研究最先端

光ファイバアンプの原理，開発の現状と展望
京都大学大学院人間・環境学研究科

田部

勢津久

”Principle, present status and prospects of optical fiber amplifiers”
Setsuhisa Tanabe
Graduate School of Human andEnvironmental Studies, Kyoto University

以下の会話は再度，大学院生の A 君が B 先生のところに訪ねたときの会話である。
A 君：B 先生，前回［１］はお世話になりました。おかげでガラス材料における希土類の役割について，いいレポートが書けて，「優」もらいました。
B 先生：こちらこそ，前回はせっかく話が佳境に入ったところで，途中で帰ってしまって申し訳ない。
A：今日は，話の続きを聞きたいのですが，光増幅器って，エルビウム元素が活躍しているんでしたよね。
B：ああ。エルビウムドープファイバアンプ（EDFA）は代表的な光増幅器で，波長１．
５５µm
あ た り の C 帯 や C+L 帯（１．
５
３〜１．
６
１µm）の
増幅器としては今のところ，多の追随を許さない，と言っていいだろう。
A：なぜですか？
B：まず，光増幅器の構成と動作原理について，見てみよう。この図（図 １）を見てくれ。
A：ええと，EDF エルビウムドープファイ
〒６
０
６―８
５
０
１ 京都市左京区吉田二本松町
５
３―６
８
３
２
TEL ０
７
５―７
５
３―６
６
９
４
FAX ０
７
５―７
jp
E―mail : stanabe@gls.mbox.media.kyoto-u.au．
４２／tanabehttp : //www.h.kyoto-u.ac.jp/jinkan/third／３

図１ EDFA の構成と Er のエネルギー準位

４
７

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０
０
６

バ に 半 導 体 レ ー ザ が つ な が っ て い て，こ のの 場 合，下 か ら６５００cm―１，
１０２
００cm―１，
１
２
５０
０

MUX って何ですか？

cm―１ のところに，第一，第二，第三励起準位

B：合波器，別のファイバからやってきた波長の異なる ２ 種類の光を一本のファイバに通す も の だ。こ こ で は，０．
９８µm や１．
４８µm の励起用レーザ光と信号光である１．
５５µm 帯の

３／２，
１
１／２，
９／２に
があり，これが同じ４IJ の J＝１相当する。
A：４I９／２ って，Nd３＋イオンの基底状態と同じですよね。
B：そのとおり。Nd は YAG レ ー ザ や 大 出

光を合波するのに必要だ。
A：エネルギー準位（図 １ 右）でいうとこの上向き矢印が励起光ですね。
３＋

B：この図は EDF 中の Er イオンのエネル

力ガラスレーザで重要な活性元素だよね。４ f
電子が ３ ヶある場合はどうなるか考えて御覧。Er３＋と同じ表記の準位が必ずある。

ギー準位で縦軸がエネルギーの高さになってい

A：偶然ですか？

る。この準位を構成するのは内殻の１１ケの ４B：いや，一般に ４ f 電子数が N ケと１
４―N

４f 電子だ。この I１５／２ っていう記号は知っている

ケのイオンは，必ず対応する２S＋１LJ が存在し，ね。

エネルギー準位の高さの順番だけ逆転する。７

A：はい，Russel―Saunders 表記といって，この場合 ７ つの ４ f 電子軌道に収容されていつ以下では，J の小さい方が安定で，７ つ以上
ではその逆だ。

