(57)【要約】  同位体置換したシリカベース光ファイバは、従来のシリカベースファイバよりも低損失、広帯域且つより広いラマンゲインスペクトル特性を有する。シリコン又は酸素の自然の同位体存在比よりも少ない重量体は、自然の同位体存在比よりも多い軽量体と置換されて、赤外吸収を僅かにより長波長側にシフトさせる。実施例において、酸素１８は、少なくともファイバのコア領域において自然界に多量に存在する酸素１６と置換される。最終的に得られる同位体置換ファイバは、従来のファイバよりも小さい０．０４４ｄＢ／ｋｍの最小損失であって、０．０４４〜０．０３４ｄＢ／ｋｍの損失範囲で１７％よりも広い帯域幅を有する。このようなファイバは、プラズマ化学気相蒸着法による従来のファイバ製造装置で容易に製造できる。ファイバのコア領域において酸素１６に対して酸素１８の５０％置換すると、ラマン増加スペクトルが実質的に広げられる。
2005514636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然の同位体比から十分に変化させた相対比を有する酸素の複数の同位体を含み光学的性質を変化させた光導波路であって、光伝導コア領域を含み、前記コア領域の酸素の少なくとも２０モル％が酸素１８であって、前記コア領域は前記酸素１８の量の少なくとも５％の量の酸素１７を含むことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記導波路は、光ファイバ導波路であることを特徴とする請求項１記載の導波路。
【請求項３】
前記酸素１７の量は、前記コアの酸素１８の量の少なくとも１０％であることを特徴とする請求項２記載の導波路。
【請求項４】
前記酸素１７の量は、前記コアの酸素１８の量の少なくとも１５％であることを特徴とする請求項２記載の導波路。
【請求項５】
前記導波路はラマンゲインファイバであって、追加の酸素１８を含まない同一のファイバと比較して、約９００μｍから１８００μｍの間の波長の光に関して少なくとも約５％だけ前記ファイバのラマンスペクトルが広げられる範囲内で前記同位体存在比が変化することを特徴とする請求項２記載の光導波路ファイバ。
【請求項６】
前記ファイバは、酸素１８の高められた層及び高められていない層を交互に重ねたガラス層を含むことを特徴とする請求項１記載の光導波路ファイバ。
【請求項７】
前記光ファイバは、ドーパント元素を含むことを特徴とする請求項２記載の光導波路。
【請求項８】
前記ドーパントは、ゲルマニウム及びリンからなるグループのうちの１つであることを特徴とする請求項７記載の光導波路。
【請求項９】
前記コアの前記酸素の少なくとも５０モル％が酸素１８であることを特徴とする請求項２記載の光導波路。
【請求項１０】
前記コアの前記酸素の少なくとも５０モル％が酸素１８であることを特徴とする請求項３記載の光導波路。
【請求項１１】
シリカ導波路の製造方法であって、
シリコンを含むプリカーサを形成する少なくとも１つのガラス及び酸素を含む酸化媒体を含む混合気体の可動流を加熱することによってシリカプリフォームを形成するステップ、を含み、得られたプリフォームが使用されて、光ファイバを形成するために線引きされて、光ファイバが導光コア領域を含み、前記コアの前記酸素の少なくとも２０モル％が酸素１８であって、前記コア領域は前記コアの酸素１８の量の少なくとも５％のモル量の酸素１７を含むように、前記酸化媒体が選択されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記プリフォームのコア領域のみが前記同位体置換酸素及び／又はシリコンから形成されていることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記コア部を形成する前記酸化媒体の前記酸素が５０モル％よりも大なる酸素１８を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
ガラス形成プリカーサ及び酸化媒体の前記可動流をチューブに導入し、
前記チューブが加熱されて、前記チューブの内面に堆積したガラス状物質から前記プリフォームを形成することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記チューブが実質的に水素を含まない熱源によって加熱されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記チューブが等温の熱源によって加熱されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記熱源は酸素プラズマ熱源であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は基板上へスート又はガラスの層を堆積させるステップを含み、前記堆積層は、２０モル％より大なる酸素１８の量を有する領域と、２０モル％未満の酸素１８の量を有する領域とを交互に堆積してなることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
スートプリフォームをチャンバ内の雰囲気に曝して化学気相蒸着法によってシリカベーススートプリフォームを形成するステップを含むシリカ導波路の製造方法であって、前記雰囲気が少なくとも２０パーセントの酸素１８を含み、前記シリカスート内にある酸素１６の少なくとも一定量を酸素１８に変換するために必要な時間及び温度だけ前記ステップを実行することを特徴とするシリカ導波路の製造方法。
【請求項２０】
前記スートプリフォームを曝すステップは、前記スートプリフォームをＤ218Ｏ、Ｈ218Ｏ及びこれを混合した混合物からなるグループから選択されるガスに曝すステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記スートプリフォームを酸素１８に曝すステップは、約１０００℃よりも高い温度で前記スートプリフォームを曝すステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記曝すステップは、不要な酸素を前記曝すステップにおけるチャンバから回収するステップと、同じチャンバ若しくは他のチャンバで使用される少なくとも幾つかの不要な酸素をリサイクルするステップと、を更に含み、シリカスートに存在する少なくとも幾つかの酸素１６を酸素１８に置換するのに十分な温度に一定時間スートが酸素１８に曝されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願についてのクロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、２００１年１２月２０日に出願された米国仮出願第６０／３４１，２５６号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、同位体置換光ファイバに関し、詳細には、酸素及び／又はシリコンの重量同位体を濃縮させて伝送損失を減じるとともに帯域幅を広げたシリカファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
