JP2004226973A - 光ファイバ - Google Patents

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Abstract

【課題】 波長分割多重化方式と低密度波長分割多重化方式の両方に適用可能な光ファイバとして、メトロネットワークで使用される伝送特性を満足する光ファイバを提供する。
【解決手段】 長さ方向に伸長したコア領域と、コア領域の外周に形成されたクラッド領域とを含む屈折率プロファイルを有する光ファイバにおいて、コア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当光ファイバが、１３００〜１３５０ｎｍの波長範囲のゼロ分散波長と、１５５０ｎｍ波長で１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の分散値と、０.０４６〜０.０７９ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの範囲のゼロ分散傾斜と、７０μｍ２以上の有効断面積とを有するように選択されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は光ファイバに関し、特に波長分割多重化方式(ＷＤＭ)と低密度波長分割多重化方式(Coarse ＷＤＭ)の両方に適用可能な光ファイバとして、メトロネットワークで使用される伝送特性を満足する光ファイバに関する。
光ファイバはコアとこれを取り囲むクラッドで構成され、コアの屈折率はクラッドの屈折率より高い値を有する。そして、光ファイバ用母材を製造する工法にはＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)工法、ＶＡＤ(Vapor Axial Deposition)工法、ＯＶＤ(Outside Vapor Deposition)工法、ＰＥＣＶＤ(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)工法などがある。
現在使用されている光ファイバは伝送長さと使用先によってそれぞれの特性に少しずつ差異が生じるが、ロングホール(long haul)ネットワーク用には非ゼロ分散シフト光ファイバ(ＮＺ-ＤＳＦ)、単一モード光ファイバ(ＳＭＦ)が主に使用される。
メトロ(metro)ネットワークは長距離伝送ネットワークとは異なり、多様な種類の情報通信サービスに対応すべきであるが、音声／動映像のような大容量データ伝送とイーサネット(Ethernetとともに登録商標：以下同じ)、高速イーサネット、ギガビットイーサネット、ＥＳＣＯＮ(Enterprise System Connection)、ＦＩＣＯＮ(Fiber Connection)など各種のプロトコルを使用し、主にＯＣ-３(１５５Mbit/sec)乃至ＯＣ-１９２(１０Gbit/sec)範囲のビット率を使用する。またメトロネットワークは低密度波長分割多重化方式(Coarse ＷＤＭ)、高密度波長分割多重化方式(Dense ＷＤＭ)だけではなく、現在使用中である全ての伝送システムに対して適用可能であるべきである。
従って、メトロネットワークは長距離伝送ネットワークに比べてより多くの技術的な特性を必要とし、これはネットワーク構築のための費用増加をもたらすようになる。これによって費用節減のために一つのケーブルに各種の光ファイバ(hybrid cable)を使用してそれぞれの特性に合うように利用する場合が発生する。
また、従来の一般単一モード光ファイバの分散値は、１５５０ｎｍ波長で約１７〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ水準と大きな分散値で、光伝送信号間の間隔を狭くするには制限がある。従って、このような分散を考慮して伝送ネットワークでこれら分散を補償する分散補償光ファイバ(Dispersion-Compensated fiber、ＤＣＦ)を連結設置すべきである問題点がある。
上記問題点を解決するための本発明の目的は、１５５０ｎｍ〜１５８０ｎｍの波長で１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ範囲の分散値を有し、ゼロ分散傾斜が０.０４６〜０.０７９ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの範囲である光ファイバを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、波長分割多重化方式(ＷＤＭ)と低密度波長分割多重化方式(Coarse ＷＤＭ)の両方に適用可能な光ファイバとして、メトロネットワークで使用される伝送特性を満足する光ファイバを提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、長さ方向に伸長したコア領域と、該コア領域の外周に形成されたクラッド領域とを含む屈折率プロファイルを有する光ファイバにおいて、そのコア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当光ファイバが、１３００〜１３５０ｎｍの波長範囲のゼロ分散波長と、１５５０ｎｍ波長で１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の分散値と、０.０４６〜０.０７９ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの範囲のゼロ分散傾斜と、７０μｍ２以上の有効断面積とを有するように選択されていることを特徴とする。
望ましくは、コア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当光ファイバが１２７０ｎｍ波長で−６.５〜−１.３ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の負の分散値を有するように選択するようにしてもよい。
またさらに、コア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当光ファイバが１６１０ｎｍ波長で１４.５〜２４.５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の分散値を有するように選択することもできる。
本発明の光ファイバは１５５０〜１５８０ｎｍの波長帯域で分散値が１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍと、既存の一般単一モードに比べて低い値を有するようにすることにより、広い帯域で分散による光信号拡散(spreading)を低下させることができる。
また、波長分割多重化方式(ＷＤＭ)伝送で発生し得る非線形効果も、大きな有効面積(effective area)を有することにより、大幅に低下させることができる利点を同時に有しているので、通信ネットワーク構築費用を低下させることができる。
従って、本発明は低密度波長分割多重化方式と高密度波長分割多重化方式に適用可能な光ファイバメトロネットワークで使用される伝送特性を満足し、既存の光ファイバに置き換えることができ、１種類の光ファイバで多様な需要を満足し、ネットワーク構築費用を節減することができる。
以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
本発明の光ファイバはＣＷＤＭに利用される光ファイバとして、既存の単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber:ＳＭＦ)と類似の幾何構造及び光特性を有する。また、本発明の光ファイバは、長距離伝送(long haul)用ＤＷＤＭ光ファイバとは異なり、光ファイバの半径、遮断波長が単一モード光ファイバと類似である。ただ、ゼロ分散波長が１３００〜１３５０ｎｍであり、１５５０ｎｍ波長で分散値が１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍである。これは１５５０ｎｍ波長で分散値が１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍである既存の単一モード光ファイバより低い値である。
また、ゼロ分散波長で分散傾斜は０.０４６〜０.０７９／ｎｍ２・ｋｍとして、相応の分散傾斜が０.０９１ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ程度である単一モード光ファイバより低い値を有する。そして、有効断面積(Aeff)は７０μｍ２程度である。波長１２７０ｎｍでは−６.５〜−１.３ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散値を有し、波長１６１０ｎｍでは１４.５〜２４.５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散値を有する。
光ファイバの半径と構造が分散に与える影響は大きいが、本発明の場合、既存の単一モード光ファイバと類似な構造を有する。従って、本発明は光ファイバの半径と屈折率を調節して波長分割多重化方式(ＷＤＭ)と低密度波長分割多重化方式(Coarse ＷＤＭ)の両方に適用可能であり、メトロネットワークで使用される伝送特性を満足する光ファイバを具現することができる。
図１ａは、本発明に従う屈折率低下クラッド型(depressed clad type)光ファイバの断面構造例を示した図であり、図１ｂはその光ファイバの半径に応じた屈折率分布を示した図である。
図１ａを参照すると、本例の光ファイバ１００は、ファイバの長さ方向に伸長したコア領域１１０とコア領域１１０の外周に形成されたクラッド領域１２０とを有する。
図１ｂを参照すると、△＋及び△−はシリカ(Ｓｉ)の屈折率を基準にした相対屈折率である。参考に、シリカの屈折率は１.４５７である。図において、コアの場合、中心から外側への屈折率変化量が０.０００５になるようにする。コアの屈折率は中心から外側に向かうほど減少する。クラッドの場合も同様の屈折率変化を有し、中心から外側に向かうほど減少する。
以下、光ファイバの直径は一定に維持し、例えば、コア１１０の半径(ａ)は４.４７μｍ、クラッド１２０の外周面までの半径(ｂ)は１０.１２μｍに定め、屈折率を相異なるようにして光ファイバの特性を調節する本発明の具体的な実施例を開示する。
本実施例でシリカ(Ｓｉ)の屈折率を基準にしたコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３０／０.０００５であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１０／−０.０００５である。上述したようにシリカの屈折率は１.４５７であり、このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表１＞のようである。
Figure 2004226973
本実施例でコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３５／０.０００５であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１５／−０.０００５である。このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表２＞のようである。
Figure 2004226973
本実施例でコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３５／０.０００５であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１３／−０.０００５である。このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表３＞のようである。
Figure 2004226973
本実施例でコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３７／０.００２であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１３／−０.０００５である。このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表４＞のようである。
Figure 2004226973
図２ａは本発明に従う屈折率整合クラッド型(index matched clad type)光ファイバの断面構造例を示した図であり、図２ｂはその光ファイバの半径に応じた屈折率分布を示した図である。
図２ａを参照すると、本例の光ファイバ２００は、長さ方向に伸長したコア領域１１０とコア領域１１０の外周に形成されたクラッド領域１２０とを有する。このクラッド領域１２０には、他の領域より高い屈折率を有するリング型(ring type)クラッド領域１３０を設けている。
図２ｂを参照すると、△＋及び△−は図１ｂと同様にシリカ(Ｓｉ)の屈折率を基準にした相対屈折率を示す。以下、光ファイバの直径は一定に維持し、屈折率を相異なるようにして光ファイバの特性を調節する本発明の具体的な実施例を開示する。本例では、コア１１０の半径(ａ)は４.４７μｍ、クラッド１２０の外周面までの半径(ｂ)は１０.１２μｍ、リング型クラッド領域１３０の内側半径(ｃ)は７.１２μｍ及び外側半径(ｄ)は８.１２μｍに設定している。
本実施例でシリカ(Ｓｉ)の屈折率を基準にしたコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３０／０.０００５であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１０／−０.０００５である。上述のようにシリカの屈折率は１.４５７である。Δ１＋／変化量は０.００００／０.００００であり、Δ１−／変化量は−０.００１／０.００００である。このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表５＞のようである。
Figure 2004226973
本実施例でシリカ(Ｓｉ)の屈折率を基準にしたコアの相対屈折率(Δ＋)／変化量は０.００３０／０.０００５であり、クラッドの相対屈折率(Δ−)／変化量は−０.００１０／−０.０００５である。シリカの屈折率は１.４５７であり、Δ１＋／変化量は０.００１０／０.００００、Δ１−／変化量は−０.００１／０.００００である。このように設計された光ファイバの伝送特性は下記＜表６＞のようである。
Figure 2004226973
図３は本発明に従う光ファイバの適正分散値範囲を示した図であり、ほぼ全てのバンド(Ｄ、Ｅ、Ｓ、Ｃ、Ｌ、Ｕ)にかけて一般単一モード光ファイバ(standard single mode fiber)の分散値(Ｉ)と非ゼロ分散光ファイバ(non zero dispersion fiber)の分散値(II)との間の範囲を有することが分かる。
本発明の光ファイバ(ＣＷＤＭ用)は単一モード光ファイバ(ＳＭＦ)よりは長距離伝送を目的とするが、ＤＷＤＭだほど長距離ではない中間領域を有するようにし、遮断波長、光ファイバの半径は単一モード光ファイバと同等の水準である。従って、長距離伝送用ではないので、ＮＺＤＳＦに比べて分散傾斜が高い方である。
また、前記実施形態から分かるように、本発明は光ファイバの製造工法や構造にかかわらず適用可能であることが分かる。
本発明に従う屈折率低下クラッド型(depressed clad type)光ファイバの断面構造例を示した図（ａ）と、図ａに示した光ファイバの半径に応じた屈折率分布を示した図（ｂ）。 本発明に従う屈折率整合クラッド型(index matched clad type)光ファイバの断面構造例を示した図（ａ）と、図ａに示した光ファイバの半径に応じた屈折率分布を示した図（ｂ）。 本発明に従う光ファイバの適正分散値の範囲を示した図。

Claims (6)

  1. 長さ方向に伸長したコア領域と、前記コア領域の外周に形成されたクラッド領域とを含む屈折率プロファイルを有する光ファイバにおいて、
    前記コア領域と前記クラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当該光ファイバが、１３００〜１３５０ｎｍの波長範囲のゼロ分散波長と、１５５０ｎｍ波長で１３〜１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ範囲の分散値と、０.０４６〜０.０７９ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの範囲のゼロ分散傾斜と、７０μｍ２以上の有効断面積と、を有するように選択されていることを特徴とする光ファイバ。
  2. コア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当該光ファイバが、１２７０ｎｍ波長で−６.５〜−１.３ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の負の分散値を有するように選択されている請求項１記載の光ファイバ。
  3. コア領域とクラッド領域の半径及び屈折率プロファイルは、当該光ファイバが、１６１０ｎｍ波長で１４.５〜２４.５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲の分散値を有するように選択されている請求項１記載の光ファイバ。
  4. 屈折率低下クラッド型(depressed clad type)光ファイバである請求項１記載の光ファイバ。
  5. 屈折率整合クラッド型(index matched clad type)光ファイバである請求項１記載の光ファイバ。
  6. コアの半径は４.４５〜４.５μｍであり、クラッドの半径は１０〜１０.３μｍである請求項１記載の光ファイバ。
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