JPH1095628A - 微細構造光ファイバ含有製品と微細構造光ファイバ製造法 - Google Patents
微細構造光ファイバ含有製品と微細構造光ファイバ製造法Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
Abstract
(57)【要約】
【課題】 新規非周期性微細構造光ファイバを提供す
る。 【手段】 コア領域とクラッド領域間の実効屈折率差Δ
が例えば、５％以上の高Δにすると通常＜２．５μｍの
基本モードのモードフィールド径が小さくコア領域の放
射光が高強度になり、本微細構造ファイバ例を挙げる
と、その固体コア領域５１は内部クラッド領域により囲
まれさらにこの内部クラッド領域は外部クラッド領域に
より囲まれ、これらクラッド領域はそのファイバ軸方向
に伸びる毛管ボイド５２、５３を有し外部クラッド領域
のボイド５３は内部クラッド領域のボイド５２より直径
が小さく実効屈折率が大きい特徴構造を有する。
る。 【手段】 コア領域とクラッド領域間の実効屈折率差Δ
が例えば、５％以上の高Δにすると通常＜２．５μｍの
基本モードのモードフィールド径が小さくコア領域の放
射光が高強度になり、本微細構造ファイバ例を挙げる
と、その固体コア領域５１は内部クラッド領域により囲
まれさらにこの内部クラッド領域は外部クラッド領域に
より囲まれ、これらクラッド領域はそのファイバ軸方向
に伸びる毛管ボイド５２、５３を有し外部クラッド領域
のボイド５３は内部クラッド領域のボイド５２より直径
が小さく実効屈折率が大きい特徴構造を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、“微細構造”光フ
ァイバに係り、特に、このような微細構造光ファイバを
含む製品およびシステム（ここでは総称して“製品”と
呼ぶ）ならびにこの微細構造光ファイバの製造法に関す
る。
ァイバに係り、特に、このような微細構造光ファイバを
含む製品およびシステム（ここでは総称して“製品”と
呼ぶ）ならびにこの微細構造光ファイバの製造法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信システムには通常多種多
様なファイバとファイバ系コンポーネントを有し、例え
ば、低損失伝送路ファイバ、Ｅｒドープ光ファイバの増
幅器ファイバ、分散補償ファイバおよびインライン屈折
率グレーティングを有するファイバが挙げられる。これ
らファイバではすべて、屈折率の比較的低い固体クラッ
ドにより囲まれた屈折率の比較的高い固体コアの存在に
基づく全内部反射によって導波が実現される。
様なファイバとファイバ系コンポーネントを有し、例え
ば、低損失伝送路ファイバ、Ｅｒドープ光ファイバの増
幅器ファイバ、分散補償ファイバおよびインライン屈折
率グレーティングを有するファイバが挙げられる。これ
らファイバではすべて、屈折率の比較的低い固体クラッ
ドにより囲まれた屈折率の比較的高い固体コアの存在に
基づく全内部反射によって導波が実現される。
【０００３】最近、例えば、次の文献のような、新しい
種類の光ファイバが提案された。すなわち、T.A.Birks
ら、Electronic Lettes 、Vol.31(22)、p.1941(October
1995)、およびJ.C.Knightら、Proceedings of OFC、PD
3-1(February 1996)が挙げられこれらを参照のこと。こ
の新しい光ファイバは、“光子結晶”または“光子バン
ドギャップ（ＰＢＧ）ファイバ”と呼ばれ、次の誘電体
構造を有する。すなわち、これは、屈折率が空間で周期
的に変動する、つまり、光波長のオーダー（例えば、約
１ないし２μｍ）の周期で、空間的（そのｘ−ｙ平面
で、ただし、ｚ座標つまりその構造体の縦座標には依存
せず無関係）に変動する、誘電体構造を有する。前記引
用文献の著者らによると、このような構造体では、ブラ
ッグ回折が生じ、この構造体がある値の波長と伝搬方向
で光子ストップバンドを示すことが可能となる。
種類の光ファイバが提案された。すなわち、T.A.Birks
ら、Electronic Lettes 、Vol.31(22)、p.1941(October
1995)、およびJ.C.Knightら、Proceedings of OFC、PD
3-1(February 1996)が挙げられこれらを参照のこと。こ
の新しい光ファイバは、“光子結晶”または“光子バン
ドギャップ（ＰＢＧ）ファイバ”と呼ばれ、次の誘電体
構造を有する。すなわち、これは、屈折率が空間で周期
的に変動する、つまり、光波長のオーダー（例えば、約
１ないし２μｍ）の周期で、空間的（そのｘ−ｙ平面
で、ただし、ｚ座標つまりその構造体の縦座標には依存
せず無関係）に変動する、誘電体構造を有する。前記引
用文献の著者らによると、このような構造体では、ブラ
ッグ回折が生じ、この構造体がある値の波長と伝搬方向
で光子ストップバンドを示すことが可能となる。
【０００４】このブラッグ回折の結果、ある波長の放射
光のみがその縦方向に伝搬でき、本質的に横方向に漏洩
することがない。したがって、この構造体は、通常の光
ファイバの屈折率導波型の場合と基本的に異なる機構で
導波を実現する導波構造体である。ＰＢＧファイバは、
ここで取上げる“微細構造”ファイバの一例である。前
記Birks らの文献の記載では、ＰＢＧファイバの利用
は、“このファイバの独特の性質から生まれる”もので
あり、仕上げをしたＰＢＧファイバは、水質汚染感応
性、つまりバイオセンサ、または貴ガスセンサへの利用
が可能であり、さらにはこの構造体の分極性から他の利
用が生ずることもまた可能である。このBirks らの文献
では、“…複数の積層と線引のプロセスにより”ＰＢＧ
ファイバを製造するための研究は進行中であることを明
らかにしている。
光のみがその縦方向に伝搬でき、本質的に横方向に漏洩
することがない。したがって、この構造体は、通常の光
ファイバの屈折率導波型の場合と基本的に異なる機構で
導波を実現する導波構造体である。ＰＢＧファイバは、
ここで取上げる“微細構造”ファイバの一例である。前
記Birks らの文献の記載では、ＰＢＧファイバの利用
は、“このファイバの独特の性質から生まれる”もので
あり、仕上げをしたＰＢＧファイバは、水質汚染感応
性、つまりバイオセンサ、または貴ガスセンサへの利用
が可能であり、さらにはこの構造体の分極性から他の利
用が生ずることもまた可能である。このBirks らの文献
では、“…複数の積層と線引のプロセスにより”ＰＢＧ
ファイバを製造するための研究は進行中であることを明
らかにしている。
【０００５】このKnightらの文献では、“巨視的スケー
ルで６角形シリカ／空気プリフォーム（導波するための
意図的欠陥を含め）を生成し次に光ファイバにそのサイ
ズを数桁小さく線引きして”ＰＢＧファイバを形成す
る。“この光子結晶の単位格子は、シリカのロッドの中
心部にドリルで穿孔しその外面上に６個の平面をフライ
ス削りして６角形断面を形成する。中心“欠陥”は、縦
軸方向の口径を有するロッドの代りに固体６角形ロッド
を置換し用いて導入する。この複合構造体の複数の線引
きにより、例えば、外平面間の直径が３４μｍで、空気
穴間のピッチが２．１μｍの、６角形断面のＰＢＧファ
イバが得られる。
ルで６角形シリカ／空気プリフォーム（導波するための
意図的欠陥を含め）を生成し次に光ファイバにそのサイ
ズを数桁小さく線引きして”ＰＢＧファイバを形成す
る。“この光子結晶の単位格子は、シリカのロッドの中
心部にドリルで穿孔しその外面上に６個の平面をフライ
ス削りして６角形断面を形成する。中心“欠陥”は、縦
軸方向の口径を有するロッドの代りに固体６角形ロッド
を置換し用いて導入する。この複合構造体の複数の線引
きにより、例えば、外平面間の直径が３４μｍで、空気
穴間のピッチが２．１μｍの、６角形断面のＰＢＧファ
イバが得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来のＰＢＧファ
イバの製造法は難しくコストもかかり、微細構造ファイ
バをもっと簡単に低コストで製造できる製造法が所望さ
れている。本出願はこのような製造法を開示するもので
あり、さらには、本出願は、この新規製造法により製造
可能な新規ファイバ（“非周期性微細構造”ファイバと
呼ぶことができ）ならびにその光ファイバ通信システム
および微細構造ファイバを含有する他の製品を開示する
ものである。以下に課題を解決するための手段の説明の
前にまず本出願の説明のための用語と定義を説明する。
イバの製造法は難しくコストもかかり、微細構造ファイ
バをもっと簡単に低コストで製造できる製造法が所望さ
れている。本出願はこのような製造法を開示するもので
あり、さらには、本出願は、この新規製造法により製造
可能な新規ファイバ（“非周期性微細構造”ファイバと
呼ぶことができ）ならびにその光ファイバ通信システム
および微細構造ファイバを含有する他の製品を開示する
ものである。以下に課題を解決するための手段の説明の
前にまず本出願の説明のための用語と定義を説明する。
【０００７】用語と定義 本出願において本発明者らは、“屈折率”と“実効屈折
率”を次にのように区別する。ある材料（ボイドも含
め）からなる特徴構造の屈折率はこの材料の通常の屈折
率である。これに対し、ファイバの（例えば、クラッド
領域の）特徴構造の“実効屈折率”は、このファイバの
シミュレーションにおいて、その実際のファイバと等し
い光学的性質を与える特徴構造の屈折率値である。もし
この特徴構造が実質的に均一（例えば、コア領域）であ
る場合、この特徴構造の実効屈折率はこの特徴構造の屈
折率と実質的に同じである。しかし、もしこの特徴構造
が不均一（例えば、マトリックス中に配置されたボイド
を有するクラッド領域）である場合、この特徴構造の実
効屈折率はそのボイドの屈折率ともまたそのマトリック
スの屈折率とも異なる。
率”を次にのように区別する。ある材料（ボイドも含
め）からなる特徴構造の屈折率はこの材料の通常の屈折
