(57)【要約】【課題】コア直径を８μｍに維持して接続損失を最小化すると同時に、光信号を単一モードに伝送させることのできる増幅用光ファイバを提供する。【解決手段】本発明による増幅用光ファイバは、光ファイバの中心に位置し、ＭＸ、ＧａＳ３/２及びＲＥを含む内部コアと、内部コアを取り囲み、ＳｉＯ２を含む外部コアと、外部コアを取り囲み、ＳｉＯ２を含むクラッドと、から構成され、ＭＸを構成するＭがＮａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択された一つの成分であり、ＭＸを構成するＸがＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された一つの成分であり、ＲＥがＣｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる群から選択された一つの成分であることを特徴とする。【選択図】図４
2004083411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　内部を伝達する光信号を誘導放出を利用して増幅する増幅用光ファイバにおいて、
　当該光ファイバの中心に位置し、ＭＸ、ＧａＳ３/２及びＲＥを含む内部コアと、
　該内部コアを取り囲み、ＳｉＯ２を含む外部コアと、
　該外部コアを取り囲み、ＳｉＯ２を含むクラッドと、から構成され、
　前記ＭＸを構成するＭがＮａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択された一つの成分であり、前記ＭＸを構成するＸがＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された一つの成分であり、前記ＲＥがＣｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる群から選択された一つの成分であることを特徴とする増幅用光ファイバ。
【請求項２】
　前記内部コアがＧｅ、Ａｓ及びＳをさらに含む請求項１記載の増幅用光ファイバ。
【請求項３】
　前記内部コアがＬａＳ３/２をさらに含む請求項２記載の増幅用光ファイバ。
【請求項４】
　前記内部コアの直径が０．１〜８μｍの範囲である請求項３記載の増幅用光ファイバ。
【請求項５】
　前記内部コアが、５〜６７モル％のＭＸ、５〜５０モル％のＧａＳ３/２、及び、０．００１〜５モル％のＲＥを含む請求項４記載の増幅用光ファイバ。
【請求項６】
　前記内部コアが、０より大きく３３モル％以下のＧｅ、０より大きく４０モル％以下のＡｓ、０より大きく６７モル％以下のＳ及び０より大きく５０モル％以下のＬａＳ３/２からなる群から選択された一つ以上の成分をさらに含む請求項５記載の増幅用光ファイバ。
【請求項７】
　前記外部コア及びクラッドのそれぞれがＳｉＦ４をさらに含む請求項３記載の増幅用光ファイバ。
【請求項８】
　前記外部コアがＡｌ２Ｏ３及びＧｅＯ２をさらに含み、前記クラッドがＢ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５をさらに含む請求項７記載の増幅用光ファイバ。
【請求項９】
　前記外部コアの直径が２〜１０μｍの範囲である請求項８記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１０】
　前記クラッドの直径が１００〜２５０μｍの範囲である請求項９記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１１】
　前記外部コアの直径が２〜１０μｍの範囲である請求項３記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１２】
　前記外部コアが、３０〜１００モル％の範囲のＳｉＯ２を含む請求項１１記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１３】
　前記外部コアが、０より大きく３０モル％以下のＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下のＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下のＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下のＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下のＳｉＦ４からなる群から選択された一つ以上の成分をさらに含む請求項１２記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１４】
　前記クラッドの直径が１００〜２５０μｍの範囲である請求項１３記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１５】
　前記クラッドが３０〜１００モル％の範囲のＳｉＯ２を含む請求項１４記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１６】
