JP2003107266A - 偏波保持光ファイバおよび絶対単一偏波光ファイバ - Google Patents
偏波保持光ファイバおよび絶対単一偏波光ファイバInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号光の偏光状態を保持したまま、長距離で
の伝送が可能な偏波保持光ファイバおよび絶対単一偏波
光ファイバを提供する。 【解決手段】 偏波保持光ファイバは、コア部１１、フ
ォトニック結晶構造クラッド１２およびジャケット部１
３から構成されている。フォトニック結晶構造クラッド
１２は、中心から外周へ向かう破線により分割された４
つの分割部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄに分
割されている。コア部１１を挟んで対向する一対の分割
部分１２ａおよび１２ｃが有する複数の格子孔のうち、
コア部１１近傍の格子孔１４ａおよび１４ｃの径ｄ２
は、対向する他の一対の分割部分１２ｂおよび１２ｄが
有する格子孔の径ｄ１よりも大きく形成されている。更
に、分割部分１２ａおよび１２ｃが有する格子孔の径ｄ
２は、格子間隔Λよりも大きく形成されている。
の伝送が可能な偏波保持光ファイバおよび絶対単一偏波
光ファイバを提供する。 【解決手段】 偏波保持光ファイバは、コア部１１、フ
ォトニック結晶構造クラッド１２およびジャケット部１
３から構成されている。フォトニック結晶構造クラッド
１２は、中心から外周へ向かう破線により分割された４
つの分割部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄに分
割されている。コア部１１を挟んで対向する一対の分割
部分１２ａおよび１２ｃが有する複数の格子孔のうち、
コア部１１近傍の格子孔１４ａおよび１４ｃの径ｄ２
は、対向する他の一対の分割部分１２ｂおよび１２ｄが
有する格子孔の径ｄ１よりも大きく形成されている。更
に、分割部分１２ａおよび１２ｃが有する格子孔の径ｄ
２は、格子間隔Λよりも大きく形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は伝送媒体および光デ
バイスに関し、より具体的には、光通信ネットワークお
よび光信号処理に用いられ、偏波状態を保持したまま光
の伝送ならびに合流および分岐を行う偏波保持光ファイ
バおよび絶対単一偏波光ファイバに関する。
バイスに関し、より具体的には、光通信ネットワークお
よび光信号処理に用いられ、偏波状態を保持したまま光
の伝送ならびに合流および分岐を行う偏波保持光ファイ
バおよび絶対単一偏波光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】偏波保持光ファイバは、単一モード光フ
ァイバ中の応力分布に異方性を持たせることにより、コ
ア内で直交する２方向に偏波したモードの縮退を解い
て、両モードの伝搬定数に差を持たせるものである。こ
れにより、２つのモードが区別されるため、ある偏波に
一致した光が光ファイバに入射されると、その偏波のみ
が保持されたまま伝搬する。
ァイバ中の応力分布に異方性を持たせることにより、コ
ア内で直交する２方向に偏波したモードの縮退を解い
て、両モードの伝搬定数に差を持たせるものである。こ
れにより、２つのモードが区別されるため、ある偏波に
一致した光が光ファイバに入射されると、その偏波のみ
が保持されたまま伝搬する。
【０００３】この偏波保持光ファイバの代表的なものと
しては、PANDAファイバが知られている。しかし、PANDA
ファイバは、製造過程で光ファイバの母材（クラッド）
のコア部直近の２箇所に孔をあけ、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、母材に応力付与材を押し込む過
程が偏波保持光ファイバの生産性を妨げる大きな要因と
なっている。このような理由から、PANDAファイバの価
格は通常の単一モードファイバの１００倍以上にもなっ
ている。また、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それほど大きくはなく、両モ
ード間のクロストークを−３０ｄＢ以上とするのは困難
である。
しては、PANDAファイバが知られている。しかし、PANDA
ファイバは、製造過程で光ファイバの母材（クラッド）
のコア部直近の２箇所に孔をあけ、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、母材に応力付与材を押し込む過
程が偏波保持光ファイバの生産性を妨げる大きな要因と
なっている。このような理由から、PANDAファイバの価
格は通常の単一モードファイバの１００倍以上にもなっ
ている。また、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それほど大きくはなく、両モ
ード間のクロストークを−３０ｄＢ以上とするのは困難
である。
【０００４】従って、PANDAファイバは、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
が困難であることから、単一偏波の伝送路としては用い
られていない。このようなPANDAファイバにおける製造
の困難性に鑑み、現在、様々な構造のクラッドを有する
光ファイバの開発が行われている。
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
が困難であることから、単一偏波の伝送路としては用い
られていない。このようなPANDAファイバにおける製造
の困難性に鑑み、現在、様々な構造のクラッドを有する
光ファイバの開発が行われている。
【０００５】図４は、フォトニック結晶構造による従来
