JP2005037608A - グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ - Google Patents
グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005037608A JP2005037608A JP2003199267A JP2003199267A JP2005037608A JP 2005037608 A JP2005037608 A JP 2005037608A JP 2003199267 A JP2003199267 A JP 2003199267A JP 2003199267 A JP2003199267 A JP 2003199267A JP 2005037608 A JP2005037608 A JP 2005037608A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- multimode fiber
- wavelength
- refractive index
- core
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
【課題】ファイバ内を伝搬する信号光の波長に依存することなく、その波長における最大の伝送帯域幅が得られるグレーテッドインデックス型マルチモードファイバを提供する。
【解決手段】フッ素を含むコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有することを特徴とするグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
【数１】
【選択図】 図２
【解決手段】フッ素を含むコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有することを特徴とするグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
【数１】
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グレーテッドインデックス型マルチモードファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチモードファイバのうち、グレーテッドインデックス（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型マルチモードファイバ（以下、「ＧＩマルチモードファイバ」と略す。）は、コアにゲルマニウム（Ｇｅ）などのドーパントを添加し、屈折率を純粋石英よりも上昇させて、屈折率（Ｉｎｄｅｘ）がコアの中心において最も高く、コアとクラッドとの境界に向かって、コアの中心からの距離の増加に伴って連続的に減少するように形成されたものである。
【０００３】
これにより、ＧＩマルチモードファイバでは、その中心を移動する光よりも、外側を移動する光を速く移動させることができるため、マルチモードにおける伝送速度の差が極力抑えられ、モード分散が小さく、伝送帯域幅が大きくなる。
【０００４】
このようなＧＩマルチモードファイバは、高い開口数を有し、光ＬＡＮの伝送線路として広く用いられている。光ＬＡＮの高速化の要求に伴って、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルの制御における精度を向上させてきた。
【０００５】
現在、ＧＩマルチモードファイバは、ほぼ性能限界に達しており、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅をこれ以上に大きくするためには、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＷＤＭ）しなければならない。
【０００６】
従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバでは、最適な屈折率プロファイルが、ファイバ内を伝搬する信号光の波長に大きく依存する。そのため、特定の波長において最適化された屈折率プロファイルを有するファイバは、異なる波長においては伝送帯域幅が非常に小さくなるから、波長分割多重には適用できないという問題がある（例えば、非特許文献１参照。）。
また、０．８５μｍ帯のような零分散波長から大きく外れた波長領域では、ゲルマニウムによる波長分散が大きいため、伝送帯域幅は非常に小さくなる。
【０００７】
【非特許文献１】
大越、岡本、保位、“光ファイバ”、第７章、オーム社、１９８４年
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ファイバ内を伝搬する信号光の波長に依存することなく、その波長における最大の伝送帯域幅が得られるグレーテッドインデックス型マルチモード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】
本発明は、上記課題を解決するために、フッ素を含むコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有するグレーテッドインデックス型マルチモードファイバを提供する。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ただし、ｎ（ｒ）は光ファイバのコア中心からの距離ｒにおける屈折率、ｎ１はコア中心における屈折率、Δはクラッドに対するコア中心の比屈折率差、ａはコア半径、αは屈折率分布次数を表す。
【００１２】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、０．００５≦Δ≦０．０２５、１０μｍ≦ａ≦３５μｍであることが好ましい。
【００１３】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、波長０．８〜０．９μｍにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えることが好ましい。
【００１４】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、波長１．３μｍ帯における伝送帯域幅が１．５ＧＨｚ・ｋｍを超えることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のＧＩマルチモードファイバは、中心に設けられ、フッ素（Ｆ）を含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有する光ファイバである。
【００１６】
【数３】
【００１７】
ただし、上記の式（１）において、ｎ（ｒ）は光ファイバのコア中心からの距離ｒにおける屈折率、ｎ１はコア中心における屈折率、Δはクラッドに対するコア中心の比屈折率差、ａはコア半径、αは屈折率分布次数を表している。
また、屈折率分布次数αは、所望の波長における伝送帯域幅が最大になるように制御されるが、その最適値αｏｐｔは、石英ガラスに添加されるドーパントの種類によって異なる。
【００１８】
上記の式（１）で表される本発明のＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルは、コアの中心において最大屈折率を有し、半径が大きくなるにつれて屈折率が徐々に低下するような形状である。そのため、このＧＩマルチモードファイバ内を低次モードで伝搬する信号光は、伝搬経路は短いが、低い速度で伝搬することになる。これに対して、高次モードで伝搬する信号光は、伝搬経路は長いが、コアとクラッドとの境界付近では屈折率が小さく、高い速度で伝搬することになる。
【００１９】
したがって、形状を決めるα値を適宜調節することによって、各伝搬モードでＧＩマルチモードファイバ内を伝搬した信号光の出力端における到達時間を揃えることができる。このとき、モード分散は理論上最小となり、信号光の波長における最大の伝送帯域幅を実現できる。
一方、αの最適値αｏｐｔは使用する波長によって変化する。また、その変化はコアに添加するドーパントの種類や濃度によって異なる。ドーパントが１種類のみの場合、最適値αｏｐｔが概ね波長が長くなるに伴い小さくなる物質Ａと、逆に波長が長くなるに伴い大きくなる物質Ｂとに分けられる。
【００２０】
コアにおけるフッ素の濃度分布は、コアの中心から半径方向外方に向かって濃度が徐々に増加し、屈折率が低下するようになっている。フッ素濃度の増加は、ほぼ線形的に屈折率の低下をもたらす。
【００２１】
また、クラッドは、濃度が最も大きい（コアに含まれるフッ素の最大濃度と等しい濃度の）フッ素が一定濃度で添加された石英系ガラスで形成されている。
クラッドに含まれるフッ素の量は、２〜１０アトム％程度であることが望ましく、２〜４アトム％程度であることがより望ましい。
【００２２】
