WO2007023801A1 - 光ファイバ - Google Patents

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WO2007023801A1
WO2007023801A1 PCT/JP2006/316391 JP2006316391W WO2007023801A1 WO 2007023801 A1 WO2007023801 A1 WO 2007023801A1 JP 2006316391 W JP2006316391 W JP 2006316391W WO 2007023801 A1 WO2007023801 A1 WO 2007023801A1
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optical fiber
refractive index
central core
index difference
ratio
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PCT/JP2006/316391
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French (fr)
Inventor
Masaaki Hirano
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • H01S3/06Construction or shape of active medium
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    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06708Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06725Fibre characterized by a specific dispersion, e.g. for pulse shaping in soliton lasers or for dispersion compensating [DCF]

Definitions

  • the present invention relates to: an optical fiber having unique dispersion characteristics in the L m band.
  • the optical pulse compression technology described in Non-Patent Document 1 uses a 1.0b m-band optical fiber laser source to amplify a pulse laser beam (hereinafter simply referred to as an optical pulse) using a Yb-doped optical fiber amplifier.
  • the amplified optical pulse is expanded by an optical fiber, and the optical pulse is compressed by a diffraction grating.
  • a femtosecond laser light source with a pulse width of lOOfs or less at a wavelength of 1.06 m can be obtained.
  • the optical fino used in expanding the optical pulse described in Non-Patent Document 1 has a wavelength of 1.10 ps 2 / m j8 and 0.00018 ps 3 / m.
  • is the ⁇ -th order differential value of the propagation constant ⁇ with frequency ⁇ . That is, the propagation constant j8 is expressed by the following equation (1) when Taylor expansion is performed around the center frequency ⁇ of the optical pulse.
  • 8 has the same sign (positive) Because
  • the third-order differential force S is negative (negative).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-293563
  • Non-Patent Literature 1 M. E. Fermann, et al., AdvancedSolia-State Lasers Topical Meeting ⁇ n Seattle, 2001, Technical Digest TuA3, pp.218-220
  • the optical fiber for expanding optical pulses is generally used in a module state wound in a coil shape, it is desired that the bending loss is small. Furthermore, the wavelength band (1.0 / ⁇ ⁇ to 1. l / zm) is generally not used for optical communication, and the inspection device is generally difficult to enter, so it is difficult to measure dispersion characteristics. The optical fiber for optical pulse expansion that expands optical pulses in the 1 ⁇ m wavelength band is difficult to measure and feed back when manufacturing, so the ratio to the fluctuation of the outer diameter of the core (j8 ⁇ ⁇
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the ratio (
  • the absolute value is large, and the purpose is to provide an optical fiber for optical pulse expansion.
  • An optical fiber according to the present invention includes a central core portion having a maximum refractive index ⁇ and an outer diameter 2a, and a depressed portion having a minimum refractive index N and an outer diameter 2b surrounding the outer periphery of the central core portion.
  • each maximum refractive index of the central core portion, the depressed portion, and the cladding portion satisfies the relationship “N 1> N3> N 2”.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion with respect to the cladding portion is larger than 1.0%, and the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion with respect to the cladding portion is smaller than 0.3%.
  • the second derivative ⁇ of the propagation constant ⁇ due to the wavenumber ⁇ is positive, and the propagation constant ⁇ due to the frequency ⁇
  • 8 is negative, and the ratio of the third derivative to the second derivative (/ ⁇ ) is 0
  • An optical fiber constructed in this way has a negative ratio (
  • the absolute value of second-order differential value can be further increased.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion with respect to the cladding portion is preferably 1.7% or more.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion with respect to the cladding portion is
  • the outer diameter 2a of the central core portion is preferably 1. to 4.0 / z m.
  • the ratio (j8 Z ⁇ ) is 0.0 at a wavelength of 1.05 m.
  • the bending loss when wound at a diameter of 40 mm at a wavelength of 1.05 ⁇ m is lOOdBZm or less, preferably ldBZm or less, more preferably 0.00 ldBZm or less. In these cases, an increase in loss is effectively suppressed when the optical fiber is wound in a coil shape with a small diameter.
  • the optical fiber according to the present invention may include a ring portion provided between the depressed portion and the cladding portion. This ring portion has a maximum refractive index N and an outer diameter 2c. in this case
  • the maximum refractive indexes of the central core portion, depressed portion, ring portion, and cladding portion preferably satisfy the following relationship.
  • An optical fiber coil according to the present invention is an optical fiber having the structure as described above (obtained by winding an optical fiber according to the present invention in a coil shape, and the minimum winding diameter of the optical fiber is 120 mm. It is preferable that:
  • the ratio between the third-order differential value and the second-order differential value (
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a first embodiment of an optical fiber according to the present invention and a refractive index profile thereof.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of an optical fiber according to a comparative example and its refractive index profile.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the central core portion and the third-order differential value ⁇ at a wavelength of 1.05 ⁇ m for the optical fiber according to the first example.
  • FIG. 4 shows the outer diameter 2a and wavelength 1.05 of the central core of the optical fiber according to the comparative example. It is a graph which shows the relationship with the third-order differential value ⁇ in ⁇ m.
  • FIG. 5 shows the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion relative to the cladding portion in the state where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion is fixed in the optical fiber according to the first embodiment.
  • Ratio Ra ( 2aZ2b) and ratio (/ ⁇ ) when the outer diameter 2a of the central core is changed
  • FIG. 6 shows the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion relative to the cladding portion with respect to the optical fiber according to the first embodiment, with the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion fixed.
  • FIG. 7 shows the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion relative to the cladding portion with respect to the optical fiber according to the first embodiment, with the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion fixed.
  • FIG. 8 shows the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion relative to the cladding portion in the state where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion is fixed in the optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion with respect to the cladding portion in a state where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion with respect to the cladding portion is fixed in the optical fiber according to the first embodiment. It is a graph which shows the relationship between ratio Ra and the fluctuation rate of ratio ( ⁇ ⁇ ) when changed
  • FIG. 10 shows the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion with respect to the cladding portion is changed in the optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion relative to the cladding portion when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion with respect to the cladding portion is changed in the optical fiber according to the first embodiment.
  • ⁇ 12] shows various characteristics of each of the multiple samples prepared as the optical fiber according to the first example.
  • FIG. 13 is a graph showing the wavelength dependence of the ratio (j8 / j8) of each of the other samples prepared as the optical fiber according to the first example.
  • FIG. 14 shows the wavelength dependence of the second-order differential value j8 in still another sample prepared as the optical fiber according to the first embodiment, and shows a plurality of dispersion compensating optical fibers prepared as comparative examples.
  • FIG. 15 shows the wavelength dependence of the third-order differential value j8 in still another sample prepared as the optical fiber according to the first embodiment, and shows a plurality of dispersion compensating optical fibers prepared as comparative examples.
  • FIG. 16 shows the wavelength dependence of the ratio ( ⁇ 8 ⁇ ⁇ ) in yet another sample prepared as the optical fiber according to the first example of the dispersion compensating optical fiber prepared as a comparative example.
  • 3 2 is a graph showing the wavelength dependence of the ratio ( ⁇ ⁇ ) in multiple samples.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of an example of an optical fiber coil according to the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional structure of a second embodiment of the optical fiber according to the present invention and its refractive index profile.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the center core portion and the second-order differential value ⁇ for each sample of the optical fibers according to the first and second embodiments.
  • FIG. 20 shows the ratio of the outer diameter 2a of the central core portion to the ratio (Z ⁇
  • 3 is a graph showing the relationship of 2).
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the center core portion and the bending loss at a diameter of 60 mm for each sample of optical fibers according to the first and second embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of the optical fiber A according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical fiber B according to a comparative example.
  • the cross-sectional structure of the optical fiber B according to this comparative example is shown, and the refractive index profile is shown in the region (b). It is shown.
  • the optical fiber A according to the first embodiment includes a central core portion 11 having a maximum refractive index N and an outer diameter 2a, and the central core portion 11 A depressed portion 12 having a minimum refractive index N and an outer diameter 2b, and an outer periphery of the depressed portion 12.
  • a region (b) in FIG. 1 shows a refractive index profile 100 of the optical fiber A according to the first embodiment.
  • the region 110 is the diameter of the central core portion 11.
  • the refractive index in the direction indicates the refractive index in the radial direction of the depressed portion 12, and the region 130 indicates the refractive index in the radial direction of the cladding portion 13.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 with respect to the cladding portion 13 is defined by the following formula (6) and is larger than 1.0%.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 with respect to the clad portion 13 is defined by the following equation (7).
  • the ratio (j8 / j8) with the third order differential value j8 is less than -0.002 ps.
  • the optical fiber B according to the comparative example includes a central core portion 21 having a maximum refractive index N and an outer diameter 2a, and the central core portion 21. And a clad portion 23 having a refractive index N, which is provided on the outer periphery.
  • the optical fiber B according to this comparative example is shown in FIG.
  • the force depletion portion having a matched refractive index profile is not included.
  • the region 210 has a refractive index in the radial direction of the central core portion 21, and Region 220 represents the refractive index in the radial direction of the cladding part 23, respectively.
