JPH0513865A - Optical function glass - Google Patents
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- JPH0513865A JPH0513865A JP3161785A JP16178591A JPH0513865A JP H0513865 A JPH0513865 A JP H0513865A JP 3161785 A JP3161785 A JP 3161785A JP 16178591 A JP16178591 A JP 16178591A JP H0513865 A JPH0513865 A JP H0513865A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は１．３μｍ帯での光増幅
等に使用される光機能性ガラス、光ファイバ、導波路素
子、光能動装置、ファイバ増幅器、導波路素子増幅器、
ファイバレーザ及び導波路素子レーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical functional glass, an optical fiber, a waveguide device, an optical active device, a fiber amplifier, a waveguide device amplifier, which is used for optical amplification in the 1.3 .mu.m band.
The present invention relates to a fiber laser and a waveguide element laser.
【０００２】[0002]
【従来の技術】希土類元素を活性物質として添加した光
機能性ガラスは、一般に１．３１０±０．０２５μｍの
範囲で行われる波長１．３μｍ帯での光通信に使用する
ファイバ増幅器、ファイバセンサ及びファイバレーザそ
の他の光能動装置への応用が考えられている。例えば、
活性物質としてプラセオジムイオン（Ｐｒ3+）を添加し
た弗化物ガラスからなる光ファイバによって波長１．３
μｍ帯での光増幅を実現できるとの報告がなされている
（OFC '90 Post Deadline Papers(PD2-1) ）。2. Description of the Related Art An optical functional glass to which a rare earth element is added as an active substance is a fiber amplifier, a fiber sensor and a fiber amplifier used for optical communication in a wavelength range of 1.3 μm, which is generally performed within a range of 1.310 ± 0.025 μm. Applications to fiber lasers and other optically active devices are being considered. For example,
An optical fiber made of fluoride glass doped with praseodymium ion (Pr 3+ ) as an active substance has a wavelength of 1.3.
It has been reported that optical amplification in the μm band can be realized (OFC '90 Post Deadline Papers (PD2-1)).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の報告に
示されるＰｒ3+を添加した弗化物ガラスらなる光ファイ
バでは、増幅効率が極めて悪いといった問題があった。However, the optical fiber made of fluoride glass doped with Pr 3+ shown in the above report has a problem that the amplification efficiency is extremely poor.
【０００４】そこで、本発明は、Ｐｒ3+を添加した光機
能性ガラスであって、波長１．３μｍ帯での高い効率の
発光・光増幅を可能にする光機能性ガラスを提供するこ
とを目的としている。Therefore, the present invention is to provide an optical functional glass containing Pr 3+ , which enables highly efficient light emission and optical amplification in a wavelength band of 1.3 μm. Has an aim.
【０００５】また、本発明は、上記光機能性ガラスを用
いた光ファイバ及び導波路素子を提供することを目的と
する。Another object of the present invention is to provide an optical fiber and a waveguide element using the above optical functional glass.
【０００６】さらに、本発明は、上記光ファイバ及び導
波路素子を備える光能動装置を提供することを目的とす
る。A further object of the present invention is to provide an optical active device including the above optical fiber and waveguide element.
【０００７】さらに、本発明は、上記光ファイバを用い
たファイバ増幅器及びファイバレーザを提供することを
目的とする。A further object of the present invention is to provide a fiber amplifier and a fiber laser using the above optical fiber.
【０００８】さらに、本発明は、上記導波路素子を用い
た導波路素子増幅器及び導波路素子レーザを提供するこ
とを目的とする。A further object of the present invention is to provide a waveguide device amplifier and a waveguide device laser using the above waveguide device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記課題の解決のため鋭意研究を重ねた結果、波長１．３
μｍ帯でのＰｒ3+の光増幅効率を高め得る光機能性ガラ
スを見出した。Means and Actions for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventor has found that the wavelength of 1.3
We have discovered an optical functional glass that can enhance the optical amplification efficiency of Pr 3+ in the μm band.
【００１０】本発明に係る光機能性ガラスでは、プラセ
オジムイオン（Ｐｒ3+）を活性物質としてホストガラス
（マトリックスガラス）に添加する。この場合、ホスト
ガラスとして弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスを用
いる。In the optical functional glass according to the present invention, praseodymium ion (Pr 3+ ) is added as an active substance to the host glass (matrix glass). In this case, fluorophosphate glass or phosphate glass is used as the host glass.
【００１１】上記の光機能性ガラスによれば、波長約
１．０μｍ以下の励起光によってホストガラス中のＰｒ
3+を励起することができるばかりでなく、この結果波長
１．３μｍ帯での発光、光増幅等に適したガラスを実現
できることが後述のように判明した。According to the above-mentioned optical functional glass, the Pr in the host glass is excited by the excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less.
