JPH03218946A - Light amplifying fiber - Google Patents

Light amplifying fiber

Info

Publication number
JPH03218946A
JPH03218946A JP2011783A JP1178390A JPH03218946A JP H03218946 A JPH03218946 A JP H03218946A JP 2011783 A JP2011783 A JP 2011783A JP 1178390 A JP1178390 A JP 1178390A JP H03218946 A JPH03218946 A JP H03218946A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ions
fiber
ion
optical amplification
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Mimura
榮紀 三村
Noboru Edakawa
登 枝川
Hisahiro Yoshida
尚弘 吉田
Kazuo Kamiya
和雄 神屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
KDDI Corp
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Kokusai Denshin Denwa KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd, Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2011783A priority Critical patent/JPH03218946A/en
Publication of JPH03218946A publication Critical patent/JPH03218946A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/06Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/12Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/11Doped silica-based glasses containing boron or halide containing chlorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/08Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/12Doped silica-based glasses containing boron or halide containing fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/34Doped silica-based glasses containing metals containing rare earth metals
    • C03C2201/3476Erbium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/40Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Glass Compositions (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、コアにGeなどを含有させてコアの屈折率を
クラッドの屈折率よりも大きくして導波機能を持たせた
石英ファイバ中に分散させたErイオンを光励起しその
誘導放出光でファイバ内を伝搬する信号光を増幅するE
r添加の光増幅用石英ファイバに関するものである。
Detailed Description of the Invention (Technical Field of the Invention) The present invention is directed to a quartz fiber having a waveguide function by incorporating Ge or the like into the core to make the refractive index of the core larger than the refractive index of the cladding. E optically excites dispersed Er ions and uses the stimulated emission light to amplify the signal light propagating within the fiber.
This invention relates to an r-doped quartz fiber for optical amplification.

(5従来技術とその問題点) コアとクラッドの屈折率差により導波機能を持たせた石
英系ガラスファイバは、約0.2dB/kmの低損失で
光を導波できることから、1μ帯の光伝送媒体として既
に実用化されている。石英ファイバのコアの屈折率をク
ラツドの屈折率よりも相対的に大きくする手段としては
、一Sにコアにゲルマニウム(Ge)等をドープしてコ
アの屈折率を相対的に大きくする方法と、クラッドにふ
っ素(F)等をドープしてクラッドの屈折率を相対的に
小さくする方法がある。しかし、前者の方がコアとクラ
ッドの屈折率差を設けやすいことから、ここではコアに
ゲルマニウム(G e )等をドープしてコアの屈折率
を相対的に大きくした石英系ガラスファイバについて説
明する。
(5. Prior art and its problems) Silica-based glass fiber, which has a waveguide function due to the difference in refractive index between the core and cladding, can guide light with a low loss of about 0.2 dB/km, so it is suitable for the 1μ band. It has already been put into practical use as an optical transmission medium. As a means for making the refractive index of the core of a quartz fiber relatively larger than the refractive index of the cladding, there is a method of doping germanium (Ge) or the like into the core of 1S to make the refractive index of the core relatively larger. There is a method of doping the cladding with fluorine (F) or the like to make the refractive index of the cladding relatively small. However, since it is easier to create a refractive index difference between the core and the cladding in the former case, here we will explain a silica-based glass fiber whose core is doped with germanium (G e ) etc. to relatively increase the refractive index of the core. .

石英ファイバの最低損失波長帯である1.5μ帯の波長
の光を利用した光通信システムは、光の減衰が小さいた
め長距離通信に最も適したシステムである。しかしなが
ら、1.5μ帯通信システムでも無中継光伝送距離はせ
いぜい200kn+程度であるため、それ以上の距離を
伝送するためには減衰した光信号を再生するための中継
器を用いる必要がある。現在のシステムに使用されてい
る中継器は、減衰した光信号を一旦電気信号に変換し、
電気的回路によって再生増幅を行う方式であるが、中継
器の小型・経済化や伝送速度の固定されない柔軟なシス
テム設計が可能な点などから将来的には光電気変゜換を
行わず光信号のまま再生増幅を行う光増幅方式の実現が
望まれている。
Optical communication systems that use light in the 1.5μ band, which is the lowest loss wavelength band of quartz fibers, are the most suitable systems for long-distance communication because the attenuation of light is small. However, even in a 1.5 μ band communication system, the non-repeater optical transmission distance is at most about 200 kn+, so in order to transmit over a longer distance, it is necessary to use a repeater to regenerate the attenuated optical signal. The repeaters used in current systems convert attenuated optical signals into electrical signals.
This method performs regenerative amplification using an electrical circuit, but in the future it will be possible to use optical signals without opto-electrical conversion due to the need for smaller and more economical repeaters and the possibility of flexible system design without fixed transmission speeds. It is desired to realize an optical amplification method that performs regenerative amplification as is.

このような光増幅を行う方法として、現在半導体増幅器
を利用する方法、ファイバの非線形光学効果を利用する
方法、Er添加したファイバの光増幅作用を利用する方
法などが提案されているが、なかでもEr添加ファイバ
を使用する方式は伝送用ファイバとの結合効率が高く、
雑音が低く、偏光に無依存であることなどから最も有望
視されている。
Currently, methods for performing such optical amplification have been proposed, such as a method using a semiconductor amplifier, a method using the nonlinear optical effect of a fiber, and a method using the optical amplification effect of an Er-doped fiber. The method using Er-doped fiber has high coupling efficiency with the transmission fiber,
It is considered the most promising because it has low noise and is independent of polarization.

Er添加ファイバを使用する光増幅器の原理は、信号光
と異なる波長の励起光で励起したErイオンの誘導放出
光によって微弱信号光を増幅するものであるが、現在の
光増幅器を長距離光海底ケーブルシステムに適用するに
は以下のような問題点が存在する。即ち、現在のEr添
加ファイバは励起光を誘導放出光に変換する効率が低く
、そのため長距離光海底ケーブルシステムに必要な利得
を得るにはLoom一程度の強い励起光源が必要とされ
る。しかしながら、このように大出力で信頼性の高い半
導体レーザは現存しないため、光増幅器を長距離光海底
ケーブルシステムに適用するのは困難な状況であり、変
換効率の高い光増幅用ファイバの開発が強く望まれてい
る。
The principle of optical amplifiers using Er-doped fibers is to amplify weak signal light using stimulated emission light of Er ions excited with pump light with a wavelength different from that of the signal light. The following problems exist when applied to cable systems. That is, current Er-doped fibers have low efficiency in converting pumping light into stimulated emission light, and therefore a pumping light source as strong as Loom is required to obtain the gain necessary for a long-distance optical submarine cable system. However, as such high-output, highly reliable semiconductor lasers do not currently exist, it is difficult to apply optical amplifiers to long-distance optical submarine cable systems, and the development of optical amplification fibers with high conversion efficiency is difficult. Highly desired.

一般にNdなどの希土類元素を活性イオンとするガラス
レーザや増幅器の効率を高める方法としては、活性イオ
ンと共に他の希土類イオンや遷移金属イオンを増感剤と
して微量添加する方法や、ホストガラスの組成を変化さ
せる方法等が知られている。
In general, methods to increase the efficiency of glass lasers and amplifiers that use rare earth elements such as Nd as active ions include adding small amounts of other rare earth ions or transition metal ions as sensitizers along with the active ions, or changing the composition of the host glass. There are known methods for changing this.

前者に関しては、Erイオンに対してybが多少増感作
用をもつことが知られているが、大きな増悪作用を持つ
イオンはまだ知られていない。一方、後者に関してはN
dイオンについて詳細に調べられており、硅酸塩ガラス
よりりん酸塩ガラスのほうが効率が高いことがよく知ら
れている。Ndイオンの例から類推すれば、Erイオン
の場合も発光効率の点で石英ガラスが最適であるとは言
えず、発光効率をより高くする組成のガラスが当然存在
する筈である。従って、このような組成のガラスを用い
てEr添加光増幅用ファイバを作れば、石英ガラスにE
rを添加した現在のファイバよりも効率の高いファイバ
となる筈である。しかし、石英ガラスと組成の差が大き
いガラスで作ったファイバは、例え増幅特性が優れてい
ても光通信システムに用いるには問題がある。
Regarding the former, it is known that yb has a somewhat sensitizing effect on Er ions, but an ion that has a large exacerbating effect is not yet known. On the other hand, regarding the latter, N
The d-ion has been investigated in detail, and it is well known that phosphate glass is more efficient than silicate glass. By analogy with the example of Nd ions, it cannot be said that silica glass is optimal in terms of luminous efficiency in the case of Er ions as well, and there is naturally a glass with a composition that increases luminous efficiency. Therefore, if an Er-doped optical amplification fiber is made using glass with such a composition, the E
This should result in a more efficient fiber than current r-doped fibers. However, fibers made of glass that has a large composition difference from silica glass have problems when used in optical communication systems, even if they have excellent amplification characteristics.

