JP2011107687A - Optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバに関し、特に、光伝送システムの伝送媒体等に利用すると有効なものである。 The present invention relates to an optical fiber, and is particularly effective when used for a transmission medium of an optical transmission system.
光ファイバ通信システムにおいては、光ファイバの波長分散および非線形効果によって、伝送特性が制限されてしまう。そのため、光ファイバの波長分散および非線形効果を低減させるように、現在、種々の構造の光ファイバが開発され、広く利用され始めている。そして、近年、光ファイバの内部に空孔を有する構造の光ファイバが、従来の充実型の光ファイバでは到底実現できない種々の特性を発現できることから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。 In an optical fiber communication system, transmission characteristics are limited by chromatic dispersion and nonlinear effects of optical fibers. Therefore, optical fibers having various structures have been developed and started to be widely used so as to reduce chromatic dispersion and nonlinear effects of the optical fiber. In recent years, an optical fiber having a hole in an optical fiber has been attracting high interest as a new optical transmission medium because it can exhibit various characteristics that cannot be achieved with conventional solid optical fibers.
例えば、下記非特許文献1,2では、空孔構造を有する光ファイバを用いた低非線形光伝送路を実現するために、光波が伝搬する面積である実効断面積を拡大した光ファイバが報告されている。
For example, the following Non-Patent
しかしながら、前述したような従来の空孔構造型の光ファイバにおいては、以下のような課題があった。 However, the conventional hole structure type optical fiber as described above has the following problems.
(1)空孔構造型の光ファイバにおいても、曲げ損失低減、単一モード動作領域の拡大、実効断面積の拡大等の特性に、互いにトレードオフの関係があることから、所定の条件下における実効断面積の拡大量に限界があった。
(2)空孔構造型の光ファイバは、製造するにあたって、空孔構造を制御するための技術が必要であることから、製造歩留まりが低くなると共に製造コストが大きくなってしまう。
(3)空孔構造型の光ファイバは、接続するにあたって、端面における空孔封止や融着時の放電条件の調整等のような特殊な工程を要することから、接続コストが高くなってしまう。
(4)空孔構造型の光ファイバは、空孔構造による導波路分散が正の値になる傾向に強くあるため、通信波長帯における波長分散が、従来の充実型の光ファイバと比べて大きくなってしまう。
(1) Even in a hole-structured optical fiber, characteristics such as bending loss reduction, single mode operation area expansion, effective cross-sectional area expansion, and the like have a trade-off relationship with each other. There was a limit to the amount of expansion of the effective area.
(2) Since a hole structure type optical fiber requires a technique for controlling the hole structure in manufacturing, the manufacturing yield is lowered and the manufacturing cost is increased.
(3) Since the hole structure type optical fiber requires a special process such as hole sealing at the end face or adjustment of discharge conditions at the time of fusion, the connection cost becomes high. .
(4) Since the hole structure type optical fiber has a strong tendency to have a positive waveguide dispersion due to the hole structure, the wavelength dispersion in the communication wavelength band is larger than that of a conventional solid type optical fiber. turn into.
前述した課題を解決するための、本発明に係る光ファイバは、屈折率n1を有する固体材料からなるファイバ本体よりも小さい屈折率n2の固体材料からなると共に当該ファイバ本体の直径Dよりも小さい直径dをなす低屈折率体が当該ファイバ本体の中心部を包囲する周辺部に当該中心部を取り囲むように複数埋設されることにより、当該ファイバ本体の上記中心部がコア領域を構成し、当該ファイバ本体の上記周辺部がクラッド領域を構成していることを特徴とする。 An optical fiber according to the present invention for solving the above-mentioned problem is made of a solid material having a refractive index n2 smaller than that of a fiber body made of a solid material having a refractive index n1, and has a diameter smaller than the diameter D of the fiber body. a plurality of low-refractive-index bodies forming d surround the central portion of the fiber main body so as to surround the central portion, so that the central portion of the fiber main body constitutes a core region, and the fiber The peripheral portion of the main body constitutes a cladding region.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.5%以下であることを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above-described optical fiber, a relative refractive index difference Δ of the refractive index n2 of the low refractive index body with respect to the refractive index n1 of the fiber body is −0.5% or less. Features.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.7%以下であることを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the above-described optical fiber, a relative refractive index difference Δ of the refractive index n2 of the low refractive index body with respect to the refractive index n1 of the fiber body is −0.7% or less. Features.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.8%以下であることを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the optical fiber described above, a relative refractive index difference Δ of the refractive index n2 of the low refractive index body with respect to the refractive index n1 of the fiber body is −0.8% or less. Features.