JP2002207136A - 光ファイバ、非線型性光ファイバ、それを用いた光増幅器、波長変換器、及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充分な非線型性を有するとともに、カットオ
フ波長が短くなる光ファイバ、非線型性光ファイバ、そ
れを用いた光増幅器、波長変換器、及び光ファイバの製
造方法を提供する。 【解決手段】 高非線型性を有する光ファイバ（非線型
性光ファイバ）の構造として、コア領域１０の外周に第
１クラッド領域２０及び第２クラッド領域３０を設けた
ダブルクラッド構造を用いる。ダブルクラッド構造を採
用することにより、非線型係数γを大きくするために、
コア内に添加されるＧｅＯ₂の添加濃度を高くして非線
型屈折率を高くし、また、コアとクラッドとの比屈折率
差を大きくして有効断面積Ａ_effを小さくした場合で
も、カットオフ波長λｃを充分に短くすることが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ、非線
型性光ファイバ、それを用いた光増幅器、波長変換器、
及び光ファイバの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高強度（高光密度）の光が媒質
中を伝搬すると、媒質中において、誘導ラマン効果や四
光波混合などの様々な非線型光学現象が生じることが知
られている。これらの非線型光学現象は、光ファイバ中
における光伝送時にも生じるものであり、このような光
ファイバ中での非線型光学現象は、光増幅や波長変換な
どに用いることができる（例えば、国際公開ＷＯ９９／
１０７７０号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバの非線型性
は、次式の非線型係数γ γ＝（２π／λ）×（ｎ₂／Ａ_eff） によって表される。ここで、λは光の波長、ｎ₂は光フ
ァイバ中での非線型屈折率、Ａ_effは光ファイバの有効
断面積である。この式より、非線型係数γを大きくする
ためには、光ファイバのコア内に添加されるＧｅＯ₂の
添加濃度を高くして非線型屈折率ｎ₂を高くするととも
に、コアとクラッドとの比屈折率差を大きくして有効断
面積Ａ_effを小さくすれば良い。

【０００４】しかしながら、上記のような構成条件を適
用して非線型係数γを大きくした場合、光ファイバのカ
ットオフ波長λｃが長くなってしまうという問題を生じ
る。特に、光ファイバ中で発生する四光波混合を用いて
波長変換を行おうとすると、励起光の波長を光ファイバ
の零分散波長付近とする必要がある。これに対して、上
記の構成ではカットオフ波長λｃが零分散波長よりも長
くなり、シングルモードでなくなることから、波長変換
の効率が低下してしまう。

【０００５】また、近年、光伝送システムに用いられる
信号光の波長帯域を拡大するため、光増幅器として通常
用いられているＥＤＦＡの増幅帯域だけでなく、さらに
短波長側である波長１．４５μｍ〜１．５３μｍのＳバ
ンド波長帯域の利用が検討されている。このＳバンド波
長帯域に対しては、増幅波長帯域から外れていてＥＤＦ
Ａを用いることができないため、有効な光増幅器がな
い。また、ラマン増幅器を用いようとすると、高非線型
性の光ファイバでは、カットオフ波長λｃが波長１．３
μｍ〜１．５μｍ程度の励起光波長よりも長くなり、ラ
マン増幅の効率が低下してしまう。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、充分な非線型性を有するととも
に、カットオフ波長が短くなる光ファイバ、非線型性光
ファイバ、それを用いた光増幅器、波長変換器、及び光
ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光ファイバは、（１）屈折率の
最大値がｎ₁であるコア領域と、コア領域の外周に設け
られ、屈折率の最小値がｎ₂（ただしｎ₂＜ｎ₁）である
第１クラッド領域と、第１クラッド領域の外周に設けら
れ、屈折率の最大値がｎ₃（ただしｎ₂＜ｎ₃＜ｎ₁）であ
る第２クラッド領域とを少なくとも備えるとともに、
（２）波長１．５５μｍの光に対する諸特性として、１
１μｍ²以下の有効断面積と、２ｍのファイバ長におい
て０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカットオフ波長λｃ
と、１８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数と、を有すること
を特徴とする。

【０００８】この光ファイバでは、シングルクラッド構
造ではなく、コア領域の外周に第１及び第２クラッド領
域を設けたダブルクラッド構造を用いている。これによ
り、非線型係数γを大きくするために、コア内に添加さ
れるＧｅＯ₂の添加濃度を高くして非線型屈折率を高く
し、また、コアとクラッドとの比屈折率差を大きくして
有効断面積Ａ_effを小さくした場合でも、カットオフ波
長λｃを充分に短くすることが可能となる。また、この
構成では、分散スロープを負にすることができる。

【０００９】なお、クラッドの構造については、上記し
た第１クラッド領域と第２クラッド領域との中間に、所
定の屈折率及び幅を有する１層または複数層の他のクラ
ッド領域をさらに設けた構成としても良い。

【００１０】また、光ファイバは、波長１．５５μｍの
光に対する諸特性として、３．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送
損失と、−１５ｄＢ以下の偏波間のクロストークと、を
さらに有することが好ましい。これにより、高非線型性
の偏波面保持ファイバが得られる。

【００１１】あるいは、光ファイバは、波長１．５５μ
ｍの光に対する諸特性として、１．０ｄＢ／ｋｍ以下の
伝送損失と、０．３ｐｓ／√ｋｍ以下の偏波モード分散
と、をさらに有することが好ましい。これにより、偏波
モード分散が小さいとともに、伝送損失が低い高非線型
性の光ファイバが得られる。

【００１２】また、コア領域と、第２クラッド領域との
比屈折率差Δ⁺が、第２クラッド領域を基準として２．
７％以上であることを特徴とする。このように大きい比
屈折率差とした場合、シングルクラッド構造ではカット
オフ波長λｃが長くなるが、ダブルクラッド構造を有す
る上記の光ファイバの構成によれば、カットオフ波長λ
ｃを充分に短くすることができる。

【００１３】また、第２クラッド領域の外周上に、ハー
メチックコートが設けられていることを特徴とする。上
記した光ファイバでは、コアでのＧｅＯ₂濃度が高いた
めに水素特性が劣化しやすいが、ハーメチックコートを
設けることによって、水素特性を良好に保持することが
できる。

【００１４】また、波長１．３８μｍの光に対するＯＨ
基による過剰吸収損失が、０．２ｄＢ／ｋｍ以下である
ことを特徴とする。このようにＯＨ基による吸収損失を
低減することで、ラマン増幅の励起光波長での伝送損失
を低減することができ、また、Ｓバンド波長帯域で伝送
される光に対する伝送損失を低減することができる。

【００１５】また、第２クラッド領域は、フッ素が添加
されていることを特徴とする。クラッドにフッ素を添加
することでコアとクラッドとの比屈折率差を大きくし
て、有効断面積Ａ_effを小さくすることができる。ま
た、フッ素の添加によってクラッドの粘性が下がるの
で、線引温度を低くすることが可能であり、ガラス欠陥
の形成が抑制される。したがって、光ファイバでの伝送
損失が低減され、また、耐水素特性も良好となる。

【００１６】また、光ファイバは、コア領域、第１クラ
ッド領域、及び第２クラッド領域を含むガラス部の外径
が１００μｍ以下であることを特徴とする。あるいは、
ガラス部の外径がさらに９０μｍ以下であることを特徴
とする。

【００１７】このように、ガラス部の外径を細径とする
ことにより、ガラス部の外周に設けられる被覆部を細径
とした場合においても、充分な強度の光ファイバとする
ことができる。また、光ファイバの曲げに対する強度が
向上される。

【００１８】また、コア領域、第１クラッド領域、及び
第２クラッド領域を含むガラス部の外周に設けられた被
覆部の外径が１５０μｍ以下であることを特徴とする。
あるいは、被覆部の外径がさらに１２０μｍ以下である
ことを特徴とする。

【００１９】このように、被覆部の外径を細径とするこ
とにより、光ファイバをコイル化し光増幅器モジュール
あるいは波長変換器モジュールなどとして用いる場合
に、モジュールを小型化することができる。また、同一
サイズのモジュールであれば、より長い光ファイバを収
容できる。

【００２０】また、波長１．００μｍの光に対する特性
において、伝送損失が５．０ｄＢ／ｋｍ以下であること
を特徴とする。あるいは、波長１．００μｍの光に対す
る特性において、伝送損失がさらに３．０ｄＢ／ｋｍ以
下であることを特徴とする。

【００２１】このように、短波長側での伝送損失を低く
することにより、ラマン増幅での励起光波長における伝
送損失が低減されるなど、良好な特性を有する光ファイ
バとして用いることができる。

【００２２】本発明による非線型性光ファイバは、上記
した光ファイバであって、所定波長の光を入力すること
によって発現される非線型光学現象を利用することを特
徴とする。本光ファイバにおける高い非線型性を積極的
に利用することによって、様々な用途に適用することが
可能であるとともに良好な特性を有する非線型性光ファ
イバが得られる。

【００２３】本発明による光増幅器は、（ａ）カットオ
フ波長がλｃである上記した非線型性光ファイバと、
（ｂ）非線型性光ファイバに入力される波長λｓの信号
光に対して、所定波長λｐ（ただしλｃ＜λｐ）の励起
光を非線型性光ファイバに供給する励起光源とを備える
とともに、（ｃ）非線型性光ファイバにおいて発現され
る非線型光学現象を利用して、信号光を光増幅すること
を特徴とする。

【００２４】このような構成からなる光増幅器は、非線
型性光ファイバ中で生じる誘導ラマン効果を用いたラマ
ン増幅器として利用可能である。また、上記した構成の
非線型性光ファイバによれば、カットオフ波長λｃを励
起光（ポンプ光）の波長λｐよりも短くすることがで
き、シングルモードで高効率に光増幅を行うことができ
る。

【００２５】また、非線型性光ファイバの波長λｓの信
号光に対する分散値が＋２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以上、また
は−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする。
このように、分散値に零でない適当な値を持たせること
で、波長多重（ＷＤＭ）信号光の増幅時における四光波
混合の発生を防止することができる。

【００２６】あるいは、非線型性光ファイバの波長λｓ
の信号光に対する分散値が−１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下
であるとともに、その有効断面積が１０μｍ²以下であ
ることを特徴とする。このような光増幅器は、分散が正
であるような伝送路の分散補償器としても用いることが
できる。

【００２７】この場合、非線型性光ファイバの波長λｓ
の信号光に対する分散スロープ値が０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
²よりも小さいことが好ましい。ダブルクラッド構造の
光ファイバでは、このように分散スロープを負とするこ
とができ、これによって、分散及び分散スロープが正で
あるような伝送路の分散と同時に分散スロープをも補償
することが可能となる。

【００２８】また、信号光の波長λｓは、１．４５μｍ
以上１．５３μｍ以下であることを特徴とする。このよ
うな信号光の波長範囲を増幅波長帯域とすることによっ
て、Ｓバンド波長帯域の信号光に対する光増幅器として
利用することができる。また、カットオフ波長λｃを上
記のように短波長にできるので、シングルモードで高効
率に光増幅を行うことができる。

【００２９】また、非線型性光ファイバは、励起光の波
長λｐにおける有効断面積Ａ_eff,pと、波長λｐ＋０．
１μｍにおける有効断面積Ａ_eff,sとが、関係式 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００≧１０％ を満たすことを特徴とする。

【００３０】ここで、励起光の波長λｐに０．１μｍを
加えた波長λｐ＋０．１μｍは、ほぼ光増幅される信号
光の波長λｓに相当する。したがって、上記した関係式
によれば、有効断面積Ａ_eff,pを小さくすることによっ
て、励起光に対応する波長λｐの光に対する非線型性を
高めて、光増幅の効率を向上することができる。また、
有効断面積Ａ_eff,sを大きくすることによって、信号光
にほぼ対応する波長λｐ＋０．１μｍの光に対する非線
型性を低くして、信号光の伝送品質の劣化を抑制するこ
とができる。

【００３１】本発明による波長変換器は、（ａ）カット
オフ波長がλｃである上記した非線型性光ファイバと、
（ｂ）非線型性光ファイバに入力される波長λｓ（ただ
しλｃ＜λｓ）の信号光に対して、所定波長λｐ（ただ
しλｃ＜λｐ）の励起光を非線型性光ファイバに供給す
る励起光源とを備えるとともに、（ｃ）非線型性光ファ
イバにおいて発現される非線型光学現象を利用して、信
号光を波長変換し、波長λｓ’（ただしλｃ＜λｓ’）
の変換光を出力することを特徴とする。

【００３２】このような構成からなる波長変換器は、非
線形性光ファイバ中で生じる四光波混合を用いた波長変
換器として利用可能である。また、上記した構成の非線
形性光ファイバによれば、信号光、変換光、及び励起光
の波長よりもカットオフ波長λｃを短くすることがで
き、シングルモードで高効率に波長変換を行うことがで
きる。また、信号光も、モード分散の影響を受けずに良
好な伝送特性を保持することができる。

【００３３】また、出力される変換光の光パワーが、入
力される信号光の光パワーよりも大きいことを特徴とす
る。このような波長変換器は、パラメトリック増幅を用
いた光増幅器としても用いることができる。

【００３４】また、非線型性光ファイバの波長λｐの励
起光に対する分散値が−０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以上＋
０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする。
このように、非線型性光ファイバの励起光波長での分散
値を零分散近傍とすることによって、信号光、励起光、
変換光の位相が整合する条件を実現して、高効率で四光
波混合を生じさせることができる。

