JP2003277090A - 光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Abstract
(57)【要約】
【課題】 零または負の波長分散、零または負の波長分
散スロープ、小さな実効コア断面積といった特性を実現
することが容易な構造の光ファイバおよびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 シリカガラスからなる主媒質２中に複数
の空孔３が配置された光ファイバ１の外側領域１２で
は、所定の並進対称格子（ここでは、六方格子）の格子
点４のうち外側領域１２内に位置する外側格子点４２に
対応する空孔３２は、その中心が外側格子点４２に実質
的に一致して配置され、内側領域１１では、この並進対
称格子の格子点４のうち内側領域１１内に位置する内側
格子点４１に対応する空孔３２は、その中心が内側格子
点４１より外側に配置される。
散スロープ、小さな実効コア断面積といった特性を実現
することが容易な構造の光ファイバおよびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 シリカガラスからなる主媒質２中に複数
の空孔３が配置された光ファイバ１の外側領域１２で
は、所定の並進対称格子（ここでは、六方格子）の格子
点４のうち外側領域１２内に位置する外側格子点４２に
対応する空孔３２は、その中心が外側格子点４２に実質
的に一致して配置され、内側領域１１では、この並進対
称格子の格子点４のうち内側領域１１内に位置する内側
格子点４１に対応する空孔３２は、その中心が内側格子
点４１より外側に配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主媒質中に複数の
副媒質領域を配置した光ファイバおよびその製造方法に
関する。
副媒質領域を配置した光ファイバおよびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】シリカガラス等の主媒質からなる領域
に、空気等の副媒質からなる領域を複数配置した光ファ
イバは、微細構造光ファイバ（microstructured fibe
r）、ホーリーファイバ（holey fiber）、フォトニック
結晶ファイバ（photonic crystalfiber）等と呼ばれ、
副媒質の導入によって特異な光学特性を実現できること
が知られている。例えば、米国特許5,802,236号公報に
開示されている微細構造光ファイバは、コア領域を取り
囲むクラッド領域中に、ファイバ軸に沿って延びる複数
の微細な特徴構造（例えば空孔等）が間隔をおいて配置
された光ファイバである。このような微細構造光ファイ
バでは、空孔等を導入することによって高い実効屈折率
差を得ることができる。したがって、このような微細構
造光ファイバは、絶対値の大きな波長分散が得られるた
め、分散補償に適するとともに、小さなモードフィール
ド径を実現できるため非線形光学効果の利用に適すると
いった特徴を有する。
に、空気等の副媒質からなる領域を複数配置した光ファ
イバは、微細構造光ファイバ（microstructured fibe
r）、ホーリーファイバ（holey fiber）、フォトニック
結晶ファイバ（photonic crystalfiber）等と呼ばれ、
副媒質の導入によって特異な光学特性を実現できること
が知られている。例えば、米国特許5,802,236号公報に
開示されている微細構造光ファイバは、コア領域を取り
囲むクラッド領域中に、ファイバ軸に沿って延びる複数
の微細な特徴構造（例えば空孔等）が間隔をおいて配置
された光ファイバである。このような微細構造光ファイ
バでは、空孔等を導入することによって高い実効屈折率
差を得ることができる。したがって、このような微細構
造光ファイバは、絶対値の大きな波長分散が得られるた
め、分散補償に適するとともに、小さなモードフィール
ド径を実現できるため非線形光学効果の利用に適すると
いった特徴を有する。
【０００３】同文献には、この種の微細構造光ファイバ
の製造方法として、多数のパイプをシリカロッドの回り
に束ねて溶融させることで、多数の空孔を有するプリフ
ォームを作成し、ここからファイバを線引するパイプバ
ンドル法が開示されている。
の製造方法として、多数のパイプをシリカロッドの回り
に束ねて溶融させることで、多数の空孔を有するプリフ
ォームを作成し、ここからファイバを線引するパイプバ
ンドル法が開示されている。
【０００４】また、ＷＯ００／１６１４１号国際公開公
報には、所定の形状を有するロッドを組み合わせること
によって、軸方向に沿った空孔を有するプリフォームを
作成する方法が開示されている。この方法では、ロッド
同士の間隙が空孔となるようにロッドの形状が選択され
る。
報には、所定の形状を有するロッドを組み合わせること
によって、軸方向に沿った空孔を有するプリフォームを
作成する方法が開示されている。この方法では、ロッド
同士の間隙が空孔となるようにロッドの形状が選択され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうした微細構造の光
ファイバにおいては、ファイバ断面における空孔の大き
さ、配置によって波長分散やモードフィールド径に関す
る特性が決定される。そして、零または負の波長分散、
零または負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積
を実現するためには、空孔径を小さくする必要があっ
た。しかし、空孔径が小さいと、線引き時の表面張力が
大きくなり、線引き時に空孔が収縮してしまい、所望の
径の空孔を有する光ファイバを作成することが困難とな
り、歩留りが低下する。こうした空孔の収縮を抑制する
ため、線引温度を下げると、線引張力が増大し、これに
より伝送損失が増大しやすくなるという問題があった。
ファイバにおいては、ファイバ断面における空孔の大き
さ、配置によって波長分散やモードフィールド径に関す
る特性が決定される。そして、零または負の波長分散、
零または負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積
を実現するためには、空孔径を小さくする必要があっ
た。しかし、空孔径が小さいと、線引き時の表面張力が
大きくなり、線引き時に空孔が収縮してしまい、所望の
径の空孔を有する光ファイバを作成することが困難とな
り、歩留りが低下する。こうした空孔の収縮を抑制する
ため、線引温度を下げると、線引張力が増大し、これに
より伝送損失が増大しやすくなるという問題があった。
【０００６】そこで本発明は、零または負の波長分散、
零または負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積
といった特性を実現することが容易な構造の光ファイバ
およびその製造方法を提供することを課題とする。
零または負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積
といった特性を実現することが容易な構造の光ファイバ
およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る光ファイバは、所定の屈折率を有する
主媒質と、主媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有
し、主媒質からなる主媒質領域中に副媒質からなる複数
の副媒質領域が配置されている光ファイバであって、フ
ァイバ軸方向の少なくとも一部の区間において、ファイ
バ軸方向に延びる内側領域と、内側領域を包囲する外側
領域とを備え、所定の並進対称格子の格子点のうち、外
側領域内に位置する外側格子点の各々に対応して、複数
の副媒質領域の１つが、その中心が外側格子点の中心と
実質的に一致するよう配置され、所定の並進対称格子の
格子点のうち、内側領域内に位置する内側格子点の各々
に対応して、複数の副媒質領域の１つが、その中心が内
側格子点の中心から所定値以上の距離をおいて配置され
るものである。
め、本発明に係る光ファイバは、所定の屈折率を有する
主媒質と、主媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有
し、主媒質からなる主媒質領域中に副媒質からなる複数
の副媒質領域が配置されている光ファイバであって、フ
ァイバ軸方向の少なくとも一部の区間において、ファイ
バ軸方向に延びる内側領域と、内側領域を包囲する外側
領域とを備え、所定の並進対称格子の格子点のうち、外
側領域内に位置する外側格子点の各々に対応して、複数
の副媒質領域の１つが、その中心が外側格子点の中心と
実質的に一致するよう配置され、所定の並進対称格子の
格子点のうち、内側領域内に位置する内側格子点の各々
に対応して、複数の副媒質領域の１つが、その中心が内
側格子点の中心から所定値以上の距離をおいて配置され
るものである。
【０００８】ここで、ある副媒質領域が所定の並進対称
格子の格子点に対応するとは、その格子点の格子セル内
に副媒質領域の中心が位置することを意味する。ある格
子点の格子セルは、その格子点を内部に含み、その格子
点と他の全ての格子点との間で引いた垂直二等分線を内
部に含まない最大の多角形として定義される。
格子の格子点に対応するとは、その格子点の格子セル内
に副媒質領域の中心が位置することを意味する。ある格
子点の格子セルは、その格子点を内部に含み、その格子
点と他の全ての格子点との間で引いた垂直二等分線を内
部に含まない最大の多角形として定義される。
【０００９】主媒質とは、単独で光ファイバを構成可能
な物質であり、本発明に係る光ファイバにおいては、互
いに連結されていない（完全に分離された）複数の主媒
質領域が存在することはない。この主媒質としては、純
粋あるいは添加物を含むシリカガラス、多成分ガラス、
ポリマー等が使用できる。
な物質であり、本発明に係る光ファイバにおいては、互
いに連結されていない（完全に分離された）複数の主媒
質領域が存在することはない。この主媒質としては、純
粋あるいは添加物を含むシリカガラス、多成分ガラス、
ポリマー等が使用できる。
【００１０】副媒質とは、主媒質とは異なり、単独で光
ファイバを構成可能な物質のほか、気体、液体のように
単独では光ファイバを構成することのできない物質であ
ってもよい。副媒質領域は、１つの光ファイバ中で複数
に分割されていてもよい。
ファイバを構成可能な物質のほか、気体、液体のように
単独では光ファイバを構成することのできない物質であ
ってもよい。副媒質領域は、１つの光ファイバ中で複数
に分割されていてもよい。
【００１１】本発明に係る光ファイバは、内側領域にお
ける副媒質領域の配置を外側領域にくおけるそれと異な
らせることによって、内側領域内の領域であるコアに光
を局在させてファイバ軸に沿って導波させる。光がコア
に局在する機構としては、全反射またはブラッグ反射が
可能である。全反射を用いた場合は、コアの大きさを格
子周期に比べて小さくすることができるので、副媒質領
域の曲率半径が大きな構造でも、零や負の波長分散、零
や負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積といっ
た特性を実現できる。副媒質領域の曲率半径を大きくす
ることにより、線引き時における副媒質領域の表面張力
が低減され、副媒質領域の収縮が抑制される。その結
果、製造歩留りが向上するとともに、高い線引温度での
線引きが可能となり、線引張力を低下させて線引張力に
起因する伝送損失を低減できる。また、光をコアに局在
させるブラッグ反射を用いる場合にも、負の波長分散を
有する正の波長分散が得られ、分散補償に好適である。
ける副媒質領域の配置を外側領域にくおけるそれと異な
らせることによって、内側領域内の領域であるコアに光
を局在させてファイバ軸に沿って導波させる。光がコア
に局在する機構としては、全反射またはブラッグ反射が
可能である。全反射を用いた場合は、コアの大きさを格
子周期に比べて小さくすることができるので、副媒質領
域の曲率半径が大きな構造でも、零や負の波長分散、零
や負の波長分散スロープ、小さな実効コア断面積といっ
た特性を実現できる。副媒質領域の曲率半径を大きくす
ることにより、線引き時における副媒質領域の表面張力
が低減され、副媒質領域の収縮が抑制される。その結
果、製造歩留りが向上するとともに、高い線引温度での
線引きが可能となり、線引張力を低下させて線引張力に
起因する伝送損失を低減できる。また、光をコアに局在
させるブラッグ反射を用いる場合にも、負の波長分散を
有する正の波長分散が得られ、分散補償に好適である。
【００１２】内側領域における平均屈折率は、外側領域
における平均屈折率より高く設定されていることが好ま
しい。この場合、内側領域のコア内に全反射によって光
を局在させて導波させることが可能となる。
における平均屈折率より高く設定されていることが好ま
しい。この場合、内側領域のコア内に全反射によって光
を局在させて導波させることが可能となる。
【００１３】屈折率の異なる複数の媒質からなる領域の
平均屈折率ｎavgは、以下の式により定義される。
平均屈折率ｎavgは、以下の式により定義される。
【００１４】
【数１】
ここで、媒質ｉの屈折率をｎi、その体積比率をｆiで表
す。
す。
【００１５】外側領域における屈折率の断面内分布は、
実質的に２次元の並進対称性を有していてもよい。この
場合には、ブラッグ反射によって光を導波できる。
実質的に２次元の並進対称性を有していてもよい。この
場合には、ブラッグ反射によって光を導波できる。
【００１６】主媒質は純粋または添加物を含むシリカガ
ラスであって、副媒質は加圧、常圧もしくは減圧状態の
気体であることが好ましい。ここで、減圧状態とはいわ
ゆる真空状態を含む。このようにすると、材料に起因す
る伝送損失を低減することができる。主媒質の少なくと
も一部に１ｍｏｌ％以上のＧｅＯ2が添加されていても
よい。これにより、紫外線照射によって主媒質の屈折率
をファイバ軸に沿って変化させてグレーティングを形成
し、波長選択性を持つフィルタや方向性結合器を作成す
ることが可能となる。また、添加された領域に加わる線
引張力を低減することができるので、線引張力に起因す
る伝送損失をさらに低減することができる。
ラスであって、副媒質は加圧、常圧もしくは減圧状態の
気体であることが好ましい。ここで、減圧状態とはいわ
ゆる真空状態を含む。このようにすると、材料に起因す
る伝送損失を低減することができる。主媒質の少なくと
も一部に１ｍｏｌ％以上のＧｅＯ2が添加されていても
よい。これにより、紫外線照射によって主媒質の屈折率
をファイバ軸に沿って変化させてグレーティングを形成
し、波長選択性を持つフィルタや方向性結合器を作成す
ることが可能となる。また、添加された領域に加わる線
引張力を低減することができるので、線引張力に起因す
る伝送損失をさらに低減することができる。
【００１７】副媒質領域の断面積は、光ファイバの横断
面内で実質的に一様であることが好ましい。それによ
り、副媒質領域となる空孔の径が実質的に一様なプリフ
ォームから作成できるので、線引き時の表面張力が横断
面内で実質的に一様となり、製造時の歩留りが向上す
る。また、表面張力が大きい場合でも、各々の空孔内の
圧力を一様に高めることによって表面張力を相殺できる
ので、空孔収縮の抑制が容易である。その結果、高い線
引温度で線引きすることができ、表面張力に起因する伝
送損失を低減できる。
面内で実質的に一様であることが好ましい。それによ
り、副媒質領域となる空孔の径が実質的に一様なプリフ
ォームから作成できるので、線引き時の表面張力が横断
面内で実質的に一様となり、製造時の歩留りが向上す
る。また、表面張力が大きい場合でも、各々の空孔内の
圧力を一様に高めることによって表面張力を相殺できる
ので、空孔収縮の抑制が容易である。その結果、高い線
引温度で線引きすることができ、表面張力に起因する伝
送損失を低減できる。
【００１８】所定の並進対称格子は六方格子であって、
内側領域は、一辺が一格子間隔の正三角形の頂点をなす
３つの内側格子点を含み、３つの内側格子点の各々に対
応する副媒質領域の中心は、正三角形の外接円より外側
に位置していることが好ましい。あるいは、所定の並進
対称格子は正方格子であって、内側領域は、一辺が一格
子間隔の正方形の頂点をなす４つの内側格子点を含み、
４つの内側格子点の各々に対応する副媒質領域の中心
は、正方形の外接円より外側に位置していてもよい。こ
れらにより、内側領域において空孔の占める面積比率を
小さくすることができるので、零や負の波長分散、波長
分散スロープや小さな実効コア断面積の実現に好適であ
る。
内側領域は、一辺が一格子間隔の正三角形の頂点をなす
３つの内側格子点を含み、３つの内側格子点の各々に対
応する副媒質領域の中心は、正三角形の外接円より外側
に位置していることが好ましい。あるいは、所定の並進
対称格子は正方格子であって、内側領域は、一辺が一格
子間隔の正方形の頂点をなす４つの内側格子点を含み、
４つの内側格子点の各々に対応する副媒質領域の中心
は、正方形の外接円より外側に位置していてもよい。こ
れらにより、内側領域において空孔の占める面積比率を
小さくすることができるので、零や負の波長分散、波長
分散スロープや小さな実効コア断面積の実現に好適であ
る。
【００１９】この副媒質領域の曲率半径の最小値が１．
２μｍ以上で、１２８０ｎｍから１８００ｎｍまでの所
定波長における波長分散が０以下であるか、副媒質領域
の曲率半径の最小値が１．７μｍ以上で、所定波長にお
ける波長分散スロープが０以下であるか、副媒質領域の
