JP2005107514A - Grated index type multimode fiber - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a graded index type multimode fiber.
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、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。これまで、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が向上させられてきた。 Of the multimode fibers, a graded index type multimode fiber (hereinafter abbreviated as “GI multimode fiber”) has a high numerical aperture and is widely used as a transmission line for an optical LAN. . Up to now, the accuracy in controlling the refractive index profile of the GI multimode fiber has been improved with the demand for higher speed optical LAN.
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。 Currently, the GI multimode fiber has almost reached the performance limit, and in order to further increase the transmission bandwidth of the GI multimode fiber, it is necessary to perform wavelength division multiplexing (WDM).
しかしながら、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(例えば、非特許文献1参照。)。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り、波長分割多重には適用できないという問題がある。
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a graded index type multimode fiber capable of obtaining the maximum transmission bandwidth at the wavelength without depending on the wavelength of the signal light propagating in the fiber. For the purpose.
本発明は、上記課題を解決するために、石英系ガラスからなるコアと、該コアの外周に設けられたクラッドとを備えるグレーテッドインデックス型マルチモードファイバであって、前記コアは、その中心部にゲルマニウムまたはリンのいずれか一方を含み、その外周部にフッ素を含むGIマルチモードファイバを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a graded index type multimode fiber comprising a core made of silica-based glass and a clad provided on the outer periphery of the core, wherein the core has a central portion. Provides a GI multimode fiber containing either germanium or phosphorus and fluorine on the outer periphery thereof.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、以下の式(1)〜(4)を満足する屈折率プロファイルを有するが好ましい。 The GI multimode fiber having the above configuration preferably has a refractive index profile that satisfies the following expressions (1) to (4).
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の最大比屈折率差、aはコア半径、αは屈折率分布次数、α1はコアの中心部に含まれるゲルマニウムまたはリンの屈折率分布次数、α2はコアの外周部に含まれるフッ素の屈折率分布次数、a0はコアの中心部と外周部との境界、n0は純粋石英の屈折率を表す。 Where n (r) is the refractive index at a distance r from the core center of the optical fiber, n 1 is the refractive index at the core center, Δ is the maximum relative refractive index difference of the core with respect to the cladding, a is the core radius, and α is the refractive index. Distribution order, α 1 is the refractive index distribution order of germanium or phosphorus contained in the central part of the core, α 2 is the refractive index distribution order of fluorine contained in the outer peripheral part of the core, and a 0 is the central part and outer peripheral part of the core , N 0 represents the refractive index of pure quartz.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、上記の式(2)〜(4)における屈折率分布次数α1、α2はそれぞれ独立に、使用波長領域において伝送帯域幅を最大とする最適値を有することが好ましい。 In the GI multimode fiber having the above-described configuration, the refractive index distribution orders α 1 and α 2 in the above formulas (2) to (4) each independently have an optimum value that maximizes the transmission bandwidth in the used wavelength region. Is preferred.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、前記コアの中心部にゲルマニウムが含まれ、前記コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が50μm、クラッドの直径が125μmであり、波長0.8〜1.1μmにおける伝送帯域幅が3GHz・kmを超えることが好ましい。 In the GI multimode fiber configured as described above, germanium is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 50 μm, and the cladding has a diameter of 125 μm. It is preferable that the transmission bandwidth at 8 to 1.1 μm exceeds 3 GHz · km.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、前記コアの中心部にゲルマニウムが含まれ、前記コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が62.5μm、クラッドの直径が125μmであり、波長0.85〜1.1μmにおける伝送帯域幅が2GHz・kmを超えることが好ましい。 In the GI multimode fiber configured as described above, germanium is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 62.5 μm, and the cladding has a diameter of 125 μm. It is preferable that the transmission bandwidth at 0.85 to 1.1 μm exceeds 2 GHz · km.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、前記コアの中心部にリンが含まれ、前記コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が50μm、クラッドの直径が125μmであり、波長0.8〜1.3μmにおける伝送帯域幅が3GHz・kmを超えることが好ましい。 In the GI multimode fiber configured as described above, phosphorus is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 50 μm, the cladding has a diameter of 125 μm, and a wavelength of 0. It is preferable that the transmission bandwidth in 8 to 1.3 μm exceeds 3 GHz · km.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、前記コアの中心部にリンが含まれ、前記コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が62.5μm、クラッドの直径が125μmであり、波長0.8〜1.2μmにおける伝送帯域幅が2GHz・kmを超えることが好ましい。 In the GI multimode fiber having the above-described configuration, phosphorus is contained in the central portion of the core, fluorine is contained in the outer peripheral portion of the core, the core diameter is 62.5 μm, the cladding diameter is 125 μm, and the wavelength It is preferable that the transmission bandwidth at 0.8 to 1.2 μm exceeds 2 GHz · km.
