CN116783525A - 保偏光纤及保偏光纤的制造方法 - Google Patents

保偏光纤及保偏光纤的制造方法 Download PDF

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Abstract

保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯；第1包层，其包围保偏纤芯；以及第2包层，其包围第1包层。保偏纤芯具有纤芯和一对低折射率部，该一对低折射率部具有比纤芯的折射率低的折射率。在剖面，一对低折射率部各自的外周的至少一部分与纤芯相接，并且除了与低折射率部相接的部分以外，纤芯的外周为圆形。剖面内的残留应力的绝对值的最大值为100MPa以下。在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，模场扁平率f为0.05以上且0.40以下。

Description

保偏光纤及保偏光纤的制造方法
技术领域
本发明涉及保偏光纤及保偏光纤的制造方法。
本申请基于2021年2月12日申请的日本申请第2021－020621号而要求优先权，引用在上述日本申请中记载的全部记载内容。
背景技术
已知在包层内部设置有由与包层不同的材料构成的应力施加部(Stressapplying parts(SAP))的保偏光纤。根据SAP，能够引起应力诱导双折射。还已知使用了非圆形的纤芯的保偏光纤。关于非圆形的纤芯，根据光纤剖面中的折射率分布形状的非对称性而能够通过偏振的朝向而改变有效折射率。
在非专利文献1公开了各种种类的保偏光纤和代表性的制造方法。
非专利文献1：J.Noda,K.Okamoto，and Y.Sasaki，
“Polarization-maintaining fibers and their applications，”Lightwave
Technology，Journal of 4(8)，1071-1089(1986)
发明内容
本发明的保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。所述至少1个保偏纤芯具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率。所述光学包层的折射率低于所述纤芯的折射率。所述共通物理包层的折射率低于所述纤芯的折射率。在与所述保偏光纤的长度方向正交的剖面，所述一对低折射率部各自的外周的至少一部分与所述纤芯相接，并且除了与所述低折射率部相接的部分以外，所述纤芯的外周为圆形。满足下述三种情况的任意者：所述剖面内的残留应力的绝对值的最大值为100MPa以下、在构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃间热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、或者构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃是B2O3的浓度按照质量分数为1％以下或0％的二氧化硅玻璃。在所述剖面，如果将以所述至少1个保偏纤芯各自的局部坐标系记述的近场的强度分布设为I(X，Y)，则在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，通过下式定义的模场扁平率f为0.05以上且0.40以下，其中，关于所述局部坐标系，X轴与将所述一对低折射率部各自的中心间连结的直线平行，是经过所述至少1个保偏纤芯各自的中心即原点的轴，Y轴与所述X轴垂直，是经过所述原点的轴。
【式1】
本发明的保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。保偏光纤的制造方法包含：准备光学母材，该光学母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且包含纤芯部和光学包层部；准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；将在与所述光学母材的中心轴正交的剖面关于所述光学母材的中心轴为点对称，并且具有与所述光学母材的中心轴平行的中心轴的圆筒状的一对孔形成于所述光学母材；将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述光学母材的孔，通过加热而一体化，形成与所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个保偏光学母材；以及在所述至少1个保偏光学母材的周围附加共通物理包层部之后进行延伸，由此进行纺丝，或一边附加、一边延伸，由此进行纺丝。
本发明的保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。保偏光纤的制造方法包含下述工序：准备基本光纤母材，该基本光纤母材具有：纤芯部，其由玻璃构成，为圆筒对称；光学包层部，其包围所述纤芯部，为圆筒对称，并且由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；以及共通物理包层部，其包围所述光学包层部，由玻璃构成，外周沿规定的轴而具有平移对称性，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；将在与所述纤芯部的中心轴正交的剖面，关于所述纤芯部的中心轴为点对称，并且将具有相对于所述纤芯部的中心轴成为平行的中心轴的圆筒状的一对孔以各自的至少一部分遍及所述纤芯部和光学包层部而形成的方式形成于所述基本光纤母材；准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差及与所述共通物理包层部的热膨胀系数的差分别为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且为圆筒对称，具有调整为能够插入至所述孔的外径；以及将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述基本光纤母材的孔，在一体化后进行延伸，由此进行纺丝，或一边一体化、一边延伸，由此进行纺丝。
附图说明
图1是第1对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图2是第2对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图3是第3对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图4是第4对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图5是表示偏振串扰和偏振模式损耗之间的关系的曲线图。
图6是实施方式所涉及的保偏光纤的剖视图。
图7是图6所示的保偏光纤的局部放大剖视图。
图8是第1变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图9是第2变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图10是第3变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图11是第4变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图12是第5变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图13是第6变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图14是第7变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图15是第8变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图16是第9变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图17是第10变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。
图18是表示第1实施方式所涉及的制造方法的流程图。
图19是表示第1实施方式的变形例所涉及的制造方法的流程图。
图20是表示第2实施方式所涉及的制造方法的流程图。
图21是表示第2实施方式的变形例所涉及的制造方法的流程图。
具体实施方式
[本发明所要解决的课题]
在具有SAP的保偏光纤，为了引起足以保持偏振的充分的强度的双折射，需要使SAP的材料的热膨胀系数与包层的材料的热膨胀系数大幅地不同。由此光纤母材非常容易破裂，因此制造困难。在具有非圆形的纤芯的保偏光纤，与通用单模光纤等通常的标准光纤进行了连接时的连接损耗高。
近年在数据中心中，针对保偏光纤的需求正在提高，该保偏光纤以保持偏振的状态对单一偏振的激光光源和存在偏振依赖性的硅光子波导之间的非常短距离(例如，10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下)进行连接。作为如上所述的数据中心用途，需要非常低价且大量的保偏光纤。但是，对于难以量产且高价的现有保偏光纤而言无法满足需求。
因此，其目的在于，提供一种保偏光纤及保偏光纤的制造方法，其容易制造，能够抑制与通常的光纤的连接损耗(换言之，射入射出能够近似在与行进方向垂直的剖面上具有圆对称的高斯分布状的强度分布的光束时的耦合损耗(高斯光束耦合损耗))，并且具有足以抑制由在短距离传输中的偏振串扰引起的偏振模式损耗的充分的保偏性能。
[本发明的效果]
根据本发明，提供下述的保偏光纤及保偏光纤的制造方法，该保偏光纤容易制造，能够抑制与通常的光纤的连接损耗，并且在短距离具有充分的保偏性能。
