(57)【要約】【課題】  十分な非線形性および非常に良好な分散フラット特性を有する高非線形性光ファイバとその製造方法、それを用いた機器の提供。【解決手段】  屈折率ｎｌａのコア領域１０と、その外周の屈折率ｎ２ａの第１クラッド領域１１と、その外周の屈折率ｎ３ａを有する第２クラッド領域１２とを有してなり、前記各領域の屈折率がｎ１ａ＞ｎ３ａ＞ｎ２ａであり、コア領域の中心からコア領域のうち屈折率ｎ３ａと同じ屈折率を有する位置までの半径ｒ（ａａ）と、コア領域の中心からコア領域のうち（ｎ１ａ＋ｎ３ａ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置までの半径ｒ（ｂａ）との比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上、波長１５５０ｎｍの光に対し、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、−２〜＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲の波長分散値と、６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有することを特徴とする高非線形性光ファイバ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｌａを有するコア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、屈折率ｎ２ａを有する第１クラッド領域と、前記第１クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ３ａを有する第２クラッド領域とを少なくとも有してなり、
これら各領域の屈折率は、ｎ１ａ＞ｎ３ａ＞ｎ２ａであり、
コア領域の中心からコア領域のうち屈折率ｎ３ａと同じ屈折率を有する位置までの半径をｒ（ａａ）とし、コア領域の中心からコア領域のうち（ｎ１ａ＋ｎ３ａ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置までの半径をｒ（ｂａ）としたときに、ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であるようなコア領域を有する光ファイバであって、
波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、
２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、
−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、
６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有すること、
かつ波長分散特性として、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と、１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする高非線形性光ファイバ。
【請求項２】
前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが１．０％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−０．４％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項３】
前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが１．４％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−０．６％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項４】
前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが２．９％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−１．０％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項５】
屈折率ｎ１ｂを有するコア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、屈折率ｎ２ｂを有する第１クラッド領域と、前記第１クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ３ｂを有する第２クラッド領域と、前記第２クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ４ｂを有する第３クラッド領域と、前記第３クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ５ｂを有する第４クラッド領域とを少なくとも有してなり、
これら各領域の屈折率は、ｎ１ｂ≧ｎ３ｂ＞ｎ５ｂ≧ｎ４ｂ＞ｎ２ｂであり、
コア領域の中心からコア領域のうち屈折率ｎ４ｂと同じ屈折率を有する位置をｒ（ａｂ）とし、コア領域の中心からコア領域のうち（ｎ１ｂ＋ｎ４ｂ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置をｒ（ｂｂ）としたときに、ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）が０．８以上であるようなコア領域を有する光ファイバであって、
波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、
２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、
−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、
６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有すること、
かつ波長分散特性として、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と、１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする高非線形性光ファイバ。
【請求項６】
前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが１．２％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．３５％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．２％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする請求項５に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項７】
前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが１．５％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．５％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．３％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする請求項５に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項８】
