JP5118900B2 - プラスチックガラス光ファイバ - Google Patents
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Description
POFが記載された文献としては特許文献1がある。また、PCFが記載された文献としては特許文献2〜4がある。
一方、コアの屈折率分布をα乗分布にすることや、多段コアファイバにするということは、製造条件が複雑となり、製造コストが高くなり、本来の利点であった、安価という点が失われる。
最近においてより課題となっていることは、1段コアと比較して、帯域は同程度であっても、光源との結合効率向上のために、大口径、高NAの光ファイバが望まれている。
前記ガラスコアの直径a1が110μm以上、200μm以下の範囲内にあり、かつ前記ガラスコアの直径をa1、前記ポリマーコアの直径をa2とするとき、X=a2 2/a1 2で定義されるパラメータXが、1.2≦X≦2.9の範囲内にあり、
かつ、前記ガラスコアとポリマーコアとの間の比屈折率差をΔ1、前記ポリマーコアとポリマークラッドとの間の比屈折率差をΔ2とするとき、Y=Δ2/Δ1で定義されるパラメータYが、前記パラメータXに対して、1.2≦X≦2の範囲内では0.25≦Y≦0.84X−0.68の範囲内にあり、2≦X≦2.9の範囲内では0.48X−0.71≦Y≦−(2/9)X+13/9の範囲内にあり、
かつ、ポリマーコアの直径をa2、ガラスコアの屈折率をn1、ポリマーコアの屈折率をn2、ポリマークラッドの屈折率をn3とするとき、Z2core=a2 2π/4×√(n1 2−n3 2)、Z1core=a1 2π/4×√(n1 2−n2 2)で定義されるパラメータZ2core,Z1coreの比ZR=Z2core/Z1coreが1.25≦ZR≦4の範囲内にあるという関係を満足し、
0.8%≦Δ 1 ≦1.2%であることを特徴とするプラスチックガラス光ファイバを提供する。
また、前記パラメータYが、1に等しいことが好ましい。
また、(a2−a1)/2で定義される前記ポリマーコアの厚さが、10μm以上であることが好ましい。
図1に、本形態例の光ファイバの屈折率分布を模式的に示す。本発明の光ファイバは、ガラスからなるガラスコアと、このガラスコアの外周に設けられ該ガラスコアよりも屈折率が低い屈折率を有するフッ素添加ポリマーからなるポリマーコアと、このポリマーコアの外周に設けられ該ポリマーコアよりも屈折率が低い屈折率を有するポリマーからなるポリマークラッドとを備える。
ポリマーコアを構成するフッ素添加ポリマーとしては、従来、PCFに用いられるフッ素添加ポリマーから適宜選択して用いることができる。
ポリマークラッドを構成するポリマーとしては、従来、PCFに用いられるフッ素添加ポリマーのほか各種ポリマーから適宜選択して用いることができる。ポリマークラッドにフッ素添加ポリマーを用いることが好ましい。
かつ、前記ガラスコアの直径をa1、前記ポリマーコアの直径をa2とするとき、X=a2 2/a1 2で定義されるパラメータXが、1.15≦X≦2.9の範囲内にあり、
かつ、前記ガラスコアとポリマーコアとの間の比屈折率差をΔ1、前記ポリマーコアとポリマークラッドとの間の比屈折率差をΔ2とするとき、Y=Δ2/Δ1で定義されるパラメータYが、前記パラメータXに対して、1.15≦X≦2の範囲内では0.25≦Y≦0.84X−0.68の範囲内にあり、2≦X≦2.9の範囲内では0.48X−0.71≦Y≦−(2/9)X+13/9の範囲内にあり、
かつ、ポリマーコアの直径をa2、ガラスコアの屈折率をn1、ポリマーコアの屈折率をn2、ポリマークラッドの屈折率をn3とするとき、Z2core=a2 2π/4×√(n1 2−n3 2)、Z1core=a1 2π/4×√(n1 2−n2 2)で定義されるパラメータZ2core,Z1coreの比ZR=Z2core/Z1coreが1.25≦ZR≦4の範囲内にあるという関係を満足することを特徴とする。
より好ましくは、パラメータXが1.8以上であることが好ましい。すなわち、1.8≦X≦2.9の範囲内にあると、上記パラメータZが1層コアと比較して2倍以上となるため、光源との十分に高い結合効果を得ることができる。
結合効率が高いと、コネクタに必要な加工精度がラフになるため、加工コストが安価になり、システム全体として安価に構築できる利点が生じる。
(i)1.15≦X≦2の場合、0.25≦Y≦0.84X−0.68(ii)2≦X≦2.9の場合、0.48X−0.71≦Y≦−(2/9)X+13/9
なお、パラメータX,Yが(i)、(ii)の関係を満たす範囲への理解を容易にするため、当該範囲の境界線を図2に細い実線で示した。
