(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コアと、
上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、
上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、
上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、
上記第１コア及び第１クラッドは、ファイバ横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように配置された複数の格子形成部により構成され、
上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の７個に用いられた７本のコアロッドにより構成され、
上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、
上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00660Ｎ2−0.08688Ｎ＋0.49188≦Ｄ１／Ｄ２≦0.01046Ｎ2−0.124904Ｎ＋0.62508
の関係式を満たすように構成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】
第１コアと、
上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、
上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、
上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、
上記第１コア及び第１クラッドは、ファイバ横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように配置された複数の格子形成部により構成され、
上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の３７個に用いられた３７本のコアロッドにより構成され、
上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の３７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、
上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00525Ｎ2−0.06847Ｎ＋0.51401≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00516Ｎ2−0.07794Ｎ＋0.62016
の関係式を満たすように構成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】
第１コアと、
上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、
上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、
上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、
上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の７個に用いられた７本のコアロッドにより構成され、
上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の７個以外のＮ層（Ｎは３以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、
上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00713Ｎ2−0.09383Ｎ＋0.53123≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00962Ｎ2−0.11491Ｎ＋0.57507
の関係式を満たすように構成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】
第１コアと、
上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、
上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、
上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、
上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の１９個に用いられた１９本のコアロッドにより構成され、
上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の１９個以外のＮ層（Ｎは３以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、
上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00792Ｎ2−0.08482Ｎ＋0.54029≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00674Ｎ2−0.09286Ｎ＋0.58561
の関係式を満たすように構成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】
第１コアと、
上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、
上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、
上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、
上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の３７個に用いられた３７本のコアロッドにより構成され、
上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の３７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、
上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00567Ｎ2−0.07395Ｎ＋0.55513≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00474Ｎ2−0.07170Ｎ＋0.57055
