスでは３５０℃付近から結晶化のピーク
が始まり、Ｔｘ−Ｔｇの値は６９．２℃であった。一
方、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を２ｍｏｌ％添加したガラスでは３９０
℃付近から結晶化のピークが始まり、Ｔｘ−Ｔｇの値は
１１０．４℃であった。すなわち、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を１．５
ｍｏｌ％添加した場合に比べて、２ｍｏｌ％添加したガ
ラスの方が熱安定性が飛躍的に向上した。

【０１６３】以上の実施例１〜２１のテルライトガラス
はＢｉ₂ Ｏ₃ を含む４元系であることを最大の特徴とし
ている。このようなテルライトガラスは熱安定性が高
く、ファイバ化した際の損失を低く抑えることができ、
さらに屈折率制御が容易であるため高Δｎのファイバが
作製できることにより、効率の低い３準位系のＥＤＦＡ
の増幅帯域の拡大を可能とした。

【０１６４】従来知られているファイバ化可能なテルラ
イトガラスとしては従来の技術で述べたSintzer 等のテ
ルライトガラス（米国特許第５，２５１，０６２号）が
あるが、米国特許第５，２５１，０６２号のテルライト
ガラスとは、Ｂｉ₂ Ｏ₃ の有無すなわち３元系か４元系
かという点で異なる。

【０１６５】これまで述べてきたように米国特許第５，
２５１，０６２号に記載の３元系テルライトガラスは本
願発明の４元系テルライトガラスと比較して熱安定性が
低く、そのため１．５５μｍにおける損失を１５００ｄ
Ｂ／ｋｍにまでしか低減することができないのに対し
て、本願発明では損失の低減を目的に種々の組成を検討
した結果Ｂｉ₂ Ｏ₃ を含む４元系が損失の低減に有効で
あることを見出した。さらにこの４元系ガラスは屈折率
制御が容易なため、高Δｎのファイバが作製可能であ
り、低い損失と合わせて初めてテルライトＥＤＦＡの実
現に至った。米国特許第５，２５１，０６２号の３元系
テルライトガラスでは効率の悪い３準位系のＥＤＦＡの
実現が難しいことは米国特許第５，２５１，０６２号明
細書中のみならず、その後に提出された前記オプティク
ス・レターズおよび前記オプティカル・マテリアルズに
もＥＤＦＡ実現に関する具体的記載が一切ないことから
も明らかである。

【０１６６】さらに詳細に述べれば、米国特許第５，２
５１，０６２号明細書において、Snitzer 等はレーザは
バルクガラスでも実現できるのに対して光増幅にはコア
およびクラッドを有するファイバ構造が必要であること
を述べ、ファイバ化が可能であるテルライトガラスとし
て３元系テルライトガラスの組成範囲を示した。したが
って目的は光増幅の実現であることは明らかであるが、
これらの３件の文献においては前記オプティクス・レタ
ーズにおけるネオジムを用いたファイバレーザの記載が
あるのみである。しかも、光増幅の分野において、ネオ
ジムは当初１．３μｍ帯の増幅への適用が有望視されて
いたが、前記オプティカル・マテリアルズ中にも記載さ
れているように励起状態吸収のため１．３μｍ帯の増幅
への適用は困難であることは周知の事実である。

【０１６７】Ｂｉ₂ Ｏ₃ を含有するテルライトガラス
は、前記オプティカル・マテリアルズ中に７２％Ｔｅ₂
Ｏ₃ −１８％Ｂｉ₂ Ｏ₃ および８０％Ｔｅ₂ Ｏ₃ −１０
％Ｂｉ₂ Ｏ₃ −１０％ＴｉＯ₂ の記載であるが、これら
は本願発明の４元系とは全く異なる組成であり、さらに
前記オプティカル・マテリアルズ中にこれらのガラスの
熱安定性、損失に関する記載は一切ない。

【０１６８】また、前記オプティカル・マテリアルズお
よび前記オプティクス・レターズ中にコア組成７７％Ｔ
ｅＯ₂ −６．０％Ｎａ₂ Ｏ−１５．５％ＺｎＯ−１．５
％Ｂｉ₂ Ｏ₃ の４元系テルライトガラスが記載され、特
に前記オプティカル・マテリアルズ中にはその損失まで
記載されているが、損失は１．５５μｍ帯において１５
００ｄＢ／ｋｍという高値であり、ましてやＢｉ₂ Ｏ₃
添加による熱安定性向上に関する記載や、熱安定性向上
を想起させる記載は一切ない。光ファイバの分野では屈
折率制御のためにガラスに屈折率制御材を添加すること
は公知であり、前記ファイバにおけるＢｉ₂ Ｏ₃ の添加
はまさしくそのためであるものと考えられる。

【０１６９】実施例などで詳しく記載した通り、本願発
明ではテルライトガラスの損失低減をめざしてテルライ
トガラスの組成を種々検討した結果、Ｂｉ₂ Ｏ₃ を添加
した４元系テルライトガラスが有効であることを解明し
た。これも実施例に記載済であるが、特にＢｉ₂ Ｏ₃ 濃
度が１．５％を超えると熱安定性は飛躍的に向上し、テ
ルライトガラスファイバの低損失化に成功した。さらに
副次的にコアとクラッドのＢｉ₂ Ｏ₃ 添加量の調整によ
りファイバのΔｎを自由に制御できることから高Δｎフ
ァイバを作製でき、これらの相乗効果により低効率な３
準位系ＥＤＦＡの増幅帯域拡大に成功した。

【０１７０】つぎに、テルライトＥＤＦＡの利得スペク
トルがより平坦になるようなガラス組成について検討す
る。以下の実施例ではテルライトガラスまたはファイバ
にＡｌをホストとして添加することを主要な特徴とす
る。ＳｉＯ₂ 系ガラスにＡｌを添加した場合、ＳｉＯ₂
系ガラスに添加されたＥｒの誘導放出断面積の１．５３
μｍと１．５６μｍとの間のへこみが無くなり、１．５
４μｍから１．５６μｍにかけて平坦な利得が得られる
ことが知られている（“Erbium-Doped Fiber Amplifier
s(エルビウム添加ファイバ増幅器）、Emmanuel Desurvi
re著（エマニエルデサヴィア著）、出版社John Wiley &
Sons、１９９４年）。

【０１７１】しかしながら、これは石英系ファイバに対
するＡｌの添加効果であり、テルライト系ファイバに対
してはその効果は不明である。以下の実施例に示される
ように、本発明者らは、テルライトガラスへのＡｌ添加
により、１．５３μｍと１．５６μｍの誘導放出断面積
のへこみを無くすとともに１．６μｍ帯の誘導放出断面
積を変化させる（増大させる）ことができ、結果とし
て、１．５５μｍ帯と１．６μｍ帯との利得偏差を減少
させることができることを見い出した。

【０１７２】（実施例２２）図２６に（７４）ＴｅＯ₂
−（１６）ＺｎＯ−（６）Ｎａ₂ Ｏ−（４モル％）Ｂｉ
₂ Ｏ₃ ガラス、および（７３）ＴｅＯ₂ −（１５）Ｚｎ
Ｏ−（６）Ｎａ₂ Ｏ−（３）Ｂｉ₂ Ｏ₃ −（３モル％）
Ａｌ₂ Ｏ₃ ガラスおよび（７９）ＴｅＯ₂ −（３）Ｚｎ
Ｏ−（１２）Ｌｉ₂ Ｏ−（３）Ｂｉ₂ Ｏ₃ −（３モル
％）Ａｌ₂ Ｏ₃ガラス中のＥｒの１．５μｍ発光スペク
トルを示す。図から明らかなようにＡｌ₂ Ｏ₃ を含有し
たガラスの発光スペクトルの１．６μｍ付近の強度はＡ
ｌ₂ Ｏ₃を含有しないものに比べ強く、また、１．５３
μｍと１．５６μｍとの間の谷の深さも浅くなってい
る。

【０１７３】このＡｌ₂ Ｏ₃ 含有ガラス（ＴｅＯ₂ −Ｚ
ｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系ガラス）をコア組成とし
てＥｒ添加テルライトファイバ（カットオフ波長：１．
３μｍ、Ｅｒ濃度：４０００ｐｐｍ、長さ：０．９ｍ）
を作製し、１．４８μｍで励起（２００ｍＷ）したとこ
ろ、１．５６μｍと１．６９μｍとの利得偏差が１０ｄ
Ｂ以下に低減できた。

【０１７４】このファイバを増幅媒体として、ファイバ
ブラッググレーティングを利得等化器としてＥＤＦＡを
構成したところ、１．５３μｍから１．６０μｍにわた
り利得偏差が１ｄＢ以下のＥＤＦＡを実現することがで
きた。Ａｌ₂ Ｏ₃ を含有しないファイバを用いた場合で
は、１．５３μｍと１．６０μｍの利得偏差が１５ｄＢ
以上あり、利得等化器を用いて利得の補正をしても利得
偏差を帯域７０ｎｍにわたり、１ｄＢ以下にすることは
困難であった。この実施例のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有ガラスをフ
ァイバホストに用いて始めて可能になった。

【０１７５】このＡｌ₂ Ｏ₃ の利得特性への添加効果
は、特願平９−２２６８９０号に記載のＴｅＯ₂ −Ｚｎ
Ｏ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９
０、０≦ＺｎＯ≦３５、０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５、０＜Ｂｉ
₂ Ｏ₃ ≦２０、単位モル％）に対して確認することがで
きた。

【０１７６】（実施例２３）Ａｌ₂ Ｏ₃ の利得特性に対
する添加効果をＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ
₃ 系ガラスに対して確認した。すなわち、（８０）Ｔｅ
Ｏ₂ −（３）ＺｎＯ−（１２）Ｌｉ₂ Ｏ−（５モル％）
Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガラスおよび（７９）ＴｅＯ₂ −（３）Ｚｎ
Ｏ−（１２）Ｌｉ₂ Ｏ−（３）Ｂｉ₂ Ｏ₃ −（３モル
％）Ａｌ₂ Ｏ₃ガラス中のＥｒの１．５μｍ帯の発光ス
ペクトルを比較したところ実施例１の場合と同様、Ａｌ
₂ Ｏ₃ を含有したガラスでは１．６μｍ帯の発光強度が
含有しないものに比べ強くなり、また１．５３μｍと
１．５６μｍの間にできている谷がなくなっていた。

【０１７７】このＡｌ₂ Ｏ₃ 含有ガラスをコア組成とし
てＥｒ添加テルライトファイバ（カットオフ波長：１．
３μｍ、Ｅｒ濃度：４０００ｐｐｍ、長さ：０．９ｍ）
を作製し、１．４８μｍで励起（２００ｍＷ）したとこ
ろ、１．５６μｍと１．６０μｍとの利得偏差が１０ｄ
Ｂ以下に低減できた。

【０１７８】このファイバを増幅媒体として、マッハー
ツェンダ型のフィルタ（損失媒体）を利得等化器として
ＥＤＦＡを構成したところ、１．５３μｍから１．６０
μｍにわたり利得偏差が１ｄＢ以下のＥＤＦＡを実現す
ることができた。Ａｌ₂ Ｏ₃を含有しないファイバを用
いた場合では、１．５６μｍと１．６０μｍの利得偏差
が１５ｄＢ以上あり、利得等化器を用いて利得の補正を
しても利得偏差を帯域７０ｎｍにわたり、１ｄＢ以下に
することは困難であった。

【０１７９】また、Ｅｒ添加濃度１０００ｐｐｍのファ
イバで２ｍ長のファイバを用いて増幅スペクトルを測定
したところ、Ａｌ₂ Ｏ₃ を含有していないファイバで見
られた１．５３μｍと１．５６μｍとの間の利得の変動
がなくなり、１．５３μｍから１．５６μｍにかけて利
得の均一性の良いものが得られ、同波長域でのＷＤＭ伝
送の応用に有利なことがわかった。また、この現象はＴ
ｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系
のファイバにおいても確認できた。

【０１８０】このＡｌ₂ Ｏ₃ の利得特性への添加効果
は、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の組成
（７０≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦ＺｎＯ≦２４、０≦Ｌｉ
₂ Ｏ≦３０、０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１０、単位モル％）、す
なわち安定してファイバが形成できる組成に対して確認
することができた。

