(57)【要約】【課題】製造が容易であり、導波帯域幅が広く、伝送損失が低いフォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）の提供。【解決手段】石英部分２に多数の空孔１がファイバ長手方向に沿って設けられ、ファイバ横断面において多数の空孔が、中心の石英部分を空孔が囲んでなるセルが多数連結された状態となるように配置されたハニカム格子構造をクラッド４に有するＰＢＧＦであって、ファイバ中心部に多数の空孔が最密充填構造で並べられたコア３を有することを特徴とするＰＢＧＦ。【選択図】図３
2007127929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英部分に多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、ファイバ横断面において多数の空孔が、中心の石英部分を空孔が囲んでなるセルが多数連結された状態となるように配置されたハニカム格子構造（但し、該格子の周期性を表す基本ベクトルａ１，ａ２はそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度に傾き、それぞれの長さΓは√３Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離を表す）である。）をクラッドに有するフォトニックバンドギャップファイバであって、
ファイバ中心部に多数の空孔が最密充填構造で並べられたコアを有することを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項２】
中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔の合計７個の空孔からコアが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項３】
中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔とそれを囲む２層目１２個の空孔の合計１９個の空孔からコアが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項４】
中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔とそれを囲む２層目１２個の空孔とそれを囲む３層目１８個の空孔の合計３７個の空孔からコアが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項５】
空孔直径ｄが、０．８５Λ≦ｄ≦Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項６】
コアの周りに前記セルが連結してなる層が３層以上存在していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項７】
伝搬パワーの６０％以上がコアの領域に集中するコアモードのみが存在し、伝搬パワーの４０％以下がコアの領域以外に存在し、表面モードが実質的に存在しない光伝搬特性を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項８】
単一のコアモード（但し、縮退する全てのモードはモード数１とする）のみが存在することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項９】
波長λが０．７≦Γ／λ≦１．１（但し、Γ＝２Λである）を満たす範囲内でコアモードが存在する光伝搬特性を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項１０】
波長λが１．３≦Γ／λ≦１．７（但し、Γ＝２Λである）を満たす範囲内でコアモードが存在する光伝搬特性を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバ。
【請求項１１】
石英製のキャピラリと石英ロッドとを、中心の石英ロッドをキャピラリが囲んでなるセルが多数連結された状態となるように組み合わせ、且つ中央の石英ロッド又は中央の石英ロッドとその周りの石英ロッドをキャピラリに置換してキャピラリコア領域とした石英ロッド入りキャピラリ束を作製し、次いでキャピラリ周囲の空間の圧力よりもキャピラリ内部空間の圧力を高く保持したまま、該石英ロッド入りキャピラリ束を加熱一体化してファイバ紡糸用母材を作製し、次いで該ファイバ紡糸用母材を紡糸して請求項１〜１０のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバを得ることを特徴とするフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【請求項１２】
前記キャピラリが断面円環状であり、前記石英ロッドが、キャピラリと外径の等しい断面円形状であることを特徴とする請求項１１に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【請求項１３】
前記石英ロッド入りキャピラリ束を石英管の孔内に挿入した状態で一体化してファイバ紡糸用母材を作製することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【請求項１４】
