JPH0621560A - Fluoride glass optical waveguide - Google Patents

Fluoride glass optical waveguide

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JPH0621560A
JPH0621560A JP4176951A JP17695192A JPH0621560A JP H0621560 A JPH0621560 A JP H0621560A JP 4176951 A JP4176951 A JP 4176951A JP 17695192 A JP17695192 A JP 17695192A JP H0621560 A JPH0621560 A JP H0621560A
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JP
Japan
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optical waveguide
glass
core rod
core
fluoride glass
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JP4176951A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Furuguchi
誠 古口
Kunio Ogura
邦男 小倉
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 2000ppmのPrと 4000ppmのNdをドープした Z
BLAN系ガラスを溶解し鋳型に鋳込むことにより、外径 8
mmのコア用ロッドを作成した後、アルゴンガス中で延伸
して、外径 3mmのコア用ロッドを得た。また、屈折率を
調節するためにHfを所定量ドープした ZBLAN系ガラスを
溶解し回転する鋳型に鋳込むことにより、外径15mm、内
径 3.5mmのクラッド用パイプを得た。このパイプに前記
コア用ロッドを挿入し、この状態で両者をアルゴンガス
中で一体化した後、更に延伸することを繰り返して作成
したシングルモード型光導波路用プリフォームを線引し
てファイバ型のシングルモード型フッ化物ガラス光導波
路を得た。 【効果】 ZBLAN系ガラスから成るフッ化物ガラス光導
波路のコアガラス中にPrに加えNd、更にはYbを加えたこ
とにより、、1.02μm以外の出力波長を有する汎用の低
出力の半導体レーザによる励起で 1.3μmでの高利得な
光増幅が可能なフッ化物ガラス光導波路を得ることがで
きる。
(57) [Summary] [Structure] Z doped with 2000 ppm Pr and 4000 ppm Nd.
By melting BLAN glass and casting it in a mold, the outside diameter is 8
After preparing a core rod having a diameter of 3 mm, the core rod was stretched in an argon gas to obtain a core rod having an outer diameter of 3 mm. In addition, a ZBLAN glass in which a predetermined amount of Hf was doped to adjust the refractive index was melted and cast into a rotating mold to obtain a cladding pipe having an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 3.5 mm. The core rod is inserted into this pipe, both are integrated in an argon gas in this state, and then a single mode type optical waveguide preform created by repeating the drawing is drawn to draw a fiber type fiber. A single mode type fluoride glass optical waveguide was obtained. [Effect] Excitation with a general-purpose low-power semiconductor laser having an output wavelength other than 1.02 μm by adding Nd and Yb in addition to Pr in the core glass of the fluoride glass optical waveguide made of ZBLAN glass. Thus, a fluoride glass optical waveguide capable of high gain optical amplification at 1.3 μm can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplification optical waveguide (including an optical fiber) used mainly in a repeater section of an optical communication system.

【0002】[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
あり、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、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、発光源として希土類元素、例えばPrを用
い、これ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1.3μ
mまたは1.55μmの信号光を直接増幅することが試みら
れている。
2. Description of the Related Art An optical communication system comprises a light emitting section, a relay section and a light receiving section, and an optical waveguide is connected between them. This repeater is for compensating the transmission loss and the spread of the pulse when the signal light to be transmitted propagates in the optical waveguide. Conventionally, the configuration has been such that the signal light is once converted into an electric signal and compensated, and then the semiconductor laser is compensated. Was used to convert to signal light. However, this method has a drawback that it is expensive because the structure of the device is extremely complicated.
Therefore, recently, a rare earth element such as Pr was used as a light emitting source, and a host glass was doped with this to form an optical waveguide.
Attempts have been made to directly amplify signal light of m or 1.55 μm.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Pr、具
体的には例えば PrF3 をドープした ZBLAN系シングルモ
ード型光導波路では、 1.3μmでの光増幅が可能である
ものの、高出力の大型レーザを用いて励起しなければ高
利得が得られないという問題が生じている。具体的には
1.3μmで約10dBの利得を得るには、光導波路のコアの
中に 100mW以上の波長が1.02μmの励起光を入れる必要
があり、これはチタンサファイアレーザ等を用いれば可
能であるものの、汎用の半導体レーザでは達成不可能の
値である。一方、現在の半導体レーザの単体での出力は
最大 100〜150mW であるが、光導波路との結合効率が悪
いため、せいぜい約30mW程度しか光導波路に入れること
ができない。
However, in a ZBLAN single mode optical waveguide doped with Pr, specifically PrF 3, for example, it is possible to amplify light at 1.3 μm, but a large laser with high output can be used. There is a problem that a high gain cannot be obtained unless it is excited by using it. In particular
In order to obtain a gain of about 10 dB at 1.3 μm, it is necessary to put pumping light with a wavelength of 100 mW or more and 1.02 μm into the core of the optical waveguide. This is possible if a titanium sapphire laser or the like is used. It is a value that cannot be achieved with the semiconductor laser of. On the other hand, the current maximum output of a single semiconductor laser is 100 to 150 mW, but due to the poor coupling efficiency with the optical waveguide, only about 30 mW can be put into the optical waveguide at most.

