(57)【要約】【課題】  ファイバ増幅器やファイバレーザなどに使用可能な光導波材料の線引き成形に用いられるガラスプリフォームの作製時に適切な加工を施すことによって、この種の光導波材料の品質低下ひいてはソースからの入力光パワー損失及び出力低下等の問題を未然に防止する。【解決手段】  ガラスプリフォーム５の全ての構成要素、即ち、ガラス外筒管１と、クラッド部を形成すべき複数本のガラスキャピラリ３と、ドーパント材がドープされたコア部を形成すべき少なくとも一本のガラスロッド２またはガラスキャピラリ３とを、変形を伴わせて全て相互に融着し、且つその外周部５ｘを研削または研磨加工する。好ましくは、研削または研磨加工は、コア部を形成するガラスロッド２またはガラスキャピラリ３を基準として行なう。【選択図】図３
2006089317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームにおいて、
前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリにドーパント材がドープされると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、変形を伴って全てが相互に融着され、且つその外周部が研削または研磨されていることを特徴とするガラスプリフォーム。
【請求項２】
前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、全ての相互間に空隙を有していないことを特徴とする請求項１に記載のガラスプリフォーム。
【請求項３】
前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記外周部が研削または研磨されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスプリフォーム。
【請求項４】
前記ガラスキャピラリの少なくとも一端が封止されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラスプリフォーム。
【請求項５】
前記ガラスキャピラリの少なくとも一端が開放されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラスプリフォーム。
【請求項６】
クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームの製造方法において、
前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとして、ドーパント材がドープされてなるものを用いると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、加熱により変形を伴わせて全てを相互に融着する融着工程と、該融着工程の実行後にその外周部を研削または研磨する研磨工程とを含むことを特徴とするガラスプリフォームの製造方法。
【請求項７】
前記融着工程で、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、全ての相互間に空隙を有しないようにすることを特徴とする請求項６に記載のガラスプリフォームの製造方法。
【請求項８】
前記融着工程の実行後に、少なくとも一端部を軸心と直交する方向に切断する切断工程を実行し、その後に前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記研磨工程を実行することを特徴とする請求項６または７に記載のガラスプリフォームの製造方法。
【請求項９】
前記研磨工程で、前記外周部を真円に研削または研磨することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のガラスプリフォーム。
【請求項１０】
前記研磨工程の実行後に、前記ガラスキャピラリの一端または他端を封止することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のガラスプリフォームの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５の何れかに記載のガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることを特徴とする光導波材料。
【請求項１２】
請求項６〜１０の何れかに記載の製造方法により得られたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることを特徴とする光導波材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスプリフォーム及びその製造方法並びに光導波材料に係り、詳しくは、ガラスプリフォーム及びこれから得られる光導波材料の外周部の形態や性状を良好にするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、フォトニッククリスタルファイバ、ホーリーファイバ、フォトニックバンドギャップファイバ等の光導波材料は、軸心上に配置されるコア部と該コア部を囲繞するクラッド部とからなり、ファイバ形状もしくはロッド形状を呈している（例えば、下記の特許文献１参照）。この場合、光導波材料のコア部は、無空孔状態または空孔を有する状態として形成されるのに対して、クラッド部は、主媒質と複数の空孔とから形成される。そして、クラッド部の複数の空孔は、光導波方向と平行に配列され、且つ軸心と直交する断面において周期的もしくはランダムに配列される。この種の光導波材料は、優れた光伝播特性を有することから、将来の光通信システムにおいて、重要な材料として注目されている。
【０００３】
特に、コア部にエルビウム等のドーパント材がドープされた光導波材料は、光増幅作用あるいは非線形光学効果を高めることができるため、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用することが提案されあるいは実用化が図られている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