  • FIG. 3 shows the outer diameter 2a and wavelength 1. of the central core 11 for the optical fiber A according to the first embodiment.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 with respect to the cladding portion 13 is 1.0%, and the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 with respect to the cladding portion 13 is ⁇ 0.3%.
  • FIG. 4 shows the relationship between the outer diameter 2a of the central core 21 and the third-order differential value
  • FIG. 3 is a graph showing 3.
  • the relative refractive index differences ⁇ of the central core portion 21 with respect to the cladding portion 23 are 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, and 3%, respectively.
  • a sample of optical fiber B set to 0% was prepared.
  • graph G41 0 is a sample of optical fiber B in which the relative refractive index difference ⁇ of the central core 21 is set to 1.0%
  • graph G420 is a relative refractive index difference of the central core 21.
  • the third order derivative can be negative.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core 21 is as large as 1.5% or more.
  • the absolute value of the third-order differential value can be increased by an order of magnitude or more compared to the comparative example.
  • the optical fiber A according to the first embodiment has the third-order partial value j8 in the wavelength: L m band (1.0 / ⁇ ⁇ to 1 .: L m) having the opposite sign to the optical fiber B according to the comparative example. Can easily be negative.
  • FIGS. 5 to 8 shows the optical fiber ⁇ according to the first embodiment in a state where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 with respect to the cladding portion 13 is fixed.
  • Rough is the measurement result when the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is fixed at 1.0%, and the graph shown in FIG. 6 shows that the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 1.5.
  • FIG. 7 shows the measurement results when the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is fixed at 2.0%, and the graph shown in FIG. The graphs show the measurement results when the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is fixed at 3.0%.
  • the bending loss of optical fiber A when it is wound to a diameter of 40 mm is 0.OOldBZm (length 100 m
  • the optical fiber A is set to have a bending loss of about 0.1 dB when it is wound to a diameter of 40 mm! RU
  • the graph G510 shows the relative refractive index difference ⁇ force S of the depressed portion 12.
  • Graph G530 shows the measurement result at m, where the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is 0.7.
  • Graph G630 shows that the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is 0.7% and that of the central core portion 11.
  • graph G810 shows the measurement when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is 0.3% and the outer diameter 2a of the central core portion 11 is 1.
  • the graph G820 shows that the relative refractive index difference ⁇ of the depressed part 12 is 0.5%, the central core
  • the ratio (j8 / ⁇ ) with the differential value j8 is less than 0.002 ps, and even less than 0.003 ps.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 1.0%
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is —0.7%
  • the outer diameter 2a of the central core portion 11 is 2a.
  • the light is 3.5 m
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is ⁇ 0.7%
  • the outer diameter of the central core portion 11 is
  • the ratio (j8 / ⁇ ) is less than 0.002 ps when the ratio Ra is in the range of 0.37 to 0.60.
  • the ratio ( ⁇ 8 Z ⁇ ) becomes considerably small for the sample of the optical fiber A in which the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 2.0%. Relative refraction of depressed part 12
  • the ratio difference ⁇ is 0.3% and the central core 11 has an outer diameter 2a of 1.9 m.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed part 12 is -0.5%, the outer diameter of the central core part 11 2
  • the ratio (j8 3 Z ⁇ 2) is less than –0.002 ps when the ratio Ra is in the range of 0.25 to 0.48.
  • the ratio (j8 3 ⁇ ⁇ 2) can be as low as about 0.0033 ps.
  • the ratio ( ⁇ 8 3 Z ⁇ 2) is further reduced for the sample of the optical fiber A in which the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 3.0%.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 of the depressed part 12 is 0.3% and the outer diameter 2a of the central core part 11 is 1.5 m, itRa cal ⁇ ). 23-0.
  • It (j8 3 ⁇ ⁇ 2) in the 33 range is less than 0.002 ps.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed part 12 is 0.5%, the outer diameter 2a of the central core part 11
  • the ratio (j8 3 Z ⁇ 2) is less than –0.002 ps when the ratio Ra is in the range of 0.20 to 0.41.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is high is low and the ratio Ra is within a predetermined appropriate range ( The range is 0.2 to 0
  • the ratio (Z J8) is less than 0.002 ps.
  • Relative index of central core 11 If the difference ⁇ is 1.0% or more, the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 can be easily realized.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is ⁇ 0.5% or less.
  • the ratio Ra is preferably in the range of 0.2 to 0.6.
  • the ratio Ra is small, there is a problem that the variation of the ratio (j8ZJ8) is large with respect to the variation of the core diameter.
  • wavelength 1.O / Z is also.
  • the m-band is not generally used for optical communications, measuring instruments with dispersion characteristics are not widespread, making measurement difficult.
  • the ratio (Z ⁇ ) when the outer diameter 2a of the core portion 11 fluctuates while the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is fixed at 2.0%, the ratio (Z ⁇ )
  • FIG. 9 shows the depressed portion 12 with respect to the cladding portion 13 in the state where the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 with respect to the cladding portion is fixed to 2.0% for the optical fiber ⁇ according to the first embodiment.
  • the graph G910 shows the measurement result of the vessel when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is 0.7%
  • the graph G920 shows the depressed portion 12
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 with respect to the cladding portion 13 is changed.
  • 1 2 is a graph showing the relationship.
  • graph G1010 shows the depressed part.
  • 1120 shows the measurement results and graphs when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is ⁇ 0.50%.
  • G11030 shows the measurement result when the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is ⁇ 0.70%.
  • the bending loss when wound to a diameter of 60 mm is 0.OOldBZkm (the bending loss at a diameter of 40 mm is 0.1. Increase in loss).
  • 82 is preferably 100 ps 2 Zkm or more
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is preferably 1.7% or more.
  • 8 3 Z ⁇ 2) is negative, and the larger the absolute value, the better.
  • the absolute value of the ratio ( ⁇ 8 3 / ⁇ 2) increases as the relative refractive index difference ⁇ increases in the range where the relative refractive index difference ⁇ force is less than or equal to the central core portion 11.
  • the change of the ratio (j8 3 Z J82) is slow.
  • Such behavior is remarkable when the relative refractive index difference ⁇ 2 of the depressed portion 12 is ⁇ 0.3%.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 2.0% or more.
  • FIG. 12 is a table summarizing the specifications of each of samples 1 to 26 of optical fiber A according to the first embodiment.
  • the core core 11 has an outer diameter of 2a and a frequency constant ⁇ .
  • the third-order differential value j8 of the propagation constant ⁇ 8 the ratio of the third-order differential value j8 and the second-order differential value j8 ⁇ ⁇ ) ⁇
  • each of the optical fiber A samples 1 to 26 according to the first embodiment is not much shorter than 1 OOOnm.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 1 1 where the relative refractive index difference ⁇ is greater than 2.0% is less than 0.5%, and the ratio Ra is less than 0.5%. If it is in the range of ⁇ 0.6, the ratio (Z j8)
  • Each of the optical fibers of samples 8, 18, and 26 is resistant to bending, and therefore can be wound around a small-diameter coil having a diameter of 30 mm or less, which is preferable in terms of a small package.
  • the optical fiber of sample 23 is not so strong in bending, but there is no problem if it is a coil with a diameter of about 120 mm.
  • Each of the optical fibers of Samples 9 and 14 is not so strong in bending, but there is no problem if a coil with a diameter of about 100 mm is used.
  • Each of the optical fibers of Samples 10 and 15 is not very strong for bending, but there is no problem if the coils are about 80 mm in diameter.
  • the optical fiber of Sample 22 has a ratio (j8
  • Each of the optical fibers of these samples 1 to 26 has a core diameter 2a in the range of 1.45 to 3.88 m and a second-order differential value in the wavelength of 1.05 ⁇ m 13 force in the range of 6 to 261 ps 2 / km , 3rd floor
  • Differential value j8 is in the range of 1.80 to 1 0.12 ps 3 / km, ratio (j8 ⁇ ) is 0.005 to 1
  • FIG. 13 shows other samples 31 and 32 prepared as the optical fiber A of the first embodiment. It is a graph which shows the wavelength dependence of each ratio (j8 ⁇ ). In FIG. 13, the graph
  • G1310 shows the measurement result of the optical fiber of sample 31
  • graph G1320 shows the measurement result of the optical fiber of sample 32. The smaller the wavelength dependence of the ratio ( ⁇ 8 / ⁇ )
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 2.5%
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is 0.7%
  • the outer diameter 2a of the central core portion 11 is 1 8 m
  • the ratio Ra is set to 0.40.
  • the second-order derivative j8 of the optical fiber of sample 31 is 140ps 2 / km, and the third-order derivative j8 is -0.47ps 3 / km
  • the fourth-order differential value j8 is 0.0060 ps 4 / km.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the central core portion 11 is 2.5%
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed portion 12 is ⁇
  • the second-order differential value j8 of the optical fiber of Sample 32 is 169ps 2 / km.
  • the third order differential is-0.56ps 3 Zkm
  • the fourth order differential is 0.20027ps 4 Zkm.
  • Sample 32 optical fiber is preferred because it has less wavelength dependence.
  • FIG. 14 is a graph showing the wavelength dependence of the second-order differential value of still another sample 41 prepared as an optical fiber kit according to the first example.
  • Figure 15 shows the first example.
  • FIG. 6 is a graph showing the wavelength dependence of the third-order differential value j8 of still another sample 41 prepared as the optical fiber A according to FIG.
  • FIG. 16 shows an optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 14 It is a graph which shows sex. 14 to 16 also show the measurement results of the dispersion compensating optical fiber samples 42 and 43 used for communication as comparative examples.
  • graph G1410 shows the measurement result of the optical fiber of sample 41
  • graph G1420 shows the measurement result of the dispersion compensation optical fiber of comparison sample 42
  • graph G1430 shows the dispersion compensation light of comparison sample 43.
  • the measurement results of the fibers are shown respectively.
  • FIG. 1510 shows the measurement result of the optical fiber of sample 41
  • graph G1520 shows the measurement result of the dispersion compensation optical fiber of comparison sample 42
  • graph G1530 shows the measurement result of the dispersion compensation optical fiber of comparison sample 43.
  • graph G1610 shows the measurement result of the optical fiber of sample 41
  • graph G1620 shows the dispersion compensation of comparative sample 42. Measurement result of optical fiber
  • graph G1630 shows the measurement result of the dispersion compensation optical fiber of Comparative Sample 43, respectively.
  • the optical fiber of Sample 41 is the relative refractive index difference of the central core portion.
  • is 2.0%
  • the relative refractive index difference ⁇ of the depressed part is –0.75%
  • the outer diameter 2a of the central core part is
  • Comparative Sampnole 42 is a dispersion-compensating optical fiber that compensates for chromatic dispersion at a wavelength of 1.55 ⁇ m, which is a standard single-mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength around 1.3 m. in, -. has a wavelength dispersion of 223PsZnmZkm, the dispersion slope of 0. 750psZnm 2 Zkm.
  • Comparative sample 43 is a dispersion-compensating optical fiber that compensates for chromatic dispersion at a wavelength of 1.55 ⁇ m, which is a non-zero-dispersion shift optical fiber having a zero-dispersion wavelength in the vicinity of a wavelength of 1.5 m. in 55 m, it has a chromatic dispersion of 188PsZnmZkm, the dispersion slope of 3. 39ps / nm 2 Zkm.
  • the optical fiber A according to the first embodiment and the optical fiber B according to the comparative example are both not only in the wavelength 1.55 m band but also in the wavelength 1 ⁇ m band. It is the same in that the second derivative ⁇ is positive and the third derivative
  • 8 at a wavelength of 1.05 m is the optical fiber B according to the comparative example.
  • the optical fiber A according to the first embodiment exceeds lOOps 2 / km.
  • 8 at a wavelength of 1.05 m ⁇ is the ratio
  • the optical fiber B according to the comparative example is substantially 0, whereas the optical fiber A according to the first embodiment is 0.5 ps 3 / km / J.
  • the ratio (j8 / ⁇ ) at the wavelength of 1.05 m is substantially 0 in the optical fiber ⁇ ⁇ according to the comparative example, whereas in the first example,
  • optical fiber according to the present invention can be clearly distinguished from the dispersion compensating optical fiber that is also known in the related art.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of one embodiment of the optical fiber coil according to the present invention, and the optical fiber A according to the first embodiment as described above can be applied to the optical fiber ⁇ coil.
  • an area (a) shows a perspective view of an optical fiber coil to which the optical fiber A according to the first embodiment is applied, and an area (b) shows a cross-sectional view thereof. Has been.
  • the diameter of the optical fiber A wound around the body part 310 of the bobbin 300 (the outer diameter of the body part 310) is 120 mm or less, preferably 60 mm or less, More preferably, it is 40 mm or less.
  • one end or both ends of the optical fiber A wound in a coil are connected to an optical fiber for connection (for example, an ordinary single mode optical fino, an optical fiber having a cutoff wavelength of 1.0 m or less).
  • an optical connector 330 to which one end of a normal optical fiber 320 is attached 330 may be fusion-connected.
  • the splice loss of the fusion splicer S is preferably 0.5 dBZ or less, but the optical fibers of the samples prepared as the first embodiment all satisfy this value.
  • the optical fiber according to the present invention includes, for example, an optical fiber having a small refractive index portion derived from the manufacturing method on the central axis other than the optical fiber A having the structure as described above, and a depressed portion. It may be an optical fiber having one or more layers having a large refractive index or a small layer between the clad part and the clad part.
  • FIG. 18 is a view showing the structure of the optical fiber C according to the present invention.
  • the region (a) shows the cross-sectional structure of the optical fiber C according to the second embodiment, and the region (b) shows its refractive index. The profile is shown.
  • the optical fiber C according to the second embodiment can also be applied to the optical fiber coil as shown in FIG. 17 in the same manner as the optical fiber A according to the first embodiment.
  • the optical fiber C according to the second example includes a central core portion 41 having a maximum refractive index N and an outer diameter 2a, and the central core portion 41.
  • Ring part 44 having a maximum refractive index N and an outer diameter 2c, which is provided between the clad part 43 and the clad part 43.
  • each of the central core portion 41, the depressed portion 42, and the clad portion 43 satisfies the same magnitude relationship as in the first embodiment, but the refractive index N of the central ring portion is the central core portion 41. Less than the refractive index N of the clad 43
  • a region (b) in FIG. 18 shows the refractive index profile 400 of the optical fiber C according to the second embodiment.
  • the region 410 is the diameter of the central core portion 41.
  • the refractive index in the direction the region 420 is the refractive index in the radial direction of the depressed portion 42
  • the region 430 is the refractive index in the radial direction of the ring portion 44
  • the region 430 is the refractive index in the radial direction of the cladding portion 43.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core portion with respect to the cladding portion is 2.75%, and the relative refractive index difference of the depressed portion with respect to the cladding portion.
  • ⁇ 2 is -0.70%
  • the relative refractive index difference of the ring part relative to the cladding part is 0.07%
  • the ratio Ra ( 2aZ2b) force. 36
  • the ratio Rb (
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the central core portion and the second-order differential value j8 for each of the optical fibers of Samples 51 and 52.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the central core portion and the ratio (Z ⁇ ) of the optical fibers of Samples 51 and 52. In this Figure 20
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the outer diameter 2a of the central core portion and the bending loss at a diameter of 60 mm for the optical fibers of Samples 51 and 52.
  • graph G2110 shows the measurement result of the optical fiber of sample 51
  • graph G2120 shows the measurement result of the optical fiber of sample 52.
  • the wavelength used in the measurements of FIGS. 19 to 21 is 1050 nm.
  • the optical fibers of Samples 51 and 52 have a relationship between the core diameter and j8,
  • sample 51 if the core diameter is 1.68 111 or less and / is -0.006 ps or less, sample 51
  • optical fiber with a structure that does not have a ring portion such as the optical fiber of Fig. 5
  • the optical fiber has a structure in which a ring portion is provided like the optical fiber of Sample 52, Even if j8 3 Z J82 is -0.007ps or less, it can be coiled sufficiently.
  • the wavelength used in this measurement is also 1050 nm.
  • the bending loss is 0.1 dBZm or less, and therefore the ratio Rb is 0.
  • the range of 15 to 0.45 is preferable.
  • the range of Rb varies depending on the relative refractive index differences of the central core, depressed and ring parts with reference to the cladding, as well as the target j83 / ⁇ 2 and wavelength used.
  • the optical fiber according to the present invention can be applied to a seed light pulse light source of about 100 femtoseconds or less, a light source device for obtaining SC (Supercontinuum) light, which is a broadband light pulse, and the like. .
