(57)【要約】【課題】  エアホール型クラッドを有した光ファイバに関し、線引き工程にてエアホールが閉塞したり、あるいはエアホールが破裂するのを防止でき、かつ、十分な強度が得られる。【解決手段】  ガラス製のコア１１と、該コア１１の外周を覆ったガラス製のクラッド１２，１３と、該クラッド１３の外周を覆ったガラス製のサポート層１４とを備え、サポート層１４の軟化温度が、コア１１ならびにクラッド１２，１３の軟化温度より低いことを特徴とする。サポート層１４は、フッ素を含有する石英ガラスにて構成する。【選択図】    図１
2006039256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製のコアと、該コアの外周を覆ったガラス製のエアホール型クラッドと、該エアホール型クラッドの外周を覆ったガラス製のサポート層とを備え、
前記サポート層の軟化温度が、前記コアならびに前記エアホール型クラッドの軟化温度より低いことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記サポート層の屈折率が、前記コアならびに前記エアホール型クラッドの屈折率より低いことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記サポート層がフッ素を含有する石英ガラスにて構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記コアの外周を覆う第１クラッドと該第１クラッドの外周を覆う第２クラッドとからなるダブルクラッド構造であり、前記第２クラッドがエアホール型クラッドであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアホール型クラッドを有した光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載のように、エアホール型クラッドを有した光ファイバが提案されている。
【０００３】
図３に、エアホール型クラッドを有した光ファイバからなるダブルクラッドファイバレーザの構造を示す。図３において、光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１の周囲を覆った第１クラッド（ポンピングガイド）３２と、第１クラッド３２の周囲を覆った第２クラッド（エアホール型）３３とからなるダブルクラッド構造となっている。光ファイバ３０には、ポンプソース３４から放射された励起光がレンズ３５を介して第１クラッド３２に入射する。第１クラッド３２は、励起光のマルチモード導波路として機能し、励起光の伝搬過程にてコア３１中の希土類元素を励起し、レーザ光として出射される。
【０００４】
光ファイバは、その製造段階で、プリフォームを加熱，延伸して細径化（ファイバ化）する線引き工程が存在する。
【０００５】
エアホール型クラッドを有した光ファイバは、その線引き工程にて、エアホール部分が閉塞しないように、通常の光ファイバより低温で線引き加工している。すなわち、エアホールを形成する部分が封止されておらず、端部が開放された母材の場合、高温で線引きすると、表面張力によりエアホールが閉塞してしまうことがある。また、エアホールを形成する部分が封止された母材の場合には、高温で線引きすると、内部ガスの膨張により、エアホールが破裂するという問題があった。
【０００６】
そこで、低温で線引きすることにより、これらの問題は解消されるが、光ファイバ表面の石英ガラスの溶融が不十分となり、母材段階でのマイクロクラックなどが存在した状態でファイバ形状に線引きされ、仕上がった光ファイバの強度が非常に低くなるという新たな問題が生じる。
【特許文献１】特開平１１−１４２６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明においては、線引き工程にてエアホールが閉塞したり、あるいはエアホールが破裂するのを防止でき、かつ、十分な強度を有した光ファイバを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ファイバは、ガラス製のコアと、該コアの外周を覆ったガラス製のエアホール型クラッドと、該エアホール型クラッドの外周を覆ったガラス製のサポート層とを備え、サポート層の軟化温度が、コアならびにエアホール型クラッドの軟化温度より低いことを特徴とする。
【０００９】
