JP2006047719A - 低曲げ損失マルチモードファイバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 α乗屈折率分布をもつコア1と、その外側のクラッド2とを有するマルチモードファイバであって、コアの外側に、クラッドよりも低屈折率で均一な屈折率分布をもつデプレスド領域3が設けられたことを特徴とする低曲げ損失マルチモードファイバ。
【選択図】 図1
Description
従来のGIファイバは、そのままでは極小な曲げ径に対する曲げ損失が大きくなり、宅内配線の要求を満たすことができない。
一方、帯域が最大になるように、ファイバの屈折率分布を合成する方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。
この従来技術で得られる屈折率分布は、α乗屈折率分布に近い分布の外側に屈折率がクラッドよりも小さくなる領域(デプレスド領域)が存在するのが特徴であり、この構造では曲げ損失特性の良いファイバが得られることが予想される。
K. Okamoto and T. Okoshi,"Computer-aided synthesis of the optimum refractive index profile for a multimode fiber,"IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-25, pp.213-221, 1976
また、本発明の低曲げ損失マルチモードファイバは、コアの外側にクラッドよりも低屈折率で均一な屈折率分布をもつデプレスド領域を設けた簡単な構造であるため、製造が容易であり、低コストで提供することができる。
また、本発明の低曲げ損失マルチモードファイバは、極小な曲げ径に対しても低い曲げ損失を有することから、配線の柔軟性や施工性が要求される宅内配線に好適に用いることができる。
また、0.85μm波長帯用のVCSELレーザが安価であり、GIファイバの接続の容易さから、0.85μm波長帯で高い帯域と低い曲げ損失を有する本発明の低曲げ損失マルチモードファイバは、ユーザ自身が配線を行い、光LANを構築するためのファイバとして最適である。
図1は本発明に係る低曲げ損失マルチモードファイバの屈折率分布の一例を示す図である。図中、符号1はコア、2はクラッド、3はデプレスド領域を表し、また符号aはコア半径、rは半径、Δはクラッドに対する比屈折率差、r1はデプレスド領域内側境界までの半径、r2はデプレスド領域外側境界までの半径、Δ0はデプレスド領域の比屈折率差を表している。
この低曲げ損失マルチモードファイバは、従来公知のGIファイバ用母材製造プロセスにおいて、コアとなる母材の外側にクラッド層を形成する際に、Fドープ石英ガラスなどの低屈折率材料からなる層を介在させ、得られた母材を従来公知の方法で線引きすることにより製造することができる。
(a)0.85μm波長帯でOFL帯域が1.5GHz・km以上、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が5dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.011以下であること。
(b)0.85μm波長帯でOFL帯域が0.8GHz・km以上、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が3dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.022以下であること。
(c)Δ≦0.011、r≦25μmでα乗屈折率分布をもち、25μm≦r1≦28μm、26μm≦r2≦32μm、−0.006≦Δ0≦−0.001で表される凹状屈折率分布をもつデプレスド領域3を有すること。
(d)Δ≦0.022、r≦32.5μmでα乗屈折率分布をもち、32.5μm≦r1≦35.5μm、33.5μm≦r2≦40.5μm、−0.005≦Δ0≦−0.001で表される凹状屈折率分布をもつデプレスド領域を有すること。
(e)0.85μm波長帯でOFL帯域が0.4GHz・km以上、1.30mm波長帯でOFL帯域が0.4GHz・km以上、0.85μm及び1.30μmのいずれの波長帯に対しても、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が5dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.011以下であること。
(f)0.85μm波長帯でOFL帯域が0.3GHz・km以上、1.30mm波長帯でOFL帯域が0.3GHz・km以上、0.85μm及び1.30μmのいずれの波長帯に対しても、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が3dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.022以下であること。
