JPH11109143A - Rare earth element doped optical fiber and broadband optical fiber amplifier using the same - Google Patents

Rare earth element doped optical fiber and broadband optical fiber amplifier using the same

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JPH11109143A
JPH11109143A JP9274496A JP27449697A JPH11109143A JP H11109143 A JPH11109143 A JP H11109143A JP 9274496 A JP9274496 A JP 9274496A JP 27449697 A JP27449697 A JP 27449697A JP H11109143 A JPH11109143 A JP H11109143A
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optical fiber
core
sio
doped
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克之 井本
Yoshihiro Narita
善廣 成田
Masaki Ejima
正毅 江島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高利得、広帯域、低雑音指数特性を有し、か
つ、低消費電力、低コストである希土類元素添加光ファ
イバおよびそれを用いた広帯域光ファイバ増幅器を提供
すること。 【解決手段】 屈折率nc の円形断面形状のクラッド1
5の略中心に、直径Dの高屈折率n01(n01>nc )の
エルビウム(Er)とリン(P)とアルミニウム(A
l)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1の
コア11を備え、前記第1のコアの外周に、厚さS1
低屈折率nm1(nm1<n01)の第1の中間層12を備
え、前記第1の中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02
(n02≧n01)のエルビウム(Er)とアルミニウム
(Al)とゲルマニウム(Ge)を共添加した石英ガラ
ス(SiO2 )で成る第2のコア13を備え、前記第2
のコアの外周に、厚さS2 の低屈折率nm2(nm2
02)の第2の中間層14を備える。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rare earth element-doped optical fiber having high gain, wide band, low noise figure characteristics, low power consumption and low cost, and a wide band optical fiber amplifier using the same. . A cladding 1 of circular cross-sectional shape of the refractive index n c
5, erbium (Er), phosphorus (P) and aluminum (A) having a high refractive index n 01 (n 01 > n c ) having a diameter D
1) a first core 11 made of quartz glass (SiO 2 ) co-doped with a low refractive index nm 1 (nm 1 <n 01 ) having a thickness S 1 and an outer periphery of the first core 11. And a high refractive index n 02 having a thickness of W on the outer periphery of the first intermediate layer.
A second core 13 made of quartz glass (SiO 2 ) co-doped with (n 02 ≧ n 01 ) erbium (Er), aluminum (Al), and germanium (Ge);
The outer periphery of the core, the low refractive index in the thickness S 2 n m2 (n m2 <
n 02 ) of the second intermediate layer 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重伝送用に
適した希土類元素を添加した光ファイバおよびそれを用
いた広帯域光ファイバ増幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rare-earth-doped optical fiber suitable for wavelength division multiplexing transmission and a broadband optical fiber amplifier using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、波長多重伝送(WDM)技術の研
究開発の活発化に伴い、光ファイバ増幅器の広帯域化が
重要な課題になってきた。広帯域光ファイバ増幅器とし
ては、例えば、エルビウム(Er)を添加してアルミニ
ウム(Al)を高濃度に共添加したコアを有する石英系
ファイバを用い、波長0.98μmの励起光で励起させ
るように構成したEr−Al共添加光ファイバ増幅器が
ある。また、エルビウム(Er)とアルミニウム(A
l)を共添加したコアを有する石英系ファイバと、エル
ビウム(Er)とアルミニウム(Al)とリン(P)を
共添加したコアを有する石英系ファイバとをカスケ−ド
接続した石英系ファイバを用い、励起光と信号光を伝搬
させるように構成したハイブリッド光ファイバ増幅器が
ある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the active research and development of wavelength division multiplexing (WDM) technology, an increase in the bandwidth of an optical fiber amplifier has become an important issue. As the broadband optical fiber amplifier, for example, a silica-based fiber having a core doped with erbium (Er) and co-doped with aluminum (Al) at a high concentration is used, and is configured to be pumped with pumping light having a wavelength of 0.98 μm. There is an Er-Al co-doped optical fiber amplifier. Erbium (Er) and aluminum (A
1) a silica fiber having a core co-doped with a silica fiber and a silica fiber having a core co-doped with erbium (Er), aluminum (Al) and phosphorus (P) cascade-connected. There is a hybrid optical fiber amplifier configured to propagate pump light and signal light.

【0003】図9(a)〜(c)は、ハイブリッド光フ
ァイバ増幅器の構成例を示す図である。(a)に示すよ
うに、エルビウム(Er)とアルミニウム(Al)を共
添加したコア1を有する石英系ファイバ2の利得は、波
長が1.53μm〜1.55μmとなる帯域で図示した
傾向を有し、(b)に示すように、エルビウム(Er)
とアルミニウム(Al)とリン(P)を共添加したコア
3を有する石英系ファイバ4の利得は、波長が1.55
μm〜1.57μmとなる帯域で図示した傾向を有す
る。ところが、(c)に示すように、これらの石英系フ
ァイバ2、4をカスケ−ド接続した石英系ファイバ5の
利得は、1.53μm〜1.57μmの波長にわたって
高い値を示すようになり、これを用いたハイブリッド光
ファイバ増幅器の広帯域化を図ることができる。
FIGS. 9A to 9C are diagrams showing a configuration example of a hybrid optical fiber amplifier. As shown in (a), the gain of the silica-based fiber 2 having the core 1 in which erbium (Er) and aluminum (Al) are co-doped has a tendency shown in the band where the wavelength is 1.53 μm to 1.55 μm. Erbium (Er) as shown in FIG.
The gain of the silica-based fiber 4 having the core 3 co-doped with aluminum (Al) and phosphorus (P) has a wavelength of 1.55.
There is a tendency shown in the band from μm to 1.57 μm. However, as shown in (c), the gain of the silica-based fiber 5 in which these silica-based fibers 2 and 4 are cascaded shows a high value over a wavelength of 1.53 μm to 1.57 μm. It is possible to widen the bandwidth of a hybrid optical fiber amplifier using this.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の広帯域
光ファイバ増幅器によると、以下のような問題点があ
る。上述した前者のEr−Al共添加光ファイバ増幅器
では、微小入力信号時の1dB帯域幅が15nm程度で
あり、30nm程度の1dB帯域幅を実現することが極
めて困難である。また、上述した後者のハイブリッド光
ファイバ増幅器では、1dB帯域幅をEr−Al共添加
光ファイバ増幅器よりも広くすることができるが、2種
類の石英系ファイバをカスケ−ド接続しなければならな
いので、構成が複雑であると共に、部品数や工数の増加
によりコスト高となる。さらに、カスケ−ド接続部での
接続損失による雑音指数の劣化を招く。
However, the conventional broadband optical fiber amplifier has the following problems. In the former Er-Al co-doped optical fiber amplifier described above, the 1 dB bandwidth at the time of a minute input signal is about 15 nm, and it is extremely difficult to realize a 1 dB bandwidth of about 30 nm. In the latter hybrid optical fiber amplifier, the 1 dB bandwidth can be made wider than that of the Er-Al co-doped optical fiber amplifier. However, since two kinds of silica fibers must be cascaded, The configuration is complicated, and the cost increases due to the increase in the number of parts and man-hours. Further, the noise figure is degraded due to the connection loss at the cascade connection.

