(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エルビウムがドープされたコアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなり、カットオフ波長が９８０ｎｍ以下であり、波長９８０ｎｍの励起光により励起されるＰＡＮＤＡ型偏波保持光増幅用ファイバを製造する方法であって、
カットオフ波長が８００〜８５０ｎｍのエルビウムドープ光ファイバの母材を作製し、この母材のコア部の両側方に一対の挿入孔を穿孔し、該挿入孔に、Ｂ2Ｏ3を１５〜２０モル％ドープしたＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2ガラスからなるロッドを挿入し、この母材を溶融紡糸することによって前記ロッドを応力付与部とし、
前記母材に挿入孔を穿孔するにあたって、該挿入孔の位置を、前記応力付与部の間隔ｄが１６〜２１μｍとなるようにし、かつ該挿入孔の孔径を、前記応力付与部の直径が３３〜３８μｍとなるようにすることを特徴とする偏波保持光増幅用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】
この発明は、偏波保持特性と光増幅作用を併せ持ち、光増幅の励起光の波長が９８０ｎｍである偏波保持光増幅用ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超高速光通信の可能性が検討されるにつれ、コアにエルビウムをドープした光増幅作用を有するエルビウムドープ光ファイバ（以下、ＥＤＦと言う。）を使用した光ファイバ増幅器や光ファイバレーザーにおいて、ＥＤＦ内の偏波に起因する種々の問題が生じている。
このような問題を解決するために、偏波保持特性を有するＥＤＦ，偏波保持光増幅用ファイバ（以下、ＰＭ−ＥＤＦと言う。）が求められるようになった。
【０００３】
ところで、偏波保持特性を有する光ファイバとしては、圧縮だ円クラッド型，楕円コア型，ボウタイ型，ＰＡＮＤＡ型等があげられるが、その中でもＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバ（以下、ＰＡＮＤＡファイバと言う。）は精度よく作成可能であり、偏波保持特性の良好な物を作れるという優れた特徴を持つ。
ＰＡＮＤＡファイバは、図２に示すように、コア１の両側方の対称位置に一対の応力付与部２，２が設けられ、これらコア１および応力付与部２，２がクラッド３で包囲された構造となっており、通常のシングルモードファイバとは応力付与部２，２が設けられている点が異なるところである。以下、本発明では、このように、コア１の両側方に応力付与部２，２を形成することをＰＡＮＤＡファイバ化すると言うことがある。
【０００４】
応力付与部２，２は、通常１５〜２０モル％のＢ2Ｏ3（酸化ホウ素）を石英（ＳiＯ2）にドープしたＢ2Ｏ3−ＳiＯ2ガラスからなるものである。このＢ2Ｏ3−ＳiＯ2ガラスは石英ガラス（ＳiＯ2）に比べて大きな熱膨張係数を有し、応力付与部２，２は、溶融紡糸後にコア１に引張り応力を与え、これによりコア１に偏波保持特性が付与されるようになっている。
また、応力付与部２，２による応力によってコア１の屈折率が光弾性効果により上昇し、これに起因してカットオフ波長が長波長側へシフトする。
【０００５】
一方、ＥＤＦは、波長１．５５μｍ帯の光増幅用として使用され、その励起光（ポンプ光）の波長が１４８０ｎｍのものと９８０ｎｍのものの２種類がある。
９８０ｎｍ励起用ＥＤＦは、１４８０ｎｍ励起用ＥＤＦに比べて光増幅時の動作原理から安定した３準位動作をするため、雑音特性が良いと言う特徴がある反面、カットオフ波長を少なくとも９８０ｎｍよりも低波長側となるように設計する必要がある。
【０００６】
一般に、シングルモード光ファイバのカットオフ波長を低波長にすると曲げ損失が大きくなる。カットオフ波長と曲げ損失は、主に、該光ファイバのモードフィールド径とコア／クラッド比屈折率差によって定まる。
ＥＤＦの屈折率分布（プロファイル）を設計する際、励起光に対する励起効率を高めるため、モードフィールド径は通常のシングルモード光ファイバのモードフィールド径に比べて小さくされ、コア／クラッド比屈折率差は大きくされる。
【０００７】
実際のＥＤＦのファイバ母材の作成上の制約から、コア／グラッド比屈折率差を大きくすることに限界があり、励起効率とのバランスからモードフィールド径，コア／クラッド比屈折率差の値は比較的狭い範囲に限定される。
このような事情から、９８０ｎｍ励起用ＥＤＦのカットオフ波長は８００〜８５０ｎｍの範囲で設計されている。
【０００８】
ところで、ＰＡＮＤＡファイバとＥＤＦとを組み合わせたＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦは、図２に示すものと同様にＥＤＦのエルビウムドープコア１の両側方の対称位置に一対の応力付与部２，２を設け、これらをクラッド３で包囲した構造を有するものである。
このＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦの製造は、通常のＰＡＮＤＡファイバの製造と同様に、ＶＡＤ法などによりＥＤＦ用の母材を作成する。ついで、この母材のコア部の両側方に応力付与部となるガラスロッドを挿入するための一対の挿入孔を穿孔し、この挿入孔にＢ2Ｏ3−ＳiＯ2ガラスからなるガラスロッドを挿入する。ついで、この母材を加熱，延伸し、溶融紡糸する方法によって行われる。
【０００９】
このような構造をとることから、ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦでも、応力付与部２，２の存在により、応力付与部２，２のない通常のＥＤＦに比べてカットオフ波長が必然的に長波長側にシフトする。
このカットオフ波長の長波長側へのシフト量は、経験的に応力付与部２，２間の間隔ｄとの間に相関が認められる。
【００１０】
図３のグラフは、クラッド径１２５μｍ、応力付与部２の直径３３〜３８μｍのＰＡＮＤＡファイバについて、その応力付与部２，２の間隔ｄを変化させて多数作成し、カットオフ波長のシフト量を測定した結果を示すものである。図３の縦軸は、ＰＡＮＤＡファイバの応力付与部を形成する前のシングルモードファイバの母材のカットオフ波長推定値Ａと、この母材から上述の方法によって形成されたＰＡＮＤＡファイバのカットオフ波長Ｂとの比Ｂ／Ａを表わす。
このグラフから、応力付与部の間隔ｄが狭くなるにつれてシフト量が増大し、カットオフ波長が長波長側にシフトすることがわかる。
【００１１】
上述のように、９８０ｎｍ励起用ＥＤＦでは、そのカットオフ波長を８００〜８５０ｎｍとなるように設計しているため、これをＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦとすると、図３のグラフからそのカットオフ波長が１．１〜１．２５倍程度長波長側にシフトし、８８０〜１０６０ｎｍとなって、場合によっては励起光波長よりも長波長となり、使用できない。
一方、図３のグラフから応力付与部の間隔ｄが広がると、カットオフ波長のシフト量が低減することがわかり、カットオフ波長の長波長側へのシフトを抑えるには、間隔ｄを大きくすればよいことになる。
しかし、間隔ｄを大きくすると、応力付与部２，２によるコア１に作用する応力が減少し、偏波保持特性が低下し、偏波保持光ファイバ本来の機能を失うことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、９８０ｎｍ励起用ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦにおいて、そのカットオフ波長が長波長側にシフトして使用に供しえなくなることを防止し、かつコアに十分な応力が作用して偏波保持特性が低下しないようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明の偏波保持光増幅用ファイバの製造方法は、エルビウムがドープされたコアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなり、カットオフ波長が９８０ｎｍ以下であり、波長９８０ｎｍの励起光により励起されるＰＡＮＤＡ型偏波保持光増幅用ファイバを製造する方法であって、カットオフ波長が８００〜８５０ｎｍのエルビウムドープ光ファイバの母材を作製し、この母材のコア部の両側方に一対の挿入孔を穿孔し、該挿入孔に、Ｂ2Ｏ3を１５〜２０モル％ドープしたＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2ガラスからなるロッドを挿入し、この母材を溶融紡糸することによって前記ロッドを応力付与部とし、前記母材に挿入孔を穿孔するにあたって、該挿入孔の位置を、前記応力付与部の間隔ｄが１６〜２１μｍとなるようにし、かつ該挿入孔の孔径を、前記応力付与部の直径が３３〜３８μｍとなるようにすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１のグラフは、カットオフ波長が８００ｎｍと８５０ｎｍの２種の９８０ｎｍ励起用ＥＤＦをＰＡＮＤＡファイバ化したときのカットオフ波長と応力付与部の間隔ｄとの関係を、図３のグラフに示された相関関係に基づいて、示したものである。グラフ中、直線Ｃはカットオフ波長８００ｎｍの、直線Ｄはカットオフ波長８５０ｎｍのものである。
図１のグラフから、ＰＡＮＤＡファイバ化することによって、カットオフ波長が長波長側へ大きくシフトすることがわかる。
【００１５】
９８０ｎｍ励起用ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦでは、そのカットオフ波長は、９８０ｎｍ以下でなければシングルモードファイバとして動作せず、そのため曲げ損失が大きくなり励振効率が悪くなるので、増幅用ファイバとして使用出来ない。また、実際の使用条件や製品ファイバでのバラツキなどを考慮すると、カットオフ波長は９３０ｎｍ以下とすることが必要となる。
したがって、図１のグラフから、カットオフ波長が８００ｎｍのＥＤＦをＰＡＮＤＡファイバ化した場合には間隔ｄを１６μｍ以上にし、カットオフ波長が８５０ｎｍのＥＤＦをＰＡＮＤＡファイバ化した場合には間隔ｄを２１μｍ以上すればよいことになる。
【００１６】
一方、上述のように間隔ｄを大きくすれば、コア１に作用する応力が減少し、ＰＡＮＤＡファイバとして偏波保持機能が低下することになり、間隔ｄは出来るだけ小さい方がよい。
この点から、間隔ｄを１６〜２１μｍとすれば、カットオフ波長が８００ｎｍのＥＤＦであっても、８５０ｎｍのＥＤＦであっても、これをＰＡＮＤＡ化した場合にはそのカットオフ波長を９３０ｎｍ以下とでき、しかも十分な偏波保持特性を有するようになる。
【００１７】
また、本発明では、応力付与部として、Ｂ２Ｏ３を１５〜２０モル％ドープしたＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラスを用い、その直径を３３〜３８μｍとする。これによって間隔ｄを１６〜２１μｍとしても、コアに十分な応力が作用し、偏波保持機能が高いレベルで維持され、しかもカットオフ波長を９８０ｎｍ以下とすることができる。
【００１８】
以下、具体例を示す。
ＥＤＦ母材をＶＡＤ法によって作成した。コア部分にドープしたエルビウム濃度は１１００〜１２００ｐｐｍ、アルミニウム濃度は１１０００〜１４０００ｐｐｍとした。得られた母材についてプリフォームアナライザーにて測定した推定モードフィルード径は４．５〜５．５μｍ、カットオフ波長は８００〜８５０ｎｍであった。
このＥＤＦ母材のコア部の両側方の対称位置に一対の挿入孔を穿孔し、この挿入孔にＢ2Ｏ3２０モル％ドープのＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2ガラスのロッドを挿入した。挿入孔の位置は、ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦとしたときに応力付与部の間隔ｄが２０μｍとなるように、また挿入孔の孔径を応力付与部としたときの直径が３５μｍとなるように定めた。
【００１９】
この母材を加熱，延伸し、溶融紡糸して、外径１２５μｍのＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦを作製した。このファイバのカットオフ波長は９３０〜９７０ｎｍであり、９８０ｎｍ励起用として十分使用可能な値であった。また、モードフィルード径は５．１９〜５．３９μｍであった。
また、このファイバの増幅特性は、測定波長１５４０〜１５６０ｎｍ、，入力パワー０ｄＢｍ，励起パワー１００ｍＷ，ファイバ長２０ｍで１６．８ｄＢであった。また、雑音指数は３．４５ｄＢであり、偏波クロストークは−２６ｄＢ／１００ｍであった。
【００２０】
以上の結果から、このＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦは、９８０ｎｍ励起用として使用でき、良好な増幅特性，雑音特性を示し、しかも十分な偏波保持特性をも有することがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、９８０ｎｍ励起用ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＦＤＦにおいて、応力付与部間の間隔を１６〜２１μｍとし、応力付与部を１５〜２０モル％のＢ２Ｏ３がドープされたＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラスで構成し、その直径を３３〜３８μｍとしたので、カットオフ波長を９８０ｎｍ以下とすることができ、同時に十分な偏波保持機能を備えたＰＡＮＤＡ型偏波保持光増幅用ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＰＡＮＤＡ型ＰＭ−ＥＤＦのカットオフ波長と応力付与部の間隔
ｄとの関係を示すグラフである。
【図２】  ＰＡＮＤＡファイバの一例を示す断面図である。
【図３】  ＰＡＮＤＡファイバのカットオフ波長のシフト量と応力付与部間の間隔ｄとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…コア、２…応力付与部、３…クラッド
【図１】
0003732705.tif 000002
【図２】
0003732705.tif 000003
【図３】
0003732705.tif 000004