JP4777884B2 - 単偏光光ファイバおよびシステム並びにそれを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、広く光ファイバに関し、より詳しくは単偏光光ファイバに関する。

単偏光光ファイバは、超高速伝送システムに、または光学成分（レーザ、ＥＤＦＡ、光学機器、干渉応用センサ、ジャイロスコープなど）に使用するためとそれに連結するための連結ファイバとして使用するのに有用である。偏光特性（単偏光）は、他の偏光を、その伝送損失を増大させることによって抑制しながら、２つの垂直に偏光された偏光のたった１つを伝搬させる。そのような単偏光ファイバは一般に、屈折率プロファイルの方位角非対称を有する。

従来の偏光維持ファイバのあるタイプは、図１に示すように、内側クラッド領域１１により囲まれた中央コア１０を有する。コア１０およびクラッド領域１１は、光導波路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くなければならず、両方の材料は、導波路を動作させるのを意図した波長で低い損失を示さなければならない。単に例示として、コア１０は、ゲルマニアなどの、屈折率を増加させるドーパントを一種類以上含有するシリカからなってよい。領域１１は、純粋なシリカ、コア１０よりも少量のドーパントを含有するシリカ、または以下の内の少なくとも１つが、シリカの屈折率を低下させるホウ素またはフッ素などの元素の酸化物である、一種類以上のダウン・ドーパント(down dopant)を含有するシリカを有してなる。

図１において、コア１０に対して正反対にあるのは、クラッド領域１１の熱膨張係数（ＣＴＥ）とは異なる熱膨張係数を有するガラス材料から形成された２つの領域１２である。そのようなファイバが線引きされると、縦方向に延在する領域１２およびそれに垂直に配置されたクラッド領域は異なる量で収縮し、それによって、領域１２は、クラッド領域１１のＣＴＥに対するそのＣＴＥに応じて、引張または圧縮の状態に置かれる。このようにファイバに誘発された歪み誘発複屈折によって、２つの垂直偏光された基本モード間の結合が減少する。領域１２を取り囲んでいるのは、その屈折率が内側クラッド領域１１の屈折率以下であることが好ましい外側クラッド領域１３である。領域１３は、例えば、クラッド領域１１としての使用に関して先に特定した材料のいずれからなっていてもよい。

単一モード光導波路の偏光性能は、異なる偏波を分離する手段としてファイバのコアの対称性を引き伸ばしたりゆがめたりすることによって、わずかに改善される。細長いコアを持つそのような光ファイバ導波路の例が特許文献１から３に開示されている。図２は、屈折率ｎ１を持つコア４、屈折率ｎ２を持つクラッド５を有する導波路を示し、ここで、細長いコア４は、主軸ａおよび短軸ｂを有する。しかしながら、非円形幾何学形状および関連する応力誘起複屈折だけでは、所望の単偏光を維持するのに、一般に十分ではない。
米国特許第４１８４８５９号明細書 米国特許第４２７４８５４号明細書 米国特許第４３０７９３８号明細書

したがって、単偏光を提供するファイバを得ることが、現在進行中の開発分野である。

以下の定義と専門用語が当該技術分野において一般に用いられている。

屈折率プロファイル − 屈折率プロファイルは、ファイバの選択されたセグメントに亘る屈折率（Δ％）と光ファイバの半径（光ファイバの中心線から測定した）との間の関係である。

半径 − ファイバのセグメントの半径は一般に、使用する材料の屈折率が異なる組成を持つ地点に関して定義される。例えば、中央コアはゼロの内径を有する。これは、セグメントの第１の点が中心線にあるからである。中央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央コアの屈折率の最後の点まで引かれた半径である。中心線から離れた第１の点を有するセグメントについては、導波路の中心線から第１の屈折率の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セグメントの最後の屈折率点の位置までの半径が、そのセグメントの外径である。例えば、中央コアを取り囲むダウン・ドープされた環状セグメントは、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。

