JP4203320B2 - スペクトル分散特性を有する二重コア結晶光ファイバー（ｐｃｆ） - Google Patents

Description

（１．発明の背景）
本発明は、光ファイバー通信システムのための（分散率傾き補償を含む）分散率補償に関して改良し、更に、近赤外線波長における応用のために非線形光ファイバーを改良した微細構造ファイバーの新規な設計に関する。

（技術分野）
光通信の１５５０ｎｍ波長バンドで作動する光増幅器の開発により、過去数十年の間で一般に、１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍまでの波長インターバルで作動する波長分割多重化光通信システムの莫大な開発のための基礎が形成され、現在も急速に拡大している。

これらの増幅器は、かなりの程度、光通信リンクの損失限界を除いたが、（より大きい送信容量を有する）かなり高い送信ビットレートで作動する、より長い送信スパンのための路を可能にした。同時に、まず第１に、光ファイバー増幅器の開発は、これらシステムの分散率限界を効率的に補償できることを条件に、１３１０ｎｍ波長バンドで作動するよう元々開発されたシステムを、かなりの利点を備えた１５５０ｎｍバンドまでアップグレードできる結果をもたらした。

分散率補償の可能性および必要性を理解するために、ビットレートを１０ギガビット／秒まで増加すると、分散率によって、送信距離は約５０ｋｍまで制限される。このことは、明らかにある種の分散率補償が必要であることを示していることが分かる。

グリューナー−ニールセン外（ＥＣＯＣ２０００、９１〜９４ページ）によって記載されているように、非ゼロ分散率ファイバー（ＮＺＤＦ）は、それらの分散率が低く、非線形の不利益が少ないことに起因し、将来の通信システムの選択肢となるようである。

１０ギガビット／秒のビットレートに対し、ＮＺＤＦは、数百キロメートルの送信を行う前に分散率補償を必要としない。しかし、将来ビットレートが４０ギガビット／秒まで増加すると、非シフトファイバーに対して、約５ｋｍ後で分散率補償が必要となり、ＮＺＤＦが使用された時には、約３０ｋｍ後で分散率補償が必要となろう。

今日、種々の分散率特性を有する異なるタイプの光伝送ファイバーが設置されていることには注目の価値がある。しかし、現在でも、かなりの部分の設置済みの光ファイバーケーブルは非シフト単一モードファイバー、すなわち１３１０ｎｍでゼロ分散率波長を有し、１５５０ｎｍの波長で約１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの分散率を有する光ファイバーを利用している。

現在確立されているほとんどの分散率補償方法は、単一モードレジームで作動する分散率補償ファイバー（ＤＣＦ）を使用する方法である。この分散率補償ファイバーを使用することは、リン、コーゲルニックおよびコーン著、オプティクスレターズ第５巻、４７６〜４７８ページ（１９８０年）で提案されたものである。

最初のＤＣＦは、ステップインデックス型ファイバーであり、このファイバーではコアの屈折率を高め、コアの径を細くすることにより、ゼロ分散率波長を１５５０ｎｍよりも上の波長まで移動させたものである。オオニシ著、エレクトロレターズ第３０巻、１６１〜１６３ページ（１９９４年）およびジャルクレフ外著、オプティクスレターブ第１９巻、６２〜６４ページ（１９９４年参照）。これら比較的簡単なファイバー構造によって、所定波長における分散率の値を制御することが可能となったが、これらの構造は、一般に分散率傾き値を同時には制御できない。

この簡単なステップ屈折率ファイバー構造の分散率補償特性の最終限界の１つは、真空におかれた高屈折材料製の極めて薄いロッド（低屈折率クラッド）に対して得られる。この点では、光ファイバーの分野における最近の開発例に言及することが適切であり、この分野では、フォトニック結晶ファイバー、フォトニックバンドファイバー、ホールアシストファイバーおよび孔開きファイバーとしても知られる、いわゆる微細構造ファイバーに対して、大きな関心がおかれている。

これらファイバーは、光学通信、センサ技術、スペクトル分析、および医療のような広範な分野に対して、重要な多数の新しい特性を与えるファイバーである（例えばブレング外著、光ファイバー技術、第５巻、３０５〜３３０ページ、１９９９年；ブレング外著、光通信、第１５６巻、２４０〜２４４ページ、１９９８年；ブレング外著、オプティックスレターズ、第２５巻、９６〜９８ページ、２０００年；国際公開特許出願第WO99/64903号；同第99/64904号；同第WO00/60390号；バークス外著、エレクトロニクスレターズ、第３１巻、１９４１〜１９４３ページ、１９９５年１０月；ナイト外著、米国光学協会ジャーナル、Ａ．第１５巻、７４８〜７５２ページ、１９９８年３月；ナイト外著、オプティカルマテリアルズ、第１１巻、１４３〜１５１ページ、１９９９年；米国特許第5,802,236号；モンロー外著、ジャーナルオブライトウェーブテクノロジー、第１７巻、１０９３〜１１０２ページ、１９９９年；フェルナンド外著、オプティックスレターズ、第２４巻２７６〜２７８ページ、１９９９年；国際公開特許出願第WO00/06506号を参照）。

これらのファイバーは、背景材料内で、薄い平行な空隙／孔によって囲まれたコアを有することを特徴とする。この背景材料は、単一材料、例えばシリカガラスであることが最も多く、空隙／孔は、一般に空気または真空を含むが、これらには、別のガラス材料、ポリマー、液体またはガスが充填されていてもよい。

空隙／孔は、用途に応じて周期的またはランダムに分散率させてもよいし、周期的領域と非周期的領域の双方を含む特別に設計された構造にリンクさせてもよい（例えば国際公開特許出願第WO99/64903号；同第WO99/64904号；同第WO00/60390号；米国特許第5,802,236号；モンロー外著、オプティックスレターズ、第２５巻、２０６〜２０８ページ、２０００年を参照されたい）。

次に、真空内に入れた高屈折材料製の単一ロッドの図について説明する。バークス外は（ＩＥＥＥフォトニックステクノロジーレターズ、第１１巻、６７４〜６７６ページ、１９９９年において）空気内のシリカロッドにより、フォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）の性質をモデル化できると論じていることに留意されたい。かかる概念は、ＰＣＦの分散率は−２０００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを越えるか、または１００ｎｍの波長レンジにわたって標準的ファイバーの長さの３５倍の分散率を（±０.２％内に）補償できることを示している。

既に述べているように、ステップ屈折率ファイバーの欠点は、分散率と分散率の傾きを同時に補償できないことであり、更に別の欠点は、（高同時ドーパントレベルによってか、または空気内に単一ロッドを設置するかのいずれかによって得られる）極めて高い屈折率のコントラストが必要であることである。この高屈折率コントラストのステップインデックスファイバーを単一モード化するには、極めて小さいコア寸法に設計しなければならない。非線形に関しては、特に４０Ｇｂ／ｓ以上で作動するシステムに対して不利である。

次に、標準的な光ファイバーおよびフォトニック結晶ファイバーにおいて分散率補償を得る最も簡単な方法について説明した後に、標準技術ＤＦＣの別の改良点を検討することが有効である。

既に述べたように、簡単なステップ屈折率構造のキーとなる制限事項のうちの１つは、分散率の制御と分散率の傾きを同時に制御できないことである。この制限は、単に設計パラメータの数が極めて限られていることに起因するものである（ステップ屈折率ファイバーに対してはコアクラッドの屈折率の差およびコアの半径だけを選択できる）。

より大きい設計上のフレキシビリティを得る方法は、標準ファイバー技術の初期に溯り、既に１９８０年代の初頭に分散率偏向技術が検討されていた（例えばモネリー著、ＩＥＥＥ量子電子工学のＩＥＥＥジャーナル、第１８巻、５３５〜５４２ページ、１９８２年参照）。ここでは（Ｗ−ファイバーとしても知られる）二重クラッド構造が評価されている。この二重クラッドタイプのファイバーも、フォトニック結晶ファイバー技術によって実現される均等性を有し、これら微細構造ファイバーも、分散率補償用途に対して研究されている。

かかる用途の第１微細構造ファイバーは、ディジオバンティ外（欧州特許第EP0810453号および米国特許第5,802,236号参照）によって開示されている。ディジオバンティ外は、２つの領域に分割されたクラッドを有する微細構造ファイバーが従来のファイバーと対照的な改良された分散率特性を、どのように提供できるかを検討している。ディジオバンティ外は、外側の微細構造クラッド領域と比較して、より低い効果的な屈折率を有する内部の微細構造クラッド領域を有する微細構造ファイバーを使用し、−１５００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きい分散率を得た。

ディジオバンティ外によって開示されたファイバーは、（好ましくはファイバーの中心に位置する）単一コア領域を含み、米国特許では「一般にクラッド領域が二次コアとして作用するよう、すなわち、伝搬放射モードをサポ_ートするようにｘ−ｙ平面で充分に延びるマトリックス領域を含まないように、微細構造クラッド特徴部を配置すべきである」と述べられている。

しかし、本発明者達は、中心コア領域でサポートされたモード以外の１つ以上の伝搬モードをサポートできる、少なくとも１つの領域を有する微細構造ファイバーを設計することが有利であると判断した。従って、（第２コアとして働くことができる（中心コアよりも大きい寸法および（Ｎ_O＋Ｎ_C）／２よりも大きい有効屈折率（ここで、Ｎ_Oはコアの屈折率であり、Ｎ_Cはクラッドの有効屈折率である）を有する）かかる領域が好ましい。

実際に、本発明者たちは、中心コア領域におけるモードと第２コアにおけるモードとの結合は、特殊な分散率特性を有する微細構造光ファイバーに対して大いに望ましいと判断した。

更にファイバーはコアのうちの１つだけで、好ましくは、中心コアだけで光をガイドするように作動できることを知ることが重要である。このような望ましい機構は、本発明の詳細な説明における後の段階で述べるように、コアモードの回避される「交差」としても記載できる。

ガイドモードの有効屈折率をスペクトル上でシフトすることによって、一般に強力な分散率補償が得られることを、この段階で認識すべきである。このようなシフトを行うには、サブ波長スケールで屈折率のプロフィルを制御することが必要であり、その効果は波長の関数として光学モードの空間再分布に密に関連している。

Ｗ−ファイバー構造で、このようなガイドモードの空間再分布が生じると、高屈折率コアからクラッドへの（波長を大きくするための）ガイドモードがシフトする。これは、分散率補償効果と強力な漏洩損失、および分散率補償のための所望する波長の極めて近くでのマクロ曲げ損失感度とを強力に結合させる効果である。

従って、正常パラメータを極端に狭く選択できるようにするには、Ｗ構造を採用しなければならなず、従って、このようなファイバー構造は、光学パワーの空間分布がファイバーコアのガイド領域内でシフトされる構造よりも、あまり魅力的ではなくなる。その理由は、標準ファイバー技術が、一般に分散率補償のために、三重クラッド構造を利用しているためでもある。例えばベングサルカー外著、ＯＦＣ’９３年、米国サンノゼ、１９９３年２月２１日〜２６、期限後論文ＰＤ１３；アントウおよびスミス著、ＩＥＥＥジャーナルオブライトウェーブテクノロジー、第１２巻、１７３９〜１７４５ページ、１９９４年；ベングサルカー外著、ＯＦＣ’９４、論文ＴｈＫ２、２２２〜２２７ページ、１９９４年；オオニシ外著、ＥＣＯＣ’１４／６８１〜６８４ページ、１９９４年；アカサカ外著、ＯＦＣ’９６、ＴｈＨ３、２０１〜２０２ページ、１９９６年参照）。

これらの構造は、ステップ屈折率構造に対して、いくつかの利点を有する。特に、それらの利点のうちでも、部分的またはフル分散率傾き補償をするのに、負の分散率傾きとなっていることがあげられる。

標準ファイバー技術を利用した場合、三重クラッド構造は、深い凹状のクラッドによって囲まれた狭い高デルタコア（すなわち純粋シリカと比較して大きい屈折率差を有するように、高濃度にドープされている）を有し、凹状クラッドの次に盛り上がったクラッドが続いている（ここでは、ファイバーの断面の中心からスタートし、径方向外側に向かってステップ状となっている別の要素について述べる）。この第３クラッド層は、一般に純粋シリカからなっている。

ＤＣＦのカットオフ波長を低下させる、より高い次数のモードのガイダンスを抑制するために、盛り上がったクラッド層と最も外側のクラッドとの間に別の凹状クラッド層が挿入されることが多い。しかし、簡単にするために（おび基本モードの性質に対する影響が限られていることが多いので）、この第３クラッド層については、詳細に論議することは省く。

より簡単な標準ファイバー構造で検討したように、ファジャルド外による国際公開特許出願WO00/16141号により、微細構造、すなわち、ＰＣＦ−技術を使用した三重クラッド構造均等物も検討されている。ファジャルド外は、クラッド層の密度および有効屈折率が、ファイバーに沿って軸方向に所定の態様で変えられている光波ガイドについて述べている。

このクラッド層の密度の軸方向変化は、クラッド容積の何分の１かになっていること、すなわち、ベースクラッドガラスの組成と空気またはガラスの組成が異なっていることによるものである。ファジャルド外は、クラッドの屈折率の軸方向の変化が、単一モードのパワー分布を変え、よって、キーとなる光波ガイドファイバーのパラメータ、例えば分散率の大きさおよび符号、およびカットオフ波長、およびファイバーの長手方向に沿うゼロ分散率波長を変えると述べている。

標準ファイバー製造技術を使った分散率補償ファイバー（すなわちドープされたシリカから製造されたファイバー）の欠点は、（内部応力、材料のデポジションの欠陥などによって決まる）限られたドーパントレベルが、他の競合する技術と同じように、大きい（負の）分散率の値を提供できないことである。別の欠点は、標準単一モードのＤＣＦは、これらが分散率を補償すべき伝送用ファイバーよりもかなり小さいスポットサイズの値を、一般に有することである。このようなスポットサイズのミスマッチにより、一般に大きな結合損失が生じるか、または中間ファイバー、材料拡散制御などの特殊な技術を含む複雑なスプライス技術が必要となる。

ターミナルサイトで離散的補償をするためにＤＦＣを使用する時のＤＦＣの欠点の１つは、全体のリンク減衰量が増すことである。この増加した減衰量分は、増幅器の利得を増すことによって補償しなければならず、これによって、信号対ノイズ比が悪化し、システムのコストが増すことになる。

この問題を最小にするために、ＤＦＣは、できるだけ大きい負の分散率Ｄ_DCF、およびできるだけ小さい減衰量αＤＦＣを有しなければならない。従って、分散率補償ファイバーのためのメリット数（ＦＯＭ）は、Ｄ_DCF／α_DCFの数値として定義できる。

現在使用されているＤＣＦの代表的なＦＯＭ値は、約２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢであり、ここでは、減衰量は約０.５ｄＢ／ｋｍであり、分散率は約−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。従って、−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の分散率を与える、本発明に係わるファイバーでは、損失の問題が、従来のＤＣＦよりもあまり制限されず、または本発明に係わるＤＣＦは、同様な損失レベルに対して、より高いＦＯＭを与える。例えば−１０００ｐｓ／ｍｎ／ｋｍ以下の分散率を与える、本発明に係わる分散率補償ファイバーでは、従来のＤＣＦと対照的に、５ｄＢ／ｋｍまでのファイバー減衰量に対して、改良されたＦＯＭを得ることができる。

標準ファイバー技術を使って大量生産で製造された分散率補償ファイバーは、通常、１５５０ｎｍの波長で、約−１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの分散率を有し、２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの大きさのＦＯＭを有するようになっている（例えばグリュンナー−ニールセン外著、ＥＣＯＣ’２０００、ミュンヘン、９１〜９４ページ参照）。しかし、まだ良好なＦＯＭ値を有する、より大きい負の分散率の値を得ることができる。例として、グリュンナー外の研究、ＬＥＯＳ’２０００、年次総会、論文ＴｕＺ２、３３８〜３３９ページを挙げることができる。この研究は、１５５０ｎｍにおいて３０７ｐｓ／ｎｍ／ｄＢのＦＯＭに対し、−１９０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの分散率を証明している。

特別に設計されたファイバーを使用する時における分散率補償のバックグラウンドを検討する場合、タイヤガラヤン外著、ＩＥＥＥフォトニクステクノロジーレターズ、第８巻、１５１０〜１５１２ページ、１９９６年に記載の分散率補償ファイバーを検討することも好ましいことである。この論文では、タイヤガラヤン外は２つの同心コアから成るファイバーでは（−５１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ程度に低い）極めて大きい負の分散率の値を、どのように予測するかを記述している。コアの各々が、１５５０ｎｍの波長で単一アジマス角対称伝搬モードをサポートするように、別々に選択された、中心に設置された高屈折率コア（２〜２.５％の相対屈折率差）とリング形状のコアを使って、所望の分散率補償が得られる。

タイヤガラヤン外によって記述されたこのアイデアは、２コアファイバー構造が（指向性カプラーのいわゆる２つのスーパーモードと同様な）２つのアジマス角対称モードをサポートすること、およびこれらモードが、１５５０ｎｍでほぼ位相マッチングされていることである。この位相マッチング波長の近くで、複合コアファイバーのモード屈折率は、内側コアと外側コアの２つの別個のモードの間の強力な結合に起因して急速に変化する。２つのコアの間の強力な屈折率の非対称性により、（複合構造体の）基本モードインデックスの波長変化の傾きは急速に変化し、これによって、１５５０ｎｍの近くで大きな分散率が生じる。

この二重同心コアタイプのファイバーは既に製造されており、最近、オーギュステ外著、ＩＥＥＥエレクトロニクスレターズ第３６巻、１６８９〜１６９１ページ、２０００年により、１５５０ｎｍの波長で−１８００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ程度に低い分散率の値の結果が提示されている。この研究における２つのスーパーモード、すなわち、大きい負の分散率の値を有するスーパーモードのうちの一方と、大きい正の分散率の値を有する他方との間の結合によるファイバーの機能が記載されている。ここでは、光は、負の分散率の値を有するスーパーモードでのみ、ファイバーを通過するようにガイドされる。

このタイプのファイバーは、オーギュステ外著、オプティクスコミュニケーションズ、第１７８巻、７１〜７７ページ、２０００年に更に記載されている。この論文では、変形化学的気相法（ＭＣＶＤ方法）によって製造されたファイバー内に一般に存在する中心ディップの影響が研究され、このことが重要であることが実証されている。これら二重同心コアファイバー構造を検討する場合、光ファイバー内の線形偏光（ＬＰ）モードを使用した、より通常のモードの説明によっても、ファイバー伝搬特性を解釈できることに留意することが重要である。

