(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクスガラスに０．０１〜１０重量％のＥｒを添加した光増幅ガラスであって、該マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２０〜８０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．８９、
ＳｉＯ2          ０〜７９．９９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
Ｌｉ2Ｏ          ０〜５０、
ＴｉＯ2          ０〜５０、
ＺｒＯ2          ０〜５０、
ＳｎＯ2          ０〜５０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
Ａｌ2Ｏ3        ０〜１０、
からなり、かつ、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の内の少なくともいずれか一方を含有し、Ｇａ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3の少なくとも一方を含有しそれらの含有量の合計が２〜３０％であることを特徴とする光増幅ガラス。
【請求項２】
前記マトリクスガラスのＢｉ2Ｏ3含有量が７０モル％以下である請求項１に記載の光増幅ガラス。
【請求項３】
前記マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２５〜７０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．８９、
ＳｉＯ2          ０〜７４．８９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
からなり、前記マトリクスガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計が５〜７４．８９モル％、かつ、ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計が０．１〜３０モル％である請求項１または２に記載の光増幅ガラス。
【請求項４】
マトリクスガラスに０．０１〜１０重量％のＥｒを添加した光増幅ガラスであって、該マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２５〜７０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．７９、
ＳｉＯ2          ０〜７４．７９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
Ａｌ2Ｏ3    ０．１〜１０、
からなり、前記マトリクスガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計が５〜７４．７９モル％、かつ、ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計が０．１〜３０モル％である光増幅ガラス。
【請求項５】
１．４５〜１．６４μｍの波長の光に対し利得が得られる波長幅が８０ｎｍ以上である請求項１〜４のいずれかの光増幅ガラス。
【請求項６】
ガラス転移点が３６０℃以上である請求項１〜５のいずれかの光増幅ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光増幅ガラスに関する。特に、１．５〜１．６μｍの波長の光に対し、広帯域で増幅可能な光増幅ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおける光増幅器への応用を目的として、コアガラスとクラッドガラスからなり、該コアガラスが希土類元素が添加されたガラスである光増幅媒体（光増幅ファイバ、光増幅導波路、等）の開発が進められている。特に、前記希土類元素がＥｒ（エルビウム）である光増幅媒体が盛んに開発されている。
【０００３】
一方、将来見込まれる通信サービスの多様化に対応するために、伝送容量の拡大を図る波長多重光通信方式（ＷＤＭ）が提案されている。ＷＤＭにおいては、波長多重のチャンネル数が増加するほど伝送容量が大きくなる。そのため、ＷＤＭで使用される１．５〜１．６μｍの波長の光に対し広帯域で増幅可能な光増幅媒体が求められている。
【０００４】
従来知られているＥｒ添加石英系ガラスファイバの場合、１．５〜１．６μｍの波長の光に対し利得が得られる波長幅は狭く、１０〜３０ｎｍ程度である。その結果、波長多重チャンネル数は３０〜４０チャンネル程度に限られる。