【0005】また、高利得で広帯域特性を実現するため
には、2種類の石英系ファイバの長さが少なくとも15
mを必要とするが、これらをカスケ−ド接続すると少な
くとも30mとなるため、励起光のパワ−を大きくして
いかなければならない。このためには、高出力励起用半
導体レーザが必要となるが、価格が高くなると共に、消
費電力が大きくなる。従って、本発明の目的は、高利
得、広帯域、低雑音指数特性を有し、かつ、低消費電
力、低コストである希土類元素添加光ファイバおよびそ
れを用いた広帯域光ファイバ増幅器を提供することにあ
る。
Further, in order to realize a wide band characteristic at a high gain, the length of two kinds of silica-based fibers must be at least 15 mm.
m is required, but when these are cascaded, the distance becomes at least 30 m, so that the power of the excitation light must be increased. For this purpose, a high-output pumping semiconductor laser is required, but the price increases and the power consumption increases. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a rare earth element-doped optical fiber having high gain, wide band, low noise figure characteristics, low power consumption and low cost, and a wide band optical fiber amplifier using the same. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を実
現するため、屈折率nc の円形断面形状のクラッドの略
中心に、直径Dの高屈折率n01(n01>nc )のエルビ
ウム(Er)とリン(P)とアルミニウム(Al)を共
添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1のコアを有
し、前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1
(nm1<n01)の第1の中間層を有し、前記第1の中間
層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n 02≧n01)のエ
ルビウム(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマニウ
ム(Ge)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る
第2のコアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さS2
の低屈折率nm2(nm2<n02)の第2の中間層を有する
ことを特徴とする希土類元素添加光ファイバを提供す
る。
The present invention fulfills the above objects.
The index of refraction ncAbbreviation of cladding with circular cross section
In the center, a high refractive index n of diameter D01(N01> Nc) Elbi
(Er), phosphorus (P) and aluminum (Al)
Quartz glass (SiOTwo) Having a first core
And a thickness S on the outer periphery of the first core.1Low refractive index nm1
(Nm1<N01) Comprising a first intermediate layer, wherein the first intermediate layer
On the periphery of the layer, a high refractive index n of thickness W02(N 02≧ n01D)
Rubium (Er), aluminum (Al) and germanium
Glass (SiO) co-doped withTwoConsisting of
A second core having a thickness S on an outer periphery of the second core;Two
Low refractive index nm2(Nm2<N02) Having a second intermediate layer
To provide a rare earth element-doped optical fiber characterized by the following features:
You.

【0007】上記構成によれば、1つの光ファイバ断面
内に信号光および励起光の伝搬する2つのコア領域を持
っているので、信号光および励起光を各コア領域に略均
等に分配して伝搬させることができ、波長多重数が8
波、16波、32波、64波と増えてもいっても、非線
形効果を誘因するおそれがない。即ち、光ファイバの有
効コア断面積を大きく取れる2つのコア領域を持った構
造のため、非線形効果を誘因するおそれがない。
[0007] According to the above configuration, since one optical fiber cross section has two core regions through which the signal light and the pump light propagate, the signal light and the pump light are substantially equally distributed to each core region. Can be propagated, and the wavelength multiplexing number is 8
Even if the number of waves increases to 16 waves, 32 waves, and 64 waves, there is no danger of inducing a non-linear effect. That is, since the optical fiber has a structure having two core regions capable of obtaining a large effective core area, there is no possibility of inducing a nonlinear effect.

【0008】また、本発明は、上記目的を実現するた
め、屈折率nc のフッ素(F)を添加した石英ガラス
(SiO2 )で成る円形断面形状のクラッドの略中心
に、直径Dの高屈折率n01(n01>nc )のエルビウム
(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマニウム(G
e)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1の
コアを有し、前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈
折率nm1(nm1<n01)のリン(P)とフッ素(F)を
添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1の中間層を
有し、前記第1の中間層の外周に、厚さWの高屈折率n
02(n02≧n01)のエルビウム(Er)とリン(P)と
アルミニウム(Al)を共添加した石英ガラス(SiO
2 )で成る第2のコアを有し、前記第2のコアの外周
に、厚さS2 の低屈折率nm2(nm2<n02)のリン
(P)とフッ素(F)を添加した石英ガラス(Si
2 )で成る第2の中間層を有することを特徴とする希
土類元素添加光ファイバを提供する。
Further, the present invention in order to achieve the above object, the approximate center of the cladding of a circular cross-sectional shape consisting of a refractive index n c of fluorine (F) quartz glass doped with (SiO 2), the diameter D High Erbium (Er), aluminum (Al) and germanium (G) having a refractive index n 01 (n 01 > n c )
e) a first core made of quartz glass (SiO 2 ) co-doped with phosphorus, and a low-refractive-index n m1 (nm 1 <n 01 ) low-refractive-index layer S 1 having a thickness of S 1. (P) and a first intermediate layer made of quartz glass (SiO 2 ) to which fluorine (F) is added, and a high refractive index n having a thickness of W is provided around the first intermediate layer.
02 (n 02 ≧ n 01 ) quartz glass (SiO) co-doped with erbium (Er), phosphorus (P) and aluminum (Al)
A second core formed of 2), added to the outer periphery of the second core, phosphorus of a low refractive index in the thickness S 2 n m2 (n m2 < n 02) and (P) fluorine (F) Quartz glass (Si
A rare earth element-doped optical fiber having a second intermediate layer made of O 2 ).

【0009】更に、本発明は、上記目的を実現するた
め、0.98μm帯あるいは1.48μm帯の励起光を
出射する励起光源と、1.5μm帯の信号光と前記励起
光源から出射される励起光を合波させる合波器と、屈折
率nc の円形断面形状のクラッドの略中心に、直径Dの
高屈折率n01(n01>nc )のエルビウム(Er)とリ
ン(P)とアルミニウム(Al)を共添加した石英ガラ
ス(SiO2 )で成る第1のコアを有し、前記第1のコ
アの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1(nm1<n 01)の
第1の中間層を有し、前記第1の中間層の外周に、厚さ
Wの高屈折率n02(n02≧n01)のエルビウム(Er)
とアルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)を共添
加した石英ガラス(SiO2 )で成る第2のコアを有
し、前記第2のコアの外周に、厚さS2 の低屈折率nm2
(nm2<n02)の第2の中間層を有する希土類元素添加
光ファイバとを備え、前記希土類元素添加光ファイバ
に、前記合波器からの合波光を伝搬させ、前記希土類元
素添加光ファイバの出力端側から、増幅された前記信号
光を取り出すようにしたことを特徴とする広帯域光ファ
イバ増幅器を提供する。
Further, the present invention has been developed to achieve the above object.
For this reason, pump light of 0.98 μm band or 1.48 μm band is used.
Emitted pump light source, 1.5 μm band signal light and pump
A multiplexer for multiplexing the excitation light emitted from the light source, and a refraction
Rate ncApproximately at the center of the circular cross section of the cladding,
High refractive index n01(N01> Nc) Erbium (Er) and Li
Glass with co-doped aluminum (P) and aluminum (Al)
(SiOTwo), The first core comprising:
The thickness S1Low refractive index nm1(Nm1<N 01)of
A first intermediate layer having a thickness on an outer periphery of the first intermediate layer;
High refractive index n of W02(N02≧ n01) Erbium (Er)
With aluminum (Al) and germanium (Ge)
Quartz glass (SiOTwoHaving a second core consisting of
And a thickness S on the outer periphery of the second core.TwoLow refractive index nm2
(Nm2<N02) Rare earth element addition having a second intermediate layer
An optical fiber, wherein the rare earth element-doped optical fiber
The multiplexed light from the multiplexer is propagated to the rare earth element.
The amplified signal from the output end side of the element-doped optical fiber.
A broadband optical filter characterized by extracting light
An iva amplifier is provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1(a)は、本発明の希土類元
素添加光ファイバの第1の実施形態を示す断面図であ
り、同図(b)は、その断面内の径方向の屈折強度分布
を示す図である。この希土類元素添加光ファイバ10
は、直径Dの円形状の第1のコア11の外周に、厚さS
1 の円環状の第1の中間層12が形成され、第1の中間
層12の外周に、厚さWの円環状の第2のコア13が形
成され、第2のコア13の外周に、厚さS2 の円環状の
第2の中間層14が形成され、第2の中間層14の外周
に、円環状のクラッド15が形成された構成の、希土類
元素添加多重リング型石英系ファイバである。
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a first embodiment of a rare earth element-doped optical fiber according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view showing a radial refraction in the cross section. It is a figure showing an intensity distribution. This rare earth element doped optical fiber 10
Has a thickness S on the outer periphery of the circular first core 11 having a diameter D.
One annular first intermediate layer 12 is formed, an annular second core 13 having a thickness W is formed on the outer periphery of the first intermediate layer 12, and an outer periphery of the second core 13 is formed on the outer periphery of the second core 13. A rare earth element-doped multi-ring type quartz fiber having a configuration in which an annular second intermediate layer 14 having a thickness S 2 is formed, and an annular cladding 15 is formed on the outer periphery of the second intermediate layer 14. is there.

