JPH06100331A - フッ化物ガラス光導波路 - Google Patents
フッ化物ガラス光導波路Info
- Publication number
- JPH06100331A JPH06100331A JP4252882A JP25288292A JPH06100331A JP H06100331 A JPH06100331 A JP H06100331A JP 4252882 A JP4252882 A JP 4252882A JP 25288292 A JP25288292 A JP 25288292A JP H06100331 A JPH06100331 A JP H06100331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- core
- fluoride glass
- clad
- zblan
- 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
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- Glass Compositions (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 主として ZBLAN系フッ化物ガラスからなり、
コア部１中にPbを、クラッド部２中にHfを含有するフッ
化物ガラス光導波路において、クラッド部のコア部に近
接する部分がPbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガラス
からなることを特徴とするフッ化物ガラス光導波路、ま
たはクラッド部が通常の組成にさらにClを含む ZBLAN系
フッ化物ガラスからなることを特徴とする。 【効果】 伝送損失の小さな ZBLAN系フッ化物ガラス光
導波路を提供することができる。
コア部１中にPbを、クラッド部２中にHfを含有するフッ
化物ガラス光導波路において、クラッド部のコア部に近
接する部分がPbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガラス
からなることを特徴とするフッ化物ガラス光導波路、ま
たはクラッド部が通常の組成にさらにClを含む ZBLAN系
フッ化物ガラスからなることを特徴とする。 【効果】 伝送損失の小さな ZBLAN系フッ化物ガラス光
導波路を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として光通信システ
ムの中継部に使用される光増幅用光導波路（光ファイバ
を含む）に関するものである。
ムの中継部に使用される光増幅用光導波路（光ファイバ
を含む）に関するものである。
【０００２】
【従来技術】光通信システムは発光部、中継部および受
光部から構成され、これらの間は光導波路で結ばれてい
る。この中継部は、伝送する信号光が光導波路中を伝搬
する際の伝送損失およびパルスの広がりを補償するもの
である。従来、その構成は信号光を一度電気信号に変換
して補償した後、半導体レーザを用いて信号光に変換す
るというものであった。しかしながら、この方法は装置
の構成が極めて複雑であるため高価であるという欠点が
あった。そこで最近、希土類元素をホストガラスにドー
プしたものをコア部として光導波路を作製し、この光導
波路により波長が 1.3μｍまたは1.55μｍである信号光
を直接増幅することが試みられている。
光部から構成され、これらの間は光導波路で結ばれてい
る。この中継部は、伝送する信号光が光導波路中を伝搬
する際の伝送損失およびパルスの広がりを補償するもの
である。従来、その構成は信号光を一度電気信号に変換
して補償した後、半導体レーザを用いて信号光に変換す
るというものであった。しかしながら、この方法は装置
の構成が極めて複雑であるため高価であるという欠点が
あった。そこで最近、希土類元素をホストガラスにドー
プしたものをコア部として光導波路を作製し、この光導
波路により波長が 1.3μｍまたは1.55μｍである信号光
を直接増幅することが試みられている。
【０００３】特にこれらの希土類元素のうち、プラセオ
ジウム (Pr) をコア部にドープしたZrF4 -BaF2 -LaF3 -
AlF3 -NaF (ZBLAN)系フッ化物ガラスからなるシングル
モード型光導波路は、波長が 1.3μｍである信号光を効
率よく増幅するものとして注目されている。該光導波路
のコア部ガラスの組成は屈折率を高くするために 5〜8m
ol%の鉛(Pb)、具体的には PbF2 をドープした ZBLAN系
フッ化物ガラスであり、クラッド部ガラスの組成は 5〜
40mol%のハフニウム(Hf)、具体的には HfF4 をドープし
た ZBLAN系フッ化物ガラスであることが一般的である。
ジウム (Pr) をコア部にドープしたZrF4 -BaF2 -LaF3 -
AlF3 -NaF (ZBLAN)系フッ化物ガラスからなるシングル
モード型光導波路は、波長が 1.3μｍである信号光を効
率よく増幅するものとして注目されている。該光導波路
のコア部ガラスの組成は屈折率を高くするために 5〜8m
ol%の鉛(Pb)、具体的には PbF2 をドープした ZBLAN系