率である。これに対し、ファイバの（例えば、クラッド
領域の）特徴構造の“実効屈折率”は、このファイバの
シミュレーションにおいて、その実際のファイバと等し
い光学的性質を与える特徴構造の屈折率値である。もし
この特徴構造が実質的に均一（例えば、コア領域）であ
る場合、この特徴構造の実効屈折率はこの特徴構造の屈
折率と実質的に同じである。しかし、もしこの特徴構造
が不均一（例えば、マトリックス中に配置されたボイド
を有するクラッド領域）である場合、この特徴構造の実
効屈折率はそのボイドの屈折率ともまたそのマトリック
スの屈折率とも異なる。
【０００８】近似的に言って、不均一材料の実効屈折率
は、この材料の構成要素の屈折率の重量平均と考えるこ
とができる。２成分系材料の実効屈折率Ｎは、次の条件
を満たすことが知られている。 （ｎ1 ｎ2 ）／（ｆ1 ｎ2 2 ＋ｆ2 ｎ1 2 ）1/2 ≦Ｎ
≦（ｆ1 ｎ1 2 ＋ｆ2 ｎ2 2 ）1/2 ただし式中、ｎ1 とｎ2 はこの２成分の屈折率を表し、
さらにｆ1 とｆ2 はそのそれぞれの容積分率を表す。例
えば、５０容量パーセントの空気と５０容量パーセント
のシリカからなる材料の場合、これは、１．１６４≦Ｎ
≦１．２４５、となる。実効屈折率の正確な値は、例え
ば、マクスウェルの式のベクトル解を用いて、微細構造
光ファイバの導波性の数値シミュレーションにより得る
ことができる。このような計算は次例のようにこの分野
の当業者には知られている。
は、この材料の構成要素の屈折率の重量平均と考えるこ
とができる。２成分系材料の実効屈折率Ｎは、次の条件
を満たすことが知られている。 （ｎ1 ｎ2 ）／（ｆ1 ｎ2 2 ＋ｆ2 ｎ1 2 ）1/2 ≦Ｎ
≦（ｆ1 ｎ1 2 ＋ｆ2 ｎ2 2 ）1/2 ただし式中、ｎ1 とｎ2 はこの２成分の屈折率を表し、
さらにｆ1 とｆ2 はそのそれぞれの容積分率を表す。例
えば、５０容量パーセントの空気と５０容量パーセント
のシリカからなる材料の場合、これは、１．１６４≦Ｎ
≦１．２４５、となる。実効屈折率の正確な値は、例え
ば、マクスウェルの式のベクトル解を用いて、微細構造
光ファイバの導波性の数値シミュレーションにより得る
ことができる。このような計算は次例のようにこの分野
の当業者には知られている。
【０００９】例えば、J.D.Joannopoulosら、“Photonic
Crystals ”、Princeton University Press、1995、が
挙げられる。例えば、前記５０／５０の空気／シリカの
材料例の場合、本発明者らのシミュレーションでは、実
施例２に示すように、Ｎ〜１．２０であった。ここでフ
ァイバ領域の“有効直径”の用語は通常の意味を有す
る。例えば、ある実効屈折率Ｎｏのコアおよびある実効
屈折率Ｎｃのクラッドを有するファイバの場合、ある波
長λにおける有効コア直径は、その実際のファイバと同
じＶナンバを与えるステップインデックス屈折率分布の
そのコア直径である。クラッド特徴構造は、もしこのク
ラッド特徴構造の少くとも１個が周期性アレイの位置に
はないか、または他のクラッド特徴構造とある性質（例
えば、直径）が異なる場合、その第１のクラッド材料に
“非周期”的に配置されていることを指す。微細構造フ
ァイバの“Δ”は、（Ｎo −Ｎc ）／Ｎc 、ただし式
中、Ｎo とＮc は前記の定義の通り、である。
Crystals ”、Princeton University Press、1995、が
挙げられる。例えば、前記５０／５０の空気／シリカの
材料例の場合、本発明者らのシミュレーションでは、実
施例２に示すように、Ｎ〜１．２０であった。ここでフ
ァイバ領域の“有効直径”の用語は通常の意味を有す
る。例えば、ある実効屈折率Ｎｏのコアおよびある実効
屈折率Ｎｃのクラッドを有するファイバの場合、ある波
長λにおける有効コア直径は、その実際のファイバと同
じＶナンバを与えるステップインデックス屈折率分布の
そのコア直径である。クラッド特徴構造は、もしこのク
ラッド特徴構造の少くとも１個が周期性アレイの位置に
はないか、または他のクラッド特徴構造とある性質（例
えば、直径）が異なる場合、その第１のクラッド材料に
“非周期”的に配置されていることを指す。微細構造フ
ァイバの“Δ”は、（Ｎo −Ｎc ）／Ｎc 、ただし式
中、Ｎo とＮc は前記の定義の通り、である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、微細構造
ファイバが従来この技術分野で明らかにされた完全周期
性“クラッド”微細構造を有する必要がないことを発見
した。実際今まで、本発明者らは、微細構造光ファイバ
において光子バンドギャップの存在を検証することがで
きなかった。ところが、本発明者らは、微細構造光ファ
イバが光導波路としての役目をし、従来の光ファイバで
は得ることができなかった性質を有することが、このフ
ァイバがある簡単な条件を満たす場合に、可能であるこ
とを発見した。これらの性質の中には、コアとクラッド
間の実効屈折率差をドーピングにより得られる屈折率差
よりもっと大きくできるものが挙げられる。このような
微細構造光ファイバは、光ファイバ通信システムにおい
て、例えば、分散補償ファイバ、光感応性ファイバ、ま
た希土類ドープ光ファイバ、として、好都合に使用する
ことが可能である。
ファイバが従来この技術分野で明らかにされた完全周期
性“クラッド”微細構造を有する必要がないことを発見
した。実際今まで、本発明者らは、微細構造光ファイバ
において光子バンドギャップの存在を検証することがで
きなかった。ところが、本発明者らは、微細構造光ファ
イバが光導波路としての役目をし、従来の光ファイバで
は得ることができなかった性質を有することが、このフ
ァイバがある簡単な条件を満たす場合に、可能であるこ
とを発見した。これらの性質の中には、コアとクラッド
間の実効屈折率差をドーピングにより得られる屈折率差
よりもっと大きくできるものが挙げられる。このような
微細構造光ファイバは、光ファイバ通信システムにおい
て、例えば、分散補償ファイバ、光感応性ファイバ、ま
た希土類ドープ光ファイバ、として、好都合に使用する
ことが可能である。
【００１１】本発明は、次のような微細構造光ファイバ
を含有する製品（例えば、光ファイバ通信システム）に
おいて実現される。すなわち、本微細構造光ファイバ
は、クラッド領域により囲まれた（通常固体）コア領域
を有し、該クラッド領域は間隔をおいて配置された複数
のクラッド特徴構造を有し、該クラッド特徴構造はその
ファイバ軸方向に長く伸び第１のクラッド材料中に配置
されたクラッド特徴構造であり、該コア領域は有効直径
ｄo および実効屈折率Ｎc を有し、該クラッド特徴構造
は前記第１のクラッド材料の屈折率と異なる屈折率を有
し、おいび前記クラッド領域はＮo より小さい実効屈折
率を有する微細構造光ファイバである。本微細構造光フ
ァイバにおいて、特に重要なことは、前記クラッド特徴
構造が前記第１のクラッド材料中に非周期性に配置され
ていることである。
を含有する製品（例えば、光ファイバ通信システム）に
おいて実現される。すなわち、本微細構造光ファイバ
は、クラッド領域により囲まれた（通常固体）コア領域
を有し、該クラッド領域は間隔をおいて配置された複数
のクラッド特徴構造を有し、該クラッド特徴構造はその
ファイバ軸方向に長く伸び第１のクラッド材料中に配置
されたクラッド特徴構造であり、該コア領域は有効直径
ｄo および実効屈折率Ｎc を有し、該クラッド特徴構造
は前記第１のクラッド材料の屈折率と異なる屈折率を有
し、おいび前記クラッド領域はＮo より小さい実効屈折
率を有する微細構造光ファイバである。本微細構造光フ
ァイバにおいて、特に重要なことは、前記クラッド特徴
構造が前記第１のクラッド材料中に非周期性に配置され
ていることである。
【００１２】本発明の微細構造光ファイバは、単一モー
ドファイバまたは多モード（通常は若干数のみのモー
ド）ファイバとすることが可能である。このコア領域は
通常固体で、均一かまたは組合わせ材料（例えば、内部
Ｓｉコア領域と外部ＳｉＯ2 コア領域）かのいずれかで
あるが、液体であることも可能である。例えば、このコ
ア領域にガラス毛管を有し、ファイバ線引き後にこの毛
管に液体を引き入れる例である。現在好ましい実施の形
態では、例えば、このコア領域は（ドープしたまたはド
ープしなかった）シリカ、その第１のクラッド材料はシ
リカ、およびそのクラッド特徴構造はボイドである例が
挙げられる。しかし、このコア領域はその第１のクラッ
ド領域と同じ組成である必要はなく、および／またはそ
のクラッド特徴構造がボイドである必要もない。
ドファイバまたは多モード（通常は若干数のみのモー
ド）ファイバとすることが可能である。このコア領域は
通常固体で、均一かまたは組合わせ材料（例えば、内部
Ｓｉコア領域と外部ＳｉＯ2 コア領域）かのいずれかで
あるが、液体であることも可能である。例えば、このコ
ア領域にガラス毛管を有し、ファイバ線引き後にこの毛
管に液体を引き入れる例である。現在好ましい実施の形
態では、例えば、このコア領域は（ドープしたまたはド
ープしなかった）シリカ、その第１のクラッド材料はシ
リカ、およびそのクラッド特徴構造はボイドである例が
挙げられる。しかし、このコア領域はその第１のクラッ
ド領域と同じ組成である必要はなく、および／またはそ
のクラッド特徴構造がボイドである必要もない。
【００１３】例えば、このコアはシリコン内部コアとし
（このコアに高い実効屈折率を与え）またはそのクラッ
ド特徴構造が、所定の屈折率を有するポリマー、液晶材
料またはＦドープシリカとすることも可能である。この
技術分野の当業者であれば認められることであるが、こ
のクラッド特徴構造の厳密な周期性は従来必要とした
が、この厳密な周期性が不要となると、微細構造ファイ
バを容易に製造できるようになり（さらにこのようなフ
ァイバの新規製造法も可能となる）。この必要条件が不
要になるというのは、本発明者らの、ブラッグ回折は微
細構造ファイバにおける光導波に必要な条件ではなく、
さらにはこのようなファイバは有効な屈折率導波型とす
