JPH0521874A - 光能動装置 - Google Patents
光能動装置Info
- Publication number
- JPH0521874A JPH0521874A JP3174189A JP17418991A JPH0521874A JP H0521874 A JPH0521874 A JP H0521874A JP 3174189 A JP3174189 A JP 3174189A JP 17418991 A JP17418991 A JP 17418991A JP H0521874 A JPH0521874 A JP H0521874A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- light
- optical
- optical fiber
- fiber
- 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
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易な励起光源で波長1.3μm帯での光増
幅を可能にするファイバ増幅器等を提供すること。 【構成】 光ファイバ30に用いる光機能性ガラスは、
活性物質であるPr3+と共に、Nd3+及びYb3+を添加
してある。第1及び第2のレーザ光源32、132から
の波長0.8μm及び波長0.98μmの励起光の存在
により、Nd3+及びYb3+が励起される。これに応じ
て、Nd3+及びYb3+からエネルギー伝達を受けたPr
3+も励起される。励起されたPr3+は信号光に誘導され
て、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長1.3μm帯の
放射光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信
号光は増幅されることとなる。
幅を可能にするファイバ増幅器等を提供すること。 【構成】 光ファイバ30に用いる光機能性ガラスは、
活性物質であるPr3+と共に、Nd3+及びYb3+を添加
してある。第1及び第2のレーザ光源32、132から
の波長0.8μm及び波長0.98μmの励起光の存在
により、Nd3+及びYb3+が励起される。これに応じ
て、Nd3+及びYb3+からエネルギー伝達を受けたPr
3+も励起される。励起されたPr3+は信号光に誘導され
て、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長1.3μm帯の
放射光を発生する。励起光が所定の強度を超えると、信
号光は増幅されることとなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1.3μm帯での光増幅
等に使用される光能動装置、ファイバ増幅器、導波路素
子増幅器、ファイバレーザ及び導波路素子レーザに関す
る。
等に使用される光能動装置、ファイバ増幅器、導波路素
子増幅器、ファイバレーザ及び導波路素子レーザに関す
る。
【0002】
【従来の技術】希土類元素を活性物質として添加した光
機能性ガラスは、一般に1.310±0.025μmの
範囲で行われる波長1.3μm帯での光通信に使用する
ファイバ増幅器、ファイバセンサ及びファイバレーザそ
の他の光能動装置への応用が考えられている。例えば、
活性物質としてプラセオジムイオン(Pr3+)を添加し
た弗化物ガラスからなる光ファイバによって波長1.3
μm帯での光増幅を実現できるとの報告がなされている
(OFC '90 Post Deadline Papers(PD2-1) )。この報告
に示されるPr3+添加の光ファイバでは、励起光波長を
1.017μmとし、入力強度を180mWとしてい
る。
機能性ガラスは、一般に1.310±0.025μmの
範囲で行われる波長1.3μm帯での光通信に使用する
ファイバ増幅器、ファイバセンサ及びファイバレーザそ
の他の光能動装置への応用が考えられている。例えば、
活性物質としてプラセオジムイオン(Pr3+)を添加し
た弗化物ガラスからなる光ファイバによって波長1.3
μm帯での光増幅を実現できるとの報告がなされている
(OFC '90 Post Deadline Papers(PD2-1) )。この報告
に示されるPr3+添加の光ファイバでは、励起光波長を
1.017μmとし、入力強度を180mWとしてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし現状の技術で
は、かかる長波長、高強度の励起光を供給し得る励起光
源として半導体レーザ等の小型でかつ簡易な光源が存在
せず、大型のガスレーザ、固体レーザ等を用いて光ファ
イバ中のPr3+を励起せざるを得なかった。このため、
光増幅装置等の小型化を図ることができないといった問
題があった。
は、かかる長波長、高強度の励起光を供給し得る励起光
源として半導体レーザ等の小型でかつ簡易な光源が存在
せず、大型のガスレーザ、固体レーザ等を用いて光ファ
イバ中のPr3+を励起せざるを得なかった。このため、
光増幅装置等の小型化を図ることができないといった問
題があった。
【0004】そこで、本発明は、Pr3+を添加した光機
能性ガラスを用いた光ファイバ又は導波路素子から構成
した光能動装置であって、レーザダイオード等によって
供給可能な波長1.0μm以下の励起光によって波長
1.3μm帯での発光・光増幅等の効率を高めることが
できる光能動装置を提供することを目的としている。
能性ガラスを用いた光ファイバ又は導波路素子から構成
した光能動装置であって、レーザダイオード等によって
供給可能な波長1.0μm以下の励起光によって波長
1.3μm帯での発光・光増幅等の効率を高めることが
できる光能動装置を提供することを目的としている。
【0005】また、本発明は、上記光能動装置を用いた
ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレーザ、
導波路素子レーザ等を提供することを目的とする。
ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、ファイバレーザ、
導波路素子レーザ等を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明に係る光
能動装置は、(a)ホストガラスに活性物質であるPr
3+と共にネオジムイオン(Nd3+)及びイッテルビウム
