JP2003525194A - 複屈折光ファイバおよびその製造方法および接続方法 - Google Patents

複屈折光ファイバおよびその製造方法および接続方法

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Abstract

(57)【要約】 高複屈折光ファイバの製造法は、略円形の断面を有するプリフォームを製造するステップを含む。プリフォーム（１１０）は、略円形の断面のコア領域（１２０，１４０）およびコア領域に隣接する略楕円形のクラッディング領域（１３４）を含む。プリフォーム（１３０）の外面は、非円形の断面を有する成形プリフォーム（１５０）を製造するために修正される。次に、成形プリフォーム（１５０）は、成形プリフォームの非円形の断面を有する光ファイバ（１６０）を製造するのに十分な温度および延伸速度で延伸される。また、略円形のコア領域（１７０）、周囲の略楕円形のクラッディング領域（１６４）、平面（１６３，１６５）などの非円形の外部幾何構成を含む高複屈折光ファイバ（１６０）も開示されている。特別に適合されたジグ（２８０）を用いて外部平面を有するそのような光ファイバの接続方法もまた、開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、光ファイバの分野に関する。本発明は、成形された高複屈折率光フ
ァイバおよびその製造方法に関する。
【０００２】 背景技術 光ファイバにおいて、偏波信号を維持する光ファイバは、偏波保存（ＰＭ）フ
ァイバと呼ばれ、たとえば米国特許第４，８９６，９４２号に記載されている。
非偏光源または部分偏光源から光を偏光する光ファイバは、偏光（ＰＺ）光ファ
イバと呼ばれ、たとえば米国特許第５，６５６，８８８号に記載されている。Ｐ
ＭファイバおよびＰＺファイバは、センサ、インラインファイバ装置、ラマンレ
ーザなどのさまざまな異なる用途に用いられている。光ファイバにおいて、偏波
信号を偏光するか、または保持するために、光ファイバのコアの光導波特性は、
高い複屈折性でなければならない。楕円形のコアは、この高い複屈折性の原因と
なる異方性ファイバの幾何構成を生じることができる。しかし、この異方性は、
外部ファイバ領域より実質的に高いか、または低い熱膨張係数のクラッディング
材料の正反対の部分をコアに隣接するように堆積または配置することによって、
一般に実現される。正反対の領域は、高複屈折ファイバの２つの横方向の直交す
る偏光軸のうちの１つを規定し、ファイバに沿って伝播する波の成分を分離する
。偏光ファイバにおいて、分離される成分の１つがクラッディングに漏れ、完全
に減衰されることから、単一の直線偏光波となる。対照的に、偏波保存ファイバ
は、信号強度の実質的な直交結合も信号強度の損失もなく、直交信号成分の両方
を保持する。
【０００３】 一般的な高複屈折ファイバ設計は、２つの垂直な対称面を有する。１つの対称
面は、ファイバコアの中心および２つの正反対のクラッディング領域を通過する
。第１の対称面に直交している第２の対称面も、ファイバコアの中心を通過する
。
【０００４】 図１（ａ）〜（ｃ）を参照すると、従来の改質化学蒸着法（ＭＣＶＤ）工程が
示されており、この工程は、ＰＭまたはＰＺ光ファイバに延伸されるコラップス
型光ファイバプリフォームを製造するために用いることができる。図１（ａ）を
参照すると、初期プリフォーム１０は、既知の屈折率のシリカガラス支持チュー
ブ１２を含む。支持チューブ１２の屈折率より小さい屈折率または等しい屈折率
の材料から製造される任意の外部クラッディング領域１４が、チューブ１２の内
側に堆積される。外部クラッディング領域１４は一般に、比較的純粋な堆積領域
であり、支持チューブ１２から光ファイバの内部領域への汚染物質の移動を防止
する。外部クラッディング領域１４の内側には、応力領域１６が高い熱膨張係数
を有するガラスの層によって製造される。応力領域１６は、クラッディング領域
１４の屈折率にほぼ一致する屈折率を有する。より長い波長のＰＭ設計において
、任意の内部クラッディング（Ｉｃｌａｄ）領域１８が、応力領域１６とコア領
域２０との間に含まれていてもよい。内部クラッディング領域１８は、これらの
ＰＭ設計において外部クラッディング１４の屈折率に厳密に一致する屈折率を有
する。ＰＺ設計において、内部クラッディング１８は、通常、きわめて弱い屈折
率の領域である。コア領域２０は、設計波長において単一モード動作に必要な導
波領域２１を最終的に製造するために、周囲の領域の屈折率より十分に高い屈折
率を有する。導波領域２１は、一般に、コア２０と、コアに直接隣接する領域を
含むが、図１（ａ）はより一般的な場合を示しており、導波領域２１は、コア２
０と、コア２０と支持チューブ１２との間の少なくとも１つの他の領域と、を含
んでいる。
【０００５】 図１（ｂ）を参照すると、略円形の断面を有するプリフォーム１０が、次に、
非円形の外周（本願明細書では非円形断面幾何構成とも呼ぶ）の研磨されたプリ
フォーム２２を製造するために、対向する側２４，２６で等しく研磨される。こ
の研磨ステップにおいて、支持チューブ１２の壁厚の実質的な量が除去され、場
合によっては、外部クラッディング領域１４が研磨して取り除かれることもある
。研磨において除去される材料の正確な量は、カットオフ波長特性と、研磨され
たプリフォーム２２から最終的に延伸されるファイバの偏光保持特性と、に影響
を及ぼすと考えられ、それ自体はファイバ製造工程において慎重に制御される変
数である。
【０００６】 図１（ｃ）を参照すると、研磨されたプリフォーム２２は、高温（通常は約１
