JP2002277669A - ダブルクラッドファイバ及びその製造方法 - Google Patents

ダブルクラッドファイバ及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファイバ1の中心軸方向に延び信号光が伝播
するコア11と、励起光が伝播する第1クラッド12
と、第2クラッド13とを備えたダブルクラッドファイ
バ1であって、励起光に対する開口数が向上したダブル
クラッドファイバ1及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 サポート管24内に、コア用ロッド21
aと、第1クラッド用ロッド22aと、第2クラッド用
キャピラリ23aとをそれぞれ配設して作製したプリフ
ォーム2を線引きしてファイバ化し、第2クラッド13
を多数の孔13aを有する多孔構造に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバレーザー
やファイバアンプに用いられるダブルクラッドファイバ
及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ファイバレーザーやファイバ
アンプに用いられるダブルクラッドファイバが知られて
おり、このダブルクラッドファイバは、励起光活性物質
がドープされたコア(シングルモードコア)と、このコ
アの周囲を覆う第1クラッドと、該第1クラッドの周囲
を覆う第2クラッドとを有している。このダブルクラッ
ドファイバにおいては、信号光を上記コア内で伝播させ
る一方、この信号光を励起させる励起光を上記第1クラ
ッド内で伝播させることにより、上記励起光がコアに交
差する度に上記励起光活性物質が活性化され、その結
果、上記信号光が増幅されるように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第1及
び第2クラッドを有するダブルクラッドファイバにおい
て、励起光に対する開口数を向上させるためには、第2
クラッドの屈折率を第1クラッドに比べて低くする必要
がある。このため、従来のダブルクラッドファイバにお
いては、上記コア及び第1クラッドを石英(SiO2
により形成するのに対し、第2クラッドを例えば紫外線
硬化型樹脂によって形成するようにしている。
【0004】しかしながら、上記第2クラッドを紫外線
硬化型樹脂により形成しても、励起光に対する開口数は
0.5程度であって、該開口数のさらなる向上は望めな
い。また、第2クラッドを樹脂で形成することで、ダブ
ルクラッドファイバの熱安定性の問題が生じてしまうこ
とにもなる。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、励起光に対す
る開口数が向上したダブルクラッドファイバ及びその製
造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、ファイバ中心軸方向に延び
信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号
光を励起させる励起光が伝播する第1クラッドと、該第
1クラッドの周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブル
クラッドファイバを対象とし、上記第2クラッドを、上
記ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多
孔構造に構成することを特定事項とするものである。
【0007】また、請求項2記載の発明は、ファイバ中
心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲
を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第1ク
ラッドと、該第1クラッドの周囲を覆う第2クラッドと
を備えたダブルクラッドファイバを対象とし、上記第1
及び第2クラッドを、上記ファイバの中心軸方向に延び
る多数の細孔を有する多孔構造に構成することを特定事
項とするものである。
【0008】ここで、上記コアには励起光活性物質(例
えば希土類元素等)をドープすると共に、第1クラッド
よりも屈折率を高めるために、例えばGe等をドープす
るのが好ましい。
【0009】請求項1又は請求項2記載の発明による
と、第2クラッドがファイバの中心軸方向に延びる多数
の細孔を有する多孔構造に構成されているため、上記第
2クラッドの屈折率(実効屈折率)は、各孔内の空気の
屈折率と、該孔以外の部分の屈折率とによって決定さ
れ、空隙率に応じて上記第2クラッドの実効屈折率が変
化する。つまり、上記空隙率を高めると、上記第2クラ
ッドの実効屈折率は低下する。従って、上記第2クラッ
ドを多孔構造とすることによって、この第2クラッドと
第1クラッドとの比屈折率差を比較的大きくすることが
でき、ダブルクラッドファイバにおける励起光に対する
開口数を大幅に増大させることが可能になる。
【0010】また、請求項2記載の如く、上記第2クラ
ッドだけでなく第1クラッドもファイバの中心軸方向に
延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成すれば、その
空隙率を調整することだけで第1クラッドの屈折率(実
効屈折率)が変化する。このため、上記コアと第1クラ
ッドとの比屈折率差を比較的小さくするようにすれば、
上記コア径を拡大してもシングルモード化する。すなわ
ち、上記第1クラッドを多孔構造とすることによって、
ダブルクラッドファイバのコア拡大構造が得られる。
【0011】また、上記第2クラッドを多孔構造とする
ことだけで、第2クラッドと第1クラッドとの比屈折率
差を大きくすることができるため、この第2クラッドを
