(57)【要約】【課題】コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による第２クラッドの発熱を抑制可能な光ファイバを実現する。【解決手段】光ファイバ（１）は、第１クラッド（２１）と第２クラッド（２３）との間にこれらの間の屈折率の低屈折率層（２２）を備え、前記第１クラッド（２１）のクラッド径は、コア（１０）の活性元素の蛍光波長の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上、低屈折率層（２１）の層厚は、活性元素の吸収波長以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性元素が添加されたコアと、当該コアを取り囲む第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、を備えた光ファイバにおいて、
前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層を備え、
前記第１クラッドのクラッド径は、前記活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、
前記低屈折率層の層厚は、前記活性元素の吸収波長以上である、ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
導波方向に垂直な断面における前記第１クラッドの前記低屈折率層に対する断面積比は、８５／１５以上９０／１０以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第１クラッドのクラッド径は、前記活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径の３．５倍以上である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記コアは、前記第１クラッドの材料に屈折率を上げる元素を添加して形成され、
前記低屈折率層は、前記第１クラッドの材料に屈折率を下げる元素を添加して形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
光ファイバと、励起光源とを備え、信号光を増幅するファイバアンプにおいて、
前記光ファイバは、前記信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み前記励起光源からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備え、
前記第１クラッドのクラッド径は、前記信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、
前記低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である、ことを特徴とするファイバアンプ。
【請求項６】
請求項５に記載のファイバアンプと、前記光ファイバに形成された２つの光反射器とを備え、
前記光ファイバの前記２つの光反射器に挟まれた区間を共振器としたことを特徴とする共振器型ファイバレーザ。
【請求項７】
光ファイバと、信号光源と、励起光源とを備え、前記信号光源からの信号光を増幅するファイバレーザにおいて、
前記光ファイバは、前記信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み前記励起光源からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備え、
前記第１クラッドのクラッド径は、前記信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、
前記低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である、ことを特徴とするファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバアンプやファイバレーザなどに用いられる増幅用の光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工や通信などの多様な分野において、ファイバレーザやファイバアンプなどが広く利用されている。このような機器は、増幅用光ファイバとして、希土類等の活性元素が添加されたコアの周りに第１クラッド（インナークラッド）、その周りに第２クラッド（アウタークラッド）を備えたダブルクラッドファイバを用いるものが主流である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来のダブルクラッドファイバを図６に示す。図７に示すダブルクラッドファイバ１００では、信号光は、第１クラッド１２１によりコア１１０に閉じ込められてコア１１０を導波し、コア１１０に添加された活性元素を反転分布状態に遷移させる励起光は、第２クラッド１２３により第１クラッドに閉じ込められて、第１クラッド１２１を導波する。