(57)【要約】【課題】【解決手段】ラマン増幅器は、亜テルル酸塩ガラスを備える光ファイバ２を備えている。亜テルル酸塩ガラスは、少なくとも２つの更なる金属酸化物を備えており、該それぞれの２つの酸化物の材料は、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る第一の群及びＮｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る第二の群から選ばれる。このようにして得られたファイバ２は改良された光学（ラマン利得）及び（又は）熱的（熱安定性指数）性質を有する。これと代替的に、ファイバの亜テルル酸塩系ガラス組成物は少なくとも１つの追加的なガラス酸化物を備えており、ここで、金属はＮｂ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから選ばれ、該ガラスは、特に高ラマン利得を示す。これらガラスの最大ラマン利得は、典型的に純粋な二酸化ケイ素の最大ラマン利得の１００倍以上であり、ラマンスペクトルのそれぞれの全断面積は、典型的に、２００ｃｍ−１ないし１０８０ｃｍ−１の周波数測定範囲において純粋な二酸化ケイ素よりも１００倍以上、大きい。
2005534077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバに光学的に結合された少なくとも１つの励起レーザとを備え、
該励起レーザが、波長λＰの励起放射線を放出し得るようにされたラマン増幅器において、
前記光ファイバが、ラマン効果を増進又は強調するのに適した亜テルル酸塩ガラス（ｔｅｌｌｕｒｉｔｅ  ｇｌａｓｓ）を備え、該ガラスが、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて５％ないし３０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る群から選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備える、ラマン増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記ガラス内のＴｅＯ２のモル比が、６５％ないし８５％である、ラマン増幅器。
【請求項３】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記第一の金属酸化物のモル比が、５％ないし３０％である、ラマン増幅器。
【請求項４】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記第一の金属酸化物のモル比が、１０％ないし２５％である、ラマン増幅器。
【請求項５】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記第二の金属酸化物のモル比が、５％ないし２０％である、ラマン増幅器。
【請求項６】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記亜テルル酸塩ガラスが、Ｙ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂｅ、Ｂ、Ｚｎから成る群から選んだ金属の酸化物を更に備える、ラマン増幅器。
【請求項７】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記第一の酸化物が、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物である、ラマン増幅器。
【請求項８】
請求項１又は７に記載のラマン増幅器において、
前記第二の酸化物が、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物である、ラマン増幅器。
【請求項９】
請求項１に記載のラマン増幅器において、
前記亜テルル酸塩ガラスが、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と、
モル比にて５％ないし３０％のニオブ酸化物と、
モル比にて５％ないし３０％のタングステン酸化物とを備える、ラマン増幅器。
【請求項１０】
少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバに光学的に結合された少なくとも１つの励起レーザとを備え、
該励起レーザが、波長λＰの励起放射線を放出し得るようにされたラマン増幅器において、
前記光ファイバが、ラマン効果を増進するのに適した亜テルル酸塩ガラスを備え、該ガラスが、
モル比にて５５％ないし９５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の金属酸化物とを備えることを特徴とする、ラマン増幅器。
【請求項１１】
請求項１０に記載のラマン増幅器において、
前記亜テルル酸塩ガラスが、モル比にて６５％ないし９５％のＴｅＯ２を備える、ラマン増幅器。
【請求項１２】
請求項１０に記載のラマン増幅器において、
前記亜テルル酸塩ガラスが、モル比にて５％ないし３５％の前記金属酸化物を備える、ラマン増幅器。
【請求項１３】
光信号を伝送する光ファイバ経路と、該光ファイバ経路に沿って光学的に結合された、請求項１ないし１２に記載の少なくとも１つのラマン増幅器とを有する、光遠距離通信リンク。
【請求項１４】
ガラス組成物を備えるラマン増幅器用の光ファイバにおいて、
該ガラス組成物が、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて５％ないし３０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る群から選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備え、
該組成物が実質的にエルビウム無しである、ラマン増幅器用の光ファイバ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光ファイバにおいて、
前記第一の酸化物が、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物である、光ファイバ。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の光ファイバにおいて、
前記第二の酸化物が、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物である、光ファイバ。
【請求項１７】
請求項１４に記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物が、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と、
モル比にて５％ないし３０％のニオブ酸化物と、
モル比にて５％ないし３０％のタングステン酸化物とを備える、光ファイバ。
【請求項１８】
ガラス組成物を備えるラマン増幅器用の光ファイバにおいて、
該ガラス組成物が、
モル比にて５５％ないし９５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の金属酸化物と；を備え、
前記組成物が実質的にエルビウム無しである、ガラス組成物を備えるラマン増幅器用の光ファイバ。
【請求項１９】
請求項１４ないし１８の何れかの項に記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物が、１２５℃以上にて熱安定性指数Ｔｘ−Ｔｇを有する、光ファイバ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光ファイバにおいて、
