JP2004264439A - 偏波保持光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【課題】偏波保持特性及び光増幅特性を維持しつつ、他の光ファイバと融着接続した際の接続損失を低減する。
【解決手段】多孔部１６内側の光伝搬領域１４に光が閉じこめられるフォトニッククリスタルファイバ１０とする。光伝搬領域１４内に形成されるコア部１２に、希土類元素からなる第１の添加物（エルビウム）と、屈折率を光伝搬領域１４の屈折率よりも増大させるための第２の添加物（ゲルマニウム）とを添加する。コア部１２の断面形状を楕円形とする。
【選択図】図１
【解決手段】多孔部１６内側の光伝搬領域１４に光が閉じこめられるフォトニッククリスタルファイバ１０とする。光伝搬領域１４内に形成されるコア部１２に、希土類元素からなる第１の添加物（エルビウム）と、屈折率を光伝搬領域１４の屈折率よりも増大させるための第２の添加物（ゲルマニウム）とを添加する。コア部１２の断面形状を楕円形とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の細孔を有する多孔部を備えた偏波保持光ファイバに関し、特に、融着接続による損失を低減する対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、単一モード光ファイバとして、単一の偏波のみを伝搬させて偏波を安定して保持させる偏波保持光ファイバが一般的に知られている。この種の偏波保持光ファイバとして、例えば特許文献１に開示されているように、コアの両側に屈折率の低い部位を作るために中空のトンネルを開口した、いわゆるサイドトンネル型が公知となっている。すなわち、このサイドトンネル型の偏波保持光ファイバでは、一対のトンネルをコアの両側に開口することにより、光ファイバの軸方向に対し垂直な断面における縦方向と横方向とで屈折率分布を変えるようにしている。
【０００３】
一方、例えば特許文献２に開示されているように、ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部と、この多孔部に囲まれ、中実状に形成された領域からなる光伝搬領域とを備えた、いわゆるフォトニッククリスタルファイバ（以下、ＰＣＦという）が公知となっている。上記公報に開示されたＰＣＦでは、光増幅作用又は非線形光学効果を高めるべく、光伝搬領域の一部に希土類元素又はゲルマニウム（Ｇｅ）の何れか一方だけをドープしてコア部としている。そして、コア部に希土類元素をドープすることにより、誘導放出を利用した光増幅作用を起こさせ、又はＧｅをドープすることにより誘導ラマン散乱を利用した光増幅作用を起こさせるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３３５３９号公報
【特許文献２】
特開２００２−５５２３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来のものでは、他の光ファイバと融着接続した際にコア両側のトンネルがつぶれてしまうので、このトンネルのつぶれが原因となって偏波特性が劣化してしまう虞があった。
【０００６】
一方、上記後者の従来のものでは、他の光ファイバと融着接続した際に多孔部の細孔がつぶれてしまうので、光増幅作用を維持することはできるとしても、接続損失が増大してしまい、場合によっては導波構造自体がなくなってしまう虞があった。
【０００７】
そこで、本発明は、斯かる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、偏波保持光ファイバの構造に改良を施すことにより、その偏波保持特性及び光増幅特性を維持しつつ、他の光ファイバと融着接続した際の接続損失を低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、偏波保持光ファイバにおいて、コア部に希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方を添加するようにしたものである。
【０００９】
具体的に、請求項１の発明は、光が伝搬する光伝搬領域内にコア部が形成される一方、上記光伝搬領域の周囲にファイバ中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部が形成され、上記コア部には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を上記光伝搬領域の屈折率よりも増大させるための第２の添加物とが添加され、上記コア部又は多孔部の少なくとも一方により、偏波保持するための偏波保持手段が構成されている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、偏波保持手段は、コア部に近接する細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔が、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成された多孔部により構成されている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、偏波保持手段は、断面形状が長円形又は楕円形に形成されたコア部により構成されている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１又は３の発明において、多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明において、偏波保持用細孔を除いた多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、上記細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から３の何れか１項の発明において、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は０．５％以上である。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から３の何れか１項の発明において、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は１．５％以上である。
【００１６】
すなわち、請求項１の発明では、光伝搬領域内のコア部には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されているため、コア部の屈折率は、第２の添加物が添加されることで光伝搬領域の屈折率よりも増大しており、たとえ他の光ファイバと接続された融着接続部において多孔部の細孔が潰れたとしても導波構造を確保することができる。そして、導波構造が確保されることで偏波保持手段による偏波保持特性を維持することができる。
【００１７】
また、コア部に希土類元素からなる第１の添加物が添加されているので、導波構造が確保されることで、誘導放出を利用した光増幅作用を発揮させることができる。したがって、本発明では、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００１８】
また、請求項２の発明では、コア部に近接する多孔部の細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成することにより偏波保持手段を構成したために、この偏波保持用細孔によって確実に偏波保持特性を発揮させることができる。
【００１９】
また、請求項３の発明では、コア部の断面形状を長円形又は楕円形とすることにより偏波保持手段を構成したために、このコア部の断面構造によって偏波保持特性が発揮され、融着接続によって多孔部の細孔がつぶれた場合でも偏波保持特性の劣化を確実に抑制することができる。
【００２０】
また、請求項４の発明では、多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００２１】
また、請求項５の発明では、偏波保持用細孔以外の多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００２２】
また、請求項６の発明では、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を０．５％以上としたので、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。つまり、モード複屈折率は、上記比屈折率差の増大に伴って増大する傾向にあり、比屈折率差が０．５％未満の場合には、モード複屈折率が低いばかりでなく、比屈折率差に対するモード複屈折率の変化が大きいために、偏波特性を安定させるのは困難である。これに対し、比屈折率差が０．５％以上の範囲では、比屈折率差に対するモード複屈折率の変化の割合が小さく、またモード複屈折率自体も大きい。したがって、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。
【００２３】
しかも、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高効率の増幅特性を得ることができるとともに増幅特性を安定させることができる。つまり、増幅効率は、上記比屈折率差の増大に伴って増大する傾向にあり、比屈折率差が０．５％未満の場合には、増幅効率が低いばかりでなく、比屈折率差に対する増幅効率の変化が大きいために、増幅特性を安定させるのは困難である。これに対し、比屈折率差が０．５％以上の範囲では、比屈折率差に対する増幅効率の変化の割合が小さく、また増幅効率自体も高い。したがって、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高効率の増幅特性が得られるとともに、増幅特性を安定させることができる。
【００２４】
したがって、請求項６に係る発明によれば、安定した偏波特性及び高増幅特性を得ることができる。
【００２５】
また、請求項７の発明では、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を１．５％以上としたので、偏波特性及び増幅特性を更に向上することができる。つまり、上記比屈折率差を１．５％以上とすることにより、一般のＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ＡＮＤ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ）型の光ファイバと同等のモード複屈折率を達成できる。また、比屈折率差を１．５％以上とすることにより、ポンプ光の光エネルギを信号光のエネルギに非常に高効率に変換できるために、増幅特性をさらに高効率の状態に安定させることができる。したがって、本発明によれば、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができるともに、増幅特性を非常に高効率の状態に安定させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０は、多数の細孔１６ａが形成された多孔部１６と、この多孔部１６の内側に中実状に形成された光伝搬領域１４と、この光伝搬領域１４内に形成されたコア部１２と、上記多孔部１６の周囲に中実状に形成された被覆部１８とを備え、全体として石英からなるＰＣＦに構成されている。
【００２８】
上記多孔部１６の各細孔１６ａは、ファイバ中心軸方向に沿ってその全体に亘って連続して延びており、これらはファイバ横断面内において一定間隔の孔ピッチΛをあけて規則的に、具体的には、互いに隣接する各細孔１６ａが正三角形をなすように三角格子パターンに配列されている。このように細孔１６ａが三角格子パターンに配置されてフォトニック結晶構造が形成されている。
【００２９】
上記多孔部１６の三角格子パターンは、細孔１６ａの孔ピッチΛに対する細孔１６ａの直径ｄの比ｄ／Λが０．４２よりも小さくなるように孔ピッチΛ及び細孔１６ａの直径ｄが設定されている。尚、この孔ピッチΛとは、隣接する細孔１６ａの中心間距離を表している。
【００３０】
上記光伝搬領域１４は、上記多孔部１６によって囲まれたファイバ中心軸上に形成されるものである。つまり、この光伝搬領域１４は、ファイバ中心軸上に細孔１６ａを設けないことで、その周囲の細孔１６ａによって囲まれる中実状の部位により形成されている。そして、上記多孔部１６がフォトニック結晶構造に形成されることで、その実効屈折率が純石英のそれよりも低いものとなっており、このことで、多孔部１６によって囲まれた光伝搬領域１４に光が閉じ込められるようになっている。
【００３１】
上記コア部１２は、ファイバ中心軸上に位置し、横断面形状が楕円形に形成されている。このコア部１２には、第１の添加物として例えばエルビウム（Ｅｒ）がドープされるとともに、第２の添加物として例えばゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されている。上記第１の添加物は、希土類元素からなるものであるために、コア部１２にこの第１の添加物を添加することにより、コア部１２での光増幅作用を高めることができる。一方、コア部１２に第２の添加物が添加されることにより、コア部１２の屈折率はその周囲の光伝搬領域１４の屈折率よりも大きくなっている。例えば本実施形態では、光伝搬領域１４に対するコア部１２の比屈折率差Δは約１．５％とされている。尚、上記第１の添加物は、ネオジウム（Ｎｄ）、イッテリビウム（Ｙｂ）等であってもよく、またこれらとＥｒとを組み合わせたものであってもよい。また、第２の添加物はアルミニウム（Ａｌ）等であってもよく、またＧｅとＡｌとの組み合わせであってもよい。
【００３２】
上記コア部１２の断面形状が楕円形に形成されることにより、本実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０の偏波保持手段が構成されている。尚、コア部１２の断面形状は長円形であってもよい。
【００３３】
上記被覆部１８は、光伝搬領域１４及び多孔部１６を被覆保護する機能を果たす。
【００３４】
本実施形態では、光伝搬領域１４内のコア部１２には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されている。このため、コア部１２の屈折率は、第２の添加物が添加されることで光伝搬領域１４の屈折率よりも増大しており、たとえ図外の他の光ファイバと融着接続されて多孔部１６の細孔１６ａがつぶれたとしても導波構造を確保することができる。そして、導波構造が確保されることで上記偏波保持手段による偏波保持特性を維持することができる。そして、コア部１２に希土類元素からなる第１の添加物が添加されているので、導波構造が確保されることで、誘導放出を利用した光増幅作用を発揮させることができる。したがって、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００３５】
また、多孔部１６の細孔１６ａの孔ピッチに対する該細孔１６ａの直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どんな波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、この結果、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００３６】
【発明のその他の実施の形態】
上記実施形態では、多孔部１６の細孔１６ａを三角格子パターンに配列するとともに、コア部１２を楕円形断面としたが、これに限られるものではない。例えば、コア部１２を上記実施形態同様に断面楕円形状とした場合でも、図９に示すように、三角格子中の２点に跨ってコア部１２を形成するようにしてもよい。このようなコア部１２を有する光ファイバを作製するためには、コア部１２を中心軸部分に備えた石英ロッド（図示せず）を２本合わせるとともに、これら石英ロッドの周りに石英キャピラリ（図示せず）を最密状に束ね、これを筒状の石英パイプ（図示せず）に挿入して加熱延伸することにより作製することができる。
【００３７】
また、図１０に示すように、コア部１２に近接する細孔１６ａのうち該コア部１２を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔１６ａよりも大きく且つ楕円形状に形成して偏波保持用細孔１６ｂとして構成するようにしてもよい。こうすることで、多孔部１６により光ファイバ１０の偏波保持手段を構成することができる。この場合においてコア部１２の断面形状は、円形、楕円形又は長円のいずれであってもよい。コア部１２の断面形状を楕円形又は長円とした場合には、このコア部１２によっても偏波保持手段が構成されることとなる。
【００３８】
また、図１１に示すように、多孔部１６の細孔１６ａを四角格子パターンに配列するとともに、この四角格子の互いに隣接する２点に跨る楕円形状のコア部１２を形成し、細孔１６ａのうちコア部１２の両側に隣接する一対の細孔を他の細孔１６ａよりも大きく形成するとともに断面を楕円形状又は長円形状とし、偏波保持用細孔１６ｂとして構成してもよい。この構成では、コア部１２及び多孔部１６によって偏波保持手段が構成されることとなる。
【００３９】
また、上記実施形態では、偏波保持光ファイバ１０をＰＣＦに構成したが、これに限られるものではなく、要は、多孔部１６に多数の細孔１６ａが形成されていて、この多孔部１６に囲まれる領域に光が閉じ込められて光伝搬領域１４が形成される構成であればよい。
【００４０】
【実施例】
次に、具体的に行った実験及び解析について説明する。
【００４１】
＜実験１＞
実験１に用いた偏波保持光ファイバ１０は、上記実施形態のものと同様の構成、即ちコア部１２にＥｒ及びＧｅがドープされ、多孔部１６がフォトニック結晶構造とされている。この光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ、細孔１６ａの直径ｄが２μｍ、細孔１６ａの孔ピッチΛが５μｍ、孔ピッチに対する細孔１６ａの直径ｄ／Λが、ｄ／Λ＝０．４のものである。そして、この偏波保持光ファイバ１０に、１．５５μｍの波長の光を伝送させた。
【００４２】
このとき、出射端面において図３に示すようなニアフィールドパターンが観測された。この図３に示すニアフィールドパターンは基本モードのものであり、すなわち、それはシングルモード動作していることを意味するものである。したがって、本実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０では、多孔部１６の細孔１６ａによって光が閉じ込められ、且つシングルモード動作することが確認された。したがって、どんな波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、この結果、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００４３】
＜実験２＞
次に、上記実験１に用いた偏波保持光ファイバ１０を他のシングルモード光ファイバＳＭＦと接続し、このときの接続損失を測定する実験を行った。この実験では、まず図４（ａ）に示すように、長さ１ｍの偏波保持光ファイバ１０を、波長１．５５μｍの光を出射する光源２１と、この光のパワーを測定する光パワーメータ２３とに接続し、この光のパワーを参照光のパワーとして測定した。このとき、光パワーメータ２３によって検出された参照光のパワーＰ１は−１０．２ｄＢｍであった。次に、図４（ｂ）に示すように、上記偏波保持光ファイバ１０とシングルモード光ファイバＳＭＦとを融着接続し、この融着接続された光ファイバを上記光源２１と光パワーメータ２３とに接続した。そして、上記同様に波長１．５５μｍの光を出射した。このとき、モニタ（図示省略）による側面観察により、図５に模式的に示すように、融着接続部において多孔部１６の細孔１６ａが潰れているにもかかわらず、両光ファイバ１０，ＳＭＦ間でそのコア部を光が伝搬している様子が確認された。このとき光パワーメータ２３により検出された光のパワーＰ２は−１１．２ｄＢｍであった。この上記両光ファイバ１０，ＳＭＦの融着接続損失Ｌｏｓｓは以下の通りであり、
すなわち、融着接続損失Ｌｏｓｓは１．０（ｄＢ）であった。
【００４４】
＜実験３＞
実験３では、光伝搬領域１４に対するコア部１２の比屈折率差Δを種々変化させたときのモード屈折率差Ｂを測定した。このモード複屈折率Ｂとは、ｘ偏波とｙ偏波のそれぞれに対する実効屈折率ｎｅｆｆｘとｎｅｆｆｙとの差、すなわち、
Ｂ＝ｎｅｆｆｘ−ｎｅｆｆｙ＝（βｘ／ｋ−βｙ／ｋ） ・・・式（１）
で表される。ただし、βｘ、βｙは伝搬定数、ｋは波数２π／λである。
【００４５】
図６に示すように、モード複屈折率Ｂは、比屈折率差Δが増大するのに伴い、次第に増大する傾向にある。具体的に、比屈折率差Δの増大に伴ってモード屈折率差Ｂは急激に増大するが、この比屈折率差Δが０．５％以上となるとモード複屈折率Ｂの増加割合が次第に低減し、勾配が緩やかになる。つまり、この範囲内では、比屈折率差Δに対するモード複屈折率Ｂの変化割合が小さい。したがって、比屈折率差Δを０．５％以上とすることにより、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。
【００４６】
そして、比屈折率差Δが１．５％以上では、比屈折率差Δに対するモード複屈折率Ｂの変化割合が僅かとなる。また、比屈折率差Δが１．５％のときに、一般のＰＡＮＤＡ型の光ファイバのモード複屈折率Ｂ（約３×１０−４）と同等の値となっている。したがって、比屈折率差Δを１．５％以上とすることにより、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができる。
【００４７】
＜実験４＞
実験４では、比屈折率差Δに対する光増幅特性の評価を行う実験を行った。この光増幅特性は、エネルギー変換効率（ａ．ｕ．（オートコリレーションユニット））により評価した。
【００４８】
ここで、エネルギー変換効率について説明する。光のパワーは光の波長で表されると考えてよいので、入力したポンプ光の波長と、増幅されて出力された信号光である出射光の波長との比率を取れば、これが光のパワーの限界の変換率となるので、これを最大変換効率とする。すなわち、最大変換効率は、出射光の波長に対するポンプ光の波長の百分率と言うことができ、
最大変換効率（％）＝（ポンプ光の波長）／（出射光の波長）×１００
との関係式により最大変換効率を規定することができる。例えば、波長１．５５μｍの信号光に対して波長１．４８μｍのポンプ光を入力し、出射光の波長を測定する。そして、この出射光の波長が１．５５μｍであったときには、１．４８μｍのポンプ光波長が全て１．５５μｍの信号光波長に変換されたと言うことができ、このとき信号光は最大変換効率で増幅されたとすることができる。
【００４９】
一方、ポンプ光のパワーに対する出射光のパワーの百分率を変換効率として定義することができる。すなわち、
変換効率（％）＝（出射光のパワー）／（ポンプ光のパワー）×１００
との関係式が成立する。そして、上記変換効率と最大変換効率との比を取り、これをエネルギー変換効率としている。すなわち、
エネルギー変換効率＝（変換効率）／（最大変換効率）
との関係式が成立する。そして、このエネルギー変換効率を比屈折率差Δに対する相関を取って図７に示している。
【００５０】
この図から明らかなように、エネルギー変換効率は、比屈折率差Δの増大に伴い、次第に増大する傾向にある。具体的に、比屈折率差Δの増大に伴ってエネルギー変換効率は急激に増大するが、この比屈折率差Δが０．５％以上となるとエネルギー変換効率の増加割合が次第に低減し、勾配が緩やかになる。つまり、比屈折率差Δが０．５％でエネルギー変換効率が飽和し始めていると考えられる。そして、比屈折率差Δが１．５％以上の範囲では、エネルギー変換効率はほぼ１となる。
【００５１】
上記実験３及び４から明らかなように、比屈折率差Δを０．５％以上とすることにより、安定した偏波特性を得ることができるとともに、安定した高効率の増幅特性を得ることができる。そして、比屈折率差Δを１．５％以上とすることにより、一般のＰＡＮＤＡ型光ファイバと同等の偏波特性を得ることができるとともに、増幅特性をさらに高効率の状態に安定させることができる。
【００５２】
＜実験５＞
実験５では、信号光にポンプ光を入射したときの利得を測定した。図８は、１．４８μｍのポンプ光を入力したときに得られた利得を示している。このポンプ光はレーザーダイオード（図示省略）発信による後方励起方式によって入力した。尚、ポンプパワーは１００ｍＷとした。この結果、１５４０ｎｍ以上の波長において−５ｄＢｍの入力信号光に対し、出力信号光は１５ｄＢｍであり、利得は２０ｄＢとなった。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。すなわち、請求項１の発明の偏波保持光ファイバでは、コア部に希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されているので、他の光ファイバと接続されて多孔部の細孔が潰れても導波構造を確保できる。したがって、本発明によれば、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００５４】
また、請求項２の発明によれば、コア部に近接する多孔部の細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成することにより偏波保持手段を構成するようにしたために、この偏波保持用細孔によって確実に偏波保持特性を発揮させることができる。
【００５５】
また、請求項３の発明によれば、コア部の断面形状を長円形又は楕円形とすることにより偏波保持手段を構成したために、このコア部の断面構造によって偏波保持特性が発揮され、融着接続によって多孔部の細孔がつぶれた場合でも偏波保持特性の劣化を確実に抑制することができる。
【００５６】
また、請求項４の発明によれば、多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００５７】
また、請求項５の発明では、偏波保持用細孔以外の多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００５８】
また、請求項６の発明によれば、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を０．５％以上としたので、安定した偏波特性及び高増幅特性を得ることができる。
【００５９】
また、請求項７の発明によれば、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を１．５％以上としたので、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができるともに、増幅特性を非常に高効率の状態に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの端面の要部を示す拡大図である。
【図３】実験１で観測されたニアフィールドパターンを示す図である。
【図４】接続損失を測定する実験装置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバとシングルモード光ファイバとを融着接続した状態で観察された導波状況を示す概念図である。
【図６】比屈折率差Δとモード複屈折率Ｂとの相関関係を示す特性図である。
【図７】比屈折率差Δとエネルギー変換効率との相関関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの利得を示す特性図である。
【図９】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【図１０】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【図１１】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【符号の説明】
１２ コア部
１４ 光伝搬領域
１６ 多孔部
１６ａ 細孔
１６ｂ 偏波保持用細孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の細孔を有する多孔部を備えた偏波保持光ファイバに関し、特に、融着接続による損失を低減する対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、単一モード光ファイバとして、単一の偏波のみを伝搬させて偏波を安定して保持させる偏波保持光ファイバが一般的に知られている。この種の偏波保持光ファイバとして、例えば特許文献１に開示されているように、コアの両側に屈折率の低い部位を作るために中空のトンネルを開口した、いわゆるサイドトンネル型が公知となっている。すなわち、このサイドトンネル型の偏波保持光ファイバでは、一対のトンネルをコアの両側に開口することにより、光ファイバの軸方向に対し垂直な断面における縦方向と横方向とで屈折率分布を変えるようにしている。
【０００３】
一方、例えば特許文献２に開示されているように、ファイバの中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部と、この多孔部に囲まれ、中実状に形成された領域からなる光伝搬領域とを備えた、いわゆるフォトニッククリスタルファイバ（以下、ＰＣＦという）が公知となっている。上記公報に開示されたＰＣＦでは、光増幅作用又は非線形光学効果を高めるべく、光伝搬領域の一部に希土類元素又はゲルマニウム（Ｇｅ）の何れか一方だけをドープしてコア部としている。そして、コア部に希土類元素をドープすることにより、誘導放出を利用した光増幅作用を起こさせ、又はＧｅをドープすることにより誘導ラマン散乱を利用した光増幅作用を起こさせるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３３５３９号公報
【特許文献２】
特開２００２−５５２３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来のものでは、他の光ファイバと融着接続した際にコア両側のトンネルがつぶれてしまうので、このトンネルのつぶれが原因となって偏波特性が劣化してしまう虞があった。
【０００６】
一方、上記後者の従来のものでは、他の光ファイバと融着接続した際に多孔部の細孔がつぶれてしまうので、光増幅作用を維持することはできるとしても、接続損失が増大してしまい、場合によっては導波構造自体がなくなってしまう虞があった。
【０００７】
そこで、本発明は、斯かる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、偏波保持光ファイバの構造に改良を施すことにより、その偏波保持特性及び光増幅特性を維持しつつ、他の光ファイバと融着接続した際の接続損失を低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、偏波保持光ファイバにおいて、コア部に希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方を添加するようにしたものである。
【０００９】
具体的に、請求項１の発明は、光が伝搬する光伝搬領域内にコア部が形成される一方、上記光伝搬領域の周囲にファイバ中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部が形成され、上記コア部には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を上記光伝搬領域の屈折率よりも増大させるための第２の添加物とが添加され、上記コア部又は多孔部の少なくとも一方により、偏波保持するための偏波保持手段が構成されている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、偏波保持手段は、コア部に近接する細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔が、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成された多孔部により構成されている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、偏波保持手段は、断面形状が長円形又は楕円形に形成されたコア部により構成されている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１又は３の発明において、多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２の発明において、偏波保持用細孔を除いた多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、上記細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から３の何れか１項の発明において、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は０．５％以上である。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から３の何れか１項の発明において、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は１．５％以上である。
【００１６】
すなわち、請求項１の発明では、光伝搬領域内のコア部には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されているため、コア部の屈折率は、第２の添加物が添加されることで光伝搬領域の屈折率よりも増大しており、たとえ他の光ファイバと接続された融着接続部において多孔部の細孔が潰れたとしても導波構造を確保することができる。そして、導波構造が確保されることで偏波保持手段による偏波保持特性を維持することができる。
【００１７】
また、コア部に希土類元素からなる第１の添加物が添加されているので、導波構造が確保されることで、誘導放出を利用した光増幅作用を発揮させることができる。したがって、本発明では、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００１８】
また、請求項２の発明では、コア部に近接する多孔部の細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成することにより偏波保持手段を構成したために、この偏波保持用細孔によって確実に偏波保持特性を発揮させることができる。
【００１９】
また、請求項３の発明では、コア部の断面形状を長円形又は楕円形とすることにより偏波保持手段を構成したために、このコア部の断面構造によって偏波保持特性が発揮され、融着接続によって多孔部の細孔がつぶれた場合でも偏波保持特性の劣化を確実に抑制することができる。
【００２０】
また、請求項４の発明では、多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００２１】
また、請求項５の発明では、偏波保持用細孔以外の多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００２２】
また、請求項６の発明では、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を０．５％以上としたので、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。つまり、モード複屈折率は、上記比屈折率差の増大に伴って増大する傾向にあり、比屈折率差が０．５％未満の場合には、モード複屈折率が低いばかりでなく、比屈折率差に対するモード複屈折率の変化が大きいために、偏波特性を安定させるのは困難である。これに対し、比屈折率差が０．５％以上の範囲では、比屈折率差に対するモード複屈折率の変化の割合が小さく、またモード複屈折率自体も大きい。したがって、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。
【００２３】
しかも、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高効率の増幅特性を得ることができるとともに増幅特性を安定させることができる。つまり、増幅効率は、上記比屈折率差の増大に伴って増大する傾向にあり、比屈折率差が０．５％未満の場合には、増幅効率が低いばかりでなく、比屈折率差に対する増幅効率の変化が大きいために、増幅特性を安定させるのは困難である。これに対し、比屈折率差が０．５％以上の範囲では、比屈折率差に対する増幅効率の変化の割合が小さく、また増幅効率自体も高い。したがって、上記比屈折率差を０．５％以上とすることにより、高効率の増幅特性が得られるとともに、増幅特性を安定させることができる。
【００２４】
したがって、請求項６に係る発明によれば、安定した偏波特性及び高増幅特性を得ることができる。
【００２５】
また、請求項７の発明では、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を１．５％以上としたので、偏波特性及び増幅特性を更に向上することができる。つまり、上記比屈折率差を１．５％以上とすることにより、一般のＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ＡＮＤ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ−ｒｅｄｕｃｉｎｇ）型の光ファイバと同等のモード複屈折率を達成できる。また、比屈折率差を１．５％以上とすることにより、ポンプ光の光エネルギを信号光のエネルギに非常に高効率に変換できるために、増幅特性をさらに高効率の状態に安定させることができる。したがって、本発明によれば、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができるともに、増幅特性を非常に高効率の状態に安定させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０は、多数の細孔１６ａが形成された多孔部１６と、この多孔部１６の内側に中実状に形成された光伝搬領域１４と、この光伝搬領域１４内に形成されたコア部１２と、上記多孔部１６の周囲に中実状に形成された被覆部１８とを備え、全体として石英からなるＰＣＦに構成されている。
【００２８】
上記多孔部１６の各細孔１６ａは、ファイバ中心軸方向に沿ってその全体に亘って連続して延びており、これらはファイバ横断面内において一定間隔の孔ピッチΛをあけて規則的に、具体的には、互いに隣接する各細孔１６ａが正三角形をなすように三角格子パターンに配列されている。このように細孔１６ａが三角格子パターンに配置されてフォトニック結晶構造が形成されている。
【００２９】
上記多孔部１６の三角格子パターンは、細孔１６ａの孔ピッチΛに対する細孔１６ａの直径ｄの比ｄ／Λが０．４２よりも小さくなるように孔ピッチΛ及び細孔１６ａの直径ｄが設定されている。尚、この孔ピッチΛとは、隣接する細孔１６ａの中心間距離を表している。
【００３０】
上記光伝搬領域１４は、上記多孔部１６によって囲まれたファイバ中心軸上に形成されるものである。つまり、この光伝搬領域１４は、ファイバ中心軸上に細孔１６ａを設けないことで、その周囲の細孔１６ａによって囲まれる中実状の部位により形成されている。そして、上記多孔部１６がフォトニック結晶構造に形成されることで、その実効屈折率が純石英のそれよりも低いものとなっており、このことで、多孔部１６によって囲まれた光伝搬領域１４に光が閉じ込められるようになっている。
【００３１】
上記コア部１２は、ファイバ中心軸上に位置し、横断面形状が楕円形に形成されている。このコア部１２には、第１の添加物として例えばエルビウム（Ｅｒ）がドープされるとともに、第２の添加物として例えばゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されている。上記第１の添加物は、希土類元素からなるものであるために、コア部１２にこの第１の添加物を添加することにより、コア部１２での光増幅作用を高めることができる。一方、コア部１２に第２の添加物が添加されることにより、コア部１２の屈折率はその周囲の光伝搬領域１４の屈折率よりも大きくなっている。例えば本実施形態では、光伝搬領域１４に対するコア部１２の比屈折率差Δは約１．５％とされている。尚、上記第１の添加物は、ネオジウム（Ｎｄ）、イッテリビウム（Ｙｂ）等であってもよく、またこれらとＥｒとを組み合わせたものであってもよい。また、第２の添加物はアルミニウム（Ａｌ）等であってもよく、またＧｅとＡｌとの組み合わせであってもよい。
【００３２】
上記コア部１２の断面形状が楕円形に形成されることにより、本実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０の偏波保持手段が構成されている。尚、コア部１２の断面形状は長円形であってもよい。
【００３３】
上記被覆部１８は、光伝搬領域１４及び多孔部１６を被覆保護する機能を果たす。
【００３４】
本実施形態では、光伝搬領域１４内のコア部１２には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されている。このため、コア部１２の屈折率は、第２の添加物が添加されることで光伝搬領域１４の屈折率よりも増大しており、たとえ図外の他の光ファイバと融着接続されて多孔部１６の細孔１６ａがつぶれたとしても導波構造を確保することができる。そして、導波構造が確保されることで上記偏波保持手段による偏波保持特性を維持することができる。そして、コア部１２に希土類元素からなる第１の添加物が添加されているので、導波構造が確保されることで、誘導放出を利用した光増幅作用を発揮させることができる。したがって、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００３５】
また、多孔部１６の細孔１６ａの孔ピッチに対する該細孔１６ａの直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どんな波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、この結果、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００３６】
【発明のその他の実施の形態】
上記実施形態では、多孔部１６の細孔１６ａを三角格子パターンに配列するとともに、コア部１２を楕円形断面としたが、これに限られるものではない。例えば、コア部１２を上記実施形態同様に断面楕円形状とした場合でも、図９に示すように、三角格子中の２点に跨ってコア部１２を形成するようにしてもよい。このようなコア部１２を有する光ファイバを作製するためには、コア部１２を中心軸部分に備えた石英ロッド（図示せず）を２本合わせるとともに、これら石英ロッドの周りに石英キャピラリ（図示せず）を最密状に束ね、これを筒状の石英パイプ（図示せず）に挿入して加熱延伸することにより作製することができる。
【００３７】
また、図１０に示すように、コア部１２に近接する細孔１６ａのうち該コア部１２を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔１６ａよりも大きく且つ楕円形状に形成して偏波保持用細孔１６ｂとして構成するようにしてもよい。こうすることで、多孔部１６により光ファイバ１０の偏波保持手段を構成することができる。この場合においてコア部１２の断面形状は、円形、楕円形又は長円のいずれであってもよい。コア部１２の断面形状を楕円形又は長円とした場合には、このコア部１２によっても偏波保持手段が構成されることとなる。
【００３８】
また、図１１に示すように、多孔部１６の細孔１６ａを四角格子パターンに配列するとともに、この四角格子の互いに隣接する２点に跨る楕円形状のコア部１２を形成し、細孔１６ａのうちコア部１２の両側に隣接する一対の細孔を他の細孔１６ａよりも大きく形成するとともに断面を楕円形状又は長円形状とし、偏波保持用細孔１６ｂとして構成してもよい。この構成では、コア部１２及び多孔部１６によって偏波保持手段が構成されることとなる。
【００３９】
また、上記実施形態では、偏波保持光ファイバ１０をＰＣＦに構成したが、これに限られるものではなく、要は、多孔部１６に多数の細孔１６ａが形成されていて、この多孔部１６に囲まれる領域に光が閉じ込められて光伝搬領域１４が形成される構成であればよい。
【００４０】
【実施例】
次に、具体的に行った実験及び解析について説明する。
【００４１】
＜実験１＞
実験１に用いた偏波保持光ファイバ１０は、上記実施形態のものと同様の構成、即ちコア部１２にＥｒ及びＧｅがドープされ、多孔部１６がフォトニック結晶構造とされている。この光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ、細孔１６ａの直径ｄが２μｍ、細孔１６ａの孔ピッチΛが５μｍ、孔ピッチに対する細孔１６ａの直径ｄ／Λが、ｄ／Λ＝０．４のものである。そして、この偏波保持光ファイバ１０に、１．５５μｍの波長の光を伝送させた。
【００４２】
このとき、出射端面において図３に示すようなニアフィールドパターンが観測された。この図３に示すニアフィールドパターンは基本モードのものであり、すなわち、それはシングルモード動作していることを意味するものである。したがって、本実施形態に係る偏波保持光ファイバ１０では、多孔部１６の細孔１６ａによって光が閉じ込められ、且つシングルモード動作することが確認された。したがって、どんな波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、この結果、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００４３】
＜実験２＞
次に、上記実験１に用いた偏波保持光ファイバ１０を他のシングルモード光ファイバＳＭＦと接続し、このときの接続損失を測定する実験を行った。この実験では、まず図４（ａ）に示すように、長さ１ｍの偏波保持光ファイバ１０を、波長１．５５μｍの光を出射する光源２１と、この光のパワーを測定する光パワーメータ２３とに接続し、この光のパワーを参照光のパワーとして測定した。このとき、光パワーメータ２３によって検出された参照光のパワーＰ１は−１０．２ｄＢｍであった。次に、図４（ｂ）に示すように、上記偏波保持光ファイバ１０とシングルモード光ファイバＳＭＦとを融着接続し、この融着接続された光ファイバを上記光源２１と光パワーメータ２３とに接続した。そして、上記同様に波長１．５５μｍの光を出射した。このとき、モニタ（図示省略）による側面観察により、図５に模式的に示すように、融着接続部において多孔部１６の細孔１６ａが潰れているにもかかわらず、両光ファイバ１０，ＳＭＦ間でそのコア部を光が伝搬している様子が確認された。このとき光パワーメータ２３により検出された光のパワーＰ２は−１１．２ｄＢｍであった。この上記両光ファイバ１０，ＳＭＦの融着接続損失Ｌｏｓｓは以下の通りであり、
【００４４】
＜実験３＞
実験３では、光伝搬領域１４に対するコア部１２の比屈折率差Δを種々変化させたときのモード屈折率差Ｂを測定した。このモード複屈折率Ｂとは、ｘ偏波とｙ偏波のそれぞれに対する実効屈折率ｎｅｆｆｘとｎｅｆｆｙとの差、すなわち、
Ｂ＝ｎｅｆｆｘ−ｎｅｆｆｙ＝（βｘ／ｋ−βｙ／ｋ） ・・・式（１）
で表される。ただし、βｘ、βｙは伝搬定数、ｋは波数２π／λである。
【００４５】
図６に示すように、モード複屈折率Ｂは、比屈折率差Δが増大するのに伴い、次第に増大する傾向にある。具体的に、比屈折率差Δの増大に伴ってモード屈折率差Ｂは急激に増大するが、この比屈折率差Δが０．５％以上となるとモード複屈折率Ｂの増加割合が次第に低減し、勾配が緩やかになる。つまり、この範囲内では、比屈折率差Δに対するモード複屈折率Ｂの変化割合が小さい。したがって、比屈折率差Δを０．５％以上とすることにより、高複屈折特性が得られて偏波特性を安定させることができる。
【００４６】
そして、比屈折率差Δが１．５％以上では、比屈折率差Δに対するモード複屈折率Ｂの変化割合が僅かとなる。また、比屈折率差Δが１．５％のときに、一般のＰＡＮＤＡ型の光ファイバのモード複屈折率Ｂ（約３×１０−４）と同等の値となっている。したがって、比屈折率差Δを１．５％以上とすることにより、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができる。
【００４７】
＜実験４＞
実験４では、比屈折率差Δに対する光増幅特性の評価を行う実験を行った。この光増幅特性は、エネルギー変換効率（ａ．ｕ．（オートコリレーションユニット））により評価した。
【００４８】
ここで、エネルギー変換効率について説明する。光のパワーは光の波長で表されると考えてよいので、入力したポンプ光の波長と、増幅されて出力された信号光である出射光の波長との比率を取れば、これが光のパワーの限界の変換率となるので、これを最大変換効率とする。すなわち、最大変換効率は、出射光の波長に対するポンプ光の波長の百分率と言うことができ、
最大変換効率（％）＝（ポンプ光の波長）／（出射光の波長）×１００
との関係式により最大変換効率を規定することができる。例えば、波長１．５５μｍの信号光に対して波長１．４８μｍのポンプ光を入力し、出射光の波長を測定する。そして、この出射光の波長が１．５５μｍであったときには、１．４８μｍのポンプ光波長が全て１．５５μｍの信号光波長に変換されたと言うことができ、このとき信号光は最大変換効率で増幅されたとすることができる。
【００４９】
一方、ポンプ光のパワーに対する出射光のパワーの百分率を変換効率として定義することができる。すなわち、
変換効率（％）＝（出射光のパワー）／（ポンプ光のパワー）×１００
との関係式が成立する。そして、上記変換効率と最大変換効率との比を取り、これをエネルギー変換効率としている。すなわち、
エネルギー変換効率＝（変換効率）／（最大変換効率）
との関係式が成立する。そして、このエネルギー変換効率を比屈折率差Δに対する相関を取って図７に示している。
【００５０】
この図から明らかなように、エネルギー変換効率は、比屈折率差Δの増大に伴い、次第に増大する傾向にある。具体的に、比屈折率差Δの増大に伴ってエネルギー変換効率は急激に増大するが、この比屈折率差Δが０．５％以上となるとエネルギー変換効率の増加割合が次第に低減し、勾配が緩やかになる。つまり、比屈折率差Δが０．５％でエネルギー変換効率が飽和し始めていると考えられる。そして、比屈折率差Δが１．５％以上の範囲では、エネルギー変換効率はほぼ１となる。
