JP4219830B2

JP4219830B2 - Optical fiber

Info

Publication number: JP4219830B2
Application number: JP2004046063A
Authority: JP
Inventors: 勝徳今村; 和則武笠
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005234433A

Description

本発明は、低累積分散、及び、低損失を有する光ファイバに関するものである。 The present invention relates to an optical fiber having low cumulative dispersion and low loss.

分散マネージメント線路で、４０Ｇｂ／ｓを越える高速大容量伝送に対応する光伝送路を得るためには、光伝送路中の累積分散を低減する必要がある。単一モードファイバ（single mode fiber:ＳＭＦ）では、分散が波長１５５０ｎｍにおいて１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度と大きいため、伝送中の累積分散の影響により、４０Ｇｂ／ｓの高速伝送においては伝送後の波形が著しく劣化してしまう。その点、非零分散シフトファイバ（non-zero dispersion shifted fiber: ＮＺ―ＤＳＦ）では、波長１５５０ｎｍにおける分散を５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度にまで低減しており、高速伝送に適した光ファイバであると言える。しかし、このＮＺ―ＤＳＦを用いて長距離大容量伝送を行う際には、高パワーの光信号を伝送すると、四波混合（four-wave mixing：ＦＷＭ）が生じてしまうという別の問題が発生する。 In order to obtain an optical transmission line corresponding to high-speed and large-capacity transmission exceeding 40 Gb / s with a dispersion management line, it is necessary to reduce the accumulated dispersion in the optical transmission line. In a single mode fiber (SMF), the dispersion is as large as about 16 ps / nm / km at a wavelength of 1550 nm. Therefore, due to the effect of cumulative dispersion during transmission, the waveform after transmission is high-speed transmission at 40 Gb / s. It will deteriorate significantly. On the other hand, non-zero dispersion shifted fiber (NZ-DSF) is an optical fiber suitable for high-speed transmission because the dispersion at a wavelength of 1550 nm is reduced to about 5 ps / nm / km. I can say that. However, when long-distance and large-capacity transmission is performed using the NZ-DSF, another problem arises that when a high-power optical signal is transmitted, four-wave mixing (FWM) occurs. To do.

そこで、分散マネージメント線路に好適に用いられる光ファイバとして、ＳＭＦとＮＺ−ＤＳＦの中間の分散を有するＭＤＦ（medial dispersion fiber）が提案され、ＦＷＭを発生することなく累積分散を低減することに成功している。このＭＤＦで、大容量化に伴い生じてくる非線形現象の影響を抑制するためには、その実効コア断面積（Ａｅｆｆ）を拡大する必要があり、また、長距離大容量伝送に必須の低損失特性も満たす必要がある。 Therefore, MDF (medial dispersion fiber) having an intermediate dispersion between SMF and NZ-DSF has been proposed as an optical fiber suitable for use in a dispersion management line, and succeeded in reducing cumulative dispersion without generating FWM. ing. In order to suppress the influence of the nonlinear phenomenon that occurs with the increase in capacity with this MDF, it is necessary to increase its effective core area (Aeff), and low loss that is essential for long-distance large-capacity transmission It is also necessary to satisfy the characteristics.

上記要求特性を満たすべく、ＭＤＦの１つの形式として、中心に位置する第１コアの屈折率がその外周側に位置する第２コアの屈折率よりも小さい、凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバが提案されている。特許文献１には、第１コア及び第２コアのクラッドに対する比屈折率差をそれぞれ−０．１％〜−０．４％、及び、０．６％〜０．７％とした凹ガイド型のプロファイルの光ファイバが記載されており、この構成によって、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと小さく、かつ伝送損失が０．２１ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが実現されており、低累積分散と低損失の両立に成功している。しかし、この光ファイバにおいても、波長１５５０ｎｍにおけるＡｅｆｆは、１００μｍ²程度であり、充分な非線形性は得られていない。 In order to satisfy the above required characteristics, one type of MDF is an optical fiber having a concave guide profile in which the refractive index of the first core located at the center is smaller than the refractive index of the second core located on the outer peripheral side thereof. Proposed. Patent Document 1 discloses a concave guide type in which the relative refractive index difference between the first core and the second core relative to the cladding is -0.1% to -0.4% and 0.6% to 0.7%, respectively. With this configuration, an optical fiber having a dispersion as small as 8 ps / nm / km and a transmission loss of 0.21 dB / km or less at a wavelength of 1550 nm is realized. It has succeeded in achieving both cumulative dispersion and low loss. However, even in this optical fiber, Aeff at a wavelength of 1550 nm is about 100 μm ² , and sufficient nonlinearity is not obtained.