上記構成のGIマルチモードファイバにおいて、前記コアの中心部にリンが含まれ、前記コアの外周部にフッ素が含まれ、波長0.8〜1.3μmにおける伝送損失が2dB/km以下であることが好ましい。 In the GI multimode fiber having the above configuration, phosphorus is contained in the central portion of the core, fluorine is contained in the outer peripheral portion of the core, and transmission loss at a wavelength of 0.8 to 1.3 μm is 2 dB / km or less. Is preferred.
本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にゲルマニウムまたはリンのいずれか一方が含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれる構成であることにより、広波長領域において伝送帯域幅が大きくなり、波長分割多重伝送に適した光ファイバとなる。 The GI multimode fiber of the present invention has a configuration in which either germanium or phosphorus is contained in the center of the core and fluorine is contained in the outer periphery of the core, so that the transmission bandwidth is increased in a wide wavelength region. It becomes an optical fiber suitable for wavelength division multiplexing transmission.
また、本発明のGIマルチモードファイバは、コアの異なる2つの領域に、それぞれ異なるドーパントを添加してなるファイバであるから、コアの同一領域に、異なる2種類のドーパントを添加したファイバよりも、ドーパントの濃度分布、コアの屈折率分布などを調整し易いため、製造が容易である。 In addition, since the GI multimode fiber of the present invention is a fiber formed by adding different dopants to two different regions of the core, the fiber is different from a fiber in which two different types of dopants are added to the same region of the core. Since it is easy to adjust the dopant concentration distribution, the refractive index distribution of the core, etc., the manufacturing is easy.
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、その中心部にゲルマニウム(Ge)またはリン(P)のいずれか一方を含み、その外周部にフッ素(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る光ファイバである。
コアの中心部とは、コアの中心を同心円状に囲み、ゲルマニウムかリンのいずれか一方を含むコア領域の内側部分で、コアの中心からの距離が0〜コア半径の70%程度の領域のことである。コアの外周部とは、中心部を同心円状に囲む残りのコア領域のことである。
The present invention will be described in detail below.
The GI multimode fiber of the present invention is provided in the center, and includes a core made of quartz glass containing germanium (Ge) or phosphorus (P) at the center and fluorine (F) at the outer periphery. And a clad provided concentrically with the core around the core.
The center of the core is the inner part of the core region that concentrically surrounds the center of the core and includes either germanium or phosphorus, and is a region whose distance from the center of the core is 0 to about 70% of the core radius. That is. The outer peripheral portion of the core is the remaining core region surrounding the central portion concentrically.
また、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が、以下の式(1)〜(4)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。 The GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber having a refractive index profile that satisfies the following formulas (1) to (4).
ただし、上記の式(1)〜(4)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の最大比屈折率差、aはコア半径、αは屈折率分布次数、α1はコアの中心部に含まれるゲルマニウムまたはリンの屈折率分布次数、α2はコアの外周部に含まれるフッ素の屈折率分布次数、a0はコアの中心部と外周部との境界、n0は純粋石英の屈折率を表している。 In the above formulas (1) to (4), n (r) is the refractive index at the distance r from the core center of the optical fiber, n 1 is the refractive index at the core center, and Δ is the maximum relative refractive index of the core with respect to the cladding. The difference in rate, a is the core radius, α is the refractive index distribution order, α 1 is the refractive index distribution order of germanium or phosphorus contained in the center of the core, and α 2 is the refractive index distribution order of fluorine contained in the outer periphery of the core. , A 0 represents the boundary between the central portion and the outer peripheral portion of the core, and n 0 represents the refractive index of pure quartz.
