(57)【要約】【課題】１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長と、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失特性とを有し、波長１２６０ｎｍ以上の通信帯域を利用した単一モード光通信線路の構築に供する空孔付与型単一モード光ファイバ、及び当該空孔付与型単一モード光ファイバの簡易な設計法を提供する。【解決手段】均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、当該クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記クラッド部内に前記コア部と同心円上に等間隔に配置された少なくとも６個以上の空孔とを有し、前記クラッド部における前記空孔の占有率及び前記クラッド部に対する前記コア部の比屈折率差を制御して所望の曲げ損失特性及び２２ｍ実効遮断波長特性を得るようにした。【選択図】図６
2010102138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、当該クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記クラッド部内に前記コア部と同心円上に等間隔に配置された少なくとも６個以上の空孔とを有し、前記クラッド部における前記空孔の占有率及び前記クラッド部に対する前記コア部の比屈折率差を制御することにより、曲げ損失特性及び２２ｍ実効遮断波長特性が所望の値に設計された
ことを特徴とする空孔付与型単一モード光ファイバ。
【請求項２】
空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により導出された前記曲げ損失及び前記２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を用いて、前記占有率及び前記比屈折率差が導出された
ことを特徴とする請求項１記載の空孔付与型単一モード光ファイバ。
【請求項３】
均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、当該クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記コア部の中心から同心円上の前記クラッド部に等間隔に配置された少なくとも６個以上の空孔とを有する空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法であって、
前記空孔の前記クラッド部における占有率及び前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差を制御し、前記空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失特性及び２２ｍ実効遮断波長特性を所望の値に設計する
ことを特徴とする空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法。
【請求項４】
空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により導出された前記曲げ損失及び前記２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を用いて、前記占有率及び前記比屈折率差を導出する
ことを特徴とする請求項３記載の空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一モード光通信線路の構築に供する空孔付与型単一モード光ファイバ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、波長１２６０ｎｍ以上の通信波長帯を利用した単一モード光通信では、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、前記クラッド部の中央に配置されたコア部とを具備する単一モード光ファイバが利用されている。当該単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長特性、曲げ損失特性、波長分散特性、並びにモードフィールド径特性等の伝送特性は、当該単一モード光ファイバ断面内の直径方向における屈折率分布を考慮することにより容易に解析、設計することができる。
【０００３】
また近年、単一モード光ファイバの取り扱い性向上の観点から、前記屈折率分布の最適化により、許容曲げ半径を旧来の３０ｍｍから１０ｍｍ以下程度にまで改善した単一モード光ファイバが開発されている。しかし一般に、屈折率分布を最適化した単一モード光ファイバでは、曲げ損失特性の改善とともに、モードフィールド径が減少するといった課題があった。
【０００４】
このため、非特許文献１では、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、前記クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記コア部から同心円上の前記クラッド部に等間隔に配置された６個の空孔とを具備する空孔付与型単一モード光ファイバにおいて、前記空孔の前記コア部からの距離を適切に制御することにより、曲げ損失特性を改善し、且つモードフィールド径の減少を抑制する技術が開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】K.Nakajima,et al., "Hole-assisted fiber design for small bending and splice losses," Photon. Technol. Lett., vol.15, No.12, pp.1737-1739, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし一般に、空孔により曲げ損失特性を飛躍的に改善した空孔付与型単一モード光ファイバでは、空孔が高次モードに対しても光の閉じ込め効果を生じる可能性がある。このため、当該空孔付与型単一モード光ファイバの高次モードが効率的に励振された場合には、単一モード光通信で必要となる２２ｍ実効遮断波長特性を満たせない可能性が生じるといった課題があった。