フッ化物ガラスであり、クラッド部ガラスの組成は 5〜
40mol%のハフニウム(Hf)、具体的には HfF4 をドープし
た ZBLAN系フッ化物ガラスであることが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記コ
ア部ガラスの組成とクラッド部ガラスの組成の組み合わ
せで作製した光導波路の伝送損失は、波長が 1.3μｍで
ある信号光を増幅しようとする場合、 200〜500dB/km程
度と高く、実用化には更なる低損失化が必要であった。
ア部ガラスの組成とクラッド部ガラスの組成の組み合わ
せで作製した光導波路の伝送損失は、波長が 1.3μｍで
ある信号光を増幅しようとする場合、 200〜500dB/km程
度と高く、実用化には更なる低損失化が必要であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、波長が
1.3μｍである信号光を光増幅用光導波路を用いて増幅
した際に現状よりも伝送損失の小さな、実用に適するよ
うな光導波路を提供することである。したがって、本発
明によれば、コア部と該コア部を覆うクラッド部とを有
し、前記コア部および前記クラッド部が主として ZBLAN
系フッ化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラッド
部中にHfを含有するフッ化物ガラス光導波路において、
前記クラッド部のうちコア部に近接する部分がPbもHfも
含まない ZBLAN系フッ化物ガラスからなることを特徴と
するフッ化物ガラス光導波路が提供される。また二つ目
の構成としては、コア部と該コア部を覆うクラッド部と
を有し、前記コア部および前記クラッド部が主として Z
BLAN系フッ化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラ
ッド部中にHfを含有するフッ化物ガラス光導波路におい
て、前記クラッド部がさらに塩素(Cl)を含む ZBLAN系フ
ッ化物ガラスからなることを特徴とするフッ化物ガラス
光導波路が提供される。
1.3μｍである信号光を光増幅用光導波路を用いて増幅
した際に現状よりも伝送損失の小さな、実用に適するよ
うな光導波路を提供することである。したがって、本発
明によれば、コア部と該コア部を覆うクラッド部とを有
し、前記コア部および前記クラッド部が主として ZBLAN
系フッ化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラッド
部中にHfを含有するフッ化物ガラス光導波路において、
前記クラッド部のうちコア部に近接する部分がPbもHfも
含まない ZBLAN系フッ化物ガラスからなることを特徴と
するフッ化物ガラス光導波路が提供される。また二つ目
の構成としては、コア部と該コア部を覆うクラッド部と
を有し、前記コア部および前記クラッド部が主として Z
BLAN系フッ化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラ
ッド部中にHfを含有するフッ化物ガラス光導波路におい
て、前記クラッド部がさらに塩素(Cl)を含む ZBLAN系フ
ッ化物ガラスからなることを特徴とするフッ化物ガラス
光導波路が提供される。
【０００６】
【作用】伝送損失が大きくなる原因について検討した結
果、その主たる要因としてレイリー散乱の増加があるこ
とが分かった。レイリー散乱の増加は、光導波路内のコ
ア部ガラスの密度および組成の変化、すなわちコア部ガ
ラスの組成の不均一化によって起こる。該コア部ガラス
の組成の不均一化は、線引きの際に伴う約2000℃の高温
状態から室温までの急激な冷却（温度変化）によって生
じる。また、クラッド部のHfを含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスの軟化点は、コア部のPbを含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスの軟化点に比べて数℃〜20℃高いために、クラッド
部ガラスは高粘度で、コア部ガラスは低粘度で線引きさ
れることになる。この際にクラッド部からの圧縮応力が
コア部へと作用し、該圧縮応力がコア部ガラスの不均一
化 (場合により結晶化）を引き起こすこともあることが
分かった。
果、その主たる要因としてレイリー散乱の増加があるこ
とが分かった。レイリー散乱の増加は、光導波路内のコ
ア部ガラスの密度および組成の変化、すなわちコア部ガ
ラスの組成の不均一化によって起こる。該コア部ガラス
の組成の不均一化は、線引きの際に伴う約2000℃の高温
状態から室温までの急激な冷却（温度変化）によって生
じる。また、クラッド部のHfを含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスの軟化点は、コア部のPbを含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスの軟化点に比べて数℃〜20℃高いために、クラッド
部ガラスは高粘度で、コア部ガラスは低粘度で線引きさ
れることになる。この際にクラッド部からの圧縮応力が
