テルライトガラス組成物、それを利用した光導波路及び光増幅器
【課題】テルライトガラス組成物、それを利用した光導波路及び光増幅器を提供する。
【解決手段】ＴｅＯ２、ＭｏＯ３またはＷＯ３、ＺｎＯ、Ｍ２Ｏ及びＢｉ２Ｏ３を主成分からなるテルライトガラス組成物である。Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、またはＭ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成され、Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成される。
【解決手段】ＴｅＯ２、ＭｏＯ３またはＷＯ３、ＺｎＯ、Ｍ２Ｏ及びＢｉ２Ｏ３を主成分からなるテルライトガラス組成物である。Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、またはＭ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成され、Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テルライトガラス組成物、それを利用した光導波路及び光増幅器に関する。
【０００２】
関連出願
本願は、韓国特許出願第１０−２００５−００５８６５１（２００５年６月３０日に出願）に基づいてなされたものであり、本願はこの韓国特許出願の開示内容を全て包含するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、光増幅器、例えば、光ファイバ増幅器は、エルビウム添加シリカ光ファイバを基盤としたＣバンド、すなわち、１５３０〜１５６５ｎｍの波長の光ファイバ増幅器を中心に開発されてきた。しかし、超高速・大容量光通信の必要によって使用可能な光通信帯域の増大要求と共に、多様な帯域で活用可能なラマン光ファイバ増幅器についての研究が活発に進められている。特に、高出力半導体レーザダイオードの発展とラマン利得係数が向上したシリカ光ファイバの開発とによって、前記ラマン光ファイバ増幅器は、波長多重光通信システムで非常に重要な増幅器として広範囲に研究されてきた。
【０００４】
しかし、一般的なシリカ光ファイバを基盤としたラマン光ファイバ増幅器の場合、利得係数が小さくて、最小数Ｋｍの長さが必要であり、それによる高出力の光源が必要である。また、光源波長からラマン散乱中心（シグナル）波長までが約１００ｎｍと近似しており、光ファイバ増幅器の信号対ノイズ比がよくないということがあった。
【０００５】
これにより、テルライトガラス光ファイバを基盤としたラマン光ファイバ増幅器が提案された。前記テルライトガラスは、ラマン散乱ピークが約４５０ｃｍ−１（波数）と７００ｃｍ−１とにそれぞれ二つが存在し、７００ｃｍ−１のラマン散乱ピークの場合、光源から約１７０ｎｍほど離れた所に位置して、シリカガラスに比べて多波長ポンピングを利用する場合、広域増幅及び信号対ノイズ比の改善に有利である。
【０００６】
また、前記テルライトガラスは、高い非線形性であり、それによって一般シリカガラスより約１６倍高いラマン利得係数を有する。その結果、比較的短い長さの光ファイバを通じても増幅が可能であるという長所を有している。このことから、約２５０ｍのテルライト光ファイバと４個以上の光源とを利用して、ＳバンドからＬバンドに至る約１６０ｎｍの光増幅器が具現されたところがある。
【０００７】
しかし、既存のテルライトガラス光ファイバを基盤としたラマン光ファイバは、ラマン散乱が７００ｃｍ−１を中心に約２００ｃｍ−１未満の半価幅を有するので、広域増幅のためには、複数の光源が必要であるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決するために創案されたものであって、ラマン散乱の半価幅を増大させて少数の励起光源でも広域のラマン光増幅器またはレーザを具現できるテルライトガラス組成物を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記テルライトガラス組成物をコア層として利用する光導波路を提供することである。
【００１０】
また、本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記テルライトガラス組成物をコア層として利用した光ファイバや光導波路を利得媒質として利用する広域の光増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦Ｔ１Ｏ３≦５５（ｍｏｌ％）または１（ｍｏｌ％）≦Ｔ２Ｏ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなり、
前記Ｔ１は、転移金属であってＭｏであり、
前記Ｔ２は、転移金属であってＷであり、
前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであり、或いは、前記Ｍ２Ｏは、＋１の価電子を有する金属を含んでなるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏの一又は二以上のものであり、
前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないものである。
【００１２】
前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバコア層または光導波路コア層に利用されうる。前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバまたは光導波路のコア層に利用されて光ファイバまたは光導波路を構成できる。そして、前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバまたは光導波路の利得媒質として利用する光増幅器またはレーザ装置を構成できる。前記光増幅器またはレーザ装置は、波長帯域１１５０〜１５００ｎｍのうち一つまたは二つ以上の波長を有するポンプ光を励起光源として利用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、テルライトガラス組成物は、モリブデン酸化物またはタングステン酸化物のような転移金属酸化物を包含することが可能である。ラマン散乱ピークの半価幅は、約７００ｃｍ−１（〜約８００ｃｍ−１）を中心として約２００ｃｍ−１から３００ｃｍ−１に増大させることが可能となる。これにより、本発明のテルライトガラス組成物は、長さが短く、かつ増幅帯域が広い光増幅器用の光ファイバまたは光導波路に利用できる。
【００１４】
さらに、本発明のテルライトガラス組成物を利用した光増幅器またはレーザ装置は、前述したように、ラマン散乱半価幅が増大したため、少数の励起光源を使用しても経済的に広域光増幅やレーザ発振が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施形態は、色々な他の形態に変形され、本発明の範囲は、後述する実施形態に限定されず、相異なる多様な形態に具現されうる。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。図面で、膜または領域のサイズまたは厚さは、明細書の明確性のために若干誇張されている。
