JP2005140857A - Dispersion-flat fiber - Google Patents

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聡人 鈴木
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DFF that is simple in structure and that can be manufactured at a low cost. <P>SOLUTION: The DFF 10 has a pair of voids 12a, 12a in a clad 12. With this pair of holes 12a, 12a, the dispersion value of the DFF 10 shows no wavelength dependency. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は分散フラットファイバ(以下、「DFF」という。)に関するものである。   The present invention relates to a dispersion flat fiber (hereinafter referred to as “DFF”).

光が光ファイバ内を伝播すると、波長分散が生じる。波長分散には、材料分散と構造分散とがある。材料分散は、光ファイバのコア及びクラッドを構成しているガラスの屈折率が光の波長に依存することにより生じるものである。一方、構造分散は、光のコア内への閉じこめ状態が波長依存性を示すことによって生じるものである。屈折率が波長に対して変化する場合、波束が感じる屈折率すなわち群屈折率も波長に対して変化する。また、光パルスが光ファイバ中を伝播するとき、光速を群屈折率で割った値で進む。従って、群屈折率が波長依存性を示すと、波長によって光パルスは異なる速さで進み、異なった時間で光ファイバ内の出射端に到着する。シングルモードファイバ(以下、「SMF」という。)では、波長に対する閉じこめの状態の変化は比較的小さく、群屈折率は主に材料分散により変化する。SMFでは、零分散波長の1.3μmより長い波長では、群屈折率は波長が長くなるほど大きな値を示し、波長に対して下に凸の曲線変化を示す。一方、材料分散による群屈折率の波長変化をうち消すように光ファイバの閉じこめ構造にすることで、群屈折率の波長依存性のないDFFを実現することができる。DFFでは、光ファイバ内をあらゆる波長が同じ速度で進むため、異なる波長の光パルスを遅延や歪みなく伝えることができる。また、光ファイバ内の非線形光学効果による波長間の相互作用が大きくなり、スーパーコンティニウム光の発生などに利用できる。   As light propagates through the optical fiber, chromatic dispersion occurs. The wavelength dispersion includes material dispersion and structure dispersion. Material dispersion is caused by the fact that the refractive index of the glass constituting the core and cladding of the optical fiber depends on the wavelength of light. On the other hand, structural dispersion is caused by the wavelength dependence of the confinement state of light in the core. When the refractive index changes with the wavelength, the refractive index felt by the wave packet, that is, the group refractive index also changes with the wavelength. Further, when the light pulse propagates through the optical fiber, it proceeds by a value obtained by dividing the speed of light by the group refractive index. Therefore, when the group refractive index shows wavelength dependence, the light pulse travels at different speeds depending on the wavelength, and arrives at the output end in the optical fiber at different times. In a single mode fiber (hereinafter referred to as “SMF”), the change in the confinement state with respect to the wavelength is relatively small, and the group refractive index changes mainly due to material dispersion. In the SMF, at a wavelength longer than the zero-dispersion wavelength of 1.3 μm, the group refractive index shows a larger value as the wavelength becomes longer, and shows a convex curve change downward with respect to the wavelength. On the other hand, by using a confinement structure of the optical fiber so as to eliminate the wavelength change of the group refractive index due to material dispersion, a DFF having no wavelength dependency of the group refractive index can be realized. In DFF, since all wavelengths travel through the optical fiber at the same speed, optical pulses of different wavelengths can be transmitted without delay or distortion. In addition, the interaction between wavelengths due to the nonlinear optical effect in the optical fiber is increased, which can be used for generation of supercontinuum light.

例えば、非特許文献1には、ファイバ構造を4重構造とすることにより分散値の波長依存性を小さくするという技術が開示されている。非特許文献1で開示されているDFF50は、石英ガラス製であり、図13(a)に示すように、コア51と、コア51を覆うように設けられた第1クラッド52と、第1クラッド52を覆うように設けられた第2クラッド53と、第2クラッド53を覆うように設けられた第3クラッド54と、第3クラッド54を覆うように設けられた第4クラッド55と、を備えている。そのため、光は第1クラッド52の影響を受けて伝播する。また、コア51及び第2クラッド53にはゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高くする材質が、第1クラッド52及び第3クラッド54にはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くする材質が、ドープされている。図13(b)は、ファイバ横断面におけるDFF20の屈折率分布を示す。図13(b)に示すように、第1クラッド52の屈折率はコア51の屈折率よりも小さい。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for reducing the wavelength dependence of the dispersion value by making the fiber structure a quadruple structure. The DFF 50 disclosed in Non-Patent Document 1 is made of quartz glass, and as shown in FIG. 13A, a core 51, a first cladding 52 provided so as to cover the core 51, and a first cladding A second clad 53 provided so as to cover 52, a third clad 54 provided so as to cover the second clad 53, and a fourth clad 55 provided so as to cover the third clad 54. ing. Therefore, light propagates under the influence of the first cladding 52. The core 51 and the second clad 53 are made of a material that increases the refractive index of quartz glass such as germanium, and the first clad 52 and the third clad 54 are made of a material that lowers the refractive index of quartz glass such as fluorine. Doped. FIG. 13B shows a refractive index profile of the DFF 20 in the fiber cross section. As shown in FIG. 13B, the refractive index of the first cladding 52 is smaller than the refractive index of the core 51.

また、非特許文献2には、クラッドに空孔を設けることにより分散値の波長依存性を小さくするという技術が開示されている。非特許文献2で開示されているDFF60は、図14に示すように、コア61と、コア61を覆うように設けられたクラッド62と、を備え、クラッド62は、コア61に沿って延びる複数の空孔62a,62a,…によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造を構成している。そして、コア61に隣接するように且つファイバ横断面を3等分にする方向にそれぞれ空孔1つ分の低屈折率部62bが形成されており、各低屈折率部62bにはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くするような材質がドープされている。従って、ファイバ横断面において、コア61に隣接するように空孔62a,62a,…及び3つの低屈折率部62b,62b,62bが設けられている。   Non-Patent Document 2 discloses a technique for reducing the wavelength dependence of the dispersion value by providing holes in the cladding. As shown in FIG. 14, the DFF 60 disclosed in Non-Patent Document 2 includes a core 61 and a clad 62 provided so as to cover the core 61, and the clad 62 extends in plural along the core 61. The photonic crystal structure is formed in the fiber radial direction by the holes 62a, 62a,. Then, a low refractive index portion 62b corresponding to one hole is formed so as to be adjacent to the core 61 and to divide the fiber cross section into three equal parts, and each low refractive index portion 62b is made of fluorine or the like. A material that lowers the refractive index of quartz glass is doped. Therefore, holes 62a, 62a,... And three low refractive index portions 62b, 62b, 62b are provided so as to be adjacent to the core 61 in the fiber cross section.