【0011】クラッド15は、屈折率nc の石英ガラス
(SiO2 )で成る。第1のコア11は、高屈折率n01
(n01>nc )のエルビウム(Er)とリン(P)とア
ルミニウム(Al)を共添加した石英ガラス(Si
2 )で成る。第1の中間層12は、低屈折率nm1(n
m1<n01)のリン(P)とフッ素(F)を添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る。第2のコア13は、高屈折
率n02(n02≧n01)のエルビウム(Er)とアルミニ
ウム(Al)とゲルマニウム(Ge)を共添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る。第2の中間層14は、低屈
折率nm2(nm2<n02)のリン(P)とフッ素(F)を
添加した石英ガラス(SiO2 )で成る。
[0011] cladding 15 is made of quartz glass having a refractive index n c (SiO 2). The first core 11 has a high refractive index n 01
(N 01 > n c ) erbium (Er), phosphorus (P) and aluminum (Al) co-doped quartz glass (Si)
O 2 ). The first intermediate layer 12 has a low refractive index n m1 (n
It is composed of quartz glass (SiO 2 ) to which phosphorus (P) and fluorine (F) with m1 <n 01 ) are added. The second core 13 is made of quartz glass (SiO 2 ) in which erbium (Er) having a high refractive index n 02 (n 02 ≧ n 01 ), aluminum (Al), and germanium (Ge) are co-doped. The second intermediate layer 14 is made of a low refractive index n m2 (n m2 <n 02 ) of phosphorus (P) and fluorine (F) quartz glass doped with (SiO 2).

【0012】第1のコア11とクラッド15との比屈折
率差Δn1 は、0.5%〜1.5%の範囲から選択す
る。第2のコア13とクラッド15との比屈折率差Δn
1 ’は、0.5%〜1.7%の範囲から選択する。クラ
ッド15と各中間層12、14との比屈折率差Δn
2 は、−0.1%〜−0.3%の範囲から選択する。
The relative refractive index difference Δn 1 between the first core 11 and the clad 15 is selected from the range of 0.5% to 1.5%. Relative refractive index difference Δn between second core 13 and clad 15
1 'is selected from the range of 0.5% to 1.7%. The relative refractive index difference Δn between the cladding 15 and each of the intermediate layers 12 and 14
2 is selected from the range of -0.1% to -0.3%.

【0013】以上のような屈折率および比屈折率差を得
るために、各添加物の添加量は以下のような値が選択さ
れる。各コア11、13のエルビウム(Er)の添加量
は、それぞれ200ppm〜1000ppmの範囲から
選択するが、その添加量が多い程、短尺の光ファイバで
高利得、低雑音指数が得られる点で有利である。各コア
11、13のアルミニウム(Al)の添加量は、それぞ
れ0.5%〜4.0%の範囲から選択するが、その添加
量が多い程、利得の波長特性の平坦化が得られる点で有
利である。
In order to obtain the above-described refractive index and relative refractive index difference, the following values are selected for the amounts of the respective additives. The amount of erbium (Er) added to each of the cores 11 and 13 is selected from the range of 200 ppm to 1000 ppm. The larger the amount of addition, the more advantageous in that a high gain and a low noise figure can be obtained with a short optical fiber. It is. The amount of aluminum (Al) added to each of the cores 11 and 13 is selected from the range of 0.5% to 4.0%. The greater the amount of addition, the flatter the gain wavelength characteristic is. Is advantageous.

【0014】第1のコア11のリン(P)の添加量は、
10mol%〜25mol%の範囲から選択するが、中
心に位置する第1のコア11の熱膨張係数は、各中間層
12、14および第2のコア13の熱膨張係数よりも僅
かに大きくした方が製造し易くなる点で有利である。第
2のコア13のゲルマニウム(Ge)の添加量は、6m
ol%〜15mol%の範囲から選択するが、第2のコ
ア13の熱膨張係数は、第1のコア11の熱膨張係数よ
りも小さく、かつ、第1の中間層12の熱膨張係数より
も小さい方が好ましい。各中間層12、14のリン
(P)の添加量は、8mol%を選択する。各中間層1
2、14のフッ素(F)の添加量は、2mol%〜3m
ol%を選択する。
The amount of phosphorus (P) added to the first core 11 is as follows:
It is selected from the range of 10 mol% to 25 mol%, and the thermal expansion coefficient of the first core 11 located at the center is set to be slightly larger than the thermal expansion coefficient of each of the intermediate layers 12, 14 and the second core 13. Is advantageous in that it can be easily manufactured. The amount of germanium (Ge) added to the second core 13 is 6 m
ol% to 15 mol%, the coefficient of thermal expansion of the second core 13 is smaller than the coefficient of thermal expansion of the first core 11 and smaller than the coefficient of thermal expansion of the first intermediate layer 12. A smaller one is preferred. The amount of phosphorus (P) added to each of the intermediate layers 12 and 14 is selected to be 8 mol%. Each intermediate layer 1
The amount of fluorine (F) added in 2, 14 is 2 mol% to 3 m
ol%.

【0015】この希土類元素添加光ファイバ10の有効
コア断面積を大きくし、かつ、各コア11、13内への
信号光と励起光を略均等に分配するためには、クラッド
15の径が125μmの場合、各コア11、13および
各中間層12、14の径や厚さD、W、S1 、S2 は、
次のような値が好ましい。即ち、Dは1μm〜2μm、
Wは1μm〜2μm、S1 およびS2 は0.5μm〜3
μmの範囲から選択する。このような構造パラメータに
することにより、有効コア断面積は100μm2〜14
0μm2 とすることができる。これにより、波長多重数
が8波、16波、32波、64波程度までは非線形効果
の影響を小さく抑えることができる。また、この元素添
加光ファイバ10を用いて光増幅器を構成すると、信号
光および励起光は各コア11、13内に略均等に分配さ
れて伝搬し、高効率で高利得な光増幅器を実現すること
ができる。
In order to increase the effective core area of the rare-earth element-doped optical fiber 10 and to distribute the signal light and the pump light into the cores 11 and 13 approximately uniformly, the diameter of the clad 15 is 125 μm. In the case of, the diameters and thicknesses D, W, S 1 and S 2 of the cores 11 and 13 and the intermediate layers 12 and 14 are
The following values are preferred. That is, D is 1 μm to 2 μm,
W is 1 μm to 2 μm, S 1 and S 2 are 0.5 μm to 3 μm.
Select from the range of μm. By adopting such structural parameters, the effective core area is 100 μm 2 to 14 μm 2.
It can be 0 μm 2 . Thus, the influence of the nonlinear effect can be suppressed to a small number up to about 8, 16, 32, or 64 wavelength multiplexing numbers. Further, when an optical amplifier is configured using the element-doped optical fiber 10, the signal light and the pump light are distributed substantially evenly in the cores 11 and 13, and propagate therethrough, thereby realizing an optical amplifier with high efficiency and high gain. be able to.