相対屈折率パーセントΔ％ − Δ％という用語は、式：

により定義される屈折率の相対尺度を表し、ここで、Δ％は、ｉと表示される屈折率プロファイルのセグメントの最大屈折率であり、参照屈折率ｎcは、クラッド層の屈折率であるとみなされる。セグメントの全ての点は、クラッドに対して測定された関連屈折率を有する。

アルファ・プロファイル − アルファ・プロファイルという用語は、ｂが半径であるΔ（ｂ）％の換算で表され、式：

に従うコアの屈折率プロファイルを称し、ここで、ｂ₀はコアのプロファイルの最大点であり、ｂ₁は、Δ（ｂ）％がゼロでありかつｂがｂ_iからｂ_fまでの範囲にある点であり、Δ％は上記のように定義され、ｂ_iはアルファ・プロファイルの最初の点であり、ｂ_fはアルファ・プロファイルの最後の点であり、アルファは実数である指数である。アルファ・プロファイルの最初と最後の点が選択され、コンピュータ・モデルに入力される。ここに用いたように、アルファ・プロファイルがステップ型プロファイルに先行される場合、アルファ・プロファイルの開始点は、アルファ・プロファイルとステップ型プロファイルの交点である。このモデルにおいて、アルファ・プロファイルと隣接するプロファイル・セグメントのプロファイルとの繋がりを滑らかにするために、式は以下のように書かれる：

ここで、ｂ_αは隣接するセグメントの最初の点である。

本発明の実施の形態によれば、最小寸法（Ｂ）より大きい最大寸法（Ａ）および実質的に楕円形状を有する中央コアを備えた光ファイバであって、中央コアの各反対側に位置する少なくとも１つの空気孔を有し、動作波長範囲内で単偏光モードを支持する光ファイバが提供される。ある実施の形態において、中央コアは、ゲルマニア・ドープ・シリカを有してなり、フッ素ドープ・シリカの環状領域に取り囲まれており、ここで、Ａ／Ｂとして定義される第１のアスペクト比が約１．５と約８の間である。ここに記載される全ての実施の形態において、Ａ／Ｂとして定義された第１のアスペクト比は、好ましくは１．５より大きく、より好ましくは１．５と８の間である。

空気孔は、孔の中心を通る線が最小寸法（Ｂ）と実質的に整合するように配置されることが好ましい。ここに記載した本発明により製造された単偏光光ファイバは、１５より大きい、単偏光動作の波長帯域における減衰率を示す。ファイバの減衰は９７８ｎｍで０．０３０ｄＢ／ｍ未満であることが好ましい。本発明による単偏光ファイバには、単偏光ファイバに光学的に連結される光学成分を含むシステムに優れた用途が見出されている。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、中央コアが、約０．５％と約２．５％の間の中央コアデルタ％、Δ１を有することが好ましい。さらに、このファイバは、約−０．０％と約−０．７５％の間のデルタ％、Δ２を有する、中央コアを取り囲むフッ素ドープ領域を含むことが好ましい。

本発明の別の実施の形態によれば、ここに記載した単偏光ファイバなどの光ファイバを製造する方法であって、中央コアおよびその中に少なくとも２つの孔を有するプリフォームを提供し、孔に正圧を加えながらプリフォームからファイバまたはコア・ケインを線引きし、それによって、ファイバまたはコア・ケイン内の中央コアを細長い形状にする各工程を有してなる方法が提供される。この細長い形状は、実質的に楕円であり、最小寸法で割った最大寸法として定義される、約１．５と約８の間のアスペクト比を有する。

本発明の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、その一部は、その説明から当該技術分野には容易に明らかであるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む、ここに記載した本発明を実施することによって認識されるであろう。

ここの説明の目的について、明白に別記されていない限り、本発明は、様々な代わりの構成および工程の順序を想定していることを理解すべきである。また、添付の図面に示され、以下の明細書に記載された特定のファイバおよびプロセス工程は、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の例示の実施の形態であることを理解すべきである。それゆえ、ここに開示された実施の形態に関する特定の寸法および他の物理的特徴は、特許請求の範囲に明白に別記されていない限り、制限するものと考えるべきではない。

