【事件の表示】
　特許第２７７２３４９号「光増幅器用光ファイバ」の請求項１０ないし１２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２７７２３４９号の請求項１０ないし１２に係る特許を維持する。
【理由】
１．手続の経緯
　本件特許第２７７２３４９号の請求項１０〜１２に係る発明（以下、本件発明１０〜１２という。）は、平成４年８月２６日に特許出願（国内優先権主張特願平３−２１３５６８号（平成３年８月２６日））され、平成１０年４月２４日に設定登録され、その後、特許異議の申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間である平成１１年８月１３日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
　ア．訂正の内容
　▲１▼訂正事項ａ
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１０を、「【請求項１０】コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、
　前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されていることを特徴とする１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバ。」と訂正する。
　▲２▼訂正事項ｂ
　特許明細書の【００２３】の欄を、下記の通りに訂正する。
「【００２３】
　請求項１０記載の発明は、コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の１．３４ｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されていることを特徴とする。」
　イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正は、特許請求の範囲の減縮に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　ウ．独立特許要件の判断
　（訂正発明）
　本件特許第２７７２３４９号の訂正後の請求項１０〜１２に係る発明（以下、訂正発明１０〜１２という。）は、訂正明細書の請求項１０〜１２に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１０】コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、
　前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されていることを特徴とする１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバ。
　【請求項１１】前記ハロゲン元素が、塩素、臭素またはヨウ素であることを特徴とする請求項１０記載の光増幅器用光ファイバ。
　【請求項１２】前記希土類イオンが、Ｐｒ３＋，Ｐｒ３＋−Ｙｂ３＋，Ｐｒ３＋−Ｎｄ３＋，およびＰｒ３＋−Ｅｒ３＋からなる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項１または１０記載の光増幅器用光ファイバ。」
　（引用刊行物）
　取消理由に引用した甲第１号証（特開平７−１０９１４６号公報）に記載の発明は、３価のウランイオンを含んだハロゲン化物カラスで形成された媒質（請求項１）に関するものである。
　さらに、甲第１号証には以下の記載がある。
　３価のウランイオンを含んだハロゲン化物ガラスがフッ化物ガラスであること（請求項４、段落００３０、２〜３行）。
　３価のウランイオンを含んだフッ化物カラスが、塩素、臭素、ヨウ素の少なくとも１種類を含有すること（請求項６、段落００３１、１〜３行）。
　３価のウランイオンを含んだフッ化物ガラスはネルジウム、プラセオジウム、エルビウム等の希土類イオンを含有できること（請求項８、段落００２８、９〜１２行）。
　３価のウランイオンを含んだフッ化物ガラスが光ファイバのコアになること（請求項９、段落００３５）、及び円筒形の光ファイバの場合、コアと呼ばれるＵ３＋イオンを含有するガラスは、コアガラスの屈折率よりも低い屈折率を持つ被膜に覆われること（段落００３５）。
　この発明の媒質（３価のウランイオンを含んだフッ化物ガラス）は、レーザー発振器または光学増幅器として使用できること（段落００４２）。
　同じく甲第２号証（特開平３−１７４３３９号公報）には、ハライドレーザーガラス及びそれを用いたレーザー装置に関する記載がある。
　陽イオンとして希土類イオンであるＥｒイオンを含有し、かつ陰イオンとして９０〜１００モル％のフッ素と０〜１０モル％の塩素を含むハライドレーザーガラス（請求項１及び２、表２〜３（６〜９頁））。
　上記ハライドレーザーガラスをコアとし、このコアとクラッドとを有するハライドレーザーガラスファイバー（実施例３６（１２頁右上欄７行〜１３頁右上欄１４行））。
　上記ハライドレーザーガラスをコアとするハライドレーザーガラスファイバーからなるロッド状の素子を用いたレーザー増幅器（実施例３８（１３頁右上欄１５行〜１４頁右上欄６行））。
　同じく甲第３号証（１９９０年日本セラミックス協会年会、２Ｅ０８「フッ化物系ガラス中の希土類イオンによるアップコンパージョン」）には、
　希士類イオンとしてＥｒ３＋とＹｂ３＋とを含むフッ化物系ガラスに塩素イオンを添加することにより、５４０ｎｍの発光に関与するフォノンが増加し、発光効率が増大することが記載されている。
　同じく甲第４号証（１９９０年日本セラミックス協会年会、２Ｅ１５「希土類含有ＺｒＦ４フッ化物系ガラスの光学特性」平成２年（１９９０年）５月２３日発行１９９０年年会講演予稿集）には、
　希土類イオンとしてＥｒ３＋とＹｂ３＋とを含むフッ化物系ガラスに塩素イオンまたは臭素イオンを添加することにより、アップコンバージョン蛍光の発光効率改善の効果があることが記載されている。
　同じく甲第５号証（Ｌａｓｅｒ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｔｈｅｉｒ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ　ｅｄｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｈ．Ｆ．Ｉｖｅｙ，Ｓｐｒｉｎｇ−Ｖｅｒｌａｇ　Ｂｅｒ１ｉｎ　Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ　１９８１、１〜３頁、１００〜１０１頁、１４６〜１４７頁、１８０〜１８１頁、３９６〜３９７頁）には、
　レーザー結晶において、Ｕ３＋がＰｒ３＋，Ｎｄ３＋，Ｅｒ３＋等の希土類イオンと同列に発光種として知られていたことが示されている。
　　（対比・判断）
　（１）特許法第２９条の２違反について
　訂正発明１０〜１２の「１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されている」ことは、甲第１号証に記載も示唆もされていない。
　そして、訂正発明１０〜１２は、「１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されている」ことにより、利得係数の大きい１．３μｍ帯光通信の光ファイバ光増幅器を得ることができるという作用効果を呈するものである。
　したがって、訂正発明１０〜１２は、甲第１号証に記載された発明と同一であるとすることができないから、特許法第２９条の２の規定に違反して特許されたものとすることができない。
　（２）特許法第２９条第２項違反について
　訂正発明１０〜１２の「１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されている」ことは、甲第２〜５号証のいずれにも記載も示唆もされていない。
　そして、訂正発明１０〜１２は、「１．３μｍ帯用の光増幅器用光ファイバにおいて、フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されている」ことにより、利得係数の大きい１．３μｍ帯光通信の光ファイバ光増幅器を得ることができるという作用効果を呈するものである。
　したがって、訂正発明１０〜１２は、甲第２〜５号証に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明することができたものとすることができないから、特許法第２９第２項の規定に違反して特許されたものとすることができない。
　エ．むすび
　以上のとおり、訂正発明１０〜１２は、特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
　したがって、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２〜４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議申立について
　ア．異議申立の理由の概要
　異議申立人　は、証拠として甲第１号証（特開平７−１０９１４６号公報）、甲第２号証（特開平３−１７４３３９号公報）、甲第３号証（１９９０年日本セラミックス協会年会平成２年５月２３日発行、年会講演予稿集２Ｅ０８「フッ化物系ガラス中の希土類イオンによるアップコンパージョン」）、甲第４号証（１９９０年日本セラミックス協会年会、２Ｅ１５「希土類含有ＺｒＦ４フッ化物系ガラスの光学特性」平成２年（１９９０年）５月２３日発行１９９０年年会講演予稿集）及び甲第５号証（Ｌａｓｅｒ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｔｈｅｉｒ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ　ｅｄｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｈ．Ｆ．Ｉｖｅｙ，Ｓｐｒｉｎｇ−Ｖｅｒｌａｇ　Ｂｅｒ１ｉｎ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ　１９８１、１〜３頁、１００〜１０１頁、１４６〜１４７頁、１８０〜１８１頁、３９６〜３９７頁）を提出し、訂正発明１０〜１２は、特許法第２９条第１項第３号に該当し、又は、同法同条第２項もしくは同法同条の２の規定に違反して特許されたものであるから、それらの特許は取り消されるべき旨主張している。