また、サポート層の屈折率が、コアならびにエアホール型クラッドの屈折率より低いことを特徴とする。
【００１０】
サポート層は、フッ素を含有する石英ガラスにて構成されている。
【００１１】
本発明の光ファイバによると、サポート層の軟化温度が、その内側に存在するコアならびにエアホール型クラッドの軟化温度より低いため、低温で線引きしても、光ファイバ表面のサポート層のガラスが十分溶融し、母材段階でのマイクロクラックなどが線引き後に存在せず、十分な強度を有した光ファイバが得られる。しかも、低温で線引きするので、ホール部分のガラスは過剰に溶融しておらず、粘度や剛性が高い状態にあり、開放されたエアホールが閉塞したり、あるいは封止されたエアホールが破裂するのを防止できる。
【００１２】
また、サポート層の屈折率が、その内側に存在するコアならびにエアホール型クラッドの屈折率より低く、光ファイバの曲げによる外乱が加わっても、光がサポート層を伝搬してサポート層の外周の被覆を損傷するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバは、線引き工程にてエアホールが閉塞したり、あるいはエアホールが破裂するのを防止でき、かつ、十分な強度を有した光ファイバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の最良の実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態の光ファイバは、希土類元素を添加したコアを有するダブルクラッドファイバに関するものである。
【００１５】
図１は本実施形態に係る光ファイバ１０の断面図を示している。
【００１６】
光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周を覆った第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周を覆った第２クラッド１３と、第２クラッド１３の外周を覆ったサポート層１４と、サポート層１４の外周を覆った被覆１５とからなる。
【００１７】
コア１１は、希土類元素が添加されており、高出力のレーザ光が発振する導波路型共振器である。第１クラッド１２はポンピングガイドとなり、第２クラッド１３はエアホール型クラッドとなる。エアホール型クラッドは、エアホールとなる多数の細孔がファイバ軸方向に延設されたクラッドである。サポート層１４は、エアホールを形成する際、母材段階において毛細石英管を詰める外側の管に相当し、光学的には独立した部分である。
【００１８】
サポート層１４の軟化温度は、コア１１ならびに第１，２クラッド１２，１３の軟化温度より低く設定されている。すなわち、コア１１、第１，２クラッド１２，１３、サポート層１４はいずれも石英ガラス製であり、サポート層１４を構成する石英ガラスには、軟化温度を低くする目的で、フッ素が含有されている。具体的には、純粋な石英ガラスの軟化温度が１０５０℃であるのに対し、フッ素を８％添加したフッ素添加石英ガラスでは軟化温度が７５０℃となる。
【００１９】
また、サポート層１４の屈折率は、コア１１ならびに第１，２クラッド１２，１３の屈折率より低く設定されている。すなわち、サポート層１４を構成する石英ガラスにフッ素を含有することで、屈折率を低くすることができる。具体的には、純粋な石英ガラスの屈折率が１５５０ｎｍのレーザ光を入射した際に１．４４４であるのに対し、フッ素を８％添加したフッ素添加石英ガラスでは屈折率が１５５０ｎｍのレーザ光を入射した際に１．４１７となる。
【００２０】
そして、光ファイバ１０の製造段階で、プリフォームを加熱，延伸して細径化（ファイバ化）する線引きを行う。線引きは約２１００℃の温度で行われ、通常の２２５０℃より低温にて行う。すなわち、フッ素添加石英ガラスのサポート層１４の場合、軟化温度が通常の１０５０℃より低い７５０℃であり、その温度差と同程度、低めの温度にて線引きを行っても、光ファイバ表面の軟化温度の低いフッ素添加石英ガラス製のサポート層１４が十分溶融し、十分な強度を有した光ファイバ１０が得られる。
【００２１】
このように構成された光ファイバ１０によると、サポート層１４の軟化温度が、その内側に存在するコア１１ならびに第１，２クラッド１２，１３の軟化温度より低いため、低温で線引きしても、光ファイバ表面のサポート層１４の石英ガラスが十分溶融し、母材段階でのマイクロクラックなどが線引き後に存在せず、十分な強度を有した光ファイバ１０が得られる。しかも、低温で線引きするので、ホール部分の石英は過剰に溶融しておらず、粘度や剛性が高い状態にあり、開放されたエアホールが閉塞したり、あるいは封止されたエアホールが破裂するのを防止できる。
