(57)【要約】【課題】より狭帯域の光フィルタとして用いられ得る光ファイバ（ＰＢＧＦ）を提供する。【解決手段】本発明のＰＢＧＦは、コア領域１０と、このコア領域を取り囲むクラッド領域２０と、このクラッド領域を取り囲むジャケット領域３０とを有する光ファイバであって、ファイバ軸に沿って一様である屈折率分布を有し、クラッド領域２０が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２１Ａ，２１Ｂ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１０が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、クラッド領域２０の二次元周期構造が互いに異なるＭ種類の周期構造を含み、クラッド領域２０におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域がジャケット領域３０に接する。【選択図】図５
2010085842.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、
前記クラッド領域が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、
前記コア領域が前記断面の中央部における前記二次元周期構造の欠陥によって形成され、
前記クラッド領域の前記二次元周期構造が互いに異なるＭ種類の周期構造を含み、
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造それぞれの領域が前記ジャケット領域に接する、
ことを特徴とする光ファイバ（ただし、Ｍは２以上の整数）。
【請求項２】
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造それぞれの領域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Ｍ種類の周期構造の間で、周期に対する前記高屈折率領域の相対的な大きさが互いに異なる、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Ｍ種類の周期構造の間で、前記高屈折率領域の屈折率が互いに異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造それぞれが、前記コア領域の中心位置に関してＮ回対称である領域を占める、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ（ただし、Ｎは２以上の整数）。
【請求項６】
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造のうちの何れかの周期構造が帯状の領域を占める、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造それぞれが、前記コア領域の中心位置からの径方向の距離が大きいほど周方向の幅が広い領域を占める、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記クラッド領域における前記Ｍ種類の周期構造それぞれの領域の間に、前記コア領域から前記ジャケット領域に到る帯状の周期構造欠陥領域が設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記コア領域が、三角格子状の二次元周期構造の周期構造のうちの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ることで形成されたものである、ことを特徴とする請求項１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（photonicbandgap 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。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ので、光フィルタとして用いられ得る（非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】A. Wang, A. K. George and J. C. Knight, “Three-level neodymium fiberlaser incorporating photonic bandgap fiber”, Opt. Lett., Vol.31, No.10,pp.1388-1390 (2006).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光フィルタとしてのＰＢＧＦの透過特性は、クラッド領域における二次元周期構造により決定され、狭帯域化には限界がある。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、より狭帯域の光フィルタとして用いられ得る光ファイバ（ＰＢＧＦ）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】
【０００４】
