JP2755280B2 - Rare earth doped optical fiber for optical amplification - Google Patents

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、低損失で増幅効率の高
い光増幅用希土類ドープ光ファイバに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rare-earth doped optical fiber for optical amplification having low loss and high amplification efficiency.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバのコアに希土類元素イ
オンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導放出を用いた希土
類ドープ光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ、Ｅ
ｒ³⁺イオンをドープした石英系光ファイバについては波
長１．５μｍの光通信システムへの応用が進められてい
る。希土類ドープ光ファイバ増幅器は、高利得でかつ偏
波に依存しない利得特性を有し、また、低い雑音指数お
よび広帯域な波長特性を有するため、光通信システムに
おける応用が極めて魅力あるものとなっている。2. Description of the Related Art In recent years, researches on rare earth-doped optical fiber amplifiers in which the core of an optical fiber is doped with rare earth element ions and the stimulated emission of transition in the 4f shell is used.
The application of a silica-based optical fiber doped with r ³⁺ ions to an optical communication system with a wavelength of 1.5 μm is in progress. Rare-earth doped optical fiber amplifiers have high gain and polarization-independent gain characteristics, as well as low noise figure and broadband wavelength characteristics, making them extremely attractive for applications in optical communication systems. .

【０００３】一方、石英系ファイバの波長分散が零とな
る１．３μｍ帯は１．５μｍとならんで光通信では重要
な波長帯であり、この１．３μｍ帯で動作する光ファイ
バ増幅器の研究がＮｄ³⁺イオンをドープした石英系光フ
ァイバあるいはフッ化物光ファイバを用いて行われてき
た。しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用さ
れる１．３１μｍではＮｄ³⁺イオンの励気状態吸収（Ｅ
ｘｃｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）が
大きいため（Ｗ．Ｊ．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ他，Ｅｌｅ
ｃｔｏｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２４，１９８８，
ｐ２８）増幅が確認されていない。On the other hand, the 1.3 μm band where the chromatic dispersion of the silica-based fiber becomes zero is an important wavelength band in optical communication along with 1.5 μm, and research on an optical fiber amplifier operating in this 1.3 μm band has been conducted. It has been performed using a quartz optical fiber or a fluoride optical fiber doped with Nd ³⁺ ions. However, the above 1.31μm in Nd ³⁺ ions both fibers are used in optical communication励気state absorption (E
xcited State Absorption) is large (WJ Miniscalco et al., Ele
ctoron. Lett. , Vol. 24, 1988,
p28) Amplification has not been confirmed.

【０００４】このような、状況から１．３１μｍで増幅
作用を有する光ファイバ増幅器の実現が強く望まれてお
り、その候補の一つとしてジルコニウム系フッ化物ガラ
スをホスト材料としＰｒ³⁺をレーザ活性イオンとしてド
ープした光ファイバを用いた光増幅器が提案されている
（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ’９１
Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ（１９９１ ＰＤ２）参照）。Under such circumstances, it is strongly desired to realize an optical fiber amplifier having an amplifying action at 1.31 μm. One of the candidates is a zirconium-based fluoride glass as a host material and Pr ³⁺ as a laser active material. An optical amplifier using an optical fiber doped as ions has been proposed (Technical Conference '91).
San Diego (1991 PD2)).

【０００５】また、光線路監視用システムとして、検討
が進められている１．６５μｍ帯においては、Ｔｍ³⁺を
活性イオンとしてドープした石英系光ファイバを用いた
光増幅器が提案されているなど、希土類元素イオンをド
ープした光ファイバ増幅器の実現への期待は大きい。As an optical line monitoring system, an optical amplifier using a silica-based optical fiber doped with Tm ³⁺ as active ions has been proposed in the 1.65 μm band which is being studied. There is great expectation for the realization of optical fiber amplifiers doped with rare earth ions.

【０００６】このうち、フッ化物ガラスは低いフォノン
エネルギーを持つことから１．３μｍ帯の光増幅器用光
ファイバの良好なホスト媒体として注目されており、Ｐ
ｒ³⁺をドープしたフッ化物光ファイバは特に注目されて
いる。また、Ｅｒ³⁺，Ｎｄ³⁺，Ｔｍ³⁺などの希土類元素
イオンのホスト媒体としても光増幅の高効率化を目指す
上で注目されている。[0006] Of these, fluoride glass has attracted attention as a good host medium for optical fibers for 1.3 μm optical amplifiers because of its low phonon energy.
Attention has been particularly given to r ³⁺ doped fluoride optical fibers. In addition, it has attracted attention as a host medium for rare earth element ions such as Er ³⁺ , Nd ³⁺ , and Tm ^{3+ in} order to increase the efficiency of optical amplification.

【０００７】この希土類元素イオンドープ光ファイバの
光増幅器としての適用において、光増幅の高効率化を図
るために本発明者らは鋭意検討した結果、次のようなこ
とが有効であることを見いだした。[0007] In applying this rare earth element ion-doped optical fiber as an optical amplifier, the present inventors have conducted intensive studies in order to increase the efficiency of optical amplification, and as a result, have found that the following is effective. Was.

【０００８】（１）ホスト媒体自身がもつフォノンエネ
ルギーを小さくし、光増幅用希土類元素イオンの蛍光寿
命を長くすること、（２）コア−クラッド間の比屈折率
差（Δｎ）を大きくしてファイバのコア中での励起光の
パワー密度を高くとること、（３）活性イオンとしてド
ープした希土類元素イオンの配位子場を制御して、励起
順位の蛍光寿命を長くすること、（４）光増幅用希土類
元素イオンを高濃度にドープして増幅効率を上げること
などである。(1) To reduce the phonon energy of the host medium itself and to increase the fluorescence lifetime of the rare earth element ions for optical amplification, and (2) To increase the relative refractive index difference (Δn) between the core and the clad. Increasing the power density of the excitation light in the core of the fiber; (3) controlling the ligand field of the rare-earth element ions doped as active ions to extend the fluorescence lifetime of the excitation order; (4) For example, doping the rare earth element ions for optical amplification with a high concentration to increase the amplification efficiency.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらの方法のうち、
（１）について、従来のジルコニウム系フッ化物ファイ
バにおいては、Ｚｒ−Ｆの結合による５００ｃｍ^-1近傍
のエネルギーを持ったフォノンによる非輻射遷移のため
にドープされた希土類元素イオンの励起準位での蛍光寿
命が制限され、光増幅用希土類イオンの量子効率が改善
されない問題点があった。この点については先に出願し
た特願平４−１５７０５８号に記載されているようなフ
ォノンエネルギーの小さいインジウム系のフッ化物ガラ
スを用いることにより蛍光寿命を倍に改善されている。SUMMARY OF THE INVENTION Among these methods,
Regarding (1), in the conventional zirconium-based fluoride fiber, the excitation level of the rare-earth element ion doped due to non-radiative transition by phonons having energy near 500 cm ⁻¹ due to the bonding of Zr—F There is a problem that the fluorescence lifetime is limited and the quantum efficiency of the rare earth ion for optical amplification is not improved. In this regard, the use of an indium-based fluoride glass having a small phonon energy as described in Japanese Patent Application No. 4-157008 previously filed has doubled the fluorescence lifetime.

【００１０】また、（２）の比屈折率差（Δｎ）を大き
くすることに関して、従来のジルコニウム系フッ化物ガ
ラスにおいて、ＬｉＦと共にＰｂＦ₂ をコアに添加する
ことによってガラスの安定性を損ねることなくコア，ク
ラッド間の比屈折率差を大きくする方法が提案されてい
る。Regarding the increase in relative refractive index difference (Δn) of (2), in conventional zirconium-based fluoride glass, adding PbF ₂ to the core together with LiF without impairing the stability of the glass. A method of increasing the relative refractive index difference between the core and the clad has been proposed.

【００１１】しかしながら上記（３），（４）について
は、下記のような問題点があった。すなわち、従来のフ
ッ化物ガラスにおいては、光増幅用希土類元素イオンと
してドープした希土類元素イオンはガラス中の様々なサ
イト（配位子場）におさまっており、そのサイトに応じ
た価数状態をとっている。従って、上記のガラス中にお
いて希土類元素イオンは異なる蛍光寿命をもって存在し
ており、希土類元素イオンを高濃度にドープした場合、
長い蛍光寿命を持った希土類元素イオンと、短い蛍光寿
命を持った希土類元素イオンとの間に相互作用が生じる
（大石泰丈他、ＯＱＥ９１−１１２ ｐ６１）。このた
めに、光増幅にあずかる希土類元素イオンの蛍光寿命が
短くなり、光ファイバ増幅器に応用した場合、高効率化
が図れないという問題があった。この問題は特に高濃度
に光増幅用希土類元素イオンをドープした場合に顕著で
あった。However, the above (3) and (4) have the following problems. That is, in the conventional fluoride glass, the rare earth element ions doped as the rare earth element ions for light amplification are contained in various sites (ligand fields) in the glass, and assume a valence state corresponding to the sites. ing. Therefore, rare earth element ions are present with different fluorescence lifetimes in the above glass, and when the rare earth element ions are doped at a high concentration,
An interaction occurs between the rare-earth element ion having a long fluorescence lifetime and the rare-earth element ion having a short fluorescence lifetime (Yasutake Oishi et al., OQE91-112 p61). For this reason, the fluorescence lifetime of the rare earth element ions participating in the optical amplification is shortened, and when applied to an optical fiber amplifier, there is a problem that the efficiency cannot be improved. This problem was particularly remarkable when the rare earth element ions for optical amplification were doped at a high concentration.