【０００７】
また、空孔付与型単一モード光ファイバのように、光ファイバ断面内の軸周り方向で、完全対称性を満たさない構造を有する光ファイバの伝送特性を詳細に設計するためには、当該光ファイバ断面の二次元屈折率分布を考慮し、有限要素法を用いたより煩雑な解析を行う必要があるといった課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたもので、その目的は、１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長と、通信波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失特性とを有し、波長１２６０ｎｍ以上の通信帯域を利用した単一モード光通信線路の構築に供する空孔付与型単一モード光ファイバを提供することにある。また、当該空孔付与型単一モード光ファイバの簡易な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバは、均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、当該クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記クラッド部内に前記コア部と同心円上に等間隔に配置された少なくとも６個以上の空孔とを有し、前記クラッド部における前記空孔の占有率及び前記クラッド部に対する前記コア部の比屈折率差を制御することにより、曲げ損失特性及び２２ｍ実効遮断波長特性が所望の値に設計されたことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバは、第１の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおいて、空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により導出された前記曲げ損失及び前記２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を用いて、前記占有率及び前記比屈折率差が導出されたことを特徴とする
【００１１】
上記の課題を解決するための第３の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法は、均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有し、当該クラッド部の中央に配置されたコア部と、前記コア部の中心から同心円上の前記クラッド部に等間隔に配置された少なくとも６個以上の空孔とを有する空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法であって、前記空孔の前記クラッド部における占有率及び前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差を制御し、前記空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失特性及び２２ｍ実効遮断波長特性を所望の値に設計することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するための第４の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法は、第３の発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおいて、空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により導出された前記曲げ損失及び前記２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を用いて、前記占有率及び前記比屈折率差を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバによれば、空孔占有率と比屈折率差とを適切に制御することにより、光ファイバの取り扱い性向上に寄与する波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下となる曲げ損失特性と、波長１２６０ｎｍより長波長側の波長帯を用いた単一モード光通信線路の構築に供する１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長特性との両立を容易に実現可能にするといった効果を奏する。
【００１４】