As described below, not only can 3+ be excited, but as a result, a glass suitable for light emission in the 1.3 μm wavelength band, optical amplification, etc. can be realized.
【００１２】上記の現象に関し、本発明者は次のような
仮説を立てて検討した。With respect to the above phenomenon, the present inventor made a study by making the following hypothesis.
【００１３】図１はＰｒ3+のエネルギー準位図である。
活性物質としてＰｒ3+を添加した光機能性ガラスに導入
された波長約１．０μｍの励起光は、Ｐｒ3+を励起して
準位3Ｈ4 から準位 1Ｇ4 への電子遷移を発生させる。
この結果、準位 1Ｇ4 と準位3Ｈ5 との間に反転分布が
形成され、遷移 1Ｇ4 → 3Ｈ5 に対応する波長１．３μ
ｍ帯の輻射が可能になる。この場合、ホストガラスとし
て弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスを使用している
ので、ホストガラスとして弗化物ガラス等を使用した場
合に比較してＰｒ3+の存在するサイトの非対称性が増大
しているものと考えられる。したがって、上記の光機能
性ガラスでは、Ｐｒ3+のエネルギー準位の非対称性を増
大させることができ、本来禁制されている遷移 1Ｇ4 →
3Ｈ5 に対応する誘導放出断面積σを増大させることが
できるものと考えられる。よって、上記の光機能性ガラ
スでは、波長１．３μｍ帯光の存在によって誘導放出光
を効果的に発生させることができ、この帯域での発光・
光増幅の効率を高めることができるものと考えられる。FIG. 1 is an energy level diagram of Pr 3+ .
The excitation light having a wavelength of about 1.0 μm introduced into the optical functional glass doped with Pr 3+ as an active substance excites Pr 3+ to cause an electronic transition from the level 3 H 4 to the level 1 G 4 . generate.
As a result, an inversion distribution is formed between the level 1 G 4 and the level 3 H 5, and the wavelength 1.3 μ corresponding to the transition 1 G 4 → 3 H 5 is generated.
Radiation in the m band becomes possible. In this case, since fluorophosphate glass or phosphate glass is used as the host glass, the asymmetry of the site where Pr 3+ is present is increased as compared with the case where fluoride glass or the like is used as the host glass. It is believed that Therefore, in the above optical functional glass, the asymmetry of the Pr 3+ energy level can be increased, and the originally forbidden transition 1 G 4 →
It is considered that the stimulated emission cross section σ corresponding to 3 H 5 can be increased. Therefore, in the above-mentioned optical functional glass, stimulated emission light can be effectively generated due to the presence of 1.3 μm wavelength band light, and light emission in this band
It is considered that the efficiency of light amplification can be increased.
【００１４】上記の仮説が適切なものであるかどうかは
不明である。いずれにせよ、本発明者の実験・検討によ
れば、弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスをホストガ
ラスとしてこれにＰｒ3+を活性物質として添加すること
により、Ｐｒ3+による波長１．３μｍ帯での発光・光増
幅の効率を高める有望なガラスが得られた。It is unclear whether the above hypothesis is appropriate. In any case, according to the experiments and studies by the present inventor, by using fluorophosphate glass or phosphate glass as a host glass and adding Pr 3+ as an active substance, a wavelength band of 1.3 μm by Pr 3+ can be obtained. We have obtained a promising glass that enhances the efficiency of light emission and light amplification in.
【００１５】上記の光機能性ガラスは光伝送路用の素材
として用いられ、例えばこのガラスから形成した平面導
波路を備える導波路素子に形成してもよいが、上記の光
機能性ガラスからなるコアを備えた光ファイバを作製す
ることが、長尺の光伝送路を得る上では望ましく、また
波長１．３μｍ帯の光能動装置を得る上でも望ましい。
即ち、上記ような光機能性ガラスは、これをコアとした
光ファイバを作製することにより、ファイバレーザ、フ
ァイバ増幅器、ファイバ検出器等の各種光能動装置への
応用が可能になる。The above-mentioned optical functional glass is used as a material for an optical transmission line, and may be formed, for example, in a waveguide element having a planar waveguide formed of this glass, but it is formed of the above optical functional glass. It is desirable to manufacture an optical fiber provided with a core in order to obtain a long optical transmission line and also to obtain an optical active device having a wavelength band of 1.3 μm.
That is, the above-mentioned optical functional glass can be applied to various optical active devices such as a fiber laser, a fiber amplifier, and a fiber detector by producing an optical fiber having the core as the core.
【００１６】上記光ファイバの具体的製法としては、２
重るつぼ法、ビルトインキャスティング法、ロッドイン
チューブ法等の公知の製法を利用することができる。As a concrete manufacturing method of the above optical fiber, 2
Known manufacturing methods such as a melting crucible method, a built-in casting method, and a rod-in-tube method can be used.
