KR100891226B1 - 광증폭용 광파이버 및 그것을 사용한 광증폭기 - Google Patents

광증폭용 광파이버 및 그것을 사용한 광증폭기

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Abstract

에르븀이온의 농도소광에 의한 증폭효율저하 및 비선형성을 억제하는 것이 가능한 광증폭용 광파이버를 제공한다. 에르븀이온을 첨가한 광증폭용 광파이버의 코어부분에, 에르븀의 이온반경의 70% 이상 130% 이하의 이온반경을 가진 에르븀이온 이외의 희토류원소 내에서 적어도 하나, 예를 들면 Yb를 첨가한다.

Description

광증폭용 광파이버 및 그것을 사용한 광증폭기{LIGHT AMPLIFYING OPTICAL FIBER AND LIGHT AMPLIFIER USING IT}
이 발명은, 주로 광통신시스템에 이용되는 광증폭용 광파이버 및 그 광파이버를 사용한 광증폭기에 관한 것이다.
최근, 인터넷 등에 의한 통신수요의 급격한 증대에 따라, 광파이버전송로에 있어서의 전송용량확대의 검토가 활발히 행하여지고 있다. 그에 따라 파장다중(WDM) 광전송시스템에 있어서의 대용량화, 즉 채널수의 증대나 전송대역의 확대가 진행되고 있다. WDM광전송로에서의 대용량화를 위해서는, 신호광을 증폭하는 광증폭기의 고출력화, 광대역화의 실현이 불가결하고, 광증폭기가 더욱더 중요한 핵심적인 기기로서 주목되고 있다.
WDM신호의 채널수 증가에 따라, 토털 신호광 입력파워가 증대하고, 그들을 일괄 증폭하는 광증폭기에 대해서, 보다 높은 포화출력이 요구되어 오고 있다. 그 때문에 광증폭용 광파이버의 고효율화나 여기(勵起)광원의 고출력화에 따라, 광증폭기 출력의 증대가 도모되고 있다.
또 전송대역의 확대를 위해, 광증폭기의 이득대역확대의 검토도 진행되고 있고, 긴 광증폭용 광파이버의 사용에 따라, 종래의 증폭파장역보다도 장파장역에서의 이득대역을 가진 광증폭기도 실현되고 있다.
그러나 이상과 같은 광증폭용 광파이버의 고출력화와 길이의 증대는, 종래에서는 나타나고 있지 않았던 광증폭용 광파이버 속에서의 비선형현상의 발현이라고 하는 새로운 문제를 일으키기에 이르렀다. 비선형현상의 주된 것으로서는 4광파혼합이나 상호위상변조 등을 들 수 있다. 이들 비선형효과에 의해 신호광의 전송품질이 열악화하기 때문에, 비선형성의 억제가 필요불가결한 상황으로 되고 있다.
비선형현상에 의한 파형변형은 하기의 식(1)에 의해서 대략 계산할 수 있다.
ΦNL=(2π/λ)·(n2/Aeff)LeffP … (1)
또한, 식(1)에 있어서, Leff는 증폭용 광파이버의 유효파이버길이, Aeff는 유효코어단면적, n2는 비선형굴절률, λ는 신호광파장, P는 입력광강도이다.
파형변형ΦNL을 억제하기 위해서는, ① 유효파이버길이를 짧게 하고, ② 비선형상수(n2/Aeff)를 작게 하면 좋은 것을 식(1)로부터 알 수 있다.
그래서, 사용하는 파이버길이를 짧게 하기 위해서는, 희토류원소의 첨가량을 늘려서, 단위길이당의 이득계수를 높일 필요가 있다. 그러나 1.55㎛대의 광증폭기로서 실용화되어 있는 에르븀첨가 광파이버에서는, 에르븀농도를 높여 가면, 농도소광(濃度消光)에 의한 증폭효율저하를 일으킨다.