ここに記載され、開示された本発明による単偏光光導波路ファイバ２０の第１の実施の形態は、図３〜６に最もよく示されているような断面構造を有する。この図示された実施の形態において、光導波路ファイバ２０は、ファイバの縦軸に沿って延在し、最大寸法Ａ、および最小寸法Ｂを有する中央コア３４を含む。中央コア３４の断面形状は、細長く、略楕円であることが好ましい。この伸長は、線引きされたファイバ２０が、１．５より大きい、好ましくは約１．５と約８の間、より好ましくは２と５の間の、Ａ／Ｂと定義される第１のアスペクト比、ＡＲ１を示すようにファイバの加工（線引きまたは前線引き(redraw：リドロー)）中に制御されることが好ましい。

中央コア３４はゲルマニア・ドープ・シリカから製造されることが好ましく、ここで、ゲルマニアは、コアが、約０．５％と約２．５％の間、より好ましくは約０．９％と約１．３％の間、ある実施の形態においては約１．１％の、図４および５に示されているようなコアデルタ％、Δ１を示すように十分な量で提供される。中央コア３４の平均直径、ｄ ａｖｇ＝｛Ａ＋Ｂ｝／２は、好ましくは約３マイクロメートルと約１２マイクロメートルの間、より好ましくは４マイクロメートルと１０マイクロメートルの間にある。

コアデルタ％、Δ１を上昇させることによって、単偏光帯域幅４８（図９参照）を長波長側にシフトできることが発見された。反対に、孔２４，２６の直径を小さくすると、単偏光帯域幅４８を短波長側に低下させることができる。単偏光帯域幅４８は、第１の偏光４５のカットオフ波長と第２の偏光５０のカットオフ波長の間に位置している。この波長の帯域幅４８内では、真の単偏光、すなわち、偏光がたった１つ提供される。単偏光帯域幅４８は、図９に最もよく示されているように、プロットの直線領域４９から３ｄＢ下方で測定されている。

この実施の形態において、単偏光帯域幅（ＳＰＢ）４８は、約１，１５７ｎｍと約１，１８２ｎｍの間に延在し、それによって、約２５ｎｍの単偏光の帯域幅を提供している。しかしながら、この範囲は例示であり、このファイバについて他の波長帯域を提供してもよいことを理解すべきである。単偏光帯域幅（ＳＰＢ）は、コアデルタを増加させ、平均のコア直径を減少させることによって、増加するであろう。同様に、ＳＰＢの位置は、上述したように調節してもよい。ＳＰＢ４８の幅または相対的位置を調節するために、この単偏光をさらに調節してもよい（以下の表１参照）。

以下の表１は、モデル計算に基づいて、中央コア３４の孔径（ｄ）の様々な変化；コアデルタ％、Δ１の変化；第１のアスペクト比ＡＲ１の変化；およびｄ ａｖｇの変化に対する、本発明による単偏光ファイバの第１の偏光のカットオフ波長λ１、第２の偏光のカットオフ波長λ２、および単偏光波長帯域幅Δλの感度を示している。

上の実施例１〜１８は、様々な構造パラメータの変化に対する本発明によるファイバの感度を示している。特に、実施例１〜４において、孔の直径を１から１５マイクロメートル変化させることによって、単偏光波長帯域が短波長側に移動することが分かる。実施例１４〜１８は、どのようにコアデルタΔ１を用いて、単偏光帯域幅を広げられるかを劇的に示している。残りの実施例は、どのように、平均コア直径ｄ ａｖｇ、およびアスペクト比ＡＲ１を用いて、単偏光の帯域幅およびその帯域の相対的位置に影響を与えるかを示している。

中央コア３４は、コアの屈折率よりも小さい屈折率であることが好ましい、中央コアとは異なる組成を有する環状領域３２により取り囲まれていることが好ましい。したがって、環状領域３２は、純粋なシリカに対してダウン・ドープされていることが好ましく、したがって、フッ素ドープ・シリカから製造されることが最も好ましい。環状領域３２は、約−０．０％と約−０．７％の間、より好ましくは約−０．２％と約−０．６％の間、最も好ましくは約−０．４％である、図５に示したように、デルタ％、Δ２を示すことが好ましい。一般に、環状領域３２のガラスは、中央コア３４よりも線引き温度でより粘性であるようにドープされている。環状領域３２は、図３のコア／クラッド界面３６により示されるように、略楕円形状を有していても、より好ましくは、点線３８により示されるように、略円形状を有していてもよい。

円形状を有する実施の形態において、環状領域３２は、好ましくは約１０マイクロメートルと約２５マイクロメートルの間、より好ましくは約１３マイクロメートルと約１９マイクロメートルの間、ある実施の形態においては約１６．５マイクロメートルの外径Ｄを有する。必要に応じて、環状領域３２は、楕円などの略細長い形状を有していてよい。この場合、平均直径Ｄ ａｖｇ＝｛Ａ’＋Ｂ’｝／２は、例えば、約６マイクロメートルと約１６マイクロメートルの間の、中央コア３４の平均直径の約２倍であり、Ａ’／Ｂ’と定義される第２のアスペクト比ＡＲ２は、約１．５と約８の間である。

楕円の中央コアに加えて、コア３４の反対側には、少なくとも１つの気孔が形成されている。孔２４，２６は、ファイバ２０の環状領域３２に、少なくとも一部に、形成されていることが好ましい。孔２４，２６は、気孔であることが好ましく、ファイバ２０の縦の全長に亘り延在し、ファイバ長に沿って実質的に一定の寸法のものであることが好ましい。孔２４，２６は、中央コア３４の正反対側に位置していることが好ましく、環状領域３２内に全体がまたは一部分が形成されていてよい。例えば、孔２４，２６は、環状領域３２内に全体が含まれていてもよく、または孔２４，２６は、図７のファイバ１２０に示されるように、クラッド３０中に一部が延在していてもよい。孔は、中央コア３４の最小寸法Ｂに隣接して位置し、それにアライメントされており、非常に近接している（例えば、孔の縁が、中央コア３４から３マイクロメートル以内に位置している）。アライメントに関して、気孔は、孔２４，２６の中心を通る線２８が最小寸法（Ｂ）に実質的にアライメントされるように位置している。孔は、好ましくは円形であるが、必要に応じて他の形状であってもよく、等しいサイズであってもなくてもよく、好ましくは約１マイクロメートルと約１５マイクロメートルの間、より好ましくは約５マイクロメートルと約１１マイクロメートルの間の直径ｄ（図６）などの最大寸法を有する。両側に１つずつの孔しか示されていないが、両側に沿った多数の孔が、楕円形状を形成し、動作波長帯域内で単偏光を提供するように働いてよい。

ファイバのクラッド３０が、環状領域３２を取り囲み、それと接触していることが好ましい。クラッド３０は、約１２５マイクロメートルの従来の外径を有することが好ましく、好ましくは実質的に純粋なシリカの組成を有する。必要に応じて、クラッド３０は、フッ素などの他の適切なドーパントを含んでもよく、サイズの制約があれば、外径を減少させてもよい。

単偏光ファイバ２０の相対的な屈折率プロファイルの一般的な図が、それぞれ、Ｘ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸に沿って、図４および５に示されている。プロットは、ファイバの半径（マイクロメートルで表されている）に対して記録された相対屈折率パーセント（デルタ％）を示しており、そのような両軸に沿ったプロファイルの差をはっきりと示している。特に、これらのプロットは、中央コア３４の最大相対屈折率Δ１、孔の相対屈折率（その深さのために断ち切られている）、および環状領域３２の最大相対屈折率Δ２を示している。空気の相対屈折率は、ｎ_air＝約１．０であり、それゆえ、デルタ％は、負で非常に大きい（約−５４％と推測される）。プロファイルの点線部分３８は、部分３２が丸い形状を有する（点線３８により表される−図３参照）ファイバ２０を反映している。それゆえ、各軸に沿った屈折率プロファイルは非常に異なることが容易に認識される。

単偏光ファイバ１２０の別の実施の形態が図７に示されている。ファイバ１２０は、楕円形状の中央コア３４、楕円コアの短い寸法に平行して中央コアの両側に位置する円形断面の気孔２４，２６、環状領域３２、およびクラッド領域３０を有してなる。この実施の形態において、孔２４，２６は、一部が領域３２に、一部がクラッド３０に形成されている。環状領域３２は、約−０．４％のデルタ％を提供するほど十分にフッ素ドープされている。クラッド３０は純粋なシリカから製造されることが好ましい。上述した、ｄ（孔の直径）、最大と最小の寸法、ＡとＢ、および環状領域３２の直径は、この実施の形態について等しく適している。

単偏光ファイバ２２０のさらに別の実施の形態が図８に示されている。この実施の形態において、ファイバ２２０は、楕円形状の中央コア３４、楕円コアの短い寸法に平行した中央コアの両側に位置する円形気孔２４，２６、およびクラッド３０を有してなる。この実施の形態において、孔２４，２６は環状領域３２に形成されるが、この領域は、純粋なシリカであることが好ましいクラッド３０と同じ材料から製造されている。点線３８は、孔２４，２６の最も外側の部分よりも大きい半径に位置する、コア領域とクラッド領域の界面を示す。ファイバ２２０のこの実施の形態において、コアデルタΔ１％は約１．６％であることが好ましい。

本発明の実施の形態による単偏光ファイバ２０，１２０，２２０の各々は、計画的ＳＰＢ４８（図９参照）内の単偏光（たった１つの偏光モードの伝送）を可能にする光学的性質を示す。本発明による単偏光ファイバのＳＰＢ４８を、約８００ｎｍと約１６００ｎｍの間に位置するように設計することが好ましい。このファイバのＳＰＢ４８を、９８０，１３１０または１５５０ｎｍで動作する光学成分に容易に使用できるように９８０，１３１０または１５５０ｎｍに一致するように設計することが最も好ましい。特に、ＳＰＢの中心波長が、光学成分の動作波長の中心波長と実質的に一致する（約±２０ｎｍ以内）ことが好ましい。さらに、本発明によるファイバ２０，１２０，２２０は、ＳＰＢ４８内で、好ましくは１５ｄＢ以上の、より好ましくは２０ｄＢ以上の９７８ｎｍでの減衰比を示す。

実験１
図７に示した断面構造を有する、本発明による第１の代表的な単偏光ファイバを製造した。ファイバ１２０は、約５．３３マイクロメートルの平均直径ｄ ａｖｇ、約７．７５マイクロメートルの最大寸法Ａ、約２．９マイクロメートルの最小寸法Ｂを有する中央コア３４を有し、第１のアスペクト比Ａ／Ｂが約２．７であり、中央コアデルタΔ１が１．１％であり、アルファ・プロファイルが約２のαを有している。孔２４，２６は、一部が環状領域３２に含まれ、一部がクラッド３１に含まれていた。孔２４，２６は、約８．３マイクロメートルの平均直径を有した。環状領域３２にはフッ素がドープされ、それによって、純粋なシリカのクラッド３０に対して屈折率が低くなっている。環状領域３２の相対屈折率、Δ２は−０．４％であり、環状領域３２の外径Ｄは約１６マイクロメートルである。この実施の形態において、孔２４，２６は、中央コア３４の側面に実質的に接触している。例えば、単偏光ファイバ１２０を検査し、これは、９７８ｎｍの波長で、１．５１ｍの長さに亘り、約３８．６ｄＢの減衰比ＥＲを示した。ＥＲは、ＳＰＢ４８において約１５であった。ファイバのビート長は４．２１ｍｍであることが分かった。減衰は、１．４５ｍの長さにおいて９７８ｎｍで０．０２７ｄＢ／ｍであると測定された。

実験２および３
長手方向に沿った（実験１の長さから間隔がおかれた）同じファイバの他の部分も実験２および３で検査して、わずかに異なる性能結果が得られた。ファイバの長さに沿った性質のこの変動は主に、製造ファイバにおいてずっと良好に制御されるであろう、試作ファイバにおけるプロセス制御の変動によるものであった。

実験４
さらに別の実験試料が、実験４として表２に示されている。この実験において、コアデルタ、Δ１は２．０％であり、Δ２は−０．４％であった。この実験において、アスペクト比ＡＲ１は約３．２であり、平均コア直径ｄ ａｖｇは約４マイクロメートル（｛Ａ＋Ｂ｝／２）であった。平均孔直径および他のファイバのパラメータは実験１と同様であった。この実験により示されたように、１．１％と比較して、中央コアの相対屈折率を２．０％に上昇させると、単偏光（ＳＰ）帯域幅が４２ｎｍに増加した。

上述した単偏光ファイバおよび追加の実験のファイバの光学的性質が表２に与えられている。

図９は、ファイバ１２０の異なる偏光４５，５０について、波長（ｎｍ）に対する伝送パワー（ｄＢ）のトレースを示すことによって、図７の実験１のファイバに関する単偏光帯域幅（ＳＰＢ）を示すプロットである。特に、第１の変更４５と第２の変更５０を測定し、波長の関数としてプロットした。

９７８ｎｍでの減衰比は、０．５ｎｍの帯域幅を持つ９７８ｎｍの単波長ポンプレーザからの光信号を、ファイバの短い長さに通過させ、次いで、９７８ｎｍの波長で伝送パワーを測定することによって生成した。同様に、ＥＲを、ＳＰＢ内で同じ様式で測定してもよい。伝送パワーは、ファイバの出力端で２つの偏光に沿って測定し、転じて、入口端では、偏光は、複屈折軸のそれぞれとアライメントされている。減衰比、ＥＲは、式

によって決定し、ここで、
ｐ２は第２の偏光のパワーであり、
ｐ１は第１の偏光のパワーである。

ビート長Ｌ_Bも、光源のスペクトルおよびファイバの長さＬにおける変調期間、Δλを決定することによって、波長走査技法を用いて測定した。２つの偏光子をファイバの前後に挿入した。ビート長Ｌ_B（ｍｍ）は式：

にしたがって計算する。ここで、λは、光源の中心波長（ｎｍ）である。この測定において、広帯域ＡＳＥ源を用い、変調期間は、フーリエ変換を行うことによって得られる。ＡＳＥ源の波長は、９４０〜１０２０ｎｍであり、中心波長は９８０ｎｍであった。測定したビート長は４．２１ｍｍであった。

同様に、第１の偏光のカットオフ波長λ１、第２の偏光のカットオフ波長λ２、および単偏光帯域幅（２つの偏光モードのカットオフ波長間の差）を決定する。各測定について、３００〜２０００ｎｍの平らなスペクトルを有する非偏光白色光源を用いる。次いで、偏光子を、光発射端に挿入し、減衰比の測定から決定された２つの偏光軸に固定して、各偏光についてカットオフ検査を行う。

単偏光ファイバの減衰は、ファイバの第１の長さ（約３ｍ）についてのパワーｐ１を測定し、次いで、このファイバを短い長さ（約１ｍ）に切断し、パワーｐ２を測定することによって測定する。次いで、減衰を、

として計算する。ここで、Ｌは除去した長さである。減衰は９７８ｎｍで測定される。

図１０は、ここに記載した単偏光ファイバの実施の形態による単偏光ファイバ２０，１２０，２２０を用いた１つのシステム４０を示している。システム４０は、ここに含まれ、これに取り付けられた本発明によるファイバ２０，１２０，２２０を有する、レーザ、ジャイロスコープ、センサ、変調器、ビーム・スプリッタ、偏光マルチプレクサなどの光学成分４２を有してなる。ファイバ２０，１２０，２２０および光学成分４２は、さらにハウジング４４内に含まれて、その中のサブコンポーネントを構成してもよい。

図１１は、本発明の実施の形態によるファイバ２０，１２０，２２０が光学成分４２ａ，４２ｂ間に取り付けられており、ファイバと光学成分が必要に応じてハウジング１４４内に収容されているシステム１４０を示している。