の関係式を満たすように構成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６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載されたダブルクラッドファイバにおいて、
上記コア径Ｄ１は、２００μｍ以上であることを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか１つに記載されたダブルクラッドファイバにおいて、
上記コア径Ｄ２は、５００μｍ以上であることを特徴とするダブルクラッドファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルクラッドファイバに関し、特に、レーザガイドやファイバレーザ用のダブルクラッドファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高出力のレーザを伝送するレーザガイド、及び高出力のレーザを発振するファイバレーザでは、コアを伝搬する光強度が増大することにより、自己位相変調（ＳＰＭ）、誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）及び誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）などの非線形光学効果が発生するので、ビーム品質の劣化が問題となっている。これらの非線形光学効果の抑制には、ファイバ長を短くして相互作用長を短くしたり、ビームが伝搬するコア径を拡大したりすることが有効である。
【０００３】
例えば、従来の光ファイバ構造では、コア径を拡大すると、多くの高次モードが伝搬することにより、横マルチモード動作となるので、ビーム品質が劣化してしまう。また、近年注目されるフォトニック結晶ファイバでは、周期的な空孔を有するクラッド構造による低ＮＡによって、従来の光ファイバでは不可能な大きさにコア径を拡大できることが知られている。このクラッド構造は、一般的に、複数のキャピラリを最密充填構造で配列することにより構成される。そして、フォトニック結晶ファイバでは、コアを伝搬するビームを上記クラッド構造で閉じ込めることにより、ビーム品質に優れた高出力ファイバレーザやレーザガイドを実現することができる。しかしながら、フォトニック結晶ファイバにおいても、コア径が１００μｍ程度に拡大されると、上記クラッド構造を構成する各空孔の中心間隔Λが広がりすぎるため、上記クラッド構造による低ＮＡを実現してもシングルモード動作させることが難しくなる。なお、光ファイバの伝搬するモードを表すＶ値は、Ｖ＝２／３×πΛ×３1/2×ＮＡ／λで定義される。ここで、ＮＡは、ファイバの開口数であり、λは、ビームの波長である。そして、Ｖ値が２．４以上になると、その光ファイバは、マルチモード動作となる。
【０００４】
また、第２クラッドが複数の空孔により構成されたダブルクラッドファイバは、第２クラッドが低屈折率のポリマー樹脂により構成された従来のダブルクラッドファイバのように、ポンプガイドから漏れた励起光がポリマー樹脂を損傷することがないので、高出力のレーザの伝送や発振において有用である。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、ダブルクラッドファイバとして、１００μｍのコア径を有するコアと、そのコアの周囲に配置され互いに平行に延びる複数の細孔により構成された第１クラッドと、その第１クラッドの周囲に配置されたポンプガイド（第２コア）と、そのポンプガイドの周囲に配置され互いに平行に延びる複数の空孔により構成された第２クラッドとを備えたフォトニック結晶ファイバが開示されている。そして、これによれば、種光レーザを増幅することにより、平均出力が４２Ｗとなり、増幅後のビーム品質がエムスクエアで１．３となる、と記載されている。なお、エムスクエア（Ｍ２）は、
Ｍ２＝πＷ０θ／λで定義される。ここで、Ｗ０は、ビームウエストにおけるビーム半径であり、θは、ビームの発散角であり、λは、ビームの波長である。そして、回折限界のビームでは、エムスクエアが１となる。
【非特許文献１】C. D. Brooks and F D Teodro, "Multimegawatt peak-power, single-transverse-mode operation,"Appl. Phys. Lett., vol. 89, 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示されたフォトニック結晶ファイバでは、理想的な単一横モード動作時のエムスクエアの値の１．１よりも、エムスクエアの値が劣化している。また、非特許文献１には、優れたビーム品質を得るためのファイバ構造に関する設計指針について全く明らかにされていない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備えるようにしたものである。
【０００９】
具体的に本発明に係るダブルクラッドファイバは、第１コアと、上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、上記第１コア及び第１クラッドは、ファイバ横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように配置された複数の格子形成部により構成され、上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の７個に用いられた７本のコアロッドにより構成され、上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、
上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00660Ｎ2−0.08688Ｎ＋0.49188≦Ｄ１／Ｄ２≦0.01046Ｎ2−0.124904Ｎ＋0.62508
の関係式を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、第１コアが中央の７個の格子形成部からなるダブルクラッドファイバにおいて、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部が構成されているので、第１コアを伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コアを伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、仮に、第１コアのコア径が大きくなって、第１コアにおいてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コアのモードに結合されるので、第１コアには基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することが可能になる。
