JP2005533276A - レーザー放射線による破壊からファイバーラインを保護するためのデバイス - Google Patents

Abstract

本発明はレーザー工学およびファイバー光学に関する。レーザー放射線による破壊からファイバーラインを保護するための本発明のデバイスは、光ファイバーのセクションの形態によって体現され、該ファイバーはクラッド（６）とコア（７）を有する。ポジション（８）は、光ファイバーモードのフィールドのポジションを示す破線を表す。該破線間の距離は、光導波モードのフィールドの直径（Ｄ）と等しい。ポジション（１０）は、反射クラッドの減じた直径を有する光導波路のセクションを表す。前記デバイスは次のように作動する。１０^４気圧の圧力が、光放電波伝播中、コア（７）中の高温によりつくられる。１０^４気圧の圧力は、光放電により加熱される光ファイバーの限界強度に近く、それが光放電波を停止させる。このため、ファイバーラインには、光導波路の少なくとも一つのセクションが備えられ、該光導波路は厚さを減じた溶融石英クラッドと変形されていないコアとを有する。

Description

本発明は、レーザー工学およびファイバー光学に関するものであり、光通信システム、材料を処理するためのファイバーレーザーデバイス、および、医学やその他の分野（光出力が１ワットオーダーかそれより高い光放射線(光学的放射線、optical radiation)が、光ファイバーを通じて伝送される分野）において適用可能である。

現在のところ、光通信システムにおいて、情報伝送速度が劇的に向上している。

光ファイバーを経由する情報伝送の速度の増加は、多数のチャンネルを必要とし、それらチャンネルは、単一光ファイバーによって伝送され、波長分割多重方式（wavelength division multiplexing:ＷＤＭ）が用いられる。また、光通信ラインにおいて光増幅器を使用する要求も高まっている。

単一光ファイバーを伝送されるチャンネル数の増加、光増幅器（大出力を有するエルビウム光増幅器、およびラマンファイバー増幅器の両方)の使用、および光ファイバー内への光増幅器のポンピング光の入力は、今もなお、光ファイバー内の平均の光放射線出力の増加をもたらしており、それは１ワットのオーダーのレベルにまで高まっている。

このような出力レベルでは、光放射線による光ファイバーの破壊(destruction)の現象が起こり得る。石英ガラスファイバー（まさに現在の光通信ラインの基礎を形成しているファイバーである）におけるこの現象は、「カタストロフ的ダメージ」または、「ヒューズ効果（fuse effect）」と呼ばれている。実際、レーザー放射線による光ファイバーの破壊は、破裂するヒューズの燃焼に似ている。

本説明では、上記現象を、光ファイバーを通る亜音速の光放電波（optical discharge wave）の伝播（即ち、亜音速で進行する）と呼び、これは発生するプロセスの物理的性質を反映しており、或いは略して、光放電波伝播（optical discharge wave propagation）と呼ぶ。

シングルモード光ファイバーの光放射線による破壊についての情報は、１９８７年に、最初に公表されている（Raman Kashyap、Self-Propelled Self-Focusing Damage in optical fibers、Proc. Conf. Lasers'87、Lake Tahoe、Nevada、Dec. 7-11、1987、pp.859-866）。

当該文献は、光出力１ワットオーダーのレーザー放射線が、光ファイバーを伝播する場合、光放電波が出現しうることを実証している（図１参照。図において、１は光ファイバー、２は光放電波のプラズマグロー領域、３は光ファイバーに対するレーザー放射線の入力方向を示す矢印、４は光ファイバーを通って進む光放電波の方向を示す矢印である）。しかし、当該文献の著者は、該現象を違うように解釈している。該現象は、外面的には、光ファイバーコアを通る明るい白または赤のグロー領域（小さい「星」のようにみえる）の移動のように見え、該グロー領域は約１ｍ／秒の速度でレーザー放射線の方に向かって伝播する。その明るいグロー領域は、低温プラズマ領域である。該「星」の温度は、その発光スペクトルを基に、約５４００Ｋであると概算される（D.P. Hand、P.St.J. Russel、Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers: the fibre fuse. Optics Letters、Vol.13、No.9、pp.767-769、1988 参照）。

