JP2981005B2 - 単結晶光ファイバの製造方法 - Google Patents
単結晶光ファイバの製造方法Info
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- JP2981005B2 JP2981005B2 JP3099857A JP9985791A JP2981005B2 JP 2981005 B2 JP2981005 B2 JP 2981005B2 JP 3099857 A JP3099857 A JP 3099857A JP 9985791 A JP9985791 A JP 9985791A JP 2981005 B2 JP2981005 B2 JP 2981005B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ発振、光増幅およ
び各種非線形光学効果に応用可能な単結晶光ファイバの
製造方法に関する。
び各種非線形光学効果に応用可能な単結晶光ファイバの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、単結晶光ファイバは、文献 (M.
M. Fejefer 他 : Rev. Sci. Instrum.55(11), pp.1791
〜1796) および文献 (Y. S. Luh 他 : J. Crystal Grow
th 78,1984, pp.135〜143)に示されているように、針状
単結晶であって屈折率差を利用したコア・クラッド構造
を有さず、従って光を効率良くファイバ内に閉じ込める
ことができず、光損失か大きいという問題点があった。
このため、さらに、単結晶光ファイバで、非線形光学効
果を応用した素子を作成した場合、非線形光学効果を起
こさせるに必要な光強度を得るのが難しいという問題点
があった。
M. Fejefer 他 : Rev. Sci. Instrum.55(11), pp.1791
〜1796) および文献 (Y. S. Luh 他 : J. Crystal Grow
th 78,1984, pp.135〜143)に示されているように、針状
単結晶であって屈折率差を利用したコア・クラッド構造
を有さず、従って光を効率良くファイバ内に閉じ込める
ことができず、光損失か大きいという問題点があった。
このため、さらに、単結晶光ファイバで、非線形光学効
果を応用した素子を作成した場合、非線形光学効果を起
こさせるに必要な光強度を得るのが難しいという問題点
があった。
【０００３】この点を解決するために、文献（M. J. F.
Digonnet 他 : J. Lightwave Technol. LT-5 , 1987 ,
pp.642 〜646)に示されているように、針状単結晶の側
面に、屈折率が針状単結晶の屈折率よりも低いガラス材
料を付着させ、針状単結晶をコア部、ガラス材料をクラ
ッド部とする構造が検討されている。従来このような構
造を形成すために、溶融したガラス材料中に針状単結晶
を入れ、ガラス材料を針状単結晶に付着させ、冷却固化
する方法が用いられていた。しかしながら、この方法で
は、ガラス材料をその融点以上まで加熱してその後冷却
するので、針状単結晶とガラス材料間の膨脹係数の差の
ため針状単結晶にマイクロベンディングが生じ、光の伝
搬損失が増加するという問題点があった。
Digonnet 他 : J. Lightwave Technol. LT-5 , 1987 ,
pp.642 〜646)に示されているように、針状単結晶の側
面に、屈折率が針状単結晶の屈折率よりも低いガラス材
料を付着させ、針状単結晶をコア部、ガラス材料をクラ
ッド部とする構造が検討されている。従来このような構
造を形成すために、溶融したガラス材料中に針状単結晶
を入れ、ガラス材料を針状単結晶に付着させ、冷却固化
する方法が用いられていた。しかしながら、この方法で
は、ガラス材料をその融点以上まで加熱してその後冷却
するので、針状単結晶とガラス材料間の膨脹係数の差の
ため針状単結晶にマイクロベンディングが生じ、光の伝
搬損失が増加するという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解決し、光損失が小さく、かつ小さな光の
パワーで非線形効果を起こすことができる単結晶光ファ
イバを作製する製造方法を提供するものである。
来の問題点を解決し、光損失が小さく、かつ小さな光の
パワーで非線形効果を起こすことができる単結晶光ファ
イバを作製する製造方法を提供するものである。
【０００５】本発明の単結晶光ファイバの製造方法は、
針状単結晶を、屈折率が前記針状単結晶の屈折率よりも
低く、かつ軟化点温度が前記針状単結晶の融点よりも低
いガラス材料でほぼ覆い、前記針状単結晶のほぼ長手方
向に前記ガラス材料に張力を加えながら、前記ガラス材
料を該ガラス材料の軟化点以上で前記針状単結晶の融点
未満に加熱して前記ガラス材料のみを延伸し、前記ガラ
ス材料で前記針状単結晶を覆う工程を含むことを特徴と
する。
針状単結晶を、屈折率が前記針状単結晶の屈折率よりも
低く、かつ軟化点温度が前記針状単結晶の融点よりも低
いガラス材料でほぼ覆い、前記針状単結晶のほぼ長手方
