WO2006016572A1

WO2006016572A1 - シングルモード光ファイバ

Info

Publication number: WO2006016572A1
Application number: PCT/JP2005/014560
Authority: WO
Inventors: Shoichiro Matsuo; Kuniharu Himeno
Original assignee: Fujikura Ltd.
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-02-16
Also published as: US20070189684A1; US7366387B2; KR100848960B1; KR20070033461A; JPWO2006016572A1; EP1777559A4; EP1777559A1; US7505657B2; US20080101755A1

Abstract

　シングルモード光ファイバは、第１の波長λ１（μｍ）において所定のモードフィールド径ＭＦＤ１（μｍ）を持ち、第２の波長λ２（μｍ）で測定され、曲げ半径ｒ（ｍｍ）で巻いたときの曲げ損失が１回あたりＬｂ（ｄＢ）であり、第１の波長λ１（μｍ）において所定のモードフィールド径ＭＦＤ２（μｍ）を持つ光ファイバとの接続損失が前記第２の波長λ２（μｍ）において接続箇所１点あたりＬｓ（ｄＢ）であり、次式（１）で算出される全損失係数Ｌのモードフィールド径依存性がＭＦＤ１±０．５μｍの範囲内で極小値となる。　Ｌ＝ｗｓ・Ｌｓ＋ｗｂ・Ｌｂ　　・・・（１）　ｗｓ＋ｗｂ＝１　　・・・（２）　ｗｓ＞０，ｗｂ＞０　　・・・（３）（式（１）中、ｗｓとｗｂは無次元の重み係数であり、前記式（２）及び式（３）を満たす範囲で設定される。）

Description

明細書

シングルモード光ファイバ

技術分野

[0001] 本発明は、光アクセスや小型部品用途など、特に曲げ損失の低いことが要求される光ファイバとして好適に用いることができる曲げ特性と接続特性に優れたシングルモード光ファイバ（以下、 SMFと記す。）に関する。

本願は、 2004年 8月 10日に出願された日本国特許出願第 2004— 233111号ならびに 2005年 4月 19日に出願された日本国特許出願第 2005— 120996号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 従来、幹線、長距離系の伝送容量拡大を目的に WDM (Wavelength Division Multi plexing)を用いた伝送システム及び光ファイバの開発が活発に進められてきた。 WD M伝送用の光ファイバには、非線形効果の抑制や分散制御といった特性が要求されてきた。近年では、メトロと呼ばれる数百 km程度のスパンのシステム向けに分散スロープを低減した光ファイバや OHによるロス増がほとんどない光ファイバなどが提案されている。

[0003] オフィスや家庭への光ファイバ導入（ ber To The Home； FTTH)を考えた場合、これらの伝送用光ファイバとは異なった特性が要求される。ビルや住宅内にファイバを引き回す際には、直径 30mm、 20mmといった非常に小さな曲げが入る可能性がある。また、余長を収納する際、小さな曲げ径に卷いてもロス増が生じないことが非常に重要になる。つまり、小さな曲げ径に耐えること力 FTTH向けの光ファイバとして非常に重要な特性となる。また、基地局力もビルや住宅までに用いられる光ファイバ（多くは、通常の 1. 3 m帯 SMF)との接続性も重要なポイントとなる。

特許文献 1 :米国特許出願公開第 2004Z0213531号明細書

特許文献 2：国際公開第 WO01Z27667号パンフレット

特干文献 1 : 1. Sakabe, et al., Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Cables for CWDM Access Network," Proceedings of the 53rd IWCS, pp.112— 118 (2 004)

非特許文献 2 : S. Matsuo et al, "Bend― insensitive and low— splice— loss optical fiber for indoor wiring in FTTH", OFC2004, ThI3 非特許文献 3 :佐藤ら、 "光アクセス用小径曲げ対応型光ファイバ"、 2003年電子情報通信学会ソサイエティ大会、 B— 10— 30

非特許文献 4:池田ら、 "接続損失低減型低曲げ損失光ファイバ"、電子情報通信学会研究報告、 OCS2003-43

非特許文献 5 :周ら、 "フォトニック結晶ファイバの宅内、ビル内配線への適用に関する検討"、電子情報通信学会研究報告、 OFT2002— 81

非特許文献 6 :姚ら、 "ホーリーファイバの実用化に関する一検討"、電子情報通信学会研究報告、 OFT2002-82

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] オフィスや家庭内には、従来通常の 1. 3 μ m帯 SMFやマルチモード光ファイバが一般に用いられている。し力しながら、これら従来の光ファイバは、一般に直径 60m m程度の曲げ径までし力許容されておらず、その引き回しの際には過剰な曲げが入らな、ように細心の注意が必要であった。

[0005] また、最近では、 1. 帯用 SMFの国際規格である ITU— T G. 652に準拠する範囲で、モードフィールド径 (以下、 MFDと記す。）を小さくすることにより許容曲げ径を直径 30mmまで許容した SMFが商品化されている力ビル、宅内配線用にはさらに小さな曲げ径に対応した SMFが望ましい。

[0006] し力しながら、一般に曲げ特性を強化した SMFは MFDが小さぐ接続特性を悪ィ匕させるという問題があった。

つまり、小径曲げが想定される環境における最適な光ファイバパラメータを決定する指標となるパラメータが知られてヽなかった。

[0007] 本発明は前記事情に鑑みてなされ、小径曲げが想定される線路において損失特性が最適になる SMFの提供を目的とする。

課題を解決するための手段 [0008] 前記目的を達成するため、本発明は、第 1の波長 λェ（ m)において所定の MFD (MFD m) )を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で卷、

1 2

たときの曲げ損失が 1回（1ターン)あたり L (dB)であり、第 1の波長え m)におい b 1

て所定の MFD ( m)を持つ光ファイバとの接続損失が第 2の波長え（/z m)にお

2 2

いて接続箇所 1点あたり L (dB)であり、次式（1)で算出される全損失係数 Lの MFD 依存性が MFD ±0· 5 mの範囲内で極小値となる SMFを提供する。

