JP6611259B2 - Optical fiber manufacturing method and optical fiber manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本開示は、複数の伝搬モードが伝搬する数モードファイバを製造する方法及び装置に関する。 The present disclosure relates to a method and apparatus for manufacturing a number mode fiber in which a plurality of propagation modes propagate.
伝送容量を拡大する技術として複数の伝搬モードを用いる数モード光ファイバが提案されている。特に複数の伝搬モードを用いたモード多重伝送は、伝送容量をモード数倍に向上させられることから、新たな大容量伝送方式として注目されている。 A number mode optical fiber using a plurality of propagation modes has been proposed as a technique for expanding the transmission capacity. In particular, mode multiplex transmission using a plurality of propagation modes is attracting attention as a new large-capacity transmission system because the transmission capacity can be improved several times the number of modes.
この数モード光ファイバ用いた伝送においては、伝送路中でモード間クロストークが発生することから、その補償手段として、受信端においてMIMO(Multiple−Input Multiple−Output)等化器が用いられる。しかしながら、モード間の損失差(Mode dependent Loss:以下、MDL)が存在する場合、MIMO等化器を利用したとしても伝送システムのパフォーマンス低下が課題となる(例えば、非特許文献1を参照。)。また、しかしながら、受信端においてモード間の群遅延差(Differential Mode Delay:以下、DMD)が大きいと、MIMOに関わるデジタル処理(DSP)の負荷が大きくなり、長距離伝送を実現する為にはDSP負荷の低減が課題となる(例えば、非特許文献2を参照。)。そこで、MDLやDMDの影響を緩和するために、モード間の結合を生じさせるモードスクランブラの利用が提案されている(例えば、非特許文献3を参照。)。また、モード間の結合を光ファイバ伝送路中で積極的に起こすために、リングコア型ファイバが提案されている(例えば、非特許文献4を参照。)。さらに、モード合分波器を用いて2kmの6モードファイバの中間でモード結合を起こしDMD低減効果が実験的に確認されている(例えば、非特許文献5を参照。)。 In transmission using this number mode optical fiber, crosstalk between modes occurs in the transmission path, and therefore, a MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) equalizer is used at the receiving end as the compensation means. However, when a loss difference between modes (Mode dependent Loss: hereinafter referred to as MDL) exists, even if a MIMO equalizer is used, the performance degradation of the transmission system becomes a problem (see, for example, Non-Patent Document 1). . However, if the group delay difference (Differential Mode Delay: DMD) between modes is large at the receiving end, the load of digital processing (DSP) related to MIMO increases, and in order to realize long-distance transmission, the DSP Reduction of a load becomes a problem (for example, refer nonpatent literature 2). In order to alleviate the influence of MDL and DMD, use of a mode scrambler that causes coupling between modes has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 3). In addition, a ring core type fiber has been proposed in order to actively cause coupling between modes in an optical fiber transmission line (see, for example, Non-Patent Document 4). Furthermore, a mode coupling is caused in the middle of a 2 km 6-mode fiber using a mode multiplexer / demultiplexer, and the DMD reduction effect has been experimentally confirmed (for example, see Non-Patent Document 5).
しかしながら、非特許文献4においては十分なDMD低減量を得るためのモード結合が不十分であるという課題があった。また高次モードにおいてΔβが大きくなる傾向にあり、モード数が増えた場合にも十分なモード結合を起こすことが難しい。そこで、本発明は、上記課題を解決するために、高次モードでも十分なDMD低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。
However, Non-Patent
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ製造方法は、複数のモードが伝搬する光ファイバに対し、伝搬モード間の伝搬定数差に相当する周期的な構造変化を与え、長周期光ファイバグレーティングを形成することとした。 In order to achieve the above object, an optical fiber manufacturing method according to the present invention gives a periodic structure change corresponding to a propagation constant difference between propagation modes to an optical fiber in which a plurality of modes propagates, thereby providing long-period light. A fiber grating was formed.
具体的には、本発明に係る光ファイバ製造方法は、光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバ製造方法であって、
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをLとしたとき、
Δβ−π/L≦Ω≦Δβ+π/L
を満たす範囲であることを特徴とする。
Specifically, an optical fiber manufacturing method according to the present invention is an optical fiber manufacturing method for forming a long-period optical fiber grating in an optical fiber,
A delivery step of delivering the optical fiber at a constant speed;
Concavity and convexity imparting step for providing concavity and convexity at regular intervals on the fiber coating of the optical fiber,
Applying stress to the optical fiber after the concavity and convexity providing step, and applying a bending to the optical fiber core in accordance with the concavity and convexity provided to the fiber coating in the concavity and convexity providing step,
A bending fixing step for permanently fixing the periodic bending applied to the core in the stress applying step;
A winding step of winding the optical fiber after the bending and fixing step;
Have
The periodic bending period 2π / Ω given to the core in the bending application step is as follows:
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, and the length of the core to which the periodic bending is given is L,
Δβ−π / L ≦ Ω ≦ Δβ + π / L
It is the range which satisfy | fills.
高次モードにおいても伝搬モード間の伝搬定数差に相当するピッチに近いピッチ幅で光ファイバに構造変化を付与することで高効率にモード結合を起こすことができる。本発明に係る光ファイバ製造方法は、このようなピッチ幅の構造変化を付与でき、且つこれまで非特許文献6に示すように数cm程度でしか付与されなかった構造変化を長尺なファイバにも付与することができ、より強いモード結合を起こすことができる。
Even in the higher-order mode, mode coupling can be caused with high efficiency by applying a structural change to the optical fiber with a pitch width close to the pitch corresponding to the propagation constant difference between the propagation modes. The optical fiber manufacturing method according to the present invention can give such a structural change of pitch width, and the structural change that has been applied only in a few centimeters as shown in Non-Patent
従って、本発明は、高次モードでも十分なDMD低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical fiber manufacturing method for manufacturing an optical fiber capable of causing mode coupling for obtaining a sufficient DMD reduction amount even in a higher-order mode.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着してもよい。 In the optical fiber manufacturing method according to the present invention, a resin coating may be attached to the fiber coating of the optical fiber at the predetermined interval in the unevenness providing step.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去してもよい。 In the optical fiber manufacturing method according to the present invention, after the resin coating having a predetermined thickness is attached to the optical fiber in the unevenness providing step, a part of the resin coating may be removed at the predetermined interval.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記凹凸付与工程で、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当ててもよい。 In the optical fiber manufacturing method according to the present invention, in the unevenness providing step, the optical fiber may be pressed against a pulley having the uneven structure of the constant interval on the outer peripheral portion.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定するとしてもよい。 In the optical fiber manufacturing method according to the present invention, in the bending and fixing step, the periodic bending applied to the core is made permanent by applying heat to the optical fiber to solidify a fiber coating of the optical fiber. It may be fixed.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記曲げ固定工程で、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定するとしてもよい。 In the optical fiber manufacturing method according to the present invention, in the bending and fixing step, the periodic bending given to the core may be permanently fixed by further attaching a coating to the optical fiber.