光損失は光ネットワーク及びリンクの設計及び構築における制限因子である。これらは典型的には数百キロメートルものシリカベース光ファイバを含んでいる。従って、キロメートルあたり数百分の１デシベル程度のファイバの損失の減少であってもこのようなネットワークの性能には重大な影響を与える。シリカファイバの光損失は、主に以下の２つの要因による：
（１）  １／λ4の関数として下降するより短い波長で支配的なレイリー散乱、
（２） より長い波長で支配的なシリカによる赤外吸収、
である。公知のように、光損失のこれらの２つの形態の積は、約１５６０ｎｍの波長で低下して最小となる。従って、ほとんどの光信号は伝送損失を最小にするために１５６０ｎｍを中心とした帯域幅をもって伝達される。１５１０〜１６１０ｎｍの間の帯域幅で、損失は典型的には最小０．１８９ｄＢ／ｋｍ、最大０．２００ｄＢ／ｋｍの間で変化する。これは小さいようにも思われるが、この損失率は１５ｋｍの距離で５０％の信号損失に換算されるのである。つまり、長さ６，５００ｋｍ以上の例えば大西洋を横断するネットワークの如きを考慮すると、これは非常に重要である。
【０００４】
低透過損失の光ファイバを開発する過去のさまざまな試みとともに、この種のファイバの製造に関する高いコストが広範囲に亘る使用を阻害してきた。例えば、未添加シリカコア及びフッ素添加クラッドを有するいわゆるシリカコアファイバは１５５０ｎｍで０．１５１ｄＢ／ｋｍのオーダーの減じられた損失を有することが知られている。しかしながら、シリカコアファイバは屈折率変化ドーパントを含むコアを有するファイバ以外に製造が非常に困難であることも知られている。シリカを使用しない他の種類の低損失となり得るポテンシャルを秘めたファイバも公知であるが、この種のファイバに使用される材料は、シリカよりもはるかに高価であって且つ線引きをすることが出来ない。また、現在使用されている以外の完全に異なる種類の製造装置の開発なしには商用規模で使用することはできないのである。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、光損失が標準規格の１５１０〜１６１０ｎｍ帯域幅の近傍で減少し、帯域幅が実質的に拡幅され、ラマンスペクトルが拡げられるように同位体の自然形成率から十分に変化させた相対的割合の同じ元素からなる複数の同位体元素を含む光導波路に関する。導波路は、好ましくは光ファイバである。
【０００６】
１つの実施例において、導波路はシリカガラスからなる導光コア領域を含み、シリカの少なくとも一部の酸素は、酸素の自然形成率から変化させられた相対的割合の酸素の複数の同位体からなる。特に、酸素１８は、コア領域の酸素の総量の２０モル％よりも大であって、より好ましくは５０モル％よりも大、更に好ましくは７０モル％よりも大、最も好ましくは８０モル％よりも大である。同時に、本明細書において開示されるすべての実施例において、酸素１８の量は、導波路内において自然界で生じる量よりも高く、酸素１７の量も同様に高い。酸素１７の量は、ファイバ内の酸素１８の量の好ましくは少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％、最も好ましくは少なくとも１５％である。従って、例えば、酸素１８が全酸素の５０モル％よりも大であるときに、酸素１７は全モル酸素含量の約２．５モル％よりも大であることが好ましく、より好ましくは少なくとも５モル％、より好ましくは約７．５モル％よりも大であることが好ましい。
【０００７】
レイリー散乱による損失は約1500nmから1800nmの範囲内のいくつかの波長でほぼ同じように残存する一方、この範囲で赤外吸収による損失が減少するとき、新規な約0.145dB/kmの最小伝送損失が約1670nmの波長の近傍で生じる正味の影響がある。波長についての損失カーブが新たな最小値近傍でより平坦となる故に、０．０１０ｄＢ／ｋｍの偏差（すなわち、０．１４５から０．１５５ｄＢ／ｋｍの損失範囲）のバンド幅は、従来のゲルマニウム添加されたファイバの１００ｎｍ帯域幅に対して１７％だけ増加するのである。約０．１９ｄＢ／ｋｍの最大損失率（これは、現在市販されている最も低い損失のゲルマニウム添加ファイバの最小損失率と同じ値である）が許容され得る場合、帯域幅は１００％増加し得る。つまり、０．２００ｄＢ／ｋｍの最大損失率（これは従来のファイバの損失率と同じ値である）が許容され得る場合、帯域幅は２７５％増加し得るのである。
【０００８】
０．０３４から０．０４４ｄＢ／ｋｍの間の伝送損失の結果として生じる減少は大きくは見えないが、このような減少は、特に長距離伝送ネットワークにおいて実質的に蓄積されて換算される。従来のファイバが大西洋横断ネットワークを形成するために用いられるときに光損失が生じるため、ファイバの１２５ｋｍ毎に信号再生ステーションを必要としていた。０．０３４から０．０４４ｄＢ／ｋｍの伝送損失の減少でこのような再生ステーションは１５６ｋｍ毎に必要である。これは１１の再生ステーションの正味の減少を導く。この種の海洋ベースステーションに１つのピース当たりほぼ１００万ドルを費やしている場合、太西洋を横断する伝送路の正味の節約は、１１００万ドル以上に達する。
【０００９】
