JP2002277666A - 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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- JP2002277666A JP2002277666A JP2001077994A JP2001077994A JP2002277666A JP 2002277666 A JP2002277666 A JP 2002277666A JP 2001077994 A JP2001077994 A JP 2001077994A JP 2001077994 A JP2001077994 A JP 2001077994A JP 2002277666 A JP2002277666 A JP 2002277666A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトニック結晶構造ファイバによる偏波保
持光ファイバにおいて、容易に製造することができる偏
波保持光ファイバを提供する。 【解決手段】 コア部を囲むクラッド部に設けた同一径
の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置され
たフォトニック結晶構造ファイバであって、格子孔の間
隔（格子間隔）Λに対する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λが
0.2〜0.9 であることを特徴とする。また、ｄ／Λが
0.3〜0.75、または 0.5〜0.65としてもよい。
持光ファイバにおいて、容易に製造することができる偏
波保持光ファイバを提供する。 【解決手段】 コア部を囲むクラッド部に設けた同一径
の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置され
たフォトニック結晶構造ファイバであって、格子孔の間
隔（格子間隔）Λに対する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λが
0.2〜0.9 であることを特徴とする。また、ｄ／Λが
0.3〜0.75、または 0.5〜0.65としてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの偏波モード
間の伝搬定数差を大きくして偏波依存性をもたせた偏波
保持光ファイバ（複屈折ファイバ）において、従来の応
力付与形とは異なる新たな構造の偏波保持光ファイバに
関する。
間の伝搬定数差を大きくして偏波依存性をもたせた偏波
保持光ファイバ（複屈折ファイバ）において、従来の応
力付与形とは異なる新たな構造の偏波保持光ファイバに
関する。
【０００２】
【従来の技術】図７〜９は、従来の偏波保持光ファイバ
の断面構造例を示す。図７は、ＰＡＮＤＡファイバと呼
ばれるものであり、コア部５１の近傍に融点の低い素材
（通常はボロン）を配置して応力付与部５２とし、光フ
ァイバ製造時にコア部５１に応力歪みを生じさせること
により偏波依存性をもたせた構造である。しかし、光フ
ァイバの母材に製造後に孔を開け、そこに異種の固体を
充填し、さらに線引きしてファイバ化する必要があるこ
とから、製造コストが高くなる。
の断面構造例を示す。図７は、ＰＡＮＤＡファイバと呼
ばれるものであり、コア部５１の近傍に融点の低い素材
（通常はボロン）を配置して応力付与部５２とし、光フ
ァイバ製造時にコア部５１に応力歪みを生じさせること
により偏波依存性をもたせた構造である。しかし、光フ
ァイバの母材に製造後に孔を開け、そこに異種の固体を
充填し、さらに線引きしてファイバ化する必要があるこ
とから、製造コストが高くなる。
【０００３】図８は、楕円コアファイバと呼ばれるもの
であり、コア部５３の断面を楕円状に形成した構造であ
る。しかし、コア部５３を楕円状に形成することは技術
的に難しく、また得られる複屈折も小さい。
であり、コア部５３の断面を楕円状に形成した構造であ
る。しかし、コア部５３を楕円状に形成することは技術
的に難しく、また得られる複屈折も小さい。
【０００４】図９は、フォトニック結晶構造ファイバと
呼ばれ、フォトニック結晶構造を利用して偏波依存性を
もたせたものである。フォトニック結晶構造ファイバ
は、コア部５４を囲むクラッド部５５に格子孔（格子構
造の空孔）５６を設けた構造である。ここで、格子孔５
６の径をｘ方向とｙ方向で変えることにより、ｘ方向に
偏光した光とｙ方向に偏光した光との間に平均の屈折率
に差を生じさせ、偏波依存性を発生させている。
呼ばれ、フォトニック結晶構造を利用して偏波依存性を
もたせたものである。フォトニック結晶構造ファイバ
は、コア部５４を囲むクラッド部５５に格子孔（格子構
造の空孔）５６を設けた構造である。ここで、格子孔５
６の径をｘ方向とｙ方向で変えることにより、ｘ方向に
偏光した光とｙ方向に偏光した光との間に平均の屈折率
に差を生じさせ、偏波依存性を発生させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
フォトニック結晶構造ファイバの製造において、定めら
れた位置に径の異なる格子孔を規則正しく配置するに
は、高度な技術が必要であり生産性を上げることが難し
かった。
フォトニック結晶構造ファイバの製造において、定めら
れた位置に径の異なる格子孔を規則正しく配置するに
は、高度な技術が必要であり生産性を上げることが難し
かった。
【０００６】本発明は、フォトニック結晶構造ファイバ
による偏波保持光ファイバにおいて、容易に製造するこ
と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。
による偏波保持光ファイバにおいて、容易に製造するこ
と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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の偏波保持光ファ
イバは、コア部を囲むクラッド部に設けた同一径の格子
孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置されたフォ
トニック結晶構造ファイバであって、格子孔の間隔（格
子間隔）Λに対する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λが 0.2〜
0.9 であることを特徴とする。また、ｄ／Λが 0.3〜0.
75、または 0.5〜0.65としてもよい。
イバは、コア部を囲むクラッド部に設けた同一径の格子
孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置されたフォ
トニック結晶構造ファイバであって、格子孔の間隔（格
子間隔）Λに対する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λが 0.2〜
0.9 であることを特徴とする。また、ｄ／Λが 0.3〜0.
75、または 0.5〜0.65としてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の偏波保持光ファ
イバの断面構造を示す。図において、偏波保持光ファイ
バとなるフォトニック結晶構造ファイバは、コア部１１
を囲むクラッド部１２に設けた同一径の格子孔（格子構
造の空孔）１３が「六方最密構造」に配置される。この
六方最密構造は、例えば同一径の円柱を隙間なく並べた
場合に得られる断面構造であり、自然に最も簡単に製作
することができる。
イバの断面構造を示す。図において、偏波保持光ファイ
バとなるフォトニック結晶構造ファイバは、コア部１１
を囲むクラッド部１２に設けた同一径の格子孔（格子構
造の空孔）１３が「六方最密構造」に配置される。この
六方最密構造は、例えば同一径の円柱を隙間なく並べた
場合に得られる断面構造であり、自然に最も簡単に製作
することができる。
【０００９】ここで、六方最密構造をもつフォトニック
結晶構造ファイバは、導波する光のモードを回転対称性
のあるガウス型と仮定した場合には等方的になって偏波
依存性を示さない。このため、これまで六方最密構造を
もつフォトニック結晶構造ファイバは、偏波依存性がな
いとして扱われてきた。
結晶構造ファイバは、導波する光のモードを回転対称性
のあるガウス型と仮定した場合には等方的になって偏波
依存性を示さない。このため、これまで六方最密構造を
もつフォトニック結晶構造ファイバは、偏波依存性がな
いとして扱われてきた。
【００１０】しかし、格子孔１３の径を小さくするなど
して光の閉じ込めを弱めると、光が60度ずつの角度で６
方向にしみだし、ｘ方向とｙ方向との間に平均屈折率の
違いが生じ、偏波依存性が出現することがわかった。す
なわち、故意に適度に光をしみださせることにより、最
も製造が容易な六方最密構造をもつフォトニック結晶構
造ファイバであっても偏波依存性を発生させ、偏波保持
光ファイバとして機能させることができる。ただし、光
のしみだしが大きすぎる場合には、光は広い範囲で平均
化された屈折率を感じるために異方性が減り、偏波依存
性も小さくなる。そのため、偏波依存性を大きく発生さ
せる格子孔の間隔（格子間隔）Λに対する格子孔の直径
ｄの比ｄ／Λには所定の範囲がある。
して光の閉じ込めを弱めると、光が60度ずつの角度で６
方向にしみだし、ｘ方向とｙ方向との間に平均屈折率の
違いが生じ、偏波依存性が出現することがわかった。す
なわち、故意に適度に光をしみださせることにより、最
も製造が容易な六方最密構造をもつフォトニック結晶構
造ファイバであっても偏波依存性を発生させ、偏波保持
光ファイバとして機能させることができる。ただし、光
のしみだしが大きすぎる場合には、光は広い範囲で平均
化された屈折率を感じるために異方性が減り、偏波依存
性も小さくなる。そのため、偏波依存性を大きく発生さ
せる格子孔の間隔（格子間隔）Λに対する格子孔の直径
ｄの比ｄ／Λには所定の範囲がある。
【００１１】図２，図３は、本発明の偏波保持光ファイ
バの製作方法を模式的に示す。まず、図２に示すよう
に、フォトニック結晶構造ファイバの格子孔となる均一
の内径および外径を有するガラス管２１を束ねることに
より、六方最密構造を形成する。次に、図３に示すよう
に、光を導波するコア部となる中心の１本（または２
本、または３本、または４本、または７本）のガラス管
を同一外径のガラス棒２２に置き換える。次に、このガ
ラス棒２２を含むガラス管２１の束を内径の大きい別の
ガラス管（図示せず）の中に充填し、光ファイバの母材
を製作してファイバ化する。
バの製作方法を模式的に示す。まず、図２に示すよう
に、フォトニック結晶構造ファイバの格子孔となる均一
の内径および外径を有するガラス管２１を束ねることに
より、六方最密構造を形成する。次に、図３に示すよう
に、光を導波するコア部となる中心の１本（または２
本、または３本、または４本、または７本）のガラス管
を同一外径のガラス棒２２に置き換える。次に、このガ
ラス棒２２を含むガラス管２１の束を内径の大きい別の
ガラス管（図示せず）の中に充填し、光ファイバの母材
を製作してファイバ化する。
【００１２】このような構造では、横断面内で60度回転
させるとガラス管２１は元と同一になるが、90度回転さ
せた場合には異なることが分かる。すなわち、ガラス管
２１が最も密に並ぶ方向（図２，３では横方向）と最も
疎に並ぶ方向（図２，３では縦方向）があり、その両者
で平均の屈折率にわずかな差が生じ、偏波依存性を示す
ことになる。このように偏波依存性は、コア部のまわり
の格子孔の対称性がｘ軸方向とｙ軸方向で異なることか
ら発生しており、コア部の形成するガラス棒２２は図３
に示す本数およびその形状に限定されない。
させるとガラス管２１は元と同一になるが、90度回転さ
せた場合には異なることが分かる。すなわち、ガラス管
２１が最も密に並ぶ方向（図２，３では横方向）と最も
疎に並ぶ方向（図２，３では縦方向）があり、その両者
で平均の屈折率にわずかな差が生じ、偏波依存性を示す
ことになる。このように偏波依存性は、コア部のまわり
の格子孔の対称性がｘ軸方向とｙ軸方向で異なることか
ら発生しており、コア部の形成するガラス棒２２は図３
に示す本数およびその形状に限定されない。
【００１３】図４は、本発明の偏波保持光ファイバの第
１の実施例を示す。本実施例は、格子孔の間隔（格子間
隔）Λを 2.4μｍとし、格子孔の直径ｄを 1.4μｍとし
たものであり、図中に電磁界解析（ＦＤＴＤ法）により
計算した偏波保持光ファイバ中の光強度の分布を示す。
計算の波長は1.55μｍとした。このとき、ｘ方向に偏光
した光に対する伝搬定数βx と、ｙ方向に偏光した光に
対する伝搬定数βy より、偏波依存性Δβ／ｋ0 は Δβ＝βx −βy 、ｋ0 ＝２π／λより Δβ／ｋ0 ＝（βx−βy）＊λ／２π＝６×10-5 となる。
１の実施例を示す。本実施例は、格子孔の間隔（格子間
隔）Λを 2.4μｍとし、格子孔の直径ｄを 1.4μｍとし
たものであり、図中に電磁界解析（ＦＤＴＤ法）により
計算した偏波保持光ファイバ中の光強度の分布を示す。
計算の波長は1.55μｍとした。このとき、ｘ方向に偏光
した光に対する伝搬定数βx と、ｙ方向に偏光した光に
対する伝搬定数βy より、偏波依存性Δβ／ｋ0 は Δβ＝βx −βy 、ｋ0 ＝２π／λより Δβ／ｋ0 ＝（βx−βy）＊λ／２π＝６×10-5 となる。
【００１４】通常のＰＡＮＤＡファイバの偏波依存性Δ
β／ｋ0 は10-4のオーダーであるので、本発明のフォト
ニック結晶構造ファイバによる偏波保持光ファイバでは
同程度の複屈折が得られていると言える。
β／ｋ0 は10-4のオーダーであるので、本発明のフォト
ニック結晶構造ファイバによる偏波保持光ファイバでは
同程度の複屈折が得られていると言える。
【００１５】図４では、電界強度が10％ごとに等高線を
引いている。中心付近では円形の強度分布を示すが、格
子孔の近辺では六角形状に歪むことがわかる。すなわ
ち、ｘ方向とｙ方向のビーム断面のスポットサイズがそ
の有効屈折率によって変化する。また、その結果とし
て、縦方向と横方向とでは光のしみだし具合が異なるた
め、異なる平均屈折率を感じ、偏波依存性が生じること
になる。
引いている。中心付近では円形の強度分布を示すが、格
子孔の近辺では六角形状に歪むことがわかる。すなわ
ち、ｘ方向とｙ方向のビーム断面のスポットサイズがそ
の有効屈折率によって変化する。また、その結果とし
て、縦方向と横方向とでは光のしみだし具合が異なるた
め、異なる平均屈折率を感じ、偏波依存性が生じること
になる。
【００１６】図５は、本発明の偏波保持光ファイバの第
２の実施例を示す。本実施例は、格子孔の間隔（格子間
隔）Λを 2.4μｍとし、格子孔の直径ｄを 0.5μｍとし
たものであり、同様に計算した偏波保持光ファイバ中の
光強度の分布を示す。計算の波長は1.55μｍとした。こ
のとき、βx＝6.02776×106 、βy＝6.02771×106 とな
り、偏波依存性Δβ／ｋ0 は Δβ／ｋ0 ＝1.2 ×10-5 となる。
２の実施例を示す。本実施例は、格子孔の間隔（格子間
隔）Λを 2.4μｍとし、格子孔の直径ｄを 0.5μｍとし
たものであり、同様に計算した偏波保持光ファイバ中の
光強度の分布を示す。計算の波長は1.55μｍとした。こ
のとき、βx＝6.02776×106 、βy＝6.02771×106 とな
り、偏波依存性Δβ／ｋ0 は Δβ／ｋ0 ＝1.2 ×10-5 となる。
【００１７】このように、第１実施例と第２実施例で
は、格子孔の間隔Λが同じでも格子孔の直径ｄが小さく
なることにより光の閉じ込めが弱まり、偏波依存性の弱
い偏波保持光ファイバが作成される。
は、格子孔の間隔Λが同じでも格子孔の直径ｄが小さく
なることにより光の閉じ込めが弱まり、偏波依存性の弱
い偏波保持光ファイバが作成される。
【００１８】図６は、格子孔の直径ｄを変えた場合の偏
波依存性の変化を示す。ここでは、格子孔の間隔Λを
2.4μｍに固定し、格子孔の直径ｄを 0.3μｍから2.16
μｍの範囲で変化させた。横軸は格子孔の間隔Λに対す
る格子孔の直径ｄの比ｄ／Λとした。この図より、第１
実施例に対応するｄ／Λ＝0.58のときに偏波依存性Δβ
／ｋ0 が最大値６×10-5を示し、その大きさの約半分の
偏波依存性を示すｄ／Λの範囲は 0.3〜0.75となること
がわかる。
波依存性の変化を示す。ここでは、格子孔の間隔Λを
2.4μｍに固定し、格子孔の直径ｄを 0.3μｍから2.16
μｍの範囲で変化させた。横軸は格子孔の間隔Λに対す
る格子孔の直径ｄの比ｄ／Λとした。この図より、第１
実施例に対応するｄ／Λ＝0.58のときに偏波依存性Δβ
／ｋ0 が最大値６×10-5を示し、その大きさの約半分の
偏波依存性を示すｄ／Λの範囲は 0.3〜0.75となること
がわかる。
【００１９】ここで、要求される偏波依存性の小さい順
に、ｄ／Λの範囲は例えば 0.2〜0.9 、 0.3〜0.7
5、0.45〜0.65とすればよい。これにより、ＰＡＮＤ
Ａファイバよりは性能は劣るものの、楕円コアファイバ
と同等またはそれ以上の性能を得ることができる。
に、ｄ／Λの範囲は例えば 0.2〜0.9 、 0.3〜0.7
5、0.45〜0.65とすればよい。これにより、ＰＡＮＤ
Ａファイバよりは性能は劣るものの、楕円コアファイバ
と同等またはそれ以上の性能を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏波保持
光ファイバは、フォトニック結晶構造ファイバの格子孔
を同一径で六方最密構造に配置し、格子孔の間隔Λに対
する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λを適当な値に設定するこ
とにより、簡単な構造で偏波依存性をもたせることがで
きる。しかも、同一径の格子孔による六方最密構造は製
造が容易であり、またｄ／Λの値を変えることにより偏
波依存性を適当な値に設定することができる。
光ファイバは、フォトニック結晶構造ファイバの格子孔
を同一径で六方最密構造に配置し、格子孔の間隔Λに対
する格子孔の直径ｄの比ｄ／Λを適当な値に設定するこ
とにより、簡単な構造で偏波依存性をもたせることがで
きる。しかも、同一径の格子孔による六方最密構造は製
造が容易であり、またｄ／Λの値を変えることにより偏
波依存性を適当な値に設定することができる。
【図１】本発明の偏波保持光ファイバの断面構造を示す
図。
図。
【図２】本発明の偏波保持光ファイバの製作方法を模式
的に示す図。
的に示す図。
【図３】本発明の偏波保持光ファイバの製作方法を模式
的に示す図。
的に示す図。
【図４】本発明の偏波保持光ファイバの第１の実施例を
示す図。
示す図。
【図５】本発明の偏波保持光ファイバの第２の実施例を
示す図。
示す図。
【図６】格子孔の直径ｄを変えた場合の偏波依存性の変
化を示す図。
化を示す図。
【図７】従来の偏波保持光ファイバ（ＰＡＮＤＡファイ
バ）の断面構造例を示す図。
バ）の断面構造例を示す図。
【図８】従来の偏波保持光ファイバ（楕円コアファイ
バ）の断面構造例を示す図。
バ）の断面構造例を示す図。
【図９】従来の偏波保持光ファイバ（フォトニック結晶
構造ファイバ）の断面構造例を示す図。
構造ファイバ）の断面構造例を示す図。
１１ コア部 １２ クラッド部 １３ 格子孔 ２１ ガラス管 ２２ ガラス棒 ５１ コア部 ５２ 応力付与部 ５３ コア部 ５４ コア部 ５５ クラッド部 ５６ 格子孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 (72)発明者 鈴木 和宣 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 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 Ｆターム(参考） 2H050 AA02 AC03 AC42 AC62
Claims (3)
- 【請求項１】 コア部を囲むクラッド部に設けた同一径
の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置され
たフォトニック結晶構造ファイバであって、前記格子孔
の間隔（格子間隔）Λに対する前記格子孔の直径ｄの比
ｄ／Λが 0.2〜0.9 であることを特徴とする偏波保持光
ファイバ。 - 【請求項２】 前記ｄ／Λが 0.3〜0.75であることを特
徴とする請求項１に記載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項３】 前記ｄ／Λが 0.5〜0.65であることを特
徴とする請求項１に記載の偏波保持光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001077994A JP2002277666A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 偏波保持光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001077994A JP2002277666A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 偏波保持光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277666A true JP2002277666A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18934669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001077994A Pending JP2002277666A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 偏波保持光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002277666A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1322344C (zh) * | 2005-01-26 | 2007-06-20 | 浙江工业大学 | 双折射光子晶体光纤 |
| WO2011061309A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Vrije Universiteit Brussel | Birefringent micro-structured optical fiber for sensor application |
| US8755658B2 (en) * | 2007-02-15 | 2014-06-17 | Institut National D'optique | Archimedean-lattice microstructured optical fiber |
| CN108152881A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-12 | 西安邮电大学 | 一种2到5微米波段范围内的硫系高双折射光子晶体光纤 |
| CN114994829A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-09-02 | 南京信息工程大学 | 一种新型高双折射低色散光子晶体光纤 |
-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001077994A patent/JP2002277666A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1322344C (zh) * | 2005-01-26 | 2007-06-20 | 浙江工业大学 | 双折射光子晶体光纤 |
| US8755658B2 (en) * | 2007-02-15 | 2014-06-17 | Institut National D'optique | Archimedean-lattice microstructured optical fiber |
| WO2011061309A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Vrije Universiteit Brussel | Birefringent micro-structured optical fiber for sensor application |
| WO2011060817A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Vrije Universiteit Brussel | Optical fiber structure for sensors |
| US8958676B2 (en) | 2009-11-19 | 2015-02-17 | Uniwersytet Marii Curie Sklodowskiej | Birefringent micro-structured optical fiber for sensor application |
| CN108152881A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-12 | 西安邮电大学 | 一种2到5微米波段范围内的硫系高双折射光子晶体光纤 |
| CN108152881B (zh) * | 2018-01-26 | 2020-01-07 | 西安邮电大学 | 一种2到5微米波段范围内的硫系高双折射光子晶体光纤 |
| CN114994829A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-09-02 | 南京信息工程大学 | 一种新型高双折射低色散光子晶体光纤 |
| CN114994829B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-05-09 | 南京信息工程大学 | 一种新型高双折射低色散光子晶体光纤 |
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