WO2005017582A1

WO2005017582A1 - 光ファイバおよびその製造方法

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Publication number: WO2005017582A1
Application number: PCT/JP2004/011625
Authority: WO
Inventors: Atsushi Mori; Masao Kato; Kouji Enbutsu; Shinichi Aozasa; Kiyoshi Oikawa; Takashi Kurihara; Kazuo Fujiura; Makoto Shimizu; Kouji Shikano
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2006-02-13
Also published as: CA2774228A1; CA2774228C; CN1761894B; CA2509790C; US20060010921A1; US7677059B2; JP3860201B2; US7953309B2; US20090060438A1; JP4616809B2; CA2509790A1; CA2643338A1; CA2643338C; JP2006343769A; CN1761894A; EP1655625A1; CN100520459C; CN101131448A; EP1655625B1; EP1655625A4

Abstract

　零材料分散波長が２μｍ以上であり、非線形感受率χ３が１ｘ１０−１２ｅｓｕ以上と高く、低損失ファイバに加工するのに十分な熱安定性を有するテルライトガラスを用いた光ファイバにおいて、コア領域への閉じ込めの強いＰＣＦ構造またはＨＦ構造を採用した。これにより光が低損失で導波しうる。コア領域に設けた空孔の大きさおよび形状、ならびに隣接した空孔同士の間隔により、零分散波長を通信波長帯（１．２～１．７μｍ）内に制御すると共に、非線形定数γが５００Ｗ−１ｋｍ−１以上の大きな非線形性を持つ。

Description

明細書

光ファイバおよびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、通信波長帯に零分散波長が制御された高非線形性を有するテルライトガラス製の光ファイバおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、テルライトガラスファイバの屈折率、構造、材料を設計することにより、光通信波長帯である 1. 2-1. 7 z m帯の零分散波長を有する光ファイバ及びその製造方法に関する。背景技術

[0002] 近年、インターネットの急速な普及に起因する爆発的な通信需要の増加と、光通信システムの低コストィヒの要求により、光通信システムの大容量化の検討がなされている。従来、大容量化の手段として検討されてきた時分割多重伝送方式に加えて、 1本の光ファイバに複数の異なる波長の信号光を多重して伝送する波長分割多重 (WD M : Wavelength Division Multiplexing)伝送方式が開発され、加速度的に普及している。 WDM伝送方式は、変調方式の異なる信号を合波することも、また新たな波長を用いてシステムの増設を行なうこともできるので、より柔軟な光通信システムを構築すること力 Sできる。

[0003] WDM伝送方式のネットワークを、さらに柔軟に拡張 *高機能化するためには、波長変換素子、高速光スィッチ、スーパーコンティニューム光源等の機能性光デバイスが、必要不可欠となる。これらの機能性光デバイスの開発において、光ファイバ中の非線形光学効果を利用した非線形光デバイスの検討が積極的に行なわれている。

[0004] 光ファイバ中の非線形光学効果の発生量は、非線形光学定数 γに比例する。非線形光学定数 γは、有効コア断面積 Α および非線形屈折率 nとの間に、

eff 2

7 oc

eff

の関係がある。従って、大きな非線形性を得るためには、大きい非線形屈折率 nを

2 有した光学材料を用レ、、かつ A を小さくすることが必要となる。ここで、有効コア断 eff

面積 A は、下式で与えられる (例えば、非特許文献 1を参照）₍

eff

[0005] [数 1]

[0006] 現在報告されている石英ガラスを用いた非線形光ファイバの多くは、非線形性を高めるため、コアにゲルマニウム等を添加して石英ガラス自体の非線形屈折率を高めること、また、クラッドにフッ素を添加し、比屈折率差を高めることにより有効コア断面積の狭面積化を図ること、を行なっている。さらに、光通信の波長帯域において、非線形効果を高効率に発生させるためには、位相整合条件を満足するように、光ファイバの零分散波長を 1. 2 x m-l . 7 x mにしなければならない。

[0007] し力、しながら、石英ファイバの場合、零材料分散波長はおよそ 1. であり、添加物によってこの零材料分散波長を大きくシフトさせることは難しい。そこで、光フアイバの構造パラメータを最適化することにより、 1. 55 x m帯での波長分散値を零に近づけるとレ、う手法がとられてレ、る（例えば、非特許文献 2を参照）。

[0008] 一方、現在フォトニッククリスタルファイバ（photonic crystal fiber) (以下、 PCFと略す）、或いはホーリーファイバ（holey fiber) (以下、 HFと略す）と呼ばれる、主として石英ガラスを用レ、、石英ファイバ内部の長手方向に意図的に空孔 (air hole)を多数形成した光ファイバが報告されている (例えば、非特許文献 3を参照）。

[0009] 上記のような空孔を形成したファイバ構造を用いることにより、従来のコア 'クラッド構造を有する光ファイバでは実現できなレ、様々な特性を付与することができ、非線形性の高い光ファイバへの応用が期待されている。

[0010] しかし、零分散波長が 1. 2 / m— 1. 7 / mであり、かつ高い非線形性を有する石英系 PCF、あるいは HFはいまだに実現されていない。また、石英ガラスは透明性に優れるものの、非線形性はさほど大きくないので、非線形光学効果に必要な相互作用長を確保するため、相互作用長を長くとることが行われている。例えば、ファイバ長が数 100mに及ぶ長尺の光ファイバを用いる場合である。そこで、より高い非線形性を有する光学材料を用いて、より高効率かつよりコンパクトな非線形光デバイスの実現が待望されてきた。 [0011] 一方、近年、テルライト EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier,エルビウム添加光ファイバ増幅器）を光通信分野に応用するための技術開発が進められている。テルライトとは、 TeOを主成分とするテルライト系ガラスである。テルライト EDFAは、テルラ

2

イト系ガラスにエルビウムを添カ卩してなるテルライト製エルビウム添カ卩光ファイバからなり、この光ファイバ内を数十 m導波させることにより光を増幅させる増幅器である。このテルライト EDFAを用いると、従来の石英系 EDFAやフッ化物 EDFAにより増幅することができる 1. 53 111カら1. 56 x mまでの波長帯域よりも 2倍以上広い 1. 53 z m 力 1. 61 x mまでの波長帯域を一括で増幅することができるようになる（非特許文献 1を参照）。さらに、このテルライト EDFAを用いることにより、 1. 6 z m帯の波長での増幅器を製造することができるようになる（非特許文献 4を参照）。従って、テルライト E DFAは、将来の超大容量 WDMシステム用 EDFAとして注目されている。

[0012] 図 1に示すように、従来のテルライトガラスからなる光増幅器用の光ファイバ 4の断面は、中心に円形状のコア 1と、その周りを同心円状に覆うクラッド 2と、さらにその周りを同心円状に覆うジャケット 3とからなる。図 2には、この光ファイバ 4の屈折率分布を示す。ここで、コア 1の屈折率とクラッド 2の屈折率との差を Δ 1とし、コア 1の屈折率とジャケット 3の屈折率との差を Δ 3とし、クラッド 2の屈折率とジャケット 3の屈折率の差を Δ 2とすると、 Δ 1は Δ 2よりもはるかに大きいので、コア 1に光が強く閉じ込められる。

[0013] このような光ファイバ 4では、コア 1に添加物などを加えて、コア 1の屈折率がクラッド

2の屈折率よりも十分に大きくなつている。そのため、コア 1とクラッド 2との界面で光が全反射して、コア 1の中を光が伝搬する。また、コア 1の屈折率およびコア 1の直径を変化させることにより、ある程度分散を制御することができる。しかし、コア 1の直径を大きくすると、単一モード条件が満たされなくなり、複数のモードが存在する多モード光ファイバとなって、伝送特性が劣化してしまう。逆に、コア 1の直径を小さくすると他のデバイスとの接続の整合が取れなくなってしまう。以上のような理由から、従来のテルライトガラスからなる光ファイバでは、分散の制御範囲を広く取ることができない。

[0014] ところで、テルライトガラスの 3次非線形性が大きいため（非特許文献 5を参照）、パノレス圧縮、光パラメトリック増幅（OPA: Optical Parametric Amplification)、第 3高調波発生（THG : Third Harmonic Generation)などにテルライトガラスを応用することが期待されている。なお、テルライトガラスの材料分散値が零となる波長は 2 / mよりも長波長帯に位置する。

[0015] ここで、光増幅器用に使用する高 NA (Numerical Aperture :開口数）ファイバの 1. 5 5 z m帯における波長分散値は、通常、_100ps/km/nm程度の値である。そのため、光ファイバを 10m程度の短尺で用いたときでも、波長分散値は- IpsZnm程度の大きな値となってしまう。

[0016] また、光ファイバを長距離で使用したり、高速波長多重伝送で使用したりするためには、この光ファイバの波長分散値をできるだけ零に近づける必要がある。ところが、テルライトガラスからなる光ファイバの零分散の波長は、上記のように、以上の波長帯であり、そのため石英ファイバで用いられる周知の構造分散による最適化の手法を用いても、テルライトガラスからなる光ファイバでは、 1. 55 z m帯で波長分散値が零にならない。

[0017] このため、テルライトガラスが有する高い非線形性を利用して、現在の光ファイバ通信波長帯で上述した応用を実現することは困難であった。

[0018] 前述の PCF (或いは HF)は、導波原理により 2つに分類される。その一つはフォトニックバンドギャップにより光が閉じ込められるフォトニックバンドギャップ型 PCFである。この PCFは、周期的な空孔配置と均一な空孔サイズとを有する構造を有する。もう一つは空孔を有した媒質の実効的な屈折率から得られる全反射により光を閉じ込める屈折率導波型 PCFである。この屈折率導波型 PCFは、周期的な空孔配置と均一な空孔サイズとを必ずしも有しない構造のものである。

[0019] このような PCFあるいは HFでは、従来の光ファイバに比べて一桁以上、屈折率差を大きくでき、大きな構造分散を得ることができる。この構造分散により、石英からなる PCFあるいは HFでは、零分散波長が短波長側にシフトする。 M.J.Ganderらは非特許文献 6において、空孔を設けないコア部分と、空孔を六角形に配列したクラッド部分とを具えた石英ガラスから成る光ファイバの分散特性を実験により測定し、その結果を開示した。この文献によれば、 813nm帯における分散値は約 _77psZkmZn mであった。また、 Birksらは非特許文献 7において、単一材料からなる光ファイバである、 PCFの分散を算出して、 PCFの分散補償の効果を唱えている。このように、 PC F構造あるはい HF構造は、テルライトガラスを用いた光ファイバの分散補償方法の一つとして期待されている。

[0020] N.G.R. Broderickらは、特許文献 1において、多成分ガラスを用いて、 PCF構造あるいは HF構造を形成したファイバについて開示した。この文献によれば多成分ガラスの例としてテノレライトガラスの記述があり、その成分として Na〇、 Li 0、 Al〇、 Ca

2 2 2 3

0、 Ga〇、 Ge〇、 As O、 SrO、 Y O、 Sb O、 In〇、 ZnO、 BaO、 La O 、 Te

2 3 2 2 3 2 2 3 2 5 2 3 2 3

O、Ti〇力も選んだ組成であることが示されている。し力ながら、特許文献 1には、

2 2

これらのガラスに対する熱安定性、非線形特性やテルライトファイバの分散に関する記述は見られない。

[0021] E.S.Huらは、非特許文献 8において、テルライトガラスを用いて、 PCF構造あるいは HF構造を設計し、零分散波長を 1. 55 z mにシフトさせたファイバについて開示した。この文献によれば、零材料分散波長が 1. 7 / mであるテルライトガラスを用いて 3つの異なる PCF構造あるいは HF構造を形成し、それぞれの構造において零分散波長を 1. 55 / mにシフト可能なことが示されている。し力ながら、非特許文献 8に開示されているファイバでは、用いているテルライトガラスの非線形感受率が低ぐし力も零材料分散波長が 1. 7 μ ΐηであるため、コア領域への光閉じ込めが不十分であり、そのため十分大きな非線形性を得ることができなレ、（報告された非線形定数 γは最大で 260W— ^m— ¹であった）。

[0022] テルライトガラスは大きい 3次の非線形性を有しているため、この高非線形性を有するテルライトガラスからなる光ファイバを利用したシステムが検討されている。例えば、図 3に示すように、テルライトガラスからなるコア 5及びクラッド 6で光ファイバ 8を構成することにより、ラマン増幅器などのような光増幅用に利用することが提案されている（例えば、非特許文献 9を参照）。

[0023] また、テルライト EDFAにおける長波長側の利得の得られる限界は、石英系 EDFA やフッ化物 EDFAに比べて、 7 9nm広がっている。このため、従来利用できなかつた 1. 6 x m帯の波長における増幅器を実現することができる（例えば、非特許文献 4 を参照）。従って、テルライト EDFAは、将来の超大容量 WDM伝送システムにおける EDFAとして注目されてレ、る。

[0024] テルライトガラスを用いたファイバは、これまで Er³⁺添加ファイバ増幅器やラマン増幅器に応用され、広帯域増幅を実現している (非特許文献 1、非特許文献 8を参照）。テルライトガラスは、石英ガラスと比べて 10倍以上の大きな非線形光学効果を有すると同時に、ラマン増幅器への応用の際には、損失が 20dB/kmの低損失ファイバを実現している。このようにテルライトガラスは、広帯域光増幅特性および高い透明性を有している。カロえて、大きい光非線形感受率 χ ³を有している（例えば、非特許文献 5を参照）。従って、これまでにないコンパクトで高効率な非線形デバイスが期待できる。

[0025] し力、しながら、テルライトガラス製の光ファイバは、材料分散が零となる波長が 2 μ m よりも長波長帯に位置するため、通信波長帯である 1. 55 z m帯信号光とポンプ光との位相整合条件を満足させることが難しぐより積極的に非線形性を利用することが困難となっている。例えば、光増幅器用に使用するテルライトガラス製の光ファイバは、波長 1.55 μ ΐηにおいて、波長分散値は- 100ps/km/nm程度である。

[0026] また、分散シフト光ファイバや分散補償光ファイバのように、従来の光ファイバの構造を適用することにより、コアとクラッドとの比屈折率差を高くして分散を制御しようとしても、テルライトガラス製の光ファイバでは、零分散波長がさらに長波長側にシフトしてしまう。このため、テルライトガラス製の光ファイバは、通信波長帯である 1. 55 /i m 帯での零分散を実現することが極めて困難であり、高い非線形性を有するテルライトガラスからなる光ファイバを利用した通信システムを実現することができなかった。

[0027] 作製方法に関しては、石英系ガラス以外の酸化物ガラスからなるフォトニッククリスタルファイバまたはホーリーファイバの作製方法として、押し出し法が報告されてレ、る ( 非特許文献 10、非特許文献 11を参照）。この押し出し法では、作製したバルタガラス (bulk glass)を、変形可能な粘度になるまで高温に加熱し、型に押し込んで押し出すことにより、空孔を有する母材を作製する。押し出し法は、ガラスが長い時間高温に保持され、さらに変形されるため、ガラス中に結晶核が成長しやすぐ低損失なフアイバを作製することが難しい。そのため、非特許文献 10、非特許文献 11に記載されたファイバの損失値は、いずれも lOOOdBZkmを超え、実用的なデバイスとして使用できる損失を有するファイバは得られてレ、なレ、。

特許文献 1： EP1313676, US 2003/0161599 "Holy optical fiber of non-silica based glass Southampton University

特許文献 2：特開 2003 - 149464号公報

特許文献 3 :特開 2000 - 356719号公報

非特許文献 1 : A.Mori, Y.Ohishi, M.Yamada, H.Ono, Y.Nishida, K.Oikawa, and S.Sudo, 1.5 μ m broadband amplification by tellurite-based DFAs, m OFし 97, 1997， Paper PD1.