００℃〜約２２００℃）で延伸され、プリフォーム２２の研磨面を円形にして、
略円形の断面の光ファイバ３０となるようにする。円形の光ファイバ３０は、そ
れぞれが略楕円形の断面である外部クラッディング３４および応力領域３６、そ
れぞれが略円形の断面である内部クラッディング領域３８およびコア領域４０を
有する。一般に、応力領域３６は、延伸工程中に流体になる低融点材料から製造
される。溶融シリカ支持チューブ３２から構成される外部ファイバ領域が表面張
力効果により円形となるため、これは、比較的柔らかい外部クラッディング３４
および流体の応力領域３６を楕円断面形状と想定することができる。内部クラッ
ディング領域３８が存在するのであれば、楕円形の外部クラッディングおよび応
力領域のほかに、導波領域３１を製造するために、コア領域４０と同様に、略円
形の断面を保持する。
【０００７】 ＰＭまたはＰＺ光ファイバの導波領域はまた、楕円形または矩形などの非円形
の断面を有するコア領域を備えていてもよい。しかし、非円形のコア設計を有す
るファイバは、従来の円形のコアファイバとスプライス接合または接続すること
が困難であり、一般に、さらに厳しい用途のために十分な複屈折性を示すことは
ない。
【０００８】 光ファイバにおける信号の偏光特性を保持または維持するために、ＰＭまたは
ＰＺファイバの光学特性は異方性でなければならない。クラッディング領域およ
びコア領域によって製造される導波領域の層のさまざまな断面外形は、２つの横
直交軸を規定し、それらの軸に沿って偏光される波を分離することができる。こ
れらのファイバに発せられる信号が、これらの横軸の１つと合わせられた偏光を
有する場合には、偏光は、信号がファイバを伝搬する軸と合わせられたままであ
る傾向がある。これにより、信号の偏光を保持する。
【０００９】 ＰＭおよびＰＺファイバが他の類似のファイバと接合されたり、他の偏光源ま
たは検出器と連結される場合には、横断直交軸の正確な整合を必要とすることが
多い。たとえば、ＰＺファイバを既知の偏光配向を有する偏光源と接合するため
には、偏光子が光をファイバに発するために用いられ、ファイバまたは偏光子の
いずれかが、最大および最小の光透過軸を識別するために回転される。次いで、
最大透過軸が光源の既知の偏光配向に合わせられる。最大光透過と最小光透過と
の比は、消光比と呼ばれる。ＰＭファイバを他のＰＭファイバ、偏光源または検
出器と接合するためには、類似の手順が用いられ、ファイバ入射部に偏光子、フ
ァイバ射出部に検光子を必要とする。この工程において、検光子および偏光子は
いずれも、最大および最小透過パワーの位置を見つけるように回転される。これ
らの手順はいずれも、軸を識別するために、時間、光源、検出器、レンズ、並進
ステージなどを必要とする。レンズ追跡技術も用いることができ、非対称性を識
別するために、光がファイバの内部に注入され、強度パターンが反対側で走査さ
れる。この場合もやはり、同様の能動機器の多くを必要とする。
【００１０】 発明の開示 一態様において、本発明は、成形された高複屈折光ファイバの製造方法であり
、略円形の断面を有するプリフォームを製造することを含む。このプリフォーム
は、コアおよびコアに隣接するクラッディングを有する導波領域を有する。コア
は略円形の断面であり、クラッディングは略楕円形の断面である。プリフォーム
の外面は修正され、非円形の断面を有する成形プリフォームを製造する。次に、
光ファイバは、成形プリフォームの非円形の断面を有する光ファイバを製造する
のに十分な温度および延伸速度で成形プリフォームから延伸される。
【００１１】 別の態様において、本発明は、略円形の断面のコアおよび非円形の断面の成形
外周部を含む高複屈折光ファイバである。光ファイバはコアに隣接するクラッデ
ィングを含むことが好ましく、クラッディングは略楕円形の断面を有する。光フ
ァイバは約１：１〜約２：１のアスペクト比を有し、楕円形のクラッディングは
約０．２０〜約０．７０の楕円率を有する。
【００１２】 別の態様において、本発明は、高複屈折光ファイバを装置に接続するための方
法である。高複屈折光ファイバは略円形の断面のコアを有する導波領域を含み、
成形された外周部および非円形の断面幾何構成を有する。装置は、光ファイバの
外周部を収容するように成された接続領域を含み、光ファイバは、装置の接続領
域と嵌合される。ファイバと装置の相互接続は、装置に対してファイバを回転に
よって整合するため、さらなる整合手順を必要としない。
【００１３】 本発明の方法により、略楕円形の断面のクラッディングおよび略円形の断面の
コアを有する導波領域を備えた高複屈折光ファイバを製造することができる。さ
らに、この方法は、高複屈折導波領域の断面幾何構成に関係なく、ファイバの外
周部の形状に関する制御を提供する。この方法によって製造される光ファイバの
非円形の断面形状は、１つ以上の平面、バンプ、スロットなどを有する外面を含
んでもよく、ファイバの導波領域の横軸に対して既知の配向を有することが好ま
しい。ファイバの非円形の断面形状は、ファイバの横方向の直交する複屈折軸の
位置を突き止めるための容易に目で認識することができる「受動的な」手段を提
供する。これにより、時間のかかる整合手順および高価な機器を必要とすること
なく、ファイバを他のＰＭまたはＰＺファイバ、光源または検出器と容易に整合
することができる。
【００１４】 本発明の１つ以上の実施形態の詳細については、添付の図面および以下の詳細
に関して説明される。本発明の他の特徴、目的、利点については、詳細および図
面、請求項から明白になるであろう。
