JP6276571B2 - 光ファイバ - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバおよび光ファイバの製造方法に関する。
クラッドの実効的な屈折率を低下させるため、コアの周りのクラッドに中空部を設けることがある。非特許文献１の光ファイバでは、コアが３つまたは４つの中空部によって囲まれている。さらに非特許文献２の光ファイバでは、同一円周上に配置された複数の中空部がコアの周りに２重に設けられている。
T. Kohoutek, Z. Duan, H. Kawashima, X. Yan, T. Suzuki, M. Matsumoto, T. Misumi, and Y. Ohishi, Proc. of SPIE Vol. 8257 82570D-1 (2012).
C. Chaudhari, M. Liao, T. Suzuki, and Y. Ohishi, Journal of Lightwave Technology, Vol. 30, No. 13, 2069 (2012).
光ファイバでは、コアとクラッドとの屈折率差が小さいと、コアを伝搬する光の一部がクラッドにしみ出る。このとき光のしみ出しの程度は光の波長によって変化する。このため、コアとクラッドとの屈折率差が小さい光ファイバでは、波長分散が生じることになる。そこで本発明者らは、コアとクラッドとの間の実効的な屈折率差を確実に大きいものにすることができる光ファイバを検討した。
本発明によれば、
カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、ＡｓＳｅ ｍ （１．５≦ｍ≦２）であり、
前記クラッドの組成は、Ａｓ ２ Ｓ ｎ （３≦ｎ≦７）である光ファイバが提供される。
カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、ＡｓＳｅ ｍ （１．５≦ｍ≦２）であり、
前記クラッドの組成は、Ａｓ ２ Ｓ ｎ （３≦ｎ≦７）である光ファイバが提供される。
本発明によれば、
カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、Ｇｅ ３２ Ａｓ ７ Ｓｅ ３０ Ｔｅ ３０ であり、
前記クラッドの組成は、Ｇｅ α Ｇａ β Ｓｂ γ Ｓ η （１５≦α≦２０、３≦β≦５、１０≦γ≦１３、６５≦η≦７０）である光ファイバが提供される。
カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、Ｇｅ ３２ Ａｓ ７ Ｓｅ ３０ Ｔｅ ３０ であり、
前記クラッドの組成は、Ｇｅ α Ｇａ β Ｓｂ γ Ｓ η （１５≦α≦２０、３≦β≦５、１０≦γ≦１３、６５≦η≦７０）である光ファイバが提供される。
本発明によれば、波長分散を効果的に抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における光ファイバ１００を示す斜視図である。図２は、図１の平面Ｓ１における断面図である。なお、平面Ｓ１は、光ファイバ１００の延在方向に対して垂直な平面である。光ファイバ１００は、コア１０２と、クラッド１０４と、を備えている。コア１０２は、カルコゲナイドガラスにより形成されている。クラッド１０４は、コア１０２よりも低い屈折率を有する材料により形成されている。またクラッド１０４は、コア１０２の周方向に沿ってコア１０２を囲っている。クラッド１０４は、複数の第１中空部１０６と、複数の第２中空部１０８と、を含んでいる。複数の第１中空部１０６は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられている。第２中空部１０８は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２に関して複数の第１中空部１０６の外側で、コア１０２の中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられている。さらに、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の周方向に沿って互いに隣接する第２中空部１０８は、外縁１１０を有している。外縁１１０は、コア１０２の中心から放射状に広がって当該隣接する第２中空部１０８の間を縫う直線に平行な外縁である。複数の第２中空部１０８では、外縁１１０がコア１０２の周方向に沿って互いに対向している。以下、詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態における光ファイバ１００を示す斜視図である。図２は、図１の平面Ｓ１における断面図である。