JP5261448B2 - 空孔アシスト光ファイバ - Google Patents

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Description

本発明は、空孔アシスト光ファイバに関するものである。
従来、光通信用としてＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５２に準拠する光ファイバが使用されている。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２においては、光ファイバの特性として、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６〜９．５（±０．６）μｍ、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５０で定義する２２ｍ法によるカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、ゼロ分散波長が１３００〜１３２４ｎｍと規定されている。
空孔アシスト光ファイバ（Hole-Assisted optical Fiber：ＨＡＦ）は、ゲルマニウム等を添加した屈折率が高いコア部の周囲に形成されたクラッド部に、空孔を設けた構造の光ファイバである（特許文献１、２参照）。この空孔アシスト光ファイバは、空孔を設けることでコア部への光の閉じ込めを強くできるので、曲げ損失を低減できるという特徴を有する。したがって、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５７Ｂの規定よりもさらに良好な曲げ損失特性を実現できるので、上述したＩＴＵ−ＴＧ．６５２に準拠する従来の光ファイバの代わりに使用する光ファイバとして注目されている。
なお、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５７Ｂでは、半径７．５ｍｍで曲げた場合の曲げ損失の値として、波長１６２５ｎｍにおいて１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、および、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下という値を規定している。ここで、「ｄＢ／ｔｕｒｎ」とは、所定の半径で光ファイバを１周（１ターン）巻いた場合の１ターンあたりの伝送損失の増加をデシベルで示す単位である。
特許第３８５４６２７号公報 特開２００４−２２６５４０号公報
ところで、この空孔アシスト光ファイバは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠する光通信用光ファイバとして使用する場合には、光通信に使用する波長（たとえば１５５６ｎｍ）においてシングルモード伝送を実現する必要がある。また、それと同時に、製造性を高くするために、所望の特性を実現するための設計マージンが大きい空孔アシスト光ファイバであることがより好ましい。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、曲げ損失特性が良好であり、光通信用光ファイバとしての使用に適し、かつ所望の特性を実現するための設計マージンが大きい空孔アシスト光ファイバを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空孔アシスト光ファイバは、コア部と、前記コア部の外周に形成され、該コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド層と、前記内側クラッド層の外周に形成され、該内側クラッド層の屈折率よりも高く前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する外側クラッド層とを有し、前記コア部の周囲に複数の空孔が形成されたクラッド部と、を備え、前記コア部の直径が３μｍ以上９．８μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．１１％以上０．４５％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５３μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．３０％以上の負の値であり、前記空孔の直径が２．４μｍ以上４．０μｍ以下であり、空孔占有率が１７％以上４８％以下であり、半径５ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
ここで、前記空孔の数をＮ、前記各空孔の直径をｄ［μｍ］、前記各空孔に内接する内接円の半径をＲ［μｍ］とすると、空孔占有率Ｓ［％］は、以下の式（１）で定義される。
Ｓ＝Ｎπ（ｄ／２）２／［π（Ｒ＋ｄ／２）２−πＲ２］ ・・・ （１）
また、本発明に係る空孔アシスト光ファイバは、上記の発明において、前記コア部の直径が６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．２３％以上０．３２％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５０μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．１５％以上であり、前記空孔の直径が２．５μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率が４２％以下であり、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．５μｍ以下であり、ゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であることを特徴とする。
また、本発明に係る空孔アシスト光ファイバは、上記の発明において、前記コア部の直径が６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．２３％以上０．３２％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５０μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．１５％以上であり、前記空孔の直径が２．７μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率が４２％以下であり、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．５μｍ以下であり、ゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であり、半径５ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、内側クラッド層を備えることによって、曲げ損失特性が良好であり、光通信用光ファイバとしての使用に適し、かつ製造性が高い空孔アシスト光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバの模式的な断面および対応する屈折率プロファイルを示す図である。 図２は、図１に示す空孔アシスト光ファイバの構造パラメータを説明する説明図である。 図３−１は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、空孔占有率Ｓとカットオフ波長との関係を示す図である。 図３−２は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、空孔占有率Ｓと曲げ損失との関係を示す図である。 図４−１は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０と比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとカットオフ波長との関係を示す図である。 図４−２は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂと曲げ損失との関係を示す図である。 図４−３は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとＭＦＤとの関係を示す図である。 図４−４は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとゼロ分散波長との関係を示す図である。 図４−５は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとゼロ分散スロープとの関係を示す図である。 図５は、空孔占有率Ｓとカットオフ波長との関係を示す図である。 図６は、空孔占有率Ｓと曲げ損失との関係を示す図である。 図７は、空孔占有率ＳとＭＦＤとの関係を示す図である。 図８は、空孔占有率Ｓとゼロ分散波長との関係を示す図である。 図９は、コア直径２ａとカットオフ波長との関係を示す図である。 図１０は、コア直径２ａと曲げ損失との関係を示す図である。 図１１は、コア直径２ａとＭＦＤとの関係を示す図である。 図１２は、コア直径２ａとゼロ分散波長との関係を示す図である。 図１３は、コア直径２ａとカットオフ波長との関係を示す図である。 図１４は、コア直径２ａと曲げ損失との関係を示す図である。 図１５は、コア直径２ａとＭＦＤとの関係を示す図である。 図１６は、コア直径２ａとゼロ分散波長との関係を示す図である。 図１７は、比屈折率差Δ１とカットオフ波長との関係を示す図である。 図１８は、比屈折率差Δ１と曲げ損失との関係を示す図である。 図１９は、比屈折率差Δ１とＭＦＤとの関係を示す図である。 図２０は、比屈折率差Δ１とゼロ分散波長との関係を示す図である。 図２１は、比屈折率差Δ１とカットオフ波長との関係を示す図である。 図２２は、比屈折率差Δ１と曲げ損失との関係を示す図である。 図２３は、比屈折率差Δ１とＭＦＤとの関係を示す図である。 図２４は、比屈折率差Δ１とゼロ分散波長との関係を示す図である。 図２５は、比屈折率差Δ２とカットオフ波長との関係を示す図である。 図２６は、比屈折率差Δ２と曲げ損失との関係を示す図である。 図２７は、比屈折率差Δ２とＭＦＤとの関係を示す図である。 図２８は、比屈折率差Δ２とゼロ分散波長との関係を示す図である。 図２９は、比屈折率差Δ２とカットオフ波長との関係を示す図である。 図３０は、比屈折率差Δ２と曲げ損失との関係を示す図である。 図３１は、比屈折率差Δ２とＭＦＤとの関係を示す図である。 図３２は、比屈折率差Δ２とゼロ分散波長との関係を示す図である。 図３３は、内側クラッド層外径２ｂとカットオフ波長との関係を示す図である。 図３４は、内側クラッド層外径２ｂと曲げ損失との関係を示す図である。 図３５は、内側クラッド層外径２ｂとＭＦＤとの関係を示す図である。 図３６は、内側クラッド層外径２ｂとゼロ分散波長との関係を示す図である。 図３７は、空孔占有率Ｓが３０．１％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図３８は、空孔占有率Ｓが３０．１％、空孔直径ｄが３．３μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図３９は、空孔占有率Ｓが３０．１％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図４０は、空孔占有率Ｓが３０．１％、コア直径２ａが７．８μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図４１は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．６μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４２は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．７μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４３は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４４は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが３．３μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４５は、空孔占有率Ｓが３５．７％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図４６は、空孔占有率Ｓが３５．７％、コア直径２ａが７．１μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図４７は、空孔占有率Ｓが３８．０％、空孔直径ｄが２．７μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４８は、空孔占有率Ｓが３８．０％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図４９は、空孔占有率Ｓが３８．０％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図５０は、空孔占有率Ｓが３８．０％、コア直径２ａが７．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図５１は、空孔占有率Ｓが４２．０％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図５２は、空孔占有率Ｓが４２．０％、空孔直径ｄが３．２μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。 図５３は、空孔占有率Ｓが４２．０％、コア直径２ａが６．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 図５４は、空孔占有率Ｓが４２．０％、コア直径２ａが７．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３０．１％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３０．１％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３５．７％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３５．７％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３８．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが３８．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが４２．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 空孔占有率Ｓが４２．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。 図５６は、空孔占有率および他の設計パラメータの組み合わせと、光学特性との関係を示す図である。 図５７は、空孔占有率および他の設計パラメータの別の組み合わせと、光学特性との関係を示す図である。
以下に、図面を参照して本発明に係る空孔アシスト光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図において、同一または対応する要素には適宜同一符号を付している。また、特に言及しない限り、曲げ損失については波長１６２５ｎｍにおいて半径５ｍｍで曲げた場合の値とし、モードフィールド径（ＭＦＤ）については波長１３１０ｎｍにおける値とする。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバの模式的な断面および対応する屈折率プロファイルを示す図である。図１に示すように、この空孔アシスト光ファイバ１０は、コア部１１と、コア部１１の外周に形成された内側クラッド層１２ａと内側クラッド層１２ａの外周に形成された外側クラッド層１２ｂとを有しコア部１１の周囲に１０個の空孔１２ｃが形成されたクラッド部１２とを備えている。空孔１２ｃは、コア部１１の中心から等距離であり、かつ中心角が等しくなるように配置されている。
コア部１１は、たとえば、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの屈折率を高めるためのドーパントが添加された石英系ガラスからなる。内側クラッド層１２ａは、たとえば、フッ素（Ｆ）などの屈折率を低くするためのドーパントが添加された石英系ガラスからなる。外側クラッド層１２ｂは、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。したがって、屈折率プロファイルＰが示すように、内側クラッド層１２ａは、コア部１１の屈折率よりも低い屈折率を有している。また、外側クラッド層１２ｂは、内側クラッド層１２ａの屈折率よりも高くコア部１１の屈折率よりも低い屈折率を有している。また、破線Ｈは、空孔１２の位置を示している。
この空孔アシスト光ファイバ１０の設計パラメータを規定する。まず、設計パラメータのうち屈折率に関するパラメータとして、図１に示すように、コア部１１の外側クラッド層１２ｂに対する比屈折率差をΔ１とし、内側クラッド層１２ａの外側クラッド層１２ｂに対する比屈折率差をΔ２とする。
つぎに、この空孔アシスト光ファイバ１０の設計パラメータのうち構造パラメータについて説明する。図２は、図１に示す空孔アシスト光ファイバ１０の構造パラメータを説明する説明図である。図２に示すように、コア部１１の直径（コア直径）を２ａ［μｍ］とし、内側クラッド層１２ａの外径（内側クラッド層外径）を２ｂ［μｍ］とし、空孔１２ｃの直径（空孔直径）をｄ［μｍ］とし、コア部１１の中心から空孔１２ｃの中心までの距離（空孔中心位置）をＬ１［μｍ］とし、コア部１１の中心から空孔１２ｃの外縁までの最短距離、すなわちコア部１１の中心を中心として各空孔１２ｃに内接する内接円Ｃ１の半径をＲ［μｍ］とする。
なお、コア直径２ａは、コア部１１と内側クラッド層１２ａとの境界において比屈折率差Δ１が０％となる位置での径とする。また、内側クラッド層外径２ｂは、内側クラッド層１２ａと外側クラッド層１２ｂとの境界において、比屈折率差が比屈折率差Δ２の１／２の値となる位置での径とする。
また、空孔１２ｃの数をＮとし、以下の式（１）により、空孔占有率Ｓ［％］を定義する。
Ｓ＝Ｎπ（ｄ／２）２／［π（Ｒ＋ｄ／２）２−πＲ２］ ・・・ （１）
この空孔占有率Ｓは、半径が（Ｒ＋ｄ／２）である各空孔１２ｃの外接円Ｃ２と内接円Ｃ１とが形成する円環領域の面積のうち、空孔１２ｃが占める面積の割合を示している。
また、図１、２では、空孔１２ｃは内側クラッド層１２ａ内に位置しているが、空孔１２ｃの位置は特に制限されない。すなわち、空孔中心位置Ｌ１と内側クラッド層外径２ｂとの大小関係は任意である。したがって、空孔１２ｃは、外側クラッド層１２ｂ内に位置してもよいし、内側クラッド層１２ａと外側クラッド層１２ｂとにまたがるように位置してもよい。
つぎに、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０において、空孔占有率Ｓに対するカットオフ波長および曲げ損失の特性について説明する。なお、以下では、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３％、比屈折率差Δ２を−０．０５％とする。また、比較形態として、図１に示す空孔アシスト光ファイバ１０の構造において、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３％とするが、比屈折率差Δ２が０％であり実質的に内側クラッド層１２ａが無い構造とした空孔アシスト光ファイバの特性を説明する。
図３−１は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０と比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、空孔占有率Ｓとカットオフ波長との関係を示す図である。また、図３−２は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、空孔占有率Ｓと曲げ損失との関係を示す図である。
図３−１に示すように、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０と比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとでは、同じ空孔占有率Ｓに対して、同程度の大きさのカットオフ波長を有している。たとえば、カットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とするには、実施の形態１および比較形態のいずれも、空孔占有率Ｓを３７．５％以下とすればよい。
これに対して、図３−２に示すように、曲げ損失については、同じ空孔占有率Ｓであっても、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０の方が、曲げ損失特性が良好であり、より小さい曲げ損失を実現できる。たとえば、カットオフ波長が１２６０ｎｍの場合の曲げ損失は、比較形態の場合は０．１９６ｄＢ／ｔｕｒｎであるが、本実施の形態１の場合は０．０８５ｄＢ／ｔｕｒｎと小さい。また、たとえば曲げ損失を０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とするには、比較形態の場合は空孔占有率Ｓを３３％以上とする必要があるが、本実施の形態１の場合は２８．５％以上と、より広い範囲で０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ特性を実現できる。
また、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、曲げ損失特性がより良好であるため、比較形態に係る空孔アシスト光ファイバと同等の曲げ損失特性に設計した場合には、カットオフ波長をより短波長側に設定することができる。その結果、シングルモード伝送を実現できる波長帯域がより広くなる。たとえば、曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎの場合のカットオフ波長は、比較形態の場合は１２７０ｎｍであるが、本実施の形態１の場合は１１７０ｎｍである。
つぎに、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０および比較形態に係る空孔アシスト光ファイバにおいて、空孔占有率Ｓを３０．１％、３５．７％、または３９．９％とし、内側クラッド層外径２ｂを変化させた場合のカットオフ波長、曲げ損失、モードフィールド径（ＭＦＤ）、ゼロ分散波長、ゼロ分散スロープについて説明する。ここで、ゼロ分散スロープとは、ゼロ分散波長における波長分散の傾きを意味する。なお、以下では、コア直径２ａを８μｍ、比屈折率差Δ１を０．３％、比屈折率差Δ２を−０．０５％とする。
図４−１は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０と比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとカットオフ波長との関係を示す図である。また、図４−２は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂと曲げ損失との関係を示す図である。また、図４−３は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとＭＦＤとの関係を示す図である。また、図４−４は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとゼロ分散波長との関係を示す図である。また、図４−５は、実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと比較形態に係る空孔アシスト光ファイバとの、内側クラッド層外径２ｂとゼロ分散スロープとの関係を示す図である。
図４−１〜図４−５に示すように、比較形態に係る空孔アシスト光ファイバでは、内側クラッド層１２ａが存在しないため、その特性であるカットオフ波長、曲げ損失、ＭＦＤ、ゼロ分散波長、およびゼロ分散スロープは一定の値である。これに対して、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、内側クラッド層１２ａを備えることによって、内側クラッド層外径２ｂを調整することで、上記特性を広い範囲にわたって調整することができる。すなわち、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、他の設計パラメータと内側クラッド層外径２ｂとを組み合わせることによって、設計パラメータの設定の自由度をより広くすることができる。
なお、図４−１に示すように、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０のカットオフ波長は、空孔占有率Ｓが大きいほど、また、内側クラッド層外径２ｂが大きいほど、長波長になる。たとえば、空孔占有率Ｓが３９．９％の場合、内側クラッド層外径２ｂが約３５μｍより小さいと、比較形態の場合のカットオフ波長よりも長波長になる。同様に、空孔占有率Ｓが３５．７％の場合は内側クラッド層外径２ｂが約２８μｍより大きく、空孔占有率Ｓが３０．１％の場合は内側クラッド層外径２ｂが約２７μｍより大きくなると、比較形態の場合のカットオフ波長よりも長波長になる。
また、図４−２に示すように、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０の曲げ損失は、空孔占有率Ｓが大きいほど、また、内側クラッド層外径２ｂが大きいほど、低損失になる。また、空孔占有率Ｓが３９．９％、３５．７％、および３０．１％の場合のいずれの場合も、内側クラッド層外径２ｂが約１５〜１６μｍ以上であれば、比較形態の場合の曲げ損失よりも低損失になる。
また、図４−３〜４−５に示すように、ＭＦＤ、ゼロ分散波長、ゼロ分散スロープについては、内側クラッド層外径２ｂに対する依存性が小さい。特に、ゼロ分散スロープについては、空孔占有率Ｓに対する依存性も小さい。ただし、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、ＭＦＤ、ゼロ分散波長、ゼロ分散スロープのいずれの特性についても、比較形態よりも小さくすることができる。
すなわち、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、内側クラッド層１２ａを備えることによって、比較形態に係る空孔アシスト光ファイバと比べて、所望の特性を実現するための設計マージンおよび設計の自由度が大きい。その結果、設計の負荷が軽減されるとともに、製造誤差の許容量が大きくなるので、より製造性が高いものとなる。
さらに、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０は、コア直径２ａを３μｍ以上９．８μｍ以下とし、比屈折率差Δ１を０．１１％以上０．４５％以下とし、内側クラッド層外径２ｂを５３μｍ以下のコア直径２ａよりも大きい値とし、比屈折率差Δ２を−０．３０％以上の負の値とし、空孔直径ｄを２．７μｍ以上４．０μｍ以下とし、空孔占有率Ｓを１７％以上４８％以下とすることによって、曲げ損失がＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５７Ｂの規定よりも小さい１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であるという特性を実現できる。
また、さらに、コア直径２ａを６．０μｍ以上８．４μｍ以下とし、比屈折率差Δ１を０．２３％以上０．３２％以下とし、内側クラッド層外径２ｂを５０μｍ以下のコア直径２ａよりも大きい値とし、比屈折率差Δ２を−０．１５％以上の負の値とし、空孔直径ｄを２．２μｍ以上３．４μｍ以下とし、空孔占有率Ｓを４２％以下とすることによって、曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、モードフィールド径が８．６μｍ以上９．５μｍ以下であり、ゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であるという、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠する特性を実現できる。
また、さらに、コア直径２ａを６．０μｍ以上８．４μｍ以下とし、比屈折率差Δ１を０．２３％以上０．３２％以下とし、内側クラッド層外径２ｂを５０μｍ以下のコア直径２ａよりも大きい値とし、比屈折率差Δ２を−０．１５％以上の負の値とし、空孔直径ｄを２．７μｍ以上３．４μｍ以下とし、空孔占有率Ｓを４２％以下とすることによって、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠し、さらに曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下と小さい特性を実現できる。
以下、シミュレーション計算による結果をもとに、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバ１０において、上述した空孔占有率Ｓ、コア直径２ａ、比屈折率差Δ１、Δ２、内側クラッド層外径２ｂ、空孔直径ｄ等の設計パラメータの好ましい範囲と、これによって実現されるカットオフ波長、曲げ損失、モードフィールド径（ＭＦＤ）、ゼロ分散波長等の光学特性との関係を説明する。
（空孔占有率と光学特性との関係）
はじめに、空孔占有率Ｓと光学特性との関係を説明する。なお、他の設計パラメータについては、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％、比屈折率差Δ２を−０．０５％に固定する。
図５は、空孔占有率Ｓとカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図５に示すように、空孔占有率Ｓが３８％以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、３４％以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とすることができる。
図６は、空孔占有率Ｓと曲げ損失との関係を示す図である。図６に示すように、空孔占有率Ｓが１７％で曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎとなる。したがって、空孔占有率Ｓを１７％以上とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできる。
図７は、空孔占有率ＳとＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図７に示すように、空孔占有率Ｓが４５％以下であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とすることができ、たとえば３３％以下では８．７μｍ以上とすることができる。
図８は、空孔占有率Ｓとゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図８に示すように、ゼロ分散波長は空孔占有率Ｓにほとんど依存しないので、空孔占有率Ｓを４５％以下としてゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とすることができる。
（コア直径と光学特性との関係）
つぎに、コア直径２ａと光学特性との関係を説明する。なお、他の設計パラメータについては、空孔占有率Ｓを３０．１％、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％、比屈折率差Δ２を−０．０５％に固定する。
図９は、コア直径２ａとカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図９に示すように、コア直径２ａが９．８μｍ以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、７．５μｍ以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図１０は、コア直径２ａと曲げ損失との関係を示す図である。図１０に示すように、コア直径２ａが４μｍで曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎとなる。したがって、コア直径２ａを４μｍ以上とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできる。
図１１は、コア直径２ａとＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。また、線Ｌ７、Ｌ８は、ＭＦＤがそれぞれ８．０μｍ、１０．１μｍである位置を示している。図１１に示すデータ点を直線近似すると、コア直径２ａが７．４μｍ以上９．８μｍ以下であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図１２は、コア直径２ａとゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図１２に示すデータ点を４次多項式近似すると、コア直径２ａが７．４μｍ以上９μｍ以下であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
つぎに、空孔占有率Ｓのみを３５．７％に変更し、その他は内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、Δ１を０．３０％、Δ２を−０．０５％に固定したままとした場合について説明する。
図１３は、コア直径２ａとカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図１３に示すように、コア直径２ａが８．３μｍ以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、６．５μｍ以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図１４は、コア直径２ａと曲げ損失との関係を示す図である。図１４に示すように、コア直径２ａが３μｍで曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎとなる。したがって、コア直径２ａを３μｍ以上とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできる。
図１５は、コア直径２ａとＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。また、線Ｌ７、Ｌ８は、ＭＦＤがそれぞれ８．０μｍ、１０．１μｍである位置を示している。図１５に示すデータ点を直線近似して外挿すると、コア直径２ａが７．２μｍ以上であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図１６は、コア直径２ａとゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図１６に示すように、コア直径２ａが７．６μｍ以上９．０μｍ以下であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
（比屈折率差Δ１と光学特性との関係）
つぎに、比屈折率差Δ１と光学特性との関係を説明する。なお、他の設計パラメータについては、空孔占有率Ｓを３０．１％、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ２を−０．０５％に固定する。
図１７は、比屈折率差Δ１とカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図１７に示すように、比屈折率差Δ１が０．４５％以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、０．２６％以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図１８は、比屈折率差Δ１と曲げ損失との関係を示す図である。図１８に示すように、比屈折率差Δ１が０．１９％で曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎとなる。したがって、比屈折率差Δ１を０．１９％以上とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできる。
図１９は、比屈折率差Δ１とＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図１９に示すように、比屈折率差Δ１が０．２３％以上０．３２％以下であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図２０は、比屈折率差Δ１とゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図２０に示すデータ点を４次多項式近似すると、比屈折率差Δ１が０．６％以下であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
つぎに、空孔占有率Ｓのみを３５．７％に変更し、その他はコア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ２を−０．０５％に固定したままとした場合について説明する。
図２１は、比屈折率差Δ１とカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図２１に示すように、比屈折率差Δ１が０．３３％以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、０．１６％以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図２２は、比屈折率差Δ１と曲げ損失との関係を示す図である。図２２に示すように、比屈折率差Δ１が０．１１％で曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎとなる。したがって、比屈折率差Δ１を０．１１％以上とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできる。
図２３は、比屈折率差Δ１とＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図２３に示すデータ点を直線近似すると、比屈折率差Δ１が０．２３％以上０．３２％以下であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図２４は、比屈折率差Δ１とゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図２４に示すように、ゼロ分散波長は比屈折率差Δ１にほとんど依存しないので、たとえば比屈折率差Δ１を０．４５％以下としてゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とすることができる。
（比屈折率差Δ２と光学特性との関係）
つぎに、比屈折率差Δ２と光学特性との関係を説明する。なお、他の設計パラメータについては、空孔占有率Ｓを３５．７％、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％に固定する。
図２５は、比屈折率差Δ２とカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図２５に示すように、比屈折率差Δ２が−０．３０％以上であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、−０．１５％以上とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図２６は、比屈折率差Δ２と曲げ損失との関係を示す図である。図２６に示すように、比屈折率差Δ２を−０．０４％以下とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできることが確認できる。
図２７は、比屈折率差Δ２とＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図２７に示すように、比屈折率差Δ２が−０．０５％以上であり０．０４％より小さければＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図２８は、比屈折率差Δ２とゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図２８に示すように、比屈折率差Δ２が−０．１５％以上の負の値であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
つぎに、空孔占有率Ｓのみを３５．７％に変更し、その他はコア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％に固定したままとした場合について説明する。
図２９は、比屈折率差Δ２とカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図２５に示すように、比屈折率差Δ２が−０．２６％以上であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、−０．０４％以上とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図３０は、比屈折率差Δ２と曲げ損失との関係を示す図である。図３０に示すように、比屈折率差Δ２を０％以下とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできることが確認できる。
図３１は、比屈折率差Δ２とＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図２７に示すように、比屈折率差Δ２が−０．０７％以上０．０２％以下であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図３２は、比屈折率差Δ２とゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図２８に示すように、比屈折率差Δ２が−０．１５％以上の負の値であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
（内側クラッド層外径２ｂと光学特性との関係）
つぎに、内側クラッド層外径２ｂと光学特性との関係を説明する。なお、他の設計パラメータについては、空孔占有率Ｓを３０．１％、３５．７％、３９．９％、または４４．２％、コア直径２ａを７μｍ、８μｍまたは９μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％、比屈折率差Δ２を−０．０５％にする。
図３３は、内側クラッド層外径２ｂとカットオフ波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長がそれぞれ１５５０ｎｍ、１２６０ｎｍである位置を示している。図３３に示すように、空孔占有率Ｓが大きいほど、コア直径２ａが大きいほど、また、内側クラッド層外径２ｂが大きいほど、長波長になる。また、図３３に示すデータ点を２次多項式近似して外挿すると、空孔占有率Ｓが３０．１％、コア直径２ａが８μｍの場合は、内側クラッド層外径２ｂがコア直径２ａである８μｍよりも大きく５０μｍ以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、３２μｍ以下とすればカットオフ波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。また、空孔占有率Ｓが３５．７％、コア直径２ａが８μｍの場合は、内側クラッド層外径２ｂが８μｍよりも大きく４２μｍ以下であればカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、１０μｍ以下とすればカットオフ波長を１２６０ｎｍ以下とできることが確認できる。
図３４は、内側クラッド層外径２ｂと曲げ損失との関係を示す図である。図３４に示すように、曲げ損失は、空孔占有率Ｓが大きいほど、コア直径２ａが大きいほど、また、内側クラッド層外径２ｂが大きいほど、低損失になる。また、図３４に示すデータ点を指数曲線近似して外挿すると、空孔占有率Ｓが３０．１％および３５．７％のいずれの場合も、クラッド層外径２ｂを８μｍよりも大きい値とすれば曲げ損失を１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下とできることが確認できる。
図３５は、内側クラッド層外径２ｂとＭＦＤとの関係を示す図である。なお、線Ｌ３、Ｌ４は、ＭＦＤがそれぞれ８．６μｍ、９．５μｍである位置を示している。図３５に示すように、ＭＦＤは内側クラッド層外径２ｂにあまり依存しない。また、たとえば空孔占有率Ｓが３０．１％の場合に、内側クラッド層外径２ｂが２０μｍ以上４０μｍ以下の値であればＭＦＤをＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の８．６μｍ以上９．５μｍ以下とできることが確認できる。
図３６は、比屈折率差Δ２とゼロ分散波長との関係を示す図である。なお、線Ｌ５、Ｌ６は、ゼロ分散波長がそれぞれ１３００ｎｍ、１３２４ｎｍである位置を示している。図３２に示すように、ゼロ分散波長は内側クラッド層外径２ｂにほとんど依存しないので、たとえば空孔占有率Ｓが３９．９％、コア直径２ａが９μｍの場合に、内側クラッド層外径２ｂが５０μｍ以下の８μｍより大きい値であればゼロ分散波長をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下とできることが確認できる。
（空孔直径ｄおよびコア直径２ａと光学特性との関係）
つぎに、空孔直径ｄおよびコア直径２ａと光学特性との関係を説明する。以下では、まず空孔占有率Ｓおよび空孔直径ｄを特定の値に固定した上で、所望の光学特性を満たすコア直径２ａの範囲を説明する。つぎに、空孔占有率Ｓおよび空孔直径ｄを特定の値に固定した上で、所望の光学特性を満たす空孔直径ｄを説明する。なお、他の設計パラメータについては、コア直径２ａを８μｍ、内側クラッド層外径２ｂを３６μｍ、比屈折率差Δ１を０．３０％、比屈折率差Δ２を−０．０５％に固定する。
はじめに、空孔占有率Ｓを３０．１％とする。図３７は、空孔占有率Ｓが３０．１％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図３７（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図中の四角記号はゼロ分散波長、菱形記号はカットオフ波長、実線はカットオフ波長が１２６０ｎｍの位置、破線はゼロ分散波長が１３００ｎｍおよび１３２４ｎｍの位置を示している。また、図３７（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示し、図中の黒四角はＭＦＤ、黒菱形は曲げ損失、実線は曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎの位置、破線はＭＦＤが８．６μｍまたは９．５μｍの位置を示している。なお、以下の図３８〜図５４においても、図中の四角記号、菱形記号、実線、および破線は上記と同様の意味である。図３７に示すように、空孔直径ｄが２．９μｍの場合は、コア直径２ａが７．８μｍ以上８．０μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図３８は、空孔占有率Ｓが３０．１％、空孔直径ｄが３．３μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図３８（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図３８（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図３８に示すように、空孔直径ｄが３．３μｍの場合は、コア直径２ａが７．８μｍ以上８．４μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図３９は、空孔占有率Ｓが３０．１％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図３９（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図３９（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図３９に示すように、コア直径２ａが６．６μｍの場合は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる空孔直径ｄの範囲は存在しない。
図４０は、空孔占有率Ｓが３０．１％、コア直径２ａが７．８μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図４０（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４０（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４０に示すように、コア直径２ａが７．８μｍの場合は、空孔直径ｄが２．９μｍ以上３．４μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図３７から図４０に示す結果より、空孔占有率Ｓが３０．１％の場合は、コア直径２ａが７．８μｍ以上８．４μｍ以下、かつ空孔直径ｄが２．９μｍ以上３．４μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
つぎに、空孔占有率Ｓを３５．７％に固定する。図４１は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．６μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４１（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４１（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４１に示すように、空孔直径ｄが２．６μｍの場合は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できるコア直径２ａの範囲は存在しない。
