JP2004093697A

JP2004093697A - 光ファイバ

Info

Publication number: JP2004093697A
Application number: JP2002251979A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Arai; 荒井　慎一; Fumio Takahashi; 高橋　文雄
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】小径のコイル状に巻いた時においてもファイバの機械的、光学的信頼性の確保が可能な光ファイバを提供する。
【解決手段】コア（３）及びクラッド（４）より構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッド（４）と異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部（２ａ及び２ｂ）が形成された偏波保持光ファイバ（１）であって、クラッド外径が１０５μｍ以下であり、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍである光ファイバ。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応力付与型の偏波保持型光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
直線偏波光を安定して伝搬させる代表的な光ファイバとして、図１に示す構造のパンダ型光ファイバが知られている。また、ＷＤＭ伝送技術の進歩により半導体レーザやＬＮ変調器、偏波ビームの合分波器等光学部品の端末にパンダファイバが使用されており、最終的には適宜必要な長さに切断されファイバ同士融着されたり、或いは光コネクタで他の部品と接合され、各部品の端末がコイル状に巻かれて伝送機器の筐体内に収納されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
Ｅｒドープ光ファイバ（ＥＤＦ）を用いた光増幅装置（ＥＤＦＡ）の開発により、ＷＤＭ伝送が急速に発展している。ＷＤＭ伝送の拡大によりＥＤＦＡへの要求も増しており、特にアンプ筐体の小型化の要求が増している。また、こうしたところで使うにはファイバには９８０ｎｍでシングルモード（ＳＭ）動作しかつ直線偏波の保持機能を有するファイバが使われている。現在、クラッド径が１２５μｍφ、被覆外径２５０μｍφの光ファイバがあるが、筐体の小型化の為には更にファイバを小径のコイルにする必要があることに加え、ファイバの嵩自体が問題となっている。また、９８０ｎｍから１５５０ｎｍ帯や１６００ｎｍ帯での使用が求められている。
本発明の目的は上記の問題を解決し、小径のコイル状に巻いた時においてもファイバの機械的、光学的信頼性の確保が可能な光ファイバを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、クラッド外径が１０５μｍ以下であり、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであることを特徴とする光ファイバ、
（２）コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであり、この光ファイバを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、この光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする光ファイバ、
（３）コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、クラッド外径が１０５μｍ以下であり、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであり、この光ファイバを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、この光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする光ファイバ、
（４）前記光ファイバで直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１６２５ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、前記光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１６２５ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする（１）、（２）又は（３）項に記載の光ファイバ、
（５）コア部の比屈折率差が０．４％以上であり、かつ２×１０^−４以上の複屈折率を有していることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光ファイバ、及び
（６）被覆外径が２００μｍ未満であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の光ファイバ
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照してより詳細に説明する。
図１は本発明の偏波保持光ファイバの好ましい１実施態様であるＰＡＮＤＡファイバの構造を示す断面図である。
図１において、偏波保持光ファイバ１（ＰＡＮＤＡファイバ）は、コア３、クラッド４、応力付与部２ａ及び２ｂを有する。応力付与部２ａ及び２ｂは、コア３の対称位置に設けられ、例えば１対のＢ_２Ｏ_３の添加されたガラスからなる。
本発明の光ファイバは、例えば以下のようにして製造される。
【０００６】
図２は本発明の偏波保持光ファイバの好ましい１実施態様であるＰＡＮＤＡファイバの製造工程の例を示す説明図である。
まず、図２に示すように、コア３２を有するシングルモード光ファイバ母材５にドリルで応力付与部用の穴６を開ける。穴内面と、別途作製した一対の応力付与部材用のボロンドープガラスロッド７表面とを研削・研磨仕上げを行い、応力付与部材８と穴開き母材９を作製する。母材９の穴６に応力付与部材８を挿入し、コア３２と応力付与部８２とを有する線引き母材１０とし、線引き炉にて紡糸しファイバ化を行う。
【０００７】
本発明の光ファイバは、コア、クラッドで構成されるシングルモード光ファイバにおいて特にコア部に引っ張り応力を印加する応力付与部を形成した定偏波光ファイバであり、カットオフ波長を８１０ｎｍ〜９７０ｎｍとすることを特徴とし、９８０ｎｍ帯（９６０〜１０００μｍ）での使用に最適である。
【０００８】
本発明の第１の態様は、上記特定のカットオフ波長とすることに加え、クラッド外径を１０５μｍ以下とする。これにより、ファイバをコイル状に巻いた場合でもクラッド部表層への引張り歪が低減でき、ファイバの機械的信頼性を向上させることができる。クラッド外径は、好ましくは６０μｍ〜１００μｍ、より好ましくは７０μｍ〜９０μｍである。
【０００９】
さらに、本発明のファイバで波長１．５５μｍ帯や１．６μｍ帯の光を伝播させることが想定される。そこで、本発明の第２の態様は、、直径３２ｍｍ（以下、３２φという）５周のコイル状にしたときの１５５０ｎｍ、１６２５ｎｍにおけるマクロベンディングによる損失増加（曲げ損失）を０．１ｄＢ以下、かつ、１ｍのファイバを３２φ５周のコイル状にしたときの１５５０ｎｍ、１６２５ｎｍでのマクロベンディングによる偏波クロストークを−２０ｄＢ以下とする。これにより小径モジュールに使用した時においても伝送損失、偏波保持特性の高い信頼性を確保することができる。
ここで、マクロベンディングによる損失増加を上記の範囲にする１つのやり方としてコア部の第５の発明であるような非屈折率差を０．４％以上にすることが挙げられる。
また、マクロベンディングによる損失増加は、好ましくは０．０５ｄＢ以下である。
また、偏波クロストークを上記の範囲にするために、高い複屈折を確保する必要がある。好ましくは、２×１０^−４以上の複屈折率を有していることが好適である。
また、上記の第２態様による光学的な信頼性に加えて第１態様により機械的信頼性を同時に確保することが好ましく、これは第１態様の構成と第２態様の構成をともに満たすことで達成される。
【００１０】
上記のように、光ファイバは小径のコイル状態に巻かれて収納される場合がある。この状態で光学的信頼性を得るために、コア部の比屈折率差が０．４％以上かつ２×１０^−４以上の複屈折率を付与することが好ましい。これにより光ファイバの耐マクロベンド特性を向上させ伝送損失と偏波保持特性を安定させることが可能となり、小径コイル状態に巻いた時に安定した特性が実現できる。
本発明の光ファイバは９８０ｎｍ帯ばかりでなく１５５０ｎｍ帯や１６００ｎｍ帯の光も伝送するケースが考えられる。特にこうした用途においても小径のコイルに巻いて収納するケースがあるので、コアの比屈折率差と複屈折率を更に上げると光学的信頼性が得られることになる。
【００１１】
更に、ファイバをより小径状のコイルの形態で収納する場合には、収納長が同じならばコイル径が小さくなりコイルの嵩が減るに従いコイルの総断面積は大きくなる。そこで、コイルの嵩を減らすため、被覆外径を小さくすることが好ましい。特に被覆外径を２００μｍ未満にすることが好ましい。これによりコイルの嵩を半減させることが可能となり、好適なコイル状のファイバの収納が可能になる。被覆外径は、より好ましくは１８０μｍ未満である。
【００１２】
本発明に用いられるシングルモード光ファイバは特に制限するものではないが、単峰型或いはディップレスト層が付与されたＷ型などが好ましい。また、応力付与部材としては特に制限するものではないが、Ｂ_２Ｏ_３がドープされた石英ガラス、或いはＢ_２Ｏ_３に加えてＧｅＯ_２がドープされた石英ガラスなどが好ましい。
【００１３】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
実施例１
前記図２で示した製法に基き、以下のようにして図１に示すような各ファイバ試料を作製した。
（比較ファイバ試料の作製）
２０ｍｏｌ％のＢ_２Ｏ_３をドープした応力付与部を有し、ファイバ化後に直径３５μｍの応力付与部（図１中、２ａ及び２ｂ）の中心間隔（目中心間隔）が５５μｍとなるように設定したプリフォームを、図２における線引母材１０として用いた。この母材１０を線引きし、クラッド外径１２５μｍφ、被覆外径２５１μｍのファイバを得た。得られたファイバについて１％歪１秒間のプルーフテストを行い、比較ファイバとした。
（本発明ファイバ試料の作製）
表１に示すように、応力付与部の位置や直径は比較ファイバと相似関係になるように設定し、カットオフ波長を０．８１〜０．９７μｍ、かつ、クラッド外径を１０５μｍ以下となるようにした以外は、比較ファイバと同様にして本発明の光ファイバ試料（試作ファイバ１〜３）を試作した。
【００１４】
比較ファイバと本発明ファイバについて、以下の各特性について測定を行った。
１）ＭＦＤ＠９８０ｎｍ
２）Ｂ．Ｌ．＠９８０ｎｍ
３）伝送損失＠９８０ｎｍ
４）Ｃ．Ｔ．＠９８０ｎｍ
結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
図３にクラッド径を変えたときと１ｍのファイバを３２φのコイルとしたときのファイバのＦＩＴ数（故障率、１ＦＩＴは１時間当り１０^−９件故障するということである。）とクラッド径の関係を示す。
図３のグラフより、クラッド外径を１０５μｍ以下とすることによりファイバをコイル状に巻いてもクラッド部表層への歪が低減できファイバの機械的信頼性が向上することがわかる　表１、図３の結果より、比較ファイバに対し本発明試料（試作ファイバ１〜３）は、機械的光学的信頼性に優れることがわかる。
加えて被覆外径を細径化することにより、コイル状にしたときの容積の低減が可能であることがわかる。特に被覆外形を１８０μｍ未満にすることにより、コイルの嵩を半減させることが可能となり、機械的信頼性と光学的信頼性のあるファイバを得ることが可能となる。
【００１７】
実施例２
実施例１と同様にして、表２に示す本発明のファイバ試料（試作ファイバ２，４，５，６）を試作した。なお、コア部の比屈折率差の調整はステップ型プロファイルのドーパントのＧｅＯ_２の量を適宜制御した。複屈折率の調整は、応力付与部のＢ_２Ｏ_３濃度を変化させることにより行った。各ファイバでカットオフ波長を制御する為にコア径を適宜制御した。
試作を行った結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】

【００１９】
表２の結果から、コア部の比屈折率差を０．４％以上とし、２×１０^−４以上複屈折を付与することにより、光ファイバの耐マクロベンド特性をさらに向上させることができ、より長波長側でも良好な特性を得ることができることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の光ファイバは、９８０ｎｍ用のＰＡＮＤＡファイバに好適であり、より長波長側まで利用可能で小型収納に好適であり、機械的、光学的信頼性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏波保持光ファイバの好ましい１実施態様であるＰＡＮＤＡファイバの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の偏波保持光ファイバの好ましい１実施態様であるＰＡＮＤＡファイバの製造工程の例を示す説明図である。
【図３】１ｍのファイバを３２φのコイルとしたときの、ＦＩＴ数とクラッド径との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　偏波保持光ファイバ
２ａ、２ｂ　応力付与部
３　コア
４　クラッド

Claims

コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、クラッド外径が１０５μｍ以下であり、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであることを特徴とする光ファイバ。
コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであり、この光ファイバを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、この光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする光ファイバ。
コア及びクラッドより構成されるシングルモード光ファイバの中心軸に対称な位置にクラッドと異なる線膨張係数を有する材料からなる応力付与部が形成された偏波保持光ファイバであって、クラッド外径が１０５μｍ以下であり、カットオフ波長が８１０ｎｍ〜９７０ｎｍであり、この光ファイバを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、この光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１５５０ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする光ファイバ。
前記光ファイバで直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１６２５ｎｍの光におけるマクロベンディングによる損失増加が０．１ｄＢ以下であり、前記光ファイバ１ｍを直径３２ｍｍ５周のコイル状にしたときの波長１６２５ｎｍの光での偏波クロストークが−２０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光ファイバ。
コア部の比屈折率差が０．４％以上であり、かつ２×１０^−４以上の複屈折率を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ。
被覆外径が２００μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。