WO1994019714A1

WO1994019714A1 - Polarized wave holding optical fiber, production method therefor, connection method therefor, optical amplifier, laser oscillator and polarized wave holding optical fiber coupler

Info

Publication number: WO1994019714A1
Application number: PCT/JP1994/000300
Authority: WO
Inventors: Ryozo Yamauchi; Kuniharu Himeno; Minoru Sawada; Fumio Suzuki; Kazuhiko Aikawa; Tetsuo Nozawa; Shigefumi Yamasaki
Original assignee: Fujikura Ltd.
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1994-09-01
Also published as: EP0637762A1; US5689578A; DE69424606D1; DE69424606T2; EP0637762A4; EP0637762B1

Description

明細書

偏波保持光フアイパとその製法とその接梡法並びに光増幅器、レーザ発振器および偏波保持光ファイバ力ブラ

技術の分野

この発明は、種々の光ファイバセンサなどに用いられる偏波保持光ファイバとその製法とその接続法並びに光増幅器、レーザ発振器および偏波保持光フアイパ力ブラに関する。

背景技術

従来より、種々の偏波保持光ファイバが知られている。図 2 2 ( a ) 〜（d ) は、従来の代表的な偏波保持光ファイバを示すもので、（ a) は楕円コア型と呼ばれ、コアを円形状から非軸対称に変形させて 2つの偏波モード間の縮退を解き. モード間の伝搬定数を異なるようにし、偏波を保持するようにしたものである。また、図 2 2 ( b ) は楕円クラヅド型、（ c ) はボウタイ型、（d ) は PAN D A型と呼ばれるもので、光ファイバの中心軸に対して対称でない（非軸対称）応力をファイバ中に導入して、 2つの偏波モード間の縮退を解くようにしたものである。図中符号 1はコア、 2はクラッド、 3はジャケット、 4は応力付与部である。

これらの偏波保持光フアイパの製造技術については、いくつかの文献に記載されており、その一例として、 J.Noda et al . "Polarization-Maintaining Fibers and Their Applications", Journal of Lightwave Technology, vol . LT-4, No. 8, August 1986, pp.1071〜 1089がある。

この文献の記載からも明らかなように、従来の偏波保持光フアイバにあっては、その製造が容易ではなく、非常に特殊なファイバとして幅広く使われるには至つていない ₀

例えば、現在最も多用されている PANDA型偏波保持光フアイパについて説明すれ.ば、まず V A D法などによって、コア ^ラヅド型シングルモードタイプのロヅド状のガラス母材を製造する。一方、応力付与部となるガラスロッドを V A D法などで作成する。このガラスロッドは熱膨張率を大きくするため、 2 0重量％近くの酸化ホウ素（ B 2O 3) がドーブされるが、このような多量の Β ₂0 3がドブされた石英ガラスでは、その熱収縮のために極めて割れやすく、その加工に細心の注意が必要となる。 .

ついで、上記ガラス母材に 1対の穴を穿設し、これらの穴に応力付与部となるガラスロッドを揷入し、そのままコブラス化することなく、溶融紡糸することで、 P A N D Α型偏波保持光フアイパが得られる。

通常のロヅドィンチューブ法では、ロヅドをチューブ内に挿入したのち全体を加熱してコプラス化し、一体化する方法が採られるが、この方法を上述の応力付与部となるガラスロッドについて適用すると、ガラスロッドが冷却時に割れてしまうことになる。

このように、最も一般的な P A N D A型偏波保持光ファイバにおいても、その製造は容易ではなく、かなりの手間を要しており、高価なものとなっている。また、この製造方法にあっては、クラッドとなるガラスロッドに複数の穴を穿設する手間が面倒であり、かつ専用の穿穴装置が必要となり、生産コストの低減のため、より一層の製造の簡略化が必要となる。

よって、本発明における課題は、製造が容易で、安価に供給できる偏波保持光ファイバとその製法を得ることにある。

一方、伝搬光の偏波を維持しながら複数の光ファイバ間での光の分岐、合流、分波、合波を行う偏波保持光ファイバ力ブラ（以下、力ブラと略記する。）としては、楕円コア型、楕円クラッド型、 P A N D A型などの偏波保持光ファイバを用いたものが知られている。

このものは、図 2 3に示すように、 2本もしくはそれ以上の偏波保持光フアイパ 5， 5の一部を互いに接するように添接し、この状態で添接部を酸水素炎等で加熱し、融着するとともにこの部分を軽く延伸して結合部 6を形成する方法によつて製造されたものである。

なお、この製法自体は、偏波保持光ファイバに限られず、一般のシングルモード光ファイバなどに.も広く応用され、闳知技術として技術的にも確立されているものである.。

しかしながら、このような力ブラにあっては、次のような問題点がある。第 1に、偏波.保持光ファイバ自体の製造が困難で、製造コストが高くなること。第 2に、力ブラの結合様式の自由度が制 Kされること。第 3に、過剰損失などの性能の良いものを得ようとすると、偏波保持光ファイバ自体の構造、設計、製法等を変更せねばならないことがあるなどである。

よって、この発明における課題は、製造が容易で、結合様式の自由度が高く、かつ特性の良好な力プラを得ることにある。

また、この発明における他の課題は、上述の本発明で得られた偏波保持光ファィパを低損失で融着接続する方法を得ることにある。

—方、ネオジム（ N d ) 、エルビウム（E r ) 、サマリウム（ S m ) などの希土類元素をコアに添加したシングルモード光ファイバは、従来より公知であり、既に光ファイバ増幅器、レーザ発振器等に利用されている。

これら光ファイバ増幅器やレーザ発振器においては、しばしば出力光の偏光を制御する必要が生じる。この目的のためには、従来の偏波保持光ファイバのコアに希土類元素を添加したものを使用すればよいが、この希土類添加コア偏波保持光ファイバの実際の製造においては、偏波保持光ファイバ自身の作製が困難であり、その上にコアに希土類元素を添加する工程が加わり、極めて多くの手間を必要とし、製造コストの高いものとなる。

よって、本発明における他の課題は、製造が容易で、安価に供給できる希土類添加偏波保持光ファイバとその製法並びに光増幅器およびレーザ発振器を得ることにある。

発明の開示

本発明の偏波保持光ファイバは、光ファイバの一直径方向に沿って、複数個の高屈折率領域のコア部が並列して設けられ、これらコア部が一体として 1つの基本モードを伝搬するようにしたものである。このように、従来、 1つの領域を形成したコアを複数個の領域、すなわちコア部を狭い間隔をおいて分割することにより、実効的に非常に高い偏平度もしくは楕円度を生じさせて、良好な偏波保持特性を得ることができる。また、製造も簡便となる。

また、本発明の偏波保持光ファイバの製造方法は、上記偏波保持光ファイバを製造する方法であって、複数のコア部となるコア本体部を有するコア用ガラス口ヅドを、クラヅドとなる 1個の穴を有するクラヅド用ガラスロヅドの穴に挿入し, 加熱一体化したのち、溶融紡糸する。このため、上記の偏波保持光ファイバを簡単に効率よく、しかも安価に製造することができる。

