(57)【要約】【課題】本発明の課題は、希土類元素を添加した新しい構造のファイバ及びそのファイバを用いて構成した高効率のファイバレーザやファイバ増幅器を提供することである。【解決手段】本発明は、ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスを有し、該コアガラスの外周に希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドを有し、該クラッドの外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周をＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスで覆ったことを特徴とするファイバである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスを有し、該コアガラスの外周に希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドを有し、該クラッドの外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周をＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスで覆ったことを特徴とするファイバ。
【請求項２】
ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスと、該コアガラスの外周に設けた希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなるクラッドと、該クラッドの外周に設けた、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層とを有し、
該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周をＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスで覆ったことを特徴とするファイバ。
【請求項３】
ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスと、該コアガラスの外周に設けた希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなるクラッドと、該クラッドの外周に設けた、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層とを有し、
該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周にＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造としたことを特徴とするファイバ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、ファイバの中心部に、希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率の前記コアガラスが所望間隔を有して複数個配置されていることを特徴とするファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率の前記コアガラスの外形断面形状が矩形か多角形、あるいは円形であることを特徴とするファイバ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、外形断面形状が円形、角が丸みを帯びた矩形か多角形のいずれかであることを特徴とするファイバ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッド内に複数の空孔を有することを特徴とするファイバ。
【請求項８】
請求項７において、前記複数の空孔を含有するＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッド内の空孔は所望間隔で三角格子状に配置されており、フォトニックバンドギャップ構造を形成していることを特徴とするファイバ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、前記コアガラスに含まれる希土類元素が、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅの中の少なくとも１種を含んでいることを特徴とするファイバ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、前記コアガラスが、ＳｉＯ２ガラスか、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎの少なくとも１種を含んだＳｉＯ２ガラスであることを特徴とするファイバ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかにおいて、前記クラッドの外形断面形状が円形、三角形、四角形、六角形、あるいは角が丸みを帯びた三角形、四角形、六角形のいずれかであることを特徴とするファイバ。
【請求項１２】
請求項１１において、前記クラッドの外形断面形状が円形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状は矩形か三角形、あるいは多角形であることを特徴とするファイバ。
【請求項１３】
請求項１１において、前記クラッドの外形断面形状が三角形又は四角形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状が円形又は多角形であることを特徴とするファイバ。
【請求項１４】
請求項１１において、前記クラッドの外形断面形状が多角形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状が円形であることを特徴とするファイバ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかにおいて、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッドおよび最外周の前記ＳｉＯ２系ガラスを、ＳｉＯ２の液体原料の出発原料を固化、加熱して形成したことを特徴とするファイバ。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかにおいて、ＳｉＯ２の液体原料を金型内に充填し、固化した後に該金型から固化体を離脱し、塩素雰囲気中で該固化体を高温加熱することによりガラス化して得たファイバ母材を、高温で線引きして得たことを特徴とするファイバ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のファイバを備えるファイバ型増幅器において、信号光を前記ファイバのコアガラスの中に結合させ、希土類元素を励起する励起光をコアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内に結合させて伝搬させるようにしたことを特徴とするファイバ型増幅器。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載のファイバと、該ファイバの入力端側には、レーザ光を全反射し、励起光を透過する波長選択全反射鏡を配置させ、前記ファイバの出射端側には、レーザ光を半透過させる反射鏡を設け、励起光を前記ファイバの入力端側から前記クラッド内に結合させて伝搬させるようにし、前記ファイバの出射端側からレーザ光を出射させるようにしたことを特徴と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、希土類元素を添加した新しい構造のファイバ及びそのファイバを用いて構成した高効率のファイバレーザやファイバ型増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバのコア内に希土類元素を添加したファイバを用いることによって光増幅器やレーザが実現されている。開発当初のファイバはコア内に希土類元素を添加し、該コアの外周を低屈折率のクラッドで覆った構造のものであったが、近年、希土類元素を添加したコアの外周に低屈折率のクラッド層を２重に設けたダブルクラッド型ファイバが励起効率を高くすることができるということで特許出願が出されたり論文で報告されるようになってきた。特許文献１（特開平９−２０５２３９号公報）には、図３３に示すように、ファイバの中心に、希土類元素を添加したコア５０を有し、該コアの外周に第１のクラッド層５１が設けられ、該第１のクラッド層５１の外周に第１クラッド層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２のクラッド層５２が設けられた構造が開示されている。ここで、第１のクラッド層５１はコア５０のクラッド層として働くポンピングガイドと呼ばれ、励起光のマルチモード導波路として作用する。第２クラッド層５２は上記ポンピングガイドに対してクラッド層として機能する。上記構造においては、励起光を伝送させる導波路の開口数ＮＡは約０．４３が得られている。
【０００３】
また非特許文献１にはダブルクラッド型ファイバの具体的な構造として、図３４に示すように、第１クラッド層５１の断面構造を、励起光のスキュー成分を乱し、コア５０に効率良く吸収させるために、三角形、正八角形、Ｄ型構造を有しているものが提案されている。また論文２）には、図３５に示すように、第２クラッド層５３を多数の空孔を有する空気層にすることで高開口数ＮＡ（〜０．５３）を実現できることが示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００２-２７７６６９号公報）にも、図３６に示すように、ＳｉＯ２ガラスからなる第２クラッド層５２内に多数の孔５４を形成した構造とすることによって、第２クラッド５２と第１クラッド５１との比屈折率差を比較的大きくすることができ、ダブルクラッドファイバにおける励起光に対する開口数を大幅に増大させることが可能になることが示されている。
【０００５】
また、特許文献３（特開２００７−３１６５２６号公報）には、図３７に示すように、コア５０の外周の石英ガラスからなる第２クラッド層５２内に上記コア５０を囲むように高屈折率の石英ガラスからなるロッド５６が三角格子状に多数配列させてフォトニックバンドギャップを構成させて第１クラッド層５１を形成させた構造が提案されている。
また、特許文献４（特開２００８−２２６８８５号公報）には、図３８に示すように、コア５０を囲む第１クラッド層５１内に多数の微小な高屈折率部５７を三角格子状に配置させてフォトニックバンドギャップを構成している屈折率の周期構造部を設け、第１クラッド層５１を囲むように低屈折率樹脂からなる第２クラッド層５２を設けた構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２０５２３９号公報
【特許文献２】特開２００２-２７７６６９号公報
【特許文献３】特開２００７−３１６５２６号公報
【特許文献４】特開２００８−２２６８８５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】篠原、"ＦＧＭレーザー素子の概念―フォトニック結晶構造のファイバレーザーへの適用―"、傾斜機能材料論文集 Vol.20、2006年、pp.165-172
【非特許文献２】田中、"フォトニック結晶ファイバの応用"、ＮＧＮ時代の光技術・産業懇談会、2007年7月4日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したダブルクラッド型ファイバは開発当初のクラッドが１層の構造のものに比して励起光の励起効率を改善することができる。しかし、最近の超微細加工に適したファイバレーザにするためにはまだ課題があり、また、よりパワの大きい励起光用レーザで励起して高出力のレーザ光を得るためには次のような課題があった。
【０００９】
（１）ファイバレーザの用途は、マイクロ加工、精密溶接、精密切断精密溝加工、マーキング、配線のリペアなどであるが、これらの加工に適したレーザビームの形状は均一な幅に加工できる矩形が理想であるが、上記ファイバレーザのレーザビーム形状は円形であり、そのため加工したエッジが乱れて均一な幅を有する溝加工が難しいという課題がある。
【００１０】
（２）励起光を伝送させる伝送路の比屈折率差を大きくして励起光の伝送路への結合効率を高くするために、第１クラッド層の外周の第２クラッド層を空気層にした構造や、多数の孔を形成した構造が提案されているが、これらの空気層や多数の孔の面積は小さいために第２クラッド層の等価屈折率は十分に低くなっていない。そのために、励起光伝送路の開口数ＮＡは０．５程度であり、励起光の伝送路への結合効率を高くするためにはまだ十分に大きい値ではない。また上記多数の孔を有する構造のファイバを製造するために、第１クラッド用ロッドと最外周石英管との間に多数の小さな石英管を配置させた母材を高温で線引きしてファイバにする方法が用いられているが、上記製造工程は複雑で手間がかかるとともに高価な工程であり、また母材製造工程中に外部から損失要因がファイバに付加されるといった課題がある。
【００１１】
（３）コア内を伝送させる伝送路は単一モード伝送路であることが望ましく、極微細加工を実現させるためにコアのサイズを小さくし、コアと第１クラッド層の比屈折率差大きくしている。そのためにコア内に屈折率を高くするための添加物を多く添加させているが、コアの外周の第１クラッド層との軟化温度の差が大きくなり、ファイバを製造する上で熱膨張係数の差が出てきて安定的な製造がしにくくなっている。
【００１２】
（４）他方、超高出力のファイバレーザを実現させることが試みられているが、そのためにコア径を大きくしたマルチモードファイバレーザ構造を用い、かつたくさんの励起光用半導体レーザを励起光コンバイナで合波して上記マルチモードファイバレーザ内に結合させる方法が用いられているが、そのためには上記コア内に添加する希土類元素の量も多くしていかなければならないが、この希土類元素の量を多くすると濃度消光を誘引するという問題があるので、従来のマルチモードファイバレーザ構造では超高出力化には限界がある。
本発明の目的は前記した従来の課題を解決することができるファイバおよびそれを用いた光機能デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために成された本発明に係るファイバは、以下の特徴を有する。
【００１４】
本発明の第１の態様は、ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスを有し、該コアガラスの外周に希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドを有し、該クラッドの外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周をＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスで覆ったことを特徴とするファイバである。
【００１５】
本発明の第２の態様は、ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスと、該コアガラスの外周に設けた希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなるクラッドと、該クラッドの外周に設けた、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層とを有し、
該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周をＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスで覆ったことを特徴とするファイバである。
【００１６】
本発明の第３の態様は、ファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラスと、該コアガラスの外周に設けた希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなるクラッドと、該クラッドの外周に設けた、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層とを有し、
該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周にＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスを該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造としたことを特徴とするファイバである。
【００１７】
上記した本発明においては、ファイバの中心部に、希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率の前記コアガラスを、所望間隔を有して複数個配置しても良い。
【００１８】
また、希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率の前記コアガラスの外形断面形状は、矩形か多角形、あるいは円形であることが好ましい。
【００１９】
さらに、ファイバの外形断面形状は、円形、角が丸みを帯びた矩形か多角形のいずれかであることが好ましい。
【００２０】
また、本発明においては、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッド内に複数の空孔を有していても良い。
この場合、前記複数の空孔を含有するＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッド内の空孔は所望間隔で三角格子状に配置されており、フォトニックバンドギャップ構造を形成していると良い。
【００２１】
また、本発明に係るファイバは、前記コアガラスに含まれる希土類元素が、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅの中の少なくとも１種を含んでいることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明に係るファイバは、前記コアガラスが、ＳｉＯ２ガラスか、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎの少なくとも１種を含んだＳｉＯ２ガラスであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るファイバは、前記クラッドの外形断面形状が円形、三角形、四角形、六角形、あるいは角が丸みを帯びた三角形、四角形、六角形のいずれかであることを特徴とする。
この場合、前記クラッドの外形断面形状が円形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状は矩形か三角形、あるいは多角形であることが好ましい。
また、前記クラッドの外形断面形状が三角形又は四角形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状が円形又は多角形であることが好ましい。
さらに、前記クラッドの外形断面形状が多角形の場合には、前記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状が円形であることが好ましい。
【００２４】
本発明に係るファイバは、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率の前記クラッドおよび最外周の前記ＳｉＯ２系ガラスを、ＳｉＯ２の液体原料の出発原料を固化、加熱して形成することができる。
また、ＳｉＯ２の液体原料を金型内に充填し、固化した後に該金型から固化体を離脱し、塩素雰囲気中で該固化体を高温加熱することによりガラス化して得たファイバ母材を、高温で線引きして得ることができる。
【００２５】
本発明に係るファイバ型増幅器は、上記したファイバを備えるものであって、信号光を前記ファイバのコアガラスの中に結合させ、希土類元素を励起する励起光をコアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内に結合させて伝搬させるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係るファイバレーザは、上記したファイバを備えるものであって、該ファイバの入力端側には、レーザ光を全反射し、励起光を透過する波長選択全反射鏡を配置させ、前記ファイバの出射端側には、レーザ光を半透過させる反射鏡を設け、励起光を前記ファイバの入力端側から前記クラッド内に結合させて伝搬させるようにし、前記ファイバの出射端側からレーザ光を出射させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は下記に示すような効果を有している。
本発明に係るファイバは、その中心に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる高屈折率のコアガラス（屈折率ｎ１）を有し、その外周に希土類元素を含まないＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド（屈折率ｎ２、ｎ１＞ｎ２）を有し、該クラッドの外周の大部分が広い面積の空隙で覆われた構造を有しているので、コアガラス内とクラッド内の両方に励起される励起光の伝送路の比屈折率差を該空隙によって大幅に大きくすることができる。この場合、ファイバの断面積に占める空隙の面積の占める割合が約７％〜約４０％の範囲である。
【００２８】
このような構成により、本発明に係るファイバでは、開口数ＮＡ（＝ｎ１［２×(ｎ１-ｎ２)/ｎ１］1／２）を最大で０．７６程度にまで大きくすることができ、これにより大パワの励起光（例えば、マルチモード半導体レーザの光）を励起光伝送路内に効率良く結合させて伝送させることができる。その結果、大出力のレーザ光を発振させてファイバから出力させることができる。そして該空隙の外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラスが該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とすることにより、該空隙をファイバ内に安定して確保することができると共に該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの外周がＳｉＯ２系ガラスで覆うファイバ構造とすることにより、上記信号光及び励起光を効率良くファイバ内に閉じ込めて伝送させることができる。
【００２９】
また、数ｋＷ以上の大出力のレーザ発振をさせるとファイバ内のエネルギー密度が極めて高くなるが、上記空隙を設けた構造ではこの空隙を熱エネルギーの発散に寄与させることができる。ここで、ＳｉＯ２系の高屈折率のコアガラスはＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなどの添加物を少なくとも１種含んだＳｉＯ２ガラスである。またＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドはＳｉＯ２ガラスか、ＳｉＯ２ガラスに屈折率制御用添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなど）を少量含んだものである。外周のＳｉＯ２系ガラスもＳｉＯ２ガラスか、ＳｉＯ２ガラスに屈折率制御用添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなど）を少量含んだものを用いる。
【００３０】
次に、ファイバの中心部に濃度消光を起こさない範囲の希土類元素の量（３００ｐｐｍから２５００ｐｐｍ）を含んだＳｉＯ２系のコアガラスが所望間隔を有して複数個（数量Ｎ個）配置することにより、上記それぞれの希土類元素を含んだＳｉＯ２系のコアガラス内に励起光が励起されるので、上記それぞれのコアガラス内でレーザ発振したＮ個のレーザ光がファイバの出射端からそれぞれ多重に合成されたレーザ光として出射される。これによって数１０ｋＷの超大出力のレーザ光を得ることができる。これにより、従来の気体、固体などのレーザで加工を行っていた加工、例えば、自動車、鉄鋼、造船、航空宇宙、アルミニウム産業などへの加工に適用することができる。
【００３１】
また、上記複数個（Ｎ個）有するコアガラス全体に信号光を入力させ、励起光をＳｉＯ２系ガラスからなるクラッド内に入射させることにより、上記励起光はそれぞれのコアガラス内の希土類元素を励起し、それぞれのコアガラス内を伝送している信号光を増幅し、これらの増幅されたＮ個の信号光がファイバの出射端から得られて超高利得のファイバ増幅器を実現することができる。なお、Ｎは３個〜１５個の範囲が好ましい。また、上記希土類元素を含んだＳｉＯ２系のコアガラスの間隔は０．３μｍから２．５μｍの範囲が好ましい。
【００３２】
ファイバレーザの多くの用途は、マイクロ加工、精密溶接、精密切断精密溝加工、マーキング、配線のリペアなどであるが、これらの加工に最も適したファイバレーザのビーム形状は矩形が理想的である。また、微細加工を実現するためにはできる限り微小なビーム形状が望ましく、そのビーム断面のサイズはμｍオーダが望まれる。そこで第３の発明のように、希土類元素を含んだＳｉＯ２系のコアガラスの外形断面形状の一辺の長さをμｍオーダに保った矩形か多角形としておくことにより励起光をパルス発振させて上記種々の加工を均一な幅を持った連続した微細な溝で高精度に加工することができる。また、穴加工に対しては円形のコアガラス形状で対応できる。ここでファイバのコアのサイズをａとして単一モード条件を満たすように規格化周波数ｖ＝（２πａ／λ）(ｎ１２−ｎ２２)１／２の値が２．４０５以下になるようにすれば、ビーム品質がガウス分布の単一モードファイバレーザを実現することができる。
【００３３】
このレーザの具体的な加工への用途は、微細加工（穴、溝）、スクライビング（シリコン、セラミックス）、マーキング（半導体、金属、樹脂などの表面）、薄膜太陽電池の加工（ＳｎＯ２膜の除去）、表面改質、透明材料の加工、揮発性素材加工、硬質素材加工、異なる金属の溶接や高反射率材料の溶接（金属箔、銅、銀、金などの導体材料の微細溶接）、配線のリペア、医療用レーザ（外科用レーザメス）、切断、薄膜の除去などである。また上記ｖを２．４０５よりも大きくなるように上記ａ、ｎ１を選べばマルチモードのファイバレーザを実現することができ、大出力のレーザ出力を得ることができる。具体的には、ａの値は３０μｍよりも大きく、１５０μｍよりも小さい範囲から選べば大出力のレーザ光を得ることができ、自動車、鉄鋼、造船、航空宇宙、アルミニウム産業など広範囲へ応用することができる。具体的な加工としては、自動車の厚いハイドロームチューブの切断、自動車のルーフラインのろう付け、産業用の釘の溶接、工業用部品の熱処理、医療用の釘の溶接、航空宇宙用チタンパネルの溶接、造船用の深度溶接、ステンレス鋼厚板の切り口の綺麗な切断などに適用することができる。
【００３４】
次に、ファイバの外形断面形状を円形以外に、矩形、多角形、角が丸まった矩形か多角形にすることによって、ファイバを治具で精度良く確実に固定して保持することができ、これにより安定したレーザ加工装置や増幅器を構成することができる。
【００３５】
また、高出力のレーザ光を得るためには、コアガラスは、その径が大きく、かつ信号増幅光における高次モードを抑制させるためにクラッドとの比屈折率差はあまり大きくない方が好ましい。そこで、ＳｉＯ２系ガラスからなるクラッド内に複数の空孔を設けることにより、このクラッドの屈折率を等価的に下げることができ、しかも上記空孔の数量ｍ、空孔径ｄ、空孔間隔Λなどで上記等価屈折率を制御することができる。これにより、コアガラス内に添加する希土類元素の添加量を濃度消光を生じさない範囲で最適化できるように、希土類元素を含んだＳｉＯ２系のコアガラス内に添加する屈折率を高めるための添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎなど）の量を低減し、調節することができるようになる。その結果、励起光による希土類イオンの励起効率の最適化が出来、励起光から信号光増幅へのエネルギー変換効率を向上させることができる。
また別の効果として、結果的にコアガラスの軟化温度をクラッドの軟化温度に近い値にすることができるので、ファイバ母材を高温状態に加熱してファイバを製造する際の軟化温度の差による形状変形を小さく抑えることができると共に、製造し易くなる。すなわち、ファイバ母材の形状に相似したファイバ形状を容易に実現することができる。特に、軟化温度を近づけることによってファイバ内に所望形状の空隙を保ったままのファイバ構造を実現するのに有効である。
【００３６】
次に、複数の空孔を含有するＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内の空孔を所望間隔で三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成することにより、ファイバのモードフィールド径を大きくすることができ、これにより大出力のファイバレーザを得ることができる。すなわち、複数の空孔を含有するＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内の空孔（空孔径ｄ）を所望間隔Λで三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成することにより、そのような構造を有しないファイバのコアガラスの径よりも大きな面積のモ−ドフィールド径（１０μｍ程度）を得ることができ、より大口径のシングルモードファイバレーザや増幅器を実現することができる。これにより大パワの信号光を入力させ、大出力のレーザ発振出力や、大出力の増幅された信号光を得ることができる。
【００３７】
また、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドの外周にもＦを添加したＳｉＯ２ガラス層を設け、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の大部分を空隙で覆い、該空隙の外周に該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の少なくとも３箇所で、該空隙の外周に設けたＦを添加したＳｉＯ２ガラスに接するようにすることにより、該クラッドの外周の少なくとも３箇所で接するところから励起光、レーザ光が最外層のＦを添加しないＳｉＯ２系ガラスに漏れるのを防ぐことができる。またコアガラスを含有するＳｉＯ２系ガラスラスからなるクラッドの母材の製造時に該クラッドの外周に不均一な傷が付加したり、不純物の付着によって散乱損失が増加するのを予防することができる。
【００３８】