【0016】さらに、以下の理由により、利得の波長特
性の平坦な光増幅器を得ることができる。即ち、第1の
コア11内を伝搬した信号光および励起光は、1.55
μm帯の短波長側(1.53μm付近)で高利得特性を
もたらし、第2のコア13内を伝搬した信号光および励
起光は、1.55μm帯の長波長側(1.56μm付
近)で高利得特性をもたらす。そして、光ファイバの出
射側では上記2つの利得特性の重畳した特性となり、波
長1.53μm〜1.56μmにわたって利得の平坦な
特性が得られる。また、熱膨張係数のミスマッチングに
よる光ファイバ母材および光ファイバの製造工程におけ
る割れ、あるいは、クラックの発生も抑えることができ
る。
Further, an optical amplifier having a flat gain wavelength characteristic can be obtained for the following reasons. That is, the signal light and the pump light propagated in the first core 11 are 1.55
The high gain characteristic is provided on the short wavelength side (around 1.53 μm) of the μm band, and the signal light and the pump light propagated in the second core 13 are on the long wavelength side (around 1.56 μm) of the 1.55 μm band. Provides high gain characteristics. Then, on the emission side of the optical fiber, the above two gain characteristics are superposed, and a flat characteristic of gain is obtained over a wavelength of 1.53 μm to 1.56 μm. Further, generation of cracks or cracks in the manufacturing process of the optical fiber preform and the optical fiber due to the mismatch of the thermal expansion coefficient can be suppressed.

【0017】以上説明したように、本発明の希土類元素
添加光ファイバの第1の実施形態は、基材として石英ガ
ラスが用いられており、それに各種添加物が添加されて
所定の特性を得るようにしたものである。ここで、図2
は、石英ガラスに各種添加物を添加したときの屈折率と
添加物濃度(mol%)との関係を示す図である。ま
た、図3は、石英ガラスに各種添加物を添加したときの
熱膨張係数と添加物濃度(mol%)との関係を示す図
である。各図から明らかなように、石英ガラスに所定の
添加物を添加することにより、その屈折率及び熱膨張係
数を変化させることができる。
As described above, in the first embodiment of the rare-earth element-doped optical fiber of the present invention, quartz glass is used as a base material, and various additives are added thereto to obtain predetermined characteristics. It was made. Here, FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the refractive index and the additive concentration (mol%) when various additives are added to quartz glass. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the coefficient of thermal expansion and the additive concentration (mol%) when various additives are added to quartz glass. As is clear from each figure, by adding a predetermined additive to quartz glass, its refractive index and thermal expansion coefficient can be changed.

【0018】図4(a)は、本発明の希土類元素添加光
ファイバの第2の実施形態を示す断面図であり、同図
(b)は、その断面内の径方向の屈折強度分布を示す図
である。この希土類元素添加光ファイバ20は、クラッ
ド25にフッ素(F)を添加した石英ガラス(Si
2 )を用いた点が、第1の実施形態の希土類元素添加
光ファイバ10と異なる。クラッド25のフッ素(F)
の添加量は、1mol%を選択する。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a second embodiment of the rare-earth element-doped optical fiber of the present invention, and FIG. 4B shows a radial intensity distribution in the cross section. FIG. The rare earth element-doped optical fiber 20 is made of quartz glass (Si) in which cladding 25 is doped with fluorine (F).
The point that O 2 ) is used is different from the rare-earth-element-doped optical fiber 10 of the first embodiment. Fluorine (F) of clad 25
Is selected as 1 mol%.

【0019】石英ガラス(SiO2 )中にフッ素(F)
を添加した場合には、屈折率を低くすることができる
が、熱膨張係数はほとんど変わらない。したがって、各
コア21、23および各中間層22、24の熱膨張係数
を略近い値となるように構成することができる。これに
より、光ファイバ母材および光ファイバの製造工程にお
ける割れ、あるいは、クラックの発生を防止することが
できる。尚、各中間層22、24およびクラッド25の
フッ素(F)の添加は、各層をVAD(Vapor p
hase Axial Deposition)法によ
って形成し、それらの層を焼結する際に、フッ素(F)
系のガスを流すことにより実現することができる。
Fluorine (F) in quartz glass (SiO 2 )
When is added, the refractive index can be lowered, but the coefficient of thermal expansion hardly changes. Therefore, the cores 21 and 23 and the intermediate layers 22 and 24 can be configured so that the thermal expansion coefficients thereof are substantially close to each other. Thereby, generation of cracks or cracks in the manufacturing process of the optical fiber preform and the optical fiber can be prevented. The addition of fluorine (F) to each of the intermediate layers 22 and 24 and the clad 25 is performed by adding each layer to a VAD (Vapor layer).
Hase Axial Deposition), and when sintering those layers, fluorine (F)
This can be realized by flowing a system gas.

【0020】図5(a)は、本発明の希土類元素添加光
ファイバの第3の実施形態を示す断面図であり、同図
(b)は、その断面内の径方向の屈折強度分布を示す図
である。この元素添加光ファイバ30は、第1のコア3
1の屈折率n01と第2のコア33の屈折率n02を略等し
くするために、第1のコア31にチタン(Ti)を微量
添加して屈折率と熱膨張係数を制御した点が、第1の実
施形態の希土類元素添加光ファイバ10と異なる。第1
のコア31の屈折率n01をリン(P)のみで大きくしよ
うとすると、リン(P)を多量に添加しなければならな
い。しかし、リン(P)を多量に添加すると、吸湿性の
点で問題となり、その脱OH基化および母材の信頼性の
点で課題が生じる。そこで、リン(P)の添加量を抑
え、代わりにチタン(Ti)を微量添加して屈折率を制
御している。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a third embodiment of a rare earth element-doped optical fiber of the present invention, and FIG. 5B shows a radial intensity distribution in the cross section. FIG. The element-doped optical fiber 30 includes a first core 3
In order to make the refractive index n 01 of 1 and the refractive index n 02 of the second core 33 substantially equal, a small amount of titanium (Ti) is added to the first core 31 to control the refractive index and the coefficient of thermal expansion. This is different from the rare-earth-element-doped optical fiber 10 of the first embodiment. First
In order to increase the refractive index n 01 of the core 31 only by phosphorus (P), a large amount of phosphorus (P) must be added. However, if a large amount of phosphorus (P) is added, a problem arises in the point of hygroscopicity, and a problem arises in the deOH-forming and reliability of the base material. Therefore, the amount of phosphorus (P) is suppressed, and instead, a small amount of titanium (Ti) is added to control the refractive index.

【0021】図6(a)は、本発明の希土類元素添加光
ファイバの第4の実施形態を示す断面図であり、同図
(b)は、その断面内の径方向の屈折強度分布を示す図
である。この希土類元素添加光ファイバ40は、図3に
示す希土類元素添加光ファイバ30の第1のコア31の
材質と第2のコア33の材質を入れ替えた構成の、第1
のコア41および第2のコア43を有する構成となって
いる。即ち、第1のコア41は、エルビウム(Er)と
アルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)を共添加
した石英ガラス(SiO2 )で成る。第2のコア43
は、エルビウム(Er)とリン(P)とアルミニウム
(Al)とチタン(Ti)を共添加した石英ガラス(S
iO2 )で成る。各コア11、13および各中間層2
2、24の熱膨張係数が略近い値となるように、あるい
は、中心の第1のコア41の熱膨張係数が最も大きく、
第1の中間層42、第2のコア43、第2の中間層44
と移るにしたがって熱膨張係数が少しずつ小さくなるよ
うに構成されている。
FIG. 6A is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the rare earth element-doped optical fiber of the present invention, and FIG. 6B shows a radial refraction intensity distribution in the cross section. FIG. The rare-earth-element-doped optical fiber 40 has a configuration in which the material of the first core 31 and the material of the second core 33 of the rare-earth-element-doped optical fiber 30 shown in FIG.
And a second core 43. That is, the first core 41 is made of quartz glass (SiO 2 ) to which erbium (Er), aluminum (Al), and germanium (Ge) are co-doped. Second core 43
Is a quartz glass (S) in which erbium (Er), phosphorus (P), aluminum (Al), and titanium (Ti) are co-doped.
iO 2 ). Each core 11, 13 and each intermediate layer 2
The thermal expansion coefficients of the first and second cores 41 and 24 are almost equal to each other, or the central first core 41 has the largest thermal expansion coefficient.
First intermediate layer 42, second core 43, second intermediate layer 44
, The coefficient of thermal expansion is gradually reduced.

