專利名稱：擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光子帶隙光纖(以下，簡(jiǎn)稱為PBGF)，尤其涉及傳輸頻帶較寬，且可用于從紫外光區(qū)域至可見(jiàn)光區(qū)域、近紅外區(qū)域及遠(yuǎn)紅外區(qū)域的光傳輸、或光纖激光傳輸?shù)臄U(kuò)展三角晶格(ETLextendedtriangular lattice)型PBGF。
本申請(qǐng)對(duì)2006年3月29日提交的日本國(guó)專利申請(qǐng)第2006-89676號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
如K.Takenaga，N.Guan，R.Goto，S.Matsuo，K.Himeno，“ANewphotonic Bandgap Fibre with Extended Triangular Lattice andCapillary Core”，ECOC 2005 Proceedings-Vol.2 Paper Tu 1.4.2所示，本發(fā)明人等發(fā)明了一種具有毛細(xì)管芯的擴(kuò)展三角晶格式PBGF。圖1及圖2是表示以往的擴(kuò)展三角晶格式PBGF1、6的結(jié)構(gòu)的圖。
圖1所示的擴(kuò)展三角晶格式PBGF1具有如下結(jié)構(gòu)，即，由石英玻璃構(gòu)成的光纖，沿長(zhǎng)度方向有規(guī)則地設(shè)置了多個(gè)空孔2，在其截面上，在光纖中心部設(shè)有將七個(gè)空孔2密集地排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯4，在其周圍設(shè)有將空孔2及石英玻璃部分3配置成擴(kuò)展三角晶格狀的包層5。
圖2所示的擴(kuò)展三角晶格式PBGF6具有如下結(jié)構(gòu)，即，在光纖中央設(shè)有毛細(xì)管芯7，該毛細(xì)管芯7是將共計(jì)三十七個(gè)空孔2密集地排列成三角晶格狀而形成的，具體為，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，第二層十二個(gè)，進(jìn)而包圍該第二層的第三層十八個(gè)，在該毛細(xì)管芯7的周圍設(shè)有包層5，該包層5是將空孔2及石英玻璃部分3配置成擴(kuò)展三角晶格狀而形成的。
在這些擴(kuò)展三角晶格式PBGF1、6中，毛細(xì)管芯4、7的空孔2與包層5的空孔2為相同的孔徑。并且，根據(jù)PBGF的制造條件，例如拉絲時(shí)空孔內(nèi)部與光纖母材外部的壓力差及溫度等，可將空孔2的截面形狀設(shè)定為圓形或六邊形。
上述K.Takenaga等的文獻(xiàn)所述的擴(kuò)展三角晶格式PBGF，通過(guò)采用毛細(xì)管芯，與使用空芯(air core)的以往PBGF相比，可大幅擴(kuò)寬傳輸頻帶。
另一方面，可以預(yù)想光纖的利用領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣泛，而需要光纖所具有的傳輸頻帶的寬度范圍，今后會(huì)越來(lái)越寬，由此迫切希望提供一種具有較寬范圍的傳輸頻帶的光纖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種與以往的PBGF相比，傳輸帶寬特別大且高性能的PBGF。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種擴(kuò)展三角晶格式PBGF，其在石英玻璃部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，具有該空孔排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層，并且具有多個(gè)空孔排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯，其中，毛細(xì)管芯的空孔與包層的空孔相比，各個(gè)空孔的截面積小。
在本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成擴(kuò)展三角晶格狀，并且，構(gòu)成毛細(xì)管芯的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成三角晶格狀，構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb與構(gòu)成毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足wb＜wc的關(guān)系。
在本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選毛細(xì)管芯具有空孔結(jié)構(gòu)，該空孔結(jié)構(gòu)包括共計(jì)七個(gè)空孔，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的一層六個(gè)；或共計(jì)三十七個(gè)空孔，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，第二層十二個(gè)，第三層十八個(gè)；或中心一個(gè)空孔和包圍該中心的五層空孔，共計(jì)九十一個(gè)空孔；或者，中心一個(gè)空孔和包圍該中心的七層以上的空孔。
在本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選包層的擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距為Λ時(shí)，該擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb滿足0.03Λ≤wb≤0.4Λ的關(guān)系。
進(jìn)而，優(yōu)選毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足0.05Λ≤wc≤0.6Λ的關(guān)系。
在本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選僅存在60％以上的傳輸功率集中于毛細(xì)管芯區(qū)域的纖芯模式，不存在40％以上的傳輸功率存在于毛細(xì)管芯區(qū)域以外的表面模式。
在本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選(a)在0.8Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.12Λ≤wc≤0.25Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤1.8的范圍內(nèi)存在傳輸模式，(b)在0.8Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.25Λ≤wc≤0.35Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤2.4的范圍內(nèi)存在傳輸模式，或者(c)在0.8Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.25Λ≤wc≤0.35Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤2.4的范圍內(nèi)存在傳輸模式，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
