本发明专利技术公开一种光纤以及光纤装置，其可以在保持高非线性的同时抑制受激布里渊散射的发生。所述光纤包括纤芯，所述纤芯由作为主要成分的ＳｉＯ↓［２］构成并且含有浓度为１５ｗｔ％或更高的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］。在预定波长下，所述光纤只允许传播基模，并且色散的绝对值为５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ或更小。所述光纤装置包括具有上述组分的光纤。所述光纤引导具有不同波长的第一光和第二光从其中通过，从而使得所述第一光和所述第二光通过传输过程中的非线性光学现象而彼此相互作用，由此导致所述光纤输出通过所述非线性光学现象调制的第一光或第二光、或者通过所述非线性光学现象新产生的具有不同波长的第三光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤以及光纤装置。
技术介绍
高非线性光纤是与光通信系统中的标准光传输光纤相比非线性系数更大的光纤(例如，参见M.Onishi， ECOC，99， pp.II-216-II-219)。在诸如光开关、光放大器和光发生器等光学装置中，使用这种高非线 性光纤作为产生非线性光学现象的介质。公知的是，受激布里渊 (B函uin)散射(SBS)的发生限制了光学装置的性能。术语"受激布里渊散射"是指这样一种现象，即当功率在某 一阈值之上的光入射到光纤中时，一部分光反射并因此导致光不能以 高的强度通过光纤传输。为了提高产生非线性光学现象的效率，高非 线性光纤的有效面积设计为较小，以增大传输光的功率密度。这种设 计使得与标准光传输光纤相比更容易发生受激布里渊散射。结果，传 输光的强度受到限制，光学装置的效率受到限制。考虑到上述问题，J.Hansryd等人，J丄ightwave Techn., Vol. 19, pp.1691-1697(2001)(文献1)和美国专利No.5,170,457提出了用于 抑制在高非线性光纤中发生受激布里渊散射的技术。在文献1中描述 的技术是利用施加于光纤上的温度梯度来增大受激布里渊散射的阈 值。在美国专利No.5,170,457中描述的技术是通过将光纤设计为使得 不引导声波通过芯体来增大受激布里渊散射的阈值。然而，因为必须消耗较多的能量来保持需要的温度，并且需要 大型设备，因此从实用的角度上来看，在文献1中描述的技术不令人 满意。美国专利No.5，170,457建议将作为掺杂剂包含在光纤中的 A1203的浓度优选地保持在不超出8wt% (重量百分比，以下同)的 范围内。换句话说，美国专利No.5,170,457没有将获得高非线性所需的八1203的浓度(即，12wt%)考虑在内。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供这样一种光纤以及光纤装置其可以在保 持高非线性的同时抑制受激布里渊散射的发生。为了达到该目的，本专利技术提供一种包括纤芯的光纤，所述纤芯由作为主要成分的Si02构成并且含有浓度为15wtX或更高的A1203，在预定波长下，所述光纤只允许传播基模，并且色散的绝对值为5ps/nm/km或更小。所述预定波长是例如在1.4pm至1.7pm范围内的波长。优选的是，在所述预定波长下，所述光纤具有15^1112或更小的 有效面积，并且具有比如下光纤大3dB或更多的受激布里渊散射阈 值，gP:包括由Ge02-Si02玻璃构成的纤芯并且具有相似的折射率分 布的光纤。在所述光纤中，所述纤芯优选地含有选自Ge、 P、 Ba、 Pb、 Ga、 In和Tl中的一种或多种元素。优选的是，在1.55|im的波 长下，根据本专利技术的光纤具有70dB/km或更小的传输损失。优选的 是，所述光纤还包括凹陷区域，其包围所述纤芯并相对于Si02具 有负的相对折射率差；以及包层，其包围所述凹陷区域并具有比所述 凹陷区域大的折射率。另外，本专利技术提供一种光纤装置，所述光纤装置包括具有纤芯 的光纤，所述纤芯由作为主要成分的Si02构成并且含有浓度为15wt %或更高的A1203，所述光纤引导具有不同波长的第一光和第二光， 从而使得所述第一光和所述第二光通过传输过程中的非线性光学现 象而彼此相互作用，由此导致所述光纤输出通过所述非线性光学现象 调制的第一光或第二光、或者通过所述非线性光学现象新产生的具有 不同波长的第三光。优选的是，所述第一光和所述第二光中之一是待放大的光，所 述第一光和所述第二光中的另一个是在lGHz或更低频率下受到调 制的抽运光，所述抽运光在所述光纤中将所述待放大的光放大。