JP2001318260A - 偏波保持光ファイバ - Google Patents
偏波保持光ファイバInfo
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- JP2001318260A JP2001318260A JP2001059033A JP2001059033A JP2001318260A JP 2001318260 A JP2001318260 A JP 2001318260A JP 2001059033 A JP2001059033 A JP 2001059033A JP 2001059033 A JP2001059033 A JP 2001059033A JP 2001318260 A JP2001318260 A JP 2001318260A
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- optical fiber
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- crystal structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏波保持光ファイバにおいて、光信号の偏波
を一定に維持しつつ伝送ができるようにする。 【解決手段】 偏波保持光ファイバのコアの周囲はフォ
トニック結晶構造クラッドで囲まれており、このクラッ
ドには回折格子が備えられており、この回折格子の格子
間隔は、光をコアに閉じ込める間隔となっている。コア
の断面形状は光軸に対して垂直な面内において直交する
２つの軸方向で径が異なるので、コア内における光の電
界のＸ軸方向とＹ軸方向のモードが発生し、伝搬する光
の偏波状態が一定となる。
を一定に維持しつつ伝送ができるようにする。 【解決手段】 偏波保持光ファイバのコアの周囲はフォ
トニック結晶構造クラッドで囲まれており、このクラッ
ドには回折格子が備えられており、この回折格子の格子
間隔は、光をコアに閉じ込める間隔となっている。コア
の断面形状は光軸に対して垂直な面内において直交する
２つの軸方向で径が異なるので、コア内における光の電
界のＸ軸方向とＹ軸方向のモードが発生し、伝搬する光
の偏波状態が一定となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏波保持光ファイ
バのコアやクラッド（フォトニック結晶構造クラッド）
に工夫をすることにより、光信号の偏波を一定に維持し
つつ伝送ができるようにした偏波保持光ファイバに関す
るものである。かかる本発明は、光通信ネットワークお
よび光信号処理に用いられる伝送媒体として利用するこ
とができる。
バのコアやクラッド（フォトニック結晶構造クラッド）
に工夫をすることにより、光信号の偏波を一定に維持し
つつ伝送ができるようにした偏波保持光ファイバに関す
るものである。かかる本発明は、光通信ネットワークお
よび光信号処理に用いられる伝送媒体として利用するこ
とができる。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の光ファイバ１０を示す。こ
の光ファイバ１０のコア１１の周囲にはフォトニック結
晶構造クラッド１２が備えられ、このフォトニック結晶
構造クラッド１２の周囲はジャケット１３により覆われ
ている。なお、一般文献においては、「フォトニック結
晶構造クラッド」という用語がコアの材質とは無関係に
使われる一方で、「フォトニックバンドギャップクラッ
ド」という用語が中空のコアの場合またはコアの屈折率
がクラッドの屈折率よりも低い場合に限って使われてい
るが、以下においては「フォトニック結晶構造クラッ
ド」という用語を統一的に前者の意味で用いるので、
「フォトニック結晶構造クラッド」には「フォトニック
バンドギャップクラッド」も含まれるものとする。
の光ファイバ１０のコア１１の周囲にはフォトニック結
晶構造クラッド１２が備えられ、このフォトニック結晶
構造クラッド１２の周囲はジャケット１３により覆われ
ている。なお、一般文献においては、「フォトニック結
晶構造クラッド」という用語がコアの材質とは無関係に
使われる一方で、「フォトニックバンドギャップクラッ
ド」という用語が中空のコアの場合またはコアの屈折率
がクラッドの屈折率よりも低い場合に限って使われてい
るが、以下においては「フォトニック結晶構造クラッ
ド」という用語を統一的に前者の意味で用いるので、
「フォトニック結晶構造クラッド」には「フォトニック
バンドギャップクラッド」も含まれるものとする。
【０００３】フォトニック結晶構造クラッド１２は、回
折格子（図中に○で示す部材）を有している。なお、格
子は空孔により構成するのが一般的であるが、屈折率の
異なる断面円形部材を形成することによっても構成する
ことができる。
折格子（図中に○で示す部材）を有している。なお、格
子は空孔により構成するのが一般的であるが、屈折率の
異なる断面円形部材を形成することによっても構成する
ことができる。
【０００４】次に、このような構造となっている光ファ
イバ１０による光の導波原理を説明する。この光ファイ
バ１０において、コア１１の材料がガラスである場合に
は、フォトニック結晶構造クラッド１２の等価屈折率が
コア１１よりも低いため光は屈折率の全反射による閉じ
込め（一般的な単一モードファイバの閉じ込めと同じ）
によってコア１１内を導波する。一方、コア１１の屈折
率がフォトニック結晶構造クラッド１２の屈折率よりも
低い場合またはコア１１が中空である場合には、周囲の
フォトニック結晶構造クラッド１２およびジャケット１
３は、通常の光ファイバと同じ石英系の材料を用いてい
るため、材料自体の屈折率はコア１１の屈折率よりも高
い。従ってクラッドが従来のファイバのクラッドと同じ
構造であった場合には、コア１１の屈折率が最も低くな
り、このままでは光のエネルギーをコア１１に閉じこめ
ることはできない。
イバ１０による光の導波原理を説明する。この光ファイ
バ１０において、コア１１の材料がガラスである場合に
は、フォトニック結晶構造クラッド１２の等価屈折率が
コア１１よりも低いため光は屈折率の全反射による閉じ
込め（一般的な単一モードファイバの閉じ込めと同じ）
によってコア１１内を導波する。一方、コア１１の屈折
率がフォトニック結晶構造クラッド１２の屈折率よりも
低い場合またはコア１１が中空である場合には、周囲の
フォトニック結晶構造クラッド１２およびジャケット１
３は、通常の光ファイバと同じ石英系の材料を用いてい
るため、材料自体の屈折率はコア１１の屈折率よりも高
い。従ってクラッドが従来のファイバのクラッドと同じ
構造であった場合には、コア１１の屈折率が最も低くな
り、このままでは光のエネルギーをコア１１に閉じこめ
ることはできない。
【０００５】そこで、クラッドの一部にフォトニック結
晶構造という構造を採用することによって光の閉じこめ
を実現している。即ち、コア１１の周囲に、光をコア１
１に閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子を有
するフォトニック結晶構造クラッド１２を備えるように
している。
晶構造という構造を採用することによって光の閉じこめ
を実現している。即ち、コア１１の周囲に、光をコア１
１に閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子を有
するフォトニック結晶構造クラッド１２を備えるように
している。
【０００６】図６はフォトニック結晶構造（フォトニッ
ク結晶構造クラッド１２）の構成を示す図である。一般
に三次元のフォトニック結晶構造とは、光を全方向にブ
ラッグ反射する回折格子であり、図６に示すように回折
格子の格子定数（格子間隔）ｄを、媒質（コア）内を伝
搬する光の波長と同程度に設定することで実現される。
ク結晶構造クラッド１２）の構成を示す図である。一般
に三次元のフォトニック結晶構造とは、光を全方向にブ
ラッグ反射する回折格子であり、図６に示すように回折
格子の格子定数（格子間隔）ｄを、媒質（コア）内を伝
搬する光の波長と同程度に設定することで実現される。
【０００７】フォトニック結晶構造を構成する結晶格子
の構成としては、図６に示したような正方形の格子以外
にもいくつかの構成が考えられる。図７はフォトニック
結晶構造を構成する結晶格子の各種の構成例を示してい
る。
の構成としては、図６に示したような正方形の格子以外
にもいくつかの構成が考えられる。図７はフォトニック
結晶構造を構成する結晶格子の各種の構成例を示してい