なお、平面Ｓ１は、光ファイバ１００の延在方向に対して垂直な平面である。光ファイバ１００は、コア１０２と、クラッド１０４と、を備えている。コア１０２は、カルコゲナイドガラスにより形成されている。クラッド１０４は、コア１０２よりも低い屈折率を有する材料により形成されている。またクラッド１０４は、コア１０２の周方向に沿ってコア１０２を囲っている。クラッド１０４は、複数の第１中空部１０６と、複数の第２中空部１０８と、を含んでいる。複数の第１中空部１０６は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられている。第２中空部１０８は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２に関して複数の第１中空部１０６の外側で、コア１０２の中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられている。さらに、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の周方向に沿って互いに隣接する第２中空部１０８は、外縁１１０を有している。外縁１１０は、コア１０２の中心から放射状に広がって当該隣接する第２中空部１０８の間を縫う直線に平行な外縁である。複数の第２中空部１０８では、外縁１１０がコア１０２の周方向に沿って互いに対向している。以下、詳細に説明する。
コア１０２は、カルコゲナイドガラスにより形成されている。具体的には、コア１０２は、例えば、硫化砒素化合物系、セレン化砒素化合物系、硫化ゲルマニウム化合物系またはセレン化テルル化砒素化合物系のガラスである。さらに具体的には、コア１０２は、ゲルマニウムとガリウムとアンチモンと硫黄とからなるガラス（例えば、Ｇｅ１５Ｇａ３Ｓｂ１３Ｓ６９）としてもよい。
クラッド１０４は、例えば、ガラスにより形成されている。クラッド１０４の材料は、コア１０２よりも屈折率が低いものであれば特に限定されない。なお、コア１０２の材料の屈折率とクラッド１０４の材料の屈折率との差は、０．１以上であることが好ましい。具体的には、クラッド１０４は、酸化テルルと酸化ビスマスと酸化リチウムと酸化亜鉛とからなるガラス（例えば、７８モル％ＴｅＯ２−５モル％Ｂｉ２Ｏ３−１２モル％Ｌｉ２Ｏ−５モル％ＺｎＯ）としてもよい。
なお、コア１０２とクラッド１０４との間には樹脂層（不図示）が設けられていてもよい。この場合、樹脂層としては、例えば、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いることができる。コア１０２とクラッド１０４との間に樹脂層が設けられることにより、コア１０２を構成する分子と、クラッド１０４を構成する分子とが混じり合うことが防止されることになる。
図１に示す例では、クラッド１０４は、円筒状の形状を有している。そしてコア１０２は、コア１０２の中心軸とクラッド１０４の中心軸とが一致するように、クラッド１０４に設けられている。ただし、コア１０２の配置は図１に示す例に限定されない。例えば、コア１０２の中心軸は、クラッド１０４の中心軸からずれていてもよい。なお、図１は光ファイバ１００を模式的に示したものである。このため、図１には、第１中空部１０６および第２中空部１０８は示されていない。さらに図１では光ファイバ１００は直線状に形成されているが、光ファイバ１００は折り曲げた状態でも使用することができる。
第１中空部１０６および第２中空部１０８は、クラッド１０４の内部に設けられている。このためクラッド１０４は、第１中空部１０６および第２中空部１０８において中空となっている。結果、クラッド１０４は、第１中空部１０６および第２中空部１０８においてガス（例えば、不活性ガスまたは空気）を含むことになる。このため第１中空部１０６および第２中空部１０８における屈折率は約１となる。
コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第１中空部１０６および複数の第２中空部１０８は、コア１０２の中心に関して回転対称に配置されている。図２に示す例では、第１中空部１０６および第２中空部１０８は、コア１０２の中心に関して６回回転対称に配置されている。なお、第１中空部１０６の数および第２中空部１０８の数は、図２に示す例では６となり同じであるが、これらの数は互いに異なっていてもよい。
コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第２中空部１０８は、コア１０２の中心を中心として複数の第１中空部１０６の全体を囲む円の外側に設けられている。すなわち、第１中空部１０６と第２中空部１０８とがコア１０２の周方向において重なることはない。
