WO2006006604A1

WO2006006604A1 - 孔アシスト型ホーリーファイバおよび低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ

Info

Publication number: WO2006006604A1
Application number: PCT/JP2005/012862
Authority: WO
Inventors: Ning Guan; Katsuhiro Takenaga; Katsuaki Izoe; Kazuhiko Aikawa; Kuniharu Himeno
Original assignee: Fujikura Ltd.
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2006-01-19
Also published as: EP2083291B1; EP1788415A4; JPWO2006006604A1; EP2083291A2; KR20070041529A; EP1788415A1; EP2083291A3; KR100933572B1

Abstract

　低曲げ損失ＬＢと短カットオフ波長λＣを両立できる高性能なＨＡＨＦの提供。クラッド部よりも屈折率の高いコア部（１１）と、その周囲のクラッド部（１２）と、コア部を囲んでクラッド部に設けられた複数の空孔とを備えてなる孔アシスト型ホーリーファイバにおいて、空孔が内外２層に設けられ、その内側空孔層と外側空孔層の空孔数が同じであり、外側空孔（１７）はコア部中心から見て内側空孔（１６）が配置されていない位置に配置され、且つそれぞれの空孔層を構成する空孔は同じ径であり、コア部中心から内側空孔中心までの距離Λ１とコア部中心から外側空孔中心までの距離Λ２とが、Λ１＜Λ２であり、かつ内側空孔径ｄ１と外側空孔径ｄ２とが、ｄ１≦ｄ２であることを特徴とする孔アシスト型ホーリーファイバ。

Description

明細書

孔アシスト型ホーリーファイバおよび低曲げ損失マルチモードホーリーフアイバ

技術分野

[0001] 本発明は、コア部の周囲に空孔を配置してなる孔アシスト型ホーリーファイバに関する。本発明の孔アシスト型ホーリーファイバは、光通信分野等に用いられ、従来のシングルモード光ファイバに比べて曲げ損失が小さぐ宅内配線等に好適に用いられる。

また、本発明は、極小な曲げ径に対しても低い曲げ損失特性が得られる低曲げ損失マルチモードホーリーファイバに関する。

本願は、 2004年 7月 13日に出願された日本国特許出願第 2004— 205819号ならびに 2004年 9月 27日に日本国特許出願第 2004— 279453号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] FTTH (Fiber to the home)技術に用いられる屋内配線光ファイバは、配線の柔軟性や施工性を考慮すると、曲げ損失特性に優れることが望ましい。曲げ損失特性を向上させるためには、コアークラッド間の比屈折率差を大きくすればよいが、比屈折率差が大きいと、高次モードの閉じ込みも強くなつてしまい、高次モードのカットオフ波長が長くなつてしまう恐れがある。

[0003] 光伝送路に使用される通常のシングルモードファイバ（以下、 SMFと記す。）に比ベて、格段に曲げ損失が低いファイバとして、孔アシスト型ホーリーファイバ（Hole-As sisted Holey Fiber; HA -HF)が提案されている。ホーリーファイバは、コア周囲に複数の空孔が配置された構造を有し、従来の SMFと比べてより大きなコアークラッド比屈折率差が得られ、小さヽ曲げに対しても低ヽ曲げ損失特性が得られる。

[0004] し力しながら、従来のホーリーファイバでは、低曲げ損失を実現できるものの、曲げ損失を小さくすれば、カットオフ波長が長くなるというトレードオフを完全に克服することはできない (非特許文献 1参照。 ) o [0005] 従来の孔アシスト型ホーリーファイバ（Hole- Assisted Holey Fiber ;以下、 HAHFと記す。）としては、図 1に示すようにコア周囲に複数の空孔が 1層に配置されたもの（例えば、非特許文献 2参照。）と、図 2に示すようにコア周囲に複数の空孔が 2層に配置されたもの (例えば、非特許文献 3参照。）が提案されている。

[0006] 図 1に示す空孔が 1層に配置されたタイプの HAHFは、クラッド部 12よりも屈折率の高いコア部 11と、その周囲のクラッド部 12と、コア部 11を囲む同心円に沿ってクラッド部 12に設けられた複数の（図示した例では 6個の）空孔 13とを備えた構成になつている。複数の空孔 13はそれぞれ同じ直径であり、コア部中心力各空孔 13の中心までの距離は等しくなつている。

[0007] 図 2に示す空孔が 2層に配置されたタイプの HAHFは、クラッド部 12よりも屈折率の高いコア部 11と、その周囲のクラッド部 12と、コア部 11を囲んでクラッド部 12に設けられた 6個の内側空孔 14と、その外側に設けられた 12個の外側空孔 15を備えた構成になっている。本例示では、内側空孔 14と外側空孔 15は全て同じ直径に形成されている。また、この HAHFでは、外側空孔 15の半数はコア部中心から見て内側空孔 14の延長線上に配置されて、る。

非特干文献 1 : T. Hasegawa, et al, Novel hole- assisted lightguidefiber exhibiting lar ge anomalous dispersion and low loss below ldB/km , Proc. OFC, PD5, 2001 非特許文献 2 : B. Yao, et al., "Low— loss holey fiber," Proc. 53rd IWCS, pp.135— 139, 2004

特許文献 3 : T. Hasegawa, et al., "Bending— insensitive single-mode holey fibre wit h SMF— compatibility for optical wiring applications, ECOC-IOOC 2003 Proc, We2 .7.3, 2003

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 前述した従来の HAHFのうち、図 1に示す HAHFは、図 2に示す HAHFと比べると、構造が簡単である力曲げ損失 Lが小さくカットオフ波長えが短いファイバの実