本発明の偏波保持光ファイバ力ブラは、上記偏波保持光ファィパを 2本以上添接し、加熱、融着、延伸したものである。

本発明の偏波光ファイバの接法は、本発明の偏波保持光ファイバを融着接続するに際して、接続点近傍をその接続前または接続後に加熱するものである。このため、楕円形電界分布形状を有する本発明の偏波保持光フアイパ間の接続におけるモードフィールド形状の不一致を解消でき、接続損失を低減できる。

また、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、光ファイバの一直径方向に複数個の高屈折率領域のコア部が並んで設けられ、これらコア部が一体として 1 つの基本モードを伝搬する偏波保持機能を有し、かつ上記コア部またはコア部間に挟まれた低屈折率領域のクラッド部分のいずれか一方もしくは両方に希土類元素を添加したものである。このため、偏波保持特性が良好で、かつ優れた光増幅機能を有し、しかも融着接続時の偏波軸合わせが容易になる。

また、本発明の光増幅器、レーザ発振器は、上記希土類添加偏波保持光フアイパを用いたので、偏波特性の良好な出力光を出力する。

図面の簡単な説明

図 1 ( a ) は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である図 1 ( b ) は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である図 1 ( c ) は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である図 1 ( d ) は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である図 1 ( e ) は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である。

図 1 ( f ) は、 .本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す断面図である。

図 2 ( a ) は、本発明の偏波保持光ファイバの X軸方向の屈折率分布を示す図である。

図 2 ( b ) は、本発明の偏波保持光ファイバの y軸方向の屈折率分布を示す図である。

図 2 ( C ) は、本発明の偏波保持光ファイバの y ' 軸方向の屈折率分布を示す図である。

図 2 ( d ) は、本発明の偏波保持光ファイバの X軸方向のモード分布を示す図である。

図 2 ( e ) は、本発明の偏波保持光ファイバの y軸方向のモード分布を示す図である。

図 3 ( a ) は、本発明の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 3 ( b ) は、本発明の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 3 ( c ) は、本発明の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 3 ( d ) は、本発明の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 4 ( a ) は、本発明の偏波保持光ファイバの他の例の屈折率分布を示す図である。

図 4 ( b ) は、本発明の偏波保持光ファイバの他の例の屈折率分布を示す図である。

図 5は、本発明における実施例 1での中間母材を示す図である。

図 6は、本発明における実施例 1で得られた偏波保持光ファイバの断面図である。

図 7は、この発明の製法の一例を示す概略斜視図である。

図 8は、この発明の製法の一例での母材の概略断面図である。

図 9は、この発明の製法の他の一例を示す概略平面図である。

図 1 0 ( a ) は、本発明の偏波保持光ファイバ力ブラの例を示す断面図である。図 1 0 ( b ) は、本発明の偏波保持光フアイパカブラの例を示す断面図である。図 1 0 ( c ) は、本発明の偏波保持光フアイパカブラの例を示す断面図である。図 1 1 ( a) は、本発明の偏波保持光ファイバ力ブラの他の例を示す断面図である。

図 l l .( b ) は、本発明の偏波保持光ファイバ力 'ブラの他の例を示す断面図である。

図.1 2は、本発明の力ブラの一例についての結合部と波長との関係を示すグラフである。

図 1 3は、本発明の偏波保持光フアイパ接続法の偏波保持光フアイパの伝搬モ

—ドの電界強度分布を示す図である。

図 1 4 ( a) は、 2本の偏波保持光ファバのモードの電界分布の不連続性を模式的に示す図である。

図 1 4 ( b ) は、 2本の偏波保持光ファイバのモードの電界分布の不連続性を模式的に示す図である。

図 1 4 ( c ) は、 2本の偏波保持光ファイバのモードの電界分布の不連続性を模式的に示す図である。

図 1 4 ( d ) は、 2本の偏波保持光ファイバのモードの電界分布の不連続性を模式的に示す図である。

図 1 5は、伝搬モードの断面形状の加熱による変化を表したグラフである。図 1 6 ( a ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である _c 図 1 6 ( b ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である c 図 1 6 ( c ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパを示す断面図である _c 図 1 6 ( d ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である。図 1 6 ( e ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である。図 1 6 ( f ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である。図 1 7 ( a) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの X軸方向の屈折率分布を示す図である。

図 1 7 ( b ) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの y軸方向の屈折率分布を示す図である。

図 1 7 ( c ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパの y '軸方向の屈折率分布を示す図である。図 1 7 .( d ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパの X軸方向のモード分布を示す図である。 .

.図 1 7 ( e ) :は、本 ¾明の希土類添加偏波保持光ファイバの y軸方向のモード分布を示す図である。. '

図 1 8 ( a) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す if面図である図 1 8 ( b) は、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを示す断面図である図 1 8 ( c ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパを示す断面図である, 図 1 8 ( d ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパを示す断面図である, 図 1 9 ( a) は、本発明め希土類添加偏波保持光ファイバの他の例を示す断面図である。

図 1 9 ( b ) は、本発明の希土類添加偏波保持光フアイパの他の例を示す断面図である。

図 2 0は、本発明の光増幅器の例を示す構成図である。

図 2 1は、本発明のレーザ発振器の例を示す構成図である。

図 2 2 ( a) は、従来の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 2 2 ( b ) は、従来の偏波保持光フアイパの例を示す断面図である。

図 2 2 ( c ) は、従来の偏波保持光フアイパの例を示す断面図である。

図 2 2 ( d ) は、従来の偏波保持光ファイバの例を示す断面図である。

図 2 3は、従来の力ブラを示す斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

〔偏波保持光ファィパ〕

以下、本発明の偏波保持光ファイバを詳しく説明する。

図 1 ( a ) 〜（ f ) は、いずれもこの発明の偏波保持光ファイバの例を示すものである。

図 1 ( a ) に示した偏波保持光ファイバ 1 0は、低屈折率のガラスからなる断面形状が円形のクラヅド 1 1 と高屈折率のガラスからなる断面形状が円形の 2つのコア部 1 2 a， 1 2 b とから構成されている。コ'ァ部 1 2 a， 1 2 bは、光ファイノ 1 0の中心軸 0を通り、その軸方向に沿う 1つの面に対して面対称に相対向して配置されている。すなわち、光ファイバ 1 0の一つの直径方向（X軸方向）に ¾·つで 2つのコア部 1 2 a , 1 2 bが並んで配設されている。

コア部 1 2 a , 1 2 bは、またそれぞれの径が等しい同径となっており、使用波長とコア部 1 2 a , 1 2 bの比屈折单差に依存して直径は約 2 ~ 1 0 m程度となっている。さらに、方のコア部 1 2 aと他方のコア部 1 2 bとの間隔は、図 1 ( a) に示した各コア部 1 2 a， 1 2 bの中心間の寸法 1でコア部 1 2 a , 1 2 bの半径の 0. 5 ~ 3倍程度の範囲で選択される。また、コア部 1 2 a, 1 2 b とクラット' 1 1 との比屈折率差は 0. 1 5 ~ 3. 0 %となっている。

