WO2013018523A1 - ホーリーファイバ - Google Patents

ホーリーファイバ Download PDF

Info

Publication number
WO2013018523A1
WO2013018523A1 PCT/JP2012/067834 JP2012067834W WO2013018523A1 WO 2013018523 A1 WO2013018523 A1 WO 2013018523A1 JP 2012067834 W JP2012067834 W JP 2012067834W WO 2013018523 A1 WO2013018523 A1 WO 2013018523A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
holey fiber
refractive index
holes
bending loss
fiber according
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/067834
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
武笠　和則
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Publication of WO2013018523A1 publication Critical patent/WO2013018523A1/ja
Priority to US14/157,612 priority Critical patent/US20140133816A1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B6/02295—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
    • G02B6/02366—Single ring of structures, e.g. "air clad"

Definitions

  • the present invention relates to a holey fiber.
  • a holey fiber (Holey Fiber: HF) or photonic crystal fiber (PCF) regularly arranges holes in the cladding, thereby lowering the average refractive index of the cladding and using the principle of total reflection. It is a new type of optical fiber that realizes transmission. Holey fibers have unique characteristics such as Endlessly Single Mode (ESM) characteristics that cannot be achieved with conventional optical fibers and zero-dispersion wavelength shifted to the very short wavelength side by using holes to control the refractive index of optical fibers. Characteristics can be realized. Note that ESM means that there is no cutoff wavelength, and is a characteristic that enables optical transmission at a high transmission rate over a wide band (see Non-Patent Document 1).
  • ESM Endlessly Single Mode
  • Non-Patent Document 2 reports the characteristics of a photonic crystal fiber having a core diameter expanded to 20 ⁇ m or more.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a holey fiber that suppresses an increase in bending loss as compared with the prior art while expanding Aeff.
  • a holey fiber according to the present invention includes a core portion and a plurality of holes located on the outer periphery of the core portion and arranged in layers around the core portion. And a clad portion formed with a low refractive index layer having an inner diameter that is at least four times the mode field radius of light in the core portion and having a refractive index lower than that of the core portion.
  • the low refractive index layer is formed outside a region where the plurality of holes are formed.
  • the thickness of the low refractive index layer is greater than 0 ⁇ m, and the relative refractive index difference ⁇ with respect to the cladding is less than 0% and ⁇ 1.0% or more. is there.
  • the low refractive index layer has a thickness of 3 ⁇ m to 10 ⁇ m in the above invention.
  • the bending loss at a wavelength of 1550 nm is smaller than the bending loss when the holey fiber does not have the low refractive index layer.
  • the plurality of holes are arranged so as to form a triangular lattice, the diameter of the hole is d [ ⁇ m], and the lattice constant of the triangular lattice is Assuming ⁇ [ ⁇ m], d / ⁇ is within a range of 0.45 ⁇ 0.2, and the number of holes is two or more.
  • the d / ⁇ is within the range of 0.45 ⁇ 0.05.
  • the ⁇ is 5 ⁇ m to 25 ⁇ m in the above invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a holey fiber according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing structural parameters and optical characteristics of a holey fiber according to a calculation example.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the relative refractive index difference ⁇ and the bending loss.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between ⁇ and the V value.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between ⁇ and confinement loss.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship among ⁇ , d / ⁇ , and Aeff.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the wavelength and the bending loss when there is no depressed layer.
  • the bending loss means a macro bending loss when bending with a diameter (bending diameter) of 20 mm.
  • ITU-T International Telecommunication Union
  • the holey fiber is referred to as HF as appropriate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an HF according to an embodiment of the present invention.
  • the HF 10 includes a core part 11 located substantially at the center and a clad part 12 located on the outer periphery of the core part 11.
  • the core part 11 and the clad part 12 are both made of pure silica glass to which no dopant for adjusting the refractive index is added.