非特許文献 2 :川上彰ニ郎、白石和男、大橋正治著、「光ファイバとファイバ型デバイス」、培風館、 P97

非特許文献 3 : A.Bjarklev, et al.， "Photo Crystal Fibers The State of The Art", Holy fibers Symposium vol.1.1, ECOC2002

非特許文献 4 : A. Mori, Y.Ohishi, M.Yamada, H.Ono and S.Sudo, "Broadband amplification characteristics of tellurite-based EDFAs, mECOC ' 97, vol.3, 1997， Paper We2C4, pp.135- 138

非特午文献 5 : S.Kim T.Yoko and S Sakka, "Linear and Nonlinear Optical Properties of Te02Glass", J. Am. Ceram. So ， Vol.76, No.10, pp.2486— 2490， 1993 非特許文献 6 : M.J.Gander, R.McBride, J. D.C.Jones, D.Mogilevtsev,T.A.Birks,

J.C.Knigth, and P.St.J.Russell 'Experimantal measurement of group velocity dispersion in photonic crystal fibre, "Electron. Lett. Jan.1999, vol.35, no. l, pp.o3_64 非特許文献 7 : T.A.Birks, D.Mogilevtsev, J.C. Knight, P.St.J.Russell 'Dispersion compensation using single-material fibers" Opt. Lett.22, 1997, pp.961-963

非特許文献 8 : ECOC2002 Nonlinerity-Parametric Amplifiers 3.2.3泥 esign of

Highly-Nonlinear tellurite fibers with Zero Dispersion Near 1550 nm · Stanford

University

非特許文献 9： "Journal of Lightwave Technology",2003，Vol.21,No.5，p.1300-1306 非特許文献 10 : P.Petropoulos, et al , Soliton-self-frequency-shift effects and pulse compression in an anomalously dispersive high nonlinearity lead silicate holy fiber", PD3-1, OFC2003

非特許文献 11： V.V.Ravi Kanth Kunth, et al., "Tellurite glass photonic crystal fiber " PD3 ECOC2003

非特許文献 12 : Gorachand Ghosh, "Sellmeier Coefficients and Chromatic

Dispersiond for Some Tellurite Glasses", J. Am. Soc, 78(10) 2828—2830, 1995 非特許文献 13 : "Photonics Technology Letters", 1999,Vol.11,Νο.β,ρ.674-676 非特午文献 14 : A.Mori, et al. , 'Ultra - wideband tellurite-Based Raman fibre amplifier", Electronics Letter vol.37, No.24, pp.1442-1443, 2001

非特午文献 15 : Govind P.Agrawal, "Nolinear Fiber Optics ， 2nd edition, Academic Press, pp.42-43

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0029] 本発明は、従来技術における上述のような課題に鑑みてなされたもので、その第 1 の目的は、材料分散の影響を避けることができ、且つ非線形性を利用した光信号処理などに大きな効果をもたらし、通信波長帯での広帯域な零分散を実現できる、高非線形を有するテルライトガラスからなる光ファイバを提供することにある。

[0030] 本発明の第 2の目的は、通信波長帯である 1. 2- 1. 7 z m帯に零分散波長が制御され、テルライトガラスを用いた低損失で高効率の光ファイバの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0031] 一般にガラスの非線形感受率は、その値が高くなるほど零材料分散波長が長波長へシフトする。その零分散波長を PCF構造あるいは HF構造の強い閉じ込めにより、通信波長帯へシフトさせる手法は、非線形ファイバ応用として効果的である。

[0032] 本発明者らは、零材料分散波長が 2 x m以上であり、非線形感受率 χ ³が 1χ10_¹² esu以上と高ぐ低損失ファイバに加工するのに十分な熱安定性を有するテルライトガラスを用いた光ファイバにおレ、て、コア領域への閉じ込めの強レ、PCF構造または HF構造を採用することにより、従来技術による上述した課題を解決できることを示した。すなわち、光が低損失で導波しうることを見出し、空孔の大きさおよび形状、ならびに隣接した空孔同士の間隔により零分散波長を通信波長帯（1. 2— 1. 7 /i m)内制御すると共に、非線形定数 γ力 SSOOW^knT¹以上の大きな非線形性を持つことができることを見出した。

[0033] 上記第 1の目的を達成するため、本発明の第 1態様に係る光ファイバは、光フアイバ通信または光デバイスで用いる光を伝搬する光ファイバであって、光ファイバの少なくともコア領域が 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスからなり、その光ファイバの中心に光を閉じ込めるようにその光ファイバ内に空孔を配列することにより、零分散波長を 1. 2-1. 帯に制御する。

[0034] ここで、好ましくは、光の波長を I、円周率を πとしたとき、光ファイバの中心に π λ 2の 0. 1倍から 5倍の面積を有する領域を設け、その領域を除くその光ファイバの断面における全域あるいはその領域を囲む位置に空孔を配列したことにより、その領域が光を閉じ込めるコアとなる。

[0035] また、好ましくは、 2 μ ΐη以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 Te

O -Bi O -LO-M O-N O _Q O力なる組成（Lは Zn Ba Mgのうち少なくと

2 2 3 2 2 3 2 5

も 1種類以上、 Mは Li Na K Rb Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、 Nは B La Ga Al Yのうち少なくとも一種類以上、 Qは P Nbのうち少なくとも一種類以上)を持ち、その成分が

50く TeOく 90 (モル⁰ /₀)

2

l < Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

である。

[0036] また、好ましくは、テルライト材料ガラスに希土類イオンとして Ce³⁺ Pr³⁺ Nd³⁺ P m³⁺ Sm³⁺ Eu³⁺ Tb³⁺ Dy³⁺ Ho³⁺ Er³⁺ Tm³⁺ Yb³⁺の内から選ばれた少なくとも一種を添加する。

[0037] 上記第 1の目的を達成するため、本発明の第 2態様に係る光ファイバは、テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第 1のクラッド部と、第 1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第 1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2のクラッド部とを備える。

[0038] また、好ましくは、第 1のクラッド部の空孔が、コア領域の周方向に沿って一定の間隔で複数形成されている。また、好ましくは、第 1のクラッド部の空孔が、当該第 1クラッド部の半径方向にわたって複数形成されている。また、好ましくは、第 1のクラッド部の空孔内部が、第 2クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で充填されている。また、好ましくは、コア領域の屈折率が、第 1クラッド部の材料の屈折率よりも高レ、。また、好ましくは、コアとなる中心部に、テルライトガラスの屈折率と異なる屈折率を有するテルライトガラスが坦め込まれてレ、る。

[0039] また、好ましくは、コア領域と第 1クラッド部との比屈折率差が 2%以上である。

[0040] また、好ましくは、コアとなる領域の中心部に、空孔が設けられている。

[0041] また、好ましくは、コアとなる領域以外に形成された空孔を三角格子状または四角格子状またはハニカム形状のいずれかの形状に配歹している。また、好ましくは、その空孔が円柱または楕円柱または多角柱いずれかの形状からなる。

[0042] また、好ましくは、コアとなる領域以外に形成された空孔の数が 3個であり、コアとなる領域の直径が 0. 6— 6. 5 /i mである。また、好ましくは、その空孔の数が 4個であり、コアとなる領域の直径が 0· 6— 5 μ ΐηである。

[0043] 上記第 2の目的を達成するため、本発明の第 3態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバが 2 μ ΐη以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 Te〇

2

-Bi O -LO-M O-N O -Q O力なる組成（Lは Zn、 Ba、 Mgのうち少なくとも 1

2 3 2 2 3 2 5

種類以上、 Mは Li、 Na、 K、 Rb、 Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、 N は B、 La、 Ga、 Al、 Yのうち少なくとも一種類以上、 Qは P、 Nbのうち少なくとも一種類以上）を持ち、その成分が

50 <TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラス（以下、本発明で特定されたテルライトガラスと称する）を少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成されたモールドに、テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1工程と、その第 1工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、ガラス母材とジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 2工程とを備えている。

[0044] 上記第 2の目的を達成するため、本発明の第 4態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバが本発明で特定された上記のテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工されたモールドに、テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1 工程と、さらにテルライトガラスからなるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮によりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材を作製する第

2工程と、第 2工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、ガラス母材とジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 3工程とを備えている。

[0045] 上記第 2の目的を達成するため、本発明の第 5態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ本発明で特定された上記のテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工され、底部に穴を有するモールドに、テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1工程と、さらにテルライトガラスからなるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮と、穴からクラッドガラスが流れ出すことによりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材を作製する第 2工程と、第 2工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、ガラス母材とジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 3工程とを備えている。ここで、好ましくは、その第 2工程は、穴から真空脱気を行って、クラッドガラスが流れ出すようにしている。

[0046] 上記第 2の目的を達成するため、本発明の第 6態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバが本発明で特定された上記のテルライトガラスを少なくともコア材料とし、テルライトガラスからなるガラス融液をモールドに注入成型して円柱状のガラスブロックを作製する第 1工程と、その第 1工程で作製されたガラスブロックの長手方向に穴あけ加工して、空孔が形成されたガラス母材を作製する第 2工程と、第 2工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、空孔を維持又は拡大するように加圧線弓 [きする第 3工程を備えてレ、る。

[0047] 上記第 2の目的を達成するため、本発明の第 7態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバが本発明で特定された上記のテルライトガラスを少なくともコア材料とし、テルライトガラスからなるガラス融液を、基台から円柱棒状のピンが複数内側に整歹 IJした冶具を底面に有するモールドに注入し、冶具を引き抜くことにより空孔を形成された母材を作製する第 1工程と、第 1工程で作製されたガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 2工程とを備えている。

発明の効果

[0048] 本発明の第 1の態様に力かる光ファイバによれば、光ファイバ通信または光デバイスで用いる光を伝搬する光ファイバであって、この光ファイバの少なくともコア領域が 2 μ m以上の零材料分散波長を持つ高非線形性テルライトガラスからなり、光フアイバの中心に光を閉じ込めるように光ファイバ内に空孔を配列することにより、コア領域に光が伝搬し、構造分散により零材料分散波長を 1. 2— 1. 7 /i m帯に制御することができると共に、高い非線形定数を得ることができる。従って、コンパクトで高効率な非線形デバイスである光ファイバを提供することが可能となる。

[0049] ここで、光の波長をえ、円周率を πとしたとき、上記光ファイバの中心 πぇ²の0. 1 倍から 5倍の面積を有する領域を設け、領域を除く光ファイバの断面における全域あるいは領域を囲む位置に上記の空孔を配列することにより、この領域からなるコアに光が閉じ込められ、光ファイバのコア内を光が伝搬する。したがって、効果的に高次モードを抑制することができる。

[0050] また、テルライトガラスの組成を適切に選択することにより、ファイバ化加工に対して十分熱的に安定であり、非線形定数が高ぐ低損失なファイバを作製することができる。このうち Te〇と Bi Oは、高非線形性を付与するための必須成分であるが、

2 2 3

50く Te〇く 90 (モル⁰ /₀)

2

1く Bi O く 30 (モル⁰ /₀)

2 3

の範囲を逸脱すると熱的に安定で透過特性の良いガラスを得ることができない。その他の成分はガラスを熱的に安定にし、粘性を下げてカ卩ェしゃすくするために添加する。

[0051] また、テルライトガラス材料に希土類イオンとして Ce³⁺、 Pr³⁺、 Nd³⁺、 Pm³⁺、 Sm³⁺ 、 Eu³⁺、 Tb³⁺、 Dy³⁺、 Ho³⁺、 Er³⁺、 Tm³⁺、 Yb³⁺のうち少なくとも 1つを添加させることにより、非線形性と同時に光増幅、吸収によるフィルタリング効果などの特性を付与すること力 Sできる。

[0052] 上記光ファイバは、テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、当該コア領域を包囲するように配設されて当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該領域の周方向にわたって複数有する第 1クラッド部と、第 1クラッド部を包囲するように配設されて、当該第 1クラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2クラッド部を備えているため、通信波長帯での広帯域な零分散を実現できる高非線形なテルライトファイバとなる。また、空孔の数を減らすことができるので、低コストで、高精度な光ファイバが容易に製造することができる。

[0053] また、上記コア領域にテルライトガラスよりも屈折率の高い組成のテルライトガラスを坦め込むことにより、坦め込まれた屈折率の高いルライトガラスとその周囲のテルライトガラスとで形成される界面でコア領域を伝搬する光が全反射し、光ファイバのコア内を光が伝搬するので、光の伝送損失が低減される。

[0054] また、上記空孔にテルライトガラスの有する屈折率より低い屈折率の材料を埋め込むことにより、光ファイバ全体の機械的強度が向上する。さらに、光ファイバの母材であるプリフォームから光ファイバを線引きする工程において、空孔に空気を充填したときょり、空孔の形状を一定に保ち易くなり、製造品質が向上する。また、空孔に空気を充填するときに比べて、光の散乱損失を低減することができる。

[0055] また、上記空孔を三角格子状または四角格子状またはハニカム形状の何れかの形状に配列することにより、空孔で囲まれてなるコアに光が集中し、コア内を光が伝搬する。したがって、光ファイバを高精度で製造する必要がないので、製造コストを抑えること力 Sできる。

[0056] また、上記空孔が円柱または楕円柱または多角柱の何れかの形状からなることにより、コアに光が集中し、コア内を光が伝搬する。したがって、光ファイバを高精度で製造する必要がなレ、ので、製造コストを抑えることができる。

[0057] 本発明の第 3— 7の態様に力かる光ファイバの製造方法によれば、石英ガラスと比ベて 30倍以上の非線形感受率（ χ ³)を有する熱安定性の良レ、テルライトガラス組成を用いて、ガラス母材を注入成型により作製することで、従来の押し出し法と比較して、ガラス母材に対する加熱工程の時間が短いために、低損失のテルライトファイバを大量に作製できると共に光通信波長帯である 1. 2- 1. 帯に零分散をシフトすることができるのでコンパクトで高効率な非線形デバイスである光ファイバを提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0058] [図 1]図 1は従来のテルライトガラス光ファイバを示す断面図である。