L=w ^eL +w ^eL

s s b b

w +w = 1 · · · (2)

s b

w〉0， w〉0 · · · (3) (式（1)中、 wと wは無次元の重み係数であり、前記式（ s b s b

2)及び式 (3)を満たす範囲で設定される。 )

[0009] また本発明は、第 1の波長え m)において所定の MFD (MFD m) )を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

あたり L (dB)、曲げ回数が tであり、第 1の波長え（； z m)において所定の MFD (M b b 1

FD m) )を持つ光ファイバとの接続損失が第 2の波長え m)において接続箇

2 2

所 1点あたり L (dB)、接続箇所が n箇所であり、次式 (4)で算出される全損失係数 L の MFD依存性が MFD ±0. 5 mの範囲内で極小値となる SMFを提供する。

L=n -L +t -L · · · (4) (但し、 n >0, t >0である。）

s s b b s b

[0010] 本発明の SMFにおいて、接続損失 Lが 0. 5dB以下であることが好ましい。

s

[0011] 本発明の SMFにおいて、 MFDが ±0. 3 μ m変化したときの全損失係数 Lの変化量が 0. 4dB以下であることが望ましい。変動量が 0. 2dB以下であれば、更に望ましい。

[0012] 本発明の SMFにおいて、曲げ半径 rが 15mm未満であることが好ましい。

[0013] 本発明の SMFにおいて、曲げ半径 r= 10mm、第 2の波長え = 1550nmにおい

2

て曲げ損失 Lが 0. 05dB以下であることが好ましい。

b

[0014] 本発明の SMFにおいて、曲げ半径 r= 7. 5mm、第 2の波長え = 1550nmにお

2

いて曲げ損失 Lが 0. 05dB以下であることが好ましい。

b

[0015] 本発明の SMFにおいて、半径 r、屈折率 nを持つ中心コアと、該中心コアを取り囲むほぼ一定の屈折率 nを持つクラッドとを備え、 n >nであることが好ましい。 [0016] 本発明の SMFにおいて、半径 r、屈折率 nを持つ中心コアと、該中心コアの外周に設けられ、半径、屈折率 nを持つ内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けら

2 2

れ、半径 r、屈折率 nを持つトレンチと、該トレンチの外周に設けられ、半径 r、屈折

3 3 c 率 nを持つ外側クラッドとを備え、 n〉n〉n、 n〉n >nであることが好ましい。

c 1 c 3 1 2 3

[0017] 本発明の SMFにおいて、第 1の波長え =1310nmであり、 MFDが国際規格 IT

1 2

U-T G. 652の仕様を満足する範囲にあることが好ましい。

[0018] 本発明の SMFにおいて、接続損失がそれぞれの光ファイバをメカ-カルスプライス接続して測定された接続損失であることが好ましヽ。

[0019] 本発明の SMFにおいて、接続損失がそれぞれの光ファイバを融着接続して測定された接続損失であることが好まし、。

[0020] 本発明の SMFにおいて、接続損失がそれぞれの光ファイバをコネクタ接続して測定された接続損失であることが好ま、。

[0021] 本発明の SMFにおいて、クラッドの直径が 125 m±l m以内であることが好ましい。

[0022] 本発明の SMFにおいて、クラッドの直径の中心値力 ½0 μ m〜100 μ mの範囲であることが好ましい。

[0023] また本発明は、第 1の波長え m)において所定の MFD(MFD m))を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

あたり L (dB)であり、第 1の波長え m)において所定の MFD(MFD (； zm))を b 1 2i 持つ光ファイバとの接続損失が第 2の波長え m)にお、て接続箇所 1点あたり L

2 si

(dB)であり、次式 (A)で算出される全損失係数 Lの MFD依存性が MFD ±0. 5μ mの範囲内で極小値となる SMFを提供する。

[0024] [数 1]

^w_si + w_b =l ...(A)

w_si>0,w_b >0 [0025] (式中、 nは本発明の SMFと接続される光ファイバの数、は無次元の重み係数、 L は本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続損失 (dB)を表す。 )

[0026] また本発明は、第 1の波長え m)において所定の MFD (MFD m) )を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

2i 2

所 1点あたり L (dB)、接続箇所が n箇所であり、次式 (B)で算出される全損失係数

Lの MFD依存性が MFD ±0. 5 mの範囲内で極小値となる SMFを提供する。

[0027] [数 2]

[0028] (式中、 nは本発明の SMFと接続される光ファイバの数、 nは本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続回数、 Lは本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続損失 (dB) を表す。）

[0029] 前記 SMFにお!/、て、接続損失 Lは 0. ldB以下であることが好まし!/、。

[0030] 前記 SMFにおいて、 MFDが ±0. 3 /z m変動したときの全損失係数 Lの変動量が

0. 4dB以下であることが好ましい。

[0031] 前記 SMFにおいて、 MFDが ±0. 3 μ m変動したときの全損失係数 Lの変動量が

0. 2dB以下であることが好ましい。

発明の効果

[0032] 本発明の SMFは、小径曲げと通常の SMFとの接続による損失発生を考慮すべき使用条件下において、状態の変化に対する損失の変動量が少なぐ安定した光伝送を実現することができる。

本発明の SMFは、小径曲げが想定される線路において損失特性が最適になる構成としたものなので、光アクセスや小型部品用途など、特に小径の曲げ損失が低いことが要求される SMFとして好適に用いることができる。図面の簡単な説明

[図 1]本発明の SMFの単峰型屈折率分布を示すグラフである。

[図 2]実施例 1の結果を示す曲げ損失の MFD依存性 (単峰型、 r= 10mm)のグラフである。

[図 3A]宅内配線において想定される接続構造を示す概略構成図である。

[図 3B]宅内配線において想定される接続構造を示す概略構成図である。

[図 4]実施例 1の結果を示す接続損失の MFD依存性のグラフである。

[図 5]実施例 1の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 6]実施例 1の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 7]実施例 2の結果を示す曲げ損失の MFD依存性 (単峰型、 r= 7. 5mm)のダラフである。