イオン(Yb3+)を添加した光機能性ガラスからなるコ
アを備える光ファイバと、(b)Ndを励起するため波
長0.8μm帯の第1の励起光を発生する第1の励起光
源と、(c)Ybを励起するため波長0.98μm帯の
第2の励起光を発生する第2の励起光源と、(d)第1
及び第2の励起光を各励起光源から光ファイバ内に入射
させる励起光結合手段とを備えることとしている。この
場合、上記光ファイバの代わりに、ホストガラスにPr
3+、Nd3+及びYb3+を添加した光機能性ガラスからな
る平面導波路を備える導波路素子を用いてもよい。
能動装置は、(a)ホストガラスに活性物質であるPr
3+と共にネオジムイオン(Nd3+)及びイッテルビウム
イオン(Yb3+)を添加した光機能性ガラスからなるコ
アを備える光ファイバと、(b)Ndを励起するため波
長0.8μm帯の第1の励起光を発生する第1の励起光
源と、(c)Ybを励起するため波長0.98μm帯の
第2の励起光を発生する第2の励起光源と、(d)第1
及び第2の励起光を各励起光源から光ファイバ内に入射
させる励起光結合手段とを備えることとしている。この
場合、上記光ファイバの代わりに、ホストガラスにPr
3+、Nd3+及びYb3+を添加した光機能性ガラスからな
る平面導波路を備える導波路素子を用いてもよい。
【0007】上記の光能動装置によれば、励起光結合手
段により光ファイバ内に導入された第1の励起光によっ
てNd3+が励起され、第2の励起光によってYb3+が励
起される。励起されたYb3+の近傍に存在するPr
3+は、Yb3+からのエネルギー伝達を受けて所定の確率
で励起される。また、励起されたNd3+の近傍に存在す
るPr3+も、Nd3+からのエネルギー伝達を受けて所定
の確率で励起される。さらに、励起されたNd3+の近傍
に存在するYb3+の近傍に存在するPr3+も、Nd3+か
らYb3+を介してのエネルギー伝達によって所定の確率
で励起される。このように励起されたPr3+の一部又は
多くは、光ファイバ内に存在する波長1.3μm帯の信
号光等に誘導されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する放
射光を発生し、この帯域での光増幅機能、光スイッチ機
能、光センサ機能等の諸機能の発揮を可能にする。
段により光ファイバ内に導入された第1の励起光によっ
てNd3+が励起され、第2の励起光によってYb3+が励
起される。励起されたYb3+の近傍に存在するPr
3+は、Yb3+からのエネルギー伝達を受けて所定の確率
で励起される。また、励起されたNd3+の近傍に存在す
るPr3+も、Nd3+からのエネルギー伝達を受けて所定
の確率で励起される。さらに、励起されたNd3+の近傍
に存在するYb3+の近傍に存在するPr3+も、Nd3+か
らYb3+を介してのエネルギー伝達によって所定の確率
で励起される。このように励起されたPr3+の一部又は
多くは、光ファイバ内に存在する波長1.3μm帯の信
号光等に誘導されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する放
射光を発生し、この帯域での光増幅機能、光スイッチ機
能、光センサ機能等の諸機能の発揮を可能にする。
【0008】本発明のファイバ増幅器は、上記光能動装
置と、波長1.3μm帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。この場合、
上記光ファイバの代わりに、ホストガラス中にPr3+、
Nd3+及びYb3+を添加した光機能性ガラスからなる平
面導波路を備える導波路素子を用いて光能動装置の部分
を構成してもよい。
置と、波長1.3μm帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。この場合、
上記光ファイバの代わりに、ホストガラス中にPr3+、
Nd3+及びYb3+を添加した光機能性ガラスからなる平
面導波路を備える導波路素子を用いて光能動装置の部分
を構成してもよい。
【0009】上記のファイバ増幅器によれば、励起光結
合手段により光ファイバ内に導入された比較的短波長の
第1及び第2の励起光によってPr3+が間接的に励起さ
れる。この励起されたPr3+の一部又は多くは、これと
同時に信号光結合手段によって光ファイバ内に導入され
た波長1.3μm帯の信号光に誘導されて放射光を発生
し、波長1.3μm帯での光増幅が可能になる。
合手段により光ファイバ内に導入された比較的短波長の
第1及び第2の励起光によってPr3+が間接的に励起さ
れる。この励起されたPr3+の一部又は多くは、これと
同時に信号光結合手段によって光ファイバ内に導入され
た波長1.3μm帯の信号光に誘導されて放射光を発生
し、波長1.3μm帯での光増幅が可能になる。
【0010】本発明のファイバレーザは、上記光能動装
置と、上記光ファイバ内からの波長1.3μm帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。この場合、光ファイバの代わりに、
ホストガラス中にPr3+、Nd3+及びYb3+を添加した
光機能性ガラスからなる平面導波路を備える導波路素子
を用いて光能動装置の部分を構成してもよい。
置と、上記光ファイバ内からの波長1.3μm帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。この場合、光ファイバの代わりに、
ホストガラス中にPr3+、Nd3+及びYb3+を添加した
光機能性ガラスからなる平面導波路を備える導波路素子
を用いて光能動装置の部分を構成してもよい。
【0011】上記のファイバレーザによれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された比較的短波長の第
1及び第2の励起光によってPr3+が間接的に励起され
る。この励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイ
バ内に存在する波長1.3μm帯の自然放出光等に誘導
されて、放射光を発生し、波長1.3μm帯でのレーザ
発光が可能になる。
合手段によりファイバ内に導入された比較的短波長の第
1及び第2の励起光によってPr3+が間接的に励起され
る。この励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイ
バ内に存在する波長1.3μm帯の自然放出光等に誘導