【０１８１】以上の実施例ではＡｌ₂ Ｏ₃ の濃度を３モ
ル％としたが、これに限定されるわけではなく、０モル
％よりも大きな濃度であれば、Ａｌ₂ Ｏ₃ の添加効果は
確認できた。

【０１８２】（実施例２４）しかし、必要以上に濃度を
大きくすることは、上記の安定してファイバ化できる組
成条件を無視することになるので好ましくない。

【０１８３】本実施例では、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ₂ −Ｍ₂
Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （ＭはＬｉ、Ｎａ以外のアルカリ元素）
系ガラスに対するＡｌ₂ Ｏ₃ の利得特性への添加効果を
確認した。すなわち、ＭがＫ、Ｃｓ、Ｒｂのとき、実施
例２２〜２３と同様、Ａｌ₂Ｏ₃ を添加することにより
１．５６μｍと１．６０μｍとの利得偏差を１０ｄＢ以
下にすることができ、また利得等化器を用いてＥＤＦＡ
を構成し、１．５３μｍから１．６０μｍの７０ｎｍに
わたり、利得偏差１ｄＢ以下のＥＤＦＡを実現するこ
と、また１．５３μｍ〜１．５６μｍの利得を均一にす
ることができた。

【０１８４】（実施例２５）本実施例では、ＴｅＯ₂ −
ＺｎＯ₂ −Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （Ｍはアルカリ元素で２
種類以上を含む）系ガラスに対するＡｌ₂ Ｏ₃ の利得特
性への添加効果を確認した。すなわち、Ｍとして２種類
以上のアルカリ元素を含む場合も、実施例２２〜２３と
同様、Ａｌ₂ Ｏ₃ を添加することにより、１．５６μｍ
と１．６０μｍとの利得偏差を１０ｄＢ以下にすること
ができ、また、利得等化器を用いてＥＤＦＡを構成し、
１．５３μｍから１．６０μｍの７０ｎｍにわたり、利
得偏差１ｄＢ以下のＥＤＦＡを実現すること、また１．
５３μｍ〜１．５６μｍの利得を均一にすることができ
た。

【０１８５】（実施例２６）以上の実施例では、ＴｅＯ
₂ −ＺｎＯ−Ｒ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （Ｒはアルカリ元素）
系ガラスに対するＡｌ₂ Ｏ₃ の利得特性に対する添加効
果を述べた。しかし、Ａｌ₂ Ｏ₃ の添加効果はこれらの
ガラス系に対してのみ有効であるのみならず、ＴｅＯ
₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 以外の組成によらず、ＴｅＯ₂ −ＷＯ₃
系などの他のテルライトガラス系（例えば、ＴｅＯ₂ −
ＷＯ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系ガラスに対しても広
帯域・利得平坦型ＥＤＦＡを実現するために有効である
ことを確認した。

【０１８６】以下、５元系のガラスについてさらに検討
する。

【０１８７】（実施例２７）ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂
Ｏ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の５元系ガラスにおいて、Ｔ
ｅＯ₂ ＝７５モル％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５モル％に固定した
場合と、ＴｅＯ₂ ＝８０モル％、Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＝５モル％
に固定した場合で、その他の組成を変えて１００個のガ
ラスを作成した。これらのガラスの一をめのう乳鉢で粉
々にしたパウダー３０ｍｇのサンプルを金メッキされた
銀製シール容器に充填し、アルゴンガス雰囲気中、昇温
速度１０℃／分でＤＳＣ測定を行った。その結果、図２
７および図２８に見られるＢ領域でＴｘ−Ｔｇが１２０
℃以上の安定なガラスが得られた。このような熱的に安
定なガラスを用いてファイバを大量に生産することがで
き、低価格化を実現することができる。そこで、図２７
のＡ（ファイバ最適領域）の領域から選んだＴｅＯ₂
（７５モル％）−ＺｎＯ（５モル％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１２
モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（３モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （５モル
％）ガラスをコア材料にしてＥｒを２０００ｐｐｍ添加
し、ＴｅＯ₂ （７５モル％）−ＺｎＯ（２モル％）−Ｌ
ｉ₂ Ｏ（１５モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（３モル％）−Ｂｉ₂
Ｏ₃ （５モル％）ガラスをクラッド材とし、カットオフ
波長１．１μｍ、コアクラッド比屈折率差１．６％のフ
ァイバを形成し、これを増幅媒体とした。１．２μｍに
おけるファイバ損失は０．０１５ｄＢ／ｍであった。こ
のファイバを３ｍ用いて光増幅器を構成し、増幅実験を
行った。

【０１８８】増幅実験では、励起波長は前方が０．９８
μｍ、後方が１．４８μｍの双方向励起を採用した。信
号光源として１．５μｍから１．７μｍ帯の波長可変レ
ーザを用いた。増幅実験の結果、１５３０〜１６１０ｎ
ｍの８０ｎｍ帯で２０ｄＢ以上の小信号利得が得られ
た。このとき、雑音指数は５ｄＢ以下であった。また、
図２８（ファイバ可能領域）の領域から選んだＴｅＯ₂
（８０モル％）−ＺｎＯ（６モル％）−Ｌｉ₂ Ｏ（４モ
ル％）−Ｎａ₂ Ｏ（５モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （５モル
％）ガラスをコア材にしてＥｒを２０００ｐｐｍ添加
し、ＴｅＯ₂ （８０モル％）−ＺｎＯ（２モル％）−Ｌ
ｉ₂ Ｏ（６モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（７モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ
₃ （５モル％）ガラスをクラッド材とし、カットオフ波
長１．１μｍ、コアクラッド比屈折率差１．５％のファ
イバを形成し、これを増幅媒体とした。１．２μｍにお
けるファイバ損失は０．０７ｄＢ／ｍであった。このフ
ァイバを３ｍ用いて光増幅器を構成し、同様に増幅実験
を行った。その結果、１５２０〜１６２０ｎｍの８０ｎ
ｍ帯域で、２０ｄＢ以上の小信号利得が得られた。この
とき、雑音指数は４ｄＢであった。以上からＢの領域の
ガラスからでも問題なく、実用的な広帯域ＥＤＦＡがで
きることが示された。

【０１８９】（実施例２８）実施例２７と同様のファイ
バを１５ｍ用いて光増幅器を構成し、増幅実験を行っ
た。励起波長は前方後方とも１．４８μｍの双方向励起
を採用した。信号光源として１．５μｍから１．７μｍ
帯の波長可変ＤＦＢレーザを使用した。増幅実験の結
果、特に１５６０〜１６３０ｎｍの７０ｎｍ帯域で、２
０ｄＢ以上の小信号利得が得られた。このとき、雑音指
数は５ｄＢ以下であった。

【０１９０】（実施例２９）実施例２７と同様のファイ
バを１５ｍ用いてレーザを構成した。キャビティは全反
射ミラーと１６２５ｎｍで３％の反射率を持つファイバ
ブラッググレーティングを用いて構成した。励起波長は
前方後方とも１．４８μｍの双方向励起を採用した。入
射励起強度が３００ｍＷのとき、これまで石英ファイバ
やフッ化物ファイバで得ることのできなかった１６２５
ｎｍにおける１５０ｍＷの高出力が得られた。

【０１９１】（実施例３０）ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂
Ｏ−Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ の５元系ガラスにおいて、
Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２モル％、Ｌｉ₂ Ｏ＝１２モルに固定し、
その他の組成を変えて５０個のガラスを作製した。これ
らのガラスの一部をめのう乳鉢で粉々にしたパウダー３
０ｍｇのサンプルを銀製金メッキのシール容器に充填
し、アルゴンガス雰囲気中、昇温速度１０℃／分でＤＳ
Ｃ測定を行った。その結果、図２９に見られるＡの領域
でＴｘ−Ｔｇが１２０℃以上の安定なガラスが得られ
た。このような熱的に安定なガラスを用いてファイバを
作製すれば、０．１ｄＢ／ｍ以下の低損失化が実現でき
る。また、Ａｌ₂ Ｏ₃ の添加の効果から、誘導放出断面
積が広がることにより、ＥＤＦＡの増幅帯域を広げるこ
とができる。そこで、図２９の領域から選んだＴｅＯ₂
（８２モル％）−ＺｎＯ（１モル％）−Ｌｉ₂ Ｏ（１２
モル％−Ａｌ₂ Ｏ₃ （２モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （３モル
％）ガラスをコア材にしてＥｒを２０００ｐｐｍ添加
し、ＴｅＯ₂ （７５モル％）−ＺｎＯ（３モル％）−Ｌ
ｉ₂ Ｏ（１８モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （４モル％）ガラス
をクラッド材とし、カットオフ波長１．１μｍ、コアク
ラッド比屈折率差１．６％のファイバを形成し、これを
増幅媒体とした。１．２μｍにおけるファイバ損失は
０．０７ｄＢ／ｍであった。このファイバを３ｍ用いて
光増幅器を構成し、増幅実験を行った。

【０１９２】励起波長は前方が０．９８μｍ、後方が
１．４８μｍの双方向励起を採用した。信号光源として
１．５μｍから１．７μｍ帯の波長可変レーザを使用し
た。増幅実験の結果、１５３０〜１６１０ｎｍの８０ｎ
ｍ帯領域で、２０ｄＢ以上の小信号利得が得られた。こ
のとき、雑音指数は５ｄＢ以下であった。

【０１９３】（実施例３１）実施例３０と同様のファイ
バを４ｍ用いて波長可変リングレーザを構成した。フィ
ルタは１．５μｍから１．７μｍ帯の波長可変フィルタ
を用いた。励起波長は前方後方とも１．４８μｍの双方
向励起を採用した。入射励起強度が３００ｍＷのとき、
これまで石英ファイバやフッ化物ファイバで得ることの
できなかった１５００〜１６３５ｎｍの１３５ｎｍ帯域
において５ｍＷ以上の広帯域レーザ特性を観測した。

【０１９４】（実施例３２）ＴｅＯ₂ （７９．５−ｘモ
ル％）−ＺｎＯ（１４．５モル％）−Ｎａ₂ Ｏ（６モル
％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （ｘモル％）（ｘ＝４、４．２、５．
４、６．８、７）ガラスをコア材にしてＥｒを５００ｐ
ｐｍ添加し、ＴｅＯ₂ （７５モル％）−ＺｎＯ（１９モ
ル％）−Ｎａ₂ Ｏ（５モル％）−Ｂｉ₂ Ｏ₃ （２．５モ
ル％）ガラスをクラッド材とし、カットオフ波長１．１
μｍ、コアクラッド比屈折率差１．３〜２．２％のファ
イバをそれぞれ長さ８００ｍのものを５本作製した。ｘ
＝４および７モル％のファイバでは散乱点（結晶などの
異物により、光が散乱され、損失が著しく増大する点）
の間隔が１５ｍ以下であり、散乱点を含まない部分の
１．２μｍにおけるファイバ損失は０．０７ｄＢ／ｍで
あった。一方、ｘ＝４．２、５．４、６．８モル％のフ
ァイバでは散乱点の間隔が１００ｍ以上であり、散乱点
を含まない部分の１．２μｍにおけるファイバ損失は
０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であった。ＥＤＦＡを構成する
上でファイバ長は１０ｍ前後必要である。ｘ＝４および
７モル％のファイバでは８００ｍのファイバから１０ｍ
のファイバが２０本以下しか採れなかったのに対し、ｘ
＝４．２、５．４、６．８モル％のファイバでは８００
ｍから１０ｍのファイバが７０本以上採れ、飛躍的に歩
留まり率が向上した。

【０１９５】以下の実施例３３〜４０では、前述のよう
なテルライト光ファイバの特性を鑑み、これまでのテル
ライトＥＤＦＡの波長分散特性を改善した低波長分散特
性を有するテルライトＥＤＦＡを説明する。