[図 8]実施例 2の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 9]実施例 2の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 10]本発明の SMFのトレンチ型屈折率分布を示すグラフである。

[図 11]実施例 3の結果を示す曲げ損失の MFD依存性 (r= 10mm)のグラフである。

[図 12]実施例 3の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 13]実施例 3の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 14]実施例 4の結果を示す曲げ損失の MFD依存性 (r= 7. 5mm)のグラフである

[図 15]実施例 4の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 16]実施例 4の結果を示す全損失係数の MFD依存性のグラフである。

[図 17A]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17B]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17C]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17D]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17E]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

[図 17F]本発明の SMFの別な屈折率分布を例示するグラフである。

符号の説明 [0034] 1…コア、 2…クラッド、 3…内側クラッド、 4· ··トレンチ、 5…外側クラッド、 6…内側クラッド、 7, 8…外側コア、 9…第 1トレンチ、 10· ··低屈折領域、 11· ··電柱、 12· ··クロージャ、 13· ··支線ケーブル、 14· ··ドロップケーブル、 15"-ONU、 16· ··キャビネット、 1 7· ··インドアケーブル、 18· ··壁、 19· ··コネクタ付コード、 20· ··光コネクタ、 100, 200 , 300Α, 300Β, 300C, 300D, 300Ε, 300F"-SMF。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明の SMFの実施形態を説明する。

本発明の SMFの第 1実施形態は、第 1の波長え m)において所定の MFD (M FD ( m) )を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で卷、たと

1 2

きの曲げ損失が 1回あたり L (dB)であり、第 1の波長え（/z m)において所定の MF b 1

D (MFD ( m) )を持つ光ファイバとの接続損失が第 2の波長え（ m)において

2 2 接続箇所 1点あたり L (dB)とした場合に、次式（1)で算出される全損失係数 Lの MF

D依存性が MFD ±0. 5 mの範囲内で極小値となることを特徴としている。

L=w ^eL +w ^eL

s s b b

[0036] 前記式（1)中、 wと wは無次元の重み係数であり、想定する使用環境に応じて、前 s b

記式 (2)及び式 (3)を満たす範囲で設定される。

w +w =丄 · · · (2)

s b

w〉0， w >0 · · · (3)

s b

[0037] 本発明の SMFの第 2実施形態は、第 1の波長え m)において所定の MFD (M FD m) )を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたと

1 2

きの曲げ損失が 1回あたり L (dB) ,曲げ回数力 ¾であり、第 1の波長え m)にお b b 1

いて所定の MFD (MFD ( m) )を持つ光ファイバとの接続損失が第 2の波長え (

2 2

IX m)において接続箇所 1点あたり L (dB)、接続箇所が n箇所とした場合に、次式（

4)で算出される全損失係数 Lの MFD依存性が MFD ±0. 5 mの範囲内で極小値となることを特徴として、る。

L=n -L +t -L · · · (4) (但し、 n >0, t >0である。）

s s b b s b

[0038] 前記式（ 1)又は式 (4)により算出される全損失係数 Lと、うパラメータを用いて設計された本発明の SMFは、小径曲げと通常の SMFとの接続による損失発生を考慮すべき使用条件下において、状態の変化に対する損失の変動量が少なぐ安定した光伝送を実現することができる。

[0039] 第 1,第 2の実施形態において、本発明の SMFと接続される光ファイバの MFDが

2 複数の値からなることがある。例えば、光ファイバの通常の製造工程においては、 M FDはある製造中心 (製造された光ファイバの MFDの平均値)を MFD ( μ )として評

2

価することが可能である。また、本発明の SMFに異なる製造中心の MFDをとる光フアイバが接続される場合もある。例えば、図 3Αにおいて、ドロップケーブル 14に本発明の SMFが適用された場合においては、以下の 2つのケースが考えられる。第 1のケースは、支線ケーブル 13、 ONU (optical network unit) 15のいずれにも同じ MFD の光ファイバが用いられているケースであり、これは第 1、第 2の実施形態に相当する。一方、 ONUの接続部に上記に例示したような通常の SMFよりも MFDが小さな曲げ強化形 SMFが用いられている場合もある。通常 SMFの MFDの製造中心が 1310 nmにおいて 9. 2 m程度であるのに対して、曲げ強化形 SMFの MFDの製造中心は 8. 6 m程度となっている。このような場合は、式（1)、式 (4)を以下のように変更することで対応することが可能である。

式（1)は、以下の式 (A)のように変更できる。

[0040] [数 3]

L = ^_si -L_si + w_b -L_b

^w_J(. + w_fc = / ... ( A)

w_si > 0 , w_h > 0

[0041] (式中、 nは本発明の SMFと接続される光ファイバの数、は無次元の重み係数、 L は本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続損失 (dB)を表す。 )

[0042] また式 (4)は、以下の式 (B)のように変更できる。

[0043] [数 4]

[0044] (式中、 nは本発明の SMFと接続される光ファイバの数、 nは本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続回数、 Lは本発明の SMFと i番目の光ファイバの接続損失 (dB) を表す。）

[0045] 前記第 1の波長 λ 及び第 2の波長 λ は、 SMFを用いた光伝送波長域から選択で

1 2

き、例えば波長 1260nm〜1650nmの範囲から選択することができる。波長 1260η m〜1625nmの範囲は SMFの伝送用波長として用いられる。また、 1625〜1650n mの範囲は線路監視用の波長として用いられて、る。

前記曲げ半径 rは、本発明の SMFの実使用において想定される小径の曲げ半径とすることができ、この曲げ半径 rは 15mm未満とすることが望ま U、。

[0046] 本発明の SMFにおいて、曲げ半径 r= 7. 5mm又は 10mm、曲げ損失の評価波長である第 2の波長え = 1550nmで測定される 1回当たりの曲げ損失 Lは、 0. 05d

