( 57) 【要約】
【課題】 本発明の課題は、ドーパントや光吸収体とい った、光ファイバに対する新たな物質・物品を追加する ことなく、不要な伝搬光を吸収する機能を有する光ファ イバを提供することにある。
10
20
30
40
50 【 特 許 請 求 の 範 囲 】
【 請 求 項 １ 】
二 酸 化 ケ イ 素 を 主 成 分 と す る 光 フ ァ イ バ で あ り 、 該 光 フ ァ イ バ に 酸 素 が 欠 乏 し た 二 酸 化 ケ イ 素 の 領 域 が 存 在 す る こ と を 特 徴 と す る 、 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ２ 】
該 酸 素 欠 乏 領 域 に お い て 、 該 光 フ ァ イ バ を 伝 搬 す る 光 の 少 な く と も 一 部 が 吸 収 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 、 請 求 項 １ に 記 載 の 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ３ 】
該 酸 素 欠 乏 領 域 は 、 該 光 フ ァ イ バ を 構 成 す る 材 料 に 放 射 線 を 照 射 す る こ と に よ っ て 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 、 請 求 項 １ ま た は ２ に 記 載 の 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ４ 】
該 酸 素 欠 乏 領 域 は 、 該 光 フ ァ イ バ の ク ラ ッ ド の み に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る 、 請 求 項 １ ∼ ３ の い ず れ か に 記 載 の 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ５ 】
該 酸 素 欠 乏 領 域 は 、 該 光 フ ァ イ バ の コ ア と 隣 接 し な い こ と を 特 徴 と す る 、 請 求 項 ４ に 記 載 の 光 フ ァ イ バ 。
【 請 求 項 ６ 】
放 射 線 が 照 射 さ れ 、 酸 素 欠 乏 領 域 が 形 成 さ れ た 二 酸 化 ケ イ 素 を 主 成 分 と す る 、 ク ラ ッ ド 用 光 フ ァ イ バ 母 材 を 使 用 し て 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る 方 法 。
【 発 明 の 詳 細 な 説 明 】 【 技 術 分 野 】
【 ０ ０ ０ １ 】
本 発 明 は 、 主 に フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 に 使 用 さ れ る 、 光 フ ァ イ バ に 関 す る 。 【 背 景 技 術 】
【 ０ ０ ０ ２ 】
レ ー ザ 加 工 や 医 療 用 途 な ど へ の 適 用 を 目 的 と し て 、 フ ァ イ バ レ ー ザ は 、 高 効 率 で し か も 高 ビ ー ム 品 質 の レ ー ザ 光 を 簡 単 に 取 り 出 せ る と い う 理 由 で 注 目 を 集 め て い る 。
一 般 的 な フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 は 、 図 １ に 示 す よ う な 構 成 を し て い る 。
す な わ ち 、 信 号 光 源 １ か ら 発 生 し た 信 号 光 ２ と 、 励 起 光 源 ３ か ら 発 生 す る 励 起 光 ４ を 、 光 結 合 器 ５ を 介 し て 希 土 類 元 素 を 添 加 し た コ ア を 有 す る 増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ へ 入 力 し 、 励 起 光 ４ が コ ア に 添 加 さ れ た 希 土 類 元 素 に 作 用 す る こ と で 、 増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ の コ ア を 伝 搬 す る 信 号 光 ２ を 増 幅 し 、 高 エ ネ ル ギ ー を 有 す る レ ー ザ 光 １ ０ を 得 る 。
【 ０ ０ ０ ３ 】
増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ に 入 力 さ れ た 励 起 光 ４ の 一 部 は 、 ク ラ ッ ド を 伝 搬 し て 増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ の 出 射 端 ま で 到 達 す る 。 増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ の 出 射 端 に は レ ー ザ 出 射 用 の 光 フ ァ イ バ ９ な ど が 接 続 さ れ る こ と が 多 い が 、 ク ラ ッ ド 伝 搬 光 は 接 続 先 の 光 フ ァ イ バ の コ ア に 入 力 さ れ ず に 、 接 続 部 ８ で 放 射 さ れ る の が 通 常 で あ る 。
【 ０ ０ ０ ４ 】
こ の 接 続 部 ８ で 放 射 さ れ た ク ラ ッ ド 伝 搬 光 が 周 囲 に 存 在 す る 部 品 な ど に 吸 収 さ れ る こ と に よ っ て 予 期 せ ぬ 発 熱 が 発 生 し 、 部 品 や 光 フ ァ イ バ に 損 傷 が 発 生 す る 場 合 が あ る 。
こ の た め 、 ク ラ ッ ド 伝 搬 光 が 増 幅 用 光 フ ァ イ バ ７ の 出 射 端 に 到 達 す る 前 に 除 去 し て 放 熱 さ せ る 方 法 が 取 ら れ て い る 。
【 ０ ０ ０ ５ 】
ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 吸 収 す る 方 法 と し て 、 特 許 文 献 １ の よ う に ク ラ ッ ド に ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 吸 収 す る ド ー パ ン ト を 添 加 す る 方 法 や 、 特 許 文 献 ２ の よ う に ク ラ ッ ド の 周 囲 に 光 吸 収 体 を 設 け る 方 法 が 知 ら れ て い る 。
【 ０ ０ ０ ６ 】
10
20
30
40
50 が 存 在 す る 。 加 え て 、 ク ラ ッ ド 全 体 に ド ー パ ン ト が 添 加 さ れ て い る た め 、 光 フ ァ イ バ の 長
手 方 向 の 特 定 の 位 置 の み で ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 吸 収 さ せ た い 場 合 に は 不 向 き な 方 法 で あ る 。 【 ０ ０ ０ ７ 】
一 方 、 特 許 文 献 ２ の よ う に 光 吸 収 体 を 設 け る 方 法 は 、 必 要 な 箇 所 の み に 光 吸 収 体 を 設 け る こ と が で き る た め 、 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 の 特 定 の 位 置 の み で ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 吸 収 さ せ た い 場 合 に 有 効 な 方 法 で あ る 。 し か し な が ら 、 光 吸 収 体 を 設 け た 部 分 の 寸 法 が 大 き く な っ て し ま う た め 、 小 型 化 が 必 要 な 際 に は 不 向 き な 方 法 で あ る 。
【 先 行 技 術 文 献 】 【 特 許 文 献 】 【 ０ ０ ０ ８ 】
【 特 許 文 献 １ 】 特 開 ２ ０ ０ ２ − １ ７ ４ ７ ３ ９ 【 特 許 文 献 ２ 】 特 開 平 １ １ − ２ ７ ４ ６ １ ３ 【 発 明 の 開 示 】
【 発 明 が 解 決 し よ う と す る 課 題 】 【 ０ ０ ０ ９ 】
本 発 明 の 課 題 は 、 ド ー パ ン ト や 光 吸 収 体 を 使 用 せ ず と も 、 不 要 な 伝 搬 光 を 吸 収 す る 機 能 を 有 す る 、 光 フ ァ イ バ を 提 供 す る こ と に あ る 。
【 課 題 を 解 決 す る た め の 手 段 】 【 ０ ０ １ ０ 】
本 発 明 者 は 、 光 フ ァ イ バ の 材 料 と し て 広 く 使 用 さ れ て い る 石 英 ガ ラ ス の 主 成 分 で あ る 二 酸 化 ケ イ 素 に 放 射 線 を 照 射 す る と 、 酸 素 が 欠 乏 し て 光 学 特 性 が 変 化 し た 領 域 が 形 成 さ れ る こ と に 注 目 し 、 こ の 光 学 特 性 が 変 化 し た 領 域 に 光 を 吸 収 さ せ る こ と で 、 従 来 の 問 題 を 解 消 で き る こ と を 究 明 し た 。
【 ０ ０ １ １ 】
本 発 明 に よ っ て 提 供 さ れ る 光 フ ァ イ バ は 、 二 酸 化 ケ イ 素 が 主 成 分 で あ り 、 光 フ ァ イ バ に 酸 素 が 欠 乏 し た 二 酸 化 ケ イ 素 の 領 域 が 存 在 す る こ と を 特 徴 と す る 。
【 発 明 の 効 果 】 【 ０ ０ １ ２ 】
本 発 明 の 光 フ ァ イ バ に あ っ て は 、 以 下 に 記 載 し た 優 れ た 効 果 が 期 待 で き る 。
（ １ ） ド ー パ ン ト や 光 吸 収 体 と い っ た 、 光 フ ァ イ バ に 対 す る 新 た な 物 質 ・ 物 品 を 追 加 す る こ と な く 、 比 較 的 簡 便 ・ 安 価 に 光 吸 収 機 能 を 得 る こ と が で き る 。
（ ２ ） 任 意 の 位 置 に 酸 素 欠 乏 領 域 を 設 け る こ と で 、 光 フ ァ イ バ の 長 手 方 向 の 特 定 の 位 置 の み で ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 吸 収 さ せ る こ と が で き る 。
【 図 面 の 簡 単 な 説 明 】 【 ０ ０ １ ３ 】
【 図 １ 】 一 般 的 な フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 の 一 例 で あ る 。
【 図 ２ 】 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ の 実 施 形 態 の 一 例 で あ り 、 光 フ ァ イ バ の 先 端 部 の ク ラ ッ ド 内 に 酸 素 欠 乏 領 域 を 形 成 し た 場 合 で あ る 。
【 図 ３ 】 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ の 実 施 形 態 の 一 例 で あ り 、 光 フ ァ イ バ の ク ラ ッ ド 全 体 に 酸 素 欠 乏 領 域 を 形 成 し た 場 合 で あ る 。
【 図 ４ 】 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ の 実 施 形 態 の 一 例 で あ り 、 光 フ ァ イ バ を ダ ブ ル ク ラ ッ ド 構 造 と し 、 第 ２ ク ラ ッ ド 全 体 に 酸 素 欠 乏 領 域 を 形 成 し た 場 合 で あ る 。
【 図 ５ 】 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ を 、 フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 に 使 用 さ れ る 増 幅 用 光 フ ァ イ バ と 接 続 し た も の で あ る 。
【 発 明 を 実 施 す る た め の 形 態 】 【 ０ ０ １ ４ 】
以 下 、 本 発 明 の 基 本 的 構 成 を 、 添 付 図 面 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。
10
20
30
40
50 ド 、 １ ４ は 酸 素 欠 乏 領 域 で あ る 。
本 発 明 で 特 徴 的 な こ と は 、 光 フ ァ イ バ １ １ の 主 成 分 を 二 酸 化 ケ イ 素 と し 、 光 フ ァ イ バ に 二 酸 化 ケ イ 素 の 酸 素 が 欠 乏 し た 領 域 １ ４ が 存 在 す る こ と で あ る 。
【 ０ ０ １ ５ 】
酸 素 が 欠 乏 し た 二 酸 化 ケ イ 素 は 、 通 常 化 学 式 で Ｓ ｉ Ｏ
２ と 表 記 さ れ て い る 状 態 か ら Ｓ ｉ
Ｏ
ｘ （ ０ ＜ ｘ ＜ ２ ） と い う 状 態 に 変 化 す る 。 こ の 変 化 に 伴 っ て 二 酸 化 ケ イ 素 を 主 成 分 と し