本発明の他の実施例は、改良されたラマンゲインファイバに関する。この種のファイバのラマンゲインスペクトルの最大値の半値での全幅は、自然界で生じる酸素を使用して形成されるファイバに対して少なくとも５％増加し得る。本発明の実施例において、酸素又はシリコンの重量同位体のうちの１つを含むファイバのコア領域は酸素又はシリコンのうちのいずれか又は双方によって濃縮されているが、これは完全な置換まで達する必要はない。他の実施例においても同様である。濃縮された同位体として酸素１８が使用される場合、コア領域の酸素の半分だけが酸素１８、残りが酸素１６である必要がある。このように不完全な置換の理由は、完全な置換ではラマンゲインスペクトルの完全なシフティングを導いてしまうことである。酸素１６に対する酸素１８の約５０％置換は、酸素１８のみがコア領域を形成するシリカに使用されたときに得られるシフトされたラマン増加スペクトルと正常ラマン増加スペクトルとの重ね合せによって、ラマン増加スペクトルを広げるより有利な効果を有する。例えば、実施例において、ラマンゲインファイバのコアは、上記の如く、酸素１８を濃縮された層、及び、自然界で生じる酸素の存在量を越えて濃縮されていないガラスの層とを交互に重ねたガラスの層からなる。従って、ラマンゲインファイバを含む実施例では、酸素１６を酸素１８に置換するレベルは、好ましくは約３０〜７０モル％、より好ましくは４０〜６０モル％、最も好ましくは４５〜５５モル％である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、クラッドＣＬによって包囲されたコア領域ＣＲを有するシリカ光ファイバからなる本発明の実施例を示す。コア領域は、酸素又はシリコンのいずれかのより重い同位体のうちの１つで濃縮せしめられている。シリコンの安定同位体は、それぞれ９２．２３％、４．６７％及び３．１０％の自然の存在比の２８、２９及び３０の原子量を有する。酸素の場合、安定同位体は、９９．７６２％、０．０３８％及び０．２％の存在量の原子量１６、１７及び１８を有する。両方の場合において、シリカ（ＳｉＯ2）を構成している最も高い同位体存在比が最軽量安定同位体である。安定同位体は、放射性ではなく、時間及び温度に亘って安定している。上述した同位体の化学的挙動は、それらのうちのより多量且つより軽量の対応物と一致する。以下に詳述するように、それらの軽量対応物をシリコン３０又は酸素１８のようなより重い同位体に化学的に置換することが容易に行われ得る。
【００１１】
本発明の好適な実施例において、ファイバのコア領域ＣＲの酸素１６の実質的なパーセンテージが酸素１８と置換される。換言すれば、ファイバの酸素１８の量は自然界で生じる量よりも大である。これには２つの理由がある。第１に、酸素１８は、公知技術であるプラズマ気相成長法と同様の方法によりファイバのコア領域に容易に組み込むことができる。これは、パルタス（Ｐａｒｔｕｓ）氏らによる米国特許第５，６９２，０８７号に開示されている。第２に、酸素１８は、特定の医療用途に使用されていることからも明らかなように市販品である。しかしながら、現在、これは高価であって、１グラムあたり約５５０ドル程度である。
【００１２】
好適にも、光ファイバによって導かれる光のほとんどはコア領域中を伝達するので、高い光学特性を得るためにファイバのクラッドの酸素１６を置換する必要はない。具体的には、中央軸Ｃの周囲の図１において図示されるコア領域を通過して光のモーダル体積の約８０％が導かれると計算される。標準規格のコア領域として単一モードファイバは約９ミクロンだけの直径、且つ、ファイバの全体の直径Ｄは約１２５ミクロンであるとき、ファイバの二酸化ケイ素の０．５１体積％が酸素１８で濃縮された場合に、本発明の利点の全ては伝達される光の７８％で実現されるようにこれを導く。従って、本発明の好適な実施例において、酸素１８によって濃縮されたファイバの酸素及び二酸化ケイ素の体積％は、４％未満であって、より好ましくは、３％未満、最も好ましくは２％未満の体積％である。もちろん、酸素１８が直接ファイバのコア領域ＣＲと隣接したクラッドの酸素１６と置換された場合にあっては、より大きい利点を実現することができる。例えば、コア領域ＣＲの円形領域の１．５倍の領域が濃縮された場合、光のモーダル体積の８７％が酸素１８を濃縮したシリカを「見る」であろう。コア領域ＣＲの２．２５倍の領域が濃縮された場合、少なくとも、光の約９５％が酸素１８を濃縮したシリカを「見る」であろう。最後に、コア領域ＣＲの領域の４倍領域が濃縮された場合、実質的に、光の全て（９９％）が酸素１８の濃縮されたシリカを通り抜けるだろう。もちろん、コア領域ＣＲの１．５倍、２．２５倍及び４．０倍の領域のこのような拡張は、全シリカの中でそれぞれ、０．７７％、１．１５％及び２．０４％まで増加した濃縮されたシリカの割合を必要とする。酸素１８の高いコスト（１リットルあたり５００．００ドル）からみて、発明者は、好適な実施例を考察する。コア領域ＣＲの直径の約１．２５倍の直径を有する中央円形コアは、酸素１８によって同位体的に濃縮される。この種のプロポーショニングはファイバの光伝達領域の少なくとも９０％の捕獲を保証する一方で、ファイバのシリカ量の約０．８％だけが酸素１８によって同位体的に濃縮されることを必要とする。
【００１３】
図２は、少なくともコア領域ＣＲの酸素１６を酸素１８へ上記した置換をしたことによる低下した光減衰を示す。上記したように、より短い波長での光損失は、ガラスの密度の揺らぎによって生じる光の散乱に主による。この現象は、レイリー散乱と呼ばれている。約１５５０ｎｍ若しくはその近傍のより長い波長で、レイリー散乱はテーパー状に損失し、損失はシリカ分子の赤外吸収によって支配される。従来のシリカファイバにおいて、０．１８９ｄＢ／ｋｍの最小損失は約１５５０ｎｍで生じる。対照的に、シリカ分子の赤外吸収の周波数を低下せしめるより重い酸素１８原子により、最小損失は約１６７０ｎｍ波長で０．１４５ｄＢ／ｋｍに落ちこむ。図６のグラフに関して更に詳細に議論すると、この低下せしめられた損失は、本発明のファイバの減衰カーブ（実線として示されている）のより平坦な特性により、ファイバにおける有用な帯域幅の増加を与える。最後に、図１９及び２０に関して議論されるように、ファイバのコア領域の酸素又はシリコンのいずれかのより重い同位体の部分的な置換は、好適にも、ファイバのラマンゲインスペクトルを広げ、ラマン増幅を容易にしている。
【００１４】
