(57)【要約】  二重クラッド能動光ファイバは、（１）希土類元素がドープされた第１の屈折率ｎ1を有するシリカベースのコアと、（２）ｎ１＞ｎ２となるような第２の屈折率ｎ２を有してコアを取り囲み、かつ０．１５〜０．５の間の開口数を有するシリカベースの内側クラッドと、（３）第３の屈折率ｎ３を有して内側クラッドを取り囲み、かつｎ２＞ｎ３となるように屈折率を低下させるドーパントを含んだシリカベースの密実な外側クラッドとを備え、内側クラッドの外径が少なくとも１２５μｍである。内側クラッドの外径は１２５〜３５０μｍの範囲にあるのが好ましく、前記外側クラッドの外径は１４５〜５００μｍの範囲にあるのが好ましい。この光ファイバは、ハイパワーの光源ともに用い、または光ファイバー・レーザーおよび光増幅器に用いるためのものである。
2007523035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ光ファイバであって、
（１）希土類元素がドープされた第１の屈折率ｎ1を有するシリカベースのコアと、
（２）ｎ１＞ｎ２となるような第２の屈折率ｎ２を有して前記コアを取り囲み、かつ０．１５〜０．５の間の開口数を有するシリカベースの内側クラッドと、
（３）第３の屈折率ｎ３を有して前記内側クラッドを取り囲み、かつｎ２＞ｎ３となるように屈折率を低下させるドーパントを含んだシリカベースの密実な外側クラッドとを備え、
前記内側クラッドの外径が少なくとも１２５μｍであることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記希土類ドーパントがＥｒまたはＹｂであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コアが、
Ｙｂ      ０．１〜２．５重量％
Ｐ        ０〜５重量％
Ａｌ      ０〜１５重量％
Ｇｅ      ０〜１５重量％
Ｆ        ０〜１重量％
を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記外側クラッドの屈折率を低下させるドーパントが弗素および／または硼素を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記内側クラッドが、屈折率を高めるドーパントを含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記内側クラッドの屈折率を高めるドーパントが、０〜２０重量の範囲のＧｅを含むことを特徴とする請求項５項記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記外側クラッドの屈折率を低下させるドーパントが、
Ｆ        ０〜４重量％
Ｂ        ０〜２０重量％
の範囲の弗素および／または硼素を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記コアが楕円形であり、かつ該コアの短軸に沿った外径が５〜５０μｍの範囲にあり、かつ該コアが少なくとも１．５対１の縦横比を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記コアが円形であり、かつ該コアの外径が９〜３０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記内側クラッドの外径が１２５〜３５０μｍの範囲にあり、かつ前記外側クラッドの外径が１４５〜５００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記シリカベースの内側クラッドが非円形の外周を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記外側クラッドが、３５μｍ未満の壁厚を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記外側クラッドが、１０〜２５μｍの範囲の壁厚を有することを特徴とする請求項１２項記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記コアまたは前記クラッドの少なくとも一方に、該コアまたは該クラッドにおけるＡｌ２Ｏ３濃度の最大重量％と最小重量％との比が２：１未満となる態様で、Ａｌ２Ｏ３がドープされていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素がドープされた二重クラッド光ファイバに関し、特にハイパワー光源とともに用いる、あるいは光ファイバー・レーザーおよび光増幅器内に用いるのに好適な、希土類元素がドープされた全ガラス製光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、受容能力が高くかつ電気雑音に応じないことから好ましい媒体になってきた。