前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが３．０％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．８％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．７％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする請求項５に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項９】
波長１５５０ｎｍの光に対する特性として−０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上＋０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の波長分散スロープをさらに有し、かつ波長分散スロープがゼロとなるような光の波長が、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲内に少なくとも１つあるような分散特性を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項１０】
応力付与部構造が設けられ、偏波保持能力を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項１１】
コア領域にＧｅＯ２と共にフッ素が添加されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項１２】
フッ素の濃度が１質量％以上であることを特徴をする請求項１１に記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項１３】
波長１５５０ｎｍの光における波長分散値がファイバの長手方向に沿ってほぼ直線的に変化しており、かつその変化は波長分散値がプラスの値からゼロを経由してマイナスの値へと変化していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の高非線形性光ファイバ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の高非線形性光ファイバを製造する方法であって、コア領域となるコア用ガラスロッドをＶＡＤ法またはＯＶＤ法で合成し、合成したコア用ガラスロッドの外周の一部を除去したのち、第１クラッド領域となるガラス層を前記コア用ガラスロッドの外周上に合成し、さらにその外周に設けられる各クラッド領域となるガラス層を順次合成して光ファイバ母材を作製し、次いでその光ファイバ母材を線引きして高非線形性光ファイバを製造する各工程を備え、前記コア用ガラスロッドの外周の一部を除去する工程において、合成したコア用ガラスロッドの中心部分の屈折率をｎ１ｃ、前記コア用ガラスロッドの外周除去前の最外周部分の屈折率をｎ２ｃとして、コア用ガラスロッドにおいて（ｎ１ｃ＋ｎ２ｃ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置をｒ（ｂｃ）としたときに、｛ｒ（ｂｃ）／コア用ガラスロッド半径｝が０．８以上となるようにコア用ガラスロッドの外周の一部を除去することを特徴とする高非線形性光ファイバの製造方法。
【請求項１５】
前記光ファイバ母材を加熱線引きする工程において、光ファイバの外径が長手方向に沿って順次縮小もしくは拡大するように線引きすることによって、波長１５５０ｎｍの光における波長分散値がファイバの長手方向に沿ってほぼ直線的に変化しており、かつその変化は波長分散値がプラスの値からゼロを経由してマイナスの値へと変化している高非線形性光ファイバを得ることを特徴とする請求項１４に記載の高非線形性光ファイバの製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の高非線形性光ファイバと、所定波長λｐの励起光を前記高非線形性光ファイバに供給する励起光源とを少なくとも有してなり、前記高非線形性光ファイバに所定波長λｐを入力することによって発現される非線形光学現象を利用してスーパーコンティニウム光を発生させることを特徴とするスーパーコンティニウム光発生装置。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれかに記載の高非線形性光ファイバを用いた光増幅器であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする光増幅器。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれか記載の高非線形性光ファイバを用いた波長変換器であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする波長変換器。
【請求項１９】
請求項１〜１３のいずれかに記載の高非線形性光ファイバを用いた光パルス圧縮装置であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする光パルス圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な分散フラット特性を有する高非線形性光ファイバとその製造方法、該高非線形性光ファイバを用いたスーパーコンティニウム光発生装置、光増幅器、波長変換器及び光パルス圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に高強度（高光密度）の光が光ファイバ中を伝搬すると、四光波混合、自己位相変調、相互位相変調、誘導ブリルアン散乱等の非線形光学現象が生じることが知られている。光ファイバ中でこれらの現象が生じると、波長変換、位相変調、散乱等が起こり、ノイズ成分が増加したり、入力光が十分に伝達できないといったことがある。このため、従来は、これら非線形光学現象をできるだけ排除して伝送用の光ファイバを形成する試みが成されてきた。
一方、近年では前記のような非線形光学現象を積極的に利用することにより、信号光の波長を長波長側または短波長側に変換する波長変換や、光信号の光増幅、信号光の波形歪みを整える波形整形等の光信号処理を行う試みが成されるようになり、このような非線形光学現象を利用して光信号処理を行うことのできる光ファイバも提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
光ファイバの非線形性γは次式の非線形係数γ
γ＝（２π／λ）×（ｎ２／Ａｅｆｆ）
で表される。ここで、λは光の波長、ｎ２は光ファイバ中での非線形屈折率、Ａｅｆｆは光ファイバの有効断面積である。この式より、非線形係数γを大きくするためには、光ファイバのコア内に添加されるＧｅＯ２の添加濃度を高くして非線形屈折率ｎ２を高くするとともに、コアとクラッドとの比屈折率差を大きくして有効断面積Ａｅｆｆを小さくすれば良い。
また高非線形性ファイバのうち、特に、光の信号波長である１５５０ｎｍ近傍で波長分散値がほぼゼロとなる高非線形分散シフトファイバ（Ｈｉｇｈｌｙ  ＮｏｎＬｉｎｅａｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−Ｓｈｉｆｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ：ＨＮＬ−ＤＳＦ）は、高効率な四光波混合（ＦＷＭ）の利用や短パルス光に対する光信号処理の応用に対して、非常に重要である。最近では、信号波長近傍で分散値を下げるために、分散スロープを低減した高非線形ファイバも開発されており、分散スロープをほぼゼロにした高非線形分散フラットファイバ（Ｈｉｇｈｌｙ  ＮｏｎＬｉｎｅａｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｄ  Ｆｉｂｅｒ：ＨＮＬ−ＤＦＦ）が公表されており、この光ファイバの分散フラット特性により励起光波長範囲の広い波長変換特性が得られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
