(57)【要約】  本発明による光ファイバ（１０）は、コア（１２）と、コア（１２）と接触する第１クラッド（１４ａ）と、第１クラッド（１２）の周囲に設けられた第２クラッド（１４ｂ）とを備える。コア（１２）は、第１クラッド（１４ａ）よりも高い屈折率を有しており、第１クラッド（１４ａ）は、第２クラッド（１４ｂ）よりも高い屈折率を有している。断面において、コア（１２）の第１方向に沿った長さはコアの第２方向に沿った長さとは異なる。
2012132908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアと接触する第１クラッドと、
前記第１クラッドの周囲に設けられた第２クラッドと
を備える、光ファイバであって、
前記コアは、前記第１クラッドよりも高い屈折率を有しており、
前記第１クラッドは、前記第２クラッドよりも高い屈折率を有しており、
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる、光ファイバ。
【請求項２】
前記第１クラッドは互いに分離された２つの領域を有している、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コアは、前記第２クラッドと接触する、請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
断面において、前記コアはほぼ矩形状を有しており、前記第１クラッドは半円形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記コアおよび前記第１クラッドのそれぞれに希土類元素がドープされている、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記コアに、ネオジムまたはイッテルビウムがドープされている、請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、請求項１から６のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項８】
コアと、
クラッドと
を備える、光ファイバであって、
所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、光ファイバ。
【請求項９】
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる、請求項８に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
励起光源および共振器を備えるファイバレーザであって、
前記共振器は、請求項１から９のいずれかに記載の光ファイバと、リアミラーと、フロントミラーとを有する、ファイバレーザ。
【請求項１１】
コア材料を有するコア部材と、それぞれが第１クラッド材料を有する２つの第１クラッド部材とを用意する工程と、
前記コア部材を前記２つの第１クラッド部材で挟んだ成形体を形成する工程と、
第２クラッド材料を有する第２クラッド部材であって、開口部の設けられた第２クラッド部材を用意する工程と、
前記成形体を前記第２クラッド部材の前記開口部に挿入することによってプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームからファイバを取り出す工程と
を包含する、光ファイバの作製方法。
【請求項１２】
前記プリフォームを形成する工程の前に、前記第２クラッド部材の前記開口部と整合するように前記成形体を切削する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の光ファイバの作製方法。
【請求項１３】
前記成形体を形成する工程は、前記コア部材および前記２つの第１クラッド部材の少なくとも一方を研磨する工程を含む、請求項１１または１２に記載の光ファイバの作製方法。
【請求項１４】
第１方向に沿った長さが第２方向に沿った長さと異なる断面を有するロッドを用意する工程と、
前記ロッドの周囲にコアを形成する工程と、
前記コアの周囲にクラッドを形成する工程と
を包含する、光ファイバの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ、ファイバレーザおよび光ファイバの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは光の導波路として用いられる。光ファイバは、コア、および、コアの周囲に設けられたクラッドを備えている。典型的には、光ファイバの断面においてコアは円形状であり、クラッドは筒形状である。また、光ファイバを備えるファイバレーザは、高出力および小型化の可能といった利点を有しており、レーザ加工に用いられている。ファイバレーザには、コアの周囲に２つのクラッドを設けたダブルクラッド構造の光ファイバが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、コアは、典型的には円形状であり、光ファイバは、ほぼ円形状の光ビームを出射する。しかしながら、光ビームを利用する際に、光ビームを円形状以外の形状に変形することがある。例えば、光ビームのライン走査を行う場合、所定の光学部品を用いて光ビームの形状をラインビームに変形することがある。この場合、光ファイバから出射された光は、所定の光学部品を用いて変形することが必要となる。【０００５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、所望な形状の光ビームの出射または入射に適した光ファイバ、ファイバレーザおよび光ファイバの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による光ファイバは、コアと、前記コアと接触する第１クラッドと、前記第１クラッドの周囲に設けられた第２クラッドとを備える、光ファイバであって、前記コアは、前記第１クラッドよりも高い屈折率を有しており、前記第１クラッドは、前記第２クラッドよりも高い屈折率を有しており、断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる。【０００７】
ある実施形態において、前記第１クラッドは互いに分離された２つの領域を有している。【０００８】
ある実施形態において、前記コアは、前記第２クラッドと接触する。【０００９】
ある実施形態では、断面において、前記コアはほぼ矩形状を有しており、前記第１クラッドは半円形状を有している。【００１０】
ある実施形態において、前記コアおよび前記第１クラッドのそれぞれに希土類元素がドープされている。【００１１】
ある実施形態において、前記コアに、ネオジムまたはイッテルビウムがドープされている。【００１２】
ある実施形態において、所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。【００１３】
本発明の光ファイバは、コアと、クラッドとを備える、光ファイバであって、所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。【００１４】
ある実施形態では、断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる。【００１５】
本発明によるファイバレーザは、励起光源および共振器を備えるファイバレーザであって、前記共振器は、上記の光ファイバと、リアミラーと、フロントミラーとを有する。【００１６】
本発明の光ファイバの作製方法は、コア材料を有するコア部材と、それぞれが第１クラッド材料を有する２つの第１クラッド部材とを用意する工程と、前記コア部材を前記２つの第１クラッド部材で挟んだ成形体を形成する工程と、第２クラッド材料を有する第２クラッド部材であって、開口部の設けられた第２クラッド部材を用意する工程と、前記成形体を前記第２クラッド部材の前記開口部に挿入することによってプリフォームを形成する工程と、前記プリフォームからファイバを取り出す工程とを包含する。【００１７】