図４２は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．７μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４２（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４２（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４２に示すように、空孔直径ｄが２．７μｍの場合は、コア直径２ａが６．６μｍ以上７．２μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図４３は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４３（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４３（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４３に示すように、空孔直径ｄが２．９μｍの場合は、コア直径２ａが６．４μｍ以上７．４μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図４４は、空孔占有率Ｓが３５．７％、空孔直径ｄが３．３μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４４（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４４（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４４に示すように、空孔直径ｄが３．３μｍの場合は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できるコア直径２ａの範囲は存在しない。
図４５は、空孔占有率Ｓが３５．７％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図４５（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４５（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４５に示すように、コア直径２ａが６．６μｍの場合は、空孔直径ｄが２．７μｍ以上３．１μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．４μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる。
図４６は、空孔占有率Ｓが３５．７％、コア直径２ａが７．１μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図４６（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４６（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４６に示すように、コア直径２ａが７．１μｍの場合は、空孔直径ｄが２．８μｍ以上３．１μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図４１から図４６に示す結果より、空孔占有率Ｓが３６％の場合は、コア直径２ａが６．４μｍ以上７．４μｍ以下、かつ空孔直径ｄが２．７μｍ以上３．２μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．７μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる。
つぎに、空孔占有率Ｓを３８.０％に固定する。図４７は、空孔占有率Ｓが３８．０％、空孔直径ｄが２．７μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４７（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４７（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４７に示すように、空孔直径ｄが２．７μｍの場合は、コア直径２ａが６．２μｍ以上６．５μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図４８は、空孔占有率Ｓが３８．０％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図４８（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４８（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４８に示すように、空孔直径ｄが２．９μｍの場合は、コア直径２ａが６．２μｍ以上７．１μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図４９は、空孔占有率Ｓが３８．０％、コア直径２ａが６．６μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図４９（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図４９（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図４９に示すように、コア直径２ａが６．６μｍの場合は、空孔直径ｄが２．８μｍ以上３．１μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．４μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる。
図５０は、空孔占有率Ｓが３８．０％、コア直径２ａが７．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図５０（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図５０（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図５０に示すように、コア直径２ａが７．０μｍの場合は、空孔直径ｄが２．９μｍ以上３．０μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．７μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる。
図４７から図５０に示す結果より、空孔占有率Ｓが３８．０％の場合は、コア直径２ａが６．２μｍ以上７．５μｍ以下、かつ空孔直径ｄが２．７μｍ以上３．１μｍ以下のときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．７μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる。
つぎに、空孔占有率Ｓを４２．０％に固定する。図５１は、空孔占有率Ｓが４２．０％、空孔直径ｄが２．９μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図５１（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図５１（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図５１に示すように、空孔直径ｄが２．９μｍの場合は、コア直径２ａが６．０μｍのときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図５２は、空孔占有率Ｓが４２．０％、空孔直径ｄが３．２μｍの場合のコア直径２ａと光学特性との関係を示す図である。なお、図５２（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図５２（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図５２に示すように、空孔直径ｄが３．２μｍの場合は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できるコア直径２ａの範囲は存在しない。
図５３は、空孔占有率Ｓが４２．０％、コア直径２ａが６．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図５３（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図５３（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図５３に示すように、コア直径２ａが６．０μｍの場合は、空孔直径ｄが２．９μｍのときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図５４は、空孔占有率Ｓが４２．０％、コア直径２ａが７．０μｍの場合の空孔直径ｄと光学特性との関係を示す図である。なお、図５４（ａ）はカットオフ波長とゼロ分散波長を示し、図５４（ｂ）は曲げ損失とＭＦＤを示している。図５４に示すように、コア直径２ａが７．０μｍの場合は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。また、空孔直径ｄが２．７μｍ以上４．０μｍ以下のときに、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長とを実現できる空孔直径ｄの範囲は存在しない。
図５１から図５４に示す結果より、空孔占有率Ｓが４２．０％の場合は、コア直径２ａが６．０μｍ、かつ空孔直径ｄが２．９μｍのときに、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現できる。
図５５−１および図５５−２は、図３７から図４０に示した、空孔占有率Ｓが３０．１％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。図５５−３、図５５−４は、図４１から図４６に示した、空孔占有率Ｓが３５．７％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。図５５−５、図５５−６は、図４７から図５０に示した、空孔占有率Ｓが３８．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。図５５−７は、図５５−８は、図５１から図５４に示した、空孔占有率Ｓが４２．０％の場合の構造パラメータの組み合わせと光学特性との関係を示す図である。
図５５−１〜図５５−８に示す構造パラメータにおいて、コア直径２ａが６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、比屈折率差Δ１が０．２３％以上０．３２％以下であり、内側クラッド層外径２ｂが５０μｍ以下であり、比屈折率差Δ２が−０．１５％以上であり、空孔直径ｄが２．７μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率Ｓが４２％以下である空孔アシスト光ファイバは、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現している。
また、図５６は、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバの空孔占有率および他の構造パラメータの組み合わせと、光学特性との関係を示す図である。図５６に示す構造パラメータにおいて、コア直径２ａが３μｍ以上９．８μｍ以下であり、比屈折率差Δ１が０．１１％以上０．４５％以下であり、内側クラッド層外径２ｂが５３μｍ以下のコア直径２ａより大きい値であり、比屈折率差Δ２が−０．３０％以上の負の値であり、空孔直径ｄが２．４μｍ以上４．０μｍ以下であり、空孔占有率Ｓが１７％以上４８％以下である空孔アシスト光ファイバは、図５６に示すような１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長を実現している。
つぎに、図５７は、本実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバの空孔占有率および他の構造パラメータの別の組み合わせと、光学特性との関係を示す図である。図５６に示す構造パラメータにおいて、コア直径２ａが６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、比屈折率差Δ１が０．２３％以上０．３２％以下であり、内側クラッド層外径２ｂが３６μｍ以下のコア直径２ａより大きい値であり、比屈折率差Δ２が−０．１５％以上の負の値であり、空孔直径ｄが２．５μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率Ｓが１７％以上４２％以下である空孔アシスト光ファイバは、図５７に示すような、１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失と、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおける８．６μｍ以上９．５μｍ以下のＭＦＤと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長とを実現している。また、ゼロ分散スロープについても０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下を実現でき、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠する光ファイバを実現できる。
なお、上記実施の形態１では、空孔の数が１０であるが、４以上の任意の値であればよく、特に偶数の値であれば空孔の配置の対称性が高くなり好ましい。この場合、空孔の数が１０以外の値であっても、空孔占有率Ｓが同じ値であれば、その空孔アシスト光ファイバは実施の形態１に係る空孔アシスト光ファイバと同様の特性を有するものとなる。
１０ 空孔アシスト光ファイバ
１１ コア部
１２ クラッド部
１２ａ 内側クラッド層
１２ｂ 外側クラッド層
１２ｃ 空孔
Ｃ１ 内接円
Ｃ２ 外接円
Ｈ 破線
Ｌ１〜Ｌ８ 線
Ｐ 屈折率プロファイル

Claims (3)

  1. コア部と、
    前記コア部の外周に形成され、該コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド層と、前記内側クラッド層の外周に形成され、該内側クラッド層の屈折率よりも高く前記コア部の屈折率よりも低い屈折率を有する外側クラッド層とを有し、前記コア部の周囲に複数の空孔が形成されたクラッド部と、
    を備え、前記コア部の直径が３μｍ以上９．８μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．１１％以上０．４５％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５３μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．３０％以上の負の値であり、前記空孔の直径が２．４μｍ以上４．０μｍ以下であり、空孔占有率が１７％以上４８％以下であり、半径５ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする空孔アシスト光ファイバ。
    ここで、前記空孔の数をＮ、前記各空孔の直径をｄ［μｍ］、前記各空孔に内接する内接円の半径をＲ［μｍ］とすると、空孔占有率Ｓ［％］は、以下の式（１）で定義される。
    Ｓ＝Ｎπ（ｄ／２）２／［π（Ｒ＋ｄ） ２−πＲ２］ ・・・ （１）
  2. 前記コア部の直径が６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．２３％以上０．３２％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５０μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．１５％以上であり、前記空孔の直径が２．５μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率が４２％以下であり、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．５μｍ以下であり、ゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の空孔アシスト光ファイバ。
  3. 前記コア部の直径が６．０μｍ以上８．４μｍ以下であり、前記コア部の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が０．２３％以上０．３２％以下であり、前記内側クラッド層の外径が５０μｍ以下であり、前記内側クラッド層の前記外側クラッド層に対する比屈折率差が−０．１５％以上であり、前記空孔の直径が２．７μｍ以上３．４μｍ以下であり、空孔占有率が４２％以下であり、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．５μｍ以下であり、ゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であり、半径５ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であることを特徴とする請求項２に記載の空孔アシスト光ファイバ。
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