JP2010262143A - 偏波保持光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】応力によるクラックの発生が少なく、増幅可能な偏波保持光ファイバを提供する。
【解決手段】酸化ビスマス系ガラスで構成されたコアと、前記コアの周りを覆うクラッドとを具備し、複屈折率が１×１０^-５以上である偏波保持光ファイバであって、前記コアのガラス転移温度がクラッドのガラス転移温度より高い偏波保持光ファイバ。
【選択図】図１

Description

本発明は偏波保持特性を有し、光増幅可能な偏波保持光ファイバおよびその製造方法に関する。

高速の光信号や、短パルス光を扱う場合、ファイバ内の構造の揺らぎや、外部温度変化などの影響を受けて、光の偏光状態が乱れるという問題がある。このような問題を解決するために、偏波保持光ファイバがＷＤＭ伝送用の光学部品の一部として注目を集めている。
一般的に広く使われているシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）には，直交する２つの偏波面をもつモードが存在する。偏波保持光ファイバはこれら２つの偏波モード間に伝搬定数差を生じさせそれぞれの偏波モードからもう一方への偏波モードへの結合を抑制し偏波保持能力を高めるようにしたファイバである。このような伝搬定数差を発生させたファイバとして、コアに非軸対称の応力を与える構造の応力付与型偏波保持光ファイバと、コアの形状を非真円（非回転軸対称）とした構造複屈折型偏波保持光ファイバとがある。

応力付与型偏波保持光ファイバは、屈折率が応力により変化することを利用して、直交する主軸に対する屈折率差、つまりは複屈折を発生させることにより偏波保持特性が付与されるものである（例えば特許文献１）。

また、増幅用の偏波保持光ファイバとしては、エルビウムＥｒをドープしたコアの両側面の対象位置に一対の応力付与部を設けたＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）型も提案されている（特許文献２）。

一方、コアがほぼ円形である応力付与型偏波保持光ファイバに対し、構造複屈折型偏波保持光ファイバとしては、楕円コア形状をなすものが提案されている（特許文献３）。これは、コアの形状を楕円形にし、構造により複屈折を付与するものである。

また、本出願人は、増幅作用をもつＥｒを高濃度に添加可能な光ファイバとして、酸化ビスマス系のファイバを提案している（特許文献４）。

特開昭６２−１２６２５号公報 特許第３７３２７０５号明細書 特開平４−３９６０５号公報 特開２００３−１８３０４９号公報

しかし、特許文献１に示されている応力付与型偏波保持光ファイバは、石英を主成分とするガラスで構成されているが、大きく膨張係数の異なるガラスからなるために、製造過程でクラックが発生し易いという問題がある。また、ガラスの軟化点温度が大きく異なるために、成形が困難になるという問題もある。
また、特許文献２で開示されている増幅用の偏波保持ファイバも応力付与型であるために、クラックの発生や粘性の違いにより、成形が困難となることが多い。また、応力付与型の偏波保持光ファイバの材料としては、十分な大きさの光弾性定数を示すガラスである必要があるとされている。

また、楕円コア形状により複屈折を付与するためには、大きさと、楕円度により複屈折が付与されているが、特許文献３で開示されているような、石英ガラスにおいて屈折率差を付けるためには、石英ガラスにＢ_２Ｏ_３やＧｅＯ_２を添加することによりなされるために、膨張差が生じ、ひずみが生じる場合がある。また、明記はされていないが、特許文献１の図６に示されている図から類推すると、特許文献２の実施例に示されているガラスの軟化点温度も１００℃程度の温度差が生じていると考えられる。

このように、従来の偏波保持光ファイバにおいては、応力付与型が主流であったが、製造過程でクラックが発生し易いなど、製造歩留まりを上げるのが困難であるという問題があった。
一方、コア形状により複屈折を付与する形状型偏波保持光ファイバにおいても、ひずみが形成されやすく、破損を生じ易いという問題を回避するのは困難であった。

本発明は、応力によるクラックの発生が少なく、信頼性の高い偏波保持光ファイバを提供することを目的とする。
また本発明は、増幅可能な偏波保持光ファイバを提供することを目的とする。