る複数の電子によって構成される全体の電子配A：そういえばこの図（図 ２［２］）を見る

置を表現しています。左上がスピン多重度 ２と，Ce３＋と Yb３＋，Pr３＋と Tm３＋，Sm３＋と Dy３＋，

S＋１，真ん中のアルファベットが軌道角運動

Eu３＋と Tb３＋はそんな関係になっていますね。

量に対応，右下の数字が全量子数Ｊです。
３＋

B：ご名答。では，Er イオンの基底状態がB：だからランタニドのエネルギー準位は複
雑そうだけど，合理的にみると覚えやすい。例

どうしてこうなるか説明して御覧。
A：７ つの電子軌道に１１ケの電子を安定に収容する際には，Hund 則に従って，まずスピンが平行に一つずつ別々の軌道に，７ つを越えたら，Pauli の排他原理を守って，逆向きス
ピンで ２ ヶ目の電子を角運動量が最大になるように入れていく。結局磁気量子数が，＋３，＋２，＋１，０ の軌道に １ 組ずつの電子対が，―１，―２，―３ の軌道に不対電子一ヶが収容されます。角運動量量子数は，３＋２＋１＝６，整
数 ０，
１，
２，
３，
．
．
．
に対 し て，
S，
P，
D，
F，
G，
H，
I
ということで，I を使い，スピンは１／２×３＝３／
２，J は電子数が more than half なので，Ｌ＋５／２ で，できあがり。
Ｓ＝６＋３／２＝１
B：さすがだ。同じ S を持っている電子配置
は，
J=L+S，，，
L，，，
L―S ま で，ス ピ ン 軌 道 相 互
作用で２S＋１通りに分裂するので，４IJ で示される準位は ４ 種類ある。各準位のエネルギーの高さは基底状態をゼロ基準として表し，Er４
８

図２ ３ 価ランタニドイオンの ４ f 電子エネル
ギー準位［文献 ２ に筆者加筆］

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えば ４ f 電子数が奇数だと，RS 表記の右下のＢ：あれはファイバの非線形性や構造分散を

J は，全ての準位に対して必ず半整数だし，電制御したり，カットオフ波長をずっと短くし

子数が偶数だと J は必ず整数になる。J の大きて，広い波長範囲で単一モード動作したりする

さによって配位子場の対称性による Stark 分裂のに有効な構造なんだ。少し脱線してきたのでの本数が変わり，スペクトルの形が影響を受け話を元に戻そう。先程の図で合波器で EDF にる。

入力された励起レーザ光はファイバコア中の

A：本当だ，今まで気付きませんでした。でEr イオンに吸収されると同時に ４ f 電子を励

も Nd３＋と Er３＋では，４IJ 準位間のエネルギー幅起状態にする。１．
４８µm で励起した場合は，直が大分違いますね。

接１．
５µm 発光遷移の始準位４I１３／２ の中のサブ準

B : Nd は原子番号は６
０番，
Er は６
８番で，核

位の上の Stark 成分を，０．
９８µm の場合は一つ上の４I１１／２ 準位を励起することになる。後者の場

電荷が大分違う。
４

４

上の F３／２ 始準位
A：これ，Nd では IJ 準位は，合，Er 濃度が薄ければシリカガラスでは９９％か ら の０．
９µm，
１．
０
６µm，
１．
３
３µm な ど 発 光 遷

以上の確率で，すぐに４I１３／２ 準位へ緩和する。
Ａ：そうでない場合もあるわけですね。

移の終端準位になっていますね。
Ｂ：この準位間の狭さが早い無輻射緩和を促

Ｂ：Er 濃度が薄い場合，ガラスホストのフし，Nd の場合，１．
０６µm や１．
３３µm 遷移が ４ォノンエネルギーが低ければ，約 １ µm で発準位系レーザとして動作しやすい理由にもつな

光して直接基底状態に輻射緩和する確率が一番がっている。

高くなる。この場合，始準位は効率よくポピュ

Ａ：Er は ３ 準位系なんですけど。

レートされず，反転分布形成は効率が悪い。

Ｂ：うん昔のレーザ物理の教科書［３］には，

Ａ：シリカガラスは Si―O の伸縮振動エネル「レーザ発振のためには励起始準位と終端準位

ギーが１
０
０
０cm―１ 程度ですよね。えっと４I１１／２ との間に反転分布（負温度状態，あくまで Boltz-

４mann 分布の前提で）の成立が必要で，基底状ノン ３ ヶ程度で多フォノン緩和が起こる。

態が終端準位となる ３ 準位系より，４ 準位系が有利である。
」と書いてあるけどね。

I１３／２ 準位のギャップは３３００cm―１ 位だからフォ
Ｂ：そ う，こ の 準 位 間 の 輻 射 遷 移 は，Er :