一般に、伝播する光(以下、「伝播光」という。)の波長が長くなると、モードフィールド径は大きくなる。そのため、伝播光は、特許文献1に記載されているクラッド52及び特許文献2に記載されている各空孔62a及び各低屈折率部62bの影響を受ける。その結果、構造による群屈折率は、波長に対して上に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるほど小さな値を示すようになる。すなわち、DFF50,60において、材料による群屈折率と構造による群屈折率とは全く逆の波長依存性を示す。そのうえ、材料による群屈折率の波長に対する変化量と構造による群屈折率の波長に対する変化量とは全く逆の挙動を示す。従って、DFF50,60における群屈折率は波長に依存することなく、また、それらの群屈折率の波長に対する変化量も波長に依存しない。以上より、材料による群屈折率の波長変化をうち消すように、DFF50,60のような複雑な光ファイバの閉じこめ構造をとっている。
B. J. Ainslie et al, "A Novel Design of a Dispersion Compensating Fiber", J. of Lightwave Technorol., vol.LT-4, No.8, 1986 p.967-979 K. P. Hansen et al, "Fully Dispersion Controlled Triangular-Core Nonlinear Photonic Crystal Fiber", OFC, vol.8, No.11, 2003 PD2-1
Generally, when the wavelength of propagating light (hereinafter referred to as “propagating light”) becomes longer, the mode field diameter becomes larger. Therefore, the propagating light is affected by the clad 52 described in Patent Document 1 and the holes 62a and the low refractive index portions 62b described in Patent Document 2. As a result, the group refractive index by the structure draws a convex graph upward with respect to the wavelength, and becomes smaller as the wavelength becomes longer. That is, in the DFFs 50 and 60, the group refractive index due to the material and the group refractive index due to the structure exhibit completely opposite wavelength dependence. In addition, the amount of change of the group refractive index with respect to the wavelength due to the material and the amount of change of the group refractive index with respect to the wavelength due to the structure exhibit completely opposite behavior. Therefore, the group refractive index in the DFFs 50 and 60 does not depend on the wavelength, and the amount of change of the group refractive index with respect to the wavelength does not depend on the wavelength. As described above, a complicated optical fiber confinement structure such as the DFFs 50 and 60 is adopted so as to eliminate the wavelength change of the group refractive index due to the material.
BJ Ainslie et al, "A Novel Design of a Dispersion Compensating Fiber", J. of Lightwave Technorol., Vol.LT-4, No.8, 1986 p.967-979 KP Hansen et al, "Fully Dispersion Controlled Triangular-Core Nonlinear Photonic Crystal Fiber", OFC, vol.8, No.11, 2003 PD2-1

しかしながら、DFF50,60は、図13(a)、14に示すように、ファイバ横断面における構造が複雑である。そのため、設計、製造が容易ではない。そのうえ、製造するさい、コストがかかる。   However, the DFFs 50 and 60 have a complicated structure in the fiber cross section as shown in FIGS. Therefore, design and manufacture are not easy. In addition, it is expensive to manufacture.

本発明は、か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、ファイバ横断面における構造が簡単であり且つ低コストで製造できるDFFを提供することにある。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a DFF having a simple structure in a fiber cross section and capable of being manufactured at low cost.

請求項1の発明は、コアと、該コアを覆うクラッドと、を備えた分散フラットファイバであって、上記クラッドは、伝播する光の波長によらず分散値を略一定にする空孔が上記コアに沿って形成されていることを特徴とする。   Invention of Claim 1 is a dispersion | distribution flat fiber provided with the core and the clad which covers this core, Comprising: As for the said clad, the void | hole which makes dispersion value substantially constant irrespective of the wavelength of the light to propagate is said It is characterized by being formed along the core.

上記の構成によると、クラッドに空孔を形成することにより、伝播光の分散値の波長依存性は小さくなる。従来のDFFでは、ファイバ中心からファイバ半径方向に対して、屈折率分布が石英ガラスよりも大きい領域と小さい領域とが交互に2回表れるように4種類のクラッドが設けられている、または、ファイバ半径方向にフォトニック結晶構造を構成している複数の空孔のうちの一部の空孔にはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くするような材質がドープされている。以上より、ファイバ横断面におけるファイバ構造は複雑であり、容易に設計、製造できない。しかし、本発明のDFFでは、クラッドに、伝播光の分散値が波長依存性を示さないように空孔を形成すればよいだけであるため、ファイバ横断面におけるファイバの構造は単純である。また、光ファイバに空孔を形成するだけであるため、低コストで製造することができる。   According to said structure, the wavelength dependence of the dispersion value of propagation light becomes small by forming a void | hole in a clad. In the conventional DFF, four types of clads are provided so that a region where the refractive index distribution is larger than that of quartz glass and a region where the refractive index distribution is smaller than that of quartz glass appear alternately twice from the center of the fiber, or the fiber Some of the plurality of holes constituting the photonic crystal structure in the radial direction are doped with a material such as fluorine that lowers the refractive index of quartz glass. As described above, the fiber structure in the fiber cross section is complicated and cannot be easily designed and manufactured. However, in the DFF of the present invention, the structure of the fiber in the fiber cross section is simple because it is only necessary to form holes in the cladding so that the dispersion value of propagating light does not exhibit wavelength dependence. In addition, since only holes are formed in the optical fiber, it can be manufactured at low cost.

請求項2の発明は、伝播する光の分散値が−3〜3(ps/nm/km)であることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that a dispersion value of propagating light is −3 to 3 (ps / nm / km).

上記の構成によると、光ファイバ伝播中の波長による光パルスの遅延及び光パルススペクトルの歪みを小さくすることができる。また、長さ方向に非線形光学効果の相互作用を大きくすることができる。   According to said structure, the delay of the optical pulse by the wavelength in optical fiber propagation and the distortion of an optical pulse spectrum can be made small. Further, the interaction of the nonlinear optical effect can be increased in the length direction.

請求項3の発明は、比屈折率差が3%以下のコアを挟むように上記空孔が一対設けられていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that a pair of the holes are provided so as to sandwich a core having a relative refractive index difference of 3% or less.

上記の構成によると、比屈折率差が3%以下という小さな値で、分散値は波長に依存しないとともに0に近い値を示すようになる。そのうえ、伝搬光の偏波面は保持される。   According to the above configuration, the relative refractive index difference is a small value of 3% or less, and the dispersion value does not depend on the wavelength and shows a value close to 0. In addition, the plane of polarization of the propagating light is retained.

請求項4の発明は、上記一対の空孔は、上記一対の空孔が設けられていない方向における上記伝搬する光のモードフィールド径と略同一の間隔を開けて設けられていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the pair of holes are provided at substantially the same interval as a mode field diameter of the propagating light in a direction in which the pair of holes is not provided. To do.

請求項5の発明は、カットオフ波長λc(μm)及びモードフィールド径x(μm)が数1を満たすことを特徴とする。 The invention of claim 5 is characterized in that the cut-off wavelength λ c (μm) and the mode field diameter x (μm) satisfy Formula 1.

Figure 2005140857
Figure 2005140857

(ここで、n:屈折率、Δ:コアの比屈折率差(%)、λ:伝搬する光の波長(μm)、Dm:伝搬する光の波長における材料分散値(ps/nm/km))
上記2つの構成は、DFFとして性能良く作用するための具体例である。なお、モードフィールド径は、一対の空孔の中心を結ぶ方向と垂直な方向におけるモードフィールド径(以下、「y軸方向におけるモードフィールド径」という。)を意味する。
(Where n: refractive index, Δ: relative refractive index difference (%) of the core, λ: wavelength of propagating light (μm), Dm: material dispersion value at the wavelength of propagating light (ps / nm / km) )
The above two configurations are specific examples for acting as a DFF with good performance. The mode field diameter means the mode field diameter in the direction perpendicular to the direction connecting the centers of the pair of holes (hereinafter referred to as “mode field diameter in the y-axis direction”).

