JPH10270785A - 増幅用光導波路及びそれを用いた光増幅器 - Google Patents
増幅用光導波路及びそれを用いた光増幅器Info
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- JPH10270785A JPH10270785A JP7094997A JP7094997A JPH10270785A JP H10270785 A JPH10270785 A JP H10270785A JP 7094997 A JP7094997 A JP 7094997A JP 7094997 A JP7094997 A JP 7094997A JP H10270785 A JPH10270785 A JP H10270785A
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利得の励起パワー依存性および信号伝送量依
存性が少なく広帯域な光増幅を構成するための光導波路
およびそれを用いた光増幅器を提供する。 【解決手段】 クラッド部が、酸化物ガラス、ハライド
酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコゲナイドガラス
から選ばれる少なくとも１種類のガラスからなり、該ク
ラッド部に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類以上の元素を含み、また、コ
ア部が、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カル
コゲナイドガラスから選ばれる少なくとも１種類のガラ
スからなる増幅用光導波路で、少なくとも励起光源、光
合分波素子、光アイソレータ、増幅用光導波路を備え、
かつ増幅用光導波路として当該光導波路を用いた１．５
μｍ帯光増幅器。
存性が少なく広帯域な光増幅を構成するための光導波路
およびそれを用いた光増幅器を提供する。 【解決手段】 クラッド部が、酸化物ガラス、ハライド
酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコゲナイドガラス
から選ばれる少なくとも１種類のガラスからなり、該ク
ラッド部に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類以上の元素を含み、また、コ
ア部が、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カル
コゲナイドガラスから選ばれる少なくとも１種類のガラ
スからなる増幅用光導波路で、少なくとも励起光源、光
合分波素子、光アイソレータ、増幅用光導波路を備え、
かつ増幅用光導波路として当該光導波路を用いた１．５
μｍ帯光増幅器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などで用い
られる光導波路及びそれを用いた光増幅器に関するもの
である。
られる光導波路及びそれを用いた光増幅器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】Ｅｒを活性イオンとして添加した石英系
ガラスファイバーは、１.５μｍ帯の光信号を増幅する
光増幅器に使用され、光通信の高速化に大きな役割を果
たしてきた。しかし、石英系ガラスファイバーでは、狭
い波長範囲でしか平坦な利得特性を得られないため、よ
り広帯域な増幅媒質が求められている。このような背景
から、Ｅｒ添加石英系ガラスファイバーの広帯域化や、
Ｅｒ添加ハライドガラス、カルコゲナイドガラスなどの
研究が盛んに行われている
ガラスファイバーは、１.５μｍ帯の光信号を増幅する
光増幅器に使用され、光通信の高速化に大きな役割を果
たしてきた。しかし、石英系ガラスファイバーでは、狭
い波長範囲でしか平坦な利得特性を得られないため、よ
り広帯域な増幅媒質が求められている。このような背景
から、Ｅｒ添加石英系ガラスファイバーの広帯域化や、
Ｅｒ添加ハライドガラス、カルコゲナイドガラスなどの
研究が盛んに行われている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｅｒを添加したハライ
ドガラス、カルコゲナイドガラス、ハライド酸化物ガラ
スは、石英ガラスより平坦な利得帯域が広く、１.５μ
ｍ帯波長多重通信用の増幅媒質として期待されている。
しかし、これらの媒質は励起パワーの変化によって利得
平坦部の傾きが変化（以後この傾きを利得傾きとする）
し、狭い励起パワー範囲で使用するか、利得傾きの修正
が必要になる。利得傾きの修正には、信号光強度を増幅
前と増幅後で比較し、励起パワーを調整して利得の一定
化を行う方法や、減衰率可変フィルターで調整する方法
が採られているが、いずれもシステムの肥大化に繋がり
問題である。また、利得傾きの異なる複数のファイバー
を接続する方法も提案されているが、システムが複雑に
なる点では同じ問題を抱えている。さらに、波長多重通
信を行う場合、信号の伝送量が多い波長では利得が小さ
く、伝送量の少ない波長では利得が大きくなって、信号
強度にばらつきが生じやすい。
ドガラス、カルコゲナイドガラス、ハライド酸化物ガラ
スは、石英ガラスより平坦な利得帯域が広く、１.５μ
ｍ帯波長多重通信用の増幅媒質として期待されている。
しかし、これらの媒質は励起パワーの変化によって利得
平坦部の傾きが変化（以後この傾きを利得傾きとする）
し、狭い励起パワー範囲で使用するか、利得傾きの修正
が必要になる。利得傾きの修正には、信号光強度を増幅
前と増幅後で比較し、励起パワーを調整して利得の一定
化を行う方法や、減衰率可変フィルターで調整する方法
