(57)【要約】  本発明は、クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、該第１コアを囲んで設けられ第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、該第２コアを囲むクラッドと、該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、前記周期構造は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長の高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあるフォトニックバンドギャップファイバに関する。
2008108404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、
該第１コアを囲んで設けられ第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、
該第２コアを囲むクラッドと、
該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、
前記周期構造は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長の高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあるフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項２】
前記周期構造部が、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなる請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項３】
前記第１コアが断面円形である請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項４】
前記高屈折率部、前記第１コアおよび前記第２コアに空孔が存在していない請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項５】
前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．０％〜０．０％の範囲であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲である請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項６】
前記高屈折率部における前記クラッドに対する最大比屈折率差が、０．５％〜４．０％の範囲である請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニックバンドギャップファイバに関し、特に、高次モードの伝搬を抑制する機能を持つフォトニックバンドギャップファイバに関する。
本願は、２００７年３月５日に、日本に出願された特願２００７−５４２７３号、および、２００７年６月５日に、日本に出願された特願２００７−１４９１８１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、希土類添加光ファイバを用いた高出力のファイバレーザが脚光を浴びている。高出力ファイバレーザは、励起光と信号光とがファイバ中を伝搬しながら、励起光により信号光が増幅される構成となっており、冷却が容易である、装置が小型化できるなどの利点を持っている。【０００３】
そのような高出力のファイバレーザにおいては、非線形効果を抑制するため、モードフィールド径（ＭＦＤ）の大きいファイバが使用されている。しかし、単純にモードフィールド径を大きくすると、高次モードが伝搬するようになるため、ビーム品質が劣化するという問題がある。そこで、高次モードの伝搬を抑制する方法が求められている。【０００４】
高次モードの伝搬を抑制するための従来技術として、例えば、非特許文献１，２に開示された技術が提案されている。
これらの従来技術には、クラッドよりも屈折率の大きな通常のコアを伝搬する高次モードを、コアの周囲に設けられた、同様に屈折率を上昇させた部位を伝搬するモードと結合させることで、コア中の高次モードの伝搬を抑制することが開示されている。
【非特許文献１】“Design of solid and microstructure fibers for suppressionof higher-order modes,”Optics express, Vol. 13, No. 9, pp. 3477, 2005
【非特許文献２】“Design of microstructured single-mode fiber combining large mode area and high rare earth ion concentration,”Optics express, Vol. 14, No. 7, pp. 2994, 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題があった。
非特許文献１，２においては、コアの周囲を伝搬するモードはファイバ中を同じく伝搬するため、再度コアを伝搬するモードと結合し、コアへと戻ってくる。したがって、非特許文献１，２の方法では、高次モードの伝搬の抑制効果は限られたものとなる。【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、基本モードの伝搬損失を小さく、伝搬を抑制したい高次モードの伝搬損失を大きくすることができるファイバの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、該第１コアを囲んで設けられ第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、該第２コアを囲むクラッドと、該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高い高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、前記周期構造は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長の高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にある。【０００８】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記周期構造部は、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなることが望ましい。