JPH03149505A - 単結晶光ファイバ - Google Patents
単結晶光ファイバInfo
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- JPH03149505A JPH03149505A JP1289355A JP28935589A JPH03149505A JP H03149505 A JPH03149505 A JP H03149505A JP 1289355 A JP1289355 A JP 1289355A JP 28935589 A JP28935589 A JP 28935589A JP H03149505 A JPH03149505 A JP H03149505A
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- boron
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- optical fiber
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野》
本発明は単結晶光ファイバ、さらに詳細にはレーザ発振
および各種非線形光学効果の応用可能な単結晶光ファイ
バに関するものである。
および各種非線形光学効果の応用可能な単結晶光ファイ
バに関するものである。
（従来の技術）
従来、単結晶光ファイバは、文献（Ｍ、ＭＬ Ｆｅｊｅ
ｒ他： Ｒｅｖ−ＳｃＬ Ｉｎｓｔｒｕｍ−５５（１１
）、１９８４．ｐｐ−１７９１−１７９６）および文献
（Ｙ、Ｓ。 Ｌｕｈ他： Ｊ、 Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ ７ｇ、１９８４、 ｐｐ−１３５−１４３）
に示されているように、屈折率差を利用したコア・クラ
ッド構造を有さす、したがって光を効率良くファイバ内
に閉じ込めることができず、光損失が大きいという問題
点があった。
ｒ他： Ｒｅｖ−ＳｃＬ Ｉｎｓｔｒｕｍ−５５（１１
）、１９８４．ｐｐ−１７９１−１７９６）および文献
（Ｙ、Ｓ。 Ｌｕｈ他： Ｊ、 Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒ
ｏｗｔｈ ７ｇ、１９８４、 ｐｐ−１３５−１４３）
に示されているように、屈折率差を利用したコア・クラ
ッド構造を有さす、したがって光を効率良くファイバ内
に閉じ込めることができず、光損失が大きいという問題
点があった。
さらに、小面積中に光を閉じ込めることができないため
、単位光面積当たりの光強度を高めることができず、非
線形光学効果を応用した素子を作製した場合、非線形光
学効果を起こさせるに必要な光強度を得ることが難しい
という問題点があった。
、単位光面積当たりの光強度を高めることができず、非
線形光学効果を応用した素子を作製した場合、非線形光
学効果を起こさせるに必要な光強度を得ることが難しい
という問題点があった。
この問題を解決するために、特願昭６３−０８５１５２
号において開示されているような発色性元素を添加した
結晶素材をコア部とし、無添加の素材をクラッド部とし
た導波構造を有する単結晶ファイバが検討されている。
号において開示されているような発色性元素を添加した
結晶素材をコア部とし、無添加の素材をクラッド部とし
た導波構造を有する単結晶ファイバが検討されている。
しかしながら、この方法においては、コア部とクラッド
部の屈折率差が、発色性元素の添加量によってのみ与え
られるため、光を効率良く閉じ込めるためには、相当量
の添加が必要になる。
部の屈折率差が、発色性元素の添加量によってのみ与え
られるため、光を効率良く閉じ込めるためには、相当量
の添加が必要になる。
（発明が解決しようとする課題）
この単結晶ファイバは発色性元素の特性を用いて、光増
幅、レーザ発振を行なうことを目的としており、そのた
めに最適の添加量は決まっており、これは必ずしもコア
ークラッドの屈折率差を充分に与えるものではない、し
