JP4398491B2 - Optical fiber - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバに関し、より詳細には、光ファイバ本体に対して小さな曲率半径で曲げを与えた際においても、シングルモードでの光信号の伝達を可能にする光ファイバに関する。 The present invention relates to an optical fiber, and more particularly, even when given a bending with a small radius of curvature relative to the optical fiber main body, an optical fiber that enables transmission of optical signals in single-mode.

光ファイバ本体に対して小さな曲率半径を与えた際にも、シングルモードでの光信号の伝送を可能にする公知の技術として、非特許文献1には、図1に示す「フォトニック結晶ファイバ」が開示されている。図1に示されるように、コア領域11の周囲には石英ガラス13が形成されている。そして、シングルモードのコア領域11を囲む形で、屈折率が「1」となる空気の孔12を複数備えることにより、実効的なクラッド領域がコア領域11と空気の孔の間に領域で形成される。   As a known technique that enables transmission of an optical signal in a single mode even when a small radius of curvature is given to the optical fiber body, Non-Patent Document 1 discloses a “photonic crystal fiber” shown in FIG. Is disclosed. As shown in FIG. 1, quartz glass 13 is formed around the core region 11. An effective cladding region is formed between the core region 11 and the air hole by providing a plurality of air holes 12 having a refractive index of “1” so as to surround the single mode core region 11. Is done.

図2は、図1のフォトニック結晶ファイバの屈折率分布図である。図2において、符号14はコア領域11の屈折率であり、符号15は空気の穴12の屈折率であり、符号16は石英ガラス13の屈折率である。   FIG. 2 is a refractive index distribution diagram of the photonic crystal fiber of FIG. In FIG. 2, reference numeral 14 denotes a refractive index of the core region 11, reference numeral 15 denotes a refractive index of the air hole 12, and reference numeral 16 denotes a refractive index of the quartz glass 13.

図2から分かるように、上記クラッド領域の外側に極めて屈折率の低い空気の孔12が存在することによって、光ファイバ本体を曲げた際においても電界強度分布の閉じ込めを安定化させる構造となっている。   As can be seen from FIG. 2, the presence of air holes 12 with a very low refractive index outside the cladding region stabilizes the confinement of the electric field strength distribution even when the optical fiber body is bent. Yes.

また、特許文献1には、電界強度分布の閉じ込めを安定化させた他の構造として、図3に示す「トレンチ型光ファイバ」が開示されている。   Patent Document 1 discloses a “trench optical fiber” shown in FIG. 3 as another structure in which the confinement of the electric field strength distribution is stabilized.

図3において、特許文献1に開示されたトレンチ型光ファイバでは、石英ガラス22に囲まれたシングルモードのコア21の中心から20μm離れた所に、低い屈折率を備えた材料(低屈折率材料)23を配置している。   In FIG. 3, in the trench optical fiber disclosed in Patent Document 1, a material having a low refractive index (low refractive index material) is located 20 μm away from the center of the single-mode core 21 surrounded by the quartz glass 22. ) 23 is arranged.

図4は、図2のトレンチ型光ファイバの屈折率分布図である。図4において、符号24はコア21の屈折率であり、符号25は低屈折率材料23の屈折率であり、符号26は石英ガラス22の屈折率である。   FIG. 4 is a refractive index profile of the trench optical fiber of FIG. In FIG. 4, reference numeral 24 represents the refractive index of the core 21, reference numeral 25 represents the refractive index of the low refractive index material 23, and reference numeral 26 represents the refractive index of the quartz glass 22.

図4から分かるように、特許文献1に開示されたトレンチ型光ファイバにおいては、コア21から20μm離れて配置された低屈折率材料23によって、光ファイバ本体を曲げた際における電界強度分布の閉じ込めの安定化を図っている。   As can be seen from FIG. 4, in the trench type optical fiber disclosed in Patent Document 1, the electric field strength distribution is confined when the optical fiber body is bent by the low refractive index material 23 arranged 20 μm away from the core 21. We are trying to stabilize.

さらに、特許文献2には、曲げによる損失が少なくて、一般的な伝送用光ファイバとの接続性が容易な光ファイバを提供することを目的として、図2と同様な屈折率分布を有する光ファイバであって、低屈折率材料23の屈折率体積、およびコア21の半径r1と、コア21の中心から低屈折率材料23までの距離r2との比r2/r1を所定の範囲内にすることが開示されている。 Furthermore, Patent Document 2 discloses an optical fiber having a refractive index distribution similar to that shown in FIG. 2 for the purpose of providing an optical fiber that has a small loss due to bending and is easy to connect with a general transmission optical fiber. The ratio r 2 / r 1 of the refractive index volume of the low refractive index material 23 and the radius r 1 of the core 21 to the distance r 2 from the center of the core 21 to the low refractive index material 23 is a predetermined value. It is disclosed to be within range.

すなわち、特許文献2では、一般的な伝送用光ファイバとの接続を容易にするためのモードフィールド径の減少の抑制と、曲げによる損失の抑制とのために、上記屈折率体積を25%・μm2以上110%・μm2以下にし、比r2/r1を2.5以上4.5以下にすることが開示されている。 That is, in Patent Document 2, the refractive index volume is set to 25% for reducing the reduction of the mode field diameter for facilitating connection with a general transmission optical fiber and for suppressing the loss due to bending. [mu] m 2 or more to 110% · μm 2 or less, that the ratio r 2 / r 1 2.5 to 4.5 is disclosed.

米国特許第7、164、835号明細書US Pat. No. 7,164,835 特許第3853833号明細書Japanese Patent No. 3835833 K.Tajima et al, "Low peak photonic crystal fibers", Proc.ECOC2003., Th4.1.6.K. Tajima et al, "Low peak photonic crystal fibers", Proc. ECOC2003., Th4.1.6.

このように、曲げに対する耐性の向上という面では、上述した技術を用いる方式が有力であるが、これら方式であっても、まだ改善しなければならない課題が残されている。特に、光ファイバ母材の作製時間の短縮や、より簡便な方法による作製など、曲げに強い光ファイバ作製のより低コスト化が求められている。   As described above, in terms of improving resistance to bending, the method using the above-described technique is effective, but even with these methods, problems still need to be improved. In particular, there is a demand for cost reduction of optical fiber fabrication that is resistant to bending, such as shortening the fabrication time of the optical fiber preform and fabrication by a simpler method.

具体的には、非特許文献1に記載された「フォトニック結晶ファイバ」は、複数の孔を光ファイバのプリフォ−ムに備えさせるための特殊な製造方法が要求されるのが一般であり、これまでの光ファイバ製造方法のみで作製することが困難となっている。   Specifically, the “photonic crystal fiber” described in Non-Patent Document 1 generally requires a special manufacturing method for providing a plurality of holes in an optical fiber preform. It is difficult to produce only by the conventional optical fiber manufacturing method.

また、特許文献1で開示された「トレンチ型光ファイバ」では、シングルモードのコア中心から比較的遠方の領域にクラッドとは別の低屈折率材料を備える必要があり、シングルモードコア、クラッド、そして低屈折率材料からなる、光ファイバ母材としてのプリフォ−ム作製に時間を要していた。   In addition, in the “trench optical fiber” disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a low refractive index material different from the cladding in a region relatively far from the center of the single mode core. Further, it takes time to produce a preform as an optical fiber preform made of a low refractive index material.