図３Ａ乃至３Ｄは、光ファイバのコア領域ＣＲが本発明の効果を得るためにその屈折率分布と関連して、酸素１８によって濃縮され得る範囲を図示している。図３Ａは、標準規格の単一モードファイバの屈折率分布を図示する。ここで、ゲルマニウムドーパントを含むコア領域は、酸素１８によって濃縮される。標準規格ステップインデックス単一モードファイバ、例えばコーニングのＳＭＦ−２８では、これは、中央軸Ｃの両側に少なくとも約４ミクロンのファイバの濃縮となるようにして、ゲルマニウム濃度の平らにされた正規分布曲線の実質的に全てを捕らえるのである。好ましくは、ＳｉＯ2はコア領域に隣接したクラッドの一定距離、例えば、ＳｉＯ2クラッド領域に到達するのに十分大きな距離で濃縮される。この種の濃縮パターンは、酸素１８濃縮シリカを「見ている」伝達された光の少なくとも８０％に結果としてならなければならない。図３Ｂ乃至３Ｄは、幾つかに分割されたコア屈折率パターンを示す。図３Ｂは、大なる実効面積ファイバの屈折率分布である。ここで、酸素１８濃縮は、ゲルマニウムドーパント濃度の２つのサイドピークを越えて、外側へ伸長しなければならない。再び、これは典型的にはファイバの中央軸Ｃから約４から５ミクロンの間のシリカの酸素１８濃縮を提供することになる。図３Ｃは、図３Ｂにおいて図示されたファイバ屈折率の特定の単一モードファイバ又はバリエーションを図示する。ここで、同じプリンシパルがあてはまり、ゲルマニウムドーパント濃度の両サイドピークを含むコア領域ＣＲの部分は、酸素１８によって同様に濃縮されなければならない。再び、これは中央軸Ｃから４から５ミクロンの放射状距離のコア領域ＣＲの濃縮に等しい。図３Ｄは、分散補償ファイバの屈折率分布を図示する。ここで、サイドピークを含む領域の濃縮が高次モード伝達の有害な効果を増加させる故に、主ピークを含むコア領域ＣＲの部分だけが酸素１８によって濃縮され得る。例えば図３Ｄにおいて図示される特定の分散補償ファイバでは、より高い減衰を外側リング領域に維持することが望ましい。すなわち、これにより、これらの領域は、コアの内側の領域よりも大なる損失を有し、この領域を伝播する高次モードを減少させることを助け、それは、多経路干渉によって発生する信号ノイズを減少させるのを助ける。酸素１８及び酸素１６の間の遷移が鋭い遷移であることを図示すると共に、本発明は、濃縮シリカ及び未濃縮シリカの間の伝送スムーサが１又は２ミクロンの０−１８／０−１６階調度をつくるように製造される設計を含む。この種の段階的な遷移は、一般的なシリカと同位体的に濃縮されたシリカとの間の屈折率の差から生じる拡散を好適に制御するために用いられる。
【００１５】
更に詳細に、図４、５及び６は、本発明の同位体置換ファイバの有利な損失特性を図示する。図４は、紫外線損失が含まれる以外は図２のグラフと対応する。図５は、主に酸素１６を有する通常のシリカから形成されるファイバと、酸素１８を濃縮されたコア領域ＣＲを有する本発明のファイバとの相対減衰を線形スケールで図示している。図６は、本発明の帯域幅膨張効果が明らかに図示されている以外は図５と同様である。特に、０．０２ｄＢ／ｋｍのデシベル損失差（すなわち標準規格シリカファイバにおいて許容されるのと同じ差）で、本発明のファイバの帯域幅は、従来のファイバの約１００ｎｍ帯域幅よりも１７パーセント長い。０．１７５ｄＢ／ｋｍの最大損失（これは、現在市販されている最も低損失のシリカファイバと同じ損失である）が許容され得るとき、帯域幅は点線で示されるように約１００％拡幅され得る。最終的に、許容され得る同じ損失が従来のファイバの最大損失と同じ（すなわち０．２００ｄＢ／ｋｍ）であると、帯域幅は約２７０％拡幅される。現行の光ネットワークがこのような広い帯域幅を使用しないにもかかわらず、将来のネットワークは、より多くの波長分割多重化チャネルを加えて、成長するグロ―バル帯域幅の消費を取り扱うために更なる帯域幅を必要としているのである。このような広い帯域幅は、少ないチャネルで波長内に広く間隔づけられた目の粗い波長分割多重化に使用されるネットワークにおいても魅力的である。目の粗い波長分割多重化が短距離ホールメトロ又はアクセスネットワークで使われる。
【００１６】
図５は、シリカベースファイバの酸素１６の一部を酸素１８に置換することによって達成される相対的な効果を図示する。本実施例において、シリカ格子内の酸素の１００％が酸素１８と置換された。酸素１８ファイバの減衰は、酸素１６ファイバの減衰よりも明らかに全体的に非常に低くなる。例えば、シリカベースファイバへの酸素１８の混合は、帯域幅の前例がないほどの増加を結果として与え、２ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する１５０ｎｍを超える帯域幅、より好ましくは２００ｎｍを超える帯域幅、最も好ましくは２５０ｎｍを超える帯域幅を与える。また、滑らかなより低い減衰帯域幅が利用されてもよく、すなわち、これは１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する１００ｎｍよりも大なる帯域幅、より好ましくは約２００ｎｍを超える帯域幅である。図５は、従来のステップインデックスゲルマニア添加シリカベースファイバ（コーニングのＳＭＦ−２８と類似）と、同じファイバの酸素１８添加バージョンとの比較を図示した。図５から分かるように、酸素１８の添加は、約１６７０ｎｍで０．１８ｄＢ／ｋｍ未満、より好ましくは０．１７ｄＢ／ｋｍ未満、最も好ましくは０．１６ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有するステップインデックスゲルマニア添加単一モードファイバを可能とする。
【００１７】
図７乃至１２は、通常のシリカ、ゲルマニア添加ステップインデックス単一モードファイバ（例えば、コーニング社のＳＭＦ−２８ＴＭ）と、本発明による同位体濃縮された同じファイバとの屈折率及び分散の差を図示している。図７は、通常の単一モードファイバと、及び、同位体的に濃縮されたコア及び通常のクラッド若しくは通常のコア領域及び同位体的に濃縮されたクラッドのいずれかを有する本発明のファイバと、の波長に対する屈折率の変化について比較している。図８は、群屈折率（すなわち、波面に対するパルス信号に関する屈折率）に関して、同じファイバの同じ量を視覚的に比較した図である。これらのグラフの双方とも、酸素１８で濃縮されたシリカがより高い屈折率を有し、ファイバ内のシリカの濃縮が高ければ高いほど、濃縮シリカのより高い屈折率を与える効果が全体としてファイバに有するという事実を図示する。屈折率のこれらの差が２つの主な結果である。第１に、同位体的に濃縮されたシリカは非常に高い屈折率を有するので、効果的に全反射させるために必要とされるコア領域及びクラッド間の屈折率差を生じさせるために用いられるゲルマニウムや他のドーパントの量を減らすことができて、コストを下げることが好都合にもできるのである。ドーパントの濃縮を減らすことで、レイリー散乱の量を減じる有利な効果を有し、故に、本発明のファイバで生じる損失を更に低下させるであろう。その上、より低いドーパント濃縮は、応力誘起損失を導くコア及びクラッド間の粘性不整合をより低く抑える。第２に、ファイバのコア領域だけ又はクラッドが同位体的に濃縮されて、コア及びクラッド間で得られる屈折率差は、ファイバ設計者にファイバの最終的に得られる分散特性を操作若しくは修正するための新しいパラメータを提供する。