たがって、光増幅、レーザ発振等の特性と、コアークラ
ッドの導波路特性とが両立が難しいという問題点があっ
た。
幅、レーザ発振を行なうことを目的としており、そのた
めに最適の添加量は決まっており、これは必ずしもコア
ークラッドの屈折率差を充分に与えるものではない、し
たがって、光増幅、レーザ発振等の特性と、コアークラ
ッドの導波路特性とが両立が難しいという問題点があっ
た。
本発明は、このような従来の問題点を解決し、光損失が
小さく、かつ光を効率良く閉し込めることができ、この
結果小さな光のパワーで非線形光学効果を起こすことが
できる単結晶光ファイバを提供することを目的とする。
小さく、かつ光を効率良く閉し込めることができ、この
結果小さな光のパワーで非線形光学効果を起こすことが
できる単結晶光ファイバを提供することを目的とする。
（問題を解決するための手段）
かかる目的を達成するために、本発明の単結晶光ファイ
バは、結晶素材のコア部と該コア部を囲む結晶素材のク
ラッド部を有し、該クラッド部にホウ素（Ｂ）を含むこ
とを特徴とするものである。
バは、結晶素材のコア部と該コア部を囲む結晶素材のク
ラッド部を有し、該クラッド部にホウ素（Ｂ）を含むこ
とを特徴とするものである。
（発明の具体的構成例）
以下に図面を参照にして本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明の基本構成を示す図であり、第１図（
Ａ）は単結晶光ファイバ断面を、第１図（Ｂ）は各部の
屈折率の分布を示している。図中の１はコア部、２はホ
ウ素の添加量がコア部ｌより多いクラッド部であり、全
体が単結晶である。また記号ｎ１はコア部の屈折率、ｎ
２はクラッド部の屈折率、ａはコア部の直径、ｂはクラ
ッド部の直径である。第１図においてコア・クラッド形
成の基本となる比屈折率差Δ１１＝（＝ｎｌ”ｎ２す／
２ ｎ １）は、ホウ素の添加量差によって星じるも
のである。
Ａ）は単結晶光ファイバ断面を、第１図（Ｂ）は各部の
屈折率の分布を示している。図中の１はコア部、２はホ
ウ素の添加量がコア部ｌより多いクラッド部であり、全
体が単結晶である。また記号ｎ１はコア部の屈折率、ｎ
２はクラッド部の屈折率、ａはコア部の直径、ｂはクラ
ッド部の直径である。第１図においてコア・クラッド形
成の基本となる比屈折率差Δ１１＝（＝ｎｌ”ｎ２す／
２ ｎ １）は、ホウ素の添加量差によって星じるも
のである。
（構成および作用の説明）
本発明の単結晶光ファイバは、結晶素材にＩＩＩ族の元
素であるホウ素（Ｂ）を添加したことによって生じる屈
折率低下を利用し、ホウ素−加結晶をクラッド材、ホウ
素無添加結晶素材あるいはホウ素の添加量がクラッド材
より少ない、好ましくは同種の結晶素材をコア材として
、コアークラッド構造を有する単結晶光ファイバを構成
したものである。
素であるホウ素（Ｂ）を添加したことによって生じる屈
折率低下を利用し、ホウ素−加結晶をクラッド材、ホウ
素無添加結晶素材あるいはホウ素の添加量がクラッド材
より少ない、好ましくは同種の結晶素材をコア材として
、コアークラッド構造を有する単結晶光ファイバを構成
したものである。
上述のようなコア、クラッドを構成する結晶材料は本発
明において基本的に限定されるものではない、ホウ素を
添加することによって、屈折率が低下するものであれば
いかなるものでもよい、たとえば、Ｃｒ、ＴｉおよびＩ
ＩＩ族の元素であるＡＩ、Ｇａ、Ｉｎｋ Ｔｌ、Ｓｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ
、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕよりなる
群より選択された少なくとも１つを含む結晶材料を使用
することができる。
明において基本的に限定されるものではない、ホウ素を
添加することによって、屈折率が低下するものであれば
いかなるものでもよい、たとえば、Ｃｒ、ＴｉおよびＩ