ることができる、という認識に基づくものである。
（このコアに高い実効屈折率を与え）またはそのクラッ
ド特徴構造が、所定の屈折率を有するポリマー、液晶材
料またはＦドープシリカとすることも可能である。この
技術分野の当業者であれば認められることであるが、こ
のクラッド特徴構造の厳密な周期性は従来必要とした
が、この厳密な周期性が不要となると、微細構造ファイ
バを容易に製造できるようになり（さらにこのようなフ
ァイバの新規製造法も可能となる）。この必要条件が不
要になるというのは、本発明者らの、ブラッグ回折は微
細構造ファイバにおける光導波に必要な条件ではなく、
さらにはこのようなファイバは有効な屈折率導波型とす
ることができる、という認識に基づくものである。
【００１４】例を挙げて説明すると、本発明の現在好ま
しい微細構造ファイバは、内部クラッド領域と外部クラ
ッド領域を有し、この内部クラッド領域のクラッド特徴
構造はボイドで外部クラッド領域のボイドより直径が大
きいものである。ここでこの内部クラッド領域は、その
外部クラッド領域の実効屈折率Ｎcoより小さい実効屈折
率Ｎciを有する。均一なシリカ外部クラッドは強さの理
由から通常設けられる。このファイバは、所定の波長λ
（例えば、１．５５μｍ）と基本導波モードで、大きい
分散（例えば、−３００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより負の大き
い分散）を与えることができ、そこで分散補償に好都合
に使用することができる。さらには、このファイバは分
散スロープが大きく、このファイバはかなりの波長範
囲、例えば、２０ｎｍ以上で、分散補償を与えることが
できる。
しい微細構造ファイバは、内部クラッド領域と外部クラ
ッド領域を有し、この内部クラッド領域のクラッド特徴
構造はボイドで外部クラッド領域のボイドより直径が大
きいものである。ここでこの内部クラッド領域は、その
外部クラッド領域の実効屈折率Ｎcoより小さい実効屈折
率Ｎciを有する。均一なシリカ外部クラッドは強さの理
由から通常設けられる。このファイバは、所定の波長λ
（例えば、１．５５μｍ）と基本導波モードで、大きい
分散（例えば、−３００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより負の大き
い分散）を与えることができ、そこで分散補償に好都合
に使用することができる。さらには、このファイバは分
散スロープが大きく、このファイバはかなりの波長範
囲、例えば、２０ｎｍ以上で、分散補償を与えることが
できる。
【００１５】また、このファイバは、例えば、２．５μ
ｍより小さい波長と基本モードで、小さいモードフィー
ルド径を有することができる。そのコア領域に光感応性
材料を有する本発明のファイバは、光ファイバグレーテ
ィングに好都合に使用することができ、さらにはそのコ
ア領域に１種以上の稀土類（例えば、Ｅｒ）を含むファ
イバは、ファイバ増幅器および／またはレーザに好都合
に使用することができる。これら用途はすべて本発明の
微細構造ファイバで大きいΔが達成できこれから得るこ
とができるものである。本発明はまた微細構造光ファイ
バの製造法を提供し実現する。本方法には、コア要素
（例えば、シリカロッド）と複数の毛管（例えば、シリ
カ管）を提供するステップがある。
ｍより小さい波長と基本モードで、小さいモードフィー
ルド径を有することができる。そのコア領域に光感応性
材料を有する本発明のファイバは、光ファイバグレーテ
ィングに好都合に使用することができ、さらにはそのコ
ア領域に１種以上の稀土類（例えば、Ｅｒ）を含むファ
イバは、ファイバ増幅器および／またはレーザに好都合
に使用することができる。これら用途はすべて本発明の
微細構造ファイバで大きいΔが達成できこれから得るこ
とができるものである。本発明はまた微細構造光ファイ
バの製造法を提供し実現する。本方法には、コア要素
（例えば、シリカロッド）と複数の毛管（例えば、シリ
カ管）を提供するステップがある。
【００１６】この毛管は、通常そのコア要素を管束バン
ドルの中心にした管束バンドルとして配列される。この
管束バンドルは１個以上のオーバクラッド管により一緒
に保持され、このオーバクラッド管はその管束バンドル
にコラプスされる。次にこのように調製されたプリフォ
ームからそのファイバを線引きする。重要なことは、こ
の管束バンドルを組立てる前または後に、この管束バン
ドルの一端を封止し、この管束バンドル（プリフォー
ム）の他端からそのファイバの線引きを行うことであ
る。この毛管のボイドにおいて得られる内圧がこの毛管
のボイドを開いたままにする役目をする。他方でこの毛
管間のボイドは開いたままであり、線引きの際に容易に
コラプスする。以上述べた方法は、周期性または非周期
性のクラッド特徴構造の場合に実施することができる方
法であるが、後者の場合、そのクラッド特徴構造はサイ
ズも変動し不規則に配置することができるが、これは得
られたファイバの実効屈折率分布がこのファイバが所望
導波モードをサポートするような分布の場合のみ可能と
なる。
ドルの中心にした管束バンドルとして配列される。この
管束バンドルは１個以上のオーバクラッド管により一緒
に保持され、このオーバクラッド管はその管束バンドル
にコラプスされる。次にこのように調製されたプリフォ
ームからそのファイバを線引きする。重要なことは、こ
の管束バンドルを組立てる前または後に、この管束バン
ドルの一端を封止し、この管束バンドル（プリフォー
ム）の他端からそのファイバの線引きを行うことであ
る。この毛管のボイドにおいて得られる内圧がこの毛管
のボイドを開いたままにする役目をする。他方でこの毛
管間のボイドは開いたままであり、線引きの際に容易に
コラプスする。以上述べた方法は、周期性または非周期
性のクラッド特徴構造の場合に実施することができる方
法であるが、後者の場合、そのクラッド特徴構造はサイ
ズも変動し不規則に配置することができるが、これは得
られたファイバの実効屈折率分布がこのファイバが所望
導波モードをサポートするような分布の場合のみ可能と
なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】この技術分野の当業者であれは認
められることであるが、ここで注目する微細構造ファイ
バは、このファイバの縦（ｚ）座標に垂直な平面のｘ−
ｙ平面では大きさが有限（例えば、約１２５μｍの直
径）であり、また縦長さ方向では長さが実質的に無限
（例えば、メートルまたはキロメートルの程度）であ
る。Birks らにより提唱されたように、ＰＢＧファイバ
は中心構造特徴を有し（ただしこれは“欠陥”と呼ばれ
るが、ここで強調する必要があることは、この用語はあ
る点で他の均質なアレイの要素とは異なる要素が存在す
ることを示すのに用いられ、不良箇所や意図せぬ特徴構
造を指すものではなく）、これはクラッド特徴構造の周
期性アレイにより囲まれる中心構造特徴である。ここで
本発明者らはこの欠陥を“コア領域”として言及する。
められることであるが、ここで注目する微細構造ファイ
バは、このファイバの縦（ｚ）座標に垂直な平面のｘ−
ｙ平面では大きさが有限（例えば、約１２５μｍの直
径）であり、また縦長さ方向では長さが実質的に無限
（例えば、メートルまたはキロメートルの程度）であ
る。Birks らにより提唱されたように、ＰＢＧファイバ
は中心構造特徴を有し（ただしこれは“欠陥”と呼ばれ
るが、ここで強調する必要があることは、この用語はあ
る点で他の均質なアレイの要素とは異なる要素が存在す
ることを示すのに用いられ、不良箇所や意図せぬ特徴構
造を指すものではなく）、これはクラッド特徴構造の周
期性アレイにより囲まれる中心構造特徴である。ここで
本発明者らはこの欠陥を“コア領域”として言及する。
【００１８】このコア領域は、実際一般的には中心に配
置されるが、そのファイバ構造の中心にある必要はな
い。ＰＢＧファイバのコア領域はこの構造の対称性を破
るものである。それは、例えば、サイズの点で、または
屈折率の点で、のように広く種々の点のいずれでもその
クラッド特徴構造と異なることが可能なものである。後
者の屈折率は、例えば、１（空気）から１．４５（シリ
カ）ないし、さらには種々のガラスまたはガラスではな
い、例えば、半導体のような材料に付随するもっと大き
な値まで、広く変り得る。実際基本的にコア領域の選択
に加える唯一の限定はそのファイバの製造プロセスとの
適合性である。ＰＢＧファイバのクラッド特徴構造も同
じようにボイドまたはマトリックス（第１の材料）中に
配置された何らかの適当な（第２の）材料とすることが
できる。
置されるが、そのファイバ構造の中心にある必要はな
い。ＰＢＧファイバのコア領域はこの構造の対称性を破
るものである。それは、例えば、サイズの点で、または
屈折率の点で、のように広く種々の点のいずれでもその
クラッド特徴構造と異なることが可能なものである。後
者の屈折率は、例えば、１（空気）から１．４５（シリ
カ）ないし、さらには種々のガラスまたはガラスではな
い、例えば、半導体のような材料に付随するもっと大き
な値まで、広く変り得る。実際基本的にコア領域の選択
に加える唯一の限定はそのファイバの製造プロセスとの
適合性である。ＰＢＧファイバのクラッド特徴構造も同
じようにボイドまたはマトリックス（第１の材料）中に
配置された何らかの適当な（第２の）材料とすることが
できる。
【００１９】これらの特徴構造は、周期性アレイを形成
するよう配置されるが、このアレイのサイトの中の１個
のサイトが前記コア領域により占拠されるように周期性
アレイを形成するよう配置される。例えば、図１に模式
的に示すように、このアレイは、３角形対称図形に配置
された複数のある直径の長いボイドで形成され、ここで
符号番号１０はＰＢＧファイバ例の断面を、符号番号１
１はそのコア領域を、符号番号１２はそのクラッド特徴
構造アレイを、および符号番号１３はこのアレイの“単
位格子”例をそれぞれ示す。このアレイは必ずしも対称
３角形の単位格子を持つとは限らない。可能な他のアレ