さらに、特許文献2では、上述のように、曲げ損失に強く、かつ一般的な伝送用光ファイバとの接続を容易にすることに主眼が置かれており、光ファイバ母材作製にかかる時間の短縮化については言及されていない。従って、よりユーザの利便性を向上させるために、光ファイバ母材をより短時間に作製することが望まれている。   Furthermore, in Patent Document 2, as described above, the main focus is on facilitating the connection with a general transmission optical fiber, which is resistant to bending loss. There is no mention of shortening. Therefore, in order to improve the convenience for the user, it is desired to produce the optical fiber preform in a shorter time.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ファイバ母材作製を短時間に行い、低コストに曲げ損失の小さなシングルモード伝送可能な光ファイバを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber capable of single-mode transmission with low bending loss at a low cost by producing an optical fiber preform in a short time. There is to do.

このような目的を達成するために、請求項1記載の発明は、コア、第1のクラッドおよび第2のクラッドを備える光ファイバであって、前記光ファイバの軸中心に配置された、第1の屈折率を有する第1の材料と、前記第1の材料の外周に配置された、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の材料と、前記第2の材料の外周に配置された、前記第2の屈折率よりも小さい第3の屈折率を有する第3の材料とを備え、前記第1の材料が前記コアであり、前記第2の材料が前記第1のクラッドであり、前記第3の材料が前記第2のクラッドであり、前記コアは、所定の波長帯で前記コアを励振した際に基本モードのみ励振される物理的な外径(2*a1)と、前記第1のクラッドとの比屈折率差Δ1を有しており、前記第1のクラッドの最外周位置(a2)は、前記光ファイバの中心軸からの距離がa2であり、前記第2のクラッドは、前記第1のクラッドとの比屈折率差Δ2を有しており、前記コアの物理的な外径(2*a1)は、3.8μm≦(2*a1)<10μmであり、前記第1のクラッドの最外周位置(a2)は、5μm≦(a2)≦10μmであり、かつ、前記第のクラッドの最外周位置(a2)と、前記a1の比であるa2/a1は、1.14≦(a2/a1)<2.5の関係を満たしており、前記比屈折率差Δ1は、0.1%≦Δ1≦0.4%であり、前記比屈折率差Δ2は、−1.0%≦Δ2≦−0.2%であり、前記コアの屈折率および前記第1のクラッドの屈折率はそれぞれ一定の値を有し、前記光ファイバを曲げない際は、第1のクラッドがクラッドとして機能し、前記光ファイバを曲げた際は、第2のクラッドが2番目のクラッドとして機能することを特徴とする。 To achieve the above object, a first aspect of the present invention, the core, a first cladding and a second optical fiber Ru comprising a cladding, disposed at the axial center of the pre-Symbol optical fiber, A first material having a first refractive index; a second material having a second refractive index smaller than the first refractive index disposed on an outer periphery of the first material; and the second material And a third material having a third refractive index smaller than the second refractive index, disposed on the outer periphery of the material, wherein the first material is the core, and the second material is The first clad, the third material is the second clad, and the core has a physical outer diameter (only a fundamental mode is excited when the core is excited in a predetermined wavelength band). 2 * a1) and a relative refractive index difference Δ1 between the first cladding and the first cladding. Outermost position Rudd (a2) is a distance from the center axis of the front Symbol optical fiber a2, the second cladding has a relative refractive index difference Δ2 of the first cladding, The physical outer diameter (2 * a1) of the core is 3.8 μm ≦ (2 * a1) <10 μm, and the outermost peripheral position (a2) of the first cladding is 5 μm ≦ (a2) ≦ 10 μm And the outermost peripheral position (a2) of the first cladding and a2 / a1 which is the ratio of a1 satisfy the relationship of 1.14 ≦ (a2 / a1) <2.5, the relative refractive index difference .DELTA.1 is 0.1% ≦ Δ1 ≦ 0.4%, the relative refractive index difference Delta] 2 is Ri -1.0% ≦ Δ2 ≦ -0.2% der, the core Each of the refractive index and the refractive index of the first cladding has a constant value. When the optical fiber is not bent, the first cladding is closed. Functions as Rad, when bending the optical fiber, the second cladding is characterized that you function as a second cladding.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記第3の材料の外周に配置された、上記第3の屈折率よりも高い第4の屈折率を有する第4の材料をさらに備え、上記第2のクラッドの厚み(d)は、上記所定の波長の3倍の値≦d≦40μmであることを特徴とするThe invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising a fourth material having a fourth refractive index higher than the third refractive index, disposed on the outer periphery of the third material. And the thickness (d) of the second cladding is a value of three times the predetermined wavelength ≦ d ≦ 40 μm .

請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記第4の材料は、前記光ファイバの強度保持体であることを特徴とする。 According to a third aspect, the invention of claim 2, wherein said fourth material is characterized by a strength retention body before Symbol optical fiber.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記第4の材料は、純粋石英からなる強度保持体であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the fourth material is a strength holder made of pure quartz.

請求項5記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記第4の材料は、前記第4の屈折率を有する樹脂であることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the fourth material is a resin having the fourth refractive index.

請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、前記第1の材料はGe、P、Sn、B元素の少なくとも一つが添加された石英であり、前記第2の材料は純粋石英であり、前記第3の材料はF元素、またはB元素、またはその2つの元素が混在して添加された石英であることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the first material is quartz to which at least one of Ge, P, Sn, and B elements is added, and the second material. The material is pure quartz, and the third material is F element, B element, or quartz to which two elements are mixedly added.

請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記光ファイバの本体の外径が、55μm以上かつ125μm以下であることを特徴とする。 According to a seventh aspect, in the invention described in any one of claims 1 to 6, the outer diameter of the body of the previous SL optical fiber is equal to or less than 55μm and not more than 125 [mu] m.

請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明において、前記所定の波長帯は、波長1.31μm帯であることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the predetermined wavelength band is a wavelength band of 1.31 μm.

本発明によれば、シングルモードコアの外周に第1クラッドと第2クラッドとが順次配置された光ファイバにおいて、シングルモードコアの中心から比較的近くの領域に、第1クラッドとは別の低屈折率材料である第2クラッドを配置し、かつ第1クラッドと第2クラッドとの比屈折率差を大きく設定しているので、光ファイバ母材作製を短時間に行い、低コストに曲げ損失の小さなシングルモード伝送可能な光ファイバを提供することが可能である。 According to the present invention, in the optical fiber in which the first clad and the second clad are sequentially arranged on the outer periphery of the single mode core, a low power separate from the first clad is provided in a region relatively close to the center of the single mode core. Since the second clad, which is a refractive index material, is arranged and the relative refractive index difference between the first clad and the second clad is set large, the optical fiber preform can be manufactured in a short time and the bending loss can be reduced at a low cost. It is possible to provide an optical fiber capable of small single mode transmission.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.

(第1の実施形態)
図5は、シングルモード光ファイバにおけるシングルモードの電界分布を波長1.31μmで測定した図である。ガウシアンフィッティング曲線と比較して、実際に測定したシングルモード電界分布の方が半値幅が狭い。シングルモード光ファイバのカットオフ波長と同じ波長で同様な測定を行えば、ガウシアンフィッティング曲線と同等の半値幅が得られる。しかし、実際の光通信で使用する波長はカットオフ波長から離れるため、上記の結果が再現性良く得られる。これにより、光ファイバを曲げることを考慮し、クラッドの外側に備える低屈折領域は、コアの中心から比較的近傍に備えさせれば、光ファイバを曲げた際においても、シングルモードを保持したまま、光信号を伝送可能であることが分かる。また、製造コストを要する屈折率「1」の空気の孔を備えることもない。
(First embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the electric field distribution of a single mode in a single mode optical fiber measured at a wavelength of 1.31 μm. Compared with the Gaussian fitting curve, the half-value width of the actually measured single mode electric field distribution is narrower. If the same measurement is performed at the same wavelength as the cutoff wavelength of the single mode optical fiber, a half-value width equivalent to a Gaussian fitting curve can be obtained. However, since the wavelength used in actual optical communication is far from the cutoff wavelength, the above result can be obtained with good reproducibility. Therefore, considering the bending of the optical fiber, if the low refractive region provided outside the cladding is provided relatively close to the center of the core, the single mode is maintained even when the optical fiber is bent. It can be seen that an optical signal can be transmitted. Also, there is no air hole having a refractive index of “1”, which requires a manufacturing cost.

