JP2019152811A - 光ファイバ、光ファイバ心線および光伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を容易に図ることができる光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバ1Aは、コア10とクラッド20とを含むガラスファイバ2Aと、前記ガラスファイバ2Aに接して前記ガラスファイバ2Aを取り囲む第1樹脂被覆層31と、前記第1樹脂被覆層31を取り囲み前記第1樹脂被覆層31のヤング率より大きいヤング率を有する第2樹脂被覆層32と、を備える。波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、前記第1樹脂被覆層31の無偏肉率が60%以上80%以下である。【選択図】図1
Description
本発明は、光ファイバ、光ファイバ心線および光伝送システムに関するものである。
信号光を伝送する光伝送路として光ファイバを用いる光伝送システムにおいて、信号対雑音比(SN比)を改善するため、光ファイバは低損失かつ低非線形性であることが要求される。光ファイバの非線形性を低減するためには、光ファイバの実効断面積を大きくすることが有効である。一方で、光ファイバの実効断面積を拡大するためにコア径を拡大すると、高次モードが伝搬してしまう。そこで、モード間の干渉による信号劣化を防ぐため、ITU-T G.650.1に記載されるケーブルカットオフ波長は、信号光波長以下であることが要求され、例えばCバンド(1530nm〜1565nm)の信号光を伝搬させる場合には1530nm以下であることが要求される。
1530nm以上の波長において実効的にシングルモードにするとともに実効断面積を拡大することができる光ファイバの屈折率分布として、W型またはトレンチ型の屈折率分布が知られている。これらの屈折率分布では、単純なステップ型屈折率分布と比較して、高次モードの曲げ損失のみ大きくすることができるので、所望のカットオフ波長を維持しつつ実効断面積を拡大することができる。
従来では、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上は、光ファイバの屈折率分布の設計・調整によりなされていた(非特許文献1,2を参照)。
T. Kato et al., Electron. Lett.,vol.35. pp.1615-1617, 1999.
M. Bigot-Astruc, et al., ECOC’08,paper Mo.4.B.1
光ファイバの屈折率分布の設計・調整により実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を図る場合には、光ファイバ構造が複雑化し、量産性(製造トレランス)が悪化する場合がある。本発明者らは、鋭意研究を行った結果、コアおよびクラッドを含むガラスファイバを取り囲む樹脂被覆層を適切な断面形状とすることで、光ファイバの実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を図ることができることを見出した。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を容易に図ることができる光ファイバおよび光ファイバ心線を提供することを目的とする。また、本発明は、このような光ファイバを信号光伝送路として備えSN比を向上することができる光伝送システムを提供することをも目的とする。
本発明の光ファイバは、コアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドと、を含むガラスファイバと、前記ガラスファイバに接して前記ガラスファイバを取り囲む第1樹脂被覆層と、前記第1樹脂被覆層を取り囲み前記第1樹脂被覆層のヤング率より大きいヤング率を有する第2樹脂被覆層と、を備える。さらに、本発明の光ファイバでは、波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、前記第1樹脂被覆層の無偏肉率が60%以上80%以下である。
本発明の光ファイバは、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を容易に図ることができる。
本発明の光ファイバは、コアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドと、を含むガラスファイバと、前記ガラスファイバに接して前記ガラスファイバを取り囲む第1樹脂被覆層と、前記第1樹脂被覆層を取り囲み前記第1樹脂被覆層のヤング率より大きいヤング率を有する第2樹脂被覆層と、を備える。さらに、本発明の光ファイバでは、波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、前記第1樹脂被覆層の無偏肉率が60%以上80%以下である。
