(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア領域と、該コア領域を包囲するクラッド領域とを備えた光ファイバにおいて、
前記コア領域に、その長手方向に沿って複数の空孔を形成してなり、
前記コア領域の半径は１０μｍ以下、前記コア領域の波長分散は１４００〜１８００ｎｍの波長の光に対して＋８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大、かつ、前記コア領域の前記クラッド領域に対する比屈折率差は１％以下であり、
前記空孔の半径は０．５〜２．０μｍの範囲、前記空孔間のピッチは１．２〜４．８μｍの範囲であり、
前記複数の空孔の総断面積の前記コア領域の断面積に対する割合は２０％〜４０％であることを特徴とする光ファイバ。
【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、更に詳しくは、分散補償光ファイバとして好適に用いられ、従来のシングルモード光ファイバと同程度の特性を有し、しかも、従来のホーリーファイバと比べて格段に大きな異常分散が得られる光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホーリーファイバ、あるいはフォトニック結晶ファイバと称される光ファイバが注目されている。
このホーリーファイバは、従来の光ファイバでは得られない特性、例えば、広帯域での異常分散、大きな構造分散等の特性を実現することができるために、近年とみに注目を集めている光ファイバである。
【０００３】
図４は、従来のホーリーファイバの一例であるピュアシリカホーリーファイバを示す断面図であり、このピュアシリカホーリーファイバ１は、コア領域２と、コア領域２を包囲するクラッド領域３とにより構成され、このクラッド領域３内の前記コア領域２を囲む位置には、その長手方向に沿って断面円形状の空孔４が多数形成された構成である。
これらの空孔４、４、…は、クラッド領域３内に幾何学的な規則性にしたがって形成されたもので、互いに隣接する３つの空孔４が三角形の各頂点に位置するように、かつ、最も外側の空孔４、４、…が六角形の各頂点及び各辺上に位置するように、それぞれ形成されている。
このピュアシリカホーリーファイバ１では、従来の光ファイバと比べて大きな異常分散を実現することができる。
【０００４】
また、図５は、従来のホーリーファイバの他の一例である空孔付加型ホーリーファイバを示す断面図であり、この空孔付加型ホーリーファイバ１１は、従来のシングルモード光ファイバのコア領域１２の周囲のクラッド領域１３内の、コア領域１２の軸心Ａｘに対して回転対称となる４つの位置それぞれに、空孔１４が形成された構成である。
この空孔付加型ホーリーファイバ１１においても、従来の光ファイバと比べて大きな異常分散を実現することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のピュアシリカホーリーファイバ１では、コア領域２を囲むように多数の空孔４、４、…を形成した構成であるから、フィールドが該ファイバ１内で広がってしまい、ファイバとして曲げ損失特性が悪化するという問題点があった。また、このファイバ１を他の種の光ファイバと接続する場合に、接続損失が大きくなるという問題点もあった。
【０００６】
また、上述した従来の空孔付加型ホーリーファイバ１１では、クラッド領域１３内に、回転対称となるように複数の空孔１４、１４、…を形成した構成であるから、空孔１４、１４、…の位置がコア領域２の軸心Ａｘから遠すぎてしまい、分散値は従来のファイバより僅かに大きくなっているにすぎず、より大きな異常分散を実現することは難しいという問題点があった。
ここで、分散値の一例を挙げると、例えば、１５５０ｎｍの波長の光に対して、＋３４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、従来のシングルモード光ファイバと同程度の特性を有し、しかも、従来のホーリーファイバと比べて格段に大きな異常分散を得ることのできる光ファイバを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の様な光ファイバを採用した。
すなわち、本発明の光ファイバは、コア領域と、該コア領域を包囲するクラッド領域とを備えた光ファイバにおいて、前記コア領域に、その長手方向に沿って複数の空孔を形成してなり、前記コア領域の半径は１０μｍ以下、前記コア領域の波長分散は１４００〜１８００ｎｍの波長の光に対して＋８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大、かつ、前記コア領域の前記クラッド領域に対する比屈折率差は１％以下であり、前記空孔の半径は０．５〜２．０μｍの範囲、前記空孔間のピッチは１．２〜４．８μｍの範囲であり、前記複数の空孔の総断面積の前記コア領域の断面積に対する割合は２０％〜４０％であることを特徴とする。
【０００９】
この光ファイバでは、前記コア領域に、その長手方向に沿って複数の空孔を形成したことにより、フィールドがコア領域内に集中し、コア領域への光閉じ込め効果が高まり、従来の光ファイバと同程度の曲げ損失が得られる。また、複数の空孔はコア領域内に形成されているために、最大限、構造分散に寄与することが可能になるので、従来のホーリーファイバと比べて大きな異常分散が得られる。
【００１１】
また、前記複数の空孔の総断面積の前記コア領域の断面積に対する割合を２０％〜４０％としたことにより、コア領域に対して複数の空孔の占める面積が最適化され、複数の空孔の構造分散への寄与率が高まり、より大きな異常分散が得られる。
【００１２】
また、前記コア領域の波長分散を１４００〜１８００ｎｍの波長の光に対して＋８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大としたことにより、従来のホーリーファイバと比べて格段に大きな異常分散が得られる。
【００１３】
また、前記コア領域の前記クラッド領域に対する比屈折率差を１％以下としたことにより、コア領域及びクラッド領域における屈折率プロファイルが最適化される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバの各実施形態について図面に基づき説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
「第１の実施形態」
図１は、本発明の第１の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバを示す断面図であり、このフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ２１は、コア領域２２と、コア領域２２を包囲するクラッド領域２３とにより構成され、このコア領域２２には、その長手方向に沿って、中心部を囲むように断面円形状の空孔２４が複数、例えば６つ形成されている。
これらの空孔２４、２４，…は、コア領域２２の軸心Ａｘに対して、２回以上の回転対称となる位置それぞれに形成されている。ここでは、６回の回転対称性を有するように、それぞれの位置に合計６つ形成されている。
【００１７】
このホーリーファイバ２１は、コア領域の半径Ｒが１０μｍ以下、空孔２４の半径ｒが０．５〜２．０μｍの範囲、空孔２４、２４間のピッチΓが１．２〜４．８μｍの範囲であり、これらの空孔２４、２４、…の総断面積Ｓ2のコア領域２２の断面積Ｓ0に対する割合が２０％〜４０％となるように設定されている。また、コア領域２２の波長分散は、１４００〜１８００ｎｍの波長の光に対して、＋８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大であるように、また、コア領域２２のクラッド領域２３に対する比屈折率差Δが１％以下であるように設定されている。
【００１８】
これらの数値の一例を挙げると、コア領域の半径Ｒは２．２μｍ、空孔２４の半径ｒは０．５μｍ、空孔２４、２４間のピッチΓは１．４μｍ、空孔２４、２４、…の総断面積Ｓ2のコア領域２２の断面積Ｓ0に対する割合は３０．９９％、コア領域２２のクラッド領域２３に対する比屈折率差Δは０．５％である。
【００１９】
図２は、このホーリーファイバ２１の分散特性を示す図であり、境界要素法に基づく全波解析により求めたものである。
この図によれば、波長が長くなればなるほど、また、空孔２４の半径ｒやピッチΓが同じであればコア領域２２の半径Ｒが小さければ小さいほど、分散が大きくなることが分かる。例えば、波長が１５５０ｎｍでは、＋１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを超える分散が得られることが明らかになった。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ２１によれば、コア領域２２に、その長手方向に沿って空孔２４を複数形成したので、フィールドをコア領域内に集中させることができ、コア領域への光閉じ込め効果を高めることができる。したがって、従来の光ファイバと同程度の曲げ損失を得ることができる。
【００２１】
また、複数の空孔２４、２４、…をコア領域２２内に形成したので、空孔２４は最大限、構造分散に寄与することができ、従来のホーリーファイバ等と比べて格段に大きな異常分散を得ることができる。したがって、このファイバ２１を高密度波長多重（ＤＷＤＭ：dense wavelength division multiplexing）において必要とされる分散補償ファイバとして用いれば、従来の分散補償ファイバの１／５程度で補償を行うことができ、経済効果も極めて大である。
また、従来の光ファイバと同程度の曲げ損失を有し、モードフィールド径（ＭＦＤ：mode field diameter）も従来の光ファイバと同程度であるから、従来の光ファイバと容易に接続することができる。
【００２２】
「第２の実施形態」
図３は、本発明の第２の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバを示す断面図であり、このフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ３１が、第１の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ２１と異なる点は、コア領域２２内の軸心Ａｘに対して４回の回転対称性を有する位置それぞれに、合計４つの空孔２４を形成した点である。
【００２３】
このホーリーファイバ３１では、各数値の一例を挙げると、コア領域の半径Ｒは２．２μｍ、空孔２４の半径ｒは０．５μｍ、空孔２４、２４間のピッチΓは１．９８μｍ、空孔２４、２４、…の総断面積Ｓ2のコア領域２２の断面積Ｓ0に対する割合は２０．６％、コア領域２２のクラッド領域２３に対する比屈折率差Δは０．５％である。
本実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ３１においても、第１の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバ２１と全く同様の効果を奏することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバによれば、コア領域に、その長手方向に沿って複数の空孔を形成したので、フィールドをコア領域内に集中させることができ、コア領域への光閉じ込め効果を高めることができる。その結果、従来の光ファイバと同程度の曲げ損失を得ることができる。
また、複数の空孔をコア領域内に形成したので、これらの空孔を最大限、構造分散に寄与させることができ、従来のホーリーファイバと比べて格段に大きな異常分散を得ることができる。
【００２５】
また、複数の空孔を、前記コア領域の軸心に対して回転対称となる位置それぞれに形成したので、複数の空孔の構造分散に対する寄与率を高めることができ、より大きな異常分散を得ることができる。
【００２６】
また、複数の空孔の総断面積の前記コア領域の断面積に対する割合を２０％〜４０％としたので、コア領域に対して複数の空孔の占める面積を最適化することができ、複数の空孔の構造分散への寄与率を高めることができ、より大きな異常分散を得ることができる。
【００２７】
また、コア領域の波長分散を、１４００〜１８００ｎｍの波長の光に対して＋８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大としたので、従来のホーリーファイバと比べて格段に大きな異常分散を得ることができる。
【００２８】
また、コア領域のクラッド領域に対する比屈折率差を１％以下としたので、コア領域及びクラッド領域における屈折率プロファイルを最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバを示す断面図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバの分散特性を示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態のフィールド閉じ込み型ホーリーファイバを示す断面図である。
【図４】  従来のピュアシリカホーリーファイバを示す断面図である。
【図５】  従来の空孔付加型ホーリーファイバを示す断面図である。
【符号の説明】
１…ピュアシリカホーリーファイバ、２…コア領域、３…クラッド領域、４…空孔、１１…空孔付加型ホーリーファイバ、１２…コア領域、１３…クラッド領域、１４…空孔、２１…フィールド閉じ込み型ホーリーファイバ、２２…コア領域、２３…クラッド領域、２４…空孔、３１…フィールド閉じ込み型ホーリーファイバ。
【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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