すなわち、本発明の一実施形態では、後述のようなパラメータを設定することにより、低屈折率領域をコアの中心から比較的近傍に配置しても、曲げによる過剰損失を抑え、図5に示すような良好なシングルモード(基本モード)の電界分布を得ることができる。よって、上記過剰損失を低減し、良好なシングルモード伝送を可能にしつつ、光ファイバ母材の体積の縮小化を図ることができ、コストダウンに繋がる。特に、伝送距離が10km程度の光ファイバに対して威力を発揮する。   That is, in one embodiment of the present invention, by setting parameters as described below, excessive loss due to bending is suppressed even when the low refractive index region is arranged relatively close to the center of the core, as shown in FIG. Such a good single mode (fundamental mode) electric field distribution can be obtained. Therefore, it is possible to reduce the volume of the optical fiber preform while reducing the excess loss and enabling good single mode transmission, leading to cost reduction. In particular, it is effective for an optical fiber having a transmission distance of about 10 km.

図6は、第1の実施形態に基づく光ファイバの断面図である。また、図7は、第1の実施形態に基づく光ファイバの屈折率分布図である。 Figure 6 is a cross-sectional view of an optical fiber rather based on the first embodiment. 7 is a refractive index profile of an optical fiber rather based on the first embodiment.

図6において、中心にシングルモード伝送用の、第1の材料としてのコア111が備えられている。また、本実施形態に係る光ファイバの軸中心に配置されたコア111の外側に順次、第2の材料としての第1クラッド121、第3の材料としての第2クラッド131が備えられる。本実施形態では、コア111と第1クラッド121とが光ファイバ母材となる。なお、コア111、第1クラッド121、第2クラッド131は、例えば石英系ガラスや、ポリマー、アクリルなどの有機物など、通常、光ファイバに用いられる材料を用いることができる。 In FIG. 6, a core 111 as a first material for single mode transmission is provided at the center. Further, sequentially on the outside of the core 111 to the present embodiment is arranged at the axial center of the engagement Ru optical fiber, a first cladding 121 as the second material, the second clad 131 as a third material is provided. In the present embodiment, the core 111 and the first cladding 121 serve as an optical fiber preform. The core 111, the first clad 121, and the second clad 131 may be made of a material that is usually used for an optical fiber, such as quartz glass, an organic material such as polymer or acrylic, and the like.

図7において、符号112はコア111の屈折率であり、符号122は第1クラッド121の屈折率であり、符号132は第2クラッド131の屈折率である。図7から分かるように、第1クラッド121の屈折率122はコア111の屈折率112よりも小さく、第2クラッド131の屈折率132は第1クラッド121の屈折率122よりも小さい。   In FIG. 7, reference numeral 112 denotes the refractive index of the core 111, reference numeral 122 denotes the refractive index of the first cladding 121, and reference numeral 132 denotes the refractive index of the second cladding 131. As can be seen from FIG. 7, the refractive index 122 of the first cladding 121 is smaller than the refractive index 112 of the core 111, and the refractive index 132 of the second cladding 131 is smaller than the refractive index 122 of the first cladding 121.

コア111は、波長1.31μm帯でコアを励振した際に基本モードのみ励振される物理的な外径(2*a1)と上記第1クラッド121との比屈折率差Δ1を有している。また、第1クラッド121の最外周位置(a2)は、上記光ファイバの中心軸からの距離がa2である。さらに、第2クラッド131の最外周位置(a3)は、上記光ファイバの外径位置と等しく、第1クラッド121との比屈折率差Δ2を有している。 The core 111 has a relative refractive index difference Δ1 between the physical outer diameter (2 * a1) excited only in the fundamental mode and the first cladding 121 when the core is excited in a wavelength band of 1.31 μm. . Further, the outermost peripheral position of the first cladding 121 (a2), the distance from the central axis of the upper Symbol optical fiber is a2. Further, the outermost peripheral position of the second cladding 131 (a3) is equal to the outer diameter position of the upper Symbol optical fiber has a relative refractive index difference Δ2 of the first cladding 121.

物理的な配置関係については、以下の通りである。
コア111の物理的な外径(2*a1)は、3.8μm≦(2*a1)<10μmが好ましく、第1クラッド121の最外周位置(a2)は、5μm≦(a2)≦10μmが好ましく、かつ、上記第クラッド11の最外周位置(a2)と、上記a1の比であるa2/a1は、1.14≦(a2/a1)<2.5の関係を満たしていることが好ましい。
The physical arrangement relationship is as follows.
The physical outer diameter (2 * a1) of the core 111 is preferably 3.8 μm ≦ (2 * a1) <10 μm, and the outermost peripheral position (a2) of the first cladding 121 is 5 μm ≦ (a2) ≦ 10 μm. preferably, and the first outermost peripheral position of the cladding 1 2 1 (a2), which is the ratio of the a1 a2 / a1 satisfies the 1.14 ≦ (a2 / a1) < 2.5 relationship It is preferable.

これにより、第2クラッド131はコア111に比較的近い領域に備えることが可能になる。   As a result, the second cladding 131 can be provided in a region relatively close to the core 111.

また、それぞれの屈折率関係は、比屈折率差Δ1は、0.1%以上、0.4%以下が好ましく、比屈折率差Δ2は、−1.0%以上であり−0.2%以下の値が好ましい。これにより、Δ1によってシングルモード条件が整い、負の値を有するΔ2によって、曲げた際にも光信号をガイドすることが可能となる。   In addition, in each refractive index relationship, the relative refractive index difference Δ1 is preferably 0.1% or more and 0.4% or less, and the relative refractive index difference Δ2 is −1.0% or more and −0.2%. The following values are preferred. Thus, the single mode condition is adjusted by Δ1, and the optical signal can be guided even when bent by Δ2 having a negative value.

なお、本実施形態では、コア111に添加される添加物(例えば、Ge、P、Sn、B元素)は、石英等のベースとなる材料の屈折率を上げるように選択される。また、第1クラッド121は純粋石英である。   In the present embodiment, additives (for example, Ge, P, Sn, and B elements) added to the core 111 are selected so as to increase the refractive index of a base material such as quartz. The first cladding 121 is pure quartz.

また、本実施形態では、第2クラッド131について、石英にF元素を添加しているが、これに限定されない。例えば、B元素など、石英の屈折率を下げることが可能な添加物ならいずれを用いても良い。本実施形態では、第2クラッド131にF元素に加えてB元素を添加することにより、より屈折率を低下させることができる。   In the present embodiment, the F element is added to quartz for the second cladding 131, but the present invention is not limited to this. For example, any additive such as element B that can lower the refractive index of quartz may be used. In the present embodiment, the refractive index can be further reduced by adding the B element to the second cladding 131 in addition to the F element.

このような構成において、コア111がシングルモード伝送用のコアとして機能し、光ファイバを曲げない際は、第1クラッド121がクラッドとして機能し、曲げた際においては、第2クラッド131が2番目のクラッドとして機能し、デュアルガイド構造が得られる。 In such a configuration, the core 111 functions as a core for single mode transmission, and when the optical fiber is not bent, the first cladding 121 functions as a cladding, and when bent, the second cladding 131 is the second. A dual guide structure is obtained.

なお、本実施形態では、シングルモード伝送用光信号波長(コア111の規定モードを励振しシングルモード伝送する光信号の波長)をC−Band帯域(1530nm〜1560nm)、あるいはL−Band帯域(1570nm〜1610nm)、またあるいは1300nm帯域のいずれでも設計可能である。また、モードフィールド径を、8.0〜10.0μmとすることができる。すなわち、上述の規定モードのモードフィールド径を8.0〜10.0μmにすることができる。   In the present embodiment, the optical signal wavelength for single mode transmission (the wavelength of the optical signal that excites the specified mode of the core 111 and performs single mode transmission) is set to the C-Band band (1530 nm to 1560 nm) or the L-Band band (1570 nm). ˜1610 nm), or alternatively, any of the 1300 nm band can be designed. Further, the mode field diameter can be set to 8.0 to 10.0 μm. That is, the mode field diameter of the above-mentioned specified mode can be set to 8.0 to 10.0 μm.

また、光ファイバの外径を、55μm以上、125μm以下とすることができる。 Further , the outer diameter of the optical fiber can be 55 μm or more and 125 μm or less.

本実施形態では、曲げ損失を低減するための低屈折率領域として機能する第2クラッド131を、コア111の中心に対して比較的近傍に配置している。従って、曲げ損失の低減を実現しつつ、コア111および第1クラッド121からなる光ファイバ母材の体積を小さくすることができる。このように、光ファイバ母材の体積を小さくすることができるので、光ファイバ母材の作製時間を短縮することができる。また、低屈折率材料としての第2クラッド131は、一般的なガラスとすることができるので、光ファイバ母材の周囲に簡単に形成することができる。よって、本実施形態に係る光ファイバを、曲げ損失に強い状態で、より短時間、かつ簡単に作製することができる。 In the present embodiment, the second cladding 131 that functions as a low refractive index region for reducing bending loss is disposed relatively close to the center of the core 111. Therefore, the volume of the optical fiber preform composed of the core 111 and the first cladding 121 can be reduced while realizing a reduction in bending loss. Thus, since the volume of the optical fiber preform can be reduced, the production time of the optical fiber preform can be shortened. Further, since the second clad 131 as the low refractive index material can be made of general glass, it can be easily formed around the optical fiber preform. Therefore, the engaging Ru optical fiber to this embodiment, a strong bending loss condition, it is possible to more quickly and easily manufactured.

また、上述のように、光ファイバ母材を小さくできるので、従来と同等の曲げ損失の低減効果を得つつ、光ファイバを細くすることができる。 Further, as described above, since the optical fiber preform can be made small , the optical fiber can be made thin while obtaining the same bending loss reduction effect as that of the prior art.

本実施形態で重要なことは、光ファイバ母材の作製時間を短縮するために、曲げ損失低減に寄与する、低屈折率材料である第2クラッド131をコア111中心になるべく近くに配置する、すなわち、第クラッド11の最外周位置(a2)をなるべく小さくすることである。つまり、本光ファイバがデュアルガイド構造として良好に機能しながら、第クラッド11の最外周位置(a2)をなるべく小さくすることが重要となる。 What is important in the present embodiment is that the second cladding 131, which is a low refractive index material that contributes to the reduction of bending loss, is arranged as close as possible to the center of the core 111 in order to shorten the manufacturing time of the optical fiber preform. that is to first outermost peripheral position of the cladding 1 2 1 (a2) is as small as possible. That is, it is important to make the outermost peripheral position (a2) of the first cladding 1 2 1 as small as possible while the optical fiber functions well as a dual guide structure.

本実施形態では、Δ2を−1.0%以上、−0.2%以下と大きな値としているので、第クラッド11の最外周位置(a2)を小さくすることができ、結果として、光ファイバ母材の体積を小さくすることができるのである。 In the present embodiment, Delta] 2 -1.0% or more, since a large value than -0.2%, it is possible to reduce first the outermost peripheral position of the cladding 1 2 1 (a2), as a result, The volume of the optical fiber preform can be reduced.

このように、光ファイバ母材の体積を小さくするという観点において、Δ2を−1.0%以上、−0.2%以下に設定することは重要であり、なおかつ、曲げ損失の低減という観点において、コアのなるべく近傍に低屈折率材料を配置することが重要である。本実施形態では、このような構成を実現するために、3.8μm≦(2*a1)<10μm、5μm≦(a2)≦10μm、1.14≦(a2/a1)<2.5の関係を満たすことが好適なのである。   Thus, from the viewpoint of reducing the volume of the optical fiber preform, it is important to set Δ2 to −1.0% or more and −0.2% or less, and from the viewpoint of reducing bending loss. It is important to arrange a low refractive index material as close to the core as possible. In the present embodiment, in order to realize such a configuration, the relationship of 3.8 μm ≦ (2 * a1) <10 μm, 5 μm ≦ (a2) ≦ 10 μm, 1.14 ≦ (a2 / a1) <2.5 It is preferable to satisfy.

特に、本発明の一実施形態において、比a2/a1を2.5未満にすることは重要である。本実施形態では、上述に示されるように、1.9μm≦a1<5μmにおいて、光ファイバ母材の体積を小さくするためには、比a2/a1をなるべく小さくする必要がある。このように、光ファイバ母材の体積を小さくすることを考慮すると、比a2/a1を2.5未満にするのが好適なのである。   In particular, in one embodiment of the present invention, it is important that the ratio a2 / a1 is less than 2.5. In the present embodiment, as described above, in order to reduce the volume of the optical fiber preform when 1.9 μm ≦ a1 <5 μm, it is necessary to reduce the ratio a2 / a1 as much as possible. Thus, in consideration of reducing the volume of the optical fiber preform, it is preferable to set the ratio a2 / a1 to less than 2.5.

また、本実施形態では、コアと第1クラッドとの間に比屈折率差Δ1を与えるために、例えば、第1クラッドに石英を用いた場合、コアにGe等を添加している。そして、比屈折率差Δ1を小さくすると、比a2/a1は小さくなる。このとき、比屈折率差Δ1を小さくしようとすると、上記Ge等をコアに添加する際に該添加量を厳密に小さな値で制御しなければならない。すなわち、比a2/a1を小さくするには、コアへの添加物の厳密な制御が必要となる。よって、本発明の一実施形態では、このような厳密な制御を考慮して、比a2/a1を1.14以上に設定するのが好ましい。   In this embodiment, in order to give the relative refractive index difference Δ1 between the core and the first cladding, for example, when quartz is used for the first cladding, Ge or the like is added to the core. When the relative refractive index difference Δ1 is reduced, the ratio a2 / a1 is reduced. At this time, in order to reduce the relative refractive index difference Δ1, the addition amount must be controlled to a strictly small value when the Ge or the like is added to the core. That is, in order to reduce the ratio a2 / a1, it is necessary to strictly control the additive to the core. Therefore, in one embodiment of the present invention, it is preferable to set the ratio a2 / a1 to 1.14 or more in consideration of such strict control.

本発明の一実施形態において、1.14≦a2/a1<2.5とすることにより、良好なシングルモードの電界分布特性、および曲げによる過剰損失を低減することができ、かつ、光ファイバ母材の体積を小型化することができる。よって、コストダウンを図ることができる。   In an embodiment of the present invention, by satisfying 1.14 ≦ a2 / a1 <2.5, it is possible to reduce the electric field distribution characteristics in a good single mode and the excessive loss due to bending, and the optical fiber mother The volume of the material can be reduced. Thus, cost reduction can be achieved.

すなわち、本実施形態で重要なことは、光ファイバ母材の体積を小さくすることによって、光ファイバ母材の作製時間の短縮化や光ファイバ作製工程の簡略化である。そのために、本実施形態に係るパラメータに設定することによって、低曲げ損失、および良好なシングルモードの実現を達成しつつ、コアの比較的近傍に低屈折率領域を配置することができ、光ファイバ母材の体積を小さくすることができるのである。   That is, what is important in the present embodiment is to shorten the time for producing the optical fiber preform and simplify the optical fiber producing process by reducing the volume of the optical fiber preform. Therefore, by setting the parameters according to the present embodiment, the low refractive index region can be disposed relatively close to the core while achieving low bending loss and good single mode, and the optical fiber. The volume of the base material can be reduced.

(第2の実施形態)
本実施形態では、光ファイバの耐湿性を向上するために、第2クラッドの外周に強度保持体を配置している。F元素やB元素は、湿度に弱い、あるいは機械的強度が比較的少ないと言われているが、石英は湿度に強い材料であるので、上記強度保持体としてF元素やB元素を添加していない純粋な石英を用いることによって、耐湿性を向上することが可能となる。よって、使用環境の幅を広げることができる。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, in order to improve the moisture resistance of the optical fiber, a strength holder is disposed on the outer periphery of the second cladding. F element and B element are said to be weak against humidity or relatively low in mechanical strength, but since quartz is a material resistant to humidity, F element and B element are added as the strength holder. It is possible to improve moisture resistance by using no pure quartz. Therefore, the range of use environment can be expanded.

本実施形態では、強度保持体等の部材を第2クラッドの外周に配置する構成であり、光ファイバ母材は、コア、第1クラッド、および第2クラッドとなる。   In this embodiment, a member such as a strength holder is arranged on the outer periphery of the second cladding, and the optical fiber preform is the core, the first cladding, and the second cladding.

第1の実施形態では、コアの比較的近傍に低屈折率材料である第2クラッドを配置して曲げ損失の低減を図り、かつ、第1クラッドと第2クラッドとの比屈折率差Δ2を大きくすることによって光ファイバ母材の体積を小さくしている。本実施形態では、上記構成に加えて、コア、第1クラッド、および第2クラッドからなる光ファイバ母材の体積を小さくするために、第2クラッドの厚み(幅)を最適にしている。   In the first embodiment, the second clad, which is a low refractive index material, is disposed relatively near the core to reduce the bending loss, and the relative refractive index difference Δ2 between the first clad and the second clad is increased. By increasing the size, the volume of the optical fiber preform is reduced. In the present embodiment, in addition to the above configuration, the thickness (width) of the second cladding is optimized in order to reduce the volume of the optical fiber preform composed of the core, the first cladding, and the second cladding.

図8は、第2の実施形態に基づく光ファイバの断面図である。また、図9は、第2の実施形態に基づく光ファイバの屈折率分布図である。 Figure 8 is a cross-sectional view of an optical fiber rather based on the second embodiment. 9 is a refractive index profile of an optical fiber rather based on the second embodiment.

図8において、中心にシングルモード伝送用の、第1の材料としてのコア111が備えられ、コア111の外側に順次、第2の材料としての第1クラッド121、第3の材料としての第2クラッド131が備えられ、そして最後に第4の材料として強度保持体141が備えられる。本実施形態では、コア111、第1クラッド121、および第2クラッド131が光ファイバ母材となる。なお、コア111、第1クラッド、第2クラッド、そして強度保持体は、例えば石英系ガラスや、ポリマー、アクリルなどの有機物など、通常、光ファイバに用いられる材料を用いることができる。   In FIG. 8, a core 111 as a first material for single mode transmission is provided at the center, and a first clad 121 as a second material and a second as a third material are sequentially formed outside the core 111. A clad 131 is provided, and finally a strength holding body 141 is provided as a fourth material. In the present embodiment, the core 111, the first cladding 121, and the second cladding 131 are optical fiber preforms. For the core 111, the first clad, the second clad, and the strength holder, materials usually used for optical fibers such as quartz glass, organic substances such as polymer and acrylic can be used.

図9において、符号112はコア111の屈折率であり、符号122は第1クラッド121の屈折率であり、符号132は第2クラッド131の屈折率であり、符号142は強度保持体141の屈折率である。図9から分かるように、第1クラッド121の屈折率122はコア111の屈折率112よりも小さく、第2クラッド131の屈折率132は第1クラッド121の屈折率122よりも小さい。そして、強度保持体141の屈折率142は、第1クラッド121の屈折率122と等価である。   In FIG. 9, reference numeral 112 denotes the refractive index of the core 111, reference numeral 122 denotes the refractive index of the first cladding 121, reference numeral 132 denotes the refractive index of the second cladding 131, and reference numeral 142 denotes the refraction of the strength holder 141. Rate. As can be seen from FIG. 9, the refractive index 122 of the first cladding 121 is smaller than the refractive index 112 of the core 111, and the refractive index 132 of the second cladding 131 is smaller than the refractive index 122 of the first cladding 121. The refractive index 142 of the strength holder 141 is equivalent to the refractive index 122 of the first cladding 121.

なお、本実施形態では、強度保持体141と第1クラッドとの屈折率を等価にしているが、これに限定されない。本実施形態では、一例として、強度保持体141が、耐湿性向上のために純粋石英からなり、第1クラッド121も純粋石英からなるので、強度保持体141と第1クラッド121との屈折率が等価になっているのであり、第1クラッド121がドープされた石英である場合は、当然、第1クラッド121と強度保持体141との屈折率は等価ではなくなる。   In the present embodiment, the refractive indexes of the strength holder 141 and the first cladding are made equivalent, but the present invention is not limited to this. In the present embodiment, as an example, the strength holder 141 is made of pure quartz to improve moisture resistance, and the first cladding 121 is also made of pure quartz. Therefore, the refractive index of the strength holder 141 and the first cladding 121 is high. In other words, when the first cladding 121 is doped quartz, the refractive indexes of the first cladding 121 and the strength holder 141 are not equivalent.

コア111は、波長1.31μm帯でコアを励振した際に基本モードのみ励振される物理的な外径(2*a1)と上記第1クラッド121との比屈折率差Δ1を有している。また、第1クラッド121の最外周位置(a2)は、上記光ファイバの中心軸からの距離がa2である。さらに、第2クラッド131の最外周位置(a3)は、上記光ファイバの中心軸からの距離がa3であり、第1クラッド121との比屈折率差Δ2を有している。 The core 111 has a relative refractive index difference Δ1 between the physical outer diameter (2 * a1) excited only in the fundamental mode and the first cladding 121 when the core is excited in a wavelength band of 1.31 μm. . Further, the outermost peripheral position of the first cladding 121 (a2), the distance from the central axis of the upper Symbol optical fiber is a2. Further, the outermost peripheral position of the second cladding 131 (a3), the distance from the central axis of the upper Symbol optical fiber is a3, and has a relative refractive index difference Δ2 of the first cladding 121.