この他にＥｒ添加フッ化物ファイバも提案されているが、前記波長幅はやはり３０ｎｍ程度であり、充分ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記波長幅をより大きくするために、波長に対する増幅利得特性が異なる光増幅器を直列や並列に配置することによって広帯域で増幅可能とした光増幅器が提案されている。しかしこの光増幅器には、構造が煩雑になったり、波長域の中心付近に増幅できない領域が存在したりする問題があった。
【０００６】
また、特開平８−１１０５３５には、Ｅｒが添加された酸化テルライド系ガラスをコアガラスとする光増幅媒体が開示されている。たとえば、ＴｅＯ2：７５モル％、ＺｎＯ：１３モル％、Ｎａ2Ｏ：３モル％、Ｂｉ2Ｏ3：４モル％、Ｐ2Ｏ5：５モル％、からなるガラスにＥｒを１０００ｐｐｍ添加したコアガラスを有する光増幅ガラスファイバにおいて、利得が得られる波長幅は７０ｎｍであった、とされている。
【０００７】
一方、光増幅のための励起光として強度の大きいレーザー光を使用するとガラスが熱的に損傷する問題もあった。
本発明は、１．４５〜１．６４μｍの波長の光に対し利得が得られる波長幅が８０ｎｍ以上であり、また、前記熱的損傷が起りにくい光増幅ガラスの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マトリクスガラスに０．０１〜１０重量％のＥｒを添加した光増幅ガラスであって、該マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２０〜８０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．８９、
ＳｉＯ2          ０〜７９．９９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
Ｌｉ2Ｏ          ０〜５０、
ＴｉＯ2          ０〜５０、
ＺｒＯ2          ０〜５０、
ＳｎＯ2          ０〜５０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
Ａｌ2Ｏ3        ０〜１０、
からなり、かつ、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の内の少なくともいずれか一方を含有することを特徴とする光増幅ガラスを提供する。
また、前記光増幅ガラスであって、マトリクスガラスがＧａ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3の少なくとも一方を含有しそれらの含有量の合計が２〜３０％である光増幅ガラスを提供する。
また、マトリクスガラスに０．０１〜１０重量％のＥｒを添加した光増幅ガラスであって、該マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、Ｂｉ2Ｏ3  ２５〜７０、Ｂ2Ｏ3  ０〜７４．７９、ＳｉＯ2  ０〜７４．７９、ＣｅＯ2  ０．０１〜１０、ＷＯ3  ０〜３０、ＴｅＯ2  ０〜３０、Ｇａ2Ｏ3  ０〜３０、Ａｌ2Ｏ3  ０．１〜１０、からなり、前記マトリクスガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計が５〜７４．７９モル％、かつ、ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計が０．１〜３０モル％である光増幅ガラスを提供する。
【０００９】
本発明の光増幅ガラスは、典型的には、１．４５〜１．６４μｍの波長の光に対し利得が得られる波長幅は８０ｎｍ以上である。また、そのガラス転移点は、典型的には３６０℃以上である。
【００１０】
本発明の光増幅ガラスは、マトリクスガラスにＥｒが添加されたものであり、Ｅｒの4Ｉ13/2準位から4Ｉ15/2準位への誘導放出遷移を利用する。図５はＥｒ3+イオンのエネルギー準位を示す図であり、上準位4Ｉ13/2準位から下準位4Ｉ15/2準位への遷移により発光することを示している。
【００１１】
なお、本発明の光増幅ガラスが、従来知られているＥｒ添加石英系ガラスに比べより広い波長範囲で発光するのは、以下の理由によるものと推定される。すなわち、本発明の光増幅ガラスには重元素イオンであるＢｉイオンが高濃度で含有されているため、ガラス中の光−電場相互作用が大きい。そのため、シュタルク効果により4Ｉ13/2準位や4Ｉ15/2準位等のＥｒのエネルギー準位の幅が広くなっており、より広い波長範囲で発光する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光増幅ガラスは、１．４５〜１．６４μｍの波長の光に対し利得が得られる波長幅が８０ｎｍ以上であることが好ましい。より好ましくは９０ｎｍ以上、さらに好ましくは１００ｎｍ以上、特に好ましくは１１０ｎｍ以上である。
【００１３】
