(57)【要約】【課題】高濃度の希土類元素イオンの添加が可能で光通信用途に好適な蛍光性ガラス、光増幅用導波路および光増幅モジュールを提供する。【解決手段】本発明に係る蛍光性ガラスは、１５〜５０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３と、０〜８０ｍｏｌ％のＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上の合計５〜８５ｍｏｌ％の酸化物と、希土類元素イオンと、を含有する。この蛍光性ガラスは、従来の蛍光性ガラスと比較して、濃度消光が抑制されるので、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能であり、一般に光通信において用いられる信号光波長帯域に含まれる波長の蛍光を高効率に発生させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５〜５０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３と、
０〜８０ｍｏｌ％のＳｉＯ２と、
Ｂ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上の合計５〜８５ｍｏｌ％の酸化物と、
希土類元素イオンと、
を含有することを特徴とする蛍光性ガラス。
【請求項２】
Ｂ２Ｏ３を５〜８５ｍｏｌ％含むことを特徴とする請求項１記載の蛍光性ガラス。
【請求項３】
Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上を合計で５〜８５ｍｏｌ％含むことを特徴とする請求項１記載の蛍光性ガラス。
【請求項４】
前記希土類元素イオンがＥｒ元素イオンであり、Ｅｒ元素イオンの含有濃度が重量比率で２０００ｗｔ．ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の蛍光性ガラス。
【請求項５】
コア領域の少なくとも一部が請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光性ガラスからなり、前記コア領域に励起光および信号光を導波し得るとともに、前記励起光が供給されることにより前記信号光を光増幅し得ることを特徴とする光増幅用導波路。
【請求項６】
前記コア領域が、前記蛍光性ガラスからなる中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み石英系ガラスを主成分とする外側コア領域と、を含むことを特徴とする請求項５記載の光増幅用導波路。
【請求項７】
前記外側コア領域が、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含む、ことを特徴とする請求項６記載の光増幅用導波路。
【請求項８】
前記コア領域が、石英系ガラスを主成分とする中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み前記蛍光性ガラスからなる外側コア領域と、を含むことを特徴とする請求項５記載の光増幅用導波路。
【請求項９】
前記中心コア領域が、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含む、ことを特徴とする請求項８記載の光増幅用導波路。
【請求項１０】
前記コア領域の周囲に設けられたクラッド領域が、前記コア領域より屈折率が低く、融点が１４００℃以上である、ことを特徴とする請求項５記載の光増幅用導波路。
【請求項１１】
請求項１〜４の何れか１項に記載の蛍光性ガラスと、この蛍光性ガラスに励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする光増幅モジュール。
【請求項１２】
請求項５〜１０の何れか１項に記載の光増幅用導波路と、この光増幅用導波路に励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする光増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光性を有する蛍光性ガラス、この蛍光性ガラスからなる光増幅用導波路、および、これらの蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路を含む光増幅モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システム等において用いられる光増幅モジュールは、信号光が光伝送路を伝搬する間に被った損失を補償するものであり、光増幅媒体である光増幅用ファイバに励起光を供給することにより、その光増幅用ファイバにおいて信号光を光増幅することができる。このとき用いられる光増幅用ファイバのコア領域は、石英ガラスに希土類元素イオンが添加された蛍光性ガラスからなる。
【０００３】
