JP2006162869A - ダブルクラッドファイバとその製造方法及びダブルクラッドファイバ製造用プリフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で高ＮＡを有するダブルクラッドファイバとその製造方法及びダブルクラッドファイバ製造用プリフォームの提供。
【解決手段】 コア部１１と、該コア部を囲む内側クラッド層１２と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔１３とこれらの空孔間の構造支持部１４とからなる空孔形成層１５と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層１６とを有するダブルクラッドファイバにおいて、前記構造支持部の屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなるとともに、内側クラッド層で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡが０．４以上であることを特徴とするダブルクラッドファイバ１０。
【選択図】 図６

Description

本発明は、コア部と、該コア部を囲む内側クラッド層と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔とこれらの空孔間の構造支持部とからなる空孔形成層と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層とを有するダブルクラッドファイバに関し、特に、機械強度に優れ、高い開口数（Numerical Aperture、以下、ＮＡと記す。）を有するダブルクラッドファイバとその製造方法及びダブルクラッドファイバ製造用プリフォームに関する。

フォトニック結晶ファイバは、光ファイバ中に空孔を有することで、従来のコア／クラッド構造の光ファイバでは得ることができない特性を実現することが可能である。そのためフォトニック結晶ファイバは、様々な種類の機能性ファイバや将来の伝送用ファイバとして期待され研究が進められている。このフォトニック結晶ファイバは、その導波原理から屈折率導波型ファイバとフォトニック・バンドギャップ型ファイバに大別することができる。

屈折率導波型ファイバは、空孔の低屈折率性を利用し空孔にて等価的なクラッドを構成させるものであり、広帯域シングルモード特性、超低非線形（大実効断面積）特性、超高非線形特性、偏波保持特性、超高ＮＡマルチモード特性などを得ることが可能である。
フォトニック・バンドギャップ型ファイバは、クラッドに周期構造を形成することで光をファイバ内側に閉じ込めるファイバである。

屈折率導波型ファイバの一例としてダブルクラッドファイバがある。このダブルクラッドファイバは、内側クラッド層の面積を小さくして励起光密度を高くし、また、励起光の入射効率を高めるために高ＮＡである必要があり、これを達成するために内側クラッド層の周囲に空孔を配置することで大きなＮＡをもつ構造とし、光増幅器やファイバレーザーの高出力化を目的とした開発が進められている。空孔を有することで高いＮＡを得ているファイバの構造としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１には、高いＮＡを有するダブルクラッドファイバの一例として、図１に示すように、シングルモードコア１と、それを囲むマルチモード内側クラッド層２と該マルチモード内側クラッド層２の外周に設けられた多数の空孔３と各空孔３間の支持構造体４からなる層と、該層を囲む外側クラッド層５とを備えたファイバ構造が開示されている。このような構造を有するダブルクラッドファイバの場合、内側クラッド層が空孔を含む層で囲まれているため、大きなＮＡが得られ易い。

また、多層の空孔を設けたダブルクラッドファイバも検討され、その構造、特性が開示されている。特許文献２には、図２に示すように、長手方向に延びるコア６と、該コア６を囲む内側クラッド層７と、該内側クラッド層７を囲んで多層に設けられた空孔８と、該空孔８を囲む外側クラッド層９とを備え、ファイバ横断面において所定格子パターンが形成されてファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されているファイバが開示されている。そして、空孔８は、クラッドで囲まれた部分の波長６３０ｎｍの光に対するＮＡが０．２以上となるようにファイバ横断面における孔径及び孔ピッチがそれぞれ設定されている。
特開平１１−１４２６７２号公報 特開２００４−７７８９１号公報

しかしながら、本発明者らの検討結果によると、特許文献１に記載されたような構造の場合、空孔の形状、内側クラッド層と外側クラッド層の間の空孔形成層の空孔占有率に依存してＮＡが変化する可能性があることが確認された。例えば、空孔が図３のような形状をしている場合のＮＡは０．７と高い値が得られたが、図４に示すように空孔が円形に近い形状である場合のＮＡは０．３と低い値であった。

ここで空孔占有率とは、ファイバの横断面において、空孔の内側に近接する円（内側クラッド層外周）と外側に近接する円（外側クラッド層内周）の間の領域（すなわち、空孔形成層）全体の断面積に対して空孔断面積の占める割合のことであり、模式的に示すと図５のようになり、また式で示すと次式のようになる。
空孔占有率（％）＝［空孔断面積／（空孔断面積＋構造支持部断面積）］×１００