【００５１】
上記実験３及び４から明らかなように、比屈折率差Δを０．５％以上とすることにより、安定した偏波特性を得ることができるとともに、安定した高効率の増幅特性を得ることができる。そして、比屈折率差Δを１．５％以上とすることにより、一般のＰＡＮＤＡ型光ファイバと同等の偏波特性を得ることができるとともに、増幅特性をさらに高効率の状態に安定させることができる。
【００５２】
＜実験５＞
実験５では、信号光にポンプ光を入射したときの利得を測定した。図８は、１．４８μｍのポンプ光を入力したときに得られた利得を示している。このポンプ光はレーザーダイオード（図示省略）発信による後方励起方式によって入力した。尚、ポンプパワーは１００ｍＷとした。この結果、１５４０ｎｍ以上の波長において−５ｄＢｍの入力信号光に対し、出力信号光は１５ｄＢｍであり、利得は２０ｄＢとなった。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。すなわち、請求項１の発明の偏波保持光ファイバでは、コア部に希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を増大させるための第２の添加物との双方が添加されているので、他の光ファイバと接続されて多孔部の細孔が潰れても導波構造を確保できる。したがって、本発明によれば、他の光ファイバと融着接続した際にも導波構造を確保して偏波保持特性及び光増幅特性を確保しつつ、融着接続による損失を低減することができる。
【００５４】
また、請求項２の発明によれば、コア部に近接する多孔部の細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔を、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成することにより偏波保持手段を構成するようにしたために、この偏波保持用細孔によって確実に偏波保持特性を発揮させることができる。
【００５５】
また、請求項３の発明によれば、コア部の断面形状を長円形又は楕円形とすることにより偏波保持手段を構成したために、このコア部の断面構造によって偏波保持特性が発揮され、融着接続によって多孔部の細孔がつぶれた場合でも偏波保持特性の劣化を確実に抑制することができる。
【００５６】
また、請求項４の発明によれば、多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００５７】
また、請求項５の発明では、偏波保持用細孔以外の多孔部の細孔を一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配置するとともに、この細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比を０．４２よりも小さくするようにしたので、どのような波長のポンプ光を入力してもシングルモードで導波することができ、より高効率な光増幅作用を発揮させることができる。
【００５８】
また、請求項６の発明によれば、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を０．５％以上としたので、安定した偏波特性及び高増幅特性を得ることができる。
【００５９】
また、請求項７の発明によれば、光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差を１．５％以上としたので、ＰＡＮＤＡ型の光ファイバと同等以上の偏波特性を安定して得ることができるともに、増幅特性を非常に高効率の状態に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの端面の要部を示す拡大図である。
【図３】実験１で観測されたニアフィールドパターンを示す図である。
【図４】接続損失を測定する実験装置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバとシングルモード光ファイバとを融着接続した状態で観察された導波状況を示す概念図である。
【図６】比屈折率差Δとモード複屈折率Ｂとの相関関係を示す特性図である。
【図７】比屈折率差Δとエネルギー変換効率との相関関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施形態に係る偏波保持光ファイバの利得を示す特性図である。
【図９】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【図１０】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【図１１】その他の実施形態に係る偏波保持光ファイバの図２相当図である。
【符号の説明】
１２ コア部
１４ 光伝搬領域
１６ 多孔部
１６ａ 細孔
１６ｂ 偏波保持用細孔
Claims (7)
- 光が伝搬する光伝搬領域内にコア部が形成される一方、
上記光伝搬領域の周囲にファイバ中心軸方向に延びる多数の細孔を有する多孔部が形成され、
上記コア部には、希土類元素からなる第１の添加物と屈折率を上記光伝搬領域の屈折率よりも増大させるための第２の添加物とが添加され、
上記コア部又は多孔部の少なくとも一方により、偏波保持するための偏波保持手段が構成されている
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項１において、
偏波保持手段は、コア部に近接する細孔のうち該コア部を挟むように配置される一対の細孔が、他の細孔とは形態が異なる偏波保持用細孔として形成された多孔部により構成されている
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項１において、
偏波保持手段は、断面形状が長円形又は楕円形に形成されたコア部により構成されている
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項１又は３において、
多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、
細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項２において、
偏波保持用細孔を除いた多孔部の細孔は、一定間隔の孔ピッチをあけて規則的に配列され、
上記細孔の孔ピッチに対する該細孔の直径の比は、０．４２よりも小さい
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項１から３の何れか１項において、
光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は０．５％以上である
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。 - 請求項１から３の何れか１項において、
光伝搬領域に対するコア部の比屈折率差は１．５％以上である
ことを特徴とする偏波保持光ファイバ。
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