(57)【要約】  本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、固体材料からなるコアと；このコアの周囲に設けられたクラッドと；このクラッドの前記コアの近傍部の一部分に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；を有する。
2010052815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、
固体材料からなるコアと；
このコアの周囲に設けられたクラッドと；
このクラッドの前記コアの近傍部の一部分に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；
前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；
前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；
を有することを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項２】
前記コアの屈折率が前記クラッドの屈折率以下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】
前記周期構造領域は、複数の前記高屈折率部が直線構造、三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、または長方格子構造のいずれかで配置された構造領域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４】
前記周期構造領域と前記応力付与部とがそれぞれ、前記コアを中心として対称位置に配置された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５】
前記高屈折率部と前記低屈折率領域と前記応力付与部とにドーパントが添加されてそれぞれの屈折率が調整され；
前記ドーパントの添加により前記高屈折率部と前記応力付与部との熱膨張係数の増加率よりも前記低屈折率領域の熱膨張係数の増加率が低くされ；
非軸対称の熱応力が前記コアに付加されて、前記コアに複屈折が導入されてなる；
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。
【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、複屈折の大きな偏波保持ファイバに関する。
本願は、２００８年１１月０５日に、日本国に出願された特願２００８−２８４４６８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。この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、この装置の冷却が容易であること、及びこの装置の小型化が可能なことなどといった特徴を有している。
このような高出力のファイバレーザに用いられている増幅用ファイバにおいては、透過させたい信号光を伝搬させるとともに、透過させたい信号光以外の波長の光、例えば、増幅された自然放出光(ASE: Amplified Spontaneous Emission)や、誘導ラマン散乱といった光の伝搬を遮断するため、波長フィルタの効果を持ったファイバが求められている。
また、高出力、超短パルスのファイバレーザにおいては、ファイバを伝搬するパルスの形状を最適化するため、特殊な波長分散特性をもつファイバが求められている。そのような特殊な特性を持ったファイバとして、コアの周りに周期構造を配置することで、この周期構造に応じたブラッグ反射により光を導波する構造のフォトニックバンドギャップファイバが知られている。【０００３】
このフォトニックバンドギャップファイバの中でも、後述する特許文献１〜３や、非特許文献１〜２に記載されているように、ファイバの断面が全て固体材料からなるソリッドフォトニックバンドギャップファイバが、その融着接続が比較的容易であること、及びコアに希土類を添加して増幅用ファイバとしても使用できることから、好適に用いられている。
図３は、従来のソリッドフォトニックバンドギャップファイバＢの一例を示す断面図である。図３において、２１がコア、２２がクラッド、２３がクラッド２２よりも屈折率の高い高屈折率部である。このようなフォトニックバンドギャップファイバＢにあっては、クラッド２２よりも屈折率の高い高屈折率部２３が周期構造をなす微細構造クラッドとなることで、ブラッグ反射によって光が導波される。【０００４】
この種のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、ある波長でフォトニックバンドギャップファイバ中のコアを伝搬するモード（コアモード）が遮断されるか伝搬するかは、コアモードの実効屈折率と等しい実効屈折率を持つモードが、微細構造クラッド中に存在するか否かによって決定される。
コアモードの実効屈折率と等しい実効屈折率を持つモードが、微細構造クラッド中に存在する場合、コアモードが、その実効屈折率と等しい実効屈折率を持つ微細構造クラッド中のモードヘとモード結合し、コア中の光パワーが減少してその伝搬が遮断される。反対に、コアモードの実効屈折率と等しい実効屈折率を持つモードが微細構造クラッド中に存在しない場合、コアモードが微細構造クラッド中のモードヘとモード結合しないため、コア中を伝搬可能である。【０００５】