希土類元素がドープされた単一クラッド光ファイバは光増幅器および光ファイバー・レーザーに広く用いられてきた。この形式のファイバは、希土類元素がドープされた光ファイバに対しハイパワー光源（以下、光ポンプまたはポンプと呼ぶ）から入射する多モード光を効率的に結合するのが困難なことから、ハイパワーの多モード光源を扱う能力は低いものである。
【０００３】
この問題を解決し、かつ光ファイバー・レーザーの出力を高めるために、当業者は二重クラッド構造を備えた光ファイバ（以下、二重クラッド光ファイバと呼ぶ）を使用している。希土類元素がドープされた二重クラッド光ファイバは、コアと、このコアを取り囲む内側クラッドと、この内側クラッドを取り囲む外側クラッドとを備えたファイバである。Ｙｂがドープされたコアと、このコアを取り囲む二重のクラッドとを備えた光ファイバが、例えば特許文献１，２，３および４に開示されている。
【０００４】
二重クラッド光ファイバは、上記ポンプによって提供される光出力を維持／利用するのに単一クラッド光ファイバよりも効率的であるために、二重クラッド光ファイバは、１０から１００Ｗまでの範囲の光パワーを有する光源を用いることが要求される用途に使用されてきた。この高い効率は、光ファイバが、光ポンプのパワーをクラッドからコアへの結合に利用していることによるものである。特に、希土類元素がドープされた二重クラッド光ファイバは、光ポンプからの光を内側クラッド内に受け、次いでコアと内側クラッドとの界面を通じて、希土類元素がドープされたコアに光を転送する。このようにして、この光ファイバは、ポンプの光を希土類元素がドープされたコアに結合することによって、内側クラッドを通じて伝播された多モード光の大部分を、より長波長の単一モード出力に変換する。
【０００５】
二重クラッド光ファイバの内側クラッドは、外側クラッドよりも高い屈折率を有し、そのためポンプエネルギーは内側クラッド内に閉じ込められて、コアに再度導かれる。この光ファイバは、強力な光ポンプによって光ファイバがポンプされた場合に、高い電子エネルギー準位に励起され得る希土類ドーパントがコア中に存在することにより、光学的に活性である。クラッドのポンピングは、ファイバ増幅器に利用することができ、またはハイパワー単一モードファイバ・ポンプレーザーの形成に利用することができる。
【０００６】
単一縞広区域ダイオードレーザーは、最も効率的で最も安価なポンプ源の地位を維持している。近年における半導体レーザー技術の進歩は、１０ワットを超える出力パワーを備えた単一縞多モード広域レーザーダイオードを出現させた。
【０００７】
近年における半導体レーザー技術の進歩により、光源内に組み込まれた中間ファイバに直接接続される、単一縞広域レーザーダイオードまたはレーザーダイオードバーが出現した。これらの光源の上記中間ファイバの出力端における最大出力パワーは、波長９７６ｎｍで１５０ワットを超えている。上記中間ファイバの直径および開口数はそれぞれ２００μｍおよび０．２２である。
【０００８】
二重クラッドファイバにおいては、光ファイバの外側クラッドが、光ポンプによって提供されたポンプ光を光ファイバの多モードの内側クラッド内に閉じ込める。より小さい断面積を有する光ファイバのコアには、少なくとも一種類の例えばネオジムまたはイッテルビウムなどの希土類元素がドープされて、単一モード出力信号におけるレージング能力を提供する。一般に、ネオジムまたはイッテルビウムがドープされた二重クラッドファイバは、１個または数個の高出力広域ダイオードレーザー（８００ｎｍまたは９１５ｎｍにおいて）でポンプされて横モード出力（ネオジムにおける１０６０ｎｍの四準位遷移またはイッテルビウムにおける１０３０ｎｍ〜１１２０ｎｍの四準位遷移）を発生する。従って、旧来の二重クラッド構造は、ポンプエネルギーを受けてデバイスの長手方向に沿ったコアに転送するための多モードの内側クラッドを用いてファイバのポンピングを助長している。二重クラッドレーザー出力は縦続ラマンレーザーをポンプするのに用いられて、エルビウムをポンプするのに適した１４８０ｎｍ近辺の波長に変換している。
【０００９】
