JPH0933744A - 大きな有効モード表面積を有する低分散単一モード光導波路 - Google Patents
大きな有効モード表面積を有する低分散単一モード光導波路Info
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Abstract
衰パラメータに関して充分な特性を有する低分散光ファ
イバを提供する。 【解決手段】 単一モード光導波路は、コアとそのコア
を囲み所定の屈折率を有するクラッドとを具備する。コ
アは所定の屈折率より小さい屈折率を有する中心部と、
所定の屈折率より大きい屈折率を有する、その中心部の
周囲にある環状部とを具備する。周辺の環状部とクラッ
ドの間には、それぞれ所定の屈折率より小さい及び大き
い屈折率を有する二つの連続した環状部からなる少なく
とも一つの複合環状部がある。
Description
ケーブルとして使用されることを意図した光ファイバな
どの単一モード光導波路に関する。本発明の応用例には
海底に布設された通信ケーブルが含まれる。より詳細に
は、本発明は大きな有効モード表面積を有する低分散単
一モード光ファイバ(a dispersion-flattened single-
mode optical fiber)に関する。
は、動作波長域で伝送波の色分散がほとんど起こらな
い。二酸化ケイ素(石英)では1.27μmに等しい波
長においてのみ色分散が起こらないことを示すことがで
きる。しかし、長距離通信に使用されるファイバでは、
波長λ=1.55μmで伝送するのがより有利である。
というのは、この波長では伝送される光の減衰が最小で
あるからである。一方、λ=1.55μmでは、特に光
ファイバのコアとクラッドの適切な構造を用いて、二酸
化ケイ素の非ゼロ色分散を補償する必要がある。「低分
散光ファイバ」という表現は、1.27μm以外の波長
において、二酸化ケイ素固有の色分散を補償することに
よって色分散をほとんどなくしたファイバを指す。
で定義される。
のスカラ関数、rはファイバを中心としこれを横切る基
準フレームにおけるある点の極座標の極距離を表す。フ
ァイバ内の伝送品質は有効モード表面積Seff に正比例
することを示すことができる。したがって、ファイバ内
の伝送品質を改善するために、できるだけ大きな有効モ
ード表面積を有することが特に有利である。この伝送品
質の改善には通信リンク上の中継器の数を減らし、設置
コストを低下させるという利点がある。
一モード光ファイバを得るための二つの先行技術の屈折
率プロファイルがある。これらは「台形+リングプロフ
ァイル」及び「埋設中心部+リングプロファイル」であ
る。プロファイルとは、ファイバのコアおよびクラッド
内の屈折率ファイバの中心点からの距離の関数として表
したファイバの屈折率分布を示す図である。屈折率はこ
の距離のみの関数であって、角座標には依存しない。フ
ァイバの中心軸が、コアとクラッドの各層の回転軸を定
義する。
/637784号に記載された「台形+リング」プロフ
ァイルは、次の構成要素を具備するファイバを定義して
いる。
クラッドの屈折率より大きく極座標の極距離の所与の値
からクラッドの屈折率に等しくなるまで減少する屈折率
を有する中心部と、第二に、クラッドの屈折率より大き
い屈折率を有し、クラッド中と屈折率が等しい間隙で中
心部から分離されている、中心部の周囲にあるリングと
を具備するコア。
85μm2 の有効モード表面積Seff を提供する。しか
し、このプロファイルを有するファイバは、極小曲率損
失を生じやすいという大きな欠点がある。
ol.11, n゜11, November 1993, pages 1717-1720記載の
論文「Transmission Characteristics of a Coaxial fi
berLine」に記載された「埋設中心部+リング」プロフ
ァイルは、次の構成要素を具備するファイバを定義して
いる。
する中心部と、クラッドの屈折率よりも大きい屈折率を
有する、中心部の周囲の環状部とを具備したコア。
は最大90μm2 の有効モード表面積Seff を有する。
しかし、このプロファイルを有するファイバは、屈折率
の差が大きいために固有損失が大きいので最適ではな
い。
る先行技術のどのタイプの低分散ファイバも、極小曲率
損失または固有損失のため、その減衰の点で完全に満足
できるものではない。
大きな有効モード表面積を有し、すべての減衰パラメー
タに関して充分な特性を有する、低分散光ファイバを提
供することによって、これらの欠点を解消することを目
的とする。
コアを囲み所定の屈折率を有するクラッドとを具備する
単一モード光導波路であって、前記コアが前記所定の屈
折率よりも小さい屈折率を有する中心部と、前記所定の
屈折率よりも大きい屈折率を有する、前記中心部の周囲
の環状部と、前記周辺環状部と前記クラッドとの間にあ
って、それぞれ前記所定の屈折率より小さい屈折率及び
大きい屈折率を有する二つの連続した環状部から成る少
なくとも一つの複合環状部とを具備する単一モード光導
波路である。
方において、導波路の中心に対して定義された距離の関
数として変化する可能性がある。
を、対応する添付図面を参照しながら読むことによって
より明らかになるであろう。
モード光導波路、即ち光ファイバはコア2を囲むクラッ
ド1を有する。このコア2は、三つの連続した同心円状
環状部22、23、24で囲まれた円形中心部21を具
備している。この光ファイバは、適切にドープされた二
酸化ケイ素の層を連続して付着させることによって得ら
れるプリフォームを引き延ばして作られる。図2に示す
本発明の一実施例では、屈折率nをファイバの中心から
の距離rの関数として表すが中心部21はクラッド1の
屈折率より小さい一定の屈折率を有し、中心部の周囲の
第1の同心円状環状部22は、クラッド1の屈折率より
大きい一定の屈折率を有する。周辺の環状部22とクラ
ッド1の間には複合環状部があり、この複合環状部は連
続した内側と外側の同心円状環状部23及び24を具備
する。内側の同心円状環状部23はクラッド1よりも小
さい一定の屈折率を有し、外側の同心円状環状部24は
クラッド1よりも大きい一定の屈折率を有する。したが
って、本発明は、それぞれクラッド1より小さい屈折率
と大きい屈折率を有する連続した内側と外側の同心円状
環状部23及び24から成るこの複合環状部により、前
記論文「Transmission Characteristics of a Coaxial
Optical Fiber Line」に記載の先行技術と異なってい
る。本発明によって得られる大きな利点の背景となって
いる物理的特性は次のようなものである。光ファイバの
色分散Mは、所与の屈折率を有する均質な媒体内の平面
波に対する分散に等しい材料分散M1と、屈折率の波長
依存性を無視して得られる分散に等しい導波路分散M2
との和によってかなり良い近似値が与えられることを示
すことができる。これは次のように表すことができる。
波長、cは光速、nは屈折率変数、Δnはコアの最大屈
折率とクラッドの屈折率の間の屈折率の差、
数、Bは正規化有効屈折率であり、有効屈折率はコア中
を伝播する光から「見える」屈折率である。ファイバの
色分散をなくすには、合計(M1+M2)の値は0に等
しくしなければならず、これはM1の値を、等しく符号
が逆の値M2で打ち消さなければならないことを意味す
る。前記論文「Transmission Characteristics of a Co
axial Optical Fiber Line」に記載された光ファイバ
は、次式
するためにΔnを減少させる必要がある。光ファイバの
コアとクラッドの間の屈折率の差が大きいと、固有損失
が大きくなる。
ッド間の屈折率の差Δnに対して充分に大きい。その結
果、固有損失は大幅に減少する。
に限定されない例によって以下に説明する。この実施例
では、図2に示すように、Δni とri はそれぞれクラ
ッド1の屈折率に対する屈折率の変化と、コア2を形成
する各部の一端点で測定した半径を示し、添え字iは部
分21、22、23、24のそれぞれを識別する。この
実施例では次の値になる。
1.10-3,Δn23=−5,5.10-3,Δn24=5,
5.10-3,かつr21=2.1μm,r22=4.2μ
m,r23=7.06μm、r24=8.4μm。
光ファイバにほぼ85μm2 に等しい有効モード表面積
を与える。
プロファイルは、二つの部分22及び24で屈折率nが
常にクラッド1の屈折率より大きく、極距離rの関数と
して変化し、三角形状をなす。この変更例は本発明に制
限を加えるものではなく、本発明においては、部分2
1、22、23及び24のうち少なくとも一つの中の屈
折率が三角形、菱形、オジーブ形曲線などの所与の幾何
学的形状に従って極距離rとともに変化することができ
るようになっている。それにもかかわらず次の特性が満
たされる。部分21及び23においては、コアの屈折率
はクラッド1の屈折率より大きい。部分22及び24に
おいては、コアの屈折率はクラッド1の屈折率より小さ
い。
さい屈折率及び大きい屈折率を有する二つの連続した同
心円状環状部23及び24から成る単一の複合環状部に
限定されるが、それぞれ内側/外側のクラッド1より小
さい/大きい屈折率を有する二つの同心円状環状部から
成る複数の複合環状部を使用することもできる。
の緩いスペクトル勾配が得られることである。その勾配
は上記実施例では0.065ps/nm2 /kmに等し
い。これは色分散Mが、使用する波長λに対してほとん
ど変動せず、通常はλ=1.55μm近くで波長多重化
の可能性を与えることを意味している。
路に関連する屈折率プロファイルである。
路に関連する屈折率プロファイルである。
Claims (2)
- 【請求項1】 コアと前記コアを囲み所定の屈折率を有
するクラッドとを具備し、前記コアが、前記所定の屈折
率より小さい屈折率を有する中心部と、前記所定の屈折
率よりも大きい屈折率を有する前記中心部の周囲の環状
部と、前記周辺環状部と前記クラッドとの間にあって、
それぞれ前記所定の屈折率より小さい屈折率及び大きい
屈折率を有する二つの連続した環状部から成る少なくと
も一つの複合環状部とを具備する単一モード光導波路。 - 【請求項2】 前記中心部と環状部の少なくとも一方に
おいて、屈折率が導波路の中心に対して定義された距離
の関数として変化する、請求項1に記載の単一モード光
導波路。
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