　イ．異議申立人が提出した甲各号証に記載の発明
　上記「２．ウ．（引用刊行物）」の記載を参照。
　ウ．訂正発明１０〜１２と甲各号証に記載の発明との対比・判断
　上記「２．ウ．（対比・判断）」に示すとおり、訂正発明１０〜１２は、特許法第２９条第１項第３号に該当し、又は、同法同条第２項もしくは同法同条の２の規定に違反して、特許されたものとすることができない。
　エ．むすび
　以上のとおり、異議申立の理由及び証拠によっては、訂正発明１０〜１２についての特許を取り消すことができない。
　また、他に訂正発明１０〜１２についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年９月２１日（１９９９．９．２１）
【訂正の要旨】
　　　訂正の要旨
（イ）訂正事項ａ
　特許明細書の特許請求の範囲の請求項１０を、
「【請求項１０】コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の
１．３μｍ帯用の
　前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されていることを特徴とする
１．３μｍ帯用の
（ロ）訂正事項ｂ
　特許明細書の【００２３】の欄を、下記の通りに訂正する。
「　　【００２３】
　請求項１０記載の発明は、コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の
１．３μｍ帯用の
（５４）【発明の名称】
光増幅器用光ファイバ
（５７）【特許請求の範囲】
　　【請求項１】　コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の光増幅器用光ファイバにおいて、
　コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％以上で、かつ前記コアガラスが該コアガラスの２５モル％以下の含有率でＰｂＦ２を含むことを特徴とする光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項２】　ＰｂＦ２濃度をＸモル％とし、前記コアガラスがＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２モル％、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）の範囲で含有することを特徴とする請求項１記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項３】　前記コアの母相がＺｒＦ４を５０〜６０モル％、ＰｂＦ２を７〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳＣＦ３、ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡＩＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦを３〜１２モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項２記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項４】　前記コアの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項１記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項５】　前記クラッドの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＡｌＦ３またはＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフツ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項４記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項６】　前記クラッドの母相が、ＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフツ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項４記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項７】　前記コアの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフツ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項１記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項８】　前記クラツドの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦをＯ〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフツ化物ガラスよりなることを特徴とする請求項７記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項９】　前記クラッドの母相がＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ほれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスに代えたことを特徴とする請求項７記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項１０】　コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の
１．３μｍ帯用の
　前記フッ化物ガラスのフッ素の一部が、フッ素以外のハロゲン元素の少なくとも１種類によって置換されていることを特徴とする
１．３μｍ帯用の
　　【請求項１１】　前記ハロゲン元素が、塩素、臭素またはヨウ素であることを特徴とする請求項１０記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項１２】　前記希土類イオンが、Ｐｒ３＋，Ｐｒ３＋−Ｙｂ３＋，Ｐｒ３＋−Ｎｄ３＋，およびＰｒ３＋−Ｅｒ３＋からなる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項１または１０記載の光増幅器用光ファイバ。
　　【請求項１３】　コア半径が１．９５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または１０記載の光増幅器用光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
　　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、光通信システム等で使用される１．３μｍ帯用光ファイバ増幅器に用いられる光ファイバに関するものであり、特に利得係数の高い光増幅器用希土類イオンドープフッ化物光ファイバに関するものである。
　　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、光ファイバのコアに希土類イオン、特にＥｒ３＋イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導放出を用いた光ファイバ増幅器の研究が精力的に行われ、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。
　　【０００３】
　一方、石英系光ファイバの波長分散が零となる１．３μｍ帯は１．５μｍ帯と並んで光通信では重要な波長帯であり、この１．３μｍ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やフッ化物光ファイバを用いて行われてきた。
　　【０００４】
　しかしながら、前記両ファイバとも光通信に使用される１．３ｌμｍではＮｄ３＋イオンのＥｘｃｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（励起状態吸収）が大きいため、例えば、Ｗ．Ｊ．Ｍｉｎｉｓｃａｌｃｏ，　Ｌ．Ｊ．Ａｎｄｒｅｗｓ，　Ｂ．Ａ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，　Ｒ．Ｓ．Ｑｕｉｍｂｙ，　Ｌ．Ｊ．Ｂ．Ｖａｃｈａ　ａｎｄ　　Ｍ．Ｇ．Ｄｒｅｘｈａｇｅ，“Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．”（ｖｏｌ．２４，１９８８，ｐ．２８）またはＹ．Ｍｉｙａｊｉｍａ，　Ｔ．Ｋｏｍｕｋａｉ，　Ｙ．Ｓｕｇａｗａ　ａｎｄ　Ｙ．Ｋａｔｓｕｙａｍａ，“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　’９０　Ｓａｎ　　Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ”（１９９０，ＰＤ１６）等に記載されているように増幅が確認されていない。
　　【０００５】
　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Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａｎａｍｏｒｉ，　Ｔ．Ｋｉｔａｇａｗａ，　Ｓ．Ｔａｋａｎａｓｈｉ，　Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒ　ａｎｄ　Ｇ．Ｈ．Ｓｉｇｅｌ　“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　’９１　Ｓａｎ　Ｄｉｅｇｏ”（１９９１，ＰＤ２）においてＺｒＦ４系のフッ化物ガラスをホスト材料として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ファイバ増幅器が提案されている。この光ファイバ増幅器は図１に示すＰｒ３＋イオンのエネルギダイヤグラムからわかるようにＰｒ３＋イオンの１Ｇ４→３Ｈ５遷移の誘導放出を利用したものである。