向に前記ガラス材料に張力を加えながら、前記ガラス材
料を該ガラス材料の軟化点以上で前記針状単結晶の融点
未満に加熱して前記ガラス材料のみを延伸し、前記ガラ
ス材料で前記針状単結晶を覆う工程を含むことを特徴と
する。
【０００６】
【作用】本発明の単結晶光ファイバの製造方法は、ガラ
ス材料を融点以下の軟化点程度の温度で加熱し、針状単
結晶とガラス材料間の熱膨脹係数差の影響を少なくし、
さらに張力を加えながら延伸を行うことにより、マイク
ロベンディングのないコア・クラッド構造を持つ単結晶
光ファイバを製造する。
ス材料を融点以下の軟化点程度の温度で加熱し、針状単
結晶とガラス材料間の熱膨脹係数差の影響を少なくし、
さらに張力を加えながら延伸を行うことにより、マイク
ロベンディングのないコア・クラッド構造を持つ単結晶
光ファイバを製造する。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明による単結晶光ファイバ製造
工程の基本構成を示す図であって、１は針状単結晶、２
はガラス材料、３，４は固定装置、５，６は延伸台、７
は加熱用バーナーである。ガラス材料２は針状単結晶１
をほぼ覆っており、その屈折率は針状単結晶１よりも小
さく、かつその軟化点温度は針状単結晶１の融点よりも
低いものである。針状単結晶１をほぼ覆ったガラス材料
２は、その両端を固定装置３，４によりそれぞれ延伸台
５，６に固定される。その状態で、延伸台５，６に、図
１に示す矢印の方向に力を加える。この状態はガラス材
料２に対し針状単結晶１のほぼ長手方向に引っ張りの張
力を加えることとなる。この状態で針状単結晶１をほぼ
覆っているガラス材料２の部分に、ガラス材料２を軟化
点温度以上針状単結晶１の融点以下に加熱し、延伸を行
うのが、本発明による単結晶光ファイバ製造方法の基本
工程である。本発明の単結晶光ファイバ製造方法では、
ガラス材料を融点以下の軟化点程度の温度で加熱して、
針状単結晶とガラス材料間の熱膨脹係数差の影響を少な
くし、さらに張力を加えながら延伸を行うので、マイク
ロベンディンクが解消され、伝搬損失の少ないコア・ク
ラッド構造を持つ単結晶光ファイバを製造できる。
工程の基本構成を示す図であって、１は針状単結晶、２
はガラス材料、３，４は固定装置、５，６は延伸台、７
は加熱用バーナーである。ガラス材料２は針状単結晶１
をほぼ覆っており、その屈折率は針状単結晶１よりも小
さく、かつその軟化点温度は針状単結晶１の融点よりも
低いものである。針状単結晶１をほぼ覆ったガラス材料
２は、その両端を固定装置３，４によりそれぞれ延伸台
５，６に固定される。その状態で、延伸台５，６に、図
１に示す矢印の方向に力を加える。この状態はガラス材
料２に対し針状単結晶１のほぼ長手方向に引っ張りの張
力を加えることとなる。この状態で針状単結晶１をほぼ
覆っているガラス材料２の部分に、ガラス材料２を軟化
点温度以上針状単結晶１の融点以下に加熱し、延伸を行
うのが、本発明による単結晶光ファイバ製造方法の基本
工程である。本発明の単結晶光ファイバ製造方法では、
ガラス材料を融点以下の軟化点程度の温度で加熱して、
針状単結晶とガラス材料間の熱膨脹係数差の影響を少な
くし、さらに張力を加えながら延伸を行うので、マイク
ロベンディンクが解消され、伝搬損失の少ないコア・ク
ラッド構造を持つ単結晶光ファイバを製造できる。
【０００８】実施例１ 針状単結晶として、レーザ溶融法で作製したネオジウム
（Nd) を１％添加したNd添加 YAG(Y3Al5O12)単結晶 (直
径６μm 、長さ10mm) を使用し、ガラス材料としてラン
タン重フリントガラスを使用した。図２に単結晶ファイ
バ作製工程を示す。まず図２(a) の側面図、(b) の断面
図に示すように、針状単結晶21を２枚のランタン重フリ
ントガラス板22で挟み、ランタン重フリントガラス板22
の両端を延伸台に固定する。続いて図２(c) の側面図、
(d) の断面図に示すように、張力をかけない状態でラン
タン重フリントガラス板22を加熱溶融させ、ランタン重
フリントガラスが針状単結晶21をほぼ覆うようにする。
続いて図２(e) の側面図、(f) の断面図に示すように、
ランタン重フリントガラスに張力をかけた状態で、ラン
タン重フリントガラスを加熱延伸し、図２(g) の側面
図、(h) の断面図に示すように、針状単結晶21を含む部
分を取り出す。この実施例により作製された単結晶光フ
ァイバの断面構造および屈折率分布をそれぞれ図３(a)
および図３(b) に示す。単結晶光ファイバは、中央部に
Nd添加YAG 針状単結晶からなるコア31と、コア周囲のラ
ンタン重フリントガラスからなるクラッド32とから形成
されている。コア31の外径は６μm 、クラッド32の外径
は30μm である。屈折率分布は図３(b) に示すようにス
テップ状であり、コア31の屈折率は 1.81 、クラッドの
屈折率は 1.79 と、良好な導波路構造が形成されている
ことがわかる。従来の方法である溶融したガラス材料中
に針状単結晶を入れ、ガラス材料を針状単結晶に付着さ
せ、冷却固化する方法で同一構造を作製した場合、単結
晶光ファイバの波長 1.32 μm の透過損失が1.8 dB/cm