일반적으로 농도소광이 일어나기 시작하는 에르븀농도로서는 순석영(SiO2)호스트의 경우, 수백wtppm, 농도소광의 억제효과가 있는 알루미늄을 같이 첨가한 Al2O3-SiO2호스트의 경우에서도 1000wtppm정도라고 되어 있고(예를 들면, R.I.LAMING, D.N.PAYNE, F.MELI, G.GRASSO, E.J.TARBOX, "SATURATED ERBIUM-DOPED FIBRE AMPLIFIERS", OAA '90. Tech. Digest MB3.을 참조), 그 때문에 에르븀첨가 광파이버의 길이의 축소에는 한계가 있다.
또 하나의 비선형성 억제수단으로서, 유효코어단면적Aeff의 확대를 들 수 있으나, 일반적으로 에르븀첨가 광파이버에 있어서의 유효코어단면적은 통상의 단일모드 광파이버(SMF)에 비해, 1자릿수 작은 값이다. 이것은 에르븀첨가 광파이버에 있어서의 이득특성을 고효율화하기 위해, 클래드부분에 대한 코어부분의 비굴절률차Δ를 올림으로써 여기광밀도를 높여서 코어전체에 걸쳐서 양호한 반전분포를 형성시키기 위함이다.
또 광증폭용 광파이버는 통상의 전송용 광파이버에 비해, 코어부분에 다종다량의 도펀트(dopant)를 함유하고 있고, 이 것이 유효코어단면적의 제어를 보다 곤란한 것으로 하고 있다.
예를 들면, 활성물질인 희토류원소 이외에도, 희토류원소를 호스트유리에 용해시키기 위해 용해도를 높이는 원소, 호스트유리의 굴절률을 높이는 원소, 이득파장특성을 변화시키는 원소, 증폭특성을 개선시키는 원소, 유리의 점도조정을 위해 첨가하는 원소 등, 많은 원소를 함유한다. 이들 코어부분에 첨가되는 희토류원소 이외의 원소는, 동시첨가제(co-dopant)라 불린다.
이들 동시첨가제의 첨가농도는 광증폭기에 있어서의 증폭특성의 최적화의 관점에서 결정되고, 이것이 동시첨가제의 다양성과 더불어 굴절률의 제어를 극히 곤란하게 하고 있다.
이제까지는 코어부분의 굴절률을 높이는 동시첨가제로서 게르마늄이 사용되어 왔다.
게르마늄은 코어부분의 굴절률을 높이기 위해서 뿐만 아니라 코어부분의 점도조정을 위해서도 유효하다. 또, 상기한 바와 같은 광증폭용 광파이버의 코어부분에 첨가하는 동시첨가제도 게르마늄과 마찬가지로 모두 굴절률을 높이는 물질이다.
그러나, 상기 동시첨가제의 첨가에 의해 비굴절률차Δ가 높아져 버리므로, 비선형성을 억제하는 것이 곤란해진다. 또 앞서 기술한 바와 같이 광증폭용 광파이버의 사용길이를 짧게 하는, 즉 작용길이를 짧게 하는 것도 비선형성을 억제하기 위해 필요하나, 이를 위해서는 단위길이당의 이득계수를 높이는 필요상, 희토류원소, 및 동시첨가제의 첨가량을 증가시킬 필요가 있고, 이 것이 또 비굴절률차Δ를 높이는 요인이 되어 버린다.
이상과 같은 문제를 감안해서, 비선형현상을 억제한 증폭기용 광파이버를 실현하기 위해, 에르븀의 첨가농도한계를 향상시키는 수법이나, 희토류원소나 그 외의 동시첨가제의 첨가농도에 의존하지 않고 소망의 유효코어단면적Aeff를 실현하기 위한 새로운 수법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 이상과 같은 문제점에 비추어, 비선형현상을 억제한 광증폭용 광파이버 및 그 파이버를 사용한 광증폭기를 제공하는 데 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 일실시예의 굴절률분포구조를 표시한 설명도.
도 2는, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 다른 굴절률분포구조의 예를 표시한 설명도.
도 3은, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 또 다른 굴절률분포구조의 예를 표시한 설명도.
도 4는, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 또 다른 굴절률분포구조의 예를 표시한 설명도.
도 5는, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 또 다른 굴절률분포구조의 예를 표시한 설명도.
도 6은, 종래의 광증폭용 광파이버의 굴절률분포구조의 일예를 표시한 설명도.
〈부호설명〉
1: 코어부분 2: 클래드부분
3, 5: 제 1클래드부분 4, 6: 제 2클래드부분
7: 제 3클래드부분
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 다음의 구성의 광증폭용 광파이버를 제공한다. 즉, 본 발명의 광증폭용 광파이버는, 코어부분과 상기 코어부분의 바깥둘레를 둘러싸는 1층 이상의 클래드부분을 가지며, 상기 코어부분에 에르븀이온이 첨가되어 있는 광증폭용 광파이버로서, 상기 코어부분에는 또, 에르븀의 이온반경의 70% 이상 130% 이하의 이온반경을 가진 에르븀이온 이외의 희토류원소이온이 적어도 1종류 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나의 형태에 있어서는, 코어부분에 알루미늄이 첨가된다. 바람직한 하나의 예로서, 이 코어부분에 첨가된 알루미늄의 이온개수가 코어부분에 함유되는 희토류원소의 총이온개수의 6배 이상이다.
또, 본 발명의 다른 형태에 있어서는, 코어부분에 인이 첨가된다.
또, 본 발명의 하나의 형태예에 있어서는, 코어부분에 순석영의 굴절률을 저하시키는 물질이 첨가된다. 순석영의 굴절률을 저하시키는 물질은, 예를 들면, 불소이다.
상기 코어부분에는 게르마늄이 첨가되는 경우도 있고, 코어부분에는 게르마늄이 실질적으로 첨가되지 않는 경우도 있다.
또, 본 발명의 일형태에 있어서, 클래드부분의 적어도 일부분에, 순석영의 굴절률을 증대시키는 물질이 첨가된다. 이 순석영의 굴절률을 증대시키는 물질은, 예를 들면, 게르마늄, 인, 알루미늄 중의 적어도 하나이다.
코어부분에 첨가되는 에르븀농도는 1000wtppm을 넘는 고농도로서, 2000wtppm 대의 고농도로 해도 된다.
코어부분에 첨가되는 에르븀 이외의 희토류원소는, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu의 군으로부터 선택된 원소이다.
또, 본 발명의 광증폭용 광파이버의 굴절률분포구조의 일예로서, 코어부분의 바로 바깥쪽에 인접하는 클래드층에 대한 코어부분의 비굴절률차는 1.0%보다도 작다.
본 발명의 광증폭기는 광증폭용 광파이버로서 상기의 광증폭용 광파이버가 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 있어서는, 농도소광에 의한 효율저하없이 에르븀의 고농도화가 달성되어, 사용파이버길이를 짧게 할 수 있다. 이것은 에르븀 이외의 희토류원소를 같이 첨가함으로써, 이들 이온이 에르븀이온을 둘러싸서, 에르븀이온간의 거리가 커져, 에르븀이온 상호작용이 억제되기 때문이다.
또, 코어부분의 굴절률을 저감하는 물질을 첨가하거나, 코어부분에 게르마늄을 첨가하지 않음으로써, 보다 더 비선형상수를 저감한 광증폭용 광파이버가 실현가능하게 된다. 이것은 희토류원소, 알루미늄, 인 등의 도펀트의 종류, 농도에 의존하지 않고, 코어, 클래드간의 굴절률차에 있어서의 조정의 자유도가 증가함으로써, 임의로 유효코어단면적(Aeff)을 확대할 수 있고, 결과로서 비선형상수(n2/Aeff)를 확대할 수 있기 때문이다.
비선형현상에 의한 파형변형의 양은 유효작용길이Leff와 비선형상수(n2/Aeff)의 곱에 비례한다. 본 발명에 있어서는, 유효작용길이와 비선형상수를 각각 저감할 수 있고, 결과로서 광증폭용 광파이버 속에 있어서의 비선형현상의 발현을 억제할 수 있어, 광신호의 전송품질열악화가 없는 광증폭기가 실현가능하게 된다.