この空孔形状の調整は、線引き時の圧力を調整することで可能となり、図４（図５（ａ））に示すようなほぼ円形の空孔３や図３（図５（ｂ））に示すような丸みを持った台形状の空孔３とすることが可能である。これらの空孔形状のうち、図３（図５（ｂ））のような空孔形状に調整すると、内側クラッド層２と外側クラッド層５を結び付けている構造支持体４の部分が薄くなり、ファイバ強度の劣化や、ファイバ接続時の切断加工時に、接続可能な端面が得られないという問題を生じる。

また、図２のように、多層に配置された多数の空孔を、空孔サイズやピッチを維持しながらファイバ化するのは多くの困難を伴う。例えば、これらの空孔を形成するため、プリフォームにドリルなどを用いて空孔を開ける場合には、空孔間の厚みが薄すぎると加工時に割れを生じ易くなり安定して作製することが困難である。また、多くの空孔を有するファイバを製造する場合は、空孔となる多数本のキャピラリを組み込んでプリフォームを作製することが一般的であるが、プリフォームへのキャピラリ組み込み工程や、一体化工程、線引き工程が複雑化し、安定した空孔サイズ・形状・ピッチを維持したファイバが得られず、高コストなファイバとなっていた。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、簡単な構造で高ＮＡを有するダブルクラッドファイバとその製造方法及びダブルクラッドファイバ製造用プリフォームの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、コア部と、該コア部を囲む内側クラッド層と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔とこれらの空孔間の構造支持部とからなる空孔形成層と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層とを有するダブルクラッドファイバにおいて、前記構造支持部の屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなるとともに、内側クラッド層で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡが０．４以上であることを特徴とするダブルクラッドファイバを提供する。

本発明のダブルクラッドファイバにおいて、前記構造支持部の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバにおいて、前記空孔形成層の横断面における空孔断面積の割合である空孔占有率が５０％以上であることが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバにおいて、前記空孔形成層の横断面における空孔断面積の割合である空孔占有率が７５％以上であることが好ましい。

また本発明は、筒状のサポート管内に、コア／クラッド構造を有するコアロッドと該コアロッドの外周に多数本のキャピラリを配置してプリフォームを作製し、該プリフォームを線引き加工して、コア部と、該コア部を囲む内側クラッド層と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔とこれらの空孔間の構造支持部とからなる空孔形成層と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層とを有するダブルクラッドファイバを製造する方法において、前記キャピラリとしてそのキャピラリの屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなる管を用いるとともに、製造されるファイバの内側クラッド層で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡが０．４以上となるように線引きすることを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法を提供する。

本発明のダブルクラッドファイバの製造方法において、前記キャピラリを構成する材料の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバの製造方法において、前記プリフォーム内のキャピラリ同士を溶着させてキャピラリ間の隙間を塞いだ後、該プリフォームを線引き加工することが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバの製造方法において、前記プリフォームを作製する際に、片端を封止したキャピラリを用いてプリフォームを作製し、次に、適切な圧力下でキャピラリを両端封止し、その後にキャピラリ同士を溶着させてキャピラリ間の隙間を塞ぐことが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバの製造方法において、筒状のサポート管内に、コア／クラッド構造を有するコアロッドと該コアロッドの外周に多数本のキャピラリを配置してプリフォームを作製し、一体化する際に、キャピラリ間の隙間を塞ぎ、その後、線引き工程において、プリフォームに均一な圧力を加えながら線引きを行うことが好ましい。

また本発明は、コア／クラッド構造を有するコアロッドとそれを囲む複数本のキャピラリとが筒状のサポート管内に充填されてなるダブルクラッドファイバ製造用プリフォームであって、前記キャピラリの屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなる管であることを特徴とするダブルクラッドファイバ製造用プリフォームを提供する。

本発明のダブルクラッドファイバ製造用プリフォームにおいて、前記キャピラリを構成する材料の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバ製造用プリフォームにおいて、前記キャピラリの片端が封止されていることが好ましい。

