(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は３層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は１３．３μｍであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して０．５１７倍である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は５層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は１３．０μｍであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して０．５１７倍である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
遮断波長は１４５０ｎｍ以下であり、
波長１４５０〜１６２５ｎｍで曲げ半径３０ｍｍにおける曲げ損失は１００回巻き当たり０．５ｄＢ以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２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。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは、光ファイバの波長分散及び非線形効果が伝送特性を制限する。そのため、光ファイバの波長分散及び非線形効果を低減するために、種々の光ファイバ構造が開発され、広く用いられている。また、最近では、光ファイバ中に空孔を有する空孔構造光ファイバが、従来の充実型光ファイバでは実現できない様々な特性を有することから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。
例えば、下記非特許文献１，２では、空孔構造光ファイバを用いた低非線形光伝送路を実現するために、光波が伝搬する面積である実効断面積を拡大した光ファイバが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】松井  隆、外４名、「フォトニック結晶ファイバの実効断面積拡大に関する検討」、２００８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、通信講演論文集２、２００８年９月、ｐ．２７５
【非特許文献２】Ｋａｚｕｎｏｒｉ  Ｍｕｋａｓａ、外３名、“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔｓ  ｏｎ  ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｕｓｉｎｇ  ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｓｏｌｉｄ  ＳＭＦｓ  ｗｉｔｈ  Ａｅｆｆ  ｏｆ  １６０ｍｍ2  ａｎｄ  ｌｏｓｓ  ｏｆ  ０．１７５ｄＢ／ｋｍ  ａｎｄ  Ｕｓｉｎｇ  ｌａｒｇｅ−Ａｅｆｆ  ｈｏｌｅｙ  ｆｉｂｅｒｓ  ｅｎａｂｌｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ６００ｎｍ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ”、Ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＯＦＣ２００８、２００８年２月、ＯｔｈＲ１
【非特許文献３】Ｍａｓａｎｏｒｉ  Ｋｏｓｈｉｂａ、Ｋｕｎｉｍａｓａ  Ｓａｉｔｏｈ、“Ｓｉｍｐｌｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｌｏｓｓｅｓ  ｉｎ  ｈｏｌｅｙ  ｆｉｂｅｒｓ”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｖｏｌｕｍｅ  ２５３、Ｉｓｓｕｅｓ  １−３、２００５年９月１日、ｐ．９５−９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のフォトニック結晶ファイバを用いた実効断面積の拡大の検討では、空孔直径や空孔間間隔の最適化は行われているが、空孔の層数を含めての最適化はこれまで検討されておらず、実効断面積を最大化する構造は明確化されていなかった。
【０００５】
以上のことから、本発明は、フォトニック結晶ファイバの実効断面積の最大化が実現でき、ファイバ中で発生する非線形効果が低減できる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】
【０００７】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る光ファイバは、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は３層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は１３．３μｍであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して０．５１７倍である
ことを特徴とする。
【０００８】
上記の課題を解決するための第２の発明に係る光ファイバは、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は５層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は１３．０μｍであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して０．５１７倍である
ことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る光ファイバは、
第１または第２の発明に係る光ファイバにおいて、
遮断波長は１４５０ｎｍ以下であり、
波長１４５０〜１６２５ｎｍで曲げ半径３０ｍｍにおける曲げ損失は１００回巻き当たり０．５ｄＢ以下である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フォトニック結晶ファイバの実効断面積の最大化が実現でき、ファイバ中で発生する非線形効果が低減できる光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光ファイバの構造の一例を示した模式図である。
【図２】空孔層数を５層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける、低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。
【図３】空孔層数を４層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。
【図４】空孔層数を３層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。
【図５】従来のフォトニック結晶ファイバの構造の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る光ファイバを実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る光ファイバの構造の一例を示した模式図である。また、図５は、従来のフォトニック結晶ファイバの構造の一例を示した模式図である。
図５に示すように、従来のフォトニック結晶ファイバでは、屈折率ｎ１であるバックグラウンド１と、直径ｄの空孔２が空孔間隔Λで正六角形状に配置されている。
【００１２】
空孔２が複数配置されている領域はクラッド領域に対応し、中心の空孔２がない領域はコア領域に対応する。クラッド領域における実効的な屈折率はコア領域よりも低いため、コア領域に入射した光波は全反射により光ファイバ中を伝搬する。なお、空孔２の配置は正六角形状としたが、他の正多角形状であってもよい。
【００１３】
これまで検討されてきたフォトニック結晶ファイバの実効断面積拡大の検討においては、層数の影響は考慮されていなかった。そこで、空孔の層数を変化させ、図１に示すように、３層空孔構造フォトニック結晶ファイバとすることで、実効断面積を拡大できることを図２〜４を用いて説明する。
【００１４】
なお、上記非特許文献３（特に図４）に示されているように、空孔層数を３より小さくすると、基本モードの閉じ込めが弱くなり、閉じ込め損失が急増するため好ましくない。また、空孔層数を５層より大きくした場合は、５層とほぼ同じ結果が得られるため検討対象外としている。また、層数が多いことによりファイバの外径が大きくなることから、既存の光ファイバシステムとの適合性が悪化し、取扱性や既存設備との接続の点で問題が生じるため、好ましくない。
【００１５】
図２は、空孔層数を５層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける、低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。
なお、図２においては、基本モードの曲げ損失ＢＬFMの条件は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ.６５５又はＧ.６５６を満たす曲げ半径３０ｍｍにおいて１００回巻き当たり０．５ｄＢ以下とし、単一モード動作の評価方法として、第１高次モードにおける曲げ損失ＢＬHOMが曲げ半径１４０ｍｍにおいて１ｄＢ／ｍ以上とした。
【００１６】
フォトニック結晶ファイバにおいては、曲げ損失は短波長側ほど大きくなるため、図２では通信波長帯Ｓ〜Ｌ帯を仮定して、基本モードの曲げ損失においては最も短波長である１４５０ｎｍにおける値を示し、高次モードに関しては最も長波長である１６２５ｎｍの値を示している。上記非特許文献１において仮定されていた５層空孔構造のフォトニック結晶ファイバでは、空孔間隔が１３．０μｍまで拡大でき、最大で１８５μｍ2の実効断面積が実現できることがわかる。
【００１７】
図３は、空孔層数を４層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。また、図４は、空孔層数を３層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。なお、図３，４においては、曲げ損失及び高次モードの損失の条件については、図２と同様である。
【００１８】
図３に示すように、４層空孔構造とすることで、空孔間隔の最大値は１３μｍ以下となってしまい、得られる実効断面積は小さくなる。
これに対し、図４に示すように、空孔層数を３層とした場合、空孔間隔は最大１３．３μｍまで拡大でき、ｄ／Λを０．５１７以下とすることで通信波長帯Ｓ〜Ｌ帯においてシングルモード動作し、かつ実効断面積も最大で１９３．５μｍ2が実現できる。
【００１９】
したがって、本発明においては、３層空孔構造光ファイバを用いることで、従来の５層空孔構造フォトニック結晶ファイバと比較して５％程度実効断面積を拡大することができ、光伝送路における非線形効果による特性劣化を低減することができ、好ましい。
【００２０】
表１は、層数３〜５における最適な構造と、空孔領域直径（２Λ×層数＋ｄ）を示した表である。
【表１】
0005481735.tif 000002
【００２１】
製造上、クラッド外径は、空孔領域直径より数十μｍ程度大きくしなければならない。既存の光ファイバの外径は１２５μｍであることから、５層では既存の光ファイバと同じ外径で製造することができないことが分かる。３層の場合は９０μｍ程度であるので、製造上からみても十分従来の光ファイバと同じ外径で作製することができる。
【００２２】
図１，５の構造において、バックグラウンドの材料は純石英、フッ素（Ｆ）又はボロン（Ｂ）など屈折率を低減させる不純物を添加した石英、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はアルミニウム（Ａｌ）など屈折率を増加させる不純物を添加した石英を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、例えば、光伝送システムにおける伝送媒体に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  バックグラウンド
２  空孔
【図１】
0005481735.tif 000003
【図２】
0005481735.tif 000004
【図３】
0005481735.tif 000005
【図４】
0005481735.tif 000006
【図５】
0005481735.tif 000007