物理的な配置関係については、
コア111の物理的な外径(2*a1)は、3.8μm≦(2*a1)<10μmが好ましく、第1クラッド121の最外周位置(a2)は、5μm≦(a2)≦10μmが好ましい。第2クラッド131の厚み(d)は、3.93μm≦d≦40μmが好ましく、さらに好ましくは、{24−0.8*a2}μm≦d≦40μmである。上記第クラッド11の最外周位置(a2)と、上記a1の比であるa2/a1は、1.14≦(a2/a1)<2.5の関係を満たしていることが好ましい。また、強度保持体141の最外周位置(a4)は、上記光ファイバの外径位置と等しくなっている。この構造によって、第2クラッド131はコア111に比較的近い領域に備えることが可能になる。
For physical placement relationship,
The physical outer diameter (2 * a1) of the core 111 is preferably 3.8 μm ≦ (2 * a1) <10 μm, and the outermost peripheral position (a2) of the first cladding 121 is 5 μm ≦ (a2) ≦ 10 μm. preferable. The thickness (d) of the second cladding 131 is preferably 3.93 μm ≦ d ≦ 40 μm, and more preferably {24−0.8 * a2} μm ≦ d ≦ 40 μm. The first outermost peripheral position of the cladding 1 2 1 (a2), the ratio a2 / a1 of the a1 may preferably satisfy the 1.14 ≦ (a2 / a1) < 2.5 relationship. Further, the outermost peripheral position of the strength retention member 141 (a4) is equal to the outer diameter position of the upper Symbol optical fiber. With this structure, the second cladding 131 can be provided in a region relatively close to the core 111.

本実施形態において、第2クラッドの厚みdは、少なくとも、用いる光の波長の3倍あるのが好ましい。本実施形態では、1.31μmの波長の光を用いているので、幅dは、3.93μm以上が好ましいのである。   In the present embodiment, it is preferable that the thickness d of the second cladding is at least three times the wavelength of the light used. In the present embodiment, since light having a wavelength of 1.31 μm is used, the width d is preferably 3.93 μm or more.

なお、本実施形態では、上述のように、1.31μmの波長の光を用いているので、幅dの好ましい最低値は3.93μmとなるが、伝送すべき、シングルモード伝送用光信号波長に応じて上記最低値が決まることは言うまでも無い。例えば、1.55μmの波長の光を伝送させるように設計する場合、好ましい幅dの最低値は、4.65(3×1.55μm)μmとなる。   In the present embodiment, as described above, since light having a wavelength of 1.31 μm is used, the preferable minimum value of the width d is 3.93 μm. It goes without saying that the minimum value is determined according to the above. For example, when designing to transmit light having a wavelength of 1.55 μm, a preferable minimum value of the width d is 4.65 (3 × 1.55 μm) μm.

また、本実施形態に係る光ファイバにおいて、強度保持体141が無い形態を考慮すると、幅dは40μm以下であることが好ましい。   In addition, in the optical fiber according to the present embodiment, the width d is preferably 40 μm or less, considering the form without the strength holder 141.

また、それぞれの屈折率関係は、比屈折率差Δ1は、0.1%〜0.4%が好ましく、比屈折率差Δ2は、−1.0%〜−0.2%が好ましい。これにより、Δ1によってシングルモード条件が整い、負の値を有するΔ2によって、曲げた際にも光信号をガイドすることが可能となる。   Further, regarding the respective refractive index relationships, the relative refractive index difference Δ1 is preferably 0.1% to 0.4%, and the relative refractive index difference Δ2 is preferably −1.0% to −0.2%. Thus, the single mode condition is adjusted by Δ1, and the optical signal can be guided even when bent by Δ2 having a negative value.

図10は、本実施形態に基づいた基本モードの分布を算出した事例を示す図である。Δ1=0.36%、Δ2=−0.4%とし、a1=4.4μm、a2=10μm、a2/a1=2.27とし、変化させるパラメータとして第2クラッド131の厚み(d=a3−a2)を10μm、20μmとしている。図10から分かるように、d=10μm、20μm双方とも、良好な基本モード分布を示している。さらに、半値幅についても、基本モードと変わらないので、通常の光ファイバtの接続性も問題無い。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the distribution of the basic mode based on the present embodiment is calculated. Δ1 = 0.36%, Δ2 = −0.4%, a1 = 4.4 μm, a2 = 10 μm, a2 / a1 = 2.27, and the thickness of the second cladding 131 (d = a3- a2) is 10 μm and 20 μm. As can be seen from FIG. 10, both d = 10 μm and 20 μm show good fundamental mode distribution. Furthermore, since the half width is not different from the basic mode, there is no problem in the connectivity of the normal optical fiber t.

なお、20μmの数値は、先に示した、より好ましい幅dの範囲である、{24−0.8*a2}μm≦d≦40μmに含まれるが、10μmは含まれない。図10から明らかなように、基本モードの分布は上記第2クラッド131の厚みが20μmである場合の方が、より閉じ込めが強くなっていることが明らかであり、この状態で光ファイバを曲げた際でも閉じ込めが強いため、より曲げによる過剰損失が低くなるので、上記範囲がより好ましいのである。   Note that the numerical value of 20 μm is included in {24−0.8 * a2} μm ≦ d ≦ 40 μm, which is the range of the more preferable width d described above, but does not include 10 μm. As is apparent from FIG. 10, it is clear that the fundamental mode distribution is stronger in the case where the thickness of the second cladding 131 is 20 μm, and the optical fiber is bent in this state. Even in such a case, since the confinement is strong, the excess loss due to bending becomes lower, so the above range is more preferable.

また、図11は、本実施形態に係る、過剰損失と曲げられた光ファイバ中を光が伝搬する距離との関係を示す図である。図11において、Rは、曲げられた光ファイバの曲率半径であり、Δ1=0.36%、Δ2=−0.4%とし、a1=4.4μm、a2=10μm、a2/a1=2.27とし、第2クラッド131の厚み(d=a3−a2)を15μmとしている。   FIG. 11 is a diagram showing the relationship between excess loss and the distance that light propagates in a bent optical fiber according to the present embodiment. In FIG. 11, R is a radius of curvature of the bent optical fiber, and Δ1 = 0.36%, Δ2 = −0.4%, and a1 = 4.4 μm, a2 = 10 μm, a2 / a1 = 2. 27, and the thickness (d = a3-a2) of the second cladding 131 is 15 μm.

図11より、曲率半径Rが3〜8mmの間で変化しても、曲げによる過剰損失に変化がほとんど無く、本発明に特徴的な各パラメータに設定した光ファイバを用いれば、該光ファイバを曲げた場合でもほぼロス無しで光を伝搬可能であることがわかる。   From FIG. 11, even if the curvature radius R changes between 3 and 8 mm, there is almost no change in excess loss due to bending, and if an optical fiber set to each parameter characteristic of the present invention is used, the optical fiber is It can be seen that even when bent, light can be propagated with almost no loss.

本実施形態では、上述のように第2クラッドの幅を設定することにより、図10、11から分かるように、良好なシングルモードを得つつ、曲げによる過剰損失を低減することができる。   In this embodiment, by setting the width of the second clad as described above, as can be seen from FIGS. 10 and 11, excess loss due to bending can be reduced while obtaining a good single mode.

なお、本実施形態では、コア111に添加される添加物(例えば、Ge、P、Sn、B元素)は、石英等のベースとなる材料の屈折率を上げるように選択される。また、第1クラッド121、強度保持体141はそれぞれ純粋石英である。   In the present embodiment, additives (for example, Ge, P, Sn, and B elements) added to the core 111 are selected so as to increase the refractive index of a base material such as quartz. The first cladding 121 and the strength holder 141 are each pure quartz.