本発明は、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）系ガラスで構成されたコアと、前記コアの周りを覆うクラッドとを具備し、複屈折率が１×１０^-５以上である偏波保持光ファイバであって、前記コアのガラス転移温度がクラッドのガラス転移温度より高いことを特徴とする。
この構成により、コアのガラス転移温度がクラッドのガラス転移温度より高い材料構成をとることで、所望の非回転軸対称形状を得ることができ、かつガラス転移温度の調整が容易であるため、最適の組成設計を行うことで、所望の構造複屈折を得ることができる。また、不要な応力もないため、クラックの発生もなく、信頼性の高い偏波保持光ファイバを得ることが可能となる。ここで非回転軸対称形状とは、（ファイバの長手方向に沿ったコアの）軸に垂直な断面が円でないことをいうものとする。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、前記コアが非真円形状である。
この構成により、コアを非真円構造にすることにより生じる、構造複屈折を得ることができる。ここで、コアは、長方形、楕円、多角形など、長軸と短軸の長さが異なる構造とする。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、長手方向に垂直な断面における長軸と短軸の長さが異なる。
この構成により、所望の偏波保持特性を得ることができる。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、前記コアのガラス転移温度とクラッドのガラス転移温度の差が２０℃以下であるものを含む。
この構成により、コアの変形を抑制しつつ、クラッドを溶融させ、高精度の形状加工が可能となるため所望の偏波保持特性をもつ光ファイバを得ることができる。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、前記コアおよびクラッドのガラスの５０℃〜３５０℃における平均線膨張係数の差が、１０×１０^−７／℃以下であるものを含む。
この構成により、膨張係数の差に起因する不要な応力の発生を抑制することができ、高精度の偏波保持特性を得ることができるとともに、破損を抑制し、信頼性の向上をはかることができる。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、前記クラッドを構成するガラスの屈折率ｎ_ｃｌａｄに対する前記コアを構成するガラスの屈折率ｎ_ｃｏｒｅの比屈折率差（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_ｃｌａｄが０．２〜１．５％であるものを含む。
この構成により、所望の偏波保持特性を得ることができる。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、前記コアが、Ｅｒ_２Ｏ_３を０．１〜２．０質量％含有するガラスで構成されたもの、また、前記コアがＹｂ_２Ｏ_３を０．１〜５．０質量％含有するガラスで構成されたものを含む。
これら構成により、増幅特性を十分に生起しうる偏波保持光ファイバを提供することが可能となる。

また本発明は、上記偏波保持光ファイバにおいて、コアおよびクラッドのガラスのガラス転移点温度が３６０℃以上であるガラスからなるものを含む。
この構成により、レーザ加工などにおいて、高温となる場合にも良好な信頼性を維持することが可能となる。

また本発明は、酸化ビスマス系ガラスで構成されたコアと、前記コアの周りを覆うクラッドとを具備し偏波保持特性を有する偏波保持光ファイバを製造する方法であって、酸化ビスマス系溶融ガラスを用いてクラッドとなるべきガラスチューブを形成する工程と、
酸化ビスマス系ガラスを切削してコアとなるべき長軸と短軸の長さが異なるガラスロッドを形成する工程と、前記ガラスロッドを前記ガラスチューブに挿入し、加熱延伸することにより、ファイバプリフォームを得る工程と、前記ファイバプリフォームから、偏波保持光ファイバを得る線引き工程とを含む偏波保持光ファイバの製造方法とを含む。
この構成により、容易に所望の形状を得ることができ、設計値通りの特性をもつ偏波保持光ファイバを提供することが可能となる。

本発明によれば、膨張係数の差が大きいことによって発生する応力が少なく、機械的強度が高く信頼性の高い偏波保持光ファイバを得ることができる。またＥｒなどの増幅のための材料の添加も容易で増幅可能な偏波保持ファイバを得ることができる。

本発明の実施の形態１における偏波保持光ファイバの断面図 本発明の実施の形態１のコアロッドの製造工程図、（ａ）は、コア母材１００を形成する工程を示す図、（ｂ）は、コア母材１００を切削加工してガラスロッド１０１を形成する工程を示す図、（ｃ）は、ガラスロッドを延伸してコアロッド１０２を形成する工程を示す図 本発明の実施の形態１の結合体の製造工程図、（ａ）はコアロッド１０２を示す図、（ｂ）はコアロッド１０２を中心に据え、周囲をガラスチューブ２００で囲む工程を示す図、（ｃ）はコアロッド１０２を中心に据えて周囲をガラスチューブ２００で囲んだものを延伸しながら結合しファイバプリフォーム４１を得る工程を示す図 本発明の実施の形態１の偏波保持光ファイバの製造工程図、（ａ）は、融着し一体となり延伸されたファイバ用のプリフォーム４１を示す図、（ｂ）はファイバプリフォーム４１を線引きし、最終径の偏波保持光ファイバを得る工程を示す図 本発明の実施の形態２における偏波保持光ファイバの断面図 本発明の実施の形態３における偏波保持光ファイバの断面図