樹脂等によって形成する必要がなくなる。このため、上
記第2クラッドをSiO2で形成することにより、ダブ
ルクラッドファイバの熱安定性の問題が解消される。
【0012】ここで、上記請求項2記載の発明において
は、例えば請求項3記載の如く、第1クラッドの空隙率
を、第2クラッドの空隙率よりも低く設定するのがよ
い。これにより、第2クラッドの実効屈折率が第1クラ
ッドの実効屈折率に比べて小さくなり、上記第1クラッ
ド内で励起光が伝播可能になる。
【0013】また、上記請求項2記載の発明において
は、例えば請求項4記載の如く、第1クラッドの空隙率
を、2.5%以下に設定するのが好ましい。
【0014】これにより、上記コアと第1クラッドとの
比屈折率差が比較的小さくなり、上述したように、コア
径を拡大させてもシングルモード化する。
【0015】さらに、上記請求項2記載の発明において
は、例えば請求項5記載の如く、第1クラッドの細孔
を、ファイバ断面において周期的に配設してもよい。
【0016】これにより、第1クラッドの実効屈折率に
波長依存性が生じ、全ての波長でシングルモードとなる
条件が存在するようになる。
【0017】尚、上記第1クラッドの断面形状は、例え
ば三角形、四角形及び六角形等の多角形状、円形状又は
楕円形状等に形成すればよい。
【0018】加えて、請求項6記載の如く、コアに、希
土類元素をドープしてもよい。ここで、希土類元素とし
ては、エルビウム(Er),ネオジム(Nd)及びイッ
テリビウム(Yb)の内の少なくとも一つとしてもよ
い。
【0019】上記請求項1〜6記載の発明は、ダブルク
ラッドファイバに係るものであったが、請求項7〜請求
項10記載の発明は、その製造方法に係る発明である。
請求項7記載の発明は、ファイバ中心軸方向に延び信号
光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を
励起させる励起光が伝播する第1クラッドと、該第1ク
ラッドの周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラ
ッドファイバの製造方法を対象とし、上記ファイバのコ
アとなるコア部と、該コア部の周囲を覆い上記ファイバ
の第1クラッドとなる第1クラッド部とを有する第1プ
リフォームを作製する第1プリフォーム作製工程と、筒
状のサポート管内に、上記第1プリフォームを、上記コ
ア部が該サポート管の略中心に位置するように配設する
と共に、上記第1プリフォームと上記サポート管との間
に複数の筒状キャピラリを配設することで、上記ファイ
バの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成して第2
プリフォームを作製する第2プリフォーム作製工程と、
上記第2プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線
引きする線引き工程とを備えることを特定事項とするも
のである。
【0020】請求項7記載の発明によると、第1プリフ
ォーム作製工程においては、コア部と、該コア部の周囲
を覆う第1クラッド部とを有する第1プリフォームを作
製する。この第1プリフォームは、例えば、VAD法、
OVD法又はロッドインチューブ法等の公知の方法によ
ってコア部及びクラッド部(第1クラッド部)を有する
プリフォームを作製し、このプリフォームに対して研削
加工を施すことによって作製すればよい。
【0021】そして、第2プリフォーム作製工程におい
ては、第2プリフォームを作製する。すなわち、上記コ
ア部が上記サポート管の略中心に位置するように、上記
第1プリフォームを筒状のサポート管内に配設すると共
に、上記第1プリフォームと上記サポート管との間に複
数の筒状キャピラリを配設することで第2クラッド部を
形成して第2プリフォームを作製する。
【0022】こうして作製された第2プリフォームを、
線引き工程において加熱・延伸してファイバ状に線引き
する。これにより、上記第1プリフォームの部分が、ダ
ブルクラッドファイバのコア及び第1クラッドとなる一
方、第2クラッド部における各キャピラリの孔が、上記
ダブルクラッドファイバの第2クラッドにおいてファイ
バ中心軸方向に延びる孔を形成して、上記第2クラッド
が多孔構造に構成される。このように、複数のキャピラ
リを上記サポート管内に配設することだけで、多孔構造
の第2クラッドを容易に製造可能になる。
【0023】ところで、上記第1プリフォームの作製工
程は、従来からダブルクラッドファイバの製造の際に行
われている工程であるが、プリフォームに対して研削加
工を施すため、極めて煩雑であると共に、複雑な断面形
状を形成するのが困難であるという不都合がある。
【0024】請求項8記載の発明は、このような観点か
ら、ダブルクラッドファイバを、より一層容易に製造し
得る方法であり、具体的には、ファイバ中心軸方向に延
び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信
号光を励起させる励起光が伝播する第1クラッドと、該
第1クラッドの周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブ
ルクラッドファイバの製造方法を対象とし、プリフォー
ムを作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォーム
を加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程と
を備えたものとする。
【0025】そして、上記プリフォーム作製工程は、筒
状のサポート管内の略中心に、少なくとも1本の棒状コ
ア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとな
るコア部を形成するコア部形成工程と、上記サポート管
内の上記コア部の周囲に、複数の棒状第1クラッド用ロ
ッドを配設することで、上記ファイバの第1クラッドと
なる第1クラッド部を形成する第1クラッド部形成工程
と、上記第1クラッド部とサポート管との間に、複数の
筒状第2クラッド用キャピラリを配設することで、上記
ファイバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成す
る第2クラッド部形成工程とを有することを特定事項と
するものである。
【0026】請求項8記載の発明によると、プリフォー
ム作製工程におけるコア部形成工程においては、筒状の
サポート管内の略中心に、少なくとも1本の棒状コア用
ロッドを配設することによって、上記ファイバのコアと
なるコア部を形成する。ここで、配設するコア用ロッド
の本数は、このロッドの径とファイバにおけるコア径と
に応じて設定すればよい。また、上記コア用ロッドとし
ては、例えば励起光活性物質やGeがドープされたもの
としてもよい。
【0027】そして、第1クラッド部形成工程において
は、上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の棒
状第1クラッド用ロッドを配設することで、上記ファイ
バの第1クラッドとなる第1クラッド部を形成する。
【0028】また、第2クラッド部形成工程において
は、上記第1クラッド部とサポート管との間に、複数の
筒状第2クラッド用キャピラリを配設することで、上記
ファイバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成す
る。
【0029】このように、第1クラッドとなる第1クラ
ッド部は、複数の第1クラッド用ロッドによって形成す
るため、上記ロッドの配置を調整することだけで、上記
第1クラッド部(第1クラッド)を所望の断面形状、例
えば多角形状、円形状又は楕円形状等に容易に形成し得
る。従って、ダブルクラッドファイバの製造に際し研削
加工が必要なくなり、製造コストの大幅な低減化が実現
する。
【0030】このようにプリフォームの第1クラッド部
を、複数のロッドによって形成するときには、例えば請
求項9記載の如く、プリフォーム作製工程において、プ
リフォーム断面における第1クラッド部と第2クラッド
部との境界部に、第1クラッド用ロッドと第2クラッド
用キャピラリとを上記境界部に沿って交互に配設した混
合層を設けるようにしてもよい。
【0031】これにより、線引き後のダブルクラッドフ
ァイバの断面における第1クラッドと第2クラッドとの
界面が凹凸状になって、この界面において、励起光がラ
ンダムに反射するようになる。このため、上記励起光が
コアに交差する割合がより一層向上して、ダブルクラッ
ドファイバの励起効率の向上が図られる。
【0032】一方、請求項10記載の発明は、上記請求
項2記載のダブルクラッドファイバの製造に適してい
て、具体的には、ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝
播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起さ
せる励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッド
の周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドフ
ァイバの製造方法を対象とし、プリフォームを作製する
プリフォーム作製工程と、該プリフォームを加熱・延伸
してファイバ状に線引きする線引き工程とを備えたもの
とする。
【0033】そして、上記プリフォーム作製工程は、筒
状のサポート管内の略中心に、少なくとも1本の棒状コ
ア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとな
るコア部を形成するコア部形成工程と、上記サポート管
内の上記コア部の周囲に、複数の筒状第1クラッド用キ
ャピラリを配設することで、上記ファイバの第1クラッ
ドとなる第1クラッド部を形成する第1クラッド部形成
工程と、上記第1クラッド部とサポート管との間に、複
数の筒状第2クラッド用キャピラリを配設することで、
上記ファイバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形
成する第2クラッド部形成工程とを有することを特定事
項とするものである。
【0034】請求項10記載の発明によると、プリフォ
ームの第1クラッド部を、複数の第1クラッド用キャピ
ラリによって形成するため、上記請求項7記載の発明と
同様に、上記第1クラッド用キャピラリの配置を調整す
ることだけで、所望の断面形状の第1クラッド部(第1
クラッド)を容易に形成し得る。従って、ダブルクラッ
ドファイバの製造コストが大幅に低減される。
【0035】尚、第1クラッド用キャピラリの配置を調
整すれば、請求項5記載の如く、第1クラッドの孔が、
ファイバ断面において周期的に配設されたダブルクラッ
ドファイバを形成することも容易に行い得る。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるダ
ブルクラッドファイバによれば、少なくとも第2クラッ
ドをファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する
多孔構造に構成することで、この第2クラッドと第1ク
ラッドとの比屈折率差を比較的大きくすることができ、
ダブルクラッドファイバにおける励起光に対する開口数
を増大させることができる。また、第2クラッドをSi
2によって形成しても、多孔構造とすることで所望の
実効屈折率が得られるため、上記第2クラッドを樹脂に
