JP2002321938A - 光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造方法 - Google Patents
光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ファイバ加工を行うことなく酸化ビスマス系光
増幅導波路が得られる光増幅ガラスの提供。 【解決手段】Ｂｉ2Ｏ3を２１〜７９モル％含有するマト
リクスガラスに、Ｅｒ、Ｔｍ、ＰｒおよびＤｙからなる
群から選ばれた１種以上が添加されている光増幅ガラス
であって、該マトリクスガラスがアルカリ金属酸化物を
７．６モル％以上含有する光増幅ガラス。
増幅導波路が得られる光増幅ガラスの提供。 【解決手段】Ｂｉ2Ｏ3を２１〜７９モル％含有するマト
リクスガラスに、Ｅｒ、Ｔｍ、ＰｒおよびＤｙからなる
群から選ばれた１種以上が添加されている光増幅ガラス
であって、該マトリクスガラスがアルカリ金属酸化物を
７．６モル％以上含有する光増幅ガラス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換に適し
た酸化ビスマス系光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造
方法に関する。
た酸化ビスマス系光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長多重光通信方式において使用される
光増幅器への応用等を目的として、濃度消光が起りにく
く短い長さで所望の光増幅が得られるコア／クラッド構
造のＥｒ添加酸化ビスマス系光増幅ガラスファイバが提
案されている。
光増幅器への応用等を目的として、濃度消光が起りにく
く短い長さで所望の光増幅が得られるコア／クラッド構
造のＥｒ添加酸化ビスマス系光増幅ガラスファイバが提
案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光増幅ガラスファイバ
に用いられる光増幅ガラスにはファイバ加工時に失透し
ないことが求められる。一方、このような制約は光増幅
ガラスの光増幅機能を低下させるおそれがある。
に用いられる光増幅ガラスにはファイバ加工時に失透し
ないことが求められる。一方、このような制約は光増幅
ガラスの光増幅機能を低下させるおそれがある。
【０００４】本発明は、ファイバ加工を行うことなく酸
化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガラスおよ
び前記光増幅導波路の製造方法の提供を目的とする。
化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガラスおよ
び前記光増幅導波路の製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｂｉ2Ｏ3を２
１〜７９モル％含有するマトリクスガラスに、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、ＰｒおよびＤｙからなる群から選ばれた１種以上が
添加されている光増幅ガラスであって、該マトリクスガ
ラスがアルカリ金属酸化物を７．６モル％以上含有する
光増幅ガラスを提供する。また、前記光増幅ガラスに対
し２段階熱イオン交換を行うことを特徴とする光増幅導
波路製造方法を提供する。
１〜７９モル％含有するマトリクスガラスに、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、ＰｒおよびＤｙからなる群から選ばれた１種以上が
添加されている光増幅ガラスであって、該マトリクスガ
ラスがアルカリ金属酸化物を７．６モル％以上含有する
光増幅ガラスを提供する。また、前記光増幅ガラスに対
し２段階熱イオン交換を行うことを特徴とする光増幅導
波路製造方法を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の光増幅ガラス（以下本発
明のガラスという。）は、通常、後述する２段階熱イオ
ン交換等によって光増幅導波路とされ、該光増幅導波路
は石英系ガラスファイバと接続される。本発明のガラス
は、石英系ガラスファイバの低損失波長領域（概ね１３
００〜１６５０ｎｍの波長領域）、特に、Ｓ+バンド
（波長：１４５０〜１４９０ｎｍ）、Ｓバンド（波長：
１４９０〜１５３０ｎｍ）、Ｃバンド（波長：１５３０
〜１５６０ｎｍ）またはＬバンド（波長：１５７０〜１
６００ｎｍ）において光増幅機能を有することが好まし
い。なお、光増幅を行わせるための励起光としては通
常、波長が９００〜１４９０ｎｍの光が用いられる。
明のガラスという。）は、通常、後述する２段階熱イオ
ン交換等によって光増幅導波路とされ、該光増幅導波路
は石英系ガラスファイバと接続される。本発明のガラス
は、石英系ガラスファイバの低損失波長領域（概ね１３
００〜１６５０ｎｍの波長領域）、特に、Ｓ+バンド
（波長：１４５０〜１４９０ｎｍ）、Ｓバンド（波長：
１４９０〜１５３０ｎｍ）、Ｃバンド（波長：１５３０
〜１５６０ｎｍ）またはＬバンド（波長：１５７０〜１
６００ｎｍ）において光増幅機能を有することが好まし
