JP3788292B2

JP3788292B2 - Low nonlinear low dispersion slope optical fiber

Info

Publication number: JP3788292B2
Application number: JP2001264902A
Authority: JP
Inventors: 賢吾小谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP2003075674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、幹線系伝送路や、海底光ケーブル用の低非線形低分散スロープ光ファイバに係り、特に、波長多重伝送等に用いられる低非線形低分散スロープ光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットを始めとするデータ通信の爆発的な増加により、伝送容量の飛躍的な増大が求められている。現在、１本の光ファイバ内を、僅かに波長の異なる複数の信号光を同時に伝送させるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長多重)伝送方式が実用化され、幹線系伝送路や海底光ケーブルに適用されている。伝送後における波形の劣化や、非線形現象が生じる
このような光ファイバ伝送路には、通常、ある間隔で中継器が設置されている。従来の中継器は、信号光を補償・増幅するために、信号光を一旦電気信号に変換し、その変換した電気信号を同期再生・増幅して、再び信号光に変換するものであり、いわゆる再生中継器と呼ばれている。この再生中継器は、僅かに異なる波長毎に再生・増幅を行わなければならないため、波数分だけデバイスを必要としていた。このため、ＷＤＭ伝送容量の大容量化のための波数増加には、コスト的及び実装空間的に限界があった。
【０００３】
そこで、信号光を一旦電気信号に変換することなく、全波長の信号光を一括して光のまま増幅することができる増幅器として、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier：エルビウム添加光ファイバ増幅器）が提案されている。このＥＤＦＡにより、伝送容量の大容量化が急速に進展した。しかし、波数の増加と信号光のビットレートの増加により、新たに様々な問題が生じてきた。
【０００４】
例えば、光ファイバが本来持つ波長分散により、使用波長帯城の両端で異なる分散を生じてしまい、伝送後における波形の劣化や、非線形現象が生じるという問題がある。非線形現象は、伝送路を構築する光ファイバの局所的な屈折率分布変化(一般に光パワー密度に依存する)により生じる現象で、ＦＷＭ（Four Wave Mixing：四光波混合）などがそれに当たる。これらの分散や非線形現象は、伝送品質を劣化させる主要な原因となり、特にＷＤＭ伝送のように、多くの信号波長を長距離伝送させる場合には深刻な問題となる。また、複数の信号光を伝送するＷＤＭ伝送においては、最短波長側の信号光と最長波長側の信号光で分散の値が異なることから、分散スロープにより、波数そのものが制限を受けるという問題がある。
【０００５】
そこで、光ファイバの波長分散による信号波形の劣化を回避すべく、使用波長帯域間の分散値をできるだけ小さくする、すなわち零分散波長を使用波長にシフトさせることが有効である。例えば、零分散波長を１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）帯にシフトさせた光ファイバであるＤＳＦ（Dispertion-Shifted optical Fiber：分散シフト光ファイバ）などは、信号波形の劣化が少ないことから、陸上用及び海底用と広く適用されている。また、伝送容量を増加させる上では、分散スロープの値をできるだけ小さくすることが重要である。従来の光ファイバの単峰型のプロファイル（屈折率分布）を、たとえばＷ型や３重クラッド型といった複雑なプロファイルに変更することで、０．１ps/nm²/km以下といった低い分散スロープを達成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、波数の増加に伴い、光ファイバ単位断面積あたりの光パワー密度が増加することから、前述の非線形現象の発生が再び大きな問題となっている。例えば、前述のＦＷＭにより、零分散波長近傍のＷＤＭ信号光が増幅を受け、信号伝送特性を著しく劣化させる事も近年の研究により明らかとなっている。
【０００７】
この非線形現象を防ぎつつ、信号光の波数を増加させるために、図１２に示すように、増幅器直後（区間前半）の光密度の高い部分では、実効断面積の大きい光ファイバ（Aeff拡大ファイバ（図１２中の実線ａ参照））を用い、その光ファイバの後段（区間後半）部分では、区間前半部分で生じた累積分散や分散スロープを補償する光ファイバ（分散・分散スロープ補償ファイバ（図１２中の実線ｂ参照）を用いるハイブリット伝送路が提案されており、実用化間近である。このハイブリッド伝送路では、線路全体での分散が、図１２中において破線ｃで示すように非零に設計され、使用波長帯域において分散スロープがほぼ零となっている。
【０００８】
