JP2002296440A - 大きな実効断面積を有するフォトニック光ファイバ - Google Patents
大きな実効断面積を有するフォトニック光ファイバInfo
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- 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
- G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
- G02B6/02357—Property of longitudinal structures or background material varies radially and/or azimuthally in the cladding, e.g. size, spacing, periodicity, shape, refractive index, graded index, quasiperiodic, quasicrystals
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな実効断面積を有する光ファイバを提供
すること。 【解決手段】 この光ファイバは、規則正しいマトリッ
クスのポイント上に配置された孔を有する。これらの孔
は、ファイバの中心に集中したマトリックスのポイント
の少なくとも２つの同心層の上に配置される。１つの層
の上に配置されたファイバの孔は同一の寸法を有し、か
つその層の可能なポイントのすべてを占めている。さら
に、このファイバは、その孔が異なる寸法を有する少な
くとも２つの層と孔のない少なくとも１つの層を有す
る。
すること。 【解決手段】 この光ファイバは、規則正しいマトリッ
クスのポイント上に配置された孔を有する。これらの孔
は、ファイバの中心に集中したマトリックスのポイント
の少なくとも２つの同心層の上に配置される。１つの層
の上に配置されたファイバの孔は同一の寸法を有し、か
つその層の可能なポイントのすべてを占めている。さら
に、このファイバは、その孔が異なる寸法を有する少な
くとも２つの層と孔のない少なくとも１つの層を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバによ
る、より詳細には、フォトニック光ファイバによる伝送
の分野に関する。
る、より詳細には、フォトニック光ファイバによる伝送
の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバに関して、一般に、屈折率プ
ロファイルは、ファイバの半径を屈折率に関連付ける関
数グラフの形に応じて規定される。通常、ファイバの中
心までの距離ｒが横座標上に表され、縦座標上にクラッ
ドの屈折率とファイバの屈折率の間の差が表される。こ
のため、それぞれステップ形、台形、または三角形の形
状を有するグラフに関して、屈折率プロファイルを「ス
テップ形」、「台形」、または「三角形」であるとい
う。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論上または
設定上のプロファイルを代表するものであり、ファイバ
の製造の制約により、かなり異なるプロファイルがもた
らされる可能性がある。プロファイルによる屈折率の変
化により、ファイバ上の光の伝播を制御することができ
る。
ロファイルは、ファイバの半径を屈折率に関連付ける関
数グラフの形に応じて規定される。通常、ファイバの中
心までの距離ｒが横座標上に表され、縦座標上にクラッ
ドの屈折率とファイバの屈折率の間の差が表される。こ
のため、それぞれステップ形、台形、または三角形の形
状を有するグラフに関して、屈折率プロファイルを「ス
テップ形」、「台形」、または「三角形」であるとい
う。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論上または
設定上のプロファイルを代表するものであり、ファイバ
の製造の制約により、かなり異なるプロファイルがもた
らされる可能性がある。プロファイルによる屈折率の変
化により、ファイバ上の光の伝播を制御することができ
る。
【０００３】最近、「フォトニック」ファイバと呼ば
れ、英語でも「ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆ
ｉｂｒｅｓ」（ＰＣＦ）と呼ばれるファイバが登場して
いる。これらのファイバは、従来のファイバのように、
ドープしたシリカなどの透明な固体材料で完全に形成さ
れているのではない。その断面では、フォトニックファ
イバには、複数の空気孔が見られる。これらの孔は、フ
ァイバの軸に平行であり、ファイバに沿って長手方向に
延びている。実際上、これらの孔は、ファイバ内で得る
べき孔のパターンに従って、シリカの毛細管と円柱を合
せることによりプリホームを製造することによって得る
ことができる。そのようなプリホームを線引きすること
により、毛細管に対応する孔を有するファイバがもたら
される。
れ、英語でも「ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆ
ｉｂｒｅｓ」（ＰＣＦ）と呼ばれるファイバが登場して
いる。これらのファイバは、従来のファイバのように、
ドープしたシリカなどの透明な固体材料で完全に形成さ
れているのではない。その断面では、フォトニックファ
イバには、複数の空気孔が見られる。これらの孔は、フ
ァイバの軸に平行であり、ファイバに沿って長手方向に
延びている。実際上、これらの孔は、ファイバ内で得る
べき孔のパターンに従って、シリカの毛細管と円柱を合
せることによりプリホームを製造することによって得る