[図 2]図 2は図 1に示した光ファイバの屈折分布図である。

[図 3]図 3は従来の光ファイバの一例の概略構造を表わす径方向の断面図である。

[図 4]図 4は本発明の実施例 1に係る光ファイバの断面図である。

[図 5]図 5は本発明の実施例 1に係る光ファイバにおいて、零分散領域を示すグラフである。

[図 6]図 6は本発明の実施例 1に係る光ファイバによる波長分散特性を示すグラフでめる。

[図 7]図 7は本発明の実施例 1に係る光ファイバにおけるコア周辺の電界状態を示す電解分布図である。

[図 8A]図 8Aは本発明の実施例 2に係る光ファイバの断面図である。

[図 8B]図 8Bは図 8Aの主要部の拡大図である。

[図 9]図 9は本発明の実施例 2に係る光ファイバによる波長分散特性を示すグラフでめる。

[図 10A]図 10Aは本発明の実施例 3に係る光ファイバの断面図である。

[図 10B]図 10Bは図 10Aの主要部の拡大図である。

[図 11A]図 1 1Aは本発明の実施例 4に係る光ファイバの断面図である。

[図 11B]図 1 1 Bは図 1 1Aの主要部の拡大図である。

[図 12]図 12は本発明の実施例 5に係る光ファイバの断面図である。 [図 13]図 13は本発明の実施例 6に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。

[図 14]図 14は本発明の実施例 7に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。

[図 15]図 15は本発明の実施例 8に係る光ファイバのコア周辺の断面図である。

[図 16]図 16は本発明の実施例 9に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。

[図 17]図 17は図 16の光ファイバの等価屈折率分布を示すグラフである。

[図 18]図 18は図 16の光ファイバの分散特性を表わすグラフである。

[図 19]図 19は図 16の光ファイバの屈折率分布を表わすグラフである。

[図 20]図 20は従来の光ファイバの他の例の屈折率分布を表わすグラフである。

[図 21]図 21は従来の光ファイバの他の例の屈折率分布を表わすグラフである。

[図 22]図 22は本発明の実施例 10に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。

[図 23]図 23は本発明の実施例 10に係る光ファイバの他の概略構造を表わす径方向の断面図である。

[図 24]図 24は本発明の実施例 11に係る光ファイバの等価屈折率分布および屈折率分布を表わすグラフである。

[図 25]図 25は本発明の実施例 12に係る光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図である。

[図 26A]図 26Aは本発明の実施例 13、並びに実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 1の工程を示す工程図である。

[図 26B]図 26Bは本発明の実施例 13、並びに実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 2の工程を示す工程図である。

[図 26C]図 26Cは本発明の実施例 13、並びに実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 3の工程を示す工程図である。

[図 26D]図 26Dは本発明の実施例 13、並びに実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 4の工程を示す工程図である。

[図 26E]図 26Eは本発明の実施例 13、並びに実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 5の工程を示す工程図である。 [図 27A]図 27Aは本発明の実施例 13に力かるフォトニッククリスタルファイバを示す断面図である。

[図 27B]図 27Bは図 27Aの主要部を示す拡大図である。

[図 28]図 28は本発明の実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバの分散を示すグラフである。

[図 29]図 29は本発明の実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバのコア径と零分散波長の関係を示すグラフである。

[図 30]図 30は本発明の実施例 13にかかる波長変換装置を示す構成図である。

[図 31]図 31は図 30の波長変換装置の出力スペクトルを示す特性図である。

[図 32A]図 32Aは本発明の実施例 15に力、かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 1の工程を示す工程図である。

[図 32B]図 32Bは本発明の実施例 15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 2の工程を示す工程図である。

[図 32C]図 32Cは本発明の実施例 15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 3の工程を示す工程図である。

[図 33]図 33は本発明の実施例 15にかかるフォトニッククリスタルファイバを示す断面図である。

[図 34]図 34は発明の実施例 15にかかるフォトニッククリスタルファイバで発生したス一パーコンティニューム光のスペクトルを示す図である。

[図 35A]図 35Aは本発明の実施例 16に力かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。

[図 35B]図 35Bは図 35Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図でめる。

[図 36]図 36は本発明の実施例 16にかかる波長可変パルス光源を示す構成図である

[図 37]図 37は本発明の実施例 16にかかるパラメトリック光増幅器を示す構成図である。

[図 38]図 38は図 37のパラメトリック光増幅器の出力： [図 39A]図 39Aは本発明の実施例 17にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 1の工程を示す工程図である。

[図 39B]図 39Bは本発明の実施例 17にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法の第 2の工程を示す工程図である。

[図 40A]図 40Aは本発明の実施例 17にかかるフォトニッククリスタルファイバの断面を示す断面図である。

[図 40B]図 40Bは図 40Aの主要部の拡大図である。

[図 41A]図 41Aは本発明の実施例 18に力、かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。

[図 41B]図 41Bは図 41Aの作製装置の主要部の構造を示す図である。

[図 41C]図 41Cは図 41Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図でめる。

[図 42]図 42は本発明の実施例 18にかかる光力一シャツタ実験系を示す構成図である。

[図 43A]図 43Aは本発明の実施例 19に力かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す工程図である。

[図 43B]図 43Bは図 43Aの作製装置の主要部の構造を示す図である。

[図 43C]図 43Cは図 43Aの工程で得られるフォトニッククリスタルファイバを示す図でめる。

[図 44]図 44は本発明の実施例 19にかかる非線形ファイバーループミラーを示す構成図である。

[図 45]図 45は本発明の実施例 19にかかるクロック再生装置を示す構成図である。

[図 46]図 46は本発明の実施例 20にかかる光ファイバを示す断面図である。

[図 47]図 47は本発明の実施例 20にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である

[図 48]図 48は本発明の実施例 20にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである

[図 49]図 49は本発明の実施例 21にかかる光ファイバを示す断面図である。図 50]図 50は本発明の実施例 21にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である図 51]図 51は本発明の実施例 21にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 52]図 52は本発明の実施例 22にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 53]図 53は本発明の実施例 22にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である図 54]図 54は本発明の実施例 22にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 55]図 55は本発明の実施例 23にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 56]図 56は本発明の実施例 23にかかる光ファイバの光電界分布を示す図である図 57]図 57は本発明の実施例 23にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 58]図 58は本発明の実施例 24にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 59]図 59は本発明の実施例 24に力かる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 60]図 60は本発明の実施例 25にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 61]図 61は本発明の実施例 25にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 62]図 62は本発明の実施例 26にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 63]図 63は本発明の実施例 26にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 64]図 64は本発明の実施例 27にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 65]図 65は本発明の実施例 27にかかる光ファイバの波長分散を示すグラフである図 66]図 66は本発明の実施例 28にかかる光ファイバを示す断面図である。

図 67]図 67は図 66の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。 [図 68]図 68は本発明の実施例 28にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。

[図 69]図 69は本発明の実施例 29にかかる光ファイバを示す断面図である。

[図 70]図 70は図 69の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。

[図 71]図 71は本発明の実施例 29にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。

[図 72]図 72は本発明の実施例 30にかかる光ファイバを示す断面図である。

[図 73]図 73は図 72の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。

[図 74]図 74は本発明の実施例 30にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。

[図 75]図 75は本発明の実施例 31にかかる光ファイバを示す断面図である。

[図 76]図 76は図 75の光ファイバのコアとなる領域を示す拡大図である。

[図 77]図 77は本発明の実施例 31にかかる光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示すグラフである。

符号の説明

10 光ファイバ

11 空孔

12 コア

13 クラッド

100, 120, 130, 140, 150, 160, 170 光フアイノ

101 , 111 コア部

102 第 1のクラッド部

102a 空孔

103 第 2のクラッド咅 B

201 金属モールド

202 ガラス融液

203 ガラス母材

204 ジャケット管 205 延伸した母材

206 線径の一定した部分

207 フォトニッククリスタルファイバ

208 ホールの形成された部分

2101 , 2301 , 2305, 2401 , 2405, 2501 , 2601 , 2701 , 2801 , 2805, 2901 , 2905, 3001， 3101 , 3201 , 3205, 3301 , 3305 テノレライ卜ガラス

2102, 2302, 2402, 2502, 2602, 2702, 2802, 2902, 3002, 3102, 3202 , 3302 コアとなる領域

2103, 2303, 2403, 2503, 2505, 2603, 2703, 2803, 2903, 3003, 3005 , 3103， 3203, 3303 空孑し

2104, 2304, 2404, 2504, 2604, 2704, 2804, 2904, 3004， 3104, 3204 , 3304 ジャケット管

発明を実施するための最良の形態

[0060] 本発明の一実施形態では、テルライトガラスを用いたフォトニッククリスタルファイバにおいて、コアに相当する部分の周囲に、屈折率 1の空孔を複数個設ける構造とし、零分散波長を光通信帯である 1. 2- 1. 7 z m帯に制御する。特に、空孔を 4つとし、コアに相当する部分を十字型のクラッドガラスで支える構造が好ましい。空孔を偶数として構造の対称性を保つことにより、偏波依存性を軽減することができる。また、 4つという簡易な構造とし、延伸工程の制御を容易にするとともに、母材を作製するモールドを 4分割することにより、ガラス母材を取り出しやすくすることができる。

[0061] 本発明の一実施形態において、テルライトガラスの組成を適切に選択することにより、ファイバ化加工に対して十分熱的に安定であり、非線形定数が高ぐ低損失なフアイバを作製することができる。このうち TeOと Bi Oは、高非線形性を付与するため

2 2 3

の必須成分であるが、

50く TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

1く Bi O く 30 (モル⁰ /₀)

2 3

の範囲を逸脱すると熱的に安定で透過特性の良いガラスを得ることができない。これ以外の成分はガラスを熱的に安定にし、粘性を下げてカ卩ェしゃすくするために添カロする。

[0062] 本発明の一実施形態において、テルライトガラス材料に希土類イオンとして Ce³⁺、 Pr³⁺、 Nd³⁺、 Pm³⁺、 Sm³⁺、 Eu³⁺、 Tb³⁺、 Dy³⁺、 Ho³⁺、 Er³⁺、 Tm³⁺、 Yb³⁺のうち少なくとも 1つを添加させることにより、非線形性と同時に光増幅、吸収によるフィルタリング効果などの特性を付与することができる。

[0063] 本発明の一実施形態に力、かるテルライトファイバについて説明する。 TeOを主成

2 分とするガラスは、屈折率 n 力 ¾程度を有するのと同時に、材料波長分散は 1. 2-1

D

. 7 μ m帯で大きく負分散を有し、零分散波長は 2 μ mを超えた長波長側に位置する (例えば、非特許文献 12参照）。従って、テルライトガラスを用いてステップインデックス型のコア Zクラッド屈折率プロファイルを有するファイバを作製しても、そのファイバの波長分散特性を材料波長分散の特性力大きく変化させることはできない。

[0064] 本発明の一実施形態に力、かるテルライトフォトニッククルスタルファイバに使用されるガラス組成 (mol%表示）の一例と、各々のガラス組成の熱安定性 (Tx-Tg： °C)、屈折率 n 、非線形感受率 χ ³ (esu)、紫外吸収端 UV (nm)、零材料分散波長（ μ m

D

)について、測定した試験結果を表 1に記す。

[0065] [表 1]

>

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ia 19 20 21 22 23 24

Te0₂ 75 SO 70 65 55 40 60 65 85 70 ?0 70 70 75 75 75 75 80 80 B0 80 85 B5 90

Bi₂0₃ 0 2 10 20 30 10 8 15 12 12 7 8 10 15 10 10 7 ？ 8 7 7 5 5 5

ZnO 5 5 7 5 8 5 5 5 3

BaO 5 5 20 7 5 5 5 5

MgO 5 5 5

Li20 10 10 13 10 12 8

Na20 7 5 6 5 5 5

K20 8 5 7 7 7

Rb20 5 10 10 10 5

Gs20 5 8 5 5

B203 5 4 5

La203 5 5 5

Ga203 6 5 2 5

ΑΪ203 7 3

V203 5 5 5 5 5

P205 5 5 3

Nb203 10 5 8 3

Tx-Tg 90 150 120 1 0 70 80 150 1 0 180 160 150 160 170 150 300< 1 0 300く 300< 300く 160 180 140 130 50 nD 1.98 2.07 2.18 2.21 2.23 1.85 2.15 2.2 2,18 2.13 2.1 2.05 2.09 2,03 2.07 2.12 2.11 2.13 2.08 2.12 2.13 2.16 χ3(χΐθ"¹²) 0.5 1 1.2 2 2-6 0.6 1.2 2 1,8 1.3 1,2 1.1 1.5 2 1,6 1.4 1.3 1.7 1.5 1,8 1-5 1.6 1,5

360 365 370 378 410 390 380 390 385 375 370 380 375 3BQ 375 380 370 375 370 380 370 365 3BQ 390

Zero (μηι) 1.8 2.1 2.4 2.7 3 1.9 2.2 2.6 2.4 2,3 2.2 2.15 2,3 2,5 2.3 2.2 2.3 2.5 2Λ 2,6 2,2 2.5 2 δ 2.8

[0066] ガラス試料は、次の手順で作製した。窒素ガスを充填したグローブボックス内で原料を混合し、金又は白金坩堝を用いて酸素雰囲気のもとに 800— 1100°Cで溶融し、その後、 300— 400°Cに予加熱した铸型中に融液を流し込んだ。ファイバへの加ェには、ガラス母材の延伸 ·線引きなどの再加熱が必要となるため、損失が低ぐ強度の強いファイバを実現するには、熱安定性が重要なファクタとなる。テルライトガラスは、一般的に、ガラス転移温度 Tgから 30— 80°C高い温度で延伸 '線引き加工されるため、熱安定性の指標である Tx (結晶化温度)一 Tg (ガラス転移温度）が 100°C 以上であることが望ましい。

[0067] 表 1のガラス組成のうち、 No. 1 5は、 Bi Oの添加量が 0— 30mol%まで変化し

2 3

ているが、 No. 1の Omol%と No. 5の 30mol%とでは、熱安定性の指標である Tx_ Tgが 100°C以下であり、熱安定性が不十分であることが分かる。また、 No. 6は TeO 力 Omol%以下であり、 No. 24は TeO力 0mol%以上となっており、この場合に

2 2

もそれぞれ Tx— Tgが 100°C以下であり、熱安定性が不十分であることがわかる。 Te Oと Bi Oは、本実施形態において高非線形性をもたらす必須成分であり、以上の

2 2 3

点から、

50く TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

1く Bi O く 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + Q〇 +R〇く 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

の範囲にあることが必要となる。上記にあげた以外の組成例では、ファイバに加工するのに十分な熱安定性を有していないことが分かる。

[0068] 表 1の組成をまとめると、テルライトガラスは、 TeO -Bi O _L〇_M〇_Q O 一 R

2 2 3 2 2 3 2

O力なる組成を有し、ここで、 Lは Zn、 Ba、 Mgのうち少なくとも 1種類以上であり、

5

Mは Li、 Na、 K、 Rb、 Csのうち少なくとも 1種類以上であり、 Qは B、 La、 Ga、 Al、 Y のうち少なくとも 1種類以上であり， Rは P、 Nbのうち少なくとも 1種類以上である。これらの高非線形性と熱安定性を同時に有するテルライトガラスは、材料分散が零となる波長が 2 μ m以上となっており、ファイバの零分散波長を制御するように構造設計する際に、重要な物性値となる。