い。なお、光増幅を行わせるための励起光としては通
常、波長が９００〜１４９０ｎｍの光が用いられる。
【０００７】本発明のガラスはマトリクスガラスおよび
添加成分からなり、該添加成分となり得るのはＥｒ、Ｔ
ｍ、Ｐｒ、ＤｙおよびＹｂである。なお、添加成分の含
有量は、酸化物基準ではなく元素基準を用いて表し、か
つマトリクスガラスを１００質量部とする質量部表示で
示す。以下、質量部を単に部と表示する。
添加成分からなり、該添加成分となり得るのはＥｒ、Ｔ
ｍ、Ｐｒ、ＤｙおよびＹｂである。なお、添加成分の含
有量は、酸化物基準ではなく元素基準を用いて表し、か
つマトリクスガラスを１００質量部とする質量部表示で
示す。以下、質量部を単に部と表示する。
【０００８】本発明のガラスは、ＣバンドまたはＬバン
ドにおいて光増幅を行う場合はＥｒを、Ｓ+バンドまた
はＳバンドにおいて光増幅を行う場合はＴｍを、１３０
０ｎｍ帯において光増幅を行う場合はＰｒまたはＤｙ
を、それぞれ含有することが好ましい。
ドにおいて光増幅を行う場合はＥｒを、Ｓ+バンドまた
はＳバンドにおいて光増幅を行う場合はＴｍを、１３０
０ｎｍ帯において光増幅を行う場合はＰｒまたはＤｙ
を、それぞれ含有することが好ましい。
【０００９】Ｅｒの含有量は０．０１〜１０部であるこ
とが好ましい。０．０１部未満では、ＣバンドまたはＬ
バンドにおける光増幅率が低下するおそれがある。より
好ましくは０．１部以上、特に好ましくは０．５部以上
である。１０部超ではガラス化が困難になるおそれがあ
る。より好ましくはそれぞれ５部以下、特に好ましくは
それぞれ４部以下である。
とが好ましい。０．０１部未満では、ＣバンドまたはＬ
バンドにおける光増幅率が低下するおそれがある。より
好ましくは０．１部以上、特に好ましくは０．５部以上
である。１０部超ではガラス化が困難になるおそれがあ
る。より好ましくはそれぞれ５部以下、特に好ましくは
それぞれ４部以下である。
【００１０】Ｔｍ、ＰｒおよびＤｙの含有量はそれぞれ
１０部以下であることが好ましい。１０部超ではガラス
化が困難になるおそれがある。より好ましくはそれぞれ
５部以下、特に好ましくはそれぞれ４部以下である。Ｔ
ｍを含有する場合、Ｐｒを含有する場合、または、Ｄｙ
を含有する場合、それぞれの含有量は０．０１部以上で
あることが好ましい。より好ましくは０．０５部以上、
特に好ましくは０．１部以上である。
１０部以下であることが好ましい。１０部超ではガラス
化が困難になるおそれがある。より好ましくはそれぞれ
５部以下、特に好ましくはそれぞれ４部以下である。Ｔ
ｍを含有する場合、Ｐｒを含有する場合、または、Ｄｙ
を含有する場合、それぞれの含有量は０．０１部以上で
あることが好ましい。より好ましくは０．０５部以上、
特に好ましくは０．１部以上である。
【００１１】本発明のガラスは必須ではないが光増幅率
をより増大させるためにＹｂを１０部まで含有してもよ
い。１０部超ではガラス化が困難になる。好ましくは５
部以下である。Ｙｂの前記光増幅率を増大させる効果
は、本発明のガラスがＥｒを含有する場合に顕著であ
る。Ｙｂを含有する場合、その含有量は好ましくは０．
０１部以上、より好ましくは０．１部以上、特に好まし
くは０．５部以上である。
をより増大させるためにＹｂを１０部まで含有してもよ
い。１０部超ではガラス化が困難になる。好ましくは５
部以下である。Ｙｂの前記光増幅率を増大させる効果
は、本発明のガラスがＥｒを含有する場合に顕著であ
る。Ｙｂを含有する場合、その含有量は好ましくは０．
０１部以上、より好ましくは０．１部以上、特に好まし
くは０．５部以上である。
【００１２】本発明のガラスは、特開平６−１９４５３
３号公報等によって公知の２段階熱イオン交換法を適用
して光増幅導波路とするのに好適である。前記２段階熱
イオン交換法とは、導波路を構成すべき部分以外にマス
クをしたガラス（被イオン交換ガラス）をイオン交換用
融液Ａに浸漬して前記マスクをされていない部分に高屈
折率イオン交換層（以下高屈折率層という。）を形成
し、次に、前記高屈折率層をガラス内部に移動させるべ
く別のイオン交換用融液Ｂにガラスを浸漬し、かつ電場
を印加するものである。たとえば、前記ガラスはＮａを
含有し、前記イオン交換用融液ＡはＡｇＮＯ3融液であ
り、前記イオン交換融液ＢはＮａＮＯ3融液である。
３号公報等によって公知の２段階熱イオン交換法を適用
して光増幅導波路とするのに好適である。前記２段階熱
イオン交換法とは、導波路を構成すべき部分以外にマス
クをしたガラス（被イオン交換ガラス）をイオン交換用
融液Ａに浸漬して前記マスクをされていない部分に高屈
折率イオン交換層（以下高屈折率層という。）を形成
し、次に、前記高屈折率層をガラス内部に移動させるべ
く別のイオン交換用融液Ｂにガラスを浸漬し、かつ電場
を印加するものである。たとえば、前記ガラスはＮａを
含有し、前記イオン交換用融液ＡはＡｇＮＯ3融液であ
り、前記イオン交換融液ＢはＮａＮＯ3融液である。
【００１３】本発明のガラスに対し２段階熱イオン交換
法を適用して製造した光増幅導波路においては、波長が
１３００〜１６５０ｎｍであって光通信の信号光に用い
られる光がシングルモードで伝播できることが好まし
い。波長が９００〜１４９０ｎｍである励起光もシング