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举本发明的实施方式而进行说明。本发明的实施方式所涉及的保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。所述至少1个保偏纤芯具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率。所述光学包层的折射率低于所述纤芯的折射率。所述共通物理包层的折射率低于所述纤芯的折射率。在与所述保偏光纤的长度方向正交的剖面，所述一对低折射率部各自的外周的至少一部分与所述纤芯相接，并且除了与所述低折射率部相接的部分以外，所述纤芯的外周为圆形。满足以下三种情况的任意者：所述剖面内的残留应力的绝对值的最大值为100MPa以下、在构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃间热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、或者构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃是B2O3的浓度按照质量分数为1％以下或0％的二氧化硅玻璃。在所述剖面，如果将以所述至少1个保偏纤芯各自的局部坐标系记述的近场的强度分布设为I(X，Y)，则在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，由下式定义的模场扁平率f为0.05以上且0.40以下，其中，关于所述局部坐标系，X轴与将所述一对低折射率部各自的中心间连结的直线平行，是经过所述至少1个保偏纤芯各自的中心即原点的轴，Y轴与所述X轴垂直，是经过所述原点的轴。
【式2】
在这里，
【式3】
是I(X，Y)的重心，D4σX是X轴方向的D4σ光束宽度，D4σY是Y轴方向的D4σ光束宽度。双折射的大小例如能够通过JISC6872：2008“偏振面保存光纤束长度试验方法”所记载的方法进行测定。为了实现1×10－5以上的双折射而需要f≥0.05。为了高斯光束耦合损耗成为0.35dB以下而需要f≤0.40，为了成为0.2dB以下而需要f≤0.30，为了成为0.1dB以下而需要f≤0.25。
在上述保偏光纤，能够抑制与通常的光纤连接时的连接损耗。在纤芯及包层的内部不需要SAP，因此抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂。由此，容易制造。在短距离具有充分的保偏性能。
在上述保偏光纤，可以在所述剖面，将第1条件设为所述一对低折射率部各自的外周为圆形，将第2条件设为所述一对低折射率部关于所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴而点对称地配置，将第3条件设为所述至少1个保偏纤芯各自的折射率分布除了所述低折射率部以外，关于所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴为轴对称，将第4条件设为所述一对低折射率部各自的不与所述至少1个保偏纤芯相接的外周与所述光学包层相接，将第5条件设为所述一对低折射率部各自由玻璃构成，构成所述保偏光纤的所述低折射率部的玻璃的热膨胀系数和其以外的部分的玻璃的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下，或者所述低折射率部的玻璃的B2O3的浓度按照质量分数为1％以下或0％，满足所述第1条件至所述第5条件的任一个以上的条件。在该情况下，在光纤母材进行与中心轴平行的开孔，将低折射率杆插入至所述孔，将所述光纤母材和所述低折射率杆加热一体化，由此在所述光纤母材中形成所述低折射率部变得容易，且在光纤化时能够实现良好的保偏性能。
上述保偏纤芯可以是多个保偏纤芯。在该情况下，能够传输多个保偏光。
所述多个保偏纤芯可以配置为在所述剖面，关于所述共通物理包层的中心轴具有2次以上的旋转对称性。在该情况下，能够与配置为具有2次以上的旋转对称性的光栅耦合器容易地光耦合。
所述多个保偏纤芯可以配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且还包含所述保偏方向的方向，关于所述共通物理包层的中心轴而具有2次以上的旋转对称性。在该情况下，能够设为通过光栅耦合器进行光的射入射出的硅光子基板上的波导的配线的朝向也具有旋转对称性，因此向光栅耦合器的波导配线变得容易。
所述多个保偏纤芯可以配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且全部的所述保偏方向彼此成为平行。在该情况下，能够与配置为可射入射出的偏振方向(偏振轴)成为平行的光栅耦合器容易地光耦合。
所述多个保偏纤芯可以配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且还包含所述保偏方向的方向，关于经过所述共通物理包层的中心轴的直线而成为线对称。在该情况下，也能够与以关于经过包层的中心轴的直线而成为线对称那样的位置及偏振轴配置的光栅耦合器容易地耦合。
可以是如果将所述纤芯的半径设为r10，将所述低折射率部的半径设为r40，将所述光学包层的半径设为r21，将以所述共通物理包层的折射率为基准的所述纤芯的相对折射率差设为Δ10，将所述低折射率部的相对折射率差设为Δ40，将所述光学包层的相对折射率差设为Δ21，将所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴和所述低折射率部的中心轴之间的距离设为d，则满足下式。
0.8≤r40/r10≤2.0
0.2≤(d－r21)/r10≤0.6
0.5％≤Δ10－Δ40≤2.0％
0.5％≤Δ10－Δ21≤2.0％
在该情况下，能够兼顾双折射的增大和高斯光束连接损耗的减少。
可以满足由下式表示的条件1或条件2。
条件1：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.6
0.70％≤Δ10－Δ40≤0.85％
0.70％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.63％
Δ21≤0％
Δ40≤0％
条件2：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.7
0.50％≤Δ10－Δ40≤0.65％
0.50％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.53％
Δ21≤0％
Δ40≤0％
在该情况下，在双折射的增大和高斯光束连接损耗的减少的基础上，能够实现弯曲损耗的减少和波长1310nm的有效的单模动作。
可以在波长1310nm，由下式定义的模场平均直径为3μm以上且12μm以下、或8.2μm以上且9.6μm以下。
【式4】
MFDavg在MFD扁平率f为0时，与被称为Petermann I的MFD的由近场模式的二次矩宽度规定的MFD相等。MFDavg处于上述的范围，由此能够抑制由与通常的单模光纤的MFD不匹配引起的连接损耗。
在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，双折射可以为5×10－6以上且5×10－5以下。在该情况下，作为短距离的数据中心用途，能够充分地保持偏振。
在所述长度方向的长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰可以为－26.4dB以上。在该情况下，能够避免偏振串扰的过度的抑制，能够实现制造容易的保偏光纤。
在所述长度方向的长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰可以为－7.2dB以下、－9.1dB以下、－10.8dB以下、－12.3dB以下、－15.5dB以下、－16.3dB以下或－19.4dB以下。在该情况下，能够抑制偏振模式损耗。
在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，双折射可以小于1×10－4。在该情况下，无需产生强的双折射，不需要SAP。由此，在制造中光纤不易破裂。
在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，双折射为5×10－6以上且5×10－5以下或双折射为1×10－5以上且3×10－5以下。在该情况下，在光纤的长度方向的长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下时，能够抑制偏振模式损耗。
所述至少1个保偏纤芯可以在所述剖面，具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向。所述保偏光纤可以被赋予半径10mm以下的弯曲，并且在所述剖面，以弯曲半径方向和所述保偏方向彼此成为正交、或彼此成为平行的方式固定于保持部件。在该情况下，能够抑制偏振模式损耗。
本发明的实施方式所涉及的保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。保偏光纤的制造方法包含下述工序：准备光学母材，该光学母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且包含纤芯部和光学包层部；准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；将在与所述光学母材的中心轴正交的剖面关于所述光学母材的中心轴为点对称，并且具有与所述光学母材的中心轴平行的中心轴的圆筒状的一对孔形成于所述光学母材；将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述光学母材的孔，通过加热而一体化，形成与所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个保偏光学母材；以及在所述至少1个保偏光学母材的周围附加共通物理包层部之后进行延伸，由此进行纺丝，或一边附加、一边延伸，由此进行纺丝。
在上述保偏光纤的制造方法，能够抑制与通常的光纤的连接损耗。形成具有非轴对称的折射率分布、发挥保偏性能的保偏纤芯。抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂。由此，容易制造。
可以在所述至少1个保偏光学母材的周围附加由玻璃构成、具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数的共通物理包层部，由此形成保偏光纤母材。可以通过加热使所述保偏光纤母材熔融并且延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。在该情况下，进一步抑制由于光学母材的热膨胀系数和共通物理包层部的热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂。由此，更容易制造。
