JP2001272569A - 光ファイバ - Google Patents
光ファイバInfo
- Publication number
- JP2001272569A JP2001272569A JP2001009294A JP2001009294A JP2001272569A JP 2001272569 A JP2001272569 A JP 2001272569A JP 2001009294 A JP2001009294 A JP 2001009294A JP 2001009294 A JP2001009294 A JP 2001009294A JP 2001272569 A JP2001272569 A JP 2001272569A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- refractive index
- region
- core region
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03605—Highest refractive index not on central axis
- G02B6/03611—Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
- G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
- G02B6/02228—Dispersion flattened fibres, i.e. having a low dispersion variation over an extended wavelength range
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
- G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
- G02B6/02252—Negative dispersion fibres at 1550 nm
- G02B6/02261—Dispersion compensating fibres, i.e. for compensating positive dispersion of other fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02295—Microstructured optical fibre
- G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
- G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
- G02B6/02338—Structured core, e.g. core contains more than one material, non-constant refractive index distribution in core, asymmetric or non-circular elements in core unit, multiple cores, insertions between core and clad
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
Abstract
(57)【要約】
【課題】 均一なクラッド構造を有する光ファイバより
も負分散を大きくすると共に、実効コア断面積を大きく
させることができる光ファイバを提供する。 【解決手段】 中心に空洞部を有する第１コア領域１
と、それを取り囲み、その平均屈折率が第１コア領域１
より高く設定されている第２コア領域２と、それを取り
囲み主媒質４中に主媒質４とは異なる光学特性を有する
副媒質５からなる領域が点在して配置されているクラッ
ド領域３とを備え、クラッド領域３の平均屈折率は、第
１コア領域１と第２コア領域２を合わせたコア領域全体
の平均屈折率より低く設定されている。
も負分散を大きくすると共に、実効コア断面積を大きく
させることができる光ファイバを提供する。 【解決手段】 中心に空洞部を有する第１コア領域１
と、それを取り囲み、その平均屈折率が第１コア領域１
より高く設定されている第２コア領域２と、それを取り
囲み主媒質４中に主媒質４とは異なる光学特性を有する
副媒質５からなる領域が点在して配置されているクラッ
ド領域３とを備え、クラッド領域３の平均屈折率は、第
１コア領域１と第２コア領域２を合わせたコア領域全体
の平均屈折率より低く設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送路及び分散
補償器として好適な光ファイバに関する。
補償器として好適な光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、従来から知られているいわゆ
る微細構造を有する光ファイバの断面図である。この光
ファイバは、図１２に示すように、シリカガラス７１の
材料中に多数の微細構造であるボイド７２（空孔）が設
けられた断面構造を有する。ボイド７２が無い断面中心
部分がコア領域７３であり、このコア領域７３を包囲
し、ボイド７２を多数含む部分がクラッド領域７４であ
る。
る微細構造を有する光ファイバの断面図である。この光
ファイバは、図１２に示すように、シリカガラス７１の
材料中に多数の微細構造であるボイド７２（空孔）が設
けられた断面構造を有する。ボイド７２が無い断面中心
部分がコア領域７３であり、このコア領域７３を包囲
し、ボイド７２を多数含む部分がクラッド領域７４であ
る。
【０００３】このような微細構造を含む光ファイバの光
閉じ込めの原理は、定性的には実効屈折率という概念を
用いて説明される（例えば、T.A.Birksら、Optics Lette
rs Vol.22 p.961（1997））。微細構造を有するため、
厳格に考えるとコア領域７３及びクラッド領域７４内で
