(57)【要約】  ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、空孔のないコアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；前記光ファイバの前記コアの屈折率は前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす；ファイバヒューズ遮断部材。
2010023881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、
コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす；
ことを特徴とするファイバヒューズ遮断部材。
【請求項２】
前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心として半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、
半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項３】
前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項４】
前記光ファイバの前記空孔の数が３以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項５】
前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；
前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されている；
ことを特徴とする請求項３に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項６】
前記光ファイバの前記両端と、前記シングルモード光ファイバとが、間欠放電またはスイープ放電によって融着接続されていることを特徴とする請求項３に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項７】
前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項８】
ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、
コアと、このコアの周囲に長手方向に延在する１層の空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の動径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；
前記光ファイバの前記長手方向に垂直な前記断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上である；
ことを特徴とするファイバヒューズ遮断部材。
【請求項９】
前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項１０】
励起光源と；
希土類添加光ファイバと；
コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備えるファイバヒューズ遮断部材と；を備え、
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす；
ことを特徴とするファイバレーザ。
【請求項１１】
アイソレータをさらに備え；
前記ファイバヒューズ遮断部材が、前記アイソレータの出力側に配置される；
ことを特徴とする請求項１０に記載のファイバレーザ。
【請求項１２】
光ファイバを用いた光伝送路であって、
前記光ファイバの途中に請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材が挿入されていることを特徴とする光伝送路。
【請求項１３】
光ファイバを用いた光伝送路であって、
前記光ファイバの途中に請求項８に記載のファイバヒューズ遮断部材が挿入されていることを特徴とする光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイパワーの光が伝搬される光伝送路や光ファイバレーザ等において、ファイバヒューズを遮断し、伝送機器や光源等の損傷を防ぐことが可能なファイバヒューズ遮断部材、ファイバレーザ、および光伝送路に関する。
本願は、２００８年８月２６日に、日本に出願された特願２００８−２１６４８５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】
近年、光通信分野において、伝送容量の増加に伴い、光ファイバ中に伝搬される光の強度（パワー）が増加している。また、光ファイバレーザにおいては、レーザ出力の増加に伴い、数百Ｗから数ｋＷものハイパワーの光が光ファイバ中に伝搬される。【０００３】
高強度の光が伝搬される光ファイバでは、端面に付着したゴミ等による過熱や、光ファイバの局所的な曲げによる過熱により、ファイバヒューズが発生し、光ファイバのみならず、光ファイバに接続されたデバイスや装置をも破壊してしまう可能性がある（例えば非特許文献１，２参照）。【０００４】
ファイバヒューズが通過したシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の側面図および断面図を図１および図２に示す。図中、参照符号１０は光ファイバ、１１はコア、１２はクラッドを表す。これらの図に示すように、ファイバヒューズが通過した光ファイバ１０では、中心のコア１１にボイド１が周期的に発生している。このボイドによって光ファイバは光が伝搬できなくなるので、ファイバヒューズの通過は、通信システムや光ファイバレーザなどに致命的な障害を与える。ファイバヒューズは、一度生じると光ファイバ中に伝搬される光の強度をある閾値以下に下げない限り、引き続いて光ファイバ中を通過し、光ファイバの導波構造を破壊してしまう。この閾値となる光強度は、光ファイバの構造等によって異なる。以下本明細書では、このファイバヒューズを遮断するための閾値となる光強度を「ファイバヒューズ閾値」という。【０００５】
光伝送路や装置をファイバヒューズから守るため、ファイバヒューズを光ファイバの途中で遮断する技術としては以下のようなものが知られている。
特許文献１には、シングルモード光ファイバの一部のモードフィールド径（ＭＦＤ）を部分的に拡大させることにより、コア中のパワー密度を低下させることでファイバヒューズを遮断する方法が記載されている。
特許文献２には、光ファイバ伝送路の途中に、グレーデッドインデックス（ＧＩ）光ファイバ）の挿入によりコア径を拡大した部分を設けることで、ファイバヒューズ現象を遮断するようにした光ファイバ伝送路が記載されている。
特許文献３には、伝送路の途中にフォトニック結晶ファイバ型光減衰器を配設することによりファイバヒューズ現象を遮断する方法が記載されている。
非特許文献３には、光ファイバのクラッドをエッチングして、光ファイバの外径をＭＦＤの２倍程度に細くすることにより、ファイバヒューズを遮断できることが記載されている。例えば、例えばＭＦＤが９．５μｍの場合は外径が１０．５〜３３μｍの場合にファイバヒューズを遮断できる。また、非特許文献３には、ファイバヒューズを遮断するために必要な光ファイバのエッチングされた部分の外径は、レーザの放射強度にあまり影響を与えないことが記載されている。
非特許文献４は、３０個の空孔（直径は約１μｍ、中心間距離は約２μｍ）で囲まれた中心部を備え、波長１．０６μｍにおけるＭＦＤを約２μｍとしてシングルモードで光を伝搬することが可能な“微細構造光ファイバ”（ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｆｉｂｅｒ）のファイバヒューズに対する特性が研究されている。非特許文献４には、“微細構造光ファイバ”のファイバヒューズ閾値が、同程度のＭＦＤを有する通常のＳＭＦと比べると１０倍以上であることが記載されている。【０００６】
中心にクラッドより高屈折率のコアを有し、クラッドに空孔を有する孔アシスト型光ファイバ（ＨＡＦ：ｈｏｌｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ）の融着接続方法としては以下のようなものが知られている。
非特許文献５には、通常のＳＭＦのコアの周囲に空孔を配置した光ファイバを間欠放電またはスイープ放電して空孔をテーパー状に潰すことにより、平均０．０５ｄＢの接続損失でＳＭＦと融着接続する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４０７０１１１号公報
【特許文献２】特許第４０９８１９５号公報
【特許文献３】特開２００５−３４５５９２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ  ａｎｄ  Ｋ．Ｊ．Ｂｌｏｗ、“Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  ｓｅｌｆ−ｐｒｏｐｅｌｌｅｄ  ｓｅｌｆ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｒｅｓ”、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９９８年１月７日、第２４巻、第１号、ｐ．４７−４８
【非特許文献２】Ｓｈｉｎ−ｉｃｈｉ  Ｔｏｄｏｒｏｋｉ、“Ｏｒｉｇｉｎ  ｏｆ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｖｏｉｄ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ  ｆｕｓｅ”、２００５年８月２２日、第１３巻、第１７号、ｐ．６３８１−６３８９
【非特許文献３】Ｅ．Ｍ．Ｄｉａｎｏｖ，Ｉ．Ａ．Ｂｕｆｅｔｏｖ  ａｎｄ  Ａ．Ａ．Ｆｒｏｌｏｖ、“Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃａ  ｆｉｂｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｂｙ  ｆｉｂｅｒ  ｆｕｓｅ  ｅｆｆｅｃｔ”、ＯＦＣ２００４、２００４年、ＴｕＢ４
【非特許文献４】Ｅ．Ｄｉａｎｏｖ，Ａ．Ｆｒｏｌｏｖ  ａｎｄ  Ｉ．Ｂｕｆｅｔｏｖ、“Ｆｉｂｅｒ  Ｆｕｓｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ”、ＯＦＣ２００３、２００３年、ＦＨ２
【非特許文献５】鈴木龍次ら、“ホーリーファイバの融着接続方法の検討”、２００４年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−１１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来技術には、以下のような欠点がある。
特許文献１の手法（ＳＭＦの一部のＭＦＤを拡大させることによってファイバヒューズを遮断する方法）は、ＭＦＤを拡大させた光ファイバと通常のＳＭＦとの接続損失を小さくすることが難しい。ＭＦＤを拡大させた光ファイバと通常のＳＭＦとの接続損失を小さくするためには、ＳＭＦのコアのドーパントをテーパー状に拡散させたり、段階的にＭＦＤの異なる光ファイバを数種類用意して多段に接続したりする必要があるため、非常に高コストである。
特許文献２の手法（ＧＩファイバの挿入によってファイバヒューズを遮断する方法）には、ＧＩファイバとＳＭＦとの光の結合部分での損失が大きいという問題がある。損失を小さくするためには、１／４ピッチの長さのＧＩファイバ部分を設けてＳＭＦから入射した光の径を拡大し、光のパワー密度を低減させた後で再び１／４ピッチの長さのＧＩファイバ部分を設けて光の径を縮小して次のＳＭＦに入射させるという複雑な構造とすることが必要で、作製にコストがかかる。
特許文献３の手法（フォトニック結晶ファイバ型光減衰器の挿入によってファイバヒューズを遮断する方法）では、導波構造が空孔のみによって形成されているため融着接続部での接続損失が大きいという欠点がある。しかも光減衰器自体での挿入損失も大きいので、伝送路としても損失が大きい。
非特許文献３の手法（エッチングにより光ファイバの外径をＭＦＤの２倍程度まで細くすることによってファイバヒューズを遮断する方法）は、フッ酸（ＨＦ）で処理する時間を間違えると光ファイバが溶けてなくなってしまうなど、狙った外径に作製することが難しく、製造性が悪くなる。また、後処理が必要でコストが高くなる。さらに、局所的に光ファイバの外径が細くなるため機械的強度が弱い。また、クラッドをエッチングするためには、光ファイバの樹脂被覆の一部を除去した後、クラッドをＨＦのような作用の激しい薬液に浸す必要があり、作業の困難性を伴う場合がある。
非特許文献４では、“微細構造光ファイバ”の１具体例においてファイバヒューズ閾値が通常のＳＭＦよりも高いものの、詳細な空孔設計手法については述べられていない。また、微細構造光ファイバをＳＭＦと接続したときに、ＳＭＦで生じたファイバヒューズを微細構造光ファイバで遮断できるか否かについても検討されていない。さらに、屈折率の高いコアを有しないことからＳＭＦとの接続損失が大きいという問題が解決されていない。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストで作製でき、シングルモード光ファイバとも低損失で接続可能なファイバヒューズ遮断部材およびファイバヒューズの遮断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材は、ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、空孔のないコアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心として半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上であることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記空孔の数が３以上であることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されている；ことが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記両端と、前記シングルモード光ファイバとが、間欠放電またはスイープ放電によって融着接続されていることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることが好ましい。
本発明の別形態のファイバヒューズ遮断部材は、ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、空孔のないコアと、このコアの周囲に長手方向に延在する１層の空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；前記光ファイバの前記長手方向に垂直な前記断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上である。
本発明の一形態のファイバレーザは、励起光源と；希土類添加光ファイバと；コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備えるファイバヒューズ遮断部材と；を備え、前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
本発明の一形態のファイバレーザは、アイソレータをさらに備え；前記ファイバヒューズ遮断部材が、前記アイソレータの出力側に配置される；ことが好ましい。
本発明の一形態の光伝送路は、光ファイバを用いた光伝送路であって、前記光ファイバの途中に本発明のファイバヒューズ遮断部材が挿入されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のファイバヒューズ遮断部材によれば、光伝送路や光ファイバレーザ等の光ファイバ内に生じたファイバヒューズを遮断して、伝送機器や光源等の損傷を防ぐことができる。本発明のファイバヒューズ遮断部材は、低コストで作製でき、シングルモード光ファイバとも低損失で接続が可能であるので、伝送容量やレーザ出力の一層の増加に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】シングルモード光ファイバ中にファイバヒューズが通過した状態の一例を模式的に示す側面図である。
【図２】シングルモード光ファイバ中にファイバヒューズが通過した状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のコアの周囲に４つの空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図４】シングルモード光ファイバで生じたファイバヒューズが従来の光ファイバを通過した状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】シングルモード光ファイバで生じたファイバヒューズが本発明の孔アシスト型光ファイバとの接続箇所で止まった状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】シングルモード光ファイバで生じたファイバヒューズが本発明の孔アシスト型光ファイバの途中で止まった状態の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例の２個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例の３個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例の６個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例の８個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態のコアの周囲に多層に配された６０個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の変形例の１２個の空孔を有する孔アシスト型光ファイバを示す断面図である。
【図１３】ファイバヒューズ遮断性能を評価するための測定系の一例を示す構成図である。
【図１４】実験３における入射パワーとファイバヒューズ侵入距離との関係を示すグラフである。
【図１５】シングルモード光ファイバの溶融部直径を説明する断面図である。
【図１６】実験３における入射パワーと溶融部直径との関係を示すグラフである。
【図１７】実験１０−１で用いたファイバＱの構造を模式的に示す断面図である。
【図１８】実験１０−２で用いたファイバＲの構造を模式的に示す断面図である。
【図１９】本発明のファイバヒューズ遮断部材を用いたＹｂ添加光ファイバレーザの一例を示す構成図である。
【図２０】本発明のファイバヒューズ遮断部材を用いたＥｒ添加光ファイバレーザの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
＜第1実施形態＞
本発明の第1実施形態のファイバヒューズ遮断部材は、図３に示すように、空孔を有しないコア２１と、長手方向に延在する複数（本実施形態においては４つ）の空孔２３を有するクラッド２２とを有し、コア２１の屈折率はクラッド２２の空孔２３以外の部分の屈折率よりも高い光ファイバ（以下「孔アシスト型光ファイバ」という。）２０から構成されている。
図３に示す孔アシスト型光ファイバ２０では、クラッド２２中、コア２１の周囲に１層の空孔２３が設けられている。
【００１５】
本実施形態では、孔アシスト型光ファイバ２０の使用波長でのモードフィールド径とファイバ２０の中心から空孔２３までの距離との比率や、モードフィールド径と空孔２３の大きさとの比率や、ファイバ２０のクラッド２２の径と空孔２３の大きさとの比率などを適切に設定することにより、孔アシスト型光ファイバ２０をファイバヒューズ遮断部材として用いることが可能である。
【００１６】
まず、孔アシスト型光ファイバ２０の使用波長でのモードフィールド径とファイバ２０の中心から空孔２３までの距離との比率について以下に説明する。本発明では、このような比率を決定するパラメータとして、「２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ」を用いる。ＭＦＤは、孔アシスト型光ファイバ２０の使用波長でのモードフィールド径である。Ｒｍｉｎは、コア２１の中心とコア２１に最も近い空孔２３の内縁との間の距離である。
本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．２以上２．１以下の範囲内である。
なお、「空孔２３の内縁」とは、光ファイバの長手方向に垂直な断面において、空孔２３でコア２１の中心に最も近い位置を意味する。また、「コア２１に最も近い空孔２３の内縁」とは、各空孔２３の内縁のうち、コア２１の中心からの距離が最も近いものを意味する。よって、コア２１の中心から径方向の距離がＲｍｉｎ未満となる位置には、空孔２３は存在しない。
【００１７】
孔アシスト型光ファイバ２０において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値を１．２以上２．１以下の範囲内とすることにより、この孔アシスト型光ファイバ２０を用いてファイバヒューズを遮断することができる。
２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値が上述の範囲の上限値を超える場合、ファイバヒューズを遮断する性能に劣る。この観点から、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される比の値は、２．１以下が好ましく、２．０以下がより好ましく、１．９以下がさらに好ましく、１．７以下が特に好ましい。
また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値が上述の範囲の下限値未満である場合、空孔が伝搬モードの電解分布の広がりの範囲内に含まれ、もしくは近づきすぎてしまう。この結果、孔アシスト型光ファイバの伝送損失が増大したり、融着接続の際に空孔が潰れて導波構造への影響がより大きくなることによる接続損失が増大したりする可能性がある。この観点から、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される比の値は、１．２以上が好ましく、１．３以上がより好ましく、１．４以上がさらに好ましく、１．５以上が特に好ましい。
【００１８】
ＭＦＤは使用波長に依存するので、ファイバヒューズ遮断部材となる孔アシスト型光ファイバの構成は、使用波長（または波長帯）ごとに設計することが好ましい。光ファイバが利用される波長帯としては、１．５５μｍ波長帯、１，３１μｍ波長帯、１．０６μｍ波長帯等が知られている。
例えば使用波長を１．５５μｍとして設計されたファイバヒューズ遮断部材は、１．５５μｍ帯またはその付近の波長帯に利用することができる。１．５５μｍ帯またはその付近の波長帯としては、Ｃバンド、Ｓバンド、Ｌバンド等が挙げられる。
【００１９】
また、孔アシスト型光ファイバのクラッド２２中の空孔２３の存在によってファイバヒューズを遮断する効果をより確実にするために、空孔２３の直径、個数、配置等を調整することが望ましい。
空孔２３は、図３に示すように、上述のＲｍｉｎを半径とする円２４が、複数個の空孔２３に接するように配置されることが好ましい。また、空孔径の等しい複数の空孔２３がコア２１の中心から等距離の位置に設けられることが好ましい。
孔アシスト型光ファイバの空孔数は、２以上であることが好ましい。融着接続の際に接続損失をより小さくすることができることから、空孔数が３以上であることがより好ましい。
【００２０】
次に、孔アシスト型光ファイバ２０の使用波長でのモードフィールド径と空孔２３の大きさとの比率について以下に説明する。本発明では、このような比率を決定するパラメータとして、「Ｗ／ＭＦＤ」を用いる。Ｗは、クラッド２２中で空孔２３が存在する領域（以下単に「空孔領域」という場合がある。）の径方向の幅であり、Ｗ＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎと定義される。
ここで、Ｒｍａｘとは、コア２１の中心とコア２１から最も遠い空孔２３の外縁との間の距離である。また、Ｒｍｉｎは、上述したように、コア２１の中心とコア２１に最も近い空孔２３の内縁との間の距離である。
なお、本発明において「空孔２３の外縁」とは、光ファイバの長手方向に垂直な断面において、空孔２３でコア２１の中心から最も遠い位置を意味する。また、「コア２１から最も遠い空孔２３の外縁」とは、各空孔２３の外縁のうち、コア２１の中心からの距離が最も遠いものを意味する。よって、コア２１の中心から径方向の距離がＲｍａｘを超える位置には、空孔２３は存在しない。
孔アシスト型光ファイバ２０において、Ｗ／ＭＦＤの値は、０．３以上であることが好ましい。
【００２１】
図３に示すように空孔２３が１層である場合、空孔領域の幅Ｗは、空孔２３の直径と等しい。なお、空孔２３の断面は必ずしも正確な円（真円）ではなくてもよいが、円形または略円形（円形となることを意図して作製された空孔形状）であることが好ましい。
図３では、空孔２３はコア２１を中心とする円周上に等間隔に（すなわちＮ個の空孔が正Ｎ角形（Ｎは３以上の場合）をなし、または１８０°対向して（Ｎ＝２の場合））配置されている。
【００２２】
次に、孔アシスト型光ファイバ２０のクラッド２２の径と空孔２３の大きさとの比率について以下に説明する。本発明では、このような比率を決定するパラメータとして、「Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒ」を用いる。Ｄｆｉｂｅｒとは、ファイバ２０のクラッド２２の径である。孔アシスト型光ファイバ２０において、Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒの値は、０．４５以下であることが好ましい。すなわち、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒであることが好ましい。光ファイバの断面積に占める空孔の面積の割合が過度に大きいと、光ファイバの強度が保てなくなるおそれがある。
【００２３】
上述のように、０．３≦Ｗ／ＭＦＤ、かつＷ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒであることが好ましいので、Ｗのより好適な範囲は、０．３×ＭＦＤ≦Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒと表される。
【００２４】
さらに、コアの中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、この断面積Ｓの領域中に空孔が存在する部分の断面積が、Ｓの２０％以上であることが好ましい。
なお、この断面積Ｓの領域は、上述した「空孔領域」に該当する。
【００２５】
孔アシスト型光ファイバ２０の外径は、特に限定されるものではないが、融着接続やメカニカルスプライス等（詳しくは後述）で他の光ファイバと接続する場合、外径が他の光ファイバと同程度であることが好ましい。一般的な石英系光ファイバの場合、クラッド径（ガラス部分の外径）が８０〜１２５μｍ（例えば８０μｍ、１２５μｍ）であり、樹脂被覆を含む光ファイバの外径が２５０〜４００μｍ（例えば２５０μｍ、４００μｍ）であるので、孔アシスト型光ファイバ２０の外径もこれと同様で良い。
【００２６】