より形成した場合に比べて、ダブルクラッドファイバの
熱安定性を向上させることができる。
【0037】また、本発明におけるダブルクラッドファ
イバの製造方法によれば、筒状のサポート管内に、複数
の筒状のキャピラリを配設することだけで、ファイバ中
心軸方向に延びる多数の孔を有する多孔構造の第2クラ
ッドを容易に製造することができる。
【0038】また、プリフォームの第1クラッド部を、
複数の第1クラッド用ロッド又はキャピラリによって形
成することで、上記第1クラッド部(ダブルクラッドフ
ァイバの第1クラッド)を所望の断面形状に容易に形成
することができる。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
【0040】<第1実施形態>図1は、本発明の第1実
施形態に係るダブルクラッドファイバ1を示し、このも
のは、信号光が伝播するコア11と、このコア11の周
囲を覆い信号光を励起させる励起光が伝播する第1クラ
ッド12と、この第1クラッド12の周囲を覆う第2ク
ラッド13と、この第2クラッド13の周囲を覆うサポ
ート部14とを備えている。
【0041】上記コア11は、上記ダブルクラッドファ
イバ1の略中心で該ダブルクラッドファイバ1の中心軸
方向に延びるように配設された、SiO2製のシングル
モードコアであって、このコア11には、上記第1クラ
ッド12よりも屈折率が高くなるように、例えばGe等
がドープされていると共に、上記第1クラッド12を伝
播する励起光によって、上記コア11内の信号光が増幅
するように、例えば希土類元素(具体的には、Er、N
d、Yb等)等の励起光活性物質がドープされている。
【0042】上記第1クラッド12は、上記コア11の
周囲を覆い、上記ダブルクラッドファイバ1の中心軸方
向に延びて配設されていて、SiO2からなっている。
この第1クラッド12の断面形状は、図例では略正六角
形状に形成されているが、正六角形状に限らず、三角形
状、矩形状等の多角形状、円形状又は楕円形状等に形成
してもよい。
【0043】上記第2クラッド13は、上記第1クラッ
ド12の周囲を覆いながら、上記ダブルクラッドファイ
バ1の中心軸方向に延びて配設されており、この第2ク
ラッド13もSiO2製である。そして、この第2クラ
ッド13は、上記ダブルクラッドファイバ1の中心軸方
向に延びる多数の孔13a,13a,…を有する多孔構
造に構成されており、この孔13a,13a,…は、上
記ダブルクラッドファイバ1の断面においてほぼ最密と
なるように配置されている。尚、上記孔13a,13
a,…を、略最密となるように配置しなくても、上記フ
ァイバ断面において、周方向に略均一となるように配置
してもよい。
【0044】また、上記サポート部14は、上記第2ク
ラッド13を覆うように設けられていて、多孔構造の第
2クラッド13を保護すると共に、ダブルクラッドファ
イバ1の機械的強度を向上させるようになっている。
【0045】尚、上記サポート部14の外周囲には、図
示は省略するが、通常の通信用光ファイバ等に設けられ
ている被覆材(例えば紫外線硬化型樹脂等の被覆材)を
設けるのがよい。
【0046】このように、上記ダブルクラッドファイバ
1は、第2クラッド13が、ファイバの中心軸方向に延
びる多数の細孔を有する多孔構造に構成されているた
め、上記第2クラッド13の屈折率(実効屈折率)は、
各孔13a,13a,…内の空気の屈折率と、該孔以外
のSiO2部分(孔と孔との間の部分)の屈折率とによ
って決定され、上記第2クラッド13空隙率(第2クラ
ッド13において全体積(断面積)に対する上記孔13
a,13a,…の体積(断面積)の割合)に応じて上記
第2クラッド13の実効屈折率が変化する。すなわち、
上記空隙率が小さい程、第2クラッド13の実効屈折率
が大きくなり、空隙率が大きい程、第2クラッド13の
実効屈折率が小さくなる。
【0047】尚、上記孔13a,13a,…が最密に配
置されている場合等、隣合う一対の孔13a,13aの
中心間距離(ピッチ)Λが一定となるように配置されて
いる場合には、上記ピッチΛと、各孔13aの径dとの
比(d/Λ)で、上記空隙率は規定される。従って、d
/Λが小さい程、空隙率が小さくなって第2クラッド1
3の実効屈折率が大きくなり、上記d/Λが大きい程、
空隙率が大きくなって上記第2クラッド13の実効屈折
率が小さくなる。
【0048】このように、上記第2クラッド13を多孔
構造とすることによって、上記空隙率に応じて実効屈折
率が1〜1.46程度に変更可能になる。これに伴い、
上記ダブルクラッドファイバ1の励起光に対する開口数
は0.01〜0.99程度に変更可能になる。このた
め、上記第2クラッドを紫外線硬化型樹脂によって形成
する従来のダブルクラッドファイバに比べて(開口数
0.5程度)、励起光に対する開口数を大幅に増大させ
ることが可能になる。その結果、ダブルクラッドファイ
バ1に、大パワーの励起光を入射させることが可能にな
り、信号光の増幅効率の向上が図られる。また、第2ク
ラッド13がSiO2製であるため、上記ダブルクラッ
ドファイバ1の熱安定性を向上させることができる。
【0049】次に、上記ダブルクラッドファイバ1の製
造方法について、図2を参照しながら説明する。図2
は、ダブルクラッドファイバ1のプリフォーム2を示し
ており、上記ダブルクラッドファイバ1の製造は、上記
プリフォーム2を作製するプリフォーム作製工程と、該
プリフォーム2を加熱・延伸してファイバ状に線引きす
る線引き工程とからなる。尚、このプリフォーム2は左
右対称のものであるため、同図においては、該プリフォ
ーム2の右半分の図示を省略している。
【0050】先ず、プリフォーム作製工程について説明
すると、断面略円形状の筒状サポート管24を用意し、
このサポート管24内の略中心に、丸棒状のSiO2
コア用ロッド21aを7本配設して、上記ダブルクラッ