屈折率は複雑な分布を示すはずであるが、各領域を均一
な媒体で置換して光導波特性を近似したときの、この均
一な媒体の屈折率を実効屈折率と呼ぶ。実効屈折率ｎ
effは、次の不等式を満たす。
閉じ込めの原理は、定性的には実効屈折率という概念を
用いて説明される（例えば、T.A.Birksら、Optics Lette
rs Vol.22 p.961（1997））。微細構造を有するため、
厳格に考えるとコア領域７３及びクラッド領域７４内で
屈折率は複雑な分布を示すはずであるが、各領域を均一
な媒体で置換して光導波特性を近似したときの、この均
一な媒体の屈折率を実効屈折率と呼ぶ。実効屈折率ｎ
effは、次の不等式を満たす。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、ｎは屈折率、ｆは容積分率を表
す。また、添字１はシリカガラス、添字２は空気を表
す。容積分率については、ｆ1＋ｆ2＝１が成り立つ。通
常、ｎ1＞ｎ2であるから、式(1)の最左辺と最右辺は、
ｆ2の増大に伴って小さくなる。従って、ボイド７２を
多数含むクラッド領域７４の実効屈折率は、コア領域７
３の実効屈折率よりも小さくなり、通常の光ファイバと
同様に光閉じ込め効果が実現される。
す。また、添字１はシリカガラス、添字２は空気を表
す。容積分率については、ｆ1＋ｆ2＝１が成り立つ。通
常、ｎ1＞ｎ2であるから、式(1)の最左辺と最右辺は、
ｆ2の増大に伴って小さくなる。従って、ボイド７２を
多数含むクラッド領域７４の実効屈折率は、コア領域７
３の実効屈折率よりも小さくなり、通常の光ファイバと
同様に光閉じ込め効果が実現される。
【０００６】このような実効屈折率のモデルは、微細構
造スケールに比べて光の波長が長い場合については妥当
であると考えられる。しかし、光の波長が短くなってい
くことに伴い、屈折率の高い場所に光が局在するように
なるため、実効屈折率は上昇し、屈折率分布を持つ構造
を均一な媒質で置換できるという仮定も、妥当性を失っ
ていくと考えられる。
造スケールに比べて光の波長が長い場合については妥当
であると考えられる。しかし、光の波長が短くなってい
くことに伴い、屈折率の高い場所に光が局在するように
なるため、実効屈折率は上昇し、屈折率分布を持つ構造
を均一な媒質で置換できるという仮定も、妥当性を失っ
ていくと考えられる。
【０００７】一方、このような光ファイバよりも大きい
負分散を持つ光ファイバが、例えば、特開平１０−９５
６２８号公報に開示されている。この光ファイバは、上
記のような微細構造を有するが、クラッド領域が内部ク
ラッド領域と外部クラッド領域とによって構成され、内
部クラッド領域の実効屈折率が外部クラッド領域の実効
屈折率よりも小さいという特徴を有する。
負分散を持つ光ファイバが、例えば、特開平１０−９５
６２８号公報に開示されている。この光ファイバは、上
記のような微細構造を有するが、クラッド領域が内部ク
ラッド領域と外部クラッド領域とによって構成され、内
部クラッド領域の実効屈折率が外部クラッド領域の実効
屈折率よりも小さいという特徴を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されている光ファイバは、均一なクラッド構造
を有する光ファイバに比べて負分散が増大する一方、実
効コア断面積の低下、といった問題を有する。
報に開示されている光ファイバは、均一なクラッド構造
を有する光ファイバに比べて負分散が増大する一方、実
効コア断面積の低下、といった問題を有する。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、均一なクラッド構造を有する光ファイバ
よりも負分散を大きくすると共に、実効コア断面積を大
きくさせることができる光ファイバを提供することを目
的とする。
たものであり、均一なクラッド構造を有する光ファイバ
よりも負分散を大きくすると共に、実効コア断面積を大
きくさせることができる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】上記課題を解決するた
め、本発明に係る光ファイバは、ファイバ軸に沿って伸
びるコア領域と、このコア領域を包囲してファイバ軸に
沿って伸びるクラッド領域と、を有し、少なくともクラ
ッド領域中にクラッド領域を構成する主媒質と異なる光
学特性を有する副媒質が主媒質を分断することなく点在
して配置されている光ファイバにおいて、このコア領域
は、中心に空洞部を有する中心コア領域と、この中心コ
ア領域を包囲し、中心コア領域の平均屈折率より高い平
均屈折率を有する外側コア領域とがともにファイバ軸に
沿って伸びて構成されており、コア領域全体の平均屈折
率がクラッド領域の平均屈折率より高く設定されている
ことを特徴とする。
め、本発明に係る光ファイバは、ファイバ軸に沿って伸
びるコア領域と、このコア領域を包囲してファイバ軸に
沿って伸びるクラッド領域と、を有し、少なくともクラ
ッド領域中にクラッド領域を構成する主媒質と異なる光
学特性を有する副媒質が主媒質を分断することなく点在
して配置されている光ファイバにおいて、このコア領域
は、中心に空洞部を有する中心コア領域と、この中心コ
ア領域を包囲し、中心コア領域の平均屈折率より高い平
均屈折率を有する外側コア領域とがともにファイバ軸に
沿って伸びて構成されており、コア領域全体の平均屈折
率がクラッド領域の平均屈折率より高く設定されている
ことを特徴とする。
【００１１】このように構成することにより、本発明に
係る光ファイバの構造分散は、均一クラッド構造を有す
る光ファイバの構造分散よりも負に大きくなる。また、
実効コア断面積も大きくなる。このため、大きな負分散
を得ることができると共に、従来の光ファイバと比較し
てより大きな実効コア断面積を確保することができる。
係る光ファイバの構造分散は、均一クラッド構造を有す
る光ファイバの構造分散よりも負に大きくなる。また、
実効コア断面積も大きくなる。このため、大きな負分散
