WO2005077851A1

WO2005077851A1 - 赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法

Info

Publication number: WO2005077851A1
Application number: PCT/JP2005/002167
Authority: WO
Inventors: Masahiro Tsuda
Original assignee: Nippon Sheet Glass Company, Limited
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2005-08-25
Also published as: JPWO2005077851A1; CN1918080A

Abstract

　本発明は、ビスマスを発光元素とする発光強度が改善されたガラス組成物を提供する。このガラス組成物は、ビスマスと、ガラス網目形成体と、ジスプロシウム，エルビウム，イッテルビウム，ネオジム，ツリウム，ホルミウム，チタン，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅およびモリブデンから選ばれる少なくとも１種の元素（ただし、４価のチタンおよび３価の鉄を除く）とを含み、励起光の照射により上記ビスマスが発光種として機能して赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物とし、上記少なくとも１種の元素の増感作用により発光強度を大きくする。

Description

明細書

赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法

技術分野

[0001] 本発明は、発光体、光増幅媒体等として機能するガラス組成物、およびこのガラス組成物を用いた信号光の増幅方法に関する。

背景技術

[0002] 赤外波長域で蛍光を発するガラスとしては、ネオジム，エルビウム，プラセオジム等の希土類元素が添加されたガラス組成物が研究されてきた。これに加え、近年、ビスマスを発光元素として含有するガラス組成物が提案されている。

[0003] 特開 2002—252397号公報には、ビスマスを発光元素とする Bi O—Al O—SiO

2 3 2 3 2 ガラスからなる光ファイバが開示されている。この光ファイバを用いると、エルビウムをドープした従来の光ファイバよりも広い波長域で信号光を増幅できる。

[0004] 特開 2003-283028号公報には、上記成分に加え、 2価金属酸化物を含むガラス組成物が開示されている。このガラス組成物は、 2価金属酸化物の添カ卩により、特開 2002—252397号公報が開示するガラスと比較して熔融性に優れたものとなる。このガラス組成物を用いた光増幅器も、ビスマスを発光元素としているため、広い波長域で動作する。

発明の開示

[0005] これまで、ビスマスを発光元素とするガラス組成物は、増幅波長域の広さに着目されて開発されてきた。しかし、上記従来のビスマスを発光元素とするガラス組成物は、一般に使用されている励起波長である 0. 8 111帯ぉょび0. 98 z m帯、特に 0. 98 z m帯による励起では、 1. 3 z m帯での発光強度が十分に大きくならない。

[0006] そこで、本発明は、ビスマスと、ガラス網目形成体と、ジスプロシウム，エルビウム，ィッテルビウム，ネオジム，ツリウム，ホノレミゥム，チタン，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケル，銅およびモリブデンから選ばれる少なくとも 1種の元素（ただし、 4価のチタンおよび 3価の鉄を除く）とを含み、励起光の照射により上記ビスマスが発光種として機能して赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物を提供する。

[0007] 上記のとおり、 4価のチタンおよび 3価の鉄は上記少なくとも 1種の元素からは除外される力ガラス組成物への添加を除外する趣旨ではなレ、。 4価のチタンおよび 3価の鉄は、他の元素と同様、その含有は任意である。

[0008] 発光元素としてビスマスを用いた従来のガラス組成物は、赤外波長域 (赤外域）の広い波長範囲で蛍光を発しうるが、 0. 帯および 0. 98 z m帯での吸収が十分に大きくない。本発明のガラス組成物では、上記少なくとも 1種の元素が励起光を吸収してそのエネルギーをビスマスに伝達するため、上記帯域で励起したときの 1. 3 μ m帯における発光強度が増加する。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、光ファイバの光増幅特性評価用光学系の構成例を示す図であり、本発明の光増幅装置の構成例を示す図でもある。

[図 2]図 2は、本発明のガラス組成物による蛍光スペクトルの一例を示す図である。

[図 3]図 3は、本発明のガラス組成物を用いた光信号の増幅の一例を示す図である。

[図 4]図 4は、イッテルビウムの含有率と発光強度との関係を示す図である。

[図 5]図 5は、ビスマスの含有率と発光強度との関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、成分の含有率を示す％表示はすべてモル％である。

