JP3630664B2 - 偏波保持フォトニッククリスタルファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保持フォトニッククリスタルファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コア及びクラッドからなる通常の光ファイバでは得ることのできない大きな波長分散を発現するものとしてフォトニッククリスタルファイバが注目されている。このフォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、さらにクラッド部をサポートするためにクラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えている。
【０００３】
一方、偏光や干渉を利用した光ファイバセンサやコヒーレント光ファイバ通信等には、偏波安定性が高い偏波保持ファイバを使用している。上記フォトニッククリスタルファイバも、その波長分散特性を生かして偏波保持フォトニッククリスタルファイバとしての使用が検討されている。このようにフォトニッククリスタルファイバを偏波保持ファイバにするには、コア、あるいはコア近辺の細孔配置に工夫を凝らし、例えばコアの断面形状を楕円形状や長方形状にしたり、コアに隣接する細孔の一部を他の細孔とは異なる径にしたりすればよい。
【０００４】
ところで、二本の光ファイバの端部同士を融着し接合する際には、顕微鏡等により光ファイバを側面より拡大観察して、コアの位置を合わせて端面同士を突き合わせてから融着を行っている。偏波保持ファイバの接合においては、さらに二本のファイバの偏波面を一致させる必要がある。従来偏波保持ファイバとして使用されているＰＡＮＤＡファイバは、コアの両脇に配置された応力付与部分が他の部分と屈折率が異なるため、顕微鏡観察により判別できるので、比較的容易に二本のファイバの偏波面を合わせることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏波保持フォトニッククリスタルファイバは側面から顕微鏡観察しても、偏波面が判別できるコア近辺の部分はその周囲の多数の細孔に隠されてしまっていて、偏波面を判別することができないので、二本の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの偏波面を一致させて接合することは非常に困難であった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、顕微鏡等による拡大観察により偏波面が容易に判別できる偏波保持フォトニッククリスタルファイバを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、オーバークラッド部に偏波面を表示するマーキング部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバとした。
【０００８】
本発明に係る第１の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、上記クラッド部の上記細孔の径よりも大きい。
【０００９】
本発明に係る第２の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、２μｍ以上２０μｍ以下である。
【００１０】
本発明に係る第３の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示する一対のマーキング部が上記コアを挟んで対称の位置に設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延び且つ横断面が楕円形の孔により構成され、上記孔の楕円の長径方向は、一対の当該孔の中心同士を結ぶ線の延びる方向に略一致している。
【００１１】
具体的には、本発明は、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバを前提とする。
【００１２】
そして、上記オーバークラッド部に、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられているものとする。
【００１３】
ここで、多数の細孔が結晶状に配列されたというのは、多数の細孔がファイバ横断面において規則的に配列していることであって、例えば、最小単位が正三角形、正方形又は長方形である格子配列等を挙げることができる。細孔は、径が０．１〜１０μｍであることがファイバ特性上好ましい。また、保持される偏波面を表示するマーキング部というのは、顕微鏡等による拡大観察により他のオーバークラッド部とは判別される部分であって、保持される偏波面と予め特定の位置関係を有していて、ファイバ内での該マーキング部の位置が判明すれば上記偏波面における偏波方向が判明するということである。判別は、目視によるものであっても良いし、計測器によるものであってもよい。
【００１４】
上述の発明であれば、顕微鏡等により拡大観察することで偏波面が判別できるので、容易に偏波保持フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとを、偏波面を一致させて接合することができる。接合する他の光ファイバは、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ、あるいは他の種類の偏波保持ファイバが挙げられる。
【００１５】
マーキング部は、周囲のオーバークラッド部の遮断波長とは異なる波長の光を遮断したり、あるいは発光したりするもの等を挙げることができる。また、マーキング部とクラッド部との距離が２μｍ以上であれば、顕微鏡等による拡大観察においてマーキング部とクラッド部との見分けがつきやすいので好ましい。
【００１６】
次に、本発明は、上記マーキング部は、上記オーバークラッド部を構成する材料とは屈折率の異なる材料からなるものとする。
【００１７】