本発明のダブルクラッドファイバは、内側クラッド層と外側クラッド層の間の空孔形成層における空孔以外の部分である構造支持部を純粋石英よりも低い材料から構成したことにより、この構造支持部を極端に薄くしなくても大きなＮＡを有するダブルクラッドファイバを得ることができる。
そのため、部品として使用するために必要なファイバ強度の劣化を抑え、十分な機械強度を持ちながら高いＮＡが得られる優れたファイバを提供できる。
また、所定のＮＡを得るために構造支持部の厚さを通常よりも大きくすることができるので、ファイバ端面の切断等の加工を容易に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図６は、本発明に係るダブルクラッドファイバの一例を示す断面図である。このダブルクラッドファイバ１０は、コア部１１と、該コア部１１よりも屈折率の低い材料からなり該コア部１１を囲む内側クラッド層１２と、該内側クラッド層１２を囲む多数の空孔１３とこれらの空孔１３間の構造支持部１４とからなる空孔形成層１５と、該空孔形成層１５を囲む外側クラッド層１６とを備えて構成されている。このダブルクラッドファイバ１０は、前記構造支持部１４の屈折率が、純粋石英の屈折率よりも低い材料からなるとともに、内側クラッド層１２で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡが０．４以上であることを特徴としている。

このダブルクラッドファイバ１０の好ましい実施形態において、各部の構成材料としては、例えば、コア部１１がゲルマニウム（Ｇｅ）を添加した石英ガラス、内側クラッド層１２及び外側クラッド層１６が純粋石英ガラス、空孔形成層１５の構造支持部１４がフッ素（Ｆ）を添加した石英ガラスなどが挙げられるが、本発明はこれに限定されない。

このダブルクラッドファイバ１０は、構造支持部１４の屈折率を純粋石英の屈折率よりも低い材料で構成するとともに、内側クラッド層１２で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡを０．４以上として構成したことにより、空孔形成層１５における空孔占有率が低くても、ＮＡの低下を抑制することができる。そのため、空孔形成層１５の構造支持部１４を厚めに形成することができるため、高ＮＡ化に伴うファイバ強度の劣化を抑制することができ、接続時のファイバ端面出しなどでのファイバ切断において問題なく切断、加工することができる。

また、このダブルクラッドファイバ１０において、構造支持部１４を構成するフッ素添加石英ガラスは、比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることが好ましい。このような構造を有することにより、空孔形成層１５における空孔占有率が低くても、ＮＡの低下を抑制する効果がより高められ、空孔形成層１５の構造支持部１４を厚めに形成することによって、接続時のファイバ端面出しなどでのファイバ切断において問題なく切断、加工することができ、ファイバ加工性をより向上することができる。

また、このダブルクラッドファイバ１０において、空孔形成層１５の空孔占有率は、５０％以上であることが好ましい。このような構造を有することにより、このダブルクラッドファイバ１０は、実用上十分なファイバ強度や加工性を維持しながら、より大きなＮＡを有するダブルクラッドファイバ１０を得ることが可能になる。

また、このダブルクラッドファイバ１０において、空孔形成層１５の空孔占有率は、７５％以上であることがより好ましい。このような構造を有することにより、内側クラッド層１２で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡを０．７以上とすることが可能となる。

次に、本発明に係るダブルクラッドファイバの製造方法の一例を図７及び図８を参照して、またダブルクラッドファイバ製造用プリフォームの一例を図９を参照して説明する。
本発明の製造方法では、まず、筒状のサポート管内に、コア／クラッド構造を有するコアロッドと該コアロッドの外周に多数本のキャピラリを配置してプリフォームを作製する。

本発明の製造方法において、プリフォームの作製に用いるサポート管は、純粋石英ガラスからなることが好ましい。また、コアロッドは、横断面の中心にＧｅが添加されて屈折率が純粋石英の屈折率よりも高められたＧｅ添加石英ガラスからなるコア部を純粋石英ガラスからなる内側クラッド層で囲んだコア／クラッド構造を有する円柱状のロッドが好適に用いられる。また、キャピラリは、石英ガラスにフッ素（Ｆ）を添加し、純粋石英より低屈折率のＦ添加石英ガラスからなる管が好適に用いられる。

本発明の製造方法において、コアロッドにはＥｒやＹｂなどの希土類元素を添加することができる。特に、コア／クラッド構造をもったコアロッドのコアに前記希土類元素を添加することによって、高出力な増幅特性を有するダブルクラッドファイバを得ることができる。さらに、このコアには、前記希土類元素と共にＡｌやＰなどを共添加することができ、ＡｌやＰなどを共添加することによって変換効率を改善することができる。

