JP5311417B2 - Optical fiber manufacturing method, optical fiber preform and manufacturing method thereof - Google Patents
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
Description
本発明は2つ以上のコア領域を有する光ファイバの製造方法と、前記光ファイバを製造するための光ファイバ母材と、前記光ファイバ母材の製造方法に関するものである。 The present invention is a method for producing a fiber-optic having more than one core region, and the optical fiber optical fiber preform for producing a method for manufacturing the optical fiber preform.
光ファイバ通信システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズが問題となり、伝送の大容量化が制限されている。これらの制限を緩和するためには、光ファイバに導波する光の密度を低減する必要があり、ラージコアファイバやマルチコアファイバといった種々の光ファイバ構造が検討されている。 In optical fiber communication systems, non-linear effects and fiber fuses that occur in optical fibers are problematic, and transmission capacity is limited. In order to relax these restrictions, it is necessary to reduce the density of light guided to the optical fiber, and various optical fiber structures such as a large core fiber and a multi-core fiber have been studied.
例えば、非特許文献1では、1本の光ファイバに複数のコア領域を導入したマルチコアファイバによる伝送容量拡大に関する検討がなされている。
For example, in Non-Patent
しかしながら、従来のマルチコアファイバでは、コア領域の空間多重数を増やすためにコア領域間の距離を小さくすると、コア領域間のクロストークが増加し、各コア領域を伝搬する信号が劣化するという問題があった。 However, in the conventional multi-core fiber, if the distance between the core regions is decreased in order to increase the number of spatial multiplexing in the core region, there is a problem that crosstalk between the core regions increases and a signal propagating in each core region is deteriorated. there were.
従って、本発明は上記の事情に鑑み、コア領域間のクロストークを低減し、コア領域間の距離を狭めて、コア領域の空間多重数を増やすことができる光ファイバの製造方法並びに光ファイバ母材及びその製造方法を提供することを課題としている。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, to reduce the cross talk between the core region, narrowing the distance between the core region, the manufacturing method and an optical fiber of the fiber optic which can increase the number of spatial multiplexing of the core region It is an object to provide a base material and a manufacturing method thereof.
上記課題を解決する第1発明の光ファイバの製造方法は、2つ以上のコア領域と、前記コア領域の屈折率以下の屈折率を有するクラッド領域とを有する光ファイバにおいて、前記クラッド領域の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率領域が、前記コア領域間に配置されていることを特徴とする光ファイバの製造方法であって、
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して、光ファイバ母材を製造し、
この光ファイバ母材を溶融延伸することによって、前記光ファイバを製造することを特徴とする。
An optical fiber manufacturing method according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problem is an optical fiber having two or more core regions and a cladding region having a refractive index equal to or lower than the refractive index of the core region. A method of manufacturing an optical fiber , wherein a low refractive index region having a refractive index lower than the refractive index is disposed between the core regions ,
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. A quartz rod group is constructed, a pure quartz jacket is loaded around the quartz rod group, and an optical fiber preform is manufactured.
The optical fiber is manufactured by melt-drawing the optical fiber preform.
また、第2発明の光ファイバ母材は、2つ以上のコア領域と、前記コア領域の屈折率以下の屈折率を有するクラッド領域とを有する光ファイバにおいて、前記クラッド領域の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率領域が、前記コア領域間に配置されていることを特徴とする光ファイバを製造するための光ファイバ母材であって、
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して成ることを特徴とする。
The optical fiber preform of the second invention is an optical fiber having two or more core regions and a cladding region having a refractive index less than or equal to the refractive index of the core region, and has a refractive index lower than the refractive index of the cladding region. An optical fiber preform for manufacturing an optical fiber , wherein a low refractive index region having a refractive index is disposed between the core regions ,
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. A quartz rod group is configured, and a pure quartz jacket is loaded around the quartz rod group.
また、第3発明の光ファイバ母材の製造方法は、2つ以上のコア領域と、前記コア領域の屈折率以下の屈折率を有するクラッド領域とを有する光ファイバにおいて、前記クラッド領域の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率領域が、前記コア領域間に配置されていることを特徴とする光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法であって、
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して、前記光ファイバ母材を製造することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical fiber preform manufacturing method comprising: an optical fiber having two or more core regions; and a cladding region having a refractive index less than or equal to the refractive index of the core region. A method of manufacturing an optical fiber preform for manufacturing an optical fiber , wherein a low refractive index region having a lower refractive index is disposed between the core regions ,
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. A quartz rod group is formed, and a pure quartz jacket is loaded around the quartz rod group to manufacture the optical fiber preform.
本発明の光ファイバ製造方法によって製造した光ファイバによれば、コア領域間にクラッド領域の屈折率より低い屈折率を有する低屈折率領域を配置したことにより、各コア領域を伝搬する信号間のクロストークが低減されるため、コア領域間の距離を狭めることが可能であり、コア領域の空間多重数を増加することが可能であるという効果を奏し、光学特性の優れた光ファイバを実現することができる。そして、この光ファイバを光ファイバ通信システムに適用してコア領域の空間多重数を増加させれば、非線形効果やファイバヒューズを発生させることなく、大容量通信が可能となる。 According to the optical fiber manufactured by the optical fiber manufacturing method of the present invention, a low refractive index region having a refractive index lower than the refractive index of the cladding region is disposed between the core regions, so that signals transmitted through each core region can be transmitted. Since the crosstalk is reduced, the distance between the core regions can be reduced, and the spatial multiplexing number of the core regions can be increased, thereby realizing an optical fiber having excellent optical characteristics. be able to. If this optical fiber is applied to an optical fiber communication system to increase the number of spatial multiplexing in the core region, large-capacity communication can be performed without generating nonlinear effects and fiber fuses.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の参考例に係る光ファイバ1は、屈折率がn1である複数(図示例では2つ)のコア領域2と、屈折率がn2であるクラッド領域3と、屈折率がn3である低屈折率領域4とを有しており、各領域2,3,4の屈折率n1,n2,n3の関係がn1≧n2>n3である。なお、コア領域2及び低屈折率領域4は断面形状が円形状である。
As shown in FIG. 1, an
そして、低屈折率領域4は、各コア領域2を中心として、各コア領域2の周りに離散的に配置されて正六角形状を成している。即ち、このようにコア領域2の周りに低屈折率領域4を正六角形状に配置することにより、クラッド領域3の屈折率n2より低い屈折率n3を有する低屈折率領域4が、コア領域2間に配置された構造になっている。
また、コア領域2の直径を2a、コア領域2とクラッド領域3の比屈折率差をΔ、コア領域2の間隔をD、低屈折率領域4の間隔と直径をΛ,dとしている。
The low
Further, the diameter of the
図1の構造においてn1≧n2>n3の屈折率条件は、各領域2,3,4の材料を純石英、又は酸化ゲルマニウム(GeO2)や酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化リン(P2O5)などの屈折率を増加させる不純物を添加した石英や、フッ素(F2)、酸化ほう素(B2O3)など屈折率を低減させる不純物を添加した石英を用いることで実現できる。
例えば、コア領域2を構成する材料は屈折率を増加させる不純物を添加した石英とし、クラッド領域3を構成する材料は純石英とし、低屈折率領域4は屈折率を低減させる不純物を添加した石英とした場合、n1>n2>n3となるため、前記屈折率条件を実現することができる。また、コア領域2を構成する材料は純石英とし、クラッド領域3を構成する材料は純石英とし、低屈折率領域4は屈折率を低減させる不純物を添加した石英とした場合にも、n1=n2>n3となるため、前記屈折率条件を実現することができる。
なお、屈折率を変化(増減)させる添加物の代表的なものが非特許文献2に示されているが、屈折率を増減させる働きをする添加物であれば、ここに記載されている物質に限定されない。
また、前記屈折率条件を実現するためには、低屈折率領域4を空孔とすることもできる。
In the structure of FIG. 1, the refractive index condition of n1 ≧ n2> n3 is that the materials of the
For example, the material constituting the
In addition, although the typical thing of the additive which changes (increases / decreases) a refractive index is shown by the
Moreover, in order to implement | achieve the said refractive index conditions, the low refractive index area |
図2に本発明の参考例の光ファイバ1における結合長の構造依存性を示す。結合長とは、コア領域2から他のコア領域2へ光パワーが最も移行するために必要な光ファイバ長であり、各コア領域2を独立した伝送路として用いるためには結合長を長くする必要がある。
FIG. 2 shows the structure dependence of the coupling length in the
ここでは、2a=8.0μm、Δ=0.35%、D=4Λとし、低屈折率領域4は空孔(n3=1)とした。動作波長を1550nmとした場合、空孔(低屈折率領域)の間隔Λ=11μm程度、d/Λ>0.50とすれば、結合長を10km以上に設定でき、低屈折率層が存在しない従来型のマルチコアファイバの場合(d/Λ=0の場合)の結合長が約100mであることと比較して、結合長を100倍以上に長くできることがわかる。
なお、この計算結果は光ファイバの長手方向に全く摂動がなく、光ファイバ1が直線の状態で伝搬できた場合の結合長であり、実際は前記長手方向にミクロな構造揺らぎやわずかな曲がり部分が存在することからパワーの移行率が急減するため、実用上は、理論的な結合長よりも長い距離の伝送が可能である。
Here, 2a = 8.0 μm, Δ = 0.35%, D = 4Λ, and the low
This calculation result is the coupling length when there is no perturbation in the longitudinal direction of the optical fiber and the
なお、図1では低屈折率領域4の配置を各コア領域2に対して正六角形状としたが、低屈折率領域4の配置は各コア領域2に対して、正六角形以外の正多角形状又は図3(a)に示すような円環状にしてもよい。
また、図3(b)に示すように低屈折率領域4はコア領域2間にのみ配置してもよい。 また、図3(c)に示すように低屈折率領域4は、複数のコア領域2で低屈折率領域4を共有するような正多角形状の配置でもよい。
In FIG. 1, the low
Further, the low
また、低屈折率領域4の正多角形状や円環状の配置については、各コア領域2に対して、図1や図3(a)のように1層の場合に限らず、2層以上設けてもよい。
また、低屈折率領域4の正多角形状や円環状の配置については、図1,図3(a),図3(c)のようにコア領域2間の延長線上(隣り合うコア領域2の断面中心同士を結ぶ線上)に低屈折率領域4が存在している必要はなく、図4(a)、図4(b)に示すようにコア領域2間に平均的な低屈折率領域が存在していればよい。即ち、図4(a)や図4(b)に例示するような状態でコア領域2間に低屈折率領域4が配置されて、隣り合うコア領域2間の部分に低屈折率領域4が存在することにより、この隣り合うコア領域2間の部分おける平均的な屈折率が、クラッド領域3の屈折率よりも低くなっていればよい。
同様に、コア領域2間にのみ低屈折率領域4を配置する場合にも、図3(b)のようにコア領域2間の延長線上(隣り合うコア領域2の断面中心同士を結ぶ線上)に低屈折率領域4が存在している必要はなく、コア領域2間に平均的な低屈折率領域が存在していればよい。
また、図1などにはコア領域2を2つ設けた例を示しているが、コア領域2の数は3つ以上でもよい。
Further, the regular polygonal shape and the annular arrangement of the low
In addition, the regular polygonal shape and the annular arrangement of the low
Similarly, when the low
Moreover, although the example which provided two core area |
次に、図5に基づき、本発明の実施の形態例に係る光ファイバの製造方法について説明する。図5に例示する本発明の実施の形態例に係る光ファイバ母材10は、7つのコア領域を有する光ファイバ(図6参照)を製造するためのものである。
Next, based on FIG. 5, the manufacturing method of the optical fiber which concerns on the embodiment of this invention is demonstrated . An
図5に示すように、光ファイバ母材10は、第1の石英ロッド11と第2の石英ロッド14と第3の石英ロッド15と純石英ジャケット16とを有して成るものである。
第1の石英ロッド11には、GeO2、Al2O3、P2O5などの屈折率を増加させる不純物を部分的(図示例では第1の石英ロッド11の断面中央部)に添加して、屈折率を増加させた部分12を設けている。或いは、屈折率を増加させる不純物を添加していない石英ロッド(即ち純石英のロッド)を、第1の石英ロッド11として用いてもよい。
第2の石英ロッド13には、F2、B2O3などの屈折率を減少させる不純物を部分的(図示例では第2の石英ロッド13の断面中央部)に添加して、屈折率を減少させた部分14を設けている。或いは、屈折率を減少させた部分14を設けた第2の石英ロッド13に代えて、空孔を設けた第2の石英ロッド13を用いてもよい。
第3の石英ロッド15は、屈折率を増減する不純物を添加していない石英ロッド(即ち純石英のロッド)である。
As shown in FIG. 5, the
Impurities that increase the refractive index, such as GeO 2 , Al 2 O 3 , and P 2 O 5, are partially added to the first quartz rod 11 (in the illustrated example, the central portion of the cross section of the first quartz rod 11). Thus, a
Impurities that reduce the refractive index, such as F 2 and B 2 O 3, are partially added to the second quartz rod 13 (in the illustrated example, the central portion of the cross section of the second quartz rod 13), thereby adjusting the refractive index. A reduced
The
第1の石英ロッド11(純石英のロッド)、又は、屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッド11は、中心部とその周辺部に正六角形状に配置する。
そして、各第1の石英ロッド11を中心として、各第1の石英ロッド11の周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド13、又は空孔を設けた第2の石英ロッド13を正多角形状又は円形状(図示例では正六角形状)に配置し、その周囲に第3の石英ロッド15を配置して、第1の石英ロッド11と第2の石英ロッド13と第3の石英ロッド15の束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケット16を装荷することによって、光ファイバ母材10を形成する。なお、図示例では、石英ロッド群の周縁部に比較的細い第3の石英ロッド15を配置して、石英ロッド群が円柱状を成すようにしている。
The first quartz rod 11 (pure quartz rod) or the
Then, a
次に、この光ファイバ母材10を(即ち石英ロッド群及び純石英ジャケット16を一括して)溶融延伸することにより、図6に示すような光ファイバ1を製造する。なお、図5の状態の光ファイバ母材10を、一旦、溶融延伸し、この溶融延伸後の光ファイバ母材1を更に溶融延伸して(即ち2段階の溶融延伸をして)、光ファイバ1を製造してもよい。
図6では、純石英の第1の石英ロッド11又は第1の石英ロッド11の屈折率を増加させた部分12に相当するコア領域2が、中心部とその周辺部に正六角形状に配置され、第2の石英ロッド13の屈折率を減少させた部分14又は空孔に相当する低屈折率領域4が、コア領域2を中心として正多角形状又は円形状(図示例では正六角形状)に配置されている。
Next, the
In FIG. 6, the
なお、低屈折率領域4をコア領2域間にのみ配置した光ファイバ(図3(b)参照)を製造する場合には、上記の光ファイバ母材10の製造方法において、第1の石英ロッド11の間にのみ、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド13、又は空孔を設けた第2の石英ロッド13を配置すればよい。
In the case of manufacturing an optical fiber (see FIG. 3B) in which the low
本発明の光ファイバ製造方法によって製造した光ファイバによれば、コア領域2間にクラッド領域3の屈折率n2より低い屈折率n3を有する低屈折率領域4を配置したことにより、各コア領域2を伝搬する信号間のクロストークが低減されるため、コア領域2間の距離を狭めることが可能であり、コア領域2の空間多重数を増加することが可能であるという効果を奏し、光学特性の優れた光ファイバ1を実現することができる。そして、この光ファイバ1を光ファイバ通信システムに適用してコア領域2の空間多重数を増加させれば、非線形効果やファイバヒューズを発生させることなく、大容量通信が可能となる。
According to the optical fiber manufactured by the optical fiber manufacturing method of the present invention, the low
本発明は光ファイバ製造方法並びに光ファイバ母材及びその製造方法に関するものであり、光伝送システムにおける伝送媒体として利用される光ファイバ及びその母材に適用して有用なものである。 The present invention relates to fiber optic Manufacturing method and an optical fiber preform and a manufacturing method thereof, is useful when applied to the optical fiber and its preform is utilized as a transmission medium in an optical transmission system.
1 光ファイバ
2 コア領域
3 クラッド領域
4 低屈折率領域
10 光ファイバ母材
11 第1の石英ロッド
12 屈折率を増加させた部分
13 第2の石英ロッド
14 屈折率を減少させた部分
15 第3の石英ロッド
16 純石英ジャケット
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して、光ファイバ母材を製造し、
この光ファイバ母材を溶融延伸することによって、前記光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバ製造方法。 In an optical fiber having two or more core regions and a cladding region having a refractive index less than or equal to the refractive index of the core region, the low refractive index region having a refractive index lower than the refractive index of the cladding region is the core region. An optical fiber manufacturing method characterized by being disposed between ,
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. A quartz rod group is constructed, a pure quartz jacket is loaded around the quartz rod group, and an optical fiber preform is manufactured.
An optical fiber manufacturing method comprising manufacturing the optical fiber by melt-drawing the optical fiber preform.
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して成ることを特徴とする光ファイバ母材。 In an optical fiber having two or more core regions and a cladding region having a refractive index less than or equal to the refractive index of the core region, the low refractive index region having a refractive index lower than the refractive index of the cladding region is the core region. An optical fiber preform for manufacturing an optical fiber, characterized in that it is disposed between ,
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. An optical fiber preform comprising a group of quartz rods and a pure quartz jacket loaded around the group of quartz rods.
第1の石英ロッド又は屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第1の石英ロッドの間又は周りに、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第2の石英ロッド、又は、空孔を設けた第2の石英ロッドを配置し、その周囲に第3の石英ロッドを配置して、前記第1の石英ロッドと前記第2の石英ロッドと前記第3の石英ロッドの束である石英ロッド群を構成し、この石英ロッド群の周りに純石英ジャケットを装荷して、前記光ファイバ母材を製造することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 In an optical fiber having two or more core regions and a cladding region having a refractive index less than or equal to the refractive index of the core region, the low refractive index region having a refractive index lower than the refractive index of the cladding region is the core region. An optical fiber preform manufacturing method for manufacturing an optical fiber, wherein the optical fiber preform is disposed between
A first quartz rod or a second quartz rod partially doped with an impurity decreasing the refractive index between or around the first quartz rod partially doped with an impurity increasing the refractive index, or an empty space A second quartz rod provided with a hole is arranged, and a third quartz rod is arranged around the second quartz rod, and a bundle of the first quartz rod, the second quartz rod, and the third quartz rod. A method of manufacturing an optical fiber preform, comprising a group of quartz rods and loading a pure quartz jacket around the quartz rod group to produce the optical fiber preform.
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