B C

現には限界がある。すなわち、曲げ損失 Lを小さくするには、孔径を大きくし、空孔

B

力^ラッド領域に占める占有率を大きくしなければならない。一方、カットオフ波長えを短くするには、高次モードをできるだけ閉じ込めないようにしなければならない。そのための手段として、占有率を下げるか、空孔をコア部に近づける必要がある。しかし、図 1に示すような構成では、空孔をコア部に近づけると、必然的に占有率が上がるので、低曲げ損失 Lと短カットオフ波長えの両立が難しくなる。

B C

また、図 2に示す HAHFは、図 1における空孔の外側に 2層目の空孔を設けているので、図 1に示す HAHFよりも曲げ損失やカットオフ波長を調整できる余地を持つものの、空孔数が 18個と多ぐ比較的複雑な構造をしており、製造コストが高くなつてしまう問題がある。

[0009] 本発明は前記事情に鑑みてなされ、低曲げ損失 Lと短カットオフ波長えを両立で

B C

きる高性能な HAHFの提供を目的とする。

[0010] また、本発明は、小さい曲率での曲げが想定される屋内配線光ファイバとして好適な低曲げ損失マルチモードホーリーファイバの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 前記目的を達成するため、本発明は、コア部と、その周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲んでクラッド部に設けられた複数の空孔とを有する HAHFにおいて、コァ部の屈折率はクラッド部よりも高ぐ空孔が内外 2層に設けられ、その内側空孔層と外側空孔層の空孔数は同じであり、外側空孔はコア部中心から見て内側空孔が配置されていない位置に配置され、それぞれの空孔層を構成する空孔同士は同じ径であり、コア部中心から内側空孔中心までの距離 Λとコア部中心から外側空孔中心までの距離 Λとが、 Λ < Λであり、かつ内側空孔径 dと外側空孔径 dと力 d≤d

2 1 2 1 2 1 2 であることを特徴とする HAHFを提供する。

本発明の HAHFにお、て、内側空孔層と外側空孔層とのそれぞれの空孔数が 3 個〜 8個の範囲内であることが好ましい。

本発明の HAHFにおいて、高次モードのカットオフ波長えが 1. よりも短く、 c

波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失 Lが 2. 5dBZmより小さ

B

いことが好ましい。

本発明の HAHFにおいて、ステップコアを持つ SMFとの融着接続損失が波長 1. 55 μ m-eo. 2dB以下であり、メカ-カル接続損失が 0. 5dB以下となることが好ましい。

また、 HAHFのコア部が、前記 SMFのコアと同じ構造パラメータを有することが好ましい。

[0012] また本発明は、コア部と、その周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲んでクラッド部に設けられた複数の空孔とを有する孔アシスト型ホーリーファイバにおいて、コア部の屈折率はクラッド部よりも高ぐ空孔が 2層以上に設けられ、コア部中心から内側空孔中心までの距離 Λとコア部中心力外側空孔中心までの距離 Λとが、 Λ < Λ であり、内側空孔径 dと外側空孔径 dとが、 d≤d (但し、 i, jは内側力順次大きく数える空孔層の順番を表し、 i<jである。）であり、内側空孔層と外側空孔層の空孔数は同じであり、外側空孔はコア部中心力見てすぐ内側の空孔が配置されていない位置に配置され、且つそれぞれの空孔層を構成する空孔同士は同じ径であることを特徴とする HAHFを提供する。

本発明の HAHFにおいて、それぞれの空孔層を構成する空孔数が 3個〜 8個の範囲内であることが好ましい。

本発明の HAHFにおいて、高次モードのカットオフ波長えが 1. よりも短く、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失 Lが 2. 5dBZmより小さ

B

いことが好ましい。

[0013] 前記目的を達成するため、本発明は、コア部と、クラッド部と、コア部を囲む複数の空孔を有するホーリーファイバにおいて、クラッド部の屈折率はコア部よりも高ぐコア部は、クラッド部より高屈折率の材料力もなる中央の第 1コアと、該第 1コアの周りに、屈折率が第 1コアと異なり、かつクラッド部より高屈折率の材料力もなる第 2コアを有することを特徴とする低曲げ損失マルチモードホーリーファイバを提供する。

[0014] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、前記第 1コアのクラッド部に対する比屈折率差第 1コアの直径 D 第 2コアのクラッド部に対する比屈折率差 Δ 、第 2コアの直径 D力それぞれ、 0. 3%≤ Δ ≤1%、 0. 1%≤ Δ ≤0.

2 2 1 2

6%, 4 ^ πι≤ϋ≤10 ^ πι, 6 ^ πι≤ϋ≤ 15 mの範囲内であることが好ましい。

1 2

[0015] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、波長 1. 2 /ζ πι〜1.

6 mの間で 2つ以上の伝搬モード (ただし、この伝搬モード数は縮退モードを重複カウントしない数である。）を有し、基本モードと次の高次モードの群屈折率差 Δ ηの g 絶対値は 1 X 10^_3より小さいことが好ましい。

[0016] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、ステップ状屈折率分布を持つシングルモードファイバと接続した時、マルチモード伝搬によるモード分散が 0. 5nsZkm以下であることが好ましい。

[0017] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、 φ = 10πιπιの曲げ直径に対して、曲げ損失が波長 1. 55 μ m-eO. ldBZm以下であることが好ましい。

[0018] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、ステップ状屈折率分布を持つシングルモードファイバとの融着接続損失が波長 1. 55 /ζ πΤϋΟ. 2dB以下

、メカ-カル接続損失が 0. 4dB以下となり、かつ反射減衰量力 OdB以上となることが好ましい。

[0019] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、同じファイバを接続した時、融着接続損失が波長 1. 55 111で0. 2dB以下、メカニカル接続損失が 0. 4 dB以下となり、かつ反射減衰量力 OdB以上となることが好ましい。

[0020] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、コア部を囲む空孔が 2層以下であり、各層の空孔は等間隔で配置され、かつ各層の空孔数が 3〜8個であることが好ましい。

