JP3840977B2 - Dispersion compensating optical fiber - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散補償光ファイバに関する。
【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加が求められている。現在、1本の光ファイバ中に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:波長分割多重)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用いられている。通常、このような光ファイバ伝送路には一定の間隔で中継器が設置されている。
【0003】
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、その電気信号を同期再生・増幅して光信号に変換する、いわゆる再生中継器と呼ばれる装置であるが、WDM伝送においてはわずかに波長毎に再生・増幅を行わなければならないため、波数の分だけデバイスを必要とすることになる。
【0004】
このため、WDM伝送の大容量化のための波数増加にはコスト的・実装空間的な限界があった。
【0005】
しかし、EDFA(Erbium−Doped Fiber Amplifier:エルビウム添加光ファイバ増幅器)の開発により、信号光を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ようになった。このEDFAにより伝送容量の大容量化が急速に進展したが、波数の増加や信号光のビットレートの増加により様々な問題が生じてきた。
【0006】
例えば、本来光ファイバの有する波長分散により、使用波長帯域の両端で異なる分散を生じてしまい、伝送後の信号光の波形が劣化したり、非線形現象が生じたりする問題がある。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の変化(一般に光パワー密度に依存する。)により生じる現象であり、FWM(Four Wave Mixing:四光波混合)等が該当する。
【0007】
これら分散や非線形現象は信号光の伝送品質を劣化させる原因となりうる。特に、WDM伝送のように多数の異なる波長の信号光を長距離伝送させる場合には深刻である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光ファイバの波長分散による信号波形の劣化を防止するためには、使用波長帯域の分散値をできるだけ小さくする、いわゆる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、零分散波長が1550nmのDSF(Dispersion Sift Fiber:分散シフトファイバ)等は陸上、海底を問わず広く適用されている。
【0009】
しかし、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とに生じる分散の値が異なる。すなわち、分散スロープの存在により波数そのものが制限を受ける。これは、光ファイバ伝送後の信号光が判別可能な限度内である分散範囲(すなわち、波長帯域)がハードウェアや伝送速度により定まり、結果として最大波数を決定するためである。
【0010】
従って、この分散スロープの値をできるだけ小さくすることが伝送容量を増加させる上で重要である。
【0011】
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、例えばW型や3重クラッド型等の複雑なプロファイルに変更することにより、0.05ps/nm2/km以下の低い分散スロープを達成することができる。
【0012】
しかし、一方では波数の増加に伴い光ファイバに入射する光信号のパワー密度が増加し、前述の非線形現象が大きな問題となってきた。例えば、前述のFWMにより零分散波長近傍のWDM信号光が増幅され、信号伝送特性を著しく劣化させることが近年の研究により明らかになってきた。この非線形現象を防止しつつ信号光の波数を増加させるには、伝送路全体で分散・スロープを小さく保ち、可能な限り実効断面積の大きな光ファイバを用いればよい。
【0013】
例えば、EDFA等の増幅器による増幅直後の光密度の高い部分で実効断面積が比較的大きく、分散・スロープが比較的小さい光ファイバを用いて非線形現象の発生を抑え、その光ファイバの出力端に比較的実効断面積が小さく、分散・スロープが小さい光ファイバを接続することで、伝送路全体で分散を非零、スロープを0.1ps/nm2/km以下に抑えることができる(図11参照。)。
【0014】
図11は波長多重伝送時の実効断面積拡大光ファイバ及び低分散スロープ光ファイバによるハイブリット回路伝送路の累積分散を示す図である。同図において横軸はファイバ長を示し、縦軸は累積分散を示す。
【0015】
また、EDFA等の増幅器による増幅直後(希土類添加光ファイバの増幅区間前半)で実効断面積が非常に大きく、分散も大きい光ファイバを用い、その後(希土類添加光ファイバの増幅区間後半)で前半に生じた累積分散や分散スロープを完全に補償する光ファイバを用いたハイブリット伝送路も提案されており、実用化間近である(図12参照。)。
【0016】
図12は波長多重伝送時の実効断面積拡大光ファイバ及び分散・分散スロープ補償光ファイバによるハイブリット伝送路の累積分散を示す図である。同図において横軸はファイバ長を示し、縦軸は累積分散を示す。
【0017】
しかし、この伝送路後半で用いられるSCDCF(Slope Compensation Dispersion Compensation Fiber:分散・分散補償ファイバ)は大きな負分散と負分散スロープを実現することができるが、MFDが比較的小さい。そのため前半で用いられる実効断面積が極めて大きい光ファイバ等の異種光ファイバと融着接続する際、MFDのミスマッチにより大きな接続損失が生じてしまうという問題があった。
【0018】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、異種光ファイバとの接続損失が低い分散補償光ファイバを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の分散補償光ファイバは、コアと、コアを覆う第1クラッド層と、第1クラッド層を覆う第2クラッド層と、第2クラッド層を覆う第3クラッド層と、第3クラッド層を覆う第4クラッド層とを備えた分散補償光ファイバであって、コアの比屈折率差Δn1と第2クラッド層の比屈折率差Δn3とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より大きくし、第1クラッド層の比屈折率差Δn2と第3クラッド層の比屈折率差Δn4とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より小さくし、上記コアの比屈折率差を中心から径方向に単調に減少させ、上記コアの中心の比屈折率差Δn1を1.03〜1.07%とし、上記コアの半径r1を2.66〜2.72μmとし、第2クラッド層の比屈折率差Δn3を0.13〜0.15%とし、第2クラッド層の半径r3を10.7〜11.4μmとし、第2クラッド層の半径r3を10.7〜11.4μmとし、第1クラッド層の比屈折率差Δn2を−0.285〜−0.25%とし、第1クラッド層の半径r2を5.38〜5.73μmとし、第3クラッド層の比屈折率差Δn4を−0.15〜−0.07%とし、第3クラッド層の半径r4を13.15μm以上17μm以下としたことにより、波長1550nmでの分散スロープを−0.18〜−0.12ps/nm2/kmとし、波長分散を−50〜−40ps/nm/kmとし、モードフィールド径を6.0μm以上としたものである。
【0029】
本発明によれば、コアの外周を第1クラッド層から第4クラッド層で順次覆って4重クラッド層構造とし、コアの比屈折率差Δn1と第2クラッド層の比屈折率差Δn3とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より大きくし、第1クラッド層の比屈折率差Δn2と第3クラッド層の比屈折率差Δn4とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より小さくすることにより、MFDを大きくすることができるので、異種光ファイバとの接続時に生じる接続損失を低く抑えることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0031】
図1は本発明の分散補償光ファイバの一実施の形態を示す屈折率分布図である。同図において横軸はコアの中心0からの距離を示し、縦軸は比屈折率差を示す。
【0032】
本分散補償光ファイバは、比屈折率差が中心から径方向に単調に減少するコア(半径r1)1のまわりに、第1クラッド層(半径r1〜r2)2、第2クラッド層(半径r2〜r3)3、第3クラッド層(半径r3〜r4)4及び第4クラッド層(半径r4〜r5)5を順次積層した光ファイバである。
【0033】
本分散補償光ファイバは、コア1の比屈折率差Δn1と第2クラッド層3の比屈折率差Δn3とを第4クラッド層5の比屈折率差Δn0より大きくし、第1クラッド層2の比屈折率差Δn2と第3クラッド層4の比屈折率差Δn4とを第4クラッド層5の比屈折率差Δn0より小さくし、各比屈折率差及び層の厚さを後述のようにすることにより、波長1550nmでの分散スロープを−0.18〜−0.12ps/nm2/kmとし、波長分散を−50〜−40ps/nm/kmとし、モードフィールド径を6.0μm以上としたものである。
【0034】
ここで、MFDは大きければ大きい程好ましいが、理論的には33m2を超えることは無いものの、試作段階では比較的大きなAeffが得られているので、MFDは約40μm2以下が好ましい。
【0035】
コア1の中心0における比屈折率差Δn1を1.03〜1.07%とすることにより、分散を−50〜−40ps/nm/kmとすることができる(図2参照。)。
【0036】
図2は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn1に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は比屈折率差Δn1を示し、縦軸は分散を示す。
【0037】
コア1の半径r1を2.66〜2.72μmとすることにより、分散を−50〜−40ps/nm/kmとすることができる(図3参照。)。
【0038】
図3は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r1に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸はコアの半径r1を示し、縦軸は分散を示す。
【0039】
第2クラッド層3の比屈折率差Δn3を0.13〜0.15%とすることにより、基準長2mでのカットオフ波長を1.7μm以下、かつ分散を−40ps/nm/km以下にすることができる(図4参照。)。
【0040】
図4は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn3に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第2クラッド層3の比屈折率差Δn3を示し、縦軸は分散を示す。
【0041】
第2クラッド層3の半径r3を10.7〜11.4μmとすることにより、分散スロープを−0.12ps/nm2/km以下、かつ基準長2mでのカットオフ波長を1.7m以下にすることができる(図5参照。)。
【0042】
図5は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r3に対するカットオフ波長のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第2クラッド層の半径r3を示し、縦軸はカットオフ波長を示す。
【0043】
第1クラッド層2の比屈折率差Δn2を−0.285〜−0.25%とすることにより、分散スロープを−0.18〜−0.12ps/nm2/kmにすることができる(図6参照。)。
【0044】
図6は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn2に対する分波スロープのシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第1クラッド層2の比屈折率差Δn2を示し、縦軸は分波スロープを示す。
【0045】
第1クラッド層2の半径r2を5.38〜5.73μmとすることにより、分散を−40ps/nm/km以下、かつ分散スロープを−0.12ps/nm2/km以下にすることができる(図7参照。)。
【0046】
図7は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r2に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第1クラッド層の半径r2を示し、縦軸は分散を示す。
【0047】
第3クラッド層4の比屈折率差Δn4を−0.15〜−0.07%とすることにより、基準長2mでのカットオフ波長を1.7μm以下、かつ分散スロープを−0.12ps/nm2/km以下にすることができる(図8参照。)。
【0048】
図8は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn4に対する分散スロープのシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第3クラッド層4の比屈折率差Δn4を示し、縦軸は分散スロープを示す。
【0049】
第3クラッド層4の半径r4を13.15μm以上17μm以下とすることにより、基準長2mでのカットオフ波長を1.7μm以下にすることができる。
【0050】
ここで、半径r4の値は理論的には波長分散にはほとんど影響を及ぼさない。比較的変化するのはカットオフ波長であるが、このカットオフ波長は半径r4が大きくなるにつれて減少するので半径r4の制限は下限しかない。但し、製造条件的にはクラッド3の堆積厚は薄い方がよく、また製造上の誤差も含めると半径rの上限は17μmが好ましい(図9参照。)。
【0051】
図9は図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r4に対するカットオフ波長のシミュレーション結果を示す図である。同図において横軸は第3クラッド層の半径r4を示し、縦軸はカットオフ波長を示す。
【0052】
コア1及び第1クラッド層2は組成中に0.05モル%以上の酸化ゲルマニウムを含む。
【0053】
このように分散補償光ファイバを構成したことにより、MFDを大きくすることができるので、異種光ファイバとの接続時に生じる接続損失を低く抑えることができる。
【0054】
【実施例】
例えば、MCVD法と呼ばれる光ファイバ用コアロッドの製造について図10を参照して説明する。
【0055】
図10はMCVD法によるコアロッド製造装置の模式図である。
【0056】
バブラー101から純粋酸素でバブリングした原料ガスを、回転継手からなる回転導入端子102を通じて周方向に回転する出発石英管103の内部に導入する。原料ガスは、例えばSiCl4、GeCl4、O2、He、Cl2、C26等が挙げられる。これらの原料を石英管外側から出発石英管103の長手方向に沿って移動する酸水素バーナ104で加熱し、化学反応によりスート粒子105が生成される。このスート粒子は一部が出発石英管103の内面に付着・堆積し、残りは排気管106を通りスートボックス107に排出される。出発石英管103の内面に付着したスート粒子は、再度酸水素バーナ104で加熱され透明ガラス化する。
【0057】
以上の工程を必要なだけ繰り返し、コア1やクラッド層2〜5を合成する。堆積、透明ガラス化が終了した後、中心の残った空間を閉鎖するために酸水素バーナ104の火力を増加させ、出発石英管103の表面張力で中実化させる。
【0058】
このようにして得られたコアロッドを、例えばVAD法により純粋石英のスートを外付け、焼結して線引き母材とする。この線引き母材を、例えば線引き速度約200m/min、張力約1.3N(133gf)で線引きし、約100kmの長さの光ファイバを得た。
【0059】
このようにして製造した光ファイバの特性を測定した。
【0060】
図1に示される比屈折率差分布を有し、コア1の中心の比屈折率差Δn1=1.05%、半径r1=2.7μm、第1クラッド層2の比屈折率差Δn2=−0.275%、半径r2=5.5μm、第2クラッド層3の比屈折率差Δn3=0.145%、半径r3=11.0μm、第3クラッド層4の比屈折率差Δn4=−0.08%、半径r4=13.45μmである分散補償光ファイバを試作した。
【0061】
その結果、波長1550nmでの伝送損失が0.248dB/kmであり、MFDが6.32μmであり、分散が−43.8ps/nm/kmであり、分散スロープが−0.141ps/nm2/kmと良好な特性が得られた。
【0062】
以上において、本分散補償光ファイバは、従来の分散補償光ファイバに比べてMFDを大きくすることができるので、異種光ファイバとの接続の際に生じるMFDの差異に起因する接続損失を低く抑えることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、異種光ファイバとの接続損失が低い分散補償光ファイバの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分散補償光ファイバの一実施の形態を示す屈折率分布図である。
【図2】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn1に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。
【図3】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r1に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。
【図4】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn3に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。
【図5】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r3に対するカットオフ波長のシミュレーション結果を示す図である。
【図6】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn2に対する分波スロープのシミュレーション結果を示す図である。
【図7】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r2に対する分散のシミュレーション結果を示す図である。
【図8】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの比屈折率差Δn4に対する分散スロープのシミュレーション結果を示す図である。
【図9】図1に示した特性を有する分散補償光ファイバの半径r4に対するカットオフ波長のシミュレーション結果を示す図である。
【図10】MCVD法によるコアロッド製造装置の模式図である。
【図11】波長多重伝送時の実効断面積拡大光ファイバ及び低分散スロープ光ファイバによるハイブリット回路伝送路の累積分散を示す図である。
【図12】波長多重伝送時の実効断面積拡大光ファイバ及び分散・分散スロープ補償光ファイバによるハイブリット伝送路の累積分散を示す図である。
【符号の説明】
1 コア
2 第1クラッド層
3 第2クラッド層
4 第3クラッド層
5 第4クラッド層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dispersion compensating optical fiber.
[0002]
[Prior art]
Due to the explosive increase in data communications such as the Internet in recent years, a dramatic increase in transmission capacity has been demanded. At present, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) transmission system that simultaneously transmits a plurality of signal lights having slightly different wavelengths in one optical fiber has been put into practical use, and is used in a trunk transmission line or a submarine optical cable. Yes. Usually, such optical fiber transmission lines are provided with repeaters at regular intervals.
[0003]
A conventional repeater is a so-called regenerative repeater that converts signal light once into an electrical signal in order to compensate and amplify the signal light, and synchronously reproduces and amplifies the electrical signal to convert it into an optical signal. In WDM transmission, since reproduction / amplification must be performed slightly for each wavelength, devices corresponding to the wave number are required.
[0004]
For this reason, the increase in the wave number for increasing the capacity of WDM transmission has limitations in terms of cost and mounting space.
[0005]
However, with the development of EDFA (Erium-Doped Fiber Amplifier), signal light of all wavelengths can be amplified as a whole without converting the signal light into an electrical signal. It was. Although this EDFA has rapidly increased the transmission capacity, various problems have arisen due to an increase in wave number and an increase in the bit rate of signal light.
[0006]
For example, due to the chromatic dispersion inherent in the optical fiber, different dispersion occurs at both ends of the used wavelength band, and there is a problem that the waveform of the signal light after transmission is deteriorated or a nonlinear phenomenon occurs. The nonlinear 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 corresponds to FWM (Four Wave Mixing) and the like.
[0007]
These dispersion and non-linear phenomena can cause the transmission quality of signal light to deteriorate. This is particularly serious when a large number of signal lights having different wavelengths are transmitted over a long distance as in WDM transmission.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in order to prevent the signal waveform from being deteriorated due to the chromatic dispersion of the optical fiber, it is effective to shift the so-called zero dispersion wavelength to the use wavelength so as to make the dispersion value of the use wavelength band as small as possible. For example, DSF (Dispersion Shift Fiber) having a zero-dispersion wavelength of 1550 nm is widely applied regardless of whether it is on land or on the seabed.
[0009]
However, in WDM transmission in which a plurality of signal lights are transmitted, the dispersion values generated in the signal light on the shortest wavelength side and the signal light on the longest wavelength side are different. That is, the wave number itself is limited by the presence of the dispersion slope. This is because a dispersion range (that is, a wavelength band) within which signal light after optical fiber transmission is within a discriminable limit is determined by hardware and transmission speed, and as a result, the maximum wave number is determined.
[0010]
Therefore, it is important to increase the transmission capacity to make the dispersion slope value as small as possible.
[0011]
By changing the conventional single-peak profile (refractive index profile) of an optical fiber to a complex profile such as a W-type or a triple-clad type, a low dispersion slope of 0.05 ps / nm 2 / km or less is achieved. Can be achieved.
[0012]
However, on the other hand, as the wave number increases, the power density of the optical signal incident on the optical fiber increases, and the above-mentioned nonlinear phenomenon has become a big problem. For example, recent research has revealed that the above-described FWM amplifies WDM signal light in the vicinity of a zero dispersion wavelength and significantly degrades signal transmission characteristics. In order to increase the wave number of signal light while preventing this non-linear phenomenon, an optical fiber having a large effective cross-sectional area as much as possible can be used while keeping the dispersion and slope small in the entire transmission line.
[0013]
For example, by using an optical fiber with a relatively large effective area and a relatively small dispersion / slope at a portion where the light density is high immediately after amplification by an amplifier such as an EDFA, the occurrence of nonlinear phenomenon is suppressed, and the output end of the optical fiber is reduced. By connecting an optical fiber having a relatively small effective cross-sectional area and a small dispersion / slope, it is possible to suppress the dispersion to non-zero and the slope to 0.1 ps / nm 2 / km or less in the entire transmission line (see FIG. 11). .)
[0014]
FIG. 11 is a diagram showing cumulative dispersion of a hybrid circuit transmission line by an effective area-enlarged optical fiber and a low dispersion slope optical fiber during wavelength division multiplexing transmission. In the figure, the horizontal axis indicates the fiber length, and the vertical axis indicates the cumulative dispersion.
[0015]
In addition, an optical fiber having an extremely large effective area and large dispersion is used immediately after amplification by an amplifier such as an EDFA (the first half of the amplification section of the rare earth-doped optical fiber), and then (the latter half of the amplification section of the rare earth-doped optical fiber) is used in the first half. A hybrid transmission line using an optical fiber that completely compensates for the accumulated dispersion and dispersion slope that has occurred has also been proposed and is about to be put into practical use (see FIG. 12).
[0016]
FIG. 12 is a diagram showing the cumulative dispersion of the hybrid transmission line by the optical fiber with an enlarged effective area and the dispersion / dispersion slope compensating optical fiber at the time of wavelength division multiplexing transmission. In the figure, the horizontal axis indicates the fiber length, and the vertical axis indicates the cumulative dispersion.
[0017]
However, SCDCF (Slope Compensation Dispersion Compensation Fiber) used in the latter half of the transmission line can realize large negative dispersion and negative dispersion slope, but has a relatively small MFD. Therefore, there has been a problem that a large connection loss occurs due to MFD mismatch when fusion splicing with a different type optical fiber such as an optical fiber having an extremely large effective area used in the first half.
[0018]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a dispersion compensating optical fiber that solves the above-described problems and has low connection loss with different types of optical fibers.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a dispersion compensating optical fiber according to the present invention includes a core, a first cladding layer covering the core, a second cladding layer covering the first cladding layer, and a third cladding layer covering the second cladding layer. A dispersion compensating optical fiber including a fourth cladding layer covering the third cladding layer, wherein the relative refractive index difference Δn1 of the core and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer are determined as relative refractive index of the fourth cladding layer. larger than the rate difference .DELTA.n0, the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer and the third relative refractive index difference of the cladding layer Δn4 smaller than a fourth relative refractive index difference of the cladding layer .DELTA.n0, relative refractive index of the core The difference is monotonously decreased in the radial direction from the center, the relative refractive index difference Δn1 at the center of the core is set to 1.03 to 1.07%, the radius r1 of the core is set to 2.66 to 2.72 μm, The relative refractive index difference Δn3 of the cladding layer is 0.13 to 0.15 The radius r3 of the second cladding layer is 10.7 to 11.4 μm, the radius r3 of the second cladding layer is 10.7 to 11.4 μm, and the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer is −0. 285 to −0.25%, the radius r2 of the first cladding layer is 5.38 to 5.73 μm, the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer is −0.15 to −0.07%, By setting the radius r4 of the three cladding layers to 13.15 μm or more and 17 μm or less , the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is −0.18 to −0.12 ps / nm 2 / km, and the chromatic dispersion is −50 to −40 ps / km. The mode field diameter is set to 6.0 μm or more.
[0029]
According to the present invention, the outer periphery of the core is sequentially covered with the first cladding layer to the fourth cladding layer to form a quadruple cladding layer structure, and the relative refractive index difference Δn1 of the core and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer are obtained. The relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer is made larger, and the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer and the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer are made smaller than the relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer. As a result, the MFD can be increased, so that the connection loss that occurs when connecting to a different optical fiber can be kept low.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0031]
FIG. 1 is a refractive index distribution diagram showing an embodiment of a dispersion compensating optical fiber of the present invention. In the figure, the horizontal axis indicates the distance from the center 0 of the core, and the vertical axis indicates the relative refractive index difference.
[0032]
The dispersion compensating optical fiber includes a first cladding layer (radius r1 to r2) 2 and a second cladding layer (radius r2) around a core (radius r1) 1 in which the relative refractive index difference monotonously decreases in the radial direction from the center. ˜r3) 3, a third cladding layer (radius r3 to r4) 4 and a fourth cladding layer (radius r4 to r5) 5 are sequentially laminated.
[0033]
In this dispersion compensating optical fiber, the relative refractive index difference Δn1 of the core 1 and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer 3 are made larger than the relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer 5, and the first cladding layer 2 The relative refractive index difference Δn2 and the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer 4 are made smaller than the relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer 5, and the relative refractive index difference and the layer thickness are set as described below. Thus, the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is set to −0.18 to −0.12 ps / nm 2 / km, the chromatic dispersion is set to −50 to −40 ps / nm / km, and the mode field diameter is set to 6.0 μm or more. Is.
[0034]
Here, the larger the MFD is, the better. However, although theoretically it does not exceed 33 m 2 , a relatively large Aeff is obtained at the trial production stage. Therefore, the MFD is preferably about 40 μm 2 or less.
[0035]
By setting the relative refractive index difference Δn1 at the center 0 of the core 1 to 1.03 to 1.07%, the dispersion can be set to −50 to −40 ps / nm / km (see FIG. 2).
[0036]
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to the relative refractive index difference Δn1 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the relative refractive index difference Δn1, and the vertical axis represents the dispersion.
[0037]
By setting the radius r1 of the core 1 to 2.66 to 2.72 μm, the dispersion can be set to −50 to −40 ps / nm / km (see FIG. 3).
[0038]
FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to the radius r1 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the core radius r1, and the vertical axis represents the dispersion.
[0039]
By setting the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer 3 to 0.13 to 0.15%, the cutoff wavelength at a reference length of 2 m is 1.7 μm or less and the dispersion is −40 ps / nm / km or less. (See FIG. 4).
[0040]
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to the relative refractive index difference Δn3 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer 3, and the vertical axis represents the dispersion.
[0041]
By setting the radius r3 of the second cladding layer 3 to 10.7 to 11.4 μm, the dispersion slope is −0.12 ps / nm 2 / km or less, and the cutoff wavelength at the reference length of 2 m is 1.7 m or less. (See FIG. 5).
[0042]
FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of the cutoff wavelength with respect to the radius r3 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the radius r3 of the second cladding layer, and the vertical axis indicates the cutoff wavelength.
[0043]
By setting the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer 2 to −0.285 to −0.25%, the dispersion slope can be set to −0.18 to −0.12 ps / nm 2 / km ( (See FIG. 6.)
[0044]
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of the demultiplexing slope with respect to the relative refractive index difference Δn2 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer 2, and the vertical axis represents the demultiplexing slope.
[0045]
By setting the radius r2 of the first cladding layer 2 to 5.38 to 5.73 μm, the dispersion can be made −40 ps / nm / km or less and the dispersion slope can be made −0.12 ps / nm 2 / km or less. (See FIG. 7).
[0046]
FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to the radius r2 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the radius r2 of the first cladding layer, and the vertical axis indicates dispersion.
[0047]
By setting the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer 4 to −0.15 to −0.07%, the cutoff wavelength at the reference length of 2 m is 1.7 μm or less, and the dispersion slope is −0.12 ps / It can be set to nm 2 / km or less (see FIG. 8).
[0048]
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of the dispersion slope with respect to the relative refractive index difference Δn4 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer 4, and the vertical axis represents the dispersion slope.
[0049]
By setting the radius r4 of the third cladding layer 4 to 13.15 μm or more and 17 μm or less, the cutoff wavelength at the reference length of 2 m can be set to 1.7 μm or less.
[0050]
Here, the value of the radius r4 theoretically has little influence on the chromatic dispersion. Although the cutoff wavelength relatively changes, this cutoff wavelength decreases as the radius r4 increases, so the limit of the radius r4 has only a lower limit. However, in terms of manufacturing conditions, it is preferable that the thickness of the cladding 3 is thin, and the upper limit of the radius r is preferably 17 μm including manufacturing errors (see FIG. 9).
[0051]
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of the cutoff wavelength with respect to the radius r4 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the radius r4 of the third cladding layer, and the vertical axis indicates the cutoff wavelength.
[0052]
The core 1 and the first cladding layer 2 contain 0.05 mol% or more of germanium oxide in the composition.
[0053]
By configuring the dispersion compensating optical fiber in this way, the MFD can be increased, so that the connection loss that occurs when connecting to a different optical fiber can be kept low.
[0054]
【Example】
For example, the manufacture of an optical fiber core rod called the MCVD method will be described with reference to FIG.
[0055]
FIG. 10 is a schematic view of a core rod manufacturing apparatus using the MCVD method.
[0056]
A source gas bubbled with pure oxygen from a bubbler 101 is introduced into a starting quartz tube 103 that rotates in a circumferential direction through a rotation introducing terminal 102 that is a rotary joint. Examples of the source gas include SiCl 4 , GeCl 4 , O 2 , He, Cl 2 , and C 2 F 6 . These raw materials are heated from the outside of the quartz tube by an oxyhydrogen burner 104 moving along the longitudinal direction of the starting quartz tube 103, and soot particles 105 are generated by a chemical reaction. A part of the soot particles adheres and accumulates on the inner surface of the starting quartz tube 103, and the rest passes through the exhaust pipe 106 and is discharged to the soot box 107. The soot particles adhering to the inner surface of the starting quartz tube 103 are heated again by the oxyhydrogen burner 104 to become transparent glass.
[0057]
The above steps are repeated as necessary to synthesize the core 1 and the cladding layers 2 to 5. After the deposition and transparent vitrification are completed, the thermal power of the oxyhydrogen burner 104 is increased to close the remaining space in the center, and solidification is performed with the surface tension of the starting quartz tube 103.
[0058]
The core rod thus obtained is externally attached with pure quartz soot by, for example, the VAD method and sintered to obtain a drawing base material. The drawing base material was drawn, for example, at a drawing speed of about 200 m / min and a tension of about 1.3 N (133 gf) to obtain an optical fiber having a length of about 100 km.
[0059]
The characteristics of the optical fiber thus manufactured were measured.
[0060]
1 has a relative refractive index difference distribution, a relative refractive index difference Δn1 = 1.05% at the center of the core 1, a radius r1 = 2.7 μm, and a relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer 2 = −. 0.275%, radius r2 = 5.5 μm, relative refractive index difference Δn3 = 0.145% of the second cladding layer 3, radius r3 = 11.0 μm, relative refractive index difference Δn4 = −0 of the third cladding layer 4 A dispersion-compensating optical fiber having a diameter of 0.08% and a radius of r4 = 13.45 μm was prototyped.
[0061]
As a result, the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.248 dB / km, the MFD is 6.32 μm, the dispersion is −43.8 ps / nm / km, and the dispersion slope is −0.141 ps / nm 2 / km and good characteristics were obtained.
[0062]
In the above, the dispersion compensating optical fiber can increase the MFD as compared with the conventional dispersion compensating optical fiber, so that the connection loss due to the difference in MFD generated when connecting to a different type of optical fiber can be kept low. Can do.
[0063]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, it is possible to provide a dispersion-compensating optical fiber having a low connection loss with different types of optical fibers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refractive index distribution diagram showing an embodiment of a dispersion compensating optical fiber of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to a relative refractive index difference Δn1 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG.
3 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to a radius r1 of a dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to a relative refractive index difference Δn3 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of a cutoff wavelength with respect to a radius r3 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG.
6 is a diagram showing a simulation result of a demultiplexing slope with respect to a relative refractive index difference Δn2 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. 1. FIG.
7 is a diagram showing a simulation result of dispersion with respect to a radius r2 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG. 1. FIG.
8 is a diagram showing a simulation result of a dispersion slope with respect to a relative refractive index difference Δn4 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG.
9 is a diagram showing a simulation result of a cutoff wavelength with respect to a radius r4 of the dispersion compensating optical fiber having the characteristics shown in FIG.
FIG. 10 is a schematic view of a core rod manufacturing apparatus using an MCVD method.
FIG. 11 is a diagram showing cumulative dispersion of a hybrid circuit transmission line using an optical fiber with an enlarged effective area and a low dispersion slope optical fiber at the time of wavelength multiplexing transmission.
FIG. 12 is a diagram illustrating cumulative dispersion of a hybrid transmission line using an optical fiber with an enlarged effective area and a dispersion / dispersion slope compensating optical fiber during wavelength division multiplexing transmission;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core 2 1st cladding layer 3 2nd cladding layer 4 3rd cladding layer 5 4th cladding layer

Claims (1)

コアと、該コアを覆う第1クラッド層と、第1クラッド層を覆う第2クラッド層と、第2クラッド層を覆う第3クラッド層と、第3クラッド層を覆う第4クラッド層とを備えた分散補償光ファイバであって、上記コアの比屈折率差Δn1と第2クラッド層の比屈折率差Δn3とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より大きくし、第1クラッド層の比屈折率差Δn2と第3クラッド層の比屈折率差Δn4とを第4クラッド層の比屈折率差Δn0より小さくし、上記コアの比屈折率差を中心から径方向に単調に減少させ、上記コアの中心の比屈折率差Δn1を1.03〜1.07%とし、上記コアの半径r1を2.66〜2.72μmとし、第2クラッド層の比屈折率差Δn3を0.13〜0.15%とし、第2クラッド層の半径r3を10.7〜11.4μmとし、第2クラッド層の半径r3を10.7〜11.4μmとし、第1クラッド層の比屈折率差Δn2を−0.285〜−0.25%とし、第1クラッド層の半径r2を5.38〜5.73μmとし、第3クラッド層の比屈折率差Δn4を−0.15〜−0.07%とし、第3クラッド層の半径r4を13.15μm以上17μm以下としたことにより、波長1550nmでの分散スロープを−0.18〜−0.12ps/nm2/kmとし、波長分散を−50〜−40ps/nm/kmとし、モードフィールド径を6.0μm以上としたことを特徴とする分散補償光ファイバ。A core; a first cladding layer covering the core; a second cladding layer covering the first cladding layer; a third cladding layer covering the second cladding layer; and a fourth cladding layer covering the third cladding layer. A dispersion compensating optical fiber, wherein the relative refractive index difference Δn1 of the core and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer are larger than the relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer, and the ratio of the first cladding layer The refractive index difference Δn2 and the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer are made smaller than the relative refractive index difference Δn0 of the fourth cladding layer, and the relative refractive index difference of the core is monotonously decreased in the radial direction from the center. The relative refractive index difference Δn1 at the center of the core is 1.03 to 1.07%, the radius r1 of the core is 2.66 to 2.72 μm, and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer is 0.13 to 0.13. 0.15%, and the radius r3 of the second cladding layer is 10.7 to 1 .4 μm, the radius r3 of the second cladding layer is 10.7 to 11.4 μm, the relative refractive index difference Δn2 of the first cladding layer is −0.285 to −0.25%, and the radius of the first cladding layer r2 is 5.38 to 5.73 μm, the relative refractive index difference Δn4 of the third cladding layer is −0.15 to −0.07%, and the radius r4 of the third cladding layer is 13.15 μm to 17 μm. Thus, the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is set to −0.18 to −0.12 ps / nm 2 / km, the chromatic dispersion is set to −50 to −40 ps / nm / km, and the mode field diameter is set to 6.0 μm or more. A dispersion-compensating optical fiber.
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