る。
【０００８】図７（ａ）は、屈折率の低い媒質（図中白
色部分）中に埋め込まれた屈折率の高い正方形状の格子
構造（図中黒色部分）を、図７（ｂ）は、屈折率の高い
媒質（図中黒色部分）中に埋め込まれた屈折率の低い正
方形状の格子構造（図中白色部分）を、図７（ｃ）は、
屈折率の低い媒質（図中白色部分）中に埋め込まれた屈
折率の高い三角形状の格子構造（図中黒色部分）を、図
７（ｄ）は、屈折率の高い媒質（図中黒色部分）中に埋
め込まれた屈折率の低い三角形状の格子構造（図中白色
部分）を、そして図７（ｅ）は、屈折率の低い媒質（図
中白色部分）中に埋め込まれた屈折率の高いハニカム状
の格子構造（図中黒色部分）をそれぞれ示している。
色部分）中に埋め込まれた屈折率の高い正方形状の格子
構造（図中黒色部分）を、図７（ｂ）は、屈折率の高い
媒質（図中黒色部分）中に埋め込まれた屈折率の低い正
方形状の格子構造（図中白色部分）を、図７（ｃ）は、
屈折率の低い媒質（図中白色部分）中に埋め込まれた屈
折率の高い三角形状の格子構造（図中黒色部分）を、図
７（ｄ）は、屈折率の高い媒質（図中黒色部分）中に埋
め込まれた屈折率の低い三角形状の格子構造（図中白色
部分）を、そして図７（ｅ）は、屈折率の低い媒質（図
中白色部分）中に埋め込まれた屈折率の高いハニカム状
の格子構造（図中黒色部分）をそれぞれ示している。
【０００９】参考文献「J.D.Joannopoulos et al., Pho
tonic Crystals, Princeton University Press, pp.122
-126, 1995. 」によれば、これらの構造ではフォトニッ
ク結晶構造が存在して光の閉じこめが行われることが示
されている。
tonic Crystals, Princeton University Press, pp.122
-126, 1995. 」によれば、これらの構造ではフォトニッ
ク結晶構造が存在して光の閉じこめが行われることが示
されている。
【００１０】また、格子の形状としてここでは円柱また
は円孔の格子構造を仮定しているが、これも円柱や円孔
に限定されることはなく、三角柱または三角孔、四角柱
または四角孔、六角柱または六角孔などの形状を有する
格子構造においてもフォトニック結晶構造を実現するこ
とが可能である。
は円孔の格子構造を仮定しているが、これも円柱や円孔
に限定されることはなく、三角柱または三角孔、四角柱
または四角孔、六角柱または六角孔などの形状を有する
格子構造においてもフォトニック結晶構造を実現するこ
とが可能である。
【００１１】このフォトニック結晶構造に欠陥（＝格子
孔のない部分＝コア）を設けると光はこの欠陥に強く閉
じこめられる。従って光をある構造中を導波させたい時
に、図６に示すように、その構造（コア１１）の周囲を
フォトニック結晶構造（フォトニック結晶構造クラッド
１２）とすることによって光をその構造（コア１１）内
に閉じこめて伝搬させることができる。
孔のない部分＝コア）を設けると光はこの欠陥に強く閉
じこめられる。従って光をある構造中を導波させたい時
に、図６に示すように、その構造（コア１１）の周囲を
フォトニック結晶構造（フォトニック結晶構造クラッド
１２）とすることによって光をその構造（コア１１）内
に閉じこめて伝搬させることができる。
【００１２】このフォトニック結晶構造を光ファイバの
コア周囲に、光ファイバのコアの中心から半径方向に光
が伝搬しないように閉じこめを行う。すなわち、図５に
示すように、光ファイバ１０の断面を見た場合には格子
状の構造を有し、長さ方向には同一の構造を維持する。
すなわち光ファイバ１０の断面は、（光ファイバの作成
プロセスによる形状のゆらぎを無視すれば）、至る所同
じ構造であり、光ファイバ１０の長さ方向に直交または
斜交するような構造は存在しない。この構造を採用する
ことによってコア１１に入射した光はコア１１内に閉じ
こめられて伝搬することができる。
コア周囲に、光ファイバのコアの中心から半径方向に光
が伝搬しないように閉じこめを行う。すなわち、図５に
示すように、光ファイバ１０の断面を見た場合には格子
状の構造を有し、長さ方向には同一の構造を維持する。
すなわち光ファイバ１０の断面は、（光ファイバの作成
プロセスによる形状のゆらぎを無視すれば）、至る所同
じ構造であり、光ファイバ１０の長さ方向に直交または
斜交するような構造は存在しない。この構造を採用する
ことによってコア１１に入射した光はコア１１内に閉じ
こめられて伝搬することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ファ
イバ１０においては、コア１１に光を閉じこめて光をフ
ァイバ中に伝送させることが可能であるが、この光ファ
イバ１０で光通信を行おうとした場合、以下のような問
題が生じる。即ち、ファイバのコア１１の形状が円形で
ある場合にはコア１１内を伝搬する光の偏波方向を決め
る機構が存在しないため、この円形のコア１１の形状の
わずかなゆらぎによってコア１１内の偏波方向にゆらぎ
を生じる。したがって光ファイバ１０を伝送した後の光
信号の偏波は、光ファイバ１０の温度変動や振動などに
よって変動することになり、受信側においては光信号の
偏波が変動しても良いような偏波無依存構成とする必要
があった。
イバ１０においては、コア１１に光を閉じこめて光をフ
ァイバ中に伝送させることが可能であるが、この光ファ
イバ１０で光通信を行おうとした場合、以下のような問
題が生じる。即ち、ファイバのコア１１の形状が円形で
ある場合にはコア１１内を伝搬する光の偏波方向を決め
る機構が存在しないため、この円形のコア１１の形状の
わずかなゆらぎによってコア１１内の偏波方向にゆらぎ
を生じる。したがって光ファイバ１０を伝送した後の光
信号の偏波は、光ファイバ１０の温度変動や振動などに
よって変動することになり、受信側においては光信号の
偏波が変動しても良いような偏波無依存構成とする必要
があった。
【００１４】現在存在する偏波保持ファイバとしては、
ＰＡＮＤＡファイバがあるが、このＰＡＮＤＡファイバ
はフォトニック結晶構造は用いていない。このＰＡＮＤ
Ａファイバは製造過程で光ファイバの母材のコア部直近
の二個所に孔をあけ、さらにその孔に応力付与材を押し
込んでファイバを生成するという高度な技術を必要とす
る。特に応力付与材を押し込む過程がＰＡＮＤＡファイ
バの生産性が上がらない大きな要因になっており、ＰＡ
ＮＤＡファイバの価格は通常の単一モードファイバの１
００倍以上にもなっている。さらにこのＰＡＮＤＡファ
イバ構造によって生じる直交偏波モードの伝搬定数差は
あまり大きな値を実現できず、したがって両モード間の
クロストークを−３０ｄＢ以上とするのは困難であっ
た。したがってＰＡＮＤＡファイバで信号パルスを長距
離にわたって単一偏波を保持したまま伝送することは難
しく、ＰＡＮＤＡファイバを単一偏波の伝送路として用
いることは現在のところ実現されていない。
ＰＡＮＤＡファイバがあるが、このＰＡＮＤＡファイバ
はフォトニック結晶構造は用いていない。このＰＡＮＤ
Ａファイバは製造過程で光ファイバの母材のコア部直近
の二個所に孔をあけ、さらにその孔に応力付与材を押し
込んでファイバを生成するという高度な技術を必要とす
る。特に応力付与材を押し込む過程がＰＡＮＤＡファイ
バの生産性が上がらない大きな要因になっており、ＰＡ
ＮＤＡファイバの価格は通常の単一モードファイバの１
００倍以上にもなっている。さらにこのＰＡＮＤＡファ
イバ構造によって生じる直交偏波モードの伝搬定数差は
あまり大きな値を実現できず、したがって両モード間の
クロストークを−３０ｄＢ以上とするのは困難であっ
た。したがってＰＡＮＤＡファイバで信号パルスを長距
離にわたって単一偏波を保持したまま伝送することは難
しく、ＰＡＮＤＡファイバを単一偏波の伝送路として用
いることは現在のところ実現されていない。
【００１５】本発明は、上記従来技術に鑑み、光信号の
偏波を一定に維持しつつ光信号の伝送ができる偏波保持
光ファイバを提供することを目的とする。
偏波を一定に維持しつつ光信号の伝送ができる偏波保持
光ファイバを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、前
記コアの断面形状が光軸に対して垂直な面内において直
交する２つの軸方向で径が異なることを特徴とする偏波
保持光ファイバを提供する。
め、本発明は、コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、前
記コアの断面形状が光軸に対して垂直な面内において直
交する２つの軸方向で径が異なることを特徴とする偏波
保持光ファイバを提供する。
【００１７】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記コアの断面形状が楕円形であることを特
徴とする。
において、前記コアの断面形状が楕円形であることを特
徴とする。
【００１８】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記コアの断面形状が楕円形であることを特
徴とする。
において、前記コアの断面形状が楕円形であることを特
徴とする。
【００１９】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記格子間隔は、前記コア内を伝搬する光の
波長と同程度にしていることを特徴とする。
において、前記格子間隔は、前記コア内を伝搬する光の
波長と同程度にしていることを特徴とする。
【００２０】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記コアは中空であることを特徴とする。
において、前記コアは中空であることを特徴とする。
【００２１】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記コアの材質は、前記フォトニック結晶構
造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いものであ
ることを特徴とする。
において、前記コアの材質は、前記フォトニック結晶構
造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いものであ
ることを特徴とする。
【００２２】さらに、本発明は、コアの周囲に、光を前
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向に関して異なってお
り、かつ前記コアは中空であることを特徴とする偏波保
持光ファイバを提供する。
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向に関して異なってお
り、かつ前記コアは中空であることを特徴とする偏波保
持光ファイバを提供する。
【００２３】さらに、本発明は、コアの周囲に、光を前
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向に関して異なってお
り、かつ前記コアの材質は、前記フォトニック結晶構造
クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いものである
ことを特徴とする偏波保持光ファイバを提供する。
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向に関して異なってお
り、かつ前記コアの材質は、前記フォトニック結晶構造
クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いものである
ことを特徴とする偏波保持光ファイバを提供する。
【００２４】さらに、本発明は、コアの周囲に、光を前
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、該より大きな径と該より小さな径の
比は前記コア付近の光強度分布が単峰性を示すための条
件を満たしていることを特徴とする偏波保持光ファイバ
を提供する。
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、該より大きな径と該より小さな径の
比は前記コア付近の光強度分布が単峰性を示すための条
件を満たしていることを特徴とする偏波保持光ファイバ
を提供する。
【００２５】さらに、本発明は、コアの周囲に、光を前
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、かつ前記コアは中空であることを特
徴とする偏波保持光ファイバを提供する。
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、かつ前記コアは中空であることを特
徴とする偏波保持光ファイバを提供する。
【００２６】さらに、本発明は、コアの周囲に、光を前
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、かつ前記コアの材質は、前記フォト
ニック結晶構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が
低いものであることを特徴とする偏波保持光ファイバを
提供する。
記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格子
を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた光ファ
イバにおいて、前記フォトニック結晶構造クラッドは、
周方向に関して４分割されており、ある方向に沿って相
対向する第１の分割部分対の格子の内の少なくとも一部
の格子はより大きな径を有し、該ある方向と直交する他
の方向に沿って相対向する第２の分割部分対の格子はよ
り小さな径を有し、かつ前記コアの材質は、前記フォト
ニック結晶構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が
低いものであることを特徴とする偏波保持光ファイバを
提供する。
【００２７】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記第１の分割部分対の全ての格子が前記よ
り大きな径を有することを特徴とする。
において、前記第１の分割部分対の全ての格子が前記よ
り大きな径を有することを特徴とする。
【００２８】また、本発明は、上記偏波保持光ファイバ
において、前記第１の分割部分対の格子の内前記コアに
最も近い格子のみが前記より大きな径を有することを特
徴とする。
において、前記第１の分割部分対の格子の内前記コアに
最も近い格子のみが前記より大きな径を有することを特
徴とする。
【００２９】また本発明の構成は、コアの周囲に、光を
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記コアの断面形状が長方
形であることを特徴とする。
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記コアの断面形状が長方
形であることを特徴とする。
【００３０】また本発明の構成は、コアの周囲に、光を
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記コアの断面形状が楕円
形であることを特徴とする。
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記コアの断面形状が楕円
形であることを特徴とする。
【００３１】また本発明の構成は、前記格子間隔は、前
記コア内を伝搬する光の波長と同程度にしていることを
特徴とする。
記コア内を伝搬する光の波長と同程度にしていることを
特徴とする。
【００３２】また本発明の構成は、コアの周囲に、光を
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対
して垂直な面内において直交する２つの軸方向に関して
異なっていることを特徴とする。
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記格子間隔は、光軸に対
して垂直な面内において直交する２つの軸方向に関して
異なっていることを特徴とする。
【００３３】また本発明の構成は、コアの周囲に、光を
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記フォトニック結晶構造
クラッドは、周方向に関して４分割されており、第１の
相対向する分割部分の格子の径は大きく、第１の分割部
分に隣接する第２の相対向する分割部分の格子の径が小
さくなっていることを特徴とする。
前記コアに閉じ込めるように格子間隔を設定した回折格
子を有するフォトニック結晶構造クラッドを備えた単一
モード光ファイバにおいて、前記フォトニック結晶構造
クラッドは、周方向に関して４分割されており、第１の
相対向する分割部分の格子の径は大きく、第１の分割部
分に隣接する第２の相対向する分割部分の格子の径が小
さくなっていることを特徴とする。
【００３４】また本発明の構成は、前記コアは中空であ
ることを特徴とする。