ＩＩ族の元素であるＡＩ、Ｇａ、Ｉｎｋ Ｔｌ、Ｓｃ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ
、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕよりなる
群より選択された少なくとも１つを含む結晶材料を使用
することができる。
これは、ホウ素と同じＩＩＩ族の元素であるＡＩ、Ｇａ
％Ｉｎ、ＴＩ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを含む結晶素材において
、これらの元素をホウ素が置換し、その結果屈折率が低
下するものである。
％Ｉｎ、ＴＩ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ
、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを含む結晶素材において
、これらの元素をホウ素が置換し、その結果屈折率が低
下するものである。
また、本発明による結晶材料は発光性を発揮させるため
、ＩＩＩ族元素の１種以上を含む又は含まない結晶材料
に、たとえばＮｄ、Ｃｒ、Ｈｏ、Ｔｉ、Ｅｕ、Ｅｒおよ
びＣｅのうち少なくとも一種の発光性元素を添加するこ
とができる。
、ＩＩＩ族元素の１種以上を含む又は含まない結晶材料
に、たとえばＮｄ、Ｃｒ、Ｈｏ、Ｔｉ、Ｅｕ、Ｅｒおよ
びＣｅのうち少なくとも一種の発光性元素を添加するこ
とができる。
このような結晶材料の具体例として、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２） 、ＧＧＧ（Ｇｄ３Ｇａ５０ｔ２）、および
Ａｌ２Ｏ３を挙げることができる。
５Ｏ１２） 、ＧＧＧ（Ｇｄ３Ｇａ５０ｔ２）、および
Ａｌ２Ｏ３を挙げることができる。
上述のような結晶材料に添加するホウ素の含有量の差、
すなわち【クラッド部のホウ素含有量ｌ−【コア部のホ
ウ素含有量（ホウ素含有量が０もある）１は、好ましく
は、０．０１モル％以上、最も好ましくは０．２モル％
以上であるのがよい。
すなわち【クラッド部のホウ素含有量ｌ−【コア部のホ
ウ素含有量（ホウ素含有量が０もある）１は、好ましく
は、０．０１モル％以上、最も好ましくは０．２モル％
以上であるのがよい。
ホウ素含有量の差が０．０１モル％未満であると、充分
な比屈折率差Δｎ（（Ｃｌ％以上）が得られない恐れが
あるからである。
な比屈折率差Δｎ（（Ｃｌ％以上）が得られない恐れが
あるからである。
ホウ素の添加方法は、本発明において限定されるもので
はない、ホウ素の添加方法は種々の方法を探ることがで
きる。例えば、単結晶光ファイバ作製後、酸化ホウ素（
Ｂ２０３）等ホウ素を含む物質を単結晶光ファイバ表面
に蒸着または付着せしめ、熱拡散によりホウ素を単結晶
光ファイバ内に添加してもよい。
はない、ホウ素の添加方法は種々の方法を探ることがで
きる。例えば、単結晶光ファイバ作製後、酸化ホウ素（
Ｂ２０３）等ホウ素を含む物質を単結晶光ファイバ表面
に蒸着または付着せしめ、熱拡散によりホウ素を単結晶
光ファイバ内に添加してもよい。
（実施例１）
第１図に示した基本構成において結晶素材としてＹＡＧ
（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を、また発光性元素としてＮｄを
使用した。
（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を、また発光性元素としてＮｄを
使用した。
コア素材はＮｄ添加ＹＡＧであり、Ｎｄの添加量は２モ
ル％、ホウ素は添加していない、一方、クラッド素材は
ホウ素添加ＹＡＧであり、ホウ素め添加量は２モル％で
ある。
ル％、ホウ素は添加していない、一方、クラッド素材は
ホウ素添加ＹＡＧであり、ホウ素め添加量は２モル％で
ある。
この結果、コア素材とクラッド素材との比屈折率差Δｎ
（＝ （ｎｘ２−ｎ２２） ／２ｎｔ、ｎ１はコア部
の屈折率、ｎ２はクラッド部の屈折率）は約０．３％程
度であった。