【００１１】
また、本発明に係るダブルクラッドファイバは、第１コアと、上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、上記第１コア及び第１クラッドは、ファイバ横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように配置された複数の格子形成部により構成され、上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の３７個に用いられた３７本のコアロッドにより構成され、上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の３７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00525Ｎ2−0.06847Ｎ＋0.51401≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00516Ｎ2−0.07794Ｎ＋0.62016
の関係式を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、第１コアが中央の３７個の格子形成部からなるダブルクラッドファイバにおいて、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部が構成されているので、第１コアを伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コアを伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、仮に、第１コアのコア径が大きくなって、第１コアにおいてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コアのモードに結合されるので、第１コアには基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することが可能になる。
【００１３】
また、本発明に係るダブルクラッドファイバは、第１コアと、上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の７個に用いられた７本のコアロッドにより構成され、上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の７個以外のＮ層（Ｎは３以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00713Ｎ2−0.09383Ｎ＋0.53123≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00962Ｎ2−0.11491Ｎ＋0.57507
の関係式を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、第１コアが中央の７個の格子形成部からなるダブルクラッドファイバにおいて、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部が構成されているので、第１コアを伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コアを伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、仮に、第１コアのコア径が大きくなって、第１コアにおいてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コアのモードに結合されるので、第１コアには基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係るダブルクラッドファイバは、第１コアと、上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の１９個に用いられた１９本のコアロッドにより構成され、上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の１９個以外のＮ層（Ｎは３以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00792Ｎ2−0.08482Ｎ＋0.54029≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00674Ｎ2−0.09286Ｎ＋0.58561
の関係式を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、第１コアが中央の１９個の格子形成部からなるダブルクラッドファイバにおいて、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部が構成されているので、第１コアを伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コアを伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、仮に、第１コアのコア径が大きくなって、第１コアにおいてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コアのモードに結合されるので、第１コアには基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することが可能になる。
【００１７】
また、本発明に係るダブルクラッドファイバは、第１コアと、上記第１コアの周囲に設けられ、該第１コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第１クラッドと、上記第１クラッドの周囲に設けられた第２コアと、上記第２コアの周囲に設けられ、該第２コアに沿って延びるように複数の細孔が配置された第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コアを伝搬するビームの波長において、上記第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、上記第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きく、且つ該第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備え、上記第１コアは、上記複数の格子形成部の中央の３７個に用いられた３７本のコアロッドにより構成され、上記第１クラッドは、上記複数の格子形成部のうち上記中央の３７個以外のＮ層（Ｎは５以下の自然数）に配置された上記複数の細孔により構成され、上記第１クラッドにおける複数の細孔の間隔Λに対する該各細孔の径ｄの比ｄ／Λが０．３〜０．５であり、上記モード制御部は、上記第２コアのコア径Ｄ２に対する上記第１コアのコア径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、