ドファイバ1のコア11となるコア部21を形成する
(コア部形成工程)。このコア21部は、上記サポート
管24の略中心に配置した1本のコア用ロッド21aの
回りに、6本のコア用ロッド21aを互いに接するよう
に配設することで、全体で略円形状となるように形成す
ればよい。尚、上記コア用ロッド21aは、屈折率を高
めるGe等を予めドープすると共に、励起光活性物質を
予めドープしたものとするのがよい。また、上記コア部
21を形成するコア用ロッド21aの本数は、上記コア
用ロッド21aの径とダブルクラッドファイバ1のコア
11径とに応じて適宜調整すればよい。
【0051】そして、上記サポート管24内の上記コア
部21の周囲に、丸棒状のSiO2製第1クラッド用ロ
ッド22aを複数本配設することで、上記ダブルクラッ
ドファイバ1の第1クラッド12となる第1クラッド部
22を形成する(第1クラッド部形成工程)。このと
き、上記第1クラッド用ロッド22aは、上記第1クラ
ッド部22が断面略正六角形状となるように最密に配設
すればよいが、線引き工程後のダブルクラッドファイバ
1における第1クラッド12が中実状になるのであれ
ば、上記第1クラッド用ロッド22aを最密に配設しな
くてもよい。尚、上記第1クラッド用ロッド22aとし
ては、例えばGe等ドープをしたものを用いてもよい。
【0052】また、上記第1クラッド部22とサポート
管24との間に丸筒状のSiO2製第2クラッド用キャ
ピラリ23aを複数本配設することで、上記ダブルクラ
ッドファイバ1の第2クラッド13となる第2クラッド
部23を形成する(第2クラッド部形成工程)。この第
2クラッド用キャピラリ23aも最密に配設すればよい
が、最密に配設しなくても、上記第2クラッド用キャピ
ラリ23aは、ダブルクラッドファイバ1の第2クラッ
ド13における孔13a,13a,…がダブルクラッド
ファイバ1の周方向に略均一に分布するように配設して
もよい。但し、上記第2クラッド用キャピラリ23a
は、ダブルクラッドファイバ1の第2クラッド13にお
いて、ピッチΛが5μm以下となるように配設するのが
好ましい。
【0053】このようにして、コア用ロッド21a、第
1クラッド用ロッド22a及び第2クラッド用キャピラ
リ23aのそれぞれがサポート管24内に配設されたプ
リフォーム2が作製される(プリフォーム作製工程)。
尚、上記コア部形成工程、第1クラッド部形成工程、及
び第2クラッド部形成工程を行う順番に制限はない。
【0054】そして、このプリフォーム2を、図示省略
の線引き炉において加熱・延伸してファイバ化させる
(線引き工程)。この線引き工程において、上記ファイ
バ1の外周囲に被覆材を設けるようにしてもよい。この
線引き工程を行うことによって、上記第2クラッド用キ
ャピラリ23aの孔が第2クラッド13の孔を形成し
て、この第2クラッド13を多孔構造にすると共に、第
1クラッド用ロッド22aが互いに融着して第1クラッ
ド12を形成し、かつ上記コア用ロッド21aが互いに
融着してコア11を形成して、図1に示すようなダブル
クラッドファイバ1が製造される。尚、サポート管24
は、上記ダブルクラッドファイバ1のサポート部14を
形成する。
【0055】このように、サポート管24内に、複数本
の第2クラッド用キャピラリ23a,23a,…を配設
することだけで、上記ダブルクラッドファイバ1の第2
クラッド13を多孔構造に構成することができる。ま
た、プリフォーム作製の際に、上記第2クラッド用キャ
ピラリ23aの内径やこの第2クラッド用キャピラリ2
3aを配設するピッチ(一対のキャピラリ23a,23
a間の距離)を変更することだけで、上記第2クラッド
13の孔13a径dやピッチΛが変化して、この第2ク
ラッド13の実効屈折率を変更させることができる。
【0056】また、上記プリフォーム2の第1クラッド
部22も、複数本の第1クラッド用ロッド22aによっ
て形成するため、研削工程を行わなくても第1クラッド
部22(第1クラッド12)を所望の断面形状に形成す
ることができる。すなわち、図例では、上記第1クラッ
ド12(第1クラッド部22)の断面形状が略正六角形
状であるが、上記第1クラッド用ロッド22aの配置を
調整することだけで、上記第1クラッド12を、三角形
状や矩形状等の多角形状、円形状又は楕円形状等に形成
することができる。従って、ダブルクラッドファイバ1
の製造コストを大幅に低減させることができる。
【0057】尚、プリフォーム2における第1クラッド
部22と第2クラッド部23との境界部は、例えば図3
に示すように、境界部(境界面)Sを挟んだ一方には第
1クラッド用ロッド22aのみを最密に配設する一方、
上記境界面Sを挟んだ他方には第2クラッド用キャピラ
リ23aのみ最密に配設するというように、上記第1ク
ラッド用ロッド22aと第2クラッド用キャピラリ23
aとをそれぞれ個別に配設して、上記境界面Sを形成す
るようにすればよい。
【0058】また、これとは異なり、例えば図4に示す
ように、プリフォーム2における上記第1クラッド部2
2と第2クラッド部23との境界部に、上記第1クラッ
ド用ロッド22aと第2クラッド用キャピラリ23aと
が、上記境界部(境界面)Sに沿って交互に配設された
混合層25を設けるようにしてもよい。このように混合
層25を設ければ、ダブルクラッドファイバ1における
第1クラッド12と第2クラッド13との界面が凹凸状
になって、この界面において、励起光がランダムに反射
するようになる。これにより、上記励起光がコア11に
交差する割合がより一層増大して、励起効率を向上させ
ることができる。
【0059】また、上記第1クラッド用ロッド22aは
丸棒には限らず、例えば図5に示すように、断面正六角
形状の棒状部材22bとしてもよい。また、第2クラッ
ド用キャピラリ23aも、断面正六角形状の筒状部材2