が採られているが、いずれもシステムの肥大化に繋がり
問題である。また、利得傾きの異なる複数のファイバー
を接続する方法も提案されているが、システムが複雑に
なる点では同じ問題を抱えている。さらに、波長多重通
信を行う場合、信号の伝送量が多い波長では利得が小さ
く、伝送量の少ない波長では利得が大きくなって、信号
強度にばらつきが生じやすい。
【０００４】
【課題を解決するための具体的手段】本発明者らは、前
記問題を解決するため鋭意検討の結果、光導波路のクラ
ッド部分に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類の元素を添加することで、利
得傾きの励起パワー依存性や信号の強度差を緩和できる
ことを見いだし、本発明に到達したものである。
記問題を解決するため鋭意検討の結果、光導波路のクラ
ッド部分に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類の元素を添加することで、利
得傾きの励起パワー依存性や信号の強度差を緩和できる
ことを見いだし、本発明に到達したものである。
【０００５】すなわち本発明は、光導波路のクラッド部
分が、 Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ば
れる少なくとも１種類の元素を含有した、酸化物ガラ
ス、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコゲ
ナイドガラスから選ばれる少なくとも一種類のガラスか
らなる光導波路であり、また、少なくとも励起光源、光
合分波素子、光アイソレータ、増幅用光導波路を備え、
かつ増幅用光導波路として該光導波路を用いることを特
徴とする１.５μｍ帯光増幅器を提供するものである。
分が、 Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ば
れる少なくとも１種類の元素を含有した、酸化物ガラ
ス、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコゲ
ナイドガラスから選ばれる少なくとも一種類のガラスか
らなる光導波路であり、また、少なくとも励起光源、光
合分波素子、光アイソレータ、増幅用光導波路を備え、
かつ増幅用光導波路として該光導波路を用いることを特
徴とする１.５μｍ帯光増幅器を提供するものである。
【０００６】以下本発明について詳述する。本発明は、
広帯域光増幅器の利得傾きの励起パワー依存性および信
号伝送量差に伴う利得格差の緩和のために、光導波路の
クラッドが、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類の元素を含有した、酸化物ガ
ラス、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコ
ゲナイドガラスから選ばれる少なくとも一種類のガラス
からなることを特徴とする。
広帯域光増幅器の利得傾きの励起パワー依存性および信
号伝送量差に伴う利得格差の緩和のために、光導波路の
クラッドが、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから
選ばれる少なくとも１種類の元素を含有した、酸化物ガ
ラス、ハライド酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコ
ゲナイドガラスから選ばれる少なくとも一種類のガラス
からなることを特徴とする。
【０００７】１．５μｍ帯の増幅作用を実現するために
は、光導波路のコア部分にＥｒを添加するのが一般的で
ある。１．５μｍ帯の増幅作用は、Ｅｒの4Ｉ13/2から4
Ｉ15 /2への遷移を利用している。Ｅｒの１．５μｍ帯で
の吸収断面積の一例を図１に、誘導放出断面積の一例を
図２に示す。誘導放出断面積、吸収断面積と利得係数の
間には、以下の関係がある。
は、光導波路のコア部分にＥｒを添加するのが一般的で
ある。１．５μｍ帯の増幅作用は、Ｅｒの4Ｉ13/2から4
Ｉ15 /2への遷移を利用している。Ｅｒの１．５μｍ帯で
の吸収断面積の一例を図１に、誘導放出断面積の一例を
図２に示す。誘導放出断面積、吸収断面積と利得係数の
間には、以下の関係がある。
【０００８】 Ｇ＝Ｎu＊σe−Ｎl＊σa ・・・・・・・（１） Ｇ：利得係数 Ｎu：上準位原子数 Ｎl：下準位の原子数 σe：誘導放出断面積 σa：吸収断面積 励起パワーを高めると、Ｎlが減少し、Ｎuが増加する。
このため、利得は増大するが、利得スペクトルも変化す
る。フッ化物ガラス中でＮuとＮlの比を変化させた場合
の利得係数変化の計算結果を図３に示す。縦軸は、最大
の利得係数を０ｄＢとして規格化してある。この例で
は、励起パワーを高めると、１．５３μｍ付近の利得が
選択的に上昇し、利得傾きは右肩下がりになることが判
る。また、波長多重通信において特定の波長の信号伝送
量を他の波長よりも増加させると、特定波長に対応する
Ｎuが選択的に減少する。この結果、信号伝送量に応じ
て利得スペクトルが変化し、一定の増幅率を得られなく
なる。
このため、利得は増大するが、利得スペクトルも変化す
る。フッ化物ガラス中でＮuとＮlの比を変化させた場合
の利得係数変化の計算結果を図３に示す。縦軸は、最大
の利得係数を０ｄＢとして規格化してある。この例で
は、励起パワーを高めると、１．５３μｍ付近の利得が
選択的に上昇し、利得傾きは右肩下がりになることが判
る。また、波長多重通信において特定の波長の信号伝送
量を他の波長よりも増加させると、特定波長に対応する
Ｎuが選択的に減少する。この結果、信号伝送量に応じ
て利得スペクトルが変化し、一定の増幅率を得られなく
なる。
【０００９】本発明者らは、このような現象を緩和ある
いは抑制する方法として、励起パワーを高めると利得が
他の波長域よりも大きくなる波長帯（図３の例では１．
５３μｍ帯）で吸収が増加、あるいは信号光強度が大き
い波長で選択的に吸収が増加し、利得を平坦化できる方
法を見いだした。具体的には、クラッド部分に、Ｅｒ，
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ばれる少なくとも
一種類の元素（以下、吸収因子元素とする）を添加し、
クラッドにわずかにしみ出して伝搬する信号光に波長選
択的に損失を与え、全体として利得傾きの励起パワー依
存性や信号伝送量依存性を改善する方法である。
いは抑制する方法として、励起パワーを高めると利得が
他の波長域よりも大きくなる波長帯（図３の例では１．
５３μｍ帯）で吸収が増加、あるいは信号光強度が大き
い波長で選択的に吸収が増加し、利得を平坦化できる方
法を見いだした。具体的には、クラッド部分に、Ｅｒ，
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ばれる少なくとも
一種類の元素（以下、吸収因子元素とする）を添加し、
クラッドにわずかにしみ出して伝搬する信号光に波長選
択的に損失を与え、全体として利得傾きの励起パワー依
存性や信号伝送量依存性を改善する方法である。
【００１０】以下、原理について説明する。波長多重通
信など光通信において、光増幅器の励起パワーを高める
と、特定波長（図３の例では１．５３μｍ帯）の信号光
強度が選択的に高くなる。また、特定波長の信号伝送量
が少ないと、相対的に大きな利得を得ることになり、出
射信号光強度に格差が生じる。コア／クラッド界面での
光強度は、コア中を伝搬する信号光の光強度に比例し、
クラッド中での光強度分布は、コア／クラッド界面から
の距離に対して指数関数的に減少する。このため、利得
傾きの変化によって特定波長の信号光強度が高まると、
クラッド中への浸みだし光量も増加することになる。こ
の様子を模式的に図４に示す。この結果、強く増幅され
た信号光ほど強い吸収を受け、減衰されることになる。
この作用によって、最終的には均一に増幅された信号光
が得られる。例えば、吸収因子元素としてＥｒを添加し
た場合、１．５３μｍ帯の選択的な利得制限を行うこと
ができるため、図３に例示示した現象を抑制できる。Ｆ
ｅを添加した場合には、１．５２〜１．５７μｍの広い
波長域で、増幅率の大きな信号光を選択的に減衰させる
ことができる。Ｃｕを添加した場合は、Ｅｒを添加した
場合に類似した効果が得られる。吸収因子元素の添加
は、その目的に応じて単独元素で使用しても複合して使
用しても良い。
信など光通信において、光増幅器の励起パワーを高める
と、特定波長（図３の例では１．５３μｍ帯）の信号光
強度が選択的に高くなる。また、特定波長の信号伝送量
が少ないと、相対的に大きな利得を得ることになり、出
射信号光強度に格差が生じる。コア／クラッド界面での
光強度は、コア中を伝搬する信号光の光強度に比例し、
クラッド中での光強度分布は、コア／クラッド界面から
の距離に対して指数関数的に減少する。このため、利得
傾きの変化によって特定波長の信号光強度が高まると、
クラッド中への浸みだし光量も増加することになる。こ
の様子を模式的に図４に示す。この結果、強く増幅され
た信号光ほど強い吸収を受け、減衰されることになる。
この作用によって、最終的には均一に増幅された信号光
が得られる。例えば、吸収因子元素としてＥｒを添加し
た場合、１．５３μｍ帯の選択的な利得制限を行うこと
ができるため、図３に例示示した現象を抑制できる。Ｆ
ｅを添加した場合には、１．５２〜１．５７μｍの広い
波長域で、増幅率の大きな信号光を選択的に減衰させる
ことができる。Ｃｕを添加した場合は、Ｅｒを添加した
場合に類似した効果が得られる。吸収因子元素の添加
は、その目的に応じて単独元素で使用しても複合して使
用しても良い。
【００１１】吸収因子元素の添加量は、添加する元素の
組み合わせや、光導波路の長さやコアに添加するＥｒ量
などの導波路設計、適用する励起パワー範囲、信号光強
度の許容範囲など、様々な要因によって変化するが、１
００ｐｐｂから５０００ｐｐｍの範囲が好適である。こ
の範囲以下では十分な効果が得られず、この範囲以上で
は損失が大きくなりすぎて増幅効率が低下する。
組み合わせや、光導波路の長さやコアに添加するＥｒ量
などの導波路設計、適用する励起パワー範囲、信号光強
度の許容範囲など、様々な要因によって変化するが、１
００ｐｐｂから５０００ｐｐｍの範囲が好適である。こ
の範囲以下では十分な効果が得られず、この範囲以上で
は損失が大きくなりすぎて増幅効率が低下する。
【００１２】本発明の光導波路を用いて光増幅器を構成
する場合、励起源としては０.９８μｍ帯のレーザーで
あれば何でも良いが、小型高効率かつ光導波路との結合
が容易である点から、ファイバーにレンズ系を使用して
結合された半導体レーザー（ピグテール半導体レーザ
ー）が好ましい。励起方法は、前方励起、後方励起、双
方向励起など、励起が効率よく行われる方法なら何でも
良い。また、励起に使用されるレーザーは、１台でも良
いし、複数台をまとめて利用しても良い。さらに、Ｅｒ
の吸収帯を完全に利用して励起効率を高めるために、広
い発振波長帯域を持つレーザーを用いることも効果的で
ある。このようなレーザーは、わずかに発振波長の異な
るレーザーを複数台結合したり、誘導ラマン散乱を利用
する方法で実現できる。
する場合、励起源としては０.９８μｍ帯のレーザーで
あれば何でも良いが、小型高効率かつ光導波路との結合