コア部へと作用し、該圧縮応力がコア部ガラスの不均一
化 (場合により結晶化）を引き起こすこともあることが
分かった。
【０００７】そこで、コア部ガラスの組成の不均一化の
対策を種々検討したが、現状では前記温度変化を伴う線
引方法を採用せざるを得ないという結論に達した。そこ
で、前記線引方法で線引きしてもコア部の組成の不均一
化を伴わない線引方法として、隣合う層の軟化点の差を
小さくして、線引きの際に生じる圧縮応力を小さくする
ことを考えた。具体的な方法としては、 コア部とクラッド部との間に両者の中間の軟化点を有
する緩衝層を設ける。 クラッド部とコア部の軟化点を近づける。 の２つの方法を考えた。
対策を種々検討したが、現状では前記温度変化を伴う線
引方法を採用せざるを得ないという結論に達した。そこ
で、前記線引方法で線引きしてもコア部の組成の不均一
化を伴わない線引方法として、隣合う層の軟化点の差を
小さくして、線引きの際に生じる圧縮応力を小さくする
ことを考えた。具体的な方法としては、 コア部とクラッド部との間に両者の中間の軟化点を有
する緩衝層を設ける。 クラッド部とコア部の軟化点を近づける。 の２つの方法を考えた。
【０００８】上記、について検討を重ねた結果、
としては緩衝層としてコア部とクラッド部の間に、具体
的にはクラッド部のうちコア部に近接する部分にPbもHf
も含まない ZBLAN系フッ化物ガラスからなる層を設けれ
ば良く、またとしてはクラッド部全体に微量のClを加
えれば良いことを見いだした。一般に、Clを大量にドー
プすると屈折率が高くなることが知られているが、本発
明によるClのドープ量は微量、具体的には0.数mol%程度
の量で充分であるため、屈折率には殆ど影響がない。
としては緩衝層としてコア部とクラッド部の間に、具体
的にはクラッド部のうちコア部に近接する部分にPbもHf
も含まない ZBLAN系フッ化物ガラスからなる層を設けれ
ば良く、またとしてはクラッド部全体に微量のClを加
えれば良いことを見いだした。一般に、Clを大量にドー
プすると屈折率が高くなることが知られているが、本発
明によるClのドープ量は微量、具体的には0.数mol%程度
の量で充分であるため、屈折率には殆ど影響がない。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。ま
ず、クラッド部のコア部に近接する部分の間にコア部と
クラッド部の中間の軟化点を有するPbもHfも含まない Z
BLAN系フッ化物ガラスからなる層を設けた実施例１につ
いて述べる。原料を溶解し急冷する製造方法で、 2000p
pmのPr、具体的には PrF3 と 7mol%の PbF2 を含有した
ZBLAN系フッ化物ガラスを作製した後、再溶解し鋳型に
鋳込むことによって外径が 8mmのコア用ロッドを作製し
た。該コア部用ロッドを不活性ガス中、具体的にはアル
ゴンガス中で加熱・延伸して外径 3mmのコア部用ロッド
とした。次いで、PbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガ
ラス、および40mol%の HfF4 を含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスを作製した。PbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガ
ラスを再溶解し回転する鋳型に鋳込むことによって、外
径12mm、内径 9mmの緩衝層用パイプを作製した。前記延
伸したコア用ロッドを前記緩衝層用パイプに挿入し、不
活性ガス、具体的にはアルゴンガス中で加熱一体化し、
しかる後外径 3mmに延伸して緩衝層付きコア部用ロッド
を作製した。40mol%の HfF4 を含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスからも同様な方法で外径15mm、内径 3.5mmのクラッ
ド部用パイプを作製し、前記緩衝層付きコア部用ロッド
を前記クラッド部用パイプ内に挿入し、不活性ガス、具
体的にはアルゴンガス中で加熱一体化した後、延伸しシ
ングルモード型光導波路母材を作製した。該光導波路用
母材を加熱・線引きし、光導波路を得た。該光導波路は
外径 3.0μｍのコア部１の周囲に緩衝層３を介して外径
125μｍのクラッド部を有していた。また、該光導波路
の伝送損失をモノクロメータで測定したところ、信号光
1.3μｍにおいて約105dB/kmであった。
ず、クラッド部のコア部に近接する部分の間にコア部と
クラッド部の中間の軟化点を有するPbもHfも含まない Z
BLAN系フッ化物ガラスからなる層を設けた実施例１につ
いて述べる。原料を溶解し急冷する製造方法で、 2000p
pmのPr、具体的には PrF3 と 7mol%の PbF2 を含有した
ZBLAN系フッ化物ガラスを作製した後、再溶解し鋳型に
鋳込むことによって外径が 8mmのコア用ロッドを作製し
た。該コア部用ロッドを不活性ガス中、具体的にはアル
ゴンガス中で加熱・延伸して外径 3mmのコア部用ロッド
とした。次いで、PbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガ
ラス、および40mol%の HfF4 を含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスを作製した。PbもHfも含まない ZBLAN系フッ化物ガ
ラスを再溶解し回転する鋳型に鋳込むことによって、外
径12mm、内径 9mmの緩衝層用パイプを作製した。前記延
伸したコア用ロッドを前記緩衝層用パイプに挿入し、不
活性ガス、具体的にはアルゴンガス中で加熱一体化し、
しかる後外径 3mmに延伸して緩衝層付きコア部用ロッド
を作製した。40mol%の HfF4 を含む ZBLAN系フッ化物ガ
ラスからも同様な方法で外径15mm、内径 3.5mmのクラッ
ド部用パイプを作製し、前記緩衝層付きコア部用ロッド
を前記クラッド部用パイプ内に挿入し、不活性ガス、具
体的にはアルゴンガス中で加熱一体化した後、延伸しシ
ングルモード型光導波路母材を作製した。該光導波路用
母材を加熱・線引きし、光導波路を得た。該光導波路は
外径 3.0μｍのコア部１の周囲に緩衝層３を介して外径
125μｍのクラッド部を有していた。また、該光導波路
の伝送損失をモノクロメータで測定したところ、信号光
1.3μｍにおいて約105dB/kmであった。
【００１０】次いで、クラッド部にClを添加して光導波
路を作製した実施例２について説明する。実施例１と同
一の組成で同様の方法を用いて外径 3mmのコア部用ロッ
ドを作製した。また、クラッド部用パイプは実施例１の
クラッド部用パイプのガラス組成のうち、 NaFを 0.2mo
l%分だけNaClと替えて残りは実施例１と同様な方法で作
製し、外径12mm、内径 5mmのクラッド部用パイプを得
た。前記コア部用ロッドと前記クラッド部用パイプを不
活性ガス、具体的にはアルゴンガス中で加熱一体化した
後、延伸しシングルモード型光導波路母材を作製した。
該光導波路用母材を加熱・線引きし、光導波路を得た。
該光導波路は外径 2.7μｍのコア部１の周囲に外径 125
μｍのクラッド部２を有していた。また、該光導波路の
伝送損失をモノクロメータで測定したところ、信号光
1.3μｍにおいて約 73dB/kmであった。
路を作製した実施例２について説明する。実施例１と同
一の組成で同様の方法を用いて外径 3mmのコア部用ロッ
ドを作製した。また、クラッド部用パイプは実施例１の
クラッド部用パイプのガラス組成のうち、 NaFを 0.2mo
l%分だけNaClと替えて残りは実施例１と同様な方法で作
製し、外径12mm、内径 5mmのクラッド部用パイプを得
た。前記コア部用ロッドと前記クラッド部用パイプを不
活性ガス、具体的にはアルゴンガス中で加熱一体化した
後、延伸しシングルモード型光導波路母材を作製した。
該光導波路用母材を加熱・線引きし、光導波路を得た。
該光導波路は外径 2.7μｍのコア部１の周囲に外径 125
μｍのクラッド部２を有していた。また、該光導波路の
伝送損失をモノクロメータで測定したところ、信号光
1.3μｍにおいて約 73dB/kmであった。
【００１１】比較例として、実施例１と同様の方法・同
一の組成を用いて、すなわちPrとPbを含む ZBLAN系フッ
化物ガラスからなるコア部用ロッドとHfのみを含む ZBL
AN系フッ化物ガラスからなるクラッド部用パイプを作製
し、以下実施例１と同様にして光導波路を得た。該光導
波路のコア部径は 3.2μｍ、クラッド部径は 125μｍで
あった。また、該光導波路の伝送損失をモノクロメータ
で測定したところ、信号光 1.3μｍにおいて約317dB/km
であった。
一の組成を用いて、すなわちPrとPbを含む ZBLAN系フッ
化物ガラスからなるコア部用ロッドとHfのみを含む ZBL
AN系フッ化物ガラスからなるクラッド部用パイプを作製
し、以下実施例１と同様にして光導波路を得た。該光導
波路のコア部径は 3.2μｍ、クラッド部径は 125μｍで
あった。また、該光導波路の伝送損失をモノクロメータ
で測定したところ、信号光 1.3μｍにおいて約317dB/km
であった。
【００１２】
【表１】
【００１３】伝送損失は、光導波路中の光の密度、すな
わちコア部径に依存するので表１の値そのものを議論す
ることはできないが、実施例１、２と比較例の値の間に
は大きな差があることが分かる。実施例１の場合には、
緩衝層がコア部とクラッド部の中間の屈折率を有するた
め、その屈折率分布は階段状になってしまうが、これ
は、コア部径を小さくすることによって実用に問題が無
いようにすることができる。しかしながら、完全に問題
が無いようにするならば、好ましくは緩衝層に屈折率を
下げてクラッド部の屈折率と同じにし、しかもその軟化
点がコア部とクラッド部との中間の軟化点となるような
添加剤を添加しても良い。
わちコア部径に依存するので表１の値そのものを議論す
ることはできないが、実施例１、２と比較例の値の間に
は大きな差があることが分かる。実施例１の場合には、
緩衝層がコア部とクラッド部の中間の屈折率を有するた
め、その屈折率分布は階段状になってしまうが、これ
は、コア部径を小さくすることによって実用に問題が無
いようにすることができる。しかしながら、完全に問題
が無いようにするならば、好ましくは緩衝層に屈折率を
下げてクラッド部の屈折率と同じにし、しかもその軟化
