(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバであって、
上記第１及び第２クラッドは、上記ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成され、
上記第１クラッドの空隙率は、上記第２クラッドの空隙率よりも低く設定されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【請求項２】
請求項１において、
第１クラッドの空隙率は、２．５％以下に設定されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【請求項３】
請求項１において、
第１クラッドの細孔は、ファイバ断面において周期的に配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
コアには、希土類元素がドープされている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【請求項５】
ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバの製造方法であって、
プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とを備え、
上記プリフォーム作製工程は、
筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも１本の棒状コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとなるコア部を形成するコア部形成工程と、
上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の棒状第１クラッド用ロッドを配設することで、上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、
上記第１クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状第２クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有し、
上記プリフォーム作製工程において、プリフォーム断面における第１クラッド部と第２クラッド部との境界部に、第１クラッド用ロッドと第２クラッド用キャピラリとを上記境界部に沿って交互に配設した混合層を設ける
ことを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のダブルクラッドファイバの製造方法であって、
プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とを備え、
上記プリフォーム作製工程は、
筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも１本の棒状コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとなるコア部を形成するコア部形成工程と、
上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の筒状第１クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、
上記第１クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状第２クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有している
ことを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバレーザーやファイバアンプに用いられるダブルクラッドファイバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファイバレーザーやファイバアンプに用いられるダブルクラッドファイバが知られており、このダブルクラッドファイバは、励起光活性物質がドープされたコア（シングルモードコア）と、このコアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有している。このダブルクラッドファイバにおいては、信号光を上記コア内で伝播させる一方、この信号光を励起させる励起光を上記第１クラッド内で伝播させることにより、上記励起光がコアに交差する度に上記励起光活性物質が活性化され、その結果、上記信号光が増幅されるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１及び第２クラッドを有するダブルクラッドファイバにおいて、励起光に対する開口数を向上させるためには、第２クラッドの屈折率を第１クラッドに比べて低くする必要がある。このため、従来のダブルクラッドファイバにおいては、上記コア及び第１クラッドを石英（ＳｉＯ2）により形成するのに対し、第２クラッドを例えば紫外線硬化型樹脂によって形成するようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記第２クラッドを紫外線硬化型樹脂により形成しても、励起光に対する開口数は０．５程度であって、該開口数のさらなる向上は望めない。また、第２クラッドを樹脂で形成することで、ダブルクラッドファイバの熱安定性の問題が生じてしまうことにもなる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、励起光に対する開口数が向上したダブルクラッドファイバ及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバを対象とし、上記第１及び第２クラッドを、上記ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成すると共に、上記第１クラッドの空隙率を、上記第２クラッドの空隙率よりも低く設定することを特定事項とするものである。