このようなフォトニックバンドギャップファイバにおいては、コアと微細構造クラッドとの構造やこれらの屈折率分布を変更することにより、コアモードの実効屈折率と等しい実効屈折率を持つモードの、微細構造クラッド中に存在する波長を制御することが可能である。このため、フォトニックバンドギャップファイバにより、ファイバ型の所望の特性の波長フィルタを実現することができる。
このようなフォトニックバンドギャップファイバにおいて、以下の特許文献１〜３、及び非特許文献１〜２に記載されているように、その断面構造に２回以下の回転対称性のみを持たせたり、さらに別途応力付与部を設けることで、構造複屈折や、熱応力により複屈折を発生させ、偏波保持ファイバとして機能させることができる。偏波保持ファイバとしての性能を表す重要な指標のひとつに、ファイバ中を光が伝搬中に、一方の偏波からもう一方の偏波へどれだけのエネルギーが漏洩したかを表す偏波クロストークがある。偏波クロストークの値が小さいほど偏波保持ファイバとしての機能が高く、また、複屈折が大きいほどこの偏波クロストークが小さくなる。そのため、フォトニックバンドギャップファイバにおいても、大きな複屈折を生じさせる各種構造が検討されている。従来型の偏波保持ファイバにおいては、１．０×１０−４以上の複屈折が一般的である。したがって、これらのフォトニックバンドギャップファイバも少なくとも、１．０×１０−４以上の複屈折を持つことが好ましい。さらに、フォトニックバンドギャップファイバのコアに希土類を添加して、このフォトニックバンドギャップファイバをファイバ増幅器として使用する場合、励起光強度と信号光強度との差に相当するエネルギー差が熱となる。この場合、この熱によってファイバの温度が上昇してファイバ中の熱応力が緩和されると複屈折が低下し、偏波ストロークの悪化が生じる。そのため、ファイバレーザやその他の機器に搭載されたファイバが高温下で使用されるような場合、フォトニックバンドギャップファイバが常温ではより大きな複屈折、たとえば３．０×１０−４以上の複屈折を持つことが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特許第３０７２８４２号公報
【特許文献２】国際公開第０７／０５７０２４号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０８／１２６４７２号パンフレット
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Photonic crystal fibers confining light by both index-guiding and bandgap-guiding. hybrid PCFs Limin Xiao. Wei Jin, and M. S. Demokan  Optics Express, Vol. 15, Issue 24, pp.15637-15647(2007)
【非特許文献２】Polarization maintaining hybrid TIR / bandgap all-solid photonic crystal fiber J. K. Lyngso, B. J. Mangan, and P. J. Roberts Proceedings ofCLEO2008, CThV1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のフォトニックバンドギャップファイバにおいては以下のような問題があった。
石英系ガラスからなるソリッドフォトニックバンドギャップファイバにおいては、高屈折率部にはゲルマニウムやアルミニウムといった、熱膨張係数を大きく高めるドーパントが添加されている。例えば特許文献３にあるように、高屈折率部からの熱応力により２回以下の回転対称性のみを持つ応力複屈折を発生させ、偏波保持ファイバとして機能させることができる。しかしながら、このようなファイバにおいて、別途応力付与部を設けてさらに大きな複屈折を得ようとした場合、応力付与部の配置によっては、高屈折率部からの熱応力と相殺されて、十分な複屈折が発生しない虞がある。
本発明は、従来の上述の問題に鑑みなされたもので、応力付与部により効率的に複屈折を発生させられるフォトニックバンドギャップ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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用した。
（１）本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、固体材料からなるコアと；このコアの周囲に設けられたクラッドと；このクラッドの前記コアの近傍部の一部分に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；を有する。【００１０】
（２）上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、前記コアの屈折率が前記クラッドの屈折率以下であってもよい。
（３）上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、前記周期構造領域は、複数の高屈折率部が直線構造、三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、または長方格子構造のいずれかで配置された構造領域であってもよい。【００１１】
（４）上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、前記周期構造領域と前記応力付与部とがそれぞれ、前記コアを中心として対称位置に配置されていてもよい。
（５）上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、前記高屈折率部と前記低屈折率領域と前記応力付与部とにドーパントが添加されてそれぞれの屈折率が調整され；前記ドーパントの添加により前記高屈折率部と前記応力付与部との熱膨張係数の増加率よりも前記低屈折率領域の熱膨張係数の増加率が低くされ；非軸対称の熱応力が前記コアに付加されて、前記コアに複屈折が導入されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバは、クラッドのコア近傍部に設けられた周期構造領域と；クラッドのコア近傍部の他の部分に設けられコアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；低屈折率領域のうち、周期構造領域に近接する領域に設けられ低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；を具備するので、この応力付与部により効率的に複屈折を発生させることができる。ゆえに、偏波保持型の複屈折の大きなフォトニックバンドギャップファイバとして機能する光ファイバを提供できる。また、上記（１）に記載のフォトニックバンドギャップファイバでは、フォトニックバンドギャップファイバが本来有するフィルタ効果や特殊な波長分散特性も有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】実施例のフォトニックバンドギャップファイバにおけるコアの透過スペクトルの測定結果を示すグラフである。
【図３】従来のフォトニックバンドギャップファイバの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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第１実施形態を示す断面図である。本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡは、固体材料からなるコア１と；このコア１の周囲に設けられたクラッド２と；このクラッド２のコア近傍部の一部分に設けられ、クラッド２よりも高い屈折率を有する多数の高屈折率部３が周期構造をなして配置された周期構造領域４と；クラッド２のコア近傍部の他の部分に設けられ、コア１よりも平均屈折率が小さい低屈折率領域５と；この低屈折率領域５のうち、周期構造領域４に近接する領域に設けられ、低屈折率領域５の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部６と；を有する。
【００１５】
図１の構造において、より詳細には、フォトニックバンドギャップファイバＡの長手方向に垂直な断面（横断面）の中心部分には、断面円形のコア１が設けられ、このコア１の周囲が被覆層１０で覆われている。また、フォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、その中心に位置するコア１の両側（フォトニックバンドギャップファイバＡの径方向両側）には、断面円形の高屈折率部３が複数、図１の例では６つずつ１列に等間隔に配置されて周期構造とした周期構造領域４が形成されている。各高屈折率部３の周囲は、被覆層１１で覆われている。
また、図１において、コア１の両側に一列に配置された高屈折率部３に対し、これらの列をそれらの両側から挟む位置に、低屈折率の応力付与部６がそれぞれ設けられている。これらの応力付与部６は、コア１を中心とする対称位置に設けられている。これらの応力付与部６は、この例では断面円形の低屈折率部１２を先の一列に配置した高屈折率部３に対して三角格子位置に配列できるように２列ずつ、列毎にジグザグ状に配置されている。各低屈折率部１２の周囲が被覆層１３で覆われている。即ち、本実施形態では、高屈折率部３と低屈折率部１２とがいずれも三角格子状に配列されるように、コア１の周囲に配置されている。
この実施形態では、周期構造領域４が６つの高屈折率部３を一列に並べて構成されているので、その列に近接する各第１列目の低屈折率部１２が５つずつ配置され、各第２列目の低屈折率部１２が４つずつ配置されているが、これらの配置数や列構成は、これらを構成する材料や、フォトニックバンドギャップファイバを導波させる光の波長に応じて適宜選択される。
コア１の両側に一列に配置された高屈折率部３の最外端の部分とそれらに隣接する低屈折率部１２の最外端の部分とは、いずれもクラッド２の内層部分に配置される。
コア１の周囲側において、その他の部分側、すなわち高屈折率部３と低屈折率部１２とが配置されていない領域、及び、応力付与部６の周囲側には、クラッド２の内層側の部分まで拡がる低屈折率領域５が形成されている。
この低屈折率領域５は、本実施形態では横断面における外形が概形６角形状とされ、横断面円形状のクラッド２の内部中央に配置されている。低屈折率領域５の中心にコア１が配置され、横断面における外形が概形６角形状とされた低屈折率領域５の横断面左右両側部分内に、低屈折領域５の横断面積の数分の一程度の面積を占めるように、周期構造領域４と応力付与部６とそれらの周囲に位置する被覆層１０、１１、１３とが組み込まれている。これら周期構造領域４と、応力付与部６と、被覆層１０、１１、１３と、が設けられた部分には低屈折率領域５が設けられていない。
