專利名稱：光子帶隙光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉一種及光子帶隙光纖(Photonic Band Gap fiber)，特別是涉及雙折射 較大的保偏光纖。本申請(qǐng)基于2008年11月5日在日本國(guó)申請(qǐng)的特愿2008-284468號(hào)主張優(yōu)先權(quán)， 并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
近年來，使用了摻稀土光纖的高輸出的光纖激光器受到注目。該高輸出光纖激光 器構(gòu)成為，激發(fā)光和信號(hào)光在光纖中傳播的同時(shí)，信號(hào)光被激發(fā)光放大，并具有該裝置容易 冷卻，以及該裝置能夠小型化等特征。在用于這樣的高輸出的光纖激光器的放大用光纖中，為了在傳播想要使之透過 的信號(hào)光的同時(shí)，阻斷想要使之透過的信號(hào)光以外波長(zhǎng)的光，例如，被放大的自發(fā)輻射光 (ASE Amplified SpontaneousEmission)、和受激拉曼散射之類的光的傳播，要求具有波長(zhǎng) 濾波效果的光纖。另外，在高輸出、超短脈沖的光纖激光器中，為了使在光纖中傳播的脈沖形狀為最 佳，要求具有特殊的波長(zhǎng)色散特性的光纖。作為具有這樣的特殊特性的光纖，已知有通過在 纖芯的周圍配置周期性結(jié)構(gòu)，借助與該周期性結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的布拉格反射來波導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)的光 子帶隙光纖。在該光子帶隙光纖中，也如后述的專利文獻(xiàn)1 3、和非專利文獻(xiàn)1 2中記載的 那樣，光纖的截面全部由固體材料構(gòu)成的實(shí)心光子帶隙光纖，由于其熱熔接比較容易，以及 即使在纖芯中摻加稀土類作為放大用光纖也能使用，因此被優(yōu)選使用。圖3是表示現(xiàn)有的實(shí)心光子帶隙光纖B的一個(gè)例子的剖視圖。在圖3中，21是纖 芯、22是包層、23是比包層22折射率高的高折射率部。在這樣的光子帶隙光纖B中，由于 比包層22折射率高的高折射率部23為呈周期性結(jié)構(gòu)的微細(xì)結(jié)構(gòu)包層，因此通過布拉格反 射來波導(dǎo)光。在這種光子帶隙光纖中，以某個(gè)波長(zhǎng)在光子帶隙光纖中的纖芯中傳播的模式(纖 芯模式)被阻斷還是傳播，由在微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中是否存在具有與纖芯模式的有效折射率相 等的有效折射率的模式來決定。在微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中存在具有與纖芯模式的有效折射率相等的有效折射率的模式 時(shí)，纖芯模式，模式耦合到具有與該有效折射率相等的有效折射率的微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中的模 式中，纖芯中的光能減少?gòu)亩钄嗥鋫鞑ァＯ喾?，在微?xì)結(jié)構(gòu)包層中不存在具有與該有效折 射率相等的有效折射率的模式時(shí)，由于纖芯模式不模式耦合到微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中的模式，因 此能夠在纖芯中傳播。在這樣的光子帶隙光纖中，通過改變纖芯與微細(xì)結(jié)構(gòu)包層的結(jié)構(gòu)和它們的折射率 分布，就能夠控制具有與纖芯模式的有效折射率相等的有效折射率的模式的、存在于微細(xì) 結(jié)構(gòu)包層中的波長(zhǎng)。因此，通過光子帶隙光纖就能夠?qū)崿F(xiàn)光纖型所希望的特性的波長(zhǎng)濾波。
在這樣的光子帶隙光纖中，如以下的專利文獻(xiàn)1 3，以及非專利文獻(xiàn)1 2所記 載的那樣，通過使其截面結(jié)構(gòu)僅具有兩次以下的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，或者再另外設(shè)置應(yīng)力施與部， 產(chǎn)生結(jié)構(gòu)雙折射以及通過熱應(yīng)力產(chǎn)生雙折射，從而能夠作為保偏光纖發(fā)揮作用。表示作為 保偏光纖的性能的重要指標(biāo)之一，存在表示光在光纖中傳播時(shí)從一方的偏振波向另一方的 偏振波泄露了多少能量的偏振串?dāng)_。偏振串?dāng)_的值越小則作為保偏光纖的功能越強(qiáng)，另外， 雙折射越大則該偏振串?dāng)_越小。