の偏波保持光ファイバの構造を示す断面図である。この
偏波保持光ファイバは、コア部４１、フォトニック結晶
構造クラッド４２およびジャケット部４３から構成され
ている。本図において、フォトニック結晶構造クラッド
４２は、中心から外周へ向かう破線により４つの分割部
分４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび４２ｄに分割されてい
る。
の偏波保持光ファイバの構造を示す断面図である。この
偏波保持光ファイバは、コア部４１、フォトニック結晶
構造クラッド４２およびジャケット部４３から構成され
ている。本図において、フォトニック結晶構造クラッド
４２は、中心から外周へ向かう破線により４つの分割部
分４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび４２ｄに分割されてい
る。
【０００６】この分割部分４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよ
び４２ｄにおいて、図中○印で示す格子孔からなる回折
格子の格子間隔Λは全て同一である。但し、第１の対向
する分割部分４２ａおよび４２ｃにおける各格子孔の径
ｄ２は、これに隣接する第２の対向する分割部分４２ｂ
および４２ｄにおける各格子孔の径ｄ１よりも大きい
（ｄ２＞ｄ１）。このような構造とすることで、ｘ方向
とｙ方向に伝搬定数差を生じさせ、偏波保持機能が実現
できる。
び４２ｄにおいて、図中○印で示す格子孔からなる回折
格子の格子間隔Λは全て同一である。但し、第１の対向
する分割部分４２ａおよび４２ｃにおける各格子孔の径
ｄ２は、これに隣接する第２の対向する分割部分４２ｂ
および４２ｄにおける各格子孔の径ｄ１よりも大きい
（ｄ２＞ｄ１）。このような構造とすることで、ｘ方向
とｙ方向に伝搬定数差を生じさせ、偏波保持機能が実現
できる。
【０００７】図５は、上述した偏波保持光ファイバの空
孔の径の比を変えた場合における、モード複屈折率の変
化を計算した図である。なお、この計算の詳細は、「偏
波保持機能を有する空孔光ファイバ」（川西、岡本、２
０００年電子情報通信学会通信ソサイティ大会Ｎｏ．Ｂ
−１０−１５３）に示されている。
孔の径の比を変えた場合における、モード複屈折率の変
化を計算した図である。なお、この計算の詳細は、「偏
波保持機能を有する空孔光ファイバ」（川西、岡本、２
０００年電子情報通信学会通信ソサイティ大会Ｎｏ．Ｂ
−１０−１５３）に示されている。
【０００８】モード複屈折率Ｂは、ファイバ内の直交す
る２つの偏波モード（ＨＥ１１ｘモードおよびＨＥ１１
ｙモード）に対応する伝搬定数をβｘ、βｙとしたと
き、 Ｂ＝（βｘ−βｙ）／ｋ （ｋは波数） で表される。ここで、計算には有限要素法を用いた。
る２つの偏波モード（ＨＥ１１ｘモードおよびＨＥ１１
ｙモード）に対応する伝搬定数をβｘ、βｙとしたと
き、 Ｂ＝（βｘ−βｙ）／ｋ （ｋは波数） で表される。ここで、計算には有限要素法を用いた。
【０００９】本図に示すように、偏波保持特性の指標で
あるモード複屈折率Ｂの大きさは、（ｄ２／ｄ１）が大
きいほど大きくなることがわかる。また、（ｄ２／ｄ
１）を２以上とすることで、従来のPANDA型偏波保持光
ファイバと同等以上の複屈折性（PANDA型で５×１０
−４程度）を実現可能である。なお、（ｄ２／ｄ１）の
値を大きくする方法としては、径ｄ２を大きくする方
法、および径ｄ１を小さくする方法がある。
あるモード複屈折率Ｂの大きさは、（ｄ２／ｄ１）が大
きいほど大きくなることがわかる。また、（ｄ２／ｄ
１）を２以上とすることで、従来のPANDA型偏波保持光
ファイバと同等以上の複屈折性（PANDA型で５×１０
−４程度）を実現可能である。なお、（ｄ２／ｄ１）の
値を大きくする方法としては、径ｄ２を大きくする方
法、および径ｄ１を小さくする方法がある。
【００１０】このような構造の偏波保持光ファイバにつ
いては、以下の２文献に試作または計算例が開示されて
いる。 （１）A.Ortigosa-Blanch, J.C.Knight, W.J.Wadswort
h, J.Arriaga, B.J.Mangan, T.A.Birks, P.St.Russell
"Highly birefringent photonic crystal fibers"Opti
cs Letters, Vol.25, pp.1325-1327 (2000) （２）S.B.Libori, J.Broeng, E.Knudsen, A.Bjarklev,
"High-birefringent photonic crystal fiber "OFC 20
01, TuM2, Anaheim (2001) 上記文献に記載された偏波保持光ファイバの断面構造
を、それぞれ図６および７に示す。このうち、図６は実
際に作製されたものの写真を、また図７は計算値に基づ
いて描かれた構造を示す。
いては、以下の２文献に試作または計算例が開示されて
いる。 （１）A.Ortigosa-Blanch, J.C.Knight, W.J.Wadswort
h, J.Arriaga, B.J.Mangan, T.A.Birks, P.St.Russell
"Highly birefringent photonic crystal fibers"Opti
cs Letters, Vol.25, pp.1325-1327 (2000) （２）S.B.Libori, J.Broeng, E.Knudsen, A.Bjarklev,
"High-birefringent photonic crystal fiber "OFC 20
01, TuM2, Anaheim (2001) 上記文献に記載された偏波保持光ファイバの断面構造