図２に示す例では、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第２中空部１０８の平均断面積は、複数の第１中空部１０６の平均断面積よりも大きい。ただし、複数の第１中空部１０６の平均断面積と複数の第２中空部１０８の平均断面積との関係は図２に示す例に限定されない。例えば、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第２中空部１０８の平均断面積は、複数の第１中空部１０６の平均断面積よりも小さくてもよい。
図２に示す例では、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の中心から放射状に広がって複数の第１中空部１０６の各中心を通過する直線が複数の第２中空部１０８の間を縫うように、複数の第２中空部１０８が配置されている。さらに図２に示す例では、クラッド１０４のうち外縁１１０によって挟まれている部分は、コア１０２の中心からコア１０２の径方向に見た場合、第１中空部１０６の内側に含まれるように設けられている。
なお、第１中空部１０６および第２中空部１０８は、図３に示すように配置されていてもよい。図３に示す例では、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、コア１０２の中心から放射状に広がって複数の第１中空部１０６の各中心を通過する直線が複数の第２中空部１０８を通過するように、複数の第２中空部１０８が配置されている。具体的には、図３に示す例では、コア１０２の中心から放射状に広がって複数の第１中空部１０６の各中心を通過する直線は、複数の第２中空部１０８の各中心を通過している。
さらに、第１中空部１０６および第２中空部１０８は、図４（ａ）および図４（ｂ）にそれぞれ示すように、コア１０２の延在方向（図４（ａ）および図４（ｂ）に示す例では、ｚ軸方向）においてクラッド１０４の一端から他端にかけて途切れることなく連続的に形成されている。図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、図１の平面Ｓ２および平面Ｓ３における断面図である。
次に、図１に示す光ファイバ１００の製造方法について図５から図７を用いて説明する。図５から図７は、光ファイバ１００の製造方法を説明するための断面図であり、図２に対応する。
まず、ガラス管（第１ガラス管）１２０（図５）と、コアロッド１３０（図６）と、複数のガラス管（第３ガラス管）１４０（図６）と、ジャケット管１５０（図７）と、を準備する。
ガラス管１２０は、管部１２２と、複数の片部１２４と、を含んでいる。図５に示す例では、管部１２２はｚ軸方向（第１方向）に延在している。一方、複数の片部１２４は、ｚ軸方向に延在するとともにｚ軸方向に垂直な断面において管部１２２から放射状に突出している。なお、ガラス管１２０は、後の工程において、クラッド１０４を形成することになる。このため、ガラス管１２０は、クラッド１０４と同一の材料により形成されている。
コアロッド１３０は、ガラス管（第２ガラス管）１３２と、コア１０２と、を含んでいる。コア１０２は、ガラス管１３２の内側に位置している。なお、ガラス管１３２は、後の工程において、クラッド１０４を形成することになる。このため、ガラス管１３２は、クラッド１０４と同一の材料により形成されている。
ガラス管１４０およびジャケット管１５０は、ガラス管１２０およびガラス管１３２と同様、後の工程において、クラッド１０４を形成することになる。このため、ガラス管１４０およびジャケット管１５０も、クラッド１０４と同一の材料により形成されている。
これらの準備が終了した後、図６に示すように、ガラス管１２０の管部１２２の内部に、コアロッド１３０と、複数のガラス管１４０と、を挿入する。図６に示す例では、ガラス管１４０は、コアロッド１３０を囲むように配置されている。この結果、コアロッド１３０が管部１２２の中心に位置している。なお、図６に示す例では、管部１２２の内径Ｒは、コアロッド１３０と、ガラス管１４０と、を管部１２２の内部に挿入するため、Ｒ≧ｒＣ＋２ｒｇを満たしている（ただし、ｒＣはコアロッド１３０の直径であり、ｒｇはガラス管１４０の直径である。）。
次に、図７に示すように、ジャケット管１５０の内部に、ガラス管１２０を挿入する。結果、図７に示すように間隙１５２が形成される。間隙１５２は、管部１２２と、片部１２４と、ジャケット管１５０と、によって囲まれている間隙である。
次に、複数のガラス管１４０の内部と、間隙１５２と、を陽圧にして、ガラス管１２０が挿入されたジャケット管１５０を線引きする。このようにして、図２に示す光ファイバ１００が製造される。
