JP5843366B2 - Optical fiber - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

本発明は、マルチモード光ファイバを用いた伝送容量の拡大技術に関する。   The present invention relates to a technology for expanding transmission capacity using a multimode optical fiber.

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、非特許文献1、2に示すように大コアファイバが検討されている。   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 alleviate these restrictions, it is necessary to reduce the density of light guided to the optical fiber. As shown in Non-Patent Documents 1 and 2, a large core fiber has been studied.

しかし、曲げ損失低減、単一モード動作領域の拡大、実効断面積の拡大は互いにトレードオフの関係にあり、所定の条件下における実効断面積の拡大量には限界があるという課題があった。そこで、伝送容量の拡大に向けて伝送用光ファイバにマルチモードを用い、複数の伝搬モードを用いて信号を並列に伝送するモード多重伝送が検討されている(例えば、非特許文献3参照。)。   However, bending loss reduction, single mode operation area expansion, and effective area expansion are in a trade-off relationship with each other, and there is a problem that the amount of effective area expansion under certain conditions is limited. In view of this, for the purpose of expanding transmission capacity, mode multiplex transmission in which a multimode is used for a transmission optical fiber and signals are transmitted in parallel using a plurality of propagation modes has been studied (for example, see Non-Patent Document 3). .

モード多重伝送システムにおいては、各送信信号はそれぞれ異なる伝搬モードを通じて伝搬することから、全てのモードが、所望の曲げ損失を実現しなければならない。例えば、ITU−T G.656で推奨される曲げ損失は、曲げ半径30mmにおいて0.5dB/100turn以下である。
また、N個の信号を用いたモード多重伝送を実現するためには、光ファイバは少なくともN以上の伝搬モードを有する必要があり、既存のマルチモードファイバでは伝搬モード数が数十あり、適切にモード数を制御した数モードファイバが必要となってくる。
また、それぞれのモードの実効断面積は、光ファイバ中で発生する非線形効果を低減するために大きいほうがよい。
In a mode multiplex transmission system, each transmitted signal propagates through a different propagation mode, so all modes must achieve the desired bending loss. For example, ITU-T G.I. The recommended bending loss at 656 is 0.5 dB / 100 turn or less at a bending radius of 30 mm.
In addition, in order to realize mode multiplexing transmission using N signals, the optical fiber needs to have at least N or more propagation modes, and the existing multimode fiber has several tens of propagation modes. A number mode fiber in which the number of modes is controlled is required.
In addition, the effective area of each mode should be large in order to reduce the nonlinear effect generated in the optical fiber.

例えば、光ファイバの屈折率分布を図1に示すようなステップ型を仮定し、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2となる設計範囲を計算したものを図2に示す。なお、比屈折率差Δは式(1)により求められる。

Figure 0005843366
但し、ncoreおよびncladはそれぞれコアおよびクラッドの屈折率である。 For example, assuming a step type as shown in FIG. 1 for the refractive index distribution of the optical fiber, calculate the design range where the operating wavelength band is 1530-1625 nm, the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes is 2. The result is shown in FIG. The relative refractive index difference Δ is obtained by the equation (1).
Figure 0005843366
Here, n core and n clad are the refractive indexes of the core and the clad, respectively.

なお、3モード目が伝搬しない条件は、使用波長帯において3つ目の伝搬モードであるLP21モードの曲げ半径140mmにおける曲げ損失が1dB/m以上であることを条件とした。本条件は、非特許文献4に記載の通り、遮断波長の測定に曲げ半径140mmが用いられていることと、非特許文献1に記載の通り、損失が1dB/m以上で伝搬しないという仮定に基づいている。   The condition that the third mode does not propagate is that the bending loss at the bending radius of 140 mm of the LP21 mode, which is the third propagation mode in the wavelength band used, is 1 dB / m or more. This condition is based on the assumption that a bending radius of 140 mm is used to measure the cutoff wavelength as described in Non-Patent Document 4 and that the loss does not propagate at 1 dB / m or more as described in Non-Patent Document 1. Is based.

