光ファイバ及びその製造方法並びに光ファイバ製造装置
【課題】光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化することなく、励起光を利得コア中に効率的に結合できる光ファイバを提供する。
【解決手段】利得媒質となる希土類が添加されたコア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とを備え、クラッド３を伝搬する励起光をコア２中に結合させる光ファイバ１において、クラッド３が、クラッド３の長手方向に沿って凹凸形状を有するものである。
【解決手段】利得媒質となる希土類が添加されたコア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とを備え、クラッド３を伝搬する励起光をコア２中に結合させる光ファイバ１において、クラッド３が、クラッド３の長手方向に沿って凹凸形状を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザやファイバアンプのような、利得媒質となるコア（利得コア）を有する光ファイバに係り、特に、励起光を効率的に利得コア中に結合させる光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工や医療用途への適用を目的として、より高出力で安価な光源の開発が求められている。これらの要求に対し、ファイバレーザや、ファイバアンプなどの光増幅器は、高効率でしかもシングルモードのレーザ光を容易に取り出すことができるという理由で注目を集めている。
【０００３】
このようなファイバレーザやファイバアンプに用いられる従来の光ファイバが研究・開発されている。
【０００４】
特許文献１には、光ファイバの断面が円対称の場合、内側クラッドを伝搬（伝播）する励起光の大半を運ぶスキュー光線は、コア周囲の円形領域に集中するためコアと交差することがないことが記載されている。
【０００５】
コアは、中央すなわち励起光の大部分の位置から離れて位置するため、そのような円対称な光ファイバ構造は、比較的非効率的にしか利用可能な励起光量を使用することができない。円対称ファイバにおける不均一なモード分布は幾何学構造の結果であり、円形幾何学構造および中央コア位置は励起光を効率よく利用するためには非効率である。そのため、ファイバレーザやファイバアンプにおいて励起光を効率的に利得コア中に結合する検討が、非特許文献１，２でなされている。
【０００６】
特許文献１や非特許文献１の技術は、ファイバ断面において励起光を長手方向（軸方向）に伝搬することを目的とした、利得媒質となる希土類を添加されたコアを含む内側クラッドの形状を非矩形、凸型多角形とすることにより、励起光が伝搬する内側クラッド内にて不均一なフィールドを生成し、様々な放射モードを内側クラッド内部にあるコアに集中させることである。その結果により、より多くのモードがコアと交差するため、励起光と利得コアとの結合効率が増加し、励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【０００７】
また、非特許文献２では、その光ファイバの設置形状を図７に示すような腎臓（Ｋｉｄｎｅｙ）型にすることにより、内側クラッド内を伝搬する励起光を効率的に利得コアへ結合できることが知られている。
【０００８】
このように、従来技術では、利得コアを有するマルチクラッド光ファイバに対し、光ファイバ断面の幾何学構造の最適化、光ファイバの設置形状の最適化を実施することにより、励起光を効率的に利得コア中に結合することが行われている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３０３９９９３号公報
【特許文献２】特開平１１−８４１５０号公報
【非特許文献１】Martin H. Muendel,“Optimal inner cladding shapes for double-clad fiber lasers”,Conference on Laser and Electro-Optics, OSA Technical Digest Series, pp.209,1996
【非特許文献２】H. Zellmer他,“Double-Clad Fiber Laser with 30W OutputPower”, OSA TOPS Vol.16 Optical Amplifiers and Their Applications, pp.137-140,1997
【非特許文献３】Vengsarkar,A.M.他,“Long-Period Fiber Gratings as Band-Rejection Filters”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol.14,issue 1 page 58,1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１や非特許文献１のような内部クラッドの形状を工夫した光ファイバは、光ファイバ母材の断面を最適化し、その光ファイバ母材を線引きすることにより断面が最適化された光ファイバを製造することが一般的である。しかし、光ファイバ母材を特許文献１に記載されたような構造にするためには、通常の光ファイバを製造する場合に比べて高度な製造技術が必要であり、母材の加工や組み立てなどに時間・コストを必要とする。
【００１１】
光ファイバの設置形状を最適化するためには、非特許文献２に記載の通り、伝送路として使用される光ファイバの形状を腎臓型にするなど結合効率が最適となる形状に固定する必要がある。そのため、装置に組み込む際に配置箇所などの制約が発生し、使い勝手が悪い。また、光ファイバ長が短い場合、最適な形状にすることが難しく、少なくとも最適形状にすることが可能な所定の長さを必要とする。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化することなく、励起光を利得コア中に効率的に結合できる光ファイバ及びその製造方法並びに光ファイバ製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、利得媒質となる希土類が添加されたコアと、上記コアの外周に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドを伝搬する励起光を上記コア中に結合させる光ファイバにおいて、上記クラッドが、該クラッドの長手方向に沿って凹凸形状を有する光ファイバである。
【００１４】
請求項２の発明は、上記クラッドの凹凸形状は、上記励起光が全反射して上記クラッド内に伝搬するグレーティング周期により形成されている請求項１記載の光ファイバである。
【００１５】