[0021] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおいて、コア部を囲む 2層の空孔を持ち、異なる層の空孔径が異なることが好ましい。

発明の効果

[0022] 本発明の HAHFは、簡単な構成でカットオフ波長えが短ぐ曲げ損失 L力、さい

C B

シングルモードファイバが実現できる。

本発明の HAHFは、カットオフ波長えが短ぐ曲げ損失 L力、さい上に、 SMFと低い接続損失で融着接続又はメカ-カル接続することができ、宅内配線用用途のみならず、長距離伝送用途にも用いることができる。

[0023] 本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバは、コア部を、クラッド部より高屈折率の材料力もなる中央の第 1コアと、該第 1コアの周りに、屈折率が第 1コアと異なり、かつクラッド部より高屈折率の材料力もなる第 2コアとから構成したものなので、極小な曲げ径に対しても極めて低、曲げ損失を有するものとなる。

本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバは、シンプルな構成で非常に低い曲げ損失を有し、かつ従来の SMFと非常に低い接続損失で接続できることから、配線の柔軟性や施工性が要求される屋内配線に適用し、光通信性能を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]従来の HAHFの一例を示す HAHFの要部断面図である。

[図 2]従来の HAHFの別な例を示す HAHFの要部断面図である。

[図 3]本発明の HAHFの第 1実施形態を示す HAHFの要部断面図である。

[図 4]本発明の HAHFの第 2実施形態を示す HAHFの要部断面図である。

[図 5]本発明の HAHFの第 3実施形態を示す HAHFの要部断面図である。

[図 6]本発明の HAHFの第 4実施形態を示す HAHFの要部断面図である。

[図 7]本発明に係る実施例で作製した HAHFの要部断面図である。

[図 8]従来の 18孔タイプのファイバの波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 9]本発明に係る 12孔タイプのファイバの波長 1. 55 mにおける基底モードのパヮー分布を表すグラフである。

[図 10]従来の 18孔タイプのファイバの波長 1 μ mにおける高次モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 11]本発明に係る 12孔タイプのファイバの波長 1 μ mにおける高次モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 12]従来の 18孔タイプのファイバの波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表すグラフである。 [図 13]本発明に係る 12孔タイプのファイバの波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 14]従来の 18孔タイプのファイバの波長 1 μ mにおける高次モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 15]本発明に係る 12孔タイプのファイバの波長 1 μ mにおける高次モードのパワー分布を表すグラフである。

[図 16]本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバにおけるコア部の屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17]本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバの第 5実施形態を示す構成図である。

[図 18]本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバの第 6実施形態を示す構成図である。

[図 19]本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバの第 7実施形態を示す構成図である。

[図 20]本発明に係る実施例 6の結果を示すグラフである。

[図 21]本発明に係る実施例 7の結果を示すグラフである。

[図 22]本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバの第 8実施形態を示す構成図である。

[図 23]本発明に係る実施例 8の結果を示すグラフである。

符号の説明

[0025] 11· ··コア部、 12· ··クラッド部、 16· ··内側空孔、 17· ··外側空孔、 18· ··第 1層空孔、 19…第 2層空孔、 21, 27, 28, 21 l 'HF (低曲げ損失マルチモードホーリーフアイノ）、 22· ··コア部、 23· ··クラッド部、 24· ··第 1コア、 25· ··第 2コア、 26· ··空孔、 29· ·· 内側空孔、 100, 101, 102, 103- --HAHF, 110· ··第 3層空孔、 111· ··第 4層空孔、 112…空孔省略部、 210…外側空孔。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図 3は、本発明の HAHFの第 1実施形態を示す HAHF100の要部断面図であり、この図中符号 11はコア部、 12はクラッド部、 16は内側空孔、 17は外側空孔である。

[0027] この HAHF100は、クラッド部 12よりも屈折率の高いコア部 11と、その周囲のクラッド部 12と、コア部 11を囲んでクラッド部 12に設けられた内外 2層の空孔 16, 17を備えて構成されている。コア部 11は、石英系ガラス材料、例えば GeOをドープした石

2

英ガラス等の材料力もなり、またクラッド部 12はコア部 11より屈折率が低い材料、例えば石英ガラスなど力なって、る。

[0028] 前記内側空孔層（第 1層）は 3つの内側空孔 16を備え、また外側空孔層（第 2層)もまた 3つの外側空孔 17を備えている。これらの内側空孔 16と外側空孔 17は、それぞれ円形をなしている。 3つの内側空孔 16はそれぞれ同じ直径であり、また 3つの外側空孔 17はそれぞれ同じ直径である。また、外側空孔 17は、コア部 11の中心から見て内側空孔 16が配置されて、な、位置に配置されて、る。

[0029] コア部 11中心から内側空孔 16中心までの距離 Λとコア部 11中心力も外側空孔 1

7中心までの距離 Λとは、 Λ < Λの関係になっており、また内側空孔径 dと外側

2 1 2 1 空孔径 dとは、 d <dになっている。これらの Λ， Λ， d及び dは、コア部直径 D、

2 1 2 1 2 1 2 比屈折率差 Δなどのパラメータによって適宜設定可能であり、特に限定されないが、例えばコア部直径力〜10 /ζ πι程度のファイバの場合、 Λは 3〜9 /ζ πι程度、 Λは

1 2

5〜15 /ζ πι程度（但し、 Λ < Λ ) d ίま 2〜8 /ζ πι程度、 d ίま 4〜12 /ζ πι程度（但し、 d

1 2 1 2

≤d )とすることが好ましい。

1 2

[0030] この HAHF100は、内側空孔 16が小さぐ外側空孔 17が大きくなるようにそれぞれの空孔を配置し、また各層の空孔数を少なくすることにより、コア部 11の近傍における空孔の占有率を上げることなぐ内側空孔 16をコア部 11に近づけることができる。その結果、高次モードを閉じ込めることなぐ高次モードの等価屈折率を下げることができるので、カットオフ波長 λ を短くすることができる。一方、基底モードの電磁界が

C

同位相で分布しているので、大きな直径の外側空孔 17と小さな内側空孔 16とによつてコア部 11を包囲することにより、光をコア部 11に十分閉じ込めることができ、曲げ損失 Lを小さくすることができる。

Β

[0031] この HAHF100において、高次モードのカットオフ波長えは 1· 3 ;z mよりも短く、 c

波長 1· 55 ;z mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失 Lが 2· 5dBZmより小さいことが好ましい。

また、この HAHFにおいて、ステップコアを持つシングルモードファイバとの融着接続損失が波長 1. 55 /z mで 0. 2dB以下であり、メカ-カル接続損失が 0. 5dB以下となることが好ましい。

なお、前記融着接続損失は次のように測定される。まず、光源と光検出器の間を S MFでつなぎ、検出される光パワー Pを測定する。次に SMFを切断し、そこに数メートルの被測定ファイバを 2点融着接続し、検出される光パワーを Pとする。その場合、

2

融着接続の損失は (P— P ) Z2で与えられる。

1 2

またメカニカル接続損失は、前記融着接続損失と同様であるが、融着接続に代えてメカ-カル接続として測定される値である。

[0032] 図 4は、本発明の HAHFの第 2実施形態を示す HAHF101の要部断面図である。

本実施形態の HAHF 101は、前述した第 1実施形態の HAHF 100と同様の構成要素を備えて構成されており、同一の構成要素には同一符号を付してある。

前述した第 1実施形態の HAHF100では、内側空孔層と外側空孔層とがそれぞれ 3個の空孔カゝら構成されているが、本実施形態の HAHF101は、内側空孔層と外側空孔層とがそれぞれ 4個の空孔カも構成されている。

本実施形態の HAHF101は、内側空孔 16の直径が小さければ、前述した第 1実施形態 100の HAHFと同様の効果を得ることができる。

[0033] 図 5は、本発明の HAHFの第 3実施形態を示す HAHF102の要部断面図である。

本実施形態の HAHF 102は、前述した第 1実施形態の HAHF 100と同様の構成要素を備えて構成されており、同一の構成要素には同一符号を付してある。

前述した第 1実施形態の HAHF100では、内側空孔層と外側空孔層とがそれぞれ 3個の空孔カゝら構成されているが、本実施形態の HAHF102は、内側空孔層と外側空孔層とがそれぞれ 6個の空孔力構成されている。

本実施形態の HAHF102は、内側空孔 16の直径が小さければ、前述した第 1実施形態の HAHF100と同様の効果を得ることができる。

[0034] 図 6は、本発明の HAHFの第 4実施形態を示す HAHF103の要部断面図である。

本実施形態の HAHF103は、コア部 11及びクラッド部 12の構成は前述した第 1実施形態の HAHF 100と同様であるが、本実施形態ではコア部 11の周囲に 4層の空孔層を設けたことを特徴として、る。

[0035] 本実施形態の HAHF103における空孔は、コア部 11の周囲に、 6個の第 1層空孔 18からなる第 1層と、それらの第 1層空孔 18の間に設けられ中心が第 1層空孔 18の中心よりも若干外側にある 6個の第 2層空孔 19からなる第 2層と、コア部 11の中心と第 1層空孔 18の中心を結ぶ線の延長線上に設けられた 6個の第 3層空孔 110からなる第 3層と、第 3層空孔 110の間に設けられ中心が第 3層空孔 110の中心よりも若干外側にある 6個の第 4層空孔 111からなる第 4層とを備えて、る。

[0036] コア部中心 1から第 1層空孔 18中心までの距離 Λ 、コア部 11中心力も第 2層空孔 19中心までの距離 Λ、コア部 11中心力も第 3層空孔 110中心までの距離 Λおよ

2 3 びコア部 11中心力第 4層空孔 111中心までの距離 Λは、 Λ <Λ <Λ <Λの

4 1 2 3 4 関係になっている。また、第 1層空孔 18の直径 d、第 2層空孔 19の直径 d、第 3層空

1 2 孔 110の直径 d及び第 4層空孔 111の直径 dは、 d <d <d <dの関係になって

3 4 1 2 3 4

いる。

これらの Λ〜Λ , d〜dは、コア部直径 D、比屈折率差 Δなどのパラメータによつ

1 4 1 4

て適宜設定可能であり、特に限定されないが、例えばコア部直径力〜10;ζ ΐη程度のファイバの場合、 Λは 3〜6 111程度、 Λ は 5〜9 111程度、 Λは 7〜12 m程

1 2 3

度、 Λは10〜16 111程度（伹し、 Λ <Λ <Λ <Λ )、（1は 1〜5/ζπι程度、 dは

4 1 2 3 4 1 2

2〜6 111程度、 dは 2.5〜7 111程度、 dは 3〜10 m程度（但し、 d≤d≤d≤d

3 4 1 2 3

)とすることが好ましい。

4

[0037] 本実施形態の HAHF103は、前述した第 1実施形態 100の HAHFと同様の効果を得ることができる。本実施形態の HAHFは、前述した各実施形態の HAHFよりも構造が複雑になるが、空孔の層数を増やしたことにより、カットオフ波長や曲げ損失などの特性を調整する余地が大きくなり、より高性能な HAHFを提供できる。

[0038] [実施例 1]

図 3に示すように、コア部の周囲に内外 2層の空孔を有し、且つ内外各層の空孔数力 S3個である HAHFを作製した。コア部は GeOをドープした石英ガラス、クラッド部

2

は純石英力もそれぞれ構成し、コア部直径 Dが 8.5 111、比屈折率差厶が0.34% であり、内側空孔層は孔直径が 5. l^m,コア部中心カも孔中心までの距離人工が 8.5 mであり、外側空孔層は孔直径 dが 8.5/ζπι、コア部中心から孔中心までの

2

距離 Λ 力 Sll. O/zmである。

2

このファイバの特性は、カットオフ波長え =1.24/zm、波長 1.55/zmで曲げ直 c

径 φ =10mmにおける曲げ損失 Lが 1.97dBZmであった。また同種のコア（D = 8

B

.5/ζπι、 Δ=0.34%)を持つ SMFとの融着接続損失は 1.55/zmの波長で 0.05 dB、同じくメカ-カル接続損失は 0.30dBであった。

[0039] [実施例 2]

図 4に示すように、コア部の周囲に内外 2層の空孔を有し、且つ内外各層の空孔数力個である HAHFを作製した。コア部、クラッド部の材質は実施例 1と同じとし、コア部直径 Dが 8.5 111、比屈折率差が0.34%であり、内側空孔層は孔直径 dが 3. 6 m、コア部中心力孔中心までの距離 Λ が 7.5 μ mであり、外側空孔層は孔直径 dが 8. O/zm、コア部中心から孔中心までの距離 Λ 力 O/zmである。

2 2

このファイバの特性は、カットオフ波長え =1.28/zm、波長 1.55/zmで曲げ直

C

径 φ =10mmにおける曲げ損失 Lが 2· 05dBZmであった。また同種のコア（D = 8

B

.5/ζπι、 Δ=0.34%)を持つ SMFとの融着接続損失は 1.55/zmの波長で 0.20 dB、同じくメカ-カル接続損失は 0.32dBであった。

[0040] [実施例 3]

図 5に示すように、コア部の周囲に内外 2層の空孔を有し、且つ内外各層の空孔数力個である HAHFを作製した。コア部、クラッド部の材質は実施例 1と同じとし、コア部直径 Dが 8.5 111、比屈折率差が0.34%であり、内側空孔層は孔直径 dが 3. 3 m、コア部中心力孔中心までの距離 Λ が 6.8 μ mであり、外側空孔層は孔直径 dが 6.8 m、コア部中心から孔中心までの距離 Λ 力 O/zmである。

2 2

このファイバの特性は、カットオフ波長え =1.29/zm、波長 1.55/zmで曲げ直 c

径 φ =10mmにおける曲げ損失 Lが 1.70dBZmであった。また同種のコア（D = 8

B

.5/ζπι、 Δ=0.34%)を持つ SMFとの融着接続損失は 1.55/zmの波長で 0. 19 dB、同じくメカ-カル接続損失は 0.27dBであった。

[0041] [実施例 4] 空孔の数のみが異なる図 2に示す構造のファイバ（ファイバ 1)及び図 7に示す構造のファイバ (ファイバ 2)を作製した。ファイバ 1 , 2ともに純石英に対する屈折率差 Δ = 0. 34%、直径 D = 8. O /z mのコア部をもち、空孔は直径 dと dがそれぞれ 4. 2 μ χη

1 2

、内側空孔中心とコア部中心の距離 Λ が 7. 、外側空孔中心とコア部中心の距離 Λ 力 O /z mである。ファイバ 1は、内側空孔数が 6個、外側空孔数が 12個

2

の合計 18孔であり、一方ファイバ 2は、内側空孔数が 6個、外側空孔数が 6個の合計 12孔である。図 7に示す通り、ファイバ 2の 6個の外側空孔は、コア部中心力も見て内側空孔が配置されていない位置に配置されている。図 7中の符号 112は、外側空孔数 12個のファイバ 1の配置に対して、ファイバ 2にお、て空孔を設けて、な、部位（空孔省略部）を示している。

高次モードカットオフ波長は、ファイバ 1が 1. 21 μ m、ファイバ 2が 1. 19 μ mであり、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失は、ファイバ 1が 2. OdB Zm、ファイバ 2が 2. 2dBZmであり、両者はほぼ同様の光学特性を示した。

また、従来のステップコア（D = 8. 5 m、 Δ = 0. 34%)をもつ SMFとの融着接続損失は波長 1. でともに 0. 08dB、同メカ-カル接続損失はともに 0. 22dBであり、また反射減衰量は波長 1. 55 /z mでともに 45dBであった。

また、 HAHF同士で接続した場合、波長 1. 55 /z mで融着接続損失はともに 0. 11 dB、メカ-カル接続損失はともに 0. 26dBであった。その場合の反射減衰量もともに 45dB以上であった。

すなわち、図 2の 18孔タイプのファイバ 1において、 12個の外側空孔のうち、コア部中心から見て内側空孔と重なる部位の 6個の外側空孔を省略して図 7に示すフアイバ 2を構成しても、殆ど光学特性が影響を受けないことがわ力つた。

このことは理論計算カゝらでも確かめることができる。図 8は、図 2に示す 18孔タイプのファイバ 1の波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表し、また図 9は、図 7に示す 12孔タイプのファイバ 2の波長 1. 55 μ mにおける基底モードのパワー分布を表している。ただし、これらの図 8, 9において等高線の間隔は 10dBである。図 8 及び図 9に示されるパワー分布はほぼ同じであり、ファイバ 2において省略した外側空孔があまり機能してヽな、ことがわかる。同様に、図 10と図 11はそれぞれ 18孔タイプのファイバ 1と 12孔タイプのファイバ 2 の波長 1 mにおける高次モードのパワー分布を表している。これらの図 10, 11において等高線の間隔は前記と同じく lOdBである。これらの図に示す通り、基底モードと同様に高次モードの主な部分もほぼ同じように分布しており、ファイバ 2において省略した外側空孔があまり機能して、な、ことがわかる。

[実施例 5]

空孔の数のみが異なる図 2に示す構造のファイバ（ファイバ 3)及び図 7に示す構造のファイバ（ファイバ 4)を作製した。ファイバ 3, 4ともに純石英に対する屈折率差 Δ = 0. 34%、直径 D = 8. 5 /z mのコア部をもち、空孔は直径 dと dがそれぞれ 4. 5 ^ m

1 2

、内側空孔中心とコア部中心の距離 Λ が 9. 、外側空孔中心とコア部中心の距離 Λ 力である。ファイバ 3は、内側空孔数が 6個、外側空孔数が 12個

2

の合計 18孔であり、ファイバ 4は、内側空孔数が 6個外側空孔数が 6個の合計 12孔である。図 7に示す通り、ファイノの 6個の外側空孔は、コア部中心から見て内側空孔が配置されて、な、位置に配置されて、る。

高次モードカットオフ波長は、ファイバ 3が 1. 28 m、ファイノく 4力 26 mであり、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失は、ファイバ 3が 1. 5dB Zm、ファイバ 4が 1. 7dBZmであり、両者はほぼ同様の光学特性を示した。

また、従来のステップコア（D = 8. 5 m、 Δ =0. 34%)をもつ SMFとの融着接続損失は波長 1. でともに 0. 05dB、同メカ-カル接続損失はともに 0. 20dBであり、また反射減衰量は波長 1. 55 111でともに45(18以上でぁった。

また、 HAHF同士で接続した場合、波長 1. 55 /z mで融着接続損失はともに 0. 10 dB、メカ-カル接続損失はともに 0. 25dBであった。その場合の反射減衰量もともに 45dB以上であった。

図 12は、 18孔タイプのファイバ 3の波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表し、また図 13は、 12孔タイプのファイバ 4の波長 1. 55 mにおける基底モードのパワー分布を表している。ただし、これらの図 12, 13において等高線の間隔は 1 OdBである。図 12及び図 13に示されるパワー分布はほぼ同じであり、ファイバ 4にお V、て省略した外側空孔があまり機能して、な、ことがわかる。同様に、図 14と図 15はそれぞれ 18孔タイプのファイバ 3と 12孔タイプのファイバ 4 の波長 1 mにおける高次モードのパワー分布を表している。これらの図 14, 15において等高線の間隔は前記と同じく 10dBである。これらの図に示す通り、基底モードと同様に高次モードの主な部分もほぼ同じように分布しており、ファイバ 2において省略した外側空孔があまり機能して、な、ことがわかる。

[0043] 図 16及び図 17は本発明の低曲げ損失マルチモードホーリーファイノ（以下、 HFと略記する。）の第 5実施形態を示す図であり、図 16は HFのコア部 22の屈折率分布を示すグラフ、図 17は HF21の構造を示す構成図である。これらの図中、符号 21は H F、 22はコア部、 23はクラッド部、 24は第 1コア、 25は第 2コア、 26は空孔を示す。

[0044] 本実施形態の HF21は、石英系ガラスからなり、クラッド部 23より高屈折率のコア部 22を持ち、コア部 22を囲む複数の空孔 26を有するホーリーファイバであり、コア部 2 2は、クラッド部 23より高屈折率の材料力もなる中央の第 1コア 24と、該第 1コア 24の周りに、屈折率が第 1コア 24と異なり、かつクラッド部 23より高屈折率の材料力もなる第 2コア 25を有することを特徴としている。本実施形態の HF21は、図 17に示すように、コア部の周りに 1層 6孔の空孔 26が設けられた構造になっている。

[0045] この HF21において、第 1コア 24のクラッド部 23に対する比屈折率差 Δ 、第 1コア 24の直径 D、第 2コア 25のクラッド部 23に対する比屈折率差 Δ 、第 2コア 25の直

1 2 径 Dは、それぞれ、 0· 3%≤Δ ≤1%、0. 1%≤Δ ≤0. 6%, 4 ^ πι≤ϋ≤10 ^

2 1 2 1 m, 6 ^ πι≤ϋ≤ 15 mの範囲内であることが好ましい。

2

[0046] 前記、 Δ、 D、 D力それぞれ前記範囲内にあると、 φ = 10mmの曲げ直径

1 2 1 2

に対して、曲げ損失が波長 1. 55 μ m-eo. ldBZm以下の HF21が実現できる。また、波長 1. 2 m〜l. 6 mの間で 2つ以上の伝搬モード（ただし、この伝搬モ一ド数は縮退モードを重複カウントしない数である。）を有し、基本モードと次の高次モードの群屈折率差 Δ ηの絶対値は 1 X 10_³より小さい HF21を実現できる。

g

さらに、ステップ状屈折率分布を持つ SMFと接続した時、マルチモード伝搬によるモード分散が 0. 5nsZkm以下となる HF21が実現できる。

またこの接続時、 HF21と SMFの融着接続損失が波長 1. 55 mで 0. 2dB以下、メカ-カル接続損失が 0. 4dB以下となり、かつ反射減衰量力 OdB以上となる HF2 1を実現できる。

さらに、 HF21同士の接続の場合に、融着接続損失が波長 1. 55 /z mで 0. 2dB以下、それぞれのファイバ端に光コネクタを成端して突き合わせ接続した場合のメカ- カル接続損失が 0. 4dB以下となり、かつ反射減衰量力 OdB以上となる HF21を実現できる。

[0047] この HF21は、空孔に囲まれているコア部 22を、クラッド部 23より高屈折率の材料力もなる中央の第 1コア 24と、該第 1コア 24の周りに、屈折率が第 1コア 24と異なり、かつクラッド部 23より高屈折率の材料力もなる第 2コア 25からなるコア部 22とから構成したものなので、極小な曲げ径に対しても極めて低、曲げ損失を有するものとなるこの HF21は、シンプルな構成で非常に低い曲げ損失を有し、かつ従来の SMFと非常に低ヽ接続損失で接続できることから、配線の柔軟性や施工性が要求される屋内配線に適用し、光通信性能を向上させることができる。

[0048] 本発明の HFの空孔配置は、前記第 5実施形態による 1層 6孔にのみ限定されず、他の配置形態を採用し得るが、コア部 22を囲む空孔が 2層以下であり、各層の空孔はそれぞれ等間隔で配置され、かつ各層の空孔数は 3〜8個であることが望ましい。以下の第 2〜4実施形態に空孔の他の配置形態を例示する。

[0049] 図 18は、本発明の HFの第 6実施形態を示す図である。本実施形態の HF7は、前述した第 5実施形態の HF21と同様の構成要素を備えて構成され、さらに 1層 6孔の空孔 26の周りに 2層目の 12孔の空孔 26を設け、合計 2層 18孔の空孔 26を有する構成になっている。

本実施形態の HF7は、前述した第 5実施形態の HF21とほぼ同様の効果を得ることがでさる。

[0050] 図 19は、本発明の HFの第 7実施形態を示す図である。本実施形態の HF28は、前述した第 5実施形態の HF21と同様に、第 1コア 24とその周りの第 2コア 25とからなるコア部 22を備え、コア部 22を囲む内外 2層の空孔 29, 30を持ち、内側空孔 29の空孔径と外側空孔 210の空孔径が異なっていることを特徴としている。内側空孔 29と外側空孔 30とはそれぞれ 3つであり（2層 6孔）、各層の 3つの空孔同士は同じ空孔径を有し、かつコア中心力も空孔中心までの距離が等しくなつている。

本実施形態の HF28は、前述した第 5実施形態の HF21とほぼ同様の効果を得ることができる。

[0051] 図 22は、本発明の HFの第 7実施形態を示す図である。本実施形態の HF28は、前述した第 5実施形態の HF21と同様に、第 1コア 24とその周りの第 2コア 25とからなるコア部 22を備え、コア部 22を囲む 3つの空孔 26を有している（1層 3孔)。

本実施形態の HF31は、前述した第 5実施形態の HF21とほぼ同様の効果を得ることができる。

[0052] [実施例 6]

図 16に示す屈折率分布を有し、 D =0

. 3%のコア部を有し、

コア部中心力も空孔中心までの距離 Λ = 13 μ mの図 17に示すような 1層 6孔の空孔を持つ HF21を作製した。この HF21 の基本モードと高次モードの等価群屈折率を測定した結果を図 20に示す。図示のように、両モード間の群屈折率差 Δ η = . 2〜1. 6 mで 2 X 10

g I η -η |は波長 1

gf gh

一⁴以下である。ただし、 η , n はそれぞれ基本モードおよび高次モードの群屈折率

gf gh

を表す。また、マルチモード伝搬のモード分散によるノルス信号のパルス増加の上限は、次式（1)

[0053] [数 1]

Δ Γ = Δη ₉ . ' . ( 1 )

[0054] (式中、 Lは伝搬距離、 cは光速を表す。 )で評価できる。この場合、モード分散による信号の劣化は 0. 7nsZkm以下である。実際のファイバは SMFと接続して使用するので、その際に高次モードがほとんど励振されず、実際のモード分散による信号の劣ィ匕は 0. InsZkm以下であった。

[0055] 試作した HF21は、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失が 0.

02dBZmであった。また、この HF21は空孔 26が融着接続時に潰れた場合、モードフィールド径（Mode- field diameter ; MFD)が波長 1. 55 μ mで約 10 μ mであり、従来の SMFとほとんど同じであるので、非常に低い損失で SMFと接続することができる。実際に HF21と SMFとを接続した場合、波長 1. 55 /z mにおいて融着接続損失は 0. ldB程度、それぞれのファイバ端に光コネクタを成端して突き合わせ接続した場合のメカ-カル接続損失は 0. 2dB程度と低ヽ接続損失であった。

[0056] [実施例 7]

図 16に示す屈折率分布を有し、 D = 5. 6 /ζ πι、 D = 11. 2 /ζ πι、 Δ = 0. 5%、 Δ

2 1

コア部中心から空孔中心までの距

離 Λ = 11 mの図 17に示すような 1層 6孔の空孔を持つ HF21を作製した。この HF 21の基本モードと高次モードの等価群屈折率を測定した結果を図 21に示す。図示のように、両モード間の群屈折率差 Δ ηは波長 1. 2〜1. 6 111で3 10^_4以下でぁ g

る。実際のモード分散による信号の劣化は 0. InsZkm以下であった。

[0057] 試作した HF21は、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失が 0.

02dBZmであった。また、この HF21と SMFとを接続した場合、波長 1. 55 mにおいて融着接続損失は 0. 2dB程度、メカニカル接続損失は 0. 3dB程度と低い接続損失であった。

[0058] [実施例 8]

図 16に示す屈折率分布を有し、 D = 0

. 3%のコア部を有し、

コア部中心力も空孔中心までの距離 Λ = 12 μ mの図 22に示すような 1層 3孔の空孔を持つ HF31を作製した。この HF31 の基本モードと高次モードの等価群屈折率を測定した結果を図 23に示す。図示のように、両モード間の群屈折率差 Δ ηは波長 1. 2〜1. 6 111で1 10^_4以下でぁる。

g

実際のモード分散による信号の劣化は 0. InsZkm以下であった。

[0059] 試作した HF31は、波長 1. 55 mで曲げ直径 φ = 10mmにおける曲げ損失が 0.

