JP3628299B2 - ダブルクラッドファイバ及びダブルクラッドファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバ、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファイバレーザやファイバアンプに用いられる光ファイバとして、ダブルクラッドファイバが知られている。このダブルクラッドファイバは、例えば励起光活性物質である希土類元素がドープされた石英（ＳｉＯ２）製コアと、このコアの周囲を覆う同じくＳｉＯ２製の第１クラッドと、この第１クラッドの周囲を覆う、例えば紫外線硬化型樹脂製の第２クラッドとから構成されている。このダブルクラッドファイバにおいては、信号光を上記コア内で伝播させる一方、この信号光を励起させる励起光を、上記コア内及び第１クラッド内で伝播させることにより、上記励起光がコアを横切る度に上記希土類元素が活性化されて、その結果、上記信号光が増幅されるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ファイバ横断面における上記第１クラッドと第２クラッドとの界面形状を、コアと同心の円形状に構成した場合は、励起光の中にコアの周りを周回する成分、いわゆるスキュー成分が発生する。このスキュー成分の光はコアを通過することがほとんどないためコアの希土類元素を活性化しない。このため、スキュー成分が多くなるとコア内を伝播する信号光を大きく増幅することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平１１−５２１６２号公報には、ダブルクラッドファイバの第１クラッド内に、励起光のスキュー成分を散乱させる散乱部を形成することが提案されている。すなわち、このものでは、散乱部を、第１クラッドとは異なる屈折率を有するものとして、ファイバ横断面における所定の位置にファイバ長手方向に延びて配設している。こうすることで、スキュー成分の光が上記散乱部を横切るときにその通過方向が変化することになるため、コアを通過する確率が高くなり、その結果、励起効率を高めることができるようになっている。
【０００５】
ところが、上記公報記載のダブルクラッドファイバでは、所定の位置に設けられた散乱部を避けながら安定して周回する（第１及び第２クラッドの界面での反射位置を変えることなく周回する）スキュー成分が発生し得る。このため、励起効率をさらに向上させるため、改善の余地がある。
【０００６】
また、第１クラッドと散乱部との屈折率は互いに異なることから、両者の組成は互いに異なるが、散乱部をファイバ横断面における所定の位置にファイバ長手方向に延びて配設することで、応力の不均一や歪みの発生を招き、ファイバの信頼性が低下してしまう虞もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ダブルクラッドファイバの励起効率をさらに向上させると共に、その信頼性を高めることにあり、さらに、こうしたダブルクラッドファイバを容易に製造可能な製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ダブルクラッドファイバの第１クラッド内に、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部が設けると共に、この散乱部を、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することとした。
【０００９】
具体的に、第１の発明は、ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバを対象とする。
【００１０】
そして、上記第１クラッドに、該第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部を設け、上記散乱部を、上記コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することを特定事項とするものである。
【００１１】
このように、ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドに、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部を設けることで、励起光のスキュー成分は、この散乱部を横切るときにその通過方向を変化させる。これにより、この励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００１２】
また、例えば従来公報に記載されているように、散乱部をファイバの所定の位置にだけ設けた場合には、この散乱部を避けつつ安定して周回するスキュー成分が発生し得るのに対し、本発明では、散乱部はコアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することで、スキュー成分は、いずれは散乱部を通過することになる。こうして、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率がより一層向上する。
【００１３】
さらに、こうして散乱部の周方向位置を変位させながら配設することで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まる。このため、応力が略均一になりかつ、歪みが小さくなる。これにより、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００１４】
また、第１クラッドに散乱部を設けることによって、例えば第１クラッドと第２クラッドとの界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られる。このため、上記第１クラッドと第２クラッドとの界面形状を円形状とすることで、このダブルクラッドファイバと、コア・クラッドからなる通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００１５】
上記散乱部は、コアの周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設してもよい。
【００１６】
こうすることで、励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができると共に、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、散乱部は、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設することが好ましい。
【００１８】
つまり、散乱部よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分は、この散乱部を通過することがない。このため、散乱部は、第１クラッドにおいてできるだけ径方向外方の位置に配設することが好ましい。従って、散乱部は、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設することが好ましく、こうすることで、励起効率のより一層の向上が図られる。
【００１９】
上記散乱部の屈折率としては、第１クラッドの屈折率よりも高く設定してもよいが、ダブルクラッドファイバと、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心を容易にする観点からは、散乱部の屈折率は、第１クラッドの屈折率よりも低く設定することが好ましい。
【００２０】
つまり、ファイバ同士を接続する際には、コアの軸合せをしなければならないが、このときに、ファイバの側方から光をあてると、コアとクラッドとの屈折率差によってコアを透過した光のみが中心に集まることを利用してコアの位置を確認する、コア直視法を採用することがある。
【００２１】
ここで、例えば散乱部の屈折率が第１クラッドの屈折率よりも高いときには、コアを透過した光だけでなく、散乱部を透過した光も集まるようになる。このため、コアの位置と散乱部の位置とを混同してしまう虞がある。これに対し、散乱部の屈折率が第１クラッドの屈折率よりも低いときには、散乱部を透過した光が集まらなくなり、コアを透過した光だけを区別することができる。こうして、ダブルクラッドファイバと、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００２２】
尚、散乱部の屈折率を第１クラッドよりも高めるときは、この第１クラッドが純粋なＳｉＯ２により構成されているときには、屈折率を高めるドーパント（例えばＡｌ，Ｇｅ）をドープしたＳｉＯ２により散乱部を構成すればよい。また、散乱部の屈折率を第１クラッドよりも低下させるときは、この第１クラッドが純粋なＳｉＯ２により構成されているときには、屈折率を低下させるドーパント（例えばＢ，Ｆ）をドープしたＳｉＯ２により散乱部を構成してもよいし、例えば散乱部を中空にしてもよい。
【００２３】
第１クラッドに、散乱部を複数設け、この各散乱部を、コアに対する周方向位置を変位しながらファイバ長手方向に延びて配設してもよい。
【００２４】
散乱部が複数設けられていることで、スキュー成分が、散乱部を通過する確率がより高まり、これにより、スキュー成分をより早く減少させることが可能になる。
【００２５】
こうして散乱部を複数設けるときには、この複数の散乱部は、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対し対称となるように配設することが好ましい。
【００２６】
こうすることで、散乱部がファイバ全体に略均一に配設されるようになり、スキュー成分がより効果的に減少される。
【００２７】
また、ファイバ中心軸に対する対称性が高まることで、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなり、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、複数の散乱部は、その径方向位置を互いに異ならせて配設してもよい。