例えば、Ｅｒ元素イオンが添加された石英系の光増幅用ファイバ（ＥＤＦ：  Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ）を光増幅媒体として有する光増幅モジュール（ＥＤＦＡ：  Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は、波長０．９８μｍ帯または波長１．４８μｍ帯の励起光を用いて、Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）またはＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）の信号光を光増幅することができる。
【０００４】
また、特許文献１に開示された蛍光性ガラスは、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３などを含み、更に、ＬｎｘＯｙ（ただし、Ｌｎは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，…などから選ばれる元素）をも含むものであって、励起光として紫外光が照射されることにより、可視域の蛍光を発生させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１５９５４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＥＤＦは、Ｅｒ元素イオンが高濃度に添加されると、濃度消光が発生する。また、ＥＤＦは、光増幅可能な波長帯域の幅が充分ではなく、特に、波長１６０５ｎｍ以上の波長域では光増幅が不可能であり、波長１５２５ｎｍ以下の波長域でも光増幅が実質的に不可能である。
【０００７】
また、特許文献１に開示された蛍光性ガラスは、可視域の蛍光を発生させるものであり、一般に光通信に用いられる信号光波長帯域では透過率が低い。したがって、この蛍光性ガラスを用いた光増幅用ファイバを構成したとしても、その光増幅用ファイバは光通信用途には使用できない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能で光通信用途に好適な蛍光性ガラス、光増幅用導波路および光増幅モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蛍光性ガラスは、１５〜５０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３と、０〜８０ｍｏｌ％のＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上の合計５〜８５ｍｏｌ％の酸化物と、希土類元素イオンと、を含有することを特徴とする。なお、ＳｉＯ２の含有濃度が０ｍｏｌ％である場合、すなわち、ＳｉＯ２が含有されない場合も含まれる。この本発明に係る蛍光性ガラスは、従来の蛍光性ガラスと比較して、濃度消光が抑制されるので、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能であり、一般に光通信において用いられる信号光波長帯域に含まれる波長の蛍光を高効率に発生させることができる。
【００１０】
本発明に係る蛍光性ガラスは、Ｂ２Ｏ３を５〜８５ｍｏｌ％含むのが好適である。また、本発明に係る蛍光性ガラスは、Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上を合計で５〜８５ｍｏｌ％含むのが好適である。本発明に係る蛍光性ガラスに含有される希土類元素イオンがＥｒ元素イオンであるのが好適であり、そのＥｒ元素イオンの含有濃度が重量比率で２０００ｗｔ．ｐｐｍ以上であるのが好適である。
【００１１】
本発明に係る光増幅用導波路は、コア領域の少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなり、コア領域に励起光および信号光を導波し得るとともに、励起光が供給されることにより信号光を光増幅し得ることを特徴とする。この光増幅用導波路は、光通信システムにおいて信号光を光増幅する光増幅媒体として好適に用いられ得る。
【００１２】
本発明に係る光増幅用導波路は、コア領域が、蛍光性ガラスからなる中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み石英系ガラスを主成分とする外側コア領域と、を含むことを特徴とする。この光増幅用導波路では、導波光のエネルギが大きい中心コア領域が蛍光性ガラスからなるから、励起光供給により信号光が高効率に光増幅され得る。このとき、外側コア領域が、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含むのが好適であり、この場合には、コア領域全体の屈折率分布形成の自由度が増す。
【００１３】
本発明に係る光増幅用導波路は、コア領域が、石英系ガラスを主成分とする中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み蛍光性ガラスからなる外側コア領域と、を含むことを特徴とする。この光増幅用導波路では、導波光のエネルギが大きい中心コア領域で透明性が高くなることから、励起光および信号光それぞれの損失が小さい。このとき、中心コア領域が、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含むのが好適であり、この場合には、コア領域全体の屈折率分布形成の自由度が増す。
【００１４】
本発明に係る光増幅用導波路は、コア領域の周囲に設けられたクラッド領域が、コア領域より屈折率が低く、融点が１４００℃以上であるのが好適である。この場合には、他の石英系光ファイバと融着接続する際に、その接続が容易となる。
【００１５】
本発明に係る光増幅モジュールは、上記の蛍光性ガラスと、この蛍光性ガラスに励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする。或いは、本発明に係る光増幅モジュールは、上記の光増幅用導波路と、この光増幅用導波路に励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする。これらの光増幅モジュールは、光増幅媒体として用いられる蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路において、濃度消光が抑制されるので、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能であり、一般に光通信において用いられる信号光波長帯域に含まれる光を高効率に光増幅することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
先ず、本発明に係る蛍光性ガラスの実施形態について説明する。本実施形態に係る蛍光性ガラスは、１５〜５０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３と、０〜８０ｍｏｌ％のＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上の合計５〜８５ｍｏｌ％の酸化物と、希土類元素イオンと、を含有する。
【００１８】
この蛍光性ガラスにおけるＡｌ２Ｏ３含有濃度は、１５ｍｏｌ％以上であることが必要であるが、好ましくは１８ｍｏｌ％以上であり、より好ましくは２０ｍｏｌ％以上である。一方、Ａｌ２Ｏ３含有濃度が大きすぎるとガラス化が困難になるので、Ａｌ２Ｏ３含有濃度は５０ｍｏｌ％以下であることが必要である。
【００１９】
この蛍光性ガラスにＢ２Ｏ３が含まれていて、そのＢ２Ｏ３含有濃度は、５ｍｏｌ％以上であるのが好適であり、より好ましくは１０ｍｏｌ％以上であり、更に好ましくは１５ｍｏｌ％以上である。一方、Ｂ２Ｏ３含有濃度が大きすぎると、蛍光性ガラスの融点が低くなり、蛍光性ガラスの屈折率が低くなるので、Ｂ２Ｏ３含有濃度は、８５ｍｏｌ％以下であるのが好適であり、より好ましくは７５ｍｏｌ％以下である。
【００２０】
また、この蛍光性ガラスにＧａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上が含まれていて、これら含有濃度の合計は、５〜８５ｍｏｌ％であるのが好適であり、好ましくは８〜８０ｍｏｌ％であり、より好ましくは１０〜８０ｍｏｌ％である。特に、Ｇａ２Ｏ３およびＴａ２Ｏ５の双方または何れか一方が含まれていると、蛍光波長域の広帯域化に効果的である。また、Ｙ２Ｏ３が含まれていると、蛍光性ガラスの機械的強度の向上に効果的である。
【００２１】
この蛍光性ガラスに含有される希土類元素イオンは、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｅｒなどのイオンであるのが好適である。特に、Ｅｒ元素イオンであるのが好適であり、この場合には、一般に光通信に用いられる波長１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ帯の信号光を光増幅する上で好ましい。
【００２２】
この蛍光性ガラスは、従来の蛍光性ガラスと比較して、Ｅｒ元素イオンのクラスタリングが生じ難く、濃度消光が抑制されるので、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能であり、一般に光通信において用いられる信号光波長帯域に含まれる波長の蛍光を高効率に発生させることができる。蛍光性ガラスに含有される希土類元素イオンの含有濃度は、重量比率で２０００ｗｔ．ｐｐｍ以上であるのが好適であり、より好適には２５００ｗｔ．ｐｐｍ以上である。
【００２３】
特に、波長１６００ｎｍ以上の信号光を光増幅する光増幅媒体として用いられる場合には、この蛍光性ガラス（または、この蛍光性ガラスからなる光増幅用導波路）は、単位長さ当たりのＥｒイオン含有濃度を大きくする（例えば３０００ｗｔ．ｐｐｍ以上とする）ことで、必要な光増幅利得を得るのに必要な長さが短くて済む。そのため、蛍光性ガラスからなる光増幅用導波路（例えば光増幅用ファイバ）は、収納性に優れ、非線形光学現象の発生を抑制する上で好ましい。
【００２４】