次に本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施の形態の説明に先立ち、まず、望ましい形態の概要を説明する。
本発明の偏波保持光ファイバは、コアを非真円構造にすることにより生じる、構造複屈折を利用するために、コアは、長方形、楕円、多角形など、長軸と短軸の長さが異なる構造とする。実験結果から、長軸と短軸の比は、１．２〜３．０であることが好ましい。長軸と短軸の比が１．２未満では構造による複屈折が十分に得られない可能性がある。好ましくは、１．５以上である。また、３．０超では成形時にコアが変形するおそれがある。好ましくは、２．５以下、より好ましくは２．０以下である。コアの短軸は、１μｍ以上であることが好ましい。１μｍ未満では接続が困難になるおそれがある。好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上である。また、シングルモード伝搬させるためには、長軸が１０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは８μｍ以下である。

本発明のファイバにおいては、コアのガラス転移温度はクラッドのガラス転移温度より高くなるように構成され、その差は２０℃以下であることが好ましい。コアのガラスがクラッドのガラスのガラス転移温度より高いガラス転移温度を持つように形成されているため、成形時にコアの形状が変形したりすることなく、良好な形状を維持し所望の偏波保持特性を得ることができる。コアのガラスの転移温度はクラッドの転移温度より、２℃以上高いことが好ましい。より好ましくは３℃以上、さらに好ましくは５℃以上である。前記差が２０℃を超えると、線引過程において、粘性が異なることにより成形が困難となる、または、応力が発生しクラックの原因となる場合がある。好ましくは１５℃以下、より好ましくは１０℃以下である。

また、本発明で用いられる酸化ビスマス系ガラスは典型的には、質量％表示で、Ｂｉ_２Ｏ_３を６０質量％以上含有するガラスであり、その他にＢ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２の少なくともいずれか一方とＡｌ_２Ｏ_３およびＧａ_２Ｏ_３の少なくともいずれか一方を含有する。この典型的なガラスにおいてはＢ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２の含有量の合計およびＡｌ_２Ｏ_３およびＧａ_２Ｏ_３の含有量の合計はいずれも２０質量％以下である。
ここで、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２はガラスを安定化させるために含有されるが、その場合それぞれの含有量は５質量％以上であることが好ましい。また１０質量％以上であることがより好ましい。
また、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３は線引過程における、失透の発生を抑制するために含有されるが、その場合それぞれの含有量は５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。

本発明で用いられる酸化ビスマス系ガラスは、コアガラスにＥｒ_２Ｏ_３もしくはＹｂ_２Ｏ_３を０．１〜２．０質量％添加されているものが典型的であり、このガラスからＥｒ_２Ｏ_３もしくはＹｂ_２Ｏ_３を除いたマトリクスガラスは、通常、Ｂｉ_２Ｏ_３を６０質量％以上含有する前記典型的な酸化ビスマス系ガラスである。Ｂｉ_２Ｏ_３が６０質量％未満では、特許文献４に示されているような、ビスマス系ガラスの特徴である、希土類の高濃度添加が困難になる。好ましくは６５質量％以上、より好ましくは７０質量％以上である。

Ｅｒ_２Ｏ_３を添加する場合、０．１〜２．０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では吸収係数が小さくなるおそれがある。より好ましくは０．２質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上である。２．０質量％超では濃度消光によりエネルギー変換効率が低下するおそれがある。好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．０質量％以下である。
一方、Ｙｂ_２Ｏ_３を添加する場合、最適範囲はさらに高くなり、０．１〜５．０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では吸収係数が小さくなるおそれがある。より好ましくは０．２質量％以上、さらに好ましくは０．５質量％以上である。５．０質量％超では濃度消光によりエネルギー変換効率が低下するおそれがある。好ましくは３．０質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下である。
また、Ｅｒのクラスタリングによる濃度消光を抑制するためには、マトリクスガラスはＬａ_２Ｏ_３を０．１〜５質量％の範囲で含有してもよい。