본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 첨부한 도면에 따라서 이것을 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버의 일실시예의 굴절률분포구조를 표시한다. 이 도 1에 있어서, (1)은 코어부분, (2)는 클래드부분을 각각 표시하고, Δ는 클래드부분(2)에 대한 코어부분(1)의 비굴절률차Δ를 표시하고 있다. 굴절률이 높은 코어부분(1)의 바깥둘레는 굴절률이 낮은 클래드부분(2)에 의해서 둘러싸여져 있고, 도 1의 예에서는, 클래드부분(2)의 굴절률은 실리카레벨에 일치하고 있다.
본 발명의 일실시예의 광증폭용 광파이버는, 코어부분(1)에, 에르븀이 첨가되는 동시에, 또, 에르븀 이외의 희토류원소를 같이 첨가한 것이다. 구체적으로는, 본 발명에 관한 제 1실시예는, 광증폭용 광파이버의 코어부분(1)에 에르븀(Er) 외에 이테르븀(Yb)을 같이 첨가하여, 에르븀-이테르븀첨가 광파이버로 한 것이다.
또, 본 발명에 관한 제 2실시예는, 광증폭용 광파이버의 코어부분(1)에 에르븀(Er) 외에 란탄(La)을 같이 첨가하여, 에르븀-란탄첨가 광파이버로 한 것이다.
도 6에 표시되는 광증폭용 광파이버의 종래예에 있어서는, 클래드부분(2)에 대한 코어부분(1)의 비굴절률차Δ는 실리카레벨보다 낮아져 있다.
즉, 종래예의 광증폭용 광파이버는, 에르븀첨가 광파이버(EDF)에 있어서의 코어부분(1)에 굴절률을 높이는 도펀트로서 게르마늄을 첨가하고, 또 클래드부분(2)에 굴절률을 낮추는 불소를 첨가해서 비굴절률차Δ를 크게 하고 있다. 이로써 여기광밀도를 높이고, 양호한 여기효율을 실현시키고자 하고 있으나, 비선형현상을 억제하는 것은 고려되어 있지 않다.
여기서, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 광증폭용 광파이버의 파라미터와, 비교예로서 종래예 1, 2의 광증폭용 광파이버의 파라미터를 표 1에 표시한다. 또한, 표 1에는 또, 이들 광파이버에 있어서의 에르븀농도와 여기광강도에 대한 최적의 길이와, 그 때의 에너지효율을 비교한 결과를 아울러 표시하고 있다. 이 표 1에 표시된 데이터는, 여기광파장을 1480㎚, 신호광파장을 1560㎚로 했을 때의 값이다.
타입 실시예 1 실시예 2 종래예 1 종래예 2
코어조성 Er/Yb/P/Al/Ge/Si Er/La/Al/Ge/Si Er/Al/Ge/Si Er/Al/Ge/Si
클래드조성 SiO2 SiO2 F-SiO2 F-SiO2
Er농도(wtppm) 2000 2120 1000 380
Al농도(wt%) 3.8 3.2 3.0 1.1
Yb농도(wtppm) 2.5 0 0 0
La농도(wtppm) 0 2.0 0 0
비굴절률차Δ 0.9 0.8 1.3 1.3
길이(m) 7 7 12 50
에너지효과(%) 76 75 63 86
표 1과 같이, 실시예 1, 2의 광증폭용 광파이버는 그 코어부분에 이테르븀 또는 란탄이 첨가됨으로써 고에르븀농도이고, 길이가 짧으며, 높은 에너지효율을 표시하여, 본 발명의 효과가 확인되었다.
이상의 결과로부터, 이테르븀이나 란탄이 에르븀농도소광억제의 효과를 가진 것을 확인할 수 있었다. 코어부분에 알루미늄 또는 인을 첨가해도, 어느 정도 농도소광억제효과를 얻을 수 있는 것이 알려져 있으나, 에르븀첨가농도가 1000wtppm을 넘는 농도에서는 농도소광이 일어나 버린다. 이것은 종래예 1에 있어서의 에너지효율측정의 결과로부터도 명백하다.
본 발명에 있어서의 상기 실시예 1, 2에 있어서는, 코어부분(1)에 이테르븀이나 란탄을 같이 첨가함으로써, 에르븀농도가 2000wtppm을 넘어도 농도소광에 의한 현저한 효율저하가 일어나지 않는 것이 확인되었다.