因此，即使在光子帶隙光纖中，也要研究產(chǎn)生較大的雙折射 的各種結(jié)構(gòu)。在以往類型的保偏光纖中，通常為1. OX 10_4以上的雙折射。因此，優(yōu)選這些 光子帶隙光纖也至少具有1. OX 10_4以上的雙折射。此外，在光子帶隙光纖的纖芯中添加稀 土族，將該光子帶隙光纖作為光纖放大器使用時(shí)，相當(dāng)于激發(fā)光強(qiáng)度與信號(hào)光強(qiáng)度之差的 能量差變?yōu)闊帷４藭r(shí)，光纖的溫度因該熱而上升，當(dāng)光纖中的熱應(yīng)力緩和時(shí)則雙折射降低， 因而產(chǎn)生偏振波行程變差。因此，在高溫下使用搭載于光纖激光器或其他設(shè)備的光纖時(shí)，光 子帶隙光纖優(yōu)選為具有在常溫下更大的雙折射，例如3. OX 10_4以上的雙折射。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3072842號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 國(guó)際公開第07/057024號(hào)公開文本專利文獻(xiàn)3 國(guó)際公開第08/126472號(hào)公開文本非 專禾丨J 文獻(xiàn) 1 :Photonic crystal fibers confining light by bothindex-guiding and bandgap-guiding. Hybrid PCFs. Limin Xiao. Wei Jin, and M.S.Demokan Optics Express, Vol. 15，Issue 24，pp.15637—15647(2007)。非專禾丨J 文獻(xiàn) 2 :Polarization maintaining hybrid TIR/bandgapall-solid photonic crystal fiber J. K. Lyngso, B. J. Mangan, and P. J. Roberts Proceedings of CLE02008, CThVl。然而，在以往的光子帶隙光纖中存在如下的問題。在由石英玻璃構(gòu)成的實(shí)心光子帶隙光纖中，在高折射率部添加了鍺和鋁之類的、 大大提高熱膨脹系數(shù)的摻雜劑。例如，如專利文獻(xiàn)3記載的那樣，借助來自高折射率部的熱 應(yīng)力產(chǎn)生只具有兩次以下的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的應(yīng)力雙折射，從而能夠作為保偏光纖發(fā)揮作用。 然而，在這樣的光纖中，想要另外設(shè)置應(yīng)力施與部獲得更大的雙折射時(shí)，由于應(yīng)力施與部的 配置，使得與來自高折射部的熱應(yīng)力相互抵消，因此有可能不產(chǎn)生充分的雙折射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以往的上述問題所做出的，目的在于提供一種借助應(yīng)力施與部更有 效地產(chǎn)生雙折射的光子帶隙光纖。本發(fā)明為了解決上述問題達(dá)成相應(yīng)目的，采用以下手段。(1)本發(fā)明的光子帶隙光纖，是作為保偏光纖發(fā)揮作用的光子帶隙光纖，其特征在 于，具有纖芯，其由固體材料構(gòu)成；包層，其設(shè)置在該纖芯的周圍；周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域，其設(shè) 置在該包層的上述纖芯附近部的一部分，將具有比上述包層折射率高的多個(gè)高折射率部呈 周期性結(jié)構(gòu)地配置；低折射率區(qū)域，其設(shè)置在上述包層的上述纖芯附近部的其他部分，且平 均折射率比上述纖芯??；應(yīng)力施與部，其設(shè)置在上述低折射率區(qū)域中接近上述周期性結(jié)構(gòu) 區(qū)域的區(qū)域，具有與上述低折射率區(qū)域的其他部分不同的熱膨脹系數(shù)。(2)在上述(1)記載的光子帶隙光纖中，上述纖芯的折射率可以小于等于上述包層的折射率。(3)在上述(1)記載的光子帶隙光纖中，上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域，可以是將多個(gè)高折 射率部以直線結(jié)構(gòu)、三角格子結(jié)構(gòu)、蜂窩格子結(jié)構(gòu)、正方格子結(jié)構(gòu)、或長(zhǎng)方格子結(jié)構(gòu)中任一 種配置的結(jié)構(gòu)區(qū)域。