JP2013125064A - Cutoff wavelength-controlled optical fiber and optical fiber cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単一モード光通信に供する単一モード光ファイバおよび光ファイバケーブルにおいて、カットオフ波長の長波長化を抑制しつつ、曲げ損失の低減およびMFDの拡大を実現する技術に関する。 The present invention relates to a technique for realizing a reduction in bending loss and an increase in MFD while suppressing an increase in cut-off wavelength in a single mode optical fiber and an optical fiber cable used for single mode optical communication.
Fiber To The Home(FTTH)の進展に伴い、光線路設備の建設、保守、並びに運用作業を効率化する技術は益々重要となっている。近年では、屋内配線などのために、小さい曲げ径においても曲げ損失が低減された光ファイバが開発・実用化されている(例えば、非特許文献1参照)。 With the progress of Fiber To The Home (FTTH), technology for improving the efficiency of construction, maintenance and operation of optical line facilities is becoming more and more important. In recent years, optical fibers with reduced bending loss even for small bending diameters have been developed and put to practical use for indoor wiring and the like (for example, see Non-Patent Document 1).
一方、光伝送システムでは入力パワーが増大すると、光非線形効果により伝送特性が劣化することが知られている。光非線形効果を抑制するためには、光ファイバの実効断面積(Aeff)の拡大が効果的である。Aeffはモードフィールド径(MFD)と相関があるため、MFDの拡大によりAeffの拡大も実現できる。このため、光ファイバのコアの屈折率分布の最適化により、MFDを拡大した単一モード光ファイバが検討されている(例えば、非特許文献2および3参照)。
On the other hand, it is known that in the optical transmission system, when the input power increases, the transmission characteristics deteriorate due to the optical nonlinear effect. In order to suppress the optical nonlinear effect, it is effective to increase the effective area (A eff ) of the optical fiber. Since A eff has a correlation with the mode field diameter (MFD), the expansion of A eff can also be realized by increasing the MFD. For this reason, single mode optical fibers with an expanded MFD have been studied by optimizing the refractive index distribution of the core of the optical fiber (see, for example, Non-Patent
しかし、曲げ損失αbの低減およびMFDの拡大は、カットオフ波長λcとトレードオフの関係にある。このため、光ファイバのクラッドの外径を一定としたまま、曲げ損失を低減し、またはMFDを拡大する場合、カットオフ波長が所望の特性よりも長波長化するという問題があった。 However, the reduction of the bending loss α b and the expansion of the MFD are in a trade-off relationship with the cutoff wavelength λ c . For this reason, when the bending loss is reduced or the MFD is expanded while the outer diameter of the cladding of the optical fiber is kept constant, there is a problem that the cutoff wavelength becomes longer than desired characteristics.
より具体的には、ステップ型の簡易な屈折率分布を用い、クラッドの外径を125μm、カットオフ波長および波長1310nmにおけるMFDを従来の1.3μm帯零分散シングルモード光ファイバ(SMF)と同等となる8.6μm以上とし、かつ波長1625nm、曲げ半径を15mmとした条件で測定した場合、曲げ損失を0.1dB/10巻以下に低減することは困難であった。 More specifically, using a step-type simple refractive index distribution, the outer diameter of the cladding is 125 μm, the MFD at the cutoff wavelength and the wavelength of 1310 nm is equivalent to the conventional 1.3 μm band zero-dispersion single mode optical fiber (SMF). It was difficult to reduce the bending loss to 0.1 dB / 10 or less when measured under the conditions of 8.6 μm or more, a wavelength of 1625 nm, and a bending radius of 15 mm.
同様に、ステップ型の屈折率分布を用い、クラッドの外径を125μm、カットオフ波長を1530nm以下とし、波長1625nm、曲げ半径30mmとした条件で測定した場合、曲げ損失を0.1dB/100巻以下とし、かつ波長1310nmにおけるMFDを約13.5μm以上とすることも困難であった。 Similarly, when using a step-type refractive index profile, the cladding has an outer diameter of 125 μm, a cutoff wavelength of 1530 nm or less, a wavelength of 1625 nm, a bending radius of 30 mm, and a bending loss of 0.1 dB / 100 or less. In addition, it was difficult to set the MFD at a wavelength of 1310 nm to about 13.5 μm or more.
そのため、非特許文献1では、光ファイバのコアの屈折率分布を多層化し、より詳細に制御することで、所望のカットオフ波長特性、MFD特性および曲げ損失特性を実現している。
Therefore,
また同様に、Aeffの拡大についても、例えば、非特許文献3では、光ファイバのコアの屈折率分布の最適化により、カットオフ波長を1460nm以下とし、波長1550nmのAeffを約160μm2まで拡大する技術が開示されている。しかし、これらのAeff拡大光ファイバは、屈折率分布の多層化とその精密な制御が必要になるという問題点があった。 Similarly, regarding the expansion of A eff , for example, in Non-Patent Document 3, by optimizing the refractive index distribution of the core of the optical fiber, the cut-off wavelength is set to 1460 nm or less, and the A eff of the wavelength 1550 nm is reduced to about 160 μm 2. Expanding techniques are disclosed. However, these A eff expansion optical fibers have a problem that it is necessary to make the refractive index distribution multilayer and to precisely control the refractive index distribution.
そこで、カットオフ波長の長波長化を抑制しつつ、曲げ損失の低減およびMFDの拡大を同時に実現する技術が求められている。 Therefore, there is a need for a technique that can simultaneously realize a reduction in bending loss and an increase in MFD while suppressing an increase in cutoff wavelength.
本発明のカットオフ波長制御型光ファイバでは、当該光ファイバのコアの規格化周波数Vを好適に制御するとともに、クラッドの外径Dを125μmより小さな範囲で好適に制御することにより、波長1625nm、曲げ半径30mmにおいて0.1dB/100巻以下となる曲げ損失特性と、波長1310nmにおいて8.6μm以上となるMFD特性と、所望のカットオフ波長特性とを同時に実現している。 In the cut-off wavelength control type optical fiber of the present invention, by appropriately controlling the normalized frequency V of the core of the optical fiber and suitably controlling the outer diameter D of the clad within a range smaller than 125 μm, the wavelength 1625 nm, A bending loss characteristic of 0.1 dB / 100 or less at a bending radius of 30 mm, an MFD characteristic of 8.6 μm or more at a wavelength of 1310 nm, and a desired cutoff wavelength characteristic are realized at the same time.
より具体的には、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバは、屈折率が均一なクラッドと、前記クラッドよりも高い屈折率を有するコアとを有する構造において、当該光ファイバのクラッドの外径Dと、前記コアの規格化周波数Vとの関係が、 More specifically, the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention has a structure having a clad having a uniform refractive index and a core having a higher refractive index than the clad, and the outer diameter of the clad of the optical fiber. The relationship between D and the normalized frequency V of the core is
を満たすように制御することにより、上記の課題を解決する。 The above-described problem is solved by controlling to satisfy the above.
ここで、c1およびc2は前記クラッドの外径Dの関数により表される係数であり、また、前記コアの規格化周波数Vは、コアの直径2aおよび比屈折率差Δ、並びにコアの屈折率n1を用いて Here, c 1 and c 2 are coefficients expressed by a function of the outer diameter D of the cladding, and the normalized frequency V of the core is the core diameter 2a, the relative refractive index difference Δ, and the core Using refractive index n 1
により記述される。 Is described by
更に具体的には、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバは、コアの波長1550nmにおける規格化周波数Vを2.00から3.35までの範囲とし、またクラッドの外径Dを50から119μmまでの範囲とし、前記式(1)を満たすように制御することにより、当該光ファイバのカットオフ波長を、クラッドの外径Dが125μmの場合のカットオフ波長から30nm以上短波長化する。 More specifically, the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention has a normalized frequency V at a core wavelength of 1550 nm in a range from 2.00 to 3.35, and an outer diameter D of a cladding in a range from 50 to 119 μm. By controlling so as to satisfy the formula (1), the cutoff wavelength of the optical fiber is shortened by 30 nm or more from the cutoff wavelength when the outer diameter D of the cladding is 125 μm.
更に具体的には、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバは、コアの波長1550nmにおける規格化周波数Vを2.25から2.45までの範囲とし、またクラッドの外径Dを81から104μmまでの範囲とし、前記式(1)を満たすように制御することにより、当該光ファイバのカットオフ波長を1260nm以下、波長1310nmにおけるMFDを8.6から10.3μmとし、かつ波長1625nm、曲げ半径30mmにおいて0.1dB/100巻以下の曲げ損失特性を実現する。 More specifically, the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention has a normalized frequency V at a core wavelength of 1550 nm in the range from 2.25 to 2.45, and an outer diameter D of the cladding in the range from 81 to 104 μm. By controlling so as to satisfy the above formula (1), the cutoff wavelength of the optical fiber is set to 1260 nm or less, the MFD at a wavelength of 1310 nm is set to 8.6 to 10.3 μm, and the wavelength is 1625 nm and the bending radius is 30 mm, 0.1 dB / 100 windings. The following bending loss characteristics are realized.