いかなる量のポンプ光が二重クラッドファイバの内側クラッド内に結合されるかは、そのクラッドのサイズと開口数とに左右される。知られているように、内側クラッドの「エテンデュー」（etendue）（開口数に開口寸法またはスポットサイズを掛けたもの）は、効率的結合のために光ポンプのエテンデューに等しいかまたはそれよりも大きくなければならない。もし光源（光ポンプ）の開口数およびスポットサイズが両軸で異なっていれば、良好な結合効率を得るために、内側クラッドのエテンデューは、ｘ方向およびｙ方向においてポンプのエテンデューに維持されるか、あるいはそれを超えていなければならない。
【００１０】
一般に、内外のクラッドの間の屈折率差に関連する、内側クラッドの開口数ＮＡは高いのが望ましい。良く知られた構造においては、内側クラッドの開口数を高めるために、第１クラッド層（内側クラッド）はガラスで形成され、第２クラッド層（外側クラッド）は、比較的低い屈折率を有するプラスチック（例えば弗素化ポリマー）で形成される。このようなプラスチックは、多くの用途に対して所望の熱安定性を備えておらず、第１クラッド層から剥がれ易く、湿気によるダメージを受け易い。さらに、この形式の二重クラッド光ファイバは、比較的低パワー（２０ワット未満）での使用に適するに過ぎない。ハイパワーの光源（１００ワットを超える）が使用され場合には、この形式の光ファイバは発熱して、外側クラッド層のポリマー材料が炭化または炎上し、特にファイバを曲げたときにデバイス故障が生じる。中間のパワー（２０ワットから１００ワット未満）においては、ポリマーからなる外側クラッド層が急速に老化して、その機械的および光学的特性が失われ、かつ脆くなり、デバイス寿命が短くなる。
【００１１】
全ガラス製の、Ｙｂがドープされた光ファイバも知られている。このようなファイバは特許文献５に開示されている。しかしながら、ここに開示されたファイバは、比較的小さい外側クラッド径とＮＡとを備えているので、光ファイバの外部に光が漏洩することによって結合効率が低い。すなわち、光の比較的大部分が光ファイバに入射せずに失われる。このことは、ファイバに結合される必要がある光パワーが少量の場合には論点にならないが、光源のパワーが１００ワット以上であるハイパワーの用途に関しては効率的ではない。
【特許文献１】米国特許第６,４７７,３０７号明細書
【特許文献２】米国特許第６,４８３,９７３号明細書
【特許文献３】米国特許第５,９６６,４９１号明細書
【特許文献４】米国特許第５,９４９,９４１号明細書
【特許文献５】米国特許第６,４１１,７６２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一つの態様によれば、光ファイバは、(1) 希土類元素がドープされた第１の屈折率ｎ1を有するシリカベースのコアと、(2) ｎ１＞ｎ２となるような第２の屈折率ｎ２を有してコアを取り囲むシリカベースの内側クラッドと、(3) 第３の屈折率ｎ３を有して内側クラッドを取り囲み、かつｎ２＞ｎ３となるように屈折率を低下させるドーパントを含んだシリカベースの外側クラッドとを備え、上記内側クラッドの外径が少なくとも１２５μｍである。
【００１３】
本発明の一つの実施例によれば、コアには、ＥｒまたはＹｂまたはその他の希土類元素がドープされている。コアの外径は約５μｍから２０μｍまでの範囲であり、内側クラッドの外径は約１２５μｍから３５０μｍまでの範囲であり、外側クラッドの外径は約１４５μｍから５００μｍまでの範囲である。外側クラッドの屈折率を低下させるドーパントは弗素および／または硼素を含み、コアは、
希土類元素      ０．１〜２．５重量％
Ｐ              ０〜５重量％
Ａｌ            ０〜１５重量％
Ｇｅ            ０〜１５重量％
Ｆ              ０〜１重量％
を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明の光ファイバの利点のうちのいくつかは、高い結合効率、ハイパワー（１００ワット以上）用途への適合性、および偏波面保存ファイバとして用いることに対する適合性、および長い実装寿命である。
【００１５】
本発明のさらなる特徴および利点は、下記の詳細説明に記載されており、下記の詳細説明、請求項ならびに添付図面を含んでそこに記載された本発明の実施例によって、上記特徴および利点の一部が当業者には直ちに明らかになるであろう。
【００１６】