上述の発明であれば、通常の光学顕微鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、構造が簡単で製造も容易であるので、製造コストを低くできる。マーキング部は、ファイバ横断面において、一箇所だけ設けることが、コスト等の面から好ましい。
【００１８】
次に、本発明は、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔であるものとする。
【００１９】
上述の発明であれば、通常の光学顕微鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、構造が簡単であり、製造が非常に容易であるので、製造コストを、上記マーキング部が上記オーバークラッド部を構成する材料とは屈折率の異なる材料からなる発明の場合よりもさらに低くできる。孔径は２μｍ以上が、視認性良好なので好ましい。孔径が２０μｍよりも大きくなると、ファイバの機械強度が低下するおそれがあるので、２０μｍ以下が好ましい。また、マーキング部とクラッド部との距離がマーキング部の孔径以上であれば、顕微鏡等による拡大観察においてマーキング部とクラッド部との見分けがつきやすいので好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
−第一の実施の形態−
図１（Ａ）に第一の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の横断面を示す。この偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、石英ガラスよりなるコア１の周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔４ａ，４ｂが、最小単位が正三角形格子の結晶状に配列されたクラッド部２と、このクラッド部２の周囲に石英ガラスよりなるオーバークラッド部３とを備えている。そして、オーバークラッド部３には、コア１を挟んで対称の位置に一対のマーキング部５が設けられている。
【００２２】
この偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、コア１に隣接する六つの細孔４ａ，４ｂのうち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ｂが、他の四つの細孔４ａよりも径が大きい。このような細孔４ａ，４ｂ配置にすることで、偏波保持機能が光ファイバ１０に備わる。すなわち、大きい径の一対の細孔４ｂの中心を結ぶ直線を含みファイバ横断面に垂直な偏波面（以下、第一の偏波面という）と、それに直交する偏波面（以下、第二の偏波面という）とでは、コア１隣接の細孔４ａ，４ｂ配置により、伝搬する二つの偏波モード間の伝搬定数に差ができるので、偏波が保持される。
【００２３】
上記一対のマーキング部５は、光ファイバ１０軸方向に延びていて、クラッド部２を構成している細孔４ａ，４ｂよりも径が大きい孔であって、それら細孔の中心は第一の偏波面上にある。すなわち、マーキング部５は偏波面を表示する位置に配置されている。
【００２４】
次に、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を顕微鏡観察したときに偏波面の方向が判別できることについて説明する。
【００２５】
図１（Ｂ）は、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を図１（Ａ）に示す断面の右側から見た側面図である。細孔４ａ，４ｂからなるクラッド部２の部分は、石英ガラスだけの部分であるオーバークラッド部３よりも屈折率が低いため、黒く見える。このとき、マーキング部５も孔であるため黒く見えるはずであるが、クラッド部２と重なった位置にあるために、マーキング部５の位置は判別できない。一方、図１（Ａ）を上側から見ると（図１（Ｃ））、クラッド部２とは別に、オーバークラッド部３の中に一対のマーキング部５を目視することができる。従って、この観測方向に直交する面が第一の偏波面であることが判別でき、二本の偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を接合するときに顕微鏡等により拡大観察することで偏波面を容易に一致させることができる。
【００２６】
本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０に比べて、図１０に示す上記マーキング部５が存しない従来の偏波保持フォトニッククリスタルファイバ２０では、ファイバ２０側面のどの方向から観察してもほとんど同じに見えるため（図１０（Ｂ）、（Ｃ））、偏波面が判別できない。実際には、クラッド部２の幅が少し異なる（Ｗ２＞Ｗ１）のであるが、目視で区別することは不可能である。
【００２７】
次に、本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、ＳｉＯ２製の円筒であるサポート管を用意する。このサポート管はオーバークラッド部３になる部分であって、管としての厚みが大きく外径が内径の２〜５倍程度である。それから、サポート管の厚み部分にマーキング部５となる二つの孔をサポート管の軸方向に開ける。これらの孔は、サポート管中心軸を挟んで相対向する位置となるよう、開けられる。さらに、サポート管の内壁を横断面が六角形となるように研削する。
【００２９】
そして次に、互いに同一外径を有する、一本のＳｉＯ２製の円柱（ロッド）と、二本のＳｉＯ２製の大内径細管（キャピラリー）と、多数のＳｉＯ２製の小内径細管（キャピラリー）とを用意する。上記ロッドは、コアになるものとして上記サポート管の中心部に配置し、このロッドの両脇であって、上記マーキング部５用孔の中心同士を結ぶ線上に上記大内径キャピラリーを配置し、サポート管内部空間の残りの部分には上記小内径キャピラリーを詰めて、ファイバ母材であるプリフォームを作製する。プリフォームでのロッドやキャピラリーの配置は、図１（Ａ）の配置と同様である。
