WO2014132963A1 - フォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a base material for a photonic bandgap fiber, a method for manufacturing a photonic bandgap fiber, and a photonic bandgap that can be easily manufactured and can increase the wavelength band of light that can be guided.
- the present invention relates to a fiber base material and a photonic band gap fiber.
- a photonic bandgap fiber is known as one of optical fibers.
- a photonic bandgap fiber has a structure in which a core region is surrounded by a bandgap region in a cladding, and is expected as an optical fiber capable of realizing low loss characteristics and low nonlinear optical characteristics.
- As the photonic band gap fiber a hollow core photonic band gap fiber having a core region composed of holes and a band gap region in which a large number of holes are periodically arranged around the hollow core region,
- the hollow core photonic band gap fiber is expected as an optical fiber capable of realizing ultra-low nonlinear optical characteristics and ultra-low loss characteristics in a wavelength band of 2 ⁇ m.
- Non-Patent Document 1 describes an example of such a hollow core photonic bandgap fiber.
- the band gap region has a honeycomb-like shape in which a large number of holes are formed, and each hole is adjacent to a columnar glass body disposed on each vertex of the hexagon. It is surrounded by a plate-like glass body arranged so as to connect between columnar glass bodies. Therefore, the shape of each hole in the cross-section is generally a hexagonal shape, but precisely, each vertex of the hexagon is a shape protruding in an arc shape toward the inside of the hexagon.
- Such a photonic bandgap fiber is usually manufactured using a stack and draw method, and in the manufacturing process, bandgap capillaries forming a part of the bandgap region are arranged in a triangular lattice shape. It is manufactured through a process in which a band gap rod forming another part of the band gap region is arranged in each region surrounded by three band gap capillaries. That is, in the state where the band gap capillary and the band gap rod are arranged, each of the band gap capillaries is surrounded by six band gap rods. Each of the band gap rods becomes the respective columnar glass body, and the band gap capillary becomes the plate glass body.
- Non-Patent Document 1 such a photonic bandgap fiber is compared with a photonic bandgap fiber in which each hole is surrounded by a plate-like glass body and the shape of the hole is a regular hexagonal shape.
- the wavelength band of light that can be guided can be widened.
- Non-patent document 2 describes another example of a hollow core photonic bandgap fiber.
- this photonic band gap fiber a large number of holes are formed in the band gap region, and each hole is formed between a columnar glass body arranged on each vertex of a triangle and an adjacent columnar glass body. It is enclosed and formed by the plate-shaped glass body arrange
- the following Non-Patent Document 2 describes the calculation result that this photonic band gap fiber can further widen the wavelength band of light that can be guided more than the photonic band gap fiber described in Non-Patent Document 1. Has been.
- the bandgap region is formed by the columnar glass bodies arranged in a triangular lattice shape as described above and the plate-like glass bodies connecting these columnar glass bodies. .
- a band gap capillary and a band gap No matter how the rods are arranged, these band gap capillaries and band gap rods cannot be stably arranged. Therefore, it is unclear whether it can actually be manufactured.
- the photonic bandgap fiber described in Patent Document 1 has a stable arrangement of the bandgap capillary and the bandgap rod when the photonic bandgap fiber is manufactured using the stack and draw method. Can be manufactured in reality. However, there is a demand to make the wavelength band of light that can be guided larger than that of the photonic bandgap fiber.
- the present invention provides a photonic bandgap fiber manufacturing method and a photonic that can be easily manufactured and can realize a photonic bandgap fiber that can increase the wavelength band of light that can be guided.
- An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a band gap fiber, a base material for a photonic band gap fiber, and a photonic band gap fiber.
- a manufacturing method of a base material for a photonic band gap fiber includes a core capillary, a plurality of band gap capillaries, a plurality of band gap rods, and a cladding capillary.
- the core capillaries and the respective band gap capillaries so that the plurality of band gap capillaries are arranged in a triangular lattice pattern surrounding the core capillaries in the holes of the clad capillaries
- each band gap rod is arranged in a region surrounded by the three band gap capillaries so that the band gap capillaries are surrounded by the three band gap rods at equal intervals.
- Placement process and the cladding carrier An integration step of crushing the gaps in the holes of the lathe and integrating the clad capillaries, the plurality of band gap capillaries, the plurality of band gap rods, and the core capillaries.
- the photonic bandgap fiber preform of the present invention is characterized by being manufactured through these steps.
- one aspect of the method for producing a photonic bandgap fiber of the present invention is a drawing process for drawing a photonic bandgap fiber base material manufactured through the above photonic bandgap fiber base material manufacturing method.
- One side surface of the photonic band gap fiber of the present invention is manufactured through the drawing step.
- another aspect of the photonic bandgap fiber manufacturing method of the present invention is a preparation step of preparing a core capillary, a plurality of bandgap capillaries, a plurality of bandgap rods, and a cladding capillary. And arranging the core capillaries and the respective band gap capillaries so that the plurality of band gap capillaries are arranged in a triangular lattice pattern surrounding the core capillaries in the holes of the clad capillaries. And disposing each band gap rod in a region surrounded by the three band gap capillaries so that the band gap capillaries are surrounded by the three band gap rods at equal intervals.
- the other aspect of the photonic bandgap fiber of the present invention is manufactured through these steps.
- the inventors of the present invention can increase the wavelength band of light that can be guided as compared to the photonic band gap fiber described in Non-Patent Document 1, and can easily manufacture the photonic band gap fiber.
- the columnar glass body is not disposed on each vertex of the hexagon surrounding the hole in the band gap region as in the photonic band gap fiber described in Non-Patent Document 1, but the hexagon surrounding the hole.
- Columnar glass bodies are placed on every other three vertices of the glass, and plate-like glass bodies are placed on the line connecting the columnar glass body and every other three vertices of the hexagon.
- a photonic bandgap fiber can be stably produced by the stack and draw method. Specifically, in the manufacturing process of a photonic band gap fiber using the stack and draw method, a plurality of band gap capillaries for forming a band gap region are arranged in a triangular lattice shape, and three band gaps are used. A band gap rod is disposed in a region surrounded by the capillaries.
- the band gap capillary is supported by three band gap rods at equal intervals, and the band gap rod has three bands.
- the gap capillaries are supported at equal intervals.
- the band gap capillary and the band gap rod are supported and stabilized. Therefore, a photonic bandgap fiber can be manufactured stably using the stack and draw method.
- the photonic band gap fiber base material manufactured by the method for manufacturing a photonic band gap fiber base material as described above and a photonic band gap fiber using the base material it can be easily manufactured. It is possible to realize a photonic bandgap fiber that can increase the wavelength band of light that can be guided, and a photonic bandgap fiber that is manufactured by drawing without passing through a base material as described above is also similar to the photonic bandgap fiber. It can be a nick band gap fiber.
- a method for manufacturing the above-described photonic band gap fiber base material and a photonic band gap fiber base material manufactured through the method, a photonic band gap fiber manufacturing method and a photo manufactured through the method In the nick band gap fiber, it is preferable that the plurality of band gap capillaries are arranged in a close-packed manner.
- the band gap capillaries are surrounded by six band gap capillaries, and the adjacent band gap capillaries support each other. Therefore, the band gap capillary and the band gap rod can be further stabilized in the manufacturing process of the photonic band gap fiber base material and the photonic band gap fiber.
- a method for manufacturing the above-described photonic band gap fiber base material and a photonic band gap fiber base material manufactured through the method, a photonic band gap fiber manufacturing method and a photo manufactured through the method In the nick band gap fiber, it is preferable that a radius of the cladding rod is larger than a thickness of the band gap capillary.
- Still another aspect of the photonic bandgap fiber of the present invention includes a hollow core region and a honeycomb-shaped bandgap region surrounding the core region and forming a plurality of holes in a glass body.
- the holes in the band gap region connect columnar glass bodies arranged on every other three vertices of the hexagon, and connect the columnar glass body and the other three vertices of the hexagon.
- the columnar glass body is surrounded by a plate-like glass body arranged in a triangular lattice shape.
- Such a photonic band gap fiber can be easily manufactured as described above, and the wavelength band of light that can be guided as compared with the photonic band gap fiber described in Non-Patent Document 1 as described above. Can be increased.
