WO1999022258A1

WO1999022258A1 - Fibre optique a dephasage dispersif

Info

Publication number: WO1999022258A1
Application number: PCT/JP1998/004857
Authority: WO
Inventors: Eisuke Sasaoka; Takatoshi Kato; Akira Urano; Yoshio Yokoyama
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 1999-05-06
Also published as: TW381185B; EP1028329A1; AU9648798A; US6360046B1; EP1028329A4

Description

曰月糸田 β

分散シフト光ファイバ技術分野

この発明は、光通信などで伝送路として使用されるシングルモード光ファイバに関し、特に、波長分割多重 (画: Wavelength Division Multiplexing) 伝送に好適な分散シフト光ファイバに関するものである。背景技術

近年、波長分割多重伝送や光増幅器の登場により長距離伝送が可能になるにつれ注目されるようになった非線形現象（信号光の歪）を低減する必要性が増してきた。そこで、例えば特開平 8— 3 0 4 6 5 5号公報、特開平 9一 3 3 7 4 4号公報には、係る非線形現象を低減し波長分割多重伝送に適用される分散シフト光ファイバが提案されている。

これらの分散シフト光ファイバにおいて、クラッド領域で包囲されたコア領域は、内側コアと該内側コアの外周に設けられた外側コアからなるリング状コァ構造を備えている。また、内側コアの屈折率に比べて外側コアの屈折率は高く設定されている。このように、分散スロープを小さくし実効断面積を大きくするよう設計することにより非線形現象の発現を抑制し、波長分割多重伝送に好適な分散シフト光ファイバが実現されている。

なお、非線形光学効果とは、四光波混合（F WM： four-wave mixing) 、自己位相変調（S P M： self -phase modulation) 、相互位相変調（X P M： cross- phase modulation) などの非線形現象により、光強度の密度等に比例して信号光パルスが歪む現象であり、伝送速度や中継伝送システムにおける中継間隔の制約要因となる。発明の開示

発明者らは従来の分散シフト光ファイバを検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の分散シフト光ファイバでは、内側コアの屈折率に比ベて該内側コアを包囲する外側コアの屈折率を高くする（上げる）ために、該外側コアへの G e 0₂添加が一般的に行われている。しかしながら、 G e 0₂の添加は、光ファイバにおける各領域間の熱膨張差及び光ファイバ線引き時における外側コアの粘度低下を発生させ、該光ファイバ内の応力の急激な変化を引き起こすため、外側コア界面（内側コアと外側コアの界面とクラッド領域と外側コアとの界面とを少なくとも含む）付近には、構造不整やガラス欠陥が生じやすくなる。これら構造不整やガラス欠陥は光伝送損失の増加の一因となり、また、熱膨張差は光ファイバ母材製造工程において光ファイバ母材に割れ等を生じさせる要因になる可能性がある。

この発明は、このような光ファイバ線引き時の課題を解決するためになされたものであって、製造段階における特性悪化要因を効果的に排除するための構造を備えるとともに、波長多重伝送に好適な分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。

上述の課題を解決すべく、この発明に係る分散シフト光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備えた分散シフト光ファイバであって、各領域間の界面付近における粘性差及び熱膨張差を低減するよう、添加される不純物及びその添加量が調節されている。

具体的に、上記コア領域は、屈折率が中心部分よりも周辺部分の方が高くなるように、フッ素（F ) 等の屈折率低下剤の濃度分布が調整された内側コアと、該内側コアの外周に設けられ、酸化ゲルマニウム（G e 0 ₂ ) 等の屈折率増加剤を含む外側コアを備えている。特に、外側コアは、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって屈折率が増加している内側部分と、該内側部分とクラッド領域との間に設けられた領域であって、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって屈折率が低下している外側部分を、少なくとも備えている。すなわち、この外側コアに含まれる屈折率増加剤の添加量は上記内側コア及びクラッド領域に近づくに従って減少している。そして、この発明に係る分散シフト光ファィバは、上記外側コアの外側部分において、該外側部分の半径に対する比屈折率差の変化量の比が、 1 . 0 %/〃m以下であることを特徴としている。

以上のように、内側コアと外側コアとの界面付近や、外側コアとクラッド領域との界面付近における各領域間の粘性差を小さくすることにより、ファイバ線引き時に、応力の急激な変化が抑えられる。その結果、各領域の界面付近における構造不整やガラス欠陥の発生が抑制される。さらに、各領域間の熱膨張差を小さくすることにより、光ファイバ母材製造工程における光ファイバ母材の割れ等の問題の発生が抑制される。

なお、上記外側コアにおける内側部分は上記内側コアに接している部分を意味し、外側部分は上記クラッド領域と接している部分を意味している。したがって、内側部分と外側部分は、それぞれクラッド領域の基準領域に対する比屈折率差が異なる 1又は 2以上の部分で構成されてもよく、これら内側部分と外側部分との間に中間部分を設けることも可能である。また、外側コアの各部分において、添加される屈折率増加剤は異なっていてもよい。

すなわち、この発明に係る分散シフト光ファイバにおいて、上記外側コアの少なくとも内側部分は、屈折率を上げる第 1添加物を含み、上記外側コアの少なくとも外側部分に、当該外側コアの溶融時の粘度を低下させる第 2添加物を含むよう構成されてもよい。

上記外側コアは、内側部分と外側部分のそれぞれを上記第 1添加物及び第 2添加物の少なくともいずれかを含む複数の部分で構成することも可能である。この場合、当該外側コアにおいて半径方向に沿ってステップ状の変化する屈折率プロファイルが実現できる。このような構造によっても、ファイバ線引き時において各領域間の界面付近の構造不整やガラス欠陥の発生が抑制され、また、外側コアにおける急激な熱膨張が抑えられる。

なお、上記実効断面積 A_effは、特開平 8— 248251号公報に示されたように、以下の（ 1) 式で与えられる。

A, 2 Γ ( J E²r d r) J E⁴ r d r ) ( 1)

0 ただし、 Eは伝搬光に伴う電界、 rはコア領域の中心からの半径方向の距離である。

また、屈折率プロファイルは、以下の式（2) で与えられる比屈折率差 Arii によって表される。

Δ ηι= — n_cd) / n_Cd … ) ここで、 n_cdはクラッド領域における基準領域（S i 0₂) の平均屈折率、 rii はコア領域を構成する各部分 iにおける平均屈折率である。よって、比屈折率差 △ n iはクラッド領域における基準領域の平均屈折率 n_cdを基準にして表されるものである。また、この明細書において比屈折率差は百分率で表され、負の比屈折率差の領域は基準領域よりも低い屈折率を有する領域であることを示す。

なお、非線形光学現象の発現を効果的に抑制するため、この発明に係る分散シフト光ファイバにおいて、比屈折率差の外側コア内における最大値と、内側コア内における最小値との差は、 1. 0%以上であることが好ましい。また、外側コア内における最大屈折率は、当該分散シフト光ファイバにおける最大屈折率であり、内側コア内における最小屈折率は、当該分散シフト光ファイバにおける最小屈折率であることが好ましい。

また、上記外側コアの所望の部分に含まれる第 1添加物は少なくとも酸化ゲルマニウムを含み、第 2添加物は少なくともリンを含むのが好ましい。そして、この第 2添加物の添加量は、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって低下するよう調節される。加えて、この発明に係る分散シフト光ファイバにおいて、上記クラッド領域は、外側コアの外周に設けられかつ所定の屈折率を有する内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられかつ該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドを備えたディプレストクラッド構造であってもよい。このクラッド構造が採用された場合、外側クラッドが当該クラッド領域の基準領域となる。図面の簡単な説明

図 1 Aはこの発明に係る分散シフト光ファイバの第 1実施例の断面構造を示す図であり、図 1 Bは図 1 Aに示された第 1実施例の分散シフト光ファイバの屈折率プロファイルである。

図 2 Aはこの発明に係る分散シフト光ファイバの第 2実施例の断面構造を示す図であり、図 2 Bは図 2 Aに示された第 2実施例の分散シフト光ファイバの屈折率プロファイルである。

図 3 Aはこの発明に係る分散シフト光ファイバの第 3実施例の断面構造を示す図であり、図 3 Bは図 3 Aに示された第 3実施例の分散シフト光ファイバの屈折率プロファイルである。