3bとしてもよい。尚、図例では、上記第2クラッド用
キャピラリ23bの孔の形状を円形状に形成している
が、この孔の形状は円形状に限るものではない。このよ
うな正六角形の断面形状を有する第1クラッド用ロッド
22b又は第2クラッド用キャピラリ23bをサポート
管24内に配設するときは、上記第1クラッド用ロッド
22b又は第2クラッド用キャピラリ23bの側面同士
を互いに密着させるように並べて配設していけばよい。
こうすると、隣り合う第1クラッド用ロッド22b等の
間に隙間が生じることなく、上記第1クラッド用ロッド
22b等が配設される。また、第2クラッド用キャピラ
リ23bを配設した第2クラッド部23においては、上
記キャピラリ23bの孔が最密状に配置されることにな
る。
【0060】尚、第1クラッド用ロッド22b及び第2
クラッド用キャピラリ23bの断面形状を正六角形状と
した場合でも、図6に示すように、プリフォーム2にお
ける第1クラッド部22と第2クラッド部23との境界
部に、上記第1クラッド用ロッド22bと第2クラッド
用キャピラリ23bとが、境界面Sに沿って交互に配設
された混合層25を設けてもよい。
【0061】(変形例)次に、上記とは異なる上記ダブ
ルクラッドファイバ1の製造方法について、図7を参照
しながら説明する。同図も、ダブルクラッドファイバ1
のプリフォーム3を示しているが、図2と同様に、上記
プリフォーム3の右半分の図示を省略している。
【0062】この変形例に係るダブルクラッドファイバ
1の製造方法は、第1プリフォーム作製工程と、第2プ
リフォーム作製工程と、この第2プリフォームを加熱・
延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とからな
る。
【0063】上記第1プリフォーム作製工程は、上記ダ
ブルクラッドファイバ1のコア11となるコア部31
と、該コア部32の周囲を覆い上記ダブルクラッドファ
イバ1の第1クラッド12となる第1クラッド部32と
を有する第1プリフォーム35を作製する工程である。
上記第1プリフォーム35は、例えば、VAD法、OV
D法又はロッドインチューブ法等の公知の方法によって
コア部31及びクラッド部(第1クラッド部32)を有
するプリフォームを作製し、このプリフォームに対し
て、断面略六角形状となるように研削加工を施すことに
よって作製すればよい。
【0064】次に、筒状サポート管34を用意し、上記
第1プリフォーム35のコア部31が上記サポート管3
4の略中心に位置するように、上記第1プリフォーム3
5を筒状のサポート管34内に配設すると共に、上記第
1プリフォーム35と上記サポート管34との間に丸筒
状の第2クラッド用キャピラリ33aを複数本配設する
ことで第2クラッド部33を形成する。上記第2クラッ
ド用キャピラリ33aは、上記第1実施形態における第
2クラッド用キャピラリ23aと同様のものとすればよ
い。また、上記第2クラッド用ロッド33aは、図例で
は最密に配設されているが、これに限るものではない。
【0065】こうして、第1プリフォーム35及び複数
本の第2クラッド用キャピラリ33aのそれぞれが、サ
ポート管34内に配設された第2プリフォーム3が作製
される(第2プリフォーム作製工程)。尚、上記第1プ
リフォーム35及び第2クラッド用キャピラリ33aを
上記サポート管34内に配設する順番に制限はない。
【0066】上記第2プリフォーム36に対して線引き
工程を行うのは、上記第1実施形態と同様である。
【0067】この製造方法によっても、図1に示すよう
な、第2クラッド13がファイバの中心軸方向に延びる
多数の孔13a,13a,…を有する多孔構造に構成さ
れたダブルクラッドファイバ1を製造することができ
る。
【0068】<第2実施形態>図8は本発明の第2実施
形態に係るダブルクラッドファイバ5を示していて、こ
のダブルクラッドファイバ5は、第1及び第2クラッド
52,53が共に、ファイバの中心軸方向に延びる多数
の孔52a,53aを有する多孔構造に構成されている
点が、上記第1実施形態とは異なる。尚、図例では、第
1クラッド52が断面略矩形状に形成されているが、そ
の他の多角形状、円形状、又は楕円形状に形成してもよ
いことは、上記第1実施形態と同様である。
【0069】ここで、多孔構造に構成された第1クラッ
ド52の好ましい形態について説明する。例えば上記第
1及び第2クラッドの孔52a,53aが最密に配設さ
れている場合を考えると、上記第1クラッド52におけ
る各孔52aの径をd1、ピッチをΛ1とし、上記第2
クラッド53における各孔53aの径をd2、ピッチを
Λ2としたときに、 d2/Λ2≦d1/Λ1 ……(1) を満たすように構成するのがよい。すなわち、上記第1
クラッド52の空隙率が第2クラッド53の空隙率より
も低くなるようにするのがよい。これにより、上記第2
クラッド53の実効屈折率が、第1クラッド52の実効
屈折率に比べて小さくなり、上記第1クラッド52内で
励起光を伝播させることが可能になる。
【0070】また、上記第1クラッド52は、 d1/Λ1≦0.15 ……(2) を満たすように構成するのがよい。これにより、第1ク
ラッド52の空隙率は、2.5%以下に設定され、コア
51と上記第1クラッド52との比屈折率差が比較的小
さくなり、ダブルクラッドファイバ5のコア51径を拡
大させてもシングルモード化する。すなわち、ダブルク
ラッドファイバ5のコア51拡大構造が得られる。
【0071】さらに、上記第1クラッド52の孔52a
は、ファイバ断面において周期的に配設するのが好まし
い。この周期的に配設することには、最密に配置するこ
とも含まれる。これにより、第1クラッド52の実効屈
折率に波長依存性が生じ、全ての波長でシングルモード
となる条件が存在するようになる。
【0072】次に、この第2実施形態に係るダブルクラ