并且，本發(fā)明提供一種在上述的本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF。
在上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成擴(kuò)展三角晶格狀，并且，構(gòu)成毛細(xì)管芯的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成三角晶格狀，構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb與構(gòu)成毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足wb＜wc的關(guān)系。
上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF，優(yōu)選包層設(shè)置有圓形或六邊形的空孔，毛細(xì)管芯設(shè)置有圓形或六邊形的空孔的結(jié)構(gòu)。
在上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選毛細(xì)管芯由共計(jì)七個(gè)空孔構(gòu)成，其中，中心一個(gè)，包圍中心的一層六個(gè)。
在上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選包層的擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距為Λ時(shí)，該擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb滿足0.03Λ≤wb≤0.2Λ的關(guān)系。
并且，優(yōu)選毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足0.05Λ≤wc≤0.25Λ的關(guān)系。
在上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選僅存在60％以上的傳輸功率集中于毛細(xì)管芯區(qū)域的纖芯模式，不存在40％以上的傳輸功率存在于毛細(xì)管芯區(qū)域以外的表面模式。
在上述單模動(dòng)作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，優(yōu)選在0.6Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.06Λ≤wc≤0.18Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.8≤Γ/λ≤1.8的范圍內(nèi)存在單模，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF，具有空孔排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層，且具有多個(gè)空孔排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯，在該擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，由于毛細(xì)管芯的空孔與包層的空孔相比，各個(gè)空孔的截面積小，因此可以提高纖芯的等效折射率，其結(jié)果，可以擴(kuò)展光纖的動(dòng)作區(qū)域，從而可提供一種與以往的PBGF相比，具有特別寬的傳輸帶寬且高性能的PBGF。


圖1是表示以往的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的一個(gè)例子的截面圖。
圖2是表示以往的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的其他例子的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的第一實(shí)施方式的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的第二實(shí)施方式的截面圖。
圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的包層的擴(kuò)展三角晶格的單位晶格的截面圖。
圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的纖芯的三角晶格的單位晶格的截面圖。
圖7是本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的包層的要部截面圖。
圖8是表示圖7所示的擴(kuò)展三角晶格的能帶結(jié)構(gòu)的曲線圖。
圖9是比較例1中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖10是表示比較例1中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖11是實(shí)施例1中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖12是表示實(shí)施例1中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖13是實(shí)施例2中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖14是表示實(shí)施例2中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖15是比較例2中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖16是表示比較例2中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖17是實(shí)施例3中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖18是表示實(shí)施例3中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖19是比較例3中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖20是表示比較例3中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖21是實(shí)施例4中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖22是表示實(shí)施例4中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
