(57)【要約】【課題】シングルモード動作と大きな実効断面積とを両立させることが容易な光ファイバを提供する。【解決手段】ＰＢＧＦ１Ｂは、コア領域１０と、このコア領域１０を取り囲むクラッド領域２０Ｂと、このクラッド領域２０Ｂを取り囲むジャケット領域３０とを有し、ファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有する光ファイバである。クラッド領域２０Ｂは、ファイバ軸に垂直な断面において、低屈折率背景領域２２に高屈折率領域２１が三角格子状に配列された二次元周期構造を有する。コア領域１０は、断面の中央部における二次元周期構造の７つの格子点の欠陥によって形成されている。クラッド領域２０Ｂは、断面において半径方向に連続的に高屈折率領域が取り除かれた帯状の周期構造欠陥領域２３を含む。【選択図】図２
2010204152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域と、このクラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、
ファイバ軸に沿って一様な屈折率分布を有し、
前記ファイバ軸に垂直な断面の一部分において低屈折率背景領域に高屈折率領域が三角格子状に配列された二次元周期構造を有し、
前記コア領域は、前記断面の中央部における前記二次元周期構造のうちの１つの格子点と、この格子点の周囲にある直近の６つの格子点とにおいて、高屈折率領域が取り除かれた周期構造欠陥によって形成され、
前記クラッド領域は、前記断面において前記二次元周期構造を有する領域と半径方向に連続的に高屈折率領域が取り除かれた帯状の周期構造欠陥領域とを含む、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッド領域における前記帯状の周期構造欠陥領域のうち前記コア領域側の第１端が前記コア領域に接することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記クラッド領域における前記帯状の周期構造欠陥領域のうち前記コア領域側の第１端が前記クラッド領域の途中に存在することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記クラッド領域における前記帯状の周期構造欠陥領域のうち前記ジャケット領域側の第２端が前記ジャケット領域に接することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトニックバンドギャップファイバ（photonic bandgap fiber、以下「ＰＢＧＦ」という場合がある。）は、コア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域と、このクラッド領域を取り囲むジャケット領域とを有し、ファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有する光ファイバである。そして、ＰＢＧＦでは、クラッド領域は、ファイバ軸に垂直な断面において低屈折率背景領域に高屈折率領域が三角格子状に配列された二次元周期構造を有し、コア領域は、断面の中央部における二次元周期構造の欠陥によって形成されている。
【０００３】
ＰＢＧＦのコア領域は、断面における二次元周期構造のうちの或る１つの格子点において高屈折率領域が取り除かれることで形成される場合（以下「１セルコア型」という。）の他、二次元周期構造の周期構造のうちの或る１つの格子点と、この格子点の周囲にある直近の６つの格子点とにおいて、高屈折率領域が取り除かれることで形成される場合（以下「７セルコア型」という。）がある。また、ＰＢＧＦのコア領域は、これら７つの格子点の周囲にある直近の１２個の格子点においても高屈折率領域が取り除かれることで形成される場合（以下「１９セルコア型」という。）がある。
【０００４】
このようなＰＢＧＦは、クラッド領域における二次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有している。ＰＢＦＧにおいて最も短波長側にある透過帯域である第一フォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）は、高次のＰＢＧと比較して、帯域幅が広く、バンドエッジの底が深い。したがって、高次のＰＢＧに含まれる波長の光を伝搬させる場合と比較して、第一ＰＢＧに含まれる波長の光を伝搬させる場合には、曲げ損失を低減することができるとともに、製造誤差による特性劣化を抑制することができることが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１０１３５号公報