光通信システムに用いる光増幅用ファイバの場合には、
信号伝送用石英ファイバとの整合性が必要であり、例え
ば、両者を融着接続するために粘性一温度特性がほぼ同
一であること、コア径,モードフィールド径などのファ
イバパラメータを近くする必要性から互いに類似した屈
折率であること、耐候性,耐化学性などの点で石英ファ
イバに匹敵する信顛性を有することなどが要求される。
In the case of optical amplification fibers used in optical communication systems,
It is necessary to have consistency with the quartz fiber for signal transmission, for example, in order to fusion splice the two, it is necessary to have almost the same viscosity-temperature characteristics, and to have fiber parameters such as core diameter and mode field diameter close to each other. Therefore, they are required to have refractive indexes similar to each other, and to have reliability comparable to quartz fiber in terms of weather resistance, chemical resistance, etc.

ガラス組成の差が大きいファイバでは到底このような要
求を満足することは不可能であり、たとえ増幅特性が優
れていても光通信システムに用いることはできない。
It is impossible for fibers with large differences in glass composition to satisfy such requirements, and even if they have excellent amplification characteristics, they cannot be used in optical communication systems.

以上説明したように、現在のEr添加光増幅用ファイバ
は長距離通信システムに用いるには増幅効率が低く、ま
た光通信システムに用いるための諸要求を満足し、かつ
増幅効率を向上させるための方法も何等開示されていな
い。
As explained above, current Er-doped optical amplification fibers have low amplification efficiency for use in long-distance communication systems. No method was disclosed.

(発明の目的) 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、励起光と誘導放出光の変換効率が高く、かつ光通
信システムに用いるために必要な諸要求を満足する光増
幅用ファイバを提供することを目的とするものである。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and has high conversion efficiency between excitation light and stimulated emission light, and satisfies various requirements necessary for use in an optical communication system. The purpose of this invention is to provide a fiber for optical amplification.

(問題点を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明の光増幅用ファイバ
は、石英系ガラスファイバ中に分散させたErイオンを
光励起しその誘導放出光でファイバ内を伝搬する信号光
を増幅するEr添加光増幅用石英ファイバにおいて、E
rイオン近傍に存在するOイオンがErイオンの配位子
場の非対称性を増加させる陰イオンで局所的に置換され
、かつ置換イオンの濃度が伝送用ファイバとの整合性に
支障のない低濃度であることを特徴とする構成を有して
いる。
(Means for solving the problem) In order to achieve this object, the optical amplification fiber of the present invention optically excites Er ions dispersed in a silica-based glass fiber and propagates the stimulated emission light within the fiber. In a quartz fiber for Er-doped optical amplification that amplifies signal light, E
The O ions existing near the r ions are locally substituted with anions that increase the asymmetry of the Er ion's ligand field, and the concentration of the substituted ions is low enough to not interfere with the compatibility with the transmission fiber. It has a configuration characterized by the following.

(実施例1) 第1図は本発明によるErイオンの近傍に存在する0イ
オンを局所的に他の陰イオンと置換した状態を示す図で
ある。
(Example 1) FIG. 1 is a diagram showing a state in which 0 ions existing in the vicinity of Er ions according to the present invention are locally replaced with other anions.

まず、ガラス全体の組成を変えなくてもErイオン近傍
の0イオンのみを置換すれば励起光と誘導放出光の変換
効率の向上が可能になる理由について説明する。
First, the reason why it is possible to improve the conversion efficiency of excitation light and stimulated emission light by replacing only the 0 ions near the Er ions without changing the composition of the entire glass will be explained.