【００１２】図１１は、ジルコニウム系フッ化物ガラス
を母体とした場合の ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅遷移による１．３μ
ｍ蛍光寿命のＰｒ³⁺濃度依存性を示している。図中ｅ₁
は蛍光減衰曲線において蛍光強度が初期値から初期値の
ｅ^-1になるまでの時間、ｅ₂は蛍光強度がｅ^-1からｅ^-2
になるまでの時間、ｅ₃ は蛍光強度がｅ^-2からｅ^-3にな
るまでの時間を表している。この図において希土類元素
イオンがガラス母体中で単一の原子価をとった状態で存
在しているとすれば、減衰曲線は単一の指数曲線で表せ
るはずであるが、ジルコニウム系フッ化物ガラス中のＰ
ｒ³⁺の場合は図に示されているように単一の指数曲線で
は表すことができず、従って、Ｐｒ³⁺はジルコニウム系
フッ化物ガラス中で、様々に異なったサイト（配位子
場）におさまっていることがわかる。FIG. 11 is a graph showing 1.3 μm due to a ¹ G ₄ → ³ H ₅ transition when a zirconium-based fluoride glass is used as a matrix.
This shows the dependence of m fluorescence lifetime on Pr ³⁺ concentration. E _{1 in the} figure
Is the time from the initial value to the initial value of e ^-1 in the fluorescence decay curve, and e ₂ is the time from the e ^-1 to e ^{-2 of the} fluorescence intensity.
E ₃ represents the time required for the fluorescence intensity to change from e ⁻² to e ⁻³ . In this figure, if the rare-earth element ions are present in a single valence state in the glass matrix, the decay curve should be represented by a single exponential curve, but in the zirconium-based fluoride glass, P
The case of r ³⁺ cannot be represented by a single exponential curve as shown in the figure, and therefore Pr ³⁺ can be found in zirconium-based fluoride glass at various sites (ligand field). ).

【００１３】また、ｅ₃ の減衰曲線は最も蛍光寿命の長
いＰｒ³⁺の寄与からなっており、２００ｐｐｍ以下でよ
うやく蛍光寿命が一定値になっていることから２００ｐ
ｐｍから１０００ｐｐｍの濃度域では依然として、互い
に相互作用をもったＰｒ³⁺イオン群が存在しているもの
と考えられる。The decay curve of e ₃ is composed of the contribution of Pr ^{3+ having} the longest fluorescence lifetime. Since the fluorescence lifetime becomes a constant value at 200 ppm or less, the emission lifetime becomes 200 p.
It is considered that Pr ³⁺ ions interacting with each other still exist in the concentration range from pm to 1000 ppm.

【００１４】また、従来のジルコニウム系フッ化物ファ
イバを用いてファイバアンプモジュールを作製した場
合、使用するファイバ長が１４ｍにも及び、モジュール
の小型化、さらにはファイバ長を長くとったことによる
ファイバ自体がもつ光損失による光増幅率の減少が問題
となっていた。Further, when a fiber amplifier module is manufactured using a conventional zirconium-based fluoride fiber, the fiber length used is as large as 14 m, the module is reduced in size, and the fiber itself is increased due to the longer fiber length. There has been a problem in that the optical amplification rate decreases due to the optical loss of the optical fiber.

【００１５】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
低損失で高効率な光増幅用希土類ドープ光ファイバを提
供することにある。[0015] The object of the present invention has been made in view of such circumstances.
An object of the present invention is to provide a rare-earth doped optical fiber for optical amplification with low loss and high efficiency.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にもとづく光増幅用希土類ドープ光ファイバ
は、フッ化物ガラスを母相とし、コア中に希土類元素イ
オンが少なくとも２００ｐｐｍ以上ドープされた光増幅
用希土類ドープ光ファイバにおいて、コア中にＬｉ⁺ 、
Ｎａ⁺ 、Ｋ⁺ 、Ｒｂ⁺ 、Ｃｓ⁺ 、およびＦｒ⁺ のうち少
なくとも１種類を含有するとともに、ＰｂＦ₂ によっ
て、コア−クラッド間の比屈折率差△ｎを１．４％以上
としたことを特徴とする。好ましくは、母相は、ＩｎＦ
³ を１０〜４０モル％、ＺｎＦ₂ を２０〜５０％、Ｂａ
Ｆ₂ を６〜３０モル％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、Ｐ
ｂＦ₂ を０〜２５モル％、ＢｅＦ₂ を０〜１０モル％、
ＣｄＦ₂ を０〜７モル％、ＡｌＦ₃ とＧａＦ₃ とからな
る群から選択される少なくとも１種類の化合物を１．５
〜８モル％、ＬａＦ₃ 、ＳｃＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＧｄＦ₃ 、
およびＬｕＦ₃ からなる群から選択される少なくとも１
種類の化合物を１．５〜６モル％、さらに、ＬｉＦ、Ｎ
ａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、およびＦｒＦからなる群
から選択される少なくとも１種類の化合物を２〜１０モ
ル％含有し、かつそれらの化合物の合計が１００モル％
である。または、好ましくは母相は、ＺｒＦ₄ およびＨ
ｆＦ₄ からなる群から選択される少なくとも１種類の化
合物を１２〜６０モル％、ＢａＦ₂ を６〜２８モル％、
ＰｂＦ₂ を０〜２２モル％、ＢｅＦ₂ を０〜２０モル
％、ＡｌＦ₃ 、ＩｎＦ₃ 、およびＧａＦ₃ からなる群か
ら選択される少なくとも１種類の化合物を１．５〜５モ
ル％、ＬａＦ₃ 、ＳｃＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＧｄＦ₃ 、および
ＬｕＦ₃ からなる群から選択される少なくとも１種類の
化合物を１．５〜６モル％、さらに、ＬｉＦ、ＮａＦ、
ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、およびＦｒＦからなる群から選
択される少なくとも１種類の化合物を３〜２５モル％含
有し、かつそれらの化合物の合計が１００モル％であ
る。さらに、好ましくは希土類イオンは、Ｐｒ³⁺、Ｐｒ
³⁺−Ｙｂ³⁺、Ｐｒ³⁺−Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺、およびＥｒ³⁺か
らなる群から選択される１種類のイオンとする。さら
に、好ましくはフッ化物ガラスを構成するフッ素の一部
を、塩素、臭素、およびヨウ素からなる群から選択され
る１種類の元素で置換する。In order to achieve the above object, a rare earth-doped optical fiber for optical amplification according to the present invention has a fluoride glass as a mother phase and a core doped with at least 200 ppm of rare earth element ions. In the rare earth doped optical fiber for optical amplification, Li ⁺ ,
^{Na +, K +, Rb +} , Cs +, and Fr ⁺ with containing at least one of, the PbF _2, the core - that the relative refractive index difference between the cladding △ n was 1.4% or more Features. Preferably, the matrix is InF
³ to 10 to 40 mol%, ZnF ₂ to 20 to 50%, Ba
F ₂ 6-30 mol%, the SrF ₂ 5 to 15 mol%, P
bF ₂ 0 to 25 mol%, the BeF ₂ 0~10 mol%,
0 to 7 mol% of CdF ₂ and at least one compound selected from the group consisting of AlF ₃ and GaF ₃
To 8 _{mol%, LaF 3, ScF 3,} YF 3, GdF 3,
And at least one selected from the group consisting of LuF ₃
1.5 to 6 mol% of various compounds, LiF, N
aF, KF, RbF, CsF, and at least one compound selected from the group consisting of FrF in an amount of 2 to 10 mol%, and the total of those compounds is 100 mol%
It is. Or, preferably, the parent phase is ZrF ₄ and H
at least one compound selected from the group consisting of fF ₄ 12 to 60 mol%, a BaF ₂ 6 to 28 mol%,
PbF ₂ and 0-22 mole%, BeF ₂ 0 to 20 mol%, AlF _3, InF _3, and at least one compound selected from the group consisting of GaF ₃ 1.5 to 5 mol%, LaF ₃ , ScF ₃ , YF ₃ , GdF ₃ , and LuF _3, at least one compound selected from the group consisting of 1.5 to 6 mol%, LiF, NaF,
It contains 3 to 25 mol% of at least one compound selected from the group consisting of KF, RbF, CsF, and FrF, and the total of those compounds is 100 mol%. Further, preferably, the rare earth ions are Pr ³⁺ , Pr
^{3+ -Yb 3+, Pr 3+ -Er 3+} , Tm 3+, and one type of ion selected from the group consisting of Er ^3+. Further, preferably, a part of fluorine constituting the fluoride glass is replaced by one kind of element selected from the group consisting of chlorine, bromine and iodine.

【００１７】[0017]

【００１８】[0018]

【作用】フッ化物ガラス中においてドープされた光増幅
用活性イオンの周りには８〜１０個のＦ^- イオンが配位
する（Ｉ．Ｄ．Ａｒｒａｒｗａｌ “Ｆｌｕｏｒｉｄｅ
Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ” ｐ５３）。
このためミクロのスケールで見たとき局所的には希土類
元素イオンの周りに過剰な負電荷が存在している。In the fluoride glass, 8 to 10 F ^- ions are coordinated around the active ions for light amplification doped in the fluoride glass (ID Arrwal "Fluoride").
Glass Fiber Optics "p53).
For this reason, when viewed on a micro scale, there is an excessive negative charge locally around the rare earth element ion.

