JP2011237796A - 複屈折差機構を有する光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 単一偏波または偏波保持特性、および／または高複屈折を示す光ファイバにおける、従来の欠点を克服する。
【解決手段】 第１の屈折率ｎ₁を有するコア１２；およびコア１２を取り囲み、ｎ₁＞ｎ₂となるような第２の屈折率ｎ₂を有するクラッド１４であって、光ファイバ１０の長さに亘り縦に延在する少なくとも二組のガラス応力ロッド１３Ａ，１３Ｂを有し、少なくとも二組のガラス応力ロッド１３Ａ，１３Ｂの内の一組の応力ロッド１３Ａが、他の組の応力ロッド１３ＢのＣＴＥおよび／または軟化点とは異なるＣＴＥおよび／または軟化点を有するものであるクラッド１４を備える。光ファイバ１０は、動作波長範囲内で単一偏波モードを支援する、または偏波保持特性を有する。
【選択図】図２

Description

本開示は、広く光導波路ファイバに関し、より詳しくは、単一偏波または偏波保持特性、および／または高複屈折を示す光ファイバに関する。

光ファイバは、その大容量および電気雑音に対する免疫のために、通信に本命の媒体となってきた。偏波保持（ＰＭ）ファイバおよび単一偏波（ＳＰ）ファイバが、光学システムにおいて直線偏光出力を生成するために広く使用されてきた。これらのファイバは、超高速伝送システムにとって有用であり、また光学成分（例えば、レーザ、ＥＤＦＡ、光学機器、干渉センサ、およびファイバ・ジャイロスコープ）に使用するための、およびそれに接続するためのカプラのファイバとして利用される。この単一偏波ファイバおよび偏波保持ファイバは、ファイバのコアに希土類がドープされていることを意味するアクティブ、または希土類ドーパントが含まれていないことを意味するパッシブのいずれかであり得る。単一偏波ファイバの偏波特性は、ファイバが、偏光バンド内で２つの垂直に偏波された偏光の内の１つ、１つのみを伝搬させながら、他方の偏光を、その伝送損失を劇的に増加させることによって抑制することを意味する。

偏波保持ファイバ（偏波維持ファイバとも称される）は、２つの垂直に配向された軸の内の１つに入力直線偏光を保持することができる。これらのファイバは単一偏波ファイバではない。一般的な偏波保持ファイバ（ここではＰＡＮＤＡ ＰＭファイバと称する）は、図１に示すように、２つの応力誘発領域１３’（２つの応力ロッド）が中に配置された純粋なシリカクラッド領域１４’により取り囲まれた円形コア１２’を備えている。コア１２’およびクラッド領域１４’は、光ファイバの形成に用いられる従来の材料から形成される。コア材料の屈折率は、クラッド材料の屈折率よりも大きい。現行の市販のＰＡＮＤＡタイプのファイバは、十分な複屈折を得るために、シリカクラッドおよび２０質量％より多くＢ₂Ｏ₃を有するホウ素ドープト応力ロッドを有する。線引きプロセス中に、シリカクラッドのために、典型的な温度は１９００℃より高く、これらのホウ素ロッドは、シリカに対して極めて流動性（低粘度）になる。ファイバの線引き中、ホウ素ロッドは「噴出(squirt)」する傾向にあり、これは、ファイバ線引きプロセスに複雑さを加え、ファイバを低速で線引きすることによって、補正する必要がある。この複雑さと低速線引きのためにこのファイバは比較的高く付く。

２つの応力誘発領域１３’は、同じガラス材料から形成され、それゆえ、同じ熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。これら２つの応力誘発領域１３’は、コア材料とクラッド材料とは異なる組成、およびクラッド領域１４’のＣＴＥとは異なるＣＴＥを有する。そのようなファイバを線引きする場合、縦に延在する応力誘発領域１３’は、クラッド材料の量とは異なる量だけ収縮し、それによって、ファイバのコア１２’は、機械的歪みの状態にされる。歪み誘発複屈折（他には応力誘発複屈折と称される）がファイバに与えられ、それにより、２つの垂直に偏波された基本モードの間の結合が減少する。

ここに引用されたどの文献も従来技術を構成するものとは認められない。本出願人は、任意の引用された文献の精度と関連性を厳密に調べる権利を明白に保有する。

以下の定義および用語法は当該技術分野において一般に使用されている。

屈折率プロファイル − 屈折率プロファイルは、光ファイバの選択された部分に亘る光ファイバ材料の屈折率と、光ファイバの半径（光ファイバの中心線から測定される）との間の関係である。