本発明の製造方法において、プリフォームの作製に用いるキャピラリは、外周の横断面形状がほぼ真円であるもの、すなわち円管状のキャピラリが好ましい。外周の横断面形状がほぼ真円のキャピラリは、円管状の母材を線引き加工して簡単に製造でき、外周の横断面形状を多角形に成形するような余分な後加工が必要なく、低コストで入手可能である。

本発明の製造方法において、プリフォームの作製に用いるサポート管は、内壁の横断面形状がほぼ真円であるもの、すなわち円管状のサポート管が好ましい。この種のサポート管は、容易に製造でき、また内壁の横断面形状を多角形に研削加工するような余分な後加工が必要なく、低コストで入手可能である。

本発明の製造方法において、このプリフォーム作製の際、片端を封止したキャピラリを用いてプリフォームを作製することが好ましい。このように片端を封止したキャピラリを用いることで、後述するプリフォーム作製工程において、キャピラリの内圧力を適切な圧力に制御しつつ、キャピラリの開口端を封じ、キャピラリを両端封止することができる。

図７は、本発明の製造方法においてプリフォーム作製工程を例示する構成図であり、この図中、符号３２は外側クラッド層となる石英管、３３は高屈折率のコア部とそれを囲む内側クラッド層とからなるコア／クラッド構造を持つコアロッド、３４は片端を封じたキャピラリ、３５は石英管３２の一端に取り付けたコネクタ、３６は石英ダミー棒、３７はバーナーである。本例示において、石英管３２は円管状であり、コアロッド３３は円柱状であり、またキャピラリ３４は円管状である。このプリフォームの作製工程は、まず、コアロッド３３の周囲に多数本のキャピラリ３４をその封止側をコネクタ３５側に向けた状態で配置し、石英管３２内に挿入し、石英管３２の開口端から石英ダミー棒３６を挿入する。次に、バーナー３７で加熱して石英ダミー棒３６の一端部を石英管３２に溶着する。次に、キャピラリ３４の内圧力を適切な圧力に制御しつつ、バーナー３７で加熱してキャピラリ３４の開口端を封じ、キャピラリ３４を両端封止する。

次に、プリフォーム内のキャピラリ３４同士を溶着させてキャピラリ３４間の隙間を塞いで一体化する。
図８は、前記プリフォーム一体化工程を例示する構成図であり、この図中、符号３２〜３５は図７の符号３２〜３５と同じ構成要素であり、さらに符号３８は圧力調整系、３９はヒーターである。この一体化工程では、石英管３２内にコネクタ３５を介して圧力調整系３８を接続し、管内の圧力を調整可能とし、ヒーター３９によりプリフォームの局部を加熱し、必要に応じて図中矢印方向にプリフォームを延伸し、所定圧力下でプリフォーム内のキャピラリ３４同士を溶着させる。さらにヒーター３９とプリフォームの相対位置をプリフォーム長手方向に沿って移動させながら、プリフォーム全長にわたって加熱、延伸し、所定圧力下でプリフォーム内のキャピラリ３４同士を溶着させてキャピラリ３４間の隙間を塞ぐとともに、コアロッド３３，キャピラリ３４及び石英管３２を溶着させて一体化する。

図９は、前述したプリフォーム一体化工程によって作製されたダブルクラッドファイバ製造用プリフォームの一例を示す断面図である。このプリフォーム２０は、コア部２１と、該コア部２１を囲む内側クラッド層２２と、該内側クラッド層２２を囲む多数本のキャピラリ２３と、該キャピラリ２３を囲む外側クラッド層２４とからなっている。多数本のキャピラリ２２は、低屈折率のＦ添加石英ガラスからなり、線引き後に構造支持部となるガラス部分は、隣接するキャピラリ２３同士が溶着しているとともに、内側クラッド層２２及び外側クラッド層２４に対しても溶着している。