が容易である点から、ファイバーにレンズ系を使用して
結合された半導体レーザー（ピグテール半導体レーザ
ー）が好ましい。励起方法は、前方励起、後方励起、双
方向励起など、励起が効率よく行われる方法なら何でも
良い。また、励起に使用されるレーザーは、１台でも良
いし、複数台をまとめて利用しても良い。さらに、Ｅｒ
の吸収帯を完全に利用して励起効率を高めるために、広
い発振波長帯域を持つレーザーを用いることも効果的で
ある。このようなレーザーは、わずかに発振波長の異な
るレーザーを複数台結合したり、誘導ラマン散乱を利用
する方法で実現できる。
【００１３】また励起光と信号光を１本の光導波路にま
とめるためには、光合分波素子が必要である。光合分波
素子としては、挿入損失が小さく、合分波が効率よく行
える方法なら何でも良い。このような合分波素子として
は、波長分割多重素子（ＷＤＭ）が適当である。光合分
波素子は、挿入損失低減の観点から、ファイバーや平面
導波路光部品で構成されたものが好ましい。また、光合
分波素子内に光アイソレータを内蔵した場合は、増幅器
の小型化低挿入損失化が図れる。
とめるためには、光合分波素子が必要である。光合分波
素子としては、挿入損失が小さく、合分波が効率よく行
える方法なら何でも良い。このような合分波素子として
は、波長分割多重素子（ＷＤＭ）が適当である。光合分
波素子は、挿入損失低減の観点から、ファイバーや平面
導波路光部品で構成されたものが好ましい。また、光合
分波素子内に光アイソレータを内蔵した場合は、増幅器
の小型化低挿入損失化が図れる。
【００１４】光アイソレータは、戻り光を十分に抑制
し、挿入損失の小さなものであれば何でも良い。前述し
たように、他の光学部品と一体にすれば、増幅器が小型
化できるため、好ましい。
し、挿入損失の小さなものであれば何でも良い。前述し
たように、他の光学部品と一体にすれば、増幅器が小型
化できるため、好ましい。
【００１５】また、増幅器に利得監視機能を内蔵または
付属させると、光通信システムの信頼性が向上するので
好ましい。利得の監視には、実質的に入射信号光強度と
出力信号光強度を比較できる方法なら、どんな方法を用
いても良い。波長多重通信を行う場合は、各波長に割り
当てられた信号ごとに検出、監視できる方法が望まし
い。これらの機能は、遠隔操作でプログラミング可能な
マイクロプロセッサなどで、自動的に調整可能になって
いることが好ましい。
付属させると、光通信システムの信頼性が向上するので
好ましい。利得の監視には、実質的に入射信号光強度と
出力信号光強度を比較できる方法なら、どんな方法を用
いても良い。波長多重通信を行う場合は、各波長に割り
当てられた信号ごとに検出、監視できる方法が望まし
い。これらの機能は、遠隔操作でプログラミング可能な
マイクロプロセッサなどで、自動的に調整可能になって
いることが好ましい。
【００１６】以上のように、増幅用光導波路のクラッド
に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ばれる
少なくとも１種類以上の元素を含有することで、利得傾
きの励起パワー依存性を緩和しかつ信号光強度の格差を
減少させることで、広帯域かつ利得の一定な光増幅器を
提供できる。
に、Ｅｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ばれる
少なくとも１種類以上の元素を含有することで、利得傾
きの励起パワー依存性を緩和しかつ信号光強度の格差を
減少させることで、広帯域かつ利得の一定な光増幅器を
提供できる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００１８】実施例１ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、クラッドにＣｕを１ｐｐｍ
添加したフッ化物ガラスファイバーを用いた。コアとク
ラッドの基本ガラス組成を以下に示す。ＥｒはＬａを置
換している。数字はｍｏｌ％である。 コア：51ZrF4-19BaF2-4.5LaF3-2YF3-2AlF3-13.5LiF-8Pb
F2 クラッド：40HfF4-10ZrF4-19BaF2-3LaF3-2YF3-4AlF3-22
NaF このファイバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波
長は１.４μｍであった。
添加したフッ化物ガラスファイバーを用いた。コアとク
ラッドの基本ガラス組成を以下に示す。ＥｒはＬａを置
換している。数字はｍｏｌ％である。 コア：51ZrF4-19BaF2-4.5LaF3-2YF3-2AlF3-13.5LiF-8Pb
F2 クラッド：40HfF4-10ZrF4-19BaF2-3LaF3-2YF3-4AlF3-22
NaF このファイバーの比屈折率差は３．３％、カットオフ波
長は１.４μｍであった。
【００１９】次に測定に使用した光増幅器の構成を図５
に示す。測定に使用したファイバーは長さ１０ｍであ
る。励起にはファイバーピグテイル付きの半導体レーザ
ー３を使用し、光合分波素子２と高Ｎ．Ａ．の石英ファ
イバー５を介して光増幅用フッ化物ファイバー４と結合
している。石英ファイバー５とフッ化物ファイバー４の
結合はＶ溝ブロックを利用し、接合端面は反射損失を低
減するため斜めに光学研磨して、光学接着剤で固定し
た。１.５５μｍ帯の信号光を光合分波素子２から入射
して、増幅された出射光を光アイソレーター６に通して
測定器７において利得の励起パワー依存性について測定
を行った。
に示す。測定に使用したファイバーは長さ１０ｍであ
る。励起にはファイバーピグテイル付きの半導体レーザ
ー３を使用し、光合分波素子２と高Ｎ．Ａ．の石英ファ