【００１６】
まず、テルライトガラス組成物について説明する。テルライトガラス組成物は、ＴｅＯ２、ＺｎＯ、Ｎａ２Ｏ（またはＬｉ２Ｏ ）及び複数の酸化物添加組成物で構成される。前記テルライトガラス組成物は、ＴｅＯ２−ＺｎＯ及びＴｅＯ２−ＰｂＯのように、二成分系にも製造が可能であるが、主に多成分系に製造される。前記ＴｅＯ２は、ガラス組成物内でＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びＴｅＯ３＋δなどの多様な構造体として存在し、ガラスの網目を形成し、ＺｎＯ及びＮａ２Ｏ（またはＬｉ２Ｏ）は、ガラス構造内の構造変化または電荷補償体として存在する。
【００１７】
前記テルライトガラス組成物は、前述したように、二つの広くて強いラマン散乱ピークを示す。すなわち、テルライトガラス組成物は、Ｔｅ−Ｏ−Ｔｅ曲げ振動モードによる約４５０ｃｍ−１を中心とするピークと、ＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びＴｅＯ３＋δなどの網目形成構造体の変化によって変わる約７００ｃｍ−１を中心とするピークで構成される。約７００ｃｍ−１を中心とするピークの場合、半価幅が約２００ｃｍ−１ほどであり、半価幅の増大のためには、追加的なラマン散乱因子が必要である。
【００１８】
これにより、本発明者は、一般的なテルライトガラス組成物に転移金属酸化物、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯ３）やタングステン酸化物（ＷＯ３）を添加して半価幅の増大を図った。前記モリブデン酸化物やタングステン酸化物のような転移金属酸化物は、約９００ｃｍ−１にそれらの構造体が有する強いラマン散乱を有している。このため、それらを添加する場合、半価幅の増大に有利であり、転移金属酸化物の組成を調節して比較的平坦な利得を期待できるラマン散乱スペクトルの獲得が可能であると判断される。
【００１９】
このような根拠で、本発明者は、後述する多様な実験を通じて、次のような７００ｃｍ−１を中心とするラマン散乱ピークの平坦化に最適であるテルライトガラス組成物を発明した。
【００２０】
第１例
本発明の第１例によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦ＭｏＯ３≦５５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなるものである。前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、または前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成される。例えば、Ｍ２ＯがＬｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏを何れも含んで前記組成範囲を満足できる。前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成する。
【００２１】
前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３のうち一つまたは２つ以上の酸化物が第１添加剤として０〜２０ｍｏｌ％で添加されうる。また、前記テルライトガラス組成物を構成するのに提示されない酸化物またはフッ化物として、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。
【００２２】
言い換えれば、前記テルライトガラス組成物を構成する金属として、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及び全てのフッ化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。前記フッ化物は、前記テルライトガラス組成物を構成する金属を含む金属フッ化物である。
【００２３】
また、前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＰｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の希土類酸化物またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３のフッ化物のうち一つまたは２つ以上が第３添加剤として０〜５ｍｏｌ％の範囲内で添加されうる。前記第１添加剤、第２添加剤及び第３添加剤は、何れも添加されてもよく、一つのみ添加されてもよい。
【００２４】
第２例
本発明の第２例によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦ＷＯ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなる。前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、または前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成される。例えば、Ｍ２ＯがＬｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏを何れも含んで前記組成範囲を満足できる。前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成する。
【００２５】
前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３のうち一つまたは２つ以上の酸化物が第１添加剤として０〜２０ｍｏｌ％で添加されうる。また、前記テルライトガラス組成物を構成するのに提示されていない酸化物またはフッ化物として、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。
【００２６】
言い換えれば、前記テルライトガラス組成物を構成する金属として、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及び全てのフッ化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。前記フッ化物は、前記テルライトガラス組成物を構成する金属を含む金属フッ化物である。
【００２７】
また、前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＰｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の希土類酸化物またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３のフッ化物のうち一つまたは２つ以上が第３添加剤として０〜５ｍｏｌ％の範囲内で添加されうる。前記第１添加剤、第２添加剤及び第３添加剤は、何れも添加されてもよく、一つのみ添加されてもよい。
【００２８】
次いで、モリブデン酸化物及びタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを説明する。本発明に利用したテルライトガラス組成物は、前述した本発明の組成物のうち、代表的に次に説明される組成物を利用した。
【００２９】
図１は、本発明によってモリブデン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【００３０】
具体的に、図１に示したテルライトガラス組成物は、代表的な組成物として（８５−ｘ）ＴｅＯ２＋１０ ＺｎＯ＋５ Ｎａ２Ｏ ＋ｘ ＭｏＯ３を利用する。前記モリブデン酸化物（ＭｏＯ３）の含量を増加させつつ、ラマン散乱の変化を観察した。ｘは、０、１０、２５及び５５に変化させ、ガラス製造が可能な最大濃度区間まで添加した。
【００３１】
図１に示したように、モリブデン酸化物が添加されていないテルライトガラス組成物の場合、典型的なテルライトガラス組成物でのラマン散乱を表す。モリブデン酸化物が添加されるほど約９００ｃｍ−１付近で現れるモリブデン酸化物による典型的なラマンピークが成長する。
【００３２】
図１に示したように、モリブデンの添加量が増加するほど約９００ｃｍ−１に位置したモリブデン酸化物の強いラマン散乱によってテルライトガラス組成物のラマン散乱幅が増大しており、約２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加された場合、最大の半価幅の増大現象を表す。すなわち、約２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加されたテルライトガラス組成物の場合、約８００ｃｍ−１を中心として半価幅が約３１０ｃｍ−１に至る広いラマン散乱を表す。
【００３３】
これから分かるように、約７００ｃｍ−１を中心としたＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びそれらの複合的構造体によるラマン散乱ピークは、次第に約８００ｃｍ−１に移動する。これは、モリブデン酸化物が添加されるにつれてテルライトガラス組成物内のＴｅＯ４構造体が次第にＴｅＯ３またはＴｅＯ３＋δの形態の構造体に変化されて現れる現象と判断される。
【００３４】
図２は、本発明によってタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【００３５】
具体的に、図２に示したテルライトガラス組成物は、代表的な組成物として（８５−ｘ）ＴｅＯ２＋１０ ＺｎＯ＋５ Ｎａ２Ｏ ＋ｘ ＷＯ３を利用した。前記タングステン酸化物の含量を増加させ、ラマン散乱の変化を観察した。ｘは、０、１０、２５及び４０に変化させ、ガラス製造が可能な区間まで添加した。
【００３６】
図２に示したように、タングステン酸化物が添加されるほど約９５０ｃｍ−１付近で現れるタングステン酸化物による典型的なラマンピークが成長する。そして、タングステン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルは、タングステン酸化物が増加するほど約９５０ｃｍ−１に位置したタングステン酸化物の強いラマン散乱によってテルライトガラス組成物のラマン散乱幅が増大している。
【００３７】
図３は、本発明によってモリブデン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）分析結果を示すグラフである。
【００３８】
具体的に、図３は、図１の代表的な組成物として実験した結果である。図３で、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、グラフの１次変移点であって、これに該当するＸ軸値がガラス転移温度を表し、Ｐ４、Ｐ５及びＰ６は、グラフの２次変移点であって、これに該当するＸ軸値が結晶化温度を表す。
【００３９】
図３に示したように、モリブデン酸化物の添加量が増加するにつれてテルライトガラス組成物の安定性を決定するガラス転移温度と結晶化温度との間隔が次第に増大している。特に、２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加されたテルライトガラス組成物の結晶化温度とガラス転移温度との違いは、約１００℃であって、比較的安定した光ファイバの引線が可能である。
【００４０】
一方、前述した本発明のテルライトガラス組成物を光ファイバや光導波路のコア層として利用できる。言い換えれば、本発明のテルライトガラス組成物をコア層として利用すれば、一般のシリカガラス組成物より１６倍のラマン利得係数を有するので、比較的短い光ファイバや光導波路のコア層として利用できる。
【００４１】
特に、前述したように、本発明のテルライトガラス組成物を利用した光ファイバや光導波路で７００ｃｍ−１のラマン散乱ピークの半価幅を増大させられて、少数の励起光源や広域のライン光増幅器またはレーザ具現が可能である。以下では、代表的に、本発明のテルライトガラス組成物を光ファイバのコア層として利用して光増幅器を具現した例を説明する。
【００４２】
図４は、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用した光増幅器の一例を示す概念図であり、図５は、本発明による光ファイバを示す斜視図である。
【００４３】
具体的に、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバ２３を利得媒質とし、励起光源（ポンプ光源）２５，２７を利用して光増幅器を具現できる。励起光源２５，２７の波長は、通信帯域の適切な増幅のために約１１５０〜１５００ｎｍで選択的に取れる。但し、図４の本発明の実験例では、代表的に二つの相異なる波長、すなわち、１３４２ｎｍ及び１４０７ｎｍを有する励起光源（ポンプ光源）２５，２７から放出された励起光（ポンプ光）で両方向励起させる方式のラマン光ファイバ増幅器の概念図を表したものであり、増幅器の構成は、使用目的及び性能によって変わり、図４の構成に限定されない。
【００４４】
さらに詳細には、信号光は、本発明のテルライトガラス組成物からなるコア層２３ａと、その周囲を取り包むクラッド層２３ｂとで構成された光ファイバ２３に入力される。前記信号光が入力されるとき、光孤立器２１を経るが、これは、信号光を一側方向にのみ移動させるためである。
【００４５】
前記信号光は、光結合器２２を通じて前記光ファイバ２３に入力され、同時に入力された１３４２ｎｍの波長を有する第１励起光源２５（第１ポンプ光源）及び１４０７ｎｍの波長を有する第２励起光源２７（第２ポンプ光源）によって光ファイバ２３の内部で増幅されて他側に出力光が出力される。本発明のテルライトガラス組成物は、前述したように、励起光源の波長から約９００ｃｍ−１（波長で約２００ｎｍ）離れた所で強いピークが予想されるので、この波長領域の信号を減衰して平坦な利得を得るために出力端子の前に利得平坦化フィルタ２９を設置する。
【００４６】
図４に提示した本発明の光増幅器は、一例を説明したものであって、波長の相異なる一つ以上の半導体レーザを使用し、第１励起光源２５のみを利用して順方向に増幅させるか、第２励起光源２７を利用して逆方向に光を増幅させるか、前述したように、第１励起光源２５または第２励起光源２７を利用して両方向に光を増幅させうる。
