JPH1079543A - 希土類ドープ光ファイバ - Google Patents
希土類ドープ光ファイバInfo
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- JPH1079543A JPH1079543A JP8233473A JP23347396A JPH1079543A JP H1079543 A JPH1079543 A JP H1079543A JP 8233473 A JP8233473 A JP 8233473A JP 23347396 A JP23347396 A JP 23347396A JP H1079543 A JPH1079543 A JP H1079543A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
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- G02B6/03611—Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
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- G—PHYSICS
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- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、濃度消光が起こりにくい高
効率の希土類ドープファイバを提供することである。 【解決手段】 希土類ドープ光ファイバは、約０．７６
％〜約１．５％の範囲内の比屈折率差を有し、希土類元
素のドープされた第１コアと、約１．８％以上の比屈折
率差を有し、第１コアの周囲を包囲する第２コアと、該
第２コアの周囲を包囲するクラッドとから構成される。
第１コアの屈折率を第２コアの屈折率に比較して小さく
し、第１コア内にのみ希土類元素をドープすることによ
り、濃度消光の影響を低く抑えることができる。
効率の希土類ドープファイバを提供することである。 【解決手段】 希土類ドープ光ファイバは、約０．７６
％〜約１．５％の範囲内の比屈折率差を有し、希土類元
素のドープされた第１コアと、約１．８％以上の比屈折
率差を有し、第１コアの周囲を包囲する第２コアと、該
第２コアの周囲を包囲するクラッドとから構成される。
第１コアの屈折率を第２コアの屈折率に比較して小さく
し、第１コア内にのみ希土類元素をドープすることによ
り、濃度消光の影響を低く抑えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に希土類ドー
プ光ファイバに関し、特に、パワー変換効率の劣化の原
因となる濃度消光を抑制した高効率希土類ドープ光ファ
イバに関する。
プ光ファイバに関し、特に、パワー変換効率の劣化の原
因となる濃度消光を抑制した高効率希土類ドープ光ファ
イバに関する。
【０００２】光信号を電気信号に変換することなく光信
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり、大容量化が可能であるという点及び多
チャンネルの一括増幅が可能であるという点から、光通
信システムのキーデバイスの１つとして各研究機関で盛
んに研究されており、一部が実用化されている。
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり、大容量化が可能であるという点及び多
チャンネルの一括増幅が可能であるという点から、光通
信システムのキーデバイスの１つとして各研究機関で盛
んに研究されており、一部が実用化されている。
【０００３】希土類ドープファイバを用いた光ファイバ
増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、
伝送路（光ファイバ）との接続損失が小さいことといっ
た優れた特徴を有しており、その構成の最適化が模索さ
れている。
増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、
伝送路（光ファイバ）との接続損失が小さいことといっ
た優れた特徴を有しており、その構成の最適化が模索さ
れている。
【０００４】
【従来の技術】希土類ドープファイバによる光増幅の原
理は次の通りである。コア中にエルビウム（Ｅｒ）がド
ープされた光ファイバに励起光が入射されると、Ｅｒ原
子が高いエネルギー準位に励起される。
理は次の通りである。コア中にエルビウム（Ｅｒ）がド
ープされた光ファイバに励起光が入射されると、Ｅｒ原
子が高いエネルギー準位に励起される。
【０００５】このように高いエネルギー準位に励起され
