JP2004093935A - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【課題】屈折率分布が比較的複雑な光ファイバであって、特にコア層とクラッド層との界面付近の残留応力が小さく、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、また伝送損失そのものが小さい光ファイバを提供する。
【解決手段】少なくとも２層のコアと、コアに外接する第１クラッド層と、第１クラッド層に外接する第２クラッド層とを有し、シングルモード動作可能な波長帯で使用しうる光ファイバであって、前記第１クラッド層における塩素濃度が、前記第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下である光ファイバ。
【選択図】 なし
【解決手段】少なくとも２層のコアと、コアに外接する第１クラッド層と、第１クラッド層に外接する第２クラッド層とを有し、シングルモード動作可能な波長帯で使用しうる光ファイバであって、前記第１クラッド層における塩素濃度が、前記第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下である光ファイバ。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送に好適に用いられる光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信需要の急激な増大により、光ファイバを用いた光伝送路における伝送容量拡大の検討が活発に行われている。それに伴い、ＷＤＭ光伝送システムにおける大容量化、すなわちチャンネル数の増大や伝送帯域の拡大が進行している。
また、光伝送路を構成する光ファイバの分散または分散スロープのうち少なくとも一方を補償する光ファイバ等の必要性が高まっている。
このような光ファイバとして、屈折率分布が比較的複雑な光ファイバが提案されている。ここで、これらの光ファイバの屈折率分布形状の例を図４〜図７に示す。
図４は、従来の光ファイバの屈折率分布の第１例を示す説明図である。ここで、４１は第１コア層の、４２は第２コア層の、４３はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図５は、従来の光ファイバの屈折率分布の第２例を示す説明図である。ここで、５１は第１コア層の、５２は第２コア層の、５３はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図６は、従来の光ファイバの屈折率分布の第３例を示す説明図である。ここで、６１は第１コア層の、６２は第２コア層の、６３は第３コア層の、６４はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図７は、従来の光ファイバの屈折率分布の第４例を示す説明図である。ここで、７１は第１コア層の、７２は第２コア層の、７３は第３コア層の、７４は第４コア層の、７５はクラッド層の屈折率分布を示す。
ところで、上述の各光ファイバには、屈折率を大きくするための添加物としてゲルマニウムが含まれ、また、屈折率を小さくするための添加物としてフッ素が含まれているのが一般的である。そして、従来の光ファイバは、屈折率分布の調整のために添加物の量を調整することが一般的である。
【０００３】
しかし、上述の各光ファイバのクラッド層は実質的にシリカ（ＳｉＯ２）によって構成されることが多く、光ファイバの線引の際の高温状態では、コア層とクラッド層との間の粘度の差が大きくなり、光ファイバに形成された後に、特にコア層とクラッド層との界面に大きい残留応力が発生していた。そして、この残留応力により、光ファイバの伝送損失に線引炉温依存性が生じたり、伝送損失そのものの増加などが生じており、改善が求められていた。
なお、屈折率分布が単純な光ファイバについては、２層のクラッドを設け、軟化温度が内側から外側へ向けて高くなるものが特開平２−８１００４号公報に開示されている。しかし、この公報に開示された範囲では、コア層とクラッド層との界面に発生する残留応力の低減については十分満足しうるものではなく、また屈折率分布が比較的複雑な光ファイバについては記載も示唆もされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上述の問題点を解決するため、屈折率分布が比較的複雑な光ファイバであって、特にコア層とクラッド層との界面付近の残留応力が小さく、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、また伝送損失そのものが小さい光ファイバを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１）少なくとも２層のコアと、コアに外接する第１クラッド層と、第１クラッド層に外接する第２クラッド層とを有し、シングルモード動作可能な波長帯で使用しうる光ファイバであって、前記第１クラッド層における塩素濃度が、前記第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下であることを特徴とする光ファイバ、及び
（２）前記コア径をａ、前記第１クラッド層の外径をｂとした際、ａに対するｂの割合ｂ／ａが１．５以上３以下であることを特徴とする（１）項記載の光ファイバ
