JP4887675B2 - 光ファイバおよびそれを用いた光デバイス - Google Patents
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Description
J. Lee, et al., "Design and Fabrication of a Nonzero-DispersionFiber with a Maximally Flat Dispersion Spectrum", IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vol.13, No.4, pp.317-319 (2001) N. Kumano, et al., "Zero Dispersion-Slope NZ-FSF with UltraWide bandwidth over 300 nm", ECOC 2002,PD1.4 C. G. Joergensen, et al., "Dispersion Flattened HighlyNon-Linear Fiber", ECOC-IOOC 2003, We3.7.6 T. Okuno, et al., "Highly nonlinear and perfectlydispersion-flattened fibres for efficient optical signal processingapplications", Electronics Letters, Vo.39. No.13, pp.972-974 (2003) P. S. Westbrook, et al., "Improves Supercontinuum Generation Through UV Processingof Highly Nonlinear Fibers", Journal of Lightwave Technology, Vol.23,No.1, pp.13-18 (2005) F. Poletti, et al., "Ultra-flattened dispersion holey fibers:genetic algorithm design and fabrication tolerances", CLEO/QELS 2005, CMV7
比較例の光ファイバは、図1に示される構造を有する。図7は、比較例の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図8は、比較例の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図9は、比較例の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図10は、比較例の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この比較例の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.42%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%である。比Raが0.55であり、中心コア領域の外径2aが4.88μmである。
実施例1の光ファイバは、図1に示される構造を有する。図11は、実施例1の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図12は、実施例1の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図13は、実施例1の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図14は、実施例1の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例1の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.42%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%である。比Raが0.71であり、中心コア領域の外径2aが4.88μmである。このように、ディプレスト領域の径方向の幅を狭く(比Raを0.71と大きくする)ことで、四次分散の絶対値が小さくなり、波長分散は、偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域が1550nm〜1660nmという幅210nmとなり、フラットである帯域が広くなる。
実施例2の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図15は、実施例2の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図16は、実施例2の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図17は、実施例2の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図18は、実施例2の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例2の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.42%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.37%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.06%である。比Raが0.71であり、比Rbが0.60であり、比Rcが0.75であり、中心コア領域の外径2aが5.74μmである。このように3重,4重構造とすることで、波長分散の偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域幅が330nmとなり、さらに分散フラットの帯域幅を拡大することができる。
実施例3の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図19は、実施例3の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図20は、実施例3の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図21は、実施例3の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図22は、実施例3の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例3の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.72%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.37%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.06%である。比Raが0.67であり、比Rbが0.60であり、比Rcが0.75であり、中心コア領域の外径2aが5.27μmである。このとき、波長1531nmおよび波長1645nmの2波長に零分散波長を有し、波長分散の偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域幅が180nmとなる。
実施例4の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図23は、実施例4の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図24は、実施例4の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図25は、実施例4の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図26は、実施例4の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例4の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.00%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.50%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.40%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.12%である。比Raが0.61であり、比Rbが0.65であり、比Rcが0.78であり、中心コア領域の外径2aが6.32μmである。このとき、波長分散がフラットである帯域が1490nm〜1780nmの幅290nmと広い光ファイバが実現される。