本発明のファイバヒューズ遮断部材は、クラッド２２の空孔２３以外の部分の屈折率よりも高いコア２１を有する。これにより、光ファイバの融着接続の際に空孔２３の周囲が溶融して空孔２３が潰れたり、屈折率整合剤を空孔２３内に入れたりしても導波構造を維持することができる。したがって、非特許文献５に記載されているように、孔アシスト型光ファイバ２０をシングルモード光ファイバと融着接続したときの接続損失を非常に小さくすることが可能である。
【００２７】
孔アシスト型光ファイバ２０のコア２１およびクラッド２２は、例えば石英（シリカ）系ガラス材料から構成することができる。コア２１を構成する材料は、クラッド２２（詳しくはクラッド２２のうち空孔２３以外の部分）を構成する材料よりも屈折率が高いものが選ばれる。例えば、コア２１がゲルマニウム（詳しくはＧｅＯ２）をドープした石英ガラスからなり、クラッド２２が純石英ガラスからなってもよい。また、コア２１が純石英ガラスからなり、クラッド２２がフッ素（Ｆ）をドープした石英ガラスからなってもよい。
石英系ガラスの屈折率を上昇させるために用いられるドーパントとしては、ゲルマニウム（Ｇｅ）のほか、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐ（リン）等が挙げられる。また、石英系ガラスの屈折率を下降させるために用いられるドーパントとしては、フッ素（Ｆ）やホウ素（Ｂ）等が挙げられる。
コア２１は、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジム（Ｎｄ）、テルビウム（Ｔｂ）等の希土類元素を含んでいても構わない。
【００２８】
コア２１とクラッド２２との屈折率を差異化する方法は、コア２１のみに屈折率を上昇させるドーパントのみを添加したり、クラッド２２のみに屈折率を下降させるドーパントのみを添加したりする方法に限られるものではない。コア２１がクラッド２２より高屈折率になるように、コア２１に屈折率を上昇させるドーパントと屈折率を下降させるドーパントをそれぞれ１種類以上ドープしても良い。また、クラッド２２がコア２１より低屈折率になるように、クラッド２２に屈折率を上昇させるドーパントと屈折率を下降させるドーパントをそれぞれ１種類以上ドープしても良い。また、コア２１およびクラッド２２の両方にドーパントをそれぞれ１種類以上ドープしても良い。
コア−クラッド間の比屈折率差Δは、光ファイバの構造（外径等の寸法や屈折率プロファイル等）や使用波長等によるが、一般には０．３〜０．５％の範囲内である。場合により、比屈折率差Δが上記の範囲外であっても本発明を適用することが可能である。
【００２９】
孔アシスト型光ファイバ２０をファイバヒューズ遮断部材として使用するには、その両端を通常の（空孔のない）ＳＭＦと接続して、光伝送路や光ファイバレーザの光ファイバの途中に挿入する。これにより、ＳＭＦを通過してきたファイバヒューズが孔アシスト型光ファイバ２０に入射したときにファイバヒューズを遮断することができる。
【００３０】
ファイバヒューズの発生メカニズムおよび本発明のファイバヒューズ遮断部材によりファイバヒューズを遮断するメカニズムについて、以下に説明する。
高強度の光が伝搬される光ファイバでは、端面に付着したゴミ等による過熱により光ファイバの温度が上昇する。光ファイバの温度が約１１００℃以上になると、光ファイバを構成するガラスの結合の一部が切れ、入射光を吸収するようになる。この入射光の吸収によりガラスの温度はさらに上昇し、ガラスの結合が切れる。この繰り返しにより、ガラスの温度は爆発的に上昇し、光ファイバのコアがプラズマ状態になる。これが、入射光の光源に向かって、連鎖的に起こる現象が、ファイバヒューズである。ファイバヒューズ発生時には、ガラスの温度の上昇によりガラスが気化する。このガラスの気化の跡として、光ファイバにボイドが生じる。
【００３１】
ファイバヒューズを遮断するために、光ファイバの温度を下げて、光ファイバの中心部の温度上昇とボイドの発生との悪循環を止めることが考えられる。本発明では、孔アシスト型光ファイバ２０にコア２１（中心部）を取り囲むように空孔２３を設け、上述のパラメータを用いて空孔２３の大きさや配置などを適切に設定することにより、光ファイバの中心部の温度を下げることが可能である。すなわち、上述のように、ファイバヒューズ発生時には、光ファイバのガラスが固体から気体になるほど光ファイバの中心部の温度が上昇する。ガラスが固体から気体になるとき、体積は膨張する。本発明では、空孔２３がコア２１を取り囲むように設けられているので、孔アシスト型光ファイバ２０の温度が上昇したときに、孔アシスト型光ファイバ２０の中心部（コア２１）を径方向外側（すなわち、空孔２３側）へ断熱膨張させることが可能である。中心部のガラスが断熱膨張の仕事をすると、このガラスの温度が下がる。一旦ガラスの温度が約１１００℃以下に下がると、入射光の吸収増大がなくなり、温度上昇が止まるため、ファイバヒューズは遮断される。
【００３２】
図４に、従来の光ファイバ１１０とシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１０との接続箇所において、ＳＭＦ１０を通過してきたファイバヒューズ（図の右から左へ進行）を光ファイバ１１０で遮断できず、ファイバヒューズが光ファイバ１１０を通過した状態の一例を示す。この場合、ファイバヒューズによるボイド１が、ＳＭＦ１０のコア１１および光ファイバ１１０のコア１１１に周期的に生じている。
【００３３】
一方、本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０によれば、図５に示すように、ＳＭＦ１０を通過してきたファイバヒューズが孔アシスト型光ファイバ２０とＳＭＦ１０との接続箇所１５において遮断されるか、あるいは、図６に示すように、ＳＭＦ１０を通過してきたファイバヒューズが孔アシスト型光ファイバ２０内に若干侵入した後で遮断される。図６の場合、ファイバヒューズによるボイド１が、孔アシスト型光ファイバ２０のコア２１内を距離Ｌだけ侵入したところで消失し、それより先（図の左側）の部分はファイバヒューズの影響から免れている。
ファイバヒューズが孔アシスト型光ファイバ２０に侵入する距離Ｌ（以下単に「侵入距離」という。）は、ファイバヒューズが発生する際に光ファイバ中に伝搬される光のパワーや発生状況などにも依存するが、本発明の孔アシスト型光ファイバ２０によれば、侵入距離Ｌを１ｍｍ未満とすることができる。
【００３４】
本発明の孔アシスト型光ファイバ２０によれば、ファイバヒューズの侵入距離Ｌを１ｍｍ未満とすることができるので、孔アシスト型光ファイバ２０をファイバヒューズ遮断部材として使用することが可能である。すなわち、孔アシスト型光ファイバ２０の長さが１ｍｍ以上であれば、それより先の部分へのファイバヒューズの侵入を防止することが可能である。このように、孔アシスト型光ファイバ２０の長さは１ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、ファイバヒューズを遮断する確実性や融着接続の作業性等の観点から、孔アシスト型光ファイバの長さは１０ｍｍ以上が好ましい。また、コストや小型化等の観点から、孔アシスト型光ファイバの長さは例えば２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍなど、あるいはこれらの長さ以下であることが好ましい。
【００３５】
ファイバヒューズが生じて図５または図６に示すように孔アシスト型光ファイバ２０との接続箇所１５の付近でそのファイバヒューズが遮断されたときには、ＳＭＦ１０を通過してきたハイパワーの入射光の一部が光ファイバの外側に漏れることになる。接続箇所１５の付近に樹脂被覆が残っていると、樹脂被覆が加熱されて損傷する可能性がある。このため、ファイバヒューズが遮断されると想定される箇所およびその付近では、比較的燃えやすい樹脂被覆は除去しておくことが好ましい。しかしながら、ガラス製のクラッドが露出されたままでは傷つくおそれがあるため、樹脂被覆を除去した部分の周囲には、後述の融着接続部の周囲と同様に、難燃性の保護層を設けることが好ましい。また、光が外部に漏れるのを防ぐため、ファイバヒューズ遮断部材の周囲を金属管などで覆うことが好ましい。
【００３６】
孔アシスト型光ファイバ２０とＳＭＦ１０との接続は、より低損失で接続が可能で、長期的な信頼性に優れることから、融着接続が好ましい。融着接続の方法としては、非特許文献５に記載されているように、間欠放電やスイープ放電によって孔アシスト型光ファイバ２０の空孔２３をテーパー状に潰すことが好ましい。
コア２１の周囲に１層の空孔２３を有する孔アシスト型光ファイバ２０の場合は、スイープ放電が特に好ましい。
【００３７】
本実施形態のファイバヒューズ遮断部材は、孔アシスト型光ファイバの両端が、それぞれ空孔を有しないシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）に融着接続されるよう構成することができる。この場合、１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であることが好ましい。
【００３８】
融着接続以外の接続方法としては、光コネクタやメカニカルスプライス、Ｖ溝等を用いて機械的に突き合わせ接続をする方法もある。これらの方法は、ファイバヒューズ遮断部材の設置が一時的である場合に適している。孔アシスト型光ファイバと他の光ファイバとの端面間に屈折率整合材等の有機物が存在すると、耐パワー特性の観点から好ましくないので、融着接続以外の方法ではＰＣ接続（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）とすることが好ましい。
【００３９】
融着接続やメカニカルスプライス等で接続する際、それぞれの光ファイバの端部付近において、クラッド１２，２２の周囲の樹脂被覆は除去される。そこで、融着接続部の周囲には、保護層を設けることが好ましい。しかし、保護層が燃えやすい材料から構成されると、上述したように、ファイバヒューズを遮断したときに漏れる入射光のパワーで、保護層が加熱されて損傷する可能性がある。そこで、保護層は、難燃性の材質から構成されることが好ましい。保護層を構成するために好適な難燃性の材質としては、例えば臭素（Ｂｒ）等のハロゲン元素を含む紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の難燃剤を含むＵＶ硬化樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性に優れる樹脂が挙げられる。
【００４０】
なお、本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０では、４つの空孔２３がコア２１の周囲に１層設けられているが、上述のパラメータを満たす限り、空孔の個数はこれに限られない。例えば、２つの空孔２３が設けられる孔アシスト型光ファイバ１２０（図７）や、３つの空孔２３が設けられる孔アシスト型光ファイバ２２０（図８）や、６つの空孔２３が設けられる孔アシスト型光ファイバ３２０（図９）や、８つの空孔２３が設けられる孔アシスト型光ファイバ４２０（図１０）であってもよい。
【００４１】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態のファイバヒューズ遮断部材について以下に説明する。本実施形態は、空孔が複数層設けられる点において、上記第１実施形態と異なる。その他の第１実施形態と共通する部分には同一の符号を配してその説明を省略する。
本実施形態のファイバヒューズ遮断部材は、図１１に示すように、空孔を有しないコア２１と、長手方向に延在する複数（本実施形態においては６０個）の空孔２３を有するクラッド２２とを有し、コア２１の屈折率はクラッド２２の空孔２３以外の部分の屈折率よりも高い光ファイバ（以下「孔アシスト型光ファイバ」という。）２０Ａから構成されている。
また、図１１に示す孔アシスト型光ファイバ２０Ａでは、空孔２３はコア２１の周囲に多層（本実施形態においては４層）設けられている。
【００４２】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの使用波長でのモードフィールド径とファイバ２０Ａの中心から空孔２３までの距離との比率（２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ）や、モードフィールド径と空孔２３の大きさとの比率（Ｗ／ＭＦＤ）や、ファイバ２０Ａのクラッド２２の径と空孔２３の大きさとの比率（Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒ）などを適切に設定することにより、孔アシスト型光ファイバ２０Ａをファイバヒューズ遮断部材として用いることが可能である。
【００４３】
まず、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの使用波長でのモードフィールド径とファイバ２０Ａの中心から空孔２３までの距離との比率（２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ）について以下に説明する。本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０Ａにおいても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．２以上２．１以下の範囲内とすることにより、この孔アシスト型光ファイバを用いてファイバヒューズを遮断することができる。
【００４４】
また、ファイバヒューズを遮断する性能の観点から、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される比の値は、２．１以下が好ましく、２．０以下がより好ましく、１．９以下がさらに好ましく、１．７以下が特に好ましい。伝搬モードの電解分布の観点から、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される比の値は、１．２以上が好ましく、１．３以上がより好ましく、１．４以上がさらに好ましく、１．５以上が特に好ましい。
【００４５】