【００２９】
こうすることで、スキュー成分が散乱部を通過する確率が高まり、励起効率の向上が図られる。
【００３０】
また、複数の散乱部のうちの少なくとも一つは、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設するのがよい。
【００３１】
こうすることで、上述したように、散乱部を通過することがないスキュー成分（散乱部よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）が低減する。
【００３２】
第２の発明は、ダブルクラッドファイバの製造方法を対象とし、具体的には、上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、上記第１クラッド部とは異なる屈折率を有する散乱材を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って内挿することによりファイバ母材を作製する工程と、上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えるものである。
【００３３】
こうすることで、先ず、ファイバ母材は、コア部及び第１クラッド部からなる基材に対し、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って散乱材を配設することで作製される。これにより、ファイバ母材は、第１クラッド部の中心位置にコア部が配設されると共に、このコア部に並んで散乱材が配設された構造を有する。
【００３４】
ここで、散乱材の配設位置によって、ダブルクラッドファイバにおける散乱部の径方向位置が設定される。従って、ファイバ母材における散乱材の配設位置は適宜設定すればよい。
【００３５】
そして、上記のファイバ母材を加熱・延伸してファイバ状に線引きするが、このとき、上記ファイバ母材をその中心軸回りに回転させながら、線引きを行う。ここで、上記ファイバ母材は、その中心軸回りに一方向に回転させながら線引きを行ってもよいし、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きを行ってもよい。
【００３６】
こうすることで、ファイバ母材を一方向に回転させながら線引きを行ったときには、コア部は、ファイバ母材の回転中心軸と同軸であるのに対し、散乱材は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコア（コア部が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部（散乱材が線引きされたもの）が、上記コアの周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００３７】
一方、ファイバ母材を回転方向を反転させながら線引きを行ったときには、線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコアが形成されると共に、散乱部が、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて（具体的には、散乱部が、コアの周りを交互に向きを変えて回りながらファイバ長手方向に延びて）形成される。
【００３８】
こうして、線引きされたファイバに対して、樹脂被覆を施して、ダブルクラッドファイバが製造される。
【００３９】
このように、ファイバ母材における第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って散乱材を配設すると共に、このファイバ母材を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４０】
第３の発明は、中空の散乱部を有するダブルクラッドファイバを製造する方法であって、具体的には、上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、貫通孔を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って形成することによりファイバ母材を作製する工程と、上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えるものである。
【００４１】
こうすることで、ファイバ母材は、第１クラッド部の中心位置にコア部が配設されると共に、このコア部に並んで貫通孔が配設された構造を有する。そして、このファイバ母材を回転させながら線引きを行うことで、コア部は、ファイバ母材の回転中心軸と同軸であるのに対し、貫通孔は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置していることで、その線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコア（コア部が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部（貫通孔が線引きされた空間）が、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて形成される。
【００４２】
こうして、線引きされたファイバに対して樹脂被覆を施せば、ダブルクラッドファイバを製造することができるため、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された、中空の散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるダブルクラッドファイバによれば、ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドに、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部が設けられているため、励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００４４】
特に、散乱部を、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することで、スキュー成分は、いずれは散乱部を通過することになり、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率をより一層向上させることができる。
【００４５】
また、こうして散乱部の周方向位置を変位させることで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなり、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００４６】
さらに、第１クラッドに散乱部を設けることによって、例えば第１クラッドと第２クラッドとの界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られるため、このダブルクラッドファイバと、コア・クラッドからなる通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００４７】
一方、本発明におけるダブルクラッドファイバの製造方法によれば、ファイバ母材における第１クラッド部内の所定位置に、コア部に沿って散乱材又は貫通孔を配設すると共に、このファイバ母材を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００４９】
＜第１実施形態＞
図１及び図２は、第１実施形態に係るダブルクラッドファイバ１を示しており、このものは、信号光が伝播するコア１１と、このコア１１の周囲を覆いかつ信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッド１２と、この第１クラッド１２の周囲を覆う第２クラッド１３とを備えている。
【００５０】
上記コア１１はＳｉＯ２製のシングルモードコア又は略シングルモードのコアであって、ファイバ略中心でファイバ中心軸方向に延びるように配設されている。このコア１１には、上記第１クラッド１２よりも屈折率が高くなるようにＧｅがドープされていると共に、上記第１クラッド１２を伝播する励起光によって上記コア１１内を伝播する信号光が増幅されるように、希土類元素（例えばＥｒ、Ｙｂ及びＮｄ等）がドープされている。
【００５１】
上記第１クラッド１２は、上記コア１１の周囲を覆いファイバ中心軸方向に延びて配設されている。この第１クラッド１２は純粋なＳｉＯ２により構成されている。
【００５２】
上記第２クラッド１３は、上記第１クラッド１２の外周囲を覆いながらファイバ中心軸方向に延びて配設されており、この第２クラッド１３は、上記第１クラッド１２よりも屈折率が低くなるように、屈折率を低下させる例えばフッ素（Ｆ）がドープされたアクリル系の紫外線硬化型樹脂によって形成されている。尚、上記第２クラッド１３は紫外線硬化型樹脂に限らず、その他の樹脂等の低屈折率材料によって形成してもよい。
【００５３】
尚、上記第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面の径は、コア・クラッドからなる通常の光ファイバの径（φ１２５μｍ）と略同じに設定されている。
【００５４】
そして、上記第１クラッド１２内には、この第１クラッド１２とは異なる屈折率を有する散乱部１４が設けられている。
【００５５】
この散乱部１４は、その径方向位置が、第１及び第２クラッド１２，１３の界面近傍に設定されていると共に、コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設されている。
【００５６】
