JP2009151253A - 誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】入力光パワーの制限を緩和することができる誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブルを提供する。
【解決手段】光ファイバ１の長手方向において、突起部３により複数の箇所で異なる押圧力を与え、これらの押圧力による応力分布を形成して、ブリルアン散乱スペクトルの形状を拡げることにより、誘導ブリルアン散乱による入力パワー制限を緩和する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光伝送システムにおける誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブルに関する。

光アナログ伝送システムのように、１つの信号で多数のユーザへの通信を行うシステムでは、入力側において高い光パワーを必要としているが、誘導ブリルアン散乱によって入力光パワーが制限されることが問題となる。この誘導ブリルアン散乱によるパワー制限を緩和するために、例えば、特許文献１のように、光ファイバに添加する不純物をフッ素・二酸化ゲルマニウムの共添加によって、ブリルアン散乱スペクトルを拡げ、パワー制限を緩和する方法がある。

特許第３３８６９４８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では光ファイバの製造の際に特殊な工法が必要となり、製造が難しくなるといった課題があった。又、複数の不純物を添加することから光ファイバの伝送損失が増大するといった課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、入力光パワーの制限を緩和することができる誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法は、
光ファイバの長手方向において、複数の箇所で異なる押圧力を与え、前記押圧力による応力分布を形成して、誘導ブリルアン散乱による入力パワー制限を緩和することを特徴とする。
つまり、光ファイバの長手方向の複数箇所で与えられた異なる押圧力による応力分布により、ブリルアン散乱スペクトルの形状を拡げており、その結果、誘導ブリルアン散乱による入力パワー制限を緩和している。

上記課題を解決する第２の発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法は、
上記第１発明に記載の誘導ブリルアン散乱抑圧方法において、
前記押圧力を、前記光ファイバの断面方向に与えると共に、隣り合う前記押圧力の方向を、互いに異なる断面方向とすることを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の誘導ブリルアン散乱抑圧方法において、
前記光ファイバを、空孔構造を有する光ファイバとすることを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る光ファイバケーブルは、
光ファイバの周囲を被覆するケーブル外皮の内側に、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記光ファイバに異なる押圧力を与える複数の突起部を設け、
前記複数の突起部による押圧力により、前記光ファイバに応力分布を形成して、誘導ブリルアン散乱の入力パワー制限を緩和することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る光ファイバケーブルは、
上記第４発明に記載の光ファイバケーブルにおいて、
前記複数の突起部は、前記光ファイバの断面方向に突設されると共に、隣り合う前記突起部同士は、互いに異なる断面方向に突設されたことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る光ファイバケーブルは、
上記第４又は第５の発明に記載の光ファイバケーブルにおいて、
前記光ファイバが、空孔構造を有する光ファイバであることを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバの長手方向の複数箇所で与えられた異なる押圧力により、応力分布を形成しているので、光ファイバにおけるブリルアン散乱スペクトルの周波数幅を拡げて、誘導ブリルアン散乱による光入力パワーの制限を緩和することができる。又、光ファイバのコアに対して特殊な加工が不要となるので、光ファイバの製造性がよく、伝送損失も従来なみに抑えることができる。

又、光ファイバへの押圧力を、光ファイバの断面方向に与えると共に、隣り合う押圧力の方向を、互いに異なる断面方向とすることで、光ファイバの断面方向に応力を与えると共に、隣り合う押圧力の間の光ファイバに引張応力を与えることになり、様々な応力の分布を光ファイバに形成することができる。その結果、光ファイバにおけるブリルアン散乱スペクトルの周波数幅をより拡げて、誘導ブリルアン散乱による光入力パワーの制限をより緩和することができる。

更に、光ファイバとして、空孔付光ファイバを使用することにより、光ファイバの断面方向への押圧力によるマイクロベンディングロスを抑制することができる。

以下、本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブルの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、誘導ブリルアン散乱による入力光パワー制限を説明する図面である。図１（ａ）は、入力光パワーに対して出力側で得られる透過光パワー及び入力側へ戻る散乱光パワーの関係を表している。又、図１（ｂ）は、図１（ａ）で用いた光ファイバのブリルアン散乱スペクトルを示している。なお、ここでは、１．３μｍ帯零分散単一モードファイバを例示している。

図１（ａ）からわかるように、入力光パワーがある値（閾値）よりも大きくなると、散乱光パワーが増大し、出力側で得られる透過光パワーは入力を変えても一定となる。この閾値は、主に、光ファイバの実効断面積、長さ、損失及びブリルアン散乱スペクトルの形状によって変化する。

通常の光ファイバでは、ブリルアン散乱スペクトルは、図１（ｂ）に示すように、ある周波数（ブリルアン散乱周波数シフト）においてピークをもつスペクトルとなる。図１（ａ）の閾値を大きくするためには、ブリルアン散乱周波数スペクトルを拡げることが有効であることが知られている。ブリルアン周波数シフトはコア領域の材料によって変化するため、特許文献１のように共添加を行えば、複数のブリルアン散乱周波数シフトを有する波形となり、得られるブリルアン散乱スペクトルが広がる。そして、その結果として、閾値を大きくすることができる。

しかしながら、上述したように、特許文献１の方法は、製造法が難しく、又、伝送損失が増大するといった問題があった。そこで、本発明においては、特許文献１の方法とは異なる簡単な方法を用いることにより、伝送損失を増大させることなく、入力光パワーの制限を緩和するようにしている。以下、図２〜図４を用いて、本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法及び光ファイバケーブルを、詳細に説明する。

図２は、本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法を説明する図である。図２（ａ）は、本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法を実現する構造を説明する概略図であり、図２（ｂ）は、通常の光ファイバのブリルアン散乱スペクトルであり、図２（ｃ）は、本発明を適用した場合の光ファイバのブリルアン散乱スペクトルである。

本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法では、光ファイバ１の長手方向において、複数の箇所で異なる応力を与える構造となっている。例えば、図２に示すように、支持部材２の内面に複数の突起部３を設け、２つの支持部材２の内面に光ファイバ１を挟み込み、光ファイバ１に対して、複数の突起部３により複数の箇所で異なる押圧力を与えることにより、異なる応力を与えている。この構造では、突起部３の押圧力を、光ファイバ１の断面方向に与えている。又、隣り合う突起部３同士を、互いに異なる支持部材２に設け、隣り合う突起部３の押圧力の方向を、互いに異なる断面方向としている。従って、突起部３に直接押圧される部分では、光ファイバ１に対して、その断面方向の応力を与えることになり、又、隣り合う突起部３の間では、光ファイバ１に対して、その長手方向の引張応力を与えることになる。つまり、光ファイバ１は、その長手方向に様々な大きさの応力が分布する構造となっている。

一般的に、ブリルアン散乱周波数シフトは、応力に対して線形に変化する。従って、図２（ａ）のように、様々な大きさの応力分布がある光ファイバ１では、図２（ｃ）に示すように、様々なブリルアン散乱周波数シフトを有するブリルアン散乱スペクトルとなる。なお、図２（ｃ）において、点線は、加わる応力が各々異なる場合のブリルアン散乱スペクトルを個別に表したものであり、実線は、加わる応力が様々な応力分布を持つ場合のブリルアン散乱スペクトルである。又、比較のため、図２（ｂ）に、通常の光ファイバのブリルアン散乱スペクトルを示した。このことから、図２（ａ）のような構造とすることで、ブリルアン散乱に対する閾値を向上させることができる。又、この方法では、光ファイバ１のコアの構造に対して何ら加工する必要がないため、製造性を低下させることはなく、又、伝送損失を増大させることもなく、従来技術と比較して好ましい構成である。

図３は、本発明に係る光ファイバケーブルの構造を説明する概略図であり、本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法を実現する構造を、光ファイバケーブルに適用したものである。

図３に示すように、本発明に係る光ファイバケーブル１０は、光ファイバ１１の周囲を被覆するケーブル外皮１２を有し、ケーブル外皮１２の内側に、光ファイバ１１の長手方向に沿って、複数の突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を設けて、光ファイバ１１に対して、複数の箇所で異なる押圧力を与える構造となっている。そして、突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の押圧力を、光ファイバ１１の断面方向に与えており、又、隣り合う突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）同士では、光ファイバ１１を押圧する方向が互いに異なる断面方向としている。従って、突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に直接押圧される部分では、光ファイバ１１に対して、その断面方向の応力を与えており、そして、隣り合う突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の間では、光ファイバ１１に対して、その長手方向の引張応力を与えている。つまり、光ファイバ１１は、実施例１と同様に、その長手方向に様々な大きさの応力が分布する構造となっている。

更には、突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、各々、その高さ、その幅を変えることによって、更には、突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）同士の間隔を変えることによって、引張応力を様々な大きさに変えるようにしてもよい。つまり、突起部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の構造や間隔を、光ファイバ１１の長手方向に一様とするのではなく、ランダムとすることで、光ファイバ１１の長手方向に様々な応力を分布させることができる。その結果、ブリルアン散乱スペクトルをより拡げて、閾値を更に向上させることもでき、より好ましい構成となる。

なお、図２、図３に示すような構造においては、光ファイバ自体に微小な曲げ部を多数加えることから、マイクロベンディングロスによる損失増加が発生する場合がある。このマイクロベンディングロスは、曲げ損失が小さいほど小さくなる。そこで、各種の光ファイバの曲げ損失を確認してみると、図４（ａ）の光ファイバの曲げ損失の特性図に示すように、曲げ耐性ファイバ、カットオフシフトファイバ、空孔付光ファイバ等は、従来の１．３μｍ零分散単一モードファイバより曲げ損失特性に優れていることがわかる。従って、本発明においては、曲げ耐性ファイバ、カットオフシフトファイバ、空孔付光ファイバ等、曲げ損失特性に優れた光ファイバを用いることが好ましい。

特に、空孔付光ファイバは、図４（ａ）に示すように、非常に優れた曲げ損失特性を有することから、これを本発明において用いることで、マイクロベンディングロスを懸念することなく、ブリルアン散乱の閾値を向上させることができる。なお、空孔付光ファイバ２０は、例えば、図４（ｂ）に示すように、クラッド領域２１の中心に、クラッド領域２１より高屈折率のコア領域２２を有し、そのコア領域２２の周囲のクラッド領域２１に複数の空孔２３を設けた構造である。

本発明は、高い入力光パワーを用いる光伝送システムの光ファイバケーブルに利用できる。

ブリルアン散乱の閾値を説明する特性図である。 本発明に係る誘導ブリルアン散乱抑圧方法を説明する概略図である。 本発明に係る光ファイバケーブルの構造を説明する概略図である。 光ファイバの曲げ損失を表す特性図である。

符号の説明

１、１１ 光ファイバ
２ 支持部材
３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 突起部
１０ 光ファイバケーブル
１２ ケーブル外皮
２０ 空孔付き光ファイバ
２１ クラッド領域
２２ コア領域
２３ 空孔

Claims (6)

1. 光ファイバの長手方向において、複数の箇所で異なる押圧力を与え、前記押圧力による応力分布を形成して、誘導ブリルアン散乱による入力パワー制限を緩和することを特徴とする誘導ブリルアン散乱抑圧方法。
2. 請求項１に記載の誘導ブリルアン散乱抑圧方法において、
   前記押圧力を、前記光ファイバの断面方向に与えると共に、隣り合う前記押圧力の方向を、互いに異なる断面方向とすることを特徴とする誘導ブリルアン散乱抑圧方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の誘導ブリルアン散乱抑圧方法において、
   前記光ファイバを、空孔構造を有する光ファイバとすることを特徴とする誘導ブリルアン散乱抑圧方法。
4. 光ファイバの周囲を被覆するケーブル外皮の内側に、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記光ファイバに異なる押圧力を与える複数の突起部を設け、
   前記複数の突起部による押圧力により、前記光ファイバに応力分布を形成して、誘導ブリルアン散乱の入力パワー制限を緩和することを特徴とする光ファイバケーブル。
5. 請求項４に記載の光ファイバケーブルにおいて、
   前記複数の突起部は、前記光ファイバの断面方向に突設されると共に、隣り合う前記突起部同士は、互いに異なる断面方向に突設されたことを特徴とする光ファイバケーブル。
6. 請求項４又は請求項５に記載の光ファイバケーブルにおいて、
   前記光ファイバが、空孔構造を有する光ファイバであることを特徴とする光ファイバケーブル。

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