また、孔アシスト型光ファイバのクラッド２２中の空孔２３の存在によってファイバヒューズを遮断する効果をより確実にするために、空孔２３の直径、個数、配置等を調整することが望ましい。
空孔２３は、図１１に示すように、上述のＲｍｉｎを半径とする円２４が、複数個の空孔２３に接するように配置されることが好ましい。また、空孔径の等しい複数の空孔２３がコア２１の中心から等距離の位置に設けられることが好ましい。
孔アシスト型光ファイバの空孔数は、２以上であることが好ましい。融着接続の際に接続損失をより小さくすることができることから、空孔数が３以上であることがより好ましい。
【００４６】
次に、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの使用波長でのモードフィールド径と空孔２３の大きさとの比率（Ｗ／ＭＦＤ）について以下に説明する。本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０Ａにおいても、Ｗ／ＭＦＤの値は、０．３以上であることが好ましい。
ここで、本実施形態においては、空孔２３が多層に配置されるため、空孔領域の幅Ｗは、空孔２３の直径よりも大きい。図１１では、コア２１の中心を中心として半径がＲｍｉｎである円２４は、コア２１に最も近い層に属する各空孔２３の内縁に内接し、コア２１の中心を中心として半径がＲｍａｘである円２５は、コア２１から最も遠い層に属する各空孔２３の外縁に外接している。
【００４７】
次に、孔アシスト型光ファイバ２０Ａのクラッド２２の径と空孔２３の大きさとの比率（Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒ）について以下に説明する。本発明の孔アシスト型光ファイバ２０Ａにおいても、Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒの値は、０．４５以下であることが好ましい。すなわち、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒであることが好ましい。
【００４８】
さらに、コアの中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、この断面積Ｓの領域中に空孔が存在する部分の断面積が、Ｓの２０％以上であることが好ましい。
【００４９】
孔アシスト型光ファイバ２０Ａの外径は、特に限定されるものではないが、融着接続やメカニカルスプライス等（詳しくは後述）で他の光ファイバと接続する場合、外径が他の光ファイバと同程度であることが好ましい。一般的な石英系光ファイバの場合、クラッド径（ガラス部分の外径）が８０〜１２５μｍ（例えば８０μｍ、１２５μｍ）であり、樹脂被覆を含む光ファイバの外径が２５０〜４００μｍ（例えば２５０μｍ、４００μｍ）であるので、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの外径もこれと同様で良い。
【００５０】
本実施形態のファイバヒューズ遮断部材は、クラッド２２の空孔２３以外の部分の屈折率よりも高いコア２１を有する。これらコア２１、クラッド２２、および空孔２３の製造方法および材料は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
孔アシスト型光ファイバ２０Ａをファイバヒューズ遮断部材として使用するには、その両端を通常の（空孔のない）ＳＭＦと接続して、光伝送路や光ファイバレーザの光ファイバの途中に挿入する。これにより、ＳＭＦを通過してきたファイバヒューズが孔アシスト型光ファイバ２０Ａに入射したときにファイバヒューズを遮断することができる。
【００５２】
本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０Ａによれば、ファイバヒューズの侵入距離Ｌを１ｍｍ未満とすることができるので、孔アシスト型光ファイバ２０Ａをファイバヒューズ遮断部材として使用することが可能である。すなわち、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの長さが１ｍｍ以上であれば、それより先の部分へのファイバヒューズの侵入を防止することが可能である。このように、孔アシスト型光ファイバ２０Ａの長さは１ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、ファイバヒューズを遮断する確実性や融着接続の作業性等の観点から、孔アシスト型光ファイバの長さは１０ｍｍ以上が好ましい。また、コストや小型化等の観点から、孔アシスト型光ファイバの長さは例えば２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍなど、あるいはこれらの長さ以下であることが好ましい。
【００５３】
また、孔アシスト型光ファイバ２０ＡとＳＭＦ１０との接続箇所の付近では、燃える可能性のある樹脂被覆は除去しておくことが好ましい。しかしながら、ガラス製のクラッドが露出されたままでは傷つくおそれがあるため、樹脂被覆を除去した部分の周囲には、後述の融着接続部の周囲と同様に、難燃性の保護層を設けることが好ましい。また、光が外部に漏れるのを防ぐため、ファイバヒューズ遮断部材の周囲を金属管などで覆うことが好ましい。
【００５４】
孔アシスト型光ファイバ２０ＡとＳＭＦ１０との接続は、より低損失で接続が可能で、長期的な信頼性に優れることから、融着接続が好ましい。融着接続の方法としては、非特許文献５に記載されているように、間欠放電やスイープ放電によって孔アシスト型光ファイバ２０Ａの空孔２３をテーパー状に潰すことが好ましい。
また、コア２１の周囲に多層（図１１の場合は４層）の空孔２３を有する孔アシスト型光ファイバ２０Ａの場合は、短時間放電した後に短時間で放電がＯＮ／ＯＦＦとなるような間欠放電を行うことが好ましい。
【００５５】
本実施形態のファイバヒューズ遮断部材は、孔アシスト型光ファイバの両端が、それぞれ空孔を有しないシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）に融着接続されるよう構成することができる。この場合、１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であることが好ましい。
【００５６】
融着接続以外の接続方法としては、光コネクタやメカニカルスプライス、Ｖ溝等を用いて機械的に突き合わせ接続をする方法もある。これらの方法は、ファイバヒューズ遮断部材の設置が一時的である場合に適している。孔アシスト型光ファイバと他の光ファイバとの端面間に屈折率整合材等の有機物が存在すると、耐パワー特性の観点から好ましくないので、融着接続以外の方法ではＰＣ接続（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）とすることが好ましい。
【００５７】
融着接続やメカニカルスプライス等で接続する際、それぞれの光ファイバの端部付近において、クラッド１２，２２の周囲の樹脂被覆は除去される。そこで、融着接続部の周囲には、難燃性の材質から構成される保護層を設けることが好ましい。保護層を構成するために好適な難燃性の材質としては、例えば臭素（Ｂｒ）等のハロゲン元素を含む紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の難燃剤を含むＵＶ硬化樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性に優れる樹脂が挙げられる。
【００５８】
なお、本実施形態の孔アシスト型光ファイバ２０Ａでは、６０つの空孔２３がコア２１の周囲に４層になるよう設けられているが、空孔の個数や層数はこれに限られない。例えば、図１２に示すように、１２つの空孔２３が２層になるよう設けられている孔アシスト型光ファイバ１２０Ａであってもよい。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
図１３にファイバヒューズ遮断性能を評価するために用いた測定系を示す。この測定系５０において、光源５１と、光源５１の出力光の一部分をパワーモニタ５３に分岐させるカプラ５２と、ダミーファイバ５４と、被測定光ファイバ５５と、ＳＭＦ５６と、コアレスファイバ５９とがこの順に接続されている。それぞれの光ファイバ（光源５１およびカプラ５２の余長部分を含む。）同士は融着接続にて接続されている。なお、図１３中、×印は融着接続点を示す。【００６０】
さらに測定系５０にファイバヒューズを起こすため、ＳＭＦ５６をアーク放電５８で加熱する電極５７，５７が設けられている。この電極５７，５７は光ファイバ融着機に備えられているものを使用した。
光源５１からハイパワー光を光ファイバ５４，５５，５６，５９に入射させている際に、ＳＭＦ５６をアーク放電５８で１１００℃以上に加熱することで、ファイバヒューズを意図的に発生させることができる。ＳＭＦ５６で発生したファイバヒューズが被測定光ファイバ５５をどのように伝搬するかを観察することにより、被測定光ファイバ５５がファイバヒューズを遮断することができるかを調べることができる。【００６１】
カプラ５２は、光源５１の出力光をモニタするために設けられている。カプラ５２の分岐比は３０ｄＢである。
ダミーファイバ５４は、ファイバヒューズが被測定光ファイバ５５を通過した場合でも、光源５１を保護できるように設けている。ダミーファイバ５４の長さは１ｋｍである。
被測定光ファイバ５５の長さは３０ｍ、ＳＭＦ５６の長さは５ｍである。
コアレスファイバ５９は、終端の反射光から光源５１を保護するため、終端で反射光が生じないように用いている。【００６２】
図１３の装置を用いて、以下に示すように実験１〜１０の実験を行った。また、表１にはファイバヒューズの被測定光ファイバ５５への侵入距離が１ｍｍ以下の場合の条件および結果を、表２には侵入距離が１ｍｍを超えた場合の条件および結果を示している。
表１および表２の実験番号は、実験１〜１０に対応する番号の後に、複数の例を区別するための連続番号を添えたものである。【００６３】
【表１】
2010023881.tif 000003
【００６４】
【表２】
2010023881.tif 000004
【００６５】
表１および表２において、Ｒｍｉｎは被測定光ファイバ５５のコアの中心とコアに最も近い空孔の内縁との間の距離を表し、Ｒｍａｘは被測定光ファイバ５５のコアの中心とコアから最も遠い空孔の外縁との間の距離を表し、Ｗは被測定光ファイバ５５の空孔領域の幅を表す。
「空孔の面積比」は、被測定光ファイバ５５の空孔領域（すなわち、コアの中心を中心として半径がＲｍｉｎの円と半径がＲｍａｘとの間の領域）内で空孔が占める面積比を百分率で表したものである。
「伝搬の様子」の評価は、ファイバヒューズの被測定光ファイバ５５への侵入距離が１ｍｍ以下の場合を「Ｇｏｏｄ」（ファイバヒューズが遮断できる）、侵入距離が１ｍｍを超えた場合を「Ｂａｄ」（ファイバヒューズが遮断できずに通過する）とした。
Ｄｆｉｂｅｒは被測定光ファイバ５５のクラッド径を表す。
融着接続損失［ｄＢ／点］は、融着接続点１箇所あたりの融着接続損失を表す。【００６６】
＜実施例１＞
図９に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ａ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験１−１、１−２を行った。
表１の実験番号１−１、１−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ａのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ａは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は６、Ｒｍｉｎは８．５μｍ、Ｗは７．３μｍ、Ｒｍａｘは１５．８μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．２μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．６７である。
このＦｉｂｅｒ  Ａについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー９．８Ｗのとき（実験番号１−１）、および３．０Ｗのとき（実験番号１−２）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。これら実験１−１、１−２のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．６７であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は０．７２であり、０．３以上である。さらに、Ｗは７．３μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができた。
このように、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ、Ｗ／ＭＦＤ、および０．４５×Ｄｆｉｂｅｒの値が上述の範囲内の場合、この孔アシスト型光ファイバを用いてファイバヒューズを遮断することができる。
このことから、光伝送路や光ファイバレーザの途中に本実験のＨＡＦをファイバヒューズ遮断部材として用いた場合、伝送損失を低く抑え、かつファイバヒューズを遮断することが可能である。【００６７】
＜実施例２＞
図３に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｃ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験３−１〜３−５を行った。
表１の実験番号３−１から３−５に、Ｆｉｂｅｒ  Ｃのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｃは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎは１０．６μｍ、Ｗは１６．３μｍ、Ｒｍａｘは２６．９μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．４μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝２．０４である。
このＦｉｂｅｒ  Ｃについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー８．１Ｗのとき（実験番号３−１）、４．７Ｗのとき（実験番号３−２）、２．１Ｗのとき（実験番号３−３）、１．７Ｗのとき（実験番号３−４）、および１．５Ｗのとき（実験番号３−５）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。なお、入射パワー１．５Ｗは、空孔を有しない通常のＳＭＦでのファイバヒューズ閾値に近い値であり、これより小さいパワーではファイバヒューズは生じない。
これら実験３−１〜３−５の全ての場合において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は２．０４であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．５７であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１６．３μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、全ての入射パワーの場合において、図６に示すようにファイバヒューズがＳＭＦからＨＡＦに少し侵入したが、１ｍｍ以内で停止した。
このように、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ、Ｗ／ＭＦＤ、および０．４５×Ｄｆｉｂｅｒの値が上述の範囲内の場合、この孔アシスト型光ファイバを用いてファイバヒューズを遮断することができる。【００６８】
実験３において、侵入距離は、入射パワーによって図１４のグラフに示すように異なることが分かった。図１４に示すように、入射パワーがファイバヒューズ閾値に近づくにつれて侵入距離が伸びている。【００６９】
この現象の原因を探るために、ファイバヒューズの生じた断面を観測した。図１５にファイバヒューズが生じたＳＭＦの断面を模式的に示す。図中、参照符号４０はコアを、４１はボイドを、４２は溶融部を、４３はクラッドを表す。このＳＭＦの断面ではコア４０内に生じたボイド４１の周りに黒いリング状の溶融部４２が観察された。この溶融部４２は、ファイバヒューズの通過によって一度溶融している部分を示している。そこで溶融部４２の直径Ｄｍｅｌｔｅｄを測定したところ、図１６に示す結果となった。入射パワーが通常のＳＭＦのファイバヒューズ閾値Ｐｔｈ＝１．５Ｗに近づくにつれて、図１６に示すように溶融部の直径Ｄｍｅｌｔｅｄが急激に小さくなっていることが分かる。【００７０】
本実験で用いたＳＭＦ５６の波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．４μｍであるため、被測定光ファイバ５５のＨＡＦにおいても、入射パワーが通常のＳＭＦのファイバヒューズ閾値に近づくにつれて、Ｄｍｅｌｔｅｄが急激に小さくなると考えられる。図１６には、この実験３で用いたＦｉｂｅｒ  Ｃの２×Ｒｍｉｎの値（すなわち、２１．２μｍ）も水平の破線で示している。【００７１】
上述のように、本発明の孔アシスト型光ファイバでは、コアを取り囲むように空孔を設けることにより、孔アシスト型光ファイバの中心部（コア）を径方向外側（すなわち、空孔側）へ断熱膨張させて、中心部のガラスの温度を下げる。これにより、ファイバヒューズが遮断される。入射パワーがファイバヒューズ閾値に近づくと、溶融部の直径Ｄｍｅｌｔｅｄが小さくなるため、溶融部と空孔との距離が離れてしまう。このため、入射パワーがファイバヒューズ閾値に近づくにつれて空孔のファイバヒューズに対する影響が小さくなり、侵入距離が伸びるという現象が生じたものと思われる。【００７２】
Ｄｍｅｌｔｅｄは、図１６のグラフに示すように入射パワーに依存するため、ファイバヒューズを確実に遮断するためのＨＡＦの構造を決定するには、特に入射パワーがファイバヒューズ閾値の付近の場合のＤｍｅｌｔｅｄを詳細に検討するのが望ましいことが分かった。また、ファイバヒューズがＨＡＦに少し侵入してから止まるという現象から、ＨＡＦの長さも重要であることが分かる。実験３で最も侵入距離が長かったのは、入射パワー１．５Ｗのときで侵入距離が６３０μｍである。そこで、ファイバヒューズ遮断部材として用いられるＨＡＦの長さは、最低でも１ｍｍ以上あるのが望ましいことが分かる。
また、このＨＡＦとＳＭＦとの融着接続損失は０．０４ｄＢ／点と低い値であった。【００７３】
＜実施例３＞
図１０に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｄ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験４−１、４−２を行った。
表１の実験番号４−１、４−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｄのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｄは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は８、Ｒｍｉｎは９．０μｍ、Ｗは３．０μｍ、Ｒｍａｘは１２．０μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．０μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．８０である。【００７４】
このＦｉｂｅｒ  Ｄについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー１．７Ｗのとき（実験番号４−１）、および８．０Ｗのとき（実験番号４−２）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。
これら実験４−１、４−２のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．８０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は０．３０であり、０．３以上である。さらに、Ｗは３．０μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーでファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＤとＳＭＦとの融着接続損失は、０．０３ｄＢ／点以下と低い値であった。【００７５】
＜実施例４＞
図１０に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｅ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験４−３、４−４を行った。
表１の実験番号４−３、４−４に、Ｆｉｂｅｒ  Ｅのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｅは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は８、Ｒｍｉｎは１０．２μｍ、Ｗは３．２μｍ、Ｒｍａｘは１３．４μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．１μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは２．０２である。【００７６】
このＦｉｂｅｒ  Ｅについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー１．７Ｗのとき（実験番号４−３）、および８．０Ｗのとき（実験番号４−４）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。
これら実験４−３、４−４のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は２．０２であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は０．３２であり、０．３以上である。さらに、Ｗは３．２μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーでファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＥとＳＭＦとの融着接続損失は、０．０３ｄＢ／点以下と低い値であった。【００７７】
＜実施例５＞
図７に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｈ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験５−１、５−２を行った。
表１の実験番号５−１、５−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｈのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｈは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は２、Ｒｍｉｎは８．５μｍ、Ｗは１４．５μｍ、Ｒｍａｘは２３．０μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．０μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは１．７０である。【００７８】
このＦｉｂｅｒ  Ｈについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー３．０Ｗのとき（実験番号５−１）、および１０．０Ｗのとき（実験番号５−２）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。
これら実験５−１、５−２のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．７０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．４５であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１４．５μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができた。この結果から、空孔数が少なくてもファイバヒューズを遮断することが可能であることが分かる。
Ｆｉｂｅｒ  ＨとＳＭＦとの融着接続損失は、０．５０ｄＢ／点であった。空孔数が２であるＦｉｂｅｒ  Ｈは、空孔数が少ないために融着接続の際にコアが変形して融着接続損失が高くなったと考えられる。一方、後述する実施例６の空孔数が３であるＦｉｂｅｒ  Ｉにおいては、ＳＭＦとの融着接続損失は０．１５ｄＢ／点と低い値であった。このことから、ＨＡＦの空孔数は多いことがよく、３つ以上が望ましいことが分かる。【００７９】
＜実施例６＞
図８に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｉ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験５−３、５−４を行った。
表２の実験番号５−３、５−４に、Ｆｉｂｅｒ  Ｉのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｉは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は３、Ｒｍｉｎは８．３μｍ、Ｗは７．６μｍ、Ｒｍａｘは１５．９μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは９．８μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは１．６９である。【００８０】
このＦｉｂｅｒ  Ｉについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー３．０Ｗのとき（実験番号５−３）、および１０．０Ｗのとき（実験番号５−４）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。
これら実験５−３、５−４のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．６９であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は０．７８であり、０．３以上である。さらに、Ｗは７．６μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができた。この結果から、空孔数が少なくてもファイバヒューズを遮断することが可能であることが分かる。
Ｆｉｂｅｒ  ＩとＳＭＦとの融着接続損失は、０．１５ｄＢ／点であった。このことから、融着接続損失の観点からは、ＨＡＦの空孔数は多いことがよく、３つ以上が望ましいことが分かる。【００８１】
＜実施例７＞
図１２に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｊ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験６−１を行った。
