JP2002055240A - Photonic crystal fiber and its manufacturing method - Google Patents

Photonic crystal fiber and its manufacturing method

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JP2002055240A
JP2002055240A JP2000240729A JP2000240729A JP2002055240A JP 2002055240 A JP2002055240 A JP 2002055240A JP 2000240729 A JP2000240729 A JP 2000240729A JP 2000240729 A JP2000240729 A JP 2000240729A JP 2002055240 A JP2002055240 A JP 2002055240A
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Japan
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refractive index
photonic crystal
fiber
crystal fiber
central axis
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JP2000240729A
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Japanese (ja)
Inventor
実 ▲吉▼田
Minoru Yoshida
Masatoshi Tanaka
正俊 田中
Moriyuki Fujita
盛行 藤田
Toshikazu Omae
俊和 御前
Kazuo Imamura
一雄 今村
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Hirokazu Kubota
寛和 久保田
Satoki Kawanishi
悟基 川西
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photonic crystal fiber capable of confining light to the central axis direction. SOLUTION: In the photonic crystal fiber 1 having a multi-hole part 12 in which a large number of small holes 12a extending in the central direction of the fiber are arrayed with highest density and a core part 11 which is formed in a solid shape at the center of the multi-hole part 12, a grating 11a is formed in the direction of the central axis with respect to the core part 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバの中心軸
方向に延びる多数の細孔を有する多孔部と、該多孔部の
中心に中実状に形成されたコア部とを備えたフォトニッ
ククリスタルファイバに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photonic crystal fiber comprising a porous portion having a large number of pores extending in the central axis direction of a fiber, and a solid core formed at the center of the porous portion. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コア及びクラッドからなる通常の
光ファイバでは得ることのできない大きな波長分散を発
現するものとしてフォトニッククリスタルファイバが注
目されつつある。このものは、ファイバの中心軸方向に
延びる多数の細孔を有する多孔部と、該多孔部の中心に
中実状に形成されたコア部とを備えている。
2. Description of the Related Art In recent years, a photonic crystal fiber has been receiving attention as a material exhibiting a large wavelength dispersion that cannot be obtained with a normal optical fiber comprising a core and a clad. This includes a porous portion having a large number of pores extending in the direction of the central axis of the fiber, and a solid core portion formed at the center of the porous portion.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記フォト
ニッククリスタルファイバは、上記コア部の周囲に細孔
を結晶状に配列することによって、上記ファイバの中心
軸に直交する方向(ファイバの径方向)に対して光を閉
じこめるようにしており、このことにより、上記コア部
内のパワー密度が極めて高いという特徴を有している。
By the way, in the photonic crystal fiber, by arranging pores around the core in a crystal form, a direction perpendicular to the center axis of the fiber (radial direction of the fiber) is obtained. , Light is confined to the core, and this has a feature that the power density in the core portion is extremely high.

【0004】このようなフォトニッククリスタルファイ
バにおいて、例えば上記中心軸方向に対しても光を閉じ
こめ得るようにすれば、ファイバレーザ等に有効に用い
ることができると考えられる。
In such a photonic crystal fiber, for example, if light can be confined also in the direction of the central axis, it can be considered that it can be effectively used for a fiber laser or the like.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、中心軸方向に
対して光を閉じこめ得るフォトニッククリスタルファイ
バを提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a photonic crystal fiber capable of confining light in a central axis direction.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、ファイバの中心軸方向に延
びる多数の細孔を有する多孔部と、該多孔部の中心に中
実状に形成されたコア部とを備えたフォトニッククリス
タルファイバを対象とし、上記コア部に、屈折率が中心
軸方向に周期的に変化した屈折率周期構造を形成するこ
とを特定事項とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a porous portion having a large number of fine holes extending in the central axis direction of a fiber, and a solid portion provided at the center of the porous portion. A photonic crystal fiber having a core portion formed at a specific point, wherein the core portion has a refractive index periodic structure in which the refractive index periodically changes in the central axis direction. is there.

【0007】請求項1記載の発明によると、フォトニッ
ククリスタルファイバのコア部に、例えば比較的短いピ
ッチに形成された屈折率周期構造(グレーティング)を
形成すれば、上記コア部内を中心軸方向に伝搬する光の
内、上記屈折率周期構造のピッチに対応した波長特性の
光が上記中心軸方向に反射する。このため、ファイバの
中心軸方向に対する光の閉じこめが実現する。
According to the first aspect of the present invention, if a periodic structure (grating) having a relatively short pitch is formed in the core of the photonic crystal fiber, the inside of the core extends in the direction of the central axis. Among the propagating light, light having a wavelength characteristic corresponding to the pitch of the refractive index periodic structure is reflected in the central axis direction. For this reason, light is confined in the central axis direction of the fiber.

【0008】上記屈折率周期構造としては、例えば請求
項2記載の如く、屈折率の変化する周期がファイバの中
心軸方向に対し変化するように形成してもよい。すなわ
ち、そのピッチを中心軸方向に対し連続的に変化させた
(チャープさせた)グレーティングとしてもよい。
The refractive index periodic structure may be formed, for example, such that the period in which the refractive index changes varies in the direction of the central axis of the fiber. That is, a grating whose pitch is continuously changed (chirped) in the central axis direction may be used.

【0009】請求項2記載の発明によると、屈折率周期
構造において反射する波長のピーク幅が拡がる。
According to the second aspect of the present invention, the peak width of the wavelength reflected by the periodic refractive index structure increases.

【0010】また、チャープされたグレーティングにお
いては、長波長の光の反射を遅くすることができる一
方、短波長の光の反射を早くすることができるため、パ
ルス圧縮に利用することも可能になる。
In a chirped grating, the reflection of long-wavelength light can be delayed while the reflection of short-wavelength light can be accelerated, so that it can be used for pulse compression. .

【0011】さらに、例えばチャープされたグレーティ
ングを用いて、予め伝搬経路における波長分散と逆の分
散を与えられたパルスを発生させることによって、上記
伝搬経路を伝搬するパルスの分散を相殺すること(分散
補償)も可能になる。
Further, for example, by using a chirped grating to generate a pulse given a dispersion opposite to the wavelength dispersion in the propagation path in advance, the dispersion of the pulse propagating in the propagation path is canceled out (dispersion). Compensation) is also possible.

【0012】ここで、請求項3記載の如く、屈折率周期
構造部分には、レーザ活性媒質をドープしてもよく、こ
のレーザ活性媒質としては、具体的には希土類元素とし
てもよい。
Here, as described in claim 3, the periodic refractive index structure portion may be doped with a laser active medium, and the laser active medium may be specifically a rare earth element.

【0013】また、請求項4記載の如く、屈折率周期構
造を、コア部の複数箇所に形成してもよい。
Further, the periodic refractive index structure may be formed at a plurality of portions of the core.

【0014】請求項4記載の発明によると、例えばそれ
ぞれ同一ピッチに形成された一対のグレーティングを、
該各グレーティングが反射する波長特性に対応した距離
だけファイバの中心軸方向に互いに離して形成すれば、
上記各グレーティングがミラーとなったレーザ発振器
(ファイバレーザ)が構成される。この場合、フォトニ
ッククリスタルファイバはコア部内のパワー密度が極め
て高いため、レーザ発振に必要な励起入力(閾値)を低
くすることが可能になる。
According to the fourth aspect of the present invention, for example, a pair of gratings each formed at the same pitch,
If the gratings are formed apart from each other in the central axis direction of the fiber by a distance corresponding to the wavelength characteristic reflected by
A laser oscillator (fiber laser) in which each of the gratings is a mirror is configured. In this case, since the photonic crystal fiber has a very high power density in the core portion, it is possible to reduce the pump input (threshold) required for laser oscillation.

【0015】また、例えば一対のチャープされたグレー
ティングをコア部に形成し、該一対のチャープされたグ
レーティングの内の一方のグレーティングを伸縮させる
ように構成すれば、反射波長が変化するため出力波長が
可変となりかつ閾値の低いレーザ発振器が構成される。
尚、上記伸縮させるグレーティングは、チャープされた
グレーティングに限らず、同一ピッチに形成された通常
のグレーティングであってもよい。
Further, for example, if a pair of chirped gratings are formed in the core portion and one of the pair of chirped gratings is expanded or contracted, the output wavelength is changed because the reflection wavelength changes. A variable and low threshold laser oscillator is constructed.
The expanding and contracting grating is not limited to a chirped grating, and may be a normal grating formed at the same pitch.

【0016】さらに、例えば同一ピッチに形成された一
対のグレーティング(グレーティング対)をコア部に複
数形成しかつ上記グレーティング対毎にピッチを互いに
異ならせれば、異なる波長出力を有するレーザ発振器を
複数個備えることになる。また、例えば、複数のチャー
プされたグレーティングを、そのチャープの向きが交互
になるように中心軸方向に並べて形成しても、ピッチが
連続的に長短変化するグレーティングが形成されるた
め、異なる波長出力を有するレーザ発振器を複数個備え
ることになる。これらは、例えば波長多重信号用の多波
長発振可能なレーザ発振器に用いることが可能であり、
閾値の低い多波長発振可能なレーザ発振器が構成され
る。
Furthermore, a plurality of laser oscillators having different wavelength outputs are provided, for example, by forming a plurality of pairs of gratings (grating pairs) formed at the same pitch on the core portion and making the pitches different for each pair of gratings. Will be. Further, for example, even if a plurality of chirped gratings are formed in the central axis direction such that the directions of the chirps are alternately formed, a grating whose pitch continuously changes in length is formed. Are provided. These can be used, for example, for a laser oscillator capable of multi-wavelength oscillation for a wavelength multiplexed signal,
A laser oscillator capable of multi-wavelength oscillation with a low threshold is configured.

【0017】また、フォトニッククリスタルファイバを
レーザ発振器に用いる場合には、例えば請求項5記載の
如く、コア部における一対の屈折率周期構造部分の間
に、レーザ活性媒質をドープするのが好ましい。このレ
ーザ活性媒質としては、具体的には希土類元素としても
よい。
When a photonic crystal fiber is used for a laser oscillator, it is preferable that a laser active medium is doped between the pair of refractive index periodic structures in the core portion. Specifically, the laser active medium may be a rare earth element.

【0018】さらに、上記屈折率周期構造としては、上
述したように比較的短いピッチに形成して単一の波長の
光を選択的に反射するフィルタとしてもよいし、比較的
長いピッチに形成して複数の波長の光を透過するフィル
タとして構成してもよい。
Further, the refractive index periodic structure may be formed at a relatively short pitch as described above to be a filter for selectively reflecting light of a single wavelength, or may be formed at a relatively long pitch. May be configured as a filter that transmits light of a plurality of wavelengths.