　前記クラッドが、０より大きく３０モル％以下のＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下のＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下のＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下のＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下のＳｉＦ４からなる群から選択された一つ以上の成分をさらに含む請求項１５記載の増幅用光ファイバ。
【請求項１７】
　石英チューブ内へ原料ガスを注入しながら該石英チューブを加熱する外部コア形成過程と、
　前記石英チューブ内へ固体状態の原料物質を供給する原料物質供給過程と、
　前記石英チューブを回転させながらこの石英チューブを加熱する内部コア形成過程と、
　前記石英チューブをその軟化点以上に加熱することにより、この石英チューブ内の空き空間を除去するチューブ収縮過程と、を含むことを特徴とする増幅用光ファイバの製造方法。
【請求項１８】
　前記外部コアを形成する過程は、クラッド用石英チューブの内壁上に外部コアを化学気相蒸着法を利用して形成する過程をさらに含む請求項１７記載の増幅用光ファイバの製造方法。
【請求項１９】
　請求項１記載の増幅用光ファイバを使用したネットワーク。
【請求項２０】
　請求項１記載の増幅用光ファイバを使用した光ファイバ増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は光ファイバに関し、特に、増幅用光ファイバ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　希土類元素(Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ)は、３＋価イオン状態において４ｆ−４ｆ電子遷移により蛍光を放出する。また、その希土類元素を含有した光ファイバは、誘導放出(stimulated emission)効果により、入力された光信号を増幅する機能を有する。そして、光ファイバ両端の反射率を適切に調節すると、その光ファイバは誘導放出を連続的に発生する光ファイバレーザの機能を有することになる。一般的に、光通信用帯域において、１．３〜１．４μｍ波長ではＰｒ３＋とＮｄ３＋とＤｙ３＋が蛍光を放出し、１．４〜１．５μｍ波長ではＴｍ３＋が蛍光を放出し、１．５〜１．６μｍ波長ではＥｒ３＋が蛍光を放出する。そのため、現在１．５〜１．６μｍ波長の光通信帯域ではＥｒ３＋添加光ファイバ増幅器(Er3+ doped fiber amplifier：ＥＤＦＡ)が広く使用されている。
【０００３】
　このように、１．５〜１．６μｍ波長の光通信帯域では、一般的に使用されている石英ガラス光ファイバにＥｒ３＋を添加したＥｒ３＋添加光ファイバ増幅器が広く使用されている。しかし、１．３〜１．４μｍ波長や１．４〜１．５μｍ波長の光通信帯域では、Ｐｒ３＋とＤｙ３＋とＴｍ３＋の石英ガラス内での蛍光放出効率があまりにも低いため、その光通信帯域における光ファイバ増幅器は実用化されなかった。このような問題点を解決するために、例えば、特許文献１、２の技術が提案されている。
【特許文献１】米国特許第５０７１４６０号明細書
【特許文献２】米国特許第５５６７２１９号明細書
【０００４】
　特許文献１、２には、フッ化物(fluoride)系ガラス光ファイバに希土類元素を添加して、蛍光放出効率を高める増幅用光ファイバを製造する方法が開示されている。
【０００５】
　しかし、フッ化物系ガラスを用いると、化学気相蒸着法(chemical vapor deposition)によって、既存のシリカガラスのような高純度のガラス母材を製造することができず、コア(core)とクラッド(cladding)の屈折率差を０．１％以内に調節することが難しくなるという問題を引き起こす。このような問題を解決するためにオーバジャケッティング(over-jacketing)方法を利用した、フッ化物系増幅用光ファイバの製造方法が開示されている。
【０００６】
　図１及び図２に、従来技術によるオーバジャケッティング方法を利用したフッ化物系増幅用光ファイバの製造方法を示す。図１及び図２を参照すると、増幅用光ファイバのコアに該当する部分をロッド(rod)１１０形態に形成し、クラッドに該当する部分をチューブ(tube)１２０形態に形成する。チューブ１２０のホール１２５内にロッド１１０を挿入して一つのロッド形状の母材を形成する。その後、光ファイバ線引き設備を使用してフッ化物系増幅用光ファイバを線引きする。
【０００７】
　一方、製造工程を改善するために、石英系ガラス成分を石英チューブ内でフッ素処理(fluorinate)する方法、即ち、コア部分の成分を石英系からフッ化物系に置き換える方法がある（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【特許文献３】米国特許第６１２８４３０号明細書
【特許文献４】米国特許第６３７４６４１号明細書
【０００８】
　図３に従来技術によるフッ化物系増幅用光ファイバを示す。このフッ化物系増幅用光ファイバ２００は、その中心に位置するコア２１０と、コア２１０を取り囲むクラッド２２０と、からなる。屈折率分布(refractive index)曲線２３０から分かるように、コア２１０とクラッド２２０間の屈折率差が大きいため、マルチモード(multi-mode)２４０、２５０で光信号が伝送する問題が発生する。光信号をシングルモード(single-mode)で伝送するためにフッ化物系増幅用光ファイバ２００のコア直径Ａを４μｍ以下に減らすと、一般的にコア直径が８μｍである石英系増幅用光ファイバと接続した場合、接続損失が大幅に増加する問題が発生する。
【０００９】
　上述した従来技術による増幅用光ファイバは、下記のような問題点を有する。
【００１０】
　第一に、コアとクラッドの屈折率差が大きな増幅用光ファイバ内ではマルチモードで光波が伝搬するという問題が発生する。
【００１１】
　第二に、光波をシングルモードで伝搬させるためにフッ化物系増幅用光ファイバのコア直径を４μｍ以下に減らすと、コア直径が８μｍである石英系光伝送用光ファイバと接続した場合、接続損失が大幅に増加するという問題が発生する。
【００１２】
　第三に、フッ化物系ガラスを湿気にさらすとガラス内ＯＨ化学結合が増加するので、光波の損失が増大し、光ファイバの機械的強度が大幅に減少する。その結果、増幅用光ファイバの信頼性を減少させるという問題が発生する。
【００１３】
　第四に、石英系ガラスをフッ化物系ガラスに置き換えた場合、酸素含有フッ化物系(oxy-fluoride)コア組成による光分散損失が非常に増加するという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　従って、前述の問題点を解決するための本発明の目的は、コア直径を８μｍに維持して接続損失を最小化すると同時に、光信号をシングルモードに伝送させることのできる増幅用光ファイバを提供することにある。
【００１５】
　本発明の他の目的は、水分に露出しても光波の損失が増加せず、機械的強度を維持することのできる増幅用光ファイバを提供することにある。
【００１６】
　本発明のさらに他の目的は、蛍光放出効率及び光増幅効率が向上した増幅用光ファイバを提供することにある。
【００１７】
　本発明のさらに他の目的は、光散乱損失を減少させた増幅用光ファイバを提供することにある。
【００１８】
　本発明のさらに他の目的は、前述の目的を実現するための増幅用光ファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
　このような目的を達成するために本発明による増幅用光ファイバは、その中心に位置し、成分にＭＸ、ＧａＳ３/２及びＲＥを含む内部コアと、内部コアを取り囲んで位置し、成分にＳｉＯ２を含む外部コアと、外部コアを取り囲んで位置し、成分にＳｉＯ２を含むクラッドと、から構成されることを特徴とする。また、ＭＸを構成するＭはＮａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択された一つの成分であり、ＭＸを構成するＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択された一つの成分であり、ＲＥはＣｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる群から選択された一つの成分であることを特徴とする。 
【００２０】
　この増幅用光ファイバにおける内部コアは、更にＧｅ、Ａｓ及びＳを含むことができる。また、更にＬａＳ３/２を含むことができ、その直径は、０．１〜８μｍの範囲であっても良い。また、ＭＸの含量は５〜６７モル％、ＧａＳ３/２の含量は５〜５０モル％であっても良い。また、ＲＥの含量は０．００１〜５モル％であっても良い。また、更に、０より大きく３３モル％以下であるＧｅ、０より大きく４０モル％以下であるＡｓ、０より大きく６７モル％以下であるＳ、及び０より大きく５０モル％以下であるＬａＳ３/２の中から一つ以上の成分を含むことが可能である。
【００２１】
　また、この増幅用光ファイバにおける外部コア及びクラッドのそれぞれがＳｉＦ４を含むことができ、外部コアがＡｌ２Ｏ３及びＧｅＯ２を、クラッドがＢ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５を含むことも可能である。また、外部コアの直径は２〜１０μｍの範囲であっても良く、クラッドの直径は１００〜２５０μｍの範囲であっても良い。
【００２２】
　さらにこの増幅用光ファイバにおける外部コアの直径は、２〜１０μｍの範囲であっても良く、その成分に３０〜１００モル％の範囲のＳｉＯ２を含むことができる。またこの外部コアが更に、０より大きく３０モル％以下であるＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下であるＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下であるＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下であるＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下であるＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下であるＳｉＦ４の中から一つ以上の成分を含むことができる。また、この増幅用光ファイバにおけるクラッドの直径は、１００〜２５０μｍの範囲であっても良く、その成分に３０〜１００モル％の範囲のＳｉＯ２を含むことができる。また、このクラッドが更に、０より大きく３０モル％以下であるＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下であるＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下であるＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下であるＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下であるＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下であるＳｉＦ４の中から一つ以上の成分を含むこともできる。