実施例5の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図27は、実施例5の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図28は、実施例5の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図29は、実施例5の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図30は、実施例5の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例5の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.4%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.42%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.28%である。比Raが0.71であり、比Rbが0.56であり、比Rcが0.65であり、中心コア領域の外径2aが4.83μmである。このとき、波長分散の偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域が1570nm〜1960nmの幅390nmとなり、フラットである帯域の広い光ファイバが実現する。特に非線形係数も高く、良好なファイバである。
実施例6の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図31は、実施例6の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図32は、実施例6の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図33は、実施例6の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図34は、実施例6の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例6の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が3.0%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.58%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.33%である。比Raが0.67であり、比Rbが0.62であり、比Rcが0.62であり、中心コア領域の外径2aが4.48μmである。このとき、波長分散の偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域幅が220nmとなり、フラットである帯域の広い光ファイバが実現する。特に非線形係数も高く、良好なファイバである。
実施例7の光ファイバは、図2に示される構造を有する。図35は、実施例7の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図36は、実施例7の光ファイバの波長分散の波長依存性を示す図である。図37は、実施例7の光ファイバの分散スロープの波長依存性を示す図である。図38は、実施例7の光ファイバの四次分散の波長依存性を示す図である。この実施例7の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.20%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.90%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.30%である。比Raが0.74であり、比Rbが0.62であり、中心コア領域の外径2aが6.02μmである。このとき、波長分散の偏差が±0.25ps/nm/kmとなる波長帯域幅が170nmとなり、フラットである帯域の広い光ファイバが実現する。
実施例8の光ファイバは、図3に示される構造を有する。図39は、実施例8の光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。この実施例8の光ファイバは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.50%であり、ディプレスト領域の比屈折率差Δ2が−0.83%であり、リング領域の比屈折率差Δ3が0.30%であり、第2ディプレスト領域の比屈折率差Δ4が−0.06%であり、比Rbが0.62であり、比Rcが0.62である。そして、比Raの種々の値に対して、波長1.58μmでの波長分散が−0.5〜0ps/nm/kmの範囲になる際の諸特性を調べた。図40は、実施例8の光ファイバの諸特性を纏めた図表である。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、PANDA構造、BowTie構造およびSide Tunnel構造などの構造で偏波保持光ファイバとすることも可能である。このとき、偏波間のクロストークが光ファイバ100m当たり−15dB以下であると、直交偏波間のカップリングが発生せずに、長時間安定した非線形性を発現できる。
Claims (14)
- 中心コア領域と、該中心コア領域より低い屈折率を有し該中心コア領域の周囲にある外部クラッド領域と、を少なくとも有する中実の光ファイバであって、
前記中心コア領域と前記外部クラッド領域との間にディプレスト領域を更に有し、
前記外部クラッド領域の屈折率を基準として、前記中心コア領域の比屈折率差が1%以上であり、前記ディプレスト領域の比屈折率差が−0.5%以下であり、
前記中心コア領域の外径2aと前記ディプレスト領域の外径2bとの比Ra(=2a/2b)が0.6〜0.75の範囲にあり、
波長1550nmにおいて、実効断面積が30μm 2 以下であり、モードフィールド径が6.5μm以下であり、
波長1520nm〜1620nmの範囲に含まれる何れかの波長λ1において、波長分散が−2ps/nm/km〜+2ps/nm/kmの範囲にあり、分散スロープが−0.009ps/nm2/km〜+0.009ps/nm2/kmの範囲にあり、
波長1520nm〜1620nmの範囲に含まれる全ての波長において、四次分散が−1.8×10−4ps/nm3/km〜+1.8×10−4ps/nm3/kmの範囲にある、
ことを特徴とする光ファイバ。 - 波長1400nm〜2000nmの範囲に含まれ差が150nm以上である何れか2つの波長をλ2,λ3(λ2<λ3)としたとき、波長λ2〜λ3の全範囲において波長分散の偏差が±0.25ps/nm/km以下である、ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記波長λ2が1600nm以下であり、前記波長λ3が1800nm以上である、ことを特徴とする請求項2記載の光ファイバ。
- 波長λ2〜λ3の全範囲において波長分散が−2ps/nm/km〜0ps/nm/kmの範囲にあることを特徴とする請求項2記載の光ファイバ。
- 波長1400nm〜2000nmの範囲において少なくとも2つの零分散波長を有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 波長1550nmにおける偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 長さ100m以上で波長1550nmにおける直交偏波モード間のクロストークが−15dB以下であることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記ディプレスト領域と前記外部クラッド領域との間に、前記ディプレスト領域および前記外部クラッド領域の何れよりも高い屈折率を有するリング領域を更に有する、ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記リング領域と前記外部クラッド領域との間に、前記リング領域および前記外部クラッド領域の何れよりも低い屈折率を有する第2ディプレスト領域を更に有し、
ファイバカットオフ波長が1620nm以下である、
ことを特徴とする請求項8記載の光ファイバ。 - 請求項1〜9の何れか1項に記載の光ファイバと、光を出力して前記光ファイバに入射させる光源部と、を備え、
前記光ファイバが、前記光源部から出力されて入射した光が導波する間に発現する非線形光学現象により生じる光を出力する、
ことを特徴とする光デバイス。 - 前記光源部が、波長1520nm〜1620nmの範囲に含まれる中心波長λ4の光を出力し、
前記光ファイバが、帯域幅200nm以上の光を出力する、
ことを特徴とする請求項10記載の光デバイス。 - 前記光ファイバが、帯域幅200nm以上で強度変動が3dB以下である連続光を出力する、ことを特徴とする請求項11記載の光デバイス。
- 前記光ファイバが、1オクターブ以上の帯域幅で強度変動が20dB以下である連続光を出力する、ことを特徴とする請求項11記載の光デバイス。
- 前記光源部が、波長1520nm〜1620nmの範囲に含まれる中心波長λ5の光および中心波長λ6の光(λ5≠λ6)の光を出力し、
前記光ファイバが、波長λ5,λ6の何れとも異なる波長の光を出力する、
ことを特徴とする請求項10記載の光デバイス。
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