【0019】請求項6記載の発明は、フォトニッククリ
スタルファイバの製造方法に係るものであり、具体的に
は、ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する
多孔部と、該多孔部の中心に中実状に形成されたコア部
とを備えたフォトニッククリスタルファイバの製造方法
を対象とする。
The invention according to claim 6 relates to a method for manufacturing a photonic crystal fiber. More specifically, a porous portion having a large number of pores extending in the central axis direction of the fiber, The present invention is directed to a method for manufacturing a photonic crystal fiber having a solid core in the center.

【0020】そして、上記細孔となる複数の孔と、上記
コア部となる、該複数の孔群の中心に設けられた光誘起
屈折率変化を呈する中実部とが形成されたプリフォーム
を作製するプリフォーム作製工程と、上記プリフォーム
を加熱・延伸してファイバ状に線引きする線引き工程
と、上記線引き工程の後に、上記中実部の所定位置に書
き込み光を照射することによって、該中実部に屈折率周
期構造を形成する照射工程とを備えることを特定事項と
するものである。
The preform in which a plurality of holes serving as the pores and a solid portion serving as the core and having a photoinduced refractive index change provided at the center of the plurality of hole groups is formed. A preform manufacturing step to be manufactured, a drawing step of heating and stretching the preform to draw a fiber, and after the drawing step, by irradiating a predetermined position of the solid portion with writing light, And an irradiation step of forming a periodic refractive index structure in the real part.

【0021】すなわち、例えば少なくともゲルマニウム
(Ge)及びスズ(Sn)をドープした石英(Si
2)による中実部と、該中実部の外周囲の孔とが形成
されたプリフォームを作製する。そして、該プリフォー
ムを線引きしてファイバ状とした後に、コア部となる中
実部の所定位置に紫外レーザ光を照射することによって
該所定位置に光誘起屈折率変化を生じせしめ、屈折率周
期構造を形成してもよい。
That is, for example, quartz (Si) doped with at least germanium (Ge) and tin (Sn)
A preform in which a solid portion made of O 2 ) and a hole around the solid portion are formed. Then, after drawing the preform into a fiber shape, a predetermined position of the solid portion serving as the core portion is irradiated with ultraviolet laser light to cause a change in the light-induced refractive index at the predetermined position, and the refractive index period is changed. A structure may be formed.

【0022】尚、上記のようにGe及びSnを共ドープ
した中実部としなくても、中実部に水素を充填すること
によって、光誘起屈折率変化に対する感度を向上させる
ようにしてもよい。この場合、上記中実部には少なくと
もGeをドープしてもよい。
It should be noted that the solid portion may be filled with hydrogen to improve the sensitivity to the light-induced refractive index change, instead of the solid portion co-doped with Ge and Sn as described above. . In this case, the solid portion may be doped with at least Ge.

【0023】また、上記プリフォーム作製工程として
は、筒状のサポート管の孔内に筒状のキャピラリ及び棒
状のコア部材を充填することによってプリフォームを作
製してもよいし、円柱体の中心部をファイバ化後にコア
部となる中実部とする一方、該中実部の周囲にファイバ
化後に細孔となる貫通孔を多数形成することによってプ
リフォームを作製してもよい。また、棒状のコア部材の
周囲に筒状のキャピラリを最密充填状態となるようにし
て束ね、隣り合うキャピラリ同士及びコア部材とキャピ
ラリとを融着一体化させることによってプリフォームを
作製してもよい。
In the preform preparation step, the preform may be prepared by filling a cylindrical capillary and a rod-shaped core member into the hole of the cylindrical support tube, or the center of the cylindrical body may be formed. The preform may be manufactured by forming a solid portion that becomes a core portion after forming a fiber and forming a large number of through holes that become fine holes after forming the fiber around the solid portion. Also, a preform may be produced by bundling a cylindrical capillary around a rod-shaped core member in a close-packed state and fusing and integrating the adjacent capillaries with each other and the core member and the capillary. Good.

【0024】一方、請求項7記載の発明は、ファイバの
中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部と、該多
孔部の中心に中実状に形成されたコア部とを備えたフォ
トニッククリスタルファイバの製造方法を対象とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a photonic comprising a porous portion having a large number of pores extending in the central axis direction of a fiber, and a solid core portion formed at the center of the porous portion. It is intended for the manufacturing method of crystal fiber.

【0025】そして、上記細孔となる複数の孔と、上記
コア部となる、該複数の孔群の中心に設けられた中実部
とが形成されたプリフォームを作製するプリフォーム作
製工程と、上記プリフォームを加熱・延伸してファイバ
状に線引きする線引き工程と、上記線引き工程の後に、
上記中実部の所定位置に屈折率を変化させるドーパント
をイオン打ち込み又はイオン拡散によりドープすること
によって、該中実部に屈折率周期構造を形成するドープ
工程とを備えることを特定事項とするものである。
A preform forming step of forming a preform in which the plurality of holes serving as the pores and the solid portion provided at the center of the plurality of holes as the core portion are formed; A drawing step of heating and stretching the preform to draw a fiber, and after the drawing step,
A doping step of forming a periodic structure of refractive index in the solid portion by ion-implanting or doping a dopant for changing the refractive index at a predetermined position of the solid portion by ion implantation or ion diffusion. It is.

【0026】ここで、上記屈折率を変化させるドーパン
トとしては、例えば屈折率を高めるドーパントとして、
Ge又はアルミニウム(Al)等としてもよい。逆に、
上記屈折率を低くするドーパントとして、ホウ素(B)
又はフッ素(F)等としてもよい。
Here, as the dopant for changing the refractive index, for example, as a dopant for increasing the refractive index,
Ge or aluminum (Al) may be used. vice versa,
As a dopant for lowering the refractive index, boron (B)
Alternatively, it may be fluorine (F) or the like.