であるのに対し、この実施例による単結晶光ファイバの
透過損失は 0.2 dB/cmと大きな改善がみられた。また、
波長1.32μm の光増幅に、この実施例で作製した単結晶
光ファイバを適用した場合、従来の方法で作製した単結
晶光ファイバでは、利得が14dBであったのに対し、この
実施例の単結晶光ファイバでは、19dBの利得が得られ、
利得の向上が確認された。
（Nd) を１％添加したNd添加 YAG(Y3Al5O12)単結晶 (直
径６μm 、長さ10mm) を使用し、ガラス材料としてラン
タン重フリントガラスを使用した。図２に単結晶ファイ
バ作製工程を示す。まず図２(a) の側面図、(b) の断面
図に示すように、針状単結晶21を２枚のランタン重フリ
ントガラス板22で挟み、ランタン重フリントガラス板22
の両端を延伸台に固定する。続いて図２(c) の側面図、
(d) の断面図に示すように、張力をかけない状態でラン
タン重フリントガラス板22を加熱溶融させ、ランタン重
フリントガラスが針状単結晶21をほぼ覆うようにする。
続いて図２(e) の側面図、(f) の断面図に示すように、
ランタン重フリントガラスに張力をかけた状態で、ラン
タン重フリントガラスを加熱延伸し、図２(g) の側面
図、(h) の断面図に示すように、針状単結晶21を含む部
分を取り出す。この実施例により作製された単結晶光フ
ァイバの断面構造および屈折率分布をそれぞれ図３(a)
および図３(b) に示す。単結晶光ファイバは、中央部に
Nd添加YAG 針状単結晶からなるコア31と、コア周囲のラ
ンタン重フリントガラスからなるクラッド32とから形成
されている。コア31の外径は６μm 、クラッド32の外径
は30μm である。屈折率分布は図３(b) に示すようにス
テップ状であり、コア31の屈折率は 1.81 、クラッドの
屈折率は 1.79 と、良好な導波路構造が形成されている
ことがわかる。従来の方法である溶融したガラス材料中
に針状単結晶を入れ、ガラス材料を針状単結晶に付着さ
せ、冷却固化する方法で同一構造を作製した場合、単結
晶光ファイバの波長 1.32 μm の透過損失が1.8 dB/cm
であるのに対し、この実施例による単結晶光ファイバの
透過損失は 0.2 dB/cmと大きな改善がみられた。また、
波長1.32μm の光増幅に、この実施例で作製した単結晶
光ファイバを適用した場合、従来の方法で作製した単結
晶光ファイバでは、利得が14dBであったのに対し、この
実施例の単結晶光ファイバでは、19dBの利得が得られ、
利得の向上が確認された。
【０００９】実施例２ 針状単結晶として、レーザ溶融法で作製したネオジウム
（Nd) を１％添加したNd添加 YAG(Y3Al5O12)単結晶 (直
径６μm 、長さ10mm) を使用し、ガラス材料としてラン
タン重フリントガラスを使用した。図４に単結晶ファイ
バ作製工程を示す。まず図４(a) の側面図に示すよう
に、針状単結晶41をランタン重フリントガラス溶融液板
42の中に入れ、冷却する。次に図４(b) の側面図 (延伸
台は図示を省略した) 、(c) の断面図に示すように、針
状単結晶41を含むランタン重フリントガラス43の両端を
延伸台に固定する。図４(d) の側面図、(e) の断面図に
示すように、ランタン重フリントガラス43に張力をかけ
た状態で、ランタン重フリントガラス43を加熱延伸す
る。そして図４(f) の側面図、(g) の断面図に示すよう
に、針状単結晶41を含む部分を取り出す。この実施例に
おいても、前記実施例１と同様に単結晶光ファイバの波
長1.32μm の透過損失が0.2dB/cmと低損失化がなされ
た。
（Nd) を１％添加したNd添加 YAG(Y3Al5O12)単結晶 (直
径６μm 、長さ10mm) を使用し、ガラス材料としてラン
タン重フリントガラスを使用した。図４に単結晶ファイ
バ作製工程を示す。まず図４(a) の側面図に示すよう
に、針状単結晶41をランタン重フリントガラス溶融液板
42の中に入れ、冷却する。次に図４(b) の側面図 (延伸
台は図示を省略した) 、(c) の断面図に示すように、針
状単結晶41を含むランタン重フリントガラス43の両端を
延伸台に固定する。図４(d) の側面図、(e) の断面図に
示すように、ランタン重フリントガラス43に張力をかけ
た状態で、ランタン重フリントガラス43を加熱延伸す
る。そして図４(f) の側面図、(g) の断面図に示すよう
に、針状単結晶41を含む部分を取り出す。この実施例に
おいても、前記実施例１と同様に単結晶光ファイバの波
長1.32μm の透過損失が0.2dB/cmと低損失化がなされ
た。
【００１０】本発明の製造方法は、Nd添加 YAG針状単結
晶とランタン重フリントガラスに限定されるのではな
く、例えばニオブ酸リチウム針状結晶とテルル添加鉛ガ
ラス、ニオブ酸ストロンチウム・バリウム針状結晶とテ
ルル添加鉛ガラス等ガラス材料の屈折率が針状結晶の屈
折率より低く、ガラス材料の軟化点温度が針状結晶の融
点より低ければ、同様に適用できることはもちろんであ
る。
晶とランタン重フリントガラスに限定されるのではな
く、例えばニオブ酸リチウム針状結晶とテルル添加鉛ガ