複屈折 − 複屈折は、光ファイバにおける基本モードの２つの垂直に偏波された状態の有効屈折率の差である。

半径 − ファイバセグメントの半径は、一般に、使用される材料が異なる組成になるためにその材料の屈折率が変化する地点に対して定義される。例えば、中心コアは、そのセグメントの最初の地点が中心線上にあるので、ゼロの内径を有する。中心コアセグメントの外径は、導波路の中心線から、正のデルタを有する中心コアの屈折率の最後の地点まで引かれた半径である。中心線から離れた第１の地点を有するセグメントについては、導波路の中心線から最初の屈折率地点の位置までの半径が、そのセグメントの内径である。同様に、導波路の中心線からそのセグメントの最後の屈折率地点までの半径が、そのセグメントの外径である。例えば、中心コアを取り囲むダウンドープされた(down-doped)環状セグメントは、その環状セグメントとクラッドとの間の界面に位置する外径を有するであろう。

相対屈折率パーセントΔ％ − Δ％という用語は、式：
Δ％＝１００×（ｎ_i ²−ｎ_c ²）／２ｎ_i ²
により定義される屈折率の相対的尺度を表し、ここで、Δ％は、Ｉで示される屈折率プロファイルセグメントの最大屈折率であり、基準屈折率であるｎ_cは、クラッド層の屈折率と解釈される。そのセグメントの全ての地点が、クラッドに対して測定された関連する屈折率を有する。

本発明の少なくともいくつかの実施の形態によれば、光ファイバは、
（ｉ） 第１の屈折率ｎ₁を有するコア；および
（ｉｉ） コアを取り囲み、ｎ₁＞ｎ₂となるような第２の屈折率ｎ₂を有するクラッドであって、光ファイバの長さに亘り縦に延在する少なくとも二組のガラス応力ロッドを有し、これら少なくとも二組のガラス応力ロッドの内の一組の応力ロッドが、他の組の応力ロッドのＣＴＥおよび／または軟化点とは異なるＣＴＥおよび／または軟化点を有するものであるクラッド；
を備え
（ｉｉｉ） 光ファイバが、動作波長範囲内で単一偏波モードを支援する、または偏波保持特性を有する。

追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白であるか、または説明とその特許請求の範囲、並びに添付の図面にに記載された実施の形態を実施することによって認識されるであろう。

先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、単なる例示であり、請求項の性質および特徴を理解するための概要または構成を提供することが意図されているのが理解されよう。

添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を示し、説明と共に、様々な実施の形態の原理および動作を説明するように働く。

従来の光ファイバの断面図 複数の応力ロッドを含有する光ファイバの実施の形態の断面図 二対の応力ロッドを含有する線引きファイバの１つの実施の形態の断面図 ドリルで開けられた４つの孔を有する例示のコア・クラッドブランクの写真 例示のコア・クラッドブランクの屈折率デルタプロファイルのプロット 例示のコア・クラッドブランクの断面図 光ファイバの実施の形態の内の１つのビート長を測定するために使用したＯＳＡ出力信号のグラフ

図２を参照すると、いくつかの実施の形態によれば、光ファイバ１０は、シリカ系コア１２；コア１２を取り囲むクラッド１４；およびクラッド１４の内部に位置し、光ファイバ１０の長さに亘り縦に延在する複数の応力ロッド１３Ａ，１３Ｂを含む。応力ロッド１４Ａ，１３Ｂは、互いに異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）であって、クラッドのＣＴＥと異なるＣＴＥを有する。クラッド１４は、ドーパントの有無にかかわらず、シリカ系であってよいが、他のタイプのガラスをクラッド材料に使用してもよい。２つのタイプの応力ロッド、例えば、二対の応力ロッド１３Ａ，１３Ｂを使用する場合、これらの応力ロッドは、異なる符号の応力誘発複屈折を生じる。すなわち、ある応力ロッド対により生じる応力は、別の応力ロッド対により生じる応力とは異なる符号を有する。これにより、コア材料中の総応力が増加し、したがって、ＰＭまたはＳＰファイバ１０の複屈折が増加する（またはビート長が減少する）。例えば、ある実施の形態において、ファイバのビート長は、１５５０ｎｍの波長で約３ｍｍから２５ｍｍである。代わりに、または異なるＣＴＥを有することに加えて、応力ロッド１３Ａ，１３Ｂ（すなわち、応力印加部分）は、異なる軟化点を有するガラスから製造されてもよく、これにより、コアに異なる機械的歪み誘発複屈折が生じる。シリカガラスの粘度、それゆえ、軟化点は、屈折率に著しく影響を与えずに、ガラスに塩素を添加することによって劇的に変えられることに留意されたい。