なお、コア１１０及び第１クラッド１２１は、ガラスにより形成され、第２クラッド１２３は、樹脂により形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４９５４７３７号（２０１２年３月２３日登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高出力のファイバレーザやファイバアンプなどの機器に用いられるダブルクラッドファイバ１００では、数ｋＷ〜数十ｋＷと言ったハイパワーの励起光を第１クラッド１２１に入射させる。このようなハイパワーの励起光を第１クラッド１２１に入射させた場合、第２クラッド１２３が発熱する現象が観察される。このような発熱は、樹脂で形成されている第２クラッド１２３の劣化を促進し、場合によって焼損を引き起こす。その結果、ダブルクラッドファイバ１００、ひいては機器の信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カットオフ波長などのコア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による第２クラッドの発熱を抑制可能な光ファイバ等を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者等は、ダブルクラッドファイバでは励起光が第１クラッドと第２クラッドとの境界で全反射する際にエバネッセント波として第２クラッドに染み出し、この染み出した励起光が第２クラッドを構成する樹脂に吸収されることで、第２クラッドが発熱することを見つけ、これをコア特性に大きな影響を与えることなく抑制するための構成を、鋭意検討を重ねて見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
そこで、本発明に係る光ファイバは、活性元素が添加されたコアと、当該コアを取り囲む第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、を備えた光ファイバにおいて、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層を備え、前記第１クラッドのクラッド径は、前記活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径（ＭＦＤ）の２．５倍以上であり、前記低屈折率層の層厚は、前記活性元素の吸収波長以上である、ことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によると、第１クラッドと第２クラッドとの間にこれらの間の屈折率を有する低屈折率層が設けられており、その層厚はコアに含まれる活性元素の吸収波長以上である。そのため、励起光（その波長が活性元素の吸収波長に一致する光が励起光として用いられる）が第１クラッドを導波する際、そのエバネッセント波は、第２クラッドにはほぼ到達しない。よって、第２クラッドの発熱を抑制することができ、第２クラッドの劣化を抑制することが可能となる。
【００１０】
さらに、第１クラッドのクラッド径が、コアに添加された活性元素の蛍光波長の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上であることによって、低屈折率層をコアから十分離すことができ、活性元素から誘導放出されコアを導波する信号光（活性元素から誘導放出される信号光の波長は、活性元素の蛍光波長に一致する）に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。すなわち、カットオフ波長などのコア特性に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。
【００１１】
よって、上記構成によると、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制可能な光ファイバを実現できる。そのため、この光ファイバを用いたファイバレーザやファイバアンプなどの機器は、その性能及び信頼性が保証される。
【００１２】
ここで、活性元素とは、励起光を吸収することにより反転分布状態に遷移する元素であり、具体的には、イッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）等の希土類元素が挙げられる。また、活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）やクロム（Ｃｒ）等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバでは、上記構成に加え、導波方向に垂直な断面における前記第１クラッドの前記低屈折率層に対する断面積比は、８５／１５以上９０／１０以下であってもよい。
【００１４】
第１クラッドの低屈折率層に対する断面積比が、８５／１５以上９０／１０以下であると、第１クラッド及び低屈折率層の双方に励起光を入射させる場合に、効果的に励起光を第１クラッドに閉じ込めることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光ファイバでは、上記構成に加え、前記第１クラッドのクラッド径は、前記活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径の３．５倍以上であってもよい。