また、屈折率分布次数α(α1、α2)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(例えばゲルマニウム、リン、フッ素)の種類によって異なる。 Further, the refractive index distribution order α (α 1 , α 2 ) is controlled so that the transmission bandwidth at a desired wavelength is maximized, and the optimum value α opt is a dopant added to quartz glass (for example, It depends on the type of germanium, phosphorus and fluorine.
上記の式(1)〜(4)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。 The refractive index profile of the GI multimode fiber of the present invention represented by the above formulas (1) to (4) has the maximum refractive index at the center of the core, and the refractive index gradually decreases as the radius increases. It is a shape like this. Therefore, the signal light propagating in the GI multimode fiber in the low-order mode propagates at a low speed although the propagation path is short. On the other hand, the signal light propagating in the higher-order mode has a long propagation path, but has a small refractive index near the boundary between the core and the clad and propagates at a high speed.
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。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。 Therefore, by appropriately adjusting the α value that determines the shape, the arrival times at the output ends of the signal light propagated in the GI multimode fiber in each propagation mode can be made uniform. At this time, the mode dispersion is theoretically minimized, and the maximum transmission bandwidth at the wavelength of the signal light can be realized. The optimum value α opt of α varies depending on the wavelength used. The change varies depending on the type and concentration of the dopant added to the core.
本発明では、コアの中心部に含まれるゲルマニウムまたはリンの屈折率分布次数α1、コアの外周部に含まれるフッ素の屈折率分布次数α2は、その大小に関係なく、それぞれ独立に、使用波長領域において伝送帯域幅を最大とする最適値を有するように制御することができる。これにより、図1に示すように、屈折率分布次数α1、屈折率分布次数α2は、その大小に関係なく、それぞれ独立に、屈折率分布次数α1はコアの中心部の屈折率プロファイルを決定し、屈折率分布次数α2はコアの外周部の屈折率プロファイルを決定することができる。 In the present invention, the refractive index distribution order α 1 of germanium or phosphorus contained in the central portion of the core and the refractive index distribution order α 2 of fluorine contained in the outer peripheral portion of the core are used independently regardless of the size. It can be controlled to have an optimum value that maximizes the transmission bandwidth in the wavelength region. Thereby, as shown in FIG. 1, the refractive index distribution order α 1 and the refractive index distribution order α 2 are independently independent of the magnitude of the refractive index distribution order α 1 , and the refractive index distribution order α 1 is independently a refractive index profile at the center of the core. The refractive index profile order α 2 can determine the refractive index profile of the outer periphery of the core.
また、コアの中心部(r<a0)に含まれるドーパント(ゲルマニウムまたはリン)によるクラッドに対するコアの中心部の最大比屈折率差Δinと、コアの外周部(r>a0)に含まれるドーパント(フッ素)によるクラッドに対するコアの外周部の最大比屈折率差Δoutはそれぞれ、以下の式(5)、(6)で表される。 Also, included in the center of the core (r <a 0 )Nifukumarerudopanto(gerumaniumumatawarin)niyorukuraddonitaisurukoanochushinbunosaidaihikussetsuritsusa_deruta in To,koanogaishubu_(r> a 0) The maximum relative refractive index difference Δout of the outer periphery of the core with respect to the clad by the dopant (fluorine) is expressed by the following equations (5) and (6), respectively.
ただし、n1とn2との間には、以下の式(7)で表される関係がある。 However, there is a relationship represented by the following formula (7) between n 1 and n 2 .
したがって、コア全体のクラッドに対する最大比屈折率差Δは、以下の式(8)で表される。 Therefore, the maximum relative refractive index difference Δ with respect to the cladding of the entire core is expressed by the following formula (8).
上記の式(1)〜(8)で表される関係を満たす屈折率プロファイルでは、最大伝送帯域幅は、屈折率分布次数α1、屈折率分布次数α2が、それぞれのドーパントのみでα乗屈折率プロファイル(上記の式(1)〜(4)で表される屈折率プロファイル)を構成する場合の最適値を示す際に得られる。 In the refractive index profile that satisfies the relationships represented by the above formulas (1) to (8), the maximum transmission bandwidth is such that the refractive index distribution order α 1 and the refractive index distribution order α 2 are α-powered only by the respective dopants. It is obtained when the optimum value in the case of configuring the refractive index profile (the refractive index profile represented by the above formulas (1) to (4)) is obtained.