- a base material for a photonic bandgap fiber that can be easily manufactured and can realize a photonic bandgap fiber that can increase the wavelength band of light that can be guided is provided.
- a manufacturing method, a manufacturing method of a photonic band gap fiber, a base material for a photonic band gap fiber, and a photonic band gap fiber are provided.
- FIG. 1 is a diagram showing a state of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the photonic band gap fiber in the present embodiment.
- the photonic band gap fiber 1 covers a core region 10, a cladding 20 that surrounds the outer periphery of the core region 10, a first coating layer 31 that covers the cladding 20, and a first coating layer 31.
- the second covering layer 32 is provided as a main configuration.
- a hole is formed in the center of the photonic band gap fiber 1, and the hole is used as the core region 10.
- the clad 20 is made of a glass body 22, and a large number of holes 21 are formed in a region surrounding the core region 10 of the clad 20, and a region where the large number of holes 21 are formed is a band gap region 27. No hole is formed in the region surrounding the band gap region 27, and this region is used as the jacket region 28.
- FIG. 2 is an enlarged view of a region surrounded by a circular broken line in FIG. 1, and is a diagram for explaining the structure of the band gap region 27.
- FIG. 2 the holes 21 in the band gap region 27 are surrounded by a columnar glass body 25 and a plate-like glass body 26. Specifically, columnar glass bodies 25 arranged on every other three vertices in hexagonal HEX indicated by broken lines in FIG. 2, and these columnar glass bodies 25 and the other three vertices of hexagonal HEX.
- the holes 21 are surrounded by the six plate-like glass bodies 26 arranged so as to be tied.
- the columnar glass body 25 is configured to have a diameter larger than the thickness of the plate-like glass body 26, and the cross-sectional shape is preferably circular, but may be other than circular. Since the plate-like glass body 26 is arranged on each side of the hexagon HEX, each hole 21 has a substantially hexagonal cross section, but a columnar shape on every other vertex of the hexagon HEX. Since the glass body 25 is arranged, the shape of the cross section of each of the holes 21 is precisely a shape in which every third of the hexagonal vertices is raised in an arc shape inside the hexagon. It is said that.
- the hexagonal HEX is ideally a regular hexagon, but may be any hexagonal shape whose inner angle is smaller than 180 °.
- the hexagon HEX surrounding most of the holes 21 in the band gap region 27 has a shape close to a regular hexagon, but a part of the holes 21 on the innermost peripheral side are crushed by the hexagon HEX and have some vertices.
- the angle may be very close to 180 °.
- each columnar glass body 25 is arranged in a triangular lattice shape, and the edge of the plate-like glass body 26 connected to the columnar glass body 25 and the edge of the plate-like glass body 26 connected to another columnar glass body 25 Is connected. Therefore, one plate-like glass body partitions two adjacent holes 21, and one columnar glass body 25 partitions three adjacent holes 21.
- a large number of holes 21 having a hexagonal cross section are formed so as to be surrounded by six holes through the columnar glass body 25 and the plate-like glass body 26, respectively, and the band gap region 27 is formed in a honeycomb shape. It is said.
- the first coating layer 31 that covers the cladding 20 and the second coating layer 32 that covers the first coating layer 31 are made of different types of resins, for example.
- the wavelength of light propagating through the core region 10 is determined by the spacing of the holes 21 in the bandgap region 27, and the photonic bandgap fiber 1 according to the present embodiment.
- the wavelength band of the light propagating through the core region 10 can be increased as compared with the case where the columnar glass body 25 is not disposed and each hole is formed only by the plate-like glass body 26.
- FIG. 3 is a diagram showing a general relationship between the wavelength and loss transmitted through the photonic bandgap fiber.
- the horizontal axis indicates the wavelength
- the vertical axis indicates the light transmission loss.
- the photonic bandgap fiber can propagate light in a predetermined wavelength band with very low loss, but transmission loss suddenly increases when it deviates from the predetermined wavelength band. It cannot substantially propagate light.
- This predetermined wavelength band is indicated by a transmission band BW.
- the standardized band W is expressed by the following equation, where ⁇ center is the center wavelength of the transmission band BW.
- the normalized band W varies depending on the ratio d / ⁇ between the diameter d of each hole and the center-to-center distance ⁇ of adjacent holes via the plate-like glass body, In general, the normalized band W increases as the ratio d / ⁇ increases. When the ratio d / ⁇ is 1, there is no glass body partitioning each hole, and the physical shape as a photonic bandgap fiber cannot be maintained. When the range of the ratio d / ⁇ is 0.95 to 0.97, the standardized band W is 10% to 20% in a general photonic bandgap fiber.
- the transmission band BW is 150 nm to 200 nm when covering the communication wavelength band of 1550 nm band. Therefore, it is expected that by increasing the transmission band BW, the wavelength band of light that can be used for communication can be increased, and the application to femtosecond pulse delivery and measurement related optical fibers is expected to widen.
- the standardized band W will be described by comparing the band gap region of the photonic band gap fiber of the present invention with a band gap region different from the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a state of the band gap region of the first comparative example different from the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 of the present invention.
- the shape of each hole 211 and the shape of the glass body that partitions adjacent holes are the shape of the hole 21 in the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 and the glass body 22.
- the shape is different.
- the columnar columnar glass bodies 251 arranged on the apexes adjacent to each other in the hexagon HEX indicated by the broken line are connected to the columnar glass bodies 251 adjacent to each other.
- the holes 211 are surrounded by the six plate-like glass bodies 261 that are arranged and have a thickness smaller than the diameter of the columnar glass body 251. Therefore, the shape of the cross section of each hole 211 is a shape in which each vertex of the hexagon is raised in an arc shape inside the hexagon. In this example, the case where the hexagon HEX is a regular hexagon is shown.
- FIG. 5 is a diagram showing a state of the band gap region of the second comparative example different from the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 of the present invention.
- the shape of each hole 212 and the shape of the glass body partitioning adjacent holes are the shape of the hole 21 in the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 and the glass body. 22 is different from the shape.
- the four columnar glass bodies 252 disposed on the vertices of the quadrangle SQUI indicated by the broken line in FIG. 5 and the columnar glass bodies 252 adjacent to each other are connected, and the thickness of the columnar glass bodies 252 is
- the holes 212 are surrounded by four plate-like glass bodies 262 smaller than the diameter.
- the shape of the cross section of each hole 212 is a shape in which each vertex of the quadrangle is raised in an arc shape toward the inside of the quadrilateral.
- the quadrangle SQUI is a square is shown.
- FIG. 6 is a diagram showing a state of the band gap region of the third comparative example different from the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 of the present invention.
- the shape of each hole 213 and the shape of the glass body that partitions adjacent holes are the shape of the hole 21 in the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1 and the glass body. 22 is different from the shape.
- the columnar glass bodies 253 arranged on the vertices of the triangle TRI indicated by broken lines in FIG. 6 are arranged so as to connect the columnar glass bodies 253 adjacent to each other, and the thickness of the columnar glass bodies 253 is
- the holes 213 are surrounded by three plate-like glass bodies 263 that are smaller than the diameter. With such a configuration, the shape of the cross section of each hole 213 is such that each vertex of the triangle is raised in an arc shape inside the triangle. In this example, the case where the triangle TRI is a regular triangle is shown.
- FIG. 7 shows the distance between the centers of adjacent holes in the photonic band gap fiber 1 having the band gap region 27 in FIG. 2 and the photonic band gap fiber having the band gap region shown in FIGS. It is a figure which shows the relationship between the ratio of each and the diameter of each void
- each photonic band gap fiber has a different configuration in the band gap region as described above, but a configuration other than the configuration in the band gap region such as the size of the band gap region. Is the same for each photonic bandgap fiber.
- the hexagon HEX shown in FIG. 2 is a regular hexagon
- the diameter d of the air holes 21 is the distance between the inner walls of the plate-like glass body 26 arranged on the opposite side. It is the length of the line that connects vertically.
- the diameter 2r of the columnar glass body 25 is the diameter of the inscribed circle of the columnar glass body.
