希土類ドープ新規ガラスの設計による広帯域波長多重通信用光ファイバ増幅器の開発

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平成13年度は、波長多重通信波長域で、高い発光効率が期待できる種々の酸化物ガラスを基本組成とし、希土類として波長1.55μm,1.45μmに発光を有するEr^<3+>,Tm^<3+>イオンをドープした試料を溶融法で作製した。純度99.99%以上の試薬(Sb_2O_3,SiO_2,Al_2O_3,TeO_2,ZnO, Na_2CO_3,Y_2O_3)を用いたバッチ組成を溶融することにより、ガラス試料を得、切削、鏡面研磨し、光学測定に供した。蛍光寿命は、Tm^<3+>:^3H_4準位あるいは、Er^<3+>:^4I_<11/2>準位を励起し、分光器により蛍光を分光し、InGaAsフォトダイオードとオッシロスコープにより検出した。得られた蛍光減衰曲線から寿命を求め、始準位の量子効率を算出した。ガラス組成と希土類濃度を系統的に変えて実験を行い、組成と量子効率の関係を明らかにした。また温度を変えて測定することにより、その温度依存性も明らかにした。Tm^<3+>ドープガラス試料も作成し、光物性を調べた。その蛍光スペクトルは、温度低下に伴い1.8μm帯ピークの半値幅は減少したが、1.4μm帯ではそれほど変化しなかった。また、50K以下で1.4μm帯ピークはいくつかに分裂した。さらにこの過程において、1.8μm帯発光に対する1.4μm帯発光強度比の増加、1.4μm帯発光の重心波長の長波長化がみられた。重心波長は300Kにおいて1465nmであったが、温度の低下ともに短波長シフトし、25Kでは1485nmまで変化した。これらの発光特性は、従来のフッ化物とEDFAとの中間空白領域で使用されるS-バンドの光ファイバ増幅器への応用可能性が示された。また、Tmドープフッ化物ファイバの光増幅特性評価システムを構築し、励起光波長と強度を変えて増幅利得スペクトルを測定した。