ることを特徴とする。
【００３５】また本発明の構成は、前記コアの材質は、
前記フォトニック結晶構造クラッドの材質の屈折率より
も屈折率が低いものであることを特徴とする。
前記フォトニック結晶構造クラッドの材質の屈折率より
も屈折率が低いものであることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００３７】図１は本発明の第１の実施の形態にかかる
偏波保持光ファイバ３０を示す断面図である。この偏波
保持光ファイバ３０は、単一モード光ファイバであり、
そのコア３１は中空となっており、このコア３１の周囲
にはフォトニック結晶構造クラッド３２が備えられ、こ
のフォトニック結晶構造クラッド３２の周囲はジャケッ
ト３３により覆われている。フォトニック結晶構造クラ
ッド３２は、回折格子（図中に○で示す部材）を有して
いる。
偏波保持光ファイバ３０を示す断面図である。この偏波
保持光ファイバ３０は、単一モード光ファイバであり、
そのコア３１は中空となっており、このコア３１の周囲
にはフォトニック結晶構造クラッド３２が備えられ、こ
のフォトニック結晶構造クラッド３２の周囲はジャケッ
ト３３により覆われている。フォトニック結晶構造クラ
ッド３２は、回折格子（図中に○で示す部材）を有して
いる。
【００３８】この偏波保持光ファイバ３０における基本
的な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。本発
明の内容の主要部分は、コア３１の形状にある。つま
り、コア３１の断面形状が長方形となっている。このよ
うに、コアの断面形状が長方形であるため、コア３１内
における光の電界にはＸ軸方向とＹ軸方向のモードが発
生する。ここでコア３１内を伝搬する光の偏波に関して
は、コア３１のＸ軸またはＹ軸に平行の偏波方向を維持
するため、偏波保持光ファイバ３０を出射した後の偏波
状態も一定となる。
的な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。本発
明の内容の主要部分は、コア３１の形状にある。つま
り、コア３１の断面形状が長方形となっている。このよ
うに、コアの断面形状が長方形であるため、コア３１内
における光の電界にはＸ軸方向とＹ軸方向のモードが発
生する。ここでコア３１内を伝搬する光の偏波に関して
は、コア３１のＸ軸またはＹ軸に平行の偏波方向を維持
するため、偏波保持光ファイバ３０を出射した後の偏波
状態も一定となる。
【００３９】図２は本発明の第２の実施の形態にかかる
単一モード型の偏波保持光ファイバ４０である。図２に
おいて、４１はコア（中空）、４２はフォトニック結晶
構造クラッド、４３はジャケットであり、コア４１の断
面形状が楕円形となっている。
単一モード型の偏波保持光ファイバ４０である。図２に
おいて、４１はコア（中空）、４２はフォトニック結晶
構造クラッド、４３はジャケットであり、コア４１の断
面形状が楕円形となっている。
【００４０】図２に示す偏波保持光ファイバ４０におけ
る基本的な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じであ
る。図２に示すようにコアの断面形状が楕円形である時
にはＸ軸方向とＹ軸方向の径（長軸と短軸）が異なるた
め、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の偏波のみが存在
する状態が存在し、より安定に単一偏波状態を保つこと
ができる。
る基本的な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じであ
る。図２に示すようにコアの断面形状が楕円形である時
にはＸ軸方向とＹ軸方向の径（長軸と短軸）が異なるた
め、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の偏波のみが存在
する状態が存在し、より安定に単一偏波状態を保つこと
ができる。
【００４１】ここで、図１または図２に示すように、コ
ア３１，４１の断面形状が長方形もしくは楕円形である
とき、つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向の径（長軸と短軸）
が異なる場合に、偏波保持ができる原理を詳述する。
ア３１，４１の断面形状が長方形もしくは楕円形である
とき、つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向の径（長軸と短軸）
が異なる場合に、偏波保持ができる原理を詳述する。
【００４２】Ｘ軸方向またはＹ軸方向に平行な偏波を有
するモードでは伝搬定数（すなわちファイバを伝搬する
光の速度）が異なるため、ファイバ内でＸ軸方向に平行
な偏波とＹ軸方向に平行な偏波の間のエネルギーの変換
（モード結合）が起こりにくくなる。
するモードでは伝搬定数（すなわちファイバを伝搬する
光の速度）が異なるため、ファイバ内でＸ軸方向に平行
な偏波とＹ軸方向に平行な偏波の間のエネルギーの変換
（モード結合）が起こりにくくなる。
【００４３】もともと従来の光ファイバが単一偏波を保
持できないのは、直交する２つのモード（ＨＥ11ｘモー
ドとＨＥ11ｙモード）の伝搬定数差をδβ（＝βｘ−β
ｙ）としたときに、光ファイバの長さ方向のゆらぎ（構
造や外乱など）のなかにδβに近いか等しい空間周波数
成分があると両モード間にモード結合が生じ、たとえ入
力が単一偏波であってもファイバ中のモード結合によっ
て他の偏波が発生するためである。
持できないのは、直交する２つのモード（ＨＥ11ｘモー
ドとＨＥ11ｙモード）の伝搬定数差をδβ（＝βｘ−β
ｙ）としたときに、光ファイバの長さ方向のゆらぎ（構
造や外乱など）のなかにδβに近いか等しい空間周波数
成分があると両モード間にモード結合が生じ、たとえ入
力が単一偏波であってもファイバ中のモード結合によっ
て他の偏波が発生するためである。
【００４４】この光ファイバの長さ方向のゆらぎに対応
する空間周波数成分は通常低周波であり、δβが約０．
０１ｃｍ-1を越えると急激に減少する。本実施の形態で
は、意図的にδβを大きくしてこのモード結合を抑えて
いるため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向に入射した
偏波は、もう一方の軸に平行な成分に変換されることな
く一方向の偏波のみが存在する状態が存在し、単一偏波
状態を保つことができる。
する空間周波数成分は通常低周波であり、δβが約０．
０１ｃｍ-1を越えると急激に減少する。本実施の形態で
は、意図的にδβを大きくしてこのモード結合を抑えて
いるため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向に入射した
偏波は、もう一方の軸に平行な成分に変換されることな
く一方向の偏波のみが存在する状態が存在し、単一偏波
状態を保つことができる。
【００４５】このモード結合に関する説明は、例えば、
岡本：「光導波路の基礎」（コロナ社）ｐｐ，１０６〜
１２２に述べられている。
岡本：「光導波路の基礎」（コロナ社）ｐｐ，１０６〜
１２２に述べられている。
【００４６】上述した偏波保持の原理は、以下に述べる
他の実施の形態においても同じである。
他の実施の形態においても同じである。
【００４７】図３は本発明の第３の実施の形態にかかる
単一モード型の偏波保持光ファイバ５０である。図３に
おいて、５１はコア（中空）、５２はフォトニック結晶
構造クラッド、５３はジャケットである。また、基本的
な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。
単一モード型の偏波保持光ファイバ５０である。図３に
おいて、５１はコア（中空）、５２はフォトニック結晶
構造クラッド、５３はジャケットである。また、基本的
な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。
【００４８】第３の実施の形態においては、コア５１の
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド５２の格子間隔が、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向、具体的にはＸ軸方向
とＹ軸方向とで異なっている。つまり、Ｙ軸方向の格子
間隔に対してＸ軸方向の格子間隔が長くなっている。こ
のため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の偏波のみが
