專利名稱：光子帶隙光纖及其制造方法
光子帶隙光纖及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域5 本發(fā)明涉及一種在石英部分沿著光纖長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的 光子帶隙光纖。由于本發(fā)明的光子帶隙光纖可以抑制通常的光子帶隙光 纖所特有的表面模式，可以拓寬光纖的傳送頻帶，因此可以用于極低損 耗光傳送、從UV區(qū)域到可見(jiàn)光區(qū)域及遠(yuǎn)紅外區(qū)域的光傳送、光纖激光 傳送等。10背景技術(shù)光子帶隙光纖(photonic bandgap fiber:以下記作PBGF。)通過(guò)在 包層中使用空孔的周期構(gòu)造，利用其光子帶隙將光封閉于纖芯中。由此， 即使纖芯為空氣，也可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波(參照R.F.Cregan， B. J. Mangan， 15J. C. Knight， T. A. Birks， P. St. J. Russell, P. J. Roberts, and D. C. Allan, "Single-mode photonic band gap guidance of light in air， ，， Science, vol. 285， no.3， pp.1537-1539, 1999)。但是，即使設(shè)于包層中的空孔的周期構(gòu)造形成帶隙，由于光集中于 纖芯中心的纖芯模式與光集中于纖芯邊緣附近的石英的表面模式耦合，20會(huì)帶來(lái)很大的傳送損耗，因此有無(wú)法獲得帶隙的整個(gè)波長(zhǎng)頻帶中的導(dǎo)光 的問(wèn)題(參照J(rèn). A. West, C. M. Smith, N. R Borrelli， D. C. Allan, and K. W. Koch ， " Surface modes in air-core photonic band-gap fibers ， " Opt-Express, vol,12， no.8， pp.l485-1496， 2004.。)。表面模式的存在依賴于纖芯直徑的大小。圖1是表示該依賴性的圖。 25 圖1所示的以往的PBGF1，在光纖橫截面中，在石英部分10，多個(gè)圓形的空孔11設(shè)置成三角柵格狀，中心的空孔成為空孔纖芯12。以 下，將在光纖橫截面中多個(gè)圓形的空孔10像這樣以一定的節(jié)距形成三 角柵格的周期構(gòu)造的空孔構(gòu)造稱為"通常的三角柵格的闌期構(gòu)造"。 圖1中的所謂"體模式(bulk mode)"是指，在空孔的周期構(gòu)造構(gòu) 成帶隙時(shí)，具有該帶隙的下部通帶(band)內(nèi)最高頻率的r點(diǎn)(波長(zhǎng)向 量?jī)H具有傳播方向成分的點(diǎn))的模式。已知在圖1所示的構(gòu)造的PBGF中，在纖芯12的邊緣橫穿體模式 5的情況下存在表面模式，在不橫穿的情況下不存在表面模式(參照H. K. Kim， J. Shin， S. Fan, M.丄F. Digonnet， and G. S. Kino， "Designing air-core photonic-bandgap fibers free of surface modes, " IEEE J. Quant Electron.， vol. 40， no.5， pp.551-556， 2004.)圖2及圖3是例示了具有通常的三角柵格的周期構(gòu)造的以往的 io PBGFl中的空孔纖芯12和體模式的位置關(guān)系的圖。圖2所示的以往的 PBGFl在光纖橫截面中，在成為包層的石英部分10，多個(gè)圓形的空孔 11設(shè)置成三角柵格狀，具備通過(guò)將包括中心的1個(gè)空孔和包圍它的6 個(gè)空孔的區(qū)域作為空孔而形成的空孔纖芯12。另外，圖3所示的以往的 PBGFl在光纖橫截面中，在石英部分10中多個(gè)圓形的空孔11設(shè)置成三 is角柵格狀，具備通過(guò)將包括中心的1個(gè)空孔和包圍它的2層18個(gè)空孔 的區(qū)域作為空孔而形成的空孔纖芯12。但是，當(dāng)將如圖2及圖3所示的通常的三角柵格的周期構(gòu)造用于包 層時(shí)，由于空孔纖芯12的邊緣會(huì)橫穿體模式13所存在的區(qū)域，因此很 難避免表面模式。其結(jié)果是，纖芯模式的光與表面模式耦合，帶來(lái)很大 20的傳送損耗，無(wú)法獲得帶隙的整個(gè)波長(zhǎng)頻帶中的導(dǎo)光，波導(dǎo)頻帶寬度變 窄，另外還有傳送損耗增加的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于所述情況而完成的，其目的在于，提供波導(dǎo)頻帶寬、 25 傳送損耗低的PBGF。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的第一方式提供一種P恥F，其是在石 英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在包 層中具有第一空孔列和第二空孔列交替地重疊了多個(gè)的擴(kuò)展三角柵格
狀的空孔周期構(gòu)造，其中，所述第一空孔列是多個(gè)空孔以第一節(jié)距排列 成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)空孔以為所述第一節(jié)距的2倍 的第二節(jié)距排列的空孔列，且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔形成三角柵格；并且具有空孔纖芯。 5 在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以是所述空孔纖芯在光纖橫截面上呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距A為0.7A《D《 3.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以是所述空孔纖芯在光纖橫 截面匕呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距八為4.7八《D《 io 7.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以是所述空孔纖芯在光纖橫 截面上呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距A為8.7A《D《 11.3八的關(guān)系。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以是空孔直徑d與所述第一 15節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓形的孔。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，最好是設(shè)于所述包層中的擴(kuò)展三 角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在空孔纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以是傳播功率的60%以上集 中于空孔纖芯的區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光 20 學(xué)特性。在本發(fā)明的PBGF中，也可以具有僅存在單一的纖芯模式的光學(xué)特 性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足0.7《 廠A《1.2的關(guān)系的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A 25 為第一節(jié)距。在本發(fā)明的第一方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足1.4《r/x《1.8的關(guān)系的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r二2a， a為第一節(jié)距。
另外，本發(fā)明的第二方式提供一種獲得本發(fā)明的所述PBGF的 PBGF的制造方法，先制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì)管 和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成一列的第一空孔 歹U、和交替地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且 5 使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且去掉中央的石英棒 或中央的石英棒和其周?chē)拿?xì)管及石英棒而形成空孔纖芯區(qū)域；然 后，對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲用母 材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲。在本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述毛細(xì)管 io的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相等的圓形。在本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法中，也可以是在將所述加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而制作光 纖拉絲用母材。在本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法中，也可以是僅將位于所 15述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法中，也可以將位于所述加 入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包圍它的1層以上5 層以下的毛細(xì)管及石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。20 在本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法中，也可以是將所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍空孔纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔 周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的第三方式提供一種PBGF，其是在石 英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在25 包層中具有第一空孔列和第二空孔列交替地重疊了多個(gè)的擴(kuò)展三角柵 格狀的空孔周期構(gòu)造，其中，所述第一空孔列是多個(gè)空孔以第一節(jié)距排 列成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)空孔以為所述第一節(jié)距的2 倍的第二節(jié)距排列的空孔列，且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔
形成三角柵格；并且具有多個(gè)空孔以一定的間距排列成三角柵格狀而構(gòu)成的纖芯。在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，所述纖芯最好由位于光纖橫截面 中心的空孔和包圍它的第一層空孔構(gòu)成。 5 在本發(fā)明的PBGF中，所述纖芯也可以由位于光纖橫截面中心的空孔和包圍它的2層以上的空孔構(gòu)成。在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，所述空孔的橫截面可以是其直徑 d與所述第一節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓形。在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，最好是設(shè)于所述包層中的擴(kuò)展三 io角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。本發(fā)明的PBGF，也可以是傳播功率的60%以上集中于纖芯區(qū)域的 纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，也可以具有僅存在單一的纖芯模 式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。 15 在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足0.7《r/人《1.2的關(guān)系的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A 為第一節(jié)距。在本發(fā)明的第三方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)人滿足1.4《 rA《1.8的關(guān)系的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A20為第一節(jié)距。本發(fā)明的第四方式提供一種獲得本發(fā)明的所述PBGF的PBGF的制 造方法，先制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn) 行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成一列的第一空孔列、和交替 地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且使得橫截面25的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且將中心的石英棒或中心的石英 棒和其外周的1層以上的石英棒置換為毛細(xì)管而形成纖芯區(qū)域；然后， 對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲用母材；然 后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲。在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述毛細(xì)管 的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相等的圓形。在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是在將所述加 入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而制作光 5纖拉絲用母材。在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是僅將位于所 述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯 區(qū)域。在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是僅將位于所 io述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒和其外側(cè)1層的石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是僅將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒和其外側(cè)2層的石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。 15 在本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的第五方式提供一種PBGF，其是在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在 20包層中具有如下的周期構(gòu)造六邊形的多個(gè)石英部分以一定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分之間為空孔，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng)度A相等；并且具有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。另外，本發(fā)明的第六方式提供一種PBGF，其是在石英部分沿光纖 25長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造第一空孔列和第二空孔列交替地重疊多個(gè)，其中，所述第一空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著隔壁以第一節(jié)距A排成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著六
邊形的石英部分以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距r排列的空孔列、且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔形成三角柵格，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述第一節(jié)距A實(shí)質(zhì)上相等；并且具有空 孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。5 在本發(fā)明的第六方式的PBGF中，包圍所述空孔的石英隔壁的厚度cob可以為0.005A《G)b《0.2A的范圍。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，所述纖芯的直徑D與節(jié)距 A可以為0.7八《D《3.3八的關(guān)系。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，所述纖芯的直徑D與節(jié)距 io A也可以為4.7A《D《7.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，所述纖芯的直徑D與節(jié)距 A也可以為8.7A《D《11.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，最好是設(shè)于所述包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。 15 本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF，也可以是傳播功率的60%以上集中于空孔纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光 學(xué)特性。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，也可以具有僅存在單一的 纖芯模式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。 20 在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足0.6《r/入《1.5的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)人滿足 1.4《r/X《2.3的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。在本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)人滿足 252.2《r/X《3.2的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。本發(fā)明的第七方式提供一種獲得本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF 的PBGF的制造方法，先制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì) 管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管排列成一列的第一空孔列、和交