本発明の光ファイバでは、波長1550nmにおける伝送損失が0.174dB/km以下であるのが好適である。前記クラッドが、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より低い屈折率を有する内クラッドと、前記内クラッドを取り囲み前記コアの屈折率より低く前記内クラッドの屈折率より高い屈折率を有する外クラッドと、を含むのが好適である。前記コアが、中心に設けられたディプレストと、前記ディプレストを取り囲み前記ディプレストの屈折率より高い屈折率を有するリングコアと、を含むのが好適である。
本発明の光ファイバ心線は、上記の本発明の光ファイバと、前記光ファイバの前記第2樹脂被覆層を取り囲む着色層とを備え、前記着色層の外径が180μm以上210μm以下である。本発明の光伝送システムは、上記の本発明の光ファイバを光伝送路として備える。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は、光ファイバ1Aの断面および屈折率分布を示す図である。光ファイバ1Aは、シリカガラスを主成分とするガラスファイバ2Aと、このガラスファイバ2Aを取り囲む第1樹脂被覆層31と、この第1樹脂被覆層31を取り囲む第2樹脂被覆層32と、を備える。第1樹脂被覆層31および第2樹脂被覆層32は、紫外線硬化型樹脂からなる。第2樹脂被覆層32のヤング率は、第1樹脂被覆層31のヤング率より大きい。
ガラスファイバ2Aは、コア10と、このコア10を取り囲むクラッド20と、を含む。クラッド20の屈折率は、コア10の屈折率より低い。クラッド20は、コア10を取り囲む内クラッド21と、内クラッド21を取り囲む外クラッド22と、を含むW型屈折率分布の構成であってもよい。この場合、内クラッド21の屈折率は、コア10の屈折率より低い。外クラッド22の屈折率は、コア10の屈折率より低く、内クラッド21の屈折率より高い。
このようなガラスファイバ2Aの屈折率分布を実現するために、例えば、コア10は実質的に純シリカガラスからなり、クラッド20はフッ素を含むシリカガラスからなる。或いは、コア10はGeO2を含むシリカガラスからなり、内クラッド21はフッ素を含むシリカガラスからなり、外クラッド22は実質的に純シリカガラスからなる。
光ファイバ1Aに側方から外力(側圧)が付与されると、ガラスファイバ2Aの屈折率が微小に変化し、コア10を伝搬する光がクラッドモードに結合して漏洩損失が生じる。一般に、光ファイバ1Aの外周には2層以上の被覆(第1樹脂被覆層31、第2樹脂被覆層32)が設けられるが、ガラスファイバ2Aに隣接する第1樹脂被覆層31は、側圧によるガラスファイバ2Aの屈折率変動に与える影響が大きい。
伝搬モードとクラッドモードとの間の実効屈折率の差が小さいほど、伝搬モードからクラッドモードへの結合が生じやすくなる。伝搬モードのなかでも高次モードは、基底モードと比較して実効断面積が大きい。それ故、屈折率が低いクラッド20の影響でクラッドモードの実効屈折率は低くなり、伝搬モードとクラッドモードとの間の実効屈折率差は小さくなる。このことから、高次モードは第1樹脂被覆層31の形状変化による漏洩損失が生じやすいと言える。
したがって、光ファイバ1Aの第1樹脂被覆層31の長手方向の形状を適切に制御することによって、基底モードの散乱損失を低く保ちつつ、高次モードの散乱損失を選択的に大きくすることができる。これにより、カットオフ波長を所望の範囲に維持しつつ、実効断面積を拡大することができる。第1樹脂被覆層31の長手方向の形状制御は、例えば、線引直後のガラスファイバに塗布した樹脂を硬化させる為に照射する紫外線の照射時間もしくはパワーの調整、または、紫外線照射により樹脂を硬化させた後の光ファイバをボビンに巻き取る際の条件の調整によって、容易に可能である。
図1に示される構造を有する光ファイバ1Aを製造してケーブルカットオフ波長および伝送損失を評価した。コア10の外径2aを12μmとし、内クラッド21の外径2bを36μmとした。内クラッド21に対し、コア10の比屈折率差Δ1を0.32%とし、外クラッド22の比屈折率差Δ2を0.06%とした。光ファイバ1Aの第1樹脂被覆層31の無偏肉率を様々な値とした。第1樹脂被覆層31の無偏肉率[%]は、ファイバ軸に垂直な断面における第1樹脂被覆層31の径方向の最小厚さ及び最大厚さに対し、(最小厚さ/最大厚さ)×100 で定義される。
図2は、第1樹脂被覆層31の無偏肉率とケーブルカットオフ波長との間の関係を示すグラフである。図2に示されるように、第1樹脂被覆層31の無偏肉率が低くなると、ケーブルカットオフ波長が短くなる。図3は、第1樹脂被覆層31の無偏肉率と波長1550nmにおける伝送損失との間の関係を示すグラフである。図3に示されるように、第1樹脂被覆層31の無偏肉率がおよそ60%より低くなると、伝送損失が増加する。図2および図3から、第1樹脂被覆層31の無偏肉率をおおよそ60%以上80%とすることで、伝送損失の増加を抑制しつつ実効断面積の拡大が可能であることがわかる。
光ファイバ1Aは、図1に示される構造を有し、波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、第1樹脂被覆層31の無偏肉率が60%以上80%以下である。このような光ファイバ1Aは、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を容易に図ることができる。また、好適には、波長1550nmにおける伝送損失が0.174dB/km以下である。