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態では、外縁１１０がコア１０２の周方向に沿って互いに対向している。このため、複数の第２中空部１０８を、同一円周上に狭い間隔で効率的に配置することができる。この場合、第１中空部１０６の周りにおいて、第２中空部１０８によって形成される低屈折率領域が確実に分布することになる。結果、コア１０２とクラッド１０４との間の実効的な屈折率差を確実に大きいものにすることができる。このようにして本実施形態では、波長分散を効果的に抑制することができる。
特に図２に示す例では、コア１０２の中心から放射状に広がって複数の第１中空部１０６の各中心を通過する直線が複数の第２中空部１０８の間を縫うように、複数の第２中空部１０８が配置されている。この場合、コア１０２からしみ出した光が第１中空部１０６の間にしみ出てしまっても、当該光は、第２中空部１０８による屈折率低下を感じることになる。すなわち、コア１０２とクラッド１０４との間の実効的な屈折率差を、より確実に大きいものにすることができる。なお、この効果は、クラッド１０４のうち外縁１１０によって挟まれている部分が、コア１０２の中心からコア１０２の径方向に見た場合、第１中空部１０６の内側に含まれるように設けられている場合、より良好になる。
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態における光ファイバ１００を示す断面図であり、第１の実施形態の図２に対応する。光ファイバ１００は、コア１０２と、クラッド１０４と、を備えている。コア１０２は、カルコゲナイドガラスにより形成されている。クラッド１０４は、コア１０２よりも低い屈折率を有する材料により形成されている。同時にクラッド１０４は、コア１０２の周方向に沿ってコア１０２を囲っている。クラッド１０４は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第１中空部１０６を含んでいる。
図８は、第２の実施形態における光ファイバ１００を示す断面図であり、第１の実施形態の図２に対応する。光ファイバ１００は、コア１０２と、クラッド１０４と、を備えている。コア１０２は、カルコゲナイドガラスにより形成されている。クラッド１０４は、コア１０２よりも低い屈折率を有する材料により形成されている。同時にクラッド１０４は、コア１０２の周方向に沿ってコア１０２を囲っている。クラッド１０４は、コア１０２の延在方向に対して垂直な断面において、複数の第１中空部１０６を含んでいる。
本実施形態では、コア１０２は、砒素とセレンとからなるガラスである。同時に、クラッド１０４は、砒素と硫黄とからなるガラスである。具体的には、コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、ＡｓＳｅｍ（１．５≦ｍ≦２）およびＡｓ２Ｓｎ（３≦ｎ≦７）である。好適には、コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、ＡｓＳｅ２およびＡｓ２Ｓ５である。
本実施形態では、コア１０２は、砒素とセレンとからなるガラスであるとともに、クラッド１０４は、砒素と硫黄とからなるガラスである。このため、第１中空部１０６による屈折率低下と相まって、コア１０２とクラッド１０４との間の実効的な屈折率差を大きいものにすることができる。このようにして、本実施形態では、波長分散を効果的に抑制することができる。
なお、第１中空部１０６の配置は、図８に示す例に限定されない。第１中空部１０６は、例えば、図２示す例における第１中空部１０６および第２中空部１０８のように配置されていてもよい。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、コア１０２およびクラッド１０４の材料を除き、第２の実施形態と同様である。本実施形態では、コア１０２は、ゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスである。同時に、クラッド１０４は、ゲルマニウムとガリウムとアンチモンと硫黄とからなるガラスである。具体的には、コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ３２Ａｓ７Ｓｅ３０Ｔｅ３０およびＧｅαＧａβＳｂγＳη（１５≦α≦２０、３≦β≦５、１０≦γ≦１３、６５≦η≦７０）である。好適には、クラッド１０４の組成は、Ｇｅ１７Ｇａ４Ｓｂ１０Ｓ６９である。