存在する状態が存在し、より安定に単一偏波状態を保つ
ことができる。
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド５２の格子間隔が、光軸に対して垂直な面
内において直交する２つの軸方向、具体的にはＸ軸方向
とＹ軸方向とで異なっている。つまり、Ｙ軸方向の格子
間隔に対してＸ軸方向の格子間隔が長くなっている。こ
のため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の偏波のみが
存在する状態が存在し、より安定に単一偏波状態を保つ
ことができる。
【００４９】図４は本発明の第４の実施の形態にかかる
単一モード型の偏波保持光ファイバ６０である。図４に
おいて、６１はコア（中空）、６２はフォトニック結晶
構造クラッド、６３はジャケットである。また、基本的
な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。
単一モード型の偏波保持光ファイバ６０である。図４に
おいて、６１はコア（中空）、６２はフォトニック結晶
構造クラッド、６３はジャケットである。また、基本的
な光の閉じこめ効果は、従来技術と同じである。
【００５０】第４の実施の形態においては、コア６１の
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド６２は正方形形状の回折格子（図中に○で
示す部材）を有し、周方向に関して４つの分割部分６２
ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄに分割されている。そして
各分割部分６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄにおいて、
格子孔間の格子間隔は同一であるが、第１のＹ軸に沿っ
て相対向する分割部分６２ａ，６２ｃにおける各格子の
径は大きく、第２のＸ軸に沿って相対向する分割部分６
２ｂ，６２ｄにおける各格子の径は小さくなっている。
なお、格子は空孔により構成するのが一般的であるが、
屈折率の異なる断面円形部材を形成することによっても
構成することができる。
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド６２は正方形形状の回折格子（図中に○で
示す部材）を有し、周方向に関して４つの分割部分６２
ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄに分割されている。そして
各分割部分６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄにおいて、
格子孔間の格子間隔は同一であるが、第１のＹ軸に沿っ
て相対向する分割部分６２ａ，６２ｃにおける各格子の
径は大きく、第２のＸ軸に沿って相対向する分割部分６
２ｂ，６２ｄにおける各格子の径は小さくなっている。
なお、格子は空孔により構成するのが一般的であるが、
屈折率の異なる断面円形部材を形成することによっても
構成することができる。
【００５１】このように、第１の相対向する分割部分６
２ａ，６２ｃにおける各格子の径を大きく、第２の相対
向する分割部分６２ｂ，６２ｄにおける各格子の径を小
さくしているため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の
偏波のみが存在する状態が存在し、より安定に単一偏波
状態を保つことができる。
２ａ，６２ｃにおける各格子の径を大きく、第２の相対
向する分割部分６２ｂ，６２ｄにおける各格子の径を小
さくしているため、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った一方向の
偏波のみが存在する状態が存在し、より安定に単一偏波
状態を保つことができる。
【００５２】なお上述した実施例では、コアを中空とし
ているが、コアを中実とし、コアの材質として、フォト
ニック結晶構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が
低いものを採用することとしても、同様の効果が得られ
る。
ているが、コアを中実とし、コアの材質として、フォト
ニック結晶構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が
低いものを採用することとしても、同様の効果が得られ
る。
【００５３】図８は本発明の第５の実施の形態にかかる
偏波保持光ファイバ７０を示す断面図である。この偏波
保持光ファイバ７０は、単一モード光ファイバであり、
そのコア７１の周囲にはフォトニック結晶構造クラッド
７２が備えられ、このフォトニック結晶構造クラッド７
２の周囲はジャケット７３により覆われている。この偏
波保持光ファイバ７０における基本的な光の閉じこめ効
果は、従来技術と同じである。
偏波保持光ファイバ７０を示す断面図である。この偏波
保持光ファイバ７０は、単一モード光ファイバであり、
そのコア７１の周囲にはフォトニック結晶構造クラッド
７２が備えられ、このフォトニック結晶構造クラッド７
２の周囲はジャケット７３により覆われている。この偏
波保持光ファイバ７０における基本的な光の閉じこめ効
果は、従来技術と同じである。
【００５４】第５の実施の形態においては、コア７１の
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド７２は三角形形状の回折格子（図中に○で
示す部材）を有し、周方向に関して４つの分割部分７２
ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに分割されている。そして
各分割部分７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄにおいて、
格子孔間の格子間隔Λは同一であるが、第１のＹ軸に沿
って相対向する分割部分７２ａ，７２ｃにおける各格子
の径ｄ２は、第２のＸ軸に沿って相対向する分割部分７
２ｂ，７２ｄにおける各格子の径ｄ１よりも大きいくな
っている（ｄ２＞ｄ１）。このようにすることでＸ方向
とＹ方向に伝搬定数差を生じさせて偏波保持機能が実現
できる。
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド７２は三角形形状の回折格子（図中に○で
示す部材）を有し、周方向に関して４つの分割部分７２
ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに分割されている。そして
各分割部分７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄにおいて、
格子孔間の格子間隔Λは同一であるが、第１のＹ軸に沿
って相対向する分割部分７２ａ，７２ｃにおける各格子
の径ｄ２は、第２のＸ軸に沿って相対向する分割部分７
２ｂ，７２ｄにおける各格子の径ｄ１よりも大きいくな
っている（ｄ２＞ｄ１）。このようにすることでＸ方向
とＹ方向に伝搬定数差を生じさせて偏波保持機能が実現
できる。
【００５５】第５の実施の形態にかかる偏波保持光ファ
イバは、コア７１の形態により、以下の三種類の形で実
現可能である。
イバは、コア７１の形態により、以下の三種類の形で実
現可能である。
【００５６】（１）コア７１が中空であるタイプ：この
場合はファイバの伝搬定数差は格子孔の径の比で与えら
れるためコア７１の形状は特に限定されず、正方形、長
方形、楕円形でもよいが、一般的には円形にすることが
ファイバの作成上都合が良い。
場合はファイバの伝搬定数差は格子孔の径の比で与えら
れるためコア７１の形状は特に限定されず、正方形、長
方形、楕円形でもよいが、一般的には円形にすることが
ファイバの作成上都合が良い。
【００５７】（２）コア７１の材質がフォトニック結晶
構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いもので
あるタイプ：この場合もファイバの伝搬定数差は格子孔
の径の比で与えられるためコア７１の形状は特に限定さ
れず、正方形、長方形、楕円形でもよいが、一般的には
円形にすることがファイバの作成上都合が良い。
構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いもので
あるタイプ：この場合もファイバの伝搬定数差は格子孔
の径の比で与えられるためコア７１の形状は特に限定さ
れず、正方形、長方形、楕円形でもよいが、一般的には
円形にすることがファイバの作成上都合が良い。
【００５８】（３）コア７１の材質がフォトニック結晶
構造クラッドの材質と同じものであるタイプ：この場合
は、コア７１の形状は直近の格子で囲まれた内側の部分
となる。これについては、ＰＣＴ出願公開番号ＷＯ００
／４９４３６に既に、中実ガラスコアでフォトニック結
晶構造の格子の径を直交する２軸方向で異なるようにし
て２回対称軸を発生させて偏波保持機能を発生させる構
造が開示されているが、この文献では格子の径の比の実
用的な範囲について具体的な記述はない。この格子の径
の比は、その値が偏波保持機能に直接影響するだけでな
く、コア内の光強度分布にも影響するものである。即
ち、比がある値以上になると格子の径が小さい側の光の
閉じ込めが弱くなって光強度分布が大きく歪んでしま
う。
構造クラッドの材質と同じものであるタイプ：この場合
は、コア７１の形状は直近の格子で囲まれた内側の部分
となる。これについては、ＰＣＴ出願公開番号ＷＯ００
／４９４３６に既に、中実ガラスコアでフォトニック結
晶構造の格子の径を直交する２軸方向で異なるようにし
て２回対称軸を発生させて偏波保持機能を発生させる構
造が開示されているが、この文献では格子の径の比の実
用的な範囲について具体的な記述はない。この格子の径
の比は、その値が偏波保持機能に直接影響するだけでな
く、コア内の光強度分布にも影響するものである。即
ち、比がある値以上になると格子の径が小さい側の光の
閉じ込めが弱くなって光強度分布が大きく歪んでしま
う。
【００５９】図９は、数値解析法の一つである有限要素
法を用いて求めたコア７１周辺の光強度分布を示し、等
高線を光の強度が１０パーセント変化する毎に一本引い
て表している。計算では、格子間隔Λがファイバ内を伝
搬する光の波長の２倍にほぼ等しい場合、より正確には
Λ＝２μｍで光の波長が０．８５μｍの場合を想定し
た。図９（ａ）は、コア７１付近の光強度分布が単峰性
を示している場合（ｄ１／Λ＝０．６、ｄ２／Λ＝０．
９）を示し、図９（ｂ）は、コア７１付近の光強度分布
が双峰性を示している場合（ｄ１／Λ＝０．１、ｄ２／
Λ＝０．９）を示している。図９（ａ）の場合は、コア
付近の光強度分布は従来の光ファイバのものとほぼ同じ
形状をしており、従来の光ファイバを低損失で接続する
ことも可能であるが、図９（ｂ）のような光強度分布の
場合には従来の光ファイバを低損失で接続することが困
難であるばかりでなく、格子の径が小さい部分での光の
閉じ込めが不十分であるため、例えばファイバを曲げた
時などに光がファイバの外に散逸する恐れもある。
法を用いて求めたコア７１周辺の光強度分布を示し、等
高線を光の強度が１０パーセント変化する毎に一本引い
て表している。計算では、格子間隔Λがファイバ内を伝
搬する光の波長の２倍にほぼ等しい場合、より正確には
Λ＝２μｍで光の波長が０．８５μｍの場合を想定し
た。図９（ａ）は、コア７１付近の光強度分布が単峰性
を示している場合（ｄ１／Λ＝０．６、ｄ２／Λ＝０．
９）を示し、図９（ｂ）は、コア７１付近の光強度分布
が双峰性を示している場合（ｄ１／Λ＝０．１、ｄ２／
Λ＝０．９）を示している。図９（ａ）の場合は、コア
付近の光強度分布は従来の光ファイバのものとほぼ同じ
形状をしており、従来の光ファイバを低損失で接続する
ことも可能であるが、図９（ｂ）のような光強度分布の
場合には従来の光ファイバを低損失で接続することが困
難であるばかりでなく、格子の径が小さい部分での光の
閉じ込めが不十分であるため、例えばファイバを曲げた
時などに光がファイバの外に散逸する恐れもある。
【００６０】本実施形態では、コア付近の光強度分布が
単峰性を示すための格子径の条件を以下のように指定す
る。
単峰性を示すための格子径の条件を以下のように指定す
る。
【００６１】図１０は、コア付近の光強度分布が単峰性
を示すためのｄ１／Λとｄ２／Λの範囲を示す。図１０
では、横軸にｄ２／Λ、縦軸にｄ１／Λをとり、コア付
近の光強度分布が単峰性を示す範囲を斜線領域として示
している。なお、ｄ２＞ｄ１と定義したので、図１０で
有意な領域は直線ｄ２＝ｄ１の下側部分のみである。図
１０から明らかな通り、光強度分布が単峰性を示すのは
限られた範囲においてのみであり、必要以上にｄ２とｄ
１の比を大きくすると光強度分布が単峰性からはずれて
十分な光の閉じ込めが光ファイバにおいて出来なくな
る。
を示すためのｄ１／Λとｄ２／Λの範囲を示す。図１０
では、横軸にｄ２／Λ、縦軸にｄ１／Λをとり、コア付
近の光強度分布が単峰性を示す範囲を斜線領域として示
している。なお、ｄ２＞ｄ１と定義したので、図１０で
有意な領域は直線ｄ２＝ｄ１の下側部分のみである。図
１０から明らかな通り、光強度分布が単峰性を示すのは
限られた範囲においてのみであり、必要以上にｄ２とｄ
１の比を大きくすると光強度分布が単峰性からはずれて
十分な光の閉じ込めが光ファイバにおいて出来なくな
る。
【００６２】図１０に示したΛ＝２μｍの場合、単峰性
を示す範囲は以下の式で与えられる四本の直線で囲まれ
た領域として表すことができる。 ｄ１／Λ＝ｄ２／Λ （１） ｄ１／Λ＝０．２（ｄ２／Λ） （２） ｄ１／Λ＝ｄ２／Λ−０．２０ （３） ｄ２／Λ＝１．０ （４）
を示す範囲は以下の式で与えられる四本の直線で囲まれ
た領域として表すことができる。 ｄ１／Λ＝ｄ２／Λ （１） ｄ１／Λ＝０．２（ｄ２／Λ） （２） ｄ１／Λ＝ｄ２／Λ−０．２０ （３） ｄ２／Λ＝１．０ （４）
【００６３】格子間隔Λが変わると単峰性を示す範囲は
多少変化するが、おおむね図１０に示すようにｄ１／Λ
＝ｄ２／Λの下側の一部の領域となる。
多少変化するが、おおむね図１０に示すようにｄ１／Λ
＝ｄ２／Λの下側の一部の領域となる。
【００６４】また、図１１は、図１０に示した点Ａから
Ｆまでの各点における値を用いて求めた光強度分布を示
す。図１１から明らかな通り、ＡからＤの各点の光強度
分布（図１１（ａ）から（ｄ））はきれいな単峰性を示
しているが、点Ｅの光強度分布（図１１（ｅ））では左
右方向に広がった光の中心領域がコア領域とほぼ等しく
なり、点Ｆの光強度分布（図１１（ｆ））では左右方向
に広がった光の中心領域がコア領域より大きくなって双
峰性を示している。
Ｆまでの各点における値を用いて求めた光強度分布を示
す。図１１から明らかな通り、ＡからＤの各点の光強度
分布（図１１（ａ）から（ｄ））はきれいな単峰性を示
しているが、点Ｅの光強度分布（図１１（ｅ））では左
右方向に広がった光の中心領域がコア領域とほぼ等しく
なり、点Ｆの光強度分布（図１１（ｆ））では左右方向
に広がった光の中心領域がコア領域より大きくなって双
峰性を示している。
【００６５】従って、本実施形態の偏波保持光ファイバ
を実用的に実現するためには図１０に示したような単峰
性を示す範囲内に各格子径の大きさを設定する必要があ
る。
を実用的に実現するためには図１０に示したような単峰
性を示す範囲内に各格子径の大きさを設定する必要があ
る。
【００６６】図１２は本発明の第６の実施の形態にかか
る偏波保持光ファイバ８０を示す断面図である。この偏
波保持光ファイバ８０は、単一モード光ファイバであ
り、そのコア８１の周囲にはフォトニック結晶構造クラ
ッド８２が備えられ、このフォトニック結晶構造クラッ
ド８２の周囲はジャケット８３により覆われている。こ
の偏波保持光ファイバ８０における基本的な光の閉じこ
め効果は、従来技術と同じである。
る偏波保持光ファイバ８０を示す断面図である。この偏
波保持光ファイバ８０は、単一モード光ファイバであ
り、そのコア８１の周囲にはフォトニック結晶構造クラ
ッド８２が備えられ、このフォトニック結晶構造クラッ
ド８２の周囲はジャケット８３により覆われている。こ
の偏波保持光ファイバ８０における基本的な光の閉じこ
め効果は、従来技術と同じである。
【００６７】第５の実施の形態においては、コア８１の
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド８２は正三角形状に配置された回折格子
（図中に○で示す部材）を有し、周方向に関して４つの
分割部分８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄに分割されて
いる。そして各分割部分８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２
ｄにおいて、格子孔間の格子間隔Λは同一であるが、第
１のＹ軸に沿って相対向する分割部分８２ａ，８２ｃに
おける少なくとも一部の格子の径ｄ２は第１の相対向す
る分割部分８２ａ，８２ｃにおける残りの格子と第２の
Ｘ軸に沿って相対向する分割部分８２ｂ，８２ｄにおけ
る各格子の径ｄ１よりも大きくなっている（ｄ２＞
ｄ１）。
断面形状は円形となっている。また、フォトニック結晶
構造クラッド８２は正三角形状に配置された回折格子
（図中に○で示す部材）を有し、周方向に関して４つの
分割部分８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄに分割されて
いる。そして各分割部分８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２
ｄにおいて、格子孔間の格子間隔Λは同一であるが、第
１のＹ軸に沿って相対向する分割部分８２ａ，８２ｃに
おける少なくとも一部の格子の径ｄ２は第１の相対向す
る分割部分８２ａ，８２ｃにおける残りの格子と第２の
Ｘ軸に沿って相対向する分割部分８２ｂ，８２ｄにおけ
る各格子の径ｄ１よりも大きくなっている（ｄ２＞
ｄ１）。
【００６８】より具体的には、本実施形態では、第１の
Ｙ軸に沿って相対向する分割部分８２ａ，８２ｃの内コ
ア８１に最も近い四つの格子のみの径ｄ２がその他の格
子の径ｄ１よりも大きいくなっている。この場合、より
大きな径ｄ２を有する格子の数を最小に抑えることがで
きるので上述した第５の実施の形態と比較してファイバ
作成上の都合が良い。
Ｙ軸に沿って相対向する分割部分８２ａ，８２ｃの内コ
ア８１に最も近い四つの格子のみの径ｄ２がその他の格
子の径ｄ１よりも大きいくなっている。この場合、より
大きな径ｄ２を有する格子の数を最小に抑えることがで
きるので上述した第５の実施の形態と比較してファイバ
作成上の都合が良い。
【００６９】第６の実施の形態にかかる偏波保持光ファ
イバも、上記第５の実施の形態で説明した（１）、
（２）、（３）の三種類の形で実現可能である。（３）
のタイプの場合には、コア付近の光強度分布が単峰性を
示す範囲は第５の実施の形態と同様である。即ち、図９
（ａ）に示されるように、コア付近の光強度分布が単峰
性を示すために格子径の条件が満たされる場合には、光
強度の大部分はコア領域に存在するため、大きな格子径
を用いる領域を図１２のようにコア領域の直近のみに限
定してもよい。
イバも、上記第５の実施の形態で説明した（１）、
（２）、（３）の三種類の形で実現可能である。（３）
のタイプの場合には、コア付近の光強度分布が単峰性を
示す範囲は第５の実施の形態と同様である。即ち、図９
（ａ）に示されるように、コア付近の光強度分布が単峰
性を示すために格子径の条件が満たされる場合には、光
強度の大部分はコア領域に存在するため、大きな格子径
を用いる領域を図１２のようにコア領域の直近のみに限
定してもよい。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、フォト
ニック結晶構造をクラッドに用いることによってコアに
光を閉じこめ、さらにコアの断面形状を長方形もしくは
楕円形とした。このため、光ファイバ内において光信号
の偏波を維持しながら光信号の伝送をさせることができ
る。この結果、高速・高パワー光の伝送を、偏波を保持
したまま実現可能となると共に、簡便な構成で光信号処
理回路を構成することができる。
ニック結晶構造をクラッドに用いることによってコアに
光を閉じこめ、さらにコアの断面形状を長方形もしくは
楕円形とした。このため、光ファイバ内において光信号
の偏波を維持しながら光信号の伝送をさせることができ
る。この結果、高速・高パワー光の伝送を、偏波を保持
したまま実現可能となると共に、簡便な構成で光信号処
理回路を構成することができる。
【００７１】また本発明では、偏波保持光ファイバにお
いて、コアの断面形状を円形としつつ、フォトニック結
晶構造クラッドの格子間隔を直交する２つの軸方向に関
して異ならせたり、フォトニック結晶構造クラッドを周
方向に４分割して、第１の相対向する分割部分の格子の
径は大きく、第１の分割部分に隣接する第２の相対向す
る分割部分の格子の径を小さくしたりする構成とした。
このような構成とすることによっても、光ファイバ内に
おいて光信号の偏波を維持しながら光信号の伝送をさせ
ることができる。この結果、高速・高パワー光の伝送
を、偏波を保持したまま実現可能となると共に、簡便な
構成で光信号処理回路を構成することができる。
いて、コアの断面形状を円形としつつ、フォトニック結
晶構造クラッドの格子間隔を直交する２つの軸方向に関
して異ならせたり、フォトニック結晶構造クラッドを周
方向に４分割して、第１の相対向する分割部分の格子の
径は大きく、第１の分割部分に隣接する第２の相対向す
る分割部分の格子の径を小さくしたりする構成とした。
このような構成とすることによっても、光ファイバ内に
おいて光信号の偏波を維持しながら光信号の伝送をさせ
ることができる。この結果、高速・高パワー光の伝送
を、偏波を保持したまま実現可能となると共に、簡便な
構成で光信号処理回路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる単一モード
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる単一モード
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる単一モード
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態にかかる単一モード
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
【図５】従来の光ファイバを示す断面図。
【図６】フォトニック結晶構造の構成を示す説明図。
【図７】フォトニック結晶構造を構成する結晶格子の構
成例を示す説明図。
成例を示す説明図。
【図８】本発明の第５の実施の形態にかかる単一モード
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
【図９】図８の偏波保持光ファイバにおけるコア付近の
光強度分布を、単峰性を示す場合と双峰性を示す場合に
ついて示す図。
光強度分布を、単峰性を示す場合と双峰性を示す場合に
ついて示す図。
【図１０】図８の偏波保持光ファイバにおけるコア付近
の光強度分布が単峰性を示すための格子径の範囲を示す
グラフの例を示す図。
の光強度分布が単峰性を示すための格子径の範囲を示す
グラフの例を示す図。
【図１１】図８の偏波保持光ファイバにおけるコア付近
の光強度分布を、図１０に示す６つの格子径の値につい
て示す図。
の光強度分布を、図１０に示す６つの格子径の値につい
て示す図。
【図１２】本発明の第６の実施の形態にかかる単一モー
ド型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
ド型の偏波保持光ファイバを示す断面図。
１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０ 偏波保持
光ファイバ １１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ コア １２，３２，４２，５２，６２，７２，８２ フォトニ
ック結晶構造クラッド １３，３３，４３，５３，６３，７３，８３ ジャケッ
ト ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，７２ａ，７２ｂ，７
２ｃ，７２ｄ，８２ａ， ８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 分
割部分
光ファイバ １１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ コア １２，３２，４２，５２，６２，７２，８２ フォトニ
ック結晶構造クラッド １３，３３，４３，５３，６３，７３，８３ ジャケッ
ト ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，７２ａ，７２ｂ，７
２ｃ，７２ｄ，８２ａ， ８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 分
割部分
Claims (20)
- 【請求項１】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記コアの断面形状が光軸に対して垂直な面内において
直交する２つの軸方向で径が異なることを特徴とする偏
波保持光ファイバ。 - 【請求項２】 前記コアの断面形状が楕円形であること