クラヅド 1 1をなすガラスとしては、純粋石英、フッ素ドーブ石英などが用いられ、コア部 1 2 a , 1 2 bをなすガラスとしては、酸化ゲルマニウムドーブ石英、純粋石英、酸化リンドープ石英などが用いられる。クラヅド 1 1の外径は通常 1 2 とされるが、必要に応じて 8 0 /mなどの値をとることもできる。図 1 ( b ) に示した例は、コア部 1 2 a， 1 2 bがともに方形の断面形状である点が図 1 に示した例と異なるところである。方形としては正方形であっても長方形であってもよい。コア部 1 2 a , 1 2 bの長辺は約 2 ~ 1 0 m、短辺は 2 ~ 1 O ximであり、間隔 1は短辺の 1 ~ 3倍程度の範囲となっている。

図 1 ( c ) に示したものは、 4つの方形のコア部 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c , 1 2 dからなり、これら 4つのコア部全体として実質的に 1つの基本モードを伝搬するものである。

また、図 1 ( d ) ないし図 1 ( f ) に示した例は、クラッド 1 1の断面形状が楕円状となったもので、その長軸方向とコア部 1 2 a , 1 2 b ( 1 2 c , 1 2 d ) の配列方向とが一致しているものである。

図 2 ( a ) 〜（ e ) は、図 1 ( b ) に示した偏波保持光ファイバの屈折率分布とコア部 1 2 a， 1 2 bを伝搬する基本モードのモード分布とを模式的に示すもので、（ a ) は X軸方向の屈折率分布、（ b ) は y軸方向の屈折率分布、（ c ) は y ' 軸方向の屈折率分布、（ d ) は X軸方向のモード分布、（ e ) は y軸方向のモード分布を示す。この図から、 X軸方向.のモ一.ド分布はコア部 1 2 a , 1 2 bの.間のク.ラッド · 1. .1の部分にまで延.び Tお..り..、.屈折率分布とはかなり異なったものとなっている。また y軸方向のモード分布は通常のシングルモードファイバのモード分布とほぽ同-様な.ものとって.いる。'

このめ、 X軸方向と y軸方向とのモード分布が互いに異なり、非軸対称性を示し、これによ？て導波構造復屈折率 B gが生じ、偏波保持性が生ずる。

さらに、本発明の偏波保持ファイバにおいては、コア部 1 2 a., 1 2 bをなすガラスに、クラヅド 1 1 をなすガスよりも熱膨張率の大きいものを使用すれば、溶融紡糸诗に生ずる非軸対称性め内部応力がコア部 1 2 a， 1 2 b自体に生じ、この内部応力によって応力誘起複屈折率 B sが表われ、これによつても偏波保持性が表われる。この応力誘起複屈折率 B sは、上記導波構造複屈折率 B gに相加されるため、全体としての複屈折率 Bは大きなものとなる。

図 3 ( a ) 〜（ d ) は、いずれもこの発明の偏波保持光ファイバの他の例を示すものである。

図 3 ( a ) に示したものは、奇数個（ 3個）のコア部 1 2 a， 1 2 b， 1 2 c を有するもので、その中心のコア部 1 2 aはその中心がファイバの中心軸 0に一致して配置されているものである。コア部 1 2 a， 1 2 b , 1 2 cの間隔やクラッド 1 1 との比屈折率差は先の例と同様である。

また、この例では中心のコア部 1 2 aとファイバの中心軸 0とは必ずしも合致する必要はない。さらに、各コア部の形状は先の例と同様に方形であってもよいし、クラッド 1 1の断面形状が楕円状となっていてもよい。また、図 3 ( b ) に示すように、 5個のコア部 1 2 a， 1 2 b， 1 2 c， 1 2 d , 1 2 eを有するものであってもよい。

図 3 ( c ) に示した例は、コア部 1 2 a， 1 2 bの断面形状が軽く湾曲した勾玉形のものである。この発明では、このようにコア部の断面形状としては、円形、方形などの対称性を有しないものでも採用することができる。また、図 3 ( d ) に示すように、各コア部 1 2 a , 1 2 bがそれぞれ異なる断面形状を有していてもよい。

また、 1つのコア部における屈折率分布も図 2 ( a ) に示すように均一である必要.はなく、例えば図 4 ( a ) に示すように山形の分布を示すものであってもよい。 ..ざら、各コア部間において図 4 ( b ).に示すように比屈折率差が若干異な

• つていてもよ.い .《>

(実施例 1 )

VAD法によって、 G e.02 添加石英,ガラス棒（コア用ガラスロッド，直径 3 O mm, 長さ 1 5 0 mm) を作製した。このガラス棒 © G e 02 の添加量は約 9 重量 ·％であり、石英ガラスとの比屈折率差は約 0. 6 %であった。

ついで、このガラス棒を約 1 Ί 0 0 *Cの加熱炉で加熱して延伸し、直径約 5 m mのコア部となるガラス棒とした。

—方、別途外径 4 0 mm、長さ 2 0 0 mmのクラッドとなる純粋石英ガラス口ヅドを準備した。このものの中心軸に対して対称に直径 5 . 3 mmの挿入穴を 2 個 2 . 5 mmの間隔を置いて穿穴した。この後、この揷入六に前記 G e 02 添加石英ガラス棒をそれぞれ挿入し、加熱、コブラスして図 5 に示す寸法の中間母材を得た。

この中間母材を加熱、延伸し、さらにその外周面にクラッドとなる石英ガラスを周知の外付け法で形成して、母材とし、これを溶融紡糸して、図 6に示す構造の光ファイバを作成した。

得られた光ファイバは、短い伝送钜離では若干の 2次モードの伝播が認められたが、実効的には基本モードのみの伝搬が行われることが確認された。この光フアイパのデ—タを表 iに示す。さらに、不要な 2次モードを除去する必要がある場合には、ごく短いシングルモードファイバをモードフィルタとして挿入することもできる。

表 1 力ットオフ波長 1.5 m

使用光波長丄 .5 5 μ m モードフィールド径長径約 7 m

短径 5.5 μ m モード複屈折 B 約 1 x 1 (Γ⁴ _ IBX - J5y{

x ： x軸方向の伝搬定数

~ Ko y： y軸方向の伝搬定数

o= 2ir/ λ λ ：波長

.このように、得られた光フアイパは、十分偏波保持光ファィパとしての特性を有しており、その製造も'上述のよう t至って簡便に行えることがわかる。

(実施例 2 )

VAD法により、コア部.となる G e 0₂ 添加石英ガラス棒（直径 7 mm) を作成した。 G e 02 の添加量は約 3 0重量％で、石英ガラスとの比屈折率差は約 2 %であった。

また、クラッドとなるフッ素添加石英ガラス棒（直径 5 O mm) を作成した。石英ガラスとの比屈折率差は一 0. 3 %であった。

ついで、クラッドとなるガラス棒に直径約 7 . 3 mmの挿入穴を 3個穿設した < 穴の中心間間隔は 1 O mmとし、 1個の挿入穴の中心がコア用ガラスロッドの中心軸に一致するようにした。

これらの挿入穴に上記コア部となるコア用ガラス口ヅドを挿入し、加熱、コブラスして中間母材とした。

ついで、この中間母材を加熱、延伸し、さらにロッド · イン · チューブ法によりその外周部に十分な厚さのクラッドを形成して母材とし、これを溶融紡糸してクラッドを形成して母材とし、これを溶融紡糸して図 3 ( a) に示すような構造の光ファイバを得た。