(4)在上述(1)記載的光子帶隙光纖中，上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域與上述應(yīng)力施與部， 可以分別配置在以上述纖芯為中心的對(duì)稱位置。(5)在上述(1)記載的光子帶隙光纖中，在上述高折射率部和上述低折射率區(qū)域 以及上述應(yīng)力施與部中，添加摻雜劑來調(diào)整各自的折射率；通過添加上述摻雜劑，使上述低 折射率區(qū)域的熱膨脹系數(shù)的增加率低于上述高折射率部和上述應(yīng)力施與部的熱膨脹系數(shù) 的增加率；對(duì)上述纖芯施加非軸對(duì)稱的熱應(yīng)力，將雙折射導(dǎo)入上述纖芯。在上述(1)記載的光子帶隙光纖中，由于具備設(shè)置在包層的纖芯附近部的周期 性結(jié)構(gòu)區(qū)域；設(shè)置在包層的纖芯附近部的其他部分、比纖芯平均折射率小的低折射率區(qū)域； 設(shè)置在低折射率區(qū)域中接近周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域的區(qū)域，具有與低折射率區(qū)域的其他部分不同 的熱膨脹系數(shù)的應(yīng)力施與部，因此能夠通過該應(yīng)力施與部更有效地產(chǎn)生雙折射。因此，能夠 提供作為保偏型的雙折射較大的光子帶隙光纖發(fā)揮作用的光纖。另外，在上述(1)記載的 光子帶隙光纖中，光子帶隙光纖也具有本來就有的濾波效果和特殊的波長(zhǎng)色散特性。


圖1是表示本發(fā)明涉及的光子帶隙光纖的第一實(shí)施方式的剖視圖。圖2是表示實(shí)施例的光子帶隙光纖中的纖芯的透射光譜的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。圖3是表示現(xiàn)有的光子帶隙光纖的一個(gè)例子的剖視圖。附圖標(biāo)號(hào)說明A...光子帶隙光纖；1...纖芯；2...包層；3...高折射率部；4...周期性結(jié)構(gòu)區(qū) 域；5. · ·低折射率區(qū)域；6. · ·應(yīng)力施與部；10、11、13· · ·覆蓋層；12. · ·低折射率部。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的光子帶隙光纖的第一實(shí)施方式的剖視圖。本實(shí)施方式的光子 帶隙光纖A具有纖芯1，其由固體材料構(gòu)成；包層2，其設(shè)置在該纖芯1周圍；周期性結(jié)構(gòu) 區(qū)域4，其設(shè)置在該包層2的纖芯附近部的一部分，且將具有比包層2高的折射率的多個(gè)高 折射率部3呈周期性結(jié)構(gòu)地配置；低折射率區(qū)域5，其設(shè)置在包層2的纖芯附近部的其他部 分，且平均折射率比纖芯1?。粦?yīng)力施與部6，其設(shè)置在該低折射率區(qū)域5中接近周期性結(jié) 構(gòu)區(qū)域4的區(qū)域，具有與低折射率區(qū)域5的其他部分不同的熱膨脹系數(shù)。在圖1的結(jié)構(gòu)中，更詳細(xì)而言，在與光子帶隙光纖A的長(zhǎng)軸方向垂直的截面(橫截 面)的中心部分，設(shè)置截面圓形的纖芯1，該纖芯1的周圍被覆蓋層10覆蓋。另外，在光子 帶隙光纖A中位于其中心的纖芯1的兩側(cè)(光子帶隙光纖A的徑向兩側(cè))，將截面圓形的高 折射率部3每多個(gè)、在圖1的例子中為每六個(gè)等間隔地配置成一列而作為周期性結(jié)構(gòu)的周 期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4被形成。各高折射率部3的周圍由覆蓋層11覆蓋。另外，在圖1中，在相對(duì)于在纖芯1兩側(cè)配置成一列的高折射率部3從它們兩側(cè)夾
5持這些列的位置，分別設(shè)置有低折射率的應(yīng)力施與部6。這些應(yīng)力施與部6設(shè)置在以纖芯1 為中心的對(duì)稱位置上。這些應(yīng)力施與部6，在該例中，將截面圓形的低折射率部12以相對(duì)于 配置成先前的一列的高折射率部3能夠排列在三角格子位置的方式，配置成各兩列，且每 列呈鋸齒狀配置。各低折射率部12的周圍由覆蓋部13覆蓋。即，在本實(shí)施方式中，高折射 率部3和低折射率部12都是以排列為三角格子狀的方式配置在纖芯1的周圍。在該實(shí)施方式中，由于周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4構(gòu)成為將六個(gè)高折射率部3排列成一列， 因此接近該列的各第一列的低折射率部12各配置五個(gè)，各第二列的低折射率部12各配置 四個(gè)，然而這些配置數(shù)和列構(gòu)成，可以根據(jù)構(gòu)成它們的材料、使光子帶隙光纖進(jìn)行波導(dǎo)的光 的波長(zhǎng)來適宜地選擇。