第３の実施形態は、コア１０２およびクラッド１０４の材料を除き、第２の実施形態と同様である。本実施形態では、コア１０２は、ゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスである。同時に、クラッド１０４は、ゲルマニウムとガリウムとアンチモンと硫黄とからなるガラスである。具体的には、コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ３２Ａｓ７Ｓｅ３０Ｔｅ３０およびＧｅαＧａβＳｂγＳη（１５≦α≦２０、３≦β≦５、１０≦γ≦１３、６５≦η≦７０）である。好適には、クラッド１０４の組成は、Ｇｅ１７Ｇａ４Ｓｂ１０Ｓ６９である。
本実施形態でも、第２の実施形態と同様、コア１０２とクラッド１０４との間の実効的な屈折率差を大きいものにすることができる。このため、本実施形態では、波長分散を効果的に抑制することができる。
（実施例１）
第１の実施形態と同様、図２に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ１５Ｇａ３Ｓｂ１３Ｓ６９および７８モル％ＴｅＯ２−５モル％Ｂｉ２Ｏ３−１２モル％Ｌｉ２Ｏ−５モル％ＺｎＯとした。コア１０２、第１中空部１０６および第２中空部１０８の構造は以下のようにした。
コア１０２の直径： １．０μｍ
第１中空部１０６の直径： ０．３６μｍ
第１中空部１０６のピッチ： ０．６８μｍ
第２中空部１０８の直径： ２．０μｍ
第２中空部１０８のピッチ： ２．２μｍ
さらに、コア１０２とクラッド１０４との間には、テフロン（登録商標）ＦＥＰを設けた。コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．２であった。
第１の実施形態と同様、図２に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ１５Ｇａ３Ｓｂ１３Ｓ６９および７８モル％ＴｅＯ２−５モル％Ｂｉ２Ｏ３−１２モル％Ｌｉ２Ｏ−５モル％ＺｎＯとした。コア１０２、第１中空部１０６および第２中空部１０８の構造は以下のようにした。
コア１０２の直径： １．０μｍ
第１中空部１０６の直径： ０．３６μｍ
第１中空部１０６のピッチ： ０．６８μｍ
第２中空部１０８の直径： ２．０μｍ
第２中空部１０８のピッチ： ２．２μｍ
さらに、コア１０２とクラッド１０４との間には、テフロン（登録商標）ＦＥＰを設けた。コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．２であった。
本実施例における光ファイバの波長分散特性は、図９に示すようになった。図９に示すように、本実施例では、１．６μｍおよび３．４５μｍで波長分散を零化および平坦化することができた。さらに本実施例における光ファイバに、１．６μｍおよび３．４５μｍの励起光を入射させると、１μｍから５μｍの波長域でパラメトリック増幅および発振ならびに波長変換を確認することができた。
本実施例における光ファイバの伝送損失は、１ｄＢ／ｍ以下であった。なお、本実施例における光ファイバにおいてテフロン（登録商標）ＦＥＰを設けなかった場合、伝送損失は２００ｄＢ／ｍとなった。このことから、テフロン（登録商標）ＦＥＰによって光ファイバの伝送損失が抑えられたといえる。
さらに、本実施例における光ファイバにおいて、テフロン（登録商標）ＦＥＰに代わって、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂を、コア１０２とクラッド１０４との間に設けた。この場合においても、コア１０２とクラッド１０４との間に樹脂を設けない場合と比較して、伝送損失を低下させることができた。
さらに、本実施例における光ファイバにおいて、第１中空部１０６のピッチを、０．６７μより大きく、かつ、０．６８μｍ未満とした。この場合、１μｍから８μｍの波長域において、波長分散を、−１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍから０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍまでに抑えることができた。さらに、この光ファイバを１．５５μｍのパルスレーザーで励起させると、自己位相変調に起因するコヒーレンスの良いスーパーコンティニューム光を１μｍから８μｍまで発生させることができた。
（実施例２）
第２の実施形態と同様、図８に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、ＡｓＳｅ２およびＡｓ２Ｓ５とした。コア１０２、第１中空部１０６および第２中空部１０８の構造は以下のようにした。
コア１０２の直径： １．２μｍ
第１中空部１０６の直径： ２μｍ
第１中空部１０６のピッチ： ３μｍ
コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．５であった。