また、コアの規格化周波数Vを2.68から3.10までの範囲とし、またクラッドの外径Dを67から100μmまでの範囲とし、前記式(1)を満たすように制御することにより、当該光ファイバのカットオフ波長を1530nm以下、波長1310nmにおけるMFDを8.6から14.1μmとし、かつ波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失を0.1dB/100巻以下としている。 Further, by controlling the normalized frequency V of the core in the range of 2.68 to 3.10 and the outer diameter D of the cladding in the range of 67 to 100 μm so as to satisfy the above equation (1), The cutoff wavelength is 1530 nm or less, the MFD at a wavelength of 1310 nm is 8.6 to 14.1 μm, and the bending loss at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm is 0.1 dB / 100 or less.
本発明のカットオフ波長制御によれば、カットオフ波長の長波長化を抑制し、かつ所望の曲げ損失特性とモードフィールド径特性を有する光ファイバおよび光ファイバケーブルを実現することが可能となる。また、前記クラッドの外径の縮小は、光伝送媒体の空間多重度の向上も可能とするといった効果も奏する。 According to the cut-off wavelength control of the present invention, it is possible to realize an optical fiber and an optical fiber cable that suppress the lengthening of the cut-off wavelength and have desired bending loss characteristics and mode field diameter characteristics. Further, the reduction of the outer diameter of the clad also has the effect of making it possible to improve the spatial multiplicity of the optical transmission medium.
以下では、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバの実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of a cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバの断面構造を示す概念図である。本発明のカットオフ波長制御型光ファイバは、屈折率が均一なクラッド1と、前記クラッド1よりも高い屈折率を有し当該クラッド1の中央に配置されたコア2とからなる。ここで、コアの直径を2a、クラッドの外径をDとして定義する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a cross-sectional structure of a cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention. The cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention comprises a
以下では、前記コア2のクラッド1に対する比屈折率差がΔであるステップ型の屈折率分布を有する場合について説明する。尚、Δは前記コア2の屈折率n1、クラッド1の屈折率n2を用いて
Hereinafter, a case where the
により定義される。 Defined by
図2は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおける、クラッド1の外径Dと、波長1250nmにおける基本モードおよび高次モードの閉じ込め損失との関係を表す図面である。図2では一例としてコア2の半径aを4.5μm、そして比屈折率差Δを0.4%とし、当該コア構造における波長1310nmのモードフィールド径MFD(2W)は9.0μm、クラッド1の外径Dが125μmでのカットオフ波長は1350nmである。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the outer diameter D of the
図2から、クラッド1の外径Dの減少に伴い閉じ込め損失が増加することがわかる。また、クラッド1の外径Dの減少に伴う閉じ込め損失の増加は、実線で示される基本モードに比べ、破線で示される高次モードのほうが大きいことがわかる。
FIG. 2 shows that the confinement loss increases as the outer diameter D of the
図3は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおける、クラッド1の外径Dと、基本モードおよび高次モード間の閉じ込め損失差との関係を表す図面である。尚、縦軸は22m当たりの閉じ込め損失差を表す。また、計算波長は1250nmで、コア2の半径aおよび比屈折率差Δは図2の計算例と同等としている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the outer diameter D of the
図3から、クラッド1の外径Dの減少に伴い閉じ込め損失差が増加することがわかる。非特許文献4では、カットオフ波長は基本モードと高次モードとの損失差が22mで0.1dB以上となる波長と定義されている。図3より、クラッド1の外径Dが62μmの時、22m当たりの閉じ込め損失差が0.1dBとなることがわかる。従って、図3の計算例では、クラッド1の外径Dを125μmから62μmまで低減することにより、カットオフ波長を1350nmから1250nmまで短波長化できることとなる。
FIG. 3 shows that the confinement loss difference increases as the outer diameter D of the
図4は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおける、クラッド1の外径Dとカットオフ波長λcとの関係の一例を示した図面である。図中の実線およびプロットはそれぞれ計算結果および測定結果であり、長さ5kmにおけるカットオフ波長特性を表している。コア2の半径aは4.1μm、比屈折率差Δは0.38%、波長1550nmにおける規格化周波数Vは2.10である。尚、規格化周波数Vはコア2の半径a、比屈折率差Δ、およびコア2の屈折率n1を用いて、式(2)により定義される。図4から、計算結果と測定結果は良く一致していることが確認できる。
FIG. 4 is a drawing showing an example of the relationship between the outer diameter D of the
図5は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおける、カットオフ波長λcと規格化周波数Vとの関係について、クラッド1の外径Dをパラメータとして示す図面である。図中の実線、破線および一点鎖線はそれぞれ、クラッド1の外径Dが125、100および50μmの場合の計算結果を示す。図5から任意のクラッド1の外径Dにおけるカットオフ波長λcと規格化周波数Vとの関係は、式(1)に示す一次関数で記述できることがわかる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the cutoff wavelength λ c and the normalized frequency V in the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention, with the outer diameter D of the
ここで、式(1)中のc1およびc2はクラッド1の外径Dの関数で表される係数であり、本発明の実施の形態における波長1550nmにおけるc1およびc2は、それぞれ
Here, c 1 and c 2 in the formula (1) are coefficients expressed as a function of the outer diameter D of the
により記述することができる。 Can be described by
尚、非特許文献5によれば、被覆除去に必要な最大引っ張り張力は8.9Nと規定されている。一般に、8.9Nの引張り張力に耐え得る機械強度を満足するためには、クラッド1の外径Dを50μm以上とする必要がある。
According to Non-Patent Document 5, the maximum tensile tension required for coating removal is defined as 8.9N. Generally, in order to satisfy the mechanical strength that can withstand a tensile tension of 8.9 N, the outer diameter D of the
図5から、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおいて、カットオフ波長λcを1530nm以下とし、かつクラッド1の外径Dを50μm以上とするためには、波長1550nmにおける規格化周波数Vを3.35以下とする必要があることがわかる。 From FIG. 5, in the cut-off wavelength control type optical fiber of the present invention, in order to set the cut-off wavelength λ c to 1530 nm or less and the outer diameter D of the clad 1 to 50 μm or more, the normalized frequency V at the wavelength 1550 nm is set to It can be seen that it must be 3.35 or less.
また、非特許文献6によれば、汎用的な1.3μm帯零分散単一モード光ファイバ(SMF)では、波長1310nmにおけるMFDを8.6μm以上に、また、波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失を0.1dB/100巻以下にすることが推奨されている。図1に示したステップ型の屈折率分布を有する光ファイバにおいて、上述のMFDおよび曲げ損失特性を実現するためには波長1550nmにおけるVを2.0以上とする必要が生じる。 Further, according to Non-Patent Document 6, in a general-purpose 1.3 μm band zero-dispersion single mode optical fiber (SMF), the MFD at a wavelength of 1310 nm is 8.6 μm or more, and the bending loss at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm is increased. It is recommended that the volume be 0.1 dB / 100 or less. In the optical fiber having the step-type refractive index profile shown in FIG. 1, in order to realize the above-mentioned MFD and bending loss characteristics, V at a wavelength of 1550 nm needs to be 2.0 or more.
図6は、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおける、クラッド1の外径Dと規格化周波数Vとの関係について、クラッド1の外径Dが125μmの時のカットオフ波長に対する変化量Δλcをパラメータとして示す図である。図中の網掛けの領域は、上述の規格化周波数Vおよび最小クラッド外径を満たし、Δλcが30nm以上となる範囲を示す。
FIG. 6 shows a change Δλ with respect to the cutoff wavelength when the outer diameter D of the
図6から、波長1550nmにおける規格化周波数Vが2.0でクラッドの外径Dが100μmの場合、30nmのカットオフ波長の変化量を実現できることがわかる。同様に、前記規格化周波数Vが3.35である場合、クラッド1の外径Dを119μm以下とすることにより、30nmの変化量が得られることが確認できる。更に、Vが3.35で光ファイバの外径Dが50μmの場合、300nm以上のカットオフ波長の変化量が得られることがわかる。
FIG. 6 shows that when the normalized frequency V at a wavelength of 1550 nm is 2.0 and the outer diameter D of the cladding is 100 μm, a change amount of the cutoff wavelength of 30 nm can be realized. Similarly, when the normalized frequency V is 3.35, it can be confirmed that an amount of change of 30 nm can be obtained by setting the outer diameter D of the
尚、本発明の実施の形態では、ステップ型の屈折率分布を有するコアを一例として説明したが、非特許文献7によれば、任意の屈折率分布を有するコアの規格化周波数Vは、等価規格化周波数Tとして取り扱うことができる。従って、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバには、任意の屈折率分布を有するコアを適用することも可能である。 In the embodiment of the present invention, a core having a step type refractive index distribution has been described as an example. However, according to Non-Patent Document 7, the normalized frequency V of a core having an arbitrary refractive index distribution is equivalent. The normalized frequency T can be handled. Therefore, a core having an arbitrary refractive index distribution can be applied to the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention.
以上説明したように、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバによれば、コアの規格化周波数Vを2.00から3.35までの範囲とし、クラッドの外径Dを式(1)、(4)および(5)を用いて50μm以上の好適な範囲に制御することにより、1530nm以下のカットオフ波長特性と、波長1625nm、曲げ半径30mmにおいて0.1dB/100巻以下となる曲げ損失特性と、波長1310nmにおいて8.6μm以上となるMFD特性とを有する、単一モード光ファイバを実現することが可能となる。 As described above, according to the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention, the normalized frequency V of the core is in the range of 2.00 to 3.35, and the outer diameter D of the cladding is expressed by the equations (1), (4) and By using (5) to control within a suitable range of 50 μm or more, a cutoff wavelength characteristic of 1530 nm or less, a bending loss characteristic of 0.1 dB / 100 or less at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm, and a wavelength of 1310 nm A single mode optical fiber having an MFD characteristic of 8.6 μm or more can be realized.
以下では、図1に示した断面構造を有する本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおいて、カットオフ波長を1260nm以下、波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失を0.1dB/100巻以下とし、波長1310nmにおけるMFDを8.6μm以上とする形態について図面を用いて説明する。 In the following, in the cut-off wavelength control type optical fiber of the present invention having the cross-sectional structure shown in FIG. 1, the cut-off wavelength is 1260 nm or less, the wavelength is 1625 nm, the bending loss is 30 dB or less at a bend radius of 30 mm, An embodiment in which the MFD at 1310 nm is set to 8.6 μm or more will be described with reference to the drawings.
図7は、本発明の第1の実施例に係るカットオフ波長制御型光ファイバにおける、コアの半径aおよび比屈折率差Δの構造条件を示す図面である。 FIG. 7 is a drawing showing the structural conditions of the core radius a and the relative refractive index difference Δ in the cutoff wavelength control type optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
図中の3本の実線は最小クラッド外径がそれぞれ80、90、および100μmとなる構造条件を示し、最小クラッド外径は波長1625nmにおける閉じ込め損失が10-4dB/kmとなるクラッドの外径として定義した。 The three solid lines in the figure indicate the structural conditions where the minimum cladding outer diameter is 80, 90, and 100 μm, respectively, and the minimum cladding outer diameter is the outer diameter of the cladding with a confinement loss of 10 −4 dB / km at a wavelength of 1625 nm. Defined as
また、図中の2本の破線は曲げ損失特性条件を示し、破線より上側の領域でコアの半径aおよび比屈折率差Δを制御することにより、波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下の曲げ損失特性、または、波長1625nm、曲げ半径7.5mmで、1.0dB/1巻以下の曲げ損失特性を実現することが可能となる。また、1点鎖線および2点鎖線は、それぞれ汎用SMFの零分散波長λ0およびMFD(2W)条件を示し、2本の線で囲まれた領域において、非特許文献6に推奨された、1300から1324nmの零分散波長特性、および波長1310nmで8.6から9.5μmのMFD特性を実現することが可能となる。 Also, the two broken lines in the figure indicate the bending loss characteristic conditions. By controlling the core radius a and the relative refractive index difference Δ in the region above the broken line, 0.1 dB / 100 at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm. It is possible to realize a bending loss characteristic of not more than a winding, or a bending loss characteristic of not more than 1.0 dB / 1 winding at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 7.5 mm. The one-dot chain line and the two-dot chain line indicate the zero-dispersion wavelength λ 0 and MFD (2W) conditions of the general-purpose SMF, respectively. Therefore, it is possible to realize zero dispersion wavelength characteristics from 1 to 1324 nm and MFD characteristics from 8.6 to 9.5 μm at a wavelength of 1310 nm.
更に、図中の細かい点線で示したλc125は、クラッドの外径Dが125μmの時にカットオフ波長が1260nmとなる境界を示しており、従来のSMFにおいては細かい点線の下部領域で当該カットオフ波長特性を実現することが可能となる。一方、太い点線のλcは、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおいて、クラッドの外径Dを125μm以下に制御し、カットオフ波長を1260nmとする境界を示す。 Furthermore, λ c125 indicated by a fine dotted line in the figure shows a boundary where the cutoff wavelength becomes 1260 nm when the outer diameter D of the cladding is 125 μm. Wavelength characteristics can be realized. On the other hand, a thick dotted line λ c indicates a boundary where the outer diameter D of the cladding is controlled to 125 μm or less and the cutoff wavelength is 1260 nm in the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention.
図7より、コアの半径aおよび比屈折率差Δを図中の網掛けで表示した領域、即ち、コアの半径aが4.20から5.15μmまでの範囲、比屈折率差Δが0.275から0.450%までの範囲とし、かつ当該コアの規格化周波数Vおよびクラッドの外径Dが式(1)、(4)および(5)満たすように制御することにより、波長1310nmで8.6μm以上となるMFD特性と、波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下となる曲げ損失特性と、1260nm以下のカットオフ波長特性とを同時に実現できることがわかる。 From FIG. 7, the core radius a and the relative refractive index difference Δ are shaded in the figure, that is, the core radius a is in the range from 4.20 to 5.15 μm, and the relative refractive index difference Δ is 0.275 to 0.450%. MFD characteristics of 8.6 μm or more at a wavelength of 1310 nm by controlling so that the normalized frequency V of the core and the outer diameter D of the cladding satisfy the expressions (1), (4) and (5) It can be seen that a bending loss characteristic of 0.1 dB / 100 or less at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm and a cutoff wavelength characteristic of 1260 nm or less can be realized simultaneously.
