(57)【要約】【課題】光ファイバの伝送損失を下げることができ、長距離や大容量伝送に大きな効果がある光ファイバを提供すること。【解決手段】光ファイバ２０は、コア部１４と、このコア部１４を囲むクラッド部１５とから構成されている。コア部１４は、純粋シリカガラスで構成されているとともに、複数の空孔１３が設けられている。空孔１３の数は６個である。コア部１４を囲むクラッド部１５は、フッ素などを添加することによって屈折率を下げることができる。コア部１４の実効的な屈折率は、クラッド部１５の屈折率より高くなるように、コア部１４の空孔１３とクラッド部１５のドープ量を調整されており、コア部１４とクラッド部１５の屈折率差により光の導波構造が形成されている。【選択図】        図３
2005017650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の導波されるコア部と、該コア部を囲むクラッド部とからなる光ファイバにおいて、前記コア部に、該コア部の光軸方向に伸びる一つまたは複数の空孔が設けられていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記コア部に設けられる空孔の直径が、前記光の波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記光ファイバの媒質に添加物を加えるとともに、前記コア部に設けられる空孔の寸法を調整することによって、前記コア部の実効的な屈折率を前記クラッド部より高くしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記クラッド部に、該クラッド部の光軸方向に伸びる複数の空孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記コア部の等価的な屈折率を前記クラッド部より高くしたことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記クラッド部に設けられた空孔が周期構造であり、光を閉じ込めるように格子間隔を設定したことを特徴とする請求項４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、光ファイバに関し、より詳細には、光通信ネットワークおよび光信号処理に用いられる伝送媒体としての光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の光ファイバを説明するための断面図で、図中符号１は、コア部、２はクラッド部、１０は光ファイバを示している。この従来の光ファイバ１０は、図１から明らかなように、コア部１とクラッド部２とから構成されており、これらは主に石英ガラスによって作製されている。
【０００３】
このようなコア部１とクラッド部２にゲルマニウムやフッ素、リンなどの添加物をドープすることで、コア部１とクラッド部２の屈折率差を形成し、この屈折率差によって光ファイバ１０に入射した光をコア部１に閉じ込め、伝搬する構造となっている。
【０００４】
現在、最も低損失の光ファイバでも、０．１５ｄＢ／ｋｍの損失を生じるため、光の損失をさらに低減できるような光ファイバの開発が望まれている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図２は、従来のフォトニッククリスタル光ファイバを説明するための断面図で、図中符号３，４は空孔、１１は光ファイバを示している。図２に示すように、単一のガラスに、光が導波するコア部に空孔３を設け、その周囲に周期的に空孔４を設けた構造となっている。このような構造のように、フォトニックバンドギャップを用いると、光をコア部に閉じ込め、伝搬することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この光ファイバ１１おいては、フォトニックバンドギャップを形成するため、空孔３，４の寸法や位置に高い精度が要求されるため、光ファイバの製造が困難である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３５５２１号公報
【非特許文献１】
Ｋ．  Ｎａｇａｙａｍａ，  Ｍ．  Ｋａｋｕｉ，  Ｍ．  Ｍａｔｓｕｉ，  Ｔ．  Ｓａｉｔｏｈ  ａｎｄ  Ｙ．  Ｃｈｉｇｕｓａ，  “ＵＩｔｒａ  Ｌｏｗ  Ｌｏｓｓ（０．１４８４ｄＢ／ｋｍ）  Ｐｕｒｅ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｃｏｒｅ  Ｆｉｂｒｅ  ａｎｄ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ”，  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．  ３８  Ｎｏ．２０    ｐ１１６８−１１６９，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  （２００２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の光ファイバにおいては、石英ガラス中の添加物による吸収および散乱があるため、損失のさらなる低減が難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバの伝送損失を下げることができ、長距離や大容量伝送に大きな効果のある光ファイバを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、光の導波されるコア部と、該コア部を囲むクラッド部とからなる光ファイバにおいて、前記コア部に、該コア部の光軸方向に伸びる一つまたは複数の空孔が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コア部に設けられる空孔の直径が、前記光の波長以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光ファイバの媒質に添加物を加えるとともに、前記コア部に設けられる空孔の寸法を調整することによって、前記コア部の実効的な屈折率を前記クラッド部より高くしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記クラッド部に、該クラッド部の光軸方向に伸びる複数の空孔が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記コア部の等価的な屈折率を前記クラッド部より高くしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記クラッド部に設けられた空孔が周期構造であり、光を閉じ込めるように格子間隔を設定したことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、このような構成のように、光ファイバのコア部に複数の空孔を設けたので、導波される光の一部は損失が０である空孔を通過することにより、これまでの光ファイバより小さい実効的な伝送損失を備えた光ファイバを提供することができる。