(57)【要約】【課題】非線形性が高く広帯域で波長分散の絶対値が小さいものであって容易に実現され得る光ファイバ等を提供する。【解決手段】光ファイバ１００は、コア領域１１０およびクラッド領域１１１〜１１４を有する。第１クラッド領域１１１および第３クラッド領域１１３は、主媒質１０１中に、この主媒質１０１より低い屈折率を有する副媒質からなる複数の副媒質領域１０２を有する。コア領域１１０の平均屈折率Ｎ［０］、第１クラッド領域１１１の平均屈折率Ｎ［１］、第２クラッド領域１１２の平均屈折率Ｎ［２］、および、第３クラッド領域１１３の平均屈折率Ｎ［３］は、「Ｎ［０］＞Ｎ［１］＜Ｎ［２］＞Ｎ［３］」なる関係式を満たす。帯域幅１００ｎｍｎｍ以上の所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満である。【選択図】  図１
2004177817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域とを有し、
前記第１クラッド領域および前記第３クラッド領域それぞれが、主媒質中に、この主媒質より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域を有し、
前記コア領域の平均屈折率Ｎ［０］、前記第１クラッド領域の平均屈折率Ｎ［１］、前記第２クラッド領域の平均屈折率Ｎ［２］、および、前記第３クラッド領域の平均屈折率Ｎ［３］が、「Ｎ［０］＞Ｎ［１］＜Ｎ［２］＞Ｎ［３］」なる関係式を満たし、
波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記コア領域および前記第２クラッド領域それぞれが、主媒質であるシリカガラスからなり、または、主媒質であるシリカガラス中に副媒質領域である空孔を含み、
前記第１クラッド領域および前記第３クラッド領域それぞれが、主媒質であるシリカガラス中に副媒質領域である空孔を含む
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
ファイバ軸に垂直な断面において前記第１クラッド領域中の空孔の面積の平均値が０．０６μｍ２以上であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】
ファイバ軸に垂直な断面において前記第１クラッド領域中の空孔の面積の平均値が０．１０μｍ２以上であることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項５】
ファイバ軸に垂直な断面において、前記第１クラッド領域中の空孔の面積の平均値が、前記第３クラッド領域中の空孔の面積の平均値より小さく、
前記所定波長帯域内の或る波長における実効コア断面積が、前記第１クラッド領域中の空孔をシリカガラスで置換した場合に、置換前の１．５倍以上になる
ことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項６】
端部を含む区間において、前記第１クラッド領域中の空孔が閉鎖され、前記第３クラッド領域中の空孔が閉鎖されていないことを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記第３クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる主媒質のみからなる第４クラッド領域を有し、
前記第３クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心を中心とする複数の同心円の円周上に等間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記第１クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心に関して３次以上の回転対称性を有するよう配置されていることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記第１クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心に関して２次以下の回転対称性を有するよう配置されていることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項１０】
波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項１１】
直径１５０ｍｍ以下で１周以上コイル状に巻かれた光ファイバと、波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域の光を前記光ファイバの両端に結合する光結合手段とを備え、
前記光ファイバは、
ファイバ軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域とを有し、
前記第１クラッド領域および前記第３クラッド領域それぞれが、主媒質中に、この主媒質より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域を有し、
前記コア領域の平均屈折率Ｎ［０］、前記第１クラッド領域の平均屈折率Ｎ［１］、前記第２クラッド領域の平均屈折率Ｎ［２］、および、前記第３クラッド領域の平均屈折率Ｎ［３］が、「Ｎ［０］＞Ｎ［１］＜Ｎ［２］＞Ｎ［３］」なる関係式を満たし、
前記所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満である
ことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非線形光学現象の発現に好適な光ファイバおよび光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバにおける非線形光学現象を利用する光モジュールが知られており、このような光モジュールは、広帯域の光を発生したり、光パルスを再生したり、或いは、光を増幅したりすることができる。このような光モジュールに用いられる光ファイバは、非線形性が高いことが要求されるだけでなく、広帯域で波長分散の絶対値が小さいことが要求される。
【０００３】
例えば、非特許文献１〜３それぞれに記載された光ファイバは、ファイバ軸に沿って延びる複数の空孔がコア領域またはクラッド領域に設けられたものであって、複数の空孔それぞれの径および配置が最適化されることで、広帯域で波長分散の絶対値が小さいものとなっている。
【０００４】
また、例えば、特許文献１に記載された光ファイバは、ファイバ軸に沿って延びる複数の空孔がコア領域またはクラッド領域に設けられたものであって、分散調整孔が設けられることで、モードフィールド径などの光学特性と独立に波長分散特性が調整され得るものである。この分散調整孔は、波長に比べて充分に小さい径（例えば波長の１／１０の径）を有し、導波光のモード分布の裾に位置する。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第０２／３９１６１号パンフレット
【非特許文献１】
Ａ．  Ｆｅｒｒａｎｄｏ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｅｒ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  Ｖｏｌ．９，  Ｎｏ．１３，  ｐｐ．６８７−６９７  （２００１）
【非特許文献２】
