(57)【要約】  本発明は、本体（２）と該本体（２）に形成された長手方向に延びる空孔部または挿入物（３）のアレイとを備えた光ファイバー（１）を提供する。前記空孔部挿入物（３）は本体（２）の周辺の屈折率とは異なる屈折率を有し、完全な環状または部分的に環状の構造体（５）を形成するように設けられ、当該ファイバーの一般的に長手方向の軸の回りに延びる。当該環状構造体（５）は、多層光ファイバーの屈折または反射伝送特性を接近させるように設けられる。当該ファイバー（１）はソリッドコアまたは中空コアであってもよい。また、本発明は微細構造光ファイバー（１）を形成する方法を提供する。
2005513522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーの本体部と前記本体部の内部に形成される長手方向に線状に延びる複数の挿入物質部の配列体からなる光ファイバーであって、前記挿入物質部は周囲の本体部とは異なる屈折率を有すると共に大概的に前記光ファイバーの長手方向の軸を中心軸とする完全なあるいは部分的な環構造を形成し、前記環構造は、多層構造光ファイバーに備わる、屈折現象ないし反射現象由来の伝送特性に近似する特性を示すように配置されていることを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
複数の前記挿入物質部が円形に沿った配列を描くように配置されていると共に、当該光ファイバーの長手方向の軸を共有して延伸する環構造を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項３】
前記光ファイバーの本体部が実質的にガラス材によって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記光ファイバーの本体部が実質的に光学用途グレードの高分子物質材で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバー。
【請求項５】
前記光ファイバーがソリッドコアをもつことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の光ファイバー。
【請求項６】
前記光ファイバーが中空コアをもつことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の光ファイバー。
【請求項７】
前記光ファイバーがガラス材または光学グレードの高分子物質材で形成されたソリッドコアを有していること、また前記ソリッドコアが前記挿入物質部を内包する層で囲まれていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項８】
前記環構造が複数の空孔部によって形成され、中心軸を共有するように配列された多層構造光ファイバーが有する機能に近似する機能を実現することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項９】
複数の前記挿入物質部が２つまたはそれ以上の数の環構造を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１０】
２つまたはそれ以上の数の前記環構造を当該光ファイバーの長手方向の軸を共通の軸とするように配置したことを特徴とする請求項９記載の光ファイバー。
【請求項１１】
前記挿入物質部が空気で満たされていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０いずれか１項記載の光ファイバー。
【請求項１２】
前記挿入物質部が他の物質で満たされていることを特徴とする請求項項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１いずれか１項記載の光ファイバー。
【請求項１３】
前記光ファイバーがブラッグ光ファイバーとして機能するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１４】
前記光ファイバーが高屈折率を示す環と低屈折率を示す環からなる複数の層を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１５】
複数の前記環構造がグレイデド型屈折率分布特性を示すように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１６】
当該光ファイバーがシングルモード光伝送特性を示すことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１７】