イの中には、４角形単位格子のアレイや、６角形単位格
子のアレイも挙げられ、この後者は図２に模式図的に示
し、ここ符号番号２３は６角形単位格子例を示す。
するよう配置されるが、このアレイのサイトの中の１個
のサイトが前記コア領域により占拠されるように周期性
アレイを形成するよう配置される。例えば、図１に模式
的に示すように、このアレイは、３角形対称図形に配置
された複数のある直径の長いボイドで形成され、ここで
符号番号１０はＰＢＧファイバ例の断面を、符号番号１
１はそのコア領域を、符号番号１２はそのクラッド特徴
構造アレイを、および符号番号１３はこのアレイの“単
位格子”例をそれぞれ示す。このアレイは必ずしも対称
３角形の単位格子を持つとは限らない。可能な他のアレ
イの中には、４角形単位格子のアレイや、６角形単位格
子のアレイも挙げられ、この後者は図２に模式図的に示
し、ここ符号番号２３は６角形単位格子例を示す。
【００２０】本発明者らは、前記引用文献により要求さ
れた厳しい要求条件はかなり緩和できることを発見し
た。特に、本発明者らは、このファイバのｘ−ｙ面（断
面）における周期性は必要がないことを発見した。その
代りこのファイバは、コア領域がこのコア領域を囲むク
ラッド領域の実効屈折率より十分高い実効屈折率を有す
ることが必要であり、さらには複数の、例えば、毛管ボ
イドのような微細構造のクラッド特徴構造を有すること
が必要であり、ただしこのクラッド特徴構造は必ずしも
周期性アレイを形成する必要はない。実際このクラッド
特徴構造は、そのファイバが適当な実効屈折率分布を有
する限り、さらにはランダムに分布したりサイズや他の
適当な性質が変動したりすることも可能である。これが
当然明らかなことであるが従来のＰＢＧファイバとの重
要な違いである。
れた厳しい要求条件はかなり緩和できることを発見し
た。特に、本発明者らは、このファイバのｘ−ｙ面（断
面）における周期性は必要がないことを発見した。その
代りこのファイバは、コア領域がこのコア領域を囲むク
ラッド領域の実効屈折率より十分高い実効屈折率を有す
ることが必要であり、さらには複数の、例えば、毛管ボ
イドのような微細構造のクラッド特徴構造を有すること
が必要であり、ただしこのクラッド特徴構造は必ずしも
周期性アレイを形成する必要はない。実際このクラッド
特徴構造は、そのファイバが適当な実効屈折率分布を有
する限り、さらにはランダムに分布したりサイズや他の
適当な性質が変動したりすることも可能である。これが
当然明らかなことであるが従来のＰＢＧファイバとの重
要な違いである。
【００２１】図５に非周期性微細構造光ファイバの適当
な部分を模式的に図示する。この構造には、固体コア領
域５１があり、これは内部クラッド領域に囲まれてお
り、この内部クラッド領域には第１のクラッド特徴構造
５２があり、これは基本的には６角形に配置されてお
り、この内部クラッド領域は外部クラッド領域により囲
まれており、この外部クラッド領域には第２のクラッド
特徴構造５３がある、ただしその全部は図示していな
い。例えば、このクラッド特徴構造はボイドであり、こ
の構造の残りはガラス、例えば、シリカである。特定の
実施の形態を挙げると、それぞれこの第１のクラッド特
徴構造は直径が０．８３３μｍ、第２のクラッド特徴構
造は直径が０．６８８μｍであり、このクラッド特徴構
造の中心間の間隔は０．９２５μｍである。この第１の
クラッド特徴構造はコア領域５１の内接円が１．０１７
μｍとなるように配置される。
な部分を模式的に図示する。この構造には、固体コア領
域５１があり、これは内部クラッド領域に囲まれてお
り、この内部クラッド領域には第１のクラッド特徴構造
５２があり、これは基本的には６角形に配置されてお
り、この内部クラッド領域は外部クラッド領域により囲
まれており、この外部クラッド領域には第２のクラッド
特徴構造５３がある、ただしその全部は図示していな
い。例えば、このクラッド特徴構造はボイドであり、こ
の構造の残りはガラス、例えば、シリカである。特定の
実施の形態を挙げると、それぞれこの第１のクラッド特
徴構造は直径が０．８３３μｍ、第２のクラッド特徴構
造は直径が０．６８８μｍであり、このクラッド特徴構
造の中心間の間隔は０．９２５μｍである。この第１の
クラッド特徴構造はコア領域５１の内接円が１．０１７
μｍとなるように配置される。
【００２２】この技術分野の当業者であれば認められる
ことであるが、このコア領域はガラスからできており、
これは実効屈折率が実質的にはそのガラスの屈折率に等
しい。この内部クラッド領域はその外部クラッド領域よ
りボイド対ガラスの比率が大きい。したがって、この内
部クラッド領域は、その外部クラッド領域より実効屈折
率が低い、ただし両クラッド領域はそのコア領域より実
効屈折率が低い。図６に前記微細構造ファイバ例の計算
分散スペクトルを示し、ただしこのガラスはシリカであ
り、毛管特徴構造は空気である。破線の曲線６２は９４
ｋｍの市販５Ｄ（商標）ファイバの負の分散スペクトル
である。図６に見ることができるように、本発明の１ｋ
ｍのファイバは、通常の９４ｋｍの単一モードの伝送フ
ァイバの分散を、２０ｎｍ以上例えば、約５０ｎｍのス
ペクトル範囲で完全に補償する。
ことであるが、このコア領域はガラスからできており、
これは実効屈折率が実質的にはそのガラスの屈折率に等
しい。この内部クラッド領域はその外部クラッド領域よ
りボイド対ガラスの比率が大きい。したがって、この内
部クラッド領域は、その外部クラッド領域より実効屈折
率が低い、ただし両クラッド領域はそのコア領域より実
効屈折率が低い。図６に前記微細構造ファイバ例の計算
分散スペクトルを示し、ただしこのガラスはシリカであ
り、毛管特徴構造は空気である。破線の曲線６２は９４
ｋｍの市販５Ｄ（商標）ファイバの負の分散スペクトル
である。図６に見ることができるように、本発明の１ｋ
ｍのファイバは、通常の９４ｋｍの単一モードの伝送フ
ァイバの分散を、２０ｎｍ以上例えば、約５０ｎｍのス
ペクトル範囲で完全に補償する。
【００２３】前述のように、図５は本ファイバの第２の
クラッド特徴構造のすべてを示してはいない。本発明者
らのシミュレーションでは、少くとも４“層”の第２の
毛管特徴構造を与えねばならないことを示している。通
常、この微細構造クラッド領域は、機械的な理由から、
基本的に光学的に不活性になるようそのコア領域から十
分離れた固体ガラスクラッドにより囲まれている。以上
説明した非周期性微細構造ファイバは大きい負の分散と
負の分散スロープを有するファイバ例である。このよう
なファイバは分散補償ファイバとして好都合に用いるこ
とができる。前述のように、この非周期性は第１と第２
のクラッド特徴構造の両者の存在に起因するものであ
り、さらにはこの第２のクラッド特徴構造もまた非周期
的に配置することも可能である。
クラッド特徴構造のすべてを示してはいない。本発明者
らのシミュレーションでは、少くとも４“層”の第２の
毛管特徴構造を与えねばならないことを示している。通
常、この微細構造クラッド領域は、機械的な理由から、
基本的に光学的に不活性になるようそのコア領域から十
分離れた固体ガラスクラッドにより囲まれている。以上
説明した非周期性微細構造ファイバは大きい負の分散と
負の分散スロープを有するファイバ例である。このよう
なファイバは分散補償ファイバとして好都合に用いるこ
とができる。前述のように、この非周期性は第１と第２
のクラッド特徴構造の両者の存在に起因するものであ
り、さらにはこの第２のクラッド特徴構造もまた非周期
的に配置することも可能である。
【００２４】一般的にこの微細構造クラッド特徴構造は
次のように配置する必要がある。すなわち、このクラッ
ド領域は伝搬放射光モードをサポートするよう第２のコ
アの役目ををするのに十分にｘ−ｙ面のマトリックス領
域量を含有しないよう配置する必要がある。この条件
は、その微細構造クラッドがそのコア領域より面積が広
い（そのｘ−ｙ面で）微細構造非含有領域を含まない場
合、満たされることが多い。さらに一般的にはこの微細
構造クラッド特徴構造は次のように（そのｘ−ｙ面にお
いて）分布されなければならない。すなわち、（Ｎo ＋
Ｎc ）／２より大きい実効屈折率、ただしＮc は妥当な
クラッド領域の実効屈折率である、を持つそのコア領域
以上の寸法（ｘ−ｙ面）を有するクラッド領域が存在し
ないように分布されなければならない。
次のように配置する必要がある。すなわち、このクラッ
ド領域は伝搬放射光モードをサポートするよう第２のコ
アの役目ををするのに十分にｘ−ｙ面のマトリックス領
域量を含有しないよう配置する必要がある。この条件
は、その微細構造クラッドがそのコア領域より面積が広
い（そのｘ−ｙ面で）微細構造非含有領域を含まない場
合、満たされることが多い。さらに一般的にはこの微細
構造クラッド特徴構造は次のように（そのｘ−ｙ面にお
いて）分布されなければならない。すなわち、（Ｎo ＋
Ｎc ）／２より大きい実効屈折率、ただしＮc は妥当な
クラッド領域の実効屈折率である、を持つそのコア領域
以上の寸法（ｘ−ｙ面）を有するクラッド領域が存在し
ないように分布されなければならない。
【００２５】次に特定の現在好ましい実施形態の微細構
造ファイバの製造法を説明する。この方法を、適当な小
さい変更も含め、用いて前述の非周期性微細構造ファイ
バを製造することができる。シリカ毛管（例えば、外径
が０．７１８ｍｍ，内径が０．５０８ｍｍ、長さが１２
インチ）をその一端で封止し、これを高密充填の配置に
束ね管束バンドルとする。中心の毛管を、内径の異なる
（例えば、内径の小さい）シリカ管、または同じ外径の
シリカロッド、により置換する。シリカ管をこの、例え
ば、１６９本のシリカ毛管の管束バンドル上に置き、こ
れをその高密充填配置を保持するようにその管束バンド
ルへコラプスする。ここで得られたプリフォームは通常
の線引き炉の高温領域に入れてこの毛管の非封止端を加
熱する。
造ファイバの製造法を説明する。この方法を、適当な小
さい変更も含め、用いて前述の非周期性微細構造ファイ
バを製造することができる。シリカ毛管（例えば、外径
が０．７１８ｍｍ，内径が０．５０８ｍｍ、長さが１２
インチ）をその一端で封止し、これを高密充填の配置に
束ね管束バンドルとする。中心の毛管を、内径の異なる
（例えば、内径の小さい）シリカ管、または同じ外径の
シリカロッド、により置換する。シリカ管をこの、例え
ば、１６９本のシリカ毛管の管束バンドル上に置き、こ
れをその高密充填配置を保持するようにその管束バンド
ルへコラプスする。ここで得られたプリフォームは通常
の線引き炉の高温領域に入れてこの毛管の非封止端を加
熱する。
【００２６】適当な温度（例えば、摂氏２０００度）に
達すると、このプリフォームの加熱端からファイバに線
引きする。例えば、プリフォーム供給速度例は、０．４
ないし３．５ｍｍ／分の範囲で、さらに線引き速度例
は、０．２ないし０．５ｍ／秒の範囲である。線引き
は、例えば、アルゴンのような不活性雰囲気で通常行わ
れる。最初、このシリカ毛管の未封止端は通常表面張力
で閉じるが、各“管”内にある容積の空気で封止する。
このプリフォームからファイバに線引きされるにしたが
って、この空気に許容可能な容積は減少し、付随して圧
力は上昇する。この上昇は、この圧力がその表面張力と
毛管力を越えるまで続き、そしてこの封止した管を開か
せる。
達すると、このプリフォームの加熱端からファイバに線
引きする。例えば、プリフォーム供給速度例は、０．４
ないし３．５ｍｍ／分の範囲で、さらに線引き速度例
は、０．２ないし０．５ｍ／秒の範囲である。線引き
は、例えば、アルゴンのような不活性雰囲気で通常行わ
れる。最初、このシリカ毛管の未封止端は通常表面張力
で閉じるが、各“管”内にある容積の空気で封止する。
このプリフォームからファイバに線引きされるにしたが
って、この空気に許容可能な容積は減少し、付随して圧
力は上昇する。この上昇は、この圧力がその表面張力と
毛管力を越えるまで続き、そしてこの封止した管を開か
せる。
【００２７】一般的にこの封止した管圧は、自己制御で
あって、所望の直径にこのファイバが線引きされるにし
たがってこのシリカの断面積対このシリカの孔の面積が
一定になるようにされる。このファイバは通常のように
被覆することができる。この毛管の一端は、ファイバを
管束バンドルにする前にまたはバンドルにした後に、封
止することができる。この封止した管はその封止した空
気のため開いたままであるが、この管の間の隙間の空間
はなくなる、というのはこの空間はその大気に開いたま
まであり、そこで圧力はその表面張力を補償するよう上
昇しない。このようにして得られた構造は、実質的に図
１に示すように、コア領域がありさらにシリカ本体に毛
管ボイドの規則的なアレイがある。
あって、所望の直径にこのファイバが線引きされるにし
たがってこのシリカの断面積対このシリカの孔の面積が
一定になるようにされる。このファイバは通常のように
被覆することができる。この毛管の一端は、ファイバを
管束バンドルにする前にまたはバンドルにした後に、封
止することができる。この封止した管はその封止した空
気のため開いたままであるが、この管の間の隙間の空間
はなくなる、というのはこの空間はその大気に開いたま
まであり、そこで圧力はその表面張力を補償するよう上
昇しない。このようにして得られた構造は、実質的に図
１に示すように、コア領域がありさらにシリカ本体に毛
管ボイドの規則的なアレイがある。
【００２８】ここで注記点は、微細構造アレイはこの隙
間の空間が閉じる必要がない場合でも生成されることで
ある。このような構造もまた導波性を示すことができ
る。このボイドの中心間の間隔（ピッチ）は、特にその
毛管の外径とその延伸比の関数であり、またこの空気対
ガラス比は特に毛管の壁の厚さの関数である。このファ
イバ直径はそのプリフォームの通常のオーバクッラディ
ングにより独立して増加することができ、さらにオーバ
クッラディングは、ファイバ強さを増加したり、さらに
は切断、接続およびファイバ直径に関して標準化された
他の操作を容易にするために、望ましい場合が多い。以
上述べた方法は異なる対称性のアレイを形成するために
も容易に適用できることはこの技術分野の当業者であれ
ば認められることである。
間の空間が閉じる必要がない場合でも生成されることで
ある。このような構造もまた導波性を示すことができ
る。このボイドの中心間の間隔（ピッチ）は、特にその
毛管の外径とその延伸比の関数であり、またこの空気対
ガラス比は特に毛管の壁の厚さの関数である。このファ
イバ直径はそのプリフォームの通常のオーバクッラディ
ングにより独立して増加することができ、さらにオーバ
クッラディングは、ファイバ強さを増加したり、さらに
は切断、接続およびファイバ直径に関して標準化された
他の操作を容易にするために、望ましい場合が多い。以
上述べた方法は異なる対称性のアレイを形成するために
も容易に適用できることはこの技術分野の当業者であれ
ば認められることである。
【００２９】例えば、シリカ毛管の代りにシリカ・ロッ
ド（または異なる内径の毛管）を適宜適用し本方法を用
いて図２に示す種類の６角形アレイの単位格子を有する
微細構造ファイバを製造することができる。もしくは本
方法を変形してボイドの代りに固体クラッド特徴構造を
有する微細構造ファイバを与えることができる。所望の
第２の材料（例えば、Ｆドープシリカ）をその第１の材
料（例えば、シリカ）管の内面にその特徴構造の直径を
決める厚さに堆積し、そしてそのプリフォームからファ
イバを線引き、ただしその管の端部を封止しないで、こ
れによりこの管のコラプスを容易にするが、この点以外
実質的に以上述べたようにファイバの線引きを行う。
ド（または異なる内径の毛管）を適宜適用し本方法を用
いて図２に示す種類の６角形アレイの単位格子を有する
微細構造ファイバを製造することができる。もしくは本
方法を変形してボイドの代りに固体クラッド特徴構造を
有する微細構造ファイバを与えることができる。所望の
第２の材料（例えば、Ｆドープシリカ）をその第１の材
料（例えば、シリカ）管の内面にその特徴構造の直径を
決める厚さに堆積し、そしてそのプリフォームからファ
イバを線引き、ただしその管の端部を封止しないで、こ
れによりこの管のコラプスを容易にするが、この点以外
実質的に以上述べたようにファイバの線引きを行う。
【００３０】さらにまたはこのボイドを融点がその毛管
材料より低い金属またはガラスで充填することも可能で
ある。これは、その金属または第２のガラスを線引き炉
からの熱に暴露して溶融させてこのボイドに、場合に応
じ減圧にして、流入させ、その一方でこの毛管ガラスは
実質的に変形しないよう十分に硬く変らないままとして
実現する。ここで適当な金属には、Ａｌ、Ｐｂ、Ａｕ、
ＡｇおよびＣｕ、さらには他の例の中には、W.H.Grodki
ewicz ら、Mat.Res.Bull.,Vol.10(10),p.1085(1975) に
記載のものが挙げられる。適当な、第２のガラスには、
好ましくは、その操作温度で比較的低（“溶融”）粘度
でなければならず、これに対しその毛管材料はその温度
で比較的硬い材料である。この第２の材料対第１の材料
の比（前に挙げた空気対ガラス比と同様に）は特にその
第１の材料管の壁の厚さの関数である。
材料より低い金属またはガラスで充填することも可能で
ある。これは、その金属または第２のガラスを線引き炉
からの熱に暴露して溶融させてこのボイドに、場合に応
じ減圧にして、流入させ、その一方でこの毛管ガラスは
実質的に変形しないよう十分に硬く変らないままとして
実現する。ここで適当な金属には、Ａｌ、Ｐｂ、Ａｕ、
ＡｇおよびＣｕ、さらには他の例の中には、W.H.Grodki
ewicz ら、Mat.Res.Bull.,Vol.10(10),p.1085(1975) に
記載のものが挙げられる。適当な、第２のガラスには、
好ましくは、その操作温度で比較的低（“溶融”）粘度
でなければならず、これに対しその毛管材料はその温度
で比較的硬い材料である。この第２の材料対第１の材料
の比（前に挙げた空気対ガラス比と同様に）は特にその
第１の材料管の壁の厚さの関数である。
【００３１】さらにまた、例えば、非周期性微細構造フ
ァイバは、その材料のガラス／空気比が制御できる場
合、多孔質材料（代表的には多孔質ガラス、例えば、シ
リカゲル）からも製造することできる。多孔質シリカ本
体を製造する既知のゾル／ゲル法によりこのような制御
が可能である。多孔質ガラス・クラッド領域を有するプ
レフォームからのファイバ線引きからランダムに分布し
た細長いボイドが得られることが期待できる。微細構造
ファイバの導波性は、通常の屈折率導波型ファイバの場
合と同様に、ファイバの幾何的形状と実効屈折率分布に
左右される。通常のファイバの場合と同様に、コンピュ
ータ・シミュレーションを用いて所望の性質や特性を与
える特定の構造を決めることができる。
ァイバは、その材料のガラス／空気比が制御できる場
合、多孔質材料（代表的には多孔質ガラス、例えば、シ
リカゲル）からも製造することできる。多孔質シリカ本
体を製造する既知のゾル／ゲル法によりこのような制御
が可能である。多孔質ガラス・クラッド領域を有するプ
レフォームからのファイバ線引きからランダムに分布し
た細長いボイドが得られることが期待できる。微細構造
ファイバの導波性は、通常の屈折率導波型ファイバの場
合と同様に、ファイバの幾何的形状と実効屈折率分布に
左右される。通常のファイバの場合と同様に、コンピュ
ータ・シミュレーションを用いて所望の性質や特性を与
える特定の構造を決めることができる。
【００３２】２次元および３次元光子結晶の光学的性質
を求めるためアルゴリズムが提案され用いられている。
例えば、J.D.Joannopoulosら、“Photonic Crystals
”、Princeton University Press、1995、特にpp.127-
129、J.B.Pendry、J.Modern Optics,Vol.41(2),p.209(1
994) 、K.M.Leung,J.Optical Society of America,Vol.
10(2)p.303(1993) 、が挙げられる。コンピュータ・シ
ミュレーションには、一般的に、有限要素法によるベク
トル・マックスウエル式の解法を含み、注目する領域の
光ベクトル場を与え、したがってその領域の光の伝搬に
関する完全な情報を与える。そこで、このファイバの幾
何的形状、ただしアレイの対称性も含む、屈折率差、第
２の材料対第１の材料の比（またはボイド／材料比）お
よびコアの性質を、微細構造ファイバの所望の性質を得
るよう、設計することができる。
を求めるためアルゴリズムが提案され用いられている。
例えば、J.D.Joannopoulosら、“Photonic Crystals
”、Princeton University Press、1995、特にpp.127-
129、J.B.Pendry、J.Modern Optics,Vol.41(2),p.209(1
994) 、K.M.Leung,J.Optical Society of America,Vol.
10(2)p.303(1993) 、が挙げられる。コンピュータ・シ
ミュレーションには、一般的に、有限要素法によるベク
トル・マックスウエル式の解法を含み、注目する領域の
光ベクトル場を与え、したがってその領域の光の伝搬に
関する完全な情報を与える。そこで、このファイバの幾
何的形状、ただしアレイの対称性も含む、屈折率差、第
２の材料対第１の材料の比（またはボイド／材料比）お
よびコアの性質を、微細構造ファイバの所望の性質を得
るよう、設計することができる。
【００３３】通常（屈折率導波型）の光ファイバは、普
通コアとクラッド間の屈折率差Δが最大で数パーセント
の僅かな差を有するよう設計され、これは主として、Δ
が約２パーセント以上の場合、シングルモード・ファイ
バの損失がΔが増加するとともに著しく増加するためで
ある。ところが、微細構造ファイバにおいては、この屈
折率差はもっと大きく、通常少くとも５パーセントの差
が可能である。さらには微細構造ファイバは、通常の屈
折率導波型ファイバには類似のものがないようなパラメ
タ（例えば、対称性、構造サイズ、第２の材料対第１の
材料の体積比、コアの性質）を有し、これが微細構造フ
ァイバの設計者に大きい設計の自由度を与え、微細構造
ファイバに基づく新規デバイスの可能性を提供する。
通コアとクラッド間の屈折率差Δが最大で数パーセント
の僅かな差を有するよう設計され、これは主として、Δ
が約２パーセント以上の場合、シングルモード・ファイ
バの損失がΔが増加するとともに著しく増加するためで
ある。ところが、微細構造ファイバにおいては、この屈
折率差はもっと大きく、通常少くとも５パーセントの差
が可能である。さらには微細構造ファイバは、通常の屈
折率導波型ファイバには類似のものがないようなパラメ
タ（例えば、対称性、構造サイズ、第２の材料対第１の
材料の体積比、コアの性質）を有し、これが微細構造フ
ァイバの設計者に大きい設計の自由度を与え、微細構造
ファイバに基づく新規デバイスの可能性を提供する。
【００３４】例えば、微細構造ファイバでは大きい範囲
の屈折率差が利用可能であるため、微細構造ファイバは
比較的大きい（絶対値として）導波分散を有するよう特
注製造することが可能である。そこで微細構造ファイバ
は、分散スロープ補償用を含め、光ファイバ通信システ
ムにおいて分散補償体として好都合に使用することがで
きる。図３に光ファイバ通信システム３０例を模式的に
示し、ここで送信器３１、波長λ（例えば、１．３また
は１．５５μｍ）の信号波３２、光伝送ファイバ３３、
光結合器３４、ある長さの微細構造ファイバ３５、さら
なる光伝送ファイバ３６および受信器３７をそれぞれ示
す。他の通常の要素（例えば、光増幅器、ポンピング・
レーザ、光アイソレータ、ブラッグ・グレーティング、
ＷＤＭなど）は通常存在するが、ここでは図示しない。
の屈折率差が利用可能であるため、微細構造ファイバは
比較的大きい（絶対値として）導波分散を有するよう特
注製造することが可能である。そこで微細構造ファイバ
は、分散スロープ補償用を含め、光ファイバ通信システ
ムにおいて分散補償体として好都合に使用することがで
きる。図３に光ファイバ通信システム３０例を模式的に
示し、ここで送信器３１、波長λ（例えば、１．３また
は１．５５μｍ）の信号波３２、光伝送ファイバ３３、
光結合器３４、ある長さの微細構造ファイバ３５、さら
なる光伝送ファイバ３６および受信器３７をそれぞれ示
す。他の通常の要素（例えば、光増幅器、ポンピング・
レーザ、光アイソレータ、ブラッグ・グレーティング、
ＷＤＭなど）は通常存在するが、ここでは図示しない。
【００３５】屈折率導波型分散補償（ＤＣ）ファイバ
は、ある長さの伝送ファイバの分散を補償するよう光フ
ァイバ通信システムで用いられるファイバとして知られ
ている。例えば、ＤＣファイバを用いて１．３μｍの通
信波長範囲で最小の分散を有する光ファイバより以上の
１．５５μｍの伝送を容易にすることができる。この伝
送ファイバは、例えば、約１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの色分
散を有し、従来のＤＣファイバは、例えば、約−１５０
ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの色分散を有する。そこで通常の長さ
（例えば、１２０ｋｍ）の伝送ファイバの分散を補償す
るためには比較的長い（例えば、１３．６ｋｍ）従来の
ＤＣファイバが通常必要であることが容易に分かる。こ
れに対して、微細構造ファイバは比較的大きい（正また
は負の、所望に応じ）色分散を有するように設計でき、
例えば、比較的短い（例えば、１．３ｋｍ）長さの微細
構造ファイバで該伝送ファイバの分散を補償することが
できる。
は、ある長さの伝送ファイバの分散を補償するよう光フ
ァイバ通信システムで用いられるファイバとして知られ
ている。例えば、ＤＣファイバを用いて１．３μｍの通
信波長範囲で最小の分散を有する光ファイバより以上の
１．５５μｍの伝送を容易にすることができる。この伝
送ファイバは、例えば、約１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの色分
散を有し、従来のＤＣファイバは、例えば、約−１５０
ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの色分散を有する。そこで通常の長さ
（例えば、１２０ｋｍ）の伝送ファイバの分散を補償す
るためには比較的長い（例えば、１３．６ｋｍ）従来の
ＤＣファイバが通常必要であることが容易に分かる。こ
れに対して、微細構造ファイバは比較的大きい（正また
は負の、所望に応じ）色分散を有するように設計でき、
例えば、比較的短い（例えば、１．３ｋｍ）長さの微細
構造ファイバで該伝送ファイバの分散を補償することが
できる。
【００３６】本微細構造ＤＣファイバの設計の重要な特
徴は、そのコアの選択であって、これはシリカ（屈折率
が約１．４５）からシリカに比べ高い屈折率を有する材
料（例えば、Ｓｉ）範囲を有することができ、例えば、
＞１０％の大きい実効屈折率差を与えることができる。
この設計の詳細については、コピュータ・シミュレーシ
ョンにより既知の方法、通常はベクトル・マックスウエ
ル式の解法により、求めることができる。さらに広く
は、微細構造ファイバは、高Δファイバとして容易に設
計できのみではなく、この高Δに加えてまた光感応性フ
ァイバもしくは稀土類ドープコアを有するよう設計する
ことができる。高Δと光感応性コアを有する微細構造フ
ァイバは非常に重要であり、というのはこのようなファ
イバは小さい（例えば、２．５μｍ以下）のモード径の
導波放射光を与え、そのためこのコアでは高光強度とな
り、付随してそのファイバでは非線形性が増加する。
徴は、そのコアの選択であって、これはシリカ（屈折率
が約１．４５）からシリカに比べ高い屈折率を有する材
料（例えば、Ｓｉ）範囲を有することができ、例えば、
＞１０％の大きい実効屈折率差を与えることができる。
この設計の詳細については、コピュータ・シミュレーシ
ョンにより既知の方法、通常はベクトル・マックスウエ
ル式の解法により、求めることができる。さらに広く
は、微細構造ファイバは、高Δファイバとして容易に設
計できのみではなく、この高Δに加えてまた光感応性フ
ァイバもしくは稀土類ドープコアを有するよう設計する
ことができる。高Δと光感応性コアを有する微細構造フ
ァイバは非常に重要であり、というのはこのようなファ
イバは小さい（例えば、２．５μｍ以下）のモード径の
導波放射光を与え、そのためこのコアでは高光強度とな
り、付随してそのファイバでは非線形性が増加する。
【００３７】さらに次にはファイバ・ブラッグ飽和性吸
収体、すなわち、例えば、モードロックファイバ・レー
ザに好都合に利用できるデバイスであるが、これを作る
ことが可能となる。光感応性コアを有する高Δ微細構造
ファイバの高非線形性によりまたファイバにおける光−
光非線形カースイッチングが、ブラッグまたは長周期グ
レーティングを用いることにより容易となる。このよう
なファイバは、例えば、Ｇｅ、ＢまたはＳｎドープコア
を有し、このコアの光感応性を増加するため、グレーテ
ィング“ライティング”の前に通常既知のＨ2 および／
またはＤ2 処理が行われる。高Δと希土類ドープコアを
有する微細構造ファイバは、例えば、図５に示すような
構造で、希土類ドープ（例えば、Ｅｒ）コアロッドを用
いて容易に製造することができる。
収体、すなわち、例えば、モードロックファイバ・レー
ザに好都合に利用できるデバイスであるが、これを作る
ことが可能となる。光感応性コアを有する高Δ微細構造
ファイバの高非線形性によりまたファイバにおける光−
光非線形カースイッチングが、ブラッグまたは長周期グ
レーティングを用いることにより容易となる。このよう
なファイバは、例えば、Ｇｅ、ＢまたはＳｎドープコア
を有し、このコアの光感応性を増加するため、グレーテ
ィング“ライティング”の前に通常既知のＨ2 および／
またはＤ2 処理が行われる。高Δと希土類ドープコアを
有する微細構造ファイバは、例えば、図５に示すような
構造で、希土類ドープ（例えば、Ｅｒ）コアロッドを用
いて容易に製造することができる。
【００３８】このようなファイバは、通常の希土類ドー
プファイバ以上の大きい利点を提供する。これらの利点
の中には、主としてこのコアにおいて高光強度が達成可
能であることから必要パワーの低い点が挙げられる。現
在の希土類ドープファイバは、Δが通常の伝送ファイバ
のそれより普通大きく、レーザと増幅器の閾値パワーを
減少し効率を増加する。通常の希土類ドープファイバの
代りに希土類ドープ高Δ微細構造ファイバを用いると閾
値パワーが劇的に低下し、例えば、リモートポンピング
の増幅器のようなデバイスをさらに現実的かつ低コスト
にすることができる。そこで希土類ドープ高Δ（例え
ば、＞５％）非周期性微細構造ファイバを有するリモー
トポンピングの光ファイバ通信システムは本発明の一例
で好ましい製品である。このようなシステムでは、この
励起放射光源はそのファイバ増幅器より２００ｍ以上
（何ｋｍという場合も多く）が普通である。
プファイバ以上の大きい利点を提供する。これらの利点
の中には、主としてこのコアにおいて高光強度が達成可
能であることから必要パワーの低い点が挙げられる。現
在の希土類ドープファイバは、Δが通常の伝送ファイバ
のそれより普通大きく、レーザと増幅器の閾値パワーを
減少し効率を増加する。通常の希土類ドープファイバの
代りに希土類ドープ高Δ微細構造ファイバを用いると閾
値パワーが劇的に低下し、例えば、リモートポンピング
の増幅器のようなデバイスをさらに現実的かつ低コスト
にすることができる。そこで希土類ドープ高Δ（例え
ば、＞５％）非周期性微細構造ファイバを有するリモー
トポンピングの光ファイバ通信システムは本発明の一例
で好ましい製品である。このようなシステムでは、この
励起放射光源はそのファイバ増幅器より２００ｍ以上
（何ｋｍという場合も多く）が普通である。
【００３９】光ファイバの利用の際に非線形性の大きい
光ファイバが利用可能であれば望ましいことであり、こ
の非線形性は普通χ(2) およびχ(3) で表したその感受
率の２次および３次の係数値により通常示される。微細
構造ファイバは大きい３次非線形性を有するよう容易に
設計できる。ほとんどの導波光パワーはそのコア領域に
あるので、このファイバ非線形性の量と質はそのコア領
域の材料とサイズにより主として決められる。例えば、
もしこのコア領域が大きい非線形性を有する場合、その
ファイバも大きい非線形性を示し、例えば、パラメトリ
ック増幅用に有用である。これは、例えば、Ｐｂドープ
シリカのような大きい非線形性を有する多成分ガラスか
らなるコア領域を与えることにより実現することができ
る。
光ファイバが利用可能であれば望ましいことであり、こ
の非線形性は普通χ(2) およびχ(3) で表したその感受
率の２次および３次の係数値により通常示される。微細
構造ファイバは大きい３次非線形性を有するよう容易に
設計できる。ほとんどの導波光パワーはそのコア領域に
あるので、このファイバ非線形性の量と質はそのコア領
域の材料とサイズにより主として決められる。例えば、
もしこのコア領域が大きい非線形性を有する場合、その
ファイバも大きい非線形性を示し、例えば、パラメトリ
ック増幅用に有用である。これは、例えば、Ｐｂドープ
シリカのような大きい非線形性を有する多成分ガラスか
らなるコア領域を与えることにより実現することができ
る。
【００４０】しかし、前述のように、高Δ微細構造ファ
イバは、たとえそのコア領域がドープされていないかま
たはこの非線形性を大きく増加しないドーパントでドー
プされているとしても、大きい非線形性を示すことが可
能である。これはこのファイバの高Δの結果である小さ
いモードフィールドのためである。光ファイバ通信シス
テムにおける微細構造ファイバの利用は以上に説明した
利用例に限るものではなく、微細構造ファイバがもっと
よく知られ理解されるにつれて他の利用も見出だされる
ことに疑問の余地はない。さらに微細構造ファイバは、
図１、２または５に模式的に示した種類のクラッド特徴
構造のアレイを有するファイバに限るものではない。図
４に前述の例と異なりそれに代る円対称を有する微細構
造ファイバ４０を示す。
イバは、たとえそのコア領域がドープされていないかま
たはこの非線形性を大きく増加しないドーパントでドー
プされているとしても、大きい非線形性を示すことが可
能である。これはこのファイバの高Δの結果である小さ
いモードフィールドのためである。光ファイバ通信シス
テムにおける微細構造ファイバの利用は以上に説明した
利用例に限るものではなく、微細構造ファイバがもっと
よく知られ理解されるにつれて他の利用も見出だされる
ことに疑問の余地はない。さらに微細構造ファイバは、
図１、２または５に模式的に示した種類のクラッド特徴
構造のアレイを有するファイバに限るものではない。図
４に前述の例と異なりそれに代る円対称を有する微細構
造ファイバ４０を示す。
【００４１】図４では、このコア特徴構造４１は、多層
４２1 、４２2 、ないし４２n 、（例えば、１０層以
上、２０層の場合さえある）クラッドにより囲まれかつ
比較的高屈折率と低屈折率が交互になっている例であ
る。これら屈折率と層の厚さはこの構造が所望の実効屈
折率分布を有するように選択される。例えば、この層の
厚さは、内部クラッド領域は比較的低屈折率を有し、こ
の内部クラッド領域を囲む外部クラッド領域はそのコア
領域の屈折率と内部クラッド領域の屈折率の間の実効屈
折率の値を有する。このような微細構造ファイバは、例
えば、プリフォームからの線引きで製造できるが、ここ
で前記多層クラッドは、例えば、ＭＣＶＤのような通常
の堆積法により、またはこのコア特徴構造の周りの複数
のガラス管をコラプスすることにより形成することがで
きる。場合に応じオプションであるが外部クラッド４３
も通常のものとすることができる。
４２1 、４２2 、ないし４２n 、（例えば、１０層以
上、２０層の場合さえある）クラッドにより囲まれかつ
比較的高屈折率と低屈折率が交互になっている例であ
る。これら屈折率と層の厚さはこの構造が所望の実効屈
折率分布を有するように選択される。例えば、この層の
厚さは、内部クラッド領域は比較的低屈折率を有し、こ
の内部クラッド領域を囲む外部クラッド領域はそのコア
領域の屈折率と内部クラッド領域の屈折率の間の実効屈
折率の値を有する。このような微細構造ファイバは、例
えば、プリフォームからの線引きで製造できるが、ここ
で前記多層クラッドは、例えば、ＭＣＶＤのような通常
の堆積法により、またはこのコア特徴構造の周りの複数
のガラス管をコラプスすることにより形成することがで
きる。場合に応じオプションであるが外部クラッド４３
も通常のものとすることができる。
【００４２】実施例１ 微細構造ファイバは次のように製造した。多数（例え
ば、１６９本）のシリカ毛管（外径０．７１８ｍｍ、内
径０．５０８ｍｍおよび長さ１２インチ）を用意しこれ
を密充填管束バンドルに束ねた。この管束バンドルの中
心の管を外径０．７１８ｍｍの固体シリカロッドで置換
した。この管束バンドルの各毛管の一端（これを“第
１”の端部、他端を“第２”の端部と呼ぶ）を封止し、
ただしこの密充填管束バンドルの隙間の空間は封止しな
い。この管束バンドルの直径より僅かに大きい内径のシ
リカ管をそれぞれこの管束バンドルの第１と第２の端部
の上を滑込ませ、この組合わせを通常のガラス細工旋盤
に取付けた。この管の一端を、減圧を使って、その管束
バンドルの第１の端部へコラプスした。続いて他の管の
他端をこの管束バンドルの第２の端部へコラプスし、そ
してこの管束バンドルが所望の配置のままにになるよう
この管を引き取り去った。
ば、１６９本）のシリカ毛管（外径０．７１８ｍｍ、内
径０．５０８ｍｍおよび長さ１２インチ）を用意しこれ
を密充填管束バンドルに束ねた。この管束バンドルの中
心の管を外径０．７１８ｍｍの固体シリカロッドで置換
した。この管束バンドルの各毛管の一端（これを“第
１”の端部、他端を“第２”の端部と呼ぶ）を封止し、
ただしこの密充填管束バンドルの隙間の空間は封止しな
い。この管束バンドルの直径より僅かに大きい内径のシ
リカ管をそれぞれこの管束バンドルの第１と第２の端部
の上を滑込ませ、この組合わせを通常のガラス細工旋盤
に取付けた。この管の一端を、減圧を使って、その管束
バンドルの第１の端部へコラプスした。続いて他の管の
他端をこの管束バンドルの第２の端部へコラプスし、そ
してこの管束バンドルが所望の配置のままにになるよう
この管を引き取り去った。
【００４３】この管束バンドルの第１の端部の近くの残
りのシリカ管を通り通常のよう孔を作った後、薄い（例
えば、壁の厚さが１ｍｍ）シリカのオーバクラッディン
グ管をその孔を通りその集合体の上を滑込ませ、これ
を、その孔を通り減圧を引くことができるよう、この管
束バンドルへその第１の端部でコラスプし次に第２の端
部でコラプスした。引続いて、この旋盤の火炎を第２の
端部から第１の端部へこのオーバクラッディング管がそ
の管束バンドルの周りにコラプスするよう横に移動させ
た。このオーバクラッディング・ステップを、場合によ
りシリカ管を所望のアレイ・ピッチおよびファイバ直径
を与えるよう選択して、繰返した。例えば、標準的な
（１９ｘ２５ｍｍ直径）シリカ管を用いた。
りのシリカ管を通り通常のよう孔を作った後、薄い（例
えば、壁の厚さが１ｍｍ）シリカのオーバクラッディン
グ管をその孔を通りその集合体の上を滑込ませ、これ
を、その孔を通り減圧を引くことができるよう、この管
束バンドルへその第１の端部でコラスプし次に第２の端
部でコラプスした。引続いて、この旋盤の火炎を第２の
端部から第１の端部へこのオーバクラッディング管がそ
の管束バンドルの周りにコラプスするよう横に移動させ
た。このオーバクラッディング・ステップを、場合によ
りシリカ管を所望のアレイ・ピッチおよびファイバ直径
を与えるよう選択して、繰返した。例えば、標準的な
（１９ｘ２５ｍｍ直径）シリカ管を用いた。
【００４４】以上のように製造したプリフォームをその
旋盤から取出して、第２の端部を下にして、線引きタワ
ーに取付け、通常の方法でこのプリフォームからファイ
バを線引きした。こうして得られたファイバは、外径が
１２５μｍ、ガラス対空気比が１：１、アレイピッチが
２μｍ、クラッドのボイドは中心欠陥周りの同心の７層
を形成し、単位格子は３角形であった。このファイバを
通常のように被覆し、このファイバはコンピュータシミ
ュレーションの推定通りの光学的性質を実質的に有し
た。
旋盤から取出して、第２の端部を下にして、線引きタワ
ーに取付け、通常の方法でこのプリフォームからファイ
バを線引きした。こうして得られたファイバは、外径が
１２５μｍ、ガラス対空気比が１：１、アレイピッチが
２μｍ、クラッドのボイドは中心欠陥周りの同心の７層
を形成し、単位格子は３角形であった。このファイバを
通常のように被覆し、このファイバはコンピュータシミ