【０００７】
ここで、上記コアには励起光活性物質（例えば希土類元素等）をドープすると共に、第１クラッドよりも屈折率を高めるために、例えばＧｅ等をドープするのが好ましい。
【０００８】
請求項１記載の発明によると、第２クラッドがファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成されているため、上記第２クラッドの屈折率（実効屈折率）は、各孔内の空気の屈折率と、該孔以外の部分の屈折率とによって決定され、空隙率に応じて上記第２クラッドの実効屈折率が変化する。つまり、上記空隙率を高めると、上記第２クラッドの実効屈折率は低下する。従って、上記第２クラッドを多孔構造とすることによって、この第２クラッドと第１クラッドとの比屈折率差を比較的大きくすることができ、ダブルクラッドファイバにおける励起光に対する開口数を大幅に増大させることが可能になる。
【０００９】
また、上記第２クラッドだけでなく第１クラッドもファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成することで、その空隙率を調整することだけで第１クラッドの屈折率（実効屈折率）が変化する。このため、上記コアと第１クラッドとの比屈折率差を比較的小さくするようにすれば、上記コア径を拡大してもシングルモード化する。すなわち、上記第１クラッドを多孔構造とすることによって、ダブルクラッドファイバのコア拡大構造が得られる。
【００１０】
また、上記第２クラッドを多孔構造とすることだけで、第２クラッドと第１クラッドとの比屈折率差を大きくすることができるため、この第２クラッドを樹脂等によって形成する必要がなくなる。このため、上記第２クラッドをＳｉＯ2で形成することにより、ダブルクラッドファイバの熱安定性の問題が解消される。
【００１１】
また、第１クラッドの空隙率を、第２クラッドの空隙率よりも低く設定することにより、第２クラッドの実効屈折率が第１クラッドの実効屈折率に比べて小さくなり、上記第１クラッド内で励起光が伝播可能になる。
【００１２】
上記請求項１記載の発明においては、例えば請求項２記載の如く、第１クラッドの空隙率を、２．５％以下に設定するのが好ましい。
【００１３】
これにより、上記コアと第１クラッドとの比屈折率差が比較的小さくなり、上述したように、コア径を拡大させてもシングルモード化する。
【００１４】
また、上記請求項１記載の発明においては、例えば請求項３記載の如く、第１クラッドの細孔を、ファイバ断面において周期的に配設してもよい。
【００１５】
これにより、第１クラッドの実効屈折率に波長依存性が生じ、全ての波長でシングルモードとなる条件が存在するようになる。
【００１６】
尚、上記第１クラッドの断面形状は、例えば三角形、四角形及び六角形等の多角形状、円形状又は楕円形状等に形成すればよい。
【００１７】
さらに、請求項４記載の如く、コアに、希土類元素をドープしてもよい。ここで、希土類元素としては、エルビウム（Ｅｒ），ネオジム（Ｎｄ）及びイッテリビウム（Ｙｂ）の内の少なくとも一つとしてもよい。
【００１８】
上記請求項１〜４記載の発明は、ダブルクラッドファイバに係るものであったが、請求項５及び６記載の発明は、その製造方法に係る発明である。
【００１９】
例えば、ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバの製造方法の一つとして、上記ファイバのコアとなるコア部と、該コア部の周囲を覆い上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部とを有する第１プリフォームを作製する第１プリフォーム作製工程と、筒状のサポート管内に、上記第１プリフォームを、上記コア部が該サポート管の略中心に位置するように配設すると共に、上記第１プリフォームと上記サポート管との間に複数の筒状キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成して第２プリフォームを作製する第２プリフォーム作製工程と、上記第２プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とを備えることが考えられる。
【００２０】
これによると、第１プリフォーム作製工程においては、コア部と、該コア部の周囲を覆う第１クラッド部とを有する第１プリフォームを作製する。この第１プリフォームは、例えば、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法又はロッドインチューブ法等の公知の方法によってコア部及びクラッド部（第１クラッド部）を有するプリフォームを作製し、このプリフォームに対して研削加工を施すことによって作製すればよい。
【００２１】
そして、第２プリフォーム作製工程においては、第２プリフォームを作製する。すなわち、上記コア部が上記サポート管の略中心に位置するように、上記第１プリフォームを筒状のサポート管内に配設すると共に、上記第１プリフォームと上記サポート管との間に複数の筒状キャピラリを配設することで第２クラッド部を形成して第２プリフォームを作製する。
【００２２】
こうして作製された第２プリフォームを、線引き工程において加熱・延伸してファイバ状に線引きする。これにより、上記第１プリフォームの部分が、ダブルクラッドファイバのコア及び第１クラッドとなる一方、第２クラッド部における各キャピラリの孔が、上記ダブルクラッドファイバの第２クラッドにおいてファイバ中心軸方向に延びる孔を形成して、上記第２クラッドが多孔構造に構成される。このように、複数のキャピラリを上記サポート管内に配設することだけで、多孔構造の第２クラッドを容易に製造可能になる。
【００２３】
ところで、上記第１プリフォームの作製工程は、従来からダブルクラッドファイバの製造の際に行われている工程であるが、プリフォームに対して研削加工を施すため、極めて煩雑であると共に、複雑な断面形状を形成するのが困難であるという不都合がある。
【００２４】
請求項５記載の発明は、このような観点から、ダブルクラッドファイバを、より一層容易に製造し得る方法であり、具体的には、ファイバ中心軸方向に延び信号光が伝播するコアと、該コアの周囲を覆い上記信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバの製造方法を対象とし、プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とを備えたものとする。
【００２５】
そして、上記プリフォーム作製工程は、筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも１本の棒状コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとなるコア部を形成するコア部形成工程と、上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の棒状第１クラッド用ロッドを配設することで、上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、上記第１クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状第２クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有し、上記プリフォーム作製工程において、プリフォーム断面における第１クラッド部と第２クラッド部との境界部に、第１クラッド用ロッドと第２クラッド用キャピラリとを上記境界部に沿って交互に配設した混合層を設けることを特定事項とするものである。
【００２６】
請求項５記載の発明によると、プリフォーム作製工程におけるコア部形成工程においては、筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも１本の棒状コア用ロッドを配設することによって、上記ファイバのコアとなるコア部を形成する。ここで、配設するコア用ロッドの本数は、このロッドの径とファイバにおけるコア径とに応じて設定すればよい。また、上記コア用ロッドとしては、例えば励起光活性物質やＧｅがドープされたものとしてもよい。
【００２７】
そして、第１クラッド部形成工程においては、上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の棒状第１クラッド用ロッドを配設することで、上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部を形成する。
【００２８】
また、第２クラッド部形成工程においては、上記第１クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状第２クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成する。
【００２９】
このように、第１クラッドとなる第１クラッド部は、複数の第１クラッド用ロッドによって形成するため、上記ロッドの配置を調整することだけで、上記第１クラッド部（第１クラッド）を所望の断面形状、例えば多角形状、円形状又は楕円形状等に容易に形成し得る。従って、ダブルクラッドファイバの製造に際し研削加工が必要なくなり、製造コストの大幅な低減化が実現する。
【００３０】
また、プリフォーム断面における第１クラッド部と第２クラッド部との境界部に、第１クラッド用ロッドと第２クラッド用キャピラリとを上記境界部に沿って交互に配設した混合層を設けることによって、線引き後のダブルクラッドファイバの断面における第１クラッドと第２クラッドとの界面が凹凸状になって、この界面において、励起光がランダムに反射するようになる。このため、上記励起光がコアに交差する割合がより一層向上して、ダブルクラッドファイバの励起効率の向上が図られる。
【００３１】
一方、請求項６記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載のダブルクラッドファイバの製造に適していて、具体的には、プリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とを備えたものとする。
【００３２】