【００４７】
一方、図４及び図５では、光ファイバ２３を利用した光増幅器を説明したが、光導波路を利用して具現した光増幅器は、便宜上省略する。それは、公知のように、光導波路も光ファイバのようにコア層とその周囲に形成されたクラッド層とで構成されるためである。
【００４８】
図６は、図４で使われた二つの励起光源によって発生するテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを波長帯域で示すグラフである。
【００４９】
具体的に、図６に示したように、励起光源（ポンプ光源）の波長が１３４２ｎｍである場合、波長１４２５、１５００及び１５２５ｎｍで強いピークが得られ、励起光源の波長が１４０７ｎｍである場合、波長１４７５、１５５０、及び１６１０ｎｍで強いピークが得られる。そして、本発明のテルライトガラス組成物は、励起光源波長の適切な調和を通じて二つの励起光源でも約１５０ｎｍに至る帯域のラマン散乱が発生し、これを通じた広域光増幅器を具現できる。
【００５０】
図７は、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用したレーザ装置の一例を示す概念図である。レーザの構成は、使用目的及び性能によって変わり、図７の構成に限定されない。
【００５１】
具体的に、レーザ装置は、本発明のテルライトガラス組成物を利用したコア層３１ａ及びクラッド層３１ｂを備えた光ファイバ３１、励起光源３３，３５、光分合器３７、全反射ブラグ格子光ファイバ素子３９、出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１を含む。前記励起光源３３，３５の波長は、適切な増幅のために約１１５０〜１５００ｎｍで選択的に取れる。前記光ファイバ３１のコア層３１ａは、励起光源３３，３５によって自発的ラマン散乱を放出し、これは、共振器４３を構成する全反射ブラグ格子光ファイバ素子３９と出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１との間で増幅されて、右側の出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１を通じてレーザ光４５が放出される。
【００５２】
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、光ファイバ増幅器関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によってモリブデン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【図２】本発明によってタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【図３】本発明によってモリブデン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のＤＳＣ分析結果を示すグラフである。
【図４】本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用した光増幅器の一例を示す概念図である。
【図５】本発明による光ファイバを示す斜視図である。
【図６】図４で使われた二つの励起光源によって発生するテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを波長帯域で示すグラフである。
【図７】本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用したレーザ装置の概念図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テルライトガラス組成物、それを利用した光導波路及び光増幅器に関する。
【０００２】
関連出願
本願は、韓国特許出願第１０−２００５−００５８６５１（２００５年６月３０日に出願）に基づいてなされたものであり、本願はこの韓国特許出願の開示内容を全て包含するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、光増幅器、例えば、光ファイバ増幅器は、エルビウム添加シリカ光ファイバを基盤としたＣバンド、すなわち、１５３０〜１５６５ｎｍの波長の光ファイバ増幅器を中心に開発されてきた。しかし、超高速・大容量光通信の必要によって使用可能な光通信帯域の増大要求と共に、多様な帯域で活用可能なラマン光ファイバ増幅器についての研究が活発に進められている。特に、高出力半導体レーザダイオードの発展とラマン利得係数が向上したシリカ光ファイバの開発とによって、前記ラマン光ファイバ増幅器は、波長多重光通信システムで非常に重要な増幅器として広範囲に研究されてきた。
【０００４】
しかし、一般的なシリカ光ファイバを基盤としたラマン光ファイバ増幅器の場合、利得係数が小さくて、最小数Ｋｍの長さが必要であり、それによる高出力の光源が必要である。また、光源波長からラマン散乱中心（シグナル）波長までが約１００ｎｍと近似しており、光ファイバ増幅器の信号対ノイズ比がよくないということがあった。
【０００５】
これにより、テルライトガラス光ファイバを基盤としたラマン光ファイバ増幅器が提案された。前記テルライトガラスは、ラマン散乱ピークが約４５０ｃｍ−１（波数）と７００ｃｍ−１とにそれぞれ二つが存在し、７００ｃｍ−１のラマン散乱ピークの場合、光源から約１７０ｎｍほど離れた所に位置して、シリカガラスに比べて多波長ポンピングを利用する場合、広域増幅及び信号対ノイズ比の改善に有利である。
【０００６】
また、前記テルライトガラスは、高い非線形性であり、それによって一般シリカガラスより約１６倍高いラマン利得係数を有する。その結果、比較的短い長さの光ファイバを通じても増幅が可能であるという長所を有している。このことから、約２５０ｍのテルライト光ファイバと４個以上の光源とを利用して、ＳバンドからＬバンドに至る約１６０ｎｍの光増幅器が具現されたところがある。
【０００７】
しかし、既存のテルライトガラス光ファイバを基盤としたラマン光ファイバは、ラマン散乱が７００ｃｍ−１を中心に約２００ｃｍ−１未満の半価幅を有するので、広域増幅のためには、複数の光源が必要であるという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決するために創案されたものであって、ラマン散乱の半価幅を増大させて少数の励起光源でも広域のラマン光増幅器またはレーザを具現できるテルライトガラス組成物を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記テルライトガラス組成物をコア層として利用する光導波路を提供することである。
【００１０】
また、本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、前記テルライトガラス組成物をコア層として利用した光ファイバや光導波路を利得媒質として利用する広域の光増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦Ｔ１Ｏ３≦５５（ｍｏｌ％）または１（ｍｏｌ％）≦Ｔ２Ｏ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなり、