次に、本発明に係る蛍光性ガラスの実施例について説明する。実施例のサンプルＡは、１６ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３、２５．６ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、３８．１ｍｏｌ％のＳｉＯ２、２０ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、および、０．６ｍｏｌ％のＥｒ３＋イオンを含有するものであった。実施例のサンプルＢは、１４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３、２２．４ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、３３．３ｍｏｌ％のＳｉＯ２、１５ｍｏｌ％のＧａ２Ｏ３、１５ｍｏｌ％のＴａ２Ｏ５、および、０．６ｍｏｌ％のＥｒ３＋イオンを含有するものであった。実施例のサンプルＣは、１５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３、２５ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、５９．７ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、および、０．６ｍｏｌ％のＥｒ３＋イオンを含有するものであった。また、比較例のサンプルＤは、２５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３、１５ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３、５９．７ｍｏｌ％のＢ２Ｏ３、および、０．６ｍｏｌ％のＥｒ３＋イオンを含有するものであった。これらのサンプルＡ〜Ｄそれぞれは、溶融法により作成された。
【００２５】
これらのサンプルＡ〜Ｄのうち、サンプルＡ〜Ｃそれぞれはガラス化することができたものの、サンプルＤはガラス化することができなかった。サンプル（蛍光性ガラス）Ａ〜Ｃそれぞれについて、Ｅｒ元素イオンを励起し得る波長９８０ｎｍの励起光を蛍光性ガラスに照射して、波長間隔１ｎｍで蛍光強度を測定した。図１は、実施例の蛍光性ガラスＡの蛍光スペクトルを示す図である。図２は、実施例の蛍光性ガラスＢの蛍光スペクトルを示す図である。また、図３は、実施例の蛍光性ガラスＣの蛍光スペクトルを示す図である。これらの図において、縦軸は、蛍光のピーク値で規格化されている。これらの図から判るように、蛍光性ガラスＡ〜Ｃそれぞれは、Ｃバンドを含む広い波長帯域で蛍光を発生し得る。
【００２６】
次に、本発明に係る光増幅用導波路の実施形態について説明する。本実施形態に係る光増幅用導波路は、コア領域の少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。そして、この光増幅用導波路は、コア領域に励起光および信号光を導波し得るものであり、該励起光が供給されることにより該信号光を光増幅し得る。蛍光性ガラスを光増幅媒体として用いる場合、蛍光性ガラスをバルクとして用いてもよいが、光導波路の形態として用いることで小型化・高効率化が可能である。また、光導波路の形態としては、平面光導波路構造、リッジ型構造および光ファイバの形態のうちの何れの形態であってもよい。
【００２７】
図４は、第１実施形態に係る光増幅用導波路１０の説明図である。この図に示される光増幅用導波路１０は、平面光導波路構造のものであって、基板１３の上に形成されたクラッド領域１２内にコア領域１１が埋設されている。コア領域１１は、断面形状が矩形であって長手方向に一定であり、クラッド領域１２より高い屈折率を有し、少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。
【００２８】
図５は、第２実施形態に係る光増幅用導波路２０の説明図である。この図に示される光増幅用導波路２０は、リッジ型構造のものであって、基板２３の上に薄膜２２が形成され、その薄膜の一部の厚みが厚くなってコア領域２１とされている。コア領域２１は、断面形状が長手方向に一定であって、基板２３より高い屈折率を有し、少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。
【００２９】
図６は、第３実施形態に係る光増幅用導波路３０の説明図である。同図（ａ）は、光軸に垂直な断面を示し、同図（ｂ）は、径方向の屈折率プロファイルを示す。この図に示される光増幅用導波路３０は、光ファイバ形態のものであって、コア領域３１と、これを取り囲むクラッド領域３２とを含む。コア領域３１は、断面形状が円形であって長手方向に一定であり、クラッド領域３２より高い屈折率を有し、少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。
【００３０】