【0027】また、イオンビームは例えばファイバの中
心軸方向又は径方向に照射すればよい。
The ion beam may be irradiated, for example, in the direction of the central axis or in the radial direction of the fiber.

【0028】上記請求項6及び請求項7記載のいずれの
発明によっても、フォトニッククリスタルファイバのコ
ア部に容易に屈折率周期構造を形成し得る。
According to any one of the sixth and seventh aspects of the present invention, a periodic refractive index structure can be easily formed in the core of the photonic crystal fiber.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるフ
ォトニッククリスタルファイバによれば、コア部に屈折
率周期構造が形成されているため、ファイバの中心軸方
向に対する光の閉じこめが実現する。その結果、例えば
ファイバレーザ等に有効に用いることができる。
As described above, according to the photonic crystal fiber of the present invention, since the refractive index periodic structure is formed in the core, light is confined in the direction of the central axis of the fiber. As a result, it can be effectively used for, for example, a fiber laser.

【0030】また、本発明におけるフォトニッククリス
タルファイバの製造方法によれば、コア部に対し屈折率
周期構造を容易に形成することができる。
Further, according to the method for manufacturing a photonic crystal fiber of the present invention, a periodic refractive index structure can be easily formed in a core portion.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】図1は、本発明の実施形態に係るフォトニ
ッククリスタルファイバ1を示し、該フォトニッククリ
スタルファイバ1は、ファイバ中心を中心軸方向に延び
かつ中実状に形成されたコア部11と、該コア部11の
外周部を囲むように設けられ、該コア部11に沿って延
びる多数の細孔12aが最密に配列された多孔部12
と、これらを被覆するように設けられたサポート部13
とを備えている。
FIG. 1 shows a photonic crystal fiber 1 according to an embodiment of the present invention. The photonic crystal fiber 1 has a core 11 extending in the center axis direction of the fiber and having a solid shape. The porous portion 12 is provided so as to surround the outer peripheral portion of the core portion 11, and has a plurality of fine pores 12 a extending along the core portion 11, arranged in a close-packed manner.
And a support portion 13 provided to cover these
And

【0033】そして、上記コア部11には、屈折率が中
心軸方向に対して周期的に変化した屈折率周期構造(グ
レーティング)11aが形成されている。
The core portion 11 has a periodic refractive index structure (grating) 11a in which the refractive index periodically changes in the direction of the central axis.

【0034】尚、同図においては、細孔12aの端面部
分のみ示し、該細孔12aのその他部分の図示を省略し
ている。
In the figure, only the end face of the pore 12a is shown, and other portions of the pore 12a are not shown.

【0035】次に、上記フォトニッククリスタルファイ
バ1の製造方法を図2により説明する。
Next, a method of manufacturing the photonic crystal fiber 1 will be described with reference to FIG.

【0036】先ず、SiO2製の円柱体の中心部に断面
正6角形状の孔2aを中心軸に沿って設けたサポート管
2と、互いに同一径を有する複数本の筒状のSiO2
キャピラリ3と、これらキャピラリ3と同一径を有する
1本の棒状のSiO2製コア部材4とを準備する。
First, a support tube 2 in which a hole 2a having a regular hexagonal cross section is provided along the central axis at the center of a cylindrical body made of SiO 2 , and a plurality of cylindrical SiO 2 tubes having the same diameter as each other. A capillary 3 and one rod-shaped SiO 2 core member 4 having the same diameter as the capillaries 3 are prepared.

【0037】上記コア部材4には、光誘起屈折率変化を
高めるドーパントであるGeに加えて、Sn若しくはS
n及びAl、又はSn、Al及びBがドープされてい
る。このようなドープは種々の公知の方法により行えば
よく、例えば液浸により行ってもよい。
The core member 4 includes Sn or S in addition to Ge, which is a dopant for increasing the photo-induced refractive index change.
n and Al, or Sn, Al and B are doped. Such doping may be performed by various known methods, for example, by immersion.

【0038】そして、上記キャピラリ3を上記サポート
管2の正6角形状孔2a内に最密に充填していく。この
とき、この正6角形状孔2aの内壁における一つの面に
対してキャピラリ3を並列に並べるようにして第1層を
形成し、該形成された第1層における相隣接する一対の
キャピラリ3,3の間に新たなキャピラリ3を載置して
いくようにして、続く第2層を形成する。このようなキ
ャピラリ3の載置を繰り返すことによって上記正6角形
状孔2a内にキャピラリ3を最密に充填するが、上記正
6角形状孔2aの中心位置にはキャピラリ3ではなくて
コア部材4を配置しておく。
Then, the capillary 3 is filled in the regular hexagonal hole 2a of the support tube 2 in the closest density. At this time, the first layer is formed by arranging the capillaries 3 in parallel with one surface of the inner wall of the regular hexagonal hole 2a, and a pair of adjacent capillaries 3 in the formed first layer is formed. , 3 to form a new second layer. By repeating such mounting of the capillary 3, the capillary 3 is filled in the regular hexagonal hole 2 a in the closest density, but the center position of the regular hexagonal hole 2 a is not a core 3 but a core member. 4 is arranged.

【0039】以上の工程により、サポート管2の正6角
形状孔2a内にキャピラリ3が最密に充填されかつその
中心位置にコア部材4(中実部)が配置されたフォトニ
ッククリスタルファイバ1のプリフォーム5が完成する
(プリフォーム作製工程)。
According to the above steps, the photonic crystal fiber 1 in which the capillary 3 is filled in the regular hexagonal hole 2a of the support tube 2 in the closest density and the core member 4 (solid portion) is disposed at the center position. Is completed (preform manufacturing step).