Ｅｒを含有する本発明の光増幅ガラスを光増幅器として使用する場合、通常は励起光および信号光としてレーザー光が使用され、前記信号光はＥｒの4Ｉ13/2準位から4Ｉ15/2準位への誘導放出遷移を利用して増幅される。
【００１４】
本発明の光増幅ガラスのガラス転移点は３６０℃以上であることが好ましい。その理由は、光増幅のための励起光として強度の大きいレーザー光を使用するとガラスの温度が局所的に高くなり、ガラス転移点が３６０℃未満では、ガラスが熱的に損傷し、その結果光損失が増加して光増幅が不充分となるおそれがあるからである。より好ましくは３８０℃以上、さらに好ましくは４００℃以上、特に好ましくは４１０℃以上である。
【００１５】
光増幅を目的としてマトリクスガラスに添加されるＥｒの量は、コアガラスとクラッドガラスとからなる光増幅媒体（光増幅ファイバ、光増幅媒体、等）が長い場合は少なく、光増幅媒体が短い場合は多くされる。
本発明におけるＥｒの添加量は０．０１〜１０重量％である。０．０１重量％未満では、期待する光増幅特性が得られない、特に光増幅率が低下する。好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．２重量％である。１０重量％超では、ガラス化が困難になる、または、濃度消光が起こり光増幅特性、特に光増幅率が不充分となる。好ましくは８重量％以下、より好ましくは６重量％以下である。なお、Ｅｒの添加量は外掛けで表示する、すなわち、マトリクスガラスを１００重量％として表示する。また、ここでいう光増幅特性は、光増幅率、利得が得られる波長幅、等を含む。
【００１６】
次に、マトリクスガラスの成分について、モル％を単に％と表示して以下に説明する。
Ｂｉ2Ｏ3は必須成分である。その含有量が２０％未満では光増幅特性、特に光増幅率が不充分になる。好ましくは２５％以上、より好ましくは３０％以上である。８０％超では、ガラス化が困難になる、または、ファイバ加工時に失透する、または、ガラス転移点が低くなりすぎる。好ましくは７０％以下、より好ましくは６５％以下、特に好ましくは６０％以下である。
ここでいう失透とは結晶析出の顕著なものであり、ファイバ加工時にファイバ切れを起したり、光増幅ガラスファイバとしての使用時にファイバ破壊を起したりするものである。
【００１７】
Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2はネットワークフォーマであり、ガラス作製時の結晶析出を抑制してガラス形成を容易にするために、少なくともいずれか一方を含有しなければならない。この場合、Ｂ2Ｏ3のみを含有しＳｉＯ2を含有しなくてもよいし、ＳｉＯ2のみを含有しＢ2Ｏ3を含有しなくてもよいし、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の両者を含有してもよい。Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2のいずれをも含有しないと、ガラス化が困難になる。なお、ＳｉＯ2はガラス作製時の結晶析出を抑制してＢｉ2Ｏ3含有量を高くする効果も有する。
【００１８】
Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計は、５〜７４．８９％の範囲にあることが好ましい。５％未満では、ガラス化が困難になるおそれがある、または、光増幅率が不充分になるおそれがある、または、ファイバ加工時に失透するおそれがある。より好ましくは１０％以上、特に好ましくは１５％以上である。７４．８９％超では、光増幅率が不充分となるおそれがある。より好ましくは７４．７９％以下、さらに好ましくは６３％以下、特に好ましくは６０％以下、最も好ましくは５５％以下である。
【００１９】
Ｂ2Ｏ3を含有する場合、その含有量の上限は７４．８９％である。７４．８９％超では光増幅特性が不充分になる。好ましくは７４．７９％以下、より好ましくは６９％以下である。
【００２０】
また、Ｂ2Ｏ3を含有する場合、その含有量は１５％以上であることが好ましい。１５％未満ではガラス化が困難になるおそれがある。より好ましくは２０％以上、特に好ましくは２４％以上である。
【００２１】
また、ＳｉＯ2の含有量が１５％以上の場合、Ｂ2Ｏ3の含有量は１４．９９％以下であることが好ましい。１４．９９％超では光増幅特性が不充分になるおそれがある。より好ましくは１０％以下である。
【００２２】
ＳｉＯ2を含有する場合、その含有量の上限は７９．９９％である。７９．９９％超では光増幅特性が不充分になる。好ましくは７４．８９％以下、より好ましくは７４．７９％以下、さらに好ましくは７０％以下、特に好ましくは６０％以下、最も好ましくは５０％以下である。
【００２３】
また、Ｂ2Ｏ3の含有量が１４．９９％以下の場合、ＳｉＯ2の含有量は１５％以上であることが好ましい。１５％未満ではガラス化が困難になるおそれがある。より好ましくは２０％以上、特に好ましくは３０％以上である。
【００２４】