ルモードで伝播できることがより好ましい。以下、前記
信号光および前記励起光の波長範囲を包含する波長範囲
９００〜１６５０ｎｍを伝播波長帯という。
法を適用して製造した光増幅導波路においては、波長が
１３００〜１６５０ｎｍであって光通信の信号光に用い
られる光がシングルモードで伝播できることが好まし
い。波長が９００〜１４９０ｎｍである励起光もシング
ルモードで伝播できることがより好ましい。以下、前記
信号光および前記励起光の波長範囲を包含する波長範囲
９００〜１６５０ｎｍを伝播波長帯という。
【００１４】高屈折率層の、波長６３３ｎｍの光に対す
る屈折率ｎ633から被イオン交換ガラスのｎ633を減じた
Δｎ633は０．００２〜０．５５であることが好まし
い。この範囲外では伝播波長帯の光をシングルモードで
伝播させることが困難になるおそれがある。高屈折率層
の厚さが３μｍの場合Δｎ633は０．００５〜０．２
７、同厚さが４μｍの場合Δｎ633は０．００５〜０．
１６、同厚さが５μｍの場合Δｎ633は０．００５〜
０．１０であることがそれぞれ好ましい。なお、高屈折
率層を形成するために被イオン交換ガラスをイオン交換
用融液に浸漬する時間は、好ましくは１０時間以下、よ
り好ましくは６時間以下である。
る屈折率ｎ633から被イオン交換ガラスのｎ633を減じた
Δｎ633は０．００２〜０．５５であることが好まし
い。この範囲外では伝播波長帯の光をシングルモードで
伝播させることが困難になるおそれがある。高屈折率層
の厚さが３μｍの場合Δｎ633は０．００５〜０．２
７、同厚さが４μｍの場合Δｎ633は０．００５〜０．
１６、同厚さが５μｍの場合Δｎ633は０．００５〜
０．１０であることがそれぞれ好ましい。なお、高屈折
率層を形成するために被イオン交換ガラスをイオン交換
用融液に浸漬する時間は、好ましくは１０時間以下、よ
り好ましくは６時間以下である。
【００１５】なお、本発明において、伝播波長帯に属さ
ない波長６３３ｎｍの光に対する屈折率によって高屈折
率層の屈折率を評価したのは次の理由による。すなわ
ち、後述するプリズムカプラを用いて伝播波長帯の光に
対する屈折率を高精度で測定する場合、高屈折率層の厚
さは５μｍ超でなければならない。したがって、厚さが
典型的には２〜５μｍである高屈折率層について、伝播
波長帯の光に対する屈折率の高精度測定は困難である。
一方、ｎ633の高精度測定には高屈折率層の厚さは１．
５μｍあれば充分であり、ｎ633の高精度測定は可能で
ある。
ない波長６３３ｎｍの光に対する屈折率によって高屈折
率層の屈折率を評価したのは次の理由による。すなわ
ち、後述するプリズムカプラを用いて伝播波長帯の光に
対する屈折率を高精度で測定する場合、高屈折率層の厚
さは５μｍ超でなければならない。したがって、厚さが
典型的には２〜５μｍである高屈折率層について、伝播
波長帯の光に対する屈折率の高精度測定は困難である。
一方、ｎ633の高精度測定には高屈折率層の厚さは１．
５μｍあれば充分であり、ｎ633の高精度測定は可能で
ある。
【００１６】本発明のガラスのガラス転移点ＴGは３６
０℃以上であることが好ましい。３６０℃未満では、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
用した場合ガラスが熱的に損傷するおそれがある。ま
た、イオン交換する場合に融液の温度を高くできずイオ
ン交換効率が低下するおそれがある。ＴGは、好ましく
は３８０℃以上、より好ましくは４００℃以上、特に好
ましくは４２０℃以上である。
０℃以上であることが好ましい。３６０℃未満では、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
用した場合ガラスが熱的に損傷するおそれがある。ま
た、イオン交換する場合に融液の温度を高くできずイオ
ン交換効率が低下するおそれがある。ＴGは、好ましく
は３８０℃以上、より好ましくは４００℃以上、特に好
ましくは４２０℃以上である。
【００１７】次に、マトリクスガラスについて、モル％
を単に％と表示して以下に説明する。Ｂｉ2Ｏ3は必須で
ある。２１％未満では光増幅率が低下する。好ましくは
２４％以上である。７９％超では、ガラス化が困難にな
る、ＴGが低くなる、またはイオン交換層の高屈折率化
が困難になる。好ましくは７０％以下、より好ましくは
６０％以下、特に好ましくは５０％以下、最も好ましく
は４０％以下である。
を単に％と表示して以下に説明する。Ｂｉ2Ｏ3は必須で
ある。２１％未満では光増幅率が低下する。好ましくは
２４％以上である。７９％超では、ガラス化が困難にな
る、ＴGが低くなる、またはイオン交換層の高屈折率化
が困難になる。好ましくは７０％以下、より好ましくは
６０％以下、特に好ましくは５０％以下、最も好ましく
は４０％以下である。
【００１８】アルカリ金属酸化物はイオン交換のための
必須成分である。アルカリ金属酸化物の含有量の合計、
すなわち、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2ＯおよびＦ
ｒ2Ｏの含有量の合計は７．６〜３０モル％であること
が好ましい。７．６％未満ではイオン交換層の高屈折率
