chromatic dispersion characteristics of micro multiple-core fiber structures

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本計画においては、微小な径の複数コアが径10ミクロン程度の領域に密集して存在する光ファイバ構造の特性解明が目的である。今年度は、n個の円周上配置コア(nコア光ファイバ)の中心に同一のコアを加えたn+1コア光ファイバのベクトルモード電磁界解析を行い、中心コアの有無が伝搬モードの電磁界に及ぼす影響を解析した。さらに、結合光ファイバの電磁界を簡単に解析できる近似解法との比較により、n+1コア構造に対する近似解法の有効性も検証した。まずはn+1コア光ファイバの点整合法電磁界解析の境界条件成立精度の検証を行った。その結果、ひとつのコアの円周境界の半周あたりの整合点数を6程度とすることで、境界条件の相対的平均二乗誤差が0.001程度以下の小さな値となり、nコア光ファイバと同様にベクトルモード電磁界の高精度解析が可能なことがわかった。この解析プログラムとnコア光ファイバの解析プログラムを用いることで、今年度は中心コアの有無が伝搬モードや電磁界に及ぼす影響を解析した。nコア構造に中心コアを加えてn+1コア構造とした場合、nコア構造の基本モードはn+1コア構造においては中心コアに直線偏波成分を持つふたつの基本モードとふたつの高次モードを派生する一方、nコア構造の高次モードは、それとほぼ同一の電磁界を持ち、中心コアに直線偏波成分を持たないn+1コア構造の高次モードが対応することが明らかになった。コア間距離を増大すると、nコア構造の基本モード由来のモードについては、円周上コアが運ぶ電力に対する中心コアが運ぶ電力の比が一定値に収束することが明らかになった。この電力比の平方根は周辺コアの界振幅に対する中心コアの界振幅の比の値に相当するが、コア間距離増大に伴い、分子軌道法と類似の近似解法で求めた振幅比にこの値が収束することから、この近似解法がn+1コア構造の解析にも有効であることが明らかになった。