  • the clad part 12 is formed with a plurality of holes 13 arranged in layers around the core part 11. If the combination of each of the regular hexagonal vertices centered on the core portion 11 and the holes 13 arranged on each side is one layer, the number of the holes 13 in the HF 10 is four. In addition, the holes 13 are arranged in a layered manner and so as to form a triangular lattice L. The diameters of the holes 13 are all d, and the lattice constant of the triangular lattice L, that is, the distance between the centers of the holes 13 is ⁇ .
  • a depressed layer 14 which is a low refractive index layer having a lower refractive index than the core portion 11 and the cladding portion 12, is formed on the cladding portion 12.
  • the depressed layer 14 is made of, for example, silica glass to which fluorine (F), which is a dopant that lowers the refractive index, is added.
  • the depressed layer 14 is formed in a ring shape having an inner radius R around the central axis of the core 11 and a thickness W.
  • the depressed layer 14 is formed outside the region where the holes 13 are formed. As a result, the depressed layer 14 and the holes 13 are arranged so as not to overlap.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the wavelength and the bending loss when the depressed layer 14 is not provided in the HF 10 shown in FIG. 1 and the portion is replaced with the same pure silica glass as that of the cladding portion 12. is there. Note that d / ⁇ is fixed at 0.43, and ⁇ is changed from 4 ⁇ m to 10 ⁇ m. As shown in FIG. 7, the bending loss increases on the short wavelength side as ⁇ increases, that is, as Aeff of the core portion 11 increases.
  • the bending loss at a wavelength of 1.55 ⁇ m is about 5 dB / m
  • the bending loss at a wavelength of 1.31 ⁇ m increases to 100 dB / m or more.
  • the bending loss exceeds 100 dB / m the light leakage from the core portion becomes large, so that the optical characteristics become unstable.
  • the depressed layer 14 does not significantly affect the light field by forming the depressed layer 14 having an inner diameter of four times or more the light mode field radius in the core portion 11. As a result, it is possible to suppress only an increase in bending loss without substantially changing other optical characteristics of the HF 10.
  • FIG. 2 is a diagram showing structural parameters and optical characteristics of HF according to a calculation example.
  • “No. 120 / 122-1” in the calculation example indicates that the inner diameter of the depressed layer is 120 ⁇ m and the outer diameter is 122 ⁇ m.
  • “No. 120 / 122-0” indicates a calculation example of HF without a depressed layer as a comparison.
  • “ ⁇ ” indicates a relative refractive index difference of the depressed layer with respect to the core portion and the clad portion.
  • RW indicates a combination of the inner radius R and the thickness W of the depressed layer.
  • “60-1” indicates that R is 60 ⁇ m and W is 1 ⁇ m.
  • neff represents the effective refractive index of the core portion.
  • “MFD” indicates a mode field diameter. neff, Aeff, MFD, and bending loss are values at a wavelength of 1550 nm.
  • All the HFs shown in FIG. 2 have Aeff expanded to 120 ⁇ m 2 or more. However, for bending loss, no. Compared to the case where there was no depressed layer of 120 / 122-0, all of the calculation examples having the depressed layer had lower values. Further, when the relative refractive index difference ⁇ is smaller than 0% and ⁇ 1.0% or more, it is confirmed that the smaller ⁇ is, the more effective the bending loss is reduced. When the inner radius R is 60 ⁇ m to 65 ⁇ m, it is confirmed that the larger R is, the more effective the bending loss is reduced. When the thickness W is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, preferably 3 ⁇ m or more, it was confirmed that the larger W is, the more the bending loss is reduced.
  • neff, Aeff, and MFD are almost the same even when viewed to the decimal place. That is, it was confirmed that the presence of the depressed layer hardly affects neff, Aeff, and MFD, which are optical characteristics of HF, within the above ranges of ⁇ , R, and W.
  • neff, Aeff, and MFD which are optical characteristics of HF, within the above ranges of ⁇ , R, and W.
  • the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm was 24 ps / nm / km or less, and a practical value was obtained. Further, in the HF shown in FIG. 2, no confinement or propagation of a higher order mode was observed.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the relative refractive index difference ⁇ and the bending loss.
  • the relative refractive index difference ⁇ is smaller than 0% and ⁇ 1.0% or more, the smaller the ⁇ is, the more the bending loss is reduced.
  • the thickness W is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, the larger W is, the more effective the bending loss is reduced, and particularly when the thickness W is 3 ⁇ m or more.
  • the relative refractive index difference ⁇ is ⁇ 1.0% or more, the amount of fluorine to be used can be reduced, which is preferable in production.
  • ⁇ is fixed to 10 ⁇ m and d / ⁇ is fixed to 0.43, but preferable ⁇ and d / ⁇ are not limited to these values.
  • preferred ranges of ⁇ and d / ⁇ , which are structural parameters related to the holes 13, will be described.
  • the HF 10 is configured to propagate, for example, light having a wavelength of 1550 nm in a single mode.
  • achieves single mode propagation using the method using the V value disclosed by the nonpatent literature 3 is examined.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between ⁇ and the V value at a wavelength of 1500 nm when the value of d / ⁇ is variously changed in HF10. If the V value is 2.405 or less, single mode propagation is possible at a wavelength of 1550 nm. Therefore, as shown in FIG. 4, it is preferable that d / ⁇ is within a range of 0.45 ⁇ 0.05 because single mode propagation can be realized when ⁇ is in the range of 5 ⁇ m to 25 ⁇ m. Note that ⁇ is preferably 5 ⁇ m or more in order to increase Aeff. Moreover, if it is 25 micrometers or less, the clad diameter of HF10 does not become so large, and it is preferable from the point of handleability.
  • d / ⁇ is not limited to the range of 0.45 ⁇ 0.05.
  • the range of d / ⁇ that satisfies the conditions for single mode propagation varies depending on ⁇ and the number of layers of holes.
  • HF may propagate light in multiple modes and transmit optical signals. The penalty for doing so will increase.
  • d / ⁇ is small, bending loss increases.
  • d / ⁇ is preferably within a range of 0.45 ⁇ 0.2.
  • the clad diameter of HF10 is preferably 300 ⁇ m or less from the viewpoint of handling since rigidity is not increased, and more preferably in the range of 125 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m, as in the case of a standard optical fiber.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between ⁇ and confinement loss when the number of layers of the holes 13 is changed variously in the HF 10. Note that d / ⁇ is fixed at 0.45.
  • the confinement loss is a value at a wavelength of 1550 nm.
  • E is a symbol representing a power of 10. For example, “2.91E-02” means “2.91 ⁇ 10 ⁇ 2 ”.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship among ⁇ , d / ⁇ , and Aeff in the HF 10.
  • Aeff is a value at a wavelength of 1550 nm.
  • FIG. 6 for example, when d / ⁇ is 0.43, it is preferable that Aeff can be increased to 120 ⁇ m 2 or more when ⁇ is 10 ⁇ m.
  • the HF 10 according to the present embodiment can suppress an increase in bending loss even if ⁇ is increased due to the presence of the depressed layer 14.
  • the holey fiber according to the present embodiment is one in which an increase in bending loss is suppressed while Aeff is enlarged.
  • the holey fiber according to the present embodiment can be manufactured, for example, by a known stack and draw method as follows. That is, first, in a hollow first glass tube made of pure silica glass, a hollow second glass tube made of fluorine-added glass for forming a depressed layer is formed with an outer diameter that is about the inner diameter of the first glass tube. insert. Next, a large number of hollow glass capillaries made of pure silica glass for forming holes in the second glass tube are inserted and stacked to form a base material. And a holey fiber can be manufactured by drawing this preform
  • the depressed layer 14 is formed outside the region where the holes 13 are formed.
  • the position of the depressed layer is not limited to this, and may be any depressed layer having an inner diameter that is at least four times the mode field radius of light in the core. Therefore, the hole and the depressed layer may be formed at the overlapping position.
  • a hole is formed by a drill method, and this is drawn. Good.
  • the arrangement of the holes is not limited to the triangular lattice shape, and may be, for example, a rectangular lattice shape. Further, the diameter of the holes is not limited to be uniform, and may be non-uniform.
  • a wavelength band including 1550 nm or a wavelength band of 1300 nm to 1600 nm used as signal light for optical fiber communication can be used.
  • the holey fiber according to the present invention is suitable mainly for use in optical communication.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