た光ファイバ中のＥｒ原子に信号光が入ってくると、Ｅ
ｒ原子が低いエネルギー準位に遷移するが、このとき光
の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿っ
て次第に大きくなり、信号光の増幅が行われる。
た光ファイバ中のＥｒ原子に信号光が入ってくると、Ｅ
ｒ原子が低いエネルギー準位に遷移するが、このとき光
の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光ファイバに沿っ
て次第に大きくなり、信号光の増幅が行われる。
【０００６】従来の希土類ドープファイバでは、コア内
における希土類元素のドープ濃度は、ファイバの長手方
向及び半径方向に対して一般に一様である。
における希土類元素のドープ濃度は、ファイバの長手方
向及び半径方向に対して一般に一様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】希土類ドープ光ファイ
バの増幅効率を上げるためには、励起光パワーから信号
光パワーへの変換効率を上昇する必要がある。
バの増幅効率を上げるためには、励起光パワーから信号
光パワーへの変換効率を上昇する必要がある。
【０００８】最近になり、コア中にドープされた希土類
元素の濃度に依存する希土類ドープファイバの濃度消光
が励起光パワーから信号光パワーへの変換効率に悪影響
を及ぼすものとして注目されている。
元素の濃度に依存する希土類ドープファイバの濃度消光
が励起光パワーから信号光パワーへの変換効率に悪影響
を及ぼすものとして注目されている。
【０００９】しかし濃度消光についての研究はあまり進
んでいるとはいえず、従来は希土類ドープファイバの濃
度消光は定性的にコア中にドープされた希土類濃度を低
減すれば、影響が少なくなるとしか知られていなかっ
た。
んでいるとはいえず、従来は希土類ドープファイバの濃
度消光は定性的にコア中にドープされた希土類濃度を低
減すれば、影響が少なくなるとしか知られていなかっ
た。
【００１０】そのため、濃度消光が起こりにくい希土類
ドープ光ファイバのガラス材料を定量的に把握すべく、
濃度消光の定量化及び濃度消光のガラス材料依存性を明
らかにする必要がある。
ドープ光ファイバのガラス材料を定量的に把握すべく、
濃度消光の定量化及び濃度消光のガラス材料依存性を明
らかにする必要がある。
【００１１】よって本発明の目的は、濃度消光が起こり
にくい高効率の希土類ドープ光ファイバを提供すること
である。
にくい高効率の希土類ドープ光ファイバを提供すること
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によると、約０．
７６％〜約１．５％の範囲内の比屈折率差を有し、希土
類元素のドープされた第１コアと、約１．８％以上の比
屈折率差を有し、前記第１コアの周囲を包囲する第２コ
アと、前記第２コアの周囲を包囲するクラッドとを具備
したことを特徴とする希土類ドープ光ファイバが提供さ
れる。
７６％〜約１．５％の範囲内の比屈折率差を有し、希土
類元素のドープされた第１コアと、約１．８％以上の比
屈折率差を有し、前記第１コアの周囲を包囲する第２コ
アと、前記第２コアの周囲を包囲するクラッドとを具備
したことを特徴とする希土類ドープ光ファイバが提供さ
れる。
【００１３】好ましくは、第２コアの比屈折率差が約
１．９％以上であり、第１コアの直径は第２コアの直径
の１／２以下である。好ましくは希土類元素はエルビウ
ム（Ｅｒ）であり、第１コア中にドープされたＥｒ濃度
は約１９３〜約４７３ｐｐｍの範囲内である。
１．９％以上であり、第１コアの直径は第２コアの直径
の１／２以下である。好ましくは希土類元素はエルビウ
ム（Ｅｒ）であり、第１コア中にドープされたＥｒ濃度
は約１９３〜約４７３ｐｐｍの範囲内である。
【００１４】
【発明の実施の形態】濃度消光の影響を抑制して高効率
のエルビウム（Ｅｒ）ドープ光ファイバを得るために、
まず第１に濃度消光の定量化を行った。
のエルビウム（Ｅｒ）ドープ光ファイバを得るために、
まず第１に濃度消光の定量化を行った。
【００１５】濃度消光の現象は、図１に示すようにＥｒ
ドープファイバに波長１４８０ｎｍの励起光を入力する
と、Ｅｒが励起光を吸収することにより、波長９８０ｎ
ｍの蛍光が発生され、この蛍光の発生により確認するこ
とができる。
ドープファイバに波長１４８０ｎｍの励起光を入力する
と、Ｅｒが励起光を吸収することにより、波長９８０ｎ
ｍの蛍光が発生され、この蛍光の発生により確認するこ
とができる。
【００１６】図１において、実線はＥｒ濃度が１０００
ｐｐｍのＥｒドープファイバにおける、励起光パワーと
蛍光パワーの関係を示しており、破線はＥｒ濃度３００
ｐｐｍのＥｒドープファイバにおける、励起光パワーと