また、クラッド屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）に対するコアの屈折率（ｎ_ｃｏｒｅ）の比屈折率差｛（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_ｃｌａｄ｝は０．２〜１．５％であることが好ましい。比屈折率差が０．２％未満では、光のコアへの閉じ込めが小さくなり、ファイバを曲げた時にロスが発生し易くなる。また、構造複屈折が付き難くなる。好ましくは、０．４％以上、より好ましくは０．７％以上である。１．５％超ではＮＡが大きくなりすぎ、一般的な石英のシングルモードファイバとの接続が困難になる。好ましくは、１．２％以下、より好ましくは１．０％以下である。
コアとクラッドとの５０℃〜３５０℃における平均線膨張係数の差は、１０×１０^−７／℃以下である。１０×１０^−７／℃超では、成形時にクラックが発生するおそれがある。好ましくは、７×１０^−７／℃以下、より好ましくは５×１０^−７／℃以下である。

本発明におけるコアおよびクラッドのガラスのガラス転移点Ｔｇは３６０℃以上であることが好ましい。Ｔｇが３６０℃未満では、強度の大きい光を使用したときにガラスの温度が局所的に高くなって熱的に損傷し、その結果光損失が増加して光増幅が不充分となるおそれがある。より好ましくは４００℃以上、特に好ましくは４２０℃以上である。

以下、本発明の実施の形態の偏波保持光ファイバについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態の偏波保持光ファイバの断面構造を示す図である。この偏波保持光ファイバは、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）系ガラスで構成され、クラッド２内に、長軸と短軸の長さが異なるコア１、すなわち断面長方形のコア１を具備し、複屈折率が１×１０^-５以上であって、コア１のガラス転移温度がクラッド２のガラス転移温度より高いことを特徴とするものである。

次に、この偏波保持光ファイバの製造方法について説明する。
この方法では、図２乃至図４に示すように、酸化ビスマス系ガラスからなるコアを構成するコアロッド１０２を切削加工で成形するとともに（図２（ｃ））、酸化ビスマス系ガラスからなる溶融ガラスを用いてガラスチューブ２００を形成したのち、このガラスチューブ２００内に断面長方形のコアロッド１０２を挿入し（図３（ｂ））、加熱延伸することにより、ファイバプリフォーム４１を得る工程（図３（ｃ））と、前記ファイバプリフォームから、偏波保持光ファイバ４２を得る線引き工程（図４（ｃ））とを含む。

まず、偏波保持光ファイバのコアに相当するコアロッド１０２となるコア母材１００を成形し、切削加工し、所望の長軸と短軸を持つように形状加工する。コアロッド１０２の成分は比屈折率差が上限を４％として、屈折率がガラスチューブ２００より高いビスマスガラスを用いるのが好ましい。それ以外の屈折率差で形成した場合、コアが光を導波しないか、もしくはマルチモード伝播になるおそれがある。
すなわち、図２（ａ）に示すように、コア母材１００を形成し、図２（ｂ）に示すように、これを切削加工してガラスロッド１０１を形成し、これを延伸して図２（ｃ）に示すようにコアロッド１０２を形成する。

すなわち、酸化ビスマス系ガラスからなる筒状のガラスチューブ２００を用意する。ガラスチューブ２００の大きさは、典型的に長さ１５０ｍｍ、直径１５ｍｍであって、内径は２ｍｍ〜１０ｍｍである。この筒状のガラスチューブ母材は、モールド成型したガラスに機械加工することにより得ることができる。または、筒状モールドにおいて、ローテイショナル法と呼ばれる方法を用い、主軸に回転を加えることにより遠心力を利用して作製することができる。このとき、直径、内径の比率は、最終的に得ようとする偏波保持光ファイバの形状に対応して決定される。

次いで、図３（ａ）に示すコアロッド１０２を中心に据え、図３（ｂ）に示すように、周囲をガラスチューブ２００で囲み、延伸しながらそれらを結合しファイバプリフォーム４１を得る。