曲率半径の最小値が２．０μｍ以上で、所定波長におけ
る実効コア断面積が波長の２乗の２倍以下であることが
好ましい。このように、曲率半径の大きな副媒質領域で
所望の特性を実現することにより、線引き時の表面張力
を低減し、製造歩留りの向上と、線引張力低減による伝
送損失の低減を実現できる。
２μｍ以上で、１２８０ｎｍから１８００ｎｍまでの所
定波長における波長分散が０以下であるか、副媒質領域
の曲率半径の最小値が１．７μｍ以上で、所定波長にお
ける波長分散スロープが０以下であるか、副媒質領域の
曲率半径の最小値が２．０μｍ以上で、所定波長におけ
る実効コア断面積が波長の２乗の２倍以下であることが
好ましい。このように、曲率半径の大きな副媒質領域で
所望の特性を実現することにより、線引き時の表面張力
を低減し、製造歩留りの向上と、線引張力低減による伝
送損失の低減を実現できる。
【００２０】本発明に係る光ファイバの製造方法は、所
定の屈折率を有する主媒質と、主媒質と異なる屈折率を
有する副媒質とを有するプリフォームであって、主媒質
からなる主媒質領域中に副媒質からなる複数の副媒質領
域が配置されているプリフォームを線引きして光ファイ
バを製造する工程を含む光ファイバ製造方法であって、
プリフォーム軸方向の少なくとも一部の区間において、
プリフォーム軸方向に延びる内側領域と、この内側領域
を包囲する外側領域とを備え、所定の並進対称格子の格
子点のうち、外側領域内に位置する外側格子点の各々に
対応して、複数の副媒質領域の１つが、その中心が前記
外側格子点の中心と実質的に一致するよう配置され、所
定の並進対称格子の格子点のうち、内側領域内に位置す
る内側格子点の各々に対応して、複数の副媒質領域の１
つが、その中心が内側格子点の中心から所定値以上の距
離をおいて配置されるプリフォームを形成する工程をさ
らに備えているものである。
定の屈折率を有する主媒質と、主媒質と異なる屈折率を
有する副媒質とを有するプリフォームであって、主媒質
からなる主媒質領域中に副媒質からなる複数の副媒質領
域が配置されているプリフォームを線引きして光ファイ
バを製造する工程を含む光ファイバ製造方法であって、
プリフォーム軸方向の少なくとも一部の区間において、
プリフォーム軸方向に延びる内側領域と、この内側領域
を包囲する外側領域とを備え、所定の並進対称格子の格
子点のうち、外側領域内に位置する外側格子点の各々に
対応して、複数の副媒質領域の１つが、その中心が前記
外側格子点の中心と実質的に一致するよう配置され、所
定の並進対称格子の格子点のうち、内側領域内に位置す
る内側格子点の各々に対応して、複数の副媒質領域の１
つが、その中心が内側格子点の中心から所定値以上の距
離をおいて配置されるプリフォームを形成する工程をさ
らに備えているものである。
【００２１】プリフォームにおける副媒質領域の曲率半
径を大きくすることで、線引きにおける副媒質領域の収
縮を抑制し、製造時の歩留りを向上させるとともに、線
引温度を高く維持できるので、線引張力を低下させて、
線引張力に起因する伝送損失を低減できる。これによ
り、上述した本発明に係る光ファイバを好適に製造する
ことができる。
径を大きくすることで、線引きにおける副媒質領域の収
縮を抑制し、製造時の歩留りを向上させるとともに、線
引温度を高く維持できるので、線引張力を低下させて、
線引張力に起因する伝送損失を低減できる。これによ
り、上述した本発明に係る光ファイバを好適に製造する
ことができる。
【００２２】シリカガラスを主媒質とするプリフォーム
の所定の位置に空孔を形成してプリフォームを製造する
工程をさらに備えていることが好ましい。プリフォーム
に後から空孔を穿つことにより空孔の位置について自由
度と高い再現性が得られるので、本発明に係る光ファイ
バにおいて所望の特性を高い歩留りで実現できる。
の所定の位置に空孔を形成してプリフォームを製造する
工程をさらに備えていることが好ましい。プリフォーム
に後から空孔を穿つことにより空孔の位置について自由
度と高い再現性が得られるので、本発明に係る光ファイ
バにおいて所望の特性を高い歩留りで実現できる。
【００２３】このプリフォームは、内側領域の少なくと
も一部に１ｍｏｌ％以上のＧｅＯ2が添加されていると
よい。添加された領域に加わる線引張力を低減すること
ができるので、線引張力に起因する伝送損失をさらに低
減することができる。また、線引き後の光ファイバに紫
外線を照射してファイバグレーティングを形成し、波長
フィルタ等を実現できる。
も一部に１ｍｏｌ％以上のＧｅＯ2が添加されていると
よい。添加された領域に加わる線引張力を低減すること
ができるので、線引張力に起因する伝送損失をさらに低
減することができる。また、線引き後の光ファイバに紫
外線を照射してファイバグレーティングを形成し、波長
フィルタ等を実現できる。
【００２４】シリカガラスからなり、所定の内径、外径
を有する所定の本数のパイプと、シリカガラスからな
り、この第１のパイプと少なくとも外径の異なる少なく
とも１本のロッドとを束ねてプリフォームを形成しても
よい。このようにすると、多数の空孔を有する光ファイ
バを好適に製造できる。
を有する所定の本数のパイプと、シリカガラスからな
り、この第１のパイプと少なくとも外径の異なる少なく
とも１本のロッドとを束ねてプリフォームを形成しても
よい。このようにすると、多数の空孔を有する光ファイ
バを好適に製造できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００２６】図１は、本発明に係る光ファイバの第１の
実施形態を示す横断面図である。光ファイバ１は、シリ
カガラスからなる主媒質２中に複数の空孔（副媒質領
域）３が配置されて構成される。横断面内は、ファイバ
軸中心側に位置し、外周５を有する内側領域１１と、こ
れを包囲し、外周６を有する外側領域１２とに区分する
ことができる。ここで、外側領域１２における空孔３２
は、その中心が所定の六方格子の格子点４のうち外側領
域に含まれる外側格子点４２に実質的に一致するよう配
置されている。一方、内側領域１１における空孔３１
は、その中心が、上述した六方格子の格子点４のうち内
側領域１１に含まれる内側格子点４１から約０．１格子
周期だけ外側に離れた位置に配置されている。これらの
空孔３１、３２の径は横断面内で実質的に一様である。
そして、各格子点位置４１および４２の格子セル内に必
ず１つの空孔３１または３２の中心が存在している。こ
の格子点の格子セル内に存在する空孔のことを、以下、
格子点に対応する空孔と称する。
実施形態を示す横断面図である。光ファイバ１は、シリ
カガラスからなる主媒質２中に複数の空孔（副媒質領
域）３が配置されて構成される。横断面内は、ファイバ
軸中心側に位置し、外周５を有する内側領域１１と、こ
れを包囲し、外周６を有する外側領域１２とに区分する
ことができる。ここで、外側領域１２における空孔３２
は、その中心が所定の六方格子の格子点４のうち外側領
域に含まれる外側格子点４２に実質的に一致するよう配
置されている。一方、内側領域１１における空孔３１
は、その中心が、上述した六方格子の格子点４のうち内
側領域１１に含まれる内側格子点４１から約０．１格子
周期だけ外側に離れた位置に配置されている。これらの
空孔３１、３２の径は横断面内で実質的に一様である。
そして、各格子点位置４１および４２の格子セル内に必
ず１つの空孔３１または３２の中心が存在している。こ
の格子点の格子セル内に存在する空孔のことを、以下、
格子点に対応する空孔と称する。
【００２７】外側領域１２は、さらにシリカガラスのみ
からなるジャケット領域１３によって包囲されている。
このジャケット領域１３は、光を導波させるためには必
要ではないが、光ファイバ１の機械的強度を向上させ、
伝送損失の一因であるマイクロベンドを低減させる機能
を有する。
からなるジャケット領域１３によって包囲されている。
このジャケット領域１３は、光を導波させるためには必
要ではないが、光ファイバ１の機械的強度を向上させ、
伝送損失の一因であるマイクロベンドを低減させる機能
を有する。
【００２８】このように空孔３１、３２を配置すること
により、内側領域１１における空孔３１間の主媒質領域
２１の面積は、その周囲の外側領域１２における空孔３
２間の主媒質領域２２の面積よりも大きくなり、内側領
域１１は外側領域１２よりも高い平均屈折率を有するこ
とになる。そのため、内側領域１１の主媒質領域２１内
に全反射によって光を局在させてファイバ軸方向に伝搬
させることが可能となる。
により、内側領域１１における空孔３１間の主媒質領域
２１の面積は、その周囲の外側領域１２における空孔３
２間の主媒質領域２２の面積よりも大きくなり、内側領
域１１は外側領域１２よりも高い平均屈折率を有するこ
とになる。そのため、内側領域１１の主媒質領域２１内
に全反射によって光を局在させてファイバ軸方向に伝搬
させることが可能となる。
【００２９】図１に示される光ファイバ１において孔径
を変化させた場合の光学的特性の変化を従来の光ファイ
バの場合と比較して検討したので、以下、その結果につ
いて報告する。ここでは、図１に示される光ファイバ１
として、相対孔径（孔径／格子周期）を異ならせた３種
類の光ファイバ（実施例１〜３）を用意し、同様の相対
孔径を有する比較例１〜３の光ファイバとで比較を行っ
た。比較例１〜３の光ファイバ１ｂの横断面内における
構造は、図２に示されるように、シリカガラスからなる
主媒質２ｂ中に断面積が実質的に一様な空孔３ｂが複数
個配置されたものであり、その中心は、六方格子の格子
点位置４ｂに実質的に一致するよう配置されている。そ
して、ファイバ中心位置の格子点位置４１ｂには対応す
る空孔を配置しないことで、中心部分の平均屈折率を周
囲の平均屈折率より高く設定している。なお、実施例１
と比較例１では、相対孔径を０．８に、実施例２と比較
例２では、相対孔径を０．７に、実施例３と比較例３で
は、相対孔径を０．６に設定した。
を変化させた場合の光学的特性の変化を従来の光ファイ
バの場合と比較して検討したので、以下、その結果につ
いて報告する。ここでは、図１に示される光ファイバ１
として、相対孔径（孔径／格子周期）を異ならせた３種
類の光ファイバ（実施例１〜３）を用意し、同様の相対
孔径を有する比較例１〜３の光ファイバとで比較を行っ
た。比較例１〜３の光ファイバ１ｂの横断面内における
構造は、図２に示されるように、シリカガラスからなる
主媒質２ｂ中に断面積が実質的に一様な空孔３ｂが複数
個配置されたものであり、その中心は、六方格子の格子
点位置４ｂに実質的に一致するよう配置されている。そ
して、ファイバ中心位置の格子点位置４１ｂには対応す
る空孔を配置しないことで、中心部分の平均屈折率を周
囲の平均屈折率より高く設定している。なお、実施例１
と比較例１では、相対孔径を０．８に、実施例２と比較
例２では、相対孔径を０．７に、実施例３と比較例３で
は、相対孔径を０．６に設定した。
【００３０】図３、図４、図５は、それぞれ孔径を変化
させたときの実施例１〜３、比較例１〜３の波長１５５
０ｎｍにおける波長分散、波長分散スロープ、実効コア
断面積の変化を示している。
させたときの実施例１〜３、比較例１〜３の波長１５５
０ｎｍにおける波長分散、波長分散スロープ、実効コア
断面積の変化を示している。
【００３１】図３〜図５から明らかなように、本発明に
係る光ファイバ（実施例１〜３）は、従来の光ファイバ
（比較例１〜３）に比べて大きな空孔径で、零または負
の波長分散、零または負の波長分散スロープ、５μｍ2
以下の小さな実効コア断面積を実現できることが確認さ
れた。
係る光ファイバ（実施例１〜３）は、従来の光ファイバ
（比較例１〜３）に比べて大きな空孔径で、零または負
の波長分散、零または負の波長分散スロープ、５μｍ2
以下の小さな実効コア断面積を実現できることが確認さ
れた。
【００３２】空孔径を大きくすることは、空孔の曲率半
径を大きくすることであり、このように空孔の曲率半径
が大きいことは、製造歩留りの向上と伝送損失の軽減の
うえで特に有利である。製造歩留りは、線引き時に表面
張力によって空孔が収縮して、設計された空孔径からず
れることによって低下するが、空孔の曲率半径が大きい
と、表面張力が小さくなるため、空孔の収縮、つまり設
計された空孔径からのずれが発生しにくくなる。この結
果、製造歩留りを向上させることが可能となる。一方、
伝送損失が増大する要因として高い線引張力に起因する
伝送損失がある。これを低減するためには、線引張力を
下げることが有効である。そして、生産効率への影響が
大きい線引き速度は維持しつつ、線引張力を下げるため
には線引温度を上げる必要があるが、線引温度を上げる
と表面張力が大きくなり、空孔の収縮が発生しやすくな
る。本発明に係る光ファイバ１では、空孔の曲率半径を
大きくすることにより、線引き時の表面張力を低下させ
ているので、線引温度を上げることが可能であり、線引
張力を低下させてこれに起因する伝送損失の発生を抑制
できる。さらに、内側領域の主媒質の少なくとも一部と
してＧｅＯ2を添加したシリカガラスを用いることで、
その粘度を外側領域よりも低下させることで、導波され
る光が局在する内側領域に加わる線引張力を低減してさ
らに伝送損失を下げることが好ましい。
径を大きくすることであり、このように空孔の曲率半径
が大きいことは、製造歩留りの向上と伝送損失の軽減の
うえで特に有利である。製造歩留りは、線引き時に表面
張力によって空孔が収縮して、設計された空孔径からず
れることによって低下するが、空孔の曲率半径が大きい
と、表面張力が小さくなるため、空孔の収縮、つまり設
計された空孔径からのずれが発生しにくくなる。この結
果、製造歩留りを向上させることが可能となる。一方、
伝送損失が増大する要因として高い線引張力に起因する
伝送損失がある。これを低減するためには、線引張力を
下げることが有効である。そして、生産効率への影響が
大きい線引き速度は維持しつつ、線引張力を下げるため
には線引温度を上げる必要があるが、線引温度を上げる
と表面張力が大きくなり、空孔の収縮が発生しやすくな
る。本発明に係る光ファイバ１では、空孔の曲率半径を
大きくすることにより、線引き時の表面張力を低下させ
ているので、線引温度を上げることが可能であり、線引
張力を低下させてこれに起因する伝送損失の発生を抑制
できる。さらに、内側領域の主媒質の少なくとも一部と
してＧｅＯ2を添加したシリカガラスを用いることで、
その粘度を外側領域よりも低下させることで、導波され
る光が局在する内側領域に加わる線引張力を低減してさ
らに伝送損失を下げることが好ましい。
【００３３】上述した光ファイバ１は、ジャケット領域
１３を有する構造としたが、このジャケット領域１３は
必須の構成ではない。また、内側領域１１の主媒質領域
２１の少なくとも一部に１ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％のＧ
ｅＯ2を添加してもよい。そして、紫外線照射によって
光ファイバ１の長手方向に沿って屈折率を変化させてグ
レーティングを形成することで、波長選択的な透過特性
や波長選択的な方向性結合器を実現することができる。
１３を有する構造としたが、このジャケット領域１３は
必須の構成ではない。また、内側領域１１の主媒質領域
２１の少なくとも一部に１ｍｏｌ％〜３５ｍｏｌ％のＧ
ｅＯ2を添加してもよい。そして、紫外線照射によって
光ファイバ１の長手方向に沿って屈折率を変化させてグ
レーティングを形成することで、波長選択的な透過特性
や波長選択的な方向性結合器を実現することができる。
【００３４】また、図１に示される横断面の構造は、光
ファイバ１の一定の長手方向にわたって存在するが、長
手方向で断面構造を変化させてもよい。また、横断面内
に空孔を有しない区間を設けてもよい。長手方向で波長
分散特性を異ならせることにより、分散マネジメントが
実現できる。また、ファイバの端に空孔を有しない区間
を設けて空孔を封止し、空孔内への異物侵入を防止する
ことが好ましい。
ファイバ１の一定の長手方向にわたって存在するが、長
手方向で断面構造を変化させてもよい。また、横断面内
に空孔を有しない区間を設けてもよい。長手方向で波長
分散特性を異ならせることにより、分散マネジメントが
実現できる。また、ファイバの端に空孔を有しない区間
を設けて空孔を封止し、空孔内への異物侵入を防止する
ことが好ましい。
【００３５】主媒質としては、上述したシリカガラスの
ほかに、多成分ガラスやポリマーを用いることが可能で
あり、空孔３内に光増幅特性を有する気体や、金属を充
填してもよい。これにより、非線形光学特性の発生効率
を高めたり、光増幅器機能を持たせることができる。
ほかに、多成分ガラスやポリマーを用いることが可能で
あり、空孔３内に光増幅特性を有する気体や、金属を充
填してもよい。これにより、非線形光学特性の発生効率
を高めたり、光増幅器機能を持たせることができる。
【００３６】図６は、本発明に係る光ファイバの第２の
実施形態を示す図である。基本構造は第１の実施形態の
それと一致している。この構造は、空孔３ａが２次元の
並進対称性を有するようにシリカガラス中に配列されて
いるので、ブラッグ反射による光導波が可能となる。す
なわち、外側領域１２ａでは、空孔配置が周期的である
ため、周波数と軸方向の伝搬定数が所定の範囲に属する
光は、外側領域１２ａによってブラッグ反射される。内
側領域１１ａにおいては周期性が乱されているため、内
側領域１１ａに光を局在させて光ファイバ１の長手方向
に沿って光を伝搬させることが可能となる。
実施形態を示す図である。基本構造は第１の実施形態の
それと一致している。この構造は、空孔３ａが２次元の
並進対称性を有するようにシリカガラス中に配列されて
