(57)【要約】  希土類元素を含むコアとコアを囲む複数層のクラッドとを有し、最外クラッドがポリマークラッドからなる希土類添加コアマルチクラッドファイバであって、多角形内側クラッドを有し、外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回軸対称でない。その結果、低スキューで、安価な光増幅器やファイバレーザ用の希土類添加コアマルチクラッドファイバが提供できる。
2009028614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素を含むコアとコアを囲む複数層のクラッドとを有し、最外クラッドがポリマークラッドからなり、
多角形内側クラッドを有し、外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回軸対称でない希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項２】
断面の最大外径と最小外径の差が、平均外径の６％以下であって、前記多角形内側クラッドの断面が１５角形以下である請求項１に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項３】
前記多角形内側クラッドの断面が実質的に正多角形であって、かつ５角形以上の２回軸対称でない多角形である請求項１又は２に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項４】
前記正多角形が５角形、７角形又は９角形である請求項３に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項５】
希土類元素として、少なくともＹｂとＥｒのいずれか一方を含んでいる請求項１に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項６】
マルチクラッドファイバがダブルクラッドファイバである請求項１に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバ。
【請求項７】
請求項１に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバを光増幅媒体として有するファイバ増幅器。
【請求項８】
請求項１に記載の希土類添加コアマルチクラッドファイバを光増幅媒体として有するファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光増幅・光発振技術において、マルチクラッドファイバに励起光を導入し、その励起光による誘導放出で信号光を増幅又はレーザ発振して出力するファイバ増幅器やファバレーザに関し、特に、スキュー光を抑制してマルチクラッドファイバ内で励起光を効率的にコアに結合する構造であるとともに、ファイバ紡糸中の外径制御が容易で安定したファイバ外径が得られる構造の希土類添加コアマルチクラッドファイバと、このファイバを用いた高性能で安価なファイバ増幅器及びファイバレーザに関する。本願は、２００７年８月２８日に日本に出願された特願２００７−２２０８９１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
希土類元素を添加した光ファイバによって信号光を増幅もしくはレーザ発振させるファイバ増幅器やファイバレーザでは、高出力化の要求が高まっている。高出力化への方策のひとつとして、増幅媒体である希土類添加光ファイバの導波構造を、いわゆるダブルクラッド構造やトリプルクラッド構造のような、同心円状に複数の導波構造を持つマルチクラッド構造とする方策があり、ファイバ増幅器やファイバレーザの大出力化に寄与している。【０００３】
図１は、従来の希土類添加光ファイバのうち、ダブルクラッド構造を有するファイバの断面の屈折率プロファイルの一例を示す図である。この例のダブルクラッドファイバは、希土類元素が添加されたコア１と、コア１の外側を囲む内側クラッド２と、内側クラッド２を囲む外側クラッド３とを有している。屈折率はコア１が最も高く、この部分に希土類元素が添加されている。その周囲に、コア１よりも屈折率の低い内側クラッド２が配置される。さらにその外側に内側クラッド２よりもさらに屈折率の低い外側クラッド３が配置される。通常は、その外側に、ファイバの保護のためのＵＶ硬化樹脂などの樹脂からなる保護被覆４をコートしている。【０００４】