しかし、このハイブリッド伝送路は、ある一定の分散・分散スロープ補償率を確保するために、極めて厳密な条長管理が必要である上に、ファイバプロファイルの異なるファイバ同士を融着接続する際の接続損失が無視できない程に大きいといった問題を有している。このため、このハイブリッド伝送路を用いて陸上系光伝送路を構築することは、ファイバ同士の接続箇所が多くなることから、極めて困難である。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、波長多重伝送の伝送容量が大きく、かつ、伝送品質が良好な低非線形低分散スロープ光ファイバを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る低非線形低分散スロープ光ファイバは、内層側のコアと、そのコア外周を覆うクラッド層の二層構造であり、コア内を僅かに波長の異なる複数の信号光を同時に伝送させる低非線形低分散スロープ光ファイバにおいて、上記コアが光ファイバ中心から径方向外側に向かって、コア中心部、第１中間層、コアリング層、及び第２中間層の四層構造を有しており、コア中心部及びコアリング層の屈折率を、クラッド層の屈折率よりも大きくなるように、かつ、第１中間層及び第２中間層の屈折率を、クラッド層の屈折率以下となるように形成したものである。
【００１１】
以上の構成によれば、光ファイバのコアを四層構造とし、コア各層の屈折率及びクラッド層の屈折率を規定することで、波長多重伝送の伝送容量が大きく、かつ、伝送品質が良好な低非線形低分散スロープ光ファイバを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１３】
本発明に係る低非線形低分散スロープ光ファイバの屈折率分布を示す図である。図１の、横軸は光ファイバ中心Ｏからの距離を、縦軸は比屈折率差を示している。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係る低非線形低分散スロープ光ファイバは、内層側のコア１と、そのコア１の外周を覆うクラッド層２の二層構造であり、そのコア１が光ファイバ中心Ｏから径方向外側に向かって、半径ｒ１のコア中心部１１、半径ｒ２の第１中間層１２、半径ｒ３のコアリング層１３、及び半径ｒ４の第２中間層１４の四層構造を有しているものである。
【００１５】
コア中心部１１の屈折率（ｎ１）及びコアリング層１３の屈折率（ｎ３）は、クラッド層２の屈折率（ｎ０）よりも大きく（ｎ１（又はｎ３）＞ｎ０）、また、第１中間層１２の屈折率（ｎ２）及び第２中間層１４の屈折率（ｎ４）は、クラッド層２の屈折率（ｎ０）以下（ｎ２（又はｎ４）≦ｎ０）に形成している。
【００１６】
具体的には、伝送波長が１．５５μｍの信号光の、波長分散の傾き（以下、分散スロープと示す）が−０．０１〜０．０１ps/nm²/km、好ましくは約−0.00062ps/nm²/km、波長分散が−５〜５ps/nm/km、好ましくは約−１．３ps/nm/km、及び実効断面積が５０μｍ²以上の光ファイバを得るべく、コア中心部１１の屈折率（ｎ１）とクラッド層２の屈折率（ｎ０）の比屈折率差Δｎ１を０．４〜０．５％、好ましくは０．４２％、コアリング層１３の屈折率（ｎ３）とクラッド層２の屈折率（ｎ０）の比屈折率差Δｎ３を０．０６〜０．１０％、好ましくは０．１％、第１中間層１２の屈折率（ｎ２）とクラッド層２の屈折率（ｎ０）の比屈折率差Δｎ２を−０．２４〜−０．２０％、好ましくは−０．２２％、第２中間層１４の屈折率（ｎ４）とクラッド層２の屈折率（ｎ０）の比屈折率差Δｎ４を−０．２１〜−０．０９％、好ましくは−０．１０％に形成している。また、コア中心部１１の半径ｒ１を３．１〜３．４μｍ、好ましくは３．３５μｍ、第１中間層１２の層厚（ｒ２−ｒ１）を２．９〜３．３μｍ、好ましくは３．１μｍ、コアリング層１３の層厚（ｒ３−ｒ２）を７．１〜８．０μｍ、好ましくは７．９μｍ、第２中間層１４の層厚（ｒ４−ｒ１）を６．０μｍ以上、好ましくは６．０μｍに形成している。
【００１７】
また、コア中心部１１を、０．０５モル％以上、好ましくは４．０モル％以上の酸化ゲルマニウムを含んだ構成材で構成している。
【００１８】
次に、本発明の作用を説明する。
【００１９】
コア中心部１１の半径ｒ１を３．１〜３．４μｍに規定することで、図２に示すように、分散を約−１２．５〜２ps/nm/km、分散スロープを約０〜０．０４ps/nm²/kmに制御することができる。また、コア中心部１１の比屈折率差Δｎ１を０．４〜０．５％に規定することで、図３に示すように、分散を約−５〜１０ps/nm/km、分散スロープを約０〜０．０１ps/nm²/kmに制御することができる。
【００２０】
第１中間層１２の層厚（ｒ２−ｒ１）を２．９〜３．３μｍに規定することで、図４に示すように、分散を約−０．０１〜０．０１ps/nm/kmに制御することができる。また、第１中間層１２の比屈折率差Δｎ２を−０．２４〜−０．２０％に規定することで、図５に示すように、分散スロープを約−０．０１〜０．０１ps/nm²/kmに制御することができる。
【００２１】
コアリング層１３の層厚（ｒ３−ｒ２）を７．１〜８．０μｍに規定することで、図６に示すように、カットオフ波長を約１．３〜１．５μｍに、分散スロープを約０〜０．０１ps/nm²/kmに制御することができる。また、コアリング層１３の比屈折率差Δｎ３を０．０６〜０．１０％に規定することで、図７に示すように、カットオフ波長を約１．１〜１．５μｍに、分散スロープを約０〜０．０１強ps/nm²/kmに制御することができる。
【００２２】
第２中間層１４の層厚（ｒ４−ｒ３）を６．０μｍ以上に規定することで、図８に示すように、カットオフ波長を１．５μｍ以下に制御することができる。また、第２中間層１４の比屈折率差Δｎ４を−０．２３〜−０．０９％に規定することで、図８に示すように、分散スロープを約−０．０２〜０．０１ps/nm²/kmに、カットオフ波長を約１．３５〜１．５５μｍに制御することができる。
【００２３】
本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバによれば、コア１を、光ファイバ中心Ｏから径方向外側に向かって、コア中心部１１、第１中間層１２、コアリング層１３、及び第２中間層１４の四層構造（換言すると、コア１＋四重クラッドの構造）とし、コア中心部１１及びコアリング層１３の屈折率ｎ１，ｎ３をクラッド層２の屈折率ｎ０よりも大きく、また、第１中間層１２及び第２中間層１４の屈折率ｎ２，ｎ４をクラッド層２の屈折率ｎ０以下に形成することで、低非線形で、伝送波長が１．５５μｍの信号光の、分散スロープが−０．０１〜０．０１ps/nm²/km、分散が−５〜５ps/nm/km、及び実効断面積が５０μｍ²以上の光ファイバとなる。その結果、波長多重伝送の伝送容量が大きく、かつ、伝送品質が良好な低非線形低分散スロープ光ファイバを得ることができる。