【０００９】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記第１コアが断面円形であることが望ましい。【００１０】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記高屈折率部、前記第１コアおよび前記第２コアに空孔が存在していないのが望ましい。【００１１】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．０％〜０．０％の範囲であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲であることが望ましい。【００１２】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記高屈折率部における前記クラッドに対する最大比屈折率差が、０．５％〜４．０％の範囲であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、第１、第２コアの周囲に周期構造部を設けたことによって、基本モードの伝搬損失を小さく、伝搬を抑制したい高次モードの伝搬損失を大きくすることができる。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、第１コアと第２コアの屈折率がクラッドの屈折率以下もしくは未満であるため、フォトニックバンドギャップによる導波を原理とし、コアを伝搬するモードの電界が、周期構造部を伝搬するモードと結合して伝搬した後、コアを伝搬するモードと再結合する現象が原理的に発生せず、高い高次モードのフィルタリング効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のフォトニックバンドギャップファイバの一実施形態を示す断面図である。
【図２】実施例１で作製したフォトニックバンドギャップファイバのバンド図である。
【図３】周期構造部を持たないファイバにおける基本モードとＬＰ１１モードの分散曲線である。
【図４】図２と図３の結果を重ねたバンド図である。
【図５】周期構造部を持たないファイバの基本モードとＬＰ１１モードの損失を計算した結果を示すグラフである。
【図６】実施例１で作製したフォトニックバンドギャップファイバの基本モードとＬＰ１１モードの損失を計算した結果を示すグラフである。
【図７】実施例１で作製したフォトニックバンドギャップファイバの透過帯域の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例１で作製したフォトニックバンドギャップファイバの第１コアを伝搬するモードを示す図である。
【図９】実施例１で作製したフォトニックバンドギャップファイバの第２コアと周期構造部との間の部位を伝搬するモードを示す図である。
【図１０】実施例２で作製したフォトニックバンドギャップファイバの断面図である。
【図１１】実施例２で作製したフォトニックバンドギャップファイバの透過帯域の測定結果を示すグラフである。
【図１２】実施例３で作製したフォトニックバンドギャップファイバの断面図である。
【図１３】実施例３で作製したフォトニックバンドギャップファイバのバンド図と、周期構造部を持たないファイバにおける基本モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードの分散曲線とを重ねた図である。
【図１４】実施例３で作製したフォトニックバンドギャップファイバの透過帯域の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１５】
１０，１００，１２０    クラッド
１１，１０１，１２１    第１コア
１２，１０２，１２２    第２コア
１３，１０３，１２３    高屈折率部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバの一実施形態を示す図である。
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバは、クラッド１０の屈折率以下の屈折率を持つ第１コア１１と、該第１コア１１を囲んで設けられ第１コア１１の屈折率未満の屈折率を持つ第２コア１２と、該第２コア１２を囲むクラッド１０と、該クラッド１０の第２コア１２近傍に設けられ、クラッド１０の屈折率よりも屈折率の高い多数の高屈折率部１３が三角格子状に周期的に配置された三角格子構造をなして構成された周期構造部と、を備える。【００１７】
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、基本モードの伝搬定数は周期構造によって決められるフォトニックバンドギャップ中にあり、伝搬を抑制したい高次モードの伝搬定数はフォトニックバンドギャップの外にある。このとき、フォトニックバンドギャップは、基本モードの閉じ込めを強める働きがある一方、伝搬を抑制したい高次モードに対しては、閉じ込めを強める作用を持たない。【００１８】
したがって、基本モード、伝搬を抑制したい高次モード、ともに伝搬損失が大きい、周期構造部を有さない基本構造のファイバに対して、周期構造部を加えることで、基本モードを選択的に低い伝搬損失で伝搬させることができる。
また、本発明のフォトニックバンドギャップファイバを他のファイバと接続し、他のファイバを励振用ファイバとしてフォトニックバンドギャップファイバ中に光が入射されるような場合、励振するファイバ中で同心円状のモードフィールドを持つモードだけが伝搬している場合には、フォトニックバンドギャップファイバ中をＬＰ１１，ＬＰ２１といった非同心円状のモードフィールドを持つ高次モードが伝搬可能であっても、これらのモードは励振されない。したがって、フォトニックバンドギャップファイバ中をＬＰ０２モードが伝搬しなければ、実質的にフォトニックバンドギャップファイバ中を基本モードのみ伝搬させることができる。
同様な考え方に基づき、フォトニックバンドギャップの効果によりＬＰ０３モードの伝搬を抑制することで、フォトニックバンドギャップファイバ中を実質的に基本モードとＬＰ０２モードのみ伝搬させるようにすることもできる。ＬＰ０３以上の高次のモードについても同様である。【００１９】
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は、第１コア１１と第２コア１２の屈折率がクラッド１０の屈折率以下もしくは未満である。したがって、フォトニックバンドギャップによる導波を原理とし、コアを伝搬するモードの電界が、周期構造部を伝搬するモードと結合して伝搬した後、コアを伝搬するモードと再結合する現象が原理的に発生しない。このため、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバは、モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップの外にあるモードに対して高いフィルタリング効果を得ることができる。
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は、第１コア１１の断面形状が円形となっている。さらに、第２コアの厚みは，基本モードの電界分布が周期構造部の影響をほとんど受けずに主に第１コア１１と第２コア１２との形状によって決められる程度に厚く、なおかつ、フォトニックバンドギャップ内に含まれない高次モードがクラッドへ漏れだすことができる程度に薄くしている。すなわち、第２コアの厚みは、伝搬させたい光の波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄い。このため、本実施形態のファイバのモードフィールド形状は、ほぼ同心円形状となる。モードフィールド形状が、ほぼ同心円形状であるため、このファイバ同士を接続する場合に、接続損失に角度依存性が発生することがなく、また、同心円形状の屈折率分布を持つ従来型の光ファイバと低い接続損失で接続することができる。【００２０】
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は、前記周期構造部の高屈折率部１３及び第１、第２コア１１、１２に空孔が存在していない中実構造になっている。したがって、該ファイバ同士、又は該ファイバと別な光ファイバとを融着接続する場合に、空孔が存在する場合のような加熱による空孔収縮が起こらず、融着接続部のファイバ端面構造が変化しないため、低損失で融着接続することができる。
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は、第１コア１１、第２コア１２、高屈折率部１３及びクラッド１０がいずれも石英ガラスからなる。したがって、低損失のファイバが実現でき、また、現在広く用いられている石英ガラス製の光ファイバと容易に融着接続を行うことができる。【００２１】
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバは、従来より周知のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法と同様の方法を用いて作製することができる。次に、その一例を説明する。【００２２】
本例では、まず、次の材料を用意する。
（１）石英ガラスからなる第１コア１１の周りに、フッ素添加石英ガラスからなる低屈折率の第２コア１２が設けられたコア用石英ガラスロッド。
（２）高屈折率部１３となるゲルマニウムを添加して純粋石英ガラスよりも屈折率の高い石英ガラスからなる中心部と、中心部の周りに設けられる純粋石英ガラスからなる外層部とを有する２層石英ガラスロッド。
（３）クラッド１０となる純粋石英ガラスからなる円筒。この円筒の空洞断面は円形でも良いが、断面円形の石英ロッドを最密充填するために六角形とすることが好ましい。【００２３】
次に、（３）の円筒の内部に、中心に（１）のコア用石英ロッド、その周囲に（２）の２層石英ガラスロッドを多層に充填する。図１に示す例では、（２）の２層石英ガラスロッドを５層に配置した例を示している。【００２４】
次に、前記充填体を真空加熱炉内に入れて充填体全体をヒータ等で加熱するか、あるいは、円筒の両端にキャップを装着して密封し、キャップを通して円筒内を真空排気しながら、円筒外部を酸水素火炎で加熱し、石英ガラスを軟化させて円筒内部の隙間を埋め、図１に示す構造の光ファイバ母材を作製する。【００２５】
次に、得られた光ファイバ母材を、従来より周知の光ファイバ紡糸装置（線引き装置）にセットし、通常の光ファイバ製造の場合と同様にして線引きし、図１のフォトニックバンドギャップファイバを得る。なお、線引き時、得られた光ファイバ裸線の外側に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、直後に紫外線を照射して樹脂液を硬化させて被覆層を設けることが好ましい。【００２６】
なお、前記製造方法は一例にすぎず、これに限定されず、種々変更可能である。例えば、（２）の２層石英ガラスロッドに代えて、純粋石英ガラスよりも屈折率の高い石英ガラスからなる高屈折率石英ガラスロッドと、純粋石英ガラスロッドとを用意し、円筒内にこれらを交互に充填する方法であってもよい。
【実施例１】
【００２７】
本発明に係る実施例として、図１に示す構造のフォトニックバンドギャップファイバを作製した。屈折率１．４５の純粋石英ガラスからなるクラッド１０の中に、クラッド１０との比屈折率差Δ１が０％で、直径ｄ１が１７．８μｍである第１コア１１があり、第１コア１１の周囲に、クラッド１０との比屈折率差Δ２が−０．３６％で、直径ｄ２が２５μｍである第２コア１２が存在する。そしてその周囲に、クラッド１０との比屈折率差Δｈが１．６％で、直径ｄｈが５．６μｍである高屈折率部１３が周期１４．０μｍの三角格子構造の周期構造をなして配置されている（周期構造部）。周期構造は、コアを配置するため、中心から２層が存在せず、５層の周期構造である。【００２８】
第２コア１２の周囲に周期構造部が存在しない基本構造における、コアを導波するモードの分散曲線を図３に示す。続いて、周期構造のバンド図を図２に示す。このバンド図中で点が存在しない領域がバンドギャップであり、コアが周期構造部に囲まれた図１のような構造のファイバにおいては、コアを導波するモードの分散曲線がバンドギャップ中に存在する波長において、フォトニックバンドギャップの効果によりモードに対して閉じ込めの効果が発生する。コアを導波するモードの分散曲線と周期構造のバンド図の両者を重ねたものを図４に示す。これらの図から明らかなように、コアを導波するモードの分散曲線は基本モードのみバンドギャップ中に存在し、その一方で、高次モードのコアモードの分散曲線はバンドギャップ中には存在しない。そのため、基本モードは周期構造によって閉じ込められるが、高次モードは周期構造により閉じ込められない。したがって、図１のフォトニックバンドギャップファイバは、基本モードのみを選択的に閉じ込めることができる。【００２９】
第２コア１２の周囲に周期構造部がない基本構造のファイバにおける、コアを導波するモードの損失を計算したのが図５である。基本モード、高次モードともに損失は大きい。
一方、図１に示す周期構造部を設けたファイバにおける、基本モードと高次モードの損失を計算したのが図６である。図６に示す通り、基本モードの損失が、基本モードの分散曲線がバンドギャップの中に入る波長で急激に小さくなる一方、高次モードの損失は大きいままである。【００３０】
また、基本モードの分散曲線がバンドギャップの外にある波長では、基本モードも損失が大きく、そのことは、このファイバが不要なＡＳＥ光や誘導ラマン散乱といった、信号光以外の波長の光を取り除く効果も併せ持つということを示しており、好ましい。例えば、ファイバレーザを波長１．０８μｍで発振させた場合、誘導ラマン散乱は波長１．１４μｍ付近に現れるが、波長１．１４μｍにおける基本モードの損失は３０ｄＢ／ｍ以上であり、誘導ラマン散乱を効果的に抑圧することができる。【００３１】
実際に図１の構造のフォトニックバンドギャップファイバを作製し、ファイバを１ｍ取り出して、コア部のみを波長１．０８μｍの光で励起したところ、１ｍ伝搬後は基本モードのみが観測され、高次モードは観測されなかった。また、コア部のみを白色光で励起して透過帯域を測定した結果を図７に示す。曲げ径は１２０ｍｍφから１８０ｍｍφまで変化させた。曲げ径が１６０ｍｍφから１８０ｍｍφのとき、波長１．０８μｍの光は伝搬するが、波長１．１４μｍの光は約３０ｄＢ減衰していることが分かる。したがって、このファイバは、波長１．０８μｍで高出力のファイバレーザを発振させた際の、波長１．１４μｍの誘導ラマン散乱光の発生を効果的に抑圧できる。【００３２】
またそのほかに、曲げ径を１８０ｍｍφから１２０ｍｍφに変更することで、１．０μｍから１．０５μｍにおける透過特性が大きく変化していることがわかる。これは、曲げを加えることで、第１コア１１を伝搬する図８のようなモードが、主に第２コア１２と周期構造部との間の部位を伝搬する、たとえば図９のようなモードと結合し、第１コア１１から漏れだしていくためである。第２コア１２と周期構造部との間の部位を伝搬するモードは閉じ込めが弱く、曲げ等で容易に光がクラッド１０へ放射されるため、伝搬損失が大きくなる。したがって、ファイバの曲げ径を適宜設定することにより、波長１．０μｍから１．０５μｍでのＡＳＥや寄生発振等、ファイバレーザでしばしば問題となる不要な光を減衰させることができる。
【実施例２】
【００３３】
本発明にかかる別の実施例として、図１０に示す構造のフォトニックバンドギャップファイバを作製した。屈折率１．４５の純粋石英ガラスのクラッド１００の中に、クラッド１００との比屈折率差Δ１が０．０％で、直径ｄ１が１２．０μｍである第１コア１０１があり、第１コア１０１の周囲に、クラッド１００との比屈折率差Δ２が−０．３６％で直径ｄ２が２２．０μｍである第２コア１０２が存在する。そしてその周囲に、クラッド１００との比屈折率差Δｈが１．６％で、直径ｄｈが３．２μｍである高屈折率部１０３が、周期９．０μｍの三角格子構造の周期構造をなして配置されている（周期構造部）。周期構造は、コアを配置するため、中心から２層が存在せず、５層の周期構造である。【００３４】
作製したファイバを２ｍ取り出し、直径２００ｍｍφに巻いた状態で、コア部のみを波長１．０６μｍの光で励起したところ、２ｍ伝搬後は基本モードのみが観測され、高次モードは観測されなかった。またコア部のみを白色光で励起して透過帯域を測定した結果を図１１に示す。この図に示すように、波長１．１３μｍ付近で急激に透過光強度が低下している。そのため、波長１．０６μｍのレーザ光を入射したときに、波長１．１２μｍ付近の１次の誘導ラマン散乱は発生するが、波長１．１８μｍ付近の２次以降の誘導ラマン散乱を抑制することができる。従ってこのファイバは、１次の誘導ラマン散乱を効率的に発生させることができるファイバとして機能する。【００３５】
また、このファイバと、同心円状の屈折率分布を有し、類似のモードフィールド径を有する従来型のファイバとを融着接続したところ、波長１．０６μｍにおいて、０．１ｄＢ以下の融着接続損失を安定して得ることができた。これは、このファイバの第１コア１０１は断面円形であり、第２コア１０２の厚みを、基本モードの電界分布が周期構造部の影響をほとんど受けずに主に第１コア１０１と第２コア１０２との形状によって決められる程度に厚く、なおかつ、フォトニックバンドギャップ内に含まれない高次モードがクラッドへ漏れ出すことができる程度に薄くしているためである。このため電界分布は同心円状であり、モードフィールド形状の差異による接続損失を低減することができるためである。このように、本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、従来型のファイバとの接続損失を低減することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明にかかる別の実施例として、図１２に示す構造のフォトニックバンドギャップファイバを作製した。屈折率１．４５の純粋石英ガラスのクラッド１２０の中に、クラッド１２０との比屈折率差Δ１が０．０％で、直径ｄ１が２９．０μｍである第１コア１２１があり、第１コア１２１の周囲に、クラッド１２０との比屈折率差Δ２が−０．３６％で直径ｄ２が３５．０μｍである第２コア１２２が存在する。そしてその周囲に、クラッド１２０との比屈折率差Δｈが１．６％で、直径ｄｈが５．８μｍである高屈折率部１２３が、周期１４．５μｍの三角格子構造の周期構造をなして配置されている（周期構造部）。周期構造は、コアを配置するため、中心から２層が存在せず、５層の周期構造である。【００３７】
周期構造のバンド図と、第２コア１２２の周囲に周期構造部が存在しない基本構造における、基本モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードの分散曲線とを重ねたものを図１３に示す。これらの図から明らかなように、基本モード、ＬＰ１１モードはバンドギャップ中を通過し、その一方で、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードはバンドギャップ中には存在しない。したがって、基本モード、ＬＰ１１モードは周期構造によって閉じ込められるが、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードは閉じ込められない。したがって、本実施例のフォトニックバンドギャップファイバを、同心円状のモードフィールドをもつファイバと接続して励振すれば、ＬＰ１１モードは励振されずに基本モードのみが励振され、実質的に基本モードのみを伝搬させることができる。【００３８】
