(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）シリカを主成分とするコア、
（ｉｉ）前記コアを囲むクラッド、および、
（ｉｉｉ）前記コアを囲んで前記クラッド内に位置する、ホウ素（Ｂ）およびフッ素（Ｆ）でドープされたシリカを含む環状領域である少なくとも１つの応力部材、
を備え、
前記少なくとも１つの応力部材が、熱応力係数σｔおよび機械応力係数σｍを有し、１０×σｔ＜σｍであることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
（ｉ）シリカを主成分とするコア、
（ｉｉ）前記コアを囲むクラッド、および、
（ｉｉｉ）前記コアを囲んで前記クラッド内に位置する、ホウ素（Ｂ）およびフッ素（Ｆ）でドープされたシリカを含む環状領域である少なくとも１つの応力部材、
を備え、
前記少なくとも１つの応力部材が、熱応力係数σｔおよび機械応力係数σｍを有し、σｔ＜σｍであり、２重量％＜Ｂ＜６重量％の範囲のＢ、および、１．５重量％＜Ｆ＜３．５重量％の範囲のＦを含むことを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
前記応力部材が、３．８重量％＜Ｂ＜４．２重量％の範囲のＢ、および、２．４重量％＜Ｆ＜３重量％の範囲のＦを含むことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
動作波長で偏波消光比が１５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項５】
４５０ｎｍから１６００ｎｍまでの波長で０．４×１０−４から４×１０−４までの複屈折を示すことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記応力部材が、−１００℃から６００℃までの温度範囲で純粋シリカの熱膨張率と実質的に等しい熱膨張率を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記応力部材が、１×１０−７から１５×１０−７までの範囲の熱膨張率を有すること特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記応力部材が、Ｃ＞１０−４／ＭＰａを満足する応力光学係数Ｃを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に光ファイバに関し、さらに詳しくは、偏波維持光ファイバおよび／または単一偏波光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
偏波維持（ＰＭ）光ファイバおよび単一偏波（ＳＰ）光ファイバは、超高速伝送システムおよびその他多くの用途に有用である。従来の偏波維持ファイバの一種別は、図１に示すように、クラッド１１に囲まれた中心コア１０を有する。コア１０およびクラッド１１は、光導波路の形成において使用される従来の材料から作製される。コア材料の屈折率はクラッド材料の屈折率よりも大きい。例示のみの目的で示すと、コア１０は、酸化ゲルマニウムのような、屈折率を増加させる１つ以上のドーパントを含むシリカから成る。クラッド１１は、純粋なシリカ、コア１０よりも少ない量のドーパントを含むシリカ、または、1つ以上の屈折率低下用ドーパントであって、そのうち少なくとも1つが、ホウ素またはフッ素のような、シリカの屈折率を低下させる元素の酸化物の１つ以上を含むシリカを含有するかも知れない。図1において、クラッド材１１の熱膨張率（ＣＴＥ）と異なる熱膨張率を有するガラス材料（例えば、２０〜２５重量％のＢでドープされたシリカ）から作製された２つの領域１２が、コア１０に対して相互に直径方向に対向して配置される。そのようなファイバが引き延ばされるとき、その長手方向に延在する領域１２およびクラッド領域が、異なる量だけ縮むので、領域１２は、自身の熱膨張率とクラッド１１の熱膨張率との相対関係に依存して、引っ張りまたは圧縮の状態になる。