- the diameter d of the hole 211 shown in FIG. 4 is the length of a line that vertically connects the inner walls of the plate-like glass plate 261 disposed on the opposite side.
- the diameter of the connecting glass body 253 is the diameter of the inscribed circle of the columnar glass body.
- the normalized band W increases as d / ⁇ approaches 1 in any photonic bandgap fiber.
- the photonic band gap fiber having the band gap region of the third comparative example shows the largest value
- the photonic band gap fiber according to the present invention shows the largest value
- the second value shows the second value.
- the photonic bandgap fiber having the bandgap region of the comparative example showed a large value
- the photonic bandgap fiber having the bandgap region of the first comparative example showed the smallest normalized band W.
- the transmission band BW and the normalized band W are in a proportional relationship.
- the photonic band gap fiber according to the present invention has a large transmission band BW after the third comparative example. It was. However, it is difficult to manufacture the photonic band gap fiber having the band gap region of the third comparative example.
- the columnar glass bodies are not arranged, and the respective holes are surrounded only by the six plate-like glass bodies, so that It is shown by the said patent document 1 that the wavelength band of the light which propagates a core area
- the wavelength band of light that can be guided can be increased.
- the following table shows the relationship between the ratio d / ⁇ , the normalized band W, the normalized columnar glass body radius r / ⁇ , and the transmission band BW in the photonic band gap fiber 1 of the present invention.
- r is the radius of the columnar glass body
- the normalized columnar glass body radius r / ⁇ is a value obtained by dividing the radius of the columnar glass body by the center-to-center distance ⁇ of the holes.
- the normalized frequency is a value at a wavelength of 1550 nm.
- the photonic band gap fiber 1 of the present invention even when the ratio d / ⁇ is 0.95, a transmission band BW exceeding 400 nm can be realized, and the ratio d / If ⁇ can be expanded to 0.99, a transmission band BW exceeding 850 nm can be realized.
- FIG. 8 is a flowchart showing a first example of a process for manufacturing the photonic bandgap fiber of FIG.
- the manufacturing method of the photonic band gap fiber 1 includes a preparation step P1, an arrangement step P2, an integration step P3, and a drawing step P4.
- the preparation step P1 and the arrangement step P2 The base material for the photonic band gap fiber is manufactured by the integration step P3.
- a core capillary, a plurality of band gap capillaries, a plurality of band gap rods, and a clad capillary are prepared.
- the core capillary is made of a glass body and has a cylindrical shape.
- the plurality of band gap capillaries are made of a glass body and have a cylindrical shape having the same size and thickness.
- the same number of band gap capillaries as the holes 21 of the photonic band gap fiber 1 of FIG. 1 are prepared, and the number of core capillaries can be surrounded several times.
- the inner diameter of the band gap capillary is set smaller than the inner diameter of the core capillary
- the outer diameter of the band gap capillary is set smaller than the outer diameter of the core capillary.
- Each of the plurality of band gap rods is made of a glass body and has a cylindrical shape.
- the cladding capillary is made of a glass body, and has an inner diameter that allows the core capillary, the respective band gap capillaries, and the respective band gap rods to be arranged in a through hole. It is said to be thick.
- FIG. 9 is a diagram showing a state after this process.
- the core capillary 10c is arranged in the center of the through hole 28h of the cladding capillary 28c, and a plurality of band gap capillaries 26c surround the core capillary 10c in a triangular lattice shape. Be placed.
- the band gap capillaries 26c are arranged in a close-packed manner.
- each band gap rod 25r is arranged in a region surrounded by three band gap capillaries 26c so that each band gap capillary 26c is surrounded by three band gap rods 25r at equal intervals.
- each band gap capillary 26c there can be six regions surrounded by three band gap capillaries 26c, but one band gap rod 25r is provided for each of the three other regions. Deploy.
- the core capillary 10c, the plurality of band gap capillaries 26c, and the plurality of band gap rods 25r are arranged in the through hole 28h of the cladding capillary 28c.
- each band gap capillary 26c is supported by three band gap rods 25r to restrict movement, and each band gap rod 25r is supported by three band gap capillaries 26c to move.
- the adjacent band gap capillaries 26c support each other, and the movement of each band gap capillary 26c is further regulated.
- the movement of the core capillary is also restricted.
- the core capillary 10c, the band gap capillary 26c, and the band gap rod are restricted. 25c is stabilized.
- gaps other than between the band gap capillaries 26c such as between the clad capillary 28c and the band gap capillary 26c, or between the core capillary 10c and the band gap capillary 26c.
- Other glass rods may be arranged.
- the gap in the through-hole 28h of the clad capillary 28c is crushed to integrate the clad capillary 28c, the plurality of band gap capillaries 26c, the plurality of band gap rods 25r, and the core capillary 10c.
- a predetermined pressure is applied to the holes of the band gap capillary 26c and the core capillary 10c. The other spaces are evacuated. Then, the entire cladding capillary 28c is heated, and the gap in the through hole 28h is crushed.
- the hole 10h of the core capillary 10c becomes a hollow core region 10p of the photonic band gap fiber base material 1P corresponding to the core region 10 of the photonic band gap fiber 1.
- the core capillary 10c forms a region on the innermost peripheral side of the cladding 20p of the base material 1P for the photonic bandgap fiber corresponding to a region on the innermost peripheral side of the cladding 20 of the photonic bandgap fiber 1.
- the band gap capillary 26c is a plate glass body 26p of the photonic band gap fiber base material 1P corresponding to the plate glass body 26 of the photonic band gap fiber 1, and the other part is a photo.
- the band gap rod 25r includes a part on the center side of the columnar glass body 25p of the base material 1P for the photonic band gap fiber corresponding to a part on the center side of the columnar glass body 25 of the photonic band gap fiber 1.
- the columnar glass body 25p of the photonic bandgap fiber base material 1P corresponding to the columnar glass body 25 of the photonic bandgap fiber 1 is composed of the bandgap rod 25r and a part of the bandgap capillary 26c. -ing The gaps in the through holes 28h of the cladding capillary 28c are crushed, whereby the plurality of band gap capillaries 26c arranged in a triangular lattice shape are deformed, and the holes 21h of the band gap capillaries 26c are hexagonal.
- a band gap region 27p of the base material 1P for the photonic band gap fiber corresponding to the band gap region 27 for the photonic band gap fiber 1 is formed.
- the cladding capillary 18c becomes a jacket region 28p of the photonic band gap fiber base material 1P corresponding to the jacket region 28 of the photonic band gap fiber 1.
- a photonic bandgap fiber base material 1P having a cross-sectional shape similar to the shape of the region formed by the core region 10p and the clad 20 of the photonic bandgap fiber 1 is manufactured.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a state of the drawing process P4.
- the base material 1P for the photonic band gap fiber manufactured from the preparation process P1 to the integration process P3 is installed in the spinning furnace 110. Then, while applying a predetermined pressure to the hollow core region 10p and the air holes 21p of the photonic band gap fiber base material 1P, the heating unit 111 of the spinning furnace 110 is heated to generate a photonic band gap fiber base material. 1P is heated. At this time, the lower end of the photonic band gap fiber base material 1P is heated to, for example, 2000 ° C. to be in a molten state. And glass melt
- the drawn molten glass is solidified as soon as it exits the spinning furnace 110, and the hollow core region 10p of the photonic band gap fiber base material 1P becomes the core region 10 of the photonic band gap fiber.
- the band gap region 27p of the base material 1P for the band gap fiber becomes the band gap region 27 of the photonic band gap fiber 1
- the jacket region 28p of the base material 1P for the photonic band gap fiber 1 becomes the jacket region 28 of the photonic band gap fiber 1. It becomes.
- the photonic bandgap fiber is not coated with the first coating layer 31 and the second coating layer 32.
- the photonic bandgap fiber passes through the cooling device 120 and is cooled to an appropriate temperature.
- the temperature of the photonic band gap fiber is, for example, about 1800 ° C., but when leaving the cooling device 120, the temperature of the photonic band gap fiber is, for example, 40 ° C. to 50 ° C.
- the photonic band gap fiber passes through the coating device 131 containing the ultraviolet curable resin to be the first coating layer 31 and is coated with the ultraviolet curable resin. Further, when passing through the ultraviolet irradiation device 132 and being irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet curable resin is cured and the first coating layer 31 is formed. Next, the photonic band gap fiber coated with the first coating layer 31 passes through the coating device 133 containing the ultraviolet curable resin to be the second coating layer 32 and is coated with the ultraviolet curable resin. Further, when passing through the ultraviolet irradiation device 134 and being irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet curable resin is cured and the second coating layer 32 is formed, and the photonic bandgap fiber 1 shown in FIG. 1 is obtained.
- the direction of the photonic band gap fiber 1 is changed by the turn pulley 141 and is wound by the reel 142.
- the manufacturing method of the photonic band gap fiber base material 1P and the manufacturing method of the photonic band gap fiber 1 according to the present embodiment can stably manufacture a photonic band gap fiber by using the stack and draw method.
- a plurality of band gap capillaries 26c arranged to form the band gap region 27p of the photonic band gap fiber base material 1P are surrounded by three band gap rods 25r.
- the band gap rod 25r is surrounded and supported by three band gap capillaries 26c.
- the band gap capillary 26c and the band gap rod 25r support each other and are stabilized. Therefore, a photonic bandgap fiber can be stably manufactured using the stack and draw method. Therefore, according to the manufacturing method as described above, the photonic bandgap fiber 1 capable of increasing the wavelength band of light that can be guided can be easily manufactured.
- FIG. 12 is a flowchart showing a second example of a process for manufacturing the photonic bandgap fiber of FIG. As shown in FIG. 12, the manufacturing method of the photonic band gap fiber 1 of this example does not have an integration process and does not manufacture the photonic band gap fiber base material 1P. Different from the manufacturing method.
- the preparation process P1 and the arrangement process P2 are performed in the same manner as the manufacturing method of the photonic band gap fiber 1 described above.
- a drawing process is performed in the state in which the core capillary 10c, the plurality of band gap capillaries 26c, and the plurality of band gap rods 25r are arranged in the through hole 28h of the clad capillary 28c. I do.
- the core capillary 10c, the plurality of band gap capillaries 26c, and the plurality of band gap rods 25r are not displaced in the clad capillary 28c and the through hole 28h. A jig is attached to these. Then, the core capillary 10c, the plurality of band gap capillaries 26c, and the plurality of band gap rods 25r are installed in the spinning furnace 110 shown in FIG. 11 in the clad capillary 28c and the through hole 28h to which the jig is attached. .
- a predetermined pressure is applied to the hole of the band gap capillary 26c and the hole of the core capillary 10c so as not to crush the hole of the band gap capillary 26c and the hole of the core capillary 10c.
- the other space is evacuated.
- the heating unit 111 of the spinning furnace 110 is heated to heat the core capillary 10c, the plurality of band gap capillaries 26c, and the plurality of band gap rods 25r in the clad capillary 28c and the through hole 28h.
- the glass is drawn while the gap in the through hole 28h is crushed, and the drawn molten glass is solidified as soon as it comes out of the spinning furnace 110, and the first coating layer 31 and the second coating layer 32 are solidified.
- the photonic bandgap fiber is not coated. That is, in this example, the integration process P3 and the drawing process P4 of the first example are performed simultaneously.
- the hole of the core capillary 10c becomes the core region 10 of the photonic bandgap fiber, and the core capillary 10c becomes the innermost peripheral region of the cladding 20 of the photonic bandgap fiber, which is one of the bandgap capillaries 26c.
- the part becomes a plate-like glass body 26 of the photonic band gap fiber, and the other part becomes a part of the outer peripheral side of the columnar glass body 25 of the photonic band gap fiber, and the band gap rod 25r is a column shape of the photonic band gap fiber. It becomes a part of the center side of the glass body 25, and the cladding capillary 18c becomes the jacket region 28 of the photonic band gap fiber.
- the photonic bandgap fiber is coated with the first coating layer 31 and the second coating layer 32 in the same manner as in the first example, and the photonic bandgap fiber 1 is formed by the reel 142 in the same manner as in the first example. It is wound up.
- the same arrangement process as that of the first example is performed, so that the photonic band gap fiber 1 capable of increasing the wavelength band of light that can be guided is obtained. It can be manufactured easily.
- the bandgap capillaries 26 are arranged in a close-packed manner, but the present invention is not limited to this, and the bandgap capillaries 26 adjacent to each other are arranged.
- the band gap capillaries 26 may be arranged in a triangular lattice pattern with a gap between them.
- the band gap rod 25r can be made thicker than in the case where the band gap capillaries 26 are arranged in a close-packed manner, and the thick columnar glass body 25 can be formed.
- a base material for a photonic bandgap fiber that can be easily manufactured and can realize a photonic bandgap fiber that can increase the wavelength band of light that can be guided.
- a photonic band gap fiber manufacturing method, a photonic band gap fiber base material, and a photonic band gap fiber are provided, and are expected to be used in the technical field of optical communication and the like.
- Band gap capillary 26p ... Photonic band gap fiber base glass body 27 ... Photonic band gap Fiber band gap region 27p ... Band gap region of photonic band gap fiber base material 28 ... Photonic band gap fiber jacket region 28h ... Through hole 28c ... Cladding capillary 28p ... Jacket region 31 of photonic band gap fiber base material 31... First coating layer 32... Second coating layer 110... Spinning furnace 111.