また、本発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法によれば、曲げ損失、並びに２２ｍ実効遮断波長の空孔占有率に対する依存性と、比屈折率差に対する依存性とを用いることにより、所望の曲げ損失特性と、所望の２２ｍ実効遮断波長特性とを有する空孔付与型単一モード光ファイバを簡易に設計可能とするといった効果も奏する。より具体的には、曲げ損失、並びに２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を、空孔無し単一モード光ファイバにおける屈折率分布の数値解析により導出可能であるため、二次元屈折率分布を考慮した煩雑な解析、設計が不要となるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバ及びその製造方法を詳しく説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図７に基づいて本発明の第一の実施例を説明する。図１は本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの構造を示す断面図である。
【００１７】
本実施例では、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍにおける０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失特性と、１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長特性を有する空孔付与型単一モード光ファイバとして、当該空孔付与型単一モード光ファイバのコア部１２の半径ａが約４．５μｍであるステップ型の屈折率分布で形成される場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバは、屈折率が均一なクラッド部１１と、クラッド部１１よりも高い屈折率を有し、クラッド部１１の中央に配置された半径ａのコア部１２と、クラッド部１１内のコア部１２と同心円上に等間隔に配置された少なくとも６個以上（図１では１０個）の空孔１３とを具備する。
【００１９】
クラッド部１１及びコア部１２は、空孔構造を有さない単一モード光ファイバ（以下、空孔無し単一モード光ファイバという）と同様に、任意のガラス材料を用いて形成することが可能であり、例えば、クラッド部１１を純石英ガラスとした場合、コア部１２の屈折率分布はゲルマニウム等の材料添加により形成することができる。なお、空孔１３は一例として断面視円形状の場合を示しているが、例えば、楕円、矩形等、任意の形状であっても構わない。
【００２０】
ここで、本実施例においては、コア部１２のクラッド部１１に対する比屈折率差Δ（％）を、次式（１）により定義する。
【００２１】
【数１】
2010102138.tif 000003
【００２２】
なお、（１）式において、ｎcore及びｎcladはそれぞれコア部１２及びクラッド部１１の屈折率を表す。
【００２３】
また、空孔１３に内接、及び外接する円（図１中、破線で示す円）の半径をそれぞれＲ1及びＲ2とし、当該内接円及び外接円で囲まれるリング状の領域におけるクラッド部１１に対して空孔１３が占める面積の割合を空孔占有率Ｓとして、次式（２）により定義する。
【００２４】
【数２】
2010102138.tif 000004
【００２５】
なお、Ｎは空孔１３の個数、ｄは空孔１３の直径を表す。
【００２６】
図２に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける曲げ損失αb（ｄＢ／巻）と空孔占有率Ｓとの関係を示す。
【００２７】
図２に示す特性は、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍにおける曲げ損失特性である。図２において、白丸は空孔を有する空孔付与型単一モード光ファイバの特性を表す。また黒丸は空孔無し単一モード光ファイバにおける特性を表す。なお、空孔付与型単一モード光ファイバの空孔数Ｎは６個または１０個、規格化内接円半径Ｒ1／ａは１．９〜３．０、規格化空孔直径ｄ／２ａは０．３３〜１．７とした。また、空孔の有無に関わらず、図２に示したすべての光ファイバの比屈折率差Δは約０．３５％である。
【００２８】
図２より、空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失αbは、空孔数Ｎに依らず、空孔占有率Ｓに対し指数関数的に減少し、その関係は下記経験式（３）により近似できることがわかる。
【００２９】
【数３】
2010102138.tif 000005
【００３０】
ここで、係数Ａ1は空孔無し単一モード光ファイバ（Ｓ＝０）における曲げ損失αbを表し、本実施例においてこの係数Ａ1は約４３．３である。また、係数Ａ2は空孔占有率Ｓによる曲げ損失特性の改善効果を表し、本実施例において空孔付与型単一モード光ファイバにおける係数Ａ2は空孔数Ｎに依らず図２より約−１９．８として一意に記述できる。
【００３１】
図３に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける曲げ損失αb（ｄＢ／巻）と比屈折率差Δ（％）との関係を示す。
【００３２】
図３に示す特性は、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍにおける曲げ損失特性である。図３において、白丸及び実線はそれぞれ空孔付与型単一モード光ファイバにおける測定結果、及び近似曲線を表す。また、破線は空孔無し単一モード光ファイバに対する計算結果を示す。なお、空孔付与型単一モード光ファイバのコア半径ａは約４．５μｍ、空孔数Ｎは１０、空孔占有率Ｓは約３３％、規格化内接円半径Ｒ1／ａは約２．１とした。
【００３３】