　コア部と、前記コア部の外周に位置し、前記コア部の周囲に層状に形成された複数の空孔と、前記コア部における光のモードフィールド半径の４倍以上の内径を有し前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率層とを有するクラッド部と、を備える。好ましくは、前記低屈折率層は、前記複数の空孔が形成された領域よりも外側に形成されている。

Description

ホーリーファイバ
　本発明は、ホーリーファイバに関するものである。
　ホーリーファイバ（Holey　Fiber：ＨＦ）、あるいはフォトニッククリスタルファイバ（ＰＣＦ）は、クラッドに空孔を規則的に配列することにより、クラッドの平均屈折率を下げ、全反射の原理を用いて、光の伝送を実現する新しいタイプの光ファイバである。ホーリーファイバは、光ファイバの屈折率制御に空孔を用いることにより、従来の光ファイバでは実現不可能なEndlessly　Single　Mode（ＥＳＭ）特性や、きわめて短波長側にシフトした零分散波長等の特異な特性を実現可能である。なお、ＥＳＭとは、カットオフ波長が存在しないことを意味し、広帯域にわたって高伝送速度の光伝送を可能にする特性である（非特許文献１参照）。
　一方、ホーリーファイバは、通信用や光ファイバレーザー用の低非線形(大コア)伝送媒体としての応用も期待されている。例えば、非特許文献２では、コア径を２０μｍ以上に拡大したフォトニッククリスタルファイバの特性を報告している。
K.　Saitoh,　Y.　Tsuchida,　M.　Koshiba,　and　N.A.　Mortensen,　"Endlessly　single-mode　holey　fiber:　the　influence　of　core　design,"　Optics　Express,　vol.　13,　pp.　10833-10839　(2005). M.D.　Neilsen　et　al.,　"Predicting　macrobending　loss　for　large-mode　area　photonic　crystal　fibers",　OPTICS　EXPRESS,　Vol.12,　No.8,　pp.1775-1779(2004) K.　Saitoh　et　al.,　"Empirical　relations　for　simple　design　of　photonic　crystal　fibers",　OPTICS　EXPRESS,　Vol.13,　No.1,　pp.267-274(2005)
　しかしながら、コア径、あるいは有効コア断面積（Ａeff）を拡大したホーリーファイバでは、短波長側での曲げ損失が増大してしまう、と言う問題が報告されている。
　たとえば、従来型のホーリーファイバでは、波長１．５５μｍでの曲げ損失が増大してしまうと、それよりも短波長での曲げ損失はさらに増大してしまう。したがって、折角ＥＳＭという特性を有していても、Ａeffを拡大すると広波長帯域での使用が困難になるという問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、Ａeffを拡大しながら、従来よりも曲げ損失の増大を抑制したホーリーファイバを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るホーリーファイバは、コア部と、前記コア部の外周に位置し、前記コア部の周囲に層状に配置された複数の空孔と、前記コア部における光のモードフィールド半径の４倍以上の内径を有し前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率層とが形成されたクラッド部と、を備える。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記低屈折率層は、前記複数の空孔が形成された領域よりも外側に形成されている。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記低屈折率層の厚さが０μｍよりも大きく、前記クラッド部に対する比屈折率差Δが０％より小さく－１．０％以上である。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記低屈折率層の厚さが３μｍ～１０μｍである。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が、当該ホーリーファイバにおいて前記低屈折率層が無い場合の曲げ損失よりも小さい。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記複数の空孔は、三角格子を形成するように配置され、該空孔の直径をｄ［μｍ］、該三角格子の格子定数をΛ［μｍ］とすると、ｄ／Λは０．４５±０．２の範囲内であり、該空孔の層数は２層以上である。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記ｄ／Λは０．４５±０．０５の範囲内である。
　また、本発明に係るホーリーファイバは、上記の発明において、前記Λは５μｍ～２５μｍである。
