JPH04308802A - 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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- JPH04308802A JPH04308802A JP3099857A JP9985791A JPH04308802A JP H04308802 A JPH04308802 A JP H04308802A JP 3099857 A JP3099857 A JP 3099857A JP 9985791 A JP9985791 A JP 9985791A JP H04308802 A JPH04308802 A JP H04308802A
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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 Ｇｒｏｗｔｈ 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 Ｇｒｏｗｔｈ 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． Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ． ＬＴ−５ ， １９８
７ ， 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。
． Ｆ． Ｄｉｇｏｎｎｅｔ 他 ： Ｊ． Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ． ＬＴ−５ ， １９８
７ ， 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】
【課題を解決するための手段】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、前記針状単結晶と前記ガラス材料を前記ガラス材料
の軟化点温度以上に加熱し延伸する。
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、前記針状単結晶と前記ガラス材料を前記ガラス材料
の軟化点温度以上に加熱し延伸する。
【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（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２）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１．３
２μｍ 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（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２）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１．３
２μｍ 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（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２）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（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２）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。
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。
【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。
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。
【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
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スラ材料でほぼ覆い、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、前記針状単結晶と前記ガラス材料を該ガラス材料の
軟化点以上に加熱し延伸する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 true JPH04308802A (ja) | 1992-10-30 |
| JP2981005B2 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 |
|---|---|
| JP2981005B2 (ja) | 1999-11-22 |
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