また、ファイバの中心に含まれる希土類元素として、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｃｅの中の少なくとも１種を含むようにすることにより、所望の波長の入力光信号を励起光と共に伝送させて増幅する光増幅器（例えばＥｒを添加した１．５μｍ帯の光増幅器、Ｎｄを添加した０．９μｍ帯光増幅器、Ｎｄを添加した１．１μｍ帯光増幅器など）や、励起光を伝送させて所望の波長で発振するレーザ（種々の波長で発振するレーザ、例えばＮｄを添加した１０６０ｎｍで発振するレーザ、Ｙｂを添加した１０００ｎｍ帯で発振するレーザなど）を幾つも実現することができ、いろいろの加工に適用することができる。
【００３９】
また、コアガラスとしてＳｉＯ２ガラスが用いられるが、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなどの屈折率制御用の添加物を少なくとも１種含んだＳｉＯ２ガラスとすると良い。また、上記屈折率制御用添加物を１種含んだＳｉＯ２ガラス以外に、例えばＡｌ２Ｏ３とＰ２Ｏ５を共添加したＳｉＯ２ガラス、ＧｅＯ２とＡｌ２Ｏ３を共添加したＳｉＯ２ガラス、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５を共添加したＳｉＯ２ガラスなどでもよい。これにより、希土類元素の添加濃度が高くなると局所的に起こるクラスターも防ぐことができ、コアガラス内に添加する希土類元素の添加をより一様に、かつ容易にできるようにコアガラスの屈折率を制御することができ、単一モードの光増幅器やファイバレーザを実現することができる。
【００４０】
また、クラッドの外形断面形状は、円形、三角形、四角形、六角形、あるいは角が丸みを帯びた三角形、四角形、六角形のいずれかにすると良い。これによりクラッド内を励起光がモード数のより多いマルチモード伝送できるようにすることができ、コアガラス内の希土類元素を効率良く励起することができる。
【００４１】
また、クラッドの外形断面形状が円形の場合に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状を矩形か三角形にすると、ＳｉＯ２系ガラスからなるクラッドの外周の大部分が広い面積の空隙で覆われるので、大パワの励起光を励起光の伝搬する伝送路内に効率よく結合させることができる。また、よりモード数の多いマルチモード伝送をするようにすることができ、これによりコアガラス内の希土類元素を効率良く励起することができる。
【００４２】
また、クラッドの断面構造が三角形、四角形の場合に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状を円形か多角形にすると、さらに大パワの励起光を励起光の伝搬する伝送路内に効率よく結合させることができると共に、よりモード数の多いマルチモード伝送をするようにすることができ、コアガラス内の希土類元素を効率良く励起することができる。
【００４３】
また、クラッドの外形断面形状が多角形の場合に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラスの中空部の断面形状を円形にすると、大パワの励起光を励起光の伝搬する伝送路内に効率よく結合させることができると共に、よりモード数の多いマルチモード伝送をするようにすることができ、コアガラス内の希土類元素を効率良く励起することができる。
【００４４】
また、本発明に係るファイバは、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドおよび最外周のＳｉＯ２系ガラスをＳｉＯ２の液体原料の出発原料を固化、加熱して形成することができる。後述するように、ＳｉＯ２の液体原料の出発原料を固化、加熱して形成することにより希土類元素を添加したコアガラスの外周に密着性良くＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッドを均一に形成することができるのでコアガラスの外周の構造不均一性による散乱損失を低減させることができる。また上記ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッドと共に上記最外周のＳｉＯ２系ガラスもＳｉＯ２の液体原料の出発原料を固化、加熱して一緒に形成することにより所望形状の母材を低コストで製造することができる。なお、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層は上記母材を製造後に気相化学反応により最外周のＳｉＯ２系ガラスの内面、あるいはＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドの外周に成膜させることにより実現する。
【００４５】
さらに、本発明に係るファイバは、ファイバの母材を、金型を用いＳｉＯ２の液体原料からなるガラス原料を該金型内に充填、固化後に該金型から離脱して塩素雰囲気中での高温加熱でガラス化してファイバ母材を高温で線引きして得ることができる。このような方法でファイバ母材を製造することにより、形状（ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッドの形状、空隙の構造、最外周のＳｉＯ２ガラスの形状）の均一な母材を再現性良く実現することができると共にＯＨ基の混入の少ない母材を低コストで製造することができる。
【００４６】
本発明に係るファイバ型増幅器では、信号光を、上記したファイバのコアガラスの中に結合させ、希土類元素を励起する励起光をコアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内に結合させて伝搬させる。前述したように、上記したファイバは、コアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドの外周を大面積の空隙で覆うことにより高いＮＡの伝送路を実現することができるので、大パワの励起光をファイバのコアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内に効率良く結合させることができる。これにより希土類元素を含むコアガラス内にも高い励起光パワで励起され、信号光を高利得で増幅することができる。
【００４７】
本発明に係るファイバレーザは、上記したファイバの入力端側にレーザ光を全反射させ、励起光を透過させる波長選択全反射鏡を配置させ、ファイバの出射端側にはレーザ光を半透過させる反射鏡を設けたものであり、これにより、大パワの励起光を入力端側からコアガラスを含むＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッド内に効率良く結合させて伝搬させるようにすることができるので、ファイバの出射端側から高出力のレーザ光を出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施例に係るファイバの横断面図（ａ）、ニアフィールドパターンを示す図（ｂ）。
【図２】本発明のファイバの第２実施例
【図３】本発明の第２実施例に係るファイバの横断面図。
【図４】本発明の第３実施例に係るファイバの横断面図。
【図５】本発明の第４実施例に係るファイバの横断面図。
【図６】本発明の第５実施例に係るファイバの横断面図。
【図７】本発明の第６実施例に係るファイバの横断面図。
【図８】本発明の第７実施例に係るファイバの横断面図。
【図９】本発明の第８実施例に係るファイバの横断面図。
【図１０】本発明の第９実施例に係るファイバの横断面図。
【図１１】本発明の第１０実施例に係るファイバの横断面図。
【図１２】本発明の第１１実施例に係るファイバの横断面図。
【図１３】本発明の第１２実施例に係るファイバの横断面図。
【図１４】本発明の第１３実施例に係るファイバの横断面図。
【図１５】本発明の第１４実施例に係るファイバの横断面図。
【図１６】本発明の第１５実施例に係るファイバの横断面図（ａ）、ニアフィールドパターンを示す図（ｂ）。
【図１７】本発明の第１６実施例に係るファイバの横断面図。
【図１８】本発明の第１７実施例に係るファイバの横断面図。
【図１９】本発明の第１８実施例に係るファイバの横断面図。
【図２０】本発明の第１９実施例に係るファイバの横断面図。
【図２１】本発明の第２０実施例に係るファイバの横断面図。
【図２２】本発明の第２１実施例に係るファイバの横断面図。
【図２３】本発明の第２２実施例に係るファイバの横断面図。
【図２４】本発明の第２３実施例に係るファイバの横断面図。
【図２５】本発明の第２４実施例に係るファイバの横断面図。
【図２６】本発明の第２５実施例に係るファイバの横断面図。
【図２７】本発明の第２６実施例に係るファイバの横断面図。
【図２８】本発明の第２７実施例に係るファイバの製造方法を説明するための図。
【図２９】本発明の第２８実施例に係るファイバの製造方法を説明するための図。
【図３０】本発明の第２８実施例に係るファイバの製造方法を説明するための図。
【図３１】本発明の第２９実施例に係るファイバレーザの概略構成図。
【図３２】本発明の第３０実施例に係るファイバ型増幅器の概略構成図。
【図３３】従来のファイバの例を示す図。
【図３４】従来のファイバの例を示す図。
【図３５】従来のファイバの例を示す図。
【図３６】従来のファイバの例を示す図。
【図３７】従来のファイバの例を示す図。
【図３８】従来のファイバの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４９】
図１に本発明のファイバに関する第１実施例を示す。同図（a）はファイバの断面、同図（b）はファイバの矩形状コアガラスから出射された光のニアフィールドパターンを示したものである。このファイバはファイバの中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる断面矩形状のコアガラス１を有し、その外周にＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の断面円形状のクラッド２ａを有し、該クラッド２ａの外周の大部分を広い面積の空隙３ａで覆い、該空隙３ａの外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ａを該クラッド２ａの外周を４箇所（６−１、６−２、６−３、６−４）で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ａの外周をＳｉＯ２ガラス５ａで覆ったことを特徴とするファイバである。そして、ファイバのコアガラス１の形状は矩形構造である。
上記構成においては、クラッド２ａを第１クラッド層とすると、空隙３ａは第２クラッド層、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ａは第３クラッド層、ＳｉＯ２ガラス５ａは第４クラッド層として機能する。
【００５０】
このファイバの具体的な実施例として以下のものを製造した。ＳｉＯ２ガラス５ａの外径：２００μｍ
クラッド２ａの直径：１００μｍ
コアガラス１のサイズ（縦×横）：５．７μｍ×５．７μｍ
コアガラス１とクラッド２ａの比屈折率差：１％
コアガラス１内に添加する希土類元素：Ｙｂ
コアガラス１内に添加する屈折率制御用添加物：ＧｅＯ２とＡｌ２Ｏ３
空隙３ａのファイバ内に占める割合（、すなわち、空隙率）：６．８％
Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層４ａの厚み：５μｍ
Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層４ａの屈折率：波長０．６３μｍにおいて１．４４
【００５１】
上記のファイバでは、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の円形構造のクラッド２ａの外周の大部分が空隙３ａで覆われる。空隙３ａ、つまり空気の屈折率は低いため、クラッド２ａと空隙３ａの等価的な比屈折率差は空隙により低下し、励起光伝送路として高開口数（ＮＡ：約０．３）の励起光伝送路を実現することができた。ここでファイバのコアガラスの縦、横の長さをａとして単一モード条件を満たすように規格化周波数ｖ＝（２πａ／λ）(ｎ１２−ｎ２２）１／２の値が２．４０５以下になるようにした結果、ファイバのコアガラス１から出射される光のニアフィールドパターンは、図１（ｂ）に示すようにガウス分布の矩形状パターンとなった。
【００５２】
図１（ａ）のファイバに、後述するように波長９８０ｎｍの励起光を入力させてファイバレーザを構成し、そのレーザ光（レーザ発振波長１０００ｎｍ帯）を基板上に照射すると、図２（ｂ）に示すように多数の矩形状の穴が形成される。このとき、励起光のパルス周波数を高くしていくと、矩形状の穴が連続した均一な幅の溝を形成することができる。なお、図２（ａ）はファイバのコアガラス１が断面円形構造の場合の加工例である。コアガラス１が円形の場合には、そのレーザ光を基板上に照射したときに形成される穴が円形状であるため、励起光のパルス周波数を高くしていってもエッジが乱れた、幅が不均一の溝になるので、均一な幅の溝加工には好ましくなく、微細な穴加工に適している。
【００５３】
本発明は上記実施例に限定されない。まずファイバの外径は１５０μｍから３５０μｍの範囲、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の円形構造からなるクラッド２ａの直径は５０μｍから２５０μｍの範囲、コアガラス１の縦及び横のサイズは２μｍから６μｍの範囲、コアガラス１とクラッド２ａとの比屈折率差は０．４％から１．５％の範囲、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ａの厚みは２μｍから２０μｍの範囲、そしてその膜の屈折率は波長０．６３μｍにおいて１．４３０から１．４５４の範囲でも良い。
また、角型構造のＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ａの４つの角はファイバ母材の線引時にわずかに丸くなるが、これはファイバの特性に影響を与えることは少ないので、十分に許容できるものである。
本実施例に係るファイバの構造の更なる特徴は、中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなるコアガラス１を有するクラッド２ａとＳｉＯ２ガラス５ａとの間に、空隙３ａを安定して保持できる材料組成のＳｉＯ２ガラス４ａを配置したことである。
【実施例２】
【００５４】
図３に本発明のファイバの第２実施例を示す。このファイバは、中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系ガラスからなる外形形状が矩形状のコアガラス１を有し、その外周に矩形状構造のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｂを有し、該クラッド２ｂの外周の大部分を広い面積の空隙３ｂで覆い、該空隙３ｂの外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｂを該クラッド２ｂの外周を４箇所（６−１、６−２、６−３、６−４）で接して覆う構造とし、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｂの外周をＳｉＯ２ガラス５ｂで覆ったことを特徴とするファイバである。本実施例のファイバは、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｂを矩形状構造とすることにより、励起光のスキュー成分を乱し、コアガラス１に効率良く吸収させるようにしたものである。
【００５５】
また、空隙３ｂを第１実施例のファイバよりも広い面積にすることができるので、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の矩形構造のクラッド２ｂと空隙３ｂとの等価的な比屈折率差は大きく低下し、励起光伝送路としてさらに高ＮＡ（０．６４）の伝送路を実現することができる。この実施例においても、母材を線引きしてファイバ化すると断面矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｂの４つの角がわずかに丸くなるが、これも許容できるものである。
【実施例３】
【００５６】
図４に本発明のファイバの第３実施例を示す。このファイバは、中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系の矩形状構造のコアガラス１を有し、その外周に断面矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｃを有し、該クラッド２ｃの外周の大部分をさらに広い面積の空隙３ｃで覆い、該空隙３ｃの外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｃを設けた構造である。そして、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｃに該クラッド２ｃの角部が４箇所（６−１、６−２、６−３、６−４）で接して覆い、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｃの外周をＳｉＯ２ガラス５ｃで覆っている。
【００５７】
ここでＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｃの内面を矩形状の構造にすることにより空隙３ｃの面積を図３の場合よりもさらに大きくすることができ（空隙率３９．３％）、励起光の伝送する伝送路のＮＡを約０．７２にまで高くした構造のファイバを実現することができた。この構造においても母材を線引きしてファイバ化すると矩形状構造のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｃの４つの角は丸くなるが、これも許容できるものである。また角型構造のＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｃの４つの角はファイバ線引時にわずかに丸くなるが、これはファイバの特性に影響を与えることは少ないので、十分に許容できるものである。
【実施例４】
【００５８】
図５に本発明のファイバの第４実施例を示す。このファイバは、その中心部に希土類元素を含んだＳｉＯ２系の矩形状構造のコアガラス１を有し、その外周に断面矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｄを有し、該クラッド２ｄの外周を８角形の構造をしたＦの添加したＳｉＯ２ガラス４ｄで囲み、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｄをＳｉＯ２ガラス５ｄで覆ったことを特徴とするファイバである。このファイバも矩形状構造のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｄの外周が広い面積の空隙３ｄで覆われているので、励起光の伝送する伝送路のＮＡを高くすることができる。なお、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｄは、クラッド２ｄの角部が４箇所（６−１、６−２、６−３、６−４）で接した状態で該クラッド２ｄを覆っており、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｄの外周をＳｉＯ２ガラス５ｄで覆っている。
このような構造のファイバも、母材を線引してファイバ化すると矩形状構造のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｄの４つの角はわずかに丸くなるが、これも許容できるものである。また、８角形構造のＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｄの８つの角は、ファイバ線引時にわずかに丸くなるが、これはファイバの特性に影響を与えることは少ないので、十分に許容できるものである。
【実施例５】
【００５９】
図６に本発明のファイバの第５実施例を示す。このファイバは先に示した第２実施例（図３）のファイバを変形したものである。すなわち、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｅの外周を、外形断面が矩形状のＳｉＯ２ガラス５eで覆ったことを特徴とするファイバである。ＳｉＯ２ガラス５ｅの外形断面は矩形以外に、角が丸まった矩形か多角形でもよい。このように矩形、角が丸まった矩形か多角形することによって、ファイバを治具で精度良く保持することができ、これにより安定したレーザ加工装置や増幅器を構成することができる。