そして、上記プリフォーム作製工程は、筒状のサポート管内の略中心に、少なくとも１本の棒状コア用ロッドを配設することで、上記ファイバのコアとなるコア部を形成するコア部形成工程と、上記サポート管内の上記コア部の周囲に、複数の筒状第１クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第１クラッドとなる第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、上記第１クラッド部とサポート管との間に、複数の筒状第２クラッド用キャピラリを配設することで、上記ファイバの第２クラッドとなる第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有することを特定事項とするものである。
【００３３】
請求項６記載の発明によると、プリフォームの第１クラッド部を、複数の第１クラッド用キャピラリによって形成するため、上記請求項５記載の発明と同様に、上記第１クラッド用キャピラリの配置を調整することだけで、所望の断面形状の第１クラッド部（第１クラッド）を容易に形成し得る。従って、ダブルクラッドファイバの製造コストが大幅に低減される。
【００３４】
尚、第１クラッド用キャピラリの配置を調整すれば、請求項３記載の如く、第１クラッドの孔が、ファイバ断面において周期的に配設されたダブルクラッドファイバを形成することも容易に行い得る。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるダブルクラッドファイバによれば、少なくとも第２クラッドをファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成することで、この第２クラッドと第１クラッドとの比屈折率差を比較的大きくすることができ、ダブルクラッドファイバにおける励起光に対する開口数を増大させることができる。また、第２クラッドをＳｉＯ2によって形成しても、多孔構造とすることで所望の実効屈折率が得られるため、上記第２クラッドを樹脂により形成した場合に比べて、ダブルクラッドファイバの熱安定性を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明におけるダブルクラッドファイバの製造方法によれば、筒状のサポート管内に、複数の筒状のキャピラリを配設することだけで、ファイバ中心軸方向に延びる多数の孔を有する多孔構造の第２クラッドを容易に製造することができる。
【００３７】
また、プリフォームの第１クラッド部を、複数の第１クラッド用ロッド又はキャピラリによって形成することで、上記第１クラッド部（ダブルクラッドファイバの第１クラッド）を所望の断面形状に容易に形成することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００３９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るダブルクラッドファイバ１を示し、このものは、信号光が伝播するコア１１と、このコア１１の周囲を覆い信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッド１２と、この第１クラッド１２の周囲を覆う第２クラッド１３と、この第２クラッド１３の周囲を覆うサポート部１４とを備えている。
【００４０】
上記コア１１は、上記ダブルクラッドファイバ１の略中心で該ダブルクラッドファイバ１の中心軸方向に延びるように配設された、ＳｉＯ2製のシングルモードコアであって、このコア１１には、上記第１クラッド１２よりも屈折率が高くなるように、例えばＧｅ等がドープされていると共に、上記第１クラッド１２を伝播する励起光によって、上記コア１１内の信号光が増幅するように、例えば希土類元素（具体的には、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ等）等の励起光活性物質がドープされている。
【００４１】
上記第１クラッド１２は、上記コア１１の周囲を覆い、上記ダブルクラッドファイバ１の中心軸方向に延びて配設されていて、ＳｉＯ2からなっている。この第１クラッド１２の断面形状は、図例では略正六角形状に形成されているが、正六角形状に限らず、三角形状、矩形状等の多角形状、円形状又は楕円形状等に形成してもよい。
【００４２】
上記第２クラッド１３は、上記第１クラッド１２の周囲を覆いながら、上記ダブルクラッドファイバ１の中心軸方向に延びて配設されており、この第２クラッド１３もＳｉＯ2製である。そして、この第２クラッド１３は、上記ダブルクラッドファイバ１の中心軸方向に延びる多数の孔１３ａ，１３ａ，…を有する多孔構造に構成されており、この孔１３ａ，１３ａ，…は、上記ダブルクラッドファイバ１の断面においてほぼ最密となるように配置されている。尚、上記孔１３ａ，１３ａ，…を、略最密となるように配置しなくても、上記ファイバ断面において、周方向に略均一となるように配置してもよい。
【００４３】
また、上記サポート部１４は、上記第２クラッド１３を覆うように設けられていて、多孔構造の第２クラッド１３を保護すると共に、ダブルクラッドファイバ１の機械的強度を向上させるようになっている。
【００４４】
尚、上記サポート部１４の外周囲には、図示は省略するが、通常の通信用光ファイバ等に設けられている被覆材（例えば紫外線硬化型樹脂等の被覆材）を設けるのがよい。
【００４５】
このように、上記ダブルクラッドファイバ１は、第２クラッド１３が、ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔構造に構成されているため、上記第２クラッド１３の屈折率（実効屈折率）は、各孔１３ａ，１３ａ，…内の空気の屈折率と、該孔以外のＳｉＯ2部分（孔と孔との間の部分）の屈折率とによって決定され、上記第２クラッド１３空隙率（第２クラッド１３において全体積（断面積）に対する上記孔１３ａ，１３ａ，…の体積（断面積）の割合）に応じて上記第２クラッド１３の実効屈折率が変化する。すなわち、上記空隙率が小さい程、第２クラッド１３の実効屈折率が大きくなり、空隙率が大きい程、第２クラッド１３の実効屈折率が小さくなる。