この実施形態の構造において被覆層１１は必要であるが、本発明の目的を達成するために被覆層１０と被覆層１３とは必ずしも必要な構成要素ではなく、被覆層１０はコア１と同じ媒質で代用し、被覆層１３は応力付与部６と同じ媒質で代用し、これらの被覆層１０、１３を省略しても差し支えない。
【００１６】
図１に示す実施形態において、コア１、低屈折率領域５、周期構造領域４、クラッド２、及び被覆層１０、１１、１３の各部は、純粋石英ガラスや、それにフッ素（Ｆ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ボロン（Ｂ）などの屈折率調整用ドーパントを添加してなる石英系ガラスから構成されている。
より具体的に例示すると、コア１とクラッド２とは純粋石英からなる。高屈折率部３は、ゲルマニウムなどのドーパントが純粋石英に添加されて、純粋石英に対して＋数％の比屈折率差となっている。低屈折率領域５は、フッ素などのドーパントが純粋石英に添加されて、純粋石英に対して−側の比屈折率に調整されている。応力付与部６は、ボロンなどのドーパントが純粋石英に添加されて、純粋石英に対して−側の比屈折率に調整した低屈折率とされている。高屈折率部３にゲルマニウムを添加すると熱膨張係数が増大し、応力付与部６にボロンを添加すると熱膨張係数が増大する。一方、低屈折率領域５にフッ素が添加されていても、熱膨張係数の増大する割合はゲルマニウムやボロンに比べて小さい。各被覆層１０、１１、１３は、いずれも純粋石英からなる。
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、説明した各部の材質は一例であり、本実施形態の例示にのみ限定されるものではない。
【００１７】
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡは、コア１の周囲に、周期構造によりフォトニックバンドギャップによる導波を実現する周期構造領域４と、コア１の屈折率以下の平均屈折率を持つことにより屈折率導波を実現する領域（低屈折率領域５）と、の両者が配置されたフォトニックバンドギャップファイバである。
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、低屈率折領域５のうち、高屈折率部３に近接する領域（応力付与部６）は、前記低屈折率領域５の部分よりも高い熱膨張係数を持ち、コア１に対して対称に配置されている。ガラス母材を高温にて加熱延伸して光ファイバとした後に、この光ファイバが常温まで冷却されると、これらの応力付与部６からコア１に向かって応力が付与される。この応力によりコア１にて複屈折が発生し、偏波保持特性が得られる。ゆえに、上記構造のフォトニックバンドギャップファイバＡは、偏波保持ファイバとして機能することができる。この場合、低屈折率領域５により発生する熱応力の向きは、高屈折率部３により発生する熱応力と同方向である。そのため、両者の熱応力が相殺し合って複屈折が減少することがない。
【００１８】
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、コア１の周囲の別の領域には、フォトニックバンドギャップによる導波を実現する周期構造領域４が存在する。ゆえに、フォトニックバンドギャップファイバＡの特徴である、フィルタ効果や特殊な波長分散特性も依然として有する。そのため、増幅された自然放出光を抑制することで、ファイバレーザの発振波長を容易に変更したり、誘導ラマン散乱を抑制したりする事ができる。また、ファイバ中を伝搬するパルスの形状を最適化することが出来る。
従って、本実施形態の構造によれば、偏波保持型の複屈折の大きなソリッドフォトニックバンドギャップファイバＡを実現できる。
【００１９】
高屈折率部に高濃度のドーパントが添加されている場合、この高屈折率部が応力付与部と同等、もしくはそれ以上の熱膨張係数を持ち得る。そのため、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡの応力付与部６を高屈折率部で置き換えた構造においても、同様に複屈折が発生しうる。しかしこの場合、より多数の高屈折率部がフォトニックバンドギャップファイバＡの断面構造内に存在することになる。その結果、このファイバをダブルクラッドファイバとして用いた場合に、励起光が屈折率導波によって高屈折率部に閉じこめられ、コアに吸収されなくなる励起光の割合が増加して、ファイバ増幅器やファイバレーザの励起効率が低下する。
本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、少ない数の高屈折率部３で、大きな複屈折を持つフォトニックバンドギャップファイバＡを提供することができるため、特にダブルクラッドファイバに好適に用いることができる。
さらに、高屈折率部３のクラッド２に対する比屈折率差が比較的小さかったり、高屈折率部３の断面積が小さかったりして、高屈折率部３によりコア１に発生する熱応力が、低屈折率領域５により発生する熱応力と比較して十分に大きくない場合においても、本発明のフォトニックバンドギャップファイバＡの構造を用いれば、偏波保持型の複屈折の大きなフォトニックバンドギャップファイバを実現することができる。また、その複屈折は、応力付与部を高屈折率部の配列に直交する方向に並べて配置した場合と比べて大きい。
【００２０】
本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡは、コア１が固体材料（石英系ガラス）からなるソリッドコアフォトニックバンドギャップファイバである。このコア１には、イッテルビウム、エルビウムなどの希土類元素を添加することができる。