【0022】尚、上述した各実施形態において、各中間
層12、14、22、24、32、34は、その屈折率
が各コア11、13、21、23、31、33の屈折率
よりも小さく、熱膨張係数が略等しくなるように構成す
れば良く、例えばフッ素(F)およびリン(P)の代わ
りにボロン(B)を添加しても良く、さらにボロン
(B)およびリン(P)を添加しても良い。
In each of the above-described embodiments, each of the intermediate layers 12, 14, 22, 24, 32, and 34 has a refractive index higher than that of each of the cores 11, 13, 21, 23, 31, and 33. It is sufficient that the thermal expansion coefficient is small and the thermal expansion coefficients are substantially equal. For example, boron (B) may be added instead of fluorine (F) and phosphorus (P), and boron (B) and phosphorus (P) may be added. May be added.

【0023】図7は、本発明の希土類元素添加光ファイ
バを用いた広帯域光ファイバ増幅器の第1の実施形態を
示すブロック構成図である。この広帯域光ファイバ増幅
器100は、前方向励起の場合の広帯域光ファイバ増幅
器であり、上述した各実施形態の希土類元素添加光ファ
イバ10、20、30、40に、波長多重された信号光
と励起光が伝搬されるように構成されている。信号光S
Lは、入力側の光ファイバ(シングルモード光ファイ
バ、分散シフト光ファイバ、あるいは、波長多重伝送用
光ファイバ)101内を伝搬し、光アイソレータ10
2、WDMカプラ103を通して希土類元素添加光ファ
イバ104内に図示矢印aのように入力される。
FIG. 7 is a block diagram showing a broadband optical fiber amplifier using a rare earth element-doped optical fiber according to a first embodiment of the present invention. This broadband optical fiber amplifier 100 is a broadband optical fiber amplifier in the case of forward pumping, and the signal light and the pump light that are wavelength-multiplexed to the rare earth element-doped optical fibers 10, 20, 30, and 40 of the above-described embodiments. Is configured to be propagated. Signal light S
L propagates in the input side optical fiber (single mode optical fiber, dispersion shift optical fiber, or optical fiber for wavelength division multiplexing) 101,
2. The light is input into the rare-earth element-doped optical fiber 104 through the WDM coupler 103 as shown by an arrow a in the drawing.

【0024】また、励起光源(波長0.98μm、ある
いは、1.48μm帯)106からの励起光WLは、W
DMカプラ103で合波されて希土類元素添加光ファイ
バ104内に図示矢印bのように入力される。そして、
希土類元素添加光ファイバ104内を伝搬した励起光W
Lにより、信号光SLは増幅されて図示矢印cのように
出力され、WDMカプラ107、光アイソレータ108
を通して出力側の光ファイバ109内を伝搬して図示矢
印dのように出力される。
The excitation light WL from the excitation light source (wavelength 0.98 μm or 1.48 μm band) 106 is W
The light is multiplexed by the DM coupler 103 and input into the rare-earth element-doped optical fiber 104 as shown by the arrow b in the figure. And
Excitation light W propagated in the rare-earth element-doped optical fiber 104
L, the signal light SL is amplified and output as shown by the arrow c in the figure, and the WDM coupler 107 and the optical isolator 108
Then, the light propagates through the optical fiber 109 on the output side and is output as shown by the arrow d in the figure.

【0025】図8は、本発明の希土類元素添加光ファイ
バを用いた広帯域光ファイバ増幅器の第2の実施形態を
示すブロック構成図である。この広帯域光ファイバ増幅
器200は、前方向励起の場合の広帯域光ファイバ増幅
器であり、上述した各実施形態の希土類元素添加光ファ
イバ10、20、30、40に、波長多重された信号光
と励起光が伝搬されるように構成されている。信号光S
Lは、入力側の光ファイバ(シングルモード光ファイ
バ、分散シフト光ファイバ、あるいは、波長多重伝送用
光ファイバ)101内を伝搬し、光アイソレータ10
2、WDMカプラ103を通して希土類元素添加光ファ
イバ104内に図示矢印aのように入力される。
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of a broadband optical fiber amplifier using a rare earth element-doped optical fiber according to the present invention. The broadband optical fiber amplifier 200 is a broadband optical fiber amplifier in the case of forward pumping, and the signal light and the pump light that are wavelength-multiplexed to the rare earth element-doped optical fibers 10, 20, 30, and 40 of the above-described embodiments. Is configured to be propagated. Signal light S
L propagates in the input side optical fiber (single mode optical fiber, dispersion shift optical fiber, or optical fiber for wavelength division multiplexing) 101,
2. The light is input into the rare-earth element-doped optical fiber 104 through the WDM coupler 103 as shown by an arrow a in the drawing.

【0026】また、励起光源(波長0.98μm、ある
いは、1.48μm帯)106からの励起光WLは、W
DMカプラ103で合流されて希土類元素添加光ファイ
バ104内に図示矢印bのように入力される。さらに、
励起光源(波長0.98μm、あるいは、1.48μm
帯)201からの励起光WL’も、WDMカプラ103
で合流されて希土類元素添加光ファイバ104内に図示
矢印eのように入力される。そして、希土類元素添加光
ファイバ104内を伝搬した励起光WLおよびWL’に
より、信号光SLは増幅されて図示矢印cのように出力
され、WDMカプラ107、光アイソレータ108を通
して出力側の光ファイバ109内を図示矢印dのように
伝搬して出力される。
The excitation light WL from the excitation light source (wavelength 0.98 μm or 1.48 μm band) 106 is W
The light beams are combined by the DM coupler 103 and input into the rare-earth element-doped optical fiber 104 as shown by the arrow b in the figure. further,
Excitation light source (wavelength 0.98 μm or 1.48 μm
The excitation light WL ′ from the band) 201 is also transmitted to the WDM coupler 103.
And input into the rare-earth-element-doped optical fiber 104 as shown by an arrow e in the figure. Then, the signal light SL is amplified by the pumping lights WL and WL ′ propagated in the rare-earth element-doped optical fiber 104 and output as shown by the arrow c in the figure, and is output through the WDM coupler 107 and the optical isolator 108 to the output side optical fiber 109. It propagates through the inside as shown by the arrow d in the figure and is output.

【0027】以上のような動作により、波長1.53μ
m〜1.56μmまでの波長多重された信号光SLを少
なくとも30dBの利得で略一様に増幅することができ
る。例えば、波長1.53μm〜1.56μmまでの信
号光SLを0.8nm間隔で少なくとも32チャンネ
ル、波長多重伝送した信号光SLを略一様な利得で増幅
して出力させることができる。しかも、この希土類元素
添加光ファイバは、有効コア断面積を100μm2 以上
に大きくすることができるので、波長多重数が増大して
いっても、非線形効果による波形劣化の問題が生じるこ
とはない。
With the above operation, the wavelength 1.53 μm
The wavelength-multiplexed signal light SL of m to 1.56 μm can be amplified substantially uniformly with a gain of at least 30 dB. For example, the signal light SL having a wavelength of 1.53 μm to 1.56 μm and wavelength-multiplexed at least 32 channels at 0.8 nm intervals can be amplified and output with a substantially uniform gain. In addition, since the rare-earth-element-doped optical fiber can have an effective core area larger than 100 μm 2 , the problem of waveform deterioration due to the non-linear effect does not occur even if the number of multiplexed wavelengths increases.

