(57)【要約】コアと、少なくとも１つのクラッド層と、前記コアと前記クラッド層との間の狭いフッ素リザーバと、を備える光学物品。前記フッ素リザーバが、前記クラッド層または前記コアのいずれよりも高いフッ素濃度を有する。特定の一実施態様が、カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、０．２５〜５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．０５〜１．５モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜６モル％のＦ、０〜１モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを有するコアを備える。
2005502071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）コア（１１０）と、
ｂ）少なくとも１つのクラッド層（１３０）と、
ｃ）前記コアと前記クラッド層との間の狭いフッ素リザーバ（１２０）と、を含み、
ｄ）前記フッ素リザーバが、前記クラッド層または前記コアのいずれよりも高いフッ素濃度を有する、光学物品（１００）。
【請求項２】
前記光学物品が光ファイバーであり、かつ前記コアが、前記コアの端縁において、前記コアの中心においてよりも高いフッ素濃度を有する、請求項１に記載の光学物品。
【請求項３】
前記クラッド層内に拡散隔壁（７６０）を更に含む、請求項１又は２に記載の光学物品。
【請求項４】
前記コア内に拡散隔壁（８６０）を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学物品。
【請求項５】
前記コアが、シリカ、フッ素、及び１つ以上の希土類イオンを含む、請求項１に記載の光学物品。
【請求項６】
前記コアが、少なくとも１つの追加の改質イオンを含む、請求項５に記載の光学物品。
【請求項７】
前記コアが、少なくとも１つの追加の、ガラス形成剤のイオンを含む、請求項５または６に記載の光学物品。
【請求項８】
前記コアが、希土類イオン、ランタン、及びアルミニウムを更に含む、請求項１に記載の光学物品。
【請求項９】
前記コアが、希土類イオン、ゲルマニウム、及びアルミニウムを更に含む、請求項１に記載の光学物品。
【請求項１０】
前記コアが、希土類イオン、ゲルマニウム、アルミニウム、及びランタンを更に含む、請求項１に記載の光学物品。
【請求項１１】
前記コアが、カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、１．５〜３．５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．２５〜１．０モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．０７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜２モル％のＦ、０〜０．５モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを含む、請求項１に記載の光学物品。
【請求項１２】
光ファイバーのプリフォームである、請求項１に記載の光学物品。
【請求項１３】
ａ）コアと、
ｂ）コア／クラッド境界面を有する、前記コアと同心のクラッドと、
ｃ）前記コア及び前記クラッドの前記コア／クラッド境界面から延在し、前記コア及び前記クラッドの少なくとも一部分にわたって重なり合うフッ素濃縮領域であって、大体、前記コア／クラッド境界面において最も高濃度のフッ素を含むフッ素濃縮領域と、を含む光ファイバー。
【請求項１４】
前記コアの中心付近のフッ素濃度が、前記クラッドの外縁付近のフッ素濃度より高い、請求項１３に記載の光ファイバー。
【請求項１５】
前記クラッドのフッ素濃度が、前記コアのフッ素濃度より高い、請求項１３に記載の光ファイバー。
【請求項１６】
前記領域が、前記ファイバーの導波性質に実質的に影響を与えない、請求項１３に記載の光ファイバー。
【請求項１７】
拡散隔壁を前記クラッド内に更に含む、請求項１３に記載の光ファイバー。
【請求項１８】
希土類でドープされたファイバーである、請求項１３に記載の光ファイバー。
【請求項１９】
請求項１３に記載の光ファイバーを備える光学系。
【請求項２０】
請求項１に記載の光学物品を備える光学系。
【請求項２１】
ａ）シリケートコアと、
ｂ）前記コアと同心のクラッドと、を含み、
ｉ）前記コアが、カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、８５〜９９モル％のＳｉＯ２、０．２５〜５モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜１５モル％のＧｅＯ２、０．０５〜１．５モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜６モル％のＦ、０〜１モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを含む、光ファイバー。
【請求項２２】
前記コアが、カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、９３〜９８モル％のＳｉＯ２、１．５〜３．５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．２５〜１．０モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．０７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜２モル％のＦ、０〜０．５モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを含む、請求項２１に記載の光ファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な光学設計を有する光導波路物品及びそれらの製造に関する。特に、本発明は、高フッ素濃度のリングを備える新規な光ファイバー及びプリフォーム、及び前記物品の製造方法、及びコアガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路物品という用語は、（製造のいずれかの段階においての）光学プリフォーム、光ファイバー及び他の光導波路を含めることを意図する。光ファイバーは通常、最初にガラスプリフォームを作ることによって、製造される。ＭＣＶＤ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（ｏｕｔｓｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＶＡＤ（ｖａｐｏｒ  ａｘｉａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法など、プリフォームを作製するいろいろな方法がある。ガラスプリフォームはシリカ管を含む。ＭＣＶＤにおいて、異なった材料層が管の内側に堆積され、ＯＶＤ及びＶＡＤにおいて、異なった層がマンドレルの外側に堆積される。得られた構造物を典型的には、次に統合及び圧潰し、プリフォームを形成するが、それは、ガラスロッドに似ている。プリフォーム中の層の配列は概して、最終ファイバー中の層の所望の配列によく似ている。次に、プリフォームを塔に垂下し、加熱して、光ファイバーになる非常に薄いフィラメントを延伸する。
