(57)【要約】【課題】  ホーリーファイバを含み損失を小さくすることができる光伝送路を提供する。【解決手段】  第１光ファイバ１１は、軸方向に延びる空孔を有するホーリーファイバであり、一端に第２光ファイバ１２が融着接続され、他端に第３光ファイバ１３が融着接続されている。第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と、第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２とは、「ＭＦＤ２＞ＭＦＤ１」，「ＭＦＤ２≧２.８」および「ＭＦＤ２≦２.２ＭＦＤ１−０.０４」なる関係式を満たす。【選択図】  図１
2006023399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる空孔を有する第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に融着接続された第２光ファイバと、を備え、
波長範囲４５０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の何れかの波長λにおいて、前記第１光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ１（μｍ）と、前記第２光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ２（μｍ）とが、
【数１】
2006023399.tif 000011
なる関係式を満たす、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項２】
前記第１光ファイバの他端に融着接続された第３光ファイバを更に備え、
前記波長λにおいて、前記第１光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ１（μｍ）と、前記第３光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ３（μｍ）とが、
【数２】
2006023399.tif 000012
なる関係式を満たす、
ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項３】
前記第２光ファイバに融着接続された第４光ファイバを更に備え、
前記波長λにおいて、前記第２光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ２（μｍ）と、前記第４光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ４（μｍ）とが、
【数３】
2006023399.tif 000013
なる関係式を満たす、
ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項４】
前記第２光ファイバと前記第４光ファイバとの融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、前記第２光ファイバの添加物が熱拡散されて前記第２光ファイバのモードフィールド径が拡大されている、ことを特徴とする請求項３記載の光伝送路。
【請求項５】
前記第３光ファイバに融着接続された第５光ファイバを更に備え、
前記波長λにおいて、前記第３光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ３（μｍ）と、前記第５光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ５（μｍ）とが、
【数４】
2006023399.tif 000014
なる関係式を満たす、
ことを特徴とする請求項２記載の光伝送路。
【請求項６】
前記第３光ファイバと前記第５光ファイバとの融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、前記第３光ファイバの添加物が熱拡散されて前記第３光ファイバのモードフィールド径が拡大されている、ことを特徴とする請求項５記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続された複数の光ファイバを含む光伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸方向に延びる空孔を有する光ファイバ（以下「ホーリーファイバ」という。）は、軸方向に垂直な断面における空孔の分布に基づいて径方向の実効的な屈折率プロファイルを有することができる。中実の通常の光ファイバと比較すると、ホーリーファイバは、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差を大きくすることができ、それ故、コア領域への光の閉じ込めが強く、コア領域における光パワー密度を高めることができる。すなわち、ホーリーファイバは、通常の光ファイバと比較すると高い非線形性を有しており、このことから、例えば非特許文献１に記載されているような様々な応用が期待されている。
【非特許文献１】P. Petropoulos, et al., "A highly nonlinear holey fiber and its application in a regenerative optical switch", OFC2001, TuC3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ホーリーファイバのみから光伝送路が構成される場合は少なく、ホーリーファイバと通常の光ファイバとが接続されて光伝送路が構成される場合が多い。しかし、後者のように構成される光伝送路では接続部での光の損失が大きい。
【０００４】
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、ホーリーファイバを含み損失を小さくすることができる光伝送路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】
【０００５】
本発明に係る光伝送路は、軸方向に延びる空孔を有する第１光ファイバと、第１光ファイバの一端に融着接続された第２光ファイバと、を備え、波長範囲４５０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の何れかの波長λにおいて、第１光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ１（μｍ）と、第２光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ２（μｍ）とが、下記(1)式を満たすことを特徴とする。
【０００６】
【数１】
2006023399.tif 000003
【０００７】
また、本発明に係る光伝送路は、第１光ファイバの他端に融着接続された第３光ファイバを更に備え、波長λにおいて、第１光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ１（μｍ）と、第３光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ３（μｍ）とが、下記(2)式を満たすのが好適である。
【０００８】
【数２】
2006023399.tif 000004
【０００９】
また、本発明に係る光伝送路は、第２光ファイバに融着接続された第４光ファイバを更に備え、波長λにおいて、第２光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ２（μｍ）と、第４光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ４（μｍ）とが、下記(3)式を満たすのが好適である。さらに、第２光ファイバと第４光ファイバとの融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、第２光ファイバの添加物が熱拡散されて第２光ファイバのモードフィールド径が拡大されているのが好適である。
【００１０】
【数３】
2006023399.tif 000005
【００１１】
また、本発明に係る光伝送路は、第３光ファイバに融着接続された第５光ファイバを更に備え、波長λにおいて、第３光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ３（μｍ）と、第５光ファイバのモードフィールド径ＭＦＤ５（μｍ）とが、下記(4)式を満たすのが好適である。さらに、第３光ファイバと第５光ファイバとの融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、第３光ファイバの添加物が熱拡散されて第３光ファイバのモードフィールド径が拡大されているのが好適である。
【００１２】
【数４】
2006023399.tif 000006
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光伝送路は、ホーリーファイバを含み、損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、第１実施形態に係る光伝送路１の構成図である。この図に示される光伝送路１は、第１光ファイバ１１、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３を備える。第１光ファイバ１１は、軸方向に延びる空孔を有するホーリーファイバであり、一端に第２光ファイバ１２が融着接続され、また、他端に第３光ファイバ１３が融着接続されている。
【００１６】
図２は、第１光ファイバ１１の断面図である。この図は、第１光ファイバ１１の軸方向に垂直な断面における空孔の分布を示す。ホーリーファイバである第１光ファイバ１１は、主媒質１１ａとして石英系ガラスからなる長尺の繊維状のものであり、断面の外形が円である。この図に示されるように、第１光ファイバ１１は、その断面において主媒質１１ａ中に複数の空孔１１ｂが規則的に配置されていて、この空孔１１ｂの分布に基づいて径方向の実効的な屈折率プロファイルを有する。第１光ファイバ１１は、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差を大きくすることができ、それ故、コア領域への光の閉じ込めが強く、コア領域における光パワー密度を高めることができ、高い非線形性を有する。
【００１７】
波長範囲４５０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の何れかの波長λにおいて、第１光ファイバ１１のモードフィールド径をＭＦＤ１（μｍ）とし、第２光ファイバ１２のモードフィールド径をＭＦＤ２（μｍ）とし、また、第３光ファイバ１３のモードフィールド径をＭＦＤ３（μｍ）とする。
【００１８】
このとき、第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と、第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２とは、下記(5)式を満たす。また、第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と、第３光ファイバ１３のモードフィールド径ＭＦＤ３とは、下記(6)式を満たす。
【００１９】
【数５】
2006023399.tif 000007
【００２０】
【数６】
2006023399.tif 000008
【００２１】
上記(5a)式，(6a)式は、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれのモードフィールド径より、第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１が小さいことを表している。上記(5b)式，(6b)式は、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれの製造限界を表している。また、上記(5c)式，(6c)式は、接続部でのモードフィールド径の不整合に起因する損失の計算値が５ｄＢ以下である範囲を表している。
【００２２】
図３は、第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２とが張る２次元平面において(5)式が満たされる範囲を示す図である。図中において、上記(5)式が満たされる範囲がハッチングで示されている。ここでは、第２光ファイバ１２と第３光ファイバ１３とが同種のものであってモードフィールド径が等しく、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３それぞれの長さが１ｍであるとしたときの、波長１５５０ｎｍにおける過剰損失についても示されている。過剰損失は、第１光ファイバ１１と第２光ファイバ１２との融着接続点における接続損失、第１光ファイバ１１と第３光ファイバ１３との融着接続点における接続損失、第２光ファイバ１２の伝送損失、および、第３光ファイバ１３の伝送損失、の総和を意味する。
【００２３】
第１光ファイバ１１が第２光ファイバ１２または第３光ファイバ１３を介して他の通常の光ファイバ（例えば、国際規格ＩＴＵ-ＴのＧ.６５２に規定されている光ファイバ）と接続される場合を考えると、接続損失を小さくするためには、上記(5a)式，(6a)式が満たされることが必要である。第２光ファイバ１２または第３光ファイバ１３として中実の通常の光ファイバが用いられる場合、実現できる物性値の制約から、上記(5b)式，(6b)式が満たされる。また、図３から判るように、上記(5c)式，(6c)式が満たされることにより過剰損失が５ｄＢ以下となる。なお、波長５００ｎｍおよび波長８５０ｎｍそれぞれについて、上記と同様にして過剰損失を計算したところ、何れの波長の場合にも同様のモードフィールド径ＭＦＤ１およびＭＦＤ２の範囲が好ましい。
【００２４】
図４は、第２実施形態に係る光伝送路２の構成図である。この図に示される光伝送路２は、第１光ファイバ１１、第２光ファイバ１２、第３光ファイバ１３、第４光ファイバ１４および第５光ファイバ１５を備える。これらのうち、第１光ファイバ１１、第２光ファイバ１２および第３光ファイバ１３は、図１〜図３を用いて既に説明したものと同様のものである。第４光ファイバ１４は第２光ファイバ１２に融着接続されている。また、第５光ファイバ１５は第３光ファイバ１３に融着接続されている。
【００２５】
波長範囲４５０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の何れかの波長λにおいて、第１光ファイバ１１のモードフィールド径をＭＦＤ１（μｍ）とし、第２光ファイバ１２のモードフィールド径をＭＦＤ２（μｍ）とし、第３光ファイバ１１のモードフィールド径をＭＦＤ３（μｍ）とし、第４光ファイバ１２のモードフィールド径をＭＦＤ４（μｍ）とし、また、第５光ファイバ１３のモードフィールド径をＭＦＤ５（μｍ）とする。
【００２６】
このとき、第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と、第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２とは、上記(5)式を満たす。第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と、第３光ファイバ１３のモードフィールド径ＭＦＤ３とは、上記(6)式を満たす。第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２と、第４光ファイバ１４のモードフィールド径ＭＦＤ４とは、下記(7)式を満たす。また、第３光ファイバ１３のモードフィールド径ＭＦＤ３と、第５光ファイバ１５のモードフィールド径ＭＦＤ５とは、下記(8)式を満たす。
【００２７】
【数７】
2006023399.tif 000009
【００２８】
【数８】
2006023399.tif 000010
【００２９】
第１光ファイバ１１，第２光ファイバ１２および第４光ファイバ１４が順に接続される場合、ならびに、第１光ファイバ１１，第３光ファイバ１３および第５光ファイバ１５が順に接続される場合を考えると、上記(5a)式，(6a)式が満たされることに加えて、上記(7a)式，(8a)式が満たされることが必要である。また、上記(7b)式，(8b)式が満たされる場合には、第４光ファイバ１４および第５光ファイバ１５として、通常の光ファイバ（例えば、国際規格ＩＴＵ-ＴのＧ.６５２に規定されている光ファイバ）が用いられる。
【００３０】
第２光ファイバ１２と第４光ファイバ１４との融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、第２光ファイバ１２の添加物が熱拡散されて第２光ファイバ１２のモードフィールド径が拡大されているのが好適である。また、第３光ファイバ１３と第５光ファイバ１５との融着接続点を含む長手方向の一定範囲において、第３光ファイバ１３の添加物が熱拡散されて第３光ファイバ１３のモードフィールド径が拡大されているのが好適である。
【００３１】
図５は、第２光ファイバ１２と第４光ファイバ１４との融着接続点を含む長手方向の一定範囲におけるモードフィールド径の変化の様子を示す図である。この図は、光軸を含む断面を示し、長手方向のモードフィールド径の分布を示すものである。この図に示されるように、融着接続点Ａを含む第２光ファイバ１２の長手方向の一定範囲において、融着接続点Ａに近いほど次第にモードフィールド径が大きくなっている。融着接続点Ａ近傍において第２光ファイバ１２および第４光ファイバ１４それぞれのモードフィールド径は同程度であるのが好ましい。このようにすることにより、第２光ファイバ１２と第４光ファイバ１４との融着接続点における接続損失を小さくすることができ、また、第３光ファイバ１３と第５光ファイバ１５との融着接続点における接続損失を小さくすることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ホーリーファイバである第１光ファイバ１１は、図２に断面が示された構成のようなコア領域およびクラッド領域が同一組成の主媒質からなり断面における中心位置に空孔を有しないものに限らず、図６（ａ），（ｂ）に断面が示された構成のものであってもよい。図６（ａ）に断面が示されたホーリー光ファイバ１１Ａは、主媒質１１ａとして石英系ガラスからなる長尺の繊維状のものであり、その断面において、主媒質１１ａ中に複数の空孔１１ｂが規則的に配置されていて、また、中心位置に空孔１１ｃが配置されている。図６（ｂ）に断面が示されたホーリー光ファイバ１１Ｂは、主媒質１１ａとして石英系ガラスからなる長尺の繊維状のものであり、その断面において、主媒質１１ａ中に複数の空孔１１ｂが規則的に配置されていて、また、中心位置に屈折率上昇剤（例えばＧｅＯ２）が添加された領域が配置されている。これらのホーリー光ファイバ１１Ａ，１１Ｂも、光伝送路１，２に含まれる第１光ファイバ１１として好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る光伝送路１の構成図である。
【図２】第１光ファイバ１１の断面図である。
【図３】第１光ファイバ１１のモードフィールド径ＭＦＤ１と第２光ファイバ１２のモードフィールド径ＭＦＤ２とが張る２次元平面において(5)式が満たされる範囲を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る光伝送路２の構成図である。
【図５】第２光ファイバ１２と第４光ファイバ１４との融着接続点を含む長手方向の一定範囲におけるモードフィールド径の変化の様子を示す図である。
【図６】第１光ファイバ１１の他の構成例の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，２…光伝送路、１１…第１光ファイバ（ホーリーファイバ）、１２…第２光ファイバ、１３…第３光ファイバ、１４…第４光ファイバ、１５…第５光ファイバ。
【図１】
2006023399.tif 000015
【図２】
2006023399.tif 000016
【図３】
2006023399.tif 000017
【図４】
2006023399.tif 000018
【図５】
2006023399.tif 000019
【図６】
2006023399.tif 000020