JP2002062453A - 分散シフト光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モードフィールド径の拡大による曲げ損失の
増大を抑制が可能な分散シフトファイバを提供する。 【解決手段】 屈折率ｎ１を有する、外径ａ１の内層コ
ア１００と、内層コア１１０を取り囲み、屈折率ｎ２
（＜ｎ１）を有する、外径ａ２の外層コア１２０と、外
層コア１２０を取り囲み、屈折率ｎ３（＜ｎ２）を有す
る、外径が１２５μｍのクラッド２００とを備える。そ
して、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３および外径ａ１、ａ２
は、２ｍでカットオフ波長が１．６μｍ以上であるとと
もに、モードフィールド径が９．０μｍ以上となるよう
に選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１．４μｍから
１．７μｍの範囲に零分散波長を有する分散シフト光フ
ァイバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信用シングルモード光ファイバ（以
下、「ＳＭ光ファイバ」と呼ぶ）の信号光波長は１．３
μｍ近傍または１．５５μｍ近傍であることが多いが、
伝送損失の面から１．５５μｍの使用が増しつつある。
１．５５μｍ近傍の１種の波長の光を伝送する場合に
は、波長分散（波長によって光の伝搬速度が異なるため
パルス波が広がる現象）が零になる零分散波長を１．５
５μｍ近傍にすることが一般に好適である。また、強度
の高い伝送光の場合、伝送光の集中による非線形光学現
象による波形歪を抑制するため、伝送光の波長値とは異
なる零分散波長を有するＳＭファイバが好適である場合
もある。こうした、零分散波長が適宜設定される構造を
有するＳＭファイバは、分散シフトファイバと呼ばれ
る。

【０００３】そして、１．５５μｍ近傍の波長の伝送光
の場合には、一般に、２ｍの基準長（ＣＣＩＴＴ−Ｇ．
６５２による測定法）で信号光波長よりも短波長である
１．５５μｍ以下の零分散波長の分散シフトファイバが
選択される。

【０００４】こうした分散シフトファイバの実現のた
め、現在では、屈折率分布（以下「プロファイル」と呼
ぶ）を特公平３−１８１６１号公報に示されるようなデ
ュアルシェイプ型、又は“Relation between Macrobend
ing Losses and Cutoff Wavelength in Dispersion-Shi
fted Segmented-Core Fiber”Electronics Letter,Vol.
22,No.11,p.574,1986に示されるセグメントコア型にし
たものが主に使用されている。

【０００５】こうした従来の分散シフトファイバは、ク
ラッドが実質的に純石英からなり、コアは石英を主成分
としてゲルマニウムをドープすることによって屈折率を
高め、所望の屈折率分布を得ている。

【０００６】また、特開昭６３−２１７３３号公報に
は、内層コアと外層コアとクラッドとからなり、外層コ
アとクラッドとにフッ素を添加して、純石英に対する比
屈折率差を負とし、内層コアへのゲルマニウム添加量を
低減して、レイリー散乱に因る伝送損失を低減した分散
シフトファイバが開示されている。

【０００７】ところで、光増幅器を中継器として用いる
長距離伝送システムでは、光増幅器の直後のＳＭ光ファ
イバでの伝送光の強度密度が非常に高くなるので、ＳＭ
光ファイバ中での非線形現象による波形歪が伝送距離を
制限する要因となる。したがって、非線形現象を抑制す
るため、伝送光強度は同一であっても、伝送光の強度密
度を低減するためモードフィールド径の大きな分散シフ
トファイバが望まれている。そして、従来は、長距離伝
送用のＳＭ光ファイバでは、モードフィールド径は８．
４μｍ程度で充分とされていた。

【０００８】なお、モードフィールド径が大きくなる
と、これに応じて曲げ損失が大きくなるが、通常、直径
２０ｍｍの円弧に曲げた場合に、曲げ損失が１ｄＢ／ｍ
以下であれば実用的に充分である。

【０００９】図９は、従来の代表的な分散シフトファイ
バの構成図である。図９に示すように、この分散シフト
ファイバは、（ａ）石英ガラスにＧｅが添加され、純石
英ガラスに対する比屈折率差が０．９５％であり、外径
が２．９μｍの内層コア９１０と、（ｂ）内層コア９１
０を接触して取り囲み、石英ガラスにＧｅが添加され、
純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０９％であり、
外径が１８．２μｍの外層コア９２０と、（ｃ）外層コ
ア９２０を接触して取り囲み、実質的に石英ガラスのみ
から成る外径が１２５μｍのクラッド９３０とを備え
る。