第２の実施形態と同様、図８に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、ＡｓＳｅ２およびＡｓ２Ｓ５とした。コア１０２、第１中空部１０６および第２中空部１０８の構造は以下のようにした。
コア１０２の直径： １．２μｍ
第１中空部１０６の直径： ２μｍ
第１中空部１０６のピッチ： ３μｍ
コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．５であった。
この光ファイバにパルス幅１００フェムト秒、繰り返し周波数４０ＭＨｚ、平均出力２００ｍＷの光パルスを入射した。このとき、１．３μｍから７μｍのスーパーコンティニューム光を観測することができた。
さらにコア１０２の直径を０．８μｍから１μｍに変化させ、第１中空部１０６の直径を１．５μｍから３μｍに変化させ、第１中空部１０６のピッチを２．５μｍから５μｍに変化させた。この場合、１．４μｍから１．６μｍの波長域で波長が零分散となった。同時に、この波長域で平坦化された波長分散を得ることができた。さらにこの光ファイバを１．５５μｍの連続光レーザーで励起すると、１μｍから２．５μｍの波長域でパラメトリック増幅および波長変換を確認することができた。
（実施例３）
第３の実施形態と同様、図８に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ３２Ａｓ７Ｓｅ３０Ｔｅ３０およびＧｅ１７Ｇａ４Ｓｂ１０Ｓ６９とした。コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．４であった。
第３の実施形態と同様、図８に示す例と同様の構造を有する光ファイバを製造した。コア１０２の組成およびクラッド１０４の組成は、それぞれ、Ｇｅ３２Ａｓ７Ｓｅ３０Ｔｅ３０およびＧｅ１７Ｇａ４Ｓｂ１０Ｓ６９とした。コア１０２とクラッド１０４との間の屈折率差は０．４であった。
コア１０２の直径を０．８μｍから１．２μｍに変化させ、第１中空部１０６の直径を１．２μｍから３μｍに変化させ、第１中空部１０６のピッチを２μｍから５μｍに変化させた。この場合、１．４μｍから１．６μｍの波長域で波長が零分散となった。同時に、この波長域で平坦化された波長分散を得ることができた。さらにこの光ファイバを１．５５μｍの連続光レーザーで励起すると、１μｍから２．５μｍの波長域でパラメトリック増幅および発振ならびに波長変換を確認することができた。なお、本実施例における第１中空部１０６の数は６であるが、第１中空部１０６の数が３または４であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
さらに、コア１０２とクラッド１０４との間には、テフロン（登録商標）樹脂（厚さ１０μｍ）を設けた。本実施例においてテフロン（登録商標）樹脂が設けられていない光ファイバの伝送損失は３ｄＢ／ｍであったが、本実施例においてテフロン（登録商標）樹脂が設けられた光ファイバの伝送損失は１ｄＢ／ｍとなった。同時に、増幅効率が２倍以上に改善した。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、参考形態の例を付記する。
１． カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第１中空部と、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアに関して前記複数の第１中空部の外側で、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第２中空部と、
を含み、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの周方向に沿って互いに隣接する前記第２中空部は、前記コアの中心から放射状に広がって当該隣接する第２中空部の間を縫う直線に平行な外縁を有し、前記外縁が前記コアの周方向に沿って互いに対向している光ファイバ。
２． １．に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第１中空部および前記複数の第２中空部は、前記コアの中心に関して回転対称に配置されている光ファイバ。
３． １．または２．に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部は、前記コアの中心を中心として前記複数の第１中空部の全体を囲む円の外側に設けられている光ファイバ。
４． １．から３までのいずれか一つに記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部の平均断面積は、前記複数の第１中空部の平均断面積よりも大きい光ファイバ。