在纖芯1的兩側(cè)呈一列配置的高折射率部3最外端的部分和與它們相鄰的低折射 率部12的最外端的部分，均配置在包層2的內(nèi)層部分。在纖芯1的周圍側(cè)中，在其他部分側(cè)，即未配置高折射率部3和低折射率部12的 區(qū)域，以及應(yīng)力施與部6的周圍側(cè)，形成有擴(kuò)展到包層2的內(nèi)層側(cè)的部分的低折射率區(qū)域5。該低折射率區(qū)域5，在本實(shí)施方式中橫截面的外形的大致形狀為六邊形，且配置在 橫截面圓形的包層2的內(nèi)部中央。在低折射率區(qū)域5的中心配置纖芯1，并在橫截面的外形 的大致形狀為六邊形的低折射率區(qū)域5的橫截面左右兩側(cè)部分內(nèi)，以占低折射率區(qū)域5的 橫截面積的幾分之一左右面積的方式，插入有位于周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4和應(yīng)力施與部6及它 們周圍的覆蓋層10、11、13。在設(shè)置了這些周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4、應(yīng)力施與部6以及覆蓋層10、 11、13的部分，不設(shè)置低折射率區(qū)域5。雖然在該實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中需要覆蓋層11，然而覆蓋層10和覆蓋層13不一定是 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所必須的構(gòu)成要素，覆蓋層10可以用與纖芯1相同的介質(zhì)來代替，覆 蓋層13可以用與應(yīng)力施與部6相同的介質(zhì)來代替，即使省略這些覆蓋層10、13也不會(huì)有影 響。在圖1表示的實(shí)施方式中，纖芯1、低折射率區(qū)域5、周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4、包層2以及 覆蓋層10、11、13各部，由純石英玻璃和在其中添加了氟(F)、鍺(Ge)、鋁(Al)、硼(B)等折 射率調(diào)整用摻雜劑而成的石英玻璃構(gòu)成。若更具體地例示，則纖芯1和包層2由純石英構(gòu)成。高折射率部3，是在純石英中 添加了鍺等摻雜劑，從而相對(duì)于純石英為正百分之幾的相對(duì)折射率差。低折射率區(qū)域5，是 在純石英中添加了氟等摻雜劑，從而相對(duì)于純石英被調(diào)整為負(fù)的相對(duì)折射率。應(yīng)力施與部 6，是在純石英中添加了硼等摻雜劑，從而相對(duì)于純石英被調(diào)整為負(fù)的相對(duì)折射率的低折射 率。在高折射率部3中添加鍺時(shí)則熱膨脹系數(shù)增大，在應(yīng)力施與部6中添加硼時(shí)則熱膨脹 系數(shù)增大。另一方面，即使在低折射率區(qū)域5中添加氟，熱膨脹系數(shù)增大的比例與鍺、硼相 比也小。各覆蓋層10、11、13均由純石英構(gòu)成。在本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A中說明的各部的材質(zhì)只是一個(gè)例子，而不是僅限 定本實(shí)施方式的例示。本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A，是在纖芯1周圍配置有通過周期性結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)由 光子帶隙進(jìn)行波導(dǎo)的周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4、和通過具有小于等于纖芯1的折射率的平均折射 率來實(shí)現(xiàn)折射率波導(dǎo)的區(qū)域(低折射率區(qū)域5)兩者的光子帶隙光纖。在本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A中，在低折射率區(qū)域5中接近高折射率部3的區(qū)域(應(yīng)力施予部6)，具有比上述低折射率區(qū)域5的部分高的熱膨脹系數(shù)，并相對(duì)于纖芯1對(duì) 稱地配置。在將玻璃母材在高溫下加熱延伸做成光纖后，在該光纖被冷卻到常溫時(shí)，從這些 應(yīng)力施與部6向纖芯1施與應(yīng)力。借助該應(yīng)力在纖芯1產(chǎn)生雙折射，從而獲得保偏特性。因 此，上述結(jié)構(gòu)的光子帶隙光纖A，能夠作為保偏光纖發(fā)揮作用。在這種情況下，由低折射率區(qū) 域5產(chǎn)生的熱應(yīng)力的方向，與由高折射率部3產(chǎn)生的熱應(yīng)力為同方向。因此，兩者的熱應(yīng)力 不會(huì)相互抵消而減少雙折射。在本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A中，在纖芯1周圍的其他區(qū)域內(nèi)，存在借助光子帶 隙實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)的周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4。因此依然具有作為光子帶隙光纖A的特征的濾波效果和 特殊的波長(zhǎng)色散特性。因此，通過抑制被放大的自發(fā)輻射，就能夠容易地改變光纖激光器的 激發(fā)波長(zhǎng)，或抑制受激拉曼散射。另外，能夠使在光纖中傳播的脈沖的形狀為最佳。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)保偏型的雙折射較大的實(shí)心光子帶隙光 纖A。在高折射率部添加高濃度的摻雜劑時(shí)，該高折射率部能夠具有與應(yīng)力施與部同 等，或者大于應(yīng)力施與部的熱膨脹系數(shù)。因此，即使在將本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A的應(yīng) 力施與部6用高折射率部置換的結(jié)構(gòu)中，也能夠同樣地產(chǎn)生雙折射。然而此時(shí)，在光子帶隙 光纖A的截面結(jié)構(gòu)內(nèi)存在有更多的高折射率部。其結(jié)果，在將該光纖作為雙包層光纖使用 時(shí)，激發(fā)光因折射率波導(dǎo)而被封閉在高折射率部，因此未被纖芯吸收的激發(fā)光的比例增加， 因此降低光纖放大器和光纖激光器的激發(fā)效率。本發(fā)明的光子帶隙光纖，能夠提供以較少數(shù)量的高折射率部3，具有較大的雙折射 的光子帶隙光纖A，因此特別是能夠適用于雙包層光纖。此外，高折射率部3相對(duì)于包層2的相對(duì)折射率差比較小，或者高折射率部3的截 面積小，因此即使由高折射率部3在纖芯1產(chǎn)生的熱應(yīng)力，與由低折射率區(qū)域5產(chǎn)生的熱應(yīng) 力相比較不充分大時(shí)，如果使用本發(fā)明的光子帶隙光纖A的結(jié)構(gòu)，也就能夠?qū)崿F(xiàn)保偏型的 雙折射較大的光子帶隙光纖。另外，與將應(yīng)力施與部排列配置在與高折射率部的排列垂直 的方向上的情況相比，其雙折射較大。本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A，是纖芯1由固體材料(石英玻璃)構(gòu)成的實(shí)心光子 帶隙光纖?？梢栽谠摾w芯1中添加鐿、鉺等稀土族元素。另外，本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A為無空孔的完全實(shí)心的結(jié)構(gòu)。因此，本實(shí)施方 式的光子帶隙光纖A，在與其他的光纖熱熔接時(shí)，不會(huì)壓壞空孔而使結(jié)構(gòu)改變，因此具有能 夠以低損耗與其他光纖等熱熔接等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于纖芯1為圓形，低折射區(qū)域5為均質(zhì)， 因此在纖芯1和低折射區(qū)域5中，纖芯模式的電場(chǎng)分布與具有圓形纖芯的以往型的光纖類 似。因此，本實(shí)施方式的光子帶隙光纖A，具有能夠降低與以往類型光纖的連接損失的優(yōu)點(diǎn)。另外，在本發(fā)明涉及的光子帶隙光纖A中，也可以作成在除纖芯1以外的任意部位 設(shè)置空孔的構(gòu)成。此外，在本發(fā)明涉及的光子帶隙光纖A中，周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4和低折射率區(qū)域5及 應(yīng)力施與部6的配置結(jié)構(gòu)，不限定于本例示而是能夠適宜地改變。另外，周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域4 的高折射率部3的配置，也不限于直線結(jié)構(gòu)，當(dāng)然可以是以作為光子帶隙光纖結(jié)構(gòu)的三角 格子結(jié)構(gòu)、蜂窩格子結(jié)構(gòu)、正方格子結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)方格子結(jié)構(gòu)等的任一結(jié)構(gòu)所配置的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，然而可以明確本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施例。