前記石英管の孔内に挿入したキャピラリ束のうち、キャピラリ内部空間のみを大気圧又はそれ以上の圧力に保持し、キャピラリ内部空間以外の空間部分を減圧状態として前記一体化を行うことを特徴とする請求項１３に記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【請求項１５】
前記石英ロッド入りキャピラリ束の横断面の中心にある１つの石英ロッドのみをキャピラリに置換してキャピラリコア領域を形成することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【請求項１６】
前記石英ロッド入りキャピラリ束の横断面の中心にある１つの石英ロッドとその周りを囲む石英ロッドをキャピラリに置換してキャピラリコア領域を形成することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のフォトニックバンドギャップファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英部分に多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられたフォトニックバンドギャップファイバに関する。本発明のフォトニックバンドギャップファイバは、通常のフォトニックバンドギャップファイバに特有な表面モードを抑制することができ、ファイバの伝送帯域を広げることができる。また、通常の空孔コア（エアコア）ファイバと異なるエアコア構造を有しており、製造しやすい利点をもつ。この種のファイバは、極低損失光伝送、ＵＶ領域から可視光領域及び遠赤外領域における光伝送、ファイバレーザ光伝送などに用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
フォトニックバンドギャップファイバ（photonic bandgap fiber：以下、ＰＢＧＦと記す。）は、空孔の周期構造をクラッドに用いることにより、そのフォトニックバンドギャップを利用して光をコアに閉じ込める。そのため、コアは空気であっても導波が可能である（非特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、クラッドに設けた空孔の周期構造がバンドギャップを形成しても、光がコア中心に集中するコアモードは、光がコアエッジ近傍の石英に集中する表面モードに結合し、大きな伝送損失をもたらすので、バンドギャップの波長帯域全域における光導波が得られない問題がある（非特許文献３参照。）。
【０００４】
図１に示すように、ファイバ横断面において多数の空孔が、中心の石英部分を空孔が囲んでなるセルが多数連結された状態となるように配置されたハニカム格子構造をクラッドに有するファイバ（非特許文献２参照。）であれば、前記表面モードを避けることができる。このハニカム格子のユニットセルを図２に示す。このユニットセルにおいて、隣接する空孔の中心間の距離をΛとし、空孔の直径をｄとする。また、格子の周期性を表す基本ベクトルａ１，ａ２は、それぞれｘ軸に対して３０度と−３０度に傾き、長さΓが√３Λである。この格子をクラッドに用いる場合、適切にコア領域を設定すると、コアとクラッド間に空孔層を設けることができる。その結果、表面モードを避けることができ、広い伝送帯域は実現できる（非特許文献４参照。）。また、格子に石英ロッドを使用するので、キャピラリが極端に薄くなり、空孔の形状が円形に留まらないことによるバンドギャップの縮小も避けることができる。
【非特許文献１】R. F. Cregan, B. J. Mangan, J. C. Knight, T. A. Birks, P. St. J. Russell, P. J. Roberts, and D. C. Allan, “Single-mode photonic band gap guidance of light in air,” Science, vol. 285, no. 3, pp. 1537-1539, 1999.
【非特許文献２】小向哲郎、久保田寛和、川西悟基、山本貴司、田中正俊、木下貴陽、山口俊一郎、“超格子型フォトニックバンドギャップファイバの光学特性，”信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−１１６，２００４
【非特許文献３】J. A. West, C. M. Smith, N. F. Borrelli, D. C. Allan, and K. W. Koch, “Surface modes in air-core photonic band-gap fibers,” Opt. Express, vol. 12, no. 8, pp. 1485-1496, 2004.
【非特許文献４】H. K. Kim, J. Shin, S. Fan, M. J. F. Digonnet, and G. S. Kino, “Designing air-core photonic-bandgap fibers free of  surface modes,” IEEE J. Quant. Electron., vol. 40, no. 5, pp. 551-556, 2004.