図７は、第４実施形態に係る光増幅用導波路４０の説明図である。同図（ａ）は、光軸に垂直な断面を示し、同図（ｂ）は、径方向の屈折率プロファイルを示す。この図に示される光増幅用導波路４０は、光ファイバ形態のものであって、中心コア領域４１ａと、この中心コア領域４１ａを取り囲む外側コア領域４１ｂと、この外側コア領域４１ｂを取り囲むクラッド領域４２とを含む。中心コア領域４１ａは、断面形状が円形であって長手方向に一定であり、クラッド領域４２より高い屈折率を有し、少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。外側コア領域４１ｂは、断面形状が円形であって長手方向に一定であり、クラッド領域４２より高い屈折率を有し、石英系ガラスを主成分とする。また、外側コア領域４１ｂは、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含むのが好適である。なお、中心コア領域４１ａおよび外側コア領域４１ｂそれぞれの屈折率の高低は任意である。
【００３１】
図８は、第５実施形態に係る光増幅用導波路５０の説明図である。同図（ａ）は、光軸に垂直な断面を示し、同図（ｂ）は、径方向の屈折率プロファイルを示す。この図に示される光増幅用導波路５０は、光ファイバ形態のものであって、中心コア領域５１ａと、この中心コア領域５１ａを取り囲む外側コア領域５１ｂと、この外側コア領域５１ｂを取り囲むクラッド領域５２とを含む。中心コア領域５１ａは、断面形状が円形であって長手方向に一定であり、クラッド領域５２より高い屈折率を有し、石英系ガラスを主成分とする。また、中心コア領域５１ａは、Ａｌ２Ｏ３，ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＣｌおよびＦのうち少なくとも１種類を含むのが好適である。外側コア領域５１ｂは、断面形状が円形であって長手方向に一定であり、クラッド領域５２より高い屈折率を有し、少なくとも一部が上記の蛍光性ガラスからなる。なお、中心コア領域５１ａおよび外側コア領域５１ｂそれぞれの屈折率の高低は任意である。
【００３２】
なお、光増幅用導波路において、クラッド領域は、コア領域より低い屈折率を有することが必要であり、透明度が高いことが好ましい。クラッド領域は、石英系ガラスを主成分とするものであってもよいし、他の酸化物ガラスであってもよいし、また、ガラスではなく他の材料であってもよく、例えば透明な樹脂であってもよい。また、クラッド領域の融点は１４００℃以上であるのが好適であり、この場合には、本実施形態に係る光増幅用導波路と他の光導波路とを融着接続することが容易となる。
【００３３】
また、クラッド領域（特に、コア領域に近い部分）に、長手方向に延びる径が数百ｎｍ程度の多数の空孔が設けられているのが好適である。この場合には、コア領域への導波光の閉じ込めの効果が大きいので、光増幅効率が大きくすることができ、したがって、導波路長を短くすることができる。或いは、多（２以上）モード伝搬が可能な導波路構造の場合でも、光増幅用導波路内でのモード変換を抑制することで、実質的にシングルモード伝搬することが可能となる。
【００３４】
光増幅用導波路は、励起光の供給により信号光の光増幅動作を安定に行うには、使用状況下においてカットオフ波長が励起光波長より短いこと、すなわち、使用状況下において励起光および信号光が実質的にシングルモード伝搬することが好ましい。多モード伝搬が可能な導波路構造の場合でも、光増幅用導波路内でのモード変換を抑制することで、実質的にシングルモード伝搬することが可能となる。この場合、光増幅用導波路がいわゆるマルチモードファイバ構造またはバルクガラス状態であっても、長さ１０ｍ以下ないし数ｍｍ程度であれば、使用状況下においてこれらの条件を満たすことが可能である。
【００３５】
希土類元素イオンとしてＥｒ元素イオンが添加された蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路では、そのＥｒ元素イオンを励起し得る励起光の波長帯域は０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯である。特に本実施形態に係る蛍光性ガラスでは、従来のＥｒ元素イオン添加石英系ガラスと比較して、波長１．４８μｍ帯での励起光吸収が大きいことから、より励起効率を高めるには、波長１．４８μｍ帯より短い波長１．４６μｍ帯の励起光を用いることも有効である。
【００３６】
本実施形態に係る蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路は、その光入出射端に他の光導波路（例えば石英系光ファイバ）が光学的に結合されることが好ましい。本実施形態に係る蛍光性ガラスは、融点が比較的高く、平面光導波路または光ファイバの形態であれば、他の光導波路と融着接続することも可能である。このような形態であれば、本実施形態に係る蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路は、一般に光通信に用いられる光伝送路の途中または前後に容易に配置されて信号光の光増幅が可能となる。