を得ることができると共に、従来の光ファイバと比較し
てより大きな実効コア断面積を確保することができる。
【００１２】この光ファイバは、コア領域とクラッド領
域を構成する主媒質がシリカガラススであって、空洞部
を伝搬する光パワーの全光パワーに対する割合が１％以
上であることが好ましく、１０％以上であればより好ま
しい。
域を構成する主媒質がシリカガラススであって、空洞部
を伝搬する光パワーの全光パワーに対する割合が１％以
上であることが好ましく、１０％以上であればより好ま
しい。
【００１３】このような光ファイバは、低非線形性、低
伝送損失の光伝送路の実現に適している。従来技術で
は、光ファイバを伝搬する光パワーのほとんどすべてが
主媒質中を伝搬するため、光ファイバにおける非線形性
や伝送損失は主媒質のそれに事実上等しくなる。しか
し、空洞部を伝搬する光パワーの割合を大きくすること
により、光ファイバにおける非線形性および伝送損失
は、空洞部と主媒質との中間的な値になる。そして、空
洞部に低非線形性と低伝送損失を有する不活性気体、乾
燥空気を封入するか、真空とすることで、低非線形性、
低伝送損失の光伝送路が実現できる。なお、シリカガラ
スには、Ｇｅ、Ｆ、Ｂ、Ｐ、Ｔｉなどを添加してもよ
く、それによって伝送特性に変化を与えることができ
る。
伝送損失の光伝送路の実現に適している。従来技術で
は、光ファイバを伝搬する光パワーのほとんどすべてが
主媒質中を伝搬するため、光ファイバにおける非線形性
や伝送損失は主媒質のそれに事実上等しくなる。しか
し、空洞部を伝搬する光パワーの割合を大きくすること
により、光ファイバにおける非線形性および伝送損失
は、空洞部と主媒質との中間的な値になる。そして、空
洞部に低非線形性と低伝送損失を有する不活性気体、乾
燥空気を封入するか、真空とすることで、低非線形性、
低伝送損失の光伝送路が実現できる。なお、シリカガラ
スには、Ｇｅ、Ｆ、Ｂ、Ｐ、Ｔｉなどを添加してもよ
く、それによって伝送特性に変化を与えることができ
る。
【００１４】この空洞部は少なくとも長手方向で一端が
閉止されていることが好ましく、両端を閉止した空洞部
を長手方向に周期的に配置すればより好ましい。
閉止されていることが好ましく、両端を閉止した空洞部
を長手方向に周期的に配置すればより好ましい。
【００１５】この構成により、ファイバ端に開いた空洞
部に汚染物質が侵入することによる伝送損失の発生を防
止できる。さらに、空洞部が閉止された部分が周期的に
存在することにより、これらの部分においてファイバを
切断して他の光部品との間で光結合を実現することが容
易になる。
部に汚染物質が侵入することによる伝送損失の発生を防
止できる。さらに、空洞部が閉止された部分が周期的に
存在することにより、これらの部分においてファイバを
切断して他の光部品との間で光結合を実現することが容
易になる。
【００１６】この空洞部内は真空であってもよく、ある
いは空洞部内には光利得性の気体が封入されていても好
ましい。空洞部を真空とすることにより、低非線形性、
低伝送損失を実現できる。また、空洞部に光利得性の気
体を封入することにより、光増幅用ファイバを実現でき
る。この光ファイバでは、主媒質を伝搬する光パワーの
割合が低いために、高パワーまで増幅しても非線形光学
効果がおきにくい。
いは空洞部内には光利得性の気体が封入されていても好
ましい。空洞部を真空とすることにより、低非線形性、
低伝送損失を実現できる。また、空洞部に光利得性の気
体を封入することにより、光増幅用ファイバを実現でき
る。この光ファイバでは、主媒質を伝搬する光パワーの
割合が低いために、高パワーまで増幅しても非線形光学
効果がおきにくい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の実施の形態について説明する。なお、各図において同
一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。
の実施の形態について説明する。なお、各図において同
一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。
【００１８】図１は、本発明係る光ファイバの断面にお
ける領域区分を示す図であり、図２は、上記実施の形態
に係る光ファイバの微細構造を説明する断面図である。
図１に示すように、本実施の形態では、断面が、第１コ
ア領域１と、第１コア領域１を包囲する第２コア領域２
と、第２コア領域２を包囲するクラッド領域３とから構
成される。第１コア領域１と、第２コア領域２とを合わ
せてコア領域１０と呼ぶ。また、これらの各領域は、図
２に示すように、主媒質としてのシリカガラス４と副媒
質としての多数のボイド５とから構成されている。
ける領域区分を示す図であり、図２は、上記実施の形態
に係る光ファイバの微細構造を説明する断面図である。
図１に示すように、本実施の形態では、断面が、第１コ
ア領域１と、第１コア領域１を包囲する第２コア領域２
と、第２コア領域２を包囲するクラッド領域３とから構
成される。第１コア領域１と、第２コア領域２とを合わ
せてコア領域１０と呼ぶ。また、これらの各領域は、図
２に示すように、主媒質としてのシリカガラス４と副媒
質としての多数のボイド５とから構成されている。
【００１９】以下の説明においては、各領域の屈折率と
して平均屈折率という概念を用いる。実効屈折率は、近
似を用いて定義されるために、定義があいまいであり、
構造の記述には適さないため、これを用いない。図３
は、本実施形態の光ファイバにおいて平均屈折率の求め
方を説明する図である。ある領域で着目した一つのボイ
ド５ｘについて、それを取り囲む全てのボイド５との間
に垂直二等分線を引く。これらの垂直二等分線によって
区画され、内部に１個のボイド５ｘのみを含む多角形を
定義する。これをセル６と呼ぶ。このセル６において、
平均屈折率ｎavgを次式によって算出する。
して平均屈折率という概念を用いる。実効屈折率は、近
似を用いて定義されるために、定義があいまいであり、