【００２３】
　この増幅用光ファイバの製造方法には、石英チューブ内へ原料ガスを注入しながらこの石英チューブを加熱する外部コア形成過程と、石英チューブ内へ固体状態の原料物質を供給する原料物質供給過程と、石英チューブを回転させながらこの石英チューブを加熱する内部コア形成過程と、石英チューブをその軟化点以上に加熱することにより、この石英チューブ内の空き空間を除去するチューブ収縮過程と、を含むことができる。また外部コアを形成する過程においては、クラッドのための石英チューブの内壁上に外部コアを化学気相蒸着法を利用して形成する過程を含むことができる。
【００２４】
　この増幅用光ファイバを用いてネットワークを作っても良い。
【００２５】
　この増幅用光ファイバを用いて光ファイバ増幅器を作っても良い。
【発明の効果】
【００２６】
　本発明による増幅用光ファイバは、外部コアとクラッドの屈折率差を従来より減少させることにより、光信号をシングルモードで伝送することができる利点がある。
【００２７】
　また、本発明による増幅用光ファイバは、化学的に安定した石英系クラッドと外部コアによって内部コアが保護されるので、水分浸透による光損失が最小化される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
　以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２９】
　図４は本発明の一実施形態による増幅用光ファイバを示す図である。増幅用光ファイバ３００は、増幅用光ファイバ３００の中心に位置する内部コア３１０と、内部コア３１０を取り囲む外部コア３２０と、外部コア３２０を取り囲むクラッド３３０と、から構成される。
【００３０】
　内部コア３１０は、その直径Ｃが０．１〜８μｍであり、５〜６７モル％であるＭＸ、５〜５０モル％のＧａＳ３/２及び０．００１〜５モル％以下のＲＥを含ませて組成される。また更にその成分に、０より大きく３３モル％以下のＧｅ、０より大きく４０モル％以下のＡｓ、０より大きく６７モル％以下のＳ及び０より大きく５０モル％以下のＬａＳ３/２のうち、一つ以上の成分を含むことができる。ＭＸを構成するＭは、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から一つが選択され、ＭＸを構成するＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から一つが選択される。また、ＲＥはＣｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂからなる希土類元素群から一つが選択される。
【００３１】
　外部コア３２０は、その直径Ｄが２〜１０μｍであり、３０〜１００モル％のＳｉＯ２を含ませて組成される。また更にその成分に、０より大きく３０モル％以下のＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下のＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下のＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下のＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下のＳｉＦ４のうち、一つ以上の成分を含ませることができる。
【００３２】
　クラッド３３０は、その直径Ｅが１００〜２５０μｍであり、３０〜１００モル％のＳｉＯ２を含ませて組成される。また更にその成分に、０より大きく３０モル％以下のＢ２Ｏ３、０より大きく１０モル％以下のＰ２Ｏ５、０より大きく１０モル％以下のＡｌ２Ｏ３、０より大きく３０モル％以下のＧｅＯ２、０より大きく４０モル％以下のＰｂＯ及び０より大きく１０モル％以下のＳｉＦ４のうち、一つ以上の成分を含ませることができる。外部コア３２０とクラッド３３０間の屈折率差△ｎは０．００１〜１０％に設定され、２％以下であると好ましい。選択的に、内部コア３１０と外部コア３２０間の屈折率差△ｎを２％以下に設定することができ、この場合、内部コア３１０の直径Ｃは１〜８μｍに設定される。
【００３３】
　図５〜図９は本発明の一実施形態による増幅用光ファイバ母材の製造方法を示す図である。増幅用光ファイバ母材の製造方法は、外部コア形成過程と、原料物質供給過程と、内部コア形成過程と、チューブ収縮過程と、から構成される。
【００３４】
　外部コア形成過程では、化学気相蒸着法を用いて、クラッド用石英チューブ４２０の内壁に外部コア４３０を形成する。図５を参照すると、石英チューブ４２０内に外部コア用原料ガス(material gas)を注入しながら、酸素／水素バーナーなどの熱源４１０を利用して石英チューブ４２０の外壁を加熱する。この時、石英チューブ４２０を回転させ、熱源４１０を石英チューブ４２０の長手方向に沿って移動させる。石英チューブ４２０が加熱されるに従って、石英チューブ４２０の内部には高温領域が形成される。この高温領域を通過する原料ガスは反応物を生成し、この反応物が石英チューブ４２０の内壁に蒸着することによって外部コア４３０を形成するようになる。この化学気相蒸着法はＭＣＶＤ(modified chemical vapor deposition)工程、ＰＥＣＶＤ(plasma enhanced chemical vapor deposition)工程、ＯＶＤ(outside vapor deposition)工程又はＮＡＤ(vertical axillary deposition)工程からなる。その他の方法として、クラッド及び外部コアに該当する石英チューブを予め押出(extrusion)工程、または線引き(elongation)工程により形成しておきクラッド用石英チューブの内部に外部コア用石英チューブを挿入した後、クラッド用石英チューブの外壁を加熱して、二つのチューブを融着させることにより、一つの石英チューブを形成する方法を用いても良い。図６はここで述べた外部コア形成過程によって石英チューブ４２０の内壁に外部コア４３０が形成された状態を示している。
【００３５】
　原料物質供給過程は、石英チューブ４２０内に内部コア用原料物質(raw material)４４０を供給する過程である。原料物質４４０は、Ｏ２との接触を避けるため、別に用意した石英材質の容器内でＭＸ、ＧａＳ３/２、ＲＥなどの原料成分を溶融し、これを急冷却する工程を経て生成される。図７は、原料物質４４０が０．００１〜１０mm直径の粉末(powder)、グレイン(grain)又はロッド(rod)形態で、石英チューブ４２０内に供給されることを示している。
【００３６】
　内部コア形成過程は、石英チューブ４２０内の原料物質４４０を溶融させて内部コアを形成する過程である。図８を参照すると、石英チューブ４２０をその軸周囲に回転させながら、その外周面を設定された温度まで加熱する。加熱温度は石英チューブ４２０の軟化点(softening point)より低く、原料物質４４０の溶融点(melting point)より高い。石英チューブ４２０が加熱されるにつれて、溶融された原料物質４４０は回転遠心力により外部コア４３０の内壁表面上に一定厚さで固着する。同時に、石英チューブ４２０内部に雰囲気ガス(atmosphere gas)が供給される。この雰囲気ガスはＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｎ２、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２及びＩ２のうち、少なくとも１種類以上で構成される。
【００３７】
　チューブ収縮過程は、石英チューブ４２０を収縮させることにより内部の空き空間を除去する過程である。図９を参照すると、石英チューブ４２０をその軟化点以上に加熱し、内部の空き空間を低圧に維持することにより、外部との圧力差を発生させる。すると、石英チューブ４２０がその軸方向に沿って収縮(collapsing)され、内部の空き空間が除去されることによってロッド形状の増幅用光ファイバ母材が生成される。
【００３８】
　次に、増幅用光ファイバの線引き過程に移る。前述した過程を経て製造された増幅用光ファイバ母材を光ファイバ線引き設備に搭載し、光ファイバ母材の一端を溶融し、線引きする。線引きされた光ファイバは紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂でコーティングされ、紫外線や熱により樹脂を硬化させて外皮が形成される。その外皮は増幅用光ファイバの機械的強度を増加させ、外部環境から保護する。
【００３９】
　本発明の一実施形態による増幅用光ファイバは、その組成成分に従って多様に具現することができ、このような多様な実施形態を下記表１及び表２に示す。
【００４０】
【表１】
2004083411.tif 000003
【００４１】
　表１は各実施形態で内部コアの組成成分を示している。各実施形態に共通して適用する外部コア及びクラッドの組成成分を下記表２に示す。
【００４２】
【表２】
2004083411.tif 000004
　以下、代表実施形態として表１の実施形態（４）を測定結果に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
　代表実施形態
【００４４】
　図４を参照して説明すると、本発明の実施形態（４）による増幅用光ファイバ３００は、内部コア３１０、外部コア３２０及びクラッド３３０で構成されている。その組成成分は表１及び表２に示したとおりである。内部コア３１０は、直径Ｃが０．６μｍで、屈折率が１．５８である。外部コア３２０は、直径Ｄが８μｍで、屈折率が１．４５９０である。クラッド３３０は、直径Ｅが１２５μｍで、屈折率が１．４５７０１である。増幅用光ファイバ３００の開口数(Numerical Aperture：ＮＡ)は０．０７６であり、１．４５μｍ波長でのモードフィールド直径(Mode-Field Diameter：ＭＦＤ)は９．２５μｍであり、伝送用光ファイバとの接続損失は０．９ｄＢである。増幅用光ファイバ３００のＮＡは、伝送用光ファイバのＮＡ０．１１７より小さい値であるが、増幅用光ファイバ３００と伝送用光ファイバのＭＦＤが９０％以上一致するため、１ｄＢ以下の接続損失を実現することができる。また、増幅用光ファイバ３００の１．４５μｍ波長での伝送損失は０．１３ｄＢ／ｍである。増幅用光ファイバ３００内で１．４５μｍ波長の光信号はシングルモード３５０で伝送する。シングルモードにおける遮断波長(cut-off wavelength)は１．２μｍであり、曲げ損失(bending loss)は１．６５μｍ波長で０．２ｄＢ／ｋｍである。
【００４５】
　増幅用光ファイバ３００の伝送損失は、従来のフッ化物系光ファイバの伝送損失０．１ｄＢ／ｍよりもやや高いが、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザで使用される光ファイバの長さが２０〜４０ｍであることを考慮すると、その使用目的には適切な値であると言える。また、従来のフッ化物系光ファイバには、伝送用石英ガラス光ファイバと機械的接続しかできず、その接続損失が１ｄＢ以上であり、再現性が不十分であるといった問題があったが、増幅用光ファイバ３００は、伝送用石英ガラス光ファイバと融着接続(fusion　splicing)が可能であり、高い再現性と低い接続損失を実現した。さらに、増幅用光ファイバ３００は、接続のためにポリマーコーティング膜である外皮(図示せず)を除去しても、化学的に安定化した石英系クラッド３３０と外部コア３２０により内部コアが保護されているので、外部の湿気による内部コア３１０のＯＨ化学結合が最小限に制限される。増幅用光ファイバ３００は、光信号伝送の大部分が外部コア３２０を通じて遂行され、誘導放出現象が内部コア３１０でのみ発生するため、内部コア３１０がＯＨ化学結合により部分的に損傷された状態になっても光損失が最小化される。
【００４６】
　図１０は光増幅利得測定装置の構成を示す概略図であり、図１１は図１０に示した装置により測定した光増幅利得スペクトルを示す図である。光増幅利得測定装置は波長可変型レーザダイオード５１０と、第１光結合器５３０及び第２光結合器５６０と、ポンピングレーザダイオード５７０と、フォトダイオード５４０と、第１アイソレーター５２０及び第２アイソレーター５８０と、スペクトル分析器５９０と、から構成される。第１光結合器５３０と第２光結合器５６０の間には本発明の代表実施形態による増幅用光ファイバ３００が接続されている。
【００４７】
　波長可変型レーザダイオード５１０は１．４５〜１．５μｍ波長の光信号を出力することができ、ポンピングレーザダイオード５７０は増幅用光ファイバ３００をポンピングするために０．８μｍ波長のポンピング光を４００ｍＷの出力で生成する。フォトダイオード５４０により測定された光信号の出力は−３０ｄＢｍであり、増幅用光ファイバ３００の長さは２０ｍである。図１１を参照すると、３０ｄB以上の光増幅利得が、利得平坦化された６０ｎｍの波長帯域間において測定された。従って、増幅用光ファイバ３００を使用することにより、Ｓバンド(１．４５〜１．５μｍ)の光信号を増幅するＴｍ３＋添加光ファイバ増幅器(ＴＤＦＡ、Ｔｍ３＋ doped fiber amplifier)を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術によるオーバジャケッティング方法を利用したフッ化物系増幅用光ファイバの製造方法を説明するための図。
【図２】従来技術によるオーバジャケッティング方法を利用したフッ化物系増幅用光ファイバの製造方法を説明するための図。
【図３】従来技術によるフッ化物系増幅用光ファイバを示す図。
【図４】本発明による増幅用光ファイバを示す図。
【図５】本発明による増幅用光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図６】本発明による増幅用光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図７】本発明による増幅用光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図８】本発明による増幅用光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図９】本発明による増幅用光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図１０】光増幅利得測定装置の構成を示す図。
【図１１】図１０に示された装置により測定された光増幅利得スペクトルを示す図。
【符号の説明】
【００４９】
３００　増幅用光ファイバ
３１０　内部コア
３２０、４３０　外部コア
３３０　クラッド
４１０　熱源
４２０　石英チューブ
４４０　原料物質
５１０　波長可変型レーザダイオード
５２０　第１アイソレーター
５３０　第１光結合器
５４０　フォトダイオード
５６０　第２光結合器
５７０　ポンピングレーザダイオード
５８０　第２アイソレーター
５９０　スペクトル分析器
Ｃ　　　内部コア直径
Ｄ　　　外部コア直径
Ｅ　　　クラッド直径　
【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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