このようにして、加熱により、図４（ａ）に示すように、これらを融着し一体となり延伸されたファイバ用のプリフォーム４１を得る。ファイバ用のプリフォーム４１は典型的には直径３〜１５ｍｍである。ロッドインチューブ工程では、ガラスチューブ２００とコアロッド１０２の間の空隙を確実に埋め融着させるために、隙間部分に減圧をすることが好ましい。このようにして図４（ａ）に示すように、加熱延伸しファイバプリフォーム４１を得たのち、線引き工程を経て図４（ｂ）に示すように最終径の偏波保持光ファイバを得ることができる。

そして、最終的な偏波保持光ファイバのコア径、コアの長軸と短軸の比、クラッド径は前項加熱延伸時の結合されたコアロッド１０１の長軸、短軸および、ガラスチューブ２００の外径、内径に依存して決定される。１回のロッドインチューブ工程で所望の構造を得ることができない場合は、複数回のロッドインチューブ工程を経るものとする。

ファイバ用のプリフォーム４１を、延伸した後リドロー成型可能な温度まで加熱し、偏波保持光ファイバ４２の形状に線引きを行う。このようにして図１に示した偏波保持光ファイバが形成される。

なお、前記実施の形態ではコアが長方形の偏波保持光ファイバについて説明したが、必ずしも長方形でなくてもよく、楕円、多角形などとすることも可能である。また、真円のコアロッドを複数本束ねてガラスチューブに挿入し、同様にしてガラス結合体を形成し延伸、線引きしコアの断面形状が２つ以上の円の結合体であるものも有効である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、コア１を図５に示すように、楕円形をなすようにしたものである。
この場合も良好な偏波特性を得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、コア１を図６に示すように、六角形をなすようにしたものである。
この場合も良好な偏波特性を得ることができる。

また、前記実施の形態では酸化ビスマス系ガラスについて説明したが、テルライトガラス、カルコゲンガラスなどにも適用可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。
コアガラス組成（質量％）：Ｂｉ_２Ｏ_３ ７５．８、ＳｉＯ_２ ７．８、Ａｌ_２Ｏ_３ １．４、Ｇａ_２Ｏ_３ １２．７、Ｌａ_２Ｏ_３ １．８、ＣｅＯ_２ ０．１４、Ｅｒ_２Ｏ_３ ０．３６、クラッドガラス組成：Ｂｉ_２Ｏ_３ ７８．１、ＳｉＯ_２ ８．１、Ａｌ_２Ｏ_３ ２．８、Ｇａ_２Ｏ_３ １０．５、Ｂ_２Ｏ_３ ０．４、ＣｅＯ_２ ０．１、となるように原料を調合、溶解しビスマスガラスを得た。
このとき、コアのガラス転移温度は４９４℃、クラッドのガラス転移温度は４８９℃、コアガラスの膨張係数は８３．８×１０^−７／℃、クラッドガラスの膨張係数は８２．６×１０^−７／℃であった。

溶解した酸化ビスマス系ガラスをＳＵＳ製円筒モールドにて成型し、図２（ａ）に示すように、長さ１５０ｍｍ、直径１５ｍｍのコア母材１００を得た。図２（ｂ）に示すように、切削法により成形し、ガラスロッド１０１を形成した。そして、図２（ｃ）に示すように、これを延伸して、長軸３．０ｍｍ、短軸１．５ｍｍの断面長方形のコアロッド１０２を得た。

一方溶解した酸化ビスマス系ガラスを、ローテイショナル法にて成型し、長さ１５０ｍｍ、直径１５ｍｍ、内径４．５ｍｍのガラスチューブ２００を得た。

そしてガラスチューブ２００内にコアロッド１０２を挿入する。

続いて図３（ｃ）に示すように、ガラスチューブ２００内にコアロッド１０２を挿入してガラス結合体を形成しながら加熱延伸し、直径５ｍｍのファイバプリフォーム４１を得た。

ファイバプリフォーム４１（図４（ａ））に対して線引きを行い偏波保持光ファイバ４２を形成した（図４（ｂ））。

線引き速度は、偏波保持光ファイバの外径を１２５μｍにするよう調整された。線引き後の巻き取り装置のローラーの回転数によりこれは実現された。

このようにして図１に示すコア形状が長方形型の酸化ビスマス系ガラスからなる偏波保持光ファイバを作製したところ、クラックの発生は無く、またコアの変形もなく、コアの短辺：２．６μｍ、コアの長辺：５．２μｍ、クラッド径：１２５μｍ、コアとクラッドの屈折率差：０．８５％からなる光ファイバを得た。計算から求めた複屈折は、３．９×１０^−５であった。なお、コアガラスとして石英ガラスを、直径１８ｍｍ、厚み５ｍｍに加工し、円板の圧縮法により、干渉縞から光弾性定数を、求めたところ、石英ガラスは３．５×１０^−７ｃｍ^２／ｋｇであった。ビスマスガラスは０．４×１０^−７ｃｍ^２／ｋｇ程度と、非常に小さい値であった。