03dBZmであった。また、この HF31と SMFとを接続した場合、波長 1. 55 mにおいて融着接続損失は 0. ldB程度、メカニカル接続損失は 0. 2dB程度と低い接続損失であった。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなぐ添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

Claims

請求の範囲

[1] 孔アシスト型ホーリーファイバであって、

コア部と、

前記コア部の周囲に設けられたクラッド部と、

前記コア部を囲んで前記クラッド部に設けられた複数の空孔と、

を有し、

前記コア部の屈折率は前記クラッド部よりも高ぐ前記空孔が内側空孔層と外側空孔層の 2層をなし、前記内側空孔層と前記外側空孔層に存在する前記空孔の数は同じであり、前記外側空孔は前記コア部中心から見て前記内側空孔が配置されていない位置に配置され、それぞれの空孔層を構成する空孔同士は同じ径であり、前記コア部中心から内側空孔中心までの距離 Λと前記コア部中心から前記外側空孔中心までの距離 Λと力 Λ < Λであり、かつ前記内側空孔径 dと前記外側空孔径 d

2 1 2 1 2 と力 d≤dであることを特徴とする孔アシスト型ホーリーファイバ。

1 2

[2] 前記内側空孔層と前記外側空孔層とのそれぞれの空孔数が 3個〜 8個の範囲内であることを特徴とする請求項 1に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[3] 高次モードのカットオフ波長えが 1. 3 mよりも短ぐ波長 1. 55 mで曲げ直径

C

φ = 10mmにおける曲げ損失 Lが 2. 5dBZmより小さいことを特徴とする請求項 1

B

に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[4] ステップコアを持つシングルモードファイバとの融着接続損失が波長 1. 55 μ mで 0

. 2dB以下であり、メカ-カル接続損失が 0. 5dB以下となることを特徴とする請求項

1に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[5] 前記孔アシスト型ホーリーファイバの前記コア部力前記シングルモードファイバのコアと同じ構造パラメータを有することを特徴とする請求項 4に記載の孔アシスト型ホ一リーファイバ。

[6] 孔アシスト型ホーリーファイバであって、

コア部と、

前記コア部の周囲に設けられたクラッド部と、

前記コア部を囲んで前記クラッド部に設けられた複数の空孔とを有し、前記コア部の屈折率は前記クラッド部よりも高ぐ前記空孔が内側空孔層と外側空孔層の 2層以上をなし、前記コア部中心力前記内側空孔中心までの距離 Aiと前記コア部中心力前記外側空孔中心までの距離 Λとが、 Λ < Λであり、前記内側空孔径 dと前記外側空孔径 dとが、 d≤d (但し、 i, jは内側から順次大きく数える空孔層の順番を表し、 i<jである。）であり、前記内側空孔層と前記外側空孔層の空孔数は同じであり、前記外側空孔は前記コア部中心力見てすぐ内側の空孔が配置されて!、な、位置に配置され、且つそれぞれの空孔層を構成する空孔同士は同じ径であることを特徴とする孔アシスト型ホーリーファイバ。

[7] それぞれの空孔層を構成する空孔数が 3個〜 8個の範囲内であることを特徴とする請求項 6に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[8] 高次モードのカットオフ波長えが 1. 3 mよりも短ぐ波長 1. 55 mで曲げ直径

C

φ = 10mmにおける曲げ損失 Lが 2. 5dBZmより小さいことを特徴とする請求項 6

B

に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[9] ステップコアを持つシングルモードファイバとの融着接続損失が波長 1. 55 μ mで 0

6に記載の孔アシスト型ホーリーファイバ。

[10] 前記孔アシスト型ホーリーファイバの前記コア部力前記シングルモードファイバのコアと同じ構造パラメータを有することを特徴とする請求項 9に記載の孔アシスト型ホ一リーファイバ。

[11] ホーリーファイバであって、

コア部と、

クラッド言と、

前記コア部を囲む複数の空孔を有し、

前記クラッド部の屈折率は前記コア部よりも高ぐ前記コア部は、前記クラッド部の材料より高屈折率の材料力もなる中央の第 1コアと、該第 1コアの周りに、屈折率が前記第 1コアと異なり、かつ前記クラッド部の材料より高屈折率の材料力もなる第 2コアを有することを特徴とする低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ。

[12] 前記第 1コアの前記クラッド部に対する比屈折率差 Δ 、前記第 1コアの直径 D、前記第 2コアの前記クラッド部に対する比屈折率差 Δ 、前記第 2コアの直径 D 1S それ

2 2 ぞれ、 0. 3%≤Δ ≤1%, 0. 1%≤ Δ ≤0. 6%、4 /ζ πι≤ϋ≤ 10 m

1 2 1 、 6 m≤D

≤ 15 mの範囲内であることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモ

2

ードホーリーファイバ。

[13] 波長 1. 2 /z m〜l. 6 mの間で 2つ以上の伝搬モード（ただし、この伝搬モード数は縮退モードを重複カウントしない数である。）を有し、基本モードと次の高次モードの群屈折率差 Δ ηの絶対値は 1 X 10_³より小さいことを特徴とする請求項 11に記載 g

の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ。

[14] ステップ状屈折率分布を持つシングルモードファイバと接続した時、マルチモード伝搬によるモード分散が 0. 5nsZkm以下であることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ。

[15] φ = 10mmの曲げ直径に対して、曲げ損失が波長 1. 55 μ πιΤΌ. ldBZm以下であることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ

[16] ステップ状屈折率分布を持つシングルモードファイバとの融着接続損失が波長 1.

55 μ m-eO. 2dB以下、メカ-カル接続損失が 0. 4dB以下となり、かつ反射減衰量力 OdB以上となることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモードホ一リーファイバ。

[17] 同じファイバを接続した時、融着接続損失が波長 1. 55 μ mで 0. 2dB以下、メカ- カル接続損失が 0. 4dB以下となり、かつ反射減衰量が 40dB以上となることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ。

[18] 前記コア部を囲む空孔が 2層以下をなしており、各層の空孔は等間隔で配置され、かつ各層の空孔数が 3〜8個であることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マノレチモードホーリーファイノく。

[19] 前記コア部を囲む空孔が 2層をなしており、前記空孔の径が層毎に異なることを特徴とする請求項 11に記載の低曲げ損失マルチモードホーリーファイバ。