作为 选择，优选的是，所述第一光和所述第二光中之一是待放大的光，所述第一光和所述第二光中的另一个是抽运光，所述抽运光在未受到调 制的情况下入射到所述光纤中，从而在所述光纤中将所述待放大的光 放大。附图说明图1A是根据本专利技术实施例的光纤的横截面图，图1B是示出光 纤的折射率分布的概念图。图2是示出在光纤和光学玻璃(bulk glass)中的内摩擦系数r 与八1203的浓度之间的关系的曲线图。图3是示出在本专利技术的实施例中八1203的浓度与受激布里渊散 射(SBS)阈值的改进量之间的关系的曲线图，其中光纤包括由 Ge02-Si02玻璃构成的纤芯并且具有相似的折射率分布。图4是示出以SBS阈值改进量作为参数的非线性光学现象的相 对效率与传输损失之间关系的曲线图。图5是作为根据本专利技术的光纤装置的一个实例的波长变换器的 概念图。图6是作为根据本专利技术的光纤装置的另一实例的光放大器的概 念图。具体实施方式通过下面的说明、所附权利要求书以及附图可以更好地理解本 专利技术的上述特征以及其它特征、方面和优点。在对附图进行的说明中， 为相同的元件赋予相同的附图标记，并且省略重复的说明。图1A是根据本专利技术实施例的光纤10的横截面图，图1B是示出光纤10的折射率分布的概念图。光纤10包括纤芯11;凹陷区域12，其包围纤芯11;以及包层13，其包围凹陷区域12。包层13 的折射率小于纤芯11的折射率，大于凹陷区域12的折射率。光纤10由作为主要成分的Si02构成，纤芯11含有浓度为15wt %或更高的八1203。另外，光纤10在预定波长(例如，在1.4pm至 1.7pm范围内的波长)下只允许传播基模，并且色散的绝对值为5ps/nm/km或更小。优选的是，色散的绝对值为lps/nm/km或更小。受激布里渊散射的发生效率由布里渊增益gB表示f"7"2 (1)c义A)V。Av^另外，内摩擦系数r由如下公式(2)表达r = 2;rAv^ (2)在公式(1)和(2)中，n是折射率，c是真空中的光速，X是 光的波长，Pu是Pockds常数，po是介质的密度，Va是声波的速度， A^是布里渊增益谱的半高全宽。从这两个公式可以看出，当内摩擦 系数r增大时，布里渊增益gB减小。图2是示出在光纤和光纤的预成形件(即，光学玻璃)中的内 摩擦系数r与A1203的浓度之间的关系的曲线图。本文中使用的光纤 和预成形件都具有纤芯，该纤芯由作为主要成分的Si02构成并且只 含有作为掺杂剂的A1203。从图2可以看出，在预成形件中，存在如 下微弱的比例关系，艮h随着八1203的浓度增大，内摩擦系数r增大。 相比之下，在拉制的直径减小的光纤中，存在如下明显的趋势，艮P: 随着Al203的浓度增大，内摩擦系数r增大。当八1203的浓度在15wt %或更大的范围内时，这种趋势尤其明显。于是，光纤拉制使得内摩擦系数r变大。具体地说，当ai2o3的浓度为15wt^或更大时，光纤的内摩擦系数比预成形件的内摩擦系数显著地增大至两倍或更多倍。结果，可以减小光纤中的布里渊增益。换句话说，可以增大光纤中的受激布里渊散射(SBS)阈值，可 以很好地抑制受激布里渊散射的发生。另外，通过将Al203的浓度设 定为15wtX或更大，可以使光纤10具有1.5%或更大的相对折射率 差、以及为标准单模光纤两倍或更多倍的非线性。另一方面，如果 八1203的浓度低于15wt%，则即使拉制成光纤，也不会获得内摩擦系 数的显著增大，几乎不能获得抑制受激布里渊散射的效果。为了使用光纤10作为高性能高非线性光纤，纤芯11优选地具 有更高的八本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括纤芯的光纤，所述纤芯由作为主要成分的ＳｉＯ↓［２］构成并且含有浓度为１５ｗｔ％或更高的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］， 在预定波长下，所述光纤只允许传播基模，并且色散的绝对值为５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ或更小。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：中西哲也，长谷川健美，平野正晃，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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