JP2002082250A - 低非線形単一モード光ファイバ - Google Patents

低非線形単一モード光ファイバ

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JP2002082250A
JP2002082250A JP2000276618A JP2000276618A JP2002082250A JP 2002082250 A JP2002082250 A JP 2002082250A JP 2000276618 A JP2000276618 A JP 2000276618A JP 2000276618 A JP2000276618 A JP 2000276618A JP 2002082250 A JP2002082250 A JP 2002082250A
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optical fiber
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mode optical
single mode
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Tetsuya Sukegawa
哲也 助川
Tomoyuki Nishio
友幸 西尾
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】波長多重伝送に使用する低非線形で波長分散の
傾きも小さい光ファイバにおいて、ガラス欠陥と水素の
結合による損失増加を生じない低非線形単一モード光フ
ァイバを得ること。 【解決手段】光ファイバコア部が径の中心から外側の方
向に対して第1層8、第2層9を有し、それらの屈折率
が平均値でそれぞれn1、n2である屈折率分布を持つ
2層構造で、さらにその外側に屈折率n0のクラッド層
11を1層有し、波長分散の傾きが0.08ps/nm/nm
/km以下で実効断面積が100μm2 より大きい低非線
形単一モード光ファイバの構造において、n1>n2、
n2≦n0の関係を持ち、且つn1>n0なる関係を持
つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重伝送に用
いられ、特に耐水素特性に優れた低非線形単一モード光
ファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、インターネット等の急速な普及に
伴い情報容量が増大し、情報の伝送媒体に対する大容量
化の要求が高まってきた。大容量化に対応する技術の中
で最も有望視されているのが波長多重(以下WDM)伝
送方式である。WDM方式は1本の光ファイバで複数の
信号光を伝送できるので伝送容量を一気に4〜16倍に
増大させることが可能である。そこで大陸間を結ぶ光海
底ケーブルシステムのような長距離大容量伝送路へ導入
が進められており、実用化段階を迎えようとしている。
【0003】WDM技術が急速に立ち上がってきた技術
的背景の一つに光増幅技術の向上が挙げられる。光増幅
技術の一つであるエルビュウムドープ光ファイバ増幅器
(EDFA)は減衰した波長1.55μm帯の光を10
00倍程度まで増幅することができるので、中継器など
に組み込まれ、光ファイバ伝送路での損失を補償する働
きをする。同時に従来の中継器では、光を電気信号に
(O/E変換)、さらに同期再生、波形修正後に再び電
気信号を光に変換して(E/O変換)光ファイバ中に戻
す処理を行っていたが、EDFA内中継器では光のまま
増幅できるのでE/O、O/E変換や再生/修正処理が
ない。そのため、理屈の上では信号光パルス幅を狭くす
ればいくらでも高速化が可能で伝送速度制限がない伝送
システムの構築が可能になった。EDFAを用いた太平
洋横断光海底ケーブルシステム(TPC−5CN)は既
に実用化されており、その特徴を生かして5Gbit/
sという高速伝送を実現している。
【0004】ところで、EDFAにより従来よりも強い
パワーの信号光が光ファイバに入ると非線形現象が発生
する問題が生じてきた。例えば、零分散波長近傍の信号
光では四光波混合が生じ、ノイズの増大と信号光の減少
を引き起こすことが報告されている(例えば、S.Saito
et al.,Ligthwave Tchnol.,10,8,pp.1117-1126,199
2)。そこで、その対策として、伝送に用いられる光フ
ァイバの実効断面積(Aeff)を大きくし光ファイバ内の
パワー密度があまり高くならないようにすると共に、信
号光波長を一分散領域にし所々で累積分散値を零に戻す
方法で四光波混合の発生を抑えられることが報告されて
いる(A.Naka et al.,Topical Meeting onOptical Amp
lifiers and Their Application,SuC3-1,Yokohama,1993
)。
【0005】そこで、従来の零分散シフト光ファイバに
代わって、特表平11−506228号公報に示される
ような、使用波長域での分散値が+で、実効断面積が大
きい低非線形光ファイバが開発されている。このファイ
バの特徴は、正の屈折率Δ%を有するコア中心層とゼロ
または負の屈折率Δ%を有する層の2つの層分からなる
ものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記低
非線形光ファイバには以下のような問題点があった。2
つの層分からなるコア屈折率プロファイルにおいて、正
の屈折率Δ%を有するコア中心層とゼロまたは負の屈折
率Δ%の層を有するファイバを試作し、特性を評価し
た。実効断面積及び分散特性の波長依存性(分散スロー
プ)等は満足する特性が得られたが、長期信頼性の項目
でもある耐水素試験において、試験後伝送損失が増加す
るものが発生した。
【0007】図4に一例を示す。これは光ファイバ内の
光伝送領域に存在するパーオキシラジカルやE’センタ
ーと呼ばれるガラスの欠陥に水素が結合して図に見られ
るような1.52μm付近に吸収ピークが発生し、これ
により1.55μm帯の伝送損失が増加したものであ
る。
【0008】そこで、本発明の目的は、波長多重伝送に
使用する低非線形で波長分散の傾きも小さい光ファイバ
において、ガラス欠陥と水素の結合による損失増加を生
じない低非線形単一モード光ファイバを提供するもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の低非線形単一モード光ファイバは、光フ
ァイバコア部が径の中心から外側の方向に対して第1
層、第2層を有し、それらの屈折率が平均値でそれぞれ
n1、n2である屈折率分布を持つ2層構造であり、さ
らにその外側に屈折率n0のクラッド層を1層有し、波
長分散の傾きが0.08ps/nm/nm/km以下で実効断面
積が100μm2 より大きい低非線形単一モード光ファ
イバの構造において、n1>n2、n2≦n0の関係を
持ち、且つn1>n0なる関係を持つことを特徴とする
(請求項1)。
【0010】具体的には、光ファイバコア部の第1層の
n0に対する比屈折率差の平均値Δn1が0.15〜
0.3%、第2層のn0に対する比屈折率差の平均値Δ
n2が負でほぼ0〜−0.1%であることを特徴とする
低非線形単一モード光ファイバである(請求項2)。
【0011】ここでΔn2の負でほぼ0〜−0.1%
は、−0.1%以上で0%未満を意味する。
【0012】センターコア第1層目のn0に対する比屈
折率差をΔn1=0.15〜0.3%とするのは、0.
15%未満になるとファイバ曲げ損失特性が劣化し、ケ
ーブル化した際に損失の増加可能性があるからである。
また、Δn1が0.3%を越えると、カットオフ波長と
呼ばれる単一モードファイバにとって重要な特性が実用
信号波長領域(1.58μm)を越えてしまい、伝送路
として使用が不可能になり、また、実効断面積も100
μm2 以下になってしまうからである。
【0013】センターコア第2層目のn0に対する比屈
折率差Δn2が負でほぼ0〜−0.1%とするのは、本
ファイバの製造法方であるVAD法のスート堆積工程に
おいてフッ素を添加して得られる屈折率の最大低減効果
が−0.1%であるからである。比屈折率差Δn2が0
以上になるとファイバ曲げ損失特性が劣化し実用的でな
いからである。
【0014】以上の検証はコンピュータによる理論検討
により確かめた。
【0015】本発明の低非線形単一モード光ファイバ
は、コア中心から各々の屈折率層外周までの半径をri
とすると、光ファイバコア部の第1層の半径r1が8μ
m以下、第2層の半径r2がr1より大きく24μm以
下であることが好ましい(請求項3)。
【0016】また本発明の低非線形単一モード光ファイ
バにおいては、前記光ファイバコア部の正の比屈折率差
を得るためにゲルマニウムをドーパントとし、負の比屈
折率差を得るためにフッ素をドーパントとし、それぞれ
その量を調節することにより所望の比屈折率差を得ると
よい(請求項4)。
【0017】このように、低非線形単一モード光ファイ
バのコア中心層の隣接する外側の層にフッ素のみではな
くゲルマニウムもドープすることで、ガラス欠陥の発生
量を実用的レベルまで抑制することができる。ここで、
実用的レベルとは常温1気圧の水素雰囲気化に24時間
放置しても波長1.52〜1.53μm付近に吸収ピー
クを生じないことを意味する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いながら説明する。
【0019】図1は本発明の低非線形単一モード光ファ
イバの製造方法を示すもので、図において、ターゲット
棒1は回転引き上げ装置5につり下げられており、一定
速度で回転しながら上方へ引き上げられている。ターゲ
ット棒1の下端にコア用バーナとしてセンターコア第1
層スート用バーナ4と、センターコア第2層スート用バ
ーナ6とが配置されている。
【0020】センターコア第1層スート用バーナ4で
は、コア用にドーパント材(四塩化ゲルマニュウム)を
含んだガラス微粒子が生成され、ターゲット棒1の下端
に堆積して、円柱状のセンターコア第1層スート3が形
成される。センターコア第2層スート用バーナ6ではド
ーパント材(四フッ化ケイ素、四塩化ゲルマニュウム)
を含んだガラス微粒子を生成し、センターコア第1層ス
ート3の周囲にセンターコア第2層スート10を付着さ
せ、堆積コアスート母材7を形成する。このときのコア
スート母材7の寸法は、長さ1000mm、センターコア
外径φ15mm、コアスート全体の外径φ105mmであっ
た。
【0021】次に、得られたコアスート母材7を電気炉
にて、温度=900℃、He=20l/min 、C12=
100cc/min 、送り速度=3mm/min で脱水処理を行
った。次に、温度=1500℃、He=20l/min、送
り速度=2mm/min で透明ガラス化を行い、その屈折率
分布を調べた。その結果を図2に示す。
【0022】コア部はセンターコア第1層8とその周り
のセンターコア第2層9とから成る2層構造となってお
り、2層部それぞれの比屈折率(次に述べる外側のクラ
ッド層11の屈折率n0に対する比屈折率差)は、セン
ターコア第1層8がΔn1=0.21%、センターコア
第2層9がΔn2=−0.05%である。また、この2
層部の各層の半径は、センターコア第1層8の半径がr
1=7.5μm、センターコア第2層9の半径がr2=
25μmである。
【0023】以上によって得られたガラス母材2を所定
の径に延伸し、VAD法により外付け、石英クラッド層
11(図2)を形成し、その後電気炉で透明ガラス化を
行った。ガラス化母材を延伸し、直径50mm、長さ70
0mmのプリフォームを得た。
【0024】その後、得られたプリフォームを通常の線
引き手法によりファイバ化し、長さ100kmの光ファイ
バとした。得られた光ファイバの特性は、波長1.55
μmにおいて、分散+20ps/km/nm、損失0.200
dB/km、実効断面積133μm2 、波長分散の傾き0.
060ps/nm/nm/km(波長1.55と1.56の分散
値から求めた)と、波長多重伝送にとって最適の分散値
と低損失、低非線形を実現する大有効断面積と、低非線
形ファイバとしては十分低い波長分散の傾きを持った光
ファイバが得られた。
【0025】また、得られた光ファイバを常温、水素1
気圧で24時間処理後の損失を測定した。図3に結果を
示すが、ガラス欠陥による1.52〜1.53μm付近
の吸収ピークもなかった。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバコア部が径の中心から外側の方向に対して平
均値でそれぞれn1、n2の屈折率分布を持つ2層構造
で、さらにその外側に屈折率n0のクラッド層1を層有
し、波長分散の傾きが0.08ps/nm/nm/km以下で実
効断面積が100μm2 より大きい低非線形単一モード
光ファイバの構造において、n1>n2、n2≦n0の
関係を持ち、且つn1>n0なる関係を持つことを特徴
とする低非線形単一モード光ファイバとしたことで、ガ
ラスの欠陥の発生を抑制し、水素による損失の増加を起
こさない信頼性のある低非線形単一モード光ファイバを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低非線形単一モード光ファイバの製造
方法を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る低非線形単一モード
光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図3】本発明の低非線形単一モード光ファイバの耐水
素特性を示す図である。
【図4】従来の低非線形単一モード光ファイバの耐水素
特性を示す図である。
【符号の説明】
3 センターコア第1層スート 4 センターコア第1層スート用バーナ 6 センターコア第2層スート用バーナ 7 コアスート母材 8 センターコア第1層 9 センターコア第2層 10 センターコア第2層スート 11 クラッド層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバコア部が径の中心から外側の方
    向に対して第1層、第2層を有し、それらの屈折率が平
    均値でそれぞれn1、n2である屈折率分布を持つ2層
    構造であり、さらにその外側に屈折率n0のクラッド層
    を1層有し、波長分散の傾きが0.08ps/nm/nm/km
    以下で実効断面積が100μm2 より大きい低非線形単
    一モード光ファイバの構造において、 n1>n2、n2≦n0の関係を持ち、且つn1>n0
    なる関係を持つことを特徴とする低非線形単一モード光
    ファイバ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の低非線形単一モード光ファ
    イバにおいて、光ファイバコア部の第1層のn0に対す
    る比屈折率差の平均値Δn1が0.15〜0.3%、第
    2層のn0に対する比屈折率差の平均値Δn2が負でほ
    ぼ0〜−0.1%であることを特徴とする低非線形単一
    モード光ファイバ。
  3. 【請求項3】請求項1記載の低非線形単一モード光ファ
    イバにおいて、コア中心から各々の屈折率層外周までの
    半径をriとすると、光ファイバコア部の第1層の半径
    r1が8μm以下、第2層の半径r2がr1より大きく
    24μm以下であることを特徴とする低非線形単一モー
    ド光ファイバ。
  4. 【請求項4】請求項2記載の低非線形単一モード光ファ
    イバにおいて、前記光ファイバコア部の正の比屈折率差
    を得るためにゲルマニウムをドーパントとし、負の比屈
    折率差を得るためにフッ素をドーパントとし、それぞれ
    その量を調節することにより所望の比屈折率差を得るこ
    とを特徴とする低非線形単一モード光ファイバ。
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