【非特許文献５】S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, “Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell's equations in planewave basis,” Opt. Express, vol. 8, no. 3, pp. 173-190, 2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のエアコアファイバは、中心の石英ロッドや周囲のキャピラリを抜いてエアコア（空孔コア）を形成していたため、得られるファイバは異なる径をもつ空孔によって構成されることになり、製造し難い問題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、容易に製造することができ、導波帯域幅が広く、伝送損失が低いＰＢＧＦ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、本発明は、石英部分に多数の空孔がファイバ長手方向に沿って設けられ、ファイバ横断面において多数の空孔が、中心の石英部分を空孔が囲んでなるセルが多数連結された状態となるように配置されたハニカム格子構造（但し、該格子の周期性を表す基本ベクトルａ１，ａ２はそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度に傾き、それぞれの長さΓは√３Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離を表す）である。）をクラッドに有するＰＢＧＦであって、ファイバ中心部に多数の空孔が最密充填構造で並べられたコアを有することを特徴とするＰＢＧＦを提供する。
【０００８】
本発明のＰＢＧＦにおいて、中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔の合計７個の空孔からコアが形成されていてもよい。
【０００９】
本発明のＰＢＧＦにおいて、中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔とそれを囲む２層目１２個の空孔の合計１９個の空孔からコアが形成されていてもよい。
【００１０】
本発明のＰＢＧＦにおいて、中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔とそれを囲む２層目１２個の空孔とそれを囲む３層目１８個の空孔の合計３７個の空孔からコアが形成されていてもよい。
【００１１】
本発明のＰＢＧＦにおいて、空孔直径ｄが、０．８５Λ≦ｄ≦Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
本発明のＰＢＧＦにおいて、コアの周りに前記セルが連結してなる層が３層以上存在していることが好ましい。
【００１３】
本発明のＰＢＧＦにおいて、伝搬パワーの６０％以上がコアの領域に集中するコアモードのみが存在し、伝搬パワーの４０％以下がコアの領域以外に存在し、表面モードが実質的に存在しない光伝搬特性を有していることが好ましい。
【００１４】
本発明のＰＢＧＦにおいて、単一のコアモード（但し、縮退する全てのモードはモード数１とする）のみが存在することが好ましい。
【００１５】
本発明のＰＢＧＦにおいて、波長λが０．７≦Γ／λ≦１．１（但し、Γ＝２Λである）を満たす範囲内でコアモードが存在する光伝搬特性を有していることが好ましい。
【００１６】
本発明のＰＢＧＦにおいて、波長λが１．３≦Γ／λ≦１．７（但し、Γ＝２Λである）を満たす範囲内でコアモードが存在する光伝搬特性を有していることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、石英製のキャピラリと石英ロッドとを、中心の石英ロッドをキャピラリが囲んでなるセルが多数連結された状態となるように組み合わせ、且つ中央の石英ロッド又は中央の石英ロッドとその周りの石英ロッドをキャピラリに置換してキャピラリコア領域とした石英ロッド入りキャピラリ束を作製し、次いでキャピラリ周囲の空間の圧力よりもキャピラリ内部空間の圧力を高く保持したまま、該石英ロッド入りキャピラリ束を加熱一体化してファイバ紡糸用母材を作製し、次いで該ファイバ紡糸用母材を紡糸して前述した本発明に係るＰＢＧＦを得ることを特徴とするＰＢＧＦの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記キャピラリが断面円環状であり、前記石英ロッドが、キャピラリと外径の等しい断面円形状であることが好ましい。
【００１９】
本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記石英ロッド入りキャピラリ束を石英管の孔内に挿入した状態で一体化してファイバ紡糸用母材を作製することが好ましい。
【００２０】
本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記石英管の孔内に挿入したキャピラリ束のうち、キャピラリ内部空間のみを大気圧又はそれ以上の圧力に保持し、キャピラリ内部空間以外の空間部分を減圧状態として前記一体化を行うことが好ましい。
【００２１】
本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記石英ロッド入りキャピラリ束の横断面の中心にある１つの石英ロッドのみをキャピラリに置換してキャピラリコア領域を形成することが好ましい。
【００２２】
本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記石英ロッド入りキャピラリ束の横断面の中心にある１つの石英ロッドとその周りを囲む石英ロッドをキャピラリに置換してキャピラリコア領域を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のＰＢＧＦは、ハニカム格子構造をクラッドに有すると共に、ファイバ中心部に多数の空孔が最密充填構造で並べられたコアを有するものなので、製造の際にファイバ中心に位置する石英ロッドをキャピラリで置き換えることによってコアを構成することができるので、従来のエアコアファイバのように一つの大きな空孔でエアコアを形成しているファイバに比べると、ファイバ全体の空孔が同一の形状となり、格段に製造しやすくなる。
また、本発明のＰＢＧＦは、表面モードが発生せずにコアモードのみが存在する光学特性が得られ、導波帯域幅を広くすることができ、伝送損失を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明のＰＢＧＦの第１実施形態を示す図であり、図中、符号１は空孔、２は石英部分、３はコア、４はクラッドである。
【００２５】
本実施形態のＰＢＧＦは、石英部分２に多数の空孔１がファイバ長手方向に沿って設けられ、ファイバ横断面において多数の空孔１が、中心の石英部分２を空孔が囲んでなるセルが多数連結された状態となるように配置されたハニカム格子構造（但し、該格子の周期性を表す基本ベクトルａ１，ａ２はそれぞれｘ軸に対して３０度と−３０度に傾き、それぞれの長さΓは√３Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離を表す）である。）をクラッド４に有すると共に、ファイバ中心部に多数の空孔が最密充填構造で並べられたコア３を有する構成になっている。
【００２６】
本実施形態のＰＢＧＦのコア３（キャピラリコア）は、中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔の合計７個の空孔から形成されている。なお、本発明のＰＢＧＦにおいて、空孔１以外の石英部分２の材質は、ファイバ全体で同一とすることができ、例えば、純粋石英（ＳｉＯ２）などが好適に用いられるが、フッ素や酸化ゲルマニウムなどの屈折率調整用ドーパントを添加した石英ガラスなどを用いることもできる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態において、空孔直径ｄは、０．８５Λ≦ｄ≦Λ（但し、Λは隣接する空孔の中心間の距離である）の範囲内であることが好ましい。空孔直径ｄが前記範囲であれば、ファイバ全体にわたりほぼ均一な空孔１を有するハニカム格子構造を構築でき、良好な光学特性を得ることができる。
【００２８】
また、本発明のＰＢＧＦにおいて、コア３の周りに前記セルが連結してなる層が３層以上存在していることが好ましい。このハニカム格子構造の層数が２層以下であると光の閉じ込みが不十分になり、損失が大きくなる可能性がある。
【００２９】
また、本発明のＰＢＧＦにおいて、伝搬パワーの６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上がコアの領域に集中するコアモードであり、且つ表面モードが実質的に存在しない光学特性を有していることが好ましい。前記コアモードの割合が６０％未満であると光が石英中に伝わるようになるので好ましくない。
【００３０】
本発明のＰＢＧＦにおいて、波長λが０．７≦Γ／λ≦１．１（但し、Γ＝２Λである）を満たす範囲内でコアモードが存在する光伝搬特性を有していることが好ましい。前記Γ／λが０．７未満であるとバンドギャップが存在しなくなり、光が伝わらなくなり、またΓ／λが１．１を超えると同様にバンドギャップが存在せず光が伝わらなくなってしまう。
【００３１】
また、ＰＢＧＦが高次バンドギャップで動作する場合、前記Γ／λは、１．３≦Γ／λ≦１．７の範囲内が好ましい。前記Γ／λが１．３未満であると高次バンドギャップ外にあり、動作しなくなり、またΓ／λが１．７を超えると高次バンドギャップの外にあり、動作しなくなってしまう。
【００３２】
本実施形態のＰＢＧＦは、ハニカム格子構造をクラッド４に有すると共に、ファイバ中心部に７個の空孔が最密充填構造で並べられたコア３（キャピラリコア）を有するものなので、製造の際にファイバ中心に位置する石英ロッドをキャピラリで置き換えることによってコアを構成することができるので、従来のエアコアファイバのように一つの大きな空孔でエアコアを形成しているファイバに比べると、ファイバ全体の空孔が同一の形状となり、格段に製造しやすくなる。
また、本実施形態のＰＢＧＦは、表面モードが発生せずにコアモードのみが存在する光学特性が得られ、導波帯域幅を広くすることができ、伝送損失を下げることができる。
【００３３】
図４は、本発明のＰＢＧＦの第２実施形態を示す図であり、図中符号１〜４は前述した図３に示すＰＢＧＦと同じく、１は空孔、２は石英部分、３はコア、４はクラッドを表している。
【００３４】
本実施形態のＰＢＧＦは、中心の空孔とそれを囲む１層目６個の空孔とそれを囲む２層目１２個の空孔の合計１９個の空孔からコア３を形成していること以外は、前述した第１実施形態によるＰＢＧＦと同様の構成になっている。
【００３５】
本実施形態のＰＢＧＦは、ハニカム格子構造をクラッド４に有すると共に、ファイバ中心部に１９個の空孔が最密充填構造で並べられたコア３（キャピラリコア）を有するものなので、製造の際にファイバ中心に位置する石英ロッドをキャピラリで置き換えることによってコアを構成することができるので、従来のエアコアファイバのように一つの大きな空孔でエアコアを形成しているファイバに比べると、ファイバ全体の空孔が同一の形状となり、格段に製造しやすくなる。
また、本実施形態のＰＢＧＦは、表面モードが発生せずにコアモードのみが存在する光学特性が得られ、導波帯域幅を広くすることができ、伝送損失を下げることができる。
【００３６】
次に、本発明のＰＢＧＦの製造方法の一例を説明する。本例では、図３に示すように、ハニカム格子構造をクラッドに有し、且つファイバ中心に７個の空孔が最密充填配置で設けられたコア３（キャピラリコア）を備えたＰＢＧＦを製造する場合を説明する。
本製造方法では、まず、石英製のキャピラリと石英ロッドとを、中心の石英ロッドをキャピラリが囲んでなるセルが多数連結された状態となるように組み合わせ、且つ中央の石英ロッドをキャピラリに置換してキャピラリコア領域とした石英ロッド入りキャピラリ束を作製する。本製造方法で用いるキャピラリは、断面円環状であり、また石英ロッドは、キャピラリと外径の等しい断面円形状であることが好ましい。
【００３７】
なお、本発明のＰＢＧＦの製造方法において、前記コア領域の形成方法は前記の例にのみ限定されず、製造するＰＢＧＦのコア構造に応じて適宜変更可能である。例えば、図４に示すＰＢＧＦを製造する場合には、ファイバ中心の石英ロッドとその外方１層目の６個の石英ロッドをキャピラリに置換して１９個の空孔からなるキャピラリコア領域を形成する。
【００３８】
次に、前記石英ロッド入りキャピラリ束を加熱一体化してファイバ紡糸用母材を作製する。この加熱一体化工程は、従来のキャピラリ束を用いるＰＢＧＦの製造方法における加熱一体化と同様の装置及び方法を用いて実施することができる。
【００３９】
また、前記石英ロッド入りキャピラリ束は、石英管の孔内に挿入した状態で一体化してファイバ紡糸用母材とすることが望ましい。このように石英ロッド入りキャピラリ束を石英管の孔内に挿入した状態で一体化する場合には、キャピラリ周囲の空間内とキャピラリ内部空間との圧力やガス組成を個別に調整することが可能となり、キャピラリ内部空間の圧力を適当に調整しながら、キャピラリ同士間又はキャピラリと石英ロッド間の隙間を埋めることができる。この一体化の際にキャピラリ内部空間の圧力を適宜調整することで、キャピラリの空孔の断面形状をほぼ円形状に維持することができる。
【００４０】
石英管の孔内に石英ロッド入りキャピラリ束を挿入して一体化を行う場合、挿入した石英ロッド入りキャピラリ束のうち、キャピラリ内部空間のみを大気圧又はそれ以上の圧力に保持し、キャピラリ内部空間以外の空間部分を減圧状態として前記一体化を行うことが好ましい。
【００４１】
次に、前記のように作製したファイバ紡糸用母材を紡糸することによって、図３に示すＰＢＧＦを得る。
本製造方法では、ファイバ中心に位置する石英ロッドをキャピラリで置き換えることによってコアを構成することができるので、従来のエアコアファイバのように一つの大きな空孔でエアコアを形成しているファイバに比べると、ファイバ全体の空孔が同一の形状となるので、格段に製造しやすくなる。
【実施例】
【００４２】
［実施例１］
図５に示すハニカム格子のバンド構造を図６に示す。ただし、周期構造は、空孔直径ｄが空孔のピッチΛと等しく、石英の屈折率ｎ＝１．４５とした。図５において黒色部分が石英部分２、白色部分が空孔１を表す。また、バンド構造は、平面波展開法（非特許文献５参照）を用いて計算した。図６において、βは伝搬方向（周期構造と垂直な方向）の波数、Γ＝√３Λ（＝３１／２Λ）はハニカム格子の格子定数、ωは角周波数、ｃは光速を表す。また、ライトラインは光が真空媒質中で伝搬するときの分散曲線を表し、バンドで囲まれる領域は、周期構造断面内にどの方向にも光が伝搬できない領域、すなわちバンドギャップを表す。ファイバのクラッドにこの周期構造を用い、コアに空孔を用いた場合、ファイバのコアに光が導波可能になる帯域はライトラインに隣接し、その上部に存在するバンドギャップとなる。この場合、Γ／λ（＝ωΓ／２πｃ）＝０．７５〜０．９７の範囲で第１導波領域、１．３２〜１．６４で第２導波領域が存在する。ここでλは波長を表す。
【００４３】
図７に示すような、ｄ／Λ＝１のハニカム格子構造のクラッド４と、その中心の石英部分を空孔に置き換えて７個の空孔が最密充填構造とされたコア３（キャピラリコア）とからなるファイバを作製し、コアモードの分散を計算した。図８は第１バンドギャップ内の分散を示す。図示のように、Γ／λ＝０．７５〜０．９７のバンドギャップ内では、コアモードのみが存在し、表面モードが存在しない。また、この場合のコアモードは単一モードである（縮退モードを含む）。
【００４４】
図９は、そのときのコアモードの典型的なパワー分布を示す図である。また、図１０はファイバの誘電率を同スケールで示す図である。図示のように、コアモードのパワーは、コア直近の石英部分にわずかに分布しているだけで、ほとんど全部がコア内に分布していることがわかる。