2 b

B以下であることが望ましい。この曲げ損失 Lが 0. 05dBを超えると、複数回の小径 b

曲げにより損失が増加してしまうので、好ましくない。

[0047] 前記接続損失は、本発明の SMFと、一般の光伝送路として使用されている SMF ( 以下、通常 SMFと記す。）とをメカ-カルスプライス接続、融着接続、或いはコネクタ接続して測定された接続損失である。本発明の SMFにおいて、第 2の波長え m

2

)で測定される接続箇所 1点あたりの接続損失 Lは、 0. 5dB以下であることが望まし s

い。この接続損失 Lが 0. 5dBを超えると、複数の接続部が存在する場合に損失が大 s

きくなつてしまうので、好ましくない。なお、本発明の SMFと接続される通常 SMFは、国際規格 ITU— T G. 652に基づく 1. 3 m帯用の SMFであることが多い。

[0048] 本発明の SMFは、前記式（1)又は (4)によって算出される全損失係数 Lの MFD 依存性が、 MFD ±0. 5 mの範囲内で極小値となるように、コア径、 MFD、コアクラッドの比屈折率差、径方向の屈折率分布などの各種パラメータが設定されていればよぐその材質、屈折率分布の形状等は適宜設定することができる。 SMFの材質としては、通常の SMFと同じぐ石英ガラスなどを用いることができる。また、本発明の S MFは、通常の SMFの製造方法とおなじぐ従来公知の各種の製造方法によって製造することができる。 [0049] 図 1は、本発明の SMFの一例として、単峰型 (ステップ型）の屈折率分布を示すグラフである。

この単峰型の屈折率分布を有する本発明の SMF100は、半径 r、屈折率 nを持つ中心コア 1と、該中心コア 1を取り囲むほぼ一定の屈折率 nを持つクラッド 2とを備え、 n >nになっている。クラッド 2の直径は、 125 m± l m以内であることが好ましい。また、クラッド径の中心値は 125 μ mには限定されない。例えば、 r= 5mmといつた非常に小さな曲げ半径が必要とされる光ファイバにおいて、破断確率を低減するためにクラッド径を細くすることが有効である。したがって、クラッド径の中心値は、光ファイバの使用条件に応じて、 60 μ m〜100 μ mの範囲で適時設定することが可能である。

[0050] また図 10は、本発明の SMFの別な例として、トレンチ型の屈折率分布を示すダラフである。

このトレンチ型の屈折率分布を有する本発明の SMF200は、半径 r、屈折率 nを持つ中心コア 1と、該中心コア 1の外周に設けられ、半径]：、屈折率 nを持つ内側ク

2 2

ラッド 3と、該内側クラッド 3の外周に設けられ、半径!：、屈折率 nを持つトレンチ 4と、

3 3

該トレンチ 4の外周に設けられ、半径!:、屈折率 nを持つ外側クラッド 5とを備え、 n > n >n、 n >n >nになっている。外側クラッド 5の直径は、 125 m± 1 m以内で c 3 1 2 3

あることが好ましい。また、クラッド径の中心値は 125 μ mには限定されず、 60 μ m〜 100 μ mの範囲で適時設定することが可能である。

[0051] さらに、本発明は、図 17A〜Fに示すような様々な屈折率分布を持つ SMFについて適用可能である。

図 17Aに示す屈折率分布を持つ SMF300Aは、単峰型の中心コア 1と 2層のクラッドを備えており、内側クラッド 6が外側クラッド 5より屈折率が高くなつている。

図 17Bに示す屈折率分布を持つ SMF300Bは、台形の屈折率分布を持つ中心コァ 1の外側に外側クラッド 5が設けられ、中心コア 1から間隔をおいて屈折率の高い外側コア 7を備えている。

図 17Cに示す屈折率分布を持つ SMF300Cは、三角形の屈折率分布を持つ中心コア 1の外側に、低屈折率の内側クラッド 6、高屈折率の外側コア 8、屈折率が最も低、トレンチ 4、低屈折率の外側クラッド 5を順に設けた構成になって、る。図 17Dに示す屈折率分布を持つ SMF300Dは、逆 U字状の屈折率分布を持つ中心コア 1の外側に、低屈折率のトレンチ 4、外側クラッド 5を順に設けた構成になっている。

図 17Eに示す屈折率分布を持つ SMF300Eは、台形又は三角形の屈折率分布を持つ中心コア 1の外側に、屈折率の最も低い第 1トレンチ 9、屈折率の高い外側コア 8 、低屈折率の第 2トレンチ 4、外側クラッド 5を順に設けた構成になっている。

図 17Fに示す屈折率分布を持つ SMF300Fは、中心コア 1の中央部を低屈折率領域 10とし、その外側に高屈折率領域を設けて中心コア 1とした以外は、図 17Eの構成と同じぐ中心コア 1の外側に、屈折率の最も低い第 1トレンチ 9、屈折率の高い外側コア 8、低屈折率の第 2トレンチ 4、外側クラッド 5を順に設けた構成になっている

実施例

[0052] (実施例 1)

本実施例は、図 1に示す単峰型と呼ばれる屈折率分布を用いて、半径 10mmまでの曲げが SMF100に印加されると想定したときの最適特性について設計した例である。

単峰型の屈折率分布を用いて、ケーブルカットオフ波長を 1260nmとしたときの波長 1310nmにおける MFDと、波長 1550nmにおける半径 10mmにおいて 10回の曲げを加えたときの曲げ損失の関係を図 2に示す。

[0053] 図 2に示すように、 MFDが大きくなるにしたがって、曲げ損失は小さくなる。この図 2 力らは、曲げに強いことが要求される環境に用いる SMFとしては、 MFDを極力小さくした設計を行うことが好ましい印象をうける。