【０１９６】テルライトガラスを増幅媒体として用いた
光増幅器において、増幅媒体であるテルライトＥＤＦＡ
の前方または後方にテルライトＥＤＦＡの持つ波長分散
値とは異符号の波長分散値によって分散を補償する分散
媒体を挿入した構造を取ることを最も主要な特徴とす
る。波長分散を制御する媒体としては、光ファイバやフ
ァイバ・ブラッグ・グレーティング等がある。

【０１９７】従来のテルライトＥＤＦＡでは、テルライ
トＥＤＦＡの波長分散を補償する媒体を具備していない
ため、光増幅器内の波長分散が大きくなり、その結果、
高速光信号の増幅を行うとエラーレートが上がってしま
うという問題があった。これに対して、以下の実施例の
構造を取ることにより増幅器内の波長分散値を下げるこ
とができ、高速光信号の増幅を行っても、エラーレート
が上がることはなく、通信の品質は保つことができる。

【０１９８】（実施例３３）図３０は、本発明に係る光
増幅器の一構成例を示す図である。図に示した光増幅器
では、光信号は左側から入射して右側に出射する構成に
なっている。入射信号光は、光アイソレータ２０１ａを
通過した後、光カップラ２０３により励起光源２０２か
らの励起光と合波される。励起光と合波された信号光
は、分散媒質２０４を透過し、増幅用光ファイバ２０５
に入射されて増幅される。光ファイバ２０５にて増幅さ
れた信号光は、光アイソレータ２０１ｂを通過し出力さ
れる。

【０１９９】本実施例の光増幅器では、信号波長を１．
５５μｍとし、励起光源２０２として発振波長が１．４
８μｍの半導体レーザを用いた。また、増幅用光ファイ
バ２０５としては、Ｅｒのコア中への添加濃度が２００
ｐｐｍ、カットオフ波長が１．３μｍ、コア／クラッド
間の光屈折率差（Δｈ）が１．４％であり、ファイバ長
を１０ｍとしたテルライト光ファイバを使用した。この
光ファイバ２０５の１．５５μｍでの波長分散値は、−
１．３ｐｓ／ｎｍであった。また、分散媒質２０４とし
ては、１．５５μｍでの波長分散値が１７ｐｓ／ｋｍ／
ｎｍの１．３μｍ零分散石英単一モード光ファイバ（い
わゆるスタンダード単一モード光ファイバ）を使用し
た。この単一モード光ファイバの長さは、７６ｍであっ
た。

【０２００】この構成において、分散媒質２０４および
増幅用光ファイバ２０５全体の波長分散を測定したとこ
ろ、０．１ｐｓ／ｎｍ以下の値であった。

【０２０１】このような光増幅器を用いて、波長１．５
５μｍの４０Ｇｂｉｔ／ｓの高速光信号を増幅したとこ
ろ、波長分散に起因するパルス波長のひずみは観測され
なかった。従って、この構成の光増幅器を、ブースター
アンプ、中継増幅器、またはプリアンプとして、高速光
通信システムの中で用いても、通信の品質を著しく劣化
することなく使用できることがわかった。これに対し
て、比較のために、分散媒質２０４を挿入しないで、波
長１．５５μｍの４０Ｇｂｉｔ／ｓの高速パルスの増幅
を行ったところ、パルス波形のひずみが観測され、高速
光通信システムに応用することが困難なことがわかっ
た。

【０２０２】本実施例では、分散媒質２０４を光カップ
ラ２０３と増幅用のＥｒ添加テルライト光ファイバ２０
５の間に設置したが、設置場所はここに限定されること
はない。例えば、光アイソレータ２０１ａの前段、光ア
イソレータ２０１ａと光カップラ２０３との間、増幅用
光ファイバ２０５と光アイソレータ２０１ｂとの間、ま
たは光アイソレータ２０１ｂの後段であっても良い。

【０２０３】また、本実施例では、分散媒質２０４とし
て、スタンダード単一モード光ファイバを用いたが、こ
れに限定されることはなく、テルライト光ファイバ２０
５の波長分散と異符号の波長分散値を持つ光ファイバで
あれば、使用することができる。

【０２０４】また、分散媒質２０４として、光ファイバ
に限らず、チャープト・ファイバ・グレーティング（K.
O.Hill CLEO/PACIFIC RIM SHORT COURSE '97“Photosen
sitivity and Bragg Gratings in Optical Waveguid
e”）を、用いても良い。

【０２０５】なお、以上の説明では、分散媒質２０４を
増幅用光ファイバ２０５の前後のいずれか一箇所に挿入
するとしたが、分散媒質２０４の設置構成はこれに限定
されるものではない。つまり、分散媒質２０４として光
ファイバを用いる場合、光ファイバを分断して増幅用光
ファイバ２０５の前後の適当な位置に設置しても良い
し、また複数の異なる特性を持つ光ファイバを適当な位
置に設置しても良い。また、光ファイバとチャープト・
ファイバ・グレーティングとを、それぞれ複数個併用し
ても良い。

【０２０６】（実施例３４）本実施例では、図３０にお
ける増幅用光ファイバ２０５として、コア中にＰｒ（プ
ラセオジム）が５００ｐｐｍ添加され、カットオフ波長
が１．０μｍ、Δｎが１．４％であり、ファイバ長を１
５ｍとしたテルライト光ファイバを用いた。また、励起
光源２として、Ｎｄ（ネオジム）添加ＹＬＦレーザを用
いた。さらに、分散媒質４として、チャープト・ファイ
バ・グレーティングを用いた。

【０２０７】このとき、テルライト光ファイバの１．３
１μｍでの波長分散は、−３．１５ｐｓ／ｎｍあった。
そこで、チャープト・ファイバ・グレーティングの波長
分散値を３．１５ｐｓ／ｎｍに設定し、この構成の増幅
器により１．３１μｍの波長の高速光信号の増幅を行っ
た。

【０２０８】その結果、波長１．３１μｍの４０Ｇｂｉ
ｔ／ｓの高速光信号を増幅した場合でも波長分散による
パルス波形のひずみは観測されず高速光通信システムへ
の応用が可能であることが確認された。これに対して、
比較例として、分散媒質４を用いない増幅器構成の場合
では、高速光信号を増幅すると、パルス波形のひずみが
起こり、高速光通信システムの応用は困難であった。

【０２０９】（実施例３５）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０５として、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ
₂ Ｏ₃ 系ガラス（ここで、Ｍは１種類以上のアルカリ元
素）を母材とし、コアにＥｒ，Ｐｒ、Ｔｍ（１．４８μ
ｍまたは１．６５μｍ帯増幅用）、またはＮｄ（１．０
６μｍまたは１．３３μｍ帯増幅用）を添加して構成し
た光ファイバを用いた。分散媒質２０４として、石英光
ファイバまたはチャープト・ファイバ・グレーティング
を用い、上記光ファイバの波長分散、特に、各希土類元
素の増幅波長での波長分散を補償して、高速光パルスの
増幅を行ったところ、分散媒質２０４のないときに起こ
っていた光パルス波形のひずみは抑えられ、高速光通信
システム中で使用できることが確認できた。

【０２１０】（実施例３６）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０５として、上記ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ
−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦Ｚｎ
Ｏ≦３５，０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５，０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２
０、単位モル％）のガラスを母材とし、コアにＥｒ，Ｐ
ｒ，ＴｍまたはＮｄを添加して構成した光ファイバを用
いた。また、分散媒質２０４として、石英光ファイバま
たはチャープト・ファイバ・グレーティングを用いて、
各増幅波長での波長分散を補償して、高速光パルスの増
幅を行ったところ、分散媒質２０４のないときに起こっ
ていた光パルス波形のひずみは抑えられ、高速光通信シ
ステム中で使用できることが確認できた。

【０２１１】（実施例３７）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０５として、上記ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂ Ｏ
−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦Ｚｎ
Ｏ≦２５，０≦Ｌｉ₂ Ｏ≦２５，０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２
０、単位モル％）のガラスを母材とし、コアにＥｒ，Ｐ
ｒ，ＴｍまたはＮｄを添加して構成した光ファイバを用
いた。分散媒質２０４として、光ファイバまたはチャー
プト・ファイバ・グレーティングを用いて、各増幅波長
での波長分散を補償して、高速光パルスの増幅を行った
ところ、分散媒質２０４のないときに起こっていた光パ
ルス波形のひずみは抑えられ、高速光通信システム中で
使用できることが確認できた。

【０２１２】また、増幅用光ファイバ５として、ＴｅＯ
₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系ガラス
（ここで、Ｍは１種類以上のアルカリ元素）から構成し
た光ファイバを用いた場合でも、上記の効果を確認する
ことができた。

【０２１３】（実施例３８）本実施例は、前記実施例３
７におけるガラス系を母材とし、希土類元素も遷移金属
元素も添加せずに構成したテルライト単一モード光ファ
イバ（カットオフ波長１．３μｍ、Δｎ１．４％、長さ
１ｋｍ）を用いて、ラマン増幅を行った。励起波長は
１．４８μｍであり、１．５μｍ帯の光増幅を行った。

【０２１４】このとき、テルライト単一モード光ファイ
バの信号波長での波長分散は、−１３０ｐｓ／ｎｍであ
った。分散媒質２０４として、スタンダード石英単一モ
ード光ファイバを用いた。

【０２１５】この分散媒質２０４をテルライト単一モー
ド光ファイバ（増幅用光ファイバ）２０５の後段に配置
して、光増幅を行った。この増幅用のスタンダード石英
単一モード光ファイバ２０５を７．６ｋｍの長さ使用し
たとき、（テルライト単一モード光ファイバの波長分散
による）１．５μｍ帯の光パルスの波形ひずみを抑制す
ることができた。

【０２１６】（実施例３９）本実施例では、Ｃｒ，Ｎ
ｉ，またはＴｉを、前記実施例３５，３６の組成のテル
ライト光ファイバのコアに添加して構成した増幅用光フ
ァイバ２０５を用いて、それぞれ、１．５μｍ帯，１．
５μｍ帯，１μｍ帯の光増幅を行った。分散媒質２０４
としてスタンダード石英単一モード光ファイバを前記増
幅用光ファイバ２０５の後段に接続し、高速光パルスの
増幅を行ったところ、光パルスの波形ひずみ無しに光増
幅をすることができた。

【０２１７】以上の実施例では、本発明における光導波
路が光ファイバである場合について説明したが、本発明
における光導波路は、光ファイバばかりでなく平面型光
導波路をも含むものである。本発明において、光導波路
が平面型光導波路の場合でも、前記各実施例にて確認し
たと同様の本発明の効果が、実現される。

【０２１８】以下、光導波路が平面型光導波路である場
合の実施例を示す。

【０２１９】（実施例４０）本実施例では、ＴｅＯ₂ −
ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ系ガラス（ここで、Ｍは１種
類以上のアルカリ元素）を母材とし、コアにＥｒの添加
された平面型光導波路を図３０の光ファイバ２０５の代
わりに用いて、増幅媒体とした。分散媒質２０４とし
て、光ファイバやファイバ・ブラッグ・グレーティング
を用いて該光導波路の分散を補正した。その結果、分散
媒質２０４を用いない場合に比べ、パルス波形のひずみ
を小さくなるように１．５μｍ帯の光増幅をすることが
できた。

【０２２０】上記光導波路に添加したドーパントとして
Ｐｒ，Ｔｍ，Ｎｄ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒを用いた場合で
も、パルス波形のひずみを小さく光増幅をすることがで
きた。

【０２２１】以上説明したように、テルライト光ファイ
バを増幅媒体として用いた光増幅器において、上記実施
例３３〜４０の光増幅器構造を取ることにより、増幅媒
体であるテルライトファイバ自体の持つ波長分散による
光パルス波形のひずみの発生を抑えることができる。

【０２２２】以下の実施例４１〜４５では、従来のテル
ライトＥＤＦＡの増幅帯域を１．５３μｍより短波長側
にかつ１．５６μｍより長波長側に拡大することを目的
としている。

