JPH0634829A - 単結晶光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents

単結晶光ファイバ及びその製造方法

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JPH0634829A
JPH0634829A JP4191839A JP19183992A JPH0634829A JP H0634829 A JPH0634829 A JP H0634829A JP 4191839 A JP4191839 A JP 4191839A JP 19183992 A JP19183992 A JP 19183992A JP H0634829 A JPH0634829 A JP H0634829A
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JP
Japan
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single crystal
needle
optical fiber
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shaped single
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Pending
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JP4191839A
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English (en)
Inventor
Atsushi Yokoo
篤 横尾
Hiroki Ito
弘樹 伊藤
Toshikuni Kaino
俊邦 戒能
Takashi Kurihara
栗原  隆
Itaru Yokohama
至 横浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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を提供する。 【構成】 針状単結晶11を屈折率が当該針状単結晶1
1よりも低い高分子材料からなる前駆体13で覆う工程
と、当該高分子材料の前駆体13を重合する工程とによ
り前記針状単結晶11の表面に高分子皮膜12を形成す
ることにより、針状単結晶11の表面にその屈折率が当
該針状単結晶よりも低い高分子皮膜12を皮覆した単結
晶光ファイバを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
単結晶光ファイバは、文献 (M. M. Fejer 他:Rev. Sc
i. Instrum.,55(11),1984,pp1791-1796) および文献
(Y. S. Luh 他:J. Crystal Growth,78,1986,pp.135-14
3) に示されているように、針状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
率よくファイバ内に閉じ込めることができず、光損失が
大きいという問題点があった。
【0003】このため、単結晶ファイバで非線形光学効
果を応用した素子を作製した場合、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。
【0004】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.6
42) 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。
【0005】従来この様な構造を形成するために、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
ガラス材料間の膨張係数の差のため、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
う問題があった。
【0006】また、光学接着剤等の有機材料では針状単
結晶との屈折率差が大きすぎるため、導波路の伝搬モー
ド数の増加による非線形光学効果の効率の低下が問題と
なっていた。
【0007】また、文献 (S. Sudo 他:Opt. Lett.,12,
1987,pp.938)に示されているように針状単結晶の外側か
ら針状単結晶の屈折率を下げる添加物を拡散させる内部
拡散法が検討されている。しかしながら、この方法で
は、十分なクラッド層厚を得るために針状単結晶の相当
深部まで添加物を拡散させる必要があり、このため、結
晶構造不整を引き起こし、光の伝搬損失が増加するとい
う問題点があった。
【0008】本発明はこの様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及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る単結晶光ファイバは針状単結晶の表面に、屈折
率が当該針状単結晶よりも低い高分子皮膜を形成したこ
とを特徴とする。
【0010】また、一方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当該針状単結晶よりも低い高
分子材料からなる前駆体で覆う工程と、当該高分子材料
の前駆体を重合する工程とにより、前記針状単結晶の表
面に高分子皮膜を形成することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明によれば、先ず、針状単結晶を、高分子
材料の前駆体でほぼ覆い、次いで加熱、もしくは紫外線
照射により上記前駆体を重合し、前記針状単結晶の表面
に高分子膜を形成する。この結果、マイクロベンディン
グや、結晶構造不整のないコア、クラッド構造を持つ単
結晶光ファイバを得ることが可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本実施例に係る針状単結晶光ファイ
バの概略図である。同図に示すように、単結晶光ファイ
バ10は、針状単結晶11と、当該針状単結晶11の表
面に形成された高分子皮膜12とから形成されており、
当該高分子皮膜12の屈折率は針状単結晶11の屈折率
よりも低いものとしている。
【0014】この単結晶光ファイバ10を製造する工程
としては図1(A),(B)に示すように、針状単結晶
11の外周面に高分子皮膜12を形成する高分子材料
(針状単結晶11の屈折率よりも低い屈折率を有する)
の前駆体13を、溶液もしくは融液の状態で付着させて
おり、加熱もしくは紫外線照射によって、例えば、下記
「化1」に示す重合反応を起こさせ、高分子材料(「化
1」ではPPV(ポリフェニレンビニレン))からなる
高分子皮膜12を針状単結晶11の表面に形成するよう
にしてる。
【0015】
【化1】
【0016】実施例1 本実施例においては、針状単結晶11として、レーザ溶
融法で作製したニオブ酸リチウム単結晶ファイバを用
い、高分子材料として屈折率2.1をもつポリフェニレ
ンビニレン(PPV)を使用した。PPV前駆体(I)
は「化1」に示すように重合し、PPV(II)とな
る。本実施例の単結晶ファイバ作製工程を図1を参照し
て説明すると、まず、図1(A)に示すように、針状単
結晶11に高分子材料の前駆体11としてのPPV前駆
体(I)のアルコール溶液を均一に付着する。これをヘ
リウムガス等の不活性ガス中で1時間、100℃に加熱
する。この加熱によってPPV前駆体(I)が重合して
PPV(II)となり、その結果、図1(B)に示すよ
うに、PPV(II)からなる高分子皮膜12で針状単
結晶11を覆った、単結晶光ファイバ10が得られる。
【0017】この実施例により作製された単結晶光ファ
イバ10の断面構造および屈折率分布を、それぞれ図2
(A)および図2(B)に示す。本実施例に係る単結晶
光ファイバ20は中央部にニオブ酸リチウム針状単結晶
からなるコア21と、コア周囲のPPVからなるクラッ
ド22とから形成されている。コア21の外径は50μ
m、クラッド22の外径は100μmである。
【0018】屈折率分布は図2(B)に示すようにステ
ップ状であり、コア21の屈折率は2.23、クラッド
22の屈折率は2.10と、良好な導波路構造が形成さ
れていることがわかる。
【0019】PPVからなる高分子皮膜を作製しなかっ
た従来の場合では、単結晶光ファイバの波長1.06μ
mでの透過損失が1.2db/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0.2d
b/cmと大きな改善がみられた。
【0020】また、1.06μm光からの第二高調波発
生を検討すると、PPV皮膜を作製しなかった従来のフ
ァイバでは変換効率が1%/W/cm2 であったのに対
し、この実施例で作製したファイバでは5%/W/cm
2 の変換効率が得られ、変換効率の向上が確認された。
【0021】実施例2 本実施例においては、針状単結晶11としてレーザ溶融
法で作製したニオブ酸リチウム単結晶光ファイバに対
し、屈折率を下げる添加物としてマグネシウムを使用し
て、内部拡散法を行った針状単結晶を用いると共に、高
分子材料としてはPPVを使用する。実施例1と同様に
針状単結晶表面にPPV皮膜を作製する。
【0022】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。本実施例に係る単結晶光ファ
イバ30は中央部にニオブ酸リチウム針状単結晶31
と、周囲のPPVからなる高分子皮膜32とから形成さ
れている。針状単結晶31の外径は50μm、PPVか
らなる高分子皮膜32の外径は100μmである。
【0023】図3(B)に示すようにマグネシウム内部
拡散により針状単結晶内部にはグレーデッド型屈折率分
布が形成され、針状単結晶とPPVからなる高分子皮膜
32の境界にはステップ状の屈折率分布が存在する。屈
折率分布からは、針状単結晶内部の実効コア径は30μ
mと見積られる。
【0024】PPVからなる高分子皮膜を作製しなかっ
た従来の場合では、単結晶光ファイバの波長1.06μ
mでの透過損失が1.7db/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0.7d
b/cmと大きな改善がみられた。
【0025】また、1.06μm光からの第二高調波発
生を検討すると、PPVからなる高分子皮膜を作製しな
かったファイバでは変換効率が2%/W/cm2 であっ
たのに対し、この実施例で作製したファイバでは15%
/W/cm2 の変換効率が得られ、変換効率の向上が確
認された。この結果は、マグネシウム拡散により針状単
結晶内部に屈折率分布をもたせた場合にも、十分なクラ
ッド層厚を得ることが必要であることを示しており、本
発明の有利性を示している。
【0026】尚、本実施例においてはニオブ酸リチウム
単結晶と高分子材料としてPPVとを例にして説明した
が、本発明の製造方法は、ニオブ酸リチウムとPPVに
限定されるのではなく、例えばネオジウム添加YAG
(Y3Al5O12)針状結晶とポリイミド等、前駆体から重合
され、その屈折率が目的の針状単結晶の屈折率よりも低
い高分子材料と針状単結晶の組合せに対しても同様に適
用できることはもちろんである。
【0027】
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る単結晶ファイバの製造工程の基
本構成を示す図である。
【図2】(A)は本発明の実施例1において作製された
単結晶ファイバの構造を示す断面図である。(B)は本
発明の実施例1において作製された単結晶ファイバの屈
折率分布を示す図である。
【図3】(A)は本発明の実施例2において作製された
単結晶ファイバの構造を示す断面図である。(B)は本
発明の実施例2において作製された単結晶ファイバの屈
折率分布を示す図である。
【符号の説明】
10,20,30 単結晶光ファイバ 11 針状単結晶 12 高分子皮膜 13 高分子材料の前駆体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/07 8934−4M 3/108 8934−4M 3/17 8934−4M (72)発明者 栗原 隆 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 (72)発明者 横浜 至 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 針状単結晶の表面に、屈折率が当該針状
    単結晶よりも低い高分子皮膜を形成したことを特徴とす
    る単結晶光ファイバ。
  2. 【請求項2】 針状単結晶を屈折率が当該針状単結晶よ
    りも低い高分子材料からなる前駆体で覆う工程と、当該
    高分子材料の前駆体を重合する工程とにより、前記針状
    単結晶の表面に高分子皮膜を形成することを特徴とする
    単結晶光ファイバの製造方法。
JP4191839A 1992-07-20 1992-07-20 単結晶光ファイバ及びその製造方法 Pending JPH0634829A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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