JP2002131570A - 分散値が大きい負数である分散平坦光ファイバー及びその製造方法 - Google Patents

分散値が大きい負数である分散平坦光ファイバー及びその製造方法

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ジョン・ウ・ジョン
Young Tark Lee
ユン・ターク・リー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバーを用いた光通信システムで使用
される大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバー
及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】 分散平坦光ファイバーは中央コアと、中
央コアの外側に交互に形成されたリング型コア及び低屈
折率領域と、リング型コアと低屈折率領域の外側に形成
されたクラッディングと、クラッディングの外側に形成
されたコーティングを含み、大きい負の分散値を有す
る。従って、本発明による分散平坦光ファイバーは大き
い負の分散値（−２０〜−６０程度）を有するため、光
通信分野において分散補償用などで多用途に使用するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大きい負の分散値
(high negative dispersion) を有する分散平坦光ファ
イバー (Dispersion Flattened Fiber：ＤＦＦ) 及びそ
の製造方法に関し、特に、１．５５μｍ波長帯域で分散
値を０ではなく、−２０〜−６０程度の大きい負の値に
なるようにすることによって、従来の単一モード光ファ
イバー (Single Mode Fiber：ＳＭＦ) や非零分散光フ
ァイバー (Non-Zero ＤＳＦ：ＮＺＤＳＦ) の分散補償
(dispersion compensation) 用に使用することができる
分散値が大きい負数である分散平坦光ファイバーの構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信において、分散とは、光ファイバ
ーを通過する光信号が波長に応じて波動速度が違ってく
るために生じるパルスの分散現象を言う。
【０００３】従来の伝送用光ファイバーには、１．３１
μｍ波長帯域に最適化された単一モード光ファイバーと
１．５５μｍ波長帯域で小さい分散値を有する非零分散
光ファイバーなどがある。
【０００４】しかしながら、従来の単一モード光ファイ
バーや非零分散光ファイバーを用いる場合、伝送速度が
大きくなることによって、伝送可能距離が制限される。
一般的に伝送速度と伝送可能距離Ｌは数１のようであ
る。
【０００５】
【数１】 ここで、Ｂは伝送速度［Ｇｂ／ｓ］を意味し、Ｄは分散
値を意味する。
【０００６】単一モード光ファイバー（波長が１．５５
μｍである場合、分散値が約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を
用いて、２．５Ｇｂ／ｓの伝送速度で伝送する場合、前
記数１によって伝送可能距離は９７９ｋｍであるが、伝
送速度が１０Ｇｂ／ｓに上がると伝送可能距離は約６０
ｋｍに制限される。非零分散光ファイバー（分散値が約
２〜７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を用いて１０Ｇｂ／ｓの伝送
速度で伝送する場合、伝送可能距離は約１４８ｋｍに制
限される。高速大容量伝送方式である波長分割多重 (Wa
velength Division Multiplexing：ＷＤＭ) 伝送方式を
用いる場合、分散値だけではなく、分散値の傾きも考慮
しなければならない。
【０００７】従って、予め定められた波長帯域で伝送可
能距離を大きくするためには分散値だけではなく、その
分散値の傾きも共に補償しなければならない。これを解
決するために分散補償光ファイバー (Dispersion Compe
nsation Fiber：ＤＣＦ) が開発された。しかし、分散
補償光ファイバーは分散値及び分散値の傾きを同時に補
償するが、製造過程が複雑な問題点があった。
【０００８】一方、今までの分散補償光ファイバーに対
する研究は主に１．５５μｍ波長帯域において、分散値
を０に近く平坦化する方法に関するものであった。
【０００９】単モード光ファイバーを用いて１０Ｇｂｐ
ｓ以上の伝送速度で伝送しようとする場合、伝送可能距
離を制限する要因である分散値及び分散値傾きを必ず補
償しなければならない。分散値及び分散値の傾きを同時
に補償するためには分散補償光ファイバーが必要である
が、分散補償光ファイバーを製造することは容易ではな
い。
【００１０】また、分散補償光ファイバーで構成された
補償モジュールを用いて分散値を補償するさまざまな方
法が開発されてきた。分散値及び分散値の傾きを同時に
補償する分散補償光ファイバーを製造することが容易で
はないため、２つの分散補償光ファイバーを用いて以下
のように正確な分散補償を行う方法も開発された。
【００１１】
【数２】
【数３】 ここで、ＬDCF1、ＬDCF2およびＬSMFはそれぞれ第１の
分散補償光ファイバー、第２の分散補償光ファイバーお
よび単一モード光ファイバーの伝送可能距離を示し；Ｄ
DCF1、ＤDCF2およびＤSMFはそれぞれ第１の分散補償光
ファイバー、第２の分散補償光ファイバーおよび単一モ
ード光ファイバーの分散値を意味し；Ｓ DCF1、ＳDCF2お
よびＳSMFはそれぞれ第１の分散補償光ファイバー、第
２の分散補償光ファイバーおよび単一モード光ファイバ
ーの分散値の傾きを示す。
【００１２】２つの異なる分散補償光ファイバーを用い
る場合には、２つの分散補償光ファイバーの分散値及び
分散値の傾きを組み合わせなければならないため、分散
を正確に補償することはより困難になる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の欠点を解決するために案出したものであり、
分散値が大きい負の値を持ち、伝送波長帯域において、
分散特性が平坦であるため、もっと簡単で正確に分散値
を補償することができる分散平坦光ファイバー及びその
製造方法を提供することにその目的がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、中央コアと、前記中央コアの外側に交互に
形成されたリング型コア及び低屈折率領域と、前記リン
グ型コア及び低屈折率領域の外側に形成されたクラッデ
ィングと、前記クラッディングの外側に前記中央コア、
前記リング型コア、前記低屈折率領域、前記クラッディ
ングを保護するために形成されたコーティングを含む大
きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバーを提供す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図を参照して、本発
明の好適な実施の形態について詳しく説明する。
【００１６】図１は、本発明による大きい負の分散値を
有する分散平坦光ファイバーの構造に対する一実施例を
示す断面図で、分散平坦光ファイバーはクラッディング
１５、第１及び第２リング型コア１４、１２、第１及び
第２低屈折率領域１３、１１、及びコア１０で構成され
る。
【００１７】光ファイバーの一番外側に光ファイバーを
保護するためのポリマーコーティング（図示せず）が形
成されている。ポリマーコーティングの内側にクラッデ
ィング１５が形成される。クラッディング１５の内側に
は本発明の特徴である第１リング型コア１４が形成され
る。第１リング型コア１４の内側に第１低屈折率領域１
３が形成される。第１低屈折率領域１３の内側に第２リ
ング型コア１２が形成される。第２リング型コア１２の
内側に第２低屈折率領域１１が形成される。最後に第２
低屈折率領域１１の内側である中央領域にコア１０が形
成される。
【００１８】コア１０と第２リング型コア１２の屈折率
は残りの領域の屈折率より高い。クラッディング１５領
域の屈折率は純シリカの屈折率と同じである。第１及び
第２低屈折率領域１３、１１の屈折率はクラッディング
１５の屈折率より低い。第２リング型コア１２の屈折率
は第１リング型コア１４の屈折率と同じである。第２低
屈折率領域１１の屈折率は第１低屈折率領域１３の屈折
率と同じである。中央のコア１０及び第２及び第１リン
グ型コア１２、１４の屈折率を高めるためにゲルマニウ
ム（Ｇｅ）や燐（Ｐ）などを添加してもよい。
【００１９】図２は図１に示す光ファイバーの直径に沿
う屈折率分布を示す概略図で、中央コア１０の屈折率が
一番高く、第２及び第１リング型コア１２、１４の屈折
率は中央コア１０の屈折率より低い。図２に示す屈折率
分布は完全な階段型構造であるが、丘型構造や曲線型構
造でもよい。
【００２０】図５は図１に示す光ファイバーの設計デー
タ及びその特性を示す表で、光ファイバーの直径に沿う
屈折率の変動が示されている。図５に示す特性を有する
光ファイバーのＣ−バンド（１．５５μｍ帯域）分散特
性は図３のようである。
【００２１】第１低屈折率領域１３と第１リング型コア
１４の直径がやや変わっても分散及び分散平坦特性には
あまり大きい影響を与えない。多くの従来の光ファイバ
ーとは違って、本発明の分散平坦光ファイバーは例えば
０．０００１１０２ｄＢ／ｋｍという非常によい曲げ損
失特性を有する。本発明の分散値の傾きも従来の分散平
坦光ファイバーより平坦である。
【００２２】図４は図１に示す光ファイバーのＬ−バン
ド（１５７０〜１６２０ｎｍ）分散特性を示すグラフで
ある。前記Ｌ−バンドは高密度波長分割多重方式 (high
density wavelength division multiplexing mode) で
要求される帯域である。
【００２３】図６は本発明によって大きい負の分散値を
有する分散平坦光ファイバーの製造方法の一実施例を段
階別に示す流れ図で、変形化学蒸着 (Modified Chemica
l Vapor Deposition) によって分散平坦光ファイバーを
製造する。
【００２４】まず、ＭＣＶＤボード上にシリカチューブ
を正確に整列する（過程２）。
【００２５】酸素／水素バーナーを用いて１９００℃程
度でシリカチューブを加熱し、シリカチューブの内部及
び外部のパーティクルと不純物などを除去する（過程
４）。
【００２６】ＳｉＣｌ4を用いてクラッディング１５を
形成することによって、ＯＨ基の浸入を防ぎ、クラッデ
ィング１５の屈折率がシリカチューブと同じになるよう
にする（過程６）。
【００２７】ＳｉＣｌ4と共にＧｅＣｌ4またはＰＯＣｌ
3を用いて、シリカチューブより屈折率が高い第１リン
グ型コア１４をクラッディング１５の内側に形成する
（過程８）。
【００２８】ＳｉＣｌ4と共にフッ素ソースであるＣ2Ｆ
6またはＳｉＦ4ガスをシリカチューブ内に流して、シリ
カチューブより屈折率が低い第１低屈折率領域１３を第
１リング型コア１４の内側に形成する（過程１０）。
【００２９】ＳｉＣｌ4と共にＧｅＣｌ4またはＰＯＣｌ
3を用いてシリカチューブより屈折率が高い第２リング
型コア１２を第１低屈折率領域１３の内側に形成する
（過程１２）。
【００３０】ＳｉＣｌ4と共にフッ素ソースであるＣ2Ｆ
6またはＳｉＦ4ガスをシリカチューブ内に流して、シリ
カチューブより屈折率が低い第２低屈折率領域１１を第
２リング型コア１２の内側に形成する（過程１４）。
【００３１】シリカチューブ内にＳｉＣｌ4とＧｅＣｌ4
を流しながら、バーナーで加熱して屈折率が一番高い中
央コア１０を第２低屈折率領域１１の内側に形成する
（過程１６）。
【００３２】酸素／水素バーナーを用いて２０００℃以
上の高温でシリカチューブを加熱し、内部に残っている
穴を完全に埋めることによって、本発明による屈折率分
布を有する光ファイバーのプリフォームを製作する（過
程１８）。
【００３３】必要であれば、光ファイバーのプリフォー
ム上にシリカチューブを被覆するオーバークラッディン
グ (over-cladding or jacketing) 工程を実施する（過
程２０）。
【００３４】このように製造された光ファイバーのプリ
フォームから光ファイバー引出装置を用いて１２５μｍ
の光ファイバーを引き出す。この処理の間に、光ファイ
バーは１次及び２次コーティングを経て、最終的には２
５０μｍの光ファイバーになる（過程２２）。
【００３５】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明による分
散平坦光ファイバーは１．５５μｍ波長帯域で−２０〜
−６０程度の負数である分散値を有し、その分散値の傾
きが従来の分散平坦光ファイバーより非常に平坦であ
る。さらに、この分散平坦光ファイバーは直径上での柔
軟性がよいため、容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって分散値が大きい負数である分散
平坦光ファイバーの構造の一実施例を示す断面図であ
る。
【図２】図１に示す光ファイバーの半径に沿う屈折率を
示す概略図である。
【図３】図１に示す光ファイバーのＣ−バンド分散特性
を示すグラフである。
【図４】図１に示す光ファイバーのＬ−バンド分散特性
を示すグラフである。
【図５】図１に示す光ファイバーの設計及び特性を示す
表である。
【図６】本発明によって分散値が大きい負数である分散
平坦光ファイバーの製造方法についての一実施例を示す
流れ図である。
【符号の説明】
１５…クラッディング １４、１２…第１、第２リング型コア １３、１１…第１、第２低屈折率領域 １０…コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユン・ターク・リー 大韓民国、デジョン、ユソン−グ、ジョン ミン−ドン、エキスポ・アパートメント 410−808 Ｆターム(参考） 2H050 AB03Z AB04Y AB05X AB08X AB10X AC15 AD01 BB02Q BC02 4G014 AH11 AH12 AH14 AH15 AH21 4G021 EA02 EB03 EB06 EB13 EB18

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中央コアと、前記中央コアの外側に交互に
    形成されたリング型コア及び低屈折率領域と、前記リン
    グ型コア及び低屈折率領域の外側に形成されたクラッデ
    ィングと、前記クラッディングの外側に前記中央コア、
    前記リング型コア、前記低屈折率領域、前記クラッディ
    ングを保護するために形成されたコーティングを含む大
    きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバー。
  2. 【請求項２】 前記コーティングがポリマーコーティン
    グであることを特徴とする請求項１に記載の大きい負の
    分散値を有する分散平坦光ファイバー。
  3. 【請求項３】 前記リング型コア及び前記低屈折率領域
    が交互に形成される構造は、前記クラッディングの内側
    に第１リング型コアを形成し、前記第１リグ型コアの内
    側に第１低屈折率領域を形成し、前記第１低屈折率領域
    の内側に第２リング型コアを形成し、前記第２リング型
    コアの内側に第２低屈折率領域を形成することを特徴と
    する請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の大きい
    負の分散値を有する分散平坦光ファイバー。
  4. 【請求項４】 前記中央コアの屈折率は前記第１、第２
    リング型コアの屈折率より大きいことを特徴とする請求
    項３に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光ファ
    イバー。
  5. 【請求項５】 前記クラッディングの屈折率は純シリカ
    の屈折率と同じであることを特徴とする請求項３に記載
    の大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバー。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２低屈折率領域の屈折率
    は前記クラッディングの屈折率より低いことを特徴とす
    る請求項３に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦
    光ファイバー。
  7. 【請求項７】 前記第１リング型コアの屈折率が前記第
    ２リング型コアの屈折率と同じであることを特徴とする
    請求項３に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光
    ファイバー。
  8. 【請求項８】 前記第１低屈折率領域の屈折率が前記第
    ２低屈折率領域の屈折率と同じであることを特徴とする
    請求項３に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光
    ファイバー。
  9. 【請求項９】 前記中央コア及び前記第１及び第２リン
    グ型コアにゲルマニウムまたは燐が添加されたことを特
    徴とする請求項３に記載の大きい負の分散値を有する分
    散平坦光ファイバー。
  10. 【請求項１０】分散平坦光ファイバーの製造方法であっ
    て、シリカチューブを配置する第１過程と、前記シリカ
    チューブ内の不純物を除去する第２過程と、前記シリカ
    チューブの外側にクラッディングを形成する第３過程
    と、前記クラッディングの内側に第１リング型コアを形
    成する第４過程と、前記第１リング型コアの内側に第１
    低屈折率領域を形成する第５過程と、前記第１低屈折率
    領域の内側に第２リング型コアを形成する第６過程と、
    前記第２リング型コアの内側に第２低屈折率領域を形成
    する第７過程と、前記第２低屈折率領域の内側に中央コ
    アを形成する第８過程と、前記シリカチューブを加熱し
    て、内部に残っているホールを完全に埋め、光ファイバ
    ープリフォームを製作する第９過程と、前記光ファイバ
    ープリフォームから光ファイバーを引き出す第１０過程
    と、を含む大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイ
    バーの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記第１過程は変形化学蒸着のボード
    上に前記シリカチューブを配置することを特徴とする請
    求項１０に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光
    ファイバーの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記第２過程は１９００℃程度で前記
    シリカチューブを加熱することを特徴とする請求項１０
    に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバ
    ーの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記クラッディングの屈折率は前記シ
    リカチューブの屈折率と同じであることを特徴とする請
    求項１０に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光
    ファイバーの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記クラッディングはＳｉＣｌ4を用
    いて形成することを特徴とする請求項１０に記載の大き
    い負の分散値を有する分散平坦光ファイバーの製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 ＳｉＣｌ4と共にＧｅＣｌ4またはＰＯ
    Ｃｌ3を用いて、前記第１リング型コアの屈折率が前記
    シリカチューブの屈折率より高く形成されることを特徴
    とする大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバー
    の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記第５過程において、前記シリカチ
    ューブの屈折率より低い屈折率を有する前記第１低屈折
    率領域を形成するために、ＳｉＣｌ4と共にＣ2Ｆ6また
    はＳｉＦ4ガスを前記シリカチューブ内に流すことを特
    徴とする請求項１０に記載の大きい負の分散値を有する
    分散平坦光ファイバーの製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第６過程において、ＳｉＣｌ4と
    共にＧｅＣｌ4またはＰＯＣｌ3を前記シリカチューブ内
    に流して、前記シリカチューブの屈折率より高い屈折率
    を有する前記第２リング型コアを形成することを特徴と
    する大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバーの
    製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記第７過程は、ＳｉＣｌ4と共にＣ2
    Ｆ6またはＳｉＦ4ガスを前記シリカチューブ内に流し
    て、前記シリカチューブの屈折率より低い屈折率を有す
    る第２低屈折率領域を形成することを特徴とする請求項
    １０に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光ファ
    イバーの製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記第８過程において、前記中央コア
    を形成するために、ＳｉＣｌ4とＧｅＣｌ4を前記シリカ
    チューブ内に流すことを特徴とする請求項１０に記載の
    大きい負の分散値を有する分散平坦光ファイバーの製造
    方法。
  20. 【請求項２０】 前記第９過程は２０００℃以上の高温
    で前記シリカチューブを加熱することを特徴とする請求
    項１０に記載の大きい負の分散値を有する分散平坦光フ
    ァイバーの製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記第９過程の後、前記光ファイバー
    プリフォーム上にシリカチューブを被覆するオーバーク
    ラッディング工程を実施する過程をさらに含むことを特
    徴とする請求項１０に記載の大きい負の分散値を有する
    分散平坦光ファイバーの製造方法。
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