本発明のＧＩマルチモードファイバでは、その屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αが、所望の波長における伝送帯域幅が最大となるように、ＷＫＢ法（Ｗｅｎｔｚｅｌ−Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｍｅｔｈｏｄ、Ｒ．Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ ａｎｄ Ｄ．Ｂ．Ｋｅｃｋ，“Ｐｕｌｓｅ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ ｉｎ ｇｒａｄｅｄ−ｉｎｄｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ” ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，ｖｏｌ．１５，ｐｐ．４８３−４９１，１９７６．参照。）を用いて算出され、最適な値（最適値αｏｐｔ）に制御されている。本発明のＧＩマルチモードファイバでは、この最適値αｏｐｔは、波長依存性がほとんどなく、全波長領域における変化の幅が非常に小さい。
【００２３】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバでは、上記の式（１）における屈折率分布次数αが、２．０≦α≦２．１であることが好ましく、２．０１≦α≦２．０５であることがより好ましい。上述の屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは、この範囲内の値である。
屈折率分布次数αの値が２．０未満では、最適値αｏｐｔより小さくなり、高次モードが低次モードよりも速く伝送される。一方、αの値が２．１を超えると、最適値αｏｐｔより大きくなり、高次モードが低次モードより遅く伝送されるため、伝送帯域幅が低下する。
【００２４】
さらに、本発明のＧＩマルチモードファイバでは、上記の式（１）におけるコア半径ａが、１０μｍ≦ａ≦３５μｍであることが好ましく、２０μｍ≦ａ≦３０μｍであることがより好ましい。
コア半径ａが１０μｍ未満では、ファイバ同士や、ファイバと光源との接続が難しくなる。一方、ａが３５μｍを超えると、モードの数が増えすぎて、モード間分散が大きくなり、伝送帯域幅が小さくなる。
【００２５】
本発明のＧＩマルチモードファイバは、その屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αが最適な値に制御されており、この最適値αｏｐｔは波長依存性がほとんどない。したがって、ある特定の波長におけるαを最適化し、伝送帯域幅が最大となるように作製されたＧＩマルチモードファイバであっても、ほぼ全波長領域において、伝送帯域幅が大きいものとなる。
例えば、短波長側におけるαを最適化し、伝送帯域幅が最大となるように作製された、フッ素を含むＧＩマルチモードファイバは、従来のゲルマニウム添加型のＧＩマルチモードファイバと比較すると、長波長側において格段に大きい伝送帯域幅を有するものとなる。
【００２６】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長０．８〜０．９μｍにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。伝送帯域幅は、伝送可能な伝送レートと光ファイバの距離の積で表され、光ファイバの伝送容量を示している。
したがって、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長０．８〜０．９μｍの波長領域において、伝送速度が高く、波長分割多重伝送を可能とする光ファイバである。
【００２７】
さらに、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長１．３μｍ帯における伝送帯域幅が１．５ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。
したがって、本発明のＧＩマルチモードファイバは、光ＬＡＮの高速化に対応できる大容量波長領域域の１．３μｍ帯においても、高速通信および波長分割多重伝送を可能とする光ファイバである。
【００２８】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、ドーパントのフッ素が、ゲルマニウムよりも波長分散が小さいことから、従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバより大きい伝送帯域幅が得られる。
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバよりも伝送損失が少ない光ファイバである。
【００２９】
次に、本発明に係るＧＩマルチモードファイバの製造方法について説明する。
本発明に係るＧＩマルチモードファイバの製造方法は、ＰＣＶＤ（プラズマ化学気相溶着法）あるいはＭＣＶＤ（内付け化学気相溶着法）を用いて、中心から外側に向かって、フッ素の添加量を徐々に増やし、所望の屈折率プロファイル形状になるように正確に制御し、母材を作製する。その母材に高温を加え、細長く線引きすることにより、ＧＩマルチモードファイバを作製する。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を含む石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
得られたＧＩマルチモードファイバについて、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を調べた。結果を図１に示す。
【００３２】
（比較例１）
ゲルマニウムを１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
得られたＧＩマルチモードファイバについて、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を調べた。結果を図１に示す。
【００３３】
図１の結果から、実施例１のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは波長１．１μｍ付近で極小となるが、波長の変化によるαｏｐｔの変化の幅が小さく、波長依存性がほとんどないことが確認された。したがって、実施例１のＧＩマルチモードファイバは、ある特定の波長におけるαを最適化して作製されたものであっても、ほぼ全波長領域において、伝送帯域幅が大きくなる。
【００３４】
一方、比較例１のＧＩマルチモードファイバでは、最適値αｏｐｔは、波長が長くなるに従って単調減少することが確認された。
特に、このＧＩマルチモードファイバは、１０ＧｂＥ（ＩＥＣ ６０７９３−２−１０ Ｅｄ２．０）で規定される短波長領域（０．８５μｍ）において、αｏｐｔの変化率が大きく、この波長領域における波長分割多重には特に不利である。また、長波長側（１．３０μｍ）においては、αｏｐｔの変化率が短波長側よりも小さくなるものの、短波長側と長波長側ではαｏｐｔが大きく異なっている。したがって、このＧＩマルチモードファイバを短波長側で最適化した場合、長波長側では大きな伝送帯域幅が得られない。
【００３５】
（実施例２）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。
波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．３５ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．３ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとして、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係を調べた。結果を図２に示す。
【００３６】
（比較例２）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。
波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．３５ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．３ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとして、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係を調べた。結果を図３に示す。
【００３７】
図２の結果から、実施例２のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは、波長の変化による変動が小さくなることが確認された。したがって、このＧＩマルチモードファイバには、波長０．８１〜０．８９μｍの帯域におけるどの波長においても大きな伝送帯域幅の得られる最適値αｏｐｔが存在する。
一方、図３の結果から、比較例２のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは波長が長くなるに従って小さくなることが確認された。したがって、このＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８１〜０．８９μｍの波長領域で波長分割多重を行うためには、最低伝送帯域幅を実施例２のＧＩマルチモードファイバよりも大幅に小さくしなければならない。
【００３８】
また、図２および図３において、例えば、αｏｐｔ＝２．０４とした場合、実施例２のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおける伝送帯域幅は、比較例２のＧＩマルチモードファイバと比較すると、２倍以上になっていることが分かった。これは、フッ素が添加されたＧＩマルチモードファイバの最適値αｏｐｔの変動が小さいことに加え、フッ素の波長分散が、僅かながらゲルマニウムよりも小さいことにも起因している。
【００３９】
（実施例３）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０３８とした。
得られたＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅の波長依存性を調べた。結果を図４に示す。
【００４０】
（比較例３）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０４０とした。
得られたＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅の波長依存性を調べた。結果を図４に示す。
【００４１】
図４の結果から、実施例３のＧＩマルチモードファイバでは、波長が長くなるに従ってより大きな伝送帯域幅が得られることが確認された。これは、このＧＩマルチモードファイバは、長波長側では波長分散が小さいことに起因している。
一方、比較例３のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８５μｍにおいてのみ大きな伝送帯域幅が得られた。
【００４２】
（実施例４）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０３８とした。
【００４３】
このＧＩマルチモードファイバの波長０．８１、０．８３、０．８５、０．８７、０．８９、１．３０μｍにおけるＤＭＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｌａｙ）特性を、シミュレーションにより算出した。このシミュレーションでは、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルから、文献Ａ（Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，ｖｏｌ．１８，ｐｐ．２１９９−２２０６，１９７９．）により、全てのモードの伝搬速度を計算し、また、光源の仕様から各モードの励振パワーを文献Ｂ（Ｌ．Ｒａｄｄａｔｚ，Ｉ．Ｈ．Ｗｈｉｔｅ，Ｄ．Ｇ．Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ，ａｎｄ Ｍ．Ｃ．Ｎｏｗｅｌｌ，“Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｆｆｓｅｔ ｌａｕｎｃｈ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｌｉｎｋｓ”，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．ｖｏｌ．１６，ｐｐ．３２４−３３１，１９９８．）により計算して、最終的にＤＭＤを得る。算出において、波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を０．０７８ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．０６８ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを３．０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を０．０５ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．０ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを３．０μｍとした。算出結果を図５〜図１０に示す。図５は波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性、図６は波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性、図７は波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性、図８は波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性、図９は波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性、図１０は波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示す。
【００４４】
ＤＭＤ特性は、コアの中心からずらして光ファイバに信号光を入射した際に、出射端へ伝搬した信号光の波形をシミュレーションにより算出したものである。光ファイバに入射する信号光の中心がコアの中心から離れるほど、信号光はより高次モードで伝搬することになる。このため、このＤＭＤ特性は、各伝搬モードで伝搬した信号光の光強度を到達時間の相対差でプロットしたものとなる。オフセットが０の波形が低次モードを伝搬した信号光であり、オフセットが大きいほどより高次モードで伝搬した信号光の波形を示している。
【００４５】
（比較例４）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０４０とした。
【００４６】
このＧＩマルチモードファイバの波長０．８１、０．８３、０．８５、０．８７、０．８９、１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を、実施例４と同様にしてシミュレーションにより算出した。算出結果を図１１〜図１６に示す。図１１は波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性、図１２は波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性、図１３は波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性、図１４は波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性、図１５は波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性、図１６は波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示す。
【００４７】
図５〜図１０の結果から、実施例４のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８１〜０．８９μｍにおいて各伝搬モード間で信号光の到達時間が揃っていることが分かった。したがって、この波長領域において低密度波長分割多重（Ｃｏａｒｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＣＷＤＭ）を実施する場合、どの波長においても十分に大きな伝送帯域幅を確保できることが分かった。
一方、図１１〜図１６の結果から、比較例４のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８５μｍを境にして波長が短くなるに従って高次モード化が進み、波長が長くなるに従って高次モード化が遅れ、パルス幅も顕著に大きくなることが分かった。