図１２は、本発明の実施の形態によるファイバ２０，１２０，２２０が光学成分４２に取り付けられており、ファイバが別のタイプのファイバ４７に光学的に連結されているシステム２４０を示している。

ここに記載したファイバ２０，１２０，２２０は、以下の製造方法を用いて形成する。最初に、図１３に示すように、約０．５％と約２．５％の間のコアデルタΔ１を持つ適切なゲルマニア・ドープ・中央コア３４ａ、および約−０．０％と約−０．７５％の間のデルタΔ２を持つ、コア３４ａを取り囲むフッ素がドープされた環状領域３２ａを有するコア・ケイン５２を提供する。コア・ケイン５２は、長さが１ｍであり、直径が約４２ｍｍであった。次いで、図１４に示すように、ケイン５２の正反対の縦側に、幅、約１３ｍｍ、深さ、約７ｍｍの溝５４を削り、それによって溝付きケイン５２ａを形成する。溝の深さは、その底部が中央コア３４ａに実質的に接触するようなものであるべきである。次いで、削られたコア・ケイン５２ａを約３０分間に亘りＨＦ中でエッチングして、削りかすを除去する。次いで、削られエッチングされたケイン５２ａを、図１５に示すような、約８００グラムのシリカスート５８で被覆された１ｍ長のシリカ管５６中に挿入して、プリフォーム・サブアセンブリ６０を形成する。オーバークラッド５８は、例えば、外付け（ＯＶＤ）法によって製造してもよい。

次いで、図１５のプリフォーム・サブアセンブリ６０を、最初に固結炉６２内でＣｌ₂の雰囲気中で乾燥させ、次いで、この炉内でＨｅ含有雰囲気中で固結して、固結プリフォーム６０ａを形成することによって、固結する。次いで、固結プリフォーム６０ａを、図１７に示すように、前線引き塔６４中に挿入する。加熱素子６５によってプリフォーム６０ａに熱を加え、張力印加ホイール６６によって、プリフォーム６０ａを、約７ｍｍの直径のコア・ケイン６８に線引きする。前線引きプロセス（プリフォームからより小さな直径のコア・ケインへの線引き）を行っている間、孔２４，２６に、それらが閉じないように十分な正圧を加える。この圧力は、中央コアをわずかに細長くするのに十分であってよい。使用する圧力は、他の要因の中でも、線引き温度、ガラスの粘度、および線引き速度の関数である。

今では、楕円形状の中央コアおよび気孔を有する、このケイン６８を再度、図１８に示すように、約１０００グラムのシリカスート５８ａで被覆された１ｍ長のシリカ管５６ａ中に挿入して、プリフォーム・サブアセンブリ６０ｂを形成する。このプリフォーム・サブアセンブリ６０は、これまでに記載したのと同じ様式で固結する。次いで、固結したブランク６０ｃを、図１９に示すように、線引き炉７０内でハンドル７１から吊り下げ、ファイバ７２をそこから線引きする。線引き中、小さな正圧を孔に印加して、コアを楕円形状にさせる。コアの伸長は、中央コアの所望のアスペクト比を達成するように、前線引き工程、線引き工程、またはそれらの組合せにおいて生じてもよいことが理解されよう。いずれにせよ、伸長を生じさせるために、孔（およびファイバ）に正圧が加えられる。

本発明の範囲から逸脱せずに、本発明に改変および変更を行えることが当業者には明らかである。それゆえ、本発明は、本発明の改変および変更を、それらが添付の特許請求の範囲およびその同等物に含まれるという条件で包含することが意図されている。