本発明の製造方法では、一体化を終えたプリフォーム２０を線引きし、図６に示すダブルクラッドファイバ１０を製造する。

この線引き工程もプリフォーム２０に均一な圧力を加えながら線引きを行うことが好ましい。前述した通り、線引き時の圧力を調整することで空孔形状を調整することが可能であり、この圧力調整によって、図６に示すように断面が丸みを持った台形状の空孔３を有するダブルクラッドファイバ１０、あるいは図１０に示すように断面円形の空孔４３を有するダブルクラッドファイバ４０等を製造することができる。なお、図１０に示すダブルクラッドファイバ４０は、空孔４３の形状以外は図６のダブルクラッドファイバ１０と同様であり、コア部４１と、該コア部４１よりも屈折率の低い材料からなり該コア部４１を囲む内側クラッド層４２と、該内側クラッド層４２を囲む断面円形の多数の空孔４３とこれらの空孔４３間の構造支持部４４とからなる空孔形成層４５と、該空孔形成層４５を囲む外側クラッド層４６とを備えて構成されている。

この製造方法では、純粋石英より低屈折率のＦ添加石英ガラスからなるキャピラリ３４を用いたことによって、得られるダブルクラッドファイバ１０の空孔形成層１５における空孔占有率が低くても、ＮＡの低下を抑制することができ、空孔形成層１５の構造支持部１４を厚めに形成することで、高ＮＡで加工性の良好なダブルクラッドファイバ１０を製造することができる。
また、キャピラリ３４を構成するＦ添加石英ガラスの比屈折率差を、純粋石英を基準として−０．７％以下とすることにより、ファイバ加工性をより向上することができる。
また、空孔形成層１５の空孔占有率が５０％以上となるように製造することで、実用上十分なファイバ強度や加工性を維持しながら、より大きなＮＡを有するダブルクラッドファイバ１０を製造することが可能になる。
また、空孔形成層１５の空孔占有率が７５％以上となるように製造することで、内側クラッド層１２で囲まれた部分の波長１μｍにおけるＮＡが０．７以上の高ＮＡファイバを製造することができる。

さらに、前述した製造方法では、サポート管となる石英管３２内に、複数本のキャピラリ３４と共にコアロッド３３を配置してプリフォームを作製し、該プリフォーム内のキャピラリ３４同士を溶着させてキャピラリ間の隙間を塞いだ後に、線引き加工によりファイバ化するので、容易に、しかも安定してキャピラリ３４間の隙間を塞ぐことができ、線引き時には、均一な径の空孔に対して一つの圧力を制御すればよいので、容易に設計した通りの空孔サイズ、空孔位置を有するファイバを得ることができる。
また、コア／クラッド構造を有するコアロッド３３を用いることによって、コア部にＥｒやＹｂのような希土類元素を添加し、高出力なレーザ発振が可能な光増幅器用やファイバレーザ用のファイバを得ることができる。さらに、このコア部に希土類元素と共にＡｌやＰなどを共添加することで、変換効率を改善することができる。更に、コア部にＧｅを添加することで、ファイバグレーティングなどを作製することも可能である。
また、横断面形状がほぼ真円のキャピラリ３４と、内壁の横断面形状がほぼ真円のサポート管である石英管３２を用いることができるので、特別な加工が不要であり、作製、入手が容易である。そのためファイバを低コストで作製することができる。
また、プリフォーム２０を作製し、一体化する際に、キャピラリ３４間の隙間を塞ぎ、その後、線引き工程において、プリフォーム断面に均一な圧力を加えながら線引きを行うことができるので、キャピラリ３４間の隙間を容易に塞ぐことができ、最終的に不要な部分に空孔を残すことなくファイバを作製することができる。
また、一体化する際に、キャピラリ３４間の隙間を塞ぎ、その後、線引き工程において、プリフォーム断面に均一な圧力を加えながら線引きを行うことができるので、設計した通りの空孔サイズ、位置を維持しながら、長尺のファイバを歩留まり良く製造することが可能となる。

［実施例１］
外径４２ｍｍ、内径３３ｍｍの円管状をなす石英管３２に、Ｙｂを１００００質量ｐｐｍ及びＡｌを２５０００質量ｐｐｍ添加した比屈折率差０．２０％のコア部と、該コア部を囲む石英ガラスからなる内側クラッド層とを有する外径３０ｍｍのコアロッド３３を挿入し、図７に示すように、石英管３２とコアロッド３３との間に片端を封止した外径１．５ｍｍ、内径１．０ｍｍのキャピラリ３４を詰めた。このキャピラリ３４は、フッ素が添加された石英ガラスからなり、比屈折率差は純粋石英基準で−０．７％である。