ファイバのコア１２は、円形または楕円形のいずれであっても差し支えない。コアが円形である場合、コアは、コアの半径Ｒ_コアにより特定される。応力ロッド１３Ａ，１３Ｂの位置と寸法は、距離Ｄ_ロット゛（応力ロッド１３Ａ，１３Ｂの縁からファイバのコア１２の縁までの距離）、および応力ロッドの半径Ｒ_{ロット゛A}，Ｒ_{ロット゛B}により指定される。距離Ｄ_ロット゛は、例えば、０から約１７μｍ、例えば、０μｍ、１μｍ、５μｍ、または１０μｍであってよい。ファイバの各部分の屈折率ｎは、クラッドに対するデルタによって特定される。図２の光ファイバ１０について、特定すべきデルタ値（クラッドに対する）が３つあり、それは、コアのデルタ、Δ_コア、２つのタイプの応力ロッドのデルタ、Δ_{ロット゛A}（応力ロッド１３Ａについて）、Δ_{ロット゛B}（応力ロッド１３Ｂについて）である。Δ_{ロット゛A}およびΔ_{ロット゛B}が０．１％未満であることが好ましい。Δ_コアが０．２．％から２％、例えば、０．２％から０．５％または０．２％から１％であることが好ましい。

コア１２は、第１の屈折率ｎ₁を有する。クラッド１４は、ｎ₁＞ｎ₂となるような第２の屈折率ｎ₂を有する。応力ロッド１３Ａ，１３Ｂは、異なるガラスから製造され、異なるＣＴＥを有する。例えば、２つのホウ素ドープト応力ロッドおよび２つの純粋なシリカ応力ロッドを利用したファイバにおいて、ロッドのホウ素ドープトシリカガラス（２０質量％のホウ素）のＣＴＥは約３×１０^-6／℃であり、純粋なシリカガラスから製造された応力ロッドのＣＴＥは約５．４×１０^-7／℃である。したがって、応力ロッド１３Ａ，１３Ｂは、ファイバのコア区域において、符号が反対の機械的応力を生じる。上述したように、応力ロッド１３Ａ，１３Ｂは、クラッド１４のものとは異なるガラスから製造されており、したがって、クラッドのＣＴＥとは異なるＣＴＥを有する。

光ファイバ１０は、単一偏波モードを支援する、または動作波長範囲内に偏波保持特性を有する。例えば、クラッドがホウ素を含む場合、応力ロッド１３Ａは、ファイバのコアに垂直方向の応力を生成するために純粋なシリカから製造されるであろう。あるいは、クラッド１４が３質量％のＢを含む場合、応力ロッド１３Ａは、それより少ないＢ（例えば、０．５から２．５質量％のＢ₂Ｏ₃）がドープされたシリカであってよい。例えば、Ｂドープされた応力ロッド（図２のロッド１３Ｂ）を用いて、水平方向に沿ってＰＭファイバのコア区域に応力を生成してもよいが、そのような実施の形態において、ロッド１３Ｂは、クラッド１４の量とは異なる量のＢを有する。例えば、クラッド１４が３質量％のＢ₂Ｏ₃を含む場合、ロッド１３Ｂはより多くのＢ（例えば、５質量％から２５質量％のＢ₂Ｏ₃）を有する。

二組のロッド１３Ａ，１３Ｂは、水平方向と垂直方向に応力を好ましく生成するために異なる組成を有し、よってこれらの応力は反対の符号を有し、これによりファイバの複屈折が増加する。例えば、応力ロッド１３ＢがＢドープトシリカから製造される場合、応力ロッド１３ＡはＦがドープされたシリカであってよい。あるいは、一組のロッドから純粋なシリカから製造され、他の組の応力ロッドが、Ｆがドープされたシリカからなってもよい。垂直方向の応力と反対の符号の水平方向の応力をコアに生成するために、他のドーパントを利用してもよい。

ある実施の形態において、一組の応力ロッドが約５×１０^-7／℃のＣＴＥを有し、別の組の応力ロッドのＣＴＥは約５×１０^-6／℃である。ある実施の形態において、一組の応力ロッドが約４×１０^-7／℃から１×１０^-6／℃（例えば、５×１０^-7／℃から８×１０^-7／℃）のＣＴＥを有し、他の組の応力ロッドは２×１０^-6／℃より大きい（たとえば、４×１０^-6／℃から８×１０^-6／℃）より大きいＣＴＥを有する。

ある実施の形態において、クラッド１４は、Ｂ、および必要に応じて他のドーパントがドープされたシリカ系ガラスである。他の実施の形態において、クラッド１４は、Ｃｌ（例えば、０．３質量％から１質量％）がドープされたシリカ系ガラスである。ある実施の形態において、応力印加部分は２つの応力ロッド１３Ａと２つの応力ロッド１３Ｂであり、これらは、クラッド材料のＣＴＥとは異なるＣＴＥを有する。例えば、応力ロッド１３Ａは、クラッド１４の量よりも多い量のＢがドープされたシリカからなり、応力ロッド１３Ｂは純粋なシリカガラスからなる。ある実施の形態において、クラッド１４は純粋なシリカクラッドであり、一組の応力ロッドはＢがドープされ、他の組の応力ロッドはＦがドープされていてよい。応力ロッド１３Ａ，１３Ｂは、コア領域中の光弾性効果により応力複屈折を生じる。応力ロッド１３Ａの半径Ｒ_{ロット゛A}は、４μｍと２０μｍの間、好ましくは１０μｍと２０μｍの間、例えば、１０μｍ、１２μｍまたは１８μｍである。応力ロッド１３Ａはファイバのコア１２の外側に位置している。応力ロッド１３Ｂの半径Ｒ_{ロット゛B}は、４μｍと２０μｍの間、好ましくは１０μｍと２０μｍの間、例えば、１０μｍ、１２μｍまたは１８μｍである。応力ロッド１３Ｂはファイバのコア１２の外側に位置している。しかしながら、応力ロッド１３Ａ，１３Ｂは、円形断面を有する必要なく、他の形状を有していてよい。例えば、いずれかの応力ロッドの対の内の応力ロッドは、「弓(bow)」形の形状を形成してもよい。

以下の実施の形態において、コア１２のクラッド１４に対する相対屈折率デルタ（Δ_コア）は、０．１％と２％間、より好ましくは０．２％と１．０％の間、さらにより好ましくは０．７％未満または０．５％未満、最も好ましくは０．３％と０．５％の間である。コア１２が円形である場合、コア１２の半径Ｒ_コアは、１〜１０μｍ、より好ましくは２．５〜８μｍの範囲にある。例えば、コアの半径は３．８μｍ、４μｍ、４．３μｍ、４．５μｍ、または５μｍであってよい。クラッド１４の半径は２０μｍと１００μｍの間にあり、好ましい値は４０から６２．５μｍの辺りにある。実施の形態の少なくともいくつかにおけるコア１２は、屈折率上昇材料がドープされている。屈折率上昇ドーパントがＧｅＯ₂であることが好ましい。

ある実施の形態によれば、ファイバのコア１２は、０．２から１５質量％のＧｅを含み、以下の例示の実施の形態において、コア中のＧｅの量は約６質量％である。ある実施の形態によれば、クラッド１４は９７質量％のＳｉＯ₂および３質量％のＢを含む。しかしながら、クラッドは、例えば、純粋なシリカ、または１から５質量％のＢ₂Ｏ₃、例えば、２．５から３．５質量％のＢ₂Ｏ₃がドープされたＳｉＯ₂であってよい。

様々な実施の形態が、以下の実施例によりさらに明確になるであろう。

実施例１
この実施の形態において、光ファイバ１０はＰＭファイバであり、クラッド１４は、ニューヨーク州コーニング所在のコーニング社(Corning Incorporated)から得られるＶｙｃｏｒ（登録商標）ガラスから製造されている。「Ｖｙｃｏｒ」ガラスは純粋なシリカ材料ではない。これは、ホウ素を含むシリカ系ガラスである。この例示の実施の形態において、クラッド１４は、約９７質量％のシリカガラスおよび約３質量％のＢ₂Ｏ₃を含む「Ｖｙｃｏｒ」ガラスからなる。図２の光ファイバの実施の形態では、２つの応力ロッド１３Ａと２つの応力ロッド１３Ｂを利用する。この実施の形態において、応力ロッド１３Ｂは、ロッド１３Ａの対称軸（軸Ａ）に垂直な対称軸（軸Ｂ）を有する。二対の応力ロッドにより生じる応力は、一般に、これらの軸に沿ってファイバのコア１２に印加される。より多くの応力ロッドを利用してもよいことに留意されたい。例えば、２つのより大きい応力ロッド１３Ａまたは１３Ｂの代わりに、４つまたは６つのより小さい応力ロッド１３Ａおよび／または１３Ｂを使用してもよい。

応力ロッド１３Ａおよび１３Ｂは、互いに、またクラッド材料のものと、異なるガラス組成および異なるＣＴＥを有する（例えば、「Ｖｙｃｏｒ」ガラスと異なるＣＴＥを有する材料）。例えば、この実施の形態のＢドープト応力ロッドは２×１０^-6／℃のＣＴＥを有するのに対し、純粋なシリカロッドは５．４×１０^-7／℃のＣＴＥを有し、クラッドは約８×１０^-6／℃のＣＴＥを有する。「純粋なシリカ」または「純粋なシリカガラス」という用語は、ここに用いたように、０．１質量％未満のＣｌ（より好ましくは０．０５質量％未満のＣｌ）、５ｐｐｂ未満のＯＨを有し、他のドーパントを含まないＳｉＯ₂ガラスを意味する。

図３は、図２のファイバの断面に似た、線引きされたファイバの断面を示している。図３の光ファイバ１０の直径は約１２６μｍであり、コアの直径は約１１．４μｍであり、各応力ロッドの直径は３２μｍから３３μｍである。この例示のファイバにおいて、ファイバのクラッド材料は約９７質量％のＳｉＯ₂および約３質量％のＢである。コア材料は、Δ_コア＝０．２５％を提供するために約６質量％のＧｅＯ₂がドープされたＳｉＯ₂である。一対の応力ロッド（ロッド１３Ｂ）は純粋なシリカガラスであり、別の対の応力ロッド（ロッド１３Ａ）はホウ素（約１２質量％）がドープされたＳｉＯ₂である。応力ロッド１３Ａおよび１３Ｂは、反対の符号を有する機械的応力をファイバのコア区域に生成する。

比較例
この比較例は、同じコア１２（Δ_コア＝０．２５％を提供するために約６質量％のＧｅがドープされたＳｉＯ₂）、クラッド１４（このクラッドは、約９７質量％のシリカガラスおよび約３質量％のホウ素を含むシリカ系ガラスである）を利用しているので、実施例１の光ファイバ１０と似ているが、応力ロッド１３Ａは、クラッド１４と同じ量のＢ（３質量％）がドープされたシリカから製造されている。この比較例の応力ロッド１３Ｂは純粋なシリカである。このファイバの直径は約１２７μｍであり、コアの直径は約１０．８μｍであり、応力ロッドの直径は３３μｍから３５μｍである。この設計では、ＰＭファイバのコア区域において、反対の符号を有する機械的応力は生じない。

実施例２
この実施例は実施例１と似ている。実施例２の光ファイバ１０も、約９７質量％のシリカガラスおよび約３質量％のホウ素を含むシリカ系ガラスであるクラッド１４を含むが、応力ロッド１３Ａは純粋なシリカである。応力ロッド１３Ａは、コアのすぐ隣りに配置されても、またはコアから短い距離だけ離されてもよく、距離Ｄ_ロット゛は０から１０μｍである。この実施例の応力ロッド１３Ｂは、Ｐ（５質量％）がドープされたシリカであり、ロッド１３Ａよりもコアから離れている（例えば、ロッド１３Ｂは、縁から縁でコアから少なくとも１０μｍだけ離れている）。それゆえ、垂直方向に（軸Ａ）コアに亘り応力ロッドによって生成される機械的応力は、水平方向（軸Ｂ）の応力とは反対の符号のものである。すなわち、これらの軸の内の一方に沿って、応力は圧縮性であるのに対し、他方の軸に沿って、応力は引張性である。この光ファイバ１０のファイバ複屈折は、応力ロッド１３Ａと１３Ｂによって生じた応力差の結果である。その上、この実施例において、応力ロッド１３Ａのガラスは、応力ロッド１３Ｂのガラスの軟化点とは異なる軟化点を有する。最終的なファイバ複屈折は応力ロッド１３Ａと１３Ｂによって生じた応力差の結果であり、この応力は、ＣＴＥの差と、異なる軟化点を有する材料の使用による機械的歪みから生じるものである。

実施例３
この実施例は実施例１と似ている。実施例３の光ファイバは、０．３から１質量％のＣｌを含むシリカ系クラッド１４を備え、応力ロッド１３Ａは少なくとも１２質量％のＢ₂Ｏ₃（例えば、１２質量％から２５質量％）を含むＢドープトシリカであり、応力ロッド１３Ｂは純粋なシリカである（すなわち、Ｃｌが０．１質量％未満であり、ＯＨが５ｐｐｂ未満であり、他のドーパントを含まないシリカ）。この実施例において、クラッド１４および応力ロッド１３ＢはＣＴＥがわずかしか違わないが、このクラッドと応力ロッドのガラス材料の軟化点は非常に異なり、それゆえ、２つの材料のＣＴＥの差から生じる歪みによる複屈折よりも著しく大きい、機械的歪み誘発複屈折を引き起こす。このファイバの実施例は、ファイバのコア区域に、符号が反対の機械的応力も有する。

実施例４
この実施例は実施例１と似ている。実施例４のファイバは、ホウ素がドープされた（３質量％）シリカ系クラッド１４を利用するが、応力ロッド１３Ａは純粋なシリカであり、応力ロッド１３Ｂは、ＦとＧｅ（それぞれ５質量％）がドープされたシリカである。この実施例において、クラッド１４および応力ロッド１３Ａと１３Ｂは、互いに異なるＣＴＥを有する。その上、クラッドおよび応力ロッド１３Ａと応力ロッド１３Ｂのガラス材料の軟化点も互いに異なる。それゆえ、ファイバのコアは、機械的歪み誘発複屈折並びに２つの応力ロッドの材料のＣＴＥの差から生じる歪みによる複屈折を経験する。このファイバの実施例は、ファイバのコア区域に、符号が反対の応力も有する。応力ロッド１３Ｂは、Ｆのみ（すなわち、Ｇｅを含まない）がドープされたシリカであってよい。

実施例５
この実施例において、光ファイバ１０は実施例１のファイバと似ているが、クラッド１４は、０．５質量％のＦがドープされたシリカから製造されている。図２の光ファイバの実施例は、２つの応力ロッド１３Ａ、および２つの応力ロッド１３Ｂを利用している。この実施例において、応力ロッド１３Ｂは、ロッド１３Ａの軸（軸Ａ）に対して垂直な対称軸（軸Ｂ）を有する。二対の応力ロッドにより生じる応力は、一般に、これらの軸に沿ってファイバのコア１２に印加される。それより数の多い応力ロッドを利用してもよいことに留意されたい。例えば、２つのより大きい応力ロッド１３Ａまたは１３Ｂの代わりに、４つまたは６つのより小さい応力ロッド１３Ａおよび／または１３Ｂを使用してもよい。応力ロッド１３Ａおよび１３Ｂは、異なるガラス組成を有し、互いから、またクラッド材料のＣＴＥとは、異なるＣＴＥを有する（例えば、「Ｖｙｃｏｒ」ガラスとは異なるＣＴＥを有する材料）。例えば、この実施例のＢドープト応力ロッドは２×１０^-6／℃のＣＴＥを有するのに対し、純粋なシリカロッドは５．４×１０^-7／℃のＣＴＥを有し、クラッドは約８×１０^-6／℃のＣＴＥを有する。光ファイバ１０の直径は約１２６μｍであり、コアの直径は約１１．４μｍであり、各応力ロッドの直径は３２μｍから３３μｍである。この実施例のファイバにおいて、クラッドの材料は９９．５質量％のＳｉＯ₂および０．５質量％のＦである。コア材料は、Δ_コア＝０．２５％を提供するために約６質量％のＧｅがドープされたＳｉＯ₂である。一対の応力ロッド（ロッド１３Ｂ）は純粋なシリカガラスであり、別の対の応力ロッド（ロッド１３Ａ）はホウ素（約１２質量％）がドープされたＳｉＯ₂である。応力ロッド１３Ａと１３Ｂは、ファイバのコア区域に、符号が反対の機械的応力を生成する。しかしながら、クラッド中に他の量のＦ、例えば、０．１から２質量％のＦを利用してもよい。

ファイバの製造
光ファイバ１０は、例えば、（ｉ）「Ｖｙｃｏｒ」ガラス管２０（ファイバのクラッドを形成する）に、複数の応力ロッドを挿入するための孔２３、およびコアロッドのための中央孔２２を設けることによって、ファイバプリフォームから製造することができる（図４）。コアロッドおよび応力ロッドをプリフォームのクラッド部分に挿入した後、得られたアセンブリを、より小さなブランクに再度線引きし、次いで、光ファイバ１０、例えば、図２または３の光ファイバに線引きすることができる。あるいは、コア・クラッド・プリフォーム（コア・クラッド・ブランクとも称される）を最初に製造し、次いで、応力ロッド２３Ａ，２３Ｂを収容するための孔２３をプリフォームのクラッド材料に適切な位置でドリルにより開けても差し支えない。そのようなコア・クラッド・ブランクの例示の屈折率プロファイルが図５に示されている。このコア・ブランクの実施例において、ブランクのクラッド部分は３質量％のＢを含有していた。２つの応力ロッドを、１３質量％のＢがドープされたシリカから製造した。他の２つの応力ロッドは、純粋なシリカから製造した。純粋なシリカの応力ロッド（例えば、ロッド２３Ｂ）は、固結プロセスの乾燥工程中にシリカスート中のヒドロキシルを除去するために、シリカスートプリフォームを塩素乾燥することによって製造することができる。次いで、シリカスートプリフォームは、一酸化炭素を導入することによって積極的に、または塩素を受動的に放出するために約１２００℃である期間に亘り（例えば、２から１０時間）単にガス放出させることによって、塩素を除去する。ガス抜き後、スートプリフォームを約１４５０℃でＨｅ雰囲気中において焼結（固結プロセスの焼結工程）し、適切なサイズの応力ロッド（例えば、ロッド２３Ｂ）に再度線引きされる。ガラス管２０（ファイバのクラッドに相当する）がＣｌドープトシリカ（０．３から１質量％のＣｌ）により製造されている場合、ガラス中にＣｌを保持するために、焼結工程中にＣｌが残されることを除いて、純粋なシリカのロッドを製造するための上述した方法と同様にそのガラス管を製造することができる。