ことができる。そのようなプリホームを線引きすること
により、毛細管に対応する孔を有するファイバがもたら
される。
【０００４】ファイバの材料内にこれらの孔が存在する
ことにより、材料の平均屈折率の変化が生じる。屈折率
のこれらの変化は、従来の光ファイバにおけるように、
適合した波長に光信号を誘導するのに利用することがで
きる。そのようなフォトニックファイバの説明が、ＷＯ
−Ａ−００ ４９ ４３５に提供されている。この文献
は、フォトニックファイバの働きの原理に加えて、その
ようなファイバを組み立てるのを可能にする方法を記載
している。断面では、この文献で提案される孔のパター
ンは、三角形の孔のマトリックスを利用する。つまり、
可能な孔は、互いに対して６０°傾斜した３つの方向に
沿う線を形成する。マトリックス内のいくつかの孔をな
くすことにより、光を誘導することができる。具体的に
は、一実施形態では、ファイバの中心の孔をなくし、断
面では、ファイバが、三角形のマトリックスに沿って形
成された孔によって囲まれた中実のコアで形成されるよ
うにする。第２の実施形態では、正六角形の頂点と中心
を形成する７つの孔がファイバの中心に設けられ、この
中央の六角形のまわりで、六角形の頂点上に孔が配置さ
れてファイバの断面のモザイクを形成している。ただ
し、中央の六角形以外の六角形の中心には孔が設けられ
ない。また、この文献は、異なる直径の孔を利用し、そ
の中心のまわりでの６０°の角の回転によるファイバの
対称性を崩すことを提案している。これは、ファイバの
複屈折を変更することを目的とする。
ことにより、材料の平均屈折率の変化が生じる。屈折率
のこれらの変化は、従来の光ファイバにおけるように、
適合した波長に光信号を誘導するのに利用することがで
きる。そのようなフォトニックファイバの説明が、ＷＯ
−Ａ−００ ４９ ４３５に提供されている。この文献
は、フォトニックファイバの働きの原理に加えて、その
ようなファイバを組み立てるのを可能にする方法を記載
している。断面では、この文献で提案される孔のパター
ンは、三角形の孔のマトリックスを利用する。つまり、
可能な孔は、互いに対して６０°傾斜した３つの方向に
沿う線を形成する。マトリックス内のいくつかの孔をな
くすことにより、光を誘導することができる。具体的に
は、一実施形態では、ファイバの中心の孔をなくし、断
面では、ファイバが、三角形のマトリックスに沿って形
成された孔によって囲まれた中実のコアで形成されるよ
うにする。第２の実施形態では、正六角形の頂点と中心
を形成する７つの孔がファイバの中心に設けられ、この
中央の六角形のまわりで、六角形の頂点上に孔が配置さ
れてファイバの断面のモザイクを形成している。ただ
し、中央の六角形以外の六角形の中心には孔が設けられ
ない。また、この文献は、異なる直径の孔を利用し、そ
の中心のまわりでの６０°の角の回転によるファイバの
対称性を崩すことを提案している。これは、ファイバの
複屈折を変更することを目的とする。
【０００５】Ｒ．Ｆ．Ｃｒｅｇａｎ他による１９９９年
１１月刊行の「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐ
ｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ
ｎＥｒ３−Ｄｏｐｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｆｉｂｅｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ
ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ｖｏｌ．１７ｎ
ｏ．１１で、フォトニックファイバ内の自然発光が研究
されている。空気孔は、三角形のマトリックスに沿って
配置されており、ファイバは、六角形の形状を有してい
る。その六角形の中心では、ファイバは孔を有しておら
ず、またシリカは、エルビウムドープされている。この
刊行物は、ファイバの軸方向のポンピングの際の自然発
光の空間分布を研究している。この刊行物は、シミュレ
ーションと一致して、その分布がファイバ内の孔の配置
に関係することを示している。この刊行物は、ドープし
たファイバの利用には全く言及していない。
１１月刊行の「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐ
ｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ
ｎＥｒ３−Ｄｏｐｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｆｉｂｅｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ
ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ｖｏｌ．１７ｎ
ｏ．１１で、フォトニックファイバ内の自然発光が研究
されている。空気孔は、三角形のマトリックスに沿って
配置されており、ファイバは、六角形の形状を有してい
る。その六角形の中心では、ファイバは孔を有しておら
ず、またシリカは、エルビウムドープされている。この
刊行物は、ファイバの軸方向のポンピングの際の自然発
光の空間分布を研究している。この刊行物は、シミュレ
ーションと一致して、その分布がファイバ内の孔の配置
に関係することを示している。この刊行物は、ドープし
たファイバの利用には全く言及していない。
【０００６】Ｔｈｏｍａｓ Ｓｏｎｄｅｒｇａａｒｄに
よる２０００年４月刊行の「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｂｒａｇｇ
Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１８ｎ
ｏ．４で、ファイバレーザを実現するためのフォトニッ
クファイバの利用が議論されている。この刊行物は、信
号またはポンプのためのモード表面が、従来のステップ
形屈折率を有するファイバの対応するモード表面より小
さい、またはそれより大きいことが可能であることを明
確にしている。したがって、フォトニックファイバの利
用により、弱いモード表面の場合、ポンピングのしきい
値の小さいファイバレーザを実現することができ、強い
モード表面の場合、強力なレーザを実現することができ
る。この刊行物は、数値上のシミュレーションしか考慮
に入れず、実際の実施を全く考慮していない。
よる２０００年４月刊行の「Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｂｒａｇｇ
Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈ
ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１８ｎ
ｏ．４で、ファイバレーザを実現するためのフォトニッ
クファイバの利用が議論されている。この刊行物は、信
号またはポンプのためのモード表面が、従来のステップ
形屈折率を有するファイバの対応するモード表面より小
さい、またはそれより大きいことが可能であることを明
確にしている。したがって、フォトニックファイバの利
用により、弱いモード表面の場合、ポンピングのしきい
値の小さいファイバレーザを実現することができ、強い
モード表面の場合、強力なレーザを実現することができ
る。この刊行物は、数値上のシミュレーションしか考慮
に入れず、実際の実施を全く考慮していない。
【０００７】Ｗ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ他による２０
００年８月刊行の「Ｙｂ３＋−ｄｏｐｅｄ ｐｈｏｔｏ
ｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｒｅ ｌａｓｅｒ，Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、ｖｏｌ．３
６ ｎｏ．１７で、フォトニックファイバにおけるレー
ザ効果を実験的に明らかにされている。このファイバ
は、Ｙｂドープし、Ａｌを共ドープしたシリカ管を純粋
なシリカの毛細管で囲んで構成している。その全体を線
引きしてファイバを形成し、そのまわりに純粋なシリカ
のスリーブを配置する。２段の孔がドープされたコアを
取り囲み、光がファイバのドープされたコアの中に強く
と閉じ込められる。
００年８月刊行の「Ｙｂ３＋−ｄｏｐｅｄ ｐｈｏｔｏ
ｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｒｅ ｌａｓｅｒ，Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、ｖｏｌ．３
６ ｎｏ．１７で、フォトニックファイバにおけるレー
ザ効果を実験的に明らかにされている。このファイバ
は、Ｙｂドープし、Ａｌを共ドープしたシリカ管を純粋
なシリカの毛細管で囲んで構成している。その全体を線
引きしてファイバを形成し、そのまわりに純粋なシリカ
のスリーブを配置する。２段の孔がドープされたコアを
取り囲み、光がファイバのドープされたコアの中に強く
と閉じ込められる。
【０００８】ＥＰ−Ａ−１ ０４３ ８１６が、２重ク
ラッドのファイバを記載している。信号は、ファイバの
ドープされたコアの中で伝送され、第１のクラッド内に
ポンプが注入される。ポンプからドープされたコアに光
を向わせるため、第１のクラッド内に変更した屈折率の
領域を設けることが提案されている。これらの変更され
た屈折率の領域は、具体的には、空気孔で形成すること
ができる。一実施形態では、第１のクラッドの周囲上に
配置される変更された屈折率の３つの領域が設けられ
る。別の実施形態では、等辺三角形の頂点と辺の中点を
形成する、変更された屈折率の６つの領域が設けられ
る。変更された屈折率の領域は、ファイバのコアの中で
の偏光を変化させることを避けるため、ファイバのコア
からできる限り遠くに配置しなければならないことが示
唆されている。
ラッドのファイバを記載している。信号は、ファイバの
ドープされたコアの中で伝送され、第１のクラッド内に
ポンプが注入される。ポンプからドープされたコアに光
を向わせるため、第１のクラッド内に変更した屈折率の
領域を設けることが提案されている。これらの変更され
た屈折率の領域は、具体的には、空気孔で形成すること
ができる。一実施形態では、第１のクラッドの周囲上に
配置される変更された屈折率の３つの領域が設けられ
る。別の実施形態では、等辺三角形の頂点と辺の中点を
形成する、変更された屈折率の６つの領域が設けられ
る。変更された屈折率の領域は、ファイバのコアの中で
の偏光を変化させることを避けるため、ファイバのコア
からできる限り遠くに配置しなければならないことが示
唆されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、実効
断面積を改良するためのフォトニックファイバ内におけ
る孔の配置である。本発明の一実施形態では、大きな実
効断面積を得ることを可能にするフォトニックファイバ
の孔の配置を提案する。本発明の別の実施形態では、信
号とポンプの間のオーバラップを高めるように孔が設け
られた二重クラッドのファイバを提案する。
断面積を改良するためのフォトニックファイバ内におけ
る孔の配置である。本発明の一実施形態では、大きな実