構造の記述には適さないため、これを用いない。図３
は、本実施形態の光ファイバにおいて平均屈折率の求め
方を説明する図である。ある領域で着目した一つのボイ
ド５ｘについて、それを取り囲む全てのボイド５との間
に垂直二等分線を引く。これらの垂直二等分線によって
区画され、内部に１個のボイド５ｘのみを含む多角形を
定義する。これをセル６と呼ぶ。このセル６において、
平均屈折率ｎavgを次式によって算出する。
【００２０】
【数２】
【００２１】ただし、ngはファイバ材料部分の屈折率、
ｎhは、ポイド５ｘ部分の屈折率であり、Ａcellはセル
６全体の面積、Ａholeはボイド５ｘの面積を表す。所定
の領域の平均屈折率Ｎavgは、その領域に含まれるセル
６のセル番号をｊ〜ｋとし、ｉ番目のセル６の平均屈折
率をｎavg,i、セル面積をＡcell,iとすると、次式で表
すことができる。
ｎhは、ポイド５ｘ部分の屈折率であり、Ａcellはセル
６全体の面積、Ａholeはボイド５ｘの面積を表す。所定
の領域の平均屈折率Ｎavgは、その領域に含まれるセル
６のセル番号をｊ〜ｋとし、ｉ番目のセル６の平均屈折
率をｎavg,i、セル面積をＡcell,iとすると、次式で表
すことができる。
【００２２】
【数３】
【００２３】本実施形態においては、コア領域１０の平
均屈折率をクラッド領域３の平均屈折率より高く設定し
ていることを特徴とする。各領域の平均屈折率Ｎ
avgは、ボイド５の大きさを調整することで設定するこ
とが可能である。すなわち、単位断面積当たりのボイド
５の断面積を増加又は減少することによって、主媒質で
あるシリカガラス４と副媒質であるボイド５との割合が
増減するため、その領域の平均屈折率Ｎavgを任意の値
に設定することができる。
均屈折率をクラッド領域３の平均屈折率より高く設定し
ていることを特徴とする。各領域の平均屈折率Ｎ
avgは、ボイド５の大きさを調整することで設定するこ
とが可能である。すなわち、単位断面積当たりのボイド
５の断面積を増加又は減少することによって、主媒質で
あるシリカガラス４と副媒質であるボイド５との割合が
増減するため、その領域の平均屈折率Ｎavgを任意の値
に設定することができる。
【００２４】本発明者らはボイド５の径、ピッチの異な
る３種類の光ファイバ（実施例１〜３と呼ぶ）を作成
し、これらと従来型の均一クラッド構造を有する光ファ
イバ（比較例と呼ぶ）とで特性の比較を行ったので、以
下、その結果について報告する。
る３種類の光ファイバ（実施例１〜３と呼ぶ）を作成
し、これらと従来型の均一クラッド構造を有する光ファ
イバ（比較例と呼ぶ）とで特性の比較を行ったので、以
下、その結果について報告する。
【００２５】実施例１〜３および比較例の光ファイバは
いずれもボイド５のピッチＬは一定で層数ｍは７であ
る。光ファイバのファイバ中心にあるボイド５を中心と
するセル領域が第１コア領域１に該当し、これを取り囲
む６個のセル６が第２コア領域２に相当し、その外側の
１６２個のセル６がクラッド領域３に相当する。
いずれもボイド５のピッチＬは一定で層数ｍは７であ
る。光ファイバのファイバ中心にあるボイド５を中心と
するセル領域が第１コア領域１に該当し、これを取り囲
む６個のセル６が第２コア領域２に相当し、その外側の
１６２個のセル６がクラッド領域３に相当する。
【００２６】実施例１〜３のそれぞれと比較例の各ピッ
チＬと各領域におけるボイド５の直径とピッチＬの比率
ｄ／Ｌの分布を表１に示す。
チＬと各領域におけるボイド５の直径とピッチＬの比率
ｄ／Ｌの分布を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から明らかなように、実施例１〜３の
各々と比較例とは光ファイバの中心に存在するボイド５
の径のみが異なる。図４は実施例２の断面構造を示す図
である。六方格子上にボイド５ａ、５ｂ又は５ｃが並
び、第２コア領域２におけるボイド５ｂは、他領域にお
けるボイドに比べて径が小さい。これにより、第２コア
領域２の平均屈折率をクラッド領域３の屈折率より増大
させるとともに、第１コア領域の屈折率を第２コア領域
の屈折率より低下させることが可能である。
各々と比較例とは光ファイバの中心に存在するボイド５
の径のみが異なる。図４は実施例２の断面構造を示す図
である。六方格子上にボイド５ａ、５ｂ又は５ｃが並
び、第２コア領域２におけるボイド５ｂは、他領域にお
けるボイドに比べて径が小さい。これにより、第２コア
領域２の平均屈折率をクラッド領域３の屈折率より増大
させるとともに、第１コア領域の屈折率を第２コア領域
の屈折率より低下させることが可能である。
【００２９】図５、図６は、実施例１、実施例３のそれ
ぞれについて、各ボイド５の中心Ｐをセル６の位置と
し、原点Ｏ（ファイバ軸）からＰまでの距離をｒとし
て、各セルの平均屈折率ｎavgを散布図として表したも
のである。ここでは、材料のシリカガラス４の屈折率を
１．４４４、空気の屈折率を１として計算した。
ぞれについて、各ボイド５の中心Ｐをセル６の位置と
し、原点Ｏ（ファイバ軸）からＰまでの距離をｒとし
て、各セルの平均屈折率ｎavgを散布図として表したも
のである。ここでは、材料のシリカガラス４の屈折率を
１．４４４、空気の屈折率を１として計算した。
【００３０】いずれの実施例でも、第２コア領域２で
は、ボイド５の径が小さいために平均屈折率が高くなる
と共に、第１コア領域１ではボイド５の径が大きいため
に平均屈折率が低くなっている。コア領域１０全体の平
均屈折率は、いずれの実施例においてもクラッド領域３
の平均屈折率より高くなる。
は、ボイド５の径が小さいために平均屈折率が高くなる
と共に、第１コア領域１ではボイド５の径が大きいため
に平均屈折率が低くなっている。コア領域１０全体の平
均屈折率は、いずれの実施例においてもクラッド領域３
の平均屈折率より高くなる。
【００３１】図７は、各実施例１〜３と比較例における
構造分散Ｄwgと実効コア断面積Ａef fを比較した結果で
ある。左側の縦軸は構造分散Ｄwg、右側の縦軸は実効コ