前記Ｔ１は、転移金属であってＭｏであり、
前記Ｔ２は、転移金属であってＷであり、
前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであり、或いは、前記Ｍ２Ｏは、＋１の価電子を有する金属を含んでなるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏの一又は二以上のものであり、
前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないものである。
【００１２】
前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバコア層または光導波路コア層に利用されうる。前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバまたは光導波路のコア層に利用されて光ファイバまたは光導波路を構成できる。そして、前述した本発明によるテルライトガラス組成物は、光ファイバまたは光導波路の利得媒質として利用する光増幅器またはレーザ装置を構成できる。前記光増幅器またはレーザ装置は、波長帯域１１５０〜１５００ｎｍのうち一つまたは二つ以上の波長を有するポンプ光を励起光源として利用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、テルライトガラス組成物は、モリブデン酸化物またはタングステン酸化物のような転移金属酸化物を包含することが可能である。ラマン散乱ピークの半価幅は、約７００ｃｍ−１（〜約８００ｃｍ−１）を中心として約２００ｃｍ−１から３００ｃｍ−１に増大させることが可能となる。これにより、本発明のテルライトガラス組成物は、長さが短く、かつ増幅帯域が広い光増幅器用の光ファイバまたは光導波路に利用できる。
【００１４】
さらに、本発明のテルライトガラス組成物を利用した光増幅器またはレーザ装置は、前述したように、ラマン散乱半価幅が増大したため、少数の励起光源を使用しても経済的に広域光増幅やレーザ発振が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施形態は、色々な他の形態に変形され、本発明の範囲は、後述する実施形態に限定されず、相異なる多様な形態に具現されうる。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。図面で、膜または領域のサイズまたは厚さは、明細書の明確性のために若干誇張されている。
【００１６】
まず、テルライトガラス組成物について説明する。テルライトガラス組成物は、ＴｅＯ２、ＺｎＯ、Ｎａ２Ｏ（またはＬｉ２Ｏ ）及び複数の酸化物添加組成物で構成される。前記テルライトガラス組成物は、ＴｅＯ２−ＺｎＯ及びＴｅＯ２−ＰｂＯのように、二成分系にも製造が可能であるが、主に多成分系に製造される。前記ＴｅＯ２は、ガラス組成物内でＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びＴｅＯ３＋δなどの多様な構造体として存在し、ガラスの網目を形成し、ＺｎＯ及びＮａ２Ｏ（またはＬｉ２Ｏ）は、ガラス構造内の構造変化または電荷補償体として存在する。
【００１７】
前記テルライトガラス組成物は、前述したように、二つの広くて強いラマン散乱ピークを示す。すなわち、テルライトガラス組成物は、Ｔｅ−Ｏ−Ｔｅ曲げ振動モードによる約４５０ｃｍ−１を中心とするピークと、ＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びＴｅＯ３＋δなどの網目形成構造体の変化によって変わる約７００ｃｍ−１を中心とするピークで構成される。約７００ｃｍ−１を中心とするピークの場合、半価幅が約２００ｃｍ−１ほどであり、半価幅の増大のためには、追加的なラマン散乱因子が必要である。
【００１８】
これにより、本発明者は、一般的なテルライトガラス組成物に転移金属酸化物、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯ３）やタングステン酸化物（ＷＯ３）を添加して半価幅の増大を図った。前記モリブデン酸化物やタングステン酸化物のような転移金属酸化物は、約９００ｃｍ−１にそれらの構造体が有する強いラマン散乱を有している。このため、それらを添加する場合、半価幅の増大に有利であり、転移金属酸化物の組成を調節して比較的平坦な利得を期待できるラマン散乱スペクトルの獲得が可能であると判断される。
【００１９】
このような根拠で、本発明者は、後述する多様な実験を通じて、次のような７００ｃｍ−１を中心とするラマン散乱ピークの平坦化に最適であるテルライトガラス組成物を発明した。
【００２０】
第１例
本発明の第１例によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦ＭｏＯ３≦５５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなるものである。前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、または前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成される。例えば、Ｍ２ＯがＬｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏを何れも含んで前記組成範囲を満足できる。前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成する。
【００２１】
前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３のうち一つまたは２つ以上の酸化物が第１添加剤として０〜２０ｍｏｌ％で添加されうる。また、前記テルライトガラス組成物を構成するのに提示されない酸化物またはフッ化物として、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。
【００２２】
言い換えれば、前記テルライトガラス組成物を構成する金属として、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及び全てのフッ化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。前記フッ化物は、前記テルライトガラス組成物を構成する金属を含む金属フッ化物である。
【００２３】
また、前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＰｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の希土類酸化物またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３のフッ化物のうち一つまたは２つ以上が第３添加剤として０〜５ｍｏｌ％の範囲内で添加されうる。前記第１添加剤、第２添加剤及び第３添加剤は、何れも添加されてもよく、一つのみ添加されてもよい。
【００２４】
第２例
本発明の第２例によるテルライトガラス組成物は、２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦ＷＯ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなる。前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであるか、または前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏのように＋１の価電子を有する金属を含む金属酸化物のうち２つ以上の金属酸化物で構成される。例えば、Ｍ２ＯがＬｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏを何れも含んで前記組成範囲を満足できる。前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないように構成する。
【００２５】
前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３のうち一つまたは２つ以上の酸化物が第１添加剤として０〜２０ｍｏｌ％で添加されうる。また、前記テルライトガラス組成物を構成するのに提示されていない酸化物またはフッ化物として、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３以外の酸化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。
【００２６】
言い換えれば、前記テルライトガラス組成物を構成する金属として、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及び全てのフッ化物のうち、希土類酸化物及び希土類フッ化物を除外した組成物が第２添加剤として前記全体組成物の０〜４０ｍｏｌ％で添加されうる。前記フッ化物は、前記テルライトガラス組成物を構成する金属を含む金属フッ化物である。
【００２７】
また、前記テルライトガラス組成物を構成する全体組成物にＰｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３の希土類酸化物またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３のフッ化物のうち一つまたは２つ以上が第３添加剤として０〜５ｍｏｌ％の範囲内で添加されうる。前記第１添加剤、第２添加剤及び第３添加剤は、何れも添加されてもよく、一つのみ添加されてもよい。
【００２８】
次いで、モリブデン酸化物及びタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを説明する。本発明に利用したテルライトガラス組成物は、前述した本発明の組成物のうち、代表的に次に説明される組成物を利用した。
【００２９】
図１は、本発明によってモリブデン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【００３０】
具体的に、図１に示したテルライトガラス組成物は、代表的な組成物として（８５−ｘ）ＴｅＯ２＋１０ ＺｎＯ＋５ Ｎａ２Ｏ ＋ｘ ＭｏＯ３を利用する。前記モリブデン酸化物（ＭｏＯ３）の含量を増加させつつ、ラマン散乱の変化を観察した。ｘは、０、１０、２５及び５５に変化させ、ガラス製造が可能な最大濃度区間まで添加した。
【００３１】
図１に示したように、モリブデン酸化物が添加されていないテルライトガラス組成物の場合、典型的なテルライトガラス組成物でのラマン散乱を表す。モリブデン酸化物が添加されるほど約９００ｃｍ−１付近で現れるモリブデン酸化物による典型的なラマンピークが成長する。
【００３２】
図１に示したように、モリブデンの添加量が増加するほど約９００ｃｍ−１に位置したモリブデン酸化物の強いラマン散乱によってテルライトガラス組成物のラマン散乱幅が増大しており、約２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加された場合、最大の半価幅の増大現象を表す。すなわち、約２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加されたテルライトガラス組成物の場合、約８００ｃｍ−１を中心として半価幅が約３１０ｃｍ−１に至る広いラマン散乱を表す。
【００３３】
これから分かるように、約７００ｃｍ−１を中心としたＴｅＯ４、ＴｅＯ３及びそれらの複合的構造体によるラマン散乱ピークは、次第に約８００ｃｍ−１に移動する。これは、モリブデン酸化物が添加されるにつれてテルライトガラス組成物内のＴｅＯ４構造体が次第にＴｅＯ３またはＴｅＯ３＋δの形態の構造体に変化されて現れる現象と判断される。
【００３４】
図２は、本発明によってタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【００３５】
具体的に、図２に示したテルライトガラス組成物は、代表的な組成物として（８５−ｘ）ＴｅＯ２＋１０ ＺｎＯ＋５ Ｎａ２Ｏ ＋ｘ ＷＯ３を利用した。前記タングステン酸化物の含量を増加させ、ラマン散乱の変化を観察した。ｘは、０、１０、２５及び４０に変化させ、ガラス製造が可能な区間まで添加した。
【００３６】
図２に示したように、タングステン酸化物が添加されるほど約９５０ｃｍ−１付近で現れるタングステン酸化物による典型的なラマンピークが成長する。そして、タングステン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルは、タングステン酸化物が増加するほど約９５０ｃｍ−１に位置したタングステン酸化物の強いラマン散乱によってテルライトガラス組成物のラマン散乱幅が増大している。
【００３７】
図３は、本発明によってモリブデン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）分析結果を示すグラフである。
【００３８】
具体的に、図３は、図１の代表的な組成物として実験した結果である。図３で、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、グラフの１次変移点であって、これに該当するＸ軸値がガラス転移温度を表し、Ｐ４、Ｐ５及びＰ６は、グラフの２次変移点であって、これに該当するＸ軸値が結晶化温度を表す。
【００３９】
図３に示したように、モリブデン酸化物の添加量が増加するにつれてテルライトガラス組成物の安定性を決定するガラス転移温度と結晶化温度との間隔が次第に増大している。特に、２５ｍｏｌ％のモリブデン酸化物が添加されたテルライトガラス組成物の結晶化温度とガラス転移温度との違いは、約１００℃であって、比較的安定した光ファイバの引線が可能である。
【００４０】
一方、前述した本発明のテルライトガラス組成物を光ファイバや光導波路のコア層として利用できる。言い換えれば、本発明のテルライトガラス組成物をコア層として利用すれば、一般のシリカガラス組成物より１６倍のラマン利得係数を有するので、比較的短い光ファイバや光導波路のコア層として利用できる。
【００４１】
特に、前述したように、本発明のテルライトガラス組成物を利用した光ファイバや光導波路で７００ｃｍ−１のラマン散乱ピークの半価幅を増大させられて、少数の励起光源や広域のライン光増幅器またはレーザ具現が可能である。以下では、代表的に、本発明のテルライトガラス組成物を光ファイバのコア層として利用して光増幅器を具現した例を説明する。
【００４２】
図４は、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用した光増幅器の一例を示す概念図であり、図５は、本発明による光ファイバを示す斜視図である。
【００４３】
具体的に、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバ２３を利得媒質とし、励起光源（ポンプ光源）２５，２７を利用して光増幅器を具現できる。励起光源２５，２７の波長は、通信帯域の適切な増幅のために約１１５０〜１５００ｎｍで選択的に取れる。但し、図４の本発明の実験例では、代表的に二つの相異なる波長、すなわち、１３４２ｎｍ及び１４０７ｎｍを有する励起光源（ポンプ光源）２５，２７から放出された励起光（ポンプ光）で両方向励起させる方式のラマン光ファイバ増幅器の概念図を表したものであり、増幅器の構成は、使用目的及び性能によって変わり、図４の構成に限定されない。
【００４４】
さらに詳細には、信号光は、本発明のテルライトガラス組成物からなるコア層２３ａと、その周囲を取り包むクラッド層２３ｂとで構成された光ファイバ２３に入力される。前記信号光が入力されるとき、光孤立器２１を経るが、これは、信号光を一側方向にのみ移動させるためである。
【００４５】
前記信号光は、光結合器２２を通じて前記光ファイバ２３に入力され、同時に入力された１３４２ｎｍの波長を有する第１励起光源２５（第１ポンプ光源）及び１４０７ｎｍの波長を有する第２励起光源２７（第２ポンプ光源）によって光ファイバ２３の内部で増幅されて他側に出力光が出力される。本発明のテルライトガラス組成物は、前述したように、励起光源の波長から約９００ｃｍ−１（波長で約２００ｎｍ）離れた所で強いピークが予想されるので、この波長領域の信号を減衰して平坦な利得を得るために出力端子の前に利得平坦化フィルタ２９を設置する。
【００４６】
図４に提示した本発明の光増幅器は、一例を説明したものであって、波長の相異なる一つ以上の半導体レーザを使用し、第１励起光源２５のみを利用して順方向に増幅させるか、第２励起光源２７を利用して逆方向に光を増幅させるか、前述したように、第１励起光源２５または第２励起光源２７を利用して両方向に光を増幅させうる。
【００４７】
一方、図４及び図５では、光ファイバ２３を利用した光増幅器を説明したが、光導波路を利用して具現した光増幅器は、便宜上省略する。それは、公知のように、光導波路も光ファイバのようにコア層とその周囲に形成されたクラッド層とで構成されるためである。
【００４８】
図６は、図４で使われた二つの励起光源によって発生するテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを波長帯域で示すグラフである。
【００４９】
具体的に、図６に示したように、励起光源（ポンプ光源）の波長が１３４２ｎｍである場合、波長１４２５、１５００及び１５２５ｎｍで強いピークが得られ、励起光源の波長が１４０７ｎｍである場合、波長１４７５、１５５０、及び１６１０ｎｍで強いピークが得られる。そして、本発明のテルライトガラス組成物は、励起光源波長の適切な調和を通じて二つの励起光源でも約１５０ｎｍに至る帯域のラマン散乱が発生し、これを通じた広域光増幅器を具現できる。
【００５０】
図７は、本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用したレーザ装置の一例を示す概念図である。レーザの構成は、使用目的及び性能によって変わり、図７の構成に限定されない。
【００５１】
具体的に、レーザ装置は、本発明のテルライトガラス組成物を利用したコア層３１ａ及びクラッド層３１ｂを備えた光ファイバ３１、励起光源３３，３５、光分合器３７、全反射ブラグ格子光ファイバ素子３９、出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１を含む。前記励起光源３３，３５の波長は、適切な増幅のために約１１５０〜１５００ｎｍで選択的に取れる。前記光ファイバ３１のコア層３１ａは、励起光源３３，３５によって自発的ラマン散乱を放出し、これは、共振器４３を構成する全反射ブラグ格子光ファイバ素子３９と出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１との間で増幅されて、右側の出力結合用ブラグ格子光ファイバ素子４１を通じてレーザ光４５が放出される。
【００５２】
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、光ファイバ増幅器関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によってモリブデン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【図２】本発明によってタングステン酸化物を含むテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを示すグラフである。
【図３】本発明によってモリブデン酸化物が含まれているテルライトガラス組成物のＤＳＣ分析結果を示すグラフである。
【図４】本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用した光増幅器の一例を示す概念図である。
【図５】本発明による光ファイバを示す斜視図である。
【図６】図４で使われた二つの励起光源によって発生するテルライトガラス組成物のラマン散乱スペクトルを波長帯域で示すグラフである。
【図７】本発明のテルライトガラス組成物で製造された光ファイバを利得媒質として利用したレーザ装置の概念図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦Ｔ１Ｏ３≦５５（ｍｏｌ％）または１（ｍｏｌ％）≦Ｔ２Ｏ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなり、
前記Ｔ１は、転移金属であってＭｏであり、
前記Ｔ２は、転移金属であってＷであり、
前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであり、或いは、前記Ｍ２Ｏは、＋１の価電子を有する金属を含んでなるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏの一又は二以上のものであり、
前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないものである、テルライトガラス組成物。
【請求項２】