を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の光ファイバの好ましい一実施形態における、線引時の温度での粘度分布（ａ）、塩素濃度（ｂ）および屈折率分布（ｃ）の一例を示す説明図である。図１において、１１は第１コア層、１２は第２コア層、１３は第３コア層、１４は第１クラッド層、１５は第２クラッド層である。
ここで、本明細書における粘度、コア、クラッドについて説明する。
（１）粘度：線引時の温度における粘度を意味し、例えば、１２００℃以上１７００℃以下の温度域における粘度が挙げられる。
（２）コア：塩素以外の屈折率を上下させる添加物が導入された、クラッドより高い屈折率を有する、光ファイバ内の光の伝送に直接的な影響を及ぼす領域を意味する。
（３）クラッド：上記（２）に記述されたコアを取り囲み、コアより低い屈折率を有する、光ファイバの屈折率分布の基準となる領域を意味する。なお、本発明の光ファイバには、クラッドの中間部分にリングが配置されているようなものや、クラッドの外部にガラス層が配置されているようなものも含まれる。
【０００７】
本発明の光ファイバにおいては、図１（ｂ）のように、第１クラッド層１４および第２クラッド層１５に塩素が含まれている。例えば、第２クラッド層１５の塩素濃度を１０００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下とすることができるが、第１クラッド層１４の塩素濃度は第２クラッド層１５のそれの１．５倍以上５倍以下とする。このようにすることにより、線引時の残留応力が第３コア層１３と第１クラッド層１４との界面にかかることがほとんどなくなり、線引時の特性の変化が小さい光ファイバを得ることが可能となる。
なお、本実施形態の光ファイバにおいては、第２クラッド層１５にも塩素が含有されているが、これは光ファイバ母材を線引して光ファイバを得る際の線引加熱炉の温度を下げて線引時における屈折率分布の変化を抑えることを考慮しているためであり、第２クラッド層１５における塩素濃度は、５００ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【０００８】
本発明の光ファイバにおける少なくとも２層のコア、第１クラッド層、第２クラッド層の各粘度又は軟化温度は、この順に上昇する（内側から外側へ向けて高くなる）ように形成されることが好ましい。
【０００９】
本発明の光ファイバは、少なくとも２層のコアと前記の塩素濃度を有する第１クラッド層及び第２クラッド層とを有する母材を常法により線引してファイバ化することによって製造される。
本発明の光ファイバにおいては、第１クラッド層と第２クラッド層との界面の位置、すなわち、第１クラッド層の外径（ｂ）は、前記ｂ／ａで１．５以上であることが好ましく、１．５以上３以下であることがより好ましい。これは、ｂ／ａが１．５未満となるとガラス中のＯＨ基に由来する１３８０ｎｍ帯の伝送損失の影響があり、３を越えると第１クラッド層の残留応力吸収能が低下するおそれがあるためである。
本発明において、コアは少なくとも２層設けられる。
【００１０】
第１クラッド層の屈折率の第２クラッド層に対する比屈折率差の絶対値は、０．０２％以下であると、屈折率分布に関しては第１クラッド層と第２クラッド層とを実質的に同一視することが可能となる。本発明における第１クラッド層を、図４〜図７に例示される屈折率分布構造を有する光ファイバに適用することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
本実施形態を、波長１５５０ｎｍにおける分散値が約＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、また分散スロープが約＋０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）に適用して、第１クラッド層における塩素濃度が第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下になるように実際に試作し、本発明の光ファイバ試料を得た。
ここで、第２クラッド層に対する第１コア層、第２コア層、第３コア層、第１クラッド層の比屈折率差は、それぞれ０．７０％、−０．２０％、０．２０％、０．０１％であった。
また、本発明との比較用として、光ファイバ特性が上記ＮＺＤＳＦとほぼ同等であるが、第１クラッド層における塩素濃度が第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下の範囲にはない光ファイバを作製した。比較用光ファイバ試料の第２クラッド層に対する第１クラッド層の比屈折率差はほぼ０％であった。
これらについて、線引炉温に対する伝送損失の依存性を調査したものを図２に示す。図２より、本発明の試料は比較例の試料と比較して、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、また伝送損失そのものも小さくなっていることがわかる。
【００１２】
実施例２
前記ｂ／ａを約１．２５〜３．５にした以外は実施例１の本発明試料と同様に光ファイバを作製した。これらの本発明試料について、ｂ／ａと伝送損失の関係を調査したものを図３に示す。
図３より、ｂ／ａは１．５以上３以下において伝送損失をさらに安定して小さくできることがわかる。
