(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イッテルビウム、アルミニウム及びリンを含有し、かつゲルマニウムを含有しないコアと、このコアを囲むクラッドと、を備え、
前記コア中の、前記イッテルビウムの酸化イッテルビウム換算濃度が０．０９〜０．６８モル％であり、
前記コア中の、前記リンの五酸化二リン換算濃度の前記酸化イッテルビウム換算濃度に対するモル比が５．７９〜３０であり、
前記コア中の、前記アルミニウムの酸化アルミニウム換算濃度の前記酸化イッテルビウム換算濃度に対するモル比が７．６１〜３２であり、
前記酸化アルミニウム換算濃度の前記五酸化二リン換算濃度に対するモル比が１〜２．５である
ことを特徴とするイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項２】
前記コア及び前記クラッドがシリカガラスで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項３】
前記酸化アルミニウム換算濃度及び五酸化二リン換算濃度が、いずれも８モル％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項４】
前記コアと前記クラッドとの比屈折率差が０．０５〜０．３％である
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項５】
前記コアと前記クラッドとの比屈折率差が０．１〜０．２５％である
ことを特徴とする請求項４に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項６】
前記コアが、さらにフッ素及び／又はホウ素を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項７】
前記コアが、さらにイッテルビウム以外の希土類元素及び遷移金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項８】
前記クラッドを少なくとも二層備え、径方向内側のクラッドの屈折率が外側のクラッドの屈折率よりも高い
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項９】
前記クラッドを少なくとも三層備え、径方向最内側のクラッドの屈折率ｎｃ１と、最外側のクラッドの屈折率ｎｃ３と、前記最内側及び前記最外側のクラッド間の中間クラッドの屈折率ｎｃ２とが、ｎｃ１＞ｎｃ２＞ｎｃ３の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバ。
【請求項１０】
請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバを光増幅媒体として有することを特徴とするファイバレーザ。
【請求項１１】
請求項１に記載のイッテルビウム添加光ファイバを光増幅媒体として有することを特徴とするファイバアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダークニングが抑制されたイッテルビウム添加光ファイバ、並びに該光ファイバを有するファイバレーザ及びファイバアンプに関する。
本願は、２００８年１１月１４日に、日本国に出願された特願２００８−２９２０１３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】
希土類元素が添加された光ファイバ内では、この希土類元素に励起光が供給されると、反転分布が形成される。そのため、この励起光の波長に対応した波長を有する誘導放出光が生じる。そこで、このような希土類添加光ファイバは、誘導放出光の波長と同じ波長を有する信号光を増幅するファイバアンプや、誘導放出光の波長と同じ波長を有するレーザ発振光を出力するファイバレーザに広く利用されている。そして、ファイバアンプやファイバレーザには、より広い波長帯域において、高く且つ平坦な利得特性や発振特性を有することが望まれている。このような観点から、希土類添加光ファイバの研究開発が展開されている。
希土類添加光ファイバとしては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）添加光ファイバが知られている。このＹｂ添加光ファイバは、ビーム品質の良い高パワー出力光が得られる。この出力光の発振波長は、既存の高出力レーザの一つであるＮｄ−ＹＡＧとほぼ同じ１μｍ付近である。そのため、溶接、マーキング、切断等の材料加工用途の高出力光源用レーザ媒体としての実用化が期待されている。【０００３】
図１３は、従来のＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を例示する図である。
ここに示すＹｂ添加光ファイバ１１０は、シングルクラッドファイバであり、コア１１１の外周上にクラッド１１２を設け、このクラッド１１２の外周上に保護被覆層１１３を設けたものである。Ｙｂ添加光ファイバ１１０では、導波する光を閉じ込めるために、コア１１１の屈折率がクラッド１１２の屈折率よりも高くなっている。コア１１１の屈折率を高くするためには、通常、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）等の屈折率上昇ドーパントがコア１１１に添加される。さらに、コア１１１には光増幅作用を有するドーパントとして、Ｙｂが添加される。Ｙｂは、通常、コア１１１中にほぼ均一な濃度分布となるように添加されるが、濃度分布があっても良く、さらにクラッド１１２の一部に添加されても良い。
このようなＹｂ添加光ファイバに励起光を入射させ、信号光を入射させるか又はファイバブラッググレーティング等を使用してキャビティを組むことで、高パワーの信号光が得られる。【０００４】
通常、ファイバレーザやファイバアンプの光増幅媒体としてＹｂ添加光ファイバを使用する場合には、限定モード励振が可能でかつ冷却効率が高いファイバ型光増幅媒体の利点を生かすために、実質的なシングルモード条件でＹｂ添加光ファイバを使用することが多い。
実質的にシングルモード伝播させるための光導波路の条件は、コアの屈折率とコア径（換言すれば、コアの径方向における屈折率分布）、巻き径等の条件によって決定される。この際、コアの屈折率が低いか、又はコア径が小さいことが必要となる。非特許文献１には、シングルモード伝播させるための光導波路の条件についての詳細な開示がある。非特許文献１には、開口数（ＮＡ）とコア直径とに関してシングルモード伝搬を満足すべき関係が示されている。例えば、コア直径を２０μｍとした場合、ＮＡは約０．０４以下である必要がある。ＮＡとコアの屈折率とには、近似的に以下の式（１）で表される関係が成立している。            
0005436426.tif 000002
この式（１）によると、コア直径を２０μｍとした場合、比屈折率差としては、０．０３５％以下である必要がある。また、コア直径を１０μｍとした場合でも、比屈折率差としては０．１５％以下である必要がある。
一方、光増幅媒体としての性能を考慮すると、増幅用光ファイバが、より高パワーの光を出力できることが望まれる。すなわち、高パワーの光を光ファイバ中に伝播可能なことが、より良い増幅用光ファイバの条件である。しかし、光量が同等な光を、コア径が小さい光ファイバに入射させた場合と、コア径が大きい光ファイバに入射させた場合とで比較すると、前者の方が後者よりも光の伝送断面積（モードフィールド径）が小さいので、コアを伝播する光のパワー密度が高くなる。その結果、光によるコアガラスの損傷や光学的非線形現象を誘発し易い。あるいは、光伝送時の増幅パワーが制限されてしまう。したがって、このような観点からは、コア径が大きい方が望ましい。以上より、コア径を大きくし、かつシングルモード伝播させるためには、コアの屈折率を低くすることが必要となる。【０００５】
ファイバアンプやファイバレーザの特性を悪化させる要因の一つに、ファイバ中を伝播する励起光や信号光によって生じる光ファイバの損失増加（フォトダークニング）がある（非特許文献２及び３参照）。この損失増加によって、光増幅媒体である希土類添加光ファイバの光増幅効率が徐々に低下する。その結果、ファイバアンプやファイバレーザは、経時に伴い出力が低下して、寿命が短くなってしまう。【０００６】
これまでにフォトダークニングを抑制するための手法が種々開示されている。
例えば、非特許文献２には、ＤＮＤ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と呼ばれる特殊な製造方法を適用することで、フォトダークニングを抑制することが開示されている。
また、非特許文献３には、光ファイバにアルミニウムを高濃度に添加することによって、フォトダークニングを抑制することが開示されている。
また、非特許文献４には、光ファイバの製造時にリンを高濃度に添加することによって、フォトダークニングを抑制することが開示されている。
また、特許文献１には、光ファイバに水素を添加することで、フォトダークニングを抑制することが開示されている。
特許文献２には、光ファイバのコア中に、希土類元素とゲルマニウムとアルミニウムとリンとを添加することで、コアとクラッドとの屈折率差が小さくなること、および希土類元素の再結晶化が抑制されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１１４３３５号公報
【特許文献２】特開平１１−１１２０７０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ming-Jun Li, et. al., Effective Area Limit for Large Mode Area Laser Fibers, The Proceedings of OFC 2008, OTuJ2 (2008)
【非特許文献２】S.Tammela et al., The Potential of Direct Nanoparticle Deposition for the Next Generation of Optical Fibers, The Proceeding of SPIE Photonics West 2006, Vol.6116-16 (2006)
【非特許文献３】T. Kitabayashi et. al., Population Inversion Factor Dependence of Photodarkening of Yb-doped Fibers and Its Suppression by Highly Aluminum Doping, The Proceedings of OFC 2006, OThC5(2006)