て 構 成 さ れ た 材 料 に 分 子 レ ベ ル で の 構 造 欠 陥 が 発 生 し 、 光 学 特 性 も 変 化 す る 。 こ の 光 学 特 性 の 変 化 に よ り 、 赤 外 線 吸 収 機 能 を 有 す る よ う に な る た め 、 そ の 酸 素 欠 乏 領 域 で 光 を 吸 収 す る こ と が で き る 。 こ の 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ は 、 二 酸 化 ケ イ 素 に 放 射 線 を 照 射 す る こ と に よ っ て 形 成 す る こ と が で き る 。 放 射 線 と し て 、 エ ッ ク ス 線 、 ガ ン マ 線 が 好 ま し い 。
【 ０ ０ １ ６ 】
こ の 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を 、 図 ２ に 示 し た よ う に ク ラ ッ ド １ ３ 内 の み に 形 成 す れ ば 、 ク ラ ッ ド 伝 搬 光 を 効 率 的 に 吸 収 す る こ と が で き る 。
な お 、 図 ２ は 光 フ ァ イ バ １ １ の 先 端 部 の ク ラ ッ ド １ ３ 内 に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を 形 成 し た 場 合 を 示 し て い る が 、 図 ３ の よ う に ク ラ ッ ド １ ３ 全 体 を 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ と し て も 良 い し 、 図 示 し な い が 、 光 フ ァ イ バ １ １ の 中 間 部 の ク ラ ッ ド １ ３ 内 に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を 形 成 し て も 良 い 。
【 ０ ０ １ ７ 】
ま た 、 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を ク ラ ッ ド １ ３ 内 の み に 形 成 す る 際 は 、 図 ３ の よ う に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ と 光 フ ァ イ バ の コ ア １ ２ を 隣 接 さ せ な い よ う に す る の が 好 ま し い 。 コ ア １ ２ と 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ が 隣 接 し て い る と 、 コ ア １ ２ と 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ の 界 面 で コ ア １ ２ を 伝 搬 す る 光 が 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ に 吸 収 さ れ や す い た め で あ る 。
【 ０ ０ １ ８ 】
酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ と 光 フ ァ イ バ １ １ の コ ア １ ２ を 隣 接 さ せ な い 方 法 と し て 、 光 フ ァ イ バ １ １ を ダ ブ ル ク ラ ッ ド 構 造 と す る こ と が 挙 げ ら れ る 。 す な わ ち 、 光 フ ァ イ バ １ １ を コ ア １ ２ 、 第 １ ク ラ ッ ド １ ３ Ａ 、 第 ２ ク ラ ッ ド １ ３ Ｂ か ら 構 成 さ れ る ダ ブ ル ク ラ ッ ド フ ァ イ バ と し 、 第 ２ ク ラ ッ ド １ ３ Ｂ 内 の み に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を 形 成 さ せ る こ と で 、 コ ア １ ２ と 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ が 隣 接 し な い 光 フ ァ イ バ １ １ と な る 。
【 ０ ０ １ ９ 】
