JP2003114348A - 分散フラット光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造が容易であって広い波長領域において分散
の変動が小さい分散フラット光ファイバを提供する。 【解決手段】光ファイバ軸方向に延びる多数の第一の細
孔７を有する多孔部をクラッド６として備え、コアにも
第二の細孔２０を有する光ファイバを分散フラット光フ
ァイバとして使用する。第一及び第二の細孔７径ｄ，ｄ
２と隣り合う第一の細孔７間距離Λを適切な関係とする
ことにより、広い波長領域において分散の変動が小さい
分散フラット光ファイバとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ軸方向
に延びる多数の細孔を有する多孔部をクラッドとして備
えた分散フラット光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信に広く用いられている石英系の光
ファイバでは、信号光が伝搬する間に信号波形に歪みを
生じる分散が起こる。光ファイバの分散特性は、信号光
の波長によって異なっていて、伝送用に用いられるシン
グルモードファイバ（以下、ＳＭＦという）では、１．
３μｍが零分散波長であり、分散シフトファイバ（以
下、ＤＳＦという）では１．５５μｍを零分散波長とし
ている。

【０００３】零分散波長においては、伝送による波形歪
みが起こらないので、高速長距離通信が可能である。し
かしながら、ＳＭＦやＤＳＦでは、１．３μｍや１．５
５μｍだけが零分散波長であり、広い波長領域すべてで
の高速長距離通信には適さない。国際電気通信連合（Ｉ
ＴＵ）の標準化委員会（ＩＴＵ−Ｔ Ｑ８６＆１７）で
は、光通信に用いられる波長帯域を表１のように１２６
０〜１６７５ｎｍと定め、その中を六つのバンドに分割
している。

【０００４】

【表１】

【０００５】このような広い波長帯域の全体で分散が小
さくなる分散フラット光ファイバが研究されてきた。

【０００６】光ファイバの分散は、光ファイバの材料自
体に起因する材料分散と、導波構造を取り光をこれに閉
じこめることによる導波路分散との二つからなる。材料
分散は、石英を用いる限りはほとんど変わらないため、
導波路分散を変化させて材料分散と相殺させることが研
究されてきた。その結果、屈折率分布をＷ型、三重クラ
ッド型、四重クラッド型とした光ファイバが、それぞれ
提案された。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｗ型光ファイ
バは、曲げ損失特性が劣り、実用性に欠ける。三重クラ
ッド型や四重クラッド型は、屈折率の分布が複雑な構造
をしているので、従来のＶＡＤ法やＭＣＶＤ法、ＯＶＤ
法を用いてＧｅやＦのような屈折率を変化させる元素を
ドープして製造するのは非常に困難であった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、製造が容易であ
って広い波長領域において分散の変動が小さい分散フラ
ット光ファイバを提供することである。

【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、クラッド部に細孔を有する光ファイバを用いて分
散フラット光ファイバとした。

【００１０】具体的には、請求項１に係る発明は、光フ
ァイバ軸方向に延びる多数の第一の細孔を有する多孔部
をクラッドとして備え、かつコアにも第二の細孔を有す
る構造の分散フラット光ファイバであって、上記第一の
細孔径をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う第一の細孔
間距離をΛとしたときに、Λが１．０〜３．５μｍ、ｄ
／Λが０．３０〜０．９５、ｄ２／Λが０．１〜０．
６、ｄ＞ｄ２であることを特徴とする分散フラット光フ
ァイバである。

【００１１】光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔を有
する多孔部をクラッドとして備えている光ファイバ（以
下、フォトニッククリスタルファイバという）では、ク
ラッドの屈折率は、石英の屈折率と空気の屈折率にそれ
ぞれの断面積比を乗じて平均化したものとみなすことが
できる。石英の屈折率１．４に対し、空気の屈折率は
１．０と小さいので、石英の部分に比べて細孔即ち空気
の部分の断面積が大きければ、コアとクラッドの等価的
な屈折率差は、従来の光ファイバでは実現できなかった
大きな値にすることができる。ここで、等価的な屈折率
差といっているのは、クラッドの屈折率を石英部分と空
気部分の断面積比で平均化したものとみなしているから
である。導波路分散はコアとクラッドの屈折率差に比例
して大きくなるので、フォトニッククリスタルファイバ
を用いることにより、従来の屈折率を変化させる元素を
ドープした光ファイバでは得られなかった大きな導波路
分散を得ることができる。そして、広い波長領域で材料
分散と相殺しあって、ほぼ一定の分散値を得られる。

【００１２】本発明の構成であれば、フォトニッククリ
スタルファイバを用いることにより、第一及び第二の細
孔径と隣り合う第一の細孔間距離とが上記の一定の関係
を満たすことで、広範囲の波長領域で分散フラットな光
ファイバとすることができ、この分散フラット光ファイ
バを用いて広範囲の波長領域での高速かつ長距離の光通
信を行うことができる。

【００１３】ここで、隣り合う第一の細孔間距離とは、
隣り合う二つの第一の細孔の中心間の距離のことであ
る。なお、ｄ、ｄ２およびΛの値は、一本のファイバ内
でばらつきがあるので、クラッドの多孔部におけるｄお
よびΛの平均値が、上記のΛ、ｄ／Λおよびｄ２／Λの
数値範囲内となる値であればよい。

【００１４】次に、請求項２に係る発明は、光ファイバ
軸方向に延びる多数の第一の細孔を有する多孔部をクラ
ッドとして備え、かつコアにも第二の細孔を有する構造
の分散フラット光ファイバであって、上記第一の細孔径
をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う第一の細孔間距離
をΛとしたときに、Λが２．０〜３．５μｍ、ｄ／Λが
０．４５〜０．９５、ｄ２／Λが０．１〜０．６、ｄ＞
ｄ２であることを特徴とする分散フラット光ファイバで
ある。

【００１５】本発明の構成であれば、フォトニッククリ
スタルファイバを用いることにより、第一及び第二の細
孔径と隣り合う第一の細孔間距離とが上記の一定の関係
を満たすことで、広範囲の波長領域において分散値の大
きな異常分散であってかつ分散フラットな光ファイバと
することができる。

【００１６】次に、請求項３に係る発明は、光ファイバ
軸方向に延びる多数の第一の細孔を有する多孔部をクラ
ッドとして備え、かつコアにも第二の細孔を有する構造
の分散フラット光ファイバであって、上記第一の細孔径
をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う第一の細孔間距離
をΛとしたときに、Λが１．５〜３．０μｍ、ｄ／Λが
０．３０〜０．８５、ｄ２／Λが０．１〜０．５、ｄ＞
ｄ２であることを特徴とする分散フラット光ファイバで
ある。

【００１７】本発明の構成であれば、フォトニッククリ
スタルファイバを用いることにより、第一及び第二の細
孔径と隣り合う第一の細孔間距離とが上記の一定の関係
を満たすことで、広範囲の波長領域において、分散値の
絶対値が小さい低分散となるので、信号光の波形歪みが
小さく且つ分散フラットな光ファイバとすることができ
る。

【００１８】次に、請求項４に係る発明は、光ファイバ
軸方向に延びる多数の第一の細孔を有する多孔部をクラ
ッドとして備え、かつコアにも第二の細孔を有する構造
の分散フラット光ファイバであって、上記第一の細孔径
をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う第一の細孔間距離
をΛとしたときに、Λが１．０〜２．５μｍ、ｄ／Λが
０．３０〜０．８５、ｄ２／Λが０．１〜０．５、ｄ＞
ｄ２であることを特徴とする分散フラット光ファイバで
ある。

【００１９】本発明の構成であれば、フォトニッククリ
スタルファイバを用いることにより、第一及び第二の細
孔径と隣り合う第一の細孔間距離とが上記の一定の関係
を満たすことで、広範囲の波長領域において異常分散で
あってかつ分散フラットな光ファイバとすることができ
る。

【００２０】次に、請求項５の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の分散フラット光ファイバであって、上
記コアに複数の上記第二の細孔が存することを特徴とす
る分散フラット光ファイバである。

【００２１】本発明の構成であれば、請求項１から４に
おいて、第二の細孔の数やコア内部での配置等を変える
ことにより、コア全体の実質的な屈折率等コア部分の光
学特性を所望の値に調整することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２３】図１に本発明の光ファイバの母材の横断面
図を示す。中央部にはコアとなる細孔１０を有する石英
キャピラリー１を置いて、その周りにクラッドとなる細
孔３を有する石英キャピラリー２を多数配置して束ね
る。石英キャピラリー１と石英キャピラリー２とは、同
じ径である。製造時の取り扱いを容易にするために、石
英キャピラリー１と石英キャピラリー２を大径の石英管
の中に充填して母材としてもよい。なお、石英キャピラ
リー１や石英キャピラリー２は、公知の方法で作製すれ
ばよい。

【００２４】このように母材を作製したら、次に塩素ガ
スによって石英キャピラリー１、石英キャピラリー２の
表面に残存する水酸基を除去する。具体的には塩素ガス
の気流のもとに母材を約１０００℃に加熱して一時間ほ
ど行う。水酸基が残存していると、光ファイバの伝送損
失が大きくなるので好ましくない。

【００２５】次に、母材を線引き、即ち加熱延伸して光
ファイバとする。この時、キャピラリー１内の細孔１０
及びキャピラリー２内の細孔３が潰れてしまわないよう
に、母材の両端を封止してから線引きを行うことが好ま
しい。

【００２６】図２に本実施の形態の光ファイバの横断面
図を示す。中央の六つの第一の細孔７に囲まれた内側の
部分が幾何学的なコア５で、ａがコア径である。コア５
の中央部には第二の細孔２０が存する。コア５の周りの
第一の細孔７が多数存する多孔部がクラッド６である。

【００２７】ここで、分散の変動値を抑えるためには、
第一の細孔７の径ｄ及び第二の細孔２０の径ｄ２と隣り
合う第一の細孔７間の距離Λとの関係が重要である。Λ
を１．０〜３．５μｍとしたときに、ｄ／Λが０．３０
〜０．９５、ｄ２／Λが０．１〜０．６の範囲では、１
３００〜１７００ｎｍの波長範囲において、分散の最大
値と最小値との差を波長域（ここでは４００ｎｍ）で除
した値である分散むらが、０．０２５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
²よりも小さくなり、分散フラット光ファイバとして十
分有用である。

【００２８】（他の実施の形態）図３，４に他の実施の
形態に係る光ファイバの断面図を示す。図４に示す光フ
ァイバは、上記実施形態とはコア５中に四つの第二の細
孔２０があることのみがが異なっている。図３に示す光
ファイバは、中央の九つの第一の細孔７に囲まれた部分
がコア５であり、その中には三つの第二の細孔２０が存
している。

【００２９】なお、これらの実施の形態は例であって、
本発明はこれらの例に限定されない。コアやクラッドの
石英にＧｅやＦ等をドープして屈折率を変えてもよい
し、キャピラリーの内径や外径は大きさが異なるものが
複数存していてもよい。光ファイバの製造方法も別の方
法でも構わない。

【００３０】

【実施例】図５に波長と分散の関係について四つの実施
例の結果を示す。なお、これらの実施例の分散フラット
光ファイバは、上述の実施の形態で記載した製造方法で
製造し、断面構造は、実施例１〜３が図２に、実施例４
が図３に示すものである。

【００３１】＜実施例１＞実施例１は、第一の細孔径
１．８μｍ、第二の細孔径０．９μｍ、第一の細孔間距
離２．９μｍであり、ｄ／Λが０．６、ｄ２／Λが０．
３である分散フラット光ファイバである。分散と波長の
関係を図５のＡに示す。本実施例の光ファイバの特性を
表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】本実施例の光ファイバは、分散フラット光
ファイバとして優れた特性を示した。

【００３４】＜実施例２＞実施例２は、第一の細孔径
１．７μｍ、第二の細孔径０．６５μｍ、第一の細孔間
距離２．１３μｍであり、ｄ／Λが０．８、ｄ２／Λが
０．３である分散フラット光ファイバである。分散と波
長の関係を図５のＢに示す。本実施例の光ファイバの特
性を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】本実施例の光ファイバは、分散フラット光
ファイバとして優れた特性を示した。

【００３７】＜実施例３＞実施例３は、第一の細孔径
１．６μｍ、第二の細孔径０．６μｍ、細孔間距離２μ
ｍであり、ｄ／Λが０．８、ｄ２／Λが０．３である分
散フラット光ファイバである。分散と波長の関係を図５
のＣに示す。本実施例の光ファイバの特性を表４に示
す。

【００３８】

【表４】

【００３９】本実施例の光ファイバは、分散フラット光
ファイバとして優れた特性を示した。

【００４０】＜実施例４＞実施例４は、第二の細孔を三
つ有する構造であり、第一の細孔径２．０μｍ、第二の
細孔径０．８μｍ、第一の細孔間距離２．５μｍであ
り、ｄ／Λが０．８、ｄ２／Λが０．３２である分散フ
ラット光ファイバである。分散と波長の関係を図５のＤ
に示す。本実施例の光ファイバの特性を表５に示す。

【００４１】

【表５】

【００４２】本実施例の光ファイバは、分散フラット光
ファイバとして優れた特性を示した。

【００４３】実施例２は、全波長領域に渡って分散が０
に近く、広波長域での伝送用光ファイバに適している。

【００４４】また、実施例１，４は、全波長領域に渡っ
て分散がプラス側（異常分散側）にあって変動値が小さ
くフラットである。第一の細孔径／第一の細孔間距離の
値を一定に保って細孔間距離を大きくしたり、第一の細
孔間距離を一定に保ったまま第一の細孔径を大きくする
ことにより、分散フラットでかつ全体が異常分散である
分散フラット光ファイバが得られる。

【００４５】また、実施例３は、全波長領域に渡って分
散がマイナス側（正常分散側）にあって変動値が小さく
フラットである。第一の細孔径／第一の細孔間距離の値
を一定に保って第一の細孔間距離を小さくしたり、第一
の細孔間距離を一定に保ったまま第一の細孔径又は第二
の細孔径を小さくすることにより、分散フラットでかつ
全体が正常分散である分散フラット光ファイバが得られ
る。

【００４６】このように、第一及び第二の細孔径と第一
の細孔間距離とを適切に制御することにより、正常分
散、零分散、異常分散のいずれの場合においても、分散
フラットな光ファイバを得ることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。

【００４８】クラッドを多数の細孔を有する多孔部と
し、コアにも細孔を備えることで、広範囲の波長領域で
分散の変動の非常に小さい分散フラット光ファイバを簡
便に得ることができる。

【００４９】細孔の径と細孔間距離を調節することによ
り、正常分散、零分散、異常分散のいずれにおいても分
散フラット光ファイバを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバの母材の横断面の模式図で
ある。

【図２】本発明の実施形態に係る光ファイバの横断面の
模式図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る光ファイバの横断
面の模式図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係る光ファイバの横断
面の模式図である。

【図５】実施例１〜４における光ファイバの波長と分散
の関係の図である。

【符号の説明】

１ 石英キャピラリー ２ 石英キャピラリー ３ 細孔 ５ コア ６ クラッド ７ 第一の細孔 １０ 細孔 ２０ 第二の細孔 ｄ 第一の細孔径 ｄ２ 第二の細孔径 Λ 第一の細孔間距離 ａ コア径

フロントページの続き (72)発明者 田中 正俊 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 盛行 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 久保田 寛和 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 川西 悟基 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H050 AA01 AB03Z AC64 AD01 AD16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ軸方向に延びる多数の第一の
   細孔を有する多孔部をクラッドとして備え、かつコアに
   も第二の細孔を有する構造の分散フラット光ファイバで
   あって、 上記第一の細孔径をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う
   第一の細孔間距離をΛとしたときに、Λが１．０〜３．
   ５μｍ、ｄ／Λが０．３０〜０．９５、ｄ２／Λが０．
   １〜０．６、ｄ＞ｄ２であることを特徴とする分散フラ
   ット光ファイバ。
2. 【請求項２】 光ファイバ軸方向に延びる多数の第一の
   細孔を有する多孔部をクラッドとして備え、かつコアに
   も第二の細孔を有する構造の分散フラット光ファイバで
   あって、 上記第一の細孔径をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う
   第一の細孔間距離をΛとしたときに、Λが２．０〜３．
   ５μｍ、ｄ／Λが０．４５〜０．９５、ｄ２／Λが０．
   １〜０．６、ｄ＞ｄ２であることを特徴とする分散フラ
   ット光ファイバ。
3. 【請求項３】 光ファイバ軸方向に延びる多数の第一の
   細孔を有する多孔部をクラッドとして備え、かつコアに
   も第二の細孔を有する構造の分散フラット光ファイバで
   あって、 上記第一の細孔径をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う
   第一の細孔間距離をΛとしたときに、Λが１．５〜３．
   ０μｍ、ｄ／Λが０．３０〜０．８５、ｄ２／Λが０．
   １〜０．５、ｄ＞ｄ２であることを特徴とする分散フラ
   ット光ファイバ。
4. 【請求項４】 光ファイバ軸方向に延びる多数の第一の
   細孔を有する多孔部をクラッドとして備え、かつコアに
   も第二の細孔を有する構造の分散フラット光ファイバで
   あって、 上記第一の細孔径をｄ、第二の細孔径をｄ２、隣り合う
   第一の細孔間距離をΛとしたときに、Λが１．０〜２．
   ５μｍ、ｄ／Λが０．３０〜０．８５、ｄ２／Λが０．
   １〜０．５、ｄ＞ｄ２であることを特徴とする分散フラ
   ット光ファイバ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の分散フ
   ラット光ファイバであって、 上記コアに複数の上記第二の細孔が存することを特徴と
   する分散フラット光ファイバ。