JP2007304336A - ハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のＰＢＧＦよりも格段に伝送帯域幅の広い高性能なＰＢＧＦの提供。
【解決手段】石英ガラス部分に断面六角形の多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、その空孔が石英ガラスからなるロッド領域を囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁を介して複数個並べられてなるユニットセルがコア領域を囲んで複数設けられたクラッドと、且つ断面六角形の複数の空孔が三角格子状に並べられたキャピラリーコアとを有し、前記ユニットセルは、ハニカムの格子定数Γ＝√３Λ（ただし、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）、格子の周期性を表す基本ベクトルａ_１，ａ_２がそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度であることを特徴とするハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォトニックバンドギャップファイバ（以下、ＰＢＧＦと略記する）に関し、特に、伝送帯域が広く、紫外光領域から可視光領域、近赤外領域及び遠赤外領域までの光伝送、ファイバレーザ光伝送に用いることができるハニカム格子型ＰＢＧＦに関する。

従来、ＰＢＧＦを含むフォトニッククリスタルファイバ（以下、ＰＣＦ）の一般的な製造方法として、例えば、非特許文献１に記載された技術が知られている。
非特許文献１には、ＰＣＦの断面における中心に位置しているコアと、それを囲む多層の空孔を備えてなるＰＣＦの構造と、石英ガラスからなるロッドと多数本のキャピラリーを用いたスタックドロー（Stack and drow）法によりＰＣＦを製造する方法が記載されている。非特許文献１に図示されたスタックドロー法は、石英ガラス製のロッドを中心として、同じ外径の多数本のキャピラリーを組み合わせ、１８００℃から２０００℃に加熱し線引きしてＰＣＦを製造する。
P. Russell,"Photonic Crystal Fibers,"Science, vol. 299, no. 17, pp.358-362, 2003

近年、光ファイバの利用分野は益々広範囲になりつつあり、光ファイバに要求される伝送帯域幅の範囲は、今後益々広がることが予想されることから、広範囲の伝送帯域をもつ光ファイバの提供が切望されている。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、従来のＰＢＧＦよりも格段に伝送帯域幅の広い高性能なＰＢＧＦの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、石英ガラス部分に断面六角形の多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、その空孔が石英ガラスからなるロッド領域を囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁を介して複数個並べられてなるユニットセルがコア領域を囲んで複数設けられたクラッドと、且つ断面六角形の複数の空孔が三角格子状に並べられたキャピラリーコアとを有し、前記ユニットセルは、ハニカムの格子定数Γ＝√３Λ（ただし、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）、格子の周期性を表す基本ベクトルａ_１，ａ_２がそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度であることを特徴とするハニカム格子型ＰＢＧＦを提供する。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、前記ユニットセルは、前記ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＝Λの関係であることが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、前記ユニットセルは、前記ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＜Λの関係を満たすものであってもよい。
この場合、前記ロッド領域の幅ω_ｒが０．５Λ≦ω_ｒ≦０．９８Λの関係を満たすことが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、前記空孔を囲む石英ガラスの壁の厚さω_ｂは、０．００５Λ≦ω_ｂ≦０．２Λの関係を満たすことが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、前記ユニットセルは、コア領域を囲んで３層以上設けられていることが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、伝搬パワーの６０％以上がコア領域に集中するモードのみが存在し、表面モードが実質的に存在しない伝送特性を有することが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、単一モード（ただし、縮退する全てのモードはモード数１とする）のみが存在することが好ましい。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、波長λが０．７≦Γ／λ≦１．４を満たす範囲内で伝搬モードが存在することが好ましい。
また波長λが１．４≦Γ／λ≦２．５を満たす範囲内で伝搬モードが存在することが好ましい。

また本発明は、石英ガラス製のロッドとキャピラリーとを用い、複数のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、ロッドを複数のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を加熱して直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、ω_ｒ＝Λの関係であるＰＢＧＦを得ることを特徴とするハニカム格子型ＰＢＧＦの製造方法を提供する。