　　【０００６】
　１．３μｍ帯の発光は１Ｇ４から３Ｈ５への遷移によるものであり、図１に示すように、レーザ下準位３Ｈ５が基底状態３Ｈ４より高く、４準位系をなしている。発光の中心波長は１．３２２μｍである。励起波長には基底準位３Ｈ４から直接レーザ上準位１Ｇ４へ励起する１．０１７μｍが用いられる。
　　【０００７】
　しかしながら、前記光ファイバ増幅器では１Ｇ４レベルと３Ｆ４レベルとのエネルギ差が約３０００ｃｍ−１と小さい欠点がある。すなわち、ホスト材料であるＺｒＦ４系のフッ化物ガラスのフォノンエネルギが５００ｃｍ−１であるため、１Ｇ４レベルから３Ｆ４レベルにフォノン緩和が起き易く、ＺｒＦ４系のフッ化物ガラス中では１Ｇ４→３Ｈ５の遷移の量子効率は３％という低い値になるため、単位励起パワー当たりの増幅度、すなわち、利得係数が約０．２ｄＢ／ｍＷにとどまっている（Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，　Ｔ．Ｋａｎａｍｏｒｉ，　Ｊ．Ｔｅｍｍｙｏ，　Ｍ．Ｗａｄａ，Ｍ．Ｙａｍａｄａ，　Ｍ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，　Ｋ．Ｙｏｓｈｉｎｏ，　Ｈ．Ｈａｎａｆｕｓａ，　Ｍ．Ｈｏｒｉｇｕｃｈｉ　ａｎｄ　Ｓ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．２７，　Ｎｏ．２２，　ｐｐ．１９９５〜１９９６，１９９１）。
　　【０００８】
　このため、例えば５ｄＢの利得を得るために２５ｍＷという高い励起光パワーが必要になる。
　　【０００９】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、半導体レーザの出力パワーには限界があるため、半導体レーザの励起により実用レベルの利得を得るためには、希土類添加光増幅器用光ファイバの利得係数を大きくする必要がある。
　　【００１０】
　光ファイバ増幅器の高効率化を図るための一つの対策としてジルコニウム系ガラスにおいてＰＢＦ２を添加してコアの屈折率を上げる方法がある。
　　【００１１】
　しかし、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（一般にガラスの熱安定性を示す目安として用いられる）がＰｂＦ２含有量の増加と共に減少するので、ファイバ化の際の加熱によりコアが結晶化し、損失が増大するため実効的な利得が低下するという問題があった。このため、従来、フッ化物光ファイバのコア−クラッド間の比屈折率差Δｎは高くても１．２程度であった。
　　【００１２】
　従って、本発明は上述した従来の技術的課題を解消し、１．３μｍ帯において効率よく動作する光ファイバ増幅器用光ファイバを提供することを目的とする。
　　【００１３】
　【課題を解決するための手段】
　本発明者らは鋭意検討した結果、（ａ）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することにより、あるいは（ｂ）フッ化物ガラス中の金属とフッ素との結合、例えばＺｒ−Ｆ結合のフォノンエネルギーを低下させることにより達成されることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成された。
　　【００１４】
　前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の光増幅器用光ファイバにおいて、コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％以上で、かつ前記コアガラスが該コアガラスの２５モル％（ｍｏｌ％）以下の含有率でＰｂＦ２を含むことを特徴とする。
　　【００１５】
　請求項２記載の発明は、請求項１記載の光増幅器用光ファイバにおいて、ＰｂＦ２濃度をｘモル％とし、前記コアガラスがＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２モル％、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）の範囲で含有することを特徴とする。
　　【００１６】
　請求項３記載の発明は、請求項２記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相がＺｒＦ４を５０〜６０モル％、ＰｂＦ２を７〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３、ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦを３〜１２モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００１７】
　請求項４記載の発明は、請求項１記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００１８】
　請求項５記載の発明は、請求項４記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＡｌＦ３またはＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００１９】
　請求項６記載の発明は、請求項４記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、ＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００２０】
　請求項７記載の発明は、請求項１記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記コアの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００２１】
　請求項８記載の発明は、請求項７記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相が、ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜１４モル％、ＡｌＦ３をＯ〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦをＯ〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスよりなることを特徴とする。
　　【００２２】
　請求項９記載の発明は、請求項７記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記クラッドの母相がＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラスに代えたことを特徴とする。
　　【００２３】
　請求項１０記載の発明は、コアとクラッドを有し、コアガラスに希土類イオンを含むフッ化物ガラス系の
１．３μｍ帯用の
　　【００２４】
　請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記ハロゲン元素が、塩素、臭素またはヨウ素であることを特徴とする。
　　【００２５】
　請求項１２記載の発明は、請求項１または１０記載の光増幅器用光ファイバにおいて、前記希土類イオンが、Ｐｒ３＋，Ｐｒ３＋−Ｙｂ３＋，Ｐｒ３＋−Ｎｄ３＋，およびＰｒ３＋−Ｅｒ３＋からなる群から選ばれた１種であることを特徴とする。
　　【００２６】
　請求項１３記載の発明は、請求項１または１０記載の光増幅器用光ファイバにおいて、コア半径が１．９５μｍ以下であることを特徴とする。
　　【００２７】
　【作用】
　本発明においては、フッ化物光ファイバのコア−クラッド間の比屈折率差を大きくし、かつコアガラス中に特定量のＰｂＦ２を添加して、コア中での励起光のパワー密度を高くしている。あるいは、フッ化物ガラス光ファイバのフッ化物ガラスのフッ素の一部をフッ素以外の少なくとも１種のハロゲン元素で置換してフッ化物ガラス中の金属とフッ素との結合、例えばＺｒ−Ｆ結合のフォノンエネルギーを低下させている。
　　【００２８】
　本発明の光増幅器用光ファイバを構成するフッ化物ガラスの例としては、ＺｒＦ４系ガラス、ＩｎＦ３系ガラス、ＡｌＦ３系ガラス等のガラスを用いることができる（泉谷徹郎監修，“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Ｔｏｍｏｚａｗａ　ａｎｄ　Ｐｏｒｅｍｕｓ編Ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｖｏｌｕｍｅ２６，第４章，　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，　Ｉｎｃ．　１９８５等を参照）。
　　【００２９】
　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），沃素（Ｉ）で置換したミックストハライドガラスを使用することができる。
　　【００３０】
　ファイバのコア中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を添加してコアの屈折率をあげる方法が知られている。しかしながら、単にＢａＦ２をＰｂＦ２で置換する方法では、コアガラスのガラス転移温度および結晶化温度が低下するので、ファイバ化の際の加熱によりコアが結晶化し、損失が増大して、実効的な利得が低下する。そこで、本発明においては、コア−クラッド間の比屈折率差を大きくし、かつコアガラス中に特定量のＰｂＦ２を添加することによりコア中での励起光のパワー密度を高くしている。
　　【００３１】
　本発明によれば、コアガラスにＰｂＦ２（ｘモル％）とともにＬｉＦ（ｙモル％）を３〜１２モル％、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）の範囲で含有させることにより、コアガラスのガラス転移温度は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、同一のクラッドガラスを用いて、ファイバの高Δｎ化（＞１．４％）が可能になり、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る。したがって、ファイバ増幅器に応用した場合、実効的な利得が増加する。
　　【００３２】
　本発明の一つの実施態様によれば、コアガラスに赤外波長域に大きな吸収を持たないインジウム系フッ化物ガラスを用いることにより、ジルコニウム系フッ化物ガラスを用いたときよりホストガラス中での活性イオンの発光寿命を長くすることができ、光増幅の高効率化が図れる。また、屈折率を上げるために含有されたＰｂＦ２はジルコニウム系フッ化物ガラスにおいてはガラスの安定な網目形成を妨げる働きがあるのに対し、インジウム系フッ化物ガラスにおいてはＢａＦ２，ＳｒＦ２とともに網目修飾イオンとしてガラスの安定化に働くため、ＰｂＦ２含有量に対するΔＴの減少は見られない。したがって、クラッドガラスとして従来のジルコニウム系フッ化物ガラスあるいはインジウム系フッ化物ガラスを用いることによってファイバの高Δｎ化が可能になり、かつ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も実現できる。したがって、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。
　　【００３３】
　また、本発明の別の実施態様に従えば、インジウム系フッ化物ガラスにＧａＦ３を添加した組成のガラスを使用することにより光増幅のさらなる高効率化を図っている。すなわち、ガラスの安定な編目形成のための修飾物として含有されるＧａＦ３はＡｌＦ３よりも長波長側にその赤外吸収が位置するため、活性イオンの長寿命化すなわち光増幅の高効率化に有効である。
　　【００３４】
　本発明のさらに別の実施態様に従えば、フッ化物ガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素の少なくとも一種類により置換することにより希土類元素イオン、例えば、Ｐｒ３＋の１Ｇ４から３Ｈ５への遷移の量子効率を向上させることができ、光増幅の高効率化が図られる。
　　【００３５】
　フッ化物ガラスよりもフォノンエネルギーが小さいガラスとしては、塩化物ガラス、臭化物ガラス、ヨウ化物ガラス等のハライドガラスが知られている。これらのハライドガラスを光増幅器用光ファイバのホスト材料に用いれば、高効率なＰｒ３＋添加光ファイバ増幅器を提供することができると期待される。しかしながら、これらのハライドガラスは潮解性が激しく実用に適さないらフッ化物ガラスと、塩化物ガラス、臭化物ガラス、およびヨウ化物ガラスの少なくとも１種を混合したいわゆるミックスドハライドガラスは耐候性が良好で、実用的である。従って、このミックスドハライドガラスをＰｒ３＋等希土類元素イオン添加光ファイバのホスト材料に用いれば、実用に適したＰｒ３＋添加光増幅器用光ファイバを構成することができる。
　　【００３６】
　例えば、ホスト材料として、ＺｒＦ４系ガラスの場合、Ｚｒ−Ｆ結合のフォノンエネルギーが約５００ｃｍ−１であり、このフォノンエネルギーは１Ｇ４から３Ｆ４へのマルチフォノン緩和に主に寄与している。
　　【００３７】
　このＺｒＦ４系ガラスにＣｌ，ＢｒまたはＩが添加されると、一部のＺｒ−Ｆ結合のＦがＣｌ，ＢｒまたはＩに置換される。この置換によりＺｒ−Ｆ結合のフォノンエネルギーよりも小さなフォノンエネルギーを有するＺｒ−Ｃｌ，Ｚｒ−ＢｒまたはＺｒ−Ｉ結合が形成され、１Ｇ４から３Ｆ４へのマルチフォノン緩和確率が下がる。この結果、１Ｇ４から３Ｈ５への遷移の量子効率が上昇し、利得係数も改善されることとなる。
　　【００３８】
　本発明の光増幅器用光ファイバに使用し得るコアガラスのフッ化物ガラスの組成としては、例えば次のものがある。
　　【００３９】
　（ａ）　ＺｒＦ４を５０〜６０モル％、ＰｂＦ２を７〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも一種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦを３〜１２モル％、かつその合計が１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００４０】
　この場合、上述したＺｒＦ４５０〜６０モル％、ＰｂＦ２７〜２５モル％、ＢａＦ２６〜１９モル％、ＬａＦ３１．５〜６モル％、ＡｌＦ３　１．５〜５モル％、ＬｉＦ３〜１２モル％（合計１００モル％）の組成範囲を外れるとガラスが形成されないので各成分の量は上述した範囲内にあることが必要である。
　　【００４１】
　また、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３の少なくとも１種の４モル％以下を上述した基本成分に全体が１００モル％となるように添加するとガラスが安定化されるので好ましい。
　　【００４２】
　（ｂ）　ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを０〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００４３】
　上述したＩｎＦ３１０〜４０モル％、ＺｎＦ２２０〜５０モル％、ＰｂＦ２５〜２５モル％、ＢａＦ２６〜１９モル％およびＳｒＦ２５〜１５モル％（合計１００モル％）の組成範囲を外れるとガラスが形成されないので各成分の量は上述した範囲内にあることが必要である。
　　【００４４】
　また、ＣｄＦ２７モル％以下、ＬａＦ３１０モル％以下、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧａＦ３，ＬｕＦ３の少なくとも一種４モル％以下、ＡｌＦ３５モル％以下、ＬｉＦまたはＮａＦ１５モル％以下を上述した基本成分に全体が１００モル％となるように添加するとガラスが安定化されるので好ましい。
　　【００４５】
　この場合、これらの追加成分を上述した量を超えて添加すると、微結晶化しガラスにならないので、各追加成分の量は上述した範囲内にすることが必要である。
　　【００４６】
　（ｃ）　ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００４７】
　上述したＩｎＦ３１０〜４０モル％、ＺｎＦ２２０〜５０モル％、ＢａＦ２６〜３０モル％、ＳｒＦ２５〜１５モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３の少なくとも一種　１．５〜６モル％、ＧａＦ３１．５〜５モル％およびＬｉＦまたはＮａＦ２〜１０モル％以下（合計１００モル％）の組成範囲を外れるとガラスが形成されないので各成分の量は上述した範囲内にあることが必要である。
　　【００４８】
　また、ＰｂＦ２２５モル％以下、ＣｄＦ２７モル％以下を上述した基本成分に全体が１００モル％となるように添加するとガラスが安定化されるので好ましい。
　　【００４９】
　この場合、これらの追加成分を上述した量を超えて添加すると、微結晶化しガラスにならないので、各追加成分の量は上述した範囲内にすることが必要である。
　　【００５０】
　本発明の光増幅器用光ファイバに使用し得るクラッドガラスの母相の組成の例としては次のものがある。
　　【００５１】
　（ｄ）　ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＰｂＦ２を５〜２５モル％、ＢａＦ２を６〜１９モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３を０〜１０モル％，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を０〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦをＯ〜１５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００５２】
　（ｅ）　ＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＰｂＦ２を０〜１０モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００５３】
　（ｆ）　ＺｒＦ４とＨｆＦ４よりなる群から選ばれた少なくとも１種を４３〜５５モル％、ＢａＦ２を１８〜２８モル％、ＬａＦ３を１．５〜６モル％、ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた１種を０〜４モル％、ＡｌＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦとＮａＦよりなる群から選ばれた少なくとも１種を１５〜２５モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００５４】
　（ｇ）　ＩｎＦ３を１０〜４０モル％、ＺｎＦ２を２０〜５０モル％、ＢａＦ２を６〜３０モル％、ＳｒＦ２を５〜１５モル％、ＰｂＦ２を０〜２５モル％、ＣｄＦ２を０〜７モル％、ＬａＦ３，ＳｃＦ３，ＹＦ３，ＧｄＦ３，ＬｕＦ３よりなる群から選ばれた少なくとも１種を１．５〜６モル％、ＡｌＦ３またはＧａＦ３を１．５〜５モル％、ＬｉＦまたはＮａＦを２〜１０モル％、かつその合計１００モル％よりなるフッ化物ガラス。
　　【００５５】
　コア（ｂ）とクラッド（ｄ）、（ｆ）；コア（ｃ）とクラッド（ｆ）、（ｇ）の組み合せが好適である。
　　【００５６】
　コア（ｂ）とクラッド（ｆ）とを有する光ファイバの場合は、クラッドにジルコニウム系フッ化物ガラスを使用することにより、コアと同程度のガラス転移温度および結晶化温度がクラッドで実現でき、かつΔｎも大きくできる。
　　【００５７】