（＝ （ｎｘ２−ｎ２２） ／２ｎｔ、ｎ１はコア部
の屈折率、ｎ２はクラッド部の屈折率）は約０．３％程
度であった。
これを作製するには、第２図（Ａ）に示すように、まず
、直径５ ｍｍ、長さ１５ｍｍのホウ素添加ＹＡＧロッ
ド２１を用意し、直径０．４ｍｍの穴あけ加工を超音波
加工器によって行なった。次に第２図（Ｂ）に示すよう
に直径０．４ｍｍ、長さ１５ｍｍのＮｂ添加ＹＡＧロッ
ド２２（コア用）を封入した後、２１００Ｃの温度に加
熱し、一体化した（第２図（Ｂ））、こうして作製した
ファイバ母材２Ｓに、第２図（Ｃ）に示すようにＣＯ２
レーザビームを照射して加熱、溶融し、ファイバ母材の
溶融部より、種結晶２３を利用して、単結晶光ファイバ
を２４を作製した。なお、この際得られる単結晶光ファ
イバの結晶方位、結晶形等は種結晶２３によって決まり
、ファイバ母材には依存しなかった。単結晶光ファイバ
作製では加熱時間が比較的短いため、発光性元素Ｎｄお
よびホウ素の拡散は実質上生じなかった。作製した単結
晶光ファイバの外径は１２５μｍ、コア外径は１０μｍ
、長さ１０ｃｍ、コアとクラッドとの比屈折率差Δｎは
０．３％であった。この結果、単結晶光ファイバに光を
入射した場合、光はコア中を伝搬し、コアとクラッドの
屈折率差による光の閉じ込め効果が発揮されており、単
結晶ファイバ中に導波路構造が形成された。
、直径５ ｍｍ、長さ１５ｍｍのホウ素添加ＹＡＧロッ
ド２１を用意し、直径０．４ｍｍの穴あけ加工を超音波
加工器によって行なった。次に第２図（Ｂ）に示すよう
に直径０．４ｍｍ、長さ１５ｍｍのＮｂ添加ＹＡＧロッ
ド２２（コア用）を封入した後、２１００Ｃの温度に加
熱し、一体化した（第２図（Ｂ））、こうして作製した
ファイバ母材２Ｓに、第２図（Ｃ）に示すようにＣＯ２
レーザビームを照射して加熱、溶融し、ファイバ母材の
溶融部より、種結晶２３を利用して、単結晶光ファイバ
を２４を作製した。なお、この際得られる単結晶光ファ
イバの結晶方位、結晶形等は種結晶２３によって決まり
、ファイバ母材には依存しなかった。単結晶光ファイバ
作製では加熱時間が比較的短いため、発光性元素Ｎｄお
よびホウ素の拡散は実質上生じなかった。作製した単結
晶光ファイバの外径は１２５μｍ、コア外径は１０μｍ
、長さ１０ｃｍ、コアとクラッドとの比屈折率差Δｎは
０．３％であった。この結果、単結晶光ファイバに光を
入射した場合、光はコア中を伝搬し、コアとクラッドの
屈折率差による光の閉じ込め効果が発揮されており、単
結晶ファイバ中に導波路構造が形成された。
さて、以上のように作製したＮｄ添加ＹＡＧコア、ホウ
素添加ＹＡＧクラ・イドの単結晶光ファイバ３１を第３
図に示すように２個の波長分離ファイバカップラ３２．
３３と接続し、光増幅実験を行なった。波長分離カップ
ラ３２．３３は、２つの入射側アームにそれぞれ波長０
．８０μｍ、１．３１μｍを入射した場合、１つの出射
側アームに０．８０μｍ、１．３１μｍの光を合波する
機能と、１つの入射側アームに波長０．８０μｍ、１．
３１μｍの光を入射した場合、２つの出射側アームに波
長０．８０μｍ、１．３１μｍの光を分離して出射する
機能を持つものである。したがって、第３図に示す構成
で、波長分離ファイバカップラ３２の２つの入射側アー
ムに波長０．８０μｍ、１．３１μｍの光を入射すると
、波長０．８０μｍ、１．３１μｍの両方の光がＮｄ添
加ＹＡＧコア、ホウ素添加ＹＡＧクラッドの単結晶光フ
ァイバ３１を透過し、波長分離ファイバカップラ３３に
より、波長０．８０μｍ、１．３１μｍの光に分離して
出射する。入射する波長１．３１μｍの光のパワーを０
．０１ｍＷ、波長０．８０μｍの光のパワーを６０ｍＷ
としたとき、波長分離ファイバカップラ３３から出射さ
れた波長１．３１μｍの光のパワーは２ｍＷが得られ、
２３ｄＢの増幅効果が得られた。この増幅効果自体は、
発光性元素Ｎｄの特性に起因するものであるが、増幅効
率は、光の単位面積当たりの強度、相互作用長、波長分
離ファイバカップラ３２．３３を構成する単一モードフ
ァイバとの接続損失等に依存する。本実施例の単結晶フ