この光ファイバのコア部の直径はいずれも約 1 . 5 m、コア部間の中心鉅離はいずれも約 2. l yumであり、クラヅド径（ファイバ径）は 8 0 um、コア部とクラッドとの比屈折率差は約 2 . 3 %であった。

得られたこの光フアイパの光学特性は表 2に示す通りであり、良好な偏波保持特性を有していることがわかる。表 2

〔偏波保持光ファイバの製法〕

次に、本発明の偏波保持光ファイバを製造する方法について説明する。

図 7は、この製法の一例を示すもので、まず、クラッドとなる柱状のガラス口ヅド 2 1 を用意する。このガラスロヅド 2 1 には、その中心に 1 つの同心円状の挿入穴 2 2が形成されている。このガラスロッド 2 1 は、純粋石英、フッ素ドーブ石英などからなるもので、市販の高純度石英ガラスパイブをそのまま使用したり、周知の V A D法などの C V D法で合成した石英ガラスロッドに穿穴加工を施したものなどが用いられる。

これとは別に、コア用ガラスロッド 2 3 を作成する。このコア用ガラスロッド 2 3 は、二層構造となっており、その中心部分は、コア部となる高屈折率のコア本体部 2 4からなり、外周部分は、低屈折率の外周部 2 5からなつている。

外周部 2 5は、純粋石英ガラス、フッ素添加石英ガラスなどからなり、その屈折率は上述のクラヅド用ガラスロッド 2 1 の屈折率と同一となっている。また、コア本体部 2 4は、ゲルマニウム添加石英ガラス、純粋石英ガラスなどからなり、外周部 2 5 との比屈折率差が、 + 0 . 1 5 - 3 . 0 %程度となるように外周部 2 5 より高屈折率となっている。

このコア用ガラスロッド' 2 3のコァ本体部 2 4 と外周部 2 5 との外径比は、外周部 2 5の外径がコア本体部 2 4の外径の少なくとも 1 . 5倍以上、好ましくは 3.倍以上とされる。

また、このコア用ガラスロヅド 2 3は、 ^えば周知の V A D法などによるシングルモード光ファィパ用のブリブオームの製造と同様に行うことができる。このコア用ガラスロヅド 2 3は、コア部の個数と等しい個数だけ用意される。ついで、複数本（ 2本）のコア用ガラスロッド 2 3…を図 5 に示すように、一方向に並べた状態を保持したまま、クラヅド用ガラスロッド 2 1 の挿入穴 2 2 内に挿入し、適宜の手段により、これをクラッド用ガラスロッド 2 1 に固定する。この際、挿入六 2 2 には若干の空隙が生ずるが、特に問題とはならない。

このものを次にその全体を加熱して複数のコア用ガラスロヅド 2 2…とクラヅド用ガラスロッド 2 1 とを一体化（コブラス）して母材としたのち、その端部より溶融紡糸すると、目的とする偏波保持光ファイバが得られる。また、必要に応じて上記母材の外周面にクラッドとなるガラスを外付け法などによってさらに形成したのち溶融紡糸することもできる。

図 8は、上述の一体化後の母材の断面を示すもので、コア用ガラスロッド 2 3 の外周部 2 5 とクラヅド用ガラスロヅド 2 1のガラスとは屈折率が同一であるので、識別ができず、またコア用ガラスロッド 2 3のコア本体部 2 4は、上述の空隙を埋めるために生じたガラスの溶融移動により、その断面形状が円形から楕円形に変形している。

しかし、このようなコア本体部 2 4の変形は、得られる偏波保持光ファイバの偏波保持特性にわずかの変化を与えるが、その光学的特性への影響はほとんど表われない。

すなわち、この新しいタイプの偏波保持光ファイバでは、複数のコア部の屈折率分布が多少理想形から変形しても伝搬モードのパワー分布がほとんど変形しない特性を有しているためであって、コア部が図 8のような楕円形であっても円形のものと差のない光学的特性を示すのである。

このような製法にあっては、コア用ガラスロッド 2 3の製造は、通常のシングルモード光ファイバ用母材の製造と同様であり、またクラッド用ガラスロッド 2 Γには挿入穴 2 2が 1 あればよいので、加工が容易であり、市販の高純度石英：ガラス'パイ.ブをそのまま転用することが可能と.なる.ので、技術的な困難がなく、 'その製造が非常に容易に行うことができ、製造コストを安価とすることができる , 図 9は、この発明の製法の他の例を示すもので、複数本（ 2本）のコア用ガラスロッド 2 3…と複数本 ( 5本）のダミー用ガラスロッド 2 6 ···とを図示のように束ねて配置したうえ、クラヅド用ガラスロッド 2 1 の挿入穴 2 2に揷入し、全体'を加熱して一体化（ブラス》し、. さらに溶融紡糸を行うものである。上記ダミー用ガラスロヅド 2 6…もなすガラス材料はクラッド用ガラスロッド 2 1をなすガラス材料と同じくされ、屈折率が同一となるようになつている。

この方法では、挿入穴 2 2内の空隙の割合が先の例に比べて小さくなるので、コア用ガラスロッド 2 3のコア本体部 2 4の変形が少なくなり、断面形状が円形に近いコア部が得られる。

また、他の製造方法として、コア部となる複数本のコア用ガラスロッドを所定の間隔を配して、その両端部分で固定し、これを出発基材として外付け法によりクラッドとなるガラスス一トを堆積し、透明ガラス化して母材を作成したのち、この母材を溶融紡糸する方法もある。

以上説明したように、本発明によれば偏波保持特性が良好でしかも構造が簡単な偏波保持光ファイバを非常に簡単に製造することができる。また、従来の Ρ Α N D A型のもののように多量のドーパントを用いる必要がなく、原料費も少なくて済む。

また、この発明の偏波保持光ファイバの製法は、複数のコア部となるコア本体部を有するコア用ガラスロッドを、クラヅドとなる 1個の穴の有するクラヅド用ガラスロッドの穴に同時に揷入し、加熱一体化したのち、溶融紡糸するものであるので、この新しいタイプの偏波保持光ファイバを簡単に効率よく、しかも安価に製造することができる。

以下、具体例を示す。

(実施例 3 )

V A D法によりコア用ガラス母材を作製し、さらにこれを加熱延伸することにより.、 2本のコア庙ガラスロッド.を作製した.。その外径 2 m m、長さ 2 0.0 m m コア本体部の外径 1 m mとし、コア本体部は G e 02 添加石英ガラス、外周部は石.英ガラスとし、その比屈折率差は.約 1 . 6 %とした。

これとは別に、巿販の高純度石英ガラス製の:パイブ（内径 5 mm，外径 5 0 m m ·) をクラド用ガラス.口ヅ }«として用意し、この挿入穴に上記コア用ガラス口ヅドを 2本並べて揷入、'配置し、 1 2 0 0 °Cで加熱して一体化して母材を得た。この母材をその一端から溶融紡糸し、偏波保持光ファイバを得た。

この偏波保持光フアイパの光学的特性を以下に示す。

コア部 · クラッド比屈折率差約 1 . 6 %

コァ部形状短径約 1 . 7 z m

長径約 2 . 2 m

コア部中心間距離約 2 ιη

モード複屈折 Β 約 1 X 1 0一 4

使用波長 1 . 3 m

カットオフ波長約 l m

(実施例 4 )