効断面積を得ることを可能にするフォトニックファイバ
の孔の配置を提案する。本発明の別の実施形態では、信
号とポンプの間のオーバラップを高めるように孔が設け
られた二重クラッドのファイバを提案する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】より正確には、本発明
は、規則正しいマトリックスのポイント上に配置された
複数の孔を有するフォトニック光ファイバを提案し、こ
のファイバ内では、ファイバの孔が、ファイバの中心を
中心とするマトリックスのポイントの少なくとも２つの
同心層上に配置され、１つの層の上に配置されたファイ
バの孔が同一の寸法を有し、かつその層のポイントのす
べてを占め、少なくとも１つの層の上に配置されたファ
イバの孔が、別の少なくとも１つの層の上に配置された
ファイバの孔の寸法と異なる寸法を有し、ファイバは孔
のない少なくとも１つの層を有する。
は、規則正しいマトリックスのポイント上に配置された
複数の孔を有するフォトニック光ファイバを提案し、こ
のファイバ内では、ファイバの孔が、ファイバの中心を
中心とするマトリックスのポイントの少なくとも２つの
同心層上に配置され、１つの層の上に配置されたファイ
バの孔が同一の寸法を有し、かつその層のポイントのす
べてを占め、少なくとも１つの層の上に配置されたファ
イバの孔が、別の少なくとも１つの層の上に配置された
ファイバの孔の寸法と異なる寸法を有し、ファイバは孔
のない少なくとも１つの層を有する。
【００１１】好ましい実施形態では、マトリックスは三
角形のマトリックスであり、層は六角形の形状を有す
る。
角形のマトリックスであり、層は六角形の形状を有す
る。
【００１２】また、ある層の上に配置されるファイバの
孔が、その層の内側にある別の層の上に配置されるファ
イバの孔の寸法に等しいか、またはそれを上回る寸法を
有するようにすることが可能である。
孔が、その層の内側にある別の層の上に配置されるファ
イバの孔の寸法に等しいか、またはそれを上回る寸法を
有するようにすることが可能である。
【００１３】好ましくは、ファイバは、１５０μｍ２に
等しいか、それを上回る実効断面積を有する。また、本
発明は、ラインファイバとしてそのようなファイバを有
する伝送システムも提案する。また、本発明は、このフ
ァイバの１つのセクションを含む光増幅器も提案し、こ
のファイバは少なくとも１種類の希土類イオンでドープ
されている。最後に、本発明は、そのようなファイバの
１つのセクションを含むファイバレーザにも関する。
等しいか、それを上回る実効断面積を有する。また、本
発明は、ラインファイバとしてそのようなファイバを有
する伝送システムも提案する。また、本発明は、このフ
ァイバの１つのセクションを含む光増幅器も提案し、こ
のファイバは少なくとも１種類の希土類イオンでドープ
されている。最後に、本発明は、そのようなファイバの
１つのセクションを含むファイバレーザにも関する。
【００１４】本発明のその他の特徴および利点は、添付
の図面を参照して例として示す本発明の実施形態につい
ての以下の説明を読めば明らかとなる。
の図面を参照して例として示す本発明の実施形態につい
ての以下の説明を読めば明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、フォトニックファイバ
内において、ファイバの縦軸のまわりでの対称性をでき
る限り保存するパターンに沿った、孔のマトリックス内
での孔の配置を提案する。本発明は、他方、径方向にお
いて分布を不規則にすることを提案する。例えば、孔の
いくつかをなくすこと、またはその直径を小さくするこ
とが可能である。
内において、ファイバの縦軸のまわりでの対称性をでき
る限り保存するパターンに沿った、孔のマトリックス内
での孔の配置を提案する。本発明は、他方、径方向にお
いて分布を不規則にすることを提案する。例えば、孔の
いくつかをなくすこと、またはその直径を小さくするこ
とが可能である。
【００１６】説明の以下のところでは、「マトリック
ス」という用語は、フォトニックファイバ内における孔
の可能な場所の集合を表すために使用する。ファイバの
プリホームが毛細管および中実の円柱を合せることによ
って形成される限りにおいて、この「マトリックス」
は、プリホーム内における管および円柱の配置によって
規定される。前述した先行技術での実施例では、マトリ
ックスは三角形である。管および円柱は段に配置され、
隣接する２つの段は、段内の隣接する２つの管または円
柱の間の距離に該当する距離で離れている。他の形態の
マトリックス、例えば、正方形のマトリックスも可能で
ある。すべての場合で、マトリックスは、場合によって
は、孔をそこに設けることが可能なポイントの集合で形
成される。
ス」という用語は、フォトニックファイバ内における孔
の可能な場所の集合を表すために使用する。ファイバの
プリホームが毛細管および中実の円柱を合せることによ
って形成される限りにおいて、この「マトリックス」
は、プリホーム内における管および円柱の配置によって
規定される。前述した先行技術での実施例では、マトリ
ックスは三角形である。管および円柱は段に配置され、
隣接する２つの段は、段内の隣接する２つの管または円
柱の間の距離に該当する距離で離れている。他の形態の
マトリックス、例えば、正方形のマトリックスも可能で
ある。すべての場合で、マトリックスは、場合によって
は、孔をそこに設けることが可能なポイントの集合で形
成される。
【００１７】ポイントのマトリックスの下位集合を
「層」と呼び、これは、その断面では、ファイバの中心
のまわりでの回転対称性をできる限り保っている。連続
する層は、ファイバの中心を共通の中心として、同心で