また本発明は、石英ガラス製の厚肉のキャピラリーと薄肉のキャピラリーとを用い、いずれか１種のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、厚肉のキャピラリーを複数の薄肉のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を、前記ユニットセル内の厚肉のキャピラリー内圧を薄肉のキャピラリー内圧よりも低く保って加熱し、直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、前記厚肉のキャピラリーの空孔を潰してロッド領域を形成してω_ｒ＜Λの関係であるＰＢＧＦを得ることを特徴とするハニカム格子型ＰＢＧＦの製造方法を提供する。

本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦは、従来のＰＢＧＦに比べてバンドギャップが広くなり、伝送帯域を広げることができる。
本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＜Λの関係を満たすように構成することで、伝送帯域を更に広げることができる。
本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦの製造方法によれば、伝送帯域の広い高性能なＰＢＧＦを効率よく製造することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
本発明のＰＢＧＦは、石英ガラス部分に断面六角形の多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、その空孔が石英ガラスからなるロッド領域を囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁を介して複数個並べられてなるユニットセルがコア領域を囲んで複数設けられたクラッドと、且つ断面六角形の複数の空孔が三角格子状に並べられたキャピラリーコアとを有し、前記ユニットセルは、ハニカムの格子定数Γ＝√３Λ（ただし、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）、格子の周期性を表す基本ベクトルａ_１，ａ_２がそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度であることを特徴としている。

図１は、本発明に係るハニカム格子型ＰＢＧＦの第１実施形態を示し、クラッドに設けられたハニカム格子のユニットセルを示す要部断面図である。このユニットセル１Ａは、石英ガラスからなるロッド領域２Ａと、それを囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁４を介して設けられた６個の六角形の空孔３とからなっている。

本実施形態のＰＢＧＦにおいて、ユニットセル１Ａは、ロッド領域２の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＝Λの関係になっている。
また、本発明のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、前記空孔を囲む石英ガラスの壁の厚さω_ｂは、０．００５Λ≦ω_ｂ≦０．２Λの関係を満たすことが好ましい。

本実施形態のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、ユニットセル１Ａは、コア領域を囲んで３層以上設けられていることが好ましい。
本実施形態のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、伝搬パワーの６０％以上がコア領域に集中するモードのみが存在し、表面モードが実質的に存在しない伝送特性を有することが好ましい。

本実施形態のハニカム格子型ＰＢＧＦにおいて、波長λが０．７≦Γ／λ≦１．４を満たす範囲内で伝搬モードが存在することが好ましい。
また波長λが１．４≦Γ／λ≦２．５を満たす範囲内で伝搬モードが存在することが好ましい。

本実施形態のハニカム格子型ＰＢＧＦは、石英ガラス製のロッドとキャピラリーとを用い、複数のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、ロッドを複数のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を加熱して直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、ω_ｒ＝Λの関係であるＰＢＧＦを得る製造方法によって製造することができる。

本実施形態のハニカム格子型ＰＢＧＦは、従来のＰＢＧＦに比べてバンドギャップが広くなり、伝送帯域を広げることができる。

図２は、参考例として、ｄ／Λ＝１の円形空孔をもつハニカム格子のバンド構造を示す。ただし、ｄは円形空孔の直径を表す。図２において、βは伝搬方向（周期構造と垂直な方向）の波数、Γ＝２Λはハニカムの格子定数、ωは角周波数、ｃは光速を表す。また、ライトラインは光が真空媒質中で伝搬するときの分散曲線を表し、バンドで囲まれる領域は周期構造断面内にどの方向にも光が伝搬できない領域、すなわちバンドギャップを表す。ファイバのクラッドにこの周期構造を用い、コアに空孔を用いた場合、ファイバのコアに光が導波可能になる帯域は、ライトラインに隣接し、その上部に存在するバンドギャップとなる。この場合、Γ／λ（＝ωΓ／２πｃ）が０．８２〜０．９８の範囲内で第１導波領域、１．４５〜１．６７の範囲内で第２導波領域が存在する。ここで、λは波長を表す。

図３は、第１実施形態に係るω_ｂ＝０の六角形空孔をもつハニカム格子のバンド構造を示す。この場合、Γ／λ（＝ωΓ／２πｃ）が０．８５〜１．１１の範囲で第１導波領域、１．５２〜１．８７の範囲で第２導波領域、２．２０〜２．５３の範囲で第３導波領域が存在する。図２と比較すると、導波領域が拡大されただけでなく、短波長側にシフトしていることがわかる。

図４は、第１実施形態に係るω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔をもつハニカム格子のバンド構造を示す。この場合、Γ／λ（＝ωΓ／２πｃ）が０．８３〜０．９８の範囲内で第１導波領域、１．４８〜１．６５の範囲内で第２導波領域、２．１７〜２．２３の範囲内で第３導波領域が存在する。

図５は、本発明に係るハニカム格子型ＰＢＧＦの第２実施形態を示し、クラッドに設けられたハニカム格子のユニットセルを示す要部断面図である。このユニットセル１Ｂは、石英ガラスからなるロッド領域２Ｂと、それを囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁４を介して設けられた６個の六角形の空孔３とからなり、ロッド領域２Ｂの断面積を第１実施形態のユニットセル１Ａのロッド領域２Ａよりも小さくしたことを特徴としている。

前記ユニットセル２Ａは、ハニカムの格子定数Γ＝√３Λ（ただし、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）、格子の周期性を表す基本ベクトルａ_１，ａ_２がそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度である。また、ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＜Λの関係を満たしている。この場合、ロッド領域の幅ω_ｒが０．５Λ≦ω_ｒ≦０．９８Λの関係を満たすことが好ましい。

本実施形態のハニカム格子は、第１実施形態のハニカム格子よりも、より広いバンドギャップが得られる。
また、バンドギャップがより短波長側にシフトするので、ファイバの作製が容易になるる効果がある。

このＰＢＧＦもスタックドロー法で作製することができる。ただし、本実施形態のＰＢＧＦは、石英ガラス製の厚肉のキャピラリーと薄肉のキャピラリーとを用い、いずれか１種のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、厚肉のキャピラリーを複数の薄肉のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を、前記ユニットセル内の厚肉のキャピラリー内圧を薄肉のキャピラリー内圧よりも低く保って加熱し、直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、前記厚肉のキャピラリーの空孔を潰してロッド領域を形成してω_ｒ＜Λの関係であるＰＢＧＦを得る製造方法により製造することができる。

この製造方法において、束ねたキャピラリーを直接線引きすることも可能であれば、一旦キャピラリーを結合させる一体化工程を経てから線引きすることもできる。
直接線引きするとき、あるいは一体化工程において、空孔を潰してロッド領域を形成する厚肉のキャピラリーは、その空孔を開放するか、内圧を低くすることにより、その空孔を線引き時、あるいは一体化工程で潰す。その結果、ファイバになったとき、ロッド領域が小さくなる。

図６は、第２実施形態に係るω_ｒ／Λ＝０．９、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子のバンド構造を示す。図６において、βは伝搬方向（周期構造と垂直な方向）の波数、Γ＝２Λはハニカムの格子定数、ωは角周波数、ｃは光速を表す。また、ライトラインは光が真空媒質中で伝搬するときの分散曲線を表し、バンドで囲まれる領域は周期構造断面内にどの方向にも光が伝搬できない領域、すなわちバンドギャップを表す。この場合、Γ／λが０．８７〜１．０７の範囲内で第１導波領域、１．５９〜１．７２の範囲内で第２導波領域が存在する。図４と比較すると、導波領域が拡大されただけでなく、短波長側にシフトしていることがわかる。

図７は、第２実施形態に係るω_ｒ／Λ＝０．８、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子のバンド構造を示す。この場合、Γ／λが０．９２〜１．１５の範囲内で第１導波領域、１．７１〜１．８２の範囲内で第２導波領域が存在する。

［実施例１］
図８に示すような、ω_ｒ／Λ＝１、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔の周囲を１層６個の空孔が囲んだ合計７個の空孔からなるキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図８において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図９は、この実施例１のＰＢＧＦにおけるバンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．７８〜１．０１の範囲内に伝搬モードが存在する。この伝搬モードはシングルモードである（縮退モードを含む）。

図１０は、実施例１のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モードのパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。

［実施例２］
図１１に示すような、ω_ｒ／Λ＝１、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔、それを囲む第１層６個、それを囲む第２層１２個、さらにそれを囲む３層目１８個の合計３７個の空孔を有するキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図１１において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図１２は、この実施例２のＰＢＧＦにおけるバンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．８４〜１．１３で伝搬モード１が存在し、Γ／λ＝０．７９〜１．０６の範囲内で伝搬モード２が存在する。この場合、ＰＢＧＦはマルチモードとなっている（縮退モードを含む）。

図１３は、実施例２のＰＢＧＦにおける伝搬モード１のパワー分布を示す図である。
図１４は、実施例２のＰＢＧＦにおける伝搬モード２のパワー分布を示す図である。

［実施例３］
図１５に示すような、ω_ｒ／Λ＝０．９、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔の周囲を１層６個の空孔が囲んだ合計７個の空孔からなるキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図１５において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図１６は、この実施例３のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．８１〜１．１０で第１バンドギャップ内に伝搬モードが存在する。この伝搬モードはシングルモードである（縮退モードを含む）。

図１７は、実施例３のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モードのパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。

図１８は、実施例３のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝１．５７〜１．７９で第２バンドギャップ内に伝搬モードが存在する。この伝搬モードはシングルモードである（縮退モードを含む）。

図１９は、実施例３のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モードのパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。

［実施例４］
図２０に示すような、ω_ｒ／Λ＝０．８、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔の周囲を１層６個の空孔が囲んだ合計７個の空孔からなるキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図２０において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図２１は、この実施例４のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．８６〜１．１７の範囲内で第１バンドギャップ内に伝搬モードが存在する。この伝搬モードはシングルモードである（縮退モードを含む）。

図２２は、実施例４のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モードのパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。

図２３は、実施例４のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝１．７４〜１．９９の範囲内で第２バンドギャップ内に伝搬モードが存在する。この伝搬モードはシングルモードである（縮退モードを含む）。

図２４は、実施例４のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モードのパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。

［実施例５］
図２５に示すような、ω_ｒ／Λ＝０．９、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔、それを囲む第１層６個、それを囲む第２層１２個、さらにそれを囲む３層目１８個の合計３７個の空孔を有するキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図２５において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図２６は、この実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．８８〜１．１５の範囲内で伝搬モード１が存在し、Γ／λ＝０．８２〜１．０６の範囲内で伝搬モード２が存在する。この場合、ＰＢＧＦはマルチモードとなっている（縮退モードを含む）。

図２７は、実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。
図２８は、実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。

図２９は、実施例５のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、第２バンドギャップ内にΓ／λ＝１．６７〜２．０１の範囲内で伝搬モード１、Γ／λ＝１．６５〜１．９７の範囲内で伝搬モード２、Γ／λ＝１．６２〜１．８６の範囲内で伝搬モード３が存在する。この場合、ファイバはマルチモードである（縮退モードを含む）。

図３０は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。
図３１は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。
図３２は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード３のパワー分布を示す図である。

［実施例６］
図３３に示すような、ω_ｒ／Λ＝０．８、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子をクラッドに有し、中心の空孔、それを囲む第１層６個、それを囲む第２層１２個、さらにそれを囲む３層目１８個の合計３７個の空孔を有するキャピラリーコアを有するＰＢＧＦについて、伝搬モードの分散を計算した。図３３において、白色部分が空孔、黒色部分が石英ガラスを表している。

図３４は、この実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、Γ／λ＝０．９０〜１．２５で伝搬モード１が存在し、Γ／λ＝０．８８〜１．１９で伝搬モード２が存在する。この場合、ＰＢＧＦはマルチモードとなっている（縮退モードを含む）。

図３５は、実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。図示したように、このＰＢＧＦでは、伝搬モードのパワーがコアの領域に集中していた。
図３６は、実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。

図３７は、実施例６のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す。図示したように、第２バンドギャップ内にΓ／λ＝１．８３〜２．２０の範囲内で伝搬モード１、Γ／λ＝１．８０〜２．１０の範囲内で伝搬モード２、Γ／λ＝１．７８〜２．０２の範囲内で伝搬モード３が存在する。この場合、ファイバはマルチモードである（縮退モードを含む）。

図３８は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。
図３９は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。
図４０は、このＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード３のパワー分布を示す図である。