ＣｅＯ2は、ガラス組成中のＢｉ2Ｏ3がガラス溶融中に還元して金属ビスマスとして析出しガラスの透明性を低下させることを抑制する効果を有し、必須である。ＣｅＯ2の含有量が０．０１％未満では、その効果が不充分となる。好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．１５％以上である。１０％超ではガラス化が困難になる。好ましくは５％以下、より好ましくは１％以下、特に好ましくは０．５％以下である。
【００２５】
Ｌｉ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2およびＳｎＯ2はいずれも必須ではないが、ファイバ加工時の失透を抑制してＢｉ2Ｏ3の含有量を高くするために、それぞれ５０％までの範囲で含有してもよい。
【００２６】
ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2およびＳｎＯ2はいずれも必須ではないが、これらからなる群から選ばれる１種以上を合計で５０％まで含有してもよい。５０％超では光増幅特性が不充分になるおそれがある。
【００２７】
ＷＯ3は必須ではないが、利得が得られる波長幅を大きくするために３０％まで含有してもよい。その含有量が３０％超では光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは２０％以下、特に好ましくは１５％以下である。
【００２８】
ＴｅＯ2も必須ではないが、利得が得られる波長幅を大きくするために３０％まで含有してもよい。その含有量が３０％超では光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは２０％以下、特に好ましくは１７％以下である。
【００２９】
Ｇａ2Ｏ3も必須ではないが、利得が得られる波長幅を大きくするために、またはファイバ加工時の失透を抑制するために、３０％まで含有してもよい。その含有量が３０％超では光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは２０％以下、特に好ましくは１７％以下である。Ｇａ2Ｏ3を含有する場合はその含有量は０．１％以上であることが好ましい。より好ましくは２％以上である。
【００３０】
ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計は０．１〜３０％であることが好ましい。０．１％未満では、利得が得られる波長幅が小さくなりすぎるおそれがある。より好ましくは１％以上、特に好ましくは２％以上、最も好ましくは４％以上である。３０％超では光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは２７％以下、特に好ましくは２５％以下である。
【００３１】
ＷＯ3およびＴｅＯ2の含有量の合計は２７％以下であることが好ましい。２７％超では結晶が析出しやすくなり、ガラス化やファイバ加工が困難になるおそれがある。より好ましくは２５％以下である。
【００３２】
ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計は２０％以下であることが好ましい。２０％超ではガラス転移点が低くなりすぎるおそれがある。より好ましくは１８％以下である。
【００３３】
Ａｌ2Ｏ3は必須ではないが、ガラス作製時の結晶析出を抑制してガラス形成を容易にするために、または、ファイバ加工時の失透を抑制するために１０％まで含有してもよい。その含有量が１０％超では光増幅特性が光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは９％以下、特に好ましくは８％以下である。Ａｌ2Ｏ3を含有する場合はその含有量は０．１％以上であることがより好ましい。さらに好ましくは１％以上、特に好ましくは５．１％以上、最も好ましくは６％以上である。
【００３４】
Ｇａ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3の少なくとも一方を含有し、それらの含有量の合計が２〜３０％であることが好ましい。２％未満ではファイバ加工時にガラスが失透するおそれがある。より好ましくは４％以上、特に好ましくは７％以上である。３０％超では光増幅率が低下するおそれがある。より好ましくは２５％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００３５】
本発明の光増幅ガラスは実質的に上記成分からなるが、上記成分以外の成分を合計で１０％まで含有してもよい。たとえば、ファイバ加工時の失透を抑制したり、ガラス化を容易にしたりするために、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、Ｌａ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＰｂＯ、などを含有してもよい。
【００３６】