【００３０】
上記サポート管及びロッドは、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法又はＭＣＶＤ法等の公知の方法で作製すればよい。上記キャピラリーは、比較的大径の円筒部材であるキャピラリー母材を加熱延伸して細径化する線引き加工によって形成すればよい。
【００３１】
こうして作製されたプリフォームは、塩素ガス等で脱水処理を施された後、線引き炉内で加熱した後に延伸する線引き加工を施されて細径化（ファイバ化）され光ファイバとなる。線引き工程の前に、プリフォームの端部を封止しておくと、線引き工程時に細孔や孔が潰れてしまうことが防止されるため好ましい。
【００３２】
光ファイバに線引きされると、サポート管とキャピラリー、キャピラリーとロッド、キャピラリー同士は同じ素材であるので、融着一体化して境目がなくなり、図１（Ａ）に示す偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０となる。
【００３３】
これまで説明したように、本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、オーバークラッド部３に孔であるマーキング部５を有しているので、顕微鏡によりファイバ１０側面を拡大して観察することにより、偏波面の方向を容易に判別できる。このため、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０同士、あるいは偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０と他の偏波保持ファイバ等との偏波面を一致させての接合作業が、短時間で簡単に行える上、作業者の熟練度が低くても正確な接合が行える。従って接合作業のコストを低減できる。また、マーキング部５は、オーバークラッド部３となるサポート管に二つ孔を開けるだけなので、容易に短時間で作業でき、製造コストも低くできる。
【００３４】
−第二の実施の形態−
図２は、第二の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、第一の実施の形態のマーキング部５を楕円形の孔としたものである。楕円の長径方向が、二つのマーキング部５の中心を結ぶ線の延びる方向に略一致している。ここで、本実施形態の楕円の長径と第一の実施形態のマーキング部５の円の径とが略同じであるので、ファイバ１０側面からの視認性は同等であるが、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、ファイバを曲げたときの破断起点が少なくなり、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３５】
−第三の実施の形態−
図３は、第三の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径の孔としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣るが、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３６】
−第四の実施の形態−
図４は、第四の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を、小径の孔三つをファイバ１０径方向に一列に並べて、クラッド部２の両脇に二箇所形成している。並び方向の孔三つ分の長さは、第一の実施の形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実施の形態は、近接した三つの孔をサポート管に開けるので、やや手間がかかりガラスに割れが生じるおそれがあるが、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも優っていて、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３７】
−第五の実施の形態−
図５は、第五の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を、小径の孔三つを互いに孔径以上に離して略正三角形に並べて、クラッド部２の両脇に二箇所形成している。この正三角形の一辺の長さは、第一の実施の形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実施の形態は、三つの孔をサポート管に開けるので、やや手間がかかるが、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも優っていて、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３８】
−第六の実施の形態−
図６は、第六の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径の孔一つだけとしたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣るが、マーキング部５用の穴開け加工の手間が少なくなり、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３９】
−第七の実施の形態−
図７は、第七の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、第一の実施の形態よりも小さな径の孔二つをクラッド部２の径と同じ距離だけ離して配置してマーキング部５としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認において、図７の真上又は真下から観察した場合は、マーキング部５がクラッド部２に隠れて見えないが、真上や真下からファイバ１０を少し回転させた位置で見ると、マーキング部５が見える。すなわち、本実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、側面からの顕微鏡等による拡大観察により偏波面の方向を正確に知ることができ、偏波面同士のずれが非常に小さいファイバ１０同士の接合を行える。また、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００４０】