- Device 132 UV irradiation device 133 ... Corte 134 ... UV irradiation device 141 ... Turn pulley 142 ... Reel HEX ... Hexagon P1 ... Preparation step P1 ... Preparation step P2 ... Arrangement step P3 ... Integration Process P4 ... Drawing process
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Abstract
フォトニックバンドギャップファイバ１は、中空のコア領域１０と、コア領域１０を囲みガラス体２２に複数の空孔２１が形成されるハニカム状のバンドギャップ領域２７と、を備え、それぞれの空孔２１は、六角形ＨＥＸにおける１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体２５、及び、柱状ガラス体２５と六角形ＨＥＸの他の３つの頂点とを結ぶように配置される板状ガラス体２６により囲まれ、柱状ガラス体２５は三角格子状に配置される。
Description
本発明は、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバに関する。
光ファイバの一つとしてフォトニックバンドギャップファイバが知られている。フォトニックバンドギャップファイバは、コア領域がクラッド内のバンドギャップ領域により囲まれた構造をしており、低損失特性、低非線形光学特性を実現可能な光ファイバとして期待されている。フォトニックバンドギャップファイバとしては、空孔から成るコア領域と当該中空のコア領域の周りに多数の空孔が周期的に配置されて成るバンドギャップ領域とを有する中空コアフォトニックバンドギャップファイバや、ガラス体で埋められた中実のコア領域と当該中実のコア領域の周りに高屈折率のガラス体が周期的に配置されて成るバンドギャップ領域とを有する中実コアフォトニックバンドギャップファイバを挙げることができる。このうち中空コアフォトニックバンドギャップファイバは、超低非線形光学特性や２μｍの波長帯域における超低損失特性を実現可能な光ファイバとして期待されている。
下記非特許文献１には、このような中空コアフォトニックバンドギャップファイバの例が記載されている。このフォトニックバンドギャップファイバでは、バンドギャップ領域が多数の空孔が形成されたハニカム状の形状とされ、それぞれの空孔は、六角形の各頂点上に配置される柱状ガラス体と、隣り合う柱状ガラス体の間を結ぶように配置される板状ガラス体とにより囲まれて形成されている。従って、各空孔の断面における形状は、概ね六角形の形状であるが、正確には六角形の各頂点が当該六角形内に向かって円弧状に隆起した形状とされている。この様なフォトニックバンドギャップファイバは、スタックアンドドロー法を用いて製造されることが通常であり、製造過程において、バンドギャップ領域の一部を形成するバンドギャップ用キャピラリが三角格子状に配置され、３つのバンドギャップ用キャピラリで囲まれる各領域にバンドギャップ領域の他の一部を形成するバンドギャップ用ロッドが配置される工程を経て製造される。つまりバンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドが配置された状態では、それぞれのバンドギャップ用キャピラリは６つのバンドギャップ用ロッドで囲まれる。このバンドギャップ用ロッドのそれぞれが上記のそれぞれの柱状ガラス体となり、バンドギャップ用キャピラリが上記の板状ガラス体となる。下記非特許文献１によれば、このようなフォトニックバンドギャップファイバは、それぞれの空孔が板状ガラス体で囲まれ、空孔の形状が正六角形状とされたフォトニックバンドギャップファイバと比べて導波可能な光の波長帯域を広くすることができるという特質を有している。
また、下記非特許文献２には、中空コアフォトニックバンドギャップファイバの他の例が記載されている。このフォトニックバンドギャップファイバでは、バンドギャップ領域に多数の空孔が形成されており、それぞれの空孔は、三角形の各頂点上に配置される柱状ガラス体と、隣り合う柱状ガラス体の間を結ぶように配置される板状ガラス体とにより、囲まれて形成されている。従って、各空孔は概ね三角形の形状であるものの正確には三角形の各頂点が当該三角形内に向かって円弧状に隆起した形状とされている。下記非特許文献２には、このフォトニックバンドギャップファイバが上記非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも更に導波可能な光の波長帯域を広くすることができるという計算結果が記載されている。
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．３０， Ｎｏ．１５， ｐｐ． １９２０－１９２２（２００５）
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．３０， Ｎｏ．１７， ｐｐ． ２８３７－２８３９（２０１０）
上記非特許文献２に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、上記のように三角格子状に配置された柱状ガラス体とこれら柱状ガラス体を結ぶ板状ガラス体とによりバンドギャップ領域が形成されている。しかし、このような形状のバンドギャップ領域を形成することは非常に困難であり、少なくともスタックアンドドロー法を用いてフォトニックバンドギャップファイバを製造しようとする場合に、バンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを如何に配置しても、これらバンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを安定して配置することができない。従って、現実に製造できるか否かが不明である。
一方、上記特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバは、スタックアンドドロー法を用いてフォトニックバンドギャップファイバを製造する場合に、バンドギャップ用キャピラリ及びバンドギャップ用ロッドを安定して配置することができ、現実に製造することが可能である。しかし、導波可能な光の波長帯域を当該フォトニックバンドギャップファイバよりも大きくしたいという要請がある。
そこで、本発明は、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバを提供することを目的とする。
上記課題を達成するため本発明のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法は、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ用母材は、これらの工程を経て製造されることを特徴とするものである。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法の一側面は、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法を経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材を線引きする線引工程を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの一側面は、当該線引工程を経て製造されることを特徴とするものである。
或いは、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法の他の側面は、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化しながら線引きする線引工程と、を備えることを特徴とするものであり、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの他の側面は、これらの工程を経て製造されることを特徴とするものである。
本発明者らは、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができ、かつ、容易に製造することができるフォトニックバンドギャップファイバの構成について鋭意検討をした。その結果、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバのようにバンドギャップ領域において空孔を囲む六角形の各頂点上に柱状ガラス体が配置されるのではなく、空孔を囲む六角形の１つおきの３つの頂点上に柱状ガラス体が配置され、柱状ガラス体と六角形の他の１つおきの３つの頂点とを結ぶ線上に板状ガラス体が配置され、この結果、柱状ガラス体が三角格子状に配置されれば、非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるという結果を得ることができた。しかも、このような構成あれば、スタックアンドドロー法により安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できるという結論に達した。具体的には、スタックアンドドロー法を用いたフォトニックバンドギャップファイバの製造過程において、バンドギャップ領域を形成するための複数のバンドギャップ用キャピラリを三角格子状に配置して、３つのバンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域にバンドギャップ用ロッドを配置する。このとき互いに隣り合う当該領域の一方のみにバンドギャップ用ロッドを配置することで、バンドギャップ用キャピラリが３つのバンドギャップ用ロッドにより等間隔に囲まれて支えられ、バンドギャップ用ロッドが３つのバンドギャップ用キャピラリにより等間隔に囲まれて支えられる。こうして、バンドギャップ用キャピラリとバンドギャップ用ロッドとが互いに支え合い安定する。従って、スタックアンドドロー法を用いて、安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できるのである。
従って、上記のようなフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法に製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材及びそれを用いたフォトニックバンドギャップファイバによれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能であり、上記のように母材を経ることなく線引きされて製造されるフォトニックバンドギャップファイバも同様のフォトニックバンドギャップファイバとすることができる。
また、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材や、上記のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置されることが好ましい。
複数のバンドギャップ用キャピラリが最密配置されることで、バンドギャップキャピラリが６つのバンドギャップキャピラリに囲まれて、たがいに隣り合うバンドギャップ用キャピラリが互いに支え合う。従って、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材やフォトニックバンドギャップファイバの製造過程において、バンドギャップ用キャピラリやバンドギャップ用ロッドをより安定させることができる。
また、上記のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材や、上記のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法及びそれを経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記クラッド用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きいことが好ましい。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの更なる他の側面は、中空のコア領域と、前記コア領域を囲みガラス体に複数の空孔が形成されるハニカム状のバンドギャップ領域と、を備え、前記バンドギャップ領域の前記空孔は、六角形における１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体、及び、前記柱状ガラス体と前記六角形の他の３つの頂点とを結ぶように配置される板状ガラス体により囲まれ、前記柱状ガラス体は三角格子状に配置されることを特徴とするものである。
このようなフォトニックバンドギャップファイバであれば、上記のように容易に製造することができ、上記のように非特許文献１に記載のフォトニックバンドギャップファイバよりも導波可能な光の波長帯域を大きくすることができる。
以上のように、本発明によれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバが提供される。
以下、本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
図１は、 本実施形態におけるフォトニックバンドギャップファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図１に示すように、フォトニックバンドギャップファイバ１は、コア領域１０と、コア領域１０の外周を囲むクラッド２０と、クラッド２０を被覆する第１被覆層３１と、第１被覆層３１を被覆する第２被覆層３２とを主な構成として備える。
フォトニックバンドギャップファイバ１の中心には空孔が形成されており、当該空孔がコア領域１０とされる。
また、クラッド２０はガラス体２２から成り、クラッド２０のコア領域１０を囲む領域には多数の空孔２１が形成されており、これら多数の空孔２１が形成されている領域がバンドギャップ領域２７とされ、バンドギャップ領域２７を囲む領域には空孔が形成されておらず、この領域がジャケット領域２８とされる。
図２は、図１の円形の破線で囲まれた領域の拡大図であり、バンドギャップ領域２７の構造を説明するための図である。図２に示すように、バンドギャップ領域２７の空孔２１は、柱状ガラス体２５と板状ガラス体２６とにより囲まれている。具体的には、図２において破線で示す六角形ＨＥＸにおける１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体２５と、これら柱状ガラス体２５と六角形ＨＥＸの他の３つの頂点とを結ぶように配置される６つの板状ガラス体２６とにより、空孔２１は囲まれている。柱状ガラス体２５は、直径が板状ガラス体２６の厚さよりも大きく構成されており、その断面の形状は、円形であることが好ましいが円形以外であっても良い。六角形ＨＥＸのそれぞれの辺上に板状ガラス体２６が配置されるため、それぞれの空孔２１は断面の形状が概ね六角形とされるが、六角形ＨＥＸの１つおきの頂点上に柱状ガラス体２５が配置されるため、それぞれの空孔２１の断面の形状は、正確には六角形の各頂点のうち１つおきの３つの頂点が当該六角形の内側に円弧状に隆起した形状とされている。なお、この六角形ＨＥＸは、正六角形であることが理想であるが、各内角の大きさが１８０°より小さい六角形であればよい。例えば、バンドギャップ領域２７における殆どの空孔２１を囲む六角形ＨＥＸは正六角形に近い形状であるが、最内周側の空孔２１の一部は六角形ＨＥＸが潰れて一部の頂点が１８０°に非常に近い角度となる場合がある。
また、それぞれの柱状ガラス体２５には３つの板状ガラス体２６が放射状に接続されている。そして、それぞれの柱状ガラス体２５が三角格子状に配置され、柱状ガラス体２５に接続された板状ガラス体２６の縁と他の柱状ガラス体２５に接続された板状ガラス体２６の縁とが接続されている。従って、１つの板状ガラス体は互いに隣り合う２つの空孔２１を仕切り、１つの柱状ガラス体２５は隣り合う３つの空孔２１を仕切っている。こうして、断面の形状が概ね六角形の多数の空孔２１は、それぞれ柱状ガラス体２５や板状ガラス体２６を介して６つの空孔で囲まれるように形成され、バンドギャップ領域２７はハニカム状とされる。
クラッド２０を被覆する第１被覆層３１、及び、第１被覆層３１を被覆する第２被覆層３２は、例えば互いに異なる種類の樹脂から構成される。
このようなフォトニックバンドギャップファイバ１は、バンドギャップ領域２７における空孔２１の間隔等によって、コア領域１０を伝播する光の波長が定められ、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバ１によれば、柱状ガラス体２５が配置されず、板状ガラス体２６のみでそれぞれの空孔が形成されている場合と比べて、コア領域１０を伝播する光の波長帯域を大きくすることができる。
以下、フォトニックバンドギャップファイバのコア領域を伝播する光の波長帯域について説明する。
図３は、フォトニックバンドギャップファイバを伝播する波長と損失との一般的な関係を示す図である。図３では、横軸が波長を示し、縦軸が光の透過損失を示す。図３に示すようにフォトニックバンドギャップファイバは所定の波長帯域の光を非常に低損失で伝播することができるが、当該所定の波長帯域から外れると急激に透過損失が大きくなり、その波長の光を実質的に伝播することができない。この所定の波長帯域を透過帯域ＢＷで示している。このとき規格化帯域Ｗは、透過帯域ＢＷの中心波長をλcenterとすると、次の式で示される。
規格化帯域Ｗは、それぞれの空孔の直径ｄと板状ガラス体を介して互いに隣り合う空孔の中心間距離Λとの比ｄ／Λに依存して変化することが知られており、一般的に当該比ｄ／Λが大きくなるほど規格化帯域Ｗが大きくなる。当該比ｄ／Λが１になるとそれぞれの空孔を仕切るガラス体が無くなってしまいフォトニックバンドギャップファイバとしての物理的形状を保つことができない。当該比ｄ／Λの範囲が０．９５～０．９７とされる場合、一般的なフォトニックバンドギャップファイバでは、規格化帯域Ｗが１０％～２０％とされる。ところで透過帯域ＢＷは、１５５０ｎｍ帯の通信波長帯域をカバーする場合に１５０ｎｍ～２００ｎｍとなる。従って、透過帯域ＢＷを大きくすることで通信に用いることができる光の波長帯域を大きくすることができるのみならず、フェムト秒パルスデリバリーや測定関係の光ファイバへの応用が広がると予想される。
上記規格化帯域Ｗについて、本発明のフォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域と本発明と異なるバンドギャップ領域とを比較して説明する。
図４は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第１比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図４に示すバンドギャップ領域では、それぞれの空孔２１１の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、第１比較例のバンドギャップ領域では、破線で示す六角形ＨＥＸにおける互いに隣り合う頂点上に配置される柱状の柱状ガラス体２５１と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５１を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５１の直径よりも小さい６つの板状ガラス体２６１とにより、空孔２１１は囲まれている。従って、それぞれの空孔２１１の断面の形状は、六角形のそれぞれの頂点が当該六角形の内側に円弧状に隆起した形状とされる。なお、本例では六角形ＨＥＸが正六角形である場合について示している。
図５は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第２比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図５に示すバンドギャップ領域においても、それぞれの空孔２１２の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、図５において破線で示す四角形ＳＱＵの各頂点上に配置される４つの柱状ガラス体２５２と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５２を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５２の直径よりも小さい４つの板状ガラス体２６２とにより、空孔２１２は囲まれている。このような構成により、それぞれの空孔２１２の断面の形状は、四角形のそれぞれの頂点が当該四角形の内側に向かって円弧状に隆起した形状とされる。なお、本例では四角形ＳＱＵが正方形である場合について示している。
図６は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７と異なる第３比較例のバンドギャップ領域の様子を示す図である。図６に示すバンドギャップ領域においても、それぞれの空孔２１３の形状や互いに隣り合う空孔を仕切るガラス体の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７の空孔２１の形状やガラス体２２の形状と異なる。具体的には、図６において破線で示す三角形ＴＲＩの各頂点上に配置される柱状の柱状ガラス体２５３と、互いに隣り合う柱状ガラス体２５３を結ぶように配置され、厚みが柱状ガラス体２５３の直径よりも小さい３つの板状ガラス体２６３とにより、空孔２１３は囲まれている。このような構成により、それぞれの空孔２１３の断面の形状は、三角形の各頂点が当該三角形の内側に円弧状に隆起した形状とされている。なお、本例では三角形ＴＲＩが正三角形である場合について示している。
図７は、図２のバンドギャップ領域２７を有するフォトニックバンドギャップファイバ１、及び、図４～図６に示すバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバについて、互いに隣り合う空孔の中心間距離とそれぞれの空孔の径との比と、規格化帯域との関係をシミュレーションにより示す図である。なお、本図を示すにあたり、それぞれのフォトニックバンドギャップファイバにおいて、バンドギャップ領域内での構成は上記の様に互いに異なるが、バンドギャップ領域の大きさ等といったバンドギャップ領域内の構成以外の構成はそれぞれのフォトニックバンドギャップファイバで同様とされている。
また、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバをシミュレーションするに当たり、図２に示す六角形ＨＥＸは正六角形とされ、空孔２１の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス体２６の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされる。また、柱状ガラス体２５の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。また、図４に示す空孔２１１の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス板２６１の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされる。また、図５に示す空孔２１２の直径ｄは対辺に配置される板状ガラス体２６２の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされ、柱状ガラス体２５２の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。また、図６に示す空孔２１３の直径ｄは三角形ＴＲＩの１つの頂点上配置される柱状ガラス体２５３の内壁と当該頂点の対辺上に配置される板状ガラス体２６３の内壁同士を垂直に結ぶ線の長さとされ、柱状ガラス体２５３の直径２ｒは柱状ガラス体の内接円の直径とされる。
図７に示すように本発明者等のシミュレーションによれば、いずれのフォトニックバンドギャップファイバであってもｄ／Λが１に近づくほど規格化帯域Ｗが大きくなることが分かる。また、規格化帯域Ｗについて、第３比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが最も大きな値を示し、次に本発明によるフォトニックバンドギャップファイバが大きな値を示し、次に第２比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが大きな値を示し、第１比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバが最も小さな規格化帯域Ｗを示した。光の中心波長が同じ場合、透過帯域ＢＷと規格化帯域Ｗとは比例関係にあるため、本発明によるフォトニックバンドギャップファイバは、第３比較例に次いで、大きな透過帯域ＢＷを有する結果となった。ただし、第３比較例のバンドギャップ領域を有するフォトニックバンドギャップファイバは製造が困難である。なお、特に図示しないが、第１比較例のフォトニックバンドギャップファイバであっても、柱状ガラス体が配置されずに６つの板状ガラス体のみでそれぞれの空孔が囲まれて、それぞれの空孔が正六角形状に形成されている場合と比べて、コア領域を伝播する光の波長帯域を大きくすることができることは、上記特許文献１により示されたている。このようにして一般に製造可能なフォトニックバンドギャップファイバにおいて、本発明のフォトニックバンドギャップファイバによれば、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができる結果となった。
ここで下記表に本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１における比ｄ／Λと、規格化帯域Ｗ及び規格化柱状ガラス体半径ｒ／Λ及び透過帯域ＢＷとの関係を示す。なお、ｒは柱状ガラス体の半径であり、規格化柱状ガラス体半径ｒ／Λとは、柱状ガラス体の半径を空孔の中心間距離Λにて除した値を示す。規格化周波数は、波長１５５０ｎｍにおける値である。下記表に示すように、本発明のフォトニックバンドギャップファイバ１によれば、比ｄ／Λが０．９５の場合であっても４００ｎｍを超える透過帯域ＢＷを実現することができ、比ｄ／Λを０．９９まで拡大することができれば、８５０ｎｍを超える透過帯域ＢＷを実現することができる。
次にフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法について説明する。
図８は、図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第１の例を示すフローチャートである。図８に示すようにフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、準備工程Ｐ１と、配置工程Ｐ２と、一体化工程Ｐ３と、線引工程Ｐ４とを備え、準備工程Ｐ１と、配置工程Ｐ２と、一体化工程Ｐ３とにより、フォトニックバンドギャップファイバ用母材が製造される。
＜準備工程Ｐ１＞
まず、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリとを準備する。
まず、コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリとを準備する。
コア用キャピラリは、ガラス体から成り、円筒状の形状をしている。また、複数のバンドギャップ用キャピラリは、ガラス体から成り、互いに同じ大きさ同じ肉厚の円筒状の形状をしている。バンドギャップ用キャピラリは、図１のフォトニックバンドギャップファイバ１の空孔２１と同じ数準備され、コア用キャピラリを幾重にも囲むことができる数とされる。また、本実施形態では、バンドギャップ用キャピラリの内径がコア用キャピラリの内径よりも小さく、バンドギャップ用キャピラリの外径がコア用キャピラリの外径よりも小さく設定されている。また、複数のバンドギャップ用ロッドは、それぞれガラス体から成り、円柱状の形状をしている。バンドギャップ用ロッドは、後述の様にバンドギャップ用キャピラリの間に必要なだけ配置できる数準備される。また、クラッド用キャピラリは、ガラス体から成り、貫通孔にコア用キャピラリとそれぞれのバンドギャップ用キャピラリとそれぞれのバンドギャップ用ロッドとを整理して配置することができる内径を有しており、所定の肉厚とされる。
＜配置工程Ｐ２＞
次に、コア用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用ロッドをクラッド用キャピラリの貫通孔内に配置する。図９は本工程後の様子を示す図である。
次に、コア用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用キャピラリ及び複数のバンドギャップ用ロッドをクラッド用キャピラリの貫通孔内に配置する。図９は本工程後の様子を示す図である。