【００２２】
また、サポート層１４の屈折率が、その内側に存在するコア１１ならびに第１，２クラッド１２，１３の屈折率より低く、光ファイバ１０の曲げによる外乱が加わっても、光がサポート層１４を伝搬してサポート層の外周の被覆を焼損するのを防止できる。
【００２３】
本発明の他の実施形態を図２に基づいて説明する。本実施形態の光ファイバは、大口径のコアを有するマルチモードファイバに関するものである。
【００２４】
図２は本実施形態に係る光ファイバ２０の断面図を示している。
【００２５】
光ファイバ２０は、コア２１と、コア２１の外周を覆ったエアホール型クラッド２２と、エアホール型クラッド２２の外周を覆ったサポート層２３と、サポート層２３の外周を覆った被覆２４とからなる。
【００２６】
サポート層２３の軟化温度は、コア２１ならびにエアホール型クラッド２２の軟化温度より低く設定されている。すなわち、コア２１、エアホール型クラッド２２、サポート層２３はいずれも石英ガラス製であり、サポート層２３を構成する石英ガラスには、軟化温度を低くする目的で、フッ素が含有されている。具体的には、フッ素を８％添加したフッ素添加石英ガラスであり、軟化温度は７５０℃となる。
【００２７】
また、サポート層２３の屈折率は、コア２１ならびにエアホール型クラッド２２の屈折率より低く設定されている。すなわち、サポート層２３を構成する石英ガラスにフッ素を含有することで、屈折率を低くすることができる。具体的には、フッ素を８％添加したフッ素添加石英ガラスであり、屈折率は１５５０ｎｍのレーザ光を入射した際に１．４１７となる。
【００２８】
このように構成された光ファイバ２０においても、線引きを低温にて行うことで、エアホールが閉塞したり、あるいは破裂するのを防止でき、かつ、サポート層２３が軟化温度の低いフッ素添加石英ガラス製であり低温でも十分溶融し、光ファイバ２０として十分な強度が得られる。
【００２９】
（実施例）
本実施例は、図１に示したダブルクラッドファイバ構造のレーザ用光ファイバ１０に関するものである。
【００３０】
コア１１は直径約４０μｍのＹｂ添加石英ガラス製であり、第１クラッド１２は外径３６０μｍの純粋石英ガラス製であり、第２クラッド１３は外径４３０μｍの純粋石英ガラス製である。
【００３１】
サポート層１４は、外径５００μｍのフッ素添加石英ガラス製である。サポート層１４の外周には、紫外線硬化アクリル樹脂を保護層として被覆してある。
【００３２】
表１に、本実施例と比較例の構造ならびに評価結果を示す。なお、比較例は、サポート層１４を純粋石英ガラス製とした光ファイバであり、その他の構造は。実施例と同様である。
【００３３】
【表１】
2006039256.tif 000003
【００３４】
第１クラッド１２に約１ｋＷの９７７ｎｍレーザ光を入射し、１０４０ｎｍ付近のレーザ発振をさせながら、該光ファイバを直径６０ｍｍに数回曲げて状態評価した。
【００３５】
表１より、実施例では、スクリーニング試験により短尺化されることなく、ファイバレーザを構成するのに十分な長さのファイバが得られた。また、１ｋＷの励起光入射に対して、曲げによる外乱が加わった場合にも、被覆の損傷が見られなかった。
【００３６】
これに対して、比較例では、スクリーニング試験により短尺化され、ファイバレーザを構成するのに十分な長さのファイバが得られなかった。また、１ｋＷの励起光入射に対して、曲げによる外乱が加わった場合、被覆の損傷が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、希土類元素を添加したコアを有するダブルクラッドファイバや、大口径のコアを有するマルチモードファイバ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の最良の実施形態における光ファイバの断面図
【図２】本発明の他の実施形態における光ファイバの断面図
【図３】一般的なダブルクラッドファイバレーザの構造図
【符号の説明】
【００３９】
１０，２０  光ファイバ
１１，２１  コア
１２，１３，２２  クラッド
１４，２３  サポート層
１５，２４  被覆
【図１】
2006039256.tif 000004
【図２】
2006039256.tif 000005
【図３】
2006039256.tif 000006