【００２４】
また、本実施の形態の光ファイバは、上述したように、低非線形で、実効断面積が大きく、分散・分散スロープも十分に小さいため、ハイブリッド伝送路を形成することなく（即ち、この光ファイバ単体で）、線路全体の分散を非零に設計でき、使用波長帯域における分散スロープをほぼ零にすることができる。つまり、分散設計が簡易な単一ファイバで、低非線形低分散スロープ光ファイバの伝送路を構築することができるため、従来のハイブリッド伝送路のように、条長による厳密な補償率の計算を行う必要がなくなり、陸上系光伝送路の構築も可能である。
【００２５】
さらに、実効断面積が５０μｍ²以上と比較的大きく、また、分散スロープも極めて低いことから、ＷＤＭ伝送の大容量化に必要不可欠な、使用波長帯城の拡大が可能となる。
【００２６】
【実施例】
本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバのコアロッドを、ＭＣＶＤ法を用いて実際に製造する場合を説明する。製造は、図１０に示すコアロッド製造装置を用いて行った。
【００２７】
図１０に示すように、先ず、原料ガス１００をバブラ１０１に供給し、原料ガス１００を純酸素でバブリングする。このバブリング後の原料ガス１００を、回転導入端子１０２を介して、周方向に回転する出発石英管１０３の内部に導入する。次に、石英管１０３の内部に導入された原料ガス１００を、石英管１０３の外側から、管長手方向に可動自在な酸水素バーナ１０４で加熱する。これによって、原料ガス１００が化学反応することにより、スート粒子１０５が生成する。生成したスート粒子１０５は、その一部が石英管１０３の内面に付着・堆積し、残りは排気管１０６を通ってスートボックス１０７に排出される。次に、石英管１０３の内面に付着・堆積したスート粒子１０５は、再度、酸水素バーナ１０４で加熱することで透明ガラス化し、石英管１０３の内面にクラッド層２の母材が形成される。
【００２８】
その後、上記工程を、原料ガス１００を適宜変えて４回繰り返すことで、クラッド層２の母材の内面に、順次、第２中間層１４の母材、コアリング層１３の母材、第１中間層１２の母材、及びコア中心部１１の母材が形成され、コアロッドが得られる。ここで、原料ガス１００としては、ＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂、Ｈｅ、Ｃｌ₂、ＳｉＦ₄等を用いることができ、クラッド層２の母材形成時にはＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄、Ｏ₂を、第２中間層１４の母材形成時にはＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂、ＳｉＦ₄を、コアリング層１３の母材形成時にはＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂、ＳｉＦ₄を、第１中間層１２の母材形成時にはＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂、ＳｉＦ₄を、コア中心部１１の母材形成時にはＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂を用いた。
【００２９】
コアロッドの形成後、コアロッドの中心部に残った空間を完全に埋めて中実にするために、酸水素バーナ１０４の火力を増加させて石英管１０３を再度加熱する。これによって、石英管１０３の表面張力が増加することで、コアロッドが石英管１０３の径方向中心に向かって収縮し、その結果、コアロッド全体が中実となる。
【００３０】
このようにして得られたコアロッドの外周に、例えばＶＡＤ法を用いて純粋石英のスートを設けた後、コアロッドとスートを焼結し、線引母材を作製する。この線引母材を、例えば、線引き速度４００ｍ／ｍｉｎ、張力１４０ｇで線引することで、条長が約１００ｋｍの本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバが得られた。
【００３１】
この光ファイバの伝送特性を測定した結果、伝送波長が１．５５μｍの信号光の、伝送損失が０．２１２dB/km、実効断面積が５８．７μｍ²、分散が−２．０ps/nm/km、分散スロープが−０．００８ps/nm²/kmと良好な伝送特性が得られた。ここで、分散のシミュレーション値は、図１１に示すように、約−１．５ps/nm/kmであり、シミュレーション値と略同じ測定値が得られた。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、光ファイバのコアを、コア中心部、第１中間層、コアリング層、及び第２中間層の四層構造とし、コア中心部及びコアリング層の屈折率をクラッド層の屈折率よりも大きく、第１中間層及び第２中間層の屈折率をクラッド層の屈折率以下に形成することで、波長多重伝送の伝送容量が大きく、かつ、伝送品質が良好な低非線形低分散スロープ光ファイバを得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおける屈折率分布を示す図である。横軸は光ファイバ中心からの距離を、縦軸は比屈折率差を示している。
【図２】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおけるコア中心部の半径と、分散及び分散スロープとの関係を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおけるコア中心部の比屈折率差と、分散及び分散スロープとの関係を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおける第１中間層の層厚と分散との関係を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおける第１中間層の比屈折率差と分散スロープとの関係を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおけるコアリング層の層厚と、カットオフ波長及び分散スロープとの関係を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおけるコアリング層の比屈折率差と、カットオフ波長及び分散スロープとの関係を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおける第２中間層の層厚とカットオフ波長との関係を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバにおける第２中間層の比屈折率差と、分散スロープ及びカットオフ波長との関係を示す図である。
【図１０】実施例におけるコアロッド製造装置の概略図である。
【図１１】本実施の形態に係る低非線形低分散スロープ光ファイバの、分散の波長依存性のシミュレーション結果を示す図である。横軸は波長（μｍ）を、縦軸は分散（ps/nm/km）を示している。
【図１２】波長多重伝送時のハイブリッド伝送路における各波長の累積分散を示す図である。横軸はファイバ長を、縦軸は累積分散を示している。
【符号の説明】
１コア
２クラッド層
１１コア中心部
１２第１中間層
１３コアリング層
１４第２中間層
１００原料ガス
１０１バブラ
１０２回転導入端子
１０３石英管
１０４酸水素バーナ
１０５スート粒子
１０６排気管
１０７スートボックス
ｎ０クラッド層の屈折率
ｎ１コア中心部の屈折率
ｎ２第１中間層の屈折率
ｎ３コアリング層の屈折率
ｎ４第２中間層の屈折率
ｒ１コア中心部の半径
ｒ２−ｒ１第１中間層の層厚
ｒ３−ｒ２コアリング層の層厚
ｒ４−ｒ３第２中間層の層厚
Ｏ光ファイバ中心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a trunk line transmission line and a low nonlinear low dispersion slope optical fiber for a submarine optical cable, and more particularly to a low nonlinear low dispersion slope optical fiber used for wavelength multiplexing transmission or the like.
[0002]
[Prior art]
Due to the explosive increase in data communications such as the Internet in recent years, a dramatic increase in transmission capacity is required. Currently, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) transmission system that simultaneously transmits a plurality of signal lights having slightly different wavelengths through one optical fiber has been put into practical use and applied to trunk transmission lines and submarine optical cables. Yes. In such an optical fiber transmission line in which waveform deterioration after transmission or nonlinear phenomenon occurs, repeaters are usually installed at certain intervals. In order to compensate and amplify signal light, a conventional repeater temporarily converts signal light into an electric signal, synchronously reproduces and amplifies the converted electric signal, and converts it again into signal light. It is called a regenerative repeater. Since this regenerative repeater has to regenerate and amplify every slightly different wavelength, it requires a device corresponding to the wave number. For this reason, the increase in wave number for increasing the WDM transmission capacity has limitations in terms of cost and mounting space.
[0003]
Therefore, an EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) has been proposed as an amplifier that can amplify signal light of all wavelengths in a lump without converting the signal light into an electrical signal. Has been. With this EDFA, transmission capacity has rapidly increased. However, various problems have newly arisen due to the increase in the wave number and the bit rate of the signal light.
[0004]
For example, the wavelength dispersion inherent in the optical fiber causes different dispersion at both ends of the wavelength band to be used, and there is a problem that waveform deterioration after transmission and nonlinear phenomena occur. The non-linear phenomenon is a phenomenon caused by a local change in the refractive index distribution (generally depending on the optical power density) of the optical fiber constituting the transmission line, and FWM (Four Wave Mixing) or the like corresponds to this phenomenon. These dispersion and non-linear phenomena are the main causes of deterioration of transmission quality, and become a serious problem particularly when many signal wavelengths are transmitted over a long distance as in WDM transmission. In addition, in WDM transmission that transmits a plurality of signal lights, the dispersion value differs between the signal light on the shortest wavelength side and the signal light on the longest wavelength side, so that the wave number itself is limited by the dispersion slope. .
[0005]
Therefore, in order to avoid the deterioration of the signal waveform due to the chromatic dispersion of the optical fiber, it is effective to reduce the dispersion value between the used wavelength bands as much as possible, that is, to shift the zero dispersion wavelength to the used wavelength. For example, DSF (Dispertion-Shifted Optical Fiber), which is an optical fiber in which the zero-dispersion wavelength is shifted to the 1550 nm (1.55 μm) band, has little signal waveform deterioration. And widely applied. Further, in order to increase the transmission capacity, it is important to make the value of the dispersion slope as small as possible. A low dispersion slope of 0.1 ps / nm ² / km or less is achieved by changing the conventional single-peak profile (refractive index profile) of an optical fiber to a complex profile such as a W-type or triple-clad type. can do.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the wave number increases, the optical power density per unit cross-sectional area of the optical fiber increases, so that the occurrence of the above-mentioned nonlinear phenomenon becomes a big problem again. For example, recent research has revealed that the WDM signal light in the vicinity of the zero dispersion wavelength is amplified by the FWM described above, and signal transmission characteristics are significantly deteriorated.
[0007]
In order to increase the wave number of the signal light while preventing this non-linear phenomenon, as shown in FIG. 12, an optical fiber having a large effective area (Aeff expansion fiber ( 12), and in the latter stage (second half of the section) of the optical fiber, an optical fiber (dispersion / dispersion slope compensating fiber (FIG. 12) for compensating the accumulated dispersion and dispersion slope generated in the first half of the section. In this hybrid transmission line, dispersion in the entire line is designed to be non-zero as indicated by a broken line c in FIG. Thus, the dispersion slope is almost zero in the used wavelength band.
[0008]
However, this hybrid transmission line requires extremely strict strip length management in order to secure a certain dispersion / dispersion slope compensation rate, and is also used for fusion-bonding fibers with different fiber profiles. There is a problem that the loss is so large that it cannot be ignored. For this reason, it is extremely difficult to construct a land-based optical transmission line using this hybrid transmission line because there are many connection points between fibers.
[0009]
An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a low nonlinear low dispersion slope optical fiber having a large transmission capacity for wavelength division multiplexing transmission and good transmission quality.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present invention has a two-layer structure of a core on the inner layer side and a cladding layer covering the outer periphery of the core, and a plurality of signals having slightly different wavelengths in the core. In a low nonlinear low dispersion slope optical fiber for transmitting light simultaneously, the core has a four-layer structure of a core center portion, a first intermediate layer, a coring layer, and a second intermediate layer from the optical fiber center toward the radially outer side. The refractive index of the core center portion and the coring layer is set to be larger than the refractive index of the cladding layer, and the refractive indexes of the first intermediate layer and the second intermediate layer are set to be the refractive index of the cladding layer. It is formed so that it becomes below the rate.
[0011]
According to the above configuration, the optical fiber core has a four-layer structure, and by defining the refractive index of each core layer and the refractive index of the cladding layer, the transmission capacity of wavelength division multiplexing transmission is large and the transmission quality is good. A low nonlinear low dispersion slope optical fiber can be obtained.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
It is a figure which shows the refractive index distribution of the low nonlinear low dispersion slope optical fiber which concerns on this invention. In FIG. 1, the horizontal axis represents the distance from the optical fiber center O, and the vertical axis represents the relative refractive index difference.