点がコア部とクラッド部との中間の軟化点となるような
添加剤を添加しても良い。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、主として ZBLAN系フッ
化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラッド部中に
Hfを含有するフッ化物ガラス光導波路において、クラッ
ド部のコア部に近接する部分がPbもHfも含まない ZBLAN
系フッ化物ガラスからなることを特徴とするフッ化物ガ
ラス光導波路、またはクラッド部がClを含むことを特徴
とする ZBLAN系フッ化物ガラス光導波路であって、伝送
損失の小さなフッ化物ガラス光導波路を提供することが
できる。
化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラッド部中に
Hfを含有するフッ化物ガラス光導波路において、クラッ
ド部のコア部に近接する部分がPbもHfも含まない ZBLAN
系フッ化物ガラスからなることを特徴とするフッ化物ガ
ラス光導波路、またはクラッド部がClを含むことを特徴
とする ZBLAN系フッ化物ガラス光導波路であって、伝送
損失の小さなフッ化物ガラス光導波路を提供することが
できる。
【図１】本実施例１の光導波路の断面図である。
【図２】本実施例２の光導波路の断面図である。
１ コア部 ２ クラッド部 ３ 緩衝層
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｆ 1/35 ５０１ 8106−2Ｋ Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｚ 8934−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】コア部と該コア部を覆うクラッド部とを有
し、前記コア部および前記クラッド部が主として ZrF4
-BaF2 -LaF3 -AlF3 -NaF(ZBLAN) 系フッ化物ガラスから
なり、コア部中に鉛(Pb)を、クラッド部中にハフニウム
(Hf)を含有するフッ化物ガラス光導波路において、前記
クラッド部分のうちコア部に近接する部分がPbもHfも含
まない ZBLAN系フッ化物ガラスからなることを特徴とす
るフッ化物ガラス光導波路。 - 【請求項２】 コア部と該コア部を覆うクラッド部とを
有し、前記コア部および前記クラッド部が主として ZBL
AN系フッ化物ガラスからなり、コア部中にPbを、クラッ
ド部中にHfを含有するフッ化物ガラス光導波路におい
て、前記クラッド部中にさらに塩素(Cl)を含むことを特
徴とするフッ化物ガラス光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252882A JPH06100331A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | フッ化物ガラス光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252882A JPH06100331A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | フッ化物ガラス光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06100331A true JPH06100331A (ja) | 1994-04-12 |
Family
ID=17243478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4252882A Pending JPH06100331A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | フッ化物ガラス光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100331A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010103223A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Toyota Gakuen | ファイバレーザ用ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザ |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP4252882A patent/JPH06100331A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010103223A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Toyota Gakuen | ファイバレーザ用ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザ |
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