【００３５】また、変換光の波長λｓ’は、１．４５μ
ｍ以上１．５３μｍ以下であることを特徴とする。この
ような変換光の波長範囲を変換波長帯域とすることによ
って、Ｓバンド波長帯域の変換光が得られる波長変換器
として利用することができる。また、カットオフ波長λ
ｃを上記のように短波長にできるので、シングルモード
で高効率に波長変換を行うことができる。

【００３６】本発明による光ファイバの製造方法は、
（１）ＧｅＯ₂が所定量添加されたＳｉＯ₂からなり、コ
ア領域となるコア用ガラスロッドを、ＶＡＤ法またはＯ
ＶＤ法で合成するとともに所定の外径となるように延伸
して作成する第１の工程と、（２）Ｆが所定量添加され
たＳｉＯ₂からなり、第１クラッド領域となる第１クラ
ッド用ガラスパイプを、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法で合成
するとともに所定の内径及び外径となるように延伸して
作成する第２の工程と、（３）第１クラッド用ガラスパ
イプの内面に所定のガスを流すとともに加熱して、その
内周表面を平滑にするためのエッチングを行う第３の工
程と、（４）第１クラッド用ガラスパイプ内にコア用ガ
ラスロッドを挿入し、１３００℃以上の所定温度で空焼
きした後、加熱一体化して中間ガラスロッドとする第４
の工程と、（５）中間ガラスロッドにおいてコア領域及
び第１クラッド領域の外径の比を調整した後、中間ガラ
スロッドの外周上に第２クラッド領域となるガラス体を
形成して、光ファイバプリフォームを作成する第５の工
程と、（６）光ファイバプリフォームを加熱線引して、
屈折率の最大値がｎ₁であるコア領域と、コア領域の外
周に設けられ、屈折率の最小値がｎ₂（ただしｎ₂＜
ｎ₁）である第１クラッド領域と、第１クラッド領域の
外周に設けられ、屈折率の最大値がｎ₃（ただしｎ₂＜ｎ
₃＜ｎ₁）である第２クラッド領域とを少なくとも備える
光ファイバを作成する第６の工程と、を備え、（７）第
４の工程におけるコア用ガラスロッド及び第１クラッド
用ガラスパイプの加熱一体化を、その加熱温度を１８０
０℃以下とし、コア用ガラスロッドの外周表面の粗さを
５μｍ以下とし、第１クラッド用ガラスパイプの内周表
面の粗さを５μｍ以下とし、コア用ガラスロッドにおけ
る外周表面から厚さ２μｍ以内でのＧｅＯ₂濃度の最大
値を５ｍｏｌ％以下とした条件で行うとともに、（８）
第６の工程において、波長１．５５μｍの光に対する諸
特性として、１１μｍ ²以下の有効断面積と、２ｍのフ
ァイバ長において０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカッ
トオフ波長λｃと、１８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数
と、を有する光ファイバを作成することを特徴とする。

【００３７】このような光ファイバの製造方法によれ
ば、高い非線型性を有するダブルクラッド構造の光ファ
イバを、伝送損失が低減されるなどの良好な伝送特性に
よって作成することができる。

【００３８】また、光ファイバの製造方法は、第６の工
程において、波長１．５５μｍの光に対する諸特性とし
て、１．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、０．３ｐｓ／
√ｋｍ以下の偏波モード分散と、をさらに有する上記光
ファイバを作成することを特徴とする。これにより、偏
波モード分散が小さいとともに、伝送損失が低い高非線
型性の光ファイバが得られる。

【００３９】あるいは、光ファイバの製造方法は、第５
の工程と、第６の工程との間に、第５の工程で得られた
光ファイバプリフォームを第３中間ガラス体とし、第３
中間ガラス体の第１クラッド領域または第２クラッド領
域に開孔部を形成した後、開孔部内に応力付与部となる
ガラスロッドを挿入して、光ファイバプリフォームを作
成する第７の工程をさらに備え、第６の工程において、
第７の工程で作成された光ファイバプリフォームを加熱
線引して、コア領域と、第１クラッド領域と、第２クラ
ッド領域と、コア領域に応力を付与する応力付与部とを
少なくとも備えるとともに、波長１．５５μｍの光に対
する諸特性として、３．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失
と、−１５ｄＢ以下の偏波間のクロストークと、をさら
に有する上記光ファイバを作成することを特徴とする。
これにより、高非線型性の偏波面保持ファイバが得られ
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光ファイバ、非線型性光ファイバ、それを用いた光増幅
器、波長変換器、及び光ファイバの製造方法の好適な実
施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省
略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずし
も一致していない。

【００４１】図１は、本発明による光ファイバの第１の
実施形態の断面構造、及びファイバ径方向（図中の線Ｌ
で示された方向）の屈折率プロファイルを模式的に示す
図である。なお、図１に示された屈折率プロファイルの
横軸は、スケールは異なるが、図中の断面構造に示され
た線Ｌに沿った、光ファイバの中心軸に対して垂直な断
面上の各位置に相当している。また、屈折率プロファイ
ルの縦軸について、比較のため、純ＳｉＯ₂での屈折率
を点線によって示している。また、屈折率プロファイル
における各領域については、光ファイバの断面構造にお
ける各領域と同一の符号を付している。

【００４２】この光ファイバは、ＳｉＯ₂（石英ガラ
ス）を主成分とする光導波路であり、光ファイバの中心
軸を含むコア領域１０と、コア領域１０の外周に設けら
れた第１クラッド領域２０と、第１クラッド領域２０の
外周に設けられた第２クラッド領域３０とを有して構成
されている。

【００４３】コア領域１０は、その外径（直径）を２ｒ
₁とするとともに、純ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を上げる添
加物としてＧｅＯ₂が所定量添加されて、屈折率の最大
値がｎ₁（ただしｎ₁＞ｎ₀、ｎ₀は純ＳｉＯ₂の屈折率）
となるように形成されている。また、本実施形態のコア
領域１０は、図１に示すように、光ファイバの中心軸近
傍でＧｅＯ₂の添加量及び屈折率が最大となるグレーデ
ッド型の屈折率分布とされている。

【００４４】一方、第１クラッド領域２０は、その外径
を２ｒ₂とするとともに、純ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を下
げる添加物としてＦが所定量添加されて、屈折率の最小
値がｎ₂（ただしｎ₂＜ｎ₀、ｎ₂＜ｎ₁）となるように形
成されている。また、第２クラッド領域３０は、その外
径を２ｒ₃とするとともに、純ＳｉＯ₂ガラス、または純
ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を下げる添加物としてＦが所定
量添加されて、屈折率の最大値がｎ₃（ただしｎ₃≦
ｎ₀、ｎ₂＜ｎ₃＜ｎ₁）となるように形成されている。

【００４５】ここで、各部における比屈折率差を、第２
クラッド領域３０での屈折率ｎ₃を基準として定義する
こととする。このとき、図１に示すように、コア領域１
０での屈折率ｎ₁に対応する比屈折率差はΔ⁺＝（ｎ₁−
ｎ₃）／ｎ₃×１００（％）、また、第１クラッド領域２
０での屈折率ｎ₂に対応する比屈折率差はΔ^-＝（ｎ₂−
ｎ₃）／ｎ₃×１００（％）と定義される。

【００４６】本実施形態による光ファイバにおいては、
シングルクラッド構造ではなく、コア領域１０の外周に
第１クラッド領域２０及び第２クラッド領域３０を設け
たダブルクラッド構造を用いている。シングルクラッド
構造を有する光ファイバでは、非線型係数γを大きくす
ると、カットオフ波長λｃが長くなってしまうという問
題を生じる。

【００４７】これに対して、上記のようにダブルクラッ
ド構造を採用することにより、非線型係数γを大きくす
るために、コア内に添加されるＧｅＯ₂の添加濃度を高
くして非線型屈折率を高くし、また、コアとクラッドと
の比屈折率差を大きくして有効断面積Ａ_effを小さくし
た場合でも、カットオフ波長λｃを充分に短くすること
が可能となる。また、この構成では、分散スロープを負
にすることができる。

【００４８】なお、クラッドの構造については、上記し
た第１クラッド領域と第２クラッド領域との中間に、所
定の屈折率及び幅を有する１層または複数層の他のクラ
ッド領域をさらに設けた構成としても良い。

【００４９】本実施形態の光ファイバは、所定波長（所
定の波長帯域内）の光を入力することによって発現され
る非線型光学現象を利用することによって、様々な用途
に適用することが可能であるとともに良好な特性を有す
る非線型性光ファイバとして用いることができる。特
に、非線型係数γを大きくすると同時にカットオフ波長
λｃが充分に短くされるので、非線型光学現象を利用す
る高効率な光デバイスが実現可能となる。なお、光ファ
イバの具体的な諸特性については、さらに詳しく後述す
る。

【００５０】図１に示した構成からなる光ファイバ（非
線型性光ファイバ）を作成するための光ファイバの製造
方法について、その一例を説明する。本製造方法におい
ては、コア領域１０及び第１クラッド領域２０を、ＶＡ
Ｄ法やＯＶＤ法でのスス付けによって一括合成するので
はなく、別々にコア用ガラスロッド及び第１クラッド用
ガラスパイプを作成した後、それらを加熱一体化する方
法を用いている。

【００５１】まず、上記した光ファイバのコア領域１０
となるコア用ガラスロッドを作成する（第１の工程）。
ここでは、ＳｉＯ₂を主成分とし屈折率を高くする添加
物としてＧｅＯ₂が所定量添加されたガラスロッドを、
ＶＡＤ法またはＯＶＤ法によって合成した後、所定の外
径となるように延伸してコア用ガラスロッドとする。

【００５２】また、光ファイバの第１クラッド領域２０
となる第１クラッド用ガラスパイプを作成する（第２の
工程）。ここでは、ＳｉＯ₂を主成分とし屈折率を低く
する添加物としてＦが所定量添加されたガラスパイプ
を、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法によって合成した後、所定
の内径及び外径となるように延伸して第１クラッド用ガ
ラスパイプとする。

【００５３】また、得られた第１クラッド用ガラスパイ
プに対して、ガラスパイプの内周表面を平滑にするため
の気相エッチングを行う（第３の工程）。ここでは、Ｓ
Ｆ₆などの所定のガスを第１クラッド用ガラスパイプの
内面に流す（例えば、ＳＦ₆＋Ｃｌ₂雰囲気とする）とと
もに加熱して、パイプ内面をエッチングする。

【００５４】次に、得られたコア用ガラスロッド及び第
１クラッド用ガラスパイプを加熱一体化する（第４の工
程）。第１クラッド用ガラスパイプ内にコア用ガラスロ
ッドを挿入し、後述する手順及び条件によって加熱一体
化して、中間ガラスロッドを作成する。

【００５５】続いて、中間ガラスロッドでのコア領域及
び第１クラッド領域の外径の比を、所定の比となるよう
に調整した後、中間ガラスロッドの外周上に第２クラッ
ド領域３０となるガラス体を形成して、光ファイバプリ
フォームを作成する（第５の工程）。

【００５６】ここで、中間ガラスロッドにおける外径の
比の調整については、例えば、その外周部をＨＦ溶液等
により研削することによって行う。この研削は、加熱一
体化またはその延伸の工程において熱源として酸水素火
炎等の火炎を用い、その火炎がガラス表面に接触してい
るような場合には、ガラス表面に付着したＯＨ基や金属
等の火炎中の不純物を除去するために必要である。

【００５７】また、第２クラッド領域３０となるガラス
体の合成については、例えば、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法
によって合成しても良い。あるいは、ロッドインコラプ
スによって形成するか、ロッドインコラプスの後にさら
にＶＡＤ法またはＯＶＤ法での合成を行っても良い。

【００５８】そして、得られた光ファイバプリフォーム
を加熱線引して、光ファイバを作成する（第６の工
程）。以上の工程により、図１に示したダブルクラッド
構造を有する光ファイバが得られる。

【００５９】コア用ガラスロッド及び第１クラッド用ガ
ラスパイプを加熱一体化する第４の工程について、その
手順及び条件をさらに説明する。

【００６０】ダブルクラッド構造を有する光ファイバの
製造方法において、コア領域及び第１クラッド領域を一
括合成すると、コア領域のＧｅＯ₂添加濃度が高い上
に、第１クラッド領域のＦ添加濃度も高いので、添加物
が拡散しやすいガラス微粒子体（スス体）内でそれぞれ
が相互拡散してしまう。このとき、ＧｅＦ₄やＧｅＯな
どの欠陥が生じて、伝送損失が劣化することとなる。ま
た、ＭＣＶＤ法で高濃度のＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂ガラスを
合成しようとすると、伝送損失が大きく劣化するという
問題もある。

【００６１】これに対して、上記した製造方法では、コ
ア領域１０及び第１クラッド領域２０を別々に合成（第
１、第２の工程）した後に、加熱一体化（第４の工程）
している。ただし、この場合でも、加熱一体化の際にＧ
ｅＯ₂とＦとが反応してＧｅＯ等の気体となり、コア領
域１０及び第１クラッド領域２０の界面に気泡として残
留することがある。このとき、残留した気泡によって光
ファイバの特性が劣化してしまう。

【００６２】このような気泡の発生を抑制するため、本
製造方法では、加熱一体化を行う第４の工程において、
以下の５つの条件のいずれか、またはそれらの組合せに
よって加熱一体化を行う。すなわち、（１）１８００℃
以下の加熱温度で一体化を行う。（２）加熱一体化前に
Ｃｌ₂雰囲気において１３００℃以上の所定温度で空焼
きする。（３）第１クラッド用ガラスパイプの内周表面
の粗さを５μｍ以下とする。（４）コア用ガラスロッド
の外周表面の粗さを５μｍ以下とする。（５）コア用ガ
ラスロッドにおける外周表面から厚さ２μｍ以内の領域
でのＧｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ％以下とする。以
上の条件のいずれか、またはそれらの組合せを適用して
加熱一体化を行うことによって、気泡の発生を抑制する
ことが可能となる。