請求項３の発明は、上記コアが該コアの長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の光ファイバである。
【００１６】
請求項４の発明は、上記クラッドは、凹凸形状を有する内側クラッドと、上記内側クラッドの外周に設けられる外側クラッドとからなる請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバである。
【００１７】
請求項５の発明は、上記コア及び／又は上記クラッドは、その横断面が円形状あるいは異円形状である請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与えて凹凸を形成する光ファイバの製造方法である。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造装置において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与える凹凸形成部を備えた光ファイバ製造装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化することなく、励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
非特許文献２により、光ファイバを曲げて光ファイバを伝搬する励起光の放射モードを周期的に変化させると、励起光のコアへの吸収効率が向上することが分かっている。また、非特許文献２によると、１０ｃｍの巻き取り半径の光ファイバが吸収率１０％であるのに対し、腎臓形状（ｒ＝２．５ｃｍ）にした場合に吸収率６０％程度まで向上する。これは、光ファイバの曲げが変化する場所にて、モード結合（ｍｏｄｅ ｍｉｘｉｎｇ）が形成されたためであり、周期的な形状変化が励起効率向上に大きく寄与することを意味している。
【００２２】
本発明者らは、これらの知見に基づいて鋭意研究した結果、上記課題を解決するために、本発明を完成した。
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図（横断面図）である。
【００２５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光ファイバ１は、ファイバレーザやファイバアンプに用いられるものであり、利得媒質となる希土類が添加されたコア（利得コア）２と、そのコア２を囲み、励起光（ポンプ光）を受け取って長手方向に沿って伝搬させるクラッド３とを備え、そのクラッド３が長手方向に沿った凹凸部４を形成してなる凹凸形状を有する。
【００２６】
すなわち、光ファイバ１は、コア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とを備え、クラッド３を伝搬する励起光をコア２中に吸収して増幅させる光ファイバである。
【００２７】
コア２は、石英にＧｅなどの屈折率を上げる材料を添加すると共に、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｔｈなどの希土類元素（希土類材料）を添加したものである。
【００２８】
クラッド３は、コア２よりも屈折率が低い部分であり、石英にＦなどの屈折率を下げる材料を添加したものである。ここで凹凸形状とは、クラッド３の外周部に、長手方向に沿ってクラッド径が連続して細くなったり太くなったりするように、周期的な波形を形成した形状のことをいう。凹凸部４は、少なくともクラッド３の両側外周部に形成すればよく、クラッド３の全周にわたって形成してもよい。
【００２９】
クラッド３の凹凸形状の周期（凹凸周期）Ｃは、光ファイバ１内を伝搬する励起光が、光ファイバ１の外に（クラッド３外部へ）放射して減衰することのないグレーティング周期に設定される。
【００３０】
光ファイバの長手方向に形成した凹凸周期については、特許文献２に記載のように、その周期構造によりグレーティングが形成される。特許文献２の目的は、光ファイバのコア径を光ファイバの長手方向に周期的に変化させることにより、コアを伝搬するモードとクラッドを伝搬するモードを結合させ、特定波長の光をコア外に放射させ減衰させることにある（長周期グレーティング）。
【００３１】
一般的に、光をコア外に放射する波長（長周期グレーティングの中心波長：放射波長）は、コアモードとクラッド伝搬モードの結合効率により決定される。例えば、非特許文献３に記載の凹凸周期（グレーティング周期）と放射波長の関係は、図８に示す通り、グレーティング周期が２００μｍ以下では、少なくとも波長１０００ｎｍ以下にて複数個の放射波長が存在し、これらの放射波長とすることにより光がコア外に放射される。
【００３２】
これに対し、光ファイバ１は、コア２へ添加する希土類材料により励起光波長が異なるが、例えば、Ｙｂをコアに添加したファイバレーザやファイバアンプの場合、励起光の波長は、その吸収特性に合わせて９００〜１０００ｎｍ（特に、吸収ピークに合わせて９１５ｎｍや９７５ｎｍ）の範囲に設定されて使用される。
【００３３】
よって、Ｙｂを添加したコア２を有する光ファイバ１の場合、光がコア外へ放出することによる伝送損失の増加を抑制するために、クラッド３に形成した凹凸部４の長手方向の周期を、９００〜１０００ｎｍの範囲で使用する励起光が放射せずに全反射してクラッド３内を伝搬するグレーティング周期に設定すればよい。
【００３４】
これにより、光ファイバ１では、励起光をクラッド３の外へ放射させることなく、凹凸形状にて励起光を希土類が添加されたコア２へ効率的に吸収させることができる。
【００３５】
一例としてコア２に添加する希土類材料をＹｂとしたが、Ｅｒなどの他の希土類材料をコア２に添加した場合においても、上記と同様に、使用される波長範囲（例えば、Ｅｒ：９８０〜１４８０ｎｍ）内に設定された励起光が放射波長とならないように、凹凸周期Ｃをクラッド３に形成すれば、励起光をコア２へ効果的に吸収させることができる。
【００３６】
クラッド３の凹凸形状の変化量（凹凸変化量）Ａは、クラッド３の最大外径と最小外径の差である。
【００３７】
さらに、光ファイバ１では、コア２が長手方向に沿った凹凸部５を形成してなる凹凸形状を有する。コア２の凹凸形状の周期は、クラッド３の凹凸周期Ｃと同じにするとよい。コア２の凹凸形状の変化量は、クラッド３の凹凸変化量Ａよりも小さくする。光ファイバ１では、コア２、クラッド３共に、横断面が円形状である。
【００３８】
次に、光ファイバ１の製造に適した光ファイバ製造装置を図３で説明する。図３に示すように、本実施形態に係る光ファイバ製造装置３１は、後述する凹凸形成部２０を除き、慣用の光ファイバ製造装置とほぼ同じ構成である。
【００３９】
この光ファイバ製造装置３１は、光ファイバ母材３２を下方に線引きし、凹凸形成部２０を通過させて光ファイバ１とし、その光ファイバ１に被覆材料を被覆し、被覆材料が被覆された光ファイバ（光ファイバ心線１０）を巻取るものである。