【0004】[0004]

【目的】本発明の目的は、主として汎用的な低出力の半
導体レーザを使用して励起しても 1.3μmで高利得とな
る光増幅用光導波路を提供するため、1.02μm以外の波
長でも励起可能なフッ化物光導波路を提供することにあ
る。
[Purpose] The object of the present invention is to provide an optical waveguide for optical amplification with a high gain of 1.3 μm even if it is pumped using a general-purpose low-power semiconductor laser. Therefore, it is possible to pump at wavelengths other than 1.02 μm. It is to provide a possible fluoride optical waveguide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、主として ZBL
AN系フッ化物ガラスからなり、少なくともコアガラス中
にPrを含有するフッ化物ガラス光導波路において、該フ
ッ化物ガラス光導波路は少なくともコアガラス中にNdも
含有していることを特徴とする。
The present invention is mainly directed to ZBL.
In a fluoride glass optical waveguide made of an AN-based fluoride glass and containing at least Pr in the core glass, the fluoride glass optical waveguide is characterized in that at least Nd is also contained in the core glass.

【0006】[0006]

【作用】少なくともコアガラス中に、Pr、具体的には例
えば PrF3 を含む ZBLAN系フッ化物ガラスに更にNdのフ
ッ化物を適量ドープして作製した光導波路を用いれば、
波長1.02μm以外、例えば波長 0.8μmの光でも励起可
能であることを見いだした。
[Operation] At least in the core glass, by using an optical waveguide prepared by further doping Pr, specifically, for example, ZFLAN fluoride glass containing PrF 3 with an appropriate amount of Nd fluoride,
It has been found that it can be excited by light having a wavelength other than 1.02 μm, for example, 0.8 μm.

【0007】これを見いだすに至った技術的背景を以下
に推論を交えながら述べる。 Prをドープした光導波路にて波長 1.3μmの光を増幅
するためには、中心波長が約1.02μmでかつ高出力レー
ザで励起する必要がある。他の波長のレーザでこの光導
波路中のPrを励起するには、Prの電子準位から考えて更
に高出力が必要である。しかしながら、半導体レーザで
はこれを達成することは困難である。 そこで別のイオンをPrと一緒にコアガラスにドープ
し、この別のイオンも一緒に半導体レーザで励起するこ
とを考えた。このイオンが効率よくエネルギーを吸収
し、これがPrの電子準位に伝わればPrも励起され易くな
って 1.3μmで高利得の増幅が可能となるはずである。 この別のイオンを選ぶため、種々のイオンの電子構造
を検討し、理論的にNdが適切と判断した。 これらの検討を元に、実際にコアガラスにPrとNdをドー
プした ZBLAN系ガラスの光導波路を作製し光増幅特性を
測定したところ、主として汎用の半導体レーザを用いて
励起しても比較的高利得を得ることができた。
The technical background that led to the discovery of this will be described below with some inference. In order to amplify light with a wavelength of 1.3 μm in a Pr-doped optical waveguide, it is necessary to excite with a high-power laser having a central wavelength of about 1.02 μm. In order to excite Pr in this optical waveguide with lasers of other wavelengths, higher output is required considering the electronic level of Pr. However, it is difficult to achieve this with a semiconductor laser. Therefore, we considered doping another core ion with Pr into the core glass and exciting this other ion together with the semiconductor laser. This ion efficiently absorbs energy, and if it is transmitted to the electronic level of Pr, Pr will also be easily excited and high gain amplification at 1.3 μm should be possible. In order to select this different ion, we examined the electronic structures of various ions and theoretically determined that Nd was appropriate. Based on these studies, we actually fabricated an optical waveguide of ZBLAN glass in which the core glass was doped with Pr and Nd and measured the optical amplification characteristics. I was able to get a gain.