【特許文献２】特表２００７−５２２４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１セルコア型のものと比較して、７セルコア型のＰＢＧＦは、クラッド領域における二次元周期構造における高屈折率領域の配置の周期（ピッチ）Λを小さくすることができる。クラッド領域における二次元周期構造によるフォトニックバンドダイアグラムを考慮すると、一般に、周期構造のピッチΛを小さくするほど、バンドギャップを深くすることができ、曲げ損失を小さくする設計が可能である。さらに、第一ＰＢＧによる光伝搬を行う場合、１セルコア型のＰＢＧＦでは閉じ込め損失が大きい問題があるが、７セルコア型のＰＢＧＦは第一ＰＢＧであっても閉じ込め損失を低減させることが可能である。
【０００７】
しかし、１セルコア型のものと比較して、７セルコア型のＰＢＧＦは、高次モードが出現し易く、シングルモード動作を維持するのは困難である。７セルコア型のＰＢＧＦでシングルモード性を維持するには、ｄ/Λパラメータを１セル型より小さく調整すれば良いが、これはバンドギャップを浅くすることになり、曲げ損低減の効果がなくなる。つまり、７セルコア型でバンドギャップを深く維持したまま、シングルモード性を維持することは困難であり、結局、１セルコア型に対する優位性は実現され難い。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、曲げ損失を低く抑えながら、シングルモード動作と大きな実効断面積とを両立させることが容易な光ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光ファイバは、コア領域と、このコア領域を取り囲むクラッド領域と、このクラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、ファイバ軸に沿って一様な屈折率分布を有し、ファイバ軸に垂直な断面の一部分において低屈折率背景領域に高屈折率領域が三角格子状に配列された二次元周期構造を有し、コア領域は、断面の中央部における二次元周期構造のうちの１つの格子点と、この格子点の周囲にある直近の６つの格子点とにおいて、高屈折率領域が取り除かれた周期構造欠陥によって形成され、クラッド領域は、断面において二次元周期構造を有する領域と半径方向に連続的に高屈折率領域が取り除かれた帯状の周期構造欠陥領域とを含む、ことを特徴とする。本発明に係る光ファイバは、クラッド領域が帯状の周期構造欠陥領域を含むことにより、容易にシングルモード動作と大きな実効断面積とを両立させることができる。
【００１０】
本発明に係る光ファイバは、クラッド領域における帯状の周期構造欠陥領域のうちコア領域側の第１端がコア領域に接するのが好適である。また、本発明に係る光ファイバは、クラッド領域における帯状の周期構造欠陥領域のうちコア領域側の第１端がクラッド領域の途中に存在するのが好適であり、この場合には、曲げ損失特性が改善される。また、本発明に係る光ファイバは、クラッド領域における帯状の周期構造欠陥領域のうちジャケット領域側の第２端がジャケット領域に接するのが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ファイバは、容易にシングルモード動作と大きな実効断面積とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａの断面図である。
【図２】第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂの断面図である。
【図３】第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａの光学特性を示す図である。
【図４】第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂの光学特性を示す図である。
【図５】第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａおよび第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂそれぞれにおける閉じ込め損失と高屈折率領域２１の層数との関係を示す図である。
【図６】第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａの断面図である。
【図７】第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂの断面図である。
【図８】第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａの光学特性を示す図である。
【図９】第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂの光学特性を示す図である。