この散乱部１４は、例えばＳｉＯ２製とすればよく、例えばＡｌやＧｅをドープすることで、第１クラッド１２よりも屈折率を高めたり、Ｂ（ボロン）やフッ素をドープすることで、第１クラッド１２よりも屈折率を低下させたりして構成する。こうしてＳｉＯ２にドーパントをドープすることで、散乱部１４と第１クラッド１２との屈折率差を設ける場合は、散乱部１４の屈折率を、第１クラッド１２（純粋なＳｉＯ２）よりも高めるようにした方が、その屈折率差を大きくすることが容易である。
【００５７】
また、図示は省略するが、上記散乱部を中空に形成することで、第１クラッド１２よりも屈折率を低下させるようにしてもよい。
【００５８】
尚、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低く設定した場合には、ダブルクラッドファイバ１と、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００５９】
つまり、ファイバ同士を接続する際のコアの軸合せに、コア直視法を採用した場合、もし、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも高めた場合は、コア１１を透過した光だけでなく、散乱部１４を透過した光も集まるようになる。このため、コア１１の位置と散乱部１４の位置とを混同してしまう虞がある。これに対し、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低下させた場合は、散乱部１４を透過した光は集まらなくなり、コア１１を透過した光だけを区別することができる。こうした理由から、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低下させた方が、ダブルクラッドファイバ１と通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００６０】
また、上記散乱部１４の径は、コア径と同じか、又はコア径よりも若干大きくすればよい。つまり、散乱部１４の径が小さすぎるときは、励起光（スキュー成分）が通過する確率が低下し、励起効率の向上が図れない。一方、散乱部１４の径が大きすぎる場合には、第１クラッド１２と散乱部１４との組成が異なることから、ファイバ断面において応力の不均一が生じる虞があるためである。
【００６１】
そして、このように第１クラッド１２内に、この第１クラッド１２とは異なる屈折率を有する散乱部１４を設けることで、第１クラッド１２内を伝播する励起光のスキュー成分は、散乱部１４を横切るときにその通過方向を変化させる。これにより、この励起光がコア１１を通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００６２】
また、散乱部１４がらせん状に配設されていることで、例えば第１及び第２クラッド１２，１３の界面での反射位置を変えることなく安定して周回するスキュー成分が存在しても、このスキュー成分は、いずれは散乱部１４を通過することになる。こうして、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率をより一層向上させることができる。
【００６３】
さらに、上記散乱部１４を第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設することで、この散乱部１４を通過することがないスキュー成分（散乱部１４よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）が少なくなるため、励起効率の向上を図ることができる。尚、散乱部１４は、コア１１と第１及び第２クラッド１２，１３の界面との中間位置よりも、少なくとも界面側の位置に設定すればよい。
【００６４】
加えて、こうして散乱部１４をらせん状に配設することで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなる。これにより、ダブルクラッドファイバ１の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、第１クラッド１２に散乱部１４を設けることによって、例えば第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られる。しかも、上記ダブルクラッドファイバ１における第１及び第２クラッド１２，１３の界面の径が、通常の光ファイバの径と略同じであるため、このダブルクラッドファイバ１と、通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００６６】
次に、ダブルクラッドファイバ１の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００６７】
先ず、図３に示すように、ダブルクラッドファイバ１においてコア１１及び第１クラッド１２となる柱状の基材２６を用意する。この基材２６は、その中心に位置するコア部２１と、該コア部２１を覆う第１クラッド部２２とから構成されている。コア部２１はファイバ化してコア１１となる部分であり、比較的高濃度のＧｅ及び希土類元素をドープしたＳｉＯ２で形成する。また、上記第１クラッド部２２はファイバ化して第１クラッド１２となる部分であって、この部分は、純粋なＳｉＯ２で形成する。こうした基材２６は、例えばＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、ＯＶＤ法（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）又はロッドインチューブ法等により作製すればよい。
【００６８】
次に、この基材２６における第１クラッド部２２の所定位置、具体的には、この基材２６の外周縁近傍の位置に、コア部２１に沿った貫通孔２４ａを設け、この貫通孔２４ａ内に、ダブルクラッドファイバ１において散乱部１４となる散乱材２４を内挿する。この散乱材２４は、例えばＡｌやＧｅをドープしたＳｉＯ２製の棒材や、ＢやＦをドープしたＳｉＯ２製の棒材とする。
【００６９】
こうして、第１クラッド部２２の中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１に並んで散乱材２４が配設された構造のファイバ母材２が作製される。
【００７０】
次に、このファイバ母材２を加熱・延伸して、ファイバ状に線引きする。このとき、基材２６と散乱材２４とが一体化する。また、この線引きは、図４に示すように、このファイバ母材２をその中心軸回りに、一方向に回転させながら行う。こうすることで、コア部２１は、ファイバ母材２の回転中心軸と同軸であるのに対し、散乱材２４は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバ１ａにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部１４（散乱材２４が線引きされたもの）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００７１】
尚、ファイバ母材２を線引きするときには、真空状態で線引きをすることが好ましい。こうすることで、ファイバ母材２における貫通孔２４ａと、散乱材２４との間に存在する空気が、ダブルクラッドファイバ１において気泡として残留することを防止することができる。
【００７２】
こうして、線引きされたファイバ１ａの外周囲に、例えばＦを含んだ紫外線硬化型樹脂液を塗布すると共に、紫外線を照射することでこれを硬化して、第２クラッド１３を形成する。尚、この工程は、第２クラッド１３を構成する材料に応じて適宜変更すればよい。
【００７３】
こうして、コア１１と、第１及び第２クラッド１２，１３とを有しかつ、第１クラッド１２内に、散乱部１４が設けられたダブルクラッドファイバ１であって、この散乱部１４が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成されたダブルクラッドファイバ１が製造される。
【００７４】
このように、ファイバ母材２における第１クラッド部２２内の所定位置に、コア部２１に沿って散乱材２４を配設すると共に、このファイバ母材２を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド１３内に、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成された散乱部１４を有するダブルクラッドファイバ１を容易に製造することができる。
【００７５】
尚、散乱部が中空にされたダブルクラッドファイバ１を製造するには、上記ファイバ母材２を作製するときに、基材２６の第１クラッド部２２の所定位置に、コア部２１に沿って設けた貫通孔２４ａ内に散乱材２４を内挿しなければよい。これにより、その中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１に並んで貫通孔２４ａが形成されたファイバ母材が作製されるが、このファイバ母材を、上述したように、その中心軸回りに回転させながら線引きすることで、その線引きされたファイバにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、中空の散乱部（貫通孔２４ａが線引きされた空間）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００７６】
そして、この線引きされたファイバの外周囲に樹脂被覆を施して、第２クラッド１３を形成することで、中空の散乱部が形成されたダブルクラッドファイバが製造される。
【００７７】
（変形例）
上記実施形態では、ファイバ母材２を、その中心軸回りに一方向に回転させながら線引きを行うことで、らせん状に形成された散乱部１４を有するダブルクラッドファイバ１を製造している。
【００７８】