結合効率が高いと、コネクタに必要な加工精度がラフになるため、加工コストが安価になり、システム全体として安価に構築できる利点が生じる。
該パラメータZRの値が前記範囲内にないと、2層コア構造とした利点が生じないと言うことができ、かつ、パラメータX及びYとともに、該パラメータZRの値が前記範囲内にあると、破断確率の向上、NAの向上、帯域の向上を達成することができる。
表1に示すように、直径a1の石英ガラス(屈折率n1=1.457)をガラスコアとし、その外周に直径a2のポリマーコアを形成し、さらにその外周にポリマークラッドを形成して、光ファイバを試作した。ポリマーコア及びポリマークラッドには、それぞれ屈折率(n2、n3)を調整したフッ素添加ポリマーを用意し、所望な比屈折率差Δ1、Δ2の光ファイバとなるようにした。試作した光ファイバは、実施例1〜12および比較例1〜7に記載する、合計19種類である。
図2に、本発明の光ファイバにおけるX,Yの値の範囲を細い実線で示し、さらに、それぞれの実施例および比較例におけるX,Yの値を記号にて示した。
さらに、屈折率n1のガラスコアと屈折率n2のポリマークラッドを有し、比屈折率差ΔがΔ1に等しい1層コア構造の光ファイバとの比較のため、NA比、ZR、1層コア設計コア径、帯域比、推定破断確率、1層コア推定破断確率を求めて、各光ファイバの評価を行った。これらの結果は、表1及び表2に示す。
推定破断確率は、ガラスコア径a1が200μm以下の場合に「〇」、a1が200μmを超える場合に「×」と評価した。
また、1層コア推定破断確率とは、上述の1層コア設計コア径を有する1層コアファイバについて求めた推定破断確率であり、1層コア設計コア径が200μm以下の場合に「〇」、1層コア設計コア径が200μmを超える場合に「×」と評価した。
実施例1〜6は、ガラスコア径a1を200μm、Δ1を1.2%に固定して、X、Y、ZRの値が規定の範囲に入るようにポリマーコア径a2、およびΔ2を選択した2層コアファイバである。これらの2層コアファイバでは、NA比は1.10〜1.39であり、ZRは1.32〜3.75であり、帯域比も1〜1.22であり、1層コアファイバと比較して優れていることがわかる。
さらに、Δ1を1.2%以下とすることで、帯域も広がり、より良好な特性が得られることがわかる。
さらに、Xの値を1.8以上とすることで、ZRが2倍以上となり、2層コア構造の利点を十分に発揮することができる。
さらに、Y=1とすることで、最大のNAとなり、光源との結合効率を一層向上することができる。
Claims (4)
- ガラスからなるガラスコアと、このガラスコアの外周に設けられ該ガラスコアよりも屈折率が低い屈折率を有するフッ素添加ポリマーからなるポリマーコアと、このポリマーコアの外周に設けられ該ポリマーコアよりも屈折率が低い屈折率を有するポリマーからなるポリマークラッドとを備える光ファイバであって、
前記ガラスコアの直径a1が110μm以上、200μm以下の範囲内にあり、かつ前記ガラスコアの直径をa1、前記ポリマーコアの直径をa2とするとき、X=a2 2/a1 2で定義されるパラメータXが、1.2≦X≦2.9の範囲内にあり、
かつ、前記ガラスコアとポリマーコアとの間の比屈折率差をΔ1、前記ポリマーコアとポリマークラッドとの間の比屈折率差をΔ2とするとき、Y=Δ2/Δ1で定義されるパラメータYが、前記パラメータXに対して、1.2≦X≦2の範囲内では0.25≦Y≦0.84X−0.68の範囲内にあり、2≦X≦2.9の範囲内では0.48X−0.71≦Y≦−(2/9)X+13/9の範囲内にあり、
かつ、ポリマーコアの直径をa2、ガラスコアの屈折率をn1、ポリマーコアの屈折率をn2、ポリマークラッドの屈折率をn3とするとき、Z2core=a2 2π/4×√(n1 2−n3 2)、Z1core=a1 2π/4×√(n1 2−n2 2)で定義されるパラメータZ2core,Z1coreの比ZR=Z2core/Z1coreが1.25≦ZR≦4の範囲内にあるという関係を満足し、
0.8%≦Δ 1 ≦1.2%であることを特徴とするプラスチックガラス光ファイバ。 - 前記パラメータXが、1.8以上であることを特徴とする請求項1に記載のプラスチックガラス光ファイバ。
- 前記パラメータYが、1に等しいことを特徴とする請求項1または2に記載のプラスチックガラス光ファイバ。
- (a2−a1)/2で定義される前記ポリマーコアの厚さが、10μm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプラスチックガラス光ファイバ。
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