可以是形成所述保偏光纤母材的工序包含下述工序：准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的至少1个孔形成于所述物理包层母材；将所述至少1个保偏光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述至少1个保偏光学母材通过加热而一体化。在该情况下，能够容易地设置包层部。
可以是在所述至少1个保偏光学母材的周围附加共通物理包层部后进行延伸，由此进行纺丝，或一边附加、一边延伸，由此进行纺丝的工序包含下述工序：准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的至少1个孔形成于所述物理包层母材；将所述至少1个保偏光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述至少1个保偏光学母材通过加热而一体化，并且进行熔融及延伸，由此作为保偏光纤而纺丝。在该情况下，进一步抑制由于纤芯部的热膨胀系数和物理包层母材的热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂。由此，更容易制造。
本发明的实施方式所涉及的保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层。保偏光纤的制造方法包含述工序：准备基本光纤母材，该基本光纤母材具有：纤芯部，其由玻璃构成，为圆筒对称；光学包层部，其包围所述纤芯部，为圆筒对称，并且由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；以及共通物理包层部，其包围所述光学包层部，由玻璃构成，外周沿规定的轴而具有平移对称性，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；在与所述纤芯部的中心轴正交的剖面，关于所述纤芯部的中心轴为点对称，并且具有相对于所述纤芯部的中心轴成为平行的中心轴的圆筒状的一对孔以各自的至少一部分遍及所述纤芯部和光学包层部而形成的方式形成于所述基本光纤母材；准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差及与所述共通物理包层部的热膨胀系数的差分别为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且为圆筒对称，具有调整为能够插入至所述孔的外径；将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述基本光纤母材的孔，在一体化后进行延伸，由此进行纺丝，或一边一体化、一边进行延伸，由此进行纺丝。
在上述保偏光纤的制造方法，能够抑制与通常的光纤的连接损耗。形成具有非轴对称的折射率分布、发挥保偏性能的保偏纤芯。抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂。由此，容易制造。
可以在将所述基本光纤母材和插入至所述基本光纤母材的孔的所述低折射率部母材通过加热而一体化，形成保偏光纤母材后，通过加热将所述保偏光纤母材熔融并且延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。在该情况下，能够形成在进行纺丝前一体化的保偏光纤母材，因此容易制作更稳定品质的保偏光纤。
可以将所述基本光纤母材和插入至所述基本光纤母材的孔的所述低折射率部母材通过加热而一体化，并且进行熔融及延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。在该情况下，能够省略纺丝前的一体化工序，因此能够进一步降低保偏光纤的制造成本。
可以是准备所述基本光纤母材的工序包含下述工序：准备与具有所述纤芯部及所述光学包层部的所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个光学母材；准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述至少1个光学母材的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，与具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个孔形成于所述物理包层母材；将所述至少1个光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述光学母材通过加热而一体化，由此形成所述基本光纤母材。在该情况下，能够容易地形成具有圆筒对称的纤芯部的基本光纤母材。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，参照附图对本发明的保偏光纤的具体例进行说明。此外，本发明不受这些例示所限定，而是由权利要求书示出，意在包含与权利要求书等同的内容及其范围内的全部变更。在附图的说明中对相同的要素标注相同的标号，省略重复的说明。
图1是第1对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图1所示，第1对比例所涉及的保偏光纤101在与保偏光纤101的长度方向正交的剖面，具有非圆形的纤芯10和包围纤芯10的圆形的包层20。
图2是第2对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图2所示，第2对比例所涉及的保偏光纤102在与保偏光纤102的长度方向正交的剖面，具有圆形的纤芯10、将纤芯10包围的非圆形的SAP 30和隔着SAP 30将纤芯10包围的圆形的包层20。通常，包层20由二氧化硅玻璃构成，SAP 30由包含有硼(B)的二氧化硅玻璃构成。有时在二氧化硅玻璃含有微量的锗(Ge)、磷(P)或氯(Cl)等。
图3是第3对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图3所示，第3对比例所涉及的保偏光纤103在与保偏光纤103的长度方向正交的剖面，具有圆形的纤芯10、将纤芯10包围的圆形的包层20和在包层20的内部配置的一对SAP 30。一对SAP 30为圆形，关于纤芯10的中心轴而点对称地配置。保偏光纤103是所谓PANDA
(Polarization-maintaining AND Absorption-reducing)型。
图4是第4对比例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图4所示，第4对比例所涉及的保偏光纤104在与保偏光纤104的长度方向正交的剖面，具有圆形的纤芯10、将纤芯10包围的圆形的包层20和在包层20的内部配置的一对SAP 30。一对SAP 30关于纤芯10的中心轴而点对称地配置。一对SAP 30与纤芯10分离地配置。一对SAP 30为大致梯形，配置为短边侧彼此相对。即，各SAP 30配置为短边侧朝向纤芯10的中心轴。各SAP 30的短边及长边沿纤芯10的外周弯曲。保偏光纤104是所谓蝴蝶结型。
在上述的非专利文献1所记载的保偏光纤及具有如保偏光纤101、102那样的剖面构造的保偏光纤，在光纤母材熔融时使剖面构造变形，由此实现了非圆形的纤芯或SAP。在需要如上所述的制造工序的情况下，完成的光纤的包层外周的圆度的控制困难。另外，纤芯的形状及尺寸的控制也困难。并且，在保偏光纤101，纤芯10为非圆形，因此在纤芯10进行导波的传输模式的电场分布的形状不成为圆对称。由此，与圆对称的传输模式的匹配性变差。其结果，保偏光纤101和通常的光纤之间的连接损耗增大。
保偏光纤102、103、104都具有SAP 30。如上所述，SAP 30的热膨胀系数需要与纤芯10的热膨胀系数及包层20的热膨胀系数大幅地不同。因此，在制造中途对光纤母材施加非常大的残留应力(内部应力)，因此光纤母材容易损坏或破裂，制造非常困难。由此，当前正在广泛普及的保偏光纤难以量产，为高价。
本发明人研究了将单一偏振的激光光源和存在偏振依赖性的硅光子波导之间的非常短距离(例如，为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下)以保持偏振的状态进行连接的数据中心用途的保偏光纤。其结果，本发明人发现了数据中心用途的保偏光纤所要求的性能不是抑制2个正交的偏振间的串扰，而是将从激光光源输出的单一偏振的光尽可能无损耗地通过规定朝向的偏振而输入至硅光子波导的光输入部(光栅耦合器或边缘耦合器等)。
如果保偏光纤弯曲或扭转，则发生偏振模式间的耦合。偏振模式间的耦合通过比mm数量级小的微小的随机的弯曲即微弯也发生。在保偏光纤，需要通过抑制偏振模式间的耦合而将偏振串扰(从规定的偏振模式向另一个偏振模式的串音或干扰)抑制为极低(在传输100m后仍为－30dB以下)。为此，在保偏光纤，需要在偏振间发生强的双折射(10－4以上)。由此，以往需要使用制造困难的形状或组合的玻璃材料而制造保偏光纤。
本发明人发现在数据中心用途的保偏光纤，偏振模式损耗成为问题，无需将偏振串扰抑制为现有保偏光纤程度的－30dB以下这样的水平。偏振模式损耗是由于偏振模式耦合，从对单一偏振的激光进行传输的规定的偏振模式漏光而与另一个偏振模式耦合而发生的规定的偏振模式的传送损耗。由此，如果存在偏振模式损耗，则规定的偏振模式的光强度降低。
将保偏光纤的正交的2个保偏轴设为x轴及y轴。从保偏光纤的一端面射入直线偏振的光，将从保偏光纤的另一端面输出的光的强度的x轴偏振成分设为Px，将y轴偏振成分设为Py。在将x轴方向为偏振方向的光射入至一端面的情况下，偏振串扰[dB]以10log10(Py/Px)进行定义，偏振模式损耗[dB]以－10log10[Px/(Px+Py)]进行定义。在将y轴方向为偏振方向的光射入至一端面的情况下，偏振串扰[dB]由10log10(Px/Py)进行定义，偏振模式损耗[dB]由－10log10[Py/(Px+Py)]进行定义。
已知如果光纤长度成为10倍，则偏振串扰增加10dB。例如，以往在传输100m后偏振串扰为－30dB以下等同于在传输10m后为－40dB以下，在传输1m后为－50dB以下，在传输10cm后为－60dB以下。实际测定的偏振串扰具有测定下限值。由此，对于短的保偏光纤而言，有时在外观上看起来偏振串扰大于保偏光纤本身的真值。作为测定下限值的原因，举出偏振串扰测定时的向保偏光纤的入射光本身的偏振消光比不充分高。另外，还可举出保偏光纤的快轴·慢轴(即能够保偏的偏振方向)与入射偏振的角度的不匹配、出射侧的偏振件的角度或偏振消光比不完全。