前記全体組成物が、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の一又は二以上のものを、０ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の量で含んでなる、請求項１に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項３】
Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及びフッ化物を、０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％の量で、前記全体組成物に添加してなり、
前記酸化物及び前記フッ化物が、希土類酸化物及び希土類フッ化物を含まないものである、請求項１または２に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項４】
Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３を包含する希土類酸化物、またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３を包含するフッ化物のうち一または二以上を、０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の量で、前記全体組成物に添加してなる、請求項１または２に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項５】
光ファイバのコア層又は光導波路のコア層に利用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項６】
テルライトガラス組成物をコア層に利用した光導波路であって、
前記テルライトガラス組成物が、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたものである、光導波路。
【請求項７】
テルライトガラス組成物を含んでなる光増幅器であって、
前記テルライトガラス組成物が、光ファイバまたは光導波路の利得媒質として利用されてなり、かつ、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたものであり、
波長帯域１１５０〜１５００ｎｍのうち一つまたは二つ以上の波長を有する光源を励起光源として利用するものである、光増幅器。
【請求項１】
２５（ｍｏｌ％）≦ＴｅＯ２≦９０（ｍｏｌ％）、１（ｍｏｌ％）≦Ｔ１Ｏ３≦５５（ｍｏｌ％）または１（ｍｏｌ％）≦Ｔ２Ｏ３≦４０（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦ＺｎＯ≦３５（ｍｏｌ％）、０（ｍｏｌ％）≦Ｍ２Ｏ≦３５（ｍｏｌ％）、及び０（ｍｏｌ％）≦Ｂｉ２Ｏ３≦２０（ｍｏｌ％）を備えてなる全体組成物を含んでなり、
前記Ｔ１は、転移金属であってＭｏであり、
前記Ｔ２は、転移金属であってＷであり、
前記Ｍ２Ｏは、Ｌｉ２ＯまたはＮａ２Ｏであり、或いは、前記Ｍ２Ｏは、＋１の価電子を有する金属を含んでなるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ及びＣｓ２Ｏの一又は二以上のものであり、
前記Ｍ２Ｏ及びＺｎＯの添加量は、同時に「０」とならないものである、テルライトガラス組成物。
【請求項２】
前記全体組成物が、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＰｂＯ、Ｎｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の一又は二以上のものを、０ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の量で含んでなる、請求項１に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項３】
Ｔｅ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｗ、ＭまたはＢｉを含んでいない酸化物、Ｔａ、Ｐｂ、ＮｂまたはＡｌを含んでいない酸化物、及びフッ化物を、０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％の量で、前記全体組成物に添加してなり、
前記酸化物及び前記フッ化物が、希土類酸化物及び希土類フッ化物を含まないものである、請求項１または２に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項４】
Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３及びＹｂ２Ｏ３を包含する希土類酸化物、またはＰｒＦ３、ＮｄＦ３、ＳｍＦ３、ＥｕＦ３、ＴｂＦ３、ＤｙＦ３、ＨｏＦ３、ＥｒＦ３、ＴｍＦ３及びＹｂＦ３を包含するフッ化物のうち一または二以上を、０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の量で、前記全体組成物に添加してなる、請求項１または２に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項５】
光ファイバのコア層又は光導波路のコア層に利用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のテルライトガラス組成物。
【請求項６】
テルライトガラス組成物をコア層に利用した光導波路であって、
前記テルライトガラス組成物が、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたものである、光導波路。
【請求項７】
テルライトガラス組成物を含んでなる光増幅器であって、
前記テルライトガラス組成物が、光ファイバまたは光導波路の利得媒質として利用されてなり、かつ、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたものであり、
波長帯域１１５０〜１５００ｎｍのうち一つまたは二つ以上の波長を有する光源を励起光源として利用するものである、光増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−８８０２（Ｐ２００７−８８０２Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８９９２（Ｐ２００６−１０８９９２）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（５９６１８００７６）韓國電子通信研究院 (733)
【氏名又は名称原語表記】Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
【住所又は居所原語表記】１６１ Ｋａｊｏｎｇ−ｄｏｎｇ， Ｙｕｓｏｎｇ−ｇｕ， Ｔａｅｊｏｎ ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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