【００４０】
光ファイバ製造装置３１は、光ファイバ母材３２を加熱する線引炉３３と、線引炉３３で溶融して線引きされた光ファイバの外径を測定する第１外径測定器３４と、第１外径測定器３４ａを経た光ファイバに図１の凹凸部４を形成し、光ファイバ１とする凹凸形成部２０と、光ファイバ１に被覆材料を被覆するためのダイス（ファイバ被覆樹脂用ダイス）３５と、被覆材料を硬化させ、光ファイバ心線１０とする硬化部（被覆樹脂硬化装置）３６と、硬化部３６を経た光ファイバ心線１０の外径を測定する第２外径測定器３４ｂと、光ファイバ心線１０を方向転換して下流側に送るターンプーリ３７と、ターンプーリ３７からの光ファイバ心線１０を巻き取る巻き取り装置３８とを備える。
【００４１】
硬化部３６は、被覆材料の種類に応じて適宜変更でき、ポリイミド樹脂のような熱硬化性樹脂の場合はヒーター、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂の場合はＵＶランプなどが用いられる。巻き取り装置３８は、線引き中の光ファイバ１や光ファイバ心線１０に張力を付与するための張力付与手段も兼ねる。
【００４２】
図１（ａ）および図１（ｂ）の光ファイバ１を製造する方法の一例としては、このように、第１外径測定器３４ａとダイス３５間に凹凸形成部２０を設置した光ファイバ製造装置３１を用いる方法がある。これにより、所望の外径に合わせた光ファイバ１を製造することが可能である。
【００４３】
ここで、凹凸形成部２０の一例を図２でより詳細に説明する。
【００４４】
図２に示すように、凹凸形成部２０は、線引き中の光ファイバに高出力熱エネルギーを周期的（間欠的）に与えるものである。この凹凸形成部２０は、線引き中の光ファイバの周囲に複数個設けられる熱エネルギー源として、パルスレーザＬを照射するためのパルスレーザ装置２１と、各パルスレーザ装置２１と線引き中の光ファイバ１間に進退自在に設けられ、パルスレーザＬを集光する集光レンズ２２とを備える。
【００４５】
パルスレーザ装置２１に内蔵されるレーザとしては、ＣＯ2 レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザなどの高出力熱エネルギーを線引き中の光ファイバに局所的に供給（与えることが）でき、かつ集光性を有するものであればよい。
【００４６】
パルスレーザ装置２１は、後述する線引き速度を考慮し、凹凸周期Ｃの１／２にあたるパルス幅を有し、かつ凹凸変化量Ａに対応するパルス高さを有するパルス信号ｐが入力されることで、線引き中の光ファイバに高出力熱エネルギーを周期的に与える。
【００４７】
光ファイバ１の製造方法を光ファイバ製造装置３１の動作と共に説明する。
【００４８】
まず、線引炉３３で光ファイバ母材３２を加熱溶融しながら垂直下方に線引きする。線引きは、第１外径測定器３４ａで線引き直後の光ファイバ１ｐの外径を測定し、かつ線引炉３３内温度、巻き取り装置３８において張力Ｔ、線引き速度（巻き取り速度）を制御しながら行う。
【００４９】
そして、線引き直後の光ファイバ１ｐが凹凸形成部２０を通過するとき、線引き直後の光ファイバ１ｐに、パルスレーザ装置２１からパルス信号ｐに応じたパルスレーザ光Ｌを照射し、局所的に高出力熱エネルギーを周期的に与える。
【００５０】
線引き中の光ファイバへ局所的に高出力熱エネルギーを与えると、光ファイバはその部分にて溶融し、軟らかくなる（軟化する）。このとき、光ファイバには張力Ｔが巻き取り装置３８で印加されているため、その溶融した箇所が伸びて細くなる。
【００５１】
第１の実施形態では、線引き直後の光ファイバ１ｐに照射するパルスレーザ光Ｌの焦点を、集光レンズ２２を進出あるいは後退させることで、コア２の軸近傍にした。つまり、第１の実施形態では、コア２及びクラッド３へパルスレーザ光Ｌを照射する。
【００５２】
これにより、コア２とクラッド３の外周部に、それぞれ長手方向に沿った凹凸部４が形成され、光ファイバ１が得られる。
【００５３】
凹凸部４を形成する際、凹凸周期Ｃや凹凸変化量Ａは、パルス周期、レーザエネルギー、張力Ｔなどで変化させることが可能であり、これらを適宜変更して凹凸周期Ｃや凹凸変化量Ａを変化させることにより、励起光の吸収効率を所望の値に変化させることも可能である。
【００５４】
その後、ダイス３５、硬化部３６を経て光ファイバ１に被覆材料を被覆し、光ファイバ心線１０とし、これを巻き取り装置３８で巻き取って製品とする。
【００５５】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００５６】
光ファイバ１では、例えば、入射端のクラッド３から半導体レーザなどの励起光が入射され、その励起光が光ファイバ１の内部で増幅され、さらに入射端から所定の距離に形成された２つのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）がレーザ共振器の全反射鏡および出力鏡として働くことで、レーザ発振光が生成されて出射端から出力される。つまり、光ファイバ１をファイバレーザとして使用できる。
【００５７】
光ファイバ１は、クラッド３が長手方向に沿った凹凸部４からなる凹凸形状を有するため、クラッドが長手方向に沿って平坦な従来の光ファイバと比べ、励起光の吸収効率を向上でき、励起光をコア２中に効率的に結合できる。
【００５８】
特に、光ファイバ１は、クラッド３の凹凸形状の周期Ｃを、光ファイバ１内を伝搬する励起光が、光ファイバ１の外に放射せずに全反射してクラッド３内を伝搬するグレーティング周期に設定している。
【００５９】
これにより、光ファイバ１では、励起光をクラッド３の外へ放射させることなく、凹凸形状にて励起光を希土類が添加されたコア２へ効率的に吸収させることができる。
【００６０】
さらに、光ファイバ１は、クラッド３の凹凸形状と同様に、コア２も長手方向に沿った凹凸部５からなる凹凸形状を有するため、コア２の放射モードも所望のモードに変化させることができる。
【００６１】
また、光ファイバ１は、グレーティングによる共振器構造を形成せず、誘導放出光の波長に一致する信号光を励起光と重畳させて伝搬させれば、ファイバアンプなどの光増幅器としても機能する。
【００６２】
光ファイバ１は、励起光を有効に利用するためのファイバ構造である。光ファイバ１の第１の目的は、希土類添加コアの放射モードを変化させることではなく、励起光の吸収効率向上、すなわち励起光の放射モードを、クラッド３が凹凸形状を有する簡単な構成で変化させることにある。
【００６３】
したがって、光ファイバ１によれば、従来のように光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化する必要がなく、簡単な構成で励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【００６４】
