JP2003222739A - 偏波保持フォトニッククリスタルファイバ - Google Patents

偏波保持フォトニッククリスタルファイバ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】顕微鏡等による拡大観察により偏波面が容易に
判別できる偏波保持フォトニッククリスタルファイバを
提供する。 【解決手段】コア１に隣接する六つの細孔４ａ，４ｂの
うち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ｂが、他
の四つの細孔４ａよりも径が大きいため、この偏波保持
フォトニッククリスタルファイバ１０は偏波保持機能を
有する。コア１の周囲の多数の細孔４ａ，４ｂからなる
クラッド部２の外側にはオーバークラッド部３が存し、
このオーバークラッド部３には、コア１を挟んで相対向
する位置に一対のマーキング部５が形成されている。マ
ーキング部５は孔であり、ファイバ１０を図の上側から
見るとクラッド部２とは異なる位置に視認できて、それ
により、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０
の偏波面の方向が判別する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏波保持フォトニ
ッククリスタルファイバに関する。
【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
目されている。このフォトニッククリスタルファイバ
は、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細
孔が結晶状に配列されたクラッド部と、さらにクラッド
部をサポートするためにクラッド部の周囲に設けられた
オーバークラッド部とを備えている。
【０００３】一方、偏光や干渉を利用した光ファイバセ
ンサやコヒーレント光ファイバ通信等には、偏波安定性
が高い偏波保持ファイバを使用している。上記フォトニ
ッククリスタルファイバも、その波長分散特性を生かし
て偏波保持フォトニッククリスタルファイバとしての使
用が検討されている。このようにフォトニッククリスタ
ルファイバを偏波保持ファイバにするには、コア、ある
いはコア近辺の細孔配置に工夫を凝らし、例えばコアの
断面形状を楕円形状や長方形状にしたり、コアに隣接す
る細孔の一部を他の細孔とは異なる径にしたりすればよ
い。
【０００４】ところで、二本の光ファイバの端部同士を
融着し接合する際には、顕微鏡等により光ファイバを側
面より拡大観察して、コアの位置を合わせて端面同士を
突き合わせてから融着を行っている。偏波保持ファイバ
の接合においては、さらに二本のファイバの偏波面を一
致させる必要がある。従来偏波保持ファイバとして使用
されているＰＡＮＤＡファイバは、コアの両脇に配置さ
れた応力付与部分が他の部分と屈折率が異なるため、顕
微鏡観察により判別できるので、比較的容易に二本のフ
ァイバの偏波面を合わせることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏波保
持フォトニッククリスタルファイバは側面から顕微鏡観
察しても、偏波面が判別できるコア近辺の部分はその周
囲の多数の細孔に隠されてしまっていて、偏波面を判別
することができないので、二本の偏波保持フォトニック
クリスタルファイバの偏波面を一致させて接合すること
は非常に困難であった。
【０００６】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、顕微鏡等による
拡大観察により偏波面が容易に判別できる偏波保持フォ
トニッククリスタルファイバを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、オーバークラッド部に偏波面を表示するマーキン
グ部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバ
とした。
【０００８】具体的には、請求項１の発明は、コアの周
囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に
配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けら
れたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッ
ククリスタルファイバを前提とする。
【０００９】そして、上記オーバークラッド部に、保持
される偏波面を表示するマーキング部が設けられている
ものとする。
【００１０】ここで、多数の細孔が結晶状に配列された
というのは、多数の細孔がファイバ横断面において規則
的に配列していることであって、例えば、最小単位が正
三角形、正方形又は長方形である格子配列等を挙げるこ
とができる。細孔は、径が０．１〜１０μｍであること
がファイバ特性上好ましい。また、保持される偏波面を
表示するマーキング部というのは、顕微鏡等による拡大
観察により他のオーバークラッド部とは判別される部分
であって、保持される偏波面と予め特定の位置関係を有
していて、ファイバ内での該マーキング部の位置が判明
すれば上記偏波面における偏波方向が判明するというこ
とである。判別は、目視によるものであっても良いし、
計測器によるものであってもよい。
【００１１】請求項１の発明であれば、顕微鏡等により
拡大観察することで偏波面が判別できるので、容易に偏
波保持フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイ
バとを、偏波面を一致させて接合することができる。接
合する他の光ファイバは、偏波保持フォトニッククリス
タルファイバ、あるいは他の種類の偏波保持ファイバが
挙げられる。
【００１２】マーキング部は、周囲のオーバークラッド
部の遮断波長とは異なる波長の光を遮断したり、あるい
は発光したりするもの等を挙げることができる。また、
マーキング部とクラッド部との距離が２μｍ以上であれ
ば、顕微鏡等による拡大観察においてマーキング部とク
ラッド部との見分けがつきやすいので好ましい。
【００１３】次に、請求項２の発明は、請求項１におい
て、上記マーキング部は、上記オーバークラッド部を構
成する材料とは屈折率の異なる材料からなるものとす
る。
【００１４】請求項２の発明であれば、通常の光学顕微
鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、
構造が簡単で製造も容易であるので、製造コストを低く
できる。マーキング部は、ファイバ横断面において、一
箇所だけ設けることが、コスト等の面から好ましい。
【００１５】次に、請求項３の発明は、請求項１におい
て、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔で
あるものとする。
【００１６】請求項３の発明であれば、通常の光学顕微
鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、
構造が簡単であり、製造が非常に容易であるので、製造
コストを請求項２の発明の場合よりもさらに低くでき
る。孔径は２μｍ以上が、視認性良好なので好ましい。
孔径が２０μｍよりも大きくなると、ファイバの機械強
度が低下するおそれがあるので、２０μｍ以下が好まし
い。また、マーキング部とクラッド部との距離がマーキ
ング部の孔径以上であれば、顕微鏡等による拡大観察に
おいてマーキング部とクラッド部との見分けがつきやす
いので好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１８】−第一の実施の形態− 図１（Ａ）に第一の実施の形態に係る偏波保持フォトニ
ッククリスタルファイバ１０の横断面を示す。この偏波
保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、石英ガラ
スよりなるコア１の周囲に、光ファイバ軸方向に延びる
多数の細孔４ａ，４ｂが、最小単位が正三角形格子の結
晶状に配列されたクラッド部２と、このクラッド部２の
周囲に石英ガラスよりなるオーバークラッド部３とを備
えている。そして、オーバークラッド部３には、コア１
を挟んで対称の位置に一対のマーキング部５が設けられ
ている。
【００１９】この偏波保持フォトニッククリスタルファ
イバ１０は、コア１に隣接する六つの細孔４ａ，４ｂの
うち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ｂが、他
の四つの細孔４ａよりも径が大きい。このような細孔４
ａ，４ｂ配置にすることで、偏波保持機能が光ファイバ
１０に備わる。すなわち、大きい径の一対の細孔４ｂの
中心を結ぶ直線を含みファイバ横断面に垂直な偏波面
（以下、第一の偏波面という）と、それに直交する偏波
面（以下、第二の偏波面という）とでは、コア１隣接の
細孔４ａ，４ｂ配置により、伝搬する二つの偏波モード
間の伝搬定数に差ができるので、偏波が保持される。
【００２０】上記一対のマーキング部５は、光ファイバ
１０軸方向に延びていて、クラッド部２を構成している
細孔４ａ，４ｂよりも径が大きい孔であって、それら細
孔の中心は第一の偏波面上にある。すなわち、マーキン
グ部５は偏波面を表示する位置に配置されている。
【００２１】次に、偏波保持フォトニッククリスタルフ
ァイバ１０を顕微鏡観察したときに偏波面の方向が判別
できることについて説明する。
【００２２】図１（Ｂ）は、偏波保持フォトニッククリ
スタルファイバ１０を図１（Ａ）に示す断面の右側から
見た側面図である。細孔４ａ，４ｂからなるクラッド部
２の部分は、石英ガラスだけの部分であるオーバークラ
ッド部３よりも屈折率が低いため、黒く見える。このと
き、マーキング部５も孔であるため黒く見えるはずであ
るが、クラッド部２と重なった位置にあるために、マー
キング部５の位置は判別できない。一方、図１（Ａ）を
上側から見ると（図１（Ｃ））、クラッド部２とは別
に、オーバークラッド部３の中に一対のマーキング部５
を目視することができる。従って、この観測方向に直交
する面が第一の偏波面であることが判別でき、二本の偏
波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を接合する
ときに顕微鏡等により拡大観察することで偏波面を容易
に一致させることができる。
【００２３】本実施形態に係る偏波保持フォトニックク
リスタルファイバ１０に比べて、図１０に示す上記マー
キング部５が存しない従来の偏波保持フォトニッククリ
スタルファイバ２０では、ファイバ２０側面のどの方向
から観察してもほとんど同じに見えるため（図１０
（Ｂ）、（Ｃ））、偏波面が判別できない。実際には、
クラッド部２の幅が少し異なる（Ｗ２＞Ｗ１）のである
が、目視で区別することは不可能である。
【００２４】次に、本実施形態に係る偏波保持フォトニ
ッククリスタルファイバ１０の製造方法について説明す
る。
【００２５】まず、ＳｉＯ2製の円筒であるサポート管
を用意する。このサポート管はオーバークラッド部３に
なる部分であって、管としての厚みが大きく外径が内径
の２〜５倍程度である。それから、サポート管の厚み部
分にマーキング部５となる二つの孔をサポート管の軸方
向に開ける。これらの孔は、サポート管中心軸を挟んで
相対向する位置となるよう、開けられる。さらに、サポ
ート管の内壁を横断面が六角形となるように研削する。
【００２６】そして次に、互いに同一外径を有する、一
本のＳｉＯ2製の円柱（ロッド）と、二本のＳｉＯ2製の
大内径細管（キャピラリー）と、多数のＳｉＯ2製の小
内径細管（キャピラリー）とを用意する。上記ロッド
は、コアになるものとして上記サポート管の中心部に配
置し、このロッドの両脇であって、上記マーキング部５
用孔の中心同士を結ぶ線上に上記大内径キャピラリーを
配置し、サポート管内部空間の残りの部分には上記小内
径キャピラリーを詰めて、ファイバ母材であるプリフォ
ームを作製する。プリフォームでのロッドやキャピラリ
ーの配置は、図１（Ａ）の配置と同様である。
【００２７】上記サポート管及びロッドは、ＶＡＤ法、
ＯＶＤ法又はＭＣＶＤ法等の公知の方法で作製すればよ
い。上記キャピラリーは、比較的大径の円筒部材である
キャピラリー母材を加熱延伸して細径化する線引き加工
によって形成すればよい。
【００２８】こうして作製されたプリフォームは、塩素
ガス等で脱水処理を施された後、線引き炉内で加熱した
後に延伸する線引き加工を施されて細径化（ファイバ
化）され光ファイバとなる。線引き工程の前に、プリフ
ォームの端部を封止しておくと、線引き工程時に細孔や
孔が潰れてしまうことが防止されるため好ましい。
【００２９】光ファイバに線引きされると、サポート管
とキャピラリー、キャピラリーとロッド、キャピラリー
同士は同じ素材であるので、融着一体化して境目がなく
なり、図１（Ａ）に示す偏波保持フォトニッククリスタ
ルファイバ１０となる。
【００３０】これまで説明したように、本実施形態に係
る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、オ
ーバークラッド部３に孔であるマーキング部５を有して
いるので、顕微鏡によりファイバ１０側面を拡大して観
察することにより、偏波面の方向を容易に判別できる。
このため、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１
０同士、あるいは偏波保持フォトニッククリスタルファ
イバ１０と他の偏波保持ファイバ等との偏波面を一致さ
せての接合作業が、短時間で簡単に行える上、作業者の
熟練度が低くても正確な接合が行える。従って接合作業
のコストを低減できる。また、マーキング部５は、オー
バークラッド部３となるサポート管に二つ孔を開けるだ
けなので、容易に短時間で作業でき、製造コストも低く
できる。
