JP4630124B2 - Optical fiber - Google Patents

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Description

本発明は、非線形現象の発生を抑える光ファイバに関する。   The present invention relates to an optical fiber that suppresses the occurrence of nonlinear phenomena.

近年、通信容量の拡大に伴い1本の光ファイバで伝送する信号量が増大している。信号容量を増大するためには使用帯域を広げるか波長間隔を狭くすることが必要である。既に100nmを超える広い帯域での高密度伝送も報告されており、当該高密度伝送は実用化へと向かっている。   In recent years, with the expansion of communication capacity, the amount of signal transmitted through one optical fiber has increased. In order to increase the signal capacity, it is necessary to widen the use band or narrow the wavelength interval. High-density transmission in a wide band exceeding 100 nm has already been reported, and the high-density transmission is moving toward practical use.

光ファイバに入力する信号量が増大すると光ファイバに入力される光パワーが増大し、これにより非線形現象の発生が顕著になる。非線形現象のなかでも誘導ラマン増幅は、1500nm付近における信号エネルギーを約100nm長波長側へ遷移する。従って、広い波長域を伝送すると短波長側の伝送が困難となる。   As the amount of signal input to the optical fiber increases, the optical power input to the optical fiber increases, and the occurrence of nonlinear phenomena becomes noticeable. Among nonlinear phenomena, stimulated Raman amplification shifts signal energy in the vicinity of 1500 nm to the longer wavelength side by about 100 nm. Therefore, if a wide wavelength range is transmitted, transmission on the short wavelength side becomes difficult.

また、短波長側は伝送損失も比較的大きいことから、SNR(Signal-to-Noise Ratio)を確保するためにはより大きなパワーを入力する必要がある。しかしながら、誘導ブリュアン散乱(Stimulated Brillouin Scattering:SBS)によりパワーの増加にも限界がある。   Also, since the transmission loss is relatively large on the short wavelength side, it is necessary to input a larger power in order to ensure an SNR (Signal-to-Noise Ratio). However, there is a limit to the increase in power due to stimulated Brillouin scattering (SBS).

許容されるSBS値、即ちSBSしきい値の定義がいくつか提唱されている。図6は、SBSしきい値の定義を説明する。本願発明においては、SBSが発生していない低パワー入射時の入射強度に対する後方散乱光強度(レイリー散乱光強度)の線形依存性を示す直線(図6の直線1)とSBS発生後の後方散乱光強度(誘導ブリユアン散乱光強度)の線形依存性を示す直線(図6の直線2)の交点での入射光強度をSBSしきい値と定義する。図6を参照すると明らかなように、入力光強度が低い状態ではSBS光強度は小さく、従って後方散乱光強度は入力光からのレイリー散乱光強度により支配される。一方、入力光強度が増加するとSBSの発生が増加し、SBS光強度がレイリー散乱光強度よりも大きくなる。従って、後方散乱光強度全体としてはSBSが支配的となる。   Several definitions of acceptable SBS values, or SBS thresholds, have been proposed. FIG. 6 illustrates the definition of the SBS threshold. In the present invention, a straight line (straight line 1 in FIG. 6) indicating the linear dependence of the backscattered light intensity (Rayleigh scattered light intensity) with respect to the incident intensity at the time of low power incidence where no SBS is generated, and the backscattering after the generation of SBS. The incident light intensity at the intersection of the straight line (straight line 2 in FIG. 6) indicating the linear dependence of the light intensity (stimulated Brillouin scattered light intensity) is defined as the SBS threshold value. As is apparent from FIG. 6, the SBS light intensity is small when the input light intensity is low, and therefore the backscattered light intensity is dominated by the Rayleigh scattered light intensity from the input light. On the other hand, when the input light intensity increases, the occurrence of SBS increases, and the SBS light intensity becomes larger than the Rayleigh scattered light intensity. Therefore, SBS is dominant as the whole backscattered light intensity.

SBSしきい値はファイバの条長に依存し、条長が長いほどSBSしきい値は小さくなる。また、SBSしきい値は光源の線幅にも依存し、線幅の太い光源を使うほどSBSしきい値は下がる。通常、単一モードファイバ(Single Mode Fiber:SMF)のSBSしきい値は、ファイバの条長20kmにおいて、波長1550nmで線幅5MHzの光源を使用したときには約5mW(+7dBm)程度である。さらに、SBSしきい値を改善できたとしても、高パワー入力により非線形歪を増大させてしまう。   The SBS threshold depends on the fiber length, and the longer the length, the smaller the SBS threshold. The SBS threshold value also depends on the line width of the light source, and the SBS threshold value decreases as the light source having a larger line width is used. Usually, the SBS threshold value of a single mode fiber (SMF) is about 5 mW (+7 dBm) when a light source having a wavelength of 1550 nm and a line width of 5 MHz is used at a fiber length of 20 km. Furthermore, even if the SBS threshold can be improved, nonlinear distortion is increased by high power input.

さらにSBSは、非線形屈折率やラマン利得と異なり、ファイバ内の音響波モードに起因する。音響波はファイバの長手方向での変動や側圧による応力により影響を受け、この音響波の変化がSBSしきい値に影響を与える。通常の光波と同様に、音響波も屈折率プロファイルで特性が定まり、この結果発生するストークス光のゲインピークを抑えることによりSBSしきい値は高くなる。   Furthermore, SBS is caused by the acoustic wave mode in the fiber, unlike the nonlinear refractive index and Raman gain. The acoustic wave is affected by fluctuations in the longitudinal direction of the fiber and stress due to lateral pressure, and the change of the acoustic wave affects the SBS threshold. Similar to normal light waves, the characteristics of acoustic waves are determined by the refractive index profile, and the SBS threshold is increased by suppressing the gain peak of the resulting Stokes light.

光ファイバの長手方向で屈折率分布を変化させることでSBSの発生を抑制する方法は非特許文献1等で知られている。しかしながら、長手方向で屈折率分布を変化させる方法はSBSの発生を大きく抑制できるが、その製造が難しく、コストが上昇する。
K. Shiraki外の「SBS Threshold of a Fiber With a Brillouin Frequency Shift Distribution」 (IEEE Journal of Lightwave Technologies, Vol. 14, No.1, January 1996, pp. 50-57)
A method for suppressing the generation of SBS by changing the refractive index distribution in the longitudinal direction of the optical fiber is known in Non-Patent Document 1 and the like. However, although the method of changing the refractive index distribution in the longitudinal direction can greatly suppress the generation of SBS, its production is difficult and the cost increases.
"SBS Threshold of a Fiber With a Brillouin Frequency Shift Distribution" by K. Shiraki (IEEE Journal of Lightwave Technologies, Vol. 14, No.1, January 1996, pp. 50-57)

本発明は、通常の光ファイバ内における光パワーはその中央で最も強いことに着目し、この分布を変更することにより非線形現象を抑圧する。より詳細には、通常、光ファイバ内の光パワーはその中心で最も強く、光ファイバの屈折率は一般的に中心で最も高い。コアの屈折率をクラッドの屈折率より高くするために、通常の光ファイバのドーパントとしてGeOが用いられており、GeOの濃度が高ければ高いほど非線形屈折率が大きくなり非線形現象が発生し易くなる。従って、コアの周辺の屈折率を下げずにコア中心付近の屈折率のみを下げることにより、光パワー分布内の平均非線形屈折率を下げることができる。さらに、コア中心付近のパワー分布を平均化することも、非線形現象の回避に対してより効果的である。ラマン利得も、非線形屈折率と同様、コアのGeO濃度の増加と実効断面積の縮小とにより増大する。また、上記手法により、コア自体のラマン利得係数が下がり、かつ、実効断面積も拡大するので、ラマン利得効率も低減するになる。さらに本発明では、屈折率分布を最適化することにより光ファイバ内の音響波のモードを分離しピークパワーを下げ、これによりSBSしきい値を抑圧する。さらに、ストークス光のゲインピークの数が多くなるほどピーク値は小さくなりSBSしきい値の抑制効果がある。 The present invention pays attention to the fact that the optical power in a normal optical fiber is the strongest at the center, and suppresses the nonlinear phenomenon by changing this distribution. More specifically, the optical power in an optical fiber is usually the strongest at its center, and the refractive index of the optical fiber is generally the highest at the center. In order to make the refractive index of the core higher than the refractive index of the cladding, GeO 2 is used as a dopant for ordinary optical fibers. The higher the GeO 2 concentration, the higher the nonlinear refractive index and the nonlinear phenomenon occurs. It becomes easy. Therefore, the average nonlinear refractive index in the optical power distribution can be lowered by lowering only the refractive index near the core center without lowering the refractive index around the core. Furthermore, averaging the power distribution near the core center is also more effective for avoiding nonlinear phenomena. Similar to the nonlinear refractive index, the Raman gain increases as the core GeO 2 concentration increases and the effective area decreases. In addition, the Raman gain coefficient of the core itself is lowered and the effective area is increased by the above method, so that the Raman gain efficiency is also reduced. Furthermore, in the present invention, by optimizing the refractive index distribution, the acoustic wave modes in the optical fiber are separated and the peak power is lowered, thereby suppressing the SBS threshold. Further, as the number of gain peaks of the Stokes light increases, the peak value becomes smaller and the SBS threshold is effectively suppressed.

図1乃至図3は、本願発明の光ファイバの屈折率分布を示す。図1に示される屈折率分布を有する光ファイバは、直径aの第1コア11と、外側直径bの第2コア12と、内側直径bのクラッドからなる。図2に示される屈折率分布を有する光ファイバは、直径aの第1コア21と、外側直径bを有する第2コア22と、外側直径cを有する第3コア23と、内側直径cを有するクラッドからなる。さらに、図3に示される屈折率分布を有する光ファイバは、外側直径aを有する中心コア33と、外側直径aを有する第1コア31と、外側直径bを有する第2のコア32と、内側直径cを有するクラッドからなる。 1 to 3 show the refractive index distribution of the optical fiber of the present invention. The optical fiber having the refractive index profile shown in FIG. 1 includes a first core 11 having a diameter a, a second core 12 having an outer diameter b, and a clad having an inner diameter b. An optical fiber having a refractive index profile shown in FIG. 2 has a first core 21 having a diameter a, a second core 22 having an outer diameter b, a third core 23 having an outer diameter c, and an inner diameter c. Made of clad. Further, the optical fiber having a refractive index profile shown in FIG. 3 includes a central core 33 having an outer diameter a 0 , a first core 31 having an outer diameter a, and a second core 32 having an outer diameter b, It consists of a clad having an inner diameter c.

図1乃至図3における各比屈折率差Δ1、Δ2、Δ3、Δ0は以下の式(1)乃至(4)により求められる。
Δ1={(n−n)/n}×100 [%] (1)
Δ2={(n−n)/n}×100 [%] (2)
Δ3={(n−n)/n}×100 [%] (3)
Δ0={(n−n)/n}×100 [%] (4)
ここで、nは第1コアの最小屈折率を表し、nは第2コアの最大屈折率を表し、nは、クラッドよりも屈折率が低い場合には第3コアの最小屈折率を、クラッドよりも屈折率が高い場合には第3コアの最大屈折率を表す。さらに、nは中心コアの最大屈折率を表し、nはクラッドの屈折率を表す。
The relative refractive index differences Δ1, Δ2, Δ3, Δ0 in FIGS. 1 to 3 are obtained by the following equations (1) to (4).
Δ1 = {(n 1 −n C ) / n C } × 100 [%] (1)
Δ2 = {(n 2 −n C ) / n C } × 100 [%] (2)
Δ3 = {(n 3 −n C ) / n C } × 100 [%] (3)
Δ0 = {(n 0 −n C ) / n C } × 100 [%] (4)
Here, n 1 represents the minimum refractive index of the first core, n 2 represents the maximum refractive index of the second core, and n 3 represents the minimum refractive index of the third core when the refractive index is lower than that of the cladding. Represents the maximum refractive index of the third core when the refractive index is higher than that of the cladding. Furthermore, n 0 represents the maximum refractive index of the central core, and n C represents the refractive index of the cladding.

尚、第1コアの直径aは、第1コアと第2コアの境界においてΔ2の1/2の比屈折率差を有する位置での径とする。第2コアの直径bは、第2コアと第3コアの境界においてΔ2の1/10の比屈折率差を有する位置での径とする。第3コアの直径cは第3コアとクラッドの境界においてΔ3の1/2の比屈折率差を有する位置での径とする。中心コアの直径a0は中心コアと第1コアの境界においてΔ0の1/10の比屈折率差を有する位置での径とする。   The diameter a of the first core is a diameter at a position having a relative refractive index difference of ½ of Δ2 at the boundary between the first core and the second core. The diameter b of the second core is a diameter at a position having a relative refractive index difference of 1/10 of Δ2 at the boundary between the second core and the third core. The diameter c of the third core is a diameter at a position having a relative refractive index difference of ½ of Δ3 at the boundary between the third core and the clad. The diameter a0 of the central core is a diameter at a position having a relative refractive index difference of 1/10 of Δ0 at the boundary between the central core and the first core.

屈折率分布形状αは以下の式(5)で定義する。
(r)=n {1−2(Δ1/100)×(2r/c)α2} (5)
(但し、bmax<r<b/2)
ここで、rは光ファイバの中心からの半径方向の位置を示し、n(r)は位置rにおける屈折率を表している。また、bmaxは第2コアの屈折率の最も高い部分の光ファイバの中心からの半径方向の位置を示し、最も高い部分が1点ではなく、ある領域に及んでいる場合はその最も内側の位置とする。
The refractive index distribution shape α 2 is defined by the following equation (5).
n 2 (r) = n 3 2 {1-2 (Δ1 / 100) × (2r / c) α2 } (5)
(However, b max <r <b / 2)
Here, r represents the position in the radial direction from the center of the optical fiber, and n (r) represents the refractive index at the position r. In addition, b max indicates the position in the radial direction from the center of the optical fiber of the portion having the highest refractive index of the second core, and when the highest portion extends to a certain region instead of one point, Position.

また、カットオフ波長はITU−T G.650.1に規定されたケーブルカットオフ波長λccとする。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはITU−T G.650.1における定義、測定方法に従うものとする。   The cutoff wavelength is ITU-TG. The cable cutoff wavelength λcc specified in 650.1 is assumed. For other terms not specifically defined in this specification, see ITU-T G.C. It shall follow the definition and measurement method in 650.1.

中心部に位置する第1コアの屈折率をその外周に位置する第2コアよりも低減した凹ガイド型屈折率プロファイルを有する光ファイバを試作した。表1は、当該光ファイバのパラメータを示す。

Figure 0004630124
表1のNo.0は通常のSMFのパラメータを示し、No.1乃至No.13は、図1に示すプロファイルを有する本発明の光ファイバのパラメータを示す。No.14及びNo.15のように第2コアの外周に第3コアを設けてもよい(図2参照)。 An optical fiber having a concave guide type refractive index profile in which the refractive index of the first core located at the central portion is reduced as compared with the second core located at the outer periphery of the first core was manufactured. Table 1 shows the parameters of the optical fiber.
Figure 0004630124
No. in Table 1 0 indicates a normal SMF parameter. 1 to No. Reference numeral 13 denotes parameters of the optical fiber of the present invention having the profile shown in FIG. No. 14 and no. As shown in FIG. 15, a third core may be provided on the outer periphery of the second core (see FIG. 2).

SMFと比較してすべてのファイバでSBSしきい値が大きくなっている。これらファイバのうち、通常のSMFとNo.2のファイバのストークス光スペクトルをそれぞれ図4及び図5に示す。SMFは強いピークが一つ存在し、入射パワーをあげていくと最も強いピーク1つが増大し、SBSしきい値に至る。これに対して、図5ではいくつかのピークがあり、入射パワーをあげていくと、反射光パワーは分散され同時に増大していく。従って、SBSしきい値の増大が抑えられているといえる。図5のスペクトルはファイバNo.2のものであるが、他のファイバでも同様の現象が観測されている。   Compared to SMF, the SBS threshold is higher for all fibers. Of these fibers, ordinary SMF and No. The Stokes light spectra of the two fibers are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. The SMF has one strong peak, and as the incident power is increased, one of the strongest peaks increases and reaches the SBS threshold. On the other hand, there are several peaks in FIG. 5. As the incident power is increased, the reflected light power is dispersed and increases at the same time. Therefore, it can be said that the increase in the SBS threshold is suppressed. The spectrum of FIG. The same phenomenon has been observed with other fibers.

光ファイバの非線形性の度合いを示す値として一般に非線形係数γが用いられる。γは以下の式(7)で定められる値である。

Figure 0004630124
(但し、λは光波長、n2は非線形屈折率、そしてAeffは有効コア断面積を示す。) In general, a nonlinear coefficient γ is used as a value indicating the degree of nonlinearity of an optical fiber. γ is a value defined by the following equation (7).
Figure 0004630124
(Where λ is the optical wavelength, n 2 is the nonlinear refractive index, and A eff is the effective core area)

式(7)から理解できるように、γは一般的にコア部の最も屈折率が高い部分の非線形屈折率nと実効コア断面積Aeffに依存している。また、γ/n×Aeff=2π/λとなり、ほぼ一定の値となる。したがって、No.0のような単峰型プロファイルを持つファイバではコアの屈折率を変化させてもγ/n×Aeffはほぼ一定の値となる。すなわち、非線形性の低減に有効とされるγの低減とAeffの拡大はトレードオフの関係があり、いずれかを改善しても非線形性の低減はできない。 As can be understood from Equation (7), γ generally depends on the nonlinear refractive index n 2 of the portion having the highest refractive index of the core portion and the effective core area A eff . Also, γ / n 2 × A eff = 2π / λ, which is a substantially constant value. Therefore, no. In a fiber having a unimodal profile such as 0, γ / n 2 × A eff becomes a substantially constant value even if the refractive index of the core is changed. That is, there is a trade-off relationship between the reduction of γ, which is effective for reducing the nonlinearity, and the expansion of A eff , and the nonlinearity cannot be reduced even if any one is improved.

しかし、No.1乃至No.9ファイバでは、Aeffの拡大以上にγが小さく抑えられているためγ/n×Aeffの値がすべて単峰型プロファイルを持つファイバよりも小さい値となり、従ってγ/n×Aeff<3.65×10を満たしている。γ/n×Aeff<3.65×10を満たす光ファイバはNo.0のSMFと比較してγの低減とAeffの拡大のトレードオフを解消し、大幅に非線形性の低減ができているといえる。これはコアの中心部の屈折率を周辺部より低減させた凹ガイド型屈折率プロファイルとしたことにより、パワーの集中が回避できたことに起因しているといえる。No.1乃至No.9ではSBSしきい値の抑圧とγの低減の両方が実現されている。 However, no. 1 to No. 9 The fiber becomes a value smaller than the fiber having a value of γ / n 2 × A eff since the gamma is suppressed more than the expansion of A eff all single-peak profile, thus gamma / n 2 × A eff <3.65 × 10 9 is satisfied. An optical fiber satisfying γ / n 2 × A eff <3.65 × 10 9 is No. Compared to 0 SMF, it can be said that the trade-off between the reduction of γ and the expansion of A eff is eliminated, and the nonlinearity can be greatly reduced. This can be attributed to the fact that the concentration of power can be avoided by adopting the concave guide type refractive index profile in which the refractive index of the central part of the core is reduced from the peripheral part. No. 1 to No. In FIG. 9, both suppression of the SBS threshold and reduction of γ are realized.

No.10乃至No.13はΔ2、αを大きくする、あるいはbを小さくすることでNo.1乃至No.9のファイバと比較してAeffが小さくなっている。しかし、SMFと比較するとAeffが小さいにもかかわらず、γ自体の値は通常SMFと変わらない。これにより、γ/n×Aeffは、No.1乃至No.9のファイバと同様に低減されている。 No. 10 to No. 13 No. by reducing Delta] 2, to increase the alpha 2, or b 1 to No. A eff is smaller than that of 9 fibers. However, although A eff is smaller than that of SMF, the value of γ itself is not different from that of SMF. Thereby, γ / n 2 × A eff is No. 1 to No. As with 9 fibers, it is reduced.

一般的にγはファイバへの入力光強度に対する出力光の非線形効果(自己位相変調や相互位相変調)の度合いで調べることができる。このときのγはファイバの持つ屈折率プロファイルと光の電界分布の重なり合わせの平均値と考えることができる。   Generally, γ can be examined by the degree of nonlinear effect (self-phase modulation or cross-phase modulation) of the output light with respect to the input light intensity to the fiber. Γ at this time can be considered as an average value of overlapping of the refractive index profile of the fiber and the electric field distribution of light.

ところで、屈折率と同様に非線形屈折率(n)も径方向に分布を持っていることが推定される。これは非線形屈折率も屈折率と同様にドーパントであるGeOのドープ量に依存して変化するためである。ここで径方向での非線形屈折率の分布(n(r))を考える。n(r)を実測することは困難であるため、屈折率プロファイルから得られる径方向でのGeOのドープ量分布からn(r)を計算した。なおGeOのドープ量とnの関係は実験的に知られている。そして計算により得られるコア中心部での値(n(r=0))とγおよびAeffの実測値から求めたn2avを比較した。ここで、実測値から求められるn2avは、径方向に平均化された値である。 By the way, it is estimated that the nonlinear refractive index (n 2 ) has a distribution in the radial direction as well as the refractive index. This is because the nonlinear refractive index also changes depending on the doping amount of GeO 2 which is a dopant, similarly to the refractive index. Here, a nonlinear refractive index distribution (n 2 (r)) in the radial direction is considered. Since it is difficult to actually measure n 2 a (r), it was calculated n 2 (r) from the doping amount distribution of GeO 2 in the radial direction obtained from the refractive index profile. The relationship between the doping amount of GeO 2 and n 2 is experimentally known. The value (n 2 (r = 0)) at the core center obtained by calculation was compared with n 2av obtained from the actually measured values of γ and A eff . Here, n 2av obtained from the actual measurement value is a value averaged in the radial direction.

(r=0)=n2avの関係が成り立つ場合は、式(7)より光ファイバの中心では、

Figure 0004630124
の関係が成り立ち、波長1550nmにおいてはγ/n(r=0)×Aeff=4.05×10(km−1)となる。各ファイバでのγ/n2av×Aeffの実測値を見ると、通常SMFでは、4.13×10(km−1)であることから、n(r=0)>n2avである。しかし、No.1からNo.15においてはn(r=0)<n2avの関係がある。これらはコアの中心部の屈折率を周辺部より低減させたことで、コア中心部での非線形屈折率が低減されたことに起因しているといえる。 When the relationship of n 2 (r = 0) = n 2av is established, from the equation (7), at the center of the optical fiber,
Figure 0004630124
Thus, at a wavelength of 1550 nm, γ / n 2 (r = 0) × A eff = 4.05 × 10 9 (km −1 ). Looking at the actual measurement value of γ / n 2av × A eff in each fiber, it is 4.13 × 10 9 (km −1 ) in normal SMF, and therefore n 2 (r = 0)> n 2av . . However, no. 1 to No. 15, there is a relationship of n 2 (r = 0) <n 2av . These can be attributed to the fact that the refractive index at the central part of the core is reduced from the peripheral part, thereby reducing the nonlinear refractive index at the central part of the core.

No.1からNo.15において、AeffとSBSしきい値(THSBS)との比Aeff/THSBSが15μm/mW以下であり、SMFよりも小さい。これは、Aeffの拡大による非線形性の低減効果以上にSBSしきい値の抑圧効果が得られていることを示している。 No. 1 to No. 15, the ratio A eff / TH SBS between A eff and the SBS threshold value (TH SBS ) is 15 μm 2 / mW or less, which is smaller than SMF. This indicates that the effect of suppressing the SBS threshold is obtained more than the effect of reducing the non-linearity due to the expansion of A eff .

ラマン利得もNo.1からNo.9においては低減されている。これもコア中心部の屈折率を低減したことに起因した特性変化であり、これにより広い波長域で伝送したときのエネルギー遷移を防止するために有効である。ラマン利得効率(g/Aeff)を0.35(1/W/km)以下とすることで、広帯域伝送を行った場合のSRS(誘導ラマン散乱)によるノイズ増大を小さくすることができる。これに対してNo.10乃至No.13は通常のSMFよりもラマン利得効率(g/Aeff)が低減されていない。これはSMFと比較してAeffが縮小していることが原因である。 The Raman gain is no. 1 to No. 9 is reduced. This is also a characteristic change caused by reducing the refractive index of the core center part, and is effective in preventing energy transition when transmitted in a wide wavelength range. By setting the Raman gain efficiency (g R / A eff ) to 0.35 (1 / W / km) or less, it is possible to reduce an increase in noise due to SRS (stimulated Raman scattering) when performing broadband transmission. In contrast, no. 10 to No. The Raman gain efficiency (g R / A eff ) of 13 is not reduced as compared with the normal SMF. This is because A eff is reduced compared to SMF.

実際にこのファイバを用いたシステムを構築する場合には非線形現象とともにカットオフ波長と曲げ損失が重要な特性である。これらの特性はコアの屈折率および屈折率形状のパラメータαに密接に関連している。1.55μm帯で使用するためにはカットオフ波長は1520nm以下にすることが必要である。カットオフ波長を短波長にシフトさせるためにはΔ2またはαを小さくすることが有効である。αがステップ状(α=∞)であってもカットオフ波長を満たす場合のΔ2が許容可能な最小のΔ2である。No.4ではカットオフ波長が1530nmをわずかではあるが超えてしまっているが、No.7は1530nm以下を実現している。また、曲げ損失を犠牲にすることによりΔ2を低減させながらカットオフ波長を短波長にシフトさせることも可能であるが、No.6によるとΔ2が0.32%ではカットオフ波長を1520nm以下にできても曲げ損失の増大を招いてしまうことがわかる。この結果よりΔ2の最小値は0.34%であると言える。また、αを小さくしてもカットオフ波長は長波長側にシフトするが、No.2によるとαが6であればカットオフ波長と曲げ損失の両方の特性を満たせるが、No.1及びNo.9により、αが4になるとカットオフ波長と曲げ損失を同時に満たすことはできない。 When constructing a system using this fiber, the cutoff wavelength and bending loss are important characteristics as well as nonlinear phenomena. These properties are closely related to the core refractive index and refractive index shape parameter α. In order to use in the 1.55 μm band, the cutoff wavelength needs to be 1520 nm or less. In order to shift the cutoff wavelength to the short wavelength is effective to reduce the Δ2 or alpha 2. alpha 2 is Delta] 2 Delta] 2 is smallest acceptable when satisfying the cutoff wavelength be stepwise (α 2 = ∞). No. In No. 4, the cut-off wavelength slightly exceeded 1530 nm. 7 realizes 1530 nm or less. It is also possible to shift the cutoff wavelength to a shorter wavelength while reducing Δ2 by sacrificing bending loss. 6 shows that when Δ2 is 0.32%, an increase in bending loss is caused even if the cutoff wavelength can be made 1520 nm or less. From this result, it can be said that the minimum value of Δ2 is 0.34%. Further, even if α 2 is reduced, the cutoff wavelength shifts to the longer wavelength side. According to No. 2 , if α 2 is 6, both the cutoff wavelength and bending loss characteristics can be satisfied. 1 and no. Therefore, when α 2 becomes 4, the cutoff wavelength and bending loss cannot be satisfied simultaneously.

SBSの発生を抑制したファイバを1.3μm帯にて使用するにはさらにカットオフ波長を1260nm以下にする必要がある。No.10乃至No.12のファイバはカットオフ波長が1260nm以下になっており1.3μm帯より長波長の全域で使用が可能なSBS抑圧ファイバである。   In order to use a fiber in which the generation of SBS is suppressed in the 1.3 μm band, it is necessary to further set the cutoff wavelength to 1260 nm or less. No. 10 to No. Twelve fibers are SBS suppression fibers that have a cut-off wavelength of 1260 nm or less and can be used in the entire wavelength region longer than the 1.3 μm band.

表2はΔ1とΔ2の差の効果について調べた結果である。

Figure 0004630124
表2におけるNo.12は、パラメータの記述が異なっているが表1のNo.12と同一のファイバである。Δ1とΔ2の差を0.2%以上とすることが効果的である。 Table 2 shows the results of examining the effect of the difference between Δ1 and Δ2.
Figure 0004630124
No. in Table 2 12 is different in parameter description, but No. 12 in Table 1. 12 is the same fiber. It is effective to set the difference between Δ1 and Δ2 to 0.2% or more.

さらに、SBS抑圧効果はコア中心の屈折率が周囲より低い場合に限らない。No.18、No.19はΔ1の内側に屈折率の大きな中心コアを設けたものである(図3参照)。No.18とNo.19からわかるようにΔ0−Δ2は0.1%以下とすることがSBS抑圧効果の点から好ましい。   Furthermore, the SBS suppression effect is not limited to the case where the refractive index at the core center is lower than the surroundings. No. 18, no. Reference numeral 19 denotes a central core having a large refractive index provided inside Δ1 (see FIG. 3). No. 18 and No. As can be seen from FIG. 19, Δ0−Δ2 is preferably 0.1% or less from the viewpoint of the SBS suppression effect.

第1及び第2コアを有する本願発明の光ファイバのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the optical fiber of this invention which has a 1st and 2nd core. 第1乃至第3コアを有する本願発明の光ファイバのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the optical fiber of this invention which has a 1st thru | or 3rd core. 中心コアと第1及び第2コアを有する本願発明の光ファイバのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the optical fiber of this invention which has a center core and the 1st and 2nd core. 通常のSMFのストークス光スペクトルを表す図である。It is a figure showing the Stokes light spectrum of normal SMF. 表1のNo.2の光ファイバのストークス光スペクトルを表す図である。No. in Table 1 It is a figure showing the Stokes light spectrum of 2 optical fibers. SBSしきい値の定義(ファイバ透過光及び後方散乱光の入力光強度依存性)を示す図である。It is a figure which shows the definition of SBS threshold value (input light intensity dependence of fiber transmitted light and backscattered light).

符号の説明Explanation of symbols

11 第1コア
12 第2コア
21 第1コア
22 第2コア
23 第3コア
31 第1コア
32 第2コア
33 中心コア
11 1st core 12 2nd core 21 1st core 22 2nd core 23 3rd core 31 1st core 32 2nd core 33 Central core

Claims (6)

コアとクラッドとからなる光ファイバであって、前記コアは、中心部に位置する第1コア層と、前記第1コア層の外周にある第2コア層とを含むコア層からなり、前記クラッドに対する前記第1コア層の比屈折率差Δ1が前記クラッドに対する前記第2コア層の比屈折率差Δ2よりも低く、前記Δ1及びΔ2は、−0.50%≦Δ1≦0.28%、0.32%≦Δ2≦0.55%、Δ2−Δ1≧0.2%であり、前記第1コアの直径a及び前記第2コアの直径bは、0.2≦a/b≦0.38、7.1μm≦b≦11.1μmであり、
長手の屈折率分布がほぼ均一であり、波長1550nmでの伝送損失が0.3dB/km以下で線幅5MHz以下の光源を使用した場合の条長20kmでの波長1550nmにおけるSBSしきい値(THSBS)が5mW以上であることを特徴とする光ファイバ。
An optical fiber comprising a core and a clad and the core is made a first core layer in the center, and a second core layer in the outer periphery of the first core layer from including core layer, The relative refractive index difference Δ1 of the first core layer relative to the cladding is lower than the relative refractive index difference Δ2 of the second core layer relative to the cladding, and the Δ1 and Δ2 are −0.50% ≦ Δ1 ≦ 0.28. %, 0.32% ≦ Δ2 ≦ 0.55%, Δ2−Δ1 ≧ 0.2%, and the diameter a of the first core and the diameter b of the second core are 0.2 ≦ a / b ≦ 0.38, 7.1 μm ≦ b ≦ 11.1 μm ,
The SBS threshold value (TH) at a wavelength of 1550 nm at a length of 20 km when a light source having a substantially uniform refractive index distribution in the longitudinal direction and a transmission loss at a wavelength of 1550 nm of 0.3 dB / km or less and a line width of 5 MHz or less An optical fiber characterized in that SBS ) is 5 mW or more.
コアとクラッドとからなる光ファイバであって、前記コアは、中心部に位置する第1コア層と、前記第1コア層の外周にある第2コア層とを含むコア層からなり、前記クラッドに対する前記第1コア層の比屈折率差Δ1が前記クラッドに対する前記第2コア層の比屈折率差Δ2よりも低く、前記Δ1及びΔ2は、−0.50%≦Δ1≦0.28%、0.32%≦Δ2≦0.55%、Δ2−Δ1≧0.2%であり、前記第1コアの直径a及び前記第2コアの直径bは、0.2≦a/b≦0.38、7.1μm≦b≦11.1μmであり、
波長1550nmでのAeff(μm)と、波長1550nmでの伝送損失が0.3dB/km以下で線幅5MHz以下の光源を使用した場合の条長20kmでの波長1550nmにおけるSBSしきい値(THSBS)との比Aeff/THSBSが15μm/mW以下であることを特徴とする光ファイバ。
An optical fiber comprising a core and a clad and the core is made a first core layer in the center, and a second core layer in the outer periphery of the first core layer from including core layer, The relative refractive index difference Δ1 of the first core layer relative to the cladding is lower than the relative refractive index difference Δ2 of the second core layer relative to the cladding, and the Δ1 and Δ2 are −0.50% ≦ Δ1 ≦ 0.28. %, 0.32% ≦ Δ2 ≦ 0.55% , Δ2−Δ1 ≧ 0.2% , and the diameter a of the first core and the diameter b of the second core are 0.2 ≦ a / b ≦ 0.38, 7.1 μm ≦ b ≦ 11.1 μm ,
A eff (μm 2 ) at a wavelength of 1550 nm and an SBS threshold value at a wavelength of 1550 nm at a length of 20 km when a light source having a transmission loss at a wavelength of 1550 nm of 0.3 dB / km or less and a line width of 5 MHz or less is used ( A ratio of A eff / TH SBS to TH SBS ) of 15 μm 2 / mW or less.
請求項1または2に記載の光ファイバであって、前記第2コア層の外周に前記第2コア層よりも屈折率が低い第3コア層をさらに有し、前記クラッドに対する前記第3コア層の比屈折率差Δ3は、−0.20≦Δ3≦0.20であり、前記第2コア層の直径b及び前記第3コア層の直径cは、1.1≦c/b≦1.3、9.9μm≦c≦10.5μmであることを特徴とする光ファイバ。 3. The optical fiber according to claim 1, further comprising a third core layer having a refractive index lower than that of the second core layer on an outer periphery of the second core layer, wherein the third core layer with respect to the clad. The relative refractive index difference Δ3 is −0.20 ≦ Δ3 ≦ 0.20, and the diameter b of the second core layer and the diameter c of the third core layer are 1.1 ≦ c / b ≦ 1. 3. An optical fiber, wherein 9.9 μm ≦ c ≦ 10.5 μm . 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光ファイバであって、−0.50%≦Δ1≦0.15%であり、波長1550nmにおける非線形パラメータγ(1/W/km)とAeff(μm)と非線形屈折率n(m/W)との関係が、(γ/n)×Aeff<3.65×10(1/km)であることを特徴とする光ファイバ。 4. The optical fiber according to claim 1, wherein −0.50% ≦ Δ1 ≦ 0.15%, a nonlinear parameter γ (1 / W / km) at a wavelength of 1550 nm, and A eff (Μm 2 ) and non-linear refractive index n 2 (m 2 / W) have a relationship of (γ / n 2 ) × A eff <3.65 × 10 9 (1 / km) fiber. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光ファイバであって、
−0.50%≦Δ1≦0%であり、8.0μm≦b≦11.1μmであり、
波長1450nm±50nmの励起光によるラマン利得効率が0.35(1/W/km)以下であることを特徴とする光ファイバ。
The optical fiber according to any one of claims 1 to 4,
−0.50% ≦ Δ1 ≦ 0%, 8.0 μm ≦ b ≦ 11.1 μm ,
An optical fiber having a Raman gain efficiency of 0.35 (1 / W / km) or less by pumping light having a wavelength of 1450 nm ± 50 nm.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光ファイバであって、
0.34%≦Δ2≦0.55%であり、かつ、前記第2コア層の屈折率分布パラメータαがα>6であり、
ケーブルカットオフ波長が1520nm以下であることを特徴とする光ファイバ。
The optical fiber according to any one of claims 1 to 5,
0.34% ≦ Δ2 ≦ 0.55%, and the refractive index distribution parameter α 2 of the second core layer is α 2 > 6,
Optical fiber cable cut-off wavelength is equal to or less than 1520 nm.
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