本発明のDFFは、ファイバ横断面における構造が簡単であり、また、低コストで製造できる。   The DFF of the present invention has a simple structure in the fiber cross section and can be manufactured at low cost.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

《発明の実施形態1》
本実施形態1では、DFF10の構造、製造方法及び分散フラットの原理を説明する。
Embodiment 1 of the Invention
In the first embodiment, the structure, manufacturing method, and principle of dispersion flat of the DFF 10 will be described.

まず、DFF10の構造を説明する。   First, the structure of the DFF 10 will be described.

図1は、DFF10の横断面を示す。   FIG. 1 shows a cross section of the DFF 10.

DFF10は、石英ガラス製であり、中実のコア11と、コア11を覆うように設けられたクラッド12と、を備えている。コア11には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。そして、コア11の比屈折率差は3%以下である。ここで、コア11の比屈折率差が3%以下であれば、伝播光はそれほど激しく散乱されないため、実用化が困難となるほど伝送損失が増加することはない。クラッド12には、コア11を挟むように一対の空孔12a,12aが形成されている。そして、コア11と空孔12aとの間隔(以下、「コア―空孔間隔」という。)は1.0〜2.5μmである。また、空孔12aと空孔12aとは、y軸方向におけるモードフィールド径と同程度の間隔を開けて設けられている。   The DFF 10 is made of quartz glass, and includes a solid core 11 and a clad 12 provided so as to cover the core 11. The core 11 is doped with a material that increases the refractive index of quartz glass such as germanium. The relative refractive index difference of the core 11 is 3% or less. Here, if the relative refractive index difference of the core 11 is 3% or less, the propagation light is not scattered so violently, so that the transmission loss does not increase so that the practical use becomes difficult. A pair of air holes 12 a and 12 a are formed in the clad 12 so as to sandwich the core 11. The interval between the core 11 and the holes 12a (hereinafter referred to as “core-hole interval”) is 1.0 to 2.5 μm. The holes 12a and the holes 12a are provided with an interval approximately equal to the mode field diameter in the y-axis direction.

次に、DFF10の製造方法を簡単に説明する。   Next, a method for manufacturing the DFF 10 will be briefly described.

第1の製造方法では、まず、ゲルマニウムがドープされた1本の石英ガラスロッドと2本の石英キャピラリと複数本の純石英製ガラスロッドとを準備する。   In the first manufacturing method, first, one quartz glass rod doped with germanium, two quartz capillaries, and a plurality of pure quartz glass rods are prepared.

次いで、石英ガラスロッド、石英キャピラリ及び純石英製ガラスロッドを最密状に束ねることにより母材を作製する。このとき、石英ガラスロッドを母材の中心位置に配設する。そして、石英ガラスロッドを挟むように2本の石英キャピラリを配設する。そして、石英ガラスロッド及び石英キャピラリを囲うように複数本の純石英製ガラスロッドを配設する。   Next, a base material is manufactured by bundling a quartz glass rod, a quartz capillary, and a glass rod made of pure quartz in a close-packed state. At this time, the quartz glass rod is disposed at the center position of the base material. Then, two quartz capillaries are arranged so as to sandwich the quartz glass rod. A plurality of pure quartz glass rods are disposed so as to surround the quartz glass rod and the quartz capillary.

続いて、母材を加熱延伸することにより線引きする。このとき、石英ガラスロッドと石英キャピラリとの間、石英ガラスロッドと純石英製ガラスロッドとの間、石英キャピラリと純石英製ガラスロッドとの間及び純石英製ガラスロッド相互間が融着すると共に細径化され、石英ガラスロッドがコアに、石英キャピラリが空孔に及び純石英製ガラスロッドがクラッドにそれぞれ対応するように形成されたDFF10が製造される。   Subsequently, the base material is drawn by heating and stretching. At this time, between the quartz glass rod and the quartz capillary, between the quartz glass rod and the pure quartz glass rod, between the quartz capillary and the pure quartz glass rod, and between the pure quartz glass rods are fused together. The DFF 10 is manufactured to have a reduced diameter and formed such that the quartz glass rod corresponds to the core, the quartz capillary corresponds to the hole, and the pure quartz glass rod corresponds to the cladding.

第2の製造方法では、まず、ロッド中心にゲルマニウムがドープされた中実の石英ガラスロッドを準備する。   In the second manufacturing method, first, a solid quartz glass rod doped with germanium at the center of the rod is prepared.

次いで、ドリルを用いて、ロッド横断面に2個の孔を開け、ロッド長手方向に対して貫通させる。このとき、ゲルマニウムがドープされた部分を挟むように2個の略円形の孔を開ける。   Next, using a drill, two holes are made in the rod cross section and penetrated in the longitudinal direction of the rod. At this time, two substantially circular holes are formed so as to sandwich the portion doped with germanium.

続いて、母材を加熱延伸することにより線引きする。このとき、ゲルマニウムがドープされた部分がコアに、ドリルを用いて開けられた孔が空孔に及び石英ガラス部分がクラッドにそれぞれ対応するように形成されたDFF10が製造される。   Subsequently, the base material is drawn by heating and stretching. At this time, the DFF 10 is manufactured in which the germanium-doped portion corresponds to the core, the hole opened by the drill corresponds to the hole, and the quartz glass portion corresponds to the cladding.

最後に、DFF10における分散フラットの原理を説明する。   Finally, the principle of the dispersion flat in the DFF 10 will be described.

DFF10は、コア11と1.0〜2.5μmの間隔を開けて(以下、「コアに近接するように」という。)一対の空孔12a,12aが形成されている。また、コア11の比屈折率差は3%以下である。そのため、光は各空孔12aの影響を受けて伝播される。ここで、各空孔12aの屈折率は、空気の屈折率と略同一であるため、コア11の屈折率よりも小さい。その結果、構造分散による寄与と材料分散による寄与とが相殺され、群屈折率は波長依存性を示さない。よって、DFF10の伝播光の速度が波長依存性を示すことはなく、分散値も波長依存性を示さない。そのうえ、コア−空孔間隔またはコア11の比屈折率差を変えると、伝搬光が各空孔12aから受ける影響は異なる。よって、DFF10の分散値を変えることができる。従って、分散値を比較的0に近い値、具体的には−3〜3(ps/nm/km)、となるようにDFF10の構造を決定することができる。図2は、y軸方向におけるモードフィールド径(図2では「x」と記している。)と数1の中央の項の値(図2では「y」と記している。)との関係を示すグラフ図である。そして、図2のグラフの縦軸の値は、実測可能なカットオフ波長λcの値を数1の中央の項に代入することにより求めることができる。そして、実線はDFF10全体の分散値が3(ps/nm/km)のときのグラフであり、破線はDFF10全体の分散値が−3(ps/nm/km)のときのグラフを示す。そして、2本の曲線で囲まれる領域に存在するxの値とyの値、すなわちカットオフ波長λcとを示す光ファイバは、分散値が波長に依存しないうえに分散値が0に近い値を示すこととなる。そして、DFF10は空孔12aと空孔12aとの間隔がy軸方向におけるモードフィールド径と略同一となるように形成されている。そのため、モードフィールド径が決まれば空孔12aと空孔12aとの間隔が決まり、DFF10のファイバ構造が決まることとなる。 The DFF 10 is formed with a pair of air holes 12a and 12a spaced apart from the core 11 by 1.0 to 2.5 μm (hereinafter referred to as “close to the core”). Further, the relative refractive index difference of the core 11 is 3% or less. Therefore, light is propagated under the influence of each hole 12a. Here, the refractive index of each air hole 12 a is substantially the same as the refractive index of air, and is smaller than the refractive index of the core 11. As a result, the contribution due to structural dispersion and the contribution due to material dispersion are offset, and the group refractive index does not exhibit wavelength dependence. Therefore, the speed of the propagation light of the DFF 10 does not show wavelength dependence, and the dispersion value does not show wavelength dependence. In addition, when the core-hole spacing or the relative refractive index difference of the core 11 is changed, the influence of propagating light from each hole 12a differs. Therefore, the dispersion value of the DFF 10 can be changed. Therefore, the structure of the DFF 10 can be determined so that the dispersion value is relatively close to 0, specifically, −3 to 3 (ps / nm / km). FIG. 2 shows the relationship between the mode field diameter in the y-axis direction (indicated as “x” in FIG. 2) and the value of the central term in Equation 1 (indicated as “y” in FIG. 2). FIG. Then, the value on the vertical axis of the graph of FIG. 2 can be obtained by substituting the value of the actually measured cutoff wavelength λ c into the central term of Equation 1. The solid line is a graph when the dispersion value of the entire DFF 10 is 3 (ps / nm / km), and the broken line is a graph when the dispersion value of the entire DFF 10 is −3 (ps / nm / km). An optical fiber showing the value of x and the value of y existing in the region surrounded by the two curves, that is, the cutoff wavelength λ c , has a dispersion value that does not depend on the wavelength, and the dispersion value is close to zero. Will be shown. And DFF10 is formed so that the space | interval of the hole 12a and the hole 12a may become substantially the same as the mode field diameter in a y-axis direction. Therefore, if the mode field diameter is determined, the distance between the holes 12a is determined, and the fiber structure of the DFF 10 is determined.