いるので、ブラッグ反射による光導波が可能となる。す
なわち、外側領域１２ａでは、空孔配置が周期的である
ため、周波数と軸方向の伝搬定数が所定の範囲に属する
光は、外側領域１２ａによってブラッグ反射される。内
側領域１１ａにおいては周期性が乱されているため、内
側領域１１ａに光を局在させて光ファイバ１の長手方向
に沿って光を伝搬させることが可能となる。
【００３７】このような導波原理は、ブラッグ反射また
はフォトニックバンドギャップとして知られ、例えば、
Stig E. Barkou et al., OFC '99 FG5やJ. A. West et
al.,ECOC '01 Th.A, 2, 2 に開示されている。しかし、
これらの文献では、空孔を格子点からずらすことによっ
て周期性を破り、光が導波される領域を形成することは
見出されておらず、その結果、正の波長分散スロープを
持つ波長分散特性しか知られていなかった。一方、本発
明のように、空孔を格子点からずらして、周期性を破
り、光が導波される領域を形成することによって、負の
波長分散スロープを有する波長分散特性を得ることがで
きる。
はフォトニックバンドギャップとして知られ、例えば、
Stig E. Barkou et al., OFC '99 FG5やJ. A. West et
al.,ECOC '01 Th.A, 2, 2 に開示されている。しかし、
これらの文献では、空孔を格子点からずらすことによっ
て周期性を破り、光が導波される領域を形成することは
見出されておらず、その結果、正の波長分散スロープを
持つ波長分散特性しか知られていなかった。一方、本発
明のように、空孔を格子点からずらして、周期性を破
り、光が導波される領域を形成することによって、負の
波長分散スロープを有する波長分散特性を得ることがで
きる。
【００３８】図７は、図６に示される構造の波長分散特
性を示すものである。ここで、空孔配列の格子周期は
１．６８μｍ、空孔径は０．８４μｍであり、内側領域
１１ａにおける空孔３５ａは、内側格子点４１ａから外
側へ０．１５周期ずれた位置に配置されている。なお、
内側領域１１の中心に位置する空孔３１ａは、内側格子
点４１上に配置されている。このように、内側領域１１
ａにおける空孔３１ａ、３５ａには、内側格子点４１ａ
からずらして配置するものと、ずらさずに配置するもの
とが混在していてもよい。
性を示すものである。ここで、空孔配列の格子周期は
１．６８μｍ、空孔径は０．８４μｍであり、内側領域
１１ａにおける空孔３５ａは、内側格子点４１ａから外
側へ０．１５周期ずれた位置に配置されている。なお、
内側領域１１の中心に位置する空孔３１ａは、内側格子
点４１上に配置されている。このように、内側領域１１
ａにおける空孔３１ａ、３５ａには、内側格子点４１ａ
からずらして配置するものと、ずらさずに配置するもの
とが混在していてもよい。
【００３９】図７に示されるように、図６に示される構
造によれば、波長１５４０ｎｍから１５７０ｎｍの帯域
で光が内側領域に局在して、モードフィールド径（ＭＦ
Ｄ）が小さくなり、この範囲で波長分散は負のスロープ
を有している。負のスロープを有する波長分散は、正の
スロープを有する波長分散の分散補償に好適である。ブ
ラッグ反射が発現する周波数帯域は有限であるため、ブ
ラッグ反射を用いて光導波を行うことで、波長依存性の
ある光透過特性を実現し、フィルタとして用いることが
できる。
造によれば、波長１５４０ｎｍから１５７０ｎｍの帯域
で光が内側領域に局在して、モードフィールド径（ＭＦ
Ｄ）が小さくなり、この範囲で波長分散は負のスロープ
を有している。負のスロープを有する波長分散は、正の
スロープを有する波長分散の分散補償に好適である。ブ
ラッグ反射が発現する周波数帯域は有限であるため、ブ
ラッグ反射を用いて光導波を行うことで、波長依存性の
ある光透過特性を実現し、フィルタとして用いることが
できる。
【００４０】図８は、本発明に係る光ファイバの第３の
実施形態を示す横断面図である。この光ファイバ１ｃ
は、図１に示される光ファイバ１と同様に、シリカガラ
スからなる主媒質２ｃ中に複数の空孔（副媒質領域）３
ｃが配置されて構成され、横断面内は、ファイバ軸中心
側に位置する内側領域１１ｃと、これを包囲する外側領
域１２ｃとに区分することができる。ただし、図１に示
される光ファイバ１とは、空孔３ｃの配置について異な
る。具体的には、外側領域１２ｃでは、空孔３２ｃは、
所定の正方格子の格子点４ｃのうち、外側領域１２ｃに
ある外側格子点４２ｃの上に空孔３２ｃが配置されてい
る。一方、内側領域１１ｃでは、上述した正方格子の格
子点４ｃのうち、内側領域１１ｃにある内側格子点４１
ｃから約０．１格子周期だけ外側に離れた位置に空孔３
１ｃが配置されている。これらの空孔３１ｃ、３２ｃの
径は横断面内で実質的に一様である。そして、各格子点
位置４１ｃおよび４２ｃの格子セル内に必ず１つの空孔
３１ｃまたは３２ｃの中心が存在している点は図１に示
される光ファイバ１と共通する。
実施形態を示す横断面図である。この光ファイバ１ｃ
は、図１に示される光ファイバ１と同様に、シリカガラ
スからなる主媒質２ｃ中に複数の空孔（副媒質領域）３
ｃが配置されて構成され、横断面内は、ファイバ軸中心
側に位置する内側領域１１ｃと、これを包囲する外側領
域１２ｃとに区分することができる。ただし、図１に示
される光ファイバ１とは、空孔３ｃの配置について異な
る。具体的には、外側領域１２ｃでは、空孔３２ｃは、
所定の正方格子の格子点４ｃのうち、外側領域１２ｃに
ある外側格子点４２ｃの上に空孔３２ｃが配置されてい
る。一方、内側領域１１ｃでは、上述した正方格子の格
子点４ｃのうち、内側領域１１ｃにある内側格子点４１
ｃから約０．１格子周期だけ外側に離れた位置に空孔３
１ｃが配置されている。これらの空孔３１ｃ、３２ｃの
径は横断面内で実質的に一様である。そして、各格子点
位置４１ｃおよび４２ｃの格子セル内に必ず１つの空孔
３１ｃまたは３２ｃの中心が存在している点は図１に示
される光ファイバ１と共通する。
【００４１】外側領域１２ｃは、さらにシリカガラスの
みからなるジャケット領域１３ｃによって包囲されてい
る。このジャケット領域１３ｃは、光を導波させるため
には必要ではないが、光ファイバ１ｃの機械的強度を向
上させ、伝送損失の一因となるマイクロベンドを低減さ
せる機能を有する。
みからなるジャケット領域１３ｃによって包囲されてい
る。このジャケット領域１３ｃは、光を導波させるため
には必要ではないが、光ファイバ１ｃの機械的強度を向
上させ、伝送損失の一因となるマイクロベンドを低減さ
せる機能を有する。
【００４２】このように空孔３１ｃ、３２ｃを配置する
ことにより、第１の実施形態と同様に、内側領域１１ｃ
における空孔３１ｃ間の主媒質領域２１ｃの面積は、そ
の周囲の外側領域１２ｃにおける空孔３２ｃ間の主媒質
領域２２ｃの面積よりも大きくなり、内側領域１１ｃは
外側領域１２ｃよりも高い平均屈折率を有することにな
る。そのため、内側領域１１ｃの主媒質領域２１ｃ内に
光を局在させてファイバ軸方向に伝搬させることが可能
となる。
ことにより、第１の実施形態と同様に、内側領域１１ｃ
における空孔３１ｃ間の主媒質領域２１ｃの面積は、そ
の周囲の外側領域１２ｃにおける空孔３２ｃ間の主媒質
領域２２ｃの面積よりも大きくなり、内側領域１１ｃは
外側領域１２ｃよりも高い平均屈折率を有することにな
る。そのため、内側領域１１ｃの主媒質領域２１ｃ内に
光を局在させてファイバ軸方向に伝搬させることが可能
となる。
【００４３】図８に示される光ファイバ１において孔径
を変化させた場合の光学的特性の変化を従来の光ファイ
バの場合と比較して検討したので、以下、その結果につ
いて報告する。ここでは、図８に示される光ファイバ１
ｃとして、相対孔径（孔径／格子周期）を異ならせた３
種類の光ファイバ（実施例４〜６）を用意し、同様の相
対孔径を有する比較例４〜６の光ファイバとで比較を行
った。比較例４〜６の光ファイバ１ｄの横断面内におけ
る構造は、図９に示されるように、シリカガラスからな
る主媒質２ｄ中に断面積が実質的に一様な空孔３ｄが複
数個配置されたものであり、その中心は、正方格子の格
子点位置４１ｄに実質的に一致するよう配置されてい
る。そして、ファイバ中心位置の格子点位置には対応す
る空孔を配置しないことで、中心部分の平均屈折率を周
囲の平均屈折率より高く設定している。なお、実施例４
と比較例４では、相対孔径を０．８に、実施例５と比較
例５では、相対孔径を０．７に、実施例６と比較例６で
は、相対孔径を０．６に設定した。
を変化させた場合の光学的特性の変化を従来の光ファイ
バの場合と比較して検討したので、以下、その結果につ
いて報告する。ここでは、図８に示される光ファイバ１
ｃとして、相対孔径（孔径／格子周期）を異ならせた３
種類の光ファイバ（実施例４〜６）を用意し、同様の相