光ファイバーの本体部を形成する工程と長手方向に線状に延びる複数の空孔部または挿入物質部の配列体を前記本体部の内部に形成する工程からなる光ファイバーの形成方法であって、前記空孔部または前記挿入物質部は周囲の本体部とは異なる屈折率を有すると共に大概的に前記光ファイバーの長手方向の軸を中心軸とする完全なあるいは部分的な環構造を形成し、前記環構造は、多層構造光ファイバーに備わる、屈折現象ないし反射現象由来の伝送特性に近似する特性を示すように配置されていることを特徴とする光ファイバーの形成方法。
【請求項１８】
前記挿入物質部が、適当な高分子プリフォームを作製する段階で前記プリフォーム内に空気を注入することおよびその後で前記プリフォームを光ファイバーに完成すべく延伸することを特徴とする請求項１８記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項１９】
前記光ファイバーの本体部内にある前記挿入物質部の寸法を変更し、ひいては完成時の屈折率分布特性を変更するために当該光ファイバーの選ばれた部分に熱を加えることを特徴とする請求項１７記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項２０】
前記本体部の全体または一部分に温度上昇を起こすために紫外、赤外あるいはマイクロウェーブを照射し、空気で形成された前記挿入物質部の内で選択特定したものの寸法を大きくすることを特徴とする請求項１７記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項２１】
前記挿入物質部である円形状の配列体を内包する材料物質のジャケットをガラス材または光学用途グレードの高分子物質材で形成されるソリッドコアに被せるために、前記ソリッドコアを重合途中の組成物の浴中に誘導、通過させ、その後紫外線を照射し前記ジァケットを硬化せしめることを特徴とする請求項１７記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項２２】
前記光ファイバーの本体部に内包される複数の前記空孔部ないしは挿入物質部を形成するために該光ファイバーの高分子からなる本体部に含まれるポロゲンから空気ないしはその他の気体の放出を光の照射によって誘発することを特徴とする請求項１７記載の光ファイバーの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広くは光部品に関するものである。
【０００２】
本発明は光通信分野において使用することを主たる目的として開発されるに至ったものであり、ここではその大半において前記分野で利用される様を示すことによって本発明を説明することになる。しかしながら本分野の専門知識を有する技術者には本発明の利用が本分野に留まらないことは自明の通りである。
【背景技術】
【０００３】
従来型の光ファイバーは、屈折率工程変化型（工程型）光ファイバーや屈折率連続変化型（グレイデド型）光ファイバーなどとしてその内部に形成される屈折率分布特性にしたがって生起する内壁全反射（total internal reflection（ＴＩＲ））現象に由来してその機能を発現する。この種の光ファイバーはシリカガラス、各種高分子などをはじめとして様々な原料から製造されている。しかしこれら従来型の光ファイバーには本質的に備わった限界や欠点がいくつか存在する。
【０００４】
例えば、シングルモードの工程型光ファイバーには、そうはいっても厳密な意味ではシングルモードで機能しているのではなく、二種の分極状態に対応したふたつの自由度が残存している。その結果、前記光ファイバーの欠陥や湾曲、製造工程の欠陥さらにはそれが曝される環境条件に由来する妨害によって前記光ファイバー内の光分極に揺れが生起されることになる。このような分極の揺れが周辺部分のコントラストを低下させることから、例えば光センサーとしての用途においては無視できない問題となる。また、光情報通信に利用する場合においては分極由来の分散として問題化する。
【０００５】
このような限界の克服のため、２、３年前頃から、その多くはシリカガラスを原料としているが、様々な光通信用水晶光ファイバーや空孔型光ファイバーをその例とする微細構造化された光ファイバーが生産されるようになっている。このような分野における近年の進歩のひとつとしては国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０１／００８９１、出願日２００１年７月２０日に開示されているような各種高分子材料を用いた光ファイバーの製造があげられる。本進歩に関し重要なことは光ファイバーの微細構造を形成するために必要であったガラス管やガラス棒形状材を特定の配置に整列させて束ねる工程が不用になったことである。各種高分子材はその加工しやすさのため微細構造高分子光ファイバー（Microstructured Optical Fibre：ＭＰＯＦ）に関しては、ほとんどどのような空孔形状のものであっても生産が可能となり、この結果として様々の新しい型の光ファイバーが加工生産されることになる突破口が開かれることになった。
【０００６】
光ファイバー内部に光を導入、導波するのに内壁全反射に頼る方法に変わるものとして、少なくとも理論上は、ブラッグ光ファイバーなるものが存在する。ブラッグ光ファイバーとは、固形芯（ソリッドコア）光ファイバーと空孔芯（エアコア）光ファイバーのいずれであってもそれに光を導入、導波する形で実現できるものであり、生起する分極の揺らぎを小さくし、分極に由来する分散を小さくできる可能性を秘めている。ちなみに、ブラッグ光ファイバーは非金属性の原料物質で形成される前記心円状に位置する、それぞれに異なった屈折率をもつ複数の層で構成され、その絶縁体反射特性が最適値をとり、そのエネルギー吸収が最小となるような原料物質の選択ならびに配置、構成が設計されることになる。しかしながら、ブラッグ光ファイバーが実際にこのような観点で生産され広く使用されているとは言い難いのが現状であり、その原因は、従来から知られている生産技術を前提としかつその存在が知られている範囲の種類の原料物質を考えるに、これら物質前記志ではそれぞれに備わった屈折率間の開きが十分に大きくならず、その結果必要な層の数が極端に大きくなることであり、逆にそれなりに広く離れた屈折率の物質を選択使用しようとすると今度はそれら前記志の相溶性の悪さが問題になりその光ファイバーに求められ構造に効率よく延伸、完成することができないことによるものである。
【０００７】
本発明の目的はこのような従来技術にともなう限界、欠点を克服ないし看過できる程度までに改善すること、あるいは、少なくともこのような従来技術の有用な代替技術を実現することにある。
【発明の開示】
【０００８】
したがって、本発明の第一の形態においては、光ファイバーはその一本ごとに本体ならびに前記光ファイバー内にその長手方向に線状に延びかつ一定の配置に配列された複数の空孔あるいは複数の挿入物質部で形成される。ここで、空孔あるいは挿入物質部は周りに存在する本体とは異なる屈折率を持ち、該光ファイバーおのおの一本の中心軸を前記心円の中心としその周りに完全な円を描くようにあるいはそれら円の部分に相当する位置に配置された環構造を形成する。また、このように形成される環構造は、多層構造光ファイバーが有する屈折あるいは反射現象に依存して発現する光伝送特性を近似、再現するように設計配置されている。
【０００９】
本発明の第二の形態においては、光ファイバーの本体部を形成する工程と長手方向に線状に延びる複数の空孔部または挿入物質部の配列体を前記本体部の内部に形成する工程からなる光ファイバーの形成方法が提供される。前記空孔部または前記挿入物質部は周囲の本体部とは異なる屈折率を有すると共に大概的に前記光ファイバーの長手方向の軸を中心軸とする完全なあるいは部分的な環構造を形成し、前記環構造は、多層構造光ファイバーに備わる、屈折現象ないし反射現象由来の伝送特性に近似する特性を示すように配置されている。
【００１０】
本発明の好適な実施例のひとつにおいては、光ファイバーの本体はガラス材あるいは一種類の光学部品グレード高分子材で形成し、環構造を形成する挿入物質部は空気で形成される。この実施例にあっての利点は当該光ファイバー本体部材とその内部に取りこまれる空気部との屈折率間の差が大きくなることである（光ファイバー本体部材の典型的屈折率は１．５である）。しかしながら、ここで、当該挿入物質部を空気以外の材料、例えばシリカや他の化学物質であってかつ前記本体を形成する物質とは異なる組成、比重ならびに屈折率を有する物質をこの空気に替えて使用することを否定するものではない。
【００１１】
本発明の好適な実施例のひとつにおいては、光ファイバーがソリッドコアをもつとしていたが、それに替わり得る好適な実施例においては中空のエアコアとしている。この場合にあっても前記同様、複数環構造に形成されえるものであって、この環構造が前記軸の環集合を形成しそれに相当する数の構成層をもつ複合材光ファイバーを近似するのが理想的な構造である。
【００１２】