また、コア部には、一つまたは複数の空孔を設けたので、より低損失な光ファイバを提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図３は、本発明の光ファイバの実施例１を説明するための断面図で、図中符号１３は空孔、１４はコア部、１５はクラッド部、２０は光ファイバを示している。本発明の光ファイバ２０は、従来の光ファイバと同じように、コア部１４と、このコア部１４を囲むクラッド部１５とから構成されている。
【００１８】
コア部１４は、純粋シリカガラスで構成されているとともに、複数の空孔１３が設けられている。この実施例１においては、空孔１３の数は６個である。コア部１４を囲むクラッド部１５は、フッ素などを添加することによって屈折率を下げることができる。コア部１４の実効的な屈折率は、クラッド部１５の屈折率より高くなるように、コア部１４の空孔１３とクラッド部１５のドープ量を調整されており、コア部１４とクラッド部１５の屈折率差により光の導波構造が形成されている。
【００１９】
この実施例１では、空孔間距離Λ１＝３μｍ、空孔直径ｄ１＝０．７５μｍとし、つまり、コア部１４に設けられる空孔１３の直径が、光の波長以下にし、光がコア部１４の断面内で均一に分布すると仮定する場合、光は損失が０になる空孔を通過するために、光損失α（ｄＢ／ｋｍ）は次式（１）により、計算することができる。
α＝（Ｓｈｏｌｅ・αｈｏｌｅ＋Ｓｇｌａｓｓ  ・αｇｌａｓｓ）／Ｓａｌｌ  ・・・（１）
【００２０】
ここでは、Ｓａｌｌ  はファイバの断面に通過する光が占める面積を示す。Ｓｈｏｌｅ，Ｓｇｌａｓｓ  はそれぞれ光が通過する空孔部、ガラス部の面積を示す。αｈｏｌｅ，αｇｌａｓｓ  は空孔部とガラス部の光損失（ｄＢ／ｋｍ）を示す。
【００２１】
これによって、コア部１４に損失が０になる空孔１３を設けたことによって、光ファイバの実効的な伝送損失を下げることができ、波長１．５５μｍ帯において０．１５ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失特性が期待できる。
【００２２】
［実施例２］
図４は、本発明の光ファイバの実施例２を説明するための断面図で、図中符号１６はコア部、１７はクラッド部、１８，１９は空孔、２１は光ファイバを示している。この実施例２においては、コア部１６の空孔１８の数が１８個、クラッド部１７の空孔１９の数が９０個の場合を示している。
【００２３】
光ファイバ２１の媒質は、純粋石英ガラスであり、コア部１６の実効的な屈折率は、クラッド部１７の屈折率より高くなるように、コア部１６とクラッド部１７に各々空孔１８，１９を設けており、コア部１６とクラッド部１７の屈折率差により光の導波構造が形成されている。
【００２４】
また、この実施例２では、クラッド部１７の空孔直径ｄ３＝１．８μｍ、クラッド部１７の空孔間距離Λ３＝３．５μｍ、コア部１６の空孔直径ｄ２＝０．７５μｍ、コア部１６の空孔間距離Λ２＝１μｍとし、上述した実施例１と同様に、コア部１６に損失が０になる空孔１８を設けたことによって、光ファイバの実効的な伝送損失を下げることができ、波長１．５５μｍにおいて０．１ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失特性が期待できる。
【００２５】
［実施例３］
図５は、本発明の光ファイバの実施例３を説明するための断面図で、図中符号２２はコア部、２３はクラッド部、２４，２５は空孔、３０は光ファイバを示している。この実施例３においては、コア部２２に設けられた空孔２４の数は３６個、クラッド部２３はフォトニックバンドギャップ構造を有する複数の空孔２５から構成されている。つまり、クラッド部２３に設けられた空孔２５を周期構造とし、光を閉じ込めるように格子間隔を設定する。
【００２６】
光はこのフォトニックバンドギャップ構造によって、コア部２２に閉じ込められ、光の導波構造が構成される。なお、コア部２２の空孔直径ｄ４＝０．７μｍ、コア部２２の空孔間距離Λ４＝０．８μｍの場合、上述した実施例１と同様に、コア部２２に損失が０になる空孔２４を設けたことによって、光ファイバの実効的な伝送損失を下げることができ、波長１．５５μｍにおいて０．０５ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失特性が期待できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コア部に、このコア部の光軸方向に伸びる一つまたは複数の空孔が設けられているので、光ファイバの実効的な屈折率を純粋シリカガラスの屈折率以下にすることができ、光ファイバの伝送損失を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光ファイバを説明するための断面図である。
【図２】従来のフォトニッククリスタル光ファイバを説明するための断面図である。
【図３】本発明の光ファイバの実施例１を説明するための断面図である。
【図４】本発明の光ファイバの実施例２を説明するための断面図である。
【図５】本発明の光ファイバの実施例３を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  コア部
２  クラッド部
３，４  空孔
１０，１１  光ファイバ
１３，１８，１９，２４，２５  空孔
１４，１６，２２  コア部
１５，１７，２３  クラッド部
２０，２１，３０  光ファイバ
【図１】
2005017650.tif 000003
【図２】
2005017650.tif 000004
【図３】
2005017650.tif 000005
【図４】
2005017650.tif 000006
【図５】
2005017650.tif 000007