【図１０】第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａおよび第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂそれぞれにおける閉じ込め損失と高屈折率領域２１の層数との関係を示す図である。
【図１１】ＰＢＧＦにおける基本モードの界分布と高屈折率領域との重なりの規格化周波数（Ｖ値）依存性を示す図である。
【図１２】第３比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ａの断面図である。
【図１３】第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂの断面図である。
【図１４】第３比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ａの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１５】第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１６】第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の断面図である。
【図１７】第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１８】第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂおよび第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４それぞれの基本モードの曲げ損失の曲げ半径依存性の計算結果を示す図である。
【図１９】第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の基本モードの実効コア断面積の波長依存性を示す図である。
【図２０】第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の波長５３２ｎｍにおける基本モードの界分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
（第１実施形態）
【００１５】
先ず、第１比較例の光ファイバと対比しつつ、第１実施形態の光ファイバについて説明する。図１は、第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａの断面図である。図２は、第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂの断面図である。これらの図は、ＰＢＧＦ１Ａ，１Ｂのファイバ軸に垂直な断面を示している。ＰＢＧＦ１Ａ，１Ｂそれぞれは、オールソリッドのものであって、空孔を有しない。また、ＰＢＧＦ１Ａ，１Ｂそれぞれは７セルコア型のものである。
【００１６】
図１に示される第１比較例のＰＢＧＦ１Ａは、コア領域１０と、このコア領域１０を取り囲むクラッド領域２０Ａと、このクラッド領域２０Ａを取り囲むジャケット領域３０とを有し、ファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有する光ファイバである。
【００１７】
ＰＢＧＦ１Ａのクラッド領域２０Ａは、ファイバ軸に垂直な断面において、低屈折率背景領域２２に高屈折率領域２１が三角格子状に配列された二次元周期構造を有する。コア領域１０は、断面の中央部における二次元周期構造の７つの格子点の欠陥によって形成されている。また、ＰＢＧＦ１Ａは、クラッド領域２０Ａの断面における屈折率分布の二次元周期構造に由来する透過帯域および遮断帯域を有する。
【００１８】
具体的には、ＰＢＧＦ１Ａのクラッド領域２０Ａの断面における屈折率分布の二次元周期構造は、二次元三角格子の各格子点上に配置された高屈折率領域２１と、略均一の屈折率を有する低屈折率背景領域２２とからなる。断面の中央部において高屈折率領域２１が欠けている領域がコア領域１０となる。
【００１９】
ＰＢＧＦ１Ａのクラッド領域２０Ａの高屈折率領域２１の屈折率は、低屈折率背景領域２２の屈折率と比べて高い。例えば、高屈折率領域２１は、Ｇｅ，Ｃｌ，Ｔｉ，Ａｌのうち少なくとも１種の元素が添加されたシリカガラスからなる。また、低屈折率背景領域２２は、純シリカガラスまたはＦ，Ｂ，Ｃｌのうち少なくとも１種の元素が添加されたシリカガラスからなる。あるいは、高屈折率領域と低屈折率領域の両方に共通の元素を添加して各領域での添加量を調整することで、所望の屈折率を得ることも可能である。さらに一方または両方の領域に複数の元素を共添加して所望の屈折率を得ることも可能である。
【００２０】
図２に示される第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂは、コア領域１０と、このコア領域１０を取り囲むクラッド領域２０Ｂと、このクラッド領域２０Ｂを取り囲むジャケット領域３０とを有し、ファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有する光ファイバである。
【００２１】
図１に示された第１比較例のＰＢＧＦ１Ａにおけるクラッド領域２０Ａと比較すると、図２に示される第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂにおけるクラッド領域２０Ｂは、断面において半径方向に連続的にライン状に高屈折率領域が取り除かれた帯状の周期構造欠陥領域２３を含む点で相違する。径方向に延在する帯状の周期構造欠陥領域２３は、第１端がコア領域１０に接し、第２端がジャケット領域３０に接する。また、図２に示されるように、６個の帯状の周期構造欠陥領域２３がコア領域１０の中心位置に関して６回対称となるように配置されている。すなわち、第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂにおけるクラッド領域２０Ｂでは、６個の帯状の周期構造欠陥領域２３により、二次元周期構造が６つの領域に分断されている。
【００２２】
図３は、第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａの光学特性を示す図である。図４は、第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂの光学特性を示す図である。各図（ａ）は、実効屈折率の波長依存性を示す。また、各図（ｂ）は、閉じ込め損失の波長依存性を示す。何れの場合においても、高屈折率領域２１の直径ｄと高屈折率領域２１の配置周期Λとの比（ｄ／Λ）の値を０.４とした。高屈折率領域２１をステップインデックス型として、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを２.０％とした。高屈折率領域２１の直径ｄを２.８μｍ〜２.９μｍ程度（高屈折率領域２１の配置周期Λは約６.９６μｍ）として、第一ＰＢＧの中心波長を１５５０ｎｍとした。また、径方向の高屈折率領域２１の層数を６とした。
【００２３】
図３に示されるように、第１比較例のＰＢＧＦ１Ａでは、基本モードだけでなく第一高次モードも比較的よくコア領域１０に光が閉じ込められており、基本モードと高次モードとの閉じ込め損失の差は最大でも２桁程度である。一方、図４に示されるように、第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂでは、基本モードの閉じ込め損失は第１比較例のＰＢＧＦ１Ａの場合と略同じであるのに対し、第一高次モードの閉じ込め損失は１０００ｄＢ／ｍ以上となっており、ファイバ長が短かったとしても実効的な単一モード動作が可能であることがわかる。
【００２４】
第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂでは、クラッド領域２０Ｂにおいて６個の帯状の周期構造欠陥領域２３が設けられることにより、第１層では、高屈折率領域２１の配置間隔は図１に示される二次元周期構造に比べて３1/2倍であり、実効的に比（ｄ／Λ）は０.２３１となる。図４（ａ）には、比（ｄ／Λ）が０.２３１である二次元周期構造に対するバンド構造も示されている。比（ｄ／Λ）が０.２３１である二次元周期構造では、バンドエッジの底の深さが浅くなることがわかる。これにより、第１層においてほぼ閉じ込められなかった第一高次モードは、第２層以降においても周期構造欠陥領域２３から外側へ漏洩していくので、実効的な単一モード動作が実現できることになる。
【００２５】
図５は、第１比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ａおよび第１実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）１Ｂそれぞれにおける閉じ込め損失と高屈折率領域２１の層数との関係を示す図である。同図（ａ）は、第１比較例のＰＢＧＦ１Ａの場合を示す。同図（ｂ）は、第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂの場合を示す。動作波長を１５５０ｎｍとした。
【００２６】
同図（ａ）に示されるように、第１比較例のＰＢＧＦ１Ａでは、高屈折率領域２１の層数が増えると、基本モードおよび高次モードそれぞれの閉じ込め損失が互いにほぼ同じ割合で減少していくので、低損失かつ実効的に単一モード動作するものを設計することは難しい。
【００２７】
これに対して、同図（ｂ）に示されるように、第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂでは、高次モードの閉じ込めが非常に弱く、高屈折率領域２１の層数が増えても高次モードの損失がほぼ変わらないことがわかる。したがって、第１比較例のＰＢＧＦ１Ａと比較して、第１実施形態のＰＢＧＦ１Ｂでは、コア径を拡大して基本モードの閉じ込め損失を低減しつつ、高次モードを抑圧することができる。また、基底モードと高次モードの閉じ込め損差を設けるためには、欠陥領域がジャケット領域まで繋がっている第１実施例の構造が適している。
【００２８】
（第２実施形態）
【００２９】
次に、第２比較例の光ファイバと対比しつつ、第２実施形態の光ファイバについて説明する。図６は、第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａの断面図である。図７は、第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂの断面図である。これらの図は、ＰＢＧＦ２Ａ，２Ｂのファイバ軸に垂直な断面を示している。ＰＢＧＦ２Ａ，２Ｂそれぞれは、オールソリッドのものであって、空孔を有しない。また、ＰＢＧＦ２Ａ，２Ｂそれぞれは７セルコア型のものである。
【００３０】
第１比較例および第１実施形態と比較すると、第２比較例および第２実施形態では、高屈折率領域２１の直径ｄは同じであるが、高屈折率領域２１の配置周期Λは小さく、比（ｄ／Λ）は大きい。比（ｄ／Λ）の値が大きくなると、バンドエッジの底の深さが深くなるので、高次モードの抑圧効果が小さくなることが予想される。
【００３１】
図８は、第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａの光学特性を示す図である。図９は、第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂの光学特性を示す図である。各図（ａ）は、実効屈折率の波長依存性を示す。また、各図（ｂ）は、閉じ込め損失の波長依存性を示す。何れの場合においても、高屈折率領域２１の直径ｄと高屈折率領域２１の配置周期Λとの比（ｄ／Λ）の値を０.６５とした。高屈折率領域２１をステップインデックス型として、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを２.０％とした。高屈折率領域２１の直径ｄを２.８μｍ〜２.９μｍ程度（高屈折率領域２１の配置周期Λは約４.５５μｍ）として、第一ＰＢＧの中心波長を１５５０ｎｍとした。また、径方向の高屈折率領域２１の層数を９とした。
【００３２】
図７に示されるように、第２比較例のＰＢＧＦ２Ａでは、第１比較例のＰＢＧＦ１Ａに比べて損失が大きくなっているが、最低損失波長における基本モードと高次モードとの閉じ込め損失の差が２桁程度であることがわかる。一方、図９に示されるように、第２実施形態のＰＢＧＦ２Ｂでは、基本モードの閉じ込め損失は第２比較例のＰＢＧＦ２Ａの場合と略同じであるのに対し、第一高次モードの閉じ込め損失は１００ｄＢ／ｍ以上となっている。
【００３３】
第２実施形態のＰＢＧＦ２Ｂでは、クラッド領域２０Ｂにおいて６個の帯状の周期構造欠陥領域２３が設けられることにより、第１層では、高屈折率領域２１の配置間隔は図１に示される二次元周期構造に比べて３1/2倍であり、実効的に比（ｄ／Λ）は０.３７５となる。図９（ａ）には、比（ｄ／Λ）が０.３７５である二次元周期構造に対するバンド構造も示されている。比（ｄ／Λ）が０.３７５である二次元周期構造では、バンドエッジの底の深さが浅くなることがわかる。これにより、第１層においてほぼ閉じ込められなかった第一高次モードは、第２層以降においても周期構造欠陥領域２３から外側へ漏洩していくので、実効的な単一モード動作が実現できることになる。
【００３４】
また、第２実施形態では、比（ｄ／Λ）の値が大きいので、第１実施形態の構造に比べるとバンドエッジの底の深さが深くなるが、基本モードの実効屈折率も減少するので、高次モードの実効屈折率は、ｄ／Λ＝０.３７５におけるバンドエッジの下端よりも下に存在していることがわかる。
【００３５】
図１０は、第２比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ａおよび第２実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）２Ｂそれぞれにおける閉じ込め損失と高屈折率領域２１の層数との関係を示す図である。同図（ａ）は、第２比較例のＰＢＧＦ２Ａの場合を示す。同図（ｂ）は、第２実施形態のＰＢＧＦ２Ｂの場合を示す。動作波長を１５５０ｎｍとした。
【００３６】
同図（ａ）に示されるように、第２比較例のＰＢＧＦ２Ａでは、基本モードと高次モードとの閉じ込め損失の差は２桁〜３桁程度である。これに対して、同図（ｂ）に示されるように、第２実施形態のＰＢＧＦ２Ｂでは、基本モードと高次モードとの閉じ込め損失の差は４桁〜５桁程度である。また、第２実施形態のＰＢＧＦ２Ｂでは、高次モードの閉じ込めが非常に弱く、高屈折率領域２１の層数が増えても高次モードの損失はほぼ変わっていない。
【００３７】
（第３実施形態）
【００３８】
次に、第３比較例の光ファイバと対比しつつ、第３実施形態の光ファイバについて説明する。これまでに説明した第１比較例，第１実施形態，第２比較例および第２実施形態の各ＰＢＧＦでは第一ＰＢＧの中心波長が１５５０ｎｍであったが、第３比較例および第３実施形態の各ＰＢＧＦでは第一ＰＢＧの中心波長が５３２ｎｍである。また、第３実施形態のＰＢＧＦは、モードフィールド径３０μｍ程度（実効コア断面積６００μｍ２程度）、許容曲げ半径５０ｃｍ以下、ファイバ長５ｍ程度で実効的に単一モード動作するものである。
【００３９】
図１１は、ＰＢＧＦにおける基本モードの界分布と高屈折率領域との重なりの規格化周波数（Ｖ値）依存性を示す図である。この図に示されるように、Ｖ値が変化すると重なりは増減するが、重なりが小さいＶ値の範囲は殆ど高屈折率領域の層数に依存しない。この重なりが小さい帯域は、低損失な透過帯域に対応している。第一ＰＢＧを利用する場合には、Ｖ値を１.７〜１.８程度とすれば、動作波長を第一ＰＢＧの中心波長に設定できることになる。
【００４０】
また、７セルコア型のＰＢＧＦにおいて、波長５３２ｎｍにおける実効コア断面積を６００μｍ２程度とするには、高屈折率領域の間隔を１１μｍ程度とする必要がある。更に、高屈折率領域の直径ｄおよび比屈折率差Δを決定すれば、全ての構造パラメータが与えられることになる。
【００４１】
波長 ５３２ｎｍにおいてＶ値を１.７〜１.８程度とするための高屈折率領域の直径ｄおよび比屈折率差Δの組み合わせには任意性があるが、高屈折率領域の直径ｄおよび比屈折率差Δを変化させた結果、同じＶ値においても比屈折率差Δを小さくした方が（すなわち、直径ｄを大きくした方が）、高次モードを抑圧できる。しかし、比屈折率差Δを小さくし過ぎると曲げ損失が大きくなるので、ここでは、シリカの屈折率を１.４５、高屈折率領域（ステップインデックス型）の屈折率を１.４５２（Δ＝０.１３８％）、高屈折率領域の直径ｄを３.８μｍ（Ｖ＝１.７１６＠５３２ｎｍ）とする。
【００４２】
図１２は、第３比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ａの断面図である。図１３は、第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂの断面図である。これらの図は、ＰＢＧＦ３Ａ，３Ｂのファイバ軸に垂直な断面を示している。ＰＢＧＦ３Ａ，３Ｂそれぞれは、オールソリッドのものであって、空孔を有しない。また、ＰＢＧＦ３Ａ，３Ｂそれぞれは７セルコア型のものである。
【００４３】
図１４は、第３比較例の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ａの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。図１５は、第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。何れの場合においても、高屈折率領域２１の直径ｄと高屈折率領域２１の配置周期Λとの比（ｄ／Λ）の値を０.３４５とした。高屈折率領域２１をステップインデックス型として、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを０.１３８％とした。高屈折率領域２１の直径ｄを３.８μｍ程度として、第一ＰＢＧの中心波長を５００ｎｍ付近とした。高屈折率領域２１の配置周期Λを１１μｍとした。また、径方向の高屈折率領域２１の層数を５とした。
【００４４】
図１４に示されるように、第３比較例のＰＢＧＦ３Ａでは、基本モードだけでなく第一高次モードも比較的よくコア領域１０に光が閉じ込められており、基本モードと高次モードとの閉じ込め損失の差は最大でも２桁程度である。一方、図１５に示されるように、第３実施形態のＰＢＧＦ３Ｂでは、基本モードの閉じ込め損失は０.０１ｄＢ／ｍ以下になっているのに対し、第一高次モードの閉じ込め損失は１００ｄＢ／ｍ以上となっており、ファイバ長が短かったとしても実効的な単一モード動作が可能であることがわかる。
【００４５】
第３実施形態のＰＢＧＦ３Ｂでは、クラッド領域２０Ｂにおいて６個の帯状の周期構造欠陥領域２３が設けられることにより、第１層では、高屈折率領域２１の配置間隔は図１２に示される二次元周期構造に比べて３1/2倍であり、実効的に比（ｄ／Λ）は０.２となる。比（ｄ／Λ）が０.２である二次元周期構造では、バンドエッジの底の深さが浅くなり、第１層においてほぼ閉じ込められなかった第一高次モードは、第２層以降においても周期構造欠陥領域２３から外側へ漏洩していくので、実効的な単一モード動作が実現できることになる。
【００４６】
このように、ＰＢＧＦ３Ｂにおいて、クラッド領域２０Ｂに帯状の周期構造欠陥領域２３が設けられることにより、コア径を拡大したとしても実効的な単一モードを実現することができる。
【００４７】
（第４実施形態）
【００４８】
次に、第４実施形態の光ファイバについて説明する。図１６は、第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の断面図である。この図は、ＰＢＧＦ４のファイバ軸に垂直な断面を示している。ＰＢＧＦ４は、オールソリッドのものであって、空孔を有しない。また、ＰＢＧＦ４は７セルコア型のものである。
【００４９】
第４実施形態のＰＢＧＦ４におけるクラッド領域２０Ｃは、断面において半径方向に第３層以降で連続的にライン状に高屈折率領域が取り除かれた帯状の周期構造欠陥領域２４を含む。第１層および第２層では、第３比較例と同様に高屈折率領域２１が配置されている。クラッド領域２０Ｃにおいて径方向に延在する帯状の周期構造欠陥領域２４は、第１端（コア領域１０側の端部）がクラッド領域２０Ｃの途中に存在し、第２端がジャケット領域３０に接する。また、図１６に示されるように、６個の帯状の周期構造欠陥領域２４がコア領域１０の中心位置に関して６回対称となるように配置されている。このように構成されるＰＢＧＦ４は、第２層までは通常の７セルコア型ＰＢＧＦと同様の構成を有しているので、曲げ損失特性が大幅に改善されることが予想される。
【００５０】
図１７は、第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。高屈折率領域２１の直径ｄと高屈折率領域２１の配置周期Λとの比（ｄ／Λ）の値を０.３４５とした。高屈折率領域２１をステップインデックス型として、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを０.１３８％とした。高屈折率領域２１の直径ｄを３.８μｍ程度として、第一ＰＢＧの中心波長を５００ｎｍ付近とした。高屈折率領域２１の配置周期Λを１１μｍとした。また、径方向の高屈折率領域２１の層数を５とした。
【００５１】
この図に示されるように、第４実施形態のＰＢＧＦ４では、中心波長付近での基本モードの閉じ込め損失が０.０００１ｄＢ／ｍ以下になっているのに対し、第一高次モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｍ以上となっており、数メートルのファイバ長で使用する場合には実効的な単一モード動作が可能であることがわかる。クラッド２０Ｃにおける二次元周期構造を利用して光波の閉じ込めを実現するＰＢＧＦでは、高屈折率領域２１を第２層まで積層したとしても、伝搬角度の大きい高次モードのコア-クラッド界面での反射率が十分大きくならないので、第４実施形態のＰＢＧＦ４では高次モードの抑圧効果を維持することができる。
【００５２】
図１８は、第３実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）３Ｂおよび第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４それぞれの基本モードの曲げ損失の曲げ半径依存性の計算結果を示す図である。ここで、動作波長を５３２ｎｍとした。第３実施形態のＰＢＧＦ３Ｂでは、曲げ半径が１ｍ以上であったとしても大きな曲げ損失が生じており、或る程度曲げて使用する必要がある場合は、高パワー伝送路としての利用が難しい。これに対して、第４実施形態のＰＢＧＦ４は、曲げ損失特性を大幅に改善することができ、曲げ半径が４０ｃｍ以下であれば曲げ損失が０.３ｄＢ／ｍ以下となっており、設計目標（許容曲げ半径５０ｃｍ以下）をほぼ満足する曲げ損失特性となっている。
【００５３】
図１９は、第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の基本モードの実効コア断面積の波長依存性を示す図である。この図に示されるように、波長５３２ｎｍにおけるＰＢＧＦ４の実効コア断面積は５８７μｍ２となっている。図２０は、第４実施形態の光ファイバ（ＰＢＧＦ）４の波長５３２ｎｍにおける基本モードの界分布を示す図である。この図に示されるように、ＰＢＧＦ４では、基本モードがコア領域１０によく閉じ込められている。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４…光ファイバ（ＰＢＧＦ）、１０…コア領域、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…クラッド領域、２１…高屈折率領域、２２…低屈折率背景領域、２３，２４…帯状の周期構造欠陥領域、３０…ジャケット領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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