【非特許文献４】M. Engholm et. al., Preventing photodarkening in ytterbium-doped high power fiber laser; correlation to the UV-transparency of the core glass, The Proceeding of Optics Express Vol.16, 1260-1268 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、非特許文献２に記載の方法によれば、従来法で製造した場合よりも確かにフォトダークニングは抑制できるが、その抑制効果はまだ不十分である。また、製造方法が特殊であり、この方法では原理的に脱水が十分にできない。その結果、従来法であるＭＣＶＤ法やＶＡＤ法と比較して、光ファイバにはＯＨ基の混入が多くなる。そのため、この製造方法で作製された光ファイバでは、このＯＨ基に起因する損失が大きくなってしまう。さらに、製造に使用するファイバプリフォームのサイズが制限されてしまうので、製造コストが上昇する。そのため、フォトダークニングが抑制された光増幅用光ファイバを安価に製造できない。
非特許文献３に記載の方法では、フォトダークニングを十分抑制するために、多量のアルミニウムの添加が必要となる。その結果、光ファイバのコアの屈折率が高くなってしまう。ファイバ型光増幅器やファイバレーザに使用される希土類添加光ファイバは、シングルモード伝搬または少数モード伝搬の条件下で使用されることが一般的である。したがって、コアの屈折率が高い場合、相対的にコア径を小さくしなければならない。コア径が小さいことは、光ファイバの有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が小さくなることから、伝搬する光のパワー密度が高くなって非線形光学効果が発現しやすい。すなわち、非線形光学効果による波長変換が生じて、所望の出力光が得られないという問題があった。
非特許文献４に記載の方法では、フォトダークニングを十分抑制するために、多量のリンの添加が必要となる。この場合も、非特許文献３に記載の方法と同様に、光ファイバのコアの屈折率が高くなってしまう。このようにコアの屈折率が高い場合、光ファイバをシングルモード動作させるために、コア径を小さくする必要があるが、上記のように、非線形光学効果が発現しやすくなり、所望の出力光が得られなくなってしまうという問題点があった。
特許文献１に記載の方法によれば、フォトダークニングを抑制できるが、水素含浸工程と光照射工程が必要となる。そのため、製造工程が煩雑となり、大量の光ファイバを製造することが困難である。
特許文献２ではフォトダークニングの抑制に関して記載がなく、上記元素らを特許文献２に記載の濃度範囲でコアに添加したのみでは、フォトダークニングを十分に抑制できない虞があるのみならず、コアの屈折率が高くなり光ファイバの有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が小さくなって、非線形光学効果による波長変換が生じて、所望の出力光が得られなくなる虞がある。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来法で製造可能な、フォトダークニングが抑制された光ファイバの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（１）本発明のイッテルビウム添加光ファイバは、イッテルビウム、アルミニウム及びリンを含有し、かつゲルマニウムを含有しないコアと、このコアを囲むクラッドと、を備え、前記コア中の、前記イッテルビウムの酸化イッテルビウム換算濃度が０．０９〜０．６８モル％であり、前記コア中の、前記リンの五酸化二リン換算濃度の前記酸化イッテルビウム換算濃度に対するモル比が５．７９〜３０であり、前記コア中の、前記アルミニウムの酸化アルミニウム換算濃度の前記酸化イッテルビウム換算濃度に対するモル比が７．６１〜３２であり、前記酸化アルミニウム換算濃度の前記五酸化二リン換算濃度に対するモル比が１〜２．５である。
（２）前記コア及び前記クラッドがシリカガラスで構成されているのが好ましい。
（３）前記酸化アルミニウム換算濃度及び前記五酸化二リン換算濃度が、いずれも８モル％以下であるのが好ましい。
（４）前記コアと前記クラッドとの比屈折率差が０．０５〜０．３％であるのが好ましい。
（５）上記（４）の場合、前記コアと前記クラッドとの比屈折率差が０．１〜０．２５％であるのが好ましい。
（６）前記コアが、さらにフッ素及び／又はホウ素を含有するのが好ましい。
（７）前記コアが、さらにイッテルビウム以外の希土類元素及び遷移金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含有するのが好ましい。
（８）前記クラッドを少なくとも二層備え、径方向内側のクラッドの屈折率が外側のクラッドの屈折率よりも高いのが好ましい。
（９）前記クラッドを少なくとも三層備え、径方向最内側のクラッドの屈折率ｎｃ１と、最外側のクラッドの屈折率ｎｃ３と、前記最内側及び前記最外側のクラッド間の中間クラッドの屈折率ｎｃ２とが、ｎｃ１＞ｎｃ２＞ｎｃ３の関係を満たすのが好ましい。
（１０）本発明のファイバレーザは、上記（１）に記載のイッテルビウム添加光ファイバを光増幅媒体として有する。
（１１）本発明のファイバアンプは、上記（１）に記載のイッテルビウム添加光ファイバを光増幅媒体として有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）または（２）に記載のイッテルビウム添加光ファイバによれば、フォトダークニングが抑制され、優れた光増幅効果が得られる光ファイバを、安価かつ大量に提供できる。また、このような光ファイバを光増幅媒体として使用することで、経時に伴う出力低下が抑制され、光学特性が良好なファイバレーザ及びファイバアンプを安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図２】図２は、実施例１における、励起光照射前後での損失量とその差分の波長との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例２で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図４】図４は、実施例３で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図５】図５は、実施例４で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図６】図６は、実施例５で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図７】図７は、実施例６で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図８】図８は、実施例７で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図９】図９は、実施例８で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例９で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例１０で作製したＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図１２】図１２は、比較例２における、励起光照射前後での損失量とその差分の波長との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、従来のＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【図１４】図１４は、比較例９〜１１のＹｂ添加光ファイバの径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳しく説明する。
以下で「モル％」の単位で示す添加成分の濃度は、屈折率分布を有する光ファイバにおいては、特に断りのない限り平均値である。
【００１５】
＜Ｙｂ添加光ファイバ＞
本発明のＹｂ添加光ファイバは、コアと、このコアを囲むクラッドとを備える。前記コアは、少なくともＹｂ、Ａｌ及びＰを含有する。前記コア中の、Ｙｂの酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）換算濃度（以下、単に「Ｙｂ２Ｏ３換算濃度」と略記することがある）、Ｐの五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）換算濃度（以下、単に「Ｐ２Ｏ５換算濃度」と略記することがある）及びＡｌの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）換算濃度（以下、単に「Ａｌ２Ｏ３換算濃度」と略記することがある）が下記条件を満たす。
（Ａ）Ｙｂ２Ｏ３換算濃度が０．０９〜０．６８モル％である。
（Ｂ）Ｐ２Ｏ５換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比（Ｐ２Ｏ５換算濃度（モル％）／Ｙｂ２Ｏ３換算濃度（モル％））が３〜３０である。
（Ｃ）Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比（Ａｌ２Ｏ３換算濃度（モル％）／Ｙｂ２Ｏ３換算濃度（モル％））が３〜３２である。
（Ｄ）Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＰ２Ｏ５換算濃度とのモル比（Ａｌ２Ｏ３換算濃度（モル％）／Ｐ２Ｏ５換算濃度（モル％））が１〜２．５である。
【００１６】
Ｙｂは光増幅作用を有するドーパントである。Ａｌは屈折率上昇作用及びガラスの結晶化抑制作用を有するドーパントである。Ｐはフォトダークニング抑制作用及び屈折率上昇作用を有するドーパントである。
【００１７】
コア中のＰは、フォトダークニングの抑制作用を有する。しかしながら、コアがＹｂ及びＰのみを含有する光ファイバは、コアの屈折率を所望の低い値とした場合、ガラスが結晶化してしまう。そのため、この光ファイバは、増幅用光ファイバとして使用できない。しかし、さらにＡｌをコアに含有させることにより、フォトダークニングを抑制しつつ、コアの屈折率を所望の低い値にしても、ガラスの結晶化を抑制できる。Ａｌがガラスの結晶化抑制作用を有するのは、Ｙｂ及びＰをガラス中に分散させるからであると推測される。しかも、特筆すべきは、ＡｌとＰを共に含有させることで、屈折率を低下させる効果がある。
本発明は、コア中のＹｂ２Ｏ３換算濃度、Ｐ２Ｏ５換算濃度及びＡｌ２Ｏ３換算濃度を、上記（Ａ）〜（Ｄ）の条件を満たすようにそれぞれ所定の範囲に設定することで、フォトダークニングの抑制とガラスの結晶化抑制とを高いレベルで両立でき、しかもより優れた光増幅効果が得られる。
【００１８】
上記のような観点から、本発明においては、コア中のＹｂ２Ｏ３換算濃度を０．０９〜０．６８モル％とする。０．０９モル％以上とすることで、十分な光増幅効果が得られる。具体的には、Ｙｂ添加光ファイバをファイバアンプやファイバレーザへ適用した場合に、概ね１０ｄＢ以上の良好な増幅効果が得られる。また、０．６８モル％以下とすることで、コアの屈折率の上昇を許容範囲内に抑制でき、コアとクラッドとの比屈折率差（Δ）を０．３％以下にできる。
【００１９】