図2より、得られる最大のコア半径はa=8.6μmとなり、その時に比屈折率差はΔ=0.324%である。上記の構造におけるLP01モードの実効断面積を有限要素法を用いて計算すると180μmとなり、この値が最大の実効断面積となる。 From FIG. 2, the maximum core radius obtained is a = 8.6 μm, and the relative refractive index difference is Δ = 0.324%. When the effective area of the LP01 mode in the above structure is calculated using the finite element method, it becomes 180 μm 2 , and this value is the maximum effective area.

実効断面積を拡大するために、非特許文献1に記載のフォトニック結晶ファイバ(PCF)が検討されている。図3に、PCFの断面構造を示す。PCFは、光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバである。なお、空孔間隔をΛ、空孔直径をdとする。   In order to increase the effective area, a photonic crystal fiber (PCF) described in Non-Patent Document 1 has been studied. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the PCF. The PCF is an optical fiber having a plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber, and the holes are arranged in a triangular lattice shape with the core region as the center. Note that the gap between holes is Λ, and the hole diameter is d.

PCFにおいて、配置される前記空孔の層数は4層とし、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2としたとき、規格化空孔直径d/Λに対して得られる最大の実効断面積Aeffを計算したものを図4に示す。図4より、所望の曲げ損失、およびモード数を2とし、実効断面積Aeffを大きくするためには14<Λ<16μm、0.65<d/Λ<0.66とすればよいことがわかる。しかしながら、得られる実効断面積Aeffは、従来のステップインデックスファイバで得られる実効断面積を大きく改善できないことがわかる。 In the PCF, when the number of layers of the holes to be arranged is four, the used wavelength band is 1530 to 1625 nm, the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes is 2, the normalized hole diameter d FIG. 4 shows the maximum effective area A eff obtained for / Λ. From FIG. 4, it is necessary to set 14 <Λ <16 μm and 0.65 <d / Λ <0.66 in order to set the desired bending loss and the number of modes to 2 and increase the effective area A eff. Recognize. However, it can be seen that the effective area A eff obtained cannot significantly improve the effective area obtained with the conventional step index fiber.

T.Matsui,et al.,“Applicability of Photonic Crystal Fiber With Uniform Air−Hole Structure to High−Speed and Wide−Band Transmission Over Conventional Telecommunication Bands”,J.Lightwave Technol.27,5410−5416,2009.T. T. et al. Matsui, et al. , "Applicability of Photonic Crystal Fiber With Uniform Air-Hole Structure to High-Speed and Wide-Band Transmission OverTownConjugation" Lightwave Technol. 27, 5410-5416, 2009. K.Mukasa,K.Imamura,R.Sugizaki and T.Yagi,“Comparisons of merits on wide−band transmission systems between using extremely improved solid SMFs with Aeff of 160μm2 and loss of 0.175dB/km and using large−Aeff holey fibers enabling transmission over 600nm bandwidth”,the Proceedings of OFC2008,OThR1,Feb.2008.K. Mukasa, K .; Imamura, R.A. Sugizaki and T.A. Yagi, "Comparisons of merits on wide-band transmission systems between using extremely improved solid SMFs with Aeff of 160μm2 and loss of 0.175dB / km and using large-Aeff holey fibers enabling transmission over 600nm bandwidth", the Proceedings of OFC2008, OThR1 , Feb. 2008. Nobutomo Hanzawa,Kunimasa Saitoh,Taiji Sakamoto,Takashi Matsui,Shigeru Tomita,Masanori Koshiba,“Demonstration of mode−division multiplexing transmission over 10 km two−mode fiber with mode coupler”, OFC2011,paper OWA4 (2011)Nobutomo Hanzawa, Kunimasa Saitoh, Taiji Sakamoto, Takashi Matsui, Shigeru Tomita, Masanori Koshiba, "Demonstration of mode-division multiplexing transmission over 10 km two-mode fiber with mode coupler", OFC2011, paper OWA4 (2011) Y.Katsuyama,M.Tokuda,N.Uchida,and M.Nakahara,“New method for measuring the V−value of a single−mode optical fiber”, Electron.Lett.,vol.12,pp.669−670,Dec.1976.Y. Katsyuyama, M .; Tokuda, N .; Uchida, and M.M. Nakahara, “New method for measuring the V-value of a single-mode optical fiber”, Electron. Lett. , Vol. 12, pp. 669-670, Dec. 1976.