【０２２３】それを実現するため、以下の実施例では、
Ｅｒ添加テルライト光ファイバを、連結された少なくと
も一つの光ファイバとして用い、該Ｅｒ添加テルライト
光ファイバの前段にそれよりも短尺（または、Ｅｒ濃度
およびファイバ長積の小さい）なＥｒ添加テルライト光
ファイバもしくは、異種素材をホストとするＥｒ添加光
ファイバを連結し、増幅媒体としている。異種素材とし
ては、フッ化物ガラス（Ｅｒ添加ＺｒＦ₄ 系フッ化物ガ
ラス又はＩｎＦ₃ 系フッ化物ガラス）や石英系ガラス，
フツリン酸ガラス，リン酸ガラス，カルコゲナイトガラ
スが使用できる。

【０２２４】このような増幅器構造をとることにより、
従来のテルライトＥＤＦＡよりも広い波長域で低雑音で
動作できるＥＤＦＡを実現することができる。

【０２２５】（実施例４１）図３１は、本発明に係る光
増幅器の一構成例を示す図である。図中、２０１ａ，２
０１ｂ，２０１ｃは光アイソレータであり、２０２ａ，
２０２ｂは励起光を導入するための光カップラであり、
２０３ａ，２０３ｂは励起光源であり、２０４，２０５
は増幅用光ファイバである。

【０２２６】本実施例では、増幅用光ファイバ２０４と
して、Ｅｒの濃度１００ｐｐｍのＡｌ（アルミニウム）
添加石英光ファイバ（長さ２５ｍ，カットオフ波長１．
２μｍ，濃度ファイバ長積２５００ｍ・ｐｐｍ）を用い
た。また、励起光源２０３ａとして、発振波長１．４８
μｍの半導体レーザを用いた。さらに、増幅用光ファイ
バ２０５として、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂
Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦ＺｎＯ≦３
５，０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５，０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０、単位
モル％）のガラスを母材とし、Ｅｒ添加濃度５００ｐｐ
ｍで、カットオフ波長が１．３μｍ（濃度ファイバ長積
６０００ｍ・ｐｐｍ）で、長さを１２ｍとしたテルライ
ト光ファイバを用いた。また、励起光源２０３ｂとし
て、発振波長１．４８μｍの半導体レーザを用いた。

【０２２７】光源２０３ａの励起光量を７０ｍＷとし、
光源２０３ｂの励起光量を１５０ｍＷとしたとき、波長
１．５２５μｍから１．６１０μｍの８５ｎｍの帯域で
２０ｄＢ以上の利得および５ｄＢ以下の雑音指数を確認
することができた。

【０２２８】このような広帯域で低雑音動作するＥＤＦ
Ａは従来の構成では実現されていない。

【０２２９】増幅用光ファイバ２０４を用いない場合
は、１．５４μｍより短波長では、雑音指数は５ｄＢよ
り高く、１．５２５μｍでは１０ｄＢ以上の値となって
おり、また、２０ｄＢ以上の利得は１．５３μｍから
１．６１μｍの８０ｎｍ帯でのみ得られた。

【０２３０】本実施例において、低雑音帯が短波長に伸
び、結果としてＥＤＦＡの動作波長帯が拡がったのは、
Ｅｒ濃度ファイバ長積の小さな増幅用光ファイバをテル
ライト光ファイバの前段に配置し、高利得低雑音で１．
５２５μｍから１．５４μｍの波長を増幅した後、テル
ライト光ファイバの増幅を起こさせているためである。

【０２３１】つぎに、本実施例の一変形例について説明
する。

【０２３２】増幅用光ファイバ２０４として、Ｅｒの濃
度１０００ｐｐｍのＡｌ（アルミニウム）添加石英光フ
ァイバ（長さ１２ｍ，カットオフ波長１．２μｍ，濃度
ファイバ長積１２，０００ｍ・ｐｐｍ、この積はエルビ
ウム添加テルライトファイバのものよりも大きい）を用
いた。

【０２３３】光源２０３ａの励起光量を７０ｍＷとし、
光源２０３ｂの励起光量を１５０ｍＷとしたとき、波長
１．５３５μｍから１．６１０μｍの７５ｍｍの帯域で
２０ｄＢ以上の利得および５ｄＢ以下の雑音指数を確認
することができた。

【０２３４】このような広帯域で低雑音動作するＥＤＦ
Ａは従来の構成では実現されていない。

【０２３５】（実施例４２）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０４として、Ｅｒ濃度１００ｐｐｍファイバ長
３．５ｍのＺｒＦ₄ 系フッ化物光ファイバ（カットオフ
波長１．２μｍ，Ｅｒ濃度ファイバ長積３５００ｍ・ｐ
ｐｍ）を用い、励起光源２０３として、発振波長１．４
８μｍの半導体レーザを用いた。また、増幅用光ファイ
バ２０５として、上記ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−Ｂ
ｉ₂ Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦ＺｎＯ≦
２５，０≦Ｌｉ₂ Ｏ≦２５，０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０、単
位モル％）のガラスを母材とし、Ｅｒ添加濃度が５００
ｐｐｍで、長さ１２ｍ、カットオフ波長が１．３μｍ
（Ｅｒ濃度ファイバ長積６０００ｍ・ｐｐｍ）のテルラ
イト光ファイバを用いた。さらに、励起光源２０３ｂと
して発振波長１．４８μｍの半導体レーザを用いた。

【０２３６】光源２０３ａの励起光量を７０ｍＷとし、
光源２０３ｂの励起光量を１５０ｍＷとしたとき、波長
１．５２５μｍから１．６１０μｍの８５ｎｍの帯域で
２０ｄＢ以上の利得および５ｄＢ以下の雑音指数を確認
することができた。増幅用光ファイバ３０４を用いない
場合は、１．５４μｍより短波長では、雑音指数は５ｄ
Ｂより高く、１．５２５μｍでは１０ｄＢ以上の値とな
っており、また、２０ｄＢ以上の利得は１．５３μｍか
ら１．６１μｍの８０ｎｍ帯でしか得られなかった。

【０２３７】（実施例４３）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０４，２０５とも上記ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ
₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ の組成（５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０，０≦
ＺｎＯ≦３５，０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５，０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦
２０、単位モル％）のガラスを母材とし、Ｅｒ添加濃度
が５００ｐｐｍで、カットオフ波長が１．３μｍである
テルライト光ファイバを用いた。増幅用光ファイバ４で
はファイバ長を３ｍとし、増幅用光ファイバ２０５では
ファイバ長を１２ｍとした。励起光源２０３ａとして
は、発振波長０．９８μｍの半導体レーザを用い、光源
２０３ｂとしては、発振波長１．４８μｍの半導体レー
ザを用いた。

【０２３８】光源２０３の励起光量を１００ｍＷとし、
光源２０３ｂの励起光量を１５０ｍＷとしたとき、波長
１．５２５μｍから１．６１０μｍの８５ｎｍの帯域で
２０ｄＢ以上の利得および５ｄＢ以下の雑音指数を確認
することができた。増幅用光ファイバ３０４を用いない
場合は、１．５４μｍより短波長では、雑音指数は５ｄ
Ｂより高く、１．５２５μｍでは１０ｄＢ以上の値とな
っており、また、２０ｄＢ以上の利得は１．５３μｍか
ら１．６１μｍの８０ｎｍ帯でしか得られなかった。

【０２３９】以上の実施例では、全て増幅用光ファイバ
２０４，２０５をそれぞれ前方励起および後方励起とし
たが、励起法は特にこれらに限定されるものではなく、
双方向励起を含めたいずれの励起法を取っても良い。

【０２４０】（実施例４４）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ４としては、実施例４１〜４３のものを用い、増
幅用光ファイバ２０５として、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂
Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ （Ｍは１種類以上のアルカ
リ元素）系ガラスを母材としたＥｒ添加テルライト光フ
ァイバ（Ｅｒ濃度５００ｐｐｍ、長さ１４ｍ）を使用し
た。この場合も、増幅用光ファイバ４を用いることによ
り、用いないときよりも低雑音な増幅帯域の拡大を確認
することができた。

【０２４１】（実施例４５）本実施例では、増幅用光フ
ァイバ２０４として、Ｅｒが添加されたフツリン酸光フ
ァイバ，リン酸光ファイバ，カルコゲナイト光ファイバ
を用いた。増幅用光ファイバ２０４のＥｒ濃度ファイバ
長積が、増幅用光ファイバ２０５のテルライト光ファイ
バより小さいとき、低雑音な増幅帯域の拡大を確認する
ことができた。つまり、増幅用光ファイバ２０４の素材
は、本発明の効果を発現させるためには、大きな問題に
はならず、Ｅｒ濃度ファイバ長積が重要なパラメータと
なる。

【０２４２】以上の実施例４０〜４４では、Ｅｒ添加濃
度ファイバ長積の異なる２つの光ファイバを増幅媒体と
したが、３つ以上であっても良い。このとき、Ｅｒ添加
濃度光ファイバ長積の最小の光ファイバは最も後段以外
はいずれの位置でも良いが、好ましくは最前段が良い。

【０２４３】つぎに、非石英系光ファイバと石英系光フ
ァイバとを、あるいはコア屈折率が互いに異なる非石英
系光ファイバ同士を確実にかつ低損失、低反射で接続す
るための構造について説明する。

【０２４４】図３２は、本発明にもとづく非石英系光フ
ァイバと石英系光ファイバとの接続部の構成を説明する
ための模式図である。図中、参照符号３０１は非石英系
光ファイバ、３０２は石英系光ファイバ、３０３ａ，３
０３ｂは、それぞれ非石英系光ファイバおよび石英系光
ファイバ２の端部を保持する光ファイバ保持筐体、３０
４ａおよび３０４ｂは光ファイバ保持筐体３０３ａおよ
び３０３ｂの接続端面、３０５は光学接着剤を示し、非
石英系光ファイバ３０１および石英系光ファイバ３０２
は、それぞれの接続端面３０４ａ，３０４ｂの垂直軸に
対してそれぞれ異なる角度θ₁ ，θ₂ で保持される。こ
の場合、非石英系光ファイバ３０１と石英系光ファイバ
３０２間の低損失な接続は、角度θ₁ ，θ₂ ［ｒａｄ］
が式（１）に示すスネルの公式を満足することにより実
現できる。また、非石英系光ファイバ３０１と石英系光
ファイバ３０２の接続部における反射減衰量Ｒ₁ および
Ｒ₂ は、それぞれ、下記の式（５），（６）で表され
る。

【０２４５】

【数６】

【０２４６】

【数７】

【０２４７】（上式は文献[H. M. Presby, et. al, "Be
velled-microlensed taper connectors for laser and
fiber back-reflections", Electron. Lett., vol.24,
pp.1162-1163, 1988]による。）ここで、ｎ_UVは光学接
着剤３０５の屈折率、λは信号波長（使用する波長）、
ω₁ ，ω₂ は各々非石英系光ファイバ３０１と石英系光
ファイバ３０２のモードフィールド半径を示す。従っ
て、上記（５），（６）式より、角度θ₁ ，θ₂ を調整
することにより、所望の反射減衰量以上の低反射接続が
実現できる。例えば、非石英系光ファイバ３０１（Ｚｒ
系フッ化物ファイバ：コア屈折率１．５５、Ｉｎ系フッ
化物ファイバ：コア屈折率１．６５、カルコゲナイド系
ガラスファイバ（ガラス組成Ａｓ−Ｓ）：コア屈折率
２．４、テルライトガラスファイバ：コア屈折率２．
１）に対して所望の反射減衰量Ｒ₁ を実現するために必
要な角度θ₁ 、および石英系光ファイバ３０２に対して
所望の反射減衰量を実現するために必要な角度θ₂ は、
式（５）および（６）を変形した次の式（７）および
（８）で計算できる。

【０２４８】

【数８】

【０２４９】

【数９】

【０２５０】光学接着剤５の屈折率ｎ_UVを１．５、信号
波長λを１．３μｍ、非石英系光ファイバ１と石英系光
ファイバ２のスポットサイズ（半径）ω₁ ，ω₂ を５μ
ｍとした場合、Ｒ₁ ＝４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢお
よびＲ₂ ＝４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢを実現するた
めのθ₁ およびθ₂ を表１に示す。ここで、石英系光フ
ァイバ２に対して、反射減衰量Ｒ₂ ＝４０ｄＢ、５０ｄ
Ｂ、６０ｄＢを実現するために必要な角度θ₂ が０とな
っているが、これは、光学接着剤の屈折率ｎ_UVが石英系
光ファイバ２のコア屈折率と同じものを採用したためで
ある。この結果、例えば、テルライトガラス光ファイバ
と石英系光ファイバ間における低損失で反射減衰量５０
ｄＢの接続は、θ₁ を３．２［ｄｅｇ］、θ₂ を４．５
［ｄｅｇ］にすれば実現できる（θ₂ の角度は式（１）
より導出）。