[0069] 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳述する。本発明に係る光ファイバの実施形態として、実施例を用いて説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。さらに、下記実施例はフォトニックバンドギャップ構造を導波原理の基本とした光ファイバであるが、コア 'クラッドの実行屈折率差による全反射構造も同時に具備されている。そのため、光ファイバにはフォトニックバンドギャップ条件や周期性'均一性を必ずしも厳密に必要としない。

実施例 1

[0070] 本発明の実施例 1に係る光ファイバの断面を図 4に示す。図 4に示すように、零材料分散波長が 2. 08 μ ΐηのテルライトガラスからなる光ファイバ 10は、多数の円形状の空孔 11を有する。これらの空孔 11の中は、空気で満たされている。これらの空孔 11 における光の屈折率は、真空における光の屈折率である 1にほぼ等しい。

[0071] 空孔 11の配列は、その光ファイバ 10の直径方向の断面において、規則的（周期的 )に隣接するように配置される多数の三角形の各頂点からなる三角格子状の配列である。これらの空孔 11は、光ファイバ 10の長手方向に同一構造を有する。つまり、空孔 11は三次元的に配列されるフォトニックバンドギャップではなぐ長手方向に均一に配置される。したがって、この光ファイバの断面は、光ファイバ 10の作成プロセスによる形状の揺らぎ（歪み）を無視すれば、光ファイバ 10の長手方向に亘つて同じ構造であり、光ファイバ 10の長手方向に直交するまたは斜交するように空孔が配置される構造は存在しない。つまり、光ファイバ 10に配置される空孔 11はその光ファイバ 10 の長手方向に連続して延在し、長手方向の何れの箇所で切断しても同一の切断面となる。

[0072] ただし、光ファイバ 10の中心において、空孔 11の配列は周期性を欠いている。周期性を欠いて配列される空孔 11で囲まれる領域は、光の波長を I、円周率を πとしたときにコア領域を πぇ²の0. 1から 5倍の大きさである。この領域は光が集中するコァ 12となり、その領域からその光ファイバ 10の半径方向には光が伝搬しなレ、。即ち、光ファイバ 10は、空孔 11が周期的に配列されてなる回折格子を有するフォトニックバンドギャップ構造である。つまり、光ファイバ 10は、光ファイバ 10の中心にコア 12と、コア 12の周りに周期的に配列される空孔 11からなるクラッド 13とを有する。なお、隣接する空孔同士の間隔を変えることにより、周期性を欠いて配列される空孔 11で囲まれる領域、即ちコア 12の直径を変えることができる。

[0073] 隣接する空孔同士の間隔を Δ、空孔の直径を dとする。光ファイバ 10において、零分散となる領域は、図 5に示すように、（Δ、 d)が（0、 0)と（5、 5)とを結んでなる直線と、（ Δ、 d)が（2、 0)と（5、 4)とを結んでなる直線とで囲まれる領域 Bとなる。点 Aは、 ( Δ、 d)が（2. 3、 2. 0)であり、零分散となる領域である領域 B内にある。

[0074] なお、テルライトガラスの材料の組成が変わると、分散が零となる波長が 1. 3 a mから 1. 6 x mの範囲内で変化する。このとき、 P 接する空孔同士の間隔 Δ及び空孔の直径 dの範囲も変化する力 S、概ね図 5に示した領域 B内になる。

[0075] 図 6には、図 5における点 A、即ち隣接する空孔の間隔 Δが 2. 3 μ mであり、空孔の直径 dが 2. O z mである光ファイバ 10による波長分散特性が示される。図 6に示すように、このような光ファイバ 10では、波長 1. 56 x mで零分散となる。また、この光フアイバ 10を数値計算法の一つである差分法を用いて求めた光ファイバ 10のコア周辺における光電界分布を図 7に示す。なお、図 7中の実線は、電界変化が 10%毎の等高線である。図 7に示すように、通常の光ファイバと同様に、この光ファイバ 10のコア 12に光が閉じ込められる構造となつている。

[0076] よって、このような光ファイバ 10によれば、光はフォトニックバンドギャップあるいは全反射作用によりコア 12に閉じ込められ、効果的に高次モードを抑制することができ、コア 12の直径を拡大しても単一モード条件を維持することができるようになる。

実施例 2

[0077] 本発明の実施例 2による光ファイバ断面を図 8A—図 8Bに示す。図 8A—図 8Bにおいて、 21は空孔であり、中は空気で満たされており屈折率は 1にほぼ等しレ、。 22は表 1における No. 18の組成のテルライトガラスである。本実施例のファイバ 20では中心を除く断面全域に多数の空孔 21を三角格子状に配置した。さらに、零材料分散波長が 2. l x mでテルライトガラス 22に対して比屈折率差として 1. 1%高い屈折率を有するテルライトガラスをファイバ中心部 23の位置に埋め込んだファイノく、およびテルライトガラス 22に対して比屈折率差として 0· 5%低い屈折率を有するテルライトガラスをファイバ中心部 23の位置に坦め込むことで、光が伝搬するコアとなる領域を設けたファイバの 2種類を作製した。それぞれのファイバ外径は 105 μ ΐη、空孔径 dは 1 . 6/im、空孔間隔 Λは 2. 2 /im、埋め込んだ中心部 23のテルライトガラス径 bは 1· 5/im、光が伝搬するコア径 aは 2· 8 μ mである。

[0078] 押し出し法で作製した上記 2種類のファイバを切断'研磨後、近視野像 (NFP)、遠視野像（FFP)を観察して、ファイバ中心部 23に光が閉じ込められ、それぞれ単一モード化が達成できていることが確認できた。図 9に本光ファイバの波長分散の測定結果を示す。本実施例の零分散波長; I は、 1. 1%高い屈折率のテルライトを埋め込

0

んだファイバ、 0. 5%低い屈折率のテルライトを坦め込んだファイバのそれぞれで、図 9に示すように波長 1. 63 xm、および 1. 58 zmであった。また、有効コア断面積 A はそれぞれ 3. 7 xm²、 3. 9 zm²であり，非線形係数 γ値はそれぞれ 65(1\¥_ eff

ΪΆ 610W— ^m— ¹であった。

実施例 3

[0079] 本発明の実施例 3による光ファイバ断面を図 10Aに示す。図 10Aにおいて、 21は空孔であり、中は空気で満たされており屈折率は 1にほぼ等しい。 22は表 1における No. 15の組成のテルライトガラスである。本実施例のファイバでは中心を除く断面全域に多数の空孔 21を三角格子状に配置し、光が伝搬するコアとなる領域 24を設けた。ファイバ外径 Dは 105 zmである。また、図 10Bに示すように、空孔径 dは 1. 2μ m、空孔間隔 Λは 1. 5_Mmとし、光が伝搬するコア径 aは 1. である。

[0080] 作製したファイバを切断'研磨後、近視野像 (NFP)、遠視野像 (FFP)を観察し、フアイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化が確認できた。本実施例の零分散波長 λ は、波長 1. であった。コア径&、円周率を πとすると、コア領域 24はお

0

よそ π (aZ2) ²で表わされ、この領域は波長を λとすると、 πえ²の 0.1— 5倍の面積であることが必要とされる。 0. 1倍以下では、モードが立つことができないと同時に石英ファイバとの接続が困難になり、また 5倍以上では零分散が 1. 7 xm以上となると共に多モード伝搬となる。

実施例 4

[0081] 本発明の実施例 4による光ファイバ断面を図 11Aに示す。図 11Aにおいて、 44はジャケットである。 41は空孔であり、中は空気で満たされており屈折率は 1にほぼ等しレ、。 45は零材料分散波長が 2. 18 zmのテルライトガラスである。本実施例のフアイバでは内部に孔 41を 4個配置し、光が伝搬するコアとなる領域 46を設けた。ファイバ外径 Dは 120 /i mであり、空孔の内径は、 40 /i mである。また、コア領域の大きさとして、図 11Bに示すコア領域に内接する正四角形の一辺 aを 2· 0 μ ΐηとした。

[0082] 作製したファイバを切断'研磨後、近視野像 (NFP)、遠視野像 (FFP)を観察し、フアイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化が確認できた。本実施例の零分散波長 λ は、波長 1. 46 z mであった。コア径&、円周率を πとすると、コア領域 24は

0

およそ π (aZ2) ²で表わされ、この領域は波長を λとすると、 πえ²の 0. 1— 5倍の面積であることが必要とされる。 0. 1倍以下では、モードが立つことができないと同時に石英ファイバとの接続が困難になり、また 5倍以上では零分散が 1. 7 x m以上となると共に多モード伝搬となる。

実施例 5

[0083] 本発明の実施例 5に係る光ファイバ断面を図 12に示す。図 12に示すように、零材料分散波長が 2· Ι μ ΐηのテルライトガラスからなる光ファイバ 30は、上記実施例 1と同様に、三角格子状配列、即ち周期的に配列される多数の円形状の空孔 31を有する。ただし、光ファイバ 30の中心において、空孔 31の配列は周期性を欠いている。また、空孔 31にはテルライトガラス 33よりも屈折率が Δ ηだけ低いガラス材料が埋め込まれる。光ファイバ 30の中心部から離れた空孔 31は周期的に配列されるので、光を全反射するクラッド 33となり、光ファイバ 30の中心部で周期性を欠いて配列される空孔 31で囲まれる領域は、光が導波するコア 32となる。この領域は、光の波長を; I、円周率を πとしたときにコア領域を πぇ²の0. 1から 5倍の大きさである。

[0084] したがって、この光ファイバ 30によれば、フォトニックギャップを構成する空孔 31にテルライトガラス 33よりも低い屈折率の材料が充填されているため、光ファイバ全体の機械的強度が大きくなる。さらに、その材料充填の結果、光ファイバ 30の母材であるプリフォームから光ファイバ 30を線引きする工程において、空孔 31に空気を充填したときよりも、空孔 31の形状を一定に保ちやすぐ製造品質が向上する。また、空孔 3 1に空気を充填してなる光ファイバに比べて、光の散乱損失を低減することができる。実施例 6

[0085] 本発明の実施例 6に係る光ファイバを図 13に示す。図 13に示すように、テルライトガラスからなる光ファイバ 40は、上記実施例 5に説明した光ファイバ 30の有する空孔 31の配列状態を変形したものである。光ファイバ 40における空孔 41の配列は、光フアイバ 40の直径方向の断面において、規則的（周期的）に隣接するように配置される多数の四角形の頂点からなる四角格子状の配列である。ただし、光ファイバ 40の中心において、空孔 41の配列は周期性を欠いている。光ファイバ 40の中心部から離れた空孔 41は周期的に配列されるので、光を全反射するクラッド 43となり、光フアイバ 40の中心部で周期性を欠いて配列される空孔 41で囲まれる領域は、光が導波するコア 42となる。この領域は光の波長を; I、円周率を πとしたときにコア領域を π λ ² の 0. 1から 5倍の大きさである。なお、空孔 41には、テルライトガラスよりも屈折率の低レ、材料が充填されてレ、る。

[0086] したがって、この光ファイノ 40によれば、上記実施例 5で説明した光ファイバ 30と同様の作用効果を奏する。

[0087] なお、空孔 41に空気を充填した全くの空孔としても良ぐその場合も含めてコア 42 に光が閉じ込められ、効果的に高次モードを抑制することができ、コア 42の直径を拡大しても単一モード条件を維持することができるようになる。

実施例 7

[0088] 本発明の実施例 7に係る光ファイバを図 14に示す。図 14に示すように、テルライトガラスからなる光ファイバ 50は、上記実施例 6に説明した光ファイバ 40の有する空孔 41の配列状態を変形したものである。光ファイバ 50における空孔 51は、光ファイバ 5 0の直径方向の断面において、規則的 (周期的）に隣接するように配置される六角形 (ハニカム）の各頂点に配列される。ただし、光ファイバ 50の中心において、空孔 51 の配列は周期性を欠いている。光ファイバ 50の中心から離れた空孔 51は周期的に配列されるので、光を全反射するクラッド 53となり、光ファイバ 50の中心で周期性を欠いて配列される空孔 51で囲まれる領域は、光が導波するコア 52となる。この領域は光の波長をえ、円周率を πとしたときにコア領域を πえ²の 0. 1から 5倍の大きさである。なお、空孔 51には、テルライトガラスよりも屈折率の低い材料が充填されている

[0089] したがって、この光ファイバ 50によれば、上記実施例 6で説明した光ファイバ 40と同様の作用効果を奏する。

[0090] なお、空孔 51に空気を充填した全くの空孔としても良ぐこの場合も含めてコア 52 に光が閉じ込められ、効果的に高次モードを抑制することができ、コア 52の直径を拡大しても単一モード条件を維持することができるようになる。実施例 8

[0091] 本発明の実施例 8に係る光ファイバを図 15に示す。図 15に示すように、テルライトガラスからなる光ファイバ 60は、上記実施例 5に説明した光ファイバ 30に配列される空孔 31の形状を変形したものである。光ファイバ 60では、その光ファイバ 60の長手方向に直交する断面において、空孔 61の形状が六角形である。光ファイバ 60では、多数の空孔 61が三角格子状配歹 lj、即ち周期的に配列される。ただし、光ファイバ 60 の中心において、空孔 71の配列が周期性を欠いている。光ファイバ 60の中心から離れた空孔 61は周期的に配列されるので、光を全反射するクラッド 63となり、光フアイバ 60の中心で周期性を欠いて配列される空孔 61で囲まれる領域は、光が導波するコア 62となる。この領域は光の波長をえ、円周率を πとしたときにコア領域を π λ ²の 0. 1から 5倍の大きさである。なお、空孔 61には、テルライトガラスよりも屈折率の低い材料が充填されている。

[0092] したがって、この光ファイバ 60によれば、上記実施例 5で説明した光ファイバ 30と同様の作用効果を奏する。

[0093] なお、空孔 61に空気を充填した全くの空孔としても良ぐその場合も含めてコア 62 に光が閉じ込められ、効果的に高次モードを抑制することができ、コア 62の直径を拡大しても単一モード条件を維持することができるようになる。

[0094] なお、フォトニックバンドギャップを構成するフォトニック結晶の回折格子をなす空孔の配列は、光ファイバのコアの中心から半径方向に光が伝搬しないようにコア内に閉じ込めることができ、周期的配置、即ち規則的な格子状の配置であれば、特に限定されない。

[0095] また、空孔の形状は、円柱（円形状の空孔）に限定されることはなぐ三角柱（三角形状の空孔)、四角柱（四角形状の空孔）、六角柱 (六角形状の空孔)などの形状としても良ぐいずれの形状でもフォトニックバンドギャップによる導波構造を実現することができる。

実施例 9

[0096] 次に、本発明の実施例 9に係る光ファイバを図 16から図 19に基づいて説明する。

なお、このときテルライトガラスは 2 μ m以上に零分散波長を有する請求項 1に記載のガラスを用いる。また、特に上記の表 1に記載のガラス組成比のうち No. 1と No. 6以外の組成比を用いることが効果的であり、さらに請求項 3に記載のガラス材料のように希土類を添加したものにも有効である。図 16は、光ファイバの概略構造を表わす径方向の断面図、図 17は、図 16の光ファイバの等価屈折率分布を示すグラフ、図 18 は、図 16の光ファイバの分散特性を表わすグラフ、図 19は、図 16の光ファイバの屈折率分布を表わすグラフである。なお、本発明において、等価屈折率とは、光に実質的に作用する屈折率のことである。

[0097] 本発明の実施例 9に係る光ファイバは、図 16に示すように、テルライトガラスからなる光ファイバ 100であって、コア部 101と、コア部 101を包囲するように配設されて、コァ部 101の軸方向に沿った円形の空孔 102aをコア部 101の周方向にわたって複数有する第 1のクラッド部 102と、第 1のクラッド部 102を包囲するように配設されて、第 1 のクラッド部 102の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2のクラッド部 103とを備えている。

[0098] 第 1のクラッド部 102の空孔 102aは、コア部 101の周方向に沿って一定の間隔で複数 (本実施例では 6つ）形成されている。第 1のクラッド部 102の空孔 102aは、内部が空気で満たされており、屈折率が真空の屈折率である 1と略等しい大きさとなっている。コア部 101の屈折率と第 1のクラッド部 102の等価屈折率とは、比屈折率差（Δ )が 2%以上となっている。第 2のクラッド部 103は、コア部 101のテルライトガラスと異なる組成のテルライトガラスを用いて、コア部 101の屈折率よりも低い屈折率とすると共に、第 1のクラッド部 102の等価屈折率と略等しい屈折率としている。

[0099] 本発明の実施例 9に係る光ファイバ 100においては、空孔 102aの半径 rを 0. 5— 1 • 0 /i mとし、空孑し 102aの間のピッチ γを 1 · 0— 2· 0 /i mとし、第 1のクラッド咅 102 の半径 rrを 3 μ m以下とするように設計している。

[0100] なお、光ファイバ 100は、軸方向に同一の構造を維持しているので、作製プロセスによる形状のゆらぎを無視すれば、径方向の断面構造が軸方向全長にわたって同一であり、軸方向に直交又は斜交するような構造が存在しないものである。

[0101] このような本発明の実施例 9に係る光ファイバ 100においては、空孔 102aを一重に正六角形の頂点位置に配置することによって第 1のクラッド部 102を形成し、中心部のコア部 101に空孔 102aを形成していないため、当該コア部 101が最も高い屈折率となり、図 17に示すように、コア部 101に光が集中するようになる。

[0102] 本発明の実施例 9に係る光ファイバ 100においては、図 18に示すように、零分散波長において極性が反転し、特定の波長域において分散が平坦となることが明らかとなった。よって、本発明の実施例 9に係る光ファイバ 100によれば、広帯域な零分散波長域を実現することができる。

[0103] 従来技術の欄で既述したように、近年、主に石英ガラスを用いて意図的に空孔を形成したフォトニッククリスタルファイバ（PCF)或いはホーリーファイバ（HF)とよばれる光ファイバが開発されている。この PCFや HFは、導波原理から二種類に分類されている。一つは、フォトニックバンドギャップによって光を閉じ込めるフォトニックバンドギヤップ型であり、その構造において、厳格な周期性ゃ空孔サイズの均一性が要求されるものである。もう一つは、空孔を有した媒質の実効的な屈折率差から得られる全反射によって光を閉じ込める屈折率導波型であり、その構造において、厳格な周期性ゃ空孔サイズの均一性が必ずしも要求されるものではない。

[0104] 例えば、前述の非特許文献 6においては、空孔を設けないコア部と、空孔を六角形に配歹 1Jしたクラッド部とを備えた石英ガラスからなる光ファイバの分散特性を実験的に測定した結果を報告している。この非特許文献 6で報告されている光ファイバは、 81 3nmの波長における分散値が約 _77psZkmZnmとなっている。また、例えば、非特許文献 13においては、単一材料からなる光ファイバ（PCF)の分散を算出して、 P CFの分散補償効果を報告してレ、る。

[0105] そこで、本発明者らは、鋭意研究した結果、テルライトガラスを用いた光ファイバを P CFや HF構造とすることにより、上述の課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明者らは、前述したように、空孔 102aのないコア部 101部分の屈折率と第 1のクラッド部 102の等価屈折率との比屈折率差（ Δ )を 2%以上とすると共に、第 1のクラッド部 102の等価屈折率と第 2のクラッド部 103の屈折率とを同程度とすることにより、通信波長帯である 1. 55 / m帯における広帯域な零分散波長を実現でき、かつ光の閉じ込め効果の高い高非線形の光ファイバ 100を実現できることを確認した。また、本発明者らは、空孔 102aの大きさや間隔等によって零分散波長や光の閉じ込め効果が広範囲に制御可能であることを見出した。さらに、本発明者らは、コア部 101に用いたテルライトガラスの組成と異なる組成のテルライトガラスを第 2のクラッド部 103 に用いることにより、低屈折率を実現できるようにした。カロえて、本発明者らは、第 2のクラッド部 103に空孔を形成しないことにより、低コストで容易に製造できるようにした

[0106] なお、特許文献 2では、図 20に示すように、コア部 121及びクラッド部 122を有する石英ガラスからなる光ファイバ 120に空孔 122aを形成することにより、波長 1400 1 800nmにおいて、 + 80ps/nmZkm以上の波長分散を有する分散補償型のものを提案しており、当該光ファイバ 120は、光非線形特性を低減するためにコア 121の直径が 20 μ ΐη程度にまで広げられると共に、コア 121とクラッド 122との比屈折率差（ Δ )が 1 %以下の低 Δ構造となっている。

[0107] これに対し、本発明の実施例 9に係る光ファイバ 100は、先に説明したように、高非線形性の実現を目的としたものであり、図 19に示すように、比屈折率差 Δを 2— 4% 程度まで高くすることで、コア部 101の直径を 1一 2 μ ΐη程度まで小さい構造を有すること力ら、上記の従来例の光ファイバ 120と構造も目的も大きく異なるものである。

[0108] また、特許文献 3では、図 21に示すように、コア部 131とクラッド部 132との間の有効屈折率差を 5%よりも大きくするように、三つ若しくは六つの空孔 132aを形成した光ファイバ 130を提案している。この光ファイバ 130は、同一のガラス材料（単一のガラス）力もコア部 131及びクラッド部 132の両方が形成されていることから、中心部のコア部 131と空孔 132aの外側のクラッド部 132との屈折率が等しい、一般に W型とよばれる構造を有するものである。し力、しながら、本発明の実施例 9に係る光ファイバ 1 00は、先に説明したと同様に、従来例の光ファイバ 130と構造が異なるものである。実施例 10

[0109] 本発明の実施例 10として、例えば、図 22、図 23に示すように、第 1のクラッド部 102 の空孔 102aが、第 1のクラッド部 102の半径方向にわたって複数形成されている（二重に形成されている）光ファイバ 140、 150とすることも可能である。

[0110] また、本発明の実施例 10の変形として、例えば、第 1のクラッド部 102の空孔 102a の径方向の断面形状を楕円形や多角形とすることも可能である。

実施例 11

[0111] 本発明の実施例 11として、図 24に示すように、例えば、第 1のクラッド部 102の空孔 102aの内部に、第 2のクラッド部 103を構成するテルライトガラスの屈折率よりも Δ nだけ低い屈折率を有するガラス材料を坦め込んで充填することにより、第 1のクラッド部 102の等価屈折率と第 2のクラッド部 103の屈折率とを同程度にすることも可能である。なお、このときテルライトガラスは 2 μ ΐη以上に零分散波長を有する請求項 1 に記載のガラスを用いる。また、特に上記の表 1に記載のガラス組成比のうち No. 1と No. 6以外の組成比を用いることが効果的であり、さらに請求項 3に記載のガラス材料のように希土類を添加したものにも有効である。

[0112] このように構成した光ファイバ 160においては、空孔 102a内に空気ではなくガラス材料を充填していることから、空気を充填している場合よりも、全体的な機械的強度を向上させることができると共に、プリフォームから線引きして製造する際に、空孔 10 2aを一定形状に保持することが容易にできるだけでなぐ散乱損失を低減することも可能となる。

実施例 12

[0113] 本発明の実施例 12として、例えば、図 25に示すように、コア部 111の屈折率力第 1のクラッド部 102の材料の屈折率よりも高い光ファイバ 170とする、すなわち、空孔 1 02aを形成されていない軸中心部分を、 Δ ηだけ屈折率の高いコア部（センタコア） 1 11として、より強い光の閉じ込め効果を実施できるようにすることも可能である。なお、このときテルライトガラスは 2 μ m以上の零分散波長を有する請求項 1に記載のガラスを用いる。また、特に表 1に記載のガラス組成比のうち No. 1と No. 6以外の組成比を用いることが効果的であり、さらに請求項 3に記載のガラス材料のように希土類を添カロしたものにも有効である。

[0114] なお、空孔 102aの数や形状等は、第 1のクラッド部 102の等価屈折率が第 2のクラ部 103の屈折率と略等しくなるように適宜選定されるものである。

[0115] また、本発明に係る光ファイバにおいては、上記コア部や上記クラッド部の実効的な屈折率差による全反射構造が具備されてレ、れば、厳密なフォトニックバンドギヤップ条件や周期性や均一性等の条件を必ずしも満たす必要はない。

実施例 13

[0116] 以下の本発明の実施例 13— 19では、テルライトガラスを用いて、空孔 (エアホール )を有するファイバ構造を作製する際のガラス母材の作製方法を説明する。

[0117] 本発明の実施例 13は、ガラス融液を注入成型する際に使用するモールドとして、内壁の内側に凸となる部分が複数形成されたモールドを用いる。このモールドを用いて成型したガラス母材を、円筒状のテルライトガラスからなるジャケット管に挿入することにより、ガラス母材とジャケット管との隙間に空孔部を形成する。

[0118] 図 26A—図 26Eに、本発明の実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。熱安定性の指標 Tx-Tgが 300°C以上である、表 1に記載のガラス組成比のうち No. 19の組成のガラス原料を溶融したガラス融液 202を、 300— 400°C に予加熱したモールド 201内に注入する（図 26A)。モールド 201は、内壁の内側に凸となる部分が 4つ形成され、注入されたガラス母材が断面十字型となるように形成されている。ガラス融液の注入後 300°C付近の温度で 10時間以上ァニールし、ガラス母材 203を作製する（図 26B)。その際、モールド 201を 4分割して、ガラス母材 20 3を取り出しやすくしているので、ガラス母材 203の欠け、クラックを防ぐこと力できる。上記と同様にガラス原料を溶融し、それを 300— 400°Cに予加熱した円筒状のモールド（図示しなレ、）に流し込んだ後、このモールドを水平に保持したまま高速回転させるローテーショナルキャスティング（rotational casting)法により、円筒状のジャケット管 204を作製する（図 26C)。

[0119] ジャケット管 204内にガラス母材 203を揷入して延伸する（図 26D)。延伸した母材

205の断面は、正確に対称となる。延伸した母材 205の線径の一定した部分 206を切り出し、再び別のジャケット管（図示しなレ、）に挿入して延伸する。ガラス母材 203とジャケット管との隙間に空孔 (エアホール)が形成され、延伸 ·線引きを行う際に、ホールの形成された部分 208を加圧して、空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする。線引き張力を樹脂被服するダイスを通す前の値で 50g以上になるように調整しながら、外径 110 /i mに線引き加工して（図 26E)、フォトニッククリスタルファイバ 207を作製する。

[0120] 本実施例の延伸工程では、延伸加重が 200g程度において、 10— 20mm φの母材を 3 6mm φ へ延伸できる粘度である 10⁹ ΙΟ^Ρ (ポアズ）となるように加熱する。一方、従来の押し出し法により、バルタガラスからホール構造を持つ母材へと加工するためには、バルタガラスを粘度として 10⁶P (ポアズ)程度に軟ら力べする必要がある。従って、本実施例の方法によれば、押し出し法と比較して、加熱する温度が低いので、結晶核の成長を抑えることができ、低損失のファイバを作製するのに適している。

[0121] 図 27Aに、作製したフォトニッククリスタルファイバの断面図を示す。フォトニックタリスタルファイバ 207の外径は 110 x m、空孔の内径が 26 μ mである。図 27Bは、光の伝播するコアに相当する部分の拡大図であり、コア径は 2. 6 /i mである。光出力がピークの 1/eとなる断面積 A は 3· 54 /i m^zであり、その γ値（非線形を表す： 2 π η^ζ

eff

/ λ Α )は 675W— ^m— ¹である。

eff

[0122] コア径ゃ空孔内径を制御するためには、ジャケット管 204の肉厚を変化させたり、延伸回数を増やしたりすることにより可能である。本実施例に力かるフォトニッククリスタルファイバの損失は、 1. 55 μ ΐηで 60dB/kmであり、零分散波長は、材料分散での値 2· 29 / m力ら 1. 57 / mにシフトする（図 28を参照）。空孔の形状は、対称に作製されているため、偏波依存性は発生しない。

[0123] 図 29に、本実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバのコア径と零分散波長の関係を示す。図 29を参照すると、零分散波長を 1. 2-1. に制御するためには、コア径を 0. 8-3. 4 z mに制御する必要がある。また、零分散波長を 1. 55 z m とするためには、コア径を 2. 45 z mとする必要がある。

[0124] 図 30に、本実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いた波長変換装置の構成例を示す。この波長変換装置は、 1530— 1560nmの波長帯に 100GHz 間隔に 32波の WDM信号を出力する光源 301 332と、 1565nmの励起光を出力する光源 333とを有する。さらに、光源 301— 332の出力を合波する AWG (Arrayed Waveguide Grating) 341と、合波された WDM信号光 Esと励起光 Epとを合波する光カプラ 342と、長さ 50mの本実施例 13にかかるフォトニッククリスタルファイバ 343とを備えている。このような構成により、波長変換装置は、 32波の WDM信号の波長を一括変換して、変換光 Ecを出力する。

[0125] 図 31に、上記の波長変換装置の出力スペクトルを示す。励起光 Epのパワー 40m Wに対して、変換効率一 15dBであり、帯域幅 70nmの波長一括変換を行うことができる。

実施例 14

[0126] 本発明の実施例 14では、ガラス組成として Ν〇· 14を用レ、、 Erを 5000ppm添カロすること以外は、実施例 13と同様なファイバを作成した。

[0127] このフォトニッククリスタルファイバを用いて、図 30と同じ構成の波長変換装置を作製する。光 Cとして、 1530— 1560nmの波長帯に 100GHz間鬲に 32波の WDM信号を出力する光源 301— 332と、 1480nmの励起光と 1565nmの励起光とを出力する光源 333とを用いる。長さ 15mの実施例 14にかかるフォトニッククリスタルファイバ 3 43を用いて、信号増幅すると同時に波長一括変換を行う。 1480nmの励起光のパヮ一 50mW、 1565nmの励起光のパワー 50mWに対して、変換効率 5dBであり、帯域幅 70nmの波長一括変換を行うことができる。

[0128] なお、図 44を参照して後述する非線形ファイバーループミラーに、長さ 15mの本実施例 14のフォトニッククリスタルファイバを適用すると、繰り返し周波数 80GHz、パノレス幅 8psの高速変調した信号光に対して、ゲート光のパワー 10mWにより、信号光のスイッチングを行うことができる。