また、本発明に係る光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器で処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
Moreover, the optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention includes:
A heating furnace for heating the optical fiber preform for drawing;
A bending applicator that vibrates a drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform heated in the heating furnace with ultrasonic waves and applies a periodic bending to the core of the drawn optical fiber;
A coating applicator for covering and curing the drawn optical fiber treated by the bending applicator with a fiber coating;
A winder for winding the drawn optical fiber treated with the coating applicator;
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
本光ファイバ製造装置は、超音波の周波数で光ファイバの構造変化のピッチを調整することができる。つまり、本光ファイバ製造装置は、超音波の周波数を調整して所望モード間のモード結合を促進するピッチの光ファイバを容易に製造することができる。従って、本発明は、高次モードでも十分なDMD低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造装置を提供することができる。 This optical fiber manufacturing apparatus can adjust the pitch of the structural change of an optical fiber with the frequency of an ultrasonic wave. That is, this optical fiber manufacturing apparatus can easily manufacture an optical fiber having a pitch that promotes mode coupling between desired modes by adjusting the frequency of ultrasonic waves. Therefore, the present invention can provide an optical fiber manufacturing apparatus for manufacturing an optical fiber capable of causing mode coupling for obtaining a sufficient DMD reduction amount even in a higher-order mode.
また、本発明に係る他の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器が処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
In addition, another optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention,
A heating furnace for heating the optical fiber preform for drawing;
A laser is periodically irradiated to the drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform heated in the heating furnace, the clad of the drawn optical fiber is excavated at a constant interval, and the clad is excavated A bending applicator that applies heat to the drawn optical fiber, melts the surface of the drawn optical fiber, and applies periodic bending to the core of the drawn optical fiber;
A coating applicator for covering and curing the drawn optical fiber treated by the bending applicator with a fiber coating;
A winder for winding the drawn optical fiber processed by the coating applicator;
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
本光ファイバ製造装置は、任意の周期で光ファイバのクラッドの一部を削り、熱を加えることで部分的に溶融させ、その表面張力で光表面を滑らかにすることでコアに曲げを与える。クラッドを削る周期で光ファイバの構造変化のピッチを調整することができる。つまり、本光ファイバ製造装置は、レーザ照射の周期を調整して所望モード間のモード結合を促進するピッチの光ファイバを容易に製造することができる。従って、本発明は、高次モードでも十分なDMD低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造装置を提供することができる。 In this optical fiber manufacturing apparatus, a part of the clad of the optical fiber is shaved at an arbitrary period, partially melted by applying heat, and the optical surface is smoothed by the surface tension to bend the core. The pitch of the structural change of the optical fiber can be adjusted by the period of cutting the clad. That is, this optical fiber manufacturing apparatus can easily manufacture an optical fiber having a pitch that promotes mode coupling between desired modes by adjusting the laser irradiation period. Therefore, the present invention can provide an optical fiber manufacturing apparatus for manufacturing an optical fiber capable of causing mode coupling for obtaining a sufficient DMD reduction amount even in a higher-order mode.
本発明は、高次モードでも十分なDMD低減量を得るためのモード結合を起こすことができる光ファイバを製造する光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することができる。 The present invention can provide an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing apparatus for manufacturing an optical fiber capable of causing mode coupling for obtaining a sufficient DMD reduction amount even in a higher-order mode.
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。また、全ての実施形態の光ファイバは、伝送する光信号の波長においてマルチモードで伝送可能な光ファイバである。 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. The optical fibers of all the embodiments are optical fibers that can be transmitted in multimode at the wavelength of the optical signal to be transmitted.
(実施形態1)
図1は、本実施形態の光ファイバ製造方法によって光ファイバに形成される長周期光ファイバグレーティングの基本構造である。図1の長周期光ファイバグレーティングは、光ファイバのコアが周期的に曲げられている。コアの曲げ間隔を光ファイバの伝搬モード間の伝搬定数差Δβに相当する2π/Δβと一致させることで、モード間でモード結合を起こすことができる。曲げは周期的であれば形状は問わない。なお、後述のようにコアの曲げ間隔が2π/Δβに完全一致しなくともモード間でモード結合は発生する。つまり、モード間でモード結合を発生させるためには、コアの曲げ間隔を2π/Δβを含む所定の範囲内とすればよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a basic structure of a long-period optical fiber grating formed on an optical fiber by the optical fiber manufacturing method of the present embodiment. In the long-period optical fiber grating of FIG. 1, the core of the optical fiber is periodically bent. By making the core bending interval coincide with 2π / Δβ corresponding to the propagation constant difference Δβ between the propagation modes of the optical fiber, mode coupling can be caused between the modes. The shape is not limited as long as the bending is periodic. As will be described later, mode coupling occurs between modes even when the core bending interval does not completely match 2π / Δβ. That is, in order to generate mode coupling between modes, the bending interval of the core may be set within a predetermined range including 2π / Δβ.
図1のような周期光ファイバグレーティングは、第1の光ファイバ製造方法で形成することができる。第1の光ファイバ製造方法は、光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバ製造方法であって、
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをLとしたとき、
Δβ−π/L≦Ω≦Δβ+π/L
を満たす範囲であることを特徴とする。
The periodic optical fiber grating as shown in FIG. 1 can be formed by the first optical fiber manufacturing method. The first optical fiber manufacturing method is an optical fiber manufacturing method for forming a long-period optical fiber grating in an optical fiber,
A delivery step of delivering the optical fiber at a constant speed;
Concavity and convexity imparting step for providing concavity and convexity at regular intervals on the fiber coating of the optical fiber,
Applying stress to the optical fiber after the concavity and convexity providing step, applying a bending to the core of the optical fiber according to the concavity and convexity imparted to the fiber coating in the concavity and convexity providing step,
A bending fixing step for permanently fixing the periodic bending applied to the core in the stress applying step;
A winding step of winding the optical fiber after the bending and fixing step;
Have
The periodic bending period 2π / Ω given to the core in the bending application step is as follows:
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, and the length of the core to which the periodic bending is given is L,
Δβ−π / L ≦ Ω ≦ Δβ + π / L
It is the range which satisfy | fills.
第1の光ファイバ製造方法は、コアに曲げを付与するために、凹凸付与工程でファイバ被覆に凹凸をつけ、曲げ付与工程で応力をかけ、曲げ固定工程で熱処理を加えて被覆を固定することでコアの曲げ状態を保持させる。被覆が固化することで応力がない状態でも永続的にコアに曲げが付与された状態を保つことができる。 In the first optical fiber manufacturing method, in order to bend the core, the fiber coating is made uneven in the unevenness applying step, stress is applied in the bending applying step, and heat treatment is applied in the bending fixing step to fix the coating. To keep the core bent. By solidifying the coating, it is possible to maintain a state in which the core is permanently bent even in the absence of stress.
例えば、凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着する処理、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去する処理、あるいは外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てる処理を行うことでファイバ被覆に凹凸をつけることができる。また、曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化する処理の他、前記光ファイバにさらに被覆を付着する処理でも前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することができる。 For example, in the unevenness applying step, a process of attaching a resin coating to the fiber coating of the optical fiber at the predetermined interval, and after attaching a resin coating having a predetermined thickness to the optical fiber, The fiber coating can be made uneven by performing a process of removing the part or a process of pressing the optical fiber against a pulley having the uneven structure of the constant interval on the outer peripheral part. Further, in the bending and fixing step, the periodic bending applied to the core is performed not only in the process of applying heat to the optical fiber to solidify the fiber coating of the optical fiber but also in the process of further coating the optical fiber. Can be permanently fixed.
また、図1のような周期光ファイバグレーティングは、第2の光ファイバ製造方法で形成することができる。第2の光ファイバ製造方法は、線引き時に超音波振動を与え、コアそのものに構造ゆらぎを与える方法である。
さらに、図1のような周期光ファイバグレーティングは、第3の光ファイバ製造方法で形成することができる。第3の光ファイバ製造方法は、線引き時にCO2レーザでクラッドを掘削し、熱処理等を加えることで表面張力によりコアに曲げを付与する方法である。
また、図1のような周期光ファイバグレーティングは、第4の光ファイバ製造方法で形成することができる。第4の光ファイバ製造方法は、コアに周期的な曲げを形成するのではなく、CO2レーザ、UVレーザ等のレーザパルスを周期的に照射し、コアに2π/Δβの間隔で屈折率変化を与える方法である。
以下の実施形態で各光ファイバ製造方法を説明する。
Also, the periodic optical fiber grating as shown in FIG. 1 can be formed by the second optical fiber manufacturing method. The second optical fiber manufacturing method is a method in which ultrasonic vibration is given at the time of drawing and structural fluctuation is given to the core itself.
Furthermore, the periodic optical fiber grating as shown in FIG. 1 can be formed by a third optical fiber manufacturing method. The third optical fiber manufacturing method is a method in which a core is bent by surface tension by excavating a clad with a CO 2 laser at the time of drawing and applying heat treatment or the like.
Further, the periodic optical fiber grating as shown in FIG. 1 can be formed by the fourth optical fiber manufacturing method. The fourth optical fiber manufacturing method does not form a periodic bend in the core, but periodically irradiates a laser pulse such as a CO 2 laser or a UV laser, and changes the refractive index at an interval of 2π / Δβ. Is a way to give
Each optical fiber manufacturing method will be described in the following embodiments.
(実施形態2)
図2は、第1の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器11、樹脂などの被覆を付着させる装置12、被覆硬化器13、及び光ファイバ巻き取り器14を備える。光ファイバ送り出し器11は任意速度でファイバ被覆を有する光ファイバ50を送り出す。被覆を付着させる装置12は樹脂等を光ファイバ50のファイバ被覆上に所定間隔で付着させる。被覆硬化器13は樹脂被覆を硬化させる。光ファイバ巻き取り器14は所定間隔で樹脂被覆が付着された光ファイバ50を巻き取る。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the first optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing apparatus includes an optical
本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器11が光ファイバ50を送り出す速度vと、被覆を付着させる装置12が樹脂被覆を付着させる時間間隔tで、光ファイバ50のコアに形成させるグレーティングのピッチを調整することができる。つまり当該ピッチはv×tで与えられ、モード間の結合を起こすピッチ2π/Δβに合わせてv、tを適切な値に設定すればよい。なお接着剤を周期的に添加し、そこに新たな被覆を付着しても良い。
The present optical fiber manufacturing apparatus has a pitch v of the grating formed on the core of the
図6は、曲げ付与工程を行う応力付与器15と曲げ固定工程を行う熱付与器16を説明する図である。図7は、曲げ付与工程を行う応力付与器15と曲げ固定工程を行う被覆付与器17を説明する図である。応力付与器15は、ファイバ被覆に周期2π/Δβで樹脂被覆を付着した光ファイバ50に応力を加えることでコアに当該周期の曲げを与える。そして、この状態を維持した上で図6の熱付与器16で光ファイバ50を熱処理したり、図7の被覆付与器17により新たな被覆で光ファイバ50を覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the
本光ファイバ製造装置は、任意周期で樹脂被覆を光ファイバ50のファイバ被覆に付着し、外側から応力を付与することで光ファイバ50のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、光ファイバ50の送り出し速度と樹脂被覆を付着させる時間間隔とで所望の周期2π/Δβとすることができ、さらに光ファイバ50に付着させる樹脂被覆の個数(樹脂被覆付着作業時間)でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
This optical fiber manufacturing apparatus can form a grating shape on the core of the
(実施形態3)
図3は、第1の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図2の光ファイバ製造装置の被覆を付着させる装置12と被覆硬化器13の代替としてCO2レーザ等の掘削用レーザ18を備える。掘削用レーザ18はレーザ光で光ファイバのファイバ被覆の一部を掘削する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram illustrating an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the first optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing apparatus includes an
本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器11が光ファイバ50を送り出す速度vと、掘削用レーザ18がレーザ光を照射する時間間隔tで、光ファイバ50のコアに形成させるグレーティングのピッチを調整することができる。つまり当該ピッチはv×tで与えられ、モード間の結合を起こすピッチ2π/Δβに合わせてv、tを適切な値に設定すればよい。
This optical fiber manufacturing apparatus adjusts the pitch of the grating formed on the core of the
図6や図7で説明したように、この状態で光ファイバ50に応力を付与することでコアに周期的な曲げを加えることができ、熱処理や新たな被覆で覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
As described with reference to FIGS. 6 and 7, the core can be bent periodically by applying stress to the
本光ファイバ製造装置は、任意周期のレーザ光で光ファイバ50のファイバ被覆を掘削し、外側から応力を付与することで光ファイバ50のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、光ファイバ50の送り出し速度とレーザ光の照射間隔とで所望の周期2π/Δβとすることができ、さらにレーザ光照射回数(掘削作業時間)でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
This optical fiber manufacturing apparatus can form a grating shape in the core of the
(実施形態4)
図4は、第1の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図3の光ファイバ製造装置に樹脂被覆を付着させる装置19をさらに備える。本光ファイバ製造装置は、掘削用レーザ18でレーザ光を照射する前に、樹脂被覆を付着させる装置19で一定の膜厚の樹脂被覆を光ファイバ50のファイバ被覆の上に形成する。掘削用レーザ18の動作は図3の説明と同じである。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a diagram for explaining an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the first optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing apparatus further includes an
本光ファイバ製造装置は、樹脂被覆を付着させる装置19で一様に形成した樹脂被覆を掘削用レーザで掘削し、光ファイバ50のファイバ被覆を掘削しない。このため、ファイバ被覆が薄い光ファイバ50であってもコアにグレーティング形状を形成することができ、光ファイバ50の信頼性を高めることができる。
The present optical fiber manufacturing apparatus excavates the resin coating uniformly formed by the
(実施形態5)
図5は、第1の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、光ファイバ送り出し器11、滑車21、及び光ファイバ巻き取り器14を備える。滑車21は、外周に一定間隔の凹凸構造を持つグレーティング板22が巻かれている。光ファイバ50は、光ファイバ送り出し器11から送り出され、滑車21に接した後に光ファイバ巻き取り器14で巻き取られる。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the first optical fiber manufacturing method. The optical fiber manufacturing apparatus includes an optical
グレーティング板22は、光ファイバの伝搬モード間の伝搬遅延差Δβに相当する長さ2π/Δβの周期の凹凸をもつ。凹凸の構造は矩形、台形、三角、正弦波状、円弧状等周期的であればどのような形状でも良い。グレーティング板22を持つ滑車21を通ることで光ファイバ50のファイバ被覆に凹凸をつけることができる。
The
図6や図7で説明したように、この状態で光ファイバ50に応力を付与することでコアに周期的な曲げを加えることができ、熱処理や新たな被覆で覆うことでコアの曲げを永続的に維持させる。
As described with reference to FIGS. 6 and 7, the core can be bent periodically by applying stress to the
本光ファイバ製造装置は、グレーティング板22を持つ滑車21で光ファイバ50のファイバ被覆に凹凸を付け、外側から応力を付与することで光ファイバ50のコアにグレーティング形状を形成することができる。そして、本光ファイバ製造装置は、所望の周期2π/Δβのグレーティング板22を持つ滑車21に交換することでコアのピッチを2π/Δβとすることができ、さらに光ファイバの送り出し時間でグレーティングの長さも容易に調整することができる。
This optical fiber manufacturing apparatus can form a grating shape in the core of the
なお、グレーティング板22は必ずしも滑車21の外周すべてに配置する必要はない。滑車21の外周の一部分が周期構造をもたなくても良い。この場合、光ファイバ50のファイバ被覆には間欠状態の凹凸形状が形成される。
The
(実施形態6)
図8は、第1の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、図2の光ファイバ製造装置に類似する。本光ファイバ製造装置は、図2の光ファイバ製造装置の被覆を付着させる装置12を被覆を付着させる装置12aに置換したものである。被覆を付着させる装置12aは、光ファイバ50を2π/Δβの周期で押して曲げを加え、その状態で樹脂被覆を付着する。被覆硬化器13は、その状態で樹脂被覆を硬化する。なお、光ファイバを押し曲げながら接着剤を2π/Δβの周期で周期的に添加し、そこに樹脂被覆を付着しても良い。
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the first optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing apparatus is similar to the optical fiber manufacturing apparatus of FIG. In this optical fiber manufacturing apparatus, the apparatus 12 for applying the coating of the optical fiber manufacturing apparatus in FIG. 2 is replaced with an
本光ファイバ製造装置は、図6や図7の応力付与器15、熱付与器16、被覆付与器17を備えなくとも光ファイバ50のコアにグレーティング形状を形成することができる。
This optical fiber manufacturing apparatus can form a grating shape in the core of the
(実施形態7)
図9は、第2の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材60を加熱する加熱炉31と、
加熱炉31で加熱された光ファイバ母材60から線引された線引光ファイバ61を超音波で加振し、周期的な曲げを線引光ファイバ61のコアに与える曲げ付与器32と、
曲げ付与器32が処理した線引光ファイバ61をファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器33と、
被覆付与器33で処理した線引光ファイバ61を巻き取る巻取り器34と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(Embodiment 7)
FIG. 9 is a diagram for explaining an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the second optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing equipment
A
A bending
A
A
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
加熱炉31は光ファイバ母材60を加熱して溶かす。曲げ付与器32は、例えば超音波加振器であり、細くなった線引光ファイバ61に音響波を印加してコアに曲げを付与する。被覆付与器33は被覆塗布部と被覆硬化器を備える。被覆塗布部は線引光ファイバ61に被覆を塗布し、被覆硬化器は塗布された被覆を硬化させる。巻取り器34はキャプスタンとボビンを備える。キャプスタンは光ファイバ母材60からの線引光ファイバ61に張力を与え、線引光ファイバの直径を制御する。ボビンは線引光ファイバ61を巻き取る。
The
音響波が線引き速度に比べて十分速い時、超音波加振器から発せられる音響波がそのまま線引光ファイバ61に伝わることになる。音響波の周波数が低くなればなるほど線引光ファイバ61のコアに付与する曲げの周期は大きくなり、逆に周波数が高いほど曲げの周期は小さくなる。このように線引光ファイバ61のコアに与える曲げの周期は音響波の周波数によって決定される。従って、光ファイバ製造装置は、超音波加振器から放射される音響波の周波数を調整して光ファイバに伝搬するモード間の伝搬定数差Δβに相当する長さ2π/Δβの曲げをコアに付与することができる。
When the acoustic wave is sufficiently faster than the drawing speed, the acoustic wave emitted from the ultrasonic vibrator is directly transmitted to the drawing
(実施形態8)
図10は、第3の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置を説明する図である。本光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材60を加熱する加熱炉31と、
加熱炉31で加熱された光ファイバ母材60から線引された線引光ファイバ61にレーザを周期的に照射し、線引光ファイバ61のクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された線引光ファイバ61に熱を与え、線引光ファイバ61の表面を溶融させて周期的な曲げを線引光ファイバ61のコアに与える曲げ付与器32と、
曲げ付与器32が処理した線引光ファイバ61をファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器33と、
被覆付与器33が処理した線引光ファイバ61を巻き取る巻取り器34と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(Embodiment 8)
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical fiber manufacturing apparatus that realizes the third optical fiber manufacturing method. This optical fiber manufacturing equipment
A
A laser was periodically irradiated to the drawn
A
A
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
本光ファイバ製造装置は、曲げ付与器32の構成が図9の光ファイバ製造装置と異なる。本光ファイバ製造装置の曲げ付与器32は掘削用レーザと熱付与器を備える。掘削用レーザは光ファイバを伝搬するモード間の伝搬定数差Δβに相当する長さ2π/Δβの周期でレーザ光を線引光ファイバ61に照射し、クラッドの一部を削る。熱付与器は線引光ファイバ61に熱を加えることで部分的に溶融させ、その際の表面張力により線引光ファイバ61の表面を滑らかにすることでコアに曲げを与える。このとき、本光ファイバ製造装置は、コアの曲げを2π/Δβの周期とするために、線引き速度と掘削用レーザからのパルス照射の間隔を調整する。線引き速度をVs[m/s]、周期2π/Δβ[m]をΛ、レーザ光のパルス間隔をTp[s]とおくと、数式1が成り立つ。本光ファイバ製造装置は、数式1を満たすようにVsとTpを決定する。
(実施形態9)
光ファイバの伝搬モード数がN(Nは2以上の整数)とする。DMD低減のためには光ファイバのDMDが最も大きいモードと次に大きいモードとを結合させることでDMDを低減させる方法がある。更に他のモードを結合することで、より大きなDMD低減効果を得ることができる。そのためには、必要に応じて複数のピッチの構造変動を光ファイバに付与する必要がある。また、波長を多重化して伝送する場合にも同様に複数のピッチの構造を光ファイバに付与することでより高いDMD低減効果が期待できる。
(Embodiment 9)
The number of propagation modes of the optical fiber is N (N is an integer of 2 or more). In order to reduce DMD, there is a method of reducing DMD by combining a mode having the largest DMD of the optical fiber and a mode having the next largest. Furthermore, a larger DMD reduction effect can be obtained by combining other modes. For this purpose, it is necessary to impart structural variations of a plurality of pitches to the optical fiber as necessary. Similarly, when a wavelength is multiplexed and transmitted, a higher DMD reduction effect can be expected by giving a structure having a plurality of pitches to the optical fiber.
例えば、コア半径12μm、コアのクラッドに対する比屈折率差Δが0.4%のステップインデックスファイバの場合、図11に示すように、LP01−LP11間の伝搬定数差ΔβとLP11−LP21間の伝搬定数差Δβは異なる。またそれぞれ波長依存性を持つ。よって、図12のようにモード間の結合が生じる光ファイバの構造変動の周期(縦軸のPitch)は結合を起こすモードの組によって異なり、波長によっても異なる。 For example, in the case of a step index fiber having a core radius of 12 μm and a relative refractive index difference Δ of 0.4% relative to the core cladding, as shown in FIG. 11, the propagation constant difference Δβ between LP01 and LP11 and the propagation between LP11 and LP21. The constant difference Δβ is different. Each has wavelength dependency. Therefore, as shown in FIG. 12, the period of structural fluctuation (pitch on the vertical axis) of the optical fiber in which the coupling between the modes occurs differs depending on the set of modes causing the coupling and also varies depending on the wavelength.
つまり、結合させたいモード間や伝送させる光の波長に応じたピッチの構造変動を光ファイバに付与する必要がある。コア半径12μm、Δ0.4%のステップインデックスファイバの例を図18に示す。例えばLP01−LP11間のモード結合のみ生じさせる場合、C帯であれば構造変動として1620〜1650μmの30μmの範囲のピッチを光ファイバに形成する。また、C〜L帯を網羅するためには構造変動として1580〜1650μm、O〜L帯を網羅するためには構造変動として1580〜1900μmの範囲のピッチを光ファイバに形成する。さらにLP11−LP21モード間のモード結合を起こすには、図18に示すように、LP01−LP11間のモード結合を起こさせる構造変動より細いピッチの構造変動を光ファイバに形成する。 In other words, it is necessary to impart to the optical fiber a structural change in pitch according to the modes to be coupled and the wavelength of light to be transmitted. An example of a step index fiber having a core radius of 12 μm and Δ0.4% is shown in FIG. For example, when only mode coupling between LP01 and LP11 is generated, a pitch in the range of 30 μm from 1620 to 1650 μm is formed in the optical fiber as a structural variation in the C band. Further, in order to cover the C to L bands, a pitch in the range of 1580 to 1650 μm is formed as the structural variation, and in order to cover the O to L bands, a pitch in the range of 1580 to 1900 μm is formed in the optical fiber. Further, in order to cause mode coupling between the LP11 and LP21 modes, as shown in FIG. 18, a structural variation with a finer pitch than the structural variation causing mode coupling between LP01 and LP11 is formed in the optical fiber.
(実施形態10)
光ファイバに付与する構造変動の周期は、必ずしも光ファイバを伝搬するモード間の伝搬定数差Δβを用いた2π/Δβに相当する長さである必要はない。結合条件により構造変動の周期は所定の範囲を持つ。一般に、モード結合の強さφは数式2で表される。
The period of the structural variation imparted to the optical fiber does not necessarily have to be a length corresponding to 2π / Δβ using the propagation constant difference Δβ between modes propagating through the optical fiber. Depending on the coupling conditions, the period of structural variation has a predetermined range. In general, the mode coupling strength φ is expressed by
コア半径12μm、Δ0.4%のステップインデックスファイバで波長1550nmの時のLP01モードの伝搬定数をβl、LP11モードの伝搬定数をβmとした場合、LP01モードとLP11モードとの間の結合の強さφは図13のように表される。光ファイバに与えた構造周期2π/ΩとLP01−LP11モード間のΔβに相当するピッチとのずれは数式3で表される。
Δpitchが0のときは伝搬モード間のΔβに相当するピッチ幅と光ファイバに与えた構造変化の周期が合致するため、LPG長(構造変化が生じている長さ)Lを長くすればするほどモード結合の強さφも大きくなる。理想的なピッチ幅2π/Δβは1633μmであるが、ピッチ幅に10μmのずれがあるとすると、光ファイバのLPG長Lが短い時はモード結合の強さφはΔpitch=0のプロットに近似できるが、LPG長Lが長くなるとモード結合の強さφの値は小さくなる。同様にΔpitch=20μmのずれ、Δpitch=30μmのずれがある場合もLPG長Lが小さい時のみΔpitch=0のプロット近似できる。 When Δ pitch is 0, the pitch width corresponding to Δβ between the propagation modes matches the period of structural change given to the optical fiber, so the LPG length (the length at which the structural change occurs) L is increased. The stronger the mode coupling strength φ is. The ideal pitch width 2π / Δβ is 1633 μm, but assuming that there is a deviation of 10 μm in the pitch width, the mode coupling strength φ approximates a plot of Δ pitch = 0 when the LPG length L of the optical fiber is short. However, as the LPG length L increases, the value of the mode coupling strength φ decreases. Similarly, when there is a deviation of Δ pitch = 20 μm and a deviation of Δ pitch = 30 μm, the plot approximation of Δ pitch = 0 can be performed only when the LPG length L is small.
図13より、LPG長Lが短いほどピッチが2π/Δβからずれていたとしてもピッチが2π/Δβであるときのモード結合の強さφに近い値が得られる。つまり、2π/Δβからのピッチずれが大きくなればなるほど、LPG長Lを短くする必要がある。図13より、モード結合の強さφがピッチ2π/Δβとほぼ等しいとみなせるピッチの許容範囲は数式4で表される。
この関係式から光ファイバの構造変化長Lと許容されるピッチのずれ量2π/Ωを求めた結果を図14に示す。Lが短いほど許容されるずれ量が大きい。このことから、Lが短い場合は構造変化のピッチ間隔が一定でも広い範囲の波長帯域でモード結合を生じさせることが可能である。例えば、1.41cmの構造変化長では許容されるずれは100μmであるため、所望のピッチ幅±100μmの範囲であればモード結合が生じると言える。 FIG. 14 shows the result of obtaining the structural change length L of the optical fiber and the allowable pitch deviation 2π / Ω from this relational expression. The shorter the L, the larger the allowable deviation. From this, when L is short, mode coupling can be generated in a wide wavelength band even if the pitch interval of the structural change is constant. For example, since the allowable deviation is 100 μm at a structural change length of 1.41 cm, it can be said that mode coupling occurs within a desired pitch width of ± 100 μm.
図18に示すように波長によって変換される帯域は異なるが、帯域を網羅するような結合変化長Lを定めることで、少ないピッチ幅の種類で広帯域を網羅することが可能である。 As shown in FIG. 18, the band to be converted differs depending on the wavelength, but by defining the coupling change length L that covers the band, it is possible to cover a wide band with a small number of pitch widths.
(実施形態11)
光ファイバに与える構造変化の長さLが短いと変換される帯域が広がることから、光ファイバ伝送路中に一様に構造変化を起こすのではなく、断続的に構造変化を起こすと良い。例えば、被覆に凹凸を付与する図2〜図4の方法ではある一定の長さまで凹凸を与え、その後所定長凹凸を与えない区間を設けるよう、被覆を付与する間隔、削る間隔等を調整すればよい。コアに直接構造変化を与える図8、図9の方法やクラッドに凹凸を与える図10の方法においても同様である。
(Embodiment 11)
If the length L of the structural change applied to the optical fiber is short, the band to be converted is widened. Therefore, it is preferable to cause the structural change intermittently rather than to cause a uniform structural change in the optical fiber transmission line. For example, in the method of FIGS. 2 to 4 in which unevenness is imparted to the coating, if the irregularity is given to a certain length and then a section where the predetermined length irregularity is not given is provided, the interval for applying the coating, the cutting interval, etc. are adjusted. Good. The same applies to the method of FIGS. 8 and 9 in which the structural change is directly applied to the core and the method of FIG. 10 in which the cladding is uneven.
例えば図5の方法では図15のように滑車21の外周に凹凸がある区間と凹凸がない区間が交互であるグレーティング板22を配置したり、図16のように複数の滑車21を設け光ファイバにグレーティング板22の凹凸区間が当たらない部分が存在するように滑車の位置やグレーティング板22の凹凸の長さを調整することで、短いLPG長Lの構造変化を断続的に光ファイバに施し、伝送帯域を網羅するようモード結合を生じさせることが可能である。
For example, in the method of FIG. 5, a
伝送を行う帯域を網羅するのに複数のピッチ幅が必要な場合や伝搬モード数が2以上あり、複数のモード間の結合を起こしたい場合、図15においてはグレーティング板22に異なるピッチ幅の凹凸を付与したり、図16において滑車ごとにピッチ幅が異なるグレーティング板22を配置する等の方法がある。同様に図2〜5、図8〜10のような方法でもピッチ間隔を変えるよう樹脂の添加やCO2レーザの照射間隔、超音波加振器による加振の間隔を調整すればよい。
In the case where a plurality of pitch widths are required to cover the transmission band, or when there are two or more propagation modes and coupling between the plurality of modes is desired, the
(実施形態12)
伝送光ファイバとしてグレーデッドインデックス(GI)ファイバを用いると1種類のコアの曲げの周期で複数のモードのモード間結合を発生させることが可能である。図17に各伝搬モードにおける実効屈折率neffを示す。実効屈折率neffは伝搬定数βと数式5のように比例関係にある。
When a graded index (GI) fiber is used as the transmission optical fiber, it is possible to generate inter-mode coupling of a plurality of modes in one kind of core bending period. FIG. 17 shows the effective refractive index neff in each propagation mode. The effective refractive index neff is proportional to the propagation constant β as shown in
伝搬定数は実効屈折率に比例するため、モード結合に係るモード間の伝搬定数差Δβは実効屈折率Δneffに比例する。例えば図17に示すSIファイバの実効屈折率はモード番号1が最も大きい。続いてモード番号2、3が次に実効屈折率が大きく、これらは同じ実効屈折率をもつ。このモード番号2、3のモードのように同じ実効屈折率を持つモードをモード群と呼ぶ。他にもSIファイバではモード4、5や7、8等がモード群である。
Since the propagation constant is proportional to the effective refractive index, the propagation constant difference Δβ between modes related to mode coupling is proportional to the effective refractive index Δneff. For example, the effective refractive index of the SI fiber shown in FIG. Subsequently,
SIファイバの場合、モード群間で実効屈折率差が異なるため、複数の組のモード間の結合を起こす場合は異なる2π/Δβに相当するピッチ幅の構造変化を光ファイバに付与する必要がある。一方、GIファイバではモード群間の実効屈折率差が等しく複数の組のモード間の結合を起こす場合でも単一の2π/Δβで可能である。つまり、GIファイバは、モード数を拡張した際に複数モード間を結合させることが容易である。 In the case of the SI fiber, since the effective refractive index difference is different between the mode groups, it is necessary to give the optical fiber a structural change with a pitch width corresponding to different 2π / Δβ when coupling between a plurality of sets of modes is caused. . On the other hand, in the GI fiber, even when the effective refractive index difference between the mode groups is equal to cause coupling between a plurality of sets of modes, a single 2π / Δβ is possible. In other words, the GI fiber can easily couple between a plurality of modes when the number of modes is expanded.
(実施形態13)
上記実施形態で説明した光ファイバ製造法で製造される長周期光ファイバグレーティングを有する光ファイバを、低DMDファイバ、結合が生じやすいリングコアファイバ、DMD補償伝送路等を用いた低DMD伝送路において使用することも可能である。この場合、長周期グレーティングによるモード結合によって更なるモード間の伝搬時間差の低減効果が期待でき、非常に少ない信号処理負荷で伝送可能な光伝送システムを提供できる。
(Embodiment 13)
An optical fiber having a long-period optical fiber grating manufactured by the optical fiber manufacturing method described in the above embodiment is used in a low DMD transmission line using a low DMD fiber, a ring core fiber that easily generates coupling, a DMD compensation transmission line, and the like. It is also possible to do. In this case, it is possible to expect a further effect of reducing the difference in propagation time between modes due to mode coupling by the long period grating, and it is possible to provide an optical transmission system capable of transmission with a very small signal processing load.
[付記]
以下は、本実施形態の光ファイバ製造法及び光ファイバ製造装置を説明したものである。
[Appendix]
The following describes the optical fiber manufacturing method and the optical fiber manufacturing apparatus of the present embodiment.
(課題)
複数の伝搬モードが伝搬する数モード光ファイバを伝送路としたモード多重光伝送システムに対し、伝搬モード間の結合を効率良く促進できる長周期光ファイバグレーティングを作製可能な製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
(Task)
Provided a manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of manufacturing a long-period optical fiber grating capable of efficiently promoting coupling between propagation modes for a mode multiplexing optical transmission system using a number mode optical fiber in which a plurality of propagation modes propagate. The purpose is to do.