本発明の好適な実施例を、あくまでもそれに本発明を限定するものとしない条件で、添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明によると、添付した複数の図面に示す通り、本体部２と、前記本体部の内部に形成され、その長手方向にそって線状に延びる複数本の空孔部あるいは挿入物質部３とから光ファイバーの一本一本が形成される。図１に示した配列においては、複数の空孔部が当該光ファイバーの本体部の長手方向中心軸６を中心軸としてその周りに前記軸管を形成するように延びる環構造５を描くように円形に並べ配置されている。
【００１４】
好適な構成のひとつにおいては、光ファイバーの本体部を実質的に一種類の光学部品グレードの高分子物質で形成する。ここで環構造５を描く挿入物質部３は実質的には空気のみで充填されることになる。この構成においては、当該光ファイバー物質（前記物質の典型的屈折率は１．５である）とその内部に囲い込まれる空気部（前記空気の屈折率は１．０である）との屈折率間のコントラストが高くなるという利点がある。しかしながらここでこの空気に替えて、当該挿入物質部を空気以外、例えばシリカや前記本体を形成する物質とは異なる組成、比重ならびに屈折率を有する化学物質とすることを否定するものではない。
【００１５】
図１に示した実施例においては、光ファイバーはソリッドコアになっている。それに替わり得るものとしてコアを中空コア７にすることが可能である（図３参照）。この場合にあっても図２に示したように光ファイバーの一本一本の内部に中心軸を共有する複数環構造を形成できるものである旨、理解されたい。
【００１６】
このように環構造を形成する空孔部や挿入物質部はこれら挿入部分の設計数や設計配置、さらには設計された屈折率分布特性に応じて適宜選ばれる製造方法により生産される。特に望ましい製造方法として、光ファイバーに延伸する元になるプリフォームを製造する段階で当該プリフォーム中の相当箇所に空気を注入し当該挿入空気部分を形成しておく方法がある。もちろんこの方法に依る以外に、もっと一般的な加工方法を採用することも可能であり、例えば別途作製した細管、茎状材、棹状材あるいは板状材などの要素材を特定の配置になるように束ねたり層状に重ねたりして、事前に然るべく環状に配列された挿入物質部、隙間あるいは空孔の複合体ないしはプリフォームを作る方法もあり得る。
【００１７】
上記の外、生産される光ファイバーの屈折率分布特性を調整する目的で、その生産途上において光ファイバー一本一本の本体部の特定部分に選択的に熱を加えその内部に形成される挿入物質部の寸法をかえることもあり得る。すなわち、いま少し具体的に説明するなら、本体部の特定部分あるいは本体部全域に紫外線、赤外線、マイクロウェーブあるいはそれ以外種類の照射を行い温度上昇を起こし、その結果として空気充填された挿入物質部の特定箇所の寸法を大きくすることが可能である。また、高分子で形成される光ファイバー本体部に含有されるポロゲンからの空気や空気以外の気体の放出を誘起するためにこれら光線など照射を行うことも可能である。
【００１８】
さらに他の製造方法においては、光ファイバーのコアを形成することになるガラスや光学部品グレード高分子物質の周りに挿入物質部となる材の層を配置、一体化した光学部材を用いる方法もある。例えば、コアを形成するガラス材または光学部品グレードの高分子材を重合反応途中の組成物の浴中に誘導、通過させ浴から出たところで紫外線を照射し硬化させ前記コアにジャケットを被せる方法においてその硬化するジャケット内部に環状に整列した挿入物質部を埋め込むことも可能である。
【００１９】
光ファイバーへと延伸する延伸工程に供するプリフォーム（中間原料）の製造には以上述べたごとき製造技術にとどまらず、ほかの様々な技術をも併用しておこなわれるものであり、また同様の様々な技術を併用して直接光ファイバーそのものを製造することも可能である旨ここに記しておく。ちなみにこれら上記されていない技術ないし方法には機械的なボーリング、水による掘削、超音波掘削などがある。また本発明になる環構造は多層構造光ファイバーを生産するための従来技術を利用して形成することが可能であり、従来から知られた方法によっても本発明の成果である屈折、反射、伝送さらには分散といった現象の複合により得られる機能、特性の利用が可能となる。
【００２０】
本発明の重要な側面のひとつは、これまでの屈折、反射に由来する光伝送に関し多層構造光ファイバーが示す特性に近似する光伝送特性をもつ光ファイバーを光ファイバー内部に上記した各種構造のひとつまたはいくつかを併せもつ構成の光ファイバーによって実現したことである。本発明のこの重要な側面から導かれるものであるが、この環構造はその全体寸法、要素間間隔、要素の相対的配置を最適化することでトランスバース・ブラッグ効果を利用できるようになる点において意義深いものである。本発明になるこの構造は光ファイバーの使用を、以下に記すような一連の用途分野に広める端緒となるものである。