イバー５を介して光増幅用フッ化物ファイバー４と結合
している。石英ファイバー５とフッ化物ファイバー４の
結合はＶ溝ブロックを利用し、接合端面は反射損失を低
減するため斜めに光学研磨して、光学接着剤で固定し
た。１.５５μｍ帯の信号光を光合分波素子２から入射
して、増幅された出射光を光アイソレーター６に通して
測定器７において利得の励起パワー依存性について測定
を行った。
【００２０】利得の励起パワー依存性を図６に示す。最
大利得から−１ｄＢの波長範囲で定義する利得平坦幅を
評価に用いる。利得の傾きが大きく変化すれば、利得平
坦幅も大きく変化することになる。図６から判るとお
り、励起パワーが８０ｍＷから１２０ｍＷまで、利得平
坦幅の変化は１ｎｍである。
大利得から−１ｄＢの波長範囲で定義する利得平坦幅を
評価に用いる。利得の傾きが大きく変化すれば、利得平
坦幅も大きく変化することになる。図６から判るとお
り、励起パワーが８０ｍＷから１２０ｍＷまで、利得平
坦幅の変化は１ｎｍである。
【００２１】比較例１ コアにＥｒを０．１ｗｔ％添加したフッ化物ガラスファ
イバーを用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加し
なかった。ガラス組成は実施例１と同じである。Ｅｒは
Ｌａを置換した。
イバーを用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加し
なかった。ガラス組成は実施例１と同じである。Ｅｒは
Ｌａを置換した。
【００２２】このファイバーの比屈折率差は３．３％、
カットオフ波長は１.４μｍであった。測定に使用した
ファイバーの長さは１０ｍである。この時の利得の励起
パワー依存性について実施例１と同様に測定を行った。
利得の励起パワー依存性を図７に示す。励起パワーを８
０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたときの利得平坦幅
の変化は５．７ｎｍであり、１．５３μｍ帯の変化量が
大きい。
カットオフ波長は１.４μｍであった。測定に使用した
ファイバーの長さは１０ｍである。この時の利得の励起
パワー依存性について実施例１と同様に測定を行った。
利得の励起パワー依存性を図７に示す。励起パワーを８
０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたときの利得平坦幅
の変化は５．７ｎｍであり、１．５３μｍ帯の変化量が
大きい。
【００２３】実施例２ 実施例１に記載のガラス組成で、コアにＥｒを１ｗｔ
％、 クラッドにＣｏを１ｐｐｍ添加したフッ化物ガラ
ス平面光導波路を用いた。ＥｒはＬａを置換した。この
導波路の比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１．
４５μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実施例１と同様
に測定系を構成した。ファイバーと導波路の位置あわせ
には、微動調整付きのステージを利用し、信号光透過率
が最大になるようにした。励起パワーを８０ｍＷから１
２０ｍＷまで変化させたとき、利得平坦幅の変化は２ｎ
ｍであった。
％、 クラッドにＣｏを１ｐｐｍ添加したフッ化物ガラ
ス平面光導波路を用いた。ＥｒはＬａを置換した。この
導波路の比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１．
４５μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実施例１と同様
に測定系を構成した。ファイバーと導波路の位置あわせ
には、微動調整付きのステージを利用し、信号光透過率
が最大になるようにした。励起パワーを８０ｍＷから１
２０ｍＷまで変化させたとき、利得平坦幅の変化は２ｎ
ｍであった。
【００２４】実施例３ 実施例１に記載のガラス組成で、コアにＥｒを１ｗｔ
％、 クラッドにＮｉを１ｐｐｍ添加したフッ化物ガラ
ス平面光導波路を用いた。ＥｒはＬａを置換した。この
導波路の比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１．
４５μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実施例１と同様
に測定系を構成した。ファイバーと導波路の位置あわせ
には、微動調整付きのステージを利用し、信号光透過率
が最大になるようにした。励起パワーを８０ｍＷから１
２０ｍＷまで変化させたとき、利得平坦幅の変化は２ｎ
ｍであった。
％、 クラッドにＮｉを１ｐｐｍ添加したフッ化物ガラ
ス平面光導波路を用いた。ＥｒはＬａを置換した。この
導波路の比屈折率差は３．３％、カットオフ波長は１．
４５μｍ、導波路長は２０ｃｍである。実施例１と同様
に測定系を構成した。ファイバーと導波路の位置あわせ
には、微動調整付きのステージを利用し、信号光透過率
が最大になるようにした。励起パワーを８０ｍＷから１
２０ｍＷまで変化させたとき、利得平坦幅の変化は２ｎ
ｍであった。
【００２５】比較例２ 実施例１に記載のガラス組成で、コアにＥｒを１ｗｔ％
添加したフッ化物ガラス平面光導波路を用いた。クラッ
ドには、吸収因子元素を添加しなかった。ＥｒはＬａを
置換している。この導波路の比屈折率差は３．３％、カ
ットオフ波長は１．４５μｍ、導波路長は２０ｃｍであ
る。実施例１と同様に測定系を構成した。ファイバーと
導波路の位置あわせには、微動調整付きのステージを利
用し、信号光透過率が最大になるようにした。励起パワ
ーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたとき、利得