ある実施形態において、前記作製方法は、前記プリフォームを形成する工程の前に、前記第２クラッド部材の前記開口部と整合するように前記成形体を切削する工程をさらに包含する。【００１８】
ある実施形態において、前記成形体を形成する工程は、前記コア部材および前記２つの第１クラッド部材の少なくとも一方を研磨する工程を含む。【００１９】
本発明の光ファイバの作製方法は、第１方向に沿った長さが第２方向に沿った長さと異なる断面を有するロッドを用意する工程と、前記ロッドの周囲にコアを形成する工程と、前記コアの周囲にクラッドを形成する工程とを包含する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、所望な形状の光ビームの出射または入射に適した光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明による光ファイバの実施形態を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は本実施形態の光ファイバにおける屈折率の変化を示すグラフであり、（ｃ）は本実施形態の光ファイバから出射される光ビームの形状を示す模式図である。
【図２】（ａ）は比較例１の光ファイバの模式的な断面図であり、（ｂ）は比較例１の光ファイバから出射される光ビームの形状を示す模式図である。
【図３】（ａ）は比較例１の光ファイバから出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図であり、（ｂ）は本実施形態の光ファイバから出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図である。
【図４】本実施形態のファイバレーザの模式図である。
【図５】（ａ）は比較例１の光ファイバを備えたファイバレーザにおいて発生するスキューレイを説明するための模式図であり、（ｂ）は比較例２の光ファイバの模式的な断面図である。
【図６】（ａ）は比較例１の光ファイバから出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は比較例１の光ファイバから出射された光ビームの変化を示す模式図である。
【図７】（ａ）は本実施形態の光ファイバから出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は本実施形態の光ファイバから出射された光ビームの変化を示す模式図である。
【図８】（ａ）は比較例３の光ファイバに向けて出射された光ビームを示す模式図であり、（ｂ）は本実施形態の光ファイバに向けて出射された光ビームを示す模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は本実施形態の光ファイバの作製方法を説明するための模式図である。
【図１０】本実施形態の光ファイバを示す模式図である。
【図１１】本実施形態のファイバレーザにおけるレーザ発振スペクトルを示すグラフである。
【図１２】本実施形態のファイバレーザにおけるレーザ発振の入出力特性を示すグラフである。
【図１３】本実施形態のファイバレーザにおけるレーザ発振の入出力特性を示すグラフである。
【図１４】本実施形態のファイバレーザにおけるビームプロファイルを示す図である。
【図１５】本実施形態の光ファイバの模式的な断面図である。
【図１６】本実施形態の光ファイバの模式的な断面図である。
【図１７】本実施形態の光ファイバの模式図である。
【図１８】本実施形態の光ファイバの模式図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は本実施形態のファイバレーザを示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明による光ファイバおよび光ファイバの作製方法を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１（ａ）に、本実施形態の光ファイバ１０の模式的な断面図を示す。光ファイバ１０は、コア１２と、クラッド１４ａと、クラッド１４ｂとを備えている。コア１２はクラッド１４ａと接触しており、クラッド１４ｂはクラッド１４ａの周囲に設けられている。典型的には、光ファイバ１０の断面においてクラッド１４ａの面積はコア１２よりも大きい。
【００２４】
断面においてクラッド１４ｂは筒形状である。例えば、クラッド１４ｂの内径は約１００〜３５０μｍであり、クラッド１４ｂの外径は１２５〜４００μｍである。ここでは、クラッド１４ａは、互いに分離された領域１４ａ１、１４ａ２を有しており、断面において領域１４ａ１、１４ａ２はいずれも半円形状である。コア１２は、クラッド１４ａだけでなくクラッド１４ｂとも接触している。コア１２の長辺の長さはクラッド１４ｂの内径と等しい。
【００２５】
本明細書において、クラッド１４ａを第１クラッドと呼ぶことがあり、クラッド１４ｂを第２クラッドと呼ぶことがある。また、クラッド１４ａは中間クラッドとも呼ばれ、クラッド１４ｂはアウタークラッド（ｏｕｔｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ）とも呼ばれる。なお、ここでは図示していないが、クラッド１４ｂの周囲を樹脂（例えば、ポリアミド樹脂）でコーティングすることによって光ファイバ１０を保護することが好ましい。樹脂により、光ファイバ１０を曲げる際の光ファイバ１０の破損を抑制することができる。
【００２６】
図１（ｂ）に、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ’線に沿った断面における屈折率の変化を示す。コア１２は第１クラッド１４ａよりも高い屈折率を示し、第１クラッド１４ａは第２クラッド１４ｂよりも高い屈折率を示す。例えば、クラッド１４ｂはシリカから形成されており、コア１２およびクラッド１４ａは希土類元素のドーピングされたシリカから形成されている。
【００２７】
一例として、コア１２およびクラッド１４ａは、希土類元素の固定されたゼオライトと媒質原料（例えば、シリカ原料）との混合物を焼成することによって形成される。詳細には、希土類元素の水溶性化合物とゼオライトを水中で加熱した後に、塩化アンモニウム溶液で処理することによって希土類元素の固定されたゼオライトが形成され、このゼオライトをシリカ原料と混合して焼成することにより、希土類元素のドーピングされたシリカが形成される。これにより、希土類元素濃度の高いコア１２およびクラッド１４ａを形成することができる。なお、例えば、クラッド１４ａには希土類元素がドープされなくてもよい。
【００２８】
コア１２に入射された光は、コア１２とクラッド１４ａとの界面でほぼ全反射されて、コア１２内を進行する。また、クラッド１４ａに入射された光は、クラッド１４ａとクラッド１４ｂとの界面でほぼ全反射される一方、コア１２とクラッド１４ａとの界面を通過してコア１２内に進行する。光ファイバ１０では最も外側に位置するクラッド１４ｂの屈折率が最も低いため、光ファイバ１０に入射した光をコア１２に集めることができ、コア１２から出力される光の強度を増大させることができる。このような光ファイバ１０は、増幅器またはファイバレーザに好適に用いられる。
【００２９】