図９に示すように本工程では、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の中心にコア用キャピラリ１０ｃが配置され、更に複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃがコア用キャピラリ１０ｃを囲んで三角格子状に配置される。なお、本実施形態では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃは最密配置とされる。また更にそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより等間隔で囲まれるようにそれぞれのバンドギャップ用ロッド２５ｒを３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃで囲まれる領域に配置する。つまりそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの周りには、３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃで囲まれる領域が６か所できるが、１つおきの３つの当該領域にそれぞれ１つずつバンドギャップ用ロッド２５ｒを配置する。クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃ及び複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及び複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒが配置された状態となる。
この状態においてそれぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃは、３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより支えられて動きが規制され、それぞれのバンドギャップ用ロッド２５ｒは、３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃにより支えられて動きが規制される。特に本実施形態では、上記の様にバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが最密配置されるため、互いに隣り合うバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ同士が支え合って、それぞれのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの動きがより一層規制されている。このようにバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及びバンドギャップ用ロッド２５ｃの動きが規制されることで、コア用キャピラリの動きも規制され、この結果、コア用キャピラリ１０ｃ及びバンドギャップ用キャピラリ２６ｃ及びバンドギャップ用ロッド２５ｃが安定する。
なお、特に図示しないが、クラッド用キャピラリ２８ｃとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃとの間や、コア用キャピラリ１０ｃとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃとの間といった、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃ同士の間以外の隙間には他のガラスロッドが配置されても良い。
＜一体化工程Ｐ３＞
次にクラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の隙間を潰して、クラッド用キャピラリ２８ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとコア用キャピラリ１０ｃとを一体化する。本工程では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔やコア用キャピラリ１０ｃの孔が潰れないようにするために、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔及びコア用キャピラリ１０ｃの孔には所定の圧力が加わるようにされ、それ以外の空間が真空引きされる。そして、クラッド用キャピラリ２８ｃ全体が加熱されて、貫通孔２８ｈ内の隙間が潰される。
次にクラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の隙間を潰して、クラッド用キャピラリ２８ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとコア用キャピラリ１０ｃとを一体化する。本工程では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔やコア用キャピラリ１０ｃの孔が潰れないようにするために、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔及びコア用キャピラリ１０ｃの孔には所定の圧力が加わるようにされ、それ以外の空間が真空引きされる。そして、クラッド用キャピラリ２８ｃ全体が加熱されて、貫通孔２８ｈ内の隙間が潰される。
このとき、コア用キャピラリ１０ｃの孔１０ｈは、フォトニックバンドギャップファイバ１のコア領域１０に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐとなる。また、コア用キャピラリ１０ｃは、フォトニックバンドギャップファイバ１のクラッド２０の最内周側の領域に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのクラッド２０ｐの最内周側の領域を形成する。また、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃは、一部がフォトニックバンドギャップファイバ１の板状ガラス体２６に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの板状ガラス体２６ｐとなり、他の一部がフォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５の外周側の一部に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐの外周側の一部となる。また、バンドギャップ用ロッド２５ｒは、フォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５の中心側の一部に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐの中心側の一部となる。つまり、フォトニックバンドギャップファイバ１の柱状ガラス体２５に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの柱状ガラス体２５ｐは、バンドギャップ用ロッド２５ｒとバンドギャップ用キャピラリ２６ｃの一部とから構成されているのである。そして、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内の隙間が潰されることで、三角格子状に配置された複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが変形して、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔２１ｈは、六角形の各頂点のうち１つおきの３つの頂点が当該六角形の内部に向かって円弧状に隆起した形状となり、フォトニックバンドギャップファイバ１の空孔２１に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの空孔２１ｐとなる。こうしてフォトニックバンドギャップファイバ用１のバンドギャップ領域２７に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐが形成される。また、クラッド用キャピラリ１８ｃは、フォトニックバンドギャップファイバ１のジャケット領域２８に相当するフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのジャケット領域２８ｐとなる。
こうして、図１０に示すように、断面の形状がフォトニックバンドギャップファイバ１のコア領域１０ｐとクラッド２０から成る領域の形状と相似であるフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐが製造される。
＜線引工程Ｐ４＞
図１１は、線引工程Ｐ４の様子を示す図である。
図１１は、線引工程Ｐ４の様子を示す図である。
まず、線引工程Ｐ４を行う準備段階として、準備工程Ｐ１から一体化工程Ｐ３により製造されたフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐおよび各空孔２１ｐに所定の圧力を加えながら、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを加熱する。このときフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出るとすぐに固化して、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの中空のコア領域１０ｐがフォトニックバンドギャップファイバのコア領域１０となり、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐがフォトニックバンドギャップファイバ１のバンドギャップ領域２７となり、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのジャケット領域２８ｐがフォトニックバンドギャップファイバ１のジャケット領域２８となる。こうして第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆されていない状態のフォトニックバンドギャップファイバとなる。その後、このフォトニックバンドギャップファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、フォトニックバンドギャップファイバの温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、フォトニックバンドギャップファイバの温度は例えば４０℃～５０℃となる。
次に、フォトニックバンドギャップファイバは、第１被覆層３１となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第１被覆層３１が形成される。次に第１被覆層３１被覆されたフォトニックバンドギャップファイバは、第２被覆層３２となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第２被覆層３２が形成され、図１に示すフォトニックバンドギャップファイバ１となる。
そして、フォトニックバンドギャップファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
本実施形態によるフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐの製造方法及びフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、スタックアンドドロー法を用いて安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できる。具体的には、上記製造過程において、フォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐのバンドギャップ領域２７ｐを形成するために配置された複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃが３つのバンドギャップ用ロッド２５ｒにより囲まれて支えられ、バンドギャップ用ロッド２５ｒが３つのバンドギャップ用キャピラリ２６ｃにより囲まれて支えられる。こうして、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃとバンドギャップ用ロッド２５ｒとが互いに支え合い安定する。従って、スタックアンドドロー法を用いて、安定してフォトニックバンドギャップファイバを製造できる。従って、上記のような製造方法によれば、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ１を容易に製造することができるのである。
次にフォトニックバンドギャップファイバ１の他の製造方法について説明する。
図１２は、図１のフォトニックバンドギャップファイバを製造する工程の第２の例を示すフローチャートである。図１２に示すように本例のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法は、一体化工程を有さずフォトニックバンドギャップファイバ用母材１Ｐを製造しない点において、上記のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法と異なる。
まず、上記のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１と配置工程Ｐ２とを行う。次に図９に示すように、クラッド用キャピラリ２８ｃの貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとが配置された状態で、線引工程を行う。