【００１９】このとき、ガラス母材中にＬｉ⁺ ，Ｎａ
⁺ ，Ｋ⁺ ，Ｒｂ⁺ ，Ｃｓ⁺ ，Ｆｒ⁺ などのアルカリ金属
イオンを含有させると、アルカリ金属イオンが電荷補償
イオンとして希土類元素イオンに優先的に配位し、局所
的な電気的中性条件を満たすことになり、希土類元素イ
オン間の相互作用を減少させることができる。At this time, Li ⁺ , Na is contained in the glass base material.
⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ , Fr ^+, etc., when alkali metal ions are contained, the alkali metal ions are preferentially coordinated with the rare earth element ions as charge compensating ions, and the local electric neutral condition So that the interaction between rare earth element ions can be reduced.

【００２０】通常２００ｐｐｍ以上の高濃度領域では、
希土類元素イオン間の相互作用により蛍光寿命が低下し
てしまうが、本発明では上述したように、アルカリ金属
イオンによる配位場の制御により希土類元素イオン間の
相互作用を減少させることができるため、希土類元素イ
オンを２００ｐｐｍ以上の高濃度にドープすることがで
きる。つまり、第１の発明はアルカリ金属イオンを希土
類元素イオンの配位子場制御に用いることにより、希土
類元素イオン間の相互作用を減少させ、その結果、蛍光
寿命の減少を防いで光増幅の量子効率の改善が図られる
ことになる。Usually, in the high concentration region of 200 ppm or more,
Although the fluorescence lifetime is reduced due to the interaction between the rare earth element ions, as described above, the interaction between the rare earth element ions can be reduced by controlling the coordination field by the alkali metal ion, as described above. Rare earth element ions can be doped at a high concentration of 200 ppm or more. That is, the first invention reduces the interaction between the rare earth element ions by using the alkali metal ion for the ligand field control of the rare earth element ion, thereby preventing the reduction of the fluorescence lifetime and the quantum amplification of the light. The efficiency will be improved.

【００２１】また、ファイバ中のコアでの励起光のパワ
ー密度を高くするための高Δｎ化には、ＰｂＦ₂ を添加
して屈折率を上げる方法が知られているが、従来のよう
にＢａＦ₂ をＰｂＦ₂ で置換する方法では、コアガラス
の結晶化温度（Ｔｘ）およびガラス転移温度（Ｔｇ）と
の差ΔＴがＰｂＦ₂ 含有量とともに減少し、ファイバ化
の際の加熱によりコアが結晶化し、損失が増大すること
により実効的な利得が低下してしまう。In order to increase the power density of the pumping light in the core in the fiber, a method of increasing the refractive index by adding PbF ₂ is known. _In the method of substituting ₂ with PbF ₂ , the difference ΔT between the crystallization temperature (Tx) and the glass transition temperature (Tg) of the core glass decreases with the PbF ₂ content, and the core crystallizes due to heating during fiberization. In addition, the effective gain decreases due to an increase in loss.

【００２２】第２の発明によればコアガラスにＰｂＦ₂
とともにＬｉＦ，ＣｓＦ等のアルカリ金属化合物（母材
中ではアルカリ金属イオン）を含有させることによっ
て、コアガラスの転移温度はＰｂＦ₂ 濃度に依存しなく
なり、かつ結晶化温度の低下もないので、従来と同一の
クラッドガラスを用いて、ファイバの高Δｎ化が可能に
なり（比屈折率差を１．４％以上とすることができ）、
同時に線引きの際の加熱による結晶化も抑制されるの
で、ファイバの低損失化が実現でき、ファイバ増幅器に
応用した場合に実効的な利得が増加する。According to the second invention, PbF ₂ is added to the core glass.
In addition, by containing an alkali metal compound such as LiF or CsF (alkali metal ion in the base material), the transition temperature of the core glass does not depend on the PbF ₂ concentration and the crystallization temperature does not decrease. Using the same clad glass, it is possible to increase the fiber Δn (the relative refractive index difference can be made 1.4% or more),
At the same time, crystallization due to heating at the time of drawing is suppressed, so that the loss of the fiber can be reduced, and the effective gain increases when applied to a fiber amplifier.

【００２３】すなわち、第１および第２の発明によれ
ば、少なくともコアガラスにＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，Ｒ
ｂＦ，ＣｓＦ，ＦｒＦなどのアルカリ金属化合物を少な
くとも一種含有させることにより、コアガラスの熱安定
性を損ねることなく、かつ希土類元素イオン間の相互作
用を減少させることができるために、希土類元素イオン
を２００ｐｐｍ以上の高濃度にドープしてあっても、蛍
光寿命が減少することがないものである。従って、本発
明の光ファイバを光増幅器に応用した場合、光増幅の高
効率化に有効である。なお、本発明における希土類元素
イオンのドープ濃度は、蛍光寿命がほぼ一定に保持され
るまでの濃度とするのが好ましく、後述するように、Ｐ
ｒ³⁺の場合には３０００ｐｐｍ程度までが好ましい。That is, according to the first and second aspects of the present invention, at least LiF, NaF, KF, R
By containing at least one alkali metal compound such as bF, CsF, or FrF, the interaction between rare earth element ions can be reduced without impairing the thermal stability of the core glass. Even if doped at a high concentration of 200 ppm or more, the fluorescence lifetime is not reduced. Therefore, when the optical fiber of the present invention is applied to an optical amplifier, it is effective for increasing the efficiency of optical amplification. The doping concentration of the rare earth element ion in the present invention is preferably set to a concentration until the fluorescence lifetime is kept almost constant.
In the case of r ³⁺ , the content is preferably up to about 3000 ppm.

【００２４】また、本発明によれば、光増幅用希土類元
素イオンを高濃度にドープすることにより、必要の光増
幅率を得るためのファイバ長を短くすることができ、フ
ァイバアンプモジュールの小型化にも有効である。ま
た、ファイバ長を短くしたことによってファイバ自体が
もつ光損失の影響を抑えることができ、正味の光増幅率
を向上させることができる。したがって、本発明の光増
幅用ファイバをファイバアンプに応用した場合、実効的
な利得が増加する。Further, according to the present invention, the fiber length for obtaining a required optical amplification factor can be shortened by doping a rare earth element ion for optical amplification at a high concentration, and the fiber amplifier module can be miniaturized. It is also effective. Further, by reducing the fiber length, the effect of the optical loss of the fiber itself can be suppressed, and the net optical gain can be improved. Therefore, when the optical amplification fiber of the present invention is applied to a fiber amplifier, the effective gain increases.

【００２５】第１，第２の発明の光増幅用光ファイバの
コアにドープされる希土類元素イオンとしては、１．３
μｍ帯の用途に対しては、Ｐｒ³⁺，Ｐｒ³⁺−Ｙｂ³⁺，Ｐ
ｒ³⁺−Ｎｄ³⁺およびＰｒ³⁺−Ｅｒ³⁺からなる群から選ば
れた一種を使用することができる。典型的にはＰｒ³⁺が
使用されるが、他の希土類元素イオンをコドープした場
合もＰｒ³⁺の場合と同様に４ｆ殻内遷移の誘導放出が起
こり光増幅に有効である。The rare earth element ions to be doped into the core of the optical fiber for optical amplification according to the first and second inventions are 1.3.
For applications in the μm band, Pr ³⁺ , Pr ³⁺ −Yb ³⁺ ,
It may be used one selected from the group consisting of r ³⁺ -Nd ^3+, and Pr ³⁺ -Er ^3+. Typically, Pr ³⁺ is used. However, when co-doping with another rare earth element ion, stimulated emission of the 4f shell transition occurs similarly to the case of Pr ³⁺ , which is effective for optical amplification.

【００２６】また、Ｐｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｅｒ，Ｔｍ等の
希土類元素の活性イオンをドープすることにより、１．
６５μｍ帯などの種々の波長において光増幅が可能にな
るので、光通信システムの高性能化を図ることができ
る。Also, by doping active ions of rare earth elements such as Pr, Yb, Nd, Er, Tm, etc., 1.
Since optical amplification can be performed at various wavelengths such as the 65 μm band, the performance of the optical communication system can be improved.

【００２７】図９および図１０は励起光パワー１００ｍ
Ｗ当りの信号利得を示す特性図である。これらの図よ
り、比屈折率差が１．４％以上のときに１００ｍＷ当り
の信号利得が１０ｄＢとなることがわかる。FIGS. 9 and 10 show a pump light power of 100 m.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a signal gain per W. These figures show that the signal gain per 100 mW is 10 dB when the relative refractive index difference is 1.4% or more.

【００２８】したがって、例えば、励起光波長および信
号光波長でファイバ構造が単一モード条件を満たすに
は、これら光増幅用希土類ドープ光ファイバのコア半径
は一般に２μｍ以下がよく、１．９５μｍ以下が好適で
ある。しかし、コア半径に関してはこの限りではない。Therefore, for example, in order that the fiber structure satisfies the single-mode condition at the pump light wavelength and the signal light wavelength, the core radius of these rare earth-doped optical fibers for optical amplification is generally 2 μm or less, preferably 1.95 μm or less. It is suitable. However, this is not the case for the core radius.

【００２９】[0029]

【実施例】本発明の実施態様としては、希土類元素イオ
ンを含有する光ファイバのコアおよびクラッドの母相が
ＩｎＦ₃ ，ＺｎＦ₂ ，ＢａＦ₂ ，ＳｒＦ₂ ，ＰｂＦ₂ ，
ＣｄＦ₂ ，ＡｌＦ₃ ，ＧａＦ₃ およびＢｅＦ₂ の全ての
組成、あるいは一部の組成からなると共に、ＬａＦ₃ ，
ＣｓＦ₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ およびＬｕＦ₃ よりなる群
から選ばれた少なくとも一種を含有し、少なくともコア
用ガラスにＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＲｂＦ，ＣｓＦおよ
びＦｒＦよりなる群から選ばれた少なくとも一種を含有
し、かつその合計が１００ｍｏｌ％であるフッ化物ガラ
スよりなる光増幅用光ファイバがある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, the core phase of the core and the cladding of the optical fiber containing rare-earth element ions are InF ₃ , ZnF ₂ , BaF ₂ , SrF ₂ , PbF ₂ ,
CdF ₂ , AlF ₃ , GaF _3, and BeF ₂ are all composed or partially composed, and LaF ₃ ,
At least one selected from the group consisting of CsF ₃ , YF ₃ , GdF ₃ and LuF ₃ is contained, and at least the core glass is made of at least one selected from the group consisting of LiF, NaF, KF, RbF, CsF and FrF. There is an optical fiber for optical amplification made of fluoride glass which contains and has a total of 100 mol%.

【００３０】本発明のその他の実施態様としては、希土
類元素イオンを含有する光ファイバのコアおよびクラッ
ドの母相がＺｒＦ₄ ，ＨｆＦ₄ ，ＢａＦ₂ ，ＰｂＦ₂ ，
ＡｌＦ₃ ，ＩｎＦ₃ ，ＧａＦ₃ およびＢｅＦ₂ の全組成
あるいは一部の組成からなると共に、ＬａＦ₃ ，ＳｃＦ
₃ ，ＹＦ₃ ，ＧｄＦ₃ およびＬｕＦ₃ よりなる群から選
ばれた少なくとも一種を含有し、少なくともコア用ガラ
スがＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＲｂＦ，ＣｓＦおよびＦｒ
Ｆよりなる群から選ばれた少なくとも一種を含有し、か
つその合計が１００ｍｏｌ％よりなるフッ化物ガラスよ
り光増幅用光ファイバがある。According to another embodiment of the present invention, the core phase of the core and the cladding of the optical fiber containing rare earth element ions are ZrF ₄ , HfF ₄ , BaF ₂ , PbF ₂ ,
It is composed of all or part of the composition of AlF ₃ , InF ₃ , GaF ₃ and BeF ₂ , and has a composition of LaF ₃ , ScF
₃ , at least one selected from the group consisting of YF ₃ , GdF ₃ and LuF ₃ , wherein at least the core glass is LiF, NaF, KF, RbF, CsF and Fr
There is an optical fiber for amplifying light from a fluoride glass containing at least one selected from the group consisting of F and having a total of 100 mol%.

【００３１】また本発明は、ＺｒＦ₄ 系ガラス、ＩｎＦ
₃ 系ガラス，ＡｌＦ₃ 系ガラスなどのフッ化物ガラスの
他にも適用でき、石英系ガラス，ゲルマネートガラス，
テルライド系ガラス，リン酸系ガラスなど（泉谷敏郎監
修、“新しいガラスとその物性”、第１６章、経営シス
テム研究所発行、１９８４年、または、Ｔｏｍｏｚａｗ
ａ ａｎｄ Ｐｏｒｅｍｕｓ編 Ｔｒｅａｔｉｓｅ ｏ
ｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｖｏｌｕｍｅ２６，第４章、Ａｃ
ａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８５等を参
照）を用いても同様な効果がみられ、希土類元素イオン
の量子効率の改善を図ることができる。The present invention also relates to a ZrF ₄ glass, InF
_It can be applied to other than fluoride glasses such as ₃ series glass and AlF ₃ series glass. Quartz glass, germanate glass,
Telluride-based glass, phosphate-based glass, etc. (supervised by Toshiro Izumiya, "New Glass and Its Physical Properties", Chapter 16, Published by Management Systems Research Institute, 1984, or Tomozaw
a and Poremus edited by Treatise o
n Materials Science and T
technology volume26, Chapter 4, Ac
ademic Press, Inc. The same effect can be obtained even when 1985) is used, and the quantum efficiency of rare earth element ions can be improved.

【００３２】また、上述したフッ化物ガラスの成分中の
フッ素の一部を１種または２種以上の他のハロゲン元
素、例えば、塩素（Ｃｌ），臭素（Ｂｒ），ヨウ素
（Ｉ）で置換したミックスハライドガラスを用いても同
様の効果を得ることができる。Further, a part of fluorine in the above-mentioned components of the fluoride glass is replaced with one or more other halogen elements such as chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I). The same effect can be obtained by using a mixed halide glass.

【００３３】以下、具体的な例を示し詳細に説明する。Hereinafter, a specific example will be described in detail.

【００３４】（実施例１）図１は、コアガラス組成を５
１ＺｒＦ₄ −２５ＢａＦ₂ −４ＬａＦ₃ −２ＡｌＦ₃ −
１８ＸＦ（ｍｏｌ％）（ＸＦはＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，
ＲｂＦ，ＣｓＦ，ＦｒＦ）とし、光増幅用希土類元素イ
オンとしてＰｒ³⁺を５００ｐｐｍドープしたときの、ア
ルカリ金属イオンと希土類元素イオンとの距離を、パル
スＥＳＲ法を用いて測定した結果である。パルスＥＳＲ
法は、希土類元素イオンなどの不対電子をプローブとし
て、その不対電子と周りの各スピンとの相互作用から、
不対電子周囲の局所的な構造や配位状態を知るのに非常
に有効な手段である。Example 1 FIG. 1 shows that the core glass composition was 5%.
1ZrF ₄ -25BaF ₂ -4LaF ₃ -2AlF _3-
18XF (mol%) (XF is LiF, NaF, KF,
RbF, CsF, FrF), and the results obtained by measuring the distance between the alkali metal ion and the rare earth element ion using the pulse ESR method when 500 ppm of Pr ³⁺ was doped as the rare earth element ion for light amplification. Pulse ESR
The method uses an unpaired electron such as a rare-earth element ion as a probe, and from the interaction between the unpaired electron and each spin around it,
This is a very effective means to know the local structure and coordination state around unpaired electrons.

【００３５】この測定から、ドープされた希土類元素イ
オンの周りには、第一近接位置に平均して３個の、第二
近接位置に平均して６個のアルカリ金属イオンが配位し
ていることがわかる。According to this measurement, three alkali metal ions are coordinated around the doped rare-earth element ion on average at the first adjacent position and six at average on the second adjacent position. You can see that.

【００３６】このことは、一般にランダムな構造として
のみ理解されているガラスの構造の中に、局所的に、ミ
クロな構造があることを示すもので、ドープされた活性
イオンの周りに、負電荷を持ったフッ素イオンが配位す
ることによって生じた過剰な負電荷を、正電荷を持った
アルカリ金属イオンが活性イオンに近接して配位するこ
とによって、電気的に中和しているものと考えられる。This indicates that there is locally a microscopic structure in the glass structure, which is generally understood only as a random structure, in which a negative charge is formed around the doped active ions. The excess negative charge generated by the coordination of the fluorine ion with a positive ion is electrically neutralized by the coordination of the positively charged alkali metal ion close to the active ion. Conceivable.

【００３７】これと、同様の効果は、活性イオンとし
て、Ｐｒ³⁺の他、Ｎｄ³⁺，Ｅｒ³⁺，Ｙｂ³⁺，Ｔｍ³⁺を用
いた場合にも観測された。A similar effect was observed when Nd ³⁺ , Er ³⁺ , Yb ³⁺ , and Tm ³⁺ were used as active ions in addition to Pr ³⁺ .

【００３８】図２は本発明の光ファイバのコアのガラス
組成を５１ＺｒＦ₄ −２５ＢａＦ₂−４ＬａＦ₃ −４Ａ
ｌＦ₃ −６ＮａＦ−１０ＬｉＦ（ｍｏｌ％）とし、光増
幅用希土類イオンとしてＰｒを１００ｐｐｍ〜１ｗｔ％
までドープした時の蛍光寿命の測定結果である。この図
から光増幅用希土類元素イオンとしてドープしたＰｒ³⁺
の濃度が３０００ｐｐｍの高濃度に至るまで蛍光寿命の
減少は見られず、ドープした希土類元素イオン間の相互
作用がアルカリ金属イオンによる配位子場の制御により
減少し、このことによって蛍光寿命の超寿命化が図れて
いるのがわかる。FIG. 2 shows the glass composition of the core of the optical fiber of the present invention as 51ZrF ₄ -25BaF ₂ -4LaF ₃ -4A.
lF ₃ and -6NaF-10LiF (mol%), 100ppm~1wt% of Pr as an optical amplifier for rare earth ions
5 shows the results of measurement of the fluorescence lifetime when doping was performed up to a maximum. From this figure, Pr ³⁺ doped as a rare earth element ion for light amplification was used.
No decrease in the fluorescence lifetime was observed until the concentration of the compound reached a high concentration of 3000 ppm, and the interaction between the doped rare-earth element ions was reduced by controlling the ligand field by the alkali metal ions, thereby increasing the fluorescence lifetime. It can be seen that the life is extended.

【００３９】よって、本実施例においては、高Δｎの光
ファイバを得るために、コアガラスとして用いるガラス
組成を次のようなものとした。Therefore, in the present embodiment, the following glass composition was used as the core glass in order to obtain an optical fiber having a high Δn.