を特徴とする請求項１記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項３】 前記コアの断面形状が楕円形であること
を特徴とする請求項１記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項４】 前記格子間隔は、前記コア内を伝搬する
光の波長と同程度にしていることを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれかに記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項５】 前記コアは中空であることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の偏波保持光フ
ァイバ。 - 【請求項６】 前記コアの材質は、前記フォトニック結
晶構造クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いもの
であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項７】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面内において直交
する２つの軸方向に関して異なっており、かつ前記コア
は中空であることを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 【請求項８】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面内において直交
する２つの軸方向に関して異なっており、かつ前記コア
の材質は、前記フォトニック結晶構造クラッドの材質の
屈折率よりも屈折率が低いものであることを特徴とする
偏波保持光ファイバ。 - 【請求項９】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込め
るように格子間隔を設定した回折格子を有するフォトニ
ック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記フォトニック結晶構造クラッドは、周方向に関して
４分割されており、ある方向に沿って相対向する第１の
分割部分対の格子の内の少なくとも一部の格子はより大
きな径を有し、該ある方向と直交する他の方向に沿って
相対向する第２の分割部分対の格子はより小さな径を有
し、該より大きな径と該より小さな径の比は前記コア付
近の光強度分布が単峰性を示すための条件を満たしてい
ることを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１０】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記フォトニック結晶構造クラッドは、周方向に関して
４分割されており、ある方向に沿って相対向する第１の
分割部分対の格子の内の少なくとも一部の格子はより大
きな径を有し、該ある方向と直交する他の方向に沿って
相対向する第２の分割部分対の格子はより小さな径を有
し、かつ前記コアは中空であることを特徴とする偏波保
持光ファイバ。 - 【請求項１１】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニック結晶構造クラッドを備えた光ファイバにおいて、 前記フォトニック結晶構造クラッドは、周方向に関して
４分割されており、ある方向に沿って相対向する第１の
分割部分対の格子の内の少なくとも一部の格子はより大
きな径を有し、該ある方向と直交する他の方向に沿って
相対向する第２の分割部分対の格子はより小さな径を有
し、かつ前記コアの材質は、前記フォトニック結晶構造
クラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低いものである
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１２】 前記第１の分割部分対の全ての格子が
前記より大きな径を有することを特徴とする請求項９乃
至請求項１１のいずれかに記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１３】 前記第１の分割部分対の格子の内前記
コアに最も近い格子のみが前記より大きな径を有するこ
とを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記
載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１４】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニックバンドギャップクラッドを備えた単一モード光フ
ァイバにおいて、 前記コアの断面形状が長方形であることを特徴とする偏
波保持光ファイバ。 - 【請求項１５】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニックバンドギャップクラッドを備えた単一モード光フ
ァイバにおいて、 前記コアの断面形状が楕円形であることを特徴とする偏
波保持光ファイバ。 - 【請求項１６】 請求項１４または請求項１５におい
て、前記格子間隔は、前記コア内を伝搬する光の波長と
同程度にしていることを特徴とする偏波保持光ファイ
バ。 - 【請求項１７】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニックバンドギャップクラッドを備えた単一モード光フ
ァイバにおいて、 前記格子間隔は、光軸に対して垂直な面内において直交
する２つの軸方向に関して異なっていることを特徴とす
る偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１８】 コアの周囲に、光を前記コアに閉じ込
めるように格子間隔を設定した回折格子を有するフォト
ニックバンドギャップクラッドを備えた単一モード光フ
ァイバにおいて、 前記フォトニックバンドギャップクラッドは、周方向に
関して４分割されており、第１の相対向する分割部分の
格子の径は大きく、第１の分割部分に隣接する第２の相
対向する分割部分の格子の径が小さくなっていることを
特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 【請求項１９】 請求項１４乃至請求項１８のいずれか
一項において、前記コアは中空であることを特徴とする
偏波保持光ファイバ。 - 【請求項２０】 請求項１４乃至請求項１８のいずれか
一項において、前記コアの材質は、前記フォトニックバ
ンドギャップクラッドの材質の屈折率よりも屈折率が低
いものであることを特徴とする偏波保持光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059033A JP3484165B2 (ja) | 2000-03-03 | 2001-03-02 | 偏波保持光ファイバ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-58666 | 2000-03-03 | ||
| JP2000058666 | 2000-03-03 | ||
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|---|---|
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100443680B1 (ko) * | 2002-11-01 | 2004-08-11 | 엘지전자 주식회사 | 포토닉 밴드갭을 이용한 광섬유 및 그 제조방법 |
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| CN114675368A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-28 | 闽江学院 | 一种光子晶体光纤及其制备方法 |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001059033A patent/JP3484165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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