(57)【要約】【課題】  構造が簡単であり且つ低コストで製造できるＤＦＦを提供する。【解決手段】  ＤＦＦ１０は、クラッド１２に一対の空孔１２ａ，１２ａを備えている。そして、一対の空孔１２ａ，１２ａを設けることにより、ＤＦＦ１０の分散値は波長依存性を示さない。【選択図】  図１
2005140857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、該コアを覆うクラッドと、を備えた分散フラットファイバであって、
上記クラッドは、伝播する光の波長によらず分散値を略一定にする空孔が上記コアに沿って形成されていることを特徴とする分散フラットファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載された分散フラットファイバにおいて、
伝播する光の分散値が−３〜３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であることを特徴とする分散フラットファイバ。
【請求項３】
請求項２に記載された分散フラットファイバにおいて、
比屈折率差が３％以下のコアを挟むように上記空孔が一対設けられていることを特徴とする分散フラットファイバ。
【請求項４】
請求項３に記載された分散フラットファイバにおいて、
ファイバ横断面における上記コアと上記空孔との間隔が１．０〜２．５μｍであることを特徴とする分散フラットファイバ。
【請求項５】
請求項４に記載された分散フラットファイバにおいて、
カットオフ波長λc（μｍ）及びモードフィールド径ｘ（μｍ）が数１を満たすことを特徴とする分散フラットファイバ。
【数１】
2005140857.tif 000007
（ここで、ｎ：屈折率、Δ：コアの比屈折率差（％）、λ：伝搬する光の波長（μｍ）、Ｄｍ：伝搬する光の波長における材料分散値（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ））
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分散フラットファイバ（以下、「ＤＦＦ」という。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光が光ファイバ内を伝播すると、波長分散が生じる。波長分散には、材料分散と構造分散とがある。材料分散は、光ファイバのコア及びクラッドを構成しているガラスの屈折率が光の波長に依存することにより生じるものである。一方、構造分散は、光のコア内への閉じこめ状態が波長依存性を示すことによって生じるものである。屈折率が波長に対して変化する場合、波束が感じる屈折率すなわち群屈折率も波長に対して変化する。また、光パルスが光ファイバ中を伝播するとき、光速を群屈折率で割った値で進む。従って、群屈折率が波長依存性を示すと、波長によって光パルスは異なる速さで進み、異なった時間で光ファイバ内の出射端に到着する。シングルモードファイバ（以下、「ＳＭＦ」という。）では、波長に対する閉じこめの状態の変化は比較的小さく、群屈折率は主に材料分散により変化する。ＳＭＦでは、零分散波長の１．３μｍより長い波長では、群屈折率は波長が長くなるほど大きな値を示し、波長に対して下に凸の曲線変化を示す。一方、材料分散による群屈折率の波長変化をうち消すように光ファイバの閉じこめ構造にすることで、群屈折率の波長依存性のないＤＦＦを実現することができる。ＤＦＦでは、光ファイバ内をあらゆる波長が同じ速度で進むため、異なる波長の光パルスを遅延や歪みなく伝えることができる。また、光ファイバ内の非線形光学効果による波長間の相互作用が大きくなり、スーパーコンティニウム光の発生などに利用できる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、ファイバ構造を４重構造とすることにより分散値の波長依存性を小さくするという技術が開示されている。非特許文献１で開示されているＤＦＦ５０は、石英ガラス製であり、図１３（ａ）に示すように、コア５１と、コア５１を覆うように設けられた第１クラッド５２と、第１クラッド５２を覆うように設けられた第２クラッド５３と、第２クラッド５３を覆うように設けられた第３クラッド５４と、第３クラッド５４を覆うように設けられた第４クラッド５５と、を備えている。そのため、光は第１クラッド５２の影響を受けて伝播する。また、コア５１及び第２クラッド５３にはゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高くする材質が、第１クラッド５２及び第３クラッド５４にはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くする材質が、ドープされている。図１３（ｂ）は、ファイバ横断面におけるＤＦＦ２０の屈折率分布を示す。図１３（ｂ）に示すように、第１クラッド５２の屈折率はコア５１の屈折率よりも小さい。