【0040】上記プリフォーム5に、加熱溶融して細径
化(ファイバ化)する線引き加工を施す。この線引き加
工の際に隣接するキャピラリ3,3同士、上記キャピラ
リ3とサポート管2、及びキャピラリ3とコア部材4と
は互いに融着して一体化される(線引き工程)。
The preform 5 is subjected to a drawing process for heating and melting to reduce the diameter (to form a fiber). At the time of this drawing process, the adjacent capillaries 3, 3; the capillary 3 and the support tube 2; and the capillary 3 and the core member 4 are fused together and integrated (drawing step).

【0041】以上の工程を経て、図1に示すように、フ
ァイバ中心で中心軸方向に延びかつ中実に形成されたコ
ア部11と、該コア部11の外周囲で上記コア部11に
沿って延びる多数の細孔12aが最密に配列された多孔
部12と、これらを被覆するサポート部13とを備えた
フォトニッククリスタルファイバ1が完成する。
Through the above steps, as shown in FIG. 1, the core portion 11 extends in the center axis direction at the center of the fiber and is formed solid, and the outer periphery of the core portion 11 is formed along the core portion 11. A photonic crystal fiber 1 including a porous portion 12 in which a large number of extending pores 12a are arranged in a close-packed manner and a support portion 13 that covers the porous portion 12 is completed.

【0042】そして、図3に示すように、上記フォトニ
ッククリスタルファイバ1に対し、外側から紫外線を照
射することによってグレーティング11aを形成する。
Then, as shown in FIG. 3, the grating 11a is formed by irradiating the photonic crystal fiber 1 with ultraviolet rays from the outside.

【0043】すなわち、上記フォトニッククリスタルフ
ァイバ1の側方に格子状の位相マスク6を配設し、該位
相マスク6に対し紫外レーザ光を照射する。これによ
り、該紫外レーザ光が位相マスク6、サポート部13,
及び多孔部12を透過し、上記コア部11における上記
位相マスク6の格子ピッチに対応した部分の屈折率が増
大されてグレーティング11aが形成される(照射工
程)。
That is, a lattice-shaped phase mask 6 is provided on the side of the photonic crystal fiber 1, and the phase mask 6 is irradiated with an ultraviolet laser beam. As a result, the ultraviolet laser beam is applied to the phase mask 6, the support unit 13,
And the refractive index of the portion corresponding to the lattice pitch of the phase mask 6 in the core portion 11 is increased to form the grating 11a (irradiation step).

【0044】次に、上記実施形態の作用・効果を説明す
る。
Next, the operation and effect of the above embodiment will be described.

【0045】フォトニッククリスタルファイバ1のコア
部11に例えば比較的短いピッチを有するグレーティン
グ11aを形成すれば、上記コア部11内を中心軸方向
に伝搬する光の内、上記グレーティング11aのピッチ
に対応した波長特性の光が上記中心軸方向に反射する。
このため、フォトニッククリスタルファイバ1の中心軸
方向に対する光の閉じこめが実現する。これにより、上
記フォトニッククリスタルファイバ1を、フィルタ、分
波器、分散補償器、ファイバレーザミラー、EDF利得
器、発振器及び温度センサなどへ応用することができ
る。
If a grating 11a having a relatively short pitch is formed in the core portion 11 of the photonic crystal fiber 1, for example, the light propagating in the central axis direction in the core portion 11 corresponds to the pitch of the grating 11a. The light having the wavelength characteristic is reflected in the central axis direction.
Therefore, light is confined in the direction of the central axis of the photonic crystal fiber 1. Thus, the photonic crystal fiber 1 can be applied to a filter, a duplexer, a dispersion compensator, a fiber laser mirror, an EDF gain device, an oscillator, a temperature sensor, and the like.

【0046】尚、図示は省略するが、上記グレーティン
グとしては、そのピッチを中心軸方向に連続的に変化さ
せた(チャープさせた)グレーティングとしてもよく、
このチャープされたグレーティングでは、該グレーティ
ングにおいて反射する波長のピーク幅が拡がることにな
る。
Although not shown, the grating may be a grating whose pitch is continuously changed (chirped) in the direction of the central axis.
In this chirped grating, the peak width of the wavelength reflected by the grating is widened.

【0047】また、チャープされたグレーティングにお
いては、長波長の光の反射を遅くすることができ、短波
長の光の反射を早くすることができるため、パルス圧縮
に利用することもできる。
In a chirped grating, the reflection of long-wavelength light can be delayed and the reflection of short-wavelength light can be accelerated, so that it can be used for pulse compression.

【0048】さらに、例えばチャープされたグレーティ
ングを用いて、予め伝搬経路における波長分散と逆の分
散を与えられたパルスを発生させることによって、上記
伝搬経路を伝搬するパルスの分散を相殺することもでき
る。
Further, for example, by using a chirped grating to generate a pulse given a dispersion opposite to the wavelength dispersion in the propagation path, the dispersion of the pulse propagating in the propagation path can be canceled. .

【0049】このようなチャープされたグレーティング
は、例えばマスクピッチが連続的に増大するような位相
格子が形成された位相マスクを用いて形成すればよい。
Such a chirped grating may be formed, for example, by using a phase mask in which a phase grating is formed such that the mask pitch continuously increases.

【0050】また、上記グレーティング11aのピッチ
を比較的長く形成することによって、上記グレーティン
グ11aを複数の波長の光を透過するフィルタに構成し
てもよい。
Further, by forming the pitch of the grating 11a to be relatively long, the grating 11a may be configured as a filter that transmits light of a plurality of wavelengths.

