JPS63137492A - 光フアイバ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は希土類元素などの蛍光発生物質を添加された光
ファイバに関するものである。

（従来技術） 近年、希土類元素を添加した石英系光ファイバの研究が
活発化している８石英系ガラス中に添加された希土類元
素イオンは元素に特有の蛍光発光特性を持ち、例えばＮ
ｄを添加した石英ガラスではＮｄ２Ｏ３の吸収帯である
波長０．５ｇｍから０．９ＩＬｍ域の光を照射すると、
第３図のように０．９ルｍ近傍および１　、１　ｐｍ近
傍に強い蛍光線が現れる。

この蛍光線を利用したファイバ型レーザの開発が希土類
元素添加石英系ファイバの主たる目的であるが、蛍光の
発光特性は吸収波長帯の特性では周囲強度や放射線の被
照射量に依存するため、ファイバ型温度計や放射線セン
サーへの応用も考えられる。

希土類元素を添加した光ファイバをレーザ化する方法と
しては第４図イ、口に示すような方法がある。このうち
第４図イの方法はエンドボンピングと呼ばれるものであ
り、励起光源ｌから発生される励起光を蛍光発光物が添
加されている光ファイバ２の一端より入射して同ファイ
バ２内の蛍光発光物から蛍光を発生させ、この蛍光が同
光ファイバ２のコア内を伝搬しながら増幅されて同ファ
イバ２の他端よりレーザー光として出力されるようにし
たものである。

第４図口の方法はサイドボンピングと呼ばれるものであ
り、励起光源１から発生される励起光を集光ミラー３で
集光し、その励起光を蛍光発光物が添加されている光フ
ァイバ２の側面から光ファイバのコア部２ａ（第４図へ
）に集光するように照射して蛍光を発生させ、発生した
蛍光は光ファ身パ２のコア内を伝わって同ファイバ２の
両端より出力されるようにしたものである。

上記の方法はいずれの場合も両端側に反射ミラー４およ
び光を一部透過する出力ミラー４ａにより共振系を構成
してしきい値を下げることができる。

希土類元素添加の光ファイバは従来から、光ファイバの
製造方法として確立されているＶＡＤ法やＣＶＤ法を一
部改良して作成することができ。

コア層において、数十ｐｐｍから数千ｐｐｍの各種希土
類元素の添加量が達成されている。現在までに報告され
ている希土類元素添加の光ファイバはしかしながら希土
類元素が中心部のコア層に添加されており、周囲のクラ
ッド層には微量もしくは全く添加されていない構造とな
っている。

一方ファイバレーザを効率よく発振させるためには励起
光は効率よく吸収されるが、発生した蛍光は低損失で伝
搬される光フアイバ構造が望ましい。

（従来技術の問題点） り来りように希土類元素が主としてコア部に添加されて
いる構造では、発生した蛍光の波長が希土類化合物の吸
収帯の一部にかかり、コア部を伝搬していく際に吸収損
失を受けることになり望ましくない（第３図）、また、
第４図口に示したサイドポンピングでレーザを構成した
場合、サイドからの励起光は中心のコア部２ａに集光し
なければ効率が向上しないため、直径５０７Ｌｍから１
０ｐｍ（通常の石英系光ファイバのコアの直径）程度の
細い部分に励起光を集光させなければならない、しかし
そのようにすると、集光された部分が熱を持ち、屈折率
が変化し、その結果レーザ発振条件が変り不安定なレー
ザ光源になり易いという問題点もある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記のような従来より報告されている
希土類元素添加の光ファイバの欠点を改良し、効率良く
蛍光が発生される光ファイバを実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光ファイバは第１図のように中心部の光透過性
に優れた材質からなるコアＮｌＯとその周囲のコア層よ
りも屈折率の低い材質からなるクラッド層１１を持つ光
ファイバ１２において、クラッド層１１に蛍光発生物質
が添加されており、コア層ｌＯには同物質がクラッド層
１１に比べて少量添加されるか全く添加されていないも
のである。

（発明の作用） この構造では外部からの光照射によりクラッド層１１で
発生した蛍光は徐々に屈折率の高いコア層１０に集まり
、一旦コア層に入った光はクラッド層に戻ることなくそ
のまま伝搬していくがコア層１０では添加物による吸収
の影響を受↓すないため低損失に伝搬し、効率よく増幅
されていく。

（実施例） 本発明の光ファイバは、蛍光発生物質が光ファイバの中
心部ではなく、中心部をはずした周囲部に添加されてい
るところに特徴がある。

第２図は屈折率と蛍光発生物質の添旭量との関係を示す
ものであり、実線は屈折率、点線は蛍光発生物質の添加
量である。

第２図イは中心にいくに従って屈折率が徐々に大きくな
るタイプの光ファイバであり、コア層とクラッド層との
間に明確な境界はないが中心部に比べ屈折率の低い周囲
（クラッド）層に蛍光発生物質が添加されており、屈折
率の高いコア層には同物質が全く添加されていないか、
周囲層に比べて少量だけ添加されている。

第２図イは屈折率が徐々に変化するタイプの光ファイバ
の場合であるが、光ファイバは同図口のように屈折率が
ステップ状に変化する構造のものでもよく、その場合も
ほぼ同じような効果が得られる。

本発明の光ファイバは、クラッド層１１の外側に、通常
ジャケットと呼ばれる保護層を形成することもできる。

この保護層はクラッド層１１よりも屈折率の低いものが
よく、もし屈折率が高いと発生した蛍光の一部が外側に
も漏れて損失となる、この光ファイバの屈折率分布は第
２図ハのようになる。

蛍光発生物質としてはＮｄのような希土類元素が最も知
られているが、その他の元素例えばＭｎなどのような蛍
光を発生させる元素、イオンを用いることができる。

（発明の効果） 本発明の光ファイバは次のような効果がある。

（１）蛍光発生物質をコア層のみに添加する場合に比べ
て、一般にクラッド層の厚みはコア層に比べ大きいので
同じ濃度で多くの蛍光発生物質を添加することができる
ので、多くの蛍光を発する光ファイバとなる。

（２）サイドボンピングによりレーザを構成した場合、
蛍光発生物質が径の大きいクラフト部分に分布している
ため、励起光を強く集光する必要がない。このため熱に
よる屈折率変化の影響を受けにくい。

（３）蛍光発生物質が光ファイバの表面に近いクラッド
部分に分布するので、励起光による熱は表面の近くで多
く発生し１表面から放熱し易くなる（４）励起光の照射
によって発生した蛍光が添加物による光吸収の影響を受
けることなく低損失で光フアイバ中を伝搬することがで
きる。

（５）クラッド層１１の外側に保護層を設けるとクラッ
ド層１１で発生した蛍光が、光ファイバの表面に付若し
た異物やキズもしくは光ファイバの周囲に施されるコー
ティング等により散乱したり吸収されたりするのを防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発明例の光ファイバの端面概略図。 第２図イ、口、ハは本発明の各種光ファイバの屈折率分
布と蛍光発生物質の添加濃度分布の関係を示す説明図、
第３図はＮｄをドープした石英ファイバの損失波長特性
及び蛍光波長特性の説明図、ｔ３４図イはエンドボンピ
ング方式のファイバレーザの説明図、第４図口はサイド
ボンピング方式のファイバレーザの説明図、第４図ハは
同図口のＡ−Ａ断面図である。 １０はコア層 １１はクラッド層 １２は光ファイバ 第１図 第　２　図 （イ）（ｐ） ｑ＼）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心部に光透過性に優れた材質からなるコア層と
   その周囲にコア層よりも屈折率の低い材質からなるクラ
   ッド層を持つ光ファイバにおいて、クラッド層に蛍光発
   生物質が添加され、コア層には同物質がクラッド層に比
   して少量添加されているか全く添加されていないことを
   特徴とする光ファイバ。
2. （２）蛍光発生物質が添加されているクラッド層の外側
   に、クラッド層よりも屈折率の低い保護層が形成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ。