JPS63208005A

JPS63208005A - 光フアイバ

Info

Publication number: JPS63208005A
Application number: JP62041720A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shigematsu; 昌行重松; Shigeru Tanaka; 茂田中
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1988-08-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光ファイバに関するもので、特に広い波長範囲
にわたって低分散なものに使用される。

〔従来の技術〕

大容量で長距離の光通信を実現するためには、光ファイ
バは低分散であって伝送損失が小さいことが要求される
。すなわち、光ファイバにある程度以上の分散があると
、変調によって発生する光源波長の広がりが無視できな
くなり、大容量の通信が難しくなる。また、光の伝送損
失が高いと光フアイバケーブルに中継器を多く設置しな
ければならず、長距離通信に適しなくなる。

一般に、石英系の光ファイバでは１．３μｍ帯と１．５
５μｍ帯において低損失になることが知られており、特
に１．５５μｍ帯で低損失が著しい。そこで従来から、
この１．５５μｍ帯において低分散となる光ファイバの
研究、開発がなされている。

低分散の光ファイバを実現する従来技術として、第１に
分散シフトファイバと呼ばれるものが知られている。こ
れは、波長分散が零近傍となる状態を前述の１．３μｍ
帯から１．５５μｍ帯にシフトさせようとするものであ
る。この方式によれば、大容量かつ長距離の光通信、が
可能となる。

低分散の光ファイバを実゛現する第２の従来技術として
は、例えばレオナルト・ジー・コーエンらによる「オプ
ティックス・レターズ」第７巻第４号第１８３〜１８５
頁（１９８２）や、用土らによるｒＩＥＥＥジャーナル
・オブ・ファンタム・エレクトロニクス・キュー・イー
」第１０Ｗ第１２丹第８７９〜８８７頁（１９７４）に
示されるものがある。第３図はこのような光ファイバの
屈折率分布を示す図である。

図示の通りこの光ファイバは、中心部のコア１と、その
周辺部の第１クラツ°ド２と、更にその周辺部の第２ク
ラッド３より構成される。そして、コア１の屈折率ｎ１
と第、１および第２クラッド２゜３の屈折率ｎ２．ｎ３
の関係はｎｌ　＞　ｎ３　＞　ｎ２となっている。

かかる構造の光ファイバにおいて、コア１と第１クラッ
ド２の比屈折率差 Δ＝Δ　十Δ を大きくとると、広い波長範囲で低分散な特性を実現す
ることかできる。すなわち、第４図に示ず如く、波長１
．３〜１．５５μｍ帯において、分散値を狭い範囲内に
抑えることができる。なお、第４図において符号Ａで示
す如き特性とするが、符号Ｂで示す如き特性（１，３〜
１．５５μｍ帯で有効な特性）とするかは、第３図にａ
、ｂ。

Δ　、Δ　で示す諸元を適当に設定することにより″実
現できる。また、第４図中の符号Ｃは通常のステップイ
ンデックス光ファイバの分散特性を示す。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記第１および第２の従来技術“では、
下記の如き問題点があった。

第１の従来方式によれば、分散を低く抑えることのでき
る波長域は狭い。このため、発光波長の異なる発光素子
（例えば半導体レーザ、発光ダイオード）を用いるたび
に異なる光ファイバとしなければならず、また広い帯域
での光通信にも適していなかった。

第２の従来方式によれば、分散を低く抑えることのでき
る波長域は広くなる。しかし、コア１と第１クラッド２
の間では著しくガラス組成が変化することになるため、
これら界面における熱残留応力の集中によって光伝送特
性が低下してしまう。

すなわち、光フアイバプリフォームから線引きされると
きに光ファイバは急激に冷却されるので、コアと第１ク
ラッドの間に著しい組成変化があると界面に熱残留応力
が蓄積される。このため、光伝送損失が増加して長距離
光通信に適さなくなる。

なお、この事は例えばアインズリーらによる「エレクト
ロニクス・レターズ」第１８巻第１９号第８４２〜８４
４頁（１９８２）に示されている。

そこで本発明は、広い波長範囲において低分散であって
、かつコアとクラッドの界面における熱残留応力の集中
を回避し、光伝送損失を低く抑えた光ファイバを提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光ファイバは、コアと、その外側のコアよ
り低屈折率の第１クラッドと、更にその外側のコアより
低屈折率で第１クラッドより高屈折率の第２クラッドと
を備える光ファイバであって、コアの屈折率を中心部か
ら周辺部に向って滑らかに減少させたことを特徴とする
。　　　′。

〔作用〕

本発明に係る光ファイバは、以上の通りに構成されるの
で、コアのガラス組成は外側の第１クラッドに向って滑
らかに変化し、従って光フアイバプリフォームからの線
引き時の急冷によってコアとクラッドの界面に熱残留応
力が集中するのを回避するように作用する。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施例
を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同
一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は実施例に係る光ファイバの屈折率分布を示す図
で、同図（Ａ）はその基本型を示し、同図（Ｂ）および
（Ｃ）はそれぞれ変形したものを示している。

同図（Ａ＞に示す如く本実施例の光ファイバでは、コア
１の屈折率分布は中心部から周辺部に向って徐々に低下
する２乗分布となっている。このようにすれば、コア１
のガラス組成は外側の第１クラッド２に向って滑らかに
変化することになるので、線引き時の急冷によっても熱
残留応力の集中は少なくなる。従って、波長分散を小さ
くさせるためにクラッドを２単構造にした場合にも、光
伝送特性の劣化を防止できる。

第１図（Ｂ）の変形例では、コア１の屈折率分布は第１
図（Ａ＞のものと同様であるが、第１クラッド２の屈折
率分布を異ならしめている。すなわち、この変形例では
コア１との界面近傍における第１クラッド２の屈折率に
ついても、外側に向って滑らかに低下させている。従っ
て、線引時の急冷による界面への熱残留応力の集中を、
第１図（Ａ＞のものに比へて更に抑えることが可能にな
る。　　− 第１図（Ｃ）の変形例では、コアおよび第１り”　ラッ
ド２の屈折率分布は第１図（Ａ＞のものと同様でおるが
、第２クラッド３の屈折率分布を異ならしめている。す
なわち、第２クラッド３の内側の屈折率を外側に比べて
高くしている。このようにすれば、低分散かつ低光損失
を実現しながら、光ファイバの曲げ損失をも低くできる
という利点がある。

な胎、上記の第１図（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの光ファイ
バにあっても、コア１の最大屈折率（中心部における屈
折率）をｎｌ、第１および第２クラッドの屈折率をそれ
ぞれｎ２．ｎ３としたときには、なる関係が成立している。また、波長分散が低く抑えら
れる波長域は、第１図の光ファイバの諸元すなわちａ、
ｂ、Δ　、Δ　の値を変えることにより、種々変更する
ことができる。すなわち、第４図の曲線Ａの如くにする
ことも、曲線Ｂの如くにすることも可能である。ざらに
、第１クラッド２にフッ素添加のシリカを用いるなどの
手段によりコア１に含まれるＧｅ　０２を少なくすれば
、Ｇｅ　０２による散乱損失を抑えることが可能になる
。

本発明者らは上記実施例゛の有効性を確認するため、下
記の如き実験を行なった。

まず、本発明に係る第１図（Ａ＞の構造の光ファイバと
しては、低損失化を図るためにコアにＧＯ０２添加シリ
カを用い、第１クラッドにフッ素添加シリカを用い、第
２クラッドに純シリカを用いた。そして、コアおよび第
１クラッドの半径ａ、ｂをそれぞれａ＝３．０μｍ、ｂ＝５．９μｍとし、第２クラッドに対するコアの比屈折率差Δ　およ
び第１クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ−
をそれぞれ Δ　＝０．８８％、八−＝０．４１％に設定した。なお、コアの屈折率分布はほぼ２乗分布に
従っている。

次に、従来技術に係る第３図の構造の光）７・イバとし
ては、前述の本発明に係る材料を用いて下記の諸元のも
のを作成した。すなわち、コアおよ　　“び第１クラッ
ドの半径ａ、ｂをそれぞれａ＝２．５μｍ、ｂ＝５．’
１ｍとし、比屈折率差をそれぞれ Δ　＝０．７１％、△−＝０．３８％に設定した。

上記の如き２種類の光ファイバについて光伝送特性を調
べたところ、第２図の如き結果を得た。

すなわち、本発明に係る光ファイバでは波長が１．５５
μｍのところで光損失が０．２５２ｄＢ／ｋｍであった
のに対し、従来例に係る光ファイバでは光損失が０．３
１０ｄＢ／ｋｍとなった。

このＪ：うに、コアの屈折率を２乗分布とすることによ
り、線引き時の急冷に起因する熱残留応力の集中が緩和
できることが確認された。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、コアの屈折率分布は２乗分布に限られず、外側
方向（半径方向）に向って滑らかに屈折率が低下する分
布であればいかなるものでもよい。

また、第１クラッドと第２クラッドの界面についても、
屈折率が滑らかに変化するようにしてもよい。

材′Ｆ４についても種々の変更が可能である。例えばシ
リカについては、高屈折率とするために例えばＧｅＯ２
をドープし、低屈折率とするために例えばフッ素をドー
プすればよく、コアの中心部を純シリカとしてもよい。

また、上記実施例における光ファイバの諸元は波長が１
．５５μｍ帯における低分散を実現するものであって、
諸元の変更により１．３μｍ帯から１．５５μｍ帯に至
るまで、広い波長範囲に適用可能にすることができる。

このようにすれば、例えば１．３μｍ帯から１．５５μ
ｍ帯までの発光波長を持つ複数のＬＥＤ等を用いて、波
長多重光通信を行なうことも可能になる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り、本発明に係る光ファイバに
よれば、コアのガラス組成は外側の第１クラッドに向っ
て滑らかに変化するので、線引き時の急冷によってコア
と第１クラッドの界面に熱残留応力が集中するのを緩和
できる。このため、広い波長域にわたっての低分散を維
持しながら、光伝送特性の劣化を防止できる効果がある
。従って、本発明の光ファイバは長距離、大容信の光通
信を行なうケーブル（例えば海底ケーブル）に用いるの
に適しており、光中継器を著しく少なくし、あるいは無
くすことも可能になる。

更に、第２クラッドの内側に高屈折率の層を設けるよう
にすれば、曲げ光損失を少なくできるという格別の利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバの屈折率分布図、第２
図は光伝送損失を比較する図、第３図は従来の光ファイ
バの屈折率分布図、第４図は波長分散特性図である。１・・・コア、２・・・第１クラッド、３・・・第２ク
ラッド。特許出願人　　住友電気工゛業株式会社代理人弁理士　
　　長谷用　　芳　　樹（Ａ　）　　　　　　　　　　
　　　　　（Ｂ　）（Ｃ）本発明ファイバの屈折率分布第１図波　　長光伝送損失第２図従来ファイバの屈折率分布第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、中心部から周辺部に向つて屈折率が滑らかに減少す
るコアと、このコアの外側に形成され当該コアよりも低
屈折率の第１クラッドと、この第１クラッドの外側に形
成され当該第１クラッドよりも高屈折率で前記コアの中
心部よりも低屈折率の第２クラッドとを備える光ファイ
バ。２、前記第２クラッドの内側部分はその外側部分よりも
高屈折率である特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ
。３、低分散な波長範囲が１．５μｍ帯になるように、少
くとも前記コアと第１クラッドおよび当該第１クラッド
と第２クラッドの比屈折率差並びに前記コアおよび第１
クラッドの半径を設定した特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の光ファイバ。４、低分散な波長範囲が１．３μｍから１．５μｍ帯になるように、少くとも前記コアと第１ク
ラッドおよび当該第１クラッドと第２クラッドの比屈折
率差並びに前記コアおよび第１クラッドの半径を設定し
た特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光ファイバ。