图5是表示偏振串扰和偏振模式损耗之间的关系的曲线图。横轴表示偏振串扰[dB]，纵轴表示偏振模式损耗[dB]。
为了将偏振模式损耗抑制为1.0dB以下，偏振串扰只要为－5.9dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.75dB以下，偏振串扰只要为－7.2dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.50B以下，偏振串扰只要为－9.1dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.35dB以下，偏振串扰只要为－10.8dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.25dB以下，偏振串扰只要为－12.3dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.12dB以下，偏振串扰只要为－15.5dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.1dB以下，偏振串扰只要为－16.3dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.05dB以下，偏振串扰只要为－19.4dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.01dB以下，偏振串扰只要为－26.4dB以下就足够。为了将偏振模式损耗抑制为0.005dB以下，偏振串扰只要为－29.4dB以下就足够。
因此，现有的保偏光纤所要求的传输100m后为－30dB以下(即，在传输10m后为－40dB以下，在传输1m后为－50dB以下，而且，在传输10cm后为－60dB以下)这一偏振串扰的性能作为数据中心用途是过剩的保偏性能。通过降低保偏性能，能够提供容易制造，抑制与通常的光纤的连接损耗，并且在短距离具有充分的保偏性能的保偏光纤及保偏光纤的制造方法。
更优选在长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下、或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－26.4dB以上。由此，能够进一步降低保偏性能，制造具有制造容易的构造的保偏光纤。为了进一步减少偏振模式损耗，更优选在长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下、或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－7.2dB以下、－9.1dB以下、－10.8dB以下、－12.3dB以下、－15.5dB以下、－16.3dB以下或－19.4以下。优选这些偏振串扰在保偏光纤弯曲为半径5cm以上且20cm以下的状态下实现。
图6是实施方式所涉及的保偏光纤的剖视图。图7是图6所示的保偏光纤的局部放大剖视图。如图6及图7所示，实施方式所涉及的保偏光纤1在与保偏光纤1的长度方向正交的剖面(以下也简称为“剖面”)具有纤芯10、将纤芯10包围的包层20和各自的至少一部分配置于纤芯10的内部的一对低折射率部40。在纤芯10及包层20的内部没有设置SAP。在剖面，纤芯10的外周面除了低折射率部40以外为圆形，椭圆率(＝1－短轴/长轴)为5％以下、3％以下、2％以下、1％以下或0％。在本实施方式，纤芯10的外周面与低折射率部40无关而为圆形。包层20的外周面也为圆形。
在本实施方式，1个纤芯10配置于包层20的中心。纤芯10的中心轴10c及包层20的中心轴20c彼此一致。在剖面，也可以说纤芯10及包层20配置为同心圆状。如上所述纤芯10配置于包层20的中心的结构从提高与标准性的光纤的连接性的观点出发是优选的，但也可以是纤芯10配置于包层20的中心以外的结构，也可以是在同一包层20的内部配置有多个纤芯10的结构。
纤芯10的半径r10例如为3μm以上且6μm以下。包层20具有将纤芯10包围的第1包层21(光学包层)和将第1包层21包围的第2包层22(共通物理包层)。第1包层21的外周面及第2包层22的外周面各自为圆形。第1包层21与纤芯10的外周面相接。第2包层22与第1包层21的外周面相接。第1包层21的半径r21例如是r21/r10为2.5以上且4以下。第2包层22的半径例如为30μm以上且63μm以下，或为63μm以上且125μm以下。在同一包层20的内部配置有多个纤芯10的结构，第2包层22的半径为63μm以上且125μm以下，由此能够配置更多的纤芯10。
一对低折射率部40在剖面处各自为圆形。低折射率部40的椭圆率为5％以下、3％以下、2％以下、1％以下或0％。针对每1个纤芯10设置有一对低折射率部40。一对低折射率部40在剖面关于对应的纤芯10的中心轴10c而点对称地配置。由彼此一体化的一对低折射率部40和纤芯10构成了保偏纤芯50。保偏纤芯50在剖面具有与将一对低折射率部40各自的中心轴40c连结的直线垂直的第1保偏方向和与将一对中心轴40c连结的直线平行的第2保偏方向。保偏纤芯50的中心轴与纤芯10的中心轴10c一致。
低折射率部40的仅一部分配置于纤芯10的内部。低折射率部40的剩余部分从纤芯10凸出，配置于第1包层21的内部。低折射率部40不仅与纤芯10相接，还与第1包层21相接。即，如果将纤芯10的半径设为r10，将低折射率部40的半径设为r40，将纤芯10的中心轴10c和低折射率部40的中心轴40c之间的距离设为d，则r10＜r40+d成立。纤芯10的外周面除了低折射率部40以外为圆形，但不是完全的圆形。由此，纤芯10的半径r10在剖面由与将2个低折射率部各自的中心连结的线段垂直的方向的纤芯10的中心轴和纤芯10的外周面之间的距离进行定义。
低折射率部40的半径r40和纤芯10的半径r10之比例如是r40/r10为0.8以上且2.0以下。优选(d－r40)/r10为0.2以上且0.6以下，更优选为0.3以上且0.5以下。
例如，优选3.5μm≤r10≤＝4.0μm、0.2≤(d－r40)/r10≤0.4、0.8≤r40/r10≤2.0、2.5≤r21/r10≤3.6、以第1包层21为基准的纤芯10的相对折射率差的平均值为0.70％以上且0.85％以下、以第1包层21为基准的低折射率部40的相对折射率差为大约0.0％、以第2包层22为基准的纤芯10的相对折射率差的平均值为0.40％以上且0.63％以下，由此在波长1310nm，基模的双折射成为大约2×10－5，将MFD为8.6μm的高斯光束与光纤耦合时的连接损耗(高斯光束耦合损耗)抑制为大约0.35dB。
例如，优选3.5μm≤r10≤＝4.0μm、0.4≤(d－r40)/r10≤0.6、0.8≤r40/r10≤2.0、2.5≤r21/r10≤3.7、以第1包层21为基准的纤芯10的相对折射率差的平均值为0.50％以上且0.65％以下、以第1包层21为基准的低折射率部40的相对折射率差为－0.2以上且0％以下、以第2包层22为基准的纤芯10的相对折射率差的平均值为0.40％以上且0.53％以下，由此在波长1310nm，基模的双折射成为大约1×10－5，将MFD为8.6μm的高斯光束与光纤耦合时的连接损耗(高斯光束耦合损耗)抑制为大约0.1dB。
纤芯10的折射率分布除了纤芯10的内部的低折射率部40以外，关于中心轴10c为圆对称。包层20及低折射率部40具有比纤芯10的折射率(平均值)低的折射率。第1包层21的折射率低于第2包层22的折射率。
低折射率部40的折射率为第1包层21的折射率以下。以第1包层21为基准的低折射率部40的相对折射率差为－2％以上且－1％以下、－1％以上且－0.5％以下、－0.5％以上且－0.3％以下、－0.3％以上且－0.1％以下或－0.1％以上且0.1％以下。以第1包层21为基准的纤芯10的相对折射率差的平均值为0.3％以上且0.5％以下或0.5％以上且1.0％以下。半径r10为3μm以上且6μm以下。
如果将纤芯10的半径设为r10，将低折射率部40的半径设为r40，将第1包层21的半径设为r21，将以第2包层22的折射率为基准的纤芯10的相对折射率差设为Δ10，将低折射率部40的相对折射率差设为Δ40，将第1包层21的相对折射率差设为Δ21，将纤芯10的中心轴10c和低折射率部40的中心轴40c之间的距离设为d，则满足下式。
0.8≤r40/r10≤2.0
0.2≤(d－r21)/r10≤0.6
0.5％≤Δ10－Δ40≤2.0％
0.5％≤Δ10－Δ21≤2.0％
进一步满足由下式表示的条件1或条件2。
条件1：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.6
0.70％≤Δ10－Δ40≤0.85％
0.70％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.63％
Δ21≤0％
Δ40≤0％
条件2：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.7
0.50％≤Δ10－Δ40≤0.65％
0.50％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.53％
Δ21≤0％
Δ40≤0％
纤芯10的热膨胀系数和低折射率部40的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下。纤芯10的热膨胀系数和第1包层21的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下。热膨胀系数的差得到了抑制，因此抑制光纤母材发生损坏或破裂。第1包层21的热膨胀系数和低折射率部40的热膨胀系数的差也可以为5×10－7/K以下。
纤芯10、第1包层21、第2包层22及低折射率部40都为玻璃制。纤芯10由玻璃构成。第1包层21、第2包层22及低折射率部40由组分与纤芯10不同的玻璃构成。例如，微量地包含有氯(Cl)或氟(F)的二氧化硅玻璃属于组分与不包含氯(Cl)或氟(F)的二氧化硅玻璃不同的玻璃。包含有GeO2的二氧化硅玻璃也属于组分与不包含GeO2的二氧化硅玻璃不同的玻璃。第1包层21的组分和第2包层22的组分可以彼此相同。