対孔径を有する比較例４〜６の光ファイバとで比較を行
った。比較例４〜６の光ファイバ１ｄの横断面内におけ
る構造は、図９に示されるように、シリカガラスからな
る主媒質２ｄ中に断面積が実質的に一様な空孔３ｄが複
数個配置されたものであり、その中心は、正方格子の格
子点位置４１ｄに実質的に一致するよう配置されてい
る。そして、ファイバ中心位置の格子点位置には対応す
る空孔を配置しないことで、中心部分の平均屈折率を周
囲の平均屈折率より高く設定している。なお、実施例４
と比較例４では、相対孔径を０．８に、実施例５と比較
例５では、相対孔径を０．７に、実施例６と比較例６で
は、相対孔径を０．６に設定した。
【００４４】図１０、図１１、図１２は、それぞれ孔径
を変化させたときの実施例４〜６、比較例４〜６の波長
１５５０ｎｍにおける波長分散、波長分散スロープ、実
効コア断面積の変化を示している。
を変化させたときの実施例４〜６、比較例４〜６の波長
１５５０ｎｍにおける波長分散、波長分散スロープ、実
効コア断面積の変化を示している。
【００４５】図１０〜図１２から明らかなように、本発
明に係る光ファイバ（実施例４〜６）は、従来の光ファ
イバ（比較例４〜６）に比べて大きな空孔径で、零また
は負の波長分散、零または負の波長分散スロープ、５μ
ｍ2以下の小さな実効コア断面積を実現できることが確
認された。
明に係る光ファイバ（実施例４〜６）は、従来の光ファ
イバ（比較例４〜６）に比べて大きな空孔径で、零また
は負の波長分散、零または負の波長分散スロープ、５μ
ｍ2以下の小さな実効コア断面積を実現できることが確
認された。
【００４６】このように空孔径を大きくすることができ
るため、第１の実施形態と同様に、製造歩留りの向上と
伝送損失の軽減を実現することができる。さらに、内側
領域の主媒質の少なくとも一部としてＧｅＯ2を添加し
たシリカガラスを用いることで、その粘度を外側領域よ
りも低下させ、導波される光が局在する内側領域に加わ
る線引張力を低減してさらに伝送損失を下げることが好
ましい。
るため、第１の実施形態と同様に、製造歩留りの向上と
伝送損失の軽減を実現することができる。さらに、内側
領域の主媒質の少なくとも一部としてＧｅＯ2を添加し
たシリカガラスを用いることで、その粘度を外側領域よ
りも低下させ、導波される光が局在する内側領域に加わ
る線引張力を低減してさらに伝送損失を下げることが好
ましい。
【００４７】第１の実施形態の場合と同様に、ジャケッ
ト領域１３ｃは必須の構成ではない。また、内側領域１
１ｃの主媒質領域２１ｃの少なくとも一部に１ｍｏｌ％
〜３５ｍｏｌ％のＧｅＯ2を添加してもよい。これによ
り、グレーティングを形成して波長選択的な透過特性や
波長選択的な方向性結合器を実現することができる。
ト領域１３ｃは必須の構成ではない。また、内側領域１
１ｃの主媒質領域２１ｃの少なくとも一部に１ｍｏｌ％
〜３５ｍｏｌ％のＧｅＯ2を添加してもよい。これによ
り、グレーティングを形成して波長選択的な透過特性や
波長選択的な方向性結合器を実現することができる。
【００４８】また、長手方向で断面構造を変化させ、そ
の波長分散特性を異ならせることにより、分散マネジメ
ントが実現できる点も第１の実施形態と同様である。フ
ァイバ端部に、空孔を有しない区間を設け、空孔を封止
し、空孔内への異物侵入を防止することも好ましい。
の波長分散特性を異ならせることにより、分散マネジメ
ントが実現できる点も第１の実施形態と同様である。フ
ァイバ端部に、空孔を有しない区間を設け、空孔を封止
し、空孔内への異物侵入を防止することも好ましい。
【００４９】主媒質としては、上述したシリカガラスの
ほかに、多成分ガラスやポリマーを用いることが可能で
あり、空孔３内に光増幅特性を有する気体や、金属を充
填してもよい。これにより、非線形光学特性の発生効率
を高めたり、光増幅器機能を持たせることができる。
ほかに、多成分ガラスやポリマーを用いることが可能で
あり、空孔３内に光増幅特性を有する気体や、金属を充
填してもよい。これにより、非線形光学特性の発生効率
を高めたり、光増幅器機能を持たせることができる。
【００５０】第１〜第３の実施形態の光ファイバ１、１
ａ、１ｃは以下の方法によって製造することができる。
ａ、１ｃは以下の方法によって製造することができる。
【００５１】まず、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法等
の方法によりシリカガラスからなる略円柱状のプリフォ
ームを作成する。このシリカガラスは、純粋であっても
よく、また、Ｇｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂ、Ａｌ、Ｐや希土類元
素、遷移金属等を添加してもよい。添加物およびその濃
度を適切に選択することで、非線形性の増強や所望の光
増幅特性を実現することが可能である。
の方法によりシリカガラスからなる略円柱状のプリフォ
ームを作成する。このシリカガラスは、純粋であっても
よく、また、Ｇｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂ、Ａｌ、Ｐや希土類元
素、遷移金属等を添加してもよい。添加物およびその濃
度を適切に選択することで、非線形性の増強や所望の光
増幅特性を実現することが可能である。
【００５２】次に、図１３に示されるように、プリフォ
ーム６１を把持手段６２によって把持した状態で、穿孔
具６３を用いて軸方向に沿って伸びる空孔６４複数個を
所定の配置で形成する。この穿孔具６３の先端６５は、
ダイヤモンド粒を含む合金やダイヤモンド粒を塗布した
金属が好ましい。さらに、穿孔具６３に超音波を照射す
ることによって切削効率を向上させることも可能であ
る。空孔６４は、プリフォーム６１を貫通してもよい
が、貫通させない構成を採ることにより以後の工程での
取り扱いに必要なプリフォーム長を保ちつつ、作業時間
を短縮させることも可能である。空孔６４の形成に際し
ては、プリフォーム６１を固定して、穿孔具６３を形成
される空孔６４の中心を軸として回転させても、穿孔具
６３を固定して、プリフォーム６１側を形成される空孔
６４の中心を軸として回転させても、両者を形成される
空孔６４の中心を軸として逆方向に回転させてもよい。
ーム６１を把持手段６２によって把持した状態で、穿孔
具６３を用いて軸方向に沿って伸びる空孔６４複数個を
所定の配置で形成する。この穿孔具６３の先端６５は、
ダイヤモンド粒を含む合金やダイヤモンド粒を塗布した
金属が好ましい。さらに、穿孔具６３に超音波を照射す
ることによって切削効率を向上させることも可能であ
る。空孔６４は、プリフォーム６１を貫通してもよい
が、貫通させない構成を採ることにより以後の工程での
取り扱いに必要なプリフォーム長を保ちつつ、作業時間
を短縮させることも可能である。空孔６４の形成に際し
ては、プリフォーム６１を固定して、穿孔具６３を形成
される空孔６４の中心を軸として回転させても、穿孔具
６３を固定して、プリフォーム６１側を形成される空孔
６４の中心を軸として回転させても、両者を形成される
空孔６４の中心を軸として逆方向に回転させてもよい。
【００５３】この後、空孔６４を形成した後のプリフォ
ーム６１を延伸し、延伸後のプリフォーム６１の外径よ
りも僅かに大きな内径を有するガラスパイプの中に挿入
して加熱することで、両者を一体化させる工程や、空孔
６４を形成した後のプリフォーム６１の外側にシリカガ
ラスの煤を気相合成法で堆積させた後に加熱して煤を焼
結させる工程を行ってもよい。このような工程を経るこ
とで、プリフォーム径に対する空孔径の比を縮小するこ
とができ、穿孔具では形成が困難な小径の空孔を等価的
に形成することができる。
ーム６１を延伸し、延伸後のプリフォーム６１の外径よ
りも僅かに大きな内径を有するガラスパイプの中に挿入
して加熱することで、両者を一体化させる工程や、空孔
６４を形成した後のプリフォーム６１の外側にシリカガ
ラスの煤を気相合成法で堆積させた後に加熱して煤を焼
結させる工程を行ってもよい。このような工程を経るこ
とで、プリフォーム径に対する空孔径の比を縮小するこ
とができ、穿孔具では形成が困難な小径の空孔を等価的
に形成することができる。
【００５４】また、空孔６４を形成した後、その空孔６
４の内壁表面をＨＦ水溶液やＳＦ6ガスによってエッチ
ングする工程を行ってもよい。これにより、空孔６４の
内壁表面および表面近傍のガラス中に存在するＯＨ基や
遷移金属などの不純物を除去し、伝送損失の低い光ファ
イバを製造することができる。
４の内壁表面をＨＦ水溶液やＳＦ6ガスによってエッチ
ングする工程を行ってもよい。これにより、空孔６４の
内壁表面および表面近傍のガラス中に存在するＯＨ基や
遷移金属などの不純物を除去し、伝送損失の低い光ファ
イバを製造することができる。
【００５５】続いて、プリフォーム６１の線引きを行