一方、高速大容量伝送に適した光ファイバとして、中心に位置する第１コアとその外周側に位置し、第１コアよりも低い屈折率を有する第２コアと、第２コアの外周側に位置し、第２コアよりも低い屈折率を有するクラッドから成るデュアルシェイプ型のプロファイルを有する光ファイバも検討されている（例えば、非特許文献１）。この形式の光ファイバでは、波長１５５０ｎｍにおいて、０．１９５ｄＢ／ｋｍの低損失特性と、８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散と、６５μｍ²のＡｅｆｆとが実現されている。しかし、この形式の光ファイバでは、伝送損失を０．１９ｄＢ／ｋｍ以下にまで低減する技術は未だ開発されていない。 On the other hand, as an optical fiber suitable for high-speed and large-capacity transmission, a first core located at the center, a second core positioned on the outer peripheral side thereof and having a lower refractive index than the first core, and an outer peripheral side of the second core. An optical fiber having a dual-shaped profile formed of a clad positioned and having a lower refractive index than the second core has also been studied (for example, Non-Patent Document 1). In this type of optical fiber, a low loss characteristic of 0.195 dB / km, a dispersion of 8 ps / nm / km, and an Aeff of 65 μm ² are realized at a wavelength of 1550 nm. However, for this type of optical fiber, a technique for reducing the transmission loss to 0.19 dB / km or less has not yet been developed.

特開２００３−２３２９５０号公報JP 2003-232950 A ２０００年電子情報通信学会総合大会予稿集「超広帯域伝送用分散シフトファイバ（Ｃ−３−４４）」Proceedings of the 2000 IEICE General Conference “Dispersion Shifted Fiber for Ultra-Wide Band Transmission (C-3-44)”

本発明は、上記２種類の光ファイバを改良し、もって低累積分散と、低損失と、実効コア断面積の拡大とを実現できる光ファイバを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical fiber that can improve the above-described two types of optical fibers, thereby realizing low cumulative dispersion, low loss, and an increase in effective core area.

上記目的を達成するために、本発明の第１発明に係る光ファイバは、中心から外周方向に向かって順次に配列された、最小屈折率がｎ_c1の第１コア、最大屈折率がｎ_c2の第２コア、及び、屈折率が_ncのクラッドを少なくとも有し、ｎ_c1＜ｎ_c2である光ファイバにおいて、
前記第１コアの比屈折率差Δ１が−０．６％以上で０．２％以下の範囲にあり、前記第２コアの比屈折率差Δ２が０．２％以上で０．５５％以下の範囲にあり、
波長１５５０ｎｍにおける分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にあり、
波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積（Ａｅｆｆ）が１１０μｍ²以上であり、
波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical fiber according to a first invention of the present invention is a first core having a minimum refractive index of n _c1 and a maximum refractive index of n _c2 that are sequentially arranged from the center toward the outer peripheral direction. And an optical fiber having at least a clad having a refractive index of _nc , and n _c1 <n _c2
The relative refractive index difference Δ1 of the first core is in the range of −0.6% to 0.2%, and the relative refractive index difference Δ2 of the second core is 0.2% to 0.55%. In the range of
The dispersion at a wavelength of 1550 nm is in the range of +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less,
The effective core area (Aeff) at a wavelength of 1550 nm is 110 μm ² or more,
The transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.23 dB / km or less.

本発明の第２発明の光ファイバは、中心から外周方向に向かって順次に配列された、最大屈折率がｎ_c1の第１コア、最小屈折率がｎ_c2の第２コア、最大屈折率がｎ_c3の第３コア、及び、屈折率がｎ_cのクラッドを有し、ｎ_c1＞ｎ_c3＞ｎ_c2であるいわゆるＷ−セグメント型プロファイルの光ファイバにおいて、
波長１５５０ｎｍにおける分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にあり、かつ波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。 The optical fiber of the second invention of the present invention is a first core having a maximum refractive index of n _c1, a second core having a minimum refractive index of n _c2 and a maximum refractive index, which are sequentially arranged from the center toward the outer periphery. In a so-called W-segment profile optical fiber having a third core of n _c3 and a clad having a refractive index of n _c and n _c1 > n _c3 > n _c2
The dispersion at a wavelength of 1550 nm is in the range of +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less, and the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.19 dB / km or less.

なお、本発明で使用する比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、ΔＣは以下の式（１）〜（４）により定義される。
Δ１＝[（ｎ_C1−ｎ_C）／ｎ_C1]・１００（１）
Δ２＝[（ｎ_C2−ｎ_C）／ｎ_C2]・１００（２）
Δ３＝[（ｎ_C3−ｎ_C）／ｎ_C3]・１００（３）
ΔＣ＝[（ｎ_C−ｎ_g）／ｎ_C]・１００（４）
ここで、図１に示す凹ガイド型プロファイルの光ファイバでは、ｎ_C1は第１コアの最小屈折率、ｎ_C2は第２コアの最大屈折率、ｎ_C3は第３コアの最小屈折率、ｎ_Cはクラッドの屈折率である。また、図５に示すＷ−セグメント型プロファイルの光ファイバでは、ｎ_C1は第１コアの最大屈折率、ｎ_C2は第２コアの最小屈折率、ｎ_C3は第３コアの最大屈折率、ｎ_gは純シリカの屈折率、そしてｎ_Cはクラッドの屈折率である。 The relative refractive index differences Δ1, Δ2, Δ3, and ΔC used in the present invention are defined by the following equations (1) to (4).
Δ1 = [(n _C1 −n _C ) / n _C1 ] · 100 (1)
Δ2 = [(n _C2 −n _C ) / n _C2 ] · 100 (2)
Δ3 = [(n _C3 −n _C ) / n _C3 ] · 100 (3)
ΔC = [(n _C −n _g ) / n _C ] · 100 (4)
In the optical fiber having the concave guide profile shown in FIG. 1, n _C1 is the minimum refractive index of the first core, n _C2 is the maximum refractive index of the second core, n _C3 is the minimum refractive index of the third core, and n _C is the refractive index of the cladding. In the optical fiber having the W-segment profile shown in FIG. 5, n _C1 is the maximum refractive index of the first core, n _C2 is the minimum refractive index of the second core, n _C3 is the maximum refractive index of the third core, and n _g is the refractive index of pure silica, and n _C is the refractive index of the cladding.

また、本明細書において、カットオフ波長λｃとは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０で定義するカットオフ波長λｃをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−ＴＧ．６５０における定義、測定方法に従うものとする。 Further, in this specification, the cutoff wavelength λc is ITU-T (International Telecommunication Union) G.I. The cutoff wavelength λc defined by 650 is referred to. For other terms not specifically defined in this specification, ITU-TG. The definition and measurement method in 650 shall be followed.

本発明の第１発明である凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバは、少なくとも第１コア及び第２コアとクラッドとを有し、典型的には、例えば図１に示したような３層コア構造のプロファイルを採用し、第１コア及び第２コアの各比屈折率差Δ１及びΔ２がそれぞれ、−０．６％以上で０．２％以下の範囲、及び、０．２％以上で０．５５％以下の範囲としたことで、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にあり、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）が１１０μｍ²以上であり、伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下の特性を実現する。つまり、本発明の第１発明の光ファイバは、上記屈折率プロファイルを採用することにより、低分散を維持しながら、Ａｅｆｆを１１０μｍ²以上にまで拡大し、かつ伝送損失を０．２３ｄＢ／ｋｍ以下にまで低減できるという効果を奏する。 The optical fiber having a concave guide profile according to the first aspect of the present invention has at least a first core, a second core, and a cladding, and typically has a three-layer core structure as shown in FIG. The relative refractive index differences Δ1 and Δ2 of the first core and the second core are in the range of −0.6% or more and 0.2% or less, and 0.2% or more and 0.2%, respectively. With a range of 55% or less, the dispersion is in the range of +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less at a wavelength of 1550 nm, the effective core area (Aeff) is 110 μm ² or more, and transmission loss Realizes a characteristic of 0.23 dB / km or less. That is, the optical fiber of the first invention of the present invention employs the above refractive index profile, thereby expanding Aeff to 110 μm ² or more and maintaining a transmission loss of 0.23 dB / km or less while maintaining low dispersion. There is an effect that it can be reduced to a minimum.

本発明の第２発明である、Ｗ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバは、第１コア、第２コア及び第３コアとクラッドとを有し、典型的には、図５に示した３層コア構造のプロファイルを採用し、好ましくは、クラッドにフッ素を添加し、クラッドの純シリカに対する比屈折率差ΔＣを小さな値（例えば、−０．２％以下）に設定することで、波長１５５０ｎｍにおける分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にあり、かつ波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍ以下の特性を実現する。つまり、本発明の第２発明の光ファイバは、Ｗ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバにおいて、低分散を維持しながら、伝送損失を０．１９ｄＢ／ｋｍ以下にまで低減できる効果を奏する。 An optical fiber having a W-segment profile, which is the second invention of the present invention, has a first core, a second core, a third core, and a clad, and typically has three layers as shown in FIG. Adopting a core structure profile, preferably adding fluorine to the clad and setting the relative refractive index difference ΔC of the clad to pure silica to a small value (for example, −0.2% or less), at a wavelength of 1550 nm Dispersion is in the range of +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less, and a transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.19 dB / km or less. That is, the optical fiber of the second invention of the present invention has an effect of reducing the transmission loss to 0.19 dB / km or less while maintaining low dispersion in the optical fiber having the W-segment type profile.

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施形態例に基づいて本発明を更に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態例に係る光ファイバの横断面、及び、その軸方向断面における屈折率プロファイルを示す。本実施形態例の光ファイバは、同図（ａ）に示すように、中心から外周方向に向かって、第１コア１１、第２コア１２、第３コア１３、及び、クラッド１４が順次に配設される。尚、クラッド１４の外側の線は省略されている。 Hereinafter, the present invention will be further described based on preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B respectively show a cross section of an optical fiber according to a first embodiment of the present invention and a refractive index profile in an axial section thereof. In the optical fiber of this embodiment, as shown in FIG. 4A, the first core 11, the second core 12, the third core 13, and the clad 14 are sequentially arranged from the center toward the outer peripheral direction. Established. The outer line of the clad 14 is omitted.