【0051】加えて、上記グレーティング11a又はチ
ャープされたグレーティング部分にレーザ活性媒質をド
ープしてもよい。尚、上記レーザ活性媒質としては、例
えば希土類元素としてもよく、該希土類元素としては、
例えばエルビウム(Er),ネオジム(Nd)又はイッ
テリビウム(Yb)としてもよい。
In addition, the grating 11a or the chirped grating portion may be doped with a laser active medium. Incidentally, the laser active medium may be, for example, a rare earth element, and as the rare earth element,
For example, erbium (Er), neodymium (Nd), or ytterbium (Yb) may be used.

【0052】<第1変形例>上記実施形態では、フォト
ニッククリスタルファイバ1のコア部11に一つのグレ
ーティング11aを形成しているが、例えば図4に示す
ように、上記コア部11に一対のグレーティング11
a,11aを上記ファイバ1の中心軸方向に互いに離し
て形成してレーザ発振器71を構成してもよい。
<First Modification> In the above embodiment, one grating 11a is formed in the core 11 of the photonic crystal fiber 1. For example, as shown in FIG. Grating 11
The laser oscillator 71 may be formed by forming the laser beams a and 11a apart from each other in the central axis direction of the fiber 1.

【0053】上記レーザ発振器71を構成するには、上
記一対のグレーティング11aをそれぞれ同一ピッチか
つ同一形状に形成して、その反射ピーク波長を共にλ1
に設定する。
To construct the laser oscillator 71, the pair of gratings 11a are formed at the same pitch and the same shape, and their reflection peak wavelengths are both λ1
Set to.

【0054】そして、上記一対のグレーティング11
a,11a間の距離Lを、上記波長λ1に対応した距
離、すなわち、上記波長λ1が定在波となる距離Lに設
定する。
The pair of gratings 11
The distance L between a and 11a is set to a distance corresponding to the wavelength λ1, that is, a distance L at which the wavelength λ1 becomes a standing wave.

【0055】このようにすれば、上記一対のグレーティ
ング11a,11aがミラーとなったレーザ発振器71
を構成することができる。
By doing so, the laser oscillator 71 in which the pair of gratings 11a, 11a are mirrors is provided.
Can be configured.

【0056】このようなフォトニッククリスタルファイ
バ1を用いたレーザ発振器71は、コア部11内のパワ
ー密度が極めて高いため、その閾値を低くすることがで
きる。
The laser oscillator 71 using such a photonic crystal fiber 1 has a very high power density in the core portion 11, so that its threshold can be lowered.

【0057】尚、上記一対のグレーティング11a,1
1a間のコア部11は、レーザ活性媒質をドープするこ
とが好ましく、上記レーザ活性媒質としては、例えば希
土類元素としてもよい。該希土類元素としては、例えば
エルビウム(Er),ネオジム(Nd)又はイッテリビ
ウム(Yb)としてもよい。
The pair of gratings 11a, 11a
The core 11 between 1a is preferably doped with a laser active medium, and the laser active medium may be, for example, a rare earth element. The rare earth element may be, for example, erbium (Er), neodymium (Nd) or ytterbium (Yb).

【0058】また、図示は省略するが、例えば中心軸方
向に互いに離された一対のチャープされたグレーティン
グをコア部11に対し形成し、該一対のチャープされた
グレーティングの内の一方のグレーティングを伸縮させ
る(ピッチを伸縮させる)ように構成すれば反射波長が
変化するため、出力波長が可変でありかつ閾値の低いレ
ーザ発振器を構成することができる。尚、上記伸縮させ
るグレーティングは、チャープされたグレーティングに
限らず、同一ピッチに形成された通常のグレーティング
であってもよい。
Although not shown, for example, a pair of chirped gratings separated from each other in the central axis direction are formed on the core portion 11 and one of the chirped gratings is expanded and contracted. If it is configured to make the pitch (extend or contract the pitch), the reflection wavelength changes, so that a laser oscillator having a variable output wavelength and a low threshold value can be configured. The expanding and contracting grating is not limited to a chirped grating, and may be a normal grating formed at the same pitch.

【0059】<第2変形例>第2変形例は、図5に示す
ように、フォトニッククリスタルファイバ1のコア部1
1に複数のチャープされたグレーティング13aを、そ
のチャープ方向が交互になるように上記ファイバ1の中
心軸方向に並べて形成している。
<Second Modification> As shown in FIG. 5, the second modification is a modification of the core 1 of the photonic crystal fiber 1.
A plurality of chirped gratings 13a are formed side by side in the central axis direction of the fiber 1 so that the chirp directions are alternated.

【0060】これにより、上記グレーティング13aの
ピッチの短い位置では反射ピーク波長がλ1となる一
方、上記ピッチの長い位置では反射ピーク波長がλ2
(λ2≠λ1)となり、反射ピーク波長がλ1及びλ2
となる位置がファイバ1の中心軸方向に交互に配設され
ることとなる。
As a result, the reflection peak wavelength becomes λ1 at the position where the pitch of the grating 13a is short, while the reflection peak wavelength becomes λ2 at the position where the pitch is long.
(Λ2 ≠ λ1), and the reflection peak wavelengths are λ1 and λ2.
Are alternately arranged in the central axis direction of the fiber 1.

【0061】このため、互いに異なる波長出力を有する
2つのレーザ発振器71,72をその一部が互いに重な
るように配設したことと等価になる。その結果、例えば
波長多重信号用の多波長発振が可能でありかつ閾値の低
いレーザ発振器を構成することができる。
This is equivalent to arranging two laser oscillators 71 and 72 having different wavelength outputs so that the laser oscillators 71 and 72 partially overlap each other. As a result, for example, a laser oscillator that can perform multi-wavelength oscillation for a wavelength multiplexed signal and has a low threshold can be configured.

【0062】尚、第2変形例においても、コア部11に
は、レーザ活性媒質をドープすることが好ましい。
In the second modified example, it is preferable that the core portion 11 is doped with a laser active medium.

【0063】また、図示は省略するが、例えば同一ピッ
チに形成された一対のグレーティングであるグレーティ
ング対をコア部11に複数形成しかつ上記グレーティン
グ対毎にピッチを互いに異ならせるようにしてもよい。
この場合も、異なる波長出力を有するレーザ発振器を複
数個備えることができる。
Although not shown, a plurality of grating pairs, for example, a pair of gratings formed at the same pitch, may be formed in the core portion 11 and the pitch may be different for each grating pair.
Also in this case, a plurality of laser oscillators having different wavelength outputs can be provided.

【0064】<他の実施形態>尚、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を
包含するものである。すなわち、上記実施形態では、グ
レーティング11a,13aを位相マスク6を用いて形
成しているが、これに限らず、上記グレーティング11
a,13aの形成方法としては、プリフォーム作製工程
及び線引き工程を経て作製されたフォトニッククリスタ
ルファイバ1に対し、例えば屈折率を高めるドーパント
であるGe若しくはAl等、又は屈折率を低くするドー
パントであるB若しくはF等を、コア部11の所定位置
にイオン打ち込み又はイオン拡散によってドープするこ
とによって、コア部11の屈折率を周期的に変化させて
グレーティング11a,13aを形成してもよい(ドー
プ工程)。このとき、イオンビームの照射方向として
は、フォトニッククリスタルファイバ1の中心軸方向又
は径方向とすればよい。
<Other Embodiments> The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above embodiment, the gratings 11a and 13a are formed using the phase mask 6, but the present invention is not limited to this.
As a method for forming a and 13a, for example, Ge or Al which is a dopant for increasing the refractive index or a dopant which lowers the refractive index is used for the photonic crystal fiber 1 produced through the preform production step and the drawing step. The gratings 11a and 13a may be formed by periodically changing the refractive index of the core portion 11 by ion-implanting or diffusing certain B or F into a predetermined position of the core portion 11 (doping). Process). At this time, the irradiation direction of the ion beam may be the central axis direction or the radial direction of the photonic crystal fiber 1.

【0065】尚、このように屈折率を変化させるドーパ
ントをコア部11にドープすることによってグレーティ
ング11a,13aを形成する場合には、上記コア部1
1となるコア部材4には、光誘起屈折率変化を高めるド
ーパントをドープしなくてもよい。
When the gratings 11a and 13a are formed by doping the core 11 with a dopant that changes the refractive index, the core 1
The core member 4 serving as 1 does not have to be doped with a dopant that enhances the photoinduced refractive index change.

【0066】また、グレーティング11a,13aの形
成方法としては上記に限らず、その他公知の方法によっ
てグレーティング11a,13aを形成してもよい。
The method of forming the gratings 11a and 13a is not limited to the above, and the gratings 11a and 13a may be formed by other known methods.

【0067】さらに、上記実施形態では、上記フォトニ
ッククリスタルファイバ1のプリフォーム5の作製方法
として、サポート管2の正6角形状2a内にキャピラリ
3及びコア部材4を充填することによって、上記プリフ
ォーム5を作製するようにしているが、プリフォーム5
の作製方法としては上記に限らず、例えばSiO2製の
円柱体の中心部をファイバ化後にコア部11となる中実
部とする一方、該中実部の周囲にファイバ化後に細孔1
2aとなる貫通孔を多数形成することによってプリフォ
ームを作製してもよい。また、棒状のコア部材4の周囲
に筒状のキャピラリを3最密充填状態となるようにして
束ね、隣り合うキャピラリ3,3同士及びコア部材4と
キャピラリ3とを融着一体化させることによってプリフ
ォームを作製してもよい。
Further, in the above embodiment, the preform 5 of the photonic crystal fiber 1 is manufactured by filling the capillaries 3 and the core member 4 into the regular hexagon 2a of the support tube 2. The preform 5
The method of manufacturing is not limited to the above. For example, the central portion of a cylindrical body made of SiO 2 may be a solid portion that becomes the core portion 11 after being formed into a fiber, and the pore 1 may be formed around the solid portion after forming the fiber.
A preform may be manufactured by forming a large number of through holes 2a. In addition, a cylindrical capillary 3 is bundled around the rod-shaped core member 4 in a close-packed state, and the adjacent capillaries 3, 3 and the core member 4 and the capillary 3 are fused and integrated. A preform may be made.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フォトニッククリスタルファイバを示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a photonic crystal fiber.

【図2】フォトニッククリスタルファイバの母材を示す
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a preform of the photonic crystal fiber.

【図3】グレーティングの作製原理の一例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a principle of manufacturing a grating.

【図4】一対のグレーティングが形成されたフォトニッ
ククリスタルファイバを示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a photonic crystal fiber on which a pair of gratings are formed.

【図5】複数のチャープされたグレーティングが形成さ
れたフォトニッククリスタルファイバを示す図4対応図
である。
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 showing a photonic crystal fiber on which a plurality of chirped gratings are formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトニッククリスタルファイバ 11 コア部 12 多孔部 13 サポート部 12a 細孔 11a,13a グレーティング(屈折率周期構造) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photonic crystal fiber 11 Core part 12 Porous part 13 Support part 12a Pores 11a, 13a Grating (periodic refractive index structure)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正俊 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 盛行 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 御前 俊和 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 今村 一雄 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 久保田 寛和 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 川西 悟基 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H050 AB01Z AB05X AB07X AB09X AB18X AC82 AC84 AD00 5F072 AB08 AB09 AK06 KK30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Tanaka 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industry Co., Ltd. Itami Works (72) Inventor Moriyuki Fujita 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries Inside Itami Works (72) Inventor Toshikazu Gozen 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries Co., Ltd. Inside Itami Works (72) Inventor Kazuo Imamura 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Inside the Itami Works (72) Inventor Masataka Nakazawa 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Hirokazu Kubota 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan (72) Inventor Satoru Kawanishi 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Electric Telephone Company in the F-term (reference) 2H050 AB01Z AB05X AB07X AB09X AB18X AC82 AC84 AD00 5F072 AB08 AB09 AK06 KK30

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ファイバの中心軸方向に延びる多数の細
孔を有する多孔部と、該多孔部の中心に中実状に形成さ
れたコア部とを備えたフォトニッククリスタルファイバ
であって、 上記コア部には、屈折率が上記中心軸方向に周期的に変
化した屈折率周期構造が形成されていることを特徴とす
るフォトニッククリスタルファイバ。
1. A photonic crystal fiber comprising: a porous portion having a large number of pores extending in a central axis direction of a fiber; and a solid core portion formed at the center of the porous portion. A photonic crystal fiber, wherein a refractive index periodic structure in which the refractive index periodically changes in the central axis direction is formed in the portion.
【請求項2】 請求項1において、 屈折率周期構造は、屈折率の変化する周期がファイバの
中心軸方向に変化するように形成されていることを特徴
とするフォトニッククリスタルファイバ。
2. The photonic crystal fiber according to claim 1, wherein the refractive index periodic structure is formed such that the period in which the refractive index changes varies in the direction of the central axis of the fiber.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 屈折率周期構造部分には、レーザ活性媒質がドープされ
ていることを特徴とするフォトニッククリスタルファイ
バ。
3. The photonic crystal fiber according to claim 1, wherein a laser active medium is doped in the refractive index periodic structure.
【請求項4】 請求項1又は請求項2において、 屈折率周期構造は、コア部の複数箇所に形成されている
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバ。
4. The photonic crystal fiber according to claim 1, wherein the refractive index periodic structure is formed at a plurality of portions of the core portion.
【請求項5】 請求項4において、 コア部における一対の屈折率周期構造部分の間には、レ
ーザ活性媒質がドープされていることを特徴とするフォ
トニッククリスタルファイバ。
5. The photonic crystal fiber according to claim 4, wherein a laser active medium is doped between the pair of refractive index periodic structures in the core portion.
【請求項6】 ファイバの中心軸方向に延びる多数の細
孔を有する多孔部と、該多孔部の中心に中実状に形成さ
れたコア部とを備えたフォトニッククリスタルファイバ
の製造方法であって、 上記細孔となる複数の孔と、上記コア部となる、該複数
の孔群の中心に設けられた光誘起屈折率変化を呈する中
実部とが形成されたプリフォームを作製するプリフォー
ム作製工程と、 上記プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引き
する線引き工程と、 上記線引き工程の後に、上記中実部の所定位置に書き込
み光を照射することによって、該中実部に屈折率周期構
造を形成する照射工程とを備えていることを特徴とする
フォトニッククリスタルファイバの製造方法。
6. A method for manufacturing a photonic crystal fiber comprising: a porous portion having a large number of pores extending in a central axis direction of a fiber; and a solid core portion formed at the center of the porous portion. A preform for producing a preform in which a plurality of holes serving as the pores and a solid portion serving as the core and exhibiting a light-induced refractive index change provided at the center of the plurality of holes are formed; A manufacturing step, a drawing step of drawing the fiber by heating and stretching the preform, and, after the drawing step, by irradiating a predetermined position of the solid part with a writing light, the solid part is refracted. And an irradiation step of forming a periodic structure.
【請求項7】 ファイバの中心軸方向に延びる多数の細
孔を有する多孔部と、該多孔部の中心に中実状に形成さ
れたコア部とを備えたフォトニッククリスタルファイバ
の製造方法であって、 上記細孔となる複数の孔と、上記コア部となる、該複数
の孔群の中心に設けられた中実部とが形成されたプリフ
ォームを作製するプリフォーム作製工程と、 上記プリフォームを加熱・延伸してファイバ状に線引き
する線引き工程と、 上記線引き工程の後に、上記中実部の所定位置に屈折率
を変化させるドーパントをイオン打ち込み又はイオン拡
散によりドープすることによって、該中実部に屈折率周
期構造を形成するドープ工程とを備えていることを特徴
とするフォトニッククリスタルファイバの製造方法。
7. A method for producing a photonic crystal fiber, comprising: a porous portion having a large number of pores extending in a central axis direction of a fiber; and a solid core portion formed at the center of the porous portion. A preform producing step of producing a preform in which a plurality of holes serving as the pores and a solid portion provided at the center of the plurality of hole groups serving as the core are formed; A wire drawing step of heating and stretching to draw a fiber, and after the drawing step, a dopant for changing the refractive index is ion-implanted or ion-diffused at a predetermined position of the solid portion to thereby form the solid. And a doping step of forming a periodic refractive index structure in the portion.
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