0.00567Ｎ2−0.07395Ｎ＋0.55513≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00474Ｎ2−0.07170Ｎ＋0.57055
の関係式を満たすように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、第１コアが中央の３７個の格子形成部からなるダブルクラッドファイバにおいて、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部が構成されているので、第１コアを伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コアを伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、仮に、第１コアのコア径が大きくなって、第１コアにおいてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コアのモードに結合されるので、第１コアには基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することが可能になる。
【００１９】
上記コア径Ｄ１は、２００μｍ以上であってもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、第１コアのコア径Ｄ１が２００μｍ以上であるので、巨大なコア径を有し、且つ単一横モード動作が可能なるダブルクラッドファイバが具体的に構成される。
【００２１】
上記コア径Ｄ２は、５００μｍ以上であってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、第２コアのコア径Ｄ２が５００μｍ以上であるので、ダイオードスタックの１００Ｗ〜１ｋＷの励起光を束ねた直径５００μｍの光ファイバと直接接続することが可能になる。これにより、励起光を供給する光ファイバとダブルクラッドファイバとがレンズ結合部品を用いることなく接続されるので、低コスト且つ高効率に励起することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第１コアを伝搬するビームの波長において、第２コアを伝搬するモードの実効屈折率を、第１コアを伝搬するセカンドモードの実効屈折率よりも大きくすると共に、第１コアを伝搬する基本モードの実効屈折率よりも小さくするモード制御部を備えているので、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係るダブルクラッドファイバの実施形態１を示している。
【００２６】
図１は、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ａの横断面図である。
【００２７】
ダブルクラッドファイバ１０ａは、図１に示すように、ファイバ中心である第１コア１と、第１コア１の周囲に設けられた第１クラッド２と、第１クラッド２の周囲に設けられた第２コア３と、第２コア３の周囲に設けられた第２クラッド４と、第２クラッドの周囲に設けられたサポート層５と、第１コア１、第１クラッド２、第２コア３及び第２クラッド４により構成されたモード制御部Ｍとを備えている。なお、ダブルクラッドファイバ１０ａの直径は、例えば、５ｍｍ程度である。
【００２８】
第１コア１及び第２コア３は、石英により構成され、ほぼ石英単体の屈折率になっている。
【００２９】
第１クラッド２は、石英により構成され、第１コア１に沿って互いに平行に延びる複数の細孔２ａを有しているので、その屈折率が石英単体の屈折率よりも低くなっている。また、第１クラッド２において、細孔２ａの中心間隔Λに対する径ｄの比ｄ／Λは、０．３〜０．５である。ここで、比ｄ／Λが０．３よりも小さい場合には、第１コア１を伝搬するビームの閉じ込め効果が弱くなるおそれがあり、比ｄ／Λが０．５よりも大きい場合には、第１コア１において高次モードが伝搬するおそれがある。
【００３０】
第１コア１及び第１クラッド２の結合体は、後述するように、ファイバ横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように配置された複数の格子形成部Ｌを備えている。
【００３１】
第２クラッド４は、石英により構成され、第２コア１に沿って互いに平行に延びる複数の細孔４ａを有しているので、その屈折率が石英単体の屈折率よりも低くなっている。
【００３２】
サポート層５は、石英により構成され、ほぼ石英単体の屈折率になっている。
【００３３】
ここで、図２は、ダブルクラッドファイバ１０ａを製造するためのプリフォーム２０の横断面図である。なお、ダブルクラッドファイバ１０ａは、プリフォーム２０を加熱及び延伸して、ファイバ状に線引きすることにより製造される。
【００３４】
プリフォーム２０は、図２に示すように、第１コア１を形成するために中央に配置された１９本の円柱状のコアロッド１１と、第１クラッド２を形成するためにコアロッド１１の集合束の周囲に配置された７２本の円筒状の第１キャピラリ１２と、第２コア３を形成するために第１キャピラリ１２の集合束の周囲に配置された筒状の第２コア形成部１３と、第２クラッド４を形成するために第２コア形成部１３の周囲に配置された８８本の円筒状の第２キャピラリ１４と、サポート層５を形成するために第２キャピラリ１４の集合束の周囲に配置された円筒状のサポート層形成管１５とを備えている。なお、第２コア形成部１３は、横断面における内周端が正六角形に形成され、その外周端が円形に形成されている。
【００３５】
各コアロッド１１及び各第１キャピラリ１２は、同一の外径を有し、図２に示すように、横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように最密充填で配置されることにより、上述した複数の格子形成部Ｌを構成している。
【００３６】
第１コア１は、中央の１９個の格子形成部Ｌ（１９本のコアロッド１１）により構成されたコア径Ｄ１を有している。ここで、中央の１９個の格子形成部Ｌと中央の１９個以外の７２個の格子形成部Ｌとは、同一の外径となるので、コア径Ｄ１は、６Λ−ｄと定義される。
【００３７】
また、第１クラッド２は、中央の１９個以外の７２個の格子形成部Ｌ（７２本の第１キャピラリ１２）により構成され、ファイバ横断面において、１８個の細孔２ａが正六角形状に配置された第１の層と、その第１の層の周囲に２４個の細孔２ａが正六角形状に配置された第２の層と、その第２の層の周囲に３０個の細孔２ａが正六角形状に配置された第３の層との３層に形成されている。
【００３８】
モード制御部Ｍは、第１コア１を伝搬するビームの波長において、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率（ｎ３）を、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率（ｎ２）よりも大きく、且つ第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率（ｎ１）よりも小さくするように構成されている。すなわち、モード制御部Ｍは、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するように構成されている。これにより、第１コア１を伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コア３を伝搬するモードに効率的に結合されるので、第１コア１には基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られることになる。
【００３９】
具体的に、モード制御部Ｍは、第１コア１、第１クラッド２、第２コア３及び第２クラッド４を例えば下記の表１の条件で調整することにより構成される。
【００４０】
【表１】
0004891886.tif 000002
【００４１】
図３及び図４は、上記表１の条件で調整されたダブルクラッドファイバ（１０ａ）における第１コア１を伝搬する基本モード及びセカンドモードのモードプロファイルである。ここで、基本モードの実効屈折率をｎ１とセカンドモードの実効屈折率をｎ２とすると、その間にはｎ１＞ｎ２という関係が成り立つ。
【００４２】
また、図５は、第２コア３を伝搬するモードのモードプロファイルである。ここで、第２コア３におけるモードの実効屈折率をｎ３とする。また、第２コア３を伝搬するモードは、図５に示すように、複数の細孔２ａに構成された第１クラッド２と複数の細孔４ａに構成された第２クラッド４との間を伝搬することになる。
【００４３】
この第２コア３の領域が第１コア１の領域に対して十分広いときには、クラッドモードの実効屈折率ｎ３は、基本モードの実効屈折率ｎ１やセカンドモードの実効屈折率をｎ２よりも大きくなる。すなわち、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２という関係になる。
【００４４】
これに対して、第１コア１のコア径Ｄ１を大きくしたり、第１クラッド２の細孔２ａの層数Ｎを増やしたりすることにより、第２コア３の横断面積を十分に小さくすると、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３を小さくすることができる。したがって、第１コア１のコア径Ｄ１、第２コア３のコア径Ｄ２及び第１クラッド２の細孔２ａの層数Ｎを適切に選択することにより、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係を成立させることができる。
【００４５】
ここで、各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）については、参考文献（S. Jungling and J. C. Chen, "A study and optimization of eigenmode calculations using the imaginary-distance beam-propagation method", J. Quantum Electron., vol. 30, p.2098, 1994.）に記載された虚軸ビーム伝搬法を用いて固有モード解析を行うことにより、算出することができる。なお、計算パラメータは、下記の表２のとおりである。
【００４６】
【表２】
0004891886.tif 000003
【００４７】
図６は、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。ここで、図６では、第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１の変化を曲線Ａで示し、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２の変化を曲線Ｂで示し、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３の変化を曲線Ｃで示している。そして、図６のグラフにおいて、ハッチングを付した領域が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。なお、図６のグラフの結果は、ｄ／Λの値が０．３及び０．５の場合にも成立する。
【００４８】
さらに、層数Ｎが、１層、２層、４層及び５層である場合における各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）を算出した後に、コア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係により、各層数Ｎにおいて、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する条件が導かれる。
【００４９】
図７は、各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。ここで、図７では、破線の内側が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。なお、図７中の点Ｘは、上述した非特許文献１に開示されたフォトニック結晶ファイバを示している。
【００５０】
図７中の破線の上側及び下側の曲線を、例えば、最小二乗法で二次関数で近似すると、
0.00733Ｎ2−0.10093Ｎ＋0.636533≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00733Ｎ2−0.78533Ｎ＋0.50027
という関係式１が導かれる。なお、Ｎは、３以下の自然数である。
【００５１】
また、ダブルクラッドファイバにおける製造上の誤差を８％とすると、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する安全領域は、図７中の実線に囲まれた領域になる。そして、この実線の上側及び下側の曲線を、同様に二次関数で近似すると、