ッドファイバ5の製造方法について、図9を参照しなが
ら説明すると、上記第1実施形態に係るダブルクラッド
ファイバ1のプリフォーム2の作製と比較して(図2参
照)、この第2実施形態に係るダブルクラッドファイバ
の5プリフォーム4は、第1クラッド部42を、丸筒状
の第1クラッド用キャピラリ42aを配設することで形
成する点のみが異なり、その他、サポート管44内への
コア用ロッド41aの配設によるコア部41の形成、及
び第2クラッド用キャピラリ43aの配設による第2ク
ラッド部43の形成については、上記第1実施形態に係
るプリフォーム2の作製と同様である。
【0073】尚、上記プリフォーム4の作製に用いる第
1クラッド用キャピラリ42a及び第2クラッド用キャ
ピラリ43aを適宜選択することによって、上記式
(1)及び式(2)を満たすことができる。例えば、一
例として上記第1クラッド用キャピラリ42aとして、
その外径が上記第2クラッド用キャピラリ43aの外径
と同一のものとする一方、その内径が上記第2クラッド
用キャピラリ43aの内径よりも小さいものを用いれ
ば、上記式(1)を満たすことができる。
【0074】このように、第2実施形態に係るダブルク
ラッドファイバ5は、第1クラッド52を多孔構造に構
成することで、コア51と第1クラッド52との比屈折
率差を容易に変更可能になり、シングルモードの条件を
満たしつつも、コア51径が拡大したダブルクラッドフ
ァイバ5が構成される。
【0075】また、第1及び第2クラッド52.53を
共に多孔構造に構成したダブルクラッドファイバ5も、
第1及び第2クラッド用キャピラリ42a,43aをサ
ポート管44内に配設することだけで形成可能である。
さらに、第1クラッドを第1クラッド用キャピラリ42
aによって形成するため、上記第1クラッド52の断面
形状に容易に形成することができる。
【0076】
【実施例】次に、本発明に係る製造方法によってダブル
クラッドファイバを製造した実施例について説明する。
【0077】<第1実施例>第1実施例は、上記第1実
施形態に係る製造方法によってダブルクラッドファイバ
を製造した例であり、サポート管等としては、以下のも
のを用いた。
【0078】サポート管:φ40mm×5t×300m
mL コア用ロッド(比屈折率差Δ1.0%(Geドープ)、
Ybドープ(3000ppm)):φ500μm×30
0mmL 第1クラッド用ロッド(Δ0.5%(Geドープ)):
φ500μm×300mmL 第2クラッド用キャピラリ:外径φ500,内径φ20
0μm×300mmLそして、図2に示すように、上記
サポート管24内の略中心に上記コア用ロッド21aを
7本配設してコア部21を形成すると共に、上記コア部
21の周囲に上記第1クラッド用ロッド22aを断面略
正六角形状となるように最密に配設することで、第1ク
ラッド部22を形成した。さらに、上記第1クラッド部
22とサポート管24との間に上記第2クラッド用キャ
ピラリ23aを最密に配設して第2クラッド部23を形
成した。尚、上記第2クラッド用キャピラリ23aは、
塩素処理を施していると共に、その両端を封止する封止
処理を施している。
【0079】こうして作製されたプリフォーム2を旋盤
にセットして塩素処理を施し、さらに、上記サポート管
24内を減圧した後にこのサポート管24の両端を封止
した。
【0080】そして、上記プリフォーム2を線引き加工
することで、外径φ125μmのダブルクラッドファイ
バを製造した。この線引き工程の際に、ファイバの周囲
に被覆材を設ける被覆加工を行った。
【0081】こうして製造されたダブルクラッドファイ
バ1(図1参照)は、そのコア11径が略φ5μm、第
1クラッド12の大きさ(正六角形断面の対角線の長
さ)が略60μm、第2クラッド13の径が94μmで
あり、この第2クラッド13の各孔13aの径dが1.
1μm、ピッチΛが1.6μmであった。そして、励起
光に対する開口数は、0.85〜0.86であった。
【0082】<第2実施例>第2実施例は、上記第2実
施形態に係る製造方法によってダブルクラッドファイバ
を製造した例であり、サポート管等としては、以下のも
のを用いた。
【0083】サポート管:φ40mm×5t×300m
mL コア用ロッド(Δ1.0%(Geドープ)、Ybドープ
(3000ppm)):φ500μm×300mmL 第1クラッド用キャピラリ:外径φ500,内径φ10
0μm×300mmL 第2クラッド用キャピラリ:外径φ500,内径φ35
0μm×300mmL そして、図9に示すように、上記サポート管44内の略
中心に上記コア用ロッド41aを配設してコア部41を
形成すると共に、上記コア部41の周囲に上記第1クラ
ッド用キャピラリ42aを断面略矩形形状となるように
配設することで、第1クラッド部42を形成した。さら
に、上記第1クラッド部42とサポート管44との間に
上記第2クラッド用キャピラリ43aを配設して第2ク
ラッド部43を形成した。
【0084】尚、上記第1及び第2クラッド用キャピラ
リ42a,43aは、塩素処理を施していると共に、そ
の両端を封止する封止処理を施している。
【0085】こうして作製されたプリフォーム4を旋盤
にセットして塩素処理を施し、さらに、上記サポート管
44内を減圧した後にこのサポート管44の両端を封止
した上で、このプリフォーム4を線引き加工によって、
外径φ125μmのダブルクラッドファイバを製造する
のは、上記第1実施例と同様である。
【0086】このようにして製造されたダブルクラッド
ファイバ5(図8参照)は、そのコア51径が略φ2.
4μm、第1クラッド52の各孔52aの径d1が0.
9μm、ピッチΛ1が1.6μm、第2クラッド53の
各孔53aの径d2が1.4μm、ピッチΛ2が1.6
μmであった。そして、励起光に対する開口数は、0.