本発明の光増幅ガラスの第１の好ましい態様においては、マトリクスガラスが実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２０〜７０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜１４．９９、
ＳｉＯ2        １５〜７９．９９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
からなる。前記マトリクスガラスは、上記４成分以外の成分を合計で１０モル％まで含有してもよい。
【００３７】
本発明の光増幅ガラスの第２の好ましい態様においては、マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ３０〜８０、
Ｂ2Ｏ3        １５〜６９、
ＳｉＯ2          ０〜５０、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
Ｌｉ2Ｏ          ０〜５０、
ＴｉＯ2          ０〜５０、
ＺｒＯ2          ０〜５０、
ＳｎＯ2          ０〜５０、
からなり、前記マトリクスガラスにおけるＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2およびＳｎＯ2の含有量の合計が０〜５０モル％である。
【００３８】
第２の好ましい態様における、より好ましい態様２Ａにおいては、マトリクスガラスは、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ３０〜８０、
Ｂ2Ｏ3        １５〜４０、
ＳｉＯ2          ０〜５０、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
Ｌｉ2Ｏ          ０〜５０、
ＴｉＯ2          ０〜５０、
ＺｒＯ2          ０〜５０、
ＳｎＯ2          ０〜５０、
からなり、前記マトリクスガラスにおけるＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2およびＳｎＯ2の含有量の合計が２モル％以上５０モル％以下である。
【００３９】
より好ましい態様２Ａにおいては、利得が得られる波長幅は８０ｎｍ以上であり、利得に対応する後述の発光強度ピーク値は６以上であり、利得が大きい光増幅ガラスを提供できることに特徴がある。
【００４０】
第２の好ましい態様における、より好ましい他の態様２Ｂにおいては、マトリクスガラスは、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3        ３０〜５９、
Ｂ2Ｏ3          ４０超６９以下、
ＳｉＯ2          ０以上２９．９未満、
ＣｅＯ2      ０．０１〜１０、
Ｌｉ2Ｏ          ０以上２９．９未満、
ＴｉＯ2          ０以上２９．９未満、
ＺｒＯ2          ０以上２９．９未満、
ＳｎＯ2          ０以上２９．９未満、
からなり、前記マトリクスガラスにおけるＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2およびＳｎＯ2の含有量の合計が０モル％以上２９．９モル％未満である。
【００４１】
より好ましい態様２Ｂにおいては、利得が得られる波長幅は９０ｎｍ以上であり、発光強度ピーク値は５以上であり、利得が得られる波長幅が大きい光増幅ガラスを提供できることに特徴がある。
【００４２】
第２の好ましい態様におけるマトリクスガラスは実質的に上記８成分からなり、これ以外の成分は合計で１０モル％まで含有してもよい。この制限内であれば、たとえば、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3を合計で１０重量％まで添加してもよい。ここでは、上記８成分の含有量の合計を１００重量％とする。
【００４３】
本発明の光増幅ガラスの第３の好ましい態様においては、マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２５〜７０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．８９、
ＳｉＯ2          ０〜７４．８９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
からなり、前記マトリクスガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計が５〜７４．８９モル％、かつ、ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計が０．１〜３０モル％である。前記マトリクスガラスは上記７成分以外の成分を合計で５モル％まで含有してもよく、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、がそのような成分として例示される。
