JPH0348225A - 光増幅用ファイバ - Google Patents
光増幅用ファイバInfo
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- JPH0348225A JPH0348225A JP1183902A JP18390289A JPH0348225A JP H0348225 A JPH0348225 A JP H0348225A JP 1183902 A JP1183902 A JP 1183902A JP 18390289 A JP18390289 A JP 18390289A JP H0348225 A JPH0348225 A JP H0348225A
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- Japan
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- core
- fiber
- diameter
- optical amplification
- optical
- Prior art date
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (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）
本発明は光増幅器に使用できる光増幅用ファイバに関す
るものである． （従来の技術） 従来より，石英系光ファイバの中に光増幅作用を発現さ
せるＥ ｒＮｏイオンを添加して．１．５３〜１．５６
μｍ帯の光信号を増幅させる光増幅用ファイバの研究が
行なわれている その研究の成果として，例えば０．９８μｍに中心波長
を持つ色素レーザ光を励起光源にしたときに．ｌＯｍＷ
程度の入力バワーで１．５３５μｍの信号光が２０ｄＢ
以上増幅され、１．４９ｕｍの半導体レーザを３６ｍＷ
入力したときに同じ波長の信号光で１ ４ｄＢ程度の利
得が得られた例が報告されている． 最近、光増幅特性を更に向上させるには前記のようにＥ
ｒ”イオンをコア全体に添加するのではなく，コアの
中心部に限定して添加した方が良いのではないかと予測
されている．この場合のファイバ構造をここでは限定形
と呼ぶ．我々が行なった数値計算でもこの予測と同様の
結果が得られている． また、最近はこの限定形ファイバの作製方法も考えられ
ている．この作製方法は従来からの光ファイバの作製方
法の一つであるＭＣＶＤ法を基本にしたちのであり，石
英系ガラスチューブの内側に化学蒸着法によりコアの周
囲部（クラッド）を作製し，その後にコア部を二段階で
作製するものである．即ち，始めはＥｒを添加せずに、
コア部の屈折率を高くするためのＧｅ．ＡＩ．Ｐなどを
石英ガラス中に添加した層を作製し、次にその内側にＥ
ｒを添加した層を作製するようにしたものである．その
後，通常のＭＣＶＤ法の手順に従ってコラップスを行っ
てファイバ用母材を作り、それを線引きすると第１図の
ようにクラッド２の内測のコアｌの中心部にＥｒ添加部
３が形成された横造の限定形ファイバが得られるように
したものである． 限定形ファイバはＶＡＤ法により作製することらできる
．この場合はＭＣＶＤ法とは逆に、まずＧｅ．ＡＩ２、
Ｐ等が添加された屈折率の高いガラス組成を持つガラス
母材をＥｒを添加した状態で作製し、次に、このガラス
母材の外周にＥｒが添加されていない（他は前記ガラス
母材と同様）ガラス母材を形成してコア部を形成する．
（発明が解決しようとする課題） しかし前記作製方法では次のような問題があった． ａ，コアの作製プロセスがＭＣＶＤ法でもＶＡＤ法でも
二段階になり、従来のコアの作製方法より一段多くなる
ため作製に時間がかかり，コスト高になる． ｂ．Ｅｒは一般にＥｒＣＩ２ｘの形で導入されるが，こ
のＥ ｒ Ｃ １２ ｓがコアガラス中に共ドープされ
るはずのＧ ｅ Ｏ ｚを還元してＧｅの揮発を誘発す
る場合があり、そのためコア内の屈折率分布が乱される
ことがある． （発明の目的） 本発明の目的はより低い励起光強度で高い利得が得られ
，しかも製作が簡便な光増幅用ファイバを提供すること
にある． （問題点を解決するための手段） 本発明の光増幅用ファイバは、第１図のように光ファイ
バｌのコアｌに光増幅作用を発現させる物質が添加され
てなる光増幅用光ファイバにおいて、同コア１の径がモ
ードフィールド径を最も小さくするコア径ａ０と等しい
かそれよりも小さく設定されてなることを特徴とするも
のである．（作用） 本発明の光増幅用ファイバはコア部全体にＥｒが添加さ
れているので製作し易＜，シかもコアｌの径がモードフ
ィールド径を最も小さくするコア径ａ０と等しいかそれ
よりも小さく設定されているので低い励起光ｐｔｈで高
い利得が得られる．（実施例） コアに添加されるＥｒ”゜は３準位系で発光を行うので
，励起光が弱い時或は励起光が入力されていない場合は
増幅器ではなく、むしろ減衰器となっている．増幅特性
が発揮されるためにはある閾い値（ Ｐ ｔｈ）以上の
励起光がファイバ中に入力される必要がある．このｐｔ
ｈはファイバ中を導波する励起光のモードフィールド径
ω，が小さいほど小さくすることができる．従って，低
い励起光強度で高い利得が得られるようにするためには
、なるべくモードフィールド径ωＰの小さなファイバ構
造が望ましい． モードフィールド径ω２を小さくするには，光ファイバ
の中心部であり且つ先導波部であるコアｌの屈折率ｎ，
と，その外周部のクラッド２の屈折率ｎ２との間の差△
（一般にΔミ（ｎ＋ｎ＊）／ｎ１で表わされる）を大き
くして，コアｌのＩａを小さくすることが望ましい．し
がしコアｌの径ａをあるコア径ａ ６ （ ａ （１は
前記△より一意的に決り，モードフィールド径を最も小
さくするコア径を意味する》より小さくすると，モード
フィールド径ω，は第３図に示すように逆に大きくなっ
てしまう． モードフィールド径ω２の算出には次の定義式を用いた
． （ω／ａ） ＝０．６５＋１．６１９／Ｖ”” ＋２．
８７９／Ｖ’・・・■ ここでＶは規格化周波数と呼ばれるファイバのパラメー
タで，コア径ａと．ファイバのＮＡ（開口数）及び入力
される光の波長（ここでは励起光の波長）Ｌが決まると
，次式で与えられるものである． Ｖ＝２π／λ・ａ−ＮＡ ■式は近似式であり，別の定義式も存在するが，屈折率
分布がステップ形の場合はいずれも大きな差はなく、よ
り近似となる．実際には光学的に測定して求め得る値で
ある． 従って最も望ましいのはコア径ａを前記ａ０に設定する
ことであると考えられる． そこで第４図に示したように均一なΔ値とＥｒ濃度を有
する一つのファイバ母材から，コア径ａを三段階ａ．、
ａ ｂ ＋ ａ ｃに変化させたファイアバを得て（ａ
ｍは上記ａ０にほぼ一致する）利得特性を調べ，その効
率（得られた利得／入力励起パワー）と前記のｐｔｈ（
正の利得を発現させる最小励起パワー）を求めたところ
、表１のような結果が得られた．即ち，コア径をａ．に
設定したファイバが最も低い最小励起バワーｐｔｈで利
得を示し始め、効率の最も高い値を示した．但しこの実
験に際し、ファイバの長さは各々において最も効率が良
くなる長さを選択した（長さを少しずつ変え、最も効率
の良い時の値を表１に示した）．（以下余白） 表１ この表から明らかなように，効率の高さ及びｐｔｈの低
さは、コア径ａを前記ａ０よりも小さく設定し，むしろ
光学上の実効的モードフィールド径ω，を広げた場合の
方が良い結果が得られている． このような結果が得られたのは前記のように予測されて
いた限定形ファイバが実効的に得られたためである．即
ち、コア部全体にＥｒを添加しても，コアｌの径ａを第
３図に示したコア径ａ０より６小さく設定することによ
り、限定形ファイバと同様の実効が得られることがわか
った．（発明の効果） 本発明の光増幅用ファイバは次のような効果がある． ■．コア部全体にＥｒが添加されているので．コア部を
ＭＣＶＤ法により作製する場合は勿論のこと、ＶＡＤ法
により作製する場合も二段階の工程を経る必要がなく、
作製が容易であり、作製時間が短縮され，コストが低減
する． ■．コアｌの径がモードフィールド径を最も小さくする
コア径ａ０と等しいかそれより小さく設定されているの
で、低い最小励起パワーｐｔｈで高い利得が得られる．
るものである． （従来の技術） 従来より，石英系光ファイバの中に光増幅作用を発現さ
せるＥ ｒＮｏイオンを添加して．１．５３〜１．５６
μｍ帯の光信号を増幅させる光増幅用ファイバの研究が
行なわれている その研究の成果として，例えば０．９８μｍに中心波長
を持つ色素レーザ光を励起光源にしたときに．ｌＯｍＷ
程度の入力バワーで１．５３５μｍの信号光が２０ｄＢ
以上増幅され、１．４９ｕｍの半導体レーザを３６ｍＷ
入力したときに同じ波長の信号光で１ ４ｄＢ程度の利
得が得られた例が報告されている． 最近、光増幅特性を更に向上させるには前記のようにＥ
ｒ”イオンをコア全体に添加するのではなく，コアの
中心部に限定して添加した方が良いのではないかと予測
されている．この場合のファイバ構造をここでは限定形
と呼ぶ．我々が行なった数値計算でもこの予測と同様の
結果が得られている． また、最近はこの限定形ファイバの作製方法も考えられ
ている．この作製方法は従来からの光ファイバの作製方
法の一つであるＭＣＶＤ法を基本にしたちのであり，石
英系ガラスチューブの内側に化学蒸着法によりコアの周
囲部（クラッド）を作製し，その後にコア部を二段階で
作製するものである．即ち，始めはＥｒを添加せずに、
コア部の屈折率を高くするためのＧｅ．ＡＩ．Ｐなどを
石英ガラス中に添加した層を作製し、次にその内側にＥ
ｒを添加した層を作製するようにしたものである．その
後，通常のＭＣＶＤ法の手順に従ってコラップスを行っ
てファイバ用母材を作り、それを線引きすると第１図の
ようにクラッド２の内測のコアｌの中心部にＥｒ添加部
３が形成された横造の限定形ファイバが得られるように
したものである． 限定形ファイバはＶＡＤ法により作製することらできる
．この場合はＭＣＶＤ法とは逆に、まずＧｅ．ＡＩ２、
Ｐ等が添加された屈折率の高いガラス組成を持つガラス
母材をＥｒを添加した状態で作製し、次に、このガラス
母材の外周にＥｒが添加されていない（他は前記ガラス
母材と同様）ガラス母材を形成してコア部を形成する．
（発明が解決しようとする課題） しかし前記作製方法では次のような問題があった． ａ，コアの作製プロセスがＭＣＶＤ法でもＶＡＤ法でも
二段階になり、従来のコアの作製方法より一段多くなる
ため作製に時間がかかり，コスト高になる． ｂ．Ｅｒは一般にＥｒＣＩ２ｘの形で導入されるが，こ
のＥ ｒ Ｃ １２ ｓがコアガラス中に共ドープされ
るはずのＧ ｅ Ｏ ｚを還元してＧｅの揮発を誘発す
る場合があり、そのためコア内の屈折率分布が乱される
ことがある． （発明の目的） 本発明の目的はより低い励起光強度で高い利得が得られ
，しかも製作が簡便な光増幅用ファイバを提供すること
にある． （問題点を解決するための手段） 本発明の光増幅用ファイバは、第１図のように光ファイ
バｌのコアｌに光増幅作用を発現させる物質が添加され
てなる光増幅用光ファイバにおいて、同コア１の径がモ
ードフィールド径を最も小さくするコア径ａ０と等しい
かそれよりも小さく設定されてなることを特徴とするも
のである．（作用） 本発明の光増幅用ファイバはコア部全体にＥｒが添加さ
れているので製作し易＜，シかもコアｌの径がモードフ
ィールド径を最も小さくするコア径ａ０と等しいかそれ
よりも小さく設定されているので低い励起光ｐｔｈで高
い利得が得られる．（実施例） コアに添加されるＥｒ”゜は３準位系で発光を行うので
，励起光が弱い時或は励起光が入力されていない場合は
増幅器ではなく、むしろ減衰器となっている．増幅特性
が発揮されるためにはある閾い値（ Ｐ ｔｈ）以上の
励起光がファイバ中に入力される必要がある．このｐｔ
ｈはファイバ中を導波する励起光のモードフィールド径
ω，が小さいほど小さくすることができる．従って，低
い励起光強度で高い利得が得られるようにするためには
、なるべくモードフィールド径ωＰの小さなファイバ構
造が望ましい． モードフィールド径ω２を小さくするには，光ファイバ
の中心部であり且つ先導波部であるコアｌの屈折率ｎ，
と，その外周部のクラッド２の屈折率ｎ２との間の差△
（一般にΔミ（ｎ＋ｎ＊）／ｎ１で表わされる）を大き
くして，コアｌのＩａを小さくすることが望ましい．し
がしコアｌの径ａをあるコア径ａ ６ （ ａ （１は
前記△より一意的に決り，モードフィールド径を最も小
さくするコア径を意味する》より小さくすると，モード
フィールド径ω，は第３図に示すように逆に大きくなっ
てしまう． モードフィールド径ω２の算出には次の定義式を用いた
． （ω／ａ） ＝０．６５＋１．６１９／Ｖ”” ＋２．
８７９／Ｖ’・・・■ ここでＶは規格化周波数と呼ばれるファイバのパラメー
タで，コア径ａと．ファイバのＮＡ（開口数）及び入力
される光の波長（ここでは励起光の波長）Ｌが決まると
，次式で与えられるものである． Ｖ＝２π／λ・ａ−ＮＡ ■式は近似式であり，別の定義式も存在するが，屈折率
分布がステップ形の場合はいずれも大きな差はなく、よ
り近似となる．実際には光学的に測定して求め得る値で
ある． 従って最も望ましいのはコア径ａを前記ａ０に設定する
ことであると考えられる． そこで第４図に示したように均一なΔ値とＥｒ濃度を有
する一つのファイバ母材から，コア径ａを三段階ａ．、
ａ ｂ ＋ ａ ｃに変化させたファイアバを得て（ａ
ｍは上記ａ０にほぼ一致する）利得特性を調べ，その効
率（得られた利得／入力励起パワー）と前記のｐｔｈ（
正の利得を発現させる最小励起パワー）を求めたところ
、表１のような結果が得られた．即ち，コア径をａ．に
設定したファイバが最も低い最小励起バワーｐｔｈで利
得を示し始め、効率の最も高い値を示した．但しこの実
験に際し、ファイバの長さは各々において最も効率が良
くなる長さを選択した（長さを少しずつ変え、最も効率
の良い時の値を表１に示した）．（以下余白） 表１ この表から明らかなように，効率の高さ及びｐｔｈの低
さは、コア径ａを前記ａ０よりも小さく設定し，むしろ
光学上の実効的モードフィールド径ω，を広げた場合の
方が良い結果が得られている． このような結果が得られたのは前記のように予測されて
いた限定形ファイバが実効的に得られたためである．即
ち、コア部全体にＥｒを添加しても，コアｌの径ａを第
３図に示したコア径ａ０より６小さく設定することによ
り、限定形ファイバと同様の実効が得られることがわか
った．（発明の効果） 本発明の光増幅用ファイバは次のような効果がある． ■．コア部全体にＥｒが添加されているので．コア部を
ＭＣＶＤ法により作製する場合は勿論のこと、ＶＡＤ法
により作製する場合も二段階の工程を経る必要がなく、
作製が容易であり、作製時間が短縮され，コストが低減
する． ■．コアｌの径がモードフィールド径を最も小さくする
コア径ａ０と等しいかそれより小さく設定されているの
で、低い最小励起パワーｐｔｈで高い利得が得られる．
第ｌ図は限定形光増幅用ファイバの一例を示す説明図、
第２図はコア径ａ．のファイバのモードフィールドとＥ
ｒイオンの分布説明図、第３図はコア径とモードフィー
ルド径との関係を示す説明図，第４図は三種類のコア径
とモードフィールド径との関係を示す説明図である． ｌはコア ２はクラッド ３はＥｒ添加部 第１図
第２図はコア径ａ．のファイバのモードフィールドとＥ
ｒイオンの分布説明図、第３図はコア径とモードフィー
ルド径との関係を示す説明図，第４図は三種類のコア径
とモードフィールド径との関係を示す説明図である． ｌはコア ２はクラッド ３はＥｒ添加部 第１図
Claims (1)
- 光ファイバのコア１に光増幅作用を発現させる物質が添
加されてなる光増幅用光ファイバにおいて、同コア１の
径ａがモードフィールド径を最も小さくするコア径ａ＿
０と等しいかそれよりも小さく設定されてなることを特
