JPH11119045A - 分散シフト光ファイバ - Google Patents
分散シフト光ファイバInfo
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- JPH11119045A JPH11119045A JP9280915A JP28091597A JPH11119045A JP H11119045 A JPH11119045 A JP H11119045A JP 9280915 A JP9280915 A JP 9280915A JP 28091597 A JP28091597 A JP 28091597A JP H11119045 A JPH11119045 A JP H11119045A
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Abstract
にAeffを増大して非線形効果を低減することができ
るとともに、特に分散スロープを低減することを優先し
たDSFを提供する。 【解決手段】 中心コア部1と、第1リング部2と、第
2リング部3と、第3リング部4と、クラッド5とから
なリング付きる屈折率プロファイルを有し、コア径とし
て太径解を採用し、波長1.55μm帯において、波長
分散がほぼゼロであってゼロではなく、かつ有効断面積
が45〜70μm2であり、かつ曲げ損失が0.1〜1
00dB/mであり、かつ分散スロープが0.05〜
0.08ps/km/nm2であり、かつカットオフ波
長が1.55μm帯において常にシングルモード伝搬と
なる値をとる分散シフト光ファイバを構成する。
Description
m帯での波長分散がほぼゼロである分散シフト光ファイ
バ(以下、DSFと略記する。)に関し、その非線形効
果と曲げ損失と分散スロープを同時に低減したものであ
り、特に分散スロープを十分に低減したものである。
小である波長1.55μm帯での波長分散値がほぼゼロ
である光ファイバであって、その具体的なものとして
は、階段型の屈折率分布形状(屈折率プロファイル)を
有するものがよく知られている。この階段型屈折率プロ
ファイルを有するDSFは、他のタイプのDSF、例え
ばステップ型、三角型などの屈折率プロファイルを有す
るものに比べて曲げ損失が小さく、モードフィールド径
(以下、MFDと略記する。)が若干大きいという特長
を有するものではあるが、通常の1.3μm帯用シング
ルモード光ファイバに比べればMFDは小さく、約8μ
m弱となっている。光ファイバのMFDが小さい場合に
は、接続損失の点で不利となるばかりでなく、光ファイ
バ内に伝搬される光のパワー密度が大きな場合、例えば
光増幅器などにあっては、非線形効果が大きくなり、伝
送特性が劣化するなどの不都合が生じる。
表される。ここでn2は光ファイバの非線形屈折率、A
effは光ファイバの実効断面積である。非線形効果を
低減するためには、n2は材料によりほぼ一定の値をと
るため、Aeffを大 きくすることが必要となる。一
方、DSFにおけるAeffとMFDとの間には、下記
関係式で表される関係があることが知られている。 Aeff=k・π/4・(MFD)2
ると、波長1.55μm帯での波長分散値がゼロとなる
コア径の値が2つ以上存在する。これらの値のうち最も
小さいものを細径解、つぎに小さいものを太径解とよ
び、通常の階段型屈折率プロファイルを有するDSF
は、太径解を採用している。上記関係式の補正係数k
は、太径解を採用した階段型屈折率プロファイルを有す
るDSFでは、ほぼ0.944で一定の値をとることが
報告されている。したがって、Aeffを大きくするに
はMFDを大きくすることが必要となる。 しかしなが
ら、通常の太径解を採用した階段型屈折率プロファイル
を有するDSFでは、そのMFDは約8μmとほぼ一定
であるので、Aeffを大きくすることはできず、した
がって非線形効果を低減し得ないことになる。
先に特願平7−23191号(平成7年2月10日出
願)を提案している。この先行発明は、階段型屈折率プ
ロファイルを有するDSFにおいて細径解を採用するも
ので、これによって、補正係数が約0.95〜0.97
と大きくなり、かつMFDも約7.8〜8.6μmの値
を持つことになり、この結果Aeffが大きくなり、非
線形効果が低減できるというものである。しかしながら
この先行発明にあっては、細径解を採用することでAe
ffを増大できる利点はあるものの曲げ損失と分散スロ
ープが増大するという不都合が残っていた。また、近年
開発が進んでいる波長多重伝送システムにおいては、さ
らなる非線形効果の低減が要求されるため、Aeffの
増大に限界がある階段型屈折率プロファイルを有するD
SFでは対応が困難であった。
ために、Aeffを増大することを優先した特願平8−
215707号(平成8年8月15日出願)と特願平9
−103692号(平成9年4月21日出願)を特許出
願している。特願平8−215707号記載のDSF
は、高屈折率の中心コア部と、この中心コア部から離れ
て設けられた屈折率の低いリングコア部と、このリング
コア部の外周に設けられたクラッドと、中心コア部とリ
ングコア部との間の中間層とからなるリング付き屈折率
プロファイルを有するものである。特願平7−2319
1号に開示されているように、階段型屈折率プロファイ
ルを有するDSFにおいては、細径解を採用することで
Aeffを増大することができることがわかっていたの
で、この先行発明ではこれをふまえてAeffを増大す
ることを優先して細径解を採用している。
1.55μm帯での波長分散がほぼゼロであり、階段型
屈折率プロファイルを有するものよりもAeffを増大
することができ、この結果非線形効果が低く、しかも曲
げ損失の小さいDSFを得ることができるというもので
ある。しかしながらこのDSFでは、Aeffの増大に
より、分散スロープが大きくなるという不都合があっ
た。分散スロープの増大は、波長多重伝送システムにお
いては、波長による伝送状態のばらつきを招くため、好
ましくない。そこで、特願平9−103692号に記載
のものは、高屈折率の中心コア部と、この中心コア部か
ら離れて設けられた屈折率の低いリングコア部と、この
リングコア部の外周に離れて設けられたクラッドと、前
記中心コア部とリングコア部との間の中間層と、前記リ
ングコア部とクラッドとの間の他の中間層とからなるリ
ング付き屈折率プロファイルを有するDSFにおいて細
径解を採用したものであり、パラメータを調整すること
によって、特願平8−215707号記載のものよりも
小さい分散スロープが得られるように改良したものであ
る。
SFにおいては、Aeffを増大して非線形効果を低減
することが優先されてきたが、最近になって、Aeff
の増大よりも、むしろ分散スロープを十分に小さくする
ことを優先したDSFが要求される場合がでてきてい
る。
課題は、波長多重システムに用いることができる程度に
Aeffを増大して非線形効果を低減することができる
とともに、特に分散スロープを低減することを優先した
DSFを得ることにある。
径解を用いている点である。先行発明のリング付き屈折
率プロファイルを有するDSFにおいては、従来Aef
fを増大することを主眼において検討がなされてきたた
めに、細径解が用いられ、このため分散スロープを十分
に小さくすることができなかった。本発明者らは、分散
スロープを小さくすることを優先して検討した結果、太
径解を用いることによって分散スロープを十分に小さく
することができるとともに、階段型屈折率プロファイル
を有するDSFよりもAeffを増大して、波長多重伝
送システムに対応させることができる程度に非線形効果
を低減することができ、かつ曲げ損失の小さいDSFが
得られることを見いだした。すなわち上述の課題は、波
長1.55μm帯において、波長分散がほぼゼロであっ
てゼロではなく、かつ有効断面積が45〜70μm2で
あり、かつ曲げ損失が0.1〜100dB/mであり、
かつ分散スロープが0.05〜0.08ps/km/n
m2であり、かつカットオフ波長が1.55μm帯にお
いて常にシングルモード伝搬となる値をとることを特徴
とする分散シフト光ファイバによって解決される。この
DSFは、中心コア部と、この中心コア部の外周に設け
られた第1リング部と、この第1リング部の外周に設け
られた第2リング部と、この第2リング部の外周に設け
られた第3リング部と、この第3リング部の外周に設け
られたクラッドとからなり、中心コア部の屈折率を
n0、第1リング部の屈折率をn1、第2リング部の屈折
率をn2、第3リング部の屈折率をn3、クラッドの屈折
率をn4としたとき、n0>n2で、かつn2>n1で、か
つn3≦n4である屈折率プロファイルを有するものであ
ると好ましい。また、前記中心コア部の直径を2a、前
記第1リング部の外径を2b、前記第2リング部の外径
を2c、前記第3リング部の外径を2dとしたとき、b
/a≧1.5で、かつaは2.0〜4.0μmで、かつ
b−aは1.0〜5.0μmで、かつc−bは1.0〜
12μmで、かつd−cは0.0〜20μmであると好
ましい。
μm帯において、波長分散がほぼゼロであってゼロでは
なく、かつ有効断面積が45〜70μm2であり、かつ
曲げ損失が0.1〜100dB/mであり、かつ分散ス
ロープが0.05〜0.08ps/km/nm2であ
り、かつカットオフ波長が1.55μm帯において常に
シングルモード伝搬となる値をとるものである。
は、波長1520nmから1580nmの波長領域を指
すものである。また、波長分散がほぼゼロとは、この使
用波長帯において波長分散値が−5〜+5ps/nm・
kmの範囲にあることをいうが、波長分散値が0ps/
nm・kmの値をとらないことが必要である。これは、
波長分散値が0ps/nm・kmであると、4光子混合
などの非線形光学効果の影響が大きくなり不都合となる
ためである。
で定義されるものである。
(2R)が20mmの条件の値をいうものとする。カッ
トオフ波長はJISまたはCCITTの2m法によって
測定された値、もしくは実際の使用状態において測定さ
れた値をいうものとする。また、分散スロープとは、波
長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長(n
m)を、縦軸に波長分散値(ps/km・nm)を取っ
て、分散値をプロットした際の曲線の勾配をいうもので
ある。
ープが0.05〜0.08ps/km/nm2であり、
十分に小さくなっている点である。これと同時に、有効
断面積Aeffが45〜70μm2であり、階段型屈折
率プロファイルを有するものと比較すると大きく、波長
多重伝送システムに用いることができる程度に非線形効
果を低減することができる。すなわち上述のような特性
値を満たす光ファイバは、波長多重伝送システムに用い
ることができる程度に非線形効果を低減することがで
き、かつ曲げ損失が小さく、さらに分散スロープが十分
に小さいDSFとなる。
果の低減が十分ではなく、70μm2をこえるものは、
曲げ損失が小さい領域に太径解が存在しなくなるので、
分散スロープの値を満足することが難しい。また、曲げ
損失が100dB/mをこえると、DSFの微かな湾曲
によっても損失が大きくなり、不都合となる。また分散
スロープは太径解を採用しているため、0.05〜0.
08ps/km/nm2という十分に小さな範囲を実現
することができる。0.05ps/km/nm2未満の
ものは実際の製造が難しく、0.08ps/km/nm
2をこえると、本発明の目的とする分散スロープの低減
が不十分となる。さらにDSFは通常シングルモード光
ファイバであり、使用波長帯において常にシングルモー
ド伝搬を行う必要があり、このためにはカットオフ波長
はシングルモード伝搬を保証するものでなければならな
い。
るためには、このものが、例えば図1に示すようなリン
グ付き屈折率プロファイルを有することが第1の必要条
件となる。図1において、符号1は中心コア部であり、
この中心コア部1の外周には第1リング部2が設けら
れ、この第1リング部2の外周には第2リング部3が設
けられ、この第2リング部3の外周には第3リング部4
が設けられ、この第3リング部4の外周にはクラッド5
が設けられ、これらは、中心コア部1を中心とした同心
円状に配置されている。ここで、中心コア部1の屈折率
をn0、第1リング部2の屈折率をn1、第2リング部3
の屈折率をn2、第3リング部4の屈折率をn3、クラッ
ド5の屈折率をn4とすると、n0>n2で、n2>n
1で、n3≦n4となっている。後述するように、クラッ
ド5は純粋シリカまたはフッ素ドープシリカからなるの
で、n4は純粋シリカレベルに限定されない。
て、中心コア部1とクラッド5との比屈折率差をΔ1、
第1リング部2とクラッド5との比屈折率差をΔ2、第
2リング部3とクラッド5との比屈折率差をΔ3、第3
リング部4とクラッド5との比屈折率差をΔ4とする
と、Δ1は+0.5〜+0.8%、Δ2は−0.1〜+
0.1%、Δ3は+0.05〜+0.5、Δ4は−0.
2〜0.0%の範囲とされる。
の増大に伴ってカットオフ波長が長くなる傾向がある。
この場合、Δ4を低く設定することによってカットオフ
波長を短くすることができ、Δ4は上記の範囲で調整す
ると好ましい。
径解を採用することである。このために図1の屈折率プ
ロファイルにおいて、中心コア部1の外径を2a、第1
リング部2の外径を2b、第2リング部3の外径を2
c、第3リング部4の外径を2dとすると、b/aは
1.5以上、実質的には1.5〜4.0とされる。また
aは2.0〜4.0μm、b−aは1.0〜5.0μ
m、c−bは1.0〜12μm、d−cは0.0〜20
μmとされる。
大きくすることができず、4.0をこえるものは製造
上、特性の制御性が悪化する不都合が生じる。aが2.
0μm未満であったり、4μmをこえる場合には、本発
明の分散シフト光ファイバの特性値を満足する太径解が
存在しない。b−aが1.0μm未満であると第1リン
グ部2を設けた効果が得られず、5.0μmをこえると
カットオフ波長や曲げ損失などの特性上および製造上不
都合な場合がある。c−bが1.0μm未満であると、
第2リング部3を設けた効果が得られず、12μmをこ
えるとカットオフ波長が長くなるなどの特性上および製
造上不都合な場合がある。d−cが0.0μmのとき
は、第3リング部4を設けない場合であり、このときも
b/a、a、b−a、c−b b/aなどの値を調整す
ることによって本発明の効果が得られる。d−cが20
μmをこえると製造上不都合である場合がある。また、
通常光ファイバの外径は約125μmとされるので、上
述のa〜dの値を定めると、クラッド5の半径からdを
差し引いた値は自ずと定まる。
3、Δ4、b/a、a、b−a、c−b、d−cを上述
の範囲に定め、太径解を用いることにより、本発明の特
性値を満たすDSFを得ることができる。表1は、上述
の第1および第2の必要条件を満たし、上述の特性値を
有するDSFを得るための具体的なパラメータの組み合
わせとそれによって得られるDSFのカットオフ波長
(λc)、Aeff、曲げ損失(曲損)、分散スロープ
の値を示したものである。
の広い範囲からの組合わせによって、目的とする特性を
有するDSFが得られることが明らかとなる。このよう
な観点から、本発明ではDSFの構造パラメータの値に
よって発明を特定することが困難であり、特性値によっ
てその特定を行うようにしたものである。そして、かか
る特性値は、従来知られているDSFでは取り得ないも
のであることはいうまでもない。
μm帯において波長分散がほぼゼロとなる2つのコア径
のうち、その値が大きい太径解に対応するものであり、
これによって曲げ損失を小さく抑え、かつAeffをあ
る程度大きくするとともに、分散スロープを0.08p
s/km/nm2以下と、十分に小さくすることができ
るものである。
よって製造でき、例えば中心コア部1および第2リング
部3はゲルマニウムドープシリカまたは純粋シリカによ
って、第1リング部2、第3リング部4およびクラッド
5は純粋シリカまたはフッ素ドープシリカとすることに
よって作成される。図1に示す屈折率プロファイルで
は、第2リング部3の存在によって伝送光の光パワーの
電界強度分布がクラッド5側に長く尾を引く形となるた
め、光ファイバ母材の製造の際に、クラッドとなるスー
トのかなりの部分を中心のコアとなるスートと一括して
合成する方法を取ることが望ましい。
その実測屈折率プロファイルをRNFP法で測定する
と、図1に示す屈折率プロファイルと比較して、角がな
く、なめらかな形状のものが得られる。このときΔ1、
Δ2、Δ3、Δ4などの数値は最も大きいピーク値を採
用し、a〜dの値はピーク値の半値を与える幅(半値
幅)を採用する。この試作ファイバの特性値は表2に示
す通りであり、本発明で求められている特性を具備して
いることがわかる。
は、波長多重伝送に用いることができる程度にAeff
を増大させて非線形効果を低減することができ、かつ曲
げ損失も小さいものであり、かつ分散スロープを十分に
小さくすることがきるものである。よって、分散スロー
プを低減したDSFが要求される波長多重伝送システム
に用いることができる。
の例を示す図である。
部、4…第3リング部、5…クラッド。
Claims (3)
- 【請求項1】 波長1.55μm帯において、波長分散
がほぼゼロであってゼロではなく、かつ有効断面積が4
5〜70μm2であり、かつ曲げ損失が0.1〜100
dB/mであり、かつ分散スロープが0.05〜0.0
8ps/km/nm2であり、かつカットオフ波長が
1.55μm帯において常にシングルモード伝搬となる
値をとることを特徴とする分散シフト光ファイバ。 - 【請求項2】 請求項1記載の分散シフト光ファイバ
が、中心コア部と、この中心コア部の外周に設けられた
第1リング部と、この第1リング部の外周に設けられた
第2リング部と、この第2リング部の外周に設けられた
第3リング部と、この第3リング部の外周に設けられた
クラッドとからなり、 中心コア部の屈折率をn0、第1リング部の屈折率を
n1、第2リング部の屈折率をn2、第3リング部の屈折
率をn3、クラッドの屈折率をn4としたとき、 n0>n2で、かつn2>n1で、かつn3≦n4である屈折
率プロファイルを有するものであることを特徴とする分
散シフト光ファイバ。 - 【請求項3】 請求項2記載の分散シフト光ファイバに
おいて、中心コア部の直径を2a、第1リング部の外径
を2b、第2リング部の外径を2c、第3リング部の外
径を2dとしたとき、 b/a≧1.5で、かつaは2.0〜4.0μmで、か
つb−aは1.0〜5.0μmで、かつc−bは1.0
〜12μmで、かつd−cは0.0〜20μmであるこ
とを特徴とする分散シフト光ファイバ。
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