しかし、そのプロセスは、上記出力（パワー）が光ファイバーに入力された場合に、自然発生的にみられるものではない。このプロセスを開始するためには、１ワットオーダーの出力の放射線が存在する光ファイバー中で、例えば、光ファイバーの１つのセクションを約１０００℃まで（電気アーク中若しくはバーナーにより）熱するか、レーザー放射線吸収物質を光ファイバー端面上に使用するか、または、光ファイバーを適切な小さい半径で屈曲させるかによって、レーザー放射線吸収が増加した領域をつくることが必要である。具体的には、光放電波伝播のプロセスは、光ファイバーの出力端部（レーザー放射線が出力される端部）を、光吸収表面（金属製のものを含む）に接触させることによって開始することができる。

実際、ファイバーコア中で該プロセスを開始した後、高密度のプラズマが発生し、該プラズマは、一方で光ファイバーを通って伝播する放射線を吸収し、他方で、熱伝導により、周囲の低温の材料層に熱エネルギーを伝送する。レーザー放射線域にある非常に加熱されたコア領域は、順々に放射線を吸収し始める。そこに、光ファイバーコアを通る光学放電伝播のメカニズムがあり、該メカニズムは、気体および固体中の遅い（slow）化学的燃焼領域の伝播のメカニズムと類似している（L.D.Landau、E.M.Lifshitz、Hydrodynamics、Moscow、Nauka、1986 (Chapter XIV、§128、Slow combustion、pp.662-670)）。「遅い（slow）」という用語は、ここでは、「亜音速での伝播」という意味である。

放電波の伝播において、多くの場合、約数マイクロメーターサイズの空洞（若しくはボイド）が光ファイバーコアに形成され、この場合、該空洞は、ファイバーコアに沿って周期構造を生成しうる（図２参照）。このような空洞の生成は、光ファイバーの光導波特性を完全に衰えさせる。

光放電波が光ファイバー中に出現する場合の、完全な破壊から光通信ラインを保護するための方法が知られている（D.P.Hand、T.A.Birks、Single-mode tapers as 'fiber fuse' damage circuit-breakers、Electronics Letters、vol.25、 No.1、pp 33-34、1989）。

該方法は、光ファイバーを通る光放電波の伝播に対し、独特のサーキットブレーカーを備えさせるおよび使用することを含んでいる。放射線による光ファイバー破壊のプロセスは、光ファイバー中のレーザー放射線の強度に実質的に依存することが知られている。レーザー放射線の強度を少なくとも光通信ラインの或るセクションにおいて減少させるために、著者らは、光ファイバーラインにくびれを有する光ファイバーセクションを含有させることを提案している（図３参照。同図において、５は光ファイバーくびれ領域、図３で斜線の入った６は、好ましくはシリカからなる光ファイバーの反射クラッド、７は光ファイバーコア、８は、光ファイバー中のレーザー放射線モードフィールドとコア径の変化との境界を示す破線、９は光ファイバーの中心線である）。図３にみられるように、くびれを有する光ファイバーセクションは、光ファイバーの或るセクションであって、該セクションの一部においてファイバー断面の直径が減少しており、ファイバー断面構造を定めているその他の寸法（例えば、光ファイバーコア径）の全てもまた、それに比例して減少している。図３のくびれは、２つの直列接続されたテーパーの結合体として考えてよい。光がくびれ領域を通過する際、光ファイバー中のモードフィールド径は変化（増加）し、放射線強度の減少をもたらし、好ましい条件下では、光学放電伝播プロセスを停止させる。該モードフィールド径は、しばしばＭＦＤと呼ばれ、ファイバー光学では一般的に使用される値を意味しており、例えば、G.Keiser、Optical Fiber Communications. (Third edition) McGraw Hill、pp. 63-64、2000、およびその中の参考文献において定められているように、シングルモード光ファイバーの放射線フィールドによって占められる空間領域の横方向寸法を定める。