ある。三角形のマトリックスの実施例では、層は、通
常、六角形の頂点上、および、場合によっては、その辺
上に配置された孔の集合で形成される。第１の層は、フ
ァイバの中心がその中心である六角形の頂点上に配置さ
れた６つのポイントを有する。図面の実施例では、この
層のすべてのポイントに対して孔が設けられている。第
２の層は、正六角形の頂点上と辺の中点上に配置された
１２のポイントで形成される。この六角形の一辺の長さ
は、第１の層を形成する六角形の一辺の長さの２倍であ
る。図１の実施例では、この層のすべてのポイントに対
しても孔が設けられている。第３の層は、六角形の頂点
上、および各辺の１／３および２／３の位置に配置され
た２４のポイントで形成される。図１の実施例では、第
３の層の上には孔が存在しない。続く層を同様に定義す
ることができる。この実施例では、各層は、ファイバの
中心のまわりでの６０°の角の回転で不変である。した
がって、各層は、マトリックスの可能なポイントを利用
して円に近いものを構成する。「層」のこの定義は、そ
の他の型のマトリックスに一般化される。このため、正
方形のマトリックスに関して、層は、正方形または八角
形の辺上に配置されたポイントの集合で形成できること
になる。この場合、層は、ファイバの中心のまわりでの
９０°の角の回転で不変であることになる。先に言及し
たＷ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ他の刊行物は、ファイバ
の中心を囲む２「周期」の孔を提示している。各「周
期」は円形である。
「層」と呼び、これは、その断面では、ファイバの中心
のまわりでの回転対称性をできる限り保っている。連続
する層は、ファイバの中心を共通の中心として、同心で
ある。三角形のマトリックスの実施例では、層は、通
常、六角形の頂点上、および、場合によっては、その辺
上に配置された孔の集合で形成される。第１の層は、フ
ァイバの中心がその中心である六角形の頂点上に配置さ
れた６つのポイントを有する。図面の実施例では、この
層のすべてのポイントに対して孔が設けられている。第
２の層は、正六角形の頂点上と辺の中点上に配置された
１２のポイントで形成される。この六角形の一辺の長さ
は、第１の層を形成する六角形の一辺の長さの２倍であ
る。図１の実施例では、この層のすべてのポイントに対
しても孔が設けられている。第３の層は、六角形の頂点
上、および各辺の１／３および２／３の位置に配置され
た２４のポイントで形成される。図１の実施例では、第
３の層の上には孔が存在しない。続く層を同様に定義す
ることができる。この実施例では、各層は、ファイバの
中心のまわりでの６０°の角の回転で不変である。した
がって、各層は、マトリックスの可能なポイントを利用
して円に近いものを構成する。「層」のこの定義は、そ
の他の型のマトリックスに一般化される。このため、正
方形のマトリックスに関して、層は、正方形または八角
形の辺上に配置されたポイントの集合で形成できること
になる。この場合、層は、ファイバの中心のまわりでの
９０°の角の回転で不変であることになる。先に言及し
たＷ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ他の刊行物は、ファイバ
の中心を囲む２「周期」の孔を提示している。各「周
期」は円形である。
【００１８】図１は、本発明の実施形態によるフォトニ
ック光ファイバの断面を示す概略図である。図１の実施
例では、マトリックスは三角形であり、マトリックスの
ポイント間に５μｍの距離がある。各層は、前述したと
おり、正六角形を形成する。ファイバの中心は孔を有さ
ない。第１の層、第２の層、および第４の層は、０．５
μｍの直径の孔を有する。第３の層は孔を有さない。第
５の層は、１．５μｍの直径の孔を有し、また第６の層
は、２．０μｍの直径の孔を有する。したがって、異な
る層を形成する六角形の頂点を通る半径上に、中心を起
点として、５μｍ、１０μｍ、および２０μｍの距離に
０．５μｍの直径の孔、２５μｍの距離に１．５μｍの
直径の孔、および３０μｍの距離に２．０μｍの直径の
孔が存在する。
ック光ファイバの断面を示す概略図である。図１の実施
例では、マトリックスは三角形であり、マトリックスの
ポイント間に５μｍの距離がある。各層は、前述したと
おり、正六角形を形成する。ファイバの中心は孔を有さ
ない。第１の層、第２の層、および第４の層は、０．５
μｍの直径の孔を有する。第３の層は孔を有さない。第
５の層は、１．５μｍの直径の孔を有し、また第６の層
は、２．０μｍの直径の孔を有する。したがって、異な
る層を形成する六角形の頂点を通る半径上に、中心を起
点として、５μｍ、１０μｍ、および２０μｍの距離に
０．５μｍの直径の孔、２５μｍの距離に１．５μｍの
直径の孔、および３０μｍの距離に２．０μｍの直径の
孔が存在する。
【００１９】この図面のファイバの層は、同心である。
ある層が孔を有しているとき、それらの孔は、その層の
ポイントのすべてを占めている。この実施例では、第１
の層は、６つの孔、つまり、第１の層の可能なすべての
孔を含んでいる。
ある層が孔を有しているとき、それらの孔は、その層の
ポイントのすべてを占めている。この実施例では、第１
の層は、６つの孔、つまり、第１の層の可能なすべての
孔を含んでいる。
【００２０】図２は、孔によって形成される六角形の頂
点を通るファイバの半径上における、ファイバの屈折率
プロファイルを示している。縦座標に屈折率が、また横
座標にファイバの中心までの距離が見られる。この図面
の実施例では、孔が存在しなければ、ファイバは単なる
屈折率がステップ形のファイバとなる。したがって、フ
ァイバを構成する材料は、３３μｍ未満の半径に関して