蛍光パワーの関係を示している。
ｐｐｍのＥｒドープファイバにおける、励起光パワーと
蛍光パワーの関係を示しており、破線はＥｒ濃度３００
ｐｐｍのＥｒドープファイバにおける、励起光パワーと
蛍光パワーの関係を示している。
【００１７】Ｅｒ濃度が高いほど蛍光パワーも大きくな
っている。図１から明らかなように、９８０ｎｍ帯の蛍
光パワーは１４８０ｎｍの励起光パワーの増加に対して
一定の傾きで増加する。
っている。図１から明らかなように、９８０ｎｍ帯の蛍
光パワーは１４８０ｎｍの励起光パワーの増加に対して
一定の傾きで増加する。
【００１８】また、９８０ｎｍ帯の蛍光パワーは、一定
の濃度消光を有するＥｒドープファイバではＥｒ濃度と
ファイバ長に比例すると考えられるため、Ｅｒ濃度とフ
ァイバ長で９８０ｎｍ帯の蛍光パワーを規格化し、本発
明では濃度消光係数を、単位Ｅｒ濃度・単位ファイバ長
あたりの１４８０ｎｍ励起光パワー増加に対する９８０
ｎｍ帯蛍光パワーの増加として定義した。
の濃度消光を有するＥｒドープファイバではＥｒ濃度と
ファイバ長に比例すると考えられるため、Ｅｒ濃度とフ
ァイバ長で９８０ｎｍ帯の蛍光パワーを規格化し、本発
明では濃度消光係数を、単位Ｅｒ濃度・単位ファイバ長
あたりの１４８０ｎｍ励起光パワー増加に対する９８０
ｎｍ帯蛍光パワーの増加として定義した。
【００１９】即ち、図１のグラフの直線の傾きをζとす
ると、濃度消光係数αは、 α＝ζ／（単位Ｅｒ濃度×単位ファイバ長） で表せる。
ると、濃度消光係数αは、 α＝ζ／（単位Ｅｒ濃度×単位ファイバ長） で表せる。
【００２０】図２を参照すると、濃度消光係数と励起光
パワーから信号光パワーへの変換効率の関係が示されて
いる。測定条件は、信号光パワー−4.0 ｄＢｍ、信号光
波長１５４５ｎｍ、励起光波長１４７０ｎｍである。
パワーから信号光パワーへの変換効率の関係が示されて
いる。測定条件は、信号光パワー−4.0 ｄＢｍ、信号光
波長１５４５ｎｍ、励起光波長１４７０ｎｍである。
【００２１】図２から明らかなように、濃度消光係数が
増加するに従って変換効率が減少している。よって、高
い変換効率を維持するためには、濃度消光係数をできる
だけ小さくする必要がある。尚、図２のグラフは、構造
損失を除いた励起光パワーから信号光パワーへの変換効
率を示している。
増加するに従って変換効率が減少している。よって、高
い変換効率を維持するためには、濃度消光係数をできる
だけ小さくする必要がある。尚、図２のグラフは、構造
損失を除いた励起光パワーから信号光パワーへの変換効
率を示している。
【００２２】図３を参照すると、コア中のゲルマニウム
（Ｇｅ）濃度がほぼ一定の光ファイバでの、Ｅｒ濃度と
濃度消光係数との関係が示されている。実線はコアの比
屈折率差が２％の場合であり、破線はコアの比屈折率差
が１％の場合をそれぞれ示している。
（Ｇｅ）濃度がほぼ一定の光ファイバでの、Ｅｒ濃度と
濃度消光係数との関係が示されている。実線はコアの比
屈折率差が２％の場合であり、破線はコアの比屈折率差
が１％の場合をそれぞれ示している。
【００２３】このグラフより明らかなように、濃度消光
係数はＥｒ濃度に比例する関係を示しており、濃度消光
が小さいガラス材料とはこの傾きζ＝濃度消光係数／Ｅ
ｒ濃度が小さいものと推定される。
係数はＥｒ濃度に比例する関係を示しており、濃度消光
が小さいガラス材料とはこの傾きζ＝濃度消光係数／Ｅ
ｒ濃度が小さいものと推定される。
【００２４】図４にζと比屈折率差との関係、即ち、ζ
のＧｅ濃度依存性を示す。図４から、Ｇｅ濃度が増加す
ると、即ち比屈折率差が増加すると濃度消光が起こり易
くなっており、比屈折率差Δが約１．５％を越えるとζ
＝（濃度消光係数／Ｅｒ濃度）が急に増加しているのが
観察される。このことから、濃度消光を抑えるために
は、Ｅｒドープ部分のコアの比屈折率差を約１．５％以
下に抑える必要がある。
のＧｅ濃度依存性を示す。図４から、Ｇｅ濃度が増加す
ると、即ち比屈折率差が増加すると濃度消光が起こり易
くなっており、比屈折率差Δが約１．５％を越えるとζ
＝（濃度消光係数／Ｅｒ濃度）が急に増加しているのが
観察される。このことから、濃度消光を抑えるために
は、Ｅｒドープ部分のコアの比屈折率差を約１．５％以
下に抑える必要がある。
【００２５】一般的にＥｒドープファイバはＥｒドープ
領域でのエネルギー密度を増加させて増幅効率を上げて
いる。エネルギー密度を上げるために、コアの比屈折率
差を大きくし、コア中での光の閉じ込めをよくすること
で対応している。
領域でのエネルギー密度を増加させて増幅効率を上げて
いる。エネルギー密度を上げるために、コアの比屈折率
差を大きくし、コア中での光の閉じ込めをよくすること
で対応している。
【００２６】図５に比屈折率差をパラメータとしたモー