【００１５】 さまざまな図面における類似の参照符号は、類似の要素を示している。
【００１６】 発明の詳細 図２（ａ）〜図２（ｅ）を参照すると、高複屈折光ファイバの製造のための製
造工程が示されている。光ファイバは、成形された外面および非円形の断面を有
する。光ファイバのコアは、略円形の断面を有する。図２（ａ）は、支持チュー
ブ１１２、内部クラッディング１１８、コア１２０、応力領域１１６、外部クラ
ッディング１１４を含む改質化学蒸着法（ＭＣＶＤ）工程によって製造される光
ファイバプリフォーム１１０を示している。
【００１７】 図２（ｂ）に示されているように、次に、プリフォーム１１２の外面１１１が
、修正され、非円形の断面の研磨プリフォーム１２２を製造する。この実施形態
において、プリフォーム１１０は、プリフォーム１１０は、対向する略平らな面
１２４，１２６を製造するために対向面で等しく研磨される。
【００１８】 次に、図２（ｃ）を参照すると、研磨プリフォーム１２２は、略円形に製造さ
れたプリフォーム１３０を製造するためにゆっくりトーチを横に移動させること
によって、約２２００℃で加熱される。プリフォーム１２２が相当大きい場合に
は、プリフォームをうまく円形にするために必要な熱を削減するために、同時延
伸ステップが有用である。移動速度、プリフォームのサイズ、初期チューブおよ
び析出される領域の構成および厚さ、延伸度に応じて、プリフォーム１３０は、
略円形の断面であっても、略長円形の断面であってもよい。いずれの場合も、こ
のステップは、「円形化」と呼ばれ、光ファイバの最終的な延伸中に通常生じる
と推測される略楕円形の断面の応力領域１３６および外部クラッディング１３４
を製造する（図１（ｃ）参照）。コア１４０および任意の内部クラッド１３８は
略円形の断面である。さらに、支持チューブ１３２は略円形の外周部を有する。
プリフォーム１３０から最終的に延伸されると推測される光ファイバの単一モー
ド動作を支持するために、円形のコア１４０および内部クラッド１３８に加えて
、楕円形の応力領域１３６および外部クラッディング１３４が導波領域１３１を
製造する。
【００１９】 円形に製造されたプリフォーム１３０の偏光軸は、内部の楕円形領域１３４，
１３６の幾何構成から導波領域１３１の横軸、直交軸、長軸、短軸の方位角位置
を識別するために、偏光計においてプリフォーム１３０を放射方向に見ることに
よって、またはプリフォームプロファイラを用いることによって、位置決めされ
る。プリフォーム１３０がわずかに長円形の断面である場合には、プリフォーム
の外径、すなわち円形に製造されたプリフォームの最小径に対応する応力楕円の
長軸およびプリフォームの最大径に対応する応力楕円の短軸を測定することによ
って、横軸を見つけることができる。
【００２０】 図２に示されていない代替例において、たとえば短距離のプリフォームの外周
平面を残すことによってなど、研磨プリフォーム１２２の外面に整合特徴部を製
造または残すことによって、円形化の後に、プリフォーム１３０の横軸を容易に
見つけることができる。整合特徴部は、図２（ｄ）に示されている最終的な研磨
の位置決めを行うために特に有用である横軸の正確なキーイングを製造する。
【００２１】 図２（ｄ）を参照すると、次に、円形に製造されたプリフォーム１３０の略円
形または長円形の断面形状が、成形された外面および非円形の断面を有するプリ
フォーム１５０を製造するために修正される。プリフォーム１５０の非円形部分
は、プリフォームの横偏光方向に向けられていることが好ましい整合特徴部を製
造するが、このような配置構成が必要というわけではない。一般に、プリフォー
ム１３０の形状を修正するために、機械的研磨または化学エッチングによって、
支持チューブ１３２の外面の一部が除去される。しかし、たとえば、化学蒸着法
によって支持チューブ１３２の外面に材料を加えてもよい。
【００２２】 本発明の工程により、略円形の断面外形に構築された数多くの表面特徴物を有
する楕円形クラッド、円形コアを含むファイバを製造することができる。プリフ
ォームを円形化した後、ファイバの内部横軸の位置を識別するために、プリフォ
ーム１３０の断面幾何構成を任意の有用な構成に変更することができる。プリフ
ォームの外面における有用な外部整合特徴部としては、長手方向のスロット、１
つ以上の平面、突出する出っ張りが挙げられる。
【００２３】 図２（ｄ）の実施形態において、プリフォーム１３０の外面が修正され、略非
円形の断面を有する第２のプリフォーム１５０を製造する。図２（ｄ）に示され
た実施形態は、プリフォーム１５０の外面の対向する面に平行なフラット１５３
，１５５を含む。フラット１５３，１５５は、任意の好都合な深さであってもよ
い。この深さは、第２のプリフォーム１５０から次に延伸される最終的なファイ
バのフラット部分間の厚さに影響を及ぼす。
【００２４】 図２（ｅ）を参照すると、略非円形の断面の高複屈折光ファイバ１６０を製造
するために、第２のプリフォーム１５０が延伸される。ファイバ１６０は、プリ
フォーム１５０の非円形の断面特徴部を保持するために十分な比較的低温および
／または高速で、高い引張力で延伸される。一般に、プリフォームにおける層の
構成、延伸速度、光ファイバの所期の最終的な形状に応じて、延伸温度は、約１
６００℃〜約２１００℃の範囲であり、約２０００℃の温度であれば好ましい。
プリフォームの構成、延伸温度、光ファイバの所期の最終的な形状に応じて、延
伸速度は、さまざまに変更してもよいが、約５ｍ／分〜約２００ｍ／分の延伸速
度が許容可能であり、約１００ｍ／分の延伸速度が好ましい。