応力に誘発される複屈折は、領域１２と周囲領域１１との間の熱膨張率の違いにより引き起こされる熱応力異方性によって誘発されるものであり、（直交する偏波方向を持つ）２つの基本偏波モード間の結合を減少させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（クラッド１１と領域１２の間の）熱膨張率の違いによって引き起こされるＰＭファイバまたはＳＭファイバの大きな欠点の１つは、熱応力が温度とともに変化するという事実によって、これらファイバが容易に温度に影響されるということである。この温度感受性のために、しばしばＰＭ性能またはＳＰ性能の安定性が損なわれてしまう。ＰＭファイバおよびＳＰファイバの安定性は、高出力増幅器／レーザ、高精度な航空用宇宙ナビゲーションおよび深海（あるいは陸地）のセンサー用途など、多くの用途にとって非常に重要である。これら変化は、ＰＭ／ＳＰ特性の劣化につながり、性能の劣化や、ナビゲーションの精度低下を引き起こし、また、しばしば高価である付加的な温度管理が採用されなければ、装置／システムの全面的な故障に至ることになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、（ｉ）コア、（ｉｉ）コアを囲むクラッド、および（ｉｉｉ）ファイバコアに隣接しクラッド内に配置される少なくとも１つの応力部材を備え、該応力部材がＢおよびＦでコドープされたシリカを含む光ファイバに関するものである。好ましくは、光ファイバは、８００ｎｍ〜１６００ｎｍ（例えば、８５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１３１０ｎｍ、および／または、１５５０ｎｍ）の動作波長範囲内で偏波維持モード及び／または単一偏波モードをサポートする。好ましくは、応力部材は、その熱応力係数σｔおよび機械応力係数σｍが、σｔ＜σｍの関係にある。
【０００５】
一実施形態では、中心コアがこの応力部材に囲まれ、応力部材が、ホウ素／フッ素でドープされたシリカから成る環状領域である。別の実施形態では、応力部材が、コアの対向する側部に位置しＢおよびＦをドープした応力ロッドのような、少なくとも２つの応力印加部（ＳＡＰ）を有する。
【０００６】
発明の幾つかの実施形態によると、中心コアは、約０．０５％と２．５％との間の屈折率Δ１％を有する。例えば、中心コアは、大モード面積（ＬＭＡ）ＰＭファイバ用途のため、或いは、高出力ファイバ・レーザや、航空用高精度ファイバ・ジャイロなど、非線形性が重大な障害や懸念である用途のため、約０．０５％と０．１５％との間の屈折率Δ１％を有する。遠距離通信やファイバセンサなどに用いるシングルモード・ファイバでは、中心コアの屈折率Δ１％は、好ましくは、約０．３％と２．５％との間である。更に、幾つかの実施形態によると、ファイバは、屈折率Δが−０．０％以下の中心コアを囲むフッ素ドープ領域（または、フッ素を含むコドープ領域）を有する。本明細書では、ＬＭＡファイバとは、２０μｍ以上、例えば２０〜６０μｍのコア直径を有する光ファイバを意味している。本明細書で開示される他の実施形態のファイバは、例えば、約３〜１５μｍのコア直径を有するシングルモード・ファイバである。
【０００７】
本発明の実施形態に係る偏波維持ファイバまたは単一偏波ファイバの利点の一つは、温度感受性がないかまたは最小であって、実質的に安定した偏波維持性能または単一偏波性能である。 
発明の更なる特徴および利点は、以下に示す詳細な説明で記述され、その記述から当業者には部分的に容易に明らかになり、或いは、詳細な説明、請求の範囲、および、添付図面を含み、本明細書で記述される発明を実施することにより認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の光導波路の模式的な横断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る偏波維持光ファイバの模式的横断面図。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る単一偏波光ファイバの模式的な部分横断面図。
【図２Ｃ】本発明の第２の実施形態に係る偏波維持光ファイバの模式的横断面図。