【００３１】−第二の実施の形態− 図２は、第二の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、第一の実施の形態のマーキング部５を楕円形の孔と
したものである。楕円の長径方向が、二つのマーキング
部５の中心を結ぶ線の延びる方向に略一致している。こ
こで、本実施形態の楕円の長径と第一の実施形態のマー
キング部５の円の径とが略同じであるので、ファイバ１
０側面からの視認性は同等であるが、ファイバ１０単位
長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態
の方が第一の実施形態よりも小さいので、ファイバを曲
げたときの破断起点が少なくなり、機械的強度は本実施
形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形
態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同
様である。
【００３２】−第三の実施の形態− 図３は、第三の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径
の孔としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０
側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣るが、フ
ァイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積
が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいの
で、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作
用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方
法も第一の実施形態と同様である。
【００３３】−第四の実施の形態− 図４は、第四の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、マーキング部５を、小径の孔三つをファイバ１０径
方向に一列に並べて、クラッド部２の両脇に二箇所形成
している。並び方向の孔三つ分の長さは、第一の実施の
形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実施の形態
は、近接した三つの孔をサポート管に開けるので、やや
手間がかかりガラスに割れが生じるおそれがあるが、フ
ァイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも
優っていて、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング
部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よ
りも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きく
なる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。
また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３４】−第五の実施の形態− 図５は、第五の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、マーキング部５を、小径の孔三つを互いに孔径以上
に離して略正三角形に並べて、クラッド部２の両脇に二
箇所形成している。この正三角形の一辺の長さは、第一
の実施の形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実
施の形態は、三つの孔をサポート管に開けるので、やや
手間がかかるが、ファイバ１０側面からの視認性は第一
の実施の形態よりも優っていて、ファイバ１０単位長さ
当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方
が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実
施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施
形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と
同様である。
【００３５】−第六の実施の形態− 図６は、第六の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径
の孔一つだけとしたものである。本実施の形態は、ファ
イバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣
るが、マーキング部５用の穴開け加工の手間が少なくな
り、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の
表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さ
いので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他
の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製
造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３６】−第七の実施の形態− 図７は、第七の実施の形態に係る偏波保持フォトニック
クリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態
は、第一の実施の形態よりも小さな径の孔二つをクラッ
ド部２の径と同じ距離だけ離して配置してマーキング部
５としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側
面からの視認において、図７の真上又は真下から観察し
た場合は、マーキング部５がクラッド部２に隠れて見え
ないが、真上や真下からファイバ１０を少し回転させた
位置で見ると、マーキング部５が見える。すなわち、本
実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファ
イバ１０は、側面からの顕微鏡等による拡大観察により
偏波面の方向を正確に知ることができ、偏波面同士のず
れが非常に小さいファイバ１０同士の接合を行える。ま
た、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の
表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さ
いので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他
の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製
造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３７】−その他の実施の形態− 上記の実施形態は例であって、本発明はこれらの例に限
定されない。偏波保持機能を発現させる構造は、図８や
図９に示す構造でも構わない。図８は、コア１に隣接し
た六個の細孔４ａ，４ｂのうち、コア１を挟んで相対向
する一対の細孔４ａよりも、他の四つの細孔４ｂの方が
径が大きい。これらの周りは、小径の細孔４ａが多数結
晶状に配置されてクラッド部２になっている。図９は、
コア１径が直交する二方向で異なっていて、偏波保持機
能を発現している。このコア１の径の比は、図の縦が二
に対して横が一の割合となっていて、コア１の周囲は、
小径の細孔４ａが多数結晶状に配置されてクラッド部２
になっている。さらに、上記構造に限らず偏波保持機能
さえあれば、どのような構造でも構わない。
【００３８】ファイバ１０の構成材料は、石英ガラス以
外のガラスやプラスチック等でも構わないし、石英ガラ
スにＧｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしたガラスでも構わない。
クラッド部２の細孔配置は、最小単位が正方形や長方
形、ハニカム構造等の規則的な配置でも構わない。ま
た、細孔４ａ，４ｂ形状は、円形、楕円形、多角形、半
円状、その他どのような形でも構わない。クラッド部２
を構成する小径の細孔４ａの径は、全て同じでも良い
し、異なるものがあっても良い。また、コア１にのみＧ
ｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしても構わない。コア１に細孔を
設けてもよいし、コア１が空孔であっても構わない。
【００３９】マーキング部５は、孔ではなくても構わな
い。例えば、屈折率の異なる材料を充填したり、ある光
を当てると特定の波長で発光する物質をドープしたガラ
ス等を充填したりしても良い。この特定波長は、目視で
きなくても測定器で判別できればよい。また、マーキン
グ部５の形状や径の大きさ、位置配置も、ファイバ１０
側面からの観察で視認できれば、どのようなものでも構
わない。マーキング部５の位置は、偏波面を表示できれ
ば、すなわち、マーキング部５の位置と偏波面方向の関
係が予め決められていれば、オーバークラッド部３のど
こであっても構わない。
【００４０】また、クラッド部２の細孔４ａ，４ｂに石
英ガラス以外の材料、例えば、他の種類のガラスやポリ
マー、ＧｅやＢやＦ等をドープした石英ガラス等を充填
しても構わない。ファイバの製造方法も、細孔４ａ，４
ｂ、マーキング部５を全てドリル等で開けてもよいし、
逆に全てキャピラリーで構成しても良い。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。
【００４２】オーバークラッド部に偏波面を表示するマ
ーキング部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルフ
ァイバであるので、ファイバ側面からの拡大観察によ
り、偏波面方向を容易に視認することができる。従っ
て、二本のファイバを接合するときに、短時間で簡単に
偏波面を一致させることができて、作業のコストが下が
る。さらに、マーキング部を孔とすると、製造が容易で
あるため、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第一の実施形態の偏波保持フォトニッ
ククリスタルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、
（Ｃ）は上面図である。
【図２】第二の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図３】第三の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図４】第四の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図５】第五の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図６】第六の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図７】第七の実施形態の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図である。
【図８】偏波保持機能を有する別の構造の図である。
【図９】偏波保持機能を有するさらに別の構造の図であ
る。
【図１０】（Ａ）は従来の偏波保持フォトニッククリス
タルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上
面図である。
【符号の説明】
１ コア ２ クラッド部 ３ オーバークラッド部 ４ａ，４ｂ 細孔 ５ マーキング部 １０，２０ 偏波保持フォトニッククリスタルファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山取 真也 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 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 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 Ｆターム(参考） 2H050 AB04 AC42 AC53 AC62

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延び
    る多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該ク
    ラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備
    えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであっ
    て、 上記オーバークラッド部に、保持される偏波面を表示す
    るマーキング部が設けられていることを特徴とする偏波
    保持フォトニッククリスタルファイバ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 上記マーキング部は、上記オーバークラッド部を構成す
    る材料とは屈折率の異なる材料からなることを特徴とす
    る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により
    構成されていることを特徴とする偏波保持フォトニック
    クリスタルファイバ。
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