[0011] Biは、本発明のガラス組成物が発光機能または光増幅機能を奏するために必須の元素である。 Biは、発光機能を担いうる限り、その価数等に制限はなぐ例えば三酸化ビスマス（Bi O )、五酸化ビスマス（Bi O )として含まれていればよい。 Biの含有

2 3 2 5

率が低すぎると赤外域における発光強度が弱くなりすぎてしまう。一方、 Biの含有率が高すぎると、ビスマスイオン間の非輻射遷移速度の増大により、発光強度が低下する。 Biの含有率は、 Bi〇に換算して、 0. 01— 15%、さらには 0. 01— 10%、特に 0

2 3

. 01— 5%、が好ましレ、。最も好ましい Biの含有率は、 Bi Oに換算して、 0. 01 -2.

2 3

0%である。

[0012] Biによる発光の強度を低下させる主な要因としては、 Biの濃度が高くなるにつれて大きくなるいわゆる濃度消光と、 Biの還元に伴うガラスの着色とが挙げられる。濃度消光を抑制するためには、 Biの含有率を上記例示の程度に制限するとよい。 Biの還元を抑制するためには、 Bi以外の成分の調整が有効である。特に、 Bi含有率が比較的高い場合には、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物に代表される Biの還元を促進する成分の含有率を制限するとよい。具体的には、 Biの含有率を、 Bi Oに換算して

2 3

、 1. 5%以上とする場合には、 Li O + Na O + K〇 + Mg〇 + Ca〇 + Sr〇 + Ba〇 +

2 2 2

Zn〇で示される含有率の合計を 20%以下、好ましくは 15%以下、とすることが好ましレ、。 Bi含有率が高い場合には、 Fe〇のような Biの還元を抑制する成分をガラスに

2 3

添加してもよい。

[0013] 上記に列挙した少なくとも 1種の元素は、増感作用を担う必須の元素であり、 Dy³⁺ , Er , Yb , Nd , Tm , Ηο , Τι , V , V , V , Cr , Cr ， Μη ， Μη³⁺ , Fe²⁺， Co²⁺, Ni²⁺ , Cu+ , Cu²⁺, Mo³⁺および Mo⁴⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオンであることが好ましい。この元素の含有率が低すぎると十分な増感作用が得られず、含有率が高すぎると濃度消光現象がおこり、ビスマスによる発光が低下する場合がある。これを考慮すると、陽イオンの含有率は、酸化物に換算して、 0. 01 - 12%,特に 0. 01— 8⁰/₀、力 S好ましレ、₀

[0014] 陽イオンは、励起光の波長に応じて適宜選択するとよい。 0. 98 μ ΐη帯（900— 11 OOnmの波長帯）の励起光を用いる場合には、 Dy³⁺, Er³⁺, Yb³⁺， Ho³⁺, Ti³⁺， V³

+ + ₇5+ ^ 3 + ^ 6 + _{Λ /Γ} 2+ _{Λ /Γ} 3+ „ 2+ „ 2+ , _τ.2+ „ + „ 2+ , _Λ 3 +

, V , V , Cr , Cr , Μη , Μη , Fe , Co , Νι , Cu , Cu , Μο および Μο⁴⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオン、特に Dy³⁺ , Er³⁺ , Yb³⁺および Cu²⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオンが適している。 0. 8 /i m帯（700— 900η mの波長帯）の励起光を用いる場合には、 Dy³⁺， Er³⁺， Nd³⁺， Tm³⁺， Ho³⁺， Ti³⁺

^ _T3+ ^ _T + ^ _T5+ „ 3+ „ 6 + _{Λ /Γ} 2+ _{Λ /Γ} 3 + „ 2+ „ 2+ · 2+ ^ + ^ 2+ _Λ ,

, V , V , V ，し r , Cr , Μη , Μη ， Fe , Co ， Νι ， Cu ， Cu ， Μ

。³⁺および Μο⁴⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオン、特に Dy³⁺ , Er³⁺ , Nd³⁺ , T m³⁺および Cu²⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオンが適している。