【図２Ｄ】本発明の第３の実施形態に係る偏波維持光ファイバの模式的横断面図。
【図３】ＯＳＡ（光学スペクトル分析器）によって測定された、図２Ａの光ファイバの波長とスペクトル（ｄＢ単位で示す送信パワー）の関係を示すグラフ。
【図４】本発明の幾つかの実施形態で用いられる応力部材の熱膨張率（ＣＴＥ）のグラフ。
【図５】本発明の他の実施形態に係る単一偏波光ファイバの模式的な横断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書における記述では、そうではないと明白な断りがない限り、発明が様々な代替の構成や代替のプロセス・ステップを取り得ることを理解すべきである。また、添付図面に示されかつ以下の明細書に記述された特定のファイバや、特定のプロセス・ステップは、添付のクレームで定義された発明概念の例示的な実施形態であることも理解すべきである。従って、本明細書に示された実施形態に関連する特定の寸法や物理特性は、制限的であると見てはならない。
【００１０】
定義：この技術分野では、以下の定義や用語が一般的に使用される。
【００１１】
屈折率プロファイル：屈折率プロファイルとは、光ファイバの特定のセグメントにおける、（光ファイバの中心線から計った）光ファイバ半径と屈折率（Δ％）との関係を示すものである。 
相対屈折率パーセント（Δ％）：用語「Δ％」は、ｉとして表示された屈折率プロファイル・セグメントの最大屈折率をｎｉとし、基準屈折率をｎｃとすると、以下の式：
0005629207.tif 000002
で定義される屈折率の相対尺度である。
【００１２】
本発明の実施形態に係る光導波路ファイバ２０は、ＢとＦの双方でドープされた１つ以上の応力印加部（本明細書では応力部材と呼ぶ）を利用する熱的に安定なＰＭファイバおよび／またはＳＰファイバである。これら応力部材は、円形または非円形の横断面を有することができ、例えば、様々なタイプのファイバ、例えば、能動ファイバ（例えば希土類ドープコア）、受動ファイバ、異なる種類の材料からなる１つ]以上のクラッドを有するファイバ（例えば、ダブルクラッド・ファイバ）、および、大モード面積（ＬＭＡ）ファイバなど、様々な種別のファイバで利用可能である。そのようなファイバは、ＢのみをドープしたシリカをＳＡＰ（熱応力印加部）として有する従来の偏波維持ＰＭファイバに見られるような熱的応力よりは、むしろ機械的応力によって、偏波維持特性および／または単一偏波特性を与える。新規な偏波維持／単一偏波（ＰＭ／ＳＰ）ファイバで達成された機械的応力は、Ｂ／Ｆコドープのシリカ（応力部材に使用された材料）の歪み点温度まで温度非感受性であり、従って熱的に安定なＰＭ特性を与え、更に、安定なＳＰ動作範囲を提供する。温度非感受性であるファイバは、例えば（２つの偏波モード間で）ファイバ複屈折Δｎを有し、或いは、−６０℃から＋１２０℃までの温度範囲で、２０％未満のビート長変化、好ましくは１５％未満、より好ましくは１０％未満、最も好ましくは、５％未満のビート長変化を有する。
【００１３】
本発明の第１の実施形態であって本明細書で開示される偏波維持または単一偏波の光導波路ファイバ２０は、図２Ａに最もよく示される断面構造を有する。図示された実施形態では、光導波路ファイバ２０は、ファイバの長手方向の軸に沿って延びる中心コア３０を有する。このコア３０は、（ｉ）３μｍと１５μｍの間の標準的な直径を有する円形、または（ｉｉ）例えば最大径がＡで最小径がＢの細長い形状（例えば楕円形）である。コア３０が細長い形状の場合には、Ａ／Ｂとして定義される第１のアスペクト比ＡＲ１は、１．５を超えることが好ましく、好ましくは、約１．５と８の間、更に好ましくは２と５の間である。コア３０は、少なくとも１つの応力部材４２を含みかつ／または囲むファイバ・クラッド４０に囲まれる。  
中心コア３０は、例えば、酸化ゲルマニウムをドープしたシリカから製造され、コアには、コアが約０．０５％と２．５％の間の屈折率、好ましくは、約０．３％と１．３％の間の屈折率、一例として約１．１％のコア屈折率を得るために十分な量の酸化ゲルマニウムが供給される。ファイバが大径モード領域（ＬＭＡ）ファイバであれば、コア屈折率Δ％は約０．０５％と０．１５％の間にあることが好ましく、更に好ましくは、約０．０７％と０．１１％の間に、例えば０．１％であることが好ましい。コアが細長い形状であれば、コア３０の平均直径ｄavg＝｛Ａ＋Ｂ｝／２は、好ましくは、約３μｍと１２μｍの間、更に好ましくは、４μｍと１０μｍの間である。
