專利名稱：光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖,尤其涉及一種光子晶體光纖(photonic crystal fiber)。
背景技術(shù)：
在光傳輸系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)傳輸容量的大容量化及傳輸距離的遠(yuǎn)距離化，關(guān)鍵在于增大傳輸介質(zhì)即光纖的有效截面積。只要光纖的有效截面積增大，則不會產(chǎn)生因非線性效應(yīng)導(dǎo)致的傳輸質(zhì)量的劣化，而可以增大經(jīng)傳輸?shù)墓庑盘柕墓β?。作為擴(kuò)大了有效截面積的光纖，例如已知非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖。非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖是通過采用W型的折射率分布(包覆區(qū)域的內(nèi)周側(cè)的折射率低于包覆區(qū)域的外周側(cè)的折射率的折射率分布)而實現(xiàn)擴(kuò)大有效截面積的單模光纖。在該文獻(xiàn)中，表示了通過采用W型的折射率分布而可以將有效截面積擴(kuò)大到150i!m2。核心網(wǎng)絡(luò)或海底系統(tǒng)等遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)中所使用的光纖主要是以上述方式來擴(kuò)大有效截面積的 單模光纖。但是，如非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖那樣，在通過在包覆區(qū)域內(nèi)添加摻雜物而對包覆區(qū)域的內(nèi)周側(cè)與包覆區(qū)域的外周側(cè)之間的折射率賦予差值的光纖中，有效截面積的擴(kuò)大存在極限。因此，作為具有更大有效截面積的光纖，正在研究利用光子晶體光纖。此處，所謂光子晶體光纖是指通過在包覆區(qū)域內(nèi)設(shè)置空孔而對核心與包覆之間的折射率賦予差值的光纖。圖11表示以往的光子晶體光纖20的構(gòu)成(參照非專利文獻(xiàn)4)。圖11的(a)是表示光子晶體光纖20的截面結(jié)構(gòu)的截面圖，圖11的(b)是表示光子晶體光纖20的有效折射率分布的圖表。光子晶體光纖20是如圖11的(a)所示通過在包覆區(qū)域22內(nèi)周期性地配置空孔22a，而如圖11的(b)所示使包覆區(qū)域22的有效折射率低于核心區(qū)域21的折射率的光纖。核心區(qū)域21及包覆區(qū)域22由相同的材料(例如純石英)構(gòu)成，核心區(qū)域21與包覆區(qū)域22之間的折射率差源于有無空孔。還有，在本說明書中，將核心區(qū)域21的折射率與包覆區(qū)域22的有效折射率的差記為“核心區(qū)域21與包覆區(qū)域22之間的折射率差”。這種光子晶體光纖20中的光的封閉是通過核心區(qū)域21與包覆區(qū)域22之間的折射率差引起的全反射而實現(xiàn)。因此，有時也將這種光子晶體光纖20稱為“折射率波導(dǎo)型的光子晶體光纖”，與通過光子帶隙來封閉光的“光子帶隙型的光子晶體光纖”加以區(qū)分。在非專利文獻(xiàn)2中，表示了與單模光纖同樣能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸并且具有與單模光纖相同的彎曲損耗特性的光子晶體光纖中，可以將有效截面積擴(kuò)大到157pm2。而且，在非專利文獻(xiàn)3中，報告了即便是單模光纖也可以通過使光學(xué)特性最佳化而將有效截面積擴(kuò)大到 160 um2o(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))(非專利文獻(xiàn))非專利文獻(xiàn) I :T. Kato et al, “Ultra-low nonlinearity low-loss pure silicacore fiber for long-haul WDM transmission，，，Electronic Letters, vol. 35, no. 19，pp.1615-1617，Sep. 1999.非專利文獻(xiàn)2 :松井等人，“關(guān)于擴(kuò)大光子液晶光纖的有效截面積的研究，”2008年電子信息通信學(xué)會大會，PP. 275，Sep. 2008.非專利文獻(xiàn)3 K. Mukasa et al, “Comparisons of merits on wide-bandtransmission systems between using extrem ely improved solid SMFs with Aeffof Um2 and loss of 0.175dB/km and using Iarge-Aeff holey fibers enablingtransmission over 600nm bandwidth”，Proceedings of 0FC2008，OthRl，F(xiàn)eb. 2008.非專利文獻(xiàn)4 :T. Sorensen et al, uMacro-bending loss properties ofphotonic crystal fiber，，，Electronic Letters, vol. 37, no. 5, pp. 387-289, Mar. 2001.