図３より、空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失αbは、比屈折率差Δに対し指数関数的に減少し、その関係は下記経験式（４）により近似できることが分かる。
【００３４】
【数４】
2010102138.tif 000006
【００３５】
ここで、係数Ａ3は空孔占有率Ｓに依存した係数であり、本実施例においてこの係数Ａ3は約４５３．７である。また、係数Ａ4は曲げ損失特性の比屈折率差Δに対する依存性を表し、本実施例においてこの係数Ａ4は約−２４．９である。
【００３６】
また、図３から分かるように、曲げ損失特性の比屈折率差Δに対する依存性は、空孔の有無に関わらず、ほぼ同等である。従って、空孔無し単一モード光ファイバにおける曲げ損失特性を、当該光ファイバの屈折率分布を考慮した簡易な数値解析によって導出することにより、経験式（４）における係数Ａ4を容易に得ることができる。
【００３７】
以上の結果から、本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失特性は、空孔占有率Ｓ、並びに比屈折率差Δの関数として、下記経験式（５）により近似できる。
【００３８】
【数５】
2010102138.tif 000007
【００３９】
ここで、δΔは参照比屈折率差Δrを用い、次式（６）により表され、本実施例において、Δrを０．３５％とすると、経験式（５）における係数Ａ1及びＡ4は、それぞれ約４３．３、及び−２４．９として決定できる。
δΔ＝Δ−Δr      （６）
【００４０】
図４に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λc（ｎｍ）と空孔占有率Ｓとの関係を示す。
【００４１】
図４に示す２２ｍ実効遮断波長λcは、曲げ半径１４０ｍｍの曲げ部を有する長さ２２ｍの光ファイバにおいて、基本モード及び高次モードを同時に励振した際に、高次モードの損失が基本モードの損失よりも０．１ｄＢ増加する波長を表す。
【００４２】
図４において、白丸及び実線はそれぞれ空孔付与型単一モード光ファイバにおける測定結果、並びに近似直線を表す。また、黒丸は空孔無し単一モード光ファイバにおける測定結果を表す。なお、空孔付与型単一モード光ファイバのコア半径ａは約４．５μｍ、空孔数Ｎは６個または１０個、規格化内接円半径Ｒ1／ａは１．９〜３．０、規格化空孔直径ｄ／２ａは０．３３〜１．７とした。また、空孔の有無に関わらず、図４に示したすべての光ファイバの比屈折率差Δは約０．３５％である。
【００４３】
図４より、空孔付与型単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長λcは、空孔１３の数に依らず空孔占有率Ｓの増加と共に長波長化することが分かる。また、空孔占有率Ｓが３０％以下となる場合、空孔付与型単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長λcは、空孔無し単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcと同等となることが分かる。したがって、本実施例において、空孔付与型単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcの空孔占有率Ｓに対する依存性は、経験式（７）により近似することができる。
【００４４】
【数６】
2010102138.tif 000008
【００４５】
但し、空孔占有率Ｓが３０％以下の場合は、２２ｍ実効遮断波長λcは一定値（Ｂ1＋０．３Ｂ2）となる。ここで、係数Ｂ1は空孔無し単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長特性に依存した係数であり、本実施例においてこの係数Ｂ1は約８４７．２である。また、係数Ｂ2は、２２ｍ実効遮断波長λcの空孔占有率Ｓに対する依存性を表し、本実施例においてこの係数Ｂ2は、空孔数Ｎに依らず、図４より約１２２４．３として一意に記述できる。
【００４６】
図５に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λc（ｎｍ）と比屈折率差Δ（％）との関係を示す。
【００４７】
図５において、白丸及び実線は、それぞれ空孔付与型単一モード光ファイバにおける測定結果、及び近似直線を表す。なお、空孔付与型単一モード光ファイバのコア半径ａは約４．５μｍ、空孔数Ｎは１０、空孔占有率Ｓは約３３％、規格化内接円半径Ｒ1／ａは約２．１とした。
【００４８】
図５より、空孔付与型単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長λcは、比屈折率差Δの増加と共に一次関数的に長波長化し、その関係は下記経験式（８）により近似できることが分かる。
【００４９】
【数７】
2010102138.tif 000009
【００５０】
ここで、係数Ｂ3は、空孔占有率Ｓに依存した係数であり、本実施例においてＢ3は約５１８．７である。また、係数Ｂ4は２２ｍ実効遮断波長λcの比屈折率差Δに対する依存性を表し、本実施例においてＢ4は約２１００である。
【００５１】
また、空孔無し単一モード光ファイバにおいて、比屈折率差Δを０．３、０．３５、及び０．４％とした場合の２２ｍ実効遮断波長λcの計算結果は、それぞれ１１４７、１２５４、及び１３５５ｎｍであり、図５に示した本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長特性の比屈折率差Δに対する依存性とほぼ一致している。従って、空孔無し単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcを、当該光ファイバの屈折率を考慮した簡易な数値解析によって導出することにより、前記経験式（８）における係数Ｂ4を容易に得ることができる。
【００５２】
以上の結果から、本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの２２ｍ実効遮断波長特性は、空孔占有率Ｓ、並びに比屈折率差Δの関数として、前記関係式（６）のδΔを用い、経験式（９）により近似できる。
【００５３】
【数８】
2010102138.tif 000010
【００５４】
ここで、本実施例において、参照比屈折率差Δrを０．３５％とすると、前記経験式（９）における係数Ｂ1及びＢ4は、それぞれ約８４７．２、２１００として決定できる。
【００５５】
図６に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける空孔占有率Ｓと比屈折率差Δ（％）との設計条件を示す。
【００５６】
図６において、実線は波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍにおける曲げ損失αbが０．１ｄＢ／巻となる空孔占有率Ｓと比屈折率差Δの関係を表し、前記経験式（５）において、曲げ損失αbとして０．１（ｄＢ／巻）を代入することにより導出できる。ここで、前記経験式（５）に基づけば図中の実線より右側、即ち、空孔占有率Ｓが増加する領域において、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍにおける曲げ損失αbを０．１ｄＢ／巻以下とすることが可能となる。
【００５７】
また、図６中の破線は２２ｍ実効遮断波長λcが１２６０ｎｍとなる空孔占有率Ｓと比屈折率差Δの関係を表し、前記経験式（９）において、２２ｍ実効遮断波長λcとして１２６０（ｎｍ）を代入することにより導出できる。ここで、前記経験式（９）に基づけば、図６中の破線より左側、即ち、空孔占有率Ｓが減少する領域において、２２ｍ実効遮断波長λcを１２６０ｎｍ以下とすることが可能となる。
【００５８】
従って、図中の実線及び破線で囲まれた領域（図中、斜線を施した領域）内の値となるように、本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバの空孔占有率Ｓ並びに比屈折率差Δを設定することにより、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍにおける曲げ損失αbを０．１ｄＢ／巻以下とし、かつ２２ｍ実効遮断波長λcを１２６０ｎｍ以下とすることが可能となる。なお、比屈折率差Δが０．３％よりも低い場合、コア部１２とクラッド部１１により光の導波構造を形成することが困難となる。従って、本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバにおける比屈折率差Δは０．３％以上に設定されることが好ましい。
【００５９】
図７に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおいて空孔占有率Ｓを３５％とする規格化内接円半径Ｒ1／ａ、規格化空孔直径ｄ／２ａ、並びに空孔数Ｎの関係を示す。
【００６０】
図６及び図７より、コア半径４．５μｍのステップ型屈折率分布を有する本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバにおいて、例えば、空孔占有率Ｓを３５％、規格化内接円半径Ｒ1／ａを２．５、空孔数Ｎを１０とする場合、比屈折率差Δを約０．３２〜０．３４％とし、規格化空孔直径ｄ／２ａを約０．４とすることにより、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍにおける曲げ損失αbを０．１ｄＢ／巻以下とし、かつ２２ｍ実効遮断波長λcを１２６０ｎｍとすることが可能となることがわかる。
【００６１】
なお、非特許文献１によれば、規格化内接円半径Ｒ1／ａを２以上とすることにより、空孔付与型単一モード光ファイバにおける空孔の付与に伴うモードフィールド径の低下を約１０％以下に抑制できるため、規格化内接円半径が２以上の領域で本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバを設計することが好ましい。
【００６２】
表１に、本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一特性例を示す。
【００６３】
【表１】
2010102138.tif 000011
【００６４】
表１より、図６及び図７に示した設計条件を満たすことにより、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失特性を有し、かつ２２ｍ実効遮断波長特性が１２６０ｎｍ以下となる本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバを実現できることが分かる。
【００６５】
以上の結果から、本実施例によれば、屈折率が均一なクラッド部１１と、前記クラッド部１１よりも高い屈折率を有し、前記クラッド部１１の中央に配置されたコア部１２と、前記コア部１２から同心円上の前記クラッド部１１に配置された少なくとも６個以上の空孔１３とを具備する空孔付与型単一モード光ファイバにおいて、曲げ損失特性、並びに２２ｍ実効遮断波長特性の空孔占有率Ｓに対する依存性と、前記コア部の比屈折率差Δに対する依存性とを考慮することにより、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失αbと、１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長特性とを有する本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバを実現することが可能となる。