【００４４】
本発明の光増幅ガラスの第４の好ましい態様においては、マトリクスガラスが、実質的にモル％表示で、
Ｂｉ2Ｏ3      ２５〜７０、
Ｂ2Ｏ3          ０〜７４．７９、
ＳｉＯ2          ０〜７４．７９、
ＣｅＯ2    ０．０１〜１０、
ＷＯ3            ０〜３０、
ＴｅＯ2          ０〜３０、
Ｇａ2Ｏ3        ０〜３０、
Ａｌ2Ｏ3    ０．１〜１０、
からなり、前記マトリクスガラスにおいて、Ｂ2Ｏ3およびＳｉＯ2の含有量の合計が５〜７４．７９モル％、かつ、ＷＯ3、ＴｅＯ2およびＧａ2Ｏ3の含有量の合計が０．１〜３０モル％である。前記マトリクスガラスは上記８成分以外の成分を合計で５モル％まで含有してもよい。たとえば、ガラス作製時の結晶化を抑制しガラス形成をより容易にするために、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＺｎＯなどを含有してもよい。
【００４５】
本発明の光増幅ガラスの第３または第４の好ましい態様においてはＢｉイオンの他に、やはり重元素イオンであるＷイオン、Ｔｅイオン、Ｇａイオンの内の少なくとも１種が含まれている。そのためにガラス中の光−電場相互作用がより大きくなり、その結果本質的にブロードな遷移である電気双極子遷移の寄与がより大きくなり、より広い波長範囲で発光する可能性が高い。
【００４６】
本発明の光増幅ガラスの作製法については特に制限はない。たとえば、原料を混合し、白金ルツボ、アルミナルツボ、石英ルツボやイリジウムルツボ中に入れて８００〜１３００℃で空気中で溶融し、得られた融液（溶融ガラス）を所定のモールドにキャストする溶融法によって本発明の光増幅ガラスを作製できる。また、溶融法以外の方法、たとえばゾルゲル法や気相蒸着法などにより本発明の光増幅ガラスを作製してもよい。なお、このようにして作製した本発明の光増幅ガラスをもとに、プリフォームを作成してファイバ化したり、または二重るつぼ法によってファイバ化したりすることによって光増幅ガラスファイバを作成できる。
【００４７】
【実施例】
表１〜６に本発明の光増幅ガラスの組成と特性を示す。
組成は、表のＢｉ2Ｏ3からＥｒまでの欄に示されている。Ｅｒについては重量％で表示した添加量であり、他の成分についてはモル％で表示されている。
特性については、示差熱分析（ＤＴＡ）により測定したガラス転移点（Ｔg、単位：℃）、発光強度ピーク値（Ｉp、任意単位）、利得が得られる波長幅（Δλ、単位：ｎｍ）、ファイバ加工時の失透性（Ｄ）、を表示する。Ｄについては以下に説明する。なお、Ｔg、Ｉp、Ｄについては一部の光増幅ガラスについてのみ測定または評価した。
【００４８】
ファイバ加工時の失透性（Ｄ）・・・光増幅ガラスをプリフォームに成形し、５５０℃でファイバ化する。得られたガラスファイバの表面を光学顕微鏡で観察し、結晶析出が認められない場合を○、問題はないが結晶析出が若干認められる場合を△、によりそれぞれ表わす。
【００４９】
表１の例１〜例５は本発明の光増幅ガラスの第１の好ましい態様の例であり、参考例である。図１は、例１の光増幅ガラス中のＥｒ3+イオンの上準位4Ｉ13/2準位から下準位4Ｉ15/2準位への発光における発光強度、および従来から知られている石英系ガラス（Ｅｒ添加石英系ガラス）中のＥｒ3+イオンの同様の発光における発光強度の波長依存性を比較したものである。発光強度の単位は任意単位である。
【００５０】
図１において、発光強度が２．５以上の場合に利得が得られることがわかっている。利得が得られる波長範囲は、石英系ガラスの場合１５２０〜１５６０ｎｍであり、そのΔλは４０ｎｍである。これに対し、例１の光増幅ガラスの場合１４８０〜１６２０ｎｍで利得が得られ、そのΔλは１４０ｎｍである。すなわち、例１の光増幅ガラスのΔλは石英系ガラスのΔλの３．５倍に達する。
例２〜例５の光増幅ガラスのΔλも表１に示すが、いずれも石英系ガラスのΔλの約３．５倍であった。
【００５１】
【表１】
0004250830.tif 000002
【００５２】
表２および表３に示される例６〜例１５は、本発明の光増幅ガラスの第２の好ましい態様の例であり、参考例である。例６〜例１０は、より好ましい態様２Ａの例である。例１１〜例１５は、より好ましい態様２Ｂの例である。図２は、例６および例１１の光増幅ガラス中のＥｒ3+イオンの上準位4Ｉ13/2準位から下準位4Ｉ15/2準位への発光における発光強度、および従来から知られている石英系ガラス（Ｅｒ添加石英系ガラス）中のＥｒ3+イオンの同様の発光における発光強度の波長依存性を比較したものである。発光強度の単位は任意単位である。
【００５３】