【００４６】
尚、上記孔１３ａ，１３ａ，…が最密に配置されている場合等、隣合う一対の孔１３ａ，１３ａの中心間距離（ピッチ）Λが一定となるように配置されている場合には、上記ピッチΛと、各孔１３ａの径ｄとの比（ｄ／Λ）で、上記空隙率は規定される。従って、ｄ／Λが小さい程、空隙率が小さくなって第２クラッド１３の実効屈折率が大きくなり、上記ｄ／Λが大きい程、空隙率が大きくなって上記第２クラッド１３の実効屈折率が小さくなる。
【００４７】
このように、上記第２クラッド１３を多孔構造とすることによって、上記空隙率に応じて実効屈折率が１〜１．４６程度に変更可能になる。これに伴い、上記ダブルクラッドファイバ１の励起光に対する開口数は０．０１〜０．９９程度に変更可能になる。このため、上記第２クラッドを紫外線硬化型樹脂によって形成する従来のダブルクラッドファイバに比べて（開口数０．５程度）、励起光に対する開口数を大幅に増大させることが可能になる。その結果、ダブルクラッドファイバ１に、大パワーの励起光を入射させることが可能になり、信号光の増幅効率の向上が図られる。また、第２クラッド１３がＳｉＯ2製であるため、上記ダブルクラッドファイバ１の熱安定性を向上させることができる。
【００４８】
次に、上記ダブルクラッドファイバ１の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、ダブルクラッドファイバ１のプリフォーム２を示しており、上記ダブルクラッドファイバ１の製造は、上記プリフォーム２を作製するプリフォーム作製工程と、該プリフォーム２を加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とからなる。尚、このプリフォーム２は左右対称のものであるため、同図においては、該プリフォーム２の右半分の図示を省略している。
【００４９】
先ず、プリフォーム作製工程について説明すると、断面略円形状の筒状サポート管２４を用意し、このサポート管２４内の略中心に、丸棒状のＳｉＯ2製コア用ロッド２１ａを７本配設して、上記ダブルクラッドファイバ１のコア１１となるコア部２１を形成する（コア部形成工程）。このコア２１部は、上記サポート管２４の略中心に配置した１本のコア用ロッド２１ａの回りに、６本のコア用ロッド２１ａを互いに接するように配設することで、全体で略円形状となるように形成すればよい。尚、上記コア用ロッド２１ａは、屈折率を高めるＧｅ等を予めドープすると共に、励起光活性物質を予めドープしたものとするのがよい。また、上記コア部２１を形成するコア用ロッド２１ａの本数は、上記コア用ロッド２１ａの径とダブルクラッドファイバ１のコア１１径とに応じて適宜調整すればよい。
【００５０】
そして、上記サポート管２４内の上記コア部２１の周囲に、丸棒状のＳｉＯ2製第１クラッド用ロッド２２ａを複数本配設することで、上記ダブルクラッドファイバ１の第１クラッド１２となる第１クラッド部２２を形成する（第１クラッド部形成工程）。このとき、上記第１クラッド用ロッド２２ａは、上記第１クラッド部２２が断面略正六角形状となるように最密に配設すればよいが、線引き工程後のダブルクラッドファイバ１における第１クラッド１２が中実状になるのであれば、上記第１クラッド用ロッド２２ａを最密に配設しなくてもよい。尚、上記第１クラッド用ロッド２２ａとしては、例えばＧｅ等ドープをしたものを用いてもよい。
【００５１】
また、上記第１クラッド部２２とサポート管２４との間に丸筒状のＳｉＯ2製第２クラッド用キャピラリ２３ａを複数本配設することで、上記ダブルクラッドファイバ１の第２クラッド１３となる第２クラッド部２３を形成する（第２クラッド部形成工程）。この第２クラッド用キャピラリ２３ａも最密に配設すればよいが、最密に配設しなくても、上記第２クラッド用キャピラリ２３ａは、ダブルクラッドファイバ１の第２クラッド１３における孔１３ａ，１３ａ，…がダブルクラッドファイバ１の周方向に略均一に分布するように配設してもよい。但し、上記第２クラッド用キャピラリ２３ａは、ダブルクラッドファイバ１の第２クラッド１３において、ピッチΛが５μｍ以下となるように配設するのが好ましい。
【００５２】
このようにして、コア用ロッド２１ａ、第１クラッド用ロッド２２ａ及び第２クラッド用キャピラリ２３ａのそれぞれがサポート管２４内に配設されたプリフォーム２が作製される（プリフォーム作製工程）。尚、上記コア部形成工程、第１クラッド部形成工程、及び第２クラッド部形成工程を行う順番に制限はない。
【００５３】
そして、このプリフォーム２を、図示省略の線引き炉において加熱・延伸してファイバ化させる（線引き工程）。この線引き工程において、上記ファイバ１の外周囲に被覆材を設けるようにしてもよい。この線引き工程を行うことによって、上記第２クラッド用キャピラリ２３ａの孔が第２クラッド１３の孔を形成して、この第２クラッド１３を多孔構造にすると共に、第１クラッド用ロッド２２ａが互いに融着して第１クラッド１２を形成し、かつ上記コア用ロッド２１ａが互いに融着してコア１１を形成して、図１に示すようなダブルクラッドファイバ１が製造される。尚、サポート管２４は、上記ダブルクラッドファイバ１のサポート部１４を形成する。
【００５４】