【００１４】
図２Ｂに示されるように、コア３０は、コア３０とは異なる構成を有し、好ましくは屈折率がコアよりも小さい随意的な環状領域３２に囲まれていてもよい。  従って、環状領域３２は、好ましくは、純粋なシリカに比べて屈折率を下降させるようにドープされ、従って、最も好ましくは、フッ素でドープされた、または、ホウ素およびフッ素でコドープされたシリカから作製される。屈折率下降のＦドーピングで、環状領域３２は、屈折率Δが、約−０．０％と−０．７％の間に、好ましくは、約−０．２％と−０．６％の間に、最も好ましくは、約−０．４％になるであろう。一般に、環状領域３２内のガラスは、引き延ばし温度で中心コア３０よりも粘着性が低くなるようにドープされる。環状領域３２は、さらに全体的に円形または楕円形の形状を有し、応力部材と共に、２つの偏波モードの基本モード・カットオフ波長の間で単一偏波動作に寄与する。図２Ｂのファイバは、単一偏波ファイバである。すなわち、ファイバは単一偏波帯域のみを示す（この帯域中で１つの偏波のみが伝送され、他の偏波は除かれる）。単一偏波帯域（ＳＰＢ）は、８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲内に位置している。
【００１５】
少なくとも１つの応力部材は、コア３０に隣接して形成される（図２Ａ〜２Ｄ）。例えば図２Ｃは、コアを囲むホウ素およびフッ素ドープのシリカからなる環状領域である応力部材４２を示す。環状領域は、円形（図２Ｃ）または楕円形であってもよい。蝶ネクタイ形状の応力部材４２（図示せず）を使用してもよい。応力部材は、ＢおよびＦをコドープした複数の応力ロッドから成ってもよい。図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｄは、コア３０の対向する側部に位置する少なくとも２つの応力ロッド４４および４６を含む応力部材を例示する。ファイバ２０が環状領域３２を含む場合には、応力ロッド４４および４６は、ファイバ２０の環状領域３２の少なくとも一部分に形成してもよい。応力ロッド４４および４６は、好ましくは、ファイバ２０の長手方向の長さ全体に沿って延びており、ファイバ長に沿って実質的に一定の寸法を有する。応力ロッド４４および４６は、中心コア３０の直径方向の反対側に配置され、環状領域３２内に完全にあるいは部分的にのみ形成されてもよく、また、ファイバが領域３２を有しない場合には、図２Ａおよび２Ｄに示されるようにクラッド４０内に位置する。応力ロッド４４および４６は、最小コア寸法Ｂに隣接しこれと整列して配置してもよい。コアと応力ロッドとの間の壁−壁間の距離は、ＢおよびＦをコドープしたシリカはＳＡＰとして利用される際に受動損失がないので、（応力ロッドがコアに触れるように）ゼロであってもよい。その低損失は、低いホウ素濃度（６重量％未満のＢ）に起因する。好ましくは、応力ロッド４４および４６のような応力部材は、コア３０に隣接し、かつ、できるだけ近くに配置する（例えば、応力ロッド側部をコア３０の側部から５μｍ、好ましくは、３μｍ以内に配置する）。応力ロッドの横断面は、円形でもよいが（図２Ａ）、必要に応じて他の形状でもよく（例えば、図２Ｄ参照）、同じサイズでも異なるサイズでもよい。標準的なシングルモード用途に設計されたファイバ（例えば、１２５μｍの外径（ＯＤ）を有するファイバ）では、応力部材は、例えば直径ｄまたは幅ｗで、約１〜３５μｍの範囲の最大寸法、より好ましくは、約５μｍ〜２５μｍの範囲の最大寸法、更に好ましくは、例えば１０〜１５μｍ、または、１０〜２０μｍの範囲の最大寸法を持つことが好ましい。大きな外径のＬＭＡファイバでは、応力部材の直径または幅が、用途に固有のＬＭＡファイバ設計要求に依存して、多くの場合に３０μｍかそれより大きくなり得る。例えば、応力ロッドの最大寸法は、ＬＭＡファイバ用で２５μｍ〜２５０μｍの範囲であってもよい。