【０００４】
また、非特許文献２には、クラッドに空孔を設けることにより分散値の波長依存性を小さくするという技術が開示されている。非特許文献２で開示されているＤＦＦ６０は、図１４に示すように、コア６１と、コア６１を覆うように設けられたクラッド６２と、を備え、クラッド６２は、コア６１に沿って延びる複数の空孔６２ａ，６２ａ，…によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造を構成している。そして、コア６１に隣接するように且つファイバ横断面を３等分にする方向にそれぞれ空孔１つ分の低屈折率部６２ｂが形成されており、各低屈折率部６２ｂにはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くするような材質がドープされている。従って、ファイバ横断面において、コア６１に隣接するように空孔６２ａ，６２ａ，…及び３つの低屈折率部６２ｂ，６２ｂ，６２ｂが設けられている。
【０００５】
一般に、伝播する光（以下、「伝播光」という。）の波長が長くなると、モードフィールド径は大きくなる。そのため、伝播光は、特許文献１に記載されているクラッド５２及び特許文献２に記載されている各空孔６２ａ及び各低屈折率部６２ｂの影響を受ける。その結果、構造による群屈折率は、波長に対して上に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるほど小さな値を示すようになる。すなわち、ＤＦＦ５０，６０において、材料による群屈折率と構造による群屈折率とは全く逆の波長依存性を示す。そのうえ、材料による群屈折率の波長に対する変化量と構造による群屈折率の波長に対する変化量とは全く逆の挙動を示す。従って、ＤＦＦ５０，６０における群屈折率は波長に依存することなく、また、それらの群屈折率の波長に対する変化量も波長に依存しない。以上より、材料による群屈折率の波長変化をうち消すように、ＤＦＦ５０，６０のような複雑な光ファイバの閉じこめ構造をとっている。
【非特許文献１】B. J. Ainslie et al, "A Novel Design of a Dispersion Compensating Fiber", J. of Lightwave Technorol., vol.LT-4, No.8, 1986 p.967-979
【非特許文献２】K. P. Hansen et al, "Fully Dispersion Controlled Triangular-Core Nonlinear Photonic Crystal Fiber", OFC, vol.8, No.11, 2003 PD2-1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＦＦ５０，６０は、図１３（ａ）、１４に示すように、ファイバ横断面における構造が複雑である。そのため、設計、製造が容易ではない。そのうえ、製造するさい、コストがかかる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファイバ横断面における構造が簡単であり且つ低コストで製造できるＤＦＦを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、コアと、該コアを覆うクラッドと、を備えた分散フラットファイバであって、上記クラッドは、伝播する光の波長によらず分散値を略一定にする空孔が上記コアに沿って形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によると、クラッドに空孔を形成することにより、伝播光の分散値の波長依存性は小さくなる。従来のＤＦＦでは、ファイバ中心からファイバ半径方向に対して、屈折率分布が石英ガラスよりも大きい領域と小さい領域とが交互に２回表れるように４種類のクラッドが設けられている、または、ファイバ半径方向にフォトニック結晶構造を構成している複数の空孔のうちの一部の空孔にはフッ素などの石英ガラスの屈折率を低くするような材質がドープされている。以上より、ファイバ横断面におけるファイバ構造は複雑であり、容易に設計、製造できない。しかし、本発明のＤＦＦでは、クラッドに、伝播光の分散値が波長依存性を示さないように空孔を形成すればよいだけであるため、ファイバ横断面におけるファイバの構造は単純である。また、光ファイバに空孔を形成するだけであるため、低コストで製造することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、伝播する光の分散値が−３〜３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によると、光ファイバ伝播中の波長による光パルスの遅延及び光パルススペクトルの歪みを小さくすることができる。また、長さ方向に非線形光学効果の相互作用を大きくすることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、比屈折率差が３％以下のコアを挟むように上記空孔が一対設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によると、比屈折率差が３％以下という小さな値で、分散値は波長に依存しないとともに０に近い値を示すようになる。そのうえ、伝搬光の偏波面は保持される。
