フォトニック結晶ファイバの基本特性 : ホーリーファイバとフォトニックバンドギャップファイバ(MW・OPE・MWP企画セッション「超精密周期構造がもたらす新機能の発現-マイクロ波・フォトニック結晶とメタマテリアルの開発現状と今後の展開-」) Fundamental Properties of Photonic Crystal Fibers : Holey Fibers and Photonic Band-Gap Fibers

フォトニック結晶ファイバ(PCF)は,その導波原理の違いから,ホーリーファイバ(HF)とフォトニックバンドギャップファイバ(PBGF)とに大別される.ここでは,これらのPCFの基本的な特性,具体的には,しゃ断波長,分散,モードフィールド径,接続損失,漏れ損失などについて述べる.こうした特性を理論的に評価する方法として,等価屈折率法と有限要素法を導入している.HFの基本的な特性は,適切な等価屈折率モデルを用いると,従来の光ファイバの理論の枠組みでほとんど説明できることを明らかにしている.また,有限要素法に基づく精密計算によって,PBGFの特異な分散ならびに損失特性に関する実験結果を理論的に説明することに成功している.

Fundamental properties of photonic crystal fibers (PCFs), such as holey fibers (HFs) and photonic band-gap fibers (PBGFS), are reviewed, focusing on the cutoff wavelength, dispersion parameter, mode field diameter, splice loss, confinement loss, and so on. To model PCFs, an effective-index approach based on a very simple scalar model and a more rigorous full-vector FEM are introduced. It is confirmed that with the effective-index model, various unique properties of HFS could be qualitatively understood within the framework of classical fiber theories. Of course, to model PCFS accurately, it is crucial to use a full-vector model. Here, using the FEM based on a complete vector model, we will study the dispersion and leakage properties of PBGFs and find that the surface modes have a strong impact on these properties.