　本発明によれば、Ａeffを拡大しながら、従来よりも曲げ損失の増大を抑制できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態に係るホーリーファイバの模式的な断面図である。 図２は、計算例に係るホーリーファイバの構造パラメータと光学特性とを示す図である。 図３は、比屈折率差Δと曲げ損失との関係を示す図である。 図４は、ΛとＶ値との関係を示す図である。 図５は、Λと閉じ込め損失との関係を示す図である。 図６は、Λとｄ／ΛとＡeffとの関係を示す図である。 図７は、ディプレスト層が無い場合の波長と曲げ損失との関係を示す図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係るホーリーファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書では、曲げ損失とは、直径（曲げ径）２０ｍｍで曲げたときのマクロの曲げ損失を意味する。また、本明細書において特に定義しない用語については、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。また、以下ではホーリーファイバを適宜ＨＦと記載する。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態に係るＨＦの断面概略図である。図１に示すように、このＨＦ１０は、ほぼ中心に位置するコア部１１と、コア部１１の外周に位置するクラッド部１２とを備える。なお、コア部１１とクラッド部１２とは、いずれも屈折率調整用のドーパントが添加されていない純シリカガラスからなる。
　クラッド部１２には、コア部１１の周囲に層状に配置された複数の空孔１３が形成されている。なお、コア部１１を中心とする正六角形の各頂点および各辺上に配置した空孔１３の組み合わせを１層とすると、このＨＦ１０においては、空孔１３の層数は４である。また、この空孔１３は、層状に配置されるとともに、三角格子Ｌを形成するように配置されている。空孔１３の直径はいずれもｄであり、三角格子Ｌの格子定数、すなわち空孔１３の中心間距離はΛである。
　さらに、クラッド部１２には、コア部１１およびクラッド部１２よりも屈折率が低い低屈折率層であるディプレスト層１４が形成されている。ディプレスト層１４は、たとえば屈折率を低めるドーパントであるフッ素（Ｆ）を添加したシリカガラスからなる。ディプレスト層１４はコア部１１の中心軸を中心とした内半径がＲ、厚さがＷのリング状に形成されている。また、ディプレスト層１４は空孔１３が形成された領域よりも外側に形成されている。これによって、ディプレスト層１４と空孔１３とは重ならないように配置されている。なお、クラッド部１２のうち、ディプレスト層１４よりも外側の部分の厚さについては、５μｍ以上であることが好ましい。
　ここで、図７は、図１に示すＨＦ１０において、仮にディプレスト層１４が無く、その部分をクラッド部１２と同じ純シリカガラスで置き換えた場合の、波長と曲げ損失との関係を示す図である。なお、ｄ／Λを０．４３に固定し、Λを４μｍから１０μｍまで変化させている。図７に示すように、曲げ損失は、Λが大きくなるにつれて、すなわちコア部１１のＡeffを拡大するにつれて短波長側において大きくなる。たとえば、Λが１０μｍの場合は、波長１．５５μｍでの曲げ損失が約５ｄＢ／ｍであっても、波長１．３１μｍでの曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以上に大きくなる。曲げ損失が１００ｄＢ／ｍを超えると、コア部からの光の漏れが大きくなるため、光学特性が不安定になる。
　これに対して、本実施の形態に係るＨＦ１０では、ディプレスト層１４を形成したことによって曲げ損失の増大が抑制される。特に、ＨＦ１０では、コア部１１における光のモードフィールド半径の４倍以上の内径のディプレスト層１４を形成することによって、ディプレスト層１４は光のフィールドにあまり影響を与えない。その結果、ＨＦ１０の他の光学特性を殆ど変化させずに、曲げ損失の増大だけを抑制することができる。また、このようにディプレスト層１４をモードフィールドよりも十分に大きくすることによって、ディプレスト層１４による高次伝搬モードの閉じ込め、伝搬が起こらないので好ましい。
　つぎに、図１に示す本実施の形態に係るＨＦ１０において、ディプレスト層の内半径と厚さとを変化させた場合のＨＦ１０の光学特性について説明する。
　図２は、計算例に係るＨＦの構造パラメータと光学特性とを示す図である。図２において、計算例のたとえば「Ｎｏ．１２０／１２２－１」は、ディプレスト層の内径が１２０μｍ、外径が１２２μｍである計算例であることを示している。ただし、「Ｎｏ．１２０／１２２－０」は、比較としてのディプレスト層がないＨＦの計算例を示す。また、「Δ」は、コア部およびクラッド部に対するディプレスト層の比屈折率差を示す。「Ｒ－Ｗ」は、ディプレスト層の内半径Ｒと厚さＷとの組み合わせを示す。たとえば、「６０－１」はＲが６０μｍ、Ｗが１μｍであることを示している。ｎeffはコア部の実効屈折率を示す。「ＭＦＤ」はモードフィールド径を示す。ｎeff、Ａeff、ＭＦＤ、および曲げ損失は、波長１５５０ｎｍでの値である。
　図２に示すＨＦは、いずれもＡeffが１２０μｍ２以上に拡大されているものである。しかしながら、曲げ損失については、Ｎｏ．１２０／１２２－０のディプレスト層がない場合と比較して、ディプレスト層がある計算例はいずれも低い値であった。また、比屈折率差Δとしては０％より小さく－１．０％以上であれば、Δが小さければ小さいほど曲げ損失を低減する効果があることが確認された。内半径Ｒとしては６０μｍ～６５μｍであれば、Ｒが大きいほど曲げ損失を低減する効果があることが確認された。厚さＷとしては１μｍ～１０μｍ、好ましくは３μｍ以上であれば、Ｗが大きいほど曲げ損失を低減する効果があることが確認された。
　また、図２の各計算例では、ｎeff、Ａeff、ＭＦＤは、小数点以下の桁まで見ても殆ど同一である。すなわち、上記のようなΔ、Ｒ、Ｗの範囲内であれば、ディプレスト層の存在が、ＨＦの光学特性であるｎeff、Ａeff、ＭＦＤに殆ど影響を与えないことが確認された。また、図２に示すＨＦについては、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値も２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、実用的な値が得られた。また、図２に示すＨＦについては、特に高次モードの閉じ込め、伝搬は観測されなかった。