本発明の上述した概要説明および下記の詳細説明の双方は、請求項に記載された本発明の性質および特徴を理解するための骨子を提供することを意図したものであることを理解すべきである。添付図面は、本発明のさらなる理解のために用意されたものであり、本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成するものである。図面は本発明の種々の実施の形態を示し、記述内容とともに本発明の原理および動作の説明に資するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。可能な限り、全図を通じて同じまたは類似の部分には同じ参照番号を付してある。図１には、本発明の二重クラッド光ファイバの一つの実施の形態が全体として参照番号１０によって概略的に示されている。図１に示された光ファイバ１０は、シリカをベースとしかつ希土類元素がドープされた、第１の屈折率ｎ１を有するコア１２と、このコアを取り囲みかつ第２の屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）を有するシリカをベースとする内側クラッド１４と、この内側クラッド１４を取り囲みかつ第３の屈折率ｎ３を有するシリカをベースとする外側クラッド１６とを備えている。コア１２、内側クラッド１４および外側クラッド１６はガラス製である。保護コーティング１８が外側クラッド１６を取り囲んでいる。保護コーティング１８は例えば有機コーティングとすることができる。
【００１８】
本実施の形態において、シリカをベースとするコア１２にはＹｂがドープされているが、Ｅｒのような他の希土類元素を用いてもよい。コア１２は、屈折率を高めるための少なくとも1種類のドーパントを含んでいてもよい。さらに外側クラッド１６は、ｎ２＞ｎ３となるように屈折率を低めるドーパントを含んでおり、内側クラッド１４の外径ＤＩＮは少なくとも１２５μｍである。本発明者等は、厚い内側クラッドを有する全ガラス製の光ファイバは、相乗効果が作用して、高エネルギー源に結合された光ファイバに損傷を与えることなくハイパワーをコアに注入することが可能であることを発見した。したがって、このようなファイバは、特にハイパワーの用途に適している。
【００１９】
外側クラッド１６は比較的薄いことが好ましく、その壁の厚さは８０μｍ未満、好ましくは約５μｍ〜３５μｍの範囲がよい。外側クラッド１６の最も好ましい壁の厚さは約１０μｍ〜２５μｍの範囲である。ファイバのコア１２の外径ＤＣは約５μｍ〜２０μｍの範囲であり、内側クラッド１４の外径ＤＩＮは約１２５μｍ〜２０００μｍの範囲で、約１２５μｍ〜１５００μｍの範囲がより好ましい。さらに、より好ましいＤＩＮは、約１２５μｍ〜３５０μｍの範囲である。外側クラッド１６の外径（ＤＯＵＴ）は約１４５μｍ〜２１００μｍの範囲が好ましく、約１４５μｍ〜１５００μｍの範囲がより好ましく、約１４５μｍ〜５００μｍの範囲がさらに好ましい。もし内側クラッド１４が円形の断面形状を有していなければ、ＤＩＮは、内側クラッドの断面の一方の側から、断面の対向側までの最小距離として定義される。外側クラッドが円形でないことにも注意すべきである。もし外側クラッドが円形でなければ、ＤＯＵＴは、外側クラッドの断面の一方の側から、外側クラッドの断面の対向側までの最小距離として定義される。
【００２０】
内側クラッドの断面積は、コア１２の断面積の少なくとも２００倍も大きいことが好ましい。内側クラッド１４の断面積が、コア１２の断面積の３００〜３０００倍も大きいことがむしろ好ましい。例えば、内側クラッド１４の断面積が、コア１２の断面積の５００倍、１０００倍、１２００倍、１５００倍、２０００倍または２５００倍も大きいこともあり得る。
【００２１】
本実施の形態においては、コア１２は、
希土類元素        ０．１〜２．５重量％
Ｐ                ０〜５重量％
Ａｌ              ０．５〜１５重量％
Ｇｅ              ０〜１５重量％
Ｆ                ０〜１重量％
を含んでいる。
【００２２】
コア１２中の希土類ドーパントは、利得またはレージング動作を高める能動イオンを備えている。希土類ドーパントを例示すると、Ｙｂ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｍ，ＳｍおよびＴｂである。コア１２中の希土類ドーパントの量は０．５〜１．５重量％が好ましい。コアガラスの軟化点を低下させるために、燐をコア材料に加えるのがよく、このことは、コアが内付け気相成長法（後述）によって作成される場合に有利である。燐は屈折率を高める薬剤としても利用される。しかしながら、燐が多過ぎると（１０％以上）、レージング動作を阻止する遊動ラマン散乱による非直線性が生じる。アルミニウムは、コアに対しデクラスター剤（de-clustering agent）として加えられる（例えばＹｂをデクラスターするために、Ｙｂに対するＡｌの比は５：１〜１０：１が好ましい）。コア１２はまた、屈折率を高めるドーパントであるＧｅ、および／または、デクラスター剤と同様に屈折率を低めるドーパントである弗素を含む。
【００２３】
内側クラッド１４は、高いＮＡを備えるために５重量％〜２０重量％のＧｅを含むのが好ましい。外側クラッド１６の屈折率を低めるドーパントは、
Ｆ          ０〜４重量％
Ｂ          ０〜２０重量％
の弗素および／または硼素を含むことが好ましい。
【００２４】
外側クラッド１６のためのドーパントの量は、内側クラッド１４の０．１５〜０．５の範囲の開口数ＮＡに応じて選択されるのが好ましい。
【００２５】
本発明の二重クラッド光ファイバの別の実施の形態が、図２Ａ〜図２Ｉに示されており、図示された数個の実施の形態に対し、同じまたは機能的に類似する部品には同じ符号を付して以下に説明する。図２Ａ〜図２Ｉに示された断面図は、図１に示された光ファイバに類似してはいるが、非円形の内側クラッド１４を備えている。非円形の内側クラッド１４の利点は、非円形がコア１２内への光学的ポンプパワーの吸収を高めることにある。
【００２６】
光ファイバのコア１２は、円形または、図３に示されているように楕円形である。円形のコア１２は図１に示されている。楕円形コア１２は、光ファイバに対し偏波面保存特性を提供するので好ましい。図３に示された楕円形コア１２の縦横比は少なくとも１：１．５が好ましく、縦横比がコア１２の複屈折率を改善するので、２：１〜５：１の範囲がより好ましい。２：１の比（主軸対副軸の比）を有する楕円形コア１２を備えた光ファイバが図３に示されている。したがって、希土類元素がドープされたコアが楕円形を有するならば、その光ファイバは偏波面保存（ＰＭ）ファイバである。Ｙｂがドープされたコアは、１．０３〜１．１１μｍの範囲においてレーザー光を発する。
【００２７】
偏波面保存単一モードファイバを得るために、コア１２は、少なくとも１．５：１の縦横比と、０．０５（ハイパワーレーザーに用いるため）〜０．２５（より低パワーのレーザーに用いるため）の範囲の開口数ＮＡとを有する。コア１２の開口数ＮＡは、（ｎ１２−ｎ２２）１／２で定義される。コア１２が円形でなければ、コアの縦横比は3：１〜１０：１の範囲が好ましい。
【００２８】
シリカベースの内側クラッド１４は、図１に示されているような円形の外周を有するもの（好ましくは偏心コアを備えた）でも、図２に示されているような非円形の外周を有するものでもよい。ポンプされる内側クラッドの開口数ＮＡは（ｎ２２−ｎ３２）１／２と定義される。この内側クラッドは、０．１５〜０．４５の範囲、好ましくは０．３〜０．４の範囲の開口数ＮＡを有することが好ましい。
【００２９】
一般に、ファイバー・レーザーまたは光増幅器に用いることが可能な二重クラッド構造は、二つのクラッドを備えている、第１の（内側の）多モードクラッドは、多モードポンピングコアとして動作する。この内側クラッドは、コアに接し、かつ第２の（外側の）クラッドは第１のクラッドを取り囲んでいる。コア１２は、コアをレージングする波長においては、単一モードでも多モードでもよい。内側クラッド１４は、入力（ポンピング）光に対して高い開口数ＮＡを備えた導波路として機能する。内側クラッドの外径が大きい程、光源からのより多くのポンプ光が内側クラッド内に結合される。第１の多モード内側クラッドの断面（ＤＩＮは図２Ａ〜図２Ｉに示された内側クラッドの短い方の外径寸法）は、例えばポンプ源の近視野形状に一致するように、あるいは光源から内側クラッドへの（ポンプ）光の結合効率を高める所望の形状を有するように設計される。内側クラッドの開口数は、レーザーダイオードのような光源の出力を捕捉するため十分高くなければならない。
【００３０】
近年の半導体技術における進歩により、光源内に組み込まれた中間ファイバに結合される別個のまたはアレイ化された広域レーザーダイオードを用いた光源が作成されるようになった。この光源の中間ファイバの出力端における出力パワーは、９７６ｎｍにおいて１５０Ｗを超える。中間ファイバの外径および光源の開口数ＮＡは、それぞれ２００μｍおよび０．２２ＮＡである。
【００３１】
光源からの光は、次に高開口数で大径のレンズを介して二重クラッド光ファイバに結合される。この方法で、８５〜９０％の結合効率を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
本発明は、以下の実施例によってさらに明らかにされるであろう。
【００３３】
実施例１
図４は、本発明の光ファイバの第１の実施例の屈折率分布を示す。この光ファイバは、図２Ｉに示されている断面を有する。この内側クラッドの両対向辺間の距離ＤＩＮは２６０μｍである。図４は、この光ファイバのコアの中心から測った距離に対する屈折率のデルタ％（純シリカの屈折率に対する）を示す。屈折率のデルタ％は、ｉ＝１，２または３、ｎｓをシリカの屈折率としたとき、（ｎｉ２−ｎｓ２）／２ｎｉ２である。この光ファイバは、Ｙｂがドープされたコア１２と、Ｇｅとシリカからなる内側クラッド１４（デルタ％は約０．４６）と、弗素および硼素がドープされた外側クラッド１６とを有する。図４は、コア１２の比屈折率（デルタ％）が約０．５６、弗素と硼素がドープされた外側クラッド１６の比屈折率が約−１．４であることを示している。Ｙｂがドープされたファイバーコアは、１μｍを超える波長に対して単一モードである。もしコア１２にＥｒがドープされている場合には、この光ファイバは１．５５μｍのレージング波長に対して単一モードである。光ファイバ１０は、コア１２についての比較的低いＮＡ（約０．０６５）と、内側クラッド１４についての高いＮＡ（０．３０）とを有する。（ＮＡは（ｎｉ２−ｎｉ＋１２）１／２で定義される）。この内側クラッドのＮＡは、ポンプ源のＮＡよりも高いことが好ましく、ポンプ光に対して９０％以上の高い結合効率を示す。低いコアのＮＡ（０．０６５）は、大きなコアサイズ（外径が１０．５μｍ）とともに単一モード動作を可能にする。もしコアのＮＡがより高ければ（例えば０．１３）、単一モードのためには、より小さいコア径（例えば約５μｍ）でなければならない。より大きいコア径と、より低いＮＡとが、コアがより多くのポンプパワーを内側クラッドから取り入れながら、単一モードに留まるのを可能にし、かつファイバのパワー処理能力をも増大させる。この例示的光ファイバの組成は下記の通りである。すなわち、
コア１２：  ０．６重量％のＹｂ２Ｏ３、４．５重量％のＡｌ２Ｏ３、
３．０重量％のＧｅＯ２
内側クラッド１４：  ８．５重量％のＧｅＯ２
外側クラッド１６：  ９重量％のＢおよび２．７重量％のＦ。
【００３４】
図４のファイバは、外付け気相堆積（ＯＶＤ）法によって作成された。ＯＶＤ法は、スートプリフォームを作成するために、所望の蒸気成分（シリカおよび所望のドーパントを含む）を火炎中で酸素と反応させて、心棒上にスート粒子を形成する。次にこのスートプリフォームを、心棒を抜き去った後に高温の炉内で密実の透明なガラスに固結する。コア／内側クラッド／外側クラッドの組成は、スート形成工程における各層について異なる蒸気成分を用いることによって達成される。最初にコア／内側クラッドを作成し、次いで固結し、次に外側クラッドを気相堆積させ、再び固結する。次に既知の線引き法を用いて、最終的なプリフォームを二重クラッド光ファイバに線引きする。
【００３５】
ＯＶＤ法によって作成された二重クラッド光ファイバは、特にハイパワーのファイバー・レーザー装置に用いるのに適している。図５および図６は、図４の光ファイバに該当する。特に図５は、図４のファイバのＹｂがドープされたコアにおいて達成される、例えば１２８０ｎｍにおいて３ｄＢ／ｋｍの低い受動損失を表している。コアの受動損失（背景損失とも呼ばれる）は、ＹｂまたはＥｒなどの活性ドーパントからの吸収効果のないコア材料からの固有損失である。図６は、このファイバの単一モードファイバー・レーザーの効率を示す。特に図６は、入力パワー（ワット）に対する出力パワー（ワット）のグラフである。光ポンプ波長は９７６ｎｍである。光ポンプは、ファイバに結合された半導体レーザーダイオード・バー（Ｇａ−Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ）である。この光ポンプからの出力は、図４の二重クラッド光ファイバの内側コアに注入された。このファイバー・レーザーは、低い閾値と７８％もの高いレージング効率（グラフの勾配によって定義される）とを示している。このファイバは、良好なパワー処理能力を有しかつ１１０Ｗを超える光（ポンプ）パワーを提供する光源とともに良好に作動する。この実施例の光ファイバ１０は、単位長さについての吸収（ポンプパワーを内側クラッドに注入した場合）が０．１〜２ｄＢ／ｍである。
【００３６】
実施例２
図７は、本発明の光ファイバの第２の実施例の屈折率分布を示す。特に図７は、光ファイバの第２の実施例の半径に対する屈折率のデルタを示す。この光ファイバは、１１００ｎｍのレージング波長における多モードのＹｂがドープされたシリカベースのコアと、デルタ％がほぼゼロのほぼ同じ屈折率を有する二つの部分からなるシリカベースの内側クラッド１４と、弗素がドープされた外側クラッド１６とを備えている。内側クラッドのＮＡは０．１６である。図７は、コア１２の屈折率差（デルタ％）が０．７であり、弗素がドープされた外側クラッドの屈折率のデルタ％が−０．７であることを示している。コア１２および内側クラッド１４の第１部分は、内付け気相堆積（ＩＶＤ）法によって作成される。コアのＧｅ−Ｓｉ微粒子はガラス管（内側クラッド１４の第１部分）の内側に堆積され、次いで溶液による微粒子のＹｂドーピングが行なわれる。この構造体は密実なプリフォームに焼結される。次にこのプリフォームは、さらなる内側クラッドおよび外側クラッドの堆積のための心棒として用いられる。
【００３７】
図７に示された二重クラッド光ファイバは、ファイバー・レーザー装置に用いるのにも適している。図８および図９は図７の光ファイバに該当する。特に図８はこの光ファイバのファイバー・レーザーの効率を示す。このファイバー・レーザーは、低い閾値（約１．５ワット）と７８％もの高いレージング効率（グラフの勾配によって定義される）とを示す。この光ファイバは１０ワットを超えるパワーにおいて良好なパワー処理能力を有する。図９は、図７のファイバのＹｂがドープされたコアにおいて達成される、例えば１２８０ｎｍにおける２ｄＢ／ｋｍ未満の低い受動損失を示す。
【００３８】
実施例２の光ファイバに関する組成は下記の通りである。すなわち、
コア１２：  ０．８重量％のＹｂＯ２、９．５重量％のＰ２Ｏ５、
５．４重量％のＧｅＯ２
内側クラッド１４：  純粋のシリカ
外側クラッド１６：  ２．３重量％のＦ。
【００３９】
実施例３
図１０は、本発明の光ファイバの第３の実施例の屈折率分布を示す。この光るファイバは、Ｙｂがドープされたコア１２と、Ｇｅがドープされた０．３の比屈折率（デルタ％）を有するＧｅがドープされた内側クラッド１４と、弗素がドープされた外側クラッド１６とを備えている。図１０は、コア１２の屈折率差（デルタ％）が０．７であり、弗素がドープされた外側クラッド１６の屈折率のデルタ％が−０．７であることを示している。この光ファイバに関する組成は下記の通りである。すなわち、
コア１２：  ０．８重量％のＹｂＯ２、９．５重量％のＰ２Ｏ５、
５．４重量％のＧｅＯ２
内側クラッド１４：  ６重量％のＧｅＯ２
外側クラッド１６：  ２．３重量％のＦ。
【００４０】
本発明の精神および範囲から離れることなしに、本発明に対して種々の変形、変更を行なうことが可能なことは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内において提供される変形、変更を含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一つの実施の形態の概略的断面図
【図２】本発明の別の実施の形態の概略的断面図
【図３】本発明のさらに別の実施の形態の概略的断面図
【図４】本発明の光ファイバの第１の実施例の屈折率分布を示すグラフ
【図５】図４の光ファイバの波長対受動コア損失を示すグラフ
【図６】図４の光ファイバに関する入力パワー対出力パワーを示すグラフ
【図７】本発明の光ファイバの第２の実施例の屈折率分布を示すグラフ
【図８】図７の光ファイバに関する入力パワー対出力パワーを示すグラフ
【図９】図７の光ファイバの波長対受動コア損失を示すグラフ
【図１０】本発明の光ファイバの第３の実施例の屈折率分布を示すグラフ
【符号の説明】
【００４２】
１０    光ファイバ
１２    コア
１４    内側クラッド
１６    外側クラッド
１８    保護コーティング
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図３】
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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４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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