実 際 に ク ラ ッ ド １ ３ 内 の み に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ が 形 成 さ れ た 光 フ ァ イ バ １ １ を 得 る に は 、 光 フ ァ イ バ １ １ に 直 接 放 射 線 を 照 射 す る よ り 、 光 フ ァ イ バ １ １ の 材 料 と な る 母 材 の 状 態 で 放 射 線 を 照 射 す る の が 好 ま し い 。 ク ラ ッ ド １ ３ と な る 母 材 に 放 射 線 を 照 射 し て 酸 素 欠 乏 領 域 を 形 成 し 、 こ の 母 材 を 用 い て 一 般 的 な 光 フ ァ イ バ の 製 造 方 法 で あ る 線 引 き 法 に よ っ て 光 フ ァ イ バ を 製 造 す る と 、 ク ラ ッ ド １ ３ 内 の み に 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ が 形 成 さ れ た 光 フ ァ イ バ １ １ を 得 る こ と が で き る 。
【 ０ ０ ２ ０ 】
図 ３ の よ う に 光 フ ァ イ バ １ １ を ダ ブ ル ク ラ ッ ド 構 造 と す る 場 合 は 、 第 ２ ク ラ ッ ド １ ３ Ｂ と な る 母 材 の み に 放 射 線 を 照 射 し て 、 酸 素 欠 乏 領 域 １ ４ を 形 成 さ せ れ ば 良 い 。
【 実 施 例 】 【 ０ ０ ２ １ 】
本 発 明 の 光 フ ァ イ バ の 実 施 例 を 示 す 。
石 英 ガ ラ ス 製 の 第 １ 、 第 ２ ク ラ ッ ド 用 母 材 を 準 備 し 、 第 ２ ク ラ ッ ド 用 母 材 の 全 体 に エ ッ ク ス 線 を 照 射 し て 酸 素 欠 乏 領 域 を 形 成 し た 。
こ れ ら の 第 １ 、 第 ２ ク ラ ッ ド 用 母 材 と 、 石 英 ガ ラ ス 製 の コ ア 用 母 材 を 使 用 し て 線 引 き を 行 い 、 コ ア 径 ２ ０ μ ｍ 、 第 １ ク ラ ッ ド 径 ４ ０ ０ μ ｍ 、 第 ２ ク ラ ッ ド 径 ５ ５ ０ μ ｍ 、 Ｎ Ａ ＝ ０ ． ０ ６ の 光 フ ァ イ バ を 得 た 。 こ の 光 フ ァ イ バ は 第 ２ ク ラ ッ ド 全 体 が 酸 素 欠 乏 領 域 と な っ て い る 。
【 ０ ０ ２ ２ 】
10
20 た 。
こ の 図 ５ の 状 態 の 光 フ ァ イ バ を フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 に 組 み 込 み 、 ク ラ ッ ド 伝 搬 光 吸 収 能 力 の 評 価 試 験 を 行 っ た と こ ろ 、 ド ー パ ン ト や 光 吸 収 体 を 使 用 し た 時 と 同 等 の 吸 収 能 力 が あ り 、 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ は フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 で 使 用 さ れ る 光 フ ァ イ バ と し て 十 分 な 機 能 が 確 保 さ れ て い る こ と が 確 認 で き た 。
【 ０ ０ ２ ３ 】
以 上 の 例 は 、 本 発 明 の 一 例 に 過 ぎ ず 、 本 発 明 の 思 想 の 範 囲 内 で あ れ ば 、 種 々 の 変 更 お よ び 応 用 が 可 能 で あ る こ と は 言 う ま で も な い 。 例 え ば 、 本 発 明 の 光 フ ァ イ バ は 、 使 用 さ れ る フ ァ イ バ レ ー ザ 装 置 な ど に 応 じ て 、 コ ア ／ ク ラ ッ ド 径 、 開 口 数 、 酸 素 欠 乏 領 域 の 範 囲 ・ 数 な ど を 、 適 宜 変 更 さ れ て 供 さ れ る こ と は 言 う ま で も な い 。
【 符 号 の 説 明 】 【 ０ ０ ２ ４ 】 １ 信 号 光 源 ２ 信 号 光 ３ 励 起 光 源 ４ 励 起 光 ５ 光 結 合 器
６ 光 結 合 器 と 増 幅 用 光 フ ァ イ バ の 接 続 部 ７ 増 幅 用 光 フ ァ イ バ
８ 増 幅 用 光 フ ァ イ バ と レ ー ザ 出 射 用 光 フ ァ イ バ の 接 続 部 ９ レ ー ザ 出 射 用 光 フ ァ イ バ
１ ０ レ ー ザ 光 １ １ 光 フ ァ イ バ
【 図 １ 】
【 図 ２ 】
【 図 ３ 】
【 図 ４ 】
10 フロントページの続き
( 72) 発明者 斉藤 和也
愛知県名古屋市天白区久方二丁目１２番地１ 学校法人トヨタ学園内 Ｆターム( 参考) 2H150 AA06 AB03 AC31 AC37 AD03 AH27 AH32