ァイバは、コア・クラッド構造を有するため単位面積当
たりの光強度を大きくでき、ファイバ長も１０ｃｍと長
くでき、さらに、コア外径が１０μｍと単一モードファ
イバのコア外径（約９μｍ）とはぼ等しいため、単一モ
ード光ファイバとの接続損失も小さくすることができる
。このような特徴を有するため良好な増幅特性が得られ
夕ことに なるが、これも本発明の特徴であるクラッド
材にホウ素を添加したことにより良好なコア・クラッド
構造が得られたためである。
素添加ＹＡＧクラ・イドの単結晶光ファイバ３１を第３
図に示すように２個の波長分離ファイバカップラ３２．
３３と接続し、光増幅実験を行なった。波長分離カップ
ラ３２．３３は、２つの入射側アームにそれぞれ波長０
．８０μｍ、１．３１μｍを入射した場合、１つの出射
側アームに０．８０μｍ、１．３１μｍの光を合波する
機能と、１つの入射側アームに波長０．８０μｍ、１．
３１μｍの光を入射した場合、２つの出射側アームに波
長０．８０μｍ、１．３１μｍの光を分離して出射する
機能を持つものである。したがって、第３図に示す構成
で、波長分離ファイバカップラ３２の２つの入射側アー
ムに波長０．８０μｍ、１．３１μｍの光を入射すると
、波長０．８０μｍ、１．３１μｍの両方の光がＮｄ添
加ＹＡＧコア、ホウ素添加ＹＡＧクラッドの単結晶光フ
ァイバ３１を透過し、波長分離ファイバカップラ３３に
より、波長０．８０μｍ、１．３１μｍの光に分離して
出射する。入射する波長１．３１μｍの光のパワーを０
．０１ｍＷ、波長０．８０μｍの光のパワーを６０ｍＷ
としたとき、波長分離ファイバカップラ３３から出射さ
れた波長１．３１μｍの光のパワーは２ｍＷが得られ、
２３ｄＢの増幅効果が得られた。この増幅効果自体は、
発光性元素Ｎｄの特性に起因するものであるが、増幅効
率は、光の単位面積当たりの強度、相互作用長、波長分
離ファイバカップラ３２．３３を構成する単一モードフ
ァイバとの接続損失等に依存する。本実施例の単結晶フ
ァイバは、コア・クラッド構造を有するため単位面積当
たりの光強度を大きくでき、ファイバ長も１０ｃｍと長
くでき、さらに、コア外径が１０μｍと単一モードファ
イバのコア外径（約９μｍ）とはぼ等しいため、単一モ
ード光ファイバとの接続損失も小さくすることができる
。このような特徴を有するため良好な増幅特性が得られ
夕ことに なるが、これも本発明の特徴であるクラッド
材にホウ素を添加したことにより良好なコア・クラッド
構造が得られたためである。
（実施例２）
結晶素材として、ＧＧＧ （Ｇｄ：ｓＧａｓｏｕ２）、
Ａｌ２Ｏ３を使用した場合にも、ホウ素（Ｂ）を０．０
１−２モル％添加すると、無添加の素材もしくは発光性
元素Ｎｄ、Ｃｒ、Ｈｏ、Ｔｉ、Ｅｕ、ＥｒおよびＣｅの
少なくとも一種が添加されている素材に比べて、屈折率
が低下した。この結果、この屈折率変化により、上記実
施例１で示したのと同様にコア・クラッド構造を形成で
き、効率良く光をコア内に閉じ込めて伝搬させることが
でき、光伝搬素子、光増幅素子、レーザ発光素子などの
特性が向上した。例えば、Ｎｄ添加ＧＧＧ（Ｎｄ添加量
３モル％）をコア素材にし、ホウ素添加ＧＧＧ （ホウ
素添加量２モル％）をクラッド素材にした単結晶ファイ
バにおいても、上記実施例１と同様の構成で、２５ｄＢ
の光増幅に成功した。
Ａｌ２Ｏ３を使用した場合にも、ホウ素（Ｂ）を０．０
１−２モル％添加すると、無添加の素材もしくは発光性
元素Ｎｄ、Ｃｒ、Ｈｏ、Ｔｉ、Ｅｕ、ＥｒおよびＣｅの
少なくとも一種が添加されている素材に比べて、屈折率
が低下した。この結果、この屈折率変化により、上記実
施例１で示したのと同様にコア・クラッド構造を形成で
き、効率良く光をコア内に閉じ込めて伝搬させることが
でき、光伝搬素子、光増幅素子、レーザ発光素子などの
特性が向上した。例えば、Ｎｄ添加ＧＧＧ（Ｎｄ添加量
３モル％）をコア素材にし、ホウ素添加ＧＧＧ （ホウ
素添加量２モル％）をクラッド素材にした単結晶ファイ
バにおいても、上記実施例１と同様の構成で、２５ｄＢ
の光増幅に成功した。
本発明は、コア素材としてホウ素添加量が０のもののみ
ではない、コア素材にホウ素が添加されている場合、ク
ラッド素材はコア素材より多くのホウ素が添加されれば
、同様にコア・クラッド構造が形成できる。これは、ホ
ウ素添加による屈折率変化が、ホウ素添加量にほぼ比例
するためである。
ではない、コア素材にホウ素が添加されている場合、ク
ラッド素材はコア素材より多くのホウ素が添加されれば
、同様にコア・クラッド構造が形成できる。これは、ホ
ウ素添加による屈折率変化が、ホウ素添加量にほぼ比例
するためである。
また、実施例では単結晶光ファイバ作製の母材の段階で
ホウ素の添加された素材を使用したが、ホウ素が添加さ
れている量が屈折率変化を生むので、ホウ素の添加方法
は種々の方法を探ることができる。例えば、単結晶光フ
ァイバ作製後、酸化ホウ素（８２０３）等ホウ素を含む
物質を単結晶光ファイバ表面に蒸着または付着せしめ、
熱拡散によりホウ素を単結晶光ファイバ内に添加しても
、屈折率変化が生じ、コア・クラッドｌＩ＊が形成でき
ることはもちろんである。
ホウ素の添加された素材を使用したが、ホウ素が添加さ
れている量が屈折率変化を生むので、ホウ素の添加方法
は種々の方法を探ることができる。例えば、単結晶光フ
ァイバ作製後、酸化ホウ素（８２０３）等ホウ素を含む
物質を単結晶光ファイバ表面に蒸着または付着せしめ、
熱拡散によりホウ素を単結晶光ファイバ内に添加しても
、屈折率変化が生じ、コア・クラッドｌＩ＊が形成でき
ることはもちろんである。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明では、たとえばＩＩＩ族の
元素であるＡＩ、Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを
含む結晶素材にＩＩＩ族の元素であるホウ素（Ｂ）を添
加することにより屈折率を低下させ、クラッド素材とし
て使用し、ホウ素を含まないか、添加量の少ない素材を
コア素材として使用することにより、良好なコア・クラ
ッド構造を作製できるという利点がある。ファイバ構造
において良好なコア・クラッド構造をとることは、低損
失化、非線形光学効果効率向上のための単位面積当たり
の光強度の増加等に有効であり、光増幅、レーザ発振、
高調波発生、光パラメトリック等各種の非線形光学効果
を発生できる単結晶光ファイバを提供することができる
。
元素であるＡＩ、Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを
含む結晶素材にＩＩＩ族の元素であるホウ素（Ｂ）を添
加することにより屈折率を低下させ、クラッド素材とし
て使用し、ホウ素を含まないか、添加量の少ない素材を
コア素材として使用することにより、良好なコア・クラ
ッド構造を作製できるという利点がある。ファイバ構造
において良好なコア・クラッド構造をとることは、低損
失化、非線形光学効果効率向上のための単位面積当たり
の光強度の増加等に有効であり、光増幅、レーザ発振、
高調波発生、光パラメトリック等各種の非線形光学効果
を発生できる単結晶光ファイバを提供することができる
。
図面の簡単な説明
第１図は本発明の単結晶光ファイバの基本構成図、第２
図は本発明の単結晶光ファイバの製造方法の一例を示す
図、第３図は本発明の単結晶光ファイバの一例を用いた
光増幅実験の構成を示す図である。
図は本発明の単結晶光ファイバの製造方法の一例を示す
図、第３図は本発明の単結晶光ファイバの一例を用いた
光増幅実験の構成を示す図である。
ｌ・・・コア部、２・ハクラッド部、２１・・−・ホウ
素添加ＹＡＧロッド、２２・・・Ｎｄ添加ＹＡＧロッド
、２３・−・種結晶、２４・・・単結晶光ファイバ、２
５・・・ファイバ母材、３１・・・Ｎｄ添加ＹＡＧコア
、ホウ素添加ＹＡＧクラッドの単結晶光ファイバ、３２
．３３・・・波長分離ファイバカップラ。
素添加ＹＡＧロッド、２２・・・Ｎｄ添加ＹＡＧロッド
、２３・−・種結晶、２４・・・単結晶光ファイバ、２
