WO2008001937A1 - Fibre optique - Google Patents

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WO2008001937A1
WO2008001937A1 PCT/JP2007/063255 JP2007063255W WO2008001937A1 WO 2008001937 A1 WO2008001937 A1 WO 2008001937A1 JP 2007063255 W JP2007063255 W JP 2007063255W WO 2008001937 A1 WO2008001937 A1 WO 2008001937A1
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WO
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optical fiber
core layer
geo
refractive index
fluorine
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French (fr)
Inventor
Yahei Koyamada
Katsunori Imamura
Original Assignee
The Furukawa Electric Co., Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G02B6/02014—Effective area greater than 60 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • G02B6/02019—Effective area greater than 90 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02266—Positive dispersion fibres at 1550 nm

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber capable of suppressing the occurrence of stimulated Brillouin scattering.
  • a communication method such as a wavelength division multiplexing (WDM) method or a time division multiplexing (TDM) method is adopted.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • TDM time division multiplexing
  • SBS Stimulated Brillouin scattering
  • SBS When SBS occurs, it becomes an obstacle to light propagation in the optical fiber. Since SBS occurs when the intensity of input light exceeds the threshold (SBS threshold), it is desirable that the optical fiber used in the transmission line has a high SBS threshold.
  • SBS threshold The gain received when Brillouin scattered light undergoes stimulated scattering is called Brillouin gain.
  • the optical fiber characteristics such as chromatic dispersion and transmission loss can be changed in the longitudinal direction by changing the amount of dopant added to the core in the longitudinal direction of the optical fiber.
  • the shift amount (Brillouin shift amount) of the Brillouin scattered light with respect to the input light on the optical frequency spectrum is the optical fiber. Therefore, SBS is generated and the SBS threshold is increased.
  • germanium and fluorine are included in the optical fiber as dopants, and each dopant is added so that the portion with the highest fluorine concentration exists outside the portion with the highest germanium concentration distribution, and the characteristics are changed in the longitudinal direction.
  • An optical fiber that increases the SBS threshold is disclosed (see Patent Document 4).
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2584151
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2753426
  • Patent Document 3 Japanese Patent No. 3580640
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-133314
  • the optical fibers whose characteristics have been changed in the longitudinal direction described in Patent Documents 1 to 3 have the longitudinal direction of the optical fiber even if the SBS threshold is high and the occurrence of SBS can be suppressed.
  • the optical signal may be degraded, for example, the signal waveform may be distorted when the optical signal passes through a portion where the characteristics change locally.
  • the optical fiber described in Patent Document 4 does not change its characteristics in the longitudinal direction, the effect of increasing the SBS threshold is not sufficient.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical fiber that has stable characteristics in the longitudinal direction of the optical fiber and can effectively suppress the generation of SBS. To do.
  • an optical fiber according to the present invention is a silica-based optical fiber having a core and a clad formed on the outer periphery of the core.
  • the core is formed on a central core layer, an inner core layer formed on an outer periphery of the central core layer, and an outer periphery of the inner core layer.
  • An outer core layer, and a total relative refractive index difference in each core layer is 0.3 to 0.4%, and a relative refractive index difference caused by germanium in the central core layer is ⁇ 1 -GeO, Triggered by fluorine
  • the relative refractive index difference caused by germanium in the inner core layer is denoted by ⁇ 2—GeO
  • the relative refractive index difference attributable to fluorine is denoted by ⁇ 2 ⁇ F
  • the relative refractive index difference due to germanium is ⁇ 3—GeO, the relative refractive index difference due to fluorine.
  • ⁇ 1 ⁇ is -0.7 to one 0.1%, and ( ⁇ ⁇ -GeO) one ( ⁇ 2—GeO) is 0.
  • ( ⁇ 1— F) — ( ⁇ 2— F) is less than 0 ( ⁇ 2— GeO) — ( ⁇ 3— GeO)
  • ⁇ 1-GeO is 0.65 to 1 in the above invention.
  • the core diameter of the central core layer is 2a
  • the core diameter of the inner core layer is 2b
  • a / c is 0.1 to 0.4
  • b / c is 0.5 to 0.7.
  • the core has three or more layers in which germanium and fluorine are added, and germanium in each layer is distributed so that peaks on the Brillouin gain spectrum are dispersed into a plurality of peaks. Since the concentrations of fluorine and fluorine are set, the superposition of the light propagating in the optical fiber and the acoustic wave is adjusted, and the peaks on the Brillouin gain spectrum are dispersed into a plurality of peaks. As a result, the SBS threshold is increased, and an optical fiber that can effectively suppress the generation of SBS without changing the characteristics in the longitudinal direction of the fiber can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross section and a refractive index profile of an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a Brillouin gain spectrum obtained by simulation calculation for an optical fiber having 1 to 3 core layers.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating design parameters that define the refractive index profile of the core of the optical fiber according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing design parameters of a specific refractive index profile of the optical fiber according to the example of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the refractive index profile of the optical fiber according to Example 1 of the present invention by the RNF method.
  • FIG. 6 is a diagram showing various characteristics of the optical fiber according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 7 shows the intensity of the optical fiber according to Example 1 of the present invention from 2.64 dBm to 14.67 dB.
  • FIG. 4 is a diagram showing a Brillouin gain spectrum when light having a wavelength of 1550 nm is input while being changed to m.
  • FIG. 8 is a diagram showing the peak frequency and spectrum width of the Brillouin gain spectrum shown in FIG.
  • FIG. 9 shows a method for obtaining the SBS threshold value P of the optical fiber according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 10 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 1 to 8.
  • FIG. 11 is a diagram showing the Brillouin gain spectra calculated in calculation examples 1-8.
  • FIG. 12 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 9 to 14.
  • FIG. 13 is a diagram showing Brillouin gain spectra calculated in calculation examples 9 to 14.
  • FIG. 14 is a diagram showing combinations of design parameters of calculation examples 15 to 20.
  • FIG. 15 is a diagram showing each Brillouin gain spectrum calculated in Calculation Examples 15 to 20.
  • FIG. 16 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 21 to 27.
  • FIG. 17 is a diagram showing each Brillouin gain spectrum calculated in calculation examples 21 to 27.
  • FIG. 18 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 28-30.
  • FIG. 19 is a diagram showing each Brillouin gain spectrum calculated in Calculation Examples 28-30.
  • FIG. 20 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 31 to 36.
  • FIG. 21 is a diagram showing each Brillouin gain spectrum calculated in calculation examples 31 to 36.
  • FIG. 1 is a view showing a cross section and a refractive index profile of an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the optical fiber 1 according to the present embodiment is a silica-based single mode optical fiber having a core 2 and a clad 3 formed on the outer periphery of the core 2.