ここで、上記ファイバ母材２を、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きするようにすれば、中心位置にコア１１が形成されると共に、散乱部１４が、コア１１の周りを交互に向きを変えて回りながらファイバ長手方向に延びて配設されたファイバが作製される。そして、この線引きされたファイバに対して、樹脂被覆を施せば、ダブルクラッドファイバが製造される。
【００７９】
こうして製造されたダブルクラッドファイバも、その図示は省略するが、散乱部１４が、第１クラッド１２内を、コア１１に対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設されるため、スキュー成分を抑制して、励起効率を高めることができるのは勿論のこと、安定して周回するスキュー成分が存在しても、このスキュー成分は、必ず散乱部１４を通過することになるため、励起効率をより一層向上させることができる。
【００８０】
また、こうした場合でも、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力の均一化、及び歪みが極小化が図られ、ダブルクラッドファイバ１の信頼性を向上させることができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
図５及び図６は、第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ３を示しており、このものは、第１実施形態のダブルクラッドファイバ１とは異なり、散乱部が複数（図例では２つ）設けられている。
【００８２】
尚、上記第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
上記複数の散乱部（第１及び第２散乱部１４，１５）は、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対して対称となるように配設されていると共に、その径方向位置が、互いに異なる位置に配設されている。つまり、第１散乱部１４は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設されているのに対し、第２散乱部１５は、コア１１の近傍に配設されている。
【００８４】
そして、上記第１及び第２の各散乱部１４，１５は、コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設されている。
【００８５】
尚、この各散乱部１４，１５の屈折率は、第１クラッド１２の屈折率と異なるのであれば、この第１クラッド１２の屈折率よりも高くてもよいし、低くてもよい。また、例えばこの第１及び第２散乱部１４，１５の屈折率は、互いに同じ屈折率でも、互いに異なる屈折率でもよい。
【００８６】
このように、第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ３は、散乱部１４，１５が複数設けられていることで、スキュー成分が、この散乱部１４，１５を通過する確率がより高まり、これにより、スキュー成分をより早く減少させることが可能になる。
【００８７】
また、第１及び第２散乱部１４，１５が、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対し対称となるように配設されていることで、散乱部１４，１５がファイバの全体に略均一に配設される。これにより、スキュー成分をより効果的に減少させることができる。また、ファイバ中心軸に対する対称性が高まることで、応力の均一化、及び歪みの極小化が図られ、ダブルクラッドファイバ３の信頼性を向上させることができる。
【００８８】
さらに、第１及び第２散乱部１４，１５が、ファイバ横断面において、互いに異なる径方向位置に配設されていることで、スキュー成分が各散乱部を通過する確率が高まり、励起効率の向上を図ることができる。また、第１散乱部１４が、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設されていることで、散乱部１４を通過することがないスキュー成分（散乱部１４よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）を低減させることができる。尚、散乱部１４，１５の径方向に対する配設位置を、２つの散乱部１４，１５で異ならせることは、必ずしも必要でなく、これら２つの散乱部１４，１５の配設位置は、同じ位置（コア１１に対して同じ間隔となる位置）であってもよい。例えば、第１及び第２散乱部１４，１５を共に、第１及び第２クラッド１２，１３の界面近傍に配設してもよい。
【００８９】
次に、上記ダブルクラッドファイバ３の製造方法について、図７を参照しながら説明すると、先ず、ダブルクラッドファイバ３においてコア１１及び第１クラッド１２となる柱状の基材２６を用意し、コア部２１を挟んだ径方向の両側位置であって、基材２６の外周縁近傍の位置と、コア部２１の近傍位置とのそれぞれに、このコア部２１に沿った貫通孔２４ａ，２５ａを設ける。そして、この各貫通孔２４ａ，２５ａ内に、ダブルクラッドファイバ１において第１及び第２散乱部１４，１５となる第１及び第２散乱材２４，２５を内挿する。
【００９０】
こうして、第１クラッド部２２の中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１を挟んだ径方向両側位置に第１及び第２散乱材２４，２５がそれぞれ配設された構成のファイバ母材４が作製される。尚、第１及び第２散乱材２４，２５の配設位置は、適宜設定すればよい。
【００９１】
次に、このファイバ母材４を、その中心軸回りに一方向に回転させながら加熱・延伸して、ファイバ状に線引きする。こうすることで、コア部２１は、ファイバ母材２の回転中心軸と同軸であるのに対し、第１及び第２散乱材２４，２５はそれぞれ、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、第１及び第２散乱部１４，１５（第１及び第２散乱材２４，２５が線引きされたもの）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００９２】
そして、線引きされたファイバの外周囲に樹脂被覆を施して、第２クラッド１３を形成する。
【００９３】
こうして、コア１１と、第１及び第２クラッド１２，１３とを有しかつ、第１クラッド１２内に、第１及び第２散乱部１４，１５が設けられたダブルクラッドファイバ１であって、この各散乱部１４，１５が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成されたダブルクラッドファイバ３が製造される。
【００９４】
尚、ファイバ母材４に設けた各貫通孔２４ａ，２５ａに散乱材２４，２５を内挿せずに、これを線引きして、中空の散乱部を設けるようにしてもよい。
【００９５】
また、この場合も、ファイバ母材４を、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバの横断面図である。
【図２】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバの斜視説明図である。
【図３】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバのファイバ母材を示す斜視図である。
【図４】ファイバ母材を線引きしている状態を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバの横断面図である。
【図６】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバの斜視説明図である。
【図７】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバのファイバ母材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，３ ダブルクラッドファイバ
１１ コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２クラッド
１４，１５ 散乱部
２，４ ファイバ母材
２１ コア部
２２ 第１クラッド部
２４，２５ 散乱材
２４ａ，２５ａ 貫通孔
２６ 基材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバ、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ファイバレーザやファイバアンプに用いられる光ファイバとして、ダブルクラッドファイバが知られている。このダブルクラッドファイバは、例えば励起光活性物質である希土類元素がドープされた石英（ＳｉＯ２）製コアと、このコアの周囲を覆う同じくＳｉＯ２製の第１クラッドと、この第１クラッドの周囲を覆う、例えば紫外線硬化型樹脂製の第２クラッドとから構成されている。このダブルクラッドファイバにおいては、信号光を上記コア内で伝播させる一方、この信号光を励起させる励起光を、上記コア内及び第１クラッド内で伝播させることにより、上記励起光がコアを横切る度に上記希土類元素が活性化されて、その結果、上記信号光が増幅されるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ファイバ横断面における上記第１クラッドと第２クラッドとの界面形状を、コアと同心の円形状に構成した場合は、励起光の中にコアの周りを周回する成分、いわゆるスキュー成分が発生する。このスキュー成分の光はコアを通過することがほとんどないためコアの希土類元素を活性化しない。このため、スキュー成分が多くなるとコア内を伝播する信号光を大きく増幅することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平１１−５２１６２号公報には、ダブルクラッドファイバの第１クラッド内に、励起光のスキュー成分を散乱させる散乱部を形成することが提案されている。すなわち、このものでは、散乱部を、第１クラッドとは異なる屈折率を有するものとして、ファイバ横断面における所定の位置にファイバ長手方向に延びて配設している。こうすることで、スキュー成分の光が上記散乱部を横切るときにその通過方向が変化することになるため、コアを通過する確率が高くなり、その結果、励起効率を高めることができるようになっている。