これにより、光ファイバ１は、励起光を有効に利用するためのファイバ構造であり、光ファイバ１を用いれば、ファイバレーザやファイバアンプに使用できる最適な光ファイバ構造を低コストで実現できる。
【００６５】
また、光ファイバ１の製造方法によれば、慣用の光ファイバ製造装置に凹凸形成部２０を設けるだけで、簡単かつ精度よく凹凸形状を有する光ファイバ１を製造できる。
【００６６】
上述したように、本実施形態に係る光ファイバでは、少なくとも励起光の吸収効率を向上する目的を達成すればよい。このため、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す第２の実施形態に係る光ファイバ４１のように、励起光が導波するクラッド３のみが凹凸形状を有し、コア４２が凹凸形状を有しない構造としてもよい。
【００６７】
光ファイバ４１は、例えば、線引き中の光ファイバに対し、図２の状態に比べて集光レンズ２２を適宜後退させるなど、熱エネルギーの供給位置（パルスレーザ光Ｌの焦点位置）を制御することで製造できる。つまり、第２の実施形態では、クラッド３のみへパルスレーザ光Ｌを照射する。
【００６８】
また、光ファイバ１ではコア２、クラッド３共に、横断面が円形状の例で説明したが、図５（ａ）〜図５（ｃ）の各光ファイバ５１ａ〜５１ｃのように、横断面が、片側がやや膨らんだ楕円形状、楕円形状、片側が大きく膨らんだ異円形状であってもよい。この場合、特許文献１記載の効果も得られ、励起光の吸収率がさらに向上する。その際、各コア５２ａ〜５２ｃは、図５（ａ）〜図５（ｃ）のような各クラッド５３ａ〜５３ｃのような異円形状でなくてもよく、円形状でもよい。
【００６９】
これら各光ファイバ５１ａ〜５１ｃは、光ファイバ母材を製造する際に、その横断面が異円形状となるように形成したり、線引き中の光ファイバに対し、図２の集光レンズ２２を適宜進出あるいは後退させるなど、熱エネルギーの供給位置を制御することで製造できる。
【００７０】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す第３の実施形態に係る光ファイバ６１のように、図１の光ファイバ１の構成に加え、外側クラッド６２をさらに有するものでもよい。
【００７１】
光ファイバ６１では、クラッドは、内側クラッド３（図１（ａ）および図１（ｂ）のクラッド３）と、その内側クラッド３の外周に設けられ、内側クラッド３よりも屈折率が低く、長手方向に沿って平坦な外側クラッド６２とからなる。この外側クラッド６２は横断面が円形状であるが、図５（ａ）〜図５（ｃ）のような横断面が異円形状であってもよい。
【００７２】
光ファイバ６１では、図１の光ファイバ１に比べると、光ファイバ６１内に励起光をより効率よく閉じこめることができる。
【００７３】
図２で説明した凹凸形成部２０では、熱エネルギー源としてパルスレーザ装置２１を用いた例で説明したが、熱エネルギー源としては、線引き中の光ファイバに、間欠的に高出力熱エネルギーを与えることができるものであればよく、例えば、ヒータ、高周波加熱装置などでもよい。
【００７４】
また、凹凸形成部としては、熱エネルギー源として連続レーザ光を出射するレーザ装置と、図２の集光レンズ２２と、その集光レンズ２２と線引き中の光ファイバ間に複数個設けられ、連続レーザ光をチョッピングするチョッピング手段とを備えたものでもよい。
【００７５】
チョッピング手段としては、回転自在に設けられる円板と、その円板面の周方向に沿って複数個形成されたスリットとからなる機械チョッパがある。この場合、円板の回転数と線引き速度を制御して、光ファイバに所望の凹凸周期Ｃを有する凹凸部を形成する。
【００７６】
本発明は、特許文献１に記載されているような特殊な幾何学構造を有する光ファイバにおいても、適用可能である。このような幾何学構造を有する光ファイバに対し、光ファイバの設置形状を最適化することなく、結合効率の向上を実現できる。
【００７７】
上記実施形態では、コア２及びクラッド３や、クラッド３のみにパルスレーザ光Ｌを照射する例で説明したが、コア２のみパルスレーザ光Ｌを照射してもよく、この場合も上述と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図２】凹凸形成部と図１に示した光ファイバの製造方法の一例を説明する概略図である
【図３】本実施形態に係る光ファイバ製造装置の概略図である。
【図４】図４（ａ）は第２の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図４（ｂ）はその４Ｂ−４Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｂ）は、本実施形態に係る光ファイバの変形例をそれぞれ示す横断面図である。
【図６】図６（ａ）は第３の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図６（ｂ）はその６Ｂ−６Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図７】従来の光ファイバの設置状態を示す図である。
【図８】グレーティング周期と放射波長の関係を示す図（非特許文献３より抜粋）である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 光ファイバ
２ コア
３ クラッド
４ クラッドの凹凸部
５ コアの凹凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザやファイバアンプのような、利得媒質となるコア（利得コア）を有する光ファイバに係り、特に、励起光を効率的に利得コア中に結合させる光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工や医療用途への適用を目的として、より高出力で安価な光源の開発が求められている。これらの要求に対し、ファイバレーザや、ファイバアンプなどの光増幅器は、高効率でしかもシングルモードのレーザ光を容易に取り出すことができるという理由で注目を集めている。
【０００３】
このようなファイバレーザやファイバアンプに用いられる従来の光ファイバが研究・開発されている。
【０００４】
特許文献１には、光ファイバの断面が円対称の場合、内側クラッドを伝搬（伝播）する励起光の大半を運ぶスキュー光線は、コア周囲の円形領域に集中するためコアと交差することがないことが記載されている。
【０００５】
コアは、中央すなわち励起光の大部分の位置から離れて位置するため、そのような円対称な光ファイバ構造は、比較的非効率的にしか利用可能な励起光量を使用することができない。円対称ファイバにおける不均一なモード分布は幾何学構造の結果であり、円形幾何学構造および中央コア位置は励起光を効率よく利用するためには非効率である。そのため、ファイバレーザやファイバアンプにおいて励起光を効率的に利得コア中に結合する検討が、非特許文献１，２でなされている。