  • the core 2 includes a central core layer 21, an inner core layer 22, and an outer core layer 23 having three concentric outer peripheries including a layer supplemented with at least one of germanium (Ge) and fluorine (F). Have Ge is added as GeO.
  • the clad 3 has an additive
  • n l. 458 (1 + 10 X 10— 3 W —3.3 X 10 "" W) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • n is the refractive index
  • W is the GeO concentration (wt%)
  • W is the concentration of fluorine added (% by weight)
  • ⁇ is the relative refractive index difference
  • n is the refractive index of pure silica glass
  • ⁇ is the relative refractive index difference due to Ge
  • ⁇ is the relative refractive index difference due to F.
  • the refractive index profile 4 shows the relative refractive index difference of each core layer due to Ge.
  • the Ge increases the relative refractive index difference Since the Ge concentration of each core layer is different, the relative refractive index difference is also different.
  • the relative refractive index difference caused by Ge is 0.75% in the central core layer 21 and in the inner core layer 22. 0.5% in the outer core layer 23 and 0.35%.
  • Refractive index profile 5 shows the relative refractive index difference of each core layer due to F. F lowers the relative refractive index difference, but since the F concentration of each core layer is different, the relative refractive index difference is also different.
  • the relative refractive index difference due to F is 0.4% in the central core layer 21 and in the inner core layer 22.
  • the refractive index profile 6 shows the total relative refractive index difference obtained by adding the refractive index profiles caused by Ge and F, respectively.
  • germanium and fluorine are added at a concentration ratio such that the relative refractive index differences of the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core layer 23 are the same.
  • the total relative refractive index difference is the same at 0.35% in the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core layer 23, and the optical fiber has a so-called step index type refractive index profile.
  • the relative refractive index difference is based on the refractive index of the clad 3.
  • the total relative refractive index difference of the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core layer 23 is not necessarily the same, but is used as a normal transmission line in an optical fiber communication system, for example.
  • 0.3 to 0.4% in all layers and the core diameter (core diameter of outer core layer 23) is 7.5 to 10.
  • an arbitrary refractive index profile can be set according to the required characteristics of the optical fiber.
  • the optical fiber 1 has a plurality of peaks on the Brillouin gain spectrum. Disperse into peaks. This is because the acoustic wave velocity varies depending on the waveguide medium, but both germanium and fluorine have the effect of lowering the acoustic wave velocity, so the field distribution of the acoustic wave can be achieved while realizing an arbitrary refractive index profile. This is because it can be controlled.
  • the frequency of Brillouin scattering can be changed by adjusting the overlap between the field distribution of light and the field distribution of acoustic waves, resulting in a Brillouin gain spectrum. It is possible to suppress the occurrence of SBS by dispersing the upper peak into multiple peaks. Furthermore, the present invention In this structure, it is possible to make the intensity of each peak almost constant by appropriately adjusting the concentration ratio of germanium and fluorine, thereby suppressing the generation of SBS more effectively.
  • FIG. 2 is a diagram showing a Brillouin gain spectrum obtained by simulation calculation for an optical fiber having 1 to 3 core layers.
  • An optical fiber with three core layers is an optical fiber as shown in FIG.
  • An optical fiber having two core layers is an optical fiber having a refractive index profile in which the refractive index profile in the inner core layer 22 is the same as that in the outer core layer 23 in the optical fiber shown in FIG.
  • an optical fiber having one core layer has a refractive index profile in which the refractive index profile in the central core layer 21 and the inner core layer 22 is the same as that in the outer core layer 23 in the optical fiber shown in FIG.
  • the horizontal axis represents the Brillouin frequency. As shown in Fig.
  • the peak is dispersed into four by adjusting the superposition of the light and the acoustic wave.
  • the SBS threshold is increased, and it is possible to effectively improve the SBS performance without changing the characteristics in the longitudinal direction of the fiber. Can suppress the occurrence
  • FIG. 3 is a diagram illustrating design parameters that define the refractive index profile of the core of the optical fiber according to the present embodiment.
  • the core diameters of the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core layer 23 are 2a, 2b, and 2c, respectively, and the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core shown by the refractive index profile 4 due to Ge.
  • the relative refractive index differences of the core layer 23 are ⁇ 1—GeO, ⁇ 2—GeO, ⁇
  • the relative refractive index differences of the core layer 22 and the outer core layer 23 are A 1 ⁇ F, ⁇ 2 ⁇ F, and A 3 ⁇ F, respectively.
  • the core diameter 2a of the central core layer 21 is a position having a relative refractive index difference of 1Z2 of ( ⁇ 1—GeO) — ( ⁇ 2—GeO) in the boundary region between the central core layer 21 and the inner core layer 22.
  • the core diameter 2b of the inner core layer 22 is equal to the inner core layer 22 and the outer core layer 22.
  • the core diameter 2c of the outer core layer 23 is A 3—GeO in the boundary region between the outer core layer 23 and the cladding 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing design parameters of a specific refractive index profile of the optical fiber according to the present embodiment.
  • the relative refractive index differences in the central core layer 21, the inner core layer 22, and the outer core layer 23 are set to the same value. 0.3% and in Example 2 it is 0.32%.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the refractive index profile of the optical fiber according to Example 1 by the RNF method (reflection type two-field method). As shown in Fig. 5, the relative refractive index difference in the core is approximately 0.3%, which is almost uniform, reflecting the design parameters shown in Fig. 4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various characteristics of the optical fiber according to the first embodiment.
  • PMD is the polarization mode dispersion
  • MFD is the mode field diameter
  • A is the effective core area.
  • the characteristics of a single mode optical fiber (SMF) that is normally used as a transmission line in an optical fiber communication system are as follows: wavelength dispersion at 1550 nm is 16 to 20 psZnmZkm, MFD is 10.0 to: L I. O ⁇ m
  • the cutoff wavelength c is 1310 nm or less, as shown in FIG. 6, the optical fiber according to Example 1 had characteristics equivalent to SMF in chromatic dispersion, MFD, and cutoff wavelength.
  • the optical fiber according to Example 2 had almost the same characteristics as Example 1. As shown in FIG.
  • the core diameter 2c of the outer core layer in the above definition was 9.4 m.
  • the core diameter is 10.1 m.
  • the cut-off wavelength in this specification refers to the fiber cut-off wavelength ⁇ c and the cable cut-off wavelength ⁇ cc defined by ITU-T (International Telecommunication Union) G.650.
  • the 2m cutoff wavelength is the fiber cutoff wavelength c
  • the 22m cutoff wavelength is the cable cutoff wavelength cc.
  • the terminology shall follow the definition and measurement method in ITU-T G.650.
  • FIG. 7 shows a Brillouin gain spectrum when light having a wavelength of 1550 nm is input to the optical fiber according to Embodiment 1 of the present invention by changing the intensity from 2.64 dBm force to 14.67 7 dBm.