【００４０】51ZrF₄−xBaF₂ −(25-x)PbF₂−2.5AlF₃ −
2.5LaF₃ −7NaF−12LiF (mol％) 図３は上記コアガラス組成を用いたときのＰｂＦ₂ 含有
量（（２５−ｘ）ｍｏｌ％）に対する結晶化温度（Ｔ
ｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との差（ΔＴ）（一般に
ガラスの熱安定性を示す尺度として用いられる）と、屈
折率を示したものである。51ZrF ₄ -xBaF _2- (25-x) PbF ₂ -2.5AlF _3-
2.5LaF ₃ -7NaF-12LiF (mol%) FIG. 3 shows the crystallization temperature (T) with respect to the PbF ₂ content ((25-x) mol%) when the above core glass composition was used.
It shows the difference (ΔT) between x) and the glass transition temperature (Tg) (generally used as a measure of the thermal stability of glass) and the refractive index.

【００４１】図３より、ΔＴはＰｂＦ₂ 濃度に依存せず
ほぼ一定である。屈折率（ｎ_D ）はＰｂＦ₂ 濃度５〜２
０ｍｏｌ％に対し、ｎ_D ＝１．５４〜１．６０の値とな
る。FIG. 3 shows that ΔT is almost constant without depending on the PbF ₂ concentration. Refractive index (n _D ) is PbF ₂ concentration 5-2
With respect to 0 mol%, the value of n _D becomes 1.54 to 1.60.

【００４２】このガラスをコア組成とし、ガラス転移温
度が同程度の５０ＺｒＦ₄ −２５ＢａＦ₂ −２．５Ａｌ
Ｆ−２．５ＬａＦ₃ −２０ＮａＦ（ｍｏｌ％）の組成の
ジルコニウム系フッ化物ガラス（ｎ_D ＝１．４９５）を
クラッドに用いることによりΔｎが２．９〜６．５％の
高Δｎファイバが得られる。This glass has a core composition of 50ZrF ₄ -25BaF ₂ -2.5Al having the same glass transition temperature.
_{F-2.5LaF 3 -20NaF (mol%} ) high Δn fiber Δn is 2.9 to 6.5% by using zirconium fluoride glass composition of (n _D = 1.495) to the cladding of obtained Can be

【００４３】コアに５００ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープし、
かつΔｎ＝３．７％（ｘ＝１０）とした光ファイバ１０
ｍを用いた光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数
を得た。図４はこの光増幅器の光パワーに対する信号光
利得を示す図である。なお、励起波長は１０１７ｎｍと
した。また、得られたファイバの損失値は波長１．２５
μｍで１００ｄＢ／ｋｍと低損失であった。The core is doped with 500 ppm of Pr ³⁺ ,
And an optical fiber 10 with Δn = 3.7% (x = 10)
A high gain coefficient of 0.2 dB / mW was obtained with an optical amplifier using m. FIG. 4 is a diagram showing the signal light gain with respect to the optical power of the optical amplifier. The excitation wavelength was 1017 nm. The loss value of the obtained fiber is 1.25 wavelength.
The loss was as low as 100 dB / km at μm.

【００４４】（実施例２）表１に示したフッ化物ガラス
から適宜選択したガラス組成でコアおよびクラッドを形
成し、Δｎが２．５〜６．５％の高Δｎの光ファイバを
作製した。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープし、かつ
Δｎ＝３．３％とした光ファイバ１０ｍを用いた光増幅
器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た。なお、励
起波長は１０１７ｎｍとした。また、得られたファイバ
の損失値は波長１．２５μｍで１００ｄＢ／ｋｍと低損
失であった。Example 2 A core and a clad were formed with a glass composition appropriately selected from the fluoride glasses shown in Table 1, and an optical fiber having a high Δn with a Δn of 2.5 to 6.5% was produced. A high gain coefficient of 0.2 dB / mW was obtained with an optical amplifier using 10 m of an optical fiber in which the core was doped with 500 ppm of Pr and Δn was 3.3%. The excitation wavelength was 1017 nm. The loss value of the obtained fiber was as low as 100 dB / km at a wavelength of 1.25 μm.

【００４５】[0045]

【表１】 [Table 1]

【００４６】[0046]

【表２】 [Table 2]

【００４７】[0047]

【表３】 [Table 3]

【００４８】[0048]

【表４】 [Table 4]

【００４９】[0049]

【表５】 [Table 5]

【００５０】（実施例３）実施例１で用いた光ファイバ
のコアにＹｂ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺５００ｐｐｍを
コドープし、かつΔｎ＝３．７％とした光ファイバ１５
ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザダ
イオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１０
０ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。(Embodiment 3) An optical fiber 15 in which the core of the optical fiber used in Embodiment 1 is co-doped with 3000 ppm of Yb ³⁺ and 500 ppm of Pr ³⁺ and Δn = 3.7%.
When using a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm as an excitation light source with an optical amplifier using
A gain of 10 dB was obtained at 0 mW.

【００５１】（実施例４）実施例１で用いた光ファイバ
のコアにＥｒ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺５００ｐｐｍを
コドープし、かつΔｎ＝３．３％とした光ファイバ１５
ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザダ
イオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１０
０ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。Example 4 An optical fiber 15 in which the core of the optical fiber used in Example 1 was co-doped with 3000 ppm of Er ³⁺ and 500 ppm of Pr ³⁺ and Δn = 3.3%.
When using a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm as an excitation light source with an optical amplifier using
A gain of 10 dB was obtained at 0 mW.

【００５２】（実施例５）実施例１で用いたコアガラス
組成のうち、ＢａＦ₂ を５ｍｏｌ％ほどＢａＣｌ₂ に置
換した組成を用いて、Δｎ＝３．８％、Ｐｒ³⁺を５００
ｐｐｍドープした光増幅用光ファイバを作製した。[0052] (Example 5) of the core glass composition used in Example 1, using a composition obtained by replacing BaF ₂ to BaCl ₂ as 5mol%, Δn = 3.8%, the Pr ³⁺ 500
An optical fiber for optical amplification doped with ppm was produced.

【００５３】図５は本実施例の光増幅用光ファイバの利
得の励起光強度依存性を示した特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the pump light intensity dependence of the gain of the optical amplifying optical fiber of this embodiment.

【００５４】コアガラスのフッ素の一部を塩素に置換え
ることによって増幅効率が改善されていることがわか
る。It can be seen that the amplification efficiency was improved by replacing part of the fluorine in the core glass with chlorine.

【００５５】このことは、コアガラスにＢａＣｌ₂ を添
加することにより、Ｚｒ−Ｆ結合のＦの一部がＣｌに置
き換えられてフォノンエネルギーの小さなＺｒ−Ｃｌ結
合ができ、Ｐｒ³⁺の ¹Ｇ₄ 準位から ³Ｆ₄ 準位へのマル
チフォノン緩和率を低下させ、結果として ¹Ｇ₄ から ³
Ｈ₅ への量子効率が上昇したことに起因すると考えられ
る。This means that, by adding BaCl ₂ to the core glass, a part of F of the Zr—F bond is replaced with Cl to form a Zr—Cl bond having a small phonon energy, and ¹ G of Pr ³⁺ can be obtained. ₄ to reduce the multi-phonon relaxation rate to ³ F ₄ level by level, from the results as ¹ G ₄ ³
Considered quantum efficiency of H ₅ is caused by elevated.

【００５６】本実施例では、塩素のドーパントとしてＢ
ａＣｌ₂ を用いて実験を行ったが、塩素のドーパントと
しては、例えばＢａＦＣｌ，ＬａＣｌ₃ ，ＰｂＣｌ₂ ，
ＡｌＣｌ₃ ，ＬｉＣｌ，ＹＣｌ₃ 等の他の塩化物を用い
てもよい。また、コアガラスを例えば、Ｃｌ₂ ，ＨＣ
ｌ，ＣＣｌ₄ 等の塩素系ガス中で溶融してもよい。In this embodiment, B is used as a chlorine dopant.
Although experiments were performed using NaCl _2, as the chlorine dopant, for example BaFCl, LaCl _3, PbCl _2,
Other chlorides such as AlCl ₃ , LiCl, YCl ₃ may be used. The core glass is made of, for example, Cl ₂ , HC
1, may be melted in a chlorine-based gas such as CCl ₄ .

【００５７】塩素をコアガラスに添加すると、このガラ
スの屈折率は上昇するため、塩素の添加は、 ¹Ｇ₄ から
³Ｈ₅ への遷移の量子効率を向上させるばかりでなく、
光増幅器用光ファイバの開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａ
ｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を上昇させるにも効果が有る。[0057] The addition of chlorine to the core glass, because the refractive index of the glass is increased, the addition of chlorine, from ¹ G ₄
Not only improves the quantum efficiency of the transition to ³ H _5,
Numerical aperture NA of optical fiber for optical amplifier
(aperture) is also effective.

【００５８】従って、Ｐｒ³⁺のほかに塩素をコアガラス
にドープすることにより高効率な光ファイバ増幅器を作
製することができる。Therefore, a highly efficient optical fiber amplifier can be manufactured by doping chlorine into the core glass in addition to Pr ³⁺ .

【００５９】本実施例ではフッ素イオンの塩素イオンに
よる置換率を５％としたが、置換率は３０％まで上昇さ
せても光ファイバ化は可能であった。In the present embodiment, the replacement ratio of fluorine ions by chlorine ions was set to 5%. However, an optical fiber could be used even if the replacement ratio was increased to 30%.

【００６０】また、同様の効果は、フッ素の一部を臭素
で置換えた場合、ヨウ素で置換えた場合においても同様
である。The same effect is obtained when a part of fluorine is replaced by bromine or when fluorine is replaced by iodine.