−その他の実施の形態−
上記の実施形態は例であって、本発明はこれらの例に限定されない。偏波保持機能を発現させる構造は、図８や図９に示す構造でも構わない。図８は、コア１に隣接した六個の細孔４ａ，４ｂのうち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ａよりも、他の四つの細孔４ｂの方が径が大きい。これらの周りは、小径の細孔４ａが多数結晶状に配置されてクラッド部２になっている。図９は、コア１径が直交する二方向で異なっていて、偏波保持機能を発現している。このコア１の径の比は、図の縦が二に対して横が一の割合となっていて、コア１の周囲は、小径の細孔４ａが多数結晶状に配置されてクラッド部２になっている。さらに、上記構造に限らず偏波保持機能さえあれば、どのような構造でも構わない。
【００４１】
ファイバ１０の構成材料は、石英ガラス以外のガラスやプラスチック等でも構わないし、石英ガラスにＧｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしたガラスでも構わない。クラッド部２の細孔配置は、最小単位が正方形や長方形、ハニカム構造等の規則的な配置でも構わない。また、細孔４ａ，４ｂ形状は、円形、楕円形、多角形、半円状、その他どのような形でも構わない。クラッド部２を構成する小径の細孔４ａの径は、全て同じでも良いし、異なるものがあっても良い。また、コア１にのみＧｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしても構わない。コア１に細孔を設けてもよいし、コア１が空孔であっても構わない。
【００４２】
マーキング部５は、孔ではなくても構わない。例えば、屈折率の異なる材料を充填したり、ある光を当てると特定の波長で発光する物質をドープしたガラス等を充填したりしても良い。この特定波長は、目視できなくても測定器で判別できればよい。また、マーキング部５の形状や径の大きさ、位置配置も、ファイバ１０側面からの観察で視認できれば、どのようなものでも構わない。マーキング部５の位置は、偏波面を表示できれば、すなわち、マーキング部５の位置と偏波面方向の関係が予め決められていれば、オーバークラッド部３のどこであっても構わない。
【００４３】
また、クラッド部２の細孔４ａ，４ｂに石英ガラス以外の材料、例えば、他の種類のガラスやポリマー、ＧｅやＢやＦ等をドープした石英ガラス等を充填しても構わない。ファイバの製造方法も、細孔４ａ，４ｂ、マーキング部５を全てドリル等で開けてもよいし、逆に全てキャピラリーで構成しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００４５】
オーバークラッド部に偏波面を表示するマーキング部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであるので、ファイバ側面からの拡大観察により、偏波面方向を容易に視認することができる。従って、二本のファイバを接合するときに、短時間で簡単に偏波面を一致させることができて、作業のコストが下がる。さらに、マーキング部を孔とすると、製造が容易であるため、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第一の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図２】第二の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図３】第三の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図４】第四の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図５】第五の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図６】第六の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図７】第七の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図８】偏波保持機能を有する別の構造の図である。
【図９】偏波保持機能を有するさらに別の構造の図である。
【図１０】（Ａ）は従来の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【符号の説明】
１ コア
２ クラッド部
３ オーバークラッド部
４ａ，４ｂ 細孔
５ マーキング部
１０，２０ 偏波保持フォトニッククリスタルファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保持フォトニッククリスタルファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コア及びクラッドからなる通常の光ファイバでは得ることのできない大きな波長分散を発現するものとしてフォトニッククリスタルファイバが注目されている。このフォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、さらにクラッド部をサポートするためにクラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えている。
【０００３】
一方、偏光や干渉を利用した光ファイバセンサやコヒーレント光ファイバ通信等には、偏波安定性が高い偏波保持ファイバを使用している。上記フォトニッククリスタルファイバも、その波長分散特性を生かして偏波保持フォトニッククリスタルファイバとしての使用が検討されている。このようにフォトニッククリスタルファイバを偏波保持ファイバにするには、コア、あるいはコア近辺の細孔配置に工夫を凝らし、例えばコアの断面形状を楕円形状や長方形状にしたり、コアに隣接する細孔の一部を他の細孔とは異なる径にしたりすればよい。
【０００４】
ところで、二本の光ファイバの端部同士を融着し接合する際には、顕微鏡等により光ファイバを側面より拡大観察して、コアの位置を合わせて端面同士を突き合わせてから融着を行っている。偏波保持ファイバの接合においては、さらに二本のファイバの偏波面を一致させる必要がある。従来偏波保持ファイバとして使用されているＰＡＮＤＡファイバは、コアの両脇に配置された応力付与部分が他の部分と屈折率が異なるため、顕微鏡観察により判別できるので、比較的容易に二本のファイバの偏波面を合わせることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏波保持フォトニッククリスタルファイバは側面から顕微鏡観察しても、偏波面が判別できるコア近辺の部分はその周囲の多数の細孔に隠されてしまっていて、偏波面を判別することができないので、二本の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの偏波面を一致させて接合することは非常に困難であった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、顕微鏡等による拡大観察により偏波面が容易に判別できる偏波保持フォトニッククリスタルファイバを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、オーバークラッド部に偏波面を表示するマーキング部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバとした。
【０００８】
本発明に係る第１の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、上記クラッド部の上記細孔の径よりも大きい。
【０００９】
本発明に係る第２の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、２μｍ以上２０μｍ以下である。
【００１０】
本発明に係る第３の偏波保持フォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示する一対のマーキング部が上記コアを挟んで対称の位置に設けられており、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延び且つ横断面が楕円形の孔により構成され、上記孔の楕円の長径方向は、一対の当該孔の中心同士を結ぶ線の延びる方向に略一致している。
【００１１】
具体的には、本発明は、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバを前提とする。
【００１２】
そして、上記オーバークラッド部に、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられているものとする。
【００１３】
ここで、多数の細孔が結晶状に配列されたというのは、多数の細孔がファイバ横断面において規則的に配列していることであって、例えば、最小単位が正三角形、正方形又は長方形である格子配列等を挙げることができる。細孔は、径が０．１〜１０μｍであることがファイバ特性上好ましい。また、保持される偏波面を表示するマーキング部というのは、顕微鏡等による拡大観察により他のオーバークラッド部とは判別される部分であって、保持される偏波面と予め特定の位置関係を有していて、ファイバ内での該マーキング部の位置が判明すれば上記偏波面における偏波方向が判明するということである。判別は、目視によるものであっても良いし、計測器によるものであってもよい。
【００１４】
上述の発明であれば、顕微鏡等により拡大観察することで偏波面が判別できるので、容易に偏波保持フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとを、偏波面を一致させて接合することができる。接合する他の光ファイバは、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ、あるいは他の種類の偏波保持ファイバが挙げられる。
【００１５】
マーキング部は、周囲のオーバークラッド部の遮断波長とは異なる波長の光を遮断したり、あるいは発光したりするもの等を挙げることができる。また、マーキング部とクラッド部との距離が２μｍ以上であれば、顕微鏡等による拡大観察においてマーキング部とクラッド部との見分けがつきやすいので好ましい。
【００１６】
次に、本発明は、上記マーキング部は、上記オーバークラッド部を構成する材料とは屈折率の異なる材料からなるものとする。
【００１７】
上述の発明であれば、通常の光学顕微鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、構造が簡単で製造も容易であるので、製造コストを低くできる。マーキング部は、ファイバ横断面において、一箇所だけ設けることが、コスト等の面から好ましい。
【００１８】
次に、本発明は、上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔であるものとする。
【００１９】
上述の発明であれば、通常の光学顕微鏡等で容易に偏波面を判別することができるとともに、構造が簡単であり、製造が非常に容易であるので、製造コストを、上記マーキング部が上記オーバークラッド部を構成する材料とは屈折率の異なる材料からなる発明の場合よりもさらに低くできる。孔径は２μｍ以上が、視認性良好なので好ましい。孔径が２０μｍよりも大きくなると、ファイバの機械強度が低下するおそれがあるので、２０μｍ以下が好ましい。また、マーキング部とクラッド部との距離がマーキング部の孔径以上であれば、顕微鏡等による拡大観察においてマーキング部とクラッド部との見分けがつきやすいので好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
−第一の実施の形態−
図１（Ａ）に第一の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の横断面を示す。この偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、石英ガラスよりなるコア１の周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔４ａ，４ｂが、最小単位が正三角形格子の結晶状に配列されたクラッド部２と、このクラッド部２の周囲に石英ガラスよりなるオーバークラッド部３とを備えている。そして、オーバークラッド部３には、コア１を挟んで対称の位置に一対のマーキング部５が設けられている。
【００２２】
この偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、コア１に隣接する六つの細孔４ａ，４ｂのうち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ｂが、他の四つの細孔４ａよりも径が大きい。このような細孔４ａ，４ｂ配置にすることで、偏波保持機能が光ファイバ１０に備わる。すなわち、大きい径の一対の細孔４ｂの中心を結ぶ直線を含みファイバ横断面に垂直な偏波面（以下、第一の偏波面という）と、それに直交する偏波面（以下、第二の偏波面という）とでは、コア１隣接の細孔４ａ，４ｂ配置により、伝搬する二つの偏波モード間の伝搬定数に差ができるので、偏波が保持される。
【００２３】
上記一対のマーキング部５は、光ファイバ１０軸方向に延びていて、クラッド部２を構成している細孔４ａ，４ｂよりも径が大きい孔であって、それら細孔の中心は第一の偏波面上にある。すなわち、マーキング部５は偏波面を表示する位置に配置されている。
【００２４】
次に、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を顕微鏡観察したときに偏波面の方向が判別できることについて説明する。
【００２５】
図１（Ｂ）は、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を図１（Ａ）に示す断面の右側から見た側面図である。細孔４ａ，４ｂからなるクラッド部２の部分は、石英ガラスだけの部分であるオーバークラッド部３よりも屈折率が低いため、黒く見える。このとき、マーキング部５も孔であるため黒く見えるはずであるが、クラッド部２と重なった位置にあるために、マーキング部５の位置は判別できない。一方、図１（Ａ）を上側から見ると（図１（Ｃ））、クラッド部２とは別に、オーバークラッド部３の中に一対のマーキング部５を目視することができる。従って、この観測方向に直交する面が第一の偏波面であることが判別でき、二本の偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０を接合するときに顕微鏡等により拡大観察することで偏波面を容易に一致させることができる。
【００２６】
本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０に比べて、図１０に示す上記マーキング部５が存しない従来の偏波保持フォトニッククリスタルファイバ２０では、ファイバ２０側面のどの方向から観察してもほとんど同じに見えるため（図１０（Ｂ）、（Ｃ））、偏波面が判別できない。実際には、クラッド部２の幅が少し異なる（Ｗ２＞Ｗ１）のであるが、目視で区別することは不可能である。
【００２７】
次に、本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、ＳｉＯ２製の円筒であるサポート管を用意する。このサポート管はオーバークラッド部３になる部分であって、管としての厚みが大きく外径が内径の２〜５倍程度である。それから、サポート管の厚み部分にマーキング部５となる二つの孔をサポート管の軸方向に開ける。これらの孔は、サポート管中心軸を挟んで相対向する位置となるよう、開けられる。さらに、サポート管の内壁を横断面が六角形となるように研削する。
【００２９】
そして次に、互いに同一外径を有する、一本のＳｉＯ２製の円柱（ロッド）と、二本のＳｉＯ２製の大内径細管（キャピラリー）と、多数のＳｉＯ２製の小内径細管（キャピラリー）とを用意する。上記ロッドは、コアになるものとして上記サポート管の中心部に配置し、このロッドの両脇であって、上記マーキング部５用孔の中心同士を結ぶ線上に上記大内径キャピラリーを配置し、サポート管内部空間の残りの部分には上記小内径キャピラリーを詰めて、ファイバ母材であるプリフォームを作製する。プリフォームでのロッドやキャピラリーの配置は、図１（Ａ）の配置と同様である。
【００３０】
上記サポート管及びロッドは、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法又はＭＣＶＤ法等の公知の方法で作製すればよい。上記キャピラリーは、比較的大径の円筒部材であるキャピラリー母材を加熱延伸して細径化する線引き加工によって形成すればよい。
【００３１】
こうして作製されたプリフォームは、塩素ガス等で脱水処理を施された後、線引き炉内で加熱した後に延伸する線引き加工を施されて細径化（ファイバ化）され光ファイバとなる。線引き工程の前に、プリフォームの端部を封止しておくと、線引き工程時に細孔や孔が潰れてしまうことが防止されるため好ましい。
【００３２】
光ファイバに線引きされると、サポート管とキャピラリー、キャピラリーとロッド、キャピラリー同士は同じ素材であるので、融着一体化して境目がなくなり、図１（Ａ）に示す偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０となる。