また、本実施形態では、第2クラッド131について、石英にF元素を添加しているが、これに限定されない。例えば、B元素など、石英の屈折率を下げることが可能な添加物ならいずれを用いても良い。本実施形態では、第2クラッド131にF元素に加えてB元素を添加することにより、より屈折率を低下させることができる。   In the present embodiment, the F element is added to quartz for the second cladding 131, but the present invention is not limited to this. For example, any additive such as element B that can lower the refractive index of quartz may be used. In the present embodiment, the refractive index can be further reduced by adding the B element to the second cladding 131 in addition to the F element.

このような構成において、コア111がシングルモード伝送用のコアとして機能し、ファイバを曲げない際は、第1クラッド121がクラッドとして機能し、曲げた際においては、第2クラッド131が2番目のクラッドとして機能し、デュアルガイド構造が得られる。 In such a configuration, the core 111 acts as a core for single mode transmission, when not bend off Aiba, in the case where the first clad 121 acts as a cladding, bending, the second cladding 131 is a second A dual guide structure is obtained.

なお、本実施形態では、シングルモード伝送用光信号波長(コア111の規定モードを励振しシングルモード伝送する光信号の波長)をC−Band帯域(1530nm〜1560nm)、あるいはL−Band帯域(1570nm〜1610nm)、またあるいは1300nm帯域のいずれでも設計可能である。また、モードフィールド径を、8.0〜10.0μmとすることができる。すなわち、上述の規定モードのモードフィールド径を8.0〜10.0μmにすることができる。   In the present embodiment, the optical signal wavelength for single mode transmission (the wavelength of the optical signal that excites the specified mode of the core 111 and performs single mode transmission) is set to the C-Band band (1530 nm to 1560 nm) or the L-Band band (1570 nm). ˜1610 nm), or alternatively, any of the 1300 nm band can be designed. Further, the mode field diameter can be set to 8.0 to 10.0 μm. That is, the mode field diameter of the above-mentioned specified mode can be set to 8.0 to 10.0 μm.

本実施形態では、第1の実施形態と同様に、曲げ損失を低減するための低屈折率領域として機能する第2クラッド131を、コア111の中心に対して比較的近傍に配置している。さらに、本実施形態では、コア111、第1クラッド121、および第2クラッド131からなる光ファイバ母材の体積を小さくするために、第1の実施形態と同様に、Δ2を−1.0%以上、−0.2%以下と大きな値に設定すると共に、第クラッド131の幅である厚みdをなるべく細くしている。このようにΔ2と厚みdとを制御することによって、光ファイバ母材の体積を小さくすることができ、よって、光ファイバ母材の作製時間を短縮することができる。   In the present embodiment, as in the first embodiment, the second cladding 131 that functions as a low refractive index region for reducing bending loss is disposed relatively close to the center of the core 111. Furthermore, in this embodiment, in order to reduce the volume of the optical fiber preform composed of the core 111, the first cladding 121, and the second cladding 131, Δ2 is set to −1.0% as in the first embodiment. As described above, the thickness d is set to a large value of −0.2% or less, and the thickness d which is the width of the first cladding 131 is made as thin as possible. By controlling Δ2 and thickness d in this way, the volume of the optical fiber preform can be reduced, and therefore the manufacturing time of the optical fiber preform can be shortened.

また、強度保持体141は、一般的な純粋石英とすることができるので、光ファイバ母材の周囲に簡単に形成することができる。よって、本実施形態に係る光ファイバを、曲げ損失に強い状態で、より短時間、かつ簡単に作製することができる。 In addition, since the strength holder 141 can be made of general pure quartz, it can be easily formed around the optical fiber preform. Therefore, the engaging Ru optical fiber to this embodiment, a strong bending loss condition, it is possible to more quickly and easily manufactured.

本実施形態で重要なことは、第1の実施形態と同様に、曲げ損失を低減しつつ、光ファイバ母材(本実施形態では、コア111、第1クラッド121、および第2クラッド)の体積をより小さくすることである。   What is important in the present embodiment is that the volume of the optical fiber preform (in this embodiment, the core 111, the first cladding 121, and the second cladding) is reduced while reducing the bending loss, as in the first embodiment. Is to make it smaller.

本実施形態に係る光ファイバ母材の体積を小さくするためには、低屈折率材料である第2クラッド131の幅を小さくすれば良い。しかしながら、第2クラッド131の幅を小さくすると光ファイバ母材の体積は小さくなるが、比屈折率差Δ2を大きくしないと、第2クラッド131が光ファイバを曲げた際の実質的なクラッドとして機能しなくなる場合がある。よって、比屈折率差Δ2が小さい場合は、第2クラッド131を良好に機能させるために、第2クラッド131の幅である厚みdを大きくする必要がある。特許文献2では、本実施形態の第2クラッドに相当する比屈折率差を小さく設定しているので、第2クラッドに相当する部材の厚み(幅)を大きくとる必要があり、特許文献2に開示された光ファイバでは、光ファイバ母材の体積の縮小化には限界がある。   In order to reduce the volume of the optical fiber preform according to the present embodiment, the width of the second cladding 131 that is a low refractive index material may be reduced. However, if the width of the second cladding 131 is reduced, the volume of the optical fiber preform is reduced. However, if the relative refractive index difference Δ2 is not increased, the second cladding 131 functions as a substantial cladding when the optical fiber is bent. There are times when it stops. Therefore, when the relative refractive index difference Δ2 is small, it is necessary to increase the thickness d, which is the width of the second cladding 131, in order to make the second cladding 131 function well. In Patent Document 2, since the relative refractive index difference corresponding to the second cladding of the present embodiment is set small, it is necessary to increase the thickness (width) of the member corresponding to the second cladding. In the disclosed optical fiber, there is a limit in reducing the volume of the optical fiber preform.

しかしながら、本実施形態では、光ファイバ母材の体積を小さくしたいという要望に答え、第2クラッド131の厚みdを小さくし、かつ該厚みdを小さくしてもデュアルガイド構造を良好に保つためにΔ2を−1.0%以上、−0.2%以下と大きな値に設定することによって、光ファイバ母材の体積を小さくしつつ、第2クラッドを良好に機能させ、曲げ損失を減少させることができる。   However, in the present embodiment, in response to the desire to reduce the volume of the optical fiber preform, the thickness d of the second cladding 131 is reduced, and the dual guide structure can be maintained well even when the thickness d is reduced. By setting Δ2 to a large value of −1.0% or more and −0.2% or less, the second clad functions well and the bending loss is reduced while reducing the volume of the optical fiber preform. Can do.

なお、本実施形態では、第2クラッド131の外周に配置する部材として、強度保持体141を用いているが、これに限定されない。本実施形態では、光ファイバを曲げた際に場合によってはクラッドとして機能する第2クラッド131よりも高い屈折率を有する部材が第2クラッド131の外周に配置されている場合に、光ファイバ母材の体積を小さくしつつ、光ファイバを曲げた際に第2クラッド131を実質的なクラッドとして機能させるために、第2クラッド131の幅をより小さくし、かつ比屈折率差Δ2を大きくすることである。よって、第2クラッド131の外周に配置される部材は、例えば、ドープされた石英や樹脂など、第2クラッド131よりも高い屈折率を有するものであればいずれの材料であっても良い。   In the present embodiment, the strength holder 141 is used as a member disposed on the outer periphery of the second clad 131, but is not limited to this. In this embodiment, when a member having a higher refractive index than the second clad 131 that functions as a clad in some cases when the optical fiber is bent is disposed on the outer periphery of the second clad 131, the optical fiber preform In order to make the second clad 131 function as a substantial clad when the optical fiber is bent while reducing the volume of the optical fiber, the width of the second clad 131 is made smaller and the relative refractive index difference Δ2 is made larger. It is. Therefore, the member disposed on the outer periphery of the second cladding 131 may be any material as long as it has a higher refractive index than the second cladding 131, such as doped quartz or resin.

従来のフォトニック結晶ファイバの断面図である。It is sectional drawing of the conventional photonic crystal fiber. 従来のフォトニック結晶ファイバの屈折率分布図である。It is a refractive index distribution map of the conventional photonic crystal fiber. 従来のトレンチ型光ファイバの断面図である。It is sectional drawing of the conventional trench type optical fiber. 従来のトレンチ型光ファイバの屈折率分布図である。It is a refractive index distribution map of the conventional trench type optical fiber. 本発明の一実施形態に係るシングルモード電界分布(実測とガウシアンフィッティング)図である。It is a single mode electric field distribution (actual measurement and Gaussian fitting) figure concerning one Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に基づく光ファイバの断面図である。To a first embodiment of the present invention is a cross-sectional view of a based rather optical fiber. 本発明の第1の実施形態に基づく光ファイバの屈折率分布図である。It is a refractive index profile of an optical fiber rather based on the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に基づく光ファイバの断面図である。To a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view of a based rather optical fiber. 本発明の第2の実施形態に基づく光ファイバの屈折率分布図である。It is a refractive index profile of an optical fiber rather based on the second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に基づく基本モードの強度と第2クラッドの厚みdとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the intensity | strength of the fundamental mode based on the 2nd Embodiment of this invention, and the thickness d of the 2nd clad. 本発明の第2の実施形態に基づく過剰損失と曲げられた光ファイバ中を光が伝搬する距離との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance which light propagates in the excess loss based on the 2nd Embodiment of this invention, and the bent optical fiber.

符号の説明Explanation of symbols

111 コア
121 第1クラッド
131 第2クラッド
141 強度保持体
111 Core 121 First clad 131 Second clad 141 Strength holder

Claims (8)

コア、第1のクラッドおよび第2のクラッドを備える光ファイバであって、
記光ファイバの軸中心に配置された、第1の屈折率を有する第1の材料と、
前記第1の材料の外周に配置された、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の材料と、
前記第2の材料の外周に配置された、前記第2の屈折率よりも小さい第3の屈折率を有する第3の材料とを備え、
前記第1の材料が前記コアであり、
前記第2の材料が前記第1のクラッドであり、
前記第3の材料が前記第2のクラッドであり、
前記コアは、所定の波長帯で前記コアを励振した際に基本モードのみ励振される物理的な外径(2*a1)と、前記第1のクラッドとの比屈折率差Δ1を有しており、
前記第1のクラッドの最外周位置(a2)は、前記光ファイバの中心軸からの距離がa2であり、
前記第2のクラッドは、前記第1のクラッドとの比屈折率差Δ2を有しており、
前記コアの物理的な外径(2*a1)は、3.8μm≦(2*a1)<10μmであり、
前記第1のクラッドの最外周位置(a2)は、5μm≦(a2)≦10μmであり、
かつ、前記第のクラッドの最外周位置(a2)と、前記a1の比であるa2/a1は、1.14≦(a2/a1)<2.5の関係を満たしており、
前記比屈折率差Δ1は、0.1%≦Δ1≦0.4%であり、
前記比屈折率差Δ2は、−1.0%≦Δ2≦−0.2%であり、
前記コアの屈折率および前記第1のクラッドの屈折率はそれぞれ一定の値を有し、
前記光ファイバを曲げない際は、第1のクラッドがクラッドとして機能し、前記光ファイバを曲げた際は、第2のクラッドが2番目のクラッドとして機能することを特徴とする光ファイバ。
Core, a first cladding and a second optical fiber Ru comprising a cladding,
Disposed at the axial center of the pre-Symbol optical fiber, the first material having a first refractive index,
A second material having a second refractive index smaller than the first refractive index, disposed on an outer periphery of the first material;
A third material having a third refractive index smaller than the second refractive index, disposed on the outer periphery of the second material,
The first material is the core;
The second material is the first cladding;
The third material is the second cladding;
The core has a physical outer diameter (2 * a1) excited only in a fundamental mode when the core is excited in a predetermined wavelength band, and a relative refractive index difference Δ1 between the first cladding and the core. And
Outermost peripheral position of the first cladding (a2) is a distance from the center axis of the front Symbol optical fiber a2,
The second cladding has a relative refractive index difference Δ2 with respect to the first cladding,
The physical outer diameter (2 * a1) of the core is 3.8 μm ≦ (2 * a1) <10 μm,
The outermost peripheral position (a2) of the first cladding is 5 μm ≦ (a2) ≦ 10 μm,
And a2 / a1 which is the ratio of the outermost peripheral position (a2) of the first clad and the a1 satisfies the relationship of 1.14 ≦ (a2 / a1) <2.5,
The relative refractive index difference Δ1 is 0.1% ≦ Δ1 ≦ 0.4%,
The relative refractive index difference Delta] 2 is Ri -1.0% ≦ Δ2 ≦ -0.2% der,
The refractive index of the core and the refractive index of the first cladding each have a constant value,
When not bend the optical fiber, the first cladding functions as a cladding, when bending the optical fiber, optical fiber characterized that you function second clad as the second cladding.
記第3の材料の外周に配置された、前記第3の屈折率よりも高い第4の屈折率を有する第4の材料をさらに備え、
前記第2のクラッドの厚み(d)は、前記所定の波長の3倍の値≦d≦40μmであることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
Disposed on the outer periphery of the front Symbol third material, further comprising a fourth timber fees with the third fourth refractive index higher than the refractive index of,
Said second cladding thickness (d) is an optical fiber according to claim 1 you wherein 3 times the value ≦ d ≦ 40 [mu] m der Rukoto of the predetermined wavelength.
前記第4の材料は、前記光ファイバの強度保持体であることを特徴とする請求項2記載の光ファイバ。 It said fourth material, according to claim 2, wherein the optical fiber, which is a strength retention body before Symbol optical fiber. 前記第4の材料は、純粋石英からなる強度保持体であることを特徴とする請求項3記載の光ファイバ。 4. The optical fiber according to claim 3, wherein the fourth material is a strength holder made of pure quartz. 前記第4の材料は、前記第4の屈折率を有する樹脂であることを特徴とする請求項3記載の光ファイバ。 The optical fiber according to claim 3, wherein the fourth material is a resin having the fourth refractive index. 前記第1の材料はGe、P、Sn、B元素の少なくとも一つが添加された石英であり、
前記第2の材料は純粋石英であり、
前記第3の材料はF元素、またはB元素、またはその2つの元素が混在して添加された石英であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光ファイバ。
The first material is quartz to which at least one of Ge, P, Sn, and B elements is added,
The second material is pure quartz;
6. The optical fiber according to claim 1, wherein the third material is F element, B element, or quartz added with a mixture of the two elements.
記光ファイバの本体の外径が、55μm以上かつ125μm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光ファイバ。 The outer diameter of the body of the pre-Symbol optical fiber, the optical fiber according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at most 55μm and not more than 125 [mu] m. 前記所定の波長帯は、波長1.31μm帯であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光ファイバ。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined wavelength band is a wavelength band of 1.31 µm.
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