ここで、図2は、コアに含まれるドーパントをそれぞれ、ゲルマニウム、リン、フッ素のみとし、クラッドに対するコアの最大比屈折率差Δ=0.01としたGIマルチモードファイバにおいて、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)〜(4)における屈折率分布次数αの最適値αoptの波長依存性を示すグラフである。 Here, FIG. 2 shows a GI multimode fiber in which the dopant contained in the core is only germanium, phosphorus, and fluorine, respectively, and the core has a maximum relative refractive index difference Δ = 0.01. It is a graph which shows the wavelength dependence of optimal value (alpha) opt of refractive index distribution order (alpha) in said Formula (1)-(4) showing a refractive index profile.
ゲルマニウムおよびリンは屈折率を上げるドーパントであり、フッ素は屈折率を下げるドーパントである。
図2から、コアにゲルマニウムを含むGIマルチモードファイバは、最適値αoptが波長の変化に対して最も大きな変動を示しているので、伝送帯域幅の波長依存性が最も顕著に表れる。
Germanium and phosphorus are dopants that increase the refractive index, and fluorine is a dopant that decreases the refractive index.
From FIG. 2, the GI multimode fiber containing germanium in the core shows the most significant variation in the wavelength dependence of the transmission bandwidth because the optimum value α opt shows the largest fluctuation with respect to the change in wavelength.
また、図2から、ゲルマニウムを含むものよりも、リンあるいはフッ素を含むGIマルチモードファイバは、波長の変化に対する最適値αoptの変動が小さい。したがって、これらのGIマルチモードファイバは、伝送帯域幅の波長依存性も小さなものとなる。 From FIG. 2, the GI multimode fiber containing phosphorus or fluorine has a smaller variation in the optimum value α opt with respect to the change in wavelength than that containing germanium. Therefore, these GI multimode fibers also have a small wavelength dependency of the transmission bandwidth.
そこで、本発明のGIマルチモードファイバでは、ゲルマニウムとフッ素、あるいは、リンとフッ素を組み合わせてコアに添加することにより、大きい伝送帯域幅をもつ波長領域をさらに大きくすることができる。 Therefore, in the GI multimode fiber of the present invention, the wavelength region having a large transmission bandwidth can be further increased by adding germanium and fluorine or phosphorus and fluorine in combination to the core.
しかしながら、コアに複数の種類のドーパントを共添加することは製造上難しい。また、MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition Method:内付け化学気相溶着法)を用いてGIマルチモードファイバを製造すると、フッ素のみの添加では最大比屈折率差Δを大きくすることができない。 However, it is difficult in manufacturing to add a plurality of types of dopants to the core. Further, when a GI multimode fiber is manufactured using MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition Method), the maximum relative refractive index difference Δ cannot be increased only by adding fluorine.
したがって、本発明では、グレーテッドインデックス型マルチモードファイバを、コアの中心部にゲルマニウムまたはリンのいずれか一方を添加し、外周部にフッ素を添加した構成とすることにより、一種類のみのドーパントを添加した場合には達成できない最大比屈折率差Δの値を得る。 Therefore, in the present invention, the graded index type multimode fiber has a structure in which either germanium or phosphorus is added to the center of the core and fluorine is added to the outer peripheral portion, so that only one kind of dopant is added. A value of the maximum relative refractive index difference Δ that cannot be achieved when added is obtained.
また、図2に示すように、ゲルマニウムまたはリンの最適値αoptは波長が長くなるに伴って概ね単調減少し、フッ素の最適値αoptは波長が長くなるに伴って概ね単調増加する。そこで、これらのドーパントを適切な割合で添加することにより、広波長領域において広い伝送帯域幅を有するGIマルチモードファイバを実現することができる。 In addition, as shown in FIG. 2, the optimum value α opt of germanium or phosphorus generally decreases monotonically as the wavelength increases, and the optimum value α opt of fluorine increases approximately monotonously as the wavelength increases. Therefore, by adding these dopants at an appropriate ratio, a GI multimode fiber having a wide transmission bandwidth in a wide wavelength region can be realized.