【００３３】
これまで説明したように、本実施形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、オーバークラッド部３に孔であるマーキング部５を有しているので、顕微鏡によりファイバ１０側面を拡大して観察することにより、偏波面の方向を容易に判別できる。このため、偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０同士、あるいは偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０と他の偏波保持ファイバ等との偏波面を一致させての接合作業が、短時間で簡単に行える上、作業者の熟練度が低くても正確な接合が行える。従って接合作業のコストを低減できる。また、マーキング部５は、オーバークラッド部３となるサポート管に二つ孔を開けるだけなので、容易に短時間で作業でき、製造コストも低くできる。
【００３４】
−第二の実施の形態−
図２は、第二の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、第一の実施の形態のマーキング部５を楕円形の孔としたものである。楕円の長径方向が、二つのマーキング部５の中心を結ぶ線の延びる方向に略一致している。ここで、本実施形態の楕円の長径と第一の実施形態のマーキング部５の円の径とが略同じであるので、ファイバ１０側面からの視認性は同等であるが、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、ファイバを曲げたときの破断起点が少なくなり、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３５】
−第三の実施の形態−
図３は、第三の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径の孔としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣るが、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３６】
−第四の実施の形態−
図４は、第四の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を、小径の孔三つをファイバ１０径方向に一列に並べて、クラッド部２の両脇に二箇所形成している。並び方向の孔三つ分の長さは、第一の実施の形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実施の形態は、近接した三つの孔をサポート管に開けるので、やや手間がかかりガラスに割れが生じるおそれがあるが、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも優っていて、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３７】
−第五の実施の形態−
図５は、第五の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を、小径の孔三つを互いに孔径以上に離して略正三角形に並べて、クラッド部２の両脇に二箇所形成している。この正三角形の一辺の長さは、第一の実施の形態のマーキング部５の径よりも大きい。本実施の形態は、三つの孔をサポート管に開けるので、やや手間がかかるが、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも優っていて、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３８】
−第六の実施の形態−
図６は、第六の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、マーキング部５を第一の実施の形態よりも小さな径の孔一つだけとしたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認性は第一の実施の形態よりも劣るが、マーキング部５用の穴開け加工の手間が少なくなり、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００３９】
−第七の実施の形態−
図７は、第七の実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０の断面図である。本実施の形態は、第一の実施の形態よりも小さな径の孔二つをクラッド部２の径と同じ距離だけ離して配置してマーキング部５としたものである。本実施の形態は、ファイバ１０側面からの視認において、図７の真上又は真下から観察した場合は、マーキング部５がクラッド部２に隠れて見えないが、真上や真下からファイバ１０を少し回転させた位置で見ると、マーキング部５が見える。すなわち、本実施の形態に係る偏波保持フォトニッククリスタルファイバ１０は、側面からの顕微鏡等による拡大観察により偏波面の方向を正確に知ることができ、偏波面同士のずれが非常に小さいファイバ１０同士の接合を行える。また、ファイバ１０単位長さ当たりのマーキング部５内の表面積が、本実施形態の方が第一の実施形態よりも小さいので、機械的強度は本実施形態の方が大きくなる。他の作用効果は、第一の実施形態と同様である。また、製造方法も第一の実施形態と同様である。
【００４０】
−その他の実施の形態−
上記の実施形態は例であって、本発明はこれらの例に限定されない。偏波保持機能を発現させる構造は、図８や図９に示す構造でも構わない。図８は、コア１に隣接した六個の細孔４ａ，４ｂのうち、コア１を挟んで相対向する一対の細孔４ａよりも、他の四つの細孔４ｂの方が径が大きい。これらの周りは、小径の細孔４ａが多数結晶状に配置されてクラッド部２になっている。図９は、コア１径が直交する二方向で異なっていて、偏波保持機能を発現している。このコア１の径の比は、図の縦が二に対して横が一の割合となっていて、コア１の周囲は、小径の細孔４ａが多数結晶状に配置されてクラッド部２になっている。さらに、上記構造に限らず偏波保持機能さえあれば、どのような構造でも構わない。
【００４１】
ファイバ１０の構成材料は、石英ガラス以外のガラスやプラスチック等でも構わないし、石英ガラスにＧｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしたガラスでも構わない。クラッド部２の細孔配置は、最小単位が正方形や長方形、ハニカム構造等の規則的な配置でも構わない。また、細孔４ａ，４ｂ形状は、円形、楕円形、多角形、半円状、その他どのような形でも構わない。クラッド部２を構成する小径の細孔４ａの径は、全て同じでも良いし、異なるものがあっても良い。また、コア１にのみＧｅ、Ｂ、Ｆ等をドープしても構わない。コア１に細孔を設けてもよいし、コア１が空孔であっても構わない。
【００４２】
マーキング部５は、孔ではなくても構わない。例えば、屈折率の異なる材料を充填したり、ある光を当てると特定の波長で発光する物質をドープしたガラス等を充填したりしても良い。この特定波長は、目視できなくても測定器で判別できればよい。また、マーキング部５の形状や径の大きさ、位置配置も、ファイバ１０側面からの観察で視認できれば、どのようなものでも構わない。マーキング部５の位置は、偏波面を表示できれば、すなわち、マーキング部５の位置と偏波面方向の関係が予め決められていれば、オーバークラッド部３のどこであっても構わない。
【００４３】
また、クラッド部２の細孔４ａ，４ｂに石英ガラス以外の材料、例えば、他の種類のガラスやポリマー、ＧｅやＢやＦ等をドープした石英ガラス等を充填しても構わない。ファイバの製造方法も、細孔４ａ，４ｂ、マーキング部５を全てドリル等で開けてもよいし、逆に全てキャピラリーで構成しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００４５】
オーバークラッド部に偏波面を表示するマーキング部を備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであるので、ファイバ側面からの拡大観察により、偏波面方向を容易に視認することができる。従って、二本のファイバを接合するときに、短時間で簡単に偏波面を一致させることができて、作業のコストが下がる。さらに、マーキング部を孔とすると、製造が容易であるため、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第一の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【図２】第二の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図３】第三の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図４】第四の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図５】第五の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図６】第六の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図７】第七の実施形態の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図である。
【図８】偏波保持機能を有する別の構造の図である。
【図９】偏波保持機能を有するさらに別の構造の図である。
【図１０】（Ａ）は従来の偏波保持フォトニッククリスタルファイバの横断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図である。
【符号の説明】
１ コア
２ クラッド部
３ オーバークラッド部
４ａ，４ｂ 細孔
５ マーキング部
１０，２０ 偏波保持フォトニッククリスタルファイバ
Claims (3)
- コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、
上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、
上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、上記クラッド部の上記細孔の径よりも大きいことを特徴とする偏波保持フォトニッククリスタルファイバ。 - コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、
上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示するマーキング部が設けられており、
上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延びる孔により構成されていて、当該孔の径は、２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする偏波保持フォトニッククリスタルファイバ。 - コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、該クラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えた偏波保持フォトニッククリスタルファイバであって、
上記オーバークラッド部には、保持される偏波面を表示する一対のマーキング部が上記コアを挟んで対称の位置に設けられており、
上記マーキング部は、ファイバ軸方向に延び且つ横断面が楕円形の孔により構成され、
上記孔の楕円の長径方向は、一対の当該孔の中心同士を結ぶ線の延びる方向に略一致していることを特徴とする偏波保持フォトニッククリスタルファイバ。
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