JP2003302548A - 分散制御光ファイバ - Google Patents

分散制御光ファイバ

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JP2003302548A JP2003088595A JP2003088595A JP2003302548A JP 2003302548 A JP2003302548 A JP 2003302548A JP 2003088595 A JP2003088595 A JP 2003088595A JP 2003088595 A JP2003088595 A JP 2003088595A JP 2003302548 A JP2003302548 A JP 2003302548A
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refractive index
core
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Inkon Cho
允根 張
Mun-Hyun Do
文顯 都
Sung-Wook Choi
成旭 崔
Ju-Chang Han
周創 韓
正植 ▲ちょ▼
Jeong-Sik Cho
Chinsei Yo
鎭成 楊
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 希望の分散特性と分散傾斜特性が得られ、低
損失特性を有する分散制御光ファイバを提供する。 【解決手段】 本発明による分散制御光ファイバは、光
信号の伝送経路を形成する屈折率Ｎ１を有する中心コア
と、この中心コアを取り囲む屈折率Ｎ０を有するクラッ
ディングと、を備える光ファイバにおいて、外周の屈折
率Ｎ２から内周の屈折率Ｎ１まで増加する屈折率の分布
を有する外部コアと、この外部コアとクラッドとの間に
介在し、Ｎ０より低い屈折率Ｎ３を有する微細屈折率低
下領域と、を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバに関し、
特に、光帯域分散制御光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバはコアとこれを取り囲むクラ
ッドとから構成され、このコアの屈折率はクラッドの屈
折率より高い値を有する。光ファイバ母材を製造する工
法では、ＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Depositio
n)工法、ＶＡＤ(Vapor phase Axial Deposition)工法、
ＯＶＤ(Outside Vapor phase Deposition)工法、ＰＣＶ
Ｄ(Plasma Chemical Vapor Deposition) 工法などがあ
る。
【０００３】超高速大容量通信を実現するため従来の単
一モード光ファイバより伝送能力が優れた分散制御光フ
ァイバ（例えば、分散シフト光ファイバ(Dispersion-Sh
ifted Fiber：ＤＳＦ)、ノンゼロ分散シフト光ファイバ
(Non-Zero ＤＳＦ)、分散補償光ファイバ(Dispersion C
ompensated Fiber：ＤＣＦ)など）が開発されており、
その需要も増加している。光ファイバを構成するコアと
クラッドとの間に屈折率を低下させた領域を配置すれ
ば、光ファイバの分散特性を効果的に調節することがで
きる。このような例は、Venkata A. Bhagavatulaにより
発明された米国特許番号第４，７１５，６７９号“LOW
DISPERSION, LOW-LOSS SINGLE-MODE OPTICAL WAVEGUID
E”に開示されている。
【０００４】しかし、このような分散制御光ファイバ
は、クラッド内に大きな屈折率低下領域を持つのでベン
ディング損失が大きく、加えて、有効断面積が狭いこと
から一般の単一モード光ファイバよりもモードフィール
ド直径(Mode Field Diameter：ＭＦＤ)が小さいので、
高速伝送時に非線形効果が生じるといった問題がある。
さらに、広帯域伝送には適さず、予め定められた波長領
域よりも低波長領域及び高波長領域では損失及び分散特
性が悪いといった問題がある。
【０００５】分散制御光ファイバは、単一モード光ファ
イバと比較すると、非常に小さいコア径と高屈折率を有
している。このため、母材のサイズが大口径化すると、
光ファイバの線引き時に、コア部分に相対的に大きなス
トレスが加えられ、屈折率分布が変化させられるといっ
た問題が生じる。これは線引き温度により多様な光特性
