JP3630767B2

JP3630767B2 - 希土類添加偏波保持光ファイバ

Info

Publication number: JP3630767B2
Application number: JP11603195A
Authority: JP
Inventors: 邦治姫野; 稔澤田; 哲也酒井; 良三山内; 朗和田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JPH08313749A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、希土類が添加された偏波保持光ファイバに関し、コアとクラッドとの比屈折率差を大きく保持するとともに、そのためにクラッドと応力付与部との屈折率差がほとんどなくなっても、接続の際には偏光軸の調心を光学的にファイバを側面視する方法によって行えるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コアにエルビウム（Ｅｒ）などの希土類を添加した単一モード光ファイバの光増幅機能を利用して、波長１．５５μｍ帯域用の光増幅器が構成され、注目されている。このような光増幅器はＥｒ添加光ファイバ増幅器などと呼ばれている。
ところで、Ｅｒ添加光ファイバ自体は、その利得特性が、信号光や励起光の偏波にほとんど依存されないことが知られているが、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器を構成する他の光部品、例えば光ファイバカプラやアイソレータには偏波依存性がある。このためＥｒ添加光ファイバ増幅器には、偏波保持特性を有するＥｒ添加光ファイバが好適に用いられる。
【０００３】
またＥｒ添加光ファイバは、これを用いて共振器を構成してレーザーとして用いることも可能である。Ｅｒ添加光ファイバをレーザーに用いる場合には次のような理由で偏波保持特性を有することが不可欠である。
すなわち、レーザーの発振周波数は、共振器中に存在可能な定在波の波長で決まる。つまり、共振器中を光が１往復する時間、つまりＥｒ添加光ファイバの伝送モードの群遅延時間で決まる。ところが、実際の単一モード光ファイバには、光ファイバへの外力やコアの非円によって生じた複屈折により２つの直交する偏波モードが存在しているために、レーザーを構成した場合には、これら２つの偏波モードのそれぞれの群遅延時間に応じた２つの周波数（縦モード）で発振してしまい、縦単一モードレーザー発振ができないという不都合が生じてしまう。これに対して、適当な偏波制御を用いることにより、１つの縦モードのみを取り出すことが可能ではあるが、単一モード光ファイバ中の偏光状態は外乱によって変動しやすく、安定して発振させるのは容易ではない。そこで、Ｅｒ添加光ファイバでレーザーを構成する場合には、偏波保持特性を有するものを用いて、光ファイバ中で偏波を安定して保持できるようにすることが必要である。
【０００４】
一方、偏波保持特性を有する光ファイバとしては種々の構造のものが提案されているが（ＪｕｉｃｈｉＮｏｄａ，”Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｆｉｂｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｊ．ｌｉｇｈｔｗａｖｅｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｖｏｌ．ＬＴ−４，Ｎｏ．８，ｐｐ．１０７１−１０８９，１９８６）、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に２個の応力付与部を配したＰＡＮＤＡファイバは、複屈折率が大きく偏波保持特性に優れていることから広く用いられている。
図５は従来のＰＡＮＤＡファイバの例を示したもので、（ａ）は断面形状、（ｂ）は図中Ｘ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）は図中Ｙ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。この例のＰＡＮＤＡファイバは、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）を添加した石英ガラスからなるコア１１、純石英ガラスからなるクラッド１２、および酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を比較的多量に添加した石英ガラスからなる応力付与部１３からなっている。
【０００５】
またＰＡＮＤＡファイバを接続する際の偏光軸の軸合せは、クラッド１２と応力付与部１３との屈折率が異なることを利用して、光学的にファイバを側面視して応力付与部の位置を定める方法によって行われている。
この方法は、ＰＡＮＤＡファイバ側面視像を画像処理して、左右のファイバの偏光軸が一致するようにファイバ軸を中心としてファイバを回転させて調心を行うもので、その機能を有する自動融着接続装置も実用化されており、短時間で簡単に軸合せ作業を行うことができる（特開平１−１４７５０６号公報、特開平１−２２５９０６号公報、Ｈ．Ｔａｙａ，Ｋ．Ｉｔｏ，Ｔ．ＹａｍａｄａａｎｄＭ．Ｙｏｓｈｉｎｕｍａ：Ｐｒｏｃ．ｏｆＯＦＣ’８９，ＴＨＪ２，ｐｐ１６４，１９８９参照）。
【０００６】
ＰＡＮＤＡファイバは、所望のコア／クラッド構造を形成する工程と、応力付与部を形成する工程とを別々に行うことができるので、通常のＥｒ添加光ファイバ用母材を用いて、偏波保持型のＥｒ添加光ファイバを得るのに好適である。したがって、Ｅｒ添加偏波保持光ファイバにはＰＡＮＤＡファイバ型構造が好ましく用いられる。
