JPWO2007119509A1 - ダブルコア光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、シングルモード信号光とマルチモード信号光とを、同一の光ファイバで伝送可能にする光ファイバ、すなわちダブルコア光ファイバを提供するものである。さらに、光ファイバを曲げた場合であっても、光ファイバに、コアよりも有効屈折率が高くなる領域が発生することを無くす、ないしは減少させるものである。
特許文献1に記載された従来のダブルクラッドファイバは、シングルモード伝送用のコア11と、2つのクラッド(第1クラッド21と第2クラッド31)とを備えるものである。そして、第1クラッド21にポンプレーザからの出力光が入力され、該入力された光が、コア11と第1クラッド21とをマルチモードで伝搬していくが、この光はあくまで、コア11を増幅するための光であって、信号光ではない。従って、伝送される信号光は、コア11を伝送するシングルモード信号光の1つのみである。また、ダブルクラッドファイバにおいてマルチモードで伝搬していくのは増幅のための光であるので、第1クラッド21の直径はより大きく設計される。また、第1クラッドでは信号光を伝搬するわけではないので、中心軸を合わせる必要はなく、より大きいことが望まれるクラッド21の直径としてより大きな直径が実現できるのである。
本発明の一実施形態に係る、シングルモード伝送用のコアは、光ファイバの最も内側にある、屈折率n1を有する第1の材料であって、長波長帯域の光信号を用いて上記コアのみ選択的に励振した際に、伝搬モードが規定モードのみとなるシングルモード特性を備え、且つ該規定モードのモードフィールド径は、上記長波長帯域でシングルモード伝送可能なシングルモード光ファイバのモードフィールド径と同じ値、または略同じ値である。すなわち、本発明の一実施形態に係るシングルモード伝送用のコアは、通常用いられる長波長帯シングルモード伝送用光ファイバの開口率を有しているのである。
従って、本発明の一実施形態に係る、ダブルコア光ファイバを用いると、シングルモード光ファイバおよびマルチモード光ファイバ共に低ロスで接続することが可能になる。
図4Aは、本実施形態に係るダブルコアファイバの屈折率プロファイルであり、図4Bは図4Aの屈折率プロファイルを有するダブルコア光ファイバの断面構造図である。
図4Bにおいて、中心にシングルモード伝送用の、第1の材料としてのコア111が備えられ、コア111の外側に順次、第2の材料としての第1クラッド121、第3の材料としての第2クラッド131、第4の材料としての第3クラッド141、そして高分子樹脂で構成された第4クラッド151が備えられる。なお、コア111、第1〜第3クラッドは、例えば石英系ガラスや、ポリマー、アクリルなどの有機物など、通常、光ファイバに用いられる材料を用いることができる。
なお、本実施形態では、シングルモード伝送用光信号波長(コア111の規定モードを励振しシングルモード伝送する光信号の波長)をC−Band帯域(1530nm〜1560nm)、あるいはL−Band帯域(1570nm〜1610nm)、またあるいは1300nm帯域のいずれでも設計可能である。また、モードフィールド径を、7.0〜10.0μmとすることができる。すなわち、上述の規定モードのモードフィールド径を7.0〜10.0μmにすることができる。
このとき、第2クラッド121外周側(図5では紙面右側)の屈折率が高くなるが、第1クラッド121の屈折率122よりも第2クラッド131の屈折率132を小さくし、さらに第3クラッド141の屈折率142を屈折率132よりも小さく設定している。従って、従来のダブルクラッドファイバではコアの屈折率よりも屈折率が高い領域が発生する曲率半径であっても、コア111の屈折率112よりも屈折率が高い領域の発生を無くすことができる。従って、先に示した「ダブルクラッドファイバ」で現れた現象は発生せず、コアを伝送する光信号の伝送特性の劣化が付与されることがなく、光信号受信端における復調時でのエラー増加をもたらすことはない。すなわち、光ファイバを曲げた際に、コア111から漏れた一部のシングルモード信号光が第1クラッド121、第2クラッド131および第3クラッド141にトラップあるいは、それぞれから反射してコア111に戻ることなく、第4クラッド151まで到達し吸収させることができる。よって、光ファイバを曲げた際において安定なシングルモード伝送、さらにマルチモード伝送が同時に可能となるのである。
本実施形態では、光ファイバの曲げの方向を予め決めておき、該決められた方向に曲げた際の光ファイバの外周側における、シングルモード信号光用のコアを覆うように形成される材料(第2の材料)の外周部分(表面部分)の一部を含む、上記コアを含まない領域の屈折率を低くしている。
図6Bにおいて、中心にシングルモード伝送用の、第1の材料としてのコア111が備えられ、コア111の外側に順次、第2の材料としての第1クラッド227、第3の材料としての第2クラッド231、そして高分子樹脂で構成された第3クラッド241が備えられる。なお、コア111、第1および第2クラッドは、例えば石英系ガラスや、ポリマー、アクリルなどの有機物など、通常、光ファイバに用いられる材料を用いることができる。
このとき、第2クラッド227外周側(図7では紙面右側)の屈折率が高くなるが、領域223の屈折率224よりも領域225の屈折率226を小さくし、さらに第2クラッド231の屈折率232を屈折率226よりも小さく設定しているので、従来のダブルクラッドファイバではコアの屈折率よりも屈折率が高い領域が発生する曲率半径であっても、コア111の屈折率112よりも屈折率が高い領域の発生を無くすことができる。従って、第1の実施形態と同様に、先に示した「ダブルクラッドファイバ」で現れた現象は発生せず、コアを伝送する光信号の伝送特性の劣化が付与されることがなく、光信号受信端における復調時でのエラー増加をもたらすことはない。よって、光ファイバを曲げた際において安定なシングルモード伝送、さらにマルチモード伝送が同時に可能となるのである。
Claims (16)
- 第1のコアおよび第2のコアを備えるダブルコア光ファイバであって、
前記ダブルコア光ファイバの軸中心に配置された、第1の屈折率を有する第1の材料と、
前記第1の材料の外周に配置された、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の材料と、
前記第2の材料の外周に配置された、前記第2の屈折率よりも小さい第3の屈折率を有する第3の材料とを備え、
前記第1の材料が前記第1のコアであり、
前記第1の材料と前記第2の材料とが前記第2のコアであり、
前記第2の材料が前記第1のコアに対する第1のクラッドであり、
前記第3の材料が前記第2のコアに対する第2のクラッドであり、
前記ダブルコア光ファイバは、第1の波長帯の光信号を用いて前記第1のコアのみ選択的に励振した際に、伝搬モードが規定モードのみとなるシングルモード特性を有し、且つ該規定モードのモードフィールド径は、前記第1の波長帯でシングルモード伝送可能なシングルモード光ファイバのモードフィールド径と同じ値を有し、
前記第2のコアの直径は、第2の波長帯の光信号の伝送路として用いられるグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ、あるいはステップインデックス型マルチモードファイバのコア直径と同じ値を有することを特徴とするダブルコア光ファイバ。 - 前記第1の材料の直径d1と前記第2の材料の外径d2との比d2/d1は、4.5<d2/d1≦62.5/7.0であることを特徴とする請求項1記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第3の材料の外径d3は、55μm≦d3≦125μmであることを特徴とする請求項1記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第3の材料の外周に配置された、前記第3の屈折率よりも小さい第4の屈折率を有する第4の材料をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第3の材料の外径d3は、55μm≦d3<125μmであることを特徴とする請求項4記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第4の材料の外周に配置された、前記第4の屈折率よりも大きい第5の屈折率を有する、前記ダブルコア光ファイバを被覆するための高分子樹脂をさらに備えることを特徴とする請求項4記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第1の材料はGe、P、Sn、B元素の少なくとも一つが添加された石英であり、
前記第2の材料は純粋石英であり、
前記第3の材料および第4の材料はそれぞれ異なる量のF元素、またはB元素が添加された石英であることを特徴とする請求項4記載のダブルコア光ファイバ。 - 前記第3の材料の外周に配置された第4の材料をさらに備え、
該第4の材料は純粋石英、あるいは純粋石英にGe、P、Sn、B元素の少なくとも1つが添加された石英であることを特徴とする請求項1記載のダブルコア光ファイバ。 - 第1のコアおよび第2のコアを備えるダブルコア光ファイバであって、
前記ダブルコア光ファイバの軸中心に配置された、第1の屈折率を有する第1の材料と、
前記第1の材料の外周に配置された、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の材料と、
前記第2の材料の外周に配置された、前記第2の屈折率よりも小さい第3の屈折率を有する第3の材料とを備え、
前記第2の材料は、その断面形状が異なる、第1の領域と第2の領域とを有し、前記第1の領域は、前記第2の材料の表面の一部を含む領域であって、前記第1の材料を含まない領域であり、前記第2の領域は、前記第2の材料の、前記第1の領域以外の領域であり、前記第2の領域は前記第2の屈折率を有し、前記第1の領域は前記第2の屈折率よりも小さく、かつ前記第3の屈折率よりも大きい第4の屈折率を有し、
前記第1の材料が前記第1のコアであり、
前記第1の材料と前記第2の材料とが前記第2のコアであり、
前記第2の材料が前記第1のコアに対する第1のクラッドであり、
前記第3の材料が前記第2のコアに対する第2のクラッドであり、
前記ダブルコア光ファイバは、第1の波長帯の光信号を用いて前記第1のコアのみ選択的に励振した際に、伝搬モードが規定モードのみとなるシングルモード特性を有し、且つ該規定モードのモードフィールド径は、前記第1の波長帯でシングルモード伝送可能なシングルモード光ファイバのモードフィールド径と同じ値を有し、
前記第2のコアの直径は、第2の波長帯の光信号の伝送路として用いられるグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ、あるいはステップインデックス型マルチモードファイバのコア直径と同じ値を有することを特徴とするダブルコア光ファイバ。 - 前記第1の材料の直径d1と前記第1の材料と前記第2の材料とを含む第2のコアの直径d2との比d2/d1は、4.5≦d2/d1≦62.5/7.0であることを特徴とする請求項7記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第3の材料の外径d3は、55μm≦d3≦125μmであることを特徴とする請求項9記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記第3の材料の外周に配置された、前記第3の屈折率よりも大きい第5の屈折率を有する、前記ダブルコア光ファイバを被覆するための高分子樹脂をさらに備えることを特徴とする請求項9記載のダブルコア光ファイバ。
- 前記ダブルコア光ファイバの中心から前記第1の領域の断面形状における円弧曲線の頂点方向に対して、前記高分子樹脂表面に接着、あるいは前記高分子樹脂と一体成形させた、「コ」の字型の中空構造を備える構造体、または前記高分子樹脂の表面と当接する湾曲面を有する構造体であって、
前記構造体により、一定の中心点を持つ円弧に沿うように前記ダブルコア光ファイバを曲げる際において、前記第1の領域が該中心点から外側に向くように、前記ダブルコア光ファイバの曲げ方向が制御されることを特徴とする請求項12記載のダブルコア光ファイバ。 - 前記第1の材料はGe、P、Sn、B元素の少なくとも一つが添加された石英であり、
前記第2の領域は純粋石英であり、
前記第1の領域、および第3の材料はそれぞれ異なる量のF元素、またはB元素が添加された石英であることを特徴とする請求項9記載のダブルコア光ファイバ。 - 前記第1のコアの規定モードを励振しシングルモード伝送する光信号は、C−Band帯域(1530nm〜1560nm)、あるいはL−Band帯域(1570nm〜1610nm)の波長であり、さらに該規定モードのモードフィールド径は8.0μmから10.0μmであり、
さらに、前記第2のコアを励振しマルチモード伝送する光信号は850nm帯域の波長であり、該第2のコアの直径が50μmから62.5μmであることを特徴とする請求項1または9記載のダブルコア光ファイバ。 - 前記第1のコアの規定モードを励振しシングルモード伝送する光信号は、1300nm帯域の波長であり、さらに該規定モードのモードフィールド径は8.0μmから10.0μmであり、
さらに、前記第2のコアを励振しマルチモード伝送する光信号は850nm帯域の波長であり、該第2のコアの直径が50μmから62.5μmであることを特徴とする請求項1または9記載のダブルコア光ファイバ。
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