JP2004038131A

JP2004038131A - 光ファイバ

Info

Publication number: JP2004038131A
Application number: JP2002253391A
Authority: JP
Inventors: Fumio Takahashi; 高橋　文雄; Sadanori Ishida; 石田　禎則; Hideya Morihira; 森平　英也; Masahide Kuwabara; 桑原　正英; Satoshi Ise; 伊勢　聡
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】ＣＷＤＭ伝送に好適な光ファイバを提供すること。
【解決手段】波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上の光ファイバ。波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と平均伝送損失との差が、０．０３ｄＢ／ｋｍよりも小さい。ＭＡＮ系の光通信システムで用いたときに、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動が小さく抑えられる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重技術で用いられ、波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上である光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信の分野においては、伝送される情報量の増大に伴って波長分割多重（ＷＤＭ：　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送技術の開発が活発に行われており、伝送帯域を拡大する要求が高まっている。このような要求に応える一つの技術として、広間隔波長多重（ＣＷＤＭ：　Ｃｏａｒｓｅ−ＷＤＭ）技術が提案されている（米国特許第６，２０５，２６８号参照）。ＣＷＤＭ技術は、隣り合う信号の波長間隔を約２０ｎｍと広く取ることで安価なＷＤＭ伝送を実現するもので、今後大きく成長すると予想されるメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ：　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）での使用が検討されている。
【０００３】
一般に、光通信システムで用いる光ファイバは、ケーブル化されて地下の管路内に敷設されている。このとき、ＭＡＮ系の光通信システムでは、短距離の管路が複雑に錯綜した都市圏ネットワークで使用されることから、長尺の光ファイバを敷設し難い。このため、ＭＡＮ系の光通信システムでは、ピース長が平均１ｋｍ程度の短尺の光ファイバケーブルが使用される。
【０００４】
一方、ＣＷＤＭ技術は、波長間隔を大きく取ることから、１３１０〜１５５０ｎｍに亘る広い伝送領域を必要とする。このような広範な伝送領域をカバーする光ファイバには、低損失であることから石英系ガラス製のシングルモードファイバが使用されている。但し、石英系ガラス製の光ファイバは、水分に伴う水酸イオン（ＯＨ基）に起因した吸収ピークが１３８３ｎｍに存在する。このため、水酸イオンに起因した吸収ピークを低減したシングルモード光ファイバが開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らが長さ２５．２ｋｍの標準のシングルモード光ファイバに関し、水酸イオンによる吸収が生じる波長１３８３ｎｍの光の伝送損失を測定したところ、平均伝送損失は０．３２ｄＢ／ｋｍであった。一方、水酸イオンに起因した吸収ピークを低減したシングルモード光ファイバに関し、長手方向に沿った１ｋｍの区間毎に波長１３８３ｎｍの光の区間伝送損失を測定したところ、図４に示すように、およそ０．３０〜０．３７ｄＢ／ｋｍの範囲で大きく変動していることが分かった。これに対し、波長１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光に関し、同様の区間伝送損失を測定したところ、平均伝送損失からの変動幅は０．０３ｄＢ／ｋｍ以下の範囲に収まっていた。
【０００６】
従って、従来のシングルモード光ファイバは、波長１３１０ｎｍや１５５０ｎｍの光に関する長手方向に沿った短尺の場合の区間伝送損失は安定しているが、波長１３８３ｎｍの光に関する区間伝送損失が長手方向に沿って大きく変動し、ＭＡＮ系の光通信システムで用いられる１連続長（ピース長）が１ｋｍ程度の短尺な光ファイバケーブルとした場合、個々のピース毎に伝送損失が大きく変動してしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、１ｋｍ毎における区間伝送損失の変動は、実効コア断面積拡大型や分散スロープ低減型のノンゼロ分散シフト光ファイバのように、屈折率プロファイルが複雑化する程、大きくなる傾向にあることも判明した。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、ＣＷＤＭ伝送に好適な光ファイバを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明者らは光ファイバの長手方向に沿った区間伝送損失の変動について鋭意検討を加えた。その結果、区間伝送損失の変動は、光ファイバのプリフォーム（母材）段階におけるコア径やコア偏心量の長手方向に沿った変動が原因であることを突き止めた。これは、通常、オーバークラッド中の水酸イオンは、線引きの際にコアに向かって拡散する。しかし、モードフィールド径の大きい部分では、小さい部分に比べて水酸イオンの拡散量が大きくなる。このため、長手方向に沿ってモードフィールド径が変動していると、１３８３ｎｍの光の伝送損失が長手方向に沿って変動することになるのである。
【００１０】
この場合、１３８３ｎｍの光の平均伝送損失を低減させるためには、コアロッドにおけるクラッドとコアの直径比を大きくすることが有効である（米国特許第６，１３１，４１５号参照）。しかし、コアロッドにおけるクラッドとコアの直径比を大きくすると、直径比の微小変動が、プリフォームを線引きして光ファイバにしたときに、長手方向に沿ったモードフィールド径の変動や、伝送損失の変動する長さが長くなる状態を招来する。
【００１１】
一方、本発明者らの検討によれば、例えば、ＶＡＤ法によってプリフォームを製造する場合、コア製造時におけるクラッドとコアの直径比を２以下とすると、線引きした光ファイバにおける区間伝送損失の変動を１ｋｍ以下に抑えることができるという知見を見出した。さらに、コアロッドにおける最外層のクラッド領域との間に、嵩密度の小さいガラス微粒子を透明ガラス化して得られる第２クラッド領域を配置することで、全体的に水酸イオンに起因した吸収ピークを低減することができるという知見も併せて見出した。
【００１２】
この発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、請求項１の発明に係る光ファイバは、波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上の光ファイバにおいて、波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と前記平均伝送損失との差が、０．０３ｄＢ／ｋｍよりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、ＭＡＮ系の光通信システムで用いたときに、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動を小さく抑えるようにしている。
【００１４】
また、請求項２の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記差が０．０１ｄＢ／ｋｍよりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と前記平均伝送損失との差がより好適となり、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動が小さく抑えられる。
【００１６】
また、請求項３の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、２２ｍ長におけるカットオフ波長が、１３８０ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明によれば、水酸イオンに起因した吸収ピークが発生する波長１３８３ｎｍにおいてシングルモードファイバとして使用するようにしている。
【００１８】
また、請求項４の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、水素エージング試験後における波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、１３８３ｎｍの信号光の水酸イオンによる吸収を標準のシングルモード光ファイバよりも小さくなるようにしている。
【００２０】
ここで、本明細書において、平均伝損失（ｄＢ／ｋｍ）とは、光ファイバの１連続長（ピース長）に対し、伝送損失（ｄＢ）を長さ（ｋｍ）で割った値をいう。任意の１ｋｍにおける区間損失（ｄＢ／ｋｍ）とは、光ファイバ１連続長（ピース長）の長手方向に沿った任意の１ｋｍにおける伝送損失をいう。水素エージング試験とは、ＩＥＣ６０７９３−２−５０（ｆｉｒｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ　２００２−０１）Ａｎｎｅｘ　Ｃ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｃ．３．１に規定される方法に従って行う試験をいう。本発明では、波長λｙは、１３８３ｎｍとする。２２ｍ長におけるカットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０で定義するケーブルカットオフ波長λｃｃをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５０における定義，測定方法に従うものとする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明に係る光ファイバの好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、この発明の光ファイバに係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である光ファイバの構成を示す図である。実施の形態１である光ファイバ１は、単純な屈折率プロファイルとした光ファイバであり、１３００〜１５５０ｎｍに亘る広範な波長帯域において使用され、コア１ａを３層の第１〜第３クラッド層１ｂ〜１ｄが覆っているステップインデックス型のシングルモードファイバである。光ファイバ１は、コア１ａの周囲にそれぞれ屈折率が同一な第１〜第３クラッド層１ｂ〜１ｄがこの順に同心円状に形成されている。光ファイバ１は、波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上である。
【００２３】
光ファイバ１は、波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と平均伝送損失との差が、０．０３ｄＢ／ｋｍよりも小さいことを特徴とする。この差は、より好ましくは０．０２ｄＢ／ｋｍよりも小さく、最も好ましくは０．０１ｄＢ／ｋｍよりも小さいことが望ましい。光ファイバ１は、前記差が上記のようであると、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動が小さく、ＭＡＮ系の光通信システムでの使用に好適である。
【００２４】
また、光ファイバ１は、２２ｍ長におけるカットオフ波長が１３８０ｎｍ未満であることを特徴とする。カットオフ波長が１３８０ｎｍ未満であれば、光ファイバ１は、１３８０〜１５５０ｎｍの範囲においてシングルモードファイバとして機能する。好ましくは、光ファイバ１は、２２ｍ長におけるカットオフ波長を１３００ｎｍ未満とすることが望ましい。このようにすると、光ファイバ１は、１３００〜１５５０ｎｍの範囲においてシングルモードファイバとして機能する。
【００２５】
さらに、光ファイバ１は、ＩＥＣ６０７９３−２−５０（ｆｉｒｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ　２００２−０１）Ａｎｎｅｘ　Ｃ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｃ．３．１に規定される水素エージング試験後における波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さいことを特徴とする。水素エージング試験後における波長１３８０ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも大きいと、１３８３ｎｍにおいて水酸イオンによる伝送損失が経時的に増加し、信号光を長期に亘って安定して伝送することができなくなる。
【００２６】
以上のように構成される光ファイバ１は、ＶＡＤ法，ＭＣＶＤ法，ＯＶＤ法等によって製造したプリフォームを線引きして製造される。例えば、サイズに対する制約が少なく、太径で長尺のプリフォームの製造に適したＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってプリフォームを製造する場合に基づいて光ファイバ１の製造方法を以下に説明する。
【００２７】
先ず、同心円状多重管バーナにより、酸水素火炎を形成し、この火炎中にガラス原料ガスおよび場合によってドーパント原料ガス等を送り込み、火炎加水分解反応あるいは酸化反応によりガラス微粒子（スート）を生成し、このガラス微粒子を出発ロッドの先端あるいは外周に堆積させ、ハロゲン系ガスで脱水した。その後、堆積したガラス微粒子を加熱炉で加熱して透明化することにより、図２（）に示すように、コア領域５ａと、コア領域５ａの外周にクラッドの一部となる第１クラッド領域５ｂとを有するコアロッド５を得た。
【００２８】
つぎに、透明なコアロッド５の外周に更にクラッド用のガラス微粒子を堆積し、得られたコアロッドとガラス微粒子の堆積体からなる複合体を、再び焼結炉で焼結して透明ガラス化し、光ファイバ用のプリフォームを得た。このとき、クラッドとコアの直径比は、２以下とした。また、図２（ｂ）に示すように、コアロッド５と最外層の第３クラッド領域７との間に、嵩密度の小さいガラス微粒子を透明ガラス化して得られる第２クラッド領域６を配置した。コアロッド５と第２クラッド領域６の直径比は、６〜８とした。さらに、第２クラッド領域６は、ガラス微粒子のスート段階における嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ^３以下とすることが好ましく、より好ましくは０．２５ｇ／ｃｍ^３以下、最も好ましくは０．２０ｇ／ｃｍ^３以下とする。嵩密度をこのように設定することで、第２クラッド領域６が含有する水酸イオンを１ｐｐｍ以下に低減することができた。
【００２９】
ついで、光ファイバ用プリフォームの表面を火炎研磨した後、電気炉を用いて延伸し、所定の太さのプリフォームロッドを作製した。このように、延伸の際に水酸イオンを生成する原因となる酸水素火炎バーナを使用しないことにより、光ファイバ用のプリフォームは、含有する水酸イオンを１ｐｐｍ以下に低減することができた。
【００３０】
そして、このようにして得られたプリフォームロッドを線引炉で加熱し、軟化した部分を引き延ばして線引きすることにより光ファイバ１を製造した。製造した光ファイバ１に関し、波長１３１０，１３８３，１５５０ｎｍにおいて平均伝送損失並びに任意の１ｋｍの区間損失の最大値をそれぞれＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）で測定したところ、表１に示す結果が得られた。
【００３１】
【表１】

従って、光ファイバ１は、１３８３ｎｍにおける任意の１ｋｍの区間損失の最大値と平均伝送損失との差が０．０１（ｄＢ／ｋｍ）と、０．０３（ｄＢ／ｋｍ）よりも小さかった。このため、光ファイバ１は、長手方向に沿った任意の１ｋｍの区間損失の変動が小さく、光通信システムで用いた場合、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動が小さく抑えられる。
【００３２】
一方、製造した光ファイバ１について、２２ｍ長におけるカットオフ波長は、１２２０ｎｍであった。また、モードフィールド径ＭＦＤ（μｍ）は、表２に示す結果が得られた。
【００３３】
【表２】

表２に示す結果から明らかなように、光ファイバ１は、１３１０〜１５５０ｎｍにおいてシングルモード動作可能なことが分かる。
【００３４】
一方、製造した光ファイバ１に対してＩＥＣ６０７９３−２−５０（ｆｉｒｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ　２００２−０１）Ａｎｎｅｘ　Ｃ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｃ．３．１に規定される水素エージング試験を施し、試験後にＯＴＤＲを用いて波長１３１０ｎｍおよび波長１３８３ｎｍの信号光で平均伝送損失を測定した。その結果、波長１３１０ｎｍおよび波長１３８３ｎｍの信号光は、共に水素エージング試験の前後において平均伝送損失の変化はなかったが、波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失は、水素エージング試験の前後において波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さかった。従って、光ファイバ１は、１３８３ｎｍにおいて信号光を長期に亘って安定して伝送することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の光ファイバに係る実施の形態２について説明する。図３は、この発明の実施の形態２である光ファイバの構成を示す図である。実施の形態２である光ファイバ１０は、実施の形態１で説明した光ファイバ用のプリフォームに関する製造方法を図３に示す屈折率プロファイルに適用し、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）拡大型のノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ　：　Ｎｏｎ　Ｚｅｒｏ　ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ）、分散スロープ低減型のＮＺＤＳＦを試作したものである。
【００３６】
光ファイバ１０は、屈折率分布型の第１コア１０ａの周囲に第２コア１０ｂ，第３コア１０ｃ及びクラッド１０ｄが同心円状に形成され、クラッド１０ｄに対する比屈折率差が、第２コア１０ｂは負、第３コア１０ｃは正に設定されている。光ファイバ１０は、波長１３８３ｎｍにおける平均伝送損失および１ｋｍ毎の区間損失の最大値を、実施の形態１と同様にして測定したところ、区間損失の最大値と平均伝送損失との差が０．０３（ｄＢ／ｋｍ）よりも小さかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上である光ファイバにおいて、波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と前記平均伝送損失との差が、０．０３ｄＢ／ｋｍよりも小さいので、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動が小さく抑えられ、１３１０〜１５５０ｎｍに亘る波長帯域での使用が可能で、ＣＷＤＭ伝送に好適な光ファイバを提供することができるという効果を奏する。
【００３８】
請求項２の発明によれば、前記差が０．０１ｄＢ／ｋｍよりも小さいので、個々の光ファイバケーブル毎における伝送損失の変動を小さく抑えられるという効果を奏する。
【００３９】
また、請求項３の発明によれば、２２ｍ長におけるカットオフ波長が、１３８０ｎｍ未満であるので、１３８０〜１５５０ｎｍに亘る波長帯域でシングルモードファイバとして機能するという効果を奏する。更に、２２ｍ長におけるカットオフ波長が１３００ｎｍ未満の場合には、１３００〜１５５０ｎｍに亘る波長帯域でシングルモードファイバとして機能するという効果を奏する。
【００４０】
また、請求項４の発明によれば、水素エージング試験後における波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さいので、１３８３ｎｍにおいて信号光を長期に亘って安定して伝送することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である光ファイバの構成を示す図である。
【図２】図１に示す光ファイバ用のプリフォームの層構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２である光ファイバの構成を示す図である。
【図４】水酸イオンに起因した吸収ピークを低減したシングルモード光ファイバにおける波長１３８３ｎｍの光の区間伝送損失を示す図である。
【符号の説明】
１　光ファイバ
１ａ　コア
１ｂ〜１ｄ　第１〜第３クラッド層
５　コアロッド
５ａ　コア領域
５ｂ　第１クラッド領域
６　第２クラッド領域
７　第３クラッド領域
１０　光ファイバ
１０ａ　第１コア
１０ｂ　第２コア
１０ｃ　第３コア
１０ｄ　クラッド

Claims

波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さく、長さが１ｋｍ以上である光ファイバにおいて、
波長１３８３ｎｍの信号光の任意の１ｋｍにおける区間損失の最大値と前記平均伝送損失との差が、０．０３ｄＢ／ｋｍよりも小さいことを特徴とする光ファイバ。
前記差が０．０１ｄＢ／ｋｍよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
２２ｍ長におけるカットオフ波長が、１３８０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
水素エージング試験後における波長１３８３ｎｍの信号光の平均伝送損失が、波長１３１０ｎｍの信号光の平均伝送損失よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ファイバ。