【0028】上述した各実施形態により、以下の効果を
得ることができる。1つの光ファイバ断面内に2つの光
伝搬部分を合わせ持っているので、従来の2種類の光フ
ァイバのハイブリッドカスケード接続型に比べ、低損失
な光ファイバとすることができる。その結果、高利得、
低雑音指数、低消費電力特性を持った光増幅器を低コス
トで実現することができる。各コアおよび中間層に熱膨
張係数制御用ドーパントを添加して、各コアおよび中間
層の熱膨張係数のバランスを取って多重リング構造を構
成しているので、製造が容易で、製造中のクラックや割
れが無く、また、屈折率の制御も兼ねているので、有効
コア断面積を100μm2 〜140μm2 の範囲とする
ことができる。1種類の光ファイバで光増幅器を構成す
ることができるので、光増幅器で問題となる光ファイバ
同士の接続部からの反射光の影響を無視することができ
る。
The following effects can be obtained by the above embodiments. Since two light propagation portions are combined in one optical fiber cross section, an optical fiber having a lower loss can be obtained as compared with a conventional hybrid cascade connection type of two types of optical fibers. As a result, high gain,
An optical amplifier having low noise figure and low power consumption characteristics can be realized at low cost. A multi-ring structure is formed by adding a thermal expansion coefficient controlling dopant to each core and the intermediate layer to balance the thermal expansion coefficients of each core and the intermediate layer. and cracking without, and since also serves as the control of the refractive index, the effective core area can be in the range of 100μm 2 ~140μm 2. Since the optical amplifier can be constituted by one kind of optical fiber, the influence of the reflected light from the connection between the optical fibers, which is a problem in the optical amplifier, can be ignored.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
利得、広帯域、低雑音指数特性を有し、かつ、低消費電
力、低コストとすることができる。
As described above, according to the present invention, high gain, wide band, low noise figure characteristics, low power consumption and low cost can be achieved.

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

【図1】本発明の希土類元素添加光ファイバの第1の実
施形態を示す断面図、および、その断面内の径方向の屈
折強度分布を示す図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a rare-earth element-doped optical fiber of the present invention, and a drawing showing a radial refractive intensity distribution in the cross-section.

【図2】石英ガラスに各種添加物を添加したときの屈折
率と添加物濃度(mol%)との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the refractive index and the additive concentration (mol%) when various additives are added to quartz glass.

【図3】石英ガラスに各種添加物を添加したときの熱膨
張係数と添加物濃度(mol%)との関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the coefficient of thermal expansion and the additive concentration (mol%) when various additives are added to quartz glass.

【図4】本発明の希土類元素添加光ファイバの第2の実
施形態を示す断面図、および、その断面内の径方向の屈
折強度分布を示す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the rare-earth element-doped optical fiber of the present invention, and a diagram showing a radial refractive power distribution in the cross-section.

【図5】本発明の希土類元素添加光ファイバの第3の実
施形態を示す断面図、および、その断面内の径方向の屈
折強度分布を示す図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a rare earth element-doped optical fiber of the present invention, and a diagram showing a radial intensity distribution in the cross section.

【図6】本発明の希土類元素添加光ファイバの第4の実
施形態を示す断面図、および、その断面内の径方向の屈
折強度分布を示す図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the rare-earth element-doped optical fiber of the present invention, and a diagram showing a radial refractive power distribution in the section.

【図7】本発明の希土類元素添加光ファイバを用いた広
帯域光ファイバ増幅器の第1の実施形態を示すブロック
構成図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a broadband optical fiber amplifier using a rare earth element-doped optical fiber according to a first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の希土類元素添加光ファイバを用いた広
帯域光ファイバ増幅器の第2の実施形態を示すブロック
構成図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of a broadband optical fiber amplifier using a rare earth element-doped optical fiber according to the present invention.