なお、本発明の実施形態は上記のものに限らず、適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の光ファイバは、線引時のコア層とクラッド層との界面付近の残留応力が小さく、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、伝送損失自体も低減されているという優れた効果を奏する。これにより、光ファイバ特性に合わせた線引炉温を選定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光ファイバの粘度分布、塩素濃度および屈折率分布の一例を示す概略説明図である。
【図２】実施例１の本発明試料と比較例試料についての、伝送損失の線引炉温依存性を示したグラフである。
【図３】実施例２の本発明試料についての、第１クラッド層の外径とコア径の比ｂ／ａと伝送損失の関係を示したグラフである。
【図４】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第１例を示す説明図である。
【図５】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第２例を示す説明図である。
【図６】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第３例を示す説明図である。
【図７】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第４例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 第１コア層
１２ 第２コア層
１３ 第３コア層
１４ 第１クラッド層
１５ 第２クラッド層
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送に好適に用いられる光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信需要の急激な増大により、光ファイバを用いた光伝送路における伝送容量拡大の検討が活発に行われている。それに伴い、ＷＤＭ光伝送システムにおける大容量化、すなわちチャンネル数の増大や伝送帯域の拡大が進行している。
また、光伝送路を構成する光ファイバの分散または分散スロープのうち少なくとも一方を補償する光ファイバ等の必要性が高まっている。
このような光ファイバとして、屈折率分布が比較的複雑な光ファイバが提案されている。ここで、これらの光ファイバの屈折率分布形状の例を図４〜図７に示す。
図４は、従来の光ファイバの屈折率分布の第１例を示す説明図である。ここで、４１は第１コア層の、４２は第２コア層の、４３はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図５は、従来の光ファイバの屈折率分布の第２例を示す説明図である。ここで、５１は第１コア層の、５２は第２コア層の、５３はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図６は、従来の光ファイバの屈折率分布の第３例を示す説明図である。ここで、６１は第１コア層の、６２は第２コア層の、６３は第３コア層の、６４はクラッド層の屈折率分布を示す。
また、図７は、従来の光ファイバの屈折率分布の第４例を示す説明図である。ここで、７１は第１コア層の、７２は第２コア層の、７３は第３コア層の、７４は第４コア層の、７５はクラッド層の屈折率分布を示す。
ところで、上述の各光ファイバには、屈折率を大きくするための添加物としてゲルマニウムが含まれ、また、屈折率を小さくするための添加物としてフッ素が含まれているのが一般的である。そして、従来の光ファイバは、屈折率分布の調整のために添加物の量を調整することが一般的である。
【０００３】
しかし、上述の各光ファイバのクラッド層は実質的にシリカ（ＳｉＯ２）によって構成されることが多く、光ファイバの線引の際の高温状態では、コア層とクラッド層との間の粘度の差が大きくなり、光ファイバに形成された後に、特にコア層とクラッド層との界面に大きい残留応力が発生していた。そして、この残留応力により、光ファイバの伝送損失に線引炉温依存性が生じたり、伝送損失そのものの増加などが生じており、改善が求められていた。
なお、屈折率分布が単純な光ファイバについては、２層のクラッドを設け、軟化温度が内側から外側へ向けて高くなるものが特開平２−８１００４号公報に開示されている。しかし、この公報に開示された範囲では、コア層とクラッド層との界面に発生する残留応力の低減については十分満足しうるものではなく、また屈折率分布が比較的複雑な光ファイバについては記載も示唆もされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上述の問題点を解決するため、屈折率分布が比較的複雑な光ファイバであって、特にコア層とクラッド層との界面付近の残留応力が小さく、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、また伝送損失そのものが小さい光ファイバを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１）少なくとも２層のコアと、コアに外接する第１クラッド層と、第１クラッド層に外接する第２クラッド層とを有し、シングルモード動作可能な波長帯で使用しうる光ファイバであって、前記第１クラッド層における塩素濃度が、前記第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下であることを特徴とする光ファイバ、及び
（２）前記コア径をａ、前記第１クラッド層の外径をｂとした際、ａに対するｂの割合ｂ／ａが１．５以上３以下であることを特徴とする（１）項記載の光ファイバ
を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の光ファイバの好ましい一実施形態における、線引時の温度での粘度分布（ａ）、塩素濃度（ｂ）および屈折率分布（ｃ）の一例を示す説明図である。図１において、１１は第１コア層、１２は第２コア層、１３は第３コア層、１４は第１クラッド層、１５は第２クラッド層である。
ここで、本明細書における粘度、コア、クラッドについて説明する。
（１）粘度：線引時の温度における粘度を意味し、例えば、１２００℃以上１７００℃以下の温度域における粘度が挙げられる。
（２）コア：塩素以外の屈折率を上下させる添加物が導入された、クラッドより高い屈折率を有する、光ファイバ内の光の伝送に直接的な影響を及ぼす領域を意味する。
（３）クラッド：上記（２）に記述されたコアを取り囲み、コアより低い屈折率を有する、光ファイバの屈折率分布の基準となる領域を意味する。なお、本発明の光ファイバには、クラッドの中間部分にリングが配置されているようなものや、クラッドの外部にガラス層が配置されているようなものも含まれる。
【０００７】
本発明の光ファイバにおいては、図１（ｂ）のように、第１クラッド層１４および第２クラッド層１５に塩素が含まれている。例えば、第２クラッド層１５の塩素濃度を１０００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下とすることができるが、第１クラッド層１４の塩素濃度は第２クラッド層１５のそれの１．５倍以上５倍以下とする。このようにすることにより、線引時の残留応力が第３コア層１３と第１クラッド層１４との界面にかかることがほとんどなくなり、線引時の特性の変化が小さい光ファイバを得ることが可能となる。
なお、本実施形態の光ファイバにおいては、第２クラッド層１５にも塩素が含有されているが、これは光ファイバ母材を線引して光ファイバを得る際の線引加熱炉の温度を下げて線引時における屈折率分布の変化を抑えることを考慮しているためであり、第２クラッド層１５における塩素濃度は、５００ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【０００８】
本発明の光ファイバにおける少なくとも２層のコア、第１クラッド層、第２クラッド層の各粘度又は軟化温度は、この順に上昇する（内側から外側へ向けて高くなる）ように形成されることが好ましい。
【０００９】
本発明の光ファイバは、少なくとも２層のコアと前記の塩素濃度を有する第１クラッド層及び第２クラッド層とを有する母材を常法により線引してファイバ化することによって製造される。
本発明の光ファイバにおいては、第１クラッド層と第２クラッド層との界面の位置、すなわち、第１クラッド層の外径（ｂ）は、前記ｂ／ａで１．５以上であることが好ましく、１．５以上３以下であることがより好ましい。これは、ｂ／ａが１．５未満となるとガラス中のＯＨ基に由来する１３８０ｎｍ帯の伝送損失の影響があり、３を越えると第１クラッド層の残留応力吸収能が低下するおそれがあるためである。
本発明において、コアは少なくとも２層設けられる。
【００１０】
第１クラッド層の屈折率の第２クラッド層に対する比屈折率差の絶対値は、０．０２％以下であると、屈折率分布に関しては第１クラッド層と第２クラッド層とを実質的に同一視することが可能となる。本発明における第１クラッド層を、図４〜図７に例示される屈折率分布構造を有する光ファイバに適用することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
本実施形態を、波長１５５０ｎｍにおける分散値が約＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、また分散スロープが約＋０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）に適用して、第１クラッド層における塩素濃度が第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下になるように実際に試作し、本発明の光ファイバ試料を得た。
ここで、第２クラッド層に対する第１コア層、第２コア層、第３コア層、第１クラッド層の比屈折率差は、それぞれ０．７０％、−０．２０％、０．２０％、０．０１％であった。
また、本発明との比較用として、光ファイバ特性が上記ＮＺＤＳＦとほぼ同等であるが、第１クラッド層における塩素濃度が第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下の範囲にはない光ファイバを作製した。比較用光ファイバ試料の第２クラッド層に対する第１クラッド層の比屈折率差はほぼ０％であった。
これらについて、線引炉温に対する伝送損失の依存性を調査したものを図２に示す。図２より、本発明の試料は比較例の試料と比較して、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、また伝送損失そのものも小さくなっていることがわかる。
【００１２】
実施例２
前記ｂ／ａを約１．２５〜３．５にした以外は実施例１の本発明試料と同様に光ファイバを作製した。これらの本発明試料について、ｂ／ａと伝送損失の関係を調査したものを図３に示す。
図３より、ｂ／ａは１．５以上３以下において伝送損失をさらに安定して小さくできることがわかる。
なお、本発明の実施形態は上記のものに限らず、適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の光ファイバは、線引時のコア層とクラッド層との界面付近の残留応力が小さく、伝送損失の線引炉温依存性が少なく、伝送損失自体も低減されているという優れた効果を奏する。これにより、光ファイバ特性に合わせた線引炉温を選定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光ファイバの粘度分布、塩素濃度および屈折率分布の一例を示す概略説明図である。
【図２】実施例１の本発明試料と比較例試料についての、伝送損失の線引炉温依存性を示したグラフである。
【図３】実施例２の本発明試料についての、第１クラッド層の外径とコア径の比ｂ／ａと伝送損失の関係を示したグラフである。
【図４】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第１例を示す説明図である。
【図５】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第２例を示す説明図である。
【図６】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第３例を示す説明図である。
【図７】従来の光ファイバの屈折率分布構造の第４例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 第１コア層
１２ 第２コア層
１３ 第３コア層
１４ 第１クラッド層
１５ 第２クラッド層
Claims (2)
- 少なくとも２層のコアと、コアに外接する第１クラッド層と、第１クラッド層に外接する第２クラッド層とを有し、シングルモード動作可能な波長帯で使用しうる光ファイバであって、前記第１クラッド層における塩素濃度が、前記第２クラッド層における塩素濃度の１．５倍以上５倍以下であることを特徴とする光ファイバ。
- 前記コア径をａ、前記第１クラッド層の外径をｂとした際、ａに対するｂの割合ｂ／ａが１．５以上３以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012189804A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ |
| US8565566B2 (en) | 2011-10-05 | 2013-10-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multi-mode optical fiber |
| US8565567B2 (en) | 2011-11-23 | 2013-10-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multi-mode optical fiber |
| JP2019530005A (ja) * | 2016-09-21 | 2019-10-17 | コーニング インコーポレイテッド | 変化するクラッド屈折率を有する光ファイバ、およびそれを形成する方法 |
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2002
- 2002-08-30 JP JP2002255331A patent/JP3960887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2012189804A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ |
| US8565566B2 (en) | 2011-10-05 | 2013-10-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multi-mode optical fiber |
| US8565567B2 (en) | 2011-11-23 | 2013-10-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multi-mode optical fiber |
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| JP2022020689A (ja) * | 2016-09-21 | 2022-02-01 | コーニング インコーポレイテッド | 変化するクラッド屈折率を有する光ファイバを形成する方法 |
| JP7049327B2 (ja) | 2016-09-21 | 2022-04-06 | コーニング インコーポレイテッド | 変化するクラッド屈折率を有する光ファイバ、およびそれを形成する方法 |
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