前記熱安定性指数Ｔｘ−Ｔｇが１５０℃以上である、光ファイバ。
【請求項２１】
請求項１９に記載の光ファイバにおいて、
前記熱安定性指数Ｔｘ−Ｔｇが１６０℃以上である、光ファイバ。
【請求項２２】
請求項１４ないし２１の何れかに記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物が、純粋な二酸化ケイ素ガラスに比して１００倍以上の最大ラマン利得を示す、光ファイバ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物が、純粋な二酸化ケイ素ガラスに比して１２０倍以上の最大ラマン利得を示す、光ファイバ。
【請求項２４】
請求項１４ないし２３の何れかに記載の光ファイバにおいて、
２００ｃｍ−１ないし１０８０ｃｍ−１の周波数変移範囲における前記ガラス組成物のラマン放出スペクトルの全断面積が、同一の周波数変移範囲における純粋な二酸化ケイ素のラマン放出の全断面積に比して、少なくとも１００倍以上である、光ファイバ。
【請求項２５】
請求項２３に記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物のラマン放出スペクトルの全断面積が、同一の周波数変移範囲における純粋な二酸化ケイ素のラマン放出の全断面積に比して、少なくとも１２０倍以上である、光ファイバ。
【請求項２６】
請求項２４に記載の光ファイバにおいて、
前記ガラス組成物のラマン放出スペクトルの全断面積が、同一の周波数変移範囲における純粋な二酸化ケイ素のラマン放出の全断面積に比して、少なくとも１５０倍以上である、光ファイバ。
【請求項２７】
請求項１４ないし２６の何れかに記載の光ファイバにおいて、
コア部分と、
クラッディング部分とを備え、
少なくとも前記コア部分が、請求項１４ないし２６の何れかに記載した亜テルル酸塩ガラスにて出来ている、光ファイバ。
【請求項２８】
ラマン帯域幅を拡張するものから選ばれたパラメータの少なくとも１つを増大させ且つ、テルル酸化物と、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、及びＭｏから選ばれた元素の第一の金属酸化物とを含む二元ガラス組成物の熱的安定性を向上させる方法において、
前記テルル酸化物と、前記第一の金属酸化物と、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物の所定の量とを備える三元ガラス組成物を作製するステップを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン増幅用光ファイバ、及び該光ファイバを備えるラマン増幅器に関する。特に、上記ファイバは、亜テルル酸塩ガラスを備える光ファイバである。
【背景技術】
【０００２】
減衰を補償するため、光通信システムは、光伝送ファイバに沿った規則的な間隔にて光信号を増幅することがしばしばである。この増幅効果は、エルビウムのような希土類元素に基づく増幅器又はラマン効果に基づく増幅器によって発生させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ファイバラマン増幅器は、伝送容量を増すというその能力のため、大きな関心を集めつつある。ラマン増幅器は、低雑音、信号波長を選ぶときの大きい自由度、及び平坦で且つ広い利得帯域幅のような、幾つかの有利な効果を提供する。信号波長を選ぶ自由度が大きいことは、主として、信号の増幅のために利用された材料のラマンピーク値が実際上、エルビウムの刺激放出断面積によって信号波長の選択が制限される、例えば、エルビウムドープファイバ増幅器にて生じるものと異なり、励起波長にのみ依存することによるものである。ラマン増幅器の広い利得帯域幅は、例えば、多数の励起源を使用することにより遥かに拡大することができる。かかる広い利得帯域幅は、従来のＣ帯域及びエルビウムドープファイバ増幅器の伸長したＬ帯域外に使用可能な光帯域幅を伸ばす１つの方法を表わす。また、集中ラマン増幅器（Ｌｕｍｐｅｄ  Ｒａｍａｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は、ファイバの減衰のみならず、コネクタ、スイッチ、スプリッタ等々のようなその他の光学構成要素の損失も補償するという重要な役割を果たすことができる。
【０００４】
エルビウムドープファイバ増幅器に関連して多くのガラス組成物が提案されているが、ラマン増幅に適したガラスを開発するための研究は殆ど行われていない。
例えば、米国特許明細書６，３５２，９５０号には、適正なエネルギにて励起されたとき、蛍光を発することのできる希土類元素、特に、エルビウムにてドープしたアルカリ−タングステン−亜テルル酸塩ガラス組成物が開示されている。
【０００５】
同様に、エルビウムドープした増幅に関する国際出願ＷＯ０１／２７０４７号には、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａのような元素の１つ又はより多くの酸化物を含む、エルビウムドープした亜テルル酸塩ガラスが開示されている。
【０００６】
他方、ファイバラマン増幅器を実現するものとして最初に分散補償ファイバ（ＤＣＦ）又は、より一般的には、高非直線性を有するファイバが提案された。例えば、光ファイバ会議（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）２００１（ＭＡ３−１／３）にてＴ．ツザキ（Ｔ．Ｔｓｕｚａｋｉ）及びその他の者による「１．６５μｍ帯域以上にて作動する大きい利得差の広帯域分散ファイバラマン増幅器（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇａｉｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｏｖｅｒ  １．６５μｍ−ｂａｎｄ）」において、低損失の高非直線性ファイバ（ＨＮＬＦ）及び広帯域の励起光源を採用する、１．６５μｍ帯域以上にて作動する大きい利得差（０．０８ｄＢ／ｍＷ）、低雑音（＜５．０ｄＢ）広帯域（３０ｎｍ）及び平坦な利得（＜±１ｄＢ）ファイバラマン増幅器が記述されている。
【０００７】
欧州特許出願明細書ＥＰ  １  １８４  ９４３号には、カルコゲニド（ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ）ガラス光ファイバを含むラマン増幅器が開示されている。上記特許出願に述べられているように、カルコゲニドガラスは酸化物ガラスではない。
【０００８】
日本国特許出願公開明細書２００１−１０９０２６号には、光ファイバが亜テルル酸塩（すなわち、二酸化テルル）ガラスに基づくファイバラマン増幅器が開示されており、かかるファイバによって、石英ファイバにて得られるものよりも約３０倍大きい利得係数を得ることが可能であると述べられている。上記の亜テルル酸塩ガラスは、ＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｍ２Ｏ−Ｌ２Ｏ３を備える構造を有しており、ここで、Ｍは、１つ又はより多くのアルカリ元素、Ｌは、Ｂｉ、Ｌａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つ又はより多数である。しかし、当該出願人は、これらのガラス組成物に相関したラマン利得の向上は、完全に満足し得るものではないことを知った。特に、上記亜テルル酸塩ガラスのラマン帯域の最大強さ及び全断面積の双方は、純粋の二酸化ケイ素ガラスの相応するパラメータに比して１００倍以上、大きくはない。上述の日本国特許出願は、ラマン増幅器にて大きい利得係数を得るためその他の亜テルル酸塩ガラス（例えば、ＴｅＯ２−ＷＯ３）が使用可能であると更に述べているが、該ガラスの組成物及び光学的性質について何ら詳細は示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、当該出願人が理解するように、ラマン増幅器用光ファイバに使用すべき更なるガラス組成物を開発する必要性がある。
