(57)【要約】      （修正有）【課題】小さく曲げても曲げ損失及び偏波クロストークの増加を抑制しながら、モードフィールド径を大きく設定できる偏波保持光ファイバを提供する。【解決手段】コア２、一対の応力付与部３及びクラッド層４を備えた偏波保持光ファイバ１であって、クラッド層４がコア２の周上に順番に積層された第一クラッド層１１、第二クラッド層１２及び第三クラッド層１３を備え、応力付与部３が第二クラッド層１２を周方向に分断するように設けられている。【選択図】図１
2015184371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、該コアの両側方に間隔をあけて配される一対の応力付与部と、前記コア及び前記一対の応力付与部を包囲するクラッド層と、を備える偏波保持光ファイバであって、
前記クラッド層が、前記コアの周上に配置された第一クラッド層と、該第一クラッド層の周上に配置された第二クラッド層と、該第二クラッド層の周上に配置された第三クラッド層と、を備え、
前記コアの最大屈折率が、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層及び前記第三クラッド層の各最大屈折率のいずれよりも大きく、
前記第二クラッド層の最大屈折率が、前記第一クラッド層、前記第三クラッド層の最大屈折率のいずれよりも小さく、
各前記応力付与部の熱膨張率は、前記クラッド層の熱膨張率よりも大きく、
各前記応力付与部が、前記第二クラッド層を周方向に分断するように設けられていることを特徴とする偏波保持光ファイバ。
【請求項２】
前記応力付与部が、前記第一クラッド層と前記第二クラッド層との境界よりも径方向内側に張り出すように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項３】
前記コアの半径をｒ１、前記第一クラッド層の外縁の半径をｒ２とするとき、ｒ２／ｒ１の値が２．５以上４．５以下であり、
前記第三クラッド層の最大屈折率を基準としたときの前記コアの比屈折率差が０．２０％以上０．７０％以下であり、
さらに、
前記コアの中心を基準とした半径をｒ、前記第三クラッド層の最大屈折率を基準とした前記半径ｒにおける比屈折率差をΔｎ（ｒ）、前記第二クラッド層の内縁の半径をｒ３とするとき、下記数式（１）で表される前記第二クラッド層の屈折率体積Ｖが２５％・μｍ２以上１１０％・μｍ２以下であり、
【数１】
2015184371.tif 000009
さらに、
各前記応力付与部の直径が３０μｍ以上４０μｍ以下であり、
前記一対の応力付与部の間隔が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項４】
前記第二クラッド層の屈折率体積Ｖが５０％・μｍ２以上であることを特徴とする請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項５】
前記第三クラッド層の最大屈折率を基準としたときの前記第一クラッド層の比屈折率差が、−０．１０％ 以上０．０５％以下であることを特徴とする請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項６】
前記第三クラッド層の最大屈折率を基準としたときの前記第二クラッド層の比屈折率差が、−０．６０％以上−０．２０％以下であることを特徴とする請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項７】
遮断波長が１．４４μｍ以下であり、
使用波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が７．９μｍ以上であり、
使用波長１．６５μｍまでの波長の光をシングルモードで伝搬するものであり、
さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項８】
遮断波長が１．３０μｍ以下であり、
使用波長１．３１μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、
使用波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が６．６μｍ以上であり、
さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項９】
遮断波長が０．９７μｍ以下であり、
使用波長０．９８μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、
使用波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径が４．７μｍ以上であり、
さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項１０】
遮断波長が０．８４μｍ以下であり、
使用波長０．８５μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、