されて、放射光を発生し、波長1.3μm帯でのレーザ
発光が可能になる。
【0012】
【実施例】[本発明の原理についての説明]実施例の説
明の前に、本発明の基礎となる仮説について簡単に説明
する。図1はこの仮説を説明するためのエネルギー準位
図である。
明の前に、本発明の基礎となる仮説について簡単に説明
する。図1はこの仮説を説明するためのエネルギー準位
図である。
【0013】活性物質であるPr3+と共にNd3+及びY
b3+を添加した光機能性ガラスに導入された波長0.8
μm帯の第1の励起光は、Nd3+を励起して準位 4I
9/2 から準位 4F3/2 に対応する電子遷移を発生させ
る。この結果、Nd3+の準位 4F3/2 と準位 4I9/2 と
の間に反転分布が形成される。この2準位 4F3/2 、 4
I9/2 の間のエネルギー差がPr3+の2準位 1G4 、 3
H4 間のエネルギー差に略対応しているので、Nd3+の
励起エネルギーはその近くに存在するPr3+へ伝達され
ることとなり、みかけ上、Nd3+の準位 4F3/2 からP
r3+の準位 1G4 に電子が遷移する。また、励起された
Nd3+の2準位 4F3/2 、 4I9/2 の間のエネルギー差
がYb3+の2準位 2F5/2 、 2F7/2 間のエネルギー差
にも略対応しているので、Nd3+の励起エネルギーはそ
の近くに存在するYb3+へ伝達され、次いでこの励起さ
れたYb3+の励起エネルギーはその近くに存在するPr
3+へ伝達される。つまり、みかけ上、Nd3+の準位 4F
3/2 からYb3+の準位 2F5/2 をへてPr3+の準位 1G
4 に電子が遷移する。
b3+を添加した光機能性ガラスに導入された波長0.8
μm帯の第1の励起光は、Nd3+を励起して準位 4I
9/2 から準位 4F3/2 に対応する電子遷移を発生させ
る。この結果、Nd3+の準位 4F3/2 と準位 4I9/2 と
の間に反転分布が形成される。この2準位 4F3/2 、 4
I9/2 の間のエネルギー差がPr3+の2準位 1G4 、 3
H4 間のエネルギー差に略対応しているので、Nd3+の
励起エネルギーはその近くに存在するPr3+へ伝達され
ることとなり、みかけ上、Nd3+の準位 4F3/2 からP
r3+の準位 1G4 に電子が遷移する。また、励起された
Nd3+の2準位 4F3/2 、 4I9/2 の間のエネルギー差
がYb3+の2準位 2F5/2 、 2F7/2 間のエネルギー差
にも略対応しているので、Nd3+の励起エネルギーはそ
の近くに存在するYb3+へ伝達され、次いでこの励起さ
れたYb3+の励起エネルギーはその近くに存在するPr
3+へ伝達される。つまり、みかけ上、Nd3+の準位 4F
3/2 からYb3+の準位 2F5/2 をへてPr3+の準位 1G
4 に電子が遷移する。
【0014】一方、上記光機能性ガラスに導入された波
長0.98μm帯の第2の励起光は、Yb3+を励起して
準位 2F7/2 から準位 2F5/2 に対応する電子遷移を発
生させる。この結果、Yb3+の準位 2F5/2 と準位 2F
7/2 との間に反転分布が形成される。この2準位 2F
5/2 、 2F7/2 間のエネルギー差がPr3+の2準位 1G
4 、 3H4 間のエネルギー差に略対応しているので、Y
b3+の励起エネルギーはその近くに存在するPr3+へ伝
達されることとなり、みかけ上、Yb3+の準位 2F5/2
からPr3+の準位 1G4 に電子が遷移する。
長0.98μm帯の第2の励起光は、Yb3+を励起して
準位 2F7/2 から準位 2F5/2 に対応する電子遷移を発
生させる。この結果、Yb3+の準位 2F5/2 と準位 2F
7/2 との間に反転分布が形成される。この2準位 2F
5/2 、 2F7/2 間のエネルギー差がPr3+の2準位 1G
4 、 3H4 間のエネルギー差に略対応しているので、Y
b3+の励起エネルギーはその近くに存在するPr3+へ伝
達されることとなり、みかけ上、Yb3+の準位 2F5/2
からPr3+の準位 1G4 に電子が遷移する。
【0015】このように第1及び第2の励起光によって
間接的に励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイ
バ内に存在する波長1.3μm帯の信号光等に誘導され
て、遷移 1G4 → 3H5 に対応する放射光を発生し、こ
の帯域での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能
等の諸機能の発揮を可能にする。
間接的に励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイ
バ内に存在する波長1.3μm帯の信号光等に誘導され
て、遷移 1G4 → 3H5 に対応する放射光を発生し、こ
の帯域での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能
等の諸機能の発揮を可能にする。
【0016】上記の光機能性ガラスにおいて、Pr3+等
を添加すべきホストガラス(マトリックスガラス)とし
て、弗燐酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、
カルコゲナイドガラス、弗化物ガラス、石英ガラス等の
使用が可能である。
を添加すべきホストガラス(マトリックスガラス)とし
て、弗燐酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、
カルコゲナイドガラス、弗化物ガラス、石英ガラス等の
使用が可能である。
【0017】上記の光機能性ガラスから光能動装置を構
成するには、この光機能性ガラスを光伝送路用の素材と
して用いる。例えば、このガラスから形成した平面導波
路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光機
能性ガラスからなるコアを備えた光ファイバを作製する
ことが、波長1.3μm帯の光能動装置を得るためには
望ましい。
成するには、この光機能性ガラスを光伝送路用の素材と
して用いる。例えば、このガラスから形成した平面導波
路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光機
能性ガラスからなるコアを備えた光ファイバを作製する
ことが、波長1.3μm帯の光能動装置を得るためには
望ましい。