圖23是實(shí)施例5中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的要部截面圖。
圖24是表示實(shí)施例5中制作的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的帶隙內(nèi)的色散的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖3是表示本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的第一實(shí)施方式的截面圖。本實(shí)施方式的擴(kuò)展三角晶格式PBGF10，在石英玻璃部分13沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔11、12，具有該空孔12排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層15，并且具有多個(gè)空孔11排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯14，該擴(kuò)展三角晶格式PBGF的特征在于，毛細(xì)管芯14的空孔11與包層15的空孔12相比，各個(gè)空孔的截面積小。
本實(shí)施方式的擴(kuò)展三角晶格式PBGF10的毛細(xì)管芯14的共計(jì)七個(gè)空孔11配置成三角晶格狀，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的一層六個(gè)。
圖4是表示本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的第二實(shí)施方式的截面圖。本實(shí)施方式的擴(kuò)展三角晶格式PBGF16，雖然具有與上述第一實(shí)施方式的擴(kuò)展三角晶格式PBGF10相同的結(jié)構(gòu)，但存在如下不同，即，其具有共計(jì)三十七個(gè)空孔11排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯17，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，第二層十二個(gè)，第三層十八個(gè)。
圖5是舉例表示構(gòu)成本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的包層的單位晶格的結(jié)構(gòu)的要部截面圖。該擴(kuò)展三角晶格的單位晶格結(jié)構(gòu)是在光纖橫截面上，使多個(gè)第一空孔列與第二空孔列交替疊置的周期結(jié)構(gòu)，其中，第一空孔列形成為，多個(gè)六邊形的空孔12隔著由石英玻璃構(gòu)成的較薄的壁18以第一節(jié)距Λ排列成一列，第二空孔列形成為，多個(gè)六邊形的空孔12隔著六邊形的石英玻璃部分13以兩倍于上述第一節(jié)距Λ的第二節(jié)距Γ(Γ＝2Λ)排列。在本示例中，六邊形的空孔12不是正六邊形，而是如下的六邊形形狀，即，與石英玻璃部分13相接的兩邊比其他邊短，且與石英玻璃部分13相接的兩邊之間的長(zhǎng)度，比其他邊之間的長(zhǎng)度(Λ)長(zhǎng)。并且，角度θ為30度。另外，構(gòu)成本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的包層的單位晶格的結(jié)構(gòu)，不僅僅局限于本示例。
圖6是舉例表示構(gòu)成本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF的毛細(xì)管芯的單位晶格的結(jié)構(gòu)的要部截面圖。在本示例中，毛細(xì)管芯14、17在光纖截面上，大致正六邊形的多個(gè)空孔11隔著由較厚的石英玻璃構(gòu)成的壁19配置成三角晶格狀。
圖8表示圖7所示的擴(kuò)展三角晶格的帶結(jié)構(gòu)。其中，設(shè)石英的折射率n＝1.45。在圖7中，黑色部分表示石英玻璃，白色部分表示空孔。并且，能帶結(jié)構(gòu)利用平面波展開法(參照S.G.Johnson and J.D.Joannopoulos，“Block-iterative frequency-domain methods forMaxwell’s equations in planewave basis”，Opt.Express，vol.8，No.3，pp.173-190，2001)計(jì)算。
在圖8中，β表示傳輸方向(垂直于周期結(jié)構(gòu)的方向)的波數(shù)，Γ＝2Λ表示擴(kuò)展三角晶格的晶格常數(shù)，ω表示角頻率，c表示光速。并且，光線(n＝1.05)表示光在以往的毛細(xì)管芯(wc/Λ＝0.06)中傳輸時(shí)的色散曲線，能帶所包圍的區(qū)域，表示在周期結(jié)構(gòu)截面內(nèi)光不能向任何方向傳輸?shù)膮^(qū)域、即帶隙。
在PBGF的包層中使用該擴(kuò)展三角晶格的周期結(jié)構(gòu)，在纖芯中使用圖1、圖2所示的以往毛細(xì)管芯時(shí)，可在該擴(kuò)展三角晶格PBGF的纖芯中進(jìn)行光波導(dǎo)的頻帶，為與n＝1.05的光線鄰接，且存在于其上部的帶隙。此時(shí)，傳輸頻帶大致為光線橫穿帶隙的范圍。
如果增大毛細(xì)管芯的壁厚wc，則毛細(xì)管芯的等效折射率進(jìn)一步增大，所以此時(shí)的光線進(jìn)一步向下側(cè)傾斜。圖中表示了wc/Λ＝0.18時(shí)(n＝1.15)、以及wc/Λ＝0.3(n＝1.23)時(shí)的光線。如圖所示，這些光線更寬地從帶隙中橫穿，所以傳輸頻帶變得更寬。并且，此時(shí)，傳輸頻帶向頻率高的區(qū)域(短波長(zhǎng)側(cè))移動(dòng)，因此相對(duì)于所希望的傳輸頻帶，空孔直徑也可設(shè)定得較大。由此，光纖易于制作。這里，毛細(xì)管芯的等效折射率使用下式(1)的近似，neff=nairSair+nsilicaSsilicaSair+Ssilica---(1)]]>其中，neff、nair、nsilica分別表示纖芯的平均折射率、空氣折射率、石英玻璃的折射率，Sair、Ssilica分別表示空氣在纖芯中占的面積、石英玻璃在纖芯中占的面積。
由于毛細(xì)管芯如圖6所示，因此各面積可由下式(2)、(3)得出。
Sair=34(Λ-wc)2---(2)]]>Ssihca=34[Λ2-(Λ-wc)2]---(3)]]>本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格PBGF，可組合多根石英玻璃制的毛細(xì)管芯與多根石英玻璃制的桿，并優(yōu)選將它們裝入石英玻璃管，進(jìn)行加熱一體化而制作成光纖母材，將該光纖母材設(shè)置于光纖拉絲裝置中，與普通的光纖一樣地進(jìn)行拉絲制造。這里，優(yōu)選構(gòu)成纖芯的毛細(xì)管使用壁厚的毛細(xì)管，構(gòu)成包層的毛細(xì)管使用壁薄的毛細(xì)管。
本發(fā)明的擴(kuò)展三角晶格式PBGF，具有空孔排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層，并且具有多個(gè)空孔排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯，在該擴(kuò)展三角晶格式PBGF中，由于毛細(xì)管芯的空孔與包層的空孔相比，各個(gè)空孔的截面積小，因此可以提高纖芯的等效折射率，其結(jié)果，可以擴(kuò)展光纖的動(dòng)作區(qū)域，提供一種與以往的PBGF相比，具有特別寬的傳輸帶寬且高性能的PBGF。
實(shí)施例比較例1關(guān)于圖9所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.06的以往的具有一層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的六個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖10表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝0.85～1.32下存在傳輸模式。這里，λ表示波長(zhǎng)。
實(shí)施例1制作厚度為wc/Λ＝0.18的光纖。關(guān)于圖11所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.18的具有一層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的六個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖12表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝0.92～1.74下存在傳輸模式，頻帶擴(kuò)大為比較例1的光纖的1.8倍。圖中的模式2表示高次模。
實(shí)施例2關(guān)于圖13所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.3的具有一層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的六個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖14表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝0.92～2.35下存在傳輸模式，頻帶擴(kuò)大為比較例1的光纖的3倍。圖中的模式2表示高次模。
比較例2關(guān)于圖15所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.06的以往的具有三層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)三十七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，包圍該第一層的第二層十二個(gè)，進(jìn)而包圍該第二層的第三層十八個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖16表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝0.85～1.18下存在傳輸模式。
實(shí)施例3僅將wc加厚，由此制作厚度為wc/Λ＝0.30的光纖。關(guān)于圖17所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.18的具有三層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)三十七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，包圍該第一層的第二層十二個(gè)，進(jìn)而包圍該第二層的第三層十八個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖18表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝1.02～2.20下存在傳輸模式，頻帶擴(kuò)大為比較例2的光纖的3.5倍。圖中的模式2、模式3表示高次模。
比較例3關(guān)于圖19所示的wr/Λ＝0.7、wb/Λ＝0.1、wc/Λ＝0.1的以往的具有三層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)三十七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，包圍該第一層的第二層十二個(gè)，進(jìn)而包圍該第二層的第三層十八個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖20表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝1.0～1.9下存在傳輸模式。
實(shí)施例4僅將wc加厚，制作了厚度為wc/Λ＝0.20的光纖。關(guān)于圖21所示的wr/Λ＝0.7、wb/Λ＝0.1、wc/Λ＝0.2的具有三層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)三十七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，包圍該第一層的第二層十二個(gè)，進(jìn)而包圍該第二層的第三層十八個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖22表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝1.02～2.8下存在傳輸模式，頻帶擴(kuò)大為比較例3的光纖的2倍。圖中的模式2、模式3表示高次模。
實(shí)施例5在與比較例1相同的光纖中，使厚度為wc/Λ＝0.12，制作單模動(dòng)作的光纖。關(guān)于圖23所示的wr/Λ＝1、wb/Λ＝0.06、wc/Λ＝0.12的具有一層毛細(xì)管芯(具有共計(jì)七個(gè)空孔的毛細(xì)管芯，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的六個(gè))的光纖，計(jì)算了傳輸模式的色散。圖24表示帶隙內(nèi)的色散。如圖所示，在Γ/λ＝0.83～1.60下存在傳輸模式，動(dòng)作頻帶擴(kuò)大為比較例1的光纖的1.6倍。
