JP2010181641A - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中心から半径r1μmの領域に設けられ、ほぼ一定の正の比屈折率差Δ1を有するコアと、コアを取り囲むように半径r1〜r2μmの領域に設けられ、ほぼ一定の比屈折率差Δ2を有する第一クラッドと、第一クラッドを取り囲むように半径r2〜r3μmの領域に設けられ、ほぼ一定の負の比屈折率差Δ3を有する第二クラッドと、第二クラッドを取り囲むように接して設けられ、ほぼ一定の屈折率を有する第三クラッドとを備え、Δ1〜Δ3、r1〜r3が下記式(1)〜(3)を満たし、波長1.31μmでのMFDが8.2μm以上の光ファイバ。Δ1>Δ2>Δ3・・・(1)、0.7×|Δ3|−0.9<(r3−r2)/r1<1.3×|Δ3|−0.75・・・(2)、1.5≦r2/r1≦3.0・・・(3)
【選択図】図1
Description
また、特許文献2に記載の光ファイバは、六層構造であるため、母材作製の製造コストが高いという問題点があった。
また、特許文献3には、曲げ半径5〜15mmでの曲げ損失を低減するための構造プロファイルが開示されておらず、小さい曲げに対して曲げ損失を低減できる光ファイバが実質的に開示されていないという問題点があった。
また、非特許文献1には、トレンチ体積を大きくして、曲げ半径5mmでの曲げ損失を低減できることが記載されているが、それ以上の具体的な構造プロファイル開示されておらず、小さい曲げに対して曲げ損失を低減できる光ファイバが実質的に開示されていないという問題点があった。
本発明は、中心から半径r1μmの領域に設けられ、ほぼ一定の正の比屈折率差Δ1を有するコアと、該コアを取り囲むように、半径r1〜r2μmの領域に設けられ、ほぼ一定の比屈折率差Δ2を有する第一クラッドと、該第一クラッドを取り囲むように、半径r2〜r3μmの領域に設けられ、ほぼ一定の負の比屈折率差Δ3を有する第二クラッドと、該第二クラッドを取り囲むように接して設けられ、ほぼ一定の屈折率を有する第三クラッドと、を備え、前記Δ1、Δ2、Δ3、r1、r2及びr3が下記式(1)〜(3)で表される関係を満たし、波長1.31μmにおけるモードフィールド径が8.2μm以上であることを特徴とする光ファイバを提供する。
Δ1>Δ2>Δ3 ・・・(1)
0.7×|Δ3|−0.9<(r3−r2)/r1<1.3×|Δ3|−0.75 ・・・(2)
1.5≦r2/r1≦3.0 ・・・(3)
本発明の光ファイバは、カットオフ波長が1260nm以下であることが好ましい。
本発明の光ファイバは、曲げ半径5mmで一回巻きした時の、波長1.55μmにおける曲げ損失が、0.2dB以下であることが好ましい。
本発明の光ファイバは、曲げ半径15mmで十回巻きした時の、波長1.55μmにおける曲げ損失が、0.05dB以下であることが好ましい。
本発明の光ファイバは、前記半径r1が3.4〜4.2μmであることが好ましい。
本発明の光ファイバは、前記半径r2が6.3〜11μmであることが好ましい。
本発明の光ファイバは、前記比屈折率差Δ1が0.31〜0.38%であることが好ましい。
本発明の光ファイバは、前記比屈折率差Δ3が−0.15%以下であることが好ましい。
Δ1>Δ2>Δ3 ・・・(1)
0.7×|Δ3|−0.9<(r3−r2)/r1<1.3×|Δ3|−0.75 ・・・(2)
1.5≦r2/r1≦3.0 ・・・(3)
ここで、|Δ3|は、Δ3の絶対値を表す。
また、(r3−r2)/r1は、以下、トレンチ幅(W)と略記することがある。
本発明の光ファイバにおける代表的なコア及びクラッドの屈折率分布を図1に例示する。図1中、符号1はコア、符号2は第一クラッド、符号3は第二クラッド、符号4は第三クラッドをそれぞれ示す。ただし、本発明の光ファイバはこれに限定されない。
しかし、MFDを小径化した光ファイバでは、設置済みのG.652に準拠した標準的なS−SMFとの接続損失が大きくなってしまう。また、カットオフ波長を長波長化した光ファイバでは、通常使用される波長帯域(以下、1260〜1625nmの波長帯域を指すものとする)で高次モードの光も伝播されるため、シングルモード伝播なされなくなってしまう。
本発明の光ファイバは、上記構成により、これら問題点を解決したものである。
また、図4は、上記と同様の光ファイバにおける、トレンチ幅(W=(r3−r2)/r1)と曲げ損失との関係を例示するグラフである。図4から明らかなように、トレンチ幅が小さくなり、特定値を下回ると、曲げ損失が急激に増大する。
すなわち、シングルモード伝播を可能としつつ曲げ損失を低減するためには、トレンチ幅を適切な範囲内に設定する必要がある。
なお、以下において、「曲げ損失」とは、特に断りがない限り「波長1.55μmにおける曲げ損失」を指すものとする。
トレンチ幅(W)と|Δ3|との関係を図5に例示する。なお、ここで使用した光ファイバは、後述する実施例1〜19、実施例24〜31、比較例1〜4及び比較例7〜8に示すものである。
なお、以下において、「MFD」とは、特に断りがない限り「波長1.31μmにおけるMFD」を指すものとする。
r2/r1とMFDとの関係を図6に例示する。ここで使用した光ファイバは、後述する実施例20〜23及び比較例5〜6に示すものなどである。図6から明らかなように、r2/r1が1.5未満になると、MFDが急激に低下する。
r2/r1と、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失との関係を図7に示す。ここで使用した光ファイバは、図6のデータ取得に使用した光ファイバと同様のものである。図7から明らかなように、r2/r1が3より大きくなると、曲げ損失の低減効果が低くなる。
例えば、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失は、半径5mmのマンドレルに一回巻きした時の伝播光を測定して確認すれば良い。曲げ半径15mmで十回巻きした時の曲げ損失は、半径15mmのマンドレルに十回巻きした時の伝播光を測定して確認すれば良い。
前記半径r1は、2.6〜5.0μmであることが好ましく、3.0〜4.6μmであることがより好ましく、3.4〜4.2μmであることが特に好ましい。
前記半径r2は、4〜13μmであることが好ましく、5.5〜12μmであることがより好ましく、6.3〜11μmであることが特に好ましい。
前記半径r3は、7〜27μmであることが好ましく、9〜25.5μmであることがより好ましく、10.75〜24μmであることが特に好ましい。
前記比屈折率差Δ1は、0.27〜0.42%であることが好ましく、0.29〜0.40%であることがより好ましく、0.31〜0.38%であることが特に好ましい。
前記比屈折率差Δ2は、0.25〜−0.1%であることが好ましく、0.15〜−0.05%であることがより好ましく、0%であることが特に好ましい。
前記比屈折率差Δ3は、−0.15%以下であることが好ましく、−1.5〜−0.15%であることがより好ましく、−1.2〜−0.25%であることが特に好ましい。|Δ3|が小さ過ぎると、曲げ損失の低減効果が低くなる。
前記MFDは、8.2〜9.4μmであることが好ましく、8.3〜9μmであることがより好ましく、8.35〜8.68μmであることが特に好ましい。
なお、本発明において、カットオフ波長とは、伝播光が長さ22mの光ファイバを伝播した後に、実質シングルモードとなる波長のことを指す。
また、曲げ半径15mmで十回巻きした時の曲げ損失は、0.05dB以下であることが好ましく、0.03dB以下であることがより好ましい。
また、ゼロ分散スロープは特に限定されないが、0.06〜0.13(ps/nm2/km)であることが好ましく、0.07〜0.12(ps/nm2/km)であることがより好ましく、0.08〜0.11(ps/nm2/km)であることが特に好ましい。
このような範囲とすることで、一層優れた光学特性を有するものとなる。
[実施例1〜8、比較例1〜3]
VAD法で光ファイバ母材を作製し、これを線引きして、図1に示す屈折率分布を有し、表1及び2に示す光学特性を有する光ファイバを製造した。コア、第一クラッド、第二クラッド及び第三クラッドは、いずれも石英ガラスを主成分とするものである。ここに示す光ファイバは、すべて前記式(1)及び(3)を満たすものである。そして、Δ3が−0.25%、r2/r1(トレンチ位置)が2〜3、トレンチ幅(W=(r3−r2)/r1)が2〜4である。なお、表中、「Wmin」は「0.7×|Δ3|−0.9」、「Wmax」は「1.3×|Δ3|−0.75」をそれぞれ示す。これは、以下のその他の表においても同様である。
一方、前記式(2)を満たさず、トレンチ幅がWmin未満である比較例1及び3では、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失は、それぞれ0.31dB、0.37dBとなっており、極めて小さな曲げが加えられて曲げ損失が増大してしまった。また、トレンチ幅がWmaxを超えている比較例2では、カットオフ波長が1311nmであり、通常使用される波長帯域でシングルモード伝播できないものであった。
VAD法で光ファイバ母材を作製し、これを線引きして、図1に示す屈折率分布を有し、表3及び4に示す光学特性を有する光ファイバを製造した。該光ファイバの材質は、実施例1〜8の場合と同様である。ここに示す光ファイバは、すべて前記式(1)及び(3)を満たすものである。そして、Δ3が−0.7%、r2/r1(トレンチ位置)が2〜3、トレンチ幅(W=(r3−r2)/r1)が0.95〜1.7である。
一方、前記式(2)を満たさず、トレンチ幅がWmin未満である比較例4では、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失は、0.26dBとなっており、極めて小さな曲げが加えられて曲げ損失が増大してしまった。また、トレンチ幅がWmaxと等しい比較例5では、カットオフ波長が1346nmであり、通常使用される波長帯域でシングルモード伝播できないものであった。
VAD法で光ファイバ母材を作製し、これを線引きして、図1に示す屈折率分布を有し、表5に示す光学特性を有する光ファイバを製造した。該光ファイバの材質は、実施例1〜8の場合と同様である。ここに示す光ファイバは、すべて前記式(1)を満たすものである。そして、Δ3が−0.7%、r2/r1(トレンチ位置)が1.35〜3.5、トレンチ幅(W=(r3−r2)/r1)が1.1〜1.25である。
一方、前記式(3)を満たさず、r2/r1(トレンチ位置)が3より大きい比較例6では、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失は、0.3dBとなっており、極めて小さな曲げが加えられて曲げ損失が増大してしまった。また、r2/r1(トレンチ位置)が1.5未満である比較例7では、波長1.31μmにおけるMFDが8.09と小さくなってしまった。
VAD法で光ファイバ母材を作製し、これを線引きして、図1に示す屈折率分布を有し、表6及び7に示す光学特性を有する光ファイバを製造した。該光ファイバの材質は、実施例1〜8の場合と同様である。ここに示す光ファイバは、すべて前記式(1)及び(3)を満たすものである。そして、Δ3が−1.2%、r2/r1(トレンチ位置)が2〜3、トレンチ幅(W=(r3−r2)/r1)が0.4〜1.2である。
一方、前記式(2)を満たさず、トレンチ幅がWmin未満である比較例8では、曲げ半径5mmで一回巻きした時の曲げ損失は、0.22dBとなっており、極めて小さな曲げが加えられて曲げ損失が増大してしまった。また、トレンチ幅がWmaxを超えている比較例9では、カットオフ波長が1332nmであり、通常使用される波長帯域でシングルモード伝播できないものであった。
Claims (8)
- 中心から半径r1μmの領域に設けられ、ほぼ一定の正の比屈折率差Δ1を有するコアと、該コアを取り囲むように、半径r1〜r2μmの領域に設けられ、ほぼ一定の比屈折率差Δ2を有する第一クラッドと、該第一クラッドを取り囲むように、半径r2〜r3μmの領域に設けられ、ほぼ一定の負の比屈折率差Δ3を有する第二クラッドと、該第二クラッドを取り囲むように接して設けられ、ほぼ一定の屈折率を有する第三クラッドと、を備え、
前記Δ1、Δ2、Δ3、r1、r2及びr3が下記式(1)〜(3)で表される関係を満たし、
波長1.31μmにおけるモードフィールド径が8.2μm以上であることを特徴とする光ファイバ。
Δ1>Δ2>Δ3 ・・・(1)
0.7×|Δ3|−0.9<(r3−r2)/r1<1.3×|Δ3|−0.75 ・・・(2)
1.5≦r2/r1≦3.0 ・・・(3) - カットオフ波長が1260nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
- 曲げ半径5mmで一回巻きした時の、波長1.55μmにおける曲げ損失が、0.2dB以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ。
- 曲げ半径15mmで十回巻きした時の、波長1.55μmにおける曲げ損失が、0.05dB以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記半径r1が3.4〜4.2μmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記半径r2が6.3〜11μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記比屈折率差Δ1が0.31〜0.38%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記比屈折率差Δ3が−0.15%以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ファイバ。
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