【００１０】図９の分散シフトファイバでは、零分散波
長が約１５８０ｎｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長
が約１．２９μｍ、モードフィールド径が約８．４μｍ
である。そして、１．５５μｍ近傍の１種の波長の伝送
光で、直径２０ｍｍの曲げ損失は０．９８ｄＢ／ｍであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の分散シフトファ
イバでは、波長多重伝送で多重度を上げた場合に更に非
線形現象が顕著となり、更にモードフィールド径を大き
くする必要が生じる。

【００１２】しかし、モードフィールド径を大きくする
と、同時に曲げ損失が大きくなるので、ケーブル化した
場合に伝送損失が増大し、実用的な光伝送ができなくな
るという重大な問題があった。

【００１３】実際、図９の構造のケーブルで、零分散波
長が約１５８０ｎｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長
が１．５５μｍ以下としたままで、モードフィールド径
を約９．０μｍとすると、１．５５μｍ近傍の１種の波
長の伝送光で、図９と同様にカットオフ波長を１．３μ
ｍ程度とすると、直径２０ｍｍの曲げ損失は１０ｄＢ／
ｍ以上となり、また、カットオフ波長を１．５５μｍ程
度とすると、直径２０ｍｍの曲げ損失は４ｄＢ／ｍ以上
となり、実用の観点からの上限である１ｄＢ／ｍを大き
く越えてしまう。

【００１４】本発明は、上記の状況を鑑みてなされたも
のであり、モードフィールド径の拡大による曲げ損失の
増大を抑制が可能な分散シフトファイバを提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る分散シフト
ファイバは、零分散波長値が１．４μｍ以上、かつ、
１．７μｍ以下の範囲のいずれかの値である分散シフト
ファイバであって、２ｍの基準長でのカットオフ波長が
１．６μｍ以上であることを特徴とする。

【００１６】本発明に係る分散シフトファイバでは、カ
ットオフ波長が１．６μｍ以上であるので、波長が１．
５５μｍ近傍の信号光の基底モードのコアに対する閉じ
込め効果をカットオフ周波数が１．５５μｍ以下の分散
シフトファイバよりも強くすることができ、曲げ損失の
低減が可能となる。

【００１７】ところで、本発明に係る分散シフトファイ
バでは、カットオフ波長の一般的な評価の基準である２
ｍという短い長さでは、伝送光の基底モードばかりでは
なく高次モードも伝搬することになる。しかし、高次モ
ードは基底モードと比べて分散シフトファイバ中の伝搬
における減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基
底モードに比べて充分に小さくなる。したがって、海底
通信ケーブルのように伝搬距離が数百から数千ｋｍに及
ぶ場合には、高次モードによる問題が生じることは無
い。

【００１８】この分散シフトファイバでは、コア／クラ
ッド構造として、（１）第１の屈折率を有する内層コア
と、内層コアを取り囲み、第１の屈折率よりも低い第２
の屈折率を有する外層コアと、外層コアを取り囲み、第
２の屈折率よりも低い第３の屈折率を有するクラッドと
を備える二重コア型、（２）第１の屈折率を有する内層
コアと、内層コアを取り囲み、第１の屈折率よりも低い
第２の屈折率を有する外層コアと、外層コアを取り囲
み、第２の屈折率よりも低い第３の屈折率を有する内層
クラッドと、内層クラッドを取り囲み、前記第３の屈折
率よりも高い第４の屈折率を有する外層クラッドとを備
える二重コア＋ディプレストクラッド型、および（３）
第１の屈折率を有する内層コアと、内層コアを取り囲
み、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する中層
コアと、中層コアを取り囲み、第２の屈折率よりも高い
第３の屈折率を有する外層コアと、外層コアを取り囲
み、第３の屈折率よりも低い第４の屈折率を有するクラ
ッドとを備えるセグメントコア型のいずれの分散シフト
ファイバについても適用可能である。

【００１９】本発明に係る分散シフトファイバは、波長
１．５５μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ
以上であることを特徴とする。

【００２０】この分散シフトファイバは、モードフィー
ルド径が９．０μｍ以上であるので、従来のモードフィ
ールド径が高々８．４μｍ程度の分散シフトファイバに
比べて、伝送光の総光強度が同一であっても光強度密度
を低減することが可能であり、非線形現象の発生を低減
できる。なお、モードフィールド径が９．０μｍ以上で
あっても、カットオフ波長が１．６μｍ以上と設定され
ているので、上記のように、信号光の基底モードのコア
に対する閉じ込めについての高い効果から曲げ損失を抑
制することができる。

【００２１】なお、波長１．５５μｍにおけるモードフ
ィールド径が９．０μｍ以上であれば、現在または将来
予測される波長多重伝送の応用について対処可能であ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の分散シフトファイバの実施の形態を説明する。なお、
図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。

【００２３】図１は、本発明の分散シフトファイバの一
実施形態の構成図である。図１に示すように、この分散
シフトファイバは、二重コア型の分散シフトファイバで
あって、（ａ）屈折率ｎ１を有する、外径ａ１の内層コ
ア１００と、（ｂ）内層コア１１０を取り囲み、屈折率
ｎ２（＜ｎ１）を有する、外径ａ２の外層コア１２０
と、（ｃ）外層コア１２０を取り囲み、屈折率ｎ３（＜
ｎ２）を有する、外径が１２５μｍのクラッド２００と
を備える。そして、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３および外径
ａ１、ａ２は、２ｍでカットオフ波長が１．６μｍ以上
であるとともに、波長１．５５μｍにおけるモードフィ
ールド径が９．０μｍ以上となるように選択される。

【００２４】本実施形態の分散シフトファイバでは、カ
ットオフ波長が１．６μｍ以上であるので、波長が１．
５５μｍ近傍の信号光の基底モードのコアに対する閉じ
込め効果が、カットオフ周波数が１．５５μｍ以下の分
散シフトファイバよりも高い状態で信号光を伝送する。
そして、直径２０ｍｍ曲げ損失を１ｄＢ／ｍ程度に抑制
する。

【００２５】以下、本実施形態の実施例について説明す
る。

【００２６】（第１実施例）図２は、第１実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図２に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０１に対す
る比屈折率差＝１．０２％を有する、外径＝２．８μｍ
の内層コア１１１と、（ｂ）内層コア１１１を取り囲
み、クラッド２０１に対する比屈折率差＝０．１４％を
有する、外径＝２０．４μｍの外層コア１２０と、
（ｃ）外層コア１２０を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０１とを備える。そして、零分散波長＝１５
８１ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６０μｍ、
波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径＝９．０
μｍである。

【００２７】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝０．９８ｄＢ／ｍであった。

【００２８】（第２実施例）図３は、第２実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図３に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０２に対す
る比屈折率差＝０．９８％を有する、外径＝２．７μｍ
の内層コア１１２と、（ｂ）内層コア１１２を取り囲
み、クラッド２０２に対する比屈折率差＝０．１６％を
有する、外径＝２２．２μｍの外層コア１２２と、
（ｃ）外層コア１２２を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０２とを備える。そして、零分散波長＝１５
７９ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６４μｍ、
波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径＝９．４
μｍである。

【００２９】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝０．９９ｄＢ／ｍであった。

【００３０】（第３実施例）図４は、第２実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図４に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０３に対す
る比屈折率差＝１．０５％を有する、外径＝２．７μｍ
の内層コア１１３と、（ｂ）内層コア１１２を取り囲
み、クラッド２０３に対する比屈折率差＝０．１８％を
有する、外径＝２４．４μｍの外層コア１２３と、
（ｃ）外層コア１２３を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０３とを備える。そして、零分散波長＝１５
８２ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６９μｍ、
波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径＝１０．
１ｍである。

【００３１】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝１．０１ｄＢ／ｍであった。

【００３２】表１は、実施例および上記の従来例におい
て、直径２０ｍｍ曲げ損失が約１．０ｄＢ／ｍとなる２
ｍ長でのカットオフ波長、波長１．５５μｍにおけるモ
ードフィールド径についての一覧を示す。

【００３３】

【表１】 図５は、表１に基づいて、直径２０ｍｍ曲げ損失が約
１．０ｄＢ／ｍとなる２ｍ長でのカットオフ波長と波長
１．５５μｍにおけるモードフィールド径との関係を示
すグラフである。図５から、零分散波長が約１５８０ｎ
ｍの場合には、２ｍ長でのカットオフ波長が１．６μｍ
以上であれば、モードフィールド径が９．０μｍ以上で
あっても、直径２０ｍｍ曲げ損失を１．０ｄＢ／ｍ以下
とできることが確認される。

【００３４】図６は、２ｍ長でのカットオフ波長（λ
ｃ）＝１．５，１．６，１．７μｍでの直径２０ｍｍ曲
げ損失と波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径
との関係を示すグラフである。図６から、モードフィー
ルド径が大きくなると、カットオフ波長を大きくしなけ
れば直径２０ｍｍ曲げ損失を小さくできないことが確認
される。また、カットオフ波長を大きくすると、同一の
直径２０ｍｍ曲げ損失とする場合には、モードフィール
ド径を大きくできるので、非線形現象の抑制の観点から
有利であることが確認される。

【００３５】本発明は、上記の実施形態や実施例に限定
されるものではなく、変形が可能である。例えば、発明
者は、上記の実施形態の内層コアの砲弾型の屈折率プロ
ファイルに加えて、矩形の屈折率プロフィルや三角形の
屈折率プロフィルについても、本発明は同様の効果を奏
することを確認した。

【００３６】また、図７に示すような、クラッドが２層
構造を有し、内層クラッドが外層クラッドよりも屈折率
が小さな、いわゆるディプレストクラッド型構造の分散
シフトファイバであっても本発明は同様の効果を奏する
ことを確認した。

【００３７】また、図８に示すような、コアが内層、中
層、外層の３層構造を有し、内層コアの屈折率が内層コ
アの屈折率や外層コアの屈折率よりも低い、いわゆるセ
グメントコア型構造の分散シフトファイバであっても本
発明は同様の効果を奏することを確認した。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の分
散シフトファイバよれば、カットオフ波長を従来の分散
シフトファイバよりも長い１．６μｍ以上に設定したの
で、曲げ損失を増大させずにモードフィールド径を拡大
することが可能となり、非線形現象に歪を低減して光伝
送を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の分散シフトファイバの構成
図である。

【図２】第１実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。

【図３】第２実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。

【図４】第３実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。

【図５】直径２０ｍｍ曲げ損失が約１．０ｄＢ／ｍとな
る２ｍ長でのカットオフ波長とモードフィールド径との
関係を示すグラフである。

【図６】２ｍ長でのカットオフ波長＝１．５，１．６，
１．７μｍでの直径２０ｍｍ曲げ損失とモードフィール
ド径との関係を示すグラフである。

【図７】ディプレストクラッド型構造の分散シフトファ
イバの構成図である

【図８】セグメントコア型構造の分散シフトファイバの
構成図である

【図９】従来の分散シフトファイバの構成図である。

【符号の説明】

１１０，１１１，１１２，１１３…内層コア、１２０，
１２１，１２２，１２３…外層コア、２００…クラッ
ド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AC03 AC05 AC13 AC14 AC16 AC28 AC38 AC72 AC75 AC76 AD01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 零分散波長値が１．４μｍ以上、かつ、
   １．７μｍ以下の範囲のいずれかの値である分散シフト
   ファイバであって、２ｍの長さでのカットオフ波長が
   １．６μｍ以上である、ことを特徴とする分散シフトフ
   ァイバ。
2. 【請求項２】 波長１．５５μｍにおけるモードフィー
   ルド径が９．０μｍ以上である、ことを特徴とする請求
   項１記載の分散シフトファイバ。
3. 【請求項３】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
   第２の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも低い
   第３の屈折率を有するクラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１記載の分散シフトフ
   ァイバ。
4. 【請求項４】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
   第２の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも低い
   第３の屈折率を有する内層クラッドと、 前記内層クラッドを取り囲み、前記第３の屈折率よりも
   高い第４の屈折率を有する外層クラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１記載の分散シフトフ
   ァイバ。
5. 【請求項５】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
   第２の屈折率を有する中層コアと、 前記中層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも高い
   第３の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第３の屈折率よりも低い
   第４の屈折率を有するクラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１記載の分散シフトフ
   ァイバ。