応力ロッド２３Ａ，２３Ｂをそれぞれの孔２３に挿入した後、組み立てられたファイバプリフォーム（図６）を真空下で線引きして、直径１２５μｍのファイバを製造した。線引き温度は１８７５℃と１９２５℃の間であり、線引き速度は３ｍ／ｓと７ｍ／ｓの間であった。線引き張力は全てのサンプルについて４０ｇであった。得られた例示の光ファイバの断面（ファイバを切断した後）が図３に示されている（ファイバの実施例１）。この実施例の例示の光ファイバは、１５５０ｎｍで２．５〜４．５ｄＢ／ｋｍのスペクトル減衰、および９．６〜９．９μｍのモードフィールド径（ＭＦＤ）、並びに１５５０ｎｍの波長での２２〜２３ｍｍの偏波ビート長を有した。

あるいは、孔を有する管２０を製造し、その後、その孔にロッドを充填するよりもむしろ、プリフォームを製造するための「バンドル手法(bundle approach)」を利用してもよい。この場合、対向するロッド（例えば、純粋なシリカ、ホウ素ドープトロッドおよび塩素ドープトシリカロッド）をコアロッドの周りに組み立て、次いで、周囲のシリカ管内に滑り込ませ、次いで、ファイバに線引きする。この方法により、典型的に、非円形断面を有する応力ロッドが得られる。このファイバにおいて、複屈折は、符号が反対の追加の組のロッドによって増加させられる。

偏波ビート長は、広帯域光源、それぞれ、ファイバのサンプル（長さ約１ｍ）の入力端と出力端に、直線偏光子および分析器を使用することよって測定した。測定した例示のファイバのサンプルの内の１つに関する光スペクトル分析器（ＯＳＡ）の出力が図７に示されている。ビート長Ｌｂは、ＯＳＡ信号のスペクトル期間Δλ、中心波長λc（我々の場合には１５５０ｎｍ）、およびサンプルの物理的長さＬを使用して計算される：
Ｌｂ＝（Δλ／λc）×Ｌ

図３の５つの異なるファイバのサンプルに関して測定したビート長は、２１．４ｍｍと２３．９ｍｍの間であった。

既に公知のファイバにより達成されたのと同じレベルの複屈折が、ここで、少ないドーパントを使用して、および／または複数の対の応力ロッドから生じたより小さい応力レベルを生成して、生じることが都合よいであろう。何故ならば、直交方向に生じた応力は反対の符号を有するからである。より少ないホウ素ドーピングレベルにより、ＰＭファイバの製造が容易になる（ファイバの線引き段階）。あるいは、また都合よくは、一対の応力ロッドが高レベルのＢ（Ｂドープト応力ロッドを有する従来のＰＭファイバに使用されるレベルと同じレベル）を利用する場合、二組の応力ロッド１３Ａと１３Ｂによって生じる応力差のために、従来のファイバにより達成できるよりも多量の複屈折を達成することができる。

そうではないと明白に述べない限り、ここに述べたどの方法も、その工程を特定の順序で行う必要があるものと考えられるものでは決してない。したがって、方法の請求項が、その工程が従う順番を実際に列挙していない場合、またはそうでなければ、工程が特定の順序に制限されることが請求項または説明に具体的に述べられていない場合、どのような特定の順序も意味されるものでは決してない。

光ファイバ１０の少なくともいくつかの実施の形態の利点の内の１つは、応力ロッド１３Ａと１３Ｂが異なるＣＴＥを有し、それにより、応力ロッドの各対による、ファイバのコア区域内の応力誘発複屈折の符号が異なることである。全体の有効複屈折値は、市販のＰＭファイバの複屈折に対して実質的に増加されるか、または同じレベルの複屈折が、応力印加ロッドの低レベルのドーピングにより得られるであろう。同様に、互いから、またクラッド材料のものとは、異なる軟化点を有する応力ロッド１３Ａと１３Ｂを使用すると、ファイバのコア区域において、応力ロッドの各対により複屈折が加わり、応力の符号が異なる。さらに、２０質量％のＢ₂Ｏ₃がドープされたシリカロッドの粘度より低い粘度を有する二組の応力印加部材（例えば、応力ロッド）を使用すると、線引きプロセスが複雑でなくなるおよび／または速くなることが都合よい。このことは、ブランクのサイズ、線引き速度に都合よく影響を与え、より低コストのファイバが得られる。