図６は従来のＥｒ添加ＰＡＮＤＡファイバの例を示したもので、（ａ）は断面形状、（ｂ）は図中Ｘ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）は図中Ｙ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。この例のＰＡＮＤＡファイバにおいて、コア１１はＥｒ、アルミニウム（Ａｌ）、およびＧｅＯ_２を添加した石英ガラスからなり、クラッド１２はフッ素（Ｆ）が添加された石英ガラスからなり、応力付与部１３は酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）が比較的多量に添加した石英ガラスからなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光増幅器に用いられるＥｒ添加光ファイバにあっては、コア１１にＧｅＯ_２を添加するとともにクラッド１２にＦを添加して、コア／クラッドの比屈折率差を大きくし、モードフィールド径を小さくすることによって効率の高い増幅作用が得られるように構成される。
しかしながら、ＰＡＮＤＡファイバ型構造のＥｒ添加光ファイバにあっては、クラッド１２と応力付与部１３との比屈折率差が小さくなってしまい、ファイバを側面視する方法によって軸合せができないという問題があった。
すなわち、図５に示すような通常のＰＡＮＤＡファイバにおいては、クラッド１２と応力付与部１３との比屈折率差△_１が０．５〜０．８％であるのに対して、図６に示すようなＥｒ添加ＰＡＮＤＡファイバにおける△_１は０．０５〜０．３％となる。このように△_１が非常に小さいと、ＰＡＮＤＡファイバを側面視しても応力付与部の判別が困難であり、側面視像を画像処理しても正確な偏光軸調整ができなかった。
【０００８】
これに対して、Ｅｒ添加ＰＡＮＤＡファイバに直線偏波を入射して、消光比をモニターしながら偏光軸の調整を行うことも可能であるが、非常に手間がかかるものであった。また、励起光を入射しない場合は、動作波長（１．５５μｍ）帯において無偏光の自然放出光が生じ、これによって消光比が劣化してしまうため、動作波長での正確な偏光軸合せができないという不都合があった。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して軸合せする方法を適用できるようにした希土類添加偏波保持光ファイバを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第１クラッドと、第１クラッドの周上に形成され第１クラッドよりも屈折率が高い第２クラッドとからなり、前記第１クラッドの直径が、モードフィールド径の３倍以上で、かつ前記応力付与部の中心間の距離より小さく、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの比屈折率の差が−０．３〜−０．７％であり、前記第２クラッドと前記応力付与部との比屈折率の差が−０．３〜−０．７％であり、かつ融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して偏光軸を調心する用途に用いられることを特徴とするものである。
前記コアにはゲルマニウム添加石英ガラスを好適に用い、前記第１クラッドにはフッ素添加石英ガラスを好適に用いることができる。
【００１１】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、ＰＡＮＤＡファイバを側面視する方法によって軸合せを行う原理について概説する。
図３は、図５に示した通常のＰＡＮＤＡファイバに、側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図であり、（ａ）は２つの応力付与部１３，１３’の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、（ｂ）は同軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示す。
この例のＰＡＮＤＡファイバは、クラッド１２が純粋石英ガラスからなるとともに、応力付与部１３がＢ_２Ｏ_３添加石英ガラスからなり、純粋石英ガラスの屈折率に対する比屈折率△（以下、単に△と記載する）＝−０．７％である。
【００１２】
図３（ａ）の状態においては、まずクラッド１２に入射した光線はクラッド１２を凸レンズとして収束する。またクラッド１２よりも低屈折率の応力付与部１３を通過した光線は、この応力付与部１３を凹レンズとして発散する。したがって、光源と反対側からこのＰＡＮＤＡファイバを側面視すると、応力付与部１３がわずかに暗い部分として透視されて見える。また２つの応力付与部１３の間を通過した光線は、クラッド１２を直進するので、この光線と応力付与部１３で発散された光線とが重なる点Ｌが存在する。さらに図３（ｂ）の状態においても、応力付与部１３’によって発散した光がクラッド１２中を通過した光線と重なる点Ｌが存在する。これらの点Ｌを含む面をフォーカス面Ｆとしてファイバの側面から観視すると、これらは輝線となって観察され、このような輝線はＰＡＮＤＡファイバの周方向の回転によって移動する。したがって、融着接続機などの画像処理において、これらの輝線Ｌがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部の位置角度を判断することが可能である。
例えば図３（ｂ）の状態では、ＰＡＮＤＡファイバの周方向のわずかな回転によって輝線が移動するので、現在のＰＡＮＤＡファイバの自動融着装置においては、図３（ｂ）の状態を見出し、これを基準として応力付与部の位置角度を決定している。
【００１３】
図４は、従来の希土類添加ＰＡＮＤＡファイバのように、クラッド１２と応力付与部１３の屈折率がほぼ等しい場合に、ＰＡＮＤＡファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。（ａ）は２つの応力付与部１３の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、（ｂ）は前記の軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示す。
この例のＰＡＮＤＡファイバは、例えばクラッド１２がＦ添加石英ガラスからなり、応力付与部１３がＢ_２Ｏ_３添加石英ガラスからなる。
【００１４】
図４（ａ）の状態において、２つの応力付与部１３の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態で、クラッド１２に入射した光線はクラッド１２を凸レンズとして収束する。しかしクラッド１２と応力付与部１３との屈折率が等しいか、またはこれらの差が僅かである場合には、光線は応力付与部１３を通過しても屈折せずに直進する。したがって、応力付与部１３が暗い部分として見えず、輝線も観察されないので、応力付与部の位置角度を判断することはできない。
また（ｂ）の状態においても光線は（ａ）と同様の軌跡を示す。したがって（ａ）の状態であるか（ｂ）の状態であるか、すなわち入射光線に対して２つの応力付与部１３の中心を結ぶ軸線が平行であるか垂直であるかの判断はできない。
【００１５】
以下、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。図１は本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、（ａ）は断面形状、（ｂ）は図中Ｘ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）は図中Ｙ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。また図２は、図１に示した希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図であり、（ａ）は２つの応力付与部４の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、（ｂ）は同軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示している。
この希土類添加偏波保持光ファイバは、コア１の周上に第１クラッド２、その周上に第２クラッド３が形成され、コア１の外方に２つの応力付与部４，４’がコアに対して対称的に配されている。外径は、通常、裸光ファイバの状態で１２５μｍに形成される。
コア１は、石英ガラスに屈折率を上げるドーパント、希土類元素、および必要に応じて金属が添加され、△＝１．０〜１．５％程度の高屈折率に形成される。ドーパントとしては、加熱により拡散されやすいものが好ましく、ＧｅＯ_２が好適に用いられる。希土類としては、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジウム（Ｎｄ）等が好適に用いられ、金属としてはリン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）等が好適に用いられる。
【００１６】
第１クラッド２は、石英ガラスに屈折率を下げるドーパントが添加され、その屈折率は△＝−０．５〜−０．７％程度の範囲で、モードフィールド径（ＭＦＤ）が５μｍ以下となるように形成される。ドーパントとしてフッ素（Ｆ）を用いると、加熱によってコア中のＧｅの第１クラッド２内への拡散係数が大きくなるので好ましい。
【００１７】
第１クラッド２の直径は、小さすぎると希土類添加偏波保持光ファイバを曲げたときに導波光が第２クラッドに結合して、この第１クラッド２がない構造の従来の希土類添加偏波保持光ファイバよりもカットオフ波長が小さくなる、または曲げ損失が大きくなるといった影響がでてくる。したがって、第１クラッド２の直径をＭＦＤの３倍以上とすれば実用上これらの影響が出ないと考えられ、好ましくは５倍以上とすることによってこれらの影響を確実に排除することができる。
また第１クラッド２の直径が大きすぎると、応力付与部４，４’が、屈折率がほぼ等しい第１クラッド２の中に包みこまれるようになって、図４のように、応力付与部４，４’を暗い部分として識別することが困難となる。又図２（ａ）のように２つの応力付与部４，４’の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射したときに、応力付与部４または４’で発散した光線と、第１クラッド２で発散した光線とが交わらず、輝線が得られなくなる。暗い部分としての識別は、応力付与部４および４’の半分以上の領域が第１クラッド２と隣接した状態になると困難になると考えられる。したがって第１クラッド２の直径は応力付与部４，４’の中心間の距離よりも小さい範囲で適宜設定するのが好ましい。
【００１８】
第２クラッド３は、純粋石英ガラス、または屈折率を下げるドーパントが添加され、その屈折率が△＝−０．０〜−０．４％程度となるように形成される。ドーパントとしては適宜のものを用いることができるが、例えばＦを好適に用いることができ、第１クラッド２よりも少なく添加される。
応力付与部４は、Ｂ_２Ｏ_３をドープした石英ガラスで好ましく形成される。
【００１９】
このような構造の希土類添加偏波保持光ファイバは、以下のようにして製造することができる。