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、クラッド領域が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、コア領域が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、クラッド領域の二次元周期構造が互いに異なるＭ種類の周期構造を含み、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域がジャケット領域に接することを特徴とする。ただし、Ｍは２以上の整数である。
【０００５】
この光ファイバでは、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれの寄与に因る透過特性は互いに異なる。光ファイバ全体としての透過帯域は、各周期構造の寄与による透過帯域が互いに重なる帯域となるので、狭帯域のものとなり得る。
【０００６】
本発明に係る光ファイバでは、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域がコア領域に接するのが好適である。
【０００７】
本発明に係る光ファイバでは、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造の間で、周期に対する高屈折率領域の相対的な大きさが互いに異なるのが好適であり、高屈折率領域の屈折率が互いに異なるのも好適である。
【０００８】
本発明に係る光ファイバでは、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれが、コア領域の中心位置に関してＮ回対称である領域を占めるのが好適であり、また、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造のうちの何れかの周期構造が帯状の領域を占めるのも好適である。ただし、Ｎは２以上の整数である。偏波依存性を低減する上ではＮは奇数であるのが好適である。
【０００９】
本発明に係る光ファイバでは、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれが、コア領域の中心位置からの径方向の距離が大きいほど周方向の幅が広い領域を占めるのが好適であり、この場合に、クラッド領域におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域の間に、コア領域からジャケット領域に到る帯状の周期構造欠陥領域が設けられているのも好適である。
【００１０】
本発明に係る光ファイバでは、コア領域が、三角格子状の二次元周期構造の周期構造のうちの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ることで形成されたものであるのが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ファイバは、より狭帯域の光フィルタとして用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良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。
【００１３】
図１は、フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）９の断面図である。この図は、ＰＢＧＦ９のファイバ軸に垂直な断面を示している。この図に示されるＰＢＧＦ９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２０と、このクラッド領域２０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。このＰＢＧＦ９は、オールソリッドのものであって、空孔を有しない。
【００１４】
ＰＢＧＦ９のクラッド領域２０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欠陥によって形成されている。また、ＰＢＧＦ９は、クラッド領域２０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。
【００１５】
具体的には、クラッド領域２０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。
【００１６】
コア領域１０は、三角格子状の二次元周期構造の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たものであってもよい。また、コア領域１０は、図示のとおり、三角格子状の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たものであってもよい。
【００１７】
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。
【００１８】
図２に示されるＰＢＧＦ９は例えばスタックアンドドロー法などにより容易に製造され得る。図２は、スタックアンドドロー法によるＰＢＧＦ９の製造方法の一例を説明する図である。スタックアンドドロー法では、同図に示されるように各種のロッド１１０，１２１，１２２をジャケット管１３０内に規則的に配列したプリフォームを用意し、これをコラプス後に線引または直接線引することで、図１に示されるような断面構造を持つＰＢＧＦ９が得られる。
【００１９】
ロッド１１０，１２１それぞれの直径は互いに等しい。１本のロッド１１０の周りに６本のロッド１１０が配置され、更にその周りに多数のロッド１２１が三角格子状に規則正しく配置され、これらがジャケット管１３０内に挿入されるとともに、これらとジャケット管１３０との隙間を埋めるようにロッド１２２が挿入される。
【００２０】
７本のロッド１１０は、線引後にコア領域１０となるべきものである。ロッド１２１，１２２は、線引後にクラッド領域２０となるべきものである。そのうち、ロッド１２１の中心部は線引後に高屈折率領域２１となるべき領域であり、これの周囲の部分は線引後に低屈折率背景領域２２となるべき領域である。ジャケット管１３０は、線引後にジャケット領域３０となるべきものである。ロッド１１０，１２１，１２２は、通常の光ファイバ母材の製造方法と同様の方法（例えばＭＣＶＤ法やＯＶＤ法やコラップス法など）により製造され、また、必要に応じて外周が機械研削またはＨＦエッチングされる。
【００２１】
図３は、ＰＢＧＦ９の損失スペクトルの一例を示す図である。ＰＢＧＦ９の全損失は、材料損失および曲げ損失に加えて、クラッド領域２０の断面における屈折率分布の二次元周期構造に基づく不連続な損失を含む。また、フォトニックバンドギャップ効果によって光が導波される場合は、ＰＢＧＦ９の全損失は閉じ込め損をも含む。二次元周期構造に基づく損失は、光の波長だけでなく、屈折率や、二次元周期構造のピッチや外径などのパラメータによって決定される。
【００２２】
この図に示されるように、ＰＢＧＦ９の損失スペクトルにおいては、クラッド領域２０における二次元周期構造に由来して、透過帯域と遮断帯域とが交互に存在する。ＰＢＧＦ９は、このような損失スペクトルを有しているので、波長選択性を有する光フィルタとして用いられる。しかしながら、光フィルタとしての通常のＰＢＧＦ９の透過特性は、クラッド領域２０における二次元周期構造により決定され、狭帯域化には限界がある。
【００２３】
これに対して、本実施形態に係るフォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）は、クラッド領域２０における二次元周期構造に特徴を有していて、これにより狭帯域化を可能とするものである。すなわち、本実施形態に係るＰＢＧＦは、クラッド領域２０の二次元周期構造が互いに異なるＭ種類の周期構造を含み、クラッド領域２０におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域がジャケット領域３０に接している。また、本実施形態に係るＰＢＧＦは、クラッド領域２０におけるＭ種類の周期構造それぞれの領域がコア領域１０に接しているのが好ましい。ここで、Ｍは２以上の整数である。本実施形態に係るＰＢＧＦは、クラッド領域２０がこのような構造を有することにより、狭帯域の光フィルタとして用いられ得る。
【００２４】
図４は、ＰＢＧＦのフォトニックバンドダイアグラムを示す図である。同図（ａ）および同図（ｂ）では、いずれも、クラッド領域２０において低屈折率背景領域２２に対する高屈折率領域２１の屈折率分布がステップ型であると仮定して、ＰＢＧＦのフォトニックバンドダイアグラムを計算により求めた。また、高屈折率領域２１の径をｄとし、高屈折率領域２１の配置の周期（ピッチ）をΛとしたとき、比（ｄ／Λ）が０.６よりも大きいと、バンドギャップの底が深くなって曲げに強くなること、および、ピッチΛを小さくできることから、ここでは、比（ｄ／Λ）が０.６である場合を基準とした。
【００２５】
同図（ａ）は、図１に示される構成において、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを３％とし、比（ｄ／Λ）を０.６としたときの、ＰＢＧＦのフォトニックバンドダイアグラムを示す。この図に示されるように、第２バンドの短波長側のエッジは、規格化波長（λ/Λ）０.１８付近に存在する。ここで、λは光の波長である。高屈折率領域２１の比屈折率差を固定して、比（ｄ／Λ）を大きくしていくと、バンド図は相対的に右へ（長波長側へ）シフトしていく。
【００２６】
同図（ｂ）は、図１に示される構成において、高屈折率領域２１の比屈折率差Δを３％とし、比（ｄ／Λ）を０.６および０.７それぞれとしたときの、ＰＢＧＦのフォトニックバンドダイアグラムを示す。この図に示されるように、比（ｄ／Λ）を０.６とした場合における第２バンドの短波長側のエッジと、比（ｄ／Λ）を０.７とした場合における第３バンドの長波長側のエッジとは、規格化波長（λ/Λ）０.１８付近でわずかに重なる領域が生じる。
【００２７】
以上のことから、本実施形態に係るＰＢＧＦは、クラッド領域２０の二次元周期構造が互いに異なるＭ種類の周期構造を含む構造とすることにより、狭帯域の光フィルタとして用いられ得る。クラッド領域２０におけるＭ種類の周期構造の間で、比（ｄ／Λ）が互いに異なるのも好適であり、また、高屈折率領域２１の屈折率が互いに異なるのも好適である。また、クラッド領域２０におけるＭ種類の周期構造それぞれは、コア領域１０の中心位置に関してＮ回対称である領域を占めるのが好適である。ここで、Ｎは２以上の整数である。
【００２８】
図５は、第１実施形態に係る光ファイバ（ＰＢＧＦ）１の断面図である。また、図６は、第２実施形態に係る光ファイバ（ＰＢＧＦ）２の断面図である。これらの図は、ＰＢＧＦ１およびＰＢＧＦ２それぞれのファイバ軸に垂直な断面を示している。これらの図に示されるＰＢＧＦ１およびＰＢＧＦ２それぞれは、コア領域１０と、このコア領域１０を取り囲むクラッド領域２０と、このクラッド領域２０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。このＰＢＧＦ１およびＰＢＧＦ２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。
【００２９】
これらの図に示されるＰＢＧＦ１およびＰＢＧＦ２それぞれは、図１に示されたＰＢＧＦ９の構成と比較すると、クラッド領域２０の二次元周期構造が互いに異なる２種類の周期構造を含み、これら２種類の周期構造それぞれにおいて比（ｄ／Λ）が互いに異なっている。すなわち、クラッド領域２０において、低屈折率背景領域２２に対して２種類の高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂが三角格子状に配列されて二次元周期構造をなしている。高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂは、径ｄが互いに異なる。図において、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂは互いに異なるハッチングで示されている。
【００３０】
図５に示される第１実施形態に係るＰＢＧＦ１では、クラッド領域２０における２種類の周期構造それぞれは、コア領域１０の中心位置に関して２回対称である領域を占めている。より具体的には、高屈折率領域２１Ａが三角格子状に配列されてなる一方の周期構造は、３列の格子列幅の帯状の領域を占めている。また、高屈折率領域２１Ｂが三角格子状に配列されてなる他方の周期構造は、上記帯状の領域とは異なる領域を占めている。このような構成では、バンドの中央付近では水平方向および垂直方向への閉じ込め効果があるのでコアモードが存在するが、短波長側では水平方向への閉じ込め効果がなくなり、長波長側では垂直方向への閉じ込め効果がなくなるので、バンドパス特性が得られる。
【００３１】
図６に示される第２実施形態に係るＰＢＧＦ２では、クラッド領域２０における２種類の周期構造それぞれは、コア領域１０の中心位置に関して３回対称である領域を占めている。より具体的には、高屈折率領域２１Ａが三角格子状に配列されてなる一方の周期構造は、コア領域１０の中心位置からの径方向の距離が大きいほど周方向の幅が広い領域（略扇形状または略三角形状の３つの領域）を占めている。また、高屈折率領域２１Ｂが三角格子状に配列されてなる他方の周期構造は、上記の一方の周期構造が占めるとは異なる領域であって、コア領域１０の中心位置からの径方向の距離が大きいほど周方向の幅が広い領域（略扇形状または略三角形状の３つの領域）を占めている。
【００３２】
さらに、高屈折率領域２１Ａが三角格子状に配列されてなる一方の周期構造の領域と、高屈折率領域２１Ｂが三角格子状に配列されてなる他方の周期構造の領域との間に、コア領域１０からジャケット領域３０に到る帯状の周期構造欠陥領域が設けられている。このような構成では、短波長側では一方の周期構造の方向へ光波が放射し、長波長側では他方の周期構造の方向へ光波が放射するので、バンドパス特性が得られる。また、このような構成では、３回対称性を有しているので、理論的には偏波依存性は生じない。
【００３３】
次に、ＰＢＧＦ１およびＰＢＧＦ２それぞれにおいて、高屈折率領域２１Ａの比（ｄ／Λ）を０.６とし、高屈折率領域２１Ｂの比（ｄ／Λ）を０.７とした場合の、閉じ込め損失および透過率それぞれの波長依存性ならびに断面における光強度分布を計算により求めた結果を示す。また、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂそれぞれの屈折率分布がステップ型である場合、および、その屈折率分布がグレーデッド型である場合、それぞれについて計算を行った。
【００３４】
図７は、第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。同図（ａ）はＰＢＧＦ１の閉じ込め損失の波長依存性を示し、同図（ｂ）はＰＢＧＦ１の透過率の波長依存性を示す。図８は、これと同じ場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。同図（ａ）は波長１５４５ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｂ）は波長１５５１ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｃ）は波長１５６３ｎｍの場合の光強度分布を示す。ここで、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂと低屈折率領域２２との比屈折率差を３％とし、透過帯域の中心波長を１５５０ｎｍ付近に設定するために、周期Λを８.５μｍとした。クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を１０とした。また、ファイバ長を１ｍとした。これらの図から判るように、１５５０ｎｍ帯において狭帯域のバンドパス特性が得られた。
【００３５】
図９は、第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。同図（ａ）はＰＢＧＦ２の閉じ込め損失の波長依存性を示し、同図（ｂ）はＰＢＧＦ２の透過率の波長依存性を示す。図１０は、これと同じ場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。同図（ａ）は波長１５５０ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｂ）は波長１５５４ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｃ）は波長１５６９ｎｍの場合の光強度分布を示す。ここで、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂと低屈折率領域２２との比屈折率差を３％とし、透過帯域の中心波長を１５５０ｎｍ付近に設定するために、周期Λを８.５μｍとした。クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を１０とした。また、ファイバ長を１ｍとした。これらの図から判るように、１５５０ｎｍ帯において狭帯域のバンドパス特性が得られた。
【００３６】
図１１は、第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。同図（ａ）はＰＢＧＦ１の閉じ込め損失の波長依存性を示し、同図（ｂ）はＰＢＧＦ１の透過率の波長依存性を示す。図１２は、これと同じ場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。同図（ａ）は波長１５３８ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｂ）は波長１５５０ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｃ）は波長１５７４ｎｍの場合の光強度分布を示す。ここで、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂの純シリカに対する比屈折率差の最大値を２.６４％とし、低屈折率背景領域２２の純シリカに対する比屈折率差を−０.７６％とした。透過帯域の中心波長を１５５０ｎｍ付近に設定するために、周期Λを８.２５μｍとした。クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を９とした。また、ファイバ長を１ｍとした。これらの図から判るように、水平偏波および垂直偏波の何れの場合にも１５５０ｎｍ帯において狭帯域のバンドパス特性が得られるが、水平偏波と垂直偏波とで若干の差が生じることがわかる。
【００３７】
図１３は、第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。同図（ａ）はＰＢＧＦ２の閉じ込め損失の波長依存性を示し、同図（ｂ）はＰＢＧＦ２の透過率の波長依存性を示す。図１４は、これと同じ場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。同図（ａ）は波長１５３０ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｂ）は波長１５５０ｎｍの場合の光強度分布を示し、同図（ｃ）は波長１５７０ｎｍの場合の光強度分布を示す。ここで、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂの純シリカに対する比屈折率差の最大値を２.６４％とし、低屈折率背景領域２２の純シリカに対する比屈折率差を−０.７６％とした。透過帯域の中心波長を１５５０ｎｍ付近に設定するために、周期Λを８.２μｍとした。クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を１０とした。また、ファイバ長を５０ｃｍとした。これらの図から判るように、水平偏波および垂直偏波の何れの場合にも１５５０ｎｍ帯において狭帯域のバンドパス特性が得られた。
【００３８】
次に、第１実施形態に係るＰＢＧＦ１において、クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を各値とした場合の、閉じ込め損失の波長依存性を計算により求めた結果を示す。ここでは、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂそれぞれがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合について計算を行った。
【００３９】
図１５および図１６それぞれは、第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。クラッド領域２０における高屈折率領域の層数を７，８および９それぞれとした。
【００４０】
図１５では、高屈折率領域２１Ａの比（ｄ／Λ）を０.６５とし、高屈折率領域２１Ｂの比（ｄ／Λ）を０.７６とし、周期Λを８.３７μｍとした。図１６では、高屈折率領域２１Ａの比（ｄ／Λ）を０.６５とし、高屈折率領域２１Ｂの比（ｄ／Λ）を０.７７とし、周期Λを８.３３μｍとした。
【００４１】
図１５および図１６の何れにおいても、層数が少ないほど、閉じ込め損失が大きく、透過帯域の帯域幅が狭い。層数を７とした場合、図１５では中心波長での閉じ込め損失は２ｄＢ／ｍ程度であり、図１６では中心波長での閉じ込め損失は０.５／ｍ程度である。閉じ込め損失と透過帯域の帯域幅との間にはトレードオフの関係にあり、透過帯域の帯域幅を広げると閉じ込め損失を下げることができる。
【００４２】
次に、本実施形態に係る光ファイバ（ＰＢＧＦ）を光フィルタとして用いる応用例について説明する。以下に説明する応用例は、Ｙｂ元素添加光ファイバにより波長１μｍ帯の信号光を光増幅する光増幅器において、ＡＳＥ（amplified spontaneous emission）光を本実施形態に係るＰＢＧＦにより抑圧するものである。
【００４３】
Ｙｂ元素添加光ファイバにより波長１０６４ｎｍの信号光を光増幅する場合、波長９８０ｎｍまたは波長９１０ｎｍの励起光がＹｂ元素添加光ファイバに供給される。ただし、波長９１０ｎｍの励起光が供給される場合の方が利得は高い。このような光増幅器において光フィルタとして用いられる本実施形態に係るＰＢＧＦは、励起光波長９１０ｎｍが狭帯域の透過帯域内に存在し、信号光波長１０６４ｎｍが他の狭帯域の透過帯域内に存在し、また、励起光波長９１０ｎｍと信号光波長１０６４ｎｍとの間の波長域が遮断帯域となるように、クラッド領域２０における二次元周期構造が設計される。
【００４４】
本実施形態に係るＰＢＧＦは、コア径が大きいにもかかわらず、フォトニックバンドギャップの底が浅いので、波長１０６４ｎｍの信号光を実効的に単一モードで伝送することができ、かつ、励起光波長と信号光波長との間のＡＳＥ光を除去することができる。
【００４５】
図１７は、第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において透過帯域が波長１０６４ｎｍを含むように設計した場合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２１Ａの比（ｄ／Λ）を０.６５とし、高屈折率領域２１Ｂの比（ｄ／Λ）を０.７６とし、周期Λを５.７３μｍとした。また、高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂそれぞれの屈折率分布はグレーデッド型で、それぞれの純シリカに対する比屈折率差はそれぞれ２.６４％、−０.７６％とした。層数を９または１０とした。この図１７に示されるような特性を有する本実施形態に係るＰＢＧＦが光フィルタとして用いられることにより、励起光波長９１０ｎｍと信号光波長１０６４ｎｍとの間の波長のＡＳＥ光が効果的に抑圧され得る。
【００４６】
以上までに説明した本実施形態に係るＰＢＧＦでは、コア領域１０は、三角格子状の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たものであった（以下これを「７セル型」と呼ぶ。）。また、コア領域１０は、三角格子状の二次元周期構造の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たものであってもよい（以下これを「１セル型」と呼ぶ。）。
【００４７】
コア領域１０を１セル型とした場合、バンドエッジのロスの立ち上がりが緩やかとなり、急峻な帯域通過フィルタまたは帯域阻止フィルタを構成することが難しい。これに対して、コア領域１０を７セル型とした場合、急峻な帯域通過フィルタまたは帯域阻止フィルタを構成することが容易である。したがって、コア領域１０を７セル型とするのが好ましい。
【００４８】
また、以上までに説明した本実施形態ではクラッド領域２０において２種類の周期構造が存在する場合について説明したが、一般にクラッド領域２０において２種類以上の周期構造が存在する場合についても同様である。また、以上までに説明した本実施形態では２種類の周期構造の間で比（ｄ／Λ）が互いに異なる場合について説明したが、２種類の周期構造の間で高屈折率領域の屈折率が互いに異なる場合についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）９の断面図である。
【図２】スタックアンドドロー法によるＰＢＧＦ９の製造方法の一例を説明する図である。
【図３】ＰＢＧＦ９の損失スペクトルの一例を示す図である。
【図４】ＰＢＧＦのフォトニックバンドダイアグラムを示す図である。
【図５】第１実施形態に係る光ファイバ（ＰＢＧＦ）１の断面図である。
【図６】第２実施形態に係る光ファイバ（ＰＢＧＦ）２の断面図である。
【図７】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。
【図８】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがステップ型の屈折率分布を有する場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。
【図１２】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の光学特性を示す図である。
【図１４】第２実施形態に係るＰＢＧＦ２（図６）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の断面における各波長での光強度分布を示す図である。
【図１５】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１６】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において高屈折率領域２１Ａ，２１Ｂがグレーデッド型の屈折率分布を有する場合の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１７】第１実施形態に係るＰＢＧＦ１（図５）において透過帯域が波長１０６４ｎｍを含むように設計した場合の閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２，９…光ファイバ（ＰＢＧＦ）、１０…コア領域、２０…クラッド領域、２１，２１Ａ，２１Ｂ…高屈折率領域、２２…低屈折率背景領域、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９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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