【００４５】
図１１は、本実施例のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。図示のようにΓ／λ＝１．６２〜１．６３でコアモードが存在するが、表面モードは存在しない。この場合もコアモードが単一モードである（縮退モードを含む）。また、コアモードの分散がライトラインと交差しているのは、コア内にわずかに石英が残っているからである。
【００４６】
図１２は、そのときのコアモードの典型的なパワー分布を示す。図示のように、コアモードのパワーは、コア直近の石英ロッド上にわずかに分布しているだけで、ほとんど全部がコア内に分布していることがわかる。
【００４７】
［実施例２］
図１３に示すような、ｄ／Λ＝１のハニカム格子構造のクラッド４と、その中心の石英部分とそれを囲む１層目の石英部分を空孔に置き換えて、１９個の空孔が最密充填構造とされたコア３（キャピラリコア）とからなるファイバを作製し、コアモードの分散を計算した。図１４は第１バンドギャップ内の分散を示す。図示のように、Γ／λ＝０．８１〜０．９２でコアモード１、Γ／λ＝０．７７〜０．９６でコアモード２が存在し、表面モードが存在しない。また、この場合のコアモードは単一モードである（縮退モードを含む）。
【００４８】
図１５は、そのときのコアモード１の典型的なパワー分布を示す図である。また、図１６はファイバの誘電率を同スケールで示す図である。図示のように、コアモードのパワーは、ほとんど全部がコア内に分布していることがわかる。
【００４９】
また、図１７は、同じファイバのコアモード２の典型的なパワー分布を示す図である。
【００５０】
図１８は、本実施例のＰＢＧＦにおける第２バンドギャップ内の分散を示す図である。図示のようにΓ／λ＝１．４３〜１．５１でコアモード１、Γ／λ＝１．４２〜１．６４でコアモード２が存在するが、表面モードは存在しない。ただし、各コアモードには縮退モードを含む。
【００５１】
図１９、図２０はそれぞれ、そのときのコアモード１とコアモード２の典型的なパワー分布を示す図である。
【００５２】
［実施例３］
図２１に示すハニカム格子のバンド構造を図２２に示す。但し、周期構造は空孔直径ｄ＝０．９４Λとした。この場合、Γ／λが０．７４〜０．８７の範囲で第１導波領域、１．３２〜１．４８で第２導波領域が存在する。
【００５３】
このように、空孔径が小さくなった場合、バンドギャップが狭くなるが、存在することがわかる。また、実施例１，２と同じように中心の石英ロッドをキャピラリに置き換えてキャピラリコアを有するファイバを作製した場合、実施例１，２と同じように、表面モードが発生せずにコアモードのみが存在することが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ファイバのクラッドに設けられるハニカム格子構造を示す断面図である。
【図２】同じハニカム格子のユニットセルを示す断面図である。
【図３】本発明のＰＢＧＦの第１実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のＰＢＧＦの第２実施形態を示す断面図である。
【図５】実施例１で製造したｄ／Λ＝１のハニカム格子構造の断面図である。
【図６】実施例１で製造したハニカム格子構造のバンド構造を示す図である。
【図７】実施例１で作製したｄ／Λ＝１のハニカム格子構造と、中心の石英ロッドのみをキャピラリに置き換えたキャピラリコアとを有するＰＢＧＦの断面図である。
【図８】実施例１のＰＢＧＦの第１バンドギャップ内の分散を示す図である。
【図９】実施例１のＰＢＧＦの第１バンドギャップ内のコアモードのパワー分布を示す図である。
【図１０】実施例１のＰＢＧＦの誘電率分布を示す図である。
【図１１】実施例１のＰＢＧＦの第２バンドギャップ内の分散を示す図である。
【図１２】実施例１のＰＢＧＦの第２バンドギャップ内のコアモード１のパワー分布を示す図である。
【図１３】実施例２で製造したｄ／Λ＝１のハニカム格子構造と中心及びその外側の石英六ｄをキャピラリに置き換えたキャピラリコアとを有するＰＢＧＦの断面図である。
【図１４】実施例２のＰＢＧＦの第１バンドギャップ内の分散を示す図である。
【図１５】実施例２のＰＢＧＦの第１バンドギャップ内のコアモード１のパワー分布を示す図である。
【図１６】実施例２のＰＢＧＦの誘電率分布を示す図である。
【図１７】実施例２のＰＢＧＦの第１バンドギャップ内のコアモード２のパワー分布を示す図である。
【図１８】実施例２のＰＢＧＦの第２バンドギャップ内の分散を示す図である。
【図１９】実施例２のＰＢＧＦの第２バンドギャップ内のコアモード１のパワー分布を示す図である。
【図２０】実施例のＰＢＧＦの第２バンドギャップ内のコアモード２のパワー分布を示す図である。
【図２１】実施例３で製造したｄ／Λ＝０．９４のハニカム格子構造を示す断面図である。
【図２２】実施例３のハニカム格子構造のバンド構造を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…空孔、２…石英部分、３…コア、４…クラッド。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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