【０２５１】

【表１】

【０２５２】以上説明したように、本発明にもとづく接
続部は、 １）非石英系光ファイバと石英系光ファイバとの光軸が
同一直線上になく、両者の光軸の関係がスネルの公式を
満足する関係にあること、 ２）従来技術必要とされた反射防止用の誘電体膜を必要
としないこと、 ３）非石英系光ファイバの光軸の光ファイバ保持筐体・
接続端面の垂直軸に対する傾き角度と石英系光ファイバ
の光軸の光ファイバ保持筐体・接続端面の垂直軸に対す
る傾き角度が異なることによって従来のものと大きく異
なる。

【０２５３】なお、上記説明では、非石英系光ファイバ
３０１あるいは石英系光ファイバ３０２の端部を保持す
る光ファイバ保持筐体３０３ａ，３０３ｂの接続端面３
０４ａ，３０４ｂの間に光学接着剤３０５を介して接続
していたが、図３３に示すように、両接続端面を完全に
密着させても良い。ただし、この場合、光ファイバ保持
筐体３０３ａ，３０３ｂの固定はその両脇間を接着剤３
０６により固定（以下の実施例では把持固定と呼ぶ）す
ることとなる。また、この場合、式（５）ではｕ_UVをｎ
₂ に、式（６）ではｕ_UV をｎ₁ に、式（７）および
（８）ではｕ_UVをそれぞれｎ₂ およびｎ₁ に変更するこ
とにより、非石英系光ファイバ１に対して反射減衰量Ｒ
₁ ＝４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢを実現するために必
要な角度θ₂ が計算できる。

【０２５４】また、上記では、非石英系光ファイバと石
英系光ファイバの低損失・低反射接続について説明した
が、本発明は異なるガラスから成る２本の非石英系ファ
イバ間の接続、例えば、カルコゲナイドガラスファイバ
とＩｎ系フッ化物ファイバ間等、全ての組み合わせに関
しても有効に作用する。

【０２５５】（実施例４６）図３４および３５を用いて
この実施例を説明する。図３４は接続部の上面図、図３
５は接続部の断面図である。参照符号３０１はＥｒ添加
テルライトガラス光ファイバ（ガラス組成はＴｅＯ₂ −
ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、コア屈折率は２．１、
モードフィールド半径は５μｍ、Ｅｒ添加濃度は４００
０ｐｐｍ、ファイバの被覆はＵＶ樹脂）、２は石英系光
ファイバ（コア屈折率は １．５、モードフィールド半
径は５μｍ、被覆はＵＶ樹脂）、３０７ａおよび３０７
ｂはそれぞれ光ファイバ１および２の端部を保持するＶ
溝型光ファイバ保持筐体であり、各光ファイバ３０１お
よび３０２は、Ｖ溝基板８により位置決めされ、接着剤
３１０と光ファイバ固定板３０９によりＶ溝型光ファイ
バ保持筐体３０７ａおよび３０７ｂに固定した。ただ
し、Ｖ溝型光ファイバ保持筐体３０７ａ，３０７ｂ、Ｖ
溝基板３０８、光ファイバ固定板３０９の材質はパイレ
ックスガラス製のものを使用した。さらに、３１１ａお
よび３１１ｂは、それぞれＶ溝型光ファイバ保持筐体３
０７ａおよび３０７ｂの接続端面、３０５は光学接着剤
（本実施例ではエポキシ系のＵＶ接着剤を使用した。屈
折率１．５である。）を示し、Ｅｒ添加テルライトガラ
ス光ファイバ３０１および石英系光ファイバ３０２は、
各々の接続端面３１１ａ，３１１ｂの垂直軸に対してθ
₁ ＝１８［ｄｅｇ］、θ₂ ＝２５［ｄｅｇ］で保持し
た。この接続により、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファ
イバ３０１と石英系光ファイバ３０２間を接続損失０．
２ｄＢで接続できた。ただし、接続損失は、Ｅｒ添加テ
ルライトガラス光ファイバ３０１のＥｒイオンの吸収の
無い、１．３μｍで測定した。次に市販の反射減衰量測
定器を使用し、波長１．３μｍでの反射減衰量を測定し
た。Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ３０１および
石英系光ファイバ３０２側より測定した反射減衰量は、
いずれもこの装置の測定限界である６０ｄＢを越える高
性能な特性を示した。また、Ｅｒ添加テルライト光ファ
イバ１および石英系光ファイバ３０２の、それぞれの接
続端面３１１ａおよび３１１ｂの垂直軸に対する角度
を、｛θ₁ ＝８［ｄｅｇ］、θ₂＝１１．２［ｄｅ
ｇ］｝および｛θ₁ ＝１４［ｄｅｇ］、θ₂ ＝２０［ｄ
ｅｇ］｝にした場合においても、Ｅｒ添加テルライトガ
ラス光ファイバ３０１と石英系光ファイバ３０２間の接
続損失０．２ｄＢ（測定波長１．３μｍ）、Ｅｒ添加テ
ルライトガラス光ファイバ３０１および石英系光ファイ
バ３０２側より測定した反射減衰量は、それぞれ測定限
界の６０ｄＢ以上であった。

【０２５６】上述した角度θ₁ ，θ₂ の値からわかるよ
うに、ｓｉｎθ₁ ／ｓｉｎθ₂ の値は必ずしも厳密には
ｎ₂ ／ｎ₁ の値と一致しない。これは実際には光ファイ
バのコアの等価屈折率に影響されるためである。実用上
の問題ではｓｉｎθ₁ ／ｓｉｎθ₂ の値はｎ₂ ／ｎ₁ の
±１０％の範囲内であればよい。

【０２５７】ただし、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファ
イバ３０１および石英系光ファイバ３０２の、各々の接
続端面３１１ａおよび３１１ｂの垂直軸に対する角度
を、｛θ₁ ＝５［ｄｅｇ］、θ₂ ＝７［ｄｅｇ］｝にし
た場合、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ１と石英
系ファイバ２間を接続損失は０．２ｄＢ（測定波長１．
３μｍ）、石英系光ファイバ２側より測定した反射減衰
量は６０ｄＢ以上であったが、Ｅｒ添加テルライトガラ
ス光ファイバ１側より測定した反射減衰量は５５ｄＢで
あり、この結果、ｓｉｎθ₁ ／ｓｉｎθ₂ の値がｎ₂ ／
ｎ₁ の値に対して上述した範囲内であっても、Ｅｒ添加
テルライトガラス光ファイバと石英系光ファイバを低損
失、かつ両方向に対して低反射（反射減衰量６０ｄＢ以
上）で接続するのには、テルライトガラス光ファイバに
ついて、接続端面の垂直軸に対して８［ｄｅｇ］以上の
角度が要求されることが判明した。

【０２５８】なお、屈折率１．５５を有する光学接着剤
５を用いても、屈折率１．５の光学接着剤を用いた場合
と同様な結果を得た。

【０２５９】（実施例４７）次に、図３６および図３７
を用いてこの実施例を説明する。図３６は接続部の上面
図、図３７は接続部の断面図である。参照符号３０１は
Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ（ガラス組成はＴ
ｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、コア屈折率は
２．１、モードフィールド半径は５μｍ、Ｅｒ添加濃度
は４０００ｐｐｍ、ファイバの被覆はＵＶ樹脂）、３０
２は石英系光ファイバ（コア屈折率は〜１．５、モード
フィールド半径は５μｍ、被覆はＵＶ樹脂）であり、実
施例４５と同様に、光ファイバ３０１および３０２の端
部をそれぞれＶ溝型光ファイバ保持筐体３０７ａおよび
３０７ｂで保持した。ただし、本実施例では、Ｖ溝型光
ファイバ保持筐体３０７ａおよび３０７ｂのそれぞれの
接続端面３１１ａおよび３１１ｂ間に光学接着剤を介さ
ずに、完全に密着させて接続し、Ｖ溝型光ファイバ保持
筐体３０７ａと３０７ｂの固定はその両脇間を接着剤３
０６により固定（把持固定）した。Ｅｒ添加テルライト
ガラス光ファイバ３０１および石英系光ファイバ３０２
の、それぞれの接続端面３１１ａおよび３１１ｂの垂直
軸に対する角度はθ₁ ＝１８［ｄｅｇ］およびθ₂ ＝２
５［ｄｅｇ］である。本実施例４６でも、Ｅｒ添加テル
ライトガラス光ファイバ３０１と石英系光ファイバ３０
２間の接続損失は０．２ｄＢ（測定波長１．３μｍ）で
あり、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ３０１およ
び石英光ファイバ３０２側より測定した反射減衰量は、
それぞれ６０ｄＢ以上であった。また、実施例４５と同
様に、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバと石英系光
ファイバを低損失・低反射（反射減衰量６０ｄＢ以上）
で接続するのには、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイ
バを、接続端面の垂直軸に対して８［ｄｅｇ］以上の角
度が要求されることが実験的に判明した。

【０２６０】（実施例４８，４９）次に、図３８ないし
図４１を用いて実施例４８および４９を説明する。図３
８および図４０はそれぞれ接続部の上面であり、図３９
および図４１はそれぞれ接続部の断面図である。これら
の図において、参照符号３０１はＥｒ添加テルライトガ
ラス光ファイバ（ガラス組成はＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ
₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、コア屈折率は２．１、モードフィー
ルド半径は５μｍ、Ｅｒ添加濃度は４０００ｐｐｍ、フ
ァイバの被覆はＵＶ樹脂）であり、本実施例３９および
４１では光ファイバ保持筐体としてガラスフェルール３
１２ａ，３１２ｂを適用した。接続端面３１３ａ，３１
３ｂは各々のガラスフェルール３１２ａ，３１２ｂを斜
め研磨することにより実現した。

【０２６１】Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ３０
１および石英系光ファイバ３０２は接着剤３１０（ＵＶ
接着剤を使用）を用いて、ガラスフェルール３１２ａ，
３１２ｂに固定した。図３８および図３９に示した実施
例４８は、接続端面３１３ａと３１３ｂの間に光学接着
剤３０５（屈折率は１．５および１．５５の２種を用い
た）を介して接続するものであり、また、図４０および
図４１に示した実施例４９は、接続端面３１３ａと３１
３ｂとを完全に密着させて接続するものである。実施例
３８および３９における、Ｅｒ添加テルライトガラス光
ファイバ３０１および石英系光ファイバ３０２の、各々
の接続端面３１３ａおよび３１３ｂの垂直軸に対する角
度はθ₁ ＝１２［ｄｅｇ］、θ₂ ＝１７［ｄｅｇ］であ
り、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ３０１と石英
系光ファイバ３０２間を接続損失０．２ｄＢ（測定波長
１．３μｍ）、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ３
０１および石英系光ファイバ３０２側より測定した反射
減衰量は、各々６０ｄＢ以上を実現した（実施例４７で
は光学接着剤の屈折率として１．５と１．５５の２種を
用いたが、結果は同じであった）。また、実施例４６お
よび４７と同様に、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイ
バと石英系光ファイバを低損失・低反射（反射減衰量６
０ｄＢ以上）で接続するのに必要なテルライトガラス光
ファイバと接続端面・垂直軸間の角度は８［ｄｅｇ］以
上であった。