使用波長０．８５μｍにおけるモードフィールド径が３．９μｍ以上であり、
さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である請求項３に記載の偏波保持光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波保持光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏波保持光ファイバは、光伝送システムなどにおいて偏波依存性を有する光デバイス同士の接続等に使用される。この種の偏波保持光ファイバとしては、例えば特許文献１のように、コアの両側方に一対の応力付与部を設け、これらコア及び一対の応力付与部をクラッドにより包囲したものがある。
ところで、近年では、上記した光デバイスによって構成されるモジュール等には小型化の要求が高まっており、これに伴い、モジュールにおいて用いられる偏波保持光ファイバも小さく（小さな曲率半径で）曲げて使用することが要求されている。
【０００３】
上記従来の偏波保持光ファイバでは、コアとクラッドとの比屈折率差を大きく設定することで、コアへの光の閉じ込めを強めることができる。これにより、偏波保持光ファイバを小さく曲げても、曲げ損失が大きくなることを抑制できる。また、上記従来の偏波保持光ファイバでは、一対の応力付与部をコアに近づけて配置することで、偏波保持光ファイバを小さな曲げても偏波クロストーク（曲げ偏波クロストーク）が大きくなることを抑制できる。
また、従来には、小さく曲げても曲げ損失や偏波クロストークの増加を抑制できる他の光ファイバとして、コア領域の周囲に複数の空孔を形成した偏波保持型フォトニック結晶ファイバもある（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３７２３８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】竹永勝宏ほか、「広帯域偏波保持フォトニック結晶ファイバ」、フジクラ技報、２００５年4月、第１０８号、ｐ６−９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の偏波保持光ファイバにおいて、コアとクラッドとの比屈折率差を大きく設定するとモードフィールドの直径（モードフィールド径）が小さくなる、という問題がある。この場合、上記偏波保持光ファイバと、これに接続される既存の光ファイバ（シングルモードファイバ（ＳＭＦ）や他の偏波保持光ファイバ）とのモードフィールド径の差が大きくなり、上記偏波保持光ファイバと既存の光ファイバとの接続損失が大きくなってしまう。また、偏波保持光ファイバのモードフィールド径が小さくなると、この偏波保持光ファイバと光デバイスとの接続も困難となる。
【０００７】
一方、非特許文献１の偏波保持型フォトニック結晶ファイバであれば、モードフィールド径を大きく設定しながら、小さく曲げた際の曲げ損失や偏波クロストークの増加を抑制できるが、偏波保持型フォトニック結晶ファイバは、その製造が難しく、また、安価に製造することも困難である。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小さく曲げても曲げ損失及び偏波クロストークの増加を抑制しながら、モードフィールド径を大きく設定でき、さらに、容易かつ安価に製造可能な偏波保持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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る偏波保持光ファイバは、コアと、該コアの両側方に間隔をあけて配される一対の応力付与部と、前記コア及び前記一対の応力付与部を包囲するクラッド層と、を備える偏波保持光ファイバであって、前記クラッド層が、前記コアの周上に配置された第一クラッド層と、該第一クラッド層の周上に配置された第二クラッド層と、該第二クラッド層の周上に配置された第三クラッド層と、を備え、前記コアの最大屈折率が、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層及び前記第三クラッド層の各最大屈折率のいずれよりも大きく、前記第二クラッド層の最大屈折率が、前記第一クラッド層、前記第三クラッド層の最大屈折率のいずれよりも小さく、各前記応力付与部の熱膨張率は、前記クラッド層の熱膨張率よりも大きく、各前記応力付与部が、前記第二クラッド層を周方向に分断するように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の偏波保持光ファイバでは、クラッド層が、第一、第三クラッド層の間にこれらよりも屈折率の小さい第二クラッド層を設けて構成されることで、偏波保持光ファイバの径方向に関する屈折率のプロファイルが溝のあるプロファイル（トレンチ型プロファイル）となる。
