( 57) 【要約】
【課題】熱効果（散熱）や非線形的効果によって変換効 率が低下することなく、最適な吸収特性を持つ光ファイ バ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】利得媒質となる希土類が添加されたコア２ と上記コア２の外周に形成されたクラッド３とを備える 光ファイバ１において、上記コア２の仮想温度が１５０ ０℃以下である。
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50 【 特 許 請 求 の 範 囲 】
【 請 求 項 １ 】
利 得 媒 質 と な る 希 土 類 が 添 加 さ れ た コ ア と 上 記 コ ア の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド と を 備 え る 光 フ ァ イ バ に お い て 、 上 記 コ ア の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 で あ る こ と を 特 徴 と す る 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ２ 】
上 記 コ ア の 仮 想 温 度 が 長 手 方 向 で 異 な る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 １ 記 載 の 光 フ ァ イ バ 。 【 請 求 項 ３ 】
利 得 媒 質 と な る 希 土 類 が 添 加 さ れ た コ ア 材 と 上 記 コ ア 材 の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド 材 と を 備 え る 光 フ ァ イ バ 母 材 か ら 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る 製 造 方 法 に お い て 、 上 記 光 フ ァ イ バ 母 材 を 加 熱 ・ 溶 融 し た 後 に ア ニ ー ル 処 理 を 行 う こ と に よ り 、 上 記 コ ア 材 か ら 形 成 さ れ る コ ア の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 に な る よ う に し て 、 上 記 光 フ ァ イ バ 母 材 を 線 引 き す る こ と を 特 徴 と す る 光 フ ァ イ バ の 製 造 方 法 。
【 請 求 項 ４ 】
上 記 ア ニ ー ル 処 理 の 後 に Ｃ Ｏ
２ レ ー ザ 光 照 射 を 行 う こ と に よ り 、 上 記 コ ア の 仮 想 温 度 を
長 手 方 向 で 変 化 さ せ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 ３ 記 載 の 光 フ ァ イ バ の 製 造 方 法 。 【 発 明 の 詳 細 な 説 明 】
【 技 術 分 野 】 【 ０ ０ ０ １ 】
本 発 明 は 、 フ ァ イ バ レ ー ザ や フ ァ イ バ ア ン プ に 好 適 な 、 利 得 媒 質 と な る コ ア （ 利 得 コ ア ） を 有 す る 光 フ ァ イ バ に 係 り 、 特 に 、 励 起 光 に よ る 熱 損 傷 を 抑 制 す る 光 フ ァ イ バ 及 び そ の 製 造 方 法 に 関 す る 。
【 背 景 技 術 】 【 ０ ０ ０ ２ 】
レ ー ザ 加 工 や 医 療 用 途 へ の 適 用 を 目 的 と し て 、 よ り 高 出 力 で 安 価 な 光 源 の 開 発 が 求 め ら れ て い る 。 こ れ ら の 要 求 に 対 し 、 フ ァ イ バ レ ー ザ や フ ァ イ バ ア ン プ な ど の 光 増 幅 器 は 、 高 効 率 で し か も シ ン グ ル モ ー ド の レ ー ザ 光 を 容 易 に 取 り 出 す こ と が で き る と い う 理 由 で 注 目 を 集 め て い る 。
【 ０ ０ ０ ３ 】
こ の よ う な フ ァ イ バ レ ー ザ や フ ァ イ バ ア ン プ に 用 い ら れ る 光 フ ァ イ バ と し て 、 例 え ば 、 希 土 類 元 素 （ Ｙ ｂ 、 Ｅ ｒ 、 Ｅ ｒ ／ Ｙ ｂ 、 Ｔ ｍ 、 Ｎ ｄ な ど ） が 長 手 方 向 に 均 一 に 添 加 さ れ た コ ア （ 利 得 コ ア ） の 外 周 に 、 内 側 ク ラ ッ ド 層 と 外 側 ク ラ ッ ド が 順 次 形 成 さ れ た ２ 層 か ら な る ク ラ ッ ド を 有 す る ダ ブ ル ク ラ ッ ド 光 フ ァ イ バ が あ る 。
