2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fiber collimator using photonics crystal fiber with alpha-power air hole diameter distribution
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16K06292
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
横田 浩久 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (30272115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 洋 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (20151665)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶ファイバ / 光結合効率 / 空孔径分布 / ファイバコリメータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ファイバ断面の中心付近に複数の空孔を有するフォトニック結晶ファイバ（PCF）において，空孔径を半径方向に変化させた構造とすると，等価屈折率が半径方向に変化してグレーデッドインデックス（GI）型多モード光ファイバとして動作する．最終年度は，半径方向にα乗の空孔径分布を有するPCF（GI-PCF）においてαの値を1より小さくした際の特性について詳細な理論検討を行った．また，通常の単一モード光ファイバ（SMF）用コリメータへのGI-PCF応用，空孔径およびファイバ外径をテーパ化したGI-PCFの特性についても理論検討を行った．
前年度までに，1≦α≦2（線形～2乗分布）であるGI-PCFを通常のPCF用コリメータとして応用できることを理論的に明らかにしてきたが，実際にGI-PCFを作製する際にはファイバ断面内の空孔径の差が小さい，すなわちαの値が小さいことが望ましい．そこで，αが1より小さいGI-PCFをコリメータとして応用した際の特性を理論的に調べ，αが1/2までであれば1≦α≦2の場合と同等の光結合効率が得られることを明らかにした．また，空孔径を小さくすることで光結合効率およびそのファイバ長誤差に対する許容度を向上できることも示した．
GI-PCFを通常のSMF用コリメータとして用いる際，空孔中心間距離と空孔径を適切に選ぶことで高い光結合効率が得られ，ファイバ長誤差への許容度も高くできることが明らかとなった．
GI-PCFにおいて空孔径およびファイバ外径をテーパ化した構造についても検討を行い，モードフィールド径や出力ビーム形状を制御するためのレンズ素子として応用できることを明らかにした．
GI-PCF試作のためのクラッド用石英細管を作製し，母材一体化加工・線引きを行い，GI-PCF試作を行なった．
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