【００２５】 延伸されるファイバ１６０は、この実施形態では、対向するフラット１６３，
１６５を有する外面を備えた非円形の断面の支持チューブガラス領域１６２を含
む。ファイバ１６０はまた、それぞれが略楕円形の断面である外部クラッディン
グ１６４および析出される応力領域１６６を含む。ファイバ１６０はまた、それ
ぞれが略円形の断面である内部クラッディング１６８およびコア１７０を含む。
円形の内部クラッド１６８およびコア１７０に加えて、楕円形の外部クラッディ
ング１６４および応力領域１６６が導波領域１６１を形成する。
【００２６】 延伸されるファイバ１６０の断面が、図３に示されている。ファイバ１６０は
、支持チューブガラス領域１６２において第１の略平らな面１６３および第２の
略平らな面１６５を有する外面を含む非円形の断面幾何構成を有する。ファイバ
１６０の断面外形はまた、支持チューブ領域１６２における対向するアーチ形面
１６７，１６９を特徴とする。析出される外部クラッディング領域１６４および
応力領域１６６は、応力領域１６６が長軸ｂおよび短軸ａを有するように略楕円
形の断面を有する。軸ａ，ｂはまた、ファイバ１６０にとって個々の横直交偏光
方向を規定する。この実施例において、平面１６３，１６５は、楕円形の導波路
導波領域の長軸ｂに関して実質的に整列され、ファイバ１６０の偏光方向を迅速
に目で認識することができる。当然のことながら、たとえば、研磨または化学的
気相蒸着によって円形化されるプリフォームの円形断面の変形（図２（ｃ）およ
び図２（ｄ）参照）に応じて、ファイバ１６０の外周部の特徴部およびファイバ
１６０の横軸をさまざまに異なるように、互いに関連付けることもできる。
【００２７】 本発明の工程は、単純なガラス研磨技術および非接触加熱を用い、楕円形クラ
ッド領域を形成する。第２の研磨ステップ（図２（ｄ））は、ファイバの導波領
域の断面形状から延伸されるファイバの外周部の形状を分離する。延伸後、ファ
イバ１６０の導波領域の楕円形断面１６４，１６６の比率は、実質的にプリフォ
ーム１３０（図２（ｃ））の場合と実質的に同一である。延伸されるファイバ１
６０の楕円形部分は、公式（ｂ−ａ）／（ｂ＋ａ）によって定義される楕円率約
０．２０〜約０．７０を有する。楕円率は、ＰＭファイバの場合には約０．３０
〜約０．４０であることが好ましく、ＰＺファイバの場合には約０．４０〜約０
．７０であることが好ましい。
【００２８】 コアは、加熱および円形化工程中、ほとんど応力を受けないため、コアおよび
Ｉｃｌａｄドーパントの濃度が比較的高い場合であっても、プリフォームの元の
形状を保持している。析出される領域の形状からの外部ファイバの形状の分離に
よって、内部クラッド領域１６８およびコア１７０を、公式（β−α）／（β＋
α）によって定義される楕円率約０．００９〜約０．０１１を有する略円形の断
面に維持することができる。
【００２９】 また、内部導波領域の形状からの外部ファイバ形状の分離によって、ファイバ
の外周部の形状をさらに制御することができる。この実施形態において、ファイ
バ１６０の断面形状ファイバ１６０の断面形状は、従来の高複屈折ファイバ製造
技術を用いて実現されるものより略「矩形」に近い。たとえば、本発明の工程に
よって製造されるファイバは、フラット間の距離ｄ１に対する丸みを帯びた端部
の径ｄ２の比として図３で定義されるアスペクト比約１：１〜約２：１を有する
。
【００３０】 曲げを誘発する直交結合を最小限に押さえ、機械的保護を最大限にするために
、延伸中に従来のように１層以上のコーティング（図２および図３には図示せず
）を塗布してもよい。
【００３１】 図４を参照すると、非円形の外周部を有する成形された高複屈折光ファイバ２
６０を装置２８０に接続するための方法が示されている。高複屈折光ファイバ２
６０は、それぞれが略円形の断面であるコア２７０および内部クラッディング２
６８およびそれぞれが略楕円形の断面である析出される応力領域２６６および外
部クラッディング領域２６４を含む導波領域２６１を含む。ファイバ２６０の外
面２６２は、非円形の周辺形状および非円形の外部断面の幾何構成を有する。外
面２６２は、第１の略平らな面２６３、対向する第２の略平らな面２６５、対向
するアーチ形面２６７，２６９を含む。光ファイバ２６０の外面における非円形
の特徴部は、光ファイバの横変更軸に対して所定の関係を有することが好ましい
。図４は、ファイバの外面の平面２６３，２６５が実質的に導波領域２６１の横
偏光長軸に関して整列される１つの考えられる配置構成を示している。
【００３２】 装置２８０は、光ファイバ２６０の非円形の外部形状を受け入れるように成形
された接続領域２８２を含む。接続領域２８２は、対向する略平たい面２８３，
２８５のほか、底部領域２８７も含む。光ファイバ２６０が矢印Ａの方向に移動
され、接続領域２８２に配置されるとき、ファイバの平面２６３，２６５は接続
領域２８２の対応する平面２８３，２８５に嵌合する。この嵌合により、特定の
回転整合部に光ファイバ２６０を固定する。
【００３３】 図５を参照すると、高複屈折光ファイバ２６０が装置２８０の接続領域２８２
に固定されているように示されている。続いて、たとえば、光ファイバ２６０の
面２６５、２６９に対応する平面３６５およびアーチ形面３６９を有する外周部
を備えた第２の高複屈折光ファイバ３６０が、矢印ＢおよびＣの方向に移動され
、接続領域２８２に挿入されてもよい。ファイバ３６０は、光ファイバ２６０と
隣接する端部を突き合わせた関係に配置され、接着剤またはクランプ（図５には
示せず）で所定の位置に固定されてもよい。ファイバ２６０，３６０の偏光方向