(課題手段)
上記目的を達成するために、光ファイバに付与する構造変化の周期は伝搬モード間の伝搬定数差に相当するピッチ幅とする。また高次の伝搬定数差が大きいモードに関してはそれらの伝搬定数差に対応した狭いピッチ幅の構造変化を付与する。
(Problem means)
In order to achieve the above object, the period of the structural change applied to the optical fiber is set to a pitch width corresponding to the propagation constant difference between the propagation modes. In addition, a mode change with a narrow pitch width corresponding to the difference in the propagation constant is given to the mode having a large difference in the higher-order propagation constant.
(1):第1の光ファイバ製造方法は、
光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記応力付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、前記光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する製造方法。
(1): The first optical fiber manufacturing method is
A delivery process for delivering an optical fiber at a constant speed;
Concavity and convexity imparting step for providing concavity and convexity at regular intervals on the fiber coating of the optical fiber,
Applying stress to the optical fiber after the concavity and convexity providing step, and applying a bending to the optical fiber core in accordance with the concavity and convexity provided to the fiber coating in the concavity and convexity providing step,
A bending fixing step for permanently fixing the periodic bending applied to the core in the stress applying step;
A winding step of winding the optical fiber after the bending and fixing step;
A manufacturing method for forming a long-period optical fiber grating on the optical fiber.
(2):前記凹凸付与工程で、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする上記(1)に記載の光ファイバ製造方法。 (2): The optical fiber manufacturing method according to the above (1), wherein, in the unevenness applying step, a resin coating is attached to the fiber coating of the optical fiber at the predetermined interval.
(3):前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする上記(1)に記載の光ファイバ製造方法。 (3) In the above (1), the resin coating having a predetermined thickness is attached to the optical fiber in the irregularity applying step, and then a part of the resin coating is removed at the predetermined interval. Optical fiber manufacturing method.
(4):前記凹凸付与工程で、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てることを特徴とする上記(1)に記載の光ファイバ製造方法。 (4): The optical fiber manufacturing method according to (1), wherein the optical fiber is pressed against a pulley having an uneven structure with a constant interval on an outer peripheral portion in the unevenness providing step.
(5):前記曲げ固定工程で、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記(1)から(4)のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。 (5): In the bending and fixing step, the periodic bending applied to the core is permanently fixed by applying heat to the optical fiber to solidify a fiber coating of the optical fiber. The optical fiber manufacturing method according to any one of (1) to (4) above.
(6):前記曲げ固定工程で、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記(1)から(4)のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。 (6): In the bending and fixing step, the periodic bending given to the core is permanently fixed by further attaching a coating to the optical fiber. ) Any one of the optical fiber manufacturing methods.
(7):第2の光ファイバ製造方法は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程後の前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与工程と、
前記被覆付与工程後の前記線引光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(7): The second optical fiber manufacturing method is:
A heating step of heating the optical fiber preform to draw,
A bending step of applying a bending to the core of the drawn optical fiber by exciting the drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform in the heating step with ultrasonic waves;
A coating applying step of covering and hardening the drawn optical fiber after the bending applying step with a fiber coating;
A winding step of winding the drawn optical fiber after the coating applying step;
And an optical fiber having a long-period optical fiber grating.
(8):第3の光ファイバ製造方法は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程後の前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与工程と、
前記被覆付与工程後の前記線引光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(8): The third optical fiber manufacturing method is
A heating step of heating the optical fiber preform to draw,
The drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform in the heating step is periodically irradiated with a laser, the clad of the drawn optical fiber is excavated at regular intervals, and the drawn light with the clad excavated is excavated. Applying a bend to applying heat to the fiber, melting the surface of the drawn optical fiber, and periodically bending the core of the drawn optical fiber;
A coating applying step of covering and hardening the drawn optical fiber after the bending applying step with a fiber coating;
A winding step of winding the drawn optical fiber after the coating applying step;
And an optical fiber having a long-period optical fiber grating.
(9):前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをLとしたとき、
Δβ−π/L≦Ω≦Δβ+π/L
を満たす範囲であることを特徴とする上記(1)から(8)のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
(9): The periodic bending period 2π / Ω given to the core in the bending step is as follows:
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, and the length of the core to which the periodic bending is given is L,
Δβ−π / L ≦ Ω ≦ Δβ + π / L
The optical fiber manufacturing method according to any one of (1) to (8) above, wherein
(10):第1の光ファイバ製造装置は、
光ファイバを一定速度で送り出す送り出し器と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与器と、
前記光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与器が前記ファイバ被覆に与えた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記応力付与器が前記コアに与えた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定器と、
前記曲げ固定器が処理した前記光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、前記光ファイバに長周期光ファイバグレーティングを形成する。
(10): The first optical fiber manufacturing apparatus is
A delivery device for delivering an optical fiber at a constant speed;
An irregularity imparting device for imparting irregularities at regular intervals to the fiber coating of the optical fiber;
A bending applicator that applies stress to the optical fiber, and that imparts periodic bending to the core of the optical fiber in accordance with the unevenness applied to the fiber coating by the unevenness applicator;
A bending fixture for permanently fixing the periodic bending imparted to the core by the stress applicator;
A winder that winds up the optical fiber processed by the bending fixture;
A long-period optical fiber grating is formed on the optical fiber.
(11):前記凹凸付与器は、前記光ファイバのファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする上記(10)に記載の光ファイバ製造装置。 (11): The optical fiber manufacturing apparatus according to (10), wherein the unevenness imparting device attaches a resin coating to the fiber coating of the optical fiber at the predetermined interval.
(12):前記凹凸付与器は、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする上記(10)に記載の光ファイバ製造装置。 (12): The unevenness imparting device removes a part of the resin coating at the predetermined interval after a resin coating having a predetermined thickness is attached to the optical fiber. Optical fiber manufacturing equipment.
(13):
前記凹凸付与器は、外周部に前記一定間隔の凹凸構造を持つ滑車に前記光ファイバを押し当てることを特徴とする上記(10)に記載の光ファイバ製造装置。
(13):
The apparatus for producing an optical fiber according to (10), wherein the unevenness imparting device presses the optical fiber against a pulley having the uneven structure of the constant interval on an outer peripheral portion.
(14):前記曲げ固定器は、前記光ファイバに熱を与えて前記光ファイバのファイバ被膜を固化することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記(10)から(13)のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。 (14): The bending fixture permanently fixes the periodic bending applied to the core by applying heat to the optical fiber to solidify a fiber coating of the optical fiber. The optical fiber manufacturing apparatus according to any one of (10) to (13).
(15):前記曲げ固定器は、前記光ファイバにさらに被覆を付着することで前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定することを特徴とする上記(10)から(13)のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。 (15): The bending fixture permanently fixes the periodic bending applied to the core by further attaching a coating to the optical fiber. The optical fiber manufacturing apparatus according to any one of the above.