Ａ．  Ｆｅｒｒａｎｄｏ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｎｅａｒｌｙ  ｚｅｒｏ  ｕｌｔｒａｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｅｒｓ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．２５，  Ｎｏ．１１，  ｐｐ．７９０−７９２  （２０００）
【非特許文献３】
Ａ．  Ｆｅｒｒａｎｄｏ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ  ａ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｒｅ  ｗｉｔｈ  ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”，  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．３５，  Ｎｏ．４，  ｐｐ．３２５−３２７  （１９９９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献１〜３それぞれに記載された光ファイバは、広帯域で波長分散の絶対値が小さいものの、実効コア断面積が小さくないことから、非線形光学現象の発現には充分ではない。
【０００７】
また、特許文献１に記載された光ファイバでは、上述したような小径の分散調整孔の径を精度よく実現するには、高張力で線引する必要がある。しかし、高張力での線引は、ガラス中の欠陥の増大や、線引中のファイバ断線の確率の上昇をもたらす。そして、ガラス中の欠陥の増大は、伝送損失の増加や紫外光に対する耐久性の低下をもたらす。したがって、特許文献１に記載された光ファイバは、低い伝送損失、紫外光に対する高い耐久性、および、線引時の高い歩留まりを実現するのが困難である。
【０００８】
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、非線形性が高く広帯域で波長分散の絶対値が小さいものであって容易に実現され得る光ファイバ、および、このような光ファイバを含む光モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバは、（１）  ファイバ軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域とを有し、（２）  第１クラッド領域および第３クラッド領域それぞれが、主媒質中に、この主媒質より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域を有し、（３）  コア領域の平均屈折率Ｎ［０］、第１クラッド領域の平均屈折率Ｎ［１］、第２クラッド領域の平均屈折率Ｎ［２］、および、第３クラッド領域の平均屈折率Ｎ［３］が、「Ｎ［０］＞Ｎ［１］＜Ｎ［２］＞Ｎ［３］」なる関係式を満たし、（４）波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満であることを特徴とする。
【００１０】
このように構成される光ファイバは、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバは、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００１１】
本発明に係る光ファイバは、コア領域および第２クラッド領域それぞれが、主媒質であるシリカガラスからなり、または、主媒質であるシリカガラス中に副媒質領域である空孔を含み、第１クラッド領域および第３クラッド領域それぞれが、主媒質であるシリカガラス中に副媒質領域である空孔を含むのが好適である。
この場合には、材料損失が低く、光ファイバの伝送損失が低い。また、主媒質および副媒質それぞれの屈折率の差が大きいので、光ファイバは、絶対値が小さくフラットな波長分散特性を広い波長帯域で実現することができ、また、実効コア断面積を小さくできる。
【００１２】
本発明に係る光ファイバは、ファイバ軸に垂直な断面において第１クラッド領域中の空孔の面積の平均値が０．０６μｍ２以上であるのが好適であり、この平均値が０．１０μｍ２以上であれば更に好適である。この場合には、線引時の表面張力が低減されるので、高い構造精度を得るのに必要な線引張力を下げることができる。このことから、低い伝送損失や、紫外光に対する高い耐久性や、線引での高い歩留まりを、実現することができる。
【００１３】
本発明に係る光ファイバは、ファイバ軸に垂直な断面において、第１クラッド領域中の空孔の面積の平均値が、第３クラッド領域中の空孔の面積の平均値より小さく、所定波長帯域内の或る波長における実効コア断面積が、第１クラッド領域中の空孔をシリカガラスで置換した場合に、置換前の１．５倍以上になるのが好適である。この場合には、第１クラッド領域での空孔の表面張力が第３クラッド領域での空孔の表面張力より大きいので、光ファイバを加熱することにより、第３クラッド領域の空孔を閉鎖することなく、第１クラッド領域の空孔を選択的に閉鎖することができる。また、端部を含む区間において、第１クラッド領域中の空孔が閉鎖され、第３クラッド領域中の空孔が閉鎖されていないのが好適である。これにより、実効コア断面積が大きく拡大されるので、通常の光ファイバや他の光部品との光結合において、高い結合効率を容易に実現することができる。
【００１４】
本発明に係る光ファイバは、第３クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる主媒質のみからなる第４クラッド領域を有し、第３クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心を中心とする複数の同心円の円周上に等間隔で配置されているのが好適である。この場合には、線引時または線引後のガラス溶融の際の空孔の膨張収縮に因るファイバ外形の非円化を抑制することができる。このことから、光ファイバを保持する場合に、高い位置精度で光ファイバを固定することが容易であり、ファイバ端での光入出力における位置ずれに因る光結合損失を低減することができる。
【００１５】
本発明に係る光ファイバは、第１クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心に関して３次以上の回転対称性を有するよう配置されているのが好適であり、この場合には、光ファイバは、複屈折性が低く、偏波モード分散が低いので、短パルス光のパルス広がりを抑制することができる。一方、第１クラッド領域中の複数の副媒質領域それぞれの中心位置がファイバ中心に関して２次以下の回転対称性を有するよう配置されているのも好適であり、この場合には、光ファイバは、複屈折性が高いので、偏波状態を保持したまま光を導波させることができる。
【００１６】
本発明に係る光ファイバは、波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満であることを特徴とする。この光ファイバは、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバは、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００１７】