ュレーションの推定通りの光学的性質を実質的に有し
た。
【００４５】実施例２ 非周期性微細構造ファイバは、次の点以外は実施例１と
実質的に同様に製造した。実施例１と異なる点として
は、このコア特徴構造は直径０．７１８ｍｍのシリカ・
ロッドで、このロッドは内径が０．６１５ｍｍ、外径が
０．７１８の６本のシリカ管により、実質的に図５に示
すように、囲まれさらに内径が０．５０８ｍｍ，外径が
０．７１８のシリカ管の少くとも４層により囲まれた。
このプリフォームは、線引き後所望のファイバ直径を与
えるよう選択したシリカ管でオーバクラッディングし
た。具体的には、プリフォームの直径は９７ｍｍであっ
た。このプリフォームを、図５に示すような微細構造を
有し、ファイバの直径が１２５μｍ、コア領域の直径が
１．０１７μｍ（内接円の直径で示し）、中心間の間隔
が０．９２５μｍ、ボイドの直径が０．８３３μｍと
０．６８８μｍと０．８８μｍを有するファイバに線引
きした。このファイバは図６に実質的に示す分散スペク
トルを有する。
実質的に同様に製造した。実施例１と異なる点として
は、このコア特徴構造は直径０．７１８ｍｍのシリカ・
ロッドで、このロッドは内径が０．６１５ｍｍ、外径が
０．７１８の６本のシリカ管により、実質的に図５に示
すように、囲まれさらに内径が０．５０８ｍｍ，外径が
０．７１８のシリカ管の少くとも４層により囲まれた。
このプリフォームは、線引き後所望のファイバ直径を与
えるよう選択したシリカ管でオーバクラッディングし
た。具体的には、プリフォームの直径は９７ｍｍであっ
た。このプリフォームを、図５に示すような微細構造を
有し、ファイバの直径が１２５μｍ、コア領域の直径が
１．０１７μｍ（内接円の直径で示し）、中心間の間隔
が０．９２５μｍ、ボイドの直径が０．８３３μｍと
０．６８８μｍと０．８８μｍを有するファイバに線引
きした。このファイバは図６に実質的に示す分散スペク
トルを有する。
【００４６】以上の説明は、本発明の二三の実施の形態
例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、さ
らに本発明の種々の変形例が考え得るが、それらはいず
れも本発明の技術的範囲に包含される。尚、特許請求の
範囲に記載した参照番号は発明の容易なる理解のため
で、その技術的範囲を制限するよう解釈されるべきでは
ない。
例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、さ
らに本発明の種々の変形例が考え得るが、それらはいず
れも本発明の技術的範囲に包含される。尚、特許請求の
範囲に記載した参照番号は発明の容易なる理解のため
で、その技術的範囲を制限するよう解釈されるべきでは
ない。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の非周期性微
細構造ファイバにより有効な光ファイバ通信システムの
各種製品が提供できるが、例えば、１２０ｋｍの伝送フ
ァイバの分散を補償する場合、例えば、１３．６ｋｍの
従来の分散補償ファイバが通常必要であるのに対し、本
発明では、例えば、１．５ｋｍの微細構造ファイバでこ
の分散を補償することができ有効である。
細構造ファイバにより有効な光ファイバ通信システムの
各種製品が提供できるが、例えば、１２０ｋｍの伝送フ
ァイバの分散を補償する場合、例えば、１３．６ｋｍの
従来の分散補償ファイバが通常必要であるのに対し、本
発明では、例えば、１．５ｋｍの微細構造ファイバでこ
の分散を補償することができ有効である。
【図１】微細構造ファイバを示す断面略図である。
【図２】微細構造ファイバを示す断面略図である。
【図３】微細構造ファイバを有する光ファイバ通信シス
テムを示す略図である。
テムを示す略図である。
【図４】微細構造のさらなる実施の形態を示す断面略図
である。
である。
【図５】非周期性微細構造ファイバ例の一部を示す断面
略図である。
略図である。
【図６】図５のある長さの本非周期性微細構造ファイバ
の分散スペクトルを示す図である。
の分散スペクトルを示す図である。
１０ 微細構造ファイバ １１ コア領域 １２ クラッド特徴構造アレイ １３ クラッド特徴構造アレイ単位格子 ２３ クラッド特徴構造アレイ単位格子 ３０ 光ファイバ通信システム ３１ 送信器 ３２ 信号光 ３３ 光伝送ファイバ ３４ 光結合器 ３５ 微細構造ファイバ ３６ 光伝送ファイバ ３７ 受信器 ４０ 微細構造ファイバ ４１ コア特徴構造 ４２1 多層クラッド ４２2 多層クラッド ４２n 多層クラッド ５１ コア領域 ５２ クラッド特徴構造（ボイド） ５３ クラッド特徴構造（ボイド）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アシシュ マドヒューカー ヴェングサー カー アメリカ合衆国，07922 ニュージャージ ー，バークレイ ハイツ，ダリア レイン 10 (72)発明者 ジェファーソン リン ワジェナー アメリカ合衆国，22902 ヴァージニア, シャルロットヴィル，グレイド レイン 341 (72)発明者 ロバート スコット ウィンデラー アメリカ合衆国，08807 ニュージャージ ー，ブリッジウォーター，サニー スロー プ ロード 3809
Claims (10)
- 【請求項１】 軸方向と該軸方向に垂直な断面を有する
微細構造光ファイバは、クラッド領域により囲まれたコ
ア領域（５１）を有し、該クラッド領域は間隔をおいて
配置された複数のクラッド特徴構造（５２）を有し、該
クラッド特徴構造は前記軸方向に長く伸び第１のクラッ
ド材料中に配置されたクラッド特徴構造であり、前記コ
ア領域は実効屈折率Ｎ0 を有し、前記クラッド特徴構造
は前記第１のクラッド材料の屈折率と異なる屈折率を有
し、および前記クラッド領域はＮ0 より小さい実効屈折
率を有する微細構造光ファイバを含有する微細構造光フ
ァイバ含有製品において、 前記クラッド特徴構造は非周期性のクラッド特徴構造で
あることを特徴とする微細構造光ファイバ含有製品。 - 【請求項２】 前記コア領域と前記第１のクラッド材料
はシリカであり、さらに前記クラッド特徴構造はボイド
であることを特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項３】 前記コア領域は稀土類元素を有すること
を特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項４】 前記コア領域は光感応性材料からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項５】 前記コア領域は３次非線形性が増加した
ファイバを与えるよう選択した材料からなることを特徴
とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項６】 Ｎ0 および前記クラッド領域の屈折率
は、前記微細構造光ファイバが、所定の波長λおよび基
本導波モードにおいて、−３００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより
大きい負の分散を有するよう選択することを特徴とする
請求項１に記載の製品。 - 【請求項７】 前記クラッド領域は、実効屈折率Ｎciを
有する内部クラッド領域（５２）と実効屈折率Ｎcoを有
する外部クラッド領域（５３）、ただしＮci＜Ｎco、を
含むことを特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項８】 前記クラッド特徴構造は、前記微細構造
光ファイバの前記断面に実質的にランダムに分布するこ
とを特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項９】 さらに、光信号送信器（３１）、光信号
受信器（３７）、および前記送受信器を信号が伝送でき
るよう結合する光ファイバ伝送路を有し、ただし該光フ
ァイバ伝送路は第１の長さの前記微細構造光ファイバ
（３５）を含む光ファイバ伝送路（３３、３５、３６）
であることを特徴とする請求項１に記載の製品。 - 【請求項１０】 Ａ）コア要素を複数の毛管で囲むよう
該複数の毛管と該コア要素を管束バンドルにしてコア要
素と複数の毛管を提供するステップと、 Ｂ）前記管束バンドル周りにあるクラッド管をコラプス
するステップを有するプロセスによりプリフォームを形
成するステップと、 Ｃ）前記プリフォームの加熱末端から光ファイバを線引
きするステップとを有する微細構造光ファイバを製造す
る方法において、 さらに、ステップＣ）の前に、前記毛管の第１の端部を
封止するステップで、該封止する第１の端部が該プリフ
ォームの加熱末端から遠く離れた遠隔端部となるよう該
プリフォームの前記毛管を配置して前記毛管の第１の端
部を封止するステップを有することを特徴とする微細構
造光ファイバ製造法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1871696P | 1996-05-31 | 1996-05-31 | |
| US799311 | 1997-02-14 | ||
| US018716 | 1997-02-14 | ||
| US08/799,311 US5802236A (en) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1095628A true JPH1095628A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3306847B2 JP3306847B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=26691402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13496297A Expired - Lifetime JP3306847B2 (ja) | 1996-05-31 | 1997-05-26 | 微細構造光ファイバ含有製品と微細構造光ファイバ製造法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0810453B1 (ja) |
| JP (1) | JP3306847B2 (ja) |
| DE (1) | DE69707201T2 (ja) |
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