[0015] 期待される増感作用を顕著にするためには、対象とする波長帯における吸収係数が大きい陽イオン、例えば 0. 05cm— ¹以上の吸収係数を有する陽イオン、を選択することが好ましい。上記に列挙した陽イオンは、対象とする波長帯の吸収係数を考慮して選択した。 [0016] 以下、上記陽イオンの吸収係数をカツコ内に例示する（単位： cm—¹)：波長 0· 98 μΐη 帯において、 Er³⁺(0. 19), Yb³⁺(3.70) , V³⁺, V⁴⁺および V⁵⁺ (19· 00) , Fe²⁺ (2 2.86), Co²⁺(0.72), Ni²⁺(10.4), Cu+および Cu²⁺ (7· 46), Mo³⁺および Mo⁴ + (0.45)；波長 0.8 μ m帯において、 Dy³⁺ (0.20) , Er³⁺ (0. 10)， Nd³⁺ (1.20) , Tm³⁺(0.50), Ti³⁺(2.00)， V³⁺, V⁴⁺および V⁵⁺(9.00), Cr³⁺および Cr⁶⁺ (0 .14), Mn²⁺および Mn³⁺(1.50), Fe²⁺(13.33), Co²⁺(0.45), Ni²⁺(9.77), Cu+および Cu²⁺(13.05), Mo³⁺および Mo⁴⁺(0.47)。なお、上記に列記した他の陽イオンも、 700 llOOnmの少なくとも一部において 0.05cm— ¹以上の吸収係数を有する。

[0017] これに対し、 Fe³⁺, Pr³⁺, Ti⁴⁺は、波長 0.98 μ m帯および 0.8 μ m帯における吸収係数が 0であるため、増感作用を期待して添加する陽イオンとしては不適である。ただし、本発明のガラス組成物は、他の目的で、あるいは不可避的な不純物として、これらの成分を含んでレ、てもよレ、。

[0018] 陽イオンの増感作用には、吸収係数以外にも陽イオンの含有率等が関与している。陽イオンの選択において吸収係数は主要な指標となるが、これのみにより増感作用の大きさが定まるわけではなレ、。

[0019] 本発明のガラス組成物におけるガラス網目形成体は、例えば酸素である陰イオンとともにガラス骨格を形成しうるものであれば特に制限はないが、ケィ素，リン，ホウ素およびゲルマニウムから選ばれる少なくとも 1種が好ましぐケィ素を主成分とすることが好ましい。本明細書において、主成分とは、含有率が最も高い成分をいう。ガラス網目形成体の含有率は、酸化物に換算して、 30— 80%が好ましい。

[0020] ガラス網目形成体がケィ素（Si⁴⁺)を主成分とする場合の好ましいガラス組成を以下に例示する。カツコ内はより好ましい範囲である。

[0021] SiO :30— 80(40— 75)%、 Li 0:0 40(0 35)%、 Na〇：0— 30(0— 20)%

2 2 2

、 K〇：0— 20(0— 15)%、 Mg〇：0— 40(0— 30)%、 CaO： 0 40 (0— 30) %、 Sr

2

0:0 30(0 20)%、 BaO:0— 20(0— 15)%、 Al O ： 0— 40 (0— 30) %、 ZnO:

2 3

0—40(0—35)%. TiO :0—30(0—20)%, ZrO ： 0 30 (0 20) %、 Y〇 :0

2 2 2 3 一 30(0 20)%、 La〇： 0 30 (0 20) %、 B〇： 0 40 (0 30) %で示される成分を含み、 Li O + Na O+K O + CaO + SrO + BaO + ZnO + B Οが 0· 1— 60

2 2 2 2 3

(10— 55)%の範囲にあり、かつ、 Bi O に換算して 0· 01— 15(0.01— 10)%のビ

2 3

スマスと、 Yb〇に換算して 0· 01— 12(0.01— 8)%の Yb³⁺とをさらに含む組成。

2 3

[0022] 特に好ましい組成は以下のとおりである。

[0023] SiO :50— 70%、 Li〇：0— 30%、 Na O:0 10%、 K O:0— 10%、 MgO:0

2 2 2 2

20%、 CaO:0 20%、 SrO:0 10%、 BaO:0 10%、 Al O :0 20%、 ZnO:

2 3

0— 30%、Ti〇：0 10%、 Zr〇：0—10%、Y〇：0—10%、La〇：0 10%、 B

2 2 2 3 2 3

O :0— 20%で示される成分を含み、 Li O + Na O + K 0 + CaO + SrO + BaO +

2 3 2 2 2

ZnO + B O力 S15— 50%の範囲にあり、かつ、 Bi Oに換算して 0.01-5%,より好

2 3 2 3

ましくは 0.01— 2.0%、のビスマスと、 Yb Oに換算して 0.01— 5%,より好ましく

2 3

は 0.01-2.0%、の Yb³⁺とをさらに含む組成。

[0024] 以下、本発明のガラス組成物の任意成分について説明する。

[0025] 上記に例示した 1価または 2価の金属の酸化物はガラス化を容易にする。赤外域で発光するガラス組成物には、 2価の金属の酸化物としては MgO力 S、 1価の金属の酸化物としては Li Oが、それぞれ好適である。特に、 Li〇は、熔解性を高めるとともに

2 2

ガラスの屈折率を高める。また、 Li Oの適量の添加は、光吸収強度を高め、赤外発

2

光強度の増加に寄与する。本発明のガラス糸且成物は、 MgOおよび Li〇から選ばれ

2

る少なくとも一方を例えば 0. 1%以上含有することが好ましい。

[0026] 上記に例示したように、ガラス網目形成体の主成分としてケィ素を含むガラスでは、ガラス融液の粘性を下げ、ガラスを均質化するために、 B Oを例えば 0· 1%以上さ

2 3

らに添加してもよい。このように、本発明のガラス組成物は、複数種のガラス網目形成体を含んでいてよい。

[0027] Al Oは発光強度を増加させる好ましい成分である。必要に応じ、 0. 1%以上の A1

2 3

Oを添加してもよレ、。しかし、 Al Oの含有率が高すぎるとガラス原材料の熔解性が

2 3 2 3

悪化し、ガラスが失透しやすくなるため、上記の範囲にとどめておくとよい。

[0028] 2価金属酸化物 MO (MO = MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)および 1価金属酸化物 R 0(R 0 = Li O + Na O+K〇）は、ガラス化の容易のためには少なくとも

2 2 2 2 2

3%を添カ卩することが好ましい。 MO + R〇の含有率の増加に従ってガラスの均質化は容易になる、一方、 MO + R Oの含有率が 40%を超えると失透が生じやすくなる。

2

したがって、 MO +R〇の含有率は 3— 40%、特に 5— 35%が好ましい。

2

[0029] Ca〇は、 MgOと同様に原材料バッチの熔解性を高め、少量 (例えば 0. 1 %以上）であってもガラスの耐失透性を高める。し力し、 MgOも同様である力 Ca〇は、その含有率が高すぎると、ガラスが濃褐色を示し、発光強度を低下させる。 SrOも、 MgO 、 Ca〇と同様、原材料バッチの熔解性を高め、少量 (例えば 0. 1 %以上）であってもガラスの耐失透性を大幅に改善する。しかし、 SrOは、ビスマスによる発光の強度を急激に低下させる作用が強い。 BaOも、 Mg〇、 CaOと同様、原材料バッチの熔解性を高める。 Ba〇は、他の 2価金属の酸化物よりも屈折率を高める効果が高レ、。屈折率が高くなるとガラス表面の光沢も強くなるため、ガラスの発色も強まる。このため、 Ba〇は例えば 0. 1 %以上の範囲で添加するとよい。しかし、 BaOは、発光強度を急激に低下させる作用が強レ、。 ZnOもまた原材料バッチの熔解性を高める。 Zn〇は CaO、 SrO、 BaOと比較して、ガラスを発色させる効果に優れている。 ZnOは、 MgOと比較して、ガラスの屈折率を高める作用にも優れている。これを考慮して少量 (例えば 0. 1 %以上）の ZnOを添加してもよレ、。し力し、 MgOと同様、 Zn〇の含有率が高すぎると、ガラスは濃褐色を示し、発光強度が低下する。 ZnOの含有率が高すぎると、ガラスが分相して乳濁し、透明なガラスが得られなくもなる。以上を考慮して、上記 2価の酸化物（MO)を添加する場合は、それぞれ上記に例示した範囲とするとよレ、。