分散のこのような差は、例えば図１１及び図１２のグラフから最も明らかである。図１３、１４及び１５は、コア領域に存在する酸素１８のパーセント量の関数として、最小損失、最小損失の波長及び０．２０ｄＢ／ｋｍ未満の減衰損失を有する帯域幅の量を示す。これらのグラフのカーブは、これらのカーブの各々が非線形であるとして本発明の利点を最大限引き出すためには、シリカ又は酸素１８のようなより重い同位体を含む酸素の自然界で形成される同位体の実質的に全てを置換することを要求している。特に、図１３は、コア領域の酸素の５０％のみが酸素１８と置換されたときに、減衰損失が約０．１７４ｄＢ／ｋｍだけ下降することを示している。換言すれば、酸素１８で酸素１６を５０％置換することは、１００パーセントの置換によって達成され得る減衰の最大減少の３０％にすぎないということである。図１５によって裏づけられるように、これらの同じ割合は、増加する帯域幅の効果についてもあてはまるのである。具体的には、コア領域シリカの酸素１８の５０％だけが酸素１８と置換されるとき、バンド幅の拡張は１００％置換が達成されたときの最大有効拡張の３０％にすぎないのである。好適な実施例において、これらの非線形関係の観点から、コア領域の酸素１６の実質的全てを酸素１８に置換するのに有効な製造プロセスが選択される。しかしながら、特定の製造プロセスに関連する実際的な問題点がある故に、酸素１６の実質的に完全な置換を達成することは困難である。従って、酸素１８の置換は、コア領域の酸素１６の総量の２０モル％よりも大、より好ましくは５０モル％よりも大、さらにより好ましくは７０モル％よりも大、最も好ましくは８０モル％よりも大でなければならない。
【００１８】
同時に、本発明の好適な実施例において、酸素１７の量は、ファイバに使用された酸素１８の量の少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％、最も好ましくは少なくとも１５％である。従って、例えば、酸素１８が全酸素の５０モル％を越えるとき、酸素１７は全モル酸素の約２．５モル％よりも大、好ましくは少なくとも５モル％よりも大、より好ましくは約７．５モル％よりも大であることが好ましい。
【００１９】
図１６は、従来のゲルマニア添加ステップ型ファイバでの１００％の酸素１８の置換が達成されたときに生じる減衰の量が１６７０ｎｍの波長で最も低くなることを図示している。最小減衰のこの波長は、通常のファイバの最小減衰波長（これは、約１５６０ｎｍである）よりもわずかに高く、このグラフは、光通信スペクトルの「赤色」端部近傍で動作するように設計された光コンポネントで本発明のファイバを利用することが好ましいことを表している。例えば、１つの実施例において、少なくとも送信機及び受信機を含む通信システムでこのファイバが使用され、送信機及び受信機は約１６２５ｎｍよりも大なる波長、より好ましくは約１６３５ｎｍを超える波長で動作するように構成される。
【００２０】
図１７は、プラズマ気相成長法により形成した本発明によるゲルマニア添加単一モードファイバのステップインデックスの波長の関数としての減衰のグラフである。このグラフから明らかなように、従来のファイバ（上線）と本発明のファイバ（下線）との間の損失の測定差は前記したグラフから予測される結果によると０．０４４ｄＢ／ｋｍであった。
【００２１】
図１８Ａ及び１８Ｂは、上述したＰＣＶＤ法で形成される二酸化ケイ素を含む光ファイバコアケーンのコア領域に存在する酸素同位体の半径方向位置に対するモル％の放射状の分布を図示する。これらのグラフにおいて、全体のコアケーン直径は直径１６ｍｍであった。その一方で、コア領域は直径２ｍｍであった。これら両方のグラフから明らかなように、酸素１６を酸素１８で約１００％置換して約１０００ミクロンの半径を達成する。この１０００ミクロンは、線引きしたファイバの４から５ミクロンの半径に対応する。故に、コア領域を有する本発明によるファイバを生産するためにＰＣＶＤ法が使用され、酸素１６は、酸素１８と５０％よりも多く置換され、好ましくは６０％よりも、より好ましくは７５％よりも、最も好ましくは９３％よりも多く置換され、これにより、図６に記載された本発明の潜在的な利点の実質的に全てを実現するのである。これらと同じ量の酸素１８置換がＭＣＶＤ法を使用しても達成され得ると考えられる。本明細書において開示された全ての実施例では、好ましくは、上記した相対濃度において、ガラス層を含む酸素１８は酸素１７も含む（ファイバの酸素１８の量の少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％、最も好ましくは少なくとも１５％）。
【００２２】
先に参照された同位体的に濃縮されたシリカのコアケーンを達成するためにＰＣＶＤプロセスが使用される。最初に、少なくとも１つのシリカガラス形成プリカーサ（ＳｉＣｌ4）及びゲルマニアドーパント（ＧｅＣｌ4）を含むガス流と、実質的に１００パーセントの酸素１６を含む酸化剤とが減圧下で光ファイバコアケーンのクラッドを形成する耐熱シリカガラスチューブ（外径＝２５ｍｍ）を通って導かれる。同時に、チューブはプラズマ熱源で加熱される。加熱源は、酸素／アルゴンプラズマ熱源であってもよい。プラズマゾーンは、チューブに沿って、そのまわりを通り抜ける。これにより、ＳｉＯ及びＧｅＯが反応して、完全に圧密化されたガラスとしてチューブの内面に堆積する。プラズマゾーンの移動が続けられ、そして、ガス流の異なる成分のレベルが最外ガラス層の組成に最終的に変化するように変化させられる。これは、最終的には、ファイバのクラッドの一部分になる。数百の層が形成された。コアケーンのコア領域を形成するガラス層が近接すると、酸素の実質的に１００％が酸素１８となるようにチューブを通って流れるガス流の組成が調整される。これを達成するために、同位体的に９９％純酸素１８は、コア領域を同時に形成し、コア領域を越えて放射状に１００μｍ伸びる位置までチューブに流される。図１８Ａ及び１８Ｂから分かるように、意図されるように、正確に酸素１８が分布させられる。同時に、必要なドーパント（この場合ゲルマニウム）の量が調整される。ガラスの所望の層の全てが堆積させられた後に、得られたガラスチューブが光ファイバコアケーンを形成するために圧潰される。これは、添加されたコア領域及びクラッドの小部分の双方を形成する。更なる非添加ＳｉＯ2スートがファイバプリフォームを形成するためにコアケーンの外側に加えられた。そして、このプリフォームが圧密化されて、光ファイバに線引きされる。このプロセスでは、コアケーン材料は、光ファイバの中心の４０ミクロンの直径の領域となる。もちろん、これはより小さい１０ミクロン直径のコア領域を含む。ＰＣＶＤプロセスを用いる効果は、酸素１８ドーパントの９０〜１００％まで同位体ドーパントを用いることが出来ることである。このデモンストレーションにおいて、我々は５０％の酸素の使用を達成した。
【００２３】
本発明の１つの実施例において、シリカベーススートの量は酸素１６を使用して堆積され、ファイバスートブランクの一部の酸素１６は、圧密化ガラスにスートを圧密化する前に、ファイバスートブランクにド−ピンングすることで酸素１８（好ましくは、酸素１７も）に変換される。例えば、通常の外付け気相堆積プロセスにおいては、スートはベイトロッド上に堆積される。本発明による好適な実施例において、コア領域はベイトロッド上に最初に堆積される。例えば、ステップインデックス単一モードファイバの場合、シリカスートのゲルマニア添加された部分は、多孔性スートブランクを形成するためにベイトロッドの上へ堆積され得る。ベイトロッドがそれからスートブランクから除去されて、多孔性スートブランクの中心に孔が残る。スートブランクは、それから圧密化炉につるされて、適当なガスがブランクの中及び周囲を流れて水酸基を除去する（例えば、塩素がスートを乾燥させるために典型的に用いられる）。乾燥ステップに先立ち、若しくは、その後に、酸素１８（好ましくは酸素１７も）同位体によって濃縮された酸素にスートブランクが導かれる。酸素が多孔質ボディを通過して拡散するとき、シリカマトリックス中に取り入れられた酸素原子はガス状分子酸素と表面によって媒介される置換を受け得る。微細なスケールにおいては、このような置換は際限なく生じるが、微細スケールでないプロセスにおいては、気相の同位体の比率が固相の同位体の比率に等しくなると熱力学的平衡に達してしまうのである。ブランクを形成するスート粒子内の酸素１６を酸素１８と効率的に置換することを可能とする温度及び圧力でこのプロセスは行われる。このようなプロセスでの好ましい温度は、９００℃よりも高く、より好ましくは１０００℃よりも高く、最も好ましくは１１００℃よりも高い。１１６２℃の温度且つ１．０ａｔｍの圧力で、この平衡は、約１１０分で達することが証明された。ブランク内部のコア領域内で酸素１６を置換するために充分な酸素１８が送られているとき、酸素１８の流れが止められる。
【００２４】
スート粒子の酸素１６を酸素１８に置換した後、ブランクが加熱されて、透明なガラスプリフォームに圧密化される。次の処理ステップにおいて、中央部の孔は、公知の方法によって閉じられてコアケーンを形成する。ゲルマニア添加された部分からなる圧密化ガラスコア領域及び、好ましくは、クラッドの小部分は、主に酸素１８添加されたＳｉＯ2からなる。このコアケーンは、外表面上に堆積された追加のクラッドスートを有していてもよい。このクラッドスートが乾燥させられて圧密化させられた後に、光ファイバに線引きされ得る光ファイバプリフォームを形成する。必要に応じて、この追加のスートは、同様に酸素１８と置換されてもよい。しかしながら、好適な実施例において、コア部及びクラッドの任意の小隣接領域だけは、酸素１８に変換される。
【００２５】
各種ガスがスートプリフォームに酸素１８を添加するために使用され得る。例えば、酸素１８、酸素１７及び酸素１６の混合物、酸素１８濃縮空気、純若しくは実質的に純な酸素１８ガス、Ｄ218Ｏ、Ｈ218Ｏ及びそれらの混合物が使用され得る。１つの好適な実施例において、Ｄ218Ｏ及び／又はＨ218Ｏがド−ピンング若しくは置換ガスとして使用される。例えば、１１６２℃で約７分未満で、Ｈ218Ｏとシリカスートとの交換が平衡に達することが見出された。スートは、酸素１８変換ステップの間、５０原子％酸素１８よりも大、より好ましくは９５原子％酸素１８よりも大なるガスに好ましくは曝される。好ましくは、上記した相対濃度において、酸素１８含有ガスは、酸素１７をも含む（ファイバで使用される酸素１８の量の少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも１５％）。スートの同位体交換のために必要な時間は、高温を使用することによって好ましくは最小になされ得るが、多孔性とならないようにするために同位体置換を制限される故に、好ましくは、温度がスートの焼結を生じさせるほど高くてはならない。
【００２６】
好ましくは、本プロセスの間において酸素１８の１００％未満が使用され尽くすような方法で酸素１８を使用するいかなる製造操作においても、本プロセスは、不要な酸素１８を含むドーパント若しくは置換ガスを製造プロセスに戻してリサイクルする手段を採用し得る。例えば、スートの圧密化の間に酸素１８を添加する上記したプロセスにおいて、不用となった酸素が圧密化炉から回収されて、最終的に、若しくは、添加プロセスを通して連続的に圧密化炉の中へと戻して供給される。好ましくは、不用の酸素は、酸素清浄装置に循環させて、実質的に純な酸素流を生じる。必要に応じて、純酸素を更に酸素流内の酸素１８の割合を高める同位体分離ユニットに供給し得る。これにより、実質的に純な酸素１８流を生じて、圧密化炉の中へと再供給される。リサイクルされた酸素１８流は、保持タンクに供給され得て、製造プロセスに戻されて、または、必要純度レベルを満たさない場合は排気される。圧密化の前にＯＶＤ形成されたスートコアケーンに酸素１８を添加するために使用される好適な実施例において、不用な酸素は排気ガスから分離され、（例えば、残余ガス分析器で）純度を検出され、酸素の供給流と結合される場所で入力ガス流に戻して再循環される。ＭＣＶＤ又はＰＣＶＤプロセスで、排気ガス中の酸素は、入力流の酸素と同じ同位体比を含んでいなければならない。故に、１００パーセントの酸素が入力流に使用される場合、排気酸素の同位体分離をする必要がない。しかしながら、ＯＶＤ又はＶＡＤプロセスにおいて、スートが酸素１８を使用して添加され、バーナー燃料（例えば、ＣＯ2）に含まれる周辺空気中の酸素１６、バーナー酸素及び全ての酸素１６からの酸素１８の希釈のために同位体分離をする必要がある。燃料酸素の除去は、それが水の形であるので単純化され得る。再循環は、必ずしも連続している必要はなく、濃縮された酸素が蓄積される一時保持タンクを含むことができる。非同位体酸素分離は、固体流体分離、低温分離、化学吸収、触媒反応、吸収システム、膜分離及び圧力又は熱揺動吸収システム、これらの組み合わせを含む。例えば、酸素分離は、スートを排気ガスから分離する特定のフィルタ、酸素１８が（例えば、固体酸化物電気分解によって）連続的に開放されるＣ−18Ｏ2を生成する炭素とスートとの処理、及び、排気ガスからの酸素ガスの低温分離からなり得る。光ファイバ製造プロセスに戻されるときに、好ましくはリサイクルされるガスを含む酸素１８は、上記した相対濃度（ファイバに使用される酸素１８の量の少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５パーセント）の酸素１７を含む。