【００１７】上記光ファイバの具体的構造としては、シ
ングルモードファイバとすることが望ましく、またコア
直径を５μｍ以下、比屈折率差を１％以上とすることが
望ましい。ただし、マルチモードファイバであっても用
途によっては使用できる。さらに、既存のファイバとの
接続を考えれば、コア直径を８μｍ程度、比屈折率差を
０．３％程度とすることも可能である。As a concrete structure of the optical fiber, it is desirable to use a single mode fiber, and it is desirable that the core diameter is 5 μm or less and the relative refractive index difference is 1% or more. However, even a multimode fiber can be used depending on the application. Further, considering the connection with the existing fiber, it is possible to set the core diameter to about 8 μm and the relative refractive index difference to about 0.3%.
【００１８】本発明の光能動装置は、上記光ファイバ
と、活性物質のＰｒ3+を励起するために波長約１．０μ
ｍ以下の励起光を発生するレーザ等の励起光源と、励起
光を励起光源から光ファイバ内に入射させるカプラ等の
励起光結合手段とを備える。The optical active device of the present invention comprises the above optical fiber and a wavelength of about 1.0 μm for exciting Pr 3+ of the active substance.
An excitation light source such as a laser that generates excitation light of m or less, and an excitation light coupling means such as a coupler that causes the excitation light to enter the optical fiber from the excitation light source.
【００１９】上記の光能動装置によれば、励起光結合手
段により光ファイバ内に導入された波長約１．０μｍ以
下の励起光によってＰｒ3+が励起される。この励起され
たＰｒ3+の一部又は多くは、光ファイバ内に存在する波
長１．３μｍ帯の信号光等に誘導されて、遷移 1Ｇ4 →
3Ｈ5 に対応する放射光を高い効率で発生し、この帯域
での光増幅機能、光スイッチ機能、光センサ機能等の諸
機能の発揮を容易にする。According to the above optical active device, Pr 3+ is excited by the excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less introduced into the optical fiber by the excitation light coupling means. A part or most of this excited Pr 3+ is induced by the signal light in the 1.3 μm wavelength band existing in the optical fiber, and the transition 1 G 4 →
It radiates radiated light corresponding to 3 H 5 with high efficiency and facilitates various functions such as optical amplification function, optical switch function, and optical sensor function in this band.
【００２０】本発明のファイバ増幅器は、上記光能動装
置と、波長１．３μｍ帯の信号光を上記光ファイバ内に
導くカプラ等の信号光結合手段とを備える。A fiber amplifier of the present invention comprises the above-mentioned optical active device and a signal light coupling means such as a coupler for guiding the signal light in the 1.3 μm wavelength band into the above optical fiber.
【００２１】上記のファイバ増幅器によれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長約１．０μｍ
以下の励起光によってＰｒ3+が励起される。この励起さ
れたＰｒ3+の一部又は多くは、これと同時に信号光結合
手段によって光ファイバ内に導入された波長１．３μｍ
帯の信号光等に誘導されて放射光を発生し、波長１．３
μｍ帯での光増幅が可能になる。According to the above fiber amplifier, the wavelength of about 1.0 μm introduced into the fiber by the pumping light coupling means.
Pr 3+ is excited by the following excitation light. A part or most of this excited Pr 3+ has a wavelength of 1.3 μm which is simultaneously introduced into the optical fiber by the signal light coupling means.
Radiated light is generated by being guided by the signal light of the band and has a wavelength of 1.3.
Optical amplification in the μm band becomes possible.
【００２２】本発明のファイバレーザは、上記光能動装
置と、上記光ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はそ
の近傍の光をこの光ファイバにフィードバックする共振
器構造とを備える。The fiber laser of the present invention comprises the above-mentioned photoactive device and a resonator structure for feeding back the light in the 1.3 μm wavelength band or in the vicinity thereof from the inside of the optical fiber to the optical fiber.
【００２３】上記のファイバレーザによれば、励起光結
合手段によりファイバ内に導入された波長約１．０μｍ
以下の励起光によってＰｒ3+が励起される。この励起さ
れたＰｒ3+の一部又は多くは、これと同時に光ファイバ
内に導入された波長１．３μｍ帯の信号光等に誘導され
て、放射光を発生し、波長１．３μｍ帯でのレーザ発振
が可能になる。According to the above fiber laser, the wavelength of about 1.0 μm introduced into the fiber by the excitation light coupling means.
Pr 3+ is excited by the following excitation light. A part or most of this excited Pr 3+ is induced by signal light having a wavelength of 1.3 μm and introduced into the optical fiber at the same time to generate radiated light, which emits light at the wavelength of 1.3 μm. Laser oscillation is possible.
【００２４】上記光ファイバを導波路素子に置き換えれ
ば、極めて小型の導波路素子増幅器、導波路素子レーザ
その他の光能動装置を構成することもできる。If the above optical fiber is replaced with a waveguide element, an extremely small waveguide element amplifier, waveguide element laser or other optically active device can be constructed.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.
【００２６】まず、組成１６Ａｌ（ＰＯ3 ）3 −１０Ｌ
ｉ2 Ｏ−４２ＬｉＦ−３２ＢａＦ2 （ｍｏｌ％）に対応
する弗燐酸塩ガラスの原料を準備し、これらと共に活性
物質となるＰｒ6 Ｏ11を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後の急令によってガラスされた。[0026] First, composition 16Al (PO 3) 3 -10L
Raw materials for fluorophosphate glass corresponding to i 2 O-42LiF-32BaF 2 (mol%) were prepared, and Pr 6 O 11 as an active substance was mixed with them in a predetermined amount. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere and glassed by the subsequent instructions.
【００２７】また、組成ＺｒＯ2 −４ＳｒＯ−１５Ｎａ
2 Ｏ−１５Ａｌ2 Ｏ3 −６５Ｐ2 Ｏ5 （ｍｏｌ％）に対
応する燐酸塩ガラスの原料を準備し、これらと共に活性
物質であるＰｒ6 Ｏ11を所定量混合した。混合された原
料は、不活性雰囲気下、白金るつぼ中で溶融され、その
後の急令によってガラスされた。The composition ZrO 2 -4SrO-15Na
Raw materials for phosphate glass corresponding to 2 O-15Al 2 O 3 -65P 2 O 5 (mol%) were prepared, and a predetermined amount of Pr 6 O 11 as an active substance was mixed with them. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere and glassed by the subsequent instructions.
【００２８】さらに比較のため、組成５３．５ＺｒＦ4
−２０ＢａＦ2 −３．５ＬａＦ3 −３．０ＡｌＦ3 −２
０ＮａＦ（ｍｏｌ％）に対応する弗化物ガラスの原料を
準備し、これらと共に活性物質であるＰｒＦ3 を所定量
混合した。混合された原料は、不活性雰囲気下、白金る
つぼ中で溶融され、その後の急令によってガラスされ
た。For further comparison, the composition 53.5ZrF 4
-20BaF 2 -3.5LaF 3 -3.0AlF 3 -2
Raw materials for fluoride glass corresponding to 0 NaF (mol%) were prepared, and PrF 3 as an active substance was mixed with a predetermined amount thereof. The mixed raw materials were melted in a platinum crucible under an inert atmosphere and glassed by the subsequent instructions.
【００２９】なお、Ｐｒ6 Ｏ11及びＰｒＦ3 の混合量
は、上記３種の光機能性ガラス中のＰｒ3+の濃度が５０
０ｐｐｍとなるように調節してある。The amount of Pr 6 O 11 and PrF 3 mixed is such that the concentration of Pr 3+ in the above three types of optical functional glass is 50.
It is adjusted to be 0 ppm.
【００３０】この光機能性ガラスの光増幅特性を評価す
るため、下記のようにしてファイバを作製した。まず、
上記３種の光機能性ガラスを棒状に成形し、コア用のガ
ラスロッドとする。また、コア用のガラスロッドよりも
屈折率が低くなる組成でＰｒ3+を含まないクラッド用の
ガラスパイプを準備する。その後、これらガラスロッド
とガラスパイプとをプリフォームに形成し、光ファイバ
に線引きする。この結果、コア直径が４μｍで、その外
径が１２５μｍで、比屈折率差が約０．６％のシングル
モードファイバが得られた。このシングルモードファイ
バは、測定のため長さ８ｍの光ファイバ試料に切り出さ
れた。In order to evaluate the optical amplification characteristic of this optical functional glass, a fiber was produced as follows. First,
The above three types of optical functional glass are molded into a rod shape to obtain a glass rod for a core. Further, a glass pipe for cladding, which has a composition lower in refractive index than the glass rod for core and does not contain Pr 3+ , is prepared. Then, these glass rods and glass pipes are formed into a preform and drawn into an optical fiber. As a result, a single-mode fiber having a core diameter of 4 μm, an outer diameter of 125 μm, and a relative refractive index difference of about 0.6% was obtained. This single mode fiber was cut into an optical fiber sample having a length of 8 m for measurement.
【００３１】図２はこうして得られた光ファイバ３０を
拡大して示した図である。光ファイバ３０は、活性物質
であるＰｒ3+を添加した弗燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩
ガラスからなるコア３０ａと、コアよりも相対的に屈折
率が低くＰｒ3+を添加していないクラッド３０ｂとを備
える。FIG. 2 is an enlarged view of the optical fiber 30 thus obtained. The optical fiber 30 includes a core 30a made of fluorophosphate glass or phosphate glass to which Pr 3+ which is an active substance is added, and a clad 30b to which Pr 3+ is not added and whose refractive index is relatively lower than that of the core. Equipped with.
【００３２】図３は、光ファイバ３０を用いた波長１．
３μｍ帯のファイバ増幅器の一構成例を示す。図に示す
ように、ファイバ増幅器は波長１．３μｍ帯の信号光を
増幅するＰｒ3+を含んだ光ファイバ３０と、波長１．０
０７μｍ、波長１．０１７μｍ等の励起光を発生するレ
ーザ光源３２と、この励起光を励起光源３２から光ファ
イバ３０内に入射させる励起光結合手段たるカプラ３３
とを備える。このカプラ３３は信号光を光ファイバ３０
内に導く信号光結合手段としても機能する。２本の光フ
ァイバ３８、３９の融着延伸により形成したカプラ３３
の一方の入力用ファイバ３８ａには、波長１．３μｍ帯
の信号光源３１が接続される。他方の入力用ファイバ３
９ａには、上述のレーザ光源３２が接続される。また、
カプラ３３の一方の出力用ファイバ３９ｂは、戻り光を
防止するためにマッチングオイル３７漬浸される。カプ
ラ３３の他方の出力用ファイバ３９ａは、コネクタ等を
介して光ファイバ３０に結合され、信号光及び励起光を
光ファイバ３０内に導く。光ファイバ３０からの出力光
は、励起光をカットするフィルタ３６を介して光スペク
トラムアナライザ３５に導かれる。光スペクトラムアナ
ライザ３５は、増幅された信号光の強度、波長等を測定
する。FIG. 3 shows a case where the wavelength 1.
An example of the configuration of a 3 μm band fiber amplifier is shown. As shown in the figure, the fiber amplifier includes an optical fiber 30 containing Pr 3+ that amplifies signal light in the 1.3 μm wavelength band, and a 1.0 μm wavelength.
A laser light source 32 for generating pumping light having a wavelength of 07 μm, a wavelength of 1.017 μm, etc., and a coupler 33 as pumping light coupling means for causing the pumping light to enter the optical fiber 30 from the pumping light source 32.
With. This coupler 33 transmits the signal light to the optical fiber 30.
It also functions as a signal light coupling means that guides the light inside. Coupler 33 formed by fusion splicing of two optical fibers 38, 39
The signal light source 31 having a wavelength band of 1.3 μm is connected to the one input fiber 38a. The other input fiber 3
The laser light source 32 described above is connected to 9a. Also,
One output fiber 39b of the coupler 33 is immersed in matching oil 37 to prevent returning light. The other output fiber 39a of the coupler 33 is coupled to the optical fiber 30 via a connector or the like, and guides the signal light and the excitation light into the optical fiber 30. The output light from the optical fiber 30 is guided to the optical spectrum analyzer 35 via the filter 36 that cuts the excitation light. The optical spectrum analyzer 35 measures the intensity, wavelength, etc. of the amplified signal light.
【００３３】図３のファイバ増幅器の動作について簡単
に説明する。信号光源３１からの波長１．３μｍ帯の信
号光は、カプラ３３をへて光ファイバ３０内に入射す
る。同時に、レーザ光源３２からの励起光もカプラ３３
をへて光ファイバ３０内に入射する。この励起光は活性
物質であるＰｒ3+の電子を準位 1Ｇ4 に励起する。この
状態のＰｒ3+は、信号光に誘導されて遷移 1Ｇ4 → 3Ｈ
5 に対応する波長１．３μｍ帯の放射光を効果的に発生
する。したがって、励起光が所定の強度を超えると、信
号光は効率よく増幅されることとなる。The operation of the fiber amplifier shown in FIG. 3 will be briefly described. The signal light in the 1.3 μm wavelength band from the signal light source 31 enters the optical fiber 30 via the coupler 33. At the same time, the excitation light from the laser light source 32 is also coupled to the coupler 33.
To enter the optical fiber 30. This excitation light excites an electron of Pr 3+ , which is an active substance, to the level 1 G 4 . The Pr 3+ in this state is induced by the signal light to make a transition 1 G 4 → 3 H
Emitting radiation of 1.3 μm wavelength band corresponding to 5 effectively. Therefore, when the pumping light exceeds a predetermined intensity, the signal light is efficiently amplified.
【００３４】図３のファイバ増幅器で得られた測定結果
について説明する。The measurement results obtained with the fiber amplifier of FIG. 3 will be described.
【００３５】（例１）光ファイバ３０として、上記弗燐
酸塩ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。
レーザ光源３２としては、Ｔｉ−サファイアレーザを用
い、波長を１．００７μｍとし、励起光入力を１８０ｍ
Ｗとした。また、信号光源３１としては、レーザダイオ
オード（ＬＤ）を用い、波長を１．３１μｍとし、信号
入力を−３０ｄＢｍとした。波長１．３１μｍの信号光
に対する利得は１０ｄＢで、その効率は０．０５６ｄＢ
ｍ／ｍＷであった。(Example 1) As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above fluorophosphate glass was used.
A Ti-sapphire laser is used as the laser light source 32, the wavelength is 1.007 μm, and the pumping light input is 180 m.
W. A laser diode (LD) was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for signal light of wavelength 1.31 μm is 10 dB, and its efficiency is 0.056 dB.
It was m / mW.
【００３６】（例２）光ファイバ３０として、上記燐酸
塩ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。レ
ーザ光源３２としては、上記例１と同様のＴｉ−サファ
イアレーザを用い、その励起光入力を１８０ｍＷとし
た。また、信号光源３１としては、ＬＤを用い、波長を
１．３１μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波
長１．３１μｍの信号光に対する利得は８ｄＢで、その
効率は０．０４５ｄＢｍ／ｍＷであった。(Example 2) As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above-mentioned phosphate glass was used. As the laser light source 32, the same Ti-sapphire laser as in Example 1 was used, and its pumping light input was 180 mW. An LD was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for signal light having a wavelength of 1.31 μm was 8 dB, and the efficiency was 0.045 dBm / mW.
【００３７】（比較例）光ファイバ３０として、上記弗
化物ガラスからなるシングルモードファイバを用いた。
レーザ光源３２としては、上記例１と同様のＴｉ−サフ
ァイアレーザを用い、その励起光入力を１８０ｍＷとし
た。また、信号光源３１としては、ＬＤを用い、波長を
１．３１μｍとし、信号入力を−３０ｄＢｍとした。波
長１．３１μｍの信号光に対する利得は６．５ｄＢで、
その効率は０．０３６ｄＢｍ／ｍＷであった。(Comparative Example) As the optical fiber 30, a single mode fiber made of the above-mentioned fluoride glass was used.
As the laser light source 32, the same Ti-sapphire laser as in Example 1 was used, and its pumping light input was 180 mW. An LD was used as the signal light source 31, the wavelength was 1.31 μm, and the signal input was −30 dBm. The gain for signal light of wavelength 1.31 μm is 6.5 dB,
The efficiency was 0.036 dBm / mW.
【００３８】以上の比較例から明らかなように、ホスト
ガラスとして弗化物ガラスにかえて弗燐酸塩ガラス若し
く弗燐酸塩ガラスを使用することで、Ｐｒ3+の光増幅効
率を高め得ることがわかる。As is clear from the above comparative examples, the use of fluorophosphate glass or fluorophosphate glass instead of fluoride glass as the host glass can enhance the optical amplification efficiency of Pr 3+. Recognize.
【００３９】図４は、導波路素子増幅器の実施例を示し
た図である。基板１２０上に２またに分岐する平面導波
路１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを形成する。平面導波
路１３０ａの領域には活性物質であるＰｒ3+が添加され
ている。平面導波路１３０ａの他端には、グレーティン
グからなるフィルタ１３６を形成してある。平面導波路
１３０ｂには、波長１．３μｍ帯の信号光を入射させ
る。また、平面導波路１３０ｃには、波長１．００７μ
ｍの励起光を入射させる。そのレーザ光源としては、図
３のものと同様のものを用いる。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the waveguide element amplifier. Planar waveguides 130 a, 130 b, and 130 c that branch into two are formed on the substrate 120. Pr 3+ which is an active material is added to the region of the planar waveguide 130a. A filter 136 made of a grating is formed at the other end of the planar waveguide 130a. Signal light having a wavelength band of 1.3 μm is incident on the planar waveguide 130b. Further, the planar waveguide 130c has a wavelength of 1.007 μm.
Inject m excitation light. The same laser light source as that shown in FIG. 3 is used.
【００４０】図４の導波路素子増幅器１００の動作につ
いて簡単に説明する。波長１．３μｍ帯の信号光は平面
導波路１３０ｂをへて平面導波路１３０ａ内に入射し、
Ｔｉ：サファイアレーザー等の励起光源からの波長１．
００７μｍの励起光も平面導波路１３０ｃをへて平面導
波路１３０ａ内に入射する。励起光は、活性物質である
Ｐｒ3+を励起する。励起されたＰｒ3+は、信号光に誘導
されて遷移 1Ｇ4 → 3Ｈ5 に対応する波長１．３μｍ帯
の放射光を効果的に発生する。励起光が所定の強度を超
えると、信号光は効率よく増幅されることとなる。The operation of the waveguide element amplifier 100 of FIG. 4 will be briefly described. The signal light having a wavelength of 1.3 μm enters the flat waveguide 130a through the flat waveguide 130b,
Ti: Wavelength from excitation light source such as sapphire laser 1.
The excitation light of 007 μm also enters the planar waveguide 130a through the planar waveguide 130c. The excitation light excites Pr 3+ which is an active substance. The excited Pr 3+ is effectively guided by the signal light to effectively generate the radiated light in the 1.3 μm wavelength band corresponding to the transition 1 G 4 → 3 H 5 . When the pump light exceeds a predetermined intensity, the signal light will be efficiently amplified.
【００４１】第５図は、ファイバレーザの実施例を示し
た図である。このファイバレーザは、光ファイバ３０
と、Ｔｉ：サファイアレーザー等からなるレーザ光源３
２と、レンズからなる励起光結合装置４３とを備える。
レーザ光源３２は波長１．００７μｍの励起光を発生す
る。励起光結合装置４３は励起光をレーザ光源３２から
光ファイバ３０内に入射させる。この場合、光ファイバ
３０の入出力端を適当な鏡面に仕上げ、共振器構造を形
成する。なお、共振器構造を誘電体ミラー等を使用する
通常のタイプのものとしてもよい。更に、リング共振器
構造としたファイバレーザとしてもよい。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a fiber laser. This fiber laser uses an optical fiber 30
And a laser light source 3 composed of Ti: sapphire laser, etc.
2 and an excitation light coupling device 43 formed of a lens.
The laser light source 32 generates excitation light having a wavelength of 1.007 μm. The excitation light coupling device 43 causes excitation light to enter the optical fiber 30 from the laser light source 32. In this case, the input and output ends of the optical fiber 30 are finished into an appropriate mirror surface to form a resonator structure. The resonator structure may be of a normal type using a dielectric mirror or the like. Further, a fiber laser having a ring resonator structure may be used.
【００４２】上記のファイバレーザにおいて、レーザ光
源３２からの波長１．００７μｍの励起光は、励起光結
合装置４３によって光ファイバ３０内に導入される。こ
の励起光は、光ファイバ３０内のＰｒ3+を励起する。励
起されたＰｒ3+は、波長１．３μｍ帯の自然放射光に誘
導されて、遷移 1Ｇ4 → 3Ｈ5 に対応する波長１．３μ
ｍ帯の放射光を効果的に発生する。励起光の出力が所定
値を超えると波長１．３μｍ帯でレーザ発振が効率よく
生じることとなる。In the above fiber laser, the pumping light having a wavelength of 1.007 μm from the laser light source 32 is introduced into the optical fiber 30 by the pumping light coupling device 43. This excitation light excites Pr 3+ in the optical fiber 30. The excited Pr 3+ is guided by spontaneous emission light in the 1.3 μm wavelength band, and has a wavelength of 1.3 μ corresponding to the transition 1 G 4 → 3 H 5.
Effectively generate m-band radiation. If the output of the excitation light exceeds a predetermined value, laser oscillation will occur efficiently in the 1.3 μm wavelength band.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光機
能性ガラスによれば、活性物質であるＰｒを波長約１．
０μｍ以下の励起光で励起し、波長１．３μｍ帯での発
光・光増幅の効率を高めることができる。更に、これを
導波路、光ファイバ等に形成することにより、光増幅装
置、レーザ等の光能動装置に応用できる。特に、ファイ
バに形成した場合、低閾値で高利得のファイバ増幅器が
得られる。As described above, according to the optical functional glass of the present invention, the active substance, Pr, has a wavelength of about 1.
Excitation with excitation light of 0 μm or less can enhance the efficiency of light emission / amplification in the 1.3 μm wavelength band. Further, by forming this in a waveguide, an optical fiber or the like, it can be applied to an optical active device such as an optical amplifier or a laser. In particular, when formed into a fiber, a low threshold and high gain fiber amplifier can be obtained.
【図１】Ｐｒのエネルギー準位図を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an energy level diagram of Pr.
【図２】光ファイバの実施例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an optical fiber.
【図３】ファイバ増幅器の実施例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a fiber amplifier.
【図４】導波路素子増幅器の実施例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a waveguide element amplifier.
【図５】ファイバレーザの実施例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a fiber laser.
３０…光ファイバ ３０ａ…光ファイバのコア ３０ｂ…光ファイバのクラッド ３２…励起光源 ３３…励起光結合手段及び信号光結合手段であるカプラ ４３…励起光結合手段であるレンズ 30 ... Optical fiber 30a ... Core of optical fiber 30b ... Cladding of optical fiber 32 ... Excitation light source 33 ... Coupler as pumping light coupling means and signal light coupling means 43 ... Lens as excitation light coupling means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/00 ３７６ Ｂ 7036−2Ｋ 6/12 Ｈ 7036−2Ｋ Ｇ０２Ｆ 1/35 ５０１ 7246−2Ｋ Ｈ０１Ｓ 3/07 7630−4Ｍ (72)発明者 中里 浩二 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 金森 弘雄 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 渡辺 稔 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 宮島 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G02B 6/00 376 B 7036-2K 6/12 H 7036-2K G02F 1/35 501 7246-2K H01S 3/07 7630-4M (72) Koji Nakazato 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sumitomo Electric Industries, Ltd. Yokohama Works (72) Inventor Hiroo Kanamori 1-tani, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Sumitomo Electric Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Minoru Watanabe 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama, Kanagawa Sumitomo Electric Industries, Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Miyajima 1-6, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Date Inside Telegraph and Telephone Corporation
Claims (9)
加した光機能性ガラスであって、前記ホストガラスが弗
燐酸塩ガラス若しくは燐酸塩ガラスであることを特徴と
する光機能性ガラス。1. An optical functional glass in which Pr is added as an active substance to a host glass, wherein the host glass is fluorophosphate glass or phosphate glass.
るコアを備えた光ファイバ。2. An optical fiber having a core made of the optical functional glass according to claim 1.
励起するため波長約１．０μｍ以下の励起光を発生する
励起光源と、該励起光を前記励起光源から前記光ファイ
バ内に入射させる励起光結合手段と、を備える光能動装
置。3. The optical fiber according to claim 2, an excitation light source for generating excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less for exciting Pr, and the excitation light is made incident on the optical fiber from the excitation light source. And a pumping light coupling means for driving the photoactive device.
１．３μｍ帯の信号光を前記光ファイバ内に導く信号光
結合手段とを備えるファイバ増幅器。4. A fiber amplifier comprising: the optical active device according to claim 3; and a signal light coupling means for guiding a signal light in the 1.3 μm wavelength band into the optical fiber.
ファイバ内からの波長１．３μｍ帯又はその近傍の光を
該光ファイバにフィードバックする共振器構造とを備え
るファイバレーザ。5. A fiber laser comprising the optical active device according to claim 3 and a resonator structure for feeding back light in the 1.3 μm wavelength band or in the vicinity thereof from inside the optical fiber to the optical fiber.
る平面導波路を備えた導波路素子。6. A waveguide device comprising a planar waveguide made of the optical functional glass according to claim 1.
励起するため波長約１．０μｍ以下の励起光を発生する
励起光源と、該励起光を前記励起光源から前記導波路素
子内に入射させる励起光結合手段と、を備える光能動装
置。7. The waveguide element according to claim 6, an excitation light source for generating excitation light having a wavelength of about 1.0 μm or less for exciting Pr, and the excitation light from the excitation light source in the waveguide element. And an excitation light coupling means for making the light incident on the optical active device.
１．３μｍ帯の信号光を前記光導波路素子内に導く信号
光結合手段とを備える導波路素子増幅器。8. A waveguide device amplifier comprising: the optical active device according to claim 7; and a signal light coupling means for guiding signal light in a 1.3 μm wavelength band into the optical waveguide device.
波路素子内からの波長１．３μｍ帯又はその近傍の光を
該導波路素子にフィードバックする共振器構造とを備え
る導波路素子レーザ。9. A waveguide element comprising: the optical active device according to claim 7; and a resonator structure for feeding back light in the 1.3 μm wavelength band or in the vicinity thereof from inside the waveguide element to the waveguide element. laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3161785A JP3005074B2 (en) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Fiber amplifier, fiber laser, waveguide device amplifier, and waveguide device laser |
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| JP3161785A JP3005074B2 (en) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Fiber amplifier, fiber laser, waveguide device amplifier, and waveguide device laser |
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| JPH0513865A true JPH0513865A (en) | 1993-01-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005074B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
| KR100450323B1 (en) * | 1997-11-04 | 2005-01-17 | 삼성전자주식회사 | Glass composition for laser amplification comprising ge-ga-s-based glass host containing earth metal-based active material containing pr¬3+ ion, and transition metal ion |
| CN102674688A (en) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Praseodymium-doped borophosphate base near-infrared ultra wide band luminescent glass and preparation method thereof |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3161785A patent/JP3005074B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379149A (en) * | 1993-08-06 | 1995-01-03 | Kutger, The State University Of New Jersey | Glass compositions having low energy phonon spectra and light sources fabricated therefrom |
| KR100450323B1 (en) * | 1997-11-04 | 2005-01-17 | 삼성전자주식회사 | Glass composition for laser amplification comprising ge-ga-s-based glass host containing earth metal-based active material containing pr¬3+ ion, and transition metal ion |
| CN102674688A (en) * | 2012-05-25 | 2012-09-19 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Praseodymium-doped borophosphate base near-infrared ultra wide band luminescent glass and preparation method thereof |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3005074B2 (en) | 2000-01-31 |
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