JP3933522B2

JP3933522B2 - Optical fiber

Info

Publication number: JP3933522B2
Application number: JP2002147656A
Authority: JP
Inventors: 久小相澤; 淳寺田; 光広川崎
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP2003344687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信などに用いられる光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた光伝送における伝送容量を増大させる技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送についての研究開発が盛んに行われており、ＷＤＭ光伝送に好適に用いられる光ファイバについても多くの検討がなされている。
【０００３】
ＷＤＭ光伝送に使用する光ファイバとして、使用波長帯にゼロ分散をもたない分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）が開発されている。このＮＺＤＳＦは、四光波混合がほとんど起こらず、また非線形性も十分に小さくなるように設計される。
【０００４】
最近になり、ＷＤＭ光伝送システムの使用波長帯として、伝送容量の増大を目的として、従来の使用波長帯である１５３０〜１５７０ｎｍ帯の外側における光伝送が検討され、例えば波長１４５０〜１５３０ｎｍの範囲で使用可能な光ファイバが求められている。
また、従来の使用波長帯である１５３０〜１５７０ｎｍのＷＤＭ光伝送システムにおいても、ラマン増幅を用いた光伝送システムを実現するために、励起光源の波長は使用波長帯より約１００ｎｍ短波長側の約１４３０ｎｍまで短波長化されるが、そこで使用可能な光ファイバが求められている。
このような光ファイバは、少なくとも波長１４５０〜１５３０ｎｍ、望ましくは波長１４００〜１５３０ｎｍにおいて低損失であることが要求されている。また、ケーブル化に当たっては、曲げ損失を所定以下とすることも要求されている。
【０００５】
ところで、光ファイバには、波長１３８０ｎｍ付近では水酸基の吸収による損失が発生しやすく、その影響により波長１５３０ｎｍより短波長側の伝送損失が大きくなるという問題がある。そこで、波長１３８０ｎｍ付近における水酸基の吸収による損失を低減することが必要になる。
【０００６】
波長１３８０ｎｍ付近における水酸基の吸収による損失を低下させるための手法としては、米国特許６１３１４１５号には、水酸基の濃度を低減することにより、波長１２００〜１６００ｎｍの全波長領域における光伝送が可能となる技術が開示されている。
【０００７】
また、米国特許５８３８８６６号および６１２８９２８号には、コアに隣接するクラッド部分に、その屈折率を実質的に上昇させない程度のゲルマニウムを添加することで、波長１３８０ｎｍ付近における水酸基の吸収による損失を低下させる技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記米国特許で開示されている技術はいずれも、クラッド領域とコア領域に屈折率分布の変化がない、ほぼ矩形の単純な屈折率分布を有する光ファイバの特性の改善を目的としている。
【０００９】
換言すると、波長１４５０〜１５３０ｎｍ付近において低損失である光ファイバは、シングルモード光ファイバなどの単純な屈折率分布を有する光ファイバについては知られているが、ＮＺＤＳＦのような複雑な屈折率分布を有する光ファイバついては知られていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＮＺＤＳＦのような複雑な屈折率分布を有する光ファイバは、波長１４５０〜１５３０ｎｍの範囲で使用するには、以下のような問題を有していた。即ち、
１）波長１３８０ｎｍにおける伝送損失が、一般に１ｄＢ／ｋｍ以上と大きい。この波長における伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍ以上になると、波長１５００ｎｍより短波長側、特に１４００〜１４５０ｎｍでの伝送損失が増大するようになる。
２）波長１５２０ｎｍ付近などにいわゆる水素ロスが増加しやすい。これは、光ファイバ母材製造時に界面となる箇所が多いためであり、また、線引時の残留応力（熱膨張応力と線引き時の張力に起因する応力）などによる欠陥が発生しやすいためである。
そこで、本発明では、コアの構造が２層以上である複雑な屈折率分布を有する光ファイバであって、従来の標準的とされるシングルモード光ファイバと比較して、分散の絶対値が小さいか、分散のスロープが小さいか、あるいは両者ともに小さい、海底布設あるいは陸上系の伝送路に用いる光ファイバに対して、波長１４５０〜１５３０ｎｍの範囲で低損失である光ファイバを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、コアとクラッドとを有し、前記クラッドは少なくとも２層で構成され、前記コアが、中心部に位置し、前記クラッドの最内層よりも屈折率が高い第１コアと、前記第１コアの外周に位置し、前記クラッドの最内層よりも屈折率が低い第２コアを含む少なくとも２層で構成される光ファイバにおいて、前記クラッドの最内層における線引き時の粘度が前記コアの最外層における線引き時の粘度に対して、その粘度比が１．４以上、１．７以下であり、前記クラッドは外側の層ほど線引き時の粘度が高く、前記クラッドの最外層における線引き時の粘度が前記クラッドの最内層における線引き時の粘度に対して、その粘度比が１．１であることを特徴とするものである。