【0008】また、前記検討の中でコアガラスにYbもド
ープすると更に利得が若干改善されることを実験的に見
いだした。これはYbの電子構造がPrとNdの中間であるた
め、NdからPrへのエネルギー伝達がより効率よく行われ
るためと考えられる。
Further, in the above study, it was experimentally found that the gain is further improved by doping the core glass with Yb. It is considered that this is because the electronic structure of Yb is between Pr and Nd, so that the energy transfer from Nd to Pr is performed more efficiently.

【0009】[0009]

【実施例】以下に本発明の実施例1を詳細に説明する。
2000ppmのPrと 4000ppmのNdをドープした ZBLAN系ガラ
スを溶解し鋳型に鋳込むことにより、外径 8mmのコア用
ロッドを作製した。このロッドをアルゴンガス中で、延
伸して外径 3mmのコア用ロッドを得た。また屈折率を調
節するためにHfを所定量ドープした ZBLAN系ガラスを溶
解し回転する鋳型に鋳込むことにより外径15mm、内径
3.5mmのクラッド用のパイプを得た。このパイプに前記
コア用ロッドを挿入し、この状態で両者をアルゴンガス
中で約 300℃に加熱し一体化した後に更に延伸すること
を繰り返してシングルモード型光導波路用プリフォーム
を作製した。このプリフォームを線引し、ファイバ型の
シングルモード型光導波路を得た。このフッ化物ガラス
光導波路のコア径は 3μm、クラッド径は 125μm、カ
ットオフ波長は1.22μmであった。
EXAMPLE Example 1 of the present invention will be described in detail below.
A ZBLAN glass doped with 2000 ppm Pr and 4000 ppm Nd was melted and cast into a mold to prepare a core rod having an outer diameter of 8 mm. This rod was stretched in argon gas to obtain a core rod having an outer diameter of 3 mm. Also, to adjust the refractive index, ZBLAN glass that is doped with a certain amount of Hf is melted and cast into a rotating mold to have an outer diameter of 15 mm and an inner diameter
A 3.5 mm clad pipe was obtained. The core rod was inserted into this pipe, and in this state, both were heated to about 300 ° C. in argon gas, integrated, and further stretched to produce a single mode type optical waveguide preform. This preform was drawn to obtain a fiber type single mode optical waveguide. The core diameter of this fluoride glass optical waveguide was 3 μm, the cladding diameter was 125 μm, and the cutoff wavelength was 1.22 μm.

【0010】この光導波路の光増幅特性を調べるため、
図1に示す測定装置を用いた。チタンサファイアレーザ
1からの励起光 (波長約1.02μm) と半導体レーザ2か
らの励起光 (波長 0.8μm) をレンズ3a、3bを介し
てシングルモードのダミーファイバ8a、8bにそれぞ
れ入射し、両者をカップラー5aを用いて合波せしめ
る。更に半導体レーザ4から 1.3μmの信号光をダミー
ファイバ8cに入射し、これらをカップラー5bを用い
て合波させた。この光をレンズ3cを用いて前述した手
順で作成した本発明の ZBLAN系光導波路に入射し、スペ
クトルアナライザ7で増幅量を測定した。その結果、表
1に示すように波長1.3μmで25dBの利得が得られた。
In order to investigate the optical amplification characteristics of this optical waveguide,
The measuring device shown in FIG. 1 was used. Excitation light from the titanium sapphire laser 1 (wavelength about 1.02 μm) and excitation light from the semiconductor laser 2 (wavelength 0.8 μm) are incident on the single mode dummy fibers 8a and 8b through the lenses 3a and 3b, respectively, Combine with the coupler 5a. Further, a signal light of 1.3 μm from the semiconductor laser 4 is incident on the dummy fiber 8c, and these are multiplexed by using the coupler 5b. This light was made incident on the ZBLAN optical waveguide of the present invention prepared by the above-mentioned procedure using the lens 3c, and the amount of amplification was measured by the spectrum analyzer 7. As a result, as shown in Table 1, a gain of 25 dB was obtained at a wavelength of 1.3 μm.