(16):第2の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバを超音波で加振し、周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器で処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(16): The second optical fiber manufacturing apparatus is
A heating furnace for heating the optical fiber preform for drawing;
A bending applicator that vibrates a drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform heated in the heating furnace with ultrasonic waves and applies a periodic bending to the core of the drawn optical fiber;
A coating applicator for covering and curing the drawn optical fiber treated by the bending applicator with a fiber coating;
A winder for winding the drawn optical fiber treated with the coating applicator;
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
(17):第3の光ファイバ製造装置は、
線引するために光ファイバ母材を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉で加熱された前記光ファイバ母材から線引された線引光ファイバにレーザを周期的に照射し、前記線引光ファイバのクラッドを一定間隔で掘削し、クラッドが掘削された前記線引光ファイバに熱を与え、前記線引光ファイバの表面を溶融させて周期的な曲げを前記線引光ファイバのコアに与える曲げ付与器と、
前記曲げ付与器が処理した前記線引光ファイバをファイバ被覆で覆い硬化させる被覆付与器と、
前記被覆付与器が処理した前記線引光ファイバを巻き取る巻取り器と、
を備え、長周期光ファイバグレーティングを備える光ファイバを製造する。
(17): The third optical fiber manufacturing apparatus is
A heating furnace for heating the optical fiber preform for drawing;
A laser is periodically irradiated to the drawn optical fiber drawn from the optical fiber preform heated in the heating furnace, the clad of the drawn optical fiber is excavated at a constant interval, and the clad is excavated A bending applicator that applies heat to the drawn optical fiber, melts the surface of the drawn optical fiber, and applies periodic bending to the core of the drawn optical fiber;
A coating applicator for covering and curing the drawn optical fiber treated by the bending applicator with a fiber coating;
A winder for winding the drawn optical fiber processed by the coating applicator;
And manufacturing an optical fiber including a long-period optical fiber grating.
(18)前記曲げ付与器は、
前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβ、前記周期的な曲げが与えられた前記コアの長さをLとしたとき、
Δβ−π/L≦Ω≦Δβ+π/L
を満たす範囲であることを特徴とする上記(10)から(17)のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。
(18) The bending applicator is:
The periodic bending period 2π / Ω given to the core is:
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, and the length of the core to which the periodic bending is given is L,
Δβ−π / L ≦ Ω ≦ Δβ + π / L
The optical fiber manufacturing apparatus according to any one of (10) to (17), wherein the optical fiber manufacturing apparatus is in a range satisfying
(効果)
本発明は、光ファイバにΔβ/2πの周期的な構造変化(長周期光ファイバグレーティング)を加えることで効率の良いモード結合が生じる光ファイバを製造する製造方法を提供することができる。特に、伝搬モード間の伝搬定数差に合わせて周期的な構造変化を与えることで高効率かつどのような伝搬定数差のモード間も確実に結合可能な製造方法を提供することができる。本発明は、ファイバ中の高次モードの利用により光ファイバ伝送の大容量化及び長距離化を実現することができる。
(effect)
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a manufacturing method for manufacturing an optical fiber in which efficient mode coupling occurs by applying a periodic structural change (long-period optical fiber grating) of Δβ / 2π to the optical fiber. In particular, by providing a periodic structural change in accordance with the propagation constant difference between propagation modes, it is possible to provide a manufacturing method capable of reliably coupling between modes of any propagation constant difference. The present invention can realize a large capacity and a long distance of optical fiber transmission by using a higher-order mode in the fiber.
長周期光ファイバグレーティングを形成する光ファイバの屈折率プロファイルはステップインデックス型、グレーデッドインデックス型、マルチステップ型、リング型等、複数モードを伝搬可能であればどれでも選択して良いとする。 The refractive index profile of the optical fiber forming the long-period optical fiber grating may be selected as long as it can propagate a plurality of modes, such as a step index type, a graded index type, a multistep type, and a ring type.
11:光ファイバ送り出し器
12、12a:被覆を付着させる装置
13:被覆硬化器
14:光ファイバ巻き取り器
15:応力付与器
16:熱付与器
17:被覆付与器
18:掘削用レーザ
19:樹脂被覆を付着させる装置
21:滑車
22:グレーティング板
31:加熱炉
32:曲げ付与器
33:被覆付与器
34:巻取り器
50:光ファイバ
60:光ファイバ母材
61:線引光ファイバ
11: Optical
Claims (3)
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の前記光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβとすると、前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが2π/Δβであり、
前記凹凸付与工程で、前記光ファイバの前記ファイバ被覆に前記一定間隔で樹脂被覆を付着することを特徴とする光ファイバ製造方法。 An optical fiber manufacturing method for forming a long-period optical fiber grating in an optical fiber,
A delivery step of delivering the optical fiber at a constant speed;
Concavity and convexity imparting step for providing concavity and convexity at regular intervals on the fiber coating of the optical fiber,
And the uneven stresses imparted to the optical fiber after the application step, applying step bending provide periodic bending corresponding to the irregularities given to the fiber coated with the irregularity applying step to the core of the optical fiber,
A bending fixing step to permanently fix the periodic bending given to the core by the bending applying step,
A winding step of winding the optical fiber after the bending and fixing step;
Have
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, the periodic bending period 2π / Ω given to the core in the bending step is 2π / Δβ.
The concavo-convex applying step, the optical fiber manufacturing method characterized that you deposit a resin coated with the predetermined intervals in the fiber coating of the optical fiber.
前記光ファイバを一定速度で送り出す送り出し工程と、
前記光ファイバのファイバ被覆に一定間隔の凹凸を与える凹凸付与工程と、
前記凹凸付与工程後の前記光ファイバに応力を付与し、前記凹凸付与工程で前記ファイバ被覆に与えられた凹凸に応じた周期的な曲げを前記光ファイバのコアに与える曲げ付与工程と、
前記曲げ付与工程で前記コアに与えられた前記周期的な曲げを永続的に固定する曲げ固定工程と、
前記曲げ固定工程後の前記光ファイバを巻き取る巻取り工程と、
を有し、
前記光ファイバを伝搬する2つのモード間の伝搬定数差をΔβとすると、前記曲げ付与工程で前記コアに与える前記周期的な曲げの周期2π/Ωが2π/Δβであり、
前記凹凸付与工程で、前記光ファイバに所定の厚さの樹脂被覆を付着した後、前記一定間隔で前記樹脂被覆の一部を除去することを特徴とする光ファイバ製造方法。 An optical fiber manufacturing method for forming a long-period optical fiber grating in an optical fiber,
A delivery step of delivering the optical fiber at a constant speed;
Concavity and convexity imparting step for providing concavity and convexity at regular intervals on the fiber coating of the optical fiber,
And the uneven stresses imparted to the optical fiber after the application step, applying step bending provide periodic bending corresponding to the irregularities given to the fiber coated with the irregularity applying step to the core of the optical fiber,
A bending fixing step to permanently fix the periodic bending given to the core by the bending applying step,
A winding step of winding the optical fiber after the bending and fixing step;
Have
When the propagation constant difference between the two modes propagating through the optical fiber is Δβ, the periodic bending period 2π / Ω given to the core in the bending step is 2π / Δβ.
The concavo-convex applying step, after depositing the resin coating of the optical fiber to a predetermined thickness, the optical fiber manufacturing method characterized that you remove a portion of the resin coated at the predetermined intervals.
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