本実施形態の光ファイバ１０では、断面においてコア１２のある方向に沿った長さは別の方向に沿った長さよりも大きい。例えば、コア１２において直交する２つの方向に沿った長さは互いに異なる。図１（ａ）は、光ファイバ１０の延びている方向に対して垂直に切断した断面であり、この断面においてコア１２のｘ方向に沿った長さはｙ方向に沿った長さよりも大きい。ここでは、コア１２の断面は長手方向に沿ってほぼ直線状に延びた矩形状であり、コア１２のアスペクト比は３（３：１）以上７０（７０：１）以下の範囲内である。例えば、コア１２の長辺の長さ（ｘ方向に沿った長さ）は約１００μｍ、短辺の長さ（ｙ方向に沿った長さ）は約１０μｍである。
【００３０】
光ファイバ１０では、コア１２の断面の長さが一定ではなく、方向に応じて異なる。コア１２の断面形状を光ビームの使用用途に合わせて変形することにより、光ファイバ１０から出射される光ビームの照射強度をほぼ均一にするとともに、光ファイバ１０から出射される光ビームの形状を変更するための光学部品の数を低減させることができる。例えば、ラインビームを形成する場合、図１（ａ）に示したようにコア１２の断面形状がほぼ矩形状であると、図１（ｃ）に示すように、光ファイバ１０からライン状の光ビームが出射される。なお、必要とされるラインビームの長さに応じて、光ファイバ１０から出射された光ビームを拡大してもよい。光ファイバ１０では、所望な形状の光ビームを形成するための光学系を簡略化することができる。
【００３１】
以下に、比較例の光ファイバと比較して本実施形態の光ファイバ１０の利点を説明する。まず、図２を参照して比較例１の光ファイバ７０を説明する。
【００３２】
図２（ａ）に、比較例１の光ファイバ７０の模式図を示す。光ファイバ７０は、コア７２と、クラッド７４ａと、クラッド７４ｂとを備える。クラッド７４ａはコア７２の周囲に設けられており、クラッド７４ｂはクラッド７４ａの周囲に設けられている。コア７２はクラッド７４ａよりも高い屈折率を示し、クラッド７４ａはクラッド７４ｂよりも高い屈折率を示す。光ファイバ７０の断面において、コア７２は円形状であり、クラッド７４ａ、７４ｂは筒形状であり、コア７２、クラッド７４ａ、７４ｂの中心はほぼ等しい。クラッド７４ａはインナークラッドとも呼ばれ、クラッド７４ｂはアウタークラッドとも呼ばれる。光ファイバ７０は、図２（ｂ）に示すように、断面の円形状の光ビームを出射する。
【００３３】
光ファイバ７０から出射された光ビームからラインビームを形成する場合、光ファイバ７０から出射される円形状の光ビームを、光学部材（ここでは、図示せず）を用いて変形することが必要となる。これに対して、本実施形態の光ファイバ１０は、断面がほぼ矩形状のコア１２を有しており、光ファイバ１０から出射される光ビームはラインビームの形成に適している。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、比較例１の光ファイバ７０から出射される光ビームはラインビームに変形される。光ファイバ７０から出射された光ビームは、拡大レンズＦ１によって拡大された後で、シリンドリカルレンズＦ２によって特定の方向に集められ、ラインビームが形成される。例えば、光ファイバ７０のコア７２の直径は約１０μｍであり、拡大レンズＦ１によって光ビームは直径５ｃｍに拡大された後、シリンドリカルレンズＦ２によって長さ５ｃｍのラインビームが形成される。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態の光ファイバ１０から出射される光ビームはラインビームに変形される。例えば、上述したように、光ファイバ１０のコア１２はほぼ矩形状であり、光ファイバ１０ほぼ矩形状の光ビームを出射する。所望の長さのラインビームを形成する場合、必要に応じて光ファイバ１０から出射された光ビームを拡大レンズＦ１によって等方的に拡大してもよい。例えば、光ファイバ１０のコア１２の短径および長径がそれぞれ約１０μｍ、約１００μｍである場合、拡大レンズＦ１で光ビームの短径および長径をそれぞれ約０．５ｃｍ、約５ｃｍまで拡大することによって長さ約５ｃｍのラインビームを形成してもよい。また、ここでは図示していないが、光ファイバ１０から出射された光ビームに対して、必要に応じて、シリンドリカルレンズを用いて光ビームを特定の方向に変形してもよい。
【００３６】
コア１２はマルチモードおよびシングルモードの両方で光を伝搬することができる。図１（ａ）に示したように、コア１２の断面の長さは方向に応じて異なるため、コア１２を伝搬する光の波長に応じて、コア１２の長さ、ならびに、コア１２およびクラッド１４ａの屈折率を適宜設定することにより、所定の波長の光は、コア１２のｘ方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２のｙ方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。シングルモードで光の伝搬が行われる場合、伝搬の損失を抑制できる。
【００３７】
なお、光ファイバ１０を伝搬する光は、パルス波であっても、連続波であってもよい。ただし、パルス波が光ファイバ１０を伝搬する場合、光がシングルモードで伝搬されると、パルス波の形状の変形を防ぐことができ、信号遅延を抑制できる。なお、シングルモードで光の伝搬が行われる場合、光ファイバ１０はそれほど曲げないことが好ましい。
【００３８】
光ファイバ１０は、ファイバレーザの一部として好適に用いられる。以下、図１および図４を参照して光ファイバ１０を備えた本実施形態のファイバレーザ１００を説明する。
【００３９】
図４に、本実施形態のファイバレーザ１００の模式図を示す。ファイバレーザ１００は、励起光源１１０と、共振器１２０とを備えている。共振器１２０は、光ファイバ１０と、リアミラー１２２と、フロントミラー１２４とを有している。リアミラー１２２は光ファイバ１０の一方の端部と向かい合うように配置されており、フロントミラー１２４は光ファイバ１０の他方の端部と向かい合うように配置されている。ここでは、図１（ａ）に示した光ファイバ１０において、コア１２にネオジム（Ｎｄ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされており、クラッド１４ａにランタン（Ｌａ）がドープされている。
【００４０】
ファイバレーザ１００では、励起光源１１０から共振器１２０に向かって励起光が出射される。リアミラー１２２を通過した励起光は光ファイバ１０のコア１２およびクラッド１４ａに入射する。励起光はコア１２において吸収されて、コア１２においてネオジムの発振波長の光が発生する。コア１２において発生した光は、コア１２とクラッド１４ａとの界面でほぼ全反射してコア１２内に閉じ込められた状態で進行する。光ファイバ１０はリアミラー１２２およびフロントミラー１２４に挟まれており、共振器１２０において共振が発生し、発振波長のコヒーレントな光が共振器１２０から出射される。なお、ファイバレーザ１００から出射される光は、パルス波であってもよく、連続波であってもよい。
【００４１】
ファイバレーザ１００は加工用レーザとして好適に用いられる。例えば、ファイバレーザ１００は、太陽電池の表面改質、または、フラットパネルディスプレイなどのアニーリング処理に好適に用いられる。
【００４２】