【００２１】
（ソリッドコア型およびエアコア型のブラッグ光ファイバー）
既に述べたように、ブラッグ光ファイバーは従来の種々の「光通信用水晶光ファイバー（photonic crystal fibre：ＰＣＦ）」に替わって光を導波するソリッドコア型あるいはエアコア型光ファイバーを実現する可能性を秘めている。ブラッグ光ファイバーはこのような意味でこれまでに広く使用されているとは言い難いが、その原因は、従来から知られている技術を前提とする限り屈折率間の開きが比較的小さいことにある。しかしながら、本発明によると当該物質の屈折率間のコントラストがかなり大きく取れることになり、ブラッグ効果をうまく利用することが可能となる。さらには、このようにして作られる光ファイバーは、二次元構造ではなく実質的に一次元構造をとるため従来型の光通信用水晶光ファイバー（ＰＣＦ）の場合に比べて製造時の品質誤差への性能依存性が小さくなる。
【００２２】
屈折率のコントラストを大きくするために利用できる技術は様々であるが、本発明は大きいコントラストをもつブラッグ光ファイバーの生産技術を提供するものである。ちなみに、本発明によるところの環構造を空孔部によって形成することで当該光ファイバーに中心軸を共有する複数の層を配した多層光ファイバーが示す現象に近似した現象を生起せしめ得るものである。既に述べた通り、本発明によると空孔部の形状や配置デザイン、配置密度に関する工夫次第では屈折率間のコントラストを少なくとも０．４にまですることが可能になる。光通信用水晶光ファイバー（ＰＣＦ）にあっても空気相に光の導波を担わせることは可能であるがこのためには二次元的に複数本ある空孔部の空孔部前記志の間隔を高い精度で均一に配置、維持することが必要条件になる。
【００２３】
空孔部をもつブラッグファイバーにおいては、これら空孔部は特定の実効屈折率を示す環部分を構成するためにのみ存在するものである。このようにして構成されるマトリックスと空孔部に関する特性値の一体化ないし平均化は当該空孔部の広範囲の様々な形状パターンについても適用可能である。本発明になる光ファイバー一本一本の運用や運用時の性能は全体を平均値として代表できる作用効果のために、前記光ファイバー内に形成される空孔部の各々が占める精密な位置は従来からの光通信用水晶光ファイバー（ＰＣＦ）の場合と比べてはあまり重要性を持たなくなる。すなわち、空気相をもつ光ファイバーの生産は本発明になる構造をとることで従来の光通信用水晶光ファイバー（ＰＣＦ）として生産する場合に比べて各段に簡単なものとなる。すでに記した通り、ソリッドコア型の光ファイバーにおいても同様の構造、生産の容易化が可能となる。
【００２４】
（本当の意味でのシングルモード光ファイバー）
従来型の「シングルモード」光ファイバーはそうは言っても、ＨＥモードが本来的に存在し望ましくはない影響をおよぼす。理想的な光ファイバーであり、欠陥部分を完全になくすことができていれば、このモードで機能しても問題が発生するものではないが欠陥箇所が存在するとその光ファイバーはダブル屈折性を示すことになり、分極モード分散を生起させる。環構造を導入することでブルスター（Brewstar）条件を利用するように光ファイバーを設計することが可能になり、これに伴って本来的なＨＥモードの存在も問題を起こさなくなる。この技術によることで真にシングルモードの光ファイバーを、それがソリッドコア型のものであれエアコア型のものであれ実現できることになる。重要なことであるが、このようにして真にシングルモードの光ファイバーが実現されると、そのファイバーは軸を中心とし全回転角に関して対称となるため光部品の接続が大幅に簡略化される。
【００２５】
（波長選別型光ファイバー）
ブラッグ構造はその原理からして基本的に波長依存型の特性をもつ。したがって光ファイバーを正しく設定した規格通りに形成することで進入する光の漏失や導波を波長ごとにコントロールできる。すなわち選択的に不必要なモードは除外し必要なモードは増大化されるようなものとすることができるのである。
【００２６】
（「魚型」光ファイバー）