  • FIG. 8 is a diagram showing the peak frequency and spectrum width of each peak of the Brillouin gain spectrum shown in FIG. As shown in Fig. 7, four peaks appear on the Brillouin gain spectrum. The intensity of each peak increases as the input light intensity increases. If the input light intensity is 14.67 dBm, the intensity of the first peak with the highest intensity increases abruptly and SBS occurs. In addition, as shown in FIG.
  • the frequency of the first peak with the symbol “ ⁇ ” is 10.82 GHz, and the spectrum width is 38.35 MHz.
  • the frequency of the second peak with the symbol “ ⁇ ” is 10.96 GHz, and the spectrum width is 37.44 MHz.
  • the frequency of the third peak with the symbol “ ⁇ ” is 10.22 GHz, and the spectrum width is 37.10 MHz.
  • the frequency of the fourth peak not marked is 10.54 GHz. That is, the optical fiber according to Example 1 has four peaks on the Brillouin gain spectrum by setting the concentration of germanium and fluorine in each core layer so as to realize the above relative refractive index difference. Is distributed.
  • FIG. 9 illustrates a method for obtaining the SBS threshold value P of the optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 9 the input light intensity that is the intensity of the light input to the optical fiber, the intensity of the transmitted light that is the intensity of the input light that passes through the optical fiber, and the Brillouin scattered light scattered on the input side are shown. The relationship with strength is shown. In the region where the input light intensity is low, the intensity of the transmitted light and the Brillouin scattered light increases in proportion to the input light intensity. When the input light intensity exceeds the SBS threshold P, the intensity of the Brillouin scattered light increases rapidly.
  • the SBS threshold P is the value of Brillouin scattered light with no stimulated scattering.
  • the optical fiber according to 1 is 13.8 dBm.
  • the SBS threshold value depends on the length of the optical fiber.
  • the SBS threshold value is for an optical fiber length of 11.9 km. From this value, the optical fiber length is 20 km. Case The converted value of the SBS threshold is 12.4 dBm.
  • the SBS threshold of normal SMF is 6.6 dBm when the length is 20 km. That is, the optical fiber according to Example 1 has the same optical characteristics as those of SMF in chromatic dispersion, MFD, and cutoff wavelength, and each core is dispersed so that the peaks on the Brillouin gain spectrum are dispersed into four peaks. Since the concentration of germanium and fluorine in the layer is set, the gain is dispersed in each peak, and the SBS threshold is 5.8 dBm higher than SMF. In addition, the optical fiber according to Example 2 showed almost the same SBS threshold.
  • optical fibers according to the above-described embodiments have optical characteristics equivalent to those of SMF in wavelength dispersion, MFD, and cutoff wavelength by setting the design parameters to the above values.
  • the optical fiber having the same optical characteristics as the SMF can be realized by selecting each design parameter from the following ranges and appropriately adjusting and setting the design parameters, without being limited to the above-described embodiments.
  • ⁇ ⁇ -GeO is set to aZc greater than 0 and less than 1
  • comb 2c is preferably 7.5 to: L0.0 m. Furthermore, ⁇ 1—GeO 0.65 ⁇
  • — F is 0.4 to 0.1%
  • ⁇ 3 GeO is 0.35 to 0.5%
  • ⁇ 3— F is 0.15.
  • a 3—GeO is 0.3 to 0.4%
  • the optical fiber of the present invention can be manufactured more easily and at low cost.
  • ⁇ 3 ⁇ F the optical fiber of the present invention can be manufactured more easily and at low cost.
  • the design parameters are set so that the gain is distributed in a balanced manner to each peak under the condition that some values of the design parameters shown in Fig. 3 are changed and others are fixed.
  • the shape of the Brillouin gain spectrum in the case of optimization is calculated.
  • FIG. 10 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 1 to 8. In these calculation examples 1 to 8, ⁇ ⁇ —GeO and ⁇ 1—F are changed, and the others are calculated as fixed values.
  • FIG. 11 is a diagram showing the Brillouin gain spectra calculated in Calculation Examples 1-8.
  • the horizontal axis of each graph indicates frequency [GHz], and the vertical axis indicates gain [dB].
  • FIG. 12 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 9 to 14.
  • a 2—GeO and ⁇ 2—F are changed, and the others are fixed.
  • FIG. 13 is a figure which shows each Brillouin spectrum calculated in the calculation examples 9-14. As shown in Figs. 12 and 13, ⁇ 2 as in calculation examples 11 and 12. If GeO is between 0.55 and 0.65% and ⁇ 2—F is between 0.3 and 0.1%,
  • FIG. 14 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 15 to 20. In these calculation examples 15 to 20, the calculation was performed with aZc varied and the others fixed. Note that fluorine was not added to the outer core layer, and ⁇ 3 -F was 0% in any case.
  • FIG. 15 is a diagram showing the Brillouin gain spectra calculated in calculation examples 15-20. As shown in FIGS. 14 and 15, when the a / c force is SO. 1 to 0.4 as shown in the calculation column f 16 to 19, the “determination” is “ ⁇ ”.
  • FIG. 16 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 21 to 27.
  • bZc was changed and other values were fixed. Note that fluorine was not added to the outer core layer, and ⁇ 3 -F was 0% in any case.
  • FIG. 17 is a diagram showing the Brillouin gain spectra calculated in calculation examples 21 to 27. As shown in Figs. 16 and 17, when the b / c force is SO. 5 to 0.7 as shown in the calculation f row 23 to 25, the "judgment" is "O".
  • FIG. 18 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 28-30.
  • FIG. 19 is a diagram showing each Brillouin gain spectrum calculated in calculation examples 28-30.
  • Fig. 18, 19 [As shown here, calculated as f row 28-30 [this] ⁇ 1—GeO, ⁇ 1—F, a / c, ⁇ 2—GeO,
  • FIG. 20 is a diagram showing combinations of design parameters in calculation examples 31 to 36.
  • ⁇ 3—GeO and ⁇ 3—F are changed and the others are fixed.
  • FIG. 21 is a diagram showing the Brillouin gain spectra calculated in calculation examples 31-36. As shown in Figs. 20 and 21, ( ⁇ 2— GeO) — ( ⁇ 3— GeO) is larger than 0.1 as shown in calculation examples 31 to 36, and ( ⁇ 2— F) — ( ⁇ 3— F) gar
  • the “judgment” is “ ⁇ ”.
  • -)-( ⁇ 3—) is from -0.1 / J, and 2c is 7.5-10.
  • Force S is preferable, and ⁇ 1—GeO is 0.65 ⁇ : L 1%, ⁇ -F ⁇ -O .7 to 0.3%, ⁇ 2—
  • GeO is 0.5-0.7%, ⁇ 2—F is 0.4-0.1, 0.1%, ⁇ 3-GeO is 0.35
  • the configuration of the optical fiber is simplified, and the optical fiber of the present invention can be manufactured more easily and at low cost.
