(57)【要約】【課題】非線形性が大きい、空孔を有する光ファイバの提供。【解決手段】ガラス１とそのガラス内を軸方向に延びる空孔２とからなる光ファイバであって、ガラス１が下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ３０〜７５％、ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３  １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３  ５〜２５％、ＺｎＯ＋ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ０〜１５％、ＣｅＯ２  ０〜３％、から本質的になり、波長が１５５０ｎｍの光に対するガラス１の屈折率が１．９以上であることを特徴とする光ファイバ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスとそのガラス内を軸方向に延びる空孔とからなる光ファイバであって、ガラスが下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ３０〜７５％、ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３  １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３  ５〜２５％、ＺｎＯ＋ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１５％、ＣｅＯ２  ０〜３％、から本質的になり、波長が１５５０ｎｍの光に対するガラスの屈折率が１．９以上であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
波長が１５５０ｎｍの光に対する実効コア断面積が１０μｍ２以下である請求項１に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニック結晶ファイバ、ホーリーファイバ等の空孔を有する光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバとしては石英系ガラスに添加物を加えて断面内に屈折率分布を形成し、屈折率の高いコアに光を導波させるものが広く用いられている。
しかし、このような従来の光ファイバには限界も見え始めてきたとして、フォトニック結晶構造がクラッドに設けられた光ファイバ（フォトニック結晶ファイバ）が注目され、活発に研究されている。
【０００３】
その結果、空孔を有する光ファイバが用いられ、フォトニックバンドギャップを導波原理とするフォトニック結晶ファイバ、同じく空孔を有する光ファイバが用いられ、全反射を導波原理とするホーリーファイバ等が開発された。
そのような空孔を有する光ファイバとしてはやはり石英系ガラスが使用されている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２６８３１号公報（第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フォトニック結晶ファイバおよびホーリーファイバは大きな非線形光学効果が求められる用途、たとえば四光波混合による波長変換へ適用すべく開発されているが、空孔を有する光ファイバとして石英系ガラスを用いた従来のフォトニック結晶ファイバおよびホーリーファイバには非線形性が充分には大きくないという問題があった。
本発明は、この問題を解決できる、空孔を有する光ファイバの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラスとそのガラス内を軸方向に延びる空孔とからなる光ファイバであって、ガラスが下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ３０〜７５％、ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３  １０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３  ５〜２５％、ＺｎＯ＋ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１５％、ＣｅＯ２  ０〜３％、から本質的になり、波長が１５５０ｎｍの光に対するガラスの屈折率が１．９以上であることを特徴とする光ファイバを提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の光ファイバをホーリーファイバに用いる場合の断面の一例である。１はガラス、２はガラス１内を軸方向に延びる空孔である。
以下では図１を用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０００８】
ガラス１の、波長が１５５０ｎｍの光に対する屈折率ｎは１．９以上である。１．９未満では非線形性が小さい。好ましくは２．０以上、より好ましくは２．１以上、特に好ましくは２．２以上である。なお、ｎは典型的には２．３以下である。
【０００９】
ガラス１のガラス転移点Ｔｇは典型的には３００〜５５０℃である。Ｔｇが５５０℃以下であると、押出し成形法によってプリフォームを作製することが容易になる。
【００１０】
また、ガラス１は前記成分から本質的になるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。前記その他成分を含有する場合、その含有量は合計で１０モル％以下であることが好ましい。なお、鉛は含有しないことが好ましい。