表１の実験番号６−１に、Ｆｉｂｅｒ  Ｊのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｊは、コアの中心からの距離が異なる複数の空孔を有し、Ｗは空孔径に等しくない。Ｆｉｂｅｒ  Ｊは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は１２、空孔径は４．０μｍ、Ｒｍｉｎは８．６μｍ、Ｗは１５．０μｍ、Ｒｍａｘは２３．６μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは８．２μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは２．０９である。【００８２】
このＦｉｂｅｒ  Ｊについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー１０．０Ｗでファイバヒューズの遮断性能を調べた。
実験６−１において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は２．０９であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．８３であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１５．０μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、ファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＪとＳＭＦとの融着接続損失は、０．１０ｄＢ／点と低い値であった。【００８３】
＜実施例８＞
図１１に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｋ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験６−２を行った。
表１の実験番号６−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｋのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｋは、コアの中心からの距離が異なる複数の空孔を有し、Ｗは空孔径に等しくない。Ｆｉｂｅｒ  Ｋは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は６０、空孔径は３．９μｍ、Ｒｍｉｎは８．５μｍ、Ｗは３０．０μｍ、Ｒｍａｘは３８．５μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは８．１μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは２．１０である。【００８４】
このＦｉｂｅｒ  Ｋについて、入射パワー１０．０Ｗでファイバヒューズの遮断性能を調べた。
実験６−２において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は２．１０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は３．７０であり、０．３以上である。さらに、Ｗは３０．０μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、ファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＫとＳＭＦとの融着接続損失は、０．１２ｄＢ／点と低い値であった。【００８５】
＜実施例９＞
図９に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｌ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験７−１、７−２を行った。
表１の実験番号７−１、７−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｌのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｌは、コアの中心から等距離の位置に空孔を有し、Ｗは空孔径に等しい。
Ｆｉｂｅｒ  Ｌは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は６、Ｒｍｉｎは５．５μｍ、Ｗは６．２μｍ、Ｒｍａｘは１１．７μｍ、波長１．０６μｍでのＭＦＤは５．８μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．９０である。【００８６】
このＦｉｂｅｒ  Ｌについて、入射波長が１．０６μｍ、かつ、入射パワー８．０Ｗのとき（実験番号７−１）、および２０．０Ｗのとき（実験番号７−２）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。
これら実験７−１、７−２のいずれの場合においても、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．９０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．０７であり、０．３以上である。さらに、Ｗは６．２μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＬとＳＭＦとの融着接続損失は、０．２０ｄＢ／点と低い値であった。【００８７】
さらに実験番号７−２（Ｆｉｂｅｒ  Ｌ、入射パワー２０Ｗ）において、ファイバヒューズが遮断された箇所でＵＶ硬化樹脂の一部が燃えて炭化する現象が見られた。このＵＶ硬化樹脂は、ＨＡＦとＳＭＦとの融着接続部をリコートしたものである。これは、２０Ｗとハイパワーのときに生じるファイバヒューズをＨＡＦで遮断したときに、ＨＡＦの周囲にハイパワーの入射光が漏れ、そのエネルギーがＵＶ硬化樹脂に吸収されたためと考えられる。したがって、ハイパワーの入射光を用いるときには、ＨＡＦの被覆や、ＨＡＦとＳＭＦとの融着接続部をリコートする被覆には、上述の難燃性の材質を用いることが望ましい。【００８８】
＜実施例１０＞
図７に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｎ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験７−５を行った。
表１の実験番号７−５に、Ｆｉｂｅｒ  Ｎのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｎは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は２、Ｒｍｉｎは５．５μｍ、Ｗは４．５μｍ、Ｒｍａｘは１０．０μｍ、波長１．０６μｍでのＭＦＤは５．８μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは１．９０である。【００８９】
このＦｉｂｅｒ  Ｎについて、入射波長が１．０６μｍ、かつ、入射パワーが８．０Ｗのときのファイバヒューズの遮断性能を調べた。
実験７−５において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．９０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は０．７８であり、０．３以上である。さらに、Ｗは４．５μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、ファイバヒューズを遮断することができた。
また、Ｆｉｂｅｒ  ＮとＳＭＦとの融着接続損失は、０．２２ｄＢ／点と低い値であった。【００９０】
＜実施例１１＞
実施例２と同じＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｃ）を用い、実験９−１を行った。
表１の実験番号９−１に、Ｆｉｂｅｒ  Ｃのパラメータおよび実験条件を示す。実施例２と同様、Ｆｉｂｅｒ  Ｃは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎは１０．６μｍ、Ｗは１６．３μｍ、Ｒｍａｘは２６．９μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．４μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝２．０４である。
このＦｉｂｅｒ  Ｃについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワーが３．０Ｗのときのファイバヒューズの遮断性能を調べた。実験９−１において、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は２．０４であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．５７であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１６．３μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
実験の結果、図６に示すようにファイバヒューズがＳＭＦからＨＡＦに少し侵入したが、１ｍｍ以内で停止した。
このように、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ、Ｗ／ＭＦＤ、および０．４５×Ｄｆｉｂｅｒの値が上述の範囲内の場合、この孔アシスト型光ファイバを用いてファイバヒューズを遮断することができる。【００９１】
＜実施例１２＞
図３に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｏ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験９−２を行った。
表１の実験番号９−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｏのパラメータおよび実験条件を示す。
Ｆｉｂｅｒ  Ｏは、Ｄｆｉｂｅｒ＝１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎ＝７．５μｍ、Ｗ＝１４．３μｍ、Ｒｍａｘ＝２１．８μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤ＝９．８μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．５３であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．４６であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１４．３μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。【００９２】
このＦｉｂｅｒ  Ｏについて、入射波長１．５５μｍ、かつ、入射パワー３．０Ｗでファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、ファイバヒューズがＦｉｂｅｒ  Ｏ内に侵入することなく、ファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＯとＳＭＦとの融着接続損失は、０．１５ｄＢ／点と低い値であった。【００９３】
＜実施例１３＞
図３に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｐ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験９−３を行った。
表１の実験番号９−３に、Ｆｉｂｅｒ  Ｐのパラメータおよび実験条件を示す。
Ｆｉｂｅｒ  Ｐは、Ｄｆｉｂｅｒ＝１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎ＝５．５μｍ、Ｗ＝１６．７μｍ、Ｒｍａｘ＝２２．２μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤ＝９．２μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は１．２０であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。Ｗ／ＭＦＤの値は１．８２であり、０．３以上である。さらに、Ｗは１６．７μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。【００９４】
このＦｉｂｅｒ  Ｐについて、入射波長１．５５μｍ、かつ、入射パワー３．０Ｗでファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、ファイバヒューズがＦｉｂｅｒ  Ｐ内に侵入することなく、ファイバヒューズを遮断することができた。
Ｆｉｂｅｒ  ＰとＳＭＦとの融着接続損失は、０．６０ｄＢ／点であった。
この結果より、ＲｍｉｎがＭＦＤ／２に近すぎる場合、ファイバヒューズは遮断することはできるが、融着接続の際にコアが変形して融着接続損失が高くなったと考えられる。【００９５】
＜比較例１＞
４つの空孔が１層に設けられた断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験２−１、２−２を行った。
表２の実験番号２−１、２−２に、この実験で用いたＦｉｂｅｒ  Ｂのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｂは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎは１９．４μｍ、Ｗは１７．４μｍ、Ｒｍａｘは３６．８μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．８μｍである。すなわち、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は３．５９であり、２．１より大きい。
このＦｉｂｅｒ  Ｂについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー４．４Ｗのとき（実験番号２−１）、および２．０Ｗのとき（実験番号２−２）にファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、ファイバヒューズがＳＭＦからＨＡＦを通過し、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができなかった。また、このＨＡＦとＳＭＦとの融着接続損失は０．０３ｄＢ／点であった。
光伝送路や光ファイバレーザの途中に本比較例のＨＡＦをファイバヒューズ遮断部材として用いても、ファイバヒューズを遮断することはできない。【００９６】
＜比較例２＞
８つの空孔が１層に設けられた断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｆ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験４−５、４−６を行った。
表２の実験番号４−５、４−６に、Ｆｉｂｅｒ  Ｆのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｆは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は８、Ｒｍｉｎは１２．０μｍ、Ｗは３．５μｍ、Ｒｍａｘは１５．５μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．３μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは２．３３であり、２．１よりも大きい。【００９７】
このＦｉｂｅｒ  Ｆについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー１．７Ｗのとき（実験番号４−５）、および８．０Ｗのとき（実験番号４−６）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができなかった。
Ｆｉｂｅｒ  ＦとＳＭＦとの融着接続損失は、０．０３ｄＢ／点以下と低い値であった。【００９８】
＜比較例３＞
８つの空孔が１層に設けられた断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｇ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験４−７、４−８を行った。
表２の実験番号４−７、４−８に、Ｆｉｂｅｒ  Ｇのパラメータおよび実験条件を示す。Ｆｉｂｅｒ  Ｇは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は８、Ｒｍｉｎは１４．８μｍ、Ｗは４．２μｍ、Ｒｍａｘは１９．０μｍ、波長１．５５μｍでのＭＦＤは１０．５μｍである。また、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤは２．８２であり、２．１よりも大きい。【００９９】
このＦｉｂｅｒ  Ｇについて、入射波長が１．５５μｍ、かつ、入射パワー１．７Ｗのとき（実験番号４−７）、および８．０Ｗのとき（実験番号４−８）のファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、両方の入射パワーにおいてファイバヒューズを遮断することができなかった。
Ｆｉｂｅｒ  ＧとＳＭＦとの融着接続損失は、０．０３ｄＢ／点以下と低い値であった。【０１００】
＜比較例４＞
図９に示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｍ）を被測定光ファイバ５５として用い、入射パワーを変化させて実験７−３、７−４を行った。
表２の実験番号７−３、７−４に、この実験で用いたＦｉｂｅｒ  Ｍのパラメータおよび実験条件を示す。
Ｆｉｂｅｒ  Ｍは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は６、Ｒｍｉｎは５．６μｍ、Ｗは１．４μｍ、Ｒｍａｘは７．０μｍ、波長１．０６μｍでのＭＦＤは５．９μｍである。２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．９であり、１．２以上かつ２．１以下の範囲内である。また、Ｗは１．４μｍであり、０．４５×Ｄｆｉｂｅｒは５６．２５μｍであるので、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。しかしながら、Ｗが１．４μｍと小さいため、Ｗ／ＭＦＤの値が０．２４となり、０．３より小さい。
このＨＡＦについて、入射パワー８．０Ｗのとき（実験番号７−３）、および２０．０Ｗのとき（実験番号７−４）にファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、両方の入射パワーでファイバヒューズを遮断することができなかった。
また、Ｆｉｂｅｒ  ＭとＳＭＦとの融着接続損失は、０．１８ｄＢ／点と低い値であった。【０１０１】
＜比較例５＞
実施例２と同じＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｃ）を用い、入射波長を変化させて実験８−２、８−３を行った。表２の実験番号８−２、８−３に、Ｆｉｂｅｒ  Ｃのパラメータおよび実験条件を示す。
入射波長が１．３１μｍのとき（実験番号８−２）、および１．０６μｍのとき（実験番号８−３）にファイバヒューズの遮断性能を調べた。
実施例２と同様、Ｆｉｂｅｒ  Ｃは、クラッド径Ｄｆｉｂｅｒが１２５μｍ、空孔数は４、Ｒｍｉｎは１０．６μｍ、Ｗは１６．３μｍ、Ｒｍａｘは２６．９μｍである。しかしながら、実施例２とは入射波長が異なるため、ＭＦＤも異なり、波長１．３１μｍでのＭＦＤは９．３μｍ、波長１．０６μｍでのＭＦＤは８．３μｍである。したがって、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの値は、波長１．３１μｍでは２．２８、波長１．０６μｍでは２．５５であり、いずれの場合も２．１より大きい。
実験の結果、実験８−２および８−３のいずれの場合においてもファイバヒューズを遮断することができなかった。【０１０２】
＜比較例６、７＞
図１７、図１８にそれぞれ示すような概略断面を備えるＨＡＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｑ，Ｒ）を被測定光ファイバ５５として用い、実験１０−１、１０−２を行った。
表２の実験番号１０−１、１０−２に、Ｆｉｂｅｒ  Ｑ，Ｒのパラメータおよび実験条件を示す。
実施例８で用いたＦｉｂｅｒ  Ｋ（空孔数６０）と実施例１２で用いたＦｉｂｅｒ  Ｏ（空孔数４）において、コアの屈折率は、クラッドの空孔以外の部分の媒質の屈折率よりも高い。これに対して、図１７、図１８に示すように、媒質３１中に複数の空孔３２を有するが、光ファイバ３０、３０Ａの中心部３３に屈折率の高いコアを有しない、Ｆｉｂｅｒ  Ｑ（空孔数６０、図１７）およびＦｉｂｅｒ  Ｒ（空孔数４、図１８）を作製した。
これらの光ファイバについて、入射波長１．５５μｍ、かつ、入射パワー１０．０Ｗでファイバヒューズの遮断性能を調べた。その結果、いずれの光ファイバもファイバヒューズを遮断することができた。【０１０３】
Ｆｉｂｅｒ  Ｑの接続損失は０．８０ｄＢ／点であり、同じ空孔数のＨＡＦであるＦｉｂｅｒ  Ｋの接続損失０．１２ｄＢ／点よりも大きかった。また、Ｆｉｂｅｒ  Ｒの接続損失は０．７５ｄＢ／点であり、同じ空孔数のＨＡＦであるＦｉｂｅｒ  Ｏの接続損失０．１５ｄＢ／点よりも大きかった。この結果より、空孔を含まない媒質に対して屈折率が高いコアを有しない構造の光ファイバでは、ファイバヒューズを遮断することはできるが、接続損失が大きいという問題があることが分かる。
このように接続損失が大きいため、これらＦｉｂｅｒ  Ｑ，Ｒはファイバヒューズ遮断部材として適していない。【０１０４】
これらの実施例および比較例に対する考察を以下に記載する。
（その１：「２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ」について）
上記実験では、表１および表２に示すように、空孔の数や構造、入射パワー（光強度ともいう）、入射波長など、さまざまな構成がファイバヒューズの遮断性能に関係することを見出した。そこで用いたパラメータは「２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ」である。この指標を用いれば、ファイバヒューズの遮断性能の有無を一義的に決めることができる。
２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの最低値は、実験９−３（実施例１３）より１．２であることが判明している。よって、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤが１．２以上あればファイバヒューズを遮断することができる。一般に２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤが１．２よりも小さいものを作製することは可能であるが、この場合、接続損失が相対的に大きくなってしまうという問題がある。
２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤの最高値は、実験６−１および６−２（実施例７および８）の結果より２．１であることが判明した。また、実験３−１〜３−５（実施例２）の結果より、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤが２．０のときにファイバヒューズが少しＨＡＦに侵入する場合があるが、侵入距離は１ｍｍ以内と小さいため、光源や伝送機器が損傷することはない。さらに、実験６−１および６−２の接続損失は０．１０ｄＢ／点や０．１２ｄＢ／点となっており、接続損失も小さく抑えられている。さらに確実にファイバヒューズを遮断するためには、空孔の位置がコアに近いほうが有利と考えられる。この観点から、実験例１−１および１−２（実施例１）に示すように、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤが１．７以下とすることが好適である。【０１０５】
（その２：「Ｗ／ＭＦＤ」および「Ｗ／Ｄｆｉｂｅｒ」について）
実験７−３および７−４（比較例４）のＦｉｂｅｒ  Ｍの結果より、使用波長でのＭＦＤと空孔領域幅Ｗの比が小さい場合（Ｗ／ＭＦＤ＝０．２２）、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤが１．９であるにも関わらず、ファイバヒューズを遮断できない場合があることが判明した。また、実験４−１および４−２（実施例３）のＦｉｂｅｒ  Ｄの結果より、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．８でＷ／ＭＦＤ＝０．３の場合にファイバヒューズを遮断できることが判明した。以上より、０．３≦Ｗ／ＭＦＤとすることによって、より確実にファイバヒューズを遮断することができる。
さらに、前記コアおよび空孔を有する光ファイバのクラッド径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たすことが好ましい。これを満たさない場合には、光ファイバの断面積に占められる空孔の断面積の割合が大きくなり、光ファイバの強度を保てなくなる。【０１０６】
（その３：空孔の断面積について）
入射光がハイパワーである場合には、Ｗ／ＭＦＤの値だけではなく、コア中心を中心とする半径Ｒｍａｘの円と半径Ｒｍｉｎの円との間の領域（以下「空孔領域」という。）の面積Ｓに対して、その領域内に空孔が占める面積比も重要である。実験５−１〜５−４（実施例５および６）で用いたＦｉｂｅｒ  Ｈ，Ｉは、空孔の占める面積比はそれぞれ２３．０％、２３．６％で、いずれも入射パワーが１０Ｗのときにファイバヒューズを遮断することができた。よって、空孔領域の２０％以上を空孔が占めている場合、ハイパワーでもより確実にファイバヒューズを遮断することができる。
なお、実施例７のＦｉｂｅｒ  Ｊのように、空孔の占める面積比が１０％未満であっても入射パワーが１０Ｗのときにファイバヒューズを遮断することができた場合もあるので、この面積比が本発明の必須要件というわけではない。【０１０７】
（その４：接続損失について）
一般に、異種の光ファイバの接続では、伝送システムの設計上のマージンを想定すると、了承される接続損失は１ｄＢ程度といわれている。すると、ファイバヒューズ遮断部材の両端で接続を行う場合、一つの接続箇所あたりで了承される接続損失は０．５ｄＢ程度と想定される。【０１０８】
（その５：空孔の数について）
実施例２，５，６の結果より、空孔数が２，３，４と増えるに従って、接続損失が急激に低下していることが分かる。上述のように、一つの接続箇所あたりで接続損失を０．５ｄＢ以下とするには、少なくとも３個以上の空孔があることが望ましい。【０１０９】
（その６：ＨＡＦの長さについて）
実験３−１〜３−５（実施例２）のファイバヒューズが少し侵入して止まるという現象から、ファイバヒューズ遮断部材として用いるＨＡＦの長さ（空孔部の長さ）も重要であることが分かる。実施例２で最も侵入距離が長かったのは、入射パワー１．５Ｗのときで、侵入距離が６３０μｍであった。よってファイバヒューズ遮断部材として用いるＨＡＦの長さは、１ｍｍ以上あるのが望ましい。より好ましくは、図１４のグラフに示すように侵入距離が急激に伸びる場合に対処するため、ＨＡＦの長さが１０ｍｍ程度あったほうが良い。【０１１０】
〈Ｙｂファイバレーザに適用した実施例〉
図１９に示すようにイッテルビウム（Ｙｂ）添加ダブルクラッド光ファイバ（希土類添加光ファイバ）６４を用いた光ファイバレーザ装置６０において、出力部の一部に長さ５０ｍｍのＨＡＦからなるファイバヒューズ遮断部材６７を組み込んだ。それぞれの光ファイバ同士は融着接続にて接続されている。なお、図１９中、×印は融着接続点を示す。【０１１１】
このＹｂファイバレーザの発振波長は１０６０ｎｍ、出力は３Ｗである。この光ファイバレーザ装置６０は、さらに、励起光源である複数の励起用レーザダイオード（ＬＤ）６１が接続されたマルチポートカプラ６２と、Ｙｂ添加ダブルクラッド光ファイバ６４の前後に挿入されたファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）６３，６５と、ファイバヒューズ遮断部材６７がファイバヒューズを通過させたときにそれ以上の通過を防止するためのアイソレータ６６とを備えている。【０１１２】
出力端の光ファイバ６８はシングルモード光ファイバで、外径１２５μｍ、波長１０６０ｎｍでのＭＦＤは７．１μｍである。
ファイバヒューズ遮断部材６７として使用したＨＡＦは、外径１２５μｍ、波長１０６０ｎｍでのＭＦＤは７．４μｍ、空孔数は６個、Ｒｍｉｎ＝６．３μｍ、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．７、Ｗ＝５．２μｍであった。【０１１３】
この光ファイバレーザ装置６０において、出力端の光ファイバ６８の温度を上昇させることにより意図的にファイバヒューズを発生させたところ、ＨＡＦ６７の部分でファイバヒューズを遮断することができた。また、ＨＡＦ６７の被覆およびその両端の融着接続部のリコートにはポリイミドコートを用いたため、被覆が燃えることはなかった。これにより、光ファイバレーザをファイバヒューズから守ることができ、出力ファイバ（ＨＡＦ６７およびＳＭＦ６８）を交換して接続しなおすだけで、装置を復旧させることができた。【０１１４】
この実施例に対応する比較例として、ＨＡＦ６７を導入せずに、上記と同様の実験を行ったところ、出力端の光ファイバ６８に意図的に発生させたファイバヒューズがアイソレータ６６の一部を破損して止まった。装置の復旧のためには、高価なアイソレータを交換する必要があった。【０１１５】
〈Ｅｒファイバレーザに適用した実施例〉
図２０に示すようにエルビウム（Ｅｒ）添加ダブルクラッド光ファイバ（希土類添加光ファイバ）７５を用いた光ファイバレーザ装置７０において、出力部の一部に長さ６０ｍｍのＨＡＦからなるファイバヒューズ遮断部材７７を組み込んだ。それぞれの光ファイバ同士は融着接続にて接続されている。なお、図２０中、×印は融着接続点を示す。【０１１６】
このＥｒファイバレーザの発振波長は１５５０ｎｍ、出力は４Ｗである。この光ファイバレーザ装置７０は、さらに、波長１５５０ｎｍのＤＦＢレーザ７１と、ＤＦＢレーザ７１への光の戻りを防ぐためのアイソレータ７２と、励起光源である複数の励起用レーザダイオード（ＬＤ）７３が接続されたマルチポートカプラ７４と、ファイバヒューズ遮断部材７７がファイバヒューズを通過させたときにそれ以上の通過を防止するためのアイソレータ７６を備えている。【０１１７】
出力端の光ファイバ７８はシングルモード光ファイバで、外径１２５μｍ、波長１５５０ｎｍでのＭＦＤは９．８μｍである。
ファイバヒューズ遮断部材７７として使用したＨＡＦは、外径１２５μｍ、波長１５５０ｎｍでのＭＦＤは１０．０μｍ、空孔数は４個、Ｒｍｉｎ＝８．１μｍ、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤ＝１．６、Ｗ＝７．０μｍであった。【０１１８】
この光ファイバレーザ装置７０において、出力端の光ファイバ７８の温度を上昇させることにより意図的にファイバヒューズを発生させたところ、ＨＡＦ７７の部分でファイバヒューズを遮断することができた。また、ＨＡＦ７７の被覆およびその両端の融着接続部のリコートにはポリイミドコートを用いたため、被覆が燃えることはなかった。これにより、光ファイバレーザをファイバヒューズから守ることができ、出力ファイバ（ＨＡＦ７７およびＳＭＦ７８）を交換して接続しなおすだけで、装置を復旧させることができた。【０１１９】
また、Ｅｒ添加ダブルクラッド光ファイバ７５内でファイバヒューズが発生した場合には、ＬＤ７３とＤＦＢレーザ７１に向かってファイバヒューズが伝搬する。しかし、ＬＤの出力に用いる光ファイバはマルチモード光ファイバであるため、それ以上ＬＤ７３の方向にはファイバヒューズは伝搬しない。また、ＤＦＢレーザ７１は出力が数ｍＷ程度であるため、ＤＦＢレーザ７１の方向にはファイバヒューズは伝搬しない。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明のファイバヒューズ遮断部材は、ハイパワーの光が伝搬される光伝送路や光ファイバレーザ等において、ファイバヒューズを遮断し、伝送機器や光源等の損傷を防ぐため、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，２０Ａ，１２０Ａ    孔アシスト型光ファイバ（光ファイバ）
２１    コア
２２    クラッド
２３    空孔
６７，７７    ファイバヒューズ遮断部材。
【図１】
2010023881.tif 000005
【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】
2010023881.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2010023881.tif 000019
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【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】
ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、
コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；
前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であり、
前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；
前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されている；
ことを特徴とするファイバヒューズ遮断部材。
【請求項２】
前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心として半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、
半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項３】
前記光ファイバの前記空孔の数が３以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項４】
前記光ファイバの前記両端と、前記シングルモード光ファイバとが、間欠放電またはスイープ放電によって融着接続されていることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項５】
前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項６】
ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、
コアと、このコアの周囲に長手方向に延在する１層の空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の動径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；
前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であり、
前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；
前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されており；
前記光ファイバの前記長手方向に垂直な前記断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上である；
ことを特徴とするファイバヒューズ遮断部材。
【請求項７】
前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載のファイバヒューズ遮断部材。
【請求項８】
励起光源と；
希土類添加光ファイバと；
コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備えるファイバヒューズ遮断部材と；を備え、
前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；
前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；
前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；
前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす；
ことを特徴とするファイバレーザ。
【請求項９】
アイソレータをさらに備え；
前記ファイバヒューズ遮断部材が、前記アイソレータの出力側に配置される；
ことを特徴とする請求項８に記載のファイバレーザ。
【請求項１０】
光ファイバを用いた光伝送路であって、
前記光ファイバの途中に請求項１に記載のファイバヒューズ遮断部材が挿入されていることを特徴とする光伝送路。
【請求項１１】
光ファイバを用いた光伝送路であって、
前記光ファイバの途中に請求項６に記載のファイバヒューズ遮断部材が挿入されていることを特徴とする光伝送路。
【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】
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材は、ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、空孔のないコアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であり、前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されている。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心として半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上であることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記空孔の数が３以上であることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの前記両端と、前記シングルモード光ファイバとが、間欠放電またはスイープ放電によって融着接続されていることが好ましい。
本発明の一形態のファイバヒューズ遮断部材では、前記光ファイバの長さが１ｍｍ以上であることが好ましい。
本発明の別形態のファイバヒューズ遮断部材は、ファイバヒューズを遮断するために用いられるファイバヒューズ遮断部材であって、空孔のないコアと、このコアの周囲に長手方向に延在する１層の空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備え；前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たしており；前記光ファイバの両端が、それぞれ空孔のないシングルモード光ファイバに融着接続されており、その１箇所あたりの融着接続損失が０．５０ｄＢ以下であり、前記光ファイバの表面のうち、前記シングルモード光ファイバとの融着接続部およびその周囲以外の部分には樹脂被覆が被覆され；前記光ファイバの表面のうち、前記融着接続部およびその前記周囲に難燃性の保護層が被覆されており；前記光ファイバの前記長手方向に垂直な前記断面での、前記コアの前記中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い前記位置との間の距離をＲｍｉｎとし、前記コアの前記中心と、前記コアに最も遠い前記空孔の前記コアの前記中心に最も遠い位置との間の距離をＲｍａｘとし、前記コアの前記中心を中心とする半径がＲｍａｘである円と半径がＲｍｉｎである円との間の領域の断面積をＳとするとき、半径がＲｍａｘである前記円と半径がＲｍｉｎである前記円との間の前記領域のうち前記空孔が設けられる部分の断面積が、前記領域の前記断面積Ｓの２０％以上である。
本発明の一形態のファイバレーザは、励起光源と；希土類添加光ファイバと；コアと、長手方向に延在する空孔を有するクラッドとを有する光ファイバを備えるファイバヒューズ遮断部材と；を備え、前記光ファイバの前記コアの屈折率は、前記クラッドの前記空孔以外の部分の屈折率よりも高く；前記光ファイバの使用波長でのモードフィールド径をＭＦＤとし、前記光ファイバの前記長手方向に垂直な断面での、前記コアの中心と、前記コアに最も近い前記空孔の前記コアの前記中心に最も近い位置との間の距離をＲｍｉｎとするとき、２×Ｒｍｉｎ／ＭＦＤで表される値が１．２以上２．１以下の範囲内であり；前記クラッド中で前記空孔が存在する領域の径方向の幅をＷとするとき、Ｗ／ＭＦＤで表される値が０．３以上であり；前記光ファイバの前記クラッドの径をＤｆｉｂｅｒとするとき、Ｗ≦０．４５×Ｄｆｉｂｅｒを満たす。
本発明の一形態のファイバレーザは、アイソレータをさらに備え；前記ファイバヒューズ遮断部材が、前記アイソレータの出力側に配置される；ことが好ましい。
本発明の一形態の光伝送路は、光ファイバを用いた光伝送路であって、前記光ファイバの途中に本発明のファイバヒューズ遮断部材が挿入されている。
【国際調査報告】
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