[0030] Na〇は、熔融温度とともに液相温度を低下させ、ガラスの失透を抑制する。しかし

2

、 Na〇は、ガラスを濃褐色として発光を弱める作用が強い。 K〇は、液相温度を低

2 2

下させ、ガラスの失透を抑制する。しかし、 K〇は、少量でもガラスの赤外域での発

2

光を弱める。以上を考慮して、上記 1価の酸化物 (R O)を添加する場合は、それぞ

2

れ上記に例示した範囲とするとよい。

[0031] TiOは、ガラスの屈折率を高め、発光を助ける。 BaOは発光強度を低下させる作

2

用が強いが、 TiOは逆に発光強度を高める効果を有する。しかし、 TiOにはガラス

2 2 を乳濁させる作用がある。 ZrOは、 TiOと同様、ガラスの屈折率を高め、赤外発光を

2 2

助ける。しかし、 ZrOは、ガラスの結晶化を促し、ガラスの密度を高める作用を有する

2

。 Y Oは、ガラスの粘性を下げる効果を有するが、ガラスを失透させる作用も有する。 La Oは、濃度消光を抑制する効果を有するが、屈折率を高くして結合損失を増

2 3

大させる作用も有する。従って、これらの成分の添加量も、上記に例示した範囲とするとよレ、。

[0032] 上記に例示したガラス組成物は、その他成分を含んでいてもよレ、。例えば、屈折率の制御、温度粘性特性の制御、失透の抑制等を目的として、 Ta O よび I

2 5、 Nb〇お

2 5 n〇を、好ましくは合計で 5%以下となるように、含んでいてもよい。また例えば、熔

2 3

解時の清澄、ビスマスの還元防止等を目的として、 As〇、 Sb〇、 SO、 Sn〇、 Fe

2 3 2 3 3 2

O

2 3、 CIおよび Fを、好ましくは合計で 1 %以下となるように、含んでいてもよい。

[0033] なお、ガラスの原材料には、微量の不純物として上記以外の成分が混入することもある。しかし、これら不純物の合計の含有率が 1 %未満であれば、ガラス組成物の物性に及ぶ影響は小さぐ実質上問題とならない。

[0034] 上記程度にその他の成分を許容することを前提として、本発明のガラス組成物は、好ましい範囲を上記に例示した各成分から実質的に構成されていてもよい。

[0035] 本発明は、別の側面から、本発明のガラス組成物を含む光ファイバ、および本発明のガラス組成物を含む光増幅装置を提供する。本発明は、さらに別の側面から、本発明のガラス組成物に励起光と信号光とを入射させ、この信号光を増幅する信号光の増幅方法を提供する。本発明のガラス組成物の特徴を活かすには、励起光の波長を 700應一 1100應（700— 900應または 900— HOOnm)、さらには 730應一 880應または 930應一 1070應、特に 750應一 850應または 950應一 105 Onmとするとよい。信号光の波長は l lOOnm— 1650nm、さらには 1150nm— 157 Onm、特に 1200nm— 1470nm力 S好ましい。本発明のガラス組成物は、光増幅装置に限らず、近赤外域広帯域光源等としても有用である。

[0036] 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。まず、ガラス組成物の特性の評価方法を説明する。

[0037] (蛍光スペクトル）

試料ガラスを切断し、 20mm X 30mm X厚さ 3mmの平行平板になるように表面を鏡面研磨し、板状試料を作製した。この板状試料の蛍光スペクトルを、市販の分光蛍光光度計を用いて測定した。波長 980nmの励起光について、蛍光の発光の波長は lOOOnm— 1600nmの範囲について測定した。なお、測定時の試料温度は室温とした。

[0038] (光ファイバ増幅実験）

図 1に示した測定装置を用レ、て試料とする光ファイバの光増幅特性を測定した。

[0039] 光増幅のエネルギー源となる励起光 11の波長は 980nm、増幅すべき信号光 12の波長は 1314nmとした。この装置では、励起光 11および信号光 12が、レンズ 3により光ファイバ 1のコアへの入射部分となる光ファイバ端 2に導かれ、この付近で空間的に重なりながら光ファイバ 1に入射する。光ファイバ 1を透過してきた信号光 13は励起光 11により増幅されてレ、る。光ファイバ 1の断面は鏡面になるように切断した。