その後、コネクタ３５と反対側から石英ダミー棒３６を挿入し、回転させながらバーナー３７で石英管３２と石英ダミー棒３６を溶着した。その後、石英管３２内部の内圧（大気圧との差圧）を−２２００ｍｍＨ_２Ｏとし、キャピラリ３４をコアロッド３３の内側クラッド層外周に溶着させながら封止した。

さらに、このプリフォーム内部の内圧（大気圧との差圧）を−８０００ｍｍＨ_２Ｏとし、一体化装置にてキャピラリ３４の隙間を潰しながら一体化した。このときの一体化の様子を図８に示す。またこの一体化により得られたプリフォームの断面を図９に示す。図９に示すダブルクラッドファイバ製造用プリフォーム２０は、中心のコア２１とそれを囲む内側クラッド層２２とからなるコアロッドと、内側クラッド層２２の外周に隙間なく溶着された多数のキャピラリ２３と、それらを囲む外側クラッド２４とからなっている。

このプリフォーム２０を線引き装置にかけ、空孔部の内圧（大気圧との差圧）を＋１３０ｍｍＨ_２Ｏとし、紡糸を行った。得られたダブルクラッドファイバ４０の断面を図１０に示す。得られたダブルクラッドファイバ４０は、空孔形成層４５の空孔占有率が５０％、内側クラッド層４２直径が１９５μｍ、外側クラッド層４６外径が２５０μｍであった。また、内側クラッド層４２のＮＡは、０．４５と高い値であった。

［比較例１］
キャピラリにフッ素添加石英ガラスではない純粋石英ガラスを用い、その他の方法は実施例１と同一の方法によりダブルクラッドファイバ作製用プリフォームを作製した。
この母材を線引き装置にかけ、空孔部の内圧（大気圧との差圧）を＋１２０ｍｍとし、防止を行った。得られたダブルクラッドファイバ４０の断面は図１０に示すものと同様であった。得られたダブルクラッドファイバ４０は、空孔形成層４５の空孔占有率が実施例１と同じく５０％、内側クラッド層４２直径は１９５μｍ、外側クラッド層４６外径が２５０μｍであった。しかし、内側クラッド層４２のＮＡは、０．３８と実施例１にくらべ低い値であった。そのため、ダブルクラッドファイバとして十分な効率を得ることができなかった。

［実施例２］
紡糸前のプリフォーム作製までは実施例１と同じ方法でプリフォームを準備した。
このプリフォームを線引き装置にかけ、空孔部の内圧（大気圧との差圧）を＋１４５ｍｍＨ_２Ｏとし、紡糸を行った。得られたダブルクラッドファイバ１０の断面を図６に示す。得られたダブルクラッドファイバ１０は、空孔形成層１５の空孔占有率が７５％、内側クラッド層１２直径が１９５μｍ、外側クラッド層１６外径が２５０μｍであった。また、内側クラッド層１２のＮＡは、０．７５と非常に高い値であった。

［比較例２］
キャピラリにフッ素添加石英ガラスではない純粋石英ガラスを用い、その他の方法は実施例２と同一の方法によりダブルクラッドファイバ作製用のプリフォームを作製した。
このプリフォームを線引き装置にかけ、空孔部の内圧（大気圧との差圧）を＋１３５ｍｍＨ_２Ｏとし、紡糸を行った。得られたダブルクラッドファイバ１０の断面は図６のものと同様であった。得られたダブルクラッドファイバ１０は、空孔形成層１５の空孔占有率が７５％、内側クラッド層１２直径が１９５μｍ、外側クラッド層１６外径が２５０μｍであった。また、内側クラッド層１２のＮＡは、０．６５と高い値は得られているものの、実施例２に比べて低い値であった。

そのため、同様の母材を線引きする際に、空孔部の内圧（大気圧との差圧）を更に高くし＋１４５ｍｍＨ_２Ｏとし、紡糸を行った。空孔形成層１５の空孔占有率は８５％と高くなり、また内側クラッド層１２のＮＡは０．７５と十分高い値となった。しかし、このファイバは空孔以外の構造支持部１４の断面積が小さいため、僅かな側圧を加えただけでも、内側クラッド層１２と外側クラッド層１６間にヒビが入ってしまい、ファイバを使用することが困難であった。