YAG やフッ化物ファイバなどで，２．
９µm レー

Ａ：ガラスファイバでは，常識が覆ったわけ

ザメスとして利用できる。これはホスト材料のですね。コア径が ５ µm 位だと，励起光密度

フォノンエネルギーがシリカより小さいので，は，レーザビーム径が １ mm の 時 の ４ 万 倍

緩和に必要なフォノン数が大きくなるため，多か。

フォノン緩和確率が小さくなり，結果として輻

Ｂ：もちろん励起用半導体レーザのファイバ

射量子効率が高くなるからだ。実はしかし４I１１／２

出力が現在では高い効率で得られることや，シ準位からの自然放出係数は，基底準位への １

ングルモードファイバのアラインメントを確実µm 遷移の方が大きい。

に出来る精密なフェルール材料の開発など，周Ａ：ある程度フォノンエネルギーが大きいガ

辺技術の恩恵もたくさん受けている。いずれにラスの方が EDFA としては有利なのですね。

してもガラス光ファイバほど綺麗な導波路構造

でも C 社はフッ化物 EDFA を商品化［４］しが作りやすい材料はないのではないかな。

ていますよね。

Ａ：研究室の先輩から，金太郎飴と同じ原理

Ｂ：うん，普通低フォノンエネルギーホスト

だと習いました。ホーリーファイバやフォトニ中だと緩和確率が小さくなって４I１１／２ 準位の寿命

ック結晶ファイバのように，蓮根の断面みたいが長いので，ここから上の準位に励起されてしな複雑な構造も写真で見たことがあります。

まい，
５５０nm の緑で光るというアップコンバー
４
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３２００６ジョン蛍光が観測される（図 １ 右）。この傾向は Er 濃度が高いともっと強くなる。これを避ける方法［４］は長くなるので省略するが，シリカ系 EDFA に比べ，フッ化物 EDFA は利得帯域が広いので，
WDM でたくさんの波長を増幅するのに有利だと考えられる。同じ理由で開発されたのが，テルライトガラス［５―７］や０］だ。
酸化ビスマス系ガラス［８―１
Ａ：広帯域アンプ材料のテーマは面白そうですね。ガラス中の Er の局所構造配位子場とエネルギー準位内の Stark 分裂や不均質広がりの関係がわかれば，いいのに。
Ｂ：うん，ガラス科学としても興味深い。ところでデバイス構造に戻るが，EDF の出口にある矢印はアイソレータなんだがこの意味は分かるかい？

図３ 通 信 波 長 帯 と Pr３＋，Tm３＋，Er３＋イ オ ン の発光スペクトル

Ｂ：本当だ。図 ４ に帯域とスペクトルも示

Ａ：YIG（イットリウム鉄ガーネット）のフす。希土類イオンの発光遷移波長を調べてみる

ァラデイ回転を利用したもので，レーザ光の逆と色んな波長で候補元素がある。例えば１．
３µm

進を防ぐんですよね。

帯には ３ つの候補（図 ５）があるがこのうち

Ｂ：こ れ が な い と 励 起 光 を 入 れ た だ け で

０年代初頭 に NTT
Pr３＋を利用した PDFA は９

EDF 中で発振した光が何回も往復して，自己によって実用化された［１１］。ただし，これは発振レーザになることがある。特に高屈折率ガ

シリカガラスがホストでは全くダメで，フッ化ラス EDF ではシリカファイバとの屈折率の違物ファイバが用いられる［１２］。

いから，融着接続端面での反射率が高くなり，起こりやすい。
Ａ：そうかアンプの目的はあくまで入力信号光の増幅ですから，信号波長以外でレーザ発振
されては困るんですね。
Ｂ：これも技術的には傾斜角をつけて融着接続することで回避している。
Ａ：出口の融着点での反射光がコアから逃げれば，逆進する光はないと。
Ｂ：現実にはシリカだけからなるデバイスでも，接続面での反射戻り光は無視できないので，いずれにしてもアイソレータは必須だ。
Ａ：アンプの原理はレーザと共通だけど，ファイバレーザとデバイス構成は違うんですね。
ところで，前回先生に貰ったこの図（図 ３）
なんですけど，WDM で使用波長を拡充するのに他の希土類が使えるって本当ですか？
５０