이것은 같이 첨가된 복수의 이테르븀이온, 또는 란탄이온이 에르븀이온을 둘러싸서 덩어리(cluster)를 형성함으로써, 에르븀이온간의 거리가 넓어져서, 에르븀이온 상호작용이 억제되었기 때문이다. 상이한 종류의 이온간에서의 덩어리형성의 정도는, 각각의 이온형상, 전자배치 등이 미묘하게 관계되어 있다.
따라서 에르븀원소와 마찬가지의 전자배치를 가지며, 이온반경이 에르븀이온과 동일한 정도의 물질이면, 이테르븀이나, 란탄과 마찬가지의 에르븀이온 상호작용 억제효과가 달성된다. 이들 물질을 표 2에 표시한다.
원자번호 원소기호 원자량 전자배치 산화수 이온반경Å(6배위)
57 La 138.90552 [Xe], 5d1, 6s2 +3, 1.20
58 Ce 140.1154 [Xe], 4f1, 5d1, 6s2, +3, +4, 1.17
59 Pr 140.907653 [Xe], 4f3, 6s2, +3, +4, 1.15
60 Nd 144.243 [Xe], 4f4, 6s2, +3, 1.14
62 Sm 150.363 [Xe], 4f6, 6s2, +3, 1.10
63 Eu 151.9659 [Xe], 4f7, 6s2, +2, +3, 1.31
64 Gd 157.253 [Xe], 4f7, 5d1, 6s2, +3, 1.08
65 Tb 158.925343 [Xe], 4f9, 6s2, +3, +4 1.06
66 Dy 162.503 [Xe], 4f10, 6s2, +3, 1.05
67 Ho 164.930323 [Xe], 4f11, 6s2, +3, 1.03
68 Er 167.263 [Xe], 4f12, 6s2, +3, 1.02
69 Tm 168.934213 [Xe], 4f13, 6s2, +3, 1.01
70 Yb 173.043 [Xe], 4f14, 6s2, +2, +3, 1.00
71 Lu 174.9671 [Xe], 4f14, 5d1, 6s2, +3, 0.99
표 2에 표시한 희토류원소는, 에르븀이온과 마찬가지의 전자배치를 가지며, 또 이온반경도 에르븀이온의 반경의 70% 이상 130% 이하의 이온반경을 가진다. 이들 원소는, 4f각 전자의 전자수가 상이하나, 4f각 전자는 5s2, 5p6의 8개의 전자에 의해서 차폐되어 있으므로, 그 화학적 성질은 서로 대단히 비슷하다.
이 사실로부터, 이들 원소에 관해서도 이테르븀이나, 란탄과 마찬가지의 에르븀이온 상호작용 억제효과를 실현할 수 있다. 여기서는 비교를 위해 에르븀의 값도 표시하였다. 또, 이들 원소는 모두 그 염화물이 안정적으로 존재하고, 실제로 광파이버의 코어에 첨가가 가능한 희토류원소이다.
이 실시예 1, 2에서는 알루미늄을 희토류원소의 용해도개선을 위해 첨가하고 있다. 원래 희토류원소는 실리카호스트에의 용해도가 낮기 때문에, 본 발명과 같이 희토류원소를 대량으로 첨가하려고 했을 경우, 희토류원소의 덩어리 형성에 기인하는 코어의 실투(失透;devitrification)에 의해서 전송손실의 증가를 일으킨다. 이것을 억제하기 위해 알루미늄을 첨가하는 것이 유효하다.
그러나 알루미늄은 순석영의 굴절률을 높이는 물질이고, 코어부분(1)에 첨가됨으로써 유효코어단면적이 감소하기 때문에, 비선형현상의 억제를 감안했을 경우, 첨가량은 최저한으로 억제하는 것이 바람직하다.
그래서 희토류원소의 총첨가량과 알루미늄첨가량의 비를 바꿔서 시작(試作)하여, 덩어리 형성의 유무를 조사하였다. 그 결과, 첨가된 알루미늄의 이온개수가 코어부분(1)에 첨가되는 희토류원소의 총이온개수의 6배 이상이면, 코어의 실투는 발생하지 않는 것이 확인되었다. 또 마찬가지로 코어부분(1)에 인을 첨가함으로써도 희토류원소의 덩어리 형성 억제의 효과가 있는 것이 확인되었다.
다음에, 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다. 이 실시예 3은, 코어부분(1)에 이테르븀을 같이 첨가한 에르븀-이테르븀첨가 광파이버의 코어부분(1)에 또 불소를 첨가한 것이다. 또 코어부분(1)에는 게르마늄을 첨가하고 있지 않다.
즉, 실시예 3은, 게르마늄에 의한 코어부분(1)의 과잉한 굴절률상승을 억제하고, 또 불소첨가에 의해 코어부분(1)의 굴절률을 저하시킨 것이다. 실시예 3에 있어서의 에르븀-이테르븀 동시첨가 광파이버의 여러 항목별 내용을 표 3에 표시한다.
코어조성 Er/Yb/P/Al/F/Si
클래드조성 SiO2
비굴절률차Δ 0.36%
Er농도 2000wtppm
Yb농도 2.5wt%
Al농도 3.8wt%
또, 실시예 1, 실시예 3, 종래예 2의 광증폭용 광파이버에 있어서, 비선형현상에 의한 파형변형의 양을 어림잡기 위해, 파장 1550㎚에 있어서의 유효코어단면적Aeff를 측정하였다. 그 결과를 표 4에 표시한다.
타입 실시예 1 실시예 3 종래예 2
코어조성 Er/Yb/P/Al/Ge/Si Er/Yb/P/Al/F/Si Er/Al/Ge/Si
클래드조성 SiO2 SiO2 F-SiO2
비굴절률차(%) 0.9 0.36 1.3
Er이온농도(wtppm) 2000 2000 1000
Al이온농도(wtppm) 3.8 3.8 3
Yb이온농도(wtppm) 2.5 2.5 0
Aeff(㎛2)@λ=1550㎚ 40 74 23
이상의 결과로부터, 실시예 3에 있어서, 유효코어단면적을 크게 확대할 수 있고, 고에르븀농도이고, 길이가 짧으며, 고에너지효율을 얻을 수 있어, 비선형성에 의한 파형변형저감이 가능해진다고 하는, 본 발명의 효과가 확인되었다.
앞서 기술한 바와 같이, 실시예 1의 광파이버에 있어서, 이테르븀을 첨가함으로써, 고에르븀농도의 광파이버를 얻을 수 있고, 길이가 짧더라도 높은 에너지효율을 표시하는 것이 명백해졌으나, 실시예 3의 광파이버에서도 동일한 정도의 파이버길이로 동등의 높은 변환효율을 얻었다.
즉, 이 실시예 3과 같이 코어에 불소를 첨가함으로써 유효코어단면적을 확대할 수 있고, 실시예 1과 비교해서, 더욱 비선형성에 의한 파형변형저감이 가능해졌다. 왜냐하면 비선형현상에 의한 파형변형의 양은 (Leff/Aeff)에 비례하기 때문이다.
실시예 3에서는 코어부분(1)에 불소를 첨가하고, 게르마늄을 첨가하지 않음으로써 유효코어단면적을 확대하였으나, 클래드부분(2)의 적어도 일부분에 굴절률을 상승시키는 도펀트를 첨가하더라도 마찬가지로 유효코어단면적이 확대된다. 이 경우, 굴절률을 상승시키는 도펀트로서는, 게르마늄, 인, 알루미늄 중의 적어도 하나인 것이 광파이버의 각 특성을 손상시키지 않는 관점에서 바람직하다.
또, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버에 있어서의 굴절률분포구조에 대해서는, 도 1과 같은 단순한 스텝형의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 코어부분(1)을 알파프로파일 등으로 해도 된다.
또, 도 2 및 도 3과 같이, 안쪽으로부터 코어부분(1), 제 1클래드부분(3), 제 2클래드부분(4)으로 구성되는 2중(2층)클래드형의 굴절률분포구조를 가진 것으로 해도 된다. 이 경우, 비굴절률차Δ는 코어부분(1)과 상기 코어부분(1)의 바로 바깥쪽의 층의 제 1클래드부분(3)과의 사이로 규정된다.
또, 도 4 및 도 5와 같이, 안쪽으로부터 코어부분(1), 제 1클래드부분(5), 제 2클래드부분(6), 제 3클래드부분(7)으로 구성되는 3중(3층)클래드형의 굴절률분포구조를 가진 것으로 해도 된다. 이 경우, 비굴절률차Δ는 코어부분(1)과 제 1클래드부분(5)과의 사이로 규정된다.
또, 도 1∼도 5에 표시한 것에 한정되지 않고, 그 외의 굴절률분포구조를 가진 것이라도 되는 것은 말할 것도 없다.
또, 상기의 실시예에서는, 코어부분(1)에 첨가하는 에르븀농도를 2000wtppm 대의 농도로 하였으나, 1000wtppm을 넘는 농도이면 된다. 종래예의 광증폭용 광파이버에 있어서는 코어부분에 알루미늄이나, 인을 첨가했다고 하더라도 에르븀농도가 1000wtppm을 넘는 농도가 되면 농도소광이 발생되어 버리나, 본 발명의 구성에 의하면, 이와 같은 문제는 발생하는 일이 없고, 종래예에 의해서는 얻을 수 없는 뛰어난 효과를 발휘 할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 광증폭기의 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예의 광증폭기는 광신호가 통과하는 광경로에 광증폭용 광파이버를 설치한 파이버형의 광증폭기이고, 그 광증폭용 광파이버로서, 본 발명에 관한 상기 각 실시예의 광증폭용 광파이버가 사용된다. 따라서, 본 실시예의 광증폭기는 상기 각 실시예의 광증폭용 광파이버가 가진 뛰어난 효과를 마찬가지로 발휘한다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 광증폭용 광파이버 및 광증폭기는, 광통신 등에 있어서, 비선형현상을 억제해서 고출력, 고효율의 신호증폭을 행하는, 광신호증폭의 용도로 사용하는 데 적합하다.

Claims (15)

  1. 코어부분과 상기 코어부분의 바깥둘레를 둘러싸는 1층 이상의 클래드부분을 가지며, 상기 코어부분에 에르븀이온이 첨가되어 있는 광증폭용 광파이버로서, 상기 코어부분에는 또, 에르븀의 이온반경의 70% 이상 130% 이하의 이온반경을 가진 에르븀이온 이외의 희토류원소이온이 적어도 1종류 첨가되어 있는 동시에, 순석영의 굴절률을 저하시키는 물질인 불소가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  2. 제 1항에 있어서, 코어부분에 알루미늄이 부가하여 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  3. 제 2항에 있어서, 코어부분에 부가하여 첨가된 알루미늄의 이온개수가 코어부분에 함유되는 희토류원소의 총이온개수의 6배 이상인 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  4. 제 1항에 있어서, 코어부분에 인이 부가하여 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 코어부분에는 게르마늄이 부가하여 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 클래드 부분의 적어도 일부분에 순석영의 굴절률을 증대시키는 물질인, 게르마늄, 인, 알루미늄 중의 적어도 하나가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  11. 제 1항에 있어서, 코어부분에 첨가되는 에르븀농도는 1000wtppm을 넘는 고농도로 한 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  12. 제 11항에 있어서, 코어부분에 첨가되는 에르븀농도는 2000wtppm 대의 고농도로 한 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  13. 제 1항에 있어서, 코어부분에 첨가되는 에르븀 이외의 희토류원소는, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu의 군으로부터 선택된 원소인 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  14. 제 1항에 있어서, 코어부분의 바로 바깥쪽에 인접하는 클래드층에 대한 코어부분의 비굴절률차는 1.0%보다도 작은 것을 특징으로 하는 광증폭용 광파이버.
  15. 광신호를 증폭하는 광증폭용 광파이버를 구비한 광증폭기로서, 광증폭용 광파이버로서 청구항 제1항 내지 제4항, 제7항 또는 제10항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 기재된 광증폭용 광파이버가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 광증폭기.
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