制造了圖1所示結(jié)構(gòu)的光子帶隙光纖。制造了如下結(jié)構(gòu)由純石英構(gòu)成、直徑d為 7. 3μπι的纖芯，被由純石英構(gòu)成的包層包圍配置，在纖芯的周圍形成有以下區(qū)域，S卩形成 有將與純石英的相對(duì)折射率差Δ h為+2. 8%、直徑dh為4 μ m的高折射率部以周期7. 3 μ m 排列成一列的周期性結(jié)構(gòu)的區(qū)域；將與純石英的相對(duì)折射率差A(yù)h為-0. 5%、直徑dh為 5 μ m的低折射率的應(yīng)力施與部以三角格子結(jié)構(gòu)配置的區(qū)域；以及與純石英的相對(duì)折射率 差Δ1為-0.35%的低折射率區(qū)域。高折射率部和應(yīng)力施與部均為周圍被純石英覆蓋層包 圍的結(jié)構(gòu)。在測(cè)量該實(shí)施例的光子帶隙光纖的雙折射時(shí)，在波長(zhǎng)1200nm下，是3. 8X 10_4的雙 折射，在波長(zhǎng)1400nm下是6.7X10_4的雙折射，作為保偏光纖具有充分的雙折射。這是由 于作為高折射率部的摻雜劑使用的鍺(Ge)、和作為低折射率的應(yīng)力施與部的摻雜劑使用的 硼(B)均大大提高了石英的熱膨脹系數(shù)，與此相對(duì)由于作為低折射率區(qū)域的摻雜劑使用的 氟(F)只具有略微提高石英的熱膨脹系數(shù)的效果，因此在纖芯中產(chǎn)生非軸對(duì)稱的較大的熱 應(yīng)力，并產(chǎn)生由應(yīng)力引起的雙折射。接下來，將該光子帶隙光纖取出lm，對(duì)纖芯照射白色光并測(cè)量了透射波長(zhǎng)。其結(jié)果 表示于圖2。如圖2所示，在本實(shí)施例中，透射750nm 950nm、以及1150nm 1450nm波長(zhǎng)的 光，并阻斷除此以外波長(zhǎng)的光。因此，該實(shí)施例的光纖，具有光子帶隙光纖特有的波長(zhǎng)濾波 特性。另一方面，在上述結(jié)構(gòu)的光子帶隙光纖中，在用低折射區(qū)域代替低折射率的應(yīng)力 施與部的結(jié)構(gòu)中，在波長(zhǎng)1200nm下為2. 1 X IO"4的雙折射，在波長(zhǎng)1400nm下是0. 78 X IO"5 的雙折射。此外，在上述結(jié)構(gòu)的光子帶隙光纖中，在將低折射率的應(yīng)力施與部排列配置在與 高折射率部的排列垂直的方向上時(shí)，來自高折射率部和低折射率的應(yīng)力施與部的熱應(yīng)力相 互抵消，因此得到的雙折射，在波長(zhǎng)1200nm、1400nm下均小于1. OX 10_4。在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，在纖芯相對(duì)于包層的相對(duì)折射率差為0%以下時(shí)，纖芯模式 的有效折射率在由高折射率部構(gòu)成的微細(xì)結(jié)構(gòu)的外周所設(shè)置的均質(zhì)的包層的折射率以下。 因此，在阻斷纖芯模式的傳播的波長(zhǎng)中，由纖芯模式進(jìn)行模式耦合的微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中的模 式是泄漏模式。因此，由纖芯進(jìn)行模式耦合到微細(xì)結(jié)構(gòu)包層的光，立刻泄漏到均質(zhì)的包層， 作為結(jié)果提高了阻斷波長(zhǎng)中纖芯模式的阻斷效果。另一方面，在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，在纖芯相對(duì)于包層的相對(duì)折射率差大于0%時(shí)， 纖芯模式的有效折射率變得大于均質(zhì)的包層的折射率。因此，在阻斷纖芯模式的傳播的波 長(zhǎng)中，由纖芯模式進(jìn)行模式耦合的、即由高折射率部構(gòu)成的微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中的模式是傳播 模式。因此，由纖芯模式進(jìn)行模式耦合到微細(xì)結(jié)構(gòu)包層的光，在微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中傳播，并再 次與纖芯模式進(jìn)行模式耦合。其結(jié)果，降低纖芯模式的阻斷效果。然而，即使在這種情況下，與均質(zhì)的包層的折 射率相比纖芯的折射率不太高的情況下，因使用本發(fā)明的光子帶隙光纖時(shí)所產(chǎn)生的不可避 免的程度的彎曲，也在上述微細(xì)結(jié)構(gòu)包層中的模式產(chǎn)生較大的彎曲損耗。因此，再次大大降 低與纖芯模式進(jìn)行模式耦合的現(xiàn)象。因此，實(shí)質(zhì)上能夠獲得與纖芯相對(duì)于包層的相對(duì)折射率差為0%以下時(shí)同樣程度的纖芯模式的阻斷效果。具體而言，只要纖芯相對(duì)于包層(純石英)的相對(duì)折射率差為大于 0%，且在0. 1 %以下左右，則在本發(fā)明涉及的光子帶隙光纖中，能夠獲得與纖芯相對(duì)于包層 的相對(duì)折射率差為0%以下時(shí)同樣程度的阻斷效果。在纖芯相對(duì)于包層的相對(duì)折射率差為 0. 以上時(shí)阻斷效果減小，然而如果纖芯的折射率低于高折射率部則發(fā)現(xiàn)存在阻斷效果。 在無需較大的阻斷效果時(shí)，可以使纖芯相對(duì)于包層的相對(duì)折射率差為0. 1 %以上，此時(shí)，無 需將因摻雜稀土類等引起的纖芯折射率的上升，通過共摻雜F等減少折射率的摻雜劑來抵 消，因此制造變得容易。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得作為保偏型的雙折射較大的光子帶隙光纖而發(fā)揮作用的光纖。
權(quán)利要求
一種光子帶隙光纖，作為保偏光纖發(fā)揮作用，其特征在于，具有纖芯，其由固體材料構(gòu)成；包層，其設(shè)置在上述纖芯的周圍；周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域，其設(shè)置在上述包層的上述纖芯附近部的一部分上，將具有比上述包層高的折射率的多個(gè)高折射率部呈周期性結(jié)構(gòu)地配置；低折射率區(qū)域，其設(shè)置在上述包層的上述纖芯附近部的其他部分上，且平均折射率比上述纖芯??；應(yīng)力施與部，其設(shè)置在上述低折射率區(qū)域中接近上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域的區(qū)域上，具有與上述低折射率區(qū)域的其他部分不同的熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，上述纖芯的折射率小于等于上述包層的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域，是將多個(gè)上述高折射率部以直線結(jié)構(gòu)、三角格子結(jié)構(gòu)、蜂窩格子 結(jié)構(gòu)、正方格子結(jié)構(gòu)、或長(zhǎng)方格子結(jié)構(gòu)中任一種配置的結(jié)構(gòu)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域與上述應(yīng)力施與部，分別配置在以上述纖芯為中心的對(duì)稱位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，在上述高折射率部和上述低折射率區(qū)域以及上述應(yīng)力施與部中，添加摻雜劑來調(diào)整各 自的折射率；通過添加上述摻雜劑，使上述低折射率區(qū)域的熱膨脹系數(shù)的增加率低于上述高折射率 部和上述應(yīng)力施與部的熱膨脹系數(shù)的增加率；對(duì)上述纖芯施加非軸對(duì)稱的熱應(yīng)力，將雙折射導(dǎo)入上述纖芯。
全文摘要
本發(fā)明的光子帶隙光纖，能夠作為保偏光纖發(fā)揮作用，其具有纖芯，其由固體材料構(gòu)成；包層，其設(shè)置在該纖芯的周圍；周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域，其設(shè)置在該包層的上述纖芯的附近部的一部分，將具有比上述包層的折射率高的多個(gè)高折射率部呈周期性結(jié)構(gòu)地配置；低折射率區(qū)域，其設(shè)置在上述包層的上述纖芯附近部的其他部分，而且比上述纖芯平均折射率小；應(yīng)力施與部，其設(shè)置在上述低折射率區(qū)域中接近上述周期性結(jié)構(gòu)區(qū)域的區(qū)域，具有與上述低折射率區(qū)域的其他部分不同的熱膨脹系數(shù)。
文檔編號(hào)G02B6/00GK101910894SQ20098010154
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者后藤龍一郎, 竹永勝宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng)