【事件の表示】
　特許第３３６９１５８号「光増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器」の請求項１ないし９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３３６９１５８号の請求項１ないし５に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第３３６９１５８号は、１９９９年５月２８日を国際出願日として特許出願され、平成１４年１１月１５日に特許権の設定登録がなされたが、特許異議の申立てがなされ、取消理由が通知され、その指定期間内である平成１５年１２月９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
（１）訂正事項
　特許権者の請求する訂正の内容は、次のａ〜ｄである。
　ａ．明細書の特許請求の範囲について、原請求項１、２、３、６を削除し、原請求項４、５、７、８に原請求項３の要件を追加して独立形式に書き換え、新たな請求項１、２、３、４とし、原請求項９を新請求項３、４にそれぞれ従属させて新請求項５とするとともに、新請求項１、２において増幅に用いる励起光の帯域を明記し、最終的に以下のように訂正する。
「【請求項１】少なくともコア領域にＥｒが添加されており、１．４８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、　　前記コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、モードフィールド径が５μｍ以上であることを特徴とする光増幅用光ファイバ。
 【請求項２】少なくともコア領域にＥｒが添加されており、０．９８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、　　前記コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、モードフィールド径が５μｍ以上であることを特徴とする光増幅用光ファイバ。
 【請求項３】少なくともコア領域にＥｒが添加されている光増幅用光ファイバを用いて１．５８μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器であって、
　前記光増幅用光ファイバを励振させる１．４８μｍ帯の励起光を出射する励起光源と、
　前記励起光源から発せられた励起光を信号光が入射される前記光増幅用光ファイバへと導入する合分波器と、
　信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えており、
　前記光増幅用光ファイバは、前記コア領域が少なくとも一部にＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、１．５８μｍ帯におけるモードフィールド径が５μｍ以上であることを特徴とする光ファイバ増幅器。
 【請求項４】少なくともコア領域にＥｒが添加されている光増幅用光ファイバを用いて１．５８μｍ帯の信号光を増幅する光ファイバ増幅器であって、
　前記光増幅用光ファイバを励振させる０．９８μｍ帯の励起光を出射する励起光源と、
　前記励起光源から発せられた励起光を信号光が入射される前記光増幅用光ファイバへと導入する合分波器と、
　信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えており、
　前記光増幅用光ファイバは、前記コア領域が少なくとも一部にＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、１．５８μｍ帯におけるモードフィールド径が５μｍ以上であることを特徴とする光ファイバ増幅器。
 【請求項５】請求項３記載の光ファイバ増幅器及び／又は請求項４記載の光ファイバ増幅器を複数個直列に接続して構成した増幅部を備えている光ファイバ増幅装置。」
　
　ｂ．明細書の発明の詳細な説明について、特許公報第４欄第３４行〜第５欄第４７行の部分を以下のように訂正する。
「本発明は上記の知見を基になされたものであって、本発明に係る光増幅用光ファイバは、少なくともコア領域にＥｒが添加されており、１．４８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度は１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満で、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、１．５８μｍ帯におけるモードフィールド径（ＭＦＤ）が５μｍ以上であることを特徴とする。
　あるいは、本発明に係る光増幅用光ファイバは、少なくともコア領域にＥｒが添加されており、０．９８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度は１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満で、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、１．５８μｍ帯におけるモードフィールド径（ＭＦＤ）が５μｍ以上であることを特徴とする。
　一方、本発明に係る光ファイバ増幅器は、この光増幅用ファイバと、この光増幅用光ファイバを励振させる波長帯の励起光を出射する励起光源と、励起光源から発せられた励起光を信号光と合成して光増幅用光ファイバに導入する合分波器と、信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えていることを特徴とする。
　このように構成することで、上述したように単位長利得の高い光増幅用光ファイバが得られる。また、ＭＦＤを５μｍ以上に設定することで、信号光のパワー密度を低減して、自己位相変調による信号波形の歪みや４光波混合による信号のクロストークなどの非線形効果を低減することができるので好ましい。また、信号伝送用ファイバとの接続損失低減に効果があり、エネルギー変換効率向上の観点でも有利となる。Ａｌ原子濃度をこのように設定することで、Ｅｒ原子の会合を抑制して濃度消光限界を高濃度側にシフトさせることが可能となる。
　カットオフ波長を１．２μｍ〜１．５μｍと長波長側にシフトさせた場合は、コアの閉じ込め係数を０．８以上に向上させることができ、Ｅｒを１０００ｗｔｐｐｍ以上添加することで１．５８μｍ帯の光増幅に対して１．５５μｍ帯と同程度の単位長利得を得ることが可能となる。この光増幅用光ファイバを用いた光増幅器においては、励起光源として１．４８μｍ帯の励起光を出射する励起光源が用いられる。
　カットオフ波長を０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲に設定した場合は、Ｅｒ原子濃度を１５００ｗｔｐｐｍ以上に高めることで１．５８μｍ帯の光増幅に対して１．５５μｍ帯と同程度の単位長利得を得ることが可能となる。この光増幅用光ファイバを用いた光増幅器においては、励起光源として　０．９８μｍ帯の励起光を出射する励起光源が用いられる。
　さらに、上記１．４８μｍ帯の励起光を出射する励起光源を用いた光ファイバ増幅器及び／又は上記０．９８μｍ帯の励起光を出射する励起光源を用いた光ファイバ増幅器を複数個直列に接続して構成した増幅部を備えている光ファイバ増幅装置としてもよい。多段構成とすることで、所望の増幅率を達成することが容易になる。」
　
　ｃ．明細書の発明の詳細な説明について、特許公報第１２欄の「以上の本発明の説明から…用いることができる。」を削除する。
　
　ｄ．明細書の【発明の詳細な説明】欄を、【発明の属する技術分野】【従来の技術】【発明が解決しようとする課題】【課題を解決するための手段】【発明の実施の形態】【図面の簡単な説明】【符号の説明】欄に区分し、書式を整える。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮及び明りようでない記載の釈明を目的とするものであり、また、これらの訂正は、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を変更し又は拡張するものでもない。
　上記訂正事項ｂは、上記訂正事項ａに伴い、特許請求の範囲と発明の詳細な説明の記載との整合をとるための訂正であり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。また、これらの訂正は、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を変更し又は拡張するものでもない。
　上記訂正事項ｃ、ｄは、原出願が国際出願形式で出願されていたものを日本出願形式に改めるものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。また、これらの訂正は、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を変更し又は拡張するものでもない。　　
　
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項の規定並びに同条第３項で準用する特許法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについての判断
（１）理由の概要
　ａ．申立人岩崎真奈美は、
　刊行物１：Broadband and gain-flattened amplifier composed of a 1.55μm-band and a 1.58μm-band Er3+-doped fibre amplifier in a parallel configuration  ELECTRONICS LETTERS,Vol.33,No.8,pp.710-711,10th April 1997
　刊行物２：「光ファイバーアンプ」レーザー研究,Vol.22,No.4,pp.68-77,April 1994
　刊行物３：Intoduction to fiber optics  8.1節-8.5.1節，pp.132-151,1998
　刊行物４：特開平５−６３２５９号公報
をそれぞれ、甲第１ないし４号証として提出して、本件訂正前の請求項１ないし９に係る発明は、これらの刊行物１ないし４に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるので、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであり、これらについての特許を取り消すべきと主張している。
　
　ｂ．申立人柳田修は、
　刊行物５：電子情報通信学会誌、C-3-3,Sept.29〜Oct.2,'98
　刊行物６：ＩＳＤＮ時代の光ファイバ技術、理工学社、p.1-17、Dec.25,'91
　刊行物７：電子情報通信学会誌、C-3-86,Mar.24〜27,'97
をそれぞれ、甲第１ないし３号証として提出して、本件訂正前の請求項１ないし９に係る発明は、これらの刊行物５ないし７に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるので、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであり、これらについての特許を取り消すべきと主張している。
　
　ｃ．申立人日本電信電話株式会社は、
　刊行物８：特開平１０−２２９２３８号公報
　刊行物９：J.F.Massicott,R.Wyatt and B.J.Ainslie,Low noise operation of Er+3 doped silica fibre amplifier around 1.6μm,Electon.Lett.,vol.28,pp.1924-1925,1992.9.24発行
　刊行物１０：光ファイバとファイバ形デバイス、川上彰二郎・白石和男・大橋正治著、培風館、1996.7.10発行
　刊行物１１：M.Kakui,T.Kashiwada,M.Onishi,M.shigematsu, and M.Nishimura,Optical amplification characteristics around 1.58μm of silica-based Erbium-doped fibers containing Phosphorus/Alumina as codopants,Technical digest of Conf.of Optical Amplifiers and Their Applications'98,pp.107-110,1998.7.27発行
　刊行物１２：S.Ishikawa,M.Kakui,M.Nishimura and Y.Makio,High gain per unit length silica-based  erbium doped fiber for 1580 nm band amplification,Technical digest of Conf.of Optical Amplifiers and Their Applications'98,pp.111-114,1998.7.27発行
　刊行物１３：M.Yamada,H.Ono,T.Kanamori,S.Sudo and Y.Ohishi,Broadband and gain-flattened amplifier composed of a 1.55μm-band and a 1.58μm-band Er3+-doped fibre amplifier in a parallel configuration , Electron.Lett.,Vol.33,No.8,pp.710-711,1997.4.10発行
をそれぞれ、甲第１ないし６号証として提出して、本件訂正前の請求項１ないし９に係る発明は、これらの刊行物８ないし１３に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるので、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであり、これらについての特許を取り消すべきと主張している。
　
　ｄ．申立人高橋美恵子は、
　刊行物１４：Massicott et al.,High gain ,broadband,1.6μm Er3+doped silica fibre amplifier , Electronics letters,1990,Volume26,pp.1645-1646
　刊行物１５：須藤　昭一編、「エルビウム添加光ファイバ増幅器」、オプトロニクス社、４頁、１２９−１３３頁
　刊行物１６：D.Marcuse,Loss analysis of single-mode fiber splices,The Bell System Technical Journal, volume 56,pp.703-714,1977
　刊行物１７：特開平８−２２０３６２号公報
　刊行物１８：特開平１０−２２９２３８号公報
　刊行物１９：石原　廣司　監修、「実務に役立つ光ファイバ技術２００のポイント」
　刊行物２０：Ono et al.,Gain-flattend Er3+-doped fiber amplifier for a WDM signal in the 1.57-1.60μm wavelength region,IEEE Photonics Technology Letters,1997,Volume 9,No.5,pp.596-598
　刊行物２１：特開平５−２９４６７０号公報
をそれぞれ、甲第１号証、甲第１号証の２、甲第１号証の３、甲第１号証の４、甲第２号証、甲第２号証の２、甲第３号証及び甲４号証として提出して、本件訂正前の請求項１〜３、５、６、８及び９に係る発明は、これらの刊行物１４ないし２１に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるので、特許法第２９条第２項の規定に違反して特許されたものであり、これらについての特許を取り消すべきと主張している。　
　
（２）本件発明
　本件訂正明細書の特許請求の範囲に記載される請求項１ないし５に係る発明（以下、それぞれ、「本件発明１」ないし「本件発明５」という。）は、訂正事項ａとして上記したとおりであり、本件発明１を構成要件毎に分節すると、
　ａ．少なくともコア領域にＥｒが添加されており、１．４８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、
　ｂ．前記コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、
　ｃ．前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、
　ｄ．平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、
　ｅ．そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、
　ｆ．モードフィールド径が５μｍ以上であること
　を特徴とする光増幅用光ファイバである。
　
　また、本件発明２は、ｂ、ｃ、ｆが本件発明１と共通し、
　ａ２．少なくともコア領域にＥｒが添加されており、０．９８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、
　ｄ２．平均Ｅｒ原子濃度が１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、
　ｅ２．そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にある
　ことを特徴とする光増幅用光ファイバである。
　また、本件発明３及び４は、それぞれ、本件発明１及び２の光ファイバを用いた光ファイバ増幅器であり、本件発明５は、本件発明３及び／又は４の光ファイバ増幅器を複数個直列に接続して構成した増幅部を備えるものである。
　
（３）刊行物に記載された発明と本件発明との対比判断
ａ．刊行物１ないし４について
　刊行物１には、比屈折率差１．１％、カットオフ波長１１３０ｎｍ、エルビウム濃度１３２０ｐｐｍ、アルミニウム濃度４．２重量％の石英系エルビウム添加ファイバを１．５８μｍ帯ＥＤＦＡユニットに使用することが記載されている。
　刊行物２には、Ａｌ共添加によるＥｒ濃度消光の発生抑制作用について記載され、具体的には、Ｆｉｇ．５に、１．５５μｍ帯光増幅ファイバとして、Ａｌ原子濃度１．２ｗｔ％のエルビウム添加ファイバが記載されている。
　刊行物３には、ステップインデックスファイバの伝搬特性について記載され、比屈折率差とカットオフ波長からモードフィールド径が導出されることが記載されている。
　刊行物４には、１．５５μｍ帯用の光増幅用光ファイバについて記載され、Ｅｒを１０００ｐｐｍ、Ａｌを１ｗｔ％共添加し、さらにＧｅＯ２ を添加した光ファイバが記載されている。
（対比判断）
　刊行物１に記載された発明と本件発明１を比較するに、刊行物３によれば、刊行物１の比屈折率差１．１％、カットオフ波長１１３０ｎｍから、モードフィールド径が５．９μｍと導出されるから、刊行物１に記載のものは、本件発明１のａ、ｄ、ｆの要件を満たしているものと認められるが、本件発明１のｃ及びｅの要件、すなわち、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満である点及びカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲である点については記載されていない。
　また、刊行物２や４の記載を参照しても、刊行物１においてこれらの点が当業者に示唆されているとはいえない。
　本件発明２については、ｃ、ｅ２及びｄ２の要件について記載がなく、本件発明１及び２について、刊行物１ないし４に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　
ｂ．刊行物５ないし７について
　刊行物５には、１５８０ｎｍ帯で高単位長利得を持つＥＤＦについて記載され、「ＥＤＦ長を短く１５８０ｎｍ増幅を行うには、Ｅｒの吸収量を増加させることが必要となる。Ｅｒ濃度の増加による手法はＥｒ濃度１０００ｐｐｍ付近に濃度消光による限界がある。単一モードファイバで吸収を増加させるには、Ｅｒ含有領域と光パワー分布の重なりを大きくする手法がある。そのために効果的な手法はλｃ波長を長めに設計しコア中の光閉じ込め大きくすることである。」、「コアはＡＬ２Ｏ３を共添加ＧｅＯ２／ＳｉＯ２で、クラッドはＦ添加したＳｉＯ２から成る。λｃ波長は１４５０ｎｍで、コアの全体にＥｒを添加した構造とした。この構造により光強度の９０％はＥｒの存在領域と重なるようになる。元素分析により測定したＥｒ濃度は濃度消光限界に近い１１００ｐｐｍであった。」、「増幅特性は、１４８０ｎｍ帯ＬＤによる双方向励起で、…測定した。」と記載され、また、図１に試作ファイバについて、Δｎ：２．１％、λｃ：１４５０ｎｍ、Ａｅｆｆ＠１５５０ｎｍ：１５．８μｍ２である旨記載されている。
　刊行物６には、モードフィールド径について「モードフィールド径（直径）という光パワーがどの程度広がっているかを示す言葉が用いられる。モードフィールド径とコア径は、数値としては大差ないように定義づけられている。」と記載されている。
　刊行物７には、１．５８μｍ帯Ｅｒ３＋ 添加光ファイバについて記載され、比屈折率差１．８％、カットオフ波長１．１３μｍ、Ｅｒ３＋ 添加濃度１３１０ｐｐｍ、Ａｌ添加濃度４．２ｗｔ％のＥｒ３＋ 添加石英ファイバ及び比屈折率差２．５％、カットオフ波長０．９５μｍ、Ｅｒ３＋ 添加濃度１０００ｐｐｍのＥｒ３＋ 添加フッ化物ファイバが記載されている。
（対比判断）　
　刊行物５に記載された発明と本件発明１を比較するに、刊行物５には、本件発明１のａ、ｂ、ｄ及びｅの構成が記載されているものと認められるが、ｃ及びｆの構成、すなわち、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満である点及びモードフィールド径は５μｍ以上であることについて記載されていない。
　また、刊行物６や７を参照しても、刊行物５においてこれらの点が当業者に示唆されているとはいえない。
　本件発明２については、刊行物５において、さらに、ａ２、ｄ２及びｅ２についての記載もなく、本件発明１及び２について、刊行物５ないし７に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　
ｃ．刊行物８ないし１３について
　刊行物８には、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器及びこれを用いた高帯域な光増幅方法について記載され、その１２１段落にファイバ２として、Ｅｒと共にＡｌが共添加された石英系ファイバであって、Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔｐｐｍ、Ａｌ添加濃度１００００ｗｔｐｐｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．８μｍであるファイバが記載されている。また、表１には実施例４として、Ｅｒドープファイバを用いた０．９８μｍ帯励起の光増幅器が記載されている。
　刊行物９には、１．６μｍ帯Ｅｒ３＋ ドープ光ファイバ増幅器について記載され、ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３ -ＧｅＯ２ コアをもち、コア径が５．５μｍで、比屈折率差Δｎが０．０１５のファイバが記載されている。
　刊行物１０には、ファイバの比屈折率差とカットオフ波長とモードフィールド径との関係式が記載されている。
　刊行物１１には、１．５８μｍ帯の増幅を行うＡｌ添加濃度７．８ｗｔ％のＥｒ添加石英ファイバが記載されている。
　刊行物１２には、表１及び表２に１．５８μｍの光を増幅するＥｒ添加濃度１５００ｗｔｐｐｍ、カットオフ波長１．４５μｍを有するＥｒ添加石英ファイバ（Ｃｏｒｅ　Ｅｒ３＋ -Ａｌ2Ｏ3 -ＧｅＯ2-ＳｉＯ2　ＭＦＤ４．５μｍ）が記載されている。また、図３に１．４８μｍ帯励起光源を用いた光ファイバ増幅器が図示されている。
　刊行物１３には、０．９８μｍ励起系のＥｒドープファイバ増幅器と１．４８μｍ励起系のＥｒドープファイバ増幅器を直列接続した構成が示されている。
（対比判断）　
　刊行物８に記載された発明と本件発明２を比較するに、そのモードフィールド径は刊行物１０により約９．７μｍと推定されるから、刊行物８には、本件発明２のａ２、ｄ２、ｅ２及びｆの構成が記載されているものと認められるが、そのＡｌ添加濃度は１００００ｗｔｐｐｍであり本件発明２のごとくこれを５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満とすることについては記載も示唆もない。刊行物１１には、Ａｌ添加濃度７．８ｗｔ％のＥｒ添加石英ファイバが記載されているが、これは、ＥＤＦファイバにおいて、Ｐ／Ａｌを共添加し、そのＰ／Ａｌ比を変化させたときの特性変化を調べるために、Ｐを０とした場合のサンプルａとして記載されているのであって（ちなみに、サンプルｂはＡｌ２．０ｗｔ％、Ｐ５．０ＷＴ％、サンプルｃはＡｌ０．３ｗｔ％、Ｐ８．０ｗｔ％）、刊行物８におけるＡｌ濃度１００００ｗｔｐｐｍを５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満とすることを示唆するものとはいえない。
　本件発明１についても同様であり、本件発明１及び２について、刊行物１１を参照しても、刊行物８に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物９には、本件のｂ、ｆについての記載はあるが、ｃ〜ｅ又はｅ２についての記載はなく、本件発明１及び２について、刊行物９に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物１１には、Ａｌ添加濃度７．８ｗｔ％、Ｅｒ濃度１０００ｐｐｍのＥｒ添加石英ファイバがサンプルａとして記載されており、これは、本件発明１のａ、ｃ及びｄの要件を満たしているものと認められるが、他の要件であるｂ、ｅ、ｄ２、ｅ２、ｆについての記載や示唆はなく、本件発明１及び２について、刊行物１１に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物１２には、本件のａ、ｂ、ｄ及びｅの構成が記載されているものと認められるが、Ａｌ原子濃度についての記載はなく、また、モードフィールド径は４．５μｍであり、本件のｃ及びｆの構成、すなわち、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、モードフィールド径は５μｍ以上であることについては記載されておらず、本件発明１及び２について、刊行物１２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物１３は、本件訂正後の請求項５の限定事項に係るもので、本件発明１及び２を示唆するものではない。
　
ｄ．刊行物１４ないし２１について
　刊行物１４には、１．６μｍ帯Ｅｒ３＋ ドープ光ファイバ増幅器について記載され、ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３ -ＧｅＯ２ コアをもち、コア径が５．５μｍで、比屈折率差Δｎが０．０１５のファイバが記載されている。
　刊行物１５には、モードフィールド径が光ファイバのコア半径ａ、比屈折率差Δｎを用いて算出できることが記載されている。
　刊行物１６には、接続損失について記載されている。
　刊行物１７には、分散シフトファイバについて記載され、波長１．５５μｍで波長分散値がゼロもしくはほぼゼロである分散シフトファイバにおいて、モードフィールド径を大きくし、非線形効果を低減することについて記載されている。
　刊行物１８には、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器及びこれを用いた高帯域な光増幅方法について記載され、その１２１段落に、ファイバ２として、Ｅｒと共にＡｌが共添加された石英系ファイバであって、Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔｐｐｍ、Ａｌ添加濃度１００００ｗｔｐｐｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．８μｍであるファイバが記載されている。また、表１には、実施例４として、Ｅｒドープファイバを用いた０．９８μｍ帯励起の光増幅器が記載されている。
　刊行物１９には、カットオフ波長と規格化周波数との関係について記載されている。
　刊行物２０には、１．５８μｍ帯のエルビウム添加ファイバ増幅器について記載され、比屈折率差が１．８％、カットオフ波長１．１３μｍ、エルビウム、アルミニウム、ゲルマニウムの濃度がそれぞれ１３１０ｐｐｍ、４．２ｗｔ％、１８ｗｔ％のものが記載されている。
　刊行物２１には、希土類ドープコアファイバの製造法について記載され、「従来のような製造方法では、エルビウムのコアへの添加濃度が１０００ppmを越えると、そのままでは隣接するエルビウムイオン同士の相互作用により濃度消光の問題が生じ、エルビウム添加濃度に比例した高い利得を得ることが難しくなる。」、「上記濃度消光に対する対策としては、アルミニウム共添加が有効である。したがって、希土類元素のコアへのドープ量を増加させると、濃度消光解消のため、アルミニウムの共添加量を希土類元素の添加量の５０倍以上に増加させる必要がある。」「本発明の目的の光増幅の高利得および濃度消光解消のためには、希土類元素を０．２〜５ｗｔ％程度、酸化アルミニウムを５〜７５ｗｔ％程度配合したものが好ましい。」、「図１、図２に示したような装置を用いて、上述の方法で希土類元素ドープコアファイバを作成した。コアとなる原料粉末の組成を、ＳｉＯ2１１．９ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3４７．８ｗｔ％、ＣａＯ４０．３ｗｔ％、Ｅｒ４０００ｗｔppmとした。このようにして得られたファイバはカットオフ波長が０．９４μｍ、ＭＦＤが４．６μｍであり、励起パワー＝２３ｍＷ、信号光波長＝１５５２ｎｍ、入力信号光パワー＝−４０ｄＢｍにおいて最大３７ｄＢ利得が得られた。」と記載されている。
（対比判断）　
　刊行物１４に記載された発明と本件発明１、２を比較するに、刊行物１５〜１７を参照すれば、刊行物１４には本件のｆの要件が記載されているものと認められ、また、ａ、ｂの要件も記載されているものと認められるが、ｃ〜ｅ又はｅ２についての記載はなく、刊行物１４において、上記の要件、すなわち、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲又は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にある点が示唆されているとはいえず、本件発明１及び２について、刊行物１４に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物１８に記載された発明と本件発明１、２を比較するに、刊行物１８には、本件のａ、ａ２、ｄ、ｄ２、ｅ２及びｆについて記載されているものと認められるが、その他の要件については記載されておらず、特に、そのＡｌ添加濃度は１００００ｗｔｐｐｍとされ、本件の要件ｃのごとくこれを５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満とすることについては記載も示唆もない。刊行物２１には、アルミニウム共添加について記載され、濃度消光解消のため、アルミニウムの共添加量を希土類元素の添加量の５０倍以上に増加させる旨の記載があるが、刊行物２１は、１．５５μ帯の増幅ファイバであり、刊行物１４において、そのＡｌ添加濃度１００００ｗｔｐｐｍを本件のごとく５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満とすることを示唆するものであるとはいえない。
　したがって、本件発明１及び２について、刊行物１８に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物１９は、カットオフ波長と規格化周波数との関係について記載するだけである。
　刊行物２０に記載されたものは、本件のａ、ｂ、ｄの要件を満たしているものと認められるが、ｃ、ｅ、ｆ、ｄ２、ｅ２の要件を満たしておらず、また、これらの要件が示唆されているともいえないから、本件発明１、２について、刊行物２０に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたということはできない。
　刊行物２１には、アルミニウム共添加による濃度消光解消について記載されているが、その実施例として記載されているものは、Ａｌ2Ｏ3４７．８ｗｔ％（Ａｌ原子濃度２５ｗｔ％）、ＣａＯ４０．３ｗｔ％、Ｅｒ４０００ｗｔppm、カットオフ波長０．９４μｍ、ＭＦＤ４．６μｍ、励起パワー２３ｍＷ、信号光波長１５５２ｎｍのものであり、この実施例のものは、本件発明１、２におけるｅ２の要件を満たすのみであって、本件発明１、２について、刊行物２１に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたとすることはできない。
　　
　以上のとおりであって、本件発明１及び２について、上記刊行物１ないし２１に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたとすることはできない。
　また、本件発明３ないし５は、いずれも、本件発明１または２の全ての要件を含んで構成されるものであるから、同様に上記刊行物１ないし２１に記載された発明に基いて当業者が容易に発明できたとすることはできない。
　
４．むすび
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、訂正後の本件請求項１ないし５に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年１２月２６日（２００３．１２．２６）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
光増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　少なくともコア領域にＥｒが添加されており、
１．４８μｍ帯の励起光により
　前記コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、
前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、
　【請求項２】　少なくともコア領域にＥｒが添加されており、
０．９８μｍ帯の励起光により
　前記コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、
前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、
　【請求項
３
　前記光増幅用光ファイバを励振させる
１．４８μｍ帯の
　前記励起光源から発せられた励起光を信号光が入射される前記光増幅用光ファイバへと導入する合分波器と、
　信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えており、
　前記光増幅用光ファイバは、前記コア領域が少なくとも一部にＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、
前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、
　【請求項
４
　前記光増幅用光ファイバを励振させる
０．９８μｍ帯の
　前記励起光源から発せられた励起光を信号光が入射される前記光増幅用光ファイバへと導入する合分波器と、
　信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えており、
　前記光増幅用光ファイバは、前記コア領域が少なくとも一部にＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、
前記コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度が１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であって、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、
　【請求項
５
３
４
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、励起光と信号光を入射させて信号光を増幅して出力する光ファイバ増幅器と、この光ファイバ増幅器で用いられる光増幅用光ファイバに関し、特にコアの少なくとも一部にエルビウムを添加した光増幅用光ファイバ及びこの光ファイバを用いた光ファイバ増幅器に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　光通信ネットワークにおいて伝送可能な情報量、すなわち、通信容量を増大させる手法として、波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信技術が知られている。
　【０００３】
　このＷＤＭ通信では、ＷＤＭ信号光を一括増幅することのできる超広帯域光ファイバ増幅器の開発が求められている。山田誠らの「通信波長帯を一括増幅可能な超広帯域光ファイバ技術」（ＮＴＴ技術ジャーナル１９９８年１１月号、７６頁〜８１頁）は、こうした技術の一例を開示している。この文献には、波長１．５５μｍ帯に増幅域を有するＥｒ添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅部と、波長１．５８μｍ帯に増幅域を有するＥｒ添加光ファイバを用いた光ファイバ増幅部とを並列に接続することで、１．５５μｍ帯と１．５８μｍ帯の両者に広い利得平坦帯域を有する光ファイバ増幅器が開示されている。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、従来光ファイバ増幅器に用いられてきたＥｒ添加光ファイバの１．５８μｍ帯における単位長あたりの増幅率は、１．５５μｍ帯における単位長あたりの増幅率（単位長利得）に比べて１桁以上小さいため、１．５５μｍ帯と同等の信号利得を得るためには、増幅用光ファイバの長さが１０倍以上必要となり、その長さは数百ｍに達してしまい、装置が大型化してしまうという欠点がある。
　【０００５】
　増幅用光ファイバの単位長利得を向上させるには、Ｅｒ添加量を増加させ、Ｅｒによる励起光吸収量を増加させる手法が考えられるが、Ｅｒ濃度が高くなると濃度消光を生じるため、変換効率が低下してしまう。例えば、本発明者らは「１５８０ｎｍ帯で高単位長利得を持つＥＤＦの検討」（電子通信学会報ＯＡＡ’９８　Ｃ−３−３）でＥｒ濃度を１１００ｗｔｐｐｍに高めたＥＤＦを報告しているが、これは従来考えられていた濃度消光限界にほぼ近いＥｒ添加濃度である。
　【０００６】
　【課題を解決するための手段】
　１．５８μｍ帯用の光増幅用光ファイバのさらなる単位長利得向上が望まれていることから、本発明者らは鋭意研究した結果、Ａｌ共添加によりＥｒ原子の会合を抑制することで、濃度消光の発生を抑制し、従来と比較してＥｒ濃度の増大が可能であることを見出した。さらに、Ｅｒ吸収量を増大する手法として、Ｅｒの添加領域と光パワー分布の重なりを大きくすることを考えた。そして、これを実現するためには、カットオフ波長を長波長側にシフトさせてコア中の光閉じ込め効果を大きくすることが有効であることを見出した。
　【０００７】
　つまり、カットオフ波長を長波長側にシフトさせるとコア中の光閉じ込め効果が大きくなり、Ｅｒ吸収量を増大させることができる。そして、濃度消光が発生するＥｒ添加濃度限界も高濃度側にシフトするため、添加量も増大させることができる。Ｅｒ添加濃度を増加させ、カットオフ波長を長波長側にシフトさせることで、単位長利得の高い光増幅用光ファイバが得られる。さらに、曲げ損失が低下する効果があり、光増幅用光ファイバを小さく巻いてパッケージ化することができるという効果も得られる。
　【０００８】
　本発明は上記の知見を基になされたものであって、本発明に係る光増幅用光ファイバは、少なくともコア領域にＥｒが添加されており、
１．４８μｍ帯の励起光により
のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、
１０００
そのカットオフ波長は１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲にあり、
　【０００９】
　
あるいは、本発明に係る光増幅用光ファイバは、少なくともコア領域にＥｒが添加されており、０．９８μｍ帯の励起光により１．５８μｍ帯の信号光を増幅するのに用いられる光増幅用光ファイバであって、コア領域の少なくとも一部は、ＥｒとともにＧｅ、Ａｌが共添加されたシリカガラスからなり、コア領域のＡｌ原子濃度は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満であり、平均Ｅｒ原子濃度は１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満で、そのカットオフ波長は０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲にあり、１．５８μｍ帯におけるモードフィールド径（ＭＦＤ）が５μｍ以上であることを特徴とする。
　【００１０】
　一方、本発明に係る光ファイバ増幅器は、この光増幅用ファイバと、この光増幅用光ファイバを励振させる波長帯の励起光を出射する励起光源と、励起光源から発せられた励起光を信号光と合成して光増幅用光ファイバに導入する合分波器と、信号光の入出力端にそれぞれ配置されている光アイソレータと、を備えていることを特徴とする。
　【００１１】
　
Ａｌ原子濃度をこのように設定することで、Ｅｒ原子の会合を抑制して濃度消光限界を高濃度側にシフトさせることが可能となる。
　【００１２】
　
１．２μｍ〜１．５μｍと
た場合は、
　【００１３】
　カットオフ波長
を
した
　【００１４】
　さらに、上記１．４８μｍ帯の励起光を出射する励起光源を用いた光ファイバ増幅器及び／又は上記０．９８μｍ帯の励起光を出射する励起光源を用いた光ファイバ増幅器を複数個直列に接続して構成した増幅部を備えている光ファイバ増幅装置としてもよい。多段構成とすることで、所望の増幅率を達成することが容易になる。
　【００１５】
　【発明の実施の形態】
　以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
　【００１６】
　図１〜図３は、本発明に係る光ファイバ増幅器の異なる実施形態のそれぞれの構成を示す概略図である。いずれも図中の左端から増幅対象の信号光を入力させて、図中の右端から増幅させた信号光を出力する構成となっている。そして図１〜図３にそれぞれ示される光ファイバ増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃはいずれも信号光を増幅する増幅媒体である本発明に係る光増幅用光ファイバ１を有し、信号の入力端側と出力端側に光ファイバ増幅器の発振を抑える光アイソレータ４Ａ、４Ｂがそれぞれ配置されている。そして、０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯の光増幅用光ファイバ１の励起光を発生させる励起光源２Ａ及び／又は２Ｂと、これら励起光源２Ａ及び／又は２Ｂで発生した励起光を信号光が入射される光増幅用光ファイバ１へと導く合分波器３Ａ及び／又は３Ｂとを備えている。
　【００１７】
　光増幅用光ファイバ１に励起光をいずれの方向から導入するかによって、光増幅器は大きく３つのタイプに分類される。図１に示されるように信号光と励起光を合成して光増幅用光ファイバ１に導く光ファイバ増幅器１０ａを前方励起系と呼び、図２に示されるように信号光とは反対方向から光増幅用光ファイバ１に励起光を導く光ファイバ増幅器１０ｂを後方励起系と呼び、図３に示されるように光増幅用光ファイバ１の両端から励起光を導入する光ファイバ増幅器１０ｃを双方向励起系と呼ぶ。これらの増幅器を複数直列に組み合わせて増幅部を構成してもよい。
　【００１８】
　図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂは、これらの光ファイバ増幅器１０ａ、１０ｂ、１０ｃで用いられる光増幅用光ファイバ１の構成を示す図であり、図４Ａ、図５Ａがそれぞれ縦断面図、図４Ｂ、図５Ｂはそれぞれ対応する横断面図である。
　【００１９】
　図４Ａ、図４Ｂに示される光増幅用光ファイバは、外径２ａのコア領域１１の周囲に外径２ｂのクラッド領域を有する構造となっており、コア領域１１は、少なくともＡｌ、Ｇｅ、Ｅｒが共添加された石英ガラスからなり、クラッド領域１２は、少なくともＥｒが添加されておらず、コア領域１１より屈折率の小さい石英ガラスからなる。以下、この種の光増幅用光ファイバのことを全ドープＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ）と呼ぶ。
　【００２０】
　一方、図５Ａ、図５Ｂに示される光増幅用光ファイバは、コア領域１１が軸中心部分のＥｒが添加された蛍光領域１１ａとその周囲のＥｒが添加されていない透明領域１１ｂとで構成されている点が相違する。以下、この種の光増幅用光ファイバのことを部分ドープＥＤＦと呼ぶ。
　【００２１】
　いずれの光増幅用光ファイバもその屈折率プロファイルは図６に示される通りのいわゆるＳＩ（Ｓｔｅｐ　Ｉｎｄｅｘ）型であり、コア領域１１とクラッド領域１２の比屈折率差を以下、Δｎで表す。
　【００２２】
　ここで、コア領域１１（蛍光領域１１ａと透明領域１１ｂに区分する場合は蛍光領域１１ａ）の原子濃度が
１０００
　【００２３】
　励起光源２Ａあるいは２Ｂとして１．４８μｍ帯の励起光を出射する励起光源２Ａ、２Ｂを用いる場合は、光増幅用光ファイバ１のコア領域中の平均Ｅｒ原子濃度は１０００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であり、かつ、そのカットオフ波長λｃは１．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲に設定されていることが好適である。
　【００２４】
　励起光源２Ａあるいは２Ｂとして０．９８μｍ帯の励起光を出射する励起光源２Ａ、２Ｂを用いる場合は、光増幅用光ファイバ１のコア領域中の平均Ｅｒ原子濃度は１５００ｗｔｐｐｍ以上３０００ｗｔｐｐｍ未満であり、かつ、そのカットオフ波長λｃは０．８μｍ以上１．１μｍ以下の範囲に設定されていることが好適である。
　【００２５】
　この光増幅用光ファイバ１は、以下のようにして製作することができる。
　【００２６】
　まず、図４Ａ、図４Ｂに示される全ドープＥＤＦの製法から説明する。基材として純石英、あるいはＦ、Ｃｌ等を添加した石英ガラス製のガラスパイプを用意する。この基材パイプの内側の空間にＧｅ、Ｐ等を添加した石英ガラスをＭＶＣＤ法により堆積させて多孔質体を形成する。そして、堆積させた多孔質体にＥｒとＡｌを含む溶液を含浸させる。含浸終了後に溶媒を乾燥により除去した後、多孔質体を加熱することで透明化、ガラス化させることでＥｒとＡｌが添加された領域を形成する。必要に応じて多孔質層の堆積、含浸、乾燥、ガラス化を繰り返すことにより積層させてファイバ母材を作成し、これを線引きし所望の全ドープＥＤＦを得る。
　【００２７】
　図５Ａ、図５Ｂに示される部分ドープＥＤＦの場合は、同様に基材パイプを用意した後、この基材パイプの内側にまず、Ｇｅ、Ｐ等を添加した石英ガラスをＭＶＣＤ法により堆積させて透明な石英ガラス層を形成する。その後で、この石英ガラス層の内側に全ドープＥＤＦと同様に多孔質層の堆積、含浸、乾燥、ガラス化を繰り返すことにより積層させてファイバ母材を作成し、これを線引きすることで所望の部分ドープＥＤＦを得る。
　【００２８】
　図３に示される本発明に係る双方向励起系の光ファイバ増幅器１０ｃの増幅特性を調べた。光増幅用光ファイバ１には表１に示されるような特性値を有する全ドープＥＤＦを用い、励起光源２Ａ、２Ｂとしては、１．４８μｍ帯ＬＤ（レーザダイオード）を用い、反転分布が４０％付近になるように調整を行った。増幅特性の測定結果を図７に示す。
　【表１】
　【００２９】
　図７に示されるように本発明に係る光増幅用光ファイバを用いて光増幅を行なうことで信号光の波長が１．５７〜１．６０μｍの１．５８μｍ帯でほぼ平坦かつ良好な増幅特性が得られることが確認された。
　【００３０】
　次に、Ｅｒ原子濃度と増幅特性との関係を調べた結果について説明する。ここでは、Ａｌ添加量を５ｗｔ％、比屈折率差Δｎを１．３％、カットオフ波長λｃを１．３μｍ、ＭＦＤを５．５μｍとし、Ｅｒ原子濃度を変えた数種のＥＤＦを用い、図３に示される双方向励起系の光ファイバ増幅器により、１．４８μｍ帯の励起光で１．５８μｍ帯の増幅効率が最大となるように反転分布を最適化させたときの結果について述べる。
　【００３１】
　図８に示されるように、増幅信号利得が＋１０ｄＢの場合は、Ｅｒ原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍのときに増幅効率は最大の７５％に達し、それより高濃度側、低濃度側のいずれでも増幅効率は低下するが、低濃度側のほうが低下量が大きくなった。例えば６０％以上の増幅効率を確保できるのは、Ｅｒ原子濃度が４５０ｗｔｐｐｍ〜２７００ｗｔｐｐｍの場合であり、５０％以上の増幅効率を確保できるのは、Ｅｒ原子濃度が３００ｗｔｐｐｍ〜３３００ｗｔｐｐｍの場合であった。一方、増幅信号利得が＋２５ｄＢの場合は、増幅効率が最大となるＥｒ原子濃度は増幅信号利得が＋１０ｄＢの場合より高濃度側にシフトして原子濃度約１２００ｗｔｐｐｍであり、その最大増幅効率は約５７％であった。この場合に５０％以上の増幅効率を確保できるのは、Ｅｒ原子濃度が６００ｗｔｐｐｍ〜２６００ｗｔｐｐｍの場合であった。
　【００３２】
　図９は、この増幅信号利得が＋１０ｄＢの場合のＥｒ原子濃度と単位長利得の関係を示したグラフである。基本的にＥｒ原子濃度が高いほど単位長利得は大きくなるが、原子濃度が１０００ｗｔｐｐｍを超えるとその増加率がなだらかになっていく。単位長利得０．５ｄＢ／ｍ以上を確保するためには、Ｅｒ原子濃度は９５０ｗｔｐｐｍ以上必要なことが確認された。
　【００３３】
　次に、Ａｌ濃度、Ｅｒ濃度を変えて増幅特性を調べた結果について述べる。ここでは、ＥＤＦの比屈折率差Δｎを１．３％、カットオフ波長λｃを１．３μｍ、ＭＦＤを５．５μｍとし、図３に示される双方向励起系を用いて増幅特性を調べた。励起波長は１．４８μｍ帯とし、入力信号光は＋５ｄＢｍとした。
　【００３４】
　図１０〜図１２は、それぞれＡｌ原子濃度が５．５ｗｔ％、１．２ｗｔ％、８．５ｗｔ％の場合に、Ｅｒ原子濃度の異なるＥＤＦの１．５８μｍ帯における平均ゲインと変換効率との関係を示したグラフである。図１３は、図１０〜図１２より得られた光−光変換効率の最大値を最大変換効率と定義したときの最大変換効率とＡｌ、Ｅｒの各原子濃度の関係を示すグラフである。
　【００３５】
　図１０〜図１２に示されるようにＥｒ濃度が高くなると、最大変換効率は低下することが確認された。そして、図１３から明らかなように、Ａｌ添加量が０の場合は、Ｅｒ濃度が高くなるほど、急激に最大変換効率は低下していった。Ａｌの添加量が増えるにしたがって、Ｅｒの高濃度領域での最大変換効率は向上していき、Ａｌ濃度が５．５ｗｔ％、８．５ｗｔ％のときは、Ｅｒ濃度が３０００ｐｐｍを超えても最大変換効率６０％を維持した。
　【００３６】
　各Ａｌ濃度において、最大変換効率より変換効率が２．５％及び５％低下するＥｒ原子濃度（高濃度側）をプロットしたグラフが図１４である。いずれもＡｌ原子濃度が５％以上ではほぼ効率が低下するＥｒ濃度が同一かつ最大になることがわかった。したがって、Ａｌ原子濃度を５ｗｔ％以上とすることで、Ｅｒを多量に添加することができる。これは、Ａｌ原子が存在することで、Ｅｒ原子同士の会合を防ぐことができ、会合による効率低下を防止できるためと考えられる。
　【００３７】
　本発明者らは、光増幅用光ファイバの１．５８μｍ帯における単位長利得Ｇ／Ｌは、Ａｌ濃度が５ｗｔ％以上のときは、
　【００３８】
　　Ｇ／Ｌ＝Ｅｒ添加濃度［ｐｐｍ］×吸収係数［ｄＢ／ｍ／ｐｐｍ］×閉じ込め係数×０．０３３
で表せることを見出した。この式における吸収係数は、１．５３μｍ帯における吸収係数であり、０．０３３は、１．５８μｍのゲイン比率を表している。
　【００３９】
　図１５は、本発明に係る光増幅用光ファイバのカットオフ波長λｃとこの閉じ込め係数との関係を示したグラフである。ここで、閉じ込め係数とは、信号波長のモードフィールドとＥｒを添加したコア部との重なりであり、コア中心からｒの距離における光パワー密度をＰ（ｒ）とすると、以下の式によって定義される係数である。
　【数１】
　光増幅用光ファイバを用いて励起光による光増幅を行なうときは、カットオフ波長λｃに近い帯域の励起光が用いられる。例えば、１．４８μｍ帯の励起光で光増幅を行なう場合には、カットオフ波長λｃが１．２〜１．５μｍ付近のＥＤＦが光増幅用光ファイバとして用いられる。この場合、図１５より閉じ込め係数は０．８以上に達する。一方、吸収係数は、０．０２５ｄＢ／ｍ／ｐｐｍであるから、Ｇ／Ｌを０．５ｄＢ／ｍにするには、７５０ｗｔｐｐｍ以上のＥｒを添加すればよいことがわかる。Ｅｒ添加濃度が１０００ｗｔｐｐｍ以上であればさらに好ましい。濃度消光の観点からはＥｒ添加濃度は３０００ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましい。
　【００４０】
　０．９８μｍ帯の励起光で光増幅を行なう場合には、カットオフ波長λｃが０．８〜１．１μｍ付近のＥＤＦが光増幅用光ファイバとして用いられる。この場合、図１５より閉じ込め係数は０．４〜０．７の範囲になる。そして、さらに好ましいカットオフ波長λｃ０．９８μｍ以下では、閉じ込め係数は０．５以下になる。例えば、λｃが０．９μｍのＥＤＦを想定すると、図１５よりその閉じ込め係数は約０．５になる。このとき、Ｇ／Ｌを０．５ｄＢ／ｍにするには、式（１）よりＥｒ添加濃度を１２００ｗｔｐｐｍとすればよいことがわかる。閉じ込め係数が最小の０．４の場合でも１５００ｗｔｐｐｍ以上あれば充分である。濃度消光の観点からはＥｒ添加濃度は同じく３０００ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましい。
　【００４１】
　ＭＦＤが小さいと、ファイバの分散値が０からはずれた場合に自己位相変調による信号波形の歪みが生じやすい。逆に、ファイバの分散値が０に近い場合は４光波混合等の非線形効果が生じてＷＤＭ信号間のクロストークが生ずる可能性がある。このような自己位相変調や非線形効果を低減するには、ＭＦＤを大きくとることが好適である。さらに、ＭＦＤが小さいと、他のファイバとの接続点において接続損失が大きくなるという欠点がある。
　【００４２】
　図１６は、本発明に係るＥＤＦを単一モードファイバ（Δｎ＝０．３５％、λｃ＝１．２５μｍ、波長１．５５μｍにおけるＭＦＤ＝１０．２μｍ）と融着接続したときの接続損失をＥＤＦのＭＦＤに対してプロットしたグラフである。接続損失を良好な特性とされる０．２ｄＢ／ｐｏｉｎｔ以下とするには、ＭＦＤが５μｍ以上であれば好適であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明に係る光ファイバ増幅器の実施形態の全体構成を示す概略図である。
　【図２】
　本発明に係る光ファイバ増幅器の別の実施形態の全体構成を示す概略図である。
　【図３】
　本発明に係る光ファイバ増幅器のさらに別の実施形態の全体構成を示す概略図である。
　【図４】
　本発明に係る光増幅用光ファイバの縦断面図と横断面図である。
　【図５】
　本発明に係る光増幅用光ファイバの別の形態の縦断面図と横断面図である。
　【図６】
　本発明に係る光増幅用光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
　【図７】
　本発明に係る光ファイバ増幅器による増幅波形を表すグラフである。
　【図８】
　Ｅｒ原子濃度と増幅特性の関係を示すグラフである。
　【図９】
　Ｅｒ原子濃度と単位長利得の関係を示す図である。
　【図１０】
　Ａｌ原子濃度が５．５ｗｔ％の場合に、Ｅｒ原子濃度の異なるＥＤＦの１．５８μｍ帯における平均ゲインと変換効率との関係を示したグラフである。
　【図１１】
　Ａｌ原子濃度が１．２ｗｔ％の場合に、Ｅｒ原子濃度の異なるＥＤＦの１．５８μｍ帯における平均ゲインと変換効率との関係を示したグラフである。
　【図１２】
　Ａｌ原子濃度が８．５ｗｔ％の場合に、Ｅｒ原子濃度の異なるＥＤＦの１．５８μｍ帯における平均ゲインと変換効率との関係を示したグラフである。
　【図１３】
　最大変換効率とＡｌ、Ｅｒの各原子濃度の関係を示すグラフである。
　【図１４】
　Ａｌ原子濃度と変換効率低下の起こるＥｒ原子濃度との関係を表すグラフである。
　【図１５】
　本発明に係る光増幅用光ファイバのカットオフ波長と閉じ込め係数の関係を示すグラフである。
　【図１６】
　本発明に係るＥＤＦを単一モードファイバと融着接続したときの接続損失をＥＤＦのＭＦＤに対してプロットしたグラフである。
　【符号の説明】
　１…光増幅用光ファイバ、２…励起光源、３…合分波器、４…光アイソレータ、１０…光ファイバ増幅器、１１…コア領域、１１ａ…蛍光領域、１１ｂ…透明領域、１２…クラッド領域。