図 ４ 光ファイバの損失スペクトルと希土類イオンの発光バンド

Ａ：シリカでは量子効率が低いんですね。
Dy３＋はなぜダメなんでしょう？

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６

Ｂ：Pr３＋がシリカでだめな理由と似ているん

Ｂ：そのとおり。荒っぽい説明だが，単純なだが，始準位のエネルギーギャップがもっと狭２ 準位系で増幅媒質の利得係数 g（λ）を励起いので，フッ化物でも不十分で，もっとフォノ

準位の電子占有率 n を使って表すと，

ンエネルギーの低いカルコゲナイドでやっと光g（λ）＝nUσem（λ）−nLσa（λ）と な る，こ こ で 各 波 長 で の 発 光 断 面 積 σem

るんだ［１３］が，実用化されていない。
Ａ：カルコゲナイドファイバもありますよ（λ）と吸収断面積 σa（λ）の大小関係は波長にね。でももっと長波長の赤外パワー伝送用とか

よ っ て 変 わ る が，各 準 位 の Stark 分 裂 とセンサー用途だけで，アンプに使う波長では損

McCumber の関係でおよそ重心波長より長波

失がまだ高くなるのかな。Nd はシリカやリ長側で σem（λ）＞σa（λ）となり，実は上準位

ン酸塩ガラスでも量子効率が高いはずですが。

の反転分布係数が５０％ を越えていなくても，

３＋

Ｂ：その通り，１．
３３µm 遷移の 発 光 始 準 位

利得がとれる波長域が存在できるんだ（擬 ４は，１．
０６µm レーザと共通だしね。ただこの準準位系）。ところが実際は上にも準位があり，位からのブランチ比は ５ 分の一以下だし，何ESA が存在すると，よりも，同じ準位からの励起状態吸収（ESA）−σESA（λ）｝−nLσa（λ）
g（λ）＝nU{σem（λ）

がちょうど１．
３µm 付近に存在している（図 ５

（λ）
＜σESA
と第 ２ 項を考慮する必要があり，σem［１４］）ので，いわゆるシングルモードファイバ

（λ）
となる１．
６µm 以上の波長では，いくら励の分散がゼロになる，昔の第 ２ 通信波長とい起光を強くして反転分布係数を大きくしても，われる，１．
３
１µm を中心とする O バンド（origi-

利得がとれない。もちろん，このあたりの波長

nal の意）の短波長側で利得がとれないんだ

は十分小さく無視できるけれども，では σ（λ）
a

［１
５］
。

だ。
Ａ：Er は U バンドでの長波長側 ESA が原
因で，Nd は O バンドの短波長側の ESA が原因で，それぞれ，１．
６µm 以 上，１．
３
１µm 以 下で利得がとれない，というわけですね。
Ｂ：まあそんなところだ。波長がはずれると希土類アンプには限界がある。
Ａ：U バンドアンプの候補はないんですか？
Ｂ：希土類の中では Tm３＋が一番有力だろう［１
７］。第一励起準位から，基底への ３ 準位系
遷移がある（図 ６）
。
Ａ：１．
４〜１．
５µm 帯の S バンド用アンプでも実用化されています［１８］よね。波長が長すぎ

Nd３＋and Dy３＋ion.
Fig．１
２‐Energy lebel of pr３＋，

ませんか？これたしか１．
９µm レーザの遷移ですよね。

図 ５ Pr３＋，
Nd３＋，
Dy３＋イオンのエネルギーと１．
３µm 遷移

Ａ：そういえば EDFA が長波長側の U バン
ドで利得がとれない理由も ESA だ［１
６］と読
４

４

んだことがあります。発光始準位の I１３／２ から I９／２への吸収遷移波長が１．
６µm 強なんですよね。

Ｂ：だから NTT の提唱した方式は，クラッド に Tb ド ー プ ガ ラ ス を 使 い，長 波 長 側 のASE を抑制して，短波長側の U バンドで増幅利得を可能にした［１７］。
Ａ：考えますね。クラッドじゃなくてコアに
Tm と共ドープしたらダメなんですか？
５
１

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命は Er ほどではないが長すぎて，直接始準位を０．
８µm
レーザで励起しても反転分布を形成しずらい。S バンド増幅利得を上げるのであれば，先程のgの考えからいって，なるべく下準位の占有率を下げるのが有利だろう。
Ａ：なるほど，どれかと共ドープしないとダメなんですね。
Ｂ：実は終準位の占有率を３＋下げる別の方法もある

