JP2014119558A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ中で発生する非線形現象を低減させるためには、さらなる実効断面積の拡大が求められるが、従来のフォトニック結晶ファイバを用いても実効断面積の大幅な拡大が難しいという課題があった。
【解決手段】本発明は、コア領域を中心に三角格子状に配置され、光ファイバ長手方向に一様な複数の空孔を有する光ファイバにおいて、三角格子配列の中心の空孔７つ分を取り除いた領域をコア領域とし、コア領域の周囲の空孔の層数を４〜７層とし、隣り合う空孔の中心間の間隔Λ、および空孔の直径ｄの中心間の間隔Λに対する比ｄ／Λの各値を、２つの曲線と実効断面積１８０μｍ^２の直線とで囲まれた領域で表される関係を満たすように設定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、マルチモード光ファイバを用いた伝送容量の拡大技術に関する。

光ファイバ通信システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズが問題となり、伝送の大容量化が制限されている。これらの制限を緩和するためには、光ファイバに導波する光の密度を低減する必要があり、非特許文献１、２に示すように大コアファイバが検討されている。

しかし、曲げ損失低減、単一モード動作領域の拡大、実効断面積の拡大は互いにトレードオフの関係にあり、所定の条件下における実効断面積の拡大量には限界があるという課題があった。そこで、伝送容量の拡大に向けて伝送用光ファイバにマルチモードを用い、複数の伝搬モードを用いて信号を並列に伝送するモード多重伝送が検討されている（例えば、非特許文献３参照。）。

モード多重伝送システムにおいては、各送信信号はそれぞれ異なる伝搬モードを通じて伝搬することから、全てのモードが、所望の曲げ損失を実現しなければならない。例えば、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５６で推奨される曲げ損失は、曲げ半径３０ｍｍにおいて０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下である。
また、Ｎ個の信号を用いたモード多重伝送を実現するためには、光ファイバは少なくともＮ以上の伝搬モードを有する必要があり、既存のマルチモードファイバでは伝搬モード数が数十あり、適切にモード数を制御した数モードファイバが必要となってくる。
また、それぞれのモードの実効断面積は、光ファイバ中で発生する非線形効果を低減するために大きいほうがよい。

例えば、光ファイバの屈折率分布を図１に示すようなステップ型を仮定し、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２となる設計範囲を計算したものを図２に示す。なお、比屈折率差Δは式（１）により求められる。

但し、ｎ_ｃｏｒｅおよびｎ_ｃｌａｄはそれぞれコアおよびクラッドの屈折率である。

なお、３モード目が伝搬しない条件は、使用波長帯において３つ目の伝搬モードであるＬＰ２１モードの曲げ半径１４０ｍｍにおける曲げ損失が１ｄＢ／ｍ以上であることを条件とした。本条件は、非特許文献４に記載の通り、遮断波長の測定に曲げ半径１４０ｍｍが用いられていることと、非特許文献１に記載の通り、損失が１ｄＢ／ｍ以上で伝搬しないという仮定に基づいている。

図２より、得られる最大のコア半径はａ＝８．６μｍとなり、その時に比屈折率差はΔ＝０．３２４％である。上記の構造におけるＬＰ０１モードの実効断面積を有限要素法を用いて計算すると１８０μｍ^２となり、この値が最大の実効断面積となる。

実効断面積を拡大するために、非特許文献１に記載のフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）が検討されている。図３に、ＰＣＦの断面構造を示す。ＰＣＦは、光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバである。なお、空孔間隔をΛ、空孔直径をｄとする。

ＰＣＦにおいて、配置される前記空孔の層数は４層とし、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２としたとき、規格化空孔直径ｄ／Λに対して得られる最大の実効断面積Ａ_ｅｆｆを計算したものを図４に示す。図４より、所望の曲げ損失、およびモード数を２とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆを大きくするためには１４＜Λ＜１６μｍ、０．６５＜ｄ／Λ＜０．６６とすればよいことがわかる。しかしながら、得られる実効断面積Ａ_ｅｆｆは、従来のステップインデックスファイバで得られる実効断面積を大きく改善できないことがわかる。

Ｔ．Ｍａｔｓｕｉ，ｅｔ ａｌ．，"Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｗｉｔｈ Ｕｎｉｆｏｒｍ Ａｉｒ−Ｈｏｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ ａｎｄ Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｖｅｒ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｂａｎｄｓ"，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．２７，５４１０−５４１６，２００９． Ｋ．Ｍｕｋａｓａ，Ｋ．Ｉｍａｍｕｒａ，Ｒ．Ｓｕｇｉｚａｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ｙａｇｉ，"Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｏｆ ｍｅｒｉｔｓ ｏｎ ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｓｉｎｇ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｌｉｄ ＳＭＦｓ ｗｉｔｈ Ａｅｆｆ ｏｆ １６０μｍ２ ａｎｄ ｌｏｓｓ ｏｆ ０．１７５ｄＢ／ｋｍ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｌａｒｇｅ−Ａｅｆｆ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒｓ ｅｎａｂｌｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ６００ｎｍ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ"，ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＯＦＣ２００８，ＯＴｈＲ１，Ｆｅｂ．２００８． Ｎｏｂｕｔｏｍｏ Ｈａｎｚａｗａ，Ｋｕｎｉｍａｓａ Ｓａｉｔｏｈ，Ｔａｉｊｉ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｔａｋａｓｈｉ Ｍａｔｓｕｉ，Ｓｈｉｇｅｒｕ Ｔｏｍｉｔａ，Ｍａｓａｎｏｒｉ Ｋｏｓｈｉｂａ，"Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ １０ ｋｍ ｔｗｏ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｅｒ", ＯＦＣ２０１１，ｐａｐｅｒ ＯＷＡ４ （２０１１） Ｙ．Ｋａｔｓｕｙａｍａ，Ｍ．Ｔｏｋｕｄａ，Ｎ．Ｕｃｈｉｄａ，ａｎｄ Ｍ．Ｎａｋａｈａｒａ，"Ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｖ−ｖａｌｕｅ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ", Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１２，ｐｐ．６６９−６７０，Ｄｅｃ．１９７６．

光ファイバ中で発生する非線形現象を低減させるためには、さらなる実効断面積の拡大が求められるが、従来のフォトニック結晶ファイバを用いても実効断面積の大幅な拡大が難しいという課題があった。

本発明では、複数の空孔を有するマルチモード光ファイバを提供することにより、より大きな実効断面積を有するマルチモードファイバを実現する。

本発明の光ファイバは、光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバであって、
三角格子配列の中心に位置する空孔７つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有し、
配置される前記空孔の層数がＮ層であり、前記空孔の間隔がΛ（μｍ）であり、前記空孔の直径がｄ（μｍ）であるとき、ｄ／Λの値が次式を満たすことを特徴とする。
（数２）
（Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）＜ｄ／Λ＜（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２） （２）
Ａ_１１＝０．３２＋０．１５１０５Ｎ−０．０２７２４Ｎ^２＋０．００１３７Ｎ^３
Ｂ_１１＝０．２１６２−０．１３５４７Ｎ＋０．０１８３７Ｎ^２−０．０００８２Ｎ^３
Ｃ_１１＝−０．０１９４９＋０．０１０６６Ｎ−０．００１２４Ｎ^２＋０．００００５Ｎ^３
Ａ_２１＝０．２４４＋０．２３４８７Ｎ−０．０６００６Ｎ^２＋０．００４２８Ｎ^３
Ｂ_２１＝０．１７８３９−０．１３７１９Ｎ＋０．０２７０４Ｎ^２−０．００１７Ｎ^３
Ｃ_２１＝−０．０１５５９＋０．０１０４５Ｎ−０．００１９３Ｎ^２＋０．０００１１６６６７Ｎ^３

前記空孔の層数Ｎが４層の場合、前記空孔の間隔Λは５．８８μｍ超７．３μｍ未満であり、前記ｄ／Λの値は０．３０超０．３２未満である。

前記空孔の層数Ｎが５層の場合、前記空孔の間隔Λは５．７２μｍ超７．５５μｍ未満であり、前記ｄ／Λの値は０．２６３超０．２９７未満である。

前記空孔の層数Ｎが６層の場合、前記空孔の間隔Λは５．６９μｍ超７．３５μｍ未満であり、前記ｄ／Λの値は０．２４５超０．２８７未満である。

前記空孔の層数Ｎが７層の場合、前記空孔の間隔Λは５．６５μｍ超７．０μｍ未満であり、前記ｄ／Λの値は０．２３８超０．２８２未満である。

本発明によれば、使用波長帯１５３０〜１６２５ｎｍ、伝搬モード数２のモード多重伝送用マルチモード光ファイバにおいて、曲げ損失０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、実効断面積１８０μｍ^２以上を実現することができ、ファイバ中の非線形効果を抑圧することが可能となる。

ステップ型光ファイバの屈折率分布を示す。 ステップ型光ファイバにおいて、伝搬モードを２とし、所望の曲げ損失を満たすためのａとΔの領域を示す。 フォトニック結晶ファイバの断面図の一例を示す。 フォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２としたときの実効断面積を計算したものを示す。 実施形態１に係るフォトニック結晶ファイバの一例を示す。 フォトニック結晶ファイバのｄ／Λ＝０．３２の時の、第二高次モードのＲ１４０ｍｍにおける曲げ損失の計算結果を示す。 フォトニック結晶ファイバのｄ／Λ＝０．３２の時の、第一高次モードのＲ３０ｍｍにおける曲げ損失の計算結果を示す。 空孔の層数が４であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とするための設計範囲を示す。 空孔の層数が５であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とするための設計範囲を示す。 空孔の層数が６であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とするための設計範囲を示す。 空孔の層数が７であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とするための設計範囲を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図５に、本実施形態に係る光ファイバの断面構造を示す。本実施形態に係る光ファイバは、光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバであって、配置される前記空孔の層数は４層であり、三角格子配列の中心に位置する空孔７つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有する。

本実施形態に係る光ファイバにおいて、空孔の層数を４層、ｄ／Λ＝０．３２としたときの第二高次モードであるＬＰ_２１モードのＲ１４０ｍｍの曲げに対する曲げ損失を計算したものを図６に示す。モード数を２とするためには、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、ＬＰ_２１モードの損失が１ｄＢ／ｍ以上でなければならないため、Λ＜５．９μｍとすればよいことがわかる。

同様に、ｄ／Λ＝０．３２としたときの第一高次モードであるＬＰ１１モードのＲ３０ｍｍの曲げに対する曲げ損失を計算したものを図７に示す。使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、ＬＰ_１１モードのＲ３０ｍｍの曲げに対する曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下となるためには、４．８μｍ＜Λ＜８μｍとすればよいことがわかる。なお、基本モードの曲げ損失は、ＬＰ_１１モードの曲げ損失より小さいため、ＬＰ_１１モードの曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下となれば、２つの伝搬モードがともに０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下であることが担保される。

よって、使用波長帯を１５３０〜１６２５ｎｍ、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とするためには、４．８μｍ＜Λ＜５．９μｍとすればよいことがわかる。

同様に、ｄ／Λを変化させ、条件を満たす構造を計算したものを図８に示す。網掛け領域が、伝搬モード数が２となる条件を満たす設計領域であり、Ａ_ｅｆｆ＝１００μｍ_２と平行に表示されている破線がＬＰ０１モードの実効断面積を示す。ＬＰ_１１に沿って表示されている破線がＮ＝４のときの式（２）における（Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）を示し、ＬＰ_２１に沿って表示されている破線がＮ＝４のときの式（２）における（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２）を示す。

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２を超えるためには、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．８８μｍ＜Λ＜７．３μｍ、０．３０＜ｄ／Λ＜０．３２である必要がある。このため、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．８８μｍ＜Λ＜７．３μｍ、０．３０＜ｄ／Λ＜０．３２とすることで、使用波長帯１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とすることができる。

例えば、Λ＝６．９μｍ、ｄ／Λ＝０．３１の構造は、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積Ａ_ｅｆｆはＬＰ_０１モードで２４１μｍ^２、ＬＰ_１１モードで３４６μｍ^２となった。したがって、Λ＝６．９μｍ、ｄ／Λ＝０．３１の構造を採用することによって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２より大きな値が得られることがわかる。この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、ＬＰ_０１モードで０．０３６ｄＢ／ｋｍ、ＬＰ_１１モードで３．２２ｄＢ／ｋｍとなる。

（実施形態２）
図５に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を５層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図９に示す。網掛け領域が、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たす設計領域であり、Ａ_ｅｆｆ＝１００μｍ_２と平行に表示されている破線がＬＰ０１モードの実効断面積を示す。ＬＰ_１１に沿って表示されている破線がＮ＝５のときの式（２）における（Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）を示し、ＬＰ_２１に沿って表示されている破線がＮ＝５のときの式（２）における（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２）を示す。

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２を超えるためには、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．７２μｍ＜Λ＜７．５５μｍ、０．２６３＜ｄ／Λ＜０．２９７である必要がある。このため、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．７２μｍ＜Λ＜７．５５μｍ、０．２６３＜ｄ／Λ＜０．２９７とすることで、使用波長帯１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とすることができる。

例えば、Λ＝７．４μｍ、ｄ／Λ＝０．２９の構造は、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積Ａ_ｅｆｆはＬＰ_０１モードで２８４μｍ^２、ＬＰ_１１モードで４１２μｍ^２となった。したがって、Λ＝７．４μｍ、ｄ／Λ＝０．２９の構造を採用することによって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２より大きな値が得られることがわかる。

また、この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、ＬＰ_０１モードで６．３×１０^−４ｄＢ／ｋｍ、ＬＰ_１１モードで０．１６ｄＢ／ｋｍとなる。よって、空孔の層数を５層に増やすことで、４層の場合より伝搬損失を低減できる。

（実施形態３）
図５に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を６層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図１０に示す。網掛け領域が、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たす設計領域であり、Ａ_ｅｆｆ＝１００μｍ_２と平行に表示されている破線がＬＰ０１モードの実効断面積を示す。ＬＰ_１１に沿って表示されている破線がＮ＝６のときの式（２）における（Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）を示し、ＬＰ_２１に沿って表示されている破線がＮ＝６のときの式（２）における（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２）を示す。

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２を超えるためには、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．６９μｍ＜Λ＜７．３５μｍ、０．２４５＜ｄ／Λ＜０．２８７である必要がある。このため、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．６９μｍ＜Λ＜７．３５μｍ、０．２４５＜ｄ／Λ＜０．２８７とすることで、使用波長帯１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とすることができる。

例えば、Λ＝７．１μｍ、ｄ／Λ＝０．２８の構造は、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積Ａ_ｅｆｆはＬＰ_０１モードで２６５μｍ^２、ＬＰ_１１モードで３８６μｍ^２となった。したがって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２より大きな値が得られることがわかる。

この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、ＬＰ_０１モードで３×１０^−５ｄＢ／ｋｍ、ＬＰ_１１モードで０．０１０７ｄＢ／ｋｍとなる。よって、空孔の層数を６層に増やすことで、５層の場合より伝搬損失を低減できる。

（実施形態４）
図５に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を７層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図１１に示す。網掛け領域が、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たす設計領域であり、Ａ_ｅｆｆ＝１００μｍ_２と平行に表示されている破線がＬＰ０１モードの実効断面積を示す。ＬＰ_１１に沿って表示されている破線がＮ＝７のときの式（２）における（Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）を示し、ＬＰ_２１に沿って表示されている破線がＮ＝７のときの式（２）における（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２）を示す。

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２を超えるためには、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．６５μｍ＜Λ＜７．０μｍ、０．２３８＜ｄ／Λ＜０．２８２である必要がある。このため、ｄ／Λの値が式（２）を満たし、かつ、５．６５μｍ＜Λ＜７．０μｍ、０．２３８＜ｄ／Λ＜０．２８２とすることで、使用波長帯１５３０〜１６２５ｎｍにおいて、曲げ損失を０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、伝搬モード数が２とすることができる。

例えば、Λ＝７．１μｍ、ｄ／Λ＝０．２８の構造は、曲げ損失が０．５ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下でありかつ伝搬モード数が２となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積Ａ_ｅｆｆはＬＰ_０１モードで２５１μｍ^２、ＬＰ_１１モードで３６５μｍ^２となった。したがって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積１８０μｍ^２より大きな値が得られることがわかる。

この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、ＬＰ_０１モードで２×１０^−５ｄＢ／ｋｍ、ＬＰ_１１モードで４×１０^−４ｄＢ／ｋｍとなる。よって、空孔の層数を７層に増やすことで、６層の場合より伝搬損失を低減できる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

Δ：比屈折率差
ａ：コア半径
ｄ：空孔直径
Λ：空孔間隔

Claims (5)

1. 光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバであって、
   三角格子配列の中心に位置する空孔７つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有し、
   配置される前記空孔の層数がＮ層であり、前記空孔の間隔がΛ（μｍ）であり、前記空孔の直径がｄ（μｍ）であるとき、ｄ／Λの値が次式を満たすことを特徴とする光ファイバ。
   （式Ｃ１）
   （Ａ_１１＋Ｂ_１１Λ＋Ｃ_１１Λ^２）＜ｄ／Λ＜（Ａ_２１＋Ｂ_２１Λ＋Ｃ_２１Λ^２）
   Ａ_１１＝０．３２＋０．１５１０５Ｎ−０．０２７２４Ｎ^２＋０．００１３７Ｎ^３
   Ｂ_１１＝０．２１６２−０．１３５４７Ｎ＋０．０１８３７Ｎ^２−０．０００８２Ｎ^３
   Ｃ_１１＝−０．０１９４９＋０．０１０６６Ｎ−０．００１２４Ｎ^２＋０．００００５Ｎ^３
   Ａ_２１＝０．２４４＋０．２３４８７Ｎ−０．０６００６Ｎ^２＋０．００４２８Ｎ^３
   Ｂ_２１＝０．１７８３９−０．１３７１９Ｎ＋０．０２７０４Ｎ^２−０．００１７Ｎ^３
   Ｃ_２１＝−０．０１５５９＋０．０１０４５Ｎ−０．００１９３Ｎ^２＋０．０００１１６６６７Ｎ^３
2. 前記空孔の層数Ｎは４層であり、
   前記空孔の間隔Λは５．８８μｍ超７．３μｍ未満であり、
   前記ｄ／Λの値は０．３０超０．３２未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 前記空孔の層数Ｎは５層であり、
   前記空孔の間隔Λは５．７２μｍ超７．５５μｍ未満であり、
   前記ｄ／Λの値は０．２６３超０．２９７未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
4. 前記空孔の層数Ｎは６層であり、
   前記空孔の間隔Λは５．６９μｍ超７．３５μｍ未満であり、
   前記ｄ／Λの値は０．２４５超０．２８７未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
5. 前記空孔の層数Ｎは７層であり、
   前記空孔の間隔Λは５．６５μｍ超７．０μｍ未満であり、
   前記ｄ／Λの値は０．２３８超０．２８２未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

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