光ファイバ中で発生する非線形現象を低減させるためには、さらなる実効断面積の拡大が求められるが、従来のフォトニック結晶ファイバを用いても実効断面積の大幅な拡大が難しいという課題があった。   In order to reduce the non-linear phenomenon that occurs in the optical fiber, it is necessary to further increase the effective area, but there has been a problem that it is difficult to significantly increase the effective area even if a conventional photonic crystal fiber is used. .

本発明では、複数の空孔を有するマルチモード光ファイバを提供することにより、より大きな実効断面積を有するマルチモードファイバを実現する。   The present invention realizes a multimode fiber having a larger effective area by providing a multimode optical fiber having a plurality of holes.

本発明の光ファイバは、LP 01 モードおよびLP 11 モードの2つの伝搬モードを有する光ファイバであって、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置され
三角格子配列の中心に位置する空孔7つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有し、
配置される前記空孔の層数がN層であり、前記空孔の間隔がΛ(μm)であり、前記空孔の直径がd(μm)であるとき、d/Λの値が次式を満たし、
前記2つの伝搬モードの双方においてR30mmの曲げに対する曲げ損失が0.5dB/100turn以下であることを特徴とする。
(数2)
(A11+B11Λ+C11Λ)<d/Λ<(A21+B21Λ+C21Λ) (2)
11=0.32+0.15105N−0.02724N+0.00137N
11=0.2162−0.13547N+0.01837N−0.00082N
11=−0.01949+0.01066N−0.00124N+0.00005N
21=0.244+0.23487N−0.06006N+0.00428N
21=0.17839−0.13719N+0.02704N−0.0017N
21=−0.01559+0.01045N−0.00193N+0.000116667N
The optical fiber of the present invention is an optical fiber having two propagation modes , LP 01 mode and LP 11 mode,
A plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber, the holes are arranged in a triangular lattice shape around the core region ,
A core region having a size corresponding to a region obtained by removing seven holes located in the center of the triangular lattice arrangement;
When the number of layers of the holes to be arranged is N, the space between the holes is Λ (μm), and the diameter of the holes is d (μm), the value of d / Λ is given by meet the,
In both of the two propagation modes, the bending loss with respect to the bending of R30 mm is 0.5 dB / 100 turn or less .
(Equation 2)
(A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) <d / Λ <(A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 ) (2)
A 11 = 0.32 + 0.15105N−0.02724N 2 + 0.00137N 3
B 11 = 0.2162−0.13547N + 0.018337N 2 −0.00082N 3
C 11 = −0.01949 + 0.01066N−0.00124N 2 + 0.00005N 3
A 21 = 0.244 + 0.23487N−0.06006N 2 + 0.00428N 3
B 21 = 0.17839−0.13719N + 0.02704N 2 −0.0017N 3
C 21 = −0.015959 + 0.01045N−0.00193N 2 + 0.000116667N 3

前記空孔の層数Nが4層の場合、前記空孔の間隔Λは5.88μm超7.3μm未満であり、前記d/Λの値は0.30超0.32未満である。   When the number N of holes is four, the gap interval Λ is greater than 5.88 μm and less than 7.3 μm, and the value of d / Λ is greater than 0.30 and less than 0.32.

前記空孔の層数Nが5層の場合、前記空孔の間隔Λは5.72μm超7.55μm未満であり、前記d/Λの値は0.263超0.297未満である。   When the number N of the holes is five, the gap interval Λ is more than 5.72 μm and less than 7.55 μm, and the value of d / Λ is more than 0.263 and less than 0.297.

前記空孔の層数Nが6層の場合、前記空孔の間隔Λは5.69μm超7.35μm未満であり、前記d/Λの値は0.245超0.287未満である。   When the number N of the holes is 6, the gap interval Λ is more than 5.69 μm and less than 7.35 μm, and the value of d / Λ is more than 0.245 and less than 0.287.

前記空孔の層数Nが7層の場合、前記空孔の間隔Λは5.65μm超7.0μm未満であり、前記d/Λの値は0.238超0.282未満である。   When the number N of the holes is seven, the gap interval Λ is more than 5.65 μm and less than 7.0 μm, and the value of d / Λ is more than 0.238 and less than 0.282.

本発明によれば、使用波長帯1530〜1625nm、伝搬モード数2のモード多重伝送用マルチモード光ファイバにおいて、曲げ損失0.5dB/100turn以下、実効断面積180μm以上を実現することができ、ファイバ中の非線形効果を抑圧することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize a bending loss of 0.5 dB / 100 turn or less and an effective area of 180 μm 2 or more in a multi-mode optical fiber for mode multiplexing transmission having a used wavelength band of 1530 to 1625 nm and a propagation mode number of 2. It is possible to suppress nonlinear effects in the fiber.

ステップ型光ファイバの屈折率分布を示す。The refractive index profile of a step type optical fiber is shown. ステップ型光ファイバにおいて、伝搬モードを2とし、所望の曲げ損失を満たすためのaとΔの領域を示す。In the step type optical fiber, the propagation mode is set to 2, and a and Δ regions for satisfying a desired bending loss are shown. フォトニック結晶ファイバの断面図の一例を示す。An example of sectional drawing of a photonic crystal fiber is shown. フォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2としたときの実効断面積を計算したものを示す。In the photonic crystal fiber, the effective area is calculated when the wavelength band used is 1530 to 1625 nm, the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes is 2. 実施形態1に係るフォトニック結晶ファイバの一例を示す。An example of the photonic crystal fiber which concerns on Embodiment 1 is shown. フォトニック結晶ファイバのd/Λ=0.32の時の、第二高次モードのR140mmにおける曲げ損失の計算結果を示す。The calculation result of the bending loss in R140mm of 2nd higher mode when d / Λ = 0.32 of the photonic crystal fiber is shown. フォトニック結晶ファイバのd/Λ=0.32の時の、第一高次モードのR30mmにおける曲げ損失の計算結果を示す。The calculation result of the bending loss in R30mm of a 1st higher-order mode when d / Λ = 0.32 of a photonic crystal fiber is shown. 空孔の層数が4であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とするための設計範囲を示す。In the photonic crystal fiber in which the number of layers of holes is 4, the design range for setting the operating wavelength band to 1530 to 1625 nm, the bending loss to 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes to 2 is shown. 空孔の層数が5であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とするための設計範囲を示す。In the photonic crystal fiber in which the number of layers of holes is 5, a design range for setting the operating wavelength band to 1530 to 1625 nm, the bending loss to 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes to 2 is shown. 空孔の層数が6であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とするための設計範囲を示す。In the photonic crystal fiber having the number of hole layers of 6, the design range for setting the use wavelength band to 1530 to 1625 nm, the bending loss to 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes to 2 is shown. 空孔の層数が7であるフォトニック結晶ファイバにおいて、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とするための設計範囲を示す。In the photonic crystal fiber having the number of hole layers of 7, the design range for setting the operating wavelength band to 1530 to 1625 nm, the bending loss to 0.5 dB / 100 turn or less, and the number of propagation modes to 2 is shown.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

(実施形態1)
図5に、本実施形態に係る光ファイバの断面構造を示す。本実施形態に係る光ファイバは、光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置される光ファイバであって、配置される前記空孔の層数は4層であり、三角格子配列の中心に位置する空孔7つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the optical fiber according to the present embodiment. The optical fiber according to the present embodiment has a plurality of holes that are uniform in the longitudinal direction in the optical fiber, and the holes are optical fibers that are arranged in a triangular lattice pattern around the core region. The number of layers of the vacancies is four, and has a core region having a size corresponding to a region obtained by removing seven vacancies located at the center of the triangular lattice arrangement.

本実施形態に係る光ファイバにおいて、空孔の層数を4層、d/Λ=0.32としたときの第二高次モードであるLP21モードのR140mmの曲げに対する曲げ損失を計算したものを図6に示す。モード数を2とするためには、使用波長帯を1530〜1625nmにおいて、LP21モードの損失が1dB/m以上でなければならないため、Λ<5.9μmとすればよいことがわかる。 In the optical fiber according to the present embodiment, the bending loss for the R140 mm bending of the LP 21 mode which is the second higher order mode when the number of holes is 4 and d / Λ = 0.32 is calculated. Is shown in FIG. In order to set the number of modes to 2, since the loss of the LP 21 mode must be 1 dB / m or more in the wavelength range of 1530 to 1625 nm, it can be understood that Λ <5.9 μm.