[0129] 図 37に、本実施例 14にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いたパラメトリック光増幅器を示す。このパラメトリック光増幅器は、波長可変光源 1301に、アイソレータ 1302と、長さ 150mの本実施 ί列 14に力、力るフ才トニッククリスタノレファイノ 1303と、光力プラ 1304とを縦続接続する。光力プラ 1304には、波長 1560nm、励起光パヮ一 1 · 5Wの光源 1305の出力を、 EDFA増幅器 1306を介して後方から入射する。

[0130] 図 38に、上記パラメトリック光増幅器の出力スペクトルを示す。この出力スペクトルは、 -30dBmの信号光を用いて波長スキャン測定を行った結果を示ものであり、 150 0— 1620nmにわたる 120nmの波長帯にぉレ、て 20dB以上の利得を得た。

実施例 15

[0131] 本発明の実施例 15の方法は、テルライトガラスからなる円柱状のガラスブロックを作製し、ガラスブロックの長手方向にドリルで穴を開けて、空孔部を有するガラス母材を作製する。このガラス母材を、円筒状のテルライトガラスからなるジャケット管に挿入して線引きする方法である。

[0132] 図 32A—図 32Cに、本発明の実施例 15にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。前述の表 1において、熱安定性の指標 Tx - Tgが 300°C以上である No. 15の組成のガラス原料を溶融したガラス融液を、 300— 400°Cに予加熱したモ一ルド内に注入する。注入後、 300°C付近の温度で 10時間以上ァニールし、円柱状のガラスブロック 601を作製する（図 32A)。ガラスブロック 601の長手方向に、 3m πι φのドリル 602で複数の穴を開け、ガラス母材 603を作製する（図 32Β)。ガラス母材 603を、 3mm φまで延伸加工し、延伸した母材の線径の一定した部分 604を切り出して、フォトニッククリスタルファイバを作製する（図 32C)。

[0133] 図 33に、作製した当該フォトニッククリスタルファイバの断面図を示す。フォトニッククリスタルファイバの外径は 1 10 z m、空孔直径 dは 1. 6 x m、空孔間ピッチ Δは 2. であり、 dZ A = 0. 7となる。 MFD (Mode Field Diameter :モードフィールド径）は 3 x mであり、ファイバの損失は 1. 55 z mで 40dB/kmであり、零分散波長は、 1 . 55 μ mである。

[0134] 長さ 150mの当該フォトニッククリスタルファイバに、波長 1. 55 z m、パルス幅 0. 5p s、ピークパワー 30Wのパルス励起光を入射する。フォトニッククリスタルファイバは、図 34に示すように、 1. 帯域（0. 7- 2. 4 μ m)にわたるスーパーコンティニュ一ム光を出力した。

実施例 16

[0135] 本発明の実施例 16では、ガラス融液を注入成型する際に使用するモールドにおいて、底面から円柱棒状のピンを複数内側に整列させる。注入成型した後、すばやく予加熱しておいたピンを引き抜くことにより、空孔部を形成する。

[0136] 図 35A—図 35Bに、本発明の実施例 16に力、かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。前述の表 1において、熱安定性の指標 Tx— Tgが 180°Cである No. 9 の組成のガラス原料を溶融したガラス融液 802を、 300— 400°Cに予カロ熱したモーノレド 801a、 801b (以下、総括番号を 801と表わす）内に注入する（図 35A)。モールド 801の底面には、基台 804から円柱棒状のピン 805を複数内側に整列させた治具 (jig)が設置されている。モールド 801にガラス融液 802を注入成型した後、すばやくピン 805を引き抜くことにより、空孔を形成したガラス母材 803を作製する（図 35B)。

[0137] ガラス母材 803を用いて、前述の実施例 15と同様に延伸 *線引きすることにより、フオトニッククリスタルファイバを作製する。作製されたフォトニッククリスタルファイバの断面は、図 33と同様であり、外径は 120 x m、空孔直径 dは 1. 5 μ m、空孔間ピッチ Δ は 2. 3 μ mであり、 d/ Δ =0. 65となる。 MFDは 2. 5 μ mであり、ファイノの損失は 1. 55 z mで 65dB/kmであり、零分散波長は、 1. 55 z mである。

[0138] 長さ 50mの当該フォトニッククリスタルファイバに、波長 1. 55 μ m、パルス幅 0. 5ps 、ピークパワー 30Wのパルス励起光を入射する。パルスがソリトン効果を受けると共に、ファイバ内を伝搬するにつれパルススペクトルが長波長側にシフトする「ソリトン自己位相シフト」が観測される。

[0139] 図 36に、本実施例 16にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いた波長可変パノレス光源を示す。この光源は、入射パルスのピークパワーを変化させることにより、スベクトルシフト量が変化する効果を利用した波長可変パルス光源である。波長可変パノレス光源は、 10GHzで変調されたパルス光源 901に、光増幅器 902と、長さ 50mの本実施例 16にかかるフォトニッククリスタルファイバ 903と、プログラマブル PLC ( planer lightwave circuit)合分波器 904とを縦続接続する。

[0140] さらに、プログラマブル PLC合分波器 904の出力に、光増幅器 905と、長さ 50mの本実施例 16に係るフォトニッククリスタルファイバ 906とを縦続接続する。このような構成により、波長可変パルス光源は、 10— lOOGbitZsのチャンネルレートで、波長可変範囲力 50nm (1550— 1700nm)で、光パルスを出力する。

[0141] このフォトニッククリスタルファイバを用いて、図 30と同じ構成の波長変換装置を作製する。光原として、 1530一 1560nmの波長帯に lOOGHz間鬲に 32波の WDM信号を出力する光源 301 332と、 1480nmの励起光と 1565nmの励起光とを出力する光源 333とを用いる。長さ 15mの実施例 16に力かるフォトニッククリスタルファイバ 3 43を用いて、信号増幅すると同時に波長一括変換を行う。 1480nmの励起光のパヮ一 50mW、 1565nmの励起光のパワー 50mWに対して、変換効率 5dBであり、帯域幅 70nmの波長一括変換を行うことができる。

[0142] なお、図 44を参照して後述する非線形ファイバーループミラーに、長さ 15mの本実施例 16のフォトニッククリスタルファイバを適用すると、繰り返し周波数 80GHz、パノレス幅 8psの高速変調した信号光に対して、ゲート光のパワー 10mWにより、信号光のスイッチングを行うことができる。

[0143] 図 37に、本実施例 16にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いたパラメトリック光増幅器を示す。このパラメトリック光増幅器は、波長可変光源 1301に、アイソレータ 1302と、長さ 150mの本実施 ί列 16に力、力るフ才トニッククリスタノレファイノ 1303と、光力プラ 1304とを縦続接続する。光力プラ 1304には、波長 1560nm、励起光パヮ一 1 · 5Wの光源 1305の出力を、 EDFA増幅器 1306を介して後方から入射する。

[0144] 図 38に、上記パラメトリック光増幅器の出力スペクトルを示す。この出力スペクトルは、 -30dBmの信号光を用いて波長スキャン測定を行った結果を示ものであり、 150 0— 1620nmにわたる 120nmの波長帯にぉレ、て 20dB以上の利得を得た。

実施例 17

[0145] 本発明の実施例 17では、単一組成のテルライトガラスでフォトニッククリスタルファィバを構成するのではなぐさらに屈折率の違う組成でコア/クラッド構造を形成する。

[0146] さらに、本発明の実施例 17では、ガラス融液を注入成型する際に使用するモールドの下部を円錐状に拡大加工する。このモールドを用いてクラッド及びコアの順に注入し、クラッドガラスの体積収縮によりコアガラスを円錐状に吸い込み成型した母材を用いる。このとき、モールド上部は、内壁が内側に凸となっており、コアガラスが吸い込まれるエリアが小さいため、効果的にコアを吸い込ませるには、注入温度等の最適化が必要になる。

[0147] 図 39A—図 39B、および図 40A—図 40Bに、本発明の実施例 17に力かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。コアガラスは、前述の表 1の No. 18の組成を用い、 Tmを 4000ppm添カロする。クラッドガラスは、前述の表 1の No. 17の組成を用いる。モールド 1501は、上述の図 26Aに示したモールドと同様に、内壁の内側に凸となる部分が複数形成され、その底部に向かって円錐状に拡大加工してある（図 3 9A)。モーノレド 1501を 300— 400^oCに予カ卩熱し、クラッドのガラス融 ί夜 1502、コアのガラス融液 1503の順に注入し、クラッドガラスの体積収縮によりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材 1504を作製する（図 39Β)。コアガラスの吸い込み長さは、 15mmである。

[0148] ガラス母材 1504を用いて、前述の実施例 13と同様な延伸'線引き加工を行い、フオトニッククリスタルファイバ 1505を作製する。図 40Aにそのフォトニッククリスタルファィバ 1505の断面図を示す。フォトニッククリスタルファイバ 1505の外径は 1 10 z m、空孔内径は 35 x m、十字の中心部分は 2. 4 x m、 Tmの添加されたコア径は 1. 5 μ mである。 MFDは 2. 9 z mであり、ファイバの損失は 1. 55 μ mで 30dB/kmであり、コアとしてクラッドと異なるガラス成分を導入したことにより、コア/クラッド構造を有しない場合と比べて低損失化が可能である。零分散波長は、 1. 52 / mである。

[0149] 本実施例 17にかかるフォトニッククリスタルファイバを、市販の融着接続機を用いて、石英ファイノく（比屈折率 4%、 MFD3 i m)と接続を行うと、 0· 2dBの損失および一 50dB以下の反射減衰量で接続することができる。比較のために、前述の実施例 13 にかかる単一組成のフォトニッククリスタルファイバと上記石英ファイバとを接続すると、コア形状が崩れるため、 2dBの損失、 -19dBの反射減衰量となる。

[0150] 本実施例 17にかかるフォトニッククリスタルファイバを 20m用いて、前述の図 30に示した波長変換装置に適用する。波長変換装置の AWG341で合波された WDM信号光 Esは、 1480— 1510nmの波長帯に 100GHz間隔に 32波の WDM信号を多重した信号である。励起光 Epは、 Tmの励起に用いる 1410nmの励起光と、波長変換および Tmの励起の両方に用いる 1520nmの励起光である。波長変換装置は、信号増幅すると同時に 32波の WDM信号の波長を一括変換して、変換光 Ecを出力する。そして波長変換装置は、 1420nmの励起光のパワー 50mW、波長変換の励起光のパワー 50mWに対して、変換効率 5dB、帯域幅 70nmの波長一括変換を行うことができる。

実施例 18 [0151] 本発明の実施例 18では、上記の実施例 17と比較して、コアの吸い込みを容易にするために、モールド下部の円錐状部分の底にガラスを注入した後に、穴が開く構造を設けている。この穴にガラスが漏れ出すことにより、ガラスの収縮との相乗効果を起こす。この穴にガラスが漏れ出すように真空に引くことにより、ガラスの収縮との相乗効果を起こす。

[0152] 図 41A—図 41Cに、本発明の実施例 18に力かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。コアガラスは、前述の表 1の No. 20の組成を用レ、、クラッドガラスは、前述の表 1の No. 21の組成を用いる。モーノレド 1601は、前述の図 39Aに示したモ一ルドと同様に、内壁の内側に凸となる部分が複数形成され、底部に向かって円錐状に拡大加工してある（図 41A)。さらに、モールド 1601の底の部分には、基台 160 2が設置され、基台 1602の中央の可動部材 1603をスライドさせることにより、モールド 1601の底の部分に貫通穴ができる形状を有している（図 41B)。

[0153] モーノレド 1601を 300— 400°Cに予カロ熱し、基台 1602を另 IJに 350— 450^oCに予カロ熱し、クラッドのガラス融液 1604、コアのガラス融液 1605の順に注入する（図 41A) 。クラッドガラスの体積収縮と底面に穴があくことにより（図 41B)、クラッドガラスの中心部が流れ出し、コアガラスを吸い込い込んで成型したガラス母材 1606を得ることができる（図 41C)。コアの吸い込み長さは 25mmである。

[0154] このように成型したガラス母材 1606を用いて、前述の実施例 13と同様な延伸'線引き加工を行レ、、フォトニッククリスタルファイバを作製した。このフォトニッククリスタルファイバの構造は、前述の図 40Aと同じであり、ファイバの外径は 115 μ ΐη、空孔内径は 20 μ ΐη、十字の中心部分は 2· 8 μ ΐη、コア径は 1 · 2 /i mである。 MFDは 2· 5 z mであり、ファイバの損失は 1. 55 x mで 25dBZkmであり、零分散波長は、 1. 55 μ mで feる。

[0155] 図 42に、本実施例 18にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いた光力一シャツタ実験系を示す。光力一シャツタ実験系は、波長 1552nmの制御光を出力する DFB -LD (distributed feedback laser diode) 1701と、波長 1535nmの信号光を出力する DFB—LD1702と、制御光を増幅する Erドープファイバアンプ 1703とを備え、それら制御光と信号光とが、互いに偏波方向が 45度の角度をなすように、長さ 10mの本実施例 18にかかるフォトニッククリスタルファイバ 1704に入力される。フォトニックタリスタルファイバ 1704の出力から、信号光を分岐して、偏光子 1705を介してストリークカメラ 1706に入力する。

[0156] このような構成により、制御光を入射しない場合には、信号光の偏波はある一定の方向でフォトニッククリスタルファイバ 1704中を伝播し、偏光子 1705で遮断される。一方、制御光を入射した場合には、フォトニッククリスタルファイバ 1704の非線形屈折率効果により、信号光の偏波成分が変化して、偏光子 1705を透過する。このようにして、幅 8psの信号光パルスをスイッチングすることができる。

実施例 19

[0157] 本発明の実施例 19では、コアの吸い込みを容易にするために、モールド下部の円錐状部分の底にガラスを注入した後に、穴が開く構造を設け、この穴にガラスが漏れ出すように真空に引くことにより、ガラスの収縮との相乗効果を起こす。

[0158] また、本発明の実施例 19は、母材に形成された空孔を保持または拡大するように加圧線引きする際、線引きの張力を 50g以上とすることによりホールの形成及びホール径の制御を容易にする。

[0159] 図 43A_図 43Cに、本発明の実施例 19に力かるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を示す。コアガラスは、前述の表 1の No. 13の組成を用レ、、クラッドガラスは、前述の表 1の No. 16の組成を用いる。モーノレド 1801は、図 39Aに示したモールドと同様に、内壁の内側に凸となる部分が複数形成され、下部を円錐状に拡大加工してある（図 43A)。さらに、モールド 1801の底の部分には、基台 1802が設置され、基台 1802中央の可動部材 1803をスライドさせることにより、モーノレド 1801の底の部分に穴ができる（図 43B)。この穴を用いて、モールド 1801の下から真空脱気を行う。

[0160] モーノレド 1801を 300 400^oC予カロ熱し、基台 1802を另リに 350 450^oCに予カロ熱し、クラッドのガラス融液 1804、コアのガラス融液 1805の順に注入する（図 43A)。クラッドガラスの体積収縮と底面の穴から真空脱気することにより（図 43B)、クラッドガラスの中心部が流れ出し、コアガラスを吸い込いこみ、成型したガラス母材 1806を得ることができる（図 43C)。コアの吸い込み長さは、 50mmである。