  • the refractive index profile of the core is a step index type, such as a graded index type, a W type, a Ws eg type, a concave guide type, etc., depending on the required characteristics of the force optical fiber.
  • An arbitrary refractive index profile may be used.
  • the clad has a pure silica glass strength, it may be a glass to which fluorine or the like is added. Further, the number of layers to which at least one of germanium and fluorine is added may be four or more.
  • optical fiber according to the present invention can be suitably used as a transmission line in a large-capacity optical communication system.

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Description

明 細 書
光ファイバ
技術分野
[0001] 本発明は、誘導ブリュアン散乱の発生を抑制できる光ファイバに関するものである。
背景技術
[0002] 大容量の光通信を実現するために、波長分割多重 (WDM)方式や時分割多重 (T DM)方式などの通信方式が採用されている。このような通信方式においては、伝送 路である光ファイバに入力される光強度が増大すると、光ファイバ中での非線形光学 現象の発生が顕著になる。非線形光学現象の一つである誘導ブリュアン散乱 (SBS )は、光ファイバに入力した光の一部が後方に散乱され、この散乱された光すなわち ブリュアン散乱光が誘導散乱を起こす現象であり、光ファイバ中を伝搬する光と音響 波との相互作用で発生する。 SBSが発生すると光ファイバ中の光伝搬の障害となる。 SBSは入力する光の強度が閾値 (SBS閾値)以上になると発生するので、伝送路に 用いられる光ファイバは、 SBS閾値が高いものが望まれる。なお、ブリュアン散乱光 が誘導散乱を起こす際に受ける利得をブリュアンゲインという。
[0003] 従来、 SBS閾値を高くする方法として、光ファイバの長手方向でコア径ゃコアに添 加するドーパントの添加量を変化させることにより、波長分散や伝送損失といった光 ファイバの特性を長手方向で変化させる方法が提案されている (特許文献 1〜3参照 ) oこれらの方法によれば、光の周波数スペクトル上での入力光に対するブリュアン散 乱光のシフト量 (ブリュアンシフト量）が光ファイバの長手方向で変化するため、 SBS が発生しに《なり、 SBS閾値が高くなる。一方、光ファイバにゲルマニウムとフッ素を ドーパントとして含み、ゲルマニウム濃度分布が最も高い部位の外側にフッ素濃度が 最も高い部位が存在するように各ドーパントを添加して、長手方向で特性を変化させ ることなく SBS閾値を高める光ファイバが開示されている（特許文献 4参照)。
[0004] 特許文献 1 :特許第 2584151号公報
特許文献 2：特許第 2753426号公報
特許文献 3：特許第 3580640号公報 特許文献 4 :特開 2006— 133314号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、特許文献 1〜3に記載された長手方向で特性を変化させた光フアイ バは、 SBS閾値が高くなつて SBSの発生を抑制できるとしても、光ファイバの長手方 向で安定した特性を持たないという課題があった。その結果、光ファイバ中に光信号 を伝搬させると、特性が局所的に変化している部分を光信号が通過するときに信号 波形が歪むなどの光信号の劣化が起こる可能性がある。一方、特許文献 4に記載さ れた光ファイバは、長手方向で特性が変化することはないが、 SBS閾値を高める効 果が十分ではな力つた。
[0006] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光ファイバの長手方向で安定した 特性を有し、かつ SBSの発生を効果的に抑制できる光ファイバを提供することを目的 とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上述した課題を解決し、 目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、コアと 、前記コアの外周に形成されたクラッドとを有する石英系光ファイバであって、前記コ ァは、ゲルマニウムとフッ素の少なくとも一方を添加した層を含む 3つ以上の層を有し 、ブリュアンゲインスペクトル上のピークが複数のピークに分散するように前記各層に おけるゲルマニウムとフッ素との濃度を設定したことを特徴とする。
[0008] また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記コアは、中心コア層と 、前記中心コア層の外周に形成した内側コア層と、前記内側コア層の外周に形成し た外側コア層とを有し、前記各コア層における総比屈折率差は 0. 3〜0. 4%であり、 前記中心コア層のゲルマニウムに起因する比屈折率差を Δ 1— GeO、フッ素に起
2
因する比屈折率差を Δ 1— Fとし、前記内側コア層のゲルマニウムに起因する比屈折 率差を Δ 2— GeO、フッ素に起因する比屈折率差を Δ 2— Fとし、前記外側コア層の
2
ゲルマニウムに起因する比屈折率差を Δ 3— GeO、フッ素に起因する比屈折率差
2
を Δ 3— Fとし、前記外側コア層のコア径を 2cとすると、 Δ Ι - GeOが 0. 45- 1. 1
2
%であり、厶1ー がー0. 7〜一 0· 1 %であり、 ( Δ Ι - GeO )一（Δ 2— GeO )が 0 より大きく、（Δ 1— F)— ( Δ 2— F)が 0より小さぐ（Δ 2— GeO )— ( Δ 3— GeO )が
2 2
0. 1より大きく、（Δ 2— F)— ( Δ 3— F)力 S— 0. 1より/ J、さく、 2c力 7. 5〜： LO. 0 mで あることを特徴とする。
[0009] また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、 Δ 1— GeOが 0. 65〜1
2
. 1%であり、 1ー がー0. 7〜一 0. 3%であり、 Δ 2— GeOが 0. 5〜0. 7%であ
2
り、 厶2— カー0. 4〜一 0. 10/0であり、 Δ 3— GeO力 0. 35〜0. 50/0であり、 Δ 3—
2
Fがー 0. 15〜0%であり、前記中心コア層のコア径を 2a、前記内側コア層のコア径 を 2bとすると、 a/cが 0. 1〜0. 4であり、 b/cが 0. 5〜0. 7であることを特徴とする。 発明の効果
[0010] 本発明によれば、コアがゲルマニウムとフッ素とを添カ卩した 3つ以上の層を有し、ブ リュアンゲインスペクトル上のピークが複数のピークに分散するように各層におけるゲ ルマニウムとフッ素との濃度を設定したので、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との 重ね合わせが調整されてブリュアンゲインスペクトル上のピークが複数のピークに分 散する。その結果、 SBS閾値が高くなり、ファイバの長手方向で特性を変化させなく ても SBSの発生を効果的に抑制できる光ファイバを実現できるという効果を奏する。 図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面および屈折率プロフアイ ルを示す図である。
[図 2]図 2は、コア層数が 1〜3の光ファイバについて、シミュレーション計算によって 得られたブリュアンゲインスペクトルを示す図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施例に係る光ファイバのコアの屈折率プロファイルを規定 する設計パラメータを説明する図である。
[図 4]図 4は、本発明の実施例に係る光ファイバの具体的な屈折率プロファイルの設 計パラメータを示す図である。
[図 5]図 5は、本発明の実施例 1に係る光ファイバの屈折率プロファイルを RNF法によ つて測定した結果を示す図である。
[図 6]図 6は、本発明の実施例 1に係る光ファイバの諸特性を示す図である。
[図 7]図 7は、本発明の実施例 1に係る光ファイバに強度を 2. 64dBmから 14. 67dB mまで変化させて波長 1550nmの光を入力した場合のブリュアンゲインスペクトルを 示す図である。
[図 8]図 8は、図 7に示すブリュアンゲインスペクトルのピーク周波数とスペクトル幅を 示す図である。
[図 9]図 9は、本発明の実施例 1に係る光ファイバの SBS閾値 Pを求める方法につい
th
て説明する図である。
[図 10]図 10は、計算例 1〜8の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 11]図 11は、計算例 1〜8にお 、て計算された各ブリュアンゲインスペクトルを示 す図である。
[図 12]図 12は、計算例 9〜 14の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 13]図 13は、計算例 9〜14において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを示 す図である。
[図 14]図 14は、計算例 15〜20の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 15]図 15は、計算例 15〜20において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを 示す図である。
[図 16]図 16は、計算例 21〜27の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 17]図 17は、計算例 21〜27において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを 示す図である。
[図 18]図 18は、計算例 28〜30の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 19]図 19は、計算例 28〜30において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを 示す図である。
[図 20]図 20は、計算例 31〜36の設計パラメータの組み合わせを示す図である。
[図 21]図 21は、計算例 31〜36において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを 示す図である。
符号の説明
1 光ファイバ
2 コア
21 中心コア層 22 内側コア層
23 外側コア層
3 クラッド、
4〜6 屈折率プロファイル
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの実施の形態を詳細に説明する 。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
[0014] (実施の形態）
図 1は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面および屈折率プロファイルを 示す図である。図 1に示すように、本実施の形態に係る光ファイバ 1は、コア 2と、コア 2の外周に形成されたクラッド 3とを有する石英系シングルモード光ファイバである。
[0015] コア 2は、ゲルマニウム（Ge)とフッ素（F)の少なくとも一方を添カ卩した層を含む 3つ の同心円状の外周を有する中心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23を有する。 なお、 Geは、 GeOとして添加されている。また、クラッド 3は屈折率を変化させる添カロ
2
物を含まな 、純シリカガラス力 なる。
[0016] なお、 Y. Koyamada, et al. , J. Lightwave Technol. , 22, 631 (20 04)に開示されるように、ゲルマニウムならびにフッ素を添カ卩したシリカガラスにおける ゲルマニウムならびにフッ素の添加濃度と屈折率、純シリカガラスに対する比屈折率 差の関係は以下の式（1)〜 (4)で表される。
[0017] n= l. 458 (1 + 10 X 10— 3W —3. 3 X 10""W ) · · · (1)
Ge02 F
Δ = (η-η ) /n = 1. 458 (1. O X 10— 3W —3. 3 X 10— 3W ) /n
Si02 Si02 Ge02 F Si02…（2
Δ = 1. 458W X 10 /n
Ge02 Ge02 Si02…（3)
Δ = (- 3. 3 X 1. 458) W X 10
F F "Vn Si02…（4)
ただし、式（1)〜(4)において、 nは屈折率、 W は GeOの添加濃度 (重量％)、
Ge02 2
Wはフッ素の添加濃度 (重量％)、 Δは比屈折率差、 n は純シリカガラスの屈折率
F Si02
、 Δ は Geに起因する比屈折率差、 Δ は Fに起因する比屈折率差である。
Ge02 F
図 1において、屈折率プロファイル 4は、 Geに起因する各コア層の比屈折率差を示 す。 Geは比屈折率差を高める力 各コア層の Ge濃度は異なるので比屈折率差も異 なり、 Geに起因する比屈折率差は中心コア層 21において 0. 75%、内側コア層 22 において 0. 55%、外側コア層 23において 0. 35%である。また、屈折率プロフアイ ル 5は、 Fに起因する各コア層の比屈折率差を示す。 Fは比屈折率差を下げるが、各 コア層の F濃度は異なるので比屈折率差も異なり、 Fに起因する比屈折率差は中心 コア層 21において 0. 4%、内側コア層 22において、 0. 2%、外側コア層 23に おいて 0%である。一方、屈折率プロファイル 6は、 Geおよび Fのそれぞれに起因す る屈折率のプロファイルを加算した総比屈折率差を示す。光ファイバ 1は、中心コア 層 21、内側コア層 22、外側コア層 23の比屈折率差が互いに同一になるような濃度 比でゲルマニウムとフッ素とを添加したものである。その結果、総比屈折率差は、中 心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23おいて 0. 35%で同一であり、いわゆる ステップインデックス型の屈折率プロファイルを有する光ファイバとなって 、る。なお、 上記の比屈折率差はクラッド 3の屈折率を基準としている。
[0019] なお、中心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23の総比屈折率差は、必ずしも 同一である必要はないが、例えば、光ファイバ通信システムにおいて通常伝送路とし て用いられるシングルモード光ファイバ（SMF)と同等の特性を得るためには、すべ ての層において 0. 3〜0. 4%であり、かつコア径（外側コア層 23のコア径）が 7. 5〜 10. であることが好ましい。また、光ファイバの要求特性に合わせて任意の屈 折率プロファイルとすることもできる。
[0020] そして、光ファイバ 1は、中心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23におけるゲ ルマニウムとフッ素との濃度を上記のように設定した結果、ブリュアンゲインスペクトル 上のピークが複数のピークに分散する。これは、音響波速度は導波路の媒質に依存 して変化するが、ゲルマニウムとフッ素がともに音響波速度を下げる作用を有するた め、任意の屈折率プロファイルを実現しながら音響波のフィールド分布を制御するこ とができているためである。ブリュアン散乱は光と音響波との相互作用により引き起こ されるため、光のフィールド分布と音響波のフィールド分布の重なり具合を調整するこ とにより、ブリュアン散乱の周波数を変化させて、ブリュアンゲインスペクトル上のピー クを複数のピークに分散し、 SBSの発生を抑制することが可能となる。さらに、本発明 の構造において、ゲルマニウムとフッ素の濃度比を適切に調整することにより、各ピ ークの強度をほぼ一定にすることも可能であり、これにより SBSの発生はより効果的 に抑制される。
[0021] 図 2は、コア層数が 1〜3の光ファイバについて、シミュレーション計算によって得ら れたブリュアンゲインスペクトルを示す図である。なお、コア層数が 3の光ファイバは、 図 1に示すような光ファイバである。また、コア層数が 2の光ファイバは、図 1に示す光 ファイバにおいて、内側コア層 22における屈折率プロファイルを外側コア層 23と同一 にしたような屈折率プロファイルを有する光ファイバである。また、コア層数が 1の光フ アイバは、図 1に示す光ファイバにおいて、中心コア層 21および内側コア層 22にお ける屈折率プロファイルを外側コア層 23と同一にしたような屈折率プロファイルを有 する光ファイバである。また、図 2において、横軸はブリュアン周波数である。図 2に 示すように、コア層数が増加するにつれて、光ファイバ中を伝搬する光と音響波との 重ね合わせが変化し、ブリュアンゲインスペクトル上のピークが複数のピークに分散 する。本実施の形態に係る光ファイバ 1のようにコア層数が 3の場合は、光と音響波と の重ね合わせの調整によってピークが 4つに分散する。その結果、コア層数が 1〜2 の場合よりもブリュアンゲインのピークの値がさらに減少するので、 SBS閾値が高くな り、ファイバの長手方向で特性を変化させなくても効果的に SBSの発生を抑制できる
[0022] つぎに、本発明の実施例として試作した光ファイバについて説明する。図 3は、本 実施例に係る光ファイバのコアの屈折率プロファイルを規定する設計パラメータを説 明する図である。中心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23のコア径はそれぞれ 2a、 2b、 2cであり、 Geに起因する屈折率プロファイル 4で示される中心コア層 21、内 側コア層 22、外側コア層 23の比屈折率差はそれぞれ Δ 1— GeO、 Δ 2— GeO、 Δ
2 2
3— GeOであり、 Fに起因する屈折率プロファイル 5で示される中心コア層 21、内側
2
コア層 22、外側コア層 23の比屈折率差はそれぞれ A l—F、 Δ 2— F、 A 3—Fであ る。なお、中心コア層 21のコア径 2aは、中心コア層 21と内側コア層 22との境界領域 において、（Δ 1— GeO )—（Δ 2— GeO )の 1Z2の比屈折率差を有する位置にお
2 2
ける径で定義される。同様に、内側コア層 22のコア径 2bは、内側コア層 22と外側コ ァ層 23との境界領域において、 （Δ 2— GeO )—（Δ 3— GeO )の
2 1Z2の比屈折率
2
差を有する位置における径で定義される。同様に、外側コア層 23のコア径 2cは、外 側コア層 23とクラッド 3との境界領域において、 A 3— GeOの
2 1Z2の比屈折率差を 有する位置における径で定義される。また、図 4は、本実施例に係る光ファイバの具 体的な屈折率プロファイルの設計パラメータを示す図である。なお、実施例 2のい ずれの場合も、中心コア層 21、内側コア層 22、外側コア層 23における比屈折率差 が同一の値となるようにしており、その値は、実施例 1では 0. 3%であり、実施例 2で は 0. 32%である。
[0023] 図 5は、実施例 1に係る光ファイバの屈折率プロファイルを RNF法 (反射式二ァフィ 一ルド法）によって測定した結果を示す図である。図 5に示すように、コアにおける比 屈折率差は約 0. 3%でほぼ一様になっており、図 4に示した設計パラメータを反映し たものとなっている。
[0024] 図 6は、実施例 1に係る光ファイバの諸特性を示す図である。なお、 PMDは偏波モ ード分散、 MFDはモードフィールド径、 A は有効コア断面積を示す。また、伝送損 eff
失、波長分散、波長分散スロープ、 PMD、 MFD、 A
effおよび曲げ損失は波長 1550 nmにおける値である。ここで、光ファイバ通信システムにおいて通常伝送路として用 いられるシングルモード光ファイバ（SMF)の特性は、波長 1550nmにおける波長分 散が 16〜20psZnmZkm、 MFDが 10. 0〜： L I. O ^ m,かつカットオフ波長え cが 1310nm以下であるが、図 6に示すように、実施例 1に係る光ファイバは波長分散、 MFD、カットオフ波長において SMFと同等の特性を有していた。また、実施例 2に 係る光ファイバについても、実施例 1とほぼ同様の特性を有していた。なお、図 6に示 すように、実施例 1に係る光ファイバにおいて、上述した定義における外側コア層のコ ァ径 2cは 9. 4 mであった。これに対して、屈折率プロファイルの裾の部分における 外側コア層の外径をコア径と定義する場合は、コア径は 10. 1 mであった。
[0025] なお、本明細書中におけるカットオフ波長とは、 ITU— T (国際電気通信連合) G. 6 50で定義するファイバカットオフ波長 λ cおよびケーブルカットオフ波長 λ ccを!、う。 図 6において、 2mカットオフ波長とはファイバカットオフ波長え cであり、 22mカットォ フ波長とはケーブルカットオフ波長え ccである。その他、本明細書で特に定義しない 用語については ITU— T G. 650における定義及び測定方法に従うものとする。
[0026] つぎに、図 7は、本発明の実施例 1に係る光ファイバに強度を 2. 64dBm力ら 14. 6 7dBmまで変化させて波長 1550nmの光を入力した場合のブリュアンゲインスぺタト ルを示す図であり、図 8は、図 7に示すブリュアンゲインスペクトルの各ピークのピーク 周波数とスペクトル幅を示す図である。図 7に示すように、ブリュアンゲインスペクトル 上には 4つのピークが現われている。各ピークは入力する光の強度を大きくするに従 つて強度が増加する力 入力光強度を 14. 67dBmとすると強度の最も高い第一ピ ークの強度が急激に増大して SBSが発生する。また、図 8に示すように、記号「◎」を 付した第一ピークの周波数は 10. 82GHzであり、スペクトル幅は 38. 35MHzである 。また、記号「〇」を付した第二ピークの周波数は 10. 96GHzであり、スペクトル幅は 37. 44MHzである。また、記号「△」を付した第三ピークの周波数は 10. 22GHzで あり、スペクトル幅は 37. 10MHzである。また、記号を付していない第四ピークの周 波数は 10. 54GHzである。すなわち、実施例 1に係る光ファイバは、各コア層におけ るゲルマニウムとフッ素との濃度を上記の比屈折率差を実現するように設定したこと によってブリュアンゲインスペクトル上のピークが 4つのピークに分散している。
[0027] つぎに、図 9は、実施例 1に係る光ファイバの SBS閾値 P を求める方法について説
th
明する図である。図 9においては、光ファイバに入力した光の強度である入力光強度 と、入力した光のうち光ファイバを透過する光の強度である透過光の強度および入力 側に散乱されるブリュアン散乱光の強度との関係とが示されている。入力光強度が 小さい領域では透過光とブリュアン散乱光との強度は入力光強度に比例して増加す る力 入力光強度が SBS閾値 P を超えるとブリュアン散乱光の強度は急激に増大し
th
、 SBS力発生する。 SBS閾値 P は、誘導散乱が発生しておらずブリュアン散乱光の
th
強度が入力光強度に比例して増加する領域におけるフィッティング直線と、誘導散乱 が発生してブリュアン散乱光の強度が急激に増大する領域におけるフィッティング直 線との交点における入力光強度であり、実施例 1に係る光ファイバでは図 9に示すよ うに 13. 8dBmである。
[0028] SBS閾値の値は光ファイバの条長に依存する力 この SBS閾値の値は光ファイバ の条長が 11. 9kmの場合のものであり、この値から光ファイバの条長が 20kmの場合 の SBS閾値の換算値を求めると 12. 4dBmとなる。一方、通常の SMFの SBS閾値 は条長が 20kmの場合は 6. 6dBmである。すなわち、実施例 1に係る光ファイバは、 波長分散、 MFD、カットオフ波長において SMFと同等の光学特性を有しながら、ブ リュアンゲインスペクトル上のピークを 4つのピークに分散するように各コア層におけ るゲルマニウムとフッ素との濃度を設定したので、ゲインが各ピークに分散され、 SBS 閾値が SMFよりも 5. 8dBmも高い光ファイバとなっている。また、実施例 2に係る光 ファイバについても、ほぼ同様の SBS閾値を示した。
[0029] なお、図 7に示すように、実施例 1に係る光ファイバは、ブリュアンゲインスペクトル 上に 4つのピークが現われている。ここで、入力する光強度が SBS閾値よりも十分に 小さぐ誘導散乱が発生していない場合、たとえば 8. 62dBmの場合は、 4つのピー クの最大値と最小値との差が 6dB以内となっており、ゲインが各ピークにバランスよく 分散して ヽることが確認できる。
[0030] なお、上記の実施例に係る光ファイバは設計パラメータを上記の値とすることで波 長分散、 MFD、カットオフ波長において SMFと同等の光学特性を有している。上記 の実施例に限らず、各設計パラメータを以下の範囲から選択し、適宜調整して設定 することによって、 SMFと同等の光学特性を有する光ファイバを実現することができ る。たとえば、 SMFと同等の光学特性を実現しながら、 SBSの発生を効果的に抑制 するためには、 0より大きく 1より小さい aZcと、 aZcより大きく 1より小さい bZcにおい て、 Δ Ι -GeOを 0. 45〜： L 1%とし、 Δ 1— Fを一 0. 7〜一 0. 1%とし、（Δ 1 Ge
2
O )— ( Δ 2— GeO )を 0より大きくし、（Δ 1— F)— ( Δ 2— F)を 0より小さくし、 ( Δ 2
2 2
-GeO ) - ( A 3-GeO )を 0. 1より大きくし、（ Δ 2—F) （ Δ 3—F)を 0. 1より
2 2
/J、さくし、 2cを 7. 5〜： L0. 0 mとすることが好ましい。さらに、 Δ 1— GeOを 0. 65〜
2
1. 1%とし、 Δ Ι -F^-O. 7〜一 0. 3%とし、 Δ 2— GeOを 0. 5〜0. 7%とし、 Δ 2
2
— Fを一 0. 4〜一 0. 1%とし、 Δ 3 GeOを 0. 35〜0. 5%とし、 Δ 3— Fを一 0. 15
2
〜0%とし、 a/cを 0. 1〜0. 4とし、 b/cを 0. 5〜0. 7とすれば、、 SBSの発生をより 確実に抑制できるのでさらに好ましい。また、特に A 3— GeOを 0. 3〜0. 4%とし、
2
Δ 3— Fを 0%とすることで、より容易かつ低コストで本発明の光ファイバの製造ができ る。 [0031] 以下、シミュレーション計算例をもとに具体的に説明する。以下に示す計算例は、 図 3に示す設計パラメータのうちの幾つかの値を変化させ、その他を固定した値にし た条件の下で、ゲインが各ピークにバランスよく分散されるように設計パラメータを最 適化した場合のブリュアンゲインスペクトルの形状を計算したものである。
[0032] 図 10は、計算例 1〜8の設計パラメータの組み合わせを示す図である。この計算例 1〜8においては、 Δ Ι— GeOと Δ 1—Fとを変化させ、その他を固定した値として計
2
算を行った。なお、外側コア層にはフッ素を添加せず、いずれにおいても Δ 3— Fを 0 %とした。また、図 11は、計算例 1〜8において計算された各ブリュアンゲインスぺク トルを示す図である。図 11においては、各グラフの横軸は周波数 [GHz]、縦軸はゲ イン [dB]を示している。
[0033] 図 10、 11に示すように、計算例 4〜8のように（Δ Ι—GeO )— ( A 2— GeO )が 0
2 2 より大きく、（ Δ 1— F)— ( Δ 2— F)が 0より小さい場合は、ブリュアンゲインスペクトル 上の 4つのピークの最大値と最小値との差が 6dB以内となっており、ゲインが各ピー クにバランスよく分散されている。したがって、 SBS閾値が効果的に抑制され、ピーク 力 つである従来の SMFと比べて、 SBS閾値力 dB以上向上することが期待される 。なお、図 10に示すように、 4つのピークの最大値と最小値との差が 6dB以内となり、 SBSの発生が効果的に抑制される計算例については、「判定」の項目において「〇」 としている。
[0034] なお、図 10において、 Δ 1— GeO、 Δ 1—Fの絶対値が大きくなるほど、 4つのピ
2
ークの最大値と最小値との差が小さくなる。し力しながら、製造上の制約から、フッ素 を Δに換算して一 0. 7%以上添加することは困難である。また、前述したように SMF と同等の特性を得るためには、すべての層において 0. 3〜0. 4%であることが好まし いことから、 Δ Ι -GeOは 1. 1%以下が好ましい。
2
[0035] また、図 12は、計算例 9〜 14の設計パラメータの組み合わせを示す図である。この 計算例 9〜14においては、 A 2— GeOと Δ 2—Fとを変化させ、その他を固定した値
2
として計算を行った。なお、外側コア層にはフッ素を添加せず、いずれにおいても Δ 3— Fを 0%とした。また、図 13は、計算例 9〜14において計算された各ブリュアンゲ インスペクトルを示す図である。図 12、 13に示すように、計算例 11、 12のように Δ 2 — GeOが 0. 55〜0. 65%であり、 Δ 2— Fが— 0. 3〜一 0. 2%である場合は、「判
2
定」が「〇」となる。
[0036] また、図 14は、計算例 15〜20の設計パラメータの組み合わせを示す図である。こ の計算例 15〜20においては、 aZcを変化させ、その他を固定した値として計算を行 つた。なお、外側コア層にはフッ素を添加せず、いずれにおいても Δ 3—Fを 0%とし た。また、図 15は、計算例 15〜20において計算された各ブリュアンゲインスペクトル を示す図である。図 14、 15に示すように、計算 f列 16〜19のように、 a/c力 SO. 1〜0. 4である場合は、「判定」が「〇」となる。
[0037] また、図 16は、計算例 21〜27の設計パラメータの組み合わせを示す図である。こ の計算例 21〜27においては、 bZcを変化させ、その他を固定した値として計算を行 つた。なお、外側コア層にはフッ素を添加せず、いずれにおいても Δ 3—Fを 0%とし た。また、図 17は、計算例 21〜27において計算された各ブリュアンゲインスペクトル を示す図である。図 16、 17に示すように、計算 f列 23〜25のように b/c力 SO. 5〜0. 7 である場合は、「判定」が「〇」となる。
[0038] また、図 18は、計算例 28〜30の設計パラメータの組み合わせを示す図である。こ の計算例 28〜30においては、 Δ 1— GeOと、厶1ー と、 a/cと、 Δ 2— GeOと、
2 2
Δ 2— Fとを変ィ匕させ、その他を固定した値として計算を行った。なお、外側コア層に はフッ素を添加せず、いずれにおいても Δ 3— Fを 0%とした。また、図 19は、計算例 28〜30において計算された各ブリュアンゲインスペクトルを示す図である。図 18、 1 9【こ示すよう【こ、計算 f列 28〜30のよう【こ Δ 1— GeO 、 Δ 1— F、 a/c、 Δ 2— GeO 、
2 2
Δ 2— Fを変化させた場合も、「判定」が「〇」となる。
[0039] また、図 20は、計算例 31〜36の設計パラメータの組み合わせを示す図である。こ の計算例 31〜36においては、 Δ 3— GeOと、 Δ 3— Fとを変化させ、その他を固定
2
した値として計算を行った。また、図 21は、計算例 31〜36において計算された各ブ リュアンゲインスペクトルを示す図である。図 20、 21に示すように、計算例 31〜36の ように（Δ 2— GeO )—（Δ 3— GeO )が 0. 1より大きく、（ Δ 2— F)—（ Δ 3— F)がー
2 2
0. 1より小さい場合は、「判定」が「〇」となる。
[0040] 以上の計算例 1〜36は、設計パラメータのうちの幾つかの値を変化させ、その他を 固定した値にした条件の下で最適化の計算を行ったものである。ここで、さらに全て のパラメータを実現可能な範囲で変化させて最適化の計算を行った結果、 SBSの発 生を効果的に抑制するためには、 Δ1— GeOを 0.45-1.1%とし、 Δ1— Fを一 0
2
.7〜一 0.1%とし、（ΔΙ— GeO )— (A2— GeO )を 0より大きくし、（Al—F)— (
2 2
A2—F)を 0より/ J、さくし、（A2— GeO )— (A3— GeO )を 0. 1より大きくし、（Δ2
2 2
ー ）ー（厶3— ）をー0.1より/ J、さくし、 2cを 7.5-10. とすること力 S好ましく、 さらに、 Δ1— GeOを 0.65〜： L 1%とし、 ΔΙ-F^-O.7〜一 0.3%とし、 Δ2—
2
GeOを 0.5〜0.7%とし、 Δ2— Fを一 0.4〜一 0. 1%とし、 Δ3— GeOを 0.35
2 2
〜0.5%とし、 A3-F^-0.15〜0%とし、 a/cを 0.1〜0.4とし、 b/cを 0.5〜0 .7とすることがより好ましいことが確認された。
また、外側コア層にはフッ素を添加せず、 Δ3— GeOを 0.3〜0.4%とし、 Δ3—
2
Fを 0%とすることで、光ファイバの構成が単純化され、より容易かつ低コストで本発明 の光ファイバが製造可能となる。
[0041] なお、上記実施の形態においては、コアの屈折率プロファイルはステップインデック ス型とした力 光ファイバの要求特性に応じてグレーテッドインデックス型、 W型、 Ws eg型、凹ガイド型などの任意の屈折率プロファイルとしてもよい。さらに、クラッドは純 シリカガラス力もなるものとしたが、フッ素等を添加したガラスとしてもよい。さらに、ゲ ルマニウムとフッ素の少なくとも一方を添加した層は 4層以上としてもよい。
産業上の利用可能性
[0042] 本発明に係る光ファイバは、大容量の光通信システムにおいて伝送路として好適に 利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] コアと、前記コアの外周に形成されたクラッドとを有する石英系光ファイバであって、 前記コアは、ゲルマニウムとフッ素の少なくとも一方を添加した層を含む 3つ以上の 層を有し、
ブリュアンゲインスペクトル上のピークが複数のピークに分散するように前記各層に おけるゲルマニウムとフッ素との濃度を設定したことを特徴とする光ファイバ。
[2] 前記コアは、中心コア層と、前記中心コア層の外周に形成した内側コア層と、前記 内側コア層の外周に形成した外側コア層とを有し、前記各コア層における総比屈折 率差は 0. 3〜0. 4%であり、前記中心コア層のゲルマニウムに起因する比屈折率差 を Δ 1— GeO、フッ素に起因する比屈折率差を Δ 1— Fとし、前記内側コア層のゲル
2
マニウムに起因する比屈折率差を Δ 2— GeO、フッ素に起因する比屈折率差を Δ 2
2
Fとし、前記外側コア層のゲルマニウムに起因する比屈折率差を Δ 3— GeO、フッ
2 素に起因する比屈折率差を Δ 3 Fとし、前記外側コア層のコア径を 2cとすると、 Δ 1 - GeOが 0. 45〜： L 1 %であり、厶1ー がー0. 7〜一 0. 1 %であり、（Δ Ι— GeO
2 2
)— ( Δ 2— GeO )が 0より大きぐ（Δ 1— F)— ( Δ 2— F)が 0より小さぐ（Δ 2— GeO
2
)— ( Δ 3— GeO )が 0. 1より大きく、（ Δ 2— F) ( Δ 3— F)が一 0. 1より小さく、 2c
2 2
が 7. 5〜10. であることを特徴とする請求項 1に記載の光ファイバ。
[3] Δ Ι - GeOが 0. 65〜： L 1 %であり、厶1ー がー0. 7〜一 0. 3%であり、 2— G
2
eOが 0. 5〜0. 7%であり、 2— がー0. 4〜一 0. 1 %であり、 A 3— GeOが 0. 3
2 2
5〜0. 5%であり、厶3— がー0. 15〜0%であり、前記中心コア層のコア径を 2a、 前記内側コア層のコア径を 2bとすると、 aZcが 0. 1〜0. 4であり、 bZcが 0. 5〜0. 7であることを特徴とする請求項 2に記載の光ファイバ。
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