【００１４】
請求項４の発明は、上記一対の空孔は、上記一対の空孔が設けられていない方向における上記伝搬する光のモードフィールド径と略同一の間隔を開けて設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、カットオフ波長λc（μｍ）及びモードフィールド径ｘ（μｍ）が数１を満たすことを特徴とする。
【００１６】
【数１】
2005140857.tif 000003
【００１７】
（ここで、ｎ：屈折率、Δ：コアの比屈折率差（％）、λ：伝搬する光の波長（μｍ）、Ｄｍ：伝搬する光の波長における材料分散値（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ））
上記２つの構成は、ＤＦＦとして性能良く作用するための具体例である。なお、モードフィールド径は、一対の空孔の中心を結ぶ方向と垂直な方向におけるモードフィールド径（以下、「ｙ軸方向におけるモードフィールド径」という。）を意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＤＦＦは、ファイバ横断面における構造が簡単であり、また、低コストで製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
《発明の実施形態１》
本実施形態１では、ＤＦＦ１０の構造、製造方法及び分散フラットの原理を説明する。
【００２１】
まず、ＤＦＦ１０の構造を説明する。
【００２２】
図１は、ＤＦＦ１０の横断面を示す。
【００２３】
ＤＦＦ１０は、石英ガラス製であり、中実のコア１１と、コア１１を覆うように設けられたクラッド１２と、を備えている。コア１１には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。そして、コア１１の比屈折率差は３％以下である。ここで、コア１１の比屈折率差が３％以下であれば、伝播光はそれほど激しく散乱されないため、実用化が困難となるほど伝送損失が増加することはない。クラッド１２には、コア１１を挟むように一対の空孔１２ａ，１２ａが形成されている。そして、コア１１と空孔１２ａとの間隔（以下、「コア―空孔間隔」という。）は１．０〜２．５μｍである。また、空孔１２ａと空孔１２ａとは、ｙ軸方向におけるモードフィールド径と同程度の間隔を開けて設けられている。
【００２４】
次に、ＤＦＦ１０の製造方法を簡単に説明する。
【００２５】
第１の製造方法では、まず、ゲルマニウムがドープされた１本の石英ガラスロッドと２本の石英キャピラリと複数本の純石英製ガラスロッドとを準備する。
【００２６】
次いで、石英ガラスロッド、石英キャピラリ及び純石英製ガラスロッドを最密状に束ねることにより母材を作製する。このとき、石英ガラスロッドを母材の中心位置に配設する。そして、石英ガラスロッドを挟むように２本の石英キャピラリを配設する。そして、石英ガラスロッド及び石英キャピラリを囲うように複数本の純石英製ガラスロッドを配設する。
【００２７】
続いて、母材を加熱延伸することにより線引きする。このとき、石英ガラスロッドと石英キャピラリとの間、石英ガラスロッドと純石英製ガラスロッドとの間、石英キャピラリと純石英製ガラスロッドとの間及び純石英製ガラスロッド相互間が融着すると共に細径化され、石英ガラスロッドがコアに、石英キャピラリが空孔に及び純石英製ガラスロッドがクラッドにそれぞれ対応するように形成されたＤＦＦ１０が製造される。
【００２８】
第２の製造方法では、まず、ロッド中心にゲルマニウムがドープされた中実の石英ガラスロッドを準備する。
【００２９】
次いで、ドリルを用いて、ロッド横断面に２個の孔を開け、ロッド長手方向に対して貫通させる。このとき、ゲルマニウムがドープされた部分を挟むように２個の略円形の孔を開ける。
【００３０】
続いて、母材を加熱延伸することにより線引きする。このとき、ゲルマニウムがドープされた部分がコアに、ドリルを用いて開けられた孔が空孔に及び石英ガラス部分がクラッドにそれぞれ対応するように形成されたＤＦＦ１０が製造される。
【００３１】
最後に、ＤＦＦ１０における分散フラットの原理を説明する。
【００３２】
ＤＦＦ１０は、コア１１と１．０〜２．５μｍの間隔を開けて（以下、「コアに近接するように」という。）一対の空孔１２ａ，１２ａが形成されている。また、コア１１の比屈折率差は３％以下である。そのため、光は各空孔１２ａの影響を受けて伝播される。ここで、各空孔１２ａの屈折率は、空気の屈折率と略同一であるため、コア１１の屈折率よりも小さい。その結果、構造分散による寄与と材料分散による寄与とが相殺され、群屈折率は波長依存性を示さない。よって、ＤＦＦ１０の伝播光の速度が波長依存性を示すことはなく、分散値も波長依存性を示さない。そのうえ、コア−空孔間隔またはコア１１の比屈折率差を変えると、伝搬光が各空孔１２ａから受ける影響は異なる。よって、ＤＦＦ１０の分散値を変えることができる。従って、分散値を比較的０に近い値、具体的には−３〜３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、となるようにＤＦＦ１０の構造を決定することができる。図２は、ｙ軸方向におけるモードフィールド径（図２では「ｘ」と記している。）と数１の中央の項の値（図２では「ｙ」と記している。）との関係を示すグラフ図である。そして、図２のグラフの縦軸の値は、実測可能なカットオフ波長λcの値を数１の中央の項に代入することにより求めることができる。そして、実線はＤＦＦ１０全体の分散値が３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）のときのグラフであり、破線はＤＦＦ１０全体の分散値が−３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）のときのグラフを示す。そして、２本の曲線で囲まれる領域に存在するｘの値とｙの値、すなわちカットオフ波長λcとを示す光ファイバは、分散値が波長に依存しないうえに分散値が０に近い値を示すこととなる。そして、ＤＦＦ１０は空孔１２ａと空孔１２ａとの間隔がｙ軸方向におけるモードフィールド径と略同一となるように形成されている。そのため、モードフィールド径が決まれば空孔１２ａと空孔１２ａとの間隔が決まり、ＤＦＦ１０のファイバ構造が決まることとなる。
【００３３】
以上より、コア１１付近に一対の孔径１２ａ，１２ａを形成することにより、ＤＦＦ１０の伝播光の分散値は波長に依存しない。従来のＤＦＦは、図１３（ａ）、１４に示すように、４重クラッド構造やフォトニック結晶構造とよく似た構造をとり、よって、そのファイバ構造は複雑である。その結果、設計、製造が困難であり、また、製造するさいコストがかかる。しかし、本発明のＤＦＦ１０では、コア１１に近接するように一対の空孔１２ａ，１２ａを形成するだけでよいため、ファイバ構造は単純であり、低コストで製造することができる。また、コア−空孔間隔、空孔１２ａと空孔１２ａとの間隔、コア１１の比屈折率差などの値を変えることにより、分散値を０にすることもできる。
【００３４】
また、比屈折率差の値は３％と比較的小さい。ここで、空孔のみを設けた純石英製の光ファイバに光を伝播させる場合を考える。この場合、構造分散による群屈折率は波長に対して上に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるほど大きな値を示す。そのため、材料分散による群屈折率が、その波長依存性をうち消すように、すなわち、波長に対して下に凸のグラフを描き、且つ、波長が長くなるにつれて小さな値を示すように、更には、構造分散による群屈折率の波長に対する変化量が材料分散による群屈折率の波長に対する変化量をうち消すように、コアの比屈折率差の値を決めなければならない。そのため、クラッドに設ける空孔が多くなるほど、コアの比屈折率差の値を大きくしなければならない。しかし、コアの比屈折率差が３％以上になると、伝播光がはげしく散乱
するため、伝送損失が増加し、よって実用化することは難しい。そのため、コアの比屈折率差を３％以下にする必要があり、その場合、空孔は２個以下となる。よって、コアの比屈折率差を３％以下という小さな値に抑えることができるという別の効果をもたらす。
【００３５】
そのうえ、図１に示すように、一対の空孔１２ａ，１２ａは、ファイバ横断面においてコア１１を挟むように形成されているため、ファイバ横断面の屈折率は異方性を示す。すなわち、一対の空孔１２ａ，１２ａを形成することにより、伝播光の偏波面が保持されるというまた別の効果をもたらす。なお、ファイバ横断面における互いに直交する２方向の屈折率の差が１０-5以上となるように空孔を設けると、ＤＦＦ１０は確実に偏波保持光ファイバとして機能することとなる。
【００３６】
ここで、空孔数は、空孔を形成する前の光ファイバの分散値に依存する。例えば、空孔が多くなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは大きくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔１２ａ，１２ａを形成する前のＤＦＦ１０よりも大きい場合、空孔を２個以上設ける必要がある。一方、空孔が少なくなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは小さくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔１２ａ，１２ａを形成する前のＤＦＦ１０よりも小さい場合、空孔を１個設ければよいこととなる。
【００３７】
《発明の実施形態２》
本実施形態２では、ＤＦＦ２０の構造及び製造方法を説明する。
【００３８】
まず、ＤＦＦ２０の構造を説明する。
【００３９】
図３は、ＤＦＦ２０の横断面を示す。
【００４０】
ＤＦＦ２０は、石英ガラス製であり、中実のコア２１と、コア２１を覆うように設けられたクラッド１２と、を備えている。コア２１には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。そして、コア２１の比屈折率差は３％以下である。ここで、コア１１の比屈折率差が３％以下であれば、伝播光はそれほど激しく散乱されないため、実用化が困難となるほど伝送損失が増加することはない。クラッド２２には、コア２１に近接するように空孔２２ａが形成されている。すなわち、ＤＦＦ２０は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０と空孔の個数を異にする。
【００４１】
次に、ＤＦＦ２０の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態１のＤＦＦ１０と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。
【００４２】
第１の製造方法では、１本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと１本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、石英キャピラリを石英ガラスロッドの隣に配設する。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００４３】
第２の製造方法では、ドリルを用いて、石英ガラスロッド横断面に１個の孔を開ける。そして、その孔は、ロッド横断面において、ゲルマニウムがドープされた部分の隣に形成される。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００４４】
以上より、ＤＦＦ２０は、ＤＦＦ１０と同様、コア２１に近接するように細孔２２ａを備えている。そのため、ＤＦＦ２０は上記実施形態１に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態１に記載したとおり、ＤＦＦ２０は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的小さい場合に適している。
【００４５】
《発明の実施形態３》
本実施形態３では、ＤＦＦ２０の構造及び製造方法を説明する。
【００４６】
まず、ＤＦＦ３０の構造を説明する。
【００４７】
図４は、ＤＦＦ３０の横断面を示す。
【００４８】
ＤＦＦ３０は、石英ガラス製であり、中実のコア３１と、コア３１を覆うように設けられたクラッド３２と、を備えている。コア３１には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。クラッド３２には、コア３１に近接するように３つの空孔３２ａ，３２ａ，３２ａが形成されており、各空孔３２ａは、コア３１を中心とする正三角形の頂点となるように形成されている。すなわち、ＤＦＦ３０は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０よりも空孔の個数が多い。
【００４９】
次に、ＤＦＦ３０の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態１のＤＦＦ１０と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。
【００５０】
第１の製造方法では、１本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと３本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、ロッド横断面において、３本の石英キャピラリが正三角形の頂点となるように、そして、石英ガラスロッドが正三角形の中心となるように、３本の石英キャピラリを配設する。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００５１】
第２の製造方法では、ドリルを用いて、ゲルマニウムがドープされた部分の周囲に３個の孔をあける。このとき、ロッド横断面において、３個の孔が正三角形の頂点となるように、且つ、ゲルマニウムのドープされた部分が正三角形の中心となるように、３個の孔を開ける。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００５２】
以上より、ＤＦＦ３０は、ＤＦＦ１０と同様、コア３１に近接するように細孔３２ａ，３２ａ，３２ａを備えている。そのため、ＤＦＦ３０は上記実施形態１に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態１に記載したとおり、ＤＦＦ３０は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的大きい場合に適している。
【００５３】
《発明の実施形態４》
本実施形態４では、ＤＦＦ４０の構造及び製造方法を説明する。
【００５４】
まず、ＤＦＦ４０の構造を説明する。
【００５５】
図５は、ＤＦＦ４０の横断面を示す。
【００５６】
ＤＦＦ４０は、石英ガラス製であり、中実のコア４１と、コア４１を覆うように設けられたクラッド４２と、を備えている。コア４１には、ゲルマニウムなどの石英ガラスの屈折率を高める材質がドープされている。クラッド４２には、コア４１に近接するように４つの空孔４２ａ，４２ａ，４２ａ，４２ａが形成されており、各空孔４２ａは、コア４１を中心とする正方形の頂点に位置づけられている。すなわち、ＤＦＦ４０は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０よりも空孔の個数が多くなる。
【００５７】
次に、ＤＦＦ４０の製造方法を簡単に説明する。上記実施形態１のＤＦＦ１０と構造が若干異なるため、相違点を以下に記す。
【００５８】
第１の製造方法では、１本の石英ガラスロッドと複数本の純石英製ガラスロッドと４本の石英キャピラリとを準備する。そして、これらを束ねて母材を作製するさいには、ロッド横断面において、４本の石英キャピラリが正方形の頂点となるように、そして、石英ガラスロッドが正方形の中心となるように、４本の石英キャピラリを配設する。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００５９】
第２の製造方法では、ドリルを用いて、ゲルマニウムがドープされた部分の周囲に４個の孔をあける。このとき、ロッド横断面において、４個の孔が正方形の頂点となるように、且つ、ゲルマニウムのドープされた部分が正方形の中心となるように、４個の孔を開ける。それ以外の点は上記実施形態１におけるＤＦＦ１０の製造方法と略同一である。
【００６０】
以上より、ＤＦＦ４０は、ＤＦＦ１０と同様、コア４１に近接するように細孔４２ａ，４２ａ，４２ａ，４２ａを備えている。そのため、ＤＦＦ４０は上記実施形態１に記載した効果と略同一の効果を与える。そして、上記実施形態１に記載したとおり、ＤＦＦ４０は空孔を形成する前の光ファイバの分散値が比較的大きい場合に適している。
《その他の実施形態》
上記実施形態１〜４に記載した通り、空孔数は、空孔を形成する前の光ファイバの分散値に依存するため１〜４個に限定されない。そのさい、ファイバ横断面における互いに直交する２方向の屈折率の差が１０-5以上となるように空孔を設けると、その光ファイバは、分散値が０に近い値を示すＤＦＦとしての機能するとともに偏波保持光ファイバとしても機能することとなる。
【実施例】
【００６１】
具体的に実施した実施例について説明する。
【００６２】
《発明の実施例１》
上記実施形態１〜４と略同一の構造を示すＤＦＦを８本用意した。表１にこの８本のＤＦＦの空孔数、Δ、２ａ、Ｗ、ｄ及びｄＷの値を示す。表１に示すように、この８本のＤＦＦはΔの値のみを異にする２つのグループ、グループ（イ）とグループ（ロ）と、に分けられ、各グループの４本のＤＦＦはそれぞれ空孔数のみを異にする。なお、Δはコアの比屈折率であり、２ａ、Ｗ、ｄ及びｄＷは、図６に示すように、コアの直径、空孔の間隔、空孔の孔径及びコア−空孔間隔である。
【００６３】
【表１】
2005140857.tif 000004
【００６４】
波長が１．４５〜１．６５（μｍ）の光をグループ（イ）及びグループ（ロ）のＤＦＦに伝播させ、空孔数に対する分散値の波長依存性を調べた。
【００６５】
図７はグループ（イ）のＤＦＦの分散値の波長依存性を、図８はグループ（ロ）のＤＦＦの分散値の波長依存性を、それぞれ示す。
【００６６】
表１より、２個の空孔が形成されたＤＦＦ（以下、「空孔２個のＤＦＦ」という。）の分散値は、グループ（イ）では１．３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を示し、グループ（ロ）では１．４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を示し、両グループとも、空孔２個のＤＦＦの分散値は０に近い値を示すことが分かる。また、図７、８より、空孔２個のＤＦＦの分散値は波長依存性を示さないことが分かる。これらのことから、空孔２個のＤＦＦは分散値が０に近い値を示すＤＦＦとして性能良く作用するといえる。また、空孔数に対する分散値の波長依存性は、図７と図８とで略同一であるため、ΔはＤＦＦの性能に影響を与えないといえる。
【００６７】
《発明の実施例２》
上記実施形態１と略同一の構造を示しｄＷの値のみが異なるＤＦＦを５本準備した。表２は本実施例２で用いたＤＦＦの空孔数、Δ、２ａ、Ｗ、ｄ及びｄＷの値を示す。なお、Δ、２ａ、Ｗ、ｄ及びｄＷの定義は上記実施例１と同一である。
【００６８】
【表２】
2005140857.tif 000005
【００６９】
ｄＷが１（μｍ）、２（μｍ）、３（μｍ）、４（μｍ）、６（μｍ）であるＤＦＦに、波長が１．４５〜１．６５（μｍ）の光を伝播させ、ｄＷに対する分散値の波長依存性を調べた。
【００７０】
図９は、ｄＷの値が１（μｍ）、２（μｍ）、３（μｍ）、４（μｍ）、６（μｍ）であるＤＦＦにおける分散値の波長依存性を示す。
【００７１】
図９より、ｄＷが２（μｍ）であるＤＦＦ（以下、「ｄＷ＝２（μｍ）のＤＦＦ」という。ｄＷが１（μｍ）、３（μｍ）、４（μｍ）、６（μｍ）の場合もこれに準じる。）の分散値は波長に依存しないこと及びほぼ０（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であることが分かる。また、ｄＷ＝１（μｍ）のＤＦＦの分散値は波長が長くなるにつれて小さな値を示すのに対し、ｄＷ＞３（μｍ）のＤＦＦの分散値は波長が長くなるにつれて大きな値を示し、両者は異なる波長依存性を示すことが分かる。
【００７２】
表２に示す分散スロープは、波長１．５５（μｍ）における図９のグラフの傾きを示す。また、図１０は分散スロープのｄＷ依存性を示す。
【００７３】
表２及び図１０より、ｄＷ＝２（μｍ）のＤＦＦの分散スロープは０．００８（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）と非常に小さい。そして、通常の光ファイバが示す分散スロープは０．０７〜０．０８（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）であるため、ｄＷ＝２（μｍ）のＤＦＦはＤＦＦとして性能良く作用するといえる。また、ＤＦＦとして性能良く作用するためには、分散スロープが−０．０２〜０．０２（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）であればよいため、図１０から、ｄＷは１．０〜２．５（μｍ）好ましくは１．６〜２．３（μｍ）であればよいといえる。
【００７４】
《発明の実施例３》
上記実施形態１と略同一の構造を示し、Δの値のみが異なる３本のＤＦＦ（以下、それぞれ「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」という。）を準備した。表３は本実施例３で用いたＡ，Ｂ及びＣの空孔数、Δ、２ａ、Ｗ及びｄの値を示す。なお、Δ、２ａ、Ｗ及びｄの定義は上記実施例１と同一である。
【００７５】
【表３】
2005140857.tif 000006
【００７６】
表３に示すＡ，Ｂ及びＣを用いてｙ軸方向におけるモードフィールド径ＭＦＤｙ及びカットオフ波長λcを測定した。
【００７７】
表１及び２より、Ａ，Ｂ及びＣはＤＦＦとして性能良く作用する光ファイバであるとともに、０に近い分散値を示す光ファイバであることが分かる。このことと表３に示す測定結果とから、ＤＦＦとして性能良く作用するためには、ＭＦＤｙとＷとが略同一でなければならないことが分かる。更に、ＭＦＤｙ及びλcの値を数１に代入すると、図２に示す実線と点線とで挟まれる領域に存在することから、ＤＦＦとして性能良く作用するためには、数１を満たすＭＦＤｙ及びλcを有していなければならないことが分かる。
【００７８】
《発明の実施例４》
上記実施例３に示すＡ，Ｂ及びＣを用いてモード複屈折の波長依存性を調べ、Ａ，Ｂ及びＣの偏波保持の性能を調べた。また、Ａ，Ｂ及びＣを用いてコア内パワー漏れ量の波長依存性を調べ、Ａ，Ｂ及びＣの曲げ損失を見積もった。なお、コア内パワーの漏れ量は、伝播光のパワーに対するコア内を伝播する光のパワーの割合の減少量をｄＢ単位で現したものである。
【００７９】
図１１、１２にモード複屈折及びコア内パワー漏れ量の波長依存性の結果を示す。
【００８０】
図１１より、Ａ，Ｂ，Ｃの順、すなわちΔの値が大きくなるにつれ、偏波保持の性能が向上していることが分かる。特に、Ｃは、ＰＡＮＤＡ型ファイバが有する偏波保持の性能と略同程度の性能を有している。また、Ａ，Ｂ及びＣは、上記実施例１、２で用いたＤＦＦの構造と略同一の構造を示す。従って、Ａ，Ｂ及びＣはＤＦＦとして機能するとともに、図１１より偏波保持光ファイバとしても機能することが分かる。なお、Ａの偏波保持の性能はＰＡＮＤＡ型ファイバに比べると劣るが、Ａのファイバ構造を示すためにはｄＷ＝１．４（μｍ）であればよく、Ａの製造中に光ファイバが割れてしまう危険性は低いといえる。また、実効コア断面積やモードフィールド径は、従来のＤＦＦとＡとでは略同一である。そのため、シングルモード光ファイバと接続する際には、ＤＦＦと接続するよりはＡと接続する方が接続損失が低い場合がある。
【００８１】
図１２より、 コア内パワー漏れ量は１（ｄＢ）程度であるため、Ａ，Ｂ及びＣは伝播光のパワーのうち、約９０％がコア内に閉じこめられているといえる。もれ光のパワーが大きいと光ファイバを曲げたさいに損失が発生し光が伝播しない虞がある。しかし、図１２より、もれ光のパワーは伝播光のパワーの１０％程度であるため、そのような損失が発生する危険性は低く、従って、Ａ，Ｂ及びＣは商用上有効に利用できるといえる。
【００８２】
《作用》
実施例１〜２より、空孔数が２個であり且つｄＷ＝２（μｍ）のＤＦＦでは、分散値は、伝播光の波長に依存しないとともに０に近い値を示すことがわかる。また、実施例３より、実施例１、２で用いたＤＦＦは伝播光の偏波面が保持されるという別の効果を示すことが分かる。
【００８３】
なお、実施例１より、空孔２個のＤＦＦの伝播光の分散値は波長依存性を示さないとともに０に近い値を示すことがわかるが、空孔数はこれに限定されるわけではない。例えば、空孔が多くなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは大きくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔１２ａ，１２ａを形成する前のＤＦＦ１０よりも大きい場合、空孔を２個以上設ける必要がある。一方、空孔が少なくなると、構造による空孔における群屈折率の波長に対する変化量の大きさは小さくなる。そのため、波長変化に対する群屈折率の変化量の大きさが一対の空孔１２ａ，１２ａを形成する前のＤＦＦ１０よりも小さい場合、空孔を１個設ければよいこととなる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、偏波保持分散フラット伝送路、ファイバ増幅器、ファイバレーザ、モード同期レーザ及びスーパーコンティニウム光源などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施形態１におけるＤＦＦ１０のファイバ横断面図である。
【図２】実施形態１におけるＤＦＦ１０のコア１１における分散値とｙ軸方向におけるモードフィールド径との関係を示すグラフ図である。
【図３】実施形態２におけるＤＦＦ２０のファイバ横断面図である。
【図４】実施形態３におけるＤＦＦ３０のファイバ横断面図である。
【図５】実施形態４におけるＤＦＦ４０のファイバ横断面図である。
【図６】実施例１〜３におけるＤＦＦの構造を表すパラメーターの説明図である。
【図７】空孔数と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。
【図８】空孔数と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。
【図９】コア−空孔間隔と分散値の波長依存性との関係を示すグラフ図である。
【図１０】コア−空孔間隔と分散スロープとの関係を示すグラフ図である。
【図１１】コアの比屈折率とモード複屈折率の波長依存性との関係を示すグラフ図である。
【図１２】コアの比屈折率とコア内パワー漏れ量の波長依存性との関係を示すグラフ図である。
【図１３】従来例におけるＤＦＦ５０のファイバ横断面図及び横断面における屈折率分布図である。
【図１４】従来例におけるＤＦＦ６０のファイバ横断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０，２０，３０，４０，５０，６０    ＤＦＦ
１１，２１，３１，４１，５１，６１    コア
１２，２２，３２，４２，６２    クラッド
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，６２ａ    空孔
５２    第１クラッド
５３    第２クラッド
５４    第３クラッド
５５    第４クラッド
６２ｂ    低屈折率部
【図１】
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【図２】
2005140857.tif 000009
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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