【 ０ ０ ０ ４ 】
こ の 高 出 力 の 光 フ ァ イ バ に お い て 、 該 光 フ ァ イ バ の 端 部 に 設 け ら れ た 半 導 体 レ ー ザ な ど の マ ル チ モ ー ド Ｌ Ｄ か ら 特 定 の 波 長 を 有 す る 励 起 光 を 内 側 ク ラ ッ ド 層 へ 入 射 ・ 集 光 さ せ 、 上 記 励 起 光 を 光 フ ァ イ バ 内 に 伝 搬 さ せ る 。 光 フ ァ イ バ 中 で 反 射 励 振 さ れ た 励 起 光 は 、 希 土 類 元 素 が 添 加 さ れ た コ ア 中 に 吸 収 （ 結 合 ） さ れ 、 光 フ ァ イ バ の 一 端 部 か ら レ ー ザ 発 振 光 が 出 射 さ れ る （ 例 え ば 、 特 許 文 献 １ ） 。
【 ０ ０ ０ ５ 】
【 特 許 文 献 １ 】 特 開 平 ５ − ２ ４ ９ ３ ２ ８ 号 公 報 【 発 明 の 開 示 】
【 発 明 が 解 決 し よ う と す る 課 題 】 【 ０ ０ ０ ６ 】
一 般 的 に 、 フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 に は 、 一 定 の 吸 収 量 （ 例 え ば 、 １ ５ ∼ ２ ０ ｄ Ｂ ） を 持 つ 光 フ ァ イ バ が 必 要 で あ る が 、 光 フ ァ イ バ の 長 さ に よ っ て 、 光 フ ァ イ バ の 吸 収 量 （ 吸 収 特 性 ） を 変 化 さ せ て い る 。 光 フ ァ イ バ の 非 線 形 的 効 果 を 抑 え る 観 点 か ら は 、 光 フ ァ イ バ の 長 さ を 短 く す る こ と が 望 ま し く 、 熱 効 果 （ 散 熱 ） の 観 点 か ら は 光 フ ァ イ バ の 長 さ を 長 く す る こ と が 望 ま し い 。
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50 し か し な が ら 、 光 フ ァ イ バ の 長 さ が 短 す ぎ る と 、 励 起 光 が 完 全 に 吸 収 し き れ ず 、 変 換 効
率 が 悪 く な る 。 一 方 、 光 フ ァ イ バ の 長 さ が 長 す ぎ る と 、 せ っ か く 発 振 し た レ ー ザ 光 が 、 希 土 類 元 素 が 添 加 さ れ た コ ア に 再 吸 収 さ れ て し ま い 、 変 換 効 率 も 悪 く な る 。 ま た 、 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る 際 、 製 造 条 件 に よ っ て は 、 コ ア 中 の 希 土 類 元 素 が 変 化 し て 、 所 望 の 吸 収 特 性 を 持 つ 光 フ ァ イ バ を 得 る こ と が 難 し い 場 合 が あ る 。
【 ０ ０ ０ ８ 】
そ こ で 、 本 発 明 の 目 的 は 、 熱 効 果 （ 散 熱 ） や 非 線 形 的 効 果 に よ っ て 変 換 効 率 が 低 下 す る こ と な く 、 最 適 な 吸 収 特 性 を 持 つ 光 フ ァ イ バ 及 び そ の 製 造 方 法 を 提 供 す る こ と に あ る 。 【 課 題 を 解 決 す る た め の 手 段 】
【 ０ ０ ０ ９ 】
上 記 目 的 を 達 成 す る た め に 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ は 、 利 得 媒 質 と な る 希 土 類 が 添 加 さ れ た コ ア と 上 記 コ ア の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド と を 備 え る 光 フ ァ イ バ に お い て 、 上 記 コ ア の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 で あ る も の で あ る 。
【 ０ ０ １ ０ 】
上 記 コ ア の 仮 想 温 度 が 長 手 方 向 で 異 な っ て も よ い 。 【 ０ ０ １ １ 】
ま た 、 本 発 明 の 製 造 方 法 は 、 利 得 媒 質 と な る 希 土 類 が 添 加 さ れ た コ ア 材 と 上 記 コ ア 材 の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド 材 と を 備 え る 光 フ ァ イ バ 母 材 か ら 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る 製 造 方 法 に お い て 、 上 記 光 フ ァ イ バ 母 材 を 加 熱 ・ 溶 融 し た 後 に ア ニ ー ル 処 理 を 行 う こ と に よ り 、 上 記 コ ア 材 か ら 形 成 さ れ る コ ア の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 に な る よ う に し て 、 上 記 光 フ ァ イ バ 母 材 を 線 引 き す る も の で あ る 。
【 ０ ０ １ ２ 】
上 記 ア ニ ー ル 処 理 の 後 に Ｃ Ｏ
２ レ ー ザ 光 照 射 を 行 う こ と に よ り 、 上 記 コ ア の 仮 想 温 度 を
長 手 方 向 で 変 化 さ せ て も よ い 。 【 発 明 の 効 果 】
【 ０ ０ １ ３ 】
本 発 明 に よ れ ば 、 希 土 類 元 素 が 添 加 さ れ た コ ア （ 利 得 コ ア ） に お け る 励 起 光 の 吸 収 特 性 を 制 御 し て 、 励 起 光 に よ る 熱 損 傷 を 抑 制 す る 光 フ ァ イ バ を 提 供 す る こ と が で き る 。
【 発 明 を 実 施 す る た め の 最 良 の 形 態 】 【 ０ ０ １ ４ 】
以 下 、 本 発 明 の 一 実 施 形 態 を 添 付 図 面 に 基 づ い て 詳 述 す る 。 【 ０ ０ １ ５ 】
図 １ に 示 す よ う に 、 本 発 明 に 係 る 光 フ ァ イ バ １ は 、 利 得 媒 質 と な る 希 土 類 が 添 加 さ れ た コ ア （ 希 土 類 添 加 コ ア と も 言 う ） ２ と 上 記 コ ア ２ の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド ３ と を 備 え る 光 フ ァ イ バ １ に お い て 、 上 記 コ ア ２ の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 で あ る も の で あ る 。 【 ０ ０ １ ６ 】
光 フ ァ イ バ １ は 、 ク ラ ッ ド ３ 内 を 伝 播 す る 励 起 光 を コ ア ２ 中 に 結 合 さ せ る こ と が で き る 。 そ し て 、 光 フ ァ イ バ １ は 、 所 定 の 励 起 を 行 う こ と で 発 光 す る 発 光 機 能 を 有 し 、 そ の 発 光 し た 光 を 反 射 励 振 さ せ る こ と で レ ー ザ 発 振 媒 体 と な る も の で あ る 。
【 ０ ０ １ ７ 】
コ ア ２ は 、 Ｙ ｂ 、 Ｅ ｒ 、 Ｅ ｒ ／ Ｙ ｂ 、 Ｔ ｍ 、 Ｎ ｄ な ど の 希 土 類 元 素 を 少 量 添 加 （ ド ー プ ） し た も の で あ る 。 な お 、 本 発 明 の 実 施 形 態 で は 、 希 土 類 元 素 と し て Ｙ ｂ を 用 い た 。 こ れ に よ り 、 励 起 光 Ｌ ｅ が 波 長 λ ｅ （ ９ １ ５ ｎ ｍ 又 は ９ ７ ５ ｎ ｍ ） で あ り 、 波 長 λ （ １ ０ ３ ０ ｎ ｍ 又 は １ １ ０ ０ ｎ ｍ ） の レ ー ザ 光 Ｌ を 出 射 さ せ る 。
【 ０ ０ １ ８ 】
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50 【 ０ ０ １ ９ 】
図 示 の よ う に 、 内 側 ク ラ ッ ド ３ ａ に 入 射 し た 励 起 光 Ｌ ｅ は 、 内 側 ク ラ ッ ド ３ ａ 内 を ポ ン ピ ン グ し て コ ア ２ に 吸 収 さ れ る 。
【 ０ ０ ２ ０ 】
次 に 、 本 発 明 に 係 る 光 フ ァ イ バ の 製 造 方 法 を 説 明 す る 。 【 ０ ０ ２ １ 】
図 ２ に 示 さ れ る よ う に 、 線 引 き し て 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る 製 造 装 置 ２ １ は 、 光 フ ァ イ バ １ の 母 材 で あ る 光 フ ァ イ バ 母 材 ２ ２ を 加 熱 ・ 溶 融 す る 加 熱 炉 （ 線 引 炉 と も 言 う ） ２ ３ と 、 そ の 加 熱 炉 ２ ３ か ら 引 き 出 さ れ る 光 フ ァ イ バ （ 製 造 過 程 中 ） ２ ４ を 所 望 の 温 度 で ア ニ ー ル 処 理 す る ア ニ ー ル 炉 ２ ５ と 、 ア ニ ー ル 炉 ２ ５ の 下 流 に お い て 光 フ ァ イ バ ２ ４ に 紫 外 線 硬 化 樹 脂 （ Ｕ Ｖ 硬 化 樹 脂 ） を 被 覆 す る ダ イ ス ２ ６ と 、 ダ イ ス ２ ６ の 下 流 に お い て 紫 外 線 硬 化 樹 脂 を 硬 化 さ せ る 硬 化 部 ２ ７ と を 同 一 ラ イ ン に 並 べ て 設 置 し た も の で あ る 。 線 引 き さ れ て い る 光 フ ァ イ バ ２ ４ の 最 下 端 に は 送 り 出 し 方 向 を 転 換 さ せ る タ ー ン プ ー リ ２ ８ が 設 け ら れ 、 そ の 下 流 に は 製 造 さ れ た 光 フ ァ イ バ １ を 巻 き 取 る 巻 き 取 り 機 ２ ９ が 設 け ら れ る 。 ま た 、 線 引 き さ れ て い る 光 フ ァ イ バ ２ ４ の ラ イ ン 途 中 に は 、 適 宜 、 外 径 測 定 器 ３ ０ が 設 置 さ れ る 。 【 ０ ０ ２ ２ 】
こ の 製 造 装 置 ２ １ に お い て 、 Ｙ ｂ が 添 加 さ れ た コ ア 材 と コ ア 材 の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド 材 と を 備 え る 光 フ ァ イ バ 母 材 ２ ２ を 加 熱 炉 ２ ３ に お い て 加 熱 ・ 溶 融 し 、 そ の 下 流 で ア ニ ー ル 炉 ２ ５ に お い て ア ニ ー ル 処 理 を 行 う こ と に よ り 、 上 記 コ ア 材 か ら 形 成 さ れ る コ ア ２ の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 に な る よ う に す る 。 ア ニ ー ル 処 理 後 、 同 一 ラ イ ン に て 紫 外 線 硬 化 樹 脂 （ Ｕ Ｖ 硬 化 樹 脂 ） を 被 覆 す る こ と に よ り 、 図 １ に 示 し た よ う な 、 Ｙ ｂ が 添 加 さ れ た コ ア ２ と 、 こ の コ ア ２ の 外 周 に 形 成 さ れ た ク ラ ッ ド ３ と か ら な り 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 が １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 で あ る 光 フ ァ イ バ １ が 得 ら れ る 。
【 ０ ０ ２ ３ 】
こ こ で 、 ア ニ ー ル 温 度 を １ １ ９ ０ ℃ 、 ア ニ ー ル 炉 ２ ５ の 長 さ を ３ ｍ 、 ア ニ ー ル 処 理 時 間 を １ ． ８ 秒 、 線 引 速 度 を １ ０ ０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ と す る 。 ま た 、 赤 外 放 射 温 度 計 （ 図 示 せ ず ） で 温 度 を モ ニ タ し な が ら 、 ア ニ ー ル 炉 ２ ５ 内 の 冷 却 装 置 （ 図 示 せ ず ） に 投 入 す る Ｈ ｅ ガ ス の 流 量 を 調 節 し 、 加 熱 炉 ２ ３ に て 線 引 き さ れ た 母 材 （ 光 フ ァ イ バ ２ ４ ） を ア ニ ー ル 炉 ２ ５ へ 導 入 す る 際 の 温 度 が 所 望 の 温 度 （ 例 え ば 、 １ １ ９ ０ ℃ ） と な る よ う に 制 御 す る 。 こ の よ う に し て 製 造 さ れ た 光 フ ァ イ バ １ に お け る コ ア ２ の 仮 想 温 度 は １ ２ ０ ０ ℃ で あ る 。 な お 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 は ラ マ ン 散 乱 法 で 評 価 す る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ４ 】
さ ら に 、 本 発 明 の 製 造 方 法 に お い て 、 ア ニ ー ル 温 度 の み を 変 化 さ せ る こ と で 、 光 フ ァ イ バ １ に お け る コ ア ２ の 仮 想 温 度 を １ ０ ０ ０ ℃ 、 １ １ ０ ０ ℃ 、 １ ３ ０ ０ ℃ 、 １ ４ ０ ０ ℃ 、 １ ５ ０ ０ ℃ と す る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ５ 】
図 ３ に 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 を １ ０ ０ ０ ℃ ∼ １ ５ ０ ０ ℃ ま で 段 階 的 に 異 な ら せ た と き の コ ア ２ の 波 長 吸 収 係 数 特 性 を 示 す 。 図 ３ に 示 さ れ る 通 り 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 が １ ０ ０ ０ ℃ ∼ １ ５ ０ ０ ℃ の 範 囲 で 変 化 し た 場 合 、 波 長 ９ １ ５ ｎ ｍ 及 び ９ ７ ５ ｎ ｍ に お い て 励 起 光 の コ ア ２ へ の 吸 収 量 が 変 化 す る こ と が わ か る 。 具 体 的 に は 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 が １ ０ ０ ０ ℃ の と き 波 長 ９ １ ５ ｎ ｍ 及 び ９ ７ ５ ｎ ｍ に お い て 吸 収 量 が 少 な く 、 １ ５ ０ ０ ℃ の と き 同 波 長 に お い て 吸 収 量 が 多 い 。 し た が っ て 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 を １ ０ ０ ０ ℃ ∼ １ ５ ０ ０ ℃ の 範 囲 で 変 化 さ せ る こ と に よ り 、 コ ア ２ に お け る 励 起 光 の 吸 収 特 性 を 制 御 す る （ 所 望 す る 吸 収 特 性 を 持 つ コ ア ２ を 製 造 す る の 意 ） こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ６ 】
本 発 明 に 係 る 光 フ ァ イ バ の 作 用 効 果 を 説 明 す る 。 【 ０ ０ ２ ７ 】
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50 係 数 （ 吸 収 特 性 ） が 変 化 す る こ と を 見 出 し た 。 光 フ ァ イ バ の 長 さ の 変 化 に よ っ て 光 フ ァ イ
バ の 吸 収 特 性 を 制 御 し て い た 従 来 で は 、 熱 効 果 や 非 線 形 効 果 に よ っ て 励 起 光 の 変 換 効 率 が 低 下 す る 場 合 が あ っ た が 、 本 発 明 で は 、 光 フ ァ イ バ の 長 さ に 起 因 し な い 。 し た が っ て 、 本 発 明 で は 、 熱 効 果 や 非 線 形 効 果 に よ っ て 励 起 光 の 変 換 効 率 が 低 下 す る こ と が な く 、 所 望 の 吸 収 特 性 を 持 つ 光 フ ァ イ バ を 提 供 す る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ８ 】
上 記 実 施 形 態 で は 、 図 ２ の よ う に 、 ア ニ ー ル 炉 ２ ５ に て ア ニ ー ル 処 理 し た 後 、 紫 外 線 硬 化 樹 脂 （ Ｕ Ｖ 硬 化 樹 脂 ） を 被 覆 す る 製 造 方 法 を 用 い た が 、 以 下 の 実 施 形 態 で は 、 ア ニ ー ル 炉 ２ ５ に て ア ニ ー ル 処 理 し た 後 、 Ｃ Ｏ２ レ ー ザ 装 置 （ 図 示 せ ず ） な ど を 用 い て 線 引 き ラ イ
ン 上 で Ｃ Ｏ
２ レ ー ザ 光 を 光 フ ァ イ バ に 照 射 す る こ と に よ り 、 コ ア ２ の 仮 想 温 度 を 長 手 方 向
に 変 化 さ せ る 。 こ れ に よ り 、 長 手 方 向 に 亘 り 吸 収 特 性 が 変 化 し た 光 フ ァ イ バ を 得 る こ と が で き る 。 こ の よ う な 光 フ ァ イ バ の 利 点 を 説 明 す る 。
【 ０ ０ ２ ９ 】
フ ァ イ バ レ ー ザ や フ ァ イ バ ア ン プ を 高 出 力 化 す る 際 、 光 フ ァ イ バ 内 に 伝 搬 さ せ た 励 起 光 が 、 希 土 類 元 素 が 添 加 さ れ た コ ア に 吸 収 （ 結 合 ） さ れ る こ と に よ っ て 、 光 フ ァ イ バ が 発 熱 し て 被 覆 損 傷 お よ び 変 換 効 率 低 下 な ど を 引 き 起 こ す 。 ま た 、 フ ァ イ バ ヒ ュ ー ズ と 呼 ば れ る フ ァ イ バ 破 壊 現 象 を 誘 発 す る 原 因 に も な る と 考 え ら れ て い る 。
【 ０ ０ ３ ０ 】
ま ず 、 図 ４ に 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア （ 以 下 、 単 に コ ア と 言 う ） の 長 手 方 向 の 仮 想 温 度 分 布 、 吸 収 係 数 分 布 、 温 度 分 布 を 示 す 。