【００６３】上記の製造条件の効果について、条件を変
えて加熱一体化を実施することによって確認を行った。
ここでは、コア用ガラスロッドについては、コア内の屈
折率分布形状をほぼ放物線状とし、ＧｅＯ₂添加濃度を
最大で３０ｍｏｌ％とした。また、加熱一体化時のコア
用ガラスロッドの外径（以下、外径及び内径はすべて直
径を示す）は６ｍｍであった。一方、第１クラッド用ガ
ラスパイプについては、第１クラッド内の屈折率分布形
状をほぼステップ状とし、Ｆ添加濃度を最大で１．５ｍ
ｏｌ％とした。

【００６４】また、加熱一体化時の第１クラッド用ガラ
スパイプの外径は３２ｍｍ、内径は９ｍｍであった。得
られた第１クラッド用ガラスパイプは、ＳＦ₆を３００
ｃｍ³／ｍｉｎ、Ｃｌ₂を２００ｃｍ³／ｍｉｎ、加熱温
度１５００℃（パイロスコープで測定したガラス表面の
最高温度）でエッチングして、表面を平滑にした。ま
た、加熱一体化時のパイプ内の雰囲気ガスは、塩素２０
０ｃｍ³／ｍｉｎ、酸素３００ｃｍ³／ｍｉｎとし、パイ
プ内の減圧度は１ｋＰａとした。

【００６５】まず、（１）１８００℃以下の加熱温度で
一体化を行う、との条件について、気泡発生の抑制効果
を確認した。ここでは、加熱一体化のための加熱温度を
１９５０℃〜１８００℃の範囲で変化させて、コア用ガ
ラスロッド及び第１クラッド用ガラスパイプの加熱一体
化を行った。それ以外の条件については、１３００℃で
空焼きを行うとともに、第１クラッド用ガラスパイプの
内周表面の粗さを５μｍ、コア用ガラスロッドの外周表
面の粗さを５μｍ、コア用ガラスロッドにおける外周表
面から厚さ２μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度の最大値
を５ｍｏｌ％とした。

【００６６】このとき、コア用ガラスロッド及び第１ク
ラッド用ガラスパイプの界面で生じた気泡の発生個数
を、図２に示す。ここで、気泡の発生個数は、コラプス
後（ガラスロッド）の長さ１０ｍｍ当たりに発生する気
泡の個数によって評価した。図２の表に示すように、気
泡の発生個数は、加熱温度を低減することによって減少
し、加熱温度１８００℃で気泡がほぼ発生しなくなっ
た。これは、加熱一体化のための加熱温度を低温とする
ことによって、化学反応の進行が抑制されるためであ
る。

【００６７】次に、（２）加熱一体化前にＣｌ₂雰囲気
において１３００℃以上の所定温度で空焼きする、との
条件について、気泡発生の抑制効果を確認した。ここで
は、空焼きのための空焼き温度を１０００℃〜１３００
℃の範囲で変化させて、加熱一体化を行った。それ以外
の条件については、加熱温度を１８００℃、第１クラッ
ド用ガラスパイプの内周表面の粗さを５μｍ、コア用ガ
ラスロッドの外周表面の粗さを５μｍ、コア用ガラスロ
ッドにおける外周表面から厚さ２μｍ以内の領域でのＧ
ｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ％とした。

【００６８】このとき、コア用ガラスロッド及び第１ク
ラッド用ガラスパイプの界面で生じた気泡の発生個数
を、図３に示す。図３の表に示すように、気泡の発生個
数は、空焼き温度を上昇することによって減少し、空焼
き温度１３００℃で気泡がほぼ発生しなくなった。これ
は、充分な温度で空焼きを行うことによって、表層の不
安定なＧｅ化合物やＦ化合物が除去されるとともに、そ
の表面状態が滑らかになるためである。

【００６９】次に、（３）第１クラッド用ガラスパイプ
の内周表面の粗さを５μｍ以下とする、との条件につい
て、気泡発生の抑制効果を確認した。ここでは、ガラス
パイプの内周表面の粗さを１０μｍ〜５μｍの範囲で変
化させて、加熱一体化を行った。それ以外の条件につい
ては、１３００℃で空焼きを行うとともに、加熱温度を
１８００℃、コア用ガラスロッドの外周表面の粗さを５
μｍ、コア用ガラスロッドにおける外周表面から厚さ２
μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ％
とした。

【００７０】このとき、コア用ガラスロッド及び第１ク
ラッド用ガラスパイプの界面で生じた気泡の発生個数
を、図４に示す。図４の表に示すように、気泡の発生個
数は、第１クラッド用ガラスパイプの内周表面の粗さを
低減することによって減少し、表面粗さ５μｍでほぼ気
泡が発生しなくなった。これは、表面粗さを充分に滑ら
かにすることによって、粗い表面部分が気泡発生の核と
なることが防止されるためである。

【００７１】次に、（４）コア用ガラスロッドの外周表
面の粗さを５μｍ以下とする、との条件について、気泡
発生の抑制効果を確認した。ここでは、ガラスロッドの
外周表面の粗さを１０μｍ〜５μｍの範囲で変化させ
て、加熱一体化を行った。それ以外の条件については、
１３００℃で空焼きを行うとともに、加熱温度を１８０
０℃、第１クラッド用ガラスパイプの内周表面の粗さを
５μｍ、コア用ガラスロッドにおける外周表面から厚さ
２μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ
％とした。

【００７２】このとき、コア用ガラスロッド及び第１ク
ラッド用ガラスパイプの界面で生じた気泡の発生個数
を、図５に示す。図５の表に示すように、気泡の発生個
数は、コア用ガラスロッドの外周表面の粗さを低減する
ことによって減少し、表面粗さ５μｍでほぼ気泡が発生
しなくなった。これは、ガラスパイプの場合と同様に、
表面粗さを充分に滑らかにすることによって、粗い表面
部分が気泡発生の核となることが防止されるためであ
る。

【００７３】次に、（５）コア用ガラスロッドにおける
外周表面から厚さ２μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度の
最大値を５ｍｏｌ％以下とする、との条件について、気
泡発生の抑制効果を確認した。ここでは、上記領域での
ＧｅＯ₂濃度の最大値を１０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の範
囲で変化させて、加熱一体化を行った。それ以外の条件
については、１３００℃で空焼きを行うとともに、加熱
温度を１８００℃、第１クラッド用ガラスパイプの内周
表面の粗さを５μｍ、コア用ガラスロッドの外周表面の
粗さを５μｍとした。

【００７４】このとき、コア用ガラスロッド及び第１ク
ラッド用ガラスパイプの界面で生じた気泡の発生個数
を、図６に示す。図６の表に示すように、気泡の発生個
数は、ＧｅＯ₂濃度の最大値を低減することによって減
少し、ＧｅＯ₂濃度の最大値５ｍｏｌ％でほぼ気泡が発
生しなくなった。これは、表層でのＧｅＯ₂濃度が低減
されて、気泡が発生しにくくなるためである。

【００７５】以上の条件、すなわち、１３００℃で空焼
きを行うとともに、加熱温度を１８００℃、第１クラッ
ド用ガラスパイプの内周表面の粗さを５μｍ、コア用ガ
ラスロッドの外周表面の粗さを５μｍ、コア用ガラスロ
ッドにおける外周表面から厚さ２μｍ以内の領域でのＧ
ｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ％とする条件を適用して
加熱一体化を行い、気泡のない外径３０ｍｍの中間ガラ
スロッド（第１中間ガラスロッド）を得た。

【００７６】そして、その第１中間ガラスロッドを外径
８ｍｍまで延伸した後、その外周部を外径５．４ｍｍま
でＨＦ溶液により研削して、（コア径）／（第１クラッ
ド径）＝０．３０に調整した。また、この第１中間ガラ
スロッドとは別に、第２クラッド領域３０の内周側部分
となる第２クラッド用ガラスパイプを作成した。この第
２クラッド用ガラスパイプは、Ｆ添加濃度が０．７ｍｏ
ｌ％で外径３２ｍｍ、内径８ｍｍのＳｉＯ₂ガラスパイ
プとした。そして、第２クラッド用ガラスパイプ内に第
１中間ガラスロッドを挿入し、加熱一体化して、外径３
０ｍｍの第２中間ガラスロッドを得た。

【００７７】次に、得られた第２中間ガラスロッドの外
周上に、第２クラッド領域３０の外周側部分となるガラ
ス体を、第２クラッド用ガラスパイプと同様のＦ添加濃
度が０．７ｍｏｌ％のＳｉＯ₂ガラスとして、ＶＡＤ法
またはＯＶＤ法によって合成して、光ファイバプリフォ
ームを作成した。ここで、（第２クラッド径）／（第１
クラッド径）＝７．８とした。

【００７８】なお、上記した第２クラッド領域３０の合
成方法では、その内周側部分を、ガラスパイプの加熱一
体化によって形成している。これは、光ファイバとした
ときのＯＨ基の混入量を低減するためである。また、Ｖ
ＡＤ法またはＯＶＤ法のスート法によって、その外周側
部分を形成している。これは、光ファイバプリフォーム
を大型化するためのものである。

【００７９】このような第２クラッド領域３０の合成方
法については、個々の条件に応じて様々な方法を用いて
良い。例えば、光のパワーフィールド分布がそれほど広
がらず、スート法による第２クラッド合成で混入される
ＯＨ基の影響が無視できる場合には、ガラスパイプの加
熱一体化を行わなくても良い。あるいは、スート法によ
る合成を行わずに、ガラスパイプの加熱一体化のみによ
って第２クラッドを合成しても良い。

【００８０】以上の製造方法及び製造条件によって作成
された光ファイバプリフォームを加熱線引して、図１に
示したダブルクラッド構造の光ファイバを得た。その構
成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝４．８μｍ、比屈折
率差Δ⁺＝３．３％、第１クラッド領域２０の外径２ｒ₂
＝１６μｍ、比屈折率差Δ^-＝−０．２５％、第２クラ
ッド領域３０の外径２ｒ₃＝１２５μｍであった。

【００８１】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝＋０．２２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝＋０．０４５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．４μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝１５１０ｎｍ、 零分散波長＝１５４５ｎｍ、 伝送損失＝０．４６ｄＢ／ｋｍ、 モードフィールド径＝３．６９μｍ、 非線型係数γ＝２０．８／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０５ｐｓ／√ｋｍ で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【００８２】上記した光ファイバの諸特性は、波長１．
５５μｍの光に対する以下の特性条件 １１μｍ²以下の有効断面積Ａ_eff、２ｍのファイバ長で
０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカットオフ波長λｃ、
１８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数γ、を満たしている。
また、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失は、３．
０ｄＢ／ｋｍ以下、あるいはさらに１．０ｄＢ／ｋｍ以
下の特性条件を満たしている。

【００８３】このように、ダブルクラッド構造を採用す
ることにより、コアのＧｅＯ₂濃度を高くするとともに
有効断面積Ａ_effを小さくして、非線型係数γを大きく
した場合でも、好適なカットオフ波長λｃを有する高非
線型性の光ファイバを得ることができる。

【００８４】なお、コア領域１０と、第２クラッド領域
３０との比屈折率差Δ⁺については、有効断面積Ａ_effを
充分に小さくするため、Δ⁺を２．７％以上とすること
が好ましい。このように大きい比屈折率差とした場合、
シングルクラッド構造ではカットオフ波長λｃが長くな
るが、ダブルクラッド構造によれば、上記のようにカッ
トオフ波長λｃを充分に短くすることができる。

【００８５】図７は、本発明による光ファイバの第２の
実施形態の断面構造、及びファイバ径方向（図中の線Ｌ
で示された方向）の屈折率プロファイルを模式的に示す
図である。

【００８６】この光ファイバは、ＳｉＯ₂（石英ガラ
ス）を主成分とする光導波路であり、光ファイバの中心
軸を含むコア領域１０と、コア領域１０の外周に設けら
れた第１クラッド領域２０と、第１クラッド領域２０の
外周に設けられた第２クラッド領域３０とを有して構成
されている。ここで、第１クラッド領域２０及び第２ク
ラッド領域３０の構成は、第１の実施形態と同様であ
る。

【００８７】一方、コア領域１０は、その外径（直径）
を２ｒ₁とするとともに、純ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を上
げる添加物としてＧｅＯ₂が所定量添加されて、屈折率
の最大値がｎ₁（ただしｎ₁＞ｎ₀）となるように形成さ
れている。また、本実施形態のコア領域１０は、図７に
示すように、光ファイバの中心軸近傍でＧｅＯ₂の添加
量及び屈折率が最大となるグレーデッド型の屈折率分布
とされている。

【００８８】さらに、コア領域１０内の外周側の所定範
囲には、コア領域１０及び第１クラッド領域２０に挟ま
れるような位置に、中間領域１５が設けられている。こ
の中間領域１５には、図７に示すように角（つの）状に
突出した屈折率分布（添加濃度分布）となるように、や
や高濃度でＧｅＯ₂が添加されている。ここで、中間領
域１５の屈折率の最大値をｎ₅（ただしｎ₅＞ｎ₀）、そ
の比屈折率差をΔ₅＝（ｎ₅−ｎ₃）／ｎ₃とする。