ア断面積Ａeff、横軸は光波長λである。破線は基底モ
ード、実線は高次モードの特性を示す。実施例１〜３、
比較例のいずれも、１．５μｍ付近に高次モードのカッ
トオフを有する。構造分散Ｄwgに関しては、比較例に対
して、実施例１、実施例２、実施例３の順で次第に負に
大きくなっている。実効コア断面積Ａeffに関しても同
様に比較例に対して、実施例１、実施例２、実施例３の
順で次第に大きくなっている。このように、本実施形態
によれば、大きな負分散が得られると共に、大きな実効
コア断面積Ａeffを得ることができることが確認され
た。
構造分散Ｄwgと実効コア断面積Ａef fを比較した結果で
ある。左側の縦軸は構造分散Ｄwg、右側の縦軸は実効コ
ア断面積Ａeff、横軸は光波長λである。破線は基底モ
ード、実線は高次モードの特性を示す。実施例１〜３、
比較例のいずれも、１．５μｍ付近に高次モードのカッ
トオフを有する。構造分散Ｄwgに関しては、比較例に対
して、実施例１、実施例２、実施例３の順で次第に負に
大きくなっている。実効コア断面積Ａeffに関しても同
様に比較例に対して、実施例１、実施例２、実施例３の
順で次第に大きくなっている。このように、本実施形態
によれば、大きな負分散が得られると共に、大きな実効
コア断面積Ａeffを得ることができることが確認され
た。
【００３２】このように、大きな実効コア断面積を有す
るので、非線型光学現象の発生を抑制することができ、
伝送品質の向上を図ることができる。また、大きな負分
散を有するので、正の波長分散を補償するのに必要なフ
ァイバ長が短くて済む。
るので、非線型光学現象の発生を抑制することができ、
伝送品質の向上を図ることができる。また、大きな負分
散を有するので、正の波長分散を補償するのに必要なフ
ァイバ長が短くて済む。
【００３３】上述の実施形態においては、コア領域、ク
ラッド領域にはボイドを形成し、内部には空気が満たさ
れている例を説明してきたが、第１コア領域１以外につ
いては、ボイドに代えて主媒質たる光ファイバ材料とは
屈折率の異なる媒質で微細構造領域を形成してもよい。
また、第１コア領域１のボイド５ａについても、内部を
真空としたり、光利得性の物質で満たしてもよい。
ラッド領域にはボイドを形成し、内部には空気が満たさ
れている例を説明してきたが、第１コア領域１以外につ
いては、ボイドに代えて主媒質たる光ファイバ材料とは
屈折率の異なる媒質で微細構造領域を形成してもよい。
また、第１コア領域１のボイド５ａについても、内部を
真空としたり、光利得性の物質で満たしてもよい。
【００３４】真空とすることにより、低伝送損失と低非
線形性を実現できる。また、光利得性の物質で満たすこ
とにより、シリカガラスでの非線形光学効果が抑えられ
た光増幅用ファイバを実現できる。
線形性を実現できる。また、光利得性の物質で満たすこ
とにより、シリカガラスでの非線形光学効果が抑えられ
た光増幅用ファイバを実現できる。
【００３５】ここで、ボイド５を伝搬する光のパワーは
光ファイバを伝搬する光パワーの１％以上であることが
好ましく、１０％以上であればさらに好ましい。このよ
うに空洞部を伝搬する光パワーを増大させるには、図８
に示されるような構造が適している。
光ファイバを伝搬する光パワーの１％以上であることが
好ましく、１０％以上であればさらに好ましい。このよ
うに空洞部を伝搬する光パワーを増大させるには、図８
に示されるような構造が適している。
【００３６】図８に示される実施形態においては、第１
コア領域１ｃ、第２コア領域２ｃ、クラッド領域３ｃの
それぞれが主媒質であるシリカガラス４ｃ中に副媒質で
あるボイド５ｃを設けることで構成されており、それぞ
れの領域における孔径／ピッチの比率ｄ／Ｌは、０．８
６、０．７７、０．８０に設定されている。
コア領域１ｃ、第２コア領域２ｃ、クラッド領域３ｃの
それぞれが主媒質であるシリカガラス４ｃ中に副媒質で
あるボイド５ｃを設けることで構成されており、それぞ
れの領域における孔径／ピッチの比率ｄ／Ｌは、０．８
６、０．７７、０．８０に設定されている。
【００３７】図９は、ピッチＬを０．８μｍ〜１．８μ
ｍの間で変化させた場合の波長１５５０ｎｍにおける空
洞部を伝搬する光パワーの割合Fvoid、実効コア面積A
effを示している。ここで、図中には実効コア面積とし
て２つの異なる値Aeff1、Aeff2を示しているが、このう
ちAeff1は、次式で与えられる通常の定義による値であ
る。
ｍの間で変化させた場合の波長１５５０ｎｍにおける空
洞部を伝搬する光パワーの割合Fvoid、実効コア面積A
effを示している。ここで、図中には実効コア面積とし
て２つの異なる値Aeff1、Aeff2を示しているが、このう
ちAeff1は、次式で与えられる通常の定義による値であ
る。
【００３８】
【数４】
【００３９】ここで、太字のＥは、光電界であり、Ωは
ファイバ断面全体である。(4)式で定義される実効コア
断面積は、通常の光ファイバにおける非線形性の指標と
しては役立つが、本発明のような非線形性を無視できる
副媒質を含む光ファイバではむしろ、次式で定義される
実効コア断面積Aeff2を指標として用いるべきである。
ファイバ断面全体である。(4)式で定義される実効コア
断面積は、通常の光ファイバにおける非線形性の指標と
しては役立つが、本発明のような非線形性を無視できる
副媒質を含む光ファイバではむしろ、次式で定義される
実効コア断面積Aeff2を指標として用いるべきである。
【００４０】
【数５】
【００４１】ここでΩ1は、主媒質の領域（非線形性を
無視できる副媒質の領域を除いた領域）を示す。
無視できる副媒質の領域を除いた領域）を示す。
【００４２】図９より明らかなように、この光ファイバ
では、副媒質領域を伝搬する光パワーの割合Fvoidが２
５％以上と高い。そして、Aeff2がAeff1より高いが、こ
れは非線形性の副媒質に光パワーの一部を伝搬させるこ
とによって、ファイバの非線形性が低減されることを示
している。
では、副媒質領域を伝搬する光パワーの割合Fvoidが２