【０２６２】さらに、上記実施例４６ないし４９に示し
た接続法により、Ｅｒ添加テルライトガラス光ファイバ
１（ガラス組成はＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ、コア屈
折率は２．１、モードフィールド半径は５μｍ、Ｅｒ添
加濃度は４０００ｐｐｍ、ファイバ長は１ｍ、被覆はＵ
Ｖ樹脂）の両端に石英系光ファイバを接続し、図４２に
示す光ファイバ増幅器を構成した。３１４ａおよび３１
４ｂはＥｒ添加テルライトガラス光ファイバ３０１への
励起光を発生する励起光源部で発振波長１．４８μｍ、
出力２００ｍＷの半導体レーザ、３１５ａおよび３１５
ｂは信号光と励起光源部３１４ａ，３１４ｂで発生され
た励起光を合波する合波部、３１６ａおよび３１６ｂは
光増幅器の発振を抑えるための光アイソレータである。
また、３１７ａおよおび３１７ｂは本発明の接続部を示
し、実施例４６（光学接着剤の屈折率は１．５５）、実
施例４７、実施例４８（光学接着剤の屈折率は１．５
５）、および実施例４９に示す全ての方法を適用した。
ただし、実施例４６および４７に示す接続部は、Ｅｒ添
加テルライトガラス光ファイバ３０１および石英系光フ
ァイバの接続端面３１１ａおよび３１１ｂの垂直軸に対
する角度はθ₁ ＝１４［ｄｅｇ］、θ₂ ＝２０［ｄｅ
ｇ］、実施例４８および４９に示す接続部では、Ｅｒ添
加テルライトガラス光ファイバ１および石英系光ファイ
バの接続端面３１３ａ，３１３ｂの垂直軸に対する角度
はθ₁ ＝１２［ｄｅｇ］、θ₂ ＝１７［ｄｅｇ］を採用
した。実施例４５、実施例４６、実施例４７、および実
施例４８に示した全ての接続法を用いることにより、光
ファイバ増幅器の信号利得４０ｄＢ以上を実現すると共
に、光ファイバ増幅器におけるゴーストの発生はなかっ
た。図４３に本光ファイバ増幅器の増幅特性の一例を示
す。接続法は実施例４６の方法を採用した。

【０２６３】（実施例５０）各種の非石英系光ファイバ
を本発明に従って石英系光ファイバと接続した。

【０２６４】表２および表３にその結果をまとめて示
す。非石英系光ファイバ３０１としては、 １．テルライトガラス光ファイバ（表２では非石英系光
ファイバＡと表示） ガラス組成：ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ
₃ 、 コア屈折率：２．１ ２．Ｚｒ系フッ化物光ファイバ（表２では非石英系光フ
ァイバＢと表示） ガラス組成：ＺｒＦ₄ −ＢａＦ₂ −ＬａＦ₃ −ＹＦ₃ −
ＡｌＦ₃ −ＬｉＦ−ＮａＦ、 コア屈折率：１．５５、モードフィールド半径：４μ
ｍ、 被覆：ＵＶ樹脂 ３．Ｉｎ系フッ化物光ファイバ（表３では非石英系光フ
ァイバＣと表示） ガラス組成：ＩｎＦ₃ −ＧａＦ₃ −ＺｎＦ₂ −ＰｂＦ₂
−ＢａＦ₂ −ＳｒＦ₂ −ＹＦ₃ −ＮａＦ、 コア屈折率：１．６５、モードフィルード半径：４．５
μｍ 被覆：ＵＶ樹脂 ４．カルコゲナイド系ガラス光ファイバ（表３では非石
英系光ファイバＤと表示） ガラス組成：Ａｓ−Ｓ、コア屈折率：２．４、 モードフィールド半径：３μｍ、被覆：ＵＶ樹脂を用い
た。

【０２６５】なお、上記非石英系光ファイバＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄでは、希土類元素としてＥｒ（添加濃度１０００
ｐｐｍ）、Ｐｒ（添加濃度５００ｐｐｍ）、Ｔｍ（添加
濃度２０００ｐｐｍ）、Ｈｏ（添加濃度１０００ｐｐ
ｍ）、Ｙｂ（添加濃度５００ｐｐｍ）、Ｔｂ（添加濃度
２０００ｐｐｍ）、Ｎｄ（添加濃度１０００ｐｐｍ）、
Ｅｕ（添加濃度２０００ｐｐｍ）の１種または２種以上
を添加したものと、添加しないものについて行った。ま
た、接続する石英系光ファイバ（コア屈折率は１．５）
のモードフィールド半径は、上記各々の非石英系ファイ
バと同一とし、接続の形態は実施例４６ないし４９の何
れかを適用した。なお、実施例４５および実施例４６の
接続形態の適用時使用した接続端面１３−１と１３−２
間用の光学接着剤５の屈折率は１．５である。接続損失
および反射減衰量は希土類元素の添加の有無および添加
希土類元素の種類に関係なかった。

【０２６６】

【表２】

【０２６７】

【表３】

【０２６８】表２および表３に示すように、本発明の接
続法を用いることにより、非石英系光ファイバを低損失
でかつ低反射で接続できた。なお、表２および表３では
低反射（反射減衰量６０ｄＢ以上）の例を示したが、上
記Ｚｒ系フッ化物光ファイバではθ₁ ＜３［ｄｅｇ］
で、上記Ｉｎ系フッ化物光ファイバではθ₁ ＜４［ｄｅ
ｇ］、上記カルコゲナイド系ガラス光ファイバではθ₁
＜８［ｄｅｇ］で両方向の反射減衰量６０ｄＢ以上が達
成できなくなり、両方向ともに反射減衰量６０ｄＢ以上
を実現するには、この値より大きな角度のθ₁ が必要で
あった。

【０２６９】上記Ｐｒ添加Ｉｎ系フッ化物ファイバ（表
３では非石英系光ファイバＤと表示）を用いて１．３μ
ｍ帯光ファイバ増幅器を構成し、信号利得３０ｄＢ以上
の増幅器を実現した。ただし、接続形態は実施例４７で
あり、θ₁ は５［ｄｅｇ］、θ₂ は５．５［ｄｅｇ］と
し、励起光源には１．０４７μｍ発振のＮｄ−ＹＬＦレ
ーザを用いた。また、ゴーストの問題もなかった。

【０２７０】上記実施例では非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続に関して説明した。ここで、２本の
異なるガラスからなる非石英系光ファイバ間の接続結果
について説明する。使用した非石英系光ファイバとして
は、上記実施例５０で述べた非石英系光ファイバＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの４種を用いた。なお、希土類元素は添加し
ていない。表４に結果を示す。各光ファイバのコア屈折
率と接続角度の関係は上記実施例で説明した範囲であ
る。表４に示すように、本発明の接続法を用いることに
より、非石英系光ファイバ同士を低損失でかつ低反射で
接続できた。

【０２７１】

【表４】

【０２７２】以上の実施例４６〜５０で説明した光増幅
媒体、該光増幅媒体を用いた光増幅器およびレーザ装置
の特性と、本来Ｅｒ添加テルライト光ファイバ増幅器の
もつ広帯域性を合わせると波長多重光伝送システムや光
ＣＡＴＶシステムの高性能化を進めることができ、その
結果、それらシステムを用いたサービスの高度化、経済
化に大きく寄与できるという利点がある。

【０２７３】また、広帯域の増幅器として波長多重光伝
送システムで利用すれば伝送容量の格段の増大が期待で
き、情報通信の低コスト化に寄与できる。また、光ＣＡ
ＴＶシステムにおいて、そのゲインチルトが小さい特性
を利用して使用すれば、従来は困難であった波長多重に
よる高品質な映像の分配や中継が可能となり、やはり光
ＣＡＴＶの低コスト化が達成できるという大きなメリッ
トがある。さらに、レーザ装置として応用すれば各種波
長多重光伝送システムの低コスト化や光計測の高性能化
に寄与できる。

【０２７４】（実施例５１）本発明では、Ｅｒ添加テル
ライト光ファイバまたは光導波路をＡＳＥ（Amplifier
Spontaneous Emission）光源として利用した場合につい
て述べる。通常、Ｅｒ添加テルライト光ファイバを励起
するとファイバより図４６の実線で表したスペクトルの
ＡＳＥが得られ、これを１．５から１．６μｍの光源と
して利用することができる。この実線のスペクトルのま
までも光源として利用可能である。しかし、スペクトル
の波長依存性がなくなってフラットになれば、応用範囲
が広がる。

【０２７５】本実施例では、図４４に示す構成でＡＳＥ
光源を作製した。Ｅｒ添加テルライトファイバ４０２
は、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系（Ｍは一
つ以上のアルカリ元素）ガラスまたはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ
−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂Ｏ₃ 系（Ｍは一つ以上の
アルカリ元素）系ガラスを材料として作製した。コア中
のＥｒ塩化濃度は、２，０００ｐｐｍ、ファイバ長は４
ｍ、カットオフ波長は１．３μｍ、△ｎは１．５％であ
った。

【０２７６】図中、参照符号４０１は励起光（波長１．
４８μｍ）と１．５μｍ以上の波長とを合分波するため
の光カップラ、４０３は１．５６μｍを中心とし、その
長波長、短波長の光を合分波する光カップラ、４０４お
よび４０５は光減衰器、４０６および４０８は反射体で
ある。参照符号２で示すＥｒ添加テルライト光ファイバ
中で発生したＡＳＥのうち、１．５６μｍより長波長域
の光は、光減衰器４０４を通過したのち、反射体４０６
で反射された後、逆進して再度Ｅｒ添加テルライト光フ
ァイバ４０２中を通過して増幅され、光カップラ４０１
の一端から出射される。また、１．５６μｍより短波長
の光は光減衰器４０５を通過した後、反射体４０８で反
射された後、逆進して再度Ｅｒ添加テルライト光ファイ
バ４０２中を通過して増幅される。増幅された光は光カ
ップラ４０１の一端から出射された。

【０２７７】反射体の反射率を図４５のようにしたと
き、すなわちＡＳＥのピーク付近では反射率を小さく
し、ピーク波長から離れるに従って大きくすることによ
り、図４６の破線で示すような１．５３μｍから１．６
０μｍにかけて強度の波長依存性の小さいＡＳＥスペク
トルが得られた。このとき、光減衰器４０４，４０５の
減衰量を最適化した。光導波路を増幅媒体とした場合も
強度の波長依存性の小さいＡＳＥスペクトルを得ること
ができた。

【０２７８】（実施例５２）本実施例では、図４７の構
成で光増幅特性の評価を行った。本構成は図４４の構成
を基本とするもので、光カップラ４０１ａの信号入力端
に光サーキュレータ４０９を結合させ、Ｅｒ添加テルラ
イト光ファイバの後段に励起用光カップラ４０１ｂを結
合させた。励起光は０．９８μｍまたは１．４８μｍの
波長のものを用い、０．９８μｍの前方から入射、１．
４８μｍを後方から入射するなどした。また、前方、後
方励起光とも１．４８μｍ光を用いた光増幅も行った。

【０２７９】その結果、１．５３μｍから１．６０μｍ
の間で利得の波長依存性の小さな利得スペクトルが得ら
れた。このとき、光減衰器４０４、４０５の減衰量を最
適化した。

【０２８０】通常、図４３に示すような利得の波長依存
性の大きな利得スペクトルを平坦化させるには、１．５
３μｍから１．５７μｍに見られる利得の山をファイバ
ブラッググレーティング等のフィルタにより光増幅器に
損失を与えることで切り取りおよび平坦化を行ってい
る。しかし、この方法では光増幅器の量子効率が低下す
ること、平坦化した後の利得が低い値に統一される（図
４３では１．５８μｍ付近の利得値）という欠点があっ
た。しかし、本実施例では量子効率の低下は原理的では
なく、また平坦後の利得は元々の低い値にではなく高い
値に統一されるという利点がある。

【０２８１】なお、反射体４０６，４０８は誘電体多層
膜やファイバブラッググレーティングなどが使用でき
る。また、増幅用光ファイバとしてはＥｒ添加テルライ
ト光ファイバだけではなく、石英系光ファイバやフッ化
物光ファイバを用いても利得平坦化の効果を確認するこ
とができた。また、光導波路を用いても同様な効果を確
認することができた。

