【手続補正書】
【提出日】平成26年11月21日(2014.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層の外周の少なくとも３箇所で接して覆う構造とし、前記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Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス層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のいずれかに記載のファイバにおいて、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定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のいずれかに記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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に記載のファイバにおいて、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定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のいずれかに記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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１又は２に記載のファイバにおいて、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１又は２に記載のファイバにおいて、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１又は２に記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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のいずれかに記載のファイバにおいて、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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を大きくしている。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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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せ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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】従来のファイバを用いた加工例（ａ）、及び図１（ａ）のファイバを用いた加工例（ｂ）。
【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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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を添加した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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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ＳｉＯ２ガラスを２０μｍの厚みに形成して製造したガラスロッド１３である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３２】
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