を、それぞれ図６および７に示す。このうち、図６は実
際に作製されたものの写真を、また図７は計算値に基づ
いて描かれた構造を示す。
【００１１】図６および図７に示す例では、回折格子に
含まれる全ての格子孔の径ｄ２が、格子間隔Λよりも小
さい値となっている。また、格子孔の径の大きさは、コ
アを挟んで対向する分割部分の一方の対と他方の対とで
異なっており、これにより偏波保持特性が発現してい
る。
含まれる全ての格子孔の径ｄ２が、格子間隔Λよりも小
さい値となっている。また、格子孔の径の大きさは、コ
アを挟んで対向する分割部分の一方の対と他方の対とで
異なっており、これにより偏波保持特性が発現してい
る。
【００１２】図６および７に示す偏波保持光ファイバに
おいて、波長１５５０ｎｍにおけるモード複屈折率Ｂの
大きさ（計算値）は、それぞれ２．８×１０−３および
１．５×１０−３である。
おいて、波長１５５０ｎｍにおけるモード複屈折率Ｂの
大きさ（計算値）は、それぞれ２．８×１０−３および
１．５×１０−３である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６お
よび図７に示すように径ｄ１が格子間隔より小さい場
合、この分割部分における光の閉じ込めが弱くなり、光
がコア部分から本分割部分にしみ出して、光の強度パタ
ンが変化してしまう。そして、最悪の場合、光強度が主
としてコア以外の部分に分布するようになる恐れがあ
る。結果として、ファイバの曲げ損失が生じやすくな
り、ファイバとして使用に適さない。このため、現実に
は径ｄ１を一定の値以下にすることができない。
よび図７に示すように径ｄ１が格子間隔より小さい場
合、この分割部分における光の閉じ込めが弱くなり、光
がコア部分から本分割部分にしみ出して、光の強度パタ
ンが変化してしまう。そして、最悪の場合、光強度が主
としてコア以外の部分に分布するようになる恐れがあ
る。結果として、ファイバの曲げ損失が生じやすくな
り、ファイバとして使用に適さない。このため、現実に
は径ｄ１を一定の値以下にすることができない。
【００１４】また、図７に示す例では、径の大きな格子
孔が周囲の回折格子の配列から外れてコア部分に接近し
た構造となっているが、現実にはこのような偏波保持光
ファイバを作製することは困難である。
孔が周囲の回折格子の配列から外れてコア部分に接近し
た構造となっているが、現実にはこのような偏波保持光
ファイバを作製することは困難である。
【００１５】このように、従来の偏波保持光ファイバ
は、信号光の偏光状態の保持、長距離での伝送、および
作製の容易性を同時に実現することが困難であるという
問題があった。
は、信号光の偏光状態の保持、長距離での伝送、および
作製の容易性を同時に実現することが困難であるという
問題があった。
【００１６】更に、従来の偏波保持光ファイバは、直交
する２つの偏波が両方存在することが可能であるが、こ
のファイバ内を光が長距離伝搬すると、偏波保持光ファ
イバに複屈折が設けられていたとしても、わずかながら
直交する偏波にクロストークが生じる。従って、入射時
にファイバの片方の主軸に光が入射しても、出射時には
偏波クロストークによって直交成分が発生してしまうと
いう問題があった。現に、PANDA型ファイバでは、伝搬
距離が２０ｋｍ以上になるとこの偏波クロストークが問
題になり始める。
する２つの偏波が両方存在することが可能であるが、こ
のファイバ内を光が長距離伝搬すると、偏波保持光ファ
イバに複屈折が設けられていたとしても、わずかながら
直交する偏波にクロストークが生じる。従って、入射時
にファイバの片方の主軸に光が入射しても、出射時には
偏波クロストークによって直交成分が発生してしまうと
いう問題があった。現に、PANDA型ファイバでは、伝搬
距離が２０ｋｍ以上になるとこの偏波クロストークが問
題になり始める。
【００１７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、信号光の偏光
状態を保持したまま、長距離での伝送が可能な偏波保持
光ファイバおよび絶対単一偏波光ファイバを提供するこ
とにある。
たものであり、その目的とするところは、信号光の偏光
状態を保持したまま、長距離での伝送が可能な偏波保持
光ファイバおよび絶対単一偏波光ファイバを提供するこ
とにある。
【００１８】また、本発明の別の目的は、一方の偏波に
対して、これを吸収する構造を設けることによって、フ
ァイバ内に唯一の偏波を伝搬可能とする絶対単一偏波光
ファイバを提供することにある。
対して、これを吸収する構造を設けることによって、フ
ァイバ内に唯一の偏波を伝搬可能とする絶対単一偏波光
ファイバを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、コアと、該コアの周囲に
設けられたクラッドであって、光を前記コアに閉じ込め
るように所定の間隔をあけて配列した格子孔を有するク
ラッドとを備えた偏波保持光ファイバであって、前記格
子孔のうちの、前記コアを挟んで対向する前記コア近傍
の一対の格子孔の径は、前記格子孔のうちの他のものの
径よりも大きく、かつ前記所定の格子間隔よりも大きい
ことを特徴とする。
め、請求項１に記載の発明は、コアと、該コアの周囲に
設けられたクラッドであって、光を前記コアに閉じ込め
るように所定の間隔をあけて配列した格子孔を有するク
ラッドとを備えた偏波保持光ファイバであって、前記格
子孔のうちの、前記コアを挟んで対向する前記コア近傍
の一対の格子孔の径は、前記格子孔のうちの他のものの
径よりも大きく、かつ前記所定の格子間隔よりも大きい
ことを特徴とする。
【００２０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の偏波保持光ファイバにおいて、前記クラッド
は、フォトニック結晶構造クラッドであることを特徴と
する。
に記載の偏波保持光ファイバにおいて、前記クラッド
は、フォトニック結晶構造クラッドであることを特徴と
する。
【００２１】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の偏波保持光ファイバにおいて、前記一
対の格子孔の径と、前記格子孔のうちの他のものの径と
の和は、前記所定の格子間隔の２倍よりも小さいことを
特徴とする。
または２に記載の偏波保持光ファイバにおいて、前記一
対の格子孔の径と、前記格子孔のうちの他のものの径と
の和は、前記所定の格子間隔の２倍よりも小さいことを
特徴とする。
【００２２】これにより、最も効果的にモード複屈折率
を大きくすることが可能となる。
を大きくすることが可能となる。
【００２３】また、請求項４に記載の発明は、コアと、
該コアの周囲に設けられたクラッドであって、光を前記
コアに閉じ込めるように所定の間隔をあけて配列した格
子孔を有するクラッドとを備えた絶対単一偏波光ファイ
バであって、前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対
向する前記コア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔
のうちの他のものの径よりも大きく、かつ前記所定の格
子間隔よりも大きく、前記一対の格子孔の一方または両
方の内側に、金属膜層を配していることを特徴とする。
該コアの周囲に設けられたクラッドであって、光を前記
コアに閉じ込めるように所定の間隔をあけて配列した格
子孔を有するクラッドとを備えた絶対単一偏波光ファイ
バであって、前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対
向する前記コア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔
のうちの他のものの径よりも大きく、かつ前記所定の格
子間隔よりも大きく、前記一対の格子孔の一方または両
方の内側に、金属膜層を配していることを特徴とする。
【００２４】また、請求項５に記載の発明は、コアと、
該コアの周囲に設けられたクラッドであって、光を前記
コアに閉じ込めるように所定の間隔をあけて配列した格
子孔を有するクラッドとを備えた絶対単一偏波光ファイ
バであって、前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対
向する前記コア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔
のうちの他のものの径よりも大きく、かつ前記所定の格
子間隔よりも大きく、前記一対の格子孔の一方または両
方の内側に、屈折率の異なる２種類の媒質が交互に重ね
られた多層膜を配していることを特徴とする。
該コアの周囲に設けられたクラッドであって、光を前記
コアに閉じ込めるように所定の間隔をあけて配列した格
子孔を有するクラッドとを備えた絶対単一偏波光ファイ
バであって、前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対
向する前記コア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔
のうちの他のものの径よりも大きく、かつ前記所定の格
子間隔よりも大きく、前記一対の格子孔の一方または両
方の内側に、屈折率の異なる２種類の媒質が交互に重ね
られた多層膜を配していることを特徴とする。
【００２５】また、請求項６に記載の発明は、請求項４
または５に記載の絶対単一偏波光ファイバにおいて、前
記クラッドは、フォトニック結晶構造クラッドであるこ
とを特徴とする。
または５に記載の絶対単一偏波光ファイバにおいて、前
記クラッドは、フォトニック結晶構造クラッドであるこ
とを特徴とする。
【００２６】更に、請求項７に記載の発明は、請求項４
〜６のいずれかに記載の絶対単一偏波光ファイバにおい
て、前記一対の格子孔の径と、前記格子孔のうちの他の
ものの径との和は、前記所定の格子間隔の２倍よりも小
さいことを特徴とする。
〜６のいずれかに記載の絶対単一偏波光ファイバにおい
て、前記一対の格子孔の径と、前記格子孔のうちの他の
ものの径との和は、前記所定の格子間隔の２倍よりも小
さいことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
施の形態について詳細に説明する。
【００２８】図１は、本発明を適用した偏波保持光ファ
イバの構造を示す断面図である。本発明を適用した偏波
保持光ファイバは、コア部１１、フォトニック結晶構造
クラッド１２、およびジャケット部１３から構成されて
いる。
イバの構造を示す断面図である。本発明を適用した偏波
保持光ファイバは、コア部１１、フォトニック結晶構造
クラッド１２、およびジャケット部１３から構成されて
いる。
【００２９】フォトニック結晶構造クラッド１２は、光
を前記コアに閉じ込めるように所定の間隔Λをあけて配
列した格子孔を有しており、上述した従来技術と同様
に、中心から外周へ向かう破線により分割された４つの
分割部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄからな
る。ここで、コア部１１を挟んで対向する一対の分割部
分１２ａおよび１２ｃが有する複数の格子孔のうち、コ
ア部１１近傍の格子孔１４ａおよび１４ｃの径ｄ２は、
コア部１１を挟んで対向する他の一対の分割部分１２ｂ
および１２ｄが有する格子孔の径ｄ１よりも大きく形成
されている。更に、分割部分１２ａおよび１２ｃが有す
る格子孔の径ｄ２は、格子間隔Λよりも大きく形成され
ている。
を前記コアに閉じ込めるように所定の間隔Λをあけて配
列した格子孔を有しており、上述した従来技術と同様
に、中心から外周へ向かう破線により分割された４つの
分割部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄからな
る。ここで、コア部１１を挟んで対向する一対の分割部
分１２ａおよび１２ｃが有する複数の格子孔のうち、コ
ア部１１近傍の格子孔１４ａおよび１４ｃの径ｄ２は、
コア部１１を挟んで対向する他の一対の分割部分１２ｂ
および１２ｄが有する格子孔の径ｄ１よりも大きく形成
されている。更に、分割部分１２ａおよび１２ｃが有す
る格子孔の径ｄ２は、格子間隔Λよりも大きく形成され
ている。
【００３０】コア部１１近傍の格子孔１４ａおよび１４
ｃの直径ｄ２が、格子間隔Λよりも大きく形成されてい
ることは、本発明の最大の特徴であり、このような構造
をとることにより、ｘ方向およびｙ方向に関するモード
複屈折率Ｂを増加させることが可能となる。
ｃの直径ｄ２が、格子間隔Λよりも大きく形成されてい
ることは、本発明の最大の特徴であり、このような構造
をとることにより、ｘ方向およびｙ方向に関するモード
複屈折率Ｂを増加させることが可能となる。
【００３１】格子間隔Λよりも大きな直径を有する格子
孔１４ａおよび１４ｃを形成する場合、他の格子孔の直
径との関係を決める必要がある。図１に示す例では、 ｄ１＋ｄ２＜２Λ の関係が満たされている。この条件を満たすことによ
り、全体として格子間隔Λを維持することが可能とな
り、従って格子の配列（中心位置）を変えることなく、
コア部に直近の２つの格子孔の直径を格子間隔Λよりも
大きくすることができる。
孔１４ａおよび１４ｃを形成する場合、他の格子孔の直
径との関係を決める必要がある。図１に示す例では、 ｄ１＋ｄ２＜２Λ の関係が満たされている。この条件を満たすことによ
り、全体として格子間隔Λを維持することが可能とな
り、従って格子の配列（中心位置）を変えることなく、
コア部に直近の２つの格子孔の直径を格子間隔Λよりも
大きくすることができる。
【００３２】このような偏波保持光ファイバは、例え
ば"Low-loss, 2-km-long photonic crystal fiber with
zero GVD in the near IR suitable for picosecond p
ulse propagation at the 800 nm band," (H. Kubota,
K. Suzuki, S. Kawanishi, M.Nakazawa, M. Tanaka, an
d M. Fujita, Tech. Digest of Conference on Lasersa
nd Electro-optics (CLEO), CPD3, 2001)に記載されて
いるような、周知のフォトニック結晶構造偏波保持光フ
ァイバの製造方法により製造することができる。
ば"Low-loss, 2-km-long photonic crystal fiber with
zero GVD in the near IR suitable for picosecond p
ulse propagation at the 800 nm band," (H. Kubota,
K. Suzuki, S. Kawanishi, M.Nakazawa, M. Tanaka, an
d M. Fujita, Tech. Digest of Conference on Lasersa
nd Electro-optics (CLEO), CPD3, 2001)に記載されて
いるような、周知のフォトニック結晶構造偏波保持光フ
ァイバの製造方法により製造することができる。
【００３３】図２は、コア直近の格子孔の大きさが異な
る偏波保持光ファイバに関する、波長に対するモード複
屈折率Ｂの計算結果を示す図である。本図に示す例で
は、格子間隔Λを４μｍとし、分割部分１２ｂおよび１
２ｄ内の格子孔の径ｄ１を１．９μｍとした。また、径
ｄ２を３．６μｍ、４．０μｍ、４．４μｍおよび４．
７μｍと変えて計算を行った。この計算結果は、それぞ
れ図中の曲線２０１、２０２、２０３および２０４に示
されている。分割部分１２ａおよび１２ｃにおけるコア
近傍の格子孔の径ｄ２が大きくなるほど、モード複屈折
率Ｂが大きくなることがわかる。
る偏波保持光ファイバに関する、波長に対するモード複
屈折率Ｂの計算結果を示す図である。本図に示す例で
は、格子間隔Λを４μｍとし、分割部分１２ｂおよび１
２ｄ内の格子孔の径ｄ１を１．９μｍとした。また、径
ｄ２を３．６μｍ、４．０μｍ、４．４μｍおよび４．
７μｍと変えて計算を行った。この計算結果は、それぞ
れ図中の曲線２０１、２０２、２０３および２０４に示
されている。分割部分１２ａおよび１２ｃにおけるコア
近傍の格子孔の径ｄ２が大きくなるほど、モード複屈折
率Ｂが大きくなることがわかる。
【００３４】図３は、本発明を適用した偏波保持光ファ
イバの、波長に対するモード複屈折率Ｂの実測値を示す
グラフである。本図に示す例ではサンプルファイバとし
て、格子間隔Λが４μｍ、分割部分１２ｂおよび１２ｄ
内の格子孔の径ｄ１が１．９μｍ、分割部分１２ａおよ
び１２ｃにおけるコア近傍の格子孔の径ｄ２が４．７μ
ｍの偏波保持光ファイバを用いて測定を行った。
イバの、波長に対するモード複屈折率Ｂの実測値を示す
グラフである。本図に示す例ではサンプルファイバとし
て、格子間隔Λが４μｍ、分割部分１２ｂおよび１２ｄ
内の格子孔の径ｄ１が１．９μｍ、分割部分１２ａおよ
び１２ｃにおけるコア近傍の格子孔の径ｄ２が４．７μ
ｍの偏波保持光ファイバを用いて測定を行った。
【００３５】図２および図３の比較から明らかなよう
に、実験結果は計算値と良く一致している。また、波長
１５５０ｎｍにおけるモード複屈折率Ｂは１．４×１０
−３であり、従来技術よりも大きな値が得られているこ
とがわかる。
に、実験結果は計算値と良く一致している。また、波長
１５５０ｎｍにおけるモード複屈折率Ｂは１．４×１０
−３であり、従来技術よりも大きな値が得られているこ
とがわかる。
【００３６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上述の実施形態に限定されず、他の種々
の形態でも実施できることはいうまでもない。
たが、本発明は上述の実施形態に限定されず、他の種々
の形態でも実施できることはいうまでもない。
【００３７】例えば、図１に示す格子孔の分割部分１２
ａおよび１２ｃにおけるコア１１近傍の格子孔１４ａお
よび１４ｃの一方または両方の内側に、アルミニウムや
金などの金属を配してもよい。格子孔１４ａおよび１４
ｃに金属を付着することにより、金属面に垂直な電界成
分を持つ偏波が吸収され、金属面に水平な電界成分を持
つ偏波のみが光ファイバを伝搬する。
ａおよび１２ｃにおけるコア１１近傍の格子孔１４ａお
よび１４ｃの一方または両方の内側に、アルミニウムや
金などの金属を配してもよい。格子孔１４ａおよび１４
ｃに金属を付着することにより、金属面に垂直な電界成
分を持つ偏波が吸収され、金属面に水平な電界成分を持
つ偏波のみが光ファイバを伝搬する。
【００３８】また、図８に示すように、コア１１近傍の
格子孔１４ａおよび１４ｃの内側に、屈折率が互いに異
なる２種類の媒質８０１および８０２を交互に重ねた多
層膜を付着してもよい。このような構造にすると、多層
膜に入射する光の反射率、透過率が入射光の偏光方向に
よって異なるため、片方の偏波のみの吸収損失を増加さ
せることが可能となる。従って、一方の偏波のみが本発
明にかかる光ファイバを伝搬する。
格子孔１４ａおよび１４ｃの内側に、屈折率が互いに異
なる２種類の媒質８０１および８０２を交互に重ねた多
層膜を付着してもよい。このような構造にすると、多層
膜に入射する光の反射率、透過率が入射光の偏光方向に
よって異なるため、片方の偏波のみの吸収損失を増加さ
せることが可能となる。従って、一方の偏波のみが本発
明にかかる光ファイバを伝搬する。
【００３９】なお、図８は格子孔１４ａおよび１４ｃの
両方の内側に多層膜を配した例を示しているが、格子孔
１４ａおよび１４ｃのいずれか一方の内側に多層膜を配
することとしてもよい。
両方の内側に多層膜を配した例を示しているが、格子孔
１４ａおよび１４ｃのいずれか一方の内側に多層膜を配
することとしてもよい。
【００４０】これらの場合、本発明にかかる光ファイバ
は、１つの偏波のみが伝搬可能な絶対単一偏波ファイバ
となる。
は、１つの偏波のみが伝搬可能な絶対単一偏波ファイバ
となる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コア近傍のフォトニック結晶構造に極めて大きなモード
複屈折率を与えることとしたので、偏波クロストークの
抑圧などが可能となることから、信号光の安定化が図れ
る。結果として、信号光の偏光状態を保持したまま、従
来の偏波保持光ファイバよりも長距離伝送することが可
能となる。
コア近傍のフォトニック結晶構造に極めて大きなモード
複屈折率を与えることとしたので、偏波クロストークの
抑圧などが可能となることから、信号光の安定化が図れ
る。結果として、信号光の偏光状態を保持したまま、従
来の偏波保持光ファイバよりも長距離伝送することが可
能となる。
【００４２】また、所定間隔の回折格子を有するフォト
ニック結晶構造クラッドを採用したので、モード複屈折
率が大きな光ファイバを極めて容易に製造できるという
効果が得られる。
ニック結晶構造クラッドを採用したので、モード複屈折
率が大きな光ファイバを極めて容易に製造できるという
効果が得られる。
【００４３】更に、本発明により、一方の偏波に対して
これを吸収する構造を設けることによって、光ファイバ
内に唯一の偏波成分のみを長距離にわたり伝搬させるこ
とが可能となる。
これを吸収する構造を設けることによって、光ファイバ
内に唯一の偏波成分のみを長距離にわたり伝搬させるこ
とが可能となる。
【図１】本発明を適用した偏波保持光ファイバの構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】コア近傍の格子孔の径の大きさを変えた場合に
おける、波長に対するモード複屈折率Ｂの計算結果を示
す図である。
おける、波長に対するモード複屈折率Ｂの計算結果を示
す図である。
【図３】本発明を適用した偏波保持光ファイバを実際に
作製して、モード複屈折率Ｂを測定した結果を示す図で
ある。
作製して、モード複屈折率Ｂを測定した結果を示す図で
ある。
【図４】従来の偏波保持光ファイバの構造を示す断面図
である。
である。
【図５】従来の偏波保持光ファイバにおける、空孔の径
の比とモード複屈折率Ｂとの関係を示す図である。
の比とモード複屈折率Ｂとの関係を示す図である。
【図６】文献（１）に記載された偏波保持光ファイバの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図７】文献（２）に記載された偏波保持光ファイバの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図８】本発明を適用した絶対単一偏波ファイバの断面
の一部を示す図である。
の一部を示す図である。
１１ コア部
１２ フォトニック結晶構造クラッド
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 分割部分
１３ ジャケット部
１４ａ、１４ｃ 格子孔
４１ コア部
４２ フォトニック結晶構造クラッド
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ 分割部分
４３ ジャケット部
８０１、８０２ 多層膜
Λ 格子間隔
Ｂ モード複屈折率
ｄ１、ｄ２ 径
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 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 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 AC09 AC44 AC62
Claims (7)
- 【請求項１】 コアと、該コアの周囲に設けられたクラ
ッドであって、光を前記コアに閉じ込めるように所定の
間隔をあけて配列した格子孔を有するクラッドとを備え
た偏波保持光ファイバであって、 前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対向する前記コ
ア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔のうちの他の
ものの径よりも大きく、かつ前記所定の格子間隔よりも
大きいことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 【請求項２】 前記クラッドは、フォトニック結晶構造
クラッド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】 前記一対の格子孔の径と、前記格子孔の
うちの他のものの径との和は、前記所定の格子間隔の２
倍よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記
載の偏波保持光ファイバ。 - 【請求項４】 コアと、該コアの周囲に設けられたクラ
ッドであって、光を前記コアに閉じ込めるように所定の
間隔をあけて配列した格子孔を有するクラッドとを備え
た絶対単一偏波光ファイバであって、 前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対向する前記コ
ア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔のうちの他の
ものの径よりも大きく、かつ前記所定の格子間隔よりも
大きく、前記一対の格子孔の一方または両方の内側に、
金属膜層を配していることを特徴とする絶対単一偏波光
ファイバ。 - 【請求項５】 コアと、該コアの周囲に設けられたクラ
ッドであって、光を前記コアに閉じ込めるように所定の
間隔をあけて配列した格子孔を有するクラッドとを備え
た絶対単一偏波光ファイバであって、 前記格子孔のうちの、前記コアを挟んで対向する前記コ
ア近傍の一対の格子孔の径は、前記格子孔のうちの他の
ものの径よりも大きく、かつ前記所定の格子間隔よりも
大きく、前記一対の格子孔の一方または両方の内側に、
屈折率の異なる２種類の媒質が交互に重ねられた多層膜
を配していることを特徴とする絶対単一偏波光ファイ
バ。 - 【請求項６】 前記クラッドは、フォトニック結晶構造
クラッドであることを特徴とする請求項４または５に記
載の絶対単一偏波光ファイバ。 - 【請求項７】 前記一対の格子孔の径と、前記格子孔の
うちの他のものの径との和は、前記所定の格子間隔の２
倍よりも小さいことを特徴とする請求項４〜６のいずれ
かに記載の絶対単一偏波光ファイバ。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
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| DK02768087T DK1441244T3 (da) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Polarisationsbevarende optisk fiber og absolut enkelt polarisationsoptisk fiber |
| PCT/JP2002/009970 WO2003029854A1 (fr) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Fibre optique a maintien de polarisation et fibre optique a polarisation unique absolue |
| AT02768087T ATE346319T1 (de) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Polarisationserhaltender lichtwellenleiter und absolut-einzelpolarisations lichtwellenleiter |
| DE60216312T DE60216312T2 (de) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Polarisationserhaltender lichtwellenleiter und absolut-einzelpolarisations lichtwellenleiter |
| EP02768087A EP1441244B1 (en) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Polarization preserving optical fiber and absolute single polarization optical fiber |
| US10/491,068 US7046887B2 (en) | 2001-09-27 | 2002-09-26 | Polarization preserving optical fiber and absolute single polarization optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297979A JP3734733B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 偏波保持光ファイバおよび絶対単一偏波光ファイバ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19118957
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP1441244B1 (ja) |
| JP (1) | JP3734733B2 (ja) |
| AT (1) | ATE346319T1 (ja) |
| DE (1) | DE60216312T2 (ja) |
| DK (1) | DK1441244T3 (ja) |
| WO (1) | WO2003029854A1 (ja) |
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| CN100443934C (zh) * | 2004-10-29 | 2008-12-17 | 香港理工大学 | 双模光子晶体光纤及其应用 |
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| CN104216043A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-12-17 | 合肥工业大学 | 光子晶体光纤偏振分束器 |
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| WO2005083483A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-09 | Danmarks Tekniske Universitet (Dtu) | Birefringent optical fibre |
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| CN100592114C (zh) * | 2007-05-11 | 2010-02-24 | 江苏大学 | 一种微结构保偏光纤 |
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| US8561473B2 (en) | 2007-12-18 | 2013-10-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Force sensor temperature compensation |
| CN101923187B (zh) * | 2010-04-16 | 2012-05-23 | 江苏大学 | 一种单偏振光子晶体光纤 |
| CN102778723B (zh) * | 2011-05-13 | 2013-12-18 | 聊城大学 | 一种短轴渐减椭圆空气孔阵列的单模单偏振光子晶体光纤 |
| US8811784B2 (en) * | 2011-10-04 | 2014-08-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber and optical transmission system |
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| CN109932777A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-06-25 | 西南科技大学 | 一种高灵敏度压力传感光子晶体光纤及其压力传感器 |
| CN110412682B (zh) * | 2019-07-29 | 2020-12-22 | 河北科技大学 | 基于金纳米材料填充的高双折射光子晶体光纤以及采用该光纤的偏振滤波器 |
| CN110426780A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-08 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种小圆孔星形排列的单模单偏振光子晶体光纤 |
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| CN111812770A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-23 | 艾菲博(宁波)光电科技有限责任公司 | 一种实芯保偏无截止单模微结构光纤及其制备工艺 |
| US11391886B2 (en) * | 2020-06-25 | 2022-07-19 | IRflex Corporation | Polarization-maintaining photonic crystal fiber |
| CN113589427B (zh) * | 2021-07-28 | 2022-08-26 | 北京邮电大学 | 一种双芯光子晶体光纤偏振分束器 |
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-
2002
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