以上では、一例としてW型屈折率分布を有する光ファイバについて説明をしたが、屈折率分布の形状はこれに限られない。例えば、単純なステップ型、トレンチ型または空孔付与型などの屈折率分布を有する光ファイバにおいても、本手法の適用が可能である。また、図4に示される構造を有する光ファイバ1Bであってもよい。
図4は、光ファイバ1Bの断面および屈折率分布を示す図である。この図に示される光ファイバ1Bでは、ガラスファイバ2Bのコア10は、ディプレスト11およびリングコア12を含む。リングコア12は、中心に設けられたディプレスト11を取り囲む。ディプレスト11の屈折率は、外クラッド22の屈折率より高い。リングコア12の屈折率は、ディプレスト11の屈折率より高い。
このような構造を有する光ファイバ1Bにおいても、波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、前記第1樹脂被覆層の無偏肉率が60%以上80%以下である。このような光ファイバ1Bも、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の向上を容易に図ることができる。また、好適には、波長1550nmにおける伝送損失が0.174dB/km以下である。
また、このような構造を有する光ファイバ1Bは、モードフィールド径を維持しつつ、実効断面積を拡大することができる。つまり、光ファイバ1Bは、汎用シングルモード光ファイバとの接続損失の増加を抑制しつつ、非線形性を低くすることが可能となる。
図5は、光ファイバ心線1Cの断面を示す図である。この図に示される光ファイバ心線1Cは、図1に示された光ファイバ1Aにおいて第2樹脂被覆層32を取り囲む着色層33を備える。着色層33の外径は180μm以上210μm以下である。通常の光ファイバ心線は着色層も含めて外径がおよそ250μmであるが、近年では、光ファイバ心線を外径200μmまで細径化して、複数の光ファイバ心線を含む光ケーブルの高密度化が検討されている。このような細径化した光ファイバ心線では曲げ損失特性の向上が要求される。本実施形態の光ファイバ心線1Cは、細径化した場合であっても、曲げ損失特性の改善が可能である。
図6は、光伝送システム100の構成を示す図である。この図に示される光伝送システム100では、光送信器110から送出された例えばCバンドの信号光は、光伝送路130により伝送されて、光受信器120により受信される。この光伝送システム100は本実施形態の光ファイバを光伝送路130として備え、その光伝送路130は低損失かつ低非線形性である。このことから、光伝送システム100は、SN比が改善され、長距離・大容量の信号光の伝送が可能である。
1A,1B…光ファイバ、1C…光ファイバ心線、2A,2B…ガラスファイバ、10…コア、11…ディプレスト、12…リングコア、20…クラッド、21…内クラッド、22…外クラッド、31…第1樹脂被覆層、32…第2樹脂被覆層、33…着色層、100…光伝送システム、110…光送信器、120…光受信器、130…光伝送路。
Claims (6)
- コアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドと、を含むガラスファイバと、
前記ガラスファイバに接して前記ガラスファイバを取り囲む第1樹脂被覆層と、
前記第1樹脂被覆層を取り囲み前記第1樹脂被覆層のヤング率より大きいヤング率を有する第2樹脂被覆層と、
を備え、
波長1550nmにおける実効断面積が110μm2以上180μm2以下であり、
ケーブルカットオフ波長が1530nm以下であり、
前記第1樹脂被覆層の無偏肉率が60%以上80%以下である、
光ファイバ。 - 波長1550nmにおける伝送損失が0.174dB/km以下である、
請求項1に記載の光ファイバ。 - 前記クラッドが、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より低い屈折率を有する内クラッドと、前記内クラッドを取り囲み前記コアの屈折率より低く前記内クラッドの屈折率より高い屈折率を有する外クラッドと、を含む、
請求項1または2に記載の光ファイバ。 - 前記コアが、中心に設けられたディプレストと、前記ディプレストを取り囲み前記ディプレストの屈折率より高い屈折率を有するリングコアと、を含む、
請求項1〜3の何れか1項に記載の光ファイバ。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の光ファイバと、前記光ファイバの前記第2樹脂被覆層を取り囲む着色層と、を備え、
前記着色層の外径が180μm以上210μm以下である、
光ファイバ心線。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載の光ファイバを光伝送路として備える光伝送システム。
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