化が困難になるおそれがある。より好ましくは１１％以
上である。３０％超では、ガラス化が困難になる、ＴG
が低くなる、または耐候性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。
必須成分である。アルカリ金属酸化物の含有量の合計、
すなわち、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2ＯおよびＦ
ｒ2Ｏの含有量の合計は７．６〜３０モル％であること
が好ましい。７．６％未満ではイオン交換層の高屈折率
化が困難になるおそれがある。より好ましくは１１％以
上である。３０％超では、ガラス化が困難になる、ＴG
が低くなる、または耐候性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。
【００１９】Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏの少なくともいずれ
か一方を含有することが好ましく、Ｎａ2Ｏを含有する
ことがより好ましい。Ｎａ2Ｏを含有する場合、その含
有量は１１〜２０％であることが好ましい。１１％未満
では高屈折率化が困難になるおそれがある。より好まし
くは１１．５％以上である。２０％超ではＴGが低くな
る、または耐候性が低下するおそれがある。より好まし
くは１３．５％以下である。なお、この場合、Ｎａ2Ｏ
以外のアルカリ金属酸化物を含有してもよいし、含有し
なくてもよい。
か一方を含有することが好ましく、Ｎａ2Ｏを含有する
ことがより好ましい。Ｎａ2Ｏを含有する場合、その含
有量は１１〜２０％であることが好ましい。１１％未満
では高屈折率化が困難になるおそれがある。より好まし
くは１１．５％以上である。２０％超ではＴGが低くな
る、または耐候性が低下するおそれがある。より好まし
くは１３．５％以下である。なお、この場合、Ｎａ2Ｏ
以外のアルカリ金属酸化物を含有してもよいし、含有し
なくてもよい。
【００２０】本発明のガラスをより失透しにくくした
い、等の場合には、Ｋ2Ｏは含有しないことが好まし
い。
い、等の場合には、Ｋ2Ｏは含有しないことが好まし
い。
【００２１】マトリクスガラスは、下記酸化物基準で、 Ｂｉ2Ｏ3 ２１〜７９％、 ＳｉＯ2 １０〜６０％、 Ｇａ2Ｏ3 ０〜４０％、 Ａｌ2Ｏ3 ０〜３０％、 Ｌｉ2Ｏ ０〜３０％、 Ｎａ2Ｏ ０〜３０％、 Ｋ2Ｏ ０〜３０％、 Ｒｂ2Ｏ ０〜３０％、 Ｆｒ2Ｏ ０〜３０％、 ＣｅＯ2 ０〜１０％、 ＺｎＯ ０〜２０％、 ＭｇＯ ０〜２０％、 ＣａＯ ０〜２０％、 ＳｒＯ ０〜２０％、 ＢａＯ ０〜２０％、 ＧｅＯ2 ０〜２０％、 ＷＯ3 ０〜１０％、 ＴｅＯ2 ０〜２０％、 ＴｉＯ2 ０〜１０％、 ＺｒＯ2 ０〜１０％、 ＳｎＯ2 ０〜１０％、 Ｙ2Ｏ3 ０〜１０％、 から本質的になり、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ
＋Ｆｒ2Ｏが７．６〜３０モル％であることが好まし
い。
＋Ｆｒ2Ｏが７．６〜３０モル％であることが好まし
い。
【００２２】次に、この好ましいマトリクスガラスにつ
いて説明する。なお、Ｂｉ2Ｏ3およびアルカリ金属酸化
物については先に説明したので省略する。ＳｉＯ2はネ
ットワークフォーマであり必須である。１０％未満で
は、ガラス化が困難になる、またはファイバ加工時に失
透するおそれがある。より好ましくは２０％以上であ
る。６０％超では、光増幅率が低下する、またはガラス
作製時の溶融温度が高くなる。より好ましくは５０％以
下、特に好ましくは４０％以下である。
いて説明する。なお、Ｂｉ2Ｏ3およびアルカリ金属酸化
物については先に説明したので省略する。ＳｉＯ2はネ
ットワークフォーマであり必須である。１０％未満で
は、ガラス化が困難になる、またはファイバ加工時に失
透するおそれがある。より好ましくは２０％以上であ
る。６０％超では、光増幅率が低下する、またはガラス
作製時の溶融温度が高くなる。より好ましくは５０％以
下、特に好ましくは４０％以下である。
【００２３】Ｇａ2Ｏ3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、またはファイバ加工時の
失透を抑制するために４０％まで含有してもよい。４０
％超ではガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が
低下するおそれがある。好ましくは３０％以下、より好
ましくは２５％以下である。Ｇａ2Ｏ3を含有する場合、
その含有量は１％以上であることが好ましい。より好ま
しくは５％以上、特に好ましくは１０％以上である。
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４０％まで含有してもよい。４０
％超ではガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が
低下するおそれがある。好ましくは３０％以下、より好
ましくは２５％以下である。Ｇａ2Ｏ3を含有する場合、
その含有量は１％以上であることが好ましい。より好ま
しくは５％以上、特に好ましくは１０％以上である。
