(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を備えた機能性光ファイバ。
（１）前記機能性光ファイバは、
結晶化ガラスからなる結晶化コアと、
前記結晶化コアの外側に設けられた、第１のガラスからなるバッファコアと、
前記バッファコアの外側に設けられた、第２のガラスからなるクラッドと
を備え、
前記バッファコアは、前記結晶化コアの表面における微結晶の析出又は分散に起因する前記結晶化コア表面の凹凸を埋めることができる程度の厚さを持つ。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【請求項２】
前記結晶化ガラスは、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加したＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラスを結晶化させることにより得られるものである請求項１に記載の機能性光ファイバ。
【請求項３】
以下の構成を備えた機能性光ファイバの製造方法。
（１）前記機能性光ファイバの製造方法は、
熱処理後に結晶化ガラスとなる第３のガラスからなるコア材と、前記コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、前記バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材を作製する母材作製工程と、
前記母材を紡糸して前記母材をファイバにするファイバ化工程と、
前記ファイバを熱処理し、前記第３のガラスを結晶化ガラスにし、請求項１に記載の前記機能性光ファイバを得る結晶化工程と
を備えている。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【請求項４】
前記第３のガラスは、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加したＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラスである請求項３に記載の機能性光ファイバの製造方法。
【請求項５】
以下の構成を備えた機能性光ファイバの製造方法。
（１）前記機能性光ファイバの製造方法は、
結晶化ガラスからなるコア材と、前記コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、前記バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材を作製する母材作製工程と、
前記母材を紡糸して前記母材をファイバにし、請求項１に記載の前記機能性光ファイバを得るファイバ化工程と、
を備えている。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性光ファイバ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、光の増幅機能や非線形光学効果を兼ね備えた機能性光ファイバ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、一般に、コアの周囲にクラッドが設けられた構造を備えている。クラッドよりもコアの屈折率を大きくすると、専らクラッド／コア界面において光の全反射が起こるので、光は、主としてコア内部を伝搬する。コア及びクラッドは、いずれも光の透過率の高い材料が用いられている。このような材料としては、例えば、石英ガラス、プラスチックなどが知られている。
一方、コアとしてガラスに代えて結晶化ガラスを用いると、単に光を伝搬させる機能だけでなく、光の増幅機能や非線形光学機能（例えば、波長変換機能など）などを光ファイバに付与することもできる。
【０００３】
光の増幅機能や非線形光学機能を備えた結晶化ガラスについては、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、Ｅｒを含有し、ガーネット結晶を析出させた結晶化ガラス及びこれを用いた利得媒体が開示されている。
同文献には、
（１）Ｅｒ3+は発光効率が高いため、これを含有する結晶化ガラスの発光効率も高くなる点、及び、
（２）結晶化ガラス中ではＥｒ3+イオンがガーネット結晶に固溶するため、Ｅｒ3+イオンのエネルギー準位の分裂が非常に多くなり、広範囲の波長帯域において多くの発光波長を有する点、
が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ビスマスの酸化物、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び２価の金属酸化物を必須成分とし、励起光の照射により赤外波長域で蛍光を呈するガラス組成物からなる光増幅媒体が開示されている。