　図３は、比屈折率差Δと曲げ損失との関係を示す図である。図３から更に明らかなように、比屈折率差Δとしては０％より小さく－１．０％以上であれば、Δが小さければ小さいほど曲げ損失を低減する効果があった。また、厚さＷとしては１μｍ～１０μｍであれば、Ｗが大きいほど曲げ損失を低減する効果があり、特に３μｍ以上の場合に効果があることが確認された。
　なお、比屈折率差Δが－１．０％以上であれば、使用すべきフッ素の量も低減できるので、製造上も好ましい。
　図２では、Λを１０μｍ、ｄ／Λを０．４３に固定しているが、好ましいΛ、ｄ／Λはこれらの値に限られない。以下に、空孔１３に関する構造パラメータであるΛ、ｄ／Λの好ましい範囲について説明する。
　まず、ＨＦ１０は、たとえば波長１５５０ｎｍの光をシングルモードで伝搬するように構成することが望ましい。以下では、非特許文献３に開示されるＶ値を用いる方法を用いて、シングルモード伝搬を実現する構造パラメータについて検討する。
　図４は、ＨＦ１０において、ｄ／Λの値を様々に変化させた場合の、波長１５００ｎｍにおけるΛとＶ値との関係を示す図である。Ｖ値が２．４０５以下であれば、波長１５５０ｎｍでシングルモード伝搬が可能になる。したがって、図４より、ｄ／Λが０．４５±０．０５の範囲内であれば、Λが５μｍ～２５μｍの範囲において、シングルモード伝搬性を実現できるので好ましい。なお、Λについては、Ａeffの拡大のためには５μｍ以上が好ましい。また、２５μｍ以下であれば、ＨＦ１０のクラッド径があまり大きくならず、取り扱い性の点から好ましい。
　ただし、ｄ／Λは０．４５±０．０５の範囲内に限られない。シングルモード伝搬の条件を満たすｄ／Λの範囲は、Λや空孔の層数によって変わってくるが、ｄ／Λが大きくなるとＨＦがマルチモードで光を伝搬する場合があり、光信号を伝送した場合のペナルティーが大きくなる。一方、ｄ／Λが小さいと曲げ損失が増大する。これらの問題を勘案すると、ｄ／Λは０．４５±０．２の範囲内とすることが好ましい。なお、ＨＦ１０のクラッド径については、３００μｍ以下であれば、剛性が高くならないため取り扱いの点から好ましく、特に標準の光ファイバと同様に１２５μｍ±１０μｍの範囲であればより好ましい。
　図５は、ＨＦ１０において、空孔１３の層数を様々に変化させた場合の、Λと閉じ込め損失との関係を示す図である。なお、ｄ／Λは０．４５に固定している。また、閉じ込め損失は波長１５５０ｎｍでの値である。「Ｅ」は１０のべき乗を表す記号であり、たとえば「２．９１Ｅ－０２」は「２．９１×１０－２」を意味する。
　図５に示すように、空孔層数が大きいほど閉じ込め損失は小さくなる。また、Λが大きいほど閉じ込め損失は小さくなる。空孔層数が２層以上であれば、閉じ込め損失を０．１ｄＢ／ｍ以下にできるので好ましい。また、空孔層数が３層以上であれば、閉じ込め損失を１×１０－４ｄＢ／ｍ以下、すなわち長さ１ｋｍあたり０．１ｄＢ以下にできるのでさらに好ましい。
　図６は、ＨＦ１０において、Λとｄ／ΛとＡeffとの関係を示す図である。Ａeffは波長１５５０ｎｍでの値である。図６に示すように、たとえばｄ／Λが０．４３の場合には、Λを１０μｍとした場合に、Ａeffを１２０μｍ２以上に拡大できるので好ましい。なお、図２に示すように、本実施の形態に係るＨＦ１０は、ディプレスト層１４の存在によって、Λを大きくしても曲げ損失の増大を抑制できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るホーリーファイバは、Ａeffを拡大しながら、曲げ損失の増大が抑制されたものとなる。
　なお、本実施の形態に係るホーリーファイバは、たとえば以下のようにして公知のスタックアンドドロー法によって製造することができる。すなわち、はじめに、純シリカガラスからなる中空の第１ガラス管内に、外径が第１ガラス管の内径程度であり、ディプレスト層を形成するためのフッ素添加ガラスからなる中空の第２ガラス管を挿入する。つぎに、第２ガラス管内に空孔を形成するための純シリカガラスからなる中空のガラスキャピラリを多数挿入してスタックして母材を形成する。そして、この母材を線引きすることによってホーリーファイバを製造することができる。
　また、上記実施の形態に係るホーリーファイバでは、ディプレスト層１４は空孔１３が形成された領域よりも外側に形成されている。しかしながら、ディプレスト層の位置はこれに限られず、コア部における光のモードフィールド半径の４倍以上の内径のディプレスト層であればよい。したがって、空孔とディプレスト層とが重なる位置に形成されてもよい。なお、このようなホーリーファイバを製造する場合は、たとえば純シリカガラスからなる中実の母材内にディプレスト層が形成されたものに、ドリル法で空孔を形成し、これを線引きすればよい。
　また、空孔の配置も、三角格子状に限られず、たとえば矩形格子状でもよい。さらに、空孔の直径も均一に限られず、不均一であってもよい。
　また、本発明に係るホーリーファイバで伝搬する光の波長としては、１５５０ｎｍを含む波長帯、または光ファイバ通信に信号光として使用されるたとえば１３００ｎｍ～１６００ｎｍの波長帯を使用することができる。
　また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。
　以上のように、本発明に係るホーリーファイバは、主に光通信の用途に利用して好適なものである。
　１０　ＨＦ
　１１　コア部
　１２　クラッド部
　１３　空孔
　１４　ディプレスト層
　Ｌ　三角格子

Claims (8)

  1. 　コア部と、
    　前記コア部の外周に位置し、前記コア部の周囲に層状に配置された複数の空孔と、前記コア部における光のモードフィールド半径の４倍以上の内径を有し前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率層とが形成されたクラッド部と、
    　を備えることを特徴とするホーリーファイバ。
  2. 　前記低屈折率層は、前記複数の空孔が形成された領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のホーリーファイバ。
  3. 　前記低屈折率層の厚さが０μｍよりも大きく、前記クラッド部に対する比屈折率差Δが０％より小さく－１．０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のホーリーファイバ。
  4. 　前記低屈折率層の厚さが３μｍ～１０μｍであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のホーリーファイバ。
  5. 　波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が、当該ホーリーファイバにおいて前記低屈折率層が無い場合の曲げ損失よりも小さいことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のホーリーファイバ。
  6. 　前記複数の空孔は、三角格子を形成するように配置され、該空孔の直径をｄ［μｍ］、該三角格子の格子定数をΛ［μｍ］とすると、ｄ／Λは０．４５±０．２の範囲内であり、該空孔の層数は２層以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のホーリーファイバ。
  7. 　前記ｄ／Λは０．４５±０．０５の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載のホーリーファイバ。
  8. 　前記Λは５μｍ～２５μｍであることを特徴とする請求項６または７に記載のホーリーファイバ。
PCT/JP2012/067834 2011-08-01 2012-07-12 ホーリーファイバ WO2013018523A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/157,612 US20140133816A1 (en) 2011-08-01 2014-01-17 Holey Fiber