【００８９】本実施形態による光ファイバは、第１の実
施形態による光ファイバと同様に、シングルクラッド構
造ではなく、コア領域１０の外周に第１クラッド領域２
０及び第２クラッド領域３０を設けたダブルクラッド構
造を用いている。これにより、非線型係数γを大きくす
るために、コア内に添加されるＧｅＯ₂の添加濃度を高
くして非線型屈折率を高くし、また、コアとクラッドと
の比屈折率差を大きくして有効断面積Ａ_effを小さくし
た場合でも、カットオフ波長λｃを充分に短くすること
が可能となる。また、この構成では、分散スロープを負
にすることができる。なお、中間領域１５の効果につい
ては、光ファイバの製造方法とともに後述する。

【００９０】本実施形態の光ファイバも、所定波長（所
定の波長帯域内）の光を入力することによって発現され
る非線型光学現象を利用することによって、様々な用途
に適用することが可能であるとともに良好な特性を有す
る非線型性光ファイバとして用いることができる。

【００９１】図７に示した構成からなる光ファイバ（非
線型性光ファイバ）を作成するための光ファイバの製造
方法について、その一例を説明する。

【００９２】まず、中間領域１５を含むコア領域１０と
なる領域、及び第１クラッド領域２０となる前駆領域か
らなるガラス微粒子体（スス体）を合成する。ここで、
コア領域１０となる領域は、ＧｅＯ₂が最大で３０ｍｏ
ｌ％添加されたＳｉＯ₂ガラスとし、その外周部分であ
って中間領域１５に相当する領域は、ＧｅＯ₂が上述の
ように角状に、ピーク値での添加濃度が５ｍｏｌ％とな
るように添加されたＳｉＯ₂ガラスとした。また、第１
クラッド領域２０の前駆領域は、その外周上に、純Ｓｉ
Ｏ₂ガラスとして合成した。

【００９３】得られたガラス微粒子体（ガラス多孔質
体）を焼結炉に入れ、塩素及びヘリウムの混合雰囲気中
で１３００℃の加熱温度で加熱して脱水処理した後、ヘ
リウム雰囲気中で１４００℃の加熱温度で加熱して、コ
ア領域１０及び中間領域１５となる領域を選択的に高密
度化（透明化）した。

【００９４】このとき、このコア領域１０及び中間領域
１５となる領域は、高濃度でＧｅＯ ₂が添加されて高密
度化温度が低くされているため、加熱による高密度化の
効果が充分に得られる。一方、第１クラッド領域２０の
前駆領域は、純ＳｉＯ₂ガラスであるために高密度化温
度が高く、１４００℃での加熱では高密度化されずにガ
ラス微粒子体のままとなる。

【００９５】この状態で、１４００℃の加熱温度で、ヘ
リウム及びＦを添加するＣ₂Ｆ₆、ＳｉＦ₄、ＣＦ₄などの
ガスの混合雰囲気中においてガラス体を加熱し、高密度
化されていない第１クラッド領域２０の前駆領域に１ｍ
ｏｌ％の添加濃度でＦを添加して、第１クラッド領域２
０を形成する。

【００９６】ここで、このようにガラス微粒子体の加熱
焼結時にＦを添加する場合、通常の方法では、クラッド
に添加されるＦがコア領域内にも浸入してしまう。この
とき、コア領域の屈折率が低下するとともに、ＧｅＯや
Ｇｅ−Ｆ化合物などの不純物が発生して伝送損失が劣化
するという問題を生じる。これに対して、本製造方法で
は、コア領域１０の外周部分に、ＧｅＯ₂が高濃度で添
加された中間領域１５を形成しておき、やや低温での加
熱によってそれらの領域を選択的に高密度化する。その
後にＦの添加を行うことによって、Ｆを第１クラッド領
域２０の前駆領域のみに選択的に添加することができ
る。

【００９７】得られたガラス体の外周上に、第２クラッ
ド領域３０となるガラス体を形成し、光ファイバプリフ
ォームを作成した。ここで、第２クラッド領域３０につ
いては、Ｆが０．３ｍｏｌ％の添加濃度で添加されたＳ
ｉＯ₂ガラスとした。また、各領域の外径の比は、（コ
ア径）／（第１クラッド径）＝０．４０、（第２クラッ
ド径）／（第１クラッド径）＝１１．６とした。

【００９８】以上の製造方法及び製造条件によって作成
された光ファイバプリフォームを加熱線引して、図７に
示したダブルクラッド構造の光ファイバを得た。その構
成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝４．３μｍ、比屈折
率差Δ⁺＝３．１％、中間領域１５の比屈折率差Δ₅＝
１．０％、第１クラッド領域２０の外径２ｒ₂＝１０．
８μｍ、比屈折率差Δ^-＝−０．２６％、第２クラッド
領域３０の外径２ｒ₃＝１２５μｍであった。また、コ
ア領域１０の屈折率分布（ＧｅＯ₂の添加濃度分布）
は、近似的にα〜３．０乗の分布であった。

【００９９】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝＋０．９８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝＋０．０３５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．２μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝１４６５ｎｍ、 零分散波長＝１５２０ｎｍ、 伝送損失＝０．４９ｄＢ／ｋｍ、 モードフィールド径＝３．６４μｍ、 非線型係数γ＝２１．５／Ｗ／ｋｍ、 で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【０１００】上記した光ファイバの諸特性は、波長１．
５５μｍの光に対する以下の特性条件 １１μｍ²以下の有効断面積Ａ_eff、２ｍのファイバ長で
０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカットオフ波長λｃ、
１８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数γ、を満たしている。
また、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失は、３．
０ｄＢ／ｋｍ以下、あるいはさらに１．０ｄＢ／ｋｍ以
下の特性条件を満たしている。

【０１０１】このように、ダブルクラッド構造を採用す
ることにより、コアのＧｅＯ₂濃度を高くするとともに
有効断面積Ａ_effを小さくして、非線型係数γを大きく
した場合でも、好適なカットオフ波長λｃを有する高非
線型性の光ファイバを得ることができる。

【０１０２】なお、コア領域１０と、第２クラッド領域
３０との比屈折率差Δ⁺については、有効断面積Ａ_effを
充分に小さくするため、Δ⁺を２．７％以上とすること
が好ましい。このように大きい比屈折率差とした場合、
シングルクラッド構造ではカットオフ波長λｃが長くな
るが、ダブルクラッド構造によれば、上記のようにカッ
トオフ波長λｃを充分に短くすることができる。

【０１０３】本発明による光ファイバ（非線型性光ファ
イバ）の好適な構成条件及びその諸特性について、さら
に検討する。なお、以下に示す光ファイバでの諸特性の
うち、波長に依存するものについては、特にことわらな
い限り、波長１．５５μｍの光に対する特性を示してい
る。

【０１０４】まず、上記した構成の光ファイバにおける
伝送損失について検討する。高い非線型性を有する光フ
ァイバでは、非線型屈折率を大きくして非線型性を高め
るため、コア中に高濃度でＧｅＯ₂が添加される。この
とき、線引時の加熱によって伝送損失の劣化を生じやす
い。このような伝送損失の劣化は、線引時の加熱温度を
低温とすることによって抑制することができるが、低温
での線引では、光ファイバの線引中に過大な張力が印加
されてしまうため、光ファイバが破断してしまうという
問題がある。

【０１０５】これに対して、図１及び図７に示したダブ
ルクラッド構造の光ファイバにおいては、光ファイバの
体積の大部分を占める第２クラッド領域３０にＦ（フッ
素）を添加することが好ましい。これによって、第２ク
ラッド領域３０内の粘度を低下させることができるの
で、線引温度を低くすることが可能となり、伝送損失の
劣化が抑制される。

【０１０６】この伝送損失の低減について、図８の屈折
率プロファイルに示す構造を有する２種類の光ファイバ
Ａ１、Ａ２を試作した。

【０１０７】光ファイバＡ１は、図８（ａ）に示した屈
折率プロファイルを用い、コア領域１０を放物線状の分
布形状のＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂（最大添加濃度３０ｍｏｌ
％）、第１クラッド領域２０をＦ添加ＳｉＯ₂（添加濃
度１．６ｍｏｌ％）、第２クラッド領域３０をＦ添加Ｓ
ｉＯ₂（添加濃度０．９ｍｏｌ％）として作成した。

【０１０８】また、光ファイバＡ２は、図８（ｂ）に示
した屈折率プロファイルを用い、コア領域１０を放物線
状の分布形状のＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂（最大添加濃度３０
ｍｏｌ％）、第１クラッド領域２０をＦ添加ＳｉＯ
₂（添加濃度１．６ｍｏｌ％）、第２クラッド領域３０
を純ＳｉＯ₂として作成した。

【０１０９】また、光ファイバＡ１、Ａ２ともに、線引
時の線速を３００ｍ／ｍｉｎとし、張力４Ｎ（４００ｇ
ｗ）で線引した。ここで、光ファイバＡ１のガラス表面
での最高温度は１９００℃、光ファイバＡ２のガラス表
面での最高温度は２０００℃と、光ファイバＡ１の方が
低温での線引が可能であった。

【０１１０】得られた光ファイバＡ１、Ａ２の諸特性を
図９に示す。図９の表より、第２クラッド領域３０にＦ
を添加した光ファイバＡ１の方が、光ファイバＡ２より
も伝送損失が小さく、また、非線型係数γも大きくなっ
ていることがわかる。

【０１１１】次に、光ファイバにおけるカットオフ波長
λｃ、有効断面積Ａ_eff、及び非線型係数γについて検
討する。高い非線型性を有する光ファイバでは、上述し
たように、コア中に高濃度でＧｅＯ₂を添加して非線型
屈折率を大きくするとともに、有効断面積Ａ_effを小さ
くすることが好ましい。このとき、非線型係数γが大き
くなる一方で、カットオフ波長λｃが長くなってしま
う。これに対して、ダブルクラッド構造の光ファイバを
用いれば、非線型係数γを大きくすると同時に、カット
オフ波長λｃを充分に短くすることが可能となる。

【０１１２】また、四光波混合を用いた波長変換に非線
型性光ファイバを適用する場合には、位相が整合しなく
てはならないので、波長変換の励起光の波長λｐにおけ
る分散値がほぼ零である必要がある。したがって、λｐ
は零分散波長の近傍にあることが望ましい。波長λｓの
信号光に対して、波長変換された変換光の波長λｓ’
は、 λｓ’＝λｐ−（λｓ−λｐ） となる。例えば、波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍのＷ
ＤＭ信号光を、波長１５２５ｎｍの励起光によって一括
波長変換すると、変換光の波長は、波長１５２０ｎｍ〜
１４９０ｎｍの範囲となる。カットオフ波長λｃは、こ
れらの信号光、変換光、あるいは励起光、増幅光などの
波長を考慮して、好適な値とする必要がある。

【０１１３】このカットオフ波長λｃ、有効断面積Ａ
_eff、及び非線型係数γについて、図１０の屈折率プロ
ファイルに示す構造を有する４種類の光ファイバＢ１、
Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２を試作した。

【０１１４】光ファイバＢ１、Ｂ２は、それぞれ図１０
（ａ）に示した屈折率プロファイルを用い、コア領域１
０をステップ状の分布形状のＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂、第１
クラッド領域２０をＦ添加ＳｉＯ₂（添加濃度２．１ｍ
ｏｌ％）、第２クラッド領域３０をＦ添加ＳｉＯ₂（添
加濃度０．９ｍｏｌ％）として作成した。コア領域１０
でのＧｅＯ₂添加濃度は、それぞれ異なる値とした。

【０１１５】また、光ファイバＣ１、Ｃ２は、それぞれ
図１０（ｂ）に示した屈折率プロファイルを用い、コア
領域１０をステップ状の分布形状のＧｅＯ₂添加Ｓｉ
Ｏ₂、第１クラッド領域２０をＦ添加ＳｉＯ₂（添加濃度
２．１ｍｏｌ％）、第２クラッド領域３０を純ＳｉＯ₂
として作成した。コア領域１０でのＧｅＯ₂添加濃度
は、それぞれ異なる値とした。

【０１１６】さらに、比較のため、シングルクラッド構
造の光ファイバＤ１〜Ｄ５を作成した。これらの光ファ
イバＤ１〜Ｄ５は、それぞれ図１１に示した屈折率プロ
ファイルによって作成した。ここで、符号６０はコア領
域を、また、符号７０はシングルクラッド構造によるク
ラッド領域を示している。

【０１１７】光ファイバＤ１〜Ｄ５は、それぞれ図１１
に示した屈折率プロファイルを用い、コア領域６０をス
テップ状の分布形状のＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂、クラッド領
域７０をＦ添加ＳｉＯ₂（添加濃度０．９ｍｏｌ％）と
して作成した。コア領域６０でのＧｅＯ₂添加濃度は、
それぞれ異なる値とした。なお、コア領域６０の比屈折
率差Δ⁺は、クラッド領域７０を基準としている。

【０１１８】得られた光ファイバＢ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ
２の比屈折率差Δ⁺、Δ^-、及び諸特性を図１２に、ま
た、比較用の光ファイバＤ１〜Ｄ５の比屈折率差Δ⁺、
及び諸特性を図１３にそれぞれ示す。図１３の表より、
シングルクラッド構造の光ファイバＤ１〜Ｄ５では、コ
ア中のＧｅＯ₂添加濃度が低くΔ⁺が小さいときには、有
効断面積Ａ_effが大きく、非線型係数γの値も小さくな
っている。また、Δ⁺が２．７％以上となると、カット
オフ波長が波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍのＷＤＭ信
号光の、波長１５２５ｎｍの励起光による一括波長変換
での変換光の波長よりも長くなってしまっている。

【０１１９】これに対して、図１２の表より、ダブルク
ラッド構造の光ファイバＢ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２では、
有効断面積Ａ_effが小さく、また、大きい非線型係数γ
が得られている。また、例えばΔ⁺が４．５％でもカッ
トオフ波長が１４６９ｎｍである（光ファイバＣ２）な
ど、有効断面積Ａ_effが１１μｍ²以下で小さく、かつ、
非線型係数γの値が１８／Ｗ／ｋｍ以上で大きいときで
も、充分に短いカットオフ波長が実現されている。

【０１２０】次に、光ファイバにおける耐水素特性につ
いて検討する。コア中のＧｅＯ₂が高濃度であると、そ
の耐水素特性が劣化しやすい。これに対して、光ファイ
バの最外層となる第２クラッド領域３０の外周部に、ア
モルファスカーボンや、シリコンカーバイドなどの水分
子や水素分子に対する遮蔽性を有する物質を主成分とす
るハーメチックコート（図１及び図７に示すハーメチッ
クコート５０を参照）を設けることが好ましい。

【０１２１】このとき、光ファイバのコア領域及びクラ
ッド領域内への水素の拡散を遮断することができる。ま
た、静疲労係数が１００〜１６０となり、破断確率が極
めて小さくされる。これにより、光ファイバの長期的な
信頼性を向上することが可能となる。

【０１２２】以上、検討した光ファイバ（非線型性光フ
ァイバ）の構成、製造方法、及び好適な製造条件に基づ
いて、本発明の光ファイバに係る光ファイバＥ１〜Ｅ８
の８種類の光ファイバを試作した。

【０１２３】これらの光ファイバＥ１〜Ｅ８は、コア領
域１０を近似的にα〜３．０乗の屈折率分布を有するＧ
ｅＯ₂添加ＳｉＯ₂、第１クラッド領域２０をＦ添加Ｓｉ
Ｏ₂、第２クラッド領域３０をＦ添加ＳｉＯ₂または純Ｓ
ｉＯ₂として作成した。得られた光ファイバＥ１〜Ｅ８
の比屈折率差Δ⁺、Δ^-、第２クラッド領域３０のＦ添加
濃度、コア領域１０及び第１クラッド領域２０の外径２
ｒ₁、２ｒ₂、及びそれによる諸特性を図１４の表に示
す。なお、示した特性のうち、ＯＨ吸収伝送損失は、Ｏ
Ｈ基吸収による波長１．３８μｍでの伝送損失の増加分
（過剰吸収損失）を示している。

【０１２４】図１４の表に示す光ファイバＥ１〜Ｅ８の
諸特性は、いずれも、波長１．５５μｍの光に対する以
下の特性条件 １１μｍ²以下の有効断面積Ａ_eff、２ｍのファイバ長で
０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカットオフ波長λｃ、
１．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失、０．３ｐｓ／√ｋｍ
以下の偏波モード分散ＰＭＤ、１８／Ｗ／ｋｍ以上の非
線型係数γ、を満たしている。このように、ダブルクラ
ッド構造を採用することにより、コアのＧｅＯ₂濃度を
高くするとともに有効断面積Ａ_effを小さくして、非線
型係数γを大きくした場合でも、好適なカットオフ波長
λｃを有する高非線型性の光ファイバを得ることができ
る。また、偏波モード分散が小さく、かつ伝送損失が低
い高非線型性の光ファイバが得られる。

【０１２５】ここで、波長１．３８μｍの光に対する、
ＯＨ基による過剰吸収損失については、０．２ｄＢ／ｋ
ｍ以下であることが好ましい。図１４に示した光ファイ
バＥ１〜Ｅ８は、いずれもこの特性条件を満たしてい
る。

【０１２６】光ファイバ内の所定部位に応力付与部を設
けると、偏波面保持光ファイバが得られる。図１５に、
そのような偏波面保持光ファイバである光ファイバの他
の実施形態の断面構造を示す。この光ファイバにおいて
は、コア領域１０を挟む左右両側に、Ｂ₂Ｏ₃添加ＳｉＯ
₂からなる応力付与部４０がそれぞれ形成されている。
このような構成の偏波面保持光ファイバでは、応力付与
部４０が損失要因となって伝送損失が劣化する場合があ
るが、直交偏波間のランダムなカップリングを抑制する
ことができる。これにより、伝送される信号光の品質を
良好に保持することが可能となる。

【０１２７】このような構成からなる光ファイバの製造
方法は、図１に示した構成からなる光ファイバについて
上述した製造方法とほぼ同様であるが、第５の工程にお
いて中間ガラスロッドの外周上に第２クラッド領域３０
となるガラス体を形成したものを、そのまま光ファイバ
プリフォームとせず、これを第３中間ガラス体として、
さらに加工を行う。

【０１２８】すなわち、得られた第３中間ガラス体の第
１クラッド領域または第２クラッド領域に開孔して、開
孔部を形成する。そして、その開孔部内に、応力付与部
４０となるガラスロッドを挿入して、光ファイバプリフ
ォームを作成する。この光ファイバプリフォームを加熱
線引することによって、応力付与部４０を有する構成か
らなる光ファイバが得られる。

【０１２９】上記した製造方法について、その一例を説
明する。ここでは、コア用ガラスロッドについては、コ
ア内の屈折率分布形状をほぼ放物線状とし、ＧｅＯ₂添
加濃度を最大で３０ｍｏｌ％とした。また、加熱一体化
時のコア用ガラスロッドの外径は８ｍｍであった。一
方、第１クラッド用ガラスパイプについては、第１クラ
ッド内の屈折率分布形状をほぼステップ状とし、Ｆ添加
濃度を最大で１．５ｍｏｌ％とした。

【０１３０】また、加熱一体化時の第１クラッド用ガラ
スパイプの外径は３２ｍｍ、内径は９ｍｍであった。得
られた第１クラッド用ガラスパイプは、ＳＦ₆を３００
ｃｍ³／ｍｉｎ、Ｃｌ₂を２００ｃｍ³／ｍｉｎ、加熱温
度１５００℃（パイロスコープで測定したガラス表面の
最高温度）でエッチングして、表面を平滑にした。

【０１３１】加熱一体化前の空焼きについては、Ｃｌ₂
を５００ｃｍ³／ｍｉｎ、加熱温度１５００℃で空焼き
を行った。加熱一体化時のパイプ内の雰囲気ガスは、塩
素２００ｃｍ³／ｍｉｎ、酸素３００ｃｍ³／ｍｉｎと
し、パイプ内の減圧度は１ｋＰａとした。

【０１３２】また、加熱一体化については、加熱温度を
１７００℃、第１クラッド用ガラスパイプの内周表面の
粗さを３μｍ以下、コア用ガラスロッドの外周表面の粗
さを２μｍ以下、コア用ガラスロッドにおける外周表面
から厚さ２μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度の最大値を
３ｍｏｌ％とする条件を適用して加熱一体化を行い、気
泡のない外径３０ｍｍの中間ガラスロッド（第１中間ガ
ラスロッド）を得た。

【０１３３】そして、その第１中間ガラスロッドを外径
９ｍｍまで延伸した後、その外周部を外径６ｍｍまでＨ
Ｆ溶液により研削して、（コア径）／（第１クラッド
径）＝０．４０に調整した。また、この第１中間ガラス
ロッドとは別に、第２クラッド領域３０の内周側部分と
なる第２クラッド用ガラスパイプを作成した。この第２
クラッド用ガラスパイプは、ほぼ純ＳｉＯ₂で外径３２
ｍｍ、内径９ｍｍのＳｉＯ₂ガラスパイプとした。そし
て、第２クラッド用ガラスパイプ内に第１中間ガラスロ
ッドを挿入し、加熱一体化して、外径３０ｍｍの第２中
間ガラスロッドを得た。

【０１３４】次に、得られた第２中間ガラスロッドの外
周上に、第２クラッド領域３０の外周側部分となるガラ
ス体を、第２クラッド用ガラスパイプと同様のほぼ純Ｓ
ｉＯ ₂のＳｉＯ₂ガラスとして、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法
によって合成して、第３中間ガラス体を作成した。ここ
で、（第２クラッド径）／（第１クラッド径）＝１０．
８とした。

【０１３５】さらに、この第３中間ガラス体を外径３６
ｍｍまで延伸した。このとき、延伸後の第３中間ガラス
体のコア領域１０部分の外径は１．３ｍｍ、第１クラッ
ド領域２０部分の外径は３．３ｍｍであった。この第３
中間ガラス体の第２クラッド領域３０部分に、図１５に
示す応力付与部４０となる２つの開孔部を形成した。こ
れらの開孔部は、２つの開孔部の中心同士の距離を１
５．２ｍｍ、それぞれの開孔部の外径を１０ｍｍとし
た。また、２つの開孔部それぞれの中心、コア領域１０
及び第１クラッド領域２０の中心は、ほぼ一直線上にな
るようにした。

【０１３６】形成された開孔部の内周表面の粗さが２μ
ｍ以下になるまで研摩し、研摩材や研削くず等の異物を
除去するように、水、アルコール、王水で洗浄した。そ
して、応力付与部４０となるガラスロッドとして、外径
９ｍｍのＢ₂Ｏ₃添加ＳｉＯ₂ガラスロッドを開孔部に挿
入し封止して、光ファイバプリフォームを作成した。

【０１３７】以上の製造方法及び製造条件によって作成
された光ファイバプリフォームを加熱線引して、図１５
に示した構造の光ファイバを得た。ここで、開孔部に挿
入されたガラスロッドは、線引時の加熱によってクラッ
ド領域と一体化されて、応力付与部４０となる。得られ
た光ファイバの構成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝
４．６μｍ、比屈折率差Δ⁺＝３．０％、第１クラッド
領域２０の外径２ｒ₂＝１１．６μｍ、比屈折率差Δ^-＝
−０．５％、第２クラッド領域３０の外径２ｒ₃＝１２
５μｍであった。

【０１３８】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝＋０．０１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝＋０．０４２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．６μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝１３４９ｎｍ、 零分散波長＝１５５０ｎｍ、 伝送損失＝１．５ｄＢ／ｋｍ、 モードフィールド径＝３．７５μｍ、 非線型係数γ＝２０．２／Ｗ／ｋｍ、 偏波間のクロストーク＝−２０ｄＢ（ファイバ長１ｋ
ｍ） で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【０１３９】このような構成を有する光ファイバとし
て、本発明の光ファイバに係る光ファイバＦ１〜Ｆ３の
３種類の光ファイバをさらに試作した。

【０１４０】これらの光ファイバＦ１〜Ｆ３は、光ファ
イバＥ１〜Ｅ８と同様に、コア領域１０を近似的にα〜
３．０乗の屈折率分布を有するＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂、第
１クラッド領域２０をＦ添加ＳｉＯ₂、第２クラッド領
域３０をＦ添加ＳｉＯ₂または純ＳｉＯ₂として作成し
た。得られた光ファイバＦ１〜Ｆ３の比屈折率差Δ⁺、
Δ ^-、第２クラッド領域３０のＦ添加濃度、コア領域１
０及び第１クラッド領域２０の外径２ｒ₁、２ｒ₂、及び
それによる諸特性を図１６の表に示す。なお、示した特
性のうち、ＯＨ吸収伝送損失は、ＯＨ基吸収による波長
１．３８μｍでの伝送損失の増加分（過剰吸収損失）を
示している。

【０１４１】図１６の表に示す光ファイバＦ１〜Ｆ３の
諸特性は、いずれも、波長１．５５μｍの光に対する以
下の特性条件 １１μｍ²以下の有効断面積Ａ_eff、２ｍのファイバ長で
０．７μｍ以上１．６μｍ以下のカットオフ波長λｃ、
３．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失、−１５ｄＢ以下の偏
波間のクロストーク、１８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数
γ、を満たしている。このように、ダブルクラッド構造
を採用することにより、コアのＧｅＯ₂濃度を高くする
とともに有効断面積Ａ_effを小さくして、非線型係数γ
を大きくした場合でも、好適なカットオフ波長λｃを有
する高非線型性の光ファイバを得ることができる。ま
た、高非線型性の偏波面保持光ファイバが得られる。

【０１４２】ここで、波長１．３８μｍの光に対する、
ＯＨ基による過剰吸収損失については、０．２ｄＢ／ｋ
ｍ以下であることが好ましい。図１６に示した光ファイ
バＦ１〜Ｆ３は、いずれもこの特性条件を満たしてい
る。

【０１４３】上記した構成及び諸特性を有する光ファイ
バにおいて、所定波長の光を入力することによって発現
される非線型光学現象を利用することによって、高い非
線型性が積極的に利用されるとともに、カットオフ波長
λｃなどについて良好な特性を有する非線型性光ファイ
バが得られる。このような非線型性光ファイバは、非線
型光学現象を利用する様々な光デバイスに対して適用す
ることが可能である。

【０１４４】ここで、上記した構成の光ファイバを非線
型性光ファイバとして用いる光増幅器や波長変換器など
の光デバイスでは、光ファイバをコイル化して収容する
ことによって光デバイスをモジュール化した光モジュー
ル（例えば光増幅器モジュールや波長変換器モジュー
ル）の構成が用いられる場合がある。このような場合に
は、光ファイバの曲げに対する強度や曲げ損失の変化を
含む曲げ特性などの諸特性について、モジュール化に好
適なように光ファイバの特性を保持する必要がある。

【０１４５】これに対して、光ファイバの構成として
は、光ファイバのガラス部の外径を１００μｍ以下とす
ることが好ましい。あるいは、ガラス部の外径をさらに
９０μｍ以下とすることが好ましい。このように、ガラ
ス部の外径を細径とすることにより、ガラス部の外周に
設けられる被覆部を細径とした場合においても、曲げに
対する強度も含めて、充分な強度の光ファイバとするこ
とができる。

【０１４６】例えば、光ファイバの曲げに対する強度に
ついて考えると、コイル化して光モジュール内に収容す
るために光ファイバを曲げた場合、光ファイバのガラス
部内の各部に曲げ応力が発生する。この曲げ応力は、光
ファイバの曲げに対する強度により、光ファイバの破断
などの原因となる。

【０１４７】具体的には、光ファイバを曲げてコイル状
に巻いた場合、光ファイバのガラス部の中心部位（中心
軸近傍）では、発生する曲げ応力はほぼ零である。これ
に対して、光ファイバコイルの径方向について内側とな
る部位では、中心部位に比べて曲げ直径が小さくなるた
めにガラス部内に圧縮応力が生じる。一方、光ファイバ
コイルの径方向について外側となる部位では、中心部位
に比べて曲げ直径が大きくなるためにガラス部内に引張
り応力が生じる。そして、これらの圧縮応力及び引張り
応力の大きさは、いずれもガラス部の中心部位からの距
離が大きくなるにしたがって大きくなる。

【０１４８】これに対して、ガラス部の外径を細径とし
た上記構成の光ファイバによれば、コイルの径方向につ
いて最も内側または外側に位置するガラス部の部位の中
心部位からの距離が小さくなり、光ファイバのガラス部
内に発生する応力の大きさが低減される。これにより、
光ファイバの曲げに対する強度が向上されて、コイル化
したときの光ファイバの応力による破断が防止される。

【０１４９】また、上述した高非線型性を有するダブル
クラッド構造の光ファイバでは、その有効断面積Ａ_eff
を小さくしていることなどにより、ガラス部を伝送する
光の電磁界分布の広がりが小さい。また、このような光
ファイバでは、一般的に開口数ＮＡが大きい。このた
め、上記した光ファイバでは、その曲げ損失は小さく、
また、ガラス部の外径を細径にすることによる伝送損失
への影響も小さい。したがって、曲げに対して充分な強
度を有するとともに、曲げ損失が低減されて、良好な曲
げ特性を有する光ファイバが得られる。

【０１５０】なお、光ファイバのガラス部とは、光ファ
イバの外周に設けられる樹脂製の被覆部等を除いた、コ
ア領域、第１クラッド領域、及び第２クラッド領域を含
む部分をいう。例えば、図１及び図７に示した光ファイ
バでは、コア領域１０、第１クラッド領域２０、及び第
２クラッド領域３０からなる部分がガラス部となってい
る。また、第２クラッド領域の外周にさらにガラス製の
他のクラッド領域を設けた場合には、そのクラッド領域
をも含む部分がガラス部となる。

【０１５１】また、ガラス部の外周に設けられる被覆部
については、被覆部の外径を１５０μｍ以下とすること
が好ましい。あるいは、被覆部の外径をさらに１２０μ
ｍ以下とすることが好ましい。このように、被覆部の外
径を細径とすることにより、上述したように光ファイバ
をコイル化して光モジュール内に収容する場合に、光モ
ジュールを小型化することができる。また、同一サイズ
の光モジュールであれば、より長い光ファイバをコイル
化して光モジュール内に収容できる。

【０１５２】また、非線型性光ファイバとして光デバイ
スに適用した場合の光ファイバの特性について考える
と、波長１．００μｍの光に対する特性において、伝送
損失が５．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。あ
るいは、伝送損失がさらに３．０ｄＢ／ｋｍ以下である
ことが好ましい。

【０１５３】このように短波長側での伝送損失を低くす
ることにより、ラマン増幅での励起光波長における伝送
損失が低減されるなど、非線型性光ファイバとして光デ
バイスに適用する上で良好な特性を有する光ファイバと
することができる。

【０１５４】例えば、ＭＣＶＤ法で高濃度のＧｅＯ₂添
加ＳｉＯ₂ガラスを合成して、比屈折率差Δｎが大きい
光ファイバを作成しようとすると、ガラス欠陥が多いた
めに伝送損失が劣化する。このような傾向は、特に短波
長側において顕著となる。これに対して、上述した光フ
ァイバの構成及びその製造方法によれば、短波長側での
伝送損失が充分に低減された光ファイバを得ることがで
きる。また、このような光ファイバでは、レイリー散乱
係数が低くなるので、ラマン増幅の際に発生する二重レ
イリー散乱による信号のノイズを抑制することができ
る。

【０１５５】以上の条件を考慮して、図１に示したダブ
ルクラッド構造を有する光ファイバを作成した。その構
成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝４．６μｍ、比屈折
率差Δ⁺＝３．２％、第１クラッド領域２０の外径２ｒ₂
＝１３．１μｍ、比屈折率差Δ^-＝−０．５０％、第２
クラッド領域３０の外径（光ファイバのガラス部の外
径）２ｒ₃＝１１０μｍであった。ここで、第２クラッ
ド領域３０へのＦの添加濃度は０．６ｍｏｌ％であっ
た。また、光ファイバを外周から被覆する被覆部の外径
は、１５０μｍであった。

【０１５６】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝−０．６４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝＋０．０４２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．０μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝１３９６ｎｍ、 零分散波長＝１５６５ｎｍ、 伝送損失＝０．７０ｄＢ／ｋｍ、 非線型係数γ＝２２．２／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０５ｐｓ／√ｋｍ で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【０１５７】本実施例の光ファイバをファイバ長１．０
ｋｍで、直径φ６０ｍｍのボビンに巻き付けることによ
ってコイル化し、モジュール化した。このような光ファ
イバにおける伝送損失の波長依存性を図１７に示す。こ
こで、図１７のグラフにおいて、横軸は光ファイバを伝
送される光の波長λ（ｎｍ）、縦軸は各波長での伝送損
失（ｄＢ／ｋｍ）を示している。

【０１５８】このグラフに示されているように、本光フ
ァイバを用いることにより、長波長領域でも伝送損失が
劣化しない良好な光モジュールを作成することができ
る。このような光ファイバは、例えば、波長１５６５ｎ
ｍの励起光を供給して、波長帯域がＣバンドの信号光を
Ｌバンドに、または、波長帯域がＬバンドの信号光をＣ
バンドに波長変換する波長変換器モジュールにおいて用
いることができる。あるいは、信号光よりも短波長の励
起光を供給することによって信号光を光増幅するラマン
増幅器モジュールにおいて用いることができる。

【０１５９】また、この光ファイバは、図１に関して上
述した光ファイバの製造方法に基づいて作成したもので
あるが、波長１．００μｍの光に対する伝送損失が３．
４ｄＢ／ｋｍとなっている。これは、５．０ｄＢ／ｋｍ
以下の条件を満たす低い値である。このように短波長側
での伝送損失が低い光ファイバによれば、信号光よりも
短波長側にあるラマン増幅での励起光波長における伝送
損失が低減される。また、このような光ファイバでは、
レイリー散乱係数が低くなるので、２重レイリー散乱に
よって発生するノイズを抑制することができる。

【０１６０】また、他の光ファイバとして、図１に示し
たダブルクラッド構造を有する光ファイバを作成した。
その構成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝２．５μｍ、
比屈折率差Δ⁺＝２．９％、第１クラッド領域２０の外
径２ｒ₂＝１０．０μｍ、比屈折率差Δ^-＝−０．５０
％、第２クラッド領域３０の外径（光ファイバのガラス
部の外径）２ｒ₃＝８９μｍであった。ここで、第２ク
ラッド領域３０へのＦの添加濃度は０．６ｍｏｌ％であ
った。また、光ファイバを外周から被覆する被覆部の外
径は、１１５μｍであった。

【０１６１】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝−１１０．６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝−０．４０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．６μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝７２９ｎｍ、 伝送損失＝０．５２ｄＢ／ｋｍ、 非線型係数γ＝２０．０／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０３ｐｓ／√ｋｍ で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【０１６２】この光ファイバは、負の分散及び分散スロ
ープを有している。これにより、本光ファイバは、１．
３μｍ帯に零分散波長があるシングルモード光ファイバ
の分散及び分散スロープの両者を、１．５５μｍ帯にお
いて補償することが可能な高非線形性光ファイバとなっ
ている。

【０１６３】また、この光ファイバでは、そのガラス部
の外径が、１００μｍ以下、あるいはさらに９０μｍ以
下の条件を満たす細径の外径値８９μｍとされている。
また、被覆部の外径が、１５０μｍ以下、あるいはさら
に１２０μｍ以下の条件を満たす細径の外径値１１５μ
ｍとされている。これにより、コイル化する際の曲げ特
性が良好な光ファイバとなっている。

【０１６４】本実施例の光ファイバをファイバ長７．７
ｋｍでコイル化してモジュール化した。ただし、光ファ
イバのコイル化においては、光ファイバをボビンに巻き
付けるのではなく、図１８に光ファイバコイルの構成を
示すように、光ファイバＦをボビンに巻き付けずにコイ
ル状にし、そのコイル状のファイバ束を被覆樹脂Ｒで覆
った構成を用いた。

【０１６５】このような構成によれば、光ファイバを巻
くためのボビンがないために巻張力が発生せず、また、
ファイバ束の全体を樹脂で覆っているために光ファイバ
の自重による歪みの問題もない。したがって、マイクロ
ベンドによる伝送損失の劣化を大幅に抑制することが可
能である。

【０１６６】このような光ファイバにおける伝送損失の
波長依存性を図１９に示す。ここで、図１９のグラフに
おいて、横軸は光ファイバを伝送される光の波長λ（ｎ
ｍ）、縦軸は各波長での伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を示し
ている。

【０１６７】このグラフに示されているように、本光フ
ァイバ及び上記した光ファイバコイルの構成を用いるこ
とにより、長波長領域でも伝送損失が劣化しない良好な
光モジュールを作成することができる。また、光ファイ
バの温度特性については、伝送特性が最も温度変動の影
響を受ける波長１６２０ｎｍの光に対して、−４０℃〜
＋８０℃の温度範囲で、伝送損失の変動が±０．０１ｄ
Ｂ／ｋｍ以下となり、良好な温度特性が得られた。一
方、従来のボビンに巻き付ける形状では、ボビンの熱膨
張によって光ファイバに加わる巻張力が変化してしまう
ため、長波長側の温度特性に不良が発生しやすかった。

【０１６８】また、この光ファイバは、図１に関して上
述した光ファイバの製造方法に基づいて作成したもので
あるが、波長１．００μｍの光に対する伝送損失が２．
１ｄＢ／ｋｍとなっている。これは、５．０ｄＢ／ｋｍ
以下、あるいはさらに３．０ｄＢ／ｋｍ以下の条件を満
たす低い値である。このように短波長側での伝送損失が
低い光ファイバによれば、信号光よりも短波長側にある
ラマン増幅での励起光波長における伝送損失が低減され
る。また、このような光ファイバでは、レイリー散乱係
数が低くなるので、２重レイリー散乱によって発生する
ノイズを抑制することができる。

【０１６９】また、本光ファイバによれば、１．３μｍ
帯に零分散波長があるファイバ長５０ｋｍのシングルモ
ード光ファイバの分散及び分散スロープを、１．５５μ
ｍ帯において補償することが可能である。

【０１７０】さらに、他の光ファイバとして、図１に示
したダブルクラッド構造を有する光ファイバを作成し
た。その構成は、コア領域１０の外径２ｒ₁＝２．２μ
ｍ、比屈折率差Δ⁺＝３．２％、第１クラッド領域２０
の外径２ｒ₂＝８．８μｍ、比屈折率差Δ^-＝−０．６０
％であった。ここで、第２クラッド領域３０へのＦの添
加濃度は０．６ｍｏｌ％であった。

【０１７１】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝−２０５．７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝−１．３５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝１０．１μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝７０７ｎｍ、 伝送損失＝０．５１ｄＢ／ｋｍ、 非線型係数γ＝２１．７／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０１ｐｓ／√ｋｍ で、良好な特性の光ファイバ（非線型性光ファイバ）が
得られた。

【０１７２】また、この光ファイバは、波長１．５０μ
ｍの光に対して、以下の諸特性 分散＝−１４７．４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝−０．６９６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝８．６μｍ²、 伝送損失＝０．５８ｄＢ／ｋｍ、 非線型係数γ＝２４．０／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０１ｐｓ／√ｋｍ を有する。

【０１７３】この光ファイバは、負の分散及び分散スロ
ープを有している。これにより、本光ファイバは、１．
３μｍ帯に零分散波長があるシングルモード光ファイバ
の分散及び分散スロープの両者を、１．５０μｍ帯にお
いて補償することが可能な高非線形性光ファイバとなっ
ている。したがって、例えば、１．４０μｍ帯の波長の
励起光を供給して、ラマン増幅用光ファイバとして用い
ることが可能である。

【０１７４】次に、上述した構成及び諸特性を有する光
ファイバを非線型性光ファイバとして適用することが可
能な光デバイス（またはそれをモジュール化した光モジ
ュール）の例として、光増幅器であるラマン増幅器、及
び波長変換器について説明する。

【０１７５】図２０は、本発明によるラマン増幅器の一
実施形態を示す構成図である。本ラマン増幅器１００
は、入力される波長λｓの信号光を光増幅するものであ
り、上述した光ファイバを非線形性光ファイバとして適
用したラマン増幅用光ファイバ１１０（カットオフ波長
λｃ）と、所定波長λｐの励起光をラマン増幅用光ファ
イバ１１０へと供給する励起光源１５０とを備えて構成
されている。

【０１７６】励起光源１５０は、ラマン増幅用光ファイ
バ１１０の下流側にある光合波部１６０を介して、ラマ
ン増幅器１００内の光伝送路に接続されている。これに
よって、本ラマン増幅器１００は、後方励起（逆方向励
起）の光増幅器として構成されている。これにより、入
力された信号光は、ラマン増幅用光ファイバ１１０にお
いて発現される非線型光学現象である誘導ラマン効果を
利用して光増幅され、増幅光として出力される。

【０１７７】このようなラマン増幅器は、ＥＤＦＡなど
の光増幅器とは異なり、増幅される波長帯域を選ばず、
ＳｉＯ₂系光ファイバであれば増幅波長帯域も１００ｎ
ｍ程度と広いので、広帯域のＷＤＭ伝送での光増幅に適
している。また、励起光の波長λｐとしては、信号光の
波長λｓよりも短い波長が用いられる。例えば、波長
１．５５μｍ帯の信号光を光増幅するのであれば、波長
１．４５μｍ程度の励起光が用いられる。

【０１７８】ラマン増幅器１００に適用したラマン増幅
用光ファイバ１１０では、ＷＤＭ信号を一括して光増幅
する場合には、四光波混合が発生しないように、波長λ
ｓの信号光に対する分散値を＋２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以
上、または−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下とすることが好ま
しい。例えば、波長１．５５μｍ帯の信号光に対して
は、図１４の光ファイバＥ１、Ｅ２などが好適である。

【０１７９】分散値が正の場合、コア領域１０の外径２
ｒ₁を大きくする必要があるため、カットオフ波長λｃ
がやや長くなる。これに対して、ダブルクラッド構造と
した上記の光ファイバでは、１．４５μｍ程度の励起光
波長λｐよりもカットオフ波長λｃを短くする（λｃ＜
λｐ）ことが可能である。このように、λｃ＜λｐとす
ることにより、シングルモードで高効率に光増幅を行う
ことができる。

【０１８０】また、分散値が正及び負の非線型性光ファ
イバを組み合わせれば、全体として分散が零となるよう
にラマン増幅器を構成することが可能となる。そのよう
なラマン増幅器の構成例を、図２１に示す。

【０１８１】本ラマン増幅器２００は、図２０に示した
ラマン増幅器１００と同様の構成を有するが、ラマン増
幅用光ファイバ１１０を分散値が負（例えば−２ｐｓ／
ｋｍ／ｎｍ以下）の非線型性光ファイバとするととも
に、ラマン増幅用光ファイバ１１０と光合波部１６０と
の間に、分散値が正（例えば＋２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以
上）のラマン増幅用光ファイバ１２０を直列に接続して
いる。このような構成によれば、出力される増幅光の分
散をほぼ零とすることができる。

【０１８２】また、Ｓバンドと呼ばれる波長１．４５μ
ｍ〜１．５３μｍ帯の信号光は、ＥＤＦＡでは光増幅す
ることができないが、励起される波長帯域を選ばないラ
マン増幅器であれば、波長λｓが１．４５μｍ以上１．
５３μｍ以下の信号光に対しても光増幅が可能である。
また、上記したようにダブルクラッド構造では、例えば
図１４の光ファイバＥ５のようにカットオフ波長λｃを
短くすることができるので、Ｓバンドの信号光の光増幅
に対しても好適に適用することが可能である。光ファイ
バＥ５の波長１．４０μｍでの分散値は、−６．１ｐｓ
／ｋｍ／ｎｍと好適な範囲である。

【０１８３】また、光伝送路の分散値が使用される信号
光波長帯域内で正である場合、ラマン増幅器に用いるラ
マン増幅用光ファイバの分散値を負としておけば、光増
幅器と同時に正の分散値を有する伝送路の分散補償器と
しても用いることができる。このとき、波長λｓの信号
光に対する分散値が−１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であれ
ば分散補償量も大きく、分散補償器としても特に好適に
利用できる。また、このとき、有効断面積Ａ_effを１０
μｍ²以下とすることが好ましい。

【０１８４】さらに、ダブルクラッド構造を有する非線
型性光ファイバでは、例えば図１４の光ファイバＥ３、
Ｅ４、及び図１６の光ファイバＦ１のように、信号光の
波長において分散スロープを負の値（０ｐｓ／ｋｍ／ｎ
ｍ²よりも小さい値）とすることができる。この場合、
正の分散と正の分散スロープを有する伝送路の分散と同
時に分散スロープをも補償することが可能となる。した
がって、ＷＤＭ伝送において好適である。

【０１８５】ここで、高効率でのラマン増幅を実現する
ためには、ラマン増幅器に用いられる非線型性光ファイ
バにおいて、励起光の波長λｐでの非線型性が高い方が
好ましい。また、非線型効果による伝送品質の劣化を防
止するためには、信号光の波長λｓでの非線型性が低い
方が好ましい。

【０１８６】非線型性についてのこのような特性条件を
実現するため、光増幅器に用いられる非線型性光ファイ
バは、励起光の波長λｐにおける有効断面積Ａ
_eff,pと、波長λｐ＋０．１μｍにおける有効断面積Ａ
_eff,sとが、関係式 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００≧１０％ を満たし、有効断面積Ａ_eff,sが有効断面積Ａ_eff,pに比
べて１０％以上大きい構成となっていることが好まし
い。

【０１８７】励起光の波長λｐに０．１μｍを加えた波
長λｐ＋０．１μｍは、ラマン増幅器において光増幅さ
れる信号光の波長λｓに相当する。したがって、上記し
た関係式を満たす特性条件によれば、有効断面積Ａ
_eff,pを小さくすることによって、励起光に対する波長
λｐでの非線型性を高めて、光増幅の効率を向上するこ
とができる。また、有効断面積Ａ_eff,sを大きくするこ
とによって、信号光に対する波長λｐ＋０．１μｍでの
非線型性を低くして、信号光の伝送品質の劣化を抑制す
ることができる。

【０１８８】例えば、自己位相変調による位相シフト量
は、有効断面積の逆数に比例する。したがって、信号光
の波長λｓ〜λｐ＋０．１μｍでの有効断面積Ａ_eff,s
が励起光の波長λｐでの有効断面積Ａ_eff,pよりも１０
％大きければ、位相シフト量は１０％小さくなる。

【０１８９】この有効断面積Ａ_effの特性条件を考慮し
て、図１に示したダブルクラッド構造を有する光ファイ
バを作成した。その構成は、コア領域１０の外径２ｒ₁
＝３．１μｍ、比屈折率差Δ⁺＝３．４％、第１クラッ
ド領域２０の外径２ｒ₂＝８．８μｍ、比屈折率差Δ^-＝
−０．１５％であった。ここで、第２クラッド領域３０
へのＦの添加濃度は１．１ｍｏｌ％であった。

【０１９０】また、波長１．５５μｍの光に対する諸特
性は、 分散＝−４９．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、 分散スロープ＝＋０．００５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²、 有効断面積Ａ_eff＝８．４μｍ²、 カットオフ波長λｃ＝１０６０ｎｍ、 伝送損失＝０．５４ｄＢ／ｋｍ、 非線型係数γ＝２３．４／Ｗ／ｋｍ、 偏波モード分散ＰＭＤ＝０．０２ｐｓ／√ｋｍ であった。

【０１９１】図２２に、本実施例の光ファイバにおける
有効断面積Ａ_effの波長依存性を示す。ここで、図２２
のグラフにおいて、横軸は光ファイバを伝送される光の
波長λ（ｎｍ）、縦軸は各波長での有効断面積Ａ
_eff（μｍ²）を示している。このグラフに示されている
ように、本光ファイバでは、有効断面積Ａ_effが波長λ
が長くなるとともに大きくなる。

【０１９２】例えば、信号光の波長λｓ＝１．５０μｍ
に対して、波長λｐ＝１．４０μｍの励起光を用いた場
合、信号光及び励起光に対する有効断面積はそれぞれ、 信号光：Ａ_eff,s＝７．８５μｍ² 励起光：Ａ_eff,p＝６．９３μｍ² となっている。このとき、波長λｓ及びλｐでの有効断
面積の差は、 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００＝１３．３％ である。

【０１９３】また、信号光の波長λｓ＝１．５５μｍに
対して、波長λｐ＝１．４５μｍの励起光を用いた場
合、信号光及び励起光に対する有効断面積はそれぞれ、 信号光：Ａ_eff,s＝８．３７μｍ² 励起光：Ａ_eff,p＝７．３７μｍ² となっている。このとき、波長λｓ及びλｐでの有効断
面積の差は、 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００＝１３．６％ である。

【０１９４】また、信号光の波長λｓ＝１．６０μｍに
対して、波長λｐ＝１．５０μｍの励起光を用いた場
合、信号光及び励起光に対する有効断面積はそれぞれ、 信号光：Ａ_eff,s＝８．９３μｍ² 励起光：Ａ_eff,p＝７．８５μｍ² となっている。このとき、波長λｓ及びλｐでの有効断
面積の差は、 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００＝１３．８％ である。

【０１９５】以上のように、本光ファイバにおいては、
波長λｓ＝１．５０μｍ、１．５５μｍ、及び１．６０
μｍの信号光のいずれに対しても、好適な特性条件 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００≧１０％ が満たされている。したがって、これらの波長を含む波
長範囲の光に対して、光増幅の効率が向上されるととも
に、信号光の伝送品質の劣化が抑制された非線形性光フ
ァイバ及びラマン増幅器が実現される。

【０１９６】図２３は、本発明による波長変換器の一実
施形態を示す構成図である。本波長変換器３００は、入
力される波長λｓの信号光を波長変換するものであり、
上述した光ファイバを非線型性光ファイバとして適用し
た波長変換用光ファイバ３１０（カットオフ波長λｃ）
と、所定波長λｐの励起光を波長変換用光ファイバ３１
０へと供給する励起光源３５０とを備えて構成されてい
る。

【０１９７】励起光源３５０は、波長変換用光ファイバ
３１０の上流側にある光合波部３６０を介して、波長変
換器３００内の光伝送路に接続されている。これによ
り、入力された波長λｓの信号光は、波長変換用光ファ
イバ３１０において発現される非線型光学現象である四
光波混合を利用して波長変換され、波長選択部３７０を
介して波長λｓ’ λｓ’＝λｐ−（λｓ−λｐ） の変換光として出力される（図２４（ａ）参照）。

【０１９８】このような波長変換器は、チャンネル当り
の伝送速度が高いＷＤＭ信号を、個別または一括して波
長変換することが可能である。また、ダブルクラッド構
造を有する非線型性光ファイバでは、例えば図１４の光
ファイバＥ６、Ｅ８、及び図１６の光ファイバＦ３のよ
うに、カットオフ波長λｃを短くしたままで、非線型係
数γを充分に大きくして、波長変換を高効率で行うこと
が可能である。特に、信号光、変換光、及び励起光の波
長λｓ、λｓ’、λｐよりもカットオフ波長λｃを短く
しておけば（λｃ＜λｓ、λｓ’、λｐ）、シングルモ
ードで高効率に波長変換を行うことができる。

【０１９９】ここで、四光波混合は、信号光、励起光、
変換光の位相が整合しているときに発生しやすいので、
波長λｐの励起光における分散値が−０．２ｐｓ／ｋｍ
／ｎｍ以上＋０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の範囲である
ことが好ましく、特に、励起光波長λｐが零分散波長と
略一致していることが好ましい。また、励起光のパワー
を上げれば、出力される変換光の光パワーを入力される
信号光の光パワーよりも大きくすることが可能であり、
この場合、波長変換器をパラメトリック増幅器としても
利用することができる。

【０２００】また、ＣバンドからＳバンドへの波長変換
では、零分散波長が１．５３μｍ付近であるとともに、
カットオフ波長λｃが変換光の波長λｓ’よりも短いこ
とが望ましいが、ダブルクラッド構造を有する非線型性
光ファイバでは、例えば図１４の光ファイバＥ７のよう
に、そのような特性条件の実現が可能となる。

【０２０１】また、励起光源３５０を波長可変な光源と
し、励起光の波長λｐを変化させれば、任意の波長変換
が可能となる。例えば図２４（ｂ）の例では、波長λｓ
の信号光に対して励起光波長をλｐ１として、波長λｓ
１’ λｓ１’＝λｐ１−（λｓ−λｐ１） の変換光が得られている。これに対して、図２４（ｃ）
に示すように、励起光波長をλｐ２に変化させれば、波
長λｓ１’とは異なる波長λｓ２’ λｓ２’＝λｐ２−（λｓ−λｐ２） の変換光を得ることができる。なお、この場合にも、位
相を整合させるために、励起光波長に対する分散値が−
０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以上＋０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
以下の範囲であることが好ましい。

【０２０２】また、Ｃバンドのラマン増幅を行う場合に
は、励起光が波長１．４５μｍ付近、Ｓバンドのラマン
増幅を行う場合には、励起光が波長１．３〜１．４μ
ｍ、信号光が波長１．４５〜１．５３μｍとなる。ま
た、Ｓバンドへの波長変換、または、ＳバンドからＣ、
Ｌバンドへの波長変換を行う場合には、信号光や変換光
が波長１．４５〜１．５３μｍとなる。これらの場合、
ＯＨ基による波長１．３８μｍでの吸収損失の影響を受
けやすい。これに対して、図１４の光ファイバＥ１〜Ｅ
８、及び図１６の光ファイバＦ１〜Ｆ３は、上述したよ
うに、波長１．３８μｍでのＯＨ基吸収による伝送損失
の増加分（過剰吸収損失）がすべて０．２ｄＢ／ｋｍ以
下であり、このような場合にも好適に用いることができ
る。

