WO2001002904A1 - Fibre optique - Google Patents

Description

明 細 書 光ファイバ 技術分野

本発明は、 例えば波長分割多重光伝送用の光源と して用いられ、 高ピ —ク出力の励起用光パルスを光フアイバに入射することによ り、 励起用 光パルスの両側の波長帯に広帯域な白色光 （スーパ一コ ンティニゥム光

) を発生させる光ファイバに関する ものである。 背景技術

近年の光通信技術の発達によ り 、 1本の光ファイバに互いに波長の異 なる複数の信号光を多重して伝送する波長分割多重光伝送 （W D M ) が 実用化されている。 波長分割多重光伝送は、 複数の波長の光を 1本の光 フアイバで伝送できるため、 大容量高速通信に適した光伝送方式である 。 波長分割多重光伝送は、 現在、 エルビウム ドープ光ファイバ型光増幅 器を適用して行われている。 また、 波長分割多重光伝送は、 上記光増幅 器の利得帯域である 1 . 5 _W mの波長帯で行われている。

近年、 上記波長分割多重光伝送を用いた光通信において、 伝送速度の 高速化が望まれている。 この要求を満たすために、 波長幅の広い略矩形 状のパルス光であるスーパ一コンティニゥム （ S C ) 光を用いた光源が 注目 されている。 例えば特開平 1 0— 9 0 7 3 7号公報は、 上記 S C光 を発生させる光ファイバおよびその光ファイバを用いた光源を提案して いる。

S C光の発生は、 光の入射側から出射側に向けた長手方向の波長分散 が、 例えば正の分散 （異常分散） から負の分散 （正常分散） へと変化す PC謂麵 28

2 る分散減少領域を有する非線形媒質に、 高ピークパワーの励起用光パル スを入射させたときに起こるものである。 S C光は、 前記励起光パルス が前記分散減少領域を伝搬するときに光力一効果によ り励起用光パルス の波長の広がり とパルス圧縮が進行し、 4光波混合などの光非線形効果 も加わって広波長域に広がった短パルスが発生する現象である。 入力し た励起用光の波長の両側に非線形現象によって新たな波長の光が発生す ると、 この新たな波長の光が非線形媒質內を伝搬する ときに、 この光の 波長の両側に、 非線形現象によって、 また新たな光が発生する。 このよ うな新たな光の発生を繰り返すことによ り スペク トルの波長幅が拡大し 、 広帯域に光強度を有する略矩形状の光パルスが生じる と考えられてい る。

上記のよ うに、 S C光は、 高ピークパワーの励起用光パルスを光ファ ィバなどの非線形媒質に入射させたときに、 励起用光パルスの両側の波 長帯に生じる白色光であり、 S C光は 1つの励起用光源と 1本の S C光 を発生させる光ファイバによ り得られる。 そのため、 S C光を波長分割 装置によって分割して互いに異なる波長の光を複数得れば、 伝送される 信号の数だけ光源を準備する方法に比べてはるかに経済的である。

現在は、 波長分割多重光伝送用と して波長 1 . 5 m帯エルビウム ド —プ光ファイバ型光増幅器が用いられている。 そこで、 この光ファイバ 型光増幅器を用いて S C光発生用の光ファイバに励起用光パルスを入力 した場合は、 波長 1 . 5 μ m帯の両側の波長帯に S C光を発生させるこ とになる。 しかしながら、 従来の波長分割多重光伝送用の光ファイバは 、 波長 1 . 5 m帯の短波長側の波長 1 . 4 x m近傍に、 光ファイバ製 造時に取り込まれた O H基による吸収とその裾引きを有している。 この よ うに、 S C光が発生する波長域において光フアイバの伝送損失が大き い部分があると、 発生した光の強度が伝搬中に減少してしまい、 スぺク トルの波長幅の拡大とスぺク トルの矩形化が妨げられるこ とになる。 そ のため、 上記 O H基による吸収等によって波長 1 . 5 μ πι帯の短波長側 において S C光のスぺク トルの波長幅が制限されてしまっていた。

また、 光ファイバを用いて S C光を発生させる場合、 光ファイバ内で の非線形現象を効率的に利用するために、 光ファイバ内での偏波状態が 変化しないよ う にしたい。 そこで、 S C光発生用光ファイバを例えば Ρ A N D A型の定偏波光ファイバによ り形成して定偏波化するこ とが考え られている。 P A N D A型の定偏波光ファイバは、 コアを両側から挟む 態様でコアに応力を付与する対の応力付与部を設けて形成されている。 しかしながら、 この種の P A N D A型の定偏波光ファイバは、 応力付与 部を形成することによる影響などに伴い、 上記提案例においても、 必ず しも十分な波長幅の S C光を得ることができなかった。

本発明は、 上記課題を解決するためになされたものである。 本発明の 目的は、 以下の第 1 〜第 3の特性を有する波長分割多重光伝送用の白色 光発生用の光ファイバを提供するこ とにある。 すなわち、 本発明の光フ アイバの特性は、 第 1 に、 波長の広がり が十分に広い白色光 （ S C光） を発生できるこ と、 第 2に、 偏波を保持することによ り、 効率的に非線 形現象を発生させることができるこ と、 第 3に、 偏波保持化に伴う悪影 響を回避または低減できるこ とである。 発明の開示

上記目的を達成するために、 本発明は次のよ うな構成をもって課題を 解決するための手段と している。 すなわち、 本発明の第 1構成は、 入力 される励起用光パルスの両側の波長帯に非線形現象によって白色光を発 生させる光ファイバであって、 該光ファイバはコアの周り を該コアよ り も屈折率が小さい第 1 クラ ッ ドで覆い、 該第 1 クラ ッ ドの周 り を該第 1 クラ ッ ドよ り も屈折率が大き く 前記コアよ り も屈折率が小さい第 2クラ ッ ドで覆って形成され、 かつ、 励起用光パルスの波長よ り も短波長側の 波長帯における波長分散勾配が正で励起用光パルスの波長よ り も長波長 側の波長帯における波長分散勾配が負となる部位を前記光ファィバ長手 方向の少なく と も一部に有し、 かつ、 前記光ファイバは励起用光パルス の波長における波長分散が励起用光パルスの入射側から出射側に向けて 異常分散から正常分散へ変化する領域を前記光ファイバの長手方向の少 なく と も一部に有し、 かつ、 光ファイバは波長 1. 近傍の光の伝 送損失を l O d BZ k m以下と したこ とを特徴とする。

また、 本発明の第 2構成は、 上記第 1構成に加え、 前記第 2ク ラ ッ ド を基準と した前記コアの比屈折率差 Δ 1 と前記第 2ク ラ ッ ドを基準と し た前記第 1 ク ラ ッ ドの比屈折率差 Δ 2 との比 （ Δ 2 Ζ Δ 1 ) を一 0. 4 0. 8 5 と し、 かつ、 前記コァの外径と前記第 1 クラ ッ ドの外径と の比を 0. 4〜 0. 7 と し、 かつ、 前記比屈折率差 Δ 1 を 0. 6〜 1. 2 %と したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 3構成は、 上記第 1構成又は第 2構成に加え、 光 ファイバは、 該光ファイバ中を伝搬する光の偏波状態を保持する偏波保 持機構を有するこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 4構成は、 上記第 3構成に加え、 前記偏波保持機 構は、 コアと第 1 クラ ッ ドの少なく と も一方の断面形状を楕円形状とす るこ とによ り形成したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 5構成は、 上記第 4構成に加え、 前記楕円形状の 長径と短径との比を 1. 3〜 2. 0 と したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 6構成は、 上記第 3構成に加え、 前記偏波保持機 構は、 コアを両側から挟む態様でコァに応力を付与する対の応力付与部 を第 2クラ ッ ド内に設けて、 これらの対の応力付与部を前記コアに対し PC画麵 28

5 て軸対称と成して形成したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 7構成は、 上記第 6構成に加え、 前記対の応力付 与部間の最短距離が励起用光パルスの波長におけるモー ドフィール ド径 の 2 . 3倍以上であることを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 8構成は、 上記第 6構成に加え、 前記応力付与部 の直径が 2 5〜 3 7 z mであるこ とを特徴とする。

さらに、 本発明の第 9構成は、 上記第 1構成に加え、 前記コアと第 1 クラ ッ ドの少なく と も一方の外径が光ファイバ長手方向で変化している こ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 1 0構成は、 上記第 1構成に加え、 前記光フアイ バへの入射光入射効率を該光ファイバからの出射光出射効率よ り も大き く したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 1 1構成は、 上記第 1構成に加え、 前記コアと第 1 クラ ッ ドの少なく と も一方の比屈折率が光ファイバ長手方向で変化し ているこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 1 2構成は、 上記第 1構成に加え、 少なく と も前 記コアが V A D法によ り形成されているこ とを特徴とする。

本発明は、 白色光を得やすいよ う に波長分散値特性や分散勾配特性を 決定し、 波長 1 . 5 5 μ m帯の短波長側に発生する白色光の短波長側の 広がり を妨げる波長 1 . 4 μ mにおける伝送損失特性を小さ く した光フ アイバである。 そのため、 本発明は、 波長の広がり が十分に広い白色光 ( S C光） を発生できる光ファイバとするこ とができる。

また、 本発明の第 2構成によれば、 上記優れた効果を奏する光フアイ バと して光ファイバの屈折率プロファイルおよびコア径と第 1 クラ ッ ド 径との比を最適化するこ とができる。

なお、 波長分散特性がほぼ平坦となる部位を有する光ファイバ：:：、 平 坦部の波長を有する励起用パルスを入射すると、 入射光の両側に S C光 が発生することになる。 所望の波長範囲に S C光を発生させるためには

、 所望の波長域に零波長分散と波長分散の平坦部を有する光ファィバを 得ることが重要となる。

本発明の第 2構成は、 ク ラ ッ ドを 2層構造と し、 屈折率プロファイル をいわゆる W型プロファイルと したものである。 この W型プ口ファイル は、 1 . 5 μ mを含む所望の波長域に零分散で波長分散の平坦部 （波長 分散が零分散で平坦な部分） を設定するこ とが可能である。 石英系光フ アイバは、 波長約 1 . 5〜 1 . 6 μ mの伝送損失が最も小さいので、 1 . 5 μ m付近に上記平坦部を設定すると伝送損失の低い波長域に S C光 を発生させるこ とが可能となる。

なお、 波長分散が零分散で平坦な部分を波長 1 . 5 帯に有する光 ファイバは、 例えばクラ ッ ド 4層構造の光フアイバによっても実現可能 であるが、 この光ファイバは構造が複雑となる。 そのため、 この種の光 ファイバを用いた場合、 零分散波長で波長分散の平坦部を厳密に制御す ることが難しい。 それに対し、 本発明の第 2構成は、 比較的簡単な構成 で、 1 . 5 μ mを含む所望の波長域に零分散で波長分散の平坦部を設定 することが可能であり 、 生産性が最も良い構造である。

さ らに、 本発明の第 3構成によれば、 光ファイバ中を伝搬する光の偏 波状態を安定化するこ とが可能となるため、 良好な特性を有する白色光 を得ることができる。

さ らに、 本発明の第 4乃至第 6構成によれば、 コアと第 1 ク ラ ッ ドの 少なく と も一方の断面形状を楕円形状と したり 、 コアを挟む態様で軸対 称に応力付与部を設けるこ とによ り 、 容易に定偏波光フアイバを形成し 、 上記優れた効果を奏する光ファイバを構成するこ とができる。

さ らに、 本発明の第 7構成と第 8構成は、 光ファイバに設ける応力付 与部の間隔や直径を最適化したものである。 そのため、 これらの構成を 有する光ファイバは、 応力付与部を設けるこ とによって白色光 （ S C光 ) の広がり を妨げることを確実に抑制し、 かつ、 光ファイバ長手方向で 各波長における偏波状態を保持できる。 したがって、 本発明の第 7、 第 8構成は、 波長の広がりが十分に広い白色光をよ り一層確実に発生でき る光フアイバを提供することができる。

さ らに、 本発明の第 9乃至第 1 1構成によれば、 コアまたは第 1 ク ラ ッ ドの少なく と も一方の外径や比屈折率を変化させることで、 光フアイ バの長手方向で分散特性を変化させるこ とができるために、 白色光を発 生させる光ファイバを容易に得るこ とができる。

さ らに、 本発明の光ファイバは分散減少性を有するため、 光ファイバ への結合効率が入出射端で異なる可能性があるが、 本発明の第 1 0構成 によれば、 光ファイバへの入射効率を光ファイバからの出射効率よ り大 き くするよ う に最適化するので、 励起用光パルス光源からの励起光を効 率良く S C光に結合でき、 効率良く S C光を発生することができる。

さ らに、 本発明の第 1 2構成によれば、 少なく と もコアを V A D法に よ り形成するこ とによ り、 上記優れた効果を奏する光ファイバを容易に 形成することができる。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明に係る光フアイバの一実施形態例を屈折率プロファ ィル （ a ) と横断面図 （ b ) によ り示す要部構成図であり、 第 2図は上 記実施形態例の光ファイバの 1 5 5 0 n mにおける長手方向の波長分散 特性を示すグラフであり 、 第 3図は上記実施形態例の光ファイバの入射 側から 1 0 0 0 mにおける部分の波長分散特性を示すダラフであり 、 第 4図は O H基吸収ピーク量を異にした光ファイバを用いて S C光を発生 させたときの光ファイバからの出射スペク トルをそれぞれ示すグラフで あり 、 第 5図は応力付与部を設けて形成した定偏波光ファイバを用いて S C光を発生させたときの光ファイバ出射スペク トルの一例を示すダラ フであり 、 第 6図は入射パルス光の波長における波長分散が零分散とな る部位での対の応力付与部間の最短距離 a と励起用光パルスの波長にお けるモー ドフィール ド径 bの比率 a Z b と S Cスぺク トル幅との関係例 を示すグラフである り、 第 7図は本発明に係る光ファイバの他の実施形 態例の断面構成を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明をよ り詳細に説述するために、 添付の図面に従い各実施の形態 に基づき これを説明する。

本実施形態例の光ファイバは、 入力される励起用光パルスである波長 1 . 5 5 i m帯の光パルスの両側の波長帯に、 非線形現象によって白色 光 （ S C光） を発生させる光ファイバである。 本実施形態例の光フアイ バは前記白色光が発生する波長帯に零分散波長を有する定偏波光フアイ バによ り形成されている。

第 1 図は、 本発明に係る光ファイバの一実施形態例の要部構成図を示 すものである。 同図の （ a ) は光ファイバの屈折率プロファイルを示し 、 同図の （ b ) は光ファイバの横断面図を示す。

これらの図に示されるよ う に、 本実施形態例の光ファイバは、 コア 1 の周り をコア 1 よ り も屈折率が小さい第 1 クラ ッ ド 2で覆い、 第 1 ク ラ ッ ド 2 の周り を第 1 クラ ッ ド 2 よ り も屈折率が大き く コア 1 よ り も屈折 率が小さい第 2 クラ ッ ド 3で覆って形成されている。 また、 第 2 ク ラ ッ ド 3 を基準と したコア 1 の比屈折率差 Δ 1 は 0 . 6〜 1 . 2 % (例えば 0 . 7 4 % ) である。 第 2 ク ラ ッ ド 3 を基準と した第 1 ク ラ ッ ド 1 の比 屈折率差 Δ 2は 0未満 （例えば一 0. 5 8 %) である。 比屈折率差 Δ 1 と比屈折率差 Δ 2 との比 （ Δ 2 Ζ Δ 1 ) は一 0. 4〜一 0. 8 5であり 、 コア 1の外径と第 1 クラ ッ ド 2の外径との比は 0. 4〜 0. 7である なお、 各比屈折率差 Δ 1、 Δ 2は、 真空の屈折率を 1 と したときのコ ァ 1 の比屈折率を _{η ι}、 第 1 ク ラ ッ ド 2の比屈折率を η ₂、 第 2 ク ラ ッ ド 3の比屈折率を η ₃と したとき、 次式 （ 1 )、 （ 2 ) によ り定義される ものである。 各比屈折率差 Δ 1、 厶 2の単位は、 前記の如く 、 ％である

厶 1 ={ ( η η 2 η } 1 0 0

Δ 2 ={ ( η η 2 η } Χ 1 0 0 ( 2 ) また、 第 1図の （ b ) に示すよ う に、 本実施形態例の光ファイバの第 2クラ ッ ド 3内には、 コア 1 に応力を付与する対の応力付与部 4がコア 1 を両側から挟む態様で設けられている。 これらの対の応力付与部 4は コア 1に対して軸対称と成しており、 応力付与部 4は例えばポロユア （

B ₂ O 3 ) を ドープした石英ガラスによって形成されている。 光フアイ バは、 応力付与部 4によってコア 1 に応力を付与するこ とによ り 、 コア 1 に複屈折を誘起した P AND A型の定偏波光フアイバと成している。 励起用波長における波長分散が零分散となる部分で対の応力付与部 4間 の最短距離 a は励起用光パルスの波長における光ファイバのモー ドフィ 一ル ド径 （モー ドフィール ド 5の径） bの 2. 3倍以上と成している。 また、 応力付与部 4の直径およびボロニァの濃度は、 コア 1 に十分な 複屈折を印加し、 光ファイバが十分な偏波ク ロ ス トークを得るために適 宜選択されるべきものである。 ただし、 外径 1 2 5 i mの場合には、 応 力付与部 4によるコア 1への複屈折印加力を適切にするためには、 応力 付与部 4の直径が 2 5〜 3 7 μ πιの範囲が好適である。

第 2図および第 3図には、 本実施形態例の波長分散特性の一例が示さ れている。 例えば第 2図に示すよ うに、 光ファイバは励起光パルスの入 射側から出射側に向けて長手方向の波長分散 （同図では波長 1 . 5 5 μ mにおける波長分散） 力 正の分散 （異常分散） から負の分散 （正常分 散） に減少する方向に変化する分散減少領域を有している。 なお、 本実 施形態例では、 光ファイバ全長が、 波長分散が入射側からの距離に対し て単調に減少する分散減少領域と成している。

また、 第 3図に示すよ うに、 本実施形態例の光ファイバは、 波長 1 . 5 5 μ mよ り も短波長側の波長帯における波長分散勾配が正で波長 1 . 5 5 i mよ り も長波長側の波長帯における波長分散勾配が負となる部位 を光ファイバ長手方向の少なく と も一部に有している。 なお、 同図では 、 波長 1 . 5 5 μ πιにおける分散値が零と成している。

さ らに、 本実施形態例の光ファイバのコア 1 と第 1 クラ ッ ド 2は、 光 ファイバ長手方向で入射側から出射側に向けて縮径している。 本実施形 態例の光ファイバの波長 1 . 4 μ πι近傍の光伝送損失は 1 0 d B / k m 以下と成している。

本実施形態例の光ファィバは以上のよ う に構成されており 、 例えば以 下のよ うにして形成される。 すなわち、 まず、 VA D ( V a p o r - p h a s e A i a l D e p o s i t i o n ) 法によって、 コア 1 と 第 1 クラ ッ ド 2 と第 2 クラ ッ ド 3 となる各部を形成し、 透明ガラス化す る。 次に、 透明ガラス化した光ファイバ母材の第 2 クラ ッ ド 3の部分に 、 コア 1 の部分を両側から軸対称に挟む態様で光フアイバ長手方向に貫 通する断面真円形状の穴を形成する。 一方、 二の穴に挿入される円柱状 の応力付与部 4 となる部材は、 ポロユアを ドープした石英ガラスによつ て形成する。 そして、 この応力付与部 4 となる部材を前記光ファイバ母 材の穴に挿入した後に、 光フアイバ母材を線引きする。

なお、 例えば光ファイバ母材形成時に、 コア 1 となる部位が光フアイ バ長手方向で入射側から出射側に向けて縮径するよ う に形成する。 この よ う にするこ とによ り、 線引き後の光ファイバにおいて、 コア 1が光フ アイバ長手方向で入射側から出射側に向けて縮径するよ う にする。

本実施形態例は以上のよ うにして形成されており 、 本実施形態例の構 成を特定するために、 本発明者は以下のよ う な検討を行なった。 すなわ ち、 まず、 光ファイバが、 第 3図に示すよ う に、 励起波長である 1. 5 5 mよ り も短波長側の波長帯における波長分散勾配が正で励起波長で ある 1 . 5 よ り も長波長側の波長帯における波長分散勾配が負と なる部位を光ファイバ長手方向の少なく と も一部に有する光ファイバと なるよ う に、 屈折率プロファイルを最適化する。 この屈折率プロフアイ ルの最適化は、 光ファイバの屈折率プロファイルを様々に変えて行なわ れる。

その結果、 第 1図の （ a ) に示すよ うな屈折率プロ ファイルと し、 比 屈折率差 Δ 1 と比屈折率差 Δ 2 との比 （ Δ 2 Ζ Δ 1 ) を一 0. 4〜一 0 . 8 5 と し、 かつ、 コア 1の外径と第 1 クラ ッ ド 2の外径との比を 0. 4〜 0. 7 と し、 かつ、 前記比屈折率差 Δ 1 を 0. 6〜 ： 1. 2 %に決定 した。 なお、 比屈折率差 Δ 1が前記範囲であれば、 上記のよ うな波長分 散特性の光ファイバを形成できるが、 比屈折率差 Δ 1 を 0 · 6〜 1 . 0 %とすると、 よ り一層確実に上記のよ うな波長分散特性を得るこ とがで きる。

なお、 周知の如く 、 白色光 （ S C光） の発生は、 光の入射側から出射 側に向けた光ファイバ長手方向の波長分散が、 例えば正の分散から負の 分散に減少する方向に変化する分散減少領域を有する光ファィバ等の光 伝送媒質に高ピークパワーの励起用光パルスを入射させたときに生じる 。 そして、 S C光の発生は、 光力一効果によ り励起用光パルスの波長の 広がり とパルス圧縮が進行し、 4光波混合などの光非線形現象による効 果も加わって広波長域に広がった短パルスが発生する現象である と考え られている。 また、 前記非線形現象は、 励起波長における波長分散勾配 が正から負に変化する部分の波長分散が零分散となる場合によ り一層生 じ易い。

そこで、 本実施形態例でも、 上記のよ う に、 光ファイバ全長に分散減 少領域を形成し、 光ファイバ長手方向の一部が、 第 2図に示すよ う に、 波長 1. 5 5 m付近に零分散を有する光ファイバと した。 そして、 本 実施形態例では、 全体と して、 白色光の発生波長帯に零分散を有する光 ファイバと した。

第 4図は、 〇 H基の吸収ピークが異なる 3種類の光ファイバにそれぞ れ、 パルス中心波長 1 5 5 0 n m、 ノ ルスピークノ ヮ一 2 W、 パルス半 値幅 3 p sの励起用光パルスを入射し、 白色光を発生させた結果を示す 。 光ファイバの OH基吸収ピークは以下に述べるよ う に調節する。 まず 、 コア 1 と第 1 クラッ ド 2になるスー トを VADによって形成する。 次 に、 このス一 ト焼結時の雰囲気中の塩素分圧を変えて、 塩素によって脱 水されるスー ト内の水分を調節して光ファイバ中の OH基の割合を変え 吸収ピークを変化させる。 第 4図のスぺク トル a、 b、 c は各々 OH基 吸収ピーク力 ^s 1 5 d BZ k m、 5 d B / k m , 0. l d BZ k mの光フ ァィバからの出射光に対応する。

第 4図のスぺク トル a〜 cから明らかなよ うに、 O H基吸収ピークが 小さい光ファイバほど出射光スぺク トルの低波長側の強度が大き く なつ ている。 すなわち、 〇H基吸収ピークを小さ くすることによ り 、 光ファ ィバに波長 1 5 5 O n mの励起用光パルスを入射させたときに生じる白 色光のスペク トル幅を短波長側に広げられるこ とが可能である。

光ファイバを偏波保持化するための設計を以下に述べる。 応力付与部 の設計が最適化されない場合、 第 5図に例示されるよ う に、 S C光のス ぺク トル幅は狭い。 そこで、 応力付与部 4間の最短距離 a と励起光パル スの波長におけるモー ドフィールド径 bの比 a b を様々に変えた時の S C光のスぺク トル幅が最大になるよ う に最適化する。 第 6図の結果よ り、 前記比率 a Z bが 2 . 3以上の場合 S C光のスぺク トルは良好に広 がるこ とが示される。

本実施形態例は、 上記検討結果に基づき、 屈折率プロフ ァ イルの最適 化を行ない、 波長分散値特性や分散勾配特性を決定し、 波長 1 . 4 m における伝送損失特性を決定し、 応力付与部 4を設けて定偏波光フアイ バと し、 応力付与部 4の間隔を最適化したものである。 したがって、 本 実施形態例は、 偏波状態への依存を回避でき、 しかも波長の広がりが十 分に広い白色光 （ S C光） を発生できる光ファイバとするこ とができる なお、 本発明は上記実施形態例に限定されるこ とはなく 、 様々な実施 の態様を採り得る。 例えば上記実施形態例では、 白色光発生用光フアイ バと して定偏波光ファイバを例示したが、 本発明の光ファイバは必ずし も定偏波光フアイバとは限らない。

また、 上記実施形態例では、 応力付与部 4 を設けるこ とによ り定偏波 光ファイバと したが、 定偏波光ファイバの構成は特に限定されるもので はない。 定偏波光ファイバは、 例えば第 7図に示すよ う に、 コア 1 と第 1 クラ ッ ド 2の少なく と も一方の断面形状を楕円形状と して （同図では コア 1および第 1 クラ ッ ド 2の断面形状が楕円形状） もよレ、。 このよ う にした場合は、 応力付与部 4 を形成するポロニァの吸収の影響や O H基 の吸収の影響を抑制又は回避でき、 良好な白色光を得るこ とができる。 なお、 第 7図の矢印は、 それぞれ、 同図に示す定偏波光ファイバの基 本になる偏光成分を示しており 、 これらの偏光成分はコア 1 の楕円の長 径方向と短径方向に形成される。

また、 このよ う に、 コア 1や第 1 クラッ ド 2 の断面形状を楕円形状と した場合、 楕円の長径と短径との比は、 十分な偏波ク ロス トークを得る ために適宜選択されるものであるが、 楕円の長径と短径との比を 1 . 3 〜 2 . 0 とすることが好ま しい。 楕円の長径と短径との比を 1 . 3未満 とする と、 定偏波化し難く 、 消光比を大き くするこ とが難しい。 また、 楕円の長径と短径との比を 2 . 0 よ り も大き くする と、 楕円率制御が困 難となり、 屈折率プロファイルが不安定化するため、 生産性が悪く なる 虞がある。

さ らに、 上記実施形態例の光ファイバは、 コア 1 を両側から挟む態様 で 1対の応力付与部 4 を有したが、 光ファイバは 2対以上の応力付与部 4を有していてもよレ、。 また、 光ファイバは、 コア 1 を囲む態様でコア 1 に対して軸対称に応力付与部 4を設けた定偏波光ファイバと してもよ い。 なお、 コア 1 を囲む態様で応力付与部 4 を設けた場合は、 応力付与 部 4の内周の最短距離を適宜設定するこ とによ り、 応力付与部 4 が白色 光のスぺク トルに与える影響を低減するこ とが好ま しい。

さ らに、 上記実施形態例においては、 光ファイバ長手方向における波 長分散を変化させる手法と して、 コア 1 の外径と第 1 ク ラ ッ ド 2 の外径 とを光ファイバ長手方向で変化させたが、 この手法は特に限定されるも のではない。 本発明は、 例えばコア 1 と第 1 クラ ッ ド 2の少なく と も一 方の外径を変化させる手法を用いてもよいし、 コア 1 と第 1 ク ラ ッ ド 2 の少なく と も一方の比屈折率 （真空の屈折率を 1 と したときの屈折率） を光ファイバ長手方向で変化させる手法を用いてもよい。 また、 本発明 は、 上記の手法を組み合わせて光ファイバ長手方向における波長分散を 変化させてもよい。

例えば、 コア 1 を V A D法で合成する際に、 ス一 ト合成時に合成条件 を途中で変化させる （例えば ドーパン ト量をプリ フォーム長手方向で変 化させる） と、 コア 1 の屈折率を変化させるこ とが可能となる。 また、 第 1 クラ ッ ド 2 を合成する際に、 ス一 ト合成時に第 1 クラ ッ ド部を形成 する部分の合成条件を途中で変化させる （例えばドーパン ト量をプリ フ オーム長手方向で変化させる） と、 第 1 クラ ッ ド 2 の屈折率を変化させ ることが可能となる。 このよ うにして、 光ファイバ長手方向でコア 1 と 第 1 クラッ ド 2の少なく と も一方の比屈折率が長手方向で変化している 光フアイバを作製することができる。

また、 ス一 ト合成時のス一 ト堆積量を変化させることによ り、 コア 1 と第 1 クラ ッ ド 2の比率をプリ フォーム長手方向で変化させることが可 能となり 、 少なく と も一方の外径を変化させた光ファイバが実現できる さ らに、 コア 1および第 1 クラッ ド 2 を形成する際に、 ス一 トガラス 化工程の条件をプリ フォーム長手方向で変化させる こ とによつても、 光 ファイバ長手方向でコア 1 と第 1 クラ ッ ド 2 の少なく と も一方の比屈折 率が長手方向で変化している光ファィバを作製できる。 この場合には、 スー トガラス化工程において、 雰囲気ガス中に含まれる ドーパン ト量を ガラス化途中で変化させるこ とによつても、 長手方向で比屈折率が変化 している光ファイバを実現できる。 産業上の利用可能性

以上のよ うに、 本発明の光ファイバは、 白色光を得やすい波長分散値 特性や分散勾配特性を有し、 波長 1 . 5 5 m帯の長波長側と短波長側 に発生する白色光を十分広く得られる光ファイバである。 そのため、 本 発明は、 例えば波長 1 . 5 5 μ m帯の波長分割多重光伝送用光源と して 適用可能な、 波長の広がりが十分に広い白色光 （ S C光） を発生できる 光ファイバと して適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 入力される励起用光パルスの両側の波長帯に非線形現象によって白 色光を発生させる光ファイバであって、 該光ファイバはコアの周り を該 コアよ り も屈折率が小さい第 1 クラッ ドで覆い、 該第 1 クラ ッ ドの周り を該第 1 クラ ッ ドよ り も屈折率が大き く前記コアよ り も屈折率が小さい 第 2 クラッ ドで覆って形成され、 かつ、 励起用光パルスの波長よ り も短 波長側の波長帯における波長分散勾配が正で励起用光パルスの波長よ り も長波長側の波長帯における波長分散勾配が負となる部位を前記光ファ ィバ長手方向の少なく と も一部に有し、 かつ、 前記光ファイバは励起用 光パルスの波長における波長分散が励起用光パルスの入射側から出射側 に向けて異常分散から正常分散へ変化する領域を前記光ファィバの長手 方向の少なく と も一部に有し、 かつ、 光ファイバは波長 1 . 4 μ πι近傍 の光の伝送損失を 1 0 d B / k m以下と したこ とを特徴とする光フアイ バ。

2. 第 2 クラ ッ ドを基準と したコアの比屈折率差 Δ 1 と前記第 2 クラ ッ ドを基準と した第 1 クラ ッ ドの比屈折率差 Δ 2 との比 （ Δ 2 Ζ Δ 1 ) を

— 0. 4 0. 8 5 と し、 かつ、 前記コアの外径と前記第 1 クラ ッ ド の外径との比を 0. 4〜 0. 7 と し、 かつ、 前記比屈折率差 Δ 1 を 0. 6〜 1. 2 %と したこ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光ファィ

、、、

3. 光ファイバは、 該光ファイバ中を伝搬する光の偏波状態を保持する 偏波保持機構を有するこ とを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記 載の光ファイノく。

4. 偏波保持機構は、 コアと第 1 クラッ ドの少なく と も一方の断面形状 を楕円形状とするこ とによ り形成したことを特徴とする請求の範囲第 3 項記載の光ファィバ。

5 . 楕円形状の長径と短径との比を 1 . 3〜 2 . 0 と したこ とを特徴と する請求の範囲第 4項記載の光フアイバ。

6 . 偏波保持機構は、 コアを両側から挟む態様でコアに応力を付与する 対の応力付与部を第 2 クラッ ド内に設けて、 これらの対の応力付与部を 前記コアに対して軸対称と成して形成したことを特徴とする請求の範囲 第 3項記載の光ファィバ。

7 . 対の応力付与部間の最短距離が励起用光パルスの波長におけるモー ドフィール ド径の 2 . 3倍以上であることを特徴とする請求の範囲第 6 項記載の光ファィバ。

8 . 応力付与部の直径が 2 5〜 3 7 ；/ mであるこ とを特徴とする請求の 範囲第 6項記載の光ファィバ。

9 . コアと第 1 クラッ ドの少なく と も一方の外径が光ファイバ長手方向 で変化していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ファィバ。

1 0 . 光ファイバへの入射光入射効率を該光ファイバからの出射光出射 効率よ り も大き く したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ファ ィバ。

1 1 . コアと第 1 クラッ ドの少なく と も一方の比屈折率が光ファイバ長 手方向で変化していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ファ ィバ。

1 2 . 少なく と もコアが V A D法によ り形成されていることを特徴とす る請求の範囲第 1項記載の光ファィバ。