【０２８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｅｒの１．５μｍ帯の誘導放出断面積がより平坦になる
ファイバホストとして光増幅用テルライトガラスを提供
するとともに、該ガラスを光増幅媒体とした利得平坦化
したテルライトＥＤＦＡを提供することが可能となる。
また、従来のテルライトＥＤＦＡの動作波長帯域を拡大
して、より広帯域な領域の低雑音動作するテルライトＥ
ＤＦＡを提供することが可能となる。さらに、光学活性
な希土類元素を添加してたとえば広帯域ＥＤＦＡのよう
な従来のガラスでは実現不可能だった機能を発現できる
テルライトファイバを提供することを提供することが可
能となる。また、該テルライトガラスを用い、特に１．
５μｍから１．７μｍの波長域でも動作可能な広帯域の
光増幅媒体、該光増幅媒体を用いた広帯域かつ低雑音特
性を有する光増幅器、レーザ装置、さらに光源を提供す
ることも可能となる。さらにまた、非石英系光ファイバ
と石英系光ファイバとを、あるいはコア屈折率が互いに
異なる非石英系光ファイバ同士を確実にかつ低損失、低
反射で接続する汎用的・実用的な接続技術を提供するこ
とが可能となる。したがって、上記光増幅媒体、該光増
幅媒体を用いた光増幅器およびレーザ装置の特性と、本
来Ｅｒ添加テルライト光ファイバ増幅器のもつ広帯域性
を合わせると波長多重光伝送システムや光ＣＡＴＶシス
テムの高性能化を進めることができ、その結果、それら
システムを用いたサービスの高度化、経済化に大きく寄
与できるという利点がある。

【０２８３】また、広帯域の増幅器として波長多重光伝
送システムで利用すれば伝送容量の格段の増大が期待で
き、情報通信の低コスト化に寄与できる。また、光ＣＡ
ＴＶシステムにおいて、そのゲインチルトが小さい特性
を利用して使用すれば、従来は困難であった波長多重に
よる高品質な映像の分配や中継が可能となり、やはり光
ＣＡＴＶの低コスト化が達成できるという大きなメリッ
トがある。さらに、レーザ装置として応用すれば各種波
長多重光伝送システムの低コスト化や光計測の高性能化
に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】テルライト系ガラス中のＥｒの ⁴Ｉ_13/2→ ⁴Ｉ
_15/2発光スペクトルを表す図である。

【図２】３準位系（Ｅｒ³⁺の１．５４μｍ付近）のエネ
ルギー準位図（ただし、３準位系ではＮ₁ ≠０）であ
る。

【図３】４準位系（Ｎｄ³⁺の１．０６μｍ付近）のエネ
ルギー準位図（４準位系ではＮ₁ ＝０）である。

【図４】テルライトガラス（実線）および石英系ガラス
（破線）をホストとした石英ＥＤＦＡの理想的な増幅特
性を示す図である。

【図５】損失の大小による増幅帯域の相違の説明図であ
り、損失が大きくなると利得の減少とともに増幅帯域も
大きく減少する。

【図６】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従来
の接続を説明する図である。

【図７】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従来
の接続を説明する図である。

【図８】接続面の反射によるゴースト発生を説明する図
である。

【図９】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従来
の接続を説明する図である。

【図１０】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従
来の接続を説明する図である。

【図１１】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従
来の接続を説明する図である。

【図１２】Ｂｉ₂ Ｏ₃ が５モル％のときのＴｅＯ₂ −Ｎ
ａ₂ Ｏ−ＺｎＯ系ガラスの安定ガラス化範囲を示す模式
図である。

【図１３】Ｂｉ₂ Ｏ₃ が５モル％のときのＴｅＯ₂ −Ｌ
ｉ₂ Ｏ−ＺｎＯ系ガラスの安定ガラス化範囲を示す模式
図である。

【図１４】７５ＴｅＯ₂ −２０ＺｎＯ−５Ｎａ₂ Ｏ（Ｂ
ｉ₂ Ｏ₃ 無添加）ガラス（上側の線）、７７ＴｅＯ₂ １
５．５ＺｎＯ−６Ｎａ₂ Ｏ−１．５Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガラス
（中側の線）、７３．５ＴｅＯ₂ −１５．５ＺｎＯ−６
Ｎａ₂ Ｏ−５Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガラス（下側の線）の場合のＤ
ＳＣ測定図である。

【図１５】８３ＴｅＯ₂ −５ＺｎＯ−１２Ｌｉ₂ Ｏ（上
側の線）および７８ＴｅＯ₂ −５ＺｎＯ−１２Ｌｉ₂ Ｏ
−５Ｂｉ₂ Ｏ₃ （下側の線）ガラスのＤＳＣ測定図であ
る。

【図１６】ＴｅＯ₂ −Ｎａ₂ Ｏ−ＺｎＯ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系
ガラスの屈折率（ｎ_D ）のＢｉ₂Ｏ₃ 添加量依存性を表
す図である。

【図１７】ＴｅＯ₂ −Ｎａ₂ Ｏ−ＺｎＯ系ガラスの安定
ガラス化範囲を示す模式図である。

【図１８】Ｅｒ³⁺のエネルギー準位図である。

【図１９】本発明にもとづく光増幅器の一構成例を模式
的に示す図である。

【図２０】本発明にもとづくレーザ装置の一例を示す構
成図である。

【図２１】本発明にもとづくレーザ装置の一例を示す構
成図である。

【図２２】実施例８で得られた利得スペクトルを表わす
図である。

【図２３】本発明にもとづくレーザ装置の他の例を示す
構成図である。

【図２４】Ｂｉ₂ Ｏ₃ が５モル％のときのＴｅＯ₂ −Ｌ
ｉ₂ Ｏ−ＺｎＯ系ガラスの安定ガラス化範囲（Ａ：Ｔｘ
−Ｔｇ＞１２０℃、Ｂ：結晶化ピークなし）を示す模式
図である。

【図２５】組成７３．５ＴｅＯ₂ −２０ＺｎＯ−５Ｎａ
₂ Ｏ−１．５Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガラス（図中、ａ線）および７
３ＴｅＯ₂ −２０ＺｎＯ−５Ｎａ₂ Ｏ−２Ｂｉ₂ Ｏ₃ ガ
ラス（図中、ｂ線）を用いた場合のそれぞれのＤＳＣの
測定図である。

【図２６】ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系
ガラスおよびＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｎａ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系ガラスおよびＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂
Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系ガラス中のＥｒの１．
５μｍ帯発光スペクトルを示す図である。

【図２７】ＴｅＯ₂ ＝７５モル％およびＢｉ₂ Ｏ₃ ＝５
モル％の場合のＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−ＬｉＯ−Ｎａ₂ Ｏ−
Ｂｉ₂ Ｏ₃ の５元系ガラスの安定ガラス化範囲を示す模
式図である。

【図２８】ＴｅＯ₂ ＝８０モル％およびＢｉ₂ Ｏ₃ ＝５
モル％の場合のＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−ＬｉＯ−Ｎａ₂ Ｏ−
Ｂｉ₂ Ｏ₃ の５元系ガラスの安定ガラス化範囲を示す模
式図である。

【図２９】Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２モル％およびＬｉ₂ Ｏ₃ ＝１
２モル％の場合のＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｌｉ₂ Ｏ−Ａｌ₂
Ｏ₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ の５元系ガラスの安定化ガラス化範囲
を示す模式図である。

【図３０】テルライト光ファイバを増幅媒体として用い
た光増幅器の一構成例を示す図である。

【図３１】テルライト光ファイバを増幅媒体として用い
た光増幅器の一構成例を示す図である。

【図３２】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図３３】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図３４】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図３５】図３４に示す接続部の断面図である。

【図３６】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図３７】図３６に示す接続部の断面図である。

【図３８】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図３９】図３８に示す接続部の断面図である。

【図４０】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部の一構成例を説明するための図で
ある。

【図４１】図４０に示す接続部の断面図である。

【図４２】本発明にもとづく非石英系光ファイバと石英
系光ファイバの接続部を適用した光ファイバ増幅器を説
明するための模式図である。

【図４３】図４２に示す光ファイバ増幅器における利得
と波長との関係を示す図である。

【図４４】本発明にもとづくＡＳＥ光源の概略的構成を
説明するための模式図である。

【図４５】図４４に示すＡＳＥ光源のスペクトルの強度
と反射体の反射率との関係を示すグラフである。

【図４６】ＡＳＥ光源のスペクトル図である。

【図４７】本発明にもとづくファイバ増幅器の一例の概
略的構成を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１１１，１１１′ 励起用半導体レーザ（波長：１４８
０ｎｍ） １１２，１１２′ 光カップラ １１３，１１５ 増幅用光ファイバ １１４ 光アイソレータ １１６ ミラー １１７ フィルタ １１８ ミラー ２０１ 光アイソレータ ２０２ 励起光源 ２０３ 光カップラ ２０４ 分散媒質 ２０５ 光ファイバ ３０１ 非石英系光ファイバ ３０２ 石英系光ファイバ ３０３ 光ファイバ保持筐体 ３０４ 接続端面 ３０５ 光学接着材 ４０１ 光カップラ ４０２ 光ファイバ ４０３ 光カップラ ４０４ 光減衰器 ４０５ 光減衰器 ４０６ 反射体 ４０８ 反射体 ４０９ 光サーキュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｈ０１Ｓ 3/17 3/17 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｎ (31)優先権主張番号 特願平9−351538 (32)優先日 平９(1997)12月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平9−351539 (32)優先日 平９(1997)12月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 小野 浩孝 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 (72)発明者 金森 照寿 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 (72)発明者 島田 俊之 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 (48)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラ
   スであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｎａ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とするテルライトガラ
   ス。
2. 【請求項２】 前記テルライトガラスにおけるＢｉ₂ Ｏ
   ₃ の添加量は、 １．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％） の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のテルラ
   イトガラス。
3. 【請求項３】 光ファイバまたは光導波路用の材料であ
   って、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｌｉ₂ Ｏ≦２５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦２５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とするテルライトガラ
   ス。
4. 【請求項４】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラ
   スであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０≦Ｍ₂ Ｏ≦３５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ５５≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持ち、さらに、前記ＭはＮａ、Ｌｉ、
   Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓからなる群から選択される少なくとも２
   種以上の一価金属であることを特徴とするテルライトガ
   ラス。
5. 【請求項５】 前記テルライトガラスにおけるＢｉ₂ Ｏ
   ₃ の添加量が、 １．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％） であることを特徴とする請求項４に記載のテルライトガ
   ラス。
6. 【請求項６】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラ
   スであって、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 ０＜Ｌｉ₂ Ｏ≦２５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ≦１５（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦２５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つことを特徴とするテルライトガラ
   ス。
7. 【請求項７】 少なくともコアにエルビウムを添加した
   光ファイバまたは光導波路用の材料ガラスであって、 前記材料ガラスにＡｌ₂ Ｏ₃ を加えた組成を有すること
   特徴とするテルライトガラス。
8. 【請求項８】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラ
   スであって、 前記材料ガラス組成は、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂ
   ｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃からなる組成で、Ｍは１種類以上
   のアルカリ元素であることを特徴とするテルライトガラ
   ス。
9. 【請求項９】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガラ
   スであって、 前記材料ガラス組成は、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１０（モル％）、 ０＜Ｌｉ₂ Ｏ≦３０（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦４（モル％）、および ７０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） ０＜Ａｌ₂ Ｏ₃ ≦３（モル％） であることを特徴とするテルライトガラス。
10. 【請求項１０】 光ファイバまたは光導波路用の材料ガ
    ラスであって、 前記材料ガラス組成は、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ≦３０（モル％）、 ０≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） ０＜Ａｌ₂ Ｏ₃ ≦４（モル％） であることを特徴とするテルライトガラス。
11. 【請求項１１】 前記テルライトガラスにおけるＢｉ₂
    Ｏ₃ の添加量が、 ４＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ＜７ であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか
    一項に記載のテルライトガラス。
12. 【請求項１２】 コアガラスとクラッドガラスとを有す
    る光ファイバまたは光導波路からなる光増幅媒体であっ
    て、 請求項１ないし６または８ないし１１のいずれか一項に
    記載のテルライトガラスからなることを特徴とする光増
    幅媒体。
13. 【請求項１３】 コアガラスとクラッドガラスとを有す
    る光ファイバまたは光導波路からなる光増幅媒体であっ
    て、 前記コアガラスは、 ０＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦２０（モル％）、 好ましくは１．５＜Ｂｉ₂ Ｏ₃ ≦１５（モル％）、 ０＜Ｎａ₂ Ｏ＜１５（モル％）、 ５≦ＺｎＯ≦３５（モル％）、および ６０≦ＴｅＯ₂ ≦９０（モル％） からなる組成を持つテルライトガラスであり、また前記
    クラッドガラスは、 第１の組成：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、０≦Ｚｎ
    Ｏ＜１０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５（モ
    ル％）と、 第２の組成：５＜Ｎａ₂ Ｏ＜３５（モル％）、１０＜Ｚ
    ｎＯ≦２０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜８５
    （モル％）と、 第３の組成：０≦Ｎａ₂ Ｏ＜２５（モル％）、２０＜Ｚ
    ｎＯ≦３０（モル％）、および５５＜ＴｅＯ₂ ＜７５
    （モル％）からなる群から選択される一つの組成を持つ
    テルライトガラスからなることを特徴とする光増幅媒
    体。
14. 【請求項１４】 前記コアガラスのテルライトガラスま
    たは前記クラッドガラスのテルライトガラスの少なくと
    も一つは、エルビウムまたはエルビウムおよびイッテル
    ビウムが添加されていることを特徴とする請求項１２ま
    たは１３に記載の光増幅媒体。
15. 【請求項１５】 前記コアガラスのテルライトガラスま
    たは前記クラッドガラスのテルライトガラスの少なくと
    も一つは、ホウ素、リン、および水酸基からなる群から
    選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求
    項１２ないし１４のいずれか一項に記載の光増幅媒体。
16. 【請求項１６】 前記コアガラスのテルライトガラスま
    たは前記クラッドガラスのテルライトガラスの少なくと
    も一つは、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ，Ｅ
    ｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍ、およびＹｂからなる群から選択
    される元素が添加されていることを特徴とする請求項１
    ２ないし１５のいずれか一項に記載の光増幅媒体。
17. 【請求項１７】 少なくともコアにエルビウムを添加し
    た材料ガラスからなる光ファイバまたは光導波路からな
    る光増幅媒体であって、前記材料ガラスの組成はＡｌ₂
    Ｏ₃ を加えたテルライトガラスであること特徴とする光
    増幅媒体。
18. 【請求項１８】 材料ガラスからなるコアおよびクラッ
    ドを有し、かつエルビウムがコアに添加された光ファイ
    バまたは光導波路からなる光増幅媒体であって、 前記材料ガラスの組成は、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−
    Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組成で、Ｍは１種類以
    上のアルカリ元素であることを特徴とする光増幅用媒
    体。
19. 【請求項１９】 カットオフ波長が０．４μｍから２．
    ５μｍであることを特徴とする請求項１２ないし１８の
    いずれか一項に記載の光増幅媒体。
20. 【請求項２０】 光共振器と、励起光源とを持つレーザ
    装置であって、前記光共振器に備わる光増幅媒体の少な
    くとも一つは、請求項１２ないし１９のいずれか一項に
    記載の光増幅媒体からなることを特徴とするレーザ装
    置。
21. 【請求項２１】 少なくともコアにエルビルムを添加し
    た光ファイバよりなる光増幅媒体を複数直列に配置した
    レーザ装置であって、前記光増幅媒体の少なくとも一つ
    は、請求項１２ないし１９のいずれか一項に記載の光増
    幅媒体からなることを特徴とするレーザ装置。
22. 【請求項２２】 光増幅媒体と励起光源とを有するレー
    ザ装置であって、前記光増幅媒体は、請求項１２ないし
    １９のいずれか一項に記載の光増幅媒体からなることを
    特徴とするレーザ装置。
23. 【請求項２３】 光増幅媒体と、該光増幅媒体を励起す
    る励起光および信号光を前記増幅媒体に入力する入力手
    段とを備えた光増幅器であって、前記光増幅媒体は、請
    求項１２ないし１９のいずれか一項に記載の光増幅媒体
    からなることを特徴とする光増幅器。
24. 【請求項２４】 少なくともコアにエルビウムを添加し
    た光ファイバよりなる光増幅媒体を複数直列に配置した
    光増幅器であって、前記光増幅媒体の少なくとも一つ
    は、請求項１２ないし１９のいずれか一項に記載の光増
    幅媒体からなることを特徴とする光増幅器。
25. 【請求項２５】 テルライトガラスを増幅媒体とする光
    増幅器であって、 光増幅媒体の前後の少なくとも１ケ所に該光増幅媒体と
    は異なる符号の波長分散値によって分散を補償する分散
    媒質が設けられていることを特徴とする光増幅器。
26. 【請求項２６】 前記光増幅媒体が、希土類元素または
    遷移金属元素を添加したテルライトガラスからなる光導
    波路であることを特徴とする請求項２５に記載の光増幅
    器。
27. 【請求項２７】 前記テルライトガラスが、ＴｅＯ₂ −
    ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ または、ＴｅＯ₂ −ＺｎＯ
    −Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₂ （Ｍは１種類以上の
    アルカリ元素）またはＴｅＯ₂ −ＷＯ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −
    Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組成を有することを特
    徴とする請求項２５または２６に記載の光増幅器。
28. 【請求項２８】 前記分散媒質が、光ファイバ、または
    ファイバ・ブラッグ・グレーティングであることを特徴
    とする請求項２５ないし２７のいずれか一項に記載の光
    増幅器。
29. 【請求項２９】 エルビウムが添加された光ファイバを
    増幅媒体として含む光増幅部が複数個直列に配置されて
    なる光増幅器であって、 前記複数の光増幅部の第２段以降の少なくとも一つに
    は、光ファイバ素材としてテルライトガラス光ファイバ
    が用いられ、このテルライトガラス光ファイバからなる
    光増幅部の前段の光増幅部には、エルビウム添加濃度お
    よびファイバ長積が前記テルライトガラス光ファイバよ
    り小さいエルビウム添加光ファイバが用いられているこ
    とを特徴とする光増幅器。
30. 【請求項３０】 前記テルライトガラスが、ＴｅＯ₂ −
    ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ またはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−
    Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ （Ｍは１種類以上のア
    ルカリ元素）またはＴｅＯ₂ −ＷＯ₃ −Ｌａ₂ Ｏ₃ −Ｂ
    ｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる組成を有することを特徴
    とする請求項２９に記載の光増幅器。
31. 【請求項３１】 前記増幅媒体の素材として、前記テル
    ライト光ファイバとともに、フッ化物光ファイバ，石英
    系光ファイバ，フツリン酸光ファイバ，リン酸系光ファ
    イバまたはカルコゲナイド光ファイバを用いることを特
    徴とする請求項２９または３０に記載の光増幅器。
32. 【請求項３２】 前記テルライト光ファイバからなる光
    増幅部の前段の少なくとも一つの光増幅部に、テルライ
    ト光ファイバ以外の光ファイバ素材が用いられているこ
    とを特徴とする請求項２９ないし３１のいずれか一項に
    記載の光増幅器。
33. 【請求項３３】 前記テルライト光ファイバからなる光
    増幅部の前段に配置された少なくともひとつの光ファイ
    バのＥｒ添加濃度および光ファイバ長積が前記テルライ
    ト光ファイバのものより小さいことを特徴とする請求項
    ２９ないし３２のいずれかに記載の光増幅器。
34. 【請求項３４】 エルビウムが添加された光ファイバを
    増幅媒体として用いた光増幅器であって、 エルビウム添加濃度および光ファイバ長積の異なるテル
    ライト光ファイバを少なくとも２つ以上直列に配置し、
    その配列の中では光ファイバ長積の小さな光ファイバが
    光ファイバ長積の大きな光ファイバの前段に配置されて
    いる配列構造を少なくとも一ケ所含むことを特徴とする
    光増幅器。
35. 【請求項３５】 前記テルライトガラスが、ＴｅＯ₂ −
    ＺｎＯ−Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ またはＴｅＯ₂ −ＺｎＯ−
    Ｍ₂ Ｏ−Ｂｉ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ （Ｍは１種類以上のア
    ルカリ元素）からなる組成を有することを特徴とする請
    求項３４に記載の光増幅器。
36. 【請求項３６】 請求項２３ないし３５に記載の光増幅
    器において、テルライトファイバである第１の光ファイ
    バと該テルライトファイバとは異なるガラスからなる第
    ２の光ファイバの端部をそれぞれ、第１および第２の筐
    体に保持し、第１の筐体と第２の筐体が前記第１の光フ
    ァイバと第２の光ファイバとの光軸が一致するように調
    芯された状態で、第１の筐体と第２の筐体の接続端面を
    接続する場合に、 前記第１の光ファイバと第２の光ファイバの光軸が前記
    接続端面の垂直軸に対して、それぞれ異なる角度で傾斜
    しており、また、前記第１の光ファイバの光軸の接続端
    面の垂直軸に対する傾き角度θ₁ と前記第２の光ファイ
    バの光軸の接続端面の垂直軸に対する傾き角度θ₂ の関
    係が、第１の光ファイバのコア屈折率をｎ₁ 、第２の光
    ファイバのコア屈折率をｎ₂ としたとき、 【数１】 のスネルの公式を満たした状態で接続されていることを
    特徴とする光増幅器。
37. 【請求項３７】 前記第１の筐体と第２の筐体の接続端
    面が光学接着剤を介して接続されていることを特徴とす
    る請求項３６に記載の光増幅器。
38. 【請求項３８】 前記第１の筐体と第２の筐体の接続面
    が密着した状態で接続されていることを特徴とする請求
    項３７に記載の光増幅器。
39. 【請求項３９】 前記第１および第２の光ファイバが、
    それぞれ非石英系光ファイバであることを特徴とする請
    求項３６ないし３８のいずれか一項に記載の光増幅器。
40. 【請求項４０】 前記非石英系光ファイバが、Ｚｒ系あ
    るいはＩｎ系フッ化物ファイバ、カルコゲナイド系ガラ
    スファイバのうちの１種であることを特徴とする請求項
    ３６ないし３９のいずれか一項に記載の光増幅器。
41. 【請求項４１】 前記非石英系光ファイバが、希土類元
    素を添加した、Ｚｒ系あるいはＩｎ系フッ化物ファイ
    バ、カルコゲナイド系ガラスファイバのうちの１種であ
    ることを特徴とする請求項３６ないし３９のいずれか一
    項に記載の光増幅器。
42. 【請求項４２】 前記第２の光ファイバが石英系光ファ
    イバであり、前記角度θ₁ が８度以上であることを特徴
    とする請求項３６ないし３８のいずれか一項に記載の光
    増幅器。
43. 【請求項４３】 Ｅｒ添加テルライト光ファイバまたは
    光導波路を光増幅媒体とし、該光増幅媒体の両端に光カ
    ップラを配置し、該光カップラの少なくとも一つの端子
    に反射体を具備したことを特徴とする光源。
44. 【請求項４４】 Ｅｒ添加テルライト光ファイバまたは
    光導波路が請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に
    記載されたテルライトガラス、もしくは請求項１７、請
    求項１８、請求項１９、請求項２７、または請求項３０
    に記載されたテルライトガラスからなることを特徴とす
    る光源。
45. 【請求項４５】 Ｅｒ添加テルライト光ファイバまたは
    光導波路を光増幅媒体とし、該光ファイバまたは該光導
    波路の少なくとも一方の端に光カップラを配置し、該光
    カップラの少なくとも一つの端子に反射体を具備したこ
    とを特徴とする光増幅器。
46. 【請求項４６】 Ｅｒ添加テルライト光ファイバまたは
    光導波路が請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に
    記載されたテルライトガラス、もしくは請求項１７、請
    求項１８、請求項１９、請求項２７、または請求項３０
    に記載されたテルライトガラスからなることを特徴とす
    る光増幅器。
47. 【請求項４７】 反射体が誘電体多層膜フィルタまたは
    ファイバブラックグレーティングからなることを特徴と
    する請求項４３または請求項４４に記載の光源。
48. 【請求項４８】 反射体が誘電体多層膜フィルタまたは
    ファイバブラックグレーティングからなることを特徴と
    する請求項４５または請求項４６に記載の光増幅器。