【 ０ ０ ３ １ 】
図 ４ （ ａ ） に 示 さ れ る よ う に 、 コ ア の 仮 想 温 度 が 長 手 方 向 で ほ ぼ 一 定 で あ る 従 来 の 光 フ ァ イ バ で は 、 図 ４ （ ｂ ） に 示 さ れ る よ う に 、 励 起 光 の 吸 収 も ほ ぼ 一 定 で あ る た め 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ の 端 面 に 励 起 光 を 入 射 し た 際 、 励 起 光 は 端 面 か ら 離 れ る に し た が っ て 吸 収 さ れ て 弱 く な る 。 一 方 、 励 起 光 の 導 入 部 付 近 で は 、 励 起 光 の 吸 収 お よ び 無 輻 射 遷 移 が 顕 著 に 起 こ る 。
【 ０ ０ ３ ２ 】
こ の た め 、 図 ４ （ ｃ ） に 示 さ れ る よ う に 、 光 フ ァ イ バ の 端 部 で 温 度 が 上 昇 す る 。 こ の こ と か ら 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ で は 、 長 手 方 向 の 温 度 が 不 均 一 と な り 、 光 変 換 効 率 が 低 下 し て し ま い 、 高 出 力 の レ ー ザ 光 を 得 る こ と が で き な い 。 ま た 、 図 示 の よ う に 、 光 フ ァ イ バ の 温 度 が 熱 損 傷 領 域 に 入 る と 、 光 フ ァ イ バ が 熱 損 傷 を 受 け る 。
【 ０ ０ ３ ３ 】
こ れ に 対 し 、 本 発 明 に よ れ ば 、 希 土 類 添 加 コ ア の 仮 想 温 度 を ア ニ ー ル 処 理 や Ｃ Ｏ
２ レ ー
ザ 光 照 射 に よ る 熱 処 理 に よ っ て 変 え る こ と で 、 励 起 光 波 長 に お け る 吸 収 係 数 を 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 全 長 で 一 律 に 下 げ た り 、 あ る い は 長 手 方 向 の 位 置 に よ っ て 異 な る よ う 変 化 さ せ た 光 フ ァ イ バ を 得 る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ３ ４ 】
詳 し く 述 べ る と 、 図 ５ （ ａ ） に 示 さ れ る よ う に 、 光 フ ァ イ バ の 端 面 部 で 仮 想 温 度 が 低 く 、 中 央 部 で 端 面 部 よ り も 仮 想 温 度 が 高 い よ う に す る こ と で 、 図 ５ （ ｂ ） に 示 さ れ る よ う に 、 光 フ ァ イ バ の 端 面 部 で 吸 収 係 数 が 小 さ く 、 中 央 部 で 端 面 部 よ り も 吸 収 係 数 が 大 き く な る よ う な 仮 想 温 度 分 布 と す る 。
【 ０ ０ ３ ５ 】
こ れ に よ り 、 端 面 励 起 の 場 合 に 、 図 ５ （ ｃ ） に 示 さ れ る よ う に 、 光 フ ァ イ バ の 発 熱 の 均 一 化 が 実 現 で き 、 熱 損 傷 閾 値 を 越 え な い 範 囲 で 従 来 の フ ァ イ バ よ り も 大 出 力 の 励 起 光 を 入 射 す る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ３ ６ 】
こ の 実 施 形 態 に よ れ ば 、 従 来 に な い 高 出 力 の レ ー ザ 光 を 出 射 す る こ と が で き る 。 な お 、 側 面 励 起 の 場 合 で も 、 上 記 と 同 様 に 、 励 起 光 の 入 射 部 付 近 の 吸 収 係 数 を 低 く す る こ と に よ り 、 同 様 の 効 果 が 得 ら れ る 。
10
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30
40 図 ２ に 示 し た 製 造 装 置 に お い て は 、 フ ァ イ バ 線 引 き 中 に ア ニ ー ル 炉 に よ る ア ニ ー ル 処 理
に よ っ て コ ア ２ の 仮 想 温 度 を 任 意 に 変 化 さ せ た 。 ま た 、 さ ら な る 実 施 形 態 で は 、 ア ニ ー ル 処 理 後 に Ｃ Ｏ
２ レ ー ザ 光 な ど を 照 射 す る こ と に よ っ て コ ア ２ の 仮 想 温 度 を 長 手 方 向 に 変 化
