JP5520622B2 - フォトニックバンドギャップファイバの製造方法およびフォトニックバンドギャップファイバ - Google Patents
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Description
はじめに、本発明の実施の形態1に係るフォトニックバンドギャップファイバの製造方法について説明する。以下では、まず本実施の形態1に係る製造方法により製造するフォトニックバンドギャップファイバの構造を説明し、つぎに本実施の形態1に係る製造方法を説明する。
(予備実験工程)
まず、ステップS101の予備実験工程について説明する。この予備実験工程では、はじめに、スタック&ドロー法(キャピラリ管と呼ばれる細いガラス管をジャケット管の中に束ねて母材を作製し、これを線引きする手法)を用いて、簡単な構造の予備実験母材を形成する。そして、この予備実験母材を線引きして予備実験線条体を作製することで、実際の製造条件を反映させた条件下で実現可能な、実用的な設計パラメータである空孔径d0と空孔間距離Λ0との比d0/Λ0、および空孔構造の特徴についての情報を得る。
つぎに、ステップS102の計算工程について説明する。この計算工程では、ステップS101の予備実験工程において得られた実用的な設計パラメータである比d0/Λ0、特には限界比d0/Λ0と、任意に選択した空孔間距離Λとを用いて、製造すべきPBGFの構造における、波長λに対する閉じ込め損失を計算する。そして、さらに波長λを任意の空孔間距離Λで除算して規格化し、この規格化波長λ/Λに対する閉じ込め損失を計算する。この計算として、たとえば有限要素法(FEM)によるシミュレーション計算などを用いることができる。
つぎに、ステップS103の空孔間距離設定工程について説明する。この空孔間距離設定工程では、ステップS102の計算工程において得られた、閉じ込め損失が最小値近傍となる規格化波長λ/Λの値から、製造すべきPBGFによって伝送させたい光の波長である伝送波長λ1に対する、設定空孔間距離Λ1を算出する。たとえば、規格化波長λ/Λの値として上述した0.37という値を用いる場合は、以下の式(1)を用いる。
つぎに、ステップS104の線引き工程について説明する。この線引き工程では、ステップS101において用いた予備実験母材と同一の部材によってPBGF製造用の製造母材を形成し、この製造母材における空孔間距離を、ステップS103において算出した設定空孔間距離Λ1に設定して、予備実験母材の線引きに用いた線引き装置によって線引きを行なう。
本発明の実施例1として、伝送波長λ1を1.05μmとすべく、目標のd/Λを少なくとも0.95以上、特に0.97とし、7−cell型であり、コア部を囲む空孔層数が7であるPBGFを、以下のようにして製造した。
つづいて、本発明の実施例2として、伝送波長λ1を1.15μmとすべく、目標のd/Λを0.97とし、7−cell型であり、コア部を囲む空孔層数が7であるPBGFを製造した。ただし、本実施例2に係るPBGFを製造する際には、予備実験や閉じ込め損失の計算は改めて行なわずに、実施例1の予備実験において得られたパラメータを用いて求めた式であるΛ1=λ1/0.37においてλ1を1.15μmとして設定空孔間距離Λ1を算出した。このとき、必要な設定空孔間距離Λ1は3.03μmであることがわかった。
1a コア部
1b クラッド部
1c 空孔
1cb 空孔間距離
1ca 空孔径
1d ガラス壁
2 予備実験線条体
2c 空孔
2d ガラス壁
10〜30 予備実験母材
11〜31 キャピラリ管
12〜32 ジャケット管
100 線引き装置
101 ガス加圧装置
102 線引き炉
102a ヒータ
S101〜S104 ステップ
Claims (5)
- コア部と、前記コア部の外周に形成され、前記コア部を結晶欠陥とするフォトニック結晶を形成するように配列された空孔を有するクラッド部とを備えるフォトニックバンドギャップファイバの製造方法であって、
長手方向に沿って複数の空孔を有する予備実験母材を線引きして予備実験線条体を製造し、前記予備実験線条体において実現された空孔径d0と空孔間距離Λ0との比d0/Λ0を得る予備実験工程と、
前記得られた予備実験線条体の空孔径d0と空孔間距離Λ0との比d0/Λ0と、所定の波長でフォトニックバンドギャップを形成できる任意の空孔間距離Λと、を設計パラメータとして、波長λを前記任意の空孔間距離Λで除算して規格化した規格化波長λ/Λに対する閉じ込め損失を、前記所定の波長を含む波長λの範囲に対して算出する計算工程と、
前記算出に用いた波長λの範囲において、前記閉じ込め損失が最小値近傍となる前記規格化波長λ/Λの値を用いて、前記製造すべきフォトニックバンドギャップファイバで使用する伝送波長λ1に対する設定空孔間距離Λ1を算出する空孔間距離設定工程と、
前記予備実験母材と同一の部材によってフォトニックバンドギャップファイバ製造用の母材を形成し、空孔間距離を前記算出した設定空孔間距離Λ1に設定して、前記予備実験母材の線引きに用いた線引き温度条件にて線引きする線引き工程と、
を含むことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。 - 前記計算工程において、前記予備実験線条体の空孔の構造的な特徴を前記設計パラメータに含めることを特徴とする請求項1に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
- 前記線引き工程において、前記空孔間距離が前記設定空孔間距離Λ1になるように調整して線引きを行うことを特徴とする請求項1または2に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
- 前記線引き工程において、線引きした前記フォトニックバンドギャップファイバにおける空孔間距離の前記設定空孔間距離Λ1からのずれを観測し、前記ずれを修正するように線引きを行うことを特徴とする請求項3に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一つに記載の製造方法によって製造したフォトニックバンドギャップファイバであって、前記コア部のコア径が前記空孔の空孔間距離の2倍または3倍であり、前記空孔の空孔径と前記空孔間距離との比が0.9以上であり、空孔層数が5以上であることを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。
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