まず、ＶＡＤ法により、ＧｅＯ_２を添加した石英ガラスからなる多孔質ガラス材を作成し、これをＥｒＣｌ_３およびＡｌＣｌ_３を含有するアルコール溶液中に浸す。充分に含浸させた後、乾燥させ、さらに脱水、焼結を行ってコア母材とする。このコア母材に石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによってＦを適量添加して第１クラッドに相当するガラス層を形成する。さらに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによってＦを適量添加して第２クラッドに相当するガラス層を形成する。このようにして得られたコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に、超音波ドリル等で貫通孔を穿設し、この孔の内面に対して研磨および火炎研磨を行いＰＡＮＤＡファイバ母材とする。
これとは別に、Ｂ_２Ｏ_３を添加した石英ガラスロッドを作成し、外周面を研磨して、応力付与母材とする。
応力付与母材をＰＡＮＤＡファイバ母材の貫通孔内に挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得ることができる。
【００２０】
次に、図２を用いて本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの作用について説明する。
図２（ａ）の状態においては、まず第２クラッド３に入射した光線は第２クラッド３を凸レンズとして収束する。そして第２クラッド３よりも低屈折率の応力付与部４を通過した光線は、この応力付与部４を凹レンズとして発散する。また２つの応力付与部４の間には第２クラッド３よりも低屈折率の第１クラッド２が形成されているので、この第１クラッド２を通過した光線は、第１クラッド２を凹レンズとして発散する。
この結果、第１クラッド２で発散された光線と応力付与部４で発散された光線が重なる点が存在する。
また図２（ｂ）の状態においては、第２クラッド３に入射した光のうち第１クラッド２を通るものは、第１クラッド２および応力付与部４’を凹レンズとして発散する。この結果、応力付与部４’で発散された光線と第２クラッド３を通過した光線が重なる点Ｌが存在する。
【００２１】
これらの重なる点を含む面をフォーカス面Ｆとしてファイバの側面から観視すると、これらは輝線として観察され、このような輝線はＰＡＮＤＡファイバの周方向の回転によって移動する。したがって、融着接続機などの画像処理において、これらの輝線Ｌがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部の位置角度を判断することが可能である。
したがって、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、通常のＰＡＮＤＡファイバと同様に、例えば融着接続機などの画像処理において、２つの応力付与部４による２つの輝線Ｌがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部４の位置角度を精密に判断することができる。
【００２２】
また、Ｅｒ添加光ファイバにおいて、コアにＧｅを添加し、クラッドにＦを添加することによって、ＭＦＤが異なる他の光ファイバと接続する際に、コア内のＧｅを熱拡散させて両ファイバのＭＦＤの整合を好適に行うことがすでに提案されているが（Ａ．Ｗａｄａ，Ｔ．Ｓａｋａｉ，Ｄ．Ｔａｎａｋａ，Ｔ．ＮｏｚａｗａａｎｄＲ．Ｙａｍａｕｃｈｉ：ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔｏｆＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｒｉｆｉｅｒｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｖｏｌ．１３，ＦＤ３，ｐｐ２５８−２６１，１９９１参照）、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザを構成する他の光ファイバと接続する場合にも、融着接続部を追加放電などにより加熱することによって、コア１内のドーパントを第１クラッド２へ拡散させてＭＦＤを拡大することができる。これによって、他のＭＦＤが大きい通常の光ファイバとのＭＦＤの整合性を容易に達成でき、接続損失を抑えることができる。
ここで、ＭＦＤを拡大させることによって、コア１を導波するモードフィールドの一部が比較的屈折率が高い第２クラッド３に達して、第２クラッド３に光が結合するおそれもあるが、ＭＦＤ拡大のために加熱を施す領域は光ファイバ端部から短い距離であるので、この加熱によって第２クラッド３に結合する導波光は非常にわずかであり、問題は生じない。
【００２３】
尚、ここでは偏波保持構造としてＰＡＮＤＡ型を例にとって述べているが、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの偏波保持構造は、ＰＡＮＤＡ型に限らず、コアに対して対称的に配された応力付与部を有する構造、いわゆるボータイ型、楕円ジャケット型も同様に適用可能である。
【００２４】
【実施例】
本発明の実施例１〜３として下記表１に示す構造パラメータを有する希土類添加偏波保持光ファイバを作成した。また比較例１として下記表１に示す構造パラメータを有する従来の希土類添加偏波保持光ファイバを作成した。
すなわち、まず、ＶＡＤ法により、△＝１．３％となるようにＧｅＯ_２を添加した石英ガラスからなる多孔質ガラス材を作成し、これをＥｒＣｌ_３およびＡｌＣｌ_３を含有するアルコール溶液中に浸した。充分に含浸させた後、乾燥させ、さらに脱水、焼結を行ってコア母材とした。Ｅｒの添加濃度は８５０重量ｐｐｍ、Ａｌの添加濃度は１７５００重量ｐｐｍとした。
このコア母材に石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによって△＝−０．７％となるようにＦを添加して第１クラッドに相当するガラス層を形成した。ここで得られたガラスロッドをロッドＡとする。ロッドＡを２分割し、その一方はさらに２分割した。
他方のロッドＡには、さらに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによって△＝−０．７％となるようにＦを添加して第１クラッドに相当するガラス層を形成した。このようにして第１クラッドが厚く形成されたガラスロッドをロッドＢとする。ロッドＢは２分割した。
【００２５】
（実施例１）
上記ロッドＡに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによって△＝−０．４％となるようにＦを添加して第２クラッドに相当するガラス層を形成した。
このようにして得られたコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に、超音波ドリルで貫通孔を穿設し、この孔の内面に対して研磨および火炎研磨を行いＰＡＮＤＡファイバ母材とした。
これとは別に、Ｂ_２Ｏ_３を第１クラッドと等しい屈折率（△＝−０．７％）となるように添加した石英ガラスロッドを作成し、外周面を研磨して、応力付与母材とした。
この応力付与母材をＰＡＮＤＡファイバ母材の貫通孔内に挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。尚、ＭＦＤは波長１．５５μｍにて４．５μｍとした。
【００２６】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、ファイバを側面視する方法を用い前記の偏光軸調心自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型ＰＡＮＤＡファイバとの融着接続を行った。ここで用いた分散シフト型ＰＡＮＤＡファイバのＭＦＤは波長１．５５μｍにて８．２μｍであった。よって融着接続後、接続点を加熱して希土類添加偏波保持光ファイバのコア中のＧｅを拡散させ、そのＭＦＤを９μｍ程度に拡大させた。
本実施例においては、融着接続機のフォーカス面を調整することによって輝線Ｌを観察することができ、短時間で容易に自動融着接続を行うことができた。
融着接続後、ＭＦＤ拡大前の接続損失（１．５５μｍ）およびＭＦＤ拡大後の接続損失を測定した。また偏波主軸のずれを評価するために接続後の光ファイバ全体で偏波モード間のクロストーク（１．５５μｍ）を測定した。
これらの結果を下記表１に示す。
【００２７】
（実施例２）
上記ロッドＢに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、ＳｉＦ_４ガス雰囲気中で焼結することによって△＝−０．４％となるようにＦを添加して第２クラッドに相当するガラス層を形成した。
上記実施例１と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、ＰＡＮＤＡファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。
【００２８】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、上記実施例１と同様にして自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型ＰＡＮＤＡファイバとの融着接続を行った。
本実施例においては、融着接続機により輝線Ｌを見出すことはできなかったが、作業者の目視により応力付与部の影から偏光軸を判別できた。したがって、融着接続機を手動で操作して融着接続を行った。
また、実施例１と同様に、ＭＦＤ拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表１に示す。
【００２９】
（実施例３）
上記ロッドＢに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、焼結することによって純粋石英（△＝０．０％）からなる第２クラッドに相当するガラス層を形成した。
上記実施例１と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、ＰＡＮＤＡファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。
【００３０】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、上記実施例１と同様にして自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型ＰＡＮＤＡファイバとの融着接続を行った。
本実施例においては、融着接続機のフォーカス面を調整することによって輝線Ｌを観察することができ、短時間で容易に自動融着接続を行うことができた。
また、実施例１と同様に、ＭＦＤ拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表１に示す。
【００３１】
（比較例１）
上記ロッドＡの周上に、第１クラッドと屈折率が等しい（△＝−０．７％）Ｆ添加石英ガラス層を、外付け法にて形成した。
上記実施例１と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、ＰＡＮＤＡファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行った。このようにして、第１クラッド−第２クラッド構造を持たず、クラッドの屈折率が一様な従来の希土類添加偏波保持光ファイバを得た。尚、ＭＦＤは波長１．５５μｍにて４．５μｍとした。