例えば２５０μｍ直径（あるいは幅）の応力部材を有するＬＭＡファイバは、約１ｍｍの外径を有する。コア３０の各側部には、１本の応力ロッドのみが示されているが、各側部に沿って複数のロッドが、動作波長帯域内でＰＭあるいはＳＰを提供するために作動してもよい。ＢとＦをドープしたシリカを有する例示的な応力部材は、８重量％未満のホウ素を含み、好ましくは、２重量％＜Ｂ＜６重量％、および、１．５重量％＜Ｆ＜３．５重量％である。例えば、幾つかの実施形態では、応力部材は、３．８重量％＜Ｂ＜４．２重量％のＢ、および、２．４重量％＜Ｆ＜３重量％のFを含む。応力部材は��−１００℃〜６００℃の温度範囲で、温度非感受性のＰＭ性能を確保するために、純粋なシリカ（または、その周囲を囲むドープしたシリカ材料）と同様な熱膨張率を持つことが好ましい。例えば、応力部材は、好ましくは、１×１０−７／℃と１５×１０−７／℃の間、より好ましくは３×１０−７／℃と１０×１０−７／℃の間、更に好ましくは、３×１０−７／℃と８×１０−７／℃の間、更に好ましくは、４×１０−７／℃と８×１０−７／℃の間、最も好ましくは、４×１０−７／℃と７．５×１０−７／℃の間の熱膨張率を有する。
【００１６】
好ましくは、光ファイバは、８００ｎｍと１６００ｎｍの間（例えば、８５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび／または１５５０ｎｍ）に位置する動作波長範囲／ＳＰＢ内で、偏波維持モードおよび／または単一偏波モードをサポートする。本発明の幾つかの実施形態に係る光ファイバは、４５０ｎｍから１６００ｎｍの波長で、０．４×１０−４〜４×１０−４の複屈折（Δｎ）を有する。例えば、Δｎは、８５０ｎｍの波長で、１×１０−４〜３×１０−４の範囲にあるかも知れない。図３は、図２Ａのファイバが１対の交差偏光子の間に配置された際の、波長と測定されたＯＳＡスペクトルとの関係を示す。この例示的なＰＭファイバ（図２Ａのファイバ）の複屈折（Δｎ）およびビート長の双方は、図３に示された情報によって計算することができる。このファイバは、約４．２ｍｍのビート長ＬＢ＝（Δλ／λ）Ｌを持つ。但し、Δλは図３の最大振幅の波長間隔、λは平均波長、Ｌは測定されたファイバ長（この実施形態では、Ｌ＝１．９６５＝ｍ）である。ファイバは、λ＝９８０ｎｍで約２×１０−４の複屈折Δｎを有し、その複屈折は、応力部材としてＢのみがドープされたシリカを有する従来のＰＭファイバの複屈折と同様であるが、付加された利点として、Ｂ／Ｆ石英ガラスの歪み点温度まで熱的に安定である。発明者らは、Ｂ／Ｆドープされたシリカの歪み点温度に至るまで、ロッドによって印加されたストレスのレベルが変化しなかったことを実験的に確認した。  
図２Ａに示された断面と同様な断面を有する例示的なファイバは、０．６８％のコア相対屈折率と、０．５８％のクラッド相対屈折率とを有する（双方の相対屈折率は、純粋シリカの屈折率に対する）。従って、クラッドに対するコアの有効コア屈折率０．１％（０．６８％−０．５８％＝０．１％）は、ＬＭＡ−ＰＭファイバ設計の約０．０６のコアＮＡに相当する。応力ロッドは、−１．５％の（やはり純粋なシリカに対する）屈折率を有する。このファイバは、５５μｍのコア直径、および、１００μｍの応力ロッド直径を有する。応力ロッド４４および４６は、コア３０に隣接してクラッド４０内に位置しており、コア３０と応力ロッド４４、４６との間の（壁−壁）距離が２５μｍである。このファイバ２０は、λ＝１μｍで０．４３×１０−４の複屈折、および、λ＝１μｍで１５ｄＢの偏波消光比を有する。このファイバは、能動ＬＭＡのＰＭファイバであり、ファイバ・レーザ、および、ファイバ増幅器での使用に適している。この例示的なファイバのファイバコア３０は、以下、
Ｙｂ２Ｏ３：１．２重量％、
ＧｅＯ２：７．６重量％、
Ａｌ２Ｏ３：３重量％
を含む。この例示的なファイバのクラッド４０は、９．４重量％のＧｅＯ２でドープされたシリカを含む。この例示的なファイバの応力ロッド４４および４６は、以下、
Ｂ２Ｏ３：４重量％、
Ｆ：２．５重量％