【００２４】Ａｌ2Ｏ3は必須ではないが、ＴGを上げる
ために３０％まで含有してもよい。３０％超ではガラス
作製時に結晶が析出しガラスの透過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１
０％以下である。Ａｌ2Ｏ3を含有する場合はその含有量
は０．１％以上であることが好ましい。より好ましくは
１％以上、特に好ましくは２％以上である。
ために３０％まで含有してもよい。３０％超ではガラス
作製時に結晶が析出しガラスの透過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１
０％以下である。Ａｌ2Ｏ3を含有する場合はその含有量
は０．１％以上であることが好ましい。より好ましくは
１％以上、特に好ましくは２％以上である。
【００２５】ＣｅＯ2は必須ではないが、ガラス組成中
のＢｉ2Ｏ3がガラス溶融中に還元されて金属ビスマスと
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
ために、１０％まで含有してもよい。１０％超では、ガ
ラス化が困難になる、または、黄色またはオレンジ色の
着色が強くなってガラスの透過率が低下するおそれがあ
る。好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以
下、特に好ましくは０．３％以下である。ＣｅＯ2を含
有する場合、その含有量は０．０１％以上であることが
好ましい。より好ましくは０．０５％以上、特に好まし
くは０．１％以上である。なお、ガラスの透過率の低下
を避けたい場合、ＣｅＯ2の含有量は０．１５％未満と
することが好ましく、実質的にＣｅＯ2を含有しないこ
とがより好ましい。
のＢｉ2Ｏ3がガラス溶融中に還元されて金属ビスマスと
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
ために、１０％まで含有してもよい。１０％超では、ガ
ラス化が困難になる、または、黄色またはオレンジ色の
着色が強くなってガラスの透過率が低下するおそれがあ
る。好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以
下、特に好ましくは０．３％以下である。ＣｅＯ2を含
有する場合、その含有量は０．０１％以上であることが
好ましい。より好ましくは０．０５％以上、特に好まし
くは０．１％以上である。なお、ガラスの透過率の低下
を避けたい場合、ＣｅＯ2の含有量は０．１５％未満と
することが好ましく、実質的にＣｅＯ2を含有しないこ
とがより好ましい。
【００２６】ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢ
ａＯはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる
ためにそれぞれ２０％まで含有してもよい。２０％超で
はガラスが結晶化しやすくなるおそれがある。
ａＯはいずれも必須ではないが、ガラスを安定化させる
ためにそれぞれ２０％まで含有してもよい。２０％超で
はガラスが結晶化しやすくなるおそれがある。
【００２７】ＧｅＯ2は必須ではないが、ガラス形成を
容易にするとともに屈折率を高くする効果があり、２０
％まで含有してもよい。２０％超ではガラスが結晶化し
やすくなるおそれがある。好ましくは１０％以下、より
好ましくは５％以下である。ＧｅＯ2を含有する場合、
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１％以上である。
容易にするとともに屈折率を高くする効果があり、２０
％まで含有してもよい。２０％超ではガラスが結晶化し
やすくなるおそれがある。好ましくは１０％以下、より
好ましくは５％以下である。ＧｅＯ2を含有する場合、
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１％以上である。
【００２８】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１０％まで含有してもよい。
１０％超では光増幅率が低下するおそれがある。
波長幅を大きくするために１０％まで含有してもよい。
１０％超では光増幅率が低下するおそれがある。
【００２９】ＴｅＯ2は必須ではないが、光増幅率を増
大させるために２０％まで含有してもよい。２０％超で
はガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が低下す
るおそれがある。好ましくは１０％以下、より好ましく
は５％以下である。ＴｅＯ2を含有する場合、その含有
量は好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上であ
る。
大させるために２０％まで含有してもよい。２０％超で
はガラス作製時に結晶が析出しガラスの透過率が低下す
るおそれがある。好ましくは１０％以下、より好ましく
は５％以下である。ＴｅＯ2を含有する場合、その含有
量は好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上であ
る。