ただし、前記光ファイバの外側から見て、前記クラッドの最外層との比屈折率差が０．０５％よりも大きい、または−０．０５％よりも小さい層より内側を前記コアとする。
【００１７】
請求項１記載の発明は、鋭意実験的に検討した結果得られたものである。
すなわち、請求項１記載のように、クラッドの最内層における線引き時の粘度がコアの最外層における線引き時の粘度に対して、その粘度比を１．４以上、１．７以下にすると、光ファイバを線引きする際に最外層のコアに残留する歪みを減少させることができ、コア内に生じる欠陥を少なくできるので、１３８０ｎｍ帯の水酸基による伝送損失を低下させることができる。なお、上記粘度比が１．２よりも小さくなると、線引き時にコアの最外層の残留歪みが大きくなり、欠陥が生じ易くなって、伝送損失が大きくなる。また、上記粘度比が５．０より大きくなると、コアの粘度が小さくなりすぎ、多孔質ガラス母材の合成中や、線引き中に多数の発泡が生ずるようになり、光ファイバの歩留りが低下し、また、伝送損失も悪化する。
【００１８】
また、請求項１記載のように、クラッドは外側の層ほど線引き時の粘度が高く、かつ、前記クラッドの最外層における線引き時の粘度が前記クラッドの最内層における線引き時の粘度に対して、その粘度比を大きくすると、この粘度条件を達成するためにクラッド最内層のフッ素、塩素あるいはゲルマニウムなどの添加物の添加量を増やすことになる。したがって、多孔質ガラス母材合成時の温度やガラス化温度を低くでき、ガラス母材内に発生する発泡を抑えることができる。また、線引き温度を絶対的に下げることになるので、線引きによる残留応力はコアに集中せず、多層からなるクラッド内の界面にも分散して、損失の原因となるコア内の欠陥を減少させることができる。また、この粘度比が１．１であると、この効果が実質的に得られるが、１０．０を超えると、多孔質ガラス母材の合成時や線引き時における発泡が多くなり、歩留りが低下する。
なお、請求項１における粘度の条件は、およそ、線引き時のガラス母材の温度範囲、１４００℃〜１８００℃で適用されるものとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光ファイバの一実施形態の径方向の屈折率分布および粘度分布を示す図である。なお、本実施形態における粘度は１４００〜１８００℃の温度範囲における粘度とする。
本実施形態は、コアがセンターコアとなる第１コア１１とその外側の第２コア１２の２層で構成されており、クラッドが内層の第１クラッド１３とその外側の第２クラッド１４から構成されている。
【００２０】
本実施形態の屈折率分布構造はいわゆるＷ型であって、図１（ａ）に示すように、第１コア１１の屈折率は第１クラッド１３の屈折率より高く、第２コア１２の屈折率は第１クラッド１３の屈折率より低くなっている。また、第１クラッド１３と第２クラッド１４はほぼ同等の屈折率を有している。ここで、ほぼ同等の屈折率とは、比屈折率差が±０．０５％の範囲にあることを意味する。
【００２１】
また、本実施形態の粘度分布は、図１（ｂ）に示すように、中心から外側にいくほど高くなり、第１コア１１、第２コア１２、第１クラッド１３、第２クラッド１４の順に粘度が大きくなっている。
【００２２】
本実施形態が従来と異なる特徴的なことは、クラッドが第１クラッド１３と第２クラッド１４の２層で構成されており、第２コア１２に隣接する第１クラッド１３の粘度が第２コア１２の粘度に対して、その粘度比が１．４以上、１．７以下の範囲にあり、また、第２クラッド１４の粘度が第１クラッド１３の粘度に対して、その粘度比が１．１であることである。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光ファイバの他の実施形態の径方向の屈折率分布および粘度分布を示す図である。なお、本実施形態における粘度は１４００〜１８００℃の温度範囲における粘度とする。
本実施形態は、コアが内側から第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３の３層からなり、クラッドが内側から第１クラッド２４、第２クラッド２５の２層からなる。
【００２４】
本実施形態の屈折率分布構造はいわゆるセグメント型であって、図２（ａ）に示すように、第１コア２１の屈折率および第３コア２３の屈折率は第１クラッド２４の屈折率より高く、第２コア２２の屈折率は第１クラッド２４の屈折率より低くなっている。また、第１クラッド２４と第２クラッド２５は同等の屈折率を有している。
【００２５】
また、本実施形態の粘度分布は、図２（ｂ）に示すように、中心から外側にいくほど高くなり、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３、第１クラッド２４、第２クラッド２５の順に粘度が大きくなっている。
【００２６】
本実施形態においても、第１クラッド２４の粘度の（第１クラッド２４に隣接する）第３コア２３の粘度に対する比は、１．４以上、１．７以下の範囲であり、また、第２クラッド２５の粘度が第１クラッド２４の粘度に対して、その粘度比は、１．１である。
【００２７】
（実施例１）
図１（ａ）、（ｂ）に示される屈折率分布構造と粘度分布構造を有する下記の光ファイバを試作した。
即ち、第１コア１１（外径６．８μｍ）の第１クラッド１３に対する比屈折率差は０．６％、第２コア１２（外径１６．２μｍ）の第１クラッド１３に対する比屈折率差は−０．１５％である。また、第１クラッド１３（外径３２〜４８μｍ）と第２クラッド１４（外径１２５μｍ）はほぼ同等の比屈折率を有する。
また、第１クラッド１３の粘度は第２コア１２の粘度の１．７倍であり、第２クラッド１４の粘度は第１クラッド１３の粘度の１．１倍である。
【００２８】
本実施例の光ファイバは、以下の工程で作製した。すなわち、
１）ＶＡＤ法を用いて、第１コア１１、第２コア１２及び第１クラッド１３となる部分までを一括合成して多孔質ガラス母材を作製する。この際に、第１コア１１と第１クラッド１３となる部分にはゲルマニウムを添加し、第２コア１２となる部分には添加物を加えない。
２）次いで、前記多孔質ガラス母材を脱水焼結炉にて脱水・フッ素添加・焼結して、全体にほぼ均一にフッ素を添加したガラスロッドを得る。この際、フッ素添加量は、線引き後の屈折率分布が上記の分布になるように調整する。
３）次いで、上記ガラスロッドを延伸してターゲットロッドを作製し、通常の方法により、前記ターゲットロッドの延伸時に水分や水酸基が入った部分を除去する。
４）次いで、上記ターゲットロッドの表面に第２クラッド１４となるガラス微粒子を堆積させる。
５）その後、脱水・焼結して光ファイバ母材とする。
６）上記の光ファイバ母材を線引き装置で外径約１２５μｍの光ファイバに線引きし、２層の被覆を施して外径約２５０μｍの光ファイバ心線とする。
【００２９】
なお、上述の水分や水酸基を除去する通常の方法としては、フッ酸水溶液に浸して削る方法や、機械的に削る方法、プラズマ火炎の熱でエッチングする方法などがある。
また、上記工程２）において、第１コア１１にフッ素が入らないように、多孔質ガラス母材を合成する際に第１コア１１の密度を０．４ｇ／ｃｍ³ 以上に大きくすると、第１コア１１に過剰のドーパント（ゲルマニウム）をドープする必要がなくなり、コア全体の伝送損失を下げることができる。
さらに、コア１１、１２およびクラッド１３、１４の各層の粘度の管理については、ドーパント（フッ素およびゲルマニウム）のドープ量と粘度の関係が公知であることを利用して、比屈折率差を管理することにより、ドーパントのドープ量、言い換えれば粘度の管理を行うことができる。
【００３０】
本実施例の光ファイバは、以下の特性を示した。即ち、ゼロ分散波長は１３７５ｎｍ、波長１４５０ｎｍの分散値は４．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１４５０〜１５７０ｎｍの平均分散スロープは０．０５２ｐｓ／ｎｍ² ／ｋｍであった。
また、この光ファイバの波長１３８０ｎｍ、波長１４５０ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失（単位：ｄＢ／ｋｍ）はそれぞれ、０．３８〜０．４０、０．２４〜０．２７、０．２０〜０．２２であった。さらに、曲げ径２０ｍｍにおける曲げ損失は１８〜２０ｄＢ／ｍであった。
【００３１】
したがって、本実施例の光ファイバは、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１４５０ｎｍの分散値が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、波長１４５０〜１５７０ｎｍの平均分散スロープが０．１ｐｓ／ｎｍ² ／ｋｍ以下であり、ゼロ分散波長が１４００ｎｍより短波長側にあるという、ＮＺＤＳＦに好適な条件を満たしていることがわかる。
【００３２】
（実施例２）
図２（ａ）、（ｂ）に示される屈折率分布構造と粘度分布構造を有する下記の光ファイバを試作した。
即ち、第１コア２１（外径８．９μｍ）の第１クラッド２４に対する比屈折率差は０．５％、第２コア２２（外径１２．４μｍ）の第１クラッド２４に対する比屈折率差は−０．２％、第３コア２３（外径１６μｍ）の第１クラッド２４に対する比屈折率差は０．３％である。また、第１クラッド２４（外径３２〜４８μｍ）と第２クラッド２５（外径１２５μｍ）は同等の比屈折率を有する。
また、第１クラッド２４の粘度が第３コア２３の粘度に対して、その粘度比が１．４、第２クラッド２５の粘度が第１クラッド２４の粘度に対して、その粘度比が１．１である。
【００３３】
本実施例では、第１コア２１となる多孔質ガラス母材を合成し、ガラス化および延伸し、その後に順次連続して、第２コア２２となる多孔質ガラス母材を合成し、ガラス化および延伸し、さらにその後、第３コア２３となる多孔質ガラス母材を合成し、ガラス化および延伸する。次いで、第１クラッド２４となる多孔質ガラス母材を合成し、ガラス化および延伸する。各延伸後には、実施例１において述べたように、水分や水酸基が含まれないようにする処理を慎重に施す。その後、第２クラッド２５となる多孔質ガラス母材を合成し、脱水・焼結して光ファイバ母材とする。なお、各層の粘度の管理は前記実施例１と同様に行う。
このようにして得られた光ファイバ母材を線引き装置で外径約１２５μｍの光ファイバに線引きし、２層の被覆を施して外径約２５０μｍの光ファイバ心線とする。なお、必要に応じて、特に分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）の場合には、光ファイバ径や被覆径を変える。例えば、光ファイバ径は７０μｍ〜２００μｍ、被覆径は１００〜３００μｍとし、要求特性によって、小型化や曲げに強くする。
【００３４】
本実施例の光ファイバは、以下の光ファイバとしての特性を示した。即ち、ゼロ分散波長は１３９６ｎｍ、波長１４５０ｎｍの分散値は３．４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１４５０〜１５７０ｎｍの平均分散スロープは０．０５８ｐｓ／ｎｍ² ／ｋｍであった。
また、この光ファイバの波長１３８０ｎｍ、波長１４５０ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失（単位：ｄＢ／ｋｍ）はそれぞれ、約０．３８、約０．２５、約０．２０であった。
したがって、本実施例の光ファイバは、実施例１と同様に、ＮＺＤＳＦに好適な条件を満たしていることがわかる。
【００３５】
本発明は上記実施例に限定されることはない。例えば、以下の屈折率分布構造と粘度分布構造であってもよい。すなわち、屈折率分布構造は、図３（ａ）に示すように、コアがセンターコアとなる第１コア３１、第１ディプレストコアとなる第２コア３２、セグメントコアとなる第３コア３３、第２ディプレストコアとなる第４コア３４から構成され、クラッドが内側から第１クラッド３５と第２クラッド３６とから構成されている。また、粘度分布構造は、図３（ｂ）に示すように、第１クラッド３５の粘度を第４コア３４の粘度の１．４倍以上、１．７倍以下に、第２クラッド３６の粘度を第１クラッド３５の粘度の１．１倍に設定する。
【００３６】
本実施例の光ファイバは、以下の工程で作製する。すなわち、
１）ＶＡＤ法を用いて、第１コア３１、第２コア３２、第３コア３３、第４コア３４及び第１クラッド３５となる部分までを一括合成して多孔質ガラス母材を作製する。この際、第１コア３１と第３コア３３にはゲルマニウムとフッ素を添加し、第２コア３２と第４コア３４にはフッ素またはフッ素と微量のゲルマニウムを添加する。
２）前記多孔質ガラス母材を脱水焼結炉にて脱水・フッ素添加・焼結して、全体にほぼ均一にフッ素を添加したガラスロッドを得る。この際、フッ素添加量は、線引き後の屈折率分布が上記の分布になるように調整する。
３）次いで、上記ガラスロッドを延伸してターゲットロッドを作製し、通常の方法により、前記ターゲットロッドの延伸時に水分や水酸基が入った部分を除去する。
４）次いで、上記ターゲットロッドの表面に第２クラッド３６となるガラス微粒子を堆積させる。
５）その後、脱水・燒結して光ファイバ母材とする。
６）上記の光ファイバ母材を線引き装置で外径約１２５μｍの光ファイバに線引きし、２層の被覆を施して外径約２５０μｍの光ファイバ心線とする。
なお、上記工程４）、５）において、ガラス微粒子を堆積させ、脱水・燒結する代わりに、ターゲットロッドにシリカのパイプを被せてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、波長１４５０〜１５３０ｎｍの範囲で低損失であり、また、ＷＤＭ光伝送に好適な光ファイバが得られるという優れた効果がある。また、本発明は分散値が負の場合でも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光ファイバの一実施形態の屈折率分布および粘度分布を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、他の実施形態の屈折率分布および粘度分布を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、さらなる他の実施形態の屈折率分布および粘度分布を示す図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１第１コア
１２、２２、３２第２コア
１３、２４、３５第１クラッド
１４、２５、３６第２クラッド
２３、３３第３コア
３４第４コア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber used for optical communication and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research and development has been actively conducted on wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission as a technique for increasing transmission capacity in optical transmission using optical fibers, and optical fibers suitably used for WDM optical transmission are also used. Many studies have been made.
[0003]
As an optical fiber used for WDM optical transmission, a dispersion shifted optical fiber (NZDSF) having no zero dispersion in a used wavelength band has been developed. This NZDSF is designed so that four-wave mixing hardly occurs and nonlinearity becomes sufficiently small.
[0004]
Recently, for the purpose of increasing transmission capacity as a wavelength band used in a WDM optical transmission system, optical transmission outside the conventional wavelength band of 1530 to 1570 nm has been studied. For example, in the wavelength range of 1450 to 1530 nm. There is a need for usable optical fibers.
Also, in the conventional WDM optical transmission system of 1530 to 1570 nm, which is the conventional wavelength band, in order to realize an optical transmission system using Raman amplification, the wavelength of the excitation light source is about 100 nm shorter than the wavelength band used. Although the wavelength is shortened to 1430 nm, there is a demand for an optical fiber that can be used there.
Such an optical fiber is required to have a low loss at least at a wavelength of 1450 to 1530 nm, desirably at a wavelength of 1400 to 1530 nm. In addition, when making a cable, it is also required that the bending loss be a predetermined value or less.
[0005]
By the way, the optical fiber has a problem that a loss due to the absorption of a hydroxyl group is likely to occur near the wavelength of 1380 nm, and the transmission loss on the shorter wavelength side than the wavelength of 1530 nm increases due to the influence. Therefore, it is necessary to reduce the loss due to the absorption of hydroxyl groups near the wavelength of 1380 nm.
[0006]
US Pat. No. 6,131,415 discloses a technique for reducing optical loss in the entire wavelength region of wavelength 1200 to 1600 nm by reducing the concentration of the hydroxyl group as a technique for reducing the loss due to hydroxyl group absorption near the wavelength of 1380 nm. Is disclosed.
[0007]
In addition, in US Pat. Nos. 5,838,866 and 6,128,928, germanium is added to the cladding portion adjacent to the core so as not to substantially increase the refractive index, thereby reducing the loss due to hydroxyl absorption near the wavelength of 1380 nm. Technology is disclosed.
[0008]
However, all of the techniques disclosed in the above-mentioned US patents are aimed at improving the characteristics of an optical fiber having a simple rectangular refractive index distribution in which there is no change in the refractive index distribution in the cladding region and the core region.
[0009]
In other words, an optical fiber having a low loss in the vicinity of a wavelength of 1450 to 1530 nm is known for an optical fiber having a simple refractive index distribution such as a single mode optical fiber, but has a complicated refractive index distribution such as NZDSF. There is no known optical fiber.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An optical fiber having a complicated refractive index distribution such as a conventional NZDSF has the following problems when used in a wavelength range of 1450 to 1530 nm. That is,
1) Transmission loss at a wavelength of 1380 nm is generally as large as 1 dB / km or more. If the transmission loss at this wavelength is 0.5 dB / km or more, the transmission loss at wavelengths shorter than 1500 nm, particularly at 1400 to 1450 nm, will increase.
2) So-called hydrogen loss tends to increase near the wavelength of 1520 nm. This is because there are many locations that become interfaces when manufacturing the optical fiber preform, and defects due to residual stress during drawing (thermal expansion stress and stress resulting from drawing tension) are likely to occur. is there.
Therefore, in the present invention, an optical fiber having a complex refractive index distribution with a core structure of two or more layers, and has a smaller absolute value of dispersion compared to a conventional standard single mode optical fiber. An object of the present invention is to provide an optical fiber having a low loss in the wavelength range of 1450 to 1530 nm, compared to an optical fiber used in a submarine laying or terrestrial transmission line having a small dispersion slope or both of them. To do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to achieve the above object, and the invention according to claim 1 has a core and a clad, the clad is composed of at least two layers, and the core is located in the center, a first core having a higher refractive index than the innermost layer of the cladding, located on the outer circumference of the first core, light composed of at least two layers comprising a second core having a lower refractive index than the innermost layer of the clad Te fiber smell, relative viscosity during drawing in the outermost layer of the viscosity of the core at the time of drawing in the innermost layer of the cladding, the viscosity ratio is 1.4 or more and 1.7 or less, the cladding outer The layer has a higher viscosity at the time of drawing, and the viscosity at the time of drawing in the outermost layer of the clad is 1.1 with respect to the viscosity at the time of drawing in the innermost layer of the clad. is there.
However, when viewed from the outside of the optical fiber, the relative refractive index difference between the outermost layer of the cladding is greater than 0.05%, or you and the core inside the small layer than -0.05%.
[0017]
The invention according to claim 1 is obtained as a result of intensive experimental studies.
That is, as described in claim 1, the viscosity ratio at the time of drawing in the innermost layer of the clad is 1 for the viscosity at the time of drawing in the outermost layer of the core. When the optical fiber is set to 4 or more and 1.7 or less, distortion remaining in the core of the outermost layer when drawing the optical fiber can be reduced, and defects generated in the core can be reduced. Therefore, transmission loss due to hydroxyl groups in the 1380 nm band can be reduced. Can be reduced. When the viscosity ratio is smaller than 1.2, the residual strain of the outermost layer of the core is increased at the time of drawing, and defects are easily generated, resulting in an increase in transmission loss. Further, when the viscosity ratio is larger than 5.0, the viscosity of the core becomes too small, and a large number of bubbles are generated during the synthesis of the porous glass base material or during the drawing, thereby reducing the yield of the optical fiber. In addition, transmission loss also gets worse.
[0018]
Further, as described in claim 1 , the clad has a higher viscosity at the time of drawing toward the outer layer, and the viscosity at the time of drawing in the outermost layer of the clad is higher than the viscosity at the time of drawing in the innermost layer of the clad. When the viscosity ratio is increased, the amount of additive such as fluorine, chlorine or germanium in the innermost cladding layer is increased in order to achieve this viscosity condition. Therefore, the temperature at the time of synthesis | combination of a porous glass base material and vitrification temperature can be made low, and the foaming which generate | occur | produces in a glass base material can be suppressed. In addition, since the drawing temperature is absolutely lowered, the residual stress due to drawing is not concentrated on the core, but is also distributed to the interface in the clad made of multilayers to reduce defects in the core that cause loss. be able to. The viscosity ratio is 1. When the number is 1 , this effect is substantially obtained. However, when the number exceeds 10.0, foaming increases at the time of synthesizing or drawing the porous glass base material, and the yield decreases.
The conditions of the viscosity definitive in claim 1, approximately, the temperature range of the glass base material at the time of drawing, and shall be applied at 1400 ° C. to 1800 ° C..
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B are diagrams respectively showing a refractive index distribution and a viscosity distribution in the radial direction of an embodiment of an optical fiber according to the present invention. In addition, the viscosity in this embodiment shall be the viscosity in the temperature range of 1400-1800 degreeC.
In the present embodiment, the core is composed of two layers of a first core 11 serving as a center core and a second core 12 outside the core, and the clad is composed of an inner first clad 13 and an outer second clad 14. Has been.
[0020]
The refractive index distribution structure of the present embodiment is a so-called W type, and the refractive index of the first core 11 is higher than the refractive index of the first cladding 13 as shown in FIG. The rate is lower than the refractive index of the first cladding 13. The first cladding 13 and the second cladding 14 have substantially the same refractive index. Here, the substantially equivalent refractive index means that the relative refractive index difference is in the range of ± 0.05%.
[0021]
In addition, as shown in FIG. 1B, the viscosity distribution of the present embodiment becomes higher from the center toward the outside, and the first core 11, the second core 12, the first cladding 13, and the second cladding 14 are in this order. Viscosity is increasing.
[0022]
This embodiment is different from the conventional one in that the clad is composed of two layers of the first clad 13 and the second clad 14, and the viscosity of the first clad 13 adjacent to the second core 12 is the second core. For a viscosity of 12, the viscosity ratio is 1. 4 or more and 1.7 or less, and the viscosity of the second cladding 14 is 1.1 with respect to the viscosity of the first cladding 13.
[0023]
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the refractive index distribution and the viscosity distribution in the radial direction of another embodiment of the optical fiber according to the present invention, respectively. In addition, the viscosity in this embodiment shall be the viscosity in the temperature range of 1400-1800 degreeC.
In the present embodiment, the core includes three layers of the first core 21, the second core 22, and the third core 23 from the inside, and the cladding includes two layers of the first cladding 24 and the second cladding 25 from the inside.
[0024]
The refractive index distribution structure of this embodiment is a so-called segment type. As shown in FIG. 2A, the refractive index of the first core 21 and the refractive index of the third core 23 are based on the refractive index of the first cladding 24. The refractive index of the second core 22 is lower than that of the first cladding 24. The first cladding 24 and the second cladding 25 have the same refractive index.
[0025]
In addition, as shown in FIG. 2B, the viscosity distribution of the present embodiment becomes higher from the center toward the outside, and the first core 21, the second core 22, the third core 23, the first cladding 24, The viscosity increases in the order of 2 clad 25.
[0026]
Also in this embodiment, the ratio of the viscosity of the first cladding 24 to the viscosity of the third core 23 (adjacent to the first cladding 24) is 1. 4 or more and 1.7 or less, and the viscosity ratio of the second cladding 25 to the viscosity of the first cladding 24 is 1. 1 .
[0027]
Example 1
The following optical fibers having the refractive index distribution structure and the viscosity distribution structure shown in FIGS.
That is, the relative refractive index difference of the first core 11 (outer diameter 6.8 μm) with respect to the first cladding 13 is 0.6%, and the relative refractive index difference of the second core 12 (outer diameter 16.2 μm) with respect to the first cladding 13. Is -0.15%. The first cladding 13 (outer diameter 32 to 48 μm) and the second cladding 14 (outer diameter 125 μm) have substantially the same relative refractive index.
The viscosity of the first cladding 13 is 1.7 times that of the second core 12, and the viscosity of the second cladding 14 is 1.1 times that of the first cladding 13.
[0028]
The optical fiber of this example was manufactured by the following process. That is,
1) Using a VAD method, a porous glass base material is manufactured by synthesizing all the portions up to the first core 11, the second core 12, and the first cladding 13 together. At this time, germanium is added to the portion that becomes the first core 11 and the first cladding 13, and no additive is added to the portion that becomes the second core 12.
2) Next, the porous glass base material is dehydrated, fluorine-added and sintered in a dehydration sintering furnace to obtain a glass rod to which fluorine is almost uniformly added. At this time, the amount of fluorine added is adjusted so that the refractive index distribution after drawing becomes the above distribution.
3) Next, the glass rod is stretched to produce a target rod, and a portion containing moisture or a hydroxyl group is removed by the usual method when the target rod is stretched.
4) Next, glass fine particles to be the second cladding 14 are deposited on the surface of the target rod.
5) After that, it is dehydrated and sintered to obtain an optical fiber preform.
6) The above optical fiber preform is drawn on an optical fiber having an outer diameter of about 125 μm by a drawing device, and two layers are coated to form an optical fiber core having an outer diameter of about 250 μm.
[0029]
In addition, as a normal method for removing the water and hydroxyl groups described above, there are a method of immersing in a hydrofluoric acid aqueous solution, a method of mechanically cutting, a method of etching with the heat of a plasma flame, and the like.
In the above step 2), if the density of the first core 11 is increased to 0.4 g / cm ³ or more when the porous glass base material is synthesized so that fluorine does not enter the first core 11, It is not necessary to dope the core 11 with an excessive dopant (germanium), and the transmission loss of the entire core can be reduced.
Further, regarding the management of the viscosity of each layer of the cores 11 and 12 and the claddings 13 and 14, the relative refractive index difference is managed by utilizing the known relationship between the doping amount of the dopant (fluorine and germanium) and the viscosity. This makes it possible to manage the doping amount of the dopant, in other words, the viscosity.
[0030]
The optical fiber of this example exhibited the following characteristics. That is, the zero dispersion wavelength was 1375 nm, the dispersion value at a wavelength of 1450 nm was 4.5 ps / nm / km, and the average dispersion slope at a wavelength of 1450 to 1570 nm was 0.052 ps / nm ² / km.
Moreover, the transmission loss (unit: dB / km) of this optical fiber at a wavelength of 1380 nm, a wavelength of 1450 nm, and a wavelength of 1550 nm is 0.38 to 0.40, 0.24 to 0.27, and 0.20 to 0.22, respectively. Met. Furthermore, the bending loss at a bending diameter of 20 mm was 18 to 20 dB / m.
[0031]
Therefore, the optical fiber of this example has a transmission loss at a wavelength of 1380 nm of 0.40 dB / km or less, a dispersion value at a wavelength of 1450 nm is in a range of 2 to 12 ps / nm / km, and an average dispersion at a wavelength of 1450 to 1570 nm. It can be seen that the slope satisfies 0.1 ps / nm ² / km or less and satisfies the conditions suitable for NZDSF that the zero dispersion wavelength is shorter than 1400 nm.
[0032]
(Example 2)
The following optical fibers having the refractive index distribution structure and the viscosity distribution structure shown in FIGS.
That is, the relative refractive index difference with respect to the first cladding 24 of the first core 21 (outer diameter 8.9 μm) is 0.5%, and the relative refractive index difference with respect to the first cladding 24 of the second core 22 (outer diameter 12.4 μm). Is −0.2%, and the relative refractive index difference of the third core 23 (outer diameter 16 μm) with respect to the first cladding 24 is 0.3%. The first cladding 24 (outer diameter 32 to 48 μm) and the second cladding 25 (outer diameter 125 μm) have the same relative refractive index.
Further, the viscosity ratio of the first clad 24 to the viscosity of the third core 23 is 1.4, and the viscosity ratio of the second clad 25 to the viscosity of the first clad 24 is 1. 1.
[0033]
In the present embodiment, a porous glass base material to be the first core 21 is synthesized, vitrified and stretched, and then successively, a porous glass base material to be the second core 22 is synthesized and vitrified. Then, the porous glass base material to be the third core 23 is synthesized, vitrified and stretched. Next, a porous glass base material to be the first cladding 24 is synthesized, vitrified and stretched. After each stretching, as described in Example 1, a treatment for preventing moisture and hydroxyl groups from being included is carefully performed. Thereafter, a porous glass preform that becomes the second cladding 25 is synthesized, dehydrated and sintered to obtain an optical fiber preform. The viscosity of each layer is managed in the same manner as in Example 1.
The optical fiber preform thus obtained is drawn on an optical fiber having an outer diameter of about 125 μm by a drawing device, and two layers are coated to form an optical fiber core having an outer diameter of about 250 μm. If necessary, particularly in the case of a dispersion compensating optical fiber (DCF), the optical fiber diameter and the coating diameter are changed. For example, the optical fiber diameter is 70 μm to 200 μm, the coating diameter is 100 to 300 μm, and it is strong against miniaturization and bending depending on the required characteristics.
[0034]
The optical fiber of this example exhibited the following characteristics as an optical fiber. That is, the zero dispersion wavelength was 1396 nm, the dispersion value at a wavelength of 1450 nm was 3.45 ps / nm / km, and the average dispersion slope at a wavelength of 1450 to 1570 nm was 0.058 ps / nm ² / km.
The transmission loss (unit: dB / km) of this optical fiber at a wavelength of 1380 nm, a wavelength of 1450 nm, and a wavelength of 1550 nm was about 0.38, about 0.25, and about 0.20, respectively.
Therefore, it can be seen that the optical fiber of this example satisfies the conditions suitable for NZDSF, as in Example 1.
[0035]
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the following refractive index distribution structure and viscosity distribution structure may be used. That is, as shown in FIG. 3A, the refractive index distribution structure includes a first core 31 whose core is a center core, a second core 32 which is a first depressed core, a third core 33 which is a segment core, The clad is composed of a first clad 35 and a second clad 36 from the inside. The fourth core 34 is a second depressed core. Further, as shown in FIG. 3B, the viscosity distribution structure is such that the viscosity of the first cladding 35 is 1. The viscosity of the second cladding 36 is set to 1.1 times the viscosity of the first cladding 35 so as to be 4 times or more and 1.7 times or less.
[0036]
The optical fiber of this example is manufactured by the following steps. That is,
1) Using a VAD method, a porous glass base material is manufactured by collectively synthesizing the first core 31, the second core 32, the third core 33, the fourth core 34, and the first clad 35. At this time, germanium and fluorine are added to the first core 31 and the third core 33, and fluorine or fluorine and a small amount of germanium are added to the second core 32 and the fourth core 34.
2) The porous glass base material is dehydrated, fluorine-added and sintered in a dehydration sintering furnace to obtain a glass rod to which fluorine is almost uniformly added as a whole. At this time, the amount of fluorine added is adjusted so that the refractive index distribution after drawing becomes the above distribution.
3) Next, the glass rod is stretched to produce a target rod, and a portion containing moisture or a hydroxyl group is removed by the usual method when the target rod is stretched.
4) Next, glass fine particles to be the second cladding 36 are deposited on the surface of the target rod.
5) After that, it is dehydrated and sintered to make an optical fiber preform.
6) The above optical fiber preform is drawn on an optical fiber having an outer diameter of about 125 μm by a drawing device, and two layers are coated to form an optical fiber core having an outer diameter of about 250 μm.
In the steps 4) and 5), instead of depositing glass fine particles, dehydrating and sintering, the target rod may be covered with a silica pipe.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that an optical fiber having a low loss in the wavelength range of 1450 to 1530 nm and suitable for WDM optical transmission can be obtained. Further, the present invention is effective even when the dispersion value is negative.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views showing a refractive index distribution and a viscosity distribution of an embodiment of an optical fiber according to the present invention, respectively.
FIGS. 2A and 2B are views showing a refractive index distribution and a viscosity distribution of another embodiment, respectively.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a refractive index distribution and a viscosity distribution of still another embodiment, respectively.
[Explanation of symbols]
11, 21, 31 First core 12, 22, 32 Second core 13, 24, 35 First cladding 14, 25, 36 Second cladding 23, 33 Third core 34 Fourth core

Claims

And a core and a cladding, wherein the cladding is composed of at least two layers, wherein the core is located in the center, a first core having a higher refractive index than the innermost layer of the cladding, the outer periphery of said first core Te position is configured optical fiber smell least two layers including a second core having a lower refractive index than the innermost layer of the cladding,
The viscosity at the time of drawing in the innermost layer of the clad is 1.4 or more and 1.7 or less with respect to the viscosity at the time of drawing in the outermost layer of the core. An optical fiber characterized in that the viscosity at the time of drawing in the outermost layer of the clad is 1.1 with respect to the viscosity at the time of drawing in the innermost layer of the clad .
However, when viewed from the outside of the optical fiber, the relative refractive index difference between the outermost layer of the clad is greater than 0.05%, or you and the core inside the small layer than -0.05%.