ここで、例えば、コアの中心部にゲルマニウムを添加し、外周部にフッ素を添加してなるGIマルチモードファイバについて検討する。
このGIマルチモードファイバでは、コアの中心部に含まれるゲルマニウムの屈折率分布次数α1、外周部に含まれるフッ素の屈折率分布次数α2がそれぞれ、波長0.85μmで最適化されたものとする。このGIマルチモードファイバは、波長0.85μmで最適化されているので、この波長において伝送帯域幅が最大となる。
Here, for example, a GI multimode fiber in which germanium is added to the central portion of the core and fluorine is added to the outer peripheral portion will be examined.
In this GI multimode fiber, the refractive index distribution order α 1 of germanium contained in the central portion of the core and the refractive index distribution order α 2 of fluorine contained in the outer peripheral portion were optimized at a wavelength of 0.85 μm, respectively. To do. Since this GI multimode fiber is optimized at a wavelength of 0.85 μm, the transmission bandwidth is maximized at this wavelength.
波長が0.85μmよりも長くなると、屈折率分布次数α1が最適値よりも大きくなることに起因する高次モードが低次モードより遅く進む効果と、屈折率分布次数α2が最適値よりも小さくなることに起因する高次モードが低次モードより早く進む効果が互いに補い合うので、0.85μmを超える波長においても広い伝送帯域幅が維持される。 When the wavelength is longer than 0.85 μm, the effect of the higher-order mode proceeding slower than the lower-order mode due to the refractive index distribution order α 1 being larger than the optimum value, and the refractive-index distribution order α 2 is more than the optimum value. Since the effects of the higher order mode proceeding faster than the lower order mode are compensated for each other, a wide transmission bandwidth is maintained even at wavelengths exceeding 0.85 μm.
また、本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にゲルマニウムが含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が50μm、クラッドの直径が125μmの構成である場合、波長0.8〜1.1μmにおける伝送帯域幅が3GHz・kmを超えるものである。
ここで、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0.8〜1.1μm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。
In the GI multimode fiber of the present invention, germanium is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 50 μm, and the cladding has a diameter of 125 μm. The transmission bandwidth at a wavelength of 0.8 to 1.1 μm exceeds 3 GHz · km.
Here, the transmission bandwidth is represented by the product of the transmission rate that can be transmitted and the distance of the optical fiber, and indicates the transmission capacity of the optical fiber.
Therefore, the GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber that has a high transmission rate and enables wavelength division multiplex transmission at wavelengths of 0.8 to 1.1 μm.
本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にゲルマニウムが含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が62.5μm、クラッドの直径が125μmの構成である場合、波長0.85〜1.1μmにおける伝送帯域幅が2GHz・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、波長0.85〜1.1μm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。
In the GI multimode fiber of the present invention, germanium is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, and the core has a diameter of 62.5 μm and the cladding has a diameter of 125 μm. The transmission bandwidth at a wavelength of 0.85 to 1.1 μm exceeds 2 GHz · km.
Therefore, the GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber that has a high transmission rate and enables wavelength division multiplexing transmission at wavelengths of 0.85 to 1.1 μm.
本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にリンが含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が50μm、クラッドの直径が125μmの構成である場合、波長0.8〜1.3μmにおける伝送帯域幅が3GHz・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、波長0.8〜1.3μm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。
The GI multimode fiber of the present invention has a wavelength of 0 when phosphorus is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 50 μm, and the cladding has a diameter of 125 μm. The transmission bandwidth in .8 to 1.3 μm exceeds 3 GHz · km.
Therefore, the GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber that has a high transmission speed and enables wavelength division multiplex transmission at a wavelength of 0.8 to 1.3 μm.
本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にリンが含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれ、かつ、コアの直径が62.5μm、クラッドの直径が125μmの構成である場合、波長0.8〜1.2μmにおける伝送帯域幅が2GHz・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、波長0.8〜1.2μm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。
The GI multimode fiber of the present invention has a configuration in which phosphorus is contained in the center of the core, fluorine is contained in the outer periphery of the core, the core has a diameter of 62.5 μm, and the cladding has a diameter of 125 μm. The transmission bandwidth at a wavelength of 0.8 to 1.2 μm exceeds 2 GHz · km.
Therefore, the GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber that has a high transmission rate and enables wavelength division multiplex transmission at a wavelength of 0.8 to 1.2 μm.
さらに、本発明のGIマルチモードファイバは、コアの中心部にリンが含まれ、コアの外周部にフッ素が含まれる構成である場合、波長0.8〜1.3μmにおける伝送損失が2dB/km以下のものである。
したがって、本発明のGIマルチモードファイバは、波長0.8〜1.3μmにおいて、伝送損失が低く、波長分割多重伝送に適した光ファイバである。
Furthermore, the GI multimode fiber of the present invention has a transmission loss of 2 dB / km at a wavelength of 0.8 to 1.3 μm when phosphorus is contained in the center of the core and fluorine is contained in the outer periphery of the core. It is as follows.
Therefore, the GI multimode fiber of the present invention is an optical fiber having a low transmission loss at a wavelength of 0.8 to 1.3 μm and suitable for wavelength division multiplex transmission.
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(Plasma Chemical Vapor Deposition Method:プラズマ化学気相溶着法)あるいはMCVD(Modified Chemical Vapor Deposition Method:内付け化学気相溶着法)を用いて、2種類のドーパントをコアの外周部、中心部に順に添加し、添加濃度を正確に制御し、所望の屈折率プロファイルを有する母材を作製する。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。
Next, a method for manufacturing a GI multimode fiber according to the present invention will be described.
The manufacturing method of the GI multimode fiber according to the present invention is based on PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition Method) or MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition Method: Internal Chemical Vapor Deposition). Kinds of dopants are sequentially added to the outer peripheral part and the central part of the core, and the additive concentration is accurately controlled to produce a base material having a desired refractive index profile. A high temperature is applied to the base material, and the GI multimode fiber is produced by drawing it thinly.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
中心部にゲルマニウムを含み、外周部にフッ素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純粋石英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。
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、クラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを0.01とした。さらに、コアの直径を50μm(コア半径a=25μm)、クラッドの直径を125μmとした。
また、Δ=ΔGe+ΔFとし、ΔGe=ΔinとΔF=Δoutとの比率を変化させた。
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3に示す。
(Example 1)
A GI multimode fiber having a core made of quartz glass containing germanium in the center and fluorine in the outer periphery and a clad made of pure silica glass concentrically provided around the core was manufactured. .
The GI multimode fiber was optimized at a wavelength of 0.85 μm, and the relative refractive index difference Δ at the core center with respect to the cladding was set to 0.01. Furthermore, the core diameter was 50 μm (core radius a = 25 μm), and the cladding diameter was 125 μm.
In addition, the Δ = Δ Ge + Δ F, changing the ratio of Δ Ge = Δ in the Δ F = Δ out.
The wavelength dependence of the transmission bandwidth of the obtained GI multimode fiber was investigated. The results are shown in FIG.
図3の結果から、コアの中心部にゲルマニウム、外周部にフッ素を含むGIマルチモードファイバは、コアにゲルマニウムのみを含むGIマルチモードファイバよりも広い波長領域において、広い伝送帯域幅を有することが確認された。また、フッ素の屈折率分布次数αの最適値αoptの波長特性は、ゲルマニウムよりもはるかに安定しているので、フッ素の添加量を増やすことにより、より広い伝送帯域幅を有する光ファイバとなることが確認された。 From the results of FIG. 3, the GI multimode fiber containing germanium in the center of the core and fluorine in the outer periphery has a wider transmission bandwidth in a wider wavelength region than the GI multimode fiber containing only germanium in the core. confirmed. Further, the wavelength characteristic of the optimum value α opt of the refractive index distribution order α of fluorine is much more stable than that of germanium, so that an optical fiber having a wider transmission bandwidth can be obtained by increasing the amount of fluorine added. It was confirmed.
また、図4〜図8に、ΔGeとΔFとの比率を変化させたときのコアの比屈折率差分布を示す。図4はΔGe/ΔF=0.001/0.009のときの比屈折率差分布、図5はΔGe/ΔF=0.002/0.008のときの比屈折率差分布、図6はΔGe/ΔF=0.003/0.007のときの比屈折率差分布、図7はΔGe/ΔF=0.004/0.006のときの比屈折率差分布、図8はΔGe/ΔF=0.005/0.005のときの比屈折率差分布を示す。
Further, in FIGS. 4-8, showing the relative refractive index difference distribution of the core when varying the ratio of the delta Ge and
(実施例2)
中心部にゲルマニウムを含み、外周部にフッ素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純粋石英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。
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、クラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを0.02とした。さらに、コアの直径を62.5μm(コア半径a=31.25μm)、クラッドの直径を125μmとした。
また、Δ=ΔGe+ΔFとし、ΔGe=ΔinとΔF=Δoutとの比率を変化させた。
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9に示す。
(Example 2)
A GI multimode fiber having a core made of quartz glass containing germanium in the center and fluorine in the outer periphery and a clad made of pure silica glass concentrically provided around the core was manufactured. .
This GI multimode fiber was optimized at a wavelength of 0.85 μm, and the relative refractive index difference Δ at the core center with respect to the cladding was set to 0.02. Further, the core diameter was 62.5 μm (core radius a = 31.25 μm), and the cladding diameter was 125 μm.
In addition, the Δ = Δ Ge + Δ F, changing the ratio of Δ Ge = Δ in the Δ F = Δ out.
The wavelength dependence of the transmission bandwidth of the obtained GI multimode fiber was investigated. The results are shown in FIG.
図9の結果から、コアの中心部にゲルマニウム、外周部にフッ素を含むGIマルチモードファイバは、コアにゲルマニウムのみを含むGIマルチモードファイバよりも広い波長領域において、広い伝送帯域幅を有することが確認された。また、ΔGe=0.002、0.004としたものが最も良い特性を示すことが確認された。 From the results shown in FIG. 9, the GI multimode fiber containing germanium in the center of the core and fluorine in the outer periphery has a wider transmission bandwidth in a wider wavelength region than the GI multimode fiber containing only germanium in the core. confirmed. Further, it was confirmed that Δ Ge = 0.002 and 0.004 show the best characteristics.
また、図10〜図14に、ΔGeとΔFとの比率を変化させたときのコアの比屈折率差分布を示す。図10はΔGe/ΔF=0.002/0.018のときの比屈折率差分布、図11はΔGe/ΔF=0.004/0.016のときの比屈折率差分布、図12はΔGe/ΔF=0.006/0.014のときの比屈折率差分布、図13はΔGe/ΔF=0.008/0.012のときの比屈折率差分布、図14はΔGe/ΔF=0.010/0.010のときの比屈折率差分布を示す。 Further, in FIGS. 10 to 14, showing the relative refractive index difference distribution of the core when varying the ratio of the delta Ge and delta F. FIG. 10 shows a relative refractive index difference distribution when Δ Ge / Δ F = 0.002 / 0.018, and FIG. 11 shows a relative refractive index difference distribution when Δ Ge / Δ F = 0.004 / 0.016. FIG. 12 shows a relative refractive index difference distribution when Δ Ge / Δ F = 0.006 / 0.014, and FIG. 13 shows a relative refractive index difference distribution when Δ Ge / Δ F = 0.008 / 0.012. FIG. 14 shows a relative refractive index difference distribution when Δ Ge / Δ F = 0.010 / 0.010.
(実施例3)
中心部にリンを含み、外周部にフッ素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純粋石英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。
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、クラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを0.01とした。さらに、コアの直径を50μm(コア半径a=25μm)、クラッドの直径を125μmとした。
また、Δ=ΔP+ΔFとし、ΔP=ΔinとΔF=Δoutとの比率を変化させた。
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15に示す。
(Example 3)
A GI multimode fiber having a core made of quartz glass containing phosphorus in the center and fluorine in the outer periphery and a clad made of pure silica glass concentrically provided around the core was manufactured. .