実施例 3 と同様にして 2本のコア用ガラスロヅドを作製した。ただし、外径 2 . 5 mm, 長さ 2 0 0 mm、コア本体部外径 1 . 2 5 m mとした。

これとは別に、 V AD法により、 5本のダミー用ガラスロッドを作製した。全体が石英ガラスからなり、外径 2 . 5 mm、長さ 2 0 0 mmとした。

また、市販の高純度石英ガラス製のパイプ（内径 8 mm , 外径 6 O mm) をクラヅド用ガラスロッドとして用意した。

上記コア用ガラスロッドとダミー用ガラスロッドとを図 7に示すように配置して束ね、上記パイブの挿入穴を挿入、配置して加熱し一体化したのち、溶融紡糸して、偏波保持光ファイバとした。

得られた偏波保持光ファイバは、そのコア部の長径が約 2 . 0〃m、短径が約 1 . 9 mであり、ほぼ円形に近い形状であった。光学的特性は具体例 3のものとほぼ同様であり、カツトオフ波長が若干長くなることが認められた。〔偏波保持光ファイバブラ〕

この'発明の力ブラは、上記偏波保持光ファィ 'バを用いて作られものであり、 2.本以上の偏波保持光ファバを添接し、加熱、融着、延伸する上述の周知製造方法によって作成される。： .

図 1 0 ( a ) - ( c ) は、いずれも本発明の偏波保持光ファイバを 2本用いて. 得ちれた力ブラの結合部の例を示すもので、それぞれの偏波面を平行に保ち、コァ部 5 2 k , 5 2 b間の. 離が異なり融着の度合が異なる 3種の結合度の異なるものを示したものである。この融着の度合は、力ブラの結合度の波長特性等を考慮して適宜決められる。

図 1 1 ( a ) ，（ b ) は、この発明の力ブラの他の例の結合様式を示すもので、偏波面が互いに直交するように保って、融着の度合を変えたものである。

この結合様式は、従来の P A N D A型やボウタイ型などの偏波保持光ファイバでは、応力付与部があるため、実現できなかったものである。

また、本発明の力ブラにあっては、用いる偏波保持光ファイバの屈折率が互いに異なるものであってもよく、このような組み合せでは、図 1 2に示すような結合度の波長特性が平坦な波長依存性の少ない力ブラを得ることができる。

このような力ブラにあっては、使用する偏波保持光ファイバのクラヅド中に複雑な屈折率分布を有していないので、低損失なものとなる。また、図 1 0や図 1 1に示すように、結合部の断面形状が自由に選択できるので、力ブラの波長特性に大きな自由度を持たせることができる。

このように、この発明の偏波保持光ファイバ力ブラは、偏波保持光ファイバを用いて作られたものであるので、低損失であり、結合様式、結合度、波長特性において高い自由度のものが得られ、多様な品種を製造することができる。また、偏波保持光ファィパ自体の製造が容易であるので、安価に供給することができるなどの効果が得られる。

以下、具体例を示す。

(実施例 5 )

偏波保持光フアイパとして以下の仕様のものを使用した。

コア部 · クラッド間比屈折率差約 1 . 6 % コァ部の数 . 2個

コァ部形状円形，直径約 2 . 0 j

コア部中心間距離約 2 . 2 / m

モード複屈折約 1 X 1 0 -⁴

使用波長 1 . 3 / m

カツトオフ波長約 1 . 2 j m

クラッ 'ド径 8 0 rn

このものを 2本偏波面が互いに平行となるように添接し、酸水素炎で加熱、融着し、延伸して、力ブラとした。

得られた力ブラは、コア部間の距離が約 4 であり、結合度が 1 0 %で、過剰損失が 0 . l d B (使用波長 1 . 2 7〜 1 . 3 4 m ) であった。

また、融着度合を大きくして、コア部間の距離を 2 5〃 mとしたところ、結合度 5 0 %、過剰損失 0 . 1 5 d B (使用波長 1 . 2 7〜： I . 3 4 ^ m ) に変化した。

〔偏波保持光ファイバの接続法〕

次に、本発明の偏波保持光ファイバの接続法を説明する。この偏波保持光ファィパの接続法は、本発明の偏波保持光ファイバを融着接続するに際して、接続点近傍をその接続前または接続後に加熱するものである。

本発明の偏波保持光ファイバは、従来の P ANDA型などの偏波保持光フアイパに比較して、特にその構造が簡単で製造が極めて容易である特長を有しており . 安価に供給できるものである。

この偏波保持光ファイバの伝搬モードのモード分布は、図 1 3に示すように光の伝搬方向に直交する断面で見た場合に、楕円形をしており、その楕円度は必ずしも特定の値をとらず、自由度の大きなものとなっている。

ところで、この偏波保持光ファイバにおいても、伝送路やファイバ型光部品などとして使用する場合には、ファイバの接続は避けられない。

この偏波保持光フアイパの接続においては、偏波保持光ファイバ自体のモ一ド分布が上述のように楕円形であり、かつその楕円度が一定でないために、接続点でモード分布が不連続となることがある。

図 1 4 . ( a ) - ( d ) は、このような接続点における 2本の該ファィパのモ一ドの電界分布の不連続状態を模式的に示すもので、（ a ) は偏波面は一致してい .る.'がモ.ード分布の楕円度が異なって不連続.となっているもの、（ b ) は偏波面が .互いに直交しているもの、' ( c ) は'偏波面が基準面に対してそれぞれ 4 5度で交わっているもの、（ d ) は偏波面が平行にずれているものである。

このような接続点でのモード分布の不連続は当然接続損失として表われる。また、特殊な用途、例えばデポラライザでは偏波面 ¾ 4 5度傾けて接続することが行われており、このような接統でばさらに接続損失が増加する。

この発明の接続法の対象となる偏波保持光ファイバとしては、そのコア部に添加され、屈折率を高めるドーパントがゲルマニア（G e 0 2 ) であるものが選ばれる。これは、ゲルマニアが加熱により、コア部のガラスから速やかにクラヅドのガラスに拡散し、コア部の屈折率分布、すなわちモード分布の形状を容易に楕円形から円形に変化させることができるからである。

加熱に際しての加熱領域は、接続点を中心として両側に約 5〜 1 O m m程度とされる。加熱温度は約 1 5 0 0〜 1 7 0 0 °Cの範囲とされ、加熱時間は 5 〜 1 2 0秒程度とされる。加熱源にはアーク放電によるもの、酸水素炎などが用いられ、特に限定されない。

融着接続前に加熱する場合には、接続端部をそれぞれ上記条件に従って加熱すればよく、融着接続後に加熱する場合には接続点を中心として同様に上記条件によって加熱すればよい。

このような接続点近傍の加熱により、被加熱部分のコア部のゲルマニアがクラッドに拡散し、この結果、モード分布の断面形状が楕円形からほぼ円形に近い形状に変化し、接続点での 2本のファイバ間のモード分布の不連続性が解決し、接続損失が低減する。

このように、この発明の偏波保持光ファイバの接続法によれば、楕円形電界分布形状を有する偏波保持光フアイパ間の接統におけるモードフィールド形状の不 —致を解消でき、接続損失を低減できる。