保偏光纤1在长度方向的长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－29.4dB以上且－5.98dB以下。此时，偏振串扰可以为－26.4dB以上。偏振串扰可以为－7.2dB以下、－9.1dB以下、－10.8dB以下、－12.3dB以下、－15.5dB以下、－16.3dB以下或－19.4dB以下。
在保偏光纤1，剖面内的残留应力的绝对值的最大值为100MPa以下、50MPa以下、20MPa以下或10MPa以下。在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，双折射为5×10－6以上且5×10－5以下或1×10－5以上且3×10－5以下。
在剖面，关于纤芯10各自的局部坐标系，将纤芯10的中心(中心轴10c)设为原点，将经过与连结2个低折射率部40的中心(中心轴40c)间的直线平行的原点的轴设为X轴，将经过与所述直线垂直的所述原点的轴设为Y轴，将近场的强度分布设为I(X，Y)，则在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，由下式定义的模场扁平率f为0.05以上且0.40以下、0.05以上且0.30以下或0.05以上且0.25以下。
【式5】
在这里，
【式6】
是I(X，Y)的重心，D4σX是X轴方向的D4σ光束宽度，D4σY是Y轴方向的D4σ光束宽度。双折射的大小例如能够通过JISC6872：2008“偏振面保存光纤束长度试验方法”所记载的方法进行测定。为了实现1×10－5以上的双折射而需要f≥0.05。为了高斯光束耦合损耗成为0.35dB以下而需要f≤0.40，为了成为0.2dB以下而需要f≤0.30，为了成为0.1dB以下而需要f≤0.25
在波长1310nm，由下式定义的模场平均直径为3μm以上且12μm以下或8.2μm以上且9.6μm以下。
【式7】
MFDavg在MFD扁平率f为0时，与被称为Petermann I的MFD的由近场模式的二次矩宽度规定的MFD相等。MFDavg处于上述的范围，由此能够抑制由与通常的单模光纤的MFD不匹配引起的连接损耗。
在保偏光纤1的一个例子，纤芯10由包含有GeO2的二氧化硅玻璃构成。包层20及低折射率部40由不包含GeO2的二氧化硅玻璃或GeO2的含量比纤芯10的GeO2的含量少的二氧化硅玻璃构成。由此，能够减少在纤芯10、包层20及低折射率部40所使用的含有物的总量，并且在纤芯10和包层20之间及纤芯10和低折射率部40之间能够分别设置适当的相对折射率差。
在本例，可以在纤芯10、包层20及低折射率部40包含有氯。氯的含量按照质量分数可以为0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下。通过包含氯，从而能够减少由玻璃中的OH基引起的光的吸收损耗。
在低折射率部40，可以按照质量分数而含有0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下的氟。通过含有氟，从而能够在纤芯10和低折射率部40之间设置充分的相对折射率差。在包层20可以按照质量分数而含有0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下的氟。通过含有氟，从而能够在纤芯10和包层20之间设置充分的相对折射率差。
纤芯10、包层20及低折射率部40也可以不包含B2O3。B2O3的含量(浓度)的上限按照质量分数优选为1％以下，更优选为0.1％以下，最优选不包含B2O3。由此，纤芯10、包层20及低折射率部40的材料间的热膨胀系数差得到抑制，因此可避免制造变得困难。
在保偏光纤1的其他例子，纤芯10由不包含GeO2的二氧化硅玻璃构成。包层20及低折射率部40由包含有氟的二氧化硅玻璃构成。在纤芯10不包含GeO2，由此在通过磨削在纤芯部开设孔的情况下纤芯部不易损坏，能够实现更稳定的磨削。由此，制造更容易。
在本例，可以在纤芯10包含氯。氯的含量按照质量分数可以为0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下。通过包含氯，从而能够减少由玻璃中的OH基引起的光的吸收损耗。
在低折射率部40，按照质量分数可以包含0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下的氟。通过包含氟，从而能够在纤芯10和低折射率部40之间设置充分的相对折射率差。在包层20按照质量分数可以包含0.1％以上且0.5％以下、0.5％以上且2.0％以下或2.0％以上且10％以下的氟。通过包含氟，从而能够在纤芯10和包层20之间设置充分的相对折射率差。
纤芯10、包层20及低折射率部40也可以不包含B2O3。B2O3的含量的上限按照质量分数优选为1％以下，更优选为0.1％以下，最优选不包含B2O3。由此，纤芯10、包层20及低折射率部40的材料间的热膨胀系数差得到抑制，因此可避免制造变得困难。
图8是第1变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图8所示，第1变形例所涉及的保偏光纤1A与保偏光纤1的不同点在于，具有多个纤芯10和多对低折射率部40。即，保偏光纤1A具有多个保偏纤芯50。由此，保偏光纤1A能够传输多个保偏光。
各中心轴10c及包层20的中心轴20c彼此不一致。在剖面，多个保偏纤芯50配置为关于包层20的中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。多个保偏纤芯50配置为也包含各保偏纤芯50的保偏方向，关于中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。由此，保偏光纤1A能够与配置为具有2次以上的旋转对称性的光栅耦合器容易地光耦合。
在这里，8个的多个保偏纤芯50关于中心轴20c而点对称地配置。各纤芯10的中心轴10c分别位于从中心轴20c等距离的位置。保偏光纤1A为8次对称。即，保偏光纤1A在绕中心轴旋转45度(＝360度/8)时与自身重叠。
各保偏纤芯50的一对低折射率部40沿将中心轴10c和中心轴20c连结的直线L1排列而配置。各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)配置在直线L1上。各保偏纤芯50的第1保偏方向与直线L1正交，第2保偏方向与直线L1平行。在保偏光纤1A，各保偏纤芯50的一对低折射率部40关于中心轴10c也是点对称。
图9是第2变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图9所示，第2变形例所涉及的保偏光纤1B与保偏光纤1A的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1B，各保偏纤芯50的第1保偏方向与直线L1平行。各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)没有配置在直线L1上。在各纤芯10的内部，配置为一对低折射率部40关于直线L1而成为线对称。
在保偏光纤1B，也与保偏光纤1A同样地，多个保偏纤芯50配置为也包含各保偏纤芯50的第1保偏方向的方向，关于中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。在保偏光纤1B，各保偏纤芯50的一对低折射率部40关于中心轴10c也是点对称。
图10是第3变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图10所示，第3变形例所涉及的保偏光纤1C与保偏光纤1A的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1C，各保偏纤芯50的第1保偏方向以相等的角度相对于直线L1倾斜。各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)没有配置在直线L1上。各保偏纤芯50的一对低折射率部40关于直线L1不是线对称。
在保偏光纤1C，也与保偏光纤1A同样地，多个保偏纤芯50配置为也包含各保偏纤芯50的第1保偏方向的方向，关于中心轴20c具有2次以上的旋转对称性。各保偏纤芯50的一对低折射率部40关于中心轴10c为点对称。
图11是第4变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图11所示，第4变形例所涉及的保偏光纤1D与保偏光纤1A的不同点在于，全部的保偏纤芯50配置为它们的中心轴10c排列在经过包层20的中心轴20c的一条直线L2上。
在保偏光纤1D，多个保偏纤芯50配置为全部的保偏纤芯50的第1保偏方向成为平行。由此，保偏光纤1D能够与配置为第1保偏方向成为平行的光栅耦合器或平面波导的光射入射出端等容易地光耦合。
各中心轴10c及包层20的中心轴20c彼此不一致。在剖面，多个保偏纤芯50配置为还包含各保偏纤芯50的第1保偏方向的方向，关于中心轴20c具有2次以上的旋转对称性。由此，保偏光纤1D能够与配置为具有2次以上的旋转对称性的光栅耦合器容易地光耦合。
在这里，4个的多个保偏纤芯50关于中心轴20c而点对称地配置。保偏光纤1D为2次对称。即，保偏光纤1A在绕中心轴旋转180度(＝360度/2)时与自身重叠。
在剖面，多个保偏纤芯50排列为一列而配置。在这里，4个保偏纤芯50以等间隔排列为一列而配置。全部的低折射率部40的中心轴40c(参照图7)也配置在一条直线L2上。保偏纤芯50的第1保偏方向与直线L2正交。
图12是第5变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图12所示，第5变形例所涉及的保偏光纤1E与保偏光纤1D的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1E，低折射率部40的中心轴40c(参照图7)都没有配置在直线L2上。保偏纤芯50的第1保偏方向相对于直线L2倾斜。在保偏光纤1E，多个纤芯10也配置为全部的保偏纤芯50的第1保偏方向成为平行。
图13是第6变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图13所示，第6变形例所涉及的保偏光纤1F与保偏光纤1D的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1F，低折射率部40的中心轴40c(参照图7)都没有配置在直线L2上。保偏纤芯50的第1保偏方向与直线L2平行。在保偏光纤1E，多个保偏纤芯50也配置为全部的保偏纤芯50的第1保偏方向成为平行。