【００３０】ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2およびＹ2Ｏ3
はいずれも必須ではないが、ガラス作製時の失透を抑制
するために、または屈折率を調整するためにそれぞれ１
０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが結晶化
しやすくなるおそれがある。
はいずれも必須ではないが、ガラス作製時の失透を抑制
するために、または屈折率を調整するためにそれぞれ１
０％まで含有してもよい。１０％超ではガラスが結晶化
しやすくなるおそれがある。
【００３１】前記好ましいマトリクスガラスは本質的に
上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で
他の成分を含有してもよい。該「他の成分」の含有量の
合計は１０％以下であることが好ましい。
上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲で
他の成分を含有してもよい。該「他の成分」の含有量の
合計は１０％以下であることが好ましい。
【００３２】次に、前記「他の成分」について述べる。
ガラス形成を容易にするために、または屈折率を調整す
るために、ＣｄＯ、ＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3等を含有してもよ
い。なお、Ｂ2Ｏ3はマルチフォノン緩和を増大させるお
それがあるので含有しないことが好ましい。
ガラス形成を容易にするために、または屈折率を調整す
るために、ＣｄＯ、ＰｂＯ、Ｌａ2Ｏ3等を含有してもよ
い。なお、Ｂ2Ｏ3はマルチフォノン緩和を増大させるお
それがあるので含有しないことが好ましい。
【００３３】
【実施例】表１のＢｉ2Ｏ3からＢａＯまでの欄にモル％
表示で示した組成のマトリクスガラス１００質量部に、
同表に質量部表示で示される量のＥｒ、Ｙｂが添加され
ている組成のガラスを次のようにして作製した。すなわ
ち、原料を調合、混合して白金ルツボに入れ、大気雰囲
気中で１１５０℃に１時間保持して溶解し、得られた溶
融ガラスを板状に流し出し、４５０℃に４時間保持後常
温まで冷却する徐冷を行った。例１〜３は実施例、例４
〜７は比較例である。
表示で示した組成のマトリクスガラス１００質量部に、
同表に質量部表示で示される量のＥｒ、Ｙｂが添加され
ている組成のガラスを次のようにして作製した。すなわ
ち、原料を調合、混合して白金ルツボに入れ、大気雰囲
気中で１１５０℃に１時間保持して溶解し、得られた溶
融ガラスを板状に流し出し、４５０℃に４時間保持後常
温まで冷却する徐冷を行った。例１〜３は実施例、例４
〜７は比較例である。
【００３４】このようにして作製したガラスのガラス転
移点ＴG（単位：℃）を示差熱分析により、波長１３０
４ｎｍ、波長６３３ｎｍの光に対する屈折率ｎ1304、ｎ
633をメトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラ
（商品名）によりそれぞれ測定した。この測定結果か
ら、ｎ1304がｎ633の約０．９８倍であることがわか
る。
移点ＴG（単位：℃）を示差熱分析により、波長１３０
４ｎｍ、波長６３３ｎｍの光に対する屈折率ｎ1304、ｎ
633をメトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラ
（商品名）によりそれぞれ測定した。この測定結果か
ら、ｎ1304がｎ633の約０．９８倍であることがわか
る。
【００３５】また、例３のガラスを大きさ１５ｍｍ×７
ｍｍ×２ｍｍの板状に加工し、発光スペクトルを次のよ
うにして測定した。すなわち、出力１Ｗの半導体レーザ
ーダイオードを用いて波長９８０ｎｍの光をガラスに照
射し、ＰｂＳ検出器を用いて波長１５００〜１６００ｎ
ｍにおける発光スペクトルを測定した。結果を図１に太
線で示す。なお、図１中の細線は、ホウケイ酸塩系ガラ
ス（ＢＫ７）１００質量部にＥｒが０．５質量部添加さ
れている光増幅ガラスの発光スペクトルである（ＩＥＥ
Ｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４，１０４１−１１３５，１９９
２年）。
ｍｍ×２ｍｍの板状に加工し、発光スペクトルを次のよ
うにして測定した。すなわち、出力１Ｗの半導体レーザ
ーダイオードを用いて波長９８０ｎｍの光をガラスに照
射し、ＰｂＳ検出器を用いて波長１５００〜１６００ｎ
ｍにおける発光スペクトルを測定した。結果を図１に太
線で示す。なお、図１中の細線は、ホウケイ酸塩系ガラ
ス（ＢＫ７）１００質量部にＥｒが０．５質量部添加さ
れている光増幅ガラスの発光スペクトルである（ＩＥＥ
Ｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４，１０４１−１１３５，１９９
２年）。
【００３６】
【表１】
【００３７】次に、例１、３、５のガラスについて、該
ガラスを大きさ２０ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍの板状に加
工し、３７０℃のＡｇＮＯ3融液に、１〜６時間浸漬す
