WO2012070295A1 - 光ファイバモジュール - Google Patents

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less
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正典 高橋
智洋 権田
杉崎　隆一
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/03627—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 2 layers only arranged - +

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber module.
  • PM-HNLF polarization maintaining highly nonlinear optical fiber
  • JP 2002-207136 A Japanese Patent No. 381396
  • the polarization maintaining type highly nonlinear optical fiber be a small optical fiber module.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a small-sized optical fiber module obtained by modularizing a polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber.
  • an optical fiber module includes a core and two stress applying portions that surround the core and are formed along the core with the core interposed therebetween.
  • a polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber having a cladding that covers the cladding, and a housing in which the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber is wound and accommodated in a ring coil shape.
  • the polarization maintaining high nonlinear optical fiber has a bending loss at a wavelength of 1550 nm of 0.01 dB / turn or less when bent at a diameter of 20 mm, and a nonlinear coefficient ⁇ at a wavelength of 1550 nm of 10 W ⁇ 1 km ⁇ 1 or more.
  • the cutoff wavelength ⁇ c is 1530 nm or less, and the zero dispersion wavelength is 1400 nm or more and 1650 nm or less.
  • the polarization maintaining high nonlinear optical fiber has a polarization extinction ratio of ⁇ 25 dB / km or less at a wavelength of 1550 nm and a beat length of 5. It is 0 mm or less.
  • a distance between the center of the stress applying portion and the center of the core of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is 12 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less
  • the ratio of the outer diameter of the stress applying portion to the outer diameter of the cladding is 0.2 or more and 0.3 or less
  • the relative refractive index difference of the stress applying portion with respect to the cladding is ⁇ 0.7% or more, ⁇ 0. It is characterized by being 5% or less.
  • the core of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber includes a first core and a second core that surrounds the first core.
  • the refractive index is lower than the refractive index of the first core and higher than the refractive index of the second core, and the relative refractive index difference of the first core with respect to the cladding is 1.8% or more and 3.0% or less.
  • the relative refractive index difference of the second core with respect to the clad is ⁇ 1.0% or more and ⁇ 0.5% or less; and the core diameter of the second core is 6.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less.
  • the ratio of the core diameter of the first core to the core diameter of the second core is 0.35 or more and 0.65 or less.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the diameter of the clad of the polarization-maintaining high nonlinear optical fiber is 40 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is wound in a ring coil shape having an inner diameter of 10 mm or more and 60 mm or less.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is wound in a ring coil shape having an inner diameter of 10 mm or more and 40 mm or less.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an optical fiber module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section and a refractive index profile of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram exemplarily showing the setting of the structural parameters of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIG. 2 and the optical characteristics realized thereby.
  • FIG. 4 is a diagram exemplarily showing the setting of the structural parameters of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIG. 2 and the optical characteristics realized thereby.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily showing the setting of the structural parameters of the polarization maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 2 and Comparative Example 2.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 3 and Comparative Example 3.
  • FIG. 9 is a diagram showing the bundle outer diameter and bundle height that are realized when the coating diameter, fiber length, and winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber are set.
  • FIG. 10 is a diagram showing the bundle outer diameter and the bundle height realized when the coating diameter, fiber length, and winding diameter of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber are set.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an optical fiber module according to the first embodiment.
  • the optical fiber module 10 includes a case 1 in which a polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is wound in a ring coil shape.
  • a winding diameter is 10 mm or more, it is preferable that it is 60 mm or less, and 40 mm or less is more preferable.
  • the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is bound by a binding tool 3 and fixed to the housing 1.
  • a single mode optical fiber 4 is fused and connected to both ends of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2.
  • the single mode optical fiber 4 is, for example, ITU-T (International Telecommunication Union) G.I. Although it is a single mode optical fiber prescribed
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section and a refractive index profile of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIG.
  • the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 surrounds the core 2a including the first core 2aa and the second core 2ab surrounding the first core 2aa, and sandwiches the core 2a.
  • a clad 2b having two stress applying portions 2ba formed along the core 2a, and a resin coating 2c including a first coating 2ca and a second coating 2cb covering the cladding 2b are provided.
  • the polarization maintaining highly nonlinear optical fiber 2 includes the polarization maintaining highly nonlinear optical fiber by applying stress to the core 2a by the two stress applying portions 2ba formed across the core 2a. It has become.
  • 1st core 2aa consists of quartz glass which added germanium which is a dopant which raises a refractive index, for example
  • 2nd core 2ab consists of quartz glass which added fluorine which is a dopant which lowers a refractive index, for example.
  • the cladding 2b is made of pure silica glass that does not contain a dopant for adjusting the refractive index, except for the stress applying portion 2ba, and the stress applying portion 2ba is a quartz glass to which boron is added to apply stress to the core 2a. Consists of.
  • this polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 has a so-called W-type refractive index profile in which the refractive index of the cladding 2b is lower than the refractive index of the first core 2aa and higher than the refractive index of the second core 2ab. is doing.
  • the relative refractive index difference between the first core 2aa and the clad 2b is ⁇ 1, the relative refractive index difference between the second core 2ab and the clad 2b is ⁇ 2, and the relative refractive index difference between the stress applying portion 2ba and the clad 2b is ⁇ 4.
  • the relative refractive index differences ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 4 are: the maximum refractive index of the first core 2aa is n1, the refractive index of the second core 2ab is n2, the refractive index of the cladding 2b is nc, and the refractive index of the stress applying portion 2ba is n4. Then, it is defined by the following formulas (1) to (3).
  • ⁇ 1 ⁇ (n1-nc) / nc ⁇ ⁇ 100 [%] (1)
  • ⁇ 2 ⁇ (n2-nc) / nc ⁇ ⁇ 100 [%] (2)
  • ⁇ 4 ⁇ (n4-nc) / nc ⁇ ⁇ 100 [%] (3)
  • the core diameter (first core diameter) a of the first core 2aa is defined as a diameter at a position having a relative refractive index difference of 1 ⁇ 2 of ⁇ 1 in the boundary region between the first core 2aa and the second core 2ab.
  • the core diameter (second core diameter) b of the second core 2ab is defined as a diameter at a position having a relative refractive index difference of 1 ⁇ 2 of ⁇ 2 in the boundary region between the second core 2ab and the clad 2b.
  • the outer diameter of the cladding 2b is defined as a cladding diameter D1
  • the outer diameter of the coating 2c is defined as a coating diameter D2.
  • the outer diameter of the stress applying portion 2ba is c, and the distance between the center of the stress applying portion 2ba and the center of the core 2a is L.
  • the setting of structural parameters such as the relative refractive index differences ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 4, the first core diameter a, the second core diameter b, the cladding diameter, and the coating diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is performed.
  • An example of optical characteristics of the polarization maintaining highly nonlinear optical fiber 2 to be realized will be described.
  • FIGS. 3 to 5 are diagrams exemplarily showing the setting of the structural parameters of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the optical characteristics realized thereby.
  • ⁇ 0 indicates a zero dispersion wavelength
  • MFD indicates a mode field diameter
  • ⁇ indicates a nonlinear coefficient.
  • the bending loss is a bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 20 mm.
  • the item with (1550 nm) is a value at a wavelength of 1550 nm.
  • one turn indicates a state where the optical fiber is bent 360 degrees with a certain diameter.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is 2.8%
  • ⁇ 2 is ⁇ 0.55%
  • ⁇ 4 is ⁇ 0.53%
  • the ratio of the first core diameter a to the second core diameter b is a. / B is 0.6
  • the second core diameter b is 6.7 ⁇ m.
  • the cladding diameter is reduced from 80 ⁇ m to 40 ⁇ m
  • the outer diameter c of the stress applying portion is increased from 21.6 ⁇ m to 10.8 ⁇ m depending on the cladding diameter.