本例では、線引工程を行う準備段階として、クラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとがずれないように、これらに治具を取り付ける。そして、治具が取り付けられたクラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとを図１１に示す紡糸炉１１０に設置する。このとき本例では、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔やコア用キャピラリ１０ｃの孔が潰れないようにするために、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの孔及びコア用キャピラリ１０ｃの孔には所定の圧力が加わるようにされ、それ以外の空間が真空引きされる。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、クラッド用キャピラリ２８ｃと貫通孔２８ｈ内にコア用キャピラリ１０ｃと複数のバンドギャップ用キャピラリ２６ｃと複数のバンドギャップ用ロッド２５ｒとを加熱する。そして、貫通孔２８ｈ内の隙間が潰されながらガラスが線引きされ、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出るとすぐに固化して、第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆されていない状態のフォトニックバンドギャップファイバとなる。つまり本例では、上記第１の例の一体化工程Ｐ３と線引工程Ｐ４とを同時に行っている。
このとき、コア用キャピラリ１０ｃの孔はフォトニックバンドギャップファイバのコア領域１０となり、コア用キャピラリ１０ｃはフォトニックバンドギャップファイバのクラッド２０の最内周側の領域となり、バンドギャップ用キャピラリ２６ｃの一部がフォトニックバンドギャップファイバの板状ガラス体２６となり他の一部がフォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体２５の外周側の一部となり、バンドギャップ用ロッド２５ｒはフォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体２５の中心側の一部となり、クラッド用キャピラリ１８ｃはフォトニックバンドギャップファイバのジャケット領域２８となる。
その後、フォトニックバンドギャップファイバは上記第１の例と同様にして第１被覆層３１、第２被覆層３２で被覆され、フォトニックバンドギャップファイバ１は第１の例と同様にしてリール１４２により巻取られる。
本例のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法によっても、上記第１の例と同様の配置工程を経るため、導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバ１を容易に製造することができる。
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態のフォトニックバンドギャップファイバ１の製造方法の配置工程Ｐ２では、バンドギャップ用キャピラリ２６を最密配置したが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うバンドギャップ用キャピラリ２６の間に隙間を空けた状態で、バンドギャップ用キャピラリ２６を三角格子状に配置しても良い。この場合、バンドギャップ用キャピラリ２６が最密配置される場合と比べてバンドギャップ用ロッド２５ｒを太くすることができ、太い柱状ガラス体２５を形成することができる。
以上説明したように、本発明によれば、容易に製造することができ導波可能な光の波長帯域を大きくすることができるフォトニックバンドギャップファイバを実現可能なフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法、フォトニックバンドギャップファイバの製造方法、及び、フォトニックバンドギャップファイバ用母材、及び、フォトニックバンドギャップファイバが提供され、光通信の技術分野等においての利用が期待される。
１・・・フォトニックバンドギャップファイバ
１Ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材
１０・・・フォトニックバンドギャップファイバのコア領域
１０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のコア領域
１０ｃ・・・コア用キャピラリ
１８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２０・・・フォトニックバンドギャップファイバのクラッド
２０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のクラッド
２１・・・フォトニックバンドギャップファイバの空孔
２１ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の空孔
２２・・・ガラス体
２５・・・フォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体
２５ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の柱状ガラス体
２５ｒ・・・バンドギャップ用ロッド
２６・・・フォトニックバンドギャップファイバの板状ガラス体
２６ｃ・・・バンドギャップ用キャピラリ
２６ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の板状ガラス体
２７・・・フォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域
２７ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のバンドギャップ領域
２８・・・フォトニックバンドギャップファイバのジャケット領域
２８ｈ・・・貫通孔
２８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２８ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のジャケット領域
３１・・・第１被覆層
３２・・・第２被覆層
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１・・・コーティング装置
１３２・・・紫外線照射装置
１３３・・・コーティング装置
１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
ＨＥＸ・・・六角形
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・一体化工程
Ｐ４・・・線引工程
１Ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材
１０・・・フォトニックバンドギャップファイバのコア領域
１０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のコア領域
１０ｃ・・・コア用キャピラリ
１８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２０・・・フォトニックバンドギャップファイバのクラッド
２０ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のクラッド
２１・・・フォトニックバンドギャップファイバの空孔
２１ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の空孔
２２・・・ガラス体
２５・・・フォトニックバンドギャップファイバの柱状ガラス体
２５ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の柱状ガラス体
２５ｒ・・・バンドギャップ用ロッド
２６・・・フォトニックバンドギャップファイバの板状ガラス体
２６ｃ・・・バンドギャップ用キャピラリ
２６ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材の板状ガラス体
２７・・・フォトニックバンドギャップファイバのバンドギャップ領域
２７ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のバンドギャップ領域
２８・・・フォトニックバンドギャップファイバのジャケット領域
２８ｈ・・・貫通孔
２８ｃ・・・クラッド用キャピラリ
２８ｐ・・・フォトニックバンドギャップファイバ用母材のジャケット領域
３１・・・第１被覆層
３２・・・第２被覆層
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１・・・コーティング装置
１３２・・・紫外線照射装置
１３３・・・コーティング装置
１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
ＨＥＸ・・・六角形
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・一体化工程
Ｐ４・・・線引工程
Claims (15)
- コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、
を備える
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法。 - 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法。 - 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法。 - 請求項１～３のいずれか１項に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材の製造方法を経て製造されるフォトニックバンドギャップファイバ用母材を線引きする線引工程を備える
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。 - コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化しながら線引きする線引工程と、
を備える
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。 - 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
ことを特徴とする請求項５に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。 - 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
ことを特徴とする請求項５または６に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。 - コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化する一体化工程と、
を経て製造される
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ用母材。 - 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
ことを特徴とする請求項８に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材。 - 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
ことを特徴とする請求項８または９に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材。 - 請求項８から１０のいずれか１項に記載のフォトニックバンドギャップファイバ用母材を線引きする線引工程を経て製造される
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。 - コア用キャピラリと、複数のバンドギャップ用キャピラリと、複数のバンドギャップ用ロッドと、クラッド用キャピラリと、を準備する準備工程と、
前記クラッド用キャピラリの孔内において、前記複数のバンドギャップ用キャピラリが前記コア用キャピラリを囲んで三角格子状に配置されるように前記コア用キャピラリ及びそれぞれの前記バンドギャップ用キャピラリを配置すると共に、それぞれの前記バンドギャップ用キャピラリが３つの前記バンドギャップ用ロッドにより等間隔で囲まれるようにそれぞれの前記バンドギャップ用ロッドを３つの前記バンドギャップ用キャピラリで囲まれる領域に配置する配置工程と、
前記クラッド用キャピラリの前記孔内の隙間を潰して、前記クラッド用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用キャピラリと前記複数のバンドギャップ用ロッドと前記コア用キャピラリとを一体化しながら線引きする線引工程と、
を経て製造される
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。 - 前記複数のバンドギャップ用キャピラリは、最密配置される
ことを特徴とする請求項１２に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。 - 前記バンドギャップ用ロッドの半径は、前記バンドギャップ用キャピラリの肉厚よりも大きい
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。 - 中空のコア領域と、
前記コア領域を囲みガラス体に複数の空孔が形成されるハニカム状のバンドギャップ領域と、
を備え、
前記バンドギャップ領域の前記空孔は、六角形における１つおきの３つの頂点上に配置される柱状ガラス体、及び、前記柱状ガラス体と前記六角形の他の３つの頂点とを結ぶように配置される板状ガラス体により囲まれ、
前記柱状ガラス体は三角格子状に配置される
ことを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007072251A (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Fujikura Ltd | 光ファイバとその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606796C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Наноструктурная Технология Стекла" | Чирпированный микроструктурный волновод и способ его изготовления |
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