る処理を行った（表２の処理１Ａ４〜処理５Ａ６）。次
に、該処理されたガラスをイオン交換水内で超音波洗浄
後ｎ633を測定した。結果を表２に、前記浸漬した時間
を同表の時間の欄にそれぞれ示す。
ガラスを大きさ２０ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍの板状に加
工し、３７０℃のＡｇＮＯ3融液に、１〜６時間浸漬す
る処理を行った（表２の処理１Ａ４〜処理５Ａ６）。次
に、該処理されたガラスをイオン交換水内で超音波洗浄
後ｎ633を測定した。結果を表２に、前記浸漬した時間
を同表の時間の欄にそれぞれ示す。
【００３８】また、例２、３のガラスについて、ＡｇＮ
Ｏ3とＬｉＮＯ3を１モル：１モルの割合で含有する融液
をＡｇＮＯ3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を
表３の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に
処理を行い、前記超音波洗浄後ｎ633を測定した（表３
の処理２Ｂ２〜処理３Ｂ２）。
Ｏ3とＬｉＮＯ3を１モル：１モルの割合で含有する融液
をＡｇＮＯ3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を
表３の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に
処理を行い、前記超音波洗浄後ｎ633を測定した（表３
の処理２Ｂ２〜処理３Ｂ２）。
【００３９】また、例２のガラスについて、ＡｇＮＯ3
とＬｉＮＯ3を１モル：３モルの割合で含有する融液を
ＡｇＮＯ3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を表
３の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に処
理を行い、前記超音波洗浄後ｎ 633を測定した（表３の
処理２Ｃ２、処理２Ｃ４）。
とＬｉＮＯ3を１モル：３モルの割合で含有する融液を
ＡｇＮＯ3融液の代わりに用い、また前記浸漬時間を表
３の該当欄に示す時間とした以外は前記処理と同様に処
理を行い、前記超音波洗浄後ｎ 633を測定した（表３の
処理２Ｃ２、処理２Ｃ４）。
【００４０】また、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭ
Ａ）を用いて、処理３Ｂ４を行ったガラスの表面近傍の
Ａｇ濃度プロファイルを測定した。その結果、イオン交
換層の厚さは４μｍであった。
Ａ）を用いて、処理３Ｂ４を行ったガラスの表面近傍の
Ａｇ濃度プロファイルを測定した。その結果、イオン交
換層の厚さは４μｍであった。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、ファイバ加工を行うこ
となく酸化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガ
ラス、およびファイバ加工を行うことなく製造できる酸
化ビスマス系光増幅導波路が得られる。
となく酸化ビスマス系光増幅導波路が得られる光増幅ガ
ラス、およびファイバ加工を行うことなく製造できる酸
化ビスマス系光増幅導波路が得られる。
【００４４】
【図１】本発明の光増幅ガラスおよびＥｒ添加ホウケイ
酸塩系ガラスの発光スペクトルを示す図。
酸塩系ガラスの発光スペクトルを示す図。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA04 BB01 BB06 CC10 DA05 DA06 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 ED04 EE01 EE02 EE03 EE04 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FD02 FD03 FD04 FE01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ02 FJ03 FK01 FL01 FL02 FL03 GA04 GA05 GA06 GA07 GB01 GC01 GD01 GD02 GD03 GD04 GE01 HH01 HH02 HH03 HH05 HH06 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK02 KK03 KK05 KK06 KK07 KK08 KK10 MM02 NN01 5F072 AB07 AB09 YY17
Claims (7)
- 【請求項１】Ｂｉ2Ｏ3を２１〜７９モル％含有するマト
リクスガラスに、Ｅｒ、Ｔｍ、ＰｒおよびＤｙからなる
群から選ばれた１種以上が添加されている光増幅ガラス
であって、該マトリクスガラスがアルカリ金属酸化物を
７．６モル％以上含有する光増幅ガラス。 - 【請求項２】マトリクスガラス１００質量部にＥｒが
０．０１〜１０質量部添加されている請求項１に記載の
光増幅ガラス。 - 【請求項３】マトリクスガラス１００質量部にＹｂが
０．０１〜１０質量部添加されている請求項１または２