  • SC Supercontinuum

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Abstract

 この発明は、3階微分値β3と2階微分値β2との比(β3/β2)が負であってその絶対値が大きく、そして2階微分値β2の絶対値も大きい光パルス拡大用光ファイバに関する。当該光ファイバは、最大屈折率N1及び外径2aを有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられた最小屈折率N2及び外径2bを有するディプレスト部と、該ディプレスト部の外周に設けられた最大屈折率N3を有するクラッド部を少なくとも備える。中心コア部、ディプレスト部、及びクラッド部それぞれの最大屈折率は、「N1>N3>N2」なる関係を満たす。クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差Δ1は1.0%より大きく、クラッド部に対するディプレスト部の比屈折率差Δ2は-0.3%より小さい。波長1.05μmにおいて、周波数ωによる伝搬定数βの2階微分値β2は正であり、周波数ωによる伝搬定数βの3階微分値β3は負であり、比(β3/β2)は-0.002ps以下である。

Description

光ファイバ
技術分野
[0001] この発明は、: L m帯において特異な分散特性を有する光ファイバに関するもので ある。
背景技術
[0002] 非特許文献 1に記載された光パルス圧縮技術は、 1. 06 m帯光ファイバレーザ光 源から出力されたパルスレーザ光(以下、単に光パルスという)を Yb添加光ファイバ 増幅器により増幅し、その増幅された光パルスを光ファイバにより拡大し、そして、該 光パルスを回折格子により圧縮する技術である。このような光パルス圧縮技術を利用 することにより、波長 1. 06 mにおいてパルス幅 lOOfs以下のフェムト秒レーザ光源 が得られる。この非特許文献 1に記載された、光パルスを拡大する際に用いられる光 ファイノ は、波長 1. において、 0. 10ps2/mの j8 と、 0. 00018ps3/mの
2
β
3を有する。
[0003] ここで、 β は、周波数 ωによる伝搬定数 βの η階微分値である。すなわち、伝搬定 数 j8は、光パルスの中心周波数 ω を中心にテーラー展開すると以下の式(1)で表さ
0
れ、周波数 ω における η階微分値 |8 は、以下の式(2)で表される。また、 2階微分
0 η
値 ι8 及び 3階微分値 は、波長分散 D及び分散スロープ Sとの間に、以下の式 (3)
2 3
及び式 (4)の関係が成立しており、相互に換算することが可能である。なお、 cは真 空中での光速であり、 πは円周率であり、 λは光の波長である。
[数 1]
Figure imgf000003_0001
= β0 + βι (ω - ω0 ) + -β2 {ω - ω0 ) + -β3\ω - ω0 ) + · ■α)
2 6
[数 2]
■■■(2)
Figure imgf000003_0002
D β.' ■(3)
[数 4]
Anc
S = •(4)
2 λ 3
[0004] 一般に光伝送に用いられる波長 1. 3 μ m付近に零分散波長を有する標準的なシ ングノレモード光ファイノくは、波長 1. にお!/、て、 0. 02psVm( β と、 0. 000
2
04ps3Zmの |8 を有する。この標準的なシングルモード光ファイバと比較すると、非
3
特許文献 1に記載されたような、光ノ ルスを拡大するために用いられる光ファイバ(以 下、光ノ ルス拡大用光ファイバという。)では、 2階微分値 |8 が同符号 (正)であって
2
、 3階微分値 力 S異符号 (負)である。
3
特許文献 1:特開 2002- 293563号公報
非特干文献 1 : M. E. Fermann, et al., AdvancedSolia- State Lasers Topical Meeting ι n Seattle, 2001, Technical Digest TuA3, pp.218- 220
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 発明者らは、従来の光パルス拡大用光ファイバについて検討した結果、以下のよう な課題を発見した。すなわち、このような光パルス拡大用光ファイバは、短尺で効率 よく光パルスを拡大するために、 3階微分値 と 2階微分値 との比(|8 Zmが
3 2 3 2 負であってその絶対値が大きいこと、及び、 2階微分値 の絶対値が大きいことが望
2
まれる。また、光パルス拡大用光ファイバは、一般にコイル状に巻かれたモジュール 状態で使用されることから、曲げ損失が小さいことが望まれる。さらに、波長 帯( 1. 0 /ζ πι〜1. l /z m)は一般に光通信に用いられず、検査装置が一般的には入射 困難であるため分散特性の測定が困難であることから、波長 1 μ m帯の光パルスを拡 大する光パルス拡大用光ファイバは、製造時に特性を測定してフィードバックすること が困難なので、コア部の外径の変動に対する比(j8 Ζ β
3 2 )の変動が小さいことが望 まれる。 [0006] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、 3階微分値 と 2階微分値 との比(|8 / β )が負であってその絶対値が大きぐかつ、 2階微
3 2 3 2
分値 β の
2 絶対値も大き 、光パルス拡大用光ファイバを提供することを目的として ヽ る。
課題を解決するための手段
[0007] この発明に係る光ファイバは、最大屈折率 Ν及び外径 2aを有する中心コア部と、 該中心コア部の外周を取り囲む、最小屈折率 N及び外径 2bを有するディプレスト部
2
と、該ディプレスト部の外周を取り囲む、最大屈折率 N 3を有するクラッド部を少なくと も備える。特に、この発明に係る光ファイバにおいて、中心コア部、ディプレスト部、及 びクラッド部の各最大屈折率は、「N 1 >N3 >N 2」なる関係を満たす。クラッド部に対 する中心コア部の比屈折率差 Δ は、 1. 0%より大きぐクラッド部に対するディプレス ト部の比屈折率差 Δ は、 0. 3%より小さい。さらに、波長 1. 05 /z mにおいて、周
2
波数 ωによる伝搬定数 βの 2階微分値 β が正であり、周波数 ωによる伝搬定数 β
2
の 3階微分値 |8 が負であり、 3階微分値 と 2階微分値 との比( / β )が 0
3 3 2 3 2
. 002ps以下である。このように構成された光ファイバは、波長 1. 05 mにおいて 3 階微分値 ι8 と 2階微分値 との比(|8 / β )が負であってその絶対値がさらに大
3 2 3 2
きぐかつ、 2階微分値 の絶対値もさらに大きくすることができる。
2
[0008] この発明に係る光ファイバにおいて、中心コア部の外径 2aとディプレスト部の外径 2 bとの比 Ra ( = 2aZ2b)は、 0. 2以上かつ 0. 6未満であるのが好ましぐさらには 0. 3以上であるのが好ましい。クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差 Δ は、 1. 7 %以上であるのが好ましい。クラッド部に対するディプレスト部の比屈折率差 Δ は、
2
-0. 5%以下であるのが好ましい。中心コア部の外径 2aは、 1. 以上かつ 4. 0 /z m以下であるのが好ましい。また、比(j8 Z β )は波長 1. 05 mにおいて 0. 0
3 2
03ps以下であるのが好まし!/、。
[0009] この発明に係る光ファイバは、波長 1. 05 μ mにおいて、直径 40mmに巻かれたと きの曲げ損失は、 lOOdBZm以下、好ましくは ldBZm以下、さらに好ましくは 0. 00 ldBZm以下である。これらの場合、光ファイバが小径でコイル状に巻かれたときに 損失増加が効果的に抑制される。 [0010] さらに、この発明に係る光ファイバは、ディプレスト部とクラッド部との間に設けられた リング部を備えてもよい。このリング部は、最大屈折率 Nと外径 2cを有する。この場合
4
、中心コア部、ディプレスト部、リング部、及びクラッド部の各最大屈折率は、以下の 関係を満たすのが好まし 、。
[0011] N >N >N >N
1 4 3 2
[0012] この発明に係る光ファイバコイルは、上述のような構造を有する光ファイバ(この発 明に係る光ファイノ がコイル状に巻かれることにより得られ、その光ファイバの最小 巻き直径は、 120mm以下であるのが好ましい。
[0013] なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに 十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、こ の発明を限定するものと考えるべきではない。
[0014] また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし ながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではある 力 例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における 様々な変形及び改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかであ る。
発明の効果
[0015] この発明に係る光ファイバによれば、 3階微分値 と 2階微分値 との比(|8 /
3 2 3 β )が負であってその絶対値が大きぐかつ、 2階微分値 |8 の絶対値も大きいので、
2 2
短尺で効率的な光パルスの拡大が可能になる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]は、この発明に係る光ファイバの第 1実施例の断面構造を示す図及びその屈折 率プロファイルである。
[図 2]は、比較例に係る光ファイバの断面構造を示す図及びその屈折率プロファイル である。
[図 3]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、その中心コア部の外径 2aと波長 1. 05 μ mにおける 3階微分値 β との関係を示すグラフである。
3
[図 4]は、比較例に係る光ファイバについて、その中心コア部の外径 2aと波長 1. 05 μ mにおける 3階微分値 β との関係を示すグラフである。
3
[図 5]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対する中心コア部の比 屈折率差 Δ を固定した状態にぉ 、て該クラッド部に対するディプレスト部の比屈折 率差 Δ及び中心コア部の外径 2aを変えたときの、比 Ra( = 2aZ2b)と比( / β )
2 3 2 との関係を示すグラフである (その 1)。
[図 6]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対する中心コア部の比 屈折率差 Δ を固定した状態にぉ 、て該クラッド部に対するディプレスト部の比屈折 率差 Δ及び中心コア部の外径 2aを変えたときの、比 Raと比( / β )との関係を
2 3 2
示すグラフである(その 2)。
[図 7]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対する中心コア部の比 屈折率差 Δ を固定した状態にぉ 、て該クラッド部に対するディプレスト部の比屈折 率差 Δ及び中心コア部の外径 2aを変えたときの、比 Raと比( / β )との関係を
2 3 2
示すグラフである(その 3)。
[図 8]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対する中心コア部の比 屈折率差 Δ を固定した状態にぉ 、て該クラッド部に対するディプレスト部の比屈折 率差 Δ及び中心コア部の外径 2aを変えたときの、比 Raと比( / β )との関係を
2 3 2
示すグラフである(その 4)。
[図 9]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対する中心コア部の比 屈折率差 Δ を固定した状態にぉ 、て該クラッド部に対するディプレスト部の比屈折 率差 Δ を変えたときの、比 Raと比( Ζ β )の変動率との関係を示すグラフである
2 3 2
[図 10]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対するディプレスト部 の比屈折率差 Δ を変えたときの、クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差 Δ と
2 1
2階微分値 との関係を示すグラフである。
2
[図 11]は、第 1実施例に係る光ファイバについて、クラッド部に対するディプレスト部 の比屈折率差 Δ を変えたときの、クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差 Δ と
2 1 比(ι8 β )との関係を示すグラフである。
3 2
圆 12]は、第 1実施例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルそれぞれの諸 元を纏めた表である。
[図 13]は、第 1実施例に係る光ファイバとして用意された他のサンプルそれぞれの比 ( j8 / j8 )の波長依存性を示すグラフである。
3 2
[図 14]は、第 1実施例に係る光ファイバとして用意されたさらに他のサンプルにおける 2階微分値 j8 の波長依存性を、比較例として用意された分散補償光ファイバの複数
2
サンプルにおける 2階微分値 β の波長依存性とともに示すグラフである。
2
[図 15]は、第 1実施例に係る光ファイバとして用意されたさらに他のサンプルにおける 3階微分値 j8 の波長依存性を、比較例として用意された分散補償光ファイバの複数
3
サンプルにおける 3階微分値 β の波長依存性とともに示すグラフである。
3
[図 16]は、第 1実施例に係る光ファイバとして用意されたさらに他のサンプルにおける 比(ι8 Ζ β )の波長依存性を、比較例として用意された分散補償光ファイバの
3 2 複数 サンプルにおける比 ( β β )の波長依存性とともに示すグラフである。
3 2
[図 17]は、この発明に係る光ファイバコイルの一実施例の構成を示す図である。
[図 18]は、この発明に係る光ファイバの第 2実施例の断面構造を示す図及びその屈 折率プロファイルである。
[図 19]は、第 1及び第 2実施例に係る光ファイバの各サンプルについて、その中心コ ァ部の外径 2aと 2階微分値 β の関係を示すグラフである。
2
[図 20]は、第 1及び第 2実施例に係る光ファイバの各サンプルについて、その中心コ ァ部の外径 2aと比( Z β
3 2 )の関係を示すグラフである。
[図 21]は、第 1及び第 2実施例に係る光ファイバの各サンプルについて、その中心コ ァ部の外径 2aと直径 60mmでの曲げ損失との関係を示すグラフである。
[図 22]は、第 2実施例に係る光ファイバについて、比 Rb ( = 2bZ2c)と直径 60mmで の曲げ損失の関係を示すグラフである。
符号の説明
[0017] Α· ··光ファイバ、 11、 41· ··中心コア部、 12、 42· ··ディプレスト部、 13、 43· ··クラッド 部、 44· ··リング部。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、この発明に係る光ファイバ及び光ファイバコイルの各実施例を、図 1〜22を 参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には 同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[0019] (第 1実施例)
まず、この発明に係る光ファイバの第 1実施例について、比較例に係る光ファイバと 対比しつつ説明する。図 1は、第 1実施例に係る光ファイバ Aの構造示す図であり、 領域 (a)には、この第 1実施例に係る光ファイバ Aの断面構造、領域 (b)には、その 屈折率プロファイルが示されている。また、図 2は、比較例に係る光ファイバ Bを示す 図であり、領域 (a)には、この比較例に係る光ファイバ Bの断面構造、領域 (b)には、 その屈折率プロファイルが示されて 、る。
[0020] 図 1中の領域 (a)に示されたように、第 1実施例に係る光ファイバ Aは、最大屈折率 N及び外径 2aを有する中心コア部 11と、該中心コア部 11の外周に設けられた、最 小屈折率 N及び外径 2bを有するディプレスト部 12と、該ディプレスト部 12の外周に
2
設けられ、最大屈折率 Nを有するクラッド部 13とを備える。また、中心コア部 11、ディ
3
プレスト部 12及びクラッド部 13それぞれの屈折率は、以下の式(5)の関係を満たす [数 5]
N > N, > N2 ー(5)
[0021] 図 1中の領域 (b)には第 1実施例に係る光ファイバ Aの屈折率プロファイル 100が 示されており、この屈折率プロファイル 100において、領域 110は、中心コア部 11の 径方向の屈折率、領域 120は、ディプレスト部 12の径方向の屈折率、そして、領域 1 30は、クラッド部 13の径方向の屈折率を、それぞれ示す。
[0022] この第 1実施例に係る光ファイノ Aにおいて、クラッド部 13に対する中心コア部 11 の比屈折率差 Δ は、以下の式 (6)で定義され、 1. 0%より大きい。クラッド部 13に対 するディプレスト部 12の比屈折率差 Δ は、以下の式(7)で定義され、 0. 3%より
2
小さい。波長 1. 05 mにおいて、周波数 ωによる伝搬定数 j8の 2階微分値 |8 は正
2 であり、周波数 ωによる伝搬定数 βの 3階微分値 β は負であり、 3階微分値 β と 2
3 3 階微分値 j8 との比(j8 / j8 )は— 0. 002ps以下である。
2 3 2
[数 6] N - N,
Δ, = 100 · ~!—— ---(6)
1 N3
[数 7]
Figure imgf000010_0001
[0023] 一方、図 2中の領域 (a)に示されたように、比較例に係る光ファイバ Bは、最大屈折 率 N及び外径 2aを有する中心コア部 21と、該中心コア部 21の外周に設けられた、 屈折率 Nを有するクラッド部 23とを備える。この比較例に係る光ファイバ Bは、図 2中
3
の領域 (b)に示されたように、マッチド型の屈折率プロファイルを有する力 ディプレ スト部を含まない。
[0024] 図 2中の領域 (b)に示されたように、この比較例に係る光ファイバ Bの屈折率プロフ アイル 200において、領域 210は、中心コア部 21の径方向の屈折率、そして、領域 2 20は、クラッド部 23の径方向の屈折率を、それぞれ示している。
[0025] 図 3は、第 1実施例に係る光ファイバ Aについて、中心コア部 11の外径 2aと波長 1.
05 μ mにおける 3階微分値 β との関係を示すグラフである。なお、この図 3に示され
3
たグラフの測定のため、クラッド部 13に対する中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 0 %、クラッド部 13に対するディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 3%、中心コア
2
部 11及びディプレスト部 12それぞれの外径の比 Ra ( = 2aZ 2b)が 0. 4に設定され た、光ファイノ Aのサンプルが用意された。また、図 4は、比較例に係る光ファイバ B について、中心コア部 21の外径 2aと波長 1. 05 /z mにおける 3階微分値 |8 との関係
3 を示すグラフである。この図 4に示されたグラフの測定のため、クラッド部 23に対する 中心コア部 21の比屈折率差 Δ がそれぞれ 1. 0%、 1. 5%、 2. 0%、 2. 5%及び 3. 0%に設定された、光ファイバ Bのサンプルが用意された。ここで、図 4中、グラフ G41 0は、中心コア部 21の比屈折率差 Δ が 1. 0%に設定された光ファイバ Bのサンプル 、グラフ G420は、中心コア部 21の比屈折率差 Δ が 1. 5%に設定された光ファイバ Bのサンプル、グラフ G430は、中心コア部 21の比屈折率差 Δ が 2. 0%に設定され た光ファイバ Bのサンプル、グラフ G440は、中心コア部 21の比屈折率差 Δ が 2. 5 %に設定された光ファイバ Bのサンプル、グラフ G450は、中心コア部 21の比屈折率 差 Δェが 3. 0%に設定された光ファイバ Βのサンプルの各測定結果を示す。
[0026] 図 4に示されたように、比較例に係る光ファイバ Βに関し、中心コア部 21の比屈折率 差 Δ が 1. 0%であるとき、 3階微分値 |8 は負にならないが、中心コア部 21の比屈折
1 3
率差 Δ が 1. 5%以上であるとき、 3階微分値 は負になり得る。し力しながら、 3階
1 3
微分値 j8 を負にするためには、中心コア部 21の比屈折率差 Δ を 1. 5%以上と大き
3 1 くしなければならない一方、 3階微分値 |8 の絶対値は小さくしなければならない。こ
3
れに対して、図 3に示されたように、この第 1実施例に係る光ファイバ Aのサンプルで は、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 0%であっても、 3階微分値 |8 は負になり、
1 3
し力も、 3階微分値 の絶対値を比較例よりも一桁以上大きくできる。このように、第
3
1実施例に係る光ファイバ Aは、波長: L m帯(1. 0 /ζ πι〜1.: L m)における 3階微 分値 j8 を、比較例に係る光ファイバ Bと逆符号である負にすることが容易にできる。
3
[0027] 次に、この第 1実施例に係る光ファイバ Aについて、中心コア部 11及びディプレスト 部 12それぞれの外径の比 Ra ( = 2aZ2b)と、波長 1. 05 m〖こおける 3階微分値 と 2階微分値 |8 との比(|8 / β )との関係について説明する。
3 2 3 2
[0028] 図 5〜図 8それぞれは、第 1実施例に係る光ファイバ Αについて、クラッド部 13に対 する中心コア部 11の比屈折率差 Δ を固定した状態にお 、て該クラッド部 13に対す るディプレスト部 12の比屈折率差 Δ及び中心コア部の外径 2aを変えたときの、比 R
2
a ( = 2aZ2b)と比(|8 Z β )との関係を示すグラフである。特に、図 5に示されたグ
3 2
ラフは、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 0%に固定されたときの測定結果、図 6 に示されたグラフは、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 5%に固定されたときの測 定結果、図 7に示されたグラフは、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 0%に固定さ れたときの測定結果、図 8に示されたグラフは、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 3. 0%に固定されたときの測定結果を、それぞれ示す。
[0029] なお、図 5〜図 8それぞれには、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ と中心コア部 11
2
の外径 2aについて 3通りの組み合わせが示されている。このとき、光ファイバ Aの小 型のコイルィ匕を考慮して、直径 40mmに卷かれたときの該光ファイバ Aの曲げ損失 は、波長 1. 05 111にぉぃて0. OOldBZm (長さ 100mの光ファイバ Aが直径 40m mに巻かれたときの曲げ損失が 0. ldB)程度となるよう設定されて!、る。 [0030] 具体的には、図 5において、グラフ G510は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ 力 S
2
-0. 3%、中心コア部 11の外径 2aが 3. 13 mのときの測定結果、グラフ G520は、 ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア部 11の外径 2aが 3. 42 μ
2
mのときの測定結果、グラフ G530は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7
2
%、中心コア部 11の外径 2aが 3. 46 /z mのときの測定結果を、それぞれ示す。図 6 において、グラフ G610は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 3%、中心コア
2
部 11の外径 2aが 2. 42 mのときの測定結果、グラフ G620は、ディプレスト部 12の 比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア部 11の外径 2aが 2. mのときの測定結果
2
、グラフ G630は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の
2
外径 2aが 2. 63 /z mのときの測定結果を、それぞれ示す。図 7において、グラフ G71 0は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 3%、中心コア部 11の外径 2aが 1.
2
93 /z mのときの測定結果、グラフ G720は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ がー 0
2
. 5%、中心コア部 11の外径 2aが 2. 03 mのときの測定結果、グラフ G730は、ディ プレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 2. 13 /z mの
2
ときの測定結果を、それぞれ示す。また、図 8において、グラフ G810は、ディプレスト 部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 3%、中心コア部 11の外径 2aが 1. のときの測
2
定結果、グラフ G820は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア
2
部 11の外径 2aが 1. 55 mのときの測定結果、グラフ G730は、ディプレスト部 12の 比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 1. mのときの測定結果
2
を、それぞれ示す。
[0031] 図 5〜図 8それぞれから判るように、波長 1. 05 mにおいて、 3階微分値 と 2階
3 微分値 j8 との比(j8 / β )は、 一 0. 002ps以下、さらには、 一 0. 003ps以下にな
2 3 2
り得る。図 5に示されたように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 0%、ディプレスト 部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 3. 5 mである光フ
2
アイバ Aのサンプルについて、とき、比 Raが 0. 52〜0. 60の範囲において比( j8 /
3 β )は 0. 002ps以下になる。
2
[0032] 図 6に示されたように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 1. 5%の光ファイバ Aの サンプルについて、比 Ζ β )は幾分小さくなる。ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア部 11の外径 2aが 2. 5 mである光ファイバ Aのサンプル
2
について、 itRa力^). 34〜0. 46の範囲における it ( j8 / β )は 0. 002ps以下
3 2
になる。また、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径
2
2aが 2. 6 mである光ファイバ Aのサンプルについて、比 Raが 0. 37〜0. 60の範 囲において比(j8 / β )は 0. 002ps以下になる。
3 2
[0033] 図 7に示されたように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 0%である光ファイバ A のサンプルについて、比(ι8 Z β )はかなり小さくなる。ディプレスト部 12の比屈折
3 2
率差 Δ が— 0. 3%、中心コア部 11の外径 2aが 1. 9 mである光ファイバ Aのサン
2
プノレにつ!/ヽて、 itRa力 0. 25〜0. 35の範囲にお!/ヽて it ( j8 Ζ β ) ίま 0. 002ps
3 2
以下になる。ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア部 11の外径 2
2
aが 2. 0 mである光ファイバ Aのサンプルについて、比 Raが 0. 25〜0. 48の範囲 において比(j8 3 Z β 2 )は— 0. 002ps以下になる。また、ディプレスト部 12の比屈折 率差 Δ 2が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 2. 1 mである光ファイバ Aのサン プノレにつ!/ヽて、 itRa力 0. 28〜0. 57の範囲にお!/ヽて it ( j8 3 Ζ β 2 ) ίま 0. 002ps 以下になる。さらに、比(j8 3 Ζ β 2 )は 0. 0035ps程度まで小さくなり得る。
[0034] 図 8に示されたように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 3. 0%である光ファイバ A のサンプルについて、比(ι8 3 Z β 2 )は更に小さくなる。ディプレスト部 12の比屈折率 差 Δ 2が— 0. 3%、中心コア部 11の外径 2aが 1. 5 mである光ファイバ Aのサンプ ノレについて、 itRaカ^). 23〜0. 33の範囲における it ( j8 3 Ζ β 2 )は 0. 002ps以 下になる。ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%、中心コア部 11の外径 2a
2
が 1. 6 mである光ファイバ Aのサンプルについて、比 Raが 0. 20〜0. 41の範囲に おいて比(j8 3 Z β 2 )は— 0. 002ps以下になる。また、ディプレスト部 12の比屈折率 差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 1. 6 mである光ファイバ Aのサンプ
2
ノレにつ!/、て、 itRaカ^). 20〜0. 48の範囲にお!/、て it ( j8 Ζ β ) ίま 0. 002ps以
3 2
下になる。
[0035] 以上のように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が高ぐディプレスト部 12の比屈折 率差 Δ が低ぐかつ、比 Raが所定の適切な範囲(纏めると、比 Raの範囲が 0. 2〜0
2
. 6)であるとき、比( Z J8 )は 0. 002ps以下になる。中心コア部 11の比屈折率 差 Δ が 1. 0%以上であれば、容易に実現できるディプレスト部 12の比屈折率差 Δ
1 2 がー 0. 7%以上で、比( Z J8 )は—0. 002ps以下になり好適である。また、ディ
3 2
プレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 3%以下であれば、比(|8 Z J8 )は— 0. 002
2 3 2
ps以下になり好適である。特に、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 5%以下
2
であれば、比(j8 Z β
3 2 )を小さくすることが明らかであるので、更に好ましい。
[0036] 比 Raは 0. 2〜0. 6の範囲内であるのが好ましいが、比 Raが小さい場合には、コア 径の変動に対して比(j8 Z J8 )の変動が大きいという問題もある。特に、波長 1. O /Z
3 2
m帯は光通信には一般的には用いられないため、分散特性の測定器が普及してお らず、測定が困難である。これについては、例えば、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 0%に固定された状態でコア部 11の外径 2aが変動したときに比( Z β )の
3 2 変動が小さければ、多少の外乱が加わっても高い歩留まりでファイバ製造が可能に なる。
[0037] 図 9は、第 1実施例に係る光ファイバ Αについて、クラッド部に対する中心コア部 1 1 の比屈折率差 Δ を 2. 0%に固定した状態でクラッド部 13に対するディプレスト部 12 の比屈折率差 Δ を変えたときの、比 Ra ( = 2aZ2b)と比( Ζ β )の変動率との関
2 3 2
係を示すグラフである。なお、この図 9において、グラフ G910は、ディプレスト部 12の 比屈折率差 Δ が— 0. 7%のと器の測定結果、グラフ G920は、ディプレスト部 12の
2
比屈折率差 Δ が— 0. 5%のときの測定結果、グラフ G930は、ディプレスト部 12の
2
比屈折率差 Δ がー 0. 3%のときの測定結果を、それぞれ示す。
2
[0038] この図 9から判るように、比 Raが 0· 3以上であれば、比(j8 Z β )の変動率は 15
3 2
%以下となり、所望の比(ι8 / β )を有する光ファイバ Αを高い歩留まりで製造する
3 2
ことができる。
[0039] 中心コア部 11の比屈折率差 Δ及びディプレスト部 12の比屈折率差 Δそれぞれ
1 2
を一定値に固定した状態で、比 Ra ( = 2aZ2b)を変化させると、図 5〜図 8に示され たように、 Raの或る値で比( β )は極小値をとる。図 10は、第 1実施例に係る光
3 2
ファイバ Αについて、クラッド部 13に対するディプレスト部 12の比屈折率差 Δを変え
2 たときの、クラッド部 13に対する中心コア部 11の比屈折率差 Δ と 2階微分値 |8 との
1 2 関係を示すグラフである。なお、この図 10において、グラフ G1010は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 30%のときの測定結果、グラフ G1020は、ディプレスト
2
部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 50%のときの測定結果、グラフ G1030は、ディプレス
2
ト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 70%のときの測定結果を、それぞれ示す。また、図
2
11は、第 1実施例に係る光ファイバ Αについて、クラッド部 13に対するディプレスト部 12の比屈折率差 Δ を変えたときの、クラッド部 13に対する中心コア部 11の比屈折
2
率差 Δ と比(|8 Z β )との関係を示すグラフである。この図 11において、グラフ G1
1 3 2
110は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 30%のときの測定結果、グラフ G
2
1120は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 50%のときの測定結果、グラフ
2
G11030は、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 70%のときの測定結果を、
2
それぞれ示す。これら図 10及び 11の測定のために用意された光ファイバ Αのサンプ ルでは、比( j8 3 Z β 2 )が極小値となるように比 Ra ( = 2a/2b)が選択されて 、る。ま た、直径 60mmに巻かれたときの曲げ損失が 0. OOldBZkm (直径 40mmでの曲 げ損失が 0. l〜ldBZm、長さ 100mの光ファイバを直径 60mmのコイルとしたとき に 0. ldBの損失上昇)となるよう設定されている。
[0040] 2階微分値 β 2が大き 、ほど、光ファイバ Αは、短尺で効率よく光パルスを拡大する ことができる。このような光パルスの拡大はピークパワーの減少を引き起こすため、非 線形光学現象の発現が抑制され、また、ファイバ短尺化はファイバ製造のコスト低減 に寄与し得る。 2階微分値 |8 2は 100ps2Zkm以上であるのが好ましぐ図 10から判 るように、中心コア部 11の比屈折率差 Δ は 1. 7%以上であるのが好ましい。
[0041] また、比(|8 3 Z β 2 )は、負であって、絶対値が大きいほど好ましい。図 11から判るよ うに、中心コア部 11の比屈折率差 Δ 力 以下である範囲では、比屈折率差 Δ が 大きくなるに従って比(ι8 3 / β 2 )の絶対値は増大していき、比屈折率差 Δ 1力 以 上である範囲では、比(j8 3 Z J82 )の変化は鈍る。このような振る舞いは、ディプレスト 部 12の比屈折率差 Δ 2がー 0. 3%であるときに顕著である。比( 3 Z β 2 )の絶対値 を大きくするためには、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 0%以上であるのが好ま しい。
[0042] 次に、第 1実施例に係る光ファイバ Αの具体例について説明する。図 12は、第 1実 施例に係る光ファイバ Aのサンプル 1〜26それぞれの諸元を纏めた表である。この表 には、左力も順に、中心コア部 11の比屈折率差厶 ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ 、中心コア部 11及びディプレスト部 12それぞれの外径の比 Ra ( = 2aZ2b)、中
2
心コア部 11の外径 2a、周波数 ωによる伝搬定数 j8の 2階微分値 |8 、周波数 ωによ
2
る伝搬定数 ι8の 3階微分値 j8 、 3階微分値 j8 と 2階微分値 j8 との比 Ζ β ) Ρ
3 3 2 3 2 etermanlの定義に拠るモードフィールド径 MFD (I)、実効断面積 A 、直径 40mmに eff
巻かれたときの曲げ損失、直径 60mmに卷かれたときの曲げ損失、が示されている。 これら諸特性は波長 1. 05 mでの測定値である。なお、この第 1実施例に係る光フ アイバ Aのサンプル 1〜 26それぞれのケーブルカツトオフ波長は、 1 OOOnmより充分 に短ぐ問題ない。
[0043] 特に、中心コア部 1 1の比屈折率差 Δ が 2. 0%より大きぐディプレスト部 12の比屈 折率差 Δ がー 0. 5%より小さぐ比 Raが 0. 3〜0. 6の範囲であれば、比( Z j8 )
2 3 2 の絶対値を大きくするとともに 2階微分値 j8 を大きくすることができる点で望ましい。
2
[0044] サンプル 8、 18、 26の光ファイバそれぞれは、曲げに強いので、直径 30mm以下 の小径のコイルに巻くことができ、小型パッケージの点では好適である。サンプル 23 の光ファイバは、曲げにはそれほど強くはないが、直径 120mm程度のコイルにすれ ば問題はない。サンプル 9、 14の光ファイバそれぞれは、曲げにはそれほど強くはな いが、直径 100mm程度のコイルにすれば問題はない。サンプル 10、 15の光フアイ バそれぞれは、曲げにはそれほど強くはないが、直径 80mm程度のコイルにすれば 問題はない。サンプル 22の光ファイバは、上述の通り、コア径 2aの変動に伴う比(j8
3
Ζ β )の
2 変動が小さくはないが、上記特許文献 1に記載されたような製造技術を使え ば、問題なく製造可能である。
[0045] これらのサンプル 1〜26の光ファイバそれぞれは、コア径 2aが 1. 45〜3. 88 m の範囲で、波長 1.05 μ mにおける 2階微分値 13 力 6〜261ps2/kmの範囲、 3階
2
微分値 j8 がー 1. 80〜一 0. 12ps3/kmの範囲、比(j8 β )カ 0. 0069〜一 0
3 3 2
. 0020psの範囲、モードフィーノレド径カ 2. 9〜4. の範囲、実効断 ®積力 S4. 3 〜9. 9 m2の範囲、直径 40mmに巻かれたときの曲げ損失が 0. 0001〜75dBZ mの範囲にある。
[0046] 図 13は、この第 1実施例の光ファイバ Aとして用意された他のサンプル 31、 32それ ぞれの比(j8 Ζ β )の波長依存性を示すグラフである。なお、図 13において、グラフ
3 2
G1310は、サンプル 31の光ファイバの測定結果、グラフ G1320は、サンプル 32の 光ファイバの測定結果を、それぞれ示す。比(ι8 / β )の波長依存性は小さい方が
3 2
好ましい。サンプル 31の光ファイバは、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 5%、デ ィプレスト部 12の比屈折率差 Δ が— 0. 7%、中心コア部 11の外径 2aが 1. 8 m、
2
比 Raが 0. 40に設定されている。また、波長 1. 05 /z mにおいて、サンプル 31の光フ アイバにの 2階微分値 j8 は 140ps2/kmであり、 3階微分値 j8 は— 0. 47ps3/km
2 3
であり、 4階微分値 j8 は 0. 0026ps4/kmである。一方、サンプル 32の光ファイバは
4
、中心コア部 11の比屈折率差 Δ が 2. 5%、ディプレスト部 12の比屈折率差 Δ が—
1 2
0. 7%,中 、コア咅 11の外径 2a力 ^1. 8 /ζ πι、 itRa力^). 44に設定されて!ヽる。波長 1. 05 /z mにおいて、サンプル 32の光ファイバの 2階微分値 j8 は 169ps2/kmであ
2
り、 3階微分御 は— 0. 56ps3Zkmであり、 4階微分御 は 0. 0027ps4Zkmで
3 4
ある。サンプル 31、 32の光ファイバの何れも比( Z β )の波長依存性が小さいが
3 2
、サンプル 32の光ファイバの方が波長依存性が小さく好まし 、。
図 14は、第 1実施例に係る光ファイバ Αとして用意されたさらに他のサンプル 41に ついて、その 2階微分値 の波長依存性を示すグラフである。図 15は、第 1実施例
2
に係る光ファイバ Aとして用意されたさらに他のサンプル 41について、その 3階微分 値 j8 の波長依存性を示すグラフである。また、図 16は、第 1実施例に係る光ファイバ
3
Aとして用意されたさらに他のサンプル 41について、その比( Z β )の波長依存
3 2
性を示すグラフである。これら図 14〜16には、比較例として、通信用として使われる 分散補償光ファイバのサンプル 42、 43の測定結果も示されている。なお、図 14にお いて、グラフ G1410は、サンプル 41の光ファイバの測定結果、グラフ G1420は、比 較サンプル 42の分散補償光ファイバの測定結果、グラフ G1430は、比較サンプル 4 3の分散補償光ファイバの測定結果を、それぞれ示している。図 15において、グラフ G1510は、サンプル 41の光ファイバの測定結果、グラフ G1520は、比較サンプル 4 2の分散補償光ファイバの測定結果、グラフ G1530は、比較サンプル 43の分散補償 光ファイバの測定結果を、それぞれ示している。図 16において、グラフ G1610は、サ ンプル 41の光ファイバの測定結果、グラフ G1620は、比較サンプル 42の分散補償 光ファイバの測定結果、グラフ G1630は、比較サンプル 43の分散補償光ファイバの 測定結果を、それぞれ示している。
[0048] これら図 14〜16において、サンプル 41の光ファイバは、中心コア部の比屈折率差
Δ が 2. 0%、ディプレスト部の比屈折率差 Δ が— 0. 75%、中心コア部の外径 2aが
1 2
1. 42 ^ m,比 Ra力^). 52に設定されている。比較サンプノレ 42は、波長 1. 3 m付 近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長 1. 55 μ mにお ける波長分散を補償する分散補償光ファイバであって、波長 1. において、 - 223psZnmZkmの波長分散と、 0. 750psZnm2Zkmの分散スロープを有する 。また、比較サンプル 43は、波長 1. 5 m付近に零分散波長を有する非零分散シフ ト光ファイバの波長 1. 55 μ mにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバであ つて、波長 1. 55 mにおいて、 188psZnmZkmの波長分散と、 3. 39ps/n m2Zkmの分散スロープを有する。
[0049] これら図 14〜16から判るように、第 1実施例に係る光ファイバ A及び比較例に係る 光ファイバ Bは何れも、波長 1. 55 m帯だけでなく波長 1 μ m帯でも、 2階微分値 β が正であって 3階微分値 |8 が負である点では同じである。し力しながら、図 14から
2 3
判るように、波長 1. 05 mにおける 2階微分値 |8 は、比較例に係る光ファイバ Bで
2
は 40ps2/km程度であるのに対して、第 1実施例に係る光ファイバ Aでは lOOps2/ kmを超えている。図 15から判るように、波長 1. 05 m〖こおける 3階微分値 |8 は、比
3 較例に係る光ファイバ Bでは略 0であるのに対して、第 1実施例に係る光ファイバ Aで は 0. 5ps3/kmより/ J、さい。また、図 16力ら半 IJるように、波長 1. 05 mにおける比 ( j8 / β )は、比較例に係る光ファイバ Βでは略 0であるのに対して、第 1実施例に
3 2
係る光ファイノ Αでは一 0. 002psより小さい。このように、この発明に係る光ファイバ は、従来力も知られている分散補償光ファイバとは明確に区別され得る。
[0050] この発明に係る光ファイバは、コイル状に巻かれた状態で使用可能である。図 17は 、この発明に係る光ファイバコイルの一実施例の構成を示す図であり、当該光フアイ ノ《コイルには、上述のような第 1実施例に係る光ファイバ Aが適用可能である。なお、 図 17において、領域 (a)には、第 1実施例に係る光ファイバ Aが適用された光フアイ バコイルの斜視図が示されており、領域 (b)には、その断面図が示されている。図 17 中の領域(a)に示されたように、ボビン 300の胴体部 310に巻かれた光ファイバ Aの 直径 (胴体部 310の外径)は、 120mm以下であり、好ましくは 60mm以下であり、さ らに好ましくは 40mm以下である。また、コイル状に巻かれた光ファイバ Aの片端又 は両端には、接続用の光ファイバ(例えば通常のシングルモード光ファイノく、カットォ フ波長が 1. 0 m以下であるような光ファイノく)やビグテール付コネクタ(図 17中の領 域 (a)に示されたように、通常の光ファイバ 320の一端が取り付けられた光コネクタ 33 0) 330などが融着接続されていてもよい。このとき、融着接続部 Sの接続損失は 0. 5 dBZ端以下であると望ましいが、第 1実施例として用意された各サンプルの光フアイ ノ は、すべてこの値を満たしている。
[0051] なお、この発明に係る光ファイバは、上述のような構造を有する光ファイバ A以外の 、例えば、中心軸上に製造方法に由来する屈折率の小さい部分を有する光ファイバ 、ディプレスト部とクラッド部との間に屈折率の大きい層又は小さい層を一層以上有 する光ファイバであってもよ 、。
[0052] (第 2実施例)
図 18は、この発明に係る光ファイバ Cの構造を示す図であり、領域 (a)には、この第 2実施例に係る光ファイバ Cの断面構造、領域 (b)には、その屈折率プロファイルが 示されている。なお、この第 2実施例に係る光ファイバ Cも、上述の第 1実施例に係る 光ファイバ Aと同様に、図 17に示されたような光ファイバコイルへの適用も可能である
[0053] 図 18中の領域 (a)に示されたように、第 2実施例に係る光ファイバ Cは、最大屈折 率 N及び外径 2aを有する中心コア部 41と、該中心コア部 41の外周に設けられた、 最小屈折率 N及び外径 2bを有するディプレスト部 42と、該ディプレスト部 42の外周
2
に設けられ、最大屈折率 Nを有するクラッド部 43を備えるとともに、ディプレスト部 42
3
とクラッド部 43との間に設けられた、最大屈折率 N及び外径 2cを有するリング部 44
4
をさらに備える。なお、中心コア部 41、ディプレスト部 42及びクラッド部 43それぞれの 屈折率は、上述の第 1実施例と同じ大小関係を満たしているが、中心リング部の屈折 率 Nは、中心コア部 41の屈折率 Nよりも小さい一方、クラッド部 43の屈折率 Nより
4 1 3 も大きい。 [0054] 図 18中の領域 (b)には第 2実施例に係る光ファイバ Cの屈折率プロファイル 400が 示されており、この屈折率プロファイル 400において、領域 410は、中心コア部 41の 径方向の屈折率、領域 420は、ディプレスト部 42の径方向の屈折率、領域 430は、リ ング部 44の径方向の屈折率、そして、領域 430は、クラッド部 43の径方向の屈折率 を、それぞれ示す。
[0055] 以下、この第 2実施例に係る光ファイバ Cの伝送特性を、上述の第 1実施例に係る 光ファイバ Aと比較しつつ説明する。なお、第 1実施例に係る光ファイバ Aとして用意 されたサンプル 51は、クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差 Δ 1が 2. 68%、 クラッド部に対するディプレスト部の比屈折率差 Δ 2が— 0. 77%、比 Ra ( = 2aZ2b) が 0. 36に設定されている。一方、第 2実施例に係る光ファイバ Cとして用意されたサ ンプル 52は、クラッド部に対する中心コア部の比屈折率差 Δ 1が 2. 75%、クラッド部 に対するディプレスト部の比屈折率差 Δ 2がー 0. 70%、クラッド部に対するリング部 の比屈折率差 Δ が 0. 07%、比 Ra ( = 2aZ2b)力 . 36、比 Rb ( =
3 2bZ2c)力^). 2
2に設定されている。
[0056] 図 19は、サンプル 51、 52の各光ファイバについて、その中心コア部の外径 2aと 2 階微分値 j8 の関係を示すグラフである。この図 19において、グラフ G1910は、サン
2
プル 51の光ファイバの測定結果、グラフ G1920は、サンプル 52の光ファイバの測定 結果を、それぞれ示している。図 20は、サンプル 51、 52の光ファイバについて、その 中心コア部の外径 2aと比( Z β )の関係を示すグラフである。この図 20において
3 2
、グラフ G2010は、サンプル 51の光ファイバの測定結果、グラフ G2020は、サンプ ル 52の光ファイバの測定結果を、それぞれ示している。そして、図 21は、サンプル 5 1、 52の光ファイバについて、その中心コア部の外径 2aと直径 60mmでの曲げ損失 との関係を示すグラフである。この図 21において、グラフ G2110は、サンプル 51の 光ファイバの測定結果、グラフ G2120は、サンプル 52の光ファイバの測定結果を、 それぞれ示している。なお、図 19〜21の測定で使用された波長は、 1050nmである
[0057] 図 19及び 20力ら判るように、サンプル 51、 52の光ファイバは、コア径と j8 の関係、
2 β Ζ β の関係において殆ど差はないが、直径 60mmでの曲げ損失についてはサ ンプル 52の光ファイバの方が小さぐより小型のコイル化が可能である。同じコイルサ ィズを考えた場合、サンプル 52の光ファイバの方が |8 3 Z J82の絶対値を大きくできる
。特に、コア径が 1. 68 111以下、 / がー 0. 006ps以下の場合、サンプル 51
3 2
の光ファイバのようなにリング部を備えていない構造の光ファイバでは、コイルィ匕が困 難になる力 サンプル 52の光ファイバのようにリング部が設けられた構造の光フアイ バであれば、 j8 3 Z J82がー 0. 007ps以下であっても充分にコイル化が可能である。
[0058] さらに、図 22に、サンプル 52の光ファイバについて、比 Rb ( = 2bZ2c)を変えたと きの直径 60mmでの曲げ損失特性の測定結果を示す。なお、この測定で使用された 波長も 1050nmである。
[0059] 通常、曲げ損失は 0. ldBZm以下であるのが望ましいので、図 22から比 Rbは 0.
15〜0. 45の範囲であるのが好ましいことが判る。ただし、この Rbの範囲は、クラッド 部を基準とした中心コア部、ディプレスト部、リング部の各比屈折率差、さらには目標 とする j8 3 / β 2、使用波長などによって変化する。
[0060] 以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのよう な変形は、本発明の思想及び範囲力 逸脱するものとは認めることはできず、すべて の当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。 産業上の利用可能性
[0061] この発明に係る光ファイバは、 100フェムト秒程度かそれ以下の種光パルス光源、 広帯域の光パルスである SC (Supercontinuum)光を得るための光源装置などへの適 用が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 最大屈折率 及び外径 2aを有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ た、最小屈折率 N及び外径 2bを有するディプレスト部と、該ディプレスト部の外周に
2
設けられた、最大屈折率 Nを有するクラッド部とを少なくとも備えた光ファイバであつ
3
て、
前記中心コア部、前記ディプレスト部、及び前記クラッド部の各最大屈折率は、以 下の関係を満たし、
N >N >N
1 3 2
前記クラッド部に対する前記中心コア部の比屈折率差 Δ は 1. 0%より大きぐ前記 クラッド部に対する前記ディプレスト部の比屈折率差 Δ は 0. 3%より小さぐ
2
波長 1. 05 mにおいて、周波数 ωによる伝搬定数 j8の 2階微分値 |8 は正であり
2
、周波数 ωによる伝搬定数 |8の 3階微分値 j8 は負であり、前記 3階微分値 j8 と前記
3 3
2階微分値 |8 との比(|8 Z 13 )は 0. 002ps以下である光ファイバ。
2 3 2
[2] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
前記中心コア部の外径 2aと前記ディプレスト部の外径 2bとの比 Ra ( = 2aZ 2b)は 、 0. 2以上かつ 0. 6未満である。
[3] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
前記中心コア部の比屈折率差 Δ は、 1. 7%以上である。
[4] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
前記ディプレスト部の比屈折率差 Δ は、 0. 5%以下である。
2
[5] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
前記中心コア部の外径 2aは、 1. 以上かつ 4. 以下である。
[6] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
直径 40mmに巻かれたときの曲げ損失は、波長 1. 05 mにおいて lOOdBZm以 下である。
[7] 請求項 1記載の光ファイバは、さらに、
前記ディプレスト部と前記クラッド部との間に設けられた、最大屈折率 N 4を有すると ともに外径 2cを有するリング咅を備え、 前記中心コア部、前記ディプレスト部、前記リング部、及び前記クラッド部の各最大 屈折率は、以下の関係を満たしている。
N >N >N >N
1 4 3 2
[8] コイル状に巻かれた、請求項 1〜7のいずれか一項記載の光ファイバを含む光フアイ ノ コィノレ。
[9] 請求項 8記載の光ファイバコイルにおいて、
前記光ファイバの最小巻き直径は、 120mm以下である。
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