發(fā)明內(nèi)容
但是，在以往的單模光纖及以往的光子晶體光纖中，存在如下問題有效截面積的上限為160 u m2,阻礙傳輸容量的更大容量化及傳輸距離的更遠(yuǎn)距離化。在單模光纖中，采用的是通過在包覆區(qū)域內(nèi)添加摻雜物而對包覆區(qū)域的內(nèi)周側(cè)與包覆區(qū)域的外周側(cè)之間的折射率賦予差值的構(gòu)成，因此如上所示難以進(jìn)一步擴(kuò)大有效截面積。而且，在光子晶體光纖中，例如通過使配設(shè)在包覆區(qū)域的內(nèi)周側(cè)的空孔的直徑大于配設(shè)在包覆區(qū)域的外周側(cè)的空孔的直徑而有可能擴(kuò)大有效截面積，但是其制造極為困難。其原因在于，為了獲得擴(kuò)大了有效截面積的光子晶體光纖而必須使配設(shè)在包覆區(qū)域的內(nèi)外的空孔的直徑的比最佳化，但是為使該比成為特定值而自母材將光子晶體光纖抽絲的動作極為困難。本發(fā)明是鑒于所述問題而完成，目的在于實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地可實現(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且實現(xiàn)一種有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。為了解決所述問題，本發(fā)明的光纖具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，其特征在于以所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率的方式，在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地形成直徑相同的空孔，且所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。根據(jù)所述構(gòu)成，由于核心區(qū)域被周期性地配設(shè)著空孔的包覆區(qū)域(第一包覆區(qū)域及第二包覆區(qū)域)包圍，因此與以往的光子晶體光纖同樣地，實現(xiàn)以全反射為原理的光的封閉。因此，可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠以寬波長域?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖。而且，由于使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此可以實現(xiàn)有效截面積比具有階梯型有效折射率分布(參照圖11的(b))的以往的光子晶體光纖大的光纖。另外，根據(jù)所述構(gòu)成，由于配設(shè)在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑相同，因此不存在如通過使配設(shè)在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同來實現(xiàn)擴(kuò)大有效截面積時那樣，制造較為困難的情況。
因此，根據(jù)所述構(gòu)成，發(fā)揮如下效果可以實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)一種有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。還有，所謂“周期性地形成空孔”是指以使形成著空孔的光纖作為光子晶體光纖發(fā)揮功能的程度周期性配置空孔。而且，所謂兩個空孔的直徑“相同”是指這兩個空孔的直徑的差小于制造誤差。還有，在本發(fā)明的光纖中，例如，(I)還可以通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率；(2)還可以通過在所述第一包覆區(qū)域內(nèi)添加用于使折射率下降的摻雜物，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆 區(qū)域的有效折射率；(3)還可以通過所述(1)、(2)的組合而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。還有，在采用使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度的構(gòu)成的情況下，可以實現(xiàn)更低損耗的光纖。其原因在于，無需在第一包覆區(qū)域與第二包覆區(qū)域之間添加摻雜物而賦予折射率差，因此不會產(chǎn)生由摻雜物引起的散射所導(dǎo)致的損耗。為了解決所述問題，本發(fā)明的光纖具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，其特征在于通過在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地配設(shè)空孔，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率，并且通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率不同，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。根據(jù)所述構(gòu)成，由于核心區(qū)域被周期性地配設(shè)著空孔的包覆區(qū)域(第一包覆區(qū)域及第二包覆區(qū)域)包圍，因此與以往的光子晶體光纖同樣地，實現(xiàn)以全反射為原理的光的封閉。因此，可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠以寬波長域?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖。而且，由于使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此可以實現(xiàn)有效截面積比具有階梯型有效折射率分布的以往的光子晶體光纖大的光纖。另外，根據(jù)所述構(gòu)成，由于是通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此無需為了讓所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率而使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同。因此，比通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率的光纖更容易制造。因此，根據(jù)所述構(gòu)成，發(fā)揮如下效果可以實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)一種有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)一種有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。


圖I的(a)是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖的構(gòu)成的截面圖，圖I的(b)是表不該光纖的有效折射率分布的圖表。圖2的(a)是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的彎曲損耗特性(實線)及以往的光子晶體光纖中的彎曲損耗特性(虛線)的圖表，圖2的(b)是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的高級模式下的封閉損耗特性(實線)及以往的光子晶體光纖中的高級模式下的封閉損耗特性(虛線)的圖表。圖3是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗特性的圖表。 圖4是表示本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的高級模式所對應(yīng)的彎曲損耗特性的圖表。圖5是表示在本發(fā)明的第一實施方式的光纖中，具備彎曲損耗條件的空孔徑d及空孔間隔Λ的范圍、以及具備單模條件的空孔徑d及空孔間隔Λ的范圍的特性圖。圖6是表不本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的有效截面積的空孔間隔依賴性的圖表。圖7的(a)是表不本發(fā)明的第一實施方式的光纖中的基本模式所對應(yīng)的有效截面積(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表，圖7的(b)是表示圖I所示的光纖中的高級模式所對應(yīng)的封閉損耗(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的光纖的構(gòu)成的截面圖。圖9的(a)是表示本發(fā)明的第二實施方式的光纖中的彎曲損耗特性(虛線)、及以往的光子晶體光纖中的彎曲損耗特性(實線)的圖表，圖9的(b)是表示圖7所示的光纖中的高級模式下的封閉損耗特性(虛線)、及以往的光子晶體光纖中的高級模式下的封閉損耗特性(實線)的圖表。圖10的(a)是表不本發(fā)明的第二實施方式的光纖中的基本模式所對應(yīng)的有效截面積(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表，圖10的(b)是表示圖7所示的光纖中的高級模式所對應(yīng)的封閉損耗(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。圖11的(a)是表示以往的光子晶體光纖的構(gòu)成的截面圖，圖11的(b)是表示該光子晶體光纖的有效折射率分布的圖表。[附圖標(biāo)記說明]10、10’ 光纖11、11’ 核心區(qū)域12、12’ 第一包覆區(qū)域12a、12’a 空孔13、13’ 第二包覆區(qū)域13a、13’a 空孔
具體實施方式
[實施方式I]基于圖I 圖7說明本發(fā)明的第一實施方式。(光纖的結(jié)構(gòu))參照圖I說明第一實施方式的光纖10的構(gòu)成。圖I的(a)是表不第一實施方式的光纖10的構(gòu)成的截面圖，圖I的(b)是表不第一實施方式的光纖10的有效折射率分布的圖表。如圖I的(a)所示，光纖10具有包含圓板狀的核心區(qū)域11、包圍核心區(qū)域11的圓環(huán)狀的第一包覆區(qū)域12、以及包圍第一包覆區(qū)域12的圓環(huán)狀的第二包覆區(qū)域13的截面結(jié)構(gòu)。構(gòu)成光纖10的各區(qū)域由相同的材料(例如純石英)而構(gòu)成。第一包覆區(qū)域12及第二包覆區(qū)域13內(nèi)分別周期性地配設(shè)著具有相同直徑的空孔 12a及空孔13a。因此，如圖I的(b)所示，第一包覆區(qū)域12的有效折射率及第二包覆區(qū)域13的有效折射率分別低于未配設(shè)空孔的核心區(qū)域11的折射率。由此，光纖10與圖11所示的以往的光子晶體光纖20同樣地，作為折射率波導(dǎo)型的光子晶體光纖發(fā)揮功能。而且，如圖I的(a)所示，第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔12a的數(shù)量密度(每單位截面積的空孔數(shù))高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔13a的數(shù)量密度。因此，如圖I的(b)所示，第一包覆區(qū)域12的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13的有效折射率。由此，可使核心區(qū)域11的折射率與第一包覆區(qū)域12的有效折射率的差大于圖11所示的以往的光子晶體光纖20。因此，即便擴(kuò)大核心區(qū)域11的截面積(增大直徑)使光纖10的有效截面積大于圖11所示的以往的光子晶體光纖20，也不會損害能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光子晶體光纖的性質(zhì)。還有，第一包覆區(qū)域12與第二包覆區(qū)域13應(yīng)根據(jù)其有效折射率的不同而彼此加以區(qū)分。在第一實施方式中，通過使構(gòu)成第一包覆區(qū)域12與第二包覆區(qū)域13的材料相同，并且使空孔的數(shù)量密度不同而賦予折射率差。因此，第一包覆區(qū)域12與第二包覆區(qū)域13可通過空孔的數(shù)量密度的不同來彼此加以區(qū)分。如下所示，參照圖I的(a)更詳細(xì)地說明光纖10中的空孔配置。也就是說，在第一包覆區(qū)域12內(nèi)設(shè)置M層空孔群，其中，該空孔群包含配置在中心-頂點間距離為AXi的正八邊形上的SXi個空孔12a (i為I以上M以下的自然數(shù))。在圖I的(a)中，例示的構(gòu)成是M= I即設(shè)置的空孔群僅為第一層空孔群，該第一層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為Λ的正八邊形的各頂點上的總計8個空孔12a。但也可以為M彡2。一般來說，構(gòu)成第一包覆區(qū)域12的第i層(i彡2)的空孔群可以由配置在中心-頂點間距離為AXi的正八邊形的各頂點上、及該正八邊形的各邊的i等分點上的總計8Xi個空孔12a而構(gòu)成。另一方面，在第二包覆區(qū)域13內(nèi)設(shè)置N層空孔群，其中，該空孔群包含配置在中心-頂點間距離為Λ X j的正六邊形上的6X j個空孔13a (j為M + I以上M + N以下的自然數(shù))。在圖I的(a)中，例示的構(gòu)成是N = 2即設(shè)置的空孔群為第二層空孔群以及第三層空孔群，該第二層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為2X A的正六邊形的各頂點、及該正六邊形的各邊的中點(兩等分點)上的總計12個空孔13a，而該第三層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為3X A的正六邊形的各頂點、及該正六邊形的各邊的三等分點上的總計18個空孔13a。但既可以是N= I也可以是N彡3。一般來說，構(gòu)成第二包覆區(qū)域13的第j層(j ^ 2)的空孔群可以由配置在中心-頂點間距離為AXj的正六邊形的各頂點上、及該正六邊形的各邊的j等分點上的總計6X j個空孔13a而構(gòu)成。當(dāng)在第二包覆區(qū)域13內(nèi)以上述方式配置空孔13a時，所述Λ與第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔間隔即相互鄰接的兩個空孔13a的中心間距離一致。還有，只要第一包覆區(qū)域12及第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔配置為第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔12a的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔13a的數(shù)量密度的空孔配置，則并不限定于此處所說明的具體例。例如，當(dāng)?shù)诙矃^(qū)域13內(nèi)采用設(shè)置N層空孔群的構(gòu)成時，其中，該N層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為AXj的正六邊形上的6Xj個空孔13a，此時，可以在第一包覆區(qū)域12內(nèi)采用設(shè)置M層空孔群的構(gòu)成，其中，該M層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為Λ X i的正L邊形上的LXi個空孔12a (L為7以上的自然數(shù))。在這種情況下，在第一包覆區(qū)域12及第二包覆區(qū)域13內(nèi)，空孔12a及空孔13a各向同性地配置。而且，在第二包覆區(qū)域內(nèi)，空孔13a配置成最緊密狀態(tài)。因此，可以穩(wěn)定地形成這些空孔。另外，只要為第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔12a的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi) 的空孔13a的數(shù)量密度的空孔配置，則在第一包覆區(qū)域12內(nèi)，也可以將構(gòu)成各層的空孔群配置在正九邊形上，或配置在正十邊形上，抑或配置在圓周上，以代替配置在正八邊形上。而且，在第二包覆區(qū)域13內(nèi)，也可以將構(gòu)成各層的空孔群配置在正五邊形上，或配置在正四邊形(正方形)上，抑或配置在圓周上，以代替配置在正六邊形上。只要為第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔12a的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔13a的數(shù)量密度的空孔配置，則也可以采用星型配置或網(wǎng)眼型配置。這樣一來，通過采用第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔12a的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔13a的數(shù)量密度的空孔配置，可使第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔12a的截面積占有率高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔13a的截面積占有率，由此可使第一包覆區(qū)域12的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13的有效折射率。換句話說，可以實現(xiàn)圖I的(b)所示的有效折射率分布即第一包覆區(qū)域12的有效折射率及第二包覆區(qū)域13的有效折射率分別低于核心區(qū)域11的折射率，并且第一包覆區(qū)域12的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13的有效折射率的W型的有效折射率分布。在通過添加摻雜物而賦予折射率差的光纖中，如果將具有W型的折射率分布的光纖(例如，非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖)與具有階梯型的折射率分布的光纖進(jìn)行比較，則如下所示。也就是說，在具有W型的折射率分布的光纖中，即便擴(kuò)大核心區(qū)域的截面積(增大直徑)使有效截面積增大，也可以使阻斷波長及彎曲損耗與具有階梯型的折射率分布的光纖相同。而且，在具有階梯型的折射率分布的光纖中，如果將通過形成空孔而賦予折射率差的光纖(例如，非專利文獻(xiàn)2中所記載的光子晶體光纖)與通過添加氟而對光纖內(nèi)賦予折射率差的光纖進(jìn)行比較，則如下所示。也就是說，在通過形成空孔而賦予折射率差的光纖中，即便擴(kuò)大核心區(qū)域的截面積(增大直徑)使有效截面積增大，也可以使阻斷波長及彎曲損耗與通過添加氟而賦予折射率差的光纖相同。因此，在具有W型的折射率、且通過形成空孔而賦予折射率差的光纖、即第一實施方式的光纖10中，可將阻斷波長及彎曲損耗保持為與非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖及非專利文獻(xiàn)2中所記載的光子晶體光纖相同，并且可使有效截面積大于非專利文獻(xiàn)I中所記載的單模光纖及非專利文獻(xiàn)2中所記載的光子晶體光纖。而且，第一實施方式的光纖10是通過使第一包覆區(qū)域12與第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔的數(shù)量密度不同而實現(xiàn)W型的折射率分布，因此無需進(jìn)行如下操作(I)使第一包覆區(qū)域12與第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔徑(空孔的直徑)不同來實現(xiàn)有效截面積的擴(kuò)大；(2)在第一包覆區(qū)域內(nèi)添加用于使折射率下降的摻雜物。因此，(I)容易制造；且(2)不存在因摻雜物引起的散射而導(dǎo)致的損耗，而可以實現(xiàn)低損耗光纖。(光纖的特性)接下來，參照圖2 圖7說明第一實施方式的光纖10 (參照圖I)的特性。圖2的(a)是表示第一實施方式的光纖10中的彎曲損耗特性(實線)及以往的光子晶體光纖中的彎曲損耗特性(虛線)的圖表。此處，表示了將波長λ設(shè)為1550nm，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5時相對于彎曲半徑30mm的計算結(jié)果。還有，用于進(jìn) 行比較的以往的光子晶體光纖除了將第一包覆區(qū)域12的空孔數(shù)設(shè)為6個，也就是說，使第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度與第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔的數(shù)量密度相同以外，以與第一實施方式的光纖10相同的方式構(gòu)成。由圖2的(a)可以確認(rèn)，通過采用第一實施方式的光纖10的空孔配置，也就是使第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔的數(shù)量密度的空孔配置，彎曲損耗比以往的光子晶體光纖小。圖2的(b)是表示第一實施方式的光纖10中的高級模式(第一高級模式或LP 11模式)的封閉損耗特性(實線)、及以往的光子晶體光纖中的高級模式(第一高級模式或LPll模式)的封閉損耗特性(虛線)的圖表。此處，表示的是將波長λ設(shè)為1450nm，將空孔徑d相對于空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5時的計算結(jié)果。還有，用于進(jìn)行比較的以往的光子晶體光纖除了將第一包覆區(qū)域12的空孔數(shù)設(shè)為6個以外，以與第一實施方式的光纖10相同的方式構(gòu)成。由圖2的(b)可以確認(rèn)，通過采用第一實施方式的光纖10的空孔配置，也就是使第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于第二包覆區(qū)域13內(nèi)的空孔的數(shù)量密度的空孔配置，高級模式下的封閉損耗比以往的光子晶體光纖大。一般來說，高級模式下的封閉損耗越大，高級模式下越容易泄露到光纖外而越容易實現(xiàn)單模傳輸。因此，通過采用第一實施方式的光纖10的空孔配置而可以實現(xiàn)比以往的光子晶體光纖更容易實現(xiàn)單模傳輸?shù)墓饫w。此處，即便提高第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度，也可以有效地使第一包覆區(qū)域12的折射率下降，因此需要注意的是與以往的光子晶體光纖相比，核心區(qū)域11的截面積(直徑)稍微減少即有效截面積稍微減少。因此，圖2所示的計算結(jié)果是指通過提高第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度，無需減小有效截面積便可使彎曲損耗減小且使高級模式下的封閉損耗增大。反之，通過提高第一包覆區(qū)域12內(nèi)的空孔的數(shù)量密度，無需增大彎曲損耗或減小高級模式下的封閉損耗便可增大有效截面積。圖3是表示第一實施方式的光纖10中的基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗特性的圖表。實線、虛線及點線分別表示空孔間隔Λ為14μπι、16μπι&18μπ^4_%。這些都是將波長λ設(shè)為1450nm時相對于彎曲半徑30mm的計算結(jié)果。還有，表示將進(jìn)行傳輸?shù)墓獾牟ㄩLλ設(shè)為1450nm時的計算結(jié)果是，假設(shè)在遠(yuǎn)距離光傳輸中廣泛使用的波長域即S L波長域(1460nm以上1625nm以下)中的利用。如非專利文獻(xiàn)4中所公開的那樣，在光子晶體光纖中，越靠近短波長側(cè)，彎曲損耗越大。因此，只要了解將波長λ設(shè)為1450nm時的彎曲損耗的值，則可以了解S L波長域中的彎曲損耗為該值以下。由圖3可以確認(rèn)，只要空孔間隔Λ為固定，則使空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ越大(即，使空孔徑d越大)，相對于基本模式的封閉效果越強(qiáng)，彎曲損耗越小。例如，可知只要空孔間隔Λ為14 μ m以下，則通過將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 505以上，使1450nm以上的波長中具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)。而且，可知只要空孔間隔Λ為16 μ m以下，則通過將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 525以上，使1450nm以上的波長中具備ITU-T656中推薦的所述彎曲損耗條件。圖4是表示第一實施方式的光纖10中的高級模式(第一高級模式或LPll模式)所對應(yīng)的彎曲損耗特性的圖表。實線、虛線及點線分別表示空孔間隔Λ為14μπι、16μπι及 18 μ m的情況。這些都是將波長λ設(shè)為1625nm時相對于彎曲半徑140mm的計算結(jié)果。由圖4可知，只要空孔間隔Λ為固定，則使空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ越小(即，使空孔徑d越小)，高級模式所對應(yīng)的封閉效果越弱，越容易實現(xiàn)單模傳輸。例如，可知只要空孔間隔Λ為14 μ m，則通過將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 515以下，使1625nm以下的波長中具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140_的彎曲損耗為ldB/m= 103dB/km以上)。而且，可知只要空孔間隔為16 μ m，則通過將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 52以下，使1625nm以下的波長中具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的所述單模條件。圖5是表不第一實施方式的光纖10中，具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件的空孔徑d及空孔間隔Λ的范圍、以及具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件的空孔徑d及空孔間隔Λ的范圍的特性圖。在圖5中，實線上方的區(qū)域為基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)的區(qū)域，虛線下方的區(qū)域為高級模式所對應(yīng)的彎曲損耗具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140mm的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)的區(qū)域。而且，標(biāo)注斜線的區(qū)域是同時具備彎曲損耗條件與單模條件的區(qū)域。實線與虛線的交點的空孔間隔Λ為15. 6 μ m，實線與虛線的交點的空孔徑d與空孔間隔Λ的比為O. 521。由圖5可知，(I)只要空孔間隔Λ為15. 6μπι以下，則通過適當(dāng)設(shè)定空孔徑d，可以實現(xiàn)同時具備彎曲損耗條件及單模條件的光纖；以及(2)只要空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ為O. 521以下，則通過適當(dāng)設(shè)定空孔間隔Λ，可以實現(xiàn)同時具備彎曲損耗條件及單模條件的光纖。另外，如果考慮到空孔間隔Λ越大核心區(qū)域11的截面積越大，則可知(3)在空孔間隔Λ為15.6μπι且空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ為O. 521的情況下，可以實現(xiàn)同時具備彎曲損耗條件及單模條件的有效截面積最大的光纖。圖6是表不第一實施方式的光纖10中的有效截面積的空孔間隔依賴性的圖表。此處，d/Λ設(shè)為O. 5，波長設(shè)為1550nm。在光纖10中，核心截面積隨著空孔間隔Λ的增加而增大，因此采用越大的空孔間隔Λ，可獲得越大的有效截面積。由圖6可知，只要空孔間隔A為12. 6μπι以上，則可以實現(xiàn)以往的光纖的極限即160 μ Hi2以上的有效截面積。因此，由圖5及圖6可知，在空孔間隔Λ為12.6μπι以上15.6μπι以下的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)同時具備彎曲損耗條件及單模條件，并且有效截面積比以往的光纖大。圖7的(a)是表不第一實施方式的光纖10中的基本模式所對應(yīng)的有效截面積(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。此處，表示針對同時具備彎曲損耗條件及單模條件且有效截面積最大的光纖10，S卩，將空孔間隔Λ設(shè)為15.6 μ m，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 521的光纖10的計算結(jié)果。由圖7的(a)可以確認(rèn),在1250nm以上1650nm以下的波長域中，有效截面積為235 μ m2左右。也就是說，可知通過采用第一實施方式的光纖10的空孔配置，在1250nm以上1650nm以下的波長域中，可以實現(xiàn)具有極大有效截面積的光纖，S卩，該光纖具有相當(dāng)于以往的單模光纖所具有的有效截面積(約80 μ m2)的約3倍、以往的光子晶體光纖所具有的有效截面積(約157 μ m2)的I. 5倍。而且，由圖7的(a)可以確認(rèn)，S L波長域(1460nm以上1625nm以下的波長域)中具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)。 圖7的(b)是表示第一實施方式的光纖10中的高級模式(第一高級模式或LPll模式)所對應(yīng)的封閉損耗(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。此處，也是表示針對同時具備彎曲損耗條件及單模條件的有效截面積最大的光纖10，S卩，將空孔間隔Λ設(shè)為15.6μπι，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 521的光纖10的計算結(jié)果。由圖7的(b)可以確認(rèn)，在1250nm以上1650nm以下的波長域中，高級模式所對應(yīng)的彎曲損耗(彎曲半徑140mm)為10dB/m = 103dB/km左右。也就是說，可知通過采用第一實施方式的光纖10的空孔配置，在1250nm以上1650nm以下的波長域中，可以實現(xiàn)具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140mm的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)的光纖。還有，由于高級模式所對應(yīng)的封閉損耗成為O. 01dB/m = 10dB/km左右的較小值，但高級模式所對應(yīng)的彎曲損耗(彎曲半徑140mm)如上所示成為足夠大的值，由此實際上不會阻礙單模傳輸。還有，在以上說明中，表示的是假設(shè)在S L波長域中使用時的光纖10的特性，但光纖10的可使用范圍并不限定于S L波長域內(nèi)。也就是說，光纖10可以在I. O μ m以上I. 7μπι以下的波長域中使用，或者也可以在比這更寬的波長域中使用(滿足彎曲損耗條件并且能夠?qū)崿F(xiàn)單模動作)。[實施方式2]基于圖8 圖10說明本發(fā)明的第二實施方式。(光纖的構(gòu)成)參照圖8說明第二實施方式的光纖10’的構(gòu)成。圖8是表示第二實施方式的光纖10’的構(gòu)成的截面圖。如圖8所示，光纖10’具有包含圓板狀的核心區(qū)域11’、包圍核心區(qū)域11’的圓環(huán)狀的第一包覆區(qū)域12’、以及包圍第一包覆區(qū)域12’的圓環(huán)狀的第二包覆區(qū)域13’的截面結(jié)構(gòu)。構(gòu)成光纖10’的各區(qū)域除第一包覆區(qū)域12’以外由相同的材料(例如純石英)構(gòu)成。第一包覆區(qū)域12’及第二包覆區(qū)域13’內(nèi)分別周期性地配設(shè)著具有相同直徑的空孔12’a及空孔13’a，第一包覆區(qū)域12’的有效折射率及第二包覆區(qū)域13’的有效折射率分別低于未配設(shè)空孔的核心區(qū)域11’的折射率。由此，光纖10’與圖11所示的以往的光子晶體光纖20同樣地，作為折射率波導(dǎo)型的光子晶體光纖發(fā)揮功能。而且，第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加了摻雜物(添加物)。因此，構(gòu)成第一包覆區(qū)域12’的構(gòu)成材料的折射率(未考慮空孔12’ a的折射率)低于構(gòu)成第二包覆區(qū)域13’的構(gòu)成材料的折射率(未考慮空孔13’a的折射率)。結(jié)果第一包覆區(qū)域12’的有效折射率(未考慮空孔12’a的折射率)低于第二包覆區(qū)域13’的有效折射率(未考慮空孔13’a的折射率)。由此，光纖10’的有效截面積大于圖11所示的以往的光子晶體光纖20的有效截面積。還有，作為用于使構(gòu)成第一包覆區(qū)域12’的構(gòu)成材料的折射率下降的摻雜物，例如可以列舉氟或硼
坐寸ο還有，第一包覆區(qū)域12’與第二包覆區(qū)域13’應(yīng)根據(jù)有效折射率的不同而彼此加以區(qū)分。在第二實施方式中，使第一包覆區(qū)域12’與第二包覆區(qū)域13’內(nèi)的空孔的數(shù)量密度相同，并且通過在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加摻雜物而賦予折射率差。因此，第一包覆區(qū)域 12’與第二包覆區(qū)域13’通過該摻雜物的有無而彼此加以區(qū)分。光纖10’的空孔配置為與以往的光子晶體光纖20 (參照圖11)相同的空孔配置，即設(shè)置N層空孔群的空孔配置，該空孔群包含配置在中心-頂點間距離為AXi的正六邊形上的6Xi個空孔12’a、13’a(i為I以上N以下的自然數(shù))。在圖8中，例示的構(gòu)成是N=3即設(shè)置第I層空孔群、第2層空孔群、以及第3層空孔群，所述第I層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為Λ的正六邊形的各頂點上的總計6個空孔12’a，所述第2層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為2X A的正六邊形的各頂點及該正六邊形的各邊的中點(兩等分點)上的總計12個空孔13’ a，所述第3層空孔群包含配置在中心-頂點間距離為3X A的正六邊形的各頂點及該正六邊形的各邊的三等分點上的總計18個空孔13’ a。但也可以為N = 2或N彡4。一般來說，第i層(i彡2)的空孔群可以由配置在中心-頂點間距離為AXi的正六邊形的各頂點上及該正六邊形的各邊的i等分點上的總計6Xi個空孔12’a、13’a而構(gòu)成。還有，在圖8中，例示的是以只包含從內(nèi)周側(cè)數(shù)第I層空孔群的方式設(shè)置添加摻雜物的區(qū)域的構(gòu)成，但并不限定于此。也就是說，也可以包含從內(nèi)周側(cè)數(shù)第M層(N —I彡M彡I)為止的空孔群的方式設(shè)置添加摻雜物的區(qū)域。而且，在圖8中，是以真正包含構(gòu)成第一包覆區(qū)域12’的各空孔12’a的方式設(shè)置添加摻雜物的區(qū)域，但并不限定于此。也就是說，也可以為構(gòu)成第一包覆區(qū)域12’的空孔12’a中配置在最內(nèi)周或最外周的空孔12’a跨越添加了摻雜物的區(qū)域與未添加摻雜物的區(qū)域的邊界。這樣一來，通過采用在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟或硼等摻雜物的構(gòu)成，即便第一包覆區(qū)域12’與第二包覆區(qū)域13’內(nèi)的空孔的數(shù)量密度相同，也可以使第一包覆區(qū)域12’的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13’的有效折射率。換句話說，可以實現(xiàn)與第一實施方式的光纖10相同的有效折射率分布，即可以實現(xiàn)W型的有效折射率分布，該W型的有效折射率分布為，第一包覆區(qū)域12’的有效折射率及第二包覆區(qū)域13’的有效折射率分別低于核心區(qū)域11’的折射率，并且第一包覆區(qū)域12’的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13’的有效折射率。還有，在第二實施方式中，說明了通過只在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟或硼等摻雜物而使第一包覆區(qū)域12’的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13’的有效折射率的構(gòu)成，但并不限定于此。例如，也可以采用以下構(gòu)成通過使添加到第一包覆區(qū)域12’與第二包覆區(qū)域13’內(nèi)的摻雜物的濃度不同，或通過使添加到第一包覆區(qū)域12’與第二包覆區(qū)域13’的摻雜物的種類不同，使第一包覆區(qū)域12’的有效折射率低于第二包覆區(qū)域13’的有效折射率。(光纖的特性)接下來，參照圖9 圖10說明第二實施方式的光纖10’(參照圖8)的特性。圖9的(a)是在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟而使比折射率差Λ成為-O. 2%的光纖10’中的彎曲損耗特性(虛線)、以及以往的光子晶體光纖中的彎曲損耗特性(實線)的圖表。此處，表示將波長λ設(shè)為1450nm，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5時的針對彎曲半徑30mm的計算結(jié)果。還有，用于進(jìn)行比較的以往的光子晶體光纖除了在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)未添加摻雜物(比折射率差Λ為0%)以外，以與第二實施方式的光纖10’相同的方式構(gòu)成。
還有，比折射率差Λ是將純石英(核心區(qū)域11’的構(gòu)成材料)的折射率設(shè)為nl，將添加了氟的石英(第一包覆區(qū)域12’的構(gòu)成材料)的折射率設(shè)為n2時，以百分率表示的(n2 — nl) /nlο由圖9的(a)可以確認(rèn)，通過采用在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟的構(gòu)成，彎曲損耗比以往的光子晶體光纖小。圖9的(b)是表示以比折射率差Λ成為-O. 2%的方式在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟的光纖10’中的高級模式(第一高級模式或LPlI模式)的封閉損耗特性(虛線)、以及以往的光子晶體光纖中的高級模式(第一高級模式或LPll模式)的封閉損耗特性(實線)的圖表。此處，表示將波長λ設(shè)為1450nm，將空孔直徑d相對于空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5時的計算結(jié)果。還有，用于進(jìn)行比較的以往的光子晶體光纖也是除了在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)未添加摻雜物以外，以與第二實施方式的光纖10’相同的方式構(gòu)成。由圖9的(b)可以明確，通過采用在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟的構(gòu)成，高級模式下的封閉損耗比以往的光子晶體光纖大，也就是說，容易實現(xiàn)單模傳輸。圖10的(a)是表示在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟而使比折射率差Λ成為-O. 2%的光纖10’中的基本模式所對應(yīng)的有效截面積(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。此處，表示針對將空孔間隔Λ設(shè)為15.0μπι，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5的光纖10’的計算結(jié)果。由圖10的(a)可以確認(rèn)，例如在波長1550nm時，有效截面積成為220μπι2左右。也就是說，可知通過以比折射率差Λ成為-O. 2%的方式在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟，例如可以實現(xiàn)一種光纖，其在波長1550nm時,具有相當(dāng)于以往的SMF(Single Mode Fiber,單模光纖)所具有的有效截面積(約80 μ m2)的約2. 7倍、以往的光子晶體光纖所具有的有效截面積(約157 μ m2)的I. 4倍的較大的有效截面積。而且，由圖10的(a)可以確認(rèn)，例如在波長1550nm時，可以將基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗(彎曲半徑30mm)抑制為每100卷O. 3dB以下，也就是說，可以實現(xiàn)具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)的光纖。圖10的(b)是表示在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟而使比折射率差Λ成為-O. 2%的光纖10’中的高級模式(第一高級模式或LPll模式)所對應(yīng)的封閉損耗(實線)及彎曲損耗(虛線)的波長依賴性的圖表。此處，也是表示針對將空孔間隔Λ設(shè)為15.0μπι，將空孔徑d與空孔間隔Λ的比d/Λ設(shè)為O. 5的光纖10’的計算結(jié)果。由圖10的(b)可以確認(rèn)，在S L波長域(1460nm以上1625nm以下的波長域)中，高級模式所對應(yīng)的封閉損耗及彎曲損耗成為ldB/m左右。也就是說，可以確認(rèn)通過采用以比折射率差Λ成為-O. 2%的方式在第一包覆區(qū)域12’內(nèi)添加氟的構(gòu)成，可以實現(xiàn)一種光纖，其在S L波長域中，大致具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140mm的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)并且能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸。[總結(jié)]如上所示，本發(fā)明的光纖具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，其特征在于以所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率的方式，在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地形成直徑相同的空孔，且所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。根據(jù)所述構(gòu)成，由于核心區(qū)域被周期性地配設(shè)著空孔的包覆區(qū)域(第一包覆區(qū)域及第二包覆區(qū)域)包圍，因此與以往的光子晶體光纖同樣地，實現(xiàn)以全反射為原理的光的封閉。因此，可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠以寬波長域?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖。而且，由于使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此可以實現(xiàn)有效截面積比具有階梯型的有效折射率分布(參照圖11的(b))的以往的光子晶體光纖大的光纖。另外，根據(jù)所述構(gòu)成，由于配設(shè)在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑相同，因此不存在如通過使配設(shè)在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同來實現(xiàn)擴(kuò)大有效截面積時那樣，制造較為困難的情況。因此，根據(jù)所述構(gòu)成，發(fā)揮如下效果可以實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)一種有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。 還有，所謂“周期性地形成空孔”是指以使形成著空孔的光纖作為光子晶體光纖發(fā)揮功能的程度周期性配置空孔。而且，所謂兩個空孔的直徑“相同”是指這兩個空孔的直徑的差小于制造誤差。還有，在本發(fā)明的光纖中，可以通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，也可以通過在所述第一包覆區(qū)域內(nèi)添加用于使折射率下降的摻雜物，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，或者也可以通過所述兩者的組合而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。當(dāng)采用使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度的構(gòu)成時，無需添加摻雜物，因此不會產(chǎn)生由摻雜物引起的散射而導(dǎo)致的損耗，從而可以實現(xiàn)更低損耗的光纖。在本發(fā)明的光纖中，優(yōu)選在所述第一包覆區(qū)域內(nèi)形成M層空孔群(M為任意自然數(shù))，在所述第二包覆區(qū)域內(nèi)形成N層空孔群(N為任意自然數(shù))，所述M+ N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第i層空孔群包含配置在中心與頂點的距離為Λ X i的正L邊形上的LXi個空孔(L為7以上的自然數(shù)，i為I以上M以下的自然數(shù))，所述M+ N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第j層空孔群包含配置在中心與頂點的距離為AXj的正六邊形上的6X j個空孔(j為M +I以上M+ N以下的自然數(shù))。根據(jù)所述構(gòu)成，在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)，可以各向同性地配置空孔。而且，在所述第二包覆區(qū)域內(nèi)，可以將空孔配置成最緊密狀態(tài)，并且使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度。在本發(fā)明的光纖中，所述M + N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第i層空孔群優(yōu)選包含配置在中心與頂點的距離為AXi的正八邊形上的8Xi個空孔。根據(jù)所述構(gòu)成，進(jìn)而發(fā)揮如下效果通過適當(dāng)調(diào)整所述空孔的直徑及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ，而可以實現(xiàn)基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗同時具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷 O. 5dB以下)及非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140_的高級模式的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)的光纖。在本發(fā)明的光纖中，所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ優(yōu)選為15. 6 μ m以下。根據(jù)所述構(gòu)成，進(jìn)而發(fā)揮如下效果通過適當(dāng)設(shè)定所述空孔的直徑，基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗具備非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140mm的高級模式的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)，并且可以達(dá)成ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)。在本發(fā)明的光纖中，所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ優(yōu)選為12. 6μπι以上。根據(jù)所述構(gòu)成，可以實現(xiàn)以往的光纖的極限即160μπι2以上的有效截面積。在本發(fā)明的光纖中，所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ與所述空孔的直徑d的比d/Λ優(yōu)選為O. 521以下。根據(jù)所述構(gòu)成，進(jìn)而發(fā)揮如下效果通過適當(dāng)設(shè)定所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ，基本模式所對應(yīng)的彎曲損耗具備ITU-T656中推薦的彎曲損耗條件(相對于彎曲半徑30mm的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下)，并且可以達(dá)成非專利文獻(xiàn)2中所記載的單模條件(相對于彎曲半徑140mm的高級模式的彎曲損耗為ldB/m = 103dB/km以上)。而且，本發(fā)明的光纖具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，其特征在于通過在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地配設(shè)空孔，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率，并且通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率不同，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。根據(jù)所述構(gòu)成，由于核心區(qū)域被周期性地配設(shè)著空孔的包覆區(qū)域(第一包覆區(qū)域及第二包覆區(qū)域)包圍，因此與以往的光子晶體光纖同樣地，實現(xiàn)以全反射為原理的光的封閉。因此，可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠以寬波長域?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖。而且，由于使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此可以實現(xiàn)有效截面積比具有階梯型的有效折射率分布的以往的光子晶體光纖大的光纖。另外，根據(jù)所述構(gòu)成，由于是通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此無需使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同以使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。因此，比通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率的光纖更容易制造。因此，根據(jù)所述構(gòu)成，發(fā)揮如下效果可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。而且，本發(fā)明的光纖也可以表現(xiàn)為具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，其特征在于 通過在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地配設(shè)空孔，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率，并且通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度不同，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。根據(jù)所述構(gòu)成，由于核心區(qū)域被周期性地配設(shè)著空孔的包覆區(qū)域(第一包覆區(qū)域及第二包覆區(qū)域)包圍，因此與以往的光子晶體光纖同樣地，實現(xiàn)以全反射為原理的光的封閉。因此，可以實現(xiàn)與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠以寬波長域?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖。而且，由于使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此可以實現(xiàn)有效截面積比具有階梯型的有效折射率分布的以往的光子晶體光纖大的光纖。另外，根據(jù)所述構(gòu)成，由于是通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率，因此無需使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同以使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。因此，比通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的直徑不同而使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率的光纖更容易制造。因此，根據(jù)所述構(gòu)成，發(fā)揮如下效果可以實現(xiàn)一種與以往的光子晶體光纖同樣地，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸且彎曲損耗較小的光纖，并且可以實現(xiàn)有效截面積比以往的光子晶體光纖大且容易制造的光纖。[附注事項]本發(fā)明并不限定于所述各實施方式，可在權(quán)利要求書所示的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更，而且通過將不同實施方式中分別公開的技術(shù)方案適當(dāng)組合所得的實施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。[工業(yè)上的利用可能性]本發(fā)明能夠應(yīng)用在用作傳輸光信號的傳輸介質(zhì)的光纖中。尤其可適宜用于遠(yuǎn)距離傳輸用 的光纖。
權(quán)利要求
1.一種光纖，具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，該光纖的特征在于， 以所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率的方式，在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地配設(shè)直徑相同的空孔，且所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖，其特征在于 所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度高于所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖，其特征在于 所述第一包覆區(qū)域內(nèi)形成著M層空孔群，其中M為任意自然數(shù)， 所述第二包覆區(qū)域內(nèi)形成著N層空孔群，其中N為任意自然數(shù)， 所述M + N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第i層空孔群包含配置在中心與頂點的距離為AXi的正L邊形上的LXi個空孔，其中L為7以上的自然數(shù)，i為I以上M以下的自然數(shù)， 所述M+N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第j層空孔群包含配置在中心與頂點的距離為AXj的正六邊形上的6Xj個空孔，其中j為M+ I以上M+ N以下的自然數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖，其特征在于 所述M + N層空孔群中從內(nèi)周側(cè)數(shù)第i層空孔群包含配置在中心與頂點的距離為AXi的正八邊形上的8Xi個空孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖,其特征在于 所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ為15.6μπι以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖,其特征在于 所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ為12.6μπι以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一權(quán)利要求所述的光纖，其特征在于 所述第二包覆區(qū)域內(nèi)相互鄰接的兩個空孔的中心間距離Λ與所述空孔的直徑d的比d/A為O. 521以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一權(quán)利要求所述的光纖，其特征在于 所述第一包覆區(qū)域內(nèi)添加了用于使折射率下降的摻雜物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一權(quán)利要求所述的光纖，其特征在于 波長1550nm時的有效截面積為160 μ m2以上， 在1460nm以上1625nm以下的波長域中，能夠?qū)崿F(xiàn)單模傳輸，且對于基本模式而言彎曲半徑為30mm時的彎曲損耗為每100卷O. 5dB以下。
10.一種光纖，具有包含以下各區(qū)域的截面結(jié)構(gòu)核心區(qū)域、包圍該核心區(qū)域的第一包覆區(qū)域、以及包圍該第一包覆區(qū)域的第二包覆區(qū)域，該光纖的特征在于， 通過在所述第一包覆區(qū)域及所述第二包覆區(qū)域內(nèi)周期性地配設(shè)空孔，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率及所述第二包覆區(qū)域的有效折射率低于所述核心區(qū)域的折射率，且通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率不同，使所述第一包覆區(qū)域的有效折射率低于所述第二包覆區(qū)域的有效折射率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光纖，其特征在于 通過使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的數(shù)量密度不同，使所述第一包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的截面積占有率與所述第二包覆區(qū)域內(nèi)的空孔的 截面積占有率不同。
全文摘要
以第一包覆區(qū)域(12)的有效折射率及第二包覆區(qū)域(13)的有效折射率低于核心區(qū)域(11)的折射率，且第一包覆區(qū)域(12)的有效折射率低于第二包覆區(qū)域(13)的有效折射率的方式，在第一包覆區(qū)域(12)及第二包覆區(qū)域(13)內(nèi)周期性地配設(shè)直徑d相同的空孔(12a、13a)。
文檔編號G02B6/036GK102782537SQ201180006999
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者坂本泰志, 富田茂, 松井隆, 松尾昌一郎, 竹永勝宏, 谷川莊二, 辻川恭三 申請人:日本電信電話株式會社, 株式會社藤倉