１．４６に近い第１の値を有する一定の屈折率を示し、
それを超える半径に関して、すなわち、クラッド内で
１．４４に近い値の屈折率を示す。孔が存在しなけれ
ば、そのようなプロファイルは、単一モードではなくな
るファイバをもたらすことになる。実施例のファイバ
は、孔のため、すべての波長で単一モードである。
点を通るファイバの半径上における、ファイバの屈折率
プロファイルを示している。縦座標に屈折率が、また横
座標にファイバの中心までの距離が見られる。この図面
の実施例では、孔が存在しなければ、ファイバは単なる
屈折率がステップ形のファイバとなる。したがって、フ
ァイバを構成する材料は、３３μｍ未満の半径に関して
１．４６に近い第１の値を有する一定の屈折率を示し、
それを超える半径に関して、すなわち、クラッド内で
１．４４に近い値の屈折率を示す。孔が存在しなけれ
ば、そのようなプロファイルは、単一モードではなくな
るファイバをもたらすことになる。実施例のファイバ
は、孔のため、すべての波長で単一モードである。
【００２１】図３は、図１のファイバの半径上における
信号の強度を示す図である。縦座標に、ファイバ内に注
入した信号の正規化した強度を示し、横座標に、μｍ
で、ファイバの中心までの距離を示している。細線で、
ファイバの屈折率プロファイルが見られる。この図面
は、孔がフィールドに関する「バリヤ」を配置する効果
を有する。より具体的には、フィールドは、孔の表面と
シリカの表面の比（孔による充填率）が最も低いファイ
バ内における部分内に広がる傾向がある。このため、図
３では、５μｍにある孔および１０μｍにある孔の付近
で強度の谷が認められる。これとは反対に、第３の段に
おける孔の不在が、１２μｍの半径の付近で強度の局所
極大値をもたらしている。第４段、第５段、および第６
段の孔も同じ効果を有しており、これは、この図面で
は、比較的弱い値の強度によって隠れている。
信号の強度を示す図である。縦座標に、ファイバ内に注
入した信号の正規化した強度を示し、横座標に、μｍ
で、ファイバの中心までの距離を示している。細線で、
ファイバの屈折率プロファイルが見られる。この図面
は、孔がフィールドに関する「バリヤ」を配置する効果
を有する。より具体的には、フィールドは、孔の表面と
シリカの表面の比（孔による充填率）が最も低いファイ
バ内における部分内に広がる傾向がある。このため、図
３では、５μｍにある孔および１０μｍにある孔の付近
で強度の谷が認められる。これとは反対に、第３の段に
おける孔の不在が、１２μｍの半径の付近で強度の局所
極大値をもたらしている。第４段、第５段、および第６
段の孔も同じ効果を有しており、これは、この図面で
は、比較的弱い値の強度によって隠れている。
【００２２】図１のファイバは、９９１μｍ２の実効断
面積を有する。このファイバは、さらに、０．０７１ｐ
ｓ／ｎｍ２／ｋｍの勾配を有する２１．２ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍの色分散を示す。
面積を有する。このファイバは、さらに、０．０７１ｐ
ｓ／ｎｍ２／ｋｍの勾配を有する２１．２ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍの色分散を示す。
【００２３】より一般的には、ファイバは、以下のよう
に定義することができる。
に定義することができる。
【００２４】ファイバの孔が、ファイバの中心を中心と
するマトリックスのポイントの少なくとも２つの同心層
の上に配置され、１つの層の上に配置されたファイバの
孔が同一の寸法を有し、かつその層のポイントのすべて
を占め、少なくとも１つの層の上に配置されたファイバ
の孔が、別の少なくとも１つの層の上に配置されたファ
イバの孔と異なる寸法を有する。
するマトリックスのポイントの少なくとも２つの同心層
の上に配置され、１つの層の上に配置されたファイバの
孔が同一の寸法を有し、かつその層のポイントのすべて
を占め、少なくとも１つの層の上に配置されたファイバ
の孔が、別の少なくとも１つの層の上に配置されたファ
イバの孔と異なる寸法を有する。
【００２５】本発明によれば、ファイバは、孔のない少
なくとも１つの層を有する。この層は、ファイバ内にフ
ィールドが広がるようにし、これにより実効断面積を大
きくする効果を有する。
なくとも１つの層を有する。この層は、ファイバ内にフ
ィールドが広がるようにし、これにより実効断面積を大
きくする効果を有する。
【００２６】言い換えれば、ファイバの孔は、ポイント
のマトリックスによって課される形状上の制約を考慮に
入れて、可能な限り放射形対称である。ただし、ファイ
バの半径に沿って、孔は可変の寸法を有することができ
る。
のマトリックスによって課される形状上の制約を考慮に
入れて、可能な限り放射形対称である。ただし、ファイ
バの半径に沿って、孔は可変の寸法を有することができ
る。
【００２７】孔は、径方向で次第に増大する寸法を有す
るものとすることができる。言い換えれば、１つの層の
孔は、より内側の層の上に配置された孔よりも大きい寸
法を有する。図１のファイバがそうなっている。という
のは、第５の段の孔が、第１の段、第２の段、および第
４の段の孔より大きい寸法になっており、さらに、第６
の段の孔が、第１の段、第２の段、第４の段、および第
５の段の孔より大きい寸法になっているからである。孔
の寸法がこのように径方向で増大していることにより、
ファイバ内に光を閉じ込める効果を向上させることがで
きる。というのは、質的に、より大きい寸法の孔が平均
屈折率のより大きい低下に対応し、孔の層は、孔の寸法
が変化するほど屈折率の変化が大きくなる、一種の屈折
率のステップを形成しているとみなすことができるから
である。
るものとすることができる。言い換えれば、１つの層の
孔は、より内側の層の上に配置された孔よりも大きい寸
法を有する。図１のファイバがそうなっている。という
のは、第５の段の孔が、第１の段、第２の段、および第
４の段の孔より大きい寸法になっており、さらに、第６
の段の孔が、第１の段、第２の段、第４の段、および第
５の段の孔より大きい寸法になっているからである。孔
の寸法がこのように径方向で増大していることにより、
ファイバ内に光を閉じ込める効果を向上させることがで
きる。というのは、質的に、より大きい寸法の孔が平均
屈折率のより大きい低下に対応し、孔の層は、孔の寸法
が変化するほど屈折率の変化が大きくなる、一種の屈折
率のステップを形成しているとみなすことができるから
である。
【００２８】これらの様々な特徴により、１５０μｍ２
に等しいか、またはそれを上回る実効断面積のファイバ
を得ることができる。このファイバは、すべての波長で
単一モードである。
に等しいか、またはそれを上回る実効断面積のファイバ
を得ることができる。このファイバは、すべての波長で
単一モードである。
【００２９】これらの様々な特徴は、シリカのドーピン
グとともに実施することも、シリカのドーピングなしに
実施することも可能である。ドーピングは、屈折率を変
化させる効果を有すること、または増幅のための希土類
でのドーピングであることが可能である。
グとともに実施することも、シリカのドーピングなしに
実施することも可能である。ドーピングは、屈折率を変
化させる効果を有すること、または増幅のための希土類
でのドーピングであることが可能である。
【００３０】このファイバは、光ファイバ伝送システム
におけるラインファイバとして利用することができる。
また、このファイバは、ファイバレーザ内またはファイ
バ増幅器内の構成要素として利用することもできる。こ
れは、ファイバが適切にドープされているとき、特にそ
うである。増幅器の場合、５７ないし７１の原子番号を
有する少なくとも１種類の希土類イオンによるドーピン
グを使用する。具体的には、エルビウム、イッテルビウ
ム、ゲルマニウム、または光増幅器における利用に関し
てそれ自体よく知られているその他の元素を利用するこ
とができる。ファイバの大きな実効断面積は、そのよう
な用途に関して特に有利である。
におけるラインファイバとして利用することができる。
また、このファイバは、ファイバレーザ内またはファイ
バ増幅器内の構成要素として利用することもできる。こ
れは、ファイバが適切にドープされているとき、特にそ
うである。増幅器の場合、５７ないし７１の原子番号を
有する少なくとも１種類の希土類イオンによるドーピン
グを使用する。具体的には、エルビウム、イッテルビウ
ム、ゲルマニウム、または光増幅器における利用に関し
てそれ自体よく知られているその他の元素を利用するこ
とができる。ファイバの大きな実効断面積は、そのよう
な用途に関して特に有利である。
【図１】本発明の実施形態によるフォトニック光ファイ
バの断面を示す概略図である。
バの断面を示す概略図である。
【図２】図１のファイバの設定上の屈折率を示す図であ
る。
る。
【図３】図１のファイバの半径上における信号の強度を
示す図である。
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 AB18X AC13 AC34 AC64 AD00 AD16
Claims (7)
- 【請求項１】 規則正しいマトリックスのポイント上に
配置された複数の孔を有するフォトニック光ファイバで
あって、 ファイバの前記孔が、ファイバの中心を中心とする前記
マトリックスのポイントの少なくとも２つの同心層の上
に配置されること、 １つの層の上に配置されたファイバの前記孔が同一の寸
法を有し、かつ前記層の前記ポイントのすべてを占める
こと、および 少なくとも１つの層の上に配置されたファイバの前記孔
が、別の少なくとも１つの層の上に配置されたファイバ
の前記孔と異なる寸法を有し、ファイバが孔のない少な
くとも１つの層を有することを特徴とするファイバ。 - 【請求項２】 マトリックスが三角形のマトリックスで
あること、および層が六角形の形状を有することを特徴
とする請求項１に記載のファイバ。 - 【請求項３】 少なくとも１つの層の上に配置されるフ
ァイバの孔が、その層の内側にある別の少なくとも１つ
の層の上に配置されるファイバの孔の寸法に等しいか、
またはそれを上回る寸法を有することを特徴とする請求
項１または２に記載のファイバ。 - 【請求項４】 １５０μｍ２に等しいか、またはそれを
上回る実効断面積を有することを特徴とする請求項１か
ら３のいずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項５】 ラインファイバとして請求項１から４の
いずれか一項に記載のファイバを有する伝送システム。 - 【請求項６】 少なくとも１種類の希土類イオンでドー
プされた請求項１から４のいずれか一項に記載のファイ
バの１つのセクションを含む光増幅器。 - 【請求項７】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
ファイバの１つのセクションを含むファイバレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0103639A FR2822242B1 (fr) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | Fibre optique photonique a forte surface effective |
| FR0103639 | 2001-03-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296440A true JP2002296440A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=8861241
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002071230A Withdrawn JP2002296439A (ja) | 2001-03-16 | 2002-03-15 | 大きな実効断面積を有するフォトニック光ファイバ |
| JP2002071231A Withdrawn JP2002296440A (ja) | 2001-03-16 | 2002-03-15 | 大きな実効断面積を有するフォトニック光ファイバ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002071230A Withdrawn JP2002296439A (ja) | 2001-03-16 | 2002-03-15 | 大きな実効断面積を有するフォトニック光ファイバ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (2) | EP1241493B1 (ja) |
| JP (2) | JP2002296439A (ja) |
| CN (2) | CN1209641C (ja) |
| AT (1) | ATE362122T1 (ja) |
| DE (1) | DE60219980T2 (ja) |
| FR (1) | FR2822242B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008040495A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Furukawa Electric North America Inc | ハイパワー用途向け光ファイバ |
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|---|---|---|---|---|
| KR100443680B1 (ko) * | 2002-11-01 | 2004-08-11 | 엘지전자 주식회사 | 포토닉 밴드갭을 이용한 광섬유 및 그 제조방법 |
| US20060067632A1 (en) * | 2002-11-23 | 2006-03-30 | Crystal Fibre A/S | Splicing and connectorization of photonic crystal fibres |
| US20050197837A1 (en) * | 2004-03-08 | 2005-09-08 | Janne Suontausta | Enhanced multilingual speech recognition system |
| TWI239411B (en) * | 2004-06-30 | 2005-09-11 | Univ Nat Sun Yat Sen | Broadband ultra-flattened dispersion micro-structured fiber |
| FI125571B (en) | 2005-02-23 | 2015-11-30 | Liekki Oy | A bundle of optical fibers and a process for making it |
| FI120471B (fi) | 2005-02-23 | 2009-10-30 | Liekki Oy | Optisen kuidun käsittelymenetelmä |
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| US8165441B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-04-24 | Imra America, Inc. | Ultra small core fiber with dispersion tailoring |
| WO2011060817A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Vrije Universiteit Brussel | Optical fiber structure for sensors |
| CN101938080B (zh) * | 2010-06-25 | 2011-11-30 | 北京交通大学 | 一种具有单模输出tm01模式特性的有源光纤 |
| CN115291319B (zh) * | 2022-08-12 | 2024-03-26 | 西安邮电大学 | 一种光子晶体光纤 |
| CN117008243B (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-15 | 武汉墨光科技有限公司 | 一种低色散低损耗光子晶体光纤 |
Family Cites Families (16)
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|---|---|---|---|---|
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- 2002-03-14 CN CN02103298.XA patent/CN1209641C/zh not_active Expired - Fee Related
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