ファイバレーザ１００の光ファイバ１０では、コア１２とクラッド１４ｂとの間にクラッド１４ａが設けられていることにより、励起光は効率的に入射される。なお、一般に、励起光源１１０からの光の強度がある程度増加するまで、光ファイバ１０から出力される光の強度も増加する。しかしながら、非線形現象の影響により、励起光源１１０からの光の強度がある程度以上増加しても、光ファイバ１０から出射される光のパワー密度（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｎｓｉｔｙ：単位  Ｗ／ｃｍ2）はほぼ一定となる。本実施形態の光ファイバ１０ではコア１２の断面積を比較的大きくできるため、光ファイバ１０から出力される光ビームのパワーを増大させることができる。円形状のコア７２を有する光ファイバ７０では、シングルモードの光ビームを比較的高いパワーで出射する場合、コア７２の断面積を単純に大きくすると、コア７２およびクラッド７４ａの屈折率差を小さくすることが必要となるが、製造限界に起因して面積の大きさが限られるため、高パワーを実現できない。これに対して、本実施形態の光ファイバ１０では、コア１２の断面積を比較的大きくできるため、光ファイバ１０から出力される光ビームのパワーを増大させることができる。例えば、光ファイバ１０の断面におけるコア１２の面積が光ファイバ７０の断面におけるコア７２の面積と比べて１０倍以上の場合、光ファイバ１０を備えたファイバレーザ１００の最大出力は光ファイバ７０を備えたファイバレーザよりも１０倍以上にすることができる。このように、ファイバレーザ１００の出力を向上できるため、ファイバレーザ１００は、大面積の加工に好適に用いられる。
【００４３】
ここで、本実施形態の光ファイバ１０を比較例１の光ファイバ７０を備えたファイバレーザと比較する。例えば、比較例１の光ファイバ７０のコア７４の径は２５μｍである。このファイバレーザにおける励起光の波長９１５ｎｍの吸収係数が０．８ｄＢ／ｍであると、励起光を９９％（−２０ｄＢ）吸収するファイバ長は２５ｍ（＝（２０ｄＢ）／（０．８ｄＢ／ｍ）である。この場合、誘導ラマン増幅閾値は３．１４ｋＷとなり、誘導ブリルアン増幅閾値は４１Ｗとなる。なお、典型的には、比較例１の光ファイバ７０を備えたファイバレーザは約１ｋＷの光ビームを出力する。
【００４４】
これに対して、例えば、本実施形態のファイバ１０では、コア１２の長辺の長さは１００μｍであり、短辺の長さは１０μｍである。ゼオライトを利用してコア１２を形成する場合、このファイバレーザ１００における励起光の波長９１５ｎｍの吸収係数は約１００ｄＢ／ｍとなり、励起光を９９％（−２０ｄＢ）吸収するファイバ長は０．２ｍ（＝（２０ｄＢ）／（１００ｄＢ／ｍ）である。この場合、誘導ラマン増幅閾値は６２８ｋＷとなり、誘導ブリルアン増幅閾値は８２５Ｗとなる。このようなファイバレーザ１００によれば、一般的なマージンを考慮しても約２００ｋＷの出力を得ることができる。このように、本実施形態のファイバレーザ１００によれば、一般的なファイバレーザと比べて高出力の光ビームを出射することができる。
【００４５】
なお、ここでは図示していないが、上述したように、光ファイバ１０は樹脂で保護されることが好ましい。ファイバレーザ１００では光ファイバ１０がクラッド１４ａの周囲に設けられたクラッド１４ｂを有することにより、樹脂の焼き付きを抑制することができる。
【００４６】
このように、クラッド１４ｂは光の閉じ込めに利用される。また、クラッド１４ｂにより、光の外部への漏れ出しを抑制できるため、金属等による接触冷却を好適に行うことができる。なお、クラッド１４ｂは、光を閉じ込めるだけではない。クラッド１４ｂは、後述するように、光ファイバ１０を線引きで作製する際にコア１２をサポートするため、光ファイバ１０の作製を容易にすることができる。
【００４７】
上述したように、光ファイバ１０では、コア１２の断面の長さは方向に応じて異なる。このため、所定の波長の光は、コア１２のｘ方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬し、コア１２のｙ方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬する。ファイバレーザ１００の場合、発振波長の光がマルチモードおよびシングルモードの両方で伝搬する。図１（ａ）において、コア１２のｘ方向に沿った長さｄｘが２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））よりも大きく、コア１２のｙ方向に沿った長さｄｙが２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））よりも小さい場合、コア１２は、ｘ方向にマルチモードおよびｙ方向にシングルモードで伝搬できる。ここで、λはコア１２を伝搬する光の空気中の波長であり、ｎ１はコア１２の屈折率であり、ｎ２はクラッド１４ａの屈折率である。
【００４８】
例えば、コア１２にネオジムがドープされている場合、発振波長は１０６２ｎｍである。コア１２の屈折率が１．４５２、クラッド１４ａの屈折率が１．４５０である場合、上記式の計算結果は、２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））＝１０．７μｍである。この計算結果が、コア１２の異なる方向に沿った長さの間であれば、光は、コア１２の一方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２の他方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。例えば、コア１２のｘ方向に沿った長さが１００μｍであり、コア１２のｙ方向に沿った長さが１０μｍである場合、波長１０６２ｎｍの光は、コア１２のｘ方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２のｙ方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。
【００４９】
なお、図４では、１つの励起光源１１０が示されているが、光ファイバ１０に入射される励起光は複数の励起光源１１０（例えば、レーザダイオード）から出射されてもよい。
【００５０】
比較例１の光ファイバ７０を用いてファイバレーザを作製する場合、スキューレイが発生することがある。これに対して、本実施形態の光ファイバ１０を備えたファイバレーザ１００では、スキューレイの発生を抑制できる。
【００５１】
図５（ａ）に、比較例１の光ファイバ７０において発生するスキューレイを示す。光ファイバ７０のクラッド７４ａに入射された励起光は、クラッド７４ａとクラッド７４ｂとの界面でほぼ全反射する。励起光のある成分は、クラッド７４ａの内部においてコア７２とクラッド７４ａとの界面を通過してコア７２に到達するが、励起光の別の成分は、クラッド７４ａの内部においてクラッド７４ａとクラッド７４ｂとの界面において全反射を繰り返しても中心に位置するコア７２に到達せずに、光ファイバ７０から出射されてしまうことがある。
【００５２】
なお、近年、スキューレイを抑制するために、円の一部を切り欠いた形状の断面を有するクラッドを形成することも知られている。以下、図５（ｂ）を参照して比較例２の光ファイバ８０を説明する。
【００５３】
図５（ｂ）に、比較例２の光ファイバ８０の模式図を示す。光ファイバ８０は、コア８２と、クラッド８４ａと、クラッド８４ｂとを備えている。クラッド８４ａはコア８２の周囲に設けられており、クラッド８４ｂはクラッド８４ａの周囲に設けられている。クラッド８４ａおよびクラッド８４ｂは、それぞれ、インナークラッドおよびアウタークラッドとも呼ばれる。
【００５４】
コア８２はクラッド８４ａよりも高い屈折率を示し、クラッド８４ａはクラッド８４ｂよりも高い屈折率を示す。光ファイバ８０の断面において、コア８２は円形状であり、クラッド８４ｂは筒形状である。クラッド８４ａは、筒形状の一部の切り欠かれた形状を有している。光ファイバ８０でも、コア８２、クラッド８４ａ、８４ｂの中心はほぼ等しい。
【００５５】
比較例２の光ファイバ８０を備えたファイバレーザでは、光ファイバ８０のクラッド８４ａに入射された励起光は、クラッド８４ａとクラッド８４ｂとの界面でほぼ全反射する。励起光のある成分は、クラッド８４ａの内部においてコア８２とクラッド８４ａとの界面を通過してコア８２に到達する。励起光の別の成分は、クラッド８４ａの内部においてクラッド８４ａの切り欠かれた部分とクラッド８４ｂとの界面において全反射して最終的に中心に位置するコア８２に到達する。このため、光ファイバ８０では、スキューレイの発生を抑制することができる。
【００５６】
光ファイバ８０において、クラッド８４ａに入射された光は、クラッド８４ａとクラッド８４ｂとの界面において複数回全反射すると、コア７２に入射することが多いが、クラッド８４ａに入射された光が、クラッド８４ａとクラッド８４ｂとの界面において全反射する回数が比較的小さいと、コア８２に入射しないことがある。これに対して、図１（ａ）に示したように、光ファイバ１０では、コア１２がクラッド１４ｂと接触するように延びていることにより、スキューレイの発生を効果的に抑制することができる。
【００５７】
なお、上述した説明では、シリカガラスに、希土類元素をドープすることによって、クラッド１４ｂよりも高い屈折率を有するコア１２、クラッド１４ａを形成したが、本発明はこれに限定されない。同様に、シリカガラスに、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、イットリウム（Ｙ）、リン（Ｐ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）またはバリウム（Ｂａ）などの元素をドープすることによって、クラッド１４ｂよりも高い屈折率を有するコア１２、クラッド１４ａを形成してもよい。あるいは、フッ素またはホウ素をドープすることによって、コア１２よりも低い屈折率を有するクラッド１４ａ、１４ｂを形成してもよい。また、例えば、クラッド１４ａには不純物元素がドープされなくてもよい。
【００５８】
比較例１の光ファイバ７０を備えるファイバレーザから出射されるシングルモードの光ビームをラインビームに変形する場合、干渉が生じることがある。以下に、図６および図７を参照して比較例１の光ファイバ７０と比較して本実施形態の光ファイバ１０の利点を説明する。ここでは、長さ約５ｃｍのラインビームを形成する。
【００５９】
図６（ａ）に、比較例１の光ファイバ７０から出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図を示す。図６（ｂ）、図６（ｃ）および図６（ｄ）に、光ファイバ７０から出射された光ビームＬ１、拡大レンズＦ１によって拡大された光ビームＬ２、および、シリンドリカルレンズＦ２によって特定の方向に集められた光ビームＬ３をそれぞれ示す。
【００６０】
光ファイバ７０から出射された光ビームは、拡大レンズＦ１によって拡大された後で、シリンドリカルレンズＦ２によって特定の方向に集められることによってラインビームが形成される。例えば、光ファイバ７０のコア７２の直径は約１０μｍであり、拡大レンズＦ１によって光ビームは直径５ｃｍに拡大された後、シリンドリカルレンズＦ２によって長さ５ｃｍのラインビームが形成される。
【００６１】
図７（ａ）に、本実施形態の光ファイバ１０から出射された光ビームのラインビームへの変形を説明するための模式図を示す。図７（ｂ）、図７（ｃ）および図７（ｄ）に、光ファイバ１０から出射された光ビームＬ１、拡大レンズＦ１によって拡大された光ビームＬ２、および、シリンドリカルレンズＦ２によって特定の方向に集められた光ビームＬ３をそれぞれ示す。
【００６２】
光ファイバ１０から出射された光ビームは、拡大レンズＦ１によって拡大された後で、シリンドリカルレンズＦ２によって特定の方向に集められることによってラインビームが形成される。例えば、上述したように、光ファイバ１０のコア１２はほぼ矩形状であり、光ファイバ１０からはほぼ矩形状の光ビームが出射される。その後、拡大レンズＦ１によって光ビームは長径がラインビームに必要となる長さまで等方的に拡大される。
【００６３】
例えば、光ファイバ１０のコア１２の短径および長径はそれぞれ約１０μｍ、約１００μｍであり、ラインビームの所望の長さが所５ｃｍの場合、拡大レンズＦ１により、光ビームの短径および長径はそれぞれ約０．５ｃｍ、約５ｃｍまで拡大される。その後、シリンドリカルレンズＦ２によって光ビームは、短径が約１０μｍになるまで集められる。
【００６４】
光ファイバ７０から出射された光ビームを変形することによって、図６（ｄ）に示したようなライン形状の光ビームを得る場合、図６（ｃ）に示した円形状の光ビームが中央に集まることになるため、干渉が発生することがある。これに対して、光ファイバ１０から出射された光ビームを変形することによって、図７（ｄ）に示したようなライン形状の光ビームを得る場合、ｘ方向のみが拡大されることになるため、光の重なりが生じにくく、干渉は発生しにくい。
【００６５】
なお、ここでは、光ファイバ１０から出射された光ビームはシリンドリカルレンズＦ２によって変形してラインビームを形成したが、光ファイバ１０から出射された光ビームはシリンドリカルレンズを介することなくラインビームとして用いてもよい。また、光ファイバ１０から出射された光ビームを相対的にｘ方向（コア１２の長手方向）に沿って移動させることにより、光ビームをシングルモードで広い領域にわたって連続的に照射することができる。
【００６６】
また、本実施形態の光ファイバ１０では、ラインビームの入射が効率的に行われる。以下、図８を参照して、比較例３の光ファイバ９０と比べた光ファイバ１０の利点を説明する。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、ラインビームが比較例３の光ファイバ９０に入射される。光源Ｒ１は、光ファイバ９０に向かって長さ約１００μｍのラインビームを出射する。光ファイバ９０は、直径１００μｍのコア９２と、クラッド９４とを備えている。典型的には光源Ｒ１から出射された光ビームは、レンズＲ２によって変形される。しかしながら、光ファイバ９０のコア９２は円形状であり、光ファイバ９０のコア９２の形状は光源Ｒ１から出射された光ビームの形状と大きく異なり、ビーム面積が大きくなるため、光源Ｒ１と光ファイバ９０の輝度は低くなってしまう。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、ラインビームが本実施形態の光ファイバ１０に入射される。光源Ｒ１は、光ファイバ１０に向かって長さ約１００μｍのラインビームを出射する。例えば、光源Ｒ１は半導体レーザである。光ファイバ１０のコア１２はほぼ矩形状であるため、光源Ｒ１からの光が光ファイバ１０に入射される際の光の強度の低減を抑制することができる。なお、図８（ｂ）では光源Ｒ１からの光ビームはレンズＲ２を介して光ファイバ１０に入射されたが、光源Ｒ１からの光ビームはレンズＲ２などの光学部品を介することなく光ファイバ１０に直接入射されてもよい。この場合、コア１２の長辺は、光源Ｒ１のエミッタ幅よりも大きいことが好ましい。なお、光ファイバ１０はクラッド１４ａおよびクラッド１４ｂを有しているため、光ファイバ１０は、光源Ｒ１と容易に高効率かつ高輝度で結合される。
【００６９】
以下、図９を参照して光ファイバ１０の作製方法を説明する。まず、図９（ａ）に示すように、コア１２を形成する材料を含むコア部材Ａ、および、第１クラッド１４ａを形成する材料を含む第１クラッド部材Ｂ１、Ｂ２を用意する。なお、以下の説明において、第１クラッド部材Ｂ１、Ｂ２を単にクラッド部材Ｂ１、Ｂ２と呼ぶことがある。ここでは、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の材料およびサイズは等しいが、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の材料およびサイズは異なってもよい。また、ここでは、コア部材Ａの幅および長さは、それぞれ、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の幅および長さと等しいが、これらは、異なっていてもよい。
【００７０】
例えば、コア部材Ａは、希土類元素をドープしたシリカガラスである。コア部材Ａにはネオジム（Ｎｄ）がドープされている。クラッド部材Ｂ１、Ｂ２は、希土類元素をドープしたシリカガラスである。例えば、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２にはランタン（Ｌａ）がドープされている。例えば、コア部材Ａにおける希土類元素の濃度はクラッド部材Ｂ１、Ｂ２における希土類元素の濃度よりも高く、コア部材Ａの屈折率はクラッド部材Ｂ１、Ｂ２の屈折率よりも高い。なお、コア部材Ａ、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の屈折率およびコア部材Ａのアスペクト比（幅および厚さの比）を予め設定しておくことにより、作製される光ファイバ１０のコア１２は、マルチモードおよびシングルモードの両方で光の伝搬を行うことが可能となる。
【００７１】
例えば、コア部材Ａには、ネオジム（Ｎｄ）がドープされている。ネオジムの重量％は１．２５％である。コア部材Ａには、さらに、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）もドープされている。コア部材Ａの厚さは３ｍｍであり、コア部材Ａの幅および長さはそれぞれ、７ｍｍ、４０ｍｍである。
【００７２】
クラッド部材Ｂ１、Ｂ２には、ランタン（Ｌａ）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）がドープされている。Ｌａ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3のそれぞれの重量％は０．８ｗｔ％、１．７４ｗｔ％である。また、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の厚さは３ｍｍであり、クラッド部材Ｂ１、Ｂ２の幅および長さは、それぞれ７ｍｍ、４０ｍｍである。ここでは、コア部材Ａにおけるネオジムの濃度はクラッド部材Ｂ１、Ｂ２におけるランタンの濃度よりも高く、また、コア部材ＡにおけるＮｄとＡｌの比率はクラッド部材Ｂ１、Ｂ２におけるＬａとＡｌの比率とほぼ等しく、コア部材Ａの屈折率はクラッド部材Ｂ１、Ｂ２の屈折率よりも高い。
【００７３】
次に、図９（ｂ）に示すように、コア部材Ａの両面にクラッド部材Ｂ１、Ｂ２を貼り合わせ、コア部材Ａおよびクラッド部材Ｂ１、Ｂ２を接合する。これにより、クラッド部材Ｂ１、コア部材Ａ、クラッド部材Ｂ２の積層された成形体Ｓが形成される。
【００７４】
コア部材Ａおよびクラッド部材Ｂ１を接合する前に、コア部材Ａのうちのクラッド部材Ｂ１と接合する面、および、クラッド部材Ｂ１のうちのコア部材Ａと接合する面の少なくとも一方を光学的に研磨することが好ましい。このような光学研磨処理により、コア部材Ａ、Ｂ１はオプティカルコンタクトによって接合される。コア部材Ａおよびクラッド部材Ｂ２の接合も同様に行われる。なお、コア部材Ａにクラッド部材Ｂ２を貼り合わせる直前まで、コア部材Ａは比較的厚くてもよく、コア部材Ａは、クラッド部材Ｂ１に貼り合わせられた後、クラッド部材Ｂ２を貼り合わせられる前に、研磨によって薄くしてもよい。例えば、コア部材Ａをクラッド部材Ｂ１と接合した後、コア部材Ａを約３ｍｍから約０．５ｍｍまで薄くし、クラッド部材Ｂ２と接合する。以上のようにして成形体Ｓを形成してもよい。
【００７５】
図９（ｃ）に示すように、成形体Ｓを切削し、成形体Ｓをロッド形状に形成する。例えば、成形体Ｓの直径は約５ｍｍであり、コア部材Ａの厚さは約０．５ｍｍである。
【００７６】
図９（ｄ）に示すように、第２クラッド１４ｂを形成する材料を含む第２クラッド部材Ｃの開口部に、ロッド形状の成形体Ｓを挿入する。このようにして得られた成形体Ｓ’はプリフォームＣ’とも呼ばれる。例えば、第２クラッド部材Ｃの内径および外径はそれぞれ５ｍｍ、９ｍｍである。
【００７７】
その後、図９（ｅ）に示すように、プリフォームＣ’から光ファイバ１０を取り出す。例えば、プリフォームＣ’を光ファイバの線引き用に挿入し、加熱することによってネックダウンを行う。ネックダウンにより、加熱によって粘性の低下したプリフォームＣ’が自身の自重によって下方に引っ張られて、細い径で落下する。その後、加熱した状態で光ファイバの線引きが行われる。
【００７８】
例えば、ネックダウンは２０４０℃で行われ、線引きは１９１０℃で行われる。例えば、プリフォームＣ’の送出速度は２．０ｍｍ／分であり、引取速度は４．０ｍｍ／分である。以上のようにして光ファイバ１０を作製することができる。
【００７９】
図１０に、このようにして形成された光ファイバ１０を示す。コア１２の厚さは約１０μｍであり、クラッド１４ａの直径は約１００μｍであり、クラッド１４ｂの直径は約１８０μｍである。例えば、ネオジムの発振波長である１０６２ｎｍにおいてコア１２の屈折率は約１．４５２、クラッド１４ａの屈折率は約１．４４７である。クラッド１４ｂの屈折率は約１．４４３である。コア１２とクラッド１４ａとの開口率は約０．１２であり、クラッド１４ａとクラッド１４ｂとの開口率は約０．１１である。一般に市販されている光ファイバの開口率とほぼ等しく、光ファイバ１０は、広い範囲で用いることができる。
【００８０】
図１１に、図１０に示した光ファイバ１０を備える本実施形態のファイバレーザ１００のスペクトルを示す。図１１において、波長８００ｎｍのピークは励起の漏れ光によるものである。波長１０６２ｎｍにおいてスペクトルの狭帯域化が確認される。このようなスペクトルの狭帯域化により、レーザ発振が得られたと推察される。
【００８１】
図１２に、本実施形態のファイバレーザ１００の入出力特性を示す。ファイバレーザ１００の発振閾値は１．６Ｗである。励起光源１１０の出力が１．８４Ｗの場合、ファイバレーザ１００は最大出力５．２５ｍＷを示す。発振スペクトルの狭帯域化、および、入出力特性に閾値が存在しており、レーザ発振が確認された。
【００８２】
また、図１３に、本実施形態の別のファイバレーザ１００の入出力特性を示す。ファイバレーザ１００の発振閾値は４８０ｍＷである。励起光源１１０の出力が１６５７ｍＷの場合、ファイバレーザ１００は最大出力７５．１ｍＷを示す。発振スペクトルの狭帯域化、および、入出力特性に閾値が存在しており、レーザ発振が確認された。
【００８３】
図１４に、本実施形態のファイバレーザ１００のビームプロファイルを示す。図１４には、ファイバレーザ１００の発振直前の自然放射増幅光（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＳＥ）のプロファイルを示す。図１４から理解されるように、ビーム強度の高い領域はコア１２に対応して形成されており、ｘ方向に長く、ｙ方向に短い。このように、ファイバレーザ１００からほぼ矩形状の光ビームが出射される。
【００８４】
なお、図９を参照して、光ファイバ１０の作製方法の一例を説明したが、光ファイバ１０の作製方法はこれに限定されない。光ファイバ１０は、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で作製してもよい。例えば、ＯＶＤ法におけるターゲットロッドを用意することにより、ほぼ矩形状のコア１２を有する光ファイバ１０を作製してもよい。
【００８５】
まず、断面において方向に応じて長さの異なるロッドを用意する。例えば、矩形状の断面を有するロッドを用意する。次に、ロッドの周囲にコアを形成し、コアの周囲にクラッドを形成し、最後に、クラッドの一部を切削する。このようにして円形状の断面を有する光ファイバ１０を作製することができる。
【００８６】
なお、上述した説明では、光ファイバ１０の断面においてコア１２の中心はクラッド１４ａ、１４ｂの中心とほぼ等しく、また、光ファイバ１０の断面はほぼ点対称であったが、本発明はこれに限定されない。コア１２はクラッド１４ｂの中心とは異なる位置に配置され、光ファイバ１０の断面は点対称でなくてもよい。例えば、光ファイバ１０の断面におけるクラッド１４ｂの中心は、コア１２の外部に位置していてもよい。
【００８７】
また、上述した説明では、光ファイバ１０においてコア１２はクラッド１４ａおよびクラッド１４ｂの両方と接触していたが、本発明はこれに限定されない。図１５に示すように、コア１２はクラッド１４ａに囲まれており、コア１２はクラッド１４ｂと直接接触しなくてもよい。
【００８８】
また、上述した説明では、クラッド１４ａの周囲にクラッド１４ｂが設けられていたが、本発明はこれに限定されない。クラッド１４ａの周囲にクラッド１４ｂが設けられていなくてもよい。このような光ファイバ１０は導波路として好適に用いられる。
【００８９】
以下、図１６を参照して光ファイバ１０を説明する。光ファイバ１０は、コア１２と、クラッド１４とを備える。クラッド１４は、コア１２よりも高い屈折率を有している。例えば、コア１２の短径および長径はそれぞれ約１０μｍ、約１００μｍである。
【００９０】
この光ファイバ１０において、コア１２は、マルチモードおよびシングルモードの両方で光を伝搬する。コア１２のｘ方向に沿った長さｄｘが２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））よりも大きく、コア１２のｙ方向に沿った長さｄｙが２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））よりも小さい場合、コア１２は、マルチモードおよびシングルモードの両方で伝搬できる。ここで、λはコア１２を伝搬する光の空気中の波長であり、ｎ１はコア１２の屈折率であり、ｎ２はクラッド１４の屈折率である。
【００９１】
光ファイバ１０において、例えば、コア１２にネオジムがドープされている場合、発振波長は１０６２ｎｍである。コア１２の屈折率が１．４５２、クラッド１４の屈折率が１．４５０である場合、上記式の計算結果は、２．４０５λ／（π√（ｎ１2−ｎ２2））＝１０．７μｍである。この計算結果が、コア１２の異なる方向に沿った長さの間であれば、光は、コア１２の一方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２の他方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。例えば、コア１２のｘ方向に沿った長さが１００μｍであり、コア１２のｙ方向に沿った長さが１０μｍである場合、波長１０６２ｎｍの光は、コア１２のｘ方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２のｙ方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。
【００９２】
なお、図１６に示した光ファイバ１０は、第２クラッド部材を用いることなく形成する点を除いて、図９を参照して上述した説明と同様に作製される。あるいは、上述したように、光ファイバ１０は、ＯＶＤ法で作製されてもよい。
【００９３】
なお、図１６に示した光ファイバ１０では、コア１２の長径方向に沿った端部はクラッド１４に囲まれていないが、本発明はこれに限定されない。コア１２は、コア１２の短径方向に沿った端部をクラッドに囲まれるとともに、コア１２の長径方向に沿った端部を別のクラッドに囲まれてもよい。
【００９４】
図１７に、本実施形態の光ファイバ１０の模式図を示す。本実施形態の光ファイバ１０の模式的な断面図を示す。光ファイバ１０は、コア１２と、クラッド１４ａと、クラッド１４ｂとを備えている。コア１２はクラッド１４ａと接触しており、クラッド１４ｂはクラッド１４ａの周囲に設けられている。コア１２は、コア１２の短径方向に沿った端部をクラッド１４ａに囲まれるとともに、コア１２の長径方向に沿った端部をクラッド１４ｂに囲まれている。図１７に示した光ファイバ１０において、コア１２の長径方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、コア１２の短径方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される。
【００９５】
コア１２はクラッド１４ａ、１４ｂよりも高い屈折率を示し、クラッド１４ａの屈折率はクラッド１４ｂと等しい。例えば、クラッド１４ａ、１４ｂはシリカから形成されており、コア１２は希土類元素のドーピングされたシリカから形成されている。光ファイバ１０も３層構造であり、この光ファイバ１０を線引きで作製する場合には、クラッド１４ｂがコア１２をサポートするため、光ファイバ１０の作製を容易にすることができる。
【００９６】
また、上述した説明では、断面におけるコア１２の形状はほぼ矩形状であったが、本発明はこれに限定されない。必要とされる光ビームの形状に応じて、コア１２の形状は三角、四角、Ｌ字または楕円等の形状であってもよい。また、光ファイバ１０から出射される光ビームと、実際に使用される光ビームとの間の光学部品を効果的に接続することにより、任意の形状のラインビームを形成することができる。
【００９７】
なお、上述した説明では、１つの光ファイバには１つのコアが設けられていたが、本発明はこれに限定されない。図１８に示すように、光ファイバ１０に複数のコア１２が設けられてもよい。
【００９８】
また、上述した、光ビームの入射または出射を行う光ファイバ１０が互いに結合していてもよい。図１９に、光ファイバ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを備える本実施形態のファイバレーザ１００Ａの模式図を示す。図１９は、励起光源を省略して示している。図１９（ａ）に示すように、光ファイバ１０ｂには複数のコア１２が設けられており、光ファイバ１０ｂには複数の光ファイバ１０ａから光ビームが入射される。
【００９９】
また、図１９（ｂ）に示すように、複数のコア１２の設けられた光ファイバ１０ｂからの光ビームは光ファイバ１０ｃに入射される。具体的には、光ファイバ１０ｂからの光ビームは光ファイバ１０ｃのクラッド１４ａに入射され、光ファイバ１０ｃはパワーコンバイナとして機能する。光ファイバ１０ｄのコア１２はネオジム（Ｎｄ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素がドープされており、光ファイバ１０ｄは、光ファイバ１０ｃからの光に基づいて、増幅およびレーザ発振を行う。以上のように、ファイバレーザ１００Ａに、複数の光ファイバ１０が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、所望な形状の光ビームの出射または入射に適した光ファイバを提供することができる。また、本発明の光ファイバは、高出力のシングルモードファイバレーザに好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０    光ファイバ
１２    コア
１４    クラッド
１４ａ  第１クラッド
１４ｂ  第２クラッド
【図１】
2012132908.tif 000003
【図２】
2012132908.tif 000004
【図３】
2012132908.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2012132908.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2012132908.tif 000018
【図１７】
2012132908.tif 000019
【図１８】
2012132908.tif 000020
【図１９】
2012132908.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月25日(2013.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアと接触する第１クラッドと、
前記第１クラッドの周囲に設けられた第２クラッドと
を備える、光ファイバであって、
前記コアは、前記第１クラッドよりも高い屈折率を有しており、
前記第１クラッドは、前記第２クラッドよりも高い屈折率を有しており、
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なり、前記第１クラッドは、前記コアを挟むように位置する互いに分離された２つの領域を有しており、
所定の波長の光は、前記コアの前記第１方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの前記第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、光ファイバ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記コアは、前記第２クラッドと接触する、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
断面において、前記コアはほぼ矩形状を有しており、前記第１クラッドは半円形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記コアおよび前記第１クラッドのそれぞれに希土類元素がドープされている、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記コアに、ネオジムまたはイッテルビウムがドープされている、請求項１から５のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
コアと、
クラッドと
を備える、光ファイバであって、
所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、光ファイバ。
【請求項９】
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる、請求項８に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
励起光源および共振器を備えるファイバレーザであって、
前記共振器は、請求項１から９のいずれかに記載の光ファイバと、リアミラーと、フロントミラーとを有する、ファイバレーザ。
【請求項１１】
コア材料を有するコア部材と、それぞれが第１クラッド材料を有する２つの第１クラッド部材とを用意する工程と、
前記コア部材を前記２つの第１クラッド部材で挟んだ成形体を形成する工程と、
第２クラッド材料を有する第２クラッド部材であって、開口部の設けられた第２クラッド部材を用意する工程と、
前記成形体を前記第２クラッド部材の前記開口部に挿入することによってプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームからファイバを取り出し、前記ファイバには、前記コア部材によってコアが形成されており、所定の波長の光は、前記コアの第１方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、工程と
を包含する、光ファイバの作製方法。
【請求項１２】
前記プリフォームを形成する工程の前に、前記第２クラッド部材の前記開口部と整合するように前記成形体を切削する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の光ファイバの作製方法。
【請求項１３】
前記成形体を形成する工程は、前記コア部材および前記２つの第１クラッド部材の少なくとも一方を研磨する工程を含む、請求項１１または１２に記載の光ファイバの作製方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月26日(2013.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアと接触する第１クラッドと、
前記第１クラッドの周囲に設けられた第２クラッドと
を備える、光ファイバであって、
前記コアは、前記第１クラッドよりも高い屈折率を有しており、
前記第１クラッドは、前記第２クラッドよりも高い屈折率を有しており、
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なり、前記第１クラッドは、前記コアを挟むように位置する互いに分離された２つの領域を有しており、
所定の波長の光は、前記コアの前記第１方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの前記第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、光ファイバ。
【請求項２】
前記コアは、前記第２クラッドと接触する、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
断面において、前記コアはほぼ矩形状を有しており、前記第１クラッドは半円形状を有している、請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記コアおよび前記第１クラッドのそれぞれに希土類元素がドープされている、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記コアに、ネオジムまたはイッテルビウムがドープされている、請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
コアと、
クラッドと
を備える、光ファイバであって、
所定の波長の光は、前記コアの第１方向の沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、光ファイバ。
【請求項７】
断面において、前記コアの第１方向に沿った長さは前記コアの第２方向に沿った長さとは異なる、請求項６に記載の光ファイバ。
【請求項８】
励起光源および共振器を備えるファイバレーザであって、
前記共振器は、請求項１から７のいずれかに記載の光ファイバと、リアミラーと、フロントミラーとを有する、ファイバレーザ。
【請求項９】
コア材料を有するコア部材と、それぞれが第１クラッド材料を有する２つの第１クラッド部材とを用意する工程と、
前記コア部材を前記２つの第１クラッド部材で挟んだ成形体を形成する工程と、
第２クラッド材料を有する第２クラッド部材であって、開口部の設けられた第２クラッド部材を用意する工程と、
前記成形体を前記第２クラッド部材の前記開口部に挿入することによってプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームからファイバを取り出し、前記ファイバには、前記コア部材によってコアが形成されており、所定の波長の光は、前記コアの第１方向に沿った長さに対してマルチモードで伝搬され、前記コアの第２方向に沿った長さに対してシングルモードで伝搬される、工程と
を包含する、光ファイバの作製方法。
【請求項１０】
前記プリフォームを形成する工程の前に、前記第２クラッド部材の前記開口部と整合するように前記成形体を切削する工程をさらに包含する、請求項９に記載の光ファイバの作製方法。
【請求項１１】
前記成形体を形成する工程は、前記コア部材および前記２つの第１クラッド部材の少なくとも一方を研磨する工程を含む、請求項９または１０に記載の光ファイバの作製方法。
【国際調査報告】
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