う。図１４はこの線引きプロセスを説明する図である。
空孔６４を有するプリフォーム６１の一端は、結合手段
７１を介して圧力調整手段７２に接続され、これによ
り、空孔６４内の圧力が調整される。プリフォーム６１
は図示していない把持手段によって把持されており、加
熱手段７３内に他端から所定の速度で導入されること
で、他端部分から加熱溶融されて光ファイバ１が線引き
される。光ファイバ１は図示していないファイバ把持手
段によって引き出されている。圧力調整手段７２により
付与される圧力を調整することで光ファイバ１における
空孔径が調整される。
う。図１４はこの線引きプロセスを説明する図である。
空孔６４を有するプリフォーム６１の一端は、結合手段
７１を介して圧力調整手段７２に接続され、これによ
り、空孔６４内の圧力が調整される。プリフォーム６１
は図示していない把持手段によって把持されており、加
熱手段７３内に他端から所定の速度で導入されること
で、他端部分から加熱溶融されて光ファイバ１が線引き
される。光ファイバ１は図示していないファイバ把持手
段によって引き出されている。圧力調整手段７２により
付与される圧力を調整することで光ファイバ１における
空孔径が調整される。
【００５６】また、図１５に示されるように、プリフォ
ーム６１の空孔６４を密封して線引きを行ってもよい。
このようにすると、不純物の空孔６４内への侵入を防止
するのが容易である。
ーム６１の空孔６４を密封して線引きを行ってもよい。
このようにすると、不純物の空孔６４内への侵入を防止
するのが容易である。
【００５７】プリフォーム６１への空孔６４の形成は、
穿孔具によらない方法も可能である。図１６に示される
ように、シリカロッド６６の周囲に、シリカロッド６６
よりも大きな径を有する同一構成のシリカガラスパイプ
６７を所定の本数束ね、これをシリカガラス製のジャケ
ット管６８内に挿入することで、プリフォーム６１ａが
形成される。
穿孔具によらない方法も可能である。図１６に示される
ように、シリカロッド６６の周囲に、シリカロッド６６
よりも大きな径を有する同一構成のシリカガラスパイプ
６７を所定の本数束ね、これをシリカガラス製のジャケ
ット管６８内に挿入することで、プリフォーム６１ａが
形成される。
【００５８】このプリフォーム６１ａを図１４または図
１５に示される手法で線引きする。この際に、シリカガ
ラスパイプ６７間の隙間が表面張力によって収縮あるい
は潰れるように線引温度を選択すると、シリカロッド６
６が存在する部分では、隙間の収縮に伴う溶融ガラスの
移動が少ないため、形成される空孔同士の間隔が他の部
分に比べて広くなり、第１の実施形態の光ファイバ１に
近い横断面を有する光ファイバが得られる。
１５に示される手法で線引きする。この際に、シリカガ
ラスパイプ６７間の隙間が表面張力によって収縮あるい
は潰れるように線引温度を選択すると、シリカロッド６
６が存在する部分では、隙間の収縮に伴う溶融ガラスの
移動が少ないため、形成される空孔同士の間隔が他の部
分に比べて広くなり、第１の実施形態の光ファイバ１に
近い横断面を有する光ファイバが得られる。
【００５９】この構成は、異なる材料を組み合わせて光
ファイバを作るのに適しており、例えば、シリカロッド
６６として１０ｍｏｌ％以上の高い濃度のＧｅが含まれ
たシリカガラスを用いることで、非線形光学効果の発生
効率を高めたり、希土類元素が添加されたシリカロッド
６６を用いることで、光増幅特性を有する光ファイバを
製造することができる。
ファイバを作るのに適しており、例えば、シリカロッド
６６として１０ｍｏｌ％以上の高い濃度のＧｅが含まれ
たシリカガラスを用いることで、非線形光学効果の発生
効率を高めたり、希土類元素が添加されたシリカロッド
６６を用いることで、光増幅特性を有する光ファイバを
製造することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
側領域の一部の空孔の配置を外側領域における空孔配置
の格子点からずらすことで、内側領域の平均屈折率を外
側領域の平均屈折率より高くしてその平均屈折率差によ
り、あるいは、ブラッグ反射により内側領域へ光を閉じ
込めて導波させることができる。このとき、従来より大
きな空孔径で、零または負の波長分散、波長分散スロー
プや小さい実効コア断面積を実現することができる。こ
のため、製造が容易で、歩留りが向上し、線引張力に起
因する伝送損失も低減できる。
側領域の一部の空孔の配置を外側領域における空孔配置
の格子点からずらすことで、内側領域の平均屈折率を外
側領域の平均屈折率より高くしてその平均屈折率差によ
り、あるいは、ブラッグ反射により内側領域へ光を閉じ
込めて導波させることができる。このとき、従来より大
きな空孔径で、零または負の波長分散、波長分散スロー
プや小さい実効コア断面積を実現することができる。こ
のため、製造が容易で、歩留りが向上し、線引張力に起
因する伝送損失も低減できる。
【図１】本発明に係る光ファイバの第１の実施形態を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図２】図１の光ファイバに対応する従来の光ファイバ
の横断面図である。
の横断面図である。
【図３】図１、図２の光ファイバにおいて空孔径を変化
させた場合の波長分散の変化を比較して示すグラフであ
る。
させた場合の波長分散の変化を比較して示すグラフであ
る。
【図４】図１、図２の光ファイバにおいて空孔径を変化
させた場合の波長分散スロープの変化を比較して示すグ
ラフである。
させた場合の波長分散スロープの変化を比較して示すグ
ラフである。
【図５】図１、図２の光ファイバにおいて空孔径を変化
させた場合の実効コア断面積の変化を比較して示すグラ
フである。
させた場合の実効コア断面積の変化を比較して示すグラ
フである。
【図６】本発明に係る光ファイバの第２の実施形態を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図７】図６の光ファイバにおけるモードフィールド径
と波長分散の波長に対する変化を示すグラフである。
と波長分散の波長に対する変化を示すグラフである。
【図８】本発明に係る光ファイバの第３の実施形態を示
す横断面図である。
す横断面図である。
【図９】図８の光ファイバに対応する従来の光ファイバ
の横断面図である。
の横断面図である。
【図１０】図８、図９の光ファイバにおいて空孔径を変
化させた場合の波長分散の変化を比較して示すグラフで
ある。
化させた場合の波長分散の変化を比較して示すグラフで
ある。
【図１１】図８、図９の光ファイバにおいて空孔径を変
化させた場合の波長分散スロープの変化を比較して示す
グラフである。
化させた場合の波長分散スロープの変化を比較して示す
グラフである。
【図１２】図８、図９の光ファイバにおいて空孔径を変
化させた場合の実効コア断面積の変化を比較して示すグ
ラフである。
化させた場合の実効コア断面積の変化を比較して示すグ
ラフである。
【図１３】本発明に係る光ファイバ製造方法のうち、プ
リフォームの製造工程を説明する図である。
リフォームの製造工程を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光ファイバ製造方法のうち、光
ファイバの線引き工程を説明する図である。
ファイバの線引き工程を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光ファイバ製造方法のうち、光
ファイバの線引き工程の別の工程を説明する図である。
ファイバの線引き工程の別の工程を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光ファイバ製造方法のうち、プ
リフォームの製造工程の別の工程を説明する図である。
リフォームの製造工程の別の工程を説明する図である。
１…光ファイバ、２、２１、２２…主媒質領域、３、３
１、３２…空孔（副媒質領域）、４…格子点、５…内側
領域の外周、６…外側領域の外周、１１…内側領域、１
２…外側領域、１３…ジャケット領域、４１…内側格子
点、４２…外側格子点、６１…プリフォーム、６２…把
持手段、６３…穿孔具、６４…空孔、６５…穿孔具の先
端、６６…シリカロッド、６７…シリカガラスパイプ、
６８…ジャケット管。
１、３２…空孔（副媒質領域）、４…格子点、５…内側
領域の外周、６…外側領域の外周、１１…内側領域、１
２…外側領域、１３…ジャケット領域、４１…内側格子
点、４２…外側格子点、６１…プリフォーム、６２…把
持手段、６３…穿孔具、６４…空孔、６５…穿孔具の先
端、６６…シリカロッド、６７…シリカガラスパイプ、
６８…ジャケット管。
Claims (18)
- 【請求項１】 所定の屈折率を有する主媒質と、前記主
媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有し、前記主媒
質からなる主媒質領域中に前記副媒質からなる複数の副
媒質領域が配置されている光ファイバであって、 ファイバ軸方向の少なくとも一部の区間において、 前記ファイバ軸方向に延びる内側領域と、 前記内側領域を包囲する外側領域とを備え、 所定の並進対称格子の格子点のうち、前記外側領域内に
位置する外側格子点の各々に対応して、前記複数の副媒
質領域の１つが、その中心が前記外側格子点の中心と実
質的に一致するよう配置され、 前記所定の並進対称格子の格子点のうち、前記内側領域
内に位置する内側格子点の各々に対応して、前記複数の
副媒質領域の１つが、その中心が前記内側格子点の中心
から所定値以上の距離をおいて配置される光ファイバ。 - 【請求項２】 前記内側領域の平均屈折率は、前記外側
領域の平均屈折率よりも高い請求項１記載の光ファイ
バ。 - 【請求項３】 前記外側領域における屈折率の断面内分
布が実質的に２次元の並進対称性を有している請求項１
記載の光ファイバ。 - 【請求項４】 前記主媒質は純粋または添加物を含むシ
リカガラスであって、前記副媒質は加圧、常圧もしくは
減圧状態の気体である請求項２または３に記載の光ファ
イバ。 - 【請求項５】 前記主媒質の少なくとも一部に１ｍｏｌ
％以上のＧｅＯ2が添加されている請求項４記載の光フ
ァイバ。 - 【請求項６】 前記副媒質領域の断面積は、光ファイバ
の横断面内で実質的に一様である請求項４または５に記
載の光ファイバ。 - 【請求項７】 前記所定の並進対称格子は六方格子であ
って、 前記内側領域は、一辺が一格子間隔の正三角形の頂点を
なす３つの内側格子点を含み、前記３つの内側格子点の
各々に対応する前記副媒質領域の中心は、前記正三角形
の外接円より外側に位置している請求項６記載の光ファ
イバ。 - 【請求項８】 前記所定の並進対称格子は正方格子であ
って、 前記内側領域は、一辺が一格子間隔の正方形の頂点をな
す４つの内側格子点を含み、前記４つの内側格子点の各
々に対応する前記副媒質領域の中心は、前記正方形の外
接円より外側に位置している請求項６記載の光ファイ
バ。 - 【請求項９】 前記副媒質領域の曲率半径の最小値が
１．２μｍ以上で、１２８０ｎｍから１８００ｎｍまで
の所定波長における波長分散が０以下である請求項１記
載の光ファイバ。 - 【請求項１０】 前記副媒質領域の曲率半径の最小値が
１．７μｍ以上で、所定波長における波長分散スロープ
が０以下である請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項１１】 前記副媒質領域の曲率半径の最小値が
２．０μｍ以上で、所定波長における実効コア断面積が
前記波長の２乗の２倍以下である請求項１記載の光ファ
イバ。 - 【請求項１２】 所定の屈折率を有する主媒質と、前記
主媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有し、前記主
媒質からなる主媒質領域中に前記副媒質からなる複数の
副媒質領域が配置されている光ファイバであって、 ファイバ軸方向の少なくとも一部の区間の横断面におい
て、前記副媒質領域の曲率半径の最小値が１．２μｍ以
上で、１２８０ｎｍから１８００ｎｍまでの所定波長に
おける波長分散が０以下である光ファイバ。 - 【請求項１３】 所定の屈折率を有する主媒質と、前記
主媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有し、前記主
媒質からなる主媒質領域中に前記副媒質からなる複数の
副媒質領域が配置されている光ファイバであって、 ファイバ軸方向の少なくとも一部の区間の横断面におい
て、前記副媒質領域の曲率半径の最小値が１．７μｍ以
上で、所定波長における波長分散スロープが０以下であ
る光ファイバ。 - 【請求項１４】 所定の屈折率を有する主媒質と、前記
主媒質と異なる屈折率を有する副媒質とを有し、前記主
媒質からなる主媒質領域中に前記副媒質からなる複数の
副媒質領域が配置されている光ファイバであって、 ファイバ軸方向の少なくとも一部の区間の横断面におい
て、前記副媒質領域の曲率半径の最小値が２．０μｍ以
上で、所定波長における実効コア断面積が前記波長の２
乗の２倍以下である光ファイバ。 - 【請求項１５】 所定の屈折率を有する主媒質と、前記
主媒質と異なる屈折率を有する副媒質を有するプリフォ
ームであって、前記主媒質からなる主媒質領域中に前記
副媒質からなる複数の副媒質領域が配置されているプリ
フォームを線引きして光ファイバを製造する工程を含む
光ファイバ製造方法であって、 前記プリフォーム軸方向の少なくとも一部の区間におい
て、前記プリフォーム軸方向に延びる内側領域と、前記
内側領域を包囲する外側領域とを備え、所定の並進対称
格子の格子点のうち、前記外側領域内に位置する外側格
子点の各々に対応して、前記複数の副媒質領域の１つ
が、その中心が前記外側格子点の中心と実質的に一致す
るよう配置され、前記所定の並進対称格子の格子点のう
ち、前記内側領域内に位置する内側格子点の各々に対応
して、前記複数の副媒質領域の１つが、その中心が前記
内側格子点の中心から所定値以上の距離をおいて配置さ
れるプリフォームを形成する工程をさらに備えている光
ファイバの製造方法。 - 【請求項１６】 シリカガラスを主媒質とするプリフォ
ームの所定の位置に空孔を形成してプリフォームを製造
することで、前記副媒質領域を形成する工程をさらに備
えている請求項１５記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項１７】 前記プリフォームの前記内側領域の少
なくとも一部に１ｍｏｌ％以上のＧｅＯ2が添加されて
いる請求項１６記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項１８】 前記プリフォーム形成工程は、シリカ
ガラスからなり、所定の内径、外径を有する所定の本数
のパイプと、シリカガラスからなり、前記第１のパイプ
と少なくとも外径の異なる少なくとも１本のロッドとを
束ねてプリフォームを形成する請求項１５記載の光ファ
イバの製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002083805A JP4158391B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光ファイバおよびその製造方法 |
| US10/391,754 US6850679B2 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-20 | Microstructured optical fiber and method of making |
| KR1020030018087A KR100963812B1 (ko) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | 미세구조 광섬유 및 이의 제조방법 |
| DE60302599T DE60302599T2 (de) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | Mikrostrukturierte Lichtwellenleiter und Herstellungsmethode |
| DK03006701T DK1351077T3 (da) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | Mikrostrukturerede optiske fibre og fremgangsmåde ved fremstilling heraf |
| EP03006701A EP1351077B1 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | Microstructured optical fiber and method of making |
| CNB031082335A CN1306294C (zh) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | 微结构光纤及制造方法 |
| AU2003203280A AU2003203280B2 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-25 | Microstructured optical fiber and method of making |
Applications Claiming Priority (1)
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