ド・フィールド・ダイアメタ（ＭＦＤ）の計算結果を示
す。比屈折率差が増加するに従いＭＦＤが小さくなる。
ＭＦＤが小さくなるに従い、Ｅｒドープファイバのパワ
ー変換効率は向上する。
ド・フィールド・ダイアメタ（ＭＦＤ）の計算結果を示
す。比屈折率差が増加するに従いＭＦＤが小さくなる。
ＭＦＤが小さくなるに従い、Ｅｒドープファイバのパワ
ー変換効率は向上する。
【００２７】Ｅｒドープ領域での十分大きなエネルギー
密度を得るためには、コアの比屈折率差Δは約１．８％
以上が望ましい。更に好ましくは、コアの比屈折率差Δ
は約１．９％以上である。
密度を得るためには、コアの比屈折率差Δは約１．８％
以上が望ましい。更に好ましくは、コアの比屈折率差Δ
は約１．９％以上である。
【００２８】上述したように、濃度消光を抑えるために
は、コアの比屈折率差を約１．５％以下にする必要があ
る。また、Ｅｒドープ領域での十分大きなエネルギー密
度を得るためには、比屈折率差はΔは約１．８％以上で
あるのが望ましいため、濃度消光とエネルギー密度の両
方を満たす比屈折率差Δは存在しない。
は、コアの比屈折率差を約１．５％以下にする必要があ
る。また、Ｅｒドープ領域での十分大きなエネルギー密
度を得るためには、比屈折率差はΔは約１．８％以上で
あるのが望ましいため、濃度消光とエネルギー密度の両
方を満たす比屈折率差Δは存在しない。
【００２９】よって本発明では、ファイバ屈折率分布と
して中央のＥｒがドープされているコア領域のみ周囲の
コア領域に比べて屈折率を下げた、屈折率が互いに相違
する二重コアを有するＥｒドープファイバを提案する。
図６に本発明によるＥｒドープ光ファイバの屈折率分布
を示す。
して中央のＥｒがドープされているコア領域のみ周囲の
コア領域に比べて屈折率を下げた、屈折率が互いに相違
する二重コアを有するＥｒドープファイバを提案する。
図６に本発明によるＥｒドープ光ファイバの屈折率分布
を示す。
【００３０】本発明のＥｒドープ光ファイバは、比屈折
率差Δ１の中央コア部２と、比屈折率差Δ２の周囲コア
部４を示している。符号６はクラッドである。中央コア
部２内での良好な光の閉じ込め効果を得るためには、中
央コア部２の直径は周囲コア部４の直径の１／２以下で
あることが望ましい。
率差Δ１の中央コア部２と、比屈折率差Δ２の周囲コア
部４を示している。符号６はクラッドである。中央コア
部２内での良好な光の閉じ込め効果を得るためには、中
央コア部２の直径は周囲コア部４の直径の１／２以下で
あることが望ましい。
【００３１】中央コア部２の直径を１．６μｍ、周囲コ
ア部４の直径を３．３μｍ、周囲コア部４の比屈折率差
Δ２を１．９％とし、中央コア部２の比屈折率差Δ１を
変化させたときの、中央コア部２の平均エネルギー密度
とモードフィールド径を図７に示す。
ア部４の直径を３．３μｍ、周囲コア部４の比屈折率差
Δ２を１．９％とし、中央コア部２の比屈折率差Δ１を
変化させたときの、中央コア部２の平均エネルギー密度
とモードフィールド径を図７に示す。
【００３２】中央コア部２の比屈折率差を徐々に小さく
しても平均エネルギー密度はあまり変化せず、比屈折率
差を０．７６％まで下げても十分大きな平均エネルギー
密度を得られることが理解される。
しても平均エネルギー密度はあまり変化せず、比屈折率
差を０．７６％まで下げても十分大きな平均エネルギー
密度を得られることが理解される。
【００３３】上記の検討に基づいて、高効率で且つ低濃
度消光ファイバは、屈折率が互いに相違する二重コア構
造で実現可能であることが理解される。即ち、周囲コア
部の比屈折率差は約１．８％以上、好ましくは約１．９
％以上である。
度消光ファイバは、屈折率が互いに相違する二重コア構
造で実現可能であることが理解される。即ち、周囲コア
部の比屈折率差は約１．８％以上、好ましくは約１．９
％以上である。
【００３４】また、中央コア部の比屈折率差は濃度消光
を抑えるためには約１．５％以下が望ましく、十分大き
な平均エネルギー密度を得るためには中央コア部の比屈
折率差は約０．７６％以上が望ましい。よって、中央コ
ア部の比屈折率差をΔ１とすると、０．７６％≦Δ１≦
１．５％となる。
を抑えるためには約１．５％以下が望ましく、十分大き
な平均エネルギー密度を得るためには中央コア部の比屈
折率差は約０．７６％以上が望ましい。よって、中央コ
ア部の比屈折率差をΔ１とすると、０．７６％≦Δ１≦
１．５％となる。
【００３５】コア部が二重構造を有するエルビウムドー
プファイバの実現は、通常の製造方法で可能である。即
ち、中央コア部の製造時には、Ｅｒと比較的低濃度のＧ
ｅをドープし、周囲コア部の製造時には比較的高濃度の
Ｇｅをドープしてファイバを製造する。
プファイバの実現は、通常の製造方法で可能である。即