【０００５】
ところが、上記公報記載のダブルクラッドファイバでは、所定の位置に設けられた散乱部を避けながら安定して周回する（第１及び第２クラッドの界面での反射位置を変えることなく周回する）スキュー成分が発生し得る。このため、励起効率をさらに向上させるため、改善の余地がある。
【０００６】
また、第１クラッドと散乱部との屈折率は互いに異なることから、両者の組成は互いに異なるが、散乱部をファイバ横断面における所定の位置にファイバ長手方向に延びて配設することで、応力の不均一や歪みの発生を招き、ファイバの信頼性が低下してしまう虞もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ダブルクラッドファイバの励起効率をさらに向上させると共に、その信頼性を高めることにあり、さらに、こうしたダブルクラッドファイバを容易に製造可能な製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ダブルクラッドファイバの第１クラッド内に、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部が設けると共に、この散乱部を、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することとした。
【０００９】
具体的に、第１の発明は、ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバを対象とする。
【００１０】
そして、上記第１クラッドに、該第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部を設け、上記散乱部を、上記コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することを特定事項とするものである。
【００１１】
このように、ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドに、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部を設けることで、励起光のスキュー成分は、この散乱部を横切るときにその通過方向を変化させる。これにより、この励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００１２】
また、例えば従来公報に記載されているように、散乱部をファイバの所定の位置にだけ設けた場合には、この散乱部を避けつつ安定して周回するスキュー成分が発生し得るのに対し、本発明では、散乱部はコアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することで、スキュー成分は、いずれは散乱部を通過することになる。こうして、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率がより一層向上する。
【００１３】
さらに、こうして散乱部の周方向位置を変位させながら配設することで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まる。このため、応力が略均一になりかつ、歪みが小さくなる。これにより、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００１４】
また、第１クラッドに散乱部を設けることによって、例えば第１クラッドと第２クラッドとの界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られる。このため、上記第１クラッドと第２クラッドとの界面形状を円形状とすることで、このダブルクラッドファイバと、コア・クラッドからなる通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００１５】
上記散乱部は、コアの周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設してもよい。
【００１６】
こうすることで、励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができると共に、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００１７】
ここで、散乱部は、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設することが好ましい。
【００１８】
つまり、散乱部よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分は、この散乱部を通過することがない。このため、散乱部は、第１クラッドにおいてできるだけ径方向外方の位置に配設することが好ましい。従って、散乱部は、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設することが好ましく、こうすることで、励起効率のより一層の向上が図られる。
【００１９】
上記散乱部の屈折率としては、第１クラッドの屈折率よりも高く設定してもよいが、ダブルクラッドファイバと、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心を容易にする観点からは、散乱部の屈折率は、第１クラッドの屈折率よりも低く設定することが好ましい。
【００２０】
つまり、ファイバ同士を接続する際には、コアの軸合せをしなければならないが、このときに、ファイバの側方から光をあてると、コアとクラッドとの屈折率差によってコアを透過した光のみが中心に集まることを利用してコアの位置を確認する、コア直視法を採用することがある。
【００２１】
ここで、例えば散乱部の屈折率が第１クラッドの屈折率よりも高いときには、コアを透過した光だけでなく、散乱部を透過した光も集まるようになる。このため、コアの位置と散乱部の位置とを混同してしまう虞がある。これに対し、散乱部の屈折率が第１クラッドの屈折率よりも低いときには、散乱部を透過した光が集まらなくなり、コアを透過した光だけを区別することができる。こうして、ダブルクラッドファイバと、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００２２】
尚、散乱部の屈折率を第１クラッドよりも高めるときは、この第１クラッドが純粋なＳｉＯ２により構成されているときには、屈折率を高めるドーパント（例えばＡｌ，Ｇｅ）をドープしたＳｉＯ２により散乱部を構成すればよい。また、散乱部の屈折率を第１クラッドよりも低下させるときは、この第１クラッドが純粋なＳｉＯ２により構成されているときには、屈折率を低下させるドーパント（例えばＢ，Ｆ）をドープしたＳｉＯ２により散乱部を構成してもよいし、例えば散乱部を中空にしてもよい。
【００２３】
第１クラッドに、散乱部を複数設け、この各散乱部を、コアに対する周方向位置を変位しながらファイバ長手方向に延びて配設してもよい。
【００２４】
散乱部が複数設けられていることで、スキュー成分が、散乱部を通過する確率がより高まり、これにより、スキュー成分をより早く減少させることが可能になる。
【００２５】
こうして散乱部を複数設けるときには、この複数の散乱部は、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対し対称となるように配設することが好ましい。
【００２６】
こうすることで、散乱部がファイバ全体に略均一に配設されるようになり、スキュー成分がより効果的に減少される。
【００２７】
また、ファイバ中心軸に対する対称性が高まることで、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなり、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、複数の散乱部は、その径方向位置を互いに異ならせて配設してもよい。
【００２９】
こうすることで、スキュー成分が散乱部を通過する確率が高まり、励起効率の向上が図られる。
【００３０】
また、複数の散乱部のうちの少なくとも一つは、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設するのがよい。
【００３１】
こうすることで、上述したように、散乱部を通過することがないスキュー成分（散乱部よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）が低減する。
【００３２】
第２の発明は、ダブルクラッドファイバの製造方法を対象とし、具体的には、上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、上記第１クラッド部とは異なる屈折率を有する散乱材を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って内挿することによりファイバ母材を作製する工程と、上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えるものである。
【００３３】
こうすることで、先ず、ファイバ母材は、コア部及び第１クラッド部からなる基材に対し、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って散乱材を配設することで作製される。これにより、ファイバ母材は、第１クラッド部の中心位置にコア部が配設されると共に、このコア部に並んで散乱材が配設された構造を有する。
【００３４】
ここで、散乱材の配設位置によって、ダブルクラッドファイバにおける散乱部の径方向位置が設定される。従って、ファイバ母材における散乱材の配設位置は適宜設定すればよい。
【００３５】
そして、上記のファイバ母材を加熱・延伸してファイバ状に線引きするが、このとき、上記ファイバ母材をその中心軸回りに回転させながら、線引きを行う。ここで、上記ファイバ母材は、その中心軸回りに一方向に回転させながら線引きを行ってもよいし、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きを行ってもよい。
【００３６】
こうすることで、ファイバ母材を一方向に回転させながら線引きを行ったときには、コア部は、ファイバ母材の回転中心軸と同軸であるのに対し、散乱材は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコア（コア部が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部（散乱材が線引きされたもの）が、上記コアの周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００３７】
一方、ファイバ母材を回転方向を反転させながら線引きを行ったときには、線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコアが形成されると共に、散乱部が、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて（具体的には、散乱部が、コアの周りを交互に向きを変えて回りながらファイバ長手方向に延びて）形成される。
【００３８】
こうして、線引きされたファイバに対して、樹脂被覆を施して、ダブルクラッドファイバが製造される。
【００３９】
このように、ファイバ母材における第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って散乱材を配設すると共に、このファイバ母材を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４０】
第３の発明は、中空の散乱部を有するダブルクラッドファイバを製造する方法であって、具体的には、上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、貫通孔を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って形成することによりファイバ母材を作製する工程と、上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えるものである。
【００４１】
こうすることで、ファイバ母材は、第１クラッド部の中心位置にコア部が配設されると共に、このコア部に並んで貫通孔が配設された構造を有する。そして、このファイバ母材を回転させながら線引きを行うことで、コア部は、ファイバ母材の回転中心軸と同軸であるのに対し、貫通孔は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置していることで、その線引きされたファイバにおいては、そのファイバ中心にコア（コア部が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部（貫通孔が線引きされた空間）が、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて形成される。
【００４２】
こうして、線引きされたファイバに対して樹脂被覆を施せば、ダブルクラッドファイバを製造することができるため、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された、中空の散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるダブルクラッドファイバによれば、ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドに、この第１クラッドとは異なる屈折率を有する散乱部が設けられているため、励起光がコアを通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００４４】
特に、散乱部を、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設することで、スキュー成分は、いずれは散乱部を通過することになり、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率をより一層向上させることができる。
【００４５】
また、こうして散乱部の周方向位置を変位させることで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなり、ファイバの信頼性を向上させることができる。
【００４６】
さらに、第１クラッドに散乱部を設けることによって、例えば第１クラッドと第２クラッドとの界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られるため、このダブルクラッドファイバと、コア・クラッドからなる通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００４７】
一方、本発明におけるダブルクラッドファイバの製造方法によれば、ファイバ母材における第１クラッド部内の所定位置に、コア部に沿って散乱材又は貫通孔を配設すると共に、このファイバ母材を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド内に、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設された散乱部を有するダブルクラッドファイバを容易に製造することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００４９】
＜第１実施形態＞
図１及び図２は、第１実施形態に係るダブルクラッドファイバ１を示しており、このものは、信号光が伝播するコア１１と、このコア１１の周囲を覆いかつ信号光を励起させる励起光が伝播する第１クラッド１２と、この第１クラッド１２の周囲を覆う第２クラッド１３とを備えている。
【００５０】
上記コア１１はＳｉＯ２製のシングルモードコア又は略シングルモードのコアであって、ファイバ略中心でファイバ中心軸方向に延びるように配設されている。このコア１１には、上記第１クラッド１２よりも屈折率が高くなるようにＧｅがドープされていると共に、上記第１クラッド１２を伝播する励起光によって上記コア１１内を伝播する信号光が増幅されるように、希土類元素（例えばＥｒ、Ｙｂ及びＮｄ等）がドープされている。
【００５１】
上記第１クラッド１２は、上記コア１１の周囲を覆いファイバ中心軸方向に延びて配設されている。この第１クラッド１２は純粋なＳｉＯ２により構成されている。
【００５２】
上記第２クラッド１３は、上記第１クラッド１２の外周囲を覆いながらファイバ中心軸方向に延びて配設されており、この第２クラッド１３は、上記第１クラッド１２よりも屈折率が低くなるように、屈折率を低下させる例えばフッ素（Ｆ）がドープされたアクリル系の紫外線硬化型樹脂によって形成されている。尚、上記第２クラッド１３は紫外線硬化型樹脂に限らず、その他の樹脂等の低屈折率材料によって形成してもよい。
【００５３】
尚、上記第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面の径は、コア・クラッドからなる通常の光ファイバの径（φ１２５μｍ）と略同じに設定されている。
【００５４】
そして、上記第１クラッド１２内には、この第１クラッド１２とは異なる屈折率を有する散乱部１４が設けられている。
【００５５】
この散乱部１４は、その径方向位置が、第１及び第２クラッド１２，１３の界面近傍に設定されていると共に、コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設されている。
【００５６】
この散乱部１４は、例えばＳｉＯ２製とすればよく、例えばＡｌやＧｅをドープすることで、第１クラッド１２よりも屈折率を高めたり、Ｂ（ボロン）やフッ素をドープすることで、第１クラッド１２よりも屈折率を低下させたりして構成する。こうしてＳｉＯ２にドーパントをドープすることで、散乱部１４と第１クラッド１２との屈折率差を設ける場合は、散乱部１４の屈折率を、第１クラッド１２（純粋なＳｉＯ２）よりも高めるようにした方が、その屈折率差を大きくすることが容易である。
【００５７】
また、図示は省略するが、上記散乱部を中空に形成することで、第１クラッド１２よりも屈折率を低下させるようにしてもよい。
【００５８】
尚、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低く設定した場合には、ダブルクラッドファイバ１と、通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００５９】
つまり、ファイバ同士を接続する際のコアの軸合せに、コア直視法を採用した場合、もし、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも高めた場合は、コア１１を透過した光だけでなく、散乱部１４を透過した光も集まるようになる。このため、コア１１の位置と散乱部１４の位置とを混同してしまう虞がある。これに対し、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低下させた場合は、散乱部１４を透過した光は集まらなくなり、コア１１を透過した光だけを区別することができる。こうした理由から、散乱部１４の屈折率を第１クラッド１２の屈折率よりも低下させた方が、ダブルクラッドファイバ１と通常の光ファイバとを接続する際のコアの調心が容易になる。
【００６０】
また、上記散乱部１４の径は、コア径と同じか、又はコア径よりも若干大きくすればよい。つまり、散乱部１４の径が小さすぎるときは、励起光（スキュー成分）が通過する確率が低下し、励起効率の向上が図れない。一方、散乱部１４の径が大きすぎる場合には、第１クラッド１２と散乱部１４との組成が異なることから、ファイバ断面において応力の不均一が生じる虞があるためである。
【００６１】
そして、このように第１クラッド１２内に、この第１クラッド１２とは異なる屈折率を有する散乱部１４を設けることで、第１クラッド１２内を伝播する励起光のスキュー成分は、散乱部１４を横切るときにその通過方向を変化させる。これにより、この励起光がコア１１を通過する確率が高くなり、よって励起効率を高めることができる。
【００６２】
また、散乱部１４がらせん状に配設されていることで、例えば第１及び第２クラッド１２，１３の界面での反射位置を変えることなく安定して周回するスキュー成分が存在しても、このスキュー成分は、いずれは散乱部１４を通過することになる。こうして、励起光がコアを横切る確率がより一層高まり、励起効率をより一層向上させることができる。
【００６３】
さらに、上記散乱部１４を第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設することで、この散乱部１４を通過することがないスキュー成分（散乱部１４よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）が少なくなるため、励起効率の向上を図ることができる。尚、散乱部１４は、コア１１と第１及び第２クラッド１２，１３の界面との中間位置よりも、少なくとも界面側の位置に設定すればよい。
【００６４】
加えて、こうして散乱部１４をらせん状に配設することで、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力が略均一になると共に、歪みが小さくなる。これにより、ダブルクラッドファイバ１の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、第１クラッド１２に散乱部１４を設けることによって、例えば第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面形状が円形状であっても、スキュー成分を抑制する作用・効果が得られる。しかも、上記ダブルクラッドファイバ１における第１及び第２クラッド１２，１３の界面の径が、通常の光ファイバの径と略同じであるため、このダブルクラッドファイバ１と、通常の光ファイバとの接続を容易に行うことができる。
【００６６】
次に、ダブルクラッドファイバ１の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００６７】
先ず、図３に示すように、ダブルクラッドファイバ１においてコア１１及び第１クラッド１２となる柱状の基材２６を用意する。この基材２６は、その中心に位置するコア部２１と、該コア部２１を覆う第１クラッド部２２とから構成されている。コア部２１はファイバ化してコア１１となる部分であり、比較的高濃度のＧｅ及び希土類元素をドープしたＳｉＯ２で形成する。また、上記第１クラッド部２２はファイバ化して第１クラッド１２となる部分であって、この部分は、純粋なＳｉＯ２で形成する。こうした基材２６は、例えばＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、ＯＶＤ法（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）又はロッドインチューブ法等により作製すればよい。
【００６８】
次に、この基材２６における第１クラッド部２２の所定位置、具体的には、この基材２６の外周縁近傍の位置に、コア部２１に沿った貫通孔２４ａを設け、この貫通孔２４ａ内に、ダブルクラッドファイバ１において散乱部１４となる散乱材２４を内挿する。この散乱材２４は、例えばＡｌやＧｅをドープしたＳｉＯ２製の棒材や、ＢやＦをドープしたＳｉＯ２製の棒材とする。
【００６９】
こうして、第１クラッド部２２の中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１に並んで散乱材２４が配設された構造のファイバ母材２が作製される。
【００７０】
次に、このファイバ母材２を加熱・延伸して、ファイバ状に線引きする。このとき、基材２６と散乱材２４とが一体化する。また、この線引きは、図４に示すように、このファイバ母材２をその中心軸回りに、一方向に回転させながら行う。こうすることで、コア部２１は、ファイバ母材２の回転中心軸と同軸であるのに対し、散乱材２４は、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバ１ａにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、散乱部１４（散乱材２４が線引きされたもの）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００７１】
尚、ファイバ母材２を線引きするときには、真空状態で線引きをすることが好ましい。こうすることで、ファイバ母材２における貫通孔２４ａと、散乱材２４との間に存在する空気が、ダブルクラッドファイバ１において気泡として残留することを防止することができる。
【００７２】
こうして、線引きされたファイバ１ａの外周囲に、例えばＦを含んだ紫外線硬化型樹脂液を塗布すると共に、紫外線を照射することでこれを硬化して、第２クラッド１３を形成する。尚、この工程は、第２クラッド１３を構成する材料に応じて適宜変更すればよい。
【００７３】
こうして、コア１１と、第１及び第２クラッド１２，１３とを有しかつ、第１クラッド１２内に、散乱部１４が設けられたダブルクラッドファイバ１であって、この散乱部１４が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成されたダブルクラッドファイバ１が製造される。
【００７４】
このように、ファイバ母材２における第１クラッド部２２内の所定位置に、コア部２１に沿って散乱材２４を配設すると共に、このファイバ母材２を回転させながらファイバ状に線引きすることだけで、第１クラッド１３内に、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成された散乱部１４を有するダブルクラッドファイバ１を容易に製造することができる。
【００７５】
尚、散乱部が中空にされたダブルクラッドファイバ１を製造するには、上記ファイバ母材２を作製するときに、基材２６の第１クラッド部２２の所定位置に、コア部２１に沿って設けた貫通孔２４ａ内に散乱材２４を内挿しなければよい。これにより、その中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１に並んで貫通孔２４ａが形成されたファイバ母材が作製されるが、このファイバ母材を、上述したように、その中心軸回りに回転させながら線引きすることで、その線引きされたファイバにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、中空の散乱部（貫通孔２４ａが線引きされた空間）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００７６】
そして、この線引きされたファイバの外周囲に樹脂被覆を施して、第２クラッド１３を形成することで、中空の散乱部が形成されたダブルクラッドファイバが製造される。
【００７７】
（変形例）
上記実施形態では、ファイバ母材２を、その中心軸回りに一方向に回転させながら線引きを行うことで、らせん状に形成された散乱部１４を有するダブルクラッドファイバ１を製造している。
【００７８】
ここで、上記ファイバ母材２を、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きするようにすれば、中心位置にコア１１が形成されると共に、散乱部１４が、コア１１の周りを交互に向きを変えて回りながらファイバ長手方向に延びて配設されたファイバが作製される。そして、この線引きされたファイバに対して、樹脂被覆を施せば、ダブルクラッドファイバが製造される。
【００７９】
こうして製造されたダブルクラッドファイバも、その図示は省略するが、散乱部１４が、第１クラッド１２内を、コア１１に対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設されるため、スキュー成分を抑制して、励起効率を高めることができるのは勿論のこと、安定して周回するスキュー成分が存在しても、このスキュー成分は、必ず散乱部１４を通過することになるため、励起効率をより一層向上させることができる。
【００８０】
また、こうした場合でも、ファイバ中心軸に対する対称性が高まるため、応力の均一化、及び歪みが極小化が図られ、ダブルクラッドファイバ１の信頼性を向上させることができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
図５及び図６は、第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ３を示しており、このものは、第１実施形態のダブルクラッドファイバ１とは異なり、散乱部が複数（図例では２つ）設けられている。
【００８２】
尚、上記第１実施形態と同じ部材については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
上記複数の散乱部（第１及び第２散乱部１４，１５）は、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対して対称となるように配設されていると共に、その径方向位置が、互いに異なる位置に配設されている。つまり、第１散乱部１４は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設されているのに対し、第２散乱部１５は、コア１１の近傍に配設されている。
【００８４】
そして、上記第１及び第２の各散乱部１４，１５は、コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設されている。
【００８５】
尚、この各散乱部１４，１５の屈折率は、第１クラッド１２の屈折率と異なるのであれば、この第１クラッド１２の屈折率よりも高くてもよいし、低くてもよい。また、例えばこの第１及び第２散乱部１４，１５の屈折率は、互いに同じ屈折率でも、互いに異なる屈折率でもよい。
【００８６】
このように、第２実施形態に係るダブルクラッドファイバ３は、散乱部１４，１５が複数設けられていることで、スキュー成分が、この散乱部１４，１５を通過する確率がより高まり、これにより、スキュー成分をより早く減少させることが可能になる。
【００８７】
また、第１及び第２散乱部１４，１５が、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対し対称となるように配設されていることで、散乱部１４，１５がファイバの全体に略均一に配設される。これにより、スキュー成分をより効果的に減少させることができる。また、ファイバ中心軸に対する対称性が高まることで、応力の均一化、及び歪みの極小化が図られ、ダブルクラッドファイバ３の信頼性を向上させることができる。
【００８８】
さらに、第１及び第２散乱部１４，１５が、ファイバ横断面において、互いに異なる径方向位置に配設されていることで、スキュー成分が各散乱部を通過する確率が高まり、励起効率の向上を図ることができる。また、第１散乱部１４が、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面近傍に配設されていることで、散乱部１４を通過することがないスキュー成分（散乱部１４よりも径方向外方の位置で周回するスキュー成分）を低減させることができる。尚、散乱部１４，１５の径方向に対する配設位置を、２つの散乱部１４，１５で異ならせることは、必ずしも必要でなく、これら２つの散乱部１４，１５の配設位置は、同じ位置（コア１１に対して同じ間隔となる位置）であってもよい。例えば、第１及び第２散乱部１４，１５を共に、第１及び第２クラッド１２，１３の界面近傍に配設してもよい。
【００８９】
次に、上記ダブルクラッドファイバ３の製造方法について、図７を参照しながら説明すると、先ず、ダブルクラッドファイバ３においてコア１１及び第１クラッド１２となる柱状の基材２６を用意し、コア部２１を挟んだ径方向の両側位置であって、基材２６の外周縁近傍の位置と、コア部２１の近傍位置とのそれぞれに、このコア部２１に沿った貫通孔２４ａ，２５ａを設ける。そして、この各貫通孔２４ａ，２５ａ内に、ダブルクラッドファイバ１において第１及び第２散乱部１４，１５となる第１及び第２散乱材２４，２５を内挿する。
【００９０】
こうして、第１クラッド部２２の中心位置にコア部２１が配設されると共に、このコア部２１を挟んだ径方向両側位置に第１及び第２散乱材２４，２５がそれぞれ配設された構成のファイバ母材４が作製される。尚、第１及び第２散乱材２４，２５の配設位置は、適宜設定すればよい。
【００９１】
次に、このファイバ母材４を、その中心軸回りに一方向に回転させながら加熱・延伸して、ファイバ状に線引きする。こうすることで、コア部２１は、ファイバ母材２の回転中心軸と同軸であるのに対し、第１及び第２散乱材２４，２５はそれぞれ、この回転中心軸に対してオフセットした位置に位置しているため、その線引きされたファイバにおいては、その中心位置にコア１１（コア部２１が線引きされたもの）が形成されると共に、第１及び第２散乱部１４，１５（第１及び第２散乱材２４，２５が線引きされたもの）が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成される。
【００９２】
そして、線引きされたファイバの外周囲に樹脂被覆を施して、第２クラッド１３を形成する。
【００９３】
こうして、コア１１と、第１及び第２クラッド１２，１３とを有しかつ、第１クラッド１２内に、第１及び第２散乱部１４，１５が設けられたダブルクラッドファイバ１であって、この各散乱部１４，１５が、上記コア１１の周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に形成されたダブルクラッドファイバ３が製造される。
【００９４】
尚、ファイバ母材４に設けた各貫通孔２４ａ，２５ａに散乱材２４，２５を内挿せずに、これを線引きして、中空の散乱部を設けるようにしてもよい。
【００９５】
また、この場合も、ファイバ母材４を、その中心軸回りに回転方向を反転させながら線引きするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバの横断面図である。
【図２】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバの斜視説明図である。
【図３】第１実施形態に係るダブルクラッドファイバのファイバ母材を示す斜視図である。
【図４】ファイバ母材を線引きしている状態を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバの横断面図である。
【図６】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバの斜視説明図である。
【図７】第２実施形態に係るダブルクラッドファイバのファイバ母材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，３ ダブルクラッドファイバ
１１ コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２クラッド
１４，１５ 散乱部
２，４ ファイバ母材
２１ コア部
２２ 第１クラッド部
２４，２５ 散乱材
２４ａ，２５ａ 貫通孔
２６ 基材
Claims (10)
- ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバであって、
上記第１クラッドには、中空の散乱部が設けられており、
上記散乱部は、上記コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項１において、
散乱部は、コアの周りを周回しながらファイバ長手方向に延びるらせん状に配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項１において、
散乱部は、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項１において、
第１クラッドには、散乱部が複数設けられており、
上記各散乱部は、コアに対する周方向位置を変位させながらファイバ長手方向に延びて配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項４において、
複数の散乱部は、ファイバ横断面において、ファイバ中心軸に対し対称となるように配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項４において、
複数の散乱部は、その径方向位置を互いに異ならせて配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - 請求項４において、
複数の散乱部のうちの少なくとも一つは、第１クラッドと第２クラッドとの界面近傍に配設されている
ことを特徴とするダブルクラッドファイバ。 - ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバの製造方法であって、
上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、上記第１クラッド部とは異なる屈折率を有する散乱材を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って内挿することによりファイバ母材を作製する工程と、
上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、
上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えた
ことを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。 - ファイバ中心軸方向に延びるコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを有するダブルクラッドファイバの製造方法であって、
上記ダブルクラッドファイバにおけるコアを構成するコア部を中心に配しかつ、上記ダブルクラッドファイバにおける第１クラッドを構成する第１クラッド部を上記コア部の周囲を覆うように配した柱状の基材に対し、貫通孔を、上記第１クラッド部内の所定位置に上記コア部に沿って形成することによりファイバ母材を作製する工程と、
上記作製したファイバ母材を、その中心軸回りに回転しながら加熱・延伸することで、ファイバ状に線引きする工程と、
上記線引きしたファイバの周囲に樹脂を被覆することで、上記ダブルクラッドファイバにおける第２クラッドを形成する工程とを備えた
ことを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。 - 請求項８又は９において、
上記線引き工程は、上記ファイバ母材を、その中心軸回りに一方向に回転しながら、又は回転方向を反転させながら加熱・延伸する工程である
ことを特徴とするダブルクラッドファイバの製造方法。
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