【0018】上記光ファイバの具体的製法としては、2
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。さ
らに、石英系ガラスを活性物質であるPr3+のホストガ
ラスとする場合、VAD法、MCVD法、OVD法等の
製法を利用することができる。
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。さ
らに、石英系ガラスを活性物質であるPr3+のホストガ
ラスとする場合、VAD法、MCVD法、OVD法等の
製法を利用することができる。
【0019】上記光ファイバの具体的構造としては、シ
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を5μm以下、比屈折率差を1%以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を8μm程度、比屈折率差を
0.3%程度とすることも可能である。
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を5μm以下、比屈折率差を1%以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を8μm程度、比屈折率差を
0.3%程度とすることも可能である。
【0020】本発明の光能動装置は、以上のような光フ
ァイバと、Nd3+及び/又はYb3+を励起するために波
長0.8μm及び波長0.98μmの励起光を発生する
レーザ等の第1及び第2の励起光源と、これらの励起光
を各励起光源から光ファイバ内に入射させるカプラ等の
励起光結合手段とを備える。
ァイバと、Nd3+及び/又はYb3+を励起するために波
長0.8μm及び波長0.98μmの励起光を発生する
レーザ等の第1及び第2の励起光源と、これらの励起光
を各励起光源から光ファイバ内に入射させるカプラ等の
励起光結合手段とを備える。
【0021】上記の光能動装置によれば、励起光結合手
段により光ファイバ内に導入された波長0.8μmの第
1の励起光によってNd3+が励起され、これからエネル
ギー伝達を受けたPr3+も励起される。また、励起光結
合手段により光ファイバ内に導入された波長0.98μ
mの第2の励起光によってYb3+が励起され、これから
エネルギー伝達を受けたPr3+も励起される。このよう
に励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイバ内に
存在する波長1.3μm帯の信号光等に誘導されて、遷
移 1G4 → 3H5 に対応する放射光を発生し、この帯域
での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸
機能の発揮を可能にする。
段により光ファイバ内に導入された波長0.8μmの第
1の励起光によってNd3+が励起され、これからエネル
ギー伝達を受けたPr3+も励起される。また、励起光結
合手段により光ファイバ内に導入された波長0.98μ
mの第2の励起光によってYb3+が励起され、これから
エネルギー伝達を受けたPr3+も励起される。このよう
に励起されたPr3+の一部又は多くは、光ファイバ内に
存在する波長1.3μm帯の信号光等に誘導されて、遷
移 1G4 → 3H5 に対応する放射光を発生し、この帯域
での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸
機能の発揮を可能にする。
【0022】[具体的実施例の説明]
(1)光ファイバの作製
まず、組成53.5ZrF4 −20BaF2 −3.5L
aF3 −3.0AlF3 −20NaF(mol%)の弗
化物ガラスの原料を準備し、これらと共にPr3+、Nd
3+及びYb3+の化合物を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後急冷によってガラス化された。また、比較のためPr
3+のみを添加した弗化物ガラスも準備した。
aF3 −3.0AlF3 −20NaF(mol%)の弗
化物ガラスの原料を準備し、これらと共にPr3+、Nd
3+及びYb3+の化合物を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後急冷によってガラス化された。また、比較のためPr
3+のみを添加した弗化物ガラスも準備した。
【0023】この光機能性ガラスから光能動装置を作製
するため、下記のようにしてファイバを作製した。ま
ず、上記の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガ
ラスロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも
屈折率が低くなる組成でPr3+等を含まないクラッド用
のガラスパイプを準備する。その後、これらガラスロッ
ドとガラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイ
バに線引きした。この結果、コア直径が3μmで、外径
が125μmで、その比屈折率差が1.0%のシングル
モードファイバが得られた。このシングルモードファイ
バは長さ10mに切り出された。
するため、下記のようにしてファイバを作製した。ま
ず、上記の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガ
ラスロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも
屈折率が低くなる組成でPr3+等を含まないクラッド用
のガラスパイプを準備する。その後、これらガラスロッ
ドとガラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイ
バに線引きした。この結果、コア直径が3μmで、外径
が125μmで、その比屈折率差が1.0%のシングル
モードファイバが得られた。このシングルモードファイ
バは長さ10mに切り出された。
【0024】(2)ファイバ増幅器の作製例
図2は、上記の光ファイバを用いた波長1.3μm帯の
ファイバ増幅器の一作製例を示す。図示のファイバ増幅
器は、双方向2波長励起型の構成となっていて、波長
1.3μm帯の信号光を増幅する希土類イオンを含んだ
光ファイバ30と、波長0.8μm帯の第1の励起光を
発生する第1のレーザダイオード光源32と、波長0.
98μm帯の第2の励起光を発生する第2のレーザダイ
オード光源132と、第1及び第2の励起光をそれぞれ
の励起光源32、132から光ファイバ30内に入射さ
せる第1及び第2の合波分波カプラ33、133とを備
える。
ファイバ増幅器の一作製例を示す。図示のファイバ増幅
器は、双方向2波長励起型の構成となっていて、波長
1.3μm帯の信号光を増幅する希土類イオンを含んだ
光ファイバ30と、波長0.8μm帯の第1の励起光を
発生する第1のレーザダイオード光源32と、波長0.
98μm帯の第2の励起光を発生する第2のレーザダイ
オード光源132と、第1及び第2の励起光をそれぞれ
の励起光源32、132から光ファイバ30内に入射さ
せる第1及び第2の合波分波カプラ33、133とを備
える。
【0025】光ファイバ38、39の融着延伸により形
成した第1の合波分波カプラ33に設けられた光ファイ
バ38aには、波長1.3μm帯の信号光源31が接続
される。これに対向する光ファイバ38bは、光ファイ
バ30の入力側が結合され、信号光を光ファイバ30内
に入射させる。第1の合波分波カプラ33から延びる光
ファイバ39aには、波長0.8μm帯の励起光を発生
する第1のレーザダイオード32が接続される。したが
って、光ファイバ30内には信号光とともにレーザダイ
オード32からの波長0.98μm帯の励起光も導入さ
れる。一方、第2の合波分波カプラ133に設けられた
光ファイバ139aには、波長0.98μm帯の励起光
を発生する第2のレーザダイオード132が接続され
る。さらに、第2の合波分波カプラ133に設けられた
ファイバ138aは光ファイバ30の出力側に結合され
る。したがって、レーザダイオード132からの波長
0.98μm帯の励起光も第2の合波分波カプラ133
を介して光ファイバ30内に導入される。
成した第1の合波分波カプラ33に設けられた光ファイ
バ38aには、波長1.3μm帯の信号光源31が接続
される。これに対向する光ファイバ38bは、光ファイ
バ30の入力側が結合され、信号光を光ファイバ30内
に入射させる。第1の合波分波カプラ33から延びる光
ファイバ39aには、波長0.8μm帯の励起光を発生
する第1のレーザダイオード32が接続される。したが
って、光ファイバ30内には信号光とともにレーザダイ
オード32からの波長0.98μm帯の励起光も導入さ
れる。一方、第2の合波分波カプラ133に設けられた
光ファイバ139aには、波長0.98μm帯の励起光
を発生する第2のレーザダイオード132が接続され
る。さらに、第2の合波分波カプラ133に設けられた
ファイバ138aは光ファイバ30の出力側に結合され
る。したがって、レーザダイオード132からの波長
0.98μm帯の励起光も第2の合波分波カプラ133
を介して光ファイバ30内に導入される。
【0026】光ファイバ30の出力側からの出力光は、
ファイバ138aと、第2の合波分波カプラ133と、
ファイバ138bと、励起光をカットする光フィルタ3
6とを介して光検出器35に導かれる。光検出器35
は、増幅された信号光の強度等を検出する。なお、第1
及び第2の合波分波カプラ33、133から延びる残り
の光ファイバ39b、139bは、戻り光を防止するた
めにマッチングオイル37漬浸される。
ファイバ138aと、第2の合波分波カプラ133と、
ファイバ138bと、励起光をカットする光フィルタ3
6とを介して光検出器35に導かれる。光検出器35
は、増幅された信号光の強度等を検出する。なお、第1
及び第2の合波分波カプラ33、133から延びる残り
の光ファイバ39b、139bは、戻り光を防止するた
めにマッチングオイル37漬浸される。
【0027】図3のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源31からの波長1.3μm帯の信
号光は、第1の合波分波カプラ33をへて光ファイバ3
0内に入射する。同時に、第1及び第2の励起光源3
2、132からの波長0.8μm帯及び0.98μm帯
の励起光も第1及び第2の合波分波カプラ33をへて光
ファイバ30内に入射する。これらの励起光は、Nd3+
及びYb3+を励起し、これからエネルギー伝達を受けた
Pr3+をも間接的に励起する。励起されたPr3+は信号
光に誘導されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長
1.3μm帯の放射光を発生する。励起光が所定の強度
を超えると、信号光は増幅される。
に説明する。信号光源31からの波長1.3μm帯の信
号光は、第1の合波分波カプラ33をへて光ファイバ3
0内に入射する。同時に、第1及び第2の励起光源3
2、132からの波長0.8μm帯及び0.98μm帯
の励起光も第1及び第2の合波分波カプラ33をへて光
ファイバ30内に入射する。これらの励起光は、Nd3+
及びYb3+を励起し、これからエネルギー伝達を受けた
Pr3+をも間接的に励起する。励起されたPr3+は信号
光に誘導されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長
1.3μm帯の放射光を発生する。励起光が所定の強度
を超えると、信号光は増幅される。
【0028】図3のファイバ増幅器で得られた測定結果
について説明する。
について説明する。
【0029】(例1)光ファイバ30として、そのコア
30aにPr3+を5000ppm、Nd3+を5000p
pm,Yb3+を5000ppm添加したシングルモード
ファイバを準備した。信号光源31としては、レーザダ
イオードを用い、波長を1.32μmとし、信号光入力
を−30dBとした。第1及び第2の励起光源32、1
32としては、レーザダイオードを使用し、波長をそれ
ぞれ0.8μm及び0.98μmとし、励起光入力をと
もに30mWとした。波長1.32μmの信号光に対す
る利得は30dBであった。