さ せ た 。 し か し 、 こ れ に 限 ら ず 、 通 常 の 光 フ ァ イ バ の 線 引 き 後 に ア ニ ー ル 処 理 を 行 っ て コ ア の 仮 想 温 度 を １ ５ ０ ０ ℃ 以 下 に し た り 、 も し く は 、 そ の ア ニ ー ル 処 理 後 に Ｃ Ｏ
２ レ ー ザ
光 な ど を 照 射 し て コ ア の 仮 想 温 度 を 長 手 方 向 で 変 化 さ せ て も よ い 。 【 ０ ０ ３ ８ 】
ま た 、 ア ニ ー ル 炉 で ア ニ ー ル 処 理 す る こ と に よ り 、 コ ア の 仮 想 温 度 が 互 い に 異 な る 複 数 の 光 フ ァ イ バ を 製 造 し 、 こ れ ら の 光 フ ァ イ バ を そ れ ぞ れ 適 当 な 長 さ に 調 節 し た 後 、 所 望 の 配 列 に て 光 フ ァ イ バ の 端 面 を 融 着 な ど を 用 い て 接 続 す る こ と に よ り 、 長 手 方 向 に コ ア の 仮 想 温 度 が 異 な る １ 本 の 光 フ ァ イ バ を 得 る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ３ ９ 】
以 上 説 明 し た よ う に 、 本 発 明 に よ れ ば 、 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 に コ ア の 仮 想 温 度 を 変 え る こ と に よ り 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 に 吸 収 係 数 を 変 化 さ せ 、 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 の 熱 分 布 を 制 御 す る こ と が で き る 。 よ っ て 、 励 起 光 の 入 射 部 付 近 の 過 熱 を 抑 制 し 、 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 の 熱 分 布 を 均 一 化 す る こ と が で き る た め 、 熱 に よ る フ ァ イ バ 損 傷 を 抑 制 で き る 。 【 図 面 の 簡 単 な 説 明 】
【 ０ ０ ４ ０ 】
【 図 １ 】 本 発 明 の 一 実 施 形 態 を 示 す 光 フ ァ イ バ の 透 視 イ メ ー ジ 図 で あ る 。 【 図 ２ 】 本 発 明 の 一 実 施 形 態 を 示 す 光 フ ァ イ バ の 製 造 装 置 の 概 略 図 で あ る 。
【 図 ３ 】 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ に お け る 仮 想 温 度 を パ ラ メ ー タ と す る 波 長 対 吸 収 係 数 特 性 を 示 す 図 で あ る 。
【 図 ４ 】 図 ４ （ ａ ） は 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 仮 想 温 度 分 布 図 で あ り 、 図 ４ （ ｂ ） は 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 吸 収 係 数 分 布 図 で あ り 、 図 ４ （ ｃ ） は 、 従 来 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 温 度 分 布 図 で あ る 。
【 図 ５ 】 図 ５ （ ａ ） は 、 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 仮 想 温 度 分 布 図 で あ り 、 図 ５ （ ｂ ） は 、 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 吸 収 係 数 分 布 図 で あ り 、 図 ５ （ ｃ ） は 、 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ に お け る 希 土 類 添 加 コ ア の 長 手 方 向 の 温 度 分 布 図 で あ る 。
【 符 号 の 説 明 】 【 ０ ０ ４ １ 】 １ 光 フ ァ イ バ
２ コ ア （ 希 土 類 添 加 コ ア ） ３ ク ラ ッ ド
３ ａ 内 側 ク ラ ッ ド ３ ｂ 外 側 ク ラ ッ ド ２ １ 製 造 装 置
２ ２ 光 フ ァ イ バ 母 材 ２ ３ 加 熱 炉
【 図 １ 】
【 図 ２ 】
【 図 ３ 】
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