このように、サポート管２４内に、複数本の第２クラッド用キャピラリ２３ａ，２３ａ，…を配設することだけで、上記ダブルクラッドファイバ１の第２クラッド１３を多孔構造に構成することができる。また、プリフォーム作製の際に、上記第２クラッド用キャピラリ２３ａの内径やこの第２クラッド用キャピラリ２３ａを配設するピッチ（一対のキャピラリ２３ａ，２３ａ間の距離）を変更することだけで、上記第２クラッド１３の孔１３ａ径ｄやピッチΛが変化して、この第２クラッド１３の実効屈折率を変更させることができる。
【００５５】
また、上記プリフォーム２の第１クラッド部２２も、複数本の第１クラッド用ロッド２２ａによって形成するため、研削工程を行わなくても第１クラッド部２２（第１クラッド１２）を所望の断面形状に形成することができる。すなわち、図例では、上記第１クラッド１２（第１クラッド部２２）の断面形状が略正六角形状であるが、上記第１クラッド用ロッド２２ａの配置を調整することだけで、上記第１クラッド１２を、三角形状や矩形状等の多角形状、円形状又は楕円形状等に形成することができる。従って、ダブルクラッドファイバ１の製造コストを大幅に低減させることができる。
【００５６】
尚、プリフォーム２における第１クラッド部２２と第２クラッド部２３との境界部は、例えば図３に示すように、境界部（境界面）Ｓを挟んだ一方には第１クラッド用ロッド２２ａのみを最密に配設する一方、上記境界面Ｓを挟んだ他方には第２クラッド用キャピラリ２３ａのみ最密に配設するというように、上記第１クラッド用ロッド２２ａと第２クラッド用キャピラリ２３ａとをそれぞれ個別に配設して、上記境界面Ｓを形成するようにすればよい。
【００５７】
また、これとは異なり、例えば図４に示すように、プリフォーム２における上記第１クラッド部２２と第２クラッド部２３との境界部に、上記第１クラッド用ロッド２２ａと第２クラッド用キャピラリ２３ａとが、上記境界部（境界面）Ｓに沿って交互に配設された混合層２５を設けるようにしてもよい。このように混合層２５を設ければ、ダブルクラッドファイバ１における第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面が凹凸状になって、この界面において、励起光がランダムに反射するようになる。これにより、上記励起光がコア１１に交差する割合がより一層増大して、励起効率を向上させることができる。
【００５８】
また、上記第１クラッド用ロッド２２ａは丸棒には限らず、例えば図５に示すように、断面正六角形状の棒状部材２２ｂとしてもよい。また、第２クラッド用キャピラリ２３ａも、断面正六角形状の筒状部材２３ｂとしてもよい。尚、図例では、上記第２クラッド用キャピラリ２３ｂの孔の形状を円形状に形成しているが、この孔の形状は円形状に限るものではない。このような正六角形の断面形状を有する第１クラッド用ロッド２２ｂ又は第２クラッド用キャピラリ２３ｂをサポート管２４内に配設するときは、上記第１クラッド用ロッド２２ｂ又は第２クラッド用キャピラリ２３ｂの側面同士を互いに密着させるように並べて配設していけばよい。こうすると、隣り合う第１クラッド用ロッド２２ｂ等の間に隙間が生じることなく、上記第１クラッド用ロッド２２ｂ等が配設される。また、第２クラッド用キャピラリ２３ｂを配設した第２クラッド部２３においては、上記キャピラリ２３ｂの孔が最密状に配置されることになる。
【００５９】
尚、第１クラッド用ロッド２２ｂ及び第２クラッド用キャピラリ２３ｂの断面形状を正六角形状とした場合でも、図６に示すように、プリフォーム２における第１クラッド部２２と第２クラッド部２３との境界部に、上記第１クラッド用ロッド２２ｂと第２クラッド用キャピラリ２３ｂとが、境界面Ｓに沿って交互に配設された混合層２５を設けてもよい。
【００６０】
（変形例）
次に、上記とは異なる上記ダブルクラッドファイバ１の製造方法について、図７を参照しながら説明する。同図も、ダブルクラッドファイバ１のプリフォーム３を示しているが、図２と同様に、上記プリフォーム３の右半分の図示を省略している。
【００６１】
この変形例に係るダブルクラッドファイバ１の製造方法は、第１プリフォーム作製工程と、第２プリフォーム作製工程と、この第２プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程とからなる。
【００６２】
上記第１プリフォーム作製工程は、上記ダブルクラッドファイバ１のコア１１となるコア部３１と、該コア部３２の周囲を覆い上記ダブルクラッドファイバ１の第１クラッド１２となる第１クラッド部３２とを有する第１プリフォーム３５を作製する工程である。上記第１プリフォーム３５は、例えば、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法又はロッドインチューブ法等の公知の方法によってコア部３１及びクラッド部（第１クラッド部３２）を有するプリフォームを作製し、このプリフォームに対して、断面略六角形状となるように研削加工を施すことによって作製すればよい。
【００６３】
次に、筒状サポート管３４を用意し、上記第１プリフォーム３５のコア部３１が上記サポート管３４の略中心に位置するように、上記第１プリフォーム３５を筒状のサポート管３４内に配設すると共に、上記第１プリフォーム３５と上記サポート管３４との間に丸筒状の第２クラッド用キャピラリ３３ａを複数本配設することで第２クラッド部３３を形成する。上記第２クラッド用キャピラリ３３ａは、上記第１実施形態における第２クラッド用キャピラリ２３ａと同様のものとすればよい。また、上記第２クラッド用ロッド３３ａは、図例では最密に配設されているが、これに限るものではない。
【００６４】