以上より、コア11付近に一対の孔径12a,12aを形成することにより、DFF10の伝播光の分散値は波長に依存しない。従来のDFFは、図13(a)、14に示すように、4重クラッド構造やフォトニック結晶構造とよく似た構造をとり、よって、そのファイバ構造は複雑である。その結果、設計、製造が困難であり、また、製造するさいコストがかかる。しかし、本発明のDFF10では、コア11に近接するように一対の空孔12a,12aを形成するだけでよいため、ファイバ構造は単純であり、低コストで製造することができる。また、コア−空孔間隔、空孔12aと空孔12aとの間隔、コア11の比屈折率差などの値を変えることにより、分散値を0にすることもできる。   As described above, by forming the pair of hole diameters 12a and 12a in the vicinity of the core 11, the dispersion value of the propagation light of the DFF 10 does not depend on the wavelength. As shown in FIGS. 13A and 14, the conventional DFF has a structure that is very similar to a quadruple clad structure or a photonic crystal structure, and thus the fiber structure is complicated. As a result, designing and manufacturing are difficult, and manufacturing costs are high. However, in the DFF 10 of the present invention, it is only necessary to form the pair of holes 12a and 12a so as to be close to the core 11, so that the fiber structure is simple and can be manufactured at low cost. Further, the dispersion value can be set to 0 by changing values such as the core-hole interval, the interval between the holes 12a and 12a, and the relative refractive index difference of the core 11.

また、比屈折率差の値は3%と比較的小さい。ここで、空孔のみを設けた純石英製の光ファイバに光を伝播させる場合を考える。この場合、構造分散による群屈折率は波長に対して上に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるほど大きな値を示す。そのため、材料分散による群屈折率が、その波長依存性をうち消すように、すなわち、波長に対して下に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるにつれて小さな値を示すように、更には、構造分散による群屈折率の波長に対する変化量が材料分散による群屈折率の波長に対する変化量をうち消すように、コアの比屈折率差の値を決めなければならない。そのため、クラッドに設ける空孔が多くなるほど、コアの比屈折率差の値を大きくしなければならない。しかし、コアの比屈折率差が3%以上になると、伝播光がはげしく散乱
するため、伝送損失が増加し、よって実用化することは難しい。そのため、コアの比屈折率差を3%以下にする必要があり、その場合、空孔は2個以下となる。よって、コアの比屈折率差を3%以下という小さな値に抑えることができるという別の効果をもたらす。
Further, the value of the relative refractive index difference is relatively small at 3%. Here, a case is considered where light is propagated through an optical fiber made of pure quartz provided with only holes. In this case, the group refractive index due to structural dispersion draws a convex graph upward with respect to the wavelength, and shows a larger value as the wavelength becomes longer. Therefore, the group refractive index due to material dispersion eliminates the wavelength dependence, that is, draws a downward convex graph with respect to the wavelength, and shows a smaller value as the wavelength becomes longer. The value of the relative refractive index difference of the core must be determined such that the amount of change in the group refractive index due to structural dispersion with respect to the wavelength cancels the amount of change in the group refractive index relative to the wavelength due to material dispersion. Therefore, as the number of holes provided in the clad increases, the value of the relative refractive index difference of the core must be increased. However, if the relative refractive index difference of the core is 3% or more, the propagation light is scattered violently, so that the transmission loss increases, and it is difficult to put it to practical use. Therefore, the relative refractive index difference of the core needs to be 3% or less, and in that case, the number of holes is 2 or less. Therefore, another effect that the relative refractive index difference of the core can be suppressed to a small value of 3% or less is brought about.

そのうえ、図1に示すように、一対の空孔12a,12aは、ファイバ横断面においてコア11を挟むように形成されているため、ファイバ横断面の屈折率は異方性を示す。すなわち、一対の空孔12a,12aを形成することにより、伝播光の偏波面が保持されるというまた別の効果をもたらす。なお、ファイバ横断面における互いに直交する2方向の屈折率の差が10-5以上となるように空孔を設けると、DFF10は確実に偏波保持光ファイバとして機能することとなる。 In addition, as shown in FIG. 1, the pair of holes 12a and 12a are formed so as to sandwich the core 11 in the fiber cross section, so that the refractive index of the fiber cross section shows anisotropy. That is, by forming the pair of air holes 12a, 12a, another effect of maintaining the polarization plane of the propagating light is brought about. If holes are provided so that the difference in refractive index between the two directions orthogonal to each other in the cross section of the fiber is 10 −5 or more, the DFF 10 functions reliably as a polarization maintaining optical fiber.

ここで、空孔数は、空孔を形成する前の光ファイバの分散値に依存する。例えば、空孔が多くなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは大きくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔12a,12aを形成する前のDFF10よりも大きい場合、空孔を2個以上設ける必要がある。一方、空孔が少なくなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは小さくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔12a,12aを形成する前のDFF10よりも小さい場合、空孔を1個設ければよいこととなる。   Here, the number of holes depends on the dispersion value of the optical fiber before the holes are formed. For example, when the number of holes increases, the amount of change with respect to the wavelength of the group refractive index in the holes due to the structure increases. Therefore, when the amount of change in the group refractive index with respect to the wavelength change is larger than that of the DFF 10 before forming the pair of holes 12a, 12a, it is necessary to provide two or more holes. On the other hand, when the number of vacancies is reduced, the amount of change of the group refractive index with respect to the wavelength in the vacancies due to the structure becomes smaller. Therefore, when the magnitude of the change in the group refractive index with respect to the wavelength change is smaller than that of the DFF 10 before forming the pair of holes 12a, 12a, it is only necessary to provide one hole.

《発明の実施形態2》
本実施形態2では、DFF20の構造及び製造方法を説明する。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
In the second embodiment, the structure and manufacturing method of the DFF 20 will be described.

まず、DFF20の構造を説明する。   First, the structure of the DFF 20 will be described.

図3は、DFF20の横断面を示す。   FIG. 3 shows a cross section of the DFF 20.

DFF20は、石英ガラス製であり、中実のコア21と、コア21を覆うように設けられたクラッド12と、を備えている。コア21には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。そして、コア21の比屈折率差は3%以下である。ここで、コア11の比屈折率差が3%以下であれば、伝播光はそれほど激しく散乱されないため、実用化が困難となるほど伝送損失が増加することはない。クラッド22には、コア21に近接するように空孔22aが形成されている。すなわち、DFF20は上記実施形態1におけるDFF10と空孔の個数を異にする。   The DFF 20 is made of quartz glass, and includes a solid core 21 and a clad 12 provided so as to cover the core 21. The core 21 is doped with a material that increases the refractive index of quartz glass such as germanium. The relative refractive index difference of the core 21 is 3% or less. Here, if the relative refractive index difference of the core 11 is 3% or less, the propagation light is not scattered so violently, so that the transmission loss does not increase so that the practical use becomes difficult. A hole 22 a is formed in the cladding 22 so as to be close to the core 21. That is, the DFF 20 differs from the DFF 10 in the first embodiment in the number of holes.

次に、DFF20の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態1のDFF10と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。   Next, a method for manufacturing the DFF 20 will be briefly described. Since the structure is slightly different from the DFF 10 of the first embodiment, the differences will be described below.

第1の製造方法では、1本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと1本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、石英キャピラリを石英ガラスロッドの隣に配設する。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the first manufacturing method, one quartz glass rod, a plurality of pure quartz glass rods, and one quartz capillary are prepared. When the base material is produced by bundling them, a quartz capillary is disposed next to the quartz glass rod. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

第2の製造方法では、ドリルを用いて、石英ガラスロッド横断面に1個の孔を開ける。そして、その孔は、ロッド横断面において、ゲルマニウムがドープされた部分の隣に形成される。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the second manufacturing method, one hole is made in the quartz glass rod cross section using a drill. The hole is formed next to the portion doped with germanium in the rod cross section. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

以上より、DFF20は、DFF10と同様、コア21に近接するように細孔22aを備えている。そのため、DFF20は上記実施形態1に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態1に記載したとおり、DFF20は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的小さい場合に適している。   As described above, the DFF 20 includes the pores 22 a so as to be close to the core 21 as in the DFF 10. For this reason, the DFF 20 provides substantially the same effect as that described in the first embodiment. As described in the first embodiment, the DFF 20 is suitable when the dispersion value of the optical fiber before forming the holes is relatively small.

《発明の実施形態3》
本実施形態3では、DFF20の構造及び製造方法を説明する。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
In the third embodiment, the structure and manufacturing method of the DFF 20 will be described.

まず、DFF30の構造を説明する。   First, the structure of the DFF 30 will be described.

図4は、DFF30の横断面を示す。   FIG. 4 shows a cross section of the DFF 30.

DFF30は、石英ガラス製であり、中実のコア31と、コア31を覆うように設けられたクラッド32と、を備えている。コア31には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。クラッド32には、コア31に近接するように3つの空孔32a,32a,32aが形成されており、各空孔32aは、コア31を中心とする正三角形の頂点となるように形成されている。すなわち、DFF30は上記実施形態1におけるDFF10よりも空孔の個数が多い。   The DFF 30 is made of quartz glass, and includes a solid core 31 and a clad 32 provided so as to cover the core 31. The core 31 is doped with a material that increases the refractive index of quartz glass such as germanium. Three holes 32 a, 32 a, 32 a are formed in the clad 32 so as to be close to the core 31, and each hole 32 a is formed to be a vertex of an equilateral triangle centering on the core 31. Yes. That is, the DFF 30 has more holes than the DFF 10 in the first embodiment.

次に、DFF30の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態1のDFF10と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。   Next, a method for manufacturing the DFF 30 will be briefly described. Since the structure is slightly different from the DFF 10 of the first embodiment, the differences will be described below.

第1の製造方法では、1本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと3本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、ロッド横断面において、3本の石英キャピラリが正三角形の頂点となるように、そして、石英ガラスロッドが正三角形の中心となるように、3本の石英キャピラリを配設する。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the first manufacturing method, one quartz glass rod, a plurality of pure quartz glass rods, and three quartz capillaries are prepared. And when bundling these together to produce the base material, in the rod cross section, so that the three quartz capillaries become the apex of the equilateral triangle, and so that the quartz glass rod becomes the center of the equilateral triangle, Three quartz capillaries are arranged. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

第2の製造方法では、ドリルを用いて、ゲルマニウムがドープされた部分の周囲に3個の孔をあける。このとき、ロッド横断面において、3個の孔が正三角形の頂点となるように、且つ、ゲルマニウムのドープされた部分が正三角形の中心となるように、3個の孔を開ける。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the second manufacturing method, three holes are formed around a portion doped with germanium by using a drill. At this time, in the rod cross section, the three holes are opened so that the three holes become the vertices of the equilateral triangle, and the germanium-doped portion becomes the center of the equilateral triangle. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

以上より、DFF30は、DFF10と同様、コア31に近接するように細孔32a,32a,32aを備えている。そのため、DFF30は上記実施形態1に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態1に記載したとおり、DFF30は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的大きい場合に適している。   As described above, the DFF 30 includes the pores 32 a, 32 a, and 32 a so as to be close to the core 31 like the DFF 10. Therefore, the DFF 30 provides substantially the same effect as that described in the first embodiment. As described in the first embodiment, the DFF 30 is suitable when the dispersion value of the optical fiber before forming the holes is relatively large.

《発明の実施形態4》
本実施形態4では、DFF40の構造及び製造方法を説明する。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
In the fourth embodiment, the structure and manufacturing method of the DFF 40 will be described.

まず、DFF40の構造を説明する。   First, the structure of the DFF 40 will be described.

図5は、DFF40の横断面を示す。   FIG. 5 shows a cross section of the DFF 40.

DFF40は、石英ガラス製であり、中実のコア41と、コア41を覆うように設けられたクラッド42と、を備えている。コア41には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。クラッド42には、コア41に近接するように4つの空孔42a,42a,42a,42aが形成されており、各空孔42aは、コア41を中心とする正方形の頂点に位置づけられている。すなわち、DFF40は上記実施形態1におけるDFF10よりも空孔の個数が多くなる。   The DFF 40 is made of quartz glass, and includes a solid core 41 and a clad 42 provided so as to cover the core 41. The core 41 is doped with a material that increases the refractive index of quartz glass such as germanium. Four holes 42 a, 42 a, 42 a, 42 a are formed in the clad 42 so as to be close to the core 41, and each hole 42 a is positioned at a vertex of a square centering on the core 41. That is, the DFF 40 has more holes than the DFF 10 in the first embodiment.

次に、DFF40の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態1のDFF10と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。   Next, a method for manufacturing the DFF 40 will be briefly described. Since the structure is slightly different from the DFF 10 of the first embodiment, the differences will be described below.

第1の製造方法では、1本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと4本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、ロッド横断面において、4本の石英キャピラリが正方形の頂点となるように、そして、石英ガラスロッドが正方形の中心となるように、4本の石英キャピラリを配設する。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the first manufacturing method, one quartz glass rod, a plurality of pure quartz glass rods, and four quartz capillaries are prepared. When the base material is produced by bundling them, the four quartz capillaries are at the top of the square and the quartz glass rod is at the center of the square in the rod cross section. A quartz capillary is provided. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

第2の製造方法では、ドリルを用いて、ゲルマニウムがドープされた部分の周囲に4個の孔をあける。このとき、ロッド横断面において、4個の孔が正方形の頂点となるように、且つ、ゲルマニウムのドープされた部分が正方形の中心となるように、4個の孔を開ける。それ以外の点は上記実施形態1におけるDFF10の製造方法と略同一である。   In the second manufacturing method, four holes are formed around a portion doped with germanium by using a drill. At this time, in the rod cross section, the four holes are formed so that the four holes become the apexes of the square, and the germanium-doped portion becomes the center of the square. Other points are substantially the same as the manufacturing method of the DFF 10 in the first embodiment.

以上より、DFF40は、DFF10と同様、コア41に近接するように細孔42a,42a,42a,42aを備えている。そのため、DFF40は上記実施形態1に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態1に記載したとおり、DFF40は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的大きい場合に適している。
《その他の実施形態》
上記実施形態1〜4に記載した通り、空孔数は、空孔を形成する前の光ファイバの分散値に依存するため1〜4個に限定されない。そのさい、ファイバ横断面における互いに直交する2方向の屈折率の差が10-5以上となるように空孔を設けると、その光ファイバは、分散値が0に近い値を示すDFFとしての機能するとともに偏波保持光ファイバとしても機能することとなる。
As described above, the DFF 40 includes the pores 42 a, 42 a, 42 a, 42 a so as to be close to the core 41 like the DFF 10. Therefore, the DFF 40 provides substantially the same effect as that described in the first embodiment. As described in the first embodiment, the DFF 40 is suitable when the dispersion value of the optical fiber before forming the holes is relatively large.
<< Other Embodiments >>
As described in the first to fourth embodiments, the number of holes is not limited to 1 to 4 because it depends on the dispersion value of the optical fiber before forming the holes. At that time, when a hole is provided so that the difference in refractive index between two directions orthogonal to each other in the cross section of the fiber is 10 −5 or more, the optical fiber functions as a DFF whose dispersion value is close to zero. At the same time, it also functions as a polarization maintaining optical fiber.

具体的に実施した実施例について説明する。   Specific examples will be described.

《発明の実施例1》
上記実施形態1〜4と略同一の構造を示すDFFを8本用意した。表1にこの8本のDFFの空孔数、Δ、2a、W、d及びdWの値を示す。表1に示すように、この8本のDFFはΔの値のみを異にする2つのグループ、グループ(イ)とグループ(ロ)と、に分けられ、各グループの4本のDFFはそれぞれ空孔数のみを異にする。なお、Δはコアの比屈折率であり、2a、W、d及びdWは、図6に示すように、コアの直径、空孔の間隔、空孔の孔径及びコア−空孔間隔である。
<< Embodiment 1 of the Invention >>
Eight DFFs having substantially the same structure as in the first to fourth embodiments are prepared. Table 1 shows the number of holes, Δ, 2a, W, d, and dW of the eight DFFs. As shown in Table 1, these eight DFFs are divided into two groups, which differ only in the value of Δ, group (A) and group (B). The four DFFs in each group are empty. Only the number of holes is different. Δ is the relative refractive index of the core, and 2a, W, d, and dW are the core diameter, the gap interval, the hole diameter, and the core-hole interval, as shown in FIG.

Figure 2005140857
Figure 2005140857

波長が1.45〜1.65(μm)の光をグループ(イ)及びグループ(ロ)のDFFに伝播させ、空孔数に対する分散値の波長依存性を調べた。   Light having a wavelength of 1.45 to 1.65 (μm) was propagated to the DFFs of group (b) and group (b), and the wavelength dependence of the dispersion value with respect to the number of holes was examined.

図7はグループ(イ)のDFFの分散値の波長依存性を、図8はグループ(ロ)のDFFの分散値の波長依存性を、それぞれ示す。   FIG. 7 shows the wavelength dependence of the dispersion value of the DFF of the group (A), and FIG. 8 shows the wavelength dependence of the dispersion value of the DFF of the group (B).

表1より、2個の空孔が形成されたDFF(以下、「空孔2個のDFF」という。)の分散値は、グループ(イ)では1.3(ps/nm/km)を示し、グループ(ロ)では1.4(ps/nm/km)を示し、両グループとも、空孔2個のDFFの分散値は0に近い値を示すことが分かる。また、図7、8より、空孔2個のDFFの分散値は波長依存性を示さないことが分かる。これらのことから、空孔2個のDFFは分散値が0に近い値を示すDFFとして性能良く作用するといえる。また、空孔数に対する分散値の波長依存性は、図7と図8とで略同一であるため、ΔはDFFの性能に影響を与えないといえる。   From Table 1, the dispersion value of a DFF having two holes (hereinafter referred to as “DFF having two holes”) is 1.3 (ps / nm / km) in the group (A). The group (b) shows 1.4 (ps / nm / km), and it can be seen that the dispersion value of the DFF with two holes is close to 0 in both groups. 7 and 8, it can be seen that the dispersion value of the DFF having two holes does not show wavelength dependency. From these facts, it can be said that the DFF with two holes functions as a DFF having a dispersion value close to 0 and works well. Further, since the wavelength dependence of the dispersion value with respect to the number of holes is substantially the same in FIGS. 7 and 8, it can be said that Δ does not affect the performance of the DFF.

《発明の実施例2》
上記実施形態1と略同一の構造を示しdWの値のみが異なるDFFを5本準備した。表2は本実施例2で用いたDFFの空孔数、Δ、2a、W、d及びdWの値を示す。なお、Δ、2a、W、d及びdWの定義は上記実施例1と同一である。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
Five DFFs having substantially the same structure as that of the first embodiment and different only in the value of dW were prepared. Table 2 shows the number of holes, Δ, 2a, W, d, and dW of the DFF used in Example 2. The definitions of Δ, 2a, W, d, and dW are the same as those in the first embodiment.

Figure 2005140857
Figure 2005140857

dWが1(μm)、2(μm)、3(μm)、4(μm)、6(μm)であるDFFに、波長が1.45〜1.65(μm)の光を伝播させ、dWに対する分散値の波長依存性を調べた。   DW having a dW of 1 (μm), 2 (μm), 3 (μm), 4 (μm), and 6 (μm) propagates light having a wavelength of 1.45 to 1.65 (μm), and dW The wavelength dependence of the dispersion value was investigated.

図9は、dWの値が1(μm)、2(μm)、3(μm)、4(μm)、6(μm)であるDFFにおける分散値の波長依存性を示す。   FIG. 9 shows the wavelength dependence of the dispersion value in a DFF having dW values of 1 (μm), 2 (μm), 3 (μm), 4 (μm), and 6 (μm).

図9より、dWが2(μm)であるDFF(以下、「dW=2(μm)のDFF」という。dWが1(μm)、3(μm)、4(μm)、6(μm)の場合もこれに準じる。)の分散値は波長に依存しないこと及びほぼ0(ps/nm/km)であることが分かる。また、dW=1(μm)のDFFの分散値は波長が長くなるにつれて小さな値を示すのに対し、dW>3(μm)のDFFの分散値は波長が長くなるにつれて大きな値を示し、両者は異なる波長依存性を示すことが分かる。   From FIG. 9, it is referred to as a DFF having a dW of 2 (μm) (hereinafter referred to as “DFF having a dW = 2 (μm)”. The dW is 1 (μm), 3 (μm), 4 (μm), 6 (μm). In this case, the dispersion value is not dependent on the wavelength and is almost 0 (ps / nm / km). The dispersion value of DFF with dW = 1 (μm) shows a smaller value as the wavelength becomes longer, whereas the dispersion value of DFF with dW> 3 (μm) shows a larger value as the wavelength becomes longer. Show different wavelength dependences.

表2に示す分散スロープは、波長1.55(μm)における図9のグラフの傾きを示す。また、図10は分散スロープのdW依存性を示す。   The dispersion slope shown in Table 2 indicates the slope of the graph of FIG. 9 at a wavelength of 1.55 (μm). FIG. 10 shows the dW dependence of the dispersion slope.

表2及び図10より、dW=2(μm)のDFFの分散スロープは0.008(ps/nm2/km)と非常に小さい。そして、通常の光ファイバが示す分散スロープは0.07〜0.08(ps/nm2/km)であるため、dW=2(μm)のDFFはDFFとして性能良く作用するといえる。また、DFFとして性能良く作用するためには、分散スロープが−0.02〜0.02(ps/nm2/km)であればよいため、図10から、dWは1.0〜2.5(μm)好ましくは1.6〜2.3(μm)であればよいといえる。 From Table 2 and FIG. 10, the dispersion slope of DFF with dW = 2 (μm) is very small as 0.008 (ps / nm 2 / km). And since the dispersion slope which a normal optical fiber shows is 0.07-0.08 (ps / nm < 2 > / km), it can be said that DFF of dW = 2 (micrometer) acts as DFF with sufficient performance. Further, in order to function as a DFF with good performance, the dispersion slope may be −0.02 to 0.02 (ps / nm 2 / km). Therefore, from FIG. 10, the dW is 1.0 to 2.5. (Μm) It can be said that it is preferably 1.6 to 2.3 (μm).

《発明の実施例3》
上記実施形態1と略同一の構造を示し、Δの値のみが異なる3本のDFF(以下、それぞれ「A」,「B」,「C」という。)を準備した。表3は本実施例3で用いたA,B及びCの空孔数、Δ、2a、W及びdの値を示す。なお、Δ、2a、W及びdの定義は上記実施例1と同一である。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
Three DFFs (hereinafter referred to as “A”, “B”, and “C”), respectively, having substantially the same structure as that of the first embodiment and different only in the value of Δ were prepared. Table 3 shows the numbers of vacancies of A, B, and C used in Example 3, and values of Δ, 2a, W, and d. The definitions of Δ, 2a, W, and d are the same as those in the first embodiment.

Figure 2005140857
Figure 2005140857

表3に示すA,B及びCを用いてy軸方向におけるモードフィールド径MFDy及びカットオフ波長λcを測定した。 Using A, B, and C shown in Table 3, the mode field diameter MFDy and the cutoff wavelength λ c in the y-axis direction were measured.

表1及び2より、A,B及びCはDFFとして性能良く作用する光ファイバであるとともに、0に近い分散値を示す光ファイバであることが分かる。このことと表3に示す測定結果とから、DFFとして性能良く作用するためには、MFDyとWとが略同一でなければならないことが分かる。更に、MFDy及びλcの値を数1に代入すると、図2に示す実線と点線とで挟まれる領域に存在することから、DFFとして性能良く作用するためには、数1を満たすMFDy及びλcを有していなければならないことが分かる。 From Tables 1 and 2, it can be seen that A, B, and C are optical fibers that function as a DFF with good performance, and are optical fibers that exhibit dispersion values close to zero. From this and the measurement results shown in Table 3, it can be seen that MFDy and W must be substantially the same in order to function as a DFF with good performance. Further, if the values of MFDy and λ c are substituted into Equation 1, since they exist in a region sandwiched between the solid line and the dotted line shown in FIG. 2, MFDy and λ satisfying Equation 1 are used in order to function as a DFF with good performance. It can be seen that it must have c .

《発明の実施例4》
上記実施例3に示すA,B及びCを用いてモード複屈折の波長依存性を調べ、A,B及びCの偏波保持の性能を調べた。また、A,B及びCを用いてコア内パワー漏れ量の波長依存性を調べ、A,B及びCの曲げ損失を見積もった。なお、コア内パワーの漏れ量は、伝播光のパワーに対するコア内を伝播する光のパワーの割合の減少量をdB単位で現したものである。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
The wavelength dependence of mode birefringence was examined using A, B, and C shown in Example 3, and the polarization maintaining performance of A, B, and C was examined. In addition, the wavelength dependence of the power leakage amount in the core was investigated using A, B, and C, and the bending loss of A, B, and C was estimated. The amount of leakage of the power in the core represents the amount of reduction in the ratio of the power of the light propagating in the core to the power of the propagating light in dB units.

図11、12にモード複屈折及びコア内パワー漏れ量の波長依存性の結果を示す。   11 and 12 show the results of wavelength dependence of mode birefringence and in-core power leakage.

図11より、A,B,Cの順、すなわちΔの値が大きくなるにつれ、偏波保持の性能が向上していることが分かる。特に、Cは、PANDA型ファイバが有する偏波保持の性能と略同程度の性能を有している。また、A,B及びCは、上記実施例1、2で用いたDFFの構造と略同一の構造を示す。従って、A,B及びCはDFFとして機能するとともに、図11より偏波保持光ファイバとしても機能することが分かる。なお、Aの偏波保持の性能はPANDA型ファイバに比べると劣るが、Aのファイバ構造を示すためにはdW=1.4(μm)であればよく、Aの製造中に光ファイバが割れてしまう危険性は低いといえる。また、実効コア断面積やモードフィールド径は、従来のDFFとAとでは略同一である。そのため、シングルモード光ファイバと接続する際には、DFFと接続するよりはAと接続する方が接続損失が低い場合がある。   From FIG. 11, it can be seen that the polarization maintaining performance is improved as the order of A, B, and C, that is, the value of Δ increases. In particular, C has substantially the same performance as the polarization maintaining performance of the PANDA type fiber. A, B, and C show substantially the same structure as the DFF used in Examples 1 and 2 above. Therefore, it can be seen that A, B and C function as a DFF and also function as a polarization maintaining optical fiber from FIG. Although the polarization maintaining performance of A is inferior to that of the PANDA type fiber, dW = 1.4 (μm) is sufficient to show the fiber structure of A, and the optical fiber is broken during the manufacture of A. It can be said that there is a low risk. The effective core area and mode field diameter are substantially the same in the conventional DFF and A. For this reason, when connecting to a single mode optical fiber, the connection loss may be lower when connected to A than when connected to DFF.

図12より、 コア内パワー漏れ量は1(dB)程度であるため、A,B及びCは伝播光のパワーのうち、約90%がコア内に閉じこめられているといえる。もれ光のパワーが大きいと光ファイバを曲げたさいに損失が発生し光が伝播しない虞がある。しかし、図12より、もれ光のパワーは伝播光のパワーの10%程度であるため、そのような損失が発生する危険性は低く、従って、A,B及びCは商用上有効に利用できるといえる。   From FIG. 12, since the power leakage amount in the core is about 1 (dB), it can be said that about 90% of the power of propagating light in A, B, and C is confined in the core. If the power of leaking light is large, there is a risk that loss occurs when the optical fiber is bent, and light does not propagate. However, from FIG. 12, since the power of the leaked light is about 10% of the power of the propagating light, the risk of such a loss occurring is low, and therefore A, B, and C can be effectively used commercially. It can be said.

《作用》
実施例1〜2より、空孔数が2個であり且つdW=2(μm)のDFFでは、分散値は、伝播光の波長に依存しないとともに0に近い値を示すことがわかる。また、実施例3より、実施例1、2で用いたDFFは伝播光の偏波面が保持されるという別の効果を示すことが分かる。
<Action>
From Examples 1 and 2, it can be seen that in a DFF having two holes and dW = 2 (μm), the dispersion value does not depend on the wavelength of propagating light and is close to zero. Further, it can be seen from Example 3 that the DFF used in Examples 1 and 2 has another effect that the polarization plane of the propagating light is maintained.

なお、実施例1より、空孔2個のDFFの伝播光の分散値は波長依存性を示さないとともに0に近い値を示すことがわかるが、空孔数はこれに限定されるわけではない。例えば、空孔が多くなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは大きくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔12a,12aを形成する前のDFF10よりも大きい場合、空孔を2個以上設ける必要がある。一方、空孔が少なくなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは小さくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔12a,12aを形成する前のDFF10よりも小さい場合、空孔を1個設ければよいこととなる。   In addition, it can be seen from Example 1 that the dispersion value of the propagation light of the DFF with two holes does not show wavelength dependency and shows a value close to 0, but the number of holes is not limited to this. . For example, when the number of holes increases, the amount of change with respect to the wavelength of the group refractive index in the holes due to the structure increases. Therefore, when the amount of change in the group refractive index with respect to the wavelength change is larger than that of the DFF 10 before forming the pair of holes 12a, 12a, it is necessary to provide two or more holes. On the other hand, when the number of vacancies is reduced, the amount of change of the group refractive index with respect to the wavelength in the vacancies due to the structure becomes smaller. Therefore, when the magnitude of the change in the group refractive index with respect to the wavelength change is smaller than that of the DFF 10 before forming the pair of holes 12a, 12a, it is only necessary to provide one hole.

本発明は、偏波保持分散フラット伝送路、ファイバ増幅器、ファイバレーザ、モード同期レーザ及びスーパーコンティニウム光源などに利用可能である。   The present invention is applicable to a polarization maintaining dispersion flat transmission line, a fiber amplifier, a fiber laser, a mode-locked laser, a supercontinuum light source, and the like.

実施形態1におけるDFF10のファイバ横断面図である。It is a fiber cross-sectional view of DFF10 in Embodiment 1. 実施形態1におけるDFF10のコア11における分散値とy軸方向におけるモードフィールド径との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the dispersion value in the core 11 of DFF10 in Embodiment 1, and the mode field diameter in a y-axis direction. 実施形態2におけるDFF20のファイバ横断面図である。It is a fiber cross-sectional view of DFF20 in Embodiment 2. 実施形態3におけるDFF30のファイバ横断面図である。It is a fiber cross-sectional view of DFF30 in Embodiment 3. 実施形態4におけるDFF40のファイバ横断面図である。It is a fiber cross-sectional view of DFF40 in Embodiment 4. 実施例1〜3におけるDFFの構造を表すパラメーターの説明図である。It is explanatory drawing of the parameter showing the structure of DFF in Examples 1-3. 空孔数と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the number of holes, and the wavelength dependence of a dispersion value. 空孔数と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the number of holes, and the wavelength dependence of a dispersion value. コア−空孔間隔と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the core-hole space | interval and the wavelength dependence of a dispersion value. コア−空孔間隔と分散スロープとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between a core-hole space | interval and a dispersion | distribution slope. コアの比屈折率とモード複屈折率の波長依存性との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the relative refractive index of a core, and the wavelength dependence of a mode birefringence. コアの比屈折率とコア内パワー漏れ量の波長依存性との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the relative refractive index of a core, and the wavelength dependence of the amount of power leaks in a core. 従来例におけるDFF50のファイバ横断面図及び横断面における屈折率分布図である。It is the fiber cross-sectional view of DFF50 in a prior art example, and the refractive index distribution figure in a cross section. 従来例におけるDFF60のファイバ横断面図である。It is a fiber cross-sectional view of DFF60 in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30,40,50,60 DFF
11,21,31,41,51,61 コア
12,22,32,42,62 クラッド
12a,22a,32a,42a,62a 空孔
52 第1クラッド
53 第2クラッド
54 第3クラッド
55 第4クラッド
62b 低屈折率部
10, 20, 30, 40, 50, 60 DFF
11, 21, 31, 41, 51, 61 Core 12, 22, 32, 42, 62 Cladding 12a, 22a, 32a, 42a, 62a Hole 52 First cladding 53 Second cladding 54 Third cladding 55 Fourth cladding 62b Low refractive index

Claims (5)

コアと、該コアを覆うクラッドと、を備えた分散フラットファイバであって、
上記クラッドは、伝播する光の波長によらず分散値を略一定にする空孔が上記コアに沿って形成されていることを特徴とする分散フラットファイバ。
A dispersion flat fiber comprising a core and a clad covering the core,
The dispersion flat fiber, wherein the clad is formed with a hole along the core that makes a dispersion value substantially constant irrespective of a wavelength of propagating light.
請求項1に記載された分散フラットファイバにおいて、
伝播する光の分散値が−3〜3(ps/nm/km)であることを特徴とする分散フラットファイバ。
The dispersion flat fiber according to claim 1,
A dispersion flat fiber, wherein a dispersion value of propagating light is -3 to 3 (ps / nm / km).
請求項2に記載された分散フラットファイバにおいて、
比屈折率差が3%以下のコアを挟むように上記空孔が一対設けられていることを特徴とする分散フラットファイバ。
The dispersion flat fiber according to claim 2,
A dispersion flat fiber, wherein a pair of the holes are provided so as to sandwich a core having a relative refractive index difference of 3% or less.
請求項3に記載された分散フラットファイバにおいて、
ファイバ横断面における上記コアと上記空孔との間隔が1.0〜2.5μmであることを特徴とする分散フラットファイバ。
The dispersion flat fiber according to claim 3, wherein
A dispersion flat fiber, wherein a distance between the core and the hole in a cross section of the fiber is 1.0 to 2.5 μm.
請求項4に記載された分散フラットファイバにおいて、
カットオフ波長λc(μm)及びモードフィールド径x(μm)が数1を満たすことを特徴とする分散フラットファイバ。
Figure 2005140857
(ここで、n:屈折率、Δ:コアの比屈折率差(%)、λ:伝搬する光の波長(μm)、Dm:伝搬する光の波長における材料分散値(ps/nm/km))
The dispersion flat fiber according to claim 4, wherein
A dispersion flat fiber, characterized in that the cutoff wavelength λ c (μm) and the mode field diameter x (μm) satisfy Equation 1.
Figure 2005140857
(Where n: refractive index, Δ: relative refractive index difference (%) of the core, λ: wavelength of propagating light (μm), Dm: material dispersion value at the wavelength of propagating light (ps / nm / km) )
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