この見地から、二重同心コア構造を見る場合、（前に述べたスーパーモードを示す）ＬＰ₀₁モードは、より強力な負の分散率を示すことが判る。同時に（前に述べたスーパーモードのうちの他方を示す）ＬＰ₀₂モードは、強力な正の分散率を示し、より重要なことに、ファイバーは、ＬＰ０２モードのガイドをサポートすることを示す。タイヤガラヤン外によって示されたファイバー構造をより近くで見ると、ＬＰ１１モードは、ファイバー構造によって強力にガイドされることも判る。

標準的なファイバー技術によって製造される二重同心コア構造の欠点は、ファイバーがいくつかのモードを強力にガイドすることである。標準ファイバー技術によって製造される二重同心コア構造の別の欠点は、極めて高い同時ドーパント濃度が、一般に必要とされることである。その理由は、二重同心コア構造の結果、ファイバーの減衰量がかなり増加し、更に、一様で、かつ再現可能なドーパントレベルを維持することが困難であるからである。後者の問題は、オーガステ外（オプティックスコミュニケーションズ、第１７８巻、７１〜７７ページ、２０００年）に示されている。ここでは、ＭＣＶＤで製造されたファイバーにおける周知の中心部の屈折率のディップが、どのように分散率ピークのスペクトル位置の大きな変化（１００ｎｍよりも大きいシフトがレポートされた）を誘導し得るかが記載されている。

標準技術の二重同心コアファイバーの更に別の欠点は、ドープされたガラス技術における限定された屈折率のコントラストによって、かなり大きい外径のリング状コア（タイヤガラヤン外、およびオーガステ外によって示されたファイバーは最も外側のコアが約２０ミクロンの径を有する）で作動させなければならないことである。これによって、１５５０ｎｍより上の波長に対し、強力に空間的に拡張された基本モードのフィールドが生じ、これによって、最終的にマクロ曲げ感度が大きくなり得る。

微細構造化によって、屈折率のコントラストを得ることができるので、ＰＣＦでは、高ドーパントレベルは不要である。従って、パラメータ感度が低下することがあり、ガイドされたモードと高次モードとの間のガイド特性が異なるファイバーを得ることができる（モードの弁別が可能である）。

ＰＣＦ技術を使用した広範な構造の可能性により、曲げ損失の問題を解決でき、同時により大きい府の分散率を得ることができる。

本発明の目的は（分散率傾き補償を含む）分散率補償応用例に対して使用される微細構造化ファイバーのための改良された構造および設計パラメータを提供することである。その改良点は、強力な分散率、分散率傾きの制御、低い曲げ損失、大きなモードフィールド直径、パラメータ変動に対するより低い感度に関連しており、従来のファイバーと比較してより良好な再現性を可能にし、シリカの条件をより低くすることができる。

欧州特許出願第EP1,118,887A2号において、ハセガワ外により、マルチクラッド層を有するフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）が開示されている。ハセガワ外は、コア領域と、このコア領域を順に囲む３つ以上の層のクラッド領域を含む光ファイバーを開示してる。この光ファイバーでは、クラッド領域の少なくとも１つが隣接する双方のクラッド領域よりも低い平均屈折率を有し、少なくとも１つのクラッド領域には、複数のサブ媒体領域が設けられ、これらサブ媒体領域の各々は、このクラッド領域を構成する主要媒体よりも低い屈折率を有する。

しかし、本発明者たちは、中心コア領域内にサポートされたモード以外の１つ以上の伝搬モードをサポートできる少なくとも１つの領域を有する微細構造ファイバーを設計することが有利であると判断した。

ハセガワ外によって開示されたファイバーの欠点は、このファイバーが、伝搬モードをサポートする自己のコアとして働くことができるかかる領域を含まないことである。その理由は、この伝搬モードは、得ることができる分散率の可能な大きさを制限するからである。

更に本発明者たちは、２つの隣接するクラッド領域よりも低い有効屈折率を有するクラッド領域を設けないことが有利であると認識した。実際に、本発明者たちは、２つの隣接するクラッド領域よりも高い有効屈折率を有する領域（かかる領域を本書では第２コアと称す）を設けることが有利であると認識した。

ハセガワ外によって開示されたファイバーは、約−２００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの負の分散率を示しているが、一方、本発明者たちが開示した微細構造ファイバーは、−１００００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを越える負の分散率を示している。

ハセガワ外による特許出願では、外側クラッド領域の平均屈折率ｎ₃は、ｎ₂＞ｎ₃（ここで、ｎ₂は第２内側クラッド層の屈折率である）の関係に従うことが示されている。ハセガワ外は、クラッド領域３内に低屈折率の特徴を実装することによってこの関係を得ている。このことは、外側クラッド層が、一様な材料から成る本発明の多数の好ましい実施例と対照的となっている。

（発明の概要）
本発明の第１の特徴によれば、本発明の光ファイバーは、軸方向および該軸方向に直角な断面を有する。

この光ファイバーは、所定の波長の近くで負の分散率を有する。この光ファイバーは、次のような多数の領域を特徴とする。

１）屈折率Ｎ_co,1の第１コア材料を含む、光ファイバーの中心にほぼ位置する第１コア領域。この記載に関連して、「ほぼ位置する」とは、第１コアを中心に位置させたいが、製造の態様によって、第１コア領域の中心と光ファイバー全体の中心とが一致しないような若干の構造上のずれが生じ得ることを意味する。更に光ファイバーは、光ファイバーの中心の定義をあまり厳格にしないように、断面が非円形の外形となっていてもよい。非円形の外形の場合、その中心は、光ファイバーと同じ外形を有する二次元要素の重心として決定される。

２）軸方向に細長く、屈折率Ｎ_cl,1を有する第１クラッド材料に配置された多数の離間した第１クラッド特徴部を含む、第１コア領域を囲む第１クラッド領域。

３）屈折率Ｎ_co,2の第２コア材料を含む、第１クラッド領域を囲む第２コア領域。この第２コア領域は、断面がほぼ環状形状となっている。内側クラッドと外側コアとのインターフェースは少なくとも片側に微細構造（内側クラッド領域）があるインターフェースでよい。このインターフェースは、必ずしも（例えば同じバックグラウンド屈折率を有する２つの領域の場合）平滑なインターフェースと見えなくてもよい。従って、外側コア領域の形状は、必ずしも平滑なリング形状として見えなくてもよい。従って、「ほぼ環状形状」なる用語が使用されている。

４）屈折率Ｎ_cl,2の第２クラッド材料を含む、第２コア領域を囲む第２クラッド領域。この第２クラッド領域は、断面がほぼ環状形状となっている。この記載に関連し、上記と同じ理由から「ほぼ環状形状」なる用語が使用されている。

一般に、所定の波長は、１.３μｍ〜１.７μｍの範囲内、例えば１.５μｍ〜１.６２μｍの範囲内にある。

好ましい実施例では、光ファイバーの第１コア領域の屈折率は、第２コア領域の屈折率よりも大きい。

別の好ましい実施例では、光ファイバーの第１コア領域の屈折率と、第２コア領域の屈折率とは同一である。これによって、例えばファイバーを第１材料、例えば純粋シリカから製造することが可能となる。

好ましい実施例では、光ファイバーの第１コア領域の屈折率は、第２コア領域の屈折率よりも小さい。これによって、例えばモードフィールド直径を極めて大きくすることが可能となる。

別の好ましい実施例では、第１クラッド領域の断面は、ほぼ環状形状となっており、上記同じ理由から「ほぼ」なる用語が使用されている。

別の好ましい実施例では、光ファイバーは、前記所定の波長の３倍大きく、例えば前記所定の波長の５倍大きい、例えば前記所定の波長の７倍大きい、例えば前記所定の波長の１０倍大きい第１内接コア直径Ｄ_co,1を有する。

別の好ましい実施例では、Ｄ_co、1は、４μｍ〜２５μｍの範囲内、例えば４.０μｍ〜５.０μｍの範囲内、例えば５.０μｍ〜６.５μｍの範囲内、例えば６.５μｍ〜１０.０μｍの範囲内、例えば１０.０μｍ〜２５.０μｍの範囲内にある。

別の好ましい実施例では、第１コア領域は、変化する屈折率のプロフィルを有し、前記変化する屈折率のプロフィルがＮ_co,1に等しい最大屈折率を有し、前記変化する屈折率プロフィルが、αプロフィル（ここでαは０〜１００の範囲内、例えば２、３またはそれ以上である）であることを特徴とする。

別の好ましい実施例では、第２コア領域は一様な領域である。

別の好ましい実施例では、第２コア領域は微細構造である。これによって、ドーピングを使用しなくても、第２コア領域で利用できる有効屈折率の範囲が増す。

別の好ましい実施例では、第２コア特徴部は、前記第１コア領域の中心に対してほぼ円対称に位置する。このことは、ファイバーにおける偏光モード分散率（ＰＭＤ）を下げる上で好ましい。

前記第２コア特徴部が、前記第１コア領域を囲む単一層内に配置されており、よって、前記第２コア特徴部から前記第１コア領域の中心までの距離が、すべての第２コア特徴部に対してほぼ同一である、前の請求項のいずれかに記載の光ファイバーである。

別の好ましい実施例では、第２コア特徴部は、前記第１コア領域を囲む２つ以上の層内に配置されている。このことは、曲げ損失を小さくする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、第２コア特徴部の数は、６以上、例えば１８以上である。第２コア領域の有効屈折率を変えるには、数が大きいことが好ましい。

別の好ましい実施例では、第２コア特徴部は、直径Ｄ_co,2およびΛ_co,2の最も近い第２コア特徴部の間の中心間間隔を有し、Ｄ_co,2／Λ_co,2が、０.０１〜０.５の範囲内、例えば０.１〜０.２の範囲内にある。一般に、第２コア内の微細構造特徴部は第１コアが限られた数のモードをサポートできるようにするのに比較的小さくすべきである。

別の好ましい実施例では、Ｄ_co,2は、０.１μｍ〜５μｍの範囲内にある。一般にこの範囲は、分散を最強にする設計パラメータの範囲である。

別の好ましい実施例では、λ／Λ_co、2は、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にある。一般にこの値は、分散を最強にする設計パラメータ範囲である。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部は、前記第１コア領域の中心に対してほぼ円対称に位置する。このことは、ファイバーにおけるＰＭＤを小さくする絵で好ましい。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部は、前記第１コア領域を囲む単一層内に配置されており、前記第１クラッド特徴部から前記第１コア領域の中心までの距離は、すべての第１クラッド特徴部に対してほぼ同一である。このことは、ファイバーにおけるＰＭＤを小さくする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部は、前記第１コア領域を囲む２つ以上の層内に配置されている。このことは、ファイバーにおける曲げ損失を下げるか、または分散を最強にする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部の数は３以上、例えば６以上、例えば８以上、例えば１８以上である。この特徴部の数の範囲によって、ファイバーの複屈折率をより大きい程度に合わせることが可能となる。例えばより多数の円対称の特徴部の配置により、ＰＭＤを小さくするのに、特徴部の数を大きくすることが好ましい。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部は、直径Ｄ_cl,1およびΛ_cl,1の最も近い第１クラッド特徴部の間の中心間間隔を有し、Ｄ_cl,1／Λ_cl,1が、０.２〜０.８の範囲内、例えば０.４〜０.６の範囲内にある。分散を強力にするには、比較的大きい特徴部が必要である。従って、２つのコアの間にバッファ領域を設けるには、これら特徴部を充分大きくしなければならない。

別の好ましい実施例では、前記Ｄ_cl,1は、０.１μｍ〜１０μｍの範囲内にある。この範囲は、約１.５５μｍの波長に対して分散をより強力にするのに、最も好ましい設計パラメータ範囲である。

別の好ましい実施例では、Λ_cl,1は、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にある。一般に、この範囲は、約１.５５μｍの波長に対して分散をより強力にするのに、最も好ましい設計パラメータ範囲である。

別の好ましい実施例では、Ｄ_cl,1／Λ_cl,1はＤ_co,2／Λ_co,2より大である。このことは、第１クラッド領域が、２つのコアの間のバッファとして働くことができるようにする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、第２クラッド領域は、軸方向に細長く、前記第２クラッド材料内に配置された多数の離間した第２クラッド特徴部を含む。

これによって、ファイバーの分散率の特性に合わせるために別の手段が提供される。

別の好ましい実施例では、第２クラッド特徴部は、直径Ｄ_cl,2およびＤ_cl,2の最も近い第２クラッド特徴部の間の中心間間隔を有する。ここで、Ｄ_cl,2／Λ_cl,2は、０.０１〜０.５の範囲内、例えば０.１〜０.２の範囲内にある。これらの特徴部は、第２コアの特徴部に匹敵することが好ましいことが多い。第２コアは、作動波長を弱くガイドするだけであり、すなわち、作動波長に近いカットオフを有する。従って、第２コアを強力に閉じ込めないようにするには、または第２コア内に多数のモードを閉じ込めないようにするには、第２クラッド特徴部を、限られたサイズにすることが望ましい。

別の好ましい実施例では、Ｄ_cl,2は、０.１μｍ〜５μｍの範囲内である。上記好ましい実施例においては、このことは、第２クラッド特徴部のサイズを第２コア特徴部のサイズに相当させる上で好ましい。同様に、Λ_cl,2は、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にあることが更に好ましい。

別の好ましい実施例では、Λ_cl、1は、Λ_cl,2より大である。このことは、第１クラッド領域と第２クラッド領域とが同じバックグラウンド材料を有するが、所定の波長で２つの領域の有効屈折率が異なるようにする上で好ましい。特に、Λ_cl,1を３Λ_cl,2以上とすることが好ましく、例えば、微細構造ファイバーを製造する周知の方法、例えば毛細管のスタックを使用する方法を使って、かかる比を容易に実現することができる。

別の好ましい実施例では、Λ_cl,1は、Λ_cl,2にほぼ同じである。ピッチ（例えば周期的特徴部の配置を含むクラッドの場合、中心間の特徴部の間隔、すなわち格子周期）を同様にすると、製造を簡単にし、ファイバーの再現性を改善できることが多いので、このことは好ましい。

別の好ましい実施例では、前記Ｄ_cl,1は、前記Ｄ_cl,2より大である。このことは、第１クラッド特徴部の有効屈折率を第２クラッドの有効屈折率よりも小さくする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、Ｄ_cl,1／Λ_cl,1と、Ｄ_cl,2／Λ_cl,2とは、実質的に同一である。このことは、孔およびピッチサイズを同様にすると、製造が最も簡単となり、ファイバーの再現性を改善できるので好ましい。

別の好ましい実施例では、光ファイバーは１つ以上のガラス材料を含む。

別の好ましい実施例では、光ファイバーはシリカを含む。

別の好ましい実施例では、光ファイバーはポリマーを含む。

別の好ましい実施例では、第１クラッド特徴部、第２コア特徴部または第２クラッド特徴部は、真空、空気または別のガスを含む空隙である。

別の好ましい実施例では、光ファイバーは、非円形の外側クラッドを有し、前記非円形形状は、例えば非多角形、例えば楕円形である。このことは、ある理由、例えば（例えばスプライシングの問題を処理するための）高複屈折率を有するファイバーに対して、または所定の好ましい方向への曲げを保証する上で好ましい。

別の好ましい実施例では、外側形状の断面は所定の配置を有し、該所定の配置は、前記第１クラッド特徴部の位置から決定される。このことは、コア領域内またはコア領域のまわりにおける微細構造内での実際の方向に対する所定の好ましい方向への曲げを更に保証する上で好ましい。更に、分散率補償ファイバーの偏光を維持するのに、このことは好ましい。

別の好ましい実施例では、第１コア領域の断面は、光ファイバー内に大きい複屈折を生じさせる非円形形状、例えば楕円形状である。このことは、光ファイバーにおける複屈折を大きくする上で好ましい。

別の好ましい実施例では、第１クラッド領域の断面は、光ファイバー内に大きい複屈折を生じさせる非円形の内側形状、例えば楕円形の内側形状となっている。このことは、分散率補償ファイバーの偏光を維持するのに好ましい。

別の好ましい実施例では、光ファイバーは、所定の波長で単一モードで光をガイドする。

好ましい実施例では、光ファイバーは、所定の波長で、より高次のモードで光をガイドする。このことは、より高次のモードは強力な正の分散率の可能性を含む基本モードよりも強力な分散率を提供できるので好ましい。

別の好ましい実施例では、本発明に係わる光ファイバーを含むモジュールが、光通信システムにおける分散率補償に使用されるている物品をカバーしている。

第２の特徴によれば、本発明は、軸方向およびこの軸方向に直角な断面を有する光ファイバーに関する。この光ファイバーは、所定の波長の近くで正の分散率を有し、光ファイバーは、次の多数の領域を有することを特徴とする。
１）屈折率Ｎ_co,1の第１コア材料を含む、光ファイバーの中心にほぼ位置する第１コア領域。この記載に関連して「ほぼ位置する」とは、第１コアを中心に位置させたいが、製造の態様によって、第１コア領域の中心と光ファイバー全体の中心とが一致しないような若干の構造上のずれが生じ得ることを意味する。更に光ファイバーは、光ファイバーの中心の定義をあまり厳格にしないように、断面が非円形の外形となっていてもよい。非円形の外形の場合、中心は、光ファイバーと同じ外形を有する二次元要素の重心として決定される。
２）軸方向に細長く、屈折率Ｎ_cl,1を有する第１クラッド材料に配置された多数の離間した第１クラッド特徴部を含む、第１コア領域を囲む第１クラッド領域。
３）屈折率Ｎ_co,2の第２コア材料を含む、第１クラッド領域を囲む第２コア領域。この第２コア領域は、断面がほぼ環状形状となっている。内側クラッドと外側コアとの間のインターフェースは、少なくとも片側に微細構造（内側クラッド領域）があるインターフェースでよい。このインターフェースは、必ずしも（例えば同じバックグラウンド屈折率を有する２つの領域の場合）平滑なインターフェースと見えなくてもよい。従って、外側コア領域の形状は、必ずしも平滑なリング形状として見えなくてもよく、従って、「ほぼ環状形状」なる用語が使用されている。
４）屈折率Ｎ_cl,2の第２クラッド材料を含む、第２コア領域を囲む第２クラッド領域。この第２クラッド領域は、断面がほぼ環状形状となっている。これに関連し、上記と同じ理由から、「ほぼ環状形状」なる用語が使用されている。

好ましい実施例では、所定の波長は１.３μｍ〜１.７μｍの範囲内、例えば１.５μｍ〜１.６２μｍの範囲内にある。

別の好ましい実施例では、光ファイバーは、所定の波長でより高次のモードで光をガイドする。本発明に係わるファイバーにおけるより高次のモードは、極めて高い正の分散率、または極めて高い負の分散率を生じさせることができるので、このことが好ましい。

好ましい実施例では、本発明は、光通信システムにおいて、分散率補償をするのに使用されるモジュールを含む物品（この物品は光ファイバー通信システムまたはその部品である）をカバーするものである。このモジュールは、本発明に係わる光ファイバーを含む。

別の好ましい実施例では、本発明は、従来の単一モードファイバーから本発明に係わる光ファイバーへの結合を可能にするモード変換器を含む物品をカバーするものである。

最後に、本発明は、全内部反射の改良バージョンにより、光をガイドするファイバーだけでなく、フォトニックバンドギャップ効果により、光をガイドする双方のファイバーをカバーするものであることを指摘しなければならない。

（用語集および定義）
微細構造に関し、直接測定可能な量とは、微細構造の総容積に対する微細構造内の配置された特徴部の容積である、いわゆる「充填分」である。ファイバーの軸方向に不変なファイバーに関しては、この充填分は、例えば当技術分野において公知の検査方法を使って、ファイバーの横断面を直接検査することにより決定できる。

本明細において、「屈折率」と「幾何学的屈折率」と「有効屈折率」とを区別している。屈折率とは、一様な材料の従来の屈折率であり、当然ながらこの屈折率は、微細構造媒体内の種々の材料自身の屈折率を表すのにも使用される。ある構造の幾何学的屈折率とは、構造の幾何学的に重みづけされた屈折率のことである。例えば、構造体の４０％を占める空気特徴部（これら空気特徴部自身は屈折率＝１.０を有する）と、シリカのバックグラウンド材料（このシリカのバックグラウンド材料は屈折率≒１.４５を有する）から成る微細構造体は、０.４×１.０＋０.６×１.４５＝１.２７の幾何学的屈折率を有する。

所定の波長において、所定の微細構造の、短く有効率と称される有効屈折率を決定する方法は、当業者には周知である（例えばジョアノポロス外著、「フォトニック結晶」、プリンストンユニバーシティプレス、１９９５年、またはブレング外著、オプティカルファイバーテクノロジー、第５巻、３０５〜３３０ページ、１９９９年を参照されたい。

通常、微細構造体の有効屈折率を正確に決定するには、完全なベクトル状のマックスルェル方程式を解くことができる数値方法が必要である。本発明は、文献（前記ジョアノポロスの文書を参照）に文書として良好に記載されたかかる方法を活用するものである。長波長レジームでは、有効屈折率は材料の成分の屈折率の重みづけされた平均値とほぼ同一である。すなわち、有効屈折率は、この波長レジーム内の幾何学的屈折率に近似する。

（４．詳細な説明）
図１ａには、従来技術にかかわる標準ステップ屈折率ファイバー構造の屈折率プロフィルが示されている。このタイプのファイバー構造では、コア領域１０１は全体が細い円形断面によって形成されている。この円形断面は、周辺のクラッド領域１０２と比較して屈折率を大きくするように、ゲルマニウムによって、高濃度に同時にドープされている。しかし、このファイバーは、ドープされたクラッド領域（一般にはＦドープされたシリカ）によって囲まれた、ドープされていない（純粋シリカの）コアによっても、実現できることに留意すべきである。この構造は、空気（または真空）内に置かれたガラスまたはコアガラスと比較して、屈折率の低い別の材料製の細い中実ロッドも含む。

図１ｂには、等価的な微細構造ファイバーが略図で示されている。この例では、ドープされていないコア１０３は、シリカバックグラウンド材料内に、空気孔１０５または空隙を設けることによって形成したクラッド領域１０４に囲まれている。このようにクラッド領域を設けたことにより、コアの屈折率よりも低いクラッドの平均屈折率が得られている。図１ｂにおける点線の円１０６は、コア領域とクラッド領域との間の分割線を示しており、この分割線はコア直径Ｄ_coを内接直径として定めている。

図２ａには、いわゆる二重プロフィルタイプの従来技術のファイバーの屈折率プロフィルが示されている。このタイプの屈折率は、一般にゲルマニウムの同時ドーピングによって大きくされた屈折率によって形成されるコア２０１を特徴とする。このコアは、（一般にフラウアー同時ドーピングによって）屈折率が低下されたクラッド領域２０２によって囲まれている。この内側クラッド層は、外側のクラッド領域２０３によって囲まれ、この外側クラッド領域は、一般に純粋なシリカによって構成されている。本発明の背景技術の説明で説明でしたように、これらファイバーは、基本モードのスペクトル従属パワー再分配に関連するスペクトルに従属する有効モード屈折率によって作動する。

図２ｂ（従来技術）は、標準技術の二重プロフィルファイバーに対する均等物を形成するように実現された微細構造ファイバーの一例を示す。ここではコアは、空気孔２０６が設けられた内側クラッド領域２０５によって囲まれた中実コア領域２０４によって形成されている。内側クラッド領域の空気孔２０６は、外側クラッド領域２０７の空気孔２０８よりも広い断面を有するので、内側クラッド領域の有効屈折率は、外側クラッド領域の屈折率よりも小さくなる。一般に、このタイプの二重プロフィルファイバーは、重要な負の分散率が得られる波長の近くで大きなマクロ屈曲損失を示す。

図３ａ（従来技術）には、分散率補償（ＤＣＦ）のための三重クラッド標準光ファイバーの屈折率プロフィルが示されている。このタイプのＤＣＦは、（−０.５％の大きさの屈折率レベルに一般にフラウアードープされた）低屈折率クラッド領域３０２によって囲まれた狭い高濃度にドープされたコア３０１（一般に屈折率増加ドーパントとしてゲルマニウムが使用される）を有する。ファイバーの中心部分を、このようにゲルマニウムでドーピングした結果、一般に、１〜２μｍの大きさの、かなり細いコア半径を使用した場合、屈折率は、２〜３％増加し得る。

このような高濃度にドープされたコアは、大きい負の分散率を可能にするので好ましいが、欠点は、（グリュンナー−ニールセン外による、ＥＣＯＣ’２０００’、９１〜９４ページに記載されているように）減衰量が大きくなることである。このように屈折率が低下したクラッド領域は、分散率を低下し、１５５０ｎｍのまわりで、負の分散率の傾きを得るのに必要である。屈曲特性を改善するために、クラッド領域と比較して屈折率が高い別の屈折率リング３０３が導入されることが多いが、屈折率は、通常０.５％よりも多く上昇することない。その理由は、屈折率を高くすると、ファイバーのマルチモード動作が生じるからである。ファイバーは、最も外側に純粋なシリカクラッド領域３０４を有する。

図３ｂ（従来技術）は、標準ファイバー技術と比較して同様であるが、高められた特性を活用するようになっている微細構造光ファイバーの横方向断面を示す。この図は、固体材料によって形成されたコア３０５を示す。このコアは、有効な屈折率が下げられたクラッド領域を形成するように、比較的広い断面を有する空気孔３０７が設けられた内側クラッド領域３０６によって囲まれている。この内側クラッド領域は、更に第２領域３０８によって囲まれている。この第２領域には、内側クラッド領域３０６の屈折率と比較して、有効屈折率をより大きくするように、小さい空気孔３０９が設けられている。

最後に、光波ガイドは、最も外側のクラッド領域３１０から成り、このクラッド領域には、（内側領域のサイズと比較して）中間サイズの空気孔３１１が設けられている。

本明細書全体では、一般に気相材料は、シリカまたはドープされたシリカであると仮定していることに留意されたい。そのように仮定する理由は、この材料が、光ファイバーを製造するための最も一般的に使用されている材料であるからである。しかし、本発明の基礎となる原理およびアイデアは、これら材料の組み合わせだけに限定されるものではなく、光ファイバー技術の新しいスペクトル範囲が開発される将来の応用例に対しては、異なる材料の組成、例えば異なる化合物ガラス（例えばカルコゲナイト）、ポリマーまたは低融点ガラスなど（これらに限定されるわけではない）を使用することがより有利となり得る。

微細構造ファイバーは、一般に光ガイドに役割を果たす物理的機構に応じて、２つのタイプに分割される。すなわち、屈折率ガイド微細構造ファイバーは（従来の光ファイバーとして知られるような）周辺クラッド領域よりも屈折率が大きいコアを特徴とし、フォトニックバンドギャップ微細構造ファイバーは、周期的に分布された特徴部を有する周辺クラッド領域よりも低い屈折率を効果的に有するコアを特徴とする（２つのグループの分類を提示するためのブレング外著、光ファイバー技術、第５巻、３０５〜３３０ページ、１９９９年参照）。

２つのタイプの微細構造ファイバーにおいて、光ガイドを生じさせる物理機構は異なるが、本発明者たちが開示した改良点は、双方のタイプの微細構造に関連している。

図４（従来技術）には、周期構造の基本空間充填モード（有効屈折率）β／ｋが正規化された波長λ／Λと共にどのように変化するかが示されている。ここで、λは、光の自由空間波長であり、Λは、２つの最も近い隣接する空気孔の中心間距離であり、βは、伝搬定数であり、ｋは、自由空間波番号である。これらは、いずれも当業者に周知のものである。周期的構造は、シリカバックグラウンド（シリカの屈折率は１.４５の屈折率によって近似されている）上の三角格子上に置かれた円形空気孔（空気の屈折率は計算では１.０である）から成っている。

図には、３つの曲線が示されている。例えば、頂部の曲線４０１は三角形の格子（密にパックされた配置として知られる）内に空気孔が設置され、空気孔が、０.２Λの直径ｄ（ここで、Λは（三角形格子に対する空気孔の中心間距離に等しい）格子周期である）を有する周期構造に対する曲線である。曲線４０２は、ｄ＝０.３Λの同様な構造に対する曲線であり、底部の曲線４０３はｄ＝０.５Λである同様な構造に対する曲線である。波長λが、構造上のサイズ（記号Λで表示されている）と比較して大きい時、有効屈折率は小さく、波長に大きく依存することはないことに留意されたい。従来技術から、強力な分散率補償が望まれる場合、クラッド領域の屈折率は、小さいことが望ましいことが判っている。

従って、（図４に示されているように、有効屈折率を計算したような）周期クラッド領域によって囲まれたシリカコア領域（図１ｂ参照）を有するフォトニック結晶ファイバー（ＰＣＦ）を分散率補償ファイバーとして使用するべき場合、波長と比較して、小さいピッチを有する内側クラッド領域を使用するべきである。その理由は、このようにすることにより、図４に示された周期構造に対する有効屈折率の曲線に従った最低クラッド領域の屈折率が得られるからである。

更に、大きい空気充填部分を使用する時、図４に従ったクラッド領域の有効屈折率が最小となるので、最大分散率補償を得るのに、大きい空気充填分を有するクラッド構造体を使用するべきであると仮定できる。このことは、バークス外著、ＩＥＥＥフォトニックステクノロジーレターズ、第１１巻６７４〜７６ページ、１９９９年および光ファイバー通信会議、ＦＧ２−１、１０８〜１１０ページ、１９９９年、およびジジオバンニ外を発明者とする米国特許第5,802,236号の教示内容と一致している。バークスの参考文献では、クラッド領域の屈折率は、１（この値は、当然ながら現実の微細構造クラッド領域の実際の屈折率よりも小さい）と仮定されており、他方、コアは、極めて小さい直径（０.４〜１.２μｍ）の円形ガラスロッドであると見なされている。

従って、本発明によれば、分散率補償用のＰＣＦは、図１ｂに略示された横断面に類似する断面を有するように製造できる。クラッド領域の空気充填分が大きい場合、群速度分散率は一般にクラッド領域の孔間距離が、波長と比較して短い時に一般に最小値を有する。この孔間距離は、コア径と対応し、このコア径は、バークス外による見解と一致して、波長に比較して小さくなっている。小さいコア寸法と多数の問題が関連していることに気づくべきである。

すなわち、標準スプライシング技術を使用したファイバーへの光の結合は、結合している標準ファイバーとのモードのオーバーラップが不良なことにより、大きな結合損失と関連している。このことは、当業者にはよく理解されていることであり、更に小さいコアサイズは、将来の高ビットレートシステムにおける非線形の影響を大きくする。このことも、当業者にはよく理解されていることである。しかし、図１ｂに示された逆構造を使って得られる群速度分散率の値は、極めて印象的な値である。バークス外によれば、群速度分散率は、−２０００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度に小さくできる。

−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の群速度分散率を有する、図１ｂに示されている断面と類似する断面を有する微細構造ファイバーの欠点は、ファイバーが、約１μｍまたはそれ未満の小さいコアサイズを有し、従って、標準光ファイバーへの不良な結合係数を有することである。

−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の群速度分散率を有する図１ｂに示された断面に類似する断面を有する微細構造ファイバーの別の欠点は、これらファイバーが、小さい有効モード面積を有し、従って、将来の高ビットレートの伝送システムにおいて非線形の効果に悩むということである。従って、かかるファイバーは、将来のマルチギガビットシステムによって伝送できるビットレートに対する悪影響を及ぼす。

本発明者たちは、ＰＣＦの分散率補償をするために、これまで提案された構造固有の屈折率のコントラストが大きい結果生じる小さいコアサイズを回避しながら、大きい負の群速度分散率を有する微細構造ファイバーを設計するのに、多数の方法があると認識した。

この基本アイデアを理解するために、再び図４のモード−屈折率を検討する。周波数が上昇する際に、クラッド領域の屈折率よりも急激に上昇するコアの屈折率を有するファイバーを設計することができる場合、図４に示された屈折率のグラフと類似する屈折率のグラフにおいて、上方向にカーブするモード−屈折率の関係を得ることができる。この関係は、次の群速度分散率に対する式に従い、大きい負の群速度分散率ＧＶＤに対応する。

この解決案による明らかな問題は、図４に示された屈折率の曲線が、決して交差するようには見えないことである。しかし、図４に示された屈折率の曲線は、特殊な種類の周期構造に対するものである。従来技術の微細構造ファイバーに対しては、この問題は既に解決されている。

図２ｂに略示されているような内側クラッド領域の空気孔を大きくすることにより、大きい波長で、クラッド領域の屈折率のモード−屈折率を越えるモード屈折率を有するコア領域ではフィールドはガイドされない。ある波長では、基本クラッド領域のモードのモード−屈折率は急激に増加し、限られた波長にわたって、大きい負の群速度分散率を生じさせる。

その理由は、基本モードは、小さい波長では、中心コア領域内に局所化されており、これによって、モード−屈折率は急激に上昇するが、同時にモードは、ガイドされた状態になるからである。不幸なことに、コア領域が標準光ファイバーのコア領域と比較して比較的小さい時に、このようなモード−屈折率の急激な増加が生じるので、図１ａに示された基本ファイバーと同じ非線形効果および不良な結合の問題が生じる。

しかし、本発明者たちは、中心コア領域をドープし、この領域の屈折率をクラッド領域のバックグラウンド材料の屈折率よりも大きくすることにより、大きい負の群速度分散率を得ながら、他方で、従来のファイバーのコア領域よりも大きいコア領域を有することができることを認識した。かかる構造は、図５に略図で示されている。図５は、コア領域５００のより大きい屈折率、内側クラッド領域の空気孔５０１、外側クラッド領域の空気孔５０２、５００よりも小さい屈折率を有するバックグラウンド材料５０３を示している。ドープされたコアは、内側のクラッド特徴部５０１に接触しないことに注目すべきである。

図３１を参照して後により詳細に検討するように、本発明者たちは、これによって、低屈折率特徴部とモードフィールドとの重なりを小さくし、よって、低屈折率特徴部とそれらのファイバーのバックグラウンド材料とのインターフェースに関連する潜在的な損失機構（例えば収集および散乱）を小さくするための有利な構造の方向が得られることを認識した。

図６（従来技術）には、周期構造の多数のモード−屈折率が示されている。ここでは、図５に示されているようなファイバー構造によって、どうして有効な分散率補償が得られるかが示されている。頂部の曲線は、図４の曲線４０１の有効屈折率を繰り返している。

この曲線は、図５に示された微細構造ファイバーの外側クラッド構造体（５０２および５０３）を示すものと見なされるので、外側クラッド領域の屈折率と称される。この図は、バックグラウンドが１.４６の屈折率を有する仮想的ハニカム周期構造の有効屈折率も示している。この意味では、これらハニカム構造体は、中心コア領域およびそれを囲む内側クラッド構造の６つの孔の周期的変形例を示している。例えばリーシェデ外著、光通信に関する第２７回欧州会議議事録（ＥＣＯＣ’０１）、Ｔｈ.Ａ.１.５ページ、２００１年を参照されたい。

３つの曲線が示されている。すなわち、曲線６０２は、孔間距離Λ（中心間距離）の５０％の孔径ｄを有するハニカム構造体に対応し、６０３は、ｄ＝０.６Λに対応し、６０４はｄ＝０.７Λに対応する。本発明者たちは、厳密にガイドされたモードは、有効クラッド領域の屈折率よりも上であって、（ハニカム屈折率によって近似された）コア領域の有効屈折率よりも低い有効屈折率を有するはずであると認識した。

所定の波長（本例の設計パラメータに対する約０.５〜０.６のλ／Λでは、ハニカム構造体の屈折率は、図６から、外側クラッド領域の屈折率よりも上昇するように見える。このことは、クラッド領域のバックグラウンド屈折率と比較して、中心コア領域の屈折率がより大きいことによって生じるものである。従って、中心コアは、ハニカム構造体の屈折率とクラッド領域の屈折率が、（図６の交差点の左側に対して）交差する波長よりも短い波長でしか光をガイドしない。前と同じように、このガイドは、基本モードがコア領域に局所化されていることに関連しているので、クラッド領域の屈折率がコアの屈折率よりも上に急激に増加する時、すなわち、ここでは基本モードのモードフィールド分布が中心コアから離間するようにシフトする時に、大きい負の群速度分散率を生じさせる。

しかし、中心コアをドープすることにより、小さいコアを使用するか、または外側クラッド領域の構造体内でこれら孔を完全に除き、内側クラッド領域内で、かなり大きい孔を使用し、交差する波長を得ることができる。実際に、コア領域が外側クラッド領域内の屈折率よりも高い屈折率を有する領域を有する場合、常に交差波長が存在する。

孔のサイズを変えて、異なる交差点を得ることができる。図６は、内側クラッド領域の空気孔を拡大すると、交差点が左側に移動することも示している。固定された作動波長λに対し、このことは、より大きい構造体のサイズΛに対応し、従って、より大きいコア領域に対応するので、このことは利点となっている。

例を挙げると、曲線６０２は、λ／Λ＝０.５７で６０１に交差し、６０３は、λ／Λ＝０.４６で６０１に交差し、６０４は、λ／Λ＝０.４４で６０１に交差する。作動波長としてλ＝１.５５μｍを選択すると、この値は、６０２に対しては、Λ＝２.７２μｍに対応し、６０３に対しては、Λ＝３.３７μｍに対応し、６０４に対しては、Λ＝３.５２μｍに対応する。

従って、内側クラッド領域の孔サイズを調節するだけで、大きい負の群速度分散率に対応するコアサイズを比較的自由に調節することができる。上記Λ値は、６０２に対する４.１μｍと、６０３に対する４.７μｍと、６０４に対する４.６μｍとの間の内接コア直径に対応する。

しかし、希望する値にコアサイズを調節する別の可能性が存在する。クラッド領域の屈折率６０１は、７０１として繰り返され、孔間距離の６０％の内側クラッド領域の孔径を有するファイバーに対するハニカム屈折率６０３は、図７において７０３として繰り返される。１.４６の屈折率を有するコア領域の直径は７０３における孔間距離に等しい。図７では、中心コア領域のドープレベルを変える劇的な効果も示されている。

すなわち、ドープされた領域の（孔の距離に対する）直径を維持しながら、大きい屈折率を有する領域の屈折率が１.４７まで上昇した場合（曲線７０２）、交差点は、（λ／Λ＝０.４６からλ／Λ＝０.７２まで）右へ大きく移動し得る。このことは、ドープされた領域の直径を、７０４が示すように孔間距離の５０％まで小さくすることにより、逆に作用させることができる。１.５５μｍの波長に対し、曲線７０１とのそれぞれの交差点において、曲線７０２はΛ＝２.１５μｍに対応し、曲線７０３は、Λ＝３.３７μｍに対応し、曲線７０４は、Λ＝３.５２μｍに対応する。
従って、この設計によるコアサイズ（よってモードフィールド直径）を調整するための多数の可能性が存在する。可能性として、次のことが挙げられる。

１）クラッド領域の屈折率の値
クラッド領域の屈折率が大きくなればなるほど、所定のコア構造でコアが大きくなる。本発明者たちは、外側クラッド領域を一様材料（例えば純粋な溶融シリカまたは例えばフッ素でドープされたシリカガラス）である時に、最大のコア領域が得られることを知った。

２）内側クラッド領域の空気孔のサイズ

３）ドープされたコアの屈折率の最大値、および屈折率のプロフィル
一般に、中心コアと外側クラッド領域のバックグラウンド材料との間の屈折率のステップが大きくなればなるほど、図７に示すように、コアサイズは小さくなる。

４）コア領域のアップドープされた中心部分の直径
一般に、直径が小さくなるとΛが大きくなり、よってコア面積が広くなり、図７に示すように、モードフィールドの直径が大きくなる。

使用すべきパラメータの実際の組み合わせは、微細構造ファイバーの特定の応用例によって決まる。分散率および分散率傾き補償用途では、非線形によって生じる劣化作用を解消するために、比較的大きいコア領域に一般に関心がある。従って、本発明は、分散率補償すべき光の自由空間波長の３倍より大きいコア直径を有するファイバーに実施される。

標準目的（いわゆる通信ウィンドー内の分散率補償）に対しては、このことは、本発明のファイバーのコアの直径を、４.０μｍよりも大きくしなければならないことを意味する。他方、本発明における設計アイデアは、小さいコアサイズ、例えば直径が４μｍよりも小さいコアサイズのファイバーに対し、約１５５０ｍｍの波長で、分散率を０または０に近い値に合わせるのにも使用できる。従って、本発明は、非線形用のファイバーもカバーするものである。

本発明は、図５に示される基本設計の構造に限定されるものではない。屈折率の低いクラッド領域を有する分散率補償ファイバーには、曲げ損失が大きい性質があることは公知である。一般的に、広いコア領域を使用すると、曲げ損失が大きくなる。本発明の主な特徴は、大きいコア領域に関連するので、曲げ損失を抑制するように光ファイバーを設計することが有利である。

本発明者たちは、図８に略図で示される設計タイプで、このことが可能であることを認識した。コア領域８００、低屈折率特徴部を含む内側クラッド領域および外側クラッド領域８０３、８０４は、図５に示された領域に類似している。しかし、位置８０２では最も内側のクラッド領域の空気孔の一部が省略されている。

これによって、（図３に示され、３０８と表示された領域に類似した）屈折率の大きい外側クラッド領域と称すことができるか、またはＩＥＥＥフォトニクステクノロジーレターズ、第８巻、第１１号、１９９６年１０月、１５１０〜１５１２ページにおいて、タイヤガラヤンによって示された考えのラインに従えば、外側コア領域８０２と称すことができる領域が効果的に形成される。しかし、タイヤガラヤン外による解決方法と比較した場合、微細構造ファイバーは、制御が困難な高濃度ドープレベルを必要とせず、より大きい有効屈折率コントラストでも作動できる。

ある方向では、内側コア８００および内側クラッド領域８０１を（ハニカム構造の屈折率が図６におけるコアの屈折率を表示するようにさせるのに理論的に利用された）１つのコアとして見ることができるので、中心コア領域の有効ガイドモード屈折率の傾きを、おおまかに知ることができる。図６を見ると、このモードの傾きが数値的に大きく、かつ外側コア内で、主にガイドされるモードの傾きが数値的に小さい場合、強力な負の群速度の分散率の結果が得られると認識できる。

図３ａに示されているような設計では、負の群速度分散率では、設計のタイプにクリティカルに依存する。３０３がガイドモードを支持できるようには見えない場合、結果として最も妥当な分散率しか生じない（代表的な結果は公称３００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満となる）。他方、３０３が外側のコアを示す場合、（−５０００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも負の方向に大きい）強力な分散率が生じ得る。「外側コアを示す」なる用語は、コアはガイドモードを支持できるが、例えばファイバーの入力端からコア内に光が結合されない場合、必ずしもそのように支持するわけではないことを意味すると理解すべきである。

他方、図８に示されるような設計では、いずれのケースにおいても、分散率の数値は、大きくなり得る（更に実際に図５に示される構造では等しく大きくなり得る）。その理由は、図６に示されるように、コアの屈折率が、クラッド領域の屈折率と交差する際に、コアの屈折率は大きい負の傾きを有し得るからである。

従って、更に別の機能は、図８に示されるような微細構造ファイバーの群速度分散率の数値は、外側コアが領域８０２内の独立モードをガイドするか否かにはクリティカルには依存しないことであり、この機能は、中心コア８００内のガイドモードに影響を与え得る。モードをサポートできる外側コアを設けることが有利である。その理由は、このようにすることにより、基本モードの有効屈折率が強力分散率の波長領域において、有効クラッド領域の屈折率よりも大きくなり、よって曲げ損失を低減するからである。

図９は、図８に略図で示された設計の微細構造ファイバーの動作を示す。曲線９０１は、正規化された波長を関数とする有効コアの屈折率を示し、曲線９０３は、正規化された波長を関数とする有効クラッド領域の屈折率を示し、曲線９０２は、正規化された波長を関数とする基本モードの有効モード−屈折率を示す。このファイバーでは、内側コア８００のアップドープされた中心部分の屈折率は１.４６である。８００の直径は、孔間距離、すなわちΛに等しい。ファイバー８０４の他の部分のバックグラウンド材料の屈折率は、１.４５である。内側クラッド領域の空気孔の直径は、０.６Λであり、外側クラッド領域の空気孔の直径は、０.２Λである。図８に示されるように、外側コア領域８０２を形成するために、最も内側の外側クラッド領域の孔のうちの６つが除かれている。

図９を見ると、基本モード９０２のモード−屈折率は、長い正規化された波長におけるクラッド領域９０３のモード−屈折率に類似した傾きをどのように有するかが判る。０.４５近くの正規化波長では、基本モード９０２の傾きは、コア屈折率９０１の傾きを変え、これに接近する。これによって、基本モード９０２の数値的に大きい負の群速度分散率に対応する強力な上向きの曲率が９０２で得られる。ファイバーが強力な負の分散率を示すこのような波長範囲では、中心および外側コアは、ほぼ類似した有効屈折率のモードをサポートできる。

図９を参照してこれまで説明したファイバーのようなファイバーに対する実際の群速度分散率が、図１０に示されている。図１０は、Λ＝３.４５μｍのファイバーに対する図である。この図は、屈折率１.４６および直径＝３.４５μｍの中心コア８００に対応している。内側クラッド領域の空気孔は、（４.８μｍのスクライブされた直径を与える）直径２.０７μｍを有し、他方、外側のクラッド領域の空気孔は、０.６９μｍの直径を有する。バックグラウンドの屈折率は１.４５である。

図１０は、−１６００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の有効屈折率の変化９０２に一致し、強力な負の群速度分散率、すなわちＧＶＤを示す。ドーピングレベルがより大きい設計は（−１００００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまで低い）数値的により大きい群速度分散率の値さえも示す。更に、１.５５μｍよりも短い波長における群速度分散率の大きい負の傾きにも注目すべきである。かかる大きい分散率傾きは、これらファイバーを分散率傾き補償方法に理想的なものにする。ある場合、これら分散率補償ファイバーの傾きは過度に大きくなることさえもある。しかし、異なるＧＶＤ特性を有するファイバーをカスケード接続することにより、（ＧＶＤ値に対して）より小さい傾きを有するシステムを形成することができる。

従って、これらファイバーの利点は、分散率を補償するだけでなく、正の群速度分散率を有する仮想的に任意のシステムの分散率傾きを補償するのにも使用できることである。

本発明に係わる分散率補償ファイバー構造の良好なモードの閉じ込めを示すために、図１１は、１５５０ｎｍの波長で計算した基本モードのモードフィールド分布を示す。このパラメータは、図１０における群速度分散率に関連する説明に従って選択されたものである。このフィールドは、内側クラッド領域における空気孔を防止するように見られ、このことは、前に検討したように低損失の点で有利である。このことは、主に内側クラッド領域に接触しない高屈折率の特徴を有するコア領域に起因している。

本発明の好ましい実施例では、外側コアは、外側クラッド領域のバックグラウンド材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料を含む。図１２には、外側コアに存在する多数の高屈折率特徴部を有するファイバーの一例が示されている。製造工数を低減するためには、更に外側クラッド領域内で低屈折率特徴部を使用することを回避することが望ましい。従って、図１２のファイバーは、第１高屈折率タイプのコア領域１２００と、このコアを囲む低屈折率特徴部１２０１の単一層と、コア領域１２００および低屈折率特徴部１２０１の双方を囲む高屈折率特徴部１２０２の単一層とから成っている。

コア領域の外側では、単一バックグラウンド材料１２０３しか存在しない。このバックグラウンド材料は、内側クラッド領域、外側コア領域および外側クラッド領域に対して同じである。バックグラウンド材料および低屈折率特徴部２０１と比較して、特徴部１２０２の屈折率が大きくなっていることにより、高屈折率特徴部の全体は、伝搬モードを支持できるコアとして自ら働くことができる。

外側コアは、高屈折率材料の環状領域１２０４からも形成できる。従って、これら２つのコア領域（これらは中心コア領域１２００および高屈折率特徴部１２０２の全体または環状領域１２０４）の各々は、異なるコアモードをサポートできる。これらコアモードは、ほとんどの波長で結合しなくなるが、比較的短い波長レンジにわたって、互いに結合するにすぎない。この短い波長レンジ内では、ファイバーにおけるモード分布は、劇的に変化し、ファイバーは、強力な分散率を示す。

このタイプのファイバーの定性的動作は、図１３に略図で示されている。図１３ａは、中心コア領域１２００しか含まないファイバー内でガイドされるモード、および外側コア１２０１（この外側コアモードは高屈折率特徴部１２０３の全体または環状領域１２０４によってサポートされている）しか含まないファイバー内でガイドされるモードの有効屈折率を波長の関数として略図で示している。これら２つのモード曲線は、正規化された波長、すなわち、λ_coupling／Λで交差するように見える。

この波長のまわりでは、２つのコアは、双方のコアを含む複合ファイバーに対し、互いに強力に結合する。結合波長において、例えば図１２に示されるような設計のファイバーでは、２つのコアで支持されたモードの有効屈折率は、上昇した退化を有する。すなわち、いわゆる回避された交差が生じる。このようにファイバーはλ_coupling／Λのまわりの波長で強力な負の分散率を呈す曲線１３０３に対応する基本モードで光をガイドできる。ファイバーは、曲線１３０４が示すように、ガイドされる第２モードをサポートできるが、モード１３０３で負の分散率を呈すのに、モード１３０４内で実質的なエネルギーを搬送する必要はない。

図１３ｂのファイバーは、最も強力な結合の波長（図１３に示された結合波長にほぼ等しい）よりも短い波長にて、中心コア内で光をガイドし、ファイバーは本例では負の分散率の傾きを有する負の分散率を呈する。これが、分散率補償ファイバーが一般に作動するのに好ましい範囲である。ピッチを変えることにより、結合波長を変えることができることを示すために、図１３の波長軸は、ピッチ（例えば２つの隣接する低屈折率特徴部１２０１の間の中心間スペース）に対して既に正規化されている。この図は、バックグラウンド材料１２０３として使用されている純粋シリカに対応する約１.４４４の屈折率を有する一様なクラッド領域の屈折率も示している。

バックグラウンド材料１２０３と比較して、コア１２００だけでなく、高屈折率特徴部１２０２の屈折率が大きくなると、双方のコアモードの屈折率がクラッドの屈折率よりも高くなるレジュームにおいて、結合波長が生じる。このように、結合および強力な分散率が得られるが、他方、ファイバーは、曲げ損失を受けにくくなる。長い波長では、双方のコアモードのモード屈折率は、クラッドの屈折率よりも低くなり得ることに注目することは有効である。その理由は、低屈折率特徴部１２０１がクラッドの屈折率よりも大幅に低い屈折率を有するからである。

しかし、従来の単一材料フォトニック結晶ファイバーの場合のように、コアモードはクラッドの屈折率よりも低いモード屈折率に対して良好にガイドできるが、これらのモードは、この場合、リーク損失を受ける。これらリーク損失は、一般に、伝搬モードをサポートするコア領域を囲む十分な数の低屈折率特徴部を設けることにより、単一材料フォトニック結晶ファイバーで小さくすることができ、外側クラッド領域は、図８のファイバーのように微細構造とすることができる。

一様な外側クラッド領域では、バックグラウンド材料１２０３よりも屈折率が大きい特徴部１２０２を使用することにより、結合波長におけるリーク損失の潜在的な問題を解消できる。２つのコア領域に異なる最大屈折率が存在すること、およびより低い最大屈折率を有するコア領域が、他のコア領域よりも長い特殊な延長部を有する点が利点である。

一例として、内側または中心コア領域（第１コアと称す）は１.４７の最大屈折率を有することができ、外側コア領域（第２コアと称す）は、１.４６５の最大屈折率を有することができる。第１コアは２つのコアの最小断面積を有し、よって、第１コア内でガイドされモードの屈折率の曲線が、第２コアによってサポートされるモードに対する屈折率曲線よりも、より急峻な傾きを有するように設計しなければならない。

負の群速度分散率の大きさは、種々のことによって決まる。２つのモード間の結合強度は、フィールドの重なりによって定量化できる。λ_coupling／Λ（ここでは２つの結合していないモードが交差する）では、２つのモードの分割は、結合強度に比例する。結合強度は波長に弱く依存しているだけである。この場合、モードを変えるのに結合が効率的となる波長範囲は、２つのモード曲線の傾きに大きく関連している。結合モード曲線の傾きをできるだけ異なるようにすると、有効波長レンジは狭くなり、（カーブした性質を有する）モードは、最も小さい可能な曲げ曲率を得る。すなわち、傾きができるだけ異なる時には、数値的に大きい群速度分散率が生じる。

本発明者たちは、結合コア構造の微細構造ファイバーも非線形用に有利であると認識した。ここでは、小さいコアを有し、１３００ｎｍ〜１７００ｎｍまでの波長レンジのように（このレンジは、負の波長分散率のレジーム内にある）広い波長レンジ（例えば約１５５０ｎｍ）にわたって０に近い分散率を有するファイバーを設けることが好ましい。

図１３を見ると、所定の波長でファイバーの寸法を小さくするには、結合波長を波長／ピッチのより小さい値に移動させることが望ましいことが分かる。従って、２つのコア領域が互いに近い最大屈折率を有し、２つのコア領域の面積が過度に異ならないことが望ましい。これとは異なり、外側コア領域が、クラッドの（有効）屈折率に近い有効屈折率を有することが好ましい。

本発明によれば、図１２に略示されているようなファイバーの多数の特徴が望ましい。

コア領域１２００は、最大屈折率Ｎ_co,1を有する。一般に、コアを形成するのにゲルマニウムまたは他のドーピング材料でドープされたシリカが使用される。コアの種々の屈折率プロフィルが望ましいが、一般に、ステップ屈折率プロフィルに近いプロフィルが望ましい。従って、一般にＮ_co,1は、約１５５０ｎｍのまわりの波長において、１.４４４よりも大きく、例えば１.４６よりも大きく、１.４７よりも大きいことが好ましい。

バックグラウンド材料１２４０は、Ｎ_co,1よりも小さい屈折率Ｎ_cl,2を有する。一般に、バックグラウンド材料は、約１５５０ｎｍの波長で、約１.４４４の屈折率を有する純粋なシリカであるが、１.４４４よりも低いＮ_cl,1の屈折率を下げるためのドーピング材料でドープされたシリカ、例えばフッ素でドープされたシリカガラスも好ましい。

屈折率、Ｎ_cl,1、直径ｄ_cl,1および２つの隣接する低屈折率特徴部の間の中心間間隙Λ_cl,1を有する低屈折率特徴部１２０１。一般に、これら低屈折率特徴部は空隙であるので、Ｎ_cl,1は、約１.０であるが、ダウンドープされたシリカから形成された低屈折率特徴部も好ましい。分散率補償用の低屈折率特徴部は、一般に約０.５Λ_cl,1から０.９Λ_cl,1までのレンジ内の直径ｄ_cl,1を有し、非線形ファイバー用ではｄ_cl,1は、一般に０.２Λ_cl,1から０.５Λ_cl,1までのレンジ内となる。

劣化作用、例えば偏光モード分散率、すなわちＰＭＤを低減するためには、すべての低屈折率特徴部を同一とし、等しく離間させることが望ましいことが多い。６以外の数の高屈折率は、本発明だけでなく、コア領域を囲む低屈折率特徴部の２つ以上のリングによってもカバーされる。

屈折率、Ｎ_co,2、直径ｄ_co、2、および２つの隣接する低屈折率特徴部の間の中心間間隙Λ_co,2を有する高屈折率特徴部１２０２。一般に、これら高屈折率特徴部は、ドープされたシリカガラスを含む。従って、約１５５０ｎｍの波長では、Ｎ_co,2は１.４４４より大であるが、純粋またはダウンドープされたシリカから形成された高屈折率特徴部も好ましい。分散率補償用の好ましい屈折率特徴部は、一般に、約１５５０ｎｍの波長で１.４４４〜１.４６０までのレンジ内のＮ_co,2および約０.１Λ_co,2から０.９Λ_co,2までのレンジ内の直径ｄ_co,2を有し、非線形ファイバー用では、ｄ_co,2は一般に同じ範囲内となる。更に高屈折率特徴部のアンサンブルが単一モードだけをサポートするようにするには、高屈折率特徴部のサイズは、低屈折率特徴部１２０１のサイズよりも小さいことが望ましいことが多い。

本発明者たちは、結合をできるだけ劇的にし、よって、分散率をできるだけ強力にするために、高屈折率特徴部の屈折率のプロフィルをできるだけステップ屈折率プロフィルに近似できることが有利であることを知った。劣化作用、例えば偏光モード分散率、すなわちＰＭＤを低減するには、すべての高屈折率特徴部を同一とし、同じように離間させることが望ましいことが多い。

これとは異なり、外側コア内の高屈折率特徴部のアンサンブルを、一様な高屈折率環状領域１２０４に置換してもよい。外側コア領域の全体または一部のいずれかであるかかる環状領域は、高屈折率特徴部のアンサンブルと同じ機能を有することができる。環状領域の幅、最大屈折率および屈折率プロフィルは、ファイバーにとってキーとなるパラメータである。６以外の数の高屈折率は、本発明だけでなく、コア領域を囲む低屈折率特徴部の２つ以上のリングによってもカバーされる。

第１コア１２００および（高屈折率特徴部１２０２から形成された）第２コア領域によりサポートされるモード間の結合を最適にするには、コア領域１２００からの２つの低屈折率特徴部の間を進む光が、高屈折率特徴部の影響を最も強力に受けるよう、高屈折率特徴部を配置することが望ましいことが多い。これを定量化するには、高屈折率特徴部の中心から描かれる第１ポリゴン１４００、および低屈折率特徴部の中心から描かれる第２ポリゴン１４０１を同心状とし、０.５（Ｎ_l／３６０°）（ここでＮ_lは低屈折率特徴部の数である）で示される角度だけ互いに回転することが好ましい。

従って、（図１４のように）６個の低屈折率特徴部を有するファイバーでは、第１ポリゴン１４００は第２ポリゴン１４０１に対して３０°だけ回転されており、双方のポリゴンは、中心が一致している。これとは異なり、第２ポリゴンを、第１ポリゴンと同様な配置としてよい。図１５に略図で示すように、外側クラッド領域１５０１は、別の材料、例えば内側クラッド領域または外側コアのバックグラウンド材料１５００と異なる屈折率を有する材料を含むことも好ましい。

分散率補償および分散率傾き補償だけでなく、非線形用の微細構造光ファイバーを提供するための上記設計アイデアは、米国特許第5,802,236号において、ジジオバンティ外によって提示されたアイデアと根本的に異なることに注目することが重要である。この米国特許では、伝搬モードをサポートできる第２コア領域は不利であると教示されている。

本発明に係わるファイバーの作動および可能性の一部をより詳細に示すために、図２ａに示されているようなファイバーの種々の設計パラメータについて説明する。

図１６は、図１２に略図で示された構造を有する、本発明に係わるファイバーのシミュレーションを示す。このファイバーは、次の設計パラメータを有する。第１コアは、（λ＝１５５０ｎｍで１.４４４の屈折率を有する純粋シリカと比較して、１.８９２％の屈折率変化に対応する）１.４７１の最大屈折率を有するステップ屈折率プロフィルおよび屈折率１.４４４のバックグラウンド材料（純粋シリカ）を有する。内側クラッド領域は、屈折率１.４４４のバックグラウンド材料および直径０.５Λの６つの空隙（ここでΛは最も近い２つの空隙間の中心間間隙である）を含む。第２コア領域は、屈折率１.４４４のバックグラウンド材料、および（純粋シリカと比較して１.０５５％の高い屈折率に対応する）屈折率１.４５９の６つの高屈折率特徴部を含む。外側クラッド領域は、一様であり、１.４４４の屈折率を有する純粋シリカを含む。このケースでは、外側クラッド領域は一様であるが、例えば曲げ損失を下げるために、種々のサブ領域を含んでもよい。

図１６から分かるように、ファイバーは、正規化された波長、すなわち、約０.３６のλ／Λにおいて、強力な分散挙動を有する基本モード１６００をサポートする。曲線１６０１は、第２コアによってサポートできるモードの有効屈折率を示し、曲線１６０２は、外側クラッド領域の屈折率を示す。ここで、正規化率Λを使用するように選択されていることに留意すべきである。

図１６におけるファイバーは、λ＝１５５０ｎｍの負の分散率動作をするのに約４.３μｍのΛを有する。これによって、先に述べたディジオバンティ外、およびバークス外の文献に開示されたコアサイズよりもかなり大きいコアサイズが得られる。更に、次に示すように、本発明に係わるファイバーによって示すことができる負の分散率は、上記ディジオバンティおよびバークスの文献に開示されているファイバーの場合よりもかなり大きくすることができる。

本発明に係わるファイバーを所定の仕様に合わせるために、種々の範囲のパラメータを注入することができる。次の図は設計パラメータを調節することによって（分散率、ＲＤＳおよびコアサイズのような）種々のファイバーの特性をどのようにチューニングできるかの例を示している。

本発明者たちは、負の分散率は、内側クラッド特徴部のサイズに大きく依存していることを発見した。図１７は、Λが４.０８μｍから４.４６μｍまでの範囲であり、内側特徴部が約０.３０から０.６５のｄ／Λの範囲のサイズの空隙である、図１６に示されているようなファイバーの分散率特性のシミュレーションを示す。

図から判るように、この分散率は、分散率最小値（最強の分散率）および所定の幅を有する特徴的なディップを有する。内側クラッド特徴部のサイズを変えると、最小分散率の値だけでなく、ディップの幅にも強力な影響があり、他方、最強の負の分散率の波長はわずかに変化するだけであることを知ることは、価値のあることである。図から判るように、従来の分散率補償ファイバーよりも大幅に越える負の分散率が実現可能である。

図１８は、内側クラッド特徴部のサイズを関数とする最強分散率の正規化された波長λ＊／Λの正規化された波長を示す（実線曲線）。この図は、特徴部のサイズｄ／Λを約０.２５〜０.７０まで調節することによって、λ＊／Λを約０.３４から０.３８５に変えることができることを示している。約１５５０ｎｍの波長で最強の分散率が生じるには、この値は、約４.０３μｍから４.５０μｍまで変化するΛ（点線の曲線）、および約１.０μｍから３.２μｍまでの範囲のｄに対応する。

これらΛの値は、コア１２００内の高屈折率特徴部と空気孔１２０１との間を相対的に大きく分離させる。ファイバーの中心から空気孔１２０１の中心までの距離は、Λと類似するので、上記分離距離は、ｓ₁＝Λ−ｄ−ｄ_co,1によって示される。ｄ／Λが、０.２５から０.７０まで変化し、ｄ_co,1が０.５Λから０.８Λまで変化すると、分離距離ｓ₁は１.２μｍまで変化する。

本発明の範囲内にある他の設計では、本発明に係わる種々のファイバー例から推定できるように、分離距離をより大きくすることができる。ゼロでない分離距離ｓ１は、後の段階でより詳細に説明するように空気孔に関連する潜在的損失を下げることを条件に、重要な技術的利点を与える。

本発明に係わるファイバーの別の重要な特徴は、第１コア１２００と第２コア（高屈折率特徴部１２０２またはリング状要素１２０４のアンサンブル）との間の分離距離が、比較的大きいことである。この分離距離は、本願の種々の例から明らかなように、４.０μｍよりも大きいΛよりも、一般に大きくなっている。この利点は、第２コアの比較的大きい直径で明らかである（この直径は、ファイバーの中心から第２コア領域の中心（例えば第２コアの特徴部８０２、１２０２のうちの１つの中心またはリング状領域１２０４の中心）までの断面における径方向の距離として定義される）。

図面における種々の実施例に示されているように、本発明に係わるファイバーの種々の例において、この直径は、一般に１０μｍ〜２０μｍのレンジ内にある。後に説明するように、高次のモードで作動するファイバーに対しては、より大きい直径が望ましい。上記分離距離および直径は、国際公開特許出願第WO01/98819号に開示されているファイバーよりもかなり大きくなっていることに気づくことが重要である。上記特徴は、光が実質的に第1コア領域だけに結合できるよう、（スプライシングを含む）より簡単な内部結合をするために２つのコアを分離する上で有利である。

分散率を補償することが望ましい標準伝送ファイバーに対し、スプライシングを行う場合、第２コアが伝送ファイバーのコア直径よりも大きい直径を有することが好ましい。代表的な伝送ファイバーは、約８μｍのコア径を有し、ファイバースプライスにおける第２コアへの結合を防止するには、第２コアの直径を、８μｍより大とし（好ましくは１０μｍより大とし）、もって、二重コアファイバーの第１コアの中心が伝送ファイバーのコアの中心に整合する時に、伝送ファイバーのコアとの重なりが制限または無視できるようにすることが望ましい。

更に、前の結合損失を低減するためには、第１コア、および、重要なことにモードに適合するには、第１コアの高屈折率特徴部が、伝送ファイバーと分散率補償ファイバーとの間に挿入された中間ファイバーではなく、伝送ファイバーのコアのサイズに近いサイズを有することが好ましい。

従来技術では、コアサイズに合わせるように、伝送ファイバーと分散率補償ファイバーとの間に、伝送ファイバーよりも小さいコアサイズの中間ファイバーが挿入されていることが多い。一般に、中間ファイバーは、直径が約８〜９μｍのコアを４μｍまでのコアに適合できる。従って、約４μｍ〜８μｍの直径を有する第１コアと、９μｍよりも大きい第２コア直径を有する二重コア分散率補償ファイバーを実現することが望ましい。本願から明らかなように、かかる特徴は、本願に係わる多数のファイバーの特徴である。

本明細書に開示したファイバーのために、比較的大きい寸法にしたことにより、非線形作用を小さくするための比較的大きいＭＦＤ、より大きい寸法の微細構造ファイバーおよび対称的特徴部の配置に対して、一般に小さい複屈折が生じる時の低いＰＭＤ、より大きい寸法が第１コアにおいてガイドされる光に対し、第１クラッド領域の空気孔において、小さいフィールド強度を提供する際の小さい損失を含む、促進された内部結合とは別の、本願に記載したいくつかの重要な技術的利点を提供できる。より強力な分散率が得られるのと同時に、本発明に係わるファイバーに対して、これら技術的利点の１つ以上を得ることができる。

図１９は、約０.２５〜０.７０のｄ／Λからサイズが変化する内側クラッド特徴部を有する、本発明に係わるファイバーにおける最小分散率（最強の負の分散率）の値のシミュレーションを示す（正規化された分散率は実線−右軸線で表示されている）。約１５５０ｎｍで作動するために、約−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから、−１００００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きい値に分散率を変えることができる（点線曲線−左軸線）。上記のように、かかる分散率の特徴は従来の光ファイバーよりもかなり強力である。

図１７から分かるように、負の分散率のディップ現象の幅は、内側クラッド特徴部のサイズに大きく依存している。一般に、内側特徴部のサイズが大きくなる結果、分散がより強力となり、ディップの幅がより狭くなる。図２０では、内側クラッド特徴部のサイズを関数とする分散率のディップの幅△λがシミュレートされている（正規化された幅△λ／Λが実線（右軸線）で示されており、λ＝１５５０ｎｍで作動するために絶対幅△λが点線（左軸線）で示されている）。幅は、分散率の数値の全幅の半分の最大値（ＦＷＨＭ）として決定される。図から分かるように、３０ｎｍよりもＦＷＨＭ値に対し、約０.４５以下の特徴部のサイズｄ／Λを有するように、ファイバーを設計すべきである。

図２１は、ｄ／Λ＝０.４およびΛ＝４.２１４μｍを有する、本発明に係わる別のファイバーのＲＤＳ値および分散率の計算値を示す。図から判るように、この図は１５５０ｎｍの波長における−５００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きい強力な負の分散率だけでなく、約０.０３ｎｍ^-1の大きいＲＤＳ値を示している。かかるファイバーは、分散率補償および分散率傾き補償に良好に適している。図２２および２３は、ｄ／Λ＝０.５およびｄ／Λ＝０.６を有するファイバーも同様な結果を示している。

図２４は、本発明に係わるファイバーの別の例を示す。この図では、外側コアは一様な材料である。この図は図１２の前に説明したファイバーに類似するファイバーの動作を示す。このファイバーは、約０.２８のλ／ａでの基本モード２４００だけでなく、約０.１のλ／ａにおける高次のモードの双方の急激なカットオフを示している。ここで、ａは、コア内の高屈折率特徴部の半径である（この第１高次モードは、ライン２４０３によって示されている）。

この挙動は、本願で開示された他のタイプのファイバーの特徴でもある。λ／ａ＝０.１のカットオフを有する高次モードは、第１コアによってサポートされたＬＰ１１モードに対応している。このモードは、分散率補償用に利用できる、約λ／ａ＝０.１の強力な負の分散率を示す。従って、所定の波長で作動するには、ファイバーの構造上の寸法は、高次モードで作動するよりも、約０.２８／０.１０＝２.８倍大きい値とするべきである。約０.１のλ／ａの動作は、約１５５０ｎｍの波長における動作をするための約１５μｍの値に対応する。

この結果、コアサイズは、基本モードで作動する前記ファイバーのコアサイズと比較してかなり大きくなる。更に、高次モードのカットオフは基本モードと比較して、高次のモードに対してより急激となるように見えるので、より強力な負の分散率さえも得られる。

単一モードの分散率補償ファイバーでは、λ＝１.５５μｍは、約５.５μｍのａ値を決定し、より高次のモードの分散率補償ファイバーでは、約１５μｍのａ値が支配的である。

本発明によって開示される別のファイバー構造用の高次モードの分散率補償ファイバーにも関係しており、当然、自然に寸法もスケーリングし、単一モードの分散率補償用の設計から、高次モードの分散率補償に変換するのに、設計パラメータ間の関係を変えることができる。

図２５は、本発明に係わる分散率補償ファイバーの別の略式例を示す。このファイバーは、ファイバーの中心に設けられた第１コア領域２５００と、低屈折率特徴部２５０１およびバックグラウンド材料部２５０２を備える内側クラッド領域（第１クラッド領域）と、第２コア領域２５０３と、外側クラッド領域２５０４（第２クラッド領域）とを特徴とする。

第１コア領域２５００は、このコアが内側クラッド領域２５０１内の特徴部に接触するような寸法を有する。このタイプのコアは、国際公開特許出願第WO01/98819号において、ファジャルド外によっても開示されている。第１コア２５００は、特徴部２５０１だけでなく、内側クラッド領域のバックグラウンド材料２５０２の屈折率よりも大きい屈折率を有することを特徴とする。

第２コア２５０３は、（図２５に示されるように）一様であるか、または（例えば図１３に予め説明したように）多数の微細構造特徴部を含むことができる。第２コアは、内側クラッド領域の屈折率と比較して、より高い屈折率を有し、第１コアの最大屈折率と比較して、より低い屈折率を有する材料を含む。好ましい実施例では、内側クラッド２５０２のバックグラウンド材料は、第２コア２５０３の屈折率と同じである。このケースでは、２５０２と２２０３の材料は、純粋シリカまたは１つ以上の屈折率増加ドーパント、例えばＧｅを含むシリカのように同一でよい。

分散率補償ファイバーにおける重要な問題は、これらファイバーの曲げ損失にある。本発明者たちは、本発明に係わる多数のファイバーを分析し、第２コアの断面のサイズ（または第２コアを形成する高屈折率特徴部の全体の場合の第２コア内の高屈折率特徴部の総面積）に関連する設計パラメータが重要であることを発見した。

このパラメータは、図２６および図２７を使って実証されるように、ファイバーの曲げ損失を下げるのに重要である。まず図２６を見ると、このファイバーは、１.４６１の屈折率を有する第１コアを特徴とし、内側クラッド領域は、直径ｄを有する６つの空気孔を含む。内側クラッド領域のバックグラウンド材料は、外側コアの材料に類似し、１.４４４の空気孔（純粋シリカ）を有する。外側クラッド領域は、１.４３７の屈折率を有するシリカを含み、このシリカは、例えばシリカをＦドーピングすることによって得られる。

図２６内のファイバーは、Ｒと表示された内側クラッド領域の外径、およびＲ₁と表示された第２コアの外径を有する。このファイバーは、Ｒ₁／Ｒ＝２およびｄ／Ｒ＝０.３７を有する。図２６には、ファイバーの作動のシミュレーションが示されている。この図は、正規化された波長λ／２Ｒを関数とするファイバーの種々のモードの有効屈折率を示す。曲線２６００は、コア領域内にガイドされる基本モードを示し、曲線２６０１は、ファイバーによってサポートされるが、必ずしもエネルギーを搬送した高次モードを示し、曲線２６０２は、外側クラッド領域の屈折率を示す。この図は、曲線２６００が約０.９の正規化された波長で強力な分散率挙動を有することを示している。この分散率挙動は、曲線２６００を曲げることにより顕著となる。このことは、ファイバーは、約０.９の正規化された波長で強力な負の分散率を呈することを示しているので、ファイバーは、原則的には分散率補償用に使用できる。

しかし、このファイバーのために検討すべき重要な問題がある。この問題は、曲線２６００と２６０２との間の屈折率の差に関連している。これら２つの曲線は、強力な分散率挙動の波長レジーム内に相対的に小さい差を有する（この特定例では、最強の分散率の波長において約０.００１以下である）。このような小さい差は、曲線２６００に対応するモードは強力分散レジーム内に強力に閉じ込められず、大きい曲げ損失を受け得るという否定的な効果を有する。

本発明者たちは、第２コアを注意深く設計することにより、より詳細にはこの領域の断面の面積を増すことにより、またはこの幅を効果的に広くすることにより、曲げ損失の潜在的な問題を解決できると認識した。

図２７に示すように、本発明者たちは、２を越える、例えば約４を越えるＲ₁／Ｒに対し、（図２６内の２６００と比較すべき）曲線２７００の強力分散挙動を、外側クラッド領域２７０２の屈折率よりも大きくし、ファイバーの曲げ損失を低下させることができることを発見した。従って、第２コアのクラッド領域の外径を、内側クラッド領域の外径（この径は２Ｒと定義される）よりも２倍大きく、約４倍大きくすることが好ましい。

当然ながら、当業者であれば、強力分散レジームの正しい位置は、ファイバーを構成する種々の材料の屈折率だけでなく、ファイバー内の種々の微細構造および領域の形態を含む多数の設計パラメータ（特にサイズ、形状および配置）に応じて決まることが理解できると思う。

次に、図２７ｂのファイバーに対して得られる分散率を検討する。図２８は、正規化された分散率（実線の曲線）を示し、ここで、正規化のためにファクター２Ｒ使用されている。図２８は、基本モードの有効モード面積（点線曲線）も示している。ここから判るように、有効面積は、負の分散率レジームに達すると、強力に増加する（ファイバーは、分散率ディップの短い波長側で作動すべきであることに気づかなければならない）。有効面積の大きい増加は、最小分散率波長よりも長い波長において、第２コアに基本モードが結合することに寄与している。

この段階では、図２８のファイバーと内側クラッド特徴部に接触しないコアを有する、前に検討したファイバーの１つとを比較することが有効である。

図２９ａは、図１２ａに示されるような設計のファイバーにおける基本モードの分散率および有効面積を示す。図２９ａでは、正規化ファクターΛ（内側クラッド領域における孔の中心間間隔）が使用されている。設計パラメータの絶対値を使った、より直接的な比較をするために、約λ＝１５５０ｎｍでの分散率補償をするために、図２８ｂおよび２９ｂの２つのファイバーを設計できる。

図３０は、図２８、点線の曲線３００１および図２９ｂ（実線の曲線３０００）のファイバーの基本モードの有効面積を示す。この図から明らかなように、双方のファイバーは、約１５５０ｎｍの波長で１５μｍ²よりも大きい有効面積を示し、実際には、双方のファイバーによって２０μｍ²よりも大きい値が示される。この値は、従来の分散率補償ファイバーに匹敵するが、前に説明しディジオバンティ外およびバークス外の文献に開示されているファイバーよりも大幅に大きい。

次に、本発明に係わるファイバーの分散率を検討する。図３１は、従来の分散率補償ファイバーだけでなく欧州特許第1118887号において、ハセガワ外によって開示されたファイバーも使って得られる値よりもかなり大きい、約１５５０ｎｍでの負の分散率を示す。従って、本発明は、従来の分散率補償ファイバーに匹敵する有効面積を有し、大幅に大きい負の分散率を有する新規な分散率補償ファイバーを提供できる。

内側クラッド特徴部に直接接触する高屈折率コアを有するファイバーと、内側クラッド領域から離間した高屈折率コアを有するファイバーとを更に比較するために、図１３は、後者のケースでより強力な分散率が得られることを示す。さらに重要な問題は、負の分散率の波長で、コア内およびそのまわりで、モードフィールド分布が生じることである。

図２８ａおよび図２９ａを見ると、図２８ｂ内のファイバーでは、約０.８λ／２Ｒに対し、図２９のファイバーでは、約０.３６のλ／Λに対し、負の分散率が生じることが判る。約１５５０ｎｍの動作をすると、約１.９μｍの２Ｒ、および約４.３μｍのΛが生じる。従って、図２９ｂにおけるファイバーでの内側クラッド特徴部は、図２８のファイバーの内側クラッド特徴部と比較して、ファイバーの中心からかなり離間して位置する。双方のファイバーは（図３０に示されるように）約１５５０ｎｍの波長でほぼ同様な有効面積を有するので、ガイドモードと内側クラッド特徴部とのフィールドの重なりは、図２８のファイバーと比較して、図２９ｂのファイバーではかなり小さくなる。

一般に、内側クラッド特徴部は、空気孔であり、空気孔に寄与する潜在的損失機構を低減するには、空気孔内のフィールドの値を制限することが望ましい（この損失は、例えば空気孔内のＯＨ成分からの吸収損失または空気孔の表面の粗さからの散乱損失となり得る）。ＰＭＤを下げるケースでも、空気孔をモードフィールドからできるだけ離間させることが望ましい。その理由は、空気孔とバックグラウンド材料との間の屈折率のコントラストが大きい結果、大きな偏光効果が生じ得るからである。

これらの理由から、第１コアが内側クラッド特徴部からアイソレートされた高屈折率特徴部を含む、本発明に係わる分散率補償ファイバーを設けることが好ましい。第１コア特徴部は、約０.７Λ以下の直径を有することが好ましい。しかし、別のケースでは、モードフィールドと内側クラッド特徴部との重なりをできるだけ大きくすることが望ましい。このケースは、内側クラッド特徴部内の材料を一方向または別方向に変えることができる（例えば非線形の光学的、音響−光学的、または熱プロセスをダイナミックに使用する内側クラッド特徴部の屈折率を変えることにより、別の機構を、ファイバーの物理的加圧または曲げとすることができる）、チューニング可能な分散率補償ファイバーに対するケースとなり得る。このことは特に、内側クラッド特徴部内にポリマーを含む、本発明に係わる分散率補償ファイバーに対して特に興味深いことである。

前に説明したように、必要な分散率補償効果を得るのに多数の可能性が存在する。次に、本発明に係わるファイバーの多数の別の例について示す。

図３２には、望ましいファイバーの好ましい実施例が略図で示されている。ここでは、微細構造外側クラッド領域３２０３を形成するのに使用された空気孔よりも密に配置された空気孔３２０２を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた、ドープされた中心コア３２０１を有する分散補償のための微細構造ファイバーの断面が示されている。

内側クラッド領域と外側クラッド領域との間において、環状セグメント３２０４においてより高い屈折率が得られる。この環状セグメントでは、（外側クラッド領域の空気充填部分と比較して）空気孔が除かれている。空気孔の間隔をより密にすることによって、有効屈折率が望ましいように低下できるが、現在のタイプの設計は製造上の見地から、より簡単となっていることに留意すべきであり、その理由は、空気孔間隔の制御およびそれらのサイズの制御の双方によってどのように同じ効果が得られるかが示されているからである。

図３３には、本発明に係わるファイバーの更に別の好ましい実施例が示されている。この実施例では、微細構造の外側クラッド領域３３０３を形成するのに使用された空気孔よりも密に配置された空気孔３３０２を含む環状内側クラッド断面により囲まれた、ドープされた中心コア３３０１を設けることによって、分散率補償のための微細構造ファイバーの断面が実現されている。

この実施例は、図３２に示された例に従ったものである。しかし、前の実施例と比較して、外側コア領域３３０３では、別の空気孔が除かれているので、有効屈折率をより大きくすることが可能となっている。図３２および図３３と比較し、次のように差異を定めることができる。

図３２に示されたファイバー構造は、微細構造断面（この断面では、空気孔の間隔が外側クラッドの間隔よりも大きくなっている）によって形成された外側環状コア断面を有するが、他方、図３３に示された構造は、固体材料によって形成された外側コア領域を有する。

これらの例は、設計の可能性の一部しか示しておらず、本発明で特定されるパラメータに従う最適設計は、前に述べたようにファイバーの中心に一致する中心を有する高屈折率特徴部、または環状要素を使用して、空気孔のサイズおよび間隔だけでなく、バックグラウンドのドーピングも使用できる可能性を含むことに留意すべきである。外側コア領域は、例えば図３４に示すように、多数の個体の高屈折率特徴部３４００を含むことができるし、また図３５に示すように、外側クラッドバックグラウンド材料の屈折率よりも高い屈折率を有する一様な環状領域３５００でもよい。

これまでに示された本発明の例では、微細構造の外側クラッド領域は、バックグラウンド材料内に配置された、密にパックされた空気孔として示されている。所望する光学的特性を得るのに、別の空気孔分布も使用できることを強調すべきである。

空気孔のかかる配置例としては、四角形構造、ハニカム構造、またはカゴム（Ｋａｇｏｍ≡）構造体がある。しかし、更に別の可能性も存在する。図３６には、１つの好ましい実施例が略図で示されている。この実施例では、本発明に係わる微細構造ファイバーの断面が示されている。この好ましい実施例では、外側クラッド領域は同心円に設置された空気孔３６０４によって形成されている。

このファイバーは、同心状に配置された空気孔３６０２を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた、ドープされた中心コア３６０１を有する。内側クラッド領域と外側クラッド領域との間には、第２コア領域３６０３が示され知得る。この特定の例では、一様材料（例えば純粋シリカまたはゲルマニウム、フッ素または材料によってドープされたシリカ）によって第２コア領域が形成されているが、この領域は、低または高屈折率特徴部を含む微細構造によっても実現できる。

有効屈折率の使用に合わせるのに使用される空気孔は、必ずしも断面が円形でなくてもよい。図３７には、本発明に係わるファイバーの好ましい実施例が略図で示されている。図３７ａは、外側クラッド領域が同心状に配置された空気孔３７０４により形成されており、内側クラッド領域が断面が円形でない空気孔３７０２によって形成された、本発明に係わる微細構造ファイバーの断面を示す。

本発明の前に説明した実施例と同じように、ファイバーは、環状内側クラッド断面によって囲まれた、ドープされた中心コア３７０１を有する。内側クラッド領域と外側クラッド領域との間には、第２コア領域３７０３が示されている。図３７ｂは、円形でない空気孔３７０６を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた、ドープされた中心コア３７０５を有する更に別の好ましい実施例を示している。内側クラッド領域と外側クラッド領域３７０８との間には、第２コア領域３７０７が示されている。

標準ファイバーと微細構造ファイバーとのこのような差異を更に示すために、図１〜図３に示されるような標準ファイバーと、微細構造ファイバーとの間の標準的な屈折率の類似を使って、不可能であると予想される設計における大きい負の分散率を有するモードの可能性の説明に移る。

まず、図８に示されているような中心コア構造を使用する。ドーピング材料が、シリカの屈折率よりも低い屈折率を有する材料を形成すると仮定する（この効果を得るのに、フッ素を用いてドーピングを行うことができる）。内側クラッド領域を囲むのは外側シリカコアであるが、外側クラッド領域は、ピッチの小さい微細構造クラッド領域である。従って、（図１〜図３に示されるような）コア領域の標準的な図によれば、内側コアは外側コアの屈折率よりも低い屈折率を有する。

従って、この図によれば、基本モードの二次モードは、タイヤガラヤン外により、ＩＥＥＥフォトニクステクノロジーレターズ第８巻１５１０〜１５１２ページ、１９９６年に示唆されている設計と比較して場所を交換する（短い波長では、外側コアに基本モードが存在し、長い波長では内側コアに基本モードが存在する）。このことは、ファイバーの性能に有害な作用である。その理由は、タイヤガラヤン外は中心コアが高屈折率となっていることを示唆しているからである。

しかし、本発明者たちは、中心コア領域がファイバーの最高屈折率材料を含まないことも好ましいと認識した。図３８は、有効コア屈折率３８０２（この屈折率は、内側コアおよび内側クラッド領域に対応するハニカム構造の屈折率である）およびクラッド領域の屈折率３８０１を示す。コア屈折率３８０２は、クラッド領域の屈折率３８０１を横断するように見えるが、この屈折率は、大きい負の傾きを有する。これによって、外側コアの有効モードの屈折率が、外側クラッド領域の有効屈折率に近くなることを保証するように、外側コアのシリカ領域が十分小さいことを条件に、所望する分散率特性を有する基本モードを設けることが可能となっている。

内側クラッド領域の孔間距離（内側クラッド領域における孔間距離は、外側クラッド領域の孔間距離の３倍である）と比較し、外側クラッド領域における孔間距離を小さくしたことにより、コア領域および内側クラッド領域における大きい孔の屈折率が低いにも拘わらず、このコアの屈折率とクラッド領域の屈折率を交差することが可能となっていることに注目されたい。

次に、本発明の別の特徴について説明する。周期的に変化する屈折率を有する微細構造クラッド構造体は、フォトニックバンドギャップのポテンシャルを有する。これらバンドギャップは、屈折率領域において光の伝達を認めない周波数領域である（例えばバルコウ外著、光ファイバー通信会議、ＦＧ５−１、１１７〜１１９ページ、１９９９年参照）。従って、周期的に変化する屈折率を使用することにより、低屈折率のコア領域内で光をガイドすることが可能となっている。

このことは、中空コア内でも光のガイドが可能であることを、理論的（ブレング外著、オプティックレターズ第２５巻、９６〜９８ページ、２０００年）および実験的（クレガン外著、サイエンス第２８５巻１５３９〜１５３９ページ、１９９９年）に証明されているが、その結果は、標準的な光ファイバーの理論によっては説明できない。他方、標準ファイバーは、常にコア領域がより高い屈折率を有し、クラッド領域がより低い屈折率を有することを常に要求している。

本発明者たちは、クラッド領域の有効屈折率よりも低い有効屈折率を有する負の群速度分散率を有するガイドされた基本モードも有することができることを認識した。標準的なファイバー技術によれば、かかるモードは、ガイドできないことを強調することが重要である。

フォトニックバンドギャップファイバーの理論からは、クラッドの有効屈折率よりも低いモード−屈折率を有するモードは、特定の波長におけるフォトニックバンドギャップ内にガイドされたモードの伝搬定数がある場合にしかガイドできないことは周知となっている。大きい数値の群速度分散率を有する基本モードが存在するフォトニックバンドギャップファイバーを作成できることは知られていない（かつ自明ではない）。本発明者たちは、これを得る方法について認識した。

上記設計の場合のように、基本モードを得るには、二重同心コア構造が必要である。主に長波長では外側コア領域において、短波長では、内側コア領域において、基本モードをガイドすることも必要である。上記ファイバーの場合のように、２つのポテンシャルモードの間の位相マッチングが生じる時に、波長を関数とするモード−屈折率の傾きが、２つのモードの間で大幅に異なっている場合に限り、基本モードは、大きい負の群速度分散率を示す。このことは、前のファイバーのケースと類似する。しかし、フォトニックバンドギャップガイドファイバーにおいて、このような特徴を得ることができるコアの設計は、全く異なることになる。

次に、図３９に略図で示された設計について検討する。この外側クラッド領域は、周期格子（図示された例ではハニカム格子）におかれた空気孔３９０４から成る。これらの孔は、バックグラウンド誘電材料３９０３、例えばシリカ内に分散率されている。大きい空気孔３９０２は、前の設計の内側クラッド領域に対応する。これらの孔は、長波長で中心コア領域にガイドモードが生じないよう、長波長において中心コア領域の有効屈折率を下げるように働く。より短い波長では、モードは、フォトニックバンドギャップ内でガイドされる状態となる。このことは、中心孔３９００がなく、高屈折率リング３９０１が存在していても生じる。３９００および３９０１の目的については、後に説明する。

図４０に示す設計では、外側の低屈折率コア領域が含まれる。このコア領域は、最も内側の３つのハニカム内に空気孔４００５を追加することによって形成される。この領域は、標準ファイバー内のコアとしては働かないことに留意されたい。その理由は、外側コア領域の有効屈折率を効果的に下げたからである。図４０では、外側クラッド空気孔４００４、バックグラウンド材料４００３、内側クラッド空気孔４００２、高屈折率リング４００１、および中心空気孔４０００は、図３９に示されたそれぞれに対応している。

図４１には、図４０に示す基本設計のファイバーで得られる有効屈折率が示されている。頂部には、外側クラッドの有効屈折率４１００が存在する。このことは、基本モードが数値的に大きい負の群速度分散率（より短い波長では、屈折率がガイドされたモードが存在するが、これらモードは、簡潔にするため示されていない）を示す波長では、微細構造内で屈折率のガイドされるモードが存在しないという事実に対応する。

４１００の下には、フォトニックバンドギャップエッジ４１０１および４１０２がある。屈折率がガイドされるモードではない任意のガイドモードは、２つのフォトニックバンドギャップエッジが、クラッド内での伝搬を認めないインターバルを構成するので、これらギャップエッジの間には、あるモード−屈折率があるはずである。

図３９に示すような微細構造ファイバー構造は、４１０５に示すようなモード−屈折率を有する。中心空気孔４０００、および外側クラッドのバックグラウンド屈折率と比較して、高い屈折率を有するリング４００１の目的は、４１０１および４１０２により、できるだけ急な境界が定められるフォトニックバンドギャップを横断するモード−屈折率４１０５を得ることである。短波長では、モード−屈折率は、フォトニックバンドギャップ４１０１の頂部に進入し、次に波長が長くなるについれてバンドギャップを通って降下する。

他方、追加空気孔４００５によって形成された外側コア領域しか有しないファイバーは、４１０６のように働くモード−屈折率を有する。このモード−屈折率は短波長でフォトニックバンドギャップ４１０２の底部に進入し、次に波長が長くなるにつれてバンドギャップを通って上昇する。したがって、これら２つのタイプのコアは、フォトニックバンドギャップを全く異なるように横断するモードを発生させる。したがって、２つのモードの波長を関数とするモード−屈折率の傾きは、これらモードが同じモード−屈折率を有する時（これらが位相マッチングされた時）、全く異なる。

図２６に示すように、これら２つのコアを組み合わせると、屈折率−ガイド設計に関して説明したのと同様の交差を防止した動作が生じる。基本モードは有効屈折率４１０３を有するが、（エネルギーを搬送する必要のない）第２モードは有効屈折率４１０４を有する。４１０３の曲率は、数値的に大きい負の群速度分散率に対応し、一方、４１０４の曲率は、数値的に大きい性の群速度分散率に対応する。これら２つのモード４１０３および４１０４の傾きは数値的に大きい群速度分散率を有する波長と異なる波長において、２つのコアモード４１０５および４１０６の傾きに向く傾向があることに留意されたい。

数値的に大きい群速度分散率を有する波長領域では、モード４１０３のエネルギーは、波長が長くなるにつれ、内側コア領域４００１から外側コア領域４００５へ移動する。これに対応し、モード４１０４のエネルギーは、波長が長くなるにつれ、外側コア領域４００５から内側コア領域４００１へ移動する。

本発明者たちは、群速度分散率のために屈折率をガイドするファイバー構造と比較して、図４０に示されているような設計には、多数の利点があることを認識した。４１０２の負の傾きが、４１０６の負の傾きよりも大きいことが利点である。このことは、基本モードが大きい負の群速度分散率を呈する時に、基本モード４１０３のモード−屈折率が、フォトニックバンドギャップの底部の近くにある場合、モード４１０４を抑制するように働く。

４１０４のモード−屈折率は、上部フォトニックバンドギャップエッジ４１０１の近くにある場合の波長で、モード４１０４の正の群速度分散率が生じるように、図４０に示された構造に類似する構造のファイバーを設計できることも利点である。これによって、４１０４の正の群速度分散率を利用できるように、基本モード４１０３を抑制するように働く。従って、大きい正の群速度分散率を呈するように、図４０に示された構造を有する微細構造ファイバーを設計できることが利点である。このことは、負の群速度分散率を有するファイバーシステムがより一般的となり、例えばファイバーシステムにおける自己位相変調を低減する場合、重要性が増すと期待される。

分散率補償のために、フォトニックバンドギャップ効果により、光をガイドするファイバーを利用することが好ましいと、本発明者たちは認識した。フォトニックバンドギャップ効果によって光をガイドするファイバーは、一般に正の分散率を有するので、当業者には、このことは驚きとして見えるかもしれない。しかしながら、二重同心コア構造を使用すると、負の群速度分散率を有する基本スーパーモードを得ることが可能となる。

本発明者たちは、フォトニックバンドギャップ効果により光をガイドする二重同心コアファイバーは、従来技術で可能であった群速度分散率よりも、大きい数値の群速度分散率を得ることができると認識した。

図４１に示すように、群速度分散率の大きい値は、４１０５が４１０６に交差する波長の近くに生じる。曲線４１０５は、外側コア４００５を省略した時の中心コア４００１内のガイドモードのモード−屈折率として見え、４１０６は、それに対応して、中心コア４００１を省略した時の外側コア４００５内のガイドモードのモード−屈折率として見ることができる。

群速度分散率のために、二重同心コアを使用すると、得ることができる群速度分散率の値は、４１０５および４１０６に対応するモード−屈折率を有するガイドモードの群速度の差に直接リンクしている。４１０５に対応する群速度が最小となり、他方、４１０６に対応する群速度が、所定のモード−屈折率β／ｋに対して最大となる時に、この差は最大となる。

シリカ−空気ファイバーにおけるガイドモードに対して得ることができる群速度を研究するために、当業者によって知られており、理解されている次の式を適用できる。

ここで、νｇは、群速度であり、ｃは、光の真空内速度であり、β／ｋは、モード−屈折率であり、Ｅは、電界であり、Ｈ＊は、共役磁界であり、ｎは、所定場所における材料の屈折率であり、Пは、モードが存在する場所の横断面であり、ｚは、ファイバーの長さ方向である。

一例として、ファイバーがｎ＝１（空気）およびｎ＝１.４５（シリカ）を有する材料から成ると仮定すると、上記式を次のように書き換えることができる。

この式は、ガイドモードの群速度がモード−屈折率、すなわちβ／ｋだけでなく、空気内で伝搬するモーダルパワーに対して、シリカ内で伝搬するモーダルパワー量に応じて決まることを示している。より詳細に説明すると、シリカ内に存在する次のモーダルパワー

の相対量ｆｓｉｌｉｃａ、すなわち

を使用して、下記の式のように、所定モード−屈折率にてガイドモードに対する群速度を計算できる。

この式から、シリカ／空気内で可能な最低群速度を有するガイドモードは、いずれもシリカで伝搬するパワーを有することが判る。かかるモードは、下記の式で示される群速度を有する。

可能な最大群速度は空気内で伝搬する、できるだけ多い電界を有するモードに対応する。モード−屈折率が１未満であると、この値は、空気内で伝搬するすべてのパワーを有するモードに対応する。かかるモードは、下記の群速度を有する。

モード−屈折率が１より大であると、最大群速度は、下記のようにモードの位相−速度に等しい。

ガイドされたモードの群速度分散率ＧＶＤを、次のように記載できる。

ここで、λは、モードの自由空間波長である。従って、逆群速度１／ν_gをモード−屈折率β／ｋの関数として示すことにより、所定のモード−屈折率に対して得られる群速度の値を定性的に推定できる。

図４２には、かかるグラフが示されている。このグラフでは、４２０１はシリカだけで伝搬するモードの逆群速度を示し、４２０２は、可能な最大群速度で伝搬するモードを使用する。４２０３は、４２０１から引いた４２０２であるので、４２０３は、ファイバーのキロメートル当たりの計測モード４２０１と高速モード４２０２との間の伝搬時間差（単位ピコ秒、ｐｓ）を示す。

曲線４２０３は、明らかにモード−屈折率β／ｋが低下するにつれ、伝搬時間差が大きく増加することを明らかに示している。この伝搬時間差は結合されたコア領域を使用することによって得ることができるの最大群速度分散率ＧＶＤの目安でもあるので、曲線４２０３は、分散率補償のためにモード−屈折率β／ｋを小さくすることが有利であることも示している。このことは、フォトニックバンドギャップ技術を使用することによって可能であるので、曲線４２０３は、群速度分散率に対するフォトニックバンドギャップ効果により、光をガイドするファイバーを使用することが好ましいことを示している。従って、本発明は、フォトニックバンドギャップを呈するクラッド構造を有するフォトニックバンドギャップ決勝ファイバーもカバーしている。

本発明に係わるファイバーが、高次モードで光をガイドするファイバー用途に対して、本発明を利用できることに注目することも重要である。高次モードの分散率は、基本モードの分散率よりも強力となり得る。負の分散率とは別に、特殊なケースとして本発明に係わるファイバー内の高次モードは、極めて高い正の分散率を呈することがある。

伝送距離にわたって、負の分散率を有する光ファイバー通信システム用の分散率補償方式のために、高次モードで光をガイドし、正の大きい分散率を有するかかるファイバーを使用できる。従って、本発明は、高次モードで光をガイドする分散率補償ファイバーもカバーするものである。特に本発明は、正の大きい分散率で高次モードで光をガイドする分散率補償ファイバーをカバーしている。一般に、高次モードで光をガイドする分散率補償ファイバーを利用するシステムでは、モード変換器を使用する必要がある。

最後に、単一モードの分散率補償だけでなく、高次モード分散率補償の双方に対し、分散率補償ファイバーは、一般にモジュール内にパックされる。本発明は、本願に開示したファイバーを内蔵するモジュールをカバーするものである。

本発明に係わるファイバーを製造するために、毛細管およびロッドをスタックし、引き抜く、公知の技術を使用できる。例えば米国特許第5,802,236号を参照されたい。

図４３は、図１２ａに略図で示された構造を有するファイバーを製造するのに使用できるプレフォームの断面の略例を示す。このプレフォームは、その中心部に高屈折率材料を有する中心ロッド４３００を含む。このロッドは、屈折率分布の種々のプロフィル、例えばステップ状屈折率プロフィルまたは放物線プロフィルを有することができ、ＭＣＶＤ技術を使って製造することが好ましい。中心ロッドを、例えば６本の毛細管４３０１が囲んでいる。

更にこれらの毛細管は、高屈折材料を含むロッド４３０２を含む多数のロッドによって囲まれている。これらロッドおよび毛細管のスタックをより大きいオーバークラッドチューブ４３０４内に入れ、最終プレフォームを製造できる。例えば米国特許第5,802,236号に記載されているように、１つ以上の工程でこのプレフォームを引き抜き、ファイバーとすることができる。

第１クラッドおよび第２クラッド内に異なるサイズの空隙を設けるには、ファイバー引き抜きプロフィルの１つ以上の工程中に、２つの異なる領域内の管に異なる圧力を加えることが望ましい。このように、大きい空隙を形成するのに管に大きい圧力を加え、より空隙を構成する管には、より低い圧力を加えることが望ましい。

ファイバーの材料によっては、引き抜き温度および速度を大幅に変えてもよく、圧力を含む最適引き抜き条件を決定するのに、実験が必要な場合がある。これとは異なり、異なるサイズ、例えば異なる内径の管と共にプレフォームをスタックしてもよい。比較的低い温度、例えば約１８５０℃〜１９００℃でプレフォームを引き抜く場合、管が折れないようにプレフォームを引き抜き、ファイバーとすることができる。従って、より小さい内径の管は、小さいサイズの空隙を生じさせる。空隙サイズを更に制御する際には、管の圧力制御をすることが有利である。

種々の態様の圧力印加方法を使用できる。例えば、２つの工程でファイバーを引き抜くことができる。すなわち、第１工程では、管の両端を開状態に維持し、約１９００℃〜２０００℃の温度で、ファイバー引き抜きタワー内で引き抜く際に、ガラス棒に対してほぼ線形にプレフォームの寸法をスケーリングする。プレフォームは、約１〜５０ｍｍの直径を有することができ、ガラス棒は、約１〜５ｍｍの直径を有することができる。

第２工程では、ガラス棒を引き抜き、ファイバーとする。この場合、最終ファイバー内の空隙サイズを制御できるように、１つ以上の領域を圧力制御チャンバに対するコネクタとする。ラッセル外により国際公開特許出願第WO00/49436号には、微細構造ファイバーを実現するための圧力制御を利用する１つの方法が記載されている。

図４４は、図１２ａに略図で示された構造を有する、本発明に従って製造されたファイバーの２つの顕微鏡写真（頂部および底部は白色光で照明されている）を示す。このファイバーは、約４μｍのΛを有し、約１５５０ｎｍで負の分散率を呈するようになっている。この図は、ファイバーの測定された分散率特性も示している（底部の図）。

このファイバーは、分散率補償用に望ましいように、約１５５０ｎｍで、約−１０００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散率を呈するように見える。このファイバーは、更にＷＤＭシステムにおいて分散率補償をするのに望ましい相対的分散率の傾き（ＲＤＳ）を有する強力な負の分散率傾きを有する。測定された分散率特性は、ファイバーの中心（または第１）コアに閉じ込められたモードに対するものである。１５５０ｎｍにおけるモードフィールド直径は約４ｍｍであり、約１５μｍ２の有効面積を与える。

従って、実験の結果によれば、図１６〜図２３に示されたシミュレートの結果が確認される。コアは、内側クラッド特徴部から分離されている高屈折率特徴部を含む。このコアの特徴部は、約１.４７の最大屈折率および内側クラッド特徴部の中心間間隔の約０.７倍の直径を有する屈折率プロフィルを有する。ファイバーは、外側（または第２）コア内に６つの高屈折率特徴部を有し、各特徴部は、約１.４６の最大屈折率を有する屈折率プロフィルを有する。６つの第２コア特徴部は、第１コア特徴部と類似する直径を有する。

内側クラッド特徴部の寸法、およびそれらの位置を示すように共に働く頂部が照明された（右、頂部図）顕微鏡写真では、第１および第２コア内の特徴部は、直接見ることはできない。しかしながら、ファイバーの底部の照明を使用し、第１コアおよび第２コアの双方へ白色光を結合したことにより、２つのコアの高屈折特徴部を、より容易に見ることができるようになっている（左、頂部図）。

近赤外線波長において、分散率補償ファイバーを作動させるために（このこと並びに本発明にかかわるファイバーの説明によれば）２つのコア領域のモード−屈折率は可視レンジ内の光に対して大幅に異なっており、負の分散率の波長（上記結合波長レジームでの波長）に対するよりも光がより密に高屈折率特徴部に閉じ込められる場合、コアは、可視領域において大きく結合は外れた状態になることについて、簡単に言及すべきである。

図４５は、本発明に係わる実際のファイバーの別の例を示す。図４４におけるファイバーと比較した場合、内側クラッド特徴部は、寸法が小さく、分散率特性はより小さい負の最小値を呈するが、より広い分散率のディップを示すように見られる。この結果は、前に示したシミュレーションの結果とも一致している。図４５に示されたファイバーは、スペクトル的に広い負の分散率特性および比較的大きいＲＢＳを有するので、ファイバーは、約１５５０ｎｍで作動するＷＤＭシステムの分散率特性に対して魅力的になる。

図４６は、本発明に係わるファイバーの略図を示す。この図では、第１コア４６００と第２コア４６０２との間の分離が示されている。この分離距離は、距離ｄ１−２を特徴とする。第１クラッド領域は低屈折率特徴部４６０２を含み、第２クラッド４６０２は一様である。この図は、更にファイバーの横断面における径方向に沿った屈折率プロフィルを更に示す。屈折率プロフィルは、コア４６００がどのように低屈折率特徴部４６０１に接触せず、領域４６０４によって分離されているかを示している。

好ましい実施例では、この領域は純粋なシリカであるバックグラウンド材料を含む。この屈折率プロフィルは、更に第２コア領域の中心から第１コア領域の中心までの径方向の距離、すなわちｄ１−２を示している。この距離の２倍は、第２コアの直径とも称される。

図４７は、第２コアが高屈折率特徴部（４７００）のアンサンブルから形成されたファイバーを除けば、図４６に類似した図を示す。第１コアと低屈折率要素との間の分離を使用することによって、図３１を参照して説明したようないくつかの利点が得られ、第２コアの比較的大きい直径を使用することによって、図１８を参照して説明したようないくつかの利点が得られる。図４６および図４７は、第１および第２コアの放物状屈折率プロフィルに近いプロフィルを示すが、本発明によれば、種々の範囲の別のプロフィルも使用できる。

従来のステップ状屈折率ファイバーの屈折率プロフィルを略図で示す従来図である。 等価的屈折率ガイドフォトニック結晶ファイバーの横断面を略図で示す従来図である。 分散率管理のために一般に示唆されている従来の二重タイプのファイバーの屈折率プロフィルを略図で示す従来図である。 二重タイプの有効屈折率プロフィルを得るのに使用される２つの異なる空隙寸法を有する微細構造の横断面を略図で示す従来図である。 標準分散率補償ファイバーに対して一般に使用されるタイプの、従来の三重クラッドファイバーの屈折率プロフィルを略図で示す従来図である。 三重クラッドタイプの屈折率プロフィルを得るのに使用される３つの異なる空隙寸法を有する微細構造ファイバーの横断面を略図で示す従来図である。 異なる空気孔寸法に対して正規化された波長を関数とする空気孔を備えた微細構造の有効屈折率を示す従来図である。 分散率補償のための微細構造ファイバーの横断面を略図で示す従来図であって、ファイバーは微細構造外側クラッドを形成するのに使用される空気孔よりも大きい空気孔を含む、環状内側クラッド断面に囲まれた、ドープされた中心コアを有し、更にコアの中心に高屈折率特徴部を含む。 正規化された波長を関数とする（中心ファイバー領域を示す）図５に示された仮想的ハニカム構造および周期的外側クラッド領域の有効モード屈折率を示す従来図であって、空気孔寸法が異なるハニカム構造体に対する曲線が示されている。 正規化された波長を関数とする（中心ファイバー領域を示す）仮想的ハニカム構造および周期的外側クラッド領域の有効モード屈折率を示し、中心コア内の異なるドープレベルおよび異なるハニカム空気孔寸法に対する曲線が示されている。 分散率補償のための微細構造ファイバーの横断面を略図で示す実施例の図であって、ファイバーは微細構造外側クラッドを形成するのに使用された空気孔よりも大きい空気孔を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた、ドープされた中心コアを有し、内側クラッド領域と外側クラッド領域との間にて（外側クラッドと比較して）空気孔が除かれた環状セグメント内でより高い屈折率が得られる。 本発明に係わるファイバーに対するモード屈折率のシミュレーションを示す。 本発明に係わる分散率補償ファイバーの分散率のシミュレーションを示す。 本発明に係わる微細構造ファイバーのための基本モードのフィールド分布を示す。 外側クラッドが一様であり、ａ）外側コアが高屈折率特徴部を備えるか、またはｂ）外側コアが環状高屈折率領域を備える、本発明に係わるファイバーを略図で示す。 大きい負の分散率を有し、低い曲げ損失を有することができる、本発明に係わる分散率補償ファイバーの作動を定性的に示す。 内側クラッド内の低屈折率特徴部および外側コア内の高屈折率特徴部の相互の好ましい位置を略図で示す。 外側クラッドが一様であり、内側クラッドおよび外側コアのバックグラウンド材料と異なる材料を含む、本発明に係わるファイバーを略図で示し、一般に外側クラッド材料の屈折率は内側クラッドおよび外側コアのバックグラウンド材料よりも低い。 本発明に係わる別のファイバーにおけるモード屈折率のシミュレーションを示す。 本発明に係わるファイバーのある範囲のファイバーの分散率のシミュレーションを示す。 約１５５０ｎｍで作動するようになっている、本発明に係わるある範囲のファイバーにおける最強の負の分散率の波長および対応する孔の間隔のシミュレーションを示す。 本発明に係わるある範囲のファイバーの最強の負の分散率の値のシミュレーションを示す。 本発明に係わるある範囲のファイバーの分散率のディップの幅のシミュレーションを示す。 本発明に係わるファイバーにおける分散率および相対的分散率の傾きのシミュレーションを示す。 本発明に係わる別のファイバーにおける分散率および相対的分散率の傾きのシミュレーションを示す。 本発明に係わる更に別のファイバーにおける分散率および相対的分散率の傾きのシミュレーションを示す。 本発明に係わる別のファイバーの作動を示し、この図は本発明に係わるファイバーのために分散率補償用に中心コアでより高次のモードを使用する可能性を示す。 本発明に係わる別のファイバーの略例を示す。 内側クラッド領域の屈折率として同じ屈折率を有する外側コアを備えた、本発明に係わるファイバーの動作を示す。 前の図におけるファイバーに相当するが、より大きいサイズの外側コアを備えた、本発明に係わるファイバーの作動を示す。 前の図のファイバーの分散率および有効面積のシミュレーションを示す。 内側クラッドと接触しない高屈折率コアを有する、本発明に係わるファイバーの分散率および有効面積のシミュレーションを示す。 前の２つの図におけるファイバーの有効面積の比較を示す。 図２８と図２９におけるファイバーの分散率の比較を示す。 ドープされた特徴部を備えたコアを有するファイバーであって、このコアが微細構造外側クラッドを形成するのに使用された空気孔よりも密に配置された空気孔を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた分散率補償用微細構造ファイバーの横断面を略図で示す。内側クラッド領域と外側クラッド領域との間で（外側クラッドと比較して）空気孔が省略された環状セグメント内でより高い屈折率が得られる。 ドープされた部分を備えたコアを有するファイバーであって、前記コアが微細構造外側クラッドを形成するのに使用された空気孔よりも密に配置された空気孔を含む環状内側クラッド断面によって囲まれた、分散率補償用微細構造ファイバーの横断面を略図で示し、前の図と比較して外側コア領域では追加空気孔が省略されている。 外側コアが高屈折率特徴部を含む、本発明に係わる微細構造ファイバーの横断面を略図で示す。 外側コアが内側クラッドのバックグラウンド材料よりも高い屈折率を備えた単一環状特徴部を備えた、本発明に係わる微細構造ファイバーの横断面を略図で示す。 外側クラッドが同心円内に設置された空気孔によって形成されている、本発明に係わる微細構造ファイバーの横断面を略図で示す。 外側クラッドが同心円に配置された空気孔から形成され、内側クラッドが非円形横断面の空気孔から形成された、本発明に係わる微細構造ファイバーの横断面を略図で示し、ａ）ファイバーの中心部分を所定位置に維持するのに４つのガラスセグメントが使用され、ｂ）ファイバーの中心部分を所定位置に維持するのに３つのガラスセグメントが使用される。 最大屈折率がファイバーの他の部分の材料の最大屈折率よりも低い材料を含むコアを備えた、本発明に係わるファイバーを実現するのに利用できる微細構造の有効屈折率の変化を略図で示す。 本発明に係わる微細構造フォトニックバンドギャップファイバーの横断面を略図で示し、ハニカム構造のクラッドが使用されている、コアが別の孔によって形成されており、ドープ領域が中心孔を囲んでいる。 本発明に係わる微細構造フォトニックバンドギャップの横断面を略図で示し、ファイバーはＰＢＧファイバーの分散率補償特性を高めるのに配置された多数の追加空気孔を備えた環状リングを含み、外側コアは屈折率の低い特徴部を含む。 本発明に係わるファイバー構造におけるバンドギャップガイドモードの有効屈折率を示す。 本発明に係わるファイバーにおいて得ることができる逆群速度分散率のシミュレーションを示す。 本発明に係わる実際のファイバーの顕微鏡写真を示し、この図は更に約１５５０ｎｍの波長におけるファイバーの分散率特性を更に示す。 本発明に係わる別の実際のファイバーの顕微鏡写真を示し、この図は更に約１５５０の波長におけるファイバーの分散率特性を示す。 本発明に係わる別の実際のファイバーの顕微鏡写真を示し、この図は更に約１５５０の波長におけるファイバーの分散率特性を示す。 本発明に係わる別の実際のファイバーの顕微鏡写真を示し、この図は更に約１５５０の波長におけるファイバーの分散率特性を示す。 本発明に係わる実際のファイバーの別の例を示す。 本発明に係わる実際のファイバーの別の例を示す。 本発明に係わる実際のファイバーの別の例を示す。 本発明に係わるファイバーの略式例を示す。 本発明に係わるファイバーの略式例を示す。 同様な略式例を示す。 同様な略式例を示す。

符号の説明

１０１ コア領域
１０２ クラッド領域
１０３ ドープされていないコア
１０４ クラッド領域
１０５ 空気孔
１０６ 円
２０１ コア
２０２ クラッド領域
２０３ 外側クラッド領域
２０４ 中実コア領域
２０５ クラッド領域
２０６ 空気孔
２０７ 外側クラッド領域
３０１ 高濃度ドープコア
３０２ クラッド領域
３０３ リング
３０４ 純粋シリカクラッド領域
３０５ コア
３０６ 内側クラッド
３０７ 横断面
３０８ 第２領域
３０９ 空気孔
３１０ 最も外側のクラッド領域
３１１ 空気孔
４０１ 頂部
４０２ 曲線
４０３ 底部
５００ コア領域
５０１ 内側クラッド領域の空気孔
５０２ 外側クラッド領域の空気孔
５０３ バックグラウンド材料
６０１ クラッド領域の屈折率
６０３ 孔間距離
７０３、７０４ 曲線
８００ コア領域
８０１ 内側クラッド領域
８０２ 外側コア領域
８０３、８０４ 外側クラッド領域
９０１、９０２、９０３ 曲線
１２００ コア領域
１２０１ 低屈折率特徴部
１２０３ バックグラウンド材料
１２０４ 環状領域
１３０３、１３０４ 曲線
２５００ 第１コア領域
２５０２ バックグラウンド材料
２５０３ 第２コア領域
２５０４ 外側クラッド領域
３２０１ ドープされた中心コア
３２０２ 空気孔
３２０３ 外側クラッド領域
３２０４ 環状セグメント
３３０１ ドープされた中心コア
３３０２ 空気孔
３３０３ 外側クラッド領域
３４００ 高屈折率特徴部
３５００ 一様環状領域
３６０１ 中心コア
３６０２ 空気孔
３６０３ 第２コア領域
３６０４ 空気孔
３７０１ 中心コア
３７０２ 横断面
３７０３ 第２コア領域
３７０４ 空気孔
３７０５ 中心コア
３８０１ クラッド屈折率
３８０２ コア屈折率
３９００ 中心孔
３９０１ リング
３９０３ 誘電材料
３９０４ 空気孔
４０００ 空気孔
４００１ リング
４００２ 空気孔
４００３ バックグラウンド材料
４００４ 外側クラッド空気孔
４００５ 空気孔
４１００ 有効屈折率
４１０１、４１０２ バンドギャップエッジ
４１０３ 有効屈折率

Claims (82)

1. 軸方向およびこの軸方向に直角な断面を有する、光を伝達するための光ファイバーにおいて、
   （１）屈折率Ｎ_co,1を有する第１コア材料を含む第１コア領域と、
   （２）前記第１コア領域を囲む微細構造第１クラッド領域とを備え、該第１クラッド領域が、第１クラッド材料と前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第１クラッド材料内に配置された複数の離間した第１クラッド特徴部または要素とを備え、前記第１クラッド材料が、屈折率Ｎ_cl,1を有し、前記各第１クラッド特徴部または要素が、Ｎ_cl,1よりも小さい屈折率を有し、よって前記第１クラッド領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,cl,1が、Ｎ_cl,1と比較して小さくなっており、
   （３）更に屈折率Ｎ_co,2を有する第２コア材料を含む、前記第１クラッド領域を囲む第２コア領域と、
   （４）屈折率Ｎ_cl,2を有する第２クラッド材料を備える、第２コア領域を囲む第２クラッド領域とを備え、前記第１コア材料、前記第１クラッド材料、および前記第１クラッド特徴部、前記第２コア材料および前記第２クラッド材料が、
   

   

   となるように選択され、かつ配置されている光ファイバー。
2. 前記第２クラッド領域が一様である、請求項１記載の光ファイバー。
3. 前記第２コア領域が、前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第２コア材料内に配置された複数の離間する第２コア特徴部または要素を有する微細構造であり、前記各第２コア特徴部または要素が、前記第２コア材料の屈折率Ｎ_co,back,２よりも大きい屈折率Ｎ_co,2を有し、よって、前記第２コア領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,co,2が、Ｎ_co,back,2と比較して大となっている、請求項１または２記載の光ファイバー。
4. Ｎ_cl,2がＮ_co,back,2以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
5. Ｎ_cl,2がＮ_cl,1以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
6. 前記第２クラッド領域が、前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第２クラッド材料内に配置された複数の離間する第２クラッド特徴部または要素を有する微細構造であり、前記各第２クラッド特徴部または要素が、Ｎ_cl,2よりも小さい屈折率を有し、よって前記第２クラッド領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,cl,2が、Ｎ_cl,2と比較して小さくなっている、請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の光ファイバー。
7. 前記第１コア領域が、中実コア領域である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
8. Ｎ_co,1が、Ｎ_co,2よりも大である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
9. Ｎ_co,1が、Ｎ_co,2と同一である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
10. Ｎ_co,1が、Ｎ_co,2よりも小である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
11. 前記第１コア領域が、一様な領域である、請求項１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
12. 前記第２コア領域が、前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第２コア材料内に配置された複数の離間する第２コア特徴部または要素を有する微細構造であり、前記各第２コア特徴部または要素は、Ｎ_co,2よりも小さい屈折率を有し、よって前記第２コア領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,co,2が、Ｎ_co,2と比較して小さくなっており、
    

    

    となっている、請求項１、７、４〜１１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
13. 前記第１クラッド特徴部または要素が、前記ファイバーの中心に対して等しい距離に位置する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光ファイバー。
14. 前記第１クラッド特徴部または要素が同様なサイズである、請求項１３記載の光ファイバー。
15. 前記第２コア特徴部または要素が、前記ファイバーの中心に対して等しい距離に位置する、請求項３〜１０および１２〜１３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
16. 前記第２コア特徴部が同じサイズである、請求項１５記載の光ファイバー。
17. 前記第２コア特徴部のサイズが、前記第１クラッド特徴部のサイズ以上である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
18. 前記第２コア特徴部のサイズが、前記第１クラッド特徴部のサイズより小または大である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
19. 前記光ファイバーが、シリカガラスを含み、Ｎ_co,2が１.４４４以上である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の光ファイバー。
20. 前記第１クラッド特徴部の数が、６〜１８の範囲内にある、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光ファイバー。
21. 前記第２コア特徴部の数が、６〜１８の範囲内にある、請求項３〜１０および１２〜２０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
22. 前記第２コア特徴部が、２つの隣接する第２コア特徴部の間の代表的な中心間距離Λ_co,2を特徴とする、請求項２１記載の光ファイバー。
23. 前記第２コア特徴部が、０.２Λ_co,2から０.９Λ_co,2の範囲にある断面の寸法を有することを特徴とする、請求項２２記載の光ファイバー。
24. Ｎｃｏ，１が、１.４５〜１.４９の範囲内にあり、Ｎ_cl,1が、１.４３〜１.４５の範囲内にあり、Ｎ_co,2が、１.４４〜１.４７の範囲内にあり、Ｎ_cl,2が、１.４３〜１.４５の範囲内にある、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
25. 前記第１コア領域が、前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第１コア材料内に配置された１つ以上の離間する第２コア特徴部または要素を有する微細構造であり、前記各第１コア特徴部が、Ｎ_co,1よりも小さい屈折率を有し、よって前記第１コア領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,co,1が、Ｎ_co,1と比較して小さくなっており、
    

    

    となっている、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
26. 前記第１コア領域が、前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第１コア材料内に配置された１つ以上の離間する第２コア特徴部または要素を有する微細構造であり、前記各第１コア特徴部または要素が、Ｎ_co,1よりも大きい屈折率を有し、よって、前記第１コア領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,co,1が、Ｎ_co,1と比較して大きくなっている、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
27. 前記光ファイバーが、１つの第１コア特徴部または要素を含む、請求項２６記載の光ファイバー。
28. 前記第１コア特徴部または要素が、前記第１クラッド特徴部または要素と接触していない、請求項２７記載の光ファイバー。
29. 前記第１コア特徴部または要素が、２μｍ〜４μｍの範囲内の直径を有する、請求項２７または２８記載の光ファイバー。
30. 前記第１コア特徴部または要素が、２つの隣接する第１クラッド特徴部または要素の間の中心間距離の０.５〜０.８倍の範囲の直径を有する、請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の光ファイバー。
31. 前記第１コア領域が、前記第１クラッド特徴部または要素と同一のバックグラウンド材料を有する、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
32. Ｎ_ge,co,1が、Ｎ_ge,co,2よりも大である、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
33. Ｎ_ge,co,1が、Ｎ_ge,co,2と同一である、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
34. Ｎ_ge,co,1が、Ｎ_ge,co,2よりも小である、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
35. 前記第１コア材料が、前記第１コア領域のバックグラウンド材料であり、前記第１クラッド材料が、前記第１クラッド領域のバックグラウンド材料であり、前記第２コア材料が、前記第２コア領域のバックグラウンド材料であるか、または前記第２クラッド材料が、前記第２クラッド領域のバックグラウンド材料である、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
36. 前記第１クラッド領域の断面が、ほぼ環状形状となっている、請求項１〜３５のいずれか１項に記載の光ファイバー。
37. 前記第２コア領域の断面が、ほぼ環状形状となっている、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
38. 前記第２クラッド領域の断面が、ほぼ環状形状となっている、請求項１〜３７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
39. 前記ファイバーが、１つ以上の所定の波長の光を伝達またはガイドするような寸法となっている、請求項１〜３８のいずれか１項に記載の光ファイバー。
40. 前記所定の波長の１つが、１.３μｍ〜１.７μｍの範囲内にある、請求項３９記載の光ファイバー。
41. 前記第１コア領域が、前記所定の波長の３倍より大きい第１内接コア直径Ｄ_co,1を有する、請求項１〜４０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
42. 前記第１コア領域が、４μｍ〜２５μｍの範囲内の第１内接コア直径Ｄｃｏ，１を有する、請求項１〜４１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
43. 前記第２コア特徴部が、前記第１コア領域の中心に対してほぼ円対称に位置する、請求項３〜１０および１２〜４２のいずれか１項に記載の光ファイバー。
44. 前記第２コア特徴部が、前記第１コア領域を囲む単一層内に配置されており、よって前記第２コア特徴部から前記第１コア領域の中心までの距離が、すべての第２コア特徴部に対してほぼ同一である、請求項３〜１０および１２〜４３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
45. 前記第２コア特徴部が、前記第１コア領域を囲む２つ以上の層内に配置されている、請求項３〜１０および１２〜４４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
46. Λ_co,2が、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にある、請求項３〜１０および１２〜４５のいずれか１項に記載の光ファイバー。
47. 前記第１クラッド特徴部が、前記第１コア領域の中心に対してほぼ円対称に位置する、請求項１〜４６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
48. 前記第１クラッド特徴部が、前記第１コア領域を囲む単一層内に配置されており、よって前記第１クラッド特徴部から前記第１コア領域の中心までの距離が、すべての第１クラッド特徴部に対してほぼ同一である、請求項１〜４７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
49. 前記第１クラッド特徴部が、前記第１コア領域を囲む２つ以上の層内に配置されている、請求項１〜４８のいずれか１項に記載の光ファイバー。
50. 前記第１クラッド特徴部の数が、３以上である、請求項１〜４９のいずれか１項に記載の光ファイバー。
51. 前記第１クラッド特徴部が、直径Ｄ_cl,1およびΛ_cl,1の最も近い第１クラッド特徴部の間の中心間間隔を有し、Ｄ_cl,1／Λ_cl,1が、０.２〜０.８の範囲内にある、請求項１〜５０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
52. 前記Ｄ_cl,1が、０.１μｍ〜１０μｍの範囲内にある、請求項５１記載の光ファイバー。
53. Λ_cl,1が、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にある、請求項５１または５２記載の光ファイバー。
54. 前記第２クラッド特徴部が、直径Ｄ_cl,2およびΛ_cl,2の最も近い第２クラッド特徴部の間の中心間間隔を有し、Ｄ_cl,2／Λ_cl,2が、０.０１〜０.５の範囲内にある、請求項３〜５３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
55. 前記Ｄ _ｃｌ，２ が、０.１μｍ〜５μｍの範囲内にある、請求項５４記載の光ファイバー。
56. Λ _ｃｌ，２ が、０.２μｍ〜２０μｍの範囲内にある、請求項５４または５５記載の光ファイバー。
57. 前記Λ_cl,1が、Λ_cl,2より大である、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
58. 前記Λ_cl,1が、前記Λ_cl,2にほぼ同じである、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
59. 前記Ｄ_cl,1が、前記Ｄ_cl,2より大である、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
60. Ｄ_cl,1／Λ_cl,1と、Ｄ_cl,2／Λ_cl,2とは実質的に同一である、請求項５４〜５９のいずれか１項に記載の光ファイバー。
61. 前記光ファイバーが、１つ以上のガラス材料を含む、請求項１〜６０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
62. 前記光ファイバーが、シリカを含む、請求項６１記載の光ファイバー。
63. 前記光ファイバーが、ポリマーを含む、請求項１〜６２のいずれか１項に記載の光ファイバー。
64. 前記第１クラッド特徴部、第２コア特徴部または第２クラッド特徴部が、真空、空気または別のガスを含む空隙である、請求項６１〜６３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
65. 前記光ファイバーが、非円形の外側クラッドを有し、前記非円形形状が、非多角形又は楕円形である、請求項１〜６４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
66. 前記第１コア領域の断面が、光ファイバー内に大きい複屈折を生じさせる非円形形状である、請求項１〜６５のいずれか１項に記載の光ファイバー。
67. 前記第１クラッド領域の断面が、光ファイバー内に大きい複屈折を生じさせる非円形の内側形状となっている、請求項１〜６６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
68. 前記光ファイバーが、所定の波長で単一モードで光をガイドするものである、請求項１〜６７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
69. 前記光ファイバーが、所定の波長で、より高次のモードで光をガイドするものである、請求項１〜６８のいずれか１項に記載の光ファイバー。
70. 前記第２コアが、１０μｍより大きい直径を有する、請求項１〜６９のいずれか１項に記載の光ファイバー。
71. 前記第１コアが、３μｍより大きい直径を有する、請求項１〜７０のいずれか１項に記載の光ファイバー。
72. 前記第１コアと前記第２コアとが、少なくとも３μｍの距離だけ分離されている、請求項１〜７１のいずれか１項に記載の光ファイバー。
73. 前記第１コアが、前記第１クラッドの低屈折率特徴部までゼロでない距離を有する、請求項１〜７２のいずれか１項に記載の光ファイバー。
74. 光が実質的に第１コア内を伝搬する、請求項１〜７３のいずれか１項に記載の光ファイバー。
75. 光が実質的に第１コアに結合される、請求項１〜７４のいずれか１項に記載の光ファイバー。
76. 前記第２コアが、前記第１コアよりも広い面積を有する、請求項１〜７５のいずれか１項に記載の光ファイバー。
77. 前記第２コアが、（Ｎ_co,1,eff＋Ｎ_cl,2,eff）／２より大、または（Ｎ_co,1,eff＋Ｎ_cl,1,eff）／２より大である有効屈折率Ｎ_co2,effを有し、ここで、Ｎ_co,1,effは、第１コア領域の有効屈折率であり、Ｎ_cl,1,effは、第１クラッド領域の有効屈折率であり、Ｎ_cl,2,effは、第２クラッド領域の有効屈折率である、請求項１〜７６のいずれか１項に記載の光ファイバー。
78. 前記第２コアが、（Ｎ_co,1,g＋Ｎ_cl,2,g）／２より大、または（Ｎ_co,1,g＋Ｎ_cl，_1,g）／２より大である平均または幾何学的屈折率Ｎ_co2,gを有し、ここで、Ｎ_co,1,gは、第１コア領域の平均または幾何学的有折率であり、Ｎ_cl,1,gは、第１クラッド領域の平均または幾何学的屈折率であり、Ｎ_cl,2,ｇは、第２クラッド領域の平均または幾何学的屈折率である、請求項１〜７７のいずれか１項に記載の光ファイバー。
79. 前記光ファイバーが、１５００〜１６４０ｎｍの範囲内の第１波長λ₁で、前記第１コア領域内で単一モードで光をガイドするような寸法とされており、前記光ファイバーが、λ₁で負の分散率を示す、請求項１〜７８のいずれか１項に記載の光ファイバー。
80. 前記光ファイバーが、カットオフ波長λ_c（ここで、λ_cは、λ₁よりも３０ｎｍを越える値だけ短い）より短い光に対し、コア領域内で光をガイドするような寸法とされている、請求項７９記載の光ファイバー。
81. 請求項１〜８０のいずれか１項に記載の光ファイバーを含み、光通信システムにおいて分散率補償のために使用されるモジュールを備えた物品。
82. 軸方向および該軸方向に直角な断面を有する、光を伝達またはガイドするための光ファイバーにおいて、
    （１）屈折率Ｎ_co,1を有する第１コア材料を含む第１コア領域と、
    （２）前記第１コア領域を囲む微細構造第１クラッド領域とを備え、該第１クラッド領域が、第１クラッド材料と前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第１クラッド材料内に配置された複数の離間した第１クラッド特徴部または要素とを備え、前記第１クラッド材料が、屈折率Ｎ_cl,1を有し、前記各第１クラッド特徴部または要素がＮ_cl,1よりも小さい屈折率を有し、よって、前記第１クラッド領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,cl,1が、Ｎ_cl,1と比較して小さくなっており、
    （３）屈折率Ｎ_co,2を有する第２コア材料を含み、前記第１クラッド領域を囲む第２コア領域と、
    （４）前記第２コア領域を囲む微細構造第２クラッド領域とを備え、該第２クラッド領域が、第２クラッド材料と前記ファイバーの軸方向に細長く、前記第２クラッド材料内に配置された複数の離間した第２クラッド特徴部または要素とを備え、前記第２クラッド材料が、屈折率Ｎ_cl,2を有し、前記各第２クラッド特徴部または要素が、Ｎ_cl,2よりも小さい屈折率を有し、よって前記第２クラッド領域の幾何学的合成屈折率Ｎ_ge,cl,2が、Ｎ_cl,2と比較して小さくなっており、
    前記第１コア材料、前記第１クラッド材料、前記第１クラッド特徴部または要素、前記第２コア材料、前記第２クラッド材料および第２クラッド特徴部または要素が、
    

    

    となるように選択され、配置された光ファイバー。

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