[0054] し力しながら、実使用環境においては、曲げ損失に加えて、接続損失を考慮に入れることが必要である。図 3A, Bは宅内配線において想定される接続の構成を例示する図であり、図 3A, Bにおいて、符号 11は電柱、 12はクロージャ、 13は支線ケーブル、 14はドロップケーブル、 15は ONU (Optical Network Unit)、 16はキャビネット、 17はインドアケーブル、 18は壁、 19はコネクタ付コード、 20は光コネクタである。 [0055] 例えば、図 3Aのようにクロージャ 12内で支線ケーブル 13と接続されたドロップケーブル 14が ONU15に直結するような形態では、クロージャ 12内において、他の光フアイバとの接続が入る可能性がある。また、 ONU15との接続においても、他の光ファィバと接続が入る可能性がある。また、図 3Bに示すような配線形態を想定すると、両端にコネクタ 20を持ったコネクタ付コード 19の使用が想定される。この場合は、最悪 2箇所で他の光ファイバとの接続が入る可能性がある。

[0056] 支線ケーブル 13などには ITU— T. G. 652として規定されている通常 SMFが広く用いられており、接続特性に関してはこの通常 SMFとの接続を念頭に置いておくことが望ましい。

[0057] 図 4は、単峰型（図 1)の光ファイバ 100と通常 SMF (波長 1310nmにおける MFD が 9. 2 /z m)との接続損失について評価した結果である。光ファイバどうしの接続損失につヽて ίま、 D. Marcuse, LOSS analysis of single— mode fiber splice ss", Bell syst. Tech. J. vol. 56, no5, pp703, May, 1977【こ示されてヽるように、以下の式（5)を用いて 2種の光ファイバの MFD力計算される接続効率力評価することができる。

T = (2-w -w / (w ²+w ²) ) ²-exp(-2dV(w ²+w ²) ) · · · (5) (式中、 Tは g 1 2 1 2 1 2 g 結合効率、 2w , 2wは光ファイバの MFD、 dは軸ずれ量を表す。

1 2

)

[0058] 接続損失は、接続する 2種の光ファイバの MFDの違いやフィールドの軸ずれなどにより生じる。このため、 MFDのずれが大きくなるに従い（図 4では、 9. 2 m力らずれるに従って）、接続損失は大きくなる。このため、 MFDが 6. 5 mを下回るような設計は、曲げ損失は非常に安定しているが、接続の観点からは非常に不安定な設計となることが分力ゝる。

[0059] 図 5は、式（1)の本発明の手法に基づき評価した全損失係数の MFD依存性を示している。 λ = 1310nm、 λ = 1550nm、 r= 10mm、 MFD = 9. 2 ^ πι, w =w =

1 2 2 s b

0. 5とした。図 5によると、全損失係数 Lは、 MFD_{i =} 7. 0 mで最小となることがわかる。

[0060] そこで、従来の曲げ損失を指標とした設計で好ましいとされる MFD = 6. 5 μ mの S MF (サンプル 2)と、本発明の手法により好ましいと評価される MFD = 7. O /z mの S MF (サンプル 1)について、種々の状況でのロス変動を評価した。評価結果を表 1に示す。なお、表 1〜表 4において、評価条件とは、接続箇所と曲げ回数との組み合わせを指す。

[0061] [表 1]

[0062] サンプノレ 1 ίま、図 1に示す Δ = 0. 58%, r = 3. 26 m、サンプノレ 2ίま、 Δ = 0. 65

%、 r = 3. 07 μ mである。いずれも、クラッド直径は 125 μ m、ケーブルカットオフ波長は 1260nmであった。

[0063] 本発明の手法を用いて作製したサンプル 1のロスの最大値は、従来手法によるサンプル 2と比べ約 73%に抑制されている。また、想定した使用条件下におけるロス変化量も約 83%に抑制されることが分かる。

2点の接続と r= 10mm, 10回の曲げを想定したときの全損失の MFD依存性を図

6に示す。本発明の手法により決定された 7. O /z mの MFD付近においてほぼ最低の全損失が得られることが分かる。

また、本発明の手法で決定される領域を用いれば、 MFDのばらつきによる全損失の変ィ匕も小さく抑えることができる。例えば、本発明の手法により決定される MFD = 7

. O /z m付近では、 ± 0. 3 m程度の MFDの変化に対して、全損失の変化量は 0.

2dB程度である。し力しながら、従来手法の例において、全損失変化量を同程度に抑制しょうとした場合、 MFDのばらつきはほとんど認められないことになる。逆に、同程度の MFD変動を許容した場合、全損失変化量は 0. 8dB程度になり、本発明の手法を用いた場合の 4倍程度になってしまう。

[0064] 以上の例により、本発明の手法により設計した SMFは、曲げと接続による総合的な損失が小さぐさらに製造上不可避な光ファイバの MFDの変動を想定しても総合損失変動が非常に小さいことがわかる。このことは、本光ファイバの適用により、線路設計にぉ、て過剰なマージンを与える必要がな、ことを意味し、効率的な設計が可能となる。

[0065] (実施例 2)

本実施例は、前記実施例 1と同様に、図 1に示す単峰型と呼ばれる屈折率分布を用いて、半径 7. 5mmまでの曲げが SMF100に印加されると想定したときの最適特性にっ、て設計した例である。

単峰型の屈折率分布を用いて、ケーブルカットオフ波長を 1260nmとしたときの 13 lOnmにおける MFDと 1550nmにおける半径 7. 5mmにおいて 10回の曲げを加えたときの曲げ損失の関係を図 7に示す。 MFDが大きくなるにしたがって、曲げ損失は小さくなる。 r= 10mmの場合と同様に、曲げに強いことが要求される環境に用いる S MFとしては、 MFDを極力小さくした設計を行うことが好ましい印象をうける。しかしながら、実施例 1でも示したように、このような領域では、通常 SMFとの接続損失が大きくなると、う問題を持って！/、る。

[0066] 図 8は、式（1)の本発明の手法に基づき評価した全損失係数の MFD依存性を示してヽる。 = 1310nm、 λ = 1550nm、曲半径 r= 7. 5mm, MFD = 9. 2 μ ηι

1 2 2

、 w =w = 0. 5とした。図 8によると、全損失係数 Lは、 MFD = 6. で最小とな s b 1

ることがゎカゝる。

[0067] そこで、従来の曲げ損失を指標とした設計で好ましいとされる MFD = 6. 3 μ mの S MF (サンプル 4)と、本発明の手法により好ましいと評価される MFD = 6. 8 μ mの S MF (サンプル 3)について、種々の状況でのロス変動を評価した。評価結果を表 2に示す。

[0068] [表 2] 評価条件番号 1 2 3 4 5 6 7 8 ロスロス接続箇所 1 1 1 1 2 2 2 2 最大値変化値

[dB] 圆

曲げ回数 0 5 10 20 0 5 10 20

サンプル 3 0. 40 0. 45 0. 50 0. 60 0. 80 0. 85 0, 90 1. 00 1 , 00 0. 60

サンプル 4 0. 75 0. 75 0. 75 0. 75 1. 50 1 . 50 1. 50 1. 50 1 . 50 0. 75 [0069] サンプノレ 3ίま、図 1に示す Δ = 0. 61 %, r = 3. 17 ^ m,サンプノレ 4ίま、 Δ = 0. 71 %、 r = 2. 92 μ mである。いずれも、クラッド直径は 125 μ m、ケーブルカットオフ波長は 1260nmであった。

[0070] 本発明の手法を用いて作製したサンプル 3のロスの最大値は、従来手法によるサンプル 4と比べ約 66%に抑制されている。また、想定した使用条件下におけるロス変化量も約 80%に抑制されることが分かる。

2点の接続と曲げ半径 r= 7. 5mm、 10回の曲げを想定したときの全損失の MFD 依存性を図 9に示す。本発明の手法により決定された 6. の MFD付近においてほぼ最低の全損失が得られることが分かる。

また、本発明の手法で決定される領域を用いれば、 MFDのばらつきによる全損失の変ィ匕も小さく抑えることができる。例えば、本発明の手法により決定される MFD = 6 . 付近では、 MFDを 6. 60〜6. 95 mの範囲に制御すれば、全損失の変化量を 0. 2dB程度に抑えることができる。し力しながら、従来手法の例において、全損失変化量を同程度に抑制しょうとした場合、 MFDのばらつきはほとんど認められないことになる。逆に、同程度の MFD変動を許容した場合、全損失変化量は 0. 8dB 程度になり、本発明の手法を用いた場合の倍程度になってしまう。

[0071] 以上の例により、本発明の手法により設計した SMFは、曲げと接続による総合的な損失が小さぐさらに製造上不可避な光ファイバの MFDの変動を想定しても総合損失変動が非常に小さいことがわかる。このことは、本光ファイバの適用により、線路設計にぉ、て過剰なマージンを与える必要がな、ことを意味し、効率的な設計が可能となる。

[0072] (実施例 3)

本実施例は、図 10に示す屈折率分布を用いて、半径 10mmまでの曲げが SMF2 00に印加されると想定したときの最適特性について設計した例である。

図 1、図 10に示す屈折率分布を用いて、ケーブルカットオフ波長を 1260nmとしたときの 1310nmにおける MFDと 1550nmにおける半径 10mmにおいて 10回の曲げをカ卩えたときの曲げ損失の関係を図 11に示す。図 10の屈折率分布は、図 1の屈折率分布に比べて、同一 MFDにおける曲げ損失が小さくできることが分かる。しかしながら、 MFDが大きくなるにしたがって、曲げ損失は小さくなる傾向は変わらない。従来の曲げ損失のみに着目した設計手法によると、 MFDとしては、 7. O /z mが好ましい。

[0073] 図 12は、式（1)の本発明の手法に基づき評価した全損失係数の MFD依存性を示してヽる。 = 1310nm、 λ = 1550nm、曲半径 r= 10mm、 MFD = 9. 2 ^ m

1 2 2

、 w =w =0. 5とした。図 12によると、全損失係数 Lは、 MFD =8. 2 mで最小と s b 1

なることがわ力る。

[0074] そこで、従来の曲げ損失を指標とした設計で好ましいとされる MFD = 7. O /z mの S MF (サンプル 6)と、本発明の手法により好ましいと評価される MFD = 8. 2 μ mの S MF (サンプル 5)について、種々の状況でのロス変動を評価した。評価結果を、実施例 1で示した図 1の屈折率分布におけるサンプル 1, 2の評価結果も併せて、表 3に示す。

[0075] [表 3]

[0076] サンプル 5は、図 10に示す Δ =0. 40%、 Δ =0. 0%、 Δ =—0. 25%、 r = 3.

1 2 3 1

56 ^ m, r = 11. 75 m、 r = 17. 80 m、サンプル 6は、 Δ =0. 54%、 Δ =0.

1 2

0%、 Δ = 15. である。

いずれも、クラッド直径は 125 m、ケーブルカットオフ波長は 1260nmであった。

[0077] サンプル 5のロス最大値、ロス変化量は、単峰屈折率分布に対して本発明の手法を適用した実施例 1 (サンプル 1)よりも低い値を示している。これは、図 12の全損失係数 MFD依存性からも予想される結果であり、屈折率分布の改善によりもたらされた効果である。しかしながら、トレンチ型の屈折率分布に対して本発明の手法を適用して作製したサンプル 5のロス最大値は、従来手法によるサンプル 6と比べ約 55%程度に抑制されている。また、想定した使用条件下におけるロス変化量は 10%以上改善されている。単峰型の従来設計手法 (サンプル 2)と比べると、 33〜65%程度改善されていることが分かる。

2点の接続と曲げ半径 r= 10mm, 10回の曲げを想定したときの全損失の MFD依存性を図 13に示す。本発明の手法により決定された 8. 2 _iu mのMFD付近にぉぃてほぼ最低の全損失が得られることが分かる。

また、本実施例においても、本発明の手法で決定される領域を用いれば、 MFDのばらつきによる全損失の変ィ匕も小さく抑えることができる。 ±0. 程度の MFD変動を想定しても、全損失の変化量は 0. 05dB以下と非常に小さい。従来の設計手法のサンプル 6において、同程度の MFD変動を想定した場合、 0. 5dB程度のロス変動が見込まれる。

[0078] 以上の例により、本発明の手法により設計した SMFは、曲げと接続による総合的な損失が小さぐさらに製造上不可避な光ファイバの MFDの変動を想定しても総合損失変動が非常に小さいことがわかる。このことは、本光ファイバの適用により、線路設計にぉ、て過剰なマージンを与える必要がな、ことを意味し、効率的な設計が可能となる。

[0079] (実施例 4)

本実施例は、図 10に示す屈折率分布を用いて、半径 7. 5mmまでの曲げが SMF 200に印加されると想定したときの最適特性について設計した例である。

図 1、図 10に示す屈折率分布を用いて、ケーブルカットオフ波長を 1260nmとしたときの 1310nmにおける MFDと 1550nmにおける半径 7. 5mmにおいて 10回の曲げをカ卩えたときの曲げ損失の関係を図 14に示す。図 10の屈折率分布は、図 1の屈折率分布に比べて、同一 MFDにおける曲げ損失が小さくできることが分かる。し力ながら、 MFDが大きくなるにしたがって、曲げ損失は小さくなる傾向は変わらない。従来の曲げ損失のみに着目した設計手法によると、 MFDとしては、 6. 8 mが好ましい。

[0080] 図 15は、式（1)の本発明の手法に基づき評価した全損失係数の MFD依存性を示してヽる。 = 1310nm、 λ = 1550nm、曲半径 r= 7. 5mm, MFD = 9. 2 μ m、 w =w =0. 5とした。図 15によると、全損失係数 Lは、 MFD =8. 2 mで最小 s b 1

となることがわかる。

[0081] そこで、従来の曲げ損失を指標とした設計で好ましいとされる MFD = 6. 8 μ mの S MF (サンプル 8)と、本発明の手法により好ましいと評価される MFD = 7. 2 μ mの S MF (サンプル 7)について、種々の状況でのロス変動を評価した。評価結果を、実施例 2で示した図 1の屈折率分布におけるサンプル 3, 4の評価結果も併せて、表 4に示す。

[0082] [表 4]

[0083] サンプノレ 7ίま、図 10に示す Δ =0. 52%, Δ =0. 0%, Δ =—0. 25%, r = 3.

1 2 3 1 lO ^ m, r = 10. 23 m、 r = 15. 50 m、サンプル 8は、 Δ =0. 57%、 Δ =0.

1 2

0%、 Δ = 14. である。い

ずれも、クラッド直径は 125 μ m、ケーブルカットオフ波長は 1260nmであった。

[0084] サンプル 7のロス最大値、ロス変化量は、単峰屈折率分布に対して本発明の手法を適用した実施例 2 (サンプル 3)よりも低い値を示している。これは、屈折率分布の改善によりもたらされた効果である。図 10に示すトレンチ型の屈折率分布に対して本発明の手法を適用して作製したサンプル 7は、想定した使用条件下におけるロス変化量は従来手法によるサンプル 8と同等である力ロス最大値は約 82%程度に抑制されている。図 1の単峰型の従来設計手法 (サンプル 4)と比べると、ロスの最大値、変化量は半分程度に抑制されていることが分力る。

2点の接続と曲げ半径 r= 7. 5mm、 10回の曲げを想定したときの全損失の MFD 依存性を図 16に示す。本発明の手法により決定された 7. の MFD付近においてほぼ最低の全損失が得られることが分かる。また、本実施例においても、本発明の手法で決定される領域を用いれば、 MFDのばらつきによる全損失の変ィ匕も小さく抑えることができる。 ±0. 程度の MFD変動を想定すると、全損失の変化量は 0. 13dB程度である。従来の設計領域において、同程度のロス変動に抑えるためには、 MFDの変化は ±0. 05 m程度しか許容されない。 ±0. 2 mの MFD変動を想定した場合、 0. 6dB程度のロス変動が見込まれる。

[0085] 以上の例により、本発明の手法により設計した SMFは、曲げと接続による総合的な損失が小さぐさらに製造上不可避な光ファイバの MFDの変動を想定しても総合損失変動が非常に小さいことがわかる。このことは、本光ファイバの適用により、線路設計にぉ、て過剰なマージンを与える必要がな、ことを意味し、効率的な設計が可能となる。

[0086] なお、前述した各実施例では、 MFDの評価波長として 1310nm、曲げ損失の評価波長として 1550nmを用いた力この波長についても特に実施例により限定されるものではない。前述した各実施例では、 ITU—T G. 652との対比を行うために、波長 1310nmの MFDを用いた。また、波長 1550nmは、現在一般に光通信に用いられる波長では長波長側に属する。光ファイバの曲げ損失は、長波長側ほど悪くなる傾向があるため、曲げ損失の評価波長として 1550nmを用いた。

また、前述した各実施例では、接続損失の評価として、式（1)から算出される計算値を用いた。融着接続、メカ-カルスプライス、コネクタ接続などによる接続損失の測定値を用いることにより、 SMFの最適化を更に精度良く行うことができる。

さらに前述した各実施例では、クラッド直径を 125 mとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、 5mm以下の曲げを許容するには、信頼性確保の観点からクラッド直径を細径ィ匕することが望ましい。必要に応じて、 60〜100 /ζ πιのクラッド直径を選択することが望まし、。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の波長え（ m)において所定のモードフィールド径 MFD ( /z m)を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

あたり L (dB)であり、

b

第 1の波長え（； z m)において所定のモードフィールド径 MFD (； z m)を持つ光フ

1 2

アイバとの接続損失が前記第 2の波長え m)において接続箇所 1点あたり L (dB

2 s

)であり、

次式（1)で算出される全損失係数 Lのモードフィールド径依存性が MFD ± 0· 5 μ mの範囲内で極小値となるシングルモード光ファイバ。

L=w ^e L +w ^e L

s s b b

w +w = 1 · · · (2)

s b

2)及び式 (3)を満たす範囲で設定される。 )

[2] 第 1の波長え（ m)において所定のモードフィールド径 MFD ( /z m)を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

あたり L (dB)、曲げ回数が tであり、第 1の波長え（ m)において所定のモードフ b b 1

ィールド径 MFD m)を持つ光ファイバとの接続損失が前記第 2の波長え m)

2 2 において接続箇所 1点あたり L (dB)、接続箇所が n箇所であり、

次式 (4)で算出される全損失係数 Lのモードフィールド径依存性が MFD ± 0. 5 mの範囲内で極小値となるシングルモード光ファイバ。

L=n - L +t - L · · · (4) (但し、 n > 0, t > 0である。）

s s b b s b

[3] 前記接続損失 Lが 0. 5dB以下である請求項 1又は 2に記載のシングルモード光フ s

アイバ。

[4] 曲げ半径 rが 15mm未満である請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファイバ [5] 前記曲げ半径 r= 10mm、前記第 2の波長え = 1550nmにおいて前記曲げ損失

2

Lが 0. 05dB以下である請求項 4に記載のシングルモード光ファイバ。

b

[6] 前記曲げ半径 r= 7. 5mm、前記第 2の波長え = 1550nmにおいて前記曲げ損失しが 0. 05dB以下である請求項 4に記載のシングルモード光ファイバ。

b

[7] 半径 r、屈折率 nを持つ中心コアと、該中心コアを取り囲むほぼ一定の屈折率 nを持つクラッドとを備え、 n >nである請求項 1又は 2に記載のシングルモード光フアイバ。

[8] 半径 r、屈折率 nを持つ中心コアと、該中心コアの外周に設けられ、半径 r、屈折

1 1 2 率 nを持つ内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられ、半径 r、屈折率 nを持

2 3 3 つトレンチと、該トレンチの外周に設けられ、半径 r、屈折率 nを持つ外側クラッドとを備え、 n >n >n、 n >n >nである請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファ

1 c 3 1 2 3

ィバ。

[9] 前記第 1の波長え = 1310nmであり、前記モードフィールド径 MFDが国際規格 I

1 2

TU-T G. 652の仕様を満足する範囲にある請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファイバ。

[10] 前記接続損失がそれぞれの光ファイバをメカ-カルスプライス接続して測定された接続損失である請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファイバ。

[11] 前記接続損失がそれぞれの光ファイバを融着接続して測定された接続損失である請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファイバ。

[12] 前記接続損失がそれぞれの光ファイバをコネクタ接続して測定された接続損失である請求項 1又は 2に記載のシングルモード光ファイバ。

[13] 前記クラッドの直径が 125 m± 1 m以内である請求項 7に記載のシングルモード光ファイバ。

[14] 前記クラッドの直径の中心値が 60 μ m〜100 μ mの範囲である請求項 7に記載のシングルモード光ファイバ。

[15] 前記クラッドの直径が 125 m± 1 m以内である請求項 8に記載のシングルモード光ファイバ。

[16] 前記クラッドの直径の中心値が 60 μ m〜100 μ mの範囲である請求項 8に記載のシングルモード光ファイバ。

[17] 第 1の波長え（ m)において所定のモードフィールド径 MFD ( /z m)を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回あたり L (dB)であり、

b

第 1の波長 λ ( m)にお!/、て所定のモードフィールド径 MFD ( μ m)を持つ光フ

1 2i

2 si

)であり、

次式 (A)で算出される全損失係数 Lのモードフィールド径依存性が MFD ± 0. 5 mの範囲内で極小値となるシングルモード光ファイバ。

[数 1] i

^ w_si + w_b = l ... (A )

w_s, > 0 , wわ > 0

(式中、 nは前記シングルモード光ファイバと接続される光ファイバの数、は無次元の重み係数、 L は前記シングルモード光ファイバと i番目の光ファイバの接続損失 (d B)を表す。）

第 1の波長え（ m)において所定のモードフィールド径 MFD ( /z m)を持ち、第 2の波長え m)で測定され、曲げ半径 r (mm)で巻いたときの曲げ損失が 1回

2

あたり L (dB)、曲げ回数が tであり、第 1の波長え（ m)において前記所定のモ b b 1

ードフィールド径 MFD ( μ m)を持つ光ファイバとの接続損失が前記第 2の波長 λ

2i 2

( m)において接続箇所 1点あたり L (dB)、接続箇所が n箇所であり、

次式 (B)で算出される全損失係数 Lのモードフィールド径依存性が MFD ± 0. 5 mの範囲内で極小値となるシングルモード光ファイバ。

[数 2] = + ' - ( B)

(式中、 nは前記シングルモード光ファイバと接続される光ファイバの数、 nは前記シングルモード光ファイバと i番目の光ファイバの接続回数、 Lは前記シングルモード光ファイバと潘目の光ファイバの接続損失 (dB)を表す。 ) [19] 前記接続損失が 0. ldB以下である請求項 17又は 18に記載のシングルモード光ファイバ。

[20] 前記 MFDが ±0. 3 m変動したときの前記全損失係数 Lの変動量が 0. 4dB以下である請求項 17又は 18に記載のシングルモード光ファイバ。

[21] MFDが ±0. 3 m変動したときの前記全損失係数 Lの変動量が 0. 2dB以下である請求項 20に記載のシングルモード光ファイバ。