平坦幅の変化は６ｎｍであった。
添加したフッ化物ガラス平面光導波路を用いた。クラッ
ドには、吸収因子元素を添加しなかった。ＥｒはＬａを
置換している。この導波路の比屈折率差は３．３％、カ
ットオフ波長は１．４５μｍ、導波路長は２０ｃｍであ
る。実施例１と同様に測定系を構成した。ファイバーと
導波路の位置あわせには、微動調整付きのステージを利
用し、信号光透過率が最大になるようにした。励起パワ
ーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたとき、利得
平坦幅の変化は６ｎｍであった。
【００２６】実施例４ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、クラッドにＥｒを１０ｐｐ
ｍ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用い
た。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示す。Ｅ
ｒはＬａを置換した。数字はｍｏｌ％である。 コア：53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF クラッド：9.7AlF3-9.5Al(PO3)3-53.8RF-27.1MF2 (R:L
i,Na、 M:Mg,Ca,Sr,Ba)
ｍ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用い
た。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示す。Ｅ
ｒはＬａを置換した。数字はｍｏｌ％である。 コア：53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF クラッド：9.7AlF3-9.5Al(PO3)3-53.8RF-27.1MF2 (R:L
i,Na、 M:Mg,Ca,Sr,Ba)
【００２７】このファイバーの比屈折率差は２．０％、
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
【００２８】比較例３ 実施例４と同じ基本ガラス組成で、コアにＥｒを０．１
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。このファイバーの比屈折率差は２．０％、カットオ
フ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したファイ
バーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系を構
成し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、
励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は５．８ｎｍであった。
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。このファイバーの比屈折率差は２．０％、カットオ
フ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したファイ
バーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系を構
成し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、
励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は５．８ｎｍであった。
【００２９】実施例５ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、クラッドにＥｒを１０ｐｐ
ｍ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用い
た。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示す。数
字はｍｏｌ％である。 コア：18InF3-12GaF3-20ZnF2-30BaF2-10GdF3-10LuF3 クラッド：12Al(PO3)3-11.1AlF3-36.6RF-40.3MF2 (R:L
i,Na、M:Mg,Ca,Sr,Ba)
ｍ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用い
た。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示す。数
字はｍｏｌ％である。 コア：18InF3-12GaF3-20ZnF2-30BaF2-10GdF3-10LuF3 クラッド：12Al(PO3)3-11.1AlF3-36.6RF-40.3MF2 (R:L
i,Na、M:Mg,Ca,Sr,Ba)
【００３０】このファイバーの比屈折率差は１．９％、
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
【００３１】実施例６ コアにＥｒを０．１ｗｔ％、クラッドにＦｅを１００ｐ
ｐｂ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用
いた。コアとクラッドの基本ガラス組成は実施例４と同
じである。
ｐｂ添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを用
いた。コアとクラッドの基本ガラス組成は実施例４と同
じである。
【００３２】このファイバーの比屈折率差は１．９％、
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
カットオフ波長は１．３５μｍであった。測定に使用し
たファイバーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測
定系を構成し、利得の励起パワー依存性を測定した。そ
の結果、励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化
させたとき、利得平坦幅の変化は０．９ｎｍであった。
【００３３】比較例４ 実施例５と同じ基本ガラス組成で、コアにＥｒを０．１
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。このファイバーの比屈折率差は１．９％、カットオ
フ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したファイ
バーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系を構
成し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、
励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は５．６ｎｍであった。
ｗｔ％添加したフッ化物／フツ燐酸ガラスファイバーを
用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。このファイバーの比屈折率差は１．９％、カットオ
フ波長は１．３５μｍであった。測定に使用したファイ
バーは長さ１０ｍである。実施例１と同様に測定系を構
成し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、
励起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は５．６ｎｍであった。
【００３４】実施例７ コアにＥｒを１ｗｔ％、クラッドにＥｒを５００ｐｐｍ
添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路を
用いた。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示
す。数字はｍｏｌ％である。 コア：30In2S3-40Ga2S3-30La2S3 クラッド：12Al(PO3)3-11AlF3-30.5RF2-46.5MF2 (R:Mg,
Ca、M:Sr,Ba)
添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路を
用いた。コアとクラッドの基本ガラス組成を以下に示
す。数字はｍｏｌ％である。 コア：30In2S3-40Ga2S3-30La2S3 クラッド：12Al(PO3)3-11AlF3-30.5RF2-46.5MF2 (R:Mg,
Ca、M:Sr,Ba)
【００３５】この導波路の比屈折率差は３％、カットオ
フ波長は１．４５μｍであった。測定に使用した導波路
は長さ２０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成
し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、励
起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は１．１ｎｍであった。
フ波長は１．４５μｍであった。測定に使用した導波路
は長さ２０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成
し、利得の励起パワー依存性を測定した。その結果、励
起パワーを８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたと
き、利得平坦幅の変化は１．１ｎｍであった。
【００３６】比較例５ 実施例７と同じ基本ガラス組成で、コアにＥｒを１ｗｔ
％添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路
を用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。この導波路の比屈折率差は３％、カットオフ波長は
１．４５μｍであった。測定に使用した導波路は長さ２
０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成し、利得
の励起パワー依存性を測定した。その結果、励起パワー
を８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたとき、利得平
坦幅の変化は６．２ｎｍであった。
％添加したカルコゲナイド／フツ燐酸ガラス平面導波路
を用いた。クラッドには、吸収因子元素を添加しなかっ
た。この導波路の比屈折率差は３％、カットオフ波長は
１．４５μｍであった。測定に使用した導波路は長さ２
０ｃｍである。実施例２と同様に測定系を構成し、利得
の励起パワー依存性を測定した。その結果、励起パワー
を８０ｍＷから１２０ｍＷまで変化させたとき、利得平
坦幅の変化は６．２ｎｍであった。
【００３７】
【発明の効果】本発明の光導波路を用いることにより、
利得の励起パワー依存性および信号伝送量依存性が少な
い広帯域な光増幅器を構成でき、それにより信頼性の高
い大容量高速光通信網が構築できる。
利得の励起パワー依存性および信号伝送量依存性が少な
い広帯域な光増幅器を構成でき、それにより信頼性の高