【図9】従来の希土類元素添加光ファイバの一例を示す
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a conventional rare earth element-doped optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30,40,104,希土類元素添加光フ
ァイバ 11,21,31,41,第1のコア 12,22,32,42,第1の中間層 13,23,33,43,第2のコア 14,24,34,44,第2の中間層 15,25,35,45,クラッド 100,200,広帯域光ファイバ増幅器 101,入力側の光ファイバ 102,光アイソレータ 103,WDMカプラ 106,励起光源 107,WDMカプラ 108,光アイソレータ 109,出力側の光ファイバ 201,励起光源
10, 20, 30, 40, 104, rare earth element-doped optical fiber 11, 21, 31, 41, first core 12, 22, 32, 42, first intermediate layer 13, 23, 33, 43, second , 24, 34, 44, second intermediate layers 15, 25, 35, 45, claddings 100, 200, broadband optical fiber amplifier 101, input side optical fiber 102, optical isolator 103, WDM coupler 106, pumping Light source 107, WDM coupler 108, optical isolator 109, output side optical fiber 201, excitation light source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江島 正毅 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 阿部 淳 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Masatake Ejima 2- 13-1, Isobe, Annaka-shi, Gunma Shin-Etsu Kagaku Kogyo Co., Ltd. Precision Functional Materials Laboratory (72) Inventor Jun Abe Isobe, Annaka-shi, Gunma 2-13-1 Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率nc の円形断面形状のクラッドの
略中心に、直径Dの高屈折率n01(n01>nc )のエル
ビウム(Er)とリン(P)とアルミニウム(Al)を
共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1のコアを
有し、 前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1(n
m1<n01)の第1の中間層を有し、 前記第1の中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n
02≧n01)のエルビウム(Er)とアルミニウム(A
l)とゲルマニウム(Ge)を共添加した石英ガラス
(SiO2 )で成る第2のコアを有し、 前記第2のコアの外周に、厚さS2 の低屈折率nm2(n
m2<n02)の第2の中間層を有することを特徴とする希
土類元素添加光ファイバ。
1. An erbium (Er) having a high refractive index n 01 (n 01 > n c ) having a diameter D, phosphorus (P), and aluminum (Al) are disposed substantially at the center of a clad having a circular cross section having a refractive index n c. It has a first core formed of a codoped quartz glass (SiO 2), wherein the outer circumference of the first core, the thickness S 1 of the low refractive index n m1 (n
m1 < n01 ), and a high refractive index n02 (n) having a thickness W on the outer periphery of the first intermediate layer.
02 ≧ n 01 ) erbium (Er) and aluminum (A
l) and a second core formed of germanium (Ge) codoped quartz glass (SiO 2), the outer periphery of the second core, the thickness S 2 of the low-refractive index n m @ 2 (n
A rare earth element-doped optical fiber having a second intermediate layer satisfying m2 < n02 ).
【請求項2】 前記第1および第2の中間層が、リン
(P)とフッ素(F)を添加した石英ガラス(Si
2 )で成る請求項1に記載の希土類元素添加光ファイ
バ。
2. The method according to claim 1, wherein the first and second intermediate layers are made of quartz glass (Si) doped with phosphorus (P) and fluorine (F).
The rare-earth element-doped optical fiber according to claim 1, comprising O 2 ).
【請求項3】 前記クラッドが、フッ素(F)を添加し
た石英ガラス(SiO2 )で成る請求項2に記載の希土
類元素添加光ファイバ。
3. The rare-earth element-doped optical fiber according to claim 2, wherein the cladding is made of silica glass (SiO 2 ) doped with fluorine (F).
【請求項4】 前記第1のコアが、チタン(Ti)を共
添加した請求項1に記載の希土類元素添加光ファイバ。
4. The optical fiber according to claim 1, wherein the first core is co-doped with titanium (Ti).
【請求項5】 屈折率nc のフッ素(F)を添加した石
英ガラス(SiO2)で成る円形断面形状のクラッドの
略中心に、直径Dの高屈折率n01(n01>n c )のエル
ビウム(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマニウム
(Ge)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第
1のコアを有し、 前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1(n
m1<n01)のリン(P)とフッ素(F)を添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る第1の中間層を有し、 前記第1の中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n
02≧n01)のエルビウム(Er)とリン(P)とアルミ
ニウム(Al)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で
成る第2のコアを有し、 前記第2のコアの外周に、厚さS2 の低屈折率nm2(n
m2<n02)のリン(P)とフッ素(F)を添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る第2の中間層を有することを
特徴とする希土類元素添加光ファイバ。
5. The refractive index ncStone with added fluorine (F)
English glass (SiOTwo) Consisting of a circular cross-sectional shape
Approximately at the center, a high refractive index n of diameter D01(N01> N cEl)
Bi (Er), aluminum (Al) and germanium
Quartz glass (SiO) co-doped with (Ge)Two) Consisting of
And a thickness S on the outer periphery of the first core.1Low refractive index nm1(N
m1<N01) Quartz doped with phosphorus (P) and fluorine (F)
Glass (SiOTwo), And a high refractive index n having a thickness W on the outer periphery of the first intermediate layer.02(N
02≧ n01) Erbium (Er), phosphorus (P) and aluminum
Quartz glass (SiOTwo)so
Having a thickness S on the outer periphery of the second core.TwoLow refractive index nm2(N
m2<N02) Quartz doped with phosphorus (P) and fluorine (F)
Glass (SiOTwoHaving a second intermediate layer comprising
Characteristic rare earth element doped optical fiber.
【請求項6】 0.98μm帯あるいは1.48μm帯
の励起光を出射する励起光源と、 1.5μm帯の信号光と前記励起光源から出射される励
起光を合波させる合波器と、 屈折率nc の円形断面形状のクラッドの略中心に、直径
Dの高屈折率n01(n 01>nc )のエルビウム(Er)
とリン(P)とアルミニウム(Al)を共添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る第1のコアを有し、前記第1
のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1(nm1
01)の第1の中間層を有し、前記第1の中間層の外周
に、厚さWの高屈折率n02(n02≧n01)のエルビウム
(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマニウム(G
e)を共添加した石英ガラス(SiO2)で成る第2の
コアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さS2 の低屈
折率nm2(nm2<n02)の第2の中間層を有する希土類
元素添加光ファイバとを備え、 前記希土類元素添加光ファイバに、前記合波器からの合
波光を伝搬させ、前記希土類元素添加光ファイバの出力
端側から、増幅された前記信号光を取り出すようにした
ことを特徴とする広帯域光ファイバ増幅器。
6. A 0.98 μm band or a 1.48 μm band.
An excitation light source that emits the excitation light of 1.5 μm band, and an excitation light emitted from the excitation light source.
A multiplexer for multiplexing the light emission, and a refractive index ncAt the approximate center of the circular cross section of the cladding, the diameter
High refractive index n of D01(N 01> Nc) Erbium (Er)
With phosphorus and phosphorus (P) and aluminum (Al)
Glass (SiOTwo), The first core comprising:
Thickness S on the outer periphery of the core1Low refractive index nm1(Nm1<
n01) Having a first intermediate layer, and an outer periphery of the first intermediate layer
And a high refractive index n with a thickness W02(N02≧ n01) Erbium
(Er), aluminum (Al), and germanium (G
e) silica glass (SiO)TwoThe second
A core having a thickness S on the outer periphery of the second core.TwoLow bow
Folding ratio nm2(Nm2<N02Rare earth element having a second intermediate layer)
An element-doped optical fiber, wherein the rare-earth-element-doped optical fiber is
Propagating the wave light, the output of the rare earth element-doped optical fiber
The amplified signal light is taken out from the end side.
A broadband optical fiber amplifier, characterized in that:
【請求項7】 0.98μm帯あるいは1.48μm帯
の励起光を出射する励起光源と、 1.5μm帯の信号光と前記励起光源から出射される励
起光を合波させる合波器と、 屈折率nc の円形断面形状のクラッドの略中心に、直径
Dの高屈折率n01(n 01>nc )のエルビウム(Er)
とリン(P)とアルミニウム(Al)を共添加した石英
ガラス(SiO2 )で成る第1のコアを有し、前記第1
のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1(nm1
01)のリン(P)とフッ素(F)を添加した石英ガラ
ス(SiO2 )で成る第1の中間層を有し、前記第1の
中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n02≧n01
のエルビウム(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマ
ニウム(Ge)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で
成る第2のコアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さ
2 の低屈折率nm2(nm2<n 02)のリン(P)とフッ
素(F)を添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第2
の中間層を有する希土類元素添加光ファイバとを備え、 前記希土類元素添加光ファイバに、前記合波器からの合
波光を伝搬させ、前記希土類元素添加光ファイバの出力
端側から、増幅された前記信号光を取り出すようにした
ことを特徴とする広帯域光ファイバ増幅器。
7. A 0.98 μm band or a 1.48 μm band.
An excitation light source that emits the excitation light of 1.5 μm band, and an excitation light emitted from the excitation light source.
A multiplexer for multiplexing the light emission, and a refractive index ncAt the approximate center of the circular cross section of the cladding, the diameter
High refractive index n of D01(N 01> Nc) Erbium (Er)
With phosphorus and phosphorus (P) and aluminum (Al)
Glass (SiOTwo), The first core comprising:
Thickness S on the outer periphery of the core1Low refractive index nm1(Nm1<
n01Quartz glass to which phosphorus (P) and fluorine (F) are added