【００６１】以上の実施例では、ＺｒＦ₄ 系のフッ化物
光ファイバを用いて実験を行っていたが、例えば、Ｉｎ
Ｆ₃ 系、あるいはＡｌＦ₃ 系フッ化物ガラス等のフッ化
物ガラス（泉谷敏郎監修、“新しいガラスとその物
性”、第１６章、経営システム研修所発行、１９８４
年、または、Ｔｏｍｏｚａｗａ ａｎｄ Ｐｏｒｅｍｕ
ｓ編Ｔｒｅａｔｉｓｅ ｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓ
ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｖｏｌ
ｕｍｅ ２６，第４章、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ，Ｉｎｃ．１９８５等を参照）に塩素，臭素または、
ヨウ素をドープしたガラスをコアガラスに用いてもよ
い。In the above embodiment, an experiment was performed using a ZrF ₄ -based fluoride optical fiber.
F ₃ system, or a fluoride glass (Toshiro Izumiya supervision of AlF ₃ based fluoride glass or the like, "the new glass and its physical properties", Chapter 16, issue management system Training Institute, 1984
Year, or Tomozawa and Poremu
"Treise on Materials S"
science and Technology vol
Ume 26, Chapter 4, Academic Pres
s, Inc. 1985)) chlorine, bromine or
Glass doped with iodine may be used for the core glass.

【００６２】また、塩素，臭素または、ヨウ素を単独で
コアにドープするのでなく、例えば塩素と臭素、臭素と
ヨウ素のように混合してコアガラスにドープしても良
い。さらに、塩素，臭素またはヨウ素の置換率は上記の
実施例に述べた値に限定されるわけではない。Instead of doping chlorine, bromine or iodine into the core by itself, the core glass may be doped with a mixture such as chlorine and bromine or bromine and iodine. Further, the replacement ratio of chlorine, bromine or iodine is not limited to the values described in the above-mentioned embodiments.

【００６３】（実施例６）図６は本発明の光ファイバの
コアガラス組成を２５ＩｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −１５Ｂ
ａＦ₂ −５ＳｒＦ₂ −５ＰｂＦ₂ −５ＧａＦ₃ −４ＹＦ
₃ −６ＮａＦ−１０ＬｉＦ（ｍｏｌ％）とし、光増幅用
希土類元素イオンとしてＰｒ³⁺を１００ｐｐｍ〜１ｗｔ
％までドープした時の蛍光寿命の測定結果である。Example 6 FIG. 6 shows the composition of the core glass of the optical fiber of the present invention as 25InF ₃ -25ZnF ₂ -15B.
_{aF 2 -5SrF 2 -5PbF 2 -5GaF 3} -4YF
₃ -6NaF-10LiF as (mol%), 100ppm~1wt the Pr ³⁺ as an optical amplification rare earth ions
5 shows the measurement results of the fluorescence lifetime when the doping is performed up to%.

【００６４】該ガラス中においては、光増幅用希土類元
素イオンとしてドープしたＰｒ³⁺の濃度が３０００ｐｐ
ｍの高濃度に至るまで蛍光寿命の減少は見られず、ドー
プした希土類元素イオン間の相互作用が、アルカリ金属
イオンによる配位子場の制御により減少し、このことに
よって蛍光寿命の長寿命化が計れていることがわかる。In the glass, the concentration of Pr ³⁺ doped as a rare earth element ion for light amplification was 3000 pp.
No decrease in fluorescence lifetime was observed up to high concentrations of m, and the interaction between doped rare earth ions was reduced by controlling the ligand field with alkali metal ions, thereby prolonging the fluorescence lifetime. It can be seen that is measured.

【００６５】また、本実施例で用いたインジウム系フッ
化物ガラス組成は、ジルコニウム系フッ化物ガラスに比
べて赤外吸収端が長波長に位置しており、このことは、
インジウム系フッ化物ガラス自身が持つフォノンエネル
ギーが、ジルコニウム系フッ化物ガラスよりも小さいこ
とを示している。このことによっても、ジルコニウム系
フッ化物ガラスよりも蛍光寿命の長寿命化が計られてい
る。Further, the indium-based fluoride glass composition used in this example has an infrared absorption edge located at a longer wavelength than the zirconium-based fluoride glass.
This shows that the phonon energy of the indium-based fluoride glass itself is smaller than that of the zirconium-based fluoride glass. This is also intended to extend the fluorescence lifetime as compared with the zirconium-based fluoride glass.

【００６６】図７は該ガラス組成をコアガラス組成とし
て持ち、かつ２０００ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープし、かつ
Δｎ＝３．７％とした光ファイバを作製したときの励起
光パワーに対する信号光利得を測定した結果である。本
発明の光ファイバを用いることにより０．２２ｄＢ／ｍ
Ｗの高利得が達成されている。なお、ファイバ長８ｍと
し、励起光波長は１０１７ｎｍとした。また、得られた
ファイバの損失値は波長１．２５μｍで１００ｄＢ／ｋ
ｍと低損失であった。FIG. 7 shows the signal light gain with respect to the pumping light power when an optical fiber having the glass composition as a core glass composition, doped with 2000 ppm of Pr ³⁺ , and having Δn = 3.7% was produced. It is a measurement result. 0.22 dB / m by using the optical fiber of the present invention
A high gain of W has been achieved. The fiber length was 8 m, and the excitation light wavelength was 1017 nm. The loss value of the obtained fiber is 100 dB / k at a wavelength of 1.25 μm.
m and low loss.

【００６７】（実施例７）表６〜９に示す組成から適宜
選択したガラス組成でコアおよびクラッドを形成すると
共に、光増幅用希土類イオンとしてＰｒ³⁺を１０００ｐ
ｐｍドープし、かつΔｎ＝３．０％以上となる光増幅用
光ファイバを作製した。該光ファイバを用いた光増幅器
において励起光パワー１００ｍｗで２０ｄＢの信号光出
力が得られ、０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た。
なお、励起光波長は１０１７ｎｍとした。また、得られ
た光ファイバの損失値は波長１．２５μｍで１００ｄＢ
／ｋｍと低損失であった。(Example 7) A core and a clad were formed with glass compositions appropriately selected from the compositions shown in Tables 6 to 9, and Pr3 ⁺ was used as a rare-earth ion for light amplification at 1000 p.
An optical fiber for optical amplification, which was pm-doped and Δn = 3.0% or more, was produced. In the optical amplifier using the optical fiber, a signal light output of 20 dB was obtained at a pump light power of 100 mw, and a high gain coefficient of 0.2 dB / mW was obtained.
The excitation light wavelength was 1017 nm. The loss value of the obtained optical fiber is 100 dB at a wavelength of 1.25 μm.
/ Km and a low loss.

【００６８】[0068]

【表６】 [Table 6]

【００６９】[0069]

【表７】 [Table 7]

【００７０】[0070]

【表８】 [Table 8]

【００７１】[0071]

【表９】 [Table 9]

【００７２】（実施例８）実施例６で用いた光ファイバ
のコアにＹｂ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺１５００ｐｐｍ
をコドープし、かつΔｎ＝３．７％とした光ファイバ８
ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザダ
イオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１０
０ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。(Embodiment 8) Yb ³⁺ 3000 ppm, Pr ³⁺ 1500 ppm were added to the core of the optical fiber used in the embodiment 6.
Fiber 8 which is co-doped with and has Δn = 3.7%
When using a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm as an excitation light source with an optical amplifier using
A gain of 10 dB was obtained at 0 mW.

【００７３】（実施例９）実施例６で用いた光ファイバ
のコアにＥｒ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺１５００ｐｐｍ
をコドープし、かつΔｎ＝３．３％とした光ファイバ８
ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザダ
イオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１０
０ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。(Embodiment 9) 3000 ppm of Er ³⁺ and 1500 ppm of Pr ^{3+ were} added to the core of the optical fiber used in the sixth embodiment.
Fiber 8 which is co-doped with and has Δn = 3.3%
When using a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm as an excitation light source with an optical amplifier using
A gain of 10 dB was obtained at 0 mW.

【００７４】（実施例１０）実施例１で用いたガラス組
成をコアガラス組成として持つような光増幅用光ファイ
バを作製し、光増幅用の活性イオンとして、Ｎｄ³⁺，Ｅ
ｒ³⁺，Ｔｍ³⁺などの希土類元素イオンをドープした。作
製した光ファイバはΔｎ＝３．３％、コア直径２μｍで
あった。(Example 10) An optical fiber for optical amplification having the glass composition used in Example 1 as a core glass composition was manufactured, and Nd ³⁺ , E as active ions for optical amplification were used.
Rare earth element ions such as r ³⁺ and Tm ³⁺ were doped. The manufactured optical fiber had Δn = 3.3% and a core diameter of 2 μm.

【００７５】該光ファイバ１０ｍを用いて光増幅実験を
行ったところ、それぞれ１．３μｍ，１．５μｍ，１．
６５μｍ帯において光増幅を確認することができた。When an optical amplification experiment was carried out using the optical fiber 10m, 1.3 μm, 1.5 μm, 1..
Optical amplification was confirmed in the 65 μm band.