また、マルチクラッド構造を採用する場合、通常は内側クラッドが複数層構造となっていることが多い（特許文献６参照）。その一例として、図１４Ａ及び図１４Ｂに従来のトリプルクラッド構造をもつファイバを例示する。図１４Ａはトリプルクラッド構造のファイバの断面図、図１４Ｂはこのファイバの断面の屈折率プロファイルを示す図である。このファイバは、希土類元素が添加されたコア１の外側に、それぞれ同心円状に第１クラッド２Ａ，第２クラッド２Ｂ、第３クラッド（外側クラッド３）が順番に設けられ、さらにその外側に保護被覆４が設けられた構成を有している。【０００５】
マルチクラッド構造を有する希土類添加ファイバ（以下、希土類添加コアマルチクラッドファイバと記す。）を増幅媒体として用いる増幅やレーザ発振において、その増幅（発振）効率の制限要因の一つとして、内側クラッドを伝播する励起光のスキューモードがある。なお、スキューモードに関しては、例えば特許文献２において詳述されている。スキューモードがあると、本来、コアに添加された希土類イオンに吸収されて信号光の増幅に使われるべき励起光が、コアを通過しない導波モードで内側クラッド中を伝播し、そのままファイバを通過してしまう。そのため、必要な利得を得るためには、ファイバ長を長くしなければならなくなったり、増幅効率が低下するなどの問題がある。さらに、スキューモードでは外乱（曲がりやねじれなど）の影響が大きいため、スキューモードが大きいと出力が安定しない問題もある。【０００６】
従来、このスキューモード対策に関して種々の方法が提案されている。例えば、コアとクラッドの中心軸をずらしてスキューモードの影響を低減する方法（偏心コア構造、特許文献１参照）、内側クラッドの外周の一部（Ｄシェイプ構造、特許文献３参照）や全体（多角形構造、特許文献２及び非特許文献１参照）を非円形状とし、スキューモード自体を低減する方法などが提案されている。これらの方法の中では、多角形クラッド構造が製造性の観点からもっとも良く用いられる構造であり、効果的な手法である。
【特許文献１】特開平１−２６０４０５号公報
【特許文献２】特表平１０−５０３８８５号公報
【特許文献３】特表平１０−５１０１０４号公報
【特許文献４】特開平６−２０６７３４号公報
【特許文献５】特開平８−３１９１２９号公報
【特許文献６】ＷＯ２００６／０１７８０２号パンフレット
【非特許文献１】M. H. Muendel, CLEO, '96 CTuU2
【非特許文献２】http://www.keyence.co.jp/henni/sokuteiki/index.jsp
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した従来技術にあっては、主として希土類添加コアマルチクラッドファイバの製造性に難点があり、所望の構造のファイバを安価に製造することができなかった。
まず、特許文献１に開示された偏心コアファイバでは、ファイバプリフォームの製造に難がある。これは、本来は同軸上に作製していくファイバプリフォームの製造性（ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法、ＰＣＶＤ法等がある）と、偏心しているという要件とが相反するので、これらの要件を両立させるためには偏心研削等を行う必要があるためである。
また、特許文献２に開示されたＤシェイプ構造や、特許文献２及び非特許文献１に開示された多角形構造にも、製造性において難点があり、所望の構造のファイバを安価に製造することはできない。【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、低スキューで、安価な光増幅器やファイバレーザ用の希土類添加コアマルチクラッドファイバの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、希土類元素を含むコアとコアを囲む複数層のクラッドとを有し、最外クラッドがポリマークラッドからなる希土類添加コアマルチクラッドファイバであって、多角形内側クラッドを有し、外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回軸対称でない、希土類添加コアマルチクラッドファイバを提供する。【００１０】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、断面の最大外径と最小外径の差が、平均外径の６％以下であって、多角形内側クラッドの断面が１５角形以下であることが好ましい。