JP5916943B2 - フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ - Google Patents

フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ Download PDF

Info

Publication number
JP5916943B2
JP5916943B2 JP2015502933A JP2015502933A JP5916943B2 JP 5916943 B2 JP5916943 B2 JP 5916943B2 JP 2015502933 A JP2015502933 A JP 2015502933A JP 2015502933 A JP2015502933 A JP 2015502933A JP 5916943 B2 JP5916943 B2 JP 5916943B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
band gap
capillaries
capillary
photonic
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015502933A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014132963A1 (ja
Inventor
松尾　昌一郎
昌一郎 松尾
晋聖 齊藤
晋聖 齊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokkaido University NUC
Fujikura Ltd
Original Assignee
Hokkaido University NUC
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hokkaido University NUC, Fujikura Ltd filed Critical Hokkaido University NUC
Application granted granted Critical
Publication of JP5916943B2 publication Critical patent/JP5916943B2/ja
Publication of JPWO2014132963A1 publication Critical patent/JPWO2014132963A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C03B37/0122—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of photonic crystal, microstructured or holey optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02781—Hollow fibres, e.g. holey fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
    • G02B6/02323—Core having lower refractive index than cladding, e.g. photonic band gap guiding
    • G02B6/02328—Hollow or gas filled core
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02347—Longitudinal structures arranged to form a regular periodic lattice, e.g. triangular, square, honeycomb unit cell repeated throughout cladding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032—Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/14—Non-solid, i.e. hollow products, e.g. hollow clad or with core-clad interface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/14—Non-solid, i.e. hollow products, e.g. hollow clad or with core-clad interface
    • C03B2203/16—Hollow core
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/42—Photonic crystal fibres, e.g. fibres using the photonic bandgap PBG effect, microstructured or holey optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
    • G02B6/02371—Cross section of longitudinal structures is non-circular

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

本発明は、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバに関する。
光ファイバの一つとしてフォトニックバンドギャップファイバが知られている。フォトニックバンドギャップファイバは、コア領域がクラッド内のバンドギャップ領域により囲まれた構造をしており、低損失特性、低非線形光学特性を実現可能な光ファイバとして期待されている。フォトニックバンドギャップファイバとしては、空孔から成るコア領域と当該中空のコア領域の周りに多数の空孔が周期的に配置されて成るバンドギャップ領域とを有する中空コアフォトニックバンドギャップファイバや、ガラス体で埋められた中実のコア領域と当該中実のコア領域の周りに高屈折率のガラス体が周期的に配置されて成るバンドギャップ領域とを有する中実コアフォトニックバンドギャップファイバを挙げることができる。このうち中空コアフォトニックバンドギャップファイバは、超低非線形光学特性や２μｍの波長帯域における超低損失特性を実現可能な光ファイバとして期待されている。
下記非特許文献１には、このような中空コアフォトニックバンドギャップファイバの例が記載されている。このフォトニックバンドギャップファイバでは、バンドギャップ領域が多数の空孔が形成されたハニカム状の形状とされ、それぞれの空孔は、六角形の各頂点上に配置される柱状ガラス体と、隣り合う柱状ガラス体の間を結ぶように配置される板状ガラス体とにより囲まれて形成されている。従って、各空孔の断面における形状は、概ね六角形の形状であるが、正確には六角形の各頂点が当該六角形内に向かって円弧状に隆起した形状とされている。この様なフォトニックバンドギャップファイバは、スタックアンドドロー法を用いて製造されることが通常であり、製造過程において、バンドギャップ領域の一部を形成するバンドギャップ用キャピラリが三角格子状に配置され、３つのバンドギャップ用キャピラリで囲まれる各領域にバンドギャップ領域の他の一部を形成するバンドギャップ用ロッドが配置される工程を経て製造される。つまりバンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドが配置された状態では、それぞれのバンドギャップ用キャピラリは６つのバンドギャップ用ロッドで囲まれる。このバンドギャップ用ロッドのそれぞれが上記のそれぞれの柱状ガラス体となり、バンドギャップ用キャピラリが上記の板状ガラス体となる。下記非特許文献１によれば、このようなフォトニックバンドギャップファイバは、それぞれの空孔が板状ガラス体で囲まれ、空孔の形状が正六角形状とされたフォトニックバンドギャップファイバと比べて導波可能な光の波長帯域を広くすることができるという特質を有している。
また、下記非特許文献２には、中空コアフォトニックバンドギャップファイバの他の例が記載されている。このフォトニックバンドギャップファイバでは、バンドギャップ領域に多数の空孔が形成されており、それぞれの空孔は、三角形の各頂点上に配置される柱状ガラス体と、隣り合う柱状ガラス体の間を結ぶように配置される板状ガラス体とにより、囲まれて形成されている。従って、各空孔は概ね三角形の形状であるものの正確には三角形の各頂点が当該三角形内に向かって円弧状に隆起した形状とされている。下記非特許文献２には、このフォトニックバンドギャップファイバが上記非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも更に導波可能な光の波長帯域を広くすることができるという計算結果が記載されている。
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．３０， Ｎｏ．１５， ｐｐ． １９２０−１９２２（２００５） Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．３０， Ｎｏ．１７， ｐｐ． ２８３７−２８３９（２０１０）
上記非特許文献２に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、上記のように三角格子状に配置された柱状ガラス体とこれら柱状ガラス体を結ぶ板状ガラス体とによりバンドギャップ領域が形成されている。しかし、このような形状のバンドギャップ領域を形成することは非常に困難であり、少なくともスタックアンドドロー法を用いてフォトニックバンドギャップファイバを製造しようとする場合に、バンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを如何に配置しても、これらバンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを安定して配置することができない。従って、現実に製造できるか否かが不明である。
一方、上記特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバは、スタックアンドドロー法を用いてフォトニックバンドギャップファイバを製造する場合に、バンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを安定して配置することができ、現実に製造することが可能である。しかし、導波可能な光の波長帯域を当該フォトニックバンドギャップファイバよりも大きくしたいという要請がある。
そこで、本発明は、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバを提供することを目的とする。
上記課題を達成するため本発明のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法は、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ用母材は、これらの工程を経て製造されることを特徴とするものである。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法の一側面は、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法を経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材を線引きする線引工程を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの一側面は、当該線引工程を経て製造されることを特徴とするものである。
或いは、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法の他の側面は、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化しながら線引きする線引工程と、を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの他の側面は、これらの工程を経て製造されることを特徴とするものである。
本発明者らは、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができ、かつ、容易に製造することができるフォトニックバンドギャップファイバの構成について鋭意検討をした。その結果、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバのようにバンドギャップ領域において空孔を囲む六角形の各頂点上に柱状ガラス体が配置されるのではなく、空孔を囲む六角形の１つおきの３つの頂点上に柱状ガラス体が配置され、柱状ガラス体と六角形の他の１つおきの３つの頂点とを結ぶ線上に板状ガラス体が配置され、この結果、柱状ガラス体が三角格子状に配置されれば、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるという結果を得ることができた。しかも、このような構成あれば、スタックアンドドロー法により安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できるという結論に達した。具体的には、スタックアンドドロー法を用いたフォトニックバンドギャップファイバの製造過程において、バンドギャップ領域を形成するための複数のバンドギャップ用キャピラリを三角格子状に配置して、３つのバンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域にバンドギャップ用ロッドを配置する。このとき互いに隣り合う当該領域の一方のみにバンドギャップ用ロッドを配置することで、バンドギャップ用キャピラリが３つのバンドギャップ用ロッドにより等間隔に囲まれて支えられ、バンドギャップ用ロッドが３つのバンドギャップ用キャピラリにより等間隔に囲まれて支えられる。こうして、バンドギャップ用キャピラリとバンドギャップ用ロッドとが互いに支え合い安定する。従って、スタックアンドドロー法を用いて、安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できるのである。
従って、上記のようなフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法に製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材及びそれを用いたフォトニックバンドギャップファイバによれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能であり、上記のように母材を経ることなく線引きされて製造されるフォトニックバンドギャップファイバも同様のフォトニックバンドギャップファイバとすることができる。
また、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材や、上記のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置されることが好ましい。
複数のバンドギャップ用キャピラリが最密配置されることで、バンドギャップキャピラリが６つのバンドギャップキャピラリに囲まれて、たがいに隣り合うバンドギャップ用キャピラリが互いに支え合う。従って、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材やフォトニックバンドギャップファイバの製造過程において、バンドギャップ用キャピラリやバンドギャップ用ロッドをより安定させることができる。
また、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材や、上記のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記クラッド用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きいことが好ましい。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの更なる他の側面は、中空のコア領域と、前記コア領域を囲みガラス体に複数の空孔が形成されるハニカム状のバンドギャップ領域と、を備え、前記バンドギャップ領域の前記空孔は、六角形における１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体、及び、前記柱状ガラス体と前記六角形の他の３つの頂点とを結ぶように配置される板状ガラス体により囲まれ、前記柱状ガラス体は三角格子状に配置されることを特徴とするものである。
このようなフォトニックバンドギャップファイバであれば、上記のように容易に製造することができ、上記のように非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができる。
以上のように、本発明によれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバが提供される。
本発明の実施形態におけるフォトニックバンドギャップファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。 図１の円形の破線で囲まれた領域の拡大図である。 フォトニックバンドギャップファイバを伝播する波長と損失との関係を示す図である。 第１比較例のフォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域の様子を示す図である。 第２比較例のフォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域の様子を示す図である。 第３比較例のフォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域の様子を示す図である。 フォトニックバンドギャップファイバの空孔の中心間距離と空孔の径との比と、規格化帯域との関係を示す図である。 図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第１の例を示すフローチャートである。 配置工程後の様子を示す図である。 一体化工程後の様子を示すフォトニックバンドギャップファイバ用母材の断面図である。 線引工程の様子を示す図である。 図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第２の例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
図１は、 本実施形態におけるフォトニックバンドギャップファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図１に示すように、フォトニックバンドギャップファイバ１は、コア領域１０と、コア領域１０の外周を囲むクラッド２０と、クラッド２０を被覆する第１被覆層３１と、第１被覆層３１を被覆する第２被覆層３２とを主な構成として備える。
フォトニックバンドギャップファイバ１の中心には空孔が形成されており、当該空孔がコア領域１０とされる。
また、クラッド２０はガラス体２２から成り、クラッド２０のコア領域１０を囲む領域には多数の空孔２１が形成されており、これら多数の空孔２１が形成されている領域がバンドギャップ領域２７とされ、バンドギャップ領域２７を囲む領域には空孔が形成されておらず、この領域がジャケット領域２８とされる。
図２は、図１の円形の破線で囲まれた領域の拡大図であり、バンドギャップ領域２７の構造を説明するための図である。図２に示すように、バンドギャップ領域２７の空孔２１は、柱状ガラス体２５と板状ガラス体２６とにより囲まれている。具体的には、図２において破線で示す六角形ＨＥＸにおける１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体２５と、これら柱状ガラス体２５と六角形ＨＥＸの他の３つの頂点とを結ぶように配置される６つの板状ガラス体２６とにより、空孔２１は囲まれている。柱状ガラス体２５は、直径が板状ガラス体２６の厚さよりも大きく構成されており、その断面の形状は、円形であることが好ましいが円形以外であっても良い。六角形ＨＥＸのそれぞれの辺上に板状ガラス体２６が配置されるため、それぞれの空孔２１は断面の形状が概ね六角形とされるが、六角形ＨＥＸの１つおきの頂点上に柱状ガラス体２５が配置されるため、それぞれの空孔２１の断面の形状は、正確には六角形の各頂点のうち１つおきの３つの頂点が当該六角形の内側に円弧状に隆起した形状とされている。なお、この六角形ＨＥＸは、正六角形であることが理想であるが、各内角の大きさが１８０°より小さい六角形であればよい。例えば、バンドギャップ領域２７における殆どの空孔２１を囲む六角形ＨＥＸは正六角形に近い形状であるが、最内周側の空孔２１の一部は六角形ＨＥＸが潰れて一部の頂点が１８０°に非常に近い角度となる場合がある。
また、それぞれの柱状ガラス体２５には３つの板状ガラス体２６が放射状に接続されている。そして、それぞれの柱状ガラス体２５が三角格子状に配置され、柱状ガラス体２５に接続された板状ガラス体２６の縁と他の柱状ガラス体２５に接続された板状ガラス体２６の縁とが接続されている。従って、１つの板状ガラス体は互いに隣り合う２つの空孔２１を仕切り、１つの柱状ガラス体２５は隣り合う３つの空孔２１を仕切っている。こうして、断面の形状が概ね六角形の多数の空孔２１は、それぞれ柱状ガラス体２５や板状ガラス体２６を介して６つの空孔で囲まれるように形成され、バンドギャップ領域２７はハニカム状とされる。
クラッド２０を被覆する第１被覆層３１、及び、第１被覆層３１を被覆する第２被覆層３２は、例えば互いに異なる種類の樹脂から構成される。
このようなフォトニックバンドギャップファイバ１は、バンドギャップ領域２７における空孔２１の間隔等によって、コア領域１０を伝播する光の波長が定められ、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバ１によれば、柱状ガラス体２５が配置されず、板状ガラス体２６のみでそれぞれの空孔が形成されている場合と比べて、コア領域１０を伝播する光の波長帯域を大きくすることができる。
以下、フォトニックバンドギャップファイバのコア領域を伝播する光の波長帯域について説明する。
図３は、フォトニックバンドギャップファイバを伝播する波長と損失との一般的な関係を示す図である。図３では、横軸が波長を示し、縦軸が光の透過損失を示す。図３に示すようにフォトニックバンドギャップファイバは所定の波長帯域の光を非常に低損失で伝播することができるが、当該所定の波長帯域から外れると急激に透過損失が大きくなり、その波長の光を実質的に伝播することができない。この所定の波長帯域を透過帯域ＢＷで示している。このとき規格化帯域Ｗは、透過帯域ＢＷの中心波長をλcenterとすると、次の式で示される。
Figure 0005916943
規格化帯域Ｗは、それぞれの空孔の直径ｄと板状ガラス体を介して互いに隣り合う空孔の中心間距離Λとの比ｄ／Λに依存して変化することが知られており、一般的に当該比ｄ／Λが大きくなるほど規格化帯域Ｗが大きくなる。当該比ｄ／Λが１になるとそれぞれの空孔を仕切るガラス体が無くなってしまいフォトニックバンドギャップファイバとしての物理的形状を保つことができない。当該比ｄ／Λの範囲が０．９５〜０．９７とされる場合、一般的なフォトニックバンドギャップファイバでは、規格化帯域Ｗが１０％〜２０％とされる。ところで透過帯域ＢＷは、１５５０ｎｍ帯の通信波長帯域をカバーする場合に１５０ｎｍ〜２００ｎｍとなる。従って、透過帯域ＢＷを大きくすることで通信に用いることができる光の波長帯域を大きくすることができるのみならず、フェムト秒パルスデリバリーや測定関係の光ファイバへの応用が広がると予想される。
上記規格化帯域Ｗについて、本発明のフォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域と本発明と異なるバンドギャップ領域とを比較して説明する。
図４は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第１比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図４に示すバンドギャップ領域では、それぞれの空孔２１１の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、第１比較例のバンドギャップ領域では、破線で示す六角形ＨＥＸにおける互いに隣り合う頂点上に配置される柱状の柱状ガラス体２５１と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５１を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５１の直径よりも小さい６つの板状ガラス体２６１とにより、空孔２１１は囲まれている。従って、それぞれの空孔２１１の断面の形状は、六角形のそれぞれの頂点が当該六角形の内側に円弧状に隆起した形状とされる。なお、本例では六角形ＨＥＸが正六角形である場合について示している。
図５は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第２比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図５に示すバンドギャップ領域においても、それぞれの空孔２１２の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、図５において破線で示す四角形ＳＱＵの各頂点上に配置される４つの柱状ガラス体２５２と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５２を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５２の直径よりも小さい４つの板状ガラス体２６２とにより、空孔２１２は囲まれている。このような構成により、それぞれの空孔２１２の断面の形状は、四角形のそれぞれの頂点が当該四角形の内側に向かって円弧状に隆起した形状とされる。なお、本例では四角形ＳＱＵが正方形である場合について示している。
図６は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第３比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図６に示すバンドギャップ領域においても、それぞれの空孔２１３の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、図６において破線で示す三角形ＴＲＩの各頂点上に配置される柱状の柱状ガラス体２５３と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５３を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５３の直径よりも小さい３つの板状ガラス体２６３とにより、空孔２１３は囲まれている。このような構成により、それぞれの空孔２１３の断面の形状は、三角形の各頂点が当該三角形の内側に円弧状に隆起した形状とされている。なお、本例では三角形ＴＲＩが正三角形である場合について示している。
図７は、図２のバンドギャップ領域２７を有するフォトニックバンドギャップファイバ１、及び、図４〜図６に示すバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバについて、互いに隣り合う空孔の中心間距離とそれぞれの空孔の径との比と、規格化帯域との関係をシミュレーションにより示す図である。なお、本図を示すにあたり、それぞれのフォトニックバンドギャップファイバにおいて、バンドギャップ領域内での構成は上記の様に互いに異なるが、バンドギャップ領域の大きさ等といったバンドギャップ領域内の構成以外の構成はそれぞれのフォトニックバンドギャップファイバで同様とされている。
また、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバをシミュレーションするに当たり、図２に示す六角形ＨＥＸは正六角形とされ、空孔２１の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス体２６の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされる。また、柱状ガラス体２５の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。また、図４に示す空孔２１１の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス板２６１の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされる。また、図５に示す空孔２１２の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス体２６２の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされ、柱状ガラス体２５２の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。また、図６に示す空孔２１３の直径ｄは三角形ＴＲＩの１つの頂点上配置される柱状ガラス体２５３の内壁と当該頂点の対辺上に配置される板状ガラス体２６３の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされ、柱状ガラス体２５３の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。
図７に示すように本発明者等のシミュレーションによれば、いずれのフォトニックバンドギャップファイバであってもｄ／Λが１に近づくほど規格化帯域Ｗが大きくなることが分かる。また、規格化帯域Ｗについて、第３比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが最も大きな値を示し、次に本発明によるフォトニックバンドギャップファイバが大きな値を示し、次に第２比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが大きな値を示し、第１比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが最も小さな規格化帯域Ｗを示した。光の中心波長が同じ場合、透過帯域ＢＷと規格化帯域Ｗとは比例関係にあるため、本発明によるフォトニックバンドギャップファイバは、第３比較例に次いで、大きな透過帯域ＢＷを有する結果となった。ただし、第３比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバは製造が困難である。なお、特に図示しないが、第１比較例のフォトニックバンドギャップファイバであっても、柱状ガラス体が配置されずに６つの板状ガラス体のみでそれぞれの空孔が囲まれて、それぞれの空孔が正六角形状に形成されている場合と比べて、コア領域を伝播する光の波長帯域を大きくすることができることは、上記特許文献１により示されたている。このようにして一般に製造可能なフォトニックバンドギャップファイバにおいて、本発明のフォトニックバンドギャップファイバによれば、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができる結果となった。
ここで下記表に本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１における比ｄ／Λと、規格化帯域Ｗ及び規格化柱状ガラス体半径ｒ／Λ及び透過帯域ＢＷとの関係を示す。なお、ｒは柱状ガラス体の半径であり、規格化柱状ガラス体半径ｒ／Λとは、柱状ガラス体の半径を空孔の中心間距離Λにて除した値を示す。規格化周波数は、波長１５５０ｎｍにおける値である。下記表に示すように、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１によれば、比ｄ／Λが０．９５の場合であっても４００ｎｍを超える透過帯域ＢＷを実現することができ、比ｄ／Λを０．９９まで拡大することができれば、８５０ｎｍを超える透過帯域ＢＷを実現することができる。
Figure 0005916943
次にフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法について説明する。
図８は、図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第１の例を示すフローチャートである。図８に示すようにフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、準備工程Ｐ１と、配置工程Ｐ２と、一体化工程Ｐ３と、線引工程Ｐ４とを備え、準備工程Ｐ１と、配置工程Ｐ２と、一体化工程Ｐ３とにより、フォトニックバンドギャップファイバ用母材が製造される。
＜準備工程Ｐ１＞
まず、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリとを準備する。
コア用キャピラリは、ガラス体から成り、円筒状の形状をしている。また、複数のバンドギャップ用キャピラリは、ガラス体から成り、互いに同じ大きさ同じ肉厚の円筒状の形状をしている。バンドギャップ用キャピラリは、図１のフォトニックバンドギャップファイバ１の空孔２１と同じ数準備され、コア用キャピラリを幾重にも囲むことができる数とされる。また、本実施形態では、バンドギャップ用キャピラリの内径がコア用キャピラリの内径よりも小さく、バンドギャップ用キャピラリの外径がコア用キャピラリの外径よりも小さく設定されている。また、複数のバンドギャップ用ロッドは、それぞれガラス体から成り、円柱状の形状をしている。バンドギャップ用ロッドは、後述の様にバンドギャップ用キャピラリの間に必要なだけ配置できる数準備される。また、クラッド用キャピラリは、ガラス体から成り、貫通孔にコア用キャピラリとそれぞれのバンドギャップ用キャピラリとそれぞれのバンドギャップ用ロッドとを整理して配置することができる内径を有しており、所定の肉厚とされる。
＜配置工程Ｐ２＞
次に、コア用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用ロッドをクラッド用キャピラリの貫通孔内に配置する。図９は本工程後の様子を示す図である。
図９に示すように本工程では、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の中心にコア用キャピラリ１０ｃが配置され、更に複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃがコア用キャピラリ１０ｃを囲んで三角格子状に配置される。なお、本実施形態では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃは最密配置とされる。また更にそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより等間隔で囲まれるようにそれぞれのバンドギャップ用ロッド２５ｒを３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃで囲まれる領域に配置する。つまりそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの周りには、３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃで囲まれる領域が６か所できるが、１つおきの３つの当該領域にそれぞれ１つずつバンドギャップ用ロッド２５ｒを配置する。クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃ及び複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及び複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒが配置された状態となる。
この状態においてそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃは、３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより支えられて動きが規制され、それぞれのバンドギャップ用ロッド２５ｒは、３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃにより支えられて動きが規制される。特に本実施形態では、上記の様にバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが最密配置されるため、互いに隣り合うバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ同士が支え合って、それぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの動きがより一層規制されている。このようにバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及びバンドギャップ用ロッド２５ｃの動きが規制されることで、コア用キャピラリの動きも規制され、この結果、コア用キャピラリ１０ｃ及びバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及びバンドギャップ用ロッド２５ｃが安定する。
なお、特に図示しないが、クラッド用キャピラリ２８ｃとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃとの間や、コア用キャピラリ１０ｃとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃとの間といった、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃ同士の間以外の隙間には他のガラスロッドが配置されても良い。
＜一体化工程Ｐ３＞
次にクラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の隙間を潰して、クラッド用キャピラリ２８ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとコア用キャピラリ１０ｃとを一体化する。本工程では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔やコア用キャピラリ１０ｃの孔が潰れないようにするために、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔及びコア用キャピラリ１０ｃの孔には所定の圧力が加わるようにされ、それ以外の空間が真空引きされる。そして、クラッド用キャピラリ２８ｃ全体が加熱されて、貫通孔２８ｈ内の隙間が潰される。
このとき、コア用キャピラリ１０ｃの孔１０ｈは、フォトニックバンドギャップファイバ１のコア領域１０に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐとなる。また、コア用キャピラリ１０ｃは、フォトニックバンドギャップファイバ１のクラッド２０の最内周側の領域に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのクラッド２０ｐの最内周側の領域を形成する。また、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃは、一部がフォトニックバンドギャップファイバ１の板状ガラス体２６に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの板状ガラス体２６ｐとなり、他の一部がフォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５の外周側の一部に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐの外周側の一部となる。また、バンドギャップ用ロッド２５ｒは、フォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５の中心側の一部に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐの中心側の一部となる。つまり、フォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐは、バンドギャップ用ロッド２５ｒとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの一部とから構成されているのである。そして、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の隙間が潰されることで、三角格子状に配置された複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが変形して、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔２１ｈは、六角形の各頂点のうち１つおきの３つの頂点が当該六角形の内部に向かって円弧状に隆起した形状となり、フォトニックバンドギャップファイバ１の空孔２１に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの空孔２１ｐとなる。こうしてフォトニックバンドギャップファイバ用１のバンドギャップ領域２７に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐが形成される。また、クラッド用キャピラリ１８ｃは、フォトニックバンドギャップファイバ１のジャケット領域２８に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのジャケット領域２８ｐとなる。
こうして、図１０に示すように、断面の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のコア領域１０ｐとクラッド２０から成る領域の形状と相似であるフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐが製造される。
＜線引工程Ｐ４＞
図１１は、線引工程Ｐ４の様子を示す図である。
まず、線引工程Ｐ４を行う準備段階として、準備工程Ｐ１から一体化工程Ｐ３により製造されたフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐおよび各空孔２１ｐに所定の圧力を加えながら、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを加熱する。このときフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出るとすぐに固化して、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐがフォトニックバンドギャップファイバのコア領域１０となり、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐがフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７となり、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのジャケット領域２８ｐがフォトニックバンドギャップファイバ１のジャケット領域２８となる。こうして第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆されていない状態のフォトニックバンドギャップファイバとなる。その後、このフォトニックバンドギャップファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、フォトニックバンドギャップファイバの温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、フォトニックバンドギャップファイバの温度は例えば４０℃〜５０℃となる。
次に、フォトニックバンドギャップファイバは、第１被覆層３１となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第１被覆層３１が形成される。次に第１被覆層３１被覆されたフォトニックバンドギャップファイバは、第２被覆層３２となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第２被覆層３２が形成され、図１に示すフォトニックバンドギャップファイバ１となる。
そして、フォトニックバンドギャップファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
本実施形態によるフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの製造方法及びフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、スタックアンドドロー法を用いて安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できる。具体的には、上記製造過程において、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐを形成するために配置された複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより囲まれて支えられ、バンドギャップ用ロッド２５ｒが３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃにより囲まれて支えられる。こうして、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃとバンドギャップ用ロッド２５ｒとが互いに支え合い安定する。従って、スタックアンドドロー法を用いて、安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できる。従って、上記のような製造方法によれば、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ１を容易に製造することができるのである。
次にフォトニックバンドギャップファイバ１の他の製造方法について説明する。
図１２は、図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第２の例を示すフローチャートである。図１２に示すように本例のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、一体化工程を有さずフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを製造しない点において、上記のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法と異なる。
まず、上記のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１と配置工程Ｐ２とを行う。次に図９に示すように、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとが配置された状態で、線引工程を行う。
本例では、線引工程を行う準備段階として、クラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとがずれないように、これらに治具を取り付ける。そして、治具が取り付けられたクラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとを図１１に示す紡糸炉１１０に設置する。このとき本例では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔やコア用キャピラリ１０ｃの孔が潰れないようにするために、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔及びコア用キャピラリ１０ｃの孔には所定の圧力が加わるようにされ、それ以外の空間が真空引きされる。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、クラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとを加熱する。そして、貫通孔２８ｈ内の隙間が潰されながらガラスが線引きされ、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出るとすぐに固化して、第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆されていない状態のフォトニックバンドギャップファイバとなる。つまり本例では、上記第１の例の一体化工程Ｐ３と線引工程Ｐ４とを同時に行っている。
このとき、コア用キャピラリ１０ｃの孔はフォトニックバンドギャップファイバのコア領域１０となり、コア用キャピラリ１０ｃはフォトニックバンドギャップファイバのクラッド２０の最内周側の領域となり、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの一部がフォトニックバンドギャップファイバの板状ガラス体２６となり他の一部がフォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体２５の外周側の一部となり、バンドギャップ用ロッド２５ｒはフォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体２５の中心側の一部となり、クラッド用キャピラリ１８ｃはフォトニックバンドギャップファイバのジャケット領域２８となる。
その後、フォトニックバンドギャップファイバは上記第１の例と同様にして第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆され、フォトニックバンドギャップファイバ１は第１の例と同様にしてリール１４２により巻取られる。
本例のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法によっても、上記第１の例と同様の配置工程を経るため、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ１を容易に製造することができる。
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法の配置工程Ｐ２では、バンドギャップ用キャピラリ２６を最密配置したが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うバンドギャップ用キャピラリ２６の間に隙間を空けた状態で、バンドギャップ用キャピラリ２６を三角格子状に配置しても良い。この場合、バンドギャップ用キャピラリ２６が最密配置される場合と比べてバンドギャップ用ロッド２５ｒを太くすることができ、太い柱状ガラス体２５を形成することができる。
以上説明したように、本発明によれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバが提供され、光通信の技術分野等においての利用が期待される。
１・・・フォトニックバンドギャップファイバ
１Ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材
１０・・・フォトニックバンドギャップファイバのコア領域
１０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のコア領域
１０ｃ・・・コア用キャピラリ
１８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２０・・・フォトニックバンドギャップファイバのクラッド
２０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のクラッド
２１・・・フォトニックバンドギャップファイバの空孔
２１ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の空孔
２２・・・ガラス体
２５・・・フォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体
２５ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の柱状ガラス体
２５ｒ・・・バンドギャップ用ロッド
２６・・・フォトニックバンドギャップファイバの板状ガラス体
２６ｃ・・・バンドギャップ用キャピラリ
２６ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の板状ガラス体
２７・・・フォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域
２７ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のバンドギャップ領域
２８・・・フォトニックバンドギャップファイバのジャケット領域
２８ｈ・・・貫通孔
２８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２８ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のジャケット領域
３１・・・第１被覆層
３２・・・第２被覆層
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１・・・コーティング装置
１３２・・・紫外線照射装置
１３３・・・コーティング装置
１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
ＨＥＸ・・・六角形
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・一体化工程
Ｐ４・・・線引工程

Claims (12)

  1. コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
    前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
    前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、
    を経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材を線引きする線引工程を備え、
    前記バンドギャップ用キャピラリによって形成される空孔の直径ｄと互いに隣り合う前記空孔の中心間距離Λとの比ｄ／Λが０．９５以上０．９９５以下とされると共に、前記バンドギャップ用ロッドによって形成される柱状ガラス体の半径と前記中心間距離Λとの比ｒ／Λが０．２１以上０．０８以下とされる
    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の製造方法。
  2. 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
    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造方法。
  3. 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
    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。
  4. コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
    前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
    前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化しながら線引きする線引工程と、
    を備え、
    前記バンドギャップ用キャピラリによって形成される空孔の直径ｄと互いに隣り合う前記空孔の中心間距離Λとの比ｄ／Λが０．９５以上０．９９５以下とされると共に、前記バンドギャップ用ロッドによって形成される柱状ガラス体の半径と前記中心間距離Λとの比ｒ／Λが０．２１以上０．０８以下とされる
    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の製造方法。
  5. 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
    ことを特徴とする請求項４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。
  6. 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
    ことを特徴とする請求項４または５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。
  7. 前記コア用キャピラリに接する位置には前記バンドギャップ用ロッドが非配置とされる
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項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。
  8. 中空のコア領域と、
    前記コア領域を囲みガラス体に複数の空孔が形成されるハニカム状のバンドギャップ領域と、
    を備え、
    前記バンドギャップ領域の前記空孔は、六角形における１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体、及び、前記柱状ガラス体と前記六角形の他の３つの頂点とを結ぶように配置される板状ガラス体により囲まれ、
    前記柱状ガラス体は三角格子状に配置され、
    前記空孔の直径ｄと互いに隣り合う前記空孔の中心間距離Λとの比ｄ／Λが０．９５以上０．９９５以下とされると共に、前記柱状ガラス体の半径と前記中心間距離Λとの比ｒ／Λが０．２１以上０．０８以下とされる
    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。
  9. 前記コア領域に接する位置には、前記柱状ガラス体が非配置とされる
    ことを特徴とする請求項８に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
  10. コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
    前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
    前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、
    を備え、
    前記コア用キャピラリに接する位置には前記バンドギャップ用ロッドが非配置とされる
    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用母材の製造方法。
  11. 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
    ことを特徴とする請求項１０に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の造方法。
  12. 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法。
JP2015502933A 2013-02-26 2014-02-25 フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ Active JP5916943B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013036428 2013-02-26
JP2013036428 2013-02-26
PCT/JP2014/054557 WO2014132963A1 (ja) 2013-02-26 2014-02-25 フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5916943B2 true JP5916943B2 (ja) 2016-05-11
JPWO2014132963A1 JPWO2014132963A1 (ja) 2017-02-02

Family

ID=51428227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015502933A Active JP5916943B2 (ja) 2013-02-26 2014-02-25 フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160002089A1 (ja)
JP (1) JP5916943B2 (ja)
WO (1) WO2014132963A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9847862B2 (en) * 2015-03-14 2017-12-19 Qualcomm Incorporated Reciprocal channel sounding reference signal multiplexing
RU2606796C1 (ru) * 2015-07-21 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Наноструктурная Технология Стекла" Чирпированный микроструктурный волновод и способ его изготовления
US10261244B2 (en) * 2016-02-15 2019-04-16 Nxgen Partners Ip, Llc System and method for producing vortex fiber
US11203547B2 (en) 2018-07-23 2021-12-21 Ofs Fitel, Llc Hollow core optical fiber with controlled diameter hollow regions and method of making the same
JP7331096B2 (ja) * 2018-10-24 2023-08-22 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 光ファイバ及びその生産方法
US11269137B2 (en) * 2020-05-29 2022-03-08 Lawrence Livermore National Security, Llc Wavelength selective filtering with non-radial array of microstructure elements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107255A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 単一モード光ファイバ
US20050276556A1 (en) * 2002-12-20 2005-12-15 Crystal Fibre A/S Optical waveguide
JP2007072251A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Fujikura Ltd 光ファイバとその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9096455B2 (en) * 2010-12-06 2015-08-04 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Photonic band gap fibers using a jacket with a depressed softening temperature

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003107255A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 単一モード光ファイバ
US20050276556A1 (en) * 2002-12-20 2005-12-15 Crystal Fibre A/S Optical waveguide
JP2007072251A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Fujikura Ltd 光ファイバとその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014132963A1 (ja) 2017-02-02
WO2014132963A1 (ja) 2014-09-04
US20160002089A1 (en) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5916943B2 (ja) フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ
WO2005017569B1 (en) Hollow core photonic band gap infrared fibers
EP3394650B1 (en) Hollow core optical fiber and a laser system
JP5813952B2 (ja) 中空コアフォトニック結晶ファイバ
JP5888966B2 (ja) フォトニックバンドギャップファイバの製造方法
US7116875B2 (en) Preform holey optical fibre, a holey optical fibre, and a method for their production
US9658393B2 (en) High-birefringence hollow-core fibers and techniques for making same
AU3810699A (en) Microstructured optical fibres
JP2008310034A (ja) ホーリーファイバの製造方法およびホーリーファイバ
CN100561260C (zh) 扩展三角晶格式光子带隙光纤
US20090194891A1 (en) Long period gratings on hollow-core fibers
US11428865B2 (en) Hollow core photonic bandgap optical fibres and methods of fabrication
JP2011170062A (ja) 光ファイバ及びその製造方法並びに光ファイバ母材及びその製造方法
US20180356589A1 (en) Optical fiber, optical system, and method for producing optical fiber
Birks et al. Multicore optical fibres for astrophotonics
JP2006017775A (ja) フォトニッククリスタルファイバ
RU2606796C1 (ru) Чирпированный микроструктурный волновод и способ его изготовления
US6738550B2 (en) Holey waveguide manufacture
JP2004352607A (ja) 光子結晶光ファイバ母材及びこれを利用した光子結晶光ファイバ
WO2013031484A1 (ja) ファイバ
JP2014228705A (ja) マルチコア光ファイバ及びその製造方法
JP2007127930A (ja) フォトニックバンドギャップファイバとその製造方法
JP2007041166A (ja) フォトニックバンドギャップファイバとその製造方法
KR101297522B1 (ko) 임의의 미세 형상 구조를 갖는 광도파관
JP2004507783A (ja) 光ファイバー構造体

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160315

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160405

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5916943

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250