また、波長１．３０μｍでは、実施例４および比較例４のＧＩマルチモードファイバは、共にパルス幅が不揃いになるが、実施例４のＧＩマルチモードファイバの方がより小さなＤＭＤ値を有することが分かった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＧＩマルチモードファイバは、フッ素添加で、上記の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有するものであるから、広波長領域において伝送帯域幅が大きくなり、波長分割多重に適した光ファイバとなる。また、ドーパントのフッ素は、ゲルマニウムよりも波長分散が小さいから、本発明のＧＩマルチモードファイバは、より大きい伝送帯域幅が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ゲルマニウム（ＧｅＯ２）またはフッ素（Ｆ）を添加した場合に、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を示すグラフである。
【図２】実施例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係とを示すグラフである。
【図３】比較例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係とを示すグラフである。
【図４】実施例および比較例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、波長との関係を示すグラフである。
【図５】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図６】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図７】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図８】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図９】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１０】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１１】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１２】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１３】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１４】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１５】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１６】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、グレーテッドインデックス型マルチモードファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチモードファイバのうち、グレーテッドインデックス（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型マルチモードファイバ（以下、「ＧＩマルチモードファイバ」と略す。）は、コアにゲルマニウム（Ｇｅ）などのドーパントを添加し、屈折率を純粋石英よりも上昇させて、屈折率（Ｉｎｄｅｘ）がコアの中心において最も高く、コアとクラッドとの境界に向かって、コアの中心からの距離の増加に伴って連続的に減少するように形成されたものである。
【０００３】
これにより、ＧＩマルチモードファイバでは、その中心を移動する光よりも、外側を移動する光を速く移動させることができるため、マルチモードにおける伝送速度の差が極力抑えられ、モード分散が小さく、伝送帯域幅が大きくなる。
【０００４】
このようなＧＩマルチモードファイバは、高い開口数を有し、光ＬＡＮの伝送線路として広く用いられている。光ＬＡＮの高速化の要求に伴って、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルの制御における精度を向上させてきた。
【０００５】
現在、ＧＩマルチモードファイバは、ほぼ性能限界に達しており、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅をこれ以上に大きくするためには、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＷＤＭ）しなければならない。
【０００６】
従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバでは、最適な屈折率プロファイルが、ファイバ内を伝搬する信号光の波長に大きく依存する。そのため、特定の波長において最適化された屈折率プロファイルを有するファイバは、異なる波長においては伝送帯域幅が非常に小さくなるから、波長分割多重には適用できないという問題がある（例えば、非特許文献１参照。）。
また、０．８５μｍ帯のような零分散波長から大きく外れた波長領域では、ゲルマニウムによる波長分散が大きいため、伝送帯域幅は非常に小さくなる。
【０００７】
【非特許文献１】
大越、岡本、保位、“光ファイバ”、第７章、オーム社、１９８４年
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ファイバ内を伝搬する信号光の波長に依存することなく、その波長における最大の伝送帯域幅が得られるグレーテッドインデックス型マルチモード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】
本発明は、上記課題を解決するために、フッ素を含むコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有するグレーテッドインデックス型マルチモードファイバを提供する。
【００１０】
【数２】
ただし、ｎ（ｒ）は光ファイバのコア中心からの距離ｒにおける屈折率、ｎ１はコア中心における屈折率、Δはクラッドに対するコア中心の比屈折率差、ａはコア半径、αは屈折率分布次数を表す。
【００１２】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、０．００５≦Δ≦０．０２５、１０μｍ≦ａ≦３５μｍであることが好ましい。
【００１３】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、波長０．８〜０．９μｍにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えることが好ましい。
【００１４】
上記構成のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、波長１．３μｍ帯における伝送帯域幅が１．５ＧＨｚ・ｋｍを超えることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のＧＩマルチモードファイバは、中心に設けられ、フッ素（Ｆ）を含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有する光ファイバである。
【００１６】
【数３】
ただし、上記の式（１）において、ｎ（ｒ）は光ファイバのコア中心からの距離ｒにおける屈折率、ｎ１はコア中心における屈折率、Δはクラッドに対するコア中心の比屈折率差、ａはコア半径、αは屈折率分布次数を表している。
また、屈折率分布次数αは、所望の波長における伝送帯域幅が最大になるように制御されるが、その最適値αｏｐｔは、石英ガラスに添加されるドーパントの種類によって異なる。
【００１８】
上記の式（１）で表される本発明のＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルは、コアの中心において最大屈折率を有し、半径が大きくなるにつれて屈折率が徐々に低下するような形状である。そのため、このＧＩマルチモードファイバ内を低次モードで伝搬する信号光は、伝搬経路は短いが、低い速度で伝搬することになる。これに対して、高次モードで伝搬する信号光は、伝搬経路は長いが、コアとクラッドとの境界付近では屈折率が小さく、高い速度で伝搬することになる。
【００１９】
したがって、形状を決めるα値を適宜調節することによって、各伝搬モードでＧＩマルチモードファイバ内を伝搬した信号光の出力端における到達時間を揃えることができる。このとき、モード分散は理論上最小となり、信号光の波長における最大の伝送帯域幅を実現できる。
一方、αの最適値αｏｐｔは使用する波長によって変化する。また、その変化はコアに添加するドーパントの種類や濃度によって異なる。ドーパントが１種類のみの場合、最適値αｏｐｔが概ね波長が長くなるに伴い小さくなる物質Ａと、逆に波長が長くなるに伴い大きくなる物質Ｂとに分けられる。
【００２０】
コアにおけるフッ素の濃度分布は、コアの中心から半径方向外方に向かって濃度が徐々に増加し、屈折率が低下するようになっている。フッ素濃度の増加は、ほぼ線形的に屈折率の低下をもたらす。
【００２１】
また、クラッドは、濃度が最も大きい（コアに含まれるフッ素の最大濃度と等しい濃度の）フッ素が一定濃度で添加された石英系ガラスで形成されている。
クラッドに含まれるフッ素の量は、２〜１０アトム％程度であることが望ましく、２〜４アトム％程度であることがより望ましい。
【００２２】
本発明のＧＩマルチモードファイバでは、その屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αが、所望の波長における伝送帯域幅が最大となるように、ＷＫＢ法（Ｗｅｎｔｚｅｌ−Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｍｅｔｈｏｄ、Ｒ．Ｏｌｓｈａｎｓｋｙ ａｎｄ Ｄ．Ｂ．Ｋｅｃｋ，“Ｐｕｌｓｅ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ ｉｎ ｇｒａｄｅｄ−ｉｎｄｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ” ，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，ｖｏｌ．１５，ｐｐ．４８３−４９１，１９７６．参照。）を用いて算出され、最適な値（最適値αｏｐｔ）に制御されている。本発明のＧＩマルチモードファイバでは、この最適値αｏｐｔは、波長依存性がほとんどなく、全波長領域における変化の幅が非常に小さい。
【００２３】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバでは、上記の式（１）における屈折率分布次数αが、２．０≦α≦２．１であることが好ましく、２．０１≦α≦２．０５であることがより好ましい。上述の屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは、この範囲内の値である。
屈折率分布次数αの値が２．０未満では、最適値αｏｐｔより小さくなり、高次モードが低次モードよりも速く伝送される。一方、αの値が２．１を超えると、最適値αｏｐｔより大きくなり、高次モードが低次モードより遅く伝送されるため、伝送帯域幅が低下する。
【００２４】
さらに、本発明のＧＩマルチモードファイバでは、上記の式（１）におけるコア半径ａが、１０μｍ≦ａ≦３５μｍであることが好ましく、２０μｍ≦ａ≦３０μｍであることがより好ましい。
コア半径ａが１０μｍ未満では、ファイバ同士や、ファイバと光源との接続が難しくなる。一方、ａが３５μｍを超えると、モードの数が増えすぎて、モード間分散が大きくなり、伝送帯域幅が小さくなる。
【００２５】
本発明のＧＩマルチモードファイバは、その屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αが最適な値に制御されており、この最適値αｏｐｔは波長依存性がほとんどない。したがって、ある特定の波長におけるαを最適化し、伝送帯域幅が最大となるように作製されたＧＩマルチモードファイバであっても、ほぼ全波長領域において、伝送帯域幅が大きいものとなる。
例えば、短波長側におけるαを最適化し、伝送帯域幅が最大となるように作製された、フッ素を含むＧＩマルチモードファイバは、従来のゲルマニウム添加型のＧＩマルチモードファイバと比較すると、長波長側において格段に大きい伝送帯域幅を有するものとなる。
【００２６】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長０．８〜０．９μｍにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。伝送帯域幅は、伝送可能な伝送レートと光ファイバの距離の積で表され、光ファイバの伝送容量を示している。
したがって、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長０．８〜０．９μｍの波長領域において、伝送速度が高く、波長分割多重伝送を可能とする光ファイバである。
【００２７】
さらに、本発明のＧＩマルチモードファイバは、波長１．３μｍ帯における伝送帯域幅が１．５ＧＨｚ・ｋｍを超えるものである。
したがって、本発明のＧＩマルチモードファイバは、光ＬＡＮの高速化に対応できる大容量波長領域域の１．３μｍ帯においても、高速通信および波長分割多重伝送を可能とする光ファイバである。
【００２８】
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、ドーパントのフッ素が、ゲルマニウムよりも波長分散が小さいことから、従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバより大きい伝送帯域幅が得られる。
また、本発明のＧＩマルチモードファイバは、従来のコアにゲルマニウムを含むＧＩマルチモードファイバよりも伝送損失が少ない光ファイバである。
【００２９】
次に、本発明に係るＧＩマルチモードファイバの製造方法について説明する。
本発明に係るＧＩマルチモードファイバの製造方法は、ＰＣＶＤ（プラズマ化学気相溶着法）あるいはＭＣＶＤ（内付け化学気相溶着法）を用いて、中心から外側に向かって、フッ素の添加量を徐々に増やし、所望の屈折率プロファイル形状になるように正確に制御し、母材を作製する。その母材に高温を加え、細長く線引きすることにより、ＧＩマルチモードファイバを作製する。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を含む石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
得られたＧＩマルチモードファイバについて、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を調べた。結果を図１に示す。
【００３２】
（比較例１）
ゲルマニウムを１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
得られたＧＩマルチモードファイバについて、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を調べた。結果を図１に示す。
【００３３】
図１の結果から、実施例１のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは波長１．１μｍ付近で極小となるが、波長の変化によるαｏｐｔの変化の幅が小さく、波長依存性がほとんどないことが確認された。したがって、実施例１のＧＩマルチモードファイバは、ある特定の波長におけるαを最適化して作製されたものであっても、ほぼ全波長領域において、伝送帯域幅が大きくなる。
【００３４】
一方、比較例１のＧＩマルチモードファイバでは、最適値αｏｐｔは、波長が長くなるに従って単調減少することが確認された。
特に、このＧＩマルチモードファイバは、１０ＧｂＥ（ＩＥＣ ６０７９３−２−１０ Ｅｄ２．０）で規定される短波長領域（０．８５μｍ）において、αｏｐｔの変化率が大きく、この波長領域における波長分割多重には特に不利である。また、長波長側（１．３０μｍ）においては、αｏｐｔの変化率が短波長側よりも小さくなるものの、短波長側と長波長側ではαｏｐｔが大きく異なっている。したがって、このＧＩマルチモードファイバを短波長側で最適化した場合、長波長側では大きな伝送帯域幅が得られない。
【００３５】
（実施例２）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。
波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．３５ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．３ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとして、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係を調べた。結果を図２に示す。
【００３６】
（比較例２）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。
波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．３５ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を１ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．３ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを５０μｍとして、ＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係を調べた。結果を図３に示す。
【００３７】