Ｐ２Ｏ５換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比は３〜３０であり、５〜３０であることが好ましい。下限値以上とすることで、フォトダークニングを抑制する一層高い効果が得られ、例えば、フォトダークニングによる損失増加を０．０１ｄＢ以下に抑制できる。また、上限値以下とすることで、コアの比屈折率差（Δ）を０．３％以下とすることができ、光損失を５０ｄＢ／ｋｍ以下にできるなど、良好な特性を有するＹｂ添加光ファイバが得られる。特に前記モル比を５〜３０とすることで、ガラスの結晶化を抑制する一層高い効果が得られ、ファイバが作製し易くなる。
【００２０】
Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比は３〜３２であり、５〜３２であることが好ましい。下限値以上とすることで、コアの屈折率を低くしても、ガラスの結晶化を抑制する一層高い効果が得られる。また、上限値以下とすることで、Ｐ２Ｏ５換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比を上限値以下とした場合と同様の効果が得られる。特に前記モル比を５〜３２とすることで、ガラスの結晶化を抑制する一層高い効果が得られ、ファイバが作製し易くなる。
【００２１】
Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＰ２Ｏ５換算濃度とのモル比は１〜２．５であり、１〜１．８であることが好ましい。下限値以上とすることで、ファイバの歪みに起因する割れやガラスの結晶化を抑制する一層高い効果が得られ、Ｙｂ添加光ファイバを安定して製造できる。
また、上限値以下とすることで、コアの比屈折率差（Δ）を０．３％以下とすることができ、良好な特性を有するＹｂ添加光ファイバが得られる。
【００２２】
コア中のＡｌ２Ｏ３換算濃度は、８モル％以下であることが好ましい。Ａｌの含有量が必要以上に多くなると、光ファイバの伝送損失が高くなってしまうが、このような範囲とすることで、伝送損失が抑制され、一層高い光の増幅効果が得られる。具体的には、例えば、光損失を５０ｄＢ／ｋｍ以下にできる。
同様の理由により、コア中のＰ２Ｏ５換算濃度も、８モル％以下であることが好ましい。
そして、本発明においては、Ａｌ２Ｏ３換算濃度及びＰ２Ｏ５換算濃度が、いずれも８モル％以下であることが特に好ましい。
【００２３】
コアとクラッドとの比屈折率差（Δ）は、０．０５〜０．３％であることが好ましく、０．１〜０．２５％であることがより好ましい。０．３％以下とすることで、光ファイバを実質的にシングルモード条件で使用する場合に、コア径が小さくなり過ぎず、光のパワー密度が高くなり過ぎない。ゆえに、光によるコアガラスの損傷や光学的非線形現象を抑制する高い効果が得られる。これにより、高出力光が容易に得られる。また、０．２５％以下とすることで、一層高出力の光が得られる。一方、０．０５％以上とすることで、光を十分に閉じ込めることができ、曲がりや側圧により導波が不安定になることなどによって生じる曲げ損失の増大を抑制できる。その結果、光を一層安定して導波できる。
本発明において、「コアとクラッドとの比屈折率差」とは、コアの屈折率をｎ１、クラッドの屈折率をｎ０とした場合に、式：（ｎ１−ｎ０）／ｎ１×１００で算出される値である。
「実質的にシングルモード」であるとは、導波路構造としてはマルチモードであるが、曲げ等によって高次モードを除去するように、実効的にシングルモードであることを指す。
【００２４】
コア及びクラッドは、シリカガラスで構成されていることが好ましい。シリカガラスは、一般的な伝送用光ファイバで汎用されているのに加え、伝送損失の低減が可能であり、光を高効率で増幅するのに有利である。
【００２５】
コアには、Ｙｂ、Ａｌ及びＰ以外に、さらにその他の元素を含有させても良い。その他の元素を含有させることで、Ｙｂ添加光ファイバの機能を高めたり、異なる機能を付与できる。
例えば、コアにゲルマニウム（以下、Ｇｅと略記することがある）を含有させることで、Ｙｂ添加光ファイバにファイバブラッググレーティングを容易に形成できる。
また、フッ素（以下、Ｆと略記することがある）及びホウ素（以下、Ｂと略記することがある）のいずれか一方又は双方を含有させることで、コアの屈折率分布の制御が容易になり、所望の光学特性を有する光ファイバが容易に得られる。
また、コアに、イッテルビウム以外の希土類元素及び遷移金属元素からなる群から選択される少なくとも一種を含有させることで、共添加増感作用を発現させたり、励起波長を変化させたり、特定波長で発振させたりすることが可能となる。
【００２６】
前記希土類元素は、従来のＹｂ添加光ファイバで使用されている公知のもので良く、具体的には、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イットリウム（Ｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）及びネオジム（Ｎｄ）等が例示できる。
前記遷移元素も、公知のものから目的に応じて適宜選択すれば良い。
【００２７】
コアに含有させるその他の元素は一種類でも良いし、二種類以上でも良い。そして、これら元素は、液浸法等、公知の方法でコアに添加すれば良い。
【００２８】
コアに含有させるその他の元素は、目的に応じて適宜その種類を選択すれば良い。そして、元素の種類に応じてその濃度を適宜設定すれば良い。
例えば、Ｇｅを含有させる場合には、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）換算濃度が０．１〜１．１モル％であることが好ましく、０．３〜０．５９モル％であることがより好ましい。０．１〜１．１モル％の二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）換算濃度は、コア中のＧｅ濃度０．０３５〜０．３７モル％に相当する。ＧｅＯ２の添加は、１モル％あたり比屈折率で約０．１％の屈折率の上昇を生じさせる。従って、導波光学的な設計から所望される、ある屈折率を得るためには、同様に屈折率上昇作用を持つ五酸化二リンや酸化アルミニウム、酸化イッテルビウム等のドープ量を相対的に減らす必要がある。本発明では、五酸化二リンと酸化アルミニウムの共添加による屈折率の低下効果を用いているため、酸化アルミニウムを減らす、もしくは酸化イッテルビウムのドープ量を相対的に減らすことで、コアの屈折率を下げる。例えば二酸化ゲルマニウムを２モル％添加すると、コアの比屈折率が約０．２％上昇するので、酸化アルミニウム、酸化イッテルビウムのいずれか１つまたは両方を、比屈折率が約０．２％分減少するように、これらのドープ量を減らして作製する必要がある。酸化アルミニウムを減らすと、ガラスの結晶化により光ファイバの製品製造が不可能になる。また、酸化イッテルビウムを減らすと、光の増幅効果がその分少なくなる。従って、これらの添加量を減らすのは望ましくない。例えば、コアとクラッドとの比屈折率差０．２５％の設計でイッテルビウム添加ファイバを作製した場合、上述のように二酸化ゲルマニウムを２モル％添加すると、比屈折率が０．２％減少するように酸化アルミニウムや酸化イッテルビウムのドープ量を減らす必要がある。例えば、酸化アルミニウムの添加量の削減のみで比屈折率を０．２％分減らすとなると、酸化アルミニウム１．４モル％分の削減が必要となる。この場合だと、ガラスの結晶化が発生し、製品を製造できなくなる。また、酸化イッテルビウムの削減のみでは、もともと酸化イッテルビウムの濃度（添加量）が多くないので、比屈折率０．２％の削減はできない。以上から、多量のＧｅＯ２の添加は望ましくないことが多い。一方、ＧｅＯ２の添加量が少ないと、添加の目的を十分に発揮できない。例えば、本ファイバにグレーティングを付与することを考えると、最低限ＧｅＯ２が０．１モル％は必要であり、０.３モル％以上あるとより好適である。一方で、１.１モル％程度あれば、グレーティングを付与するのに十分であるが、上記多量のＧｅＯ２の弊害を勘案すると、０．５９モル％以下であるとより好適である。
二酸化ゲルマニウムを０．６モル％添加すると、コアの比屈折率が約０．０６％上昇する。したがって、比屈折率が約０．０６％分減少するように、酸化アルミニウム、酸化イッテルビウムのいずれか１つまたは複数のドープ量を減らして光ファイバを作製する必要がある。酸化アルミニウムを減らすと、上述したようにガラスの結晶化により製品製造が不可能になる。また、酸化イッテルビウムを減らすと、光の増幅効果がその分少なくなるので、望ましくない。例えば、コアとクラッドとの比屈折率差０．２０％の設計でイッテルビウム添加ファイバを作製し、二酸化ゲルマニウムを０．６モル％添加した場合、酸化アルミニウム、酸化イッテルビウムのドープ量を、比屈折率が０．０６％分減少するように、これらの添加量を削減する必要がある。例えば、酸化アルミニウムのみで０．０６％分減らすことになると、０．４モル％分酸化アルミニウムの削減が必要となる。この場合も、上述したようにガラスの結晶化が発生し製品を製造できなくなる。また、酸化イッテルビウムの削減のみでは、もともと酸化イッテルビウムの濃度（添加量）が多くないので、比屈折率が０．０６％減少するようにこの添加量を削減すると、光の増幅効率が低下してしまい、所望の出力が得られなくなる。
なお、二酸化ゲルマニウム、五酸化二リン、酸化アルミニウムを含む組成の光ファイバについては、上記特許文献２に開示があるものの、本発明の効果となるフォトダークニングに関しては開示されておらず、また、特許文献２の実施例には、比屈折率が０．２９％以下の組成比に関しての開示がなされていない。従って、特許文献２に記載の内容では、コアの屈折率を十分に下げることができず、コアガラスの損傷や光学的非線形現象を避けることと、シングルモード伝搬の両立とを実現するのが困難である。
以上のことから、グレーティングを付与する等、ＧｅＯ２を添加する特段の目的が無い場合には、ＧｅＯ２は極力添加しないことが望ましい。なぜなら、前述の通り、ＧｅＯ２を添加してもフォトダークニングに特段の影響を与えないにもかかわらず、ＧｅＯ２の添加により屈折率の上昇を伴ってしまうためである。その結果、実効断面積の拡大に反し、耐パワー性が低くなってしまう。同様に、ＡｌとＰ以外の、屈折率上昇剤（Ｔｉ等）もその元素を添加する効果が特段認められないときには、屈折率上昇元素は極力添加しないことが望ましい。
【００２９】
また、Ｂを含有させる場合には、三酸化二ホウ素（Ｂ２Ｏ３）換算濃度が０．０１〜５モル％であることが好ましく、０．０５〜１モル％であることがより好ましい。上記範囲の上限値以下とすることで、残留応力の増大が抑制され、十分な強度の光ファイバが得られる。
また、Ｆを含有させる場合には、０．０５〜３モル％であることが好ましく、０．１〜１モル％であることがより好ましい。上記範囲の上限値以下とすることで、コストが低減できる。
また、希土類元素又は遷移金属元素としてツリウム（Ｔｍ）を含有させる場合には、酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）換算濃度が０．０１〜１モル％であることが好ましく、０．０５〜０．５モル％であることがより好ましい。上記範囲の上限値以下とすることで、濃度消光等の問題を抑制できる。
【００３０】
クラッドは、一層構造でも良いし、二層構造又は三層構造等、複数層構造でも良い。
例えば、ダブルクラッドファイバ又はトリプルクラッドファイバ等、マルチクラッドファイバとすることで、シングルクラッドファイバよりも高出力の光が得られる。マルチクラッドファイバでは、励起光をクラッドに導波させることで、励起光のコアへの集中を抑制できる。そのため、コアガラスの損傷や光学的非線形現象を抑制して、一層高出力のファイバレーザやファイバアンプを作製できる。このような観点からは、ダブルクラッドファイバよりも、励起光の利用効率が高いトリプルクラッドファイバが好ましい。
また、クラッドの形状は特に限定されず、目的に応じて適宜選択すれば良い。例えば、スキューモードを抑制するためには、例えば図５や図７〜１１に示すように、径方向断面形状を多角形状、Ｄ型状等の非円形状にすることが好ましい。
また、コアの近傍に応力付与部を設けても良い。応力付与部は、例えば、石英ガラスにＢ２Ｏ３等を添加した材料から形成できる。
【００３１】
コアの屈折率分布は、目的に応じて適宜調整すれば良い。例えば、図１３で例示したような単峰ステップ型でも良いし、例えば図１や図３〜１１に示すように釣鐘型、凹型、デュアルシェイプ、セグメントコア、二重凹型、Ｗ型等、公知の如何なる屈折率分布でも良い。
【００３２】
コア及びクラッドの屈折率は、Ｙｂ添加光ファイバの構造や、所望の比屈折率差等を考慮して、調整することが好ましい。
例えば、導波する光を閉じ込めるためには、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高いことが好ましい。
また、クラッドを少なくとも二層備えるマルチクラッドファイバの場合には、径方向内側のクラッドの屈折率が、径方向外側のクラッドの屈折率よりも高いことが好ましい。このようにすることで、より高出力の光が得られる。なお、ここで「径方向内側」及び「径方向外側」とは、二層のクラッドの径方向における相対的な位置関係を示すものである。
したがって、「径方向内側のクラッド」及び「径方向外側のクラッド」とは、必ずしもダブルクラッドファイバの二層のクラッドのみを示すものではなく、三層以上のクラッドを備えるマルチクラッドファイバにおける、いずれか二層のクラッドも示すものである。
また、クラッドを少なくとも三層備えるマルチクラッドファイバの場合には、径方向最内側のクラッドの屈折率ｎｃ１と、最外側のクラッドの屈折率ｎｃ３と、前記最内側及び最外側のクラッド間の中間クラッドの屈折率ｎｃ２とが、ｎｃ１＞ｎｃ２＞ｎｃ３の関係を満たすことが好ましい。このようにすることで、より高出力な光を効率的に得られる。
ここで「中間クラッド」とは、最内側及び最外側のクラッド間に配置されたものであればいずれでも良く、例えば、トリプルクラッドファイバにおける、最内側及び最外側のクラッド間の中間クラッドのみを示すものではない。
【００３３】
コア径は、コアの屈折率に応じて適宜設定することが好ましいが、通常は、４〜５０μｍであることが好ましく、８〜４３μｍであることがより好ましい。
【００３４】
本発明のＹｂ添加光ファイバは、コアにＹｂ、Ａｌ及びＰを所定量添加すること以外は、公知の手法で製造できる。
例えば、ＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法等でファイバプリフォームを作製し、これを所望の外径となるように紡糸して、その外周上にＵＶ硬化樹脂等で保護被覆層を形成することで製造できる。Ｙｂは、ファイバプリフォーム作製過程において、スートに液浸法で添加する手法や、液滴を噴霧する手法で添加できる。
また、例えば、クラッドの形状を非円形状とする場合には、Ｙｂ添加後のファイバプリフォームを所望の形状に外削し、これを紡糸すれば良い。
また、例えば、クラッド中に応力付与部を設ける場合には、Ｙｂ添加後のファイバプリフォームにおいて、その中心軸方向（ファイバプリフォームの長手方向）に孔を設け、好ましくはその内表面を研削及び研磨して鏡面化した後、ここにＭＣＶＤ法等で作製したＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラス製の応力付与部材を挿入し、次いで紡糸すれば良い。
【００３５】
＜ファイバレーザ、ファイバアンプ＞
本発明のファイバレーザ又はファイバアンプは、上記本発明のＹｂ添加光ファイバを光増幅媒体として有することを特徴とする。
そして、増幅媒体として上記本発明のＹｂ添加光ファイバを使用すること以外は、公知のファイバレーザ又はファイバアンプと同様の方法で製造できる。
【００３６】
本発明によれば、フォトダークニングの抑制効果に優れ、所望の高出力光が得られるＹｂ添加光ファイバを、ＭＣＶＤ法やＶＡＤ法等の公知の手法を適用して製造できる。また、製造時に使用するファイバプリフォームのサイズも制限されることがない。したがって、上記のような優れた特性を有するＹｂ添加光ファイバを、安価かつ大量に提供できる。
また、このような光ファイバを光増幅媒体として使用することで、経時に伴う出力低下が抑制され、光学特性が良好なファイバレーザ及びファイバアンプを安価に提供できる。
【実施例】
【００３７】
以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例において、Ｙｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加量は、以下の方法で評価した。これにより用途や構造が異なる光ファイバでも、相対的に損失増加量を比較できる。
（フォトダークニングによる損失増加量の評価方法）
コアのＹｂ吸収量が３４０ｄＢとなるような長さのＹｂ添加光ファイバを使用し、そのコアに、波長９７６ｎｍの励起光を入射光量が４００ｍＷとなるように１００分間照射した。そして、波長８００ｎｍにおける照射前後の損失の差分を「フォトダークニングによる損失増加量」とした。【００３８】
［実施例１］
図１に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図１は、Ｙｂ添加光ファイバ１の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ１はシングルクラッドファイバであり、コア１１の外周上にクラッド１２が設けられ、クラッド１２の外周上に保護被覆層１３が設けられたものである。【００３９】
ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。そして、ファイバプリフォームをガラス外径が約１２５μｍになるまで紡糸し、外周上に保護被覆層を設けた。【００４０】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．４６モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は６．６１、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１５．９２、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は２．４１であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２９％であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。この時の励起光照射前後での損失量とその差分の波長との関係を図２にグラフとして示す。図２中、波長１０００ｎｍ付近で損失量のデータにノイズが見られるのは、この波長帯にＹｂの光吸収帯が存在するためである。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバアンプを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１．５Ｗのファイバアンプで１００時間経過後の出力低下量は３％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は１％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００４１】
［実施例２］
図３に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図３は、Ｙｂ添加光ファイバ２の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ２はシングルクラッドファイバであり、コア２１の外周上にクラッド２２が設けられ、クラッド２２の外周上に保護被覆層２３が設けられたものである。【００４２】
ファイバプリフォームは、ＶＡＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。そして、ファイバプリフォームをガラス外径が約１２５μｍになるまで紡糸し、外周上に保護被覆層を設けた。【００４３】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．３８モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２９．７１、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は３１．０６、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０５であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．１４％であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力３Ｗのファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は３％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は１％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００４４】
［実施例３］
図４に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図４は、Ｙｂ添加光ファイバ３の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ３は、三層構造のコア３１を有するシングルクラッドファイバであり、コア３１の外周上にクラッド３２が設けられ、クラッド３２の外周上に保護被覆層３３が設けられたものである。そして、コア３１は、センタコア３１ａと、センタコア３１ａの外周上に設けられたリンググルーヴ３１ｂと、リンググルーヴ３１ｂの外周上に設けられたリングコア３１ｃとからなる。【００４５】
ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。そして、ファイバプリフォームをガラス外径が約１２５μｍになるまで紡糸し、外周上に保護被覆層を設けた。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．０９モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２２．３３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２８．００、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．２５であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．０７％であった。【００４６】
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力４．５Ｗのファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は４％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は２％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００４７】
［実施例４］
図５に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図５は、Ｙｂ添加光ファイバ４の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ４は、二層構造のクラッド４２を有するダブルクラッドファイバであり、コア４１の外周上に内側クラッド４２ａが設けられ、内側クラッド４２ａの外周上に外側クラッド４２ｂが設けられ、外側クラッド４２ｂの外周上に保護被覆層４３が設けられたものである。また、内側クラッド４２ａの断面形状はＤ型状である。【００４８】
ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは、スート作製中に液滴を噴霧する手法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図５に示すようなＤ型状となるように外削した。そして、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約４００μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００４９】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．５２モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は３．０４、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は３．１０、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０２であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２４％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１４．８Ｗのパルス出力ファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は１％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下はほとんどないと考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００５０】
［実施例５］
図６に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図６は、Ｙｂ添加光ファイバ５の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ５は、二層構造のクラッド５２を有するダブルクラッドファイバであり、コア５１の外周上に内側クラッド５２ａが設けられ、内側クラッド５２ａの外周上に外側クラッド５２ｂが設けられ、外側クラッド５２ｂの外周上に保護被覆層５３が設けられたものである。また、内側クラッド５２ａ中には、コア５１に対して対称な位置に一対の応力付与部５４，５４が設けられている。【００５１】
ファイバプリフォームは、ＶＡＤ法で作製した。また、Ｙｂは、スート作製中に液滴を噴霧する手法で添加した。このファイバプリフォームの中心軸方向に、コアに対して対称な配置となるように一対の孔を設け、そこにボロン等を添加して作製した応力付与ガラスを挿入し、ガラス外径が約１２５μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００５２】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．３３モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は３．０２、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は５．３４、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．７６であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２９％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４１であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１０．８Ｗのファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は４％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は２％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００５３】
［実施例６］
図７に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図７は、Ｙｂ添加光ファイバ６の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ６は、二層構造のクラッド６２を有するダブルクラッドファイバであり、コア６１の外周上に内側クラッド６２ａが設けられ、内側クラッド６２ａの外周上に外側クラッド６２ｂが設けられ、外側クラッド６２ｂの外周上に保護被覆層６３が設けられたものである。また、内側クラッド６２ａの断面形状は正七角形状であり、コア６１、内側クラッド６２ａ及び外側クラッド６２ｂは同心状に配置されている。【００５４】
ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図７に示すような正七角形状となるように外削した。そして、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約４２０μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００５５】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．３９モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１１．９８、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１８．３４、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．５３であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．１３％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１２２Ｗのファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は６％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は３％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表１に示す。【００５６】
［実施例７］
図８に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図８は、Ｙｂ添加光ファイバ７の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ７は、三層構造のクラッド７２を有するトリプルクラッドファイバであり、コア７１の外周上に最内側クラッド７２ａが設けられ、最内側クラッド７２ａの外周上に中間クラッド７２ｂが設けられ、中間クラッド７２ｂの外周上に最外側クラッド７２ｃが設けられ、最外側クラッド７２ｃの外周上に保護被覆層７３が設けられたものである。また、中間クラッド７２ｂの断面形状は正八角形状であり、コア７１、最内側クラッド７２ａ、中間クラッド７２ｂ及び最外側クラッド７２ｃは同心状に配置されている。【００５７】
ファイバプリフォームは、ＶＡＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図８に示すような正八角形状となるように外削した。そして、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約３８０μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００５８】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．６８モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１７．７９、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１８．８７、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０６であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２８％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４７であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力２２Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は３％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は１％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００５９】
［実施例８］
図９に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図９は、Ｙｂ添加光ファイバ８の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ８は、二層構造のコア８１及び三層構造のクラッド８２を有するトリプルクラッドファイバである。すなわち、センタコア８１ａの外周上にリンググルーヴ８１ｂが設けられ、リンググルーヴ８１ｂの外周上に最内側クラッド８２ａが設けられ、最内側クラッド８２ａの外周上に中間クラッド８２ｂが設けられ、中間クラッド８２ｂの外周上に最外側クラッド８２ｃが設けられ、最外側クラッド８２ｃの外周上に保護被覆層８３が設けられたものである。また、中間クラッド８２ｂの断面形状は正七角形状であり、センタコア８１ａ、リンググルーヴ８１ｂ、最内側クラッド８２ａ、中間クラッド８２ｂ及び最外側クラッド８２ｃは同心状に配置されている。【００６０】
コアにはＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＧｅを添加した。ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図９に示すような正七角形状となるように外削した。そして、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約４００μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００６１】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２８モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は５．７９、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は７．６１、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．３１、ＧｅＯ２は０．８３モル％であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２７％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１１．３Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は１％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下はほとんどないと考えられた。
エキシマ露光により、本Ｙｂ添加光ファイバのコア中にグレーティング構造を作製したところ、波長１０６４ｎｍの光で、反射率が１００％、１０％、４％である三種のファイバグレーティングが作製できた。ゆえに、任意の反射率を有するファイバグレーティングを作製できることが確認できた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００６２】
［実施例９］
図１０に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図１０は、Ｙｂ添加光ファイバ９の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ９は、二層構造のクラッド９２を有するダブルクラッドファイバであり、コア９１の外周上に内側クラッド９２ａが設けられ、内側クラッド９２ａの外周上に外側クラッド９２ｂが設けられ、外側クラッド９２ｂの外周上に保護被覆層９３が設けられたものである。また、内側クラッド９２ａ中には、コア９１に対して対称な位置に一対の応力付与部９４，９４が設けられている。さらに、内側クラッド９２ａの断面形状は正八角形状であり、コア９１、内側クラッド９２ａ及び外側クラッド９２ｂは同心状に配置されている。【００６３】
コアにはＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＦを添加した。ファイバプリフォームは、ＭＣＶＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図１０に示すような正八角形状となるように外削した。さらに、このファイバプリフォームの中心軸方向に、コアに対して対称な配置となるように一対の孔を設け、そこにボロン等を添加して作製した応力付与ガラスを挿入した。次いで、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約２５０μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００６４】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．６０モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１９．１７、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２０．１７、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０５、Ｆは０．４０モル％の偏波保持型光ファイバが得られた。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．１８％であった。
また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４３であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１１．３Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は１％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下はほとんどないと考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００６５】
［実施例１０］
図１１に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図１１は、Ｙｂ添加光ファイバ１０の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ１０は、二層構造のクラッド１０２を有するダブルクラッドファイバであり、コア１０１の外周上に内側クラッド１０２ａが設けられ、内側クラッド１０２ａの外周上に外側クラッド１０２ｂが設けられ、外側クラッド１０２ｂの外周上に保護被覆層１０３が設けられたものである。また、内側クラッド１０２ａの断面形状は正八角形状であり、コア１０１、内側クラッド１０２ａ及び外側クラッド１０２ｂは同心状に配置されている。【００６６】
コアにはＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＧｅ、Ｆを添加した。ファイバプリフォームは、ＶＡＤ法で作製した。また、Ｙｂは液浸法で添加した。この時点で円柱形状のファイバプリフォームを、断面形状が図１１に示すような正八角形状となるように外削した。そして、得られたファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約４２０μｍになるまで紡糸した。この時、ガラスの外周上にガラスよりも屈折率が低いポリマークラッド材を塗布及び硬化させ、ガラスクラッドに励起光が閉じ込められる構造とした。さらに、その外周上を保護ＵＶ硬化樹脂で被覆した。【００６７】
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２６モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は６．６２、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は９．０４、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．３７、ＧｅＯ２は０．９２モル％、Ｆは０．３５モル％であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２１％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１１．３Ｗのファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は１％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下はほとんどないと考えられた。
エキシマ露光により、本Ｙｂ添加光ファイバのコア中にグレーティング構造を作製したところ、波長１０６４ｎｍの光で、反射率が１００％、１０％、４％である三種のファイバグレーティングが作製できた。ゆえに、任意の反射率を有するファイバグレーティングを作製できることが確認できた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００６８】
［実施例１１］
コアにＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＢを添加したこと、Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること、断面形状がＤ型状となるように外削したファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約１２５μｍになるまで紡糸したこと以外は、実施例４と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．３１モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２２．２９、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２５．２３、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．１３、Ｂ２Ｏ５は０．３モルであった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２２％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力２０．０Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は１％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下はほとんどないと考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００６９】
［実施例１２］
コアにＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＴｍを添加しこと、Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること、断面形状が正八角形状となるように外削したファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約２５０μｍになるまで紡糸したこと以外は、実施例７と同様に、トリプルクラッドファイバを作製した。Ｔｍは液浸法で添加した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２５モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２５．８０、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２７．５２、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０７、Ｔｍ２Ｏ３は０．１２モルであった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２５％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１５Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は３％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は１％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表２に示す。【００７０】
［実施例１３］
コアにＡｌ、Ｐ、Ｙｂ以外にＮｄを添加しこと、Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること、断面形状が正七角形状となるように外削したファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約２５０μｍになるまで紡糸したこと以外は、実施例８と同様に、トリプルクラッドファイバを作製した。Ｎｄは液浸法で添加した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．３０モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１３．６７、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１６．５３、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．２１、Ｎｄ２Ｏ３は０．１５モルであった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．１８％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４３であった。
得られたＹｂ添加光ファイバのフォトダークニングによる損失増加はほとんど見られず、前記評価方法による損失増加量は、０．０１ｄＢ以下であった。
また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した。その結果、初期出力１５．８Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は２％以下であった。この出力低下量は、光ファイバの損失増加以外に、温度変化や測定ばらつきに起因するものも含んでいる。そのため、フォトダークニングによる損失増加起因の出力低下は１％以下であると考えられた。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表３に示す。【００７１】
［比較例１］
コアにＡｌ、Ｙｂ、Ｇｅを添加し、Ｐは添加しなかったこと、Ａｌ、Ｙｂの添加量が異なること、ファイバプリフォームをガラス外径が約２００μｍになるまで紡糸したこと以外は、実施例１と同様に、シングルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．５１モル％、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は０．３９、Ａｌ２Ｏ３は０．２モル％、ＧｅＯ２は０．２３モル％であった。すなわち、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２７％であった。
得られたＹｂ添加光ファイバは、フォトダークニングによる損失増加が大きく、前記評価方法による損失増加量は、３．８ｄＢであった。
そのため、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した結果、初期出力２０Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は３０％以上であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表３に示す。【００７２】
［比較例２］
Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること、断面形状が正七角形状となるように外削したファイバプリフォームをガラスの断面外接円の直径が約３００μｍになるまで紡糸したこと以外は、実施例６と同様に、ダブルラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２７モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１．２３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は４．９５、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は４．０１であった。すなわち、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２０％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４３であった。
得られたＹｂ添加光ファイバは、フォトダークニングによる損失増加が大きく、前記評価方法による損失増加量は、１０．６ｄＢであった。この時の励起光照射前後での損失量とその差分の波長との関係を図１２にグラフとして示す。
そのため、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した結果、初期出力１２Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は５０％以上であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表３に示す。【００７３】
［比較例３］
コアにＡｌ、Ｐ、Ｙｂを添加し、ファイバプリフォームをＭＣＶＤ法で作製した。Ｙｂは液浸法で添加した。その結果、得られたファイバプリフォームは、コアが白くなっており、結晶化が生じていた。このファイバプリフォームを延伸して、コア中の添加成分の濃度を測定した結果、Ｙｂ２Ｏ３は０．３５モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は６．３１、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は４．５７、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は０．７２であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．１７％であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表３に示す。【００７４】
［比較例４］
Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること、さらにポリマークラッド材を塗布硬化させてダブルクラッド構造としたこと以外は、実施例２と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．４５モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は３０．７、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は３１．１、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．０１であった。すなわち、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．２７％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバは、伝送損失が大きく、約１６０ｄＢ／ｋｍにも及んだ。
そのため、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力を評価したところ、初期出力が６Ｗまでしか実現できなかった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表４に示す。【００７５】
［比較例５］
Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること以外は、実施例５と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２２モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２．１４、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は４．９１、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は２．３０であった。すなわち、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．３０％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４４であった。
得られたＹｂ添加光ファイバは、フォトダークニングによる損失増加が大きく、前記評価方法による損失増加量は、１．７ｄＢであった。
そのため、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した結果、初期出力１２Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は２５％以上であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表４に示す。【００７６】
［比較例６］
Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること以外は、実施例２と同様に、シングルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．２８モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２０．２９、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は３８．５７、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．９０であった。すなわち、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．５５％であった。
得られたＹｂ添加光ファイバの前記評価方法による損失増加量は、約０．０１ｄＢ以下であった。
得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力を評価したところ、比屈折率差（Δ）が大きいことから光ファイバのモードフィールド径が小さくなっている。そのため、誘導ラマン散乱が発生してしまい、初期出力５Ｗのファイバレーザしか実現できなかった。また、得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力の経時変化を評価した結果、初期出力５Ｗのパルスファイバレーザで１００時間経過後の出力低下量は８％以上であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表４に示す。【００７７】
［比較例７］
コアにＡｌ、Ｐ、Ｙｂを添加し、ファイバプリフォームをＭＣＶＤ法で作製した。Ｙｂは液浸法で添加した。その結果、得られたファイバプリフォームは、コアが白くなっており、結晶化が生じていた。このファイバプリフォームを延伸して、コア中の添加成分の濃度を測定した結果、Ｙｂ２Ｏ３は０．２６モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２．８８、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２．８８、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は１．００であった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表４に示す。【００７８】
［比較例８］
Ａｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること以外は、実施例６と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は０．４８モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は９．０２、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は２４．３８、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は２．７０であった。すなわち、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．８５％であった。また、励起光を導波するガラスクラッドと光を閉じ込めるポリマークラッドとの屈折率差から得られるクラッドＮＡは、約０．４６であった。
得られたＹｂ添加光ファイバを使用して、ファイバレーザを作製し、光出力を評価したところ、比屈折率差（Δ）が大きいことから光ファイバのモードフィールド径が小さくなっていた。そのため、誘導ラマン散乱が発生してしまい、初期出力７Ｗのファイバレーザしか実現できなかった。
得られたＹｂ添加光ファイバと、その評価結果を表４に示す。【００７９】
【表１】
0005436426.tif 000003
【００８０】
【表２】
0005436426.tif 000004
【００８１】
【表３】
0005436426.tif 000005
【００８２】
【表４】
0005436426.tif 000006
【００８３】
上記表１〜表４からわかるように、コアが、Ｙｂ、Ａｌ及びＰを含有する場合、コア中の、Ｙｂ２Ｏ３換算濃度、Ｐ２Ｏ５換算濃度、及びＡｌ２Ｏ３換算濃度に関し：Ｙｂ２Ｏ３換算濃度が０．０９〜０．６８モル％であり；Ｐ２Ｏ５換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比が３〜３０であり；Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＹｂ２Ｏ３換算濃度とのモル比が３〜３２であり；Ａｌ２Ｏ３換算濃度とＰ２Ｏ５換算濃度とのモル比が１〜２．５である；場合に、フォトダークニングによる損失を十分に抑制できる。上述の特許文献２に記載の発明では、これらのモル比が開示されていないため、本願の比較例に相当するものも含んでいる。従って、特許文献２に記載の発明では、本願のようにフォトダークニングを十分に抑制するのが困難である。【００８４】
［比較例９］
図１４に示す構造のＹｂ添加光ファイバを作製した。図１４は、Ｙｂ添加光ファイバ１２０の径方向の断面及び屈折率分布を示す図である。Ｙｂ添加光ファイバ１２０は、二層構造のクラッド１２２を有するダブルクラッドファイバであり、コア１２１の外周上に内側クラッド１２２ａが設けられ、内側クラッド１２２ａの外周上に外側クラッド１２２ｂが設けられ、外側クラッド１２２ｂの外周上に保護被覆層１２３が設けられたものである。
断面形状が円形状のファイバプリフォームを用いて内側クラッド１２２ｂの直径が約２００μｍとなるように紡糸したこと、及びＡｌ、Ｐ、Ｙｂの添加量が異なること以外は、実施例４と同様にして比較例９のダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は１．３モル％、ＧｅＯ２は１．２モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は３．７７、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１１．００、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は２．９２であった。すなわち、Ｙｂ２Ｏ３濃度とＡｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．４５％であった。得られたＹｂ添加光ファイバを表５に示す。
得られた比較例９のＹｂ添加光ファイバでは、ゲルマニウムとイッテルビウムの添加量が多いため、コアの比屈折率が高くなりすぎ、実効コア断面積を十分に大きくできなかった。【００８５】
［比較例１０］
Ａｌ、Ｐ、Ｇｅの添加量が異なること以外は、比較例９と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は１．３モル％、ＧｅＯ２は４．５モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は１１．５４、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は８．３１、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は０．７２であった。すなわち、Ｙｂ２Ｏ３濃度とＰ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．３０％であった。得られたＹｂ添加光ファイバを表５に示す。
得られた比較例１０のＹｂ添加光ファイバでは、コアにアルミニウムよりもリンが多く添加されているため、コアの結晶化が起こり、伝送損失が１００ｄＢ／ｋｍ以上となり、実用できるファイバが得られなかった。【００８６】
［比較例１１］
Ａｌ、Ｐの添加量が異なること以外は、比較例１０と同様に、ダブルクラッドファイバを作製した。
コアのＹｂ２Ｏ３は１．３モル％、ＧｅＯ２は４．５モル％、Ｐ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は２３．１５、Ａｌ２Ｏ３／Ｙｂ２Ｏ３は１１．００、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５は０．４８であった。すなわち、Ｙｂ２Ｏ３濃度とＰ２Ｏ５／Ｙｂ２Ｏ３は本発明の範囲外であった。また、コアの比屈折率差（Δ）は０．４８％であった。得られたＹｂ添加光ファイバを表５に示す。
得られた比較例１１のＹｂ添加光ファイバでは、アルミニウムよりもリンが多く添加されているため、コアの結晶化が起こり、伝送損失が測定不能なほど大きく（１０００ｄＢ／ｋｍ以上）なっており、実用できるファイバが得られなかった。また、コアの比屈折率が高くなりすぎ、実効コア断面積を十分に大きくできなかった。【００８７】
【表５】
0005436426.tif 000007
【００８８】
上記比較例９〜１１で示した伝送損失や表５からわかるように、これら比較例９〜１１では本発明で成し遂げられる、実効コア断面積が大きく、フォトダークニングが十分に抑制された、実用に耐えうる（伝送損失の低い）ファイバを実現し得なかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、溶接、マーキング、切断等の材料加工用途の高出力光源用レーザ媒体として利用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０  イッテルビウム添加光ファイバ
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１  コア
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２  クラッド
４２ａ，５２ａ，６２ａ，９２ａ，１０２ａ  内側クラッド
４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，９２ｂ，１０２ｂ  外側クラッド
７２ａ，８２ａ  最内側クラッド
７２ｂ，８２ｂ  中間クラッド
７２ｃ，８２ｃ  最外側クラッド
【図１】
0005436426.tif 000008
【図２】
0005436426.tif 000009
【図３】
0005436426.tif 000010
【図４】
0005436426.tif 000011
【図５】
0005436426.tif 000012
【図６】
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【図７】
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【図８】
0005436426.tif 000015
【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】
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