に記載の光増幅ガラス。 - 【請求項４】マトリクスガラスが、下記酸化物基準のモ
ル％表示で、 Ｂｉ2Ｏ3 ２１〜７９％、 ＳｉＯ2 １０〜６０％、 Ｇａ2Ｏ3 ０〜４０％、 Ａｌ2Ｏ3 ０〜３０％、 Ｌｉ2Ｏ ０〜３０％、 Ｎａ2Ｏ ０〜３０％、 Ｋ2Ｏ ０〜３０％、 Ｒｂ2Ｏ ０〜３０％、 Ｆｒ2Ｏ ０〜３０％、 ＣｅＯ2 ０〜１０％、 ＺｎＯ ０〜２０％、 ＭｇＯ ０〜２０％、 ＣａＯ ０〜２０％、 ＳｒＯ ０〜２０％、 ＢａＯ ０〜２０％、 ＧｅＯ2 ０〜２０％、 ＷＯ3 ０〜１０％、 ＴｅＯ2 ０〜２０％、 ＴｉＯ2 ０〜１０％、 ＺｒＯ2 ０〜１０％、 ＳｎＯ2 ０〜１０％、 Ｙ2Ｏ3 ０〜１０％、 から本質的になり、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｒｂ2Ｏ
＋Ｆｒ2Ｏが７．６〜３０モル％である請求項１、２ま
たは３に記載の光増幅ガラス。 - 【請求項５】マトリクスガラスがＮａ2Ｏを１１〜２０
モル％含有する請求項１、２、３または４に記載の光増
幅ガラス。 - 【請求項６】マトリクスガラスがＫ2Ｏを含有しない請
求項１〜５のいずれかに記載の光増幅ガラス。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の光増幅ガ
ラスに対し２段階熱イオン交換を行うことを特徴とする
光増幅導波路製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125554A JP2002321938A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125554A JP2002321938A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002321938A true JP2002321938A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18974756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001125554A Pending JP2002321938A (ja) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | 光増幅ガラスおよび光増幅導波路製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002321938A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006090801A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Japan Science And Technology Agency | ビスマスを含有するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法 |
| CN100383657C (zh) * | 2006-06-01 | 2008-04-23 | 上海交通大学 | 铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法 |
| CN110526585A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-03 | 福建师范大学 | 一种防伪玻璃陶瓷复合材料的制备方法 |
-
2001
- 2001-04-24 JP JP2001125554A patent/JP2002321938A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006090801A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Japan Science And Technology Agency | ビスマスを含有するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法 |
| JPWO2006090801A1 (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ビスマスを含有するガラス組成物、およびこれを用いた信号光の増幅方法 |
| CN100383657C (zh) * | 2006-06-01 | 2008-04-23 | 上海交通大学 | 铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法 |
| CN110526585A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-03 | 福建师范大学 | 一种防伪玻璃陶瓷复合材料的制备方法 |
| CN110526585B (zh) * | 2019-09-26 | 2021-10-19 | 福建师范大学 | 一种防伪玻璃陶瓷复合材料的制备方法 |
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