５％以上と高い。そして、Aeff2がAeff1より高いが、こ
れは非線形性の副媒質に光パワーの一部を伝搬させるこ
とによって、ファイバの非線形性が低減されることを示
している。
【００４３】本発明に係る光ファイバは断面構造が軸方
向に一様である必要はない。例えば、図１０に縦断面構
造を示すように、空洞部が閉止されている箇所（図１１
に横断面を示す箇所）が軸方向に１ヶ所ないし数ヶ所設
けられていてもよい。また、この閉止されている箇所を
複数設ける場合は、閉止箇所を軸方向で周期的に配置す
ることが好ましい。
向に一様である必要はない。例えば、図１０に縦断面構
造を示すように、空洞部が閉止されている箇所（図１１
に横断面を示す箇所）が軸方向に１ヶ所ないし数ヶ所設
けられていてもよい。また、この閉止されている箇所を
複数設ける場合は、閉止箇所を軸方向で周期的に配置す
ることが好ましい。
【００４４】その結果、ファイバ端に開いた空洞部へ
の、水蒸気などの汚染物質の侵入を防ぐことができる。
そのため、他の光部品との光結合の実現に伴う伝送損失
の発生を防止することができる。さらに、ファイバの軸
方向に閉止部が周期的に存在することにより、接続の必
要性が生じた際に、これらの閉止部においてファイバを
切断して接続することができ、低損失の接続が容易とな
る。
の、水蒸気などの汚染物質の侵入を防ぐことができる。
そのため、他の光部品との光結合の実現に伴う伝送損失
の発生を防止することができる。さらに、ファイバの軸
方向に閉止部が周期的に存在することにより、接続の必
要性が生じた際に、これらの閉止部においてファイバを
切断して接続することができ、低損失の接続が容易とな
る。
【００４５】ここでは、コア空洞部５ａのみを周期的に
閉止する形態を図示したが、他のボイド５についても同
じ周期で閉止する構造をとってもよい。
閉止する形態を図示したが、他のボイド５についても同
じ周期で閉止する構造をとってもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバの構造分散は、均一クラッド構造を有する光ファ
イバの構造分散よりも負に大きくなる。また、実効コア
断面積も大きくなる。このため、大きな負分散を得るこ
とができると共に、従来の光ファイバと比較してより大
きな実効コア断面積を確保することができる。
ァイバの構造分散は、均一クラッド構造を有する光ファ
イバの構造分散よりも負に大きくなる。また、実効コア
断面積も大きくなる。このため、大きな負分散を得るこ
とができると共に、従来の光ファイバと比較してより大
きな実効コア断面積を確保することができる。
【００４７】さらに、空洞部を伝搬する光パワーの割合
を大きくすることで、空洞部に不活性気体、乾燥空気を
封入するか、真空とすることで、低非線形性、低伝送損
失の光伝送路が実現できる。空洞部に光利得性の気体を
封入すれば、光増幅用ファイバを実現でき、主媒質を伝
搬する光パワーの割合が低いために、高パワーまで増幅
しても非線形光学効果がおきにくい。
を大きくすることで、空洞部に不活性気体、乾燥空気を
封入するか、真空とすることで、低非線形性、低伝送損
失の光伝送路が実現できる。空洞部に光利得性の気体を
封入すれば、光増幅用ファイバを実現でき、主媒質を伝
搬する光パワーの割合が低いために、高パワーまで増幅
しても非線形光学効果がおきにくい。
【図１】本発明に係る光ファイバの断面における領域区
分を示す図である。
分を示す図である。
【図２】図１の光ファイバの構造を示す横断面図であ
る。
る。
【図３】本発明における平均屈折率の定義を説明する図
である。
である。
【図４】実施例２の光ファイバの断面構造を示す図であ
る。
る。
【図５】実施例１内の平均屈折率分布を示す散布図であ
る。
る。
【図６】実施例３内の平均屈折率分布を示す散布図であ
る。
る。
【図７】実施例１〜３と比較例の構造分散と実効コア断
面積の計算結果を比較して示す図である。
面積の計算結果を比較して示す図である。
【図８】本発明に係る光ファイバのさらに別の実施形態
の構造を示す横断面図である。
の構造を示す横断面図である。
【図９】図８の光ファイバについてピッチに対して空洞
部を伝搬する光パワーの割合と実効コア断面積をプロッ
トしたグラフである。
部を伝搬する光パワーの割合と実効コア断面積をプロッ
トしたグラフである。
【図１０】本発明に係る光ファイバの別の実施形態の構
造を示す縦断面図である。
造を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】従来から知られている微細構造を含む光ファ
イバの断面図である。
イバの断面図である。
１…第１コア領域、２…第２コア領域、３…クラッド領
域、４…主媒質、５…副媒質（空孔＝ボイド）、６…セ
ル、１０…コア領域。
域、４…主媒質、５…副媒質（空孔＝ボイド）、６…セ
ル、１０…コア領域。
フロントページの続き (72)発明者 笹岡 英資 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Z AC28 AC62 AC84
Claims (7)
- 【請求項１】 ファイバ軸に沿って伸びるコア領域と、
このコア領域を包囲してファイバ軸に沿って伸びるクラ
ッド領域と、を有し、少なくともクラッド領域中にクラ
ッド領域を構成する主媒質と異なる光学特性を有する副
媒質が主媒質を分断することなく点在して配置されてい
る光ファイバにおいて、 前記コア領域は、中心に空洞部を有する中心コア領域
と、この中心コア領域を包囲し、前記中心コア領域の平
均屈折率より高い平均屈折率を有する外側コア領域とが
ともにファイバ軸に沿って伸びて構成されており、前記
コア領域全体の平均屈折率が前記クラッド領域の平均屈
折率より高く設定されている光ファイバ。 - 【請求項２】 前記コア領域および前記クラッド領域を
構成する主媒質はシリカガラスであって、前記空洞部を
伝搬する光パワーの全光パワーに対する割合が１％以上