が非円形の外部形状に対して同様に整合されると想定すると、連動相互接続によ
り接続工程を著しく簡単にし、時間のかかる回転整合手順の必要性を排除する。
【００３４】 図５の実施例は、２つの略等しい成形高複屈折光ファイバがいかに相互接続さ
れるかを示しているが、本明細書に記載される成形された複屈折光ファイバは、
偏光源、レーザダイオード、変調器、スイッチなどの他の装置と容易に相互接続
することができることを理解されたい。
【００３５】 実施例 実施例１ 外部クラッディング径が８０μｍにまで延伸されるとき、３つのＰＭプリフォ
ーム（９１０５１０，９７１０２３，９８１１１８と呼ぶ）が、波長８２０ｎｍ
で製造された。プリフォームの設計は、米国特許第４，８９６，９４２号におい
て概要の説明がなされている。動作波長を下げるために、標準的な８２０／８０
（動作波長８２０μｍ／最終的な光ファイバ径８０μｍ）プリフォームはそれぞ
れ、内径１７ｍｍ×外径２１ｍｍの中空溶融シリカチューブを用いてオーバーコ
ラップスが施され、プリフォームの径は約１７．２ｍｍまで増大した。次に、各
側面から溶融シリカ３．５５ｍｍ（０．１４０インチ）を除去することによって
２つの対向するフラット面を形成するために、プリフォームが研磨された。
【００３６】 次いで、プリフォームの一端にモータ駆動式並進可能な一連のジョーを特別に
装備した水平ガラス旋盤に配置することによって、フラット面を有するプリフォ
ームが円形化された。プリフォームは、Ｈ２／Ｏ２トーチを用いて、約２２５７
℃まで加熱され、移動可能な一連のジョーが約２．４６ｍｍ／分の速度で第１の
延伸方向に運転され、トーチが約５．５ｍｍ／分の速度で第１の方向に対向する
第２の延伸方向に運転された。結果として生じた長円形状に円形化されたプリフ
ォームは、最小径約１０．６ｍｍ、最大径約１２．５ｍｍであった。
【００３７】 次に、円形化されたプリフォーム９１０５１０の大きい方の径が、大きい方の
径のローブのそれぞれから１．７７ｍｍ（０．０７０インチ）のガラスを除去す
ることによって、フラットに研磨された。その結果、外周部の丸い部分の間の最
終的な２回研磨したプリフォームの径の寸法は１０．６ｍｍであり、外周部の研
磨前のフラット部分の間は８．９ｍｍであった。
【００３８】 プリフォームを清浄した後、ファイバへ延伸された。延伸条件は、最初、約２
１５０℃、３５ｍ／分に設定され、その結果、略丸い断面およびダイヤモンド形
状の応力印加領域を有するファイバが製造された。温度を約２０５０℃まで下げ
たとき、丸みを帯びたフラットが検出され、６０ｍ／分、２０５０℃でフラット
は、著しく平坦になった。１２０ｍ／分、２０５０℃で、フラットは、フラット
側面ごとにわずか約２μｍの膨らみを示した。
【００３９】 残る２つのプリフォーム９７１０２３，９８１１１８は、異なる最終的な研磨
を用いて製造され、フラット側面に対する丸みを帯びた部分のアスペクト比を増
大するために、その研磨は２．２３ｍｍ（０．０９０インチ）まで増大された。
小さい方のファイバ形は、動作波長目標６５０ｎｍ以下で約２０〜３０ｎｍの値
まで遮断波長を下げるために用いられた。延伸温度は、２０１０〜２０５０℃の
範囲であり、延伸速度は９０〜１４０ｍ／分の範囲であった。
【００４０】 ＰＭファイバの特性は、以下の表１にまとめられている。
【００４１】
【表１】
【００４２】 実施例２ 図２（ａ）に示される設計に似た単一モードプリフォームが、公知のＭＣＶＤ
工程を用いて製造された。屈折率整合クラッディング設計が選択され、応力領域
の周囲に析出された外部クラッディング領域および内部クラッディング領域の両
方を含んでいる。この実施例において、内部および外部のクラッディングは、フ
ルオロ珪酸リンガラスから製造されるが、ファイバの所望の特性に応じて、フル
オロ珪酸ゲルマニウムガラスおよび純粋なＳｉＯ２をはじめとする他の組成を用
いてもよい。応力印加領域が、クラッディングと整合される屈折率を生じるホウ
ケイ酸ゲルマニウムガラス組成物から構成された。最後に、コア領域がゲルマニ
ウムシリケート層から構成された。このプリフォームは、そのコラップス状態に
おいて径１１．３ｍｍであると測定された。次に、追加の析出されていないクラ
ッディングガラスが、２０×２５ｍｍのＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社の
合成溶融シリカをオーバーコラップスしたチューブを用いて追加され、全体の径
が１８．４ｍｍにまで増大する結果となった。
【００４３】 次いで、正確に並進可能なチャックを有する旋盤を用いて径において１４．５
ｍｍまでプリフォームが「延伸」された。このステップは、プリフォームの「熱
量」を低減し、後で円形化工程で用いられると推測される熱源の限界により馬う
適合する結果となった。より高性能のバーナまたはより小型のプリフォームの場
合には、このステップを排除してもよい。続いて、延伸されたプリフォームは、
対向する側のそれぞれから３．４３ｍｍ除去されるように研磨された。
【００４４】 ゆっくり並進するＨ２／Ｏ２トーチおよび延伸の両方を用いて、円形化が実現
された。このステップ中、プリフォームは温度２２９０℃に達した。トーチは速
度１４ｍｍ／分でプリフォームに沿って移動し、移動可能なチャックは１．３ｍ
ｍ／分の速度でプリフォームを延伸した。この工程は、研磨面を７．５５ｍｍか
ら９．４５ｍｍまで増大させ、研磨されていない部分の径を１４．５ｍｍから１
１．２５ｍｍまで縮小する実質的な円形化を行った。速（短い応力）軸の平行な