ラス、ニオブ酸ストロンチウム・バリウム針状結晶とテ
ルル添加鉛ガラス等ガラス材料の屈折率が針状結晶の屈
折率より低く、ガラス材料の軟化点温度が針状結晶の融
点より低ければ、同様に適用できることはもちろんであ
る。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、単結
晶光ファイバにおいて低損失なコア・クラッド構造を作
製できるという利点がある。ファイバ構造において低損
失なコア・クラッド構造をとることは、非線形光学効果
の効率向上のために有効であり、光増幅、レーザ発振、
高調波発生、光パラメトリック等各種の非線形光学効果
を発生できる単結晶光ファイバを提供することが可能で
ある。
晶光ファイバにおいて低損失なコア・クラッド構造を作
製できるという利点がある。ファイバ構造において低損
失なコア・クラッド構造をとることは、非線形光学効果
の効率向上のために有効であり、光増幅、レーザ発振、
高調波発生、光パラメトリック等各種の非線形光学効果
を発生できる単結晶光ファイバを提供することが可能で
ある。
【図１】本発明による単結晶光ファイバ製造工程の基本
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の製造工程を示す図である。
【図３】(a) は、本発明の単結晶光ファイバ製造方法に
より作製された単結晶光ファイバの構造を示す断面図で
ある。 (b) は、本発明の単結晶光ファイバ製造方法により作製
された単結晶光ファイバの屈折率分布を示す図である。
より作製された単結晶光ファイバの構造を示す断面図で
ある。 (b) は、本発明の単結晶光ファイバ製造方法により作製
された単結晶光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の製造工程を示す図である。
１，21, 41 針状単結晶 ２ ガラス材料 22 ガラス板 ３，４ 固定装置 ５，６ 延伸台 ７ バーナー 31 コア 32 クラッド 42 ガラス融液板 43 ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保寺 憲一 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−222206（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−181706（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−30522（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54
Claims (1)
- 【請求項１】 針状単結晶を、屈折率が前記針状単結晶
の屈折率よりも低く、かつ軟化点温度が前記針状単結晶
の融点よりも低いガラス材料でほぼ覆い、前記針状単結
晶のほぼ長手方向に前記ガラス材料に張力を加えなが
ら、前記ガラス材料を該ガラス材料の軟化点以上で前記
針状単結晶の融点未満に加熱して前記ガラス材料のみを
延伸し、前記ガラス材料で前記針状単結晶を覆う工程を
含むことを特徴とする単結晶光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099857A JP2981005B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 単結晶光ファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099857A JP2981005B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 単結晶光ファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308802A JPH04308802A (ja) | 1992-10-30 |
| JP2981005B2 true JP2981005B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=14258473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099857A Expired - Fee Related JP2981005B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 単結晶光ファイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2981005B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3099857A patent/JP2981005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04308802A (ja) | 1992-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |