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偏波面保存光ファイバの設計および作製技術

  • 写真なし大越 孝敬
  • 写真なし佐々木 豊
  • 写真なし松村 宏善
複屈折光ファイバの分類

表1 複屈折光ファイバの分類

 光ファイバ中で直線偏波面を保持し、さらに外乱に対してもその偏波面の保持性能を維持できる光ファイバは、光伝送および光計測・センシングの分野で重要な役割を果たす。このような光ファイバは偏波面保存光ファイバ(あるいは複屈折光ファイバ)と呼ばれ、その断面内で複屈折性を有していることが特徴である。作製法としては、ファイバ断面内に非軸対称の応力を付与する方法、非軸対称の幾何構造的屈折率分布を与える方法、および両効果を複合する方法があげられる。この光ファイバは伝搬する偏波モードの数により、偏波保持光ファイバ(2偏波モード)と単一偏波光ファイバ(1偏波モード)に分けられる。表1に代表的な偏波面保存光ファイバの分類と断面構造を示す。

 偏波保持光ファイバ:内部応力あるいは幾何構造的屈折率分布により生じた直交する2つの偏波主軸があり、各軸に沿って直線偏波が安定に伝送される。つまり、2つの偏波モードを安定に伝送できる。主要なファイバ構造としてPANDA形と楕円クラッド形があり、PANDA形で応力付与部の形状が円形のものをとくにPANDAファイバと呼んでおり、楕円クラッド形でコアの周りにシリカの低屈折率層をもつものを特に楕円ジャケットファイバと呼んでいる。一般的には、10-3~10-4のモード複屈折率をもち、低損失性ではPANDAファイバで通常の単一モード光ファイバとほぼ同等の0.22dB/kmが実現されている。

 単一偏波光ファイバ:1つの偏波モードだけを伝える光ファイバである。原理的には、1つの偏波モードだけを固有に存在させるファイバと2つのは偏波モードの一方を大きく減衰させることにより実質的に1つの偏波モードだけを伝送させるファイバとに分けられる。非軸対称屈折率分布を有するサイドピットファイバは前者に属し、非軸対称応力と非軸対称屈折率分布の両複屈折性を利用したPANDAファイバは、後者に属する。

 これらの光ファイバの中で偏波保持光ファイバは、現在では光変調器などの超高速光伝送機器や半導体光源のピグテイル等に広く用いられ、また光ファイバ計測・センシングの分野でもよく使用されている。今後は光の振幅のみならず位相・周波数をも情報伝送に用いる超広帯域のコヒーレント光を利用した通信、ならびに偏光・位相を光変調に用いる高精度光ファイバ計測・センシングに新局面を拓くことが期待される。

 本研究の成果に対して、電子情報通信学会は、1983年、大越 孝敬、佐々木 豊、松村 宏善に業績賞を贈った。

文献

[1] H. Matsumura, T. Katsuyama and T. Suganuma、Fundamental study of single-polarization fibers、1980年、in Proc.6th ECOC (York, U. K. )
[2] Y. Sasaki, K. Okamoto, T. Hosaka and N. Shibata、Polarization-maintaining and absorption-reducing fibers、1982年、in Tech. Dig. 5th OFC (Phoenix, AZ)
[3] T. Okoshi, K. Oyamada, M. Nishimura and H. Yokota、Side-tunnel fiber: An approach to polatization-maintaining optical waveguiding scheme、1982年、Electron. Lett., vol.18, no. 19
[4] T. Katsuyama, H. Matsumura and T. Suganuma、Low-loss single-polarization fibers、1981年、Electron. Lett., vol. 17, no. 13
[5] Y. Sasaki, T. Hosaka, M. Horiguchi and J. Noda、Design and fabrication of low-loss and low-crosstalk polarization-maintaining optical fibers、1986年、J. Lightwave Technol., vol. LT-4, no. 8
[6] K. Tajima, M. Ohashi and Y. Sasaki、A new single-polarization optical fiber、1989年、J. Lightwave Technol., vol. 7, no. 10

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光エレクトロニクス、光伝送、偏波面保存光ファイバ、複屈折光ファイバ、偏波保持光ファイバ、単一偏波光ファイバ、パンダファイバ、PANDAファイバ、楕円ジャケットファイバ、サイドピットファイバ
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