【００１１】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、多角形内側クラッドの断面が実質的に正多角形であって、かつ５角形以上の２回軸対称でない多角形であることが好ましい。【００１２】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、上述した正多角形が５角形、７角形又は９角形であることが好ましい。【００１３】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、希土類元素として、少なくともＹｂとＥｒのいずれか一方を含んでいることが好ましい。【００１４】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、マルチクラッドファイバがダブルクラッドファイバであることが好ましい。【００１５】
また本発明は、前述した本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバを光増幅媒体として有するファイバ増幅器を提供する。【００１６】
また本発明は、前述した本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバを光増幅媒体として有するファイバレーザを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバは、外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回軸対称でない構成としたので、ファイバ製造用のファイバプリフォーム製造時、外から２番目のクラッドの外径の制御性を向上できる。その結果、スキューモードの抑制効果に優れた希土類添加コアマルチクラッドファイバを安価に提供することができる。【００１８】
また、本発明のファイバ増幅器及びファイバレーザは、スキューモードの抑制効果に優れ、安価な本発明に係る希土類添加コアマルチクラッドファイバを光増幅媒体として有する。その結果、低コストのファイバ増幅器及びファイバレーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のダブルクラッド構造を有する光ファイバの断面の屈折率プロファイルの一例を示す図である。
【図２Ａ】本発明の希土類添加コアマルチクラッド光ファイバの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す光ファイバの断面の屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】一般的な光ファイバの紡糸中の外径測定方法を示す概略図である。
【図４Ａ】断面が４角形の光ファイバ紡糸中の外径測定方法の例を示す概略図である。
【図４Ｂ】断面が４角形の光ファイバ紡糸中の外径測定方法の例を示す概略図である。
【図５】３角形ダブルクラッドファイバの断面図である。
【図６】４角形ダブルクラッドファイバの断面図である。
【図７】３角形ダブルクラッドファイバの外径角度依存を示すグラフである。
【図８】４角形ダブルクラッドファイバの外径角度依存を示すグラフである。
【図９】７角形ダブルクラッドファイバの外径角度依存を示すグラフである。
【図１０】多角形光ファイバの断面の角数と角度による外径の変動の関係を示すグラフである。
【図１１】実施例１で製造した７角形ダブルクラッドファイバの断面図である。
【図１２】実施例１の結果を示し、７角形ダブルクラッドファイバと円形ダブルクラッドファイバ（比較例）の吸収量及び長さ依存性の比較を示すグラフである。
【図１３】実施例１の結果を示し、７角形ダブルクラッドファイバと６角形ダブルクラッドファイバ（比較例）の外径安定性の比較を示すグラフである。
【図１４Ａ】トリプルクラッドファイバの断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示す光ファイバの断面の屈折率プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１，５，１５，１９，２３…コア、２，２Ａ，２Ｂ，１６，２０，２４…内側クラッド、３，１７，２１…外側クラッド、４，９…保護被覆、６…第１クラッド、７…第２クラッド、８…第３クラッド、１０，１４…光ファイバ、１１…レーザ投光部、１２…レーザ受光部、１３…レーザ光、１８…３角形ダブルクラッドファイバ、２２…４角形ダブルクラッドファイバ、２６…７角形ダブルクラッドファイバ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２Ａ及びＢは、本発明に係る希土類添加コアマルチクラッドファイバの第１実施形態を示し、図２Ａは希土類添加コアマルチクラッドファイバの断面図、図２Ｂはファイバの断面の屈折率プロファイルを示す図である。本実施形態の希土類添加コアマルチクラッドファイバは、希土類元素が添加されたコア５の外側に、同心円状に第１クラッド６が設けられ、第１クラッド６の外側に、断面外形が正７角形をなす第２クラッド７が設けられ、第２クラッド７の外側に、断面外形が円形をなすポリマーからなる最外クラッドである第３クラッド８が設けられ、さらにその外側に保護被覆９が設けられた構成を有している。【００２２】
コア５には、屈折率を高める添加剤の他に、希土類元素も添加されている。この希土類元素の添加領域は、コア５全部の場合もあるし、コア５の一部の場合もある。また、第１クラッド６の一部にまで希土類元素が添加されている場合もある。コア５の屈折率を周囲のクラッド６よりも高めることで、導波構造が得られる。この導波構造によって、増幅すべき種光や増幅された信号光、発振したレーザ光が導波される。屈折率を高める添加剤としては、ＧｅやＡｌ、Ｐなどが挙げられる。また、これらの共添加や、これらとＦやＢ等との共添加もあり得る。【００２３】
コア５に添加する希土類元素は、励起波長、増幅波長、発振波長に応じて定められる。光通信で使用される１５５０ｎｍでの出力を得るためにはＥｒ、材料加工で用いられる１０６０ｎｍの波長を得るためにはＹｂが用いられる。他に、Ｔｍ，Ｂｉ，Ｃｒ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｅｕなどが添加されることがある。また、アップコンバージョンを避けたり、共添加増感作用を得るために、単独の希土類元素だけではなく、複数の希土類元素の共添加もなされることが多い。同様に、屈折率制御ドーパントとしては、Ｇｅ，Ａｌ，Ｐ，Ｆ，Ｂ等、及びこれらの共添加が一般的である。他にも、Ｔｉ，Ｂｉ，Ｃｌ等も考えられる。また、希土類元素の分散剤も同時に添加されることもある。分散剤としては、上記の他に、Ｃｒ，Ｇａ，ｌｎ，Ａｓ，Ｓｂ等が挙げられる。コア５の屈折率分布は、一般的には一定の屈折率をもつ、ステップ型と呼ばれるものが多いが、コア５の屈折率分布により決定されるコア５の光学特性への要求によっては、デュアルシェイプ型、セグメントコア型、リング型等、さまざまな屈折率分布が採用されることもある。またコア５は通常シングルモード伝播するが、マルチモード伝播の場合もあるし、曲げによって高次モードを除去するような（導波路構造としてはマルチモードではあるが）実効的にはシングルモード伝播であるような構造であっても良い。【００２４】
本発明に係る希土類添加コアマルチクラッドファイバにおいて、クラッド構造は、できるだけシンプルなほうがコスト的には有利であるため、マルチクラッドはダブルクラッドかトリプルクラッドであることが望ましい。特に特性的な要請がない場合には、よりシンプルなダブルクラッドが望ましいが、特性的な要求がある場合には、トリプルクラッドやそれ以上（４重クラッド）が用いられることもある。これらは要求特性とコストの観点から、最適な構造が適宜選択可能である。本実施形態では、コア５、第１クラッド６及び第２クラッド７がシリカガラス系材料からなるファイバを例示しているが、本発明はこれに限定されない。【００２５】
第１クラッド６及び第２クラッド７（ダブルクラッドファイバの場合には内側クラッド）には、希土類元素を励起し、信号光を増幅させるための励起光が導波される。この第１クラッド６及び第２クラッド７も、その外側により屈折率の低い第３クラッド８が配置されていることから、導波構造となっている。励起光をコア５でなく第１クラッド６及び第２クラッド７に導入することにより、励起光の導光断面積を拡げることができ、その結果、励起光のパワー密度が下がり、励起光によるファイバの光損傷を回避することが可能になる。従って、より大光量の励起光を希土類添加コアマルチクラッドファイバに導入することができ、よりパワーの大きい出力光をファイバを破壊することなく得ることが可能になる。【００２６】
第２クラッド７と第３クラッド８（ダブルクラッドファイバの場合は、内側クラッドと外側クラッド）との屈折率に差をつける方法はいくつかある。第２クラッド７に屈折率を高める添加剤を添加しても良いし、第２クラッド７と第３クラッド８の間に、ファイバを構成するガラスに空孔を設けて実質的に屈折率を低める、通称ホーリークラッドを設けても良いが、最も一般的には、第２クラッド７よりも屈折率の低いポリマーを第２クラッド７の外側に設けることが多い。このポリマークラッドは、生産性の面で優れるため、安価な外側クラッド材となっており、安価なファイバを提供できる。【００２７】