でドープされたシリカを含む。図２Ｄに示した横断面と同様な横断面を有する別の例示的なファイバは、０．１％のコア屈折率、および、０％のクラッド屈折率（クラッドは純粋なシリカから成る）を有する。応力ロッド４４および４６は、横断面が「月」形状であり、−１．５％の屈折率を有する。より詳しくは、このファイバは、２９μｍの直径を有する円形コア３０、および、３８μｍ×１１０μｍの応力ロッド寸法を有する。この例における応力ロッドの横断面は半円よりも小さい。応力ロッド４４および４６は、コア３０に隣接してクラッド内に位置しており、コア３０と応力ロッド４４、４６との間の（壁一壁）距離は９μｍである。このファイバ２０は、λ＝１μｍで４．３２×１０−４の複屈折、および、λ＝１μｍで２．３ｍｍのビート長を有する。このファイバは、特にラマン増幅のために設計された受動ＰＭファイバである。この例示的なファイバのファイバコア３０は、２重量％のＧｅＯ２でドープされたシリカである。この例示的なファイバのクラッド４０は、純粋なシリカを含む。この例示的なファイバの応力ロッド４４および４６は、以下、
Ｂ２Ｏ３：４重量％、
Ｆ：２．５重量％
でドープされたシリカを含む。 
機械的応力によって誘引された複屈折を利用して光ファイバの偏波特性を制御するという本発明者らの発見は、動作中において温度感受性を低下させるという固有の利点を有する。理論に束縛されることを欲するものではないが、出願人は、ＢおよびＦでコドープされたシリカから成る応力部材によって提供される、機械的に誘引された高い複屈折のメカニズムが、以下のように説明できるものと信じる。
【００１７】
応力部材を使用するＰＭファイバまたはＳＰファイバ中で得られる一般的な複屈折（Ｂ）は、以下、
Ｂ＝Ｃ・（σｔ−σｍ）                  （１）
のように表現することができる。但し、Ｃは応力−光係数、σｔは熱応力の寄与度、σｍは機械的ストレスの寄与度を示す。
【数１】
0005629207.tif 000003
【００１８】
である。但し、Ｅはヤング率、Δαは応力部材とクラッドとの間の熱膨張率の差、ΔＴはファイバ歪み点温度と室温との温度差、νはポアソン比、Ｆはファイバ引き伸ばし力、Ａは応力部材の面積である。
【００１９】
Ｂを高濃度にドープしたシリカを応力部材として有する従来のＰＭファイバでは、熱の項σｔが複屈折Ｂに寄与する支配的な要因である。熱応力の項σｔは、計画される大きな熱膨張率Δαでその数値を大きくできる。これらファイバでは、機械的な項σｍは、比較的小さなもので、一般には（文献中に示されるように）無視できる。すなわち、従来のＰＭファイバでは、σｔ≫σｍである（例えば、σｔはσｍより少なくとも１０倍は大きい）。対照的に、ＢおよびＦをドープしたシリカが応力部材として使用されると、熱膨張率の差Δαは小さく（殆どゼロに）なる。一実施形態では、図４に示したデータから計算されるように、ＢおよびＦをドープしたシリカから成る応力部材は、測定された熱膨張率（６×１０−７／℃〜８×１０−７／℃）を持ち、その熱膨張率は、純粋な石英ガラスの熱膨張率に非常に近い（シリカの熱膨張率は約５．５×１０−７／℃）。従って、この場合における複屈折Ｂの支配的な力は、式（１）で示されたように、ほとんど全てが機械的な項σｍである。σｍの温度非感受性は、式（３）で示されるように、ＢおよびＦをドープしたシリカから成る応力部材を使用して作製されたＰＭファイバの熱的安定性に関与している。従って、温度非感受性でない動作に対してσｔ＜σｍ、好ましくは、σｔ≪σｍ（例えば、σｍ＝１０σｔまたはそれ以上）が成立することを条件として、応力光学係数Ｃが可能な限り大きいこと、好ましくは、１０−４／ＭＰａよりも大きいことが望ましい。
【００２０】
