極低損失伝送の実現へ向けた空気コアフォトニックバンドギャップファイバの構造最適化

摘要

6回対称性を持つ空気コアフォトニックバンドギャップファイバ（PBGF：Photonic Bandgap Fiber）において，表面モードがフォトニックバンドギャップげBG：Photonic Bandgap）内に存在し，基本モードと結合を起こすこと，ならびに損失の低減が十分でないことが大きな問題となっている．そこでここでは，表面モード特性がコア半径に依存するにもかかわらず，また，クラッドの構造パラメータを変化させるとPBGの波長帯域が変化するにもかかわらず，表面モードの抑圧条件は，コア半径ならびにクラッドの構造パラメータを変化させた場合にも規格化シリカリング幅T＝0.5と表されることを示す．さらに，ここで得られた表面モード抑圧条件を適用した3回対称性を持つ新しいコア形状を提案し，この構造が6回対称構造19セルコア型よりもコア周囲のシリカ表面粗さによる散乱損失を低減し，かつ6回対称構造37セルコア型よりも基本モードと高次モードとの結合を抑えることができ，3回対称構造27セルコア型PBGFによる極低損失伝送の実現可能性を示す．%The existence of surface modes is the main drawback and the reduction of the fiber losses is not sufficient in 6-fold symmetry air-guiding photonic bandgap fibers (PBGFs). We show that the surface mode free condition is expressed as a normalized silica-ring thickness T = 0.5 for any core size and the cladding structural parameters, regardless the core radius of the silica-ring is one of the main factors of dominating the surface mode's condition, and the fact that the wavelength range of the photonic bandgap (PBG) changes on varying the structural parameters of the cladding. Moreover, we propose a novel type of PBGF, namely 3-fold symmetry 27 cell-core PBGF without surface mode, which exhibits lower scattering losses caused by surface roughness of the silica-ring in comparison to 6-fold symmetry 19 cell-core PBGFs and suppresses the mode coupling between fundamental-like and higher-order modes when compared to 6-fold symmetry 37 cell-core PBGFs.