【実施例２】
【００６６】
図８乃至図１２を用いて本発明の第２の実施例を説明する。本実施例では、曲げ損失特性、並びに２２ｍ実効遮断波長特性の空孔占有率Ｓに対する依存性と、比屈折率差Δに対する依存性とを用いた空孔付与型単一モード光ファイバの製造方法について説明する。なお、本実施例における空孔付与型単一モード光ファイバの構造は図１に示し上述したものと概ね同様とし、以下、図１に示し上述した部材と同一の部材には同一の符合を付して重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００６７】
本実施例では、一例として、コア部１２がα乗の屈折率分布により形成され、当該コア部のコア半径ａが４．６μｍ、α乗分布のαが１０として形成された空孔付与型単一モード光ファイバについて説明する。
【００６８】
上述したように、本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバにおける曲げ損失αbの空孔占有率Ｓ並びに比屈折率差Δに対する依存性は、経験式（１０）により記述される。
【００６９】
【数９】
2010102138.tif 000012
【００７０】
ここで、δΔは参照比屈折率差Δrを用い、次式（１１）により記述される。
δΔ＝Δ−Δr      （１１）
【００７１】
図８に空孔無し単一モード光ファイバにおける曲げ損失αbと比屈折率差Δとの関係を示す。図８に示す特性は、α乗屈折率分布を通常の多層分割近似法により数値解析することにより導出することができる。図８より、曲げ損失αbの比屈折率差Δに対する依存性は、次式（１２）により近似できる。
【００７２】
【数１０】
2010102138.tif 000013
【００７３】
ここで、前記関係式（１１）における参照比屈折率差Δrを０．３５％とすると、前記経験式（１０）における係数Ａ4は、前記近似式（１２）より、Ａ4＝−１５．４として決定される。
【００７４】
次いで、本実施例による空孔付与型単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcの空孔占有率Ｓ、並びに比屈折率差Δに対する依存性を、経験式（１３）により記述する。
【００７５】
【数１１】
2010102138.tif 000014
【００７６】
但し、空孔占有率Ｓが３０％以下の場合は、２２ｍ実効遮断波長λcは一定値（Ｂ1＋０．３Ｂ2）となる。
【００７７】
図９に空孔無し単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcと比屈折率差Δとの関係を示す。図９に示す特性は、α乗屈折率分布を通常の多層分割近似法により数値解析することにより導出することができる。図９より、２２ｍ実効遮断波長λcの比屈折率差Δに対する依存性は、次式（１４）により近似できる。
【００７８】
【数１２】
2010102138.tif 000015
【００７９】
前記近似式（１４）より、比屈折率差Δが０．３５％のときの２２ｍ実効遮断波長λcは約１１５６ｎｍとなる。ここで、参照比屈折率差Δrを０．３５％とすると、前記経験式（１３）における係数Ｂ1は、２２ｍ実効遮断波長λcとして１１５６（ｎｍ）を、空孔占有率Ｓとして０．３を代入することにより、Ｂ1＝７８２．７として決定できる。また、前記経験式（１３）における係数Ｂ4は、前記近似式（１４）より、Ｂ4＝１８５２として決定される。
【００８０】
ここで、曲げ損失αbの設計条件を、波長１６２５ｎｍ、曲げ半径ｒ＝５ｍｍで０．１ｄＢ／巻以下、２２ｍ実効遮断波長λcの設計条件を１２６０ｎｍ以下とすると、本実施例の空孔付与型単一モード光ファイバにおける空孔占有率Ｓと、比屈折率差Δの設計条件は、前記経験式（１０）及び前記経験式（１４）により導出される。
【００８１】
図１０に本実施例において経験式（１０）及び経験式（１４）により導出した空孔占有率Ｓと比屈折率差Δとの関係を示す。
【００８２】
図１０において、実線は波長１６２５ｎｍ、曲げ半径５ｍｍにおける曲げ損失αbが０．１ｄＢ／巻となる空孔占有率Ｓと比屈折率差Δの関係を表し、実線より右側の領域で、０．１ｄＢ／巻以下の曲げ損失αbを実現することが可能となる。また、破線は２２ｍ実効遮断波長λcが１２６０ｎｍとなる空孔占有率Ｓと比屈折率差Δの関係を表し、破線より左側の領域で、１２６０ｎｍ以下の２２ｍ実効遮断波長λcを実現することが可能となる。従って、本実施例における空孔付与型単一モード光ファイバの設計条件は、図中の実線及び破線で囲まれる領域において設定されることとなる。例えば、空孔占有率Ｓを３４％とする場合、比屈折率差Δの設計領域は０．３〜０．３７５％の範囲となる。
【００８３】
図１１に本実施例において空孔占有率Ｓを３４％とする規格化内接円半径Ｒ1／ａ、規格化空孔直径ｄ／２ａ、並びに空孔数Ｎの関係を示す。図１１に示すように、例えば、規格化内接円半径Ｒ1／ａを２．５、空孔数Ｎを８とする場合、規格化空孔直径ｄ／２ａを約０．５とすることにより、本発明の空孔付与型単一モード光ファイバを実現することが可能となる。
【００８４】
図１２に本実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの設計条件を導出する流れを示す。図１２に示すように、本実施例において空孔付与型単一モード光ファイバの設計条件の設定を行う場合は、まず、空孔付与型単一モード光ファイバの曲げ損失αb（ｄＢ／巻）及び２２ｍ実効遮断波長λc（ｎｍ）として所望の値を設定する（ステップＰ１）。