The GI multimode fiber was optimized at a wavelength of 0.85 μm, and the relative refractive index difference Δ at the core center with respect to the cladding was set to 0.01. Furthermore, the core diameter was 50 μm (core radius a = 25 μm), and the cladding diameter was 125 μm.
Further, a Δ = Δ P + Δ F, is varied the ratio of Δ P = Δ in the Δ F = Δ out.
The wavelength dependence of the transmission bandwidth of the obtained GI multimode fiber was investigated. The results are shown in FIG.
図15の結果から、コアの中心部にリン、外周部にフッ素を含むGIマルチモードファイバは、コアにリンのみを含むGIマルチモードファイバよりも広い波長領域において、広い伝送帯域幅を有することが確認された。また、ΔP=0.001、0.002としたものが最も良い特性を示すことが確認された。 From the results shown in FIG. 15, the GI multimode fiber containing phosphorus in the center of the core and fluorine in the outer peripheral portion has a wider transmission bandwidth in a wider wavelength region than the GI multimode fiber containing only phosphorus in the core. confirmed. Further, it was confirmed that Δ P = 0.001 and 0.002 show the best characteristics.
また、コアに少量のリンを添加することにより、レーリー散乱を下げる効果があり、これは特に短波長において有効である。さらに、コアの中心部は、リンを含む石英系ガラスから構成されているから、溶融粘度が低い。そのため、PCVDやMCVDによってファイバ母材を製造する際に、母材の前駆体の多孔質体をコラプスし易いので、ファイバ母材を容易に製造することができる。 Also, adding a small amount of phosphorus to the core has the effect of reducing Rayleigh scattering, which is particularly effective at short wavelengths. Furthermore, since the center part of the core is made of quartz glass containing phosphorus, the melt viscosity is low. Therefore, when the fiber preform is manufactured by PCVD or MCVD, the precursor of the preform of the preform is easily collapsed, so that the fiber preform can be easily manufactured.
(実施例4)
中心部にリンを含み、外周部にフッ素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純粋石英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。
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、クラッドに対するコア中心の比屈折率差Δを0.02とした。さらに、コアの直径を62.5μm(コア半径a=31.25μm)、クラッドの直径を125μmとした。
また、Δ=ΔP+ΔFとし、ΔP=ΔinとΔF=Δoutとの比率を変化させた。
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16に示す。
Example 4
A GI multimode fiber having a core made of quartz glass containing phosphorus in the center and fluorine in the outer periphery and a clad made of pure silica glass concentrically provided around the core was manufactured. .
This GI multimode fiber was optimized at a wavelength of 0.85 μm, and the relative refractive index difference Δ at the core center with respect to the cladding was set to 0.02. Further, the core diameter was 62.5 μm (core radius a = 31.25 μm), and the cladding diameter was 125 μm.
Further, a Δ = Δ P + Δ F, is varied the ratio of Δ P = Δ in the Δ F = Δ out.
The wavelength dependence of the transmission bandwidth of the obtained GI multimode fiber was investigated. The results are shown in FIG.
図16の結果から、コアの中心部にリン、外周部にフッ素を含むGIマルチモードファイバは、コアにリンのみを含むGIマルチモードファイバよりも広い波長領域において、広い伝送帯域幅を有することが確認された。 From the results of FIG. 16, the GI multimode fiber containing phosphorus in the center of the core and fluorine in the outer periphery has a wider transmission bandwidth in a wider wavelength region than the GI multimode fiber containing only phosphorus in the core. confirmed.
本発明のGIマルチモードファイバは、最適波長が0.85μm以下の波長においても適用可能である。 The GI multimode fiber of the present invention is applicable even at an optimum wavelength of 0.85 μm or less.
Claims (8)
前記コアは、その中心部にゲルマニウムまたはリンのいずれか一方を含み、その外周部にフッ素を含む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。 A graded index type multimode fiber comprising a core made of quartz glass and a clad provided on the outer periphery of the core,
The graded index multimode fiber, wherein the core includes one of germanium and phosphorus at the center thereof and fluorine at the outer periphery thereof.
4. The center of the core includes phosphorus, the outer periphery of the core includes fluorine, and the transmission loss at a wavelength of 0.8 to 1.3 [mu] m is 2 dB / km or less. The graded index multimode fiber according to any one of the above.
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