【0011】また、実施例2として、コア用ガラスとし
て 2000ppmのYb、 2000ppmのPrおよび 4000ppmのNdをド
ープした ZBLAN系ガラスを用いて、前記実施例1とほぼ
同一手順で光導波路を作製し、その光増幅特性を調べた
ところ、表1に示すように波長 1.3μmで28dBの利得が
得られた。
Further, as Example 2, an optical waveguide was prepared by substantially the same procedure as in Example 1, using ZBLAN glass doped with 2000 ppm Yb, 2000 ppm Pr and 4000 ppm Nd as the core glass, When the optical amplification characteristics were examined, as shown in Table 1, a gain of 28 dB was obtained at a wavelength of 1.3 μm.

【0012】比較例として、コア用ガラスとして、Ndや
Ybはドープせず、 2000ppmのPrのみをドープした ZBLAN
系ガラスを用いて、前記各実施例とほぼ同一手順にて、
光導波路を作製し、その光増幅特性を調べたところ、表
1に示すように波長1.3μmで12dBの利得しか得られな
かった。
As a comparative example, Nd and
ZBLAN not doped with Yb but doped with 2000ppm Pr only
Using glass based glass, in substantially the same procedure as in each of the above examples,
When an optical waveguide was prepared and its optical amplification characteristics were examined, as shown in Table 1, only a gain of 12 dB was obtained at a wavelength of 1.3 μm.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、 ZBLAN系ガラスから成
るフッ化物ガラス光導波路のコアガラス中にPrに加えN
d、更にはYbを含有せしめたことにより、1.02μm以外
の出力波長を有する汎用の低出力の半導体レーザによる
励起で 1.3μmでの高利得な光増幅が可能なフッ化物ガ
ラス光導波路を得ることができる。
According to the present invention, in addition to Pr, N is added to the core glass of a fluoride glass optical waveguide made of ZBLAN type glass.
d, and by containing Yb, it is possible to obtain a fluoride glass optical waveguide capable of high-gain optical amplification at 1.3 μm by excitation with a general-purpose low-power semiconductor laser having an output wavelength other than 1.02 μm. You can

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

【図1】増幅特性評価装置の模式図。FIG. 1 is a schematic diagram of an amplification characteristic evaluation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チタンサファイアレーザ 2 半導体レーザ 3 レンズ 4 半導体レーザ 5 カップラー 6 ZBLAN 系ファイバ 7 スペクトルアナライザ 8 ダミーファイバ 1 Titanium sapphire laser 2 Semiconductor laser 3 Lens 4 Semiconductor laser 5 Coupler 6 ZBLAN system fiber 7 Spectrum analyzer 8 Dummy fiber

───────────────────────────────────────────────────── 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 H01S 3/07 8934−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01S 3/07 8934-4M

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コアガラスまたはクラッドガラスが主と
して ZrF4 -BaF2 -LaF3 -AlF3 -NaF (ZBLAN)系のフッ化
物ガラスからなり、少なくとも前記コアガラス中にプラ
セオジウム (Pr) を含有するフッ化物ガラス光導波路に
おいて、少なくとも前記コアガラス中にネオジウム (N
d) も含有されることを特徴とするフッ化物ガラス光導
波路。
1. The core glass or clad glass is mainly composed of ZrF 4 --BaF 2 --LaF 3 --AlF 3 --NaF (ZBLAN) type fluoride glass, and at least the core glass contains praseodymium (Pr). In a fluoride glass optical waveguide, neodymium (N
A fluoride glass optical waveguide characterized in that it also contains d).
【請求項2】 コアガラス中にイッテルビウム (Yb) も
含有されることを特徴とする請求項1記載のフッ化物ガ
ラス光導波路。
2. The fluoride glass optical waveguide according to claim 1, wherein ytterbium (Yb) is also contained in the core glass.
JP4176951A 1992-07-03 1992-07-03 Fluoride glass optical waveguide Pending JPH0621560A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112028480A (en) * 2020-09-09 2020-12-04 哈尔滨工程大学 A kind of preparation method of praseodymium ytterbium co-doped fluorine aluminum glass with broadband 3.5 micron light emission

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112028480A (en) * 2020-09-09 2020-12-04 哈尔滨工程大学 A kind of preparation method of praseodymium ytterbium co-doped fluorine aluminum glass with broadband 3.5 micron light emission

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