一方、この種の光導波材料の製造方法としては、複数本のガラスキャピラリを束ねて線引きする方法が主流であり、詳述すると、この製造方法によれば、複数本の円筒状のガラスキャピラリを束ねて線引きする際に、その線引き時の加熱により複数本のガラスキャピラリを変形させ、これにより各ガラスキャピラリの相互間に生じる空隙を小さくすることが行なわれている。しかしながら、この製造方法では、各ガラスキャピラリの相互間における空隙を確実になくすことが困難である。そして、この空隙が線引き後も残存すると、光導波材料の製品としての性能が著しく低下したり、或いは全く機能しなくなるため、重要な問題となる。
【０００５】
この場合において、コア部にドーパント材がドープされた光導波材料を対象としたものではないが、上記の空隙が残存するという問題に対処するものとして、下記の特許文献３によれば、光導波材料を線引き成形する前段階として、ガラス外筒管内に、コア部を形成すべきガラスロッドと、クラッド部を形成すべき複数本のガラスキャピラリとを配列させ、ガラス外筒管内を減圧状態に維持して加熱することにより、全てを相互に融着一体化してなるガラスプリフォームを製造する方法が開示されている。このような製造方法によれば、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリの全ての相互間に空隙が生じないようにすることが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５０６５３３号公報
【特許文献２】特開２００２−５５２３９号公報
【特許文献３】特開２００４−４３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献３に開示された製造方法は、コア部にドーパント材がドープされない光導波材料の線引き成形を行なう前段階で、減圧及び加熱を有効利用して、ガラス外筒管、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリが相互に融着されてなるガラスプリフォームを作製するものであるが、コア部にドーパント材がドープされた光導波材料の母材となるガラスプリフォームを、これと同様の製造方法によって適切に作製できるか否かは、未だ明確とされていないのが実情である。すなわち、ガラスプリフォームにおけるコア部を形成すべきガラスロッドにドーパント材がドープされていると、そのガラスロッドと各ガラスキャピラリとの融着状態が、ガラスロッドにドーパント材がドープされていない場合と比較して相違すると解され、このため良好な融着状態を得られなくなる場合があると考えられる。このような事項等が原因となって、ガラス外筒管、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリが全て相互に融着されてなるガラスプリフォームとして、ドーパント材がドープされたガラスロッドを使用してなるものは、作製し難いと推認することができる。
【０００８】
これに対して、仮にドーパント材がドープされたガラスロッドを用いて上記の製造方法により上述の場合と同様の融着状態を有するガラスプリフォームが得られるとしても、以下に示すような根本的な問題を招くことになる。
【０００９】
すなわち、上記の特許文献３に開示されたガラスプリフォームのように、ガラス外筒管内を減圧し且つ加熱によりガラスロッド及び各ガラスキャピラリの全ての相互間に空隙が生じない構成とした場合には、空隙を埋めるためにガラスキャピラリの外形が変形したり、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形するという不具合が生じる。したがって、このような手法では、ガラスプリフォームの外周面が真円でなくなるばかりでなく、図５に示すように、ガラスプリフォーム５０の外周面５０ｘが波打った形状になり（同図に符号Ａ１で示す拡大部参照）、外径精度が悪化するという問題を招く。
【００１０】
そして、このようなガラスプリフォームをそのまま線引き成形していたのでは、光導波材料の外周面の真円度に狂いが生じて例えば楕円になる等のように、外周面の径方向寸法が一様に定まらなくなると共に、その外周面の平滑性が阻害されて外径精度が悪化し、ファイバ増幅器やファイバレーザ等に適正に使用し得る高精度な光導波材料の作製が困難となる。しかも、この種の光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じたり、或いは円滑な嵌め合わせが困難になるなどして、接続損失あるいは導波損失が不当に大きくなることから、これをファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワーの損失を招き、結果的には出力もそれに応じて小さくなるという不具合を招くおそれがある。
【００１１】
尚、以上のような問題は、ガラス外筒管に対する減圧及び加熱を伴わせてガラスプリフォームを作製した後に線引き成形する場合のみならず、単に複数本のガラスキャピラリ等を束ねて線引き成形する場合においても、各ガラスキャピラリ相互間の空隙が小さくなっていくこと等に起因して、同様に生じ得るものである。
【００１２】
本発明は、光導波材料の線引き成形の前段階で作製されるガラスプリフォームが、線引き成形後の光導波材料、特にファイバ増幅器やファイバレーザなどに使用可能な光導波材料の外径精度等に悪影響を及ぼすことに着目してなされたものであり、ガラスプリフォームの作製時に適切な加工を施すことによって、光導波材料の品質低下ひいてはソースからの入力光パワー損失及び出力低下等の問題を未然に防止することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームにおいて、前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリにドーパント材がドープされると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、変形を伴って全てが相互に融着され、且つその外周部が研削または研磨されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この場合、上記の「ガラスロッド」としては、中実で無空孔のものが用いられ、また上記の「ガラスキャピラリ」としては、空孔を有する中空のものが用いられる。したがって、コア部を形成するのがガラスロッドである場合には、光導波材料として、コア部が無空孔状態のフォトニッククリスタルファイバやホーリーファイバ等が作製されるのに対して、コア部を形成するのがガラスキャピラリである場合には、光導波材料として、コア部が空孔を有するフォトニックバンドギャップファイバ等が作製される。また、上記の「クラッド部を形成するガラスキャピラリ」とは、ガラスプリフォームにおけるクラッド部に相当する部分を形成するガラスキャピラリを意味し、上記の「コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリ」とは、ガラスプリフォームにおけるコア部に相当する部分を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを意味する。更に、上記の「全てが相互に融着され」とは、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリ同士、及びこれらとコア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとの相互間、並びにこれらとガラス外筒管との相互間が、軟化することによって互いにつき合った状態とされていることを意味し、これらの各構成要素の全てが相互に全面で融着されている場合のみならず、各構成要素の全てが一部の面（または一部の面や全面）で融着されている場合をも含む。
【００１５】
このような構成によれば、ドーパント材がドープされたコア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリと、ガラス外筒管と、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリとからなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されてなるガラスプリフォームを、線引き成形の前段階で得ることが実現し、後述するように簡素な線引き成形により、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められた光導波材料を得ることができ、ファイバ増幅器やファイバレーザに有効利用することが可能となる。この場合、ドーパント材として、ネオジウム、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類元素を用いれば、光導波材料にレーザ発振等の機能が付与されるという利点を享受できる。また、光導波材料のコア部の径を、１０〜１００μｍ程度に大きくすれば、ハイパワーのレーザを発振できるという利点が得られる。更に、光導波材料のクラッド部が、Endless single-mode導波を可能とする構造であれば、つまり各ガラスキャピラリの空孔が線引き成形により細径とされた各空孔間の距離をΛ、空孔径をｄとした場合に、ｄ／Λ≦０．４３を満たすクラッド構造であれば、発振されるレーザが乱れのないシングルモードの光になるという利点を享受できる。
【００１６】
特に、上記の構成によれば、ガラス外筒管やガラスキャピラリ等の各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されることに起因して、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度の悪化を招く条件が揃っていても、このガラスプリフォームの外周部には、研削または研磨が施されているため、光導波材料の品質低下ひいてはソースからの入力光パワー損失及び出力低下等の問題を未然に防止することができる。すなわち、変形を伴う融着を行なうことのみによって、このガラスプリフォームの外周面に生じていた径方向に不均一な収縮変形や、真円度の狂い、更には波打ち形状等は、研削または研磨によって修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。そして、このように優れた外径精度を有するガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面（ガラスプリフォームと略相似形の外周面）を有することになる。したがって、この光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じ難くなり、しかも円滑に嵌め合わせを行なうことが可能となり、接続損失あるいは導波損失等の低減が図られると共に、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合に、ソースからの入力光パワーの損失を抑制でき、出力低下等の問題が生じ難くなる。更に、ガラスプリフォームの外周部を研削または研磨することにより、未研削または未研磨の場合に比してその外周面の表面粗さ（例えば十点平均粗さＲｚ）を小さくして鏡面とすることができるため、線引き成形時の加熱による外周面でのクラックの発生を抑制できると共に、外周面における失透物等の異物の発生が低減される。
【００１７】
この場合、上記のガラスキャピラリ及びガラスロッドが、多成分系ガラス、好ましくは硼珪酸ガラスやソーダライムガラスからなると、ガラスプリフォームの成形や光導波材料の線引き成形を低温で行なうことができ、成形設備の熱による劣化が低減され、あるいは簡易な成形設備による製造が可能となり、成形に要するコストの低廉化が図られる。加えて、一般的な製造方法であるダンナー法やダウンドロー法を採用することができるため、様々な形態のガラスプリフォームを容易にあるいは安価に製造することができると共に、このように様々な形態のガラスプリフォームを容易に得ることが可能であるため、空孔の周期的な配列の制御を低温で容易に行なうことができ、これにより光導波材料の非線形光学効果、分散等の特性の制御を容易に行なうことが可能となる。
【００１８】