徴とした光増幅用ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183902A JP2749647B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光増幅用ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1183902A JP2749647B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光増幅用ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348225A true JPH0348225A (ja) | 1991-03-01 |
| JP2749647B2 JP2749647B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16143813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1183902A Expired - Lifetime JP2749647B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 光増幅用ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749647B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851544A1 (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-01 | Fujitsu Limited | Optical amplifying fiber and process of producing the same |
| WO2001039339A1 (fr) * | 1999-11-26 | 2001-05-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre optique pour amplification optique |
| JP2002151772A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ、光ファイバ増幅器および光通信システム |
| WO2004075364A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Fujitsu Limited | 遅延位相整合ファイバを用いた光増幅器 |
| WO2020203900A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社フジクラ | 活性元素添加光ファイバ、共振器、及び、ファイバレーザ装置 |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1183902A patent/JP2749647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0851544A1 (en) * | 1996-12-27 | 1998-07-01 | Fujitsu Limited | Optical amplifying fiber and process of producing the same |
| WO2001039339A1 (fr) * | 1999-11-26 | 2001-05-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre optique pour amplification optique |
| JP2002151772A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅用ファイバ、光ファイバ増幅器および光通信システム |
| WO2004075364A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Fujitsu Limited | 遅延位相整合ファイバを用いた光増幅器 |
| US7136219B2 (en) | 2003-02-21 | 2006-11-14 | Fujitsu Limited | Optical amplifier using delayed phase matching fiber |
| US8194309B2 (en) | 2003-02-21 | 2012-06-05 | Fujitsu Limited | Optical amplifier using delayed phase matching fiber |
| WO2020203900A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社フジクラ | 活性元素添加光ファイバ、共振器、及び、ファイバレーザ装置 |
| JPWO2020203900A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2021-11-25 | 株式会社フジクラ | 活性元素添加光ファイバ、共振器、及び、ファイバレーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2749647B2 (ja) | 1998-05-13 |
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Legal Events
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