ち、中央コア部の製造時には、Ｅｒと比較的低濃度のＧ
ｅをドープし、周囲コア部の製造時には比較的高濃度の
Ｇｅをドープしてファイバを製造する。
【００３６】図８（Ａ）を参照すると、本発明実施形態
に係るＥｒドープ光ファイバの断面図が示されており、
図８（Ｂ）はその屈折率分布を示している。Ｅｒドープ
光ファイバ１０は比屈折率差が比較的小さい中央コア部
１２と、比屈折率差が比較的大きい周囲コア部１４と、
クラッド１６とから構成される。
に係るＥｒドープ光ファイバの断面図が示されており、
図８（Ｂ）はその屈折率分布を示している。Ｅｒドープ
光ファイバ１０は比屈折率差が比較的小さい中央コア部
１２と、比屈折率差が比較的大きい周囲コア部１４と、
クラッド１６とから構成される。
【００３７】本実施形態のＥｒドープ光ファイバ１０で
は、中央コア部１２の比屈折率差が約１．０％に設定さ
れており、周囲コア部１４の比屈折率差が約１．９％に
設定されている。
は、中央コア部１２の比屈折率差が約１．０％に設定さ
れており、周囲コア部１４の比屈折率差が約１．９％に
設定されている。
【００３８】尚、中央コア部１２にはアルミニウム（Ａ
ｌ）をドープするのが望ましい。Ｅｒをドープした中央
コア部１２にＥｒとともにＡｌをドープすることによ
り、信号光の増幅帯域を広げることができる。Ｅｒドー
プ光ファイバ１０は石英ガラスから形成されている。
ｌ）をドープするのが望ましい。Ｅｒをドープした中央
コア部１２にＥｒとともにＡｌをドープすることによ
り、信号光の増幅帯域を広げることができる。Ｅｒドー
プ光ファイバ１０は石英ガラスから形成されている。
【００３９】以下、このＥｒドープ光ファイバ１０を使
用したときの、濃度消光を抑えて十分大きな平均エネル
ギー密度を得ることのできるＥｒのドープ濃度を求めて
みる。
用したときの、濃度消光を抑えて十分大きな平均エネル
ギー密度を得ることのできるＥｒのドープ濃度を求めて
みる。
【００４０】通常Ｅｒドープファイバをポストアンプと
して使用する場合には、ファイバ長とＥｒ濃度の積は
１．５×１０4 ｍ・ｐｐｍに設定する必要がある。Ｅｒ
ドープファイバの構造損失は５〜２０ｄＢ／ｋｍであ
り、また、全長の構造損失と変換効率の減少は図９から
約６％／ｄＢである。
して使用する場合には、ファイバ長とＥｒ濃度の積は
１．５×１０4 ｍ・ｐｐｍに設定する必要がある。Ｅｒ
ドープファイバの構造損失は５〜２０ｄＢ／ｋｍであ
り、また、全長の構造損失と変換効率の減少は図９から
約６％／ｄＢである。
【００４１】ＥｒドープファイバのＥｒ濃度をｘｐｐｍ
とすると、ファイバ長さは１．５×１０4 ／ｘ（ｍ）と
なり、全構造損失は５〜２０×１．５×１０／ｘ（ｄ
Ｂ）となる。よって、構造損失に基づく変換効率の減少
は、 ５〜２０×１．５×１０×６／ｘ％＝５〜２０×９０／ｘ％ ・・・（１） となる。
とすると、ファイバ長さは１．５×１０4 ／ｘ（ｍ）と
なり、全構造損失は５〜２０×１．５×１０／ｘ（ｄ
Ｂ）となる。よって、構造損失に基づく変換効率の減少
は、 ５〜２０×１．５×１０×６／ｘ％＝５〜２０×９０／ｘ％ ・・・（１） となる。
【００４２】一方、濃度消光を十分小さく抑える必要が
あるため、図４のグラフから濃度消光係数は２〜３×１
０-3×ｘとなる。このときの濃度消光に基づく変換効率
の減少は図２より、 ２〜３×１０-3×ｘ×４％＝８〜１２×１０-3×ｘ ・・・（２） となる。
あるため、図４のグラフから濃度消光係数は２〜３×１
０-3×ｘとなる。このときの濃度消光に基づく変換効率
の減少は図２より、 ２〜３×１０-3×ｘ×４％＝８〜１２×１０-3×ｘ ・・・（２） となる。
【００４３】全変換効率の減少は（１）と（２）の和だ
から、 （５〜２０×９０／ｘ）＋（８〜１２×１０-3×ｘ） ・・・（３） である。
から、 （５〜２０×９０／ｘ）＋（８〜１２×１０-3×ｘ） ・・・（３） である。
【００４４】（３）式が最小となるｘの最小値は、構造
損失５ｄＢ／ｋｍ、濃度消光係数１２のときで、 ｛５×９０÷（１２×１０-3）｝1/2 ＝１９３ｐｐｍ
となり、ｘの最大値は構造損失２０ｄＢ／ｋｍ、濃度消
光係数８のときで、 ｛２０×９０÷（８×１０-3）｝1/2 ＝４７３ｐｐｍ
となる。
損失５ｄＢ／ｋｍ、濃度消光係数１２のときで、 ｛５×９０÷（１２×１０-3）｝1/2 ＝１９３ｐｐｍ
となり、ｘの最大値は構造損失２０ｄＢ／ｋｍ、濃度消
光係数８のときで、 ｛２０×９０÷（８×１０-3）｝1/2 ＝４７３ｐｐｍ
となる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によると、濃度消光を低く抑え十
分大きな平均エネルギー密度を維持した希土類ドープ光
ファイバを提供することができ、励起光パワーから信号