本発明に係る光モジュールは、直径１５０ｍｍ以下で１周以上コイル状に巻かれた光ファイバと、波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域の光を光ファイバの両端に結合する光結合手段とを備えることを特徴とする。さらに、この光モジュールに含まれる光ファイバは、（１）  ファイバ軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域とを有し、（２）  第１クラッド領域および第３クラッド領域それぞれが、主媒質中に、この主媒質より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域を有し、（３）  コア領域の平均屈折率Ｎ［０］、第１クラッド領域の平均屈折率Ｎ［１］、第２クラッド領域の平均屈折率Ｎ［２］、および、第３クラッド領域の平均屈折率Ｎ［３］が、「Ｎ［０］＞Ｎ［１］＜Ｎ［２］＞Ｎ［３］」なる関係式を満たし、（４）  所定波長帯域において、基底モードの波長分散の最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの波長分散の絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、基底モードの実効コア断面積の最小値が５μｍ２未満であることを特徴とする。この光モジュールは、上記の本発明に係る光ファイバを含むものであるから、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施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。
【００１９】
先ず、本発明に係る光ファイバの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光ファイバ１００の断面図である。この図は、ファイバ軸に垂直な面で切断したときの光ファイバ１００の断面を示す。この図に示される光ファイバ１００は、主媒質１０１中に、この主媒質１０１より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域１０２を有している。
【００２０】
主媒質１０１は、純シリカガラスであってもよいし、また、シリカガラスにＧｅ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂ，Ａｌ，Ｔｉなどの元素が添加されたものであってもよい。一方、複数の副媒質領域１０２それぞれは、空孔であって、その中に、例えば、副媒質として空気，Ｎ２，Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅなどの不活性気体が所定の圧力で封入されている。
【００２１】
また、主媒質１０１に添加される元素の添加濃度が径方向に分布を有していてもよく、この場合には、例えば融着接続時に副媒質領域１０２が潰れた場合であっても、材料屈折率分布によって光が導波され得るので、融着接続部での光の漏洩損失が小さい光ファイバ１００が実現され得る。
【００２２】
また、主媒質１０１に添加される元素がＧｅである場合には、空間的に強度変調された紫外光を光ファイバ１００に照射することにより、長手方向に沿って屈折率変調が形成されたファイバグレーティングが作製され得る。このファイバグレーティングは、光フィルタや光パワー等化器として用いられる。
【００２３】
また、主媒質１０１に添加される元素がＧｅ，Ｐ，Ｎ，Ｂｉである場合には、主媒質１０１の非線形屈折率が高まる。このような光ファイバ１００では、広帯域スペクトルを有するスーパーコンティニューム光を発生させるのに必要な光パワーが低減される。また、このような光ファイバ１００は、ラマン散乱スペクトルを変化させて広帯域でラマン増幅を行なうラマン増幅媒体として好適に用いられる。
【００２４】
また、主媒質１０１に添加される元素がＥｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｐｒである場合には、この光ファイバ１００は光増幅作用を実現することができる。複数の副媒質領域１０２それぞれの空孔内に副媒質としてＨ２などの活性気体が所定の圧力で封入されている場合にも、この光ファイバ１００は光増幅作用を実現することができる。
【００２５】
図１の断面図に示されるように、光ファイバ１００は、ファイバ軸に沿って延びるコア領域１１０と、このコア領域１１０を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域１１１と、この第１クラッド領域１１１を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域１１２と、この第２クラッド領域１１２を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域１１３と、この第３クラッド領域１１３を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第４クラッド領域１１４とを有している。
【００２６】
断面において、コア領域１１０は円形領域であり、クラッド領域１１１〜１１４それぞれは円環形領域であり、コア領域１１０およびクラッド領域１１１〜１１４それぞれの重心はファイバ中心に一致する。コア領域１１０は、副媒質領域を含まず、主媒質１０１のみからなる。第１クラッド領域１１１は、主媒質１０１中に複数の副媒質領域１０２を有する。第２クラッド領域１１２は、副媒質領域を含まず、主媒質１０１のみからなる。第３クラッド領域１１３は、主媒質１０１中に複数の副媒質領域１０２を有する。第４クラッド領域１１４は、副媒質領域を含まず、主媒質１０１のみからなる。また、第４クラッド領域１１４の外周は樹脂で被覆されているのが好適であり、これにより、光ファイバ１００の機械的強度が向上する。
【００２７】
コア領域１１０の平均屈折率をＮ［０］とし、第１クラッド領域１１１の平均屈折率をＮ［１］とし、第２クラッド領域１１２の平均屈折率をＮ［２］とし、第３クラッド領域１１３の平均屈折率をＮ［３］とする。このとき、これらの各領域の平均屈折率は下記（１）式の関係を満たす。なお、各領域の平均屈折率Ｎは下記（２）式で表される。ここで、当該領域がＭ種類の媒質からなるものとし、そのＭ種類の媒質のうち第ｉ番目の媒質の屈折率をｎ［ｉ］とし、第ｉ番目の媒質の体積をｆ［ｉ］とする。
【００２８】
【数１】
2004177817.tif 000003
【数２】
2004177817.tif 000004
また、この光ファイバ１００は、波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域Ω（下記（３）式）において、基底モードの波長分散Ｄの最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり（下記（４）式）、基底モードの波長分散Ｄの絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり（下記（５）式）、基底モードの実効コア断面積Ａｅｆｆの最小値が５μｍ２未満である（下記（６）式）。
【００２９】
【数３】
2004177817.tif 000005
【数４】
2004177817.tif 000006
【数５】
2004177817.tif 000007
【数６】
2004177817.tif 000008
以上のように構成される光ファイバ１００は、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバ１００は、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００３０】
また、この光ファイバ１００は、主媒質１０１がシリカガラスであって、副媒質領域１０２における副媒質が気体であるので、材料損失が低く、光ファイバ１００の伝送損失が低い。また、主媒質および副媒質それぞれの屈折率の差が大きいので、光ファイバ１００は、絶対値が小さくフラットな波長分散特性を広い波長帯域で実現することができ、また、実効コア断面積を小さくできる。
【００３１】
なお、ファイバ軸に垂直な断面において、第１クラッド領域１１１中の空孔の面積の平均値は、０．０６μｍ２以上であるのが好適であり、０．１０μｍ２以上であれば更に好適である。この場合には、線引時の表面張力が低減されるので、高い構造精度を得るのに必要な線引張力を下げることができる。このことから、低い伝送損失や、紫外光に対する高い耐久性や、線引での高い歩留まりを、実現することができる。
【００３２】
また、ファイバ軸に垂直な断面において、第１クラッド領域１１１中の空孔（副媒質領域１０２）の面積の平均値は、第３クラッド領域１１３中の空孔（副媒質領域１０２）の面積の平均値より小さく、所定波長帯域Ω内の或る波長における実効コア断面積は、第１クラッド領域１１１中の空孔（副媒質領域１０２）をシリカガラスで置換した場合に、置換前の１．５倍以上になるのが好適である。
この場合には、第１クラッド領域１１１での空孔の表面張力が第３クラッド領域１１３での空孔の表面張力より大きいので、光ファイバ１００を加熱することにより、第３クラッド領域１１３の空孔を閉鎖することなく、第１クラッド領域１１１の空孔を選択的に閉鎖することができる。また、端部を含む区間において、第１クラッド領域１１１中の空孔が閉鎖され、第３クラッド領域１１３中の空孔が閉鎖されていないことにより、実効コア断面積が大きく拡大されるので、通常の光ファイバや他の光部品との光結合において、高い結合効率を容易に実現することができる。
【００３３】
また、第３クラッド領域１１３を取り囲みファイバ軸に沿って延びる主媒質のみからなる第４クラッド領域１１４を有し、第３クラッド領域１１３中の複数の副媒質領域１０２それぞれの中心位置がファイバ中心を中心とする複数の同心円の円周上に等間隔で配置されているのが好適である。この場合には、線引時または線引後のガラス溶融の際の空孔の膨張収縮に因るファイバ外形の非円化を抑制することができる。このことから、光ファイバ１００を保持する場合に、高い位置精度で光ファイバ１００を固定することが容易であり、ファイバ端での光入出力における位置ずれに因る光結合損失を低減することができる。
【００３４】
また、第１クラッド領域１１１中の複数の副媒質領域１０２それぞれの中心位置がファイバ中心に関して３次以上の回転対称性を有するよう配置されているのが好適である。この場合には、光ファイバ１００は、複屈折性が低く、偏波モード分散が低いので、短パルス光のパルス広がりを抑制することができる。
【００３５】
また、第１クラッド領域１１１中の複数の副媒質領域１０２それぞれの中心位置がファイバ中心に関して２次以下の回転対称性を有するよう配置されているのも好適である。この場合には、光ファイバ１００は、複屈折性が高いので、偏波状態を保持したまま光を導波させることができる。
【００３６】
次に、第１実施形態に係る光ファイバ１００について更に具体的に説明する。
コア領域１１０の外周の半径は０．６５μｍであり、第１クラッド領域１１１の外周の半径は１．０６μｍであり、第２クラッド領域１１２の外周の半径は１．２９μｍであり、第３クラッド領域１１３の外周の半径は６．４５μｍである。
主媒質１０１は、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１．４４４であるシリカガラスである。副媒質領域１０２にある副媒質は、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１である空気である。
【００３７】
第１クラッド領域１１１中に４個の副媒質領域１０２が設けられている。これら４個の副媒質領域１０２それぞれは、直径が０．４１μｍであり、面積が０．１３μｍ２である。また、これら４個の副媒質領域１０２それぞれの中心は、ファイバ中心を中心とする半径０．８５μｍの円周上に等間隔で配置されている。
【００３８】
第３クラッド領域１１３中に６８個の副媒質領域１０２が設けられている。これら６８個の副媒質領域１０２それぞれは、直径が１．１３μｍである。また、これら６８個の副媒質領域１０２のうち、８個の副媒質領域１０２は、ファイバ中心を中心とする半径１．８５μｍの円周上に等間隔で配置されており、１４個の副媒質領域１０２は、ファイバ中心を中心とする半径３．１９μｍの円周上に等間隔で配置されており、２０個の副媒質領域１０２は、ファイバ中心を中心とする半径４．５３μｍの円周上に等間隔で配置されており、２６個の副媒質領域１０２は、ファイバ中心を中心とする半径５．８８μｍの円周上に等間隔で配置されている。
【００３９】
第１クラッド領域１１１中の４個の副媒質領域１０２、および、第３クラッド領域１１３中の最も内側の円周上の８個の副媒質領域１０２が、上記のように配置されていることにより、これらの副媒質領域１０２の配置は４次の回転対称性を有するので、この光ファイバ１００は複屈折性や偏波モード分散が低減される。
【００４０】
そして、波長１５５０ｎｍにおいて、コア領域１１０の平均屈折率Ｎ［０］は１．４４４であり、第１クラッド領域１１１の平均屈折率Ｎ［１］は１．３５１であり、第２クラッド領域１１２の平均屈折率Ｎ［２］は１．４４４であり、第３クラッド領域１１３の平均屈折率Ｎ［３］は１．２２１であり、第４クラッド領域１１４の平均屈折率Ｎ［４］は１．４４４である。各領域の平均屈折率の大小関係は上記（１）式を満たしている。
【００４１】
図２は、第１実施形態に係る光ファイバ１００の波長分散の波長依存性を示すグラフである。この図には、基底モードの波長分散Ｄと波長λとの関係が示されている。波長１２００ｎｍにおいて波長分散は−４．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１７００ｎｍにおいて波長分散は＋４．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長帯域１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、波長分散の平均値は＋２．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の標準偏差は３．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最大値は＋５．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最小値は−４．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、したがって、波長分散の絶対値の最大値は５．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。また、波長１５００ｎｍにおいて波長分散は＋５．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１６００ｎｍにおいて波長分散は＋５．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいて、波長分散の平均値は＋５．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の標準偏差は０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最大値は＋５．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最小値は＋５．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、したがって、波長分散の絶対値の最大値は５．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。これらの数値は上記（３）式〜（５）式を満たしている。
【００４２】
図３は、第１実施形態に係る光ファイバ１００の実効コア断面積の波長依存性を示すグラフである。この図には、基底モードの実効コア断面積Ａｅｆｆと波長λとの関係が示されている。波長１２００ｎｍにおいて実効コア断面積は２．９μｍ２であり、波長１７００ｎｍにおいて実効コア断面積は４．０μｍ２であり、波長帯域１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、実効コア断面積の平均値は３．４μｍ２であり、実効コア断面積の標準偏差は０．３μｍ２であり、実効コア断面積の最大値は４．０μｍ２であり、実効コア断面積の最小値は２．９μｍ２である。
また、波長１５００ｎｍにおいて実効コア断面積は３．６μｍ２であり、波長１６００ｎｍにおいて実効コア断面積は３．８μｍ２であり、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいて、実効コア断面積の平均値は３．７μｍ２であり、実効コア断面積の標準偏差は０．１μｍ２であり、実効コア断面積の最大値は３．８μｍ２であり、実効コア断面積の最小値は３．６μｍ２である。これらの数値は上記（３）式および（６）式を満たしている。
【００４３】
以上のように、第１実施形態に係る光ファイバ１００は、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバ１００は、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００４４】
次に、本発明に係る光ファイバの第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る光ファイバ２００の断面図である。この図は、ファイバ軸に垂直な面で切断したときの光ファイバ２００の断面を示す。この図に示される光ファイバ２００は、主媒質２０１中に、この主媒質２０１より低い屈折率を有する副媒質からなりファイバ軸に沿って延びる複数の副媒質領域２０２を有している。
【００４５】
第１実施形態の場合と同様に、第２実施形態に係る光ファイバ２００においても、主媒質２０１は、純シリカガラスであってもよいし、また、シリカガラスにＧｅ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐ，Ｎ，Ｂｉ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｎｄ，Ｐｒなどの元素が添加されたものであってもよい。また、主媒質２０１に添加される元素の添加濃度が径方向に分布を有していてもよい。一方、複数の副媒質領域２０２それぞれは、空孔であって、その中に、例えば、副媒質として空気，Ｎ２，Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，Ｈ２などの気体が所定の圧力で封入されている。
【００４６】
図４の断面図に示されるように、光ファイバ２００は、ファイバ軸に沿って延びるコア領域２１０と、このコア領域２１０を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第１クラッド領域２１１と、この第１クラッド領域２１１を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第２クラッド領域２１２と、この第２クラッド領域２１２を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第３クラッド領域２１３と、この第３クラッド領域２１３を取り囲みファイバ軸に沿って延びる第４クラッド領域２１４とを有している。
【００４７】
断面において、コア領域２１０は円形領域であり、クラッド領域２１１〜２１４それぞれは円環形領域であり、コア領域２１０およびクラッド領域２１１〜２１４それぞれの重心はファイバ中心に一致する。コア領域２１０は、副媒質領域を含まず、主媒質２０１のみからなる。第１クラッド領域２１１は、主媒質２０１中に複数の副媒質領域２０２を有する。第２クラッド領域２１２は、副媒質領域を含まず、主媒質２０１のみからなる。第３クラッド領域２１３は、主媒質２０１中に複数の副媒質領域２０２を有する。第４クラッド領域２１４は、副媒質領域を含まず、主媒質２０１のみからなる。また、第４クラッド領域２１４の外周は樹脂で被覆されているのが好適であり、これにより、光ファイバ２００の機械的強度が向上する。
【００４８】
コア領域２１０の平均屈折率をＮ［０］とし、第１クラッド領域２１１の平均屈折率をＮ［１］とし、第２クラッド領域２１２の平均屈折率をＮ［２］とし、第３クラッド領域２１３の平均屈折率をＮ［３］とする。このとき、これらの各領域の平均屈折率は上記（１）式の関係を満たす。
【００４９】
また、この光ファイバ２００は、波長範囲１００ｎｍ〜１８００ｎｍに含まれる帯域幅１００ｎｍ以上の所定波長帯域Ω（上記（３）式）において、基底モードの波長分散Ｄの最大値と最小値との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり（上記（４）式）、基底モードの波長分散Ｄの絶対値の最大値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり（上記（５）式）、基底モードの実効コア断面積Ａｅｆｆの最小値が５μｍ２未満である（上記（６）式）。
【００５０】
以上のように構成される光ファイバ２００は、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバ２００は、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００５１】
また、この光ファイバ２００は、主媒質２０１がシリカガラスであって、副媒質領域２０２における副媒質が気体であるので、材料損失が低く、光ファイバ２００の伝送損失が低い。また、主媒質および副媒質それぞれの屈折率の差が大きいので、光ファイバ２００は、絶対値が小さくフラットな波長分散特性を広い波長帯域で実現することができ、また、実効コア断面積を小さくできる。
【００５２】
なお、第１実施形態の場合と同様に、第２実施形態に係る光ファイバ２００においても、ファイバ軸に垂直な断面において、第１クラッド領域２１１中の空孔の面積の平均値は、０．０６μｍ２以上であるのが好適であり、０．１０μｍ２以上であれば更に好適である。ファイバ軸に垂直な断面において、第１クラッド領域２１１中の空孔（副媒質領域２０２）の面積の平均値は、第３クラッド領域２１３中の空孔（副媒質領域２０２）の面積の平均値より小さく、所定波長帯域Ω内の或る波長における実効コア断面積は、第１クラッド領域２１１中の空孔（副媒質領域２０２）をシリカガラスで置換した場合に、置換前の１．５倍以上になるのが好適である。第３クラッド領域２１３を取り囲みファイバ軸に沿って延びる主媒質のみからなる第４クラッド領域２１４を有し、第３クラッド領域２１３中の複数の副媒質領域２０２それぞれの中心位置がファイバ中心を中心とする複数の同心円の円周上に等間隔で配置されているのが好適である。また、第１クラッド領域２１１中の複数の副媒質領域２０２それぞれの中心位置がファイバ中心に関して３次以上の回転対称性を有するよう配置されているのが好適である。或いは、第１クラッド領域２１１中の複数の副媒質領域２０２それぞれの中心位置がファイバ中心に関して２次以下の回転対称性を有するよう配置されているのも好適である。
【００５３】