上記の構成において、ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、全ての相互間に空隙を有していないことが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、ガラスプリフォームには、ガラスキャピラリであった構成部分の空孔のみが周期的に配列され、その他の部位には空隙が何ら存在しない状態となることから、線引き成形後の光導波材料にも当然の事ながら、ガラスキャピラリの構成部分の空孔であった部位のみが細径の空孔となって周期的に配列され、その他の空隙（インタースティシャルサイト）は全く存在しなくなる。したがって、光導波材料における光伝播特性等の性能の向上等が期待でき、優れた機能を発揮し得る光導波材料を提供することが可能となる。しかも、ガラスプリフォームの段階で、各ガラスキャピラリの相互間に空隙が存在していなければ、線引き成形時の加熱温度を低く抑えても、インタースティシャルサイトが存在しない光導波材料を得ることができるため、線引き成形の容易化あるいは成形設備の簡易化等を図ることが可能となる。
【００２０】
上記の構成において、コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記外周部が研削または研磨されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、ガラスプリフォームひいては光導波材料のコア部を、確実に径方向中心に位置させることができるため、優れた同心度を確保することができ、上述の外径精度及び真円度の向上と相俟って、光導波材料を外径基準で他部品と接続する場合に、接続面での両者の心ズレを抑制することができると共に、接続損失ないしは導波損失を可及的に低減することが可能となる。更に、これに伴って、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワーの損失及び出力の低下等の不具合を、より一層的確に回避することが可能となる、
【００２２】
この場合において、ガラスキャピラリは、少なくとも一端が封止されていてもよく、また少なくとも一端が開放されていてもよい。
【００２３】
すなわち、ガラスプリフォームを線引き成形する際には、線引き成形前にガラスキャピラリの先端（下端）が仮に開放されていても、線引き成形時にそのガラスキャピラリの先端は封止される。したがって、上記一方の例のようにガラスキャピラリの少なくとも一端が封止されている場合には、その封止されている側を後端（上端）とし、且つ他方側を先端として線引き成形すれば、ガラスキャピラリの空孔内に気体が閉じ込められて逃げることができなくなるため、空孔のサイズや空孔の断面形状が大気圧の影響を受け難くなると共に、線引き成形に伴って空孔が径方向に潰れる等の不具合が生じなくなる。これに対して、上記他方の例のようにガラスキャピラリの少なくとも一端が開放されている場合には、その開放されている側を後端とし、且つ他方側を先端として線引き成形すれば、後端の開放部を通じてガラスキャピラリの空孔内の圧力を変化させること（加圧または減圧すること）により、空孔の径を所望の大きさに調整することが可能となる。
【００２４】
上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームの製造方法において、前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとして、ドーパント材がドープされてなるものを用いると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、加熱により変形を伴わせて全てを相互に融着する融着工程と、該融着工程の実行後にその外周部を研削または研磨する研磨工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２５】
このような方法によれば、ドーパント材がドープされたガラスロッドまたはガラスキャピラリがコア部を形成するために用いられることから、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められ且つファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能な光導波材料の母材となるガラスプリフォームが、線引き成形を行なう前段階で融着により一体化されたガラス成形体として得られることになる。そして、融着工程の実行により、ガラス外筒管及び複数本のガラスキャピラリ等からなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されることに起因して、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度が悪化していても、研磨工程で、このガラスプリフォームの外周部に研削または研磨が施されることにより、これらの不備な形状が修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。したがって、このように優れた外径精度を有するガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面（ガラスプリフォームと略相似形の外周面）を有することになると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能となる。そして、これらに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。
【００２６】
上記の方法において、融着工程で、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、全ての相互間に空隙を有しないようにすることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、融着工程の実行により、ガラスプリフォームには、ガラスキャピラリであった構成部分の空孔のみが周期的に配列され、その他の部位には空隙が何ら存在しない状態となる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。
【００２８】
この場合、融着工程では、底部が封止されたガラス外筒管内に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを配列し、ガラス外筒管内を減圧状態に維持しつつガラス外筒管を加熱することが好ましい。このようにすれば、ガラスキャピラリやガラスロッドの外周面の軸直角断面形状（軸心と直交する断面形状）が円形であっても、ガラスキャピラリとガラスロッドとが相互に、及び各ガラスキャピラリ同士が相互に、変形を伴って融着することによって、ガラスキャピラリとガラスロッドとの相互間、及び各ガラスキャピラリの相互間に、空隙がなくなると同時に、融着前に各ガラスキャピラリが整列した状態で配置されていなくても、これらのガラスキャピラリが最も安定した密接状態に自動的に修正配列され、軸直角断面において規則性の高い周期的配列構造を有するガラスプリフォームが容易に得られることになる。
【００２９】
上記の方法において、融着工程の実行後に、少なくとも一端部を軸心と直交する方向に切断する切断工程を実行し、その後に前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記研磨工程を実行することが好ましい。
【００３０】
このようにすれば、切断工程の実行により、コア部及びクラッド部の構成部分が切断面に露出して、コア部となるガラスロッド部分またはガラスキャピラリの空孔の位置を明瞭に知得できるようになり、外周部の研削を行なう場合の中心位置を厳密に特定できることになる。しかも、このような状態にあるコア部の構成部分を基準として、外周部に対する研磨工程を実行すれば、ガラスプリフォームひいては光導波材料のコア部を、確実に径方向中心に位置させることが可能となる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。
【００３１】
上記の方法において、研磨工程で、前記外周部を真円に研削または研磨することが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、ガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料の真円度が可及的に向上し、この光導波材料を外径基準で他部品と接続する場合に、接続損失ないしは導波損失をより確実に低減することが可能となる。
【００３３】
上記の方法において、研磨工程の実行後に、前記ガラスキャピラリの一端または両端を封止することが好ましい。
【００３４】
このようにすれば、ガラスプリフォームの線引き成形時に、ガラスキャピラリの空孔を適正な径にすることができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。
【００３５】
この場合において、光導波材料としては、既述の構成を備えたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることが好ましい。
【００３６】
このような光導波材料によれば、既に述べたように真円度や外径精度が向上する等の種々の利点を享受でき、他部品との接続等を良好に行なうことが可能になると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下を効果的に低減させることが可能となる。
【００３７】
また、光導波材料としては、既述の製造方法により得られたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることが好ましい。
【００３８】
このような光導波材料によっても、既に述べたように真円度や外径精度が向上する等の種々の利点を享受でき、他部品との接続等を良好に行なうことが可能になると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下を効果的に低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように本発明によれば、ドーパント材がドープされたコア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリと、ガラス外筒管と、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリとからなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されてなるガラスプリフォームを、線引き成形の前段階で得ることが実現するため、簡素な線引き成形により、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められた光導波材料を得ることができ、ファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能となる。しかも、上記の各構成要素が変形を伴って全て相互に融着されて、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度の悪化を招く条件が揃っていても、このガラスプリフォームの外周部には、研削または研磨が施されることから、この外周部の形態や性状の不備が適切に修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。加えて、このガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を有することになるため、この光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じ難くなり、しかも円滑に嵌め合わせを行なうことが可能となり、接続損失あるいは導波損失等の低減が図られると共に、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した際に、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下等の問題が生じ難くなる。更に、ガラスプリフォームの外周部を研削または研磨することにより、その外周面を鏡面とすることができるため、線引き成形時の加熱による外周面でのクラックの発生を抑制できると共に、外周面における失透物等の異物の発生が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームが作製されていく過程をそれぞれ示す概略図、図４は、そのガラスプリフォームを線引きして光導波材料を作製する過程を示す概略図である。
【００４１】
図１は、ガラスプリフォームを作製する際の第１段階の工程を実行している状態を例示するものである。図１（ａ）に示すように、ガラスプリフォームの作製は、先ず、底部が封止されたガラス外筒管１の内孔に、一本の円柱状のガラスロッド２と、複数本（９６本）の円筒状のガラスキャピラリ３とをランダムな配列状態となるように挿入する。この時点において、図１（ｂ）に示すように、ガラス外筒管１の内孔には、ガラスロッド２とガラスキャピラリ３とが概ね充満された状態にあり、且つガラスロッド２は、複数本のガラスキャピラリ３の略中央部に位置するように挿入されている。そして、ガラスロッド２には、ドーパント材としてのネオジウムが、１．２質量％ドープされている。尚、このドーパント材は、ネオジウムに限定されるわけではなく、エルビウム、イッテルビウムなどであってもよく、またドープされる量も、１．２質量％に限定されるわけではなく、２質量％で以下であればよい。
【００４２】
この場合、ガラス外筒管１、ガラスロッド２、及びガラスキャピラリ３は、全てがソーダライムガラス（またはアルカリホウケイ酸ガラス）からなると共に、ガラス外筒管１は、外径が２４ｍｍ、内径が１１．８５ｍｍであり、ガラスキャピラリ３は、外径が１．０ｍｍ、内径が２００μｍであり、ガラスロッド２は、外径が３．０ｍｍである。尚、この時点において、ガラスキャピラリ３は、両端部が封止されていることが好ましい。
【００４３】
次いで、図２（ａ）に示すように、融着工程として、ガラスロッド２及びガラスキャピラリ３を充填したガラス外筒管１の内部を、図外の真空ポンプを用いて−７５０ｍｍＨｇに減圧し、且つその真空圧に保持した状態で、加熱装置４によってガラス外筒管１を底部から開口端に向かって順次７１０℃まで加熱していくことにより、径方向に収縮変形を生じさせる。この場合におけるガラス外筒管１の初期の加熱に伴う収縮変形により、図２（ｂ）に示すように、複数本のガラスキャピラリ３は規則的に整列した状態となる。そして、このような状態からガラス外筒管１が更に加熱されることにより、ガラスキャピラリ３とガラスロッド２とが相互に、及び各ガラスキャピラリ３同士が相互に、変形を伴って融着すると同時に、ガラス外筒管１と各ガラスキャピラリ３との間も融着する。更に、この融着が進行することにより、ガラス外筒管１、各ガラスキャピラリ３及びガラスロッド２の全ての相互間に空隙がなくなり、軸直角断面において各ガラスキャピラリ３の空孔に相当する部分が規則性の高い周期的配列構造を有するガラスプリフォームの原型が得られる。
【００４４】
このような段階から、ガラスプリフォームの原型を室温まで徐冷し且つ常圧に戻した状態で、切断工程においてその原型の両端を軸直角方向に切断した後、光導波材料のコア部に相当する部分（ガラスロッド２に相当する部分）を中心として当該ガラスプリフォームを回転させながら外周研削機を用いて研磨工程を実行して、その外周部を研削または研磨することにより、図３に示すようなガラスプリフォーム５が得られる。
【００４５】
このガラスプリフォーム５は、ガラスからなる円柱状体５ａの中心軸上の正確な位置にコア部に相当する無空孔の部分２ａ（ガラスロッド２に相当する部分）が存在し、その周囲のクラッド部に相当する部分３ａに、複数の空孔６（各ガラスキャピラリ３の空孔に相当する空孔６）が高い規則性をもって周期的に配列されている。
【００４６】
そして、このガラスプリフォーム５の外周面５ｘは、符号Ａで示す領域に拡大して示すように、研削または研磨加工によって、波打ち等のない平滑面とされ且つ真円度や同心度に優れた円周面とされている。詳述すると、このガラスプリフォーム５は、外周面５ｘの最大径と最小径との差が２〜８μｍ、この実施形態では５μｍとされている。これに対して、上記のガラスプリフォーム５の外周面が研削または研磨されていない状態では、その外周面は波打った形状になり、且つその最大径と最小径との差が６０μｍ程度となる。
【００４７】
更に、この実施形態に係るガラスプリフォーム５は、電気炉に投入された状態で、図４に示すように、ローラ７で引っ張りながら線引き成形され、これにより外径が０．２５ｍｍ、空孔の径が４．４μｍ、各空孔の相互間距離が１１．５μｍ、コア部の径が３７μｍの端面未加工の光導波材料８が得られる。この光導波材料８の軸直角断面の形態は、図３に示す形状と略相似形となり、そのコア部と外周円との偏心量は０．５〜１．５μｍ、この実施形態では１μｍとされている。これに対して、外周面が研削または研磨されていないガラスプリフォームを同様に線引き成形して得られる光導波材料のコア部と外周円との偏心量は４．３μｍ程度となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを作製する際の初期工程を実行している状態を示す概略斜視図、図１（ｂ）は、そのガラスプリフォームの作製途中の状態を示す概略平面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを作製する際の融着工程を実行している状態を示す概略斜視図、図２（ｂ）は、そのガラスプリフォームの作製途中の状態を示す概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るガラスプリフォームの完成品の端面を示す概略平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを用いて光導波材料を線引き成形している状態を示す概略斜視図である。
【図５】従来のガラスプリフォームの端面を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ガラス外筒管
２  ガラスロッド
３  ガラスキャピラリ
５  ガラスプリフォーム
５ｘ  ガラスプリフォームの外周面（外周部）
８  光導波材料
【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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