　本発明の光増幅器用光ファイバのコアにドープされる希土類イオンとしては、Ｐｒ３＋，Ｐｒ３＋−Ｙｂ３＋，Ｐｒ３＋−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、他のイオンとのコドープをした場合もＰｒ３＋の場合と同様に４ｆ殻内遷移の誘導放出が起り光増幅に有効である。
　　【００５８】
　Ｐｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｅｒ等の希土類元素の活性イオンをドープすることにより、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。
　　【００５９】
　光ファイバのコア半径は一般に２μｍ以下であり、１．９５μｍ以下が好適である。
　　【００６０】
　【実施例】
　以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらにより何等限定されるものではない。
　　【００６１】
（実施例１）
　図２および図３はそれぞれ励起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を表したものである。信号利得Ｇ（ｄＢ）は
　　【００６２】　
　【数１】
　　【００６３】
　で与えられる（Ｍ．Ｊ．Ｆ．Ｄｉｇｏｎｎｅｔ，ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１０，ｐ．１７８８，１９９０）。
　　【００６４】
　ここでσは１Ｇ４→３Ｈ５遷移の誘導放出断面積であり（３．５×１０−２２ｃｍ２），τは１Ｇ４レベルのライフタイム（１１０μｓｅｃ），ｈはプランク定数，νＰは励起波長の周波数，Ｐは励起光パワー，Ａはコアの断面積，Ｆ／ηＰは
　　【００６５】　　
　【数２】
　　【００６６】
で与えられる。
　　【００６７】
　図２および図３から分かるように、比屈折率差が１．４％以上のときに１００ｍＷ当たりの利得が１０ｄＢとなり、半導体レーザ励起によっても達成可能であり、かつ実用的な利得が得られることが分かる。
　　【００６８】
　図４は、本発明の光ファイバを用いた光ファイバ増幅器の構成図であり、１は励起光源（ここでは、Ｔｉ−サファイヤレーザを用い、励起波長は１．０１７μｍとした）で、２はレンズであり、３は光カプラ、４は信号源（ここでは１．３１μｍで発信する分布帰還形（ＤＦＢ）レーザを用いた）、５はＰｒ３＋を５００ｐｐｍドープしたコア直径２μｍ、比屈折率差１．８％の長さ２０ｍの本発明のフッ化物ガラスファイバである。コアガラスの組成は、４９Ｚｒ−２２ＢａＦ２−３ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦであり、クラッドガラス組成は２３．７ＺｒＦ４−２３．８ＨｆＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）であった。
　　【００６９】
　光ファイバ５からの出力をファイバピグテール６を用いて光スペクトルアナライザ７に導き、励起光源のオンおよびオフ時における信号光強度をモニタして、その強度比より利得を求めた。その結果、１００ｍＷの励起光パワー当たり１３ｄＢの利得を得ることができた。
　　【００７０】
　図５は本実施例の光ファイバのクラッドガラス組成に対し、組成が４９Ｚｒ−（２５−ｘ）ＢａＦ２−ｘＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）（０≦Ｘ≦２５）であるガラスをコアに用いた場合のコア−クラッド間の比屈折率差を示したものである。このコア−クラッドガラスの組合せを用いることにより、比屈折率差は１．３６％から４．９５％まで変化させることができる。従って、これらのガラスを用いることにより、フッ化物ファイバの比屈折率差を１．４％以上に設定することができ、１００ｍＷの励起光パワーに対し、１０ｄＢ以上の利得を有するＰｒ３＋ドープファイバ増幅器を作製することが可能である。
　　【００７１】
　なお、比屈折率差が１．８％以外の値を取ったとき、１００ｍＷの励起パワー当たり１０ｄＢ以上の利得が得られるファイバのコア半径の例は下記の表１に示す。
　　【００７２】
　【表１】
　　【００７３】
　本実施例では、ＺｒＦ４系ガラスを用いたが、他のフッ化物ガラス、たとえばＩｎＦ３系，ＡｌＦ３系ガラス等（泉谷徹郎監修，“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Ｔｏｍｏｚａｗａ　ａｎｄ　Ｐｏｒｅｍｕｓ編　Ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｖｏｌｕｍｅ２６，第４章，Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８５等を参照）のガラスを用いてもよい。
　　【００７４】
（実施例２）
　光増幅器用光ファイバとしてＰｒ３＋を５００ｐｐｍ，Ｙｂ３＋を１０００ｐｐｍコドープしたコア直径２μｍ，比屈折率差が１．８％で長さが５ｍのフッ化物ファイバを用い、図４で示した構成の光増幅器を用いて増幅特性を測定した。励起波長は９８０ｎｍとした。その結果、１００ｍＷの励起光パワー当たり、１３ｄＢの利得を得ることができた。
　　【００７５】
　本実施例のＰｒ３＋−Ｙｂ３＋のコドープ系の光ファイバでは、９８０ｎｍの励起光によりＹｂ３＋が励起され、励起されたＹｂ３＋からＰｒ３＋へのエネルギ移動によりＰｒ３＋が励起される。９８０ｎｍ帯で動作する高出力半導体レーザが存在するため、本実施例の光ファイバを用いれば、半導体レーザ励起光増幅器を構成でき、光通信システムへの応用が容易となる。
　　【００７６】
（実施例３）
　図６は、本発明の光ファイバのコアガラス組成が（５９．５−０．５ｙ）ＺｒＦ４−２ｙＢａＦ２−（３２．５−２．５ｙ）ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−ｙＬｉＦ（モル％）のガラスのガラス転移温度、結晶化温度と屈折率を示したものである。ガラス転移温度はＬｉＦ濃度、すなわちＰｂＦ２濃度に依存せず、ほぼ一定である。また結晶化温度の低下はｙ＞３モル％では認められない。屈折率ｎＤはＬｉＦ濃度３〜１２モル％に対応して、１．５８〜１．５２の値となる。
　　【００７７】
　図７には、ガラス転移温度が同程度の４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラス（ｎＤ＝１．４９５２）をクラッドに用いた場合のΔｎを示してある。ＬｉＦ濃度３〜１２モル％に対応して、５．４〜１．６％の高Δｎファイバが得られる。コアに５００ｐｐｍのＰｒ３＋をドープした該Δｎ＝３．７％（ｙ＝７）のファイバ２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た（図８参照）。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１．２８μｍで５０ｄＢ／ｋｍと低損失であった。
　　【００７８】
（実施例４）
　本発明の光ファイバのｙモル％のＬｉＦを含有するコアガラス組成（５９．５−０．５ｙ）ＺｒＦ４−（２ｙ−ｚ）ＢａＦ２−（３２．５−２．５ｙ＋ｚ）ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−ｙＬｉＦ（モル％）のガラス転移温度、結晶化温度は、３〜１２モル％のＬｉＦ（ｙモル％）に対し、同一のｙ値では−５＜Ｚ＜５の範囲で、ともに±７℃以内にあった。ｙ＝７，ｚ＝−４およびｙ＝７，ｚ＝４の組成をコアに用い、クラッドには実施例１記載のガラスを使用して作製したファイバの損失は、波長１．２８μｍで、ともに１００ｄＢ／ｋｍと低損失であった。この実施例は、Ｘモル％のＰｂＦ２を含有する場合、ＬｉＦの範囲が３〜１２モル％で、かつ（１１−０．４ｘ）＜ｙ＜（１５−０．４ｘ）であれば、ガラス転移温度、結晶化温度は、ともに±７℃以内とほとんど変化しないで、同一のクラッドガラスを用いても、低損失なファイバが得られることを示すものである。
　　【００７９】
（実施例５）
　クラッドに４７．５ＺｒＦ４−２５．３ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラスと表２に示す組成のコアガラスを用いてファイバを作製し、低損失（波長１．２８μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）で、かつ高Δｎ（＞１．４％）の光ファイバを得た。
　　【００８０】
（実施例６）
　コアガラスとして表３に示すフツ化物ガラスを用いた以外は実施例５と同様にしてファイバを作製し、低損失（波長１．２８μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）で、かつ高Δｎ（＞１．４％）の光ファイバを得た。
　　【００８１】
　【表２】
　　【００８２】
　【表３】
　　【００８３】
（実施例７）
　図９は本発明の光ファイバのコアガラス組成を３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＡｌＦ３−ＬａＦ３（モル％）としたときのＰｂＦ２含有量（ｘモル％）に対する結晶化温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との差（ΔＴ）と、屈折率を示すグラフであり、白丸は屈折率を表わし、黒丸はガラス転移温度を表わす。図９から明らかなように、ΔＴほＰｂＦ２濃度に依存せずほぼ一定である。一方、屈折率（ｎＤ）はＰｂＦ２濃度５〜２０モル％に対し、１．５１〜１．５６の値となる。したがって、ガラス転移温度が同程度の３５ＩｎＦ３　−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−５ＡｌＦ３−５ＬａＦ３（モル％）の組成のインジウム系フッ化物ガラス（ｎＤ＝１．４９５）をクラッドに用いることによりΔｎが１．０〜３．７％の高Δｎファイバが得られる（図１０）。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝２０）のファイバ２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た。なお、ファイバのコア直径は２μｍ、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。