同様に、d/Λ=0.32としたときの第一高次モードであるLP11モードのR30mmの曲げに対する曲げ損失を計算したものを図7に示す。使用波長帯を1530〜1625nmにおいて、LP11モードのR30mmの曲げに対する曲げ損失が0.5dB/100turn以下となるためには、4.8μm<Λ<8μmとすればよいことがわかる。なお、基本モードの曲げ損失は、LP11モードの曲げ損失より小さいため、LP11モードの曲げ損失が0.5dB/100turn以下となれば、2つの伝搬モードがともに0.5dB/100turn以下であることが担保される。 Similarly, FIG. 7 shows the calculated bending loss for R30 mm bending in the LP11 mode, which is the first higher-order mode when d / Λ = 0.32. It can be seen that 4.8 μm <Λ <8 μm is required so that the bending loss with respect to the bending of the LP 11 mode R30 mm is 0.5 dB / 100 turn or less in the wavelength range of 1530 to 1625 nm. Incidentally, the bending loss of the fundamental mode, smaller than the bending loss of the LP 11 mode, if the bending loss of LP 11 mode and 0.5dB / 100turn less, two propagation modes are both 0.5dB / 100turn less That is guaranteed.

よって、使用波長帯を1530〜1625nm、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とするためには、4.8μm<Λ<5.9μmとすればよいことがわかる。   Therefore, it can be seen that 4.8 μm <Λ <5.9 μm is required in order to set the used wavelength band to 1530 to 1625 nm, the bending loss to 0.5 dB / 100 turn or less, and the propagation mode number to 2.

同様に、d/Λを変化させ、条件を満たす構造を計算したものを図8に示す。網掛け領域が、伝搬モード数が2となる条件を満たす設計領域であり、Aeff=100μmと平行に表示されている破線がLP01モードの実効断面積を示す。LP11に沿って表示されている破線がN=4のときの式(2)における(A11+B11Λ+C11Λ)を示し、LP21に沿って表示されている破線がN=4のときの式(2)における(A21+B21Λ+C21Λ)を示す。 Similarly, FIG. 8 shows a structure calculated by changing d / Λ and satisfying the condition. The shaded area is a design area that satisfies the condition that the number of propagation modes is 2, and the broken line displayed in parallel with A eff = 100 μm 2 indicates the effective cross-sectional area of the LP01 mode. (A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) in equation (2) when the broken line displayed along LP 11 is N = 4, and the broken line displayed along LP 21 is N = 4 (A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 ) in Equation ( 2 ) is shown.

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積180μmを超えるためには、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.88μm<Λ<7.3μm、0.30<d/Λ<0.32である必要がある。このため、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.88μm<Λ<7.3μm、0.30<d/Λ<0.32とすることで、使用波長帯1530〜1625nmにおいて、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とすることができる。 In order to exceed the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the step index fiber, the value of d / Λ satisfies the equation (2), and 5.88 μm <Λ <7.3 μm, 0.30 <d / It is necessary that Λ <0.32. For this reason, the value of d / Λ satisfies the formula (2), 5.88 μm <Λ <7.3 μm, and 0.30 <d / Λ <0.32, so that the used wavelength band is 1530 to 1625 nm. The bending loss can be 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes can be 2.

例えば、Λ=6.9μm、d/Λ=0.31の構造は、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積AeffはLP01モードで241μm、LP11モードで346μmとなった。したがって、Λ=6.9μm、d/Λ=0.31の構造を採用することによって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積180μmより大きな値が得られることがわかる。この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、LP01モードで0.036dB/km、LP11モードで3.22dB/kmとなる。 For example, the structure of Λ = 6.9 μm and d / Λ = 0.31 satisfies the condition that the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2. As calculated using the finite element method, the effective area A eff obtained at this time was the 346Myuemu 2 at 241μm 2, LP 11 mode LP 01 mode. Therefore, by adopting the structure of Λ = 6.9 μm and d / Λ = 0.31, it is possible to obtain a value larger than the step index and the maximum effective area 180 μm 2 obtained with the conventional photonic crystal fiber. Recognize. The calculation result of the mode confinement loss at this time is 0.036 dB / km in the LP 01 mode and 3.22 dB / km in the LP 11 mode.

(実施形態2)
図5に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を5層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図9に示す。網掛け領域が、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たす設計領域であり、Aeff=100μmと平行に表示されている破線がLP01モードの実効断面積を示す。LP11に沿って表示されている破線がN=5のときの式(2)における(A11+B11Λ+C11Λ)を示し、LP21に沿って表示されている破線がN=5のときの式(2)における(A21+B21Λ+C21Λ)を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 9 shows the calculated structure of the cross-sectional structure of the optical fiber shown in FIG. 5 that satisfies the conditions when the number of holes is five. The shaded area is a design area where the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2, and the broken line displayed in parallel with A eff = 100 μm 2 is the effective LP01 mode. The cross-sectional area is shown. The broken line displayed along LP 11 represents (A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) in Equation (2) when N = 5, and the broken line displayed along LP 21 represents N = 5. (A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 ) in Equation ( 2 ) is shown.

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積180μmを超えるためには、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.72μm<Λ<7.55μm、0.263<d/Λ<0.297である必要がある。このため、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.72μm<Λ<7.55μm、0.263<d/Λ<0.297とすることで、使用波長帯1530〜1625nmにおいて、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とすることができる。 In order to exceed the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the step index fiber, the value of d / Λ satisfies the equation (2), and 5.72 μm <Λ <7.55 μm, 0.263 <d / It is necessary that Λ <0.297. For this reason, the value of d / Λ satisfies the formula (2), and is set to 5.72 μm <Λ <7.55 μm and 0.263 <d / Λ <0.297, so that the used wavelength band is 1530 to 1625 nm. The bending loss can be 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes can be 2.

例えば、Λ=7.4μm、d/Λ=0.29の構造は、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積AeffはLP01モードで284μm、LP11モードで412μmとなった。したがって、Λ=7.4μm、d/Λ=0.29の構造を採用することによって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積180μmより大きな値が得られることがわかる。 For example, the structure of Λ = 7.4 μm and d / Λ = 0.29 satisfies the condition that the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2. As calculated using the finite element method, the effective area A eff obtained at this time was the 412Myuemu 2 at 284μm 2, LP 11 mode LP 01 mode. Therefore, by adopting the structure of Λ = 7.4 μm and d / Λ = 0.29, a value larger than the step index and the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the conventional photonic crystal fiber can be obtained. Recognize.

また、この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、LP01モードで6.3×10−4dB/km、LP11モードで0.16dB/kmとなる。よって、空孔の層数を5層に増やすことで、4層の場合より伝搬損失を低減できる。 Further, the calculation result of the confinement loss of the mode at this time is 6.3 × 10 −4 dB / km in the LP 01 mode and 0.16 dB / km in the LP 11 mode. Therefore, the propagation loss can be reduced by increasing the number of vacancies to five layers compared to the case of four layers.

(実施形態3)
図5に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を6層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図10に示す。網掛け領域が、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たす設計領域であり、Aeff=100μmと平行に表示されている破線がLP01モードの実効断面積を示す。LP11に沿って表示されている破線がN=6のときの式(2)における(A11+B11Λ+C11Λ)を示し、LP21に沿って表示されている破線がN=6のときの式(2)における(A21+B21Λ+C21Λ)を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 10 shows the calculated structure of the cross-sectional structure of the optical fiber shown in FIG. 5 that satisfies the conditions when the number of holes is six. The shaded area is a design area that satisfies the condition that the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2, and the broken line displayed in parallel with A eff = 100 μm 2 is the effective LP01 mode. The cross-sectional area is shown. (A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) in equation (2) when the broken line displayed along LP 11 is N = 6, and the broken line displayed along LP 21 is N = 6 (A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 ) in Equation ( 2 ) is shown.

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積180μmを超えるためには、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.69μm<Λ<7.35μm、0.245<d/Λ<0.287である必要がある。このため、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.69μm<Λ<7.35μm、0.245<d/Λ<0.287とすることで、使用波長帯1530〜1625nmにおいて、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とすることができる。 In order to exceed the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the step index fiber, the value of d / Λ satisfies the equation (2), and 5.69 μm <Λ <7.35 μm, 0.245 <d / It is necessary that Λ <0.287. For this reason, the value of d / Λ satisfies the formula (2), and 5.69 μm <Λ <7.35 μm and 0.245 <d / Λ <0.287, so that the used wavelength band 1530-1625 nm. The bending loss can be 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes can be 2.