この構成では、モードフィールドの直径（モードフィールド径）を大きく設定することが可能である。また、この構成では、モードフィールドの外縁における実効屈折率と第二クラッド層の屈折率との差を大きく設定できるため、溝のないプロファイル（単峰型プロファイル）を有する光ファイバと比較して、小さく曲げた際の曲げ損失の低減を図ることができる。すなわち、本実施形態の偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径を小さくすることなく、小さく曲げた際の曲げ損失を低減できる。
さらに、本発明の偏波保持光ファイバには、コアに応力を付与して複屈折を誘起する一対の応力付与部が設けられている。そして、各応力付与部が少なくとも第二クラッド層を分断する程度に一対の応力付与部の間隔を狭く設定することで、小さく曲げた際の偏波クロストーク（曲げ偏波クロストーク）の増加を抑制することができる。
【００１１】
そして、前記偏波保持光ファイバにおいては、前記応力付与部が、前記第一クラッド層と前記第二クラッド層との境界よりも径方向内側に張り出すように設けられていてもよい。
この場合には、小さく曲げた際の偏波クロストークの増加をさらに抑制することができる。
【００１２】
また、前記偏波保持光ファイバでは、前記コアの半径をｒ１、前記第一クラッド層の外縁の半径をｒ２とするとき、ｒ２／ｒ１の値が２．５以上４．５以下であり、前記第三クラッド層の最大屈折率を基準としたときの前記コアの比屈折率差が０．２０％以上０．７０％以下であり、さらに、前記コアの中心を基準とした半径をｒ、前記第三クラッド層の最大屈折率を基準とした前記半径ｒにおける比屈折率差をΔｎ（ｒ）、前記第二クラッド層の内縁の半径をｒ３とするとき、下記数式（１）で表される前記第二クラッド層の屈折率体積Ｖが２５％・μｍ２以上１１０％・μｍ２以下であり、さらに、各前記応力付与部の直径が３０μｍ以上４０μｍ以下であり、前記一対の応力付与部の間隔が２０μｍ以下であってもよい。
【００１３】
【数２】
2015184371.tif 000003
【００１４】
さらに、前記偏波保持光ファイバでは、前記第二クラッド層の屈折率体積Ｖが５０％・μｍ２以上であってもよい。
【００１５】
また、前記偏波保持光ファイバでは、前記第三クラッド層の最大屈折率を基準としたときの前記第二クラッド層の比屈折率差が、−０．６０％以上−０．２０％以下であってもよい。
【００１６】
さらに、前記偏波保持光ファイバでは、遮断波長が１．４４μｍ以下であり、使用波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が７．９μｍ以上であり、使用波長１．６５μｍまでの波長の光をシングルモードで伝搬するものであり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であってもよい。
【００１７】
また、前記偏波保持光ファイバでは、遮断波長が１．３０μｍ以下であり、使用波長１．３１μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が６．６μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であってもよい。
【００１８】
さらに、前記偏波保持光ファイバでは、遮断波長が０．９７μｍ以下であり、使用波長０．９８μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径が４．７μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であってもよい。
【００１９】
また、前記偏波保持光ファイバでは、遮断波長が０．８４μｍ以下であり、使用波長０．８５μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長０．８５μｍにおけるモードフィールド径が３．９μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、小さく曲げても曲げ損失及び偏波クロストークの増加を抑制しながら、モードフィールド径を大きく設定できる偏波保持光ファイバを提供することができる。また、モードフィールド径を大きく設定できることで、既存の光ファイバとの接続損失を小さく抑えることができる。さらに、偏波保持型フォトニック結晶ファイバよりも容易かつ安価に製造可能な偏波保持光ファイバを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る偏波保持光ファイバを示す概略断面図である。
【図２】図１の偏波保持光ファイバにおいて、ｘ軸方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図３】図１の偏波保持光ファイバにおいて、ｙ軸方向の屈折率分布を示すグラフである。
【図４】偏波保持光ファイバを巻回するマンドレルの直径を一定としたときの一対の応力付与部の間隔と、モード複屈折率及び偏波クロストークとの関係を示すグラフである。
【図５】一対の応力付与部の間隔を一定としたときの応力付与部の直径と、モード複屈折率との関係を示すグラフである。
【図６】応力付与部の直径を一定としたときのマンドレルの直径と、マンドレルに巻回された偏波保持光ファイバの偏波クロストークとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る偏波保持光ファイバの一実施形態について、図１〜６を参照して説明する。
図１，２に示すように、本実施形態の偏波保持光ファイバ１は、半径ｒ１のコア２と、コア２の両側方に間隔をあけて配される一対の応力付与部３と、コア２及び一対の応力付与部３を包囲するクラッド層４と、を備える。
【００２３】
クラッド層４は、コア２の周上に配置された半径ｒ２の第一クラッド層１１と、第一クラッド層１１の周上に配置された半径ｒ３の第二クラッド層１２と、第二クラッド層１２の周上に配置された半径ｒ４の第三クラッド層１３と、を備える。
図２に示すように、コア２の最大屈折率は、上記した第一〜第三クラッド層１１〜１３の各最大屈折率のいずれよりも大きく設定されている。また、第二クラッド層１２の最大屈折率は、第一クラッド層１１、第三クラッド層１３の最大屈折率のいずれよりも小さく設定されている。
上記した最大屈折率は、コア２の中心から外縁までの径方向位置において最大となるコア２の屈折率、また、第一〜第三クラッド層１１〜１３の各層の内縁から外縁までの径方向位置において最大となる第一〜第三クラッド層１１〜１３の各層の屈折率のことを示す。図２に示す屈折率分布では、コア２や第一〜第三クラッド層１１〜１３の各屈折率が径方向位置に関わらず一定であるため、その屈折率が最大屈折率となる。
【００２４】
上記のようにクラッド層４が第一クラッド層１１と第三クラッド層１３との間にこれらよりも屈折率の小さい第二クラッド層１２を設けて構成されることで、本実施形態の偏波保持光ファイバ１では、図２に示すように、偏波保持光ファイバ１の径方向に関する屈折率のプロファイル（屈折率分布）が、溝のあるプロファイル（トレンチ型プロファイル）となる。
トレンチ型プロファイルを有する本実施形態の偏波保持光ファイバ１では、図１に示すモードフィールド５の直径（以下、モードフィールド径と呼ぶ。）を大きく設定することが可能である。また、モードフィールド５の外縁における実効屈折率と第二クラッド層１２の屈折率との差を大きく設定できるため、溝のない一般的な単峰型プロファイルを有する従来の偏波保持光ファイバ（クラッド層４が単一の偏波保持光ファイバ）と比較して、小さく曲げた際の曲げ損失の低減を図ることができる。すなわち、本実施形態の偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径を小さくすることなく、小さく曲げた際の曲げ損失を低減できる。
なお、上記したモードフィールド径は、図２，３において符号「ＭＦＤ」で示されている。
【００２５】
一対の応力付与部３は、コア２に応力を付与して複屈折を誘起するものである。図１に示すように、各応力付与部３は、断面円形状に形成されている。各応力付与部３の熱膨張率は、クラッド層４の熱膨張率よりも大きく設定されている。各応力付与部３は、第二クラッド層１２を周方向に分断するように設けられている。図１では、各応力付与部３が、第一クラッド層１１と第二クラッド層１２との境界よりも径方向内側に張り出すように設けられているが、例えば張り出さないように設けられてもよい。また、各応力付与部３は、第二クラッド層１２と第三クラッド層１３との境界よりも径方向外側に張り出している。そして、図３に示すように、各応力付与部３の最大屈折率は、第一クラッド層１１及び第三クラッド層１３の最大屈折率のいずれよりも小さく設定されている。また、各応力付与部３の最大屈折率は、第二クラッド層１２の最大屈折率よりも小さく設定されている。
【００２６】
上記した各応力付与部３の最大屈折率は、各応力付与部３の中心から外縁までの径方向位置において最大となる各応力付与部３の屈折率のことを示す。図３に示す屈折率分布では、応力付与部３の屈折率が径方向位置に関わらず一定であるため、その屈折率が最大屈折率となる。
上記のように各応力付与部３が第二クラッド層１２を分断する程度に一対の応力付与部３の間隔ｒ５が狭く設定されることで、小さく曲げた際の偏波クロストーク（曲げ偏波クロストーク）の増加を抑制することができる。
【００２７】
そして、上記したコア２、一対の応力付与部３、クラッド層４（第一〜第三クラッド層１１〜１３）を構成する材料は、一対の応力付与部３を備える偏波保持光ファイバ（ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバ）に用いられる材料であれば、いずれのものを用いてもよい。例えば、コア２としてＧｅＯ２を添加した石英を用い、第一クラッド層１１及び第三クラッド層１３として純水石英を用い、第二クラッド層１２としてフッ素を添加した石英を用い、各応力付与部３としてホウ素を添加した石英を用いてもよい。
【００２８】
そして、本実施形態の偏波保持光ファイバ１では、コア２の半径をｒ１、第一クラッド層１１の外縁（第二クラッド層１２の内縁）の半径をｒ２とするとき、ｒ２／ｒ１の値が２．５以上４．５以下であることが好ましく、３．０以上４．５以下であることがより好ましい。
ｒ２／ｒ１の値が２．５以上となる位置に第二クラッド層１２を設けることで、モードフィールド径の変動を小さく抑えつつ、曲げ損失を低減することができる。また、ｒ２／ｒ１の値が３．０以上となる位置に第二クラッド層１２を設ければ、モードフィールド径の変動をさらに小さく抑え、曲げ損失をさらに低減できる。
一方、ｒ２／ｒ１の値を４．５以下とする理由は、ｒ２／ｒ１が過剰に大きくなると、後述する第一クラッド層１１の比屈折率差の変化に基づく光学特性、特に遮断波長の変化が顕著となり、製造性が悪化するためである。また、ｒ２／ｒ１が過剰に大きくなると、第二クラッド層１２を設けたことによる効果が低減し、シングルモードでの伝送が困難になるためである。
【００２９】
また、第三クラッド層１３の最大屈折率を基準としたときの第一クラッド層１１の比屈折率差は、−０．１０％以上０．０５％以下であることが好ましく、−０．１０％以上０．００％以下であることがより好ましい。
第一クラッド層１１の比屈折率差が過剰に大きくなると、遮断波長が長くなる。一方、第一クラッド層１１の比屈折率差が過剰に小さくなると、第一クラッド層１１による光の閉じ込めが強くなり、曲げ損失を低減できる反面、モードフィールド径が小さくなり、既存の光ファイバ（シングルモードファイバや他の偏波保持光ファイバ）との接続損失が大きくなってしまう。このため、所望の遮断波長、曲げ損失の低減、及び、所望のモードフィールド径を同時に達成できるように、第一クラッド層１１の比屈折率差を上記した範囲で設定することが好ましい。
【００３０】
また、本実施形態の偏波保持光ファイバ１では、第二クラッド層１２の屈折率体積Ｖが、コア２の中心を基準とした半径をｒ、第三クラッド層１３の最大屈折率を基準とした半径ｒにおける比屈折率差をΔｎ（ｒ）、第二クラッド層１２の内縁の半径（第一クラッド層１１の半径）をｒ２、第二クラッド層１２の外縁の半径をｒ３として、下記数式（１）で表される。
【００３１】
【数３】
2015184371.tif 000004
【００３２】
ところで、単峰型プロファイルを有する偏波保持光ファイバにおいて所定直径のマンドレルに１０回巻回させたときに生じる所定波長での曲げ損失増加の値を基準として、本実施形態の偏波保持光ファイバ１において同様に測定される曲げ損失増加の値の比である曲げ損比は、前述したｒ２／ｒ１の値及び上記数式（１）で表される屈折率体積Ｖと相関関係にある。
具体的には、屈折率体積Ｖが大きくなると曲げ損比が小さくなる傾向にあり、屈折率体積Ｖと曲げ損失との関係は、ｒ２／ｒ１の値、すなわち低屈折率層（第二クラッド層１２）の位置により決定される。そこで、より優れた曲げ損失特性を達成するためには、屈折率体積Ｖが２５％・μｍ２以上であることが好ましく、５０％・μｍ２以上であることがより好ましい。
【００３３】
さらに、本実施形態の偏波保持光ファイバ１では、第三クラッド層１３の最大屈折率を基準としたときのコア２の比屈折率差Δ１（図２，３参照）が、０．２０％以上０．７０％以下であることが好ましく、０．２５％以上０．６５％以下であることがより好ましい。この場合には、モードフィールド径を小さくすることなく、小さく曲げた際の曲げ損失を小さくすることができる。
【００３４】
また、第三クラッド層１３の最大屈折率を基準としたときの第二クラッド層１２の比屈折率差Δ２（図２参照）は、−０．６％以上−０．２％以下であることが好ましい。この範囲は、前述した屈折率体積Ｖにより規定される。
【００３５】
さらに、一対の応力付与部３の間隔ｒ５（図３参照）は、２０μｍ以下であることが好ましい。これは、後述する表１〜３に示すように、間隔ｒ５が２０μｍを超えると小さく曲げた際の偏波クロストークが許容範囲を越えて大きくなるためである。
ところで、図４に示すように、上記した間隔ｒ５に対するモード複屈折率（偏波保持光ファイバにおいて互いに直交する二つの偏波モード（ｘ偏波、ｙ偏波）に対する等価屈折率ｎｘ、ｎｙの差分）と偏波クロストークとの関係は反比例関係にある。すなわち、間隔ｒ５が小さくなると、モード複屈折率が大きくなると共に偏波クロストークが小さくなり、特性が良くなる。ただし、上記した間隔ｒ５は、応力付与部３がモードフィールド５と重ならないように（応力付与部３がモードフィールド５に接しないように）、モードフィールド径以上に設定されることが好ましい。
【００３６】
また、各応力付与部３の直径ｄｓａｐ（図３参照）、３０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。これは、図５に示すように、応力付与部３の直径ｄｓａｐが、３０μｍよりも小さくなったり、４０μｍよりも大きくなったりすると、モード複屈折率が大きく低下し始めて特性が悪化するためである。図５に示す応力付与部３の直径ｄｓａｐの変化に対するモード複屈折率の変化は、図４に示す応力付与部３の間隔ｒ５の変化に対するモード複屈折率の変化よりも小さいが、各応力付与部３の直径ｄｓａｐは、上記のように設定されることが好ましい。
【００３７】
そして、上記した本実施形態によれば、小さく曲げても曲げ損失及び偏波クロストークの増加を抑制しながら、モードフィールド径を大きく設定できる偏波保持光ファイバ１を得ることが可能である。また、モードフィールド径を大きく設定できることで、既存の光ファイバとの接続損失を小さく抑えることができる。さらに、本実施形態の偏波保持光ファイバ１は、偏波保持型フォトニック液晶ファイバと比較して容易かつ安価に製造することが可能である。
【００３８】
具体的には、後述する表１，２の実施例１，５に例示されるように、遮断波長が１．４４μｍ以下であり、使用波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が７．９μｍ以上であり、使用波長１．６５μｍまでの波長の光をシングルモードで伝搬するものであり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である偏波保持光ファイバが得られる。また、この偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径が例えば９．９μｍ以下となる。
【００３９】
また、後述する表１，２の実施例２，６に例示されるように、遮断波長が１．３０μｍ以下であり、使用波長１．３１μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が６．６μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である偏波保持光ファイバが得られる。また、この偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径が例えば８．６μｍ以下となる。
【００４０】
さらに、後述する表１，２の実施例３，７に例示されるように、遮断波長が０．９７μｍ以下であり、使用波長０．９８μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径が４．７μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である偏波保持光ファイバが得られる。また、この偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径が例えば６．７μｍ以下となる。
【００４１】
さらに、後述する表１，２の実施例４，８に例示されるように、遮断波長が０．８４μｍ以下であり、使用波長０．８５μｍの光をシングルモードで伝搬するものであり、使用波長０．８５μｍにおけるモードフィールド径が３．９μｍ以上であり、さらに、直径１０ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、偏波クロストークが−３０ｄＢ以下である偏波保持光ファイバが得られる。また、この偏波保持光ファイバでは、モードフィールド径が例えば５．９μｍ以下となる。
【００４２】
〔実施例〕
以下、表１〜４の実施例１〜８及び比較例９〜１６を示して発明の効果を明らかにする。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
【表２】
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【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
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【００４７】
表１に示す実施例１〜４及び表２に示す実施例５〜８は、いずれも本実施形態の偏波保持光ファイバ１の例である。
これら実施例１〜８では、いずれも応力付与部３の間隔ｒ５が第一クラッド層１１の直径（ｒ２×２）以下に設定されている。すなわち、実施例１〜８では、いずれも各応力付与部３が第一クラッド層１１と第二クラッド層１２との境界よりも径方向内側（第一クラッド層１１側）に張り出している（図１参照）。
ただし、実施例１〜４では第一クラッド層１１側への各応力付与部３の張り出し量が５μｍとなるのに対し、実施例５〜８では各応力付与部３の張り出し量が０．５μｍと非常に小さく設定されている。すなわち、実施例５〜８では、各応力付与部３の径方向内側への張出位置がほぼ第一クラッド層１１と第二クラッド層１２との境界にほぼ一致している。
【００４８】
一方、表３に示す比較例９〜１２は、上記した実施例１〜８と応力付与部３の間隔ｒ５のみが異なっている。比較例９〜１２では、いずれも応力付与部３の間隔ｒ５が第一クラッド層１１の直径（ｒ２×２）より大きく設定されている。すなわち、比較例９〜１２では、いずれも各応力付与部３が第一クラッド層１１と第二クラッド層１２との境界よりも径方向外側に位置しており、実施例１〜８のように第一クラッド層１１側に張り出していない。このため、比較例９〜１２では、第二クラッド層１２が応力付与部３によって周方向に分断されていない。
【００４９】
また、表４に示す比較例１３〜１６は、前述した実施例１〜４と比較して、応力付与部３の間隔ｒ５が同じであるものの、第二クラッド層１２と第三クラッド層１３との屈折率差が無い。すなわち、比較例１３〜１６は、一般的な単峰型プロファイルを有する従来の偏波保持光ファイバである。
【００５０】
なお、表１〜４において、モードフィールド径、伝送損失、曲げ損失及び偏波クロストークの各項目は、いずれも使用波長での値である。また、表１〜４における曲げ損失及び偏波クロストークの値は、それぞれ直径１０ｍｍ及び直径１５ｍｍのマンドレルに１０回巻回したときの値である。また、表１〜４におけるコア屈折率差Δ１、第二クラッド屈折率差Δ２は、いずれも第三クラッド層１３の屈折率を基準とする比屈折率差である。
【００５１】
実施例１〜８と比較例９〜１２とを比較すると、いずれも応力付与部３の間隔ｒ５が変化しても曲げ損失に変化はなく、曲げ損失の値は十分に許容可能な値となっている。
その一方で、偏波クロストークの値は、応力付与部３の間隔ｒ５が大きくなるほど増加する。具体的に、偏波クロストークの値は−３０ｄＢ以下であることが好ましいため、実施例１〜８では偏波クロストークの増加が好適に抑制されているが、比較例９〜１２では偏波クロストークが許容範囲を越えて増加している。
【００５２】
また、図６は、実施例１〜８（ｒ４＝１０μｍ、１９μｍ）及び比較例９〜１２（ｒ４＝２７μｍ）について、応力付与部３の直径ｄｓａｐを一定（３５μｍ）としたときのマンドレルの直径と、マンドレルに巻回された偏波保持光ファイバの偏波クロストークとの関係を示している。
図６のグラフによれば、実施例１〜８及び比較例９〜１２のいずれであっても、特にマンドレルの直径が２０ｍｍ以下の範囲において、マンドレルの直径が小さくなるほど偏波クロストークが増加する傾向にある。ただし、実施例１〜８では、偏波クロストークが増加する度合いが比較例９〜１２と比較して小さい。すなわち、実施例１〜８では偏波クロストークの増加を好適に抑制することができる。
【００５３】
また、表１，２及び図６を参照して、実施例１〜４と実施例５〜８とを比較すると、実施例１〜４における偏波クロストークの値が実施例５〜８よりも小さく抑えられている。すなわち、偏波クロストークの増加を小さく抑えるためには、応力付与部３の間隔ｒ５を小さく設定することが好ましい。
【００５４】
ただし、応力付与部３の間隔ｒ５を過度に小さく設定することは好ましくない。例えば、応力付与部３がコア２に接触するように応力付与部３の間隔ｒ５を設定すると、応力付与部３の影響でモードフィールド５が楕円形に近くなってしまい（モードフィールド５が非円化してしまい）、既存の光ファイバ（シングルモードファイバや他の偏波保持光ファイバ）との接続損失が増大する。
また、使用波長が長くなるとモードフィールド径が大きくなるが、応力付与部３がモードフィールド５と重なると伝送損失が増加してしまう。このため、実施例１〜４における応力付与部３の間隔ｒ５は、応力付与部３がモードフィールド５と重ならないように１０μｍに設定されている。ただし、本実施形態の偏波保持光ファイバ１を短い長さで使用する場合、伝送損失がある程度大きくなっても問題が生じないため、応力付与部３の間隔ｒ５は、少なくともモードフィールド５が非円化しない程度まで狭く設定してもよい。
【００５５】
さらに、実施例１〜４と比較例１３〜１６とを比較すると、モードフィールド径やモード複屈折率に差異はないものの、実施例１〜４の曲げ損失は、比較例１３〜１６の概ね１／１０程度に小さく抑えられている。また、実施例１〜４の偏波クロストークは、比較例１３〜１６よりも小さく抑えられている。
【００５６】
以上説明したように、実施例１〜８によれば、モードフィールド径を大きく設定しながら、小さく曲げた際の曲げ損失や偏波クロストークの増加を小さく抑えることができる。特に、実施例１〜４では、偏波クロストークの増加を特に小さく抑えることができる。また、モードフィールド径を大きく設定できることで、既存の光ファイバとの接続損失を小さく抑えることができる。
また、表１，２の結果によれば、実施例４，８のようにコア２とクラッド層４の直径比を変更して使用波長０．８５μｍまでの偏波保持光ファイバとしても、十分に良好な曲げ特性（曲げ損失及び偏波クロストーク）が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
１…偏波保持光ファイバ、２…コア、３…応力付与部、４…クラッド層、５…モードフィールド、１１…第一クラッド層、１２…第二クラッド層、１３…第三クラッド層
【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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