こうして、第１プリフォーム３５及び複数本の第２クラッド用キャピラリ３３ａのそれぞれが、サポート管３４内に配設された第２プリフォーム３が作製される（第２プリフォーム作製工程）。尚、上記第１プリフォーム３５及び第２クラッド用キャピラリ３３ａを上記サポート管３４内に配設する順番に制限はない。
【００６５】
上記第２プリフォーム３６に対して線引き工程を行うのは、上記第１実施形態と同様である。
【００６６】
この製造方法によっても、図１に示すような、第２クラッド１３がファイバの中心軸方向に延びる多数の孔１３ａ，１３ａ，…を有する多孔構造に構成されたダブルクラッドファイバ１を製造することができる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図８は本発明の第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ５を示していて、このダブルクラッドファイバ５は、第１及び第２クラッド５２，５３が共に、ファイバの中心軸方向に延びる多数の孔５２ａ，５３ａを有する多孔構造に構成されている点が、上記第１実施形態とは異なる。尚、図例では、第１クラッド５２が断面略矩形状に形成されているが、その他の多角形状、円形状、又は楕円形状に形成してもよいことは、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
ここで、多孔構造に構成された第１クラッド５２の好ましい形態について説明する。例えば上記第１及び第２クラッドの孔５２ａ，５３ａが最密に配設されている場合を考えると、上記第１クラッド５２における各孔５２ａの径をｄ１、ピッチをΛ１とし、上記第２クラッド５３における各孔５３ａの径をｄ２、ピッチをΛ２としたときに、
ｄ２／Λ２≦ｄ１／Λ１  ……（１）
を満たすように構成するのがよい。すなわち、上記第１クラッド５２の空隙率が第２クラッド５３の空隙率よりも低くなるようにするのがよい。これにより、上記第２クラッド５３の実効屈折率が、第１クラッド５２の実効屈折率に比べて小さくなり、上記第１クラッド５２内で励起光を伝播させることが可能になる。
【００６９】
また、上記第１クラッド５２は、
ｄ１／Λ１≦０．１５  ……（２）
を満たすように構成するのがよい。これにより、第１クラッド５２の空隙率は、２．５％以下に設定され、コア５１と上記第１クラッド５２との比屈折率差が比較的小さくなり、ダブルクラッドファイバ５のコア５１径を拡大させてもシングルモード化する。すなわち、ダブルクラッドファイバ５のコア５１拡大構造が得られる。
【００７０】
さらに、上記第１クラッド５２の孔５２ａは、ファイバ断面において周期的に配設するのが好ましい。この周期的に配設することには、最密に配置することも含まれる。これにより、第１クラッド５２の実効屈折率に波長依存性が生じ、全ての波長でシングルモードとなる条件が存在するようになる。
【００７１】
次に、この第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ５の製造方法について、図９を参照しながら説明すると、上記第１実施形態に係るダブルクラッドファイバ１のプリフォーム２の作製と比較して（図２参照）、この第２実施形態に係るダブルクラッドファイバの５プリフォーム４は、第１クラッド部４２を、丸筒状の第１クラッド用キャピラリ４２ａを配設することで形成する点のみが異なり、その他、サポート管４４内へのコア用ロッド４１ａの配設によるコア部４１の形成、及び第２クラッド用キャピラリ４３ａの配設による第２クラッド部４３の形成については、上記第１実施形態に係るプリフォーム２の作製と同様である。
【００７２】
尚、上記プリフォーム４の作製に用いる第１クラッド用キャピラリ４２ａ及び第２クラッド用キャピラリ４３ａを適宜選択することによって、上記式（１）及び式（２）を満たすことができる。例えば、一例として上記第１クラッド用キャピラリ４２ａとして、その外径が上記第２クラッド用キャピラリ４３ａの外径と同一のものとする一方、その内径が上記第２クラッド用キャピラリ４３ａの内径よりも小さいものを用いれば、上記式（１）を満たすことができる。
【００７３】
このように、第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ５は、第１クラッド５２を多孔構造に構成することで、コア５１と第１クラッド５２との比屈折率差を容易に変更可能になり、シングルモードの条件を満たしつつも、コア５１径が拡大したダブルクラッドファイバ５が構成される。
【００７４】
また、第１及び第２クラッド５２．５３を共に多孔構造に構成したダブルクラッドファイバ５も、第１及び第２クラッド用キャピラリ４２ａ，４３ａをサポート管４４内に配設することだけで形成可能である。さらに、第１クラッドを第１クラッド用キャピラリ４２ａによって形成するため、上記第１クラッド５２の断面形状に容易に形成することができる。
【００７５】
【実施例】
次に、本発明に係る製造方法によってダブルクラッドファイバを製造した実施例について説明する。
【００７６】
＜第１実施例＞
第１実施例は、上記第１実施形態に係る製造方法によってダブルクラッドファイバを製造した例であり、サポート管等としては、以下のものを用いた。
【００７７】
サポート管：φ４０ｍｍ×５ｔ×３００ｍｍＬ
コア用ロッド（比屈折率差Δ１．０％（Ｇｅドープ）、Ｙｂドープ（３０００ｐｐｍ））：φ５００μｍ×３００ｍｍＬ
第１クラッド用ロッド（Δ０．５％（Ｇｅドープ））：φ５００μｍ×３００ｍｍＬ
第２クラッド用キャピラリ：外径φ５００，内径φ２００μｍ×３００ｍｍＬ