また、比較として、Ｂｉ_２Ｏ_３を７６．０質量％含有するガラスをコアガラスとして用い、コアのガラス転移温度がクラッドのガラス転移温度より３℃低くなるようにして、コアの短辺：４．０μｍ、コアの長辺：８．０μｍ、のファイバを作製しようとしたところ、コアが変形した。

次に、実施例２として、実施例１で用いたのと同様の酸化ビスマス系ガラスを用いてコアの形状を楕円とし、偏波保持光ファイバを形成し、比屈折率差、複屈折率（Ｂ：ここで複屈折率の表記においてたとえば、１．４Ｅ−０５は１．４×１０^−５を示すものとする。）、形状（ファイバの軸に対して垂直な断面）、コアの屈折率（ｎコア）を測定した。その結果を表１-６に示す。例１から２４は短軸に対する長軸の比が２であるとき、例２５から３０は短軸に対する長軸の比が１．５であるとき、例３１から３８は短軸に対する長軸の比が２．５であるとき、例３９から４６は短軸に対する長軸の比が３であるときの計算値である。これに対し、表７に比較例１から４として断面が真円である場合の計算値である。この結果ファイバの軸に対して垂直な断面形状が楕円であるとき、十分な複屈折率を有し、良好な偏波保持特性を有していることがわかる。

次に、実施例３として、酸化ビスマス系ガラスにＥｒ_２Ｏ_３あるいはＹｂ_２Ｏ_３を添加して増幅型の偏波保持光ファイバを形成した。このときの各組成物の質量％、ガラス転移温度（Ｔｇ）、膨張率、比屈折率差を測定した結果を、例４７-５０、例５０-５２について表８および９に示す。ここでは実施例１と同様のコア形状をなすように成形し、短軸に対する長軸の比が２であるときの測定値である。
この表から明らかなように、クラッド屈折率（ｎ_ｃｌａｄ）に対するコアの屈折率（ｎ_ｃｏｒｅ）の比屈折率差｛（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_ｃｌａｄ｝は０．００５から０．０１となっており、０．２〜１．５％の範囲内であることがわかる。
コアとクラッドとの平均線膨張係数の差は、もっとも大きいもので３．５×１０^−７／℃となっており、いずれも１０×１０^−７／℃以下である。

さらにまたガラス転移点Ｔｇはいずれも４２０℃以上であり、コアはクラッドよりもＴｇが１．７から１９．３℃程度大きくなっている。
例４７から５２についてはいずれも、良好な光増幅特性を有するとともに、十分な比屈折率を有し、良好な偏波保持特性を有している。
以下の表においては、Ｂｉ_２Ｏ_３からＹｂ_２Ｏ_３までは組成の質量％、ガラス転移温度（Ｔｇ）、膨張率（単位：１０^−７／℃）、比屈折率差を示す。

次に本発明の実施例４について説明する。
コアの質量％表示組成が、Ｂｉ_２Ｏ_３ ７４．９、ＳｉＯ_２ ６．８、Ｂ_２Ｏ_３ １．８、Ａｌ_２Ｏ_３ １．７、Ｇａ_２Ｏ_３ １２．２、ＺｎＯ １．０、ＢａＯ ０．３、Ｌａ_２Ｏ_３ １．２、ＣｅＯ_２ ０．１であり、クラッドの同表示組成が、Ｂｉ_２Ｏ_３ ７６．６、ＳｉＯ_２ ６．７、Ｂ_２Ｏ_３ ０．８、Ａｌ_２Ｏ_３ ２．２、Ｇａ_２Ｏ_３ １１．６、Ｎａ_２Ｏ ０．２、Ｌａ_２Ｏ_３ １．８、ＣｅＯ_２ ０．１であり、コアの形状が長方形で、短径 ２．６μｍ、長径 ５．１μｍの偏波保持ファイバを作製した。コアのガラス転移温度は４７６℃、クラッドのガラス転移温度は４７１℃、コアの屈折率は２．０２３、クラッドの屈折率は２．００５４であった。
一方、１５００ｎｍから１６３０ｎｍの白色光源をこの偏波保持ファイバの主軸から４５°の角度に直線偏光が入射されるように偏波コントローラーで調整して、偏波保持ファイバに入射し、ファイバの出射端に検光子を設けた。この時、光が遮断される極値の波長間隔より複屈折率を求めた。この偏波保持ファイバの測定では、１５３６．９ｎｍと１５９８．４ｎｍに極値が観測され、それより複屈折率は４．２×１０^−５と求められた。なお、測定に用いた偏波保持ファイバの長さは０．９４ｍである。