[0014]
As shown in FIG. 1, the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present invention has a two-layer structure of a core 1 on the inner layer side and a clad layer 2 covering the outer periphery of the core 1, and the core 1 is an optical fiber. From the center O toward the outside in the radial direction, it has a four-layer structure of a core central portion 11 having a radius r1, a first intermediate layer 12 having a radius r2, a coring layer 13 having a radius r3, and a second intermediate layer 14 having a radius r4. It is what you are doing.
[0015]
The refractive index (n1) of the core central portion 11 and the refractive index (n3) of the coring layer 13 are larger than the refractive index (n0) of the cladding layer 2 (n1 (or n3)> n0), and the first intermediate The refractive index (n2) of the layer 12 and the refractive index (n4) of the second intermediate layer 14 are formed to be equal to or lower than the refractive index (n0) of the cladding layer 2 (n2 (or n4) ≦ n0).
[0016]
Specifically, the slope of chromatic dispersion (hereinafter referred to as dispersion slope) of signal light having a transmission wavelength of 1.55 μm is −0.01 to 0.01 ps / nm ² / km, preferably about −0.00062 ps / In order to obtain an optical fiber having a nm ² / km, a chromatic dispersion of −5 to 5 ps / nm / km, preferably about −1.3 ps / nm / km, and an effective area of 50 μm ² or more, the refraction of the core central portion 11 is achieved. The relative refractive index difference Δn1 between the refractive index (n1) and the refractive index (n0) of the cladding layer 2 is 0.4 to 0.5%, preferably 0.42%. The refractive index (n3) of the coring layer 13 and the cladding layer The relative refractive index difference Δn3 of the refractive index (n0) of 2 is 0.06 to 0.10%, preferably 0.1%, the refractive index (n2) of the first intermediate layer 12 and the refractive index (n0) of the cladding layer 2 ) Relative refractive index difference Δn2 of −0.24 to −0.20%, preferably −0.22%, the refractive index (n4) of the second intermediate layer 14 and the cladding layer -0.21～-0.09% the relative refractive index difference Δn4 refractive index (n0), preferably forms a -0.10%. Further, the radius r1 of the core central portion 11 is 3.1 to 3.4 μm, preferably 3.35 μm, and the layer thickness (r2-r1) of the first intermediate layer 12 is 2.9 to 3.3 μm, preferably 3. 1 μm, the layer thickness (r3-r2) of the coring layer 13 is 7.1 to 8.0 μm, preferably 7.9 μm, and the layer thickness (r4-r1) of the second intermediate layer 14 is 6.0 μm or more, preferably It is formed to 6.0 μm.
[0017]
Moreover, the core center part 11 is comprised with the structural material containing 0.05 mol% or more, preferably 4.0 mol% or more of germanium oxide.
[0018]
Next, the operation of the present invention will be described.
[0019]
By defining the radius r1 of the core central portion 11 to 3.1 to 3.4 μm, the dispersion is about −12.5 to 2 ps / nm / km and the dispersion slope is about 0 to 0. 0 as shown in FIG. It can be controlled to 04 ps / nm ² / km. Further, by defining the relative refractive index difference Δn1 of the core central portion 11 to 0.4 to 0.5%, as shown in FIG. 3, the dispersion is about −5 to 10 ps / nm / km, and the dispersion slope is about It can be controlled to 0 to 0.01 ps / nm ² / km.
[0020]
By defining the layer thickness (r2-r1) of the first intermediate layer 12 to 2.9 to 3.3 μm, the dispersion is reduced to about −0.01 to 0.01 ps / nm / km as shown in FIG. Can be controlled. Further, by defining the relative refractive index difference Δn2 of the first intermediate layer 12 to be −0.24 to −0.20%, as shown in FIG. 5, the dispersion slope is about −0.01 to 0.01 ps / It can be controlled to nm ² / km.
[0021]
By defining the layer thickness (r3-r2) of the coring layer 13 to 7.1 to 8.0 μm, as shown in FIG. 6, the cutoff wavelength is set to about 1.3 to 1.5 μm, and the dispersion slope is set. It can be controlled to about 0 to 0.01 ps / nm ² / km. Further, by defining the relative refractive index difference Δn3 of the coring layer 13 to 0.06 to 0.10%, the cutoff wavelength is set to about 1.1 to 1.5 μm as shown in FIG. Can be controlled to about 0 to 0.01 strength ps / nm ² / km.
[0022]
By defining the thickness (r4-r3) of the second intermediate layer 14 to 6.0 μm or more, the cutoff wavelength can be controlled to 1.5 μm or less as shown in FIG. Further, by defining the relative refractive index difference Δn4 of the second intermediate layer 14 to −0.23 to −0.09%, as shown in FIG. 8, the dispersion slope is about −0.02 to 0.01 ps / The cutoff wavelength can be controlled to about 1.35 to 1.55 μm at nm ² / km.
[0023]
According to the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment, the core 1 is moved from the optical fiber center O to the radially outer side, the core center portion 11, the first intermediate layer 12, the coring layer 13, and The second intermediate layer 14 has a four-layer structure (in other words, a core 1 + quadruple structure), and the refractive indexes n1 and n3 of the core central portion 11 and the coring layer 13 are larger than the refractive index n0 of the cladding layer 2, Further, by forming the refractive indexes n2 and n4 of the first intermediate layer 12 and the second intermediate layer 14 to be equal to or lower than the refractive index n0 of the cladding layer 2, dispersion of signal light having a low nonlinearity and a transmission wavelength of 1.55 μm is achieved. The optical fiber has a slope of −0.01 to 0.01 ps / nm ² / km, a dispersion of −5 to 5 ps / nm / km, and an effective area of 50 μm ² or more. As a result, it is possible to obtain a low nonlinear low dispersion slope optical fiber having a large transmission capacity for wavelength division multiplexing and good transmission quality.
[0024]
Further, as described above, the optical fiber according to the present embodiment has a low nonlinearity, a large effective area, and a sufficiently small dispersion / dispersion slope, so that a hybrid transmission line is not formed (that is, this optical fiber). By itself, the dispersion of the entire line can be designed to be non-zero, and the dispersion slope in the used wavelength band can be made almost zero. In other words, since a transmission line of low nonlinear low dispersion slope optical fiber can be constructed with a single fiber with simple dispersion design, the exact compensation rate is calculated by the length like a conventional hybrid transmission line. This eliminates the need for a land-based optical transmission line.
[0025]
Furthermore, since the effective area is relatively large at 50 μm ² or more and the dispersion slope is extremely low, it is possible to expand the wavelength band for use, which is indispensable for increasing the capacity of WDM transmission.
[0026]
【Example】
The case where the core rod of the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment is actually manufactured using the MCVD method will be described. Manufacture was performed using the core rod manufacturing apparatus shown in FIG.
[0027]
As shown in FIG. 10, first, the source gas 100 is supplied to the bubbler 101, and the source gas 100 is bubbled with pure oxygen. The source gas 100 after the bubbling is introduced into the starting quartz tube 103 that rotates in the circumferential direction via the rotation introduction terminal 102. Next, the raw material gas 100 introduced into the quartz tube 103 is heated from the outside of the quartz tube 103 by an oxyhydrogen burner 104 movable in the longitudinal direction of the tube. As a result, the soot particles 105 are generated by the chemical reaction of the source gas 100. Part of the generated soot particles 105 adheres and accumulates on the inner surface of the quartz tube 103, and the rest passes through the exhaust pipe 106 and is discharged to the soot box 107. Next, the soot particles 105 attached and deposited on the inner surface of the quartz tube 103 are heated again by the oxyhydrogen burner 104 to become transparent glass, and the base material of the cladding layer 2 is formed on the inner surface of the quartz tube 103.
[0028]
Thereafter, the above process is repeated four times while appropriately changing the source gas 100, so that the base material of the second intermediate layer 14, the base material of the coring layer 13, and the first material are sequentially formed on the inner surface of the base material of the cladding layer 2. The base material of the intermediate layer 12 and the base material of the core central portion 11 are formed, and a core rod is obtained. Here, as the source gas 100, SiCl ₄ , GeCl ₄ , O ₂ , He, Cl ₂ , SiF ₄ or the like can be used, and when forming the base material of the cladding layer 2, SiCl ₄ , SiF ₄ , O ₂ are used. When the base material of the second intermediate layer 14 is formed, SiCl ₄ , GeCl ₄ , O ₂ , SiF ₄ is used. When the base material of the coring layer 13 is formed, SiCl ₄ , GeCl ₄ , O ₂ , SiF ₄ is used, and the first intermediate layer 12 is used. SiCl ₄ , GeCl ₄ , O ₂ , and SiF ₄ were used when forming the base material, and SiCl ₄ , GeCl ₄ , and O ₂ were used when forming the base material for the core central portion 11.
[0029]
After the core rod is formed, the quartz tube 103 is heated again by increasing the thermal power of the oxyhydrogen burner 104 in order to completely fill the space remaining in the center of the core rod and make it solid. As a result, the surface tension of the quartz tube 103 increases, so that the core rod contracts toward the radial center of the quartz tube 103, and as a result, the entire core rod becomes solid.
[0030]
A pure quartz soot is provided on the outer periphery of the core rod thus obtained using, for example, the VAD method, and then the core rod and the soot are sintered to produce a drawing base material. For example, by drawing the drawing base material at a drawing speed of 400 m / min and a tension of 140 g, the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment having a strip length of about 100 km was obtained.