【００３２】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、通常の分散シフト型ＰＡＮＤＡファイバとの融着接続を行った。融着接続後、実施例１と同様にして接続点を加熱してコア中のＧｅを拡散させ、そのＭＦＤを９μｍ程度に拡大させた。
本比較例においては、光ファイバ側面から光を入射させても応力付与部を側面視することができなかった。そのため、予め偏光子を通過させた波長１．３μｍ直線偏波を光ファイバに入射させ、接続する２本の光ファイバおよび検光子を回転させて、偏波消光比が最大となるように調整した後、融着接続を行った。
また、実施例１と同様に、ＭＦＤ拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
尚、表１において、応力付与部の可視性の評価は、自動融着接続機で輝線Ｌを観察できたものを◎、輝線Ｌは観察できないが、作業者の目視により応力付与部の影から偏光軸を判別できたものを○、応力付与部を側面視できなかったものを×とした。また自動融着機の適用性の評価は、自動融着接続できたものを◎、できなかったものを×として示した。
【００３５】
表１の結果より、実施例１および３の希土類添加偏波保持光ファイバは、ファイバを側面視する方法による自動融着接続機の適用が可能であり、接続損失および接続後のクロストークも、光ファイバに直線偏波を入射して消光比をモニターしながら接続を行った場合と同程度の良好な値が得られた。またＭＦＤを拡大させたことによって、拡大前に比べて接続損失が充分に低減したことが認められた。
実施例２の希土類添加偏波保持光ファイバは、輝線Ｌの観察は不可能であったが応力付与部の影を用いて融着接続することが可能であり、接続後のクロストークも、実施例１および３には及ばないが良好であった。またＭＦＤを拡大させたことによって、拡大前に比べて接続損失が充分に低減したことが認められた。
尚、実施例１〜３、および比較例１の接続損失には若干のばらつきがあるが、これは測定再現性の低さによるばらつき、あるいはＭＦＤ拡大時の加熱条件が最適化されていないためのばらつきであって、構造の差異によるばらつきではないと考えられる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第１クラッドと、第１クラッドの周上に形成され第１クラッドよりも屈折率が高い第２クラッドとからなることを特徴とするものである。
したがって、ファイバを光学的に側面視する方法によって偏光軸の調心が可能であり、融着接続時には、精度よく軸合せを行うことができ、容易にかつ効率良く融着接続を行うことができる。
またコアがＧｅを含有し、その周上の第１クラッドがＦを含有する構成とすれば、接続端部を加熱することによってコア内のＧｅを容易に拡散させることができ、ＭＦＤを拡大させて他のＭＦＤが大きい光ファイバとの接続特性を向上させるのに好適である。
よって本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを用いて、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザを好適に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）はＹ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【図２】本発明の希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図３】通常のＰＡＮＤＡファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図４】従来の希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図５】通常のＰＡＮＤＡファイバの例を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）はＹ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【図６】従来の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線で示した断面での屈折率分布、（ｃ）はＹ−Ｙ’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【符号の説明】
１…コア、２…第１クラッド、３…第２クラッド、４…応力付与部。

Claims

コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第１クラッドと、第１クラッドの周上に形成され第１クラッドよりも屈折率が高い第２クラッドとからなり、前記第１クラッドの直径が、モードフィールド径の３倍以上で、かつ前記応力付与部の中心間の距離より小さく、前記第１クラッドと前記第２クラッドとの比屈折率の差が−０．３〜−０．７％であり、前記第２クラッドと前記応力付与部との比屈折率の差が−０．３〜−０．７％であり、かつ融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して偏光軸を調心する用途に用いられることを特徴とする希土類添加偏波保持光ファイバ。
前記コアがゲルマニウム添加石英ガラスからなり、前記第１クラッドがフッ素添加石英ガラスからなることを特徴とする請求項１記載の希土類添加偏波保持光ファイバ。