[0040] 励起光 11および信号光 12の光源 21 , 22にはいずれも半導体レーザを用いた。励起光 11と信号光 12との合波は、波長選択反射鏡 5を用いて行った。この反射鏡 5は、信号光 12は通過するが励起光 11は反射するように構成した。

[0041] 光ファイバ 1から出射した信号光 13はレンズ 4を用いて光検出器 23に導いた。光路の途中に、増幅された信号光 13は透過するが励起光 11を遮断するフィルタ 6を挿入し、光検出器 23では信号光 13のみが検出されるようにした。検出された信号光 13の強度はオシロスコープ 24で測定した。信号光 12のみを光ファイバ 1に入射させたときの信号光 13の強度と、励起光 11とともに信号光 12を光ファイバ 1に入射させたときの信号光 13の強度とを比較することにより、光増幅現象を確認できる。

[0042] 図 1に示した光学系では、励起光 11の進行方向と信号光 12の進行方向とを一致させたが、これに限らず、例えば両方の光の進行方向を逆方向としてもよい。励起光 1 1と信号光 12の合波は、信号光 12を反射させ、励起光 11を透過させる反射鏡を用レ、てもよく、反射鏡以外の手段を用いて行ってもよい。

[0043] 図 1に示した装置は、評価装置の例示であるとともに、本発明の光増幅装置の構成例でもある。上記に例示したように、光増幅装置には、本発明のガラス組成物とともに、励起光の光源および信号光の光源を設置するとよい。光増幅装置は、図示した構成に限らず、例えば信号光の光源に代えて信号入力用光ファイバを、光検出器に代えて信号出力用光ファイバを、それぞれ配置してもよい。また、励起光と信号光との合波 ·分波を、ファイバ力ブラ等を用いて行ってもょレ、。 [0044] (実施例 1)

表 1に示した各組成となるように、通常用いられる原料である酸化ケィ素、炭酸リチゥム、三酸化ビスマス、酸化イッテルビウムを秤量して原材料バッチを調合した。

[0045] 調合したバッチをアルミナルツボに投入して 1500°Cの電気炉中で 4時間保持し、その後、鉄板上に流し出して冷却した。このガラスを 500°Cの電気炉中で 30分保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷して試料ガラス（サンプル 1一 3)とした。

[0046] 波長 980nmの励起光を用レ、、これらの試料ガラスについて蛍光スペクトルを測定した。図 2に結果を示す。サンプル 1、 2からは広い波長域で強い発光が得られた。サンプル 3からも発光は確認できた力その発光強度はサンプル 1， 2よりも遙かに低い

[0047] [表 1]

(モル％)

[0048] (実施例 2)

バッチの調合を変更した以外は実施例 1と同様にして試料ガラスを作製し、実施例 1と同様にして蛍光を測定し、波長 1310nmにおける発光強度を得た。サンプル 11 一 17の組成では Yb Oの含有率を変化させ（表 2)、サンプル 21— 27の組成では Bi

2 3

Oの含有率を変化させた (表 3)。 Yb〇の含有率と発光強度との関係を図 4に、 Bi

2 3 2 3

Oの含有率と発光強度との関係を図 5に、それぞれ示す。

2 3

[0049] [表 2] (モル

[0050] [表 3]

(モル％)

[0051] 図 4によると、 Yb Oの含有率が 0.01-2.0%の範囲で発光強度が増加した。ま

2 3

た、図 5によると、 Bi Oの含有率が 0.01-2.0%の範囲で発光強度が増加した。

2 3

[0052] (実施例 3)

光ファイバを作製して光増幅特性を測定した。光ファイバのコアガラスの組成は、 Si 0 :58.8%、 Li 0:7.8%、 MgO:15.7%、 CaO:7.8%、 Al O :7.8%、 Bi〇