図 4 Aはこの発明に係る分散シフト光ファイバの第 4実施例の断面構造を示す図であり、図 4 Bは図 4 Aに示された第 4実施例の分散シフト光ファイバの屈折率プロファイルである。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明に係る分散シフト光ファイバの各実施例を図 1 A〜図 4 Bを用いて説明する。なお、これらの図において、同一又は同等の要素を同一の符号で示している。

第 1実施例

図 1 Aは、この発明に係る分散シフト光ファイバの第 1実施例の断面構造を示す図である。

この第 1実施例に係る分散シフト光ファイバは、中心波長人が約 1 5 0 0 nm 〜 1 6 0 0 nmの範囲内にある 1. 5 5〃m波長帯の信号光を導波するシングルモード光ファイバである。そして、図 1 Aに示されたように、この分散シフト光フアイノ^; 1 0 0は、所定の軸に沿って伸びたコア領域 1 1 0と該コア領域 1 1 0 の外周に設けられたクラッド領域 1 2 0とを備え、さらにコア領域 1 1 0は外径 a 1 ( 2 jam) の内側コア 1 1 1と外径 b 1 ( 1 0〃m) の外側コア 1 1 2を備えている。

上記内側コア 1 1 1には屈折率低下剤としてのフッ素が添加されており、このフッ素の添加量は、当該分散シフト光ファイバ 1 0 0の中心 0 から周辺に向つて徐々に減少している。一方、外側コア 1 1 2には屈折率増加剤としての G e〇 ₂が添加されている。しかしながら、内側コア 1 1 1と当該外側コア 1 1 2との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 1 1 2の内側部分 1 1 2 a における G e〇₂添加量は、当該分散シフト光フアイノ ' 1 0 0の中心 0 から周辺に向って徐々に増加している。逆に、クラッド領域 1 2 0と当該外側コア 1 1 2 との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 1 1 2の外側部分 1 1 2 bにおける Ge 0₂添加量は、当該分散シフト光ファイバ 1 0 0の中心から周辺に向って徐々に減少している。

また、図 1 Bは図 1 Aに示された第 1実施例の分散シフト光ファイノ 1 0 0の屈折率プロファイルであり、当該分散シフト光ファイバ 1 0 0の中心 0 を通る線 L 1に沿った各部位の比屈折率差で表されている。なお、各ガラス領域の比屈折率差はクラッド領域 1 2 0を基準領域として、上記式（2) で与えられる。図 1 Bの屈折率プロファイル 1 5 0からも分かるように、外径 a 1 ( 2 im) の内側コア 1 1 1では、クラッド領域 1 2 0に対する比屈折率差の最小値 Δ_{η ι} がー 0. 6 %になるよう、フッ素添加量が調節されている。外径 b 1 ( 1 0 /m) の外側コア 1 1 2では、クラッド領域 1 2 0に対する比屈折率差の最大値 Δη₂ が 1. 2%になるよう、 Ge0₂添加量が調節されている。なお、この第 1実施例では、外側コア 1 12の内側部分 1 12 &の比屈折率差 1^ (r ) は、内側コア 1 1 1からクラヅド領域 120に向かって略一定の変化率 0. 6 %/〃mで変化している。一方、外側コア 1 12の外側部分 1 12 bの比屈折率差 Ar (r ) は、内側コア 1 1 1からクラヅド領域 120に向かって略一定の変化率—0. 6%/〃mで変化している。

さらに、この第 1実施例に係る分散シフト光ファイバ 100は、比屈折率差△ が当該光ファイバ全体における最小値であり、比屈折率差 Δη₂が当該光ファィバ全体における最大値であり、かつこれら比屈折率差の差（Δηζ— Δη が 1. 0%以上になるよう設計されている。この構成により、より小さな分散スロ —プとより大きな実効断面積を有する分散シフト光ファイバが得られる。

なお、図 1 Αに示された構造の分散シフト光ファイバ 100を実現するためには、線引き処理前の母材を製造する過程では、その母材への Ge0₂とフッ素の添加量を調節するとともに、線引き処理後に図 1 Aに示された構造となるように予め該母材が成型される。そして、その母材を線引き処理することにより、図 1 Bに示された屈折率プロファイル 150を有する分散シフト光ファイノ 100を形成するという製造方法が採られている。