である請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項３】 前記空洞部を伝搬する光パワーの全光パ
ワーに対する割合が１０％以上である請求項２記載の光
ファイバ。 - 【請求項４】 前記空洞部はその長手方向の少なくとも
一端が閉止されている請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項５】 長手方向の両端が閉止された複数の前記
空洞部が長手方向に周期的に配置されている請求項４記
載の光ファイバ。 - 【請求項６】 前記空洞部内は真空である請求項１記載
の光ファイバ。 - 【請求項７】 前記空洞部内には光利得性の気体が封入
されている請求項１記載の光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001009294A JP2001272569A (ja) | 2000-01-21 | 2001-01-17 | 光ファイバ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-13185 | 2000-01-21 | ||
| JP2000013185 | 2000-01-21 | ||
| JP2001009294A JP2001272569A (ja) | 2000-01-21 | 2001-01-17 | 光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001272569A true JP2001272569A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=26583938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001009294A Pending JP2001272569A (ja) | 2000-01-21 | 2001-01-17 | 光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001272569A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7039284B2 (en) | 2003-01-10 | 2006-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical waveguide incorporating submedia |
| JP2008020919A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Furukawa Electric North America Inc | 曲げに対する向上した抵抗力を有するファイバ構造体 |
| JP2009063801A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバおよびその製造方法 |
| JP2011138143A (ja) * | 2004-01-16 | 2011-07-14 | Imra America Inc | 大コア穴あきファイバ |
| US8873916B2 (en) | 2005-05-20 | 2014-10-28 | Imra America, Inc. | Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels |
| US8995051B2 (en) | 2007-09-26 | 2015-03-31 | Imra America, Inc. | Glass large-core optical fibers |
-
2001
- 2001-01-17 JP JP2001009294A patent/JP2001272569A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7039284B2 (en) | 2003-01-10 | 2006-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical waveguide incorporating submedia |
| US10197727B2 (en) | 2004-01-16 | 2019-02-05 | Imra America, Inc. | Large core holey fibers |
| JP2011138143A (ja) * | 2004-01-16 | 2011-07-14 | Imra America Inc | 大コア穴あきファイバ |
| US8861913B2 (en) | 2004-01-16 | 2014-10-14 | Imra America, Inc. | Large core holey fibers |
| US9645309B2 (en) | 2004-01-16 | 2017-05-09 | Imra America, Inc. | Large core holey fibers |
| US9281650B2 (en) | 2005-05-20 | 2016-03-08 | Imra America, Inc. | Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels |
| US10067289B2 (en) | 2005-05-20 | 2018-09-04 | Imra America, Inc. | Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels |
| US9664849B2 (en) | 2005-05-20 | 2017-05-30 | Imra America, Inc. | Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels |
| US8873916B2 (en) | 2005-05-20 | 2014-10-28 | Imra America, Inc. | Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels |
| JP4612019B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2011-01-12 | フルカワ エレクトリック ノース アメリカ インコーポレーテッド | 曲げに対する向上した抵抗力を有するファイバ構造体 |
| JP2008020919A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Furukawa Electric North America Inc | 曲げに対する向上した抵抗力を有するファイバ構造体 |
| JP4559458B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2010-10-06 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバの製造方法 |
| JP2009063801A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバおよびその製造方法 |
| US9632243B2 (en) | 2007-09-26 | 2017-04-25 | Imra America, Inc. | Glass large-core optical fibers |
| US8995051B2 (en) | 2007-09-26 | 2015-03-31 | Imra America, Inc. | Glass large-core optical fibers |
| US10353144B2 (en) | 2007-09-26 | 2019-07-16 | Imra America, Inc. | Glass large-core optical fibers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6792188B2 (en) | Dispersion manipulating fiber | |
| JP3854627B2 (ja) | 空孔付き単一モード光ファイバ | |
| Shen et al. | Design and optimization of photonic crystal fibers for broad-band dispersion compensation | |
| Kubota et al. | Absolutely single polarization photonic crystal fiber | |
| US6404966B1 (en) | Optical fiber | |
| US6856742B2 (en) | Optical fibres with special bending and dispersion properties | |
| JP3786010B2 (ja) | 光ファイバ | |
| EP1840606B1 (en) | Extended triangular pattice type photonic bandgap fiber | |
| WO2020217939A1 (ja) | マルチコア光ファイバ及び設計方法 | |
| US6571045B2 (en) | Microstructured optical fiber | |
| Xu et al. | Ultra-flattened chromatic dispersion control for circular photonic crystal fibers | |
| JP2007536580A (ja) | 長波長用純シリカ製コアシングルモードファイバ及び該ファイバを形成する方法 | |
| JP4137515B2 (ja) | 分散シフト光ファイバ | |
| Zhu et al. | Nested low-loss hollow core fiber | |
| Chatterjee et al. | Parametric study of anti-resonant fiber designs with nesting elements for ultra-low loss over visible band | |
| JP2001272569A (ja) | 光ファイバ | |
| JP3798984B2 (ja) | フォトニッククリスタル光ファイバの製造方法 | |
| JP5118107B2 (ja) | 空孔構造光ファイバ | |
| Dong et al. | Extending transmission bandwidth of air-core photonic bandgap fibers | |
| EP1128194B1 (en) | Photonic crystal fiber | |
| JPH10339819A (ja) | 光増幅用光ファイバ | |
| JP2001235649A (ja) | 光ファイバ | |
| Aleshkina et al. | Spectrally selective optical loss in fibers with high-index rods embedded into silica cladding | |
| Kliros et al. | Prediction of Macrobending and splice losses for photonic crystal fibers based on the effective index method | |
| Murao et al. | Structural optimization of air-guiding photonic bandgap fibers for realizing ultimate low loss waveguides |