　　【００８４】
（実施例８）
　実施例７で用いたコアガラスと同程度のガラス転移温度をもつ４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）の組成のジルコニウム系フッ化物ガラス（ｎＤ＝１．４９５２）をクラッドに用いることによりΔｎが１．０〜３．７％の高Δｎファイバが得られる。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープした該Δｎ＝３．３％（Ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：２０μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で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５０ｄＢ／ｋｍと低損失であった。
　　【００８５】
（実施例９）
　実施例７で用いた光ファイバのコアにＹｂ　３０００ｐｐｍ，Ｐｒ　５００ｐｐｍを共ドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝２０）のファイバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザーダイオードを励起光源として用いた時、励起光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。
　　【００８６】
（実施例１０）
　実施例７で用いた光ファイバのコアにＥｒ　３０００ｐｐｍ，Ｐｒ　５００ｐｐｍを共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：２０μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。
　　【００８７】
（実施例１１）
　クラッドに４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラスを用い、コアガラスに表４に示す組成のインジウム系フッ化物ガラスを用いたとき、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）でかつ高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。
　　【００８８】
（実施例１２）
　本発明の光ファイバのコアガラスおよびクラッドガラスの組成をそれぞれ表５−１および表５−２に示すものから選択した以外は実施例７と同様にしてΔｎが１〜４．０％の高Δｎファイバを得た。これらのファイバを用いて実施例７と同様にして光増幅器を構成し、同様の高い利得係数と低い損失値を得た。
　　【００８９】
　【表４】
　　【００９０】
　【表５】
　　【００９１】
　【表６】
　　【００９２】
（実施例１３）
　図１１は本発明の光ファイバのコアガラス組成を３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＧａＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）としたときのＰｂＦ２含有量（ｘモル％；５≦Ｘ≦２０）に対する結晶化温度（Ｔｘ）とガラス転移温度（Ｔｇ）との差（ΔＴ）と、屈折率を示すグラフであり、白丸は屈折率を表わし、黒丸はガラス転移温度を表わす。図１１から明らかなように、ΔＴはＰｂＦ２濃度に依存せずほぼ一定である。一方、屈折率（ｎＤ）はＰｂＦ２濃度５〜２０モル％に対し、１．５１５〜１．５７の値となる。したがって、ガラス転移温度が同程度の３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１７ＢａＦ２−１１ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−４ＡｌＦ３−４ＹＦ３−４ＮａＦ（モル％）の組成のインジウム系フッ化物ガラス（ｎＤ　＝１．４９５）をクラッドに用いることによりΔｎが１．３〜４．７％の高Δｎファイバが得られる（図１２）。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝１５）のファイバ２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で０．２ｄＢ／ｍＷの高い利得係数を得た。なお、ファイバのコア直径は２μｍ、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。
　　【００９３】
（実施例１４）
　図１３は本発明の光ファイバのコアガラス組成を３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−９ＰｂＦ２−ｘＧａＦ３−（５−ｘ）ＡｌＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）としたときのＧａＦ３含有量に対する屈折率の変化を示したグラフである。図１３から明らかなように、屈折率（ｎＤ　）はＧａＦ３濃度０〜５モル％に対し、１．５１３〜１．５１５の値となる。したがって、ガラス転移温度が同程度の３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１７ＢａＦ２−１１ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−４ＡｌＦ３−４ＹＦ３−４ＮａＦ（モル％）の組成のインジウム系フッ化物ガラス（ｎＤ　＝１．４９５）をクラッドに用いることによりΔｎが１．１〜１．３％の高Δｎファイバが得られる。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。本実施例は、ＰｂＦ２濃度を一定にした場合においてもＧａＦ３濃度を変化させることによりコア−クラッド間の比屈折率差を与え、かつガラスの安定性を損ねることなく低損失のファイバが作製できることを示すものである。
　　【００９４】
（実施例１５）
　実施例１３で用いたコアガラスと同程度のガラス転移温度をもつ４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３２０ＮａＦ（モル％）の組成のジルコニウム系フツ化物ガラス（ｎＤ　＝１．４９５２）をクラッドに用いることによりΔｎが１．３〜４．７％の高Δｎファイバが得られる。コアに５００ｐｐｍのＰｒをドープした該Δｎ＝３．３％（Ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で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５０ｄＢ／ｋｍと低損失であった。
　　【００９５】
（実施例１６）
　実施例１３で用いた光ファイバのコアにＹｂ　３０００ｐｐｍ，Ｐｒ　５００ｐｐｍを共ドープした該Δｎ＝３．７％（ｘ＝２０）のファイバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。
　　【００９６】
（実施例１７）
　実施例１３で用いた光ファイバのコアにＥｒ　３０００ｐｐｍ，Ｐｒ　５００ｐｐｍを共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で、発振波長９８０ｎｍのレーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。
　　【００９７】
（実施例１８）
実施例１３で用いた光ファイバのコアにＮｄ　３０００ｐｐｍ，Ｐｒ　５００ｐｐｍを共ドープした該Δｎ＝３．３％（ｘ＝１５）のファイバ（コア直径：２μｍ）２０ｍを用いた図４に図示したものと同じ構成の光増幅器で、発振波長７９０ｎｍのレーザーダイオードを励起光源として用いたとき、励起光パワー１００ｍＷで１０ｄＢの利得が得られた。
　　【００９８】
（実施例１９）
　クラッドに４７．５ＺｒＦ４（または４７．５ＨｆＦ４）−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）の組成のガラスを用い、コアガラスに表６に示す組成のインジウム系フッ化物ガラスを用いたとき、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）でかつ高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。
　　【００９９】
（実施例２０）
　コアに４０ＩｎＦ３−２０ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−９ＰｂＦ２−ｘＧａＦ３−（３−ｘ）ＡｌＦ３−２ＹＦ３−２ＮａＦ（モル％）、ＧａＦ３の含有量（ｘモル％；０≦Ｘ≦３）の組成のガラスを用い、クラッドガラスに表７に示す組成のＺｒＦ４系フッ化物ガラスを用いたとき、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）で、かつ、高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。
　　【０１００】
（実施例２１）
　コアに３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−９ＰｂＦ２−ｘＧａＦ３−（５−ｘ）ＡｌＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）、ＧａＦ３の含有量（ｘモル％；０≦Ｘ≦５）の組成のガラスを用い、クラッドガラスに表８に示す組成のＺｎＦ４−ＨｆＦ４系フッ化物ガラスを用いたとき、低損失（波長１．３μｍで５０〜２００ｄＢ／ｋｍ）で、かつ、高Δｎ（＞２％）の光ファイバを得た。
　　【０１０１】
　【表７】
　　【０１０２】
　【表８】
　
　　【０１０３】
　【表９】
　　【０１０４】
（実施例２２）
　本発明の光ファイバのコアガラスの組成を表９−１および表９−２に示すものから選択した以外は実施例１３と同様にしてΔｎが１．５〜４．５％の高Δｎファイバが得られる。これらのファイバを用いて実施例１３と同様に光増幅器を構成し、同様の高い利得係数と低い損失値を得た。