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、遮断波長が1260nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1260〜1625nmの曲げ損失が0.1dB/100turns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 optical fiber described above, the cutoff wavelength is 1260 nm or less, and the bending loss at a wavelength of 1260 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、遮断波長が1260nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1260〜1625nmの曲げ損失が0.5dB/100turns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 optical fiber described above, the cutoff wavelength is 1260 nm or less, and the bending loss at a wavelength of 1260 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.5 dB / 100 turn or less.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、遮断波長が1450nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1450〜1625nmの曲げ損失が0.1dB/100turns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 optical fiber described above, the cutoff wavelength is 1450 nm or less, and the bending loss at a wavelength of 1450 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、遮断波長が1450nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1450〜1625nmの曲げ損失が0.5dB/100turns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 optical fiber described above, the cutoff wavelength is 1450 nm or less, and the bending loss at a wavelength of 1450 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.5 dB / 100 turn or less.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を正多角形状または円環状に取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されていることを特徴とする。 Further, the optical fiber according to the present invention is the above-described optical fiber, in which the plurality of low refractive index bodies are disposed in the peripheral portion of the fiber body so as to surround the center portion of the fiber body in a regular polygonal shape or an annular shape. It is arranged.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を径方向に3層で取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されていることを特徴とする。 In the optical fiber according to the present invention, in the above-described optical fiber, a plurality of the low-refractive-index members are arranged in the peripheral portion of the fiber body so as to surround the central portion of the fiber body with three layers in the radial direction. It is characterized by being.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を正六角形状に取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されていることを特徴とする。 Further, in the optical fiber according to the present invention, in the optical fiber described above, a plurality of the low-refractive-index bodies are arranged at the peripheral portion of the fiber main body so as to surround the central portion of the fiber main body in a regular hexagonal shape. It is characterized by being.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体が、純石英からなり、前記低屈折率体が、屈折率を低減させる不純物を添加された石英からなることを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the above-described optical fiber, the fiber main body is made of pure quartz, and the low refractive index body is made of quartz to which an impurity for reducing the refractive index is added. To do.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体が、屈折率を増加させる不純物を添加された石英からなり、前記低屈折率体が、純石英からなることを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is characterized in that, in the optical fiber described above, the fiber main body is made of quartz to which an impurity for increasing a refractive index is added, and the low refractive index body is made of pure quartz. To do.
また、本発明に係る光ファイバは、上述した光ファイバにおいて、前記ファイバ本体が、屈折率を増加させる不純物を添加された石英からなり、前記低屈折率体が、屈折率を低減させる不純物を添加された石英からなることを特徴とする。 The optical fiber according to the present invention is the above-described optical fiber, wherein the fiber body is made of quartz to which an impurity for increasing a refractive index is added, and the low refractive index body is added with an impurity for reducing a refractive index. It is characterized by being made of quartz.
本発明に係る光ファイバによれば、固体材料からなるファイバ本体に固体材料からなる複数の低屈折率体が離散的に配置されていることから、従来の空孔構造の光ファイバと同等以上の光学特性を実現できると共に、製造時の空孔制御や特殊な接続工程が不要となり、歩留まりの向上やコストの低減を図ることができる。 According to the optical fiber according to the present invention, since a plurality of low refractive index bodies made of a solid material are discretely arranged in a fiber body made of a solid material, the optical fiber is equivalent to or better than a conventional optical fiber having a hole structure. The optical characteristics can be realized, and the hole control and special connection process at the time of manufacturing are not required, so that the yield can be improved and the cost can be reduced.
本発明に係る光ファイバの実施形態を図1〜5に基づいて以下に説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに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 with reference to FIGS. 1 to 5, but the present invention is not limited to only the following embodiments described with reference to the drawings.
[主な実施形態]
図1に示すように、本実施形態に係る光ファイバ10は、屈折率n1を有する固体材料からなるファイバ本体(バックグラウンド)11よりも小さい屈折率n2(n1>n2)の固体材料からなると共に当該ファイバ本体11の直径Dよりも小さい直径d(D>d)をなす低屈折率体(ロッド)12が、当該ファイバ本体11の中心部Ec(図1中、内側の点線の内側の範囲)を包囲する周辺部Ea(図1中、外側の点線の内側と内側の点線の外側との間の範囲)に、径方向に複数層(段)(本実施形態では5層(段))で正多角形状(本実施形態では正六角形状)に当該中心部Ecを取り囲むように複数埋設されることにより、当該ファイバ本体11の上記中心部Ecがコア領域を構成し、当該ファイバ本体11の上記周辺部Eaがクラッド領域を構成している。なお、図1中、Λは、隣り合う前記低屈折率体(ロッド)12の中心間距離(ピッチ)である。
[Main embodiments]
As shown in FIG. 1, the
ここで、上記固体材料は、上記ファイバ本体11を純石英としたとき、上記低屈折率体12を、屈折率を低減させる不純物(例えば、フッ素(F)、ホウ素(B)等)を添加した石英とし、上記低屈折率体12を純石英としたとき、上記ファイバ本体11を、屈折率を増加させる不純物(例えば、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)等)を添加した石英とする。また、上記ファイバ本体11を、上記屈折率増加不純物を添加した石英とすると共に、上記低屈折率体12を、上記屈折率低減不純物を添加した石英とすることも可能である。
Here, when the
このような本実施形態に係る光ファイバ10では、周辺部(クラッド領域)Eaにおける実効的な屈折率が中心部(コア領域)Ecよりも低いため、中心部(コア領域)Ecに入射した光波が全反射して内部を伝搬するようになる。
In the
このため、本実施形態に係る光ファイバ10においては、空孔構造とすることなく充実型構造で導波路が形成されていることから、製造時に空孔制御等の工程が不要となると共に、接続時の特殊な接続工程も不要となる。
For this reason, in the
図2は、本発明に係る光ファイバ及び従来の空孔構造の光ファイバの規格化ロッド直径d/Λと規格化遮断波長λc/Λとの関係を表すグラフである。図2において、横軸は、前記ロッド12の直径dをピッチΛで規格化した規格化ロッド直径d/Λを表し、縦軸は、遮断波長λcをピッチΛで規格化した規格化遮断波長λc/Λを表している。なお、Δは、前記ファイバ本体11に対する前記ロッド12の比屈折率差である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the normalized rod diameter d / Λ and the normalized cutoff wavelength λc / Λ of the optical fiber according to the present invention and the conventional optical fiber having a hole structure. In FIG. 2, the horizontal axis represents the normalized rod diameter d / Λ obtained by normalizing the diameter d of the
図2からわかるように、本発明に係る光ファイバは、前記比屈折率差Δがどのような値であっても、従来の空孔構造の光ファイバの場合と同様に、広波長域単一モード動作を実現できることが認められた。また、本発明に係る光ファイバは、前記比屈折率差Δを小さくするほど、同じ構造でも遮断波長λcがより短波長になることが認められた。よって、本発明に係る光ファイバは、前記比屈折率差Δを適切な値に設定することにより、従来の空孔構造の光ファイバと同等以上の光学特性をより広い設計範囲で得られることが認められた。 As can be seen from FIG. 2, the optical fiber according to the present invention has a single wide wavelength region as in the case of a conventional optical fiber having a hole structure, regardless of the value of the relative refractive index difference Δ. It was recognized that mode operation could be realized. Further, it was found that the cutoff wavelength λc of the optical fiber according to the present invention becomes shorter even in the same structure as the relative refractive index difference Δ is decreased. Therefore, the optical fiber according to the present invention can obtain optical characteristics equivalent to or better than those of conventional optical fibers having a hole structure in a wider design range by setting the relative refractive index difference Δ to an appropriate value. Admitted.
図3は、光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。図3Aは、比屈折率差Δを−1.5%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図3Bは、従来の空孔構造の光ファイバの場合である。図3において、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1260〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、100回巻き当たり0.1dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は、第一高次モードにおける曲げ損失BLHOMが、波長1260〜1625nm、曲げ半径140mmにおいて、1dB/m以上とした。 FIG. 3 is a graph representing the range of structures where low bending loss and single mode operation of the optical fiber can be obtained. FIG. 3A shows a case of an optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −1.5%, and FIG. 3B shows a case of a conventional optical fiber having a hole structure. In FIG. 3, the bending loss condition is set to be 0.1 dB or less per 100 turns when the bending loss BL FM of the fundamental mode is 1260 to 1625 nm and the bending radius is 30 mm. The evaluation conditions for the single mode operation were set to 1 dB / m or more when the bending loss BL HOM in the first higher-order mode was 1260 to 1625 nm and the bending radius was 140 mm.
まず、従来の空孔構造の光ファイバにおいては、図3Bからわかるように、隣り合う空孔(直径d)の中心間距離(ピッチ)Λが10.7μm以下、規格化空孔直径d/Λが0.5より小さい構造であると、前述した条件を満足できることが認められた。この条件下で得られる最大の実効断面積は、非特許文献1より、波長1550nmにおいて約130μm2である。
First, in an optical fiber having a conventional hole structure, as can be seen from FIG. 3B, the center-to-center distance (pitch) Λ of adjacent holes (diameter d) is 10.7 μm or less, and the normalized hole diameter d / Λ It was confirmed that the above-described conditions can be satisfied when the structure is smaller than 0.5. From the
他方、本発明に係る光ファイバにおいては、図3Aからわかるように、前記ピッチΛが11.8μm以下、前記規格化ロッド直径d/Λが0.64以下であると、前述した条件を満足できることが認められた。この条件下で得られる実効断面積は、波長1550nmにおいて約150μm2である。 On the other hand, in the optical fiber according to the present invention, as can be seen from FIG. 3A, when the pitch Λ is 11.8 μm or less and the normalized rod diameter d / Λ is 0.64 or less, the above-described conditions can be satisfied. Was recognized. The effective area obtained under these conditions is about 150 μm 2 at a wavelength of 1550 nm.
よって、本発明に係る光ファイバは、従来の空孔構造の光ファイバと比べて、前述の条件を満たすピッチΛをより大きくすることができるので、コア面積及び実効断面積をより大きくできることが認められた。 Therefore, the optical fiber according to the present invention can increase the pitch Λ that satisfies the above-described conditions, compared with the conventional optical fiber having a hole structure, and thus can increase the core area and the effective area. It was.
図4は、光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。図4Aは、比屈折率差Δを−0.6%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図4Bは、比屈折率差Δを−0.7%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図4Cは、比屈折率差Δを−0.8%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図4Dは、比屈折率差Δを−0.9%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図4Eは、比屈折率差Δを−1.5%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図4Fは、比屈折率差Δを−2.0%とした本発明に係る光ファイバの場合である。図4において、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1260〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、ITU−T勧告G.652を満たす100回巻き当たり0.1dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は、第一高次モードにおける曲げ損失BLHOMが、波長1260〜1625nm、曲げ半径140mmにおいて、1dB/m以上とした。 FIG. 4 is a graph representing the range of structures where low bending loss and single mode operation of the optical fiber can be obtained. FIG. 4A shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.6%, and FIG. 4B shows the light according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.7%. FIG. 4C shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.8%, and FIG. 4D shows the relative refractive index difference Δ of −0.9%. 4E shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −1.5%, and FIG. 4F shows the relative refractive index difference Δ. This is the case of the optical fiber according to the present invention with -2.0%. In FIG. 4, the bending loss conditions are as follows. The bending loss BL FM in the basic mode is 1260 to 1625 nm in wavelength and the bending radius is 30 mm. It was set to 0.1 dB or less per 100 turns satisfying 652. The evaluation conditions for the single mode operation were set to 1 dB / m or more when the bending loss BL HOM in the first higher-order mode was 1260 to 1625 nm and the bending radius was 140 mm.
ここで、以下に示す表1は上記図4の条件での最適構造を示したものである。表1中のHFは従来の空孔構造の光ファイバを仮定したものである。本発明に係る光ファイバにおいては、表1から分かるように、比屈折率差Δを−0.6%、−0.7%、−0.8%、−0.9%、−1.5%、−2.0%とした何れの場合においても、9.5μm以上のロッド間間隔を実現でき、比屈折率差Δを−0.8%以下とすることで従来の空孔構造の光ファイバと比較して大きな実効断面積が実現できることが認められた。 Here, Table 1 shown below shows an optimum structure under the conditions of FIG. HF in Table 1 assumes a conventional optical fiber having a hole structure. In the optical fiber according to the present invention, as can be seen from Table 1, the relative refractive index difference Δ is -0.6%, -0.7%, -0.8%, -0.9%, -1.5. % And -2.0%, the distance between rods of 9.5 μm or more can be realized, and the relative refractive index difference Δ is set to −0.8% or less, so that light with a conventional hole structure can be realized. It was found that a large effective area can be realized compared with the fiber.
図5は、光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。図5Aは、比屈折率差Δを−0.6%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図5Bは、比屈折率差Δを−0.7%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図5Cは、比屈折率差Δを−0.8%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図5Dは、比屈折率差Δを−0.9%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図5Eは、比屈折率差Δを−1.5%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図5Fは、比屈折率差Δを−2.0%とした本発明に係る光ファイバの場合である。図5において、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1260〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、ITU−T勧告G.655、656を満たす100回巻き当たり0.5dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は、図4の場合と同一の条件とした。 FIG. 5 is a graph showing the range of structures where low bending loss and single mode operation of the optical fiber can be obtained. FIG. 5A shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.6%, and FIG. 5B shows the light according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.7%. FIG. 5C shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.8%, and FIG. 5D shows the relative refractive index difference Δ of −0.9%. 5E shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −1.5%, and FIG. 5F shows the relative refractive index difference Δ. This is the case of the optical fiber according to the present invention with -2.0%. In FIG. 5, the bending loss condition is that the fundamental mode bending loss BL FM is ITU-T Recommendation G.3 when the wavelength is 1260 to 1625 nm and the bending radius is 30 mm. 0.5 dB or less per 100 turns satisfying 655 and 656. The conditions for evaluating the single mode operation were the same as those in FIG.
ここで、以下に示す表2は上記図5の条件での最適構造を示したものである。表2中のHFは従来の空孔構造の光ファイバを仮定したものである。本発明に係る光ファイバにおいては、表2にから分かるように、比屈折率差Δを−0.6%、−0.7%、−0.8%、−0.9%、−1.5%、−2.0%とした何れの場合においても、10μm以上のロッド間間隔を実現でき、比屈折率差Δを−0.7%以下とすることで従来の空孔構造の光ファイバと比較して大きな実効断面積が実現できることが認められた。 Here, Table 2 shown below shows the optimum structure under the conditions shown in FIG. HF in Table 2 assumes a conventional hole-structured optical fiber. In the optical fiber according to the present invention, as can be seen from Table 2, the relative refractive index difference Δ is -0.6%, -0.7%, -0.8%, -0.9%, -1. In both cases of 5% and -2.0%, a distance between rods of 10 μm or more can be realized, and a relative refractive index difference Δ is set to −0.7% or less, so that an optical fiber having a conventional hole structure is used. It was confirmed that a large effective area can be realized as compared with.
図6は、光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。図6Aは、比屈折率差Δを−0.6%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図6Bは、比屈折率差Δを−0.7%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図6Cは、比屈折率差Δを−0.8%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図6Dは、比屈折率差Δを−0.9%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図6Eは、比屈折率差Δを−1.5%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図6Fは、比屈折率差Δを−2.0%とした本発明に係る光ファイバの場合である。図6において、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1450〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、100回巻き当たり0.1dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は、第一高次モードにおける曲げ損失BLHOMが、波長1450〜1625nm、曲げ半径140mmにおいて、1dB/m以上とした。 FIG. 6 is a graph representing the range of structures that provide low bending loss and single mode operation of the optical fiber. FIG. 6A shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.6%, and FIG. 6B shows the light according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.7%. FIG. 6C shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.8%, and FIG. 6D shows the relative refractive index difference Δ of −0.9%. 6E shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −1.5%, and FIG. 6F shows the relative refractive index difference Δ. This is the case of the optical fiber according to the present invention with -2.0%. In FIG. 6, the bending loss condition is set to 0.1 dB or less per 100 turns when the bending loss BL FM of the fundamental mode is 1450 to 1625 nm and the bending radius is 30 mm. The evaluation conditions for the single mode operation were 1 dB / m or more when the bending loss BL HOM in the first higher-order mode was 1450 to 1625 nm and the bending radius was 140 mm.
ここで、以下に示す表3は上記図6の条件での最適構造を示したものである。表3中のHFは従来の空孔構造の光ファイバを仮定したものである。本発明に係る光ファイバにおいては、表3から分かるように、比屈折率差Δを−0.6%、−0.7%、−0.8%、−0.9%、−1.5%、−2.0%とした何れの場合においても、11μm以上のロッド間間隔を実現でき、比屈折率差Δを−0.7%以下とすることで従来の空孔構造の光ファイバと比較して大きな実効断面積が実現できることが認められた。 Here, Table 3 shown below shows the optimum structure under the conditions of FIG. HF in Table 3 assumes a conventional optical fiber having a hole structure. In the optical fiber according to the present invention, as can be seen from Table 3, the relative refractive index difference Δ is -0.6%, -0.7%, -0.8%, -0.9%, -1.5. % And −2.0%, the distance between rods of 11 μm or more can be realized, and the relative refractive index difference Δ is −0.7% or less. In comparison, it was found that a large effective area can be realized.
図7は、光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。図7Aは、比屈折率差Δを−0.6%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図7Bは、比屈折率差Δを−0.7%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図7Cは、比屈折率差Δを−0.8%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図7Dは、比屈折率差Δを−0.9%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図7Eは、比屈折率差Δを−1.5%とした本発明に係る光ファイバの場合であり、図7Fは、比屈折率差Δを−2.0%とした本発明に係る光ファイバの場合である。図7において、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1450〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、100回巻き当たり0.5dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は図6の場合と同一の条件とした。 FIG. 7 is a graph showing the range of structures where low bending loss and single mode operation of the optical fiber can be obtained. FIG. 7A shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.6%, and FIG. 7B shows the light according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.7%. FIG. 7C shows a case of an optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −0.8%, and FIG. 7D shows a relative refractive index difference Δ of −0.9%. FIG. 7E shows the case of the optical fiber according to the present invention in which the relative refractive index difference Δ is −1.5%, and FIG. 7F shows the relative refractive index difference Δ. This is the case of the optical fiber according to the present invention with -2.0%. In FIG. 7, the bending loss condition was set to 0.5 dB or less per 100 turns when the bending loss BL FM of the fundamental mode was 1450 to 1625 nm and the bending radius was 30 mm. The conditions for single mode operation evaluation were the same as those in FIG.
ここで、以下に示す表4は上記図7の条件での最適構造を示したものである。表4中のHFは従来の空孔構造の光ファイバを仮定したものである。本発明に係る光ファイバにおいては、表4から分かるように、比屈折率差Δを−0.6%、−0.7%、−0.8%、−0.9%、−1.5%、−2.0%とした何れの場合においても、10μm以上のロッド間間隔を実現でき、比屈折率差Δを−0.8%以下とすることで従来の空孔構造の光ファイバと比較して大きな実効断面積が実現できることが認められた。 Here, Table 4 shown below shows the optimum structure under the conditions of FIG. HF in Table 4 assumes a conventional optical fiber having a hole structure. In the optical fiber according to the present invention, as can be seen from Table 4, the relative refractive index difference Δ is -0.6%, -0.7%, -0.8%, -0.9%, -1.5. % And -2.0%, the distance between the rods of 10 μm or more can be realized, and the relative refractive index difference Δ is set to −0.8% or less. In comparison, it was found that a large effective area can be realized.
表3および表4より、比屈折率差Δが−0.8%以下である場合、従来の空孔構造光ファイバより大きな実効断面積が得られ、非線形効果の更なる抑圧が可能となり好ましい。一方、比屈折率差Δを−0.6〜−0.8%とした場合不純物の添加量を抑えることができるため、従来の空孔構造光ファイバと同等の実効断面積を得ると同時に安定した製造性および接続性を実現でき好ましい。 From Tables 3 and 4, it is preferable that the relative refractive index difference Δ is −0.8% or less because an effective area larger than that of the conventional hole-structured optical fiber can be obtained and the nonlinear effect can be further suppressed. On the other hand, when the relative refractive index difference Δ is -0.6 to -0.8%, the amount of impurities added can be suppressed, so that an effective area equivalent to that of a conventional hole-structured optical fiber can be obtained and stable. Therefore, it is preferable to realize the manufacturability and connectivity.
図8は、本発明に係る光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作条件下における最大の実効断面積と比屈折率差Δとの関係を表すグラフである。図8において、横軸は、比屈折率差Δを表し、縦軸は、低曲げ損失及び単一モード動作の条件下で得られる最大の実効断面積を表す(例えば、図3Aの場合、ピッチΛ=11.8μm、規格化ロッド直径d/Λ=0.64で実効断面積が約150μm2)。なお、対象の波長帯は、1260〜1625nm及び1450〜1625nmとし、曲げ損失及び単一モード動作条件は、図3に示した場合と同一の条件とした。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the maximum effective area and the relative refractive index difference Δ under the low bending loss and single mode operation conditions of the optical fiber according to the present invention. In FIG. 8, the horizontal axis represents the relative refractive index difference Δ, and the vertical axis represents the maximum effective area obtained under the conditions of low bending loss and single mode operation (for example, in the case of FIG. 3A, the pitch Λ = 11.8 μm, normalized rod diameter d / Λ = 0.64, and effective area is about 150 μm 2 ). The target wavelength bands were 1260 to 1625 nm and 1450 to 1625 nm, and the bending loss and single mode operation conditions were the same as those shown in FIG.
図8からわかるように、本発明に係る光ファイバは、比屈折率差Δが−0.7%以下のとき、波長1260〜1625nmで前記条件を満たしながら130μm2以上の実効断面積が実現でき、比屈折率差Δが−0.5%以下のとき、波長1450〜1625nmで前記条件を満たしながら150μm2以上の実効断面積が実現できることが認められた。よって、本発明に係る光ファイバは、従来の空孔構造の光ファイバと同等以上の光学特性を得られることが確認できた。 As can be seen from FIG. 8, when the relative refractive index difference Δ is −0.7% or less, the optical fiber according to the present invention can realize an effective area of 130 μm 2 or more while satisfying the above conditions at wavelengths of 1260 to 1625 nm. When the relative refractive index difference Δ is −0.5% or less, it was confirmed that an effective area of 150 μm 2 or more can be realized while satisfying the above conditions at a wavelength of 1450 to 1625 nm. Therefore, it was confirmed that the optical fiber according to the present invention can obtain optical characteristics equal to or higher than those of the conventional optical fiber having a hole structure.
これまでは、複数の低屈折率体12がファイバ本体11の中心部を径方向に5層で正六角形状に取り囲む光ファイバを用いて説明したが、複数の低屈折率体12がファイバ本体11の中心部を径方向に3層で正六角形状に取り囲む光ファイバにすることで従来の光ファイバと同等の外径が実現でき、既存の製品・システムと整合性が取れるためより好ましい。
So far, the description has been given using the optical fiber in which the plurality of low
図9は、複数の低屈折率体12がファイバ本体11の中心部を径方向に3層で正六角形状に取り囲んだ本発明に係る光ファイバの低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造の範囲を表すグラフである。比屈折率差Δを−0.6%とし、曲げ損失の条件は、基本モードの曲げ損失BLFMが、波長1450〜1625nm、曲げ半径30mmにおいて、100回巻き当たり0.5dB以下とした。単一モード動作の評価の条件は、第一高次モードにおける曲げ損失BLHOMが、波長1450〜1625nm、曲げ半径140mmにおいて、1dB/m以上とした。
FIG. 9 shows a structure in which a low bending loss and a single mode operation of an optical fiber according to the present invention are obtained in which a plurality of low-refractive-
図9からわかるように、ロッド間間隔を13μm以上とすることができ、表4で示した12.7μmを超える値を実現できることが認められた。また、5層の場合は、最外の低屈折率体までの幅(2Λ×層数+d)が136.6μmとなり、既存の光ファイバの外径は125μmであることから、5層では既存の光ファイバと同じ外径で製造することができないことが分かった。3層の場合は87.6μm程度であるので、製造上からみても十分従来の光ファイバと同じ外径で作製することができることが認められた。 As can be seen from FIG. 9, the distance between the rods can be set to 13 μm or more, and it was recognized that the value exceeding 12.7 μm shown in Table 4 can be realized. In the case of five layers, the width to the outermost low refractive index body (2Λ × number of layers + d) is 136.6 μm, and the outer diameter of the existing optical fiber is 125 μm. It was found that it cannot be manufactured with the same outer diameter as the optical fiber. In the case of three layers, since it is about 87.6 μm, it was confirmed that it can be manufactured with the same outer diameter as that of a conventional optical fiber from the viewpoint of manufacturing.
ここで、以下に示す表5は、比屈折率差Δに対する最適構造と、実現できる最大の実効断面積を示したものである。本発明に係る光ファイバにおいては、表5から分かるように、比屈折率差Δを−0.8%以下とすることで、5層の場合と比較して大きな実効断面積が実現できることが認められ、非線形効果の更なる抑圧が可能となり好ましい。 Here, Table 5 shown below shows the optimum structure for the relative refractive index difference Δ and the maximum effective area that can be realized. In the optical fiber according to the present invention, as can be seen from Table 5, it is recognized that a large effective area can be realized by setting the relative refractive index difference Δ to −0.8% or less as compared with the case of five layers. Therefore, the nonlinear effect can be further suppressed, which is preferable.
なお、低屈折率体の層数を3より小さくすると、基本モードの閉じ込めが弱くなり、閉じ込め損失が急増するため好ましくない。 If the number of layers of the low refractive index is smaller than 3, it is not preferable because the confinement in the fundamental mode becomes weak and the confinement loss increases rapidly.
図10は、本発明に係る光ファイバの波長分散特性を表すグラフである。このときの光ファイバは、ピッチΛ=11.6μm、規格化ロッド直径d/Λ=0.64、比屈折率差Δ=−1.5%である。 FIG. 10 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the optical fiber according to the present invention. The optical fiber at this time has a pitch Λ = 11.6 μm, a normalized rod diameter d / Λ = 0.64, and a relative refractive index difference Δ = −1.5%.
図10からわかるように、本発明に係る光ファイバは、波長が1550nmのとき、波長分散が21ps/nm/kmとなり、波長特性が材料分散と同じ傾向であった。他方、従来の空孔構造の光ファイバは、前記非特許文献1より、波長分散が27ps/nm/kmである。このことから、本発明に係る光ファイバは、従来の空孔構造の光ファイバよりも小さな波長分散を得られるといえる。この理由は、空孔構造の光ファイバは、空孔が正の導波路分散を与えるのに対し、本発明に係る光ファイバは、空孔がないので、導波路分散が小さくなったためと考えられる。
As can be seen from FIG. 10, in the optical fiber according to the present invention, when the wavelength was 1550 nm, the chromatic dispersion was 21 ps / nm / km, and the wavelength characteristics had the same tendency as the material dispersion. On the other hand, according to
よって、本発明に係る光ファイバは、従来の空孔構造の光ファイバよりも小さな波長分散で大きな実効断面積を得ることができ、光伝送路における波長分散及び非線形効果による特性劣化を低減できることが認められた。 Therefore, the optical fiber according to the present invention can obtain a large effective area with a smaller chromatic dispersion than a conventional optical fiber having a hole structure, and can reduce characteristic deterioration due to chromatic dispersion and nonlinear effects in an optical transmission line. Admitted.
また、本発明に係る光ファイバは、先に説明したように、空孔を用いず、石英系の材料のみで構成できることから、従来の空孔構造の光ファイバのような、接続時の特殊な工程が不要であると共に、製造時の空孔制御技術も不要となる。 In addition, as described above, the optical fiber according to the present invention can be composed of only a silica-based material without using holes, so that it is special in connection with an optical fiber having a conventional hole structure. A process is unnecessary, and a hole control technique at the time of manufacture is also unnecessary.
したがって、本発明に係る光ファイバによれば、従来の空孔構造の光ファイバと同等以上の光学特性を実現できると共に、製造時の空孔制御や特殊な接続工程が不要となり、歩留まりの向上やコストの低減を図ることができる。 Therefore, according to the optical fiber according to the present invention, it is possible to realize optical characteristics equivalent to or better than those of the conventional optical fiber having a hole structure, and it becomes unnecessary to control the hole at the time of manufacturing and a special connection process, thereby improving the yield. Cost can be reduced.
[他の実施形態]
なお、前述した実施形態においては、低屈折率体(ロッド)12が、ファイバ本体11の周辺部Eaに、径方向に5層(段)で正六角形状に当該中心部Ecを取り囲むように複数埋設された光ファイバ10の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、低屈折率体12が、ファイバ本体11の周辺部Eaに、径方向に1層(段)以上で正三角形状以上の正多角形又は円環状に当該中心部Ecを取り囲むように複数埋設された光ファイバ10であれば、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, a plurality of low-refractive-index bodies (rods) 12 are formed in the periphery Ea of the
本発明に係る光ファイバは、従来の空孔構造の光ファイバと同等以上の光学特性を実現できると共に、歩留まりの向上やコストの低減を図ることができることから、通信産業等を始めとする各種産業において、極めて有益に利用することができる。 The optical fiber according to the present invention can realize optical characteristics equivalent to or better than those of conventional optical fibers having a hole structure, and can improve yield and reduce costs. Can be used extremely beneficially.
10 光ファイバ
11 ファイバ本体(バックグラウンド)
12 低屈折率体(ロッド)
Ec 中心部(コア領域)
Ea 周辺部(クラッド領域)
10
12 Low refractive index body (rod)
Ec center (core region)
Ea peripheral part (cladding region)
Claims (14)
ことを特徴とする光ファイバ。 A low refractive index body made of a solid material having a refractive index n2 smaller than that of the fiber body made of a solid material having a refractive index n1 and having a diameter d smaller than the diameter D of the fiber body surrounds the central portion of the fiber body. By embedding a plurality of peripheral parts so as to surround the central part, the central part of the fiber body constitutes a core region, and the peripheral part of the fiber body constitutes a cladding region. Optical fiber.
前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.5%以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to claim 1, wherein
An optical fiber, wherein a relative refractive index difference Δ of a refractive index n2 of the low refractive index body with respect to a refractive index n1 of the fiber body is −0.5% or less.
前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.7%以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to claim 1, wherein
An optical fiber, wherein a relative refractive index difference Δ of a refractive index n2 of the low refractive index body with respect to a refractive index n1 of the fiber body is −0.7% or less.
前記ファイバ本体の屈折率n1に対する前記低屈折率体の屈折率n2の比屈折率差Δが−0.8%以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to claim 1, wherein
An optical fiber, wherein a relative refractive index difference Δ of a refractive index n2 of the low refractive index body with respect to a refractive index n1 of the fiber body is −0.8% or less.
遮断波長が1260nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1260〜1625nmの曲げ損失が0.1dB/100turns以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 In the optical fiber according to claim 1 or claim 3 or claim 4,
An optical fiber, wherein a cutoff wavelength is 1260 nm or less, and a bending loss at a wavelength of 1260 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
遮断波長が1260nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1260〜1625nmの曲げ損失が0.5dB/100turns以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to claim 1 or claim 3,
An optical fiber characterized by having a cutoff wavelength of 1260 nm or less and a bending loss at a wavelength of 1260 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm of 0.5 dB / 100 turn or less.
遮断波長が1450nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1450〜1625nmの曲げ損失が0.1dB/100turns以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 In the optical fiber according to any one of claims 1 to 3,
An optical fiber, wherein a cutoff wavelength is 1450 nm or less, and a bending loss at a wavelength of 1450 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
遮断波長が1450nm以下であり、曲げ半径30mmにおける波長1450〜1625nmの曲げ損失が0.5dB/100turns以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 In the optical fiber according to claim 1 or 4,
An optical fiber having a cutoff wavelength of 1450 nm or less and a bending loss of a wavelength of 1450 to 1625 nm at a bending radius of 30 mm of 0.5 dB / 100 turn or less.
複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を正多角形状または円環状に取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されている
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 8,
The optical fiber, wherein the plurality of low-refractive-index members are arranged at the peripheral portion of the fiber body so as to surround the center of the fiber body in a regular polygonal shape or an annular shape.
複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を径方向に3層で取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されている
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of the low-refractive-index members are arranged at the peripheral portion of the fiber body so as to surround the center of the fiber body with three layers in the radial direction.
複数の前記低屈折率体が、前記ファイバ本体の中心部を正六角形状に取り囲むように当該ファイバ本体の上記周辺部に配置されている
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to claim 10, wherein
A plurality of the low refractive index bodies are arranged at the peripheral portion of the fiber body so as to surround the center portion of the fiber body in a regular hexagonal shape.
前記ファイバ本体が、純石英からなり、
前記低屈折率体が、屈折率を低減させる不純物を添加された石英からなる
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 11,
The fiber body is made of pure quartz,
The optical fiber, wherein the low refractive index body is made of quartz to which an impurity for reducing the refractive index is added.
前記ファイバ本体が、屈折率を増加させる不純物を添加された石英からなり、
前記低屈折率体が、純石英からなる
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 11,
The fiber body is made of quartz doped with impurities that increase the refractive index;
The optical fiber, wherein the low refractive index body is made of pure quartz.
前記ファイバ本体が、屈折率を増加させる不純物を添加された石英からなり、
前記低屈折率体が、屈折率を低減させる不純物を添加された石英からなる
ことを特徴とする光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 11,
The fiber body is made of quartz doped with impurities that increase the refractive index;
The optical fiber, wherein the low refractive index body is made of quartz to which an impurity for reducing the refractive index is added.
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