【００１６】
上記構成によると、低屈折率層をコアからより遠くに離すことができるため、低屈折率層を設けることによるコアの特性への影響を、さらに低減することができる。
【００１７】
また、本発明に係る光ファイバは、上記構成に加え、前記コアは、前記第１クラッドの材料に屈折率を上げる元素を添加して形成され、前記低屈折率層は、前記第１クラッドの材料に屈折率を下げる元素を添加して形成されていてもよい。
【００１８】
上記構成によると、コア、第１クラッド、低屈折率層の屈折率を適切に設定することができる。
【００１９】
また、本発明に係るファイアンプは、光ファイバと、励起光源とを備え、信号光を増幅するファイバアンプにおいて、前記光ファイバは、前記信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み前記励起光源からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備え、前記第１クラッドのクラッド径、前記信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、前記低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である、ことを特徴としている。
【００２０】
上記構成によると、第１クラッドと第２クラッドとの間にこれらの間の屈折率を有する低屈折率層が設けられており、その層厚は励起光源からの励起光の波長以上である。そのため、励起光源からの励起光が第１クラッドを導波する際、そのエバネッセント波は、第２クラッドにはほぼ到達しない。よって、第２クラッドの発熱を抑制することができ、第２クラッドの劣化を抑制することが可能となる。
【００２１】
また、第１クラッドのクラッド径が、本発明に係るファイバアンプが増幅する信号光の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上であることによって、低屈折率層をコアから十分離すことができ、活性元素から放出されコアを導波する信号光に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。すなわち、カットオフ波長などのコア特性に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。
【００２２】
よって、本発明に係るファイバアンプが備えた光ファイバは、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制可能であるため、本発明に係るファイバアンプは、その性能及び信頼性が保証される。
【００２３】
また、本発明に係る共振器型ファイバレーザは、上記本発明に係るファイバアンプと、前記光ファイバに形成された２つの光反射器とを備え、前記光ファイバの前記２つの光反射器に挟まれた区間を共振器としたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によると、本発明に係るファイバアンプを備えているため、信頼性の高い共振器型ファイバレーザを実現できる。
【００２５】
また、本発明に係るファイバレーザは、光ファイバと、信号光源と、励起光源とを備え、前記信号光源からの信号光を増幅するファイバレーザにおいて、前記光ファイバは、前記信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み前記励起光源からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの間に、屈折率が前記第１クラッドよりも低く前記第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備え、前記第１クラッドのクラッド径は、前記信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、前記低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である、ことを特徴としている。
【００２６】
上記構成によると、第１クラッドと第２クラッドとの間にこれらの間の屈折率を有する低屈折率層が設けられており、その層厚は励起光源からの励起光の波長以上である。そのため、励起光源からの励起光が第１クラッドを導波する際、そのエバネッセント波は、第２クラッドにはほぼ到達しない。よって、第２クラッドの発熱を抑制することができ、第２クラッドの劣化を抑制することが可能となる。
【００２７】
また、第１クラッドのクラッド径が、信号光源からの信号光の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上であることによって、低屈折率層をコアから十分離すことができ、活性元素から放出されコアを導波する信号光に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。すなわち、カットオフ波長などのコア特性に低屈折率層が与える影響を十分に小さくすることができる。
【００２８】
よって、本発明に係るファイバレーザが備えた光ファイバは、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制可能であるため、本発明に係るファイバレーザは、その性能及び信頼性が保証される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による第２クラッドの発熱を抑制可能な光ファイバを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の光ファイバの導波方向に垂直な断面を示す図であり、（ｂ）は、同光ファイバの各構成要素の屈折率を示す図である。
【図２】上記光ファイバの低屈折率層の内周の位置と、コアを導波する光のカットオフ波長との関係を示すグラフである。
【図３】上記光ファイバの導波方向の断面の拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のファイバアンプの構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態のファイバレーザの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態のファイバレーザの構成を示す概略図である。
【図７】従来のダブルクラッドファイバの導波方向の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態について図面に基づいて以下に説明する。
【００３２】
〔第１の実施形態〕
（光ファイバ）
図１の（ａ）は、本実施形態の光ファイバ１の導波方向に垂直な断面を示す図であり、（ｂ）は、光ファイバ１の各構成要素の屈折率を示す図である。
【００３３】
図１の（ａ）に示すように、光ファイバ１は、コア１０と、コア１０を取り囲む第１クラッド２１と、第１クラッド２１を取り囲む低屈折率層２２と、低屈折率層２２を取り囲む第２クラッド２３を備えている。コア１０、第１クラッド２１、及び低屈折率層２２は、ガラスを基材として形成されており、第２クラッド２３は、樹脂を基材として形成されている。また、光ファイバ１は、第２クラッド２３を取り囲む樹脂を基材とする被覆層３０が形成されているが、被覆層３０は設けられていなくてもよい。
【００３４】
図１の（ｂ）に示すように、屈折率は、コア１０、第１クラッド２１、低屈折率層２２、第２クラッド２３の、順に低くなっている。光ファイバ１では、このような屈折率の分布にするため、コア１０は、第１クラッド２１の材料に屈折率を高くするためのドーパントが添加されて形成される。また、低屈折率層２２は、第１クラッド２１の材料に屈折率を低くするためのドーパントが添加されて形成される。第１クラッド２１の材料が例えばガラス（主に石英）の場合、屈折率を高くするドーパントとしてはゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）等、屈折率を低くするドーパントとしては、フッ素（Ｆ）等が挙げられる。なお、第１クラッド２１の材料、ドーパントの添加の有無や元素の種類は、これらに限定されない。被覆層３０が設けられている場合、被覆層３０の屈折率は、光ファイバ１の他のどの構成部材よりも高くなる。
【００３５】
第２クラッド２３及び被覆層３０は、それぞれ公知のものを用いることができ、例えば、それぞれ所望の屈折率を有する樹脂で形成される。
【００３６】
また、コア１０には、活性元素が添加されている。この活性元素は、励起光を吸収することにより反転分布状態に遷移する元素であり、具体的には、イッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）等の希土類元素が挙げられる。また、活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）やクロム（Ｃｒ）等が挙げられる。
【００３７】
光ファイバ１では、第１クラッド２１のクラッド径は、コア１０に添加された活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径（ＭＦＤ）の２．５倍以上となっている。そして、第１クラッド２１の周囲には、上記したように、その屈折率ｎ２２が第１クラッドの屈折率ｎ２１よりも低く第２クラッド２３の屈折率ｎ２３よりも高い低屈折率層２２が形成されている。上記のような第１クラッド２１の外側に低屈折率層２２が形成されていることにより、光ファイバ１の導波方向の垂直な断面において、低屈折率層２２は、コアに添加された活性元素の蛍光波長の基本モードのＭＦＤの２．５倍以内には存在していない。よって、低屈折率層２２はコア１０から十分に離れているということができる。
【００３８】
また、低屈折率層２２の層厚（低屈折率層２２の内周から外周までの距離）は、コア１０に添加される活性元素の吸収波長以上となっている。
【００３９】
なお、活性元素がＹｂの場合、蛍光波長は、１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍであり、吸収波長は９００ｎｍ〜１０００ｎｍである。また、活性元素がＥｒの場合、蛍光波長は、1５３０〜１６２０ｎｍ、吸収波長は、９７０〜９９０ｎｍ及び１４７０〜１４９０ｎｍである。活性元素がＮｄの場合、蛍光波長は、１０００〜１２００ｎｍ、吸収波長は、７００〜９５０ｎｍである。活性元素がＴｍの場合、蛍光波長は、１９５０〜２０５０ｎｍ、吸収波長は、７８０〜８１０ｎｍである。活性元素がＨｏの場合、蛍光波長は、２１００〜２２００ｎｍ、吸収波長は、８００〜８２０ｎｍ、活性元素がＢｉの場合、蛍光波長は、１０００〜１６００ｎｍ、吸収波長は４００〜８５０ｎｍである。活性元素がＣｒの場合、蛍光波長は、１１００〜１６００ｎｍ、吸収波長は４３０〜４５０ｎｍ及び５８０〜６００ｎｍである。
【００４０】
ここで、低屈折率層２２の層厚の下限値は上記のようにコア１０に添加される活性元素の吸収波長以上であるが、上限値は、次のように求まる。すなわち、コア１０周囲のガラス成分層（ここでは、第１クラッド２１＋低屈折率層２２）のサイズの上限値から第１クラッド２１のクラッド径を引いて２で割ることで求まる。
【００４１】
このような光ファイバ１の第１クラッド２１に励起光（コア１０に添加された活性元素の吸収波長の光）が入射されると、第１クラッド２１を導波する励起光がコア１０を通過する際、コア１０に添加された活性元素が反転分布状態に遷移する。反転分布状態に遷移した活性元素は、外部から入力された信号光、又は、自然放出光を種光として、誘導放出の連鎖を起こす。このようにして活性元素から誘導放出された信号光（コア１０に添加された活性元素の蛍光波長の光）は、コア１０を導波する。
【００４２】
ここで、光ファイバ１には低屈折率層２２が設けられおり、その層厚はコア１０に含まれる活性元素の吸収波長以上である。そのため、光ファイバ１導波方向の断面の拡大図である図３に示すように、励起光が第１クラッド２１を導波する際、そのエバネッセント波は、第２クラッド２３にはほぼ到達しない。よって、第２クラッド２３の発熱を抑制することができ、第２クラッド２３の劣化を抑制することが可能となる。
【００４３】
さらに、第１クラッド２１のクラッド径が、コア１０に添加された活性元素の蛍光波長（コア１０を導波する信号光の波長に一致）の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上であることによって、低屈折率層２２をコア１０から十分に離すことができ、活性元素から放出されコア１０を導波する信号光に低屈折率層２２が与える影響を十分に小さくすることが可能となる。すなわち、カットオフ波長などのコア特性に低屈折率層２２が与える影響を十分に小さくすることができる。
【００４４】
ここで、光ファイバ１では、コア１０の特性に低屈折率層２２が与える影響を十分に小さくできることを、具体的に説明する。図２は、低屈折率層２２の内周の位置（言い換えれば、第１クラッド２１のクラッド径）と、コア１０を導波する光のカットオフ波長との関係を示すグラフである。図２から、低屈折率層２２の内周の位置（言い換えれば、第１クラッド２１のクラッド径）が、コア１０に添加された活性元素の蛍光波長の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上であると、カットオフ波長の変化分を５％以下にできることがわかる。また、低屈折率層２２の内周の位置が、コア１０に添加された活性元素の蛍光波長の基本モードのＭＦＤの３．５倍以上であると、カットオフ波長の変化分を１％以下にできることがわかる。なお、図２に示す低屈折率層の内周の位置に対するカットオフ波長の測定に用いた光ファイバの条件は、コア径：３０μｍ、コアのＮＡ：０．０６、添加した活性元素：Ｙｂ、低屈折率層のＮＡ：０．２２、ファイバ外径：３００μｍである。
【００４５】
以上のように、光ファイバ１は、カットオフ波長などのコア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制することが可能となる。そのため、光ファイバ１を用いたファイバレーザやファイバアンプなどの機器は、その性能及び信頼性が保証される。
【００４６】
また、第１クラッド２１の低屈折率層２２に対する断面積比は、８５／１５以上９０／１０以下であると、効果的に励起光を第１クラッド２１に閉じ込めることができるため好ましい。
【００４７】
（製造方法）
光ファイバ１の製造方法における母体製造（プリフォーム）はおおよそ次の通りである。
【００４８】
まず、第１クラッド２１の材料（石英ガラス）に屈折率を上げるドーパンが添加され、かつ活性元素が添加された、コア１０の周囲に第１クラッド２１を形成する。あるいは、第１クラッド２１の内部にコア１０を形成する。これらは公知の技術を用いて行うことができる。この際、第１クラッド２１のクラッド径が、コア１０の活性元素の蛍光波長の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上となるようにする。
【００４９】
その後、第１クラッド２１の材料に屈折率を下げるドーパンが添加されたもの用いて、低屈折率層２２を形成する。この際、低屈折率層２２の層厚（低屈折率層２２の内周から外周までの距離）が、コア１０の活性元素の吸収波長以上になるようにする。その後、公知技術を用いて、第２クラッド２３、被覆層３０の順に形成する。