　　【０１０５】
（実施例２３）
　実施例２２において、クラッドガラスの組成を表１０−１および表１０−２に示すものに代えた以外は実施例２２と同様にしてΔｎが１〜４．５％の高Δｎファイバが得られる。これらのファイバを用いて実施例１３と同様に光増幅器を構成し、同様の高い利得係数と低い損失値を得た。
　　【０１０６】
　【表１０】
　　【０１０７】
　【表１１】
　　【０１０８】
　【表１２】
　　【０１０９】
　【表１３】
　　【０１１０】
（実施例２４）
　図４の光増幅器用光ファイバを用いた増幅器の構成図において、コア５にＰｒ３＋を５００ｐｐｍドープしたフッ化物光ファイバを使用した。コア直径は２μｍ、比屈折率差は３．７％、長さは２０ｍである。コアガラスの組成は４９ＺｒＦ４−１７ＢａＦ２−８ＢａＣｌ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）であり、クラッドガラスの組成は４９ＺｒＦ４−１０ＢａＦ２−１５ＢｅＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）である。
　　【０１１１】
　上述した構成の増幅器によりレーザ光の利得を求める。
　　【０１１２】
　図１４は、本実施例の光増幅器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。
　　【０１１３】
　図１４中、実線で示した利得が本実施例の光増幅器用光ファイバの利得であり、点線で示した利得は比較例の光増幅器用光ファイバの利得であり、この比較例の光ファイバの構成は下記のとおりである。
　　【０１１４】
Ｐｒ３＋の濃度　　　５００ｐｐｍ
比屈折率差　　　　　３．７％
コア直径　　　　　　２μｍ
コアガラスの組成　　５３ＺｒＦ４−１６ＢａＦ２−１５ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−８ＬｉＦ（モル％）
クラッドガラスの組成４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）
上述した比較例の光増幅器用光ファイバは、コアガラス中に塩素が添加されていない光増幅器用光ファイバである。
　　【０１１５】
　本実施例の光増幅器用光ファイバと比較例の光増幅器用光ファイバの諸元は同一であるが、本実施例では比較例よりも高い利得が得られていることが図１４より読み取れる。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に置換されることにより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３Ｈ５への遷移の量子効率が上昇したことに起因すると考えられる。
　　【０１１６】
　本実施例では、塩素のドーパントとしてＢａＣｌ２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，ＨＣｌ，ＣＣｌ４等の塩素系ガス中で溶融してもよい。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はなく、光増幅器用光ファイバの開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）を上昇させるのにも効果がある。よって、Ｐｒ３＋の他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成することができる。
　　【０１１７】
　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約５．５％と調整したが、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。
　　【０１１８】
（実施例２５）
　コアガラスの組成を４９ＺｒＦ４−１７ＢａＦ２−８ＢａＢｒ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）、クラッドガラスの組成を４９ＺｒＦ４−１０ＢａＦ２−１５ＢｅＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）とし、Ｐｒ３＋の濃度が５００ｐｐｍ、コア直径が２μｍ、比屈折率差が３．７％、長さが２０ｍの光増幅器用光ファイバを用いて実施例２４と同様に１．３１μｍにおける利得の励起強度依存性を測定した結果、実施例２４の場合と同様に、コアガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素、この場合、臭素に置換することによって増幅特性が改善されることを確認することができた。また、フッ素の臭素による置換率を３０％まで上昇させても光ファイバ化は可能であった。
　　【０１１９】
　本実施例では臭素のドーパントとしてＢａＢｒ２を用いたが、ドーパントの原料としては、例えばＢａＦＢｒ，ＰｂＢｒ２，ＬａＢｒ３，ＹＢｒ３，ＬｉＢｒ等の臭化物でもよい。また、コアガラスを例えば、Ｂｒ２，ＨＢｒ等の臭素系ガス中で溶融しても臭素イオンのドープは可能である。
　　【０１２０】
（実施例２６）
　コアガラスの組成を４９ＺｒＦ４−１７ＢａＦ２−８ＢａＩ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）、クラッドガラスの組成を４９ＺｒＦ４−１０ＢａＦ２−１５ＢｅＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）とし、Ｐｒ３＋の濃度が５００ｐｐｍ、コア径が２μｍ、比屈折率差が３．７％、長さが２０ｍの光増幅器用光ファイバを用いて実施例２４と同様に１．３１μｍ帯における利得の励起強度依存性を測定した。その結果、実施例２４の場合と同様に、コアガラスのフッ素の一部を他のハロゲン元素、この場合、ヨウ素に置換することによって光ファイバの増幅特性が改善されることを確認した。また、フッ素のヨウ素による置換率を３０％まで上昇させても光ファイバ化は可能であった。
　　【０１２１】
　本実施例ではヨウ素のドーパントとしてＢａＩ２を用いたが、ドーパントの原料としては、例えばＰｂＩ２，ＢａＦＩ，ＬａＩ３，ＹＩ３，ＬｉＩ等のヨウ化物を用いてよく、また、コアガラスをＩ２に代表されるようなヨウ素系ガス中で溶融してもヨウ素のドープは可能である。
　　【０１２２】
　以上の実施例２４から実施例２６の実施例ではクラッドガラスとしてＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＹＦ３−ＡｌＦ３−ＬｉＦ系ガラスでその成分の一つであるＢａＦ２の一部をＢｅＦ２に置換したガラスを用いた。このＢｅＦ２の役割はガラスの屈折率を下げるものであり、コア−クラッド間の比屈折率差を大きくするために有効であり、ＢａＦ２と置換するだけでなく、ＺｒＦ４と置換しても良い。また、クラッドガラス系としては、ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ系ガラスにおいてＢｅＦ２を含んだもの、ＺｒＦ４−ＨｆＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＹＦ３−ＡｌＦ３−ＬｉＦ−ＮａＦ系ガラスにおいてＢｅＦ２を含んだものを用いても比屈折率差を３．７％以上にすることができ、それらを用いることができる。なお、フッ素以外のハロゲン元素が添加されるコアガラスはＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＰｂＦ２−ＬａＦ３−ＹＦ３−ＡｌＦ３−ＬｉＦ−ＮａＦ系ガラスも使用できる（表１１）。
　　【０１２３】
　【表１４】
　　【０１２４】
（実施例２７）
　コアガラスの組成を３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−５ＢａＦ２−５ＢａＣｌ２−１０ＳｒＦ２−１５ＰｂＦ２−４ＡｌＦ３−ＬｉＦ（モル％）とし、クラッドガラスの組成を３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−５ＡｌＦ３−５ＬａＦ３（モル％）とし、Ｐｒ３＋の濃度が５００ｐｐｍ１コア直径が２μｍ、比屈折率差が３．７％、および長さが２０ｍの光ファイバを用いて実施例２４と同様に１．３１μｍ帯における利得の励起強度依存性を測定した。その結果、実施例２４の場合と同様に、コアガラス中のフッ素の一部を塩素に置換することにより、増幅特性が改善されることを確認した。また、本実施例では、塩素をドープしたが、例えば、ＢａＢｒ２，ＢａＩ２等ハロゲン化物を用いて臭素またはヨウ素をコアガラスにドープしても増幅特性が改善されることを確認した。
　　【０１２５】
　塩素，臭素またはヨウ素をドープするために、例えば、ＺｎＣｌ２，ＳｒＣｌ２，ＺｎＢｒ２，ＳｒＢｒ２，ＺｎＩ２またはＳｒＩ２等ハロゲン化物を用いてもよい。
　　【０１２６】
　以上の実施例では、ＺｒＦ４系およびＩｎＦ３系フッ化物ファイバを用いて実験を行っていたが、例えば、ＡｌＦ３系ガラス等の他のフッ化物ガラス（泉谷徹郎監修，“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，Ｔｏｍｏｚａｗａ　ａｎｄ　Ｄｏｒｅｍｕｓ編“Ｔｒｅａｔｉｓｅｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，ｖｏｌｕｍｅ．２６，第４章，Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９８５年、または、Ａｇｇａｒｗａ１　ａｎｄ　Ｌｕ編　“Ｆｌｕｏｒｉｄｅ　ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃｓ”，第１章，Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．１９９１年等を参照）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く、ＺｒＦ４系フッ化物またはＩｎＦ３系フッ化物ガラスに限定されるわけではない。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はなく、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よい。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。