また、コアの半径aを4.2から4.7μmまでの範囲、比屈折率差Δを約0.345から0.450%までの範囲とし、かつクラッドの外径Dを81から95μmまでの範囲で式(1)、(4)および(5)を満たすように制御することで、従来のSMFと同等となるMFDおよび零分散波長特性も満たすことができる。 The core radius a is in the range from 4.2 to 4.7 μm, the relative refractive index difference Δ is in the range from about 0.345 to 0.450%, and the cladding outer diameter D is in the range from 81 to 95 μm (1), By controlling so as to satisfy (4) and (5), the MFD and zero dispersion wavelength characteristics equivalent to the conventional SMF can also be satisfied.
ここで、コアの半径aを4.25から4.45μmまでの範囲、比屈折率差Δを0.425から0.450%までの範囲とし、かつクラッドの外径Dを81から85μmまでの範囲とする場合、SMFと同等の特性を実現し、かつ波長1625nm、曲げ半径7.5mmにおける曲げ損失αbを1.0dB/1巻以下にまで改善できるためより好ましい。加えて、コアの半径aを4.60から5.15μmまでの範囲、比屈折率差Δを0.275から0.355%までの範囲とし、クラッドの外径Dを90から104μmまでの範囲で式(1)、(4)および(5)を満たすように制御することで、波長1310nmにおけるMFDを9.5から10.3μmまで拡大することができる。 Here, when the core radius a is in the range of 4.25 to 4.45 μm, the relative refractive index difference Δ is in the range of 0.425 to 0.450%, and the outer diameter D of the cladding is in the range of 81 to 85 μm, It is more preferable because the same characteristics can be realized and the bending loss α b at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 7.5 mm can be improved to 1.0 dB / 1 turn or less. In addition, the core radius a is in the range from 4.60 to 5.15 μm, the relative refractive index difference Δ is in the range from 0.275 to 0.355%, and the outer diameter D of the cladding is in the range from 90 to 104 μm. By controlling to satisfy 4) and (5), the MFD at a wavelength of 1310 nm can be expanded from 9.5 to 10.3 μm.
ここで、コアの半径aを4.6から4.9μmまでの範囲、比屈折率差Δを0.305から0.355%までの範囲、クラッドの外径Dを90から100μmまでの範囲とする場合、従来のSMFと同様の零分散波長特性を実現し、かつ波長1310nmにおけるMFDを9.5から10.0μmに拡大できるためより好ましい。 Here, when the core radius a is in the range of 4.6 to 4.9 μm, the relative refractive index difference Δ is in the range of 0.305 to 0.355%, and the outer diameter D of the cladding is in the range of 90 to 100 μm, It is more preferable because the same zero dispersion wavelength characteristic can be realized and the MFD at a wavelength of 1310 nm can be expanded from 9.5 to 10.0 μm.
以下では、図1に示した断面構造を有する本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおいて、カットオフ波長を1530nm以下、波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失を0.1dB/100巻以下とし、波長1310nmにおけるMFDを8.6から14.1μmとする形態について図面を用いて説明する。 In the following, in the cut-off wavelength control type optical fiber of the present invention having the cross-sectional structure shown in FIG. 1, the cut-off wavelength is 1530 nm or less, the wavelength is 1625 nm, the bending loss is 30 dB or less at a bend radius of 30 mm, and the wavelength is An embodiment in which the MFD at 1310 nm is 8.6 to 14.1 μm will be described with reference to the drawings.
図8は、本発明の第2の実施例に係るカットオフ波長制御型光ファイバにおける、コアの半径aおよび比屈折率差Δの構造条件を示す図面である。 FIG. 8 is a view showing the structural conditions of the core radius a and the relative refractive index difference Δ in the cutoff wavelength control type optical fiber according to the second embodiment of the present invention.
図中の4本の実線は最小クラッド外径がそれぞれ70、80、90、および100μmとなる構造条件を示し、最小クラッド外径は波長1625nmにおける閉じ込め損失が10-4dB/kmとなるクラッドの外径として定義した。 The four solid lines in the figure indicate the structural conditions where the minimum cladding outer diameter is 70, 80, 90, and 100 μm, respectively. The minimum cladding outer diameter is the cladding with a confinement loss of 10 −4 dB / km at a wavelength of 1625 nm. Defined as outer diameter.
また、図中の破線は曲げ損失特性条件を示し、破線より上側の領域でコアの半径aおよび比屈折率差Δを制御することにより、波長1625nm、曲げ半径30mmで、0.1dB/100巻以下の曲げ損失特性を実現することが可能となる。また、2点鎖線は、汎用SMFのMFD条件を示し、2本の線で囲まれた領域において、波長1310nmで8.6から9.5μmのMFD特性を実現することが可能となる。 The broken line in the figure indicates the bending loss characteristic condition. By controlling the core radius a and relative refractive index difference Δ in the region above the broken line, the wavelength is 1625 nm, the bending radius is 30 mm, and 0.1 dB / 100 windings or less. It is possible to realize the bending loss characteristics of The two-dot chain line indicates the MFD condition of general-purpose SMF, and it is possible to realize MFD characteristics of 8.6 to 9.5 μm at a wavelength of 1310 nm in the region surrounded by the two lines.
更に、図中の細かい点線で示したλc125は、クラッドの外径Dが125μmの時に、カットオフ波長が1530nmとなる境界を示しており、従来のSMFにおいては細かい点線の下部領域で当該カットオフ波長特性を実現することが可能となる。一方、太い点線のλcは、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバにおいて、クラッドの外径Dを125μm以下に制御し、カットオフ波長を1530nmとする境界を示す。 Furthermore, λ c125 indicated by a fine dotted line in the figure indicates a boundary where the cutoff wavelength becomes 1530 nm when the outer diameter D of the cladding is 125 μm. It is possible to realize off-wavelength characteristics. On the other hand, a thick dotted line λ c indicates a boundary where the outer diameter D of the cladding is controlled to 125 μm or less and the cutoff wavelength is 1530 nm in the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention.
図8より、コアの半径aおよび比屈折率差Δを図中の網掛けで表示した領域、即ち、コアの半径aが4.6から7.1μmまでの範囲、比屈折率差Δが0.230から0.575%までの範囲とし、かつ当該コアの規格化周波数Vおよびクラッドの外径Dが式(1)、(4)および(5)を満たすように制御することにより、波長1310nmで8.6μm以上となるMFD特性と、波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下となる曲げ損失特性と、1530nm以下のカットオフ波長特性とを同時に実現できることがわかる。 From FIG. 8, the core radius a and the relative refractive index difference Δ are shaded in the figure, ie, the core radius a is in the range of 4.6 to 7.1 μm, and the relative refractive index difference Δ is 0.230 to 0.575%. MFD that becomes 8.6 μm or more at a wavelength of 1310 nm by controlling so that the normalized frequency V of the core and the outer diameter D of the cladding satisfy the expressions (1), (4), and (5) It can be seen that a characteristic, a bending loss characteristic of a wavelength of 1625 nm, a bending radius of 30 mm, 0.1 dB / 100 or less, and a cutoff wavelength characteristic of 1530 nm or less can be realized simultaneously.
ここで、コアの半径aを6.5から7.1μmまでの範囲、比屈折率差Δを0.230から0.270%までの範囲、クラッドの外径Dを93から100μmまでの範囲とする場合、1530nm以下のカットオフ波長特性と、波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失を0.1dB/100巻以下としつつ、波長1310nmにおけるMFDを13.5から最大14.1μmに拡大できるためより好ましい。ここで、14.1μmの波長1310nmにおけるMFDは、157μm2の波長1550nmにおけるAeffに相当し、簡易なステップ型の屈折率分布を用いて実効断面積Aeffの拡大が可能である。 When the core radius a is in the range from 6.5 to 7.1 μm, the relative refractive index difference Δ is in the range from 0.230 to 0.270%, and the outer diameter D of the cladding is in the range from 93 to 100 μm, the cut is 1530 nm or less. The off-wavelength characteristics and the bending loss at a wavelength of 1625 nm and a bending radius of 30 mm are preferably 0.1 dB / 100 or less, and the MFD at a wavelength of 1310 nm can be expanded from 13.5 to a maximum of 14.1 μm. Here, the MFD at a wavelength of 1310 nm of 14.1 μm corresponds to A eff at a wavelength of 1550 nm of 157 μm 2 , and the effective area A eff can be increased using a simple step-type refractive index distribution.
以上説明したように、本発明のカットオフ波長制御型光ファイバによれば、コアの規格化周波数Vおよびクラッドの外径Dを、式(1)、(4)および(5)を用いて制御することにより、1530nm以下のカットオフ波長と、波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下の曲げ損失と、波長1310nmで8.6μm以上のMFD特性とを同時に実現することが可能となる。より具体的には、カットオフ波長が1260nm以下、曲げ損失が波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下、零分散波長が1300から1324nmで従来のSMFと同等であり、かつ波長1310nmにおけるMFDを最大10.3μmまで拡大することが可能となる。 As described above, according to the cutoff wavelength control type optical fiber of the present invention, the normalized frequency V of the core and the outer diameter D of the cladding are controlled using the equations (1), (4), and (5). By doing so, it becomes possible to simultaneously realize a cutoff wavelength of 1530 nm or less, a bending loss of 0.1 dB / 100 or less at a wavelength of 1625 nm, a bending radius of 30 mm, and an MFD characteristic of 8.6 μm or more at a wavelength of 1310 nm. More specifically, the cutoff wavelength is 1260 nm or less, the bending loss is 1625 nm, the bending radius is 30 mm, 0.1 dB / 100 or less, the zero dispersion wavelength is 1300 to 1324 nm, which is equivalent to the conventional SMF, and the wavelength is 1310 nm. The MFD can be expanded up to 10.3 μm.
また、カットオフ波長が1260nm以下、MFDが波長1310nmで8.6から9.5μm、零分散波長が1300から1324nmで従来のSMFと同等であり、かつ波長1625nm、曲げ半径7.5mmにおける曲げ損失を1.0dB/1巻以下に改善することも可能となる。更に、カットオフ波長を1530nm以下とし、曲げ損失が従来のSMFと同等の波長1625nm、曲げ半径30mmで0.1dB/100巻以下となる特性を有し、かつ波長1310nmのMFDを14.1μmまで拡大することが可能となる。 In addition, the cut-off wavelength is 1260 nm or less, the MFD is 1310 nm, the wavelength is 8.6 to 9.5 μm, the zero-dispersion wavelength is 1300 to 1324 nm, which is equivalent to the conventional SMF, and the bending loss at the wavelength 1625 nm and the bending radius 7.5 mm is 1.0 dB / It is also possible to improve to 1 volume or less. Furthermore, the cut-off wavelength is 1530 nm or less, the bending loss is 1625 nm, which is equivalent to the conventional SMF, the bending radius is 30 mm, and the characteristic is 0.1 dB / 100 or less, and the MFD with a wavelength of 1310 nm is expanded to 14.1 μm. It becomes possible.
1:クラッド、2:コア。 1: Clad, 2: Core.
Claims (7)
波長1550nmにおける前記コアの規格化周波数Vが2.00から3.35までの範囲にあり、
前記クラッドの外径Dが50から119μmまでの範囲にある
ことを特徴とするカットオフ波長制御型光ファイバ。 A clad having a uniform refractive index and a core having a higher refractive index than that of the clad and disposed in the center of the clad, where the refractive index of the core is n 1 , and the refractive index of the clad is n 2 , The relative refractive index difference Δ between the cladding and the core is
The normalized frequency V of the core at a wavelength of 1550 nm is in the range of 2.00 to 3.35,
The cut-off wavelength control type optical fiber, wherein the outer diameter D of the clad is in the range of 50 to 119 μm.
ことを特徴とする請求項1に記載のカットオフ波長制御型光ファイバ。 The relationship between the outer diameter D of the cladding and the normalized frequency V of the core is
ことを特徴とする請求項1または2に記載のカットオフ波長制御型光ファイバ。 The outer diameter D of the clad is in the range of 81 to 104 μm, the radius a of the core is in the range of 4.20 to 5.15 μm, and the relative refractive index difference Δ is in the range of 0.275 to 0.450%. The cutoff wavelength control type optical fiber according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1または2に記載のカットオフ波長制御型光ファイバ。 The outer diameter D of the cladding is in the range of 68 to 100 μm, the radius a of the core is in the range of 4.6 to 7.1 μm, and the relative refractive index difference Δ is in the range of 0.230 to 0.575%. The cutoff wavelength control type optical fiber according to claim 1 or 2, characterized in that
波長1550nmにおける前記コアの規格化周波数Vを2.00から3.35までの範囲に設定し、
前記クラッドの外径Dを50から119μmまでの範囲に設定する
ことを特徴とする光ファイバのカットオフ波長制御方法。 A clad having a uniform refractive index and a core having a higher refractive index than that of the clad and disposed in the center of the clad, where the refractive index of the core is n 1 , and the refractive index of the clad is n 2 , The relative refractive index difference Δ between the cladding and the core is
Set the normalized frequency V of the core at a wavelength of 1550 nm to a range from 2.00 to 3.35,
An optical fiber cut-off wavelength control method, wherein the outer diameter D of the clad is set in a range from 50 to 119 μm.
ことを特徴とする請求項6に記載の光ファイバのカットオフ波長制御方法。 The relationship between the outer diameter D of the cladding and the normalized frequency V of the core is
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