【０００６】
特許文献１や非特許文献１の技術は、ファイバ断面において励起光を長手方向（軸方向）に伝搬することを目的とした、利得媒質となる希土類を添加されたコアを含む内側クラッドの形状を非矩形、凸型多角形とすることにより、励起光が伝搬する内側クラッド内にて不均一なフィールドを生成し、様々な放射モードを内側クラッド内部にあるコアに集中させることである。その結果により、より多くのモードがコアと交差するため、励起光と利得コアとの結合効率が増加し、励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【０００７】
また、非特許文献２では、その光ファイバの設置形状を図７に示すような腎臓（Ｋｉｄｎｅｙ）型にすることにより、内側クラッド内を伝搬する励起光を効率的に利得コアへ結合できることが知られている。
【０００８】
このように、従来技術では、利得コアを有するマルチクラッド光ファイバに対し、光ファイバ断面の幾何学構造の最適化、光ファイバの設置形状の最適化を実施することにより、励起光を効率的に利得コア中に結合することが行われている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３０３９９９３号公報
【特許文献２】特開平１１−８４１５０号公報
【非特許文献１】Martin H. Muendel,“Optimal inner cladding shapes for double-clad fiber lasers”,Conference on Laser and Electro-Optics, OSA Technical Digest Series, pp.209,1996
【非特許文献２】H. Zellmer他,“Double-Clad Fiber Laser with 30W OutputPower”, OSA TOPS Vol.16 Optical Amplifiers and Their Applications, pp.137-140,1997
【非特許文献３】Vengsarkar,A.M.他,“Long-Period Fiber Gratings as Band-Rejection Filters”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol.14,issue 1 page 58,1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１や非特許文献１のような内部クラッドの形状を工夫した光ファイバは、光ファイバ母材の断面を最適化し、その光ファイバ母材を線引きすることにより断面が最適化された光ファイバを製造することが一般的である。しかし、光ファイバ母材を特許文献１に記載されたような構造にするためには、通常の光ファイバを製造する場合に比べて高度な製造技術が必要であり、母材の加工や組み立てなどに時間・コストを必要とする。
【００１１】
光ファイバの設置形状を最適化するためには、非特許文献２に記載の通り、伝送路として使用される光ファイバの形状を腎臓型にするなど結合効率が最適となる形状に固定する必要がある。そのため、装置に組み込む際に配置箇所などの制約が発生し、使い勝手が悪い。また、光ファイバ長が短い場合、最適な形状にすることが難しく、少なくとも最適形状にすることが可能な所定の長さを必要とする。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化することなく、励起光を利得コア中に効率的に結合できる光ファイバ及びその製造方法並びに光ファイバ製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、利得媒質となる希土類が添加されたコアと、上記コアの外周に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドを伝搬する励起光を上記コア中に結合させる光ファイバにおいて、上記クラッドが、該クラッドの長手方向に沿って凹凸形状を有する光ファイバである。
【００１４】
請求項２の発明は、上記クラッドの凹凸形状は、上記励起光が全反射して上記クラッド内に伝搬するグレーティング周期により形成されている請求項１記載の光ファイバである。
【００１５】
請求項３の発明は、上記コアが該コアの長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の光ファイバである。
【００１６】
請求項４の発明は、上記クラッドは、凹凸形状を有する内側クラッドと、上記内側クラッドの外周に設けられる外側クラッドとからなる請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバである。
【００１７】
請求項５の発明は、上記コア及び／又は上記クラッドは、その横断面が円形状あるいは異円形状である請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与えて凹凸を形成する光ファイバの製造方法である。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造装置において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与える凹凸形成部を備えた光ファイバ製造装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化することなく、励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
非特許文献２により、光ファイバを曲げて光ファイバを伝搬する励起光の放射モードを周期的に変化させると、励起光のコアへの吸収効率が向上することが分かっている。また、非特許文献２によると、１０ｃｍの巻き取り半径の光ファイバが吸収率１０％であるのに対し、腎臓形状（ｒ＝２．５ｃｍ）にした場合に吸収率６０％程度まで向上する。これは、光ファイバの曲げが変化する場所にて、モード結合（ｍｏｄｅ ｍｉｘｉｎｇ）が形成されたためであり、周期的な形状変化が励起効率向上に大きく寄与することを意味している。
【００２２】
本発明者らは、これらの知見に基づいて鋭意研究した結果、上記課題を解決するために、本発明を完成した。
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図（横断面図）である。
【００２５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光ファイバ１は、ファイバレーザやファイバアンプに用いられるものであり、利得媒質となる希土類が添加されたコア（利得コア）２と、そのコア２を囲み、励起光（ポンプ光）を受け取って長手方向に沿って伝搬させるクラッド３とを備え、そのクラッド３が長手方向に沿った凹凸部４を形成してなる凹凸形状を有する。