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011168683A JP5356466B2 (ja) 2011-08-01 2011-08-01 ホーリーファイバ
JP2011-168683 2011-08-01

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/157,612 Continuation US20140133816A1 (en) 2011-08-01 2014-01-17 Holey Fiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013018523A1 true WO2013018523A1 (ja) 2013-02-07

Family

ID=47629054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/067834 WO2013018523A1 (ja) 2011-08-01 2012-07-12 ホーリーファイバ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140133816A1 (ja)
JP (1) JP5356466B2 (ja)
WO (1) WO2013018523A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181170A (zh) * 2015-04-30 2015-12-23 中国计量学院 一种基于腐蚀处理的光子晶体光纤马赫-曾德干涉仪的温度传感器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10310177B2 (en) * 2015-04-14 2019-06-04 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Photonic crystal fiber

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004092794A1 (ja) * 2003-04-11 2004-10-28 Fujikura Ltd. 光ファイバ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004092794A1 (ja) * 2003-04-11 2004-10-28 Fujikura Ltd. 光ファイバ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOMOHIRO NUNOME ET AL.: "Chromatic dispersion and splice characteristics of trench-assisted bend-insensitive fibers", IEICE TECHNICAL REPORT OFT2007-1 TO 13 [OPTICAL FIBER TECHNOLOGIES], vol. 107, no. 52, 17 May 2007 (2007-05-17), pages 11 - 14 *
YUKIHIRO TSUCHIDA ET AL.: "A study on micro- bending loss reduction in holey fibers", OECC, July 2011 (2011-07-01), pages 796 - 797 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181170A (zh) * 2015-04-30 2015-12-23 中国计量学院 一种基于腐蚀处理的光子晶体光纤马赫-曾德干涉仪的温度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20140133816A1 (en) 2014-05-15
JP2013033106A (ja) 2013-02-14
JP5356466B2 (ja) 2013-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3854627B2 (ja) 空孔付き単一モード光ファイバ
JP4904241B2 (ja) ホーリーファイバ
KR101668485B1 (ko) 단일 모드 광 파이버
US8965165B2 (en) Multicore fiber
WO2011114795A1 (ja) マルチコア光ファイバおよびその製造方法
JP3786010B2 (ja) 光ファイバ
US8787720B2 (en) Optical fiber
CN111474628B (zh) 一种保偏空芯反谐振光纤
JP5416059B2 (ja) 光ファイバ
WO2011115146A1 (ja) ホーリーファイバ
EP2056135B1 (en) Optical fiber and light guide
US20100150507A1 (en) Holey fiber
WO2010001858A1 (ja) ホーリーファイバ
JP5379689B2 (ja) ホーリーファイバ
JP2012014081A (ja) ホーリーファイバ
JP5356466B2 (ja) ホーリーファイバ
JP5118107B2 (ja) 空孔構造光ファイバ
JP5430679B2 (ja) 光ファイバ
JP4015959B2 (ja) 高耐応力光ファイバ
JP6048890B2 (ja) 光ファイバ
JP2013088607A (ja) コア拡大単一モード光ファイバおよび光伝送システム
JP2004226540A (ja) 高耐応力光ファイバ
JP5660673B2 (ja) 光ファイバ
WO2013175886A1 (ja) ホーリーファイバおよびその製造方法
JP2009053295A (ja) 光ファイバ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12819967

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12819967

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1