30aにPr3+を5000ppm、Nd3+を5000p
pm,Yb3+を5000ppm添加したシングルモード
ファイバを準備した。信号光源31としては、レーザダ
イオードを用い、波長を1.32μmとし、信号光入力
を−30dBとした。第1及び第2の励起光源32、1
32としては、レーザダイオードを使用し、波長をそれ
ぞれ0.8μm及び0.98μmとし、励起光入力をと
もに30mWとした。波長1.32μmの信号光に対す
る利得は30dBであった。
【0030】(例2)光ファイバ30として、そのコア
30aにPr3+を5000ppm、Nd3+を5000p
pm添加したシングルモードファイバを準備した。信号
光源31としては(例1)のレーザダイオードと同様の
ものを使用した。第1の励起光源132としては、(例
1)のレーザダイオードと同様のものを使用し、励起光
入力を50mWとした。第2の励起光源32からは励起
光を発生させなかった。波長1.30μmの信号光に対
する利得は20dBであった。
30aにPr3+を5000ppm、Nd3+を5000p
pm添加したシングルモードファイバを準備した。信号
光源31としては(例1)のレーザダイオードと同様の
ものを使用した。第1の励起光源132としては、(例
1)のレーザダイオードと同様のものを使用し、励起光
入力を50mWとした。第2の励起光源32からは励起
光を発生させなかった。波長1.30μmの信号光に対
する利得は20dBであった。
【0031】(3)導波路素子増幅器の作製例
図3は、導波路素子増幅器の実施例を示した図である。
基板120上に2またに分岐する平面導波路130a、
130b、130cを形成する。平面導波路130aに
はPr3+とともにNd3+等の第2の希土類イオンが添加
されている。平面導波路130aの他端には、グレーテ
ィングからなるフィルタ136を形成してある。平面導
波路130bには、波長1.3μm帯の信号光を入射さ
せる。また、平面導波路130cには、波長0.8μ
m、波長0.98μm等の励起光を入射させる。励起光
を発生させるレーザ光源としては、図32ものと同様の
ものを用いる。
基板120上に2またに分岐する平面導波路130a、
130b、130cを形成する。平面導波路130aに
はPr3+とともにNd3+等の第2の希土類イオンが添加
されている。平面導波路130aの他端には、グレーテ
ィングからなるフィルタ136を形成してある。平面導
波路130bには、波長1.3μm帯の信号光を入射さ
せる。また、平面導波路130cには、波長0.8μ
m、波長0.98μm等の励起光を入射させる。励起光
を発生させるレーザ光源としては、図32ものと同様の
ものを用いる。
【0032】図3のファイバ増幅器100の動作につい
て簡単に説明する。波長1.3μm帯の信号光は平面導
波路130bをへて平面導波路130a内に入射し、レ
ーザダイオード等の励起光源からの波長0.8μm及び
波長0.98μmの励起光も平面導波路130cをへて
平面導波路130a内に入射する。これらの励起光は、
Nd3+及びYb3+を励起し、さらにPr3+を励起する。
励起されたPr3+は信号光に誘導されて、遷移 1G4 →
3H5 に対応する波長1.3μm帯の放射光を発生す
る。励起光が所定の強度を超えると、信号光は増幅され
ることとなる。
て簡単に説明する。波長1.3μm帯の信号光は平面導
波路130bをへて平面導波路130a内に入射し、レ
ーザダイオード等の励起光源からの波長0.8μm及び
波長0.98μmの励起光も平面導波路130cをへて
平面導波路130a内に入射する。これらの励起光は、
Nd3+及びYb3+を励起し、さらにPr3+を励起する。
励起されたPr3+は信号光に誘導されて、遷移 1G4 →
3H5 に対応する波長1.3μm帯の放射光を発生す
る。励起光が所定の強度を超えると、信号光は増幅され
ることとなる。
【0033】(4)ファイバレーザの作製例
第4図は、ファイバレーザの実施例を示した図である。
このファイバレーザは、光ファイバ30と、レーザダイ
オード等からなるレーザ光源32と、レンズ等からなる
励起光結合装置43とを備える。レーザ光源32は波長
0.8μm及び波長0.98μmの励起光を発生する。
励起光結合装置43はこれらの励起光をレーザ光源32
から光ファイバ30内に入射させる。この場合、光ファ
イバの入出力端を適当な鏡面に仕上げ、共振器構造を形
成する。なお、共振器構造を誘電体ミラー等を使用する
通常のタイプのものとしてもよい。更に、リング状の共
振器としたリングレーサを形成することも可能である。
このファイバレーザは、光ファイバ30と、レーザダイ
オード等からなるレーザ光源32と、レンズ等からなる
励起光結合装置43とを備える。レーザ光源32は波長
0.8μm及び波長0.98μmの励起光を発生する。
励起光結合装置43はこれらの励起光をレーザ光源32
から光ファイバ30内に入射させる。この場合、光ファ
イバの入出力端を適当な鏡面に仕上げ、共振器構造を形
成する。なお、共振器構造を誘電体ミラー等を使用する
通常のタイプのものとしてもよい。更に、リング状の共
振器としたリングレーサを形成することも可能である。
【0034】上記のファイバレーザにおいて、レーザ光
源32からの波長0.8μm及び波長0.98μmの励
起光は、励起光結合装置38によって光ファイバ30内
に導入される。これらの励起光は、光ファイバ30内の
Nd3+及びYbd3+を励起し、さらにPr3+を励起す
る。励起されたPr3+は1.3μmの自然放出光に誘導
されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長1.3μm
帯の放射光を発生する。励起光の出力が所定値を超える
と波長1.3μm帯でレーザ発振が生じる。
源32からの波長0.8μm及び波長0.98μmの励
起光は、励起光結合装置38によって光ファイバ30内
に導入される。これらの励起光は、光ファイバ30内の
Nd3+及びYbd3+を励起し、さらにPr3+を励起す
る。励起されたPr3+は1.3μmの自然放出光に誘導
されて、遷移 1G4 → 3H5 に対応する波長1.3μm
帯の放射光を発生する。励起光の出力が所定値を超える
と波長1.3μm帯でレーザ発振が生じる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光機
能性ガラスによれば、Nd3+及びYb3+の存在により、
Pr3+を波長1.0μm以下の励起光を発生する簡易な
励起光源で励起することができる。このように励起され
たPr3+の存在により、1.3μm帯での発光・光増幅
が可能になり、或いはその増幅効率を高めることができ
る。更に、これを導波路、光ファイバ等に形成すること
により、光増幅装置、レーザ等の光機能性装置に応用で
きる。特に、ファイバに形成した場合、低閾値で高利得
のファイバ増幅器が得られる。
能性ガラスによれば、Nd3+及びYb3+の存在により、
Pr3+を波長1.0μm以下の励起光を発生する簡易な
励起光源で励起することができる。このように励起され
たPr3+の存在により、1.3μm帯での発光・光増幅
が可能になり、或いはその増幅効率を高めることができ
る。更に、これを導波路、光ファイバ等に形成すること
により、光増幅装置、レーザ等の光機能性装置に応用で
きる。特に、ファイバに形成した場合、低閾値で高利得
のファイバ増幅器が得られる。
【図1】Pr3+等の希土類元素のエネルギー準位図を示
した図である。
した図である。
【図2】ファイバ増幅器の実施例を示した図である。
【図3】導波路素子増幅器の実施例を示した図である。
【図4】ファイバレーザの実施例を示した図である。
30…光ファイバ
32、132…励起光源
33、133…励起光結合手段である合波分波カプラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所
G02B 6/00 376 B 7036−2K
G02F 1/35 501 7246−2K
H01S 3/07 7630−4M
3/17 7630−4M
(72)発明者 向後 隆司
神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
(72)発明者 宮島 義昭
東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日
本電信電話株式会社内
Claims (6)
- 【請求項1】 ホストガラスにPr3+、Nd3+及びYb
3+を共添加した光機能性ガラスからなるコアを備える光
ファイバと、Nd3+を励起するため波長0.8μm帯の
第1の励起光を発生する第1の励起光源と、Yb3+を励
起するため波長0.98μm帯の第2の励起光を発生す
る第2の励起光源と、第1及び第2の励起光を前記第1
及び第2の励起光源から前記光ファイバ内に入射させる
励起光結合手段と、を備える光能動装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記光ファイバ内に導く信号光
結合手段とを備えるファイバ増幅器。 - 【請求項3】 請求項1に記載の光能動装置と、前記光
ファイバ内からの波長1.3μm帯又はその近傍の光を
該光ファイバにフィードバックする共振器構造とを備え
るファイバレーザ。 - 【請求項4】 ホストガラスにPr3+、Nd3+及びYb
3+を共添加した光機能性ガラスからなる平面導波路を備
えた導波路素子と、Nd3+を励起するため波長0.8μ
m帯の第1の励起光を発生する第1の励起光源と、Yb
3+を励起するため波長0.98μm帯の第2の励起光を
発生する第2の励起光源と、第1及び第2の励起光を前
記第1及び第2の励起光源から前記導波路素子内に入射
させる励起光結合手段と、を備える光能動装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の光能動装置と、波長
1.3μm帯の信号光を前記導波路素子内に導く信号光
結合手段とを備える導波路素子増幅器。 - 【請求項6】 請求項4に記載の光能動装置と、前記導
波路素子内からの波長1.3μm帯又はその近傍の光を
該導波路素子にフィードバックする共振器構造とを備え
る導波路素子レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174189A JPH0521874A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光能動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174189A JPH0521874A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光能動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521874A true JPH0521874A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15974280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174189A Pending JPH0521874A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光能動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521874A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6178039B1 (en) | 1998-02-25 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Light source module and an optical amplifier using the same |