2 2 2 3 2 3

:1.0%、 Yb O :1.0%とした。クラッドガラスは、コアガラスの組成力、ら Bi Oおよび

2 3 2 3

Yb〇を除いた組成とした。コア径は 80 zmとし、光ファイバの断面が鏡面になるよう

2 3

に長さ 95cmに切断して用いた。

[0053] 図 1に用いた装置を用レ、、波長 1314nmの信号光を入射させながら、波長 980nm の励起光を一定強度、一定周期でチヨツバ（図 1では図示省略）により断続照射すると、励起光が照射されている間、信号光の強度が増加した（図 3参照）。励起光の照射により、信号光の強度は約 65倍となった。産業上の利用可能性

本発明によれば、広い波長域で発光するビスマスを発光元素とするガラス組成物を用い、利用価値が高い励起波長である 0. 帯および 0.98 zm帯、特に 0.98 zm帯による励起により、 1.3 zm帯で高い発光強度を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] ビスマスと、ガラス網目形成体と、ジスプロシウム，エルビウム，イッテルビウム，ネオジム，ツリウム，ホノレミゥム，チタン，バナジウム，クロム，マンガン，鉄，コバルト，ニッケノレ，銅およびモリブデンから選ばれる少なくとも 1種の元素（ただし、 4価のチタンおよび 3価の鉄を除く）とを含み、

励起光の照射により前記ビスマスが発光種として機能して赤外波長域で蛍光を発するガラス組成物。

[2] 前記少なくとも 1種の元素力 Dy³⁺, Er³⁺, Yb³⁺, Nd³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺, Ti³⁺, V³

, V , V , Cr , Cr , Μη , Μη , Fe , Co , Νι , Cu , Cu , Μο および Μο⁴⁺から選ばれる少なくとも 1種の陽イオンとして含まれる請求項 1に記載のガラス組成物。

[3] 前記陽イオンが Yb³⁺である請求項 2に記載のガラス組成物。

[4] Bi Oに換算して、前記ビスマスを 0. 01— 15モル％の範囲で含む請求項 1に記載

2 3

のガラス組成物。

[5] Bi Oに換算して、前記ビスマスを 0. 01 -2. 0モル％の範囲で含む請求項 4に記

2 3

載のガラス組成物。

[6] 酸化物に換算して、前記少なくとも 1種の元素を 0. 01 12モル％の範囲で含む請求項 1に記載のガラス組成物。

[7] Yb Oに換算して、前記イッテルビウムを 0. 01 -2. 0モル⁰ /₀の範囲で含む請求項

2 3

1に記載のガラス組成物。

[8] 前記ガラス網目形成体が、ケィ素，リン，ホウ素およびゲルマニウムから選ばれる少なくとも 1種の元素である請求項 1に記載のガラス組成物。

[9] 酸化物に換算して、前記ガラス網目形成体を 30— 80モル％の範囲で含む請求項

1に記載のガラス組成物。

[10] モル％により表示して、

SiO 30— 80

2

Li O 0— 40

2

Na O 0一 30 K 20

2 o 0一

Mg〇 0、一 40

CaO o- -40

SrO 0— 、30

Ba〇 o- -20

Al〇 0 - 、40

2 3

ZnO 0 -40

TiO 0— 、30

2

ZrO 0— 、30

2

Y〇 0、一 30

2 3

La O 0 ~30

2 3

B〇 o一 40

で示される成分を含み、

Li O + Na O +K O + CaO + SrO + BaO + ZnO + B〇が 0. 1— 60モノレ⁰ /₀の範

2 2 2 2 3

囲にあり、かつ、

Bi Oに換算して 0. 01— 15モノレ⁰ /₀のビスマスと、 Yb Oに換算して 0. 01— 12モ

2 3 2 3

ル％の Yb³⁺とをさらに含む請求項 1に記載のガラス組成物。

Bi Oに換算して 0. 01— 2. 0モノレ⁰ /₀のビスマスと、 Yb Oに換算して 0. 01— 2. 0

2 3 2 3

モル％の Yb³⁺とを含む請求項 10に記載のガラス組成物。

請求項 1に記載のガラス組成物を含む光ファイバ。

請求項 1に記載のガラス組成物を含む光増幅装置。

請求項 1に記載のガラス組成物に励起光と信号光とを入射させ、前記信号光を増幅する信号光の増幅方法。