この第 1実施例に係る分散シフト光ファイバ 100では、波長 155 Onmの信号光に対する伝送損失が 0. 22 dB/kmと極めて低損失であることが確認された。また、波長 155 Onmの諸特性として、分散値が 2. 5 p s/nm/ km、分散スロープが 0. 085 p s/nm²/km、実効断面積 A_{ef f}が 80〃 m²となり、波長多重伝送に好適な評価結果が得られた。

また、各領域間の界面付近における熱膨張差が抑えられているため、光フアイバ母材製造工程において割れ等の問題は全く発生しなかった。さらに、その母材を線引き処理して当該分散シフト光ファイバ 100を製造する過程では、外側コァ 1 12の界面（内側コア 1 1 1と外側コア 1 12の界面とクラッド領域 120 と外側コア 1 1 2との界面とを少なくとも含む）付近における粘性差が低減しているため、応力の急激な変化が抑えられる。この結果、外側コア 1 1 2の界面付近における構造不整やガラス欠陥の発生が効果的に抑制された。

第 2実施例

図 2 Aは、この発明に係る分散シフト光ファイバの第 2実施例の断面構造を示す図である。

この第 2実施例に係る分散シフト光ファイバは、中心波長人が約 1 5 0 0 n m 〜1 6 0 0 n mの範囲内にある 1 . 5 5〃m波長帯の信号光を導波するシングルモード光ファイバである。そして、図 2 Aに示されたように、この分散シフト光ファイバ 2 0 0は、所定の軸に沿って伸びたコア領域 2 1 0と該コア領域 2 1 0 の外周に設けられたクラッド領域 2 2 0とを備え、さらにコァ領域 2 1 0は外径 a 2 ( 2〃m) の内側コア 2 1 1と外径 b 2 ( 1 0〃m) の外側コア 2 1 2を備えている。

上記内側コア 2 1 1には屈折率低下剤としてのフッ素が添加されており、このフッ素の添加量は、当該分散シフト光ファイバ 2 0 0の中心 0 ₂から周辺に向つて徐々に減少している。一方、外側コア 2 1 2には屈折率増加剤としての G e O ₂が添加されている。しかしながら、内側コア 2 1 1と当該外側コア 2 1 2との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 2 1 2の内側部分 2 1 2 a における G e 0 ₂添加量は、当該分散シフト光ファイバ 2 0 0の中心 0 ₂から周辺に向って徐々に増加している。逆に、クラッド領域 2 2 0と当該外側コア 2 1 2 との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 2 1 2の外側部分 2 1 2 bにおける G e 0 ₂添加量は、当該分散シフト光ファイバ 2 0 0の中心〇₂から周辺に向って徐々に減少している。

なお、この第 2実施例において、上記内側コア 2 1 1と外側コア 2 1 2は、何れも屈折率の異なる複数の部分から構成され、ステップ状の屈折率プロファイルを実現したことを特徴としている。図 2 Bは図 2 Aに示された第 2実施例の分散シフト光ファイバ 200の屈折率プロファイルであり、当該分散シフト光ファイバ 200の中心 0₂を通る線 L 2 に沿った各部位の比屈折率差で表されている。各ガラス領域比屈折率差はクラッド領域 220を基準領域として、上記式（2) で与えられる。

図 2 Bの屈折率プロファイル 250からも分かるように、外径 a 2 ( 2 jam) の内側コア 2 1 1では、クラッド領域 220に対する比屈折率差の最小値 Δ_ηι が— 0. 6%になるよう、フッ素添加量が調節されている。外径 b 2 ( 1 O j m) の外側コア 2 1 2では、クラッド領域 220に対する比屈折率差の最大値 Δη₂ が 1. 2%になるよう、 Ge 0₂添加量が調節されている。なお、この第 2実施例では、外側コア 2 1 2の内側部分 2 12 aは、その比屈折率差 Δ Γ^ (r) が半径方向に沿ってステップ状に変化するよう屈折率の異なる複数の部分から構成されており、その半径方向の変化率は 0. 5%/ mである。一方、外側コア 2 12の外側部分 2 1 2 bも、その比屈折率差 Arii (r) が半径方向に沿ってステップ状に変化するよう屈折率の異なる複数の部分から構成されている。また、この外側部分 2 12 bにおける半径方向の変化率は— 0. 3%/〃mである。さらに、この第 2実施例に係る分散シフト光ファイバ 200は、比屈折率差△ η ,が当該光ファイバ全体における最小値であり、比屈折率差△ n ₂が当該光ファィバ全体における最大値であり、かつこれら比屈折率差の差（Δη₂— Δι^) が 1. 0%以上になるよう設計されている。この構成により、より小さな分散スロ —プとより大きな実効断面積を有する分散シフト光ファイバが得られる。

なお、図 2 Αに示された構造の分散シフト光ファイバ 200を実現するためには、線引き処理前の母材を製造する過程では、その母材への Ge0₂とフッ素の添加量を調節するとともに、線引き処理後に図 2 Aに示された構造となるように予め該母材が成型される。そして、その母材を線引き処理することにより、図 2 Bに示された屈折率プロファイル 250を有する分散シフト光ファイバ 200を形成するという製造方法が採られている。この第 2実施例に係る分散シフト光ファイバ 200では、波長 1 550 nmの信号光に対する伝送損失が 0. 22 dB/kmと極めて低損失であることが確認された。また、波長 1 550 nmの諸特性として、分散値が 2. 0 p s/nm/ km、分散スロープが 0. 09 0 p s/nm²/km、実効断面積 A_{ef f}が 80〃 m ²となり、波長多重伝送に好適な評価結果が得られた。

また、各領域間の界面付近における熱膨張差が抑えられているため、光フアイバ母材製造工程において割れ等の問題は全く発生しなかった。さらに、その母材を線引き処理して当該分散シフト光ファイバ 200を製造する過程では、外側コァ 2 1 2の界面付近における粘性差が低減しているため、応力の急激な変化が抑えられる。この結果、外側コア 2 1 2の界面付近における構造不整やガラス欠陥の発生が効果的に抑制された。

さらに、外側コア 2 1 2の屈折率プロファイルを上述のようにスッテプ状にすると、製造工程における製造条件の自動制御が容易となり、比屈折率差の変化率を高精度で最適制御することができる。このため、均質で再現性の良い分散シフト光ファイバが得られる。

第 3実施例

図 3 Aは、この発明に係る分散シフト光ファイバの第 3実施例の断面構造を示す図である。

この第 3実施例に係る分散シフト光ファイバは、中心波長えが約 1 500 nm 〜1 60 O nmの範囲内にある 1. 55〃m波長帯の信号光を導波するシングルモード光ファイバである。そして、図 3 Aに示されたように、この分散シフト光ファイノ、 300は、所定の軸に沿って伸びたコア領域 3 10と該コア領域 3 1 0 の外周に設けられたクラッド領域 320とを備え、さらにコア領域 3 1 0は外径 a 3 ( 2 m) の内側コア 3 1 1と外径 c 3 ( 10 j ) の外側コア 3 1 2を備えている。

この第 3実施例は、上記外側コア 3 1 2において内側コア 3 1 1に隣接する内側部分 3 12 aと、クラッド領域 320に隣接する外側部分 3 12 cとの間に外径 b 3 (8〃m) の中間部分 3 12 bを設けるとともに、上記外側コア 3 12の各部分において異なる添加物を含む構成であることを特徴としている。すなわち、上記内側コア 3 1 1には屈折率低下剤としてのフッ素が添加されており、このフッ素の添加量は、当該分散シフト光ファイバ 300の中心 0₃から周辺に向って徐々に減少している。一方、外側コア 312には屈折率増加剤としての Ge0₂ とリンがそれぞれ所望の部分に添加されている。内側コア 3 1 1と当該外側コア 312との界面付近における粘性差を小さくするために、外側コア 3 12の内側部分 3 12 aには Ge 0₂が添加され、該 Ge0₂添加量は、当該分散シフト光フアイバ 300の中心〇₃から周辺に向って徐々に増加している。逆に、クラッド領域 320と当該外側コア 312との界面付近における粘性差を小さくするために、外側コア 3 12の外側部分 312 cにはリンが添加されており、該リン添加量は、当該分散シフト光ファイバ 300の中心 0₃から周辺に向って徐々に減少している。また、内側部分 31 2 aと外側部分 312 cとの間に設けられた外径 b (8 m) の中間部分 3 12 bには、外側コア 3 12の界面付近における不具合の影響を受けないので、 Ge 0₂が略均一に添加されている。

また、図 3 Bは図 3 Aに示された第 3実施例の分散シフト光ファイバ 300の屈折率プロファイルであり、当該分散シフト光ファイバ 300の中心 0₃を通る線 L 3に沿った各部位の比屈折率差で表されている。なお、各ガラス領域の比屈折率差はクラッド領域 320を基準領域として、上記式（2) で与えられる。図 3 Bの屈折率プロファイル 350からも分かるように、外径 a 3 ( 2 m) の内側コア 3 1 1では、クラッド領域 320に対する比屈折率差の最小値 Ar が— 0. 6%になるよう、フッ素添加量が調節されている。外径 c 3 ( 10 im) の外側コア 3 12では、内側コア 31 1からクラッド領域 320に向かって比屈折率差 Ani (r) が増加するよう内側部分 3 12 a中の Ge0₂添加量が調節されている。外径 b 3 ( 8 urn) の中間部分 3 12 b中ので G e 0₂は、クラッド領域 320に対する比屈折率差 Δη₂が 1. 0%になるよう略均一に添加されている。一方、外径 c 3 ( 1 0〃m) の外側部分 3 1 2 cにはリンが添加されており、該リン添加量は、内側コア 3 1 1からクラッド領域 320に向かって徐々に低下するよう調節されている。

さらに、この第 3実施例に係る分散シフト光ファイバ 300は、比屈折率差△ が当該光ファイバ全体における最小値であり、比屈折率差 Δη ₂が当該光ファィバ全体における最大値であり、かつこれら比屈折率差の差（Δη₂— Δ Γ^) が 1. 0%以上になるよう設計されている。この構成により、より小さな分散スロープとより大きな実効断面積を有する分散シフト光ファイバが得られる。

なお、図 3 Αに示された構造の分散シフト光ファイバ 300を実現するためには、線引き処理前の母材を製造する過程では、その母材への Ge0₂、フッ素及びリンの添加量を調節するとともに、線引き処理後に図 3 Aに示された構造となるように予め該母材が成型される。そして、その母材を線引き処理することにより、図 3 Bに示された屈折率プロファイル 350を有する分散シフト光ファイバ 300を形成するという製造方法が採られている。

この第 3実施例に係る分散シフト光ファイバ 300では、波長 1 550 nmの信号光に対する伝送損失が 0. 22 dB/kmと極めて低損失であることが確認された。また、波長 1 550 nmの諸特性として、分散値が 2. 5 p s/nm/ km、分散スロープが 0. ◦ 90 p s/nm²/km、実効断面積 A_{ef f}が 80 / m²となり、波長多重伝送に好適な評価結果が得られた。

また、各領域間の界面付近における熱膨張差が抑えられているため、光フアイバ母材製造工程において割れ等の問題は全く発生しなかった。さらに、その母材を線引き処理して当該分散シフ卜光ファイバ 300を製造する過程では、外側コァ 3 1 2の界面付近における粘性差が低減しているため、張力の急激な変化及び熱膨張が抑えられる。この結果、外側コア 3 1 2の界面付近における構造不整やガラス欠陥の発生が効果的に抑制された。第 4実施例

図 4 Aは、この発明に係る分散シフト光ファイバの第 4実施例の断面構造を示す図である。

この第 4実施例に係る分散シフト光ファイバは、中心波長えが約 1 5 0 O nm 〜1 6 0 O nmの範囲内にある 1. 5 5〃m波長帯の信号光を導波するシングルモード光ファイバである。そして、図 4 Aに示されたように、この分散シフト光フアイノ^; 1 0 0は、所定の軸に沿って伸びたコア領域 4 1 0と該コア領域 4 1 0 の外周に設けられたクラッド領域 4 2 0とを備え、さらにコア領域 4 1 0は外径 a 4 ( 2. 6 jum) の内側コア 4 1 1と外径 c 4 ( 9. 8〃m) の外側コア 4 1 2を備えている。また、クラッド領域 4 2 0は、外径 d 4 ( 1 3. 9 urn) の内側クラッド 4 2 1と該内側クラッド 4 2 1の外周に設けられた外側クラッド 4 2 2からなるディプレストクラッド構造を備えている。

上記内側コア 4 1 1には屈折率低下剤としてのフッ素が添加されており、このフッ素の添加量は、当該分散シフト光ファイバ 4 0 0の中心〇 ₄付近で略一定であり、周辺に向って徐々に減少している。一方、外側コア 4 1 2には屈折率増加剤としての G e 0₂が添加されている。特に、内側コア 4 1 1と当該外側コア 4 1 2との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 4 1 2の内側部分 4 1 2 aにおける G e 0₂添加量は、当該分散シフト光ファイバ 40 0の中心〇₄ から周辺に向って徐々に増加している。逆に、クラッド領域 4 20と当該外側コァ 4 1 2との界面付近における粘性差を小さくするため、外側コア 4 1 2の外側部分 4 1 2 bにおける Ge 0₂添加量は、当該分散シフト光ファイバ 4 00の中心 0₄から周辺に向って徐々に減少している。さらに、クラッド領域 4 2 0における内側クラッド 4 2 1にも屈折率低下剤としてのフッ素が略均一に添加されている。

また、図 4 Bは図 4 Aに示された第 4実施例の分散シフ卜光ファイバ 4 0 0の屈折率プロファイルであり、当該分散シフト光ファイバ 4 0 0の中心 0₄を通る線 L 4に沿った各部位の比屈折率差で表されている。なお、各ガラス領域の比屈折率差はクラッド領域 420の外側クラッド 422を基準領域として、上記式 (2) で与えられる。また、この分散シフト光ファイバ 400は、各ガラス領域の界面付近での粘性差が小さくなるよう設計されている。

図 4 Bの屈折率プロファイル 450からも分かるように、外径 a4 (2. 6 JLL m) の内側コア 411では、外側クラッド 422に対する比屈折率差の最小値△ が—0. 5%になるよう、フッ素添加量が調節されている。外径 c 4 (9. Sum) の外側コア 412では、外側クラッド 422に対する比屈折率差の最大値 Δη₂が 1. 0%になるよう、 Ge0₂添加量が調節されている。また、外径 d 4 (13. 9 m) の内側クラッド 421には、外側クラッド 422に対する比屈折率差が— 0. 2%になるよう、 Ge0₂が略均一に添加されている。

なお、この第 4実施例では、外側コア 412の内側部分 412 aの比屈折率差 Δηι (r) は、内側コア 411から外側クラッド 422に向かって略一定の変化率 0. 8%/〃mで変化している。一方、外側コア 412の外側部分 412b の比屈折率差 Δη (r) は、内側コア 411から外側クラッド 422に向かつて略一定の変化率一 0. 7%/ /mで変化している。

さらに、この第 4実施例に係る分散シフト光ファイバ 400は、比屈折率差△ n が当該光ファイノ全体における最小値であり、比屈折率差△ n ₂が当該光ファィバ全体における最大値であり、かつこれら比屈折率差の差（Δη₂— Δη が 1. 0%以上になるよう設計されている。この構成により、より小さな分散スロ —プとより大きな実効断面積を有する分散シフト光ファイバが得られる。

なお、図 4 Αに示された構造の分散シフト光ファイバ 400を実現するためには、線引き処理前の母材を製造する過程では、その母材への Ge0₂とフッ素の添加量を調節するとともに、線引き処理後に図 4 Aに示された構造となるように予め該母材が成型される。そして、その母材を線引き処理することにより、図 4 Bに示された屈折率プロファイル 450を有する分散シフト光ファイバ 400を形成するという製造方法が採られている。

この第 4実施例に係る分散シフト光ファイバ 4 0 0では、波長 1 5 5 0 n mの信号光に対する伝送損失が 0 . 2 1 d B /k mと極めて低損失であることが確認された。また、波長 1 5 5 0 n mの諸特性として、分散値が 2 . 5 p s /n m/ k m、実効断面積が 8 1 m²となり、波長多重伝送に好適な評価結果が得られた。

また、各領域間の界面付近における熱膨張差が抑えられているので、光フアイバ製造工程において割れ等の問題が全く発生しなかった。さらに、その母材を線引き処理して当該分散シフト光ファイバ 4 0 0を製造する過程では、外側コア 4 1 2の界面付近における粘性差が低減しているため、応力の急激な変化が抑えられる。この結果、外側コア 4 1 2の界面付近における構造不整やガラス欠陥の発生が効果的に抑制された。

なお、この第 4実施例では、クラッド領域 4 2 0の構造としてディプレストクラッド構造が採用されているが、このディプレストクラッド構造は、上述の第 1 〜 3実施例の何れにも適用することが可能である。産業上の利用可能性

以上のようにこの発明によれば、クラッド領域の基準領域に対して内側コアの屈折率を下げる一方、該クラッド領域の基準領域に対して外側コアの屈折率を上げるとともに、該外側コアの比屈折率差の分布を所定の変化率にすることにより、線引き処理の際に、外側コアの界面付近における粘性差を低減することができ、応力の急激な変化が抑えられる。これにより、外側コアの界面付近での構造不整やガラス欠陥の発生が効果的に抑制されるという効果がある。さらに、各領域間の熱膨張差を小さくすることにより、光ファイノ母材製造工程における光フアイバ母材の割れ等の問題の発生が抑制される。

また、この発明によれば、外側コアにおいて、クラッド領域に隣接する外側部分に、該外側コアの溶融時の粘度を低下させる不純物を添加し、その不純物の添加量を外側コアの界面近傍での粘度変化を緩和するように分布させることで、フアイバ線引き時における構造不整やガラス欠陥の発生が低減され、また、外側コァでの急激な熱膨張が抑えられるという効果がある。

さらに、この発明によれば、外側コアの界面付近での構造不整やガラス欠陥等の構造的欠陥の発生が効果的に抑制されるため、非線形現象が起こりにくく、かつ波長多重伝送に好適な分散シフト光ファイバが得られるという効果がある。

Claims

言啬求の範囲

1 . 所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備えた分散シフト光ファイバであって、前記コァ領域は、

前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差が中心部分よりも周辺部分の方が高くなつている内側コアと、

前記内側コアの外周に設けられた領域であって、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差が増加している内側部分と、該内側部分と前記クラッド領域との間に設けられた領域であって、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差が低下している外側部分を、少なくとも含む外側コアとを備え、

前記外側コアの外側部分において、該外側部分の半径方向の厚みに対する該半径方向の比屈折率差の変化量の比が、 1 . 0 %/ / m以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。

2 . 所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備えた分散シフト光ファイバであって、前記コア領域は、

前記外側コアの少なくとも内側部分は、屈折率を上げる第 1添加物を含み、前記外側コアの少なくとも外側部分は、当該外側コアの溶融時の粘度を低下させる第 2添加物を含むことを特徴とする分散シフト光ファイバ。

3 . 前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、前記外側コア内における最大値と、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、前記内側コア内における最小値との差が、 1 . 0 %以上であることを特徴とする請求項 1 又は 2記載の分散シフト光ファイバ。

4 . 前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、前記外側コア内における最大値は、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、当該分散シフト光ファイバにおける最大値と一致しており、

前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、前記内側コア内における最小値は、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の、当該分散シフト光ファイバにおける最小値と一致していることを特徴とする請求項 1又は 2記載の分散シフト光ファイバ。

5 . 前記外側コアの内側部分及び外側部分の少なくともいずれかにおいて、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差の分布が、当該分散シフト光フアイバの半径方向に沿って実質的にステップ状に変化していることを特徴とする請求項 1又は 2記載の分散シフト光ファイバ。

6 . 前記内側コアは少なくともフッ素を含み、前記外側コアの少なくとも一部は酸化ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項 1又は 2記載の分散シフト光ファイバ。

7 . 前記第 1添加物は少なくとも酸化ゲルマニウムを含み、前記第 2添加物は少なくともリンを含むことを特徴とする請求項 2記載の分散シフト光ファイノ。

8 . 前記外側コアの外側部分において、前記第 2添加物の添加量は、当該分散シフト光ファイバの中心から周辺に向かって低下していることを特徴とする請求項 2記載の分散シフト光ファイバ。

9 . 前記クラッド領域は、前記外側コアの外周に設けられかつ所定の屈折率を有する内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられかつ該内側クラッドよりも高い屈折率を有する、前記基準領域となる外側クラッドを備えたことを特徴とする請求項 1又は 2記載の分散シフト光ファイバ。