光ファイバに高強度の短光パルスを入射すると、その出射パルスが超広帯域スペクトルを示す現象はスーパーコンティニウム（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ：ＳＣ）光として知られており、波長分散特性がフラットでなおかつ伝搬方向に沿って分散が減少する光ファイバ（分散フラット／減少ファイバ）を用いることでより高効率で高品質なスーパーコンティニウムスペクトルが得られることが知られている（例えば、非特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９／１０７７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７１３６号公報
【非特許文献１】奥野ら、「高非線形分散フラットファイバとその応用」、信学技報、ＯＣＳ２００３−６３、ＯＦＴ２００３−４５、２００３年８月
【非特許文献２】森ら、「光ファイバ中のｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍの発生機構」、信学技報、ＯＣＳ９７−４８、ＥＤ９７−１３８、ＯＰＥ９７−９３、ＬＱＥ９７−９３、１９９７年１１月
【非特許文献３】曽根ら、「光波長依存損失と高次の分散及び非線形効果を考慮した分散フラット／減少ファイバによるＳｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ発生」、信学技報、ＯＣＳ９８−７２、ＥＤ９８−１６３、ＯＰＥ９８−１０４、ＬＱＥ９８−１０３、１９９８年１１月
【非特許文献４】今井、「分散特性変化型ファイバ（ＤＦＤＦ：分散フラット／減少ファイバ、テーパーファイバ）によるスーパーコンティニウム光の発生」、信学技報、ＯＣＳ２００３−５７、ＯＦＴ２００３−３９、２００３年８月
【非特許文献５】塙ら、「ＷＤＭ信号の一括３Ｒ再生中継のための遅延等価器」、信学技報、ＯＣＳ２００３−７６、２００３年１０月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
四光波混合を利用した波長変更の中でも特に励起光波長を可変とする波長変換に用いられる高非線形ファイバや、スーパーコンティニウム光の発生に用いられる高非線形性ファイバは、分散特性が広い波長範囲でフラットであることが望ましい。そのようなファイバとして分散フラットファイバが知られているが、しかしながら従来の分散フラットファイバは、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープをほぼゼロにしているが、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについては言及されていない。そのため信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがほぼゼロであっても、１５５０ｎｍ以外の波長帯域では分散値がゼロから大きく遠ざかってしまい、分散フラット特性が悪化してしまっている可能性がある。分散フラット特性を良好なものにするには、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープをゼロに近づけるだけでなく、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づける必要があるが、その方法については知られていない。
また、信号光の波長歪みを整える波形整形光信号処理として、ＷＤＭ信号を一括再生する全光３Ｒ再生中継方式が提案されている。これは光ファイバ中の四光波混合を利用して行われる。これらの問題点としては、波長の異なるＷＤＭチャンネルは光ファイバ中の波長分散に起因して異なる伝搬遅延をうけるため、ＷＤＭ信号の到着タイミングは一般にチャンネル毎に異なり、ＷＤＭ信号の一括再生処理が困難となることである。信号光波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが大きいと、たとえ１５５０ｎｍで分散値がゼロであってもその前後の波長においては分散値が大きくなってしまうため、前記のような問題が生じる。ＷＤＭ信号を一括再生する全光３Ｒ再生中継方式においても分散フラット特性が重要になってくる。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、分散フラット特性に関する問題を解決するためになされたものであり、十分な非線形性および非常に良好な分散フラット特性を有する高非線形性光ファイバとその製造方法、それを用いたスーパーコンティニウム光発生装置、光増幅器、波長変換器及び光パルス圧縮装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、第１の発明の高非線形性光ファイバは、屈折率ｎｌａを有するコア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、屈折率ｎ２ａを有する第１クラッド領域と、前記第１クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ３ａを有する第２クラッド領域とを少なくとも有してなり、
これら各領域の屈折率は、ｎ１ａ＞ｎ３ａ＞ｎ２ａであり、
コア領域の中心からコア領域のうち屈折率ｎ３ａと同じ屈折率を有する位置までの半径をｒ（ａａ）とし、コア領域の中心からコア領域のうち（ｎ１ａ＋ｎ３ａ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置までの半径をｒ（ｂａ）としたときに、ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であるようなコア領域を有する光ファイバであって、
波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、
２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、
−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、
６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有すること、
かつ波長分散特性として、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と、１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の高非線形性光ファイバは、前記第１の発明の構成に加え、前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが１．０％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−０．４％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする。
なお、本明細書において、前記比屈折率差Δ２ａは次式（１）により定義している。
Δ２ａ＝｛（ｎ２ａ−ｎ３ａ）／ｎ３ａ｝×１００  ・・・（１）
【０００９】
第３の発明の高非線形性光ファイバは、前記第１の発明の構成に加え、前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが１．４％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−０．６％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明の高非線形性光ファイバは、前記第１の発明の構成に加え、前記第２クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ａが２．９％以上であり、前記第２クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ａが−１．０％以下であり、かつ第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）が１．８〜２．６の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明の高非線形性光ファイバは、屈折率ｎ１ｂを有するコア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、屈折率ｎ２ｂを有する第１クラッド領域と、前記第１クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ３ｂを有する第２クラッド領域と、前記第２クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ４ｂを有する第３クラッド領域と、前記第３クラッド領域の外周に設けられ、屈折率ｎ５ｂを有する第４クラッド領域とを少なくとも有してなり、
これら各領域の屈折率は、ｎ１ｂ≧ｎ３ｂ＞ｎ５ｂ≧ｎ４ｂ＞ｎ２ｂであり、
コア領域の中心からコア領域のうち屈折率ｎ４ｂと同じ屈折率を有する位置をｒ（ａｂ）とし、コア領域の中心からコア領域のうち（ｎ１ｂ＋ｎ４ｂ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置をｒ（ｂｂ）としたときに、ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）が０．８以上であるようなコア領域を有する光ファイバであって、
波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、
２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、
−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、
６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有すること、
かつ波長分散特性として、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と、１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明の高非線形性光ファイバは、前記第５の発明の構成に加え、前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが１．２％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．３５％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．２％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする。
なお、本明細書において、前記比屈折率差Δ２ｂは次式（２）により定義している。
Δ２ｂ＝｛（ｎ２ｂ−ｎ４ｂ）／ｎ４ｂ｝×１００・・・（２）
【００１３】
第７の発明の高非線形性光ファイバは、前記第５の発明の構成に加え、前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが１．５％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．５％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．３％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする。
【００１４】
第８の発明の高非線形性光ファイバは、前記第５の発明の構成に加え、前記第３クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１ｂが３．０％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第１クラッド領域の比屈折率差Δ２ｂが−０．８％以下であり、前記第３クラッド領域に対する第２クラッド領域の比屈折率差Δ３ｂが０．７％以上であり、前記第３クラッド領域に対する第４クラッド領域の比屈折率差Δ４ｂが０．０５％以上であり、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）が１．８〜２．６の範囲であり、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）が２．６〜３．４の範囲であり、かつ第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）が４．０以上であることを特徴とする。
【００１５】
第９の発明の高非線形性光ファイバは、波長１５５０ｎｍの光に対する特性として−０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上＋０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の波長分散スロープをさらに有し、かつ波長分散スロープがゼロとなるような光の波長が、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲内に少なくとも１つあるような分散特性を有することを特徴とする。
【００１６】
第１０の発明の高非線形性光ファイバは、応力付与部構造が設けられ、偏波保持能力を有することを特徴とする。
【００１７】
第１１の発明の高非線形性光ファイバは、コア領域にＧｅＯ２と共にフッ素が添加されていることを特徴とする。石英ガラス中へのＧｅＯ２の添加は屈折率を増加させ、フッ素の添加は逆に屈折率を減少させる作用がある。
【００１８】
第１２の発明の高非線形性光ファイバは、コア領域にはＧｅＯ２と共にフッ素が添加されていて、フッ素の濃度が１質量％以上であることを特徴とする。
【００１９】
第１３の発明の高非線形性光ファイバは、波長１５５０ｎｍの光における波長分散値がファイバの長手方向に沿ってほぼ直線的に変化しており、かつその変化は波長分散値がプラスの値からゼロを経由してマイナスの値へと変化していることを特徴とする。
【００２０】
第１４の発明の高非線形性光ファイバの製造方法は、前記第１〜１３のいずれかの発明に記載の高非線形性光ファイバを製造する方法であって、コア領域となるコア用ガラスロッドをＶＡＤ法またはＯＶＤ法で合成し、合成したコア用ガラスロッドの外周の一部を除去したのち、第１クラッド領域となるガラス層を前記コア用ガラスロッドの外周上に合成し、さらにその外周に設けられる各クラッド領域となるガラス層を順次合成して光ファイバ母材を作製し、次いでその光ファイバ母材を線引きして高非線形性光ファイバを製造する各工程を備え、前記コア用ガラスロッドの外周の一部を除去する工程において、合成したコア用ガラスロッドの中心部分の屈折率をｎ１ｃ、前記コア用ガラスロッドの外周除去前の最外周部分の屈折率をｎ２ｃとして、コア用ガラスロッドにおいて（ｎ１ｃ＋ｎ２ｃ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置をｒ（ｂｃ）としたときに、｛ｒ（ｂｃ）／コア用ガラスロッド半径｝が０．８以上となるようにコア用ガラスロッドの外周の一部を除去することを特徴とする。