以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以實(shí)施結(jié)構(gòu)的追加、省略、置換、以及其他變更。本發(fā)明不由上述說(shuō)明限定，僅由附加的權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，在石英玻璃部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，具有該空孔排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層，并且具有多個(gè)空孔排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯，其特征在于，毛細(xì)管芯的空孔與包層的空孔相比，各個(gè)空孔的截面積小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成擴(kuò)展三角晶格狀；并且，構(gòu)成毛細(xì)管芯的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成三角晶格狀；構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb與構(gòu)成毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足wb＜wc的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯由共計(jì)七個(gè)空孔構(gòu)成，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的一層六個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯由共計(jì)三十七個(gè)空孔構(gòu)成，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的第一層六個(gè)，第二層十二個(gè)，第三層十八個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯由中心的一個(gè)空孔、包圍該中心的五層空孔共計(jì)九十一個(gè)空孔構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯由中心的一個(gè)空孔、以及包圍該中心的七層以上的空孔構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，包層的擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距為Λ時(shí)，該擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb滿足0.03Λ≤wb≤0.4Λ的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足0.05Λ≤wc≤0.6Λ的關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，僅存在60％以上的傳輸功率集中于毛細(xì)管芯區(qū)域的纖芯模式，不存在40％以上的傳輸功率存在于毛細(xì)管芯區(qū)域以外的表面模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，在0.8Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.12Λ≤wc≤0.25Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤1.8的范圍內(nèi)存在傳輸模式，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，在0.8Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.25Λ≤wc≤0.35Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤2.4的范圍內(nèi)存在傳輸模式，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，在0.5Λ≤wr≤0.9Λ、0.06Λ≤wb≤0.14Λ、0.15Λ≤wc≤0.25Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.9≤Γ/λ≤2.8的范圍內(nèi)存在傳輸模式，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，該擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖進(jìn)行單模動(dòng)作。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成擴(kuò)展三角晶格狀，并且，構(gòu)成毛細(xì)管芯的單位晶格，其截面為六邊形的多個(gè)空孔隔著由石英玻璃構(gòu)成的壁排列成三角晶格狀，構(gòu)成包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb與構(gòu)成毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足wb＜wc的關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，包層設(shè)置有圓形或六邊形的空孔，毛細(xì)管芯設(shè)置有圓形或六邊形的空孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯由共計(jì)七個(gè)空孔構(gòu)成，其中，中心一個(gè)，包圍該中心的一層六個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，包層的擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距為Λ時(shí)，該擴(kuò)展三角晶格的壁厚wb滿足0.03Λ≤wb≤0.2Λ的關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚wc滿足0.05Λ≤wc≤0.25Λ的關(guān)系。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，僅存在60％以上的傳輸功率集中于毛細(xì)管芯區(qū)域的纖芯模式，不存在40％以上的傳輸功率存在于毛細(xì)管芯區(qū)域以外的表面模式。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，其特征在于，在0.6Λ≤wr≤Λ、0.04Λ≤wb≤0.12Λ、0.06Λ≤wc≤0.18Λ時(shí)，在波長(zhǎng)λ滿足0.8≤Γ/λ≤1.8的范圍內(nèi)存在單模，其中，Λ表示擴(kuò)展三角晶格的節(jié)距，wr表示擴(kuò)展三角晶格內(nèi)的石英玻璃部分的直徑，wb表示包層的擴(kuò)展三角晶格的壁厚，wc表示毛細(xì)管芯的三角晶格的壁厚，Γ＝2Λ。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擴(kuò)展三角晶格式光子帶隙光纖，在其石英玻璃部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，具有該空孔排列成擴(kuò)展三角晶格狀的包層，并且具有多個(gè)空孔排列成三角晶格狀的毛細(xì)管芯，毛細(xì)管芯的空孔與包層的空孔相比，各個(gè)空孔的截面積小。
文檔編號(hào)G02B1/00GK101046527SQ200710090918
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者官寧, 竹永勝宏, 姬野邦治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng)