JPS6023321B2 - 屈折率溝付形単一モ−ド光フアイバ - Google Patents

屈折率溝付形単一モ−ド光フアイバ

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JPS6023321B2
JPS6023321B2 JP55095956A JP9595680A JPS6023321B2 JP S6023321 B2 JPS6023321 B2 JP S6023321B2 JP 55095956 A JP55095956 A JP 55095956A JP 9595680 A JP9595680 A JP 9595680A JP S6023321 B2 JPS6023321 B2 JP S6023321B2
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隆夫 枝広
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    • G02B6/02214Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
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    • G02B6/03622Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広い波長帯城における伝送損失および分散に
基づく信号歪が極めて少ない単一モード光フアィバに関
するものである。
単一モード光フアィバは、多モード光フアイバに比して
分散が少なく広波長帯域となっているが、材料分散およ
び導波路分散に起因する信号歪のため、自ずから使用可
能な光の波長帯域が制限される。
すなわち、光フアィバのコア内へ投射された光は、コア
とクラッドとの境界による反射を反復してコア内を伝搬
するが、光の伝搬状況を示す伝搬定数は光の角周波数に
対して非直線的に変化し、角周波数が大きくなると光伝
搬モードーこ高次モードが発生する。
したがって、光フアイバを単一モードとして使用する場
合には、高次モードが発生する角周波数をのcとしたと
き、0〜のcの角周波数により使用しなければならない
また、材料分散は光フアィバを構成するガラスの屈折率
が光の波長に対し非直線的な変化を呈することにより発
生し、コアの屈折率をnl、光の波長を^、真空中の光
速をCとするとき、単一モード光フアィバの材料分散。
Nは次式により示される。^#n1
……。
)。
N=Z●不亨一方、導波路分散は、伝搬定数8と光の角
周波数のとの関係によって定まり、単一モード光フアィ
バの場合、導波礎分散。
wは次式によって与えられる。岬÷.仙洋 …■ ただし、‘1),‘2)式のdは微分記号である。
なお、材料分数。Nと導波路分散。wとの和が全分散。
Tであり、伝搬の可能な光の周波数帯域幅fは次式によ
って与えられる。f=凶塑
……【3’ここで、コアとクラッドと屈折率差が小
さく、かつ、両者の屈折率がステップ状に変化する従釆
のステップ形単一モード光フアィバにおる分数ひの光の
波長^との関係を示せば第1図のとおりである。
ただし、同図は、屈折率差△=0.32%、コアの直径
Z=6.0仏の、コアの屈折率nl=0.4筋19の例
であるが、同図から明らかなとおり、特定の波長におい
て全分散叶が受となっても、他の波長においては全分散
のが急速に増大し、‘3’式に基づく周波数帯頃勘底f
が低下する。
一方、石英ガラス系の光フアイバにおいては、光の伝送
損失が入=1.5〜1.6ムのにおいて最少となること
が理論的、実験的に明らかとなされており(賞、他著:
Electron じtt.Vol15,PI06,1
979参照)、この波長城での全分散のを最少にできれ
ば、超広帯域かつ超長距離の光伝送が実現する。
したがって、従来の単一モード光ファィバに関するこの
種の研究は、全分散。
Tが零となる波長入oを入=1.5〜1.6山肌の間へ
移動させることに主眼が魔かれており(土屋、池著:E
lectron戊ttVol15 P476,1979
参照)、種々の成果が示されてはいるものの、伝送すべ
き波長が入。から外れると全分散叶が急激に大となり、
これによって伝送可能な光の帯城幅が制限される欠点を
生ずるものであった。すなわち、第2図に全分散。
Tと周波数帯域幅fとの波長入に対する関係を示すとお
り、コアとクラッドとの屈折率差△を大とすることによ
り、全分散。rが零となる波長を長波長側へ移動させる
ことはできても、こ)に示すコアとクラッドとのみから
なる光フアィバの構造によっては、広い波長範囲内にお
いて全分散。Tを少とすることができず、これによって
、広い波長範囲内における信号歪を低に値とすることが
不可能となる欠点を生じていた。本発明は、従来のか)
る欠点を一挙に排除する目的を有し、コアとクラッドと
の間にコアおよびクラッドよりも低い屈折率の中間層を
設けることにより、極めて広い周波数帯城において、低
伝送損失と共に低信号歪を実現した屈折率溝付形単一モ
ード光フアィバを提供するものである。
以下、実施例を示す第3図以降により本発明の詳細を説
明する。
第3図は、屈折率溝付形単一モード光フアィバの断面図
および各部の屈折率分布を示し、石英ガラスを主成分と
するコア1の外側へ同D円状に形成されたクラッド2と
、コア1との間へ嵐0円状に密接して形成された中間層
3が設けてあり、クラッド2および中間層3も石英ガラ
スを主成分としているが、コア1の中から外方への半径
をrとして示しており、コア1の屈折率n,よりもクラ
ッド2の屈折率&が低く、かつこれらの屈折率n,,&
よりも中間層3の屈折率〜が更に低いものとなつている
第4図は、各種の屈折率分布を示す図であり、第3図の
溝付形分布を示すDのほかに、Aのステップ形分布、B
の二乗形分布、CのM形分布等が考えられる。
なお、aはクラッド2の内壁面位贋を示している。第5
図は、第4図に示す各形分布につき、規格化周波数vと
規格イり蔓波路分散Cowとの関係を示す図であり、規
格イり蔓波分散は光遠Cと導波路分散。
wとの積によって表わされるが、規格化周波数vは次式
により表わされるものをなっている。v=学a船−n委
.・・.・・‘4’また、第5図においては、
実線の部分が単一モードにより伝搬の行なわれる領域で
あり、同図から明らかなとおり、A〜Cは、規格化導波
路分散Cowが正の範囲でしか単一モード領域をならな
いのに対し、本発明によるDにおいては、規格化導波路
分散Cowの正負両範囲にわたって単一モード領域とな
っている。
一方、石英ガラスを主体とする光フアィバの材料分散。
Nは、第6図に示す波長特性となっており、1.3山肌
近傍の波長^において材料分散。Nが零、これより短波
長側では正、これより長波長側では負となっている。こ
のため、{4}式のとおり、規格化周波数vが波長^に
逆比例していることを考慮すれば、材料分散。
一と導波路分散owとの相殺により、全分散。Tを広い
波長帯城で最低とするうえからは、第5図Dに示す特性
が最も有利であることが明らかであり、第5図Dの特性
と対応する第3図の構成が極めて有利となる。第3図に
示す屈折率溝付形単一モード光フアィバは、例えば、M
CVD(修正化学的気相析出)法により製すればよく、
その詳細はつぎのとおりである。
すなわち、一例として外径14凧◇、内径12舷◇の石
英ガラス管を用い、これの内壁面上へ、気相反応により
約lmol%のフッ素を含んだ二酸化シリコン膜を析出
により推積させたうえ、更にその内面上へ、約弧ol%
の二酸化ゲルマニウムを含んだ二酸化シリコン膜を同様
にして推鏡させた後、石葵ガラス管を170ぴ0の高温
により加熱し、その中心まで密に溶着したものをプリフ
オームとして得てから、更に、これを200qoまで加
熱したうえ線引きすれば、第3図のものが得られる。た
ゞし、この場合は、コア1の屈折率を高める添加材とし
てゲルマニウムを用い、中間層3の屈折率を低める添加
材としてフッ素を用いているが、屈折率を高める添加材
としてはリンを、屈折率を低める添加材としては棚素を
用いてもよい。
また、クラッド2として石英ガラスをそのま)用いてい
るが、これに対し、屈折率を高める添加材としてゲルマ
ニウム、リン等のいずれかを添加したものを用いても同
機であり、中間層3に石葵ガラスをそのま)用いたうえ
、クラッド2として石葵ガラスへ屈折率を高める添加村
を加えたものを用いても同様である。なお、第7図は、
添加材の添加量Adと、屈折率n。および石英に対する
屈折率差△との関係を示す図であり、同図から明らかな
とおり、屈折率を高める添加材としては、二酸化ゲルマ
ニウムCも02の3〜1仇hol%または五酸化リンP
205の10〜24mol%が、屈折率を低める添加材
としては、フッ素Fの1〜2mol%が、所望の屈折率
差を得るうえから好適である。このほか、第3図の具体
的諸元としては、コア1の半径a=6.6ムの、中間層
3の厚さt=3.4一肌、コア1とクラッド2との屈折
率差△1=(n亨−n≧)/初亭=0.51%、クラッ
ド2と中間層3との屈折率差△2=(n峯−n享)/沙
季=−0.31%であり、これによって、第8図に示す
伝送損失Lと波長入との関係が得られており、同図から
明らかなとおり、最低損失は、波長^=1.58山肌に
おいて0.6旧/物となっている。
第9図は、分散の測定系を示すブロック図であり、30
印MHZによりモードロックされたNd:YAGレーザ
(波長:1.06〃の)1の光に対し、IKHZによっ
てモードロックを施してうえ、ピーク出力0.舷Wの光
を低損失のステップ形単一モード光フアィバ(コア蚤:
7rw、屈折率差:0.24%、フアィバ長:1.7舷
)2へ入射こせ、単一モード光フアィバ2中で発生した
譲導ラマン散乱光による各波長の光から、分光器3によ
り所望の波長を有する光を取り出し、ハーフミラー4に
よって分岐した後、一方を受光素子5へ入射させ、その
受光出力をオシログラフのトリガ入力として与えている
また、ハーフミラー4により分岐された他方の光は、ス
テップ形光フアィバ7へ入射し、V薄形コネクタ8によ
り光融合せが行なわれたうえ、被測定光フアイバ9を介
して受光素子10へ入射しており、これの受光出力がオ
シログラフ6の垂直軸入力として与えられている。
したがって、オシログラフ6の波形により、被測定光フ
アィバ9による光伝搬状況の遅延時間が求められる。
第10図は、第9図の測定系により、第3図のものを実
測した波長入に対する全分布。
Tの特性であり、実測結果から得た遅延時間を波長^に
よって微分のうえ求めたものである。同図から明らかな
とおり、第3図の構成および上述の具体的諸元によれば
、波長入=1.37〜1.46ム肌の範囲において、全
分散。
Tが±lps/物/mm以内となっており、従来の光フ
アィバに対し、全分散。Tが±lps/物/nmの波長
範囲が約5倍に拡大されている。第11図は、コア1と
クラッド2との屈折率差△,と、中間層3の厚さtに対
するコアーの半径aの比との関係を示す図であり、△2
=−0.5%のとき曲線の左方がt/a=0..S丘
僕に、△2 =−0.15%のとき曲線の右方がt/a
=0.7近傍に位置することが予想される一方、散乱に
よる伝搬損失の増大上、△,=1.0%以下が望ましい
うえから、t/a=0.3〜0.7、かつ、△,=0.
5〜1.0の範囲とすれば好適なことが示されている。
また、中間層3とクラツド2との屈折率差△2は、実線
および破線により示すとおり、△2 =−0.3〜一0
.5とすれば、前述の範囲内に十分収まるため好適であ
る。第12図は、コア1とクラッド2との屈折率差△,
とコア1の直径松との最適関係を示す図であり、△2お
よびt/aが定まり、かつ、△,が定まれば、これに応
じて直径松が求められ、これから半蓬aが決定され、こ
れを基準として中間層3の厚さtも定められる。
なお、第11図および第12図の関係からコア1、クラ
ッド2および中間層3の各層折率を定めることができる
このほか、屈折率を高める添加材としては、ジルコニア
、鉛、バリウム、ガリウム等を用いてもよく、種々の変
形が自在である。
以上の説明により明らかなとおり本発明によれば、石英
系光フアィバの伝送損失が最低となる1.3〜1.6山
肌の広波長帯城において、全分散をlps/ね/mm以
下とすることができるため、WDM(波長多重)伝送技
術により超広帯域、超長距離伝送を行なうことができる
と共に、クラッドよりも屈折率の小さい中間層を備えて
いるため、クラッド側への光の漏洩が少なく、光フアィ
バの轡曲による曲げ損失およびマイクロペンディング損
失が減少する等の利点を有し、各種の光伝送用として顕
著な効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来のステップ形単一モード光フ
アィバにおける分散と光の波長との関係を示す図、第3
図は本発明の実施例を示す断面図および各部の屈折率分
布図、第4図は各種の屈折率分布を示す図、第5図は第
4図における各形分布につき規格化周波数と規格化導波
賂分散との関係を示す図、第6図は石英ガラスを主体と
する光フアイバの材料分散と光の波長との関係を示す図
、第7図は添加材の添加量と屈折率および屈折率差との
関係を示す図、第8図は本発明の実施例による伝送損失
の特性図、第9図は分散の測定系を示すブロック図、第
10図は第9図の測定系により本発明の実施例によるも
のを実測した全分散の特性図、第11図はコアとクラッ
ドとの屈折率差に対する中間層の厚さとコアの半径との
比の関係を示す図、第12図はコアとクラッドとの屈折
率差に対するコアの直径の最適関係を示す図である。 1……コア、2…・・・クラッド、3・…・・中間層、
n,,り,n3・・・・・・屈折率、t・・・・・・中
間層の厚さ。 図船 図 S 球 第2図 第3図 第4図 第8図 第5図 第6図 第7図 第9図 第10図 第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 コアと,該コアの外側へ同心円状に形成され前記コ
    アよりも低い屈折率を有するクラツドと、該クラツドと
    前記コアとの間へ同心円状に密接して形成され前記コア
    およびクラツドよりも低い屈折率を有する中間層とから
    なり、前記コアとクラツドと屈折率差を0.5〜1.0
    %とし、かつ、前記中間層とクラツドとの屈折率差を−
    0.3〜−0.5%にする共に、前記中間層の厚さと前
    記コアの半径との比を0.3〜0.7としたうえ、前記
    コアの半径を前記コアとクラツドとの屈折率差および前
    記中間層とクラツドとの屈折率差ならびに前記中間層の
    厚さと前記コアの半径との比に応じたものとしたことを
    特徴とする屈折率溝付形単一モード光フアイバ。 2 石英ガラスをクラツドとして用いたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の屈折率溝付形単一モード
    光フアイバ。 3 屈折率を高める添加材を添加した石英ガラスをクラ
    ツドとして用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の屈折率溝付形単一モード光フアイバ。 4 屈折率を高める添加材を添加した石英ガラスをコア
    として用いると共に、石英ガラスを中間層として用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の屈折率溝
    付形単一モード光フアイバ。 5 屈折率を高める添加材を添加した石英ガラスをコア
    として用いると共に、屈折率を低める添加材を添加した
    石英ガラスを中間層として用いることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の屈折率溝付形単一モード光フア
    イバ。 6 屈折率を高める添加材としてゲルマニウムおよびリ
    ンのいずれかを用いたことを特徴とする特許請求の範囲
    第3項または第4項または第5項記載の屈折率溝付形単
    一モード光フアイバ。 7 屈折率を低める添加材として硼素およびフツ素のい
    ずれかを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第5項
    記載の屈折率溝付形単一モード光フアイバ。 8 屈折率を高める添加材として二酸化ゲルマニウムの
    5〜10mol%および五酸化リンの10〜24mol
    %中のいずれかを用いると共に、屈折率を低める添加材
    としてフツ素の1〜2mol%を用いたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第5項記載の屈折率溝付形単一モード
    光フアイバ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6359239U (ja) * 1986-10-08 1988-04-20
JPS63152941U (ja) * 1987-03-27 1988-10-06

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2788138B1 (fr) * 1999-01-04 2001-03-30 Cit Alcatel Fibre optique a faible pente de dispersion chromatique
JP5867076B2 (ja) * 2011-12-28 2016-02-24 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5525643A (en) * 1978-08-11 1980-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of carrying article
JPS5652706A (en) * 1979-10-08 1981-05-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Single mode optical fiber with intermediate layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5525643A (en) * 1978-08-11 1980-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method of carrying article
JPS5652706A (en) * 1979-10-08 1981-05-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Single mode optical fiber with intermediate layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6359239U (ja) * 1986-10-08 1988-04-20
JPS63152941U (ja) * 1987-03-27 1988-10-06

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JPS5720707A (en) 1982-02-03

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