【００７６】また、コアガラスを、ＺｒＦ₄ 系ガラス，
ＩｎＦ₃ 系ガラス，ＡｌＦ₃ 系ガラスなどのフッ化物ガ
ラスの他、石英系ガラス，ゲルマネートガラス，テルラ
イド系ガラス，リン酸系ガラスなど（泉谷敏郎監修、
“新しいガラスとその物性”、第１６章、経営システム
研究所発行、１９８４年、または、Ｔｏｍｏｚａｗａａ
ｎｄ Ｐｏｒｅｍｕｓ編 Ｔｒｅａｔｉｓｅ ｏｎ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｙｇｙ ｖｏｌｕｍｅ ２６，第４章、Ａｃａｄ
ｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，ＩｎＣ．１９８５等を参照）を
用いた場合においても光増幅を確認することができた。The core glass is made of ZrF ₄ glass,
InF ₃ glass, other fluoride glass such as AlF ₃ based glass, silica glass, germanate glass, Telluride based glass and phosphoric acid-based glass (Toshiro Izumiya supervised,
"New Glasses and Their Properties", Chapter 16, Published by the Management Systems Institute, 1984, or Tomozawaa
nd Poremus Edition "Treese on M"
materials Science and Tech
nolygy volume 26, Chapter 4, Acad
emic Press, InC. 1985)), the optical amplification could be confirmed.

【００７７】（実施例１１）表１０に示した多成分石英
系ガラスの組成を、コアおよびクラッドに用いて光ファ
イバを作製した。コア径は２μｍとし、非屈折率差Δｎ
＝３．３％のシングルモードファイバとした。このファ
イバコア部に光増幅用希土類イオンとして、Ｎｄ³⁺，Ｅ
ｒ³⁺，Ｔｍ³⁺の希土類元素イオンをドープした。この光
ファイバ１０ｍを用いて光増幅実験を行ったところ、そ
れぞれ１．３μｍ，１．５μｍ，１．６５μｍ帯におい
て光増幅を確認することができた。(Example 11) An optical fiber was manufactured using the composition of the multi-component quartz glass shown in Table 10 for the core and the clad. The core diameter is 2 μm, and the non-refractive index difference Δn
= 3.3% single mode fiber. Nd ³⁺ , E as rare earth ions for optical amplification
R ³⁺ and Tm ³⁺ rare earth element ions were doped. When an optical amplification experiment was performed using the optical fiber 10m, optical amplification was confirmed in the 1.3 μm, 1.5 μm, and 1.65 μm bands, respectively.

【００７８】[0078]

【表１０】 [Table 10]

【００７９】（実施例１２）実施例６で用いた光ファイ
バのコアにＹｂ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺１５００ｐｐ
ｍをコドープし、かつΔｎ＝３．７％とした光ファイバ
８ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザ
ダイオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１
００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。(Embodiment 12) The core of the optical fiber used in Embodiment 6 was Yb ³⁺ 3000 ppm and Pr ³⁺ 1500 pp.
An optical amplifier using an optical fiber 8m in which m is co-doped and Δn = 3.7%. When a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm is used as an excitation light source, an excitation light power 1
A gain of 10 dB was obtained at 00 mW.

【００８０】（実施例１３）実施例６で用いた光ファイ
バのコアにＥｒ³⁺３０００ｐｐｍ，Ｐｒ³⁺１５００ｐｐ
ｍをコドープし、かつΔｎ＝３．３％とした光ファイバ
８ｍを用いた光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザ
ダイオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１
００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。Example 13 The core of the optical fiber used in Example 6 was composed of 3000 ppm of Er ³⁺ and 1500 pp of Pr ³⁺ .
An optical amplifier using an optical fiber 8m in which m is co-doped and Δn = 3.3%. When a laser diode having an oscillation wavelength of 980 nm is used as an excitation light source, excitation light power 1
A gain of 10 dB was obtained at 00 mW.

【００８１】（実施例１４）コアガラスのガラス組成を
５０ＺｒＦ₄ −１５ＢａＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −１０Ｐ
ｂＦ₂ −２ＹＦ₃ −２．５ＡｌＦ₃ −１０ＬｉＦ−７Ｎ
ａＦ（ｍｏｌ％）とすると共にコアに１５００ｐｐｍの
Ｐｒ³⁺をドープし、かつΔｎ＝３．７％とした光ファイ
バ５ｍを用いた光増幅器の励起光パワーに対する信号光
利得を測定したことろ、図８に示すように１００ｍＷで
２０ｄＢ近くの利得が得られた。Example 14 The glass composition of the core glass was changed to 50ZrF ₄ -15BaF ₂ -3.5LaF ₃ -10P.
bF ₂ -2YF ₃ -2.5AlF ₃ -10LiF-7N
aF (mol%), the core was doped with 1500 ppm of Pr ³⁺ , and the signal light gain with respect to the pump light power of an optical amplifier using an optical fiber 5m with Δn = 3.7% was measured. As shown in FIG. 8, a gain of about 20 dB was obtained at 100 mW.

【００８２】[0082]

【発明の効果】以上、実施例で示したように、本発明に
よれば光増幅用希土類イオンの配位子場をアルカリ金属
イオンを用いて制御した光増幅用ファイバが作製でき、
また光増幅用希土類元素イオンを高濃度にドープした光
増幅用ファイバが作製できるので、利得係数および実効
的な利得が向上し、実用化にとって必須である半導体レ
ーザ励起による光増幅器を構成することができる。従っ
て、本発明の光増幅用希土類ドープ光ファイバを用いれ
ば、光通信システムの低コスト化および高性能化を図る
ことができるという利点がある。As described above, according to the present invention, according to the present invention, a fiber for optical amplification in which the ligand field of rare earth ions for optical amplification is controlled using alkali metal ions can be produced.
In addition, since an optical amplification fiber doped with a high concentration of rare earth element ions for optical amplification can be manufactured, the gain coefficient and effective gain are improved, and it is possible to construct an optical amplifier by pumping a semiconductor laser, which is essential for practical use. it can. Therefore, the use of the rare earth-doped optical fiber for optical amplification of the present invention has the advantage that the cost and performance of the optical communication system can be reduced.

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

【図１】コアガラス組成を、５１ＺｒＦ₄ −２５ＢａＦ
₂ −４ＬａＦ₃ −２４ＡｌＦ₃−１８ＸＦ（ＸＨ；Ｌｉ
Ｆ，ＮａＦ，ＫＦ，ＲｂＦ，ＣｓＦ，ＦｒＦ）とし、光
増幅用希土類イオンとしてＰｒ³⁺を５００ｐｐｍドープ
した時の、アルカリ金属イオンと希土類元素イオンとの
距離を、パルスＥＳＲ法を用いて測定した結果を示した
図である。FIG. 1 shows a core glass composition of 51ZrF ₄ -25BaF.
₂ -4LaF ₃ -24AlF ₃ -18XF (XH; Li
F, NaF, KF, RbF, CsF, and FrF), and the distance between an alkali metal ion and a rare earth element ion when 500 ppm of a rare earth ion for light amplification was doped with Pr ³⁺ was measured using a pulse ESR method. It is a figure showing a result.

【図２】本発明の光ファイバのガラス組成を５１ＺｒＦ
₄ −２５ＢａＦ₂ −４ＬａＦ₃-4AlF₃ −６ＮａＦ−１０
ＬｉＦ（ｍｏｌ％）とし、光増幅用希土類元素イオンと
してＰｒを１００ｐｐｍ〜１ｗｔ％までドープした時の
蛍光寿命の測定結果を示した図である。FIG. 2 shows that the glass composition of the optical fiber of the present invention is 51ZrF.
_{4 -25BaF 2 -4LaF 3 -4AlF 3 -6NaF} -10
It is the figure which showed the measurement result of the fluorescence lifetime when LiF (mol%) was doped with Pr from 100 ppm to 1 wt% as a rare earth element ion for light amplification.

【図３】コアガラス組成を５１ＺｒＦ₄ −ｘＢａＦ₂ −
（２５−ｘ）ＰｂＦ₂ −２．５ＡｌＦ₃ −２．５ＬａＦ
₃ −７ＮａＦ−１２ＬｉＦ（ｍｏｌ％）としたときのＰ
ｂＦ₂ 含有量（（２５−ｘ）ｍｏｌ％）に対する結晶化
温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との差（ΔＴ）
および屈折率の関係を示した図である。FIG. 3 shows a core glass composition of 51ZrF ₄ -xBaF _2-
(25-x) PbF ₂ -2.5AlF ₃ -2.5LaF
₃ P at the time of the -7NaF-12LiF (mol%)
Difference (ΔT) between crystallization temperature (Tx) and glass transition temperature (Tg) with respect to bF ₂ content ((25-x) mol%)
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the refractive index and the refractive index.

【図４】図３と同じコアガラス組成を用い、コアに５０
０ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープし、かつΔｎ＝３．７％（ｘ
＝１０）とした光ファイバ１０ｍを用いた光増幅器を作
製したときの励起光パワーに対する信号光利得を測定し
た結果を示す図である。FIG. 4 shows the same core glass composition as in FIG.
Doped with 0 ppm of Pr ³⁺ and Δn = 3.7% (x
FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the signal light gain with respect to the pumping light power when an optical amplifier using the optical fiber 10m set to (= 10) was manufactured.

【図５】実施例１で用いたコアガラス組成のうち、Ｂａ
Ｆ₂ を５ｍｏｌ％ほどＢａＣｌ₂ に置換した組成を用い
て、Δｎ＝３．８％、Ｐｒ³⁺を５００ｐｐｍドープした
光増幅用光ファイバの利得の励起光強度依存性を示した
特性図である。FIG. 5 shows Ba among the core glass compositions used in Example 1.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the pump light intensity dependence of the gain of an optical amplification optical fiber doped with 500 ^nm of Pr ³⁺ and Δn = 3.8% using a composition in which F ₂ is replaced with about 5 mol% of BaCl ₂ . .

