JPH03218946A - 光増幅用ファイバ - Google Patents
光増幅用ファイバ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
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/08—Doped silica-based glasses containing boron or halide
- C03C2201/11—Doped silica-based glasses containing boron or halide containing chlorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/08—Doped silica-based glasses containing boron or halide
- C03C2201/12—Doped silica-based glasses containing boron or halide containing fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
- C03C2201/34—Doped silica-based glasses containing metals containing rare earth metals
- C03C2201/3476—Erbium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
- C03C2201/40—Doped 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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
出断面積σ，は次式で与えられる。
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。
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。
以下、輻射遷移確率を大きくするための方法を述べる。
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。
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。
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。
−− （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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
の例について述べる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (2)
- （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。 - （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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011783A JPH03218946A (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 光増幅用ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011783A JPH03218946A (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 光増幅用ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218946A true JPH03218946A (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=11787545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011783A Pending JPH03218946A (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 光増幅用ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03218946A (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1990
- 1990-01-23 JP JP2011783A patent/JPH03218946A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 (de) * | 1994-06-10 | 2001-09-19 | Alcatel | Lichtwellenleiter für faseroptische Verstärker für den Wellenlängenbereich um 1550 nm |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3291578B2 (ja) | ファイバ増幅器 | |
| 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 (ja) | ファイバ増幅器及びファイバレーザ | |
| JP3461358B2 (ja) | ドープされた活性光ファイバを有する光増幅器 | |
| JP2952056B2 (ja) | 誘導放出型光信号増幅器 | |
| JP2753539B2 (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
| AU3956199A (en) | Optical fiber for optical amplification and optical fiber amplifier | |
| JPH11236245A (ja) | 光導波路及びそれを用いた１．５〜１．６μｍ帯光増幅器 | |
| JPH03218945A (ja) | 光増幅用ファイバ | |
| JP4075113B2 (ja) | 光ファイバ増幅器及びエルビウム添加光ファイバ | |
| JP2693662B2 (ja) | 光増幅装置 | |
| Dianov et al. | Demonstration of 1.3-μm Raman fiber amplifier gain of 25 dB at a pumping power of 300 mW | |
| JP2002506281A (ja) | 超広帯域低ノイズ利得平坦化希土類ドープファイバ増幅器 | |
| JPH03218946A (ja) | 光増幅用ファイバ | |
| JPH11145539A5 (ja) | ||
| JP2857218B2 (ja) | ファイバレーザ媒質およびこれを用いた光増幅器 | |
| JP3296195B2 (ja) | レーザ、光増幅器、および光増幅方法 | |
| JP2001109026A (ja) | ファイバラマン増幅器及びファイバラマンレーザ | |
| JP3916796B2 (ja) | 光増幅用テルライトガラス、該ガラスを用いた光ファイバ、光増幅器およびレーザ装置 | |
| JP2756510B2 (ja) | 広帯域ファイバレーザ媒質及びこれを用いた光増幅器 | |
| JP2004250252A (ja) | 蛍光性ガラス、光増幅用導波路および光増幅モジュール | |
| JPH11317560A (ja) | 光増幅器およびレーザ発振器 |