Abstract

Heavily Er-doped fibers (EDFs) based on P2O5Al2O3SiO2 (PAS) ternary glass have been studied. A unique feature of this glass is the formation of a AlPO4 join having a structure similar to that of SiO2 glass and a refractive index below it. It is found that the Er3+ absorption and emission spectra in the PAS EDFs are defined by the dopant (Al2O3 or P2O5) present in excess and are close to those of the corresponding binary glass (Al2O3SiO2 or P2O5SiO2). The presence of the AlPO4 join results in the enhancement of the pump-to-signal conversion efficiency in the PAS EDFs as compared with the EDFs based on the P2O5SiO2 and Al2O3SiO2 (with 1.5mol.% Al2O3 and less) binary glasses. The PAS host glass is advantageous in the case of large-mode-area active fibers.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
    [CrossRef]
  2. D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
    [CrossRef]
  3. G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
    [CrossRef]
  4. S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
    [CrossRef]
  6. M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
    [CrossRef]
  7. S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.
  8. R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

2009 (3)

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

1996 (1)

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

1994 (1)

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

1989 (1)

D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
[CrossRef]

Ainslie, B. J.

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

Andrejco, M. J.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Brocklesby, W. S.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Brown, R. S.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Bubnov, M. M.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Chen, Z. J.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Craig-Ryan, S. P.

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

DeSantolo, A.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Dianov, E. M.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

DiGiovanni, D. J.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
[CrossRef]

DiMarcello, F. V.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Fini, J. M.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Guryanov, A. N.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Headley, C.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Iskhakova, L. D.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Jasapara, J. C.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Jetschke, S.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Khopin, V. F.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Kirchhof, J.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Kometani, T. Y.

D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
[CrossRef]

Lavrishev, S. V.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Leich, M.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Likhachev, M. E.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Lipatov, D. S.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

MacChesney, J. B.

D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
[CrossRef]

Massicott, J. F.

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

Minelly, J. D.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Miniscalco, W. J.

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

Monberg, E.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Nicholson, J. W.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Payne, D. N.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Quimby, R. S.

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

Reichel, V.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

Roman, J. E.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Rybaltovskiy, A. A.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Scheffel, A.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

Schwuchow, A.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Thompson, B. A.

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

Unger, S.

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

S. Jetschke, S. Unger, A. Schwuchow, M. Leich, and J. Kirchhof, Opt. Express 16, 15540 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

V'arallyay, Z.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Vienne, G. G.

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Wilson, M.

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

Wyatt, R.

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

Yablon, A. D.

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Yashkov, M. V.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Zotov, K. V.

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

J. C. Jasapara, M. J. Andrejco, A. DeSantolo, A. D. Yablon, Z. V'arallyay, J. W. Nicholson, J. M. Fini, D. J. DiGiovanni, C. Headley, E. Monberg, and F. V. DiMarcello, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

J. Non-Cryst. Solids (1)

D. J. DiGiovanni, J. B. MacChesney, and T. Y. Kometani, J. Non-Cryst. Solids 113, 58 (1989).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Fiber Technol. (1)

G. G. Vienne, W. S. Brocklesby, R. S. Brown, Z. J. Chen, J. D. Minelly, J. E. Roman, and D. N. Payne, Opt. Fiber Technol. 2, 387 (1996).
[CrossRef]

Proc. SPIE (2)

S. Unger, A. Schwuchow, S. Jetschke, V. Reichel, M. Leich, A. Scheffel, and J. Kirchhof, Proc. SPIE 7212, 72121B (2009).
[CrossRef]

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, and B. A. Thompson, Proc. SPIE 2073, 2 (1994).

Quantum Electron. (1)

M. M. Bubnov, A. N. Guryanov, K. V. Zotov, L. D. Iskhakova, S. V. Lavrishev, D. S. Lipatov, M. E. Likhachev, A. A. Rybaltovskiy, V. F. Khopin, M. V. Yashkov, and E. M. Dianov, Quantum Electron. 39, 857 (2009).
[CrossRef]

Other (1)

S. P. Craig-Ryan, J. F. Massicott, M. Wilson, B. J. Ainslie, and R. Wyatt, in European Conference on Optical Communication (1990), p. 571.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Absorption and (b) luminescence spectra near 1550 nm in EDFs based on different glass matrixes: 1, aluminosilicate EDFs ( 4 mol. % Al 2 O 3 ); 2, Al-rich PAS EDFs ( 3 mol. % Al 2 O 3 and 14 mol. % Al P O 4 ); 3, phosphorosilicate EDFs ( 10 mol. % P 2 O 5 ); 4, P-rich PAS fiber ( 4 mol. % P 2 O 5 and 10 mol. % Al P O 4 ).

Fig. 2
Fig. 2

Dependence of amplified power at λ = 1550 nm on the pump power at λ = 978 nm in P 2 O 5 Si O 2 -based EDFs (1, 3) and P-rich PAS EDF (2). Insets, refractive index profiles in the preforms of these fibers.

Fig. 3
Fig. 3

Differential PCE in EDFs based on silica glass with different dopants: Al-1, 3 15 mol. % Al 2 O 3 ; Al-2, 1.5 mol. % Al 2 O 3 ; P-1, 6 10 mol. % P 2 O 5 ; P-2, 0.4 3 mol. % P 2 O 5 (differential PCE was calculated from [7], assuming the same quantum efficiency for 1480 and 978 nm pumps); PAS̱Al-1, 3 7 mol. % Al 2 O 3 and 10 30 mol. % Al P O 4 ; PAS̱Al-2, 1.5 mol. % Al 2 O 3 and 30 mol. % Al P O 4 ; PAS̱P, 4 5 mol. % P 2 O 5 and 9 16 mol. % Al P O 4 .

Metrics