(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の単一モード光ファイバと同等以上の遮断波長特性と、モードフィールド径特性、より具体的には、１２６０ｎｍ以下の遮断波長特性と、波長１３１０ｎｍで９μｍ以上となるモードフィールド径特性とを兼ね備えた長距離・大容量光通信用の光伝送路の構築に供して好適なモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを提供する。【解決手段】コア部１１と、コア部の屈折率よりも低く且つ均一な屈折率を有するクラッド部１２と、クラッド部の領域内であってコア部の中心からの半径がＲINの円とＲOUTの円とに囲まれた領域内に二つの円に外接するように配設された複数の空孔部１３とを有するモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ１であって、規格化内接円半径ＲIN／ａの正規化周波数Ｖ値に対する依存性に基づいてモードフィールド径相対変化ＲMFDを制御するようにした。【選択図】図１
2011027945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部の屈折率よりも低く且つ均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部の領域内であって前記コア部の中心からの半径がＲINの円とＲOUTの円とに囲まれた領域内に前記二つの円に外接するように配設された複数の空孔部とを有するモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバであって、
規格化内接円半径ＲIN／ａの正規化周波数Ｖ値に対する依存性に基づいてモードフィールド径相対変化ＲMFDを制御するようにした
ことを特徴とするモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ。
【請求項２】
前記規格化内接円半径ＲIN／ａの下限と前記正規化周波数Ｖ値とが下式（１）の関係を満たし、
前記モードフィールド径相対変化が０以下−０．１以上である
ことを特徴とする請求項１記載のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ。
【数１】
2011027945.tif 000017
【請求項３】
前記コア半径ａが５．４μｍ以下、且つ、前記半径がＲINの円とＲOUTの円とで形成される環状の領域において前記空孔部が示す面積割合である空孔占有率Ｓと前記コア半径ａとが下式（２）の関係を満たすとともに、前記比屈折率差Δと前記コア半径ａとが下式（３）の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ。
【数２】
2011027945.tif 000018
【請求項４】
前記コア半径ａが４．９μｍ以下、且つ、前記半径がＲINの円とＲOUTの円とで形成される環状の領域において前記空孔部が示す面積割合である空孔占有率Ｓと前記コア半径ａとが下式（４）の関係を満たすとともに、前記比屈折率差Δとコア半径ａとが下式（５）の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ。
【数３】
2011027945.tif 000019
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長距離・大容量光通信用の光伝送路の構築に供されるモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、希土類添加ファイバ等を用いた光ファイバ増幅器は、長距離・大容量光通信システムにおける光信号の増幅手段として汎用的に利用されている。また、波長分割多重伝送システムや、ラマン分布増幅伝送システムの普及に伴い、光ファイバ中を伝搬する光強度は飛躍的に増加している。
【０００３】
一方、光ファイバ中で発生する光非線形現象は、長距離・大容量光通信システムにおける伝送特性の劣化要因の一つとなる。光非線形現象は、光ファイバの非線形屈折率ｎ2を実効断面積Ａｅｆｆで除算した非線形定数ｎ2／Ａｅｆｆと、光ファイバ中を伝搬する光強度の積に比例して顕著になる。また、実効断面積Ａｅｆｆは光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）２Ｗと関連し、特に光ファイバ中の光強度分布がガウス分布により近似可能である場合、両者の関係はＡｅｆｆ≒πＷ2として取り扱うことができる。
【０００４】
従って、光ファイバ中の光非線形現象の低減は、光ファイバの実効断面積Ａｅｆｆ、言い換えると、モードフィールド径を拡大することにより可能となる。このため、光ファイバコアの屈折率分布の最適化によりモードフィールド径を拡大した、様々な長距離・大容量伝送用の光ファイバが検討されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また近年、従来の光ファイバと同様に、材料添加により形成されるコア構造を有し、かつ当該コアの周辺に複数個の空孔領域を配置することにより好適な伝送特性を実現する空孔付き光ファイバについても様々な検討がなされている。
【０００６】
例えば、非特許文献１では、従来の光ファイバと同等のコアの周囲に６個の空孔領域を等間隔に配置した空孔付き光ファイバにおいて、当該空孔領域の直径をコア半径の０．４倍以上とすることにより、曲げ損失特性を空孔付与前の特性から一桁以上改善する技術が開示されている。また、前記空孔領域に内接する円の半径を前記コア半径の約１．８倍以上とすることにより、波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径の空孔の付与に伴う変化量を０〜−１０％の範囲とする技術も開示されている。
【０００７】
更に、非特許文献２では、従来の光ファイバと同様のクラッド部及びコア部と、前記コア部に対し同心円上に配置された６個以上の空孔部とを有する空孔付き光ファイバにおいて、前記クラッド部における前記空孔部の面積割合を制御することにより、当該空孔付き光ファイバの遮断波長、並びに曲げ損失を所望の特性とする技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２１８６３２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【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年（特に、図２及び図３）
【非特許文献２】中島 ほか、"低曲げ損失空孔アシスト光ファイバに関する考察"、信学技法、OFT2008-47、pp.5-8、2008年（特に、図２及び図３）
【非特許文献３】川上ほか、"光ファイバとファイバ形デバイス"、培風館、1996年（特に、4.4.2項、pp.82-83）
【非特許文献４】D. Marcuse、"Loss analysis of single-mode fiber splice"、Bell Sys. Tech. J.、vol.56、p.703、1977年（特に、式８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、一般的に、光ファイバにおける遮断波長の短波長化と、モードフィールド径の拡大とは、互いにトレードオフの関係にある。このため、屈折率分布の最適化によりモードフィールド径の拡大を図る場合、現在汎用的に利用されている１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）と同等以上となるモードフィールド径特性及び遮断波長特性を両立すること、より具体的には、波長１３１０ｎｍで９μｍ以上のモードフィールド径特性を実現した場合、１２６０ｎｍ以下の遮断波長特性を保持することが困難であるという課題があった。
【００１１】
また、非特許文献１、あるいは非特許文献２に開示された空孔付き光ファイバによりモードフィールド径の拡大を図る場合、従来の単一モード光ファイバと同等の遮断波長特性を保持し、かつ従来の単一モード光ファイバと同等以上のモードフィールド径特性を実現する空孔付き光ファイバの制御技術については十分明らかにされていなかった。
【００１２】
より具体的には、非特許文献１に開示されたモードフィールド径の制御技術は、特定のコア構造に対して導出された制御技術であり、任意のコア構造に対して適用可能な制御技術は明らかにされていなかった。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、その目的は、従来の単一モード光ファイバと同等以上の遮断波長特性と、モードフィールド径特性、より具体的には、１２６０ｎｍ以下の遮断波長特性と、波長１３１０ｎｍで９μｍ以上となるモードフィールド径特性とを兼ね備えた長距離・大容量光通信用の光伝送路の構築に供して好適なモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバは、コア部と、前記コア部の屈折率よりも低く且つ均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部の領域内であって前記コア部の同心円上に等間隔に配置された複数個の空孔部とを有し、前記空孔部の半径とこれら複数の空孔部に外接する円の半径との比を、前記コア部の正規化周波数を用いて表した関数を用いることにより、上記課題を解決することを特徴としている。
【００１５】
即ち、上記課題を解決するための第１の発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバは、コア部と、前記コア部の屈折率よりも低く且つ均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部の領域内であって前記コア部の中心からの半径がＲINの円とＲOUTの円とに囲まれた領域内に前記二つの円に外接するように配設された複数の空孔部とを有するモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバであって、規格化内接円半径ＲIN／ａの正規化周波数Ｖ値に対する依存性に基づいてモードフィールド径相対変化ＲMFDを制御するようにしたことを特徴とする。ここで、規格化内接円半径ＲIN／ａは内接円の半径ＲINをコア半径ａで規格化した値であり、モードフィールド径相対変化ＲMFDは空孔を付与されていない状態の単一モード光ファイバのモードフィールド径に対する空孔を有する単一モード光ファイバのモードフィールド径の相対変化である。
【００１６】
また、第２の発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバは、前記規格化内接円半径ＲIN／ａの下限と波長１３１０ｎｍにおける前記正規化周波数Ｖ値とが下式（１）の関係を満たし、前記モードフィールド径相対変化が０以下−０．１以上であることを特徴とする。
【００１７】
【数１】
2011027945.tif 000003
【００１８】
また、第３の発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバは、前記コア半径ａが５．４μｍ以下であって、且つ、空孔占有率Ｓと前記コア半径ａとが下式（２）の関係を満たすとともに、前記比屈折率差Δと前記コア半径ａとが下式（３）の関係を満たすことを特徴とする。ここで、空孔占有率Ｓは、前記半径ＲINの円とＲOUTの円とで囲まれる環状の領域において、前記空孔部が占める面積割合を示すものである。
【００１９】
【数２】
2011027945.tif 000004
【００２０】
また、第４の発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバは、前記コア半径ａが４．９μｍ以下であって、且つ、前記空孔占有率Ｓと前記コア半径ａとが下式（４）の関係を満たすとともに、前記比屈折率差Δとコア半径ａとが下式（５）の関係を満たすことを特徴とする。
【００２１】
【数３】
2011027945.tif 000005
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバによれば、コア部と、前記コア部の屈折率よりも低く且つ均一な屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部の領域内であって前記コア部の中心からの半径がＲINの円とＲOUTの円とに囲まれた領域内に前記二つの円に外接するように配設された複数の空孔部とを有するモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおいて、前記距離ＲINを前記コア半径ａで規格化してなる規格化内接円半径ＲIN／ａを、前記コア半径a及び前記比屈折率差Δより導出される正規化周波数Ｖ値を用いて制御する構成としたことにより、所望の遮断波長を有するモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバに対し、モードフィールド径相対変化を所望の範囲内に設定することが可能となった。
【００２３】
即ち、本発明では、空孔部の付与に伴う空孔付き単一モード光ファイバのモードフィールド径の縮小を正規化周波数Ｖ値の関数として記述することができることを見出したことにより、遮断波長の短波長化と空孔付き単一モード光ファイバのモードフィールド径の拡大とを同時に制御することが可能となった。
【００２４】
また、本発明のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバによれば、上述のように規格化内接円半径ＲIN／ａを、正規化周波数Ｖ値に対する依存性を用いて制御することとしたため、コア部に任意の屈折率分布を適用した場合に対しても同様に、遮断波長を維持しつつモードフィールド径の変化割合を所望の範囲内に設定できるといった効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの構造の一例を示す断図面である。
【図２】本発明の実施例１に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおけるモードフィールド径の相対変化と規格化内接円半径の関係を表すグラフである。
【図３】本発明の実施例１に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおけるモードフィールド径の相対変化と規格化空孔直径の関係を表すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける最小規格化内接円半径と正規化周波数の関係を表すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける遮断波長と空孔占有率の関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける比屈折率差と空孔占有率の関係を遮断波長の関数として表すグラフである。
【図７】本発明の実施例２に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける空孔占有率とコア半径の関係を遮断波長の関数として表すグラフである。
【図８】本発明の実施例２に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける比屈折率差とコア半径の関係を空孔付与前のモードフィールド径の関数として表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの詳細を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１乃至図４を用いて本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの第一の実施例を説明する。
【００２８】
図１に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの概略構造を示す。図１に示すように、本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ１は、屈折率ｎ1のコア部１１と、コア部１１の屈折率ｎ1よりも小さく均一な屈折率ｎ2を有するクラッド部１２と、クラッド部１２の領域内に形成された複数（図１では６つ）の空孔部１３とから構成されている。
【００２９】
より詳しくは、半径ａのコア部１１の周囲に設けられたクラッド部１２に、コア部１１の中心から半径ＲINの円（以下、空孔内接円という）ＣIN及び半径ＲOUTの円（以下、空孔外接円という）ＣOUTに外接するように、直径ｄの空孔部１３が周方向に概ね等間隔に設けられている。
【００３０】
なお、図１では空孔部１３を６つ設けた例を示しているが、空孔部１３の個数は６つに限らず、任意に設定することができる。ただし、空孔部１３は、モード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ１の複屈折特性を低減するためにコア部１１の中心に対して点対称に偶数個配置することが好ましい。
【００３１】
ここで、空孔内接円ＣINと空孔外接円ＣOUTとによって囲まれた環状の領域の面積に対して、全ての空孔部１３の面積の和が占める割合を空孔占有率Ｓとして次式（１）に定義する。
【００３２】
【数４】
2011027945.tif 000006
【００３３】
以下、本実施例では、コア部１１が半径ａ[μｍ]、比屈折率差Δのステップ型屈折率分布を有し、Ｎ個の空孔部１３が光ファイバ断面内の周方向に等間隔に配置された構造を有する遮断波長λCが１２６０ｎｍ以下のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバについて、従来の単一モード光ファイバと同等（９μｍ）以上となる波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径２ＷW-Hを実現する例を説明する。なお、比屈折率差Δはコア部１１の屈折率ｎ1及びクラッド部の屈折率ｎ2を用いて次式（７）により定義される。
【００３４】
【数５】
2011027945.tif 000007
【００３５】
また、図１に示すモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ１に対し、空孔１３が付与されない状態における単一モード光ファイバのモードフィールド径（以下、空孔付与無モードフィールド径という）を２ＷW/O-H、図１に示す空孔部１３を有する単一モード光ファイバ１のモードフィールド径（以下、空孔付与有モードフィールド径）を２ＷW-Hとし、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hに対する空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hの相対変化（以下、モードフィールド径相対変化という）ＲMFDを次式（８）により定義する。
【００３６】
【数６】
2011027945.tif 000008
【００３７】
図２に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバのモードフィールド径相対変化ＲMFDと規格化内接円半径ＲIN／ａとの関係を示す。図２は、波長λが１３１０ｎｍ、空孔数Ｎが１０、規格化空孔直径ｄ／２ａが０．２５の場合の特性である。なお、図中の実線、点線、及び一点鎖線は、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hがそれぞれ１１μｍ、９μｍ、及び７μｍの場合に対応しており、それぞれ次式（９）で定義される正規化周波数Ｖ値が２及び３の場合についての値を示している。
【００３８】
【数７】
2011027945.tif 000009
【００３９】
図２に示すように、モードフィールド径相対変化ＲMFDはその絶対値が規格化内接円半径ＲIN／ａの減少に伴って増加している。そして、正規化周波数Ｖ値が一定である場合、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hが大きいほど、モードフィールド径相対変化ＲMFDの絶対値も大きくなっていることが分かる。
【００４０】
ただし、規格化内接円半径ＲIN／ａが一定である場合、モードフィールド径相対変化ＲMFDの空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hに対する依存性はその正規化周波数Ｖ値に対する依存性に比較して小さく、例えば規格化内接円半径ＲIN／ａが１．５の場合、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hが７μｍの場合と１１μｍの場合のモードフィールド径相対変化ＲMFDの偏差は２％程度であるのに対し、正規化周波数Ｖ値が２の場合と３場合のモードフィールド径相対変化ＲMFDの偏差はより大きく、モードフィールド径相対変化ＲMFDが正規化周波数Ｖ値に対してより明確な依存性を有していることが分かる。
【００４１】
図３に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバのモードフィールド径相対変化ＲMFDと規格化空孔直径ｄ／２ａとの関係を示す。図３は波長λが１３１０ｎｍ、規格化内接円半径ＲIN／ａが２．２５、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hが１１μｍ、正規化周波数Ｖ値が２の場合の特性である。なお、図中の実線、点線、及び一点差線は、空孔数Ｎがそれぞれ１０，６，４の場合に対応している。
【００４２】
図３に示すように、モードフィールド径相対変化ＲMFDの絶対値は規格化空孔直径ｄ／２ａの増加に伴って僅かに増加するものの、図２に示した規格化内接円半径ＲIN／ａ、又は正規化周波数Ｖ値に対する依存性に比較して十分小さいことがわかる。さらに、図３から、モードフィールド径相対変化ＲMFDの空孔数Ｎに対する依存性についても図２に示した規格化内接円半径ＲIN／ａ、又は正規化周波数Ｖ値に対する依存性に比較して十分小さいことが分かる。
【００４３】
以上の結果から、本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバおいては、モードフィールド径相対変化ＲMFD、正規化周波数Ｖ値、及び規格化内接円半径ＲIN／ａを制御することにより、所望の空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hを得ることが可能となることがわかる。
【００４４】
より具体的には、まず、所望のモードフィールド径相対変化ＲMFDを設定する一方、モード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバのコア構造から正規化周波数Ｖ値を導出する。そして、図２に示したモードフィールド径相対変化ＲMFDと規格化内接円半径ＲIN／ａとの関係に基づいて、規格化内接円半径ＲIN／ａの最小値である最小規格化内接円半径（ＲIN／ａ）MINを決定する。これにより、本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバのモードフィールド径特性を制御することが可能となる。
【００４５】
図４は本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの最小規格化内接円半径（ＲIN／ａ）MINと正規化周波数Ｖ値との関係を示すグラフである。図４に示す値は、波長λが１３１０ｎｍ、規格化空孔直径ｄ／２ａが１、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hが１１μｍ、モードフィールド径相対変化ＲMFDが−０．１の場合の特性である。なお、図４では、空孔数Ｎが４，６，８，１０個の場合の最小規格化内接円半径（ＲIN／ａ）MINの平均値を示している。
【００４６】
図４に示す例においては、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-H＝１１μｍを満たすコア構造の正規化周波数Ｖ値を２とした場合、規格化内接円半径ＲIN／ａを約２．２以上となるように制御することにより空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hを空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-H（１１μｍ）に対して−１０％となる９．９μｍ以上とすることができることが分かる。
【００４７】
このように、本実施例によれば、波長λが１３１０ｎｍの場合における空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hが、従来の単一モード光ファイバのモードフィールド径２ＷW/O-Hと同等以上、すなわち９μｍ以上となるモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを実現することができる。
【００４８】
なお、図４に示す最小規格化内接円半径（ＲIN／ａ）MINと正規化周波数Ｖ値との関係は、実用的な範囲を考慮して、経験式（１０）に示す多項式により近似することができる。
【００４９】
【数８】
2011027945.tif 000010
【００５０】
ここで、上述した例においては、コア部１１がステップ型の屈折率分布を有する場合について説明した。これに対し、コア部１１が半径方向に任意の屈折率分布ｎ(ｒ)を有する場合、このコア構造を有する単一モード光ファイバの特性は等価的なステップ型屈折率分布を仮定することにより推定することができる。非特許文献３には、任意の屈折率分布ｎ(ｒ)を有する単一モード光ファイバの実効的な正規化周波数Ｖ値を代替正規化周波数Ｔ値として関係式（１１）により記述することができる旨が記載されている。
【００５１】
【数９】
2011027945.tif 000011
【００５２】
（１１）式を用いることにより、コア部１１が任意の屈折率分布を有する場合であっても、このコア部１１の半径方向の屈折率分布ｎ(ｒ)を取得し、経験式（５）の正規化周波数Ｖ値に代えて代替正規化周波数Ｔ値を適用することにより、波長λが１３１０ｎｍの場合における空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hが従来の単一モード光ファイバの空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hと同等以上、すなわち９μｍ以上となるモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを実現することができる。
【００５３】
このように、上述した本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバによれば、規格化内接円半径ＲIN／ａをコア半径ａ及び比屈折率差Δから導出される正規化周波数Ｖ値に対する依存性を用いて制御することを可能としたため、空孔部１３の付与に伴うモードフィールド径相対変化ＲMFDを所望の範囲内に設定することが可能となった。これは、コア部に任意の屈折率分布を適用した場合についても同様である。
【００５４】
即ち、一般に光ファイバの遮断波長とモードフィールド径とはトレードオフの関係を有しており、コア半径ａ、比屈折率差Δ、空孔内接円の半径ＲIN、及び空孔占有率Ｓという４種類のパラメータのうち、特定のパラメータの依存性だけを抽出しても、所望の遮断波長とモードフィールド径特性とを両立する光ファイバを実現することは困難であった。これに対し、本実施例では、規格化内接円半径ＲIN／ａと正規化周波数Ｖ値、空孔占有率Ｓとコア半径ａ、コア半径ａと比屈折率差Δとの相関領域を見出したことにより、１２６０ｎｍ以下の遮断波長特性と、波長１３１０ｎｍで９μｍ以上のモードフィールド径特性とを同時に備え、長距離・大容量光通信用の光伝送路の構築に供して好適なモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを提供することが可能となった。
【実施例２】
【００５５】
図５乃至図８を用いて本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの第二の実施例について説明する。
【００５６】
本実施例では、実施例１において図１に示し上述したコア部１１が、半径ａ[μm］、比屈折率差Δのステップ型屈折率分布であり、Ｎ個の空孔部１３が光ファイバ断面内の周方向に等間隔に配置されたモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ１において、遮断波長特性が１２６０ｎｍ以下であって、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径２ＷW-Hが従来の単一モード光ファイバと同等以上、すなわち９μｍ以上であるモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバを実現する例について説明する。以下、上述した説明と重複する説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
【００５７】
非特許文献２によれば、本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの遮断波長λCは、空孔占有率Ｓに対する依存性と、比屈折率差Δの空孔占有率Ｓに対する依存性とを得ることにより制御可能となる。
【００５８】
図５に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの遮断波長λCと空孔占有率Ｓとの関係を示す。図５はモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバのコア半径ａが４．３〜４．５μｍ、比屈折率差Δが０．３３〜０．３５％の範囲にある６種類のモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバによる測定結果を示している。なお、空孔数Ｎは６又は１０個であった。また、図中の実線は測定結果に対する近似曲線を、破線は空孔を有しない単一モード光ファイバの同条件における遮断波長を示す。
【００５９】
図５に示すように、遮断波長λCは空孔占有率Ｓの減少に伴って短波長側にシフトしている。この遮断波長λCは、空孔が付与されていない単一モード光ファイバの遮断波長特性に収束する傾向を有すると考えられる。
【００６０】
ここで、図５に示す遮断波長λCの空孔占有率Ｓに対する依存性は、下記経験式（１２）により記述することができ、図５に示す例において、係数Ｃ1は１１２１．１、係数Ｃ2は０．５６であった。なお、経験式（１２）中のδΔは比屈折率差Δの参照点Δｒに対する変化量として下式（１３）により定義される。また、経験式（１２）中の係数Ｃ3は空孔が付与されていない単一モード光ファイバの特定のコア半径ａにおける遮断波長の比屈折率差Δに対する依存性として導出することができる。
【００６１】
【数１０】
2011027945.tif 000012
【００６２】
図６に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの比屈折率差Δと空孔占有率Ｓとの関係を示す。図６はコア半径ａが４．５μｍの場合の特性である。なお、図中の実線、破線、及び一点差線は、遮断波長λCがそれぞれ１２６０ｎｍ、１２００ｎｍ、及び１１００ｎｍの場合の結果を示している。また、図中の二本の点線は、それぞれ空孔を有しない単一モード光ファイバの同条件におけるモードフィールド径２ＷW/O-Hが１０μｍ、１１μｍの場合の比屈折率差Δの条件を示している。この比屈折率差Δは非特許文献４に開示されているコア半径ａと、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hと、コア部１１の正規化周波数Ｖ値の経験式（１４）とを用いることにより、一意に導出することができる。
【００６３】
【数１１】
2011027945.tif 000013
【００６４】
図６から単一モード光ファイバのコア半径ａが４．５μｍである場合、比屈折率差Δを約０．２２％とすることにより、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hを１１μｍとすることができることがわかる。そして、この比屈折率差Δ＝０．２２％の条件下において、空孔占有率Ｓを０．５５以下とすることにより、遮断波長λCを１２６０ｎｍ以下に制御できることが分かる。
【００６５】
このようにして、比屈折率差Δと空孔占有率Ｓとの関係を任意のコア半径ａに対して検討することにより、空孔を有しない状態における任意のモードフィールド径特性と所望の遮断波長λCとを満足する空孔占有率Ｓの最大値と任意のコア半径ａとの関係を導出することができる。
【００６６】
図７に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおける空孔占有率Ｓとコア半径ａとの関係を示す。図７は波長λが１３１０ｎｍ、空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hが１１μｍの場合の特性である。なお、図中の実線、破線、及び一点差線は、それぞれ遮断波長λCが１２６０ｎｍ、１２００ｎｍ、及び１１００ｎｍの場合の結果である。
【００６７】
図７に示すように、本実施例においてはコア半径ａ及び空孔占有率Ｓを実線の左側の領域を満足する値に設定する、即ち、コア半径ａ及び空孔占有率Ｓが下記等不等式（１５）を満たす場合において、空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hの遮断波長λCを、従来の単一モード光ファイバの遮断波長と同等の１２６０ｎｍ以下に制御することができる。
【００６８】
【数１２】
2011027945.tif 000014
【００６９】
さらに、コア半径ａ及び空孔占有率Ｓを一点差線の左側の領域を満足する値に設定する、即ち、コア半径ａ及び空孔占有率Ｓが下記等不等式（１６）を満たす場合において、空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hの遮断波長λCを１１００ｎｍ以下に制御することができる。
【００７０】
【数１３】
2011027945.tif 000015
【００７１】
遮断波長λCを１１００ｎｍ以下に制御することができれば、長距離・大容量光通信に供される単一モード波長領域を拡大することができるため、より一層好ましい。
【００７２】
図８に本実施例に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバの比屈折率差Δとコア半径ａとの関係を示す。図８は波長λを１３１０ｎｍとした場合の特性である。図中の実線及び破線は、それぞれ空孔付与無モードフィールド径を１０μｍ、１１μｍとした場合の結果である。
【００７３】
図８から、コア半径ａが５．４μｍ以下である場合、コア半径ａと比屈折率差Δとが下記等不等式（１７）、（１８）を満たすことにより、それぞれ空孔付与無モードフィールド径２ＷW/O-Hを１０μｍ以上、及び１１μｍ以上とすることができることが分かる。
【００７４】
【数１４】
2011027945.tif 000016
【００７５】
このように、本実施例によれば、コア半径ａと比屈折率差Δとの関係から、前述の経験式（４）の関係を満たすように規格化内接円半径ＲIN／ａを制御することによって、長距離・大容量光通信に供して好適な９μｍ（＝１０μｍ−１０％）以上、もしくは９．９μｍ（＝１１μｍ−１０％）以上の空孔付与有モードフィールド径２ＷW-Hを実現することが可能となる。
【００７６】
以上の結果から、例えばコア半径ａを５．４μｍ以下、且つ、コア半径ａ、空孔占有率Ｓ、比屈折率差Δを上記等不等式（１５）、（１７）を満たす値に設定することにより、長距離・大容量光通信に供して好適となる１２６０ｎｍ以下の遮断波長特性と９．９μｍ以上のモードフィールド径特性とを同時に実現することができる。
【００７７】
なお、非特許文献２によれば、空孔占有率Ｓを０．３以上とすることにより、曲げ損失特性を空孔付与前の特性に比較して二桁以上改善することができる旨が開示されている。従って、本実施例においても、空孔占有率Ｓを０．３以上とすることにより、非特許文献２に開示された曲げ損失特性に対する好ましい作用効果を期待することができる。
【００７８】
また、本発明は上述した実施例１，２に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。例えば、上述した実施例１，２においては、空孔部１３の形状を断面視円形とする例を示したが、本発明に係るモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバにおけるモードフィールド特性はコア部の正規化周波数Ｖ値と空孔内接円の半径ＲINとに依存する特性であり、遮断波長特性は空孔占有率Ｓに依存する特性であるため、本発明において空孔部１３の断面形状は任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明はモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバに適用可能であり、特に、長距離・大容量光通信用の光伝送路の構築に供されるモード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバに適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００８０】
１  モード径拡大型空孔付き単一モード光ファイバ
１１  コア部
１２  クラッド部
１３  空孔部
ＣIN  空孔内接円
ＣOUT  空孔外接円
【図１】
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【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８】
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