JPWO2005017582A1 - 光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
γ∝n2/Aeff
の関係がある。従って、大きな非線形性を得るためには、大きい非線形屈折率n2を有した光学材料を用い、かつAeffを小さくすることが必要となる。ここで、有効コア断面積Aeffは、下式で与えられる(例えば、非特許文献1を参照)。
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
である。
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラス(以下、本発明で特定されたテルライトガラスと称する)を少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成されたモールドに、テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第1工程と、その第1工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、ガラス母材とジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第2工程とを備えている。
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
の範囲を逸脱すると熱的に安定で透過特性の良いガラスを得ることができない。その他の成分はガラスを熱的に安定にし、粘性を下げて加工しやすくするために添加する。
[図2]図2は図1に示した光ファイバの屈折分布図である。
[図3]図3は従来の光ファイバの一例の概略構造を表わす径方向の断面図である。
[図4]図4は本発明の実施例1に係る光ファイバの断面図である。
[図5]図5は本発明の実施例1に係る光ファイバにおいて、零分散領域を示すグラフである。
[図6]図6は本発明の実施例1に係る光ファイバによる波長分散特性を示すグラフである。
[図7]図7は本発明の実施例1に係る光ファイバにおけるコア周辺の電界状態を示す電解分布図である。
[図8A]図8Aは本発明の実施例2に係る光ファイバの断面図である。
[図8B]図8Bは図8Aの主要部の拡大図である。
[図9]図9は本発明の実施例2に係る光ファイバによる波長分散特性を示すグラフである。
[図10A]図10Aは本発明の実施例3に係る光ファイバの断面図である。
[図10B]図10Bは図10Aの主要部の拡大図である。
[図11A]図11Aは本発明の実施例4に係る光ファイバの断面図である。
[図11B]図1TBは図11Aの主要部の拡大図である。
[図12]図12は本発明の実施例5に係る光ファイバの断面図である。
[図13]図13は本発明の実施例6に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。
[図14]図14は本発明の実施例7に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。
[図15]図15は本発明の実施例8に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。
[図16]図16は本発明の実施例9に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。
[図17]図17は図16の光ファイバの等価屈折率分布を示すグラフである。
[図18]図18は図16の光ファイバの分散特性を表わすグラフである。
[図19]図19は図16の光ファイバの屈折率分布を表わすグラフである。
[図20]図20は従来の光ファイバの他の例の屈折率分布を表わすグラフである。
[図21]図21は従来の光ファイバの他の例の屈折率分布を表わすグラフである。
[図22]図22は本発明の実施例10に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。
[図23]図23は本発明の実施例10に係る光ファイバの他の概略構造を表わす径方向の断面図である。
[図24]図24は本発明の実施例11に係る光ファイバの等価屈折率分布および屈折率分布を表わすグラフである。
[図25]図25は本発明の実施例12に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。
[図26A]図26Aは本発明の実施例13、並びに実施例20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第1の工程を示す工程図である。
[図26B]図26Bは本発明の実施例13、並びに実施例20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第2の工程を示す工程図である。
[図26C]図26Cは本発明の実施例13、並びに実施例20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第3の工程を示す工程図である。
[図26D]図26Dは本発明の実施例13、並びに実施例20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第4の工程を示す工程図である。
[図26E]図26Eは本発明の実施例13、並びに実施例20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第5の工程を示す工程図である。
[図27A]図27Aは本発明の実施例13にかかるフォトニッククリスタルファイバを示す断面図である。
[図27B]図27Bは図27Aの主要部を示す拡大図である。
[図28]図28は本発明の実施例13にかかるフォトニッククリスタルファイバの分散を示すグラフである。
[図29]図29は本発明の実施例13にかかるフォトニッククリスタルファイバのコア径と零分散波長の関係を示すグラフである。
[図30]図30は本発明の実施例13にかかる波長変換装置を示す構成図である。
[図31]図31は図30の波長変換装置の出力スペクトルを示す特性図である。
[図32A]図32Aは本発明の実施例15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第1の工程を示す工程図である。
[図32B]図32Bは本発明の実施例15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第2の工程を示す工程図である。
[図32C]図32Cは本発明の実施例15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第3の工程を示す工程図である。
[図33]図33は本発明の実施例15にかかるフォトニッククリスタルファイバを示す断面図である。
[図34]図34は発明の実施例15にかかるフォトニッククリスタルファイバで発生したスーパーコンティニューム光のスペクトルを示す図である。
[図35A]図35Aは本発明の実施例16にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。
[図35B]図35Bは図35Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図である。
[図36]図36は本発明の実施例16にかかる波長可変パルス光源を示す構成図である。
[図37]図37は本発明の実施例16にかかるパラメトリック光増幅器を示す構成図である。
[図38]図38は図37のパラメトリック光増幅器の出力スペクトルを示すグラフである。
[図39A]図39Aは本発明の実施例17にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第1の工程を示す工程図である。
[図39B]図39Bは本発明の実施例17にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第2の工程を示す工程図である。
[図40A]図40Aは本発明の実施例17にかかるフォトニッククリスタルファイバの断面を示す断面図である。
[図40B]図40Bは図40Aの主要部の拡大図である。
[図41A]図41Aは本発明の実施例18にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。
[図41B]図41Bは図41Aの作製装置の主要部の構造を示す図である。
[図41C]図41Cは図41Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図である。
[図42]図42は本発明の実施例18にかかる光カーシャッタ実験系を示す構成図である。
[図43A]図43Aは本発明の実施例19にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。
[図43B]図43Bは図43Aの作製装置の主要部の構造を示す図である。
[図43C]図43Cは図43Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図である。
[図44]図44は本発明の実施例19にかかる非線形ファイバーループミラーを示す構成図である。
[図45]図45は本発明の実施例19にかかるクロック再生装置を示す構成図である。
[図46]図46は本発明の実施例20にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図47]図47は本発明の実施例20にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である。
[図48]図48は本発明の実施例20にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図49]図49は本発明の実施例21にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図50]図50は本発明の実施例21にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である。
[図51]図51は本発明の実施例21にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図52]図52は本発明の実施例22にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図53]図53は本発明の実施例22にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である。
[図54]図54は本発明の実施例22にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図55]図55は本発明の実施例23にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図56]図56は本発明の実施例23にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である。
[図57]図57は本発明の実施例23にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図58]図58は本発明の実施例24にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図59]図59は本発明の実施例24にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図60]図60は本発明の実施例25にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図61]図61は本発明の実施例25にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図62]図62は本発明の実施例26にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図63]図63は本発明の実施例26にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図64]図64は本発明の実施例27にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図65]図65は本発明の実施例27にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである。
[図66]図66は本発明の実施例28にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図67]図67は図66の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。
[図68]図68は本発明の実施例28にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。
[図69]図69は本発明の実施例29にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図70]図70は図69の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。
[図71]図71は本発明の実施例29にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。
[図72]図72は本発明の実施例30にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図73]図73は図72の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。
[図74]図74は本発明の実施例30にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。
[図75]図75は本発明の実施例31にかかる光ファイバを示す断面図である。
[図76]図76は図75の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。
[図77]図77は本発明の実施例31にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。
11 空孔
12 コア
13 クラッド
100,120,130,140,150,160,170 光ファイバ
101,111 コア部
102 第1のクラッド部
102a 空孔
103 第2のクラッド部
201 金属モールド
202 ガラス融液
203 ガラス母材
204 ジャケット管
205 延伸した母材
206 線径の一定した部分
207 フォトニッククリスタルファイバ
208 ホールの形成された部分
2101,2301,2305,2401,2405,2501,2601,2701,2801,2805,2901,2905,3001,3101,3201,3205,3301,3305 テルライトガラス
2102,2302,2402,2502,2602,2702,2802,2902,3002,3102,3202,3302 コアとなる領域
2103,2303,2403,2503,2505,2603,2703,2803,2903,3003,3005,3103,3203,3303 空孔
2104,2304,2404,2504,2604,2704,2804,2904,3004,3104,3204,3304 ジャケット管
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
の範囲を逸脱すると熱的に安定で透過特性の良いガラスを得ることができない。これ以外の成分はガラスを熱的に安定にし、粘性を下げて加工しやすくするために添加する。
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+Q2O3+R2O5<50(モル%)
の範囲にあることが必要となる。上記にあげた以外の組成例では、ファイバに加工するのに十分な熱安定性を有していないことが分かる。
Claims (27)
- 光ファイバ通信または光デバイスで用いる光を伝搬する光ファイバであって、前記光ファイバの少なくともコア領域が2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスからなり、該光ファイバの中心に光を閉じ込めるように該光ファイバ内に空孔を配列することにより、零分散波長を1.2〜1.7μm帯に制御することを特徴とする光ファイバ。
- 光の波長をλ、円周率をπとしたとき、前記光ファイバの中心にπλ2の0.1倍から5倍の面積を有する領域を設け、該領域を除く該光ファイバの断面における全域あるいは該領域を囲む位置に前記空孔を配列したことにより、該領域が光を閉じ込めるコアとなることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
- 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
を特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。 - 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