本発明に係るハニカム格子型ＰＢＧＦの第１実施形態を示し、クラッドに設けられたハニカム格子のユニットセルを示す要部断面図である。 参考例として、ｄ／Λ＝１の円形空孔を有するハニカム格子のバンド構造を示す図である。 第１実施形態に係るω_ｂ＝０の六角形空孔をもつハニカム格子のバンド構造を示す図である。 第１実施形態に係るω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔をもつハニカム格子のバンド構造を示す図である。 本発明に係るハニカム格子型ＰＢＧＦの第２実施形態を示し、クラッドに設けられたハニカム格子のユニットセルを示す要部断面図である。 第２実施形態に係るω_ｒ／Λ＝０．９、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子のバンド構造を示す図である。 第２実施形態に係るω_ｒ／Λ＝０．８、ω_ｂ／Λ＝０．０６の六角形空孔を持つハニカム格子のバンド構造を示す図である。 実施例１のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例１のＰＢＧＦにおける伝搬モードの分散を示す図である。 実施例１のＰＢＧＦにおける伝搬モードのパワー分布を示す図である。 実施例２のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例２のＰＢＧＦにおける伝搬モードの分散を示す図である。 実施例２のＰＢＧＦにおける伝搬モード１のパワー分布を示す図である。 実施例２のＰＢＧＦにおける伝搬モード２のパワー分布を示す図である。 実施例３のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例３のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例３のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内のパワー分布を示す図である。 実施例３のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例３のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内のパワー分布を示す図である。 実施例４のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例４のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例４のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内のパワー分布を示す図である。 実施例４のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例４のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内のパワー分布を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。 実施例５のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード３のパワー分布を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦの構造を示す要部断面図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第１バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード１のパワー分布を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード２のパワー分布を示す図である。 実施例６のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の伝搬モード３のパワー分布を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…ユニットセル、２Ａ，２Ｂ…ロッド領域、３…空孔、４…壁。

Claims (12)

1. 石英ガラス部分に断面六角形の多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、その空孔が石英ガラスからなるロッド領域を囲んでそれぞれ石英ガラスからなる壁を介して複数個並べられてなるユニットセルがコア領域を囲んで複数設けられたクラッドと、且つ断面六角形の複数の空孔が三角格子状に並べられたキャピラリーコアとを有し、前記ユニットセルは、ハニカムの格子定数Γ＝√３Λ（ただし、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）、格子の周期性を表す基本ベクトルａ_１，ａ_２がそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度であることを特徴とするハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
2. 前記ユニットセルは、前記ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＝Λの関係であることを特徴とする請求項１に記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
3. 前記ユニットセルは、前記ロッド領域の幅ω_ｒと隣接する空孔の中心間の距離Λとが、ω_ｒ＜Λの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
4. 前記ロッド領域の幅ω_ｒが０．５Λ≦ω_ｒ≦０．９８Λの関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
5. 前記空孔を囲む石英ガラスの壁の厚さω_ｂが、０．００５Λ≦ω_ｂ≦０．２Λの関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
6. 前記ユニットセルが、コア領域を囲んで３層以上設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
7. 伝搬パワーの６０％以上がコア領域に集中するモードのみが存在し、表面モードが実質的に存在しない伝送特性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
8. 単一モード（ただし、縮退する全てのモードはモード数１とする）のみが存在することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
9. 波長λが０．７≦Γ／λ≦１．４を満たす範囲内で伝搬モードが存在することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
10. 波長λが１．４≦Γ／λ≦２．５を満たす範囲内で伝搬モードが存在することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバ。
11. 石英ガラス製のロッドとキャピラリーとを用い、複数のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、ロッドを複数のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を加熱して直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、請求項２に記載のファイバを得ることを特徴とするハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
12. 石英ガラス製の厚肉のキャピラリーと薄肉のキャピラリーとを用い、いずれか１種のキャピラリーを並べたキャピラリーコア領域と、厚肉のキャピラリーを複数の薄肉のキャピラリーで囲んでなる複数のユニットセルで前記キャピラリーコア領域を囲んだクラッド領域とが形成されるように組み合わせて集合体とし、次いで前記集合体を、前記ユニットセル内の厚肉のキャピラリー内圧を薄肉のキャピラリー内圧よりも低く保って加熱し、直接線引きするか、あるいは集合体を一体化した後に線引きし、前記厚肉のキャピラリーの空孔を潰してロッド領域を形成して請求項３に記載のファイバを得ることを特徴とするハニカム格子型フォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
    
    

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