次に、第２実施形態に係る光ファイバ２００について更に具体的に説明する。コア領域２１０の外周の半径は１．０８μｍであり、第１クラッド領域２１１の外周の半径は１．３９μｍであり、第２クラッド領域２１２の外周の半径は１．７５μｍであり、第３クラッド領域２１３の外周の半径は８．７７μｍである。主媒質２０１は、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１．４４４であるシリカガラスである。副媒質領域２０２にある副媒質は、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が１である空気である。
【００５４】
第１クラッド領域２１１中に１６個の副媒質領域２０２が設けられている。これら１６個の副媒質領域２０２それぞれは、直径が０．３１μｍであり、面積が０．０８μｍ２である。また、これら１６個の副媒質領域２０２それぞれの中心は、ファイバ中心を中心とする半径１．２４μｍの円周上に等間隔で配置されている。
【００５５】
第３クラッド領域２１３中に６８個の副媒質領域２０２が設けられている。これら６８個の副媒質領域２０２それぞれは、直径が１．５４μｍである。また、これら６８個の副媒質領域２０２のうち、８個の副媒質領域２０２は、ファイバ中心を中心とする半径２．５２μｍの円周上に等間隔で配置されており、１４個の副媒質領域２０２は、ファイバ中心を中心とする半径４．３４μｍの円周上に等間隔で配置されており、２０個の副媒質領域２０２は、ファイバ中心を中心とする半径６．１７μｍの円周上に等間隔で配置されており、２６個の副媒質領域２０２は、ファイバ中心を中心とする半径８．００μｍの円周上に等間隔で配置されている。
【００５６】
第１クラッド領域２１１中の１６個の副媒質領域２０２、および、第３クラッド領域２１３中の最も内側の円周上の８個の副媒質領域２０２が、上記のように配置されていることにより、これらの副媒質領域２０２の配置は４次の回転対称性を有するので、この光ファイバ２００は複屈折性や偏波モード分散が低減される。
【００５７】
そして、波長１５５０ｎｍにおいて、コア領域２１０の平均屈折率Ｎ［０］は１．４４４であり、第１クラッド領域２１１の平均屈折率Ｎ［１］は１．２４２であり、第２クラッド領域２１２の平均屈折率Ｎ［２］は１．４４４であり、第３クラッド領域２１３の平均屈折率Ｎ［３］は１．２２１であり、第４クラッド領域２１４の平均屈折率Ｎ［４］は１．４４４である。各領域の平均屈折率の大小関係は上記（１）式を満たしている。
【００５８】
図５は、第２実施形態に係る光ファイバ２００の波長分散の波長依存性を示すグラフである。この図には、基底モードの波長分散Ｄと波長λとの関係が示されている。波長１２００ｎｍにおいて波長分散は＋１４．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１７００ｎｍにおいて波長分散は＋２．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長帯域１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、波長分散の平均値は＋５．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の標準偏差は３．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最大値は＋１４．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最小値は＋１．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、したがって、波長分散の絶対値の最大値は１４．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。また、波長１５００ｎｍにおいて波長分散は＋２．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１６００ｎｍにおいて波長分散は＋２．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいて、波長分散の平均値は＋２．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の標準偏差は０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最大値は＋２．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散の最小値は＋２．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、したがって、波長分散の絶対値の最大値は２．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。これらの数値は上記（３）式〜（５）式を満たしている。
【００５９】
図６は、第２実施形態に係る光ファイバ２００の実効コア断面積の波長依存性を示すグラフである。この図には、基底モードの実効コア断面積Ａｅｆｆと波長λとの関係が示されている。波長１２００ｎｍにおいて実効コア断面積は３．３μｍ２であり、波長１７００ｎｍにおいて実効コア断面積は４．７μｍ２であり、波長帯域１２００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて、実効コア断面積の平均値は３．９μｍ２であり、実効コア断面積の標準偏差は０．４μｍ２であり、実効コア断面積の最大値は４．７μｍ２であり、実効コア断面積の最小値は３．３μｍ２である。
また、波長１５００ｎｍにおいて実効コア断面積は４．１μｍ２であり、波長１６００ｎｍにおいて実効コア断面積は４．４μｍ２であり、波長帯域１５００ｎｍ〜１６００ｎｍにおいて、実効コア断面積の平均値は４．２μｍ２であり、実効コア断面積の標準偏差は０．１μｍ２であり、実効コア断面積の最大値は４．４μｍ２であり、実効コア断面積の最小値は４．１μｍ２である。これらの数値は上記（３）式および（６）式を満たしている。
【００６０】
以上のように、第２実施形態に係る光ファイバ２００は、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバ２００は、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【００６１】
なお、図６には、比較例の光ファイバの実効コア断面積の波長依存性も示されている。この比較例の光ファイバは、第２実施形態に係る光ファイバ２００において第１クラッド領域２１１中の１６個の空孔（副媒質領域２０２）それぞれをシリカガラスで置換したものである。第２実施形態に係る光ファイバ２００の実効コア断面積をＡｅｆｆ−２とし、比較例の光ファイバの実効コア断面積をＡｅｆｆ−ｒｅｆとすると、波長１２００ｎｍにおいて両者の比（Ａｅｆｆ−ｒｅｆ／Ａｅｆｆ−２）は２．０であり、波長１５５０ｎｍにおいて両者の比（Ａｅｆｆ−ｒｅｆ／Ａｅｆｆ−２）は１．６である。このように、本実施形態に係る光ファイバ２００は、第１クラッド領域２１１中に副媒質領域２０２を有していることにより、実効コア断面積が小さく、非線形性が高い。
【００６２】
また、第２実施形態に係る光ファイバ２００では、第３クラッド領域２１３中の空孔（副媒質領域２０２）と比べて、第１クラッド領域２１１中の空孔（副媒質領域２０２）は、径が小さいことから、表面張力が大きい。したがって、表面張力に因る空孔の収縮が第１クラッド領域２１１においてのみ生じるような温度下に光ファイバ２００を所定時間おくことにより、第３クラッド領域２１３の空孔を閉鎖することなく、第１クラッド領域２１１の空孔を選択的に閉鎖することができる。例えば、図７に示されるように、光ファイバ２００の端部を含む区間において、第１クラッド領域１１１中の空孔が閉鎖され、第３クラッド領域１１３中の空孔が閉鎖されていないようにすることができる。
