JPH11317561A - 光増幅ガラス - Google Patents

光増幅ガラス

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JPH11317561A
JPH11317561A JP5145299A JP5145299A JPH11317561A JP H11317561 A JPH11317561 A JP H11317561A JP 5145299 A JP5145299 A JP 5145299A JP 5145299 A JP5145299 A JP 5145299A JP H11317561 A JPH11317561 A JP H11317561A
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JP
Japan
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glass
mol
light
erbium
gain
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JP5145299A
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English (en)
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Setsuhisa Tanabe
勢津久 田部
Teiichi Hanada
禎一 花田
Naoki Sugimoto
直樹 杉本
Setsuo Ito
節郎 伊藤
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】利得が得られる波長幅が80nm以上の光増幅
ガラスを得る。 【解決手段】実質的にモル%表示で、Bi23:30〜
80%、B23:15〜69%、Li2O+TiO2+Z
rO2+SnO2+SiO2:0〜50%、CeO2:0.
01〜10%、からなるマトリクスガラスにErを0.
01〜10重量%添加した光増幅ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅ガラスに関
し、特に1.5〜1.6μmの波長域で動作可能な広帯
域光増幅ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】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、特に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。一方で、将
来見込まれる通信サービスの多様化に対応するために、
伝送容量の拡大を図る波長多重光通信方式(WDM)が
提案されている。波長多重のチャンネル数が増加するほ
ど、伝送容量が大きくなる。このような波長多重伝送方
式へのEDFAの応用も検討されている。現在、提案さ
れているEDFAとしては、Er添加石英系ガラスファ
イバが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来知られているEr
添加石英系ガラスファイバの場合、利得の波長依存性が
急峻であり、利得が得られる波長幅は10〜40nm程
度と狭い。その結果、従来のEDFAを使用するかぎ
り、波長多重チャンネル数は、30〜40チャンネル程
度に限られる。
【0004】より広い波長領域でフラットな利得をもつ
ことができるEDFAが実現されれば、使用できる信号
波長が広げられ伝送容量の格段に向上するため、そのよ
うなEDFAの実現が望まれている。
【0005】このような課題を解決するために、波長に
対する増幅利得特性が異なる増幅器を直列に配置するこ
とによって、広い波長域で使用できる光増幅器が提案さ
れているが、構造が煩雑になったり、波長域の中心付近
に増幅できない領域が存在する問題があった。本発明は
以上の課題を解決する、利得が得られる波長幅が80n
m以上の光増幅ガラスの提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的にモル
%表示で、Bi23:30〜80%、B23:15〜6
9%、Li2O+TiO2+ZrO2+SnO2+Si
2:0〜50%、CeO2:0.01〜10%、からな
るマトリクスガラスにErを0.01〜10重量%添加
したことを特徴とする光増幅ガラスを提供する。
【0007】本発明は、Erを添加したガラスを光増幅
媒体として用い、Erの413/2準位から415/2準位へ
の誘導放出遷移を利用する。図1はEr3+イオンのエネ
ルギー準位図であり、上準位413/2準位から下準位4
15/2準位への遷移により発光することを示している。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の光増幅ガラスは、利得が
得られる波長幅を大きくするために、モル%表示で以下
のような組成範囲をもつマトリクスガラスに、0.01
〜10重量%のErを添加するものとされる。
【0009】Bi23:30〜80%、B23:15〜
69%、Li2O+TiO2+ZrO 2+SnO2+SiO
2:0〜50%、CeO2:0.01〜10%。
【0010】本発明の光増幅ガラスの好ましい第1の態
様のマトリクスガラスの組成範囲は、モル%表示で実質
的に、Bi23:30〜80%、B23:15〜40
%、Li2O+TiO2+ZrO2+SnO2+SiO2
2〜50%、:CeO2:0.01〜10%、である。
【0011】本発明の光増幅ガラスの好ましい第2の態
様のマトリクスガラスの組成範囲は、モル%表示で実質
的に、Bi23:30〜59%、B23:40超〜69
%、Li2O+TiO2+ZrO2+SnO2+SiO2
0〜29.9%未満、CeO2:0.01〜10%、で
ある。
【0012】本発明の光増幅ガラスの好ましい第1の態
様においては、利得が得られる波長幅は80nm以上で
あり、利得に対応する後述の発光強度ピーク値は6以上
であり、利得が大きいことに特徴がある。
【0013】本発明の光増幅ガラスの好ましい第2の態
様においては、利得が得られる波長幅は90nm以上で
あり、発光強度ピーク値は5以上であり、利得が得られ
る波長幅が大きいことに特徴がある。以下で、本発明の
光増幅ガラスの組成について説明する。
【0014】Bi23の含有量が30モル%未満では、
期待する光増幅特性が得られず、逆に、80モル%超で
はガラス化が困難になる。本発明の好ましい第1の態様
においては59モル%以下である。
【0015】B23は添加することによって、ガラス作
製時の結晶化を抑止でき、ガラス形成が容易になる。1
5モル%未満ではガラス化が困難になり、含有量が69
モル%超では期待する光増幅特性が得られないおそれが
ある。本発明の好ましい第1の態様においては40モル
%以下であり、本発明の好ましい第2の態様においては
40モル%超である。
【0016】Li2O、TiO2、ZrO2、SnO2およ
びSiO2はいずれも必須ではないが、ガラス作製時の
結晶化を抑止し、Bi23含有量を高くするために、こ
れらからなる群から選ばれる1種以上を合量で50モル
%まで含有してもよい。50モル%超の場合は期待する
光増幅特性が得られないおそれがある。しかし、本発明
の好ましい第1の態様においてはこれらのうちのいずれ
かの成分は必ず含有し、その合量は2モル%以上であ
る。一方、本発明の好ましい第2の態様においてはこれ
らの成分はいずれも必須ではなく、その合量は29.9
モル%未満である。
【0017】CeO2は、ガラス組成中のBi23がガ
ラス溶解中に還元して金属ビスマスとして析出すること
を抑制し、ガラスの透明性の低下を抑止できる。含有量
が0.01モル%未満では、その効果が不十分となる。
逆に、含有量が10モル%超ではガラス形成が困難にな
る。
【0018】本発明の光増幅ガラスのマトリクスガラス
は実質的に上記成分からなるが、これ以外の成分を、本
発明の目的を損なわない範囲でマトリクスガラス中に添
加することには特に制限はない。たとえば、MgO、Z
nO、BaO、Al23は、合量で10重量%(外掛
け)以下の範囲で添加することによって、ガラス作製時
の結晶化を抑止でき、ガラス形成が容易になるので好ま
しい。
【0019】Erの添加量は、光増幅ファイバの長さに
依存し、ファイバが長い場合は添加量を少なく、ファイ
バが短い場合は添加量を多くするのが好ましいが、その
添加量はマトリクスガラスに対しEr換算で0.01〜
10重量%(外掛け)の範囲とする。Er添加量が0.
01重量%未満であると期待する光増幅特性が得られ
ず、逆に10重量%超であると濃度消光によって光増幅
特性が低下する。
【0020】また、これらのガラスの作製法についても
特に制限はなく、原料を混合し、白金ルツボ、アルミナ
ルツボ、石英ルツボやイリジウムルツボ中に入れ、80
0〜1300℃で空気中で溶融し、得られた融液を所定
のモールドにキャストすることによって作製できる。ま
た、ゾルゲル法や気相蒸着法などの溶融法以外の方法で
作製してもよい。なお、このようにして作製したガラス
からプリフォームを作成してファイバ化したり、二重る
つぼ法によってファイバ化することによって光増幅ファ
イバを作成できる。
【0021】
【実施例】本発明の光増幅ガラス(例1〜10)の組成
(単位はモル%、ただしErは重量%で表示した添加
量。)を表に示す。なお、例1〜5は本発明の光増幅ガ
ラスの好ましい第1の態様の実施例、例6〜10は本発
明の光増幅ガラスの好ましい第2の態様の実施例であ
る。
【0022】図2は例1および例6の光増幅ガラス中の
Er3+イオンの上準位413/2準位から下準位415/2
位への発光および従来から知られている石英系ガラス中
のEr3+イオンの同様の発光における発光強度の波長依
存性を比較したものである。発光強度の単位は任意単位
である。
【0023】図2において、発光強度が2.5以上の場
合に光増幅利得が得られることがわかっている。例1の
光増幅ガラスの発光強度ピーク値は6.2、例6の光増
幅ガラスの発光強度ピーク値は5.7であり、いずれも
光増幅利得が得られる。一方、石英系ガラスの発光強度
ピーク値は5.4である。
【0024】光増幅利得が得られる波長範囲は、石英系
ガラスの場合1520〜1560nmすなわち幅40n
mであるのに対し、例1の光増幅ガラスの場合1480
〜1580nmすなわち幅100nm、例6の光増幅ガ
ラスの場合1480〜1600nmすなわち幅120n
mである。利得が得られる波長幅は、本発明の光増幅ガ
ラスにおいては石英系ガラスのそれぞれ2.5倍、3倍
に達する。
【0025】例2〜5および例7〜10の光増幅ガラス
についても発光強度ピーク値および利得が得られる波長
幅(単位:nm)を測定した。測定結果を、例1および
例6に対する結果とともに表に示す。
【0026】例2〜5の光増幅ガラスにおいては例1と
同様に、例7〜10の光増幅ガラスにおいては例6と同
様に、利得が得られる波長幅は、石英系ガラスのそれぞ
れ約2.5倍、3倍であった。また、例1〜5の光増幅
ガラスの発光強度ピーク値は6.1以上であり、石英系
ガラスに比べより大きな利得が得られる。
【0027】本発明の光増幅ガラスが石英系ガラスに比
べより広い波長範囲で発光するのは、以下の理由による
ものと推定される。すなわち、本発明の光増幅ガラスに
は重元素イオンであるBiイオンが高濃度で含有されて
いるため、ガラス中の光−電場相互作用が大きい。その
ためシュタルク効果により413/2準位や415/2準位等
のエネルギー準位の幅が広くなっており、より広い波長
範囲で発光する。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光増幅
ガラスにより、より広帯域の光増幅が可能になり、波長
多重伝送方式による大容量の情報伝送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Er3+イオンのエネルギー準位を示す図。
【図2】本発明の光増幅ガラスと従来から知られている
石英系ガラスの発光スペクトルを示す図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】実質的にモル%表示で、Bi23:30〜
    80%、B23:15〜69%、Li2O+TiO2+Z
    rO2+SnO2+SiO2:0〜50%、CeO2:0.
    01〜10%、からなるマトリクスガラスにErを0.
    01〜10重量%添加したことを特徴とする光増幅ガラ
    ス。
JP5145299A 1998-03-03 1999-02-26 光増幅ガラス Pending JPH11317561A (ja)

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