  • the distance L between the center of the stress applying part and the center of the core is set to a value from 21.5 ⁇ m to 12.4 ⁇ m.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is 2.8%
  • ⁇ 2 is ⁇ 1.0%
  • ⁇ 4 is ⁇ 0.68%
  • the ratio a / b is 0.4
  • the second core diameter b is Is set to 9.1 ⁇ m.
  • the clad diameter is reduced from 80 ⁇ m to 40 ⁇ m
  • the outer diameter c of the stress applying portion is set to a value from 21.6 ⁇ m to 10.8 ⁇ m depending on the clad diameter.
  • the distance L between the center of the stress applying part and the center of the core is set to a value from 25.3 ⁇ m to 12.6 ⁇ m.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is 2.0%
  • ⁇ 2 is ⁇ 0.55%
  • ⁇ 4 is ⁇ 0.53%
  • the ratio a / b is 0.57
  • the second core diameter b is Is 7.8 ⁇ m.
  • the clad diameter is reduced from 80 ⁇ m to 40 ⁇ m
  • the outer diameter c of the stress applying portion is set to a value from 21.6 ⁇ m to 10.8 ⁇ m depending on the clad diameter.
  • the distance L between the center of the stress applying part and the center of the core is set to a value from 23.2 ⁇ m to 12.6 ⁇ m.
  • Each of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fibers shown in FIGS. 3 to 5 has a bending loss of 0.01 dB / turn or less at a wavelength of 1550 nm and a nonlinear coefficient ⁇ of 10 W ⁇ 1 km ⁇ 1 or more at a wavelength of 1550 nm. It is nonlinear, the cutoff wavelength ⁇ c is 1530 nm or less, and the zero dispersion wavelength ⁇ 0 is 1400 nm or more and 1650 nm or less. Therefore, it can be suitably used as a highly nonlinear optical fiber in the wavelength band of 1530 nm to 1650 nm used in optical fiber communication.
  • the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber shown in FIGS. 3 to 5 has a polarization extinction ratio of ⁇ 25 dB / km or less and a beat length of 5.0 mm or less at a wavelength of 1550 nm. It also has excellent wave holding characteristics and can be widely used in various applications including optical signal processing using a nonlinear optical phenomenon.
  • the structural parameters of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 are not limited to those shown in FIGS.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is 1.8% or more and 3.0% or less
  • ⁇ 2 is ⁇ 1.0% or more and ⁇ 0.5% or less
  • the second core diameter b is 6.0 ⁇ m or more.
  • the bending loss at a wavelength of 1550 nm is 0.01 dB when a / b, which is a ratio of the first core diameter a to the second core diameter b, is 0.35 or more and 0.65 or less.
  • Optical characteristics such that the nonlinear coefficient ⁇ at a wavelength of 1550 nm is 10 W ⁇ 1 km ⁇ 1 or more, the cutoff wavelength ⁇ c is 1530 nm or less, and the zero dispersion wavelength is 1400 nm or more and 1650 nm or less. Is done.
  • the distance L between the center of the stress applying part 2ba and the center of the core 2a is 12 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less
  • the ratio of the outer diameter c of the stress applying part 2ba to the cladding diameter is 0.2 or more and 0.3 or less.
  • the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is wound in a ring coil shape having an inner diameter of 10 mm or more and 60 mm or less, preferably 40 mm or less. Since this polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 has a cladding diameter of 40 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, even when wound with such a small inner diameter, the fracture rate is low and it has sufficient mechanical strength.
  • the optical fiber module 10 since the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is wound in a ring coil shape, the polarization extinction ratio does not deteriorate even though it is wound with a small inner diameter. Is. When the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber 2 is wound around the bobbin with such a small inner diameter, the polarization extinction ratio is degraded by the side pressure received from the bobbin. Therefore, in this optical fiber module 10, the polarization maintaining characteristics of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber 2 are almost the same as those in the state before being modularized even if the polarization maintaining characteristics