また、この低曲げ損失マルチモードファイバは、コアの外側にクラッドよりも低屈折率で均一な屈折率分布をもつデプレスド領域を設けた簡単な構造であるため、製造が容易であり、低コストで提供することができる。
また、この低曲げ損失マルチモードファイバは、極小な曲げ径に対しても低い曲げ損失を有することから、配線の柔軟性や施工性が要求される宅内配線に好適に用いることができる。
また、0.85μm波長帯用のVCSELレーザが安価であり、GIファイバの接続の容易さから、0.85μm波長帯で高い帯域と低い曲げ損失を有する本発明の低曲げ損失マルチモードファイバは、ユーザ自身が配線を行い、光LANを構築するためのファイバとして最適である。
例えば、デプレスド領域3は一層に限らず、図5に示すようにコア1の外側に、それぞれ屈折率の異なる複数のデプレスド領域3A,3B,3C,3Dを設け、これらのデプレスド領域3A,3B,3C,3Dが多層階段状の屈折率分布をなしている構成としてもよい。
波長0.85μmで最適化される低曲げ損失マルチモードファイバとして、図2に示すように、従来のα乗屈折率分布(α=2.04、a=25μm、Δ=0.01)をもつコアの外側に、r1=26μm、r2=30μmとなる凹状の屈折率分布をもつデプレスド領域を設ける。デプレスド領域の比屈折率差Δ0を変えた場合、有限要素法(K. Okamoto,“Comparison of calculated and measured impulse responses of optical fibers,”Appl. Opt., vol.18, pp.2199-2206, 1979参照。)に基づいて計算した帯域の変化を図3に示す。
図3に示すように、デプレスド領域の比屈折率差Δ0を0〜−0.004に設定した構造は、デプレスド領域がない構造に比べて高い帯域をもつ。すなわち、|Δ0|を0.004程度に大きくすることにより、帯域を劣化させることなく、曲げ損失を低減することが可能である。
従来のGIファイバ製造用のコア母材(r≦aに相当する部分の母材)を用い、外付け法によりファイバ母材を作製する際、デプレスド領域を設けない従来のファイバおよびデプレスド領域を設けたファイバを作製し、特性を比較した。デプレスド領域を設けていないGIファイバは、OFL(Overfilled-launched)帯域(規格IEC60793−1−49参照。)が2.3GHz・km、10mmの曲げ直径(φ10)に対して定常モード励振時(規格IEC60793−1−40参照。)の曲げ損失が10dB/mであったが、r1=26μm、r2=30μm、Δ0=−0.004のデプレスド領域を設けると、OFL帯域が2.2GHz・kmで、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が2.5dB/mに改善された。
実施例1では、デプレスド領域の比屈折率差Δ0を最適化して、低曲げ損失GIファイバを実現しているが、Δ0を固定して、デプレスド領域の幅を変えても同様な結果が得られる。図4は、r1=26μm、Δ0=−0.003と固定し、r2を変えた場合の帯域の変化を示す。
実施例1と同じコア母材を用いて、外付け時にr1=26μm、r2=28μm、Δ0=−0.003のデプレスド領域を設けると、OFL帯域が2.3GHz・kmで、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が3.5dB/mに改善された。
実施例1,2は、最も簡単な凹状屈折率分布をもつデプレスド領域を有する構造であるが、デプレスド領域の屈折率分布を単純な凹状に限定する必要はなく、多層構造でも同様な効果がある。α乗屈折率分布(α=2.04、a=25μm、Δ=0.01)の外側に、図5に示すような4層構造を有し、r1=25.5μm、r2=26.8μm、r3=28μm、r4=29μm、r5=30.1μm、Δ0=−0.001、Δ1=−0.002、Δ2=−0.004、Δ3=−0.003となる4層のデプレスド領域を設けた場合、計算したOFL帯域は2.68GHz・kmであった。
実施例1で使用したコア母材の外側に同じデプレスド領域を設けてファイバを作製すると、OFL帯域が2.3GHz・kmで、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が2.8dB/mに改善された。
波長0.85μmでΔが0.02の低曲げ損失マルチモードファイバとして、従来のα乗屈折率分布(α=2.04、a=25μm、Δ=0.02)をもつコアの外側に、r1=34.5μm、r2=38.5μmと固定した凹状屈折率分布をもつデプレスド領域を設ける。デプレスド領域の比屈折率差Δ0を変えた場合、有限要素法に基づいて計算した帯域の変化を図6に示す。