[0031]
As a result of measuring the transmission characteristics of this optical fiber, the transmission loss of the signal light having a transmission wavelength of 1.55 μm is 0.212 dB / km, the effective area is 58.7 μm ² , and the dispersion is −2.0 ps / nm / km. A good transmission characteristic was obtained with a dispersion slope of -0.008 ps / nm ² / km. Here, as shown in FIG. 11, the simulation value of the dispersion is about −1.5 ps / nm / km, and a measurement value substantially the same as the simulation value was obtained.
[0032]
As mentioned above, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention is not limited to embodiment mentioned above, and various things are assumed in addition.
[0033]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the core of the optical fiber has a four-layer structure of the core central portion, the first intermediate layer, the coring layer, and the second intermediate layer, and the refractive index of the core central portion and the coring layer is clad. By forming the refractive index of the first intermediate layer and the second intermediate layer to be lower than the refractive index of the cladding layer, the transmission capacity for wavelength division multiplexing is large and the transmission quality is low. An excellent effect is obtained that a nonlinear low dispersion slope optical fiber can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a refractive index distribution in a low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment. The horizontal axis indicates the distance from the center of the optical fiber, and the vertical axis indicates the relative refractive index difference.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the radius of the core center, dispersion, and dispersion slope in the low nonlinear, low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a relative refractive index difference at a core central portion, dispersion, and dispersion slope in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the first intermediate layer and dispersion in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a relative refractive index difference of a first intermediate layer and a dispersion slope in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thickness of the coring layer, the cutoff wavelength, and the dispersion slope in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a relative refractive index difference of a coring layer, a cutoff wavelength, and a dispersion slope in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a layer thickness of a second intermediate layer and a cutoff wavelength in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the relative refractive index difference of the second intermediate layer, the dispersion slope, and the cutoff wavelength in the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 10 is a schematic view of a core rod manufacturing apparatus in an example.
FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of dispersion wavelength dependency of the low nonlinear low dispersion slope optical fiber according to the present embodiment. The horizontal axis represents wavelength (μm), and the vertical axis represents dispersion (ps / nm / km).
FIG. 12 is a diagram showing cumulative dispersion of each wavelength in a hybrid transmission line at the time of wavelength multiplexing transmission. The horizontal axis indicates the fiber length, and the vertical axis indicates the cumulative dispersion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core 2 Cladding layer 11 Core center part 12 1st intermediate | middle layer 13 Coring layer 14 2nd intermediate | middle layer 100 Source gas 101 Bubbler 102 Rotation introducing | transducing terminal 103 Quartz tube 104 Oxyhydrogen burner 105 Soot particle 106 Exhaust pipe 107 Soot box n0 Cladding Refractive index of layer n1 Refractive index of core n2 Refractive index of first intermediate layer n3 Refractive index of coring layer n4 Refractive index of second intermediate layer r1 Radius r2-r1 of core central layer Layer thickness of first intermediate layer r3-r2 Coring layer thickness r4-r3 Second intermediate layer thickness O Optical fiber center

Claims

A low nonlinear low dispersion slope optical fiber having a two-layer structure of an inner layer side core and a clad layer covering the outer periphery of the core, and simultaneously transmitting a plurality of signal lights having slightly different wavelengths in the core. From the center to the outer side in the radial direction, it has a four-layer structure consisting of a core center, a first intermediate layer, a coring layer, and a second intermediate layer. Forming the refractive index of the first intermediate layer and the second intermediate layer to be lower than the refractive index of the cladding layer so as to be larger than the refractive index of the layer ,
Signal light with a transmission wavelength of 1.55 μm has a chromatic dispersion slope of −0.01 to 0.01 ps / nm ² / km , a chromatic dispersion of −5 to 5 ps / nm / km , and an effective area of 50 μm. ² or more, and
The relative refractive index difference Δn1 between the refractive index of the core center and the refractive index of the cladding layer is 0.4 to 0.5%, and the relative refractive index difference Δn3 of the refractive index of the coring layer and the refractive index of the cladding layer is 0.06. ~ 0.10%, relative refractive index difference Δn2 between the refractive index of the first intermediate layer and the refractive index of the cladding layer is -0.24 to -0.20%, the refractive index of the second intermediate layer and the refractive index of the cladding layer Relative refractive index difference Δn4 of −0.21 to −0.09%, and
The core center radius is 3.1 to 3.4 μm, the first intermediate layer thickness is 2.9 to 3.3 μm, the coring layer thickness is 7.1 to 8.0 μm, and the second intermediate layer thickness is The layer thickness is 6.0 μm or more, and
A low nonlinear low dispersion slope optical fiber, characterized in that a core central portion contains 0.05 mol% or more of germanium oxide .