【００２１】
第１５の発明の高非線形性光ファイバの製造方法は、前記光ファイバ母材を加熱線引きする工程において、光ファイバの外径が長手方向に沿って順次縮小もしくは拡大するように線引きすることによって、波長１５５０ｎｍの光における波長分散値がファイバの長手方向に沿ってほぼ直線的に変化しており、かつその変化は波長分散値がプラスの値からゼロを経由してマイナスの値へと変化している高非線形性光ファイバを得ることを特徴とする。
【００２２】
第１６の発明のスーパーコンティニウム光発生装置は、前記１〜１３のいずれかの発明の高非線形性光ファイバと、所定波長λｐの励起光を前記高非線形性光ファイバに供給する励起光源とを少なくとも有してなり、前記高非線形性光ファイバに所定波長λｐを入力することによって発現される非線形光学現象を利用してスーパーコンティニウム光を発生させることを特徴とする。
【００２３】
第１７の発明の光増幅器は、前記１〜１３のいずれかの発明の高非線形性光ファイバを用いた光増幅器であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする。
【００２４】
第１８の発明の波長変換器は、前記１〜１３のいずれかの発明の高非線形性光ファイバを用いた波長変換器であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする。
【００２５】
第１９の発明の光パルス圧縮装置は、前記１〜１３のいずれかの発明の高非線形性光ファイバを用いた光パルス圧縮装置であって、該高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
第１の発明の高非線形性光ファイバは、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となり、さらには１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づけることが可能となり、非常に良好な分散フラット特性を有しかつ十分な非線形性を有することが可能となる。
第２の発明の高非線形性光ファイバは、光信号波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる高非線形性光ファイバが得られる。
第３の発明及び第４の発明の高非線形性光ファイバは、よりＡｅｆｆが小さく、非線形係数γが大きい値が得られるので、より高い非線形性を有するとともに、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる高非線形性光ファイバが得られる。
第５の発明の高非線形性光ファイバは、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となり、さらには１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づけることが可能となり、非常に良好な分散フラット特性を有しかつ十分な非線形性を有することが可能となる。
第６の発明の高非線形性光ファイバは、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる高非線形性光ファイバが得られる。
第７の発明及び第８の発明の高非線形性光ファイバは、よりＡｅｆｆが小さく、非線形係数γが大きい値が得られるので、より高い非線形性を有するとともに、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる光ファイバが得られる。
第９の発明の高非線形性光ファイバは、信号光波長１５５０ｎｍを中心とした広い波長範囲において非常に良好な分散フラット特性を有することが可能となる。
第１０の発明の高非線形性光ファイバは、光ファイバに偏波保持能力を有することが可能となり、より非線形光学現象の発現が高効率となる。
第１１の発明の高非線形性光ファイバは、コア領域の石英ガラス中に添加する物質がＧｅＯ２のみである時に得られる屈折率と同等になるように、コア領域の石英ガラスにＧｅＯ２と共にフッ素を添加することで、より多くのＧｅＯ２をコア領域に添加することが可能となり、非線形屈折率ｎ２を増加させることができ、より大きな非線形性を有することが可能となる。
第１２の発明の高非線形性光ファイバは、フッ素の濃度を１質量％以上とすることで、より多くのＧｅＯ２をコア領域に添加することが可能となり、非線形屈折率ｎ２を増加させることができ、さらに大きな非線形性を有することが可能となる。
第１３の発明の高非線形性光ファイバは、高効率で高品質なスーパーコンティニウムスペクトルを得ることのできる、波長分散特性がフラットでなおかつ伝搬方向に沿って分散が減少する高非線形性光ファイバ（分散フラット／減少ファイバ）とすることが可能である。
【００２７】
第１４の発明の製造方法は、第１〜１３の発明の高非線形性光ファイバを簡単に効率よく製造することができる。また、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となり、さらには１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づけることが可能となり、非常に良好な分散フラット特性を有しかつ十分な非線形性を有する高非線形性光ファイバを得ることが可能である。
第１５の発明の製造方法は、高効率で高品質なスーパーコンティニウムスペクトルを得ることのできる、波長分散特性がフラットでなおかつ伝搬方向に沿って分散が減少する高非線形性光ファイバ（分散フラット／減少ファイバ）を製造することが可能である。
【００２８】
第１６の発明のスーパーコンティニウム光発生装置は、前記高非線形性光ファイバに所定波長λｐを入力することによって発現される非線形光学現象を利用して、スペクトル強度が広帯域にわたり広がって白色化する現象として知られているスーパーコンティニウム光を高効率で発生させることができる。
第１７の発明の光増幅器は、高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用して高効率で光増幅を行うことができる。
第１８の発明の波長変換器は、高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用して高効率で波長変換を行うことができる。
第１９の発明の光パルス圧縮装置は、高非線形性光ファイバに所定波長の光を入力することによって発現される非線形光学現象を利用して高効率で光パルス圧縮を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明による高非線形性光ファイバ（以下、光ファイバと記す。）の第１実施形態の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。
この光ファイバはＳｉＯ２（石英ガラス）を主成分としており、光ファイバの中心軸を含むコア領域１０とコア領域１０の外周に設けられた第１クラッド領域１１と、第１クラッド領域１１の外周に設けられた第２クラッド領域１２とから構成されている。
【００３０】