ＢおよびＦをドープしたシリカが応力部材として使用されるときの他の重要な１つの属性は、発明者らの実験データが５×１０−４／ＭＰａまでの値を示した、その大きな応力−光係数であり、それは既知の他のすべての石英系ガラスよりもはるかに高い値である。Ｂ／Ｆでコドープされたシリカ・ファイバの大きな応力−光係数、および、この材料で示される純粋なシリカに近い熱膨張率の原因が何であるかは現時点でははっきりしていない。例えば、ＢおよびＦをドープしたシリカにおける純粋な石英ガラスに対する熱膨張率差は、例示的な実施形態では３×１０−７（好ましくは２×１０−７未満）である。ＢおよびＦをシリカにコドープしたことによる或る構造的な効果が重要な役割を果たすことは極めて妥当性が高いものである。発明者らの予備的な研究は、この点に関して、ガラス中にＢ−Ｆ結合が形成された明らかな証拠を示している。それとは関係なく、このＢおよびＦでコドープされた石英ガラスに見られるこれらのユニークな属性、すなわち低い熱膨張率と大きな応力−光係数とが、このガラスの価値を高め、かつ、このガラスを高い熱的安定性を有するＰＭ／ＳＰ光ファイバを作るために有効な応力部材の要素としている。
【００２１】
ファイバ・クラッド４０は、約１２５μｍ以上という従来の外径を有すること、および、実質的に純粋なシリカの組成を有することが好ましい。オプションとして、クラッド４０は、フッ素のような他の適切なドーパントを含んでもよく、また、寸法上の制約があるならば、外径を小さくしてもよい。
【００２２】
本発明の幾つかの実施形態に係る単一偏波ファイバ２０は、設計された単一偏波帯域（ＳＰＢ）内に単一の偏波（唯一つのみの偏波モードの送信）を可能にする光学特性を示す。好ましくは、本発明に係る単一偏波ファイバのＳＰＢは、約８００ｎｍ〜１６００ｎｍの間に位置するように設計される。最も好ましくは、ファイバのＳＰＢは、ファイバが９８０ｎｍ、１３１０ｎｍ、または、１５５０ｎｍで作動する光学部品内で容易に使用可能となるように、９８０ｎｍ、１３１０ｎｍ、または、１５５０ｎｍに一致させる。特に、ＳＰＢの中心波長が、部品の動作波長の中心波長と（約±２０ｎｍの範囲内で）実質的に一致することである。さらに、発明に係るＳＰファイバは、９７８ｎｍ波長で、好ましくは１５ｄＢ以上の、更に好ましくは２０ｄＢ以上の消光比をＳＰＢ内で示す。  
本発明の一実施形態に係る単一偏波ファイバは、図５に模式的に示されている。この単一偏波ファイバは、クラッド４０内に、応力ロッド４４、４６、および、複数の空気孔２４、２６を備える。このファイバの分析が、応力ロッド４４、４６からの組合せ複屈折、および、空気孔２４、２６からの形状複屈折を考慮に入れた数値モデリングによって行なわれた。空気孔２４および２６は、さらに基本モード・カットオフを引き起こす補助的な役割を果たし、このため、高い複屈折により２つの偏波モードは異なる波長で基本モード・カットオフに達することになる。これは、２つの偏波モードに対応する２つの基本モードのカットオフ波長間で単一偏波での動作を可能にする。このファイバは、８．８μｍの直径と、クラッドとの比で０．２％のコア屈折率とを有するコアコア３０を備える。応力ロッド４４および４６は、１２μｍの直径を有しており、２．０２×１０−４の複屈折に寄与する。この例示的な実施形態では、ロッド中心からコア中心までの距離は１１μｍである。空気孔は１２μｍの直径を有し、ファイバ中心と空気孔中心との距離が概略で１０．４μｍである。クラッドは純粋なシリカから形成される。この実施形態の応力ロッド４４、４６、および、空気孔２４、２６は、中心コア３０の側部に実質的に接する。この単一偏波ファイバは、１２３８ｎｍと１３２９ｎｍの間で、単一偏波作動幅を９１ｎｍとする単一偏波作動を示す。
【００２３】
本発明は、その発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更および修正が可能であることが当業者には明らかであろう。従って、本発明が、その修正や変更について、それらが添付の特許請求の範囲およびその均等範囲内にあることを条件として、その権利範囲をカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００２４】
１０、３０：コア
１１、４０：クラッド
１２、４２：応力部材
２０：光ファイバ
３２：環状領域
４４、４６：応力ロッド
２４、２６：空気孔
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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