【図６】本発明の光ファイバのコアガラス組成を２５Ｉ
ｎＦ₃ −２５ＺｎＦ₂ −１５ＢａＦ₂ −５ＳｒＦ₂ −５
ＰｂＦ₂ −５ＧａＦ₃ −４ＹＦ₃ −６ＮａＦ−１０Ｌｉ
Ｆ（ｍｏｌ％）とし、光増幅用希土類元素イオンとして
Ｐｒ³⁺を１００ｐｐｍ〜１ｗｔ％までドープした時の蛍
光寿命の測定結果を示す図である。FIG. 6 shows that the core glass composition of the optical fiber of the present invention is 25I.
_{nF 3 -25ZnF 2 -15BaF 2 -5SrF 2} -5
PbF ₂ -5GaF ₃ -4YF ₃ -6NaF-10Li
It is a figure which shows the measurement result of the fluorescence lifetime when F3 (mol%) is doped with Pr3 ⁺ from 100 ppm to 1 wt% as a rare earth element ion for optical amplification.

【図７】図６のガラス組成をコアガラス組成として持
ち、かつ２０００ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープしたΔｎ＝
３．７％の光ファイバを作製したときの励起光パワーに
対する信号光利得を測定した結果を示す図である。FIG. 7 shows the Δn = 2 having the glass composition of FIG. 6 as a core glass composition and doped with 2000 ppm of Pr ^3+.
It is a figure showing the result of having measured the signal light gain with respect to the pumping light power when a 3.7% optical fiber was manufactured.

【図８】本発明の光ファイバにおいて５０ＺｒＦ₄ −１
５ＢａＦ₂ −３．５ＬａＦ₃ −１０ＰｂＦ₂ −２ＹＦ₃
−２．５ＡｌＦ₃ −１０ＬｉＦ−７ＮａＦ（ｍｏｌ％）
とすると共に、コアに１５００ｐｐｍのＰｒ³⁺をドープ
し、かつΔｎ＝３．７％とした光ファイバ５ｍを用いた
光増幅器の励起光パワーに対する信号光利得を測定した
結果を示す図である。FIG. 8 shows 50ZrF ₄ -1 in the optical fiber of the present invention.
5BaF ₂ -3.5LaF ₃ -10PbF ₂ -2YF _{3
-2.5AlF 3 -10LiF-7NaF (mol%} )
FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the signal light gain with respect to the pumping light power of an optical amplifier using an optical fiber 5m in which a core is doped with 1500 ppm of Pr ³⁺ and Δn = 3.7%.

【図９】励起光パワー１００ｍＷ当りの信号利得を示す
特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a signal gain per 100 mW of pumping light power.

【図１０】励起光パワー１００ｍＷ当りの信号利得を示
す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a signal gain per 100 mW of pumping light power.

【図１１】ジルコニウム系フッ化物ガラスを母体とした
場合の ¹Ｇ₄ → ³Ｈ₅ 遷移による１．３μｍ蛍光寿命の
Ｐｒ³⁺濃度依存性を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the Pr ³⁺ concentration dependence of the 1.3 μm fluorescence lifetime due to the ¹ G ₄ → ³ H ₅ transition when a zirconium-based fluoride glass is used as a matrix.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｃ０３Ｃ 3/32 Ｃ０３Ｃ 3/32 (72)発明者 藤浦 和夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−263229（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−248487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184386（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/10 H01S 3/07 H01S 3/17────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification symbol FI // C03C 3/32 C03C 3/32 (72) Inventor Kazuo Fujiura 1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Stocks In-company (72) Inventor Shoichi Sudo 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-4-263229 (JP, A) JP-A-3-248487 (JP , A) JP-A-63-184386 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) H01S 3/10 H01S 3/07 H01S 3/17

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 フッ化物ガラスを母相とし、前記コア中
に希土類元素イオンが少なくとも２００ｐｐｍ以上ドー
プされた光増幅用希土類ドープ光ファイバにおいて、前
記コア中にＬｉ⁺ 、Ｎａ⁺ 、Ｋ⁺ 、Ｒｂ⁺ 、Ｃｓ⁺ 、お
よびＦｒ⁺ のうち少なくとも１種類を含有するととも
に、ＰｂＦ₂ によって、コア−クラッド間の比屈折率差
△ｎを１．４％以上としたことを特徴とする光増幅用希
土類ドープ光ファイバ。1. A rare earth-doped optical fiber for optical amplification having fluoride glass as a mother phase and doped with at least 200 ppm of rare earth element ions in the core, wherein Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , and Rb are contained in the core. ⁺ , Cs ⁺ , and Fr ⁺ , wherein the relative refractive index difference Δn between the core and the clad is made to be 1.4% or more by PbF ₂ . Doped optical fiber. 【請求項２】 前記母相は、ＩｎＦ₃ を１０〜４０モル
％、ＺｎＦ₃ を２０〜５０％、ＢａＦ₂ を６〜３０モル
％、ＳｒＦ₂ を５〜１５モル％、ＰｂＦ₂ を０〜２５モ
ル％、ＢｅＦ₂ を０〜１０モル％、ＣｄＦ₂ を０〜７モ
ル％、ＡｌＦ₃ とＧａＦ₃ とからなる群から選択される
少なくとも１種類の化合物を１．５〜８モル％、ＬａＦ
₃ 、ＳｃＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＧｄＦ₃ 、およびＬｕＦ₃ から
なる群から選択される少なくとも１種類の化合物を１．
５〜６モル％、さらに、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｒｂ
Ｆ、ＣｓＦ、およびＦｒＦからなる群から選択される少
なくとも１種類の化合物を２〜１０モル％含有し、かつ
それらの化合物の合計が１００モル％であることを特徴
とする請求項１に記載の光増幅用希土類ドープ光ファイ
バ。Wherein said matrix phase, InF ₃ 10 to 40 mol%, ZnF ₃ and 20 to 50%, BaF ₂ and 6-30 mole%, SrF ₂ 5-15 mol%, the PbF ₂ 0 to 25 mol%, 0-10 mol% of BeF ₂ , 0-7 mol% of CdF ₂ , 1.5-8 mol% of at least one compound selected from the group consisting of AlF ₃ and GaF ₃ , LaF
₃ , at least one compound selected from the group consisting of ScF ₃ , YF ₃ , GdF ₃ , and LuF ₃
5-6 mol%, and further LiF, NaF, KF, Rb
2. The composition according to claim 1, wherein the composition contains 2 to 10 mol% of at least one compound selected from the group consisting of F, CsF, and FrF, and the total of those compounds is 100 mol%. 3. Rare earth doped optical fiber for optical amplification. 【請求項３】 前記母相は、ＺｒＦ₄ およびＨｆＦ₄ か
らなる群から選択される少なくとも１種類の化合物を１
２〜６０モル％、ＢａＦ₂ を６〜２８モル％、ＰｂＦ₂
を０〜２２モル％、ＢｅＦ₂ を０〜２０モル％、ＡｌＦ
₃ 、ＩｎＦ₃、およびＧａＦ₃ からなる群から選択され
る少なくとも１種類の化合物を１．５〜５モル％、Ｌａ
Ｆ₃ 、ＳｃＦ₃ 、ＹＦ₃ 、ＧｄＦ₃ 、およびＬｕＦ₃ か
らなる群から選択される少なくとも１種類の化合物を
１．５〜６モル％、さらに、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｒ
ｂＦ、ＣｓＦ、およびＦｒＦからなる群から選択される
少なくとも１種類の化合物を３〜２５モル％含有し、か
つそれらの化合物の合計が１００モル％であることを特
徴とする請求項１に記載の光増幅用希土類ドープ光ファ
イバ。3. The mother phase comprises at least one compound selected from the group consisting of ZrF ₄ and HfF _4.
2 to 60 mol%, ₆ to 28 mol% of BaF ₂ , PbF ₂
0 to 22 mol%, BeF ₂ from 0 to 20 mol%, AlF
1.5 to 5 mol% of at least one compound selected from the group consisting of InF ₃ , InF ₃ , and GaF _{3
F 3, ScF 3, YF 3} , GdF 3, and at least one compound selected from the group consisting of LuF ₃ 1.5 to 6 mol%, further, LiF, NaF, KF, R
2. The composition according to claim 1, wherein 3 to 25 mol% of at least one compound selected from the group consisting of bF, CsF, and FrF is contained, and the total of those compounds is 100 mol%. 3. Rare earth doped optical fiber for optical amplification. 【請求項４】 前記希土類イオンは、Ｐｒ³⁺、Ｐｒ³⁺−
Ｙｂ³⁺、Ｐｒ３³⁺−Ｅｒ³⁺、Ｔｍ³⁺、およびＥｒ³⁺から
なる群から選択される１種類のイオンであることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光増幅
用希土類ドープ光ファイバ。4. The rare earth ion is Pr ³⁺ , Pr ³⁺ −
^{Yb 3+, Pr3 3+ -Er 3+,} Tm 3+, and one according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a ion selected from the group consisting of Er ³⁺ Rare-earth doped optical fiber for optical amplification. 【請求項５】 前記フッ化物ガラスを構成するフッ素の
一部は、塩素、臭素、およびヨウ素からなる群から選択
される１種類の元素で置換されたことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか一項に記載の光増幅用希土類ド
ープ光ファイバ。5. A method according to claim 1, wherein a part of fluorine constituting said fluoride glass is replaced by one kind of element selected from the group consisting of chlorine, bromine and iodine. The rare-earth-doped optical fiber for optical amplification according to any one of the preceding claims.