一般に、希土類イオンを添加した固体レーザ増幅器によ
り、微小信号を増幅する場合、単位長あたりの利得は次
式で与えられる。
Generally, when a small signal is amplified using a solid-state laser amplifier doped with rare earth ions, the gain per unit length is given by the following equation.

G−exp(σ,・ΔN)   一・・曲・・・・・(
1)ここで、σ,は誘導放出断面積、ΔNは反転分布密
度である。ΔNを大きくするには励起光強度を増大させ
なければならないので、励起光強度一定のまま高利得を
得るにはσ,を大きくする必要がある。
G-exp(σ,・ΔN) 1...song...(
1) Here, σ is the stimulated emission cross section and ΔN is the population inversion density. In order to increase ΔN, it is necessary to increase the pumping light intensity, so in order to obtain a high gain while keeping the pumping light intensity constant, it is necessary to increase σ.

また、希土類イオンの状態J゛がらJへの遷移の誘導放
出断面積σ,は次式で与えられる。
Further, the stimulated emission cross section σ of the rare earth ion transition from state J to J is given by the following equation.

ここで、A、・1は状態J゛がらJへの輻射遷移確率、
Δλeffは発光スペクトルの有効半値幅、λは発光波
長、nは屈折率、Cは光速である。(2)式からわかる
ように大きなσ2を得るには状態間の輻射遷移確率を大
きくするか、発光スペクトルの有効半値幅を小さくすれ
ばよい。
Here, A,・1 is the radiative transition probability from state J to J,
Δλeff is the effective half-width of the emission spectrum, λ is the emission wavelength, n is the refractive index, and C is the speed of light. As can be seen from equation (2), in order to obtain a large σ2, the probability of radiative transition between states can be increased, or the effective half-width of the emission spectrum can be decreased.

以下、輻射遷移確率を大きくするための方法を述べる。A method for increasing the radiative transition probability will be described below.

輻射遷移確率を決定しているのは遷移の強度パラメータ
Ω、であり、Ω,が大きい程輻射遷移確率も大きい。ま
たΩ,は次式で表される。
What determines the radiative transition probability is the transition intensity parameter Ω, and the larger Ω, the greater the radiative transition probability. Also, Ω is expressed by the following formula.

Ωt一ΣlAq’l三2(k − t)     −−
−− (3)ここでAqkは結晶場を展開した時の奇バ
リテイ(odd parity)項で、希土類イオンの
配位子場の対称性と強度に依存する。一方、三(k, 
t)は4f軌道と41軌道に混じり込む異なるパリティ
を持った軌道との波動函数の重なり積分とエネルギー差
を含む項で、希土類イオンと配位子間の結合の性質に依
存する。即ち、(3)式は希土類イオンの配位子場の非
対称性の増加や希土類イオンと配位子の軌道の重なりの
増加などがΩ1を大きくする効果のあることを示してい
る。従って、輻射遷移確率を増大させるには希土類イオ
ンの配位子場の非対称性が増すように配位子の0イオン
あるいは0イオンと結合しているSi イオンを他のイ
オンと置換するのが有効と考えられる。
Ωt-ΣlAq'l32(k − t) --
-- (3) Here, Aqk is an odd parity term when the crystal field is expanded, and it depends on the symmetry and strength of the ligand field of the rare earth ion. On the other hand, three (k,
t) is a term that includes the overlap integral of the wave function and the energy difference between the 4f orbital and the orbital with a different parity mixed in the 41st orbital, and it depends on the nature of the bond between the rare earth ion and the ligand. That is, equation (3) shows that an increase in the asymmetry of the ligand field of the rare earth ion, an increase in the overlap between the orbits of the rare earth ion and the ligand, etc. have the effect of increasing Ω1. Therefore, in order to increase the probability of radiative transition, it is effective to replace the 0 ion of the ligand or the Si ion bonded to the 0 ion with another ion so as to increase the asymmetry of the ligand field of the rare earth ion. it is conceivable that.

このような置換を行うための最も簡便な方法はガラス全
体の組成を変化させることであるが、上述の議論から判
るようにΩ,に直接関与しているのはErに配位してい
るOイオンあるいは0イオンと結合しているSi イオ
ンであるので、第2図のガラス構造の模式図のようにE
rに近接するイオンのみを部分置換しても十分な効果が
得られるはずである。実際に添加されるErイオンの濃
度は、濃度消光を避けるため50〜500ppm程度が
Iましいとされている。従って、Erイオンの配位数を
7〜8と仮定すればErイオンに配位しているイオンは
せいぜい400〜4000ppm程度にしがならず、こ
れらの配位イオンを効率的に置換すれば石英ガラスの物
性に顕著な変化を与えない数%以内の僅かな組成変化で
もって十分な効果を得ることが可能になる。すなわち、
置換イオンの濃度は伝送用ファイバとの整合性に支障が
ない範囲内の低濃度である。
The simplest way to perform such substitution is to change the overall composition of the glass, but as can be seen from the above discussion, it is the O coordinating to Er that is directly involved in Ω. Since it is a Si ion bonded to an ion or a 0 ion, E
Even if only the ions close to r are partially replaced, a sufficient effect should be obtained. It is said that the concentration of Er ions actually added is preferably about 50 to 500 ppm in order to avoid concentration quenching. Therefore, assuming that the coordination number of Er ions is 7 to 8, the amount of ions coordinated to Er ions is at most 400 to 4000 ppm, and if these coordination ions are efficiently replaced, silica glass A sufficient effect can be obtained with a slight change in composition within a few percent that does not significantly change the physical properties of the material. That is,
The concentration of the replacement ions is a low concentration within a range that does not interfere with compatibility with the transmission fiber.

次に、輻射遷移確率の増大に有効なイオンの種類につい
て述べる。前述したように、輻射遷移確率を増大させる
ためには、配位子場の非対称性を増加させることが有効
と考えられるので、その効果が大きくかつ伝送波長帯の
1.5μ帯に吸収を持たないイオン種を選択することが
必要である。配位子場の非対称性を増加させる直接的な
方法は、Erイオンに配位している0イオンの一部を他
の陰イオンで置換することで、このような置換は当然イ
オン種の違いによる配位子場の非対称性を生むはずであ
る。 なお、配位子場の非対称性を増加させるには、同
一発明者らが同日出願している「光増幅用ファイバ」で
述べているように、配位イオンを直接置換しなくても配
位している0イオンと結合しているSi イオンを置換
することによっても可能である。配位子場の対称性はE
rとOイオン間の距離と角度によって決まるが、これら
は0イオンと結合している陽イオンによって強く支配さ
れる。従って、同日出願の「光増幅用ファイバ」は0イ
オンと結合しているSi イオンの一部を他イオンで置
換しても配位子場の非対称性を増すことができることに
着目したものである。
Next, we will discuss the types of ions that are effective in increasing the radiative transition probability. As mentioned above, in order to increase the probability of radiative transition, it is considered effective to increase the asymmetry of the ligand field. It is necessary to select ionic species that are not present. A direct method to increase the asymmetry of the ligand field is to replace a portion of the 0 ions coordinating to Er ions with other anions, and such replacement naturally results in differences in ion species. This should give rise to asymmetry in the ligand field due to In addition, in order to increase the asymmetry of the ligand field, as described in the "Light Amplification Fiber" filed by the same inventors on the same day, it is possible to increase the asymmetry of the ligand field without directly replacing the coordination ions. This is also possible by replacing the Si ions bonded with the 0 ions. The symmetry of the ligand field is E
Determined by the distance and angle between r and O ions, these are strongly dominated by the cations bound to the 0 ions. Therefore, the "light amplification fiber" filed on the same day focuses on the fact that even if some of the Si ions bonded to the 0 ion are replaced with other ions, the asymmetry of the ligand field can be increased. .

一方、本発明はErイオンに配位している0イオンの一
部を直接他の陰イオンで置換するもので、0イオンの一
部をF− ,Cf− ,S”一等の他の陰イオンで置換
することにより、効率的に配位子場の非対称性を増加さ
せることができる。なお、0イオンの一部を置換した本
発明の光増幅用ファイバにおいてもErイオンは当然石
英ファイバ中に均一に存在させるのがもっとも好ましい
On the other hand, in the present invention, a part of the 0 ion coordinated to the Er ion is directly replaced with another anion, and a part of the 0 ion is substituted with other anions such as F-, Cf-, S'', etc. By replacing the 0 ions with ions, the asymmetry of the ligand field can be efficiently increased.In addition, even in the optical amplification fiber of the present invention in which some of the 0 ions are replaced, the Er ions naturally remain in the quartz fiber. It is most preferable to have it exist uniformly.

次に本発明の光増幅用ファイバを実現するための製造法
の例について述べる。
Next, an example of a manufacturing method for realizing the optical amplification fiber of the present invention will be described.

Erイオンの近傍に所望のイオンを添加するには、例え
ば液相浸漬法においてErイオンと添加イオンが共存す
る溶液中にコア用スートを浸漬し、乾燥後焼結して母材
を作ればよい。このようにすれば溶液中のErイオンと
添加イオンの濃度を調節することによりEr近傍の添加
イオン濃度を調節することも可能である。
In order to add desired ions in the vicinity of Er ions, for example, the core soot can be immersed in a solution in which Er ions and added ions coexist using a liquid phase immersion method, and then dried and sintered to form a base material. . In this way, it is also possible to adjust the concentration of added ions near Er by adjusting the concentrations of Er ions and added ions in the solution.

また、他の方法としては例えば、同一出願人が既に特許
出願している「希土類元素ドープ石英ガラス系光ファイ
バ用母材およびその製造方法」(平成1年6月6日出願
)の製造方法を適用すれば良い。具体的には、焼結工程
の前にゲルマニウムを含有しているコアガラスをふっ素
化合物の存在下で熱処理して希土類元素化合物をふっ素
化合物として固定し、ふっ素をドープすれば良い。この
ように、製造すれば、希土類元素であるErの移動、揮
散がなくなるので高濃度にしかも均一にドーブされたE
rドープ石英ファイバを容易に作製できるという効果も
合わせて得ることができる。
In addition, as another method, for example, the manufacturing method of ``Rare earth element-doped quartz glass optical fiber base material and manufacturing method thereof'' (filed on June 6, 1999) has already been filed by the same applicant. Just apply it. Specifically, before the sintering step, core glass containing germanium may be heat treated in the presence of a fluorine compound to fix the rare earth element compound as a fluorine compound and dope with fluorine. If manufactured in this way, the movement and volatilization of the rare earth element Er will be eliminated, so it will be possible to produce highly concentrated and uniformly doped E.
It is also possible to obtain the effect that an r-doped quartz fiber can be easily produced.

また、本発明はコアにGe等をドープさせてコアの屈折
率を高くしているため、ふっ素等をドープしてクラッド
の屈折率を相対的に下げる石英ファイバに比べてコアと
クラッドの屈折率差を大きく設けることができる効果も
ある。
In addition, since the core of the present invention is doped with Ge or the like to increase the refractive index of the core, the refractive index of the core and cladding is higher than that of a quartz fiber that is doped with fluorine or the like and relatively lowers the refractive index of the cladding. There is also the effect of being able to provide a large difference.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明はErに配位するO
イオンをErの配位子場の非対称特性を増加させる陰イ
オンで置換することにより、Er添加光増幅用ファイバ
の変換効率(増幅効率)を高めることを可能にする。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the present invention provides O coordinating to Er.
By replacing ions with anions that increase the asymmetric characteristics of the Er ligand field, it is possible to increase the conversion efficiency (amplification efficiency) of the Er-doped optical amplification fiber.

従って本発明による光増幅用ファイバは、長距離用光通
信システムに適用することが可能であり、その効果は極
めて大である。
Therefore, the optical amplification fiber according to the present invention can be applied to long-distance optical communication systems, and its effects are extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はEr添加光増幅用ファイバのErイオン近傍の
Siあるいは0イオンを局所的に置換した状態を示す本
発明の原理を説明するための模式図、第2図はErイオ
ンに近接した0イオンを置換した場合の本発明によるガ
ラス構造の模式図である。
Figure 1 is a schematic diagram for explaining the principle of the present invention, showing a state in which Si or 0 ions near Er ions in an Er-doped optical amplification fiber are locally replaced. FIG. 2 is a schematic diagram of a glass structure according to the invention when ions are replaced;

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)コアにGeなどを含有させてコアの屈折率をクラ
ッドの屈折率よりも大きくして導波機能を持たせた石英
系ガラスファイバ中に分散させたErイオンを光励起し
その誘導放出光でファイバ内を伝搬する信号光を増幅す
るEr添加光増幅用石英ファイバおいて、 Erイオン近傍に存在するOイオンがErイオンの配位
子場の非対称性を増加させる陰イオンで局所的に置換さ
れ、かつ置換イオンの濃度が伝送用ファイバとの整合性
に支障のない低濃度であるように構成されたことを特徴
とする光増幅用ファイバ。
(1) Optically excites Er ions dispersed in a silica-based glass fiber whose core contains Ge, etc. to make the refractive index of the core larger than the refractive index of the cladding and has a waveguide function, and the stimulated emission light is emitted. In an Er-doped quartz fiber for optical amplification that amplifies signal light propagating within the fiber, O ions existing near Er ions are locally replaced with anions that increase the asymmetry of the Er ion's ligand field. 1. A fiber for optical amplification, characterized in that the concentration of substituted ions is a low concentration that does not impede compatibility with a transmission fiber.
(2)前記置換イオンがF^−、Cl^−、S^2^−
等のErの配位子となる陰イオンであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の光増幅用ファイバ。
(2) The substitution ion is F^-, Cl^-, S^2^-
The fiber for optical amplification according to claim 1, characterized in that the fiber is an anion that serves as a ligand for Er, such as Er.
JP2011783A 1990-01-23 1990-01-23 Light amplifying fiber Pending JPH03218946A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011783A JPH03218946A (en) 1990-01-23 1990-01-23 Light amplifying fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011783A JPH03218946A (en) 1990-01-23 1990-01-23 Light amplifying fiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03218946A true JPH03218946A (en) 1991-09-26

Family

ID=11787545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011783A Pending JPH03218946A (en) 1990-01-23 1990-01-23 Light amplifying fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03218946A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710852A (en) * 1994-06-10 1998-01-20 Alcatel Nv Optical waveguide for fiber-optic amplifiers for the wavelength region around 1550 nm

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710852A (en) * 1994-06-10 1998-01-20 Alcatel Nv Optical waveguide for fiber-optic amplifiers for the wavelength region around 1550 nm
EP0691715B1 (en) * 1994-06-10 2001-09-19 Alcatel Optical waveguide for fibre-optic amplifier for wavelengths around 1550 nm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3291578B2 (en) Fiber amplifier
CA2346664A1 (en) Management and utilization of ase in optical amplifier
WO1991007690A1 (en) Optical amplifier
US6198870B1 (en) Optical waveguide and 1.5 μm-band optical amplifier using same
US20020181511A1 (en) Laser amplifier
JP3190036B2 (en) Fiber amplifier and fiber laser
JP3461358B2 (en) Optical amplifier with doped active optical fiber
JP2952056B2 (en) Stimulated emission optical signal amplifier
JP2753539B2 (en) Optical fiber amplifier
AU3956199A (en) Optical fiber for optical amplification and optical fiber amplifier
JPH11236245A (en) Optical waveguide and 1.5-1.6 micron band light amplifier using the same
JPH03218945A (en) Light amplifying fiber
JP4075113B2 (en) Optical fiber amplifier and erbium-doped optical fiber
JP2693662B2 (en) Optical amplifier
Dianov et al. Demonstration of 1.3-μm Raman fiber amplifier gain of 25 dB at a pumping power of 300 mW
JP2002506281A (en) Ultra-wideband low noise gain flattened rare earth doped fiber amplifier
JPH03218946A (en) Light amplifying fiber
JPH11145539A5 (en)
JP2857218B2 (en) Fiber laser medium and optical amplifier using the same
JP3296195B2 (en) Laser, optical amplifier, and optical amplification method
JP2001109026A (en) Fiber Raman amplifier and fiber Raman laser
JP3916796B2 (en) Tellurite glass for optical amplification, optical fiber, optical amplifier and laser apparatus using the glass
JP2756510B2 (en) Broadband fiber laser medium and optical amplifier using the same
JP2004250252A (en) Fluorescent glass, optical amplification waveguide and optical amplification module
JPH11317560A (en) Optical amplifier and laser oscillator