ダブルクラッドファイバの従来例を示す断面図である。 ダブルクラッドファイバの別な従来例を示す斜視図である。 ダブルクラッドファイバの空孔形状の第１例を示す断面図である。 ダブルクラッドファイバの空孔形状の第２例を示す断面図である。 ダブルクラッドファイバの空孔占有率を説明するための断面図である。 本発明に係るダブルクラッドファイバの一例を示す断面図である。 本発明の製造方法におけるプリフォーム作製工程を例示する構成図である。 本発明の製造方法におけるプリフォーム一体化工程を例示する構成図である。 本発明の実施例で作製したダブルクラッドファイバ製造用プリフォームの断面図である。 本発明に係るダブルクラッドファイバの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１０，４０…ダブルクラッドファイバ、１１，２１，４１…コア部、１２，２２，４２…内側クラッド層、１３，４３…空孔、１４，４４…構造支持部、１５，４５…空孔形成層、１６，２４，４６…外側クラッド層、２０…プリフォーム、２３，３４…キャピラリ、３２…石英管、３３…コアロッド、３５…コネクタ、３６…石英ダミー棒、３７…バーナー、３８…圧力調整系、３９…ヒーター。

Claims (12)

1. コア部と、該コア部を囲む内側クラッド層と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔とこれらの空孔間の構造支持部とからなる空孔形成層と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層とを有するダブルクラッドファイバにおいて、
   前記構造支持部の屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなるとともに、内側クラッド層で囲まれた部分の波長１μｍにおける開口数が０．４以上であることを特徴とするダブルクラッドファイバ。
2. 前記構造支持部の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることを特徴とする請求項１に記載のダブルクラッドファイバ。
3. 前記空孔形成層の横断面における空孔断面積の割合である空孔占有率が５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダブルクラッドファイバ。
4. 前記空孔形成層の横断面における空孔断面積の割合である空孔占有率が７５％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダブルクラッドファイバ。
5. 筒状のサポート管内に、コア／クラッド構造を有するコアロッドと該コアロッドの外周に多数本のキャピラリを配置してプリフォームを作製し、該プリフォームを線引き加工して、コア部と、該コア部を囲む内側クラッド層と、該内側クラッド層を囲む多数の空孔とこれらの空孔間の構造支持部とからなる空孔形成層と、該空孔形成層を囲む外側クラッド層とを有するダブルクラッドファイバを製造する方法において、
   前記キャピラリとしてそのキャピラリの屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなる管を用いるとともに、製造されるファイバの内側クラッド層で囲まれた部分の波長１μｍにおける開口数が０．４以上となるように線引きすることを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。
6. 前記キャピラリを構成する材料の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることを特徴とする請求項５に記載のダブルクラッドファイバの製造方法。
7. 前記プリフォーム内のキャピラリ同士を溶着させてキャピラリ間の隙間を塞いだ後、該プリフォームを線引き加工することを特徴とする請求項５又は６に記載のダブルクラッドファイバの製造方法。
8. 前記プリフォームを作製する際に、片端を封止したキャピラリを用いてプリフォームを作製し、次に、適切な圧力下でキャピラリを両端封止し、その後にキャピラリ同士を溶着させてキャピラリ間の隙間を塞ぐことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のダブルクラッドファイバの製造方法。
9. 筒状のサポート管内に、コア／クラッド構造を有するコアロッドと該コアロッドの外周に多数本のキャピラリを配置してプリフォームを作製し、一体化する際に、キャピラリ間の隙間を塞ぎ、その後、線引き工程において、プリフォームに均一な圧力を加えながら線引きを行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のダブルクラッドファイバの製造方法。
10. コア／クラッド構造を有するコアロッドとそれを囲む複数本のキャピラリとが筒状のサポート管内に充填されてなるダブルクラッドファイバ製造用プリフォームであって、
    前記キャピラリの屈折率が純粋石英の屈折率よりも低い材料からなる管であることを特徴とするダブルクラッドファイバ製造用プリフォーム。
11. 前記キャピラリを構成する材料の比屈折率差が純粋石英を基準として−０．７％以下であることを特徴とする請求項１０に記載のダブルクラッドファイバ製造用プリフォーム。
12. 前記キャピラリの片端が封止されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のダブルクラッドファイバ製造用プリフォーム。
    

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