[0161] ガラス母材 1806を用いて、前述の実施例 13と同様な延伸'線引き加工を行い、フオトニッククリスタルファイバを作製した。このフォトニッククリスタルファイバの構造は、図 40A、図 40Bと同じであり、ファイバの外径は 120 μ m、空孔内径は 28 μ m、十字の中心部分は 2· 6 /i m、コア径は 1 · 3 β mである。 MFDは 2· 3 μ mであり、ファイバの損失は 1. 55 z mで 28dBZkmであり、零分散波長は、 1. 56 mである。

[0162] 図 44に、本実施例 19にかかるフォトニッククリスタルファイバを用いた非線形フアイバーループミラーを示す。非線形ファイバーループミラーは、ゲート光を入力する光カプラ 1901と、長さ 15mの本実施例 19に力かるフォトニッククリスタルファイバ 1902 と、ゲート光を出力する光力ブラ 1903と、信号光を入出力する光力ブラ 1904とが縦続接続されてループを構成してレ、る。

[0163] 信号光は、光力プラ 1904で 2分岐されて、フォトニッククリスタルファイバ 1902を順方向と逆方向に伝播する。信号光は、再び、光力ブラ 1904に入力されて、互いに干渉し、出力される。このとき、光力ブラ 1901から入力するゲート光により、フォトニッククリスタルファイバ 1902における信号光の位相変化を制御してスイッチングを行う。ゲート光のパワー 200mWにより、繰り返し周波数 80GHz、パルス幅 8psの高速変調された信号光のスイッチングを行うことができる。

[0164] 前述の図 26A—図 26Eに示した実施例 13と同じ作製方法を用いて、前述の表 1の No. 11の組成のジャケット管に挿入した後に延伸工程までを行った。本実施例 19では空孔に対する加圧を一定にし、線引き張力を樹脂被服するダイスを通す前の値で 50g以上になるように調整した。図 27A—図 27Bに示したように、フォトニッククリスタルファイバの外径は、 110 μ mである。この方法で作製したファイバ # 1 (1000m)と、線引き張力を 30gで加工したファイバ # 2 (1000m)とについて、空孔内径の長手方向の安定性について比較した。

[0165] ファイバ # 1は、空孔内径の設計値が 26 z mに対して誤差が ± 5 x mある。実際に使ぅことのできる26 111± 1 111以内の箇所は、全体の 70%であり、短レ、ものでも 50 m以上採ることができる。一方、ファイバ # 2は、空孔内径は設計値の 26 z mに対して誤差が ± 20 x mある。実際に使ぅことのできる26 111± 1 111以内の箇所は、全体の 20%であり、 50m以上採ることができる部分は数箇所にとどまった。

[0166] 以上の比較から、空孔のサイズを設計値と合せ、一定保持できるように線引きする工程において、線引き張力を樹脂被服するダイスを通す前の値で 50g以上に設定すること力 S重要である。また、他のフォトニックスリスタルファイバの線引き工程においてもこの設定が重要である。ファイバ # 1の十字の中心部分は 2. 6 /i mであった。 MF Dは 2. であり、ファイバの損失は 1. 55 x mで 24dB/kmであり、零分散波長は、 1. 56 μ mで feる。

[0167] 図 45に、本発明の実施例 19に力、かるフォトニックスリスタルファイバを用いたクロック再生装置を示す。 WDM伝送システムのクロック再生装置 2003は、トランスミッタ 2 001から送信された WDM信号を入力する波長選択フィルタ 2002から選択された 1 波長信号を、クロック再生部 2201で受信し、 RFクロックを抽出する。抽出したクロックをクロック再生部 2201内のモードロックファイバレーザにて光パルスに再生し、この光パルスを EDFA2204にて増幅して、長さ 30mの本実施例 19に力、かるフォトニックスリスタルファイバ 2203に入射する。フォトニックスリスタルファイバ 2203にて発生する 1 · 5—1. 6 /i mの l OOnm帯域にわたるスーパーコンティニューム光を、 AWG220 4に入力する。 AWG2204によってフィルタリングされることにより、単一チャンネルのクロック再生により波長多重されたチャンネル分のクロックパルスを再生することができる。

[0168] 任意の 1チャンネルのクロックパルスを、長さ 50mの本実施例 19に力かるフォトニッタスリスタルファイバを用いた非線形ループミラー 2004に入射する。トランスミッタ 20 01から送信された WDM信号の対応するチャンネルをゲート光として、非線形ループミラー 2004に入力することで、劣化した信号品質を復元する、光 3R再生を実現すること力 Sできる。

[0169] 以上の実施例 13 19において、モールドの内壁の内側に凸となる部分が複数形成され、 4つの空孔 (エアホール）が作製された力その空孔の個数についてはこれに限定されるものではなレ、。また、本ファイバを用いた光デバイスは、本ファイバを高非線形ファイバとして利用する光デバイスであって、上述した実施例 13— 19に限定されるものではない。

[0170] 以上説明したように、本発明の実施例 13 19にかかる光ファイバの製造方法においては、ガラス母材を注入成型または圧縮成型により作製する。従って、いずれの成型方法においても、従来の押し出し法と比較して、ガラス母材に対する加熱工程の時間が短いために、ガラス中の結晶化を抑えることができ、低損失の光ファイバを作製すること力 Sできる。

実施例 20

[0171] 以下に説明する本発明の実施例 20 31においては、テルライトガラス製光フアイバの中心近傍に複数の空孔を配置して、空孔に囲まれた領域の大きさにより、フアイバの分散特性を制御する方法を開示する。

[0172] 図 46に、本発明の実施例 20にかかる光ファイバの断面構造を示す。ジャケット管 2 104に挿入された零材料分散波長が 2· 08 μ ΐηのテルライトガラス 2101には、 4つの空孔 2103a— 2103d (以下、総括番号を 2103と表わす）が形成されており、それぞれの空孔 2103は空気で満たされておりその屈折率は 1にほぼ等しレ、。これら 4つの空孔 2103に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2102である。テルライトガラス 2101の外径は 2100 μ ΐη、空孑し 2103の内径力 40 μ mであり、コア径は 4. 5 μ mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 4· 1 μ m²であり、その γ値

eff

は 590W— ^m— ¹である。

[0173] 本実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製工程は、前述の図 26A— 24Eに示す作製工程と同様のものである。重複説明となるが、念のため、図 26A— 2 4Eを参照して、本実施例 20にかかるフォトニッククリスタルファイバの作製方法を説明する。テルライトガラス原料を溶融したガラス融液 202を、 300 400°Cに予加熱したモールド 201内に注入する（図 26A)。モーノレド 201は、内壁の内側に凸となる部分が 4つ形成され、注入されたガラス母材が断面十字型となるように形成されている。ガラス融液の注入後、 300°C付近の温度で 10時間以上ァニールし、ガラス母材 203 を作製する（図 26B)。その際、上記モールド 201を 4分割して、ガラス母材 203を取り出しやすくしているので、ガラス母材 203の欠け、クラックを防ぐことができる。上記と同様にガラス原料を溶融し、 300— 400°Cに予加熱した円筒状のモールド（図示しなレ、）に流し込んだ後、このモールドを水平に保持したまま高速回転させるローテーショナルキャスティング法により、円筒状のジャケット管 204を作製する（図 26C)。

[0174] ジャケット管 204にガラス母材 203を挿入して延伸する（図 26D)。延伸した母材 20 5の断面は、正確に対称となる。延伸した母材 205の線径の一定した部分 206を切り出し、再び別のジャケット管（図示しなレ、）に挿入して延伸する。ガラス母材 203とジャケット管との隙間に空孔が形成され、延伸 ·線引きを行う際に、空孔の形成された部分 208を加圧して、空孔を維持又は拡大するように加圧線引きして、空孔を形成する。線引き張力を樹脂被服するダイスを通す前の値で 50g以上になるように調整しながら、外径 105 x mに線引き加工して（図 26E)、光ファイバ 207を作製する。

[0175] 本実施例 20の延伸工程では、延伸加重が 200g程度において、 10— 20mm φの母材を 3 6mm φへ延伸できる粘度である 10⁹ ΙΟ^Ρ (ポアズ）となるように加熱する。一方、従来の押し出し法により、バルタがラスからホール構造を持つ母材へとカロェするためには、粘度として 10⁶P (ポアズ)程度に軟ら力べする必要がある。従って、本実施例によれば、従来の押し出し法と比較して、加熱する温度が低いので、結晶核の成長を抑えることができ、低損失のファイバを作製するのに適している。

[0176] 図 47に、本実施例 20にかかる光ファイバの光電界分布を示す。この光電界分布は、数値計算法の一つである差分法を用いて求めた光電界分布である。電界が 10パ一セント変化するごとに、等高線を一本引いて表している。実施例 20にかかる光ファィバは、計算結果から、中央のコアの領域 2102に光が閉じ込められ、光がコアに沿つて伝搬しうることが分かる。光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されてレ、ること力 S確認できる。

[0177] 図 48に、本実施例 20にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 20にかかる光ファイバの零分散波長えは、波長 1 · 56 μ ΐηである。

0

実施例 21

[0178] 図 49に、本発明の実施例 21にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2304に揷入された前述の表 1における No. 15の組成のテルライトガラス 2301には、 4つの空孔 2 303a— 2303d (総括番号を 2303と表わす）力 S形成され、それら空孔 2303は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 4つの空孔 2303に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2302である。領域 2302の内部には、テルライトガラスの組成を変化させて、零材料分散波長が 2· Ι μ ΐηでテルライトガラス 2301に対して比屈折率差が 1. 1 %高い屈折率のテルライトガラス 2305を坦め込んでいる。本実施例 21では、キヤビラリ一法（capillary method :毛管法）により光ファイバを作製した。テルライトガラス 2301の外径は 1 10 μ m、空孔 2303の内径が 35 μ mであり、コア径は 3. 0 μ mである。光出力がピークの lZe2となる断面積 A は 2. 6 μ m²であり、その eff

y値は 940W— km— ¹である。

[0179] 図 50に、本実施例 21にかかる光ファイバの光電界分布を示す。この光電界分布は、数値計算法の一つである差分法を用いて求めた光電界分布である。電界が 10パ一セント変化するごとに、等高線を一本引いて表している。実施例 21にかかる光ファィバは、計算結果から、中央のコアの領域 2302に光が閉じ込められ、光がコアに沿つて伝搬しうることが分かる。光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されてレ、ること力 S確認できる。

[0180] 図 51に、本実施例 21にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 21にかかる光ファイバの零分散波長えは、波長 1 · 30 μ ΐηである。

0

実施例 22

[0181] 図 52に、本発明の実施例 22にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2404に揷入された前述の表 1における No. 18の組成のテルライトガラス 2401には、 4つの空孔 2 403a 2403d (総括番号を 2403と表わす）が形成され、それら空孔 2403は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 4つの空孔 2403に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2402である。領域 2402の内部には、テルライトガラスの組成を変化させて、零材料分散波長が 2. 05 z mでテルライトガラス 2401に対して比屈折率差が 2. 2%低い屈折率のテルライトガラス 2405を坦め込んでいる。本実施例 22では、キヤビラリ一法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 2401の外径は 90 μ m、空孔 2403の内径が 45 μ mであり、コア径は 2. 7 μ mである。光出力がピークの l /e2となる断面積 A は 2. 5 μ m²であり、その γ値は 930W— km— ¹であ eff

る。

[0182] 図 53に、本実施例 22にかかる光ファイバの光電界分布を示す。この光電解分布は、数値計算法の一つである差分法を用いて求めた光電界分布である。電界が 10パ一セント変化するごとに、等高線を一本引いて表している。実施例 22にかかる光ファィバは、計算結果から、中央のコアの領域 2402に光が閉じ込められ、光がコアに沿つて伝搬しうることが分かる。光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されてレ、ること力 S確認できる。

[0183] 図 54に、本実施例 22にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 22にかかる光ファイバの零分散波長; I は、波長 1. である。

0

実施例 23

[0184] 図 55に、本発明の実施例 23にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2504に挿入された前述の表 1における No. 17の組成のテルライトガラス 2501には、 4つの空孔 2 503a— 2503d (総括番号を 2503と表わす）力 S形成され、それら空孔 2503は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 4つの空孔 2503に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2502である。この領域 2502の内部には、中心空孔 25 05が設けられている。本実施例 23では、キヤビラリ一法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 2501の外径は 105 μ m、空孔 2503の内径が 40 μ mであり、コア径は 3. l mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 2. であり、そ

eff

の _Ί値は 810W—km—¹である。

[0185] 図 56に、本実施例 23にかかる光ファイバの光電界分布を示す。この光電界分布は、数値計算法の一つである差分法を用いて求めた光電界分布である。電界が 10パ一セント変化するごとに、等高線を一本引いて表している。実施例 23にかかる光ファィバは、計算結果から、中央のコアの領域 2502に光が閉じ込められ、光がコアに沿つて伝搬しうることが分かる。光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されてレ、ること力 S確認できる。

[0186] 図 57に、本実施例 23にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 23にかかる光ファイバの零分散波長えは、波長 1. 41 μ mである。

0

実施例 24

[0187] 図 58に、本発明の実施例 24にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2604に揷入された前述の表 1における No. 14の組成のテルライトガラス 2601には、 3つの空孔 2 603a— 2603c (総括番号を 2603と表わす）が形成され、それら空孔 2603は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 3つの空孔 2603に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2602である。本実施例 24では、押し出し法により光ファィバを作製した。テルライトガラス 2601の外径は 110 z m、空孔 2603の内径が 40 μ mであり、コア径は 5. である。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 4. 5

eff μ m²であり、その _Ίィ直は 520W— ^m— ¹である。

[0188] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0189] 図 59に、本実施例 24に力かる光ファイバの波長分散を示す。実施例 24にかかる光ファイバの零分散波長; I は、波長 1. である。

0

実施例 25

[0190] 図 60に、本発明の実施例 25にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2704に挿入された前述の表 1における No. 16の組成のテルライトガラス 2701には、 4つの空孔 2 703a 2703d (総括番号を 2703と表わす）力 S形成され、それら空孔 2703は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 4つの空孔 2703に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2702である。本実施例 25では、押し出し法により光ファィバを作製した。テルライトガラス 2701の外径は 110 z m、空孔 2703の内径が 40 μ mであり、コア径は 2. である。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 2. 0

eff μ m²であり、その _Ί値は l SOOW—km—¹である。

[0191] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0192] 図 61に、本実施例 25にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 25にかかる光ファイバの零分散波長えは、波長 1 · 22 μ ΐηである。

0

実施例 26

[0193] 図 62に、本発明の実施例 26にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2804に揷入された前述の表 1における No. 18の組成のテルライトガラス 2801には、 5つの空孔 2 803a— 2803e (総括番号を 2803と表わす）が形成され、それら空孔 2803は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 5つの空孔 2803に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2802である。領域 2802の内部には、テルライトガラスの組成を変化させて、零材料分散波長が 2. l x mでテルライトガラス 2801に対して比屈折率差が 1. 1%高い屈折率のテルライトガラス 2805を坦め込んでいる。本実施例 26では、押し出し法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 2801の外径は 1 10 μ m、空孔 2803の内径が 40 μ mであり、コア径は 4. 1 μ mである。テルライトガラス 2805の直径は 1. 0 z mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 3. 5 eff μ m²であり、その _Ίィ直は 680W— ^m— ¹である。