当該出願人は、少なくとも２つの更なる金属酸化物を備える亜テルル酸塩ガラスはラマン増幅に適した光ファイバを製造するために使用可能であることが分かった。特に、亜テルル酸塩系ガラス組成物に少なくとも２つの異なる金属酸化物が同時に存在することは、亜テルル酸塩を有する前記酸化物の各々のそれぞれの二元ガラス組成物の同一の性質に比して、ラマン増幅用光ファイバの光学的又は熱的性質（又はその双方）の何れかを最適化することを許容することになる。ラマン増幅用ガラスの光学的性質のうち、特に重要なものは、放出ピークの最大強さ及び放出帯域幅の広さである。熱的性質のうち、特に重要なのは、ガラスの熱安定性指数（Ｔｘ−Ｔｇ）を通じて測定されるガラス組成物の熱的安定性である。熱安定性指数は、ガラスの結晶温度Ｔｘ、すなわち結晶形成開始時の温度とそのガラス転移温度Ｔｇとの間の差である。ガラスの良好な熱的安定性は、一般に、その加工容易性にとって好ましいことである。典型的に、（Ｔｘ−Ｔｇ）の指数値が大きければ大きい程、ガラスの加工容易性は良好となる。
【００１０】
更に、当該出願人は、特に大きいラマン利得を示し、従って、ラマン増幅器にて使用される光ファイバを製造するのに適した少なくとも１つの追加的な金属酸化物を有する亜テルル酸塩系ガラス組成物を知見した。
【００１１】
第一の側面によれば、本発明は、少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバに光学的に結合された少なくとも１つの励起レーザとを備え、該励起レーザが波長λＰの励起放射線を放出し得るようにされたラマン増幅器であって、前記光ファイバが、ラマン効果を増進するのに適した亜テルル酸塩ガラスを備え、該ガラスが、
モル比率にて５０％ないし９０％、好ましくは６５％ないし８５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％、好ましくは、５％ないし３０％、より好ましくは、１０％ないし２５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて５％ないし３０％、好ましくは、５％ないし２０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る群から選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備えることを特徴とするラマン増幅器に関する。
【００１２】
好ましくは、上記第一の酸化物は、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物であるものとする。より好ましくは、上記酸化物は、ニオブ又はタングステン酸化物であるものとする。
【００１３】
好ましくは、また、上記第二の異なる酸化物は、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物であるものとする。
特に好ましい実施の形態に従い、上記亜テルル酸塩ガラスは、モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２、５％ないし３０％のニオブ酸化物及び５％ないし３０％のタングステン酸化物を備えている。
【００１４】
別の側面によれば、本発明は、少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバに光学的に結合された少なくとも１つの励起レーザとを備え、該励起レーザが、波長λＰの励起放射線を放出し得るようにされたラマン増幅器であって、上記光ファイバがラマン効果を増進するのに適した亜テルル酸塩ガラスを備え、該ガラスが、
モル比にて５５％ないし９５％、好ましくは、６５％ないし９５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％、好ましくは、５％ないし３５％の、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の金属酸化物とを備えることを特徴とするラマン増幅器に関する。
【００１５】
本発明の更なる側面は、光信号を伝送する光ファイバ経路と、該光ファイバ経路に沿って光学的に結合された上述した少なくとも１つのラマン増幅器とを有する光遠距離通信リンクに関する。
【００１６】
別の側面によれば、本発明は、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて５％ないし３０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る群から選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備えるガラス組成物を備え、
該組成物が、実質的にエルビウム無しであるラマン増幅用光ファイバに関する。
【００１７】
好ましくは、上記第一の酸化物は、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物であるものとする。より好ましくは、上記酸化物は、ニオブ又はタングステン酸化物であるものとする。
【００１８】
好ましくは、上記第二の異なる酸化物は、また、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉから成る群から選ばれた元素の酸化物であるものとする。
特に好ましい実施の形態によれば、上記ガラス組成物は、モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と、５％ないし３０％のニオブ酸化物と、５％ないし３０％のタングステン酸化物とを備えている。
【００１９】
好ましくは、上記亜テルル酸塩ガラスは、純粋な二酸化ケイ素ガラスに比して１００倍以上、好ましくは、１２０倍以上の最大ラマン利得を示すものとする。
好ましくは、２００ｃｍ−１ないし１０８０ｃｍ−１の周波数変移範囲における上記亜テルル酸塩ガラスのラマン放出スペクトルの全断面積は、同一の周波数変移範囲における純粋な二酸化ケイ素のラマン放出の全断面積に比して、少なくとも１００倍以上、より好ましくは、少なくとも１２０倍以上、更により好ましくは、１５０倍以上であるものとする。
【００２０】
上記ガラス組成物は、１２５℃以上、より好ましくは、１５０℃以上、更により好ましくは、１６０℃以上の熱安定性指数Ｔｘ−Ｔｇを有するものとする。
１つの好ましい側面によれば、上記光ファイバは、コア部分と、クラッディング部分とを備え、該コア部分が上述したようなガラス組成物にて出来ている。
【００２１】
別の側面によれば、本発明は、
モル比にて５５％ないし９５％、好ましくは、６５％ないし９５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％、好ましくは、５％ないし３５％の、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、及びＭｏから成る群から選ばれた元素の金属酸化物とを備えるガラス組成物を備え、該組成物が、実質的にエルビウム無しである、ラマン増幅用の光ファイバに関する。