光パワーへの変換効率を向上することができる。
分大きな平均エネルギー密度を維持した希土類ドープ光
ファイバを提供することができ、励起光パワーから信号
光パワーへの変換効率を向上することができる。
【図１】励起光パワーと蛍光パワーの関係を示す図であ
る。
る。
【図２】濃度消光係数と変換効率の関係を示す図であ
る。
る。
【図３】Ｅｒ濃度と濃度消光係数の関係を示す図であ
る。
る。
【図４】濃度消光係数／Ｅｒ濃度と比屈折率差の関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】比屈折率差を変化させたときのＭＦＤの変化を
示す図である。
示す図である。
【図６】図７の実験に使用したＥｒドープファイバの屈
折率分布を示す図である。
折率分布を示す図である。
【図７】Ｅｒドープコア部の比屈折率差とエネルギー密
度／モードフィールド径の関係を示す図である。
度／モードフィールド径の関係を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は本発明実施形態のＥｒドープファ
イバの断面図であり、図８（Ｂ）はその屈折率分布を示
す図である。
イバの断面図であり、図８（Ｂ）はその屈折率分布を示
す図である。
【図９】全長構造損失と変換効率の減少との関係を示す
図である。
図である。
２，１２ 中央コア部 ４，１４ 周囲コア部 ６，１６ クラッド
Claims (4)
- 【請求項１】 約０．７６％〜約１．５％の範囲内の比
屈折率差を有し、希土類元素のドープされた第１コア
と；約１．８％以上の比屈折率差を有し、前記第１コア
の周囲を包囲する第２コアと；前記第２コアの周囲を包
囲するクラッドと；を具備したことを特徴とする希土類
ドープ光ファイバ。 - 【請求項２】 前記第２コアが約１．９％以上の比屈折
率差を有し、 前記第１コアの直径が前記第２コアの直径の１／２以下
である請求項１記載の希土類ドープ光ファイバ。 - 【請求項３】 前記第１コアが約１．０〜約１．５％の
範囲内の比屈折率差を有し、 前記希土類元素はエルビウムから構成され、エルビウム
の濃度が約１９３〜約４７３ｐｐｍの範囲内である請求
項１記載の希土類ドープ光ファイバ。 - 【請求項４】 前記第１コア中にはゲルマニウムとアル
ミニウムがドープされており、 前記第２コア中にはゲルマニウムがドープされている請
求項１記載の希土類ドープ光ファイバ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233473A JPH1079543A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 希土類ドープ光ファイバ |
| US08/801,807 US5799125A (en) | 1996-09-03 | 1997-02-14 | Rare earth doped optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233473A JPH1079543A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 希土類ドープ光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079543A true JPH1079543A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=16955579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8233473A Pending JPH1079543A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 希土類ドープ光ファイバ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5799125A (ja) |
| JP (1) | JPH1079543A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940567A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-17 | Photon-X, Inc. | Optical fibers having an inner core and an outer core |