【００６３】
図７は、第２実施形態に係る光ファイバ２００の断面図である。この図は、ファイバ軸を含む面で切断したときの光ファイバ２００の断面を示す。この図に示されるように、光ファイバ２００の端部を含む区間Ｌ１において、第１クラッド領域１１１中の空孔が閉鎖され、第３クラッド領域１１３中の空孔が閉鎖されていないようにすることができる。また、この区間Ｌ１に続く区間Ｌ２において、第１クラッド領域１１１中の空孔の径が長手方向に次第に変化するようにすることができる。
【００６４】
通常の単一モード光ファイバの実効コア断面積は、波長１５５０ｎｍで１０μｍ２〜８０μｍ２程度であり、第２実施形態に係る光ファイバ２００の実効コア断面積（波長１５５０ｎｍで５μｍ２以下）と大きく相違する。このことから、通常の単一モード光ファイバと光ファイバ２００とを光結合する場合に、高い結合効率を実現することは困難である。
【００６５】
しかし、図７に示されるように、光ファイバ２００の端部を含む区間Ｌ１において第１クラッド領域１１１中の空孔が閉鎖されることにより、光ファイバ２００の端部において実効コア断面積が大きく拡大されるので、この端部において光ファイバ２００と通常の単一モード光ファイバとを光結合すれば、高い結合効率を実現することが容易となる。外部の光部品との光結合における位置合わせ精度に対する要求が緩和されるので、外部の光部品との光結合においても高い結合効率を実現することが容易となる。
【００６６】
なお、上記の各実施形態に係る光ファイバ１００，２００それぞれは、ファイバ中心に関して実質的に４次の回転対称性を有している。これに対して、円周上に配置された空孔（副媒質領域１０２，２０２）の間隔を不均等にすることにより、回転対称性の次数を２次以下とすることも可能であり、これにより、光ファイバの複屈折率を高めて偏波保持特性を実現することができる。このような光ファイバを用いれば、光パラメトリック増幅器において、励起光や信号光の偏波状態を安定させ、長い相互座用長を実現して、増幅効率を向上させることができる。
【００６７】
次に、上記の各実施形態に係る光ファイバ１００，２００それぞれの製造方法の１例について説明する。外径６０ｍｍの円柱形状のガラス焼結体を用意する。
このガラス焼結体は、主媒質であるシリカガラスからなるものであって、必要に応じて所定の径方向分布で添加元素を含有している。
【００６８】
このガラス焼結体に対して、第１クラッド領域となるべき部分に所定個数の所定径の空孔を所定の配置で設け、また、第３クラッド領域となるべき部分に所定個数の所定径の空孔を所定の配置で設ける。第１実施形態に係る光ファイバ１００を製造するためには、第１クラッド領域となるべき部分に設けられる空孔の径は１．５ｍｍであり、第３クラッド領域となるべき部分に設けられる空孔の径は４．２ｍｍである。第２実施形態に係る光ファイバ２００を製造するためには、第１クラッド領域となるべき部分に設けられる空孔の径は１．５ｍｍであり、第３クラッド領域となるべき部分に設けられる空孔の径は７．５ｍｍである。
【００６９】
このガラス焼結体を加熱して外径６ｍｍとなるまで延伸し、この外径６ｍｍとされたガラス焼結体を、内径約６ｍｍで外径約３９ｍｍのガラス管の内部に挿入し、両者を一体化したものを光ファイバ母材とする。そして、この光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する。第１実施形態に係る光ファイバ１００を製造するためには、線引により得られる光ファイバ１００の外径を１０６μｍとし、第２実施形態に係る光ファイバ２００を製造するためには、線引により得られる光ファイバ２００の外径を８０μｍとする。
【００７０】
この製造過程において、ガラス焼結体に空孔を設けた後に、その空孔の内壁面をエッチングすることにより、不純物や空孔内壁面の凹凸に因る吸収損失や散乱損失が少ない光ファイバを製造することができる。
【００７１】
従来の技術の欄で挙げた特許文献１に記載された技術では、空孔の径が使用波長の１／６〜１／１０以下（波長１５５０ｎｍにおいて０．１６μｍ〜０．２６μｍ以下）と小さいことから、空孔の表面張力が大きく、高い構造精度を実現するには線引温度を低くする必要がある。これに対して、本実施形態では、空孔径の最小値が０．３１μｍ〜０．４１μｍと大きいので、線引温度を高くすることができ、このことから、低い伝送損失、紫外光に対する高い耐久性、および、線引時の高い歩留まりを、容易に実現することができる。
【００７２】
次に、本発明に係る光モジュールの第１実施形態について説明する。図８は、第１実施形態に係る光モジュール１の構成図である。本実施形態に係る光モジュール１は、スーパーコンティニューム光を発生するものであり、光ファイバ１０〜１２およびパルス光源１３を備える。
【００７３】
光ファイバ１０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、直径１０ｍｍ〜１５０ｍｍで１周以上コイル状に巻かれている。この光ファイバ１０は、図７に示されるように端部１０ａ，１０ｂそれぞれにおいて第１クラッド領域の空孔が閉鎖されて実効コア断面積が拡大されている。これにより、光ファイバ１０の端部１０ａ，１０ｂそれぞれは、所定波長帯域Ω（上記（３）式）の光を光ファイバ１０に結合する光結合手段となっている。そして、光ファイバ１０の一方の端部１０ａが他の光ファイバ１１と接続され、光ファイバ１０の他方の端部１０ｂが他の光ファイバ１２と接続されている。
【００７４】
パルス光源１３はパルス光を出力する。パルス光源１３より出力されるパルス光は、波長範囲１２００ｎｍ〜１７００ｎｍ内に中心波長を有し、ピークパワーが１０ｍＷ以上であり、パルス幅が１μｓ以下である。このパルス光源１３より出力されたパルス光は、光ファイバ１１を経て端部１０ａより光ファイバ１０へ入射し、光ファイバ１０を導波する。パルス光が導波している光ファイバ１０では、非線形光学効果により、そのパルス光のスペクトルが広がり、スーパーコンティニューム光が発生する。そして、そのスーパーコンティニューム光は、光ファイバ１０の端部１０ｂより出力され、光ファイバ１２を経て、出射端１ｂより出力される。
【００７５】
この光モジュール１における光ファイバ１０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。したがって、この光モジュール１は、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光を発生することができる。また、光ファイバ１０の端部１０ａ，１０ｂそれぞれにおける光結合効率を高くすることができるので、この光モジュール１は光パワーの利用効率を高めることができる。
【００７６】
次に、本発明に係る光モジュールの第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係る光モジュール２の構成図である。本実施形態に係る光モジュール２は、光パルス信号を再生するものであり、光ファイバ２０〜２２および光フィルタ２４，２５を備える。
【００７７】
光ファイバ２０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、直径１０ｍｍ〜１５０ｍｍで１周以上コイル状に巻かれている。この光ファイバ２０は、図７に示されるように端部２０ａ，２０ｂそれぞれにおいて第１クラッド領域の空孔が閉鎖されて実効コア断面積が拡大されている。これにより、光ファイバ２０の端部２０ａ，２０ｂそれぞれは、所定波長帯域Ω（上記（３）式）の光を光ファイバ２０に結合する光結合手段となっている。そして、光ファイバ２０の一方の端部２０ａが他の光ファイバ２１と接続され、光ファイバ２０の他方の端部２０ｂが他の光ファイバ２２と接続されている。