【０２０３】

【発明の効果】本発明による光ファイバ、非線型性光フ
ァイバ、それを用いた光増幅器、波長変換器、及び光フ
ァイバの製造方法は、以上詳細に説明したように、次の
ような効果を得る。すなわち、シングルクラッド構造で
はなくダブルクラッド構造を用いた、上記した構成の光
ファイバ、非線型性光ファイバによれば、非線型係数γ
を大きくするために、コア内に添加されるＧｅＯ₂の添
加濃度を高くして非線型屈折率を高くし、また、コアと
クラッドとの比屈折率差を大きくして有効断面積Ａ_eff
を小さくした場合でも、カットオフ波長λｃを充分に短
くすることが可能となる。また、この構成では、分散ス
ロープを負にすることができる。さらに、高非線型性の
偏波面保持ファイバや、偏波モード分散が小さいととも
に、伝送損失が低い高非線型性の光ファイバが得られ
る。また、光ファイバのガラス部あるいは被覆部の外径
を細径とすれば、光デバイスでのモジュール化に好適な
光ファイバが得られる。

【０２０４】また、コア用ガラスロッド及び第１クラッ
ド用ガラスパイプを所定条件の下で加熱一体化する上記
した光ファイバの製造方法によれば、高非線型性を有す
るダブルクラッド構造の光ファイバを、低伝送損失など
の良好な特性によって作成することができる。

【０２０５】このような光ファイバは、高非線型性であ
るとともに、カットオフ波長λｃなどについて好適な特
性を有する非線型性光ファイバとして、光増幅器や波長
変換器などの非線型光学現象を利用する光デバイスに適
用することが可能である。特に、カットオフ波長λｃが
短波長となることによって、シングルモードで高効率に
光増幅や波長変換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバの第１の実施形態の断面構成及び屈
折率プロファイルを模式的に示す図である。

【図２】気泡の発生個数の加熱温度への依存性を示す表
である。

【図３】気泡の発生個数の空焼き温度への依存性を示す
表である。

【図４】気泡の発生個数の第１クラッド用ガラスパイプ
の表面粗さへの依存性を示す表である。

【図５】気泡の発生個数のコア用ガラスロッドの表面粗
さへの依存性を示す表である。

【図６】気泡の発生個数のコア用ガラスロッドにおける
外周表面から厚さ２μｍ以内の領域でのＧｅＯ₂濃度へ
の依存性を示す表である。

【図７】光ファイバの第２の実施形態の断面構造及び屈
折率プロファイルを模式的に示す図である。

【図８】光ファイバＡ１、Ａ２の屈折率プロファイルを
示す図である。

【図９】図８に示した光ファイバの諸特性を示す表であ
る。

【図１０】光ファイバＢ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２の屈折率
プロファイルを示す図である。

【図１１】光ファイバＤ１〜Ｄ５の屈折率プロファイル
を示す図である。

【図１２】図１０に示した光ファイバの諸特性を示す表
である。

【図１３】図１１に示した光ファイバの諸特性を示す表
である。

【図１４】光ファイバＥ１〜Ｅ８の諸特性を示す表であ
る。

【図１５】光ファイバの他の実施形態の断面構造を模式
的に示す図である。

【図１６】光ファイバＦ１〜Ｆ３の諸特性を示す表であ
る。

【図１７】光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグ
ラフである。

【図１８】光ファイバコイルの構成を模式的に示す図で
ある。

【図１９】光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグ
ラフである。

【図２０】ラマン増幅器の一実施形態を示す構成図であ
る。

【図２１】ラマン増幅器の他の実施形態を示す構成図で
ある。

【図２２】光ファイバの有効断面積の波長依存性を示す
グラフである。

【図２３】波長変換器の一実施形態を示す構成図であ
る。

【図２４】図２３に示した波長変換器による波長変換を
模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０…コア領域、１５…中間領域、２０…第１クラッド
領域、３０…第２クラッド領域、４０…応力付与部、５
０…ハーメチックコート、１００、２００…ラマン増幅
器、１１０、１２０…ラマン増幅用光ファイバ、１５０
…励起光源、１６０…光合波部、３００…波長変換器、
３１０…波長変換用光ファイバ、３５０…励起光源、３
６０…光合波部、３７０…波長選択部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/365 Ｇ０２Ｆ 1/365 (72)発明者 奥野 俊明 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Y AB05X AB10Y AC05 AC38 AC71 AC75 AD00 BB26Q 2K002 AA02 AB12 AB30 BA01 CA15 DA10 FA15 HA23 HA31 4G021 BA02 BA03 EA01 EA03 5F072 AB07 AK06 QQ01 QQ07 YY17

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率の最大値がｎ₁であるコア領域
   と、前記コア領域の外周に設けられ、屈折率の最小値が
   ｎ₂（ただしｎ₂＜ｎ₁）である第１クラッド領域と、前
   記第１クラッド領域の外周に設けられ、屈折率の最大値
   がｎ₃（ただしｎ₂＜ｎ₃＜ｎ₁）である第２クラッド領域
   とを少なくとも備えるとともに、波長１．５５μｍの光
   に対する諸特性として、 １１μｍ²以下の有効断面積と、 ２ｍのファイバ長において０．７μｍ以上１．６μｍ以
   下のカットオフ波長λｃと、 １８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数と、を有することを特
   徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】 波長１．５５μｍの光に対する諸特性と
   して、 ３．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、 −１５ｄＢ以下の偏波間のクロストークと、をさらに有
   することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 波長１．５５μｍの光に対する諸特性と
   して、 １．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、 ０．３ｐｓ／√ｋｍ以下の偏波モード分散と、をさらに
   有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 【請求項４】 前記コア領域と、前記第２クラッド領域
   との比屈折率差Δ⁺が、前記第２クラッド領域を基準と
   して２．７％以上であることを特徴とする請求項１記載
   の光ファイバ。
5. 【請求項５】 前記第２クラッド領域の外周上に、ハー
   メチックコートが設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の光ファイバ。
6. 【請求項６】 波長１．３８μｍの光に対するＯＨ基に
   よる過剰吸収損失が、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であること
   を特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
7. 【請求項７】 前記第２クラッド領域は、フッ素が添加
   されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バ。
8. 【請求項８】 前記コア領域、前記第１クラッド領域、
   及び前記第２クラッド領域を含むガラス部の外径が１０
   ０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光フ
   ァイバ。
9. 【請求項９】 前記ガラス部の外径がさらに９０μｍ以
   下であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
10. 【請求項１０】 前記コア領域、前記第１クラッド領
    域、及び前記第２クラッド領域を含むガラス部の外周に
    設けられた被覆部の外径が１５０μｍ以下であることを
    特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
11. 【請求項１１】 前記被覆部の外径がさらに１２０μｍ
    以下であることを特徴とする請求項１０記載の光ファイ
    バ。
12. 【請求項１２】 波長１．００μｍの光に対する特性に
    おいて、伝送損失が５．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを
    特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
13. 【請求項１３】 波長１．００μｍの光に対する特性に
    おいて、前記伝送損失がさらに３．０ｄＢ／ｋｍ以下で
    あることを特徴とする請求項１２記載の光ファイバ。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の光ファイバであって、
    所定波長の光を入力することによって発現される非線型
    光学現象を利用することを特徴とする非線型性光ファイ
    バ。
15. 【請求項１５】 カットオフ波長がλｃである請求項１
    ４記載の非線型性光ファイバと、 前記非線型性光ファイバに入力される波長λｓの信号光
    に対して、所定波長λｐ（ただしλｃ＜λｐ）の励起光
    を前記非線型性光ファイバに供給する励起光源とを備え
    るとともに、 前記非線型性光ファイバにおいて発現される非線型光学
    現象を利用して、前記信号光を光増幅することを特徴と
    する光増幅器。
16. 【請求項１６】 前記非線型性光ファイバの波長λｓの
    前記信号光に対する分散値が＋２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以
    上、または−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることを特徴
    とする請求項１５記載の光増幅器。
17. 【請求項１７】 前記非線型性光ファイバの波長λｓの
    前記信号光に対する分散値が−１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以
    下であるとともに、その有効断面積が１０μｍ²以下で
    あることを特徴とする請求項１５記載の光増幅器。
18. 【請求項１８】 前記非線型性光ファイバの前記信号光
    に対する分散スロープ値が０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²よりも
    小さいことを特徴とする請求項１７記載の光増幅器。
19. 【請求項１９】 前記信号光の波長λｓは、１．４５μ
    ｍ以上１．５３μｍ以下であることを特徴とする請求項
    １５記載の光増幅器。
20. 【請求項２０】 前記非線型性光ファイバは、前記励起
    光の波長λｐにおける有効断面積Ａ_eff,pと、波長λｐ
    ＋０．１μｍにおける有効断面積Ａ_eff,sとが、関係式 （Ａ_eff,s−Ａ_eff,p）／Ａ_eff,p×１００≧１０％ を満たすことを特徴とする請求項１５記載の光増幅器。
21. 【請求項２１】 カットオフ波長がλｃである請求項１
    ４記載の非線型性光ファイバと、 前記非線型性光ファイバに入力される波長λｓ（ただし
    λｃ＜λｓ）の信号光に対して、所定波長λｐ（ただし
    λｃ＜λｐ）の励起光を前記非線型性光ファイバに供給
    する励起光源とを備えるとともに、 前記非線型性光ファイバにおいて発現される非線型光学
    現象を利用して、前記信号光を波長変換し、波長λｓ’
    （ただしλｃ＜λｓ’）の変換光を出力することを特徴
    とする波長変換器。
22. 【請求項２２】 出力される前記変換光の光パワーが、
    入力される前記信号光の光パワーよりも大きいことを特
    徴とする請求項２１記載の波長変換器。
23. 【請求項２３】 前記非線型性光ファイバの波長λｐの
    前記励起光に対する分散値が−０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
    以上＋０．２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることを特徴と
    する請求項２１記載の波長変換器。
24. 【請求項２４】 前記変換光の波長λｓ’は、１．４５
    μｍ以上１．５３μｍ以下であることを特徴とする請求
    項２１記載の波長変換器。
25. 【請求項２５】 ＧｅＯ₂が所定量添加されたＳｉＯ₂か
    らなり、コア領域となるコア用ガラスロッドを、ＶＡＤ
    法またはＯＶＤ法で合成するとともに所定の外径となる
    ように延伸して作成する第１の工程と、 Ｆが所定量添加されたＳｉＯ₂からなり、第１クラッド
    領域となる第１クラッド用ガラスパイプを、ＶＡＤ法ま
    たはＯＶＤ法で合成するとともに所定の内径及び外径と
    なるように延伸して作成する第２の工程と、 前記第１クラッド用ガラスパイプの内面に所定のガスを
    流すとともに加熱して、その内周表面を平滑にするため
    のエッチングを行う第３の工程と、 前記第１クラッド用ガラスパイプ内に前記コア用ガラス
    ロッドを挿入し、１３００℃以上の所定温度で空焼きし
    た後、加熱一体化して中間ガラスロッドとする第４の工
    程と、 前記中間ガラスロッドにおいて前記コア領域及び前記第
    １クラッド領域の外径の比を調整した後、前記中間ガラ
    スロッドの外周上に第２クラッド領域となるガラス体を
    形成して、光ファイバプリフォームを作成する第５の工
    程と、 前記光ファイバプリフォームを加熱線引して、屈折率の
    最大値がｎ₁である前記コア領域と、前記コア領域の外
    周に設けられ、屈折率の最小値がｎ₂（ただしｎ₂＜
    ｎ₁）である前記第１クラッド領域と、前記第１クラッ
    ド領域の外周に設けられ、屈折率の最大値がｎ₃（ただ
    しｎ₂＜ｎ₃＜ｎ₁）である前記第２クラッド領域とを少
    なくとも備える光ファイバを作成する第６の工程と、を
    備え、 前記第４の工程における前記コア用ガラスロッド及び前
    記第１クラッド用ガラスパイプの加熱一体化を、その加
    熱温度を１８００℃以下とし、前記コア用ガラスロッド
    の外周表面の粗さを５μｍ以下とし、前記第１クラッド
    用ガラスパイプの内周表面の粗さを５μｍ以下とし、前
    記コア用ガラスロッドにおける外周表面から厚さ２μｍ
    以内でのＧｅＯ₂濃度の最大値を５ｍｏｌ％以下とした
    条件で行うとともに、 前記第６の工程において、波長１．５５μｍの光に対す
    る諸特性として、 １１μｍ²以下の有効断面積と、 ２ｍのファイバ長において０．７μｍ以上１．６μｍ以
    下のカットオフ波長λｃと、 １８／Ｗ／ｋｍ以上の非線型係数と、を有する光ファイ
    バを作成することを特徴とする光ファイバの製造方法。
26. 【請求項２６】 前記第６の工程において、波長１．５
    ５μｍの光に対する諸特性として、 １．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、 ０．３ｐｓ／√ｋｍ以下の偏波モード分散と、をさらに
    有する前記光ファイバを作成することを特徴とする請求
    項２５記載の光ファイバの製造方法。
27. 【請求項２７】 前記第５の工程と、前記第６の工程と
    の間に、前記第５の工程で得られた光ファイバプリフォ
    ームを第３中間ガラス体とし、前記第３中間ガラス体の
    前記第１クラッド領域または前記第２クラッド領域に開
    孔部を形成した後、前記開孔部内に応力付与部となるガ
    ラスロッドを挿入して、光ファイバプリフォームを作成
    する第７の工程をさらに備え、 前記第６の工程において、前記第７の工程で作成された
    前記光ファイバプリフォームを加熱線引して、前記コア
    領域と、前記第１クラッド領域と、前記第２クラッド領
    域と、前記コア領域に応力を付与する前記応力付与部と
    を少なくとも備えるとともに、波長１．５５μｍの光に
    対する諸特性として、 ３．０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、 −１５ｄＢ以下の偏波間のクロストークと、をさらに有
    する前記光ファイバを作成することを特徴とする請求項
    ２５記載の光ファイバの製造方法。