図６ Tm の重要光学遷移と他の希土類のエネルギー準位

［１
８，
２
２］
。こちらの方が主流
Ｂ：イ オ ン 間 相 互 作 用 で 始 準 位３F４ 自 体 がな ん だ が，わ ざ と 始 準 位 を 直 接 励 起 せ ず

quench されてしまうので，量子効率が低下すに，１．
０６µm などの波長で励起すると，終準位る。実はこうすると反転分布係数が向上するのの３F４ から ESA を起こして効率よく反転分布をで，S バンドアンプとしては好都合なんだ。共形成してくれる。

ドーパントとしては Ho のほうがもっといい
１］
。
［１
９―２

Ａ：upconversion 励起ですね。しかも波長的に Nd : YAG レーザや Yb ファイバレーザがＡ：使う波長によって逆の効果が出るのはな
ぜですか？

使えますね。でも基底状態を励起できるんですか？

Ｂ：こ の 図（図 ６）を 見 て 御 覧。S バ ン ド
３

Ｂ：良い質問だ。答えは yes，ただしその励の増幅遷移はこの第 ３ 励起 H４ 準位から，先程起効率は低い。一番近い３H５ 準位は幅があるとの３F４ 準位への遷移だ。ところがこの準位の寿はいえ，１．
２µm が重心波長だからね。利得を正

図７ TDF の ２ 波長励起構成と利得測定システム［２４］５２NEW GLASS Vol．
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００
６にするだけなら，占有率は相対的に，n（３H４）
３を，S バ ン ド に こ の 利 得 シ フ ト TDFA を 使＞n（ F４）の条件さえ満たしていればいいが，い，２７
３チャンネル x４
０Gbit/s＝１
０Tbps 伝送

なるべく前者と g の絶対値も大きくしたい。

を世界で初めて実現した［２５］。それを可能にそこで，２ 波長励起方式が NEC から提案されした最新の構成アンプだったというわけだ。
Ａ：希土類ドープについてはだいたいわかっ

ている［２
３］
。
Ａ：２ つもレーザを使うんですか？

てきました。それ以外の競合デバイスは何があ

Ｂ：合波カプラを ２ 種類使うことにはなるりますか？

（図 ７［２
４］）が，主励起の１．
０６µm（または１．
４

Ｂ：いくつかあるが，まず挙げるべきはラマµm）の ESA 用光源に加えて，数 mW 程度のン増幅器だろう。これは普通の光ファイバの誘波長１．
６µm 弱の補助励起光を使うと，利得は導ラマン散乱を利用している［２
６］
。例えば，

３

格段に良くなる。しかも F４ 準位の占有率が高Ge ドープシリカガラスの Stokes シフトは４００

くなるせいもあり，利得スペクトルが長波長シ００〜５００cm―１ に広がcm―１ 程度をピークとして３

フトするんだ（図 ８［２４］）。

っていて，これは通信波長のあたりで換算すると約１００nm のシフト，５０nm のバンド幅になる［２６］。
Ａ：励起光は信号光の１００nm 短波長にするわけですね。
Ｂ：シフト波長の関係は変わってくるが，利点は，励起波長さえ変えれば，任意波長の信号光を増幅できること，複数種類の励起光を合波すれば，非常に広い増幅帯域が取れる［２７］ことだ。
Ａ：波長が ４ f 発光バンドで制限されてしまう希土類よりずっといいじゃないですか。効率はどうなんですか？

図８ 種々の１５６０nm 励起光強度に対する ２ 波
長 励 起 TDFA の 利 得 ス ペ ク ト ル：●０mW，△１０mW，□２０mW，◇４０mW，■８０mW［２４］Ａ：長波長シフトすると何か良いことがある

Ｂ：それが欠点だ。例えば３０dB の小信号利
得を得るため に EDFA や TDFA の 励 起 光 パ
ワーが１
００mW 程度のオーダーであるのに対し，W クラス，少なくとも数百 mW の光源が必要だ。
Ａ：でも通信トラフィックがどんどん増えてんですか？
Ｂ：フッ化物 TDFA の利得帯域はそれまでいるから将来は使われるんでしょうね。

１．
４
５〜１．
４
９µm と EDFA の 帯 域（１．
５２µm

Ｂ：今既に一部導入されている。もう一つの〜）との間にギャップがあった。ところが，１．
４

メリットは既設の伝送用ファイバに励起光を入µm 帯の OH 倍音吸収損失に近い短波長（S バ

れて，伝送路自体を分布型の増幅器にすること＋ンド）よりも，１．
５０µm 前後にまで利得シフトが出来る点だ。例えば，受信側から励起光を入したことによって，低損失側が利用でき，WDM

れると信号強度のプロファイルは図 ９［２８］での空白波長窓がなくなったんだ。

のようになる。

Ａ：波長資源の有効利用って奴ですね。
Ｂ：NEC は C+L バンドに ２ 種類の EDFA

Ａ：弱くなった光が終点近くで回復するんですね。受信側に近い方が励起光強度が高いか
５
３

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６

ら，利得係数も大きい。
Ｂ：その通り。中継基地で使う EDFA のよ
うな集中型アンプの場合，送信側直後での信号
光強度が強くなりすぎると，WDM では起こっ

れてるな）――以下は酔いながらの会話である。――
Ａ：EDFA の開発したのは Southampton 大
学のグループ［３０］なんですよね。

て欲しくない，４ 波混合などの非線形効果がＢ：そう，今日の形に近い EDF をシリカガ

起こりやすい。後方励起分布型ラマン方式だ

ラスで作って，Ar レーザ励起で数 dB の利得をと，受信側に近くなり信号光が弱くなった頃に

１．
５５µm 帯で初めて観測したんだ。でも，実験増幅できるので，始点と終点の信号光強度の差室でしか使えない大型レーザでなく，LD を使を小さくできる。特に分散補償ファイバが伝送って実用デバイスの形にしたのは，１９８９年の路の後半にあると，コアの実効断面積が小さい

日本のグループといえる［３１］。

ので，励起光密度が高くなり，より増幅利得を

Ａ：Er 励起用のレーザがあったんですね。

稼ぐことが出来る。

Ｂ：実は，１．
４９µm 励起が非常に効率がよい

Ａ：賢いですね。シリカファイバがいいんですか？

ことを前の年にカラーセンターレーザで実証発表していたのは，当時 Polaroid に在籍していＢ：伝送路を利用しない集中型であれば，実た Snitzer 先生［３２］だけど，当時世界中によはそうではなく，Stokes シフトやラマン散乱

い光源が無かった。NTT の中沢先生（現東北

断面積が大きく増幅利得係数の大きなテルライ大）は，当時日本の電気メーカがラマン増幅器

トガラスファ イ バ な ど が 性 能 が い い ら し い用に開発していたのを聞きつけ，そこの協力［２
９］で，理想的な LD 光源を入手するという幸運にも恵まれていたんだ［３３］。
Ａ：そのメーカはラマン増幅器の方を狙っていたんですね？

SiO２ ガラスのラマン散乱のStokes シ フ ト が，Er３＋イ オ ン の４I１３／２ 準 位 のStark 分裂と不均一広がりによる蛍光の Stokes
シフトと同程度だったんですね。なんて偶然だろう。
Ｂ：ラマンと希土類と歴史的にどちらが古いかはまた話が別だ。Snitzer がバリウムクラウ
ンガラスにおいて，希土類である Nd３＋のレー
図９ 分布型ラマン増幅伝送路と集中型増幅器利用伝送路における信号光強度のプロファイ
ル［２８］

Ａ：まだまだガラス科学に課せられた課題は

ザ発振を実現したのは１９６１年だよ［３
４］。
Ａ：Maiman に よ る ル ビ ー レ ー ザ 発 明 が１
９
６
０年ですから翌年ですね。しかも初のガラスレーザだ。

たくさんありそうですね。今日はありがとうご

Ｂ：Snitzer は６
４年にはガラスの特徴を活か

ざいました。これ今日の土産です（といって，してファイバ化することにより励起効率を上

一升瓶を鞄から取り出して，机に置く）。

げ，ファイバレーザ［３５］を実現した。

Ｂ：おお，気が利くね，日本酒は大好きなんだ。せっかくだから呑もう（と開け，コップを二つ取り出し，呑み始める）。
Ａ：（前回持ってこいって言った［１］の忘
５
４

Ａ：そんな昔に光ファイバ用の励起光源はあったんですか？
Ｂ：あるわけない，当時はフラッシュランプの周りに Nd ファイバを巻き付けて，側面からNEW GLASS Vol．
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００６

励起していたんだ。
７
０年には，それで波長１．
０６７］を行っていµm の InAs１―xPx―LD の光増幅［３る。
Ａ：LD 光の光増幅だったら，まさにファイ
バアンプそのものですね。確か Bell 研の林厳雄博士たちが初めて LD の室温連続発信に成功
したのが，
１
９
７
０年。
５
４µm レー
Ｂ：Er―Yb 共ドープガラスで１．
ザ発振［３６］をも実現したのが６５年。
Ａ：EDFA の２
０年以上前に Er レーザガラ
スはあったんですね。早すぎるというか，８７
年に EDF で光増幅をするまでに長いブランクがあったなんて。
Ｂ：理由は，今の光通信システムを構成する
要素デバイスがまだ無かったために，研究者の関心が薄く，そのポテンシャルが認識されていなかったからだと考えられる。
Ａ：光ファイバの最低損失波長が１．
５５µmだとわかったのも８０年代になってからですよね。
Ｂ：８
０年代中盤に長距離光通信システムの実用化が本格化してきたために，中継増幅器として，光→電気→光の変換を必要としない光増幅器開発の要請が高まってきて，誘導放出により光を直接光で増幅する，希土類ドープファイ
バはまさに理想的な増幅媒体であることが再認識されたということができるだろう。

文献［１］田部勢津久，「ニューガラス」２
０［１］
（２
，
０
０５）５
４．
（本稿はこの続編である）［２］G．H．Dieke，H．M ．Crosswhite ，Appl ．Opt ．２，（１９６３）６７５．
［３］例 え ば，霜 田 光 一，「レ ー ザ 物 理 入 門」（岩
波，
１
９８
３）p．
８９．
［４］Y．Kubota，T．
Teshima，N．
Nishimura，S．
Kanto，S．
Sakaguchi，Z．
Meng，Y．
Nakata，T．
Okada，IEEE Photon．Tech．Lett．
１
５!
４，
５
２
５．
［ ５ ］ A ．Mori ，Y ．Ohishi ，M ．Yamada ，H ．Ono ，Y ．
Nishida，K．Oikawa，S．Sudo，OFC’97（Dallas，
１９
９
７）
PD １．
［６］S．Tanabe，E．
Snitzer，J．
S．
Wang，第３８回 ガ ラ ス

フォトニクス材料討論会（長岡，
１
９９
７）A―１
０，
p．
１
８．
［７］X．Feng，S．Tanabe，T．Hanada，J ．Am ．Ceram ．
Soc．
８
４［１］
（２
０
０
１）
，
１
６
５．
［８］N．Sugimoto，Y．
Kuroiwa，K．
Ochiai，Y．
Fukasawa，
S ．Ito ，S ．Tanabe ，T ．Hanada ，OAA 2000 （ Quebec，
２０００）PD―３．
［９］S．Tanabe，N．Sugimoto，
S．Ito，T．
Hanada，J ．Luminesc．
８
７―８
９（２
０
００）６
７０．
［１
０］杉本直樹，「オプトロニクス」２
０
０
２［１
０］
，
１３
０．
［１
１］M．
Yamada，M．Shimizu，Y．
Ohishi，J．Temmyo，T．
Kanamori，
S．Sudo，IEEE Photon．Tech．
Lett．５［９］
，
（１
９
９
３）１
０
１１．
［１
２］ Y ．Ohishi ，T ．Kanamori ，T ．Kitagawa ，S ．Takahashi，E．Snitzer，G．
H．Sigel，Opt．Lett．
１
６
（１
９９
１）
１
７
４
７．
［１３］S．Tanabe，T．Hanada，M．Watanabe，T．Hayashi
and N．
Soga，J ．Am．
Ceram．
Soc．
７
８
［１
１］
（１
，
９
９
５）
２
９１
７．
［１
４］S．Tanabe，C ．R ．
Chimie（Comptes Rendusde L’Academie des Science）５，
（２
００
２）８
１
５．
［１
５］Y．
Miyajima，T．
Komukai，Electron．
Lett．
２６
（１
９９
０）
１９
４．
［１
６］例えば，大石泰丈，「応用物理」６
８［１］
（１
，
９９
９）
４８．
［１
７］T．Sakamoto，M．Shimizu，M．Yamada，T．Kanamori，Y．Ohishi，Y．Terunuma，S．Sudo，IEEE Photon ．
Tech．
Lett．
８［３］
（１
９９
６）３
４
９．
［１８］T．Komukai，T．Yamamoto，T．Sugawa，Y．Miyajima，IEEE J ．Quant．
Elctron．
３
１［１
１］
（１
９
９５）１
８８０．
［１９］ T ．Sakamoto ，M ．Shimizu ，T ．Kanamori ，Y ．
Terunuma ，Y ．Ohishi ，M ．Yamada ，S ．Sudo ，IEEE
Photon．Tech．
Lett．
７［９］
（１
９
９５）９
８３．
［２
０］S．
Tanabe， Rare―Earth―Doped Materials and Devices V "，（eds．S．Jiang，SPIE vol．
４
２８
２，
２
００
１）p．
８５．
［２
１］S．
Tanabe，T．Tamaoka，T．Hanada，Y．Kondo，N．
Sugimoto，
S．
Ito，OAA 2001（Stresa，
２００１）OWB ４．
［２２］S．Tanabe，X．
Feng，T．Hanada，Opt．Lett．
２５［１
１］
（２
０００）８
１７．
［２３］ T ．Kasamatsu ，Y ．Yano ，H ．Sekita ，OAA’ 99（Nara，
１９９９）PDP １．
［２４］ S ．Tanabe ，T ．Tamaoka ，OFC 2002 ，（ Anaheim，
２００２）ThZ ４，
p．
５
７２．
［２
５］K．
Fukuchi，T．
Kasamatsu，M．Morie，R．
Ohhira，T．
Ito ，K ．Sekiya ，D ．Ogasawara ，T ．Ono ，OFC 2001 ，（Anaheim，
２００１）PD２４．
［２６］R．H．Stolen，E．P．Ippen，Appl ．Phys ．Lett ．
２２，
（１
９
７３）２
７６．
［２
７］Y．
Emori，Y．
Akasaka，S．
Namiki，Electron．Lett．
３４，
［２
２］
（１
，
９
９８）２
１４
５．
［２
８］S．
Namiki，Y．Emori，Opt．＆Photon．News（２０
０２）
５
２．
［２
９］A．
Mori，
H．Masuda，M．Shimizu，
Tech．
Dig．ECOC '
０
２，
（２
０
０２）S ３．
１．
［３０］R．J．Mears，L．Reekie，S．B．Poole，D．N．Payne，５５NEW GLASS Vol．
２
１ No．
３２
０
０
６
Electron．
Lett．
２３［３］
（１
９
８
７）１０
２
６．
［３１］M．Nakazawa，Y．Kimura，K．Suzuki，Appl ．Phys ．
Lett．
５
４，
（１９
８
９）２９
５．
［３２］E．Snitzer，H．Po，F．Hakimi，R．Tumminel，B．C．
MaCollum，Tech．Digest Optical Fiber Communication
１９８８（OFC'８
８），（Anaheim，
１
９
８８）
，
PD ２．
［３３］中沢正隆， この人に聞く 「オプトロニクス」
２２
７，（２０００）１０３．
［３４］E．Snitzer， Optical Maser Action of Nd３＋in a５
６

Barium Crown Glass， Phys．
Rev．Lett．
７，
４
４４
（１
９
６
１）
［３
５］C．
J．
Koester，E．Snitzer， Amplification in a Fiber
Laser， Appl ．
Opt．
，
３，
（１
９６
４）１
１
８
２．
［３
６］E．
Snitzer，R．Woodcock， Yb３＋―Er３＋Glass Laser， Appl ．Phys．
Lett．５，
（１
９６
５）４
５．
［３
７］B．
Ross，
E．Snitzer， Optical Amplification of １．
０６µm InAs１―x Px Injection―Laser Emission， IEEE J ．
Quant．
Electron．QE―６，
（１
９
７０）３
６１．