５・・・ファイバ母材、３１・・・Ｎｄ添加ＹＡＧコア
、ホウ素添加ＹＡＧクラッドの単結晶光ファイバ、３２
．３３・・・波長分離ファイバカップラ。
Claims (3)
- （１）結晶素材のコア部と該コア部を囲む結晶素材のク
ラッド部を有し、該クラッド部は前記コア部より多くの
ホウ素を含むことを特徴とする単結晶光ファイバ。 - （２）前記コア部とクラッド部の結晶素材が、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｃｒ、Ｔｉの元素のうち少なくとも１
つを含む結晶素材であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の単結晶光ファイバ。 - （３）前記コア部がＹＡＧ（Ｙ＿３Ａｌ＿５Ｏ＿１＿２
）、ＧＧＧ（Ｇｄ＿３Ｇａ＿５Ｏ＿１＿２）、およびＡ
ｌ＿２Ｏ＿３のうちの一種の材料、もしくは前記材料の
一種に発光性元素Ｎｄ、Ｃｒ、Ｈｏ、Ｔｉ、Ｅｕ、Ｅｒ
およびＣｅの少なくとも一種が添加されている材料を基
本とし、また、前記クラッド部が、前記コア部と同一の
材料もしくは前記発光性元素を含まない前記コア部と同
一の材料を基本とすることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載された単結晶光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289355A JPH03149505A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 単結晶光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289355A JPH03149505A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 単結晶光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03149505A true JPH03149505A (ja) | 1991-06-26 |
Family
ID=17742130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1289355A Pending JPH03149505A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 単結晶光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03149505A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285807A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| CN108418085A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-08-17 | 同济大学 | 一种全晶体光纤及包层制作工艺 |
-
1989
- 1989-11-07 JP JP1289355A patent/JPH03149505A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285807A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| CN108418085A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-08-17 | 同济大学 | 一种全晶体光纤及包层制作工艺 |
| CN108418085B (zh) * | 2017-10-27 | 2020-03-24 | 同济大学 | 一种全晶体光纤及包层制作工艺 |
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