５． １．から４までのいずれか一つに記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心から放射状に広がって前記複数の第１中空部の各中心を通過する直線が前記複数の第２中空部の間を縫うように、前記複数の第２中空部が配置されている光ファイバ。
６． ５．に記載の光ファイバであって、
前記クラッドのうち前記外縁によって挟まれている部分は、前記コアの中心から前記コアの径方向に見た場合、前記第１中空部の内側に含まれるように設けられている光ファイバ。
７． 第１方向に延在した管部と、前記第１方向に延在するとともに前記第１方向に垂直な断面において前記管部から放射状に突出した複数の片部と、を含む第１ガラス管と、
第２ガラス管と、前記第２ガラス管の内側に位置するコアと、を含むコアロッドと、
複数の第３ガラス管と、
ジャケット管と、
を準備する工程と、
前記第１ガラス管の前記管部の内部に、前記コアロッドと、前記複数の第３ガラス管と、を挿入する工程と、
前記コアロッドと、前記複数の第３ガラス管と、を前記第１ガラス管の前記管部の内部に挿入した後、前記ジャケット管の内部に前記第１ガラス管を挿入する工程と、
前記複数の第３ガラス管の内部と、前記管部、前記片部および前記ジャケット管によって囲まれる間隙と、を陽圧にして、前記第１ガラス管が挿入された前記ジャケット管を線引きする工程と、
を含む光ファイバの製造方法。
８． カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアは、砒素とセレンとからなるガラスまたはゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスであり、
前記コアが砒素とセレンとからなるガラスである場合、前記クラッドは、砒素と硫黄とからなるガラスであり、
前記コアがゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスである場合、前記クラッドは、ゲルマニウムとガリウムとアンチモンと硫黄とからなるガラスである光ファイバ。
以下、参考形態の例を付記する。
１． カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第１中空部と、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアに関して前記複数の第１中空部の外側で、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第２中空部と、
を含み、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの周方向に沿って互いに隣接する前記第２中空部は、前記コアの中心から放射状に広がって当該隣接する第２中空部の間を縫う直線に平行な外縁を有し、前記外縁が前記コアの周方向に沿って互いに対向している光ファイバ。
２． １．に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第１中空部および前記複数の第２中空部は、前記コアの中心に関して回転対称に配置されている光ファイバ。
３． １．または２．に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部は、前記コアの中心を中心として前記複数の第１中空部の全体を囲む円の外側に設けられている光ファイバ。
４． １．から３までのいずれか一つに記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部の平均断面積は、前記複数の第１中空部の平均断面積よりも大きい光ファイバ。
５． １．から４までのいずれか一つに記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心から放射状に広がって前記複数の第１中空部の各中心を通過する直線が前記複数の第２中空部の間を縫うように、前記複数の第２中空部が配置されている光ファイバ。
６． ５．に記載の光ファイバであって、
前記クラッドのうち前記外縁によって挟まれている部分は、前記コアの中心から前記コアの径方向に見た場合、前記第１中空部の内側に含まれるように設けられている光ファイバ。
７． 第１方向に延在した管部と、前記第１方向に延在するとともに前記第１方向に垂直な断面において前記管部から放射状に突出した複数の片部と、を含む第１ガラス管と、
第２ガラス管と、前記第２ガラス管の内側に位置するコアと、を含むコアロッドと、
複数の第３ガラス管と、
ジャケット管と、
を準備する工程と、
前記第１ガラス管の前記管部の内部に、前記コアロッドと、前記複数の第３ガラス管と、を挿入する工程と、
前記コアロッドと、前記複数の第３ガラス管と、を前記第１ガラス管の前記管部の内部に挿入した後、前記ジャケット管の内部に前記第１ガラス管を挿入する工程と、
前記複数の第３ガラス管の内部と、前記管部、前記片部および前記ジャケット管によって囲まれる間隙と、を陽圧にして、前記第１ガラス管が挿入された前記ジャケット管を線引きする工程と、
を含む光ファイバの製造方法。
８． カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアは、砒素とセレンとからなるガラスまたはゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスであり、
前記コアが砒素とセレンとからなるガラスである場合、前記クラッドは、砒素と硫黄とからなるガラスであり、
前記コアがゲルマニウムと砒素とセレンとテルルとからなるガラスである場合、前記クラッドは、ゲルマニウムとガリウムとアンチモンと硫黄とからなるガラスである光ファイバ。
１００ 光ファイバ
１０２ コア
１０４ クラッド
１０６ 第１中空部
１０８ 第２中空部
１１０ 外縁
１２０ ガラス管
１２２ 管部
１２４ 片部
１３０ コアロッド
１３２ ガラス管
１４０ ガラス管
１５０ ジャケット管
１５２ 間隙
１０２ コア
１０４ クラッド
１０６ 第１中空部
１０８ 第２中空部
１１０ 外縁
１２０ ガラス管
１２２ 管部
１２４ 片部
１３０ コアロッド
１３２ ガラス管
１４０ ガラス管
１５０ ジャケット管
１５２ 間隙
Claims (8)
- カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、ＡｓＳｅ ｍ （１．５≦ｍ≦２）であり、
前記クラッドの組成は、Ａｓ ２ Ｓ ｎ （３≦ｎ≦７）である光ファイバ。 - カルコゲナイドガラスにより形成されたコアと、
前記コアよりも低い屈折率を有する材料により形成され、前記コアの周方向に沿って前記コアを囲うクラッドと、
を備え、
前記クラッドは、前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、複数の中空部を含み、
前記コアの組成は、Ｇｅ ３２ Ａｓ ７ Ｓｅ ３０ Ｔｅ ３０ であり、
前記クラッドの組成は、Ｇｅ α Ｇａ β Ｓｂ γ Ｓ η （１５≦α≦２０、３≦β≦５、１０≦γ≦１３、６５≦η≦７０）である光ファイバ。 - 請求項１又は２に記載の光ファイバにおいて、
前記複数の中空部は、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第１中空部と、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアに関して前記複数の第１中空部の外側で、前記コアの中心を中心とする同一円周上に互いに離間して設けられた複数の第２中空部と、
を含み、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの周方向に沿って互いに隣接する前記第２中空部は、前記コアの中心から放射状に広がって当該隣接する第２中空部の間を縫う直線に平行な外縁を有し、前記外縁が前記コアの周方向に沿って互いに対向している光ファイバ。 - 請求項３に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第１中空部および前記複数の第２中空部は、前記コアの中心に関して回転対称に配置されている光ファイバ。 - 請求項３又は４に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部は、前記コアの中心を中心として前記複数の第１中空部の全体を囲む円の外側に設けられている光ファイバ。 - 請求項３から５までのいずれか一項に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記複数の第２中空部の平均断面積は、前記複数の第１中空部の平均断面積よりも大きい光ファイバ。 - 請求項３から６までのいずれか一項に記載の光ファイバであって、
前記コアの延在方向に対して垂直な断面において、前記コアの中心から放射状に広がって前記複数の第１中空部の各中心を通過する直線が前記複数の第２中空部の間を縫うように、前記複数の第２中空部が配置されている光ファイバ。 - 請求項７に記載の光ファイバであって、
前記クラッドのうち前記外縁によって挟まれている部分は、前記コアの中心から前記コアの径方向に見た場合、前記第１中空部の内側に含まれるように設けられている光ファイバ。
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