【００２２】
本発明の更なる側面は、ラマン帯域幅を拡張するものから選ばれたパラメータの少なくとも１つを増大させ且つ、テルル酸化物と、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、及びＭｏから選ばれた元素の第一の金属酸化物とを含む二元ガラス組成物の熱的安定性を向上させる方法において、前記テルル酸化物と、前記第一の金属酸化物と、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物の所定の量とを備える三元ガラス組成物を作製するステップを備える、上記方法に関する。
【００２３】
上述したように、ラマン増幅に特に適したガラス組成物を提供しようと努力するとき、当該出願人は、少なくとも２つの異なる金属酸化物を備える亜テルル酸塩ガラスは有益に使用可能であることを知見した。特に、該ガラスは、
モル比にて５０％ないし９０％、好ましくは、６５％ないし８５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％、好ましくは、５％ないし３０％、より好ましくは、１０％ないし２５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて５％ないし３０％、好ましくは、５％ないし２０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから成る群から選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備えている。
【００２４】
更に、当該出願人は、モル比にて５５％ないし９５％、好ましくは６５％ないし９５％のＴｅＯ２と；
モル比にて５％ないし４５％、好ましくは、５％ないし３５％の、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の金属酸化物とを備える亜テルル酸塩ガラスは、最大強さ及び全ラマン断面積の双方の点に関連するラマン利得を示すことを更に知見した。
【００２５】
図２には、本発明によるファイバに対するガラス組成物のラマンスペクトルの一例が示されている。
ラマン放出の測定は、厚さ約１ｍｍの磨いた薄いスラブにて行い且つ、直線状に偏光した２つの異なるレーザ源（５３２ｎｍにて作動する二重周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザ及び６３３ｎｍにて作動するＨｅ−Ｎｅレーザ）を使用することにより、後方散乱幾何学法（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）にて実施した。この測定方法の詳細については実験部分にて説明する。
【００２６】
しかし、定量的分析を行うため、集光する立体角度が小さくなり、また、空気／ガラスの境界面にて生ずる、伝送され且つ収集されたパワーの低下のため、得られたラマンスペクトルは補正する必要がある。これらの補正の結果、次のような増倍率となる。
【００２７】
Ｆ＝（1＋ｎｓ）４／（1＋ｎＳｉ）４          （１）
ここで、ｎｓ、ｎＳｉは励起波長又は信号波長におけるそれぞれ亜テルル酸塩ガラスサンプル及び石英ガラスの対照物の屈折率である。透明領域における屈折率は、５００ｎｍないし約１７００ｎｍの範囲にて偏光解析器を使用して測定した。十分に磨いた超純粋な二酸化ケイ素サンプルを対照物として採用した。
【００２８】
補正因子Ｆは、ラマンスペクトルの全周波数範囲に亙って実質的に一定である（１％以下の変化率）ことが判明した。
各周波数における純粋な二酸化ケイ素に比した亜テルル酸塩ガラスのラマン利得（すなわち、補正した相対的放出強さ）は、次式により決定することができる。
【００２９】
Ｉｃｏｒｒ＝Ｆ・Ｉ／ＩＳi              （２）            
ここで、Ｉは、上記周波数にて測定した亜テルル酸塩ガラスのラマン放出強さ、ＩＳｉは、約４４０ｃｍ−１の周波数にて生じる、対照物たる、石英ガラスのラマン放出の最大強さである。純粋な二酸化ケイ素のラマン放出スペクトルに対して補正した、亜テルル酸塩ガラスのラマン放出スペクトルは、測定した周波数範囲に亙ってＩｃｏｒｒパラメータの計算値を描くことで得られる。石英ガラスと比較した亜テルル酸塩ガラスの最大ラマン利得（Ｉｍａｘ）は、亜テルル酸塩ガラスの最大ラマン放出のピーク値の周波数（全体として、本発明の亜テルル酸塩ガラスに対し約６５０ないし６８０ｃｍ−１にて生じる）と相応して測定した利得Ｉｃｏｒｒである。
【００３０】
亜テルル酸塩ガラスのスペクトルの全断面積δtは、未処理のスペクトルＩを周波数範囲２００ｃｍ−１ないし１０８０ｃｍ−１に亙って積分することにより得られる。次に、補正した相対的全断面積δｃｏｒｒ（すなわち、純粋な二酸化ケイ素の断面積δＳｉに対する亜テルル酸塩ガラスの相対的断面積）は、次式により計算される。
【００３１】
δｃｏｒｒ＝Ｆδｔ／δＳｉ              （３）            
このように、例えば、δｃｏｒｒの値が１００であることは、亜テルル酸塩ガラスのラマン放出スペクトルの全断面積が同一の周波数範囲内にて純粋な二酸化ケイ素のラマン放出の全断面積よりも１００倍、大きいことを示す。
【００３２】
本発明による亜テルル酸塩ガラスのラマン放出は、少なくとも１つの周波数変移に相応して最大値を示す。図２の一例としてのラマンスペクトルにおいて、約４５０ｃｍ−１、約６６０ｃｍ−１、及び約９２０ｃｍ−１にてそれぞれの最大値となる３つの放出ピーク値を観察することができる。しかし、ピーク値の最大強さは有効ラマン増幅にとって重要であるのみならず、その相対的拡張にとっても重要である。δｃｏｒｒは、ラマンピーク値の強さ及び帯域幅の広がりの双方に比例するため、所定のピーク強さに比してより大きいδｃｏｒｒである結果、より幅の広いラマン放出スペクトルとなることが明らかである。更に、該値δｃｏｒｒは、ピーク強さが極めて大きいか又は相対的に小さい何れかのラマン放出と称することができる。第一の場合、帯域幅は比較的狭いが、極めて強力である。第二の場合、帯域幅は比較的広い。この第二の場合は、ピーク値の強さが十分に大きいならば、全体して増幅の適用例にとって好ましい。このため、帯域幅拡大パラメータδｃｏｒｒ／Ｉｍａｘは、ガラスのラマン帯域幅拡大効果を示すことができる。典型的に、このパラメータの値は、約１．００又はそれ以上であることが好ましい。
【００３３】
本発明によるラマン増幅器は、純粋な二酸化ケイ素の最大ラマン利得よりも１００倍以上、より好ましくは、約１２０倍大きい最大ラマン利得Ｉｍａｘを有することが好ましい亜テルル酸塩ガラスを備える光ファイバを備えている。
【００３４】
更に、上記亜テルル酸塩ガラスのラマンスペクトルδｃｏｒｒの全断面積は、２００ｃｍ−１ないし１０８０ｃｍ−１の周波数測定範囲において、純粋な二酸化ケイ素の全断面積の１００倍、より好ましくは、１２０倍大きいことが好ましい。遥かにより好ましくは、ラマンスペクトルの上記全断面積は、特に、上記亜テルル酸塩ガラスが少なくとも２つの異なる追加的な金属酸化物を備えるとき、純粋な二酸化ケイ素の全断面積の約１５０倍、大きいものとする。
【００３５】
これらガラス組成物の帯域幅拡張パラメータδｃｏｒｒ／Ｉｍａｘは、全体として、１．００に近いから、これら結果は、ラマン増幅のための光ファイバを製造するのに特に適している。
【００３６】
本発明の１つの好ましい面によれば、テルル酸化物及び少なくとも２つの異なる金属酸化物を備えるガラス組成物が使用されることが好ましい。特に、上記組成物は、
モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と；
モル比にて、５％ないし４５％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の金属酸化物と；
モル比にて、５％ないし３０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｂａから選ばれた元素の第二の異なる金属酸化物とを備えることができる。
【００３７】
実際には、少なくとも２つの異なる金属酸化物が同時に存在する結果、優れた光学的及び熱的性質を有するガラス組成物が得られることが分かった。
ラマン増幅用光ファイバにてガラス組成物が使用されているため、活性な希土類元素（例えば、エルビウム）が存在する必要はない。これと反対に、エルビウムは、減衰に対する強い有害な効果を有するため、現在のガラス組成物は、実質的にエルビウム無しであることが好ましい。実質的に無しとは、ガラス組成物中のエルビウムの量が１００ｐｐｍ以下であることを意味する。
【００３８】
勿論、本発明による組成物は、上記第一及び第二の金属酸化物に加えて更なる金属酸化物を保持することができ、該更なる金属酸化物は、先に示したものから選ばれる。
更に、屈折率、熱膨張率及び粘度のような、光ファイバのコア／クラッドの性質を特別に調整し得るように更なる金属酸化物を金属組成物に追加することができる。例えば、上記酸化物は、Ｙ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂｅ、Ｂ、Ｚｎから成る群から選んだ金属の酸化物とすることができる。典型的に、上記酸化物は、モル比にて３０％以下の量にてガラス組成物に加えられる。ガラスのラマン増幅に悪影響を与える特定の金属酸化物（例えば、リチウム酸化物）の場合、モル量は、５％以下であることが好ましい。例えば、典型的なガラス組成物は、モル比にて５０％ないし９０％のＴｅＯ２と；
５％ないし３０％のＮｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏから成る群から選ばれた元素の第一の酸化物と；
５％ないし３０％の、Ｎｂ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｔｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｉｎから成る群から選ばれた元素の異なる第二の酸化物と；
選択的に、モル比にて０．１％ないし１０％の、Ｙ、Ｓｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂｅ、Ｂ、Ｚｎから成る群から選ばれた金属の金属酸化物とを含むことができる。
【００３９】
当該出願人が理解するように、上記酸化物の三元混合体（少なくとも）を得るために、少なくとも第二の金属酸化物を亜テルル酸塩及び第一の金属酸化物の二元混合体に添加することがラマン放出帯域幅の拡張程度を決定し、これにより、上記ガラス組成物にて製造した光ファイバをラマン増幅器にて使用するのに特に適したものにする。
【００４０】
上記第二の重金属酸化物を添加する結果、放出帯域幅が無視し得る程度に変化する場合、当該出願人は、上記第二の酸化物はガラスの熱安定性指数（Ｔｘ−Ｔｇ）を増大させることが可能であることを知った。
【００４１】
熱安定性指数は、温度Ｔｘとガラス転移温度（Ｔｇ）との間の温度差である。本明細書にて使用するように、１０℃／分の加熱率にてＴｘは示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）分析により決定された結晶形成開始時の温度を表わす。ガラス内に結晶が生じることは、結晶における光の散乱に起因する減衰が生じるため、有害であり、従って回避すべきである。
【００４２】
このため、ファイバを引抜くには、その他の性質と適合可能である限り、ガラスの熱安定性指数は高い必要がある。少なくとも１００℃の値が必要であると考えられる一方、１２０℃以上の値であることが好ましい。かかる指数値は、これらガラスに対する粘度曲線が急峻であることを考えならば、例えば、「ロッドインチューブ」プリフォームを再引抜きすることにより、ガラスを実際的な方法にて光ファイバに引抜くことを可能にするのに十分である。
【００４３】
更に、熱安定性指数が、例えば、１５０℃以上、好ましくは、１６０℃（例えば、約１７５℃）のように更に高いならば、例えば、約２ｃｍ又は更により大きい程度の比較的大径のプリフォームを製造することが可能である。実際上、ガラスの熱安定性指数が大きければ大きい程、外側部分が結晶化温度に近い有害な高温度に曝されるのを回避しつつ、プリフォームの内側部分が所望のファイバ引抜き温度に達することを許容する。
【００４４】
１つの好ましい実施の形態によれば、本発明による亜テルル酸塩ガラス組成物は、少なくともタングステン酸化物又はニオブ酸化物を備えている。実際上、（少なくとも）三元亜テルル酸塩ガラス組成物中にこれら２つの酸化物の各々が存在することは、ラマン光学性質及び熱安定性の点にて特に価値ある性質を有する組成物を得ることを可能にする。適宜な三元組成物の例は、ニオブ及びタングステン酸化物を備える亜テルル酸塩ガラス（ＴＮＷガラス）、ニオブ及びチタン酸化物を備える亜テルル酸塩ガラス（ＴＮＴガラス）である。特に好ましいものは、上記の重金属酸化物の双方を備える亜テルル酸塩ガラス組成物である。実際上、これら２つの酸化物を組み合わせて亜テルル酸塩系ガラスにする結果、驚くべきことに、優れた光学的性質を有する熱的に極めて安定したガラス組成物が得られることが判明した。好ましくは、Ｎｂ酸化物の量は、モル比にて全組成物の約５％ないし約３０％であるものとする。Ｗ酸化物の量は、モル比にて約５％ないし３０％であることが好ましい。図３には、ＴＮＷガラス組成物の三元線図が示されている。該線図の塗りつぶした領域は、上記酸化物各々のそれぞれの相対量にて得ることのできる好ましいＴＮＷ組成物を表わす。
【００４５】
本発明によるガラス組成物は、現材料を混合するステップと、混合体をＰｔ／Ａｕ又はＡｕるつぼ内に装荷するステップと、ガラスをＯ２及びＯ２／Ｎ２の雰囲気下にて７５０℃ないし９５０℃の範囲の温度にて溶融させるステップと、次に、ガラスバルク又はプリフォームを形成するため、均質な溶融体を予熱した青銅鋳型内に鋳込むステップとを含む、従来の溶融技術に従って作製することができる。
【００４６】
クラッディング及びオーバクラッディング管は、上述したようにして得られたガラス円筒体を回転鋳造し且つ穿孔することにより形成することができる。
従来のコア／クラッディング構造体を有する本発明による亜テルル酸塩ガラスファイバは、例えば、上記管を上記ロッドに押し潰し、これによりプリフォームを形成し、該プリフォームが引抜かれて光ファイバとなるようにすることにより、例えば、周知のロッドインチューブ方法により製造することができる。
【００４７】
上述したようなコアプリフォーム及びクラッディング管を使用することができる。コアガラスは、例えば、ＴｅＯ２−ＮｂＯ２．５−ＷＯ３ガラス系とする一方、屈折率を低下させるため、例えば、５モル％（例えば、約３％）以下の量のＡｌ２Ｏ３又はＬａ２Ｏ３のような更なる金属酸化物が添加された同一の材料で形成される。高純度（例えば、９９．９９９％又はそれ以上）の商業的原材料を採用することにより、約１ｄＢ／ｍ以下のファイバ損失を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明による光ファイバは、例えば、図１に示したラマン増幅器のようなラマン増幅器用として使用することができる。