替地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且使得橫截 面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且去掉中央的石英棒或中央的 石英棒和其周?chē)拿?xì)管及石英棒而形成空孔纖芯區(qū)域，或者將石英棒 置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域；然后，在保持毛細(xì)管內(nèi)部空間的 5 壓力卨于毛細(xì)管周?chē)目臻g的壓力的狀態(tài)下，對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管 束進(jìn)行加熱一體化來(lái)制作光纖拉絲用母材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲。在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述毛細(xì)管 的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相等的圓形。 io 在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是在將所述加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化來(lái)制作光 纖拉絲用母材。在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，最好是僅使插入石英 管的孔內(nèi)的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為大氣壓或其以上的壓 15力，并使毛細(xì)管內(nèi)部空間以外的空間部分為減壓狀態(tài)，由此來(lái)進(jìn)行所述一體化。在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。20 在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包圍它的1層以上 5層以下的毛細(xì)管及石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒置換為毛細(xì)管而形成25毛細(xì)管纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包圍它的石英棒置 換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。 在本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的第八方式提供一種PBGF，其是在石 5英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的周期構(gòu)造六邊形的多個(gè)石英部分以一定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分之間為空孔，所述石英部分的相對(duì)的2邊 間的1<:度叫小于所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng)度八；并且具有空孔纖芯或多 個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。 io 另外，本發(fā)明的第九方式提供一種PBGF，其是在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)置了多個(gè)空孔的PBGF，在光纖橫截面上，在包層中具有如 下的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造第一空孔列和第二空孔列交替地 重疊多個(gè)，其中，所述第一空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著隔壁以第一 節(jié)距A排成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著六 15邊形的石英部分以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距r排列的空孔列， 所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫小于所述第一節(jié)距A;并且具 有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。在本發(fā)明的第九方式的PBGF中，包圍所述空孔的石英隔壁的厚度 。b可以為0.005A《cob《0.2A的范圍。 20 在本發(fā)明的第九方式的PBGF中，包圍所述空孔的石英隔壁的厚度Ob也可以為0.05A《①b《0.5A的范圍。在本發(fā)明的PBGF中，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫可以 為0.4A《cor<A的范圍。在本發(fā)明的第九方式的PBGF中，所述纖芯的直徑D與節(jié)距A可 25以為0.7A《D《3.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，所述纖芯的直徑D與節(jié)距 A可以為4.7A《D《7.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，所述纖芯的^;徑D與節(jié)距
A也可以為8.7A《D《11.3A的關(guān)系。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，最好設(shè)于所述包層中的擴(kuò) 展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF，也可以是傳播功率的60%以上 5集中于空孔纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光 學(xué)特性。在本發(fā)明的PBGF中，也可以具有僅存在單一的纖芯模式的光學(xué)特 性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足 io0.6《r/Kl.7的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足 1.5《r/K2.4的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足 2.1《r/a《3.5的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。 15 在本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF中，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足0.7《r/a《2.4的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。本發(fā)明的第十方式提供一種獲得本發(fā)明的第八或第九方式的PBGF 的PBGF的制造方法，先制作毛細(xì)管束使石英制的多個(gè)毛細(xì)管排列成 一列的第一空孔列、和交替地排列了所述毛細(xì)管與壁厚比它更厚的中空 20石英管的第二空孔列交替地重疊，組合成橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展 三角柵格狀，并且將中央的中空石英管或中央的中空石英管和其周?chē)?毛細(xì)管及中空石英管去掉而形成空孔纖芯區(qū)域，或者將中空石英管置換 為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域；然后，在將毛細(xì)管內(nèi)部空間的壓力保 持得較高、將中空石英管內(nèi)部空間的壓力保持得較低的狀態(tài)下，對(duì)該毛 25細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化，制作中空石英管的內(nèi)部空間塌陷、并且毛細(xì)管 的空孔維持為六邊形的光纖拉絲用母材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn) 行拉絲。在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述毛細(xì)管 的截面為圓環(huán)狀，所述中空石英管的截面為外徑與毛細(xì)管相等的厚壁的 圓環(huán)狀。在本發(fā)明的第+方式的PBGF的制造方法中，也可以是在將所述毛 細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而制作光纖拉絲用母材。 5 在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是僅使插入所述石英管的孔內(nèi)的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為大氣壓或其以 上的壓力，并使包括中空石英管的內(nèi)部空間的毛細(xì)管內(nèi)部空間以外的空 間部分為減壓狀態(tài)，由此來(lái)進(jìn)行所述一體化。在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 io毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管和包圍它的1層以上5層以下 的毛細(xì)管及中空石英管去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 15毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖 芯區(qū)域。在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是將位于所述 毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管和包圍它的中空石英管置換為 毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。 20 在本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法中，也可以是所述毛細(xì)管束設(shè)置成包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè) 具有3層以上的中空石英管。本發(fā)明的第一方式的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格狀的空 孔周期構(gòu)造，因此在形成由三角柵格狀的空孔構(gòu)成的纖芯的情況下，可 25以構(gòu)成為纖芯邊緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖 芯模式的光學(xué)特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。本發(fā)明的第二方式的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部 分置換為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同， 可以簡(jiǎn)單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可以利用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的 PBGF更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。本發(fā)明的第三方式的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格狀的空5孔周期構(gòu)造，因此在形成由三角柵格狀的空孔構(gòu)成的纖芯的情況下，可 以構(gòu)成為纖芯邊緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖 芯模式的光學(xué)特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。另外，由于在石英部分具有將多個(gè)空孔配置成三角柵格狀而形成的 纖芯，因此纖芯的空孔間的石英部分起到加強(qiáng)材料的作用，與具有以往io的空孔纖芯的PBGF相比，可以提高光纖的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的第四方式的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部 分置換為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同， 可以簡(jiǎn)單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可 以利用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的15PBGF更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。本發(fā)明的第五及第六方式的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格 狀的空孔周期構(gòu)造，因此可以使纖芯邊緣不橫穿體模式地構(gòu)成空孔纖芯 或毛細(xì)管纖芯，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的光學(xué)特 性，町以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。20 本發(fā)明的第七方式的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部分置換為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同， 可以簡(jiǎn)單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可 以利用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的 PBGF更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。25 本發(fā)明的第八及第九方式的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，因此在中心形成纖芯的情況下，可以構(gòu)成為纖芯邊 緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的光學(xué)特 性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。
另外，由于在所述周期構(gòu)造中使六邊形的石英部分小于六邊形的空 孔的節(jié)距A，由此與石英部分和空孔的節(jié)距A相等的周期構(gòu)造相比，帶 隙變寬，帶隙的位置上升，因此實(shí)現(xiàn)相同的波長(zhǎng)通帶所需的光纖的尺寸 變大，制造更為容易。5 本發(fā)明的第十方式的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部分置換為壁厚比它更厚的中空石英管而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了 毛細(xì)管的方法相同，可以簡(jiǎn)單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu) 造的PBGF，因此可以利用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地 制造具有比以往的PBGF更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。10


圖1是表示具有通常的三角柵格的周期構(gòu)造的PBGF的纖芯直徑與 表面模式的關(guān)系的截面圖。圖2是表示具有通常的三角柵格的周期構(gòu)造和空孔纖芯的PBGF的 15空孔纖芯與體模式的關(guān)系的截面圖。圖3是表示具有通常的三角柵格的周期構(gòu)造和空孔纖芯的其它的 PBGF的空孔纖芯與體模式的關(guān)系的截面圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的PBGF所用的擴(kuò)展三角柵格的空 孔周期構(gòu)造的截面圖。 20 圖5是表示圖4的擴(kuò)展三角柵格的單位柵格的放大截面圖。圖6是表示本發(fā)明的PBGF的纖芯直徑與表面模式的關(guān)系的截面圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的PBGF的第一例的截面圖。 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的PBGF的第二例的截面圖。 25 圖9是表示實(shí)施例l一l的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖10是表示實(shí)施例l一l的d/A二l的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的 曲線圖。圖11是使用實(shí)施例1 —1的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF 的截而圖。圖12是表示圖ll所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖13是表示圖ll所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖14是使用實(shí)施例1—2的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖15是表示圖14所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖16是表示圖14所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖17是表示實(shí)施例l一3的d/A=0.94的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖18是表示實(shí)施例l一3的d/A=0.94的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造 的曲線圖。圖19是例示本發(fā)明的實(shí)施方式2的PBGF所用的擴(kuò)展三角柵格的空孔周期構(gòu)造的截面圖。圖20是表示圖19的擴(kuò)展三角柵格的單位柵格的放大截面圖。圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的PBGF的纖芯直徑與表面模式的關(guān)系的截面圖。圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的PBGF的第一例的截面圖。 圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的PBGF的第二例的截面圖。 圖24是表示實(shí)施例2 — 1的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。 圖25是表示實(shí)施例2—1的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖26是使用實(shí)施例2—1的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖27是表示圖26所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖28是表示圖26所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率分 布的圖。圖29是表示圖26所示的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。圖30是表示圖26所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。
圖31是表示圖26所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功率 分布的圖。圖32是使用實(shí)施例2 — 2的d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。5 圖33是表示圖32所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖34是表示圖32所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功率 分布的圖。圖35是表示圖32所示的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 圖36是表示圖32所示的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式2的功率 io 分布的圖。圖37是表示圖32所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖38是表示圖32所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功率 分布的圖。圖39是表示圖32所示的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式2的功率 15分布的圖。圖40是表示實(shí)施例2 — 3的d/A二0.94的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖41是表示實(shí)施例2—3的d/A=0.94的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造 的曲線圖。20 圖42是例示本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF所用的擴(kuò)展三角柵格的空孔周期構(gòu)造的截面圖。圖43是表示圖42的擴(kuò)展三角柵格的單位柵格的放大截面圖。圖44是表示作為參考例列舉出的圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。25 圖45是表示圖44的圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖46是作為本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF所用的六邊形空孔擴(kuò)展 三角柵格構(gòu)造的第一例表示Ob二O的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截 面圖。圖47是表示圖46的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖48是作為本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF所用的六邊形空孔擴(kuò)展 5三角柵格構(gòu)造的第二例表示cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu) 造的截面圖。圖49是表示圖48的實(shí)施方式3的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶 構(gòu)造的曲線圖。圖50是使用實(shí)施例3 — 1中制造的a)b/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三 io角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖51是表示實(shí)施例3 — 1的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖52是表示實(shí)施例3 — 1的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。圖53是表示實(shí)施例3 — 1的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 15 圖54是表示實(shí)施例3 — 1的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖55是表示實(shí)施例3 — 1的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。圖56是使用實(shí)施例3 — 2中制造的cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三 角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。 20 圖57是表示實(shí)施例3 — 2的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖58是表示實(shí)施例3—2的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功 率分布的圖。圖59是表示實(shí)施例3—2的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 圖60是表示實(shí)施例3—2的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式2的功 25 率分布的圖。圖61是表示實(shí)施例3 — 2的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖62是表示實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功率分 布的圖。
圖63是表示實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式2的功率分 布的圖。圖64是表示實(shí)施例3 — 3中制造的cob/A=0.12的六邊形空孔擴(kuò)展三 角柵格構(gòu)造的截面圖。 5 圖65是表示實(shí)施例3—3的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖66A、圖66B是例示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的六邊形 空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖67是例示作為參考例列舉出的叫/八=1、 oVA=0的六邊形空孔 io 擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖68是表示圖67的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造的曲 線圖。圖69是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的co/A二0.9、 o)b/A=0的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。 15 圖70是表示圖69的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖71是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的oVA = 0.8、 cob/A =0的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖72是表示圖71的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線20 圖。圖73是例示作為參考例列舉出的co/A=l、 cob/A=0.06的六邊形空 孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖74是表示圖73的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中的能帶構(gòu)造的 曲線圖。25 圖75是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的叫/A二0.9、 cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖76是表示圖75的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。
圖77是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的cor/A=0.8、 cob/A =0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖78是表示圖77的實(shí)施方式4的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶 構(gòu)造的曲線圖。5 圖79是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF所用的叫/A二0.7、 cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖80是表示圖79的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖81是使用實(shí)施例4一1中制造的cor/A=0.9、 cob/A=0.06的六邊 io形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖82是表示實(shí)施例4一1的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖83是表示實(shí)施例4一1的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。圖84是表示實(shí)施例4一1的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 is 圖85是表示實(shí)施例4一1的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖86是表示實(shí)施例4一1的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。圖87是使用實(shí)施例4 — 2中制造的oVA=0.8、 cob/A=0.06的六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。 20 圖88是表示實(shí)施例4一2的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖89是表示實(shí)施例4一2的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。圖90是表示實(shí)施例4—2的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 圖91是使用實(shí)施例4 — 3中制造的叫/八=0.7、叫/八=0.06的六邊 25形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖92是表示實(shí)施例4一3的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖93是表示實(shí)施例4一3的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式的功率 分布的圖。
圖94是表示實(shí)施例4一3的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。圖95是使用實(shí)施例4一4中制造的cor/A=0.9、 cab/A-0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。閣96是表示實(shí)施例4一4的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 5 圖97是表示實(shí)施例4—4的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式1的功率分布的圖。圖98是表示實(shí)施例4一4的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 閣99是表示實(shí)施例4一4的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式2的功 率分布的圖。io 圖100是表示實(shí)施例4一4的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。圖101是表示實(shí)施例4一4的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式1的 功率分布的圖。圖102是表示實(shí)施例4一4的PBGF的第二帶隙內(nèi)的纖芯模式2的 功率分布的圖。15 圖103是實(shí)施例4—5中制造的叫/八=0.7、 cob/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的截面圖。圖104是表示實(shí)施例4一5的I>BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖105是表示實(shí)施例4一5的PBGF的毛細(xì)管纖芯構(gòu)造的截面圖。 圖106是使用實(shí)施例4 — 5中制造的co/A = 0.7、 ojb/A=0.1的六邊20形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。 圖107是圖106的要部放大圖。圖108是表示實(shí)施例4一5的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖109是表示實(shí)施例4 — 5的PBGF的透射特性的曲線圖。 圖110是表示實(shí)施例4一5的PBGF的模式1的功率分布的圖。 25 圖111是表示實(shí)施例4一5的PBGF的模式2的功率分布的圖。圖112是表示實(shí)施例4一5的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 圖113是使用實(shí)施例4—6中制造的oVA=0.8、cob/A=0.1的六邊形 空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。
圖114是表示實(shí)施例4—6的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖115是表示實(shí)施例4一6的PBGF的模式1的功率分布的圖。 圖116是表示實(shí)施例4一6的PBGF的模式2的功率分布的圖。 閣117是表示實(shí)施例4一6的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 5 圖118是使用實(shí)施例4一7中制造的co/A二0.7、cOb/A二0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖119是表示實(shí)施例4一7的PBGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖120是表示實(shí)施例4 — 7的PBGF的模式的功率分布的圖。 閣121是表示實(shí)施例4 — 7的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 io 圖122是使用實(shí)施例4一8中制造的co/A=0.8、 cob/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的PBGF的截面圖。圖123是表示實(shí)施例4一8的TOGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。 圖124是表示實(shí)施例4一8的PBGF的模式的功率分布的圖。 圖125是表示實(shí)施例4 — 8的PBGF的介電常數(shù)分布的圖。1具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式1) 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式l迸行說(shuō)明。圖4是表示本發(fā)明的PBGF100的包層部分所用的擴(kuò)展三角柵格 20 (ETL: extended triangular lattice)狀的空孔周期構(gòu)造的一個(gè)例子的圖， 該圖中，符號(hào)110為石英部分，lll為空孔，114為第一空孔列，115為第二空孔列。該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造是在光纖橫截面上第一空孔列 114和第二空孔列115交替地重疊了多個(gè)的周期構(gòu)造，其中，第一空孔 25列114是多個(gè)空孔111以第一節(jié)距A排列成一列的空孔列，第二空孔列 115是多個(gè)空孔111以為所述第一節(jié)距A的2倍的第二節(jié)距r (r=2A) 排列的空孔列，且配置成該空孔111與所述第一空孔列114的空孔111 形成三角柵格。
圖5是表示該擴(kuò)展三角柵格的單位柵格構(gòu)造的圖。在該單位柵格中， 將相鄰的空孔111的中心間的距離(第一節(jié)距)設(shè)為A，將空孔111的直徑設(shè)為d。另外，作為表示柵格的周期性的基本向量的a,、 &分別相 對(duì)于x軸傾斜30度和-30度，第二節(jié)距r為2A。 5 、當(dāng)將該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造用于PBGFIOO的包層時(shí)，如果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)纖芯區(qū)域，則可以在纖芯和包層間設(shè)置空孔層。其結(jié)果 是，n]"以避免表面模式，從而可以實(shí)現(xiàn)很寬的傳送頻帶。另外，當(dāng)制作該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造時(shí)，由于是將毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合來(lái)制作，因此與僅組合毛細(xì)管來(lái)制作通常的三角柵格的周期構(gòu)造的情 io況相比，由于毛細(xì)管壁不會(huì)變得極薄，可以將空孔的形狀保持為圓形，因此可以避免由空孔的變形造成的帶隙的縮小。圖6是表示本發(fā)明的PBGFIOO的纖芯徑與表面模式的關(guān)系的截面圖。在本發(fā)明的PBGFIOO所用的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的情況下，體模式局部地存在于配置了石英棒的石英部分110中。這樣，當(dāng) 15在該擴(kuò)展三角柵格的中心形成空孔纖芯112時(shí)，由于可以形成得纖芯邊緣不橫穿體模式，因此可以避免表面模式。本發(fā)明的PBGFIOO在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，并且在中心具有空孔纖芯112。而且，在本發(fā)明的PBGFIOO中，n了以使空孔以外的石英部分110的材質(zhì)在整個(gè)光纖中都相同，例如 20優(yōu)選使用純石英(Si02)等，然而也可以使用添加了氟或氧化鍺等折射率調(diào)整用摻雜劑的石英玻璃等。所述空孔纖芯112在光纖橫截面上呈大致圓形?？梢允乖摽湛桌w芯112的直徑D與第一節(jié)距A為0.7A《D《3.3A的關(guān)系。通過(guò)將空孔纖芯112的直徑D設(shè)定在所述范圍內(nèi)，可以提供不具有表面模式的PBGF。 25 也可以使空孔纖芯112的直徑D與第一節(jié)距A為4.7A《D《7.3A的關(guān)系。通過(guò)將空孔纖芯112的直徑D設(shè)定在所述范圍內(nèi)，可以提供不具有表面模式的PBGF。也可以使空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距A為8.7A<=D<=11.3A的關(guān)
系。通過(guò)將空孔纖芯112的直徑D設(shè)定在所述范圍內(nèi)，可以提供不具有 表面模式的PBGF。圖7是表示本發(fā)明的PBGF100的第一例的截面圖。本例的PBGF 在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，并且具備通過(guò)將 5包括光纖橫截面中心的1個(gè)空孔和包圍它的1層6個(gè)空孔的區(qū)域作為空 孔而形成的空孔纖芯112。圖8是表示本發(fā)明的PBGF100的第二例的截面圖。本例的PBGF 在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，并且具備通過(guò)將 包括光纖橫截面中心的1個(gè)空孔和包圍它的3層36個(gè)空孔的區(qū)域作為 10--個(gè)空孔而形成的空孔纖芯112。在這些例子中，雖然使形成于PBGF100中的空孔111為相同的孔 徑，然而并不僅限于本例示，也可以采用部分不同的孔徑。空孔的直徑 可以通過(guò)設(shè)定PBGF的制造所使用的毛細(xì)管的壁厚等來(lái)調(diào)整。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，PBGF100的空孔111的橫截面最好為 is直徑d與所述第一節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓形。當(dāng)直徑d 小于所述范圍時(shí)，則帶隙變得過(guò)窄，另一方面，當(dāng)超過(guò)所述范圍時(shí)，則 難以保持柵格構(gòu)造。另外，空孔lll的橫截面形狀并不限于圓形，也可 以是接近六邊形的圓形等進(jìn)行了若干變形的圓形。另外，設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造最好在纖芯12 20的外側(cè)設(shè)置3層以上。當(dāng)設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格的層數(shù)在2層以下 時(shí)，則光的封閉不充分，有可能使損耗變大。本發(fā)明的PBGF100最好是傳播功率的60%以上、優(yōu)選70%以上、 進(jìn)一步優(yōu)選80%以上集中于空孔纖芯112的區(qū)域的纖芯模式，并且具有 實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述纖芯模式的比例小于60% 25時(shí)，則由于光會(huì)向石英中傳播，因此不夠理想。如圖7所示，可以使空孔纖芯直徑比較小的PBGF為僅存在單一的 纖芯模式(其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1)的光學(xué)特性。該P(yáng)BGF 可以作為單模光纖使用。
另一方面，如圖8所示，可以使空孔纖芯直徑大的PBGF為傳送多 個(gè)模式的多模光纖。在本發(fā)明的PBGF中，最好具有在波長(zhǎng)X滿足0.7《rA《1.2(其中，r=2A， A為第一節(jié)距)的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述rA 5小于o.7時(shí)，則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光，另夕卜，當(dāng)rA超過(guò)i.2時(shí)， 則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光。另外，當(dāng)PBGF在高次帶隙內(nèi)動(dòng)作時(shí)，所述r/x優(yōu)選在L4《rA 《1.8的范圍內(nèi)。當(dāng)所述rA小于i.4時(shí)，則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播 光，另外，當(dāng)rA超過(guò)i.8時(shí)，則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光。10 F面，作為本發(fā)明的PBGF的制造方法的一個(gè)例子，以制造圖7或圖8所示的本發(fā)明的PBGF100的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。在本制造方法中，首先，如下這樣制造加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì) 石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成 一列的第一空孔列、和交替地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列15交替地重疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且去 掉中央的石英棒或中央的石英棒和其周?chē)拿?xì)管及石英棒而形成空 孔纖芯區(qū)域。本制造方法所用的毛細(xì)管的截面優(yōu)選圓環(huán)狀，另外，石英 棒的截面優(yōu)選外徑與毛細(xì)管相等的圓形。在制造圖7所示的PBGF的情況下，通過(guò)將多個(gè)毛細(xì)管和石英棒組20合成擴(kuò)展三角柵格狀，并去掉中心的1個(gè)石英棒和包圍它的1層6個(gè)毛 細(xì)管，形成空孔纖芯區(qū)域。在制造圖8所示的PBGF的情況下，通過(guò)將多個(gè)毛細(xì)管和石英棒組 合成擴(kuò)展三角柵格狀，并去掉中心的1個(gè)石英棒和包圍它的3層36個(gè) 毛細(xì)管(毛細(xì)管30個(gè)及石英棒6個(gè))而形成空孔纖芯區(qū)域。25 接著，對(duì)所述加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化來(lái)制作光纖拉絲用母材。該加熱一體化工序可以使用與以往的使用毛細(xì)管束的PBGF的制造方法中的加熱一體化同樣的裝置及方法來(lái)實(shí)施。另外，所述加入 石英棒的毛細(xì)管束最好在插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而形成光纖拉絲用母材。當(dāng)像這樣在將加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的 孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整石英管內(nèi)的壓力或氣體組 成，n了以在盡可能不使空孔變形地保持圓形的狀態(tài)下進(jìn)行一體化，因此是理想的。然后，通過(guò)對(duì)如前所述地制作的光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，可得到圖7所示的PBGF或圖8所示的PBGF。該拉絲工序可以使用與以往的 PBGF或除它以外的各種石英玻璃類(lèi)光纖的制造中的拉絲工序相同的裝 置及方法來(lái)實(shí)施。本例的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造， io因此在形成由三角柵格狀的空孔構(gòu)成的纖芯的情況下，可以構(gòu)成為纖芯 邊緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的光學(xué) 特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。另夕卜，本例的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部分置換 為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同，可以簡(jiǎn) 15單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可以利用 與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的PBGF更 為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。[實(shí)施例l一l]圖10表示圖9所示的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造。其中，本實(shí)施例 20 的周期構(gòu)造的空孔直徑d與空孔的節(jié)距A相等，石英的折射率設(shè)為n = 1.45。圖9中，黑色部分表示石英，白色部分表示空孔。另外，能帶構(gòu) 造是使用平面波展開(kāi)法計(jì)算的(參照S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos， "Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell's equations in planewave basis, " Opt. Express, vol.8， no.3， pp.173-190，2 001.)。圖io中，B表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)，r=2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，co表示角頻率，c表示光速。另外， 光線(light line)表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍
的區(qū)域表示在周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶 隙。當(dāng)在光纖的包層中使用該周期構(gòu)造，在纖芯中使用空孔時(shí)，在光纖 的纖芯中能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)光的區(qū)域與光線相鄰，成為存在于其上部的帶隙。該情況下，在r從(=cor/27ic)為0.77 1.10的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū) 5域，在1.54 1.80內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域。這里，X表示波長(zhǎng)。如圖11所示，針對(duì)使用d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，將擴(kuò)展三角 柵格中心的石英棒和包圍它的1層6個(gè)毛細(xì)管去掉而制造出的PBGF， 計(jì)算了纖芯模式的分散。本實(shí)施例的PBGF在擴(kuò)展三角柵格中心，具有 通過(guò)將1個(gè)石英棒和包圍它的1層6個(gè)毛細(xì)管去掉而形成的空孔纖芯 io 112。圖12表示第一帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，在r從二0.81 1.12的帶 隙內(nèi)，僅存在纖芯模式，不存在表面模式。另外，該情況下的纖芯模式 為單 -模式(包括退化模式)。圖13表示第二帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)r從二1.57 1.73時(shí)， 15存在纖芯模式l，當(dāng)17人=1.54 1.66時(shí)，存在纖芯模式2，而不存在表 面模式。其中，各纖芯模式包括退化模式。[實(shí)施例1—2]針對(duì)圖14所示的使用d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，將擴(kuò)展三角柵 格中心的石英棒和包圍它的3層36個(gè)毛細(xì)管和棒(毛細(xì)管30個(gè)及石英 20棒6個(gè))去掉而制造出的PBGF，計(jì)算了纖芯模式的分散。圖15表示第 一帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)r/X=0.83 1.12時(shí)，存在第一纖芯模 式，當(dāng)r/X=0.79 1.00時(shí)，存在第二纖芯模式，不存在表面模式。其 中，纖芯模式包括退化模式。圖16表示第二帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)17^=1.57 1.73時(shí)， 25存在纖芯模式1，當(dāng)I7X=1.53 1.78時(shí)，存在纖芯模式2，當(dāng)rA=1.55 1.74時(shí)，存在纖芯模式3，而不存在表面模式。其中，纖芯模式包括退化模式。[實(shí)施例l一3]
圖18表示圖17所示的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造。其中，使周期構(gòu)造的空孔直徑d二0.94A，該情況下，在r從為0.76 0.98的范圍內(nèi)存在 第---波導(dǎo)區(qū)域，在1.49 1.57內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域。這樣，當(dāng)空孔直徑變小時(shí)，可以看出雖然帶隙變窄，但是仍存在。 5 另外，在通過(guò)與實(shí)施例1、 2同樣地將擴(kuò)展三角柵格中心的石英棒和包 圍它的1層6個(gè)毛細(xì)管去掉，或?qū)⒅行牡?個(gè)石英棒和包圍它的3層36 個(gè)毛細(xì)管及棒(毛細(xì)管30個(gè)及石英棒6個(gè))去掉，來(lái)形成空孔纖芯而 制作出PBGF時(shí)，可以確認(rèn)，與實(shí)施例l一l、 1—2—樣，不會(huì)產(chǎn)生表 面模式，而僅存在纖芯模式。 io (實(shí)施方式2)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說(shuō)明。 圖19是表示本發(fā)明的PBGF200的包層部分所用的擴(kuò)展三角柵格 (ETL: extended triangular lattice)狀的空孔周期構(gòu)造的一個(gè)例子的圖， 該圖中，符號(hào)210為石英部分，211為空孔，214為第一空孔列，215 15為第二空孔列。該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在光纖橫截面上形成第一空孔 列214和第二空孔列215交替地重疊了多個(gè)的周期構(gòu)造，其中，所述第 一空孔列214是多個(gè)空孔211以第一節(jié)距A排列成一列的空孔列，所述 第二空孔列215是多個(gè)空孔211以為所述第一節(jié)距A的2倍的第二節(jié)距 20 r (r二2A)排列的空孔列，且配置成該空孔211與所述第一空孔列214 的空孔211形成三角柵格。圖20是表示該擴(kuò)展三角柵格的單位柵格構(gòu)造的圖。在該單位柵格 中，將相鄰的空孔211的中心間的距離(第一節(jié)距)設(shè)為A，將空孔211 的直徑設(shè)為d。另外，作為表示柵格的周期性的基本向量的a,、 &分別 25相對(duì)于x軸傾斜30度和-30度，第二節(jié)距r為2A。當(dāng)將該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造用于PBGF200的包層時(shí)， 如果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)纖芯區(qū)域，則可以在纖芯和包層間設(shè)置空孔層。其結(jié)果 是，可以避免表面模式，從而可以實(shí)現(xiàn)很寬的傳送頻帶。另外，當(dāng)制作 該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造時(shí)，由于是對(duì)毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組 合來(lái)制作，因此與僅組合毛細(xì)管來(lái)制作通常的三角柵格的周期構(gòu)造的情 況相比，由于毛細(xì)管壁不會(huì)變得極薄，可以將空孔的形狀保持為圓形， 因此n了以避免由空孔的變形造成的帶隙的縮小。5 圖21是表示本發(fā)明的PBGF200的纖芯直徑與表面模式的關(guān)系的截面圖。在本發(fā)明的PBGF200所用的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的 情況F，體模式局部地存在于配置了石英棒的石英部分210中。這樣， 當(dāng)在位于該擴(kuò)展三角柵格的中心的石英部分以一定節(jié)距將空孔設(shè)置成 三角柵格狀而形成了纖芯時(shí)，由于可以形成為纖芯邊緣不橫穿體模式，m 因此可以避免表面模式。本發(fā)明的PBGF200在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周 期構(gòu)造，并且具有多個(gè)空孔211以一定的節(jié)距排列成三角柵格狀而構(gòu)成 的纖芯216。而且，在本發(fā)明的PBGF中，可以使空孔211以外的石英 部分210的材質(zhì)在整個(gè)光纖中都相同，例如優(yōu)選使用純石英(Si02)等，15然而也可以使用添加了氟或氧化鍺等折射率調(diào)整用摻雜劑的石英玻璃圖22是表示本發(fā)明的PBGF200的第一例的截面圖。本例的PBGF 在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，并且具有包括位 于光纖橫截面中心的空孔211和包圍它的第一層(6個(gè))的空孔211共 20計(jì)7個(gè)空孔211的纖芯216。圖23是表示本發(fā)明的PBGF200的第二例的截面圖。本例的PBGF 在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，并且具有包括位 于光纖橫截面中心的空孔211、包圍它的第一層(6個(gè))的空孔21K第 二層(12個(gè))的空孔211及第三層(18個(gè))的空孔211共計(jì)37個(gè)空孔 25 211的纖芯216。雖然在這些例子中，形成于PBGF中的空孔111在包層部分和纖芯 部分都為相同的孔徑，然而并不僅限于本例示，也可以使包層部分和纖 芯部分為不同的孔徑?？湛椎闹睆娇梢酝ㄟ^(guò)設(shè)定PBGF的制造中所使用
的毛細(xì)管的壁厚等來(lái)調(diào)整。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，PBGF200的空孔211的橫截面最好為 直徑d與所述第一節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓形。當(dāng)直徑d 小于所述范圍時(shí)，則帶隙變得過(guò)窄，另一方面，當(dāng)超過(guò)所述范圍時(shí)，則 5難以保持柵格構(gòu)造。另外，空孔211的橫截面形狀并不限于圓形，也可 以是接近六邊形的圓形等進(jìn)行了若干變形的圓形。另外，設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造最好在纖芯 216的外側(cè)設(shè)置3層以上。當(dāng)設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格的層數(shù)在2層 以下吋，則光的封閉不充分，有可能使損耗變大。 io 本發(fā)明的PBGF200最好是傳播功率的60X以上、優(yōu)選70%以上、進(jìn)一步優(yōu)選80%以上集中于纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存 在表面模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述纖芯模式的比例小于60%時(shí)，則由于光 會(huì)向石英中傳播，因此不夠理想。如圖22所示，可以使纖芯直徑比較小的PBGF具有僅存在單一的 15纖芯模式(其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1)的光學(xué)特性。該P(yáng)BGF 可以作為單模光纖使用。另一方面，如圖23所示，可以使纖芯直徑大的PBGF為傳送多個(gè) 模式的多模光纖。在本發(fā)明的方式2的PBGF中，最好具有在波長(zhǎng)人滿足0.7《r/X《 201.2 (其中，r=2A， A為第一節(jié)距)的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述rA小于o.7時(shí)，則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光，另外，當(dāng)rA超過(guò)1.2時(shí)，則同樣不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光。另外，當(dāng)pbgf在高次帶隙中動(dòng)作時(shí)，所述rA優(yōu)選在i.4《rA 《1.8的范圍內(nèi)。當(dāng)所述r/x小于i.4時(shí)，則處于高次帶隙外，不會(huì)進(jìn) 25 行動(dòng)作，另外，當(dāng)r/人超過(guò)i.8時(shí)，則處于高次帶隙之外，不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作。下面，作為本發(fā)明的方式2的PBGF的制造方法的一個(gè)例子，以制 造圖22或圖23所示的本發(fā)明的方式2的PBGF的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。
在本制造方法中，首先，如下這樣制造加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì) 石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成 一列的第一空孔列、和交替地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列 交互地重疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且將5中心的石英棒或中心的石英棒和其外周的1層以上的石英棒置換為毛細(xì) 管而形成纖芯區(qū)域。本制造方法所用的石英制的毛細(xì)管的截面優(yōu)選圓環(huán) 狀，另外，石英棒的截面優(yōu)選外徑與毛細(xì)管相等的圓形。在如圖22所示那樣，制造具有位于光纖橫截面中心的空孔和包圍 它的1層6個(gè)空孔共計(jì)7個(gè)空孔排列成三角柵格狀的纖芯216的PBGF10的情況下，僅將位于加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。另外，在如圖23所示那樣，制造具有位于光纖橫截面的中心的空 孑L、包圍它的第一層(6個(gè))的空孔、第二層(12個(gè))的空孔及第三層 (18個(gè))的空孔共計(jì)37個(gè)空孔排列成三角柵格狀的纖芯的PBGF的情 15況下，僅將位于加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒和其外側(cè)1 層的石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。然后，對(duì)所述加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化來(lái)制作光纖拉 絲用母材。該加熱一體化工序可以使用與以往的使用毛細(xì)管束的PBGF 的制造方法中的加熱一體化相同的裝置及方法來(lái)實(shí)施。另外，所述加入 20石英棒的毛細(xì)管束最好在插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而形 成光纖拉絲用母材。當(dāng)像這樣在將加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的 孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整石英管內(nèi)的壓力或氣體組 成，可以在盡可能不使空孔變形地保持圓形的狀態(tài)下進(jìn)行一體化，因此 是理想的。25 然后，通過(guò)對(duì)如前所述地制作出的光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，得到圖22所示的PBGF或圖23所示的PBGF。該拉絲工序可以使用與以往 的PBGF或除它以外的各種石英玻璃類(lèi)光纖的制造中的拉絲工序相同的 裝置及方法來(lái)實(shí)施。
本例的PBGF由于在包層中具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造， 因此在形成由三角柵格狀的空孔構(gòu)成的纖芯的情況下，可以構(gòu)成為纖芯 邊緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的光學(xué) 特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。 5 另外，由于在石英部分具有將多個(gè)空孔配置成三角柵格狀的纖芯，因此纖芯的空孔間的石英部分起到加強(qiáng)材料的作用，與具有以往的空孔纖芯的PBGF相比，可以提高光纖的機(jī)械強(qiáng)度。另外，本例的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部分置換 為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同，可以簡(jiǎn) io單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此，可以利 用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的PBGF 更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。[實(shí)施例2—1]圖25表示圖24所示的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造。其中，本實(shí)施例 15的周期構(gòu)造的空孔直徑d與空孔的節(jié)距A相等，石英的折射率設(shè)為n= 1.45。圖24中，黑色部分表示石英，白色部分表示空孔。另外，能帶構(gòu) 造是使用平面波展開(kāi)法計(jì)算的(參照S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos， "Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell's equations in planewave basis， ，， Opt. Express， vol.8， no.3， pp.173-190， 202 001.)。圖25中，(3表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)，r= 2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，Q)表示角頻率，c表示光速。另外， 光線表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍的區(qū)域表示在 周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶隙。當(dāng)在光纖 25的包層中使用該周期構(gòu)造、在纖芯中使用空孔時(shí)，在光纖的纖芯中能夠 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光的區(qū)域與光線相鄰，成為存在于其上部的帶隙。該情況下，在 m (二coI72兀c)為0.77 1.10的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.54 1.80中存在第二波導(dǎo)區(qū)域。這里，X表示波長(zhǎng)。
如圖26所示，針對(duì)使用(1/八=1的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，僅將擴(kuò)展三角柵格中心的石英棒置換為毛細(xì)管而制造的PBGF，計(jì)算了纖芯模式的 分散。本實(shí)施例的PBGF具有位于擴(kuò)展三角柵格中心的空孔和包圍它的 第一層(6個(gè))的空孔共計(jì)7個(gè)空孔形成了通常的三角柵格的周期構(gòu)造 5的纖芯(毛細(xì)管纖芯)。圖27表示第一帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，在r從二0.81 1.12的帶 隙內(nèi)，僅存在纖芯模式，不存在表面模式。另外，該情況下的纖芯模式 為單一模式(包括退化模式)。圖28表示此時(shí)的典型的功率分布。另外，圖29是將光纖的介電常 io數(shù)用相同比例尺描繪的圖。如圖所示，本實(shí)施例的PBGF的纖芯模式的 功率在纖芯附近的石英棒上僅極少量地分布，而大部分分布于纖芯內(nèi)。圖30表示本實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)r眾 =1.59 1.83時(shí)，存在纖芯模式，而不存在表面模式。該情況下，纖芯 模式為單一模式(包括退化模式)。另外，纖芯模式的分散與光線交叉， 15 這是由于在纖芯內(nèi)極少量地殘留了石英的緣故。圖31表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布。如圖所示，纖芯模 式的功率在纖芯附近的石英棒上僅極少量地分布，而大部分分布于纖芯 內(nèi)。[實(shí)施例2—2]20 針對(duì)如圖32所示那樣，使用d/A=l的擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，將擴(kuò)展三角柵格中心的石英棒和其外層的石英棒置換為毛細(xì)管而制造的 PBGF，計(jì)算了纖芯模式的分散。本實(shí)施例的PBGF具有位于擴(kuò)展三角 柵格中心的空孔、包圍它的第一層(6個(gè))的空孔、第二層(12個(gè))的 空孔及第三層(18個(gè))的空孔共計(jì)37個(gè)空孔形成了通常的三角柵格的25周期構(gòu)造的纖芯(毛細(xì)管纖芯)。圖33表示第一帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)17^=0.86 1.12時(shí)， 存在纖芯模式l，當(dāng)17^=0.82 1.11時(shí)，存在纖芯模式2，不存在表面 模式。其中，各纖芯模式包括退化模式。 圖34表示此時(shí)的纖芯模式1的典型的功率分布。另外，圖35是將光纖的介電常數(shù)用相同比例尺描繪的圖。如圖所示，纖芯模式1的功率 在纖芯附近的石英棒上僅極少量地分布，而大部分分布于纖芯內(nèi)。另外，圖36表示此時(shí)的纖芯模式2的典型的功率分布。 5 圖37表示第二帶隙內(nèi)的分散。如圖所示，當(dāng)r/X二1.60 1.79時(shí)，存在纖芯模式l，當(dāng)r從二1.58 1.82時(shí)，存在纖芯模式2，而不存在表 面模式。其中，各纖芯模式包括退化模式。圖38和圖39分別表示此時(shí)的纖芯模式1和纖芯模式2的典型的功 率分布。 io [實(shí)施例2 — 3]圖41表示圖40所示的擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造。其中，使本實(shí)施 例的周期構(gòu)造的空孔直徑d=0.94A。該情況下，在r/人為0.76 0.98的 范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.49 1.57內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域。這樣，當(dāng)空孔徑變小時(shí)，可以看出雖然帶隙變窄，但是仍存在。另 15外可以確認(rèn)，與實(shí)施例2—1、 2—2—樣，不產(chǎn)生表面模式，僅存在纖 芯模式。(實(shí)施方式3)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說(shuō)明。圖42是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF300的包層部分所用的擴(kuò) 20展三角柵格(ETL: extended triangular lattice)狀的空孔周期構(gòu)造的一 個(gè)例子的圖，該圖中，符號(hào)320為石英部分，321為六邊形的空孔，322 為第一空孔列，323為第二空孔列。該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造是在光纖橫截面上第一空孔列 322和第二空孔列323交替地重疊了多個(gè)的周期構(gòu)造，其中，所述第一 25空孔列322是多個(gè)六邊形的空孔321隔著隔壁325以第一節(jié)距A排列成 一列的空孔列，所述第二空孔列323是多個(gè)六邊形的空孔321隔著六邊 形的石英部分320以為所述第一節(jié)距A的2倍的第二節(jié)距r (r=2A) 排列的空孔列，且配置成該空孔321與所述第一空孔列322的空孔321 形成三角柵格，以下將該周期構(gòu)造記作六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格或六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造。圖43是表示該六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的單位柵格構(gòu)造的圖。在 該單位柵格中，將相鄰的空孔321的中心間的距離(第一節(jié)距)設(shè)為A， 5 石英部分320的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述第一節(jié)距A相等(cOr二A)。 另外，作為表示柵格的周期性的基本向量的a,、 a2分別相對(duì)于x軸傾斜 30度和-30度，第二節(jié)距r為2A。當(dāng)將該六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造用于PBGF300的包層時(shí)，如 果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)纖芯區(qū)域，則可以在纖芯和包層間設(shè)置空孔層。其結(jié)果是， io 可以避免表面模式，從而可以實(shí)現(xiàn)很寬的傳送頻帶(參照H.K.Kim， J. Shin, S. Fan, M. J. F. Digonnet， and G. S. Kino, "Designing air-core photonic-bandgap fibers free of surface modes," IEEE J. Quant. Electron., vol. 40， no. 5, pp.551-556， 2004.)。另外，本發(fā)明中，通過(guò)采用組合了六邊形的空孔321和六邊形的石 15英部分320的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，可以獲得與如圖44所示 的使用了圓形的空孔310的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造(以下記作 圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造。)不同的光學(xué)特性。圖44是例示圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的圖，另外，圖45是表示 該圓形空孔擴(kuò)展三角柵格的能帶構(gòu)造的曲線圖。圖44所示的周期構(gòu)造 20為如下的構(gòu)造，S卩，空孔直徑d與第一節(jié)距A相等，在圓形空孔擴(kuò)展三 角柵格構(gòu)造之中石英部分310最少。圖44中，黑色部分為石英部分310， 白圈為空孔311。另外，圖45的能帶構(gòu)造是使用<formula>formula see original document page 44</formula> 中所記載的平面波展開(kāi)法計(jì)算的。圖45中，p表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)，r= 2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，(D表示角頻率，c表示光速。另外， 光線表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍的區(qū)域表示在 周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶隙。當(dāng)在光纖 的包層中使用該周期構(gòu)造、在纖芯中使用空孔時(shí)，在光纖的纖芯中能夠 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光的區(qū)域與光線相鄰，成為存在于其上部的帶隙。該情況下，在r/X (=coI727rc)為0.77 1.10的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.54 51.80內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域。這里，、表示波長(zhǎng)。另一方面，圖47表示圖46所示的本發(fā)明的實(shí)施方式3的六邊形空 孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。圖46所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵 格構(gòu)造為如下的周期構(gòu)造，即，在光纖橫截面上六邊形的多個(gè)石英部分 320以一定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分320的間隔為空孔io 321，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng) 度A相等。換言之，圖46所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造例示了 在圖4及圖43所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中使隔壁325的厚 度為cob=0時(shí)的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造。但是，實(shí)際上為了保持 石英部分320，可以有未圖示的斷續(xù)的隔壁或結(jié)合部等。15 在該情況下，如圖47所示，在r/X為0.82 1.30的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.58 2.13內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域，另外，在2.38 3.00 中存在第三波導(dǎo)區(qū)域，與圖44所示的圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造相比， 存在更寬的帶隙。另外，圖48是例示隔壁325的厚度叫與第一節(jié)距A的比例為0.0620 (cob/A=0.06)的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的圖，圖49是表示其能 帶構(gòu)造的曲線圖。在該情況下，在r/人為0.79 1.13的范圍內(nèi)存在第一 波導(dǎo)區(qū)域，在1.60 1.83內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域，存在與使d/A二l的圖 44所示的圓形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造同等的帶隙。本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF在包層中具有所述的六邊形空孔擴(kuò)展25三角柵格構(gòu)造，并且在中心具有空孔纖芯，或多個(gè)六邊形的空孔排列成 三角柵格狀的纖芯324。而且，在本發(fā)明的PBGF中，可以使空孔以外 的石英部分320的材質(zhì)在整個(gè)光纖中都相同，例如優(yōu)選使用純石英 (Si02)等，然而也可以使用添加了氟或氧化鍺等折射率調(diào)整用摻雜劑 的石英玻璃等。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，最好使所述纖芯324的直徑d與節(jié) 距a為0.7a《d《3.3a的關(guān)系、4.7a《d《7.3a的關(guān)系或8.7a《d《 11.3a的關(guān)系。通過(guò)將纖芯324的直徑d設(shè)定在所述范圍內(nèi)，可以提供 5 不具有表面模式的pbgf。另外，當(dāng)如圖48所示，存在包圍空孔的石英隔壁325時(shí)，最好使 隔壁325的厚度(Ob相對(duì)于第一節(jié)距A，處于0.005A《。b《0.2A的范圍。 當(dāng)隔壁325的厚度小于所述范圍時(shí)，則難以維持空孔構(gòu)造。 另外，當(dāng)隔壁325的厚度超過(guò)所述范圍時(shí)，則帶隙變窄。 io 另外，設(shè)于包層中的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造最好在纖芯324的外側(cè)設(shè)置3層以上。當(dāng)設(shè)于包層中的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的層數(shù) 在2層以下時(shí)，則光的封閉不充分，有可能使損耗變大。本發(fā)明的pbgf最好是傳播功率的60%以上、優(yōu)選70%以上、進(jìn) 一步優(yōu)選80%以上集中于纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在 15表面模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述纖芯模式的比例小于60%時(shí)，則由于光會(huì) 向石英中傳播，因此不夠理想。在本發(fā)明的實(shí)施方式3的pbgf中，最好具有在波長(zhǎng)X滿足0.6《rA 《1.5的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述r/x小于0.6時(shí)，則 不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光，另外，當(dāng)r/X超過(guò)1.5時(shí)，則同樣地不會(huì) 20存在帶隙，無(wú)法傳播光。另外，當(dāng)pbgf在高次帶隙中動(dòng)作時(shí)，所述rA優(yōu)選在i.4《rA《2.3的范圍內(nèi)。當(dāng)所述r/人小于1.4時(shí)，則處于高次帶隙外，不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作，另外，當(dāng)rA超過(guò)2.3時(shí)，則處于高次帶隙之外，不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作。25 另外，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足2.2《rA《3.2的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行 說(shuō)明。本例中，對(duì)制造圖50所示的PBGF的情況進(jìn)行說(shuō)明，該P(yáng)BGF
在包層中具有圖48所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并且具備將
中心的石英部分320置換為空孔321的纖芯324 (毛細(xì)管纖芯)。
在本制造方法中，首先，如下這樣制造加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)
石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管排列成一列的第一
5 空孔列、和交替地排列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重
疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且將中央的石 英棒置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。本制造方法所用的毛細(xì)管的 截面優(yōu)選圓環(huán)狀，另外，石英棒的截面優(yōu)選外徑與毛細(xì)管相等的圓形。
而且，在本發(fā)明的實(shí)施方式3的PBGF的制造方法中，所述纖芯區(qū) io 域的形成方法并不限于所述的例子，可以根據(jù)要制造的PBGF的纖芯構(gòu) 造適當(dāng)?shù)刈兏?。例如，在制造圖56所示的PBGF的情況下，將六邊形 空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中心的石英棒和包圍它的6個(gè)石英棒置換為毛細(xì) 管而形成直徑D很大的毛細(xì)管纖芯區(qū)域。另外，在形成空孔纖芯的情況 下，將六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中心的石英棒去掉，或?qū)⒅行牡氖?15英棒和包圍它的1層以上5層以下的毛細(xì)管及石英棒去掉而形成空孔纖 芯區(qū)域。
然后，對(duì)所述加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化來(lái)制作光纖拉 絲用母材。該加熱一體化工序可以使用與以往的使用毛細(xì)管束的PBGF 的制造方法中的加熱一體化相同的裝置及方法來(lái)實(shí)施。 20 另外，所述加入石英棒的毛細(xì)管束最好在插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)
下進(jìn)行一體化而形成光纖拉絲用母材。當(dāng)像這樣在將加入石英棒的毛細(xì) 管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化時(shí)，可以單獨(dú)地調(diào)整毛細(xì)管 周?chē)目臻g內(nèi)和毛細(xì)管內(nèi)部空間的壓力或氣體組成，因此可以將毛細(xì)管 內(nèi)部空間的壓力保持為高于毛細(xì)管周?chē)目臻g的壓力，可以填充毛細(xì)管
25 之間或毛細(xì)管與石英棒間的間隙。通過(guò)在該一體化之時(shí)提高毛細(xì)管內(nèi)部
空間的壓力，可以使毛細(xì)管的空孔的截面形狀接近六邊形。
在將加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)來(lái)進(jìn)行一體化時(shí)，最 好僅將所插入的加入石英棒的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為大
氣壓或其以上的壓力，并使毛細(xì)管內(nèi)部空間以外的空間部分為減壓狀 態(tài)，由此來(lái)進(jìn)行所述一體化。
然后，通過(guò)對(duì)如前所述地制作出的光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，得到
圖50所示的PBGF。該拉絲工序最好在如下?tīng)顟B(tài)下進(jìn)行，即，將毛細(xì)管 5內(nèi)部空間的壓力保持為高于毛細(xì)管周?chē)目臻g的壓力，毛細(xì)管空孔之間 的壓力取得了平衡。利用該壓力調(diào)整，毛細(xì)管的空孔變?yōu)榱呅谓孛妫?并且石英棒的截面也變?yōu)榱呅巍?br> 本例的PBGF由于在包層中具有所述的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu) 造，因此當(dāng)在其中心形成纖芯時(shí)，可以使纖芯邊緣不橫穿體模式地構(gòu)成 io空孔纖芯或毛細(xì)管纖芯，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的 光學(xué)特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。
另外，本例的PBGF的制造方法，由于除了將毛細(xì)管的一部分置換 為石英棒而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相同，可以簡(jiǎn) 單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可以利用 15與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往的PBGF更 為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。 [實(shí)施例3-1]
制造圖50所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中 具有隔壁325的厚度(Ob與第一節(jié)距A的比例為0.06 ((VA二0.06)的
20 六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有將中心的石英部分320置換為空 孔321的纖芯324 (毛細(xì)管纖芯)。圖51是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi) 的分散的曲線圖。圖51中，(3表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向) 的波數(shù)，r二2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，co表示角頻率，c表示 光速。另外，光線表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍
25的區(qū)域表示在周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶 隙。如圖51所示，在r從(二。r/2兀c) 二0.82 1.16的帶隙內(nèi)，僅存在 纖芯模式，不存在表面模式。
圖52是表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布的圖。另外，圖53
是將光纖的介電常數(shù)用與圖50相同的比例尺描繪的圖。如圖所示，本實(shí)施例的纖芯模式的功率在纖芯附近的石英部分320中僅極少量地分 布，而幾乎全部分布于纖芯324內(nèi)。圖54是表示本實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如 5圖所示，當(dāng)r/X=1.64 1.85時(shí)，存在纖芯模式，而不存在表面模式。 該情況下，纖芯模式也為單一模式(包括退化模式)。圖55表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布。如圖所示，纖芯模 式的功率幾乎全部分布于纖芯324內(nèi)。[實(shí)施例3-2]io 制造圖56所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中具有隔壁325的厚度叫與第一節(jié)距A的比例為0.06 (oVA=0.06)的 六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有將中心的石英棒和其外側(cè)的1層 6個(gè)石英部分320置換為空孔321的纖芯324 (毛細(xì)管纖芯)。圖57是 表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如圖所示，在r從二0.84 15 1.11時(shí)，存在纖芯模式l， I7X=0.89 1.16時(shí)，存在纖芯模式2，不存 在表面模式。其中，各纖芯模式包括退化模式。圖58是表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布的圖。另外，圖59 是將光纖的介電常數(shù)用與圖56相同的比例尺描繪的圖。如圖所示，纖 芯模式的功率幾乎全部分布于纖芯324內(nèi)。 20 另外，圖60是表示相同的光纖的纖芯模式2的功率分布的圖。圖61是表示本實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如 圖所示，當(dāng)17X=1.66 1.82時(shí)，存在纖芯模式1，當(dāng)I7X=1,65 1.87 時(shí)，存在纖芯模式2，而不存在表面模式。其中，在各纖芯模式中包括 退化模式。另外，在光線以下的區(qū)域也存在纖芯模式的分散是因?yàn)樵诶w 25芯324內(nèi)作為隔壁殘存有極少量的石英的緣故。圖62是表示此時(shí)的纖芯模式1的典型的功率分布的圖。另外，圖 63是表示此時(shí)的纖芯模式2的典型的功率分布的圖。 [實(shí)施例3-3] 圖65表示圖64所示的隔壁325的厚度C0b與第一節(jié)距A的比例為 0.12 (cob/A=0.12)的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。 在該情況下，在17人=0.81 1.00的范圍內(nèi)存在波導(dǎo)區(qū)域。 這樣，當(dāng)隔壁325變厚時(shí)，帶隙雖然變窄，但是仍然存在。另外， 5當(dāng)與實(shí)施例1、2同樣地形成毛細(xì)管纖芯而制作出PBGF時(shí)，與實(shí)施例1、 2相同，可以確認(rèn)不產(chǎn)生表面模式，僅存在纖芯模式。 (實(shí)施方式4)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4進(jìn)行說(shuō)明。 圖66A、圖66B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF的包層部分所 i()用的擴(kuò)展三角柵格(ETL: extended triangular lattice)狀的空孔周期構(gòu) 造的一個(gè)例子的圖，該圖中，符號(hào)420為石英部分，421為六邊形的空 孑L， 422為第一空孔列，423為第二空孔列，425為隔壁。該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造如圖66A所示，是在光纖橫截面 上第一空孔列422和第二空孔列423交替地重疊了多個(gè)的周期構(gòu)造，其 15中，所述第一空孔列422是多個(gè)六邊形的空孔421隔著隔壁425以第一 節(jié)距A排列成一列的空孔列，所述第二空孔列423是多個(gè)六邊形的空孔 421隔著六邊形的石英部分420以為所述第一節(jié)距A的2倍的第二節(jié)距 r (r=2A)排列的空孔列。在本例示中，六邊形的空孔421并非正六 邊形，而是如下的六邊形，即，與石英部分420相接的2邊短于其它的 20 2邊，并且與石英部分420相接的2邊間的長(zhǎng)度長(zhǎng)于其它的兩邊間的長(zhǎng) 度(A)，以下將該周期構(gòu)造記作六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格或六邊形空孔 擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造。圖66B是表示該六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格的單位柵格構(gòu)造的圖。在 該單位柵格中，石英部分420的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫小于所述第一 25節(jié)距A (cor<A)。另外，作為表示柵格的周期性的基本向量的a,、 a2 分別相對(duì)于x軸傾斜30度和-30度，第二節(jié)距r為2八。在本發(fā)明的實(shí)施方式4中，石英部分420最好小于包括隔壁425的 空孔421。石英部分420的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述第一節(jié)距A 最好為0.4A《co^A的關(guān)系，優(yōu)選0.5A《co^:A的關(guān)系。當(dāng)將該擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造用于PBGF的包層時(shí)，如果 恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)纖芯區(qū)域，則可以在纖芯和包層間設(shè)置空孔層。其結(jié)果是， 可以避免表面模式，從而可以實(shí)現(xiàn)很寬的傳送頻帶(參照H.K.Kim， J.5 Shin, S. Fan, M. J. F. Digonnet， and G. S. Kino, "Designing air-core photonic-bandgap fibers free of surface modes," IEEE J. Quant. Electron., vol. 40， no. 5， pp.551-556， 2004.)。另外，本例示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格通過(guò)使石英部分420小于 空孔421，即通過(guò)形成叫〈A的關(guān)系，可以獲得與叫二A的六邊形空孔io擴(kuò)展三角柵格不同的光學(xué)特性。圖67是作為參考例例示cor=A的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的 圖，另外，圖68是表示其能帶構(gòu)造的曲線圖。其中，圖67是使叫二A 并且隔壁厚度tob = 0的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造。圖67中，六邊 形的黑色部分為石英部分420，白色部分為空孔421。另外，圖68的能15帶構(gòu)造是使用S. G Johnson and J. D. Joannopoulos， "Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell's equations in planewave basis," Opt. Express, vol.8， no.3， pp.l73-190， 2001.中所記載的平面波展開(kāi)法 計(jì)算的。圖68中，(3表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)， r二2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，co表示角頻率，c表示光速。另20夕卜，光線表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍的區(qū)域表 示在周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶隙。當(dāng)在 光纖的包層中使用該周期構(gòu)造、在纖芯中使用空孔時(shí)，在光纖的纖芯中 能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)光的區(qū)域與光線相鄰，成為存在于其上部的帶隙。該情況下， 在r/U二coI72兀c)為0.82 1.30的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.58 252.13中存在第二波導(dǎo)區(qū)域。 這里，X表示波長(zhǎng)。另一方面，圖70表示圖69所示的本發(fā)明的實(shí)施方式4的六邊形空 孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。圖69是表示如下的六邊形空孔擴(kuò)展
三角柵格構(gòu)造的圖，S卩，在光纖橫截面上六邊形的多個(gè)石英部分420以 --定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分420的間隔為空孔421， 使石英部分420的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫小于所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng) 度A (叫/八=0.9)，隔壁厚度Q)b=0。但是，實(shí)際上為了保持石英部分5420，雖然未圖示，然而可以有斷續(xù)的隔壁等。在該情況下，如圖70所示，在r從為0.82 1.45的范圍內(nèi)存在第 一波導(dǎo)區(qū)域，在1.82 2.38的范圍內(nèi)存在第二波導(dǎo)區(qū)域。與cor=A(oVA =1)的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造相比，本例示的六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的帶隙變寬，另外，帶隙的位置上升。由于這io意味著實(shí)現(xiàn)相同的波長(zhǎng)通帶所需的光纖的尺寸很大，因此在制造方面也 是有利的。另外，圖72表示圖71所示的本發(fā)明的實(shí)施方式4的六邊形空孔擴(kuò) 展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。本例示是表示使叫/八=0.8、叫=0的六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的例子。在該情況下，如圖72所示，在r/x 15 為0.90 1.65的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在2.02 2.62的范圍內(nèi)存在 第二波導(dǎo)區(qū)域。與叫/八=1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造 相比，本例示的光纖的帶隙變寬，另外，帶隙的位置上升。在存在包圍空孔421的隔壁425的實(shí)際的光纖中也有相同的傾向。 圖73是作為參考例表示使(VA=1、 tob/A = 0.06的六邊形空孔擴(kuò)展 20三角柵格構(gòu)造的圖，另外，圖74是表示其能帶構(gòu)造的曲線圖。在該情 況下，在r/人為0.79 1.13的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.60 1.83中存在第二波導(dǎo)區(qū)域。另一方面，圖76表示圖75所示的本發(fā)明的實(shí)施方式4的六邊形空 孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。圖75所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵 25 格與圖66A、圖66B相同，在光纖橫截面上多個(gè)第一空孔列422和第二 空孔列423交替地重疊多個(gè)，其中，所述第一空孔列422是多個(gè)六邊形 的空孔421隔著隔壁以第一節(jié)距A排列成一列的空孔列，所述第二空孔 列423是多個(gè)六邊形的空孔隔著六邊形的石英部分420以為第一節(jié)距的 2倍的第二節(jié)距r排列的空孔列，所述石英部分420的相對(duì)的2邊間的 長(zhǎng)度叫小于所述第一節(jié)距A，在本例示中，cor/A=0.9， o>b/A=0.06。在該情況下，在17人為0.86 1.25的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在 1.82 1.94中存在第二波導(dǎo)區(qū)域。與圖7所示的cob=0的理想的光纖相 5同，該光纖與co/A=l的圖73的光纖相比，帶隙變寬，帶隙的位置上 升。另外，圖78表示使石英部分420更小的圖77所示的本發(fā)明的六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。本例示是表示使(VA = 0.8、 cob =0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的例子。在該情況下，在r從為io 0.89 1.33的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域。與cd/A=1的六邊形空孔擴(kuò)展 三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造相比，本例示的光纖的帶隙進(jìn)一步變寬，另外， 帶隙的位置進(jìn)一步上升。另外，圖80表示使石英部分420更小的圖79所示的本發(fā)明的六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造。本例示是表示使叫/八=0.7、 cob15=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的例子。在該情況下，在I7人為 0.97 1.46的范圍內(nèi)存在第一波導(dǎo)區(qū)域，在1.93 2.18的范圍內(nèi)存在第 二波導(dǎo)區(qū)域。與叫/八=1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造的能帶構(gòu)造相 比，本例示的光纖的帶隙進(jìn)一步變寬，另外，帶隙的位置進(jìn)一步上升。 本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF在包層中具有所述的擴(kuò)展三角柵格狀20的空孔周期構(gòu)造，并且在中心具有空孔纖芯，或多個(gè)六邊形的空孔排列 成三角柵格狀的纖芯424。而且，在本發(fā)明的PBGF中，可以使石英部 分420的材質(zhì)在整個(gè)光纖中都相同，例如優(yōu)選使用純石英(Si02)等， 然而，也可以使用添加了氟或氧化鍺等折射率調(diào)整用摻雜劑的石英玻璃25 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)于采用設(shè)置隔壁425的結(jié)構(gòu)的情況而言，該隔壁的厚度(Ob為0.005A《(Ob《0.2A的范圍，另外，C0b優(yōu)選為 0.05A《cOb《0.5A的范圍。在較薄地形成隔壁425的情況下，能夠獲得與圖69及圖71所示的 沒(méi)有隔壁的PBGF相同的光學(xué)特性，帶隙變寬，可以確保很寬的傳送頻帶。另一方面，在比較厚地形成隔壁425的情況下，可以確保非常寬的 傳送頻帶，另外，可以使傳送頻帶向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。另外，在比較厚地 5形成隔壁425的情況下，可以獲得PBGF的制造更為容易的優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，石英部分420的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫優(yōu)選為0.4A《COr〈A的范圍。當(dāng)長(zhǎng)度(Or小于所述范圍時(shí)，則由于帶隙變窄，光纖的動(dòng)作范圍變窄，因此不夠理想。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中，纖芯424的直徑d優(yōu)選設(shè)定為以下 io的(a) (c)的范圍。(A) 0.7A《D《3.3A的范圍(B) 4.7A《D《7.3八的范圍(c) 8.7a《d《11.3a的范圍通過(guò)將纖芯424的直徑d設(shè)定在所述范圍內(nèi)，可以提供不具有表面 15模式的pbgf。通過(guò)減小纖芯424的直徑D，可以使纖芯模式為單模， 另一方面，通過(guò)增大纖芯424的直徑D，可以使纖芯模式為多模。另外，設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造最好在纖芯 424的外側(cè)設(shè)置3層以上。當(dāng)設(shè)于包層中的擴(kuò)展三角柵格的層數(shù)在2層 以下吋，則光的封閉不充分，有可能使損耗變大。 20 本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF最好是傳播功率的60%以上、優(yōu)選70%以上、進(jìn)一步優(yōu)選80%以上集中于纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有 實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述纖芯模式的比例小于60% 時(shí)，則由于光會(huì)向石英中傳播，因此不夠理想。在本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF中，最好具有在波長(zhǎng)人滿足0.6《r/人25《1.7的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。當(dāng)所述r/x小于0.6時(shí)，則不會(huì)存在帶隙，無(wú)法傳播光，另外，當(dāng)r/X超過(guò)1.7時(shí)，則同樣地不會(huì) 存在帶隙，無(wú)法傳播光。另外，當(dāng)pbgf在高次帶隙中動(dòng)作時(shí)，所述r/x優(yōu)選在1.5《r/x 《2.4的范圍內(nèi)。當(dāng)所述rA小于1.5時(shí)，則處于高次帶隙外，不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作，另外，當(dāng)r/x超過(guò)2.4時(shí)，則處于高次帶隙之外，不會(huì)進(jìn)行動(dòng)作。另外，也可以具有在波長(zhǎng)入滿足2.1《r/X《3.5的范圍內(nèi)存在纖芯5模式的光學(xué)特性。另外，也可以具有在波長(zhǎng)X滿足0.7《r/人《2.4的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行 說(shuō)明。在本例中，對(duì)制造圖81所示的PBGF的情況進(jìn)行說(shuō)明，該P(yáng)BGFio在包層中具有圖66A所示的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并且具備僅 將中心的石英部分420置換為空孔421的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。在本制造方法中，首先，如下這樣制造毛細(xì)管束，即，準(zhǔn)備石英制 的毛細(xì)管、壁厚比它更厚的中空石英管，并進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管 排列成一列的第一空孔列、和交替地排列了毛細(xì)管和中空石英管的第二15空孔列交替地重疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀， 并且將中央的中空石英管置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。本制造 方法所用的毛細(xì)管的截面優(yōu)選為圓環(huán)狀，另外，中空石英管的截面優(yōu)選 外徑與毛細(xì)管相等的厚壁的圓環(huán)狀。由于該中空石英管使中空部分塌陷 而形成石英部分，因此其壁厚可以根據(jù)要制造的PBGF的oVA的值適20 當(dāng)?shù)剡x擇。而且，在本發(fā)明的實(shí)施方式4的PBGF的制造方法中，所述纖芯區(qū) 域的形成方法并不僅限于所述的例子，可以根據(jù)要制造的PBGF的纖芯 構(gòu)造適當(dāng)?shù)刈兏＠?，在制造圖95所示的PBGF的情況下，將六邊 形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中心的中空石英管和包圍它的6個(gè)中空石英管 25置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。另外，在形成空孔纖芯的情況下， 最好將六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造中心的中空石英管去掉，或?qū)⒅行?的中空石英管和包圍它的1層以上5層以下的毛細(xì)管及中空石英管去掉 而形成空孔纖芯區(qū)域。
然后，對(duì)所述毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲用母材。在 該加熱一體化工序中，最好在將所述毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài) 進(jìn)行下一體化而形成光纖拉絲用母材。當(dāng)像這樣在將毛細(xì)管束插入石英 管的孔內(nèi)的狀態(tài)下一體化時(shí)，可以單獨(dú)地調(diào)整包括中空石英管內(nèi)部的毛 5 細(xì)管周?chē)目臻g內(nèi)和毛細(xì)管內(nèi)部空間的壓力或氣體組成。在將所述毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)來(lái)進(jìn)行一體化時(shí)，最好在僅將 所插入的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為大氣壓或其以上的壓力， 而將中空石英管的中空部分和毛細(xì)管之間的間隙保持為減壓狀態(tài)的同 時(shí)進(jìn)行加熱，在使中空石英管的中空部分塌陷的同時(shí)，去掉毛細(xì)管之間 10 的間隙，來(lái)實(shí)現(xiàn)一體化。然后，通過(guò)對(duì)如前所述地制作的光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，得到圖81所示的PBGF。該拉絲工序最好在如下的狀態(tài)下進(jìn)行，即，將毛細(xì)管 內(nèi)部空間的壓力保持得高于毛細(xì)管周?chē)目臻g的壓力，毛細(xì)管空孔之間 的壓力取得了平衡。通過(guò)該壓力調(diào)整，毛細(xì)管的空孔的截面變?yōu)榱呅危?5并且石英部分的截面也變?yōu)榱呅?。本例的PBGF由于在包層中具有所述的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu) 造，因此在中央形成空孔纖芯或毛細(xì)管纖芯的情況下，可以構(gòu)成為纖芯 邊緣不橫穿體模式，能夠獲得不產(chǎn)生表面模式而僅存在纖芯模式的光學(xué) 特性，可以拓寬波導(dǎo)頻帶寬度，可以降低傳送損耗。 20 另外，通過(guò)在所述構(gòu)造中使六邊形的石英部分小于六邊形的空孔的節(jié)距八，與石英部分和空孔的節(jié)距A相等的周期構(gòu)造相比，帶隙變寬， 帶隙的位置上升，因此實(shí)現(xiàn)相同的波長(zhǎng)通帶所需的光纖的尺寸變大，制 造更為容易。本例的PBGF的制造方法由于除了將毛細(xì)管的一部分置換為壁厚比 25它更厚的中空石英管而進(jìn)行組合以外，與以往的使用了毛細(xì)管的方法相 同，可以簡(jiǎn)單地制造具有擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造的PBGF，因此可以利用與以往的PBGF相同的方法簡(jiǎn)單并且廉價(jià)地制造具有比以往 的PBGF更為優(yōu)良的光學(xué)特性的PBGF。制造圖81所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中 具有石英部分420的2邊間的長(zhǎng)度叫與節(jié)距A的比例為0.9(叫/A^0.9)、 隔壁425的厚度Wb與節(jié)距八的比例為0.06 (cob/A=0.06)的六邊形空5 孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有將中心的石英部分420置換為空孔421的 纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖82是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的 曲線圖。圖82中，(3表示傳播方向(與周期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)， r二2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，(o表示角頻率，c表示光速。另 夕卜，光線表示光在真空介質(zhì)中傳播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍的區(qū)域表io 示在周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶隙。如圖 82所示，在r/人(二coI72兀c) =0.89 1.30的帶隙內(nèi)，僅存在纖芯模式， 不存在表面模式。另外，該情況下的纖芯模式為單一模式(包括退化模 式)。圖83是表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布的圖。另外，圖84 15是將光纖的介電常數(shù)用與圖81相同的比例尺表示的圖。如圖所示，纖 芯模式的功率在纖芯附近的石英部分420中僅極少量地分布，而幾乎全 部分布于纖芯424內(nèi)。圖85是表示本實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如 圖所示，當(dāng)r/人二1.83 1.96時(shí)，存在纖芯模式，而不存在表面模式。 20該情況下，纖芯模式也為單一模式(包括退化模式)。圖86表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布。如圖所示，纖芯模 式的功率幾乎全部分布于纖芯424內(nèi)。 [實(shí)施例4一2]制造圖87所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中 25具有叫/A二0.8、 cob/A = 0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420置換為空孔421的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖88是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如圖所示，在r從二 0.96 1.40的帶隙內(nèi)，僅存在纖芯模式，不存在表面模式。另外，該情
況下的纖芯模式為單一模式(包括退化模式)。圖89是表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布的圖。另外，圖90 是將光纖的介電常數(shù)用與圖87相同的比例尺表示的圖。如圖所示，纖 芯模式的功率幾乎全部分布于纖芯424內(nèi)。 5 [實(shí)施例4一3]制造圖91所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中 具有co/A二0.7、 cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420置換為空孔421的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖 92是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如圖所示，在r/人二 h) 1.05 1.57的帶隙內(nèi)，僅存在纖芯模式，不存在表面模式。另外，該情 況下的纖芯模式為單一模式(包括退化模式)。圖93是表示此時(shí)的纖芯模式的典型的功率分布的圖。另外，圖94 是將光纖的介電常數(shù)用與圖91相同的比例尺表示的圖。如圖所示，纖 芯模式的功率幾乎全部分布于纖芯424內(nèi)。 15 [實(shí)施例4—4]偉(J造圖95所示的PBGF，研究纖芯模式的分散，該P(yáng)BGF在包層中 具有qVA=0.9、 cob/A=0.06的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420和其外側(cè)的1層6個(gè)石英部分420置換為空孔421 的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖96是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散 20 的曲線圖。如圖所示，當(dāng)r從二0.96 1.26時(shí)，存在纖芯模式l，當(dāng)r/入 二0.92 1.27時(shí)，存在纖芯模式2，不存在表面模式。其中，各纖芯模 式包括退化模式。圖97是表示此時(shí)的纖芯模式1的典型的功率分布的圖。另外，圖 98是將光纖的介電常數(shù)用與圖95相同的比例尺表示的圖。如圖所示， 25纖芯模式的功率幾乎全部分布于纖芯424內(nèi)。另外，圖99是表示本實(shí)施例的PBGF的第一帶隙內(nèi)的纖芯模式2 的典型的功率分布的圖。圖100是表示本實(shí)施例的PBGF的第二帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如 圖所示，當(dāng)m=1.85 2.00時(shí)，存在纖芯模式1，當(dāng)I7X= 1.83 1.97時(shí)，存在纖芯模式2，不存在表面模式。其中，各纖芯模式包括退化模 式。另外，在光線以下的區(qū)域中也存在纖芯模式的分散是因?yàn)樵诶w芯424 內(nèi)作為隔壁極少量地存在有石英的緣故。圖101是表示此時(shí)的纖芯模式1的典型的功率分布的圖。另外，圖 102是表示此時(shí)的纖芯模式2的典型的功率分布的圖。[實(shí)施例4一5]圖104表示圖103所示的叫/A二0.7、 C0b/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展 三角柵格的能帶構(gòu)造。其中，石英的折射率n二1.45。圖103中，黑色 的六邊形部分為石英部分420，白色的六邊形部分為空孔421，劃分空 孔421的實(shí)線為隔壁425。另外，能帶構(gòu)造是使用平面波展開(kāi)法(參照 S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, "Block-iterative frequency-domain methods for Maxwell's equations in planewave basis, ,，Opt. Express, vol.8， no.3， pp.l73-190， 2001.)計(jì)算的。圖104中，P表示傳播方向(與周 期構(gòu)造垂直的方向)的波數(shù)，r二2A表示擴(kuò)展三角柵格的柵格常數(shù)，(0 表示角頻率，c表示光速。另外，光線(n=l)表示光在真空介質(zhì)中傳 播時(shí)的分散曲線，由能帶包圍的區(qū)域表示在周期構(gòu)造截面內(nèi)的哪個(gè)方向 上光都無(wú)法傳播的區(qū)域，即帶隙。當(dāng)在光纖的包層中使用該周期構(gòu)造、在纖芯中使用空孔時(shí)，在光纖 的纖芯中能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)光的區(qū)域與n=l的光線相鄰，成為存在于其上部 的帶隙。該情況下，在I7X (二(oI72兀c)為0.93 1.16的范圍內(nèi)存在波 導(dǎo)區(qū)域。這里，X表示波長(zhǎng)。但是，當(dāng)使用毛細(xì)管纖芯時(shí)，由于纖芯的 透射折射率上升，因此應(yīng)用在電介質(zhì)中傳播的光線來(lái)取代在所述真空介 質(zhì)中傳播的光線。該情況下，纖芯的平均折射率可以用式(1)來(lái)近似。其中，neff、 nain 115 ^分別表示纖芯的平均折射率、空氣的折射率、石
英的折射率，Sair、 Ssi^分別表示空氣在纖芯中所占的面積、石英在纖芯中所占的面積。毛細(xì)管纖芯由于如圖105所示，是將多個(gè)大致正六邊形的空孔421隔著隔壁425配置成三角柵格狀的構(gòu)造，因此各面積可以由式(2)及式(3)給出。3 7 5 L"(A-A) (2)&,,ca=|[A2-(A —A)2] (3)該例子中，neff=1.09。圖104中，如光線(n=1.09)所示，具有毛 細(xì)管纖芯的光纖在I7人為1.12 2.02的范圍內(nèi)存在波導(dǎo)區(qū)域，與空孔纖 芯(空氣纖芯)的情況相比，具有相當(dāng)寬的波導(dǎo)頻帶，并且波長(zhǎng)頻帶向io短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶化，而且也會(huì)在光纖的制造中 減弱對(duì)微細(xì)構(gòu)造的尺寸的限制，S卩，可以使光纖容易制造。本發(fā)明人等制造了端面如圖106及圖107所示的具有毛細(xì)管纖芯的 六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格型PBGF。圖107中，黑色部分為空孔，白色 部分為石英部分。該P(yáng)BGF的A=0.75y m， cor/A=0.7， cob/A=0.1。圖15 108表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散。如圖108所示，在該P(yáng)BGF的 第一帶隙內(nèi)，在r/bl.15 1.91的范圍內(nèi)存在模式1，在17^=1.06 1.74 的范圍內(nèi)存在模式2。該情況下的模式包括退化模式，模式1發(fā)生2次 退化，模式2發(fā)生4次退化。圖109是表示測(cè)定了如前所述地制造的PBGF (長(zhǎng)度lm)的透射特20 性的結(jié)果的曲線圖。圖109中實(shí)線為測(cè)定值，斜線區(qū)域表示利用計(jì)算算 出的頻帶。短波長(zhǎng)側(cè)的兩個(gè)傳送頻帶與高次帶隙對(duì)應(yīng)。波長(zhǎng)1550nm以 上的傳送頻帶與第一帶隙對(duì)應(yīng)。測(cè)定值只到達(dá)大約2150nm是由測(cè)定機(jī) 器的界限造成的。另外，在測(cè)定值的波長(zhǎng)1900nm附近所看到的凹下是 由光纖中的殘存OH基的損耗造成的(P. Kaiser， A. R. Tynes，H. W. Astle，25 A D. Pearson ， W. G. French, R. E. Jaeger ， and A. H. Cherinet， "Spectral losses of unclad vitreous silica and soda-lime-silicate fibers", J. Opt. Soc. Amer.， vol.63， pp.1141-1148， Sept 1973)。圖IIO和圖111分別是表示所述PBGF的模式1和模式2的典型的 功率分布的圖。另外，圖112是表示所述PBGF的介電常數(shù)分布的圖。 5 [實(shí)施例4 — 6]制造圖113所示的PBGF，計(jì)算傳播模式的分散，該P(yáng)BGF在包層 中具有co/A二0.8、 cob/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420和其外側(cè)的1層6個(gè)石英部分420置換為空孔421 的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖114是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散 io 的曲線圖。如圖114所示，在纖芯424為完全的空孔纖芯(空氣纖芯)的情況 下，由于在空氣中傳播的光線(n=l)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式， 因此在r/、=0.90 1.12的范圍內(nèi)存在傳播模式，而在毛細(xì)管纖芯的情 況下，由于在電介質(zhì)中的光線(11=1.09)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式， is 因此在r/X=1.00 1.79的范圍內(nèi)存在傳播模式，傳送頻帶大幅度地變 寬，并且向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。實(shí)際上，在r/X=1.05 1.75的范圍內(nèi)存在 模式l，在17人=1.00 1.58的范圍內(nèi)存在傳播模式2。其中，在各模式 中包括退化模式。圖115是表示此時(shí)的模式1的典型的功率分布的圖。圖116是表示 20 此時(shí)的模式2的典型的功率分布的圖。另外，圖117是將光纖的介電常數(shù)分布用與圖113相同的比例尺表示的圖。[實(shí)施例4一7]制造圖118所示的PBGF，計(jì)算傳播模式的分散，該P(yáng)BGF在包層 25中具有叫/八=0.7、 cob/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420置換為空孔421的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖 119是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如圖119所示，在纖芯424為完全的空孔纖芯(空氣纖芯)的情況
下，由于在空氣中傳播的光線(n=l)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式， 因此在I7X=0.93 1.16的范圍內(nèi)存在傳播模式，而在毛細(xì)管纖芯的情 況下，由于在電介質(zhì)中的光線(n二1.09)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式， 因此在I7X=1.01 1.73的范圍內(nèi)存在傳播模式。在該情況下，由于纖 5芯直徑D小，因此為單一模式。但是，該模式發(fā)生2次退化。這樣，與 空孔纖芯光纖相比，毛細(xì)管纖芯光纖的傳送頻帶大幅度地變寬，并且向 短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。圖120是表示此時(shí)的模式的典型的功率分布的圖。 另外，圖121是將光纖的介電常數(shù)分布用與圖118相同的比例尺表 io 示的圖。[實(shí)施例4一8]制造圖122所示的PBGF，計(jì)算傳播模式的分散，該P(yáng)BGF在包層 中具有叫/八=0.8、 cob/A=0.1的六邊形空孔擴(kuò)展三角柵格構(gòu)造，并具有 將中心的石英部分420置換為空孔421的纖芯424 (毛細(xì)管纖芯)。圖15123是表示該P(yáng)BGF的第一帶隙內(nèi)的分散的曲線圖。如圖123所示，在纖芯424為完全的空孔纖芯(空氣纖芯)的情況 下，由于在空氣中傳播的光線(n二l)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式， 因此在17人=0.90 1.12的范圍內(nèi)存在傳播模式，而在毛細(xì)管纖芯的情 況下，由于在電介質(zhì)中的光線(n二1.09)之上的帶隙內(nèi)可存在傳播模式，20 因此在I7X=0.97 1.56的范圍內(nèi)存在傳播模式。在該情況下，由于纖 芯直徑D小，因此為單一模式。但是，該模式發(fā)生2次退化。這樣，與 空孔纖芯光纖相比，毛細(xì)管纖芯光纖的傳送頻帶大幅度地變寬，并且向 短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。圖124是表示此時(shí)的模式的典型的功率分布的圖。25 另外，圖125是將光纖的介電常數(shù)分布用與圖122相同的比例尺表示的圖。以上，雖然對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，然而本發(fā)明并不 限于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的添
加、省略、置換及其它的變更。本發(fā)明并不由所述的說(shuō)明限定，而僅由 附加的技術(shù)方案的范圍限定。
權(quán)利要求
1. 一種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有第一空孔列和第二空孔列交替地重疊了多個(gè)的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，其中，所述第一空孔列是多個(gè)空孔以第一節(jié)距排列成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)空孔以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距排列的空孔列，且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔形成三角柵格；并且具有空孔纖芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述空孔纖芯在光纖橫截面上呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距八為 0.7A《D《3.3八的關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述空孔纖 芯在光纖橫截面上呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距A為154.7A《D《7.3A的關(guān)系。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述空孔纖 芯在光纖橫截面上呈大致圓形，該空孔纖芯的直徑D與第一節(jié)距A為 8.7A《D《11.3A的關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，其是空孔直 20徑d與所述第一節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓形空孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，設(shè)于所述包 層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在空孔纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以 上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，是傳播功率 25的60%以上集中于空孔纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有僅存在 單一的纖芯模式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波長(zhǎng)人滿足0.7《rA《i.2的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r^2A，A為第一節(jié)距。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波5長(zhǎng)x滿足i.4《r/x《i.8的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A為第一節(jié)距。
11. 一種光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成一列的第一空孔列、和交替地排10 列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且去掉中央的石英棒或中央的石英棒和其周?chē)拿?xì)管及石英棒而形成空孔纖芯區(qū)域；然后，對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲 用母材；15 然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，由此獲得權(quán)利要求1所述的光子帶隙光纖。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，所述毛細(xì)管的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相 等的圓形。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，在將所述加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn) 行一體化而制作光纖拉絲用母材。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，僅將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒去25掉而形成空孔纖芯區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包 圍它的1層以上5層以下的毛細(xì)管及石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍空孔纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。
17. —種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，5 其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有第一空孔列和第二空孔列交替地重 疊了多個(gè)的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，其中，所述第一空孔列是 多個(gè)空孔以第一節(jié)距排列成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)空孔以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距排列的空孔列，且配置成該空孔與 10 所述第一空孔列的空孔形成三角柵格；并且具有多個(gè)空孔以--定的節(jié)距排列成三角柵格狀而構(gòu)成的纖芯。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述纖芯由位于光纖橫截面中心的空孔和包圍它的第一層空孔構(gòu)成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述纖芯 15由位于光纖橫截面的中心的空孔和包圍它的2層以上的空孔構(gòu)成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述空孔 的橫截面是其直徑d與所述第一節(jié)距A滿足0.85A《d《A的關(guān)系的圓 形。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，設(shè)于所述 20包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，是傳播功 率的60%以上集中于纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有僅存 25在單一的纖芯模式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù)為1。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波長(zhǎng)x滿足o.7《rA《i.2的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A為第一節(jié)距。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波長(zhǎng)x滿足i.4《r/x《i.8的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性，其中，r=2A， A為第一節(jié)距。
26. —種光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，5 制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管以第一節(jié)距排列成一列的第一空孔列、和交替地排 列了所述毛細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且使得橫截面的毛 細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且將中心的石英棒或中心的石英棒和 其外周的1層以上的石英棒置換為毛細(xì)管而形成纖芯區(qū)域；io 然后，對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲用母材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲， 由此獲得權(quán)利要求17所述的光子帶隙光纖。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 15于，所述毛細(xì)管的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相等的圓形。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，在將所述加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一 體化而制作光纖拉絲用母材。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，僅將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒用毛細(xì)管 置換而形成纖芯區(qū)域。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，僅將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒和其外側(cè) 1層的石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，僅將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的中心的1個(gè)石英棒和其外側(cè) 2層的石英棒用毛細(xì)管置換而形成纖芯區(qū)域。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀 的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。
33. —種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔， 5其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的周期構(gòu)造六邊形的多個(gè)石英部分以一定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分之間為空孔，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫與所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng)度a相等.并且具有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。
34. —種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔， 其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造第一空孔列和第二空孔列交替地重疊多個(gè)，其中，所述第一空孔 15列是多個(gè)六邊形的空孔隔著隔壁以第一節(jié)距a排成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著六邊形的石英部分以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距r排列的空孔列、且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔形成三角柵格，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度(Or與 所述第一節(jié)距a實(shí)質(zhì)上相等； 20 并且具有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，包圍所述 空孔的石英隔壁的厚度cob為0.005a《《)b《0.2a的范圍。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所 述纖芯的直徑d與節(jié)距a為0.7a《d《3.3a的關(guān)系。
37.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述纖芯的直徑d與節(jié)距a為4.7a《d《7.3a的關(guān)系。
38.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所 述纖芯的直徑d與節(jié)距a為8.7a《d《11.3八的關(guān)系。
39. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，設(shè) 于所述包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。
40. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，是 5傳播功率的60。％以上集中于空孔纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。
41. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有僅存在單一的纖芯模式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù) 為1。
42.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波長(zhǎng)1滿足0.6《I7人《1.5的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
43. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具 有在波長(zhǎng)X滿足1.4《r/人《2.3的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
44. 根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖，其^^征在于，具 15有在波長(zhǎng)人滿足2.2《r/K3.2的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
45. —種光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于， 制作加入石英棒的毛細(xì)管束對(duì)石英制的毛細(xì)管和石英棒進(jìn)行組合，使得多個(gè)毛細(xì)管排列成一列的第一空孔列、和交替地排列了所述毛 細(xì)管和石英棒的第二空孔列交替地重疊，且使得橫截面的毛細(xì)管配置成 20為擴(kuò)展三角柵格狀，并且去掉中央的石英棒或中央的石英棒和其周?chē)?毛細(xì)管及石英棒而形成空孔纖芯區(qū)域，或者將石英棒置換為毛細(xì)管而形 成毛細(xì)管纖芯區(qū)域；然后，在保持毛細(xì)管內(nèi)部空間的壓力高于毛細(xì)管周?chē)目臻g的壓力 的狀態(tài)下，對(duì)該加入石英棒的毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化而制作光纖拉絲25用母材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲，由此獲得權(quán)利要求33或34所述的光子帶隙光纖。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，所述毛細(xì)管的截面為圓環(huán)狀，所述石英棒的截面為外徑與毛細(xì)管相等的圓形。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，在將所述加入石英棒的毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一5體化而制作光纖拉絲用母材。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，僅使插入所述石英管的孔內(nèi)的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為 大氣壓或其以上的壓力，并使毛細(xì)管內(nèi)部空間以外的空間部分為減壓狀 態(tài)，由此來(lái)進(jìn)行所述一體化。
49.根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒去掉 而形成空孔纖芯區(qū)域。
50. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包15圍它的1層以上5層以下的毛細(xì)管及石英棒去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。
51. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒置換 為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。
52. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 20于，將位于所述加入石英棒的毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)石英棒和包圍它的石英棒置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。
53. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，所述加入石英棒的毛細(xì)管束設(shè)置成包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀 的空孔周期構(gòu)造向徑向外側(cè)具有3層以上的石英棒。
54. —種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的周期構(gòu)造六邊形的多個(gè)石英部分以一定的節(jié)距r排列成三角柵格狀，該石英部分之間為空孔，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫小于所述節(jié)距r的一半的長(zhǎng)度八；并且具有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。
55. —種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔， 其特征在于，在光纖橫截面上，在包層中具有如下的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造第一空孔列和第二空孔列交替地重疊多個(gè)，其中，所述第一空孔 列是多個(gè)六邊形的空孔隔著隔壁以第一節(jié)距A排成一列的空孔列，所述 第二空孔列是多個(gè)六邊形的空孔隔著六邊形的石英部分以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距r排列的空孔列，所述石英部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫小于所述第一節(jié)距八；并且具有空孔纖芯或多個(gè)六邊形的空孔排列成三角柵格狀的纖芯。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，包圍所述 空孔的石英隔壁的厚度叫為0.005A《O)b《0.2A的范圍。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，包圍所述 15空孔的石英隔壁的厚度。b為0.05A《(ob《0.5A的范圍。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述石英 部分的相對(duì)的2邊間的長(zhǎng)度叫為0.4A《Q),A的范圍。
59. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其^l征在于，所 述纖芯的直徑D與節(jié)距A為0.7A《D《3.3A的關(guān)系。
60.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所述纖芯的直徑D與節(jié)距A為4.7A《D《7.3A的關(guān)系。
61. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，所 述纖芯的直徑D與節(jié)距A為8.7A《D《11.3A的關(guān)系。
62. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，設(shè) 25于所述包層中的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造在纖芯的外側(cè)設(shè)置3層以上。
63. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，是 傳播功率的60%以上集中于空孔纖芯區(qū)域的纖芯模式，并且具有實(shí)質(zhì)上不存在表面模式的光學(xué)特性。
64.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具 有僅存在單一的纖芯模式的光學(xué)特性，其中，退化的所有模式的模式數(shù) 為1。
65.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具有在波長(zhǎng)人滿足0.6《r/X《1.7的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
66. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具 有在波長(zhǎng)X滿足1.5《r/人《2.4的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
67. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具 io有在波長(zhǎng)人滿足2.1《r/人《3.5的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
68. 根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖，其特征在于，具 有在波長(zhǎng)X滿足0.7《r/X《2.4的范圍內(nèi)存在纖芯模式的光學(xué)特性。
69. —種光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于， 制作毛細(xì)管束使石英制的多個(gè)毛細(xì)管排列成一列的第一空孔列、和交替地排列了所述毛細(xì)管和壁厚比它更厚的中空石英管的第二空孔 列交替地重疊，組合成橫截面的毛細(xì)管配置成為擴(kuò)展三角柵格狀，并且 將中央的中空石英管或中央的中空石英管和其周?chē)拿?xì)管及中空石 英管去掉而形成空孔纖芯區(qū)域，或者將中空石英管置換為毛細(xì)管而形成 毛細(xì)管纖芯區(qū)域；然后，在將毛細(xì)管內(nèi)部空間的壓力保持得較高、將中空石英管內(nèi)部空間的壓力保持得較低的狀態(tài)下，對(duì)該毛細(xì)管束進(jìn)行加熱一體化，制作 中空石英管的內(nèi)部空間塌陷、并且毛細(xì)管的空孔維持為六邊形的光纖拉 絲用母材；然后，對(duì)該光纖拉絲用母材進(jìn)行拉絲， 由此獲得權(quán)利要求54或55所述的光子帶隙光纖。
70. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，所述毛細(xì)管的截面為圓環(huán)狀，所述中空石英管的截面為外徑與毛細(xì) 管相等的厚壁的圓環(huán)狀。
71. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，在將所述毛細(xì)管束插入石英管的孔內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行一體化而制作光 纖拉絲用母材。
72. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 5于，僅使插入所述石英管的孔內(nèi)的毛細(xì)管束中的毛細(xì)管內(nèi)部空間保持為大氣壓或其以上的壓力，并使包括中空石英管的內(nèi)部空間的毛細(xì)管內(nèi)部 空間以外的空間部分為減壓狀態(tài)，由此來(lái)進(jìn)行所述一體化。
73. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管去掉而形成空io 孔纖芯區(qū)域。
74. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管和包圍它的1 層以上5層以下的毛細(xì)管及中空石英管去掉而形成空孔纖芯區(qū)域。
75. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 15于，將位于所述毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。
76. 根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在 于，將位于所述毛細(xì)管束的橫截面中心的1個(gè)中空石英管和包圍它的中 空石英管置換為毛細(xì)管而形成毛細(xì)管纖芯區(qū)域。
77.根據(jù)權(quán)利要求69所述的光子帶隙光纖的制造方法，其特征在于，所述毛細(xì)管束設(shè)置為包圍纖芯區(qū)域的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu) 造向徑向外側(cè)具有3層以上的中空石英管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光子帶隙光纖，在石英部分沿光纖長(zhǎng)度方向設(shè)有多個(gè)空孔，在光纖橫截面上，在包層中具有第一空孔列和第二空孔列交替地重疊了多個(gè)的擴(kuò)展三角柵格狀的空孔周期構(gòu)造，其中，所述第一空孔列是多個(gè)空孔以第一節(jié)距排列成一列的空孔列，所述第二空孔列是多個(gè)空孔以為所述第一節(jié)距的2倍的第二節(jié)距排列的空孔列，且配置成該空孔與所述第一空孔列的空孔形成三角柵格；并且具有空孔纖芯。
文檔編號(hào)G02B6/02GK101210977SQ20061016828
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
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