同文献には、このような組成物は、１０００〜１６００ｎｍの波長領域で増幅利得を有する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０２９４３１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コアが結晶化ガラスからなる光ファイバは、一般に、ガラス状態のコア材の表面をクラッド材で被覆した母材を作製し、母材を紡糸してファイバとし、ファイバを加熱してコアのガラスマトリックス中に微細な結晶を析出させることにより製造されている。この時、微細な結晶は、コアの内部だけでなく、コア／クラッド界面においても析出する。コア／クラッド界面に微結晶が析出すると、コア／クラッド界面が荒れ、光を散乱させる原因となる。コアを伝搬中の光がコア／クラッド界面で散乱すると、クラッドへ光が放射され、伝搬損失となる。この点は、ガラスマトリックス中に予め結晶を分散させた母材を紡糸してファイバとする場合も同様である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、コアとして結晶化ガラスを用いた機能性光ファイバにおいて、コア／クラッド界面に微細な結晶が析出又は分散することに起因する伝搬損失の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る機能性光ファイバは、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記機能性光ファイバは、
結晶化ガラスからなる結晶化コアと、
前記結晶化コアの外側に設けられた、第１のガラスからなるバッファコアと、
前記バッファコアの外側に設けられた、第２のガラスからなるクラッドと
を備えている。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【０００９】
本発明に係る機能性光ファイバの製造方法の１番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記機能性光ファイバの製造方法は、
熱処理後に結晶化ガラスとなる第３のガラスからなるコア材と、前記コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、前記バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材を作製する母材作製工程と、
前記母材を紡糸して前記母材をファイバにするファイバ化工程と、
前記ファイバを熱処理し、前記第３のガラスを結晶化ガラスにする結晶化工程と
を備えている。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【００１０】
本発明に係る機能性光ファイバの製造方法の２番目は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記機能性光ファイバの製造方法は、
結晶化ガラスからなるコア材と、前記コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、前記バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材を作製する母材作製工程と、
前記母材を紡糸して前記母材をファイバにするファイバ化工程と、
を備えている。
（２）前記第１のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。
（３）前記第２のガラスの屈折率は、前記結晶化ガラスの屈折率及び前記第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。
【発明の効果】
【００１１】
結晶化コアの表面に、結晶化コアとほぼ同等の屈折率を持つバッファコアを設けると、結晶化コアとバッファコアが一体となって１つの「コア」として機能する。そのため、ファイバ内を伝搬する光は、専ら結晶化コアとバッファコアの内部に閉じ込められて伝搬する。また、結晶化コア／バッファコア界面に微細な結晶が析出又は分散した場合であっても、両者の屈折率差が小さいので、結晶化コア／バッファコア界面において光が散乱しにくい。さらに、バッファコア／クラッド界面は、ガラス同士の滑らかな界面であるため、伝搬光がバッファコア／クラッド界面で反射しても損失は小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図である。
【図４】図４（ａ）は、ファイバ化工程の一例を示す図である。図４（ｂ）は、レーザ加熱による結晶化工程の一例を示す図である。
【図５】従来の光ファイバの概略構成図である。
【図６】理論解析により求めた導波路の界面粗さＲＭＳＥ：σ(μｍ)と光伝搬特性の関係を示す図である。
【図７】Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加した１１Ｙ2Ｏ3−３３Ａｌ2Ｏ3−５６Ｂ2Ｏ3ガラスの熱処理温度と量子効率との関係を示す図である。
【図８】Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加した１１Ｙ2Ｏ3−３３Ａｌ2Ｏ3−５６Ｂ2Ｏ3ガラスの熱処理温度と光透過率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  機能性光ファイバ］
本発明に係る機能性光ファイバは、
結晶化ガラスからなる結晶化コアと、
結晶化コアの外側に設けられた、第１のガラスからなるバッファコアと、
バッファコアの外側に設けられた、第２のガラスからなるクラッドと
を備えている。
【００１４】
［１．１．  結晶化コア］
結晶化コアは、結晶化ガラスからなる。「結晶化ガラス」とは、ガラスマトリックス中に微細な結晶が析出又は分散しているものをいう。
ガラスマトリックス中に微細な結晶を析出又は分散させる方法としては、
（１）結晶を析出させることが可能な成分を含み、かつ結晶が析出していないガラス状態の母材からファイバーを作製し、ファイバを熱処理することによってガラスマトリックス中に微結晶を析出させる第１の方法、及び、
（２）母ガラスとは別に結晶を作製し、母ガラス中に結晶を分散させて母材とし、母材からファイバーを作製する第２の方法
がある。
第２の方法を用いる場合、母ガラスの溶融温度、及び、ファイバ紡糸温度は、結晶の融点又は相転移温度以下である必要がある。
【００１５】
結晶化コアに適した結晶化ガラスとしては、具体的には、
（１）希土類元素イオンや遷移金属イオンなどの発光イオンを添加したＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラスを結晶化させることにより得られる結晶化ガラス（例えば、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加したＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラスを結晶化させることにより得られる結晶化ガラス（ＹＡｌ3(ＢＯ3)4（ＹＡＢ）系結晶化ガラス））、
（２）  発光イオンを添加し、ＣａＯ−Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラスを結晶化させ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（通称、ＹＡＧ）結晶を析出させた結晶化ガラス、
（３）ＬｉＮｂＯ3、ＢａＢ2Ｏ4、ＢｉＢ3Ｏ3、ＬｉＢ3Ｏ5などの非線形性を有する結晶を析出させたガラス（非線形結晶化ガラス）、
（４）Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯからなるガラスマトリックス中に、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加したＹ3Ａｌ5Ｏ12結晶が分散しているガラス、
などがある。
これらの中でも、ＹＡＢ系結晶化ガラスは、結晶化後も紫外から赤外波長域において母ガラスと同等の透明性を有しているので、結晶化コアとして特に好適である。
また、通常のガラスでは原理的に第二高調波は発生しない。一方、非線形結晶化ガラスを用いることにより、高調波発生用光ファイバや光変調用光ファイバへの応用が可能である。
【００１６】
また、結晶化コア内の散乱を抑制し、透明性を高く保つためには、
（１）ガラスマトリックスと、析出又は分散させる結晶の屈折率差を小さくすること（すなわち、両者の屈折率ををほぼ等しくすること）、及び、
（２）個々の結晶サイズを小さくすること、
が重要である。
最適な屈折率の差及び結晶サイズは、結晶の種類や析出形態、伝搬損失と利得の兼ね合い等により異なるので、これらを考慮して選択するのが好ましい。
【００１７】
ここで、「ガラスマトリックスの屈折率が結晶の屈折率にほぼ等しい」とは、
（ａ）結晶とガラスマトリックスが一体となって１つの「コア」として機能し、かつ、
（ｂ）所望の波長において、一体化させたときの損失が結晶のみの損失以下となるように、ガラスマトリックスの屈折率が結晶の屈折率に近接していることをいう。
結晶の屈折率とガラスマトリックスの屈折率は、必ずしも完全に一致している必要はない。しかしながら、屈折率の差が大きくなりすぎると、結晶／ガラスマトリックス界面において光の散乱が起き、ガラスマトリックスが「コア」として機能しなくなる。
結晶とガラスマトリックスを１つの「コア」として機能させるためには、ガラスマトリックスの屈折率ｎmに対する、結晶の屈折率ｎcとガラスマトリックスの屈折率ｎmの差の割合（＝｜ｎc−ｎm｜×１００／ｎm（％））を１０％以下（好ましくは、５％以下）にするのが好ましい。
【００１８】
結晶化コアの直径は、特に限定されるものではなく、目的に応じて、最適な直径を選択することができる。
【００１９】
［１．２．  バッファコア］
バッファコアは、結晶化コアの外側に設けられる。また、バッファコアは、ガラス（第１のガラス）からなる。
バッファコアは、結晶化コアと一体となって１つの「コア」として機能する。そのためには、バッファコアの屈折率は、後述する条件を満たしている必要がある。また、バッファコアは、結晶化コアと同等の熱膨張係数を持つものが好ましい。バッファコアの材料は、結晶化コアの材料に応じて最適なものを選択するのが好ましい。
バッファコアの材料としては、具体的には、
（１）結晶析出前のコアと同等の組成を有するガラス、
（２）結晶析出前のコアと同等の組成を有し、かつ、コアの結晶化によって変化した屈折率及び／又は熱膨張係数を調整し、コアの結晶化処理によって結晶化しないように熱物性を調整する添加剤が添加されたガラス、
（３）結晶分散前のコア中のガラスマトリックスと同等の組成を有するガラス、
などがある。
【００２０】
バッファコアは、結晶化コアの表面に微結晶が析出又は分散することに起因する伝搬損失の低減を抑制するためのものである。従って、バッファコアの厚さは、少なくとも微結晶の析出又は分散に起因する結晶化コア表面の凹凸を埋めることができる程度の厚さがあればよい。一方、バッファコアの厚さが厚くなりすぎると、利得が低下する。従って、バッファコアの厚さは、析出又は分散している結晶の大きさに応じて、最適な厚さを選択するのが好ましい。
【００２１】
［１．３．  クラッド］
クラッドは、バッファコアの外側に設けられる。また、クラッドは、ガラス（第２のガラス）からなる。
クラッドは、結晶化コアとバッファコアの内部に光を閉じ込めるためのものである。そのためには、クラッドの屈折率は、後述する条件を満たしている必要がある。クラッドの材料は、結晶化コアの材料及びバッファコアの材料に応じて最適なものを選択するのが好ましい。
クラッドの材料としては、具体的には、石英ガラスなどがある。
【００２２】
クラッドの厚さは、結晶化コアとバッファコアの内部に光を閉じ込めることができる程度の厚さであれば良い。クラッドの厚さが薄すぎると、クラッドを透過する光が増大する。一方、クラッドの厚さを必要以上に厚くしても、効果に差がなく、実益がない。
【００２３】
［１．４．  屈折率］
［１．４．１．  バッファコアの屈折率］
バッファコアを構成する第１のガラスの屈折率は、結晶化ガラスの屈折率にほぼ等しい。「屈折率がほぼ等しい」とは、
（ａ）結晶化コアとバッファコアが一体となって１つの「コア」として機能し、かつ、
（ｂ）所望の波長において、一体化させたときの損失が結晶化コアのみの損失以下となるように、第１のガラスの屈折率が結晶化ガラスの屈折率に近接していることをいう。
結晶化ガラスの屈折率と第１のガラスの屈折率は、必ずしも完全に一致している必要はない。しかしながら、屈折率の差が大きくなりすぎると、結晶化コア／バッファコア界面において光の散乱が起き、バッファコアが「コア」として機能しなくなる。
【００２４】
結晶化コアとバッファコアを１つの「コア」として機能させる方法としては、具体的には、
（１）結晶化ガラスの屈折率ｎ1に対する、結晶化ガラスの屈折率ｎ1と第１のガラスの屈折率ｎ2の差の割合（＝｜ｎ1−ｎ2｜×１００／ｎ1（％））を１０％以下（好ましくは、５％以下）にする方法、
（２）結晶化コアの中心からバッファコアにかけて、屈折率を連続的に小さくしていく方法（グレーテッドインデックス型）、
（３）結晶化コアの中心からバッファコアにかけて、屈折率を段階的に小さくしていく方法（マルチステップ型）、
などがある。
【００２５】
［１．４．２．  クラッドの屈折率］
クラッドを構成する第２のガラスの屈折率は、結晶化ガラスの屈折率及び第１のガラスの屈折率の内のいずれか小さい方より小さい。「屈折率が小さい」とは、第２のガラスが、専ら結晶化コアとバッファコアの内部に光を閉じ込めておくことが可能な屈折率を持つことをいう。結晶化コアとバッファコアの内部に光を閉じ込めておくことができれば良いので、クラッドの屈折率は、必ずしもクラッド全体に渡って均一である必要はない。
【００２６】
専ら結晶化コアとバッファコアの内部に光を閉じ込める方法としては、具体的には、
（１）バッファコア／クラッド界面において屈折率をステップ状に変化させる方法（ステップインデックス型）、
（２）バッファコア／クラッド界面とクラッド内部において、屈折率を２段階のステップ状に変化させる方法（ダブルクラッド型）、
（３）結晶化コアの中心からクラッドにかけて、屈折率を連続的に小さくしていく方法（グレーテッドインデックス型）、
（４）結晶化コアの中心からクラッドにかけて、屈折率を段階的に小さくしていく方法（マルチステップ型）、
などがある。
【００２７】
［１．５．  具体例］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図を示す。図１に示す機能性光ファイバは、いわゆるステップインデックス型であり、バッファコア／クラッド界面において屈折率がステップ状に変化しているタイプである。結晶化コアの屈折率とバッファコアの屈折率は、ほぼ同等になっている。
【００２８】
図２に、本発明の第２の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図を示す。図２に示す機能性光ファイバは、いわゆるグレーテッドインデックス型であり、結晶化コアの中心からクラッドにかけて、屈折率が連続的に小さくなっているタイプである。グレーテッドインデックス型は、信号損失が少ないという利点がある。
【００２９】
図３に、本発明の第３の実施の形態に係る機能性光ファイバの概略構成図を示す。図３に示す機能性光ファイバは、いわゆるダブルクラッド型であり、バッファコア／クラッド界面及びクラッド内部において、屈折率が２段階のステップ状に変化しているタイプである。結晶化コアの屈折率とバッファコアの屈折率は、ほぼ同等になっている。ダブルクラッド型は、光の吸収効率が高いので、ファイバレーザや増幅器媒体など光吸収を伴う応用に適している。
【００３０】
［２．  機能性光ファイバの製造方法（１）］
本発明の第１の実施の形態に係る機能性光ファイバの製造方法は、母材作製工程と、ファイバ化工程と、結晶化工程とを備えている。
【００３１】
［２．１．  母材作製工程］
母材作製工程は、熱処理後に結晶化ガラスとなる第３のガラスからなるコア材と、コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材（プリフォーム）を作製する工程である。
「第３のガラス」とは、熱処理後に結晶化ガラスとなるガラスをいう。従って、コア材は、通常、結晶化ガラスと同一組成を持つ。結晶化ガラス、第１のガラス及び第２のガラスの詳細については、上述した通りであるので説明を省略する。
【００３２】
母材は、具体的には、
（１）コア材を管状のバッファコア材に挿入し、所定の温度で延伸することにより光伝搬部の母材を作製し、
（２）光伝搬部の母材を管状のクラッド材に挿入し、所定の温度で延伸する
ことにより製造することができる。
この時、コア材の周囲に、少しずつ濃度の異なる管を複数層重ねていくと、グレーテッドインデックス型あるいはマルチステップ型のファイバを得ることができる。
【００３３】
［２．２．  ファイバ化工程］
ファイバ化工程は、母材を紡糸して母材をファイバにする工程である。
図４（ａ）にファイバ化工程の一例を示す。ファイバ化は、通常、母材を加熱炉を用いて所定の温度で加熱し、線引きすることにより行う。線引きされたファイバは、ボビンに巻き取られる。線引き条件は、特に限定されるものではなく、母材の組成に応じて最適な条件を選択する。
【００３４】
［２．３．  結晶化工程］
結晶化工程は、ファイバを熱処理し、第３のガラスを結晶化ガラスにする工程である。
結晶化の方法には、具体的には、以下のような方法がある。
【００３５】
［２．３．１．  電気炉加熱法］
電気炉加熱法は、作製されたファイバを必要長切り出し、電気炉に入れて熱処理を行う方法である。熱処理温度は、コアガラスのガラス転位温度から結晶化温度の範囲である。
上述したように、結晶化コアの透明性を高く保つためには、析出させる結晶のサイズを小さくすることが重要である。そのためには、熱処理条件を制御する必要がある。
結晶サイズを小さくする方法としては、
（１）結晶成長速度が小さい温度範囲で短時間加熱する方法、
（２）結晶が成長する過程で、近傍に析出した他の結晶に接するとその成長が止まることを利用し、多量の結晶核を生成することで結晶間の距離を短くし、結晶の成長を短距離で止める方法、
などが有効である。
ガラスからの結晶成長は、核形成過程と結晶成長過程があり、核形成が活発な温度領域によって熱処理を行うことで、結晶核が多量に生成する。その後、結晶を成長させる温度で熱処理を行えば、結晶サイズを小さくすることができる。
【００３６】
［２．３．２．  レーザ加熱法］
レーザ加熱法は、図４（ｂ）に示すように、レンズで集光されたレーザ光を、線引き直後のファイバに照射する方法である。
ファイバにレーザを吸収させ、発熱させる方法としては、
（１）ファイバが吸収できるレーザ波長を選択する方法、
（２）照射するレーザの波長域に吸収を有する元素をファイバに添加する方法、
などが有効である。
【００３７】
［３．  機能性光ファイバの製造方法（２）］
本発明の第２の実施の形態に係る機能性光ファイバの製造方法は、母材作製工程と、ファイバ化工程とを備えている。
【００３８】
［３．１．  母材作製工程］
母材作製工程は、結晶化ガラスからなるコア材と、前記コア材の外側に設けられた第１のガラスからなるバッファコア材と、前記バッファコア材の外側に設けられた第２のガラスからなるクラッド材とを備えた母材を作製する工程である。
本実施の形態において、コア材には、予めガラスマトリックス中に結晶を分散させた材料を用いる。この点が、第１の実施の形態とは異なる。従って、本実施の形態においては、紡糸後の熱処理（結晶化工程）は不要である。
【００３９】
結晶が分散しているコア材は、
（ａ）溶融又は軟化させた母ガラス中に粉末状の結晶を添加し、
（ｂ）これらを均一に混合し、
（ｃ）混合物を固化させる
ことにより製造することができる。
母材作製工程のその他の点については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
［３．２．  ファイバ化工程］
ファイバ化工程は、前記母材を紡糸して前記母材をファイバにする工程である。
ファイバ化工程の詳細は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
［４．  機能性光ファイバ及びその製造方法の作用］
図５に、従来の光ファイバの概略構成図を示す。従来の光ファイバは、図５に示すように、コアとクラッドの二層構造を備えている。このような構造において、コアとして結晶化ガラスからなる結晶化コアを用いると、伝搬損失が低下する。これは、母材を紡糸後にファイバを結晶化させると、結晶化コアの内部だけでなく結晶化コアとクラッドの界面に結晶が析出し、結晶化コア／クラッド界面に結晶の形状に由来する荒れが生ずるためと考えられる。光が伝搬する際、この荒れによって伝搬光は散乱され、光の伝搬特性を劣化させる。この点は、ガラスマトリックス中に予め結晶を分散させた母材を紡糸してファイバとする場合も同様である。
【００４２】
図６に、理論解析により求めた導波路の界面粗さＲＭＳＥ：σ(μｍ)と光伝搬特性の関係を示す。図６より、界面粗さσが増大するほど及び高い次数のモードほど、伝搬特性の低下が顕著であることがわかる。このことから、光導波を根幹とする光ファイバの機能性を引き出すには、光散乱を抑制した構造の光ファイバとすることが重要である。
【００４３】
これに対し、結晶化コアの表面に、結晶化コアとほぼ同等の屈折率を持つバッファコアを設けると、結晶化コアとバッファコアが一体となって１つの「コア」として機能する。そのため、ファイバ内を伝搬する光は、専ら結晶化コアとバッファコアの内部に閉じ込められて伝搬する。また、結晶化コア／バッファコア界面に微細な結晶が析出又は分散した場合であっても、両者の屈折率差が小さいので、結晶化コア／バッファコア界面において光が散乱しにくい。さらに、バッファコア／クラッド界面は、ガラス同士の滑らかな界面であるため、伝搬光がバッファコア／クラッド界面で反射しても損失は小さい。
【実施例】
【００４４】
（参考例１）
［１．  試料の作製］
Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加した１１Ｙ2Ｏ3−３３Ａｌ2Ｏ3−５６Ｂ2Ｏ3ガラスを作製した。これを、電気炉内でガラス転移温度から結晶化開始温度間で熱処理することで、ＹＡｌ3(ＢＯ3)4結晶を析出させた。
［２．  評価］
図７に、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加した１１Ｙ2Ｏ3−３３Ａｌ2Ｏ3−５６Ｂ2Ｏ3ガラスの熱処理温度と量子効率との関係を示す。図７には、熱処理前のガラスの量子効率も併せて示した。結晶の析出によりＮｄ3+の発光量子効率は１７〜３０％増大し、結晶析出により発光特性の向上が確認された。
［２．  評価］
図８に、Ｎｄ3+、Ｃｒ3+を共添加した１１Ｙ2Ｏ3−３３Ａｌ2Ｏ3−５６Ｂ2Ｏ3ガラスの熱処理温度と光透過率との関係を示す。図８より、熱処理後も紫外から近赤外波長域において、母ガラスと同等の透明性を有していることがわかる。
【００４５】
（実施例１、比較例１）
［１．  試料の作製］
参考例１で作製したＹＡＢ系ガラスからなるコア材を管状のバッファコア材に挿入し、延伸した。次いで、これを管状のクラッド材に挿入し、延伸した。得られた母材を紡糸し、レーザー加熱法によりファイバの結晶化を行った（実施例１）。
また、比較として、バッファコア材を用いなかった以外は、実施例１と同様の手順に従い、光ファイバを作製した（比較例１）。
［２．  評価］
光の伝搬損失を測定したところ、実施例１の伝搬損失は、比較例１に比べて少ないことを確認した。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る機能性光ファイバは、ファイバレーザ、高調波発生用光ファイバ、光変調用光ファイバなどに用いることができる。
【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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