図１には、本発明によるラマン増幅器の１つの実施の形態が示されている。ラマン増幅器は、本発明による光ファイバ２と、例えば、ＷＤＭカプラー４を介してファイバ２の一端に光学的に接続された少なくとも１つの励起レーザ３ａとを備えている。
【００４９】
図１に示した一例としての好ましい実施の形態において、波長λＰにて偏光した励起放射線を放出し得るようにされ、また、実質的に同一のパワー放出を有する２つの励起レーザ３ａ、３ｂが提供される。２つの励起放射線は、偏光ビームスプリッタ５を介して互いに結合されており、このため直交偏光状態が偏光ビームスプリッタ５の下流に送られる。偏光ビームスプリッタ５は、ＷＤＭカプラー４の一端に接続されている。ＷＤＭカプラー４の他端は、増幅すべき波長λｓの光信号を受け取り得るようにされている。光隔離器１は、光ファイバ２の前に設けられることが好ましい。ＷＤＭカプラー４の第三の端部は、ファイバ２に接続されている。ファイバ２に対するＷＤＭカプラー４の光学的接続は、例えば、集束レンズのような矯正光学素子を備え、ファイバ２内での光放射線の結合状態を最適にすることができる。図１に示した形態において、光信号及び励起放射線は、ファイバ２内で反対方向に伝播する。１つの代替的な実施の形態は、光信号及び励起放射線を同一方向に伝播させることができる。更なる代替的な実施の形態は、光信号に対して同一方向に伝播する励起放射線及び反対方向に伝播する励起放射線の双方を提供することができる。図示しないその他の実施の形態において、異なる放出波長を有する複数の励起源を提供することもできる。本発明によるラマン増幅器は、単一段増幅器又は多段増幅器とし又は多段増幅器の一部とすることができる。更に、本発明によるラマン増幅器は、例えば、エルビウムドープしたファイバ増幅器又は半導体増幅器のようなその他の型式の増幅器と組み合わせることができる。
【００５０】
光信号は、約１４６０ｎｍないし１６５０ｎｍの範囲、好ましくは、約１５２５ｎｍないし１６２５ｎｍの範囲の波長λｓを有することができる。励起レーザ３ａ、３ｂにより放出された放射線は、信号の放射線波長に関係付けられている。ラマン増幅を行うためには、励起レーザの波長は、スペクトルの下方波長領域において信号の放射線波長に対し変移させる必要があり、かかる変移は少なくとも１つの信号放射線波長に対しファイバ２のコア内に含まれる材料のラマン変移に等しい必要がある（アカデミック・プレス・インコ−ポレーテッド（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  Ｉｎｃ．）（１９９５）の３１７−３１９ページのＧ．Ｐ．アグラウェル（Ｇ．Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ）の「非線形光ファイバ（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ）」参照）。
【００５１】
本発明によるラマン増幅器は、伝送ステーションと、受信ステーションと、該伝送ステーション及び該受信ステーションを接続する光学ラインとを備える光伝送システム、好ましくは、ＷＤＭ伝送システムの一部とすることができる。伝送ステーションは、情報を運ぶ光信号を放出し得るようにされた少なくとも１つの送信機を備えている。ＷＤＭ伝送の場合、伝送ステーションは、その各々がそれぞれの波長を有するそれぞれの複数の光を放出し得るようにされた複数の送信機と、光チャンネルを共通の出力に組み合わせる多重化装置とを備えている。この場合、光信号は、異なる光チャンネルを備えるＷＤＭ光信号である。受信ステーションは、上記光信号を受信し且つ、上記情報を判別し得るようにされた少なくとも１つの受信機を備えている。ＷＤＭ伝送の場合、受信ステーションは、ＷＤＭ光信号を受信し且つ、受信した光チャンネルの各々によって運ばれた情報を判別し得るようにされた複数の受信機と、受信装置に達するＷＤＭ光信号を受信機に送り込む分割装置（好ましくは、デマルチプレクサのような波長選択可能なもの）とを備えている。光ラインは、少なくとも１つの伝送光ファイバを備えている。本発明による少なくとも１つのラマン増幅器を備える少なくとも１つの増幅器が、上記１つ又は複数の伝送光ファイバの少なくとも一部分により光信号に導入される減衰作用に反作用し得るように光ラインに沿って提供される。その他の減衰源は、例えば、光ラインに沿って配置されたコネクタ、カプラー／スプリッタ及びモジュレータ、スイッチ、アド−ドロップ多重化装置（ａｄｄ−ｄｒｏｐ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）等のような色々な装置とすることができる。本発明による少なくとも１つのラマン増幅器を備える光伝送システムは、例えば、長距離、都市部又はアクセスネットワークのような陸上伝送システム、又は海底伝送システムのような任意の型式の光通信システムとすることができる。伝送システムは、また、例えば、本発明による少なくとも１つのラマン増幅器と組み合わせて、エルビウムドープしたファイバ増幅器又は半導体増幅器のようなその他の型式の増幅器を備えることもできる。
【００５２】
次の例は、本発明を一層良く説明するために掲げたものである。
実験例
実験例１
ガラス組成物の作製
未処理の酸化物材料を所定のモル量にて混合し且つ、その混合体をＰｔ／Ａｕるつぼ内に装荷することにより、従来の溶融技術によりガラス組成物を作製した。各組成物の約５０ｇのバッチをＯ２／Ｎ２の雰囲気下にて２時間、７５０℃ないし９５０℃の範囲の温度にて電気加熱炉内で溶融させた。次に、均質な溶融体を予加熱した青銅鋳型内に鋳込み、ガラスバルク又はプリフォームを形成した。ガラスは４時間、Ｔｇ以下にて焼鈍した。
【００５３】
次の表１には、各酸化物の量を全組成物のモル比にて表わす、作製された組成物が示してある。
表１：ガラス組成物                            
ＴｅＯ２      ＮｂＯ２．５      ＷＯ３      ＴｉＯ２ 
ＴＮ１０    ９０          １０                                      
ＴＮ２０    ８０          ２０                                      
ＴＮ３０    ７０          ３０                                      
ＴＷ１０    ９０                        １０                        
ＴＷ２０    ８０                        ２０                        
ＴＷ３０    ７０                        ３０                        
ＴＴ５      ９５                                      ５            
ＴＴ１０    ９０                                    １０            
ＴＴ１５    ８５                                    １５            
ＴＮＷ      ７２          １８          １０                        
ＴＮＴ      ７２          １８                      １０            