を特徴とする請求項2に記載の光ファイバ。 - テルライト材料ガラスに希土類イオンとしてCe3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3 +、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+の内から選ばれた少なくとも一種を添加することを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ。
- テルライト材料ガラスに希土類イオンとしてCe3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3 +、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+の内から選ばれた少なくとも一種を添加することを特徴とする請求項4に記載の光ファイバ。
- テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第1のクラッド部と、前記第1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
- テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第1のクラッド部と、前記第1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ。
- テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第1のクラッド部と、前記第1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項6に記載の光ファイバ。
- 前記第1のクラッド部の前記空孔が、前記コア領域の周方向に沿って一定の間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記第1のクラッド部の前記空孔が、当該第1クラッド部の半径方向にわたって複数形成されていることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記第1のクラッド部の前記空孔内部が、前記第2クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で充填されていることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記コア領域の屈折率が、前記第1クラッド部の材料の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記コア領域と前記第1クラッド部との比屈折率差が2%以上であることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記コアとなる中心部に、前記テルライトガラスの屈折率と異なる屈折率を有するテルライトガラスが埋め込まれていことを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記コアとなる領域の中心部に、空孔が設けられていることを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記空孔を三角格子状または四角格子状またはハニカム形状のいずれかの形状に配列したことを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ。
- 前記空孔が円柱または楕円柱または多角柱いずれかの形状からなることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ。
- 前記空孔の数が3個であり、コアとなる領域の直径が0.6〜6.5μmであることを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の光ファイバ。
- 前記空孔の数が4個であり、コアとなる領域の直径が0.6〜5μmであることを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の光ファイバ。
- 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成されたモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第1工程と、該第1工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第2工程とを備えた
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、前記内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工されたモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第1工程と、さらにテルライトガラスからなるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮によりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材を作製する第2工程と、第2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第3工程とを備えた
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、前記内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工され、前記底部に穴を有するモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第1工程と、さらにテルライトガラスからなるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮と、前記穴から前記クラッドガラスが流れ出すことによりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材を作製する第2工程と、第2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第3工程とを備えた
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 前記モールドは、内壁の内側に凸となる部分が4つ形成され、前記光ファイバのクラッドは、4つの空孔を有することを特徴とする請求項21から23のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第2工程は、前記穴から真空脱気を行って、前記クラッドガラスが流れ出すようにしたことを特徴とする請求項23に記載の光ファイバの製造方法。
- 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、前記テルライトガラスからなるガラス融液をモールドに注入成型して円柱状のガラスブロックを作製する第1工程と、該第1工程で作製された前記ガラスブロックの長手方向に穴あけ加工して、空孔が形成されたガラス母材を作製する第2工程と、第2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第3工程とを備えた
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 2μm以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、TeO2+Bi2O3+LO+M2O+N2O3+Q2O5からなる組成(LはZn、Ba、Mgのうち少なくとも1種類以上、MはLi、Na、K、Rb、Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、NはB、La、Ga、Al、Yのうち少なくとも一種類以上、QはP、Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が
50<TeO2<90(モル%)
1<Bi2O3<30(モル%)
1<LO+M2O+N2O3+Q2O5<50(モル%)
であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、前記テルライトガラスからなるガラス融液を、基台から円柱棒状のピンが複数内側に整列した冶具を底面に有するモールドに注入し、前記冶具を引き抜くことにより空孔を形成された母材を作製する第1工程と、第1工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第2工程と、を備えたことを特徴とする光ファイバの製造方法。
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