JP2724828B2 - 光ファイバ - Google Patents
光ファイバInfo
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- optical fiber
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、1.55μｍ帯における長距離小容量（〜300M
b/s）光ファイバ通信に用いられる単一モード光ファイ
バの構造に関するものである。 （従来技術とその問題点） 単一モード光ファイバの構造を決定する基本パラメー
タは、導波モードであるLP01モードのモードフィールド
径2Wと第１次高次モードであるLP11モードの実効カット
オフ波長λceである。 光ファイバの構造パラメータは、光ファイバの全伝送
損失特性、即ち光ファイバ固有損失，曲げ損失，マイク
ロベンディング損失及び接続損失を所望の値以下に抑え
るように設計する必要がある。 従来の1.3μｍ帯での単一モード光ファイバの基本パ
ラメータの使用可能範囲は以下のように決められ、実用
に供されつつある。 一方、これまで1.55μｍ帯用の光ファイバとして以下
のパラメータが提案されている（特開昭61−113007
号）。 モードフィールド径2Wは、波長依存性があり、波長1.
55μｍ帯では1.3μｍに比べ約10％増になる。よって、
式（１）の1.3μｍ帯専用光ファイバのモードフィール
ド径は、 10μｍ≦2W（1.55μｍ）≦12μｍ （３） となる。よって、式（３）より式（２）のモードフィー
ルド径は、１μｍ程大きいことが分かる。 モードフィールド径が大きくなれば曲げ損失が大きく
なるため、従来の1.5μｍ帯用光ファイバは、長距離伝
送用に不適であった。 （発明の目的） 本発明は、これらの欠点を除去するためになされたも
ので、1.55μｍ帯長距離光通信用単一モード光ファイバ
の適正な構造を提供することを目的とする。 （発明の構成及び特徴） 上記目的を達成するための本発明の特徴は、単一モー
ド光ファイバの基本モードであるLP01モードのモードフ
ィールド径2Wが、使用波長1.55μｍ帯で9.5μｍ≦2W≦1
1.5μｍであり、第１次高次モードであるLP11モードの
実効カットオフ波長λceが1.35μｍ≦λce≦1.60μｍで
ある単一モード光ファイバである。 又、上記構成の他に、光ファイバの固有損失（レーリ
散乱損失）の低減化及び耐水素特性を向上するために、
純石英コア光ファイバ又は微量Ge（ゲルマニウム）ドー
プＦ（フッ素）ドープクラッド光ファイバにすることに
より、低損失でかつ長期信頼性のある光ファイバが提供
できる。 1.55μｍ帯光ファイバシステムの最大の特徴は、光フ
ァイバの低損失性を生かした長中継距離システム（〜15
0km）を構築することである。 比較的低ビットレート（〜300Mb/s）で長中継間隔が
達成できる損失制限形（DFB−LDと低損失光ファイバ）
システムでの光ファイバの要求条件は以下の通りであ
る。 （１）低損失であること（≦0.20dB/km）、 （２）伝送損失が長期にわたり安定であること、 （耐水素又は耐放射線等） （３）曲げ損失が従来形光ファイバ（〜1.3μｍ）の２
倍以上強いこと（≦0.01dB/km）、 （４）接続損は、従来形とほぼ同様であること（≦0.06
dB/接続点）、 以上の３項目を達成するための技術的課題は、以下の
通りである。 （１）レーリー散乱及びコアクラッド界面の構造不完全
損失の低減化をすること、 （２）OH基等による損失増加防止のため、電磁界分布の
集中するコア付近は、ガラスの欠陥のない構造とするこ
と、 （３）屈折率プロファイルの“すそだれ”をなくしたス
テップ形光ファイバで、実効カットオフλce及びモード
フィールド径2Wを適正化設計する必要があること、 以上を総合すると、クラッドにフッ素（Ｆ）をドープ
した純石英コア光ファイバか又は、極微量Geドープコア
Ｆ−ドープクラッド形光ファイバが、1.55μｍ帯用1.3
μｍ零分散光ファイバとして優れた光ファイバであるこ
とが理解される。 図１に1.55μｍ帯用光ファイバの適正化ファイバパラ
メータの設計チャートを示す。図１で、“ひし形”は、
CCITTで勧告化している従来の単一モード光ファイバ
（1.1μｍ≦λce≦1.28μm,9μｍ≦2W（1.3μｍ）≦1.1
μｍ）の範囲を示している。 図で、横軸がモードフィールド径で、縦軸は、実効カ
ットオフ波長λceを示し、中で、Δは比屈折率差を表