い大容量高速光通信網が構築できる。
【図１】Ｅｒの１．５μｍ帯吸収断面積を示す図であ
る。
る。
【図２】Ｅｒの１．５μｍ帯誘導放出断面積を示す図で
ある。
ある。
【図３】ＮuとＮlの比率を変化させた場合の利得係数の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図４】信号光強度と信号光のクラッドへの侵入量の関
係を模式的に示した図である。
係を模式的に示した図である。
【図５】本発明の光増幅器の構成図である。
【図６】実施例１のファイバー増幅器の利得の励起パワ
ー依存性を示す図である。
ー依存性を示す図である。
【図７】比較例１のファイバー増幅器の利得の励起パワ
ー依存性を示す図である。
ー依存性を示す図である。
１ 信号光の入射部 ２ 光合分波素子 ３ 半導体レーザー ４ 光増幅用ファイバー ５ 高Ｎ．Ａ．石英ファイバー ６ 光アイソレーター ７ 計測器
Claims (6)
- 【請求項１】 １．５μｍ帯において実質的に増幅作用
のある光導波路において、クラッド部に、Ｅｒ，Ｆｅ，
Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒから選ばれる少なくとも１種類
以上の元素を含むことを特徴とする増幅用光導波路。 - 【請求項２】 クラッド部が、酸化物ガラス、ハライド
酸化物ガラス、ハライドガラス、カルコゲナイドガラス
から選ばれる少なくとも１種類のガラスからなることを
特徴とする請求項１記載の増幅用光導波路。 - 【請求項３】 コア部が、ハライド酸化物ガラス、ハラ
イドガラス、カルコゲナイドガラスから選ばれる少なく
とも１種類のガラスからなることを特徴とする請求項１
記載の増幅用光導波路。 - 【請求項４】 少なくとも励起光源、光合分波素子、光
アイソレータ、増幅用光導波路を備え、かつ増幅用光導
波路として請求項１から３記載の光導波路を用いること
を特徴とする１．５μｍ帯光増幅器。 - 【請求項５】 増幅用光導波路がファイバーからなるこ
とを特徴とする請求項４記載の１.５μｍ帯光増幅器。 - 【請求項６】 増幅用光導波路が平面光導波路からなる
ことを特徴とする請求項４記載の１.５μｍ帯光増幅
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7094997A JPH10270785A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 増幅用光導波路及びそれを用いた光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7094997A JPH10270785A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 増幅用光導波路及びそれを用いた光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270785A true JPH10270785A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13446275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7094997A Pending JPH10270785A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 増幅用光導波路及びそれを用いた光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270785A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141479A (en) * | 1997-11-04 | 2000-10-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ge-Ga-S-based glass composition having light amplifying characteristic and apparatus for optical communications using the same |
| US7760423B2 (en) | 2005-07-20 | 2010-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplifier |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP7094997A patent/JPH10270785A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141479A (en) * | 1997-11-04 | 2000-10-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ge-Ga-S-based glass composition having light amplifying characteristic and apparatus for optical communications using the same |
| US7760423B2 (en) | 2005-07-20 | 2010-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical amplifier |
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