0.00792Ｎ2−0.08482Ｎ＋0.54029≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00674Ｎ2−0.09286Ｎ＋0.58561という関係式２が導かれる。
【００５２】
したがって、モード制御部Ｍを、コア径比Ｄ１／Ｄ２が上記関係式１、好ましくは上記関係式２を満たすように構成すれば、第１コア１のコア径Ｄ１が２００μｍ以上に拡大されても、ダブルクラッドファイバ１０ａを単一横モードに動作させることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ａによれば、第１コア１を伝搬するビームの波長において、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３を、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２よりも大きくすると共に、第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１よりも小さくするモード制御部Ｍを備えているので、第１コア１を伝搬するセカンドモードが曲げなどの摂動によって第２コア３を伝搬するモードに効率的に結合される。これにより、第１コア１のコア径Ｄ１が大きくなって、第１コア１においてセカンドモードが発生したとしても、そのセカンドモードが第２コア２のモードに結合されるので、第１コア１には基本モードのみが伝搬され、単一横モード動作が得られる。したがって、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することができる。
【００５４】
また、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ａでは、第２コア２のコア径Ｄ２が５００μｍ以上であるので、ダイオードスタックの１００Ｗ〜１ｋＷの励起光を束ねた直径５００μｍの光ファイバと直接接続することができる。これにより、励起光を供給する光ファイバとダブルクラッドファイバとをレンズ結合部品を用いることなく接続することができるので、低コスト且つ高効率に励起することができる。
【００５５】
また、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ａにおいて、第１クラッド２の細孔２ａを３層以下にすると、プリフォーム２０を作製する際に、複数本のコアロッド（１１）の集合束の外周部を第１キャピラリ（１２）に置き換える場合に、置き換える本数が少なくなり、製造コストを抑制することができる。また、円柱状の石英ロッドに長さ方向に沿ってドリルで複数の貫通孔を形成してプリフォーム（２０）を作製する場合には、形成する穴の個数が少なくなるので、製造コストを抑制することができる。
【００５６】
《発明の実施形態２》
図８〜図１０は、本発明に係るダブルクラッドファイバの実施形態１を示している。上記実施形態１では、第１コア１が１９本のコアロッド１１により構成されたダブルクラッドファイバを例示したが、本実施形態では、第１コア１が７本のコアロッド１１により構成されたダブルクラッドファイバを例示する。なお、以下の各実施形態において、図１〜図７と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
図８は、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ｂの横断面図である。
【００５８】
ダブルクラッドファイバ１０ｂは、図８に示すように、ファイバ中心である第１コア１と、第１コア１の周囲に設けられた第１クラッド２と、第１クラッド２の周囲に設けられた第２コア３と、第２コア３の周囲に設けられた第２クラッド４と、第２クラッドの周囲に設けられたサポート層５と、第１コア１、第１クラッド２、第２コア３及び第２クラッド４により構成されたモード制御部Ｍとを備えている。
【００５９】
ここで、ダブルクラッドファイバ１０ｂは、上記実施形態１と同様に、プリフォーム（不図示）を加熱及び延伸して、ファイバ状に線引きすることにより製造される。
【００６０】
このプリフォームは、第１コア１を形成するために中央に配置された７本の円柱状のコアロッド（１１）と、第１クラッド２を形成するためにコアロッド（１１）の集合束の周囲に配置された５４本の円筒状の第１キャピラリ（１２）と、第２コア３を形成するために第１キャピラリ（１２）の集合束の周囲に配置された筒状の第２コア形成部（１３）と、第２クラッド４を形成するために第２コア形成部（１３）の周囲に配置された８８本の円筒状の第２キャピラリ（１４）と、サポート層５を形成するために第２キャピラリ（１４）の集合束の周囲に配置された円筒状のサポート層形成管（１５）とを備えている。なお、各コアロッド（１１）及び各第１キャピラリ（１２）は、上記実施形態１と同様に、横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように最密充填で配置されることにより、複数の格子形成部Ｌを構成している。
【００６１】
第１コア１は、中央の７個の格子形成部Ｌ（７本のコアロッド）により構成されたコア径Ｄ１を有している。ここで、コア径Ｄ１は、４Λ−ｄと定義される。
【００６２】
また、第１クラッド２は、中央の７個以外の５４個の格子形成部Ｌ（５４本の第１キャピラリ）により構成され、ファイバ横断面において、１２個の細孔２ａが正六角形状に配置された第１の層と、その第１の層の周囲に１８個の細孔２ａが正六角形状に配置された第２の層と、その第２の層の周囲に２４個の細孔２ａが正六角形状に配置された第３の層との３層に形成されている。
【００６３】
モード制御部Ｍは、上記実施形態１と同様に、第１コア１を伝搬するビームの波長において、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３を、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２よりも大きく、且つ第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１よりも小さくするように構成されている。すなわち、モード制御部Ｍは、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するように構成されている。
【００６４】
また、モード制御部Ｍは、以下に示すように、上記実施形態１と同様に、各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）を上記表２に示す計算パラメータにより算出した後に、コア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係により、各層数Ｎにおいて、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する条件を満たすように構成される。
【００６５】
図９は、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。ここで、図９では、第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１の変化を曲線Ａで示し、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２の変化を曲線Ｂで示し、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３の変化を曲線Ｃで示している。そして、図９のグラフにおいて、ハッチングを付した領域が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。なお、図９のグラフの結果は、ｄ／Λの値が０．３及び０．５の場合にも成立する。
【００６６】
さらに、層数Ｎが、１層、２層、４層及び５層である場合における各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）を算出した後に、コア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係により、各層数Ｎにおいて、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する条件が導かれる。
【００６７】
図１０は、各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。ここで、図１０では、破線の内側が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。
【００６８】
図１０中の破線の上側及び下側の曲線を、上記実施形態１と同様に二次関数で近似すると、
0.00660Ｎ2−0.08688Ｎ＋0.49188≦Ｄ１／Ｄ２≦0.01046Ｎ2−0.124904Ｎ＋0.62508
という関係式３が導かれる。
【００６９】
また、ダブルクラッドファイバにおける製造上の誤差を８％とすると、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する安全領域は、図１０中の実線に囲まれた領域になる。そして、この実線の上側及び下側の曲線を、同様に二次関数で近似すると、
0.00713Ｎ2−0.09383Ｎ＋0.53123≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00962Ｎ2−0.11491Ｎ＋0.57507
という関係式４が導かれる。
【００７０】
したがって、モード制御部Ｍを、コア径比Ｄ１／Ｄ２が上記関係式３、好ましくは上記関係式４を満たすように構成すれば、第１コア１のコア径Ｄ１が２００μｍ以上に拡大されても、ダブルクラッドファイバ１０ｂを単一横モードに動作させることができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ｂによれば、上記実施形態１と同様にコア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することができる。
【００７２】
《発明の実施形態３》
図１１〜図１３は、本発明に係るダブルクラッドファイバの実施形態３を示している。
【００７３】
図１１は、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ｃの横断面図である。
【００７４】
ダブルクラッドファイバ１０ｃは、図１１に示すように、ファイバ中心である第１コア１と、第１コア１の周囲に設けられた第１クラッド２と、第１クラッド２の周囲に設けられた第２コア３と、第２コア３の周囲に設けられた第２クラッド４と、第２クラッドの周囲に設けられたサポート層５と、第１コア１、第１クラッド２、第２コア３及び第２クラッド４により構成されたモード制御部Ｍとを備えている。
【００７５】
ここで、ダブルクラッドファイバ１０ｃは、上記実施形態１及び２と同様に、プリフォーム（不図示）を加熱及び延伸して、ファイバ状に線引きすることにより製造される。
【００７６】
このプリフォームは、第１コア１を形成するために中央に配置された３７本の円柱状のコアロッド（１１）と、第１クラッド２を形成するためにコアロッド（１１）の集合束の周囲に配置された９０本の円筒状の第１キャピラリ（１２）と、第２コア３を形成するために第１キャピラリ（１２）の集合束の周囲に配置された筒状の第２コア形成部（１３）と、第２クラッド４を形成するために第２コア形成部（１３）の周囲に配置された８８本の円筒状の第２キャピラリ（１４）と、サポート層５を形成するために第２キャピラリ（１４）の集合束の周囲に配置された円筒状のサポート層形成管（１５）とを備えている。なお、各コアロッド（１１）及び各第１キャピラリ（１２）は、上記実施形態１及び２と同様に、横断面において、三角格子をそれぞれ形成すると共に、正六角形の外郭を形成するように最密充填で配置されることにより、複数の格子形成部Ｌを構成している。
【００７７】
第１コア１は、中央の３７個の格子形成部Ｌ（３７本のコアロッド）により構成されたコア径Ｄ１を有している。ここで、コア径Ｄ１は、８Λ−ｄと定義される。
【００７８】
また、第１クラッド２は、中央の３７個以外の９０個の格子形成部Ｌ（９０本の第１キャピラリ）により構成され、ファイバ横断面において、２４個の細孔２ａが正六角形状に配置された第１の層と、その第１の層の周囲に３０個の細孔２ａが正六角形状に配置された第２の層と、その第２の層の周囲に３６個の細孔２ａが正六角形状に配置された第３の層との３層に形成されている。
【００７９】
モード制御部Ｍは、上記実施形態１及び２と同様に、第１コア１を伝搬するビームの波長において、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３を、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２よりも大きく、且つ第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１よりも小さくするように構成されている。すなわち、モード制御部Ｍは、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するように構成されている。
【００８０】