| JPWO2004075364A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2006-06-01 | 富士通株式会社 | 遅延位相整合ファイバを用いた光増幅器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3621220B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2005-02-16 | 富士通株式会社 | 光増幅器及び光導波構造 |
| FR2822242B1 (fr) * | 2001-03-16 | 2003-08-15 | Cit Alcatel | Fibre optique photonique a forte surface effective |
| FR2822243B1 (fr) * | 2001-03-16 | 2003-06-20 | Cit Alcatel | Fibre optique photonique a double gaine |
| US20040247272A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-09 | The Regents Of The University Of California | Flattened mode cylindrical and ribbon fibers and amplifiers |
| US20050226580A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Samson Bryce N | Optical fiber for handling higher powers |
| CN113474952B (zh) * | 2019-03-29 | 2024-08-13 | 株式会社藤仓 | 活性元素添加光纤、谐振器、以及光纤激光装置 |
| US12160077B2 (en) | 2019-03-29 | 2024-12-03 | Fujikura Ltd. | Active element added-optical fiber, resonator, and fiber laser device |
| CN113498567A (zh) * | 2019-03-29 | 2021-10-12 | 株式会社藤仓 | 活性元素添加光纤、谐振器、以及光纤激光装置 |
| CN112180499A (zh) * | 2020-09-09 | 2021-01-05 | 北京交通大学 | 一种增益差极小的三层芯多层掺铒离子的4模光纤 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096277A (en) * | 1982-08-06 | 1992-03-17 | Kleinerman Marcos Y | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems |
| US5363463A (en) * | 1982-08-06 | 1994-11-08 | Kleinerman Marcos Y | Remote sensing of physical variables with fiber optic systems |
| GB2273389B (en) * | 1992-12-14 | 1996-07-17 | Pirelli Cavi Spa | Rare earth doped optical fibre amplifiers |
-
1996
- 1996-09-03 JP JP8233473A patent/JPH1079543A/ja active Pending
-
1997
- 1997-02-14 US US08/801,807 patent/US5799125A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5940567A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-17 | Photon-X, Inc. | Optical fibers having an inner core and an outer core |
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| US8194309B2 (en) | 2003-02-21 | 2012-06-05 | Fujitsu Limited | Optical amplifier using delayed phase matching fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5799125A (en) | 1998-08-25 |
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