し、αbは曲げ損失を表している。 ここでは、ケーブル化損失を等価曲げ半径Reで評価す
ることができる。光海底ケーブルのReは約4.0〜4.6cmで
あるため、ここでは、Re4.5cmを数値計算に用いた。
図１より、光ファイバのカットオフ波長λceの下限及び
モードフィールド径2Wの上限は、光ファイバの曲げ損失
規定で決まり、λceの上限は使用波長（λ＝1.55μｍ）
で単一モード条件（Ｖ≦2.405）で決定される。又λce
および2Wの下限は、光ファイバの固有損失（Δに比例）
及び接続損失によって決まる。 図１で使用した規定は、以下のようである。 ａ）曲げ規定 ：≦0.005dB/km ｂ）単一モード条件：λce≦1.60μｍ （CCIT 2mカットオフ法） ｃ）光ファイバの固有損失の低減： ≦0.20dB/km（Δ≦0.45％） ｄ）接続損失 ：≦0.006dB/接続点 ここで、ａ）は通常の1.3μｍ帯用光ファイバのケー
ブル化損失が0.01dB/kmであり、それの２倍強（中継間
隔が２倍以上）にするためには、0.005dB/kmとなる。
ｂ）は、一般に光ファイバ素線（2m）とケーブル状態
（〜10m）でのλceの差は、約0.05〜0.10μｍ異なるた
め、使用波長が1.55μｍの場合、1.60〜1.65μｍまで単
一モード条件に合致する。ｃ）は、光ファイバの製造時
の比屈折率差Δが0.45％以上大きくなると、コア径の長
手方向のゆらぎに対して敏感になり、損失が大きくなっ
てしまうため、Δ≦0.45％の方が望ましい。又、ｄ）
は、通常の1.3μｍ帯用光ファイバの1.3μｍでの値であ
り、これと等価にすることが望ましい。 以上の事を考慮して得られた1.55μｍ帯用光ファイバ
の適正な範囲は、以下のようになる。 この範囲を、図１に斜線で示した。ここで、式（２）
の範囲の光ファイバは、式（１）の1.3μｍ帯用光ファ
イバよりも曲げ損失が弱くなることより、長距離伝送用
光ファイバには不適当であることが分かる。これを図２
に示す。 本発明の式（４）の適正化範囲に基づいて試作した光
ファイバ１〜５と通常の1.3μｍ帯用光ファイバ６の曲
げ損失の比較を図３に示す。図３より、いずれも、1.3
μｍ帯用光ファイバより曲げ損失が改善されていること
が分かる。又、表１にこれらの試作結果を示すが、これ
より、光ファイバの平均損失が0.185dB/kmとなってお
り、損失の低減化が図られていることが実証できた。
又、接続損失も、2W＝9.7μｍで≦0.05dB/接続点であ
り、通常の1.3μｍ帯とほぼ同様の結果が得られている
ことが分かる。なお、光ファイバ３では、モードフィー
ルド径が11.1μｍであるが、分散が1550nmで19.27ps/km
・nmであるから、この分散を他の光ファイバ1,2,4,5と
同程度の19.00ps/km・nm以下にするためには、この光フ
ァイバ３のパラメータ条件を除外するために、モードフ
ィールド径2Wを11.00μｍ以下にするのが望ましい。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明による単一モード光ファ
イバは、石英光ファイバの光損失が最小となる波長1.55
μｍ帯で曲損失，固有損失及び耐水素，放射線特性に対
し適正化設計されており、極低損失でかつ長期間安定な
特性を有する単一モード光ファイバ伝送路を提供でき
る。従って、従来の1.3μｍ帯と比較して中継距離を大
幅（２倍以上）に拡大でき、DFB−LDとの組合わせによ
り、比較的低ビットレート（〜30Mb/s）の長距離光通信
用伝送路として実用上極めて有用な光ファイバである。
b/s）光ファイバ通信に用いられる単一モード光ファイ
バの構造に関するものである。 （従来技術とその問題点） 単一モード光ファイバの構造を決定する基本パラメー
タは、導波モードであるLP01モードのモードフィールド
径2Wと第１次高次モードであるLP11モードの実効カット
オフ波長λceである。 光ファイバの構造パラメータは、光ファイバの全伝送
損失特性、即ち光ファイバ固有損失，曲げ損失，マイク
ロベンディング損失及び接続損失を所望の値以下に抑え
るように設計する必要がある。 従来の1.3μｍ帯での単一モード光ファイバの基本パ
ラメータの使用可能範囲は以下のように決められ、実用
に供されつつある。 一方、これまで1.55μｍ帯用の光ファイバとして以下
のパラメータが提案されている（特開昭61−113007
号）。 モードフィールド径2Wは、波長依存性があり、波長1.