【００１１】
ガラス１のＴｇを高くしたい、伝送損失を低くしたい、等の場合には、Ｂｉ２Ｏ３含有量は４５％未満、ＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３の含有量の合計は２０％以上、とすることが好ましい。この好ましい態様におけるｎは典型的には１．９以上２．１未満である。
【００１２】
ガラス１のｎを高くしたい、等の場合には、Ｂｉ２Ｏ３含有量は４５％以上、ＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３の含有量の合計は３０％以下、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３およびＩｎ２Ｏ３の含有量の合計は２０％以下、ＺｎＯおよびＢａＯの含有量の合計は１５％以下、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計は５％以下、とすることが好ましい。この好ましい態様におけるｎは典型的には２．１以上である。
【００１３】
なお、たとえば前記「ＺｎＯ＋ＢａＯ  ０〜２０％」とは、ＺｎＯおよびＢａＯはいずれも必須ではないが、ＺｎＯおよび／またはＢａＯを含有量の合計が２０％以下の範囲で含有してもよい、の意である。
【００１４】
ガラス１の組成（単位：モル％）、ｎ、Ｔｇ（単位：℃）を下表に例示する。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
３個の空孔２の断面形状は円であり、各円の直径は同一であり、各円の中心は正三角形を形成し、その正三角形の中心はガラス１の断面（円）の中心に一致する。
【００１７】
図１に示す光ファイバにおいては、光は３個の空孔２によって囲まれるガラス１中心部を導波する。このガラス１中心部がコア部分に、ガラス１中心部以外のガラス１の部分および空孔２がクラッド部分に相当する。
【００１８】
ガラス１の直径、空孔２の数および大きさ、空孔２のガラス１内における配置、等は光ファイバの用途等に対応して適切に選ばれるべきものであり、図１に示す態様に限定されない。
【００１９】
本発明の光ファイバの波長が１５５０ｎｍの光に対する実効コア断面積Ａｅｆｆは１０μｍ２以下であることが好ましい。１０μｍ２超では非線形性が小さくなるおそれがある。また、Ａｅｆｆは５μｍ２以上であることが好ましい。５μｍ２未満では他の光ファイバとの接続が困難になるおそれがある。
【００２０】
図１に示す態様において、ガラス１が前記例３（ｎ＝２．０１９）のガラス、ガラス１の直径が１２５μｍ、３個の空孔２の直径がいずれも１３．３μｍ、各空孔２の中心間距離が１４μｍ、という場合についてコンピュータシミュレーションによって光ファイバ断面方向の光強度分布を計算した。
【００２１】
得られた光強度分布から、光強度がそのピーク値の１／ｅ２になる直径を求めこれをモードフィールド径とし、このモードフィールド径を直径とする円の面積を算出してＡｅｆｆとした。Ａｅｆｆは５．３μｍ２であった。
また、ガラス１が前記例５（ｎ＝２．２１０）のガラスである以外は前記場合と同様の場合についてＡｅｆｆを求めたところ５．４μｍ２であった。
【００２２】
本発明の光ファイバはたとえば次のようして作製できる。すなわち、ガラス１となるべきガラスを溶融法等によって作製し、このガラスをモールドにキャストして一次プリフォームを作製する。得られた一次プリフォームの長手方向にコアドリル等を用いることによって所望の空孔を形成し、その後リドロー法、ロッドインチューブ法によって二次プリフォームを作製し、これを線引きして本発明の光ファイバとする。
【００２３】
また、所望の空孔が形成されたプリフォームは押出し成形法とロッドインチューブ法を組み合わせて作製してもよい。この場合、たとえば、まず図２のような断面形状の一次プリフォームを押出し成形法によって作製後、所定の内径のジャケット管と組み合わせて二次プリフォームを作製する。
【００２４】
また、前記ガラスからなるガラス管を作製し、このガラス管を複数束ねたものに対してリドロー法を適用し、所望の空孔が形成されたプリフォームを作製してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラスのｎが１．９以上であり、かつＡｅｆｆが小さい、たとえば１０μｍ２以下である光ファイバが得られる。このような光ファイバは、典型的にはガラスのｎが１．４６、Ａｅｆｆが３μｍ２である石英ガラス系ホーリーファイバに比べて非線形性が大きく、たとえば、石英ガラス系ホーリーファイバでは５００ｍ以上の長さを必要とする四光波混合を用いた波長変換素子が、本発明の光ファイバを用いれば２０ｍまたはそれ以下で作製できると考えられる。
【００２６】
また、本発明によれば石英系ガラスを線引きする際に必須とされる１９００℃程度の高温下でなくとも線引きできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの断面の一例を示す図。
【図２】本発明の光ファイバの製造に用いられる一次プリフォームの断面形状の一例を示す図。
【符号の説明】
１：ガラス
２：空孔
【図１】
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【図２】
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