【００２７】
あるいは、同位体的に濃縮された酸素は、単に保持タンクに回収されて、浄化のための外部装置に送られる。この実施例の浄化の必要条件は、明らかに、上記した方法よりも厳しくはないが、かかる分離技術は、上記したそれらと同様であり得る。また他の実施例は、酸素純度が本質的事項としてないかもしれないプロセスの他のステージに、隔てられた酸素１８を通過することになっている。例えば、同位体交換がＯＶＤ又はＶＡＤレイダウン法により、スートブランク上に圧密化するプロセスにおいて実行される場合、このケースに該当する。
【００２８】
ラマン増幅は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）として公知の方法を使用して達成され得る。このプロセスにおいて、短波長ポンプの光子は光学材料の格子の振動モードによって散乱し、コヒーレントに長波長信号光子を加えるのである。これが生じるときに、ラマンファイバ増幅器として公知の光学デバイスが形成される。この種のデバイスのゲインスペクトルは、光学ファイバの格子振動の周波数によってポンプ波長に比例して固定される。
【００２９】
典型的なシリカ光ファイバにおいて、最大ゲインはポンプ周波数から１３．２ＴＨｚ（４４０ｃｍ-1）の周波数シフトを生ずる。単一のポンプ波長が使用されるとき、ラマン増幅器の有用な帯域幅は従来の１５６０ｎｍ窓の約２０ｎｍに限られている。ゲインスペクトルが重なるいくつかのポンプ波長を用いることによってバンド幅を増加させることができることは公知である。しかしながら、このような技術は、複数のポンプレーザーを必要とするとともに、各追加のレーザユニットについての追加のコストを必要とするのである。
【００３０】
本発明の同位体的に濃縮されたファイバによって、ラマンファイバ増幅器の帯域幅を単一のレーザポンプだけで広げることができる。酸素又はシリコンのいずれかの軽量同位体をより少ない同位体比の重量同位体に置換することが、図１９の両方の破線によって示されたラマンスペクトルを左方へシフトさせる影響を有する故に、このような拡幅化が行われるのである。酸素１６の自然の同位体比から形成されるシリカのスペクトルのメインピークは、ポンプ周波数から４４０ｃｍ-1の周波数シフトで生じることに特に注意されたい。酸素１６原子を酸素１８と置換すると、このピークは４２０ｃｍ-1へ、２０ｃｍ-1だけシフトさせられるのである。１５６０ｎｍで通信のために興味のある波長範囲である１５６０ｎｍでこれは５ｎｍの波長シフトと対応する。最も共通的に使用される１５６０ｎｍ近傍の光帯域幅は１００ｎｍ幅である故に、５ｎｍの波長シフトはラマンスペクトルの約５パーセントの拡幅に対応する。実施例において、同位体的に濃縮されたファイバは、酸素１８（好ましくは酸素１７も）を濃縮されたシリカ層と、酸素１８を濃縮されていないシリカの層（すなわち、主に従来の酸素はこれらのシリカ層の酸化物として使用される）との交互堆積層を形成するプロセスで製造される。このような交互層が例えば、ラマン法を用いることにより特定のファイバの形成を容易にすると考えられる。特に、図２０に図示するように、交互層はラマンゲインスペクトルに有益な拡幅効果を与えると考えられる。図２０において、４本のラマン断面曲線は、本発明による各ファイバを示している。すなわち、全体に亘ってガラスを含む酸素１８の０、５０及び１００％混合物を使用し、４番目の平均曲線は１００％の酸素１８置換によるガラスの層と自然界で生じる酸素によるガラスの層を交互に使用した光ファイバプリフォームを形成することによって得られる。本明細書において開示された全ての実施例のように、好ましくは、酸素１８の増加した量を含むガラス層は、上記した相対濃度の酸素１７の増加する量（ファイバにおいて使用される酸素１８の量の少なくとも５パーセント、より好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも１５％）をも含む。
【００３１】
同位体置換が酸素１６及び酸素１８の間で生じるときに、上述した議論があてはまる。シリコン２８がシリコン３０と置換される場合、若干のシフティングが生じる。しかしながら、スペクトルシフトの量が実質的に少ないとき（すなわち４４０ｃｍ-1から４３２ｃｍ-1まで２％拡幅するのみである）、酸素１８濃縮の使用が本発明の特定の態様の好適な実施例である。好適な実施例において、このファイバは、酸素１６シリカの領域の近傍に１００パーセントの酸素１８濃縮シリカのコアの交互領域を堆積することで形成される。
【００３２】
上述した内容は、シリコン分子の格子運動がシリコン原子よりもむしろ酸素原子によって支配されていることを示している。この支配は、シリカと同様の構造を有する他のガラス材料においても酸素１６を酸素１８と置換することが、同様に好適に利用され得る同様のラマンスペクトル拡幅を与えることを示している。特に、酸素１８はゲルマニア（ＧｅＯ2）添加シリカの酸素１６と置換され得る。ここでゲルマニアはラマン散乱係数を上昇させるために加えられて、分散補償ファイバに使用される。この同じ原理は、ラマンファイバレーザや、ラマン増幅器の強力な高出力ポンプ源としてしばしば使用される分岐ラマン共振器などに使用される光ファイバに適用され得る。分岐ラマン共振器は、リン添加シリカ（Ｐ2Ｏ5−ＳｉＯ2）ファイバを使用して、１４００ｎｍ波長域の有益なラマンポンプ波長に約１ｎｍの波長でイッテルビウム添加ファイバレーザの出力を変換する。特に、リン添加シリカは約４０ＴＨｚの周波数で強力であるが、比較的狭いラマン共鳴を形成し、２つの連続した周波数シフトを達成する波長変換を与える。本発明は、約１．５ＴＨｚによるこの共鳴を移動させるために酸素１６及びＰ2Ｏ5を酸素１８と置換させる概念を含む。これは、約１４００ｎｍのポンプ波長の異なる範囲を同じイッテルビウムファイバレーザ光源から生じることを許容する。
【００３３】
本発明についていくつかの好適な実施例に関して記載してきたが、本発明についてのさまざまなモディフィケーション及び追加が当業者にとって明らかになるであろう。これら全てのバリエーション、モディフィケーション及び追加が本願発明の範囲内に含まれることを意図しているが、本明細書に添付された特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】コア領域ＣＲ及びクラッドＣＬの相対的な大きさ、酸素１８及び／又はシリコン３０の同位体置換をされたコア領域ＣＲを包囲するファイバの各領域を示したシリカベース光ファイバの断面図である。
【図２】酸素１６及び酸素１８を含むゲルマニウム（Ｇｅ）添加シリカファイバの波長に対する減衰を示すグラフである。
【図３】標準規格シングルモードファイバ、大なる実効面積のファイバ、特殊なシングルモードファイバ及び分散補償ファイバの典型的な屈折率分布における酸素１８の濃縮が好適に生じている分布を示す図である。
【図４】従来の光ファイバ（主に酸素１６を含む）及び酸素１８を濃縮された本発明のファイバの減衰を比較した図（対数スケール）である。
【図５】図４に参照されたファイバの比較の図（リニアスケール）である。
【図６】従来及び酸素１８濃縮光ファイバの比較の図（リニアスケール）であって、更に、酸素１８濃縮ファイバに関する伝送帯域幅の拡幅を更に示す図である。
【図７】従来のファイバ、同位体濃縮のないクラッドに酸素１８を同位体濃縮したコアを有するファイバ、及び、酸素１８を濃縮したクラッドを有する非同位体濃縮コアを有するファイバの異なる光波長についての屈折率の変化の図である。
【図８】図７と同じ光ファイバの群屈折率を示す図である。
【図９】従来のシングルモード光ファイバ及び酸素１８を濃縮されたコア及び／又はクラッドを有する同じ光ファイバの材料分散を示す図である。
【図１０】導波路分散に関して図９で比較されたファイバと同じタイプの波長に対する導波路分散を示す図である。
【図１１】図９で比較されたファイバと同じタイプの波長に対する分布分散を示す図である。
【図１２】図９乃至１１で比較されたファイバと同じタイプの波長に対する全クロマチック分散を示す図である。
【図１３】ファイバのコア領域の酸素１８の割合の関数としての最小損失を示す図である。
【図１４】ファイバのコア領域の酸素１８の量の部分としての最小損失に対応する波長を示すグラフである。
【図１５】ファイバのコア領域の酸素１８の量の部分としての帯域幅の増加を示すグラフである。
【図１６】ファイバのコア領域の酸素１８の割合の関数としての光ファイバの減衰を示すグラフである。
【図１７】本発明によるファイバ及び従来のファイバの波長の減衰を示す図である。
【図１８Ａ】本発明によるファイバが線引きされるケーンのコア領域から放射状の位置に関して酸素１６及び酸素１８の相対的な量を示す相補型グラフである。
【図１８Ｂ】本発明によるファイバが線引きされるケーンのコア領域から放射状の位置に関して酸素１６及び酸素１８の相対的な量を示す相補型グラフである。
【図１９】実質的に１００パーセントの酸素１６若しくは実質的に１００パーセントの酸素１８のいずれかを含む実験的なシングルモード光ファイバのラマン断面の測定値を示す図である。
【図２０】酸素１６及び酸素１８の各種混合物を含む光ファイバの理論上のラマン断面のシフト化及び広域化を示す図である。
【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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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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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16年8月17日(2004.8.17)
【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】
自然の同位体比から十分に変化させた相対比を有する酸素の複数の同位体を含み光学的性質を変化させた光導波路であって、光伝導コア領域を含み、前記コア領域の酸素の少なくとも２０モル％が酸素１８であって、前記コア領域は前記酸素１８の量の少なくとも５％の量の酸素１７を含むことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記導波路は、光ファイバ導波路であることを特徴とする請求項１記載の導波路。
【請求項３】
前記酸素１７の量は、前記コアの酸素１８の量の少なくとも１０％であることを特徴とする請求項１又は２記載の導波路。
【請求項４】
前記導波路はラマンゲインファイバであって、追加の酸素１８を含まない同一のファイバと比較して、約９００μｍから１８００μｍの間の波長の光に関して少なくとも約５％だけ前記ファイバのラマンスペクトルが広げられる範囲内で前記同位体存在比が変化することを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の光導波路ファイバ。
【請求項５】
前記導波路は、酸素１８の高められた層及び高められていない層を交互に重ねたガラス層を含むことを特徴とする請求項１記載の光導波路ファイバ。
【請求項６】
前記光導波路は、ゲルマニウム及びリンからなるグループから選択されたドーパント原子を更に含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちの１に記載の光導波路。
【請求項７】
化学気相蒸着法によってシリカベーススートプリフォームを形成するステップと、
チャンバ内においてスートプリフォームを少なくとも２０パーセントの酸素１８を含む雰囲気に、前記シリカスート内の酸素１６の少なくとも一定量を酸素１８に置換するために必要な時間及び温度の間だけ曝すステップと、を含むシリカ導波路の製造方法。
【請求項８】
前記スートプリフォームを曝すステップは、前記スートプリフォームをＤ218Ｏ、Ｈ218Ｏ又はこれらを混合した混合物からなるグループから選択されるガスに曝すステップを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記スートプリフォームを酸素１８に曝すステップは、約１０００℃よりも高い温度で前記スートプリフォームを曝すステップを含むことを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
【国際調査報告】
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