また、モード制御部Ｍは、以下に示すように、上記実施形態１及び２と同様に、各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）を上記表２に示す計算パラメータにより算出した後に、コア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係により、各層数Ｎにおいて、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する条件を満たすように構成される。
【００８１】
図１２は、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。ここで、図１２では、第１コア１を伝搬する基本モードの実効屈折率ｎ１の変化を曲線Ａで示し、第１コア１を伝搬するセカンドモードの実効屈折率ｎ２の変化を曲線Ｂで示し、第２コア３を伝搬するモードの実効屈折率ｎ３の変化を曲線Ｃで示している。そして、図１２のグラフにおいて、ハッチングを付した領域が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。なお、図１２のグラフの結果は、ｄ／Λの値が０．３及び０．５の場合にも成立する。
【００８２】
さらに、層数Ｎが、１層、２層、４層及び５層である場合における各モードの実効屈折率（ｎ１、ｎ２及びｎ３）を算出した後に、コア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係により、各層数Ｎにおいて、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する条件が導かれる。
【００８３】
図１３は、各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。ここで、図１３では、破線の内側が上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する領域である。
【００８４】
図１３中の破線の上側及び下側の曲線を、上記実施形態１及び２と同様に二次関数で近似すると、
0.00525Ｎ2−0.06847Ｎ＋0.51401≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00516Ｎ2−0.07794Ｎ＋0.62016
という関係式５が導かれる。
【００８５】
また、ダブルクラッドファイバにおける製造上の誤差を８％とすると、上記ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立する安全領域は、図１３中の実線に囲まれた領域になる。そして、この実線の上側及び下側の曲線を、同様に二次関数で近似すると、
0.00567Ｎ2−0.07395Ｎ＋0.55513≦Ｄ１／Ｄ２≦0.00474Ｎ2−0.07170Ｎ＋0.57055
という関係式６が導かれる。
【００８６】
したがって、モード制御部Ｍを、コア径比Ｄ１／Ｄ２が上記関係式５、好ましくは上記関係式６を満たすように構成すれば、第１コア１のコア径Ｄ１が２００μｍ以上に拡大されても、ダブルクラッドファイバ１０ｃを単一横モードに動作させることができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態のダブルクラッドファイバ１０ｃによれば、上記実施形態１及び２と同様にコア径が大きいダブルクラッドファイバにおいて、単一横モード動作を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上説明したように、本発明は、コア径が大きいダブルクラッドファイバにおいても単一横モード動作が可能であるので、例えば、高出力レーザを伝送するレーザガイド、及び溶接・切断・マーキングなどのレーザ加工に使用されるファイバレーザなどについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施形態１に係るダブルクラッドファイバ１０ａの横断面図である。
【図２】ダブルクラッドファイバ１０ａを製造するためのプリフォーム２０の横断面図である。
【図３】ダブルクラッドファイバ１０ａの第１コア１を伝搬する基本モードのモードプロファイルである。
【図４】ダブルクラッドファイバ１０ａの第１コア１を伝搬するセカンドモードのモードプロファイルである。
【図５】ダブルクラッドファイバ１０ａの第２コア３を伝搬するモードのモードプロファイルである。
【図６】ダブルクラッドファイバ１０ａにおいて、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。
【図７】ダブルクラッドファイバ１０ａの各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。
【図８】実施形態２に係るダブルクラッドファイバ１０ｂの横断面図である。
【図９】ダブルクラッドファイバ１０ｂにおいて、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。
【図１０】ダブルクラッドファイバ１０ｂの各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。
【図１１】実施形態３に係るダブルクラッドファイバ１０ｃの横断面図である。
【図１２】ダブルクラッドファイバ１０ｃにおいて、層数Ｎが３層であり、ｄ／Λの値が０．４である場合におけるコア径比Ｄ１／Ｄ２と、各モードの実効屈折率ｎ１、ｎ２及びｎ３との関係を示すグラフである。
【図１３】ダブルクラッドファイバ１０ｃの各層数Ｎにおいて、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２という関係が成立するコア径比Ｄ１／Ｄ２の領域を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
Ｌ      格子形成部
Ｍ      モード制御部
１      第１コア
２      第１クラッド
２ａ    細孔
３      第２コア
４      第２クラッド
４ａ    細孔
１０ａ〜１０ｃ    ダブルクラッドファイバ
【図１】
0004891886.tif 000004
【図２】
0004891886.tif 000005
【図６】
0004891886.tif 000006
【図７】
0004891886.tif 000007
【図８】
0004891886.tif 000008
【図９】
0004891886.tif 000009
【図１０】
0004891886.tif 000010
【図１１】
0004891886.tif 000011
【図１２】
0004891886.tif 000012
【図１３】
0004891886.tif 000013
【図３】
0004891886.tif 000014
【図４】
0004891886.tif 000015
【図５】
0004891886.tif 000016