| US6650677B1 (en) | 2000-04-11 | 2003-11-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Up-conversion laser |
| JP2006505826A (ja) * | 2002-11-08 | 2006-02-16 | インテル・コーポレーション | 誘導散乱を用いたシリコン系光励起型増幅のための方法および装置 |
| JP2007275198A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumita Optical Glass Inc | 光源装置及び内視鏡システム |
| JP2007275199A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumita Optical Glass Inc | 観察装置及び内視鏡装置 |
| JP2007329482A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる2段エルビウム増幅器 |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3174189A patent/JPH0521874A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6178039B1 (en) | 1998-02-25 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Light source module and an optical amplifier using the same |
| US6650677B1 (en) | 2000-04-11 | 2003-11-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Up-conversion laser |
| JP2006505826A (ja) * | 2002-11-08 | 2006-02-16 | インテル・コーポレーション | 誘導散乱を用いたシリコン系光励起型増幅のための方法および装置 |
| JP2007275198A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumita Optical Glass Inc | 光源装置及び内視鏡システム |
| JP2007275199A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumita Optical Glass Inc | 観察装置及び内視鏡装置 |
| JP2007329482A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる2段エルビウム増幅器 |
| JP2011018944A (ja) * | 2006-06-08 | 2011-01-27 | Ind Technol Res Inst | 利得を平坦化させる2段エルビウム増幅器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6370180B2 (en) | Semiconductor-solid state laser optical waveguide pump | |
| US5170458A (en) | Optical fiber light-amplifier system | |
| JPH05206564A (ja) | 無水けい酸光ファイバ | |
| JP2007511100A (ja) | クラッド励起の準3準位ファイバレーザ/増幅器 | |
| JP2792744B2 (ja) | 光機能性ガラス、ファイバ、増幅器及びレーザ | |
| JPH08507903A (ja) | 光増幅器およびレーザ | |
| EP0439867B1 (en) | Optical power amplifier with doped active fibre | |
| JP3190036B2 (ja) | ファイバ増幅器及びファイバレーザ | |
| JPH0521874A (ja) | 光能動装置 | |
| JP2888616B2 (ja) | 光増幅装置及び光発振装置 | |
| JP3078050B2 (ja) | 光機能性ガラス | |
| JP3277494B2 (ja) | 増幅用光ファイバ及びこれを用いた1.3μm帯用光ファイバ増幅器 | |
| JP2931694B2 (ja) | 光機能性ガラス | |
| JP3005074B2 (ja) | ファイバ増幅器、ファイバレーザ、導波路素子増幅器、及び導波路素子レーザ | |
| JP3001675B2 (ja) | ファイバ増幅器及び導波路素子増幅器 | |
| JPH1126843A (ja) | ファイバレーザ | |
| JPH0529699A (ja) | 光機能性ガラス | |
| JP3088790B2 (ja) | 光機能性ガラス | |
| JPH06112576A (ja) | 光増幅器 | |
| JPH0561079A (ja) | 光フイルタ | |
| JP2888623B2 (ja) | 光増幅装置及び光発振装置 | |
| JP3036788B2 (ja) | 機能性多成分ガラス、光ファイバ及びファイバ増幅器 | |
| JP2842674B2 (ja) | 光増幅装置 | |
| JPH043482A (ja) | ファイバレーザ媒質およびこれを用いた光増幅器 | |
| JPH0529698A (ja) | 光機能性ガラス |