【００７８】
光フィルタ２４は、再生されるべき光パルス信号が入射する入射端２ａと光ファイバ２１との間に設けられており、入射端２ａに入射した光のうち、信号光帯域以外の光雑音を除去する。光フィルタ２５は、再生された光パルスが出射する出射端２ｂと光ファイバ２２との間に設けられており、入射時の光パルス信号の中心波長と僅かに異なる波長の光を選択的に透過させる。
【００７９】
入射端２ａに入射する光パルス信号は、波長範囲１２００ｎｍ〜１７００ｎｍ内に中心波長を有し、ピークパワーが１０ｍＷ以上であり、パルス幅が１μｓ以下である。この光パルス信号は、光フィルタ２４および光ファイバ２１を経て端部２０ａより光ファイバ２０へ入射し、光ファイバ２０を導波する。光パルス信号が導波している光ファイバ２０では、非線形光学効果により、その光パルス信号のスペクトルが広がる。そして、このスペクトルが広がった光パルス信号は、光ファイバ２０の端部２０ｂより出力され、光ファイバ２２を経て、光フィルタ２４に入力する。光フィルタ２５に入力した光のうち特定波長（入射時の中心波長とは異なる波長）の光は、光フィルタ２５を透過する。これにより、光雑音が除去されて、ＳＮ比が改善された光パルス信号が再生される。この再生された光パルス信号が出射端２ｂより出力される。
【００８０】
この光モジュール２における光ファイバ２０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。したがって、この光モジュール２は、変調不安定性等に因るパルス歪みが少ない光パルス信号を再生することができる。また、光ファイバ２０の端部２０ａ，２０ｂそれぞれにおける光結合効率を高くすることができるので、この光モジュール２は光パワーの利用効率を高めることができる。
【００８１】
次に、本発明に係る光モジュールの第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態に係る光モジュール３の構成図である。本実施形態に係る光モジュール３は、信号光を光パラメトリック増幅するものであり、光ファイバ３０〜３２、光源３３および光カプラ３６を備える。
【００８２】
光ファイバ３０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、直径１０ｍｍ〜１５０ｍｍで１周以上コイル状に巻かれている。この光ファイバ３０は、図７に示されるように端部３０ａ，３０ｂそれぞれにおいて第１クラッド領域の空孔が閉鎖されて実効コア断面積が拡大されている。これにより、光ファイバ３０の端部３０ａ，３０ｂそれぞれは、所定波長帯域Ω（上記（３）式）の光を光ファイバ３０に結合する光結合手段となっている。そして、光ファイバ３０の一方の端部３０ａが他の光ファイバ３１と接続され、光ファイバ３０の他方の端部３０ｂが他の光ファイバ３２と接続されている。
【００８３】
光カプラ３６は、信号光が入射する入射端３ａと光ファイバ３１との間に設けられている。また、この光カプラ３６には、励起光を出力する光源３３が接続されている。光カプラ３６は、入射端３ａに入射した信号光を入力するとともに、光源３３から出力された励起光をも入力して、これら信号光と励起光とを合波して光ファイバ３１へ出力する。
【００８４】
入射端３ａに入射する信号光は、波長範囲１２００ｎｍ〜１７００ｎｍ内の所定波長帯域に中心波長を有する。光源３３より出力される励起光は、信号光波長帯域外に中心波長を有し、パワーが１０ｍＷ以上の連続発振光である。これら信号光および励起光は、光カプラ３６により合波されて、光ファイバ３１を経て端部３０ａより光ファイバ３０へ入射し、光ファイバ３０を導波する。信号光および励起光が導波している光ファイバ３０では、光パラメトリック効果により、励起光から信号光へパワーが移動して、信号光が光増幅される。この光増幅された信号光は、光ファイバ３０の端部３０ｂより出力され、光ファイバ３２を経て、出射端３ｂより出力される。
【００８５】
この光モジュール３における光ファイバ３０は、上述した本実施形態に係る光ファイバ１００，２００と同様のものであって、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。したがって、この光モジュール３は、広帯域かつ高効率に信号光を光増幅することができる。また、光ファイバ３０の端部３０ａ，３０ｂそれぞれにおける光結合効率を高くすることができるので、この光モジュール３は光パワーの利用効率を高めることができる。
【００８６】
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、コア領域および第２クラッド領域それぞれは、主媒質であるシリカガラスのみからなるものであってもよいが、主媒質であるシリカガラス中に副媒質領域である空孔を含むものであってもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光ファイバは、広い波長帯域に亘って、絶対値が小さく変動幅が小さい波長分散特性を有し、また、小さい実効コア断面積を有する。このことから、この光ファイバは、広帯域かつ高コヒーレンス性のスーパーコンティニューム光の発生や、パルス歪みが少ない光パルスの発生や、広帯域の光パラメトリック増幅を、実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光ファイバ１００のファイバ軸に垂直な断面図である。
【図２】第１実施形態に係る光ファイバ１００の波長分散の波長依存性を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る光ファイバ１００の実効コア断面積の波長依存性を示すグラフである。
【図４】第２実施形態に係る光ファイバ２００のファイバ軸に垂直な断面図である。
【図５】第２実施形態に係る光ファイバ２００の波長分散の波長依存性を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係る光ファイバ２００の実効コア断面積の波長依存性を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係る光ファイバ２００のファイバ軸を含む断面図である。
【図８】第１実施形態に係る光モジュール１の構成図である。
【図９】第２実施形態に係る光モジュール２の構成図である。
【図１０】第３実施形態に係る光モジュール３の構成図である。
【符号の説明】
１〜３…光モジュール、１０〜１２…光ファイバ、１３…光源、２０〜２２…光ファイバ、２４，２５…光フィルタ、３０〜３２…光ファイバ、３３…光源、３６…光カプラ、１００…光ファイバ、１０１…主媒質、１０２…副媒質領域、１１０…コア領域、１１１…第１クラッド領域、１１２…第２クラッド領域、１１３…第３クラッド領域、１１４…第４クラッド領域、２００…光ファイバ、２０１…主媒質、２０２…副媒質領域、２１０…コア領域、２１１…第１クラッド領域、２１２…第２クラッド領域、２１３…第３クラッド領域、２１４…第４クラッド領域。
【図１】
2004177817.tif 000009
【図２】
2004177817.tif 000010
【図３】
2004177817.tif 000011
【図４】
2004177817.tif 000012
【図５】
2004177817.tif 000013
【図６】
2004177817.tif 000014
【図７】
2004177817.tif 000015
【図８】
2004177817.tif 000016
【図９】
2004177817.tif 000017
【図１０】
2004177817.tif 000018