基準面を形成するために、リフォームの１２ｍｍの部分は延伸および円形化が行
われないままであった。このプリフォームは長円形の「円形化」タイプであるた
め、偏光軸を正確に（＋／−２°以内）突きとめるために、外寸を用いてもよい
。Ｐｈｏｔｏｎ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ２６００プリフォームプロファイラを用い
たプリフォーム外形形成は、内部の楕円形構造物に対する外形の相関を確認した
（＋／−２°以内）。
【００４５】 次に、円形に製造されたプリフォームは、ＧＥ合成１７×２１ｍｍ溶融シリカ
チューブを用いてオーバーコラップスされ、１６．５×１５．１ｍｍのプリフォ
ームを生じた。追加されるガラスは、９８０ｍｎ動作に関する所望の遮断特性を
得るために、クラッド対コアの許容可能な比を得ることが必要となった。フラッ
ト基準部分は、偏光軸に対する基準を維持するために、遮断されないままであっ
た。
【００４６】 最後に、プリフォームの偏光遅軸に平行であるフラット面は、プリフォームの
対向する側に研磨され、１．４７ｍｍのクラッディングガラスが１６．５ｍｍの
寸法から除去された。速軸に平行なフラット面を設計するファイバを設計する必
要があったため、研磨は１５．１ｍｍの寸法で行われた。この研磨により、「フ
ラット」間の寸法および「丸みを帯びた部分」間の寸法がそれぞれ１３．５ｍｍ
および１５．１ｍｍであるプリフォームが製造された。プリフォームの最大寸法
（対角線）は、１６．２ｍｍであった。
【００４７】 ６６０ｎｍ、８０μｍファイバのほか、９８０ｎｍ、１２５μｍファイバを得
るために、２回の逐次延伸が施された。ファイバの公称寸法は、ある程度任意で
ある。この場合には、実際の目標は、６６０ｎｍファイバの場合には丸みの直径
７８μｍ、９８０ｎｍファイバの場合には丸みの直径１２５μｍであった。ＤＳ
Ｍ Ｄｅｓｏｔｅｃｈ，Ｅｌｇｉｎ，ＩＬから商品名ＤＳＭ １−１５２Ａ（一
次内部コーティング）およびＤＳＭ ２−１３６（二次外部コーティング）で入
手可能な二重アクリレートコーティングが、延伸中にファイバに塗布された。延
伸速度は１００ｍ／分に設定され、誘導炉温度は２０２５℃であった。比較的高
速の常温延伸を用いることによって、プリフォームの形状はファイバにおいて保
持された。わずかにねじれたファイバにおける新たな角度から読み出すレーザμ
メータに基づく無関係なフィードバックに関して、閉ループ制御システムを混乱
させないようにするために、開ループ延伸条件が用いられた。プリフォームの径
は、＋／−０．１ｍｍ以内で一定であり、ファイバに約＋／−１μｍまで寸法を
制御する結果となった。応力の楕円形の遅軸に対する矩形ファイバのフラット単
面の角度整合は、１〜２°以内であり、フラット面に整合されるファイバまたは
導波路において保持される優れた偏光を維持するのに十分であった。８０μｍフ
ァイバの消光比値は３９ｄＢ、１２５μｍファイバのの消光比値は４３ｄＢであ
ると測定された。６３０ｎｍで測定されたこれらファイバのビート長は、２．１
ｍｍであった。
【００４８】 実施例３ このプリフォームは、実施例２で用いられた屈折率整合クラッド積層領域と同
一の組成物から製造された。厚い方の内部クラッディングは、所期の１５５０ｎ
ｍ動作波長でクラッディングモード損失に関連する応力領域の尤度を下げるため
に設けられた。このプリフォームの完成された径は、１２．６ｍｍであった。コ
アに対するクラッドの比は１５５０ｎｍ動作波長の場合に正確であるように思わ
れたため、追加のクラッディングガラスをこのプリフォームに追加しなかった。
次に、初期のチューブガラス２．０３ｍｍが対向する面のそれぞれから研磨され
、フラット間の寸法は８．５４ｍｍとなった。続いて、８ｍｍ／分でプリフォー
ムに沿って並進するトーチを移動し、１．３ｍｍ／分の速度で延伸することによ
って、プリフォームが延伸および円形化された。この工程中、プリフォームの表
面温度は２３０１℃であった。このステップの後、パーフォームの寸法は９．３
０ｍｍで名目上円形になったことがわかった。このステップ中、「溶融」のため
、約１．１０ｍｍが消滅した。長さ１２ｍｍのプリフォームは、基準のため、円
形化されないままであった。このプリフォームは名目上丸いため、プリフォーム
外形に対して相関をとるために、外寸の差を用いてもよい。偏光軸を突きとめる
ために、偏光計の測定およびフラットの基準部分が用いられた。最後に、深さ１
．０ｍｍのフラットは、プリフォームの遅軸に平行に研磨され、丸みを帯びた部
分の間の寸法およびフラット間の寸法がそれぞれ９．３０ｍｍおよび７．２６ｍ
ｍのプリフォームを生じた。
【００４９】 １５５０ｎｍ／１２５μｍファイバを得るために、一回延伸が行われた。延伸
速度は１２５ｍ／分であり、誘導炉温度は２０２５℃であった。実施例２で用い
られたのと同一の二重コートが塗布された。開ループ制御設計を用いて、ファイ
バは、１２５μｍの円形の寸法および１００μｍのフラット寸法を有するように
延伸された。応力楕円の遅軸は、１〜２°以内でフラットに整合された。６３０
ｎｍでビート長は２，００ｍｍであり、減衰は１．５ｄＢ／ｋｍ未満であった。
【００５０】 以下の請求項の範囲内には他の実施形態も存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高複屈折楕円形クラッド光ファイバを製造するための工程を進行
する場合の光ファイバプリフォームの一連の断面図である。
【図２】 高複屈折光ファイバを製造するための本発明の工程の実施形態を
進行する場合の光ファイバプリフォームの一連の断面図である。
【図３】 本発明の工程を用いて製造された高複屈折光ファイバの実施形態
の概略断面図である。
【図４】 高複屈折光ファイバおよび装置のための相互接続手順の概略図で
ある。
【図５】 相互接続手順の概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）実質的に円形の断面形状のプリフォーム（１１０）で
    あって、前記プリフォームはコア（１４０）および前記コアに隣接するクラッデ
    ィング領域を含み、前記クラッディングは略楕円形の断面（１３４）を有するよ
    うに製造するステップと、 （ｂ）前記プリフォームの外面を修正して、非円形の断面の成形プリフォーム
    （１５０）を製造するステップと、 （ｃ）前記成形プリフォームの非円形の断面形状を有する光ファイバ（１６０
    ）を製造するのに十分な温度および延伸速度で、前記成形プリフォームを延伸す
    るステップと、 を含む光ファイバの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記光ファイバの前記断面形状が、前記クラッディング領域
    に対して既知の配向を有する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記成形ステップ（ｂ）が、前記プリフォームから材料を除
    去するステップを含む請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記クラッディング領域が、第１の横軸および前記第１の横
    軸に直交する第２の横軸を有し、前記光ファイバの前記非円形の断面形状が、前
    記第１および第２の横軸に対して所定の関係を有する請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記光ファイバが、その外面に外部から検知可能な幾何特徴
    部を有する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記幾何特徴部が、前記第１および第２の横軸に対して既知
    の配向を有する請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 （ａ）略円形のコア（１２０）および前記コアに隣接する略
    円形のクラッディング（１１８）と、前記クラッディング領域に隣接する支持領
    域（１１２）とを含む第１のプリフォーム（１１０）を製造するステップと、 （ｂ）前記第１のプリフォームの前記支持領域の外面を成形して、非円形の断
    面の第２のプリフォーム（１２２）を製造するステップと、 （ｃ）前記第２のプリフォームの少なくとも一部を円形化して、略円形の断面
    の第３のプリフォーム（１３０）を製造するステップであって、前記第３のプリ
    フォームが、略円形の断面のコア（１４０）および前記コアに隣接するクラッデ
    ィング（１３４）を含み、前記クラッディングが２つの略楕円形の断面を有する
    ようになっているステップと、 （ｄ）前記第３のプリフォームの外面を修正して、略非円形の断面の第４のプ
    リフォーム（１５０）を製造するステップと、 （ｅ）前記第４のプリフォームの非円形の断面を有する光ファイバ（１６０）
    を製造するのに十分な温度および延伸速度で、前記第４のプリフォームを延伸す
    るステップと、 を含む高複屈折光ファイバの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記光ファイバの前記断面が、前記クラッディング領域に対
    して既知の配向を有する請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記クラッディング領域が、第１の横軸および前記第１の横
    軸に直交する第２の横軸を有し、前記光ファイバの前記非円形の断面形状が、前
    記第１および第２の横軸に対して既知の配向を有する請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記光ファイバが、その外面に外部から検知可能な幾何特
    徴部を有する請求項７に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記クラッディング領域が、第１の横軸および前記第１の
    横軸に直交する第２の横軸を有し、前記幾何特徴部が、前記第１および第２の横
    軸に対して既知の配向を有する請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ステップ（ｂ）が、前記第１のプリフォームを研磨するス
    テップを含み、前記第２のプリフォームの外面が第１の略平らな領域（１２４）
    および前記第１の平らな領域に対向する第２の略平らな領域（１２６）を有する
    ようになる請求項７に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第２のプリフォームが円形化されて、前記第３のプリ
    フォームが略円形の断面形状を有し、前記第３のプリフォームの外面が整合特徴
    部を有するようになっている請求項７に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記クラッディング領域が、第１の横軸および前記第１の
    横軸に直交する第２の横軸を有し、前記整合特徴部が、前記第１および第２の横
    軸に対して既知の配向を有する請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ステップ（ｂ）は、前記第３のプリフォームを研磨するス
    テップを含み、前記第４のプリフォームの外面が第１の略平らな領域（１５３）
    および前記第１の平らな領域に対向する第２の略平らな領域（１５５）を有する
    ようになっている請求項７に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記延伸温度が約１６００℃〜約２０００℃である請求項
    ７に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記延伸速度が約５ｍ／分〜約２００ｍ／分である請求項
    ７に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 略円形の断面および非円形の断面の幾何構成のコア（１７
    ０）を含む導波領域を含む高複屈折光ファイバ（１６０）。
  19. 【請求項１９】 前記コアを包囲するクラッディング（１６４）をさらに含
    み、前記クラッディングが略楕円形の断面を有する請求項１８に記載の光ファイ
    バ。
  20. 【請求項２０】 前記非円形の外部幾何構成が、少なくとも１つの略平らな
    面を含む請求項１９に記載の光ファイバ。
  21. 【請求項２１】 前記クラッディング領域が、第１の横軸（ｂ）および前記
    第１の横軸に直交する第２の横軸（ａ）を有し、前記平面領域が、前記第１およ
    び第２の横軸に対して既知の配向を有する請求項２０に記載の光ファイバ。
  22. 【請求項２２】 前記非円形の外部幾何構成が、第１の平らな領域（１６３
    ）および第２の平らな領域（１６５）を含む請求項２０に記載の光ファイバ。
  23. 【請求項２３】 前記クラッディングが、約０．２０〜約０．７０の楕円率
    を有する請求項１９に記載の光ファイバ。
  24. 【請求項２４】 前記光ファイバが、約１：１〜約２：１のアスペクト比を
    有する請求項１８に記載の光ファイバ。
  25. 【請求項２５】 （ａ）略円形の断面のコア（１２０）および前記コアに隣
    接するクラッディング領域（１１４）を含む導波路領域であって、前記クラッデ
    ィング領域が略円形の断面を有する導波路領域および 前記導波領域を包囲する支持領域（１１２）を含む第１のプリフォーム（１
    １０）を製造するステップと、 （ｂ）前記第１のプリフォームの前記支持領域を成形して、第１の平面（１２
    ４）および第２の平面（１２６）を含む外面を有する第２のプリフォーム（１２
    ２）を製造するステップと、 （ｃ）前記第２のプリフォームの少なくとも一部を円形化し、略円形の断面の
    第３のプリフォーム（１３０）を製造するステップであって、前記第３のプリフ
    ォームが、略円形の断面のコア（１４０）および前記コアに隣接するクラッディ
    ング（１３４）を含み、前記クラッディングが約０．２０〜約０．７０の楕円率
    の略楕円形の断面を有するようにするステップと、 （ｄ）前記第３のプリフォームの外面を成形して、第４のプリフォーム（１５
    ０）を製造するステップであって、前記第４のプリフォームが前記第３の平面（
    １５３）および第４の平面（１５５）を含む外面を有するようにするステップと
    、 （ｅ）約１：１〜約２：１のアスペクト比の光ファイバ（１６０）を製造する
    のに十分な温度および延伸速度で、前記第４のプリフォームを延伸するステップ
    と、 を含む高複屈折光ファイバの製造方法。
  26. 【請求項２６】 （ａ）略円形の断面のコア（２７０）を含む導波領域（２
    ６１）を含み、前記光ファイバが非円形の外面を有するようになっている高複屈
    折光ファイバ（２６０）を製造するステップと、 （ｂ）前記光ファイバの非円形の形状を受け入れるように成形された接続領域
    （２８２）を含む装置（２８０）を製造するステップと、 （ｃ）前記装置において前記光ファイバを前記接続領域と嵌合するステップで
    あって、前記光ファイバが前記装置に関して回転によって整列されるステップと
    、を含む高複屈折光ファイバの接続方法。
  27. 【請求項２７】 前記光ファイバの前記外面が整合特徴部を有し、前記装置
    における前記接続領域が前記整合特徴部を受け入れるように成形された請求項２
    ６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記光ファイバが前記コアを包囲するクラッディング（２
    ６４）をさらに含み、前記クラッディングが略楕円形の断面を有し、第１の横軸
    および前記第１の横軸に直交する第２の横軸を有し、前記非円形の外部形状が前
    記第１および第２の横軸に対して既知の配向を有する請求項２６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記光ファイバの前記外面が、少なくとも１つの略平らな
    面（２６３）を含む請求項２６に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記光ファイバの前記外面が整合特徴部を含み、前記接続
    領域が前記整合特徴部を受け入れるように成形された請求項２６に記載の方法。
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