JP2008158227A - Optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導ブリユアン散乱の発生を抑制できる光ファイバに関するものである。 The present invention relates to an optical fiber that can suppress the occurrence of stimulated Brillouin scattering.
大容量の光通信を実現するために、波長分割多重(WDM)方式や時分割多重(TDM)方式などの通信方式が採用されている。このような通信方式においては、伝送路である光ファイバに入力される光パワーが増大すると、光ファイバ中での非線形光学現象の発生が顕著になる。非線形光学現象の一つである誘導ブリユアン散乱(SBS)は、光ファイバに入力した光のブリユアン散乱光が誘導散乱を起こす現象であり、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との相互作用で発生する。SBSは光ファイバ中に入力する光の強度が閾値(SBS閾値)以上になると発生する。SBSが発生すると光ファイバ中に入力できる光パワーが制限されてしまうので、伝送路として用いる光ファイバや、四光波混合(FWM)や自己位相変調(SPM)などの非線形光学現象を積極的に発生させて利用する高非線形光ファイバには、SBS閾値が高いものが望まれる。また、近年光ファイバを用いた光ファイバレーザの開発が盛んに行われているが、光ファイバレーザの高出力化に伴うSBSの発生も問題となっており、SBS閾値が高い光ファイバが望まれている。なお、ブリユアン散乱光が誘導散乱を起こすことによる利得をブリユアン利得という。 In order to realize large-capacity optical communication, communication systems such as a wavelength division multiplexing (WDM) system and a time division multiplexing (TDM) system are employed. In such a communication system, when the optical power input to the optical fiber that is a transmission path increases, the occurrence of a nonlinear optical phenomenon in the optical fiber becomes remarkable. Stimulated Brillouin Scattering (SBS), which is one of nonlinear optical phenomena, is a phenomenon in which Brillouin scattered light of light input to an optical fiber causes stimulated scattering, and is an interaction between light propagating in the optical fiber and acoustic waves. appear. SBS is generated when the intensity of light input into an optical fiber becomes equal to or greater than a threshold (SBS threshold). When SBS occurs, the optical power that can be input into the optical fiber is limited. Therefore, non-linear optical phenomena such as optical fiber used for transmission lines, four-wave mixing (FWM), and self-phase modulation (SPM) are actively generated. A highly nonlinear optical fiber to be used is desired to have a high SBS threshold. In recent years, optical fiber lasers using optical fibers have been actively developed. However, the generation of SBS accompanying the increase in output of optical fiber lasers has become a problem, and an optical fiber having a high SBS threshold is desired. ing. Note that a gain resulting from stimulated scattering of Brillouin scattered light is referred to as a Brillouin gain.
従来、SBS閾値を高くする方法として、光ファイバの長手方向でコアに添加するドーパントの添加量やコア径を変化させることにより、光ファイバの特性を長手方向で変化させる方法が提案されている(特許文献1、2参照)。これらの方法によれば、周波数スペクトル上での入力光に対するブリユアン散乱光のシフト量、すなわちブリユアンシフト量が光ファイバの長手方向で変化するため、SBSが発生しにくくなり、SBS閾値が高くなる。一方、長手方向で特性を変化させることなくSBS閾値を高める光ファイバを実現する方法として、光ファイバ中を伝搬する光の基本伝搬モードの強度分布と音響波の伝搬モードのフィールド分布が最大値となる半径を異なるようにする方法や、音響波の伝搬モードを局在させるために環状の音響コア領域を設ける方法が開示されている(特許文献3、4参照)。
Conventionally, as a method of increasing the SBS threshold, a method of changing the characteristics of the optical fiber in the longitudinal direction by changing the amount of dopant added to the core in the longitudinal direction of the optical fiber or the core diameter has been proposed ( (See
しかしながら、特許文献1、2に記載された長手方向で特性を変化させた光ファイバは、SBS閾値が高くなってSBSの発生を抑制できるとしても、製造が困難であるとともに、光ファイバの長手方向で光学特性が変化し、安定した特性が得られないという課題があった。一方、特許文献3、4に記載された光ファイバは、SBSの発生を抑制でき、長手方向で光学特性が変化することはないが、たとえば非線形光学現象を発生させるために有効コア断面積を小さくすることが難しい等、光学特性の設計の自由度が高くないという課題があった。
However, the optical fibers whose characteristics are changed in the longitudinal direction described in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易であり、長手方向で安定した光学特性を有し、かつSBSの発生を抑制できる光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, and an object thereof is to provide an optical fiber that is easy to manufacture, has stable optical characteristics in the longitudinal direction, and can suppress the occurrence of SBS.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、屈折率を上げかつ音速を下げるドーパントと屈折率を上げかつ音速を上げるドーパントとを含む複数種のドーパントを添加して、中心から半径の85%の位置に至るまで段階的または連続的に音速を減少させたコア部と、前記コア部の外周に形成した該コア部よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the optical fiber according to the present invention is doped with a plurality of dopants including a dopant that increases the refractive index and decreases the sound speed and a dopant that increases the refractive index and increases the sound speed. Then, the core part in which the sound speed is reduced stepwise or continuously from the center to the position of 85% of the radius, and the refractive index is lower and the sound speed is slower than the core part formed on the outer periphery of the core part. And a clad portion.
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記コア部は、中心から半径の90%の位置に至るまで段階的または連続的に音速を減少させたことを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the sound speed of the core portion is reduced stepwise or continuously from the center to a position of 90% of the radius.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記コア部は、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成した該中心コア部よりも音速が遅い外周コア部とを有することを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above invention, the core portion includes a central core portion and an outer peripheral core portion that is formed on an outer periphery of the central core portion and has a lower sound velocity than the central core portion. Features.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記中心コア部の音速は、前記外周コア部の音速よりも1%以上速いことを特徴とする。 In the optical fiber according to the present invention as set forth in the invention described above, the sound velocity of the central core portion is 1% or more faster than the sound velocity of the outer peripheral core portion.
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記クラッド部は、前記コア部の外周に形成した該コア部よりも屈折率が低い内側クラッド部と、前記内側クラッド部の外周に形成した前記コア部よりも屈折率が低く該内側クラッド部よりも屈折率が高い外側クラッド部とを有することを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above invention, the clad part is formed on the outer periphery of the inner clad part and the inner clad part having a lower refractive index than the core part formed on the outer periphery of the core part. And an outer cladding portion having a refractive index lower than that of the core portion and higher than that of the inner cladding portion.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記コア部はSiO2ガラスを主成分とし、前記複数種のドーパントはGeO2とAl2O3とを含むことを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the core part is mainly composed of SiO 2 glass, and the plurality of kinds of dopants include GeO 2 and Al 2 O 3 .
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記コア部は、中心から半径の85%の位置に至るまで段階的または連続的に濃度が減少するようにAl2O3を添加したことを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above invention, Al 2 O 3 is added so that the concentration of the core portion gradually or continuously decreases from the center to a position of 85% of the radius. It is characterized by.
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記コア部は、中心から半径の85%の位置に至るまで段階的または連続的に濃度が増加するようにGeO2を添加したことを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above invention, GeO 2 is added so that the concentration of the core portion increases stepwise or continuously from the center to a position of 85% of the radius. Features.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、波長1550nmにおける波長分散の絶対値が10ps/nm/km以下であることを特徴とする。 In the optical fiber according to the present invention, the absolute value of chromatic dispersion at a wavelength of 1550 nm is 10 ps / nm / km or less.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、波長1550nmにおける有効コア断面積が18μm2以下であることを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, an effective core area at a wavelength of 1550 nm is 18 μm 2 or less.
また、この発明に係る光ファイバは、上記発明において、波長1550nmにおける前記コア部と前記クラッド部との比屈折率差が2%以上であることを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a relative refractive index difference between the core portion and the cladding portion at a wavelength of 1550 nm is 2% or more.
本発明によれば、屈折率を上げかつ音速を下げるドーパントと屈折率を上げかつ音速を上げるドーパントとを含む複数種のドーパントを添加して、中心から半径の85%の位置に至るまで段階的または連続的に音速を減少させたコア部と、前記コア部の外周に形成した該コア部よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部と、を備えるので、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和を小さくできる。その結果、製造が容易であり、長手方向で安定した光学特性を有し、かつSBSの発生を抑制できる光ファイバを実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, a plurality of types of dopants including a dopant that increases the refractive index and decreases the sound speed and a dopant that increases the refractive index and increases the sound speed are added and stepped from the center to the position of 85% of the radius. Or a core portion having a continuously reduced sound velocity, and a cladding portion having a lower refractive index and a slower sound velocity than the core portion formed on the outer periphery of the core portion, so that the light propagating in the optical fiber, The sum of spatial overlap with acoustic waves can be reduced. As a result, it is possible to realize an optical fiber that is easy to manufacture, has a stable optical characteristic in the longitudinal direction, and can suppress the occurrence of SBS.
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an optical fiber according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る光ファイバを模式的に示した断面図である。図1に示すように、本実施の形態1に係る光ファイバ1は、コア11部と、コア部11の外周に形成したコア部11よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部12とを備え、SiO2ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical fiber according to
図2は、本実施の形態1に係る光ファイバ1の径方向の屈折率プロファイルL1aおよび音速プロファイルL1bを模式的に示した図である。図2に示すように、屈折率プロファイルL1aはステップ型の形状を有し、コア部11とクラッド部12とにおける屈折率の値はそれぞれn11、n12で一定である。なお、nsは純SiO2ガラスの屈折率である。また、音速プロファイルL1bはコア部11の中心において音速の値がv11であり、中心からコア部11の外周に至るまで連続的に音速が減少する形状を有している。クラッド部12における音速はv12で一定である。なお、vsは純SiO2ガラス中の音速である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a refractive index profile L1a and a sound velocity profile L1b in the radial direction of the
図2に示す屈折率プロファイルL1aおよび音速プロファイルL1bは、SiO2ガラスの屈折率を上げかつ音速を下げるドーパントであるGeO2と、屈折率を上げかつ音速を上げるドーパントであるAl2O3とをコア部11に添加し、SiO2ガラスの屈折率および音速を下げるドーパントであるフッ素(F)をクラッド部12に添加することによって、実現されている。図3は、光ファイバ1のコア部11におけるGeO2およびAl2O3の径方向の濃度プロファイルを模式的に示した図である。図3に示すように、GeO2の濃度プロファイルL1cは、コア部11の中心から外周に至るまで連続的に濃度が増加する形状を有し、Al2O3の濃度プロファイルL1dは、コア部11の中心から外周に至るまで連続的に濃度が減少する形状を有している。その結果、屈折率プロファイルL1aはステップ型の形状となり、音速プロファイルL1bは中心からコア部11の外周に至るまで連続的に音速が減少する形状となる。一方、クラッド部12には径方向で一定のFが添加されている。なお、コア部11は、GeO2を添加することによって、伝送損失が低いままで高い屈折率を実現している。
The refractive index profile L1a and the sound velocity profile L1b shown in FIG. 2 include GeO 2 that is a dopant that increases the refractive index of SiO 2 glass and decreases the sound velocity, and Al 2 O 3 that is a dopant that increases the refractive index and increases the sound velocity. This is realized by adding fluorine (F), which is a dopant that lowers the refractive index and sound velocity of SiO 2 glass, to the
光ファイバ中を伝搬する光および音響波の伝搬モードの特性は、それぞれ屈折率プロファイルと音速プロファイルに依存する。本実施の形態1に係る光ファイバ1は、図2に示すような屈折率プロファイルと音速プロファイルとを有することによって、光ファイバ1中において光はコア部およびコア部近傍に局在する基本伝搬モードで伝搬する一方、音響波はコア部およびコア部近傍に局在する伝搬モードでは伝搬せず、かつコア部およびコア部近傍において光の強度分布形状と類似したフィールド分布形状を有する音響波は伝搬しない。その結果、光ファイバ1は、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和が小さくなり、SBSの発生を効果的に抑制でき、SBS閾値が高いものとなる。さらに、屈折率の増減に関する寄与が同じであるが音速の増減に対する寄与が互いに異なるドーパントをコア部11に添加することにより、屈折率プロファイルと音速プロファイルの設計の自由度が高まり、一層柔軟な光学特性の設計が可能となる。また、音速がコア部11の中心から外周に至るまで連続的に減少するので、コア部11とクラッド部12との境界面で音速が急激に変化しないため、境界面での音響波の反射によって音響波がコア部に閉じ込められる現象が抑制され、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和を効果的に小さくできる。
The characteristics of the propagation modes of light and acoustic waves propagating in the optical fiber depend on the refractive index profile and the sound velocity profile, respectively. The
なお、コア部11の屈折率は径方向において一定であるが、径方向において増加または減少しても本発明の効果を奏する。また、SiO2ガラスの屈折率を上げかつ音速を下げるドーパントはGeO2に限られず、屈折率を上げかつ音速を上げるドーパントはAl2O3に限られない。図4は、各ドーパントがSiO2ガラスに添加された場合のSiO2ガラスの屈折率または音速の増減について示した図である(C.K. Jen et al., "Role of guided acoustic wave properties in single-mode optical fiber design", Electron. Lett., vol. 24, pp. 1419-1420, (1988) 参照)。なお、図中の矢印が上向きであれば、そのドーパントによりSiO2ガラスの屈折率または音速が増加することを示し、下向きであれば減少することを示す。すなわち、図4に示すような各ドーパントの添加によって、屈折率プロファイルと音速プロファイルとを所望の形状に制御することができる。
In addition, although the refractive index of the
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバとはコア部の構成が異なる。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The optical fiber according to the second embodiment is different from the optical fiber according to the first embodiment in the configuration of the core portion.
図5は、本実施の形態2に係る光ファイバを模式的に示した断面図である。図5に示すように、本実施の形態2に係る光ファイバ2は、中心コア部211と、中心コア部211の外周に形成した中心コア部211よりも音速が遅い外周コア部212とを有するコア部21と、コア部21の外周に形成したコア部21よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部22とを備え、SiO2ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバである。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an optical fiber according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the
図6は、本実施の形態2に係る光ファイバ2の径方向の屈折率プロファイルL2aおよび音速プロファイルL2bを模式的に示す図である。図6に示すように、屈折率プロファイルL2aは、中心コア部211、外周コア部212、クラッド部22における屈折率の値がそれぞれn211、n212、n22で一定である。また、音速プロファイルL2bは、中心コア部211、外周コア部212、クラッド部22における音速の値がv211、v212、v22で一定であり、中心からコア部21の外周に至るまで段階的に音速が減少する形状を有している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a refractive index profile L2a and a sound velocity profile L2b in the radial direction of the
図6に示す屈折率プロファイルL1aおよび音速プロファイルL1bは、実施の形態1に係る光ファイバ1と同様に、GeO2とAl2O3とをコア部21に添加し、Fをクラッド部22に添加することによって実現されている。図7は、光ファイバ2のコア部21におけるGeO2およびAl2O3の濃度プロファイルを模式的に示した図である。図7に示すように、GeO2の濃度プロファイルL2cは、中心コア部211よりも外周コア部212のほうがGeO2の濃度が高く、コア部21の中心から外周に至るまで段階的に濃度が増加する形状を有する。一方、Al2O3の濃度プロファイルL2dは、中心コア部211よりも外周コア部212のほうがAl2O3の濃度が低く、コア部21の中心から外周に至るまで段階的に濃度が減少する形状を有している。なお、クラッド部22には半径方向で一定のFが添加されている。
In the refractive index profile L1a and the sound velocity profile L1b shown in FIG. 6, GeO 2 and Al 2 O 3 are added to the
光ファイバ2は、図6に示すような屈折率プロファイルと音速プロファイルとを有することによって、光ファイバ1と同様に、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和が小さくなり、SBSの発生を効果的に抑制でき、SBS閾値が高いものとなる。また、中心コア部211および外周コア部212の各々はGeO2とAl2O3の濃度が半径方向で一定であるから、製造が容易であり、設計どおりの屈折率プロファイルおよび音速プロファイルを一層容易に実現できる。
Since the
(実施の形態3)
つぎに、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る光ファイバは、実施の形態1に係る光ファイバとはクラッド部の構成が異なる。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The optical fiber according to the third embodiment is different from the optical fiber according to the first embodiment in the configuration of the cladding portion.
図8は、本実施の形態3に係る光ファイバの断面図である。図8に示すように、本実施の形態3に係る光ファイバ3は、コア部31と、コア部31の外周に形成したコア部31よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部32とを備え、SiO2ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、さらに、クラッド部32は、コア部31の外周に形成した内側クラッド部321と、内側クラッド部321の外周に形成した内側クラッド部321よりも屈折率が高い外側クラッド部322とを有する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical fiber according to the third embodiment. As shown in FIG. 8, the
図9は、本実施の形態3に係る光ファイバ3の径方向の屈折率プロファイルL3aおよび音速プロファイルL3bを模式的に示した図である。図9に示すように、屈折率プロファイルL3aは、コア部31、内側クラッド部321、外側クラッド部322における屈折率の値がそれぞれn31、n321、n322で一定であり、いわゆるW型の形状を有する。また、音速プロファイルL3bは、コア部31の中心において音速の値がv31であり、中心からコア部31の外周に至るまで連続的に音速が減少する形状を有している。また、内側クラッド部321、外周クラッド部322における音速の値はそれぞれv321、v322で一定である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a refractive index profile L3a and a sound velocity profile L3b in the radial direction of the
図9に示す屈折率プロファイルL3aおよび音速プロファイルL3bは、実施の形態1に係る光ファイバ1と同様に、GeO2とAl2O3とをコア部31に添加し、Fを内側クラッド部321および外側クラッド部322に添加することによって実現されている。図10は、光ファイバ3のコア部31におけるGeO2およびAl2O3の濃度プロファイルを模式的に示す図である。図10に示すように、GeO2の濃度プロファイルL3cは、コア部31の中心から外周に至るまで連続的に濃度が増加する形状を有し、Al2O3の濃度プロファイルL3dは、コア部31の中心から外周に至るまで連続的に濃度が減少する形状を有している。その結果、屈折率プロファイルL3aはステップ型の形状となり、音速プロファイルL3bは中心からコア部31の外周に至るまで連続的に音速が減少する形状となる。なお、内側クラッド部321および外側クラッド部322にはそれぞれ径方向で一定のFが添加されている。
The refractive index profile L3a and the sound velocity profile L3b shown in FIG. 9 are similar to the
光ファイバ3は、図9に示すような屈折率プロファイルと音速プロファイルとを有することによって、光ファイバ1と同様に、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和が小さくなり、SBSの発生を効果的に抑制でき、SBS閾値が高いものとなる。さらに、屈折率プロファイルL3aがW型であるため、コア部31と内側クラッド部321との比屈折率差を容易に大きくして、有効コア断面積を小さくすることができるとともに、波長分散値を容易に小さくすることができ、高非線形光ファイバとして好適なものとなる。なお、たとえば波長1550nmの使用波長において、波長分散の絶対値が10ps/nm/km以下であり、有効コア断面積が18μm2以下であり、コア部31と内側クラッド部321との比屈折率差が2%以上であれば、光ファイバ中で非線形光学現象が効果的に発生し、高非線形光ファイバとして好適である。
Since the
なお、上記実施の形態3において、外側クラッド部322は、実質的に純SiO2ガラスからなるものであってもよい。ここで、実質的に純SiO2ガラスからなるとは、屈折率調整用ドーパントを含まないことを意味し、屈折率に影響を及ぼさないCl元素などは含まれていてもよい。また、上記実施の形態2および3において、コア部またはクラッド部は2層構造であるが、さらに多層構造でもよい。ここで、クラッド部が多層構造の場合は、中心のコア部から半径方向に向かって最も屈折率が低い層を内側クラッド部とし、それより外周に形成した層は外側クラッド部と定義する。また、上記実施の形態1〜3において、コア部における音速は、中心からコア部の外周に至るまで連続的または段階的に減少しているが、中心から半径の85%、好ましくは90%の位置に至るまでが段階的または連続的に減少していれば、それよりも外周に近い部分において音速が増加していたとしても、本発明の効果を奏するものである。
In the third embodiment, the
つぎに、本発明の実施例および比較例に係る光ファイバを作製し、ブリユアン散乱スペクトルを測定した結果について説明する。 Next, the results of producing optical fibers according to examples and comparative examples of the present invention and measuring the Brillouin scattering spectrum will be described.
(比較例1)
はじめに、比較例1に係る光ファイバについて説明する。この比較例1に係る光ファイバは、SiO2ガラスを主成分とするそれぞれ均質なコア部とクラッド部とを備え、コア径は2μm、クラッド径は60μmであり、コア部にはドーパントとしてGeO2を36.5wt%添加し、クラッド部は実質的に純SiO2ガラスからなるものである。
(Comparative Example 1)
First, an optical fiber according to Comparative Example 1 will be described. The optical fiber according to Comparative Example 1 includes a homogeneous core portion and a clad portion each composed mainly of SiO 2 glass, the core diameter is 2 μm, the clad diameter is 60 μm, and the core portion has GeO 2 as a dopant. 36.5 wt% is added, and the clad portion is substantially made of pure SiO 2 glass.
図11は、比較例1に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図であり、横軸は径方向の距離、縦軸は純SiO2ガラスの屈折率を基準にした比屈折率差を示す。また、図12は、比較例1に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図であり、横軸は径方向の距離、縦軸は純SiO2ガラスの音速を基準にした比音速差を示す。図11、12に示すように、比較例1に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型の屈折率プロファイルを有するとともに、コア部のクラッド部に対する比音速差が−18%のステップ型の音速プロファイルを有するものである。 FIG. 11 is a diagram showing a refractive index profile of an optical fiber according to Comparative Example 1, in which the horizontal axis indicates the radial distance, and the vertical axis indicates the relative refractive index difference based on the refractive index of pure SiO 2 glass. . FIG. 12 is a diagram showing the sound velocity profile of the optical fiber according to Comparative Example 1, in which the horizontal axis represents the radial distance, and the vertical axis represents the specific sound speed difference based on the sound velocity of pure SiO 2 glass. As shown in FIGS. 11 and 12, the optical fiber according to Comparative Example 1 has a step-type refractive index profile in which the relative refractive index difference with respect to the cladding portion of the core portion is 2.5% and the core portion with respect to the cladding portion. It has a step-type sound speed profile with a specific sound speed difference of -18%.
なお、純SiO2ガラスの屈折率をns、音速をvsとしたとき、純SiO2ガラスに対する比屈折率差Δn、比音速差Δvはそれぞれ式(1)、(2)で表される。
Δn=[n−ns]/ns×100 (%) (1)
Δv=[v−vs]/vs×100 (%) (2)
When the refractive index of pure SiO 2 glass is ns and the sound speed is vs, the relative refractive index difference Δn and the specific sound speed difference Δv with respect to the pure SiO 2 glass are expressed by equations (1) and (2), respectively.
Δn = [n−ns] / ns × 100 (%) (1)
Δv = [v−vs] / vs × 100 (%) (2)
また、比較例1に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、波長分散値が−76ps/nm/km、分散スロープが0.072ps/nm2/km、有効コア断面積が12.9μm2であった。 The optical characteristics of the optical fiber according to Comparative Example 1 at a wavelength of 1550 nm are a chromatic dispersion value of −76 ps / nm / km, a dispersion slope of 0.072 ps / nm 2 / km, and an effective core area of 12.9 μm 2 . there were.
図13は、比較例1に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示した図である。なお、図13の横軸は光ファイバへの入射光に対する散乱光の周波数シフト量であり、縦軸は周波数シフト量が9.3GHz付近の最大ピーク値を0dBとしたときの相対強度である。以下、この比較例1に係る光ファイバの特性を基準として、本発明の実施例および他の比較例に係る光ファイバについて説明する。 FIG. 13 is a diagram showing a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Comparative Example 1. The horizontal axis of FIG. 13 is the frequency shift amount of the scattered light with respect to the incident light to the optical fiber, and the vertical axis is the relative intensity when the maximum peak value near the frequency shift amount of 9.3 GHz is 0 dB. Hereinafter, the optical fiber according to the example of the present invention and other comparative examples will be described with reference to the characteristics of the optical fiber according to the comparative example 1.
(実施例1)
つぎに、本発明の実施例1に係る光ファイバについて説明する。この実施例1に係る光ファイバは、本発明の実施の形態2に係る光ファイバと同様に、SiO2ガラスを主成分とし、中心コア部と外周コア部とを有するコア部と、クラッド部とを備え、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.6μm、クラッド径は60μmである。また、ドーパントとして、中心コア部にはGeO2を11.1wt%、Al2O3を7.9wt%添加し、外周コア部にはGeO2を18.8wt%、Al2O3を2.9wt%添加し、クラッド部はFを3.7wt%添加した。
(Example 1)
Next, an optical fiber according to
図14は、実施例1に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図であり、横軸と縦軸とは図11と同様である。また、図15は、実施例1に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図であり、横軸と縦軸とは図12と同様である。図14、15に示すように、実施例1に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型の屈折率プロファイルを有するとともに、中心からコア部の外周に至るまで段階的に音速が減少する音速プロファイルを有するものである。なお、中心コア部の外周コア部に対する比音速差は約4.5%であった。 FIG. 14 is a diagram showing a refractive index profile of the optical fiber according to Example 1. The horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. FIG. 15 is a diagram showing a sound velocity profile of the optical fiber according to the first embodiment, and the horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. As shown in FIGS. 14 and 15, the optical fiber according to Example 1 has a step-type refractive index profile with a relative refractive index difference of 2.5% with respect to the cladding portion of the core portion, and the outer periphery of the core portion from the center. It has a sound speed profile in which the sound speed decreases step by step. In addition, the specific sound speed difference with respect to the outer periphery core part of a center core part was about 4.5%.
また、実施例1に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、波長分散値が0ps/nm/km、分散スロープが0.035ps/nm2/km、有効コア断面積が12.2μm2であった。 The optical characteristics of the optical fiber according to Example 1 at a wavelength of 1550 nm were a chromatic dispersion value of 0 ps / nm / km, a dispersion slope of 0.035 ps / nm 2 / km, and an effective core area of 12.2 μm 2. It was.
図16は、実施例1に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示した図である。なお、図16の横軸は図13と同様であるが、縦軸は図13に示すスペクトルの最大ピーク値を0dBとしたときの相対強度である。図16に示すように、実施例1に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、図13に示すものとは大きく異なる。すなわち、図16に示すスペクトルには明瞭なピークが存在せず、周波数10.3GHz〜11GHz付近にブロードなピークが存在し、その最大ピーク値は−7dB程度であり、図13に示すスペクトルの最大ピーク値である0dBから大幅に減少している。したがって、実施例1に係る光ファイバは、コア部をドーパント濃度の異なる2層構造にし、中心コア部の音速を外周コア部やクラッド部よりも速くして、中心からコア部の外周に至るまで段階的に音速を減少させたことにより、効果的にSBSを抑制できることが確認された。さらに、実施例1に係る光ファイバは、波長1550nmにおける波長分散値が0ps/nm/kmと小さく、有効コア断面積が12.2μm2と小さいので、高非線形光ファイバとして好適な光ファイバである。 FIG. 16 is a diagram illustrating a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to the first embodiment. The horizontal axis of FIG. 16 is the same as that of FIG. 13, but the vertical axis is the relative intensity when the maximum peak value of the spectrum shown in FIG. 13 is 0 dB. As shown in FIG. 16, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Example 1 is significantly different from that shown in FIG. That is, there is no clear peak in the spectrum shown in FIG. 16, there is a broad peak in the vicinity of the frequency of 10.3 GHz to 11 GHz, the maximum peak value is about −7 dB, and the maximum of the spectrum shown in FIG. The peak value is greatly reduced from 0 dB. Therefore, in the optical fiber according to Example 1, the core part has a two-layer structure with different dopant concentrations, and the sound speed of the central core part is faster than that of the outer peripheral core part and the cladding part, from the center to the outer periphery of the core part. It was confirmed that SBS can be effectively suppressed by gradually reducing the sound speed. Furthermore, the optical fiber according to Example 1 is a suitable optical fiber as a highly nonlinear optical fiber because the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm is as small as 0 ps / nm / km and the effective core area is as small as 12.2 μm 2. .
(実施例2)
つぎに、本発明の実施例2に係る光ファイバについて説明する。この実施例2に係る光ファイバは、実施例1に係る光ファイバと同様に、SiO2ガラスを主成分とし、中心コア部と外周コア部とを有するコア部と、クラッド部とを備えるが、製造の際に外周コア部の外周、すなわちコア部の最外周に、純SiO2ガラスからなる層が形成されたものである。この純SiO2ガラス層は、VAD法で作製したコア部用ガラス母材を用いて光ファイバを作製する際に、コア部用ガラス母材に添加したドーパントが表層部において揮発して形成されたものと考えられる。なお、この実施例2に係る光ファイバは、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.4μm、純SiO2ガラス層の厚さは0.1μmであり、コア部の外径は3.6μmである。また、クラッド径は60μmである。また、ドーパントとして、中心コア部にはGeO2を11.1wt%、Al2O3を7.9wt%添加し、外周コア部にはGeO2を18.8wt%、Al2O3を2.9wt%添加し、クラッド部はFを3.7wt%添加した。
(Example 2)
Next, an optical fiber according to
図17は、実施例2に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図である。また、図18は、実施例2に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図である。図17、18に示すように、実施例2に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型であり、純SiO2ガラス層を有するとともに、中心から外周コア部と純SiO2ガラス層との境界位置まで、すなわち中心からコア半径の94%の位置に至るまで、段階的に音速が減少し、その後純SiO2ガラス層において比音速差が0%まで増加する音速プロファイルを有するものである。なお、実施例2に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、波長分散値が−3ps/nm/km、分散スロープが0.033ps/nm2/km、有効コア断面積が11.9μm2であった。 FIG. 17 is a diagram illustrating a refractive index profile of the optical fiber according to the second embodiment. FIG. 18 is a diagram illustrating a sound velocity profile of the optical fiber according to the second embodiment. As shown in FIGS. 17 and 18, the optical fiber according to Example 2 is a step type having a relative refractive index difference of 2.5% with respect to the cladding portion of the core portion, and has a pure SiO 2 glass layer, and from the center. to the boundary position between the outer circumferential core portion of pure SiO 2 glass layer, i.e. from the center up to 94% of the position of the core radius, stepwise sonic speed decreases, then the net specific acoustic velocity difference in SiO 2 glass layer is 0% It has a sound speed profile that increases up to. The optical characteristics of the optical fiber according to Example 2 at a wavelength of 1550 nm are chromatic dispersion value of −3 ps / nm / km, dispersion slope of 0.033 ps / nm 2 / km, and effective core area of 11.9 μm 2 . there were.
図19は、実施例2に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示す図である。図19に示すように、実施例2に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、コア部の最外周に存在する音速が速い純SiO2ガラス層の影響によって、図16に示すものとは異なり、周波数10.5GHzと10.9GHz付近にブロードなピークが存在し、10.5GHz付近の最大ピーク値は−5dB程度であった。したがって、コア部において中心から半径の94%の位置に至るまで段階的に音速が減少していれば、コア部の最外周に純SiO2ガラス層のような音速が速い部分があっても、効果的にSBSを抑制できることが確認された。 FIG. 19 is a diagram illustrating a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to the second embodiment. As shown in FIG. 19, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Example 2 differs from that shown in FIG. 16 due to the influence of the pure SiO 2 glass layer that exists at the outermost periphery of the core portion and has a high sound speed. Broad peaks exist in the vicinity of 10.5 GHz and 10.9 GHz, and the maximum peak value in the vicinity of 10.5 GHz was about −5 dB. Therefore, if the sound speed is gradually reduced from the center to the position of 94% of the radius in the core part, even if there is a part where the sound speed is fast such as a pure SiO 2 glass layer on the outermost periphery of the core part, It was confirmed that SBS can be effectively suppressed.
(実施例3)
つぎに、本発明の実施例3に係る光ファイバについて説明する。この実施例3に係る光ファイバは、実施例2に係る光ファイバと同様に、製造の際に、コア部の最外周に純SiO2ガラスからなる層が形成されたものである。この実施例3に係る光ファイバは、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.2μm、純SiO2ガラス層の厚さは0.2μmであり、コア部の外径は3.6μmである。また、クラッド径は60μmである。また、中心コア部、外周コア部、クラッド部に添加したドーパントの種類と濃度とは、実施例2に係る光ファイバと同様である。
(Example 3)
Next, an optical fiber according to
図20は、実施例3に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図である。また、図21は、実施例3に係る光ファイバの音速プロファイルを示す図である。図20、21に示すように、実施例3に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型であり、純SiO2ガラス層を有するとともに、中心から外周コア部と純SiO2ガラス層との境界位置まで、すなわち中心からコア半径の88%の位置に至るまで、段階的に音速が減少し、その後純SiO2ガラス層において比音速差が0%まで増加する音速プロファイルを有するものである。なお、実施例3に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、波長分散値が−6ps/nm/km、分散スロープが0.031ps/nm2/km、有効コア断面積が11.6μm2であった。 FIG. 20 is a diagram illustrating a refractive index profile of the optical fiber according to the third embodiment. FIG. 21 is a diagram illustrating a sound velocity profile of the optical fiber according to the third embodiment. As shown in FIGS. 20 and 21, the optical fiber according to Example 3 is a step type having a relative refractive index difference of 2.5% with respect to the cladding part of the core part, and has a pure SiO 2 glass layer, and from the center. to the boundary position between the outer circumferential core portion of pure SiO 2 glass layer, i.e. from the center up to 88% of the position of the core radius, stepwise sonic speed decreases, then the net specific acoustic velocity difference in SiO 2 glass layer is 0% It has a sound speed profile that increases up to. The optical characteristics of the optical fiber according to Example 3 at a wavelength of 1550 nm are as follows: the chromatic dispersion value is −6 ps / nm / km, the dispersion slope is 0.031 ps / nm 2 / km, and the effective core area is 11.6 μm 2 . there were.
図22は、実施例3に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示した図である。図22に示すように、実施例3に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、図19に示すものと同様に、2つのブロードなピークが存在し、10.6GHz付近の最大ピーク値は−3dB程度であった。したがって、コア部において中心から半径の88%の位置に至るまで段階的に音速が減少していれば、効果的にSBSを抑制できることが確認された。 FIG. 22 is a diagram illustrating a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to the third embodiment. As shown in FIG. 22, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Example 3 has two broad peaks as shown in FIG. 19, and the maximum peak value near 10.6 GHz is about −3 dB. Met. Therefore, it was confirmed that SBS can be effectively suppressed if the sound speed is gradually reduced from the center to the position of 88% of the radius in the core portion.
(比較例2)
つぎに、本発明の比較例2に係る光ファイバについて説明する。この比較例2に係る光ファイバは、実施例2、3に係る光ファイバと同様に、製造の際に、コア部の最外周に、純SiO2ガラスからなる層が形成されたものである。この比較例2に係る光ファイバは、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.0μm、純SiO2ガラス層の厚さは0.3μmであり、コア部の外径は3.6μmである。また、クラッド径は60μmである。また、中心コア部、外周コア部、クラッド部に添加したドーパントの種類と濃度とは、実施例2、3に係る光ファイバと同様である。
(Comparative Example 2)
Next, an optical fiber according to Comparative Example 2 of the present invention will be described. Similar to the optical fibers according to Examples 2 and 3, the optical fiber according to Comparative Example 2 is formed by forming a layer made of pure SiO 2 glass on the outermost periphery of the core portion at the time of manufacture. In the optical fiber according to Comparative Example 2, the core diameter of the central core portion is 2.1 μm, the core diameter of the outer peripheral core portion is 3.0 μm, and the thickness of the pure SiO 2 glass layer is 0.3 μm. The outer diameter is 3.6 μm. The clad diameter is 60 μm. Moreover, the kind and density | concentration of the dopant added to the center core part, the outer periphery core part, and the clad part are the same as those of the optical fibers according to Examples 2 and 3.
図23は、比較例2に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図である。また、図24は、比較例2に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図である。図23、24に示すように、比較例2に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型であり、純SiO2ガラス層を有するとともに、中心から外周コア部と純SiO2ガラス層との境界位置まで、すなわち中心から半径の83%の位置に至るまで、段階的に音速が減少し、その後純SiO2ガラス層において比音速差が0%まで増加する音速プロファイルを有するものである。なお、比較例2に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、波長分散値が−10ps/nm/km、分散スロープが0.030ps/nm2/km、有効コア断面積が11.4μm2であった。 FIG. 23 is a diagram showing a refractive index profile of an optical fiber according to Comparative Example 2. FIG. 24 is a diagram showing a sound velocity profile of the optical fiber according to Comparative Example 2. As shown in FIGS. 23 and 24, the optical fiber according to Comparative Example 2 is a step type having a relative refractive index difference of 2.5% with respect to the cladding portion of the core portion, and has a pure SiO 2 glass layer, and from the center. The sound speed gradually decreases until the boundary position between the outer peripheral core portion and the pure SiO 2 glass layer, that is, from the center to the position of 83% of the radius, and then the specific sound speed difference reaches 0% in the pure SiO 2 glass layer. It has an increasing sound speed profile. The optical characteristics of the optical fiber according to Comparative Example 2 at a wavelength of 1550 nm are chromatic dispersion value of −10 ps / nm / km, dispersion slope of 0.030 ps / nm 2 / km, and effective core area of 11.4 μm 2 . there were.
図25は、比較例2に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示す図である。図25に示すように、比較例2に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、図19に示すものと同様に、2つのピークが存在するが、10.7GHz付近の最大ピーク値は−2dB程度であり、SBSを抑制する効果が小さかった。 FIG. 25 is a diagram showing a Brillouin scattering spectrum of an optical fiber according to Comparative Example 2. As shown in FIG. 25, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Comparative Example 2 has two peaks, similar to that shown in FIG. 19, but the maximum peak value near 10.7 GHz is about −2 dB. Yes, the effect of suppressing SBS was small.
なお、実施例2、3および比較例2に係る光ファイバにおける、コア部の最外周に形成された純SiO2ガラス層は、コア部用ガラス母材をVAD法によって作製した場合に限らず、純SiO2ガラス製の反応管を用いてMCVD法によってコア部用ガラス母材を作製し、その後クラッド部を形成する前にコア部用ガラス母材から反応管を切削除去する際に、その一部が残留してしまうことによっても形成される。しかし、このように反応管の一部が残留してコア部に純SiO2ガラス層が形成されたとしても、コア部の中心から半径の85%、好ましくは90%の位置に至るまでの音速が段階的または連続的に減少していれば、本発明の効果を奏する光ファイバとなる。 In addition, in the optical fibers according to Examples 2 and 3 and Comparative Example 2, the pure SiO 2 glass layer formed on the outermost periphery of the core portion is not limited to the case where the glass preform for the core portion is manufactured by the VAD method. When a core glass preform is produced by a MCVD method using a pure SiO 2 glass reaction tube, and then the reaction tube is cut and removed from the core glass preform before forming the cladding, one of It is also formed when the part remains. However, even if a part of the reaction tube remains and a pure SiO 2 glass layer is formed in the core portion, the sound velocity from the center of the core portion to 85%, preferably 90% of the radius is reached. If is decreased stepwise or continuously, an optical fiber that exhibits the effects of the present invention is obtained.
(実施例4)
つぎに、本発明の実施例4に係る光ファイバについて説明する。この実施例4に係る光ファイバは、実施例1に係る光ファイバと同様に、SiO2ガラスを主成分とし、中心コア部と外周コア部とを有するコア部と、クラッド部とを備える。なお、この実施例4に係る光ファイバは、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.6μm、クラッド径は60μmである。また、ドーパントとして、中心コア部にはGeO2を14.1wt%、Al2O3を7.8wt%添加し、外周コア部にはGeO2を16.4wt%、Al2O3を6.3wt%添加し、クラッド部はFを3.0wt%添加した。
Example 4
Next, an optical fiber according to
図26は、実施例4に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図である。また、図27は、実施例4に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図である。図26、27に示すように、実施例4に係る光ファイバは、コア部のクラッド部に対する比屈折率差が2.5%のステップ型の屈折率プロファイルを有するとともに、中心からコア部の外周に至るまで段階的に音速が減少する音速プロファイルを有するものであり、中心コア部の外周コア部に対する比音速差は約1.4%、すなわち中心コア部の音速は外周コア部の音速よりも約1.4%だけ速かった。なお、実施例4に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、実施例1に係る光ファイバと同様であった。 FIG. 26 is a diagram illustrating a refractive index profile of the optical fiber according to the fourth embodiment. FIG. 27 is a diagram illustrating a sound velocity profile of the optical fiber according to the fourth embodiment. As shown in FIGS. 26 and 27, the optical fiber according to Example 4 has a step-type refractive index profile with a relative refractive index difference of 2.5% with respect to the cladding portion of the core portion, and the outer periphery of the core portion from the center. The sound velocity profile is such that the sound velocity decreases step by step, and the specific sound velocity difference with respect to the outer core portion of the central core portion is about 1.4%, that is, the sound velocity of the central core portion is higher than the sound velocity of the outer core portion. It was about 1.4% faster. In addition, the optical characteristic in wavelength 1550nm of the optical fiber which concerns on Example 4 was the same as that of the optical fiber which concerns on Example 1. FIG.
図28は、実施例4に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示した図である。図28に示すように、実施例4に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、図16に示すものよりはピークの幅が狭く、値が上昇しているが、10.6GHz付近の最大ピーク値は−5dB程度であり、効果的にSBSを抑制できることが確認された。 FIG. 28 is a diagram illustrating a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 28, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Example 4 has a narrower peak width and a higher value than that shown in FIG. 16, but the maximum peak value near 10.6 GHz is It was about -5 dB, and it was confirmed that SBS can be effectively suppressed.
(実施例5)
つぎに、本発明の実施例5に係る光ファイバについて説明する。この実施例5に係る光ファイバは、実施例4に係る光ファイバと同様に、SiO2ガラスを主成分とし、中心コア部と外周コア部とを有するコア部と、クラッド部とを備え、中心コア部のコア径は2.1μm、外周コア部のコア径は3.6μm、クラッド径は60μmである。また、ドーパントとして、中心コア部にはGeO2を17.3wt%とAl2O3を3.9wt%添加し、外周コア部にはGeO2を18.8wt%とAl2O3を2.9wt%添加し、クラッド部はFを3.7wt%添加した。
(Example 5)
Next, an optical fiber according to Embodiment 5 of the present invention will be described. Similar to the optical fiber according to the fourth embodiment, the optical fiber according to the fifth embodiment includes a core portion that includes SiO 2 glass as a main component, a central core portion and an outer peripheral core portion, and a cladding portion. The core diameter of the core portion is 2.1 μm, the core diameter of the outer peripheral core portion is 3.6 μm, and the cladding diameter is 60 μm. Further, as a dopant, the GeO 2 in the central core portion was added 17.3 wt% and Al 2 O 3 3.9 wt%, the 18.8Wt% and Al 2 O 3 and GeO 2 on an outer
図29は、実施例5に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示した図である。また、図30は、実施例5に係る光ファイバの音速プロファイルを示した図である。図29、30に示すように、実施例5に係る光ファイバは、実施例4に係る光ファイバと同様の屈折率プロファイルおよび音速プロファイルを有するものであったが、中心コア部の音速は外周コア部の音速よりも約1%だけ速かった。なお、実施例5に係る光ファイバの波長1550nmにおける光学特性は、実施例1に係る光ファイバと同様であった。 FIG. 29 is a diagram illustrating a refractive index profile of the optical fiber according to the fifth embodiment. FIG. 30 is a diagram illustrating a sound velocity profile of the optical fiber according to the fifth embodiment. As shown in FIGS. 29 and 30, the optical fiber according to Example 5 had the same refractive index profile and sound velocity profile as those of the optical fiber according to Example 4, but the sound velocity of the central core portion was the outer core. It was about 1% faster than the sound speed of the club. The optical characteristics of the optical fiber according to Example 5 at the wavelength of 1550 nm were the same as those of the optical fiber according to Example 1.
図31は、実施例5に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルを示した図である。図31に示すように、実施例5に係る光ファイバのブリユアン散乱スペクトルは、図28に示すものよりピークの幅がさらに狭く、値が上昇しているが、最大ピーク値は−3dB程度であった。すなわち、中心コア部の音速が外周コア部の音速よりも1%以上速ければ、効果的にSBSを抑制できることが確認された。 FIG. 31 is a diagram illustrating a Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 31, the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber according to Example 5 has a narrower peak width and a higher value than that shown in FIG. 28, but the maximum peak value is about −3 dB. It was. That is, it was confirmed that SBS can be effectively suppressed if the sound speed of the central core portion is 1% or more faster than the sound speed of the outer core portion.
(比較例3〜5)
つぎに、本発明の比較例3〜5に係る光ファイバについて説明する。まず、比較例3に係る光ファイバは、図32、33に示すように、比較例1に係る光ファイバと同様の屈折率プロファイルおよび音速プロファイルを有するが、波長1550nmにおける光学特性については、実施例1と同様に、波長分散値が0ps/nm/km、分散スロープが0.035ps/nm2/km、有効コア断面積が12.2μm2としたものである。この比較例3に係る光ファイバは、図34に示すように、ブリユアン散乱スペクトルにおける最大ピーク値がほぼ0dBであって比較例1に係る光ファイバと同等の高い値であった。
(Comparative Examples 3-5)
Next, optical fibers according to Comparative Examples 3 to 5 of the present invention will be described. First, as shown in FIGS. 32 and 33, the optical fiber according to Comparative Example 3 has the same refractive index profile and sound velocity profile as those of the optical fiber according to Comparative Example 1, but the optical characteristics at a wavelength of 1550 nm are as described in Examples. Similar to 1, the chromatic dispersion value is 0 ps / nm / km, the dispersion slope is 0.035 ps / nm 2 / km, and the effective core area is 12.2 μm 2 . As shown in FIG. 34, the optical fiber according to Comparative Example 3 has a maximum peak value in the Brillouin scattering spectrum of approximately 0 dB, which is as high as that of the optical fiber according to Comparative Example 1.
つぎに、比較例4に係る光ファイバは、図35、36に示すように、実施例1に係る光ファイバと同様の屈折率プロファイルを有するが、音響波がコア部およびコア部近傍に局在する伝搬モードで光ファイバ中を伝搬しないように、コア部の音速よりもクラッド部の音速が遅い音速プロファイルとしたものである。しかし、この比較例4に係る光ファイバは、音響波がコア部およびコア近傍に局在しないものの、コア部およびコア部近傍において光の強度分布形状と類似したフィールド分布形状を有する音響波が伝搬するので、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和が大きくなる。その結果、図37に示すように、ブリユアン散乱スペクトルにおける最大ピーク値は0dBよりわずかに小さいだけであった。 Next, as shown in FIGS. 35 and 36, the optical fiber according to Comparative Example 4 has the same refractive index profile as that of the optical fiber according to Example 1, but the acoustic wave is localized in the core portion and in the vicinity of the core portion. The sound velocity profile of the clad portion is slower than the sound velocity of the core portion so as not to propagate through the optical fiber in the propagation mode. However, in the optical fiber according to the comparative example 4, although the acoustic wave is not localized in the core part and the vicinity of the core, the acoustic wave having a field distribution shape similar to the light intensity distribution shape propagates in the core part and the vicinity of the core part. Therefore, the total sum of spatial overlap between the light propagating in the optical fiber and the acoustic wave becomes large. As a result, as shown in FIG. 37, the maximum peak value in the Brillouin scattering spectrum was only slightly smaller than 0 dB.
つぎに、比較例5に係る光ファイバは、図38、39に示すように、比較例1に係る光ファイバと同様の屈折率プロファイルを有するが、コア部およびコア部近傍において光の強度分布形状と類似したフィールド分布形状を有する音響波が伝搬しないように、音響波プロファイルを中心からコア部の外周に至るまで段階的に音速が増加する形状としたものである。しかし、この比較例5に係る光ファイバは、音響波がコア部およびコア部近傍に局在する伝搬モードで光ファイバ中を伝搬するので、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との空間的な重なりの総和が大きくなる。その結果、図40に示すように、ブリユアン散乱スペクトルにおいて周波数8、7GHzおよび9.4GHzにほぼ同等の値のピークが存在し、そのピーク値は−2dBであった。 Next, as shown in FIGS. 38 and 39, the optical fiber according to Comparative Example 5 has the same refractive index profile as that of the optical fiber according to Comparative Example 1, but the intensity distribution shape of light in the core portion and in the vicinity of the core portion. The acoustic wave profile has a shape in which the sound speed increases stepwise from the center to the outer periphery of the core so that an acoustic wave having a field distribution shape similar to that does not propagate. However, since the optical fiber according to the comparative example 5 propagates through the optical fiber in the propagation mode in which the acoustic wave is localized in the core part and in the vicinity of the core part, the spatial relationship between the light propagating in the optical fiber and the acoustic wave The total sum of overlaps increases. As a result, as shown in FIG. 40, in the Brillouin scattering spectrum, there were peaks having substantially the same values at frequencies of 8, 7 GHz, and 9.4 GHz, and the peak value was −2 dB.
1〜3 光ファイバ
11〜31 コア部
12〜32 クラッド部
211 中心コア部
212 外周コア部
321 内側クラッド部
322 外側クラッド部
L1a〜L4a 屈折率プロファイル
L1b〜L4b 音速プロファイル
L1c〜L4c、L1d〜L4d 濃度プロファイル
1-3 Optical fiber 11-31 Core part 12-32
Claims (11)
前記コア部の外周に形成した該コア部よりも屈折率が低くかつ音速が遅いクラッド部と、
を備えることを特徴とする光ファイバ。 Add multiple types of dopants, including dopants that increase refractive index and decrease sound speed, and dopants that increase refractive index and increase sound speed, and gradually or continuously increase the sound speed from the center to the position of 85% of the radius. A reduced core, and
A clad part having a refractive index lower than that of the core part formed on the outer periphery of the core part and having a low sound velocity;
An optical fiber comprising:
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