「魚型」光ファイバーとは魚の表面と同様の光反射原理を利用して広帯域に渡る絶縁体型の反射特性をもつ光ファイバーのことである。魚の表面には一定の厚みの中に高い屈折率を有する物質でできた層（屈折率ＲＩが１．８３程度のグアニンからなる）と比較的低い屈折率を有する物質でできた層（屈折率ＲＩが１．３３程度の細胞質）がランダムに配置された組織が形成されており、これが体の動きに伴う屈曲その他の変形にあまり影響されずに体表面が高度の反射性を示すことの原因になっている。また前記したランダムに配置される多数の層の厚みは一定の波長帯域の光全てについてブラッグの条件を満たすにたる厚みになっている。本発明にしたがうことでソリッドコア型、エアコア型のいずれの光ファイバーにおいてもこれと同様のシステムを現出できることになる。すなわち一本一本の光ファイバーがその内部に高低両方の屈折率の環構造を有し、かつこれら環構造部それぞれが特定の厚みと屈折率に調製されていることでこの環構造が全体として一定の波長帯域の光に対して広帯域性の、すなわち金属表面のように光を反射する特性をもつことになる。ここでの反射性は光ファイバーが屈曲されることのほか製造時の誤差によるバラツキ等の阻害要件に対して実質的な影響を被らない。逆に、ランダム性が増加することでピーク部分の幅が拡大し波長特異性が減少するため実際には製造時の誤差に起因するバラツキが有利に作用する。このような現象は製造される光ファイバーの均一性が悪くなるほどその光ファイバーの性能が良くなることを意味し、それを製造するという観点では有意義な利点として作用することになる。このような光ファイバーの特性は中空コア型とソリッドコア型のいずれの光ファイバー構成にも当てはまることから、この種の光ファイバーはその生産性が高くなることに加えて、広い帯域に渡る波長の光を空気相で導波することを可能にするものである。またこの原理を用いて、光ファイバー以外の部品においても広波長帯域をカバーする反射を実現できることにも留意することが重要である。
【００２７】
上記に替わる、しかし等価な方法として、それぞれの厚みをもつ前述した複数の層について、それらの層をランダムに変化させるのでなく一定の基準にしたがって計画的に変化させることも可能である。このようにして形成される構造は「チャープド」構造と呼ばれるものである。本構造によっても前記構造と同様に反応の波長依存性が広帯域化される結果を生む。
【００２８】
上記の外、従来型光ファイバーに比較して優れた特性といえるのは、空孔の屈折率と本体マトリックスの屈折率との間の差が場所場所で独立して定まることから、当該空孔が所在する位置の精密度への依存性が従来型の光学用水晶構造における場合にくらべて低くなることである。後者の構造においては二次元の領域における格子構造の位置的な完全性がその機能の発現に重要であり、その完全性ゆえにその製造時にバンドギャップ構造にかかわって極端に高い正確度が要求されることになっている。
【００２９】
（構造的手法によるグレイデド型光ファイバー）
従来技術によって、グレイデド型光ファイバーに任意に特定した屈折率変化特性を持たせることができるが、それと同様に、軸を共有するの環構造を用いることによっても同様に任意の特性を選択的に付与することが可能である。このための一般的方法はドーピングする化学物質の濃度が半径方向に変化するような光ファイバーを形成するというものである。しかしながら、変形ＣＶＤ（modified chemical vapour deposition：ＭＣＶＤ）プロセスに匹敵する方法が高分子繊維に対しては存在しないため、このような傾斜濃度を高分子光ファイバーに実現するには種々の課題が残っている。本発明の利点は、その発明になる構造的手法、手段によってこのような光ファイバーを形成できるようになることである。
【００３０】
（レーザーキャビティ［レーザー空洞］）
複数のレーザーキャビティを形成する簡単な方法は両端を反射面にした複数の短い繊維切断片を用いてそれらが一斉にレーザーを発生するようにすることである。本発明を変形適用することでこのような複数のレーザーキャビティを形成できる。またレーザー発振するブラッグキャピラリーを集合してなるシステムに形成することでこれらのキャピラリーをコーヒーレントに連携されたひとつの大口径の高出力源にすることができる。
【００３１】
（モーダルフィルターとしてのブラッグ光ファイバー）
ある種の光ファイバー（代表的にはブラッグ光ファイバー）は、言葉通りの狭い意味では、それに備わった特定の導波モードをもっているわけではない。しかし、光ファイバーそれぞれには特定のモードについて極端に低い漏失率を示す故に前記特定のモードを導波するといえる特定のモードが備わっている。そのような光ファイバーは、従来型の光ファイバーと同様に、実際的に比較的にシングルモード（またはごく少数種のモード）と言える特性を備えている。そのような光ファイバーにおいて一定のモードを他のモードから区別する重要な基準は相対漏失率である。またこのような性質をもつ光ファイバーは、それらに対応した従来型光ファイバーと共にモーダルフィルターと呼ばれ、導波モードあるいは実質的導波モードを伝波しそれ以外のものを廃棄してしまう。
【００３２】
これとは別の現象であってかつ導波路や光ファイバーをモーダルフィルターにできるのは傾斜損失である。不必要なモードの出力を漏失したり放出したりする替わりにそれら出力を吸収することで同様の作用が発現できる。傾斜吸収は必要とするモードの節の位置に吸収材で装飾を加えることで達成できる。また、同様に必要とするモードのピーク位置に増幅材で修飾を加えることでも達成できる。
【００３３】
導波路を吸収材や増幅材で装飾する方法は一見生ぬるいやり方に思えるが、光ファイバーが適当な励起光の供給を受けておりレーザー光を発生できるに足る利得をもつ限り、レーザーはひとつ特定の横モードをそれに関わるごく僅かな相対的利点を手掛かりにそれ以外のモードから区別できるため、混じりのないきれいなモード特性を得る可能性を秘めている。このモード特性も損失物質の分布、存在があるとそれによる妨害を受けるが、通常の意味でのモード特性と言うより当該光ファイバーの軸に沿った空間ならびに時刻軸に沿った空間内の移動を写す定常な場（停止した場ではない）の特性というべきものである。
【００３４】
本発明はブラッグ光ファイバーとしての機能をもつ、効率にすぐれ信頼度の高い光部品を実現するものであり、前記光ファイバーにともなう屈折率間の開きは比較的大きく、簡素な構成で形成可能であると共に、多層光ファイバーの製造に典型的とされる高コスト、高度に複雑な製造プロセスと言った欠点からは自由である。前記光部品は光学分野での様々な用途に応じて適宜変更調製が可能であることから用途ごとに対応できる高いフレキシビリティ、優れた多様性を兼ね備えてもいる。このような観点から、本発明は実用的であると共に、従来の技術に比較して商売、商業上大きな存在意義をもつ改善技術といえるものである。
【００３５】
以上、本発明を複数の特定された実施例に沿って説明したが、本分野の知識を有する技術者にとって本発明が説明のために参照した実施例にとどまらず、それら以外の様々な形で実施できることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は一本のソリッドコア型光ファイバーの断面図である。これは本発明の第一実施例に関するものであり空気をその挿入物質部に採用し単一の環状層構造の光ファイバーが形成されている。
【図２】図２は図１と同様に一本のソリッドコア型光ファイバーの断面図であるが、本発明の第二の実施例に関するものであり、中心軸を共有する複数の環構造をもっている。
【図３】図３は図１に示した光ファイバーと似た一本の光ファイバーの断面図であるが、エアコアをもっている。
【図１】
2005513522.tif 000003
【図２】
2005513522.tif 000004
【図３】
2005513522.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月27日(2004.2.27)
【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】
実質的に光学用途グレードの高分子物質で形成される本体部と前記本体部の内部に形成される長手方向に線状に延びる複数の挿入物質部の配列体からなる光ファイバーであって、前記挿入物質部は周囲の本体部とは異なる屈折率を有すると共に大概的に前記光ファイバーの長手方向の軸を中心軸とする完全なあるいは部分的な環構造を形成し、前記環構造は、屈折現象ないし反射現象に由来して、多層構造光ファイバーに備わる伝送特性に近似する特性を示すように配置されていることを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
複数の前記挿入物質部が円形に沿った配列を描くように配置されていると共に、当該光ファイバーの長手方向の軸を共有して延伸する環構造を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。 
【請求項３】
前記光ファイバーがソリッドコアをもつことを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記光ファイバーが中空コアをもつことを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバー。
【請求項５】
前記光ファイバーが複数の前記挿入物質部を内包する、実質的に光学用途グレードの高分子物質で形成された前記本体部で囲まれたソリッドコアを有していることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項６】
複数の空孔によって形成される前記環構造が、中心軸を共有する様配列された多層構造光ファイバーが有する機能に近似する機能を実現することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項７】
複数の前記挿入物質部が２つまたはそれ以上の数の環構造を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項８】
２つまたはそれ以上の数の前記環構造を当該光ファイバーの長手方向の軸を共通の軸とするように配置したことを特徴とする請求項７記載の光ファイバー。
【請求項９】
前記光ファイバーにおいて、前記挿入物質部は空気であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８いずれか１項記載の光ファイバー。
【請求項１０】
前記光ファイバーにおいて、前記挿入物質部は他の物質であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の光ファイバー。
【請求項１１】
前記光ファイバーがブラッグ光ファイバーとして機能するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１２】
前記光ファイバーが高屈折率を示す環と低屈折率を示す環からなる複数の層を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１３】
複数の前記環構造はグレイデド型屈折率分布特性を示すように構成されたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１４】
前記光ファイバーがシングルモード光伝送特性を示すことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項１５】
周囲の本体部とは異なる屈折率を有すると共に大概的に当該光ファイバーの長手方向の軸を中心軸とする完全なあるいは部分的な環構造を形成するように配置した、長手方向に線状に延びる複数の空孔部または挿入物質部の配列体が光学用途グレードの高分子物質の本体部に内包されるように形成するステップ、屈折ないし反射現象に由来して、多層構造光ファイバーに備わる伝送特性に近似する特性を示すように前記環構造を配置するステップと前記ステップに続いて前記本体部を延伸し前記光ファイバーの形成をはかるステップからなる光ファイバーの形成方法。
【請求項１６】
前記挿入物質部の形成のために、適当な高分子プリフォームを作製する段階で前記プリフォーム内に空気を注入することを特徴とする請求項１５記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項１７】
前記光ファイバーの本体部内にある前記挿入物質部の寸法を変更し、ひいては完成時の屈折率分布特性を変更するために当該光ファイバーの選ばれた部分に熱を加えることを特徴とする請求項１５記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項１８】
前記本体部の全体または一部分に温度上昇を起こすために紫外、赤外あるいはマイクロウェーブを照射し、空気で形成された前記挿入物質部の内で選択特定したものの寸法を大きくすることを特徴とする請求項１５記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項１９】
前記挿入物質部である円形状の配列体を内包する材料物質のジャケットをガラス材または光学用途グレードの高分子物質材で形成されるソリッドコアに被せるために、前記ソリッドコアを重合途中の組成物の浴中に誘導、通過させ、その後紫外線を照射し前記ジァケットを硬化せしめることを特徴とする請求項１５記載の光ファイバーの形成方法。
【請求項２０】
前記光ファイバーの本体部に内包される複数の前記空孔部ないしは挿入物質部を形成するために該光ファイバーの高分子からなる本体部に含まれるポロゲンから空気ないしはその他の気体の放出を光の照射によって誘発することを特徴とする請求項１５記載の光ファイバーの形成方法。
【国際調査報告】
2005513522.tif 000006
2005513522.tif 000007
2005513522.tif 000008