(SiOTwo) Comprising a first intermediate layer comprising:
On the outer periphery of the intermediate layer, a high refractive index n having a thickness W02(N02≧ n01)
Erbium (Er), aluminum (Al) and germanium
Quartz glass (SiO) co-doped withTwo)so
A second core having a thickness on the outer periphery of the second core.
STwoLow refractive index nm2(Nm2<N 02) Phosphorus (P)
Quartz glass (SiO 2)TwoThe second
A rare earth element-doped optical fiber having an intermediate layer of
Propagating the wave light, the output of the rare earth element-doped optical fiber
The amplified signal light is taken out from the end side.
A broadband optical fiber amplifier, characterized in that:
【請求項8】 0.98μm帯あるいは1.48μm帯
の励起光を出射する励起光源と、 1.5μm帯の信号光と前記励起光源から出射される励
起光を合波させる合波器と、 屈折率nc のフッ素(F)を添加した石英ガラス(Si
2 )で成る円形断面形状のクラッドの略中心に、直径
Dの高屈折率n01(n01>nc )のエルビウム(Er)
とリン(P)とアルミニウム(Al)を共添加した石英
ガラス(SiO 2 )で成る第1のコアを有し、前記第1
のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率n m1(nm1
01)のリン(P)とフッ素(F)を添加した石英ガラ
ス(SiO2)で成る第1の中間層を有し、前記第1の
中間層の外周に、厚さWの高屈折率n 02(n02≧n01
のエルビウム(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマ
ニウム(Ge)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で
成る第2のコアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さ
2 の低屈折率nm2(nm2<n02)のリン(P)とフッ
素(F)を添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第2
の中間層を有する希土類元素添加光ファイバとを備え、 前記希土類元素添加光ファイバに、前記合波器からの合
波光を伝搬させ、前記希土類元素添加光ファイバの出力
端側から、増幅された前記信号光を取り出すようにした
ことを特徴とする広帯域光ファイバ増幅器。
8. The 0.98 μm band or 1.48 μm band
An excitation light source that emits the excitation light of 1.5 μm band, and an excitation light emitted from the excitation light source.
A multiplexer for multiplexing the light emission, and a refractive index ncGlass (Si) to which fluorine (F) is added
OTwo), The diameter of which is approximately at the center of the circular cross-section
High refractive index n of D01(N01> Nc) Erbium (Er)
With phosphorus and phosphorus (P) and aluminum (Al)
Glass (SiO Two), The first core comprising:
Thickness S on the outer periphery of the core1Low refractive index n m1(Nm1<
n01Quartz glass to which phosphorus (P) and fluorine (F) are added
(SiOTwo) Comprising a first intermediate layer comprising:
On the outer periphery of the intermediate layer, a high refractive index n having a thickness W 02(N02≧ n01)
Erbium (Er), aluminum (Al) and germanium
Quartz glass (SiO) co-doped withTwo)so
A second core having a thickness on the outer periphery of the second core.
STwoLow refractive index nm2(Nm2<N02) Phosphorus (P)
Quartz glass (SiO 2)TwoThe second
A rare earth element-doped optical fiber having an intermediate layer of
Propagating the wave light, the output of the rare earth element-doped optical fiber
The amplified signal light is taken out from the end side.
A broadband optical fiber amplifier, characterized in that:
【請求項9】 0.98μm帯あるいは1.48μm帯
の励起光を出射する励起光源と、 1.5μm帯の信号光と前記励起光源から出射される励
起光を合波させる合波器と、 屈折率nc の円形断面形状のクラッドの略中心に、直径
Dの高屈折率n01(n 01>nc )のエルビウム(Er)
とリン(P)とアルミニウム(Al)とチタン(Ti)
を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1のコア
を有し、前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率
m1(nm1<n01)の第1の中間層を有し、前記第1の
中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n02≧n01
のエルビウム(Er)とアルミニウム(Al)とゲルマ
ニウム(Ge)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で
成る第2のコアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さ
2 の低屈折率nm2(nm2<n02)の第2の中間層を有
する希土類元素添加光ファイバとを備え、 前記希土類元素添加光ファイバに、前記合波器からの合
波光を伝搬させ、前記希土類元素添加光ファイバの出力
端側から、増幅された前記信号光を取り出すようにした
ことを特徴とする広帯域光ファイバ増幅器。
9. The 0.98 μm band or 1.48 μm band
An excitation light source that emits the excitation light of 1.5 μm band, and an excitation light emitted from the excitation light source.
A multiplexer for multiplexing the light emission, and a refractive index ncAt the approximate center of the circular cross section of the cladding, the diameter
High refractive index n of D01(N 01> Nc) Erbium (Er)
, Phosphorus (P), aluminum (Al), and titanium (Ti)
Quartz glass (SiO 2)TwoA first core comprising
Having a thickness S on the outer periphery of the first core.1Low refractive index
nm1(Nm1<N01A) a first intermediate layer, wherein the first
On the outer periphery of the intermediate layer, a high refractive index n having a thickness W02(N02≧ n01)
Erbium (Er), aluminum (Al) and germanium
Quartz glass (SiO) co-doped withTwo)so
A second core having a thickness on the outer periphery of the second core.
S TwoLow refractive index nm2(Nm2<N02) With a second intermediate layer
A rare-earth element-doped optical fiber,
Propagating the wave light, the output of the rare earth element-doped optical fiber
The amplified signal light is taken out from the end side.
A broadband optical fiber amplifier, characterized in that:
【請求項10】 0.98μm帯あるいは1.48μm
帯の励起光を出射する励起光源と、 1.5μm帯の信号光と前記励起光源から出射される励
起光を合波させる合波器と、 屈折率nc のフッ素(F)を添加した石英ガラス(Si
2 )で成る円形断面形状のクラッドの略中心に、直径
Dの高屈折率n01(n01>nc )のエルビウム(Er)
とアルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)を共添
加した石英ガラス(SiO2 )で成る第1のコアを有
し、前記第1のコアの外周に、厚さS1 の低屈折率nm1
(nm1<n01)のリン(P)とフッ素(F)を添加した
石英ガラス(SiO2 )で成る第1の中間層を有し、前
記第1の中間層の外周に、厚さWの高屈折率n02(n02
≧n01)のエルビウム(Er)とリン(P)とアルミニ
ウム(Al)を共添加した石英ガラス(SiO2 )で成
る第2のコアを有し、前記第2のコアの外周に、厚さS
2 の低屈折率nm2(nm2<n02)のリン(P)とフッ素
(F)を添加した石英ガラス(SiO2 )で成る第2の
中間層を有する希土類元素添加光ファイバとを備え、 前記希土類元素添加光ファイバに、前記合波器からの合
波光を伝搬させ、前記希土類元素添加光ファイバの出力
端側から、増幅された前記信号光を取り出すようにした
ことを特徴とする広帯域光ファイバ増幅器。
10. The 0.98 μm band or 1.48 μm
An excitation light source for emitting excitation light band, quartz was added and the multiplexer to the pumping light multiplexer emitted signal light of 1.5μm band from the excitation light source, fluorine refractive index n c of the (F) Glass (Si
O 2 ) is provided with erbium (Er) having a high refractive index n 01 (n 01 > n c ) having a diameter D at substantially the center of the clad having a circular cross section.
Aluminum (Al) and has a first core formed of germanium (Ge) codoped quartz glass (SiO 2), the outer circumference of the first core, the thickness S 1 of the low refractive index n m1
A first intermediate layer made of quartz glass (SiO 2 ) to which phosphorus (P) of (n m1 <n 01 ) and fluorine (F) are added, and a thickness W on the outer periphery of the first intermediate layer; High refractive index n 02 (n 02
≧ n 01 ) having a second core made of quartz glass (SiO 2 ) co-doped with erbium (Er), phosphorus (P), and aluminum (Al), and having a thickness around the second core. S
And a rare-earth-doped optical fiber having a second intermediate layer made of the second low refractive index n m2 (n m2 <n 02 ) of phosphorus (P) and fluorine (F) quartz glass doped with (SiO 2) A wide band, wherein the multiplexed light from the multiplexer is propagated to the rare earth element-doped optical fiber, and the amplified signal light is extracted from an output end side of the rare earth element-doped optical fiber. Optical fiber amplifier.
【請求項11】 前記信号光の入力側および出力側に光
アイソレータを挿入した請求項6〜10のいずれかに記
載の広帯域光ファイバ増幅器。
11. The broadband optical fiber amplifier according to claim 6, wherein an optical isolator is inserted on the input side and the output side of the signal light.
【請求項12】 前記信号光は、波長の異なる少なくと
も8波が波長多重されている請求項6〜11のいずれか
に記載の広帯域光ファイバ増幅器。
12. The wide-band optical fiber amplifier according to claim 6, wherein said signal light is wavelength-multiplexed with at least eight waves having different wavelengths.
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JP2004537851A (en) * 2001-08-02 2004-12-16 コーニング・インコーポレーテッド Amplified optical fiber doped with high absorption erbium
CN114702239A (en) * 2022-02-18 2022-07-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 A kind of radiation-resistant erbium-doped optical fiber preform based on fluorine-doped cladding and preparation method thereof

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CN114702239A (en) * 2022-02-18 2022-07-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 A kind of radiation-resistant erbium-doped optical fiber preform based on fluorine-doped cladding and preparation method thereof

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