　　【０１２７】
（実施例２８）
　コアガラス組成を２３ＭｇＦ２−１０ＳｒＣｌ２−３０ＳｒＦ２−１３ＹＦ３−２３ＡｌＦ３−１ＢｅＦ２（モル％）、クラッドガラス組成を２０ＭｇＦ２−５０ＹＦ３−２０ＡｌＦ３−１０ＢｅＦ２（モル％）とし、Ｐｒ３＋の濃度が５００ｐｐｍ、コア直径が２μｍ、比屈折率差が４％、長さが２０ｍの光増幅器用光ファイバを用いて実施例２４と同様に１．３１μｍ帯における利得の励起強度依存性を測定したところ、実施例２４で示した比較例のガラス系をクラッドとして用いた場合よりも増幅特性が改善した。
　　【０１２８】
　本実施例ではフッ素の一部を塩素で置換したが、塩素だけでなく、臭素やヨウ素で置換しても効果があることは、他の実施例で示されるように確認された。臭素やヨウ素を添加するためにＭＧＢｒ２，ＹＩ３，ＹＢｒ３等が使用できることは実施例２４〜２７と同様である。
　　【０１２９】
　また、本実施例で使用したガラスはＡｌＦ３ガラスと呼ばれるが、ＡｌＦ３系ガラスとしては表１２から表１４で示したものが代表的なものとして挙げられる。これらのガラスを用いても同様の結果が得られる。
　　【０１３０】
　【表１５】
　　【０１３１】
　【表１６】
　　【０１３２】
　【表１７】
　　【０１３３】
（実施例２９）
　実施例４から実施例２７においてはコアに添加された希土類イオンはＰｒ３＋のみであったが、上述した各実施例の光増幅器用光ファイバにおいてＰｒ３＋の代わりに、Ｐｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｙｂ３＋（０．３ｗｔ％），Ｐｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｎｄ３＋（２ｗｔ％），Ｐｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｅｒ３＋（１ｗｔ％）をドープしてもよい。Ｐｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｙｂ３＋（０．３ｗｔ％）およびＰｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｅｒ３＋（１ｗｔ％）の場合は０．９８μｍの光で励起し、Ｐｒ３＋（０．２ｗｔ％）−Ｎｄ３＋（２ｗｔ％）の場合は０．８μｍの光で励起する。コアに塩素，臭素またはヨウ素を添加したファイバとハロゲン元素を添加していないファイバの利得特性を比較した結果、塩素、臭素またはヨウ素をコアにドープした光ファイバの方がより低い励起光強度で１．３μｍ帯においてより高い利得が得られることを確認した。
　　【０１３４】
　また、実施例２４から実施例２９においては、コアにのみ塩素、臭素またはヨウ素をドープしたが、クラッドにも同時にドープしてもよい。
　　【０１３５】
　また、Ｐｒ３＋にコードープ（ｃｏｄｏｐｅ）するＹｂ３＋，Ｎｄ３＋，Ｅｒ３＋の各濃度は０ｗｔ％よりも大きく３ｗｔ％以下の濃度範囲にあるいずれの濃度であっても、塩素、臭素、ヨウ素の少なくとも一種類のハロゲン元素を添加することによって、利得係数を改善することができることを確認した。
　　【０１３６】
　また、Ｙｂ３＋，Ｎｄ３＋，Ｅｒ３＋の添加濃度は上記の値に限定されるわけではない。さらに、希土類イオンとしてはＰｒ３＋，Ｙｂ３＋，Ｎｄ３＋，Ｅｒ３＋に限定されるわけではなく、他の希土類イオンの遷移においても上記置換により量子効率の改善が計れる。
　　【０１３７】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明によれば、コア−クラッド間の比屈折率差Δｎが１．４％以上で、かつ前記コアガラスが２５モル％以下の含有率でＰｂＦ２を含むことにより励起光のパワー密度を高くすることができ、また、コアのホスト材料であるフッ化物系ガラスのフッ素元素の一部が、少なくとも１種のハロゲン元素に置換されているので、Ｐｒ３＋の１Ｇ４から３Ｈ５への遷移の量子効率を向上させることができる。これにより、１．３１μｍ帯において１００ｍＷの励起光パワーに対し、１０ｄＢ以上の利得を得ることができ、低損失で高Δｎ化が可能な光増幅用光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。したがって光通信システムの低コスト化および高性能化が図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
　　【図１】
　Ｐｒ３＋エネルギダイヤグラムを示す図である。
　　【図２】
　励起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を示す特性図である。
　　【図３】
　励起光パワー１００ｍＷ当たりの信号利得を示す特性図である。
　　【図４】
　本発明の光増幅器用光ファイバを適用し得る光増幅器の構成図である。
　　【図５】
　コアガラスの組成を４９Ｚｒ−（２５−ｘ）ＢａＦ２−ｘＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）とし、クラッドガラスの組成を２３．７ＺｒＦ４−２３．８ＨｆＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−　４．５ＡｌＦ３−４．５ＮａＦ（モル％）とした実施例１の光ファイバにおけるＰｂＦ２の添加量による比屈折率差の変化を示す特性図である。
　　【図６】
　コアガラスの組成を（５９．５−０．５ｙ）Ｚｒ−２ｙＢａＦ２−（３２．５−２．５ｙ）ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−ｙＬｉＦ（モル％）とした実施例３の光ファイバにおけるＬｉＦ濃度（ｙモル％）に対するガラス転移温度、結晶化温度および屈折率の変化を示す特性図である。
　　【図７】
　クラッドガラスの組成を４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）とした実施例３の光ファイバのコア−クラッド間の比屈折率差ΔｎとＬｉＦ濃度との関係を示す特性図である。
　　【図８】
　実施例３の光ファイバでコアに５００ｐｐｍのＰｒ３＋をドープしたものを用いたファイバアンプの増幅特性を示すグラフである。
　　【図９】
　コアガラスを３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＡｌＦ３−ＬａＦ３（モル％）とした実施例７の光ファイバにおけるＰｂＦ２濃度Ｘモル％に対する結晶化温度とガラス転移温度との差ΔＴ、および屈折率の変化を示すグラフである。
　　【図１０】
　コアガラスを３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＡｌＦ３−ＬａＦ３（モル％）とし、クラッドガラスを３５ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−１０ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−５ＡｌＦ３−５ＬａＦ３（モル％）（ｎＤ＝１．４９５）とした実施例７の光ファイバのＰｂＦ２濃度Ｘモル％に対する比屈折率差を示すグラフである。
　　【図１１】
　コアガラスを３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＧａＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）とした実施例１３の光ファイバにおけるＰｂＦ２濃度Ｘモル％に対する結晶化温度とガラス転移温度との差ΔＴ、および屈折率の変化を示すグラフである。
　　【図１２】
　コアガラスを３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−（２５−ｘ）ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−ｘＰｂＦ２−４ＧａＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）とし、クラッドガラスを３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１７ＢａＦ２−１１ＳｒＦ２−５ＣｄＦ２−４ＡｌＦ３−４ＹＦ３−４ＮａＦ（モル％）（ｎＤ＝１．４９５）とした実施例１３の光ファイバにおける、ＰｂＦ２濃度Ｘモル％に対する比屈折率差を示すグラフである。
　　【図１３】
　コアガラスを３０ＩｎＦ３−２５ＺｎＦ２−１５ＢａＦ２−９ＳｒＦ２−９ＰｂＦ２−ｘＧａＦ３−（５−ｘ）ＡｌＦ３−４ＹＦ３−３ＮａＦ（モル％）とした実施例１４の光ファイバのＧａＦ３含有量に対する屈折率の変化を示したグラフである。
　　【図１４】
　本実施例２４のミクストハライドガラス光ファイバを使用した増幅器の１．３μｍ帯における利得の励起光強度依存性を示す特性図であり、光ファイバのコアガラスの組成は４９ＺｒＦ４−１７ＢａＦ２−８ＢａＣｌ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）であり、クラッドガラスの組成は４９ＺｒＦ４−１０ＢａＦ２−１５ＢｅＦ２−３．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−１８ＬｉＦ（モル％）であり、比較のために、コアガラスの組成が５３ＺｒＦ４−１６ＢａＦ２−１５ＰｂＦ２−３．５ＬａＦ３−２．０ＹＦ３−２．５ＡｌＦ３−８ＬｉＦ（モル％）、クラッドガラスの組成が４７．５ＺｒＦ４−２３．５ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２ＹＦ３−４．５ＡｌＦ３−２０ＮａＦ（モル％）のものの特性も併せて示す。
　　【符号の説明】
１　励起光源
２　レンズ
３　光カプラ
４　信号源
５　光ファイバ
６　ピグテール
７　光スペクトルアナライザ