[0194] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0195] 図 63に、本実施例 26にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 26にかかる光ファイバの零分散波長えは、波長 1 · 61 μ ΐηである。

0

実施例 27

[0196] 図 64に、本発明の実施例 27にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 2904に揷入された前述の表 1における No. 12の組成のテルライトガラス 2901には、 6つの空孔 2 903a 2903f (総括番号を 2903と表わす）力 S形成され、それら空孔 2903は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 6つの空孔 2903に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 2902である。領域 2902の内部には、テルライトガラスの組成を変化させて、零材料分散波長が 2. 15 z mでテルライトガラス 2901に対して比屈折率差が 1. 5%低い屈折率のテルライトガラス 2905を坦め込んでいる。本実施例 27では、押し出し法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 2901の外径は 110 μ ΐη、空子し 2903の内径力 S40 μ ΐηであり、コア径は 3. 5 μ mである。テノレライトガラス 2905の直径は 1. 5 mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 3 eff

. 4 μ m²であり、その γ値は 670W— ^m— ¹である。

[0197] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0198] 図 65に、本実施例 27にかかる光ファイバの波長分散を示す。実施例 27にかかる光ファイバの零分散波長; I は、波長 1. 70 x mである。

0

実施例 28

[0199] 図 66に、本発明の実施例 28にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 3004に揷入された前述の表 1における No. 10の組成のテルライトガラス 3001には、 3つの空孔 3 003a— 3003c (総括番号を 3003と表わす）が形成され、それら空孔 3003は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 3つの空孔 3003に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 3002である。

[0200] 図 67に、図 66の光ファイバのコアとなる領域の拡大図を示す。本実施例 28では、超音波ドリル法 (ultrasonic drilling)により光ファイバを作製した。テルライトガラス 300 1の外径は 100 μ m、空孑し 3003の内径力 S35 μ mであり、コア径 aは 5. 5 μ mである。空孔 3005の直径 dは 0. 5 /i mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 3

eff

. 0 μ m²であり、その γ値は 780W— ^m— ¹である。

[0201] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0202] 図 68に、本実施例 28で得られた光ファイバの零分散波長とコアサイズとの関係を示す。零分散波長を 1. 帯内に収めるためには、空孔に囲まれて光を閉じ込めるコアとなる領域の大きさ、すなわちコア径 aを 0. — 6. の範囲に制御すればょレ、ことが分かる。

実施例 29

[0203] 図 69に、本発明の実施例 29にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 3104に挿入された前述の表 1における No. 11の組成のテルライトガラス 3101には、 4つの空孔 3 103a— 3103dが形成され、それら空孔 3103は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 4つの空孔 3103に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 3102である。 [0204] 図 70に、図 69の光ファイバのコアとなる領域の拡大図を示す。本実施例 29では、超音波ドリル法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 3101の外径は 125 / m 、空孔 3103の内径が 50 μ mであり、コア径は 3. 5 μ mである。光出力がピークの 1 /e2となる断面積 A は 3. 2 μ m²であり、その _Ί値は YYOW^knT¹である。

eff

[0205] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0206] 図 71に、本実施例 29で得られた零分散波長とコアサイズとの関係を示す。零分散波長を 1. 帯内に収めるためには、空孔に囲まれて光を閉じ込めるコアとなる領域の大きさ、すなわちコア径 aを 0. — 5. O x mの範囲に制御すれは'ょレ、ことが分力、る。

実施例 30

[0207] 図 72に、本発明の実施例 30にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 3204に挿入された前述の表 1における No. 17の組成のテルライトガラス 3201には、 5つの空孔 3 203a— 3303d (総括番号を 3203と表わす）力 S形成され、それら空孔 3203は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。 5つの空孔 3203に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 3202である。

[0208] 図 73に、図 72の光ファイバのコアとなる領域の拡大図を示す。領域 3202の内部には、テルライトガラスの組成を変化させ、零材料分散波長が 2. 2 x mでテルライトガラス 3201に対して比屈折率差が 1. 1 %高い屈折率のテルライトガラス 3205を埋め込んでいる。本実施例 30では、押し出し法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 3201の外径は 80 μ m、空孑し 3203の内径力 35 μ mであり、コア径は 3. 9 μ mである。テルライトガラス 3205の直径は 1. 0 z mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 3. 4 μ m²であり、その _Ί値は 690W— ^m— ¹である。

eff

[0209] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0210] 図 74に、本実施例 30で得られた零分散波長とコアサイズとの関係を示す。零分散波長を 1. 2 /i m— 1. 7 /i m帯内に収めるためには、空孔に囲まれて光を閉じ込めるコアとなる領域の大きさ、すなわちコア径 aを 0· 4 /i m— 5. Ο μ ΐηの範囲に制御すればよレ、ことが分力る。

実施例 31

[0211] 図 75に、本発明の実施例 31にかかる光ファイバを示す。ジャケット管 3304に揷入された前述の表 1における No. 17の組成のテルライトガラス 3301には、 6つの空孔 3 303a— 3303f (総括番号を 3303と表わす）力 S形成され、それら空孔 3303は空気で満たされており、その屈折率は 1にほぼ等しい。これら 6つの空孔 3303に囲まれた部分は、光が伝搬するコアとなる領域 3302である。

[0212] 図 76に、図 75の光ファイバのコアとなる領域の拡大図を示す。領域 3302の内部には、テルライトガラスの組成を変化させ、零材料分散波長が 2. 3 μ ΐηでテルライトガラス 3301に対して比屈折率差が 1. 5%低い屈折率のテルライトガラス 3305を埋め込んでいる。本実施例 31では、押し出し法により光ファイバを作製した。テルライトガラス 3301の外径は 95 μ m、空孑し 3303の内径力 50 μ mであり、コア径は 3. 0 μ mである。テルライトガラス 3305の直径は 1 · 5 /i mである。光出力がピークの l/e2となる断面積 A は 3. 5 μ m²であり、その _Ί値は eSOW^knT¹である。

eff

[0213] 光ファイバを切断'研磨した後、近視野像 (NFP)と遠視野像 (FFP)とを観察すれば、光ファイバ中心部に光が閉じ込められ、単一モード化されていることが確認できる。

[0214] 図 77に、本実施例 31で得られた零分散波長とコアサイズとの関係を示す。零分散波長を 1. 帯内に収めるためには、空孔に囲まれて光を閉じ込めるコアとなる領域の大きさ、すなわちコア径 aを 0. — 4. 0 x mの範囲に制御すれは'ょレ、ことが分力、る。

産業上の利用可能性

[0215] 本発明の光ファイバ及びその製造方法に基づいて作製された非線形デバイスは、光通信システムにおいて高性能化、大容量化、低価格化を進めることに有効であり、その結果、それらのシステムを用いたサービスの高度化、経済化に大きく寄与でき、光通信産業に極めて有益に利用することができる。

SZ9ll0/t00Zdr/∑Jd V9 Z8S.T0/S00Z OAV

Claims

請求の範囲

[1] 光ファイバ通信または光デバイスで用いる光を伝搬する光ファイバであって、前記光ファイバの少なくともコア領域が 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスからなり、該光ファイバの中心に光を閉じ込めるように該光ファイバ内に空孔を配列することにより、零分散波長を 1. 2- 1. 7 x m帯に制御することを特徴とする光フアイバ。

[2] 光の波長をえ、円周率を πとしたとき、前記光ファイバの中心に πえ²の 0· 1倍から 5倍の面積を有する領域を設け、該領域を除く該光ファイバの断面における全域あるいは該領域を囲む位置に前記空孔を配列したことにより、該領域が光を閉じ込めるコァとなることを特徴とする請求項 1に記載の光ファイバ。

[3] 2 /i m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 Te〇一 Bi O 一 LO—

2 2 3

M O-N O -Q O力なる組成（Lは Zn、 Ba、 Mgのうち少なくとも 1種類以上、 M

2 2 3 2 5

は Li、 Na、 K、 Rb、 Csのうち少なくとも一種類以上のアルカリ元素、 Nは B、 La、 Ga、 Al、 Yのうち少なくとも一種類以上、 Qは P、 Nbのうち少なくとも一種類以上）を持ち、その成分が

50 <TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

を特徴とする請求項 1に記載の光ファイバ。

[4] 2 z m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 TeO -Bi O _LO_

2 2 3

2 2 3 2 5

50く TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q 〇く 50 (モノレ⁰ /₀)

2 2 3 2 5

を特徴とする請求項 2に記載の光ファイバ。 [5] テルライト材料ガラスに希土類イオンとして Ce³⁺、 Pr³⁺、 Nd³⁺、 Pm³⁺、 Sm³⁺、 Eu³ +、 Tb³⁺、 Dy³⁺、 Ho³⁺、 Er³⁺、 Tm³⁺、 Yb³⁺の内から選ばれた少なくとも一種を添カロすることを特徴とする請求項 3に記載の光ファイバ。

[6] テルライト材料ガラスに希土類イオンとして Ce³⁺、 Pr³⁺、 Nd³⁺、 Pm³⁺、 Sm³⁺、 Eu³ +、 Tb³⁺、 Dy³⁺、 Ho³⁺、 Er³⁺、 Tm³⁺、 Yb³⁺の内から選ばれた少なくとも一種を添カロすることを特徴とする請求項 4に記載の光ファイバ。

[7] テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第 1のクラッド部と、前記第 1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第 1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項 1に記載の光ファイバ。

[8] テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第 1のクラッド部と、前記第 1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第 1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項 3に記載の光ファイバ。

[9] テルライトガラスからなる光ファイバであって、コア領域と、前記コア領域を包囲するように配設されて、当該コア領域の軸方向に沿った空孔を当該コア領域の周方向にわたって複数有する第 1のクラッド部と、前記第 1のクラッド部を包囲するように配設されて、当該第 1のクラッド部の等価屈折率と略等しい屈折率を有する第 2のクラッド部とを備えてなることを特徴とする請求項 6に記載の光ファイバ。

[10] 前記第 1のクラッド部の前記空孔が、前記コア領域の周方向に沿って一定の間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項 7から 9のいずれかに記載の光フアイバ。

[11] 前記第 1のクラッド部の前記空孔が、当該第 1クラッド部の半径方向にわたって複数形成されていることを特徴とする請求項 7から 9のいずれかに記載の光ファイバ。

[12] 前記第 1のクラッド部の前記空孔内部が、前記第 2クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で充填されていることを特徴とする請求項 7から 9のいずれかに記載の光ファイバ。

[13] 前記コア領域の屈折率が、前記第 1クラッド部の材料の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項 7から 9のいずれかに記載の光ファイバ。

[14] 前記コア領域と前記第 1クラッド部との比屈折率差が 2。/₀以上であることを特徴とする請求項 7から 9のレ、ずれかに記載の光ファイバ。

[15] 前記コアとなる中心部に、前記テルライトガラスの屈折率と異なる屈折率を有するテルライトガラスが埋め込まれてレ、ことを特徴とする請求項 7から 9のレ、ずれかに記載の光ファイバ。

[16] 前記コアとなる領域の中心部に、空孔が設けられていることを特徴とする請求項 2から 6のレ、ずれかに記載の光ファイバ。

[17] 前記空孔を三角格子状または四角格子状またはハニカム形状のいずれかの形状に配歹 1Jしたことを特徴とする請求項 2に記載の光ファイバ。

[18] 前記空孔が円柱または楕円柱または多角柱いずれかの形状からなることを特徴とする請求項 2に記載の光ファイバ。

[19] 前記空孔の数が 3個であり、コアとなる領域の直径が 0. 6— 6. 5 μ mであることを特徴とする請求項 2から 6のいずれかに記載の光ファイバ。

[20] 前記空孔の数が 4個であり、コアとなる領域の直径が 0. 6— 5 μ mであることを特徴とする請求項 2から 6のいずれかに記載の光ファイバ。

[21] 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 Te〇一 Bi O一 LO—

2 2 3

2 2 3 2 5

50<TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成されたモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1工程と、該第 1工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 2工程とを備えた

ことを特徴とする光ファイバの製造方法。

[22] 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 TeO _Bi O _LO_

2 2 3

2 2 3 2 5

50 < TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、前記内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工されたモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1工程と、さらにテルライトガラス力なるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮によりコアガラスを円錐状に吸い込み成型したガラス母材を作製する第 2工程と、第 2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 3工程とを備えた

ことを特徴とする光ファイバの製造方法。

[23] 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 TeO _Bi O _LO_

2 2 3

2 2 3 2 5

50 < TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3 1く LO + M〇+ N O + Q〇く 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、内壁の内側に凸となる部分を複数形成され、前記内壁が底部に向かって円錐状に拡大加工され、前記底部に穴を有するモールドに、前記テルライトガラス融液を注入成型して母材を作製する第 1工程と、さらにテルライトガラスからなるコアガラスのガラス融液を注入し、クラッドガラスの体積収縮と、前記穴から前記クラッドガラスが流れ出すことによりコアガラスを円錐状に吸レ、込み成型したガラス母材を作製する第 2工程と、第 2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記ガラス母材と前記ジャケット管との隙間の空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 3ェ程とを備えた

ことを特徴とする光ファイバの製造方法。

[24] 前記モールドは、内壁の内側に凸となる部分力 ¾つ形成され、前記光ファイバのクラッドは、 4つの空孔を有することを特徴とする請求項 21から 23のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。

[25] 前記第 2工程は、前記穴から真空脱気を行って、前記クラッドガラスが流れ出すようにしたことを特徴とする請求項 23に記載の光ファイバの製造方法。

[26] 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 Te〇一 Bi O 一 LO—

2 2 3

2 2 3 2 5

50<TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、前記テルライトガラスからなるガラス融液をモールドに注入成型して円柱状のガラスブロックを作製する第 1工程と、該第 1工程で作製された前記ガラスブロックの長手方向に穴あけ加工して、空孔が形成されたガラス母材を作製する第 2工程と、第 2工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 3工程とを備えた

ことを特徴とする光ファイバの製造方法。

[27] 2 μ m以上の零材料分散波長を持つテルライトガラスであり、 TeO _Bi O _LO_

2 2 3

2 2 3 2 5

50 < TeO く 90 (モル⁰ /₀)

2

K Bi O < 30 (モル⁰ /₀)

2 3

K LO + M O + N O + Q O < 50 (モル⁰ /₀)

2 2 3 2 5

であるテルライトガラスを少なくともコア材料とし、前記テルライトガラスからなるガラス融液を、基台から円柱棒状のピンが複数内側に整列した冶具を底面に有するモーノレドに注入し、前記冶具を引き抜くことにより空孔を形成された母材を作製する第 1 工程と、第 1工程で作製された前記ガラス母材を、テルライトガラスからなる円筒状のジャケット管に挿入し、前記空孔を維持又は拡大するように加圧線引きする第 2工程と、を備えたことを特徴とする光ファイバの製造方法。