図２において、発光強度が２．５以上の場合に光増幅利得が得られることがわかっている。例６の光増幅ガラスの発光強度ピーク値Ｉpは６．２、例１１の光増幅ガラスのＩpは５．７であり、いずれも利得が得られる。一方、石英系ガラスのＩpは５．４である。
【００５４】
利得が得られる波長範囲は、例６の光増幅ガラスの場合、１４８０〜１５８０ｎｍであり、そのΔλは１００ｎｍである。例１１の光増幅ガラスの場合１４８０〜１６００ｎｍで利得が得られ、そのΔλは１２０ｎｍである。例６、例１１の光増幅ガラスのΔλは、石英系ガラスのΔλのそれぞれ２．５倍、３倍に達する。
【００５５】
例７〜例１０および例１２〜例１５の光増幅ガラスについてもＩpおよびΔλを測定した。測定結果を、例６および例１１に対する結果とともに表に示す。例７〜例１０の光増幅ガラスのΔλは、石英系ガラスの約２．５倍、例１２〜例１５の光増幅ガラスのΔλは、石英系ガラスの約３倍であった。
また、例６〜例１０の光増幅ガラスのＩpは６．１以上であり、石英系ガラスに比べより大きな利得が得られる。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
【表３】
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【００５８】
表４および表５に示される例１６〜例２７は、本発明の光増幅ガラスの第３の好ましい態様の例であり、例１６〜２１は参考例である。図３は、例１６の光増幅ガラス中のＥｒ3+イオンの上準位4Ｉ13/2準位から下準位4Ｉ15/2準位への発光における発光強度、および従来から知られている石英系ガラス（Ｅｒ添加石英系ガラス）中のＥｒ3+イオンの同様の発光における発光強度の波長依存性を比較したものである。発光強度の単位は任意単位である。
【００５９】
図３において、発光強度が２．７以上の場合に利得が得られることがわかっている。利得が得られる波長範囲は、例１６の光増幅ガラスの場合、１４８６〜１６０４ｎｍであり、そのΔλは１１８ｎｍである。このΔλは石英系ガラスのΔλの約３倍に達する。
例１７〜例２７の光増幅ガラスについてもΔλを測定した。測定結果を表に示す。いずれのΔλも石英系ガラスの約３倍である。
【００６０】
【表４】
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【００６１】
【表５】
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【００６２】
表６に示される例２８〜例３１は、本発明の光増幅ガラスの第４の好ましい態様の例である。図４は、例３０の光増幅ガラス中のＥｒ3+イオンの上準位4Ｉ13/2準位から下準位4Ｉ15/2準位への発光における発光強度、および従来から知られている石英系ガラス（Ｅｒ添加石英系ガラス）中のＥｒ3+イオンの同様の発光における発光強度の波長依存性を比較したものである。発光強度の単位は任意単位である。
【００６３】
図４において、発光強度が２．７以上の場合に利得が得られることがわかっている。利得が得られる波長範囲は、例３０の光増幅ガラスの場合１４８７〜１６１０ｎｍであり、そのΔλは１２３ｎｍである。これは石英系ガラスのΔλの約３倍である。
例２８、例２９、例３１のΔλも表６に示すが、いずれも石英系ガラスのΔλの約３倍である。
【００６４】
また、例２８〜例３１の光増幅ガラスは、ファイバ加工時における結晶の析出が認められずファイバ成形性に優れている。第４の好ましい態様には属さない前掲の例２２の光増幅ガラスは、ファイバ加工時に結晶の析出が若干認められた。
【００６５】
【表６】
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【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の光増幅ガラスにより、より広帯域の光増幅が可能になり、波長多重伝送方式による大容量の情報伝送が可能になる。また、励起光として強度の大きいレーザー光を使用しても熱的な損傷が起りにくい。さらにファイバ加工時における結晶析出が起りにくくファイバ加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光増幅ガラスと従来から知られている石英系ガラスの発光スペクトルを示す図。
【図２】本発明の光増幅ガラスと従来から知られている石英系ガラスの発光スペクトルを示す図。
【図３】本発明の光増幅ガラスと従来から知られている石英系ガラスの発光スペクトルを示す図。
【図４】本発明の光増幅ガラスと従来から知られている石英系ガラスの発光スペクトルを示す図。
【図５】Ｅｒ3+イオンのエネルギー準位を示す図。
【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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