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Ａは、空孔が無い完全中実構造になっている。したがって、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡは、他の光ファイバと融着接続する際に、空孔が潰れて構造が変化してしまうことが無く、低損失で他の光ファイバ等と融着接続できるなどの利点がある。また、コア１が円形であり、低屈折領域５が均質であるため、コア１と低屈折率領域５とにおいて、コアモードの電界分布は、円形コアを持つ従来型のファイバと類似している。従って、本実施形態のフォトニックバンドギャップファイバＡは、従来型のファイバとの接続損失を低減できる利点がある。
なお、本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、コア１を除くいずれかの部位に空孔を設けた構成とすることもできる。
更に、本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバＡにおいて、周期構造領域４と低屈折率領域５と応力付与部６との配置構造は、本例示に限定されず、適宜変更可能である。また、周期構造領域４の高屈折率部３の配置は、直線構造に限るものではなく、フォトニックバンドギャップ構造となる三角格子構造、ハニカム格子構造、正方格子構造、長方格子構造等のいずれかで配置された構造でも良いのは勿論である。
【実施例】
【００２１】
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは明らかである。
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。純粋石英からなり、直径ｄが７．３μｍであるコアが、純粋石英からなるクラッドに囲まれて配置されている構造であって、コアの周囲に、純粋石英との比屈折率差△ｈが＋２．８％で、直径ｄｈが４μｍである高屈折率部を周期７．３μｍで一列に並べた周期構造が形成されている領域と；純粋石英との比屈折率差△ｈが−０．５％で、直径ｄｈが５μｍである低屈折率の応力付与部が三角格子構造で配置されている領域と；純粋石英との比屈折率差△１が−０．３５％である低屈折率領域と；が形成されている構造を作製した。高屈折率部と応力付与部とは、いずれも周囲を純粋石英の被覆層で囲む構造とした。【００２２】
この実施例のフォトニックバンドギャップファイバの複屈折を測定したところ、波長１２００ｎｍにおいて３．８×１０−４の複屈折であり、波長１４００ｎｍにおいて６．７×１０−４の複屈折であり、偏波保持ファイバとして十分な複屈折を有していた。これは、高屈折率部のドーパントとして用いたゲルマニウム（Ｇｅ）と、低屈折率の応力付与部のドーパントとして用いたボロン（Ｂ）とが、ともに石英の熱膨張係数を大きく高めたのに対して、低屈折率領域のドーパントとして用いたフッ素（Ｆ）が石英の熱膨張係数をわずかに高める効果しか持たなかったため、非軸対称の大きな熱応力がコアに発生して、応力起因の複屈折が発生したためである。【００２３】
次に、このフォトニックバンドギャップファイバを１ｍ取り出し、コアに白色光を照射して透過波長を測定した。この結果を、図２に示す。
図２に示す如く、本実施例では、７５０ｎｍ〜９５０ｎｍ、及び１１５０ｎｍ〜１４５０ｎｍの波長の光が透過し、それ以外の波長の光が遮断されていた。よって、この実施例のファイバが、フォトニックバンドギャップファイバ特有の、波長フィルタ特性を有していた。
一方、前記構造のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、低屈折率の応力付与部を低屈折領域で置換した構造においては、波長１２００ｎｍにおいて２．１×１０−４の複屈折であり、波長１４００ｎｍにおいて０．７８×１０−５の複屈折であった。さらに、前記構造のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、低屈折率の応力付与部を高屈折率部の配列に直交する方向に並べて配置した場合、高屈折率部と低屈折率の応力付与部からの熱応力が相殺し合い、得られた複屈折は、波長１２００ｎｍ、１４００ｎｍにおいて共に１．０×１０−４未満であった。【００２４】
本実施例の構造において、コアのクラッドに対する比屈折率差が０％以下の場合、コアモードの実効屈折率は、高屈折率部によって構成される微細構造の外周に設けられている均質なクラッドの屈折率以下である。そのため、コアモードの伝搬が遮断される波長において、コアモードからモード結合する微細構造クラッド中のモードは、漏洩モードである。従って、コアから微細構造クラッドヘとモード結合した光は、直ちに均質なクラッドヘと漏れ出し、結果として遮断波長におけるコアモードの遮断効果が高くなる。【００２５】
一方、本実施例の構造において、コアのクラッドに対する比屈折率差が０％より大きい場合、コアモードの実効屈折率は、均質なクラッドの屈折率よりも大きくなる。そのため、コアモードの伝搬が遮断される波長において、コアモードからモード結合する、すなわち高屈折率部によって構成される微細構造クラッド中のモードは、伝搬モードである。そのため、コアモードから微細構造クラッドヘとモード結合した光は、微細構造クラッド中を伝搬し、再度コアモードヘとモード結合する。
この結果として、コアモードの遮断効果が低くなる。しかし、このような場合であっても、コアの屈折率が、均質なクラッドの屈折率と比べてあまり高くない場合は、本発明のフォトニックバンドギャップファイバを使用する際に生じる避けることのできない程度の曲げによっても、前記微細構造クラッド中のモードに大きな曲げ損失が発生する。そのため、再度コアモードヘとモード結合する現象が大きく低減される。
そのため、実質的にはコアのクラッドに対する比屈折率差が０％以下の場合と同程度のコアモードの遮断効果を得ることができる。具体的には、コアのクラッド（純粋石英）に対する比屈折率差が０％より大きく、０．１％以下程度であれば、本発明に係るフォトニックバンドギャップファイバにおいてコアのクラッドに対する比屈折率差が０％以下である場合と同程度の遮断効果を得ることができる。コアのクラッドに対する比屈折率差が０．１％以上の場合は、遮断効果は小さくなるが、コアの屈折率が高屈折率部よりも低ければ、遮断効果は発現する。大きな遮断効果を必要としない場合には、コアのクラッドに対する比屈折率差を０．１％以上としてもよく、その場合、希土類などの添加によるコアの屈折率上昇を、Ｆなど屈折率を減少させるドーパントの共添加により相殺させる必要がなくなり、作製が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、偏波保持型の複屈折の大きなフォトニックバンドギャップファイバとして機能する光ファイバが得られる。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  フォトニックバンドギャップファイバ
１  コア
２  クラッド
３  高屈折率部
４  周期構造領域
５  低屈折率領域
６  応力付与部
１０、１１、１３  被覆層
１２  低屈折率部
【図１】
2010052815.tif 000003
【図２】
2010052815.tif 000004
【図３】
2010052815.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、
固体材料からなるコアと；
このコアの周囲に設けられたクラッドと；
このクラッドの前記コアの近傍部に、二回以下の回転対称性となるように、前記コアの近傍を始端とし、前記フォトニックバンドギャップファイバの径方向に等間隔に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；
前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；
前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；
を有することを特徴とする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】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用した。
（１）本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、固体材料からなるコアと；このコアの周囲に設けられたクラッドと；このクラッドの前記コアの近傍部に、二回以下の回転対称性となるように、前記コアの近傍を始端とし、前記フォトニックバンドギャップファイバの径方向に等間隔に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分と異なる熱膨張係数を有する応力付与部と；を有する。
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月9日(2010.7.9)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、
固体材料からなるコアと；
このコアの周囲に設けられたクラッドと；
このクラッドの前記コアの近傍部に、二回以下の回転対称性となるように、前記コアの近傍を始端とし、前記フォトニックバンドギャップファイバの径方向に等間隔に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；
前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；
前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分よりも高い熱膨張係数を有する応力付与部と；
を有することを特徴とする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】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用した。
（１）本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、偏波保持ファイバとして機能するフォトニックバンドギャップファイバであって、固体材料からなるコアと；このコアの周囲に設けられたクラッドと；このクラッドの前記コアの近傍部に、二回以下の回転対称性となるように、前記コアの近傍を始端とし、前記フォトニックバンドギャップファイバの径方向に等間隔に設けられ、前記クラッドよりも高い屈折率を有する複数の高屈折率部が周期構造をなして配置された周期構造領域と；前記クラッドの前記コアの近傍部の他の部分に設けられ、前記コアよりも平均屈折率が小さい低屈折率領域と；前記低屈折率領域のうち、前記周期構造領域に近接する領域に設けられ、前記低屈折率領域の他の部分よりも高い熱膨張係数を有する応力付与部と；を有する。
【国際調査報告】
2010052815.tif 000006
2010052815.tif 000007