【実施例６】
【００６０】
図７に本発明のファイバの第６実施例を示す。このファイバは先に示した第３実施例（図４）のファイバを変形したものである。すなわち、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｆの外周を外形断面が矩形状のＳｉＯ２ガラス５ｆで覆ったことを特徴とするファイバである。ＳｉＯ２ガラス５ｆの外形断面は矩形以外に、角が丸まった矩形か多角形でもよい。このように矩形、角が丸まった矩形か多角形することによって、ファイバを治具で精度良く保持することができ、これにより安定したレーザ加工装置や増幅器を構成することができる。
【実施例７】
【００６１】
図８に本発明のファイバの第７実施例を示す。このファイバは先に示した第１実施例（図１）のファイバを変形したものである。すなわち、該Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｇの外周を外形断面が矩形のＳｉＯ２ガラス５ｇで覆ったことを特徴とするファイバである。ＳｉＯ２ガラス５ｇの外形断面は矩形以外に、角が丸まった矩形か多角形にしてもよい。このように矩形、角が丸まった矩形か多角形することによって、ファイバを治具で精度良く保持することができ、これにより安定したレーザ加工装置や増幅器を構成することができる。
【実施例８】
【００６２】
図９に本発明のファイバの第８実施例を示す。これは第２実施例（図３）のファイバを変形したものである。すなわち、断面矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｈ内に空孔７を複数個設けた構造である。希土類元素を添加したファイバで高出力のレーザ光を得るためには、コア径が大きくて、かつ信号増幅光における高次モードを抑制させるためにクラッドとの比屈折率差はあまり大きくない方が好ましい。そこでこの実施例のように、ＳｉＯ２ガラスからなるクラッド２ｈ内に複数の空孔７を設けることにより、このクラッド２ｈの屈折率を等価的に下げることができ、しかも上記空孔７の数量ｍ、空孔径ｄ、空孔間隔Λなどで上記等価屈折率を制御することができる。これにより、コアガラス１内に添加する希土類元素の添加量を濃度消光を生じさない範囲で最適化できるように希土類元素を含んだＳｉＯ２系のコアガラス１内に添加する屈折率を高めるための添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎなど）の量を低減し、調節することができるようになる。その結果、励起光による希土類イオンの励起効率の最適化が出来、励起光から信号光増幅へのエネルギー変換効率を向上させることができる。
【００６３】
また、結果的にコアガラスの軟化温度をクラッドの軟化温度に近い値にすることができるので、ファイバ母材を高温状態に加熱・線引きしてファイバを製造する際の軟化温度の差による形状変形を小さく抑えることができると共に、製造し易くなる。この結果、母材形状に相似したファイバ形状を実現することができる。このファイバ構造において、複数の空孔７を含有するＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｈ内の空孔７（空孔径ｄ）を所望間隔Λで三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成していることを特徴とするファイバとすることにより、ファイバのモードフィールド径を大きくすることができ、これにより大出力のファイバレーザを得ることができる。
【００６４】
すなわち、複数の空孔を含有するＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｈ内の空孔７を所望間隔Λで三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成するようにしたファイバとすることにより、第２実施例のファイバのコアガラス１の直径よりも大きな面積のモ−ドフィールド径（１０μｍ程度）を得ることができ、より大口径のシングルモードファイバレーザや増幅器を実現することができる。これにより大パワの信号光を入力させ、大出力のレーザ発振出力、大出力の増幅された信号光を得ることができる。ここで、空孔径ｄは０．５μｍから３μｍの範囲から選ばれる。そしてｄ/Λの値は０．０５から０．５の範囲が好ましい。
【実施例９】
【００６５】
図１０に本発明のファイバの第９実施例を示す。これは第１実施例（図１）のファイバを変形したものである。すなわち、断面矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｉ内に空孔７を複数個設けた構造である。
【実施例１０】
【００６６】
図１１に本発明のファイバの第１０実施例を示す。このファイバは外形断面が三角形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｊ内に空孔７を複数個設けたものである。従って、クラッド２ｊは、その外周を覆うＦを添加したＳｉＯ２ガラス４と３箇所（６−１、６−２、６−３）で接する。このような三角形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｊにすることにより、クラッド２ｊ内を励起光がモード数のより多いマルチモード伝送できるようになり、コアガラス１内の希土類元素を効率良く励起することができる。
【実施例１１】
【００６７】
図１２に本発明のファイバの第１１実施例を示す。これは第３実施例（図４）のファイバを変形したものである。すなわち、外形断面が矩形状のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｋ内に空孔７を複数個設けた構造である。
【実施例１２】
【００６８】
図１３に本発明のファイバの第１２実施例を示す。これは第４実施例（図５）のファイバを変形したものである。すなわち、矩形状構造のＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２Ｌ内に空孔７を複数個設けた構造である。
【実施例１３】
【００６９】
図１４に本発明のファイバの第１３実施例を示す。これは第１０実施例（図１１）のファイバを変形したものである。すなわち、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｍの断面積を大きくして空隙３ｍの断面積を小さくし、構造的にバランスの取れた構造にしたものである。
【実施例１４】
【００７０】
図１５に本発明のファイバの第１４実施例を示す。これは第８実施例（図９）のファイバを変形したものである。すなわち、複数の空孔７を含有するＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｎ内の空孔７（空孔径ｄ）を所望間隔Λで三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成したことを特徴とする。このような構造により、ファイバのモードフィールド径を大きくすることができ、これにより大出力のファイバレーザを得ることができる。すなわち、複数の空孔を含有するＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２ｎ内の空孔７を所望間隔Λで三角格子状に多数配置させてフォトニックバンドギャップ構造を形成するようにしたファイバとすることにより、第２実施例（図３）のコアガラス１の直径よりも大きな面積のモ−ドフィールド径（１０μｍ程度）を得ることができ、より大口径のシングルモードファイバレーザや増幅器を実現することができる。ここで、希土類元素を添加したコアガラス１ｎ内にはＳｉＯ２ガラス内に希土類元素を添加されており、屈折率制御用の添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎなど）は添加されていない。
【実施例１５】
【００７１】
図１６（ａ）に本発明のファイバの第１５実施例を示す。これは第２実施例（図３）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラス１に代えて、断面円形状のコアガラス１ｐにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に好適なファイバである。同図（ｂ）はシングルモードファイバのニアフィールドパターンを示したものである。本実施例に係るファイバの構造は、光増幅起用ファイバとして通常のファイバとの接続が容易な構造でもある。なお、コアガラス１ｐはシングルモード用以外に、マルチモード用として大口径にすることもできる。
【実施例１６】
【００７２】
図１７に本発明のファイバの第１６実施例を示す。このファイバは、第３実施例（図４）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラス１に代えて、断面円形状のコアガラス１ｑにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に適したファイバである。
【実施例１７】
【００７３】
図１８に本発明のファイバの第１７実施例を示す。このファイバは、第１１実施例（図１２）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラス１に代えて断面円形状のコアガラス１ｒにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に適したファイバである。
【実施例１８】
【００７４】
図１９に本発明のファイバの第１８実施例を示す。このファイバは、第９実施例（図１０）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラス１を断面円形状のコアガラス１ｓにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に適したファイバである。
【実施例１９】
【００７５】
図２０に本発明のファイバの第１９実施例を示す。このファイバは、第１２実施例（図１３）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラスを断面円形状のコアガラス１ｔにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に適したファイバである。
【実施例２０】
【００７６】
図２１に本発明のファイバの第２０実施例を示す。このファイバは、第１３実施例（図１４）のファイバにおいて、断面矩形状のコアガラス１を断面円形状のコアガラス１ｕにしたものである。従って、このファイバも超微細な穴加工に適したファイバである。
【実施例２１】
【００７７】
図２２に本発明のファイバの第２１実施例を示す。このファイバは、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の断面矩形状のクラッド２ｖの外周に、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｖを形成した構造である。そして、そのＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｖの外周の大部分が空隙３ｖで覆われ、４箇所（６−１、６−２、６−３、６−４）でＳｉＯ２ガラス５ｖの内面に接して保持されている構造である。これは、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の断面矩形状のクラッド２ｖの表面荒れや汚れによる損失予防のために、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率の断面矩形状のクラッド２ｖの形成プロセスの後に連続してＦを添加したＳｉＯ２ガラス４ｖを形成することによって実現される。なお、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４ｖは、前述したようにＳｉＯ２ガラス５ｖの内面にも形成しておいてもよい。
【実施例２２】
【００７８】
図２３に本発明のファイバの第２２実施例を示す。このファイバは、第２１実施例（図２２）のファイバにおいて、希土類元素を添加した断面矩形状のコアガラス１ｖに代えて、希土類元素を添加した断面円形状のコアガラス１ｗにした実施例である。
【実施例２３】
【００７９】
図２４に本発明をマルチコアファイバに適用した第２３実施例を示す。このファイバは、ファイバの中心部に濃度消光を起さない範囲の希土類元素の量を含んだＳｉＯ２系のコアガラス１が所望間隔でＮ個（この場合、Ｎ：７個）を有することを特徴とする。それ以外の構造は第２実施例（図３）のファイバと同じである。このように濃度消光を起さない範囲の希土類元素の量を含んだＳｉＯ２系のコアガラス１が所望間隔で７個配置されていることにより、上記７個のコアガラス１内に励起光がそれぞれ励起されるので７個のコアガラス１のそれぞれの内部でレーザ発振した、７個のレーザ光がファイバの出射端からそれぞれ多重に合成されたレーザ光として出射される。これによって数１０ｋＷの超大出力のレーザ光を得ることができる。
【００８０】
このようなファイバは、従来の気体、固体などのレーザで加工を行っていた加工、例えば、自動車、鉄鋼、造船、航空宇宙、アルミニウム産業などへの加工に適用することができる。また増幅器を実現する場合には、７個のコアガラス１全体に大パワの信号光を入力させ、励起光をＳｉＯ２ガラスからなるクラッド２ｂ内に入射させる。これにより、励起光は各コアガラス１内の希土類元素を励起し、各コアガラス内を伝送している信号光を増幅するため、これらの増幅された７個の信号光がファイバの出射端から得られて超高利得のファイバ増幅器を実現することができる。ここで、コアガラス１の間隔は０．３μｍから２．５μｍの範囲が好ましい。
【００８１】
このようなマルチコアファイバを用いた増幅器の実施例として、次のようなシングルモード用のファイバを製造した。
各コアガラス１の直径：２μｍ、コア間隔：１．３μｍ、断面矩形状のクラッド２ｂのサイズ：５０μｍ角、ＳｉＯ２ガラス５ｂの直径：２００μｍ、Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス４の厚み：１０μｍ、各コアガラス１をＧｅＯ２とＰ２Ｏ５を添加したＳｉＯ２ガラスを用いた場合のＥｒの添加量：４００ｐｐｍ、Ａｌの添加量：３０００ｐｐｍ、コアガラス１とクラッド２ｂとの比屈折率差：１．５％。
このようなファイバ内に励起光として波長０．９８μｍの光を１５０ｍｗ入力すると、波長１．５５μｍの信号光を利得約５８ｄＢに増幅することができた。コアガラスが１個の場合には最大利得は４０ｄＢ程度であったことを考慮すると、本実施例の７個のコアガラスを有するファイバでは高利得を得ることができたことが分かる。
【００８２】
なお、それぞれのコアガラス１の断面形状はこの実施例では円形であるが、矩形でもよい。またマルチモード用としてはコアガラス１の直径は５μｍ以上、３０μｍ程度まで大きくすることができる。またそれぞれのコアガラスのサイズは異なっていても良い。例えば中心のコアガラスを大きくし、その周辺のコアガラスのサイズを小さくしても良い。このようにすることによってコアガラスの数量を増やすこともでき、また配置位置を調整することもできる。
【実施例２４】
【００８３】
図２５に本発明のファイバをマルチコアファイバに適用した第２４実施例を示す。このファイバは、第１実施例（図１）のファイバにおいて、断面円形状のコアガラス１の数量を７個にした場合の実施例である。
【実施例２５】
【００８４】
図２６に本発明のファイバをマルチコアファイバに適用した第２５実施例を示す。このマルチコアファイバは、第３実施例（図４）のファイバにおいて、コアガラスを１個から７個に増やした構造である。
【実施例２６】
【００８５】
図２７に本発明のファイバ製造方法の実施例を示す。この製造方法は、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２および最外周のＳｉＯ２ガラス５を、液体原料の出発原料を固化、加熱して形成したことを特徴とする。すなわち、外形断面および内形断面の形状が円形の金属製の金型８（上部と下部は取り外しのできる蓋付き）の内部空間９に小さい径の内管１０を配置させる。この内管１０は、外形断面が円形で内形断面が矩形状である。
【００８６】
そして、この内管１０の中心に希土類元素を添加したＳｉＯ２系コアガラス１を配置させた状態で、金型８と内管１０との空間１２−１、および内管１０と希土類元素を添加したコアガラス１の間の空間１２−２に液体原料からなるＳｉＯ２ガラス原料を充填する。その後に該ＳｉＯ２ガラス原料の液体を固化させ、上記金型から固化したガラス母材を取り出し、電気炉内で塩素処理を行いながら加熱して第１のガラス母材を製造する。
続いて、上記第１のガラス母材の空隙部分にＦを含んだＳｉＯ２系のガス（ＳｉＦ４とＯ２）を流してＦを添加したＳｉＯ２ガラス層を形成して、本実施例のファイバの母材を製造する。
【００８７】
この製造方法を用いると、希土類元素を添加したコアガラス１の外周に密着性良くＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２を形成することができるので、コアガラス１の外周の構造不均一性による散乱損失を低減させることができる。また、上記ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２と共に上記最外周のＳｉＯ２ガラス５も液体原料の出発原料を固化、加熱して一緒に形成することにより母材を低コストで製造することができる。このような方法でファイバ母材を製造することにより、ＯＨ基の混入の少ない母材を製造することができる。
なお、希土類元素を添加したコアガラス１はＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法で製造したＧｅＯ２とＡｌ２Ｏ３を共添加した多孔質のＳｉＯ２ガラスロッドにＹｂｃｌ３の水溶液を含浸させた後に乾燥、塩素雰囲気中での高温加熱によって製造した。
また、上記実施例においては、希土類元素を添加したコアガラス１の外周にＳｉＯ２ガラスが２μｍよりも厚く３０μｍ程度の厚みに形成されていれば、更に低損失のファイバを実現することができるので好ましい。
【００８８】
上記実施例において、液体原料の出発原料を固化、加熱してＳｉＯ２ガラスを形成する方法として、硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤を混合した液を金属容器内に注入して自己硬化反応により固化後に該金属容器を脱離し、その後に該固化体の乾燥、高温加熱によって光ファイバ母材を得た。ここで硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液は、乾燥、塩素ガス中で高温加熱によるガラス化による収縮率を固化前の形状に比して８２％程度のわずかな形状縮小に抑えるため、及び割れやクラックの発生を抑えるために、粒径が２μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）のシリカ粉末を分散剤（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液）と蒸留水の混合液に入れたものを用いた。硬化性樹脂にはデナコールＥＸ５１２と呼ばれる液体樹脂を用いた。そして硬化剤としてトリエチレンテトラミンを用いた。そして上記収縮率を得るために、上記材料の調合量（重量％）をシリカ粉末８７％、蒸留水２１．２％、分散剤２．７％、硬化性樹脂１０．１％とした。すなわち、シリカ粉末の調合量を圧倒的に多くすることにより、収縮率を高くすることができ、割れやクラックをなくすことができた。そしてＣＨ基やＯＨ基などの不純物の量を低減することができた。
【実施例２７】
【００８９】
図２８に本発明のファイバ製造方法の別の実施例を示す。これも第２６実施例と同じように、ファイバ母材を製造する方法の実施例である。すなわち、外形断面が円形で内形断面も円形の金属製の金型１４（上部と下部は取り外しのできる蓋付き）の内部空間に小さい管１６を配置させる。この管１６は外形断面が矩形で内形断面が円形状のものである。そして、この内管１７の中心にＳｉＯ２ガラス１８で覆われた希土類元素を添加したコアガラス１３を配置させた状態で、円形の金属製の金型１４と内管１６との間の空間１２−１および内管１６とＳｉＯ２ガラス１８で覆われた希土類元素を添加したＳｉＯ２系コアガラス１８の間の空間１２−２に液体原料からなるＳｉＯ２ガラス原料を充填する。その後に、該ＳｉＯ２ガラス原料の液体を固化させ、上記金型１４から固化したガラス母材を取り出し、電気炉内で塩素処理を行いながら加熱してガラス母材を製造する。
ついで上記ガラス母材の空隙部分にＦを含んだＳｉＯ２系のガスを流してＦを添加したＳｉＯ２ガラス層を形成してファイバ母材を製造する。
【００９０】
この製造方法を用いると、希土類元素を添加したＳｉＯ２系コアガラス１の外周に密着性良くＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２を形成することができるので、コアガラス１の外周の構造不均一性による散乱損失を低減させることができる。
また、上記ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２と共に上記最外周のＳｉＯ２ガラス５も液体原料の出発原料を固化、加熱して一緒に形成することにより母材を低コストで製造することができる。上記において、希土類元素を添加したコアガラス１はＶＡＤ法で製造したＧｅＯ２とＡｌ２Ｏ３を添加した多孔質のＳｉＯ２ガラスロッドにＹｂｃｌ３の水溶液を含浸させた後に乾燥、塩素雰囲気中での高温加熱によって製造した。そして、その希土類元素を添加したコアガラス１の外周にはＳｉＯ２ガラスが２０μｍの厚みに形成して製造したガラスロッド１３である。
【実施例２８】
【００９１】
図２９及び図３０に本発明のファイバ製造方法の更に別の実施例を示す。これは、ＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２を有するファイバを実現する製造方法の実施例である。すなわち、図２９（a）に示すように、外形断面が円形で内形断面が矩形のＳｉＯ２ガラス管１９の断面矩形状の中空部２０内にＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor phase Deposition ）法で希土類元素を添加したＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ａｌ２Ｏ３膜を形成する。その方法は矩形のＳｉＯ２ガラス管１９の外周を酸水素バーナ２２の火炎２３で矢印２４方向に移動させながら矩形のＳｉＯ２ガラス管１９の中空部２０内に希土類元素を添加したＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ａｌ２Ｏ３膜を形成する。
【００９２】
ここで、希土類元素の添加方法は希土類元素の原材料を昇華させて成膜させる方法を用いた。その後に、その膜が形成された中空部２０の内面をＳｉＯ２ガラス管１９の外側から酸水素バーナ２２で加熱しながら該バーナ２２をガラス管１９の長手方向に移動させて中空部２０をつぶし、図２９（b）に示すように、ＳｉＯ２ガラスロッド２５の中心部に希土類元素を添加したＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ａｌ２Ｏ３からなる中実の矩形状断面構造２６を有するＳｉＯ２ガラスロッド２５を実現する。
【００９３】
次に、図３０（ａ）に示すように、外形断面が円形で内形断面が矩形状のＳｉＯ２ガラス管２８の中空部２９にＦを添加したＳｉＯ２ガラス層３０を形成し、そのＦを添加したＳｉＯ２ガラス層３０を形成したＳｉＯ２ガラス管２８の中空部２９に前記ガラスロッド２５を挿入して、図３０（ｂ）に示すように、ファイバ母材を製造する。
【実施例２９】
【００９４】
図３１に本発明のファイバレーザの実施例を示す。このファイバレーザは、複数の励起用励起光源を用いて大パワ励起ができるようにし、それぞれの光を合波器３３で合波して波長選択全反射鏡を通して本発明の希土類元素を添加したファイバに入射させ、該ファイバの出射側に反射鏡を設けた構成である。図３１には、４個の励起用励起光源３２−１〜３２−４を示したが、２個以上、８個まで用いることができる。
【００９５】
すなわち、本実施例は、ファイバ３５の入力端側にはレーザ光を全反射させ、励起光を透過させる波長選択全反射鏡３４を配置させ、ファイバ３５の出射端側にはレーザ光を半透過させる反射鏡３６を設け、励起光をファイバ３５の入力端側からコアガラス１を含むＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド２内に結合させて伝搬させるようにし、ファイバ３５の出射端側から大出力のレーザ光３７を出射させるようにしたことを特徴とするファイバレーザである。このファイバレーザの実施例として、Ｎｄを添加したファイバを用い、励起光には８０５ｎｍのマルチモード半導体レーザを用い、１０６０ｎｍで発振するファイバレーザを実現した。励起光には上記以外に９１５ｎｍ、９８０ｎｍなどを用いることができる。
【実施例３０】
【００９６】
図３２に本発明のファイバ増幅器の実施例を示す。本実施例のファイバ型増幅器は、信号光３８をアイソレータ３９−１、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ４１−１を通じてファイバ４２の入射端側からコアガラスの中に結合させ、希土類元素を励起する励起光４０−１は、ファイバ４２のコアガラスを含むＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド内に結合させて伝搬させ、ファイバ４２の出射端側から増幅された信号光４３が出射される。前述したように、本発明では、コアガラスを含むＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッドの外周を大面積の空隙で覆うことにより高いＮＡの伝送路を実現することができるので、大パワの励起光をファイバのコアガラスを含むＳｉＯ２ガラスからなる低屈折率のクラッド内に効率良く結合させることができる。これにより希土類元素を含むコアガラス内にも高い励起光パワで励起され、信号光を高利得で増幅することができる。上記実施例として、信号光は１．５μｍ帯、励起光には９８０ｎｍ、あるいは１．４８μｍ、または９８０ｎｍと１．４８μｍを共用して用いた。
【００９７】
本発明は、上記実施例に限定されない。例えば、本発明のファイバの外周は、プラスチック樹脂（たとえば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）が一層、あるいは複数層覆っていても良い。これらのプラスチック樹脂はファイバの線引き時、あるいはファイバのケーブル化時に形成することができる。またプラスチック樹脂層と金属層が併用して覆われていても良い。
本発明のファイバは、複数本束ねてバンドル構造にして使用しても良い。
プラスチック材で被覆したファイバを変形自在な金属管（ジャバラ管）内に入れてもよい。
希土類元素を添加したコアガラス１が矩形構造の場合、４つの角はわずかに丸まっていても良い。
【００９８】
円形状で長尺のファイバからなるＳｉＯ２ガラスの中空断面が矩形か円形、あるいは三角形構造を有している場合に、矩形、三角形の角の部分は鋭角でなくてもよく、わずかに丸まっていても良い。また円形の場合も略円形構造でも良い。
空孔の形状も略円形か楕円、略矩形に近い構造でも良い。
ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドがＦを添加したＳｉＯ２ガラス４に接する箇所を点接触するように局部的に突型形状あるいはふくらみを持たせた構造に加工されていてもよい。
【００９９】
コアガラス内には添加物として、ＧｅＯ２以外に、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｆ、Nなどを共添加して屈折率を制御してもよい。
ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドにはＳｉＯ２ガラスの実施例を示したが、例えばコアガラスに希土類元素と共にＧｅＯ２とＡｌ２Ｏ３を共添加したより高屈折率のＳｉＯ２系ガラスを用いた場合には上記クラッドのＳｉＯ２ガラスに屈折率制御用添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなど）を少量含ませたものを用いてもよく、その場合にはコアガラスの屈折率よりも低い値になるように上記添加物の量を制御する。このようにすることによって、ＳｉＯ２系ガラスからなる低屈折率のクラッドと空隙との比屈折率差をより高くすることができ、励起光伝送路をより高ＮＡ化することができる。
また、外周のＳｉＯ２系ガラスもＳｉＯ２ガラスを用いた実施例のみを示したが、ＳｉＯ２ガラスに屈折率制御用添加物（例えば、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆ、Ｎなど）を少量含んだものを用いてもよい。例えばＦを添加したＳｉＯ２ガラスを用いてもよい。
【０１００】
また、第２６実施例、第２７実施例の製造方法を用いれば、希土類元素を含んだＳｉＯ２コアガラスロッドもナノ粒子のＳｉＯ２ガラス、ナノ粒子のＡｌ２Ｏ３、バインダー、純水を含む溶液に希土類元素の溶液を含ませてガラスを製造することにより、濃度消光を抑えた高濃度希土類元素添加能動的（増幅機能や発振機能）ファイバを一体的に実現することも容易であるので、このようなファイバ製造方法も本発明には含まれる。また希土類元素溶液の代わりにナノ粒子の希土類元素（例えばＥｒ２Ｏ３）を用いてガラスを製造してもよい。このような製造方法を用いれば希土類元素をＳｉＯ２ガラス内に均一に高濃度に添加することができるので、より高利得の光ファイバ増幅器、あるいはファイバレーザを実現することができる。
【０１０１】
ファイバ内の空隙内には気体（Ｎ、Ａｒ、Ｈｅなど）を封入して密封しておいてもよい。また気体以外に液体（たとえばフッ素系のオイル）を封入して密封しておいてもよい。
【０１０２】
ファイバの中心部の希土類元素を添加したＳｉＯ２系コアガラスは希土類元素はできる限り中心部に添加し、その周りをＳｉＯ２系ガラスで覆った構造が好ましいが、ＳｉＯ２系コアガラス全体に希土類元素が均一に添加されていてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１ｎ〜１ｗ、１３…コアガラス
２ａ〜２ｐ…クラッド
３ａ〜３ｐ…空隙
４ａ〜４ｐ…Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス
５ａ〜５ｇ、５ｖ…ＳｉＯ２ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３５】
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