以上説明してきたように、本発明によれば、酸化ビスマス系ガラスで構成された、構造複屈折構造の偏波保持光ファイバを提供することができ、信頼性の高い偏波保持光ファイバとして種々の光学部材に適用可能である。またＥｒやＹｂなどの増幅用組成物も添加でき、信頼性の高い増幅用偏波保持ファイバとして利用可能である。

１ コア
２ クラッド
１００ コアロッド用プリフォーム(コア母材)
１０１ ガラスロッド
１０２ コアロッド
２００ ガラスチューブ
４１ ファイバ用プリフォーム
４２ 偏波保持ファイバファイバ

Claims (11)

1. 酸化ビスマス系ガラスで構成されたコアと、前記コアの周りを覆うクラッドとを具備し、
   複屈折率が１×１０^-５以上である偏波保持光ファイバであって、
   前記コアのガラス転移温度がクラッドのガラス転移温度より高い偏波保持光ファイバ。
2. 請求項１に記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアは非真円形状である偏波保持光ファイバ。
3. 請求項１に記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアは、長手方向に垂直な断面における長軸と短軸の長さが異なる偏波保持光ファイバ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアのガラス転移温度とクラッドのガラス転移温度の差が２０℃以下である偏波保持光ファイバ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアおよびクラッドを構成するガラスの５０℃〜３５０℃における平均線膨張係数の差が、１０×１０^−７／℃以下である偏波保持光ファイバ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記クラッドを構成するガラスの屈折率ｎ_ｃｌａｄに対する前記コアを構成するガラスの屈折率ｎ_ｃｏｒｅの比屈折率差（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｃｌａｄ）／ｎ_ｃｌａｄが０．２〜１．５％である偏波保持光ファイバ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアは、Ｅｒ_２Ｏ_３を０．１〜２．０質量％含有するガラスで構成された偏波保持光ファイバ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   前記コアは、Ｙｂ_２Ｏ_３を０．１〜５．０質量％含有するガラスで構成された偏波保持光ファイバ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の偏波保持光ファイバであって、
   コアおよびクラッドのガラスのガラス転移点温度が３６０℃以上であるガラスからなる偏波保持光ファイバ。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の偏波保持特性を有する偏波保持光ファイバを製造する方法であって、
    酸化ビスマス系溶融ガラスを用いてクラッドとなるべきガラスチューブを形成する工程と、
    酸化ビスマス系ガラスを切削してコアとなるべき長軸と短軸の長さが異なるガラスロッドを形成する工程と、
    前記ガラスロッドを前記ガラスチューブに挿入し、加熱延伸することにより、ファイバプリフォームを得る工程と、
    前記ファイバプリフォームから、偏波保持光ファイバを得る線引き工程とを含む偏波保持光ファイバの製造方法。
11. 酸化ビスマス系ガラスで構成されたコアと、前記コアの周りを覆うクラッドとを具備し偏波保持特性を有する偏波保持光ファイバを製造する方法であって、
    酸化ビスマス系溶融ガラスを用いてクラッドとなるべきガラスチューブを形成する工程と、
    酸化ビスマス系ガラスを切削してコアとなるべき長軸と短軸の長さが異なるガラスロッドを形成する工程と、
    前記ガラスロッドを前記ガラスチューブに挿入し、加熱延伸することにより、ファイバプリフォームを得る工程と、
    前記ファイバプリフォームから、偏波保持光ファイバを得る線引き工程とを含む偏波保持光ファイバの製造方法。

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