【００３７】
本実施形態に係る蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路は、Ｓバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）においても蛍光強度が大きいから、この波長帯域の信号光をも光増幅することができる。もちろん、この蛍光性ガラスは、ＣバンドまたはＬバンドの信号光の光増幅も可能である。したがって、本実施形態に係る蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路は、Ｓ，ＣおよびＬの３つのバンドに亘って多波長信号光を一括光増幅することができ、例えば、多波長信号光の波長間隔が広いＣＷＤＭ（Ｃｏｕｒｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信においても好適に用いられ得る。
【００３８】
次に、本発明に係る光増幅用導波路の実施例について説明する。
【００３９】
第１実施例の光増幅用導波路ａは、図６に示された光ファイバ３０の形態のものであり、既述した実施例の蛍光性ガラスＡを用いてコア領域３１を構成する。具体的には、蛍光性ガラスＡからなる円柱形状の母材を用意し、この母材を溶融線引して、外径５０μｍのガラスファイバとする。そして、この蛍光性ガラスＡからなるガラスファイバの周囲に、この蛍光性ガラスＡより屈折率が低い紫外線硬化樹脂を塗布して硬化させ、この樹脂層の外径を２５０μｍとする。この実施例の光増幅用導波路ａでは、蛍光性ガラスＡからなるガラスファイバがコア領域３１であり、その周囲の樹脂がクラッド領域３２となる。
【００４０】
第２実施例の光増幅用導波路ｂは、図７に示された光ファイバ４０の形態のものであり、既述した実施例の蛍光性ガラスＢを用いて中心コア領域４１ｂを構成した。具体的には、中心コア領域４１ａは蛍光性ガラスＢからなり、外側コア領域４１ｂはＡｌ２Ｏ３を１２ｍｏｌ％含む石英系ガラスからなり、クラッド領域４２は純石英ガラスからなり、クラッド径は１２５μｍとする、また、クラッド領域５２の周囲に保護層として樹脂被覆層が形成され、その樹脂層の外径は２４０μｍとする。
【００４１】
第３実施例の光増幅用導波路ｃは、図８に示された光ファイバ５０の形態のものであり、既述した実施例の蛍光性ガラスＣを用いて外側コア領域５１ｂを構成した。具体的には、中心コア領域５１ａは５ｍｏｌ％のＰ２Ｏ５および１ｍｏｌ％のＦを含む石英系ガラスからなり、外側コア領域５１ｂは蛍光性ガラスＣからなり、クラッド領域５２はＦ添加石英ガラスからなり、クラッド径は１２５μｍとする。また、クラッド領域５２の周囲に保護層として樹脂被覆層が形成され、その樹脂層の外径は２６０μｍとする。
【００４２】
上記の実施例の光増幅用導波路ａ〜ｃそれぞれは、何れも、波長０．９８μｍ帯または波長１．４６μｍ帯の励起光が供給されることにより、Ｓ，ＣおよびＬの３つのバンドに亘って多波長信号光を一括光増幅することができる。
【００４３】
なお、図６〜図８それぞれでは、光増幅用導波路（光増幅用ファイバ）の屈折率プロファイルはステップ状のものとして模式的に描かれているが、実際には、製造時の添加物の熱拡散に因り、光ファイバの屈折率プロファイルは連続的に変化する場合もある。
【００４４】
一般に光通信に使用される光ファイバとの光結合を考慮すると、本実施形態に係る光増幅用導波路（光ファイバ形態のもの）は、クラッド径が１００〜１５０μｍまたは８０〜９０μｍであるのが好ましい。また、樹脂層の外径が２２０〜２７０μｍであるのが好ましい。
【００４５】
次に、本発明に係る光増幅モジュールの実施形態について説明する。本実施形態に係る光増幅モジュール１は、上述した本実施形態に係る蛍光性ガラスからなる光増幅用ファイバ（光増幅用導波路）を用いるものである。
【００４６】
図９は、本実施形態に係る光増幅モジュール１の構成図である。この図に示される光増幅モジュール１は、光入力端１０１に入力した信号光を光増幅して光出力端１０２から出力するものである。光増幅モジュール１は、光入力端１０１から光出力端１０２へ向かう信号光伝搬経路上に順に、光カプラ１１１、光アイソレータ１２１、光カプラ１１２、光増幅用ファイバ１３１、利得等化器１４０、光増幅用ファイバ１３２、光カプラ１１３、光アイソレータ１２２および光カプラ１１４を備える。また、光増幅モジュール１は、光カプラ１１１に接続されたフォトダイオード１５１、光カプラ１１２に接続されたレーザダイオード１６２、光カプラ１１３に接続されたレーザダイオード１６３、および、光カプラ１１４に接続されたフォトダイオード１５４を備える。
【００４７】
光増幅用ファイバ１３１，１３２それぞれは、上述した蛍光性ガラスからなり、励起光および信号光を導波し得るとともに、励起光が供給されることにより信号光を光増幅し得る。また、光増幅用ファイバ１３１，１３２は、互いに組成が異なるのが好適であり、信号光伝搬経路上に光学的に縦続接続されている。光アイソレータ１２１，１２２それぞれは、光入力端１０１から光出力端１０２へ向かう順方向に光を通過させるが、逆方向には光を通過させない。光カプラ１１２およびレーザダイオード１６２は、光増幅用ファイバ１３１に励起光を供給する励起光供給手段を構成している。光カプラ１１３およびレーザダイオード１６３は、光増幅用ファイバ１３２に励起光を供給する励起光供給手段を構成している。利得等化器１４０は、光増幅用ファイバ１３１，１３２の利得帯域において、光増幅用ファイバ１３１，１３２の利得スペクトルと略同形状の損失スペクトルを有していて、利得を等化するものである。
【００４８】
この光増幅モジュール１では、励起光源であるレーザダイオード１６２から出力された励起光は、光カプラ１１２を経て光増幅用ファイバ１３１へ順方向に供給される。また、励起光源であるレーザダイオード１６３から出力された励起光は、光カプラ１１３を経て光増幅用ファイバ１３２へ逆方向に供給される。光入力端１０１に入力した信号光は、光カプラ１１１、光アイソレータ１２１および光カプラ１１２を経て光増幅用ファイバ１３１に入力し、この光増幅用ファイバ１３１において光増幅される。光増幅用ファイバ１３１において光増幅された信号光は、利得等化器１４０により波長に応じた損失を被った後、光増幅用ファイバ１３２に入力し、この光増幅用ファイバ１３２において光増幅される。光増幅用ファイバ１３２において光増幅された信号光は、光カプラ１１３、光アイソレータ１２２および光カプラ１１４を経て光出力端１０２から出力される。また、光入力端１０１に入力した信号光は、その一部が光カプラ１１１により分岐されて、そのパワーがフォトダイオード１５１によりモニタされる。光出力端１０２から出力される信号光は、その一部が光カプラ１１４により分岐されて、そのパワーがフォトダイオード１５４によりモニタされる。
【００４９】
この光増幅モジュール１の全体の利得スペクトルは、光増幅用ファイバ１３１の利得スペクトル、光増幅用ファイバ１３２の利得スペクトル、および、利得等化器１４０の損失スペクトルを総合したものである。この光増幅モジュール１は、光増幅用ファイバ１３１，１３２それぞれが互いに異なる組成の蛍光性ガラスからなり、光増幅用ファイバ１３１，１３２それぞれの利得帯域が異なるから、全体として広帯域で利得を有することができる。また、光増幅用ファイバ１３１，１３２それぞれが上述した本実施形態に係る光増幅用導波路であるから、この点でも広帯域で利得を有することができる。
【００５０】
なお、図９に示された本実施形態に係る光増幅モジュール１では、本実施形態に係る光増幅用導波路が光増幅媒体として用いられたが、本実施形態に係る蛍光性ガラスが光増幅媒体として用いられてもよい。また、図９に示された本実施形態に係る光増幅モジュール１は信号光を光増幅する光増幅器であったが、本実施形態に係る蛍光性ガラスまたは光増幅用導波路はレーザ発振装置においても光増幅媒体として用いられる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る蛍光性ガラスは、１５〜５０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３と、０〜８０ｍｏｌ％のＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，Ｓｂ２Ｏ３，Ｎｄ２Ｏ５，Ｌａ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のうち少なくとも１種類以上の合計５〜８５ｍｏｌ％の酸化物と、希土類元素イオンと、を含有しており、従来の蛍光性ガラスと比較して、濃度消光が抑制されるので、高濃度の希土類元素イオンの添加が可能であり、一般に光通信において用いられる信号光波長帯域に含まれる波長の蛍光を高効率に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の蛍光性ガラスＡの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２】実施例の蛍光性ガラスＢの蛍光スペクトルを示す図である。
【図３】実施例の蛍光性ガラスＣの蛍光スペクトルを示す図である。
【図４】第１実施形態に係る光増幅用導波路１０の説明図である。
【図５】第２実施形態に係る光増幅用導波路２０の説明図である。
【図６】第３実施形態に係る光増幅用導波路３０の説明図である。
【図７】第４実施形態に係る光増幅用導波路４０の説明図である。
【図８】第５実施形態に係る光増幅用導波路５０の説明図である。
【図９】本実施形態に係る光増幅モジュール１の構成図である。
【符号の説明】
１…光増幅モジュール、１０，２０，３０，４０，５０…光増幅用導波路、１１１〜１１４…光カプラ、１２１，１２２…光アイソレータ、１３１，１３２…光増幅用ファイバ、１４０…利得等化器、１５１，１５４…フォトダイオード、１６２，１６３…レーザダイオード。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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