本発明の精神すなわち範囲から逸脱せずに、様々な改変および変種を作製できることが当業者には明らかであろう。本発明の精神および本質を含む開示された実施の形態の改変、組合せ、副組合せ、および変種が当業者に考えられるであろうから、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内の全てを含むと解釈すべきである。

１０ 光ファイバ
１２ コア
１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ 応力ロッド
１４ クラッド
２０ ガラス管
２３ 孔

Claims (15)

1. 光ファイバにおいて、
   （ｉ） 第１の屈折率ｎ₁を有するコア；および
   （ｉｉ） 前記コアを取り囲み、ｎ₁＞ｎ₂となるような第２の屈折率ｎ₂を有するクラッドであって、前記光ファイバの長さに亘り縦に延在する少なくとも二組のガラス応力ロッドを有し、該少なくとも二組のガラス応力ロッドの内の一組の応力ロッドが、他の組の応力ロッドのＣＴＥおよび／または軟化点とは異なるＣＴＥおよび／または軟化点を有するものであるクラッド；
   を備え、
   （ｉｉｉ） 前記光ファイバが、動作波長範囲内で単一偏波モードを支援する、または偏波保持特性を有することを特徴とする光ファイバ。
2. 一組の応力ロッドにおける前記応力ロッドの少なくとも２つが、他の組の少なくとも２つの応力ロッドの材料とは異なる材料から製造されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 前記コアが、０．１％≦Δ₁≦２％となるような、前記クラッドに対する相対屈折率Δ₁を有し、かつ６から４０質量％のＧｅを含み、前記クラッドが、Ｂがドープされたシリカ系ガラスであり、前記応力ロッドの内の少なくとも２つが、純粋なシリカ、もしくはＦまたはＢがドープされたシリカのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 前記クラッドが以下のドーパント：１から５質量％のＢ₂Ｏ₃、０．１から２質量％のＦ、０．１から１質量％のＣｌの内の少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
5. 前記クラッドが、２．５から３．５質量％のＢ₂Ｏ₃、および／または０．２から０．５質量％のＣｌを含むことを特徴とする請求項４記載の光ファイバ。
6. 前記コアが、０．２％≦Δ₁≦２％となるような、前記クラッドに対する相対屈折率Δ₁を有し、かつ６から４０質量％のＧｅを含み、前記クラッドが、Ｂがドープされたシリカ系ガラスであり、前記応力ロッドの内の少なくとも２つが、前記クラッドの量とは異なる量のＢがドープされており、前記応力ロッドの別の少なくとも２つのが純粋なシリカであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
7. 前記応力ロッドの少なくとも１つのＣＴＥが約５×１０^-7／℃であり、該応力ロッドの別の１つのＣＴＥが約５×１０^-6／℃であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
8. 前記応力ロッドの内の２つが、前記コアに圧縮力を印加し、該応力ロッドの内の他の２つが該コアに引張力を印加することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
9. 前記応力ロッドの内の２つが、前記クラッドのＣＴＥより小さいＣＴＥを有し、該応力ロッドの内の他の２つが該クラッドのＣＴＥより大きいＣＴＥを有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
10. 前記応力ロッドの内の少なくとも２つが純粋なシリカロッドであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
11. 異なるＣＴＥを有する二組の応力ロッドを備えたファイバを製造する方法であって、応力印加ロッドを挿入するための少なくとも４つの孔を有するプリフォームを製造する工程を有してなる方法。
12. 異なるＣＴＥを有する二組の応力ロッドを備えたファイバを製造する方法であって、（ｉ）コアロッドを複数の応力印加ロッドで取り囲む工程であって、該複数の応力印加ロッドが、異なるＣＴＥを有する二組のロッドを含む工程を有してなる方法。
13. 前記複数のロッドが、前記二組の応力印加ロッドのＣＴＥとは異なるＣＴＥを有する第三組のロッドを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 互いに異なる軟化点を有する三組のロッドを備えたファイバを製造する方法であって、（ｉ）コアロッドを複数の応力印加ロッドで取り囲む工程であって、該複数の応力印加ロッドが、異なる軟化点を有する二組のロッドを含む工程を有してなる方法。
15. 前記複数のロッドが、前記応力印加ロッドのいずれか１つの軟化点とは異なる軟化点を有する、クラッド材料の第三組のロッドを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。