CN103189767A - 光纤、光传输路以及光纤的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤、光传输路以及光纤的制造方法。在具备折射率分布是α次方分布的内侧纤芯（111）、包围内侧纤芯（111）的外侧纤芯（112）、以及包围外侧纤芯（112）的包层（12）的光纤（1）中，将外侧纤芯（112）与（包层12）的折射率差相对于内侧纤芯（111）的中心部与包层（12）的折射率差之比设为Rd，将Rd设定为0.15以上。

Description

光纤、光传输路以及光纤的制造方法

技术领域

本发明涉及双模光纤。还涉及包含这样的光纤的光传输路。另外，还涉及这样的光纤的制造方法。

背景技术

在光信息通信中，伴随通信量的增加，作为传输介质的光纤被要求的传输容量也不断增加。特别是，在基于WDM（波分复用）方式的长距离传输用光纤中，这样的要求尤为突出。预想今后也会一直探索通信量的增加，传输容量的增加成为光纤的紧迫的课题。

为了使光纤的传输容量增加，需要提高向光纤输入的信号光的功率。然而，若提高向光纤输入的信号光的功率，则纤芯中的功率密度增加，结果，会产生非线性光学效应显著化、发生光纤熔断这样的问题。因此，为了提高向光纤输入的信号光的功率，使光纤的传输容量增加，需要通过扩大纤芯有效截面积来避免这些问题。

作为扩大了纤芯有效截面积的光纤，公知有专利文献1～2中所记载的光纤等。

专利文献1中记载有在具有凹陷型折射率分布的单模光纤中，将纤芯有效截面积扩大到120μm²以上的技术。另外，专利文献2中记载有在具有由第1纤芯层（高折射率）、第2纤芯层（低折射率）以及第3纤芯层（中折射率）构成的纤芯的光纤中，将纤芯有效截面积扩大到130μm²以上的技术。这些单模光纤不存在模式色散，这一点也有利于大容量化。

专利文献1：日本国公开专利公报“特开2003－262752号公报”（2003年9月19日公开）

专利文献2：日本国公开专利公报“特开2004－12685号公报”（2004年1月15日公开）

在专利文献1～2所记载的那样的单模光纤中，纤芯的半径存在理论极限，无法使纤芯的半径大于该理论极限。因此，存在无法使纤芯有效截面积足够大，无法充分地应对大容量化的要求这样的问题。

关于该问题，更详细的说明如下所述。即、在单模光纤中，为了使二次模（LP11）截止，需要满足（1）式。

【数学式1】

$V=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{an}1\sqrt{2\left(\frac{{n1}^2-{n2}^2}{{2n1}^2}\right)}\≤2.405\·\·\·\left(1\right)$

这里，V表示归一化频率，λ表示波长，a表示纤芯的半径，n1表示纤芯的折射率，n2表示包层的折射率。若按照满足（1）式的方式设定纤芯半径a、折射率n1、折射率n2，则仅基模（LP01）被传送，因此能够实现无模式色散的单模。

然而，为了满足（1）式，无法自由地扩大纤芯的半径a。因此，无法自由地扩大纤芯有效截面积。此外，若减小纤芯的折射率n1，则能够增大纤芯的半径a，但若使纤芯的折射率n1变大，则又会产生弯曲损耗变大这样的问题。因此，在根据规格等要求对弯曲损耗设定上限值的情况下，纤芯的半径a不能摆脱（1）式的制约。

另一方面，在多模光纤中，纤芯的半径不受（1）式的制约。因此，能够实现比单模光纤大的纤芯有效截面积。然而，在多模光纤中，不能避免模式色散的产生。模式色散使与传输距离成正比的传输容量的降低得以产生。因此，为了实现耐长距离传输的大容量的多模光纤，抑制模式色散变得较重要。

双模光纤是仅传送基模以及二次模的最容易抑制模式色散的多模光纤。然而，并不明确为了使三次模截止，并且使模式色散最小化，将规定双模光纤的构造的各种参数设定为怎样的值即可，目前还未实现耐长距离传输的双模光纤。

发明内容

本发明鉴于上述的问题而做出，其目的在于实现一种降低模式色散的双模光纤。另外，本发明的进一步的目的在于实现除了降低了模式色散以外，纤芯有效截面积大、弯曲损耗小的光纤。

为了解决上述课题，本发明的光纤的特征在于，具备折射率分布是α次方分布内侧纤芯、包围该内侧纤芯的外侧纤芯、以及包围该外侧纤芯的包层，将上述外侧纤芯与上述包层的相对折射率差、相对于上述内侧纤芯的中心部与上述包层的相对折射率差之比设为Rd，该Rd为0.15以上。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够实现同时满足了三次模截止条件以及低模式色散条件的光纤。

这里，三次模截止条件是指，为了使入射到光纤的入射光中的3次以上的模式截止而配置规定光纤的构造的参数的条件，即、为了使光纤作为双模光纤发挥功能而配置规定光纤的构造的参数的条件。另外，低模式色散条件是指，为了将模式色散Δτ设为－5ps／km以上、＋20ps／km以下，配置规定光纤的构造的参数的条件。

为了解决上述课题，本发明的光传输路的特征在于，包含上述光纤、以及具有与上述光纤相反符号的模式色散的模式色散补偿用光纤。

根据上述构成，与仅使用上述光纤来构成光传输路的情况相比，能够实现模式色散更小的光传输路。

为了解决上述课题，本发明的光纤的制造方法是具备折射率分布是α次方分布的内侧纤芯、包围该内侧纤芯的外侧纤芯、以及包围该外侧纤芯的包层的光纤的制造方法，该光纤的制造方法的特征在于包含，按照将上述外侧纤芯与上述包层的相对折射率差、相对于上述内侧纤芯的中心部与上述包层的相对折射率差之比设为Rd，且该Rd成为0.15以上的方式，设定上述内侧纤芯、上述外侧纤芯以及上述包层的折射率的步骤。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够制造同时满足了三次模截止条件以及低模式色散条件的光纤。

根据本发明，通过适当地设定参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够实现同时满足了三次模截止条件以及低模式色散条件的光纤。即、能够实现降低了模式色散的双模光纤。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的光纤的构造的图。（a）是该光纤的截面图以及侧面图，（b）是表示该光纤的折射率分布的曲线图。

图2是表示对于图1所示的光纤，将Rd设定为0.1、0.15、0.2、0.3、0.4时得到的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。

图3是表示对于图1所示的光纤，纤芯有效截面积Aeff与Rd的关系（虚线）、以及弯曲损耗与Rd的关系（实线）的曲线图。

图4（a）是表示对于图1所示的光纤，在Rd是0.23的情况下，将Ra设定为0.76、0.80、0.82、0.90、0.94时得到的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。图4（b）是表示对于图1所示的光纤，在Rd是0.15的情况下，将Ra设定为0.78、0.80、0.82、0.84、0.90时得到的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。

图5是表示对于图1所示的光纤，纤芯有效截面积Aeff与Ra的关系（虚线）、以及弯曲损耗与Ra的关系（实线）的曲线图。

图6是表示对于图1所示的光纤，将纤芯Δ设定为0.3％、0.33％、0.35％、0.4％时得到的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。

图7是表示对于图1所示的光纤，弯曲损耗与纤芯Δ的关系的曲线图。

图8是表示对于图1所示的光纤，纤芯有效截面积Aeff与纤芯Δ的关系的曲线图。

图9是表示在参数Rd、Ra、Δ延展的参数空间P中，满足了三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件、以及低弯曲损耗条件的区域V的曲线图。

图10是表示包含了图1所示的光纤的光传输路的构成例的图。

具体实施方式

〔光纤的构造〕

参照图1对本实施方式的光纤1的构造进行说明。图1（a）是光纤1的侧面图以及截面图，图1（b）是表示光纤1的折射率分布的图。此外，图1（b）所示的折射率分布是在图1（a）所示的光纤1中，与中心轴L（参照图1（a））正交的直线上的折射率分布。

如图1（a）所示，光纤1是以石英玻璃为主成分的圆柱状的构造体，由具有圆形（半径a）形状的剖面的纤芯11、具有包围纤芯11的圆环（内周半径a，外周半径b）状的剖面的包层12构成。根据折射率分布的不同，纤芯11进一步被分为具有圆盘（半径r1）状的剖面的内侧纤芯111、具有包围内侧纤芯111的圆环（内周半径r1，外周半径r1＋r2）状的剖面的外侧纤芯112。该剖面构造在与中心轴L正交的各剖面中是相同的。此外，外侧纤芯112也被称为“沟道”。

如图1（b）所示，内侧纤芯111的折射率分布是α次方分布（更具体而言是平方分布），在中心轴L上取最大值n1。这里，α次方分布是指，将内侧纤芯111的中心部与外侧纤芯112的相对折射率差作为δ，将距中心轴L的距离为r的点的折射率n（r）表示为n（r）＝n1［1－2δ（r／a）^α］^1/2的折射率分布。另一方面，外侧纤芯112的折射率n1’如图1（b）所示那样是恒定的。另外，包层12的折射率n2也如图1（b）所示那样是恒定的。内侧纤芯111的最大折射率n1、外侧纤芯112的折射率n1’与包层12的折射率n2之间具有n1’＜n2＜n1这样的关系。这样的折射率分布能够通过下述公知的方法来实现，例如，通过Ge（锗）的添加来局部地提高折射率，或通过F（氟）的添加来局部地降低折射率。

此外，在图1（b）中，Δ＋表示内侧纤芯111的中心部与包层12的相对折射率差[（n1²-n2²）／2n1²]×100［％］，Δ－表示外侧纤芯112与包层12的相对折射率差[（n1’²-n2²）／2n1’²]×100［％］。

在以下的说明中，作为规定光纤1的构造的参数，主要使用Δ、Rd、Ra。这里，Δ表示上述的相对折射率差Δ＋本身，Rd表示相对折射率差Δ－相对于相对折射率差Δ＋的比Δ－／Δ＋，Ra表示内侧纤芯111的半径r1相对于纤芯11的半径a的比r1／a。若使用参数Rd，则折射率差Δ－得以表示为Δ－＝Δ＋×Rd。另外，若使用参数Ra，则内侧纤芯111的半径r1得以表示为r1＝Ra×a，外侧纤芯112的厚度r2得以表示为r2＝（1－Ra）×a。以下也将相对折射率差Δ称为“纤芯Δ”。

另外，在以下的说明中，使用等效V值T作为表示光纤1的传送特性的指标。等效V值T根据T＝∫［n²（r）－n²（∞）k］^1/2dr（积分范围为0至∞）来定义，与归一化频率V之间具有（2）式所示的关系。在等效V值T的定义式中，n（r）表示距中心轴L的距离是r的点处的折射率，k表示入射到光纤1的光（以下记载为“入射光”）的波数。（2）式中的A是被称为形状常数的常数。

数学式2

$T=\frac{V}{A}=\frac{\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{an}1\sqrt{2\left(\frac{{n1}^2-{n2}^2}{{2n1}^2}\right)}}{A}\·\·\·\left(2\right)$

在具有图1（b）所示的折射率分布的光纤1中，在该等效V值T是4.4以下时，三次模（LP21）被截止。即，在该等效V值T是4.4以下时，光纤1作为TMF（双模光纤）发挥功能。此外，该三次模截止条件（等效V值T是4.4以下）是发明者通过数值实验的结果而发现的条件。

一言以蔽之，本实施方式的光纤1是按照（1）满足三次模截止条件、（2）模式色散Δτ小、（3）纤芯有效截面积Aeff大、并且（4）弯曲损耗小的方式，对上述的参数a、Δ、Rd、Ra进行了最佳化的光纤。更具体而言，在将入射光的波长λ设为1.55μm时，是按照（1）满足三次模截止条件，（2）模式色散Δτ是－5ps／km以上、＋20ps／km以下（ps是“皮秒”），（3）LP01的纤芯有效截面积Aeff为150μm²以上，并且（4）与LP11相关的R＝40mm的弯曲损耗为1.0×10^－2dB／km以下的方式，对上述的参数a、Δ、Rd、Ra进行设定的光纤。此外，在以下的说明中，将条件（2）记载为“低模式色散条件”，将条件（3）记载为“大的纤芯有效截面积条件”，将条件（4）记载为“低弯曲损耗条件”。

〔Rd的设定〕

接下来，参照图2～图3，对Rd的设定进行说明。以下主要对满足上述的4个条件（1）～（4）的Rd的范围进行研究。

图2是表示将Rd设定为0.1、0.15、0.2、0.3、0.4时的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定为1.55μm、将Ra固定为0.80、将纤芯Δ固定为0.35％的基础上，通过一边改变纤芯半径a，一边计算等效V值T与模式色散Δτ而得到的。

从图2中可以读取到以下的信息。即，在Rd＝0.1的情况下，模式色散Δτ为－5ps／km以上且＋20ps／km以下的T的范围包含于T＞4.4的区域中。换句话说，在Rd＝0.1的情况下，不能兼得低模式色散条件与三次模截止条件。另一方面，在Rd＝0.15、0.2、0、3、0.4的情况下，模式色散Δτ为－5ps／km以上且＋20ps／km以下的T的范围包含于T≤4.4的区域中。即，能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

随着Rd的减少满足低模式色散条件的等效V值T单调地增加，并且，在Rd＝0.15的情况下，满足低模式色散条件的等效V值T大致为4.4，因此可知，相对于在Rd为0.15以上的情况下能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件，而在Rd比0.15小的情况下，不能兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

根据图2所示的曲线图得到以下的结论。即，在光纤1中优选将Rd设定为0.15以上。这是因为，由此能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

图3是表示纤芯有效截面积Aeff与Rd的关系（虚线），以及弯曲损耗与Rd的关系（实线）的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定于1.55μm、将Ra固定于0.80、将纤芯Δ固定于0.35％的基础上，通过计算针对各Rd的纤芯有效截面积Aeff以及弯曲损耗而得到的。此时，纤芯半径a被设定为对于各Rd，满足低模式色散条件。

此外，在图3中，弯曲损耗相对于Rd表示正的相关是因为以满足低模式色散条件的方式设定了纤芯半径a（在将纤芯半径a设定为恒定时，弯曲损耗相对于Rd表示负的相关）。换句话说，是因为Rd变得越小，则满足低模式色散条件的纤芯半径a（与等效V值T成正比例）越大（参照图2），其结果弯曲损耗变小。

根据图3可以读出以下的信息。即，若Rd为0.25以下，则纤芯有效截面积Aeff为150μm²以上，满足大的纤芯有效截面积条件。另外，若Rd为0.23以下，则R＝40mm的弯曲损耗为1.0×10^－2dB／km以下，进而，满足低弯曲损耗条件。

根据图3所示的曲线图能够得到以下的结论。即，在光纤1中，优选将Rd设定为0.25以下。这是因为，由此能够满足大的纤芯有效截面积条件。另外，在光纤1中，优选将Rd设定为0.23以下。这是因为，由此能够同时满足大的纤芯有效截面积条件与低弯曲损耗条件。

基于以上的见解，在本实施方式的光纤1中，作为最佳的方式，将Rd设定为0.15以上且0.23以下。由此，能够满足上述4个条件的全部，即满足三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件以及低弯曲损耗条件。但是，也可将Rd设定为0.15以上且0.25以下。此时，能够满足上述4个条件中的除了低弯曲损耗条件的3个条件。

〔Ra的设定〕

接下来，参照图4～图5对Ra的设定进行说明。以下主要对在将Rd设定为0.15以上且0.23以下时，满足上述4个条件的Ra的范围进行研究。

图4（a）是表示将Ra设为0.76、0.80、0.82、0.90、0.94时的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定于1.55μm、将Rd固定于0.23、将纤芯Δ固定于0.35％的基础上，通过一边改变纤芯半径a，一边计算等效V值T与模式色散Δτ而得到的。

根据图4（a）可以读出以下的信息。即，在Ra＝0.76、0.80、0.82、0.90、0.94的任一个的情况下，模式色散Δτ为－5ps／km以上且＋20ps／km以下的T的范围都包含于T≤4.4的区域中。即，能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

随着Ra的增加，满足低模式色散条件的等效V值T单调地增加，并且，在Ra＝0.94的情况下满足低模式色散条件的等效V值T大致为4.4，因此可知，相对于在Ra为0.94以下的情况下能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件，而在Ra比0.94大的情况下，不能兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

根据图4（a）所示的曲线图能够得到以下的结论。即，在光纤1中，在将Rd设定为0.23的情况下，优选将Ra设定为0.94以下。这是因为，由此能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

图4（b）是表示将Ra设为0.78、0.80、0.82、0.84、0.90时的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定于1.55μm、将Rd固定于0.15、将纤芯Δ固定于0.35％的基础上，通过一边改变纤芯半径a，一边计算等效V值T与模式色散Δτ而得到的。根据图4（b）可知，相对于在Ra为0.8以下的情况下，能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件，而在Ra比0.8大的情况下，不能兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

即，在光纤1中，在将Rd设为0.15的情况下，优选将Ra设定为0.8以下。这是因为，由此能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。若将Ra设定为0.8以下，则即使在将Rd设为0.15的情况下，将Rd设定为0.23的情况下，以及将Rd设定为0.15与0.23之间的值的情况下，也能够兼得低模式色散条件与三次模截止条件。

图5是表示纤芯有效截面积Aeff与Ra的关系（虚线），以及弯曲损耗与Ra的关系（实线）的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定为1.55μm、将Rd固定为0.15以及0.23、将纤芯Δ固定为0.35％的基础上，通过计算针对各Ra的纤芯有效截面积Aeff以及弯曲损耗而得到的。此时，纤芯半径a被设定为对于各Ra满足低模式色散条件。

此外，在图5中，弯曲损耗相对于Ra表示负的相关是因为以满足低模式色散条件的方式设定了纤芯半径a（在将纤芯半径a设为恒定时，弯曲损耗相对于Ra表示正的相关）。换句话说，是因为Ra变得越大，则满足低模式色散条件的纤芯半径a（与等效V值T成正比例）越大（参照图2），结果，弯曲损耗变小。

从图5中可以读出以下信息。即，在Rd为0.23的情况下，若Ra为0.77以上，则纤芯有效截面积Aeff为150μm²以上，满足大的纤芯有效截面积条件。另外，在Rd为0.23的情况下，若Ra为0.78以上，则R＝40mm的弯曲损耗为1.0×10^－2dB／km以下，进而满足低弯曲损耗条件。

此外，在Rd为0.15的情况下，即使使Ra降低到0.70，也满足大的纤芯有效截面积条件。因此，若如上述那样将Ra设为0.77以上，则即使在将Rd设为0.15的情况、将Rd设定为0.23的情况、以及将Rd设定为0.15与0.23之间的值的情况下，也满足大的纤芯有效截面积条件。

另外，在Rd为0.15的情况下，即使使Ra降低到0.72，也满足低弯曲损耗条件（可知若对曲线图进行外推，则实际上即使使Ra降低到0.70，也满足低弯曲损耗条件）。因此，如上述那样将Ra设定为0.78以上，则即使在将Rd设定为0.15的情况下，将Rd设定为0.23的情况下，以及将Rd设定为0.15与0.23之间的情况下，也满足低弯曲损耗条件。

基于以上的见解，在本实施方式的光纤1中，作为最佳的方式，将Ra设定为0.78以上，0.80以下。由此，在将Rd设为0.15以上，0.23以下的任意值时，能够满足上述4个条件的全部，即满足三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件以及低弯曲损耗条件。

此外，也可将Ra设定为0.78以上，0.94以下。此时，至少在将Rd设定为0.23时，能够满足上述4个条件的全部。另外，也可将Ra设定为0.77以上，0.94以下。此时，至少在将Rd设定为0.23时，能够满足上述4个条件中的除了低弯曲损耗条件的3个条件。

另外，也可将Ra设定为0.72以上，0.8以下。此时，至少在将Rd设定为0.15时，能够满足上述4个条件的全部。另外，也可将Ra设定为0.7以上，0.8以下。此时，至少在将Rd设定为0.15时，能够满足上述4个条件中的除了低弯曲损耗条件的3个条件（实际上能够满足上述4个条件的全部）。

〔纤芯Δ的设定〕

参照图6～图8，对纤芯Δ的设定进行说明。以下主要对在将Rd设定为0.15以上，0.23以下，另外将Ra设定为0.78以上，0.80以下时，满足上述4个条件的纤芯Δ的范围进行研究。

图6是表示将纤芯Δ设为0.3％、0.33％、0.35％、0.4％时的等效V值T与模式色散Δτ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定为1.55μm、将Rd固定为0.15、将Ra固定为0.8的基础上，通过一边改变纤芯半径a，一边计算等效V值T与模式色散Δτ而得到的。

根据图6可以读出以下的信息。即，即使使纤芯Δ的值变动，等效V值T与模式色散Δτ的关系也大致不变。因此，若将Rd设定为0.15以上，0.23以下，另外，将Ra设定为0.78以上，0.80以下，则与纤芯Δ的值无关，能够使低模式色散条件与三次模截止条件都成立。

图7是表示弯曲损耗与纤芯Δ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定于1.55μm，将Rd分别固定于0.15、0.20、0.23，将Ra分别固定于0.78、0.80的基础上，通过计算针对各纤芯Δ的弯曲损耗而得到的。此时，以满足低模式色散条件的方式决定纤芯半径a。

关于Ra与Rd的各个组合，请看表1中的满足低弯曲损耗条件的纤芯Δ的范围。可知，若将纤芯Δ设定为0.35％以上，则Ra与Rd的全部组合都满足低弯曲损耗条件。

[表1]

图8是表示纤芯有效截面积Aeff与纤芯Δ的关系的曲线图。这些曲线图是在将入射光的波长λ固定于1.55μm，将Rd分别固定于0.15、0.20、0.23，将Ra分别固定于0.78、0.80的基础上，通过计算针对各纤芯Δ的纤芯有效截面积Aeff而得到的。此时，以满足低模式色散条件的方式决定纤芯半径a。

关于Ra与Rd的各个组合，请看表2中的满足大的纤芯有效截面积条件的纤芯Δ的范围。可知，若将纤芯Δ设定为0.35％以下，则Ra与Rd的全部组合都满足大的纤芯有效截面积条件。

[表2]

〔满足4个条件的参数空间上的区域〕

在参数Rd、Ra、Δ延展的参数空间P中，将全部满足上述4个条件（三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件、低弯曲损耗条件）的区域V表示于图9。

如图9所示，区域V能够通过以以下的6个点P1～P6为顶点的5面体来近似（参照表1以及表2）。因此，若（Rd、Ra、Δ）包含于该5面体内，则能够同时满足上述4个条件。

P1＝（0.23，0.78，0.35），

P2＝（0.23，0.80，0.35），

P3＝（0.15，0.78，0.37），

P4＝（0.15，0.80，0.38），

P5＝（0.15，0.78，0.32），

P6＝（0.15，0.80，0.32）。

另外，如图9所示，区域V包含由以下的3个不等式表现的立方体W。在（Rd、Ra、Δ）包含于该立方体W的情况下，当然也同时满足上述的4个条件。

0.15≤Rd≤0.20，

0.78≤Ra≤0.80，

0.34％≤Δ≤0.36％。

〔参数的设定例〕

表3表示光纤1中的参数Δ、Rd、Ra的设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为0.34，将等效V值T设为4.27。

[表3]

在如表3所示那样设定参数Δ、Rd、Ra，并计算传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积），得到了表4所示的值。

[表4]

由此，可以确认在如表3所示那样设定参数Δ、Rd、Ra的情况下，全部满足了上述4个条件（三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件、低弯曲损耗条件）。尤其可知，纤芯有效截面积Aeff达到了162.1，得到了现在难以实现的非常大的纤芯有效截面积Aeff。

表5表示光纤1中的参数Δ、Rd、Ra的其他设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为15.72，将等效V值T设为4.24。

[表5]

如表5所示那样设定参数Δ、Rd、Ra，并计算传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积），得到了表6所示的值。

[表6]

由此，在如表5所示那样设定了参数Δ、Rd、Ra的情况下，确认了满足上述4个条件（三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件、低弯曲损耗条件）的全部。尤其可知，纤芯有效截面积Aeff达到160.2，得到了现在难以实现的非常大的纤芯有效截面积Aeff。

〔模式色散补偿〕

在本实施方式的光纤1具有正的模式色散的情况下，优选与具有负的模式色散的其他光纤2进行组合来构成光传输路。由此，与仅使用光纤1来构成光传输路的情况相比，能够实现模式色散更小的光传输路。

图10表示这样的光传输路10的构成例。光传输路10是通过对具有正的模式色散Δτp的光纤1的出射端面和具有负的模式色散Δτn的光纤2的入射端面进行熔接而构成的光传输路。

入射到光纤1的LP11的相位在光纤1中传送的过程中，相对于LP01的相位超前Δτp。并且，入射到光纤2的LP11的相位在光纤2中传送的过程中，相对于LP01的相位延迟Δτn。因此，若将光纤1的长度设为lp，将光纤2的长度设为ln，lp×｜Δτp｜≈ln×｜Δτn｜，则在光纤1中传送的过程中产生的相位的超前被在光纤2中传送的过程中产生的相位的延迟而抵消（模式色散补偿）。

按照满足上述的参数制约条件，并且模式色散Δτp为5ps／km以上，20ps／km以下的方式设定的光纤1例如可以与满足以下条件的光纤2进行组合。

·模式色散Δτn是－105ps／km以上，－95ps／km以下，

·与LP01相关的纤芯有效截面积Aeff为150μm²以上，并且与光纤1是相同程度，

·与LP11相关的R＝40mm的弯曲损耗为1.0×10^-2dB／km以下。

〔参数的设定例〕

对构成光传输路10的光纤1～2的参数Δ、Rd、Ra的第1设定例进行说明。此外，假设光纤1～2均具有图1（b）所示的折射率分布。

表7表示具有正的模式色散Δτp的光纤1的Δ、Rd、Ra的设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为15.7，将等效V值T设为4.33。

[表7]

表8表示以表7所示那样设定了参数Δ、Rd、Ra的光纤1的传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积）。

[表8]

另一方面，表9表示具有负的模式色散Δτn的光纤2中的Δ、Rd、Ra的设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为15.8，将等效V值T设为4.36。

[表9]

表10表示以表9所示那样设定了参数Δ、Rd、Ra的光纤2的传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积）。

[表10]

光纤1中的模式色散Δτp是＋20.0ps／km，光纤2中的模式色散Δτn是－103.4ps／km。因此，若将光纤1的长度Lp与光纤2的长度Ln设定为Lp：Ln＝517：100，则能够满足三次模截止条件、大的纤芯有效截面积条件、低弯曲损耗条件，进而能够实现模式色散τn实际上为0的光传输路10。

接下来，对构成光传输路10的光纤1～2的参数Δ、Rd、Ra的第2设定例进行说明。此外，假设光纤1～2均具有图1（b）所示的折射率分布。

表11表示具有正的模式色散Δτp的光纤1的Δ、Rd、Ra的设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为15.4，将等效V值T设为4.31。

[表11]

表12表示以表11所示那样设定了参数Δ、Rd、Ra的光纤1的传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积）。

[表12]

另一方面，表13表示具有负的模式色散Δτn的光纤2的Δ、Rd、Ra的设定例。在该设定例中，将纤芯半径a设为15.3，将等效V值T设为4.28。

[表13]

表14表示以表13所示那样设定了参数Δ、Rd、Ra的光纤2的传输特性（模式色散、波长色散、弯曲损耗、纤芯有效截面积）。

[表14]

光纤1中的模式色散Δτp是＋18.8ps／km，光纤2中的模式色散Δτn是－105.0ps／km。因此，若将光纤1的长度Lp与光纤2的长度Ln设定为Lp：Ln＝525：94，则能够满足三次模截止条件、大的纤芯有效截面积条件、低弯曲损耗条件，进而能够实现模式色散τn实际上为0的光传输路10。

〔总结〕

如上所述，本实施方式的光纤的特征在于，具备：折射率分布是α次方分布的内侧纤芯、包围该内侧纤芯的外侧纤芯、包围该外侧纤芯的包层，将上述外侧纤芯与上述包层的相对折射率差相对于上述内侧纤芯的中心部与上述包层的相对折射率差之比设为Rd，该Rd为0.15以上。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够实现同时满足三次模截止条件以及低模式色散条件的光纤。

这里，三次模截止条件是指为了使入射到光纤中的入射光中的3次以上的模式截止而配置规定光纤的构造的参数的条件，即，为了将光纤作为双模光纤发挥功能而配置规定光纤的构造的参数的条件。另外，低模式色散条件是指为了将模式色散Δτ设为－5ps／km以上，＋20ps／km以下而配置规定光纤的构造的参数的条件。

在本实施方式的光纤中，优选上述Rd为0.15以上，0.25以下。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够实现除满足三次模截止条件以及低模式色散条件以外，还满足大的纤芯有效截面积条件的光纤。

这里，大的纤芯有效截面积条件是指为了将与LP01相关的纤芯有效截面积Aeff设为150μm²以上，而配置规定光纤的构造的参数的条件。

在本实施方式的光纤中，优选上述Rd为0.15以上，0.23以下。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Ra、Δ以及纤芯半径a，能够实现除满足三次模截止条件、低模式色散条件以及大的纤芯有效截面积条件以外，还满足低弯曲损耗条件的光纤。

这里，低弯曲损耗条件是指为了将与LP11相关的R＝40mm的弯曲损耗设为1.0×10^-2dB／km以下，而配置规定光纤的构造的参数的条件。

在本实施方式的光纤中，将上述内侧纤芯的半径相对于上述外侧纤芯的外周半径之比设为Ra，优选该Ra为0.80以下。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Δ以及纤芯半径a，能够实现一并满足三次模截止条件以及低模式色散条件的光纤。

在本实施方式的光纤中，优选上述Ra为0.77以上。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Δ以及纤芯半径a，能够实现除满足三次模截止条件以及低模式色散条件之外，还满足大的纤芯有效截面积条件的光纤。

在本实施方式的光纤中，优选上述Ra为0.78以上。

根据上述的构成，通过适当地设定后述的参数Δ以及纤芯半径a，能够实现除满足三次模截止条件、低模式色散条件以及大的纤芯有效截面积条件之外，还满足低弯曲损耗条件的光纤。

在本实施方式的光纤中，将上述内侧纤芯的中心部的折射率设为n1，将上述包层的折射率设为n2，将相对折射率差［（n1²－n2²）／2n1²］×100设为Δ［％］，优选在上述Rd、Ra、Δ延展的参数空间中，（Rd，Ra，Δ）包含于以6个点P1＝（0.23，0.78，0.35）、P2＝（0.23，0.80，0.35）、P3＝（0.15，0.78，0.37）、P4＝（0.15，0.80，0.38）、P5＝（0.15，0.78，0.32）、P6＝（0.15，0.80，0.32）为顶点的5面体的内部。

根据上述的构成，通过适当地设定纤芯半径a，能够实现满足三次模截止条件、低模式色散条件、大的纤芯有效截面积条件以及低弯曲损耗条件的光纤。

在本实施方式的光纤中，优选上述Rd为0.15以上，0.20以下，上述Ra为0.78以上，0.8以下，上述Δ为0.34以上，0.36以下。

根据上述的构成，配置各参数的条件和配置其他参数的条件独立地被决定，因此能够与其他参数的设定独立地进行各参数的设定，设计较容易。

另外，本实施方式的光传输路的特征在于，包含上述光纤、以及具有与上述光纤相反符号的模式色散的模式色散补偿用光纤。

根据上述构成，与仅使用上述光纤来构成光传输路的情况相比，能够实现模式色散更小的光传输路。

〔附记事项〕

本发明并不限定于上述的实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更。对上述的实施方式中分别公开的技术手段进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

例如，在上述的实施方式中，假设内侧纤芯的折射率分布为平方分布，但本发明并不限定于此。即，内侧纤芯的折射率分布只要是α次方分布即可，并不需要将α严格地限定于2。

产业上的可利用性

本发明的光纤能够优选作为大容量传输用光纤，特别是作为长距离传输用光纤被利用。

附图标记的说明

1光纤；11纤芯；111内侧纤芯；112外侧纤芯；12包层；2光纤（模式色散补偿用光纤）；10光传输路

Claims (10)

1.一种光纤，其特征在于，

具备：

折射率分布是α次方分布的内侧纤芯；

包围该内侧纤芯的外侧纤芯；以及

包围该外侧纤芯的包层，

将上述外侧纤芯与上述包层的相对折射率差相对于上述内侧纤芯的中心部与上述包层的相对折射率差的比设为Rd，该Rd为0.15以上。

2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，

上述Rd为0.15以上，0.25以下。

3.根据权利要求2所述的光纤，其特征在于，

上述Rd为0.15以上，0.23以下。

4.根据权利要求3所述的光纤，其特征在于，

将上述内侧纤芯的半径相对于上述外侧纤芯的外周半径的比设为Ra，该Ra为0.80以下。

5.根据权利要求4所述的光纤，其特征在于，

上述Ra为0.77以上。

6.根据权利要求5所述的光纤，其特征在于，

上述Ra为0.78以上。

7.根据权利要求6所述的光纤，其特征在于，

将上述内侧纤芯的中心部的折射率设为n1，将上述包层的折射率设为n2，将相对折射率差（n1²－n2²）／2n1²×100设为Δ［％］，

在上述Rd、Ra、Δ延展的参数空间中，（Rd，Ra，Δ）包含于以6个点P1＝（0.23，0.78，0.35）、P2＝（0.23，0.80，0.35）、P3＝（0.15，0.78，0.37）、P4＝（0.15，0.80，0.38）、P5＝（0.15，0.78，0.32）、P6＝（0.15，0.80，0.32）为顶点的5面体的内部。

8.根据权利要求7所述的光纤，其特征在于，

上述Rd为0.15以上，0.20以下；上述Ra为0.78以上，0.8以下；上述Δ为0.34以上，0.36以下。

9.一种光传输路，其特征在于，包含：

权利要求1至8中任一项所述的光纤；以及

具有与该光纤相反符号的模式色散的模式色散补偿用光纤。

10.一种光纤的制造方法，其特征在于，

该光纤具备：

折射率分布是α次方分布的内侧纤芯；

包围该内侧纤芯的外侧纤芯；以及

包围该外侧纤芯的包层，

该光纤的制造方法包含按照Rd为0.15以上的方式设定上述内侧纤芯的折射率、上述外侧纤芯的折射率以及上述包层的折射率的步骤，

其中，Rd为上述外侧纤芯与上述包层的相对折射率差相对于上述内侧纤芯的中心部与上述包层的相对折射率差的比。

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