JP2002503824A - 単一モード光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 単一モード光ファイバが開示されている。光ファイバの中心から所定の半径内（a1）に一定の屈折率（n1）をもつ１次コア（300）と、１次コア（300）をつつみ、１次コアの屈折率（n1）から半径の増加につれて減少する屈折率（n2）をもつ２次コア（302）と、２次コア（302）をつつみ、２次コアの最小屈折率（n2）よりも小さい屈折率（n0）をもつクラッド（304）とを含む。本発明によれば、光ファイバのコア構造を調節し、その屈折率分布が低分散特性をもつ階段状及び低損失特性をもつ三角形が複合されるようにして低分散及び低損失特性をもつ光ファイバが作製できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は単一モード光ファイバに係り、特に、コア半径に応じて屈折率が変わ
る単一モード光ファイバに関する。

【０００２】 （背景技術） 一般に、長距離超高速光帯域通信のための光ファイバは、使用波長において低
損失、低分散及び低分散傾斜度などの特性を持たなければならない。このような
特性をもつ光ファイバとしては、分散遷移光ファイバ（Dispersion Shifted Fib
er）及び低分散遷移光ファイバ（Non-Zero Dispersion Shifted Fiber）が主と して使用される。これらの光ファイバは前述の光特性を満足するように、光ファ
イバの屈折率分布の形態は各種の構造に変化される。

【０００３】 このような屈折率の変化を得る方法としては、コアに環状領域（Annular Regi
on）を持たせて屈折率が三角形の形態に変わるようにしたり、２重コア構造に凸
（Convex）状の屈折率を持たせたりし得る。

【０００４】 図１は、従来のコア半径による比屈折率差（Relative Refractive Index Diff
erence）を示すものであり、米国特許第５，５５３，１８５号公報に開示されて
いる。ここで、比屈折率差は、ｎ_ｃｏをコア領域の最大屈折率とし、ｎ_ｃｌをク
ラッドの屈折率とするとき、（ｎ_co ²-ｎ_cl ²）/２ｎ_co ²のように表わされる。こ の方法は、低い分散傾斜度を得るために、コアに隣接した環状領域の屈折率を下
げてクラッドの屈折率とコアの屈折率との差を増大させた。

【０００５】 コアとクラッドとの屈折率差を増大させる方法としては、コアの屈折率を上げ
るか、或いはクラッドの屈折率を下げる方法がある。しかし、前者の方法は屈折
率を上げるのに用いられるドープ剤によって光損失が増大する問題があり、一定
水準以上の屈折率が持ち難い。後者の方法は、下げられた領域によって長波長領
域において損失が急増する問題が生じる。これを解決するために、クラッドとコ
アとの半径比を大きくする必要がある。図２は、クラッドとコアとの半径比が夫
々６及び７である時の、光ファイバの各波長による漏れ損失を示すものであって
、米国特許第４，４４７，１２７号公報に開示されている。図中、実線がクラッ
ドとコアとの半径比が６の場合であり、点線がクラッドとコアとの半径比が７の
場合である。ａ及びａ'は夫々比屈折率差が０の場合、すなわち、クラッドの屈 折率とコアの屈折率とが同じ場合であり、ｂ及びｂ'は夫々比屈折率差が０．２ の場合、ｃ及びｃ'は夫々比屈折率差が０．２３の場合、ｄ及びｄ'は夫々比屈折
率差が０．２５の場合、そしてｅ及びｅ'は夫々比屈折率差が０．２７の場合で ある。

【０００６】 しかし、このような方法も、改良化学気相蒸着法（Modified Chemical Vapor
Deposition Method）を適用する場合、大口径をもつ光ファイバ母材の製作が難
しく且つ手間がかかり、限界がある。

【０００７】 （発明の開示） 前記問題点を解決するために、本発明の目的は、低分散及び低分散傾斜特性が
得られるように屈折率が変わる単一モード光ファイバを提供することである。

【０００８】 前記目的を達成するために、本発明に係る単一モード光ファイバは、光ファイ
バの中心から所定の半径内に一定の屈折率をもつ１次コアと、前記１次コアをつ
つみ、前記１次コアの屈折率から半径の増大につれて減少する屈折率をもつ２次
コアと、前記２次コアをつつみ、前記２次コアの最小屈折率よりも小さい屈折率
をもつクラッドとを含む。

【０００９】 （発明を実施するための最良の態様） 図３による光ファイバは、１次コア３００、２次コア３０２及びクラッド３０
４を含む。１次及び２次コア３００及び３０２、並びにクラッド３０４の屈折率
分布は図４に示される。すなわち、中心から半径ａ_１をもつ１次コア３００の屈
折率はｎ_１に一定である。１次コア３００をつつみ、半径ａ_２をもつ２次コア３
０２の屈折率は１次コアの屈折率ｎ_１からｎ_２までに線形的に減少する。クラッ
ド３０４の屈折率はｎ_２よりも小さいｎ_０である。このような屈折率分布は、低
分散特性をもつ階段状の屈折率分布と低損失特性をもつ三角形の屈折率分布を複
合させた形態である。

【００１０】 図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施例による屈折率分布を示すものである
。図５Ａによる光ファイバは、図４の１次及び２次コアのほかに３次コアをさら
に具備し、図５Ｂによる光ファイバは、図５Ａの３次コアの外側に４次コアをさ
らに具備する。このとき、３次コアの屈折率ｎ_３は２次コアの最小屈折率ｎ_２よ
りも小さく、４次コアの屈折率ｎ_４は３次コアの屈折率ｎ_３よりも小さい。ここ
で、ｎ_３及びｎ_４はｎ_０よりも大きい。

【００１１】 図６は、本発明のさらに他の実施例による屈折率分布を示す。図６による光フ
ァイバは、図４の1次及び２次コアのほかに３次及び４次コアをさらに具備する 。このとき、３次コアの屈折率は２次コアの最小屈折率に等しいｎ_２であり、４
次コアの屈折率は２次コアの屈折率ｎ_２よりも小さく、クラッドの屈折率ｎ_０よ
りも大きいｎ_３をもつ。

【００１２】 前述の複合形態の屈折率分布をもつ光ファイバの低分散、低分散傾斜及び低損
失の光特性を満足するための屈折率分布と構造との相関関係は、図７ないし図１
０に示してある。

【００１３】 図７は、図４のａ_１／ａ_２の変化に対する分散傾斜の変化を示すものである。
ここで、Ｎは、（１次コアの比屈折率差−２次コアの比屈折率差）／（１次コア
の比屈折率差）の値である。各コアの屈折率プロファイルは、Ｎが大きいほど三
角形に近く、Ｎが小さいほど階段状に近い。図７に示されたように、ｎ_２の屈折
率が小さい値をもつとき（すなわち、Ｎが大きい場合）、ａ_１／ａ_２が小さけれ
ば（すなわち、屈折率プロファイルが三角形）分散傾斜度は大きい値を持ち、ａ _１ ／ａ_２が増加して一定の値に達すると、分散傾斜度は最低値をもつことになる
。さらに、屈折率ｎ_２値が増加して次第に階段状になると（すなわち、Ｎが小さ
くなる場合）、 ａ_１／ａ_２が変わっても分散傾斜度の変化範囲は小さくなり、 ａ_１／ａ_２に寄らずにほぼ一定の分散傾斜度をもつことになる。従って、Ｎが０
．２〜０．８５の範囲及びａ_１／ａ_２が０．７以下の範囲では小さい分散傾斜度
が得られる。また、ｎ_１、ｎ_２及びａ_１／ａ_２を適宜組み合わせれば最適の小さ
い分散傾斜度が得られる。

【００１４】 図８ないし図１０は、図７で与えられた値を基に製造された光ファイバの実施
例から得た値を示すものである。

【００１５】 図８は、ｎ_１、ｎ_２及びａ_２が固定された状態でａ_１を変えて得られた分散傾
斜度を示すものである。図９は、図４においてａ_１／ａ_２が一定であるとき、ａ _２ を変えて得た分散傾斜度を示すものである。

【００１６】 図１０は、図４のａ_１／ａ_２による１．５５μm波長における損失を示すもの である。図１０によれば、ａ_１／ａ_２が小さいほど（すなわち、屈折率プロファ
イルが三角形）損失が小さくなる。ａ_１／ａ_２が大きいほど（すなわち、屈折率
プロファイルが階段状）損失が大きい。すなわち、低損失の光特性を得るために
は三角形の屈折率分布が有利である。ａ_１／ａ_２は０ないし０．７の値である場
合は、０．２２ｄＢ／ｋｍ程度の損失が得られる。

【００１７】 従って、低分散及び低損失を得るためには階段状及び三角形が複合された形態
の屈折率分布をもつことが好適である。

【００１８】 （産業上の利用可能性） 本発明によれば、光ファイバのコア構造を調節し、その屈折率分布が低分散特
性をもつ階段状と低損失特性をもつ三角形が複合されるようにして低分散及び低
損失特性をもつ光ファイバが製作できる。さらに、センターディップ によるマ イクロまたはマクロベンディングによる損失増加に敏感な大きいコア半径の三角
形屈折率分布と小さいベンディング損失をもつ小さいコア半径の階段状屈折率と
が複合される。従って、ベンディング損失を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

図１は、従来の方法による低分散傾斜度をもつ屈折率の変化を示すものであり
、 図２は、クラッドとコアとの半径比がそれぞれ６及び７のとき、光ファイバの
各波長による漏れ損失を示すものであり、 図３は、本発明の一実施例による単一モード光ファイバに対する断面図であり
、 図４は、図３に示された光ファイバの屈折率分布を示すものであり、 図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の他の実施例による屈折率分布を示すものであり
、 図６は、本発明のさらに他の実施例による屈折率分布を示すものであり、 図７は、図４のａ_１／ａ_２変化に対する分散傾斜度の変化を示すものであり、 図８は、図４のｎ_１、ｎ_２及びａ_２が固定された状態でａ_１を変化させて得た
分散傾斜度を示すものであり、 図９は、図４においてａ_１／ａ_２が一定であるとするとき、ａ_２を変化させて
得た分散傾斜度を示すものであり、 図１０は、図４においてａ_１／ａ_２による１．５５μｍ波長における損失を示
すものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＩＮ，ＪＰ，ＭＸ，ＲＵ (72)発明者 ド、 ムン−ヒュン 大韓民国 730−090 キュンサンブク−ド グミ−シティ ソンジュン−ドン 37 サムスン アパート ９−505 Ｆターム(参考） 2H050 AC09 AC15 AC29 AC73 AC76

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの中心から所定の半径内に一定の屈折率をもつ１
   次コアと、 前記１次コアをつつみ、前記１次コアの屈折率から半径の増大につれて減少す
   る屈折率をもつ２次コアと、 前記２次コアをつつみ、前記２次コアの最小屈折率よりも小さい屈折率をもつ
   クラッドとを含むことを特徴とする単一モード光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記１次コアと２次コアとの半径比の範囲は、 ０〜０．７であることを特徴とする請求項１に記載の単一モード光ファイバ。
3. 【請求項３】 （１次コアの比屈折率差−２次コアの比屈折率差）／（１次
   コアの比屈折率差）の範囲は、 ０．２〜０．８５であることを特徴とする請求項１に記載の単一モード光ファ
   イバ。
4. 【請求項４】 前記２次コアをつつみ、半径の増大により屈折率が階段状に
   減少され、前記屈折率は前記２次コアの最小屈折率よりも小さく、前記クラッド
   の屈折率よりも大きい複数個のコアをさらに具備することを特徴とする請求項１
   に記載の単一モード光ファイバ。
5. 【請求項５】 前記複数個のコアのうち、前記２次コアをつつむコアの屈折
   率は、前記２次コアの最小屈折率に等しいことを特徴とする請求項４に記載の単
   一モード光ファイバ。