例えば、Λ=7.1μm、d/Λ=0.28の構造は、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積AeffはLP01モードで265μm、LP11モードで386μmとなった。したがって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積180μmより大きな値が得られることがわかる。 For example, the structure of Λ = 7.1 μm and d / Λ = 0.28 satisfies the condition that the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2. As calculated using the finite element method, the effective area A eff obtained at this time was the 386Myuemu 2 at 265μm 2, LP 11 mode LP 01 mode. Therefore, it can be seen that values larger than the step index and the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the conventional photonic crystal fiber can be obtained.

この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、LP01モードで3×10−5dB/km、LP11モードで0.0107dB/kmとなる。よって、空孔の層数を6層に増やすことで、5層の場合より伝搬損失を低減できる。 The calculation result of the mode confinement loss at this time is 3 × 10 −5 dB / km in the LP 01 mode and 0.0107 dB / km in the LP 11 mode. Therefore, propagation loss can be reduced by increasing the number of vacancies to 6 layers compared to the case of 5 layers.

(実施形態4)
図5に示す光ファイバの断面構造において、空孔の層数を7層とした場合の条件を満たす構造を計算したものを図11に示す。網掛け領域が、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たす設計領域であり、Aeff=100μmと平行に表示されている破線がLP01モードの実効断面積を示す。LP11に沿って表示されている破線がN=7のときの式(2)における(A11+B11Λ+C11Λ)を示し、LP21に沿って表示されている破線がN=7のときの式(2)における(A21+B21Λ+C21Λ)を示す。
(Embodiment 4)
In the cross-sectional structure of the optical fiber shown in FIG. 5, FIG. 11 shows the calculated structure satisfying the condition when the number of holes is seven. The shaded area is a design area where the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2, and the broken line displayed in parallel with A eff = 100 μm 2 is the effective LP01 mode. The cross-sectional area is shown. The broken line displayed along LP 11 represents (A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) in Equation (2) when N = 7, and the broken line displayed along LP 21 represents N = 7. (A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 ) in Equation ( 2 ) is shown.

ステップインデックスファイバで得られる最大の実効断面積180μmを超えるためには、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.65μm<Λ<7.0μm、0.238<d/Λ<0.282である必要がある。このため、d/Λの値が式(2)を満たし、かつ、5.65μm<Λ<7.0μm、0.238<d/Λ<0.282とすることで、使用波長帯1530〜1625nmにおいて、曲げ損失を0.5dB/100turn以下、伝搬モード数が2とすることができる。 In order to exceed the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the step index fiber, the value of d / Λ satisfies the equation (2), and 5.65 μm <Λ <7.0 μm, 0.238 <d / It is necessary that Λ <0.282. For this reason, the value of d / Λ satisfies the equation (2), and 5.65 μm <Λ <7.0 μm and 0.238 <d / Λ <0.282, so that the used wavelength band 1530 to 1625 nm. The bending loss can be 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes can be 2.

例えば、Λ=7.1μm、d/Λ=0.28の構造は、曲げ損失が0.5dB/100turn以下でありかつ伝搬モード数が2となる条件を満たしている。有限要素法を用いて計算すると、このときに得られる実効断面積AeffはLP01モードで251μm、LP11モードで365μmとなった。したがって、ステップインデックス並びに従来のフォトニック結晶ファイバで得られる最大の実効断面積180μmより大きな値が得られることがわかる。 For example, the structure of Λ = 7.1 μm and d / Λ = 0.28 satisfies the condition that the bending loss is 0.5 dB / 100 turn or less and the number of propagation modes is 2. As calculated using the finite element method, the effective area A eff obtained at this time was the 365Myuemu 2 at 251μm 2, LP 11 mode LP 01 mode. Therefore, it can be seen that values larger than the step index and the maximum effective area of 180 μm 2 obtained with the conventional photonic crystal fiber can be obtained.

この時のモードの閉じ込め損失の計算結果は、LP01モードで2×10−5dB/km、LP11モードで4×10−4dB/kmとなる。よって、空孔の層数を7層に増やすことで、6層の場合より伝搬損失を低減できる。 The calculation result of the confinement loss of the mode at this time is 2 × 10 −5 dB / km in the LP 01 mode and 4 × 10 −4 dB / km in the LP 11 mode. Therefore, the propagation loss can be reduced by increasing the number of holes to 7 as compared with the case of 6 layers.

本発明は情報通信産業に適用することができる。   The present invention can be applied to the information communication industry.

Δ:比屈折率差
a:コア半径
d:空孔直径
Λ:空孔間隔
Δ: relative refractive index difference a: core radius d: hole diameter Λ: hole interval

Claims (5)

LP 01 モードおよびLP 11 モードの2つの伝搬モードを有する光ファイバであって、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、前記空孔はコア領域を中心に三角格子状に配置され
三角格子配列の中心に位置する空孔7つ分を取り除いた領域に相当する大きさのコア領域を有し、
配置される前記空孔の層数がN層であり、前記空孔の間隔がΛ(μm)であり、前記空孔の直径がd(μm)であるとき、d/Λの値が次式を満たし、
前記2つの伝搬モードの双方においてR30mmの曲げに対する曲げ損失が0.5dB/100turn以下であることを特徴とする光ファイバ
(A11+B11Λ+C11Λ)<d/Λ<(A21+B21Λ+C21Λ
11=0.32+0.15105N−0.02724N+0.00137N
11=0.2162−0.13547N+0.01837N−0.00082N
11=−0.01949+0.01066N−0.00124N+0.00005N
21=0.244+0.23487N−0.06006N+0.00428N
21=0.17839−0.13719N+0.02704N−0.0017N
21=−0.01559+0.01045N−0.00193N+0.000116667N
An optical fiber having two propagation modes, LP 01 mode and LP 11 mode,
A plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber, the holes are arranged in a triangular lattice shape around the core region ,
A core region having a size corresponding to a region obtained by removing seven holes located in the center of the triangular lattice arrangement;
When the number of layers of the holes to be arranged is N, the space between the holes is Λ (μm), and the diameter of the holes is d (μm), the value of d / Λ is given by meet the,
An optical fiber characterized in that a bending loss with respect to the bending of R30 mm is 0.5 dB / 100 turn or less in both of the two propagation modes .
(A 11 + B 11 Λ + C 11 Λ 2 ) <d / Λ <(A 21 + B 21 Λ + C 21 Λ 2 )
A 11 = 0.32 + 0.15105N−0.02724N 2 + 0.00137N 3
B 11 = 0.2162−0.13547N + 0.018337N 2 −0.00082N 3
C 11 = −0.01949 + 0.01066N−0.00124N 2 + 0.00005N 3
A 21 = 0.244 + 0.23487N−0.06006N 2 + 0.00428N 3
B 21 = 0.17839−0.13719N + 0.02704N 2 −0.0017N 3
C 21 = −0.015959 + 0.01045N−0.00193N 2 + 0.000116667N 3
前記空孔の層数Nは4層であり、
前記空孔の間隔Λは5.88μm超7.3μm未満であり、
前記d/Λの値は0.30超0.32未満である
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
The number N of the holes is 4 layers,
The gap interval Λ is greater than 5.88 μm and less than 7.3 μm,
2. The optical fiber according to claim 1, wherein the value of d / Λ is greater than 0.30 and less than 0.32.
前記空孔の層数Nは5層であり、
前記空孔の間隔Λは5.72μm超7.55μm未満であり、
前記d/Λの値は0.263超0.297未満である
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
The number N of holes is 5 layers,
The gap interval Λ is greater than 5.72 μm and less than 7.55 μm,
2. The optical fiber according to claim 1, wherein the value of d / Λ is greater than 0.263 and less than 0.297.
前記空孔の層数Nは6層であり、
前記空孔の間隔Λは5.69μm超7.35μm未満であり、
前記d/Λの値は0.245超0.287未満である
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
The number N of the holes is 6 layers,
The gap interval Λ is greater than 5.69 μm and less than 7.35 μm,
The optical fiber according to claim 1, wherein the value of d / Λ is more than 0.245 and less than 0.287.
前記空孔の層数Nは7層であり、
前記空孔の間隔Λは5.65μm超7.0μm未満であり、
前記d/Λの値は0.238超0.282未満である
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
The number of holes N is 7 layers,
The gap interval Λ is greater than 5.65 μm and less than 7.0 μm,
The optical fiber according to claim 1, wherein the value of d / Λ is more than 0.238 and less than 0.282.
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