以下、具体例を示す。 (実施例 6 )

2個のコァ部.を有する外径 1 2 5 imの偏波保持光ファ.ィパを用意した。コア部はゲルマニア添加石英ガスからなり、クラヅドは純粋石英ガラスからなり、コア部の外径はともに約 2 . 5〃m、コア'部中心間距離ば;約 3. 8〃m、コア部とクラッドとの比屈折率差は約 0. 7 %で、使用波長が 1 . 5 5〃mのものである。

こ.の偏波保持光フアイパの伝搬モードの電界強度分布は図 1 3に示すように精円形であり、この電界強度分布におけるビークパワー（P o ) の l Ze ( eは自然対数の底）となる断面形状は、長径約 8〃m、短径約 4 > ιηの長楕円形であつた。

この偏波保持光フアイパを約 5 mずつ切り取り、それぞれの切断端部を長さ約 7 mmにわたつて高周波アーク放電により約 1 6 5 0 °Cで加熱した。この加熱を 1 0秒毎に断続し、上記ビークパワーの 1 /e となる断面形状を計測し、その加熱時間による断面形状の変化を求めた。

図 1 5は、その結果を示すグラフであり、グラフ中実線は楕円の長径の、破線は短径のそれぞれ変化を示すものである。このグラフから、加熱時間が 6 0秒で長径と短径とがほぼ一致し、楕円形が直径約 1 5 mの円形に変化したことがわかる。

ついで、加熱時間を 6 0秒としたものをその偏波面が 4 5度で交わるようにして周知の融着接続法によって接続したところ、その接続損失は 0 . 3 d Bであつた。

比較のため、同様の偏波保持光ファイバを加熱することなく、同様に融着接続したところ、 1 . 5 d Bの損失が認められた。

また、同様の偏波保持光ファイバをその偏波面が 4 5度で交わるように融着接続したのち、その接続点を中心にその両側それぞれ 5 mmずつを 1 6 0 0 °Cで 6 0秒間加熱したところ、接続損失は 0. 3 d Bとなった。

なお、この発明の融着接続に際して接続点近傍を加熱する方法は、ゲルマニアを添加したコアを有する他の偏波保持光フアイパの接続にも有効である。

このように、この発明の偏波保持光ファイバの接続法によれば、楕円形電界分布形状を有する偏波保持光ファィパ間の接続におけるモードフィ一ルド形状の不致を解消でき、接続損失を低減で.きる。

〔希土類添加偏波保持光ファイバ〕

次に.、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバについて説明する。この希土類添加偏被保持光フアイパは、本発明の偏波保持光フアイパのコア部またはコア部に挟まれた部分に希土類元素を添加したものである。

図 1 6 ( a) 〜（ f ) はいずれもこの発明の希土類添加偏波保持光ファイバ（以下、 R E D P M F と略記する。）の例を示すものである。

図 1 6 ( a) に示した R E D P M Fは、低屈折率のガラスからなる断面形状が円形のクラッド 2 8 と高屈折率のガラスからなる断面形状が円形の 2つのコア部 2 9 a , 2 9 bとから構成されている。

コア部 2 9 a， 2 9 bは、光ファイバの中心軸 0を通り、その軸方向に沿う 1 つの面に対して面対称に相対向して配置されている。

コア部 2 9 a , 2 9 bは、またそれぞれの径が等しい同径となっており、使用波長とコア部 2 9 a , 2 9 bの比屈折率差に依存して直径は約 2 ~ 1 0 m程度となっている。さらに、一方のコア部 2 9 aと他方のコア部 2 9 bとの間隔は、図 1 6 ( a ) に示した各コア部 2 9 a , 2 9 bの中心部分の間での寸法 1でコア部 2 9の径の 0. 5 ~ 2 . 5倍程度の範囲で選択される。また、コア部 2 9 a， 2 9 bとクラヅド 2 8との比屈折率差は 0. 1 5〜 3. 0 %となっている。

クラッド 2 8をなすガラスとしては、純粋石英、フッ素ド一ブ石英などが用いられ、コア部 2 9 a , 2 9 b , …をなすガラスとしては、酸化ゲルマニウムド一プ石英、純粋石英、酸化リンドーブ石英などに、 N d， E r , S mなどの希土類元素および必要に応じて A 1₂03などが添加されたガラスが用いられる。クラヅド 2 8の外径は通常 1 2 5〃mとされるが、必要に応じて 8 0〃mなどの値が選ばれることもある。希土類元素の添加量は 3 0 0 ~ 2 0 0 0 p p m (重量）、 A 1203の添加量は希土類元素の添加量の 5 ~ 1 5倍量程度とされる。

図 1 6 ( b ) に示した例は、コア部 2 9 a， 2 9 bがともに方形の断面形状である点が図 1 6 ( a ) に示した例と異なるところである。方形としては正方形であっても長方形であつてもよい。ァ部 2 9 a， 2 9 bの長辺は約 2 ~ 1 0〃 m、短辺は 2〜 l p〃mであり、間隔 1は短辺め 0 . 5〜 2倍程度の範囲となっている'。図 1 6 ( c ) に示したものは、 4つの方形のコア部 2 9 a , 2 9 b , 2 9 c , 2 9 dからなり、これら 4つのコア部全体として 1つの基本モードを伝搬するものである。また、図 1 6 ( d ) ないし図 1 6 ( f ) に示レた例は、クラッド 2 8 の断面形状が楕円状となったもので、その長軸方向とコア部 2 9 a， 2 9 b ( 2 9 c , 2 9 d ) の配列方向とが一致しているものである。図 1 6 ( b ) 〜（f ) の例.でも、そのコア部 2 9 a， 2 9 b , 2 9 c…には、希土類元素と必要に応じて A I 2O3が添加されていることば同様である。

図 1 7は、図 1 6 (b ) に示した偏波保持光ファイバの屈折率分布とコア部 2 9 a , 2 9 bを伝搬する基本モードのモード分布とを模式的に示すもので、（ a ) は X軸方向の屈折率分布、（b ) は y軸方向の屈折率分布（ c ) は y ' 軸方向の屈折率分布、（ d ) は X軸方向のモード分布、（ e ) は y軸方向のモード分布を示す。この図から、 X軸方向のモード分布はコア部 2 9 a， 2 9 bの間のクラヅド 2 8の部分にまで延びており、屈折率分布とはかなり異なったものとなっている。また y軸方向のモ一ド分布は通常のシングルモードファイバのモード分布とほぼ同様なものとなっている。

このため、 X軸方向と y軸方向とのモード分布が互いに異なり、非軸対称性を示し、これによつて導波構造複屈折率 B gが生じ、偏波保持性が生ずる。

さらに、本発明の R E D P M Fにおいては、コア部 2 9 a , 2 9 bをなすガラスに、クラッド 2 8をなすガラスよりも熱膨張率の大きいものを使用すれば、溶融紡糸時に生ずる非軸対称性の内部応力がコア部 2 9 a , 2 9 b自体に生じ、この内部応力によって応力誘起複屈折率 B sが表われ、これによつても偏波保持性が表われる。この応力誘起複屈折率 B sは、上記導波構造複屈折率 B gに相加されるため、全体としての複屈折率 Bは大きなものとなる。

図 1 8 ( a) 〜（ d) は、いずれも本発明の R E D P M Fの他の例を示すもので、この例のものは、コア部 3 2 a , 3 2 b , 3 2 c…が 3個以上の奇数個設けられた点が図 1に示したものと異なるところである。奇数個のコア部のうち、その中心にあるものは、光ファイバの中心軸 0上に位置し、その他のコア部は中心軸 Oに対して対'称的に配されでいる'。これらコア部 3 '2 a， 3 2 b , 3 2 c…には.、 .希土類元素が必要に応じて A 1203とともに添加されているこどは言うまでもない。

ところで、本発明の R E D P M.Fでは、図 1 ·7 ·( d ) に示したように、コア部

2 9 a , 2 9 bの間に挟まれた低 g折率領域のクラヅドの部分にも光パワーが伝搬される。また、従来の希土類添加光ファイバを用いた光増幅器においては、希土類元素の添加領域を光パワーの強い領域に限定した方が良いことが知られている。 .このことから、本発明の R E D P M Fでは、複数個のコア部に抉まれたクラヅドの部分に希土類元素を必要に応じて A I2O3とともに添加する態様が考えられる。

図 1 9 ( a ) , ( b ) は、この希土類元素の添加領域をコア部に挟まれたクラヅドの部分としたものの例を示すものであり、斜線を付した部分 3 3 a， 3 3 b ,

3 3 c…が、希土類元素添加領域を示す。希土類元素添加量および A 1203添加量は先のものと同様である。

図 1 9 ( a ) に示すものは、円形の 2個のコア部 3 2 a , 3 2 bの間に挟まれたほぼ円形の部分 3 3 aに希土類元素を添加したものである。図 1 9 ( b ) は、 3個のコア部 3 2 a， 3 2 b , 3 2 cの間に挟まれた 2つのほぼ円形の部分 3 3 a , 3 3 bに希土類元素を添加したものである。

また、本発明の R E D P M Fでは、コア部 3 2 a， 3 2 b , 3 2 c…およびこれらコア部 3 2 a， 3 2 b , 3 2 c…に挟まれたクラッドの部分 3 3 a , 3 3 b …の両方に希土類元素および必要に応じて酸化アルミニゥムを添加したものであつてもよい。この態様のものでは、すべてのコア部 3 2 a , 3 2 b , 3 2 c…およびクラッドの部分 3 3 a , 近いコア部とクラッドの部分とに集中的添加した方が効果的である。

このような R E D P M Fでは、構造が簡単で応力付与部がないので、製造が容易であり、安価に供給できる。. また、屈折率分布が複数のコア部の並列方向（ X 方向）とこれに直交する方向（ Y方向）とで大きく異なるので、偏波保持光ファィパの融着接続時のフアイパ側面視像を画像処理して行う偏波軸合せが極めて容易に行うことができる。これに対して、従来の応力付与部を有する P A N D A型偏波保持光フアイパのコアに希土類元素を添加したものでは、. クラッド.の屈折率を低めてコア.とクラッド.との比屈折率差を約 2 程度と非常に矢きくしているため、力付与部とクラッドとの比 S折率差が 0. 0 5〜 0. 3 %以下になることが'多く、. 像による偏波軸合せが困難になる不都合がある。

図 2 0は、本発明の R E D P M Fを用いた光増幅器の一例を示すもので、図中符号 3 5は励起光源、 3 6は第 1 の光力ブラ、 3 7は 11 £ 0 ^1^ 、 3 8は第 2 の力ブラである。信号光は、第 1の力ブラ 3 6の第 1ポートへ入力され、励起光源 3 5からの励起光は第 1の力ブラ 3 6の第 2ポートへ入力される。第 1 のカブラ 3 6の第 3ポートからは信号光と励起光とが出力され、 R E D PM Fへ入力される。 R E D P M F 3 7 において光增幅された信号光と励起光とは第 2の力ブラ 3 8の第 1ポートに入力され、ここで信号光と励起光とが分波され、第 3ポートから増幅された信号光が、第 4ポートから残余の励起光が出力される。

図 2 1は、本発明の R E D P M Fを用いたレーザ発振器の一例を示すもので、図中符号 3 9は R E D P M Fを卷回してなるリング型共振器、 4 0はアイソレータ、 4 1は励起光源、 4 2は波長多重型の第 1の力ブラ、 4 3は小結合度塑の第 2の力ブラである。励起光源 4 1からの励起光は、第 1の力ブラ 4 2からリング型共振器 3 9に結合されて入力され、ここで発振する。発振光はリング型共振器 3 9から第 2の力ブラ 4 3を経て出力される。第 1の力ブラ 4 2 においては発振光は結合されず、第 2の力ブラ 4 3においては発振光の 1 ~ 1 0 %程度が結合されて外部に出力される。

次に、本発明の R E D P MFを製造する方法について説明する。

この製法には、種々のものがあるが、第 1の例としてまず、クラヅドとなる柱状のガラスロッドを用意する。このガラスロッドは純粋石英、フッ素ド一ブ石英などからなり、周知の VAD法などで製造されたものが用いられる。ついで、このガラスロッドにコア部となるガラス棒が挿入される複数個の穴を機械的に穿設し、その穴の内面を研磨する。穴の穿設位置は、得られる光ファイバと相似関係になるように定められる。

これとは別にコア部となるガラス棒を作成する。このガラス棒は、 VAD法などによってまず酸化ゲルマニウムドーブ石英、純粋石英などからなるスートプリフオームを作成し、このスートブリフォームを E r C Is の塩酸水溶液などの希土類元素镕液に浸漬して希土類元素を含浸させたのち、 .透明ガラス化したもめなどが.用いられる。このガラス棒の外径は、当然上記六の内径よりわずかに小さいものとなる。

ついで、上記コア部となるラス棒をクラヅト' となるガラス口ヅドの穴に挿入し、全体を加熱してコブラス化し > 母材とする。この母材をこののち溶融紡糸するごとで目的とする R E D P M Fが得られ.る。また、必要に応じて上記母材の外周面にクラヅドとなるガラスを外付け法などによってさらに形成したのち溶融紡糸することもできる。

また、他の製造方法として、コア部となる複数本のガラス棒を所定の間隔を配して、その両端部分で固定し、これを出発基材として外付け法によりクラッドとなるガラスス一トを堆積し、透明ガラス化して母材を作成したのち、この母材を溶融紡糸する方法がある。この際、クラッドとなるガラスス一トの堆積時に、コァ部となる複数のガラス棒の間にスートが堆積した時点で、このものを上述のように希土類元素溶液に浸潰して該スートに希土類元素を含浸させたのち、一旦透明ガラス化し、この上にさらにクラッドとなるガラススートを堆積する方法を採用すれば、上述のコア部間の低屈折率領域のクラヅドの部分に希土類元素を添加した R E D P M Fが得られる。また、コア部となるガラス棒に希土類元素を添加したものを用いれば、コア部とこれに挟まれたクラッドの部分に希土類元素が添加された R E D P M Fが得られる。

以上説明したように、本発明によれば偏波保持特性が良好で、かつ優れた光増幅機能を有し、しかも融着接続時の偏波軸合せが容易な R E D P M Fが得られる。また、構造が簡単であるので、製作が容易となり、安価に供給することができる。さらに、偏波特性の良好な出力光を出力する光増幅器、レーザ発振器が安価に得ることができる。

以下、具体例を示す。

(実施例 Ί )

V A D法によって、 G e 0₂ 添加石英ガラスのスートプリフォームを作製した。このスートプリフォームの G e 0₂ の添加量は約 1 5モル％であり、石英ガラスとの比屈折率差は 1 . 5 %であった。このスートプリフォームに塩化エルビゥム塩酸水溶液および塩化アルミニウム溶液'を含寖したのち、脱水処理し、透明ガラス化して,、コァ都となるエルビム添加量 8 0 0 p p m、アルミニウム添加量 9 0 0 0 p p mのガラス棒を作成した。

別に、 V A D法によりクラッドとなるフヅ素添加石英ガラスのロヅドを作成し：た。このロッドの石英ガラスとの比屈折率差は一 0. 4 %であった。このロッドの中心軸に対称に 2個の揷入孔を穿孔し、光学研磨したのち、これら揷入孔に上記コア部となるガラス棒をそれぞれ挿入して加熱し、一体化して中間母材を得た。この中間母材を加熱、延伸し、さらにその外面にクラヅドとなる石英ガラスを周知の外付け法で形成して母材とし、これを溶融紡糸して図 1 6 ( a ) に示す構造の R E D P M Fを得た。この R E D P M Fの 1 つのコア部の直径は 2 . 0 ju 比屈折率差 1. 9 %、コア部の中心間の距離 2 . 8 / m、複屈折率約 1 . 0 X 1 0一⁴、 2次モード群のカットオフ波長約 1 . であり、波長 1 . 3 z mにおいて、偏波保持ファイバとしての動作を行わせることができた。

この R E D P M Fを用いて、図 2 0に示すような光増幅器を作成した。 R E D P M Fの条長を 3 0 mとし、励起光の波長を 0 . 9 8 mとし、その出力を 3 0 mWとし、波長 1 . 5 5 3 mの信号を入力したところ、利得が 2 5 d B、ノィスフィギュアが 3 d Bの光増幅動作が行われた。

(実施例 8 )

V AD法により、 G e 02 添加石英ガラス棒を作成した。このものの G e 0₂ 添加量は 1 5モル％であり、石英ガラスとの比屈折率差は 1 . 5 %であった。このガラス棒を加熱、延伸して、コア部となるガラス棒とした。

これとは別に、 V AD法により純粋石英ガラスのプリフォームを作成し、このプリフォームに実施例 1 と同様にしてエルビウムとアルミニウムを添加して、ェルビゥム添加量約 1 0 0 O p p m、アルミニウム添加量約 1万 p p mのガラス棒を作成した。

ついで、コア部となるガラス棒 2本の間にエルビウム · アルミニウム添加ガラス棒 1本を挟んで一列に並べて、これらの両端部分で固定し、これを出発基材として、純粋石英からなるクラッドとなるガラススートを堆積し、透明ガラス化して母 #とし、この母材を溶融紡糸して、図 1 9. ( a) に示すような 2つのコア部 3 2 a , 3 2 bに浃まれ.たクラヅド 3 3 aの部分にエルビウムを添加した R E D P M Fを作製した。

この R E D P M Fのコア部の直径は約 2..0 ΠΚ 比屈折率差は 1 . 5 %、ェルビウム添加.領域.の直径約 2. 0 m、複屈折率約 1 . 0 X 1 0 -⁴、コア部の中心間距離 2 . 9 m, 2次モード群のカットオフ波長約 1 . 2〃mであり、波長 1 . 5. / mで偏波保持ファイバの勳作を行った。なお、エルビウム添加領域の屈折率はアルミニゥムの添加により若干上昇したが、偏波保持性能への影響は認められなかった。 '

この E E D P M Fを用い、図 2 1に示すようなレーザ発振器を作成した。第 1 の力ブラ 4 2に波長 1. 4 8 > mと 1. 5 5 /z mの波長多重型力ブラを用い、励起光入力約 5 O mWにて波長 1 . 5 3 mのレ一ザ光が出力約 5 mWで得られた _c

産業上の利用可能性

以上のように、本発明の偏波保持光ファイバは、光ファイバセンサなどに用いることができる。そして、この偏波保持光ファイバの光導波部分に希土類元素を添加することにより、これを光増幅器、レーザ発振器に用いることができる。また、上記偏波保持光ファイバを 2本以上添接し、加熱、融着、延伸することにより、伝搬光の偏波を維持しながら複数の光ファイバ間での光の分岐、合流、分波合波を行う光ファイバ力ブラに用いることができる。

Claims

.請求の範-囲

1 . 光フアイパ Φ—直径方向に沿って複数個の高屈折率領域のコア部が並列レて設けられ、これらコア部が一体.として 1つの基^:モードを伝する偏波保持光フアイパ。

2 . コア部の比屈折率差が 0 . . 1 5 〜 3 . 0 %である請求項 1記載の偏波保持光ファイバ。.

3 . クラッドとなる低屈折率のガラスロッドの一直径方向に沿って複数個の六を並列して形成し、これら.穴にコァ部となる高屈折率のコア用ガラス口ッドを挿入したのち、加熱して一体化して母材とし、ついで溶融紡糸することを特徴とする偏波保持光ファィパの製法。

4 . 上記コア用ガラスロッドが、コア部となる高屈折率のコア本体部と、このコァ本体部の外側に形成された低屈折率の外周部とからなり、この外周部の屈折率がクラッド用ガラスロッドの屈折率と同一とされた請求項 3記載の偏波保持光フアイパの製法。

5 . 上記コア本体部がゲルマニウム添加石英ガラスからなる請求項 3または 4記載の偏波保持光ファイバの製法。

6 . 光ファイバの一直径方向に沿って複数個の高屈折率領域のコア部が並列して設けられ、これらコア部が一体として 1つの基本モードを伝搬する偏波保持光フアイパを 2本以上添接し、加熱、融着、延伸してなる偏波保持光ファイバ力ブラ。

7 . 光ファイバの一直径方向に沿って複数個の高屈折率領域のコア部が並列して設けられ、これらコア部が一体として 1つの基本モードを伝搬する偏波保持光フアイパを融着接続するに際して、接続点近傍をその接続前または接続後に加熱することを特徴とする偏波保持光ファイバの接続法。

8 . 光ファイバの一直径方向に複数個の高屈折率領域のコア部が並んで設けられ、これらコア部が一体として 1つの基本モードを伝搬する偏波保持機能を有し、かつ上記コア部またはコア部間に挟まれた低屈折率領域のクラッド部分のいずれか一方もしくは両方に希土類元素が添加された希土類添加偏波保持光ファイバ。

9 . コア部の比屈折率差が 0 . 1 5 ~ 3 . 0 %である請求項 8記載の希土類添加偏波保持光ファイバ。

. 1 0·. 請求項.8記載の希土領添加偏波保持光ファイバを用いた^ 6増幅器。

1 1 . 請求項 8記載の希土類添加偏波保持光ファイバを用いたレーザ発 S器。