【０００３】
光導波路は通常、光伝送コア及び前記コアを囲む１つ以上のクラッドを備える。コア及びクラッドは概して、異なった化学物質によってドープされた、シリカガラスから作製される。光導波路物品の異なった層の化学組成は、光誘導性質に影響を与える。特定の適用のために、希土類材料でコア及び／またはクラッドをドープすることが望ましいのがわかった。しかしながら、希土類でドープされたシリケートにおいて、希土類イオンが高シリカガラス中で凝集（クラスター）傾向を示すために、高い希土類イオン溶解度、良好な光放射効率（すなわち、電力変換効率）及び低バックグラウンド減衰を同時に達成することは難しい。
【０００４】
高濃度のフッ素をコアガラス中に導入することにより、損失を低下させ、希土類の溶解度を改善する。フッ素が拡散する光ファイバーのコア中で使用され、そこにおいて、フッ素がコアから拡散してコアの屈折率を増加させるか、または光学的結合の均一性またはモードフィールド径変換を提供する。
【０００５】
フッ素を光ファイバーのコア中にフッ素を導入するためにいくつかの方法がある。すなわち、（１）ＭＣＶＤ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（ｏｕｔｓｉｄｅ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＶＡＤ（ｖａｐｏｒ  ａｘｉａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、及びＳＰＣＶＤ（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｓｍａ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学蒸着（ＣＶＤ）法、（２）ＣＶＤによって得られたスートをフッ化物粒子で溶液ドープするか、またはカチオン溶液でドープし、次に、フッ化物源（気体またはＨＦ溶液）を提供する、（３）フッ化物含有コア層のゾル−ゲル堆積、（４）フッ化物塩による直接溶融技術、及び（５）圧潰前またはその間の、コア層中へのフッ素の気相拡散。
【０００６】
それぞれの方法が欠点を有する。例えば、方法（１）のＣＶＤ法によりフッ素を直接に混入することは、現在、プラズマＣＶＤが用いられなければ、約＜２重量％のフッ素に制限されている。フッ素の相対的な量が変化させられる度に、堆積条件は概して再設計されなくてはならない。溶液ドーピングの実施態様において、ドーピング溶液の濃度と共にスートの多孔度（ｓｏｏｔ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が最終ガラス組成物を決定する。定期的に繰り返される再設計は、ガラスの融点及び粘度、従ってスートの多孔度の粘度がフッ素濃度によって急速に変化する、溶液ドーピングについては、特に問題である。
【０００７】
方法（２）において、フッ化物粒子による溶液ドーピングは、接触時間の間に粒子が溶液から沈降することによる不均質につながることがある。カチオンでドープされたスートをフッ化物含有溶液に暴露することは、フッ化物含有液体中への再可溶化のために、カチオンの部分的な除去につながることがある。気体がフッ化物源として用いられる場合、気体はポラススートを腐蝕し、シリカの、金属イオンに対する比を変えることがある。
【０００８】
方法（３）のゾル−ゲル堆積の場合、ゾル−ゲルによって得られた層が割れてはげる傾向などの欠点がある。薄い層を用いてこれらの問題を避けようと試みる場合、多数のコーティング及び乾燥予処理が必要とされる。
【０００９】
（４）の直接溶融技術については、欠点には、その多くが接触危険を引き起こす、吸湿性の金属塩の取り扱いなどがある。更に、管の内側に溶融体を均一にコーティングするのが難しい。
【００１０】
最後に、方法（５）の気相反応については、気体がシリカの一部を腐蝕することがあり、シリカ対ドーパントのイオン濃度を変化させることがある。
【００１１】
フッ素（フッ化物イオンの形）は、酸化物ガラス中において高い拡散係数を有する。フッ素は、より高い濃度の領域からより低い濃度まで急速に拡散する。フッ素が急速に拡散する能力を利用して、異なった物理コア寸法のファイバーをモード整合する。コアからクラッド層中へのフッ素の拡散がファイバーの光学カプラー及びスプリッタの製造に用いられ、光学的結合の均一性を改良する。コアからのフッ素の拡散もまた、モードフィールド径変換ファイバーのために用いられてもよい。
【００１２】
ファイバーのコアを直接フッ素化して段階的な熱膨張率（ＣＴＥ）及び粘度を提供することは、刺激ブリオン（Ｂｒｉｌｌｉｏｎ）散乱の低減など、光学的性質に有利であることがある。
【００１３】
同様に、オキシフッ化物ガラス中に多量のフッ化物が存在することは、希土類の相分離及び凝集（クラスター化）を妨ぐために有利であり、同様に、Ｅｒ３＋など、蛍光性希土類イオンの凝集は、スペクトル幅、励起状態寿命、増幅閾値（光増幅器を逆にするために必要なポンプ動力）、及び光増幅器の電力変換効率に悪影響を及ぼすことが更に知られている。希土類でドープされたアルミノシリケートガラスがフッ素でドープされた。例えば、フッ素でドープされた希土類ドープトアルミノシリケートガラスが、高利得増幅及び広いスペクトル幅など、著しい光放射特性を示すことが記載されている。
【００１４】
フッ素もまた、光ファイバープリフォームのクラッド中にドープされてもよい。低下屈折率クラッドは、例えば、単一モードファイバーのリークモード損失を抑えることができる。Ｆ及びＢなど、屈折率低下ドーパントイオンがクラッド中にある場合、低下屈折率クラッド設計を用いて、例えば、色分散を制御した。
【００１５】
プリフォームが、フッ素含有サブストレート管から作製されてもよい。このような管を用いて、圧潰する前に管の内部部分から、フッ素など、屈折率低下種を拡散させることによってシリカコア導波管を形成することができる。低下屈折率サブストレート管において、サブストレート管中にフッ素が存在し、好ましい導波性質を提供するか、または管から完全に拡散させて最内側領域の局所屈折率を増加させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明による光導波路物品１００の第１の実施態様の屈折率プロフィル図及び略図断面図を示す。図２〜図６は同様に、本発明のそれぞれ第２、第３、第４、第５、及び第６の実施態様の屈折率プロフィル図及び断面図を示す。似た要素が、最後の同じ２桁の数を有する参照符号を用いて示される。図１〜図６の屈折率プロフィル図の軸は、中心からの距離（ｒ）対屈折率（ｎ）である。図の目的は、特定の光学物品のプロフィルではなく、プロフィル形状と屈折率の関係を示すことであるので、軸は単位がなく、ｎ軸は必ずしもゼロ点でｒ軸と交わらない。図面は説明に役立てる目的だけのためであり、必ずしも縮尺通りであることを意図していないことに留意されたい。当業者は、本発明によって包含されるいろいろな他の設計をすぐに理解するであろう。
【００１７】
光導波路物品という用語は、（製造のいずれかの段階の）光学プリフォーム、光ファイバー、及び他の光導波路を含めることを意図する。図１は、本発明による整合クラッド低下リング（ＭＣＤＲ）設計を有する光導波路物品１００の第１の実施態様の屈折率プロフィル１０２の図及び対応する略示断面図を示す。物品１００は、半径ｒ１を有するコア１１０、コアの周囲の、同心の半径ｒ２を有するフッ素含有領域またはリング１２０、コアと同心の、リング１２０に隣接した半径ｒ３を有する１つ以上のクラッド層１３０、及びクラッド層１３０を囲むサブストレート管（支持体チューブ）１４０を備える。クラッド１３０は、コア１１０と同心の高純度ガラスの層である。クラッド１３０は、断面が円形、楕円形、正方形、矩形、または他の形状であってもよい。光学プリフォームにおいて、サブストレート管１４０は高シリカ管であり、それは内部層の形成及び圧潰する前に中空である。コア１１０、領域１２０、及びクラッド層１３０の基礎成分は概して、所望の光学特性のために異なった化学物質でドープされた、シリカである。別の実施態様において、クラッド層１３０は、１つより多いクラッド層を有してもよい。
【００１８】
以下に記載する製造方法でより詳細に説明するように、光ファイバーが光学プリフォームから延伸される。光ファイバーは、プリフォームのコア及びクラッド配列を保持する。このため、図１〜６はまた、同様な光学プリフォームから得られる光ファイバーの断面の屈折率プロフィルを示すことができる。しかしながら、フッ素領域は概して、リザーバではなくコア及び／またはクラッド中に拡散し、フッ素「領域」を生じる。この、及び以下の実施態様において、フッ素が拡散されたとき、フッ素濃縮領域は、光学性能に関して機能上、クラッドまたはコアのどちらかの部分であることが理解されなくてはならない。
【００１９】
光学物品がプリフォームであるとき、フッ素含有領域１２０が、フッ素を後続の加工工程でそこからコア中に拡散させることができるコアの外側の「リザーバ」の働きをする。領域１２０のフッ素濃度は、最内側クラッド１３０及びコア１１０のフッ素濃度より大きい。任意に、領域１２０はまた、クラッドの屈折率に似た屈折率を有する。本発明において、領域１２０は、フッ素の、コアから周囲のガラスへの拡散ではなく、周囲のガラスからコア中へのフッ素の正味拡散を可能にする。
【００２０】
領域１２０はまた、「光学的に狭い」。光学的に狭い、という用語の定義は、フッ素リング差幅（フッ素リングの外径からフッ素リングの内径を差し引いた値）がコア直径の約１／４より小さく、フッ素リングの存在が最終ファイバーの導波性質に有意に悪影響を与えない、ということである。本発明の物品は、普及品と称される、フッ素リングのない似た設計の物品とほぼ同じの光学性質を有するように意図される。似た設計は、ファイバーのコアのΔの差（Δは、コアの屈折率からシリカの屈折率を差し引いた値）が５％より小さく、クラッドのΔの差が５％より小さく、コアの直径が２％以内であり、クラッドの直径（フッ素リングの場合、フッ素リング差幅を差し引いた）が２％以内である時に得られると定義される。
【００２１】
好ましくない影響（ネガティブインパクト）が、フッ素リザーバのない似た設計の標準ファイバーと比較した時に本発明のファイバーの、以下の規格を同時に満たすことができないことと規定される。すなわち、基本モードが動作波長で伝播することができ、モードフィールド径が４．５〜６ミクロン、動作波長でのバックグラウンド損失＜１５ｄＢ／ｋｍであり、（第２モード）カットオフが増幅器ポンプ波長より小さい（例えばエルビウムについては、これは、増幅器のために用いたポンプ波長に依存して、８５０〜９５０ｎｍまたは＜１４８０ｎｍ）。
【００２２】
本発明は、希土類イオンの低損失及び均一な分布を有する光ファイバーの製造方法を含める。このようなファイバーは、光増幅の適用において、特に稠密波長分割多重化（ＤＷＤＭ）システムにおいて特に有用である。
【００２３】
アルミノシリケートまたはゲルマノ−アルミノシリケート中へのフッ素の導入は、シリカガラスに高利得、より広いバンド幅、及び接続の容易さを提供する。本発明は、高い全希土類イオン濃度（例えば、Ｌａ＋Ｅｒ）を有する設計を提供し、そこにおいて、フッ素の驚くほど低い濃度（＞〜０．１５重量％（＞０．５モル％））が、高い希土類溶解度及び低バックグラウンド減衰を提供することができる。更に、溶液ドーピング／ＭＣＶＤ方法において、コアの直接フッ素化が、スートの堆積及び溶液ドーピングを再設計することを必要とする。従って、本発明は、標準溶液ドーピング／ＭＣＶＤと両立できる製造方法において予想外に低損失の、希土類のドープされたガラスを提供する。
【００２４】
更に、無限の時間／温度限界における場合を除いて、コアの直接フッ素化により、ファイバー全体にわたりフッ素リング設計とは異なったフッ素濃度プロフィルが得られる。コア中の及びコアとクラッドとの間の領域に高濃度のフッ素を有することが、光学的性質（特に損失）及び可融性に非常に有利であるように思われる。これが、このフッ素リング方法と上に記載したフッ素リング方法（２）〜（５）（すなわち、溶液ドーピング、ゾル−ゲル、直接溶融、または圧潰する間の気相反応）との間の主な相違である。
【００２５】
例えば、フッ素リザーバを用いない、エルビウムでドープされた酸化物ファイバーを作製するよりも本発明が有利である点は、１２００ｎｍで測定したバックグラウンド損失の＞〜３ｄＢ／ｋｍの低減である。ＭＣＶＤ／溶液ドーピング製造方法において、コアの直接フッ素化よりもフッ素リザーバ方法の有利な主な利点の１つは、シリカスートがフッ素を含有するように再設計されなくてもよいということである。
【００２６】
本発明によるファイバーは容易に接続可能であり、望ましい基本モードカットオフ、許容範囲内の分散及びモードフィールド径、及び低偏光モード分散を有するように作製することができる。本発明の方法及び物品はまた、コアに隣接したガラスの、より低い粘度を提供し、フッ素リングのない低下井戸（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｗｅｌｌ）エルビウムドープトファイバーにおけるより低いバックグラウンド減衰を可能にする。本発明はまた、フッ素分布を半径方向に調整する方法を提供する。フッ素イオンの拡散速度が希土類イオンの拡散速度よりずっと大きいので、本発明はまた、均一なオキシフッ化物溶融体からは形成されない、オキシフッ化物ガラス中の希土類イオンの非平衡分布（すなわち、フッ素化され得る希土類リッチ領域）を可能にする。これは、ガラス中の、より多様な希土類イオン部位につながることがあり、それは、より広い利得スペクトルに寄与する。より広い利得スペクトルは、ＤＷＤＭ光増幅器に非常に有利である。
【００２７】
図１を参照すると、領域１２０は、コア１１０に隣接した高フッ素含有量のガラスを含有する。領域１２０のフッ素濃度は、コア１１０またはクラッド１３０のいずれのフッ素濃度より大きい。濃度を、波長分散方式Ｘ線分析（ＷＤＸ）または二次イオン質量分光測定法（ＳＩＭＳ）を用いてモルパーセント単位で測定することができる。領域１２０はまた、コア１１０またはクラッド１３０のどちらよりも概して狭く、それは、コア１１０またはクラッド１３０のどちらの光学機能をも妨害しないように設計される。
【００２８】
図１の光学物品の実施態様において、光学物品１００は単一モード光学プリフォームであり、コア（ｒ１）の周りに薄い低下屈折率（ｄ１）高フッ素含有量リング（ｒ２）を有する整合屈折率クラッド設計（ｒ３）を有する。ｄ１は、リング１２０とクラッド１３０との間の屈折率プロフィルの差であり、フッ素リング（リザーバ）がファイバーの導波性質に実質的に影響を及ぼさないことが概して意図される。例えば、基本モードカットオフは依然として、１５００〜１６５０ｎｍの領域の単一モード動作を可能にし、ファイバーの分散プロフィルは、フッ素リザーバ領域のない対照ファイバーと比較して著しく変化させられない。
【００２９】
高フッ素濃度領域１２０は、クラッド１３０とは異なった化学組成を有する。しかしながら、リザーバ領域１２０は更に、透過光と相互作用し、特に、フッ素の拡散が生じた後に最終ファイバーにおいて、クラッド１３０の部分として光学的に機能する。
【００３０】
図１に示した実施態様の特定の変型の１つにおいて、ファイバーは以下の性質を有する、すなわち、（１）ＮＡが＞０．２、好ましくは＞０．２５であり、（２）モードフィールド径が＜６μｍ、好ましくは＜５．５μｍであり、（３）１２００ｎｍで測定したバックグラウンド減衰が＜２０ｄＢ／ｋｍ、好ましくは＜１５ｄＢ／ｋｍ、より好ましくは＜１０ｄＢ／ｋｍであり、（４）基本モードカットオフが１８００ｎｍより大きく、（５）第２モードカットオフが＜１４８０ｎｍ、好ましくは＜９８０ｎｍ。これらの同じファイバー規格が、図２〜８の設計の実施態様においても用いられてよい。
【００３１】
図２は、本発明による整合クラッド整合リング（ＭＣＭＲ）設計を有する光導波路物品２００の第２の実施態様の屈折率プロフィル２０２の図及び対応する略示断面図である。例示的実施態様において、光学物品２００は、単一モード光学プリフォームであり、整合屈折率クラッド２３０（ｒ３）を有し、薄い整合屈折率高フッ素含有量リング２２０（ｒ２）がコア２１０（ｒ１）の周りにある。
【００３２】
図３は、本発明による低下クラッド下限リング（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｃｌａｄ  ｌｏｗｅｒ−ｒｉｎｇ；ＤＣＬＲ）設計を有する光導波路物品３００の第３の実施態様の屈折率プロフィル３０２の図及び対応する略示断面図である。例示的実施態様において、物品３００が単一モード光学プリフォームであり、低下屈折率（ｄ１）内側クラッド３３０（ｒ３）及び外側クラッド３５０設計を有し、薄い更に低下した屈折率（ｄ２）の高フッ素含有量リング３２０（ｒ２）がコア３１０（ｒ１）の周りにある。ｄ１は、「井戸深さ」、すなわち、外側クラッドに対して内側クラッドの低下屈折率の屈折率の差である。ｄ２は、外側クラッドに対してリングの屈折率の屈折率の差である。図４は、本発明による低下クラッド低下リング（ＤＣＤＲ）設計を有する光導波路物品４００の第４の実施態様の屈折率プロフィル４０２の図及び対応する略示断面図である。例示的実施態様において、物品４００は単一モード光ファイバーであり、低下屈折率の内側クラッド４３０及び整合屈折率外側クラッド４５０設計（ｒ３）を有し、薄い低下屈折率（ｄ２）高フッ素含有量リング４２０（ｒ２）がコア４１０（ｒ１）の周りにある。
【００３３】
図５は、本発明による整合クラッド増加リング（ＭＣＲＲ）設計を有する光導波路物品５００の第５の実施態様の屈折率プロフィル５０２の図及び対応する略示断面図である。この例示的な物品５００は、単一モード光学プリフォームであり、整合屈折率クラッド５３０設計（ｒ３）を有し、薄い増加屈折率高フッ素含有量リング５２０（ｒ２）が、大体、コア５１０／クラッド５３０の境界面（ｒ１）にある。コア／クラッド境界面は、測定された屈折率が相当ステップ屈折率（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｓｔｅｐ  ｉｎｄｅｘ；ＥＳＩ）コア及びＥＳＩクラッド値の平均に等しい半径方向位置と定義される。
【００３４】
図６は、本発明による低下クラッド増加リング（ＤＣＲＲ）設計を有する光導波路物品６００の第６の実施態様の屈折率プロフィル６０２の図及び対応する略示断面図である。例示的な物品６００が単一モード光学プリフォームであり、低下屈折率の内側クラッド６３０及び整合屈折率の外側クラッド６５０（ｒ３）有し、薄い増加屈折率（ｄ１）高フッ素含有量リング６２０（ｒ２）が、大体、コア／クラッド境界面６１０（ｒ１）にある。低下クラッド６３０及びフッ素リング６２０の屈折率が本質的に整合される。
【００３５】
図７に示された、光学プリフォーム７００の更に別の実施態様において、高シリカリングなどの拡散隔壁層７６０が、隣接したフッ素リング７２０よりコア７１０から大きい距離で配置される。拡散隔壁層層７６０は、概して高シリカであるか、クラッド層中のフッ素の拡散速度と比較してフッ素の拡散速度を減少させる、他の材料である。その目的は、フッ素のクラッド７３０中への拡散を低減させ、それによってリザーバ７２０内のフッ素の大半をコア７１０中に最終的に拡散させることである。拡散隔壁層７６０は、ファイバーの導波性質に実質的に影響を及ぼさない。
【００３６】
隔壁層が光ファイバー中に組み込まれてコア付近の領域中への損失増加不純物の拡散を妨ぐ標準とは対照的に、この実施態様は、隔壁層を用いてコア付近の領域からのフッ素の拡散を妨ぎ、コア中のフッ素の量を増大させる。拡散隔壁層７６０は、コアからのフッ素の拡散を減少させ、その大半を最終的にコア中に拡散させることを可能にする。
【００３７】
本発明の隔壁層及びリザーバのコンセプトの使用は、フッ素拡散領域を有する新規な実施態様を作製することを可能にする。図８に示された別の実施態様８００において、第１の隔壁層８６０は、コア領域８１０内またはその付近、例示的には、高フッ素濃度８２０の領域との境界に配置されてもよい。第１の隔壁層８６０は、コア８１０の内部部分へのフッ素の拡散速度を減少させる。第２の隔壁層８６２が、クラッド領域８３０内または付近に配置され、クラッドの外部部分にわたってまたはクラッド層間のフッ素の拡散速度を減少させることができる。
【００３８】
図１〜図８に示した実施態様を参照すると、本発明は、フルオロシリケートコアガラスを有する光学物品を形成するために特に有用である。本発明において達成可能なフッ素濃度を有するフルオロアルミノシリケートまたはフルオロアルミノゲルマノシリケートホスト中に不動希土類を含有する、活性希土類でドープされた組成物が、新規であると考えられる。一実施態様において、コアガラスは、希土類イオンを含有するフルオロシリケートである。より好ましくは、コアガラスは、１種以上の活性希土類イオンを含有するフルオロシリケートである。活性希土類イオンは、近赤外において有用な蛍光を示すイオン（例えば、Ｙｂ3+、Ｎｄ3+、Ｐｒ3+、Ｔｍ3+、及び／またはＥｒ3+）として定義される。他の実施態様において、フルオロシリケートガラスは、追加のガラス形成ドーパント（例えば、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｂ、及び／またはＳｎ）及び１種以上の活性希土類イオンを含有する。別の実施態様において、フルオロシリケートガラスは追加のガラス改質イオン（例えば、Ｎａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、及び／または希土類）及び１つ以上の活性希土類イオンを含有する。
【００３９】
本発明による１つの特定の光学物品は、コア及び同心クラッドを備え、前記コアがカチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、８５〜９９モル％のＳｉＯ２、０．２５〜５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．０５〜１．５モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜６モル％のＦ、０〜１モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを含む。別の実施態様において、前記ガラスは、９３〜９８モル％のＳｉＯ２、１．５〜３．５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．２５〜１．０モル％のＬａ２Ｏ３、０．０００５〜０．０７５モル％のＥｒ２Ｏ３、０．５〜２モル％のＦ、０〜０．５モル％のＣｌを含む。
【００４０】
カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセント（以下、簡単にモル％とする）という用語は、波長分散Ｘ線分析または他の適した技術によって測定した時の、特定の原子の数を非酸素原子の合計数で割った値の１００倍として定義される。例えば、オキシハロゲン化物ガラス中のケイ素原子の相対量を確認するために、ケイ素原子の数をケイ素＋アルミニウム＋ランタン＋エルビウム＋フッ素＋塩素原子の数で割り、その結果を１００で乗ずる。いずれのあいまい性をも避けるために、第１の上の組成範囲を近似の重量パーセントにおいても記載する。すなわち、７８．２〜９９．１重量％のＳｉＯ２、０．４〜７．７重量％のＡｌ２Ｏ３、０．３〜７．４重量％のＬａ２Ｏ３、０．００３〜４．３５重量％のＥｒ２Ｏ３、０．１６〜１．７重量％のＦ、０〜５重量％のＣｌ。前記ガラスは、電荷の中性を維持するために必要な量の酸素を含有する。前記ガラスは、少量の水素、例えば、１ｐｐｍより少ない水素を、主にヒドロキシルイオンの形で含有し、原料材料からの他の元素の少量を、イオンまたは中性化学種の形で、例えば１００ｐｐｂより小さい濃度で含有してもよい。
【００４１】
更に別の実施態様において、フルオロシリケートガラスが、ガラス形成ドーパント及びガラス改質イオン及び活性希土類イオンを（例えば、Ｙｂ3+、Ｎｄ3+、Ｐｒ3+、Ｔｍ3+、及び／またはＥｒ3+）を含有する。他の実施態様において、フルオロシリケートガラスが、非活性希土類改質イオン（例えば、Ｌａ、Ｌｕ、Ｙ、Ｓｃ、Ｇｄ、またはＣｅ）、活性希土類イオン、及びゲルマニウムを含有してもよい。別の実施態様において、フルオロシリケートガラスが、非活性希土類改質イオン、活性希土類イオン、及びアルミニウムを含有する。フルオロシリケートガラスはまた、アルミニウム、ランタン、及びエルビウムを含有してもよい。
【００４２】
光増幅のために用いた特定の実施態様において、コアが、約１．５〜３．５モル％のＡｌ２Ｏ３、０．２５〜１モル％のＬａ２Ｏ３、５〜７５０ｐｐｍのＥｒ２Ｏ３、０．５〜６．０モル％のＦ、及び０−０．５モル％のＣｌを含む、ハロゲン化物でドープされたシリケートガラスを含む。特定の例示的実施態様はまた、０〜１５モル％のＧｅＯ２を更に含有してもよい。別の特定の実施態様において、コアが、カチオン＋ハロゲン化物に対するモルパーセントでおよそ、１．５〜３．５％のＡｌ２Ｏ３、０．２５〜１．０％のＬａ２Ｏ３、５〜７５０ｐｐｍのＥｒ２Ｏ３、０．５〜２．０％のＦ、０〜０．５％のＣｌを含有する、シリケート（ＳｉＯ２）ガラスを含む。
【００４３】
エルビウムでドープされたＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＧｅＯ２、及びＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３−ＧｅＯ２ガラスが、光増幅に有用である。例えば、ＳＰＣＶＤによって作製されたような、高濃度のフッ素（例えば、少なくとも２重量％）を含有する第１のタイプのオキシフッ化物組成物は、広範囲のＥｒ３＋放射スペクトル、及び低減衰を提供する。本発明による光増幅ファイバーは、コア中に相対的に低濃度のフッ素＞０．５モル％（〜０．１５重量％）を混入することによりアルミノケイ酸ランタンタイプのガラスに予想外の利点、すなわち、小さいモードフィールド径の維持、９８０ｎｍより小さい基本モードカットオフ、及び他の光ファイバーへの接続可能性と共に、バックグラウンド減衰の低減を示す。フッ化物の拡散速度が希土類イオンの拡散速度よりずっと大きいので、本発明による光ファイバーは、均一なオキシフッ化物溶融体から形成されない、オキシフッ化物ガラス中の希土類イオンの非平衡分布（すなわち、エルビウム及びフッ素リッチドメイン）を可能にする。これは、前記ガラス中のより多様な希土類イオン部位につながることがあり、それは、ＤＷＤＭ光増幅器に非常に有利な、より広い利得スペクトルに寄与する。
【００４４】
製造方法
本発明は更に、拡散によってフッ素を光ファイバーのコアに導入してファイバーの光学的及び物理的性質を改良する方法など、光導波路物品の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、ファイバープリフォームのコアに近接した領域に高濃度のフッ素含有ガラスを堆積させる方法を開示する。
【００４５】
本発明による光導波路物品を製造するために、管１４０、２４０、３４０、４４０、５４０及び６４０など、サブストレート管が最初に提供される。サブストレート管は概して、米国のゼネラル・エレクトリック社から入手できるような、中空合成シリカロッドである。前記管は、酸洗浄剤などによって清浄にされ、いずれの異物をも除去し、旋盤に取付けられ、内側層を堆積する。
【００４６】
ＭＣＶＤ、ゾル−ゲル、ガラス溶融及びコーティングなど、内側層を堆積させる方法は周知である。１つ以上のクラッド層が形成される。特定の実施態様において、前記管を、ＣＶＤ旋盤上に配置した。１回以上の清浄パスを行い、管の内側を清浄にし、腐蝕することができる。ガスをガラス管の内側に供給した。水素／酸素トーチなど、トーチを、清浄パスの間に管の長さに沿って移動させた。トーチのガスの流量、火炎温度、及びキャリッジ速度を、製造された製品のための所望の化学組成に従ってコンピュータ制御する。
【００４７】
図３及び図４で示したような、特定の実施態様は、外側クラッド層及び内側クラッド層を備える。清浄パスの後に、外側クラッドが、ＭＣＶＤ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積される。この方法において、多孔ガラスが熱泳動によってバーナーの下流のサブストレート管の内壁上に堆積される。バーナーは、火炎の中心の堆積ガラスを固める。内側クラッドが多数のパスを用いて堆積される。クラッド層の屈折率を、各パスにおいて化学組成物によって制御することができる。特定の一実施態様において、最内側クラッドは、９８．５モル％のシリカ、０．８モル％のフッ素及び０．７モル％の酸化リン（全部、ＰＯ２．５として）を含む。
【００４８】
フッ素リングが、フッ素の所望のより高い濃度を導入する間、トーチの１回以上のパスを用いて適用される。フッ素リザーバ領域はまた、相対的に高い含有量の屈折率増加ドーパント（例えばＰ）を含有し、整合屈折率を維持することができる。フッ素リザーバを堆積させる方法には、ＭＣＶＤ、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、ゾル−ゲルドーピング、及び溶融フッ化物ガラスによる管のコーティング、などがあるがそれらに制限されない。
【００４９】
化学物質及びリザーバ内のこれらの物質の濃度は、異なった適用のために及び異なった所望の拡散領域のために調節される。コア及びクラッド中のフッ素濃度もまた、リザーバ内のフッ素の所望の濃度に影響を及ぼすことがある。例えば、フッ素化クラッドは、リザーバのフッ素濃度をもっとより長く維持することによって、リザーバからコア中へのフッ素の正味内部拡散を増大させる。クラッド中へ拡散する一部のフッ素は、クラッドからリザーバ中に拡散するフッ素と入れ替わる（濃度勾配はリザーバの外側では内側ほど急でなく、正味拡散速度はリザーバの外側では内側ほど低くない）。更に、フッ素リザーバの内側のコア領域に酸化リンなどの拡散促進剤を添加して、フッ素の優先的な内部拡散を生じさせることもできる。
【００５０】
フッ素濃度は、フッ素前駆物質対他の成分の相対的なフローによって決定される。例示的実施態様において、フッ素リザーバの前記フッ素濃度は、前記コアまたは前記最内側クラッド層のいずれのフッ素濃度よりも少なくとも３０％高い。別の設計において、フッ素リザーバの前記フッ素濃度は、前記コアまたは前記最内側クラッド層のいずれのフッ素濃度よりも少なくとも５０％高い。最後に、更に別の設計において、フッ素リザーバの前記フッ素濃度は、前記コアまたは前記最内側クラッド層のいずれのフッ素濃度よりも少なくとも１００％高い。
【００５１】
例示的実施態様は、少なくとも０．７モル％から少なくとも４．０モル％のフッ素リザーバのフッ素濃度を有する。他の例示的実施態様は、８０モル％より多いシリカ及び２０モル％より少ないフッ素から５モル％より少ないフッ素、の範囲の更により高いフッ素濃度を有する。
【００５２】
フッ素リザーバはまた、リン酸化物を含んでもよい。リン酸化物の濃度が、大体、フッ素の濃度以下であるか、より大きい。例示的実施態様は、１％より少ないリン酸化物から２０％より少ないリン酸化物を有する。別の例示的な整合屈折率の実施態様において、前記リザーバは、約９５．７〜９９．７モル％のシリカ、約０．３〜４モル％のフッ素及び約０〜０．３モル％のリン酸化物を含む。
【００５３】
コアは、ＭＣＶＤ、溶液ドーピング、ゾル−ゲルドーピング、またはＰＥＣＶＤなどのいろいろな方法によって形成されてもよい。
【００５４】
いろいろな実施態様において、コアは、シリカ、活性希土類ドーパント、及び少なくとも１つの追加の成分を含む。追加の成分には、Ｆ及びＣｌなどが挙げられる。コアの追加の成分はまた、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ、Ｃｌ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｅ、及びＴｅなどの１つ以上のガラス形成剤または条件付きガラス形成剤を含んでもよい。追加の成分はまた、Ｚｒ、Ｔｉ、希土類、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属など、１つ以上の改質剤を含んでもよい。
【００５５】
活性希土類ドーパントは、近赤外で蛍光を発する希土類イオン（例えば、Ｙｂ3+、Ｎｄ3+、Ｐｒ3+、Ｔｍ3+、またはＥｒ3+）を含有してもよい。前記活性希土類ドーパントの他に、コアはまた、Ｌａ、Ａｌ、Ｇｅの１つ以上を含有してもよい。特定の一実施態様において、Ａｌは１０モル％より少ない。更に別の特定の例示的実施態様において、Ａｌ濃度は７モル％より少ない。特定の実施態様において、ドーパントがＬａを含有し、Ｌａが３．５モル％より少ない。特定の実施態様において、ドーパントがＧｅを含有し、Ｇｅが２５モル％より少ない。
【００５６】
コアはまた、Ｌａ、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃなど、１種以上の非活性希土類イオン（ＲＥ）を含有してもよい。一実施態様において、非活性希土類の濃度が５モル％より少ない。特定の実施態様において、コアの組成物は、ＳｉＯ２  ７５〜９９％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、ＲＥ２Ｏ３  ０〜５％、のモル組成を有する。
【００５７】
コアの堆積後に、次いで管を固め、シードプリフォームに圧潰した。
【００５８】
一実施態様において、後続の熱加工を行い、コア対クラッド比を調節し、最終ファイバーの所望のコア直径を達成する。このような後続の加工は、多数の伸張（ストレッチ）及び過圧潰工程を必要とすることがある。次に、完成プリフォームを、光ファイバーに延伸することができる。特定の実施態様において、プリフォームは延伸塔（ドロータワー）に垂下した。延伸塔は、プリフォームを溶融するためのトーチまたは炉、及びコーティング、硬化、及びアニール用などの、多数の加工設備を備えた。
【００５９】
作製されたプリフォームを、加熱などによって加工すると、近接高フッ素濃度層のフッ素の一部がコア中及び／またはクラッド中に拡散する。フッ素は、圧潰の間に、プリフォームの熱処理の間に、延伸／過圧潰プロセスの間に、得られた光ファイバーの延伸の間に、及び／または、単独の工程としてファイバーの後処理の間に、リザーバから拡散することができる。例えば、コアからクラッドにフッ素を拡散させることは前に記載したが、本発明は、延伸の前に、間に、または後にリザーバからコア中に及び／またはクラッド中にフッ素を拡散させて損失を低減させ、希土類でドープされたファイバー中のドーパントイオン分布を改良する新規な方法を提供すると考えられる。
【００６０】
管状炉内での等温加熱など、上に記載した熱処理以外の、プリフォームの熱処理を用いて、ファイバーのコア内のフッ素含有量を更に増大させるか、またはフッ素の径方向の分布を改良することができる。リザーバ内の、Ｆ及びＰなどの異なった化学物質が異なった速度で拡散するので、成分がはっきりした「濃度領域」を形成することができる。
【００６１】
図９及び図１０のグラフは、フッ素をフッ素リザーバから拡散させるように加工された光学物品、プリフォームまたは光ファイバーの、コアからの距離の関数としてのフッ素濃度を示す。得られた光学物品はコア及び同心クラッドを備える。コア及びクラッドは互いに近接しており、上に規定したように、コア／クラッド境界面を有する。フッ素濃縮領域は、コア及びクラッドの少なくとも一部分と重なり合う。フッ素が拡散されたとき、フッ素濃縮領域の物理的分布は、光学機能上の見地から、クラッド及び／またはコアの一部である。
【００６２】
図９は、コア中の均一な初期フッ素濃度を有する（クラッド中のフッ素無し）プリフォームについて拡散時間−拡散率の積の異なった値対コアの中心を起点とする半径方向位置のフッ素濃度のグラフである。曲線は拡散率−拡散時間の積の異なった値に対する濃度プロフィルを表す：（１）Ｄｔ＝０．００１、（２）Ｄｔ＝０．０１、（３）Ｄｔ＝０．１、（４）Ｄｔ＝１。直接フッ素化の場合の図９（均一に分散されたコアドーパント）において、フッ素の最大濃度は常にコアの中心にある。
【００６３】
図１０は、本発明に記載したようなフッ素高濃度リングを有するプリフォームについて拡散時間−拡散率の積の異なった値対コアの中心を起点とする半径方向位置についてのフッ素濃度のグラフである。ここでもまた、曲線は、拡散率−拡散時間の積の異なった値の濃度プロフィルを表す：（１）Ｄｔ＝０．００１、（２）Ｄｔ＝０．０１、（３）Ｄｔ＝０．１、（４）Ｄｔ＝１。図１０のフッ素リザーバ拡散設計において、最大濃度を、コア／クラッド境界面からコアの中心まで調節することができる。これは、ファイバーの延伸条件及び最終応力状態の大きな融通性を可能にする。
【００６４】
本発明による予備処理プリフォームのフッ素リザーバは概して、コア／クラッド境界面に配置される。したがって、たいていの場合、拡散処理された光学物品の最も高いフッ素濃度は、境界面にある。しかしながら、図９及び図１０に示したように、拡散時間が増大するとき、フッ素の分布が正規化される。したがって、フッ素濃度がコア及び／またはクラッド全体にわたってより均一に分布させられる処理光学物品の実施態様があってもよい。あるいは、コアの同心形状を利用してもよく、半径方向の拡散勾配の重なりを使用してコアの中心かそれに近接してより高フッ素濃度の領域を作ってもよい。同様に、拡散速度は、異なった領域のドーピング及び材料、並びに拡散処理工程に依存して、コア及びクラッド中で異なっていることがある。更に、拡散隔壁が、コア及びクラッド中に配置され、フッ素の半径方向の濃度分布を調節することができる。
【００６５】
本発明によって記載された異なった用具を用いて、多様なフッ素濃度プロフィルを達成することができる。特定の一実施態様において、コアの中心付近のフッ素濃度は、クラッドの外端縁のフッ素濃度より高い。別の実施態様において、反対のことが当てはまり、コアの中心においてよりもクラッドにおいて、より高いフッ素濃度を有する。
【実施例】
【００６６】
本発明は、以下の実施例から、より良く理解することができる。
【００６７】
実施例１−対照
低下屈折率内側クラッドを有するプリフォームを、ＭＣＶＤ技術によって作製した。ＳｉＦ４（３０ｓｃｃｍの流量）、ＰＯＣｌ３（１００ｓｃｃｍ）、及びＳｉＣｌ４（９５０ｓｃｃｍ）によって５回の堆積パスを行い、内側クラッドを作製した。コアは、エルビウムでドープされたアルミノケイ酸ランタンであった。圧潰プリフォームを延伸のために分割し、伸張し、過圧潰した。ファイバーをこのプリフォームから延伸し、測定を、モードフィールド径、カットオフ波長、及び１２００ｎｍでの損失について行った。プリフォームドロップの波長分散Ｘ線分析は、コア中の〜０．３モル％のフッ素、低下屈折率内側クラッド層中の〜２．１モル％のフッ素及び＜０．３モル％のリン、となった。
【００６８】
実施例２−フッ素リザーバ
図３に示したプロフィルに似たプロフィルを有するＤＣＬＲプリフォームを、ＭＣＶＤ技術によって作製した。ＳｉＦ４（３０ｓｃｃｍ）、ＰＯＣｌ３（１００ｓｃｃｍ）、及びＳｉＣｌ４（９５０ｓｃｃｍ）による５回の堆積パスを行い、内側クラッドを作製し、ＳｉＦ４（３５０ｓｃｃｍの流量）、ＰＯＣｌ３（１００ｓｃｃｍ）、及びＳｉＣｌ４（３５０ｓｃｃｍ）による６回の堆積パスを行い、〜４モル％のフッ素を有するフルオロシリケートリザーバ領域を生じた。コアは、エルビウムでドープされたアルミノケイ酸ランタンであった。圧潰プリフォームを延伸のために分割し、伸張し、過圧潰した。ファイバーを延伸し、実施例１と同様にして特性を決定した。プリフォームドロップの波長分散Ｘ線分析は、コア中に＞０．５モル％（＞０．１５重量％）のフッ素を有するコア、〜４モル％のフッ素を有するフッ素リング、及び約２．１モル％のフッ素を有する内側クラッド、となった。
【００６９】
【表１】
2005502071.tif 000003
【００７０】
ＤＣＬＲ（フッ素リングを有する）ファイバーの利得形状は、Ｃバンド領域の大きな信号利得のわずかな増大を示す。Ｌバンドの利得形状は実質的に同じである。
【００７１】
実施例３−フッ素リザーバを有する、及び有さないＬバンドファイバー
Ｌバンドに使用するのに適したファイバーを実施例１及び２と同様に作製した。両方のファイバーが、同じ公称ドーパント及び改質カチオン濃度を有した。プリフォーム及びファイバーのデータを以下に示す。
【００７２】
【表２】
2005502071.tif 000004
【００７３】
実施例４−直接ドープされたファイバー対フッ素リザーバ設計ファイバーの熱処理の影響の比較
本発明はまた、フッ素分布を半径方向に調節する方法を提供する。本発明において、コアの外側の領域からコア中へのフッ素の拡散による熱膨張率（ＣＴＥ）及び粘度の半径方向の分布を提供する。
【００７４】
拡散方程式を、円柱座標において分散供給源からの拡散のケースについて解くことができる。半径方向の座標はｒ、時間はｔであり、濃度プロフィルはｃ（ｒ、Ｄｔ）である。初期濃度ｃ０は、半径ｒ１からｒ２のシェルにわたって分布される。拡散率Ｄ、は濃度から独立にとられる。この方程式の導出を、カースロー（Ｃａｒｓｌａｗ）及びイェーガー（Ｊａｅｇｅｒ）著、「固体の熱伝導（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｅａｔ  ｉｎ  Ｓｏｌｉｄｓ）」、１９４８年に見いだすことができる。
【数１】
2005502071.tif 000005
【００７５】
実施例５  低下クラッドリング無し及びＤＣＬＲ設計のファイバーＣＡＤ計算
カナダ、オタワのオプティウェーブコーポレーション（ＯＰＴＩＷＡＶＥ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ  （Ｏｔｔａｗａ，  Ｃａｎａｄａ））から入手できる「ファイバー＿ＣＡＤ」（Ｆｉｂｅｒ＿ＣＡＤ）などのモデリングソフトウェアによって、ファイバー寸法に調整されたプリフォームをインプットとして用いて、２つのプリフォームからのファイバーの光学的性質を計算した。第１のファイバープリフォームは、エルビウムでドープされた低下井戸プロフィルである。第２は、フッ素リングを有する、エルビウムでドープされた低下井戸（ＤＣＬＲ）である。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
Ｐｅｔｅｒｍａｎ  ＩＩモードフィールド径はよく予想されるが、ＬＰ（１，１）モードのカットオフ波長はそうではない。これらのファイバー低下井戸設計のために、基本モードカットオフが生じ、計算値が上に記載される。フッ素パスの井戸がより深くなるために、わずかにより短いカットオフが、フッ素リングプリフォームのファイバーについて予想される。前記計算は、ＤＣＬＲ設計が動作波長範囲においてファイバーのモードフィールド径を有意に変えないことを示す。
【００７８】
当業者は、本発明がいろいろな光学物品設計で用いられてもよいことを理解するであろう。本発明は好ましい例示的実施態様を参照して記載されたが、本発明は、本発明の精神から外れることなく、他の特定の形で実現されてもよい。したがって、本願明細書に記載及び示された実施態様は例として役立つだけであり、本発明の範囲を限定すると考えられるべきではないことは理解されるはずである。他の変形及び変更が、本発明の精神及び範囲に従って実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による整合クラッド低下リング（ｍａｔｃｈｅｄ−ｃｌａｄ  ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｒｉｎｇ；ＭＣＤＲ）設計を有する光導波路物品の第１の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図２】本発明による整合クラッド整合リング（ｍａｔｃｈｅｄ−ｃｌａｄ  ｍａｔｃｈｅｄ−ｒｉｎｇ；ＭＣＭＲ）設計を有する光導波路物品の第２の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図３】本発明による低下クラッド下限リング（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｃｌａｄ  ｌｏｗｅｒ−ｒｉｎｇ；ＤＣＬＲ）設計を有する光導波路物品の第３の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図４】本発明による低下クラッド低下リング（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｃｌａｄ  ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｒｉｎｇ；ＤＣＤＲ）設計を有する光導波路物品の第４の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図５】本発明による整合クラッド増加リング（ｍａｔｃｈｅｄ−ｃｌａｄ  ｒａｉｓｅｄ−ｒｉｎｇ；ＭＣＲＲ）設計を有する光導波路物品の第５の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図６】本発明による低下クラッド増加リング（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ−ｃｌａｄ  ｒａｉｓｅｄ−ｒｉｎｇ；ＤＣＲＲ）設計を有する光導波路物品の第６の実施態様の屈折率プロフィル図及び対応する略示断面図である。
【図７】本発明による隔壁層設計を有する光導波路物品の第７の実施態様の略示断面図である。
【図８】本発明による二重隔壁層設計を有する光導波路物品の第８の実施態様の略示断面図である。
【図９】コア内の均一な初期フッ素濃度を有するプリフォームについてのフッ素濃度対コアの中心を起点とする半径方向位置のグラフである。
【図１０】本発明に記載したようなフッ素高濃度リングを有するプリフォームについてフッ素濃度対コアの中心を起点とする半径方向位置のグラフである。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2005502071.tif 000038
2005502071.tif 000039
2005502071.tif 000040