JP2008209603A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】コアの周りに空孔を設けることなく曲げ損失特性を改善できるようにした光ファイバを提供する。
【解決手段】正の屈折率を有し外径Ｄ１がＤ１＝７〜９μｍである第１コア１０と、この第１コア１０を覆うように設けられ、純粋石英から成り外径Ｄ２がＤ２＝４５〜６５μｍである第２コア２０と、この第２コア２０を覆うように設けられた負の屈折率を有する第１クラッド３０と、この第１クラッド３０を覆うように設けられた純粋石英から成る第２クラッド４０とを備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバの改良に関し、特に曲げ損失を改善する対策に関する。

近年では、高速インターネットサービスの普及に伴い、光ファイバの屋内配線にも力が入れられるようになってきている。

ところで、屋内配線に際しては、小さな曲げ径に曲げられることが求められているものの、光ファイバには、一般に、曲げにより伝送損失が増大するという欠点がある。

そこで、このような曲げ損失特性を改善する対策として、特許文献１には、コアの周りに該コアに沿って延びるように設けられた複数の空孔を有するシングルモード光ファイバが記載されている。
特開２００４−２２６５３９号公報（第４頁，図１）

しかしながら、上記従来の場合には、光ファイバの端面から、水分や異物が空孔内に入り込む虞がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、光ファイバの構造に改良を加えることで、空孔を設けることなく、曲げ損失特性を改善できるようにすることにある。

上記の目的を達成すべく、本発明では、シングルモード用のコアの周りにマルチモード用のコアを設けてコアを内外２重構造とし、このことで、曲げ損失特性を改善するようにした。

具体的には、本発明では、外径Ｄ１がＤ１＝７〜９μｍである第１のコアと、この第１コアを覆うように設けられていて、外径Ｄ２がＤ２＝４５〜６５μｍである第２のコアと、この第２コアを覆うように設けられたクラッドとを備えているものとする。

尚、上記の構成において、第１コアの屈折率ｎ１と第２コアの屈折率ｎ２との関係については、第１コアに対する第１および第２コア間の比屈折率差Δ１（Δ１＝｛〔ｎ１−ｎ２〕／ｎ１｝×１００）が、０．４％以上（Δ１≧０．４％）であることが好ましい。因みに、比屈折率差Δ１の上限については、品質上ないし製造上からは、現在のところ、０．７％程度が妥当であると考えられる。

また、第２コアの屈折率ｎ２とクラッドの屈折率ｎ３との関係については、第２コアに対する第２コアおよびクラッド間の比屈折率差Δ２（Δ２＝｛〔ｎ２−ｎ３〕／ｎ２｝×１００）が、０．７５％以上（Δ２≧０．７５％）であることが好ましい。因みに、比屈折率差Δ２の上限については、品質上ないし製造上からは、現在のところ、１．５％程度が妥当であると考えられる。

さらに、クラッドについては、その肉厚Ｔ３が５μｍ以上（Ｔ３≧５μｍ）であることが好ましく、また、このクラッドを第１のクラッドとし、この第１クラッドを覆うように設けられていて該第１クラッドの場合よりも添加物のドーピング量の少ない（例えば、純粋（高純度）の石英からなる）第２クラッドを備えるようにすれば、さらに好適である。尚、肉厚Ｔ３の上限については、クラッド径（第２クラッドが存在する場合は、第２クラッド径Ｄ４）が略１２５μｍ（具体的には、１２５±５μｍ）に止まることが条件となる。

本発明によれば、シングルモード用のコアとマルチモード用のコアとが２重構造をなすので、従来の場合のような空孔に起因する不具合を招くことなく曲げ損失を低減することができ、しかも、汎用のシングルモード光ファイバおよび汎用のマルチモード光ファイバに適正に接続することができ、シングルモードおよびマルチモードの両方に用いることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る光ファイバの構造をその屈折率分布と併せて模式的に示す拡大断面図である。

この光ファイバは、第１のコア１０と、この第１コア１０を覆うように設けられた第２のコア２０と、この第２コア２０を覆うように設けられた第１クラッド３０と、この第１クラッド３０を覆うように設けられた第２クラッド４０と、図示は省略するが、第２クラッド４０を覆うように設けられた樹脂製の被覆層とを備えている。ここで、第１コア１０の外径Ｄ１および第２クラッド４０の外径Ｄ４は、それぞれ、次表１に示す一般のシングルモード光ファイバのコア径およびクラッド径に基づき、Ｄ１＝８±１μｍおよびＤ４＝１２５μｍとされており、また、第２コア２０の外径Ｄ２は、同表に示す一般のマルチモード光ファイバのコア径に基づき、Ｄ２＝５０±５μｍとされている。さらに、第１クラッド３０の肉厚Ｔ３は、Ｔ３≧５μｍとされている。

第１コア１０と第２コア２０とは、例えば、第２コア２０が純粋（高純度）の石英ガラス（ＳｉＯ_２ ）からなるのに対し、第１コア１０が、石英ガラスにその屈折率を高める添加物（例えば、ゲルマニウムＧｅなど）がドープされた材料からなっていることで、第１コア１０の屈折率ｎ１は、第２コア２０の屈折率ｎ２よりも大（ｎ１＞ｎ２）となっている。具体的には、第１コア１０に対する第１および第２コア１０，２０間の比屈折率差Δ１は、
Δ１＝｛〔ｎ１−ｎ２〕／ｎ１｝×１００≧０．４〔単位：％〕
である。

また、第２コア２０と第１クラッド３０とは、例えば、第２コア２０が純粋の石英ガラスからなるのに対し、第１クラッド３０が、石英ガラスにその屈折率を低める添加物（例えば、フッ素ＦやボロンＢなど）がドープされた材料からなっていることで、第２コア２０の屈折率ｎ２は、第１クラッド３０の屈折率ｎ３よりも大（ｎ２＞ｎ３）となっている。具体的には、第２コア２０に対する第２コア２０および第１クラッド３０間の比屈折率差Δ２は、
Δ２＝｛〔ｎ２−ｎ３〕／ｎ２｝×１００≧０．７５〔単位：％〕
である。

尚、第１クラッド３０と第２クラッド４０とについては、例えば、第１クラッド３０が、フッ素やボロンなどの添加物をドープされた石英ガラスからなるのに対し、第２クラッド４０は、それらフッ素やボロンなどの他、希土類元素などの添加物もドープされていない純粋の石英ガラスからなっている。また、このことで、第１クラッド３０の屈折率ｎ３は、第２クラッド４０の屈折率ｎ４よりも小（ｎ３＜ｎ４）となっている。

次に、上記のように構成された光ファイバの実施例に対し、それぞれ行った６つのテストについて順に説明する。尚、実施例としては、第１コア径Ｄ１をＤ１＝９μｍ，第２コア径Ｄ２をＤ２＝５０μｍ，第１クラッド肉厚Ｔ３をＴ３＝７．５μｍ，第２クラッド径Ｄ４をＤ４＝１２５μｍとし、また、比屈折率差Δ１，Δ２を、それぞれ、Δ１＝０．５％，Δ２＝０．８％としたものを用いた。

−テスト１−
先ず、汎用のシングルモード光ファイバとしての適性を調べるために行った伝送損失の測定テストについて説明する。

本実施例の場合には、波長λがλ＝１３１０ｎｍであるときの損失Ｌが０．３２ｄＢ／ｋｍであった。

したがって、本実施例の光ファイバは、「ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２」において、波長λがλ＝１３１０ｎｍであるときの損失ＬがＬ≦０．４ｄＢ／ｋｍと規定されているのシングルモード光ファイバと比較した場合、少なくとも同等の特性を有するものであることが判る。

−テスト２−
また、シングルモード時における曲げ損失を調べるために行ったテストについて説明する。

テストの要領は、直径φがφ＝１０ｍｍである円筒にの光ファイバを巻き付けた状態で該光ファイバの一端面から入力して他端面から出力した光エネルギーを測定して行った。巻付数は１０巻であり、波長λはλ＝１５５０ｎｍとした。

また、上記の実施例（図２（ａ））に対し、比較例（同図（ｂ））として、実施例における第２コア２０，第１クラッド３０および第２クラッド４０を、屈折率が第２クラッド４０と同じである材料からなるクラッド４０′に変更したものを作製し、これについても、同じテストを行った。

以上の結果、実施例の場合の曲げ損失Ｌは、Ｌ＝０．２ｄＢ／１０巻であって、比較例の場合の曲げ損失Ｌ（＝３５．０ｄＢ／１０巻）の１／１７５であり、大幅に低減していることが判る。

−テスト３−
次に、汎用のマルチモード光ファイバとしての適性を調べるために行った伝送損失Ｌの測定テストについて説明する。

本実施例の光ファイバの場合には、波長λがλ＝８５０ｎｍであるときの損失Ｌが２．６ｄＢ／ｋｍであった。

したがって、本実施例の光ファイバは、「ＩＥＣ６０７９３−２」において、波長λがλ＝８５０ｎｍであるときの損失ＬがＬ≦３．５ｄＢ／ｋｍと規定されているマルチモード光ファイバと比較した場合、少なくとも同等の特性を有するものであることが判る。

−テスト４−
また、マルチモード時の曲げによる損失増加量を調べるために行ったテストについて説明する。

曲げ直径φは、φ＝３０ｍｍ，２５ｍｍ，２０ｍｍ，１５ｍｍ，１０ｍｍの５つの場合とした。尚、波長λはλ＝８５０ｎｍとした。

また、比較例として、実施例における第１コア１０および第２コア２０を、屈折率が第２コア２０と同じである材料からなる単一のコアに変更したものを作製し、これについても同じテストを行った。以上の結果を、図３および次表２に併せて示す。

図３および表２から判るように、実施例の場合には、何れの曲げ直径においても損失増加量が比較例の場合よりも小さいのみならず、曲げ直径が小さくなるに従って、損失増加量の増加率自体が低下するということが判る。

−テスト５−
さらに、上記のテスト２において、実施例の光ファイバにおける第２コアに対する第２コアおよび第１クラッド間の比屈折率差Δ２（＝｛〔ｎ２−ｎ３〕／ｎ２｝×１００）を変更し、それによる損失増加量の変化を調べるために行ったテストについて説明する。比屈折率差Δ２については、Δ２＝０．８％の他、Δ２＝１．０％，０．５％，０．２％の都合４つとした。尚、曲げ直径φは、φ＝１５ｍｍである。以上の結果を、図４および次表３にそれぞれ示す。

図４および表３から判るように、比屈折率差Δ２が大きくなる程、損失増加量が増大している。ところで、この場合、損失増加量Ｌとしては、Ｌ≦１．０ｄＢが適正とされており、このことから演算すると、比屈折率差Δ２としては、Δ２≧０．７５％であることが望ましいということが判る。

−テスト６−
最後に、実施例の光ファイバにおける第１クラッド肉厚Ｔ３による通光の可否を調べるために行ったテストについて説明する。テスト対象としては、第１クラッド肉厚Ｔ３を、Ｔ３＝５μｍの他、Ｔ３＝３μｍ，７μｍ，９μｍの都合４つとした。以上の結果を、次表４に併せて示す。尚、表中の「×」は不可を、「△」は可を、「○」は良を、「◎」は優をそれぞれ示す。

上記の表４から、第１クラッド肉厚Ｔ３としては、Ｔ３≧５μｍであることが望ましいということが判る。

したがって、本実施形態によれば、光ファイバとして、外径Ｄ１がＤ１＝７〜９μｍである第１コア１０と、この第１コア１０を覆うように設けられていて、外径Ｄ２がＤ２＝４５〜５５μｍである第２コア２０と、この第２コア２０を覆うように設けられた第１および第２クラッド３０，４０とを備えるようにしたので、従来の場合のような空孔に起因する不具合を招くことなく曲げ損失を低減することができ、しかも、汎用のシングルモード光ファイバに対してのみならず、汎用のマルチモード光ファイバに対しても適正に接続することができるので、シングルモードおよびマルチモードの両方に用いることができる。

また、第１コア１０に対する第１および第２コア１０，２０間の比屈折率差Δ１を、Δ１≧０．４％とするようにしたので、「ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２」に規定されるシングルモード光ファイバと少なくとも同等の特性を付与することができる。

また、第２コア２０に対する第２コア２０および第１クラッド３０間の比屈折率差Δ２を、Δ２≧０．７５％とするとともに、第１クラッド３０の肉厚Ｔ３を、Ｔ３≧５μｍとするようにしたので、「ＩＥＣ６０７９３−２」に規定されるマルチモード光ファイバと少なくとも同等の特性を付与することができる。

さらに、第２クラッド４０に、添加物がドープされていない石英ガラスを用いるようにしたので、曲げなどに対する光ファイバの強度を高めることができる。

尚、上記の実施形態では、第２コア径Ｄ２をＤ２＝５０±５μｍとするようにしているが、この第２コア径Ｄ２は、任意の範囲（例えば、Ｄ２＝４５〜６５μｍ）において適宜定めることができる。具体的には、コア径が６２．５μｍである光ファイバに接続して使用するなどの場合には、Ｄ２＝６２．５±２．５μｍとすることができる。

本発明は、空孔に起因する不具合を伴なわずに曲げ損失特性を改善することができ、しかも、汎用のシングルモード光ファイバに対してのみならず、汎用のマルチモード光ファイバに対しても適正に接続して使用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバの構成を模式的に示す拡大断面（ａ）を屈折率分布（ｂ）と併せて示す説明図である。 図２は、本実施形態の光ファイバの拡大断面および屈折率分布（ａ）と、汎用シングルモード光ファイバ（比較例）の拡大断面および屈折率分布（ｂ）とを対比して示す説明図である。 図３は、波長が８５０ｎｍであるときの曲げ直径による損失増加量を汎用マルチモード光ファイバ（比較例）の場合と対比して示す特性図である。 図４は、第２コアに対する第２コアおよび第１クラッド間の比屈折率差による損失増加量を示す特性図である。

符号の説明

１０ 第１コア
２０ 第２コア
３０ 第１クラッド（クラッド）
４０ 第２クラッド

Claims (6)

1. 外径が７〜９μｍである第１のコアと、
   上記第１コアを覆うように設けられ、外径が４５〜６５μｍである第２のコアと、
   上記第２コアを覆うように設けられたクラッドとを備えていることを特徴とする光ファイバ。
2. 請求項１に記載の光ファイバにおいて、
   第１コアに対する第１および第２コア間の比屈折率差が、０．４％以上であることを特徴とする光ファイバ。
3. 請求項１に記載の光ファイバにおいて、
   第２コアに対する第２コアおよびクラッド間の比屈折率差が、０．７５％以上であることを特徴とする光ファイバ。
4. 請求項１に記載の光ファイバにおいて、
   クラッドの肉厚が、５μｍ以上であることを特徴とする光ファイバ。
5. 請求項１に記載の光ファイバにおいて、
   クラッドは、第１のクラッドであり、
   上記第１クラッドを覆うように設けられ、該第１クラッドよりも添加物のドーピング量の少ない第２クラッドを備えていることを特徴とする光ファイバ。
6. 請求項５に記載の光ファイバにおいて、
   第２クラッドは、石英からなることを特徴とする光ファイバ。

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