(57)【要約】【課題】光ファイバ伝搬方向における空孔構造の有無により発生する損失を抑制可能な空孔アシスト型光ファイバを提供する。【解決手段】半径がａのコア１と、その周囲のクラッド２にコア１中心からの距離がＲの円周上に外接する空孔３とを有する空孔アシスト型光ファイバにおいて、ＭＦＤの相対変化量ＲｖＭＦＤと、コア１の規格化周波数Ｖと、Ｒと、ａとの関係を適切に制御することにより、空孔３の有無に起因する光ファイバ伝搬方向でのＭＦＤ不整合損失を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの周囲に複数の空孔を有する空孔アシスト型光ファイバにおいて、
半径がａのコアと、その周囲のクラッドに前記コア中心からの距離がＲの円周上に外接する６個以上の空孔とを有し、
前記コアの規格化周波数Ｖと、前記Ｒと、前記ａとが所定の関係を満たすよう制御することにより、前記空孔部の有無に伴う光ファイバ伝搬方向のＭＦＤの変化を所望の範囲内に抑制した
ことを特徴とする空孔アシスト型光ファイバ。
【請求項２】
前記Ｖと、前記Ｒと、前記ａと、空孔部の有無に伴う光ファイバ伝搬方向のＭＦＤの相対変化量ＲｖＭＦＤとが関係式（１）
ＲｖＭＦＤ＝Ａ３（Ｒ／ａ）3＋Ａ２（Ｒ／ａ）2＋Ａ１（Ｒ／ａ）＋Ａ０    （１）
ただし、
Ａ３＝0.0027Ｖ3−0.0031Ｖ2＋0.01Ｖ−0.0085
Ａ２＝−0.058Ｖ3＋0.3521Ｖ2−0.9957Ｖ＋0.8119
Ａ１＝0.2656Ｖ3−1.8866Ｖ2＋5.0564Ｖ−3.7588
Ａ０＝−0.2021Ｖ3＋1.3944Ｖ2−3.3035Ｖ＋1.3479
を満たすように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の空孔アシスト型光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低損失な接続が可能な空孔アシスト型光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
コアの周囲に複数の空孔を有する光ファイバ（以下、空孔アシスト型光ファイバと呼ぶ。）は、その構造により、広帯域なシングルモード動作や、可視光波長での零分散特性、更には曲げ損失特性の低減など、従来の光ファイバでは不可能であった特性を実現できる。
【０００３】
一方、光ファイバの接続技術の一つである融着接続は、ランニングコストの安い接続を可能とする。しかしながら、従来の融着接続技術を利用して空孔アシスト型光ファイバを接続すると、空孔が消失し、空孔部の有無に伴って急激にモードフィールド径（Mode-field diameter：ＭＦＤ）が変化する。その結果、ＭＦＤ不整合損失が生じ、接続損失が増加するという課題があった。そこで、空孔部先端をテーパー形状に加工し、ＭＦＤの変化を緩やかにすることにより、ＭＦＤ不整合損失を低減する技術が提案されている（非特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＦＤ不整合損失は、空孔消失部分において空孔が急激に潰れるために、ＭＦＤが急激に変化することに起因する。テーパー機能を有した融着器を利用することで、ＭＦＤの変化を緩やかにし、ＭＦＤ不整合損失を低減することは可能である。しかしながら、接続する光ファイバの構造条件に応じ、テーパー部の長さ等を精密に制御する必要が生じるといった課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＭＦＤ不整合損失の低減を図るために、所望のＭＦＤの相対変化量ＲｖＭＦＤと、コアの規格化周波数Ｖと、コア中心からの距離Ｒと、コア半径ａとが、所定の関係を満たすよう制御を行う。
【０００６】
具体的には６個以上の空孔部を有する空孔アシスト型光ファイバにおいて、所望のＭＦＤ相対変化量ＲｖＭＦＤと、Ｖと、Ｒと、ａとが関係式（１）を満足するよう制御することで、ＭＦＤ不整合損失を低減できるといった効果を発揮する。
【０００７】
ＲｖＭＦＤ＝Ａ３（Ｒ／ａ）3＋Ａ２（Ｒ／ａ）2＋Ａ１（Ｒ／ａ）＋Ａ０    （１）
ただし、
Ａ３＝0.0027Ｖ3−0.0031Ｖ2＋0.01Ｖ−0.0085
Ａ２＝−0.058Ｖ3＋0.3521Ｖ2−0.9957Ｖ＋0.8119
Ａ１＝0.2656Ｖ3−1.8866Ｖ2＋5.0564Ｖ−3.7588
Ａ０＝−0.2021Ｖ3＋1.3944Ｖ2−3.3035Ｖ＋1.3479
例えば、所望のＲｖＭＦＤを−0.1以上とした場合、関係式（１）を用いて、ＲｖＭＦＤが−0.1以上となるようにＶとＲとａを制御することで、ＭＦＤ不整合損失を0.05ｄＢ以下に抑制可能となる。即ち、本願の空孔アシスト型光ファイバによれば、テーパー化処理等を行なうことなく融着接続損失の低減を可能とするといった効果を有する。
【０００８】
また、本発明の前記関係式（１）は、ＭＦＤ不整合損失が最大となる長波長の条件において導出されているため、任意の波長に対してもＭＦＤ不整合損失の低減効果を有するといった特徴も有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所望のＭＦＤの相対変化量ＲｖＭＦＤと、コアの規格化周波数Ｖと、コア中心からの距離Ｒと、コア半径ａとの関係を制御することで、光ファイバ伝搬方向における空孔の有無に起因するＭＦＤ不整合損失の発生を抑制できるといった効果を発揮する。これにより、スイープ機能などのテーパー加工を行なう特別な機能を持った融着器を使わず、通常の融着器を用いて、光ファイバ伝搬方向における空孔の有無に起因する損失を抑制した空孔アシスト型光ファイバを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空孔構造ファイバの断面構造である。