そして、図２に示すように、上記サポート管２４内の略中心に上記コア用ロッド２１ａを７本配設してコア部２１を形成すると共に、上記コア部２１の周囲に上記第１クラッド用ロッド２２ａを断面略正六角形状となるように最密に配設することで、第１クラッド部２２を形成した。さらに、上記第１クラッド部２２とサポート管２４との間に上記第２クラッド用キャピラリ２３ａを最密に配設して第２クラッド部２３を形成した。尚、上記第２クラッド用キャピラリ２３ａは、塩素処理を施していると共に、その両端を封止する封止処理を施している。
【００７８】
こうして作製されたプリフォーム２を旋盤にセットして塩素処理を施し、さらに、上記サポート管２４内を減圧した後にこのサポート管２４の両端を封止した。
【００７９】
そして、上記プリフォーム２を線引き加工することで、外径φ１２５μｍのダブルクラッドファイバを製造した。この線引き工程の際に、ファイバの周囲に被覆材を設ける被覆加工を行った。
【００８０】
こうして製造されたダブルクラッドファイバ１（図１参照）は、そのコア１１径が略φ５μｍ、第１クラッド１２の大きさ（正六角形断面の対角線の長さ）が略６０μｍ、第２クラッド１３の径が９４μｍであり、この第２クラッド１３の各孔１３ａの径ｄが１．１μｍ、ピッチΛが１．６μｍであった。そして、励起光に対する開口数は、０．８５〜０．８６であった。
【００８１】
＜第２実施例＞
第２実施例は、上記第２実施形態に係る製造方法によってダブルクラッドファイバを製造した例であり、サポート管等としては、以下のものを用いた。
【００８２】
サポート管：φ４０ｍｍ×５ｔ×３００ｍｍＬ
コア用ロッド（Δ１．０％（Ｇｅドープ）、Ｙｂドープ（３０００ｐｐｍ））：φ５００μｍ×３００ｍｍＬ
第１クラッド用キャピラリ：外径φ５００，内径φ１００μｍ×３００ｍｍＬ
第２クラッド用キャピラリ：外径φ５００，内径φ３５０μｍ×３００ｍｍＬ
そして、図９に示すように、上記サポート管４４内の略中心に上記コア用ロッド４１ａを配設してコア部４１を形成すると共に、上記コア部４１の周囲に上記第１クラッド用キャピラリ４２ａを断面略矩形形状となるように配設することで、第１クラッド部４２を形成した。さらに、上記第１クラッド部４２とサポート管４４との間に上記第２クラッド用キャピラリ４３ａを配設して第２クラッド部４３を形成した。
【００８３】
尚、上記第１及び第２クラッド用キャピラリ４２ａ，４３ａは、塩素処理を施していると共に、その両端を封止する封止処理を施している。
【００８４】
こうして作製されたプリフォーム４を旋盤にセットして塩素処理を施し、さらに、上記サポート管４４内を減圧した後にこのサポート管４４の両端を封止した上で、このプリフォーム４を線引き加工によって、外径φ１２５μｍのダブルクラッドファイバを製造するのは、上記第１実施例と同様である。
【００８５】
このようにして製造されたダブルクラッドファイバ５（図８参照）は、そのコア５１径が略φ２．４μｍ、第１クラッド５２の各孔５２ａの径ｄ１が０．９μｍ、ピッチΛ１が１．６μｍ、第２クラッド５３の各孔５３ａの径ｄ２が１．４μｍ、ピッチΛ２が１．６μｍであった。そして、励起光に対する開口数は、０．８５〜０．８６であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態に係るダブルクラッドファイバを示す断面図である。
【図２】  第１実施形態に係るダブルクラッドファイバのプリフォームを示す断面図である。
【図３】  第１及び第２クラッド部の界面部分を拡大して示す断面図である。
【図４】  第１及び第２クラッド部の界面部分に混合層を設けた例を拡大して示す断面図である。
【図５】  断面正六角形状のキャピラリとロッドとを用いた場合の、第１及び第２クラッド部の界面部分を拡大して示す断面図である。
【図６】  断面正六角形状のキャピラリとロッドとを用いた場合の、第１及び第２クラッド部の界面部分に混合層を設けた例を拡大して示す断面図である。
【図７】  第１実施形態の変形例に係るダブルクラッドファイバのプリフォームを示す断面図である。
【図８】  第２実施形態に係るダブルクラッドファイバを示す図１対応図である。
【図９】  第２実施形態に係るダブルクラッドファイバのプリフォームを示す断面図である。
【符号の説明】
１，５          ダブルクラッドファイバ
２，４          プリフォーム
３              第２プリフォーム
１１，５１      コア
１２，５２      第１クラッド
１３，５３      第２クラッド
１４，５４      サポート部
２１〜４１      コア部
２２〜４２      第１クラッド部
２３〜４３      第２クラッド部
２４〜４４      サポート管
２５            混合層
３５            第１プリフォーム
１３ａ，５３ａ  孔（第２クラッド）
２１ａ，４１ａ  コア用ロッド
２２ａ，２２ｂ  第１クラッド用ロッド
２３ａ〜４３ａ，２３ｂ  第２クラッド用キャピラリ
４２ａ          第１クラッド用キャピラリ
５２ａ          孔（第１クラッド）
Ｓ              境界面（境界部）
【図１】
0004080701.tif 000002
【図２】
0004080701.tif 000003
【図３】
0004080701.tif 000004
【図４】
0004080701.tif 000005
【図５】
0004080701.tif 000006
【図６】
0004080701.tif 000007
【図７】
0004080701.tif 000008
【図８】
0004080701.tif 000009
【図９】
0004080701.tif 000010