図２の結果から、実施例２のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは、波長の変化による変動が小さくなることが確認された。したがって、このＧＩマルチモードファイバには、波長０．８１〜０．８９μｍの帯域におけるどの波長においても大きな伝送帯域幅の得られる最適値αｏｐｔが存在する。
一方、図３の結果から、比較例２のＧＩマルチモードファイバでは、屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔは波長が長くなるに従って小さくなることが確認された。したがって、このＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８１〜０．８９μｍの波長領域で波長分割多重を行うためには、最低伝送帯域幅を実施例２のＧＩマルチモードファイバよりも大幅に小さくしなければならない。
【００３８】
また、図２および図３において、例えば、αｏｐｔ＝２．０４とした場合、実施例２のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおける伝送帯域幅は、比較例２のＧＩマルチモードファイバと比較すると、２倍以上になっていることが分かった。これは、フッ素が添加されたＧＩマルチモードファイバの最適値αｏｐｔの変動が小さいことに加え、フッ素の波長分散が、僅かながらゲルマニウムよりも小さいことにも起因している。
【００３９】
（実施例３）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０３８とした。
得られたＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅の波長依存性を調べた。結果を図４に示す。
【００４０】
（比較例３）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０４０とした。
得られたＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅の波長依存性を調べた。結果を図４に示す。
【００４１】
図４の結果から、実施例３のＧＩマルチモードファイバでは、波長が長くなるに従ってより大きな伝送帯域幅が得られることが確認された。これは、このＧＩマルチモードファイバは、長波長側では波長分散が小さいことに起因している。
一方、比較例３のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８５μｍにおいてのみ大きな伝送帯域幅が得られた。
【００４２】
（実施例４）
フッ素を０〜２．８アトム％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた２．８アトム％のフッ素を添加した石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０３８とした。
【００４３】
このＧＩマルチモードファイバの波長０．８１、０．８３、０．８５、０．８７、０．８９、１．３０μｍにおけるＤＭＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｌａｙ）特性を、シミュレーションにより算出した。このシミュレーションでは、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルから、文献Ａ（Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，ｖｏｌ．１８，ｐｐ．２１９９−２２０６，１９７９．）により、全てのモードの伝搬速度を計算し、また、光源の仕様から各モードの励振パワーを文献Ｂ（Ｌ．Ｒａｄｄａｔｚ，Ｉ．Ｈ．Ｗｈｉｔｅ，Ｄ．Ｇ．Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ，ａｎｄ Ｍ．Ｃ．Ｎｏｗｅｌｌ，“Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｆｆｓｅｔ ｌａｕｎｃｈ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｌｉｎｋｓ”，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．ｖｏｌ．１６，ｐｐ．３２４−３３１，１９９８．）により計算して、最終的にＤＭＤを得る。算出において、波長０．８１〜０．８９μｍにおける入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を０．０７８ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを０．０６８ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを３．０μｍとし、波長１．３０における入射光のパルス半値全幅（ＦＷＨＭ）を０．０５ｎｓ、ＲＭＳスペクトルを１．０ｎｍ、入射光ＦＷＨＭビームサイズを３．０μｍとした。算出結果を図５〜図１０に示す。図５は波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性、図６は波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性、図７は波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性、図８は波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性、図９は波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性、図１０は波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示す。
【００４４】
ＤＭＤ特性は、コアの中心からずらして光ファイバに信号光を入射した際に、出射端へ伝搬した信号光の波形をシミュレーションにより算出したものである。光ファイバに入射する信号光の中心がコアの中心から離れるほど、信号光はより高次モードで伝搬することになる。このため、このＤＭＤ特性は、各伝搬モードで伝搬した信号光の光強度を到達時間の相対差でプロットしたものとなる。オフセットが０の波形が低次モードを伝搬した信号光であり、オフセットが大きいほどより高次モードで伝搬した信号光の波形を示している。
【００４５】
（比較例４）
ゲルマニウムを０〜１３．２モル％含む石英系ガラスからなるコアと、このコアの周囲にコアと同心円状に設けられた石英系ガラスからなるクラッドとを有するＧＩマルチモードファイバを作製した。
また、このＧＩマルチモードファイバのクラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを０．０１、コア半径ａを２５μｍとした。また、このＧＩマルチモードファイバを波長０．８５μｍにおいて最適化し、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αを２．０４０とした。
【００４６】
このＧＩマルチモードファイバの波長０．８１、０．８３、０．８５、０．８７、０．８９、１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を、実施例４と同様にしてシミュレーションにより算出した。算出結果を図１１〜図１６に示す。図１１は波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性、図１２は波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性、図１３は波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性、図１４は波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性、図１５は波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性、図１６は波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示す。
【００４７】
図５〜図１０の結果から、実施例４のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８１〜０．８９μｍにおいて各伝搬モード間で信号光の到達時間が揃っていることが分かった。したがって、この波長領域において低密度波長分割多重（Ｃｏａｒｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＣＷＤＭ）を実施する場合、どの波長においても十分に大きな伝送帯域幅を確保できることが分かった。
一方、図１１〜図１６の結果から、比較例４のＧＩマルチモードファイバでは、波長０．８５μｍを境にして波長が短くなるに従って高次モード化が進み、波長が長くなるに従って高次モード化が遅れ、パルス幅も顕著に大きくなることが分かった。
また、波長１．３０μｍでは、実施例４および比較例４のＧＩマルチモードファイバは、共にパルス幅が不揃いになるが、実施例４のＧＩマルチモードファイバの方がより小さなＤＭＤ値を有することが分かった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＧＩマルチモードファイバは、フッ素添加で、上記の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有するものであるから、広波長領域において伝送帯域幅が大きくなり、波長分割多重に適した光ファイバとなる。また、ドーパントのフッ素は、ゲルマニウムよりも波長分散が小さいから、本発明のＧＩマルチモードファイバは、より大きい伝送帯域幅が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ゲルマニウム（ＧｅＯ２）またはフッ素（Ｆ）を添加した場合に、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）において、ＷＫＢ法によって計算された屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔの波長依存性を示すグラフである。
【図２】実施例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係とを示すグラフである。
【図３】比較例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、ＧＩマルチモードファイバの屈折率プロファイルを表す上記の式（１）における屈折率分布次数αの最適値αｏｐｔとの関係とを示すグラフである。
【図４】実施例および比較例のＧＩマルチモードファイバの伝送帯域幅と、波長との関係を示すグラフである。
【図５】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図６】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図７】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図８】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図９】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１０】実施例のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１１】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８１μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１２】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８３μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１３】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８５μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１４】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８７μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１５】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長０．８９μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
【図１６】比較例のＧＩマルチモードファイバの波長１．３０μｍにおけるＤＭＤ特性を示すグラフである。
Claims (4)
- フッ素を含むコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備え、以下の式（１）を満足する屈折率プロファイルを有することを特徴とするグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
- ０．００５≦Δ≦０．０２５、１０μｍ≦ａ≦３５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
- 波長０．８〜０．９μｍにおける伝送帯域幅が３ＧＨｚ・ｋｍを超えることを特徴とする請求項１または２に記載のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
- 波長１．３μｍ帯における伝送帯域幅が１．５ＧＨｚ・ｋｍを超えることを特徴とする請求項１または２に記載のグレーテッドインデックス型マルチモードファイバ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003199267A JP2005037608A (ja) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ |
| DE602004016706T DE602004016706D1 (de) | 2003-07-18 | 2004-07-15 | Multimode-Gradientenindex-Faser und Herstellungsmethode |
| CNB2004100696758A CN100474010C (zh) | 2003-07-18 | 2004-07-15 | 渐变折射率多模光纤及其制造方法 |
| US10/891,177 US7043126B2 (en) | 2003-07-18 | 2004-07-15 | Graded-index multimode fiber and manufacturing method therefor |
| CNB2006101520954A CN100535692C (zh) | 2003-07-18 | 2004-07-15 | 渐变折射率多模光纤 |
| EP04291809A EP1498753B1 (en) | 2003-07-18 | 2004-07-15 | Graded-index multimode fiber and manufacturing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003199267A JP2005037608A (ja) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005037608A true JP2005037608A (ja) | 2005-02-10 |
Family
ID=34208776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003199267A Pending JP2005037608A (ja) | 2003-07-18 | 2003-07-18 | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005037608A (ja) |
| CN (1) | CN100535692C (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022479A1 (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 光ファイバおよび光ファイバテープならびに光インターコネクションシステム |
| US7773847B2 (en) | 2005-04-28 | 2010-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multimode optical fiber |
| KR20110090992A (ko) * | 2008-12-01 | 2011-08-10 | 팬듀트 코포레이션 | 향상된 인덱스 프로필을 갖고 있는 멀티모드 파이버 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8768131B2 (en) * | 2008-08-13 | 2014-07-01 | Corning Incorporated | Multimode fiber with at least dual cladding |
| NL2004544C2 (nl) * | 2010-04-13 | 2011-10-17 | Draka Comteq Bv | Inwendig dampdepositieproces. |
| CN101825479B (zh) * | 2010-04-15 | 2012-05-30 | 电子科技大学 | 基于自聚焦效应的光纤法珀复合结构传感器制作方法 |
| CN103608701B (zh) * | 2011-06-15 | 2017-03-29 | 康宁股份有限公司 | 经激光处理的grin透镜和使用它的光学接口设备与组件 |
| CN105829928B (zh) * | 2014-01-31 | 2019-07-26 | Ofs菲特尔有限责任公司 | 多模光纤的设计和制造 |
| US9804324B2 (en) * | 2015-01-30 | 2017-10-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multimode optical fiber |
| CN108375815B (zh) * | 2018-04-17 | 2020-08-25 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种高带宽弯曲不敏感多模光纤 |
| CN108594361B (zh) * | 2018-04-17 | 2020-10-16 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种高带宽多模光纤 |
-
2003
- 2003-07-18 JP JP2003199267A patent/JP2005037608A/ja active Pending
-
2004
- 2004-07-15 CN CNB2006101520954A patent/CN100535692C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7773847B2 (en) | 2005-04-28 | 2010-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multimode optical fiber |
| WO2009022479A1 (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 光ファイバおよび光ファイバテープならびに光インターコネクションシステム |
| US7878712B2 (en) | 2007-08-13 | 2011-02-01 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber, optical fiber ribbon, and optical interconnection system |
| KR20110090992A (ko) * | 2008-12-01 | 2011-08-10 | 팬듀트 코포레이션 | 향상된 인덱스 프로필을 갖고 있는 멀티모드 파이버 |
| JP2012510643A (ja) * | 2008-12-01 | 2012-05-10 | パンドウィット・コーポレーション | 改良された屈折率プロファイルを有する多重モード光ファイバー |
| TWI468753B (zh) * | 2008-12-01 | 2015-01-11 | Panduit Corp | 製造多模光纖的方法 |
| KR101673909B1 (ko) * | 2008-12-01 | 2016-11-08 | 팬듀트 코포레이션 | 향상된 인덱스 프로필을 갖고 있는 멀티모드 파이버 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1945364A (zh) | 2007-04-11 |
| CN100535692C (zh) | 2009-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7043126B2 (en) | Graded-index multimode fiber and manufacturing method therefor | |
| US7242870B2 (en) | Wavelength division multiplexing system | |
| RU2356076C2 (ru) | Многомодовое оптическое волокно с профилем распределения показателя преломления, система оптической связи с его использованием и способ изготовления такого волокна | |
| EP1515169B1 (en) | Graded-index multimode fiber and manufacturing method therefor | |
| JP6513100B2 (ja) | 拡張された波長範囲にわたって高帯域幅を有するマルチモード光ファイバ、および対応するマルチモード光学システム | |
| KR20050007717A (ko) | 고속, 근거리 통신망을 위한 언덕형 광섬유 | |
| JP2011113095A (ja) | 高帯域マルチモード光ファイバ | |
| JP2006227173A (ja) | マルチモード分散補償ファイバ、モード分散の補償方法、光導波路、光伝送路及び光通信システム | |
| CN109937372B (zh) | 耦合少模光纤以及相应的光链路和光学系统 | |
| JP2005227786A (ja) | 低いベンディング損失を有する光ファイバー | |
| JP2005037608A (ja) | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ | |
| JP2005512146A (ja) | 単一モード分散補償光ファイバ | |
| JP4421429B2 (ja) | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ | |
| US20180267234A1 (en) | Multimode Optical Fibers and Methods of Manufacture Thereof | |
| JP4141914B2 (ja) | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバおよびその製造方法 | |
| US9835796B2 (en) | Multimode optical fiber with high bandwidth over an extended wavelength range, and corresponding multimode optical system | |
| JP2005114766A (ja) | グレーテッドインデックス型マルチモードファイバ | |
| JP2006221052A (ja) | マルチモード分散補償ファイバ、モード分散の補償方法、光導波路、光伝送路及び光通信システム | |
| Adamu et al. | 10.9 km Hollow Core Double Nested Antiresonant Nodeless Fiber (DNANF) with 0.33 dB/km loss at 850nm | |
| JP2006221051A (ja) | 光導波路、光伝送路及び光通信システム | |
| JP4609825B2 (ja) | 光ファイバおよびその光ファイバを用いた光部品 | |
| JP4358126B2 (ja) | マルチモード分散補償ファイバを用いたモード分散の補償方法及び光導波路 | |
| JP2005181520A (ja) | 光伝送路およびこれを用いた光ｌａｎ | |
| JP2005064794A (ja) | 波長分割多重システム | |
| Gambling et al. | A Comparison of Single-Mode and Multimode Fibres for Long-Distance Telecommunications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060620 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070827 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070904 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071105 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080415 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080715 |