【図２】Ｒ／ａとＲｖＭＦＤとの関係の計算結果および測定結果を表したグラフである。
【図３】空孔数Ｎ＝６，８，１０の場合のＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を表したグラフである。
【図４】波長λ＝1310，1550，1625ｎｍの場合のＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を表したグラフである。
【図５】Ｖ＝1.7，2.1，2.5の場合のＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を表したグラフである。
【図６】ＲｖＭＦＤとＭＦＤ不整合損失との関係を表したグラフである。
【図７】関係式（１）を用いた、ＲｖＭＦＤ＝−0.1となるＶとＲ／ａとの関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明するが、これにより本発明の範囲が制限されるものではない。
【００１２】
図１に、空孔アシスト型光ファイバの断面構造の模式図を示す。
【００１３】
空孔アシスト型光ファイバは、半径がａで比屈折率差がΔのステップ型のコア１と、その周囲のクラッド２にコア１中心からの距離がＲの円周上に外接する直径ｄのＮ個の空孔３とを有するものとした。また、空孔付与前のＭＦＤをＷ１、空孔付与後のＭＦＤをＷ２とし、ＭＦＤの相対変化量ＲｖＭＦＤをＲｖＭＦＤ≡Ｗ２／Ｗ１−１として定義した。なお、コアの屈折率分布は任意の形状とすることが可能である。
【００１４】
図２に、波長λ＝1310ｎｍ、ａ＝4.5μｍ、Δ＝0.35％、ｄ／２ａ＝0.57、Ｎ＝６におけるＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を示す。図中の実線は計算結果、プロット（◆）は測定結果を示す。また、用いた空孔アシスト型光ファイバの構造を表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
計算結果と測定結果は良く一致しており、計算結果の妥当性を示している。そこで、以下では計算により、検討を行なった。
【００１７】
図３にλ＝1310ｎｍ、空孔が存在しない状態における波長1.31μｍのＭＦＤである２Ｗw/o-h＝９μｍ、Ｖ＝２、ｄ／２ａ＝0.5におけるＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を示す。図中の点線、破線、及び実線は、Ｎを６，８，１０とした時の結果を表す。Ｎが大きい程、ＲｖＭＦＤが小さいことが分かる。また、空孔数の増加に伴い、ＲｖＭＦＤは収束するので、以下では、Ｎ＝１０で検討を行なった。
【００１８】
図４に２Ｗw/o-h＝９μｍ、Ｖ＝２、ｄ／２ａ＝0.5、Ｎ＝１０におけるＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を示す。図中の点線、破線、及び実線は、波長λを1310，1550，1625ｎｍとした時の結果を表す。図４より波長が大きい程、ＲｖＭＦＤが小さいことが分かる。
【００１９】
図５にλ＝1625ｎｍ、２Ｗw/o-h＝９μｍ、ｄ／２ａ＝0.5、Ｎ＝１０におけるＲ／ａとＲｖＭＦＤとの関係を示す。図中の破線、点線、及び一点破線は、Ｖを1.7，2.1，2.5とした時の結果を表す。実線は前記関係式（１）で表される近似式である。
【００２０】
図５よりＶ値が小さい程、ＲｖＭＦＤが小さいことが分かる。また、関係式（１）は、ＲｖＭＦＤが−0.05以下の場合、ＲｖＭＦＤ誤差は0.005以下であり、良い近似となっていることが分かる。これらの関数を利用することで、所望のＲｖＭＦＤを実現するためのＶとＲとａの関係を導出することが出来る。
【００２１】
ここで、図６にＲｖＭＦＤとＭＦＤ不整合損失との関係を示す。図６より、例えばＭＦＤ不整合損失を0.05ｄＢ以下にするためには、ＲｖＭＦＤを−0.1以上にする必要があることが分かる。
【００２２】
図７に関係式（１）を用いて、ＲｖＭＦＤ＝−0.1となる、λ＝1625ｎｍ、２Ｗw/o-h＝９μｍ、ｄ／２ａ＝0.5、Ｎ＝１０におけるＶとＲ／ａとの関係を示す。図の実線より上の領域において、ＲｖＭＦＤが−0.1以上となり、ＭＦＤ不整合損失を0.05ｄＢ以下とすることが可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１：コア、２：クラッド、３：空孔。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】K. Himeno, S. Matsuo, N. Guan, and A. Wada, "Low-Bending-Loss Single-Mode Fibers for Fiber-to-the-Home," J. Lightwave Technol., Vol.23, No.11, pp.3494-3499, (2005).
【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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