本発明の一実施形態例の光ファイバは、同図（ｂ）に示すような、第１コアの屈折率が第２コアの屈折率よりも低い凹ガイド型の屈折率プロファイルを有する。また、第２コア１２は、クラッド１４よりも高い屈折率を有し、従ってクラッドに対する比屈折率差Δ２が正の値を有する。本実施形態例においては、第１コア１１及び第３コア１３は、クラッド１４よりも低い屈折率を有し、従ってクラッドに対する比屈折率差Δ１及びΔ３が負の値であるが、本発明の光ファイバの屈折率プロファイルはこれに限定されるものではない。本発明の光ファイバでは、第１コア１１のクラッド１４に対する比屈折率差Δ１は、−０．６％以上で０．２％以下の範囲であればよい。また、第２コア１２のクラッド１４に対する比屈折率差Δ２は、０．２％以上で０．５５％以下の範囲であればよく、第３コアの比屈折率差Δ３は、−０．６％以上で０．２％以下の範囲であればよい。第１コア１１の比屈折率差Δ１のより好ましい範囲は、−０．３５％以上で０．０％以下である。上記屈折率プロファイルは、各コア部を構成する純シリカにフッ素（Ｆ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）を単独あるいは供に添加することにより得られる。 An optical fiber according to an embodiment of the present invention has a concave guide type refractive index profile in which the refractive index of the first core is lower than the refractive index of the second core, as shown in FIG. Further, the second core 12 has a higher refractive index than the clad 14, and therefore the relative refractive index difference Δ 2 with respect to the clad has a positive value. In the present embodiment example, the first core 11 and the third core 13 have a refractive index lower than that of the clad 14, and thus the relative refractive index differences Δ1 and Δ3 with respect to the clad are negative values. The refractive index profile of the optical fiber is not limited to this. In the optical fiber of the present invention, the relative refractive index difference Δ1 of the first core 11 with respect to the clad 14 may be in the range of −0.6% to 0.2%. Further, the relative refractive index difference Δ2 of the second core 12 with respect to the cladding 14 may be in the range of 0.2% to 0.55%, and the relative refractive index difference Δ3 of the third core is −0.6. % Or more and 0.2% or less. A more preferable range of the relative refractive index difference Δ1 of the first core 11 is −0.35% or more and 0.0% or less. The refractive index profile can be obtained by adding fluorine (F) or germanium (Ge) alone or together with pure silica constituting each core part.

本実施形態例の光ファイバは、上記凹ガイド型屈折率プロファイルを有することにより、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にあり、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）が１１０μｍ²以上であり、且つ、伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下を実現している。 The optical fiber according to the present embodiment has the concave guide type refractive index profile, so that the dispersion is in the range of +5 ps / nm / km to +15 ps / nm / km at the wavelength of 1550 nm, and the effective core area ( Aeff) is 110 μm ² or more, and transmission loss is 0.23 dB / km or less.

本発明の第１発明の光ファイバの好ましい態様では、この光ファイバを直径２０ｍｍで曲げたとき、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける偏波分散（polarization mode dispersion: PＭＤ）が０．１ｐｓ／ｋｍ^1/2以下である。また、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０８ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下である。 In a preferred embodiment of the optical fiber according to the first aspect of the present invention, when this optical fiber is bent at a diameter of 20 mm, the bending loss at a wavelength of 1550 nm is 10 dB / m or less, and polarization mode dispersion (PMD) at a wavelength of 1550 nm. ) Is 0.1 ps / km ^1/2 or less. The dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is 0.08 ps / nm ² / km or less.

また、第３コア１３の直径（２ｃ）に対する第１コア１１の直径（２ａ）の比（Ｒａ１＝２ａ／２ｃ）は、０．２以上で０．４５以下の範囲にある。また、第３コア１３の直径（２ｃ）に対する第２コア１２の直径（２ｂ）の比（Ｒａ２＝２ｂ／２ｃ）は０．７以上で０．９以下の範囲にある。なお、本発明では、凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバの各部の直径を以下のように定義する。図１において、第１コアの直径２ａは、第１コアと第２コアの境界領域で（Δ２−Δ１）の１／２の比屈折率差を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。第２コアの直径２ｂは、第２コアと第３コアの境界領域でΔ２の１／２の比屈折率差を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。第３コアの直径２ｃは、第３コアとクラッドの境界領域でΔ３の１／２の比屈折率差を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。 The ratio (Ra1 = 2a / 2c) of the diameter (2a) of the first core 11 to the diameter (2c) of the third core 13 is in the range of 0.2 to 0.45. The ratio (Ra2 = 2b / 2c) of the diameter (2b) of the second core 12 to the diameter (2c) of the third core 13 is in the range of 0.7 to 0.9. In the present invention, the diameter of each part of an optical fiber having a concave guide profile is defined as follows. In FIG. 1, the diameter 2a of the first core has two relative refractive index differences of (Δ2−Δ1) in the boundary region between the first core and the second core, and is opposed to each other across the center. The length of the line connecting the positions. The diameter 2b of the second core is a length of a line connecting two positions having a relative refractive index difference of ½ of Δ2 at the boundary region between the second core and the third core and facing each other across the center. is there. The diameter 2c of the third core is the length of a line connecting two positions having a relative refractive index difference of ½ of Δ3 in the boundary region between the third core and the clad and facing each other across the center.