【００８５】
続いて、空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により、経験式（１５）における係数Ａ1及びＡ4を、それぞれ参照比屈折率差Δrにおける曲げ損失αb、並びに曲げ損失αbの比屈折率差依存性として決定する。
【００８６】
【数１３】
2010102138.tif 000016
【００８７】
ただし、δΔ＝Δ−Δrである。
【００８８】
続いて、空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により、経験式（１６）における係数Ｂ1を参照比屈折率差Δrにおける２２ｍ実効遮断波長λcを用いて決定する。また、空孔無し単一モード光ファイバの屈折率分布の数値解析により、経験式（１６）における係数Ｂ4を２２ｍ実効遮断波長特性の比屈折率依存性として決定する（ステップＰ３）。
【００８９】
【数１４】
2010102138.tif 000017
【００９０】
続いて、前記経験式（１５）及び（１６）を用い、ステップＰ１で設定した所望の曲げ損失αb、並びに２２ｍ実効遮断波長λcを実現する空孔占有率Ｓと比屈折率差Δの設計条件を導出する（ステップＰ４）。
【００９１】
続いて、ステップＰ４で得られた空孔占有率Ｓを実現する空孔数Ｎ、規格化内接円半径Ｒ1／ａ、並びに規格化空孔直径ｄ／２ａの関係を導出する（ステップＰ５）。
【００９２】
以上の工程により、所望の曲げ損失特性と、２２ｍ実効遮断波長特性とを同時に満たす空孔付与型単一モード光ファイバの設計条件を簡易に導出することが可能になる。
【００９３】
以上の結果から、本実施例によれば、曲げ損失αb、並びに２２ｍ実効遮断波長λcの空孔占有率Ｓに対する依存性を考慮に入れ、更に、空孔無し単一モード光ファイバにおける曲げ損失、及び２２ｍ実効遮断波長の比屈折率差に対する依存性を用いることにより、所望の曲げ損失、並びに２２ｍ実効遮断波長を有する空孔付与型単一モード光ファイバを簡易に設計することができ、空孔付与型単一モード光ファイバの製造を容易に行うことが可能となる。
【００９４】
このように、本実施例によれば、従来の有限要素法等を用いた煩雑な解析を行うことなく、空孔占有率Ｓと比屈折率差Δとを制御することにより、簡易に所望の曲げ特性と２２ｍ実効遮断波長特性を実現する空孔付与型単一モード光ファイバを製造することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、空孔付与型単一モード光ファイバに適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバにおける曲げ損失αbと空孔占有率Ｓとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態における曲げ損失αbと比屈折率差Δとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態における２２ｍ実効遮断波長λcと空孔占有率Ｓとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態における２２ｍ実効遮断波長λcと比屈折率差Δとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態における空孔占有率Ｓと比屈折率差Δとの設計条件を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの一実施形態において空孔占有率Ｓを３５％とする規格化内接円半径Ｒ1／ａ、規格化空孔直径ｄ／２ａ、並びに空孔数Ｎの関係を表すグラフである。
【図８】空孔無し単一モード光ファイバにおける曲げ損失αbと比屈折率差Δとの関係を示すグラフである。
【図９】空孔無し単一モード光ファイバにおける２２ｍ実効遮断波長λcと比屈折率差Δとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施例において経験式（１０）及び経験式（１４）により導出した空孔占有率Ｓと比屈折率差Δとの関係を表すグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施例において空孔占有率Ｓを３４％とする規格化内接円半径Ｒ1／ａ、規格化空孔直径ｄ／２ａ、並びに空孔数Ｎの関係を表すグラフである。
【図１２】本発明の第２の実施例に係る空孔付与型単一モード光ファイバの設計条件を導出する流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１１  クラッド部
１２  コア部
１３  空孔
【図１】
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【図２】
2010102138.tif 000019
【図３】
2010102138.tif 000020
【図４】
2010102138.tif 000021
【図５】
2010102138.tif 000022
【図６】
2010102138.tif 000023
【図７】
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【図８】
2010102138.tif 000025
【図９】
2010102138.tif 000026
【図１０】
2010102138.tif 000027
【図１１】
2010102138.tif 000028
【図１２】
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