コア領域１０は、屈折率の最大がｎ１ａとなるように形成され、第１クラッド領域１１は屈折率の最小値がｎ２ａとなるように形成され、第２クラッド領域１２は屈折率がｎ３ａとなるように形成されている。これら各領域の屈折率は、ｎ１ａ＞ｎ３ａ＞ｎ２ａの関係になっている。そしてコア領域１０のうち、コア領域１０の中心（＝光ファイバ中心）から第２クラッド領域１２の屈折率ｎ３ａと同じ屈折率を有する位置までの半径をｒ（ａａ）とし、コア領域１０の中心からコア領域１０のうち（ｎ１ａ＋ｎ３ａ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置までの半径をｒ（ｂａ）とした時、これらの半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）は０．８以上となるように構成されている。
【００３１】
このように光ファイバのコア領域１０、第１クラッド領域１１及び第２クラッド領域１２の屈折率（それぞれｎ１ａ、ｎ２ａ、ｎ３ａ）をｎ１ａ＞ｎ３ａ＞ｎ２ａのようなＷ型構造とすると、高い非線形性を有する光ファイバが得られると共に、信号光波長１５５０ｎｍでの分散スロープがゼロに近い値が得られやすくなり、さらにコア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）を０．８以上とすることで、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づけることが可能となる。
【００３２】
また、光ファイバのコア領域１０、第１クラッド領域１１のそれぞれの比屈折率差Δ１ａ、Δ２ａおよび半径ｒ（ａａ）、ｒ（ｃａ）を調整し、波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数と、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散特性とを有する構成とすることで、非常に良好な分散フラット特性を有し、かつ十分な非線形性を有する光ファイバを提供することができる。
なお、図１において比屈折率差Δ１ａは次式（３）により定義する。
Δ１ａ＝｛（ｎ１ａ−ｎ３ａ）／ｎ３ａ｝×１００  ・・・（３）
比屈折率差Δ２ａは前記式（１）により定義している。また第１クラッドの半径をｒ（ｃａ）としている。
【００３３】
図２および３は、コア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）がおよぼす、光ファイバの分散特性への影響を示すグラフである。図２は、半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）をそれぞれ１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５としたときの光ファイバの波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲における分散の変化を示すグラフである。また図３は、図２における分散値の極大値から最も負に大きい分散値を引いた値（ゆえに分散幅と称する）と、半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）との関係を示すグラフである。
【００３４】
図２および３より、半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が１よりも小さくなるほど、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープがゼロから遠ざかってしまい、分散幅が大きくなってしまうので、分散フラット特性は悪くなる。半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であれば、分散幅が最も小さい光ファイバである半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）＝１の光ファイバの分散幅と比較して、分散幅の違いは２倍以内で済むので分散フラット特性は良好となる。ゆえにコア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）を０．８以上とすることが望ましい。
【００３５】
半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）＝０．８、および０．６である光ファイバの屈折率プロファイルをそれぞれ図４、５に示す。なお、これらの図においては、コア領域１０の屈折率プロファイル形状が台形となっているが、本発明に係る光ファイバのコア領域１０の屈折率プロファイル形状は必ずしも台形である必要はなく、コア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であればコア領域１０の屈折率プロファイル形状に関係無く分散フラット特性は良好となる。
【００３６】
本実施形態の光ファイバは、コア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）を０．８以上として、さらに光ファイバのコア領域１０、第１クラッド領域１１のそれぞれの比屈折率差Δ１ａ、Δ２ａおよび半径ｒ（ａａ）、ｒ（ｃａ）を調整することで、波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数とを有している光ファイバとなっている。
コア領域１０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）を０．９〜１．０とし、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃａ）／ｒ（ａａ）を１．８〜２．６として、いくつかの比屈折率差Δ１ａ、Δ２ａにおける本発明の光ファイバを作製した。この時、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値および分散スロープはともにほぼゼロとなるようにΔ１ａ、Δ２ａを調整した。作製した光ファイバのΔ１ａ、Δ２ａおよびその光ファイバの波長１５５０ｎｍの光に対するＡｅｆｆを表１に示す。
【００３７】
【表１】
2005331818.tif 000003
【００３８】
表１のように、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆを得るために、第２クラッド領域１２に対するコア領域１０の比屈折率差Δ１ａを１．４％以上とし、第２クラッド領域１２に対する第１クラッド領域１１の比屈折率差Δ２ａを−０．４％以下とすることが好ましい。さらにＡｅｆｆが小さく、より高い非線形性を有するとともに、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる光ファイバとするには、光ファイバの第２クラッド領域１２に対するコア領域１０の比屈折率差Δ１ａを１．０％以上、より好ましくは２．９％以上とし、第２クラッド領域１２に対する第１クラッド領域１１の比屈折率差Δ２ａを−０．６％以下とするのが好ましく、−１．０％以下とすることがより好ましい。
【００３９】
図６は、本発明による光ファイバの第２実施形態の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。この光ファイバはＳｉＯ２（石英ガラス）を主成分としており、光ファイバの中心軸を含むコア領域２０とコア領域２０の外周に設けられた第１クラッド領域２１と、第１クラッド領域２１の外周に設けられた第２クラッド領域２２と、第２クラッド領域２２の外周に設けられた第３クラッド領域２３と、第３クラッド領域２３の外周に設けられた第４クラッド２４とから構成されている。
【００４０】
コア領域２０は屈折率の最大値がｎ１ｂとなるように形成され、第１クラッド領域２１は屈折率の最小値がｎ２ｂとなるように形成され、第２クラッド領域２２は屈折率がｎ３ｂとなるように形成され、第３クラッド領域２３は屈折率がｎ４ｂとなるように形成され、第４クラッド領域２４は屈折率がｎ５ｂとなるように形成されている。これら各領域の屈折率は、ｎ１ｂ≧ｎ３ｂ＞ｎ５ｂ≧ｎ４ｂ＞ｎ２ｂのようになっている。そしてコア領域２０の中心からコア領域２０のうち第３クラッド領域２３の屈折率ｎ４ｂと同じ屈折率を有する位置までの半径をｒ（ａｂ）とし、コア領域２０の中心からコア領域２０のうち（ｎ１ｂ＋ｎ４ｂ）／２と同じ値となる屈折率を有する位置までの半径をｒ（ｂｂ）とした時、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）が０．８以上となるようにしてある。
【００４１】
このように光ファイバのコア領域２０、第１クラッド領域２１、第２クラッド領域２２、第３クラッド領域２３、第４クラッド領域２４の屈折率（それぞれｎ１ｂ、ｎ２ｂ、ｎ３ｂ、ｎ４ｂ、ｎ５ｂ）をｎ１ｂ≧ｎ３ｂ＞ｎ５ｂ≧ｎ４ｂ＞ｎ２ｂのようなＷ＋サイドコア型構造とすると、高い非線形性を有する光ファイバが得られると共に、信号光波長１５５０ｎｍでの分散スロープがゼロに近い値が得らやすくなり、さらにコア領域２０に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）を０．８以上とすることで、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープについてもゼロに近づけることが可能となる。
【００４２】
また、光ファイバのコア領域２０、第１クラッド領域２１、第２クラッド領域２２、第４クラッド領域２４の第３クラッド領域２３に対する比屈折率差Δ１ｂ、Δ２ｂ、Δ３ｂ、Δ４ｂおよび半径ｒ（ａｂ）、ｒ（ｃｂ）、ｒ（ｄｂ）、ｒ（ｅｂ）を調整し、波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数と、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散特性とを有する構成とすることで、非常に良好な分散フラット特性を有してかつ十分な非線形性を有する光ファイバを提供できる。
なお、図６において比屈折率差Δ１ｂ、Δ３ｂ、Δ４ｂは、次式（４）、（５）、（６）により定義する。
Δ１ｂ＝｛（ｎ１ｂ−ｎ４ｂ）／ｎ４ｂ｝×１００  ・・・（４）
Δ３ｂ＝｛（ｎ３ｂ−ｎ４ｂ）／ｎ４ｂ｝×１００  ・・・（５）
Δ４ｂ＝｛（ｎ５ｂ−ｎ４ｂ）／ｎ４ｂ｝×１００  ・・・（６）
比屈折率差Δ２ｂは前記式（２）により定義している。また第１クラッドの半径をｒ（ｃｂ）、第２クラッド領域の半径をｒ（ｄｂ）、第３クラッドの半径をｒ（ｅｂ）としている。
【００４３】
図７および８は、コア領域１２に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）がおよぼす、光ファイバの分散特性への影響を示すグラフである。図７は、半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）をそれぞれ１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５としたときの光ファイバの波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲における分散の変化を示すグラフである。また図８は、図７における分散値の極大値から最も負に大きい分散値を引いた値（ゆえに分散幅と称する）と、半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）との関係を示すグラフである。
【００４４】
図７および８より、半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）が１よりも小さくなるほど、１５５０ｎｍよりも短波長および長波長の光に対する分散値および分散スロープがゼロから遠ざかってしまい、分散幅が大きくなってしまうので、分散フラット特性は悪くなる。半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）が０．８以上であれば、分散幅が最も小さい光ファイバである半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）＝１の光ファイバの分散幅と比較して、分散幅の違いは２倍以内で済むので分散フラット特性は良好となる。ゆえにコア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）を０．８以上とすることが望ましい。
【００４５】
半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）＝０．８、および０．６である光ファイバの屈折率プロファイルをそれぞれ図９，１０に示す。なお、これらの図においては、コア領域２０の屈折率プロファイル形状が台形となっているが、本発明に係る光ファイバのコア領域２０の屈折率プロファイル形状は必ずしも台形である必要はなく、コア領域２０に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であればコア領域２０の屈折率プロファイル形状に関係無く分散フラット特性は良好となる。
【００４６】
本実施形態の光ファイバは、コア領域２０に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）を０．８以上として、さらに光ファイバのコア領域２０、第１クラッド領域２１、第２クラッド領域２２、第４クラッド領域２４のそれぞれの比屈折率差Δ１ｂ、Δ２ｂ、Δ３ｂ、Δ４ｂおよび半径の比ｒ（ａｂ）、ｒ（ｃｂ）、ｒ（ｄｂ）、ｒ（ｅｂ）を調整することで、波長１５５０ｎｍの光に対する諸特性として、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆと、−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、６／Ｗ／ｋｍ以上の非線形係数と、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値と１５５０ｎｍから１００ｎｍ離れた波長の光に対する波長分散値との差の絶対値が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散特性を有している光ファイバとなっている。
コア領域２０に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）を０．９〜１．０とし、第１クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｃｂ）／ｒ（ａｂ）を１．８〜２．６とし、第２クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｄｂ）／ｒ（ａｂ）を２．６〜３．４とし、第３クラッド半径とコア半径の比ｒ（ｅｂ）／ｒ（ａｂ）を４．０以上とし、比屈折率差Δ４ｂをおよそ０．０５％として、いくつかの比屈折率差Δ１ｂ、Δ２ｂ、Δ３ｂにおける本発明の光ファイバを作製した。この時、波長１５５０ｎｍの光に対する波長分散値および分散スロープはともにほぼゼロとなるようにΔ１ｂ、Δ２ｂ、Δ３ｂを調整した。作製した光ファイバのΔ１ｂ、Δ２ｂ、Δ３ｂおよびその光ファイバの波長１５５０ｎｍの光に対するＡｅｆｆを表２に示す。
【００４７】
【表２】
2005331818.tif 000004
【００４８】
表２のように、２０μｍ２以下の有効断面積Ａｅｆｆを得るために、本実施形態の光ファイバにおいて、前記の構成に加え、前記第３クラッド領域２３に対するコア領域２０の比屈折率差Δ１ｂを１．２％以上とし、前記第３クラッド領域２３に対する第１クラッド領域２１の比屈折率差Δ２ｂを−０．３５％以下とし、前記第３クラッド領域２３に対する第２クラッド領域２２の比屈折率差Δ３ｂを０．２％以上とし、前記第３クラッド領域２３に対する第４クラッド領域２４の比屈折率差Δ４ｂを０．０５％以上とすることが好ましい。
さらにＡｅｆｆが小さく、より高い非線形性を有するとともに、信号光波長１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープがゼロに近い値となる光ファイバとするには、光ファイバの前記第３クラッド領域２３に対するコア領域２０の比屈折率差Δ１ｂを１．５％以上、さらに好ましくは３．０％以上とし、前記第３クラッド領域２３に対する第１クラッド領域２１の比屈折率差Δ２ｂを−０．５％以下、さらに好ましくは−０．８％以下とし、前記第３クラッド領域２３に対する第２クラッド領域２２の比屈折率差Δ３ｂを０．３％以上、さらに好ましくは０．７％以上とし、前記第３クラッド領域２３に対する第４クラッド領域２４の比屈折率差Δ４ｂを０．０５％以上とすることが好ましい。
【００４９】
次に本発明の光ファイバの分散フラット特性について詳細に説明する。
表３に示す分散フラット特性の異なる光ファイバを作製した。いずれの光ファイバも屈折率プロファイルは図６に示す第２実施形態のＷ＋サイドコア型である。いずれのファイバもｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）はほぼ０．９である。表３の波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍにおける分散幅とは、先に記したとおりこの波長範囲における分散値の極大値からもっとも負に大きい分散値を引いた値であり、これを分散フラット特性の指標としている。表３の光ファイバのうちＡ２，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ８ファイバについて、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍにおける分散特性をプロットしたものを図１１に示す。
【００５０】
【表３】
2005331818.tif 000005
【００５１】
表３および図１１から示されるように、光ファイバＡ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７は波長１５５０ｎｍの光に対する特性として−０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上＋０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の波長分散スロープをさらに有して、かつ波長分散スロープがゼロとなるような光の波長が、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲内に少なくとも１つあるような分散特性を有しているので、分散幅が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下となり、良好な分散フラット特性を有している。
【００５２】
ゆえに光ファイバの屈折率プロファイルを本発明の第２実施形態とするとともに、波長１５５０ｎｍの光に対する特性として−０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上＋０．０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の波長分散スロープをさらに有して、かつ波長分散スロープがゼロとなるような光の波長が、波長１４５０ｎｍから１６５０ｎｍの範囲に少なくとも１つあるような分散特性を有している本発明の光ファイバは、分散フラット特性が良好である。また本発明の第２実施形態のみならず、第１実施形態であるＷ型屈折率プロファイルを有する光ファイバでも同様である。
【００５３】
このようにｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）が０．８以上であるようなコア領域を供える光ファイバでかつ、それぞれの特徴を備えることで、十分な非線形性および非常に良好な分散フラット特性を有する光ファイバとなっており、それを用いることで光増幅器、波長変換器、スーパーコンティニウム光発生装置等を良好な特性を有させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る光ファイバの第１実施形態の屈折率プロファイルを示す模式図である。
【図２】第１実施形態の光ファイバの、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）と光ファイバの分散特性の関係を示すグラフである。
【図３】第１の実施形態の光ファイバの、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）と分散幅の関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態の光ファイバにおいて、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）＝０．８である光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。
【図５】第１実施形態の光ファイバにおいて、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂａ）／ｒ（ａａ）＝０．６である光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。
【図６】本発明に係る光ファイバの第２実施形態の屈折率プロファイルを示す模式図である。
【図７】第２実施形態の光ファイバの、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）と光ファイバの分散特性の関係を示すグラフである。
【図８】第２実施形態の光ファイバの、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）と分散幅の関係を示すグラフである。
【図９】第２実施形態の光ファイバにおいて、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）＝０．８である光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。
【図１０】第２実施形態の光ファイバにおいて、コア領域に関する半径の比ｒ（ｂｂ）／ｒ（ａｂ）＝０．６である光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の光ファイバの分散特性を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１０，２０…コア領域、１１，２１…第１クラッド領域、１２，２２…第２クラッド領域、２３…第３クラッド領域、２４…第４クラッド領域。
【図１】
2005331818.tif 000006
【図２】
2005331818.tif 000007
【図３】
2005331818.tif 000008
【図４】
2005331818.tif 000009
【図５】
2005331818.tif 000010
【図６】
2005331818.tif 000011
【図７】
2005331818.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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