85〜0.86であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るダブルクラッドファイバを
示す断面図である。
【図2】第1実施形態に係るダブルクラッドファイバの
プリフォームを示す断面図である。
【図3】第1及び第2クラッド部の界面部分を拡大して
示す断面図である。
【図4】第1及び第2クラッド部の界面部分に混合層を
設けた例を拡大して示す断面図である。
【図5】断面正六角形状のキャピラリとロッドとを用い
た場合の、第1及び第2クラッド部の界面部分を拡大し
て示す断面図である。
【図6】断面正六角形状のキャピラリとロッドとを用い
た場合の、第1及び第2クラッド部の界面部分に混合層
を設けた例を拡大して示す断面図である。
【図7】第1実施形態の変形例に係るダブルクラッドフ
ァイバのプリフォームを示す断面図である。
【図8】第2実施形態に係るダブルクラッドファイバを
示す図1対応図である。
【図9】第2実施形態に係るダブルクラッドファイバの
プリフォームを示す断面図である。
【符号の説明】
1,5 ダブルクラッドファイバ 2,4 プリフォーム 3 第2プリフォーム 11,51 コア 12,52 第1クラッド 13,53 第2クラッド 14,54 サポート部 21〜41 コア部 22〜42 第1クラッド部 23〜43 第2クラッド部 24〜44 サポート管 25 混合層 35 第1プリフォーム 13a,53a 孔(第2クラッド) 21a,41a コア用ロッド 22a,22b 第1クラッド用ロッド 23a〜43a,23b 第2クラッド用キャピラリ 42a 第1クラッド用キャピラリ 52a 孔(第1クラッド) S 境界面(境界部)
フロントページの続き (72)発明者 中 典生 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 ▲吉▼田 実 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 盛行 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 久保田 寛和 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 川西 悟基 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H050 AB04Y AB05X AB18X AC01 AC09 AC36 AC71 AD00 4G021 BA02 HA00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播
    するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させ
    る励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッドの
    周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドファ
    イバであって、 上記第2クラッドは、上記ファイバの中心軸方向に延び
    る多数の細孔を有する多孔構造に構成されていることを
    特徴とするダブルクラッドファイバ。
  2. 【請求項2】 ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播
    するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させ
    る励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッドの
    周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドファ
    イバであって、 上記第1及び第2クラッドは、上記ファイバの中心軸方
    向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成されてい
    ることを特徴とするダブルクラッドファイバ。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 第1クラッドの空隙率は、第2クラッドの空隙率よりも
    低く設定されていることを特徴とするダブルクラッドフ
    ァイバ。
  4. 【請求項4】 請求項2において、 第1クラッドの空隙率は、2.5%以下に設定されてい
    ることを特徴とするダブルクラッドファイバ。
  5. 【請求項5】 請求項2において、 第1クラッドの細孔は、ファイバ断面において周期的に
    配設されていることを特徴とするダブルクラッドファイ
    バ。
  6. 【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかにおい
    て、 コアには、希土類元素がドープされていることを特徴と
    するダブルクラッドファイバ。
  7. 【請求項7】 ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播
    するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させ
    る励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッドの
    周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドファ
    イバの製造方法であって、 上記ファイバのコアとなるコア部と、該コア部の周囲を
    覆い上記ファイバの第1クラッドとなる第1クラッド部
    とを有する第1プリフォームを作製する第1プリフォー
    ム作製工程と、 筒状のサポート管内に、上記第1プリフォームを、上記
    コア部が該サポート管の略中心に位置するように配設す
    ると共に、上記第1プリフォームと上記サポート管との
    間に複数の筒状キャピラリを配設することで、上記ファ
    イバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成して第
    2プリフォームを作製する第2プリフォーム作製工程
    と、 上記第2プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線
    引きする線引き工程とを備えていることを特徴とするダ
    ブルクラッドファイバの製造方法。
  8. 【請求項8】 ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播
    するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させ
    る励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッドの
    周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドファ
    イバの製造方法であって、 プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プ
    リフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線
    引き工程とを備え、 上記プリフォーム作製工程は、 筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも1本の棒状
    コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアと
    なるコア部を形成するコア部形成工程と、 上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の棒状第
    1クラッド用ロッドを配設することで、上記ファイバの
    第1クラッドとなる第1クラッド部を形成する第1クラ
    ッド部形成工程と、 上記第1クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状
    第2クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファ
    イバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成する第
    2クラッド部形成工程とを有していることを特徴とする
    ダブルクラッドファイバの製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項8において、 プリフォーム作製工程において、プリフォーム断面にお
    ける第1クラッド部と第2クラッド部との境界部に、第
    1クラッド用ロッドと第2クラッド用キャピラリとを上
    記境界部に沿って交互に配設した混合層を設けることを
    特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。
  10. 【請求項10】 ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝
    播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起さ
    せる励起光が伝播する第1クラッドと、該第1クラッド
    の周囲を覆う第2クラッドとを備えたダブルクラッドフ
    ァイバの製造方法であって、 プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プ
    リフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線
    引き工程とを備え、 上記プリフォーム作製工程は、 筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも1本の棒状
    コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアと
    なるコア部を形成するコア部形成工程と、 上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の筒状第
    1クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイ
    バの第1クラッドとなる第1クラッド部を形成する第1
    クラッド部形成工程と、 上記第1クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状
    第2クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファ
    イバの第2クラッドとなる第2クラッド部を形成する第
    2クラッド部形成工程とを有していることを特徴とする
    ダブルクラッドファイバの製造方法。
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