【００５０】
（実施例）
上記の光ファイバ１の一実施例について説明する。
【００５１】
本実施例では、第１クラッド２１は屈折率ｎ２１が１．４５０のガラスから形成されており、光ファイバ１のコア１０は、第１クラッド２１と同じガラスにＧｅを添加して形成されており、コア１０の屈折率ｎ１０は１．４５２となっている。また、コア１０には活性元素としてＹｂが添加されている。また、低屈折率層２２は、第１クラッド２１と同じガラスにＦを添加して形成されており、低屈折率層２２の屈折率ｎ２２は１．４３０となっている。さらに、第２クラッド２３は屈折率ｎ２３が１．３８０の樹脂から形成されている。本実施例では、被覆層３０は設けられていない。
【００５２】
また、コア１０は、半径が１５μｍであり、よってコア径（直径）は３０μｍである。コア１０のＮＡは０．０６である。第１クラッドのクラッド径（直径）は１２０μｍである。よって、第１クラッド２１の層厚（第１クラッド２１の内周から外周までの距離）は４５μｍである。第１クラッドのクラッド径１２０μｍは、コア１０に添加されたＹｂの蛍光波長（１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍ）の基本モードのＭＦＤの２．５倍以上となっている。
【００５３】
また、低屈折率層２２の層厚は５μｍであり、コア１０に添加されたＹｂの吸収波長（９００ｎｍ〜１０００ｎｍ）以上となっている。低屈折率層２２のＮＡは０．２２である。また、低屈折率層２２の周囲の第２クラッド２３の層厚（第２クラッド２３の内周から外周までの距離）は２０μｍであり、被覆層３０の層厚（被覆層３０の内周から外周までの距離）は３０μｍである。低屈折率層２２と第２クラッド２３の間のＮＡは０．４１である。
【００５４】
以上の数値は例示であり、記載されたものに限定されない。
【００５５】
〔第２の実施形態〕
以下では、本発明の第２の実施形態に係るファイバアンプについて説明する。
【００５６】
図４は、本実施形態のファイバアンプ４０の構成を示す概略図である。図４に示すように、ファイバアンプ４０は、励起光源４１と、ポンプコンバイナ４２と、増幅用光ファイバ４３と、を備えており、信号光を増幅する機器である。
【００５７】
ここで、増幅用光ファイバ４３は、信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み励起光源４１からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、第１クラッドと第２クラッドとの間に、屈折率が第１クラッドよりも低く第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備え、第１クラッドのクラッド径は、信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である。よって、増幅用光ファイバ４３として、第１の実施形態の光ファイバ１を用いることができる。
【００５８】
励起光源４１は、例えばレーザダイオードから構成される。本実施形態で用いられるレーザダイオードとしては、例えば、ＧａＡｓ系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザが挙げられる。励起光源４１からは、増幅用光ファイバ４３のコアに添加されている活性元素を励起する励起光が出射される。
【００５９】
励起光源４１から出射した励起光は、光ファイバ４４を導波してポンプコンバイナ４２に入射する。なお、励起光源４１とポンプコンバイナ４２とを接続する光ファイバ４４は、公知のものを用いることができる。ポンプコンバイナ４２から増幅用光ファイバ４３の第１クラッドに入射された励起光はこの第１クラッドを導波して、増幅用光ファイバ４３のコアを横切る際にこのコアに添加されている活性元素を反転分布状態に遷移させる。そして反転分布状態に遷移した活性元素は、外部から入力された信号光、又は、自然放出光を種光として、誘導放出の連鎖を起こす。このようにして活性元素から誘導放出された信号光は、増幅用光ファイバ４３のコアを導波する。
【００６０】
増幅用光ファイバ４３は、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制可能であるため、ファイバアンプ４０は、その性能及び信頼性が保証される。
【００６１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係るファイバレーザについて説明する。なお、上記にて説明した同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
【００６２】
図５は、本実施形態のファイバレーザ５０の構成を示す概略図である。図５に示すように、ファイバレーザ５０は、信号光源５１と、励起光源４１と、ポンプコンバイナ４２と、増幅用光ファイバ４３とを備え、信号光源５１からの信号光を増幅する機器である。
【００６３】
ここで、増幅用光ファイバ４３は、信号光源５１からの信号光を導波するコアと、当該コアを取り囲み励起光源４１からの励起光を導波する第１クラッドと、当該第１クラッドを取り囲む第２クラッドと、第１クラッドと第２クラッドとの間に、屈折率が第１クラッドよりも低く第２クラッドよりも高い低屈折率層と、を備えている。また、第１クラッドのクラッド径は、信号光源５１からの信号光の基本モードのモードフィール径の２．５倍以上であり、低屈折率層の層厚は、前記励起光の波長以上である。
【００６４】
なお、ファイバレーザ５０は、第２の実施形態にて説明したファイバアンプ４０と、信号光を出射する信号光源５１とを備えた構成ということもできる。
【００６５】
信号光源５１は、例えば、半導体レーザ装置や、ファブリペロー型やファイバリング型のファイバレーザ装置から構成される。この信号光源５１は、増幅用光ファイバ４３に添加される活性元素が誘導放出できる波長の信号を出射する。信号光源５１から出射された信号光は、ポンプコンバイナ４２に入射する。信号光源５１とポンプコンバイナ４２とを接続する光ファイバは従来公知のものを用いることができる。そして、ポンプコンバイナ４２から出射した信号光は、増幅用光ファイバ４３のコアを導波する。増幅用光ファイバ４３のコアを導波する信号光は、第２の実施形態で説明したように、反転分布状態に遷移した活性元素において生じる連鎖的な誘導放出により増幅される。
【００６６】
増幅用光ファイバ４３は、コア特性に大きな影響を与えることなく、励起光による発熱を抑制可能であるため、ファイバレーザ５０は、その性能及び信頼性が保証される。
【００６７】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係るファイバレーザについて説明する。なお、上記にて説明した同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
【００６８】
図６は、本実施形態のファイバレーザ６０の構成を示す概略図である。図６に示すように、ファイバレーザ６０は、信号光源５１と、励起光源４１と、ポンプコンバイナ４２と、増幅用光ファイバ４３と、高反射ＦＢＧ６１及び低反射ＦＢＧ６２とを備え、増幅用光ファイバ４３の高反射ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating、光反射器）６１及び低反射ＦＢＧ（光反射器）６２とに挟まれた区間を共振器とした共振器型ファイバレーザである。
【００６９】
ポンプコンバイナ４２から増幅用光ファイバ４３までを接続する光ファイバは、増幅用光ファイバ４３と同様の構成であってもよい。ただし、ポンプコンバイナ４２から増幅用光ファイバ４３までを接続する光ファイバのコアには活性元素は添加されていない。
【００７０】
高反射ＦＢＧ６１は、低反射ＦＢＧ６２よりも増幅用光ファイバ４３のポンプコンバイナ４２側に設けられている。高反射ＦＢＧ６１は、励起された増幅用光ファイバ４３の活性元素が放出する光の少なくとも一部を反射するように構成されている。反射率は、例えば１００％であってもよい。低反射ＦＢＧ６２は、高反射ＦＢＧ６１が反射する光と同じ波長の光を高反射ＦＢＧ６１よりも低い反射率で反射するように構成されている。例えば、高反射ＦＢＧ６１が反射する光と同じ波長の光を、５０％の反射率で反射するように構成されている。
【００７１】
ファイバレーザ６０では、励起光源４１からの励起光がポンプコンバイナ４２を介して増幅用光ファイバ４３の第１クラッドに入射されると、第１クラッドを導波する励起光がコアを通過する際、増幅用光ファイバ４３のコアに添加された活性元素が反転分布状態に遷移する。反転分布状態に遷移した活性元素は、自然放出光を種光として、誘導放出の連鎖を起こす。誘導放出された光（信号光）は、高反射ＦＢＧ６１と低反射ＦＢＧ６２との間で反射を繰り返えすことで再帰的に増幅される。
【００７２】
なお、ファイバレーザ６０は、第２の実施形態にて説明したファイバアンプ４０と、高反射ＦＢＧ６１及び低反射ＦＢＧ６２と、を備えた構成ということもできる。
【００７３】
増幅用光ファイバ４３は、コアを導波する光の特性への影響を低減しつつ、励起光による発熱を抑制可能であるため、ファイバレーザ６０は、その性能及び信頼性が保証される。
【００７４】
なお、本発明は上述した各実施形態や実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態または実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、光ファイバ、及び、ファイバレーザやファイバアンプ等の光増幅デバイスに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１    光ファイバ
１０  コア
２１  第１クラッド
２２  低屈折率層
２３  第２クラッド
４０  ファイバアンプ
５０，６０  ファイバレーザ
６１  高反射ＦＢＧ（光反射器）
６２  低反射ＦＢＧ（光反射器）
【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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