55μｍ帯では1.3μｍに比べ約10％増になる。よって、
式（１）の1.3μｍ帯専用光ファイバのモードフィール
ド径は、 10μｍ≦2W（1.55μｍ）≦12μｍ （３） となる。よって、式（３）より式（２）のモードフィー
ルド径は、１μｍ程大きいことが分かる。 モードフィールド径が大きくなれば曲げ損失が大きく
なるため、従来の1.5μｍ帯用光ファイバは、長距離伝
送用に不適であった。 （発明の目的） 本発明は、これらの欠点を除去するためになされたも
ので、1.55μｍ帯長距離光通信用単一モード光ファイバ
の適正な構造を提供することを目的とする。 （発明の構成及び特徴） 上記目的を達成するための本発明の特徴は、単一モー
ド光ファイバの基本モードであるLP01モードのモードフ
ィールド径2Wが、使用波長1.55μｍ帯で9.5μｍ≦2W≦1
1.5μｍであり、第１次高次モードであるLP11モードの
実効カットオフ波長λceが1.35μｍ≦λce≦1.60μｍで
ある単一モード光ファイバである。 又、上記構成の他に、光ファイバの固有損失（レーリ
散乱損失）の低減化及び耐水素特性を向上するために、
純石英コア光ファイバ又は微量Ge（ゲルマニウム）ドー
プＦ（フッ素）ドープクラッド光ファイバにすることに
より、低損失でかつ長期信頼性のある光ファイバが提供
できる。 1.55μｍ帯光ファイバシステムの最大の特徴は、光フ
ァイバの低損失性を生かした長中継距離システム（〜15
0km）を構築することである。 比較的低ビットレート（〜300Mb/s）で長中継間隔が
達成できる損失制限形（DFB−LDと低損失光ファイバ）
システムでの光ファイバの要求条件は以下の通りであ
る。 （１）低損失であること（≦0.20dB/km）、 （２）伝送損失が長期にわたり安定であること、 （耐水素又は耐放射線等） （３）曲げ損失が従来形光ファイバ（〜1.3μｍ）の２
倍以上強いこと（≦0.01dB/km）、 （４）接続損は、従来形とほぼ同様であること（≦0.06
dB/接続点）、 以上の３項目を達成するための技術的課題は、以下の
通りである。 （１）レーリー散乱及びコアクラッド界面の構造不完全
損失の低減化をすること、 （２）OH基等による損失増加防止のため、電磁界分布の
集中するコア付近は、ガラスの欠陥のない構造とするこ
と、 （３）屈折率プロファイルの“すそだれ”をなくしたス
テップ形光ファイバで、実効カットオフλce及びモード
フィールド径2Wを適正化設計する必要があること、 以上を総合すると、クラッドにフッ素（Ｆ）をドープ
した純石英コア光ファイバか又は、極微量Geドープコア
Ｆ−ドープクラッド形光ファイバが、1.55μｍ帯用1.3
μｍ零分散光ファイバとして優れた光ファイバであるこ
とが理解される。 図１に1.55μｍ帯用光ファイバの適正化ファイバパラ
メータの設計チャートを示す。図１で、“ひし形”は、
CCITTで勧告化している従来の単一モード光ファイバ
（1.1μｍ≦λce≦1.28μm,9μｍ≦2W（1.3μｍ）≦1.1
μｍ）の範囲を示している。 図で、横軸がモードフィールド径で、縦軸は、実効カ
ットオフ波長λceを示し、中で、Δは比屈折率差を表
し、αbは曲げ損失を表している。 ここでは、ケーブル化損失を等価曲げ半径Reで評価す
ることができる。光海底ケーブルのReは約4.0〜4.6cmで
あるため、ここでは、Re4.5cmを数値計算に用いた。
図１より、光ファイバのカットオフ波長λceの下限及び
モードフィールド径2Wの上限は、光ファイバの曲げ損失
規定で決まり、λceの上限は使用波長（λ＝1.55μｍ）
で単一モード条件（Ｖ≦2.405）で決定される。又λce
および2Wの下限は、光ファイバの固有損失（Δに比例）
及び接続損失によって決まる。 図１で使用した規定は、以下のようである。 ａ）曲げ規定 ：≦0.005dB/km ｂ）単一モード条件：λce≦1.60μｍ （CCIT 2mカットオフ法） ｃ）光ファイバの固有損失の低減： ≦0.20dB/km（Δ≦0.45％） ｄ）接続損失 ：≦0.006dB/接続点 ここで、ａ）は通常の1.3μｍ帯用光ファイバのケー
ブル化損失が0.01dB/kmであり、それの２倍強（中継間
隔が２倍以上）にするためには、0.005dB/kmとなる。
ｂ）は、一般に光ファイバ素線（2m）とケーブル状態
（〜10m）でのλceの差は、約0.05〜0.10μｍ異なるた
め、使用波長が1.55μｍの場合、1.60〜1.65μｍまで単
一モード条件に合致する。ｃ）は、光ファイバの製造時
の比屈折率差Δが0.45％以上大きくなると、コア径の長
手方向のゆらぎに対して敏感になり、損失が大きくなっ
てしまうため、Δ≦0.45％の方が望ましい。又、ｄ）
は、通常の1.3μｍ帯用光ファイバの1.3μｍでの値であ
り、これと等価にすることが望ましい。 以上の事を考慮して得られた1.55μｍ帯用光ファイバ
の適正な範囲は、以下のようになる。 この範囲を、図１に斜線で示した。ここで、式（２）
の範囲の光ファイバは、式（１）の1.3μｍ帯用光ファ
イバよりも曲げ損失が弱くなることより、長距離伝送用
光ファイバには不適当であることが分かる。これを図２
に示す。 本発明の式（４）の適正化範囲に基づいて試作した光
ファイバ１〜５と通常の1.3μｍ帯用光ファイバ６の曲
げ損失の比較を図３に示す。図３より、いずれも、1.3
μｍ帯用光ファイバより曲げ損失が改善されていること
が分かる。又、表１にこれらの試作結果を示すが、これ
より、光ファイバの平均損失が0.185dB/kmとなってお
り、損失の低減化が図られていることが実証できた。
又、接続損失も、2W＝9.7μｍで≦0.05dB/接続点であ
り、通常の1.3μｍ帯とほぼ同様の結果が得られている
ことが分かる。なお、光ファイバ３では、モードフィー
ルド径が11.1μｍであるが、分散が1550nmで19.27ps/km
・nmであるから、この分散を他の光ファイバ1,2,4,5と
同程度の19.00ps/km・nm以下にするためには、この光フ
ァイバ３のパラメータ条件を除外するために、モードフ
ィールド径2Wを11.00μｍ以下にするのが望ましい。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明による単一モード光ファ
イバは、石英光ファイバの光損失が最小となる波長1.55
μｍ帯で曲損失，固有損失及び耐水素，放射線特性に対
し適正化設計されており、極低損失でかつ長期間安定な
特性を有する単一モード光ファイバ伝送路を提供でき
る。従って、従来の1.3μｍ帯と比較して中継距離を大
幅（２倍以上）に拡大でき、DFB−LDとの組合わせによ
り、比較的低ビットレート（〜30Mb/s）の長距離光通信
用伝送路として実用上極めて有用な光ファイバである。
【図面の簡単な説明】
図１は1.55μｍ帯用光ファイバの適正ファイバパラメー
タの設計チャート、図２は従来の1.55μｍ帯用光ファイ
バの曲げ損失特性図、図３は1.3μｍ帯用光ファイバと
本発明による光ファイバとの曲げ損失を比較した特性図
である。
タの設計チャート、図２は従来の1.55μｍ帯用光ファイ
バの曲げ損失特性図、図３は1.3μｍ帯用光ファイバと
本発明による光ファイバとの曲げ損失を比較した特性図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 布川 真
東京都目黒区中目黒２丁目１番23号 国
際電信電話株式会社研究所内
(72)発明者 古沢 嘉平
東京都目黒区中目黒２丁目１番23号 国
際電信電話株式会社研究所内
(72)発明者 岩本 喜直
東京都目黒区中目黒２丁目１番23号 国
際電信電話株式会社研究所内
(56)参考文献 特開 昭61−113007（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−262708（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．光ファイバの基本モードであるLP01モードのモード
フィールド径2Wが使用波長帯である1.55μｍ帯で9.5μ
ｍ≦2W≦11.00μｍであり、第１次高次モードであるLP
11の実効カットオフ波長λceが1.35μｍ≦λce≦1.60μ
ｍであり、かつコアが純石英又は微量ゲルマニウムドー
プでクラッドにフッ素をドープし、曲げ損失規定が0.00
5dB/km以下，比屈折率差が0.45％以下であり、0.20dB/k
m以下の低損失特性を有し耐水素特性を高めるように構
成された単一モード光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62163904A JP2724828B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62163904A JP2724828B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649406A JPS649406A (en) | 1989-01-12 |
| JP2724828B2 true JP2724828B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=15783034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62163904A Expired - Lifetime JP2724828B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724828B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1107027B1 (en) | 1999-04-13 | 2011-10-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical communication system comprising the same |
| JP2001021735A (ja) * | 1999-07-06 | 2001-01-26 | Shin Etsu Chem Co Ltd | シングルモード光ファイバ母材の選択方法 |
| DE10027263B4 (de) * | 2000-05-31 | 2011-11-24 | Jenoptik Laser Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser auf SiO2-Basis zur Übertragung einer hohen Lichtleistungsdichte |
| JP2002208676A (ja) | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置の設計方法 |
| KR100472055B1 (ko) * | 2002-10-10 | 2005-03-10 | 한국전자통신연구원 | 전송용 광섬유 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61113007A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバ |
| JPS61262708A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | １．５ミクロン帯用シングルモ−ド光フアイバ |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP62163904A patent/JP2724828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649406A (en) | 1989-01-12 |
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