また、上述した日本国特許出願公開明細書２００１−１０９０２６号に開示された組成物に従って、それぞれのモル比量が７８％、５％、１２％及び５％であるＴｅＯ２、ＺｎＯ、ＬｉＯ２、Ｂｉ２Ｏ３を備える比較用のガラス組成物（ＴＺＬＢ）を作製した。
【００５４】
実験例２
ガラス組成物の熱的安定性
各組成物のＴｇ及びＴｘを決定し、従って、それぞれの熱安定性指数Ｔｘ−Ｔｇを決定するため、上記のガラス組成物のＤＳＣ分析を行った。
【００５５】
ガラス組成物の各々に対し、約２０ｍｇの３つのバルクガラスサンプルをＮ２ガス雰囲気中で１０℃／分の加熱率にてＤＳＣ分析を行った。この測定は、ＤＳＣシリーズＱ１０装置（米国、ＴＡインスツルメンツ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ））を使用して行った。
【００５６】
図４には、次のガラス組成物、すなわちＴＮＷ、ＴＮ２０、ＴＷ１０のＤＳＣプロットが示してある。発熱及び（第一の）発熱ピーク値に相応して上記プロットから誘導されるそれぞれのＴｇ及びＴxの値は、それぞれ、実験例１に従って製造されたその他のガラス組成物のＴｇ及びＴｘの値と共に、次の表２に掲げてある。表２には、上記ガラス組成物の相対的熱安定性指数Ｔx−Ｔｇが更に示してある。
【００５７】
表２：熱的安定性                              
Ｔｇ（℃）      Ｔx（℃）      （Ｔx−Ｔｇ）        
ＴＮ１０      ３２６          ４３２            １０６            
ＴＮ２０      ３６２          ５１５            １５３            
ＴＮ３０      ３９８          ５２３            １２５            
ＴＷ１０      ３２９          ４２８              ９９            
ＴＷ２０      ３４９          ４９７            １４８            
ＴＷ３０      ３６８          ５２１            １５３            
ＴＴ５        ３２１          ３９３              ７２            
ＴＴ１０      ３４１          ４３９              ９８            
ＴＴ１５      ３６４          ４５０              ８６            
ＴＮＷ        ３８０          ５５５            １７５            
ＴＮＴ        ４０５          ５３５            １３０            
表２の結果から、ガラス組成物の熱的安定性に対する第２の重金属酸化物の能動的な影響を理解することができる。特に、三元組成物ＴＮＷは、相応する二元混合物ＴＮ、ＴＷに比し増大した熱安定性指数を示す。ＴＮＴ三元ガラス組成物は、また、二元ＴＴ組成物に比し増大した熱的安定性及び二元ＴＮ組成物に比し全体として比較可能な熱的安定性を示す。
【００５８】
実験例３
ガラス組成物の光学的性質
上記のガラス組成物の磨いた厚さ約１ｍｍの薄いスラブにて、ラマン測定を行った。
【００５９】
サンプル内にて十分に収束し、また、散乱光を同一の領域から集めるため、共焦点顕微鏡光学素子を使用した。この目的のため、入射レーザビーム及びラマン散乱光を集めるための双方に同一の顕微鏡光学素子を使用した。このため、測定は後方散乱幾何学法にて行った。
【００６０】
ラマン散乱光は、分光計にて分析し且つ、冷却したＣＣＤ検出器によって検出した。
５３２ｎｍにて作動する二重周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザという２つの異なる線形偏光したレーザ源を使用した。５３２ｎｍ励起の緑光が亜テルル酸塩ガラスの吸収空隙に比較的近くなると、測定したラマンスペクトル中に共振ラマン寄与分が現れることができる。これら寄与分をチェックするため、緑色励起（５３２ｎｍ）を使用した場合と、６３３ｎｍ赤色励起（６３３ｎｍ）にて作動するＨｅ−Ｎｅレーザを使用した場合の測定したラマン散乱断面積の差を比較した。λ励起−４がラマン散乱断面積に依存することを考慮し且つ、測定値を二酸化ケイ素の対照に対し常に正規化することにより、２つのスペクトルを常に数パーセント以内で重ね合わせた。このことは、緑色励起を使用したとき、共振寄与分が全く存在しないことを示す。
【００６１】
ラマン測定システムは次のものから成るものとした。
５０x（開口０．４５）対物レンズを有するオリンパス（日本）モデルＢＸ４０共焦点顕微鏡；
光を分散させ且つ再結合して、約３ｃｍ−１のスペクトル分解能を実現する、ｍｍ当り１８００の線を有する３つのホログラフィック格子を備えるジョビン−イボン（Ｊｏｂｉｎ−Ｙｖｏｎ）（フランス）Ｔ６４０００三重格子分光計；
正面照射型電荷結合素子を利用する、Ｉ．Ｓ．Ａ．アストロメド（Ｉ．Ｓ．Ａ．ＡＳＴＲＯＭＥＤ）液体窒素冷却カメラ検出システム。
【００６２】
励起源は、周波数二重Ｎｄ：ＹＮＧコヒーレントＤＰＳＳ５３２レーザの５３２ｎｍの線又は６３３ｎｍに対し標準型のＨｅ−Ｎｅレーザにより提供される。
定量的分析を行うため、５３２ｎｍにて上記の励起源にて得られた各ガラス組成物のラマンスペクトルを上記に説明したように補正してδｃｏｒｒ及びＩｃｏｒｒのそれぞれの値を得た。
【００６３】
各ガラス組成物の放出スペクトルの最大強さ及び広さの双方を効果的に測定するため、ガラスの帯域幅拡張の指標として上記に説明した拡張パラメータ（δｃｏｒｒ／Ｉｍａｘ）を使用した。
【００６４】
図５には、次のガラス組成物の重なり合ったラマンスペクトル、すなわちＴＮＷ（線１）、ＴＮ２０（線２）、及びＴＷ１０（線３）が示してある。
次の表３には、
補正した最高ラマン強さ（Ｉｃｏｒｒ）；
ＳｉＯ２ガラスに比して補正したラマン全断面積の差（δｃｏｒｒ）；
実験例１のガラス組成物に比した拡張パラメータ（δｃｏｒｒ／Ｉｍａｘ）が示してある。
【００６５】
Ｉｃｏｒｒの欄にて、各ガラス組成物に与えた大きい値は、それぞれの最大利得Ｉｍａｘに相応する。
表３には、また、参照物たる、二酸化ケイ素サンプルのそれぞれの値も示してある。
【００６６】
表３：ガラス組成物の光学的性質                    
ガラス系    ｎ（５３２ｎｍ）    補正因子Ｆ    Δνピーク値（ｃｍ−１）  
二酸化ケイ素  １．４６０７            １              ４４０            
ＴＮ１０    ２．２１３５          ２．９１          ４５１            
６６３            
ＴＮ２０    ２．２０３０          ２．８７          ４５１            
６６３            
ＴＮ３０    ２．２１６３          ２．９２          ４５０            
６６４            
ＴＷ１０    ２．２１１３          ２．９            ４６０            
６６３            
９２５            
ＴＷ２０    ２．２１５３          ２．９２          ４６８            
６７５            
９２５            
ＴＷ３０    ２．２１８６          ２．９３          ４７３            
６８４            
９２８            
ＴＴ５      ２．２１１            ２．９０          ４５２            
６５７            
ＴＴ１０    ２．２２１１          ２．９４          ４５２            
６５７            
ＴＴ１５    ２．２２５６          ２．９５          ４５３            
６５５            
ＴＮＷ      ２．２１１６          ２．９０          ４５５            
６７０            
９２２            
ＴＮＴ      ２．２２３３          ２．９４          ４５０            
６５４            
ＴＺＬＢ    ２．１                ２．５２          ４３５            
６７０            
７５１            
ガラス系          Ｉｃｏｒｒ        δｃｏｒｒ        δｃｏｒｒ／Ｉｍａｘ 
二酸化ケイ素        １            １                １                      
ＴＮ１０          ８７                                                          
１５２          １３７                  ０．９０                
ＴＮ２０          ８９                                                          
１５５          １５７                  １．０１                
ＴＮ３０          ８２                                                          
１４１          １５７                  １．１１                
ＴＷ１０          ８２                                                          
１４２          １４３                  １．０１                
５１                                                          
ＴＷ２０          ７９                                                          
１３７          １６３                  １．１９                
８５                                                          
ＴＷ３０          ７１                                                          
１３７          １７９                  １．３１                
１１１                                                          
ＴＴ５            ９６                                                          
１５６          １３２                  ０．８５                
ＴＴ１０        １０２                                                          
１４６          １４０                  ０．９６                
ＴＴ１５        １１０                                                          
１４０          １４８                  １．０６                
ＴＮＷ            ７７                                                          
１３７          １６１                  １．１８                
３９                                                          
ＴＮＴ            ９７                                                          
１３８          １６２                  １．１７                
ＴＺＬＢ          ４９                                                          
６９                                                          
７４            ８１                  １．０９                
上記の表に示すように、本発明による亜テルル酸塩ガラスのラマンスペクトルの最大ピーク強さ及び全断面積の双方は、１００以上であり、既知のＴＺＬＢガラス組成物の同一パラメータに比して比較的大きい。
【００６７】
特に、上記の表３及び図５にて示すように、三元ＴＮＷ組成物は、高ピーク強さであることの有利な効果と顕著な拡張による有利な効果とを組み合わせており、このことは、ラマン適用例にとって特に好ましいものである。上述したように、この三元ガラスは、極めて優れた熱的安定性も示す。この組成物は、親二元組成物ＴＮ２０及びＴＷ１０と比較したとき、ピーク強さは僅かに減少するが、その補正したラマン全断面積の差δｃｏｒｒは大きい。ＴＮＷ組成物の拡張パラメータδｃｏｒｒ／Ｉｍａｘをその親ＴＮ２０及びＴＷ１０組成物のものと比較することにより、当該技術分野の当業者は、上記ガラス組成物にて得ることのできる帯域幅の拡張程度の増大を理解することができる。
【００６８】
ＴＮＴ二元系に対しても二元混合体の拡張効果を理解することができる。この組成物は、実際上、相応するＴＴ１０及びＴＷ１０親二元組成物のδｃｏｒｒ／Ｉｍａｘ値よりも遥かに大きい、δｃｏｒｒ／Ｉｍａｘ１．１７（ＴＮＷ値と比較可能）を示す。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明によるラマン増幅器の１つの実施の形態を示す概略図である。
【図２】亜テルル酸塩ガラス組成物のラマンスベクトルの一例を示す図である。
【図３】亜テルル酸塩組成物の三重図である。
【図４】３つのガラス組成物の示差走査熱量測定線図を示す図である。
【図５】該３つの亜テルル酸塩組成物のラマンスベクトルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2005534077.tif 000009
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