图14是第7变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图14所示，第7变形例所涉及的保偏光纤1G与保偏光纤1D的不同点在于，多个保偏纤芯50不是配置为一列，而是配置为两列。在这里，8个纤芯10等间隔地以4个为单位排列为两列而配置。经过一个列的全部的纤芯10的中心轴10c的一条直线L2和经过另一个列的全部的纤芯10的中心轴10c的一条直线L2隔着包层20的中心轴20c平行地配置。全部的低折射率部40的中心轴40c(参照图7)配置于对应的直线L2上。保偏纤芯50的第1保偏方向与直线L2正交。
在保偏光纤1G，多个保偏纤芯50也配置为全部的保偏纤芯50的第1保偏方向成为平行。在剖面，多个保偏纤芯50配置为还包含各保偏纤芯50的第1保偏方向的方向，关于中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。保偏光纤1G也为2次对称。
图15是第8变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图15所示，第8变形例所涉及的保偏光纤1H与保偏光纤1G的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1H，各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)没有配置在对应的直线L2上。保偏纤芯50的保偏方向相对于直线L2倾斜。在保偏光纤1H，多个保偏纤芯50也配置为全部的保偏纤芯50的对应的保偏方向成为平行。
图16是第9变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图16所示，第9变形例所涉及的保偏光纤1I与保偏光纤1G的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1I，各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)没有配置在对应的直线L2上。保偏纤芯50的保偏方向相对于直线L2倾斜。在保偏光纤1I，多个保偏纤芯50没有配置为保偏纤芯50的对应的保偏方向成为平行。
在保偏光纤1I，多个保偏纤芯50也配置为还包含各保偏纤芯50的对应的保偏方向的方向，关于中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。保偏光纤1I也为2次对称。多个保偏纤芯50配置为关于经过包层20的中心轴20c而与一对直线L2平行的直线L3，也包含各保偏纤芯50的对应的保偏方向的方向而成为线对称。多个纤芯10配置为关于经过包层20的中心轴20c而与一对直线L2正交的直线L4，也还包含各保偏纤芯50的对应的保偏方向的方向而成为线对称。由此，保偏光纤1I也能够与以关于直线L3及直线L4而成为线对称那样的位置及偏振轴配置的光栅耦合器容易地耦合。
图17是第10变形例所涉及的保偏光纤的剖视图。如图17所示，第10变形例所涉及的保偏光纤1J与保偏光纤1G的不同点在于低折射率部40的配置。在保偏光纤1J，各低折射率部40的中心轴40c(参照图7)没有配置在对应的直线L2上。保偏纤芯50的保偏方向相对于直线L2倾斜。在一方的直线L2上配置的多个保偏纤芯50的对应的保偏方向彼此平行。在另一方的直线L2上配置的多个保偏纤芯50的对应的保偏方向彼此平行。在一方的直线L2上配置的多个保偏纤芯50的保偏方向和在另一方的直线L2上配置的多个保偏纤芯50的对应的保偏方向彼此交叉(在这里为正交)。
在保偏光纤1I，多个保偏纤芯50也配置为还包含各保偏纤芯50的保偏方向的方向，关于中心轴20c而具有2次以上的旋转对称性。保偏光纤1J也为2次对称。多个保偏纤芯50配置为关于经过包层20的中心轴20c而与一对直线L2平行的直线L3，也包含各保偏纤芯50的保偏方向的方向而成为线对称。由此，保偏光纤1I也能够与以关于直线L3而成为线对称那样的位置及偏振轴配置的光栅耦合器容易地耦合。
上述的保偏光纤1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J(以下为保偏光纤1等)与通常的保偏光纤相比，保偏性能劣化。由此，如果以极小的弯曲半径弯曲，则有可能偏振串扰增大，偏振模式损耗也增大。因此，可以是保偏光纤1等在被赋予半径10mm以下的弯曲的情况下，以弯曲的半径方向与全部的保偏纤芯50的保偏方向彼此成为正交、或彼此成为平行的方式固定于保持部件。
接下来，对保偏光纤1等的制造方法进行说明。图18是表示第1实施方式所涉及的制造方法的流程图。在第1实施方式所涉及的制造方法，在将包含纤芯部及第1包层部(光学包层部)在内的光学母材和低折射率部母材一体化而形成保偏光学母材后，在保偏光学母材的周围设置第2包层部(共通物理包层部)。如图18所示，具体地说，第1实施方式所涉及的制造方法包含以下说明的工序S1a、工序S1b、工序S1c、工序S1d、工序S1e、工序S1f、工序S1g及工序S1h。根据第1实施方式所涉及的制造方法，能够制造保偏光纤1等全部的保偏光纤。
工序S1a是准备光学母材、第2包层母材(物理包层母材)及低折射率部母材的工序。在工序S1a，分别准备由玻璃构成、从中心轴为圆筒对称的光学母材、第2包层母材及低折射率部母材。光学母材的纤芯部的折射率比第2包层母材的折射率及低折射率部母材的折射率各自都要高。第2包层母材由玻璃构成，具有与纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数。在第2包层母材，外周沿规定的轴而遍及规定的长度具有平移对称性。第2包层母材例如为圆筒对称。低折射率部母材具有与光学母材的纤芯部及第1包层部各自的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下的热膨胀系数。
光学母材例如是经过下述工序准备的，即：准备纤芯母材及第1包层母材(光学包层母材)的工序；在第1包层母材形成用于将纤芯母材插入的孔的工序；将纤芯母材插入至孔的工序；以及通过加热将纤芯母材及第1包层母材一体化的工序。
工序S1b是在光学母材形成孔的工序。在工序S1b，在通过工序S1a准备出的光学母材，形成用于将低折射率部母材插入的一对孔。孔为圆筒状，具有与光学母材的中心轴平行的中心轴。一对孔形成于在与光学母材的中心轴正交的剖面，关于光学母材的中心轴而点对称的位置。孔形成为不会从光学母材凸出，内周面的整体由光学母材构成。孔的一部分设置于纤芯部，剩余的部分从纤芯部凸出，设置于第1包层部。一对孔各自的至少一部分遍及纤芯部和光学包层部而形成。
工序S1c是将低折射率部母材插入至光学母材的孔的工序。在工序S1c，将通过工序S1a准备出的低折射率部母材一根一根地插入至通过工序S1b在光学母材形成的一对孔。低折射率部母材的插入是在将低折射率部母材的外径与孔的内径相匹配地适当调节后的状态下进行的。低折射率部母材的外径调整为低折射率部母材能插入至孔。
工序S1d是形成保偏纤芯母材的工序。在工序S1d，光学母材和通过工序S1c插入至光学母材的孔的一对低折射率部母材通过加热而被一体化。由此，形成保偏光学母材。
工序S1e是在第2包层母材形成孔的工序。在工序S1e，在通过工序S1a准备出的第2包层母材形成用于将保偏光学母材插入的至少1个孔。孔为圆筒状，具有与第2包层母材的规定的轴(例如，中心轴)平行的中心轴。孔形成为不会从第2包层母材凸出，内周面的整体由第2包层母材构成。
工序S1f是将保偏光学母材插入至第2包层母材的孔的工序。在工序S1f，通过工序S1d形成的保偏光学母材一根一根地插入至通过工序S1e在第2包层母材形成的孔。保偏光学母材的插入是在将保偏光学母材的外径与孔的内径相匹配地适当调节后的状态下进行的。保偏光学母材的外径调整为保偏光学母材能插入至孔。
工序S1g是形成保偏光纤母材的工序。在工序S1g，第2包层母材和通过工序S1f插入至第2包层母材的孔的保偏光学母材通过加热而被一体化。由此，由第2包层母材构成的第2包层部形成于由光学母材构成的纤芯部及第1包层部的周围。在第2包层部，外周沿规定的轴而遍及规定的长度具有平移对称性。第2包层部例如为圆筒对称。第1实施方式所涉及的制造方法可以说包含下述工序：在保偏纤芯母材的周围，形成由玻璃构成并具有与光学母材的纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数的第2包层部的工序。形成第2包层部的工序由工序S1a、工序S1e、工序S1f及工序S1g构成。其结果，形成保偏光纤母材。第2包层部可以通过公知的其他方法附加。例如，第2包层部可以是在第1包层部的周围形成使玻璃微粒沉积而成的玻璃沉积体，通过对玻璃沉积体进行烧结而使其透明化，由此附加。
工序S1h是对保偏光纤母材进行纺丝的工序。在工序S1h，对通过工序S1g被加热一体化的保偏光纤母材通过加热而使其熔融并且延伸，由此作为保偏光纤1进行纺丝。
以上，能够制造保偏光纤1。
接下来，对第1实施方式的变形例进行说明。图19是表示第1实施方式的变形例所涉及的制造方法的流程图。如图19所示，该变形例所涉及的制造方法与第1实施方式所涉及的制造方法的不同点在于：在工序S1f，在对形成于第2包层母材的孔的一端进行封堵后，从孔的开放的另一端将保偏光学母材一根一根地插入；以及取代工序S1g及工序S1h而是包含工序S1i。
工序S1i是一边将第2包层母材和保偏光学母材一体化、一边进行纺丝的工序。在工序S1i，第2包层母材和插入至第2包层母材的孔的保偏光学母材通过加热而被熔融并且延伸。由此，能够一边将第2包层母材和保偏光学母材一体化、一边作为保偏光纤进行纺丝。
对第1实施方式的其他变形例进行说明。本其他变形例所涉及的制造方法与第1实施方式所涉及的制造方法的不同点在于，取代使用第2包层母材而形成第2包层部，而是从在保偏光学母材的周围沉积的多孔质的包层原层形成第2包层部。包层原层是通过化学合成使玻璃微粒沉积在一根保偏光学母材的周围或者中心轴彼此平行地配置的多个保偏光学母材的周围而形成的。第2包层部是通过烧结将包层原层透明化而形成的。此时，可以在遍及保偏光学母材的全长而形成包层原层后，通过烧结形成第2包层部。在保偏光学母材的长度方向的不同位置重复进行在保偏纤芯母材的长度方向的一部分形成并烧结包层原层的工序，其结果，可以遍及保偏光学母材的全长而形成第2包层部。
在形成第2包层部时，可以使用由玻璃构成，成为第2包层部外形的原模的包层模。首先，将包层模设置于一根或多个保偏光学母材的周围，将包层模和保偏光学母材之间用砂状的玻璃颗粒填满。接下来，对包层模、玻璃颗粒及保偏光学母材进行加热而使其一体化。由此，形成具有第2包层部的保偏光纤母材。
也可以是使用包层模，取代砂状的玻璃颗粒，而是用分散有玻璃颗粒的浆料将包层模和保偏光学母材之间填满。通过使浆料内的液体蒸发，从而形成多孔质的包层原层。对包层原层进行烧结而使其透明化，由此形成第2包层部。
接下来，对第2实施方式所涉及的制造方法进行说明。图20是表示第2实施方式所涉及的制造方法的流程图。在第1实施方式所涉及的制造方法，在将光学母材和低折射率部母材一体化而形成保偏光学母材后，设置第2包层部，与此相对，第2实施方式所涉及的制造方法的不同点在于，使用将光学母材和第2包层母材预先一体化的基本光纤母材，在基本光纤母材设置低折射率部母材。如图20所示，具体地说，第2实施方式所涉及的制造方法包含工序S2a、工序S2b、工序S2c、工序S2d、工序S2e、工序S2f、工序S2g及工序S2h。根据第2实施方式所涉及的制造方法，能够制造保偏光纤1等全部的保偏光纤。
工序S2a是准备纤芯母材、包层母材及低折射率部母材的工序。包层母材例如是经过准备第1包层母材及第2包层母材的工序、在第2包层母材形成用于将第1包层母材插入的孔的工序、将第1包层母材插入至孔的工序和通过加热将第1包层母材及第2包层母材一体化的工序而准备。在包层母材，外周沿规定的轴而遍及规定的长度具有平移对称性。包层母材例如为圆筒对称。
工序S2b是在包层母材形成孔的工序。在工序S2b，在通过工序S2a准备出的包层母材形成用于将纤芯母材插入的至少1个孔。孔为圆筒状，具有与包层母材的规定的轴(例如，中心轴)平行的中心轴。孔形成为不会从包层母材凸出，内周面的整体由包层母材构成。
工序S2c是将纤芯母材插入至包层母材的孔的工序。在工序S2c，将通过工序S2a准备出的纤芯母材一根一根地插入至通过工序S2b在包层母材形成的孔。纤芯母材的插入是在将纤芯母材的外径与孔的内径相匹配地适当调节后的状态下进行的。纤芯母材的外径调整为纤芯母材能插入至孔。包层母材的规定的轴(例如，中心轴)和纤芯母材的中心轴彼此平行。
工序S2d是形成基本光纤母材的工序。在工序S2d，包层母材和通过工序S2c而插入至包层母材的孔的至少1个纤芯母材通过加热而被一体化。由此，形成纤芯母材内置于包层母材而成的基本光纤母材。基本光纤母材具有由纤芯母材构成的纤芯部和由包层母材构成的包层部。由此，准备基本光纤母材。即，第2实施方式所涉及的制造方法包含准备基本光纤母材的工序。准备基本光纤母材的工序由工序S2a、工序S2b、工序S2c及工序S2d构成。
工序S2e是在基本光纤母材形成孔的工序。在工序S2e，在通过工序S2d形成的基本光纤母材，针对每个纤芯部而形成用于将低折射率部母材插入的一对孔。孔为圆筒状，具有与纤芯部的中心轴平行的中心轴。一对孔形成于在与纤芯部的中心轴正交的剖面，关于纤芯部的中心轴而点对称的位置。一对孔以各自的至少一部分形成于纤芯部的方式形成于基本光纤母材。
工序S2f是将低折射率部母材插入至基本光纤母材的孔的工序。在工序S2f，将通过工序S2a准备出的低折射率部母材一根一根地插入至通过工序S2e在基本光纤母材形成的孔。低折射率部母材的插入是在将低折射率部母材的外径适当地调节为孔的内径的状态下进行的。低折射率部母材的外径调整为低折射率部母材能插入至孔。
工序S2g是形成保偏光纤母材的工序。在工序S2g，基本光纤母材和通过工序S2f插入至基本光纤母材的孔的低折射率部母材通过加热而被一体化。由此，形成保偏光纤母材。
工序S2h与工序S1h相同。
以上，制造出保偏光纤1等。
接下来，对第2实施方式的变形例所涉及的制造方法进行说明。图21是表示第2实施方式的变形例所涉及的制造方法的流程图。如图21所示，本变形例所涉及的制造方法与第1实施方式所涉及的制造方法的不同点在于：在工序S2f，在对形成于基本光纤母材的孔的一端进行封堵后，从孔的开放的另一端将低折射率部母材一根一根地插入；以及取代工序S2g及工序S2h而包含工序S2i。
工序S2i是一边将基本光纤母材和低折射率部母材一体化、一边进行纺丝的工序。在工序S2i，基本光纤母材和插入至基本光纤母材的孔的低折射率部母材通过加热而被熔融并且延伸。由此，能够一边将基本光纤母材和低折射率部母材一体化，一边作为保偏光纤进行纺丝。
如以上说明所述，在保偏光纤1等，保偏纤芯50具有纤芯10和一对低折射率部40，一对低折射率部40关于纤芯10的中心轴10c而点对称地配置。由此，保偏纤芯50具有非对称的折射率分布，发挥保偏性能。在剖面，除了低折射率部40以外的纤芯10的外周面为圆形。因此，不需要如非圆形的纤芯的情况那样进行非圆形的玻璃外径加工及非圆形的孔形成等。由此，容易制造，量产性良好。另外，能够抑制与具有圆形的纤芯的通常的光纤的连接损耗，该通常的光纤不具有保偏性能。纤芯10为圆形，由此包层20的外周面的圆度的控制也容易。另外，纤芯10的形状及尺寸的控制也容易。
在保偏光纤1等，在纤芯10及包层20的内部没有设置SAP。另外，低折射率部40的热膨胀系数和纤芯10的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下。因此，抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂的情况。由此，容易制造，生产率提高。在长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－5.98dB以下。因此，在短距离具有充分的保偏性能。在保偏光纤1等，即使长度为10cm以上且1m以下、1m以上且5m以下或5m以上且10m以下，也能够实现10dB以上的偏振消光比。
在第1实施方式及第2实施方式所涉及的保偏光纤1等的制造方法，使用圆筒对称的光学母材，因此能够抑制与通常的光纤的连接损耗。低折射率部母材关于光学母材的中心轴为点对称，并且一根一根地插入至具有与光学母材的中心轴平行的中心轴的一对孔。由此，形成具有非对称的折射率分布、发挥保偏性能的保偏纤芯。低折射率部母材具有与光学母材的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下的热膨胀系数。因此，抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂的情况。由此，容易制造。
在第2实施方式所涉及的保偏光纤1等的制造方法，使用具有圆筒对称的纤芯部的基本光纤母材，因此能够抑制与通常的光纤的连接损耗。低折射率部母材关于纤芯的中心轴为点对称，并且一根一根地插入至具有与光学母材的中心轴平行的中心轴的一对孔。由此，形成具有非对称的折射率分布、发挥保偏性能的保偏纤芯。低折射率部母材具有与光学母材的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、2×10－7/K以下或1×10－7/K以下的热膨胀系数。因此，抑制由于热膨胀系数的差异而光纤母材损坏或破裂的情况。由此，容易制造。
本发明并不限定于上述实施方式及上述变形例。上述实施方式和上述变形例可以适当组合。
标号的说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、101、102、103、104…保偏光纤
10…纤芯
10c…中心轴
20…包层
20c…中心轴
21…第1包层
22…第2包层
30…SAP
40…低折射率部
40c…中心轴
50…保偏纤芯
r10、r40…半径
r40…半径
d…距离
L1、L2、L3、L4…直线

Claims (22)

1.一种保偏光纤，其具有：
至少1个保偏纤芯；
光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及
共通物理包层，其包围所述光学包层，
在该保偏光纤中，
所述至少1个保偏纤芯具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率，
所述光学包层的折射率低于所述纤芯的折射率，
所述共通物理包层的折射率低于所述纤芯的折射率，
在与所述保偏光纤的长度方向正交的剖面，所述一对低折射率部各自的外周的至少一部分与所述纤芯相接，并且除了与所述低折射率部相接的部分以外，所述纤芯的外周为圆形，
所述剖面内的残留应力的绝对值的最大值为100MPa以下、在构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃间热膨胀系数的差为5×10－7/K以下、或者构成所述保偏光纤的各个部分的玻璃是B2O3的浓度按照质量分数为1％以下或0％的二氧化硅玻璃这三种情况的任意者，
在所述剖面，如果将以所述至少1个保偏纤芯各自的局部坐标系记述的近场的强度分布设为I(X，Y)，则在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，由下式定义的模场扁平率f为0.05以上且0.40以下，其中，关于所述局部坐标系，X轴与将所述一对低折射率部各自的中心间连结的直线平行，是经过所述至少1个保偏纤芯各自的中心即原点的轴，Y轴与所述X轴垂直，是经过所述原点的轴，
【式1】
2.根据权利要求1所述的保偏光纤，其中，
在所述剖面，
将第1条件设为所述一对低折射率部各自的外周为圆形，
将第2条件设为所述一对低折射率部关于所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴而点对称地配置，
将第3条件设为所述至少1个保偏纤芯各自的折射率分布除了所述低折射率部以外，关于所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴为轴对称，
将第4条件设为所述一对低折射率部各自的不与所述至少1个保偏纤芯相接的外周与所述光学包层相接，
将第5条件设为所述一对低折射率部各自由玻璃构成，构成所述保偏光纤的所述低折射率部的玻璃的热膨胀系数和其以外的部分的玻璃的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下，或者所述低折射率部的玻璃的B2O3的浓度按照质量分数为1％以下或0％，
满足所述第1条件至所述第5条件的任一个以上的条件。
3.根据权利要求1或2所述的保偏光纤，其中，
所述保偏纤芯是多个保偏纤芯。
4.根据权利要求3所述的保偏光纤，其中，
所述多个保偏纤芯配置为在所述剖面，关于所述共通物理包层的中心轴具有2次以上的旋转对称性。
5.根据权利要求3所述的保偏光纤，其中，
所述多个保偏纤芯配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且还包含所述保偏方向的方向，关于所述共通物理包层的中心轴而具有2次以上的旋转对称性。
6.根据权利要求3所述的保偏光纤，其中，
所述多个保偏纤芯配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且全部的所述保偏方向彼此成为平行。
7.根据权利要求3所述的保偏光纤，其中，
所述多个保偏纤芯配置为在所述剖面，分别具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述多个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，并且还包含所述保偏方向的方向，关于经过所述共通物理包层的中心轴的直线而成为线对称。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的保偏光纤，其中，
如果将所述纤芯的半径设为r10，将所述低折射率部的半径设为r40，将所述光学包层的半径设为r21，
将以所述共通物理包层的折射率为基准的所述纤芯的相对折射率差设为Δ10，将所述低折射率部的相对折射率差设为Δ40，将所述光学包层的相对折射率差设为Δ21，
将所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴和所述低折射率部的中心轴之间的距离设为d，则满足下式，
0.8≤r40/r10≤2.0
0.2≤(d－r21)/r10≤0.6
0.5％≤Δ10－Δ40≤2.0％
0.5％≤Δ10－Δ21≤2.0％。
9.根据权利要求8所述的保偏光纤，其中，
满足由下式表示的条件1或条件2，
条件1：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.6
0.70％≤Δ10－Δ40≤0.85％
0.70％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.63％
Δ21≤0％
Δ40≤0％
条件2：
3μm≤r10≤6μm
2.5≤r21/r10≤3.7
0.50％≤Δ10－Δ40≤0.65％
0.50％≤Δ10－Δ21≤0.85％
0.40％≤Δ10≤0.53％
Δ21≤0％
Δ40≤0％。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的保偏光纤，其中，
在波长1310nm，由下式定义的模场平均直径为3μm以上且12μm以下，
【式2】
。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的保偏光纤，其中，
在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，双折射为5×10－6以上且5×10－5以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的保偏光纤，其中，
在所述长度方向的长度为10cm以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－26.4dB以上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的保偏光纤，其中，
在所述长度方向的长度为10cm以上且10m以下时，在850nm以上且1625nm以下的范围的任意波长，偏振串扰为－7.2dB以下。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的保偏光纤，其中，
所述至少1个保偏纤芯在所述剖面，具有与将所述一对低折射率部的中心轴连结的直线垂直且经过所述至少1个保偏纤芯各自的中心轴的保偏方向，
所述保偏光纤被赋予半径10mm以下的弯曲，并且在所述剖面，以弯曲半径方向和所述保偏方向彼此成为正交、或彼此成为平行的方式固定于保持部件。
15.一种保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层，
该保偏光纤的制造方法包含下述工序：
准备光学母材，该光学母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且包含纤芯部和光学包层部；
准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，为圆筒对称，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；
将在与所述光学母材的中心轴正交的剖面关于所述光学母材的中心轴为点对称，并且具有与所述光学母材的中心轴平行的中心轴的圆筒状的一对孔形成于所述光学母材；
将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述光学母材的孔，通过加热而一体化，形成与所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个保偏光学母材；以及
在所述至少1个保偏光学母材的周围附加共通物理包层部之后进行延伸，由此进行纺丝，或一边附加、一边延伸，由此进行纺丝。
16.根据权利要求15所述的保偏光纤的制造方法，其中，
在所述至少1个保偏光学母材的周围附加由玻璃构成、具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数的共通物理包层部，由此形成保偏光纤母材，
通过加热使所述保偏光纤母材熔融并且延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。
17.根据权利要求16所述的保偏光纤的制造方法，其中，
形成所述保偏光纤母材的工序包含下述工序：
准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；
将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的至少1个孔形成于所述物理包层母材；
将所述至少1个保偏光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及
将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述至少1个保偏光学母材通过加热而一体化。
18.根据权利要求15所述的保偏光纤的制造方法，其中，
在所述至少1个保偏光学母材的周围附加共通物理包层部后进行延伸，由此进行纺丝，或一边附加、一边延伸，由此进行纺丝的工序包含下述工序：
准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；
将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的至少1个孔形成于所述物理包层母材；
将所述至少1个保偏光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及
将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述至少1个保偏光学母材通过加热而一体化，并且进行熔融及延伸，由此作为保偏光纤而纺丝。
19.一种保偏光纤的制造方法，该保偏光纤具有：至少1个保偏纤芯，其具有一对低折射率部和由玻璃构成的纤芯，该一对低折射率部具有比所述纤芯的折射率低的折射率；光学包层，其将所述至少1个保偏纤芯包围；以及共通物理包层，其包围所述光学包层，
该保偏光纤的制造方法包含下述工序：
准备基本光纤母材，该基本光纤母材具有：纤芯部，其由玻璃构成，为圆筒对称；光学包层部，其包围所述纤芯部，为圆筒对称，并且由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；以及共通物理包层部，其包围所述光学包层部，由玻璃构成，外周沿规定的轴而具有平移对称性，并且具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数；
将在与所述纤芯部的中心轴正交的剖面，关于所述纤芯部的中心轴为点对称，并且具有相对于所述纤芯部的中心轴成为平行的中心轴的圆筒状的一对孔以各自的至少一部分遍及所述纤芯部和光学包层部而形成的方式形成于所述基本光纤母材；
准备低折射率部母材，该低折射率部母材由玻璃构成，具有与所述纤芯部的热膨胀系数的差及与所述共通物理包层部的热膨胀系数的差分别为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且为圆筒对称，具有调整为能够插入至所述孔的外径；以及
将所述低折射率部母材一根一根地插入至所述基本光纤母材的孔，在一体化后进行延伸，由此进行纺丝，或一边一体化、一边进行延伸，由此进行纺丝。
20.根据权利要求19所述的保偏光纤的制造方法，其中，
在将所述基本光纤母材和插入至所述基本光纤母材的孔的所述低折射率部母材通过加热而一体化，形成保偏光纤母材后，通过加热将所述保偏光纤母材熔融并且延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。
21.根据权利要求19所述的保偏光纤的制造方法，其中，
将所述基本光纤母材和插入至所述基本光纤母材的孔的所述低折射率部母材通过加热而一体化，并且进行熔融及延伸，由此作为保偏光纤进行纺丝。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的保偏光纤的制造方法，其中，
准备所述基本光纤母材的工序包含下述工序：
准备与具有所述纤芯部及所述光学包层部的所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个光学母材；
准备物理包层母材，该物理包层母材由玻璃构成，具有与所述至少1个光学母材的热膨胀系数的差为5×10－7/K以下的热膨胀系数，并且外周沿规定的轴而具有平移对称性；
将在与所述物理包层母材的所述规定的轴正交的剖面，与具有与所述物理包层母材的所述规定的轴平行的中心轴的圆筒状的所述至少1个保偏纤芯相对应的至少1个孔形成于所述物理包层母材；
将所述至少1个光学母材一根一根地插入至所述物理包层母材的所述至少1个孔；以及
将所述物理包层母材和插入至所述物理包层母材的所述光学母材通过加热而一体化，由此形成所述基本光纤母材。
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