以上、説明したように、本実施形態例の光ファイバによると、４０Ｇｂ／ｓを超える高速大容量伝送路に対応するために、図１に示すようなΔ２＞Δ１である凹ガイド型プロファイルを用いて、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）が１１０μｍ²以上であり、且つ、伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが実現できる。 As described above, according to the optical fiber of this embodiment, in order to cope with a high-speed and large-capacity transmission line exceeding 40 Gb / s, a concave guide type profile that satisfies Δ2> Δ1 as shown in FIG. 1 is used. At a wavelength of 1550 nm, the dispersion is +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less, the effective core area (Aeff) is 110 μm ² or more, and the transmission loss is 0.23 dB / km or less. An optical fiber can be realized.

図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の発明に係る一実施形態例である、Ｗ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバの横断面、及び、軸方向断面での屈折率プロファイルを示す。本実施形態例の光ファイバは、中心から外周方向に向かって、第１コア２１、第２コア２２、第３コア２３、及び、クラッド２４を有する。尚、クラッド２４の外側の線は省略されている。
クラッド２４は、フッ素（Ｆ）がドープされて、純シリカ（ＳｉＯ₂）よりも低い屈折率を有する。このようにクラッド２４を純シリカ（ＳｉＯ₂）よりも低い屈折率とすることにより、第１コアに添加するゲルマニウム（Ｇｅ）の量を少なくすることができることから、低損失の光ファイバが実現できる。
また、本実施形態例の光ファイバでは、第１〜第３コアの屈折率が全て純シリカの屈折率よりも低い値に設定してあるが、本発明の光ファイバの屈折率プロファイルはこれに限定されるものではない。 FIGS. 5 (a) and 5 (b) are cross-sectional views of an optical fiber having a W-segment profile and an index of refraction in an axial cross-section, respectively, according to the second embodiment of the present invention. Indicates a profile. The optical fiber according to the present embodiment includes a first core 21, a second core 22, a third core 23, and a clad 24 from the center toward the outer peripheral direction. The outer line of the clad 24 is omitted.
The clad 24 is doped with fluorine (F) and has a lower refractive index than pure silica (SiO ₂ ). Thus, by making the clad 24 have a refractive index lower than that of pure silica (SiO ₂ ), the amount of germanium (Ge) added to the first core can be reduced, so that a low-loss optical fiber can be realized. .
Moreover, in the optical fiber of this embodiment, the refractive indexes of the first to third cores are all set to a value lower than the refractive index of pure silica, but the refractive index profile of the optical fiber of the present invention is It is not limited.

上記構成により、本実施形態例に係る光ファイバでは、波長１５５０ｎｍにおける分散が＋８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲にある。また、この光ファイバを直径２０ｍｍで曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおけるＰＭＤが０．１ｐｓ／ｋｍ^1/2以下である。更に、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０８ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下である。 With the above configuration, in the optical fiber according to this embodiment, the dispersion at the wavelength of 1550 nm is in the range of +8 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less. Further, when this optical fiber is bent at a diameter of 20 mm, the bending loss at a wavelength of 1550 nm is 10 dB / m or less, and the PMD at a wavelength of 1550 nm is 0.1 ps / km ^1/2 or less. Furthermore, the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is 0.08 ps / nm ² / km or less.

本発明の第２発明の光ファイバの好ましい態様では、第１コア２１の比屈折率差Δ１は、０．３５％以上で０．６％以下の範囲にある。第２コア２２の比屈折率差Δ２は、−０．４０％以上で０．２０％以下の範囲にある。第３コア２３の比屈折率差Δ３は、０．１％以上で０．３％以下の範囲にある。クラッド２４の純シリカ（屈折率ｎ_g）に対する比屈折率差ΔＣは、低損失を得るために−０．２％以下が好ましく、さらに好ましくは−０．３％以下である。 In a preferred embodiment of the optical fiber of the second invention of the present invention, the relative refractive index difference Δ1 of the first core 21 is in the range of 0.35% or more and 0.6% or less. The relative refractive index difference Δ2 of the second core 22 is in the range of −0.40% to 0.20%. The relative refractive index difference Δ3 of the third core 23 is in the range of 0.1% to 0.3%. The relative refractive index difference ΔC of the clad 24 with respect to pure silica (refractive index _ng ) is preferably −0.2% or less, more preferably −0.3% or less in order to obtain a low loss.

また、第３コア２３の直径（２ｃ）に対する第１コア２１の直径（２ａ）の比（Ｒａ１＝２ａ／２ｃ）は、０．３５以上で０．６以下の範囲にあり、第３コア２３の直径（２ｃ）に対する第２コア２２の直径（２ｂ）の比（Ｒａ２＝２ｂ／２ｃ）は、０．６以上で０．９以下の範囲にある。なお、本発明では、Ｗ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバの各部の直径は以下のように定義する。図５において、第１コア２１の直径２ａは、第１コア２１にあってクラッドと等しい屈折率を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。第２コア２２の直径２ｂは、第２コア２２と第３コア２３との境界領域でクラッド２４と等しい屈折率を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。第３コア２３の直径２ｃは、第３コア２３とクラッド２４の境界領域でΔ３の１／１０の比屈折率差を有し、且つ中心を挟んで対向する２つの位置を結ぶ線の長さである。 The ratio (Ra1 = 2a / 2c) of the diameter (2a) of the first core 21 to the diameter (2c) of the third core 23 is in the range of 0.35 or more and 0.6 or less. The ratio (Ra2 = 2b / 2c) of the diameter (2b) of the second core 22 to the diameter (2c) of the second core 22 is in the range of 0.6 to 0.9. In the present invention, the diameter of each part of the optical fiber having the W-segment profile is defined as follows. In FIG. 5, the diameter 2 a of the first core 21 is the length of a line in the first core 21 that has the same refractive index as the cladding and connects two positions facing each other across the center. The diameter 2b of the second core 22 is a length of a line connecting two positions having a refractive index equal to that of the clad 24 in the boundary region between the second core 22 and the third core 23 and facing each other across the center. is there. The diameter 2c of the third core 23 has a relative refractive index difference of 1/10 of Δ3 in the boundary region between the third core 23 and the clad 24, and is the length of a line connecting two positions facing each other across the center. It is.

本実施形態例の光ファイバよると、４０Ｇｂ／ｓを超える高速大容量伝送路に対応するために、図５に示すようなＷ−セグメント型プロファイルを用いて、波長１５５０ｎｍにおける分散が＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、かつ伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが実現できる。なお、入射光の高パワー化に伴うＦＷＭ発生を考慮すると、波長１５５０ｎｍにおける分散が＋８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であることがより好ましい。 According to the optical fiber of the present embodiment, in order to cope with a high-speed and large-capacity transmission line exceeding 40 Gb / s, dispersion at a wavelength of 1550 nm is +5 ps / nm / using a W-segment type profile as shown in FIG. It is possible to realize an optical fiber having a transmission loss of 0.19 dB / km or less and at least km + 15 ps / nm / km. In consideration of generation of FWM associated with higher power of incident light, the dispersion at a wavelength of 1550 nm is more preferably +8 ps / nm / km or more.

凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバでは、各コアの比屈折率差Δ１〜Δ３及び直径比率Ｒａ１、Ｒａ２を含むパラメータを変化させたときの、分散、分散スロープ（ｓｌｏｐｅ）、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）、カットオフ波長（λｃ）に及ぼす影響は、表１に示すとおりである。

ここで、各パラメータとしては、分散は例えば＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度以下が好ましく、分散スロープは小さい方が好ましく、Ａｅｆｆは大きい方が好ましく、λｃは使用波長より小さいことが好ましい。 In an optical fiber having a concave guide profile, dispersion, dispersion slope, and effective core area (Aeff) when parameters including relative refractive index differences Δ1 to Δ3 and diameter ratios Ra1 and Ra2 of each core are changed. ), The influence on the cutoff wavelength (λc) is as shown in Table 1.

Here, as each parameter, the dispersion is preferably +5 ps / nm / km or more and preferably about +15 ps / nm / km or less, the dispersion slope is preferably small, Aeff is preferably large, and λc is smaller than the wavelength used. Is preferred.

表１に示したパラメータのうちでも、特に、第２コアの比屈折率比Δ２は、Ａｅｆｆや、分散、伝送損失に大きく影響を及ぼす因子である。そこで、第２コアの比屈折率差Δ２と、波長１５５０ｎｍにおけるＡｅｆｆ、分散及び伝送損失との関係を調べるために、他のパラメータを固定し、Δ２のみを変えて、上記実施形態例の凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバを試作した。他のパラメータとしては、Δ１を−０．１％、Δ３を−０．３％、Ｒａ１（＝２ａ／２ｃ）を０．４、Ｒａ２（＝２ｂ／２ｃ）を０．８程度に設定した。また第３コアの直径２ｃは直径２０ｍｍで曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下になるように調整した。 Among the parameters shown in Table 1, in particular, the relative refractive index ratio Δ2 of the second core is a factor that greatly affects Aeff, dispersion, and transmission loss. Therefore, in order to investigate the relationship between the relative refractive index difference Δ2 of the second core and the Aeff, dispersion, and transmission loss at the wavelength of 1550 nm, other parameters are fixed, only Δ2 is changed, and the concave guide of the above embodiment is used. An optical fiber having a mold profile was fabricated. As other parameters, Δ1 was set to −0.1%, Δ3 was set to −0.3%, Ra1 (= 2a / 2c) was set to 0.4, and Ra2 (= 2b / 2c) was set to about 0.8. The diameter 2c of the third core was adjusted so that the bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 20 mm was 10 dB / m or less.

試作品から得られた、Δ２とＡｅｆｆ及び分散との関係を図２のグラフに示す。同図から、図１に示した凹ガイド型プロファイルで、波長１５５０ｎｍにおいて、分散を＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で＋１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に維持しながらＡｅｆｆを１１０μｍ²以上に拡大するためには、Δ２を０．５５％以下にする必要があることが判る。ここで、他のパラメータを最適化することにより、分散を所望の範囲に維持しながらＡｅｆｆをさらに拡大するプロファイルを選択することも可能であるが、伝送損失や曲げ損失を同時に維持することが難しい。 The relationship between Δ2, Aeff, and dispersion obtained from the prototype is shown in the graph of FIG. From the figure, in order to increase Aeff to 110 μm ² or more while maintaining the dispersion at +5 ps / nm / km or more and +15 ps / nm / km or less at the wavelength of 1550 nm in the concave guide type profile shown in FIG. It can be seen that Δ2 needs to be 0.55% or less. Here, by optimizing other parameters, it is possible to select a profile that further expands Aeff while maintaining dispersion within a desired range, but it is difficult to simultaneously maintain transmission loss and bending loss. .

図３に、上記試作品で得られた、Δ２と波長１５５０ｎｍにおける伝送損失との関係を示す。同図から、低損失特性を維持しながらＡｅｆｆを拡大するためには、Δ２を０．５５％以下に設定する必要がある。他の各パラメータに関しても、同様に試作品の特性を測定することにより、表２に示すような主要因及び副要因に基づいて、同表に示す好ましい下限及び上限が決定された。

FIG. 3 shows the relationship between Δ2 and the transmission loss at a wavelength of 1550 nm obtained in the prototype. From the figure, it is necessary to set Δ2 to 0.55% or less in order to increase Aeff while maintaining low loss characteristics. Regarding the other parameters, the preferred lower limit and upper limit shown in the same table were determined based on the main factors and sub-factors shown in Table 2 by measuring the characteristics of the prototype in the same manner.

さらに、パラメータΔ１を種々に変え、他のパラメータを固定して、第１の実施形態例の光ファイバを試作した。他のパラメータとしては、Δ２を０．５％、Δ３を−０．３％、Ｒａ１（＝２ａ／２ｃ）を０．４，Ｒａ２（２ｂ／２ｃ）を０．８程度に設定した。また第３コアの直径２ｃは直径２０ｍｍで曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下になるように調整した。試作品から、図４に示す、Δ１と波長１５５０ｎｍにおける伝送損失との関係が得られた。同図から、Δ１には伝送損失に関して最適領域が存在することが判明した。すなわち、凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバで、より低損失特性を得るためには、Δ１が−０．３５％〜０．０％の間の領域に設定されることが好ましい。 Furthermore, the optical fiber of the first embodiment was prototyped by changing the parameter Δ1 variously and fixing other parameters. As other parameters, Δ2 was set to 0.5%, Δ3 to −0.3%, Ra1 (= 2a / 2c) to 0.4, and Ra2 (2b / 2c) to about 0.8. The diameter 2c of the third core was adjusted so that the bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 20 mm was 10 dB / m or less. From the prototype, the relationship between Δ1 and the transmission loss at a wavelength of 1550 nm shown in FIG. 4 was obtained. From the figure, it has been found that Δ1 has an optimum region regarding transmission loss. That is, in order to obtain a lower loss characteristic in an optical fiber having a concave guide type profile, Δ1 is preferably set in a region between −0.35% and 0.0%.

本発明の第２実施形態例のＷ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバについて、Δ１〜Δ３及びＲａ１，Ｒａ２から成る各パラメータを変化させたときの、分散、分散スロープ、Ａｅｆｆ、λｃに及ぼす影響は、表３に示すとおりである。

Regarding the optical fiber having the W-segment type profile of the second embodiment of the present invention, the influence on dispersion, dispersion slope, Aeff, and λc when each parameter composed of Δ1 to Δ3 and Ra1 and Ra2 is changed is As shown in Table 3.

種々のパラメータを有する試作品を製作して、その特性を調べた。それらの特性から、各パラメータの最適範囲（下限及び上限）は、表４に示すような主要因、副要因により、同表に示したように決定された。

Prototypes with various parameters were produced and their characteristics were investigated. From these characteristics, the optimum range (lower limit and upper limit) of each parameter was determined as shown in the same table by the main factor and sub-factor as shown in Table 4.

表２及び表４に示した範囲で各パラメータの値の幾つかを選択して製作された、上記各実施形態例に係る凹ガイド型プロファイル及びＷ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバの試作品の構成及びその特性を示す。

Prototype of an optical fiber having a concave guide type profile and a W-segment type profile according to each of the above embodiments, manufactured by selecting some values of each parameter within the range shown in Table 2 and Table 4. The configuration and its characteristics are shown.

尚、表５、表６における分散、分散スロープ（ｓｌｏｐｅ）、Ａｅｆｆ、２０ｍｍで曲げたときの損失（曲げ＠２０Φ）、伝送損失（損失）、及び、ＰＭＤは全て波長１５５０ｎｍにおける値である。
試作品は、分散、分散スロープ、Ａｅｆｆ、λｃ、２０ｍｍで曲げたときの損失、伝送損失、及び、ＰＭＤの何れの特性においても、良好な値が得られた。 In Tables 5 and 6, dispersion, dispersion slope (slope), Aeff, loss when bent at 20 mm (bending @ 20Φ), transmission loss (loss), and PMD are all values at a wavelength of 1550 nm.
In the prototype, good values were obtained for any of dispersion, dispersion slope, Aeff, λc, loss when bent at 20 mm, transmission loss, and PMD.

（ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る、凹ガイド型プロファイルを有する光ファイバの断面図、（ｂ）はその軸方向断面で見た屈折率分布を示すグラフ。(A) is sectional drawing of the optical fiber which has a concave guide type profile based on the example of 1st Embodiment of this invention, (b) is a graph which shows the refractive index distribution seen in the axial direction cross section. 図１の光ファイバのΔ２と、Ａｅｆｆ及び分散との関係を示すグラフ。The graph which shows (DELTA) 2 of the optical fiber of FIG. 1, and Aeff and dispersion | distribution. 図１の光ファイバのΔ２と損失との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between (DELTA) 2 and loss of the optical fiber of FIG. 図１の光ファイバのΔ１と損失との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between (DELTA) 1 and loss of the optical fiber of FIG. （ａ）は本発明の第２の実施形態例に係る、Ｗ−セグメント型プロファイルを有する光ファイバの断面図、（ｂ）はその軸方向断面で見た屈折率分布を示すグラフ。(A) is sectional drawing of the optical fiber which has a W-segment type profile based on the 2nd example of this invention, (b) is a graph which shows the refractive index distribution seen in the axial direction cross section.

Explanation of symbols

１１：第１コア
１２：第２コア
１３：第３コア
１４：クラッド
２１：第１コア
２２：第２コア
２３：第３コア
２４：クラッド 11: 1st core 12: 2nd core 13: 3rd core 14: Clad 21: 1st core 22: 2nd core 23: 3rd core 24: Clad

Claims

A first core having a minimum refractive index of n _c1, a second core having a maximum refractive index of n _c2, a third core having a minimum refractive index of n _c3 , and a refractive index, which are sequentially arranged from the center toward the outer periphery. there at least has a cladding of n _c, an optical fiber is n _c1 <n _c2,
The relative refractive index difference Δ1 with respect to the cladding of the first core is in the range of −0.6% or more and 0.2% or less, and the relative refractive index difference Δ2 with respect to the cladding of the second core is 0.2% or more and 0. A relative refractive index difference Δ3 with respect to the cladding of the third core is in a range of −0.6% or more and 0.2% or less;
The ratio (2a / 2c) of the diameter (2a) of the first core to the diameter (2c) of the third core is in the range of 0.2 to 0.45, and the diameter (2c) of the third core Before)
The ratio (2b / 2c) of the diameter (2b) of the second core is in the range of 0.7 to 0.9,
Dispersion at a wavelength of 1550 nm is +15 ps / nm / km at +5 ps / nm / km or more
In the following range,
The effective core area (Aeff) at a wavelength of 1550 nm is 110 μm ² or more,
An optical fiber characterized in that a transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.23 dB / km or less.

2. The optical fiber according to claim 1 , wherein when bent at a diameter of 20 mm, the bending loss at a wavelength of 1550 nm is 10 dB / m or less and the polarization dispersion (PMD) at a wavelength of 1550 nm is 0.1 ps / km ^1/2 or less. .

The optical fiber according to claim 1 or 2 dispersion slope at the wavelength of 1550nm is 0.08 ps / nm ² / miles or less.

It said first relative refractive index difference relative to the core of the cladding Δ1 is in the range of 0.0% by -0.35% or more, the optical fiber according to any one of claims 1 to 3.