（損失、分散、分散傾斜、モードフィールド直径など）
の一定値を保つのが困難であることを意味し、一般の単
一モード光ファイバに比べて相対的に敏感な光特性を有
する分散制御光ファイバは、その製造が容易ではない。
【０００６】加えて、従来の分散制御光ファイバは、ゼ
ロ分散波長を約１５３０nmに設定することにより、約１
５３０〜１５６５nmの波長領域（ＥＤＦウィンドー:EDF
window）で使用できるように適用され、１５５０nmで
は多くて５ps/nm・kmの分散特性しか有さず、モードフィ
ールド直径が８〜９μm間であることから１０Gbps級以
上の通信には適さないといった問題もある。
【０００７】上述したように、従来技術による分散制御
光ファイバの問題点は下記の通りである。
【０００８】第１に、分散補償光ファイバ、分散シフト
光ファイバ、ノンゼロ分散シフト光ファイバなどの既存
の分散制御光ファイバは、約１５３０nm近辺にゼロ分散
が位置するため使用する波長ウィンドーが小さく、大容
量伝送に適さないといった問題がある。
【０００９】第２に、低分散の光ファイバは小さい分散
特性を有するといった問題、すなわち、超高速伝送時に
非線形効果（四光波混合（Four-Wave Mixing：ＦＷ
Ｍ）、相互位相変調（Cross Phase Modulation：ＸＰ
Ｍ）が発生するといった問題がある。
【００１０】第３に、一般の単一モード光ファイバはＥ
ＤＦウィンドーで非常に大きな分散（≧１７ps/nm・km）
特性を有するといった問題、すなわち、非線形効果（自
己位相変調(Self Phase Modulation：ＳＰＭ)）が発生
するといった問題がある。
【００１１】第４に、分散特性を制御するために高コア
屈折率と小さいコア径を光ファイバが有すると、小さな
モードフィールド直径（１５５０nmでの有効断面積＜５
０μm２）により、非線形効果の影響を大きく受けると
いった問題がある。加えて、分散値があまりに大きいか
又はあまりに小さいと（相互位相変調（ＸＰＭ）、自己
位相変調（ＳＰＭ）及び四光波混合（ＦＷＭ）がトレー
ドオフ(trade-off)関係を有する場合）、前述の非線形
効果が一層増幅されて、伝送特性を悪化させるといった
問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、第１に、希望の分散特性と分散傾斜特性を得るこ
とができ、低損失特性を有する分散制御光ファイバを提
供することにある。
【００１３】第２に、大きなコア径を通じた大きなモー
ドフィールド直径によっても非線形効果を減少させる大
きな有効断面積を得ることのできる分散制御光ファイバ
を提供することにある。
【００１４】第３に、ゼロ分散波長領域を１４００nm以
下に位置させることにより、大きな使用波長領域(１４
００〜１６２５nm)が確保でき、１５５０nmで５〜１３p
s/nm・km程度の分散特性を有する（すなわち、非線形効
果を減少させる）分散制御光ファイバを提供することに
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、光信号の伝送経路を形成する屈折率
Ｎ１を有する中心コアと、中心コアを取り囲む屈折率Ｎ
０を有するクラッドと、を備える光ファイバにおいて、
外周の屈折率Ｎ２から内周の屈折率Ｎ１まで増加する屈
折率分布を有する外部コアと、外部コアとクラッドとの
間に介在し、Ｎ ０より低い屈折率Ｎ３を有する微細屈折
率低下領域と、を含むことを特徴とする分散制御光ファ
イバを提供する。
【００１６】この分散制御光ファイバにおける外部コア
の内周は中心コアの外周と一致するとよい。外部コアの
内周が中心コアの中心と予め定められた距離だけ離隔さ
れていると好ましい。外部コアの屈折率はＮ２からＮ１
まで線形的に増加するとなおよい。
【００１７】外部コアの内周半径ａ及び外周半径ｂとク
ラッドの内周ｃは、０.０６≦ａ/ｂ≦０.８と０.０２≦
ａ/ｃ≦０.９の関係を満足するとなおよい。また、外部
コアの内周半径ａ及び外周半径ｂとクラッドの内周ｃ
は、１.２≦Ｎ１/Ｎ２≦２.６７と−８≦Ｎ１/Ｎ３≦
１.６の関係を満足するさらに好ましい。
【００１８】光ファイバは１５５０nm波長で、０.２５d
B/kmを超えない損失と、１４００nmを超えない遮断波長
と、０.０８ps/nm2・kmを超えない分散傾斜を有するよう
にするとよい。また、光ファイバは、１４００nm波長で
０.１ps/nm・km以上の分散値を有し、１６２５nm波長で
１６ps/nm・kmを超えない分散値を有するようにするとな
およい。さらに、光ファイバは、１５５０nm波長で８.
２μm以上のモードフィールド直径を有すると好まし
い。光ファイバは、１４００〜１６２５nmの波長帯域を
使用することにより波長分割多重化伝送用に適合した光
特性を有するようにするとなお好ましい。
【００１９】また、本発明では、分散制御光ファイバに
おいて、１５５０nm波長で、０.２５dB/kmを超えない損
失と、１４００nmを超えない遮断波長と、０.０８ps/nm
2・kmを超えない分散傾斜を有し、１４００nm波長で０.
１ps/nm・km以上の分散値と、１６２５nm波長で１６ps/n
m・kmを超えない分散値と、１５５０nm波長で８.２μm以
上のモードフィールド直径と、を有して、１４００〜１
６２５ｎｍの波長帯域を使用して波長分割多重化伝送用
に適合した光特性を有することを特徴とする分散制御光
ファイバをも提供する。
【００２０】この分散制御光ファイバは、１４００nm波
長で０.１〜４ps/nm・kmの分散値と、１５５０nm波長で
５〜１３ps/nm・kmの分散値と、１６２５nm波長で８〜１
６ps/nm・kmの分散値を有すると好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施例を
添付図面を参照して詳細に説明する。下記の説明では、
具体的な構成素子などの特定事項を示すが、これは本発
明の全般をより理解しやすくするために提供するのであ
って、この特定事項が本発明の範囲内で所定の変形や変
更が可能であることは当該技術分野で通常の知識を有す
る者なら自明なことであろう。
【００２２】図１は、本発明の望ましい一実施例による
分散制御光ファイバの構造と屈折率分布を示すものであ
る。同図に示した分散制御光ファイバ１００は、中心コ
ア１１０と、外部コア１２０と、微細屈折率低下領域(m
inutely depressed refractive index region)１３０
と、クラッド１４０と、から構成される。
【００２３】中心コア１１０はシリカ材質で、半径ａを
持ち、屈折率の調整のために所定量のゲルマニウムがド
ーピングされ、屈折率Ｎ１を有する。
【００２４】外部コア１２０は内周半径ａと外周半径ｂ
を有し、内周での屈折率Ｎ１と外周での屈折率Ｎ２を有
する。また、外部コア１２０の屈折率は外周から内周に
かけて線形的に徐々に増加する。
【００２５】微細屈折率低下領域１３０はシリカ材質
で、内周半径ｂと外周半径ｃを有し、屈折率の調整のた
めにゲルマニウム、リン、フッ素が所定比率でドーピン
グされ、屈折率Ｎ３を有する。
【００２６】クラッド１４０はシリカ材質で、内周半径
ｃと外周半径ｄを有し、Ｎ３より高く、Ｎ２より低い屈
折率Ｎ０を有する。
【００２７】分散制御光ファイバ１００は、ゼロ分散が
１４００nm以下に存在し、所定範囲の分散値（１４００
nmで０.１〜４ps/nm・km、１５５０nmで５〜１３ps/nm・k
m、１６２５nmで８〜１６ps/nm・km）と大きなＭＦＤま
たは有効断面積（１５５０ｎｍで８.５〜１０.０μm）
を有することにより非線形効果を低減する。従って、分
散制御光ファイバ１００は、０.０６≦ａ/ｂ≦０.８と
０.０２≦ａ/ｃ≦０.９との関係、１.２≦Ｎ１/Ｎ２≦
２.６７と−８≦Ｎ１/Ｎ３≦１.６との関係を満足す
る。この場合、基準となるガラスの屈折率を６３２.８n
mのヘリウム−ネオンレーザで測定すると、１.４５７０
９を示す。
【００２８】図２は図１に示した分散制御光ファイバ１
００の分散特性を示すものであり、図３は図１に示した
分散制御光ファイバ１００の損失特性を示すものであ
る。
【００２９】図２及び図３は、ａ/ｂ＝０.２０６、ａ/
ｃ＝０.０７８１、Ｎ１＝０.４７８１％、Ｎ２＝０.２
７３％、Ｎ３＝−０.０６８３％の場合を示しており、
１４００〜１６２５nmでの分散値は２〜１６ps/nm・km
で、１５５０nmでモードフィールド直径は９.５μmであ
る。この場合、基準となるガラスの屈折率を６３２.８n
mのヘリウム−ネオンレーザで測定すると、１.４５７０
９を示し、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３はこれに対するパーセンテ
ージを表示したもので、ａ＝０.５、ｂ＝２.４３、ｃ＝
６.４である。
【００３０】所定の屈折率傾斜を有する外部コア１２０
は大きなモードフィールド直径を持つようにし、上記微
細屈折率低下領域１３０と共に希望の分散値及び分散傾
斜特性を有するように調節されうる。微細屈折率低下領
域１３０はクラッド１４０と微細な屈折率差を有するの
で、従来のものと比べて小さな微細屈曲を持つようにさ
せ、これによりベンディング損失を減少させる。
【００３１】光特性的な側面で、分散があまりにも大き
な場合、光ファイバの伝送長さは制約を受けるようにな
り、非線形効果を原因とした位相シフトに起因する自己
位相変調により伝送特性が悪化する。また、ゼロ分散近
辺の波長分散値と小さな分散値との特性は、位相整合(p
hase matching)を容易に引き起こし、通信容量の拡張を
考えた多重チャンネル伝送の場合、四光波混合により伝
送特性が悪化する。したがって、超高速広帯域伝送のた
めには、適正な分散値を持つべきであり、非線形効果を
減少させるために大きなモードフィールド直径を持たせ
なければならない。
【００３２】本発明の一実施例による分散制御光ファイ
バは微細屈折率低下領域と外部コアの調節を通じて容易
に超高速光帯域伝送に適合した分散値及び分散傾斜を得
ることができる。
【００３３】また、本発明の一実施例による分散制御光
ファイバは１５５０nm波長で、０.２５dB/kmを超えない
損失と、１４００nmを超えない遮断波長と、０.０８ps/
nm2・kmを超えない分散傾斜を持ち、１４００nm波長で
０.１ps/nm・km以上の分散値と、１６２５nm波長で１６p
s/nm・kmを超えない分散値と、１５５０nmの波長で８.２
μm以上のモードフィールド直径を有する。したがっ
て、１４００〜１６２５nmの波長帯域を使用して波長分
割多重化伝送用に適合した光特性を有する。
【００３４】
【発明の効果】上述したように、本発明による分散制御
光ファイバは次のような利点がある。
【００３５】第１に、大きな有効断面積を持つことによ
り、非線形効果を低減することができる。
【００３６】第２に、微細屈折率低下領域と外部コアの
調節を通じて容易に超高速広帯域伝送に適合した分散値
及び分散傾斜が得られる。
【００３７】第３に、微細屈折率低下領域とクラッドの
微細な屈折率差によりベンディング損失が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい一実施例による分散制御光フ
ァイバの構造と屈折率分布を示す図。
【図２】図１に示した分散制御光ファイバの分散特性を
示す図。
【図３】図１に示した分散制御光ファイバの損失特性を
示す図。
【符号の説明】
１００ 分散制御光ファイバ １１０ 中心コア １２０ 外部コア １３０ 微細屈折率低下領域 １４０ クラッド ａ 中心コア１１０の半径（外部コア１２０の内周半
径） ｂ 外部コア１２０の外周半径（微細屈折率低下領域の
内周半径） ｃ 微細屈折率低下領域１３０の外周半径（クラッド１
４０の内周半径） ｄ クラッド１４０の外周半径 Ｎ０ クラッド１４０の屈折率 Ｎ１ 中心コア１１０の屈折率 Ｎ２ 外部コア１２０の屈折率 Ｎ３ 微細屈折率低下領域１３０の屈折率
フロントページの続き (72)発明者 崔 成旭 大韓民国大邱廣域市東区道洞空港３次エデ ンアパート102棟603號 (72)発明者 韓 周創 大韓民国慶尚北道龜尾市玉溪洞富榮二次ア パート711號 (72)発明者 ▲ちょ▼ 正植 大韓民国慶尚北道龜尾市玉溪洞富榮二次ア パート904號 (72)発明者 楊 鎭成 大韓民国慶尚北道龜尾市工團一洞三星電子 １アパート３棟201號 Ｆターム(参考） 2H050 AB05X AB08X AB10X AC28 AC38 AC71 AD01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号の伝送経路を形成する屈折率Ｎ１
    を有する中心コアと、該中心コアを取り囲む屈折率Ｎ０
    を有するクラッドと、を備えてなる光ファイバにおい
    て、 外周の屈折率Ｎ２から内周の屈折率Ｎ１まで増加する屈
    折率分布を有する外部コアと、 該外部コアと前記クラッドとの間に介在し、Ｎ０より低
    い屈折率Ｎ３を有する微細屈折率低下領域と、を含むこ
    とを特徴とする分散制御光ファイバ。
  2. 【請求項２】 前記外部コアの内周は前記中心コアの外
    周と一致する請求項１記載の分散制御光ファイバ。
  3. 【請求項３】 前記外部コアの内周が前記中心コアの中
    心と予め定められた距離だけ離隔されている請求項１記
    載の分散制御光ファイバ。
  4. 【請求項４】 前記外部コアの屈折率はＮ２からＮ１ま
    で線形的に増加する請求項１記載の分散制御光ファイ
    バ。
  5. 【請求項５】 前記外部コアの内周半径ａ及び外周半径
    ｂと前記クラッドの内周ｃは、０.０６≦ａ/ｂ≦０.８
    と０.０２≦ａ/ｃ≦０.９の関係を満足する請求項２記
    載の分散制御光ファイバ。
  6. 【請求項６】 前記外部コアの内周半径ａ及び外周半径
    ｂと前記クラッドの内周ｃは、１.２≦Ｎ１/Ｎ２≦２.
    ６７と−８≦Ｎ１/Ｎ３≦１.６の関係を満足する請求項
    ５記載の分散制御光ファイバ。
  7. 【請求項７】 前記光ファイバは１５５０nm波長で、
    ０.２５dB/kmを超えない損失と、１４００nmを超えない
    遮断波長と、０.０８ps/nm2・kmを超えない分散傾斜を有
    する請求項６記載の分散制御光ファイバ。
  8. 【請求項８】 前記光ファイバは、１４００nm波長で
    ０.１ps/nm・km以上の分散値を有し、１６２５nm波長で
    １６ps/nm・kmを超えない分散値を有する請求項６記載の
    分散制御光ファイバ。
  9. 【請求項９】 前記光ファイバは、１５５０nm波長で
    ８.２μm以上のモードフィールド直径を有する請求項６
    記載の分散制御光ファイバ。
  10. 【請求項１０】 前記光ファイバは、１４００〜１６２
    ５nmの波長帯域を使用することにより波長分割多重化伝
    送用に適合した光特性を有する請求項６記載の分散制御
    光ファイバ。
  11. 【請求項１１】 分散制御光ファイバにおいて、 １５５０nm波長で、０.２５dB/kmを超えない損失と、１
    ４００nmを超えない遮断波長と、０.０８ps/nm2・kmを超
    えない分散傾斜を有し、 １４００nm波長で０.１ps/nm・km以上の分散値と、 １６２５nm波長で１６ps/nm・kmを超えない分散値と、 １５５０nm波長で８.２μm以上のモードフィールド直径
    と、を有して、１４００〜１６２５ｎｍの波長帯域を使
    用して波長分割多重化伝送用に適合した光特性を有する
    ことを特徴とする分散制御光ファイバ。
  12. 【請求項１２】 前記分散制御光ファイバは、１４００
    nm波長で０.１〜４ps/nm・kmの分散値と、１５５０nm波
    長で５〜１３ps/nm・kmの分散値と、１６２５nm波長で８
    〜１６ps/nm・kmの分散値を有する請求項１１記載の分散
    制御光ファイバ。
JP2003088595A 2002-04-03 2003-03-27 分散制御光ファイバ Pending JP2003302548A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0018162A KR100419418B1 (ko) 2002-04-03 2002-04-03 분산 제어 광섬유
KR2002-18162 2002-04-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003302548A true JP2003302548A (ja) 2003-10-24

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