図6に示すように、デプレスド領域の比屈折率差Δ0を0〜−0.0025に設定した構造は、デプレスド領域がない構造に比べて高い帯域をもつ。すなわち、|Δ0|を0.0025程度に大きくすることにより、帯域を劣化させることなく、曲げ損失を低減することが可能である。
従来のGIファイバのコア母材を用いて外付けする際、デプレスド領域を設けない従来のファイバおよびデプレスド領域を設けたファイバを作製し、特性を比較した。デプレスド領域を設けていないGIファイバは、OFL帯域が1.5GHz・km、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が4.5dB/mであったが、r1=34.5μm、r2=38.5μm、Δ0=−0.0025のデプレスド領域を設けると、OFL帯域が1.5GHz・kmで、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が2.0dB/mに改善された。
実施例4では、デプレスド領域の比屈折率差Δ0を最適化して、低曲げ損失GIファイバを実現しているが、Δ0を固定して、デプレスド領域の幅を変えても同様な結果が得られる。図7は、r1=34.5μm、Δ0=−0.003と固定し、r2を変えた場合の帯域の変化を示す。
実施例4と同じコア母材を用いて、外付け時にr1=34.5μm、r2=36.0μm、Δ0=−0.003のデプレスド領域を設けると、OFL帯域が1.4GHz・kmで、φ10に対して定常モード励振時の曲げ損失が3.2dB/mに改善された。
Claims (8)
- コアの外側に、それぞれ屈折率の異なる複数のデプレスド領域が設けられ、これらのデプレスド領域が多層階段状の屈折率分布をなしている請求項1に記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- 0.85μm波長帯でOFL帯域が1.5GHz・km以上、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が5dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.011以下である請求項1又は2に記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- 0.85μm波長帯でOFL帯域が0.8GHz・km以上、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が3dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.022以下である請求項1又は2に記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- Δ≦0.011、r≦25μmでα乗屈折率分布をもち、25μm≦r1≦28μm、26μm≦r2≦32μm、−0.006≦Δ0≦−0.001(但し、r1はデプレスド領域内側境界までの半径、r2はデプレスド領域外側境界までの半径、Δ0はデプレスド領域の比屈折率差を表す。)で表される凹状屈折率分布をもつデプレスド領域を有する請求項1〜3のいずれかに記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- Δ≦0.022、r≦32.5μmでα乗屈折率分布をもち、32.5μm≦r1≦35.5μm、33.5μm≦r2≦40.5μm、−0.005≦Δ0≦−0.001(但し、r1はデプレスド領域内側境界までの半径、r2はデプレスド領域外側境界までの半径、Δ0はデプレスド領域の比屈折率差を表す。)で表される凹状屈折率分布をもつデプレスド領域を有する請求項1、2又は3のいずれかに記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- 0.85μm波長帯でOFL帯域が0.4GHz・km以上、1.30mm波長帯でOFL帯域が0.4GHz・km以上、0.85μm及び1.30μmのいずれの波長帯に対しても、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が5dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.011以下である請求項1又は2に記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
- 0.85μm波長帯でOFL帯域が0.3GHz・km以上、1.30mm波長帯でOFL帯域が0.3GHz・km以上、0.85μm及び1.30μmのいずれの波長帯に対しても、定常モード励振時、φ10の曲げに対する曲げ損失が3dB/m以下であり、比屈折率差Δが0.022以下である請求項1又は2に記載の低曲げ損失マルチモードファイバ。
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