論文

インターネット加入者の爆発的増加とともに、オフィス・家庭内においても数百Mbit/s以上の高速データ通信の要求が高まってきており、このような、中・短距離通信網に対しても高速光ネットワークインライフを構築する事が望まれている。この高速ネットワークメディアとして世界規模で検討が進められている石英系光ファイバは、コア径が数µm程度であるためにシステム構築に関してのコスト面が大きな問題となっている。これに対して、本稿では、近年注目を集めている大口径、低損失、広帯域ポリマー光ファイバ(POF)の現状と今後の展開についてまとめた。

母材などのフォノンエネルギーは近赤外波長域での蛍光観測、レーザー発振、増幅をする上で大変重要な問題である。本発表では活性物質のリガンドにフォノンエネルギーの低いフッ素を多く含んだものを使用した。またドーパントとよばれる屈折率をつけるものには重水素化されたものを使用した。その結果、低損失なファイバーを作製することに成功し、はじめて時間波形を観測することに成功した。

全フッ素化ポリマー（CYTOP）製光ファイバーのphotosensitivityについて解析した結果、最大1.6%の回折効率を達成した。これは約0.0003の屈折率変化に相当する。これによりCYTOPファイバー中にBraggグレーティングを書き込める可能性を示した。

プラスチック光ファイバ(POF)は、石英系光ファイバの有する低損失・広帯域と銅線の有するハンドリングの容易さを兼ね備えた物理媒体であり、ネットワークの高速化を実現しつつトータルシステムコストの低減が期待される。これまで、GI型POFにより、数Gb/sの高速伝送が可能となることが慶應大学により報告されてきた。さらに近年、新規全フッ素化ポリマー系GI型POFが開発され、その材料分散が石英に比較して小さく、広い波長域において石英系光ファイバを凌ぐ伝送速度を実現できることが明らかとなった。これまで、安価である一方で石英系光ファイバの特性に及ばなかったPOFが、石英系光ファイバを凌駕する特性を有しうることを明らかにしたものである。本稿では、オフィス・家庭内のネットワークの高速化をも可能にするGI型POFの現状と動向について述べる。

プラスチック光ファイバ(POF)は、石英系光ファイバの有する低損失・広帯域と銅線の有するハンドリングの容易さを兼ね備えた物理媒体であり、ネットワークの高速化を実現しつつトータルシステムコストの低減が期待される。これまで、GI型POFにより、数Gb/sの高速伝送が可能となることが慶應大学により報告されてきた。さらに近年、新規全フッ素化ポリマー系GI型POFが開発され、その材料分散が石英に比較して小さく、広い波長域において石英系光ファイバを凌ぐ伝送速度を実現できることが明らかとなった。これまで、安価である一方で石英系光ファイバの特性に及ばなかったPOFが、石英系光ファイバを凌駕する特性を有しうることを明らかにしたものである。本稿では、オフィス・家庭内のネットワークの高速化をも可能にするGI型POFの現状と動向について述べる。

GI型POFの現状として、石英系に匹敵する伝送損失の可能性が明らかにされ、また全フッ素化ポリマーにより低材料分散化され高速化が実現していることを紹介。今後として、基礎的な研究を深めることで、さらなる低損失化の実現を見込めることについて述べた。

高速通信を可能にするPOFを構成する材料として従来から用いられているPMMAのみでなくフッ素置換された新たな材料が開発され、極めて高速な通信がPOFにより可能となることを明らかにした。

GI型POFの屈折率分布の耐熱性を向上するためのドーパントの最適化方法、さらには伝送損失の耐熱性に与えるドーパントの影響を報告した。

５種の有機色素を添加したGI型ポリマー光ファイバーを作製し、レーザー発振を観測した。レーザー発振特性として発振傾き効率、耐光性を明らかにした。

光と高分子物質の相互作用という視点の下に原子レベルからマクロな不均一構造に至るまで光学ポリマーにおける光作用の基礎原理とその応用につき紹介する。

GI型POFを用いた情報家電インターフェースの国際標準化動向や、PFポリマー系GI型POFのLAN導入実施例など最近のPOFによる高速通信関連技術に関してを紹介した。

フォノンエネルギーの高い有機媒体中ではNdなどの近赤外波長域での蛍光は観測されていなかった。しかし、本研究ではフォノンエネルギーの低い媒体、活性物質を用いることで初めてアクリルポリマー中で近赤外波長域の蛍光を観測することに成功した。

マルチモード型ファイバの広伝送帯域化を促進する要因の一つとして、特に石英系ファイバの場合にモードカップリングがこれまで考えられてきた。これに対してGI型POF中においてはモードカップリングの影響は極めて小さく、伝送帯域特性に対して、モード依存性損失が多大な影響を及ぼすことを初めて明らかにした。

PMMA系GI型POFのドーパント分子に対して詳細な温度特性の検討を行い、Tg低下を抑制することの出来るドーパントを見出すことで、伝送帯域特性の耐熱性に優れるGI型POFの作製が可能となったことを報告した。

これまで、慶應大学で研究を続けてきたPMMA系GI型POFの低伝送損失特性、広伝送帯域特性（伝搬モード特性）に加えて、高温、高湿下での伝送特性の経時変化が全くないという優れた信頼性について解説した。

分子内に全く水素原子を含まない全フッ素化ポリマーは、屈折率の波長依存性が極めて小さい低材料分散性を有していることから、石英系光ファイバが伝送することの出来ない世界最高速の伝送を可能にするのはポリマー光ファイバであることを紹介した。

GI型ポリマー光ファイバーレーザーがロッド型レーザーより、発振効率、耐光性の点で著しく優れていることを明らかにした。

ポリマー光ファイバー増幅器とポリマー光ファイバーレーザーの構成、作製方法、増幅・発信特性について解説した。

本質的に低損失となる全フッ素化ポリマーの材料分散特性を詳細に解析し、全フッ素化ポリマー系ＧＩ型ＰＯＦは石英系の光ファイバを越える高速伝送が可能であることを明らかにした。

インターネット、デジタル家電製品の普及により、これまでのオフィス内のみならず、高速ホームネットワークの必要性が高まってきている。これら、ホームネットワーク、オフィスネットワーク等、システムの低価格性が期待されるネットワークにおいて実用化が期待される、大口径、低損失、広帯域屈折率分布(GI)型ポリマー光ファイバー(POF)に関して、現状並びにこれから期待される展開について述べる。これまで、石英系材料の低価格代替と見なされてきたポリマーであるが、材料固有の分散要因の詳細な検討により、従来の石英材料よりも低材料分散性を有し、石英系ファイバー以上の広帯域POFの作製が可能であることが明らかとなった。今後のこれら新規高性能POFの可能性と将来展望について述べる。