作製したファイバを２ｍ取り出し、直径２５０ｍｍφに巻いた状態で、コア部のみをシングルモードファイバを用いて波長１．０８μｍの光で励起したところ、２ｍ伝搬後は基本モードのみが観測され、ＬＰ１１、ＬＰ２１、ＬＰ０２といった高次モードは観測されなかった。また、コア部のみをシングルモードファイバを通じて白色光で励起して透過帯域を測定した結果を図１４に示す。この図に示すように、波長１．１０μｍ付近で急激に透過光強度が低下している。そのため、波長１．０８μｍの高出力レーザ光を入射した時に、波長１．１４μｍ付近の１次の誘導ラマン散乱を抑制することができる。また、コア部に希土類を添加した増幅用ファイバとして使用する際には、増幅用ファイバ中での１次の誘導ラマン散乱の発生を抑制することができる。【００３９】
また、このファイバと、同心円状の屈折率分布を有し、類似のモードフィールド径を有する従来型のファイバとを融着接合したところ、波長１．０８μｍにおいて、０．１ｄＢ以下の融着接続損失を安定して得ることができた。これは、このファイバの第１コア１２１は断面円形であり、電界分布は主に第１コア１２１の形状によって決定されるため、電界分布は同心円状であり、モードフィールド形状の差異による接続損失を低減することができるためである。このように、本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、従来型のファイバとの接続損失を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバによると、基本モードの伝搬損失を小さく、伝搬を抑制したい高次モードの伝搬損失を大きくすることができる。
【図１】
2008108404.tif 000003
【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８】
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【図９】
2008108404.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月18日(2009.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、
該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、
該第２コアを囲むクラッドと、
該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高い高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、
前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長の高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、
前記第１コアの断面形状が円形であり、
前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄いフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項２】
前記第１コアは、前記クラッドとの比屈折率差が０％、直径が１２〜２９μｍであり、
前記第２コアは、前記クラッドとの比屈折率差が−０．３６％、厚みが３〜５μｍであ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。
【請求項３】
前記周期構造部が、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなる請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項４】
前記高屈折率部、前記第１コアおよび前記第２コアに空孔が存在していない請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項５】
前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．０％〜０．０％の範囲であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲である請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項６】
前記高屈折率部における前記クラッドに対する最大比屈折率差が、０．５％〜４．０％の範囲である請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のフォトニックバンドギャップは、クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、該第２コアを囲むクラッドと、該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高い高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長の高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、前記第１コアの断面形状が円形であり、前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のフォトニックバンドギャップにおいて、前記第１コアは、前記クラッドとの比屈折率差が０％、直径が１２〜２９μｍであり、前記第２コアは、前記クラッドとの比屈折率差が−０．３６％、厚みが３〜５μｍであることが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のフォトニックバンドギャップにおいて、前記周期構造部が、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなることが望ましい。
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月7日(2009.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、
該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、
該第２コアを囲むクラッドと、
該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高く、断面形状が円形の高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、
前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が０．０％、前記第１コアの直径が１２〜２９μｍであり、
前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲であり、
前記高屈折率部は中実構造をなしており、
前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長のうち少なくともＬＰ０２、ＬＰ０３のいずれかの高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、
前記第１コアの断面形状が円形であり、
前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄いフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項２】
クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、
該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、
該第２コアを囲むクラッドと、
該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高く、断面形状が円形の高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、
前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が０．０％、前記第１コアの直径が１２〜２９μｍであり、
前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲であり、
前記高屈折率部は中実構造をなしており、前記高屈折率部における前記クラッドに対する最大比屈折率差が１．６％、前記高屈折率部の直径が３．２〜５．８μｍの範囲、前記高屈折率部は周期が９．０〜１４．５μｍの範囲の周期構造をなして配置されており、
前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長のうち少なくともＬＰ０２、ＬＰ０３のいずれかの高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、
前記第１コアの断面形状が円形であり、
前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄いフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項３】
前記第２コアは、前記クラッドとの比屈折率差が−０．３６％、厚みが３〜５μｍである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。
【請求項４】
前記周期構造部が、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなる請求項１ないし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。
【請求項５】
前記第１コアおよび前記第２コアに空孔が存在していない請求項１ないし４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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、該第２コアを囲むクラッドと、該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高く、断面形状が円形の高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が０．０％、前記第１コアの直径が１２〜２９μｍであり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲であり、前記高屈折率部は中実構造をなしており、前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長のうち少なくともＬＰ０２、ＬＰ０３のいずれかの高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、前記第１コアの断面形状が円形であり、前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄い。
本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、クラッドの屈折率以下の屈折率を持つ第１コアと、該第１コアを囲んで設けられた第１コアの屈折率未満の屈折率を持つ第２コアと、該第２コアを囲むクラッドと、該クラッドの第２コア近傍に設けられ、クラッドの屈折率よりも屈折率が高く、断面形状が円形の高屈折率部が周期構造をなして構成された周期構造部と、を備え、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が０．０％、前記第１コアの直径が１２〜２９μｍであり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が−１．５％〜−０．０１％の範囲であり、前記高屈折率部は中実構造をなしており、前記高屈折率部における前記クラッドに対する最大比屈折率差が１．６％、前記高屈折率部の直径が３．２〜５．８μｍの範囲、前記高屈折率部は周期が９．０〜１４．５μｍの範囲の周期構造をなして配置されており、前記周期構造部は、少なくとも使用波長の基本モードの伝搬定数がフォトニックバンドギャップ中にあり、前記使用波長のうち少なくともＬＰ０２、ＬＰ０３のいずれかの高次モードの伝搬定数が前記フォトニックバンドギャップの外にあり、前記第１コアの断面形状が円形であり、前記第２コアの厚みは、使用波長の長さより厚く、かつ、５０μｍより薄い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記第２コアは、前記クラッドとの比屈折率差が−０．３６％、厚みが３〜５μｍであることが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記周期構造部が、多数の前記高屈折率部が少なくとも三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造のいずれかを含み配置されてなることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、前記第１コアおよび前記第２コアに空孔が存在していないのが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2008108404.tif 000017
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