従来技術の光導波路の断面図 従来技術の別の光導波路の断面図 本発明による単偏光光ファイバの第１の実施の形態の断面図 図３の軸Ｘ−Ｘに沿ってとられた第１の実施の形態の屈折率プロファイルのグラフ 図３の軸Ｙ−Ｙに沿ってとられた第１の実施の形態の屈折率プロファイルのグラフ 本発明による単偏光光ファイバの第１の実施の形態の拡大部分断面図 本発明による単偏光光ファイバの第２の実施の形態の断面図 本発明による単偏光光ファイバの第３の実施の形態の断面図 本発明による単偏光光ファイバのある実施の形態の単偏光の代表的な波長帯域を示すプロット 光学成分に光学的に連結された、本発明のある実施の形態による単偏光光ファイバを含むシステムの概略図 光学成分に光学的に連結された、本発明のある実施の形態による単偏光光ファイバを含むシステムの概略図 光学成分に光学的に連結された、本発明のある実施の形態による単偏光光ファイバを含むシステムの概略図 本発明による単偏光ファイバを製造するために用いられるコア・ケインの斜視図 本発明による単偏光ファイバを製造するために用いられるコア・ケインの斜視図 本発明による単偏光ファイバを製造するために用いられるプリフォーム・サブアセンブリの端部図 固結炉内に取り付けられたプリフォーム・サブアセンブリの部分断面側面図 プリフォームをコア・ケインに前線引きするためのプロセス／装置を示す部分側面図 本発明による単偏光ファイバを製造するために用いられる別のプリフォーム・サブアセンブリの端部図 本発明の実施の形態による、光ファイバを線引きするためにプロセス／装置を示す部分断面側面図

符号の説明

２０，１２０，２２０ 単偏光ファイバ
２４，２６ 孔
３０ クラッド
３２ 環状領域
３４ 中央コア
４０，１４０，２４０ システム
４２ 光学成分
４４ ハウジング

Claims (4)

1. 最小寸法（Ｂ）より大きい最大寸法（Ａ）および実質的に楕円の形状を有する中央コア、および該中央コアの各反対側に位置した少なくとも１つの気孔を有してなる光ファイバであって、当該光ファイバが、動作波長範囲内で単偏光モードを支持すること、前記中央コアが、フッ素ドープ・シリカの環状領域により取り囲まれており、Ａ／Ｂと定義される第１のアスペクト比が１．５と８の間にあって、前記最大寸法（Ａ）と前記最小寸法（Ｂ）との平均寸法が、３μｍと１２μｍとの間にあること、
   前記気孔が、前記中央コアから３μｍ以内に位置する孔の縁を有しており、その横断面の最大寸法が、１μｍと１５μｍとの間にあること、
   前記環状領域が、その外径が１０μｍと２５μｍとの間にあり、クラッド層に対して−０．２％から−０．６％のデルタを有し、
   前記中央コアがクラッド層に対して０．５％から２．５％のデルタを有することを特徴とする光ファイバ。
2. 前記気孔が、該気孔の中心を通る線が前記最小寸法（Ｂ）に実質的にアライメントされているように位置していることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. １５ｄＢ以上の、単偏光波長帯域の減衰比（ＥＲ）であって、当該減衰比（ＥＲ）が、式：ＥＲ＝１０×ｌｏｇ（ｐ１／ｐ２）（但し、ｐ１：第１の偏光パワー；ｐ２：第２の偏光パワー）で定義されるもの、を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 最小寸法（Ｂ）より大きい最大寸法（Ａ）および実質的に楕円の形状を有する中央コア、および該中央コアの各反対側に位置した少なくとも１つの気孔を有してなる光ファイバであって、当該光ファイバが、動作波長範囲内で単偏光モードを支持すること、前記中央コアが、フッ素ドープ・シリカの環状領域により取り囲まれており、Ａ／Ｂと定義される第１のアスペクト比が２と５の間にあって、前記最大寸法（Ａ）と前記最小寸法（Ｂ）との平均寸法が、３μｍと１２μｍとの間にあること、
   前記気孔が、前記中央コアから３μｍ以内に位置する孔の縁を有しており、その横断面の最大寸法が、１μｍと１５μｍとの間にあること、
   前記環状領域が、その外径が１０μｍと２５μｍとの間にあり、クラッド層に対して−０．２％から−０．６％のデルタを有し、
   前記中央コアが、クラッド層に対して０．５％から２．５％のデルタを有することを特徴とする光ファイバ。

Images