本実施形態の希土類添加コアマルチクラッドファイバは、外から２番目のクラッドである第２クラッド７と最外クラッドである第３クラッド８との境界形状が２回軸対称でない正７角形状としたことで、ファイバのスキューモードを抑制でき、且つ第２クラッド７の外形の制御性が向上でき、安価に製造することが可能となる。【００２８】
外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回対称性を持たないことで、外径の制御性が向上することを、正多角形の例をもとに説明する。
外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回対称性を持つ最小角数の多角形は４角形であり、また２回対称性を持たない最小角数の多角形は３角形である。図５は、コア１５の外側に断面３角形の内側クラッド１６とその外側の外側クラッド１７を設けた３角形ダブルクラッドファイバ１８を示す断面図である。また図６は、コア１９の外側に断面４角形の内側クラッド２０とその外側の外側クラッド２１を設けた４角形ダブルクラッドファイバ２２を示す断面図である。【００２９】
図３、図４Ａ及び図４Ｂは、光ファイバ１０，１４の外径測定方法を例示する構成図であり、断面が円形の光ファイバ１０の場合、図４Ａは断面が４角形の光ファイバ１４の最大外径を測定する場合、図４Ｂは断面が４角形の光ファイバ１４の最小外径を測定する場合である。これらの図中、符号１０は断面円形の光ファイバ、１１はレーザ投光部、１２はレーザ受光部、１３はレーザ光、１４は断面４角形の光ファイバをそれぞれ示している。この外径測定方法は、帯状または面状にレーザ光１３を発しているレーザ投光部１１とこのレーザ光１３を受光しているレーザ受光部１２との間に光ファイバ１０，１４を挿入し、光ファイバ１０，１４の外径に対応して遮断されるレーザ光部分を調べることで、光ファイバ１４の外径Ａを測定する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、断面が多角形のファイバ外径を測定する場合には、断面の角度によって外径が異なる角度依存が生じる。【００３０】
図３〜図４Ｂに示した外径測定方法により断面が３角形の光ファイバの外径を測る場合の角度依存を図７に示し、また断面が４角形の光ファイバの外径を測る場合の角度依存を図８に示す。このとき、断面が構成する多角形に外接する円の半径を１としてある。スキューモードは、正多角形という限定であれば、角数が少ないほど抑制される。概念的理解では円からの変形が大きいほどスキューモードは抑制されると考えることができる（厳密には、光線追跡等を行い求めることができる）。従って、断面が３角形の方が４角形よりもスキューモードを抑制できる。一方で、外径制御の観点からは、外径の角度依存の最大径と最小径の差（正確には平均外径に対する差の比率）が小さい方が外径は安定する。３角形と４角形における、平均径に対する最大径と最小径の差の比率はそれぞれ２７％と３７％であるので、外径制御性は断面が３角形の方が優れる。従って、スキューモード抑制と外径安定性の両方とも断面が３角形の場合が優れているといえる。これが、２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状が２回対称性を持たないことの利点である。【００３１】
次いで、ファイバプリフォームを所望の構造のファイバとする工程である紡糸工程の説明とともに、前述した特許文献１〜３等に開示された従来ファイバの製造性が低いことの説明を行う。なお、実際のファイバ製造では、熱をかける工程を含むため、大抵は多角形の角は多少の丸みを帯びる。また、正多角形に関しても、加工精度の観点で多少正多角形からずれている場合もあるが、今回のスキューモード抑制及び外径安定には、これらの理論形状からのずれは寄与しない。従って、実質的に多角形、もしくは正多角形であれば良いし、さらにこれらの要件は製造誤差も含んでいる。【００３２】
ファイバプリフォームとは、ファイバもしくはファイバの一部と同じ断面屈折率分布を持ちながら、その外径がファイバよりも数倍から数千倍ほども大きいガラスの円筒形の塊である。光ファイバの構造においては、ファイバプリフォームを加熱炉内で粘度を下げ、炉の下からプリフォームの下端を引っ張っていくことにより、細く引き伸ばし、所望の外径にすることによりファイバを作製する。この作業を紡糸と呼ぶ。このときに炉温度や張力、引っ張り速度、外径などをさまざまな方法で制御することによって、所望の光ファイバが得られる。また、通常はこの紡糸工程の直後に連続して、ファイバの外側に樹脂やポリマーを塗布し、硬化させる工程を行うことで、保護樹脂層やポリマークラッドを付加する。この樹脂やポリマーには、熱硬化性のものやＵＶ硬化性のものが用いられ、塗布後に通過するより下側に熱源やＵＶ光源を配置することで、オンラインで保護樹脂層やポリマークラッドを付与でき、また、これらを直列に配置することで一度にポリマークラッド層と保護樹脂を付加できる。【００３３】
このような紡糸工程において、従来のＤシェイプクラッド構造や多角形クラッド構造の製造性に影響しているのは、主にファイバの外径測定と外径制御に関わる部分である。通常、ファイバの外径測定／制御は、レーザスキャン型等で得た「外径」をオンラインで測定しながら、その測定された外径が一定になるように制御をおこなう。ここでいうファイバ外径とは、ポリマーや樹脂を含んだ外径の場合もあるし、ポリマー等を被せる前のガラス部分（内側クラッドまでの領域）のみも場合もある。これらの選択は、そのどちらをより精密に制御したいかによるが、本発明の場合、内側クラッド（言い換えればガラスクラッド）における励起光導波の制御が重要であるので、ガラス部分の径制御が重要となる。そのため、ガラス部分の外径を測定し、制御することが望ましい。なお、外径測定手法は、非特許文献２等にいくつかの例が記載されている。また、これらの紡糸工程や外径測定および制御方法に関しては、例えば、特許文献４や特許文献５に記載されている。【００３４】
ここで、通常の光ファイバの紡糸工程にあっては、ファイバのガラス外周形状（本発明の場合、外から２層目のクラッドと最外クラッドとの境界形状）は円形であることが一般的である。円形の断面形状を持つファイバの場合、その外径はファイバの軸を中心にどの角度においても一定である。【００３５】
しかしながら、例えば、特許文献３に開示されているようなＤシェイプクラッド構造の場合、Ｄ型に削られた辺を含む角度においては、その辺を含まない角度に比べて、外径は細く測定される。外径測定器は、通常は所定の位置に固定されており、１方向から外径が測定される（特許文献５参照）。外径測定方向を、９０度ずれた２方向とする場合もあるが、外径測定器の数の分だけ装置コストがかかるので安価なファイバを製造するには不利となる。【００３６】
一方で、紡糸中のファイバは、巻き取りや紡糸中のねじれなどが原因で、外径測定をしている位置において、必ずしも、同じ角度を保持し続けるわけではなく、紡糸中の軸回転のゆらぎが生じている。従って、時間ごとにファイバ軸に対しての外径測定の相対角度は一定ではない。すなわち、断面が円形形状ではないファイバを紡糸する場合には、紡糸中の軸回転のゆらぎに従ってファイバ外径の測定値が（実際には一様に紡糸されているのにもかかわらず、角度による径変動が感知されて）、ファイバ外径が長手方向に変動していると誤検知される。外径制御においては、その径変動をもとに外径を制御しようとするため、結果として実際のファイバの外径が変動してしまい、ファイバ径を一定に紡糸することが困難である。
これは多角形ファイバの場合においても、同様の結果を引き起こす。結果として、マイクロベンド損失の発生や、光学特性の長手方向変動によって不良部長が長くなり、ファイバの不良歩留まりが向上せず、ファイバのコストが上がってしまうという問題がある。【００３７】
本発明では、外から２番目のクラッドと最外クラッドとの境界形状を２回軸対称でない構成としたので、外径の角度依存の最大径と最小径の差（正確には平均外径に対する差の比率）を小さくすることができる。その結果、ファイバの外径制御が容易となり、歩留まり良くファイバを製造できるので、希土類添加コアマルチクラッドファイバを安価に製造することができる。【００３８】
次に、外径制御への影響が小さくなることへの要件を述べる。基本的には、平均径に対する最大径と最小径の差の比率が小さいほど望ましい。本発明者らの検討によれば、７％以下であればファイバ外径の歩留まりを向上することができ、望ましくは３％以下である。逆に、２回軸対称性がない場合でも、１％よりもその差の比率を小さくするような断面の多角形化は、より円形に近づくことになるためスキューモードの抑制が不十分となる。また、辺の数が増えるほど、加工が複雑かつ工数を必要とするため、コストの面からも望ましくない。その意味で、多角形の角数は１５以下に限られるべきである。【００３９】
また、断面を正多角形とすることは、加工のしやすさやファイバ同士の接続のしやすさを考えると望ましい。また、平均径に対する最大径と最小径の差の比率を７％以下にするには、５角形以上であることが望まれる。一方で、同様に１７角形以上は加工性／スキューモードの観点から望ましくない。特に、５角形、７角形、９角形は、スキューモード抑制および低コスト化（紡糸安定性、多角形加工）の観点で望ましい。本発明者らの検討によれば、その中でもとりわけ７角形が一番バランスが良い。図９は、断面を７角形とした場合の外径角度依存を示すグラフである。参考のため、各多角形と平均径に対する最大径と最小径の差の比率の関係を示した数値計算結果を図１０に示す。【００４０】
本発明の希土類添加コアマルチクラッドファイバを用いて作製した光増幅器やファイバレーザは、ファイバ部分のスキューモードが抑制され、かつ低コストなので、増幅効率の高い高性能かつ安価な装置となる。
【実施例】
【００４１】
［実施例１］
図１１に示すように内側クラッドの断面外形が正７角形である７角形ダブルクラッドファイバを作製した。図１１中、符号２３はコア、２４は内側クラッド、２５はポリマーからなる外側クラッド、２６は７角形ダブルクラッドファイバである。ファイバプリフォームの製造方法は、ＶＡＤ法と液浸法の併用であり、内側クラッドを正７角形に外周研削を行ったのちに外径制御をして紡糸した。この紡糸において、７角形の外接円を略４００μｍとし、コア径を略２０μｍ、コアの比屈折率差（Δ）を略０．１３％とした。希土類元素としてはＹｂを略１質量％添加した。また、外側クラッドとして、ＵＶ硬化型ポリマークラッド剤を約２０μｍ厚で紡糸したファイバ上に塗布・硬化させた。【００４２】
比較例として、前記実施例１と同等の材料及び寸法であるが、図１に示すように内側クラッドの断面が円形のダブルクラッドファイバを作製した。【００４３】
図１２に、７角形ダブルクラッドファイバと円形ダブルクラッドファイバ（比較例）の吸収量と長さ依存性の比較を示す。図１２において、吸収量が長さに比例している場合には、スキューモードがないことを示す。逆に言えば、条長が長くなるに従い、吸収が少なくなるファイバは、スキューモードが多く、増幅効率が低いファイバであることを示している。図１２から、７角形加工を施した方（実施例１）がスキュー量が長さに比例しており、スキューモードが少ないことが判る。【００４４】
また、別の比較例として、前記実施例１と同等の材質及び寸法であるが、内側クラッドと外側クラッドとの境界を正６角形としたダブルクラッドファイバを作製した。図１３は紡糸中の光ファイバの外径をオンラインで測定した結果である。６角形（比較例）に比べ、７角形（実施例）の外径安定性良く紡糸できている。また、結果として得られたファイバの外径も、７角形の方が小さなばらつきで得られ、特性の安定したファイバが得られた。【００４５】
［実施例２］
図２に示す、外から２番目のクラッドの断面が正７角形のトリプルクラッドファイバを作製した。ファイバプリフォームの製造方法は、ＭＣＶＤ法と液浸法の併用であり、第２クラッドを７角形に外周研削を行ったのちに外径制御をして紡糸した。７角形の外接円を略４００μｍとし、コア径を略３０μｍ、コアの比屈折率差（Δ）を略０．１３％とした。希土類元素としてはＹｂを略２質量％添加した。また、外側クラッドとして、ＵＶ硬化型ポリマークラッド剤を約２０μｍ厚で紡糸したファイバ上に塗布・硬化させた。【００４６】
本ファイバを用いてファイバレーザを試作したところ、スロープ効率が５５％という高い励起光利用効率のファイバレーザを得ることができた。【００４７】
［その他の実施例］
表１に、実施例３〜実施例１１の試作ファイバの一覧を示す。【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１は、本発明の幅広い適用範囲を示すためであり、特に比較例との比較結果は示していない。
これらの実施例３〜実施例１１の希土類添加コアマルチクラッドファイバについても、前述した各実施例と同様の効果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、スキューモードの抑制効果に優れた希土類添加コアマルチクラッドファイバを安価に提供することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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