図５は、モードフィールド径に対する、光放電波を維持するのに必要な光ファイバーコア中の最小限のレーザー放射線出力の依存性を、測定することによって実験的に得られた関係のプロットを示しており、異なるタイプの光ファイバー〔ゲルマノシリケート（germanosilicate）ファイバー（即ち、ＳｉＯ_２とＧｅＯ_２とを主に含むコアを有する）と、ホスホリシケート（phosphosilicate）ファイバー（即ち、ＳｉＯ_２とＰ_２Ｏ_５とを主に含むコアを有する）〕についてのものである。実験による点の付近の数字は、光ファイバーの種類を示し、１がホスホシリケートファイバーであり、２−７がゲルマノシリケートファイバーである。光ファイバー中のモードフィールド半径の増加に伴い、光学放電伝播を維持するのに必要なしきい出力値が増加している。最も関連性の高い先行技術は、この効果に基づいている。

その結果として、光ファイバーライン全体よりもむしろ、放電波開始点と停止点との間のファイバーセクションのみが損傷する。著者らは、デバイスで実行される方法は、シングルモードファイバーにのみ適していると強調している。というのは、ライン中のくびれを有するそのような光ファイバーにおいてのみ、放射線強度が減少され得るからである。従って、上記方法は、望ましくないプロセスを抑制し、記述した光ファイバーセクションとレーザー放射線源との間にある通信ライン部の損傷を防ぐものである。

光通信ラインを保護するための先行技術のデバイスでは、以下の基本的な欠点が問題となっている。
ａ）光ファイバーコアパラメーターがデバイスによって変わり、例えば、有用な信号の部分的な反射により、有用な信号の追加の損失および歪みを引き起こし得る。
ｂ）出力が増大するにつれ、放射線強度は、くびれ領域を含む光ファイバーコア中で増大し、これが、くびれ領域を通る光放電波の連続的な通過の原因になる。従って放射線出力が増加した場合、デバイスはその効率を損失する。

先行技術のデバイスの欠点は、さらに、光ファイバーの加熱と正確な延伸を必要とする、その製造の複雑さを含んでいる。

本発明の主題を明白に理解してもらうために、著者らは、本明細書において、多数の光ファイバーパラメーターの定義を導入した。光ファイバー断面のパラメーターｄを導入した。光ファイバーがその軸について円柱形の対称性を有している場合には、目下考慮している光ファイバーセクションの断面パラメーターｄは、目下考慮している断面内の光ファイバーの溶融石英クラッドの直径として定義され、該光ファイバーの形状がその軸について円柱形の対称性を有していない場合には、該パラメーターｄは、光ファイバーコア断面の幾何学中心から溶融石英クラッド限界までの最小距離の２倍として定義される（円柱形の光ファイバーの場合には、該パラメーター定義は、光ファイバークラッド径として上記で示されたｄの定義と一致する。）。

上記に鑑み、本発明の目的は、レーザー放射線に曝された光ファイバーを通る光放電波伝播による破壊からファイバーラインを保護するデバイス（該デバイスは、レーザー放射線出力が増加した場合に、光通信ラインにさらなる光損失を引き起こすことなくその効率を維持する）を提供することである。

当該目的は、レーザー放射線による破壊からファイバーラインを保護するためのデバイスを提供することにより達成され、該デバイスは、光ファイバーのセクションを有し、該セクションはそのセクションの全長さにわたって一定の直径を持つコアを有しており、かつ、該デバイスは、該光ファイバーセクションのクラッドを有し、Ｄをモードフィールド径として、前記光ファイバーセクションの、長さＬ≧１０Ｄである少なくとも一部分において、前記クラッドが、Ｄ＜ｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)なる範囲内にある断面パラメータｄを有する。

該光ファイバークラッドは、溶融石英ガラスからなる。

前記光ファイバーセクションは、保護すべきファイバーライン中に直接的に形成される。

前記光ファイバーセクションは、例えば光コネクタによるスプライシングまたは接続によって、保護すべきファイバーライン中にさらに含められる。

さらに、前記光ファイバーセクションは、円柱形であってよく、該セクションは、そのセクションの全長さにわたって一定の直径を持つコアを有し、かつ、前記光ファイバーセクションの、長さＬ≧１０Ｄである少なくとも一部分において、該クラッド径が、Ｄ＜ｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)なる範囲内にある。ここで、Ｄはモードフィールド径である。

上記円柱形光ファイバーセクションは、保護すべきファイバーライン中に、直接的に形成されるか、または、光コネクタによるスプライシングまたは接続によってさらに加えて含められてよい。

本発明によるデバイスは、光放電波伝播を阻止するための全く異なる物理的メカニズムを採用しており、即ちそれは、プラズマ密度を減少させつつ、光ファイバーコアを通る光放電波伝播のプラズマ中のレーザー放射線吸収ファクターを減少させることによるものである。

著者らは、レーザー放射線に曝された光ファイバーを通る光放電伝播のプラズマに対する機械的および熱的な曝露によって、光ファイバー石英クラッドが変形する現象および完全に破壊される現象さえをも発見した。

コア物質が、光放電波によって、物質の体積が変化することなく約５０００Ｋまで加熱された場合、プラズマ領域の圧力は、約１０^４気圧に達する。

１２５μｍ直径の標準的な光ファイバーの石英クラッドの表面では、光学放電がコアを通過した後のみ、温度が２００−３００Ｋ上昇する。これが起こるとき、光ファイバー表面は、１気圧の圧力下にある。実験により得た知見であるが、溶融石英ガラスファイバーは、適度に高い機械特性を有し、この特性が、そのような条件下での光ファイバークラッドの破壊を防ぎ、そしてこれが、順に光ファイバーを通る光放電波伝播のための条件を作り出す。

しかし、もし、光ファイバーの一部において（例えば局所的にクラッド径を小さくすることによって）溶融石英クラッドの一部が除去され、クラッドの残った部分が光放電波のプラズマによって或る温度（該温度では、プラズマによって作られた過大な圧力下で、ファイバークラッドの変形（膨張が完全な機械的歪みに等しくなる）が起こり得て、プラズマ密度の減少に至り、結果として、そこでのレーザー放射線の減少した吸収に至り、そして個々に減少したエネルギー放出に至る）まで加熱されたならば、光放電波伝播は止まるであろう。

レーザー放射線出力が高ければ高いほど、光学放電プラズマ中の圧力および温度は高くなり、光ファイバーが歪むのと光放電波が停止するのが早くなる。従って、レーザー放射線出力が増大するにつれ、デバイスの信頼性は向上するのみである（最も関連する先行技術と対照的である）。溶融石英ガラスクラッド径が小さくなる一方、光ファイバーコアは一定であり、これは、導波路チャンネルパラメータ（waveguide channel parameters）の小さな摂動を与え、この場合も最も関連する先行技術と対照的である。

石英ガラスクラッドの小さくした直径を有する光ファイバーセクションの寸法は、所望のデバイスの感度および歪みの最大許容値（これらは光ファイバーの導波路特性に取り入れられる）を与えるように特定される。

著者らは、光ファイバーを通る放電波伝播を停止できるかどうか決定するために幾通りもの実験を行った。実験は次のようにして行った。標準直径１２５μｍの溶融石英クラッドを有する光ファイバーセクションをフッ化水素酸溶液中でエッチングした。エッチングでクラッド径を小さくした後、最終直径値をエッチング時間でコントロールした。そして、異なる出力の波動を持ち、連続的に作動させた光ファイバーレーザーの放射線を、一方の側から光ファイバーに入力した。該光ファイバーの他方の端部において光放電波を起こし、該光放電波をレーザー放射線の方へ光ファイバーを通って伝播させ、エッチングした溶融石英クラッドを有するセクションを通過させた。別の実験では、異なるコアパラメータを有する光ファイバー、エッチング領域の異なる石英クラッド径値、および異なる放射線波長（１．０６μｍ、１．２４μｍ、１．４８μｍの一連から）の光ファイバーレーザーを使用した。いずれの実験においても、小さくなったクラッド径を有するセクションを光放電波が通過するか、伝播プロセスが妨害されるかのいずれかであった（図８および図９参照）。図８は、本発明に従った方法で実行し、動作させた光通信ラインを保護するデバイスの写真を示す。図において、１１は光放電波が通過した後の光ファイバーコア領域に形成された空洞またはボイドを示す。ここで、ボイドの形状は、図２で見られたものとは異なっている。数字１２は、遅い光放電波中のプラズマの圧力による光ファイバー溶融石英クラッドの破壊領域を示す。写真のスケールは以下の通りである。図８の高さは６５μｍであり、幅は２５０μｍである。レーザー放射線は左から右へと伝播した。

図９は、本発明に従い、レーザー放射線による破壊から、光通信ライン中のファイバーラインを保護するデバイスの写真である。図中、ａは光ファイバー中の光放電波を励起する前のデバイスを見たものであり、ｂは、動作後、即ち光放電波が停止された後のデバイスを見たものである。停止のあった部分は丸で囲った。光ファイバーは、図８のものとは対照的に動作により損傷を受けていなかった。図９ａおよびｂの図のスケールは、以下の通りである。図９ｂの各スケールの目盛りは０．１ｍｍに相当する。図９ｃは、図９ｂでほぼ丸で囲んだエリアの拡大イメージである。スケールは、フレームの全幅が１ｍｍに相当する。レーザー放射線は右から左へと伝播した。

各実験毎ベースで、多数のパラメータを変えたのにもかかわらず（コア中の様々な不純物の濃度、コア径、コアとクラッドの屈折率の差、放射線波長、エッチング領域の光ファイバークラッド径、光ファイバーに入力する放射線出力）、得られた結果は、光ファイバーの放射線モードフィールド径およびエッチングにより小さくした領域の光ファイバークラッド径によって、光放電波を停止するプロセスが決定されることを示した。

とりわけ、著者らが行った実験では、光放電波が伝播する光ファイバーが直径を小さくしたクラッド（直径は、問題にする光ファイバーセクションの断面のパラメータｄを意味する）を有するとき、該光放電波の停止が起きることが示されており、その場合、該光ファイバーのクラッドパラメータｄが（４Ｄ）と（４０μｍ）の値のうちの最も小さい値を超えず、即ちｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)であり、Ｄは、レーザー放射線が伝播する（クラッド寸法が小さくなる前の）シングルモード光ファイバー中のモードフィールドの直径である。（ファイバー光学の背景技術では、その値は、しばしばモードフィールド径、ＭＦＤと呼ばれる）。他方では、様々なタイプの歪みを限定するために、狭め(narrowing）などによって歪みが放射線伝送チャンネルに導入され、パラメータｄの最小値はＤよりも大きくなるべきである（図４参照）。

加えて、光放電波伝播プロセスを止めるためには、小さくしたパラメータｄ値を有する光ファイバー部の長さＬが１０Ｄより小さくないこと、即ち、Ｌ≧１０Ｄであることが必要であるということを、同じ実験が示している（例えば、図９参照）。

光放電波を停止するために、小さくしたクラッド寸法を有する光ファイバーの他の断面形状（円柱形とは異なる）を用いることもできる。このような場合、パラメーターｄは、光ファイバーコア断面の幾何学中心から溶融石英クラッドの限界(boundary)までの最小距離の２倍として定義される（円柱形光ファイバーの場合、該パラメーターの定義は、細くなった領域の光ファイバークラッド径として前記で与えられたｄの定義と一致する）。しかし、軸対称（または略軸対称）のファイバーエレメントの方が、製造がはるかに簡単であるため、そのような構造は単に例として示す。

従って、光放電波による破壊からファイバーラインを保護するための発明デバイスは、光ファイバーセクションを有し、そこの長さＬを有する或る部分において、光ファイバーのパラメータｄが、図４の斜線のエリアで示された値まで減じられている。そうすることにより、光ファイバーコアは、実質変化しないままであり、光ファイバーの導波路特性は、最小限の変化を受ける。

最終的な解析では、変化した断面形状を持つ少なくとも一つの光ファイバーセクションを配置することによるか、または、保護すべきライン中の光ファイバーセクションの断面形状を、次のように変化させることによって、ファイバーラインは保護される。
ａ）光ファイバーコア径が変化しないままであること、かつ、
ｂ）変化した断面を持つ部分における光ファイバーのパラメータｄが、ｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)であり、その部分は長さＬ≧１０Ｄを有すること。

本発明を、添付の図を参照して典型的な好ましい態様の記載により、さらに説明する。同様の要素は全図面で同じ数字で示してある。

光ファイバー中に、レーザー放射線方向に向かって進む光放電波が生じ（図１参照）、かつ、その経路中に障害物が無い場合、放電は、光ファイバーを通って放射線源までの全距離を通るであろう。光学放電の通過後、光ファイバーは、光ファイバーコアの構造によって受けた損傷のために、その導波路特性を損失する（図２参照）。

図６は、本発明による、レーザー放射線による破壊から光ファイバーを保護するデバイスの可能な態様の概略図を示している。光ファイバーを保護するデバイスは、図６に示された光ファイバーのセクションを有する。図６において、７は光ファイバーコア、６は光ファイバークラッド、８は、光ファイバー中のモードフィールドの位置を示す破線である。破線間の距離は、光ファイバー中のレーザー放射線モードフィールド径（Ｄ）と同じである。数字１０は、反射するクラッドの小さくした直径を有する光ファイバー部を示す。図７は、Ａ−Ａ線に沿った断面を示す。

当該デバイスは、保護されるファイバーライン中に、例えばスプライシングによって含められ、そして次のように機能する。上記したように、光学放電波が光ファイバーを伝播する場合、コア７領域での高温によって約１０^４気圧の圧力が作り出される。１０^４気圧という値は、熱伝導およびプラズマ領域からの放射線によって数百度の温度まで加熱された光ファイバー材料の破壊の限界に近く、従って、かなり細いファイバークラッドでは、この現象は、光ファイバー破壊、コア領域の圧力降下、レーザー放射線を吸収するプラズマの密度の劇的減少、放射線吸収の個々の減少をもたらし、その結果、光放電波を停止することに至る。

従って、厚さを減じた溶融石英クラッド６を持つ少なくとも一つの光ファイバーセクションがファイバーライン中に備えられると、コア７は、図６に示すように全く変形させられることはない。このオペレーションは、一方で信号伝播路に大きな変化をもたらすことがなく（コアは変形しない）、他方で、このような保護デバイスは製造が簡単である。つまり、光ファイバークラッド径は、単純なエッチングによって小さくできる。

レーザー放射線による破壊から光ファイバーを保護するデバイスの実施態様は、図９の写真に示されている。当該デバイスは、８．９μｍのモードフィールド径を有する光ファイバーセクションを有し、ファイバー外径は、ＨＦ酸溶液で一部をエッチングすることにより、一部（この場合１ｍｍの長さを有する）において小さくなっている。レーザー放射線は右から左に伝播した。図９ａは操作前のデバイスを示す。５Ｗまでの出力を有する放射線が、妨げられることなく通過した。図９ｂは、外側で光放電波を起こした後の同じデバイスを示しており、光学放電波は、左から右へと光ファイバーを通って伝播した。波が、光ファイバーの、クラッド径が約３０μｍである位置に到達したとき、その伝播が止まった。図９に示されたデバイス中の光ファイバーの最小直径は２０μｍである。

停止位置（図９ｂに丸で示してある）の左では、光ファイバー破壊特性は、通常の溶融石英クラッド径を有する光ファイバーと同じ、即ち、光ファイバーコア中の１列の周期的なボイドであった。停止位置の前のほんの短い距離においてボイドはサイズが大きくなり、光学放電伝播プロセスは止まった。放電伝播停止は、図９ｂ、ｃのように光ファイバーセクションの膨張か停止位置での光ファイバーの破壊（図８）かのどちらかに伴って起こる。

光ファイバーを保護するためのデバイスは、光ファイバーの専用のセクション（これが保護すべき光ファイバーライン内にスプライスされる）上よりもむしろ、保護すべき光ラインのファイバーに、小さくした直径の溶融石英クラッドを有する光ファイバーセクションを直接的に形成することによっても実行できる。この場合には、光ファイバーのさらなるスプライシング（それが放射線のさらなるインライン損失を引き起こす）を必要としないが、光ファイバー中に個々の狭部の実際の製造を伴ない、これがその負の効果である。

長距離テレコミュニケーションラインを保護するためには、このような保護デバイスは、ただ１つの周期だけがうまくいかないように（そこで光放電波がテレコミュニケーションネットワークに予期せず出現する）、ラインに沿って周期的に配置されるべきである。

本発明のデバイスは、テレコミュニケーションラインにおいて、特に、レーザー放射線によるダメージから光ファイバーを保護するために利用できる。さらに本デバイスは、材料のレーザー処理プロセスにおいてや、レーザー手術や他の医療レーザーシステムにおいて、放射線するレーザーから保護するために使用することができる。

先行技術に従った、光ファイバーを通る光放電波伝播の概略図である。 波長１．６μｍ、出力４．２ＷのＮｄ：ＹＡＧレーザーの放射線により形成された、光ファイバーコア（光ファイバーＬＥＡＦ、コーニング社製）中のボイドの周期構造の写真である。放射線は左から右へ伝播した。スケールは、各目盛り間隔は１０μｍである。 先行技術に従った、レーザー放射線による破壊から光ファイバーを保護する方法の実施を示す概略図である。 本発明に従った、保護エレメントの機能を与える溶融石英ガラスクラッドの直径ｄ値が、光ファイバーのモードフィールド径に依存しているのを示すプロットである（斜線領域）。 異なるタイプの光ファイバー〔ゲルマノシリケートファイバー（すなわち、ＳｉＯ_２とＧｅＯ_２を主に含むコアを有する）、ホスホリシケートファイバー〕について、光放電波伝播を維持するのに必要な最低限の光ファイバーコア中のレーザー放射線出力の依存性を測定することによって実験的に得られた関係である。 本発明に従った、レーザー放射線による破壊から光ファイバーを保護するデバイスを示す概略図である。 本発明に従った、図６の線Ａ−Ａでのデバイスの断面図である。 ファイバー通信ラインを保護するための、動作させたデバイスの写真であって、本発明に従った方法を実施している。スケールは、高さ＝６５μｍ、幅＝２５０μｍである。レーザー放射線は左から右に伝播した。 本発明に従った、レーザー放射線による破壊から光通信ライン中の光ファイバーを保護するためのデバイスの写真である。ａは光ファイバー中の光放電波を励起する前のデバイスを見たものであり、ｂは、動作し光放電波を停止したデバイスを見たものであり、図９ｃは、図９ｂでほぼ丸で示した領域の拡大図である。

Claims (7)

1. レーザー放射線による破壊からファイバーラインを保護するためのデバイスであって、当該デバイスは、コアを持つ光ファイバーのセクションを有し、該コアは前記セクションの全長にわたって一定の直径を有し、かつ、当該デバイスは、前記光ファイバーセクションのクラッドを有し、
   Ｄをモードフィールド径として、前記光ファイバーセクションの、長さＬ≧１０Ｄである少なくとも一部分において、前記クラッドが、Ｄ＜ｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)なる範囲内にある断面パラメータｄを有するものである、前記デバイス。
2. 光ファイバークラッドが、シリカを主成分とするガラスからなることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
3. 光ファイバーセクションが、保護すべきファイバーライン内に直接的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
4. 光ファイバーセクションが、例えば、光学コネクタによりスプライシングまたは接続されることによって、保護すべきファイバーライン内へさらに含められていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
5. 光ファイバーセクションが円柱形状であり、該セクションは、そのセクションの全長にわたって一定の直径を持つコアを有し、かつ、Ｄをモードフィールド径として、前記光ファイバーセクションの、長さＬ≧１０Ｄである少なくとも一部分において、該光ファイバーセクションの該クラッド径ｄが、Ｄ＜ｄ≦ｍｉｎ(４Ｄ、４０μｍ)なる範囲内にあることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
6. 光ファイバーセクションが、保護すべきファイバーライン内に直接的に形成されていることを特徴とする請求項５記載のデバイス。
7. 光ファイバーセクションが、例えば、光学コネクタによりスプライシングまたは接続されることによって、保護すべきファイバーライン内へさらに含められていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。