【００２６】
すなわち、光ファイバ１は、コア２と、コア２の外周に形成されたクラッド３とを備え、クラッド３を伝搬する励起光をコア２中に吸収して増幅させる光ファイバである。
【００２７】
コア２は、石英にＧｅなどの屈折率を上げる材料を添加すると共に、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｔｈなどの希土類元素（希土類材料）を添加したものである。
【００２８】
クラッド３は、コア２よりも屈折率が低い部分であり、石英にＦなどの屈折率を下げる材料を添加したものである。ここで凹凸形状とは、クラッド３の外周部に、長手方向に沿ってクラッド径が連続して細くなったり太くなったりするように、周期的な波形を形成した形状のことをいう。凹凸部４は、少なくともクラッド３の両側外周部に形成すればよく、クラッド３の全周にわたって形成してもよい。
【００２９】
クラッド３の凹凸形状の周期（凹凸周期）Ｃは、光ファイバ１内を伝搬する励起光が、光ファイバ１の外に（クラッド３外部へ）放射して減衰することのないグレーティング周期に設定される。
【００３０】
光ファイバの長手方向に形成した凹凸周期については、特許文献２に記載のように、その周期構造によりグレーティングが形成される。特許文献２の目的は、光ファイバのコア径を光ファイバの長手方向に周期的に変化させることにより、コアを伝搬するモードとクラッドを伝搬するモードを結合させ、特定波長の光をコア外に放射させ減衰させることにある（長周期グレーティング）。
【００３１】
一般的に、光をコア外に放射する波長（長周期グレーティングの中心波長：放射波長）は、コアモードとクラッド伝搬モードの結合効率により決定される。例えば、非特許文献３に記載の凹凸周期（グレーティング周期）と放射波長の関係は、図８に示す通り、グレーティング周期が２００μｍ以下では、少なくとも波長１０００ｎｍ以下にて複数個の放射波長が存在し、これらの放射波長とすることにより光がコア外に放射される。
【００３２】
これに対し、光ファイバ１は、コア２へ添加する希土類材料により励起光波長が異なるが、例えば、Ｙｂをコアに添加したファイバレーザやファイバアンプの場合、励起光の波長は、その吸収特性に合わせて９００〜１０００ｎｍ（特に、吸収ピークに合わせて９１５ｎｍや９７５ｎｍ）の範囲に設定されて使用される。
【００３３】
よって、Ｙｂを添加したコア２を有する光ファイバ１の場合、光がコア外へ放出することによる伝送損失の増加を抑制するために、クラッド３に形成した凹凸部４の長手方向の周期を、９００〜１０００ｎｍの範囲で使用する励起光が放射せずに全反射してクラッド３内を伝搬するグレーティング周期に設定すればよい。
【００３４】
これにより、光ファイバ１では、励起光をクラッド３の外へ放射させることなく、凹凸形状にて励起光を希土類が添加されたコア２へ効率的に吸収させることができる。
【００３５】
一例としてコア２に添加する希土類材料をＹｂとしたが、Ｅｒなどの他の希土類材料をコア２に添加した場合においても、上記と同様に、使用される波長範囲（例えば、Ｅｒ：９８０〜１４８０ｎｍ）内に設定された励起光が放射波長とならないように、凹凸周期Ｃをクラッド３に形成すれば、励起光をコア２へ効果的に吸収させることができる。
【００３６】
クラッド３の凹凸形状の変化量（凹凸変化量）Ａは、クラッド３の最大外径と最小外径の差である。
【００３７】
さらに、光ファイバ１では、コア２が長手方向に沿った凹凸部５を形成してなる凹凸形状を有する。コア２の凹凸形状の周期は、クラッド３の凹凸周期Ｃと同じにするとよい。コア２の凹凸形状の変化量は、クラッド３の凹凸変化量Ａよりも小さくする。光ファイバ１では、コア２、クラッド３共に、横断面が円形状である。
【００３８】
次に、光ファイバ１の製造に適した光ファイバ製造装置を図３で説明する。図３に示すように、本実施形態に係る光ファイバ製造装置３１は、後述する凹凸形成部２０を除き、慣用の光ファイバ製造装置とほぼ同じ構成である。
【００３９】
この光ファイバ製造装置３１は、光ファイバ母材３２を下方に線引きし、凹凸形成部２０を通過させて光ファイバ１とし、その光ファイバ１に被覆材料を被覆し、被覆材料が被覆された光ファイバ（光ファイバ心線１０）を巻取るものである。
【００４０】
光ファイバ製造装置３１は、光ファイバ母材３２を加熱する線引炉３３と、線引炉３３で溶融して線引きされた光ファイバの外径を測定する第１外径測定器３４と、第１外径測定器３４ａを経た光ファイバに図１の凹凸部４を形成し、光ファイバ１とする凹凸形成部２０と、光ファイバ１に被覆材料を被覆するためのダイス（ファイバ被覆樹脂用ダイス）３５と、被覆材料を硬化させ、光ファイバ心線１０とする硬化部（被覆樹脂硬化装置）３６と、硬化部３６を経た光ファイバ心線１０の外径を測定する第２外径測定器３４ｂと、光ファイバ心線１０を方向転換して下流側に送るターンプーリ３７と、ターンプーリ３７からの光ファイバ心線１０を巻き取る巻き取り装置３８とを備える。
【００４１】
硬化部３６は、被覆材料の種類に応じて適宜変更でき、ポリイミド樹脂のような熱硬化性樹脂の場合はヒーター、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂の場合はＵＶランプなどが用いられる。巻き取り装置３８は、線引き中の光ファイバ１や光ファイバ心線１０に張力を付与するための張力付与手段も兼ねる。
【００４２】
図１（ａ）および図１（ｂ）の光ファイバ１を製造する方法の一例としては、このように、第１外径測定器３４ａとダイス３５間に凹凸形成部２０を設置した光ファイバ製造装置３１を用いる方法がある。これにより、所望の外径に合わせた光ファイバ１を製造することが可能である。
【００４３】
ここで、凹凸形成部２０の一例を図２でより詳細に説明する。
【００４４】
図２に示すように、凹凸形成部２０は、線引き中の光ファイバに高出力熱エネルギーを周期的（間欠的）に与えるものである。この凹凸形成部２０は、線引き中の光ファイバの周囲に複数個設けられる熱エネルギー源として、パルスレーザＬを照射するためのパルスレーザ装置２１と、各パルスレーザ装置２１と線引き中の光ファイバ１間に進退自在に設けられ、パルスレーザＬを集光する集光レンズ２２とを備える。
【００４５】
パルスレーザ装置２１に内蔵されるレーザとしては、ＣＯ2 レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザなどの高出力熱エネルギーを線引き中の光ファイバに局所的に供給（与えることが）でき、かつ集光性を有するものであればよい。
【００４６】
パルスレーザ装置２１は、後述する線引き速度を考慮し、凹凸周期Ｃの１／２にあたるパルス幅を有し、かつ凹凸変化量Ａに対応するパルス高さを有するパルス信号ｐが入力されることで、線引き中の光ファイバに高出力熱エネルギーを周期的に与える。
【００４７】
光ファイバ１の製造方法を光ファイバ製造装置３１の動作と共に説明する。
【００４８】
まず、線引炉３３で光ファイバ母材３２を加熱溶融しながら垂直下方に線引きする。線引きは、第１外径測定器３４ａで線引き直後の光ファイバ１ｐの外径を測定し、かつ線引炉３３内温度、巻き取り装置３８において張力Ｔ、線引き速度（巻き取り速度）を制御しながら行う。
【００４９】
そして、線引き直後の光ファイバ１ｐが凹凸形成部２０を通過するとき、線引き直後の光ファイバ１ｐに、パルスレーザ装置２１からパルス信号ｐに応じたパルスレーザ光Ｌを照射し、局所的に高出力熱エネルギーを周期的に与える。
【００５０】
線引き中の光ファイバへ局所的に高出力熱エネルギーを与えると、光ファイバはその部分にて溶融し、軟らかくなる（軟化する）。このとき、光ファイバには張力Ｔが巻き取り装置３８で印加されているため、その溶融した箇所が伸びて細くなる。
【００５１】
第１の実施形態では、線引き直後の光ファイバ１ｐに照射するパルスレーザ光Ｌの焦点を、集光レンズ２２を進出あるいは後退させることで、コア２の軸近傍にした。つまり、第１の実施形態では、コア２及びクラッド３へパルスレーザ光Ｌを照射する。
【００５２】
これにより、コア２とクラッド３の外周部に、それぞれ長手方向に沿った凹凸部４が形成され、光ファイバ１が得られる。
【００５３】
凹凸部４を形成する際、凹凸周期Ｃや凹凸変化量Ａは、パルス周期、レーザエネルギー、張力Ｔなどで変化させることが可能であり、これらを適宜変更して凹凸周期Ｃや凹凸変化量Ａを変化させることにより、励起光の吸収効率を所望の値に変化させることも可能である。
【００５４】
その後、ダイス３５、硬化部３６を経て光ファイバ１に被覆材料を被覆し、光ファイバ心線１０とし、これを巻き取り装置３８で巻き取って製品とする。
【００５５】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００５６】
光ファイバ１では、例えば、入射端のクラッド３から半導体レーザなどの励起光が入射され、その励起光が光ファイバ１の内部で増幅され、さらに入射端から所定の距離に形成された２つのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）がレーザ共振器の全反射鏡および出力鏡として働くことで、レーザ発振光が生成されて出射端から出力される。つまり、光ファイバ１をファイバレーザとして使用できる。
【００５７】
光ファイバ１は、クラッド３が長手方向に沿った凹凸部４からなる凹凸形状を有するため、クラッドが長手方向に沿って平坦な従来の光ファイバと比べ、励起光の吸収効率を向上でき、励起光をコア２中に効率的に結合できる。
【００５８】
特に、光ファイバ１は、クラッド３の凹凸形状の周期Ｃを、光ファイバ１内を伝搬する励起光が、光ファイバ１の外に放射せずに全反射してクラッド３内を伝搬するグレーティング周期に設定している。
【００５９】
これにより、光ファイバ１では、励起光をクラッド３の外へ放射させることなく、凹凸形状にて励起光を希土類が添加されたコア２へ効率的に吸収させることができる。
【００６０】
さらに、光ファイバ１は、クラッド３の凹凸形状と同様に、コア２も長手方向に沿った凹凸部５からなる凹凸形状を有するため、コア２の放射モードも所望のモードに変化させることができる。
【００６１】
また、光ファイバ１は、グレーティングによる共振器構造を形成せず、誘導放出光の波長に一致する信号光を励起光と重畳させて伝搬させれば、ファイバアンプなどの光増幅器としても機能する。
【００６２】
光ファイバ１は、励起光を有効に利用するためのファイバ構造である。光ファイバ１の第１の目的は、希土類添加コアの放射モードを変化させることではなく、励起光の吸収効率向上、すなわち励起光の放射モードを、クラッド３が凹凸形状を有する簡単な構成で変化させることにある。
【００６３】
したがって、光ファイバ１によれば、従来のように光ファイバ断面形状の幾何学構造や光ファイバの設置形状を最適化する必要がなく、簡単な構成で励起光を利得コア中に効率的に結合できる。
【００６４】
これにより、光ファイバ１は、励起光を有効に利用するためのファイバ構造であり、光ファイバ１を用いれば、ファイバレーザやファイバアンプに使用できる最適な光ファイバ構造を低コストで実現できる。
【００６５】
また、光ファイバ１の製造方法によれば、慣用の光ファイバ製造装置に凹凸形成部２０を設けるだけで、簡単かつ精度よく凹凸形状を有する光ファイバ１を製造できる。
【００６６】
上述したように、本実施形態に係る光ファイバでは、少なくとも励起光の吸収効率を向上する目的を達成すればよい。このため、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す第２の実施形態に係る光ファイバ４１のように、励起光が導波するクラッド３のみが凹凸形状を有し、コア４２が凹凸形状を有しない構造としてもよい。
【００６７】
光ファイバ４１は、例えば、線引き中の光ファイバに対し、図２の状態に比べて集光レンズ２２を適宜後退させるなど、熱エネルギーの供給位置（パルスレーザ光Ｌの焦点位置）を制御することで製造できる。つまり、第２の実施形態では、クラッド３のみへパルスレーザ光Ｌを照射する。
【００６８】
また、光ファイバ１ではコア２、クラッド３共に、横断面が円形状の例で説明したが、図５（ａ）〜図５（ｃ）の各光ファイバ５１ａ〜５１ｃのように、横断面が、片側がやや膨らんだ楕円形状、楕円形状、片側が大きく膨らんだ異円形状であってもよい。この場合、特許文献１記載の効果も得られ、励起光の吸収率がさらに向上する。その際、各コア５２ａ〜５２ｃは、図５（ａ）〜図５（ｃ）のような各クラッド５３ａ〜５３ｃのような異円形状でなくてもよく、円形状でもよい。
【００６９】
これら各光ファイバ５１ａ〜５１ｃは、光ファイバ母材を製造する際に、その横断面が異円形状となるように形成したり、線引き中の光ファイバに対し、図２の集光レンズ２２を適宜進出あるいは後退させるなど、熱エネルギーの供給位置を制御することで製造できる。
【００７０】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す第３の実施形態に係る光ファイバ６１のように、図１の光ファイバ１の構成に加え、外側クラッド６２をさらに有するものでもよい。
【００７１】
光ファイバ６１では、クラッドは、内側クラッド３（図１（ａ）および図１（ｂ）のクラッド３）と、その内側クラッド３の外周に設けられ、内側クラッド３よりも屈折率が低く、長手方向に沿って平坦な外側クラッド６２とからなる。この外側クラッド６２は横断面が円形状であるが、図５（ａ）〜図５（ｃ）のような横断面が異円形状であってもよい。
【００７２】
光ファイバ６１では、図１の光ファイバ１に比べると、光ファイバ６１内に励起光をより効率よく閉じこめることができる。
【００７３】
図２で説明した凹凸形成部２０では、熱エネルギー源としてパルスレーザ装置２１を用いた例で説明したが、熱エネルギー源としては、線引き中の光ファイバに、間欠的に高出力熱エネルギーを与えることができるものであればよく、例えば、ヒータ、高周波加熱装置などでもよい。
【００７４】
また、凹凸形成部としては、熱エネルギー源として連続レーザ光を出射するレーザ装置と、図２の集光レンズ２２と、その集光レンズ２２と線引き中の光ファイバ間に複数個設けられ、連続レーザ光をチョッピングするチョッピング手段とを備えたものでもよい。
【００７５】
チョッピング手段としては、回転自在に設けられる円板と、その円板面の周方向に沿って複数個形成されたスリットとからなる機械チョッパがある。この場合、円板の回転数と線引き速度を制御して、光ファイバに所望の凹凸周期Ｃを有する凹凸部を形成する。
【００７６】
本発明は、特許文献１に記載されているような特殊な幾何学構造を有する光ファイバにおいても、適用可能である。このような幾何学構造を有する光ファイバに対し、光ファイバの設置形状を最適化することなく、結合効率の向上を実現できる。
【００７７】
上記実施形態では、コア２及びクラッド３や、クラッド３のみにパルスレーザ光Ｌを照射する例で説明したが、コア２のみパルスレーザ光Ｌを照射してもよく、この場合も上述と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図２】凹凸形成部と図１に示した光ファイバの製造方法の一例を説明する概略図である
【図３】本実施形態に係る光ファイバ製造装置の概略図である。
【図４】図４（ａ）は第２の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図４（ｂ）はその４Ｂ−４Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｂ）は、本実施形態に係る光ファイバの変形例をそれぞれ示す横断面図である。
【図６】図６（ａ）は第３の実施形態を示す光ファイバの縦断面図、図６（ｂ）はその６Ｂ−６Ｂ線断面図（横断面図）である。
【図７】従来の光ファイバの設置状態を示す図である。
【図８】グレーティング周期と放射波長の関係を示す図（非特許文献３より抜粋）である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 光ファイバ
２ コア
３ クラッド
４ クラッドの凹凸部
５ コアの凹凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得媒質となる希土類が添加されたコアと、上記コアの外周に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドを伝搬する励起光を上記コア中に結合させる光ファイバにおいて、上記クラッドが、該クラッドの長手方向に沿って凹凸形状を有することを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
上記クラッドの凹凸形状は、上記励起光が全反射して上記クラッド内に伝搬するグレーティング周期により形成されている請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
上記コアが該コアの長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項４】
上記クラッドは、凹凸形状を有する内側クラッドと、上記内側クラッドの外周に設けられる外側クラッドとからなる請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
上記コア及び／又は上記クラッドは、その横断面が円形状あるいは異円形状である請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与えて凹凸を形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造装置において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与える凹凸形成部を備えたことを特徴とする光ファイバ製造装置。
【請求項１】
利得媒質となる希土類が添加されたコアと、上記コアの外周に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドを伝搬する励起光を上記コア中に結合させる光ファイバにおいて、上記クラッドが、該クラッドの長手方向に沿って凹凸形状を有することを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
上記クラッドの凹凸形状は、上記励起光が全反射して上記クラッド内に伝搬するグレーティング周期により形成されている請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
上記コアが該コアの長手方向に沿って凹凸形状を有する請求項１または２記載の光ファイバ。
【請求項４】
上記クラッドは、凹凸形状を有する内側クラッドと、上記内側クラッドの外周に設けられる外側クラッドとからなる請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
上記コア及び／又は上記クラッドは、その横断面が円形状あるいは異円形状である請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与えて凹凸を形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれかに記載した光ファイバの製造装置において、光ファイバ母材の線引き中に、上記コア及び／又は上記クラッドへＣＯ2 レーザなどの高出力熱エネルギーを周期的に与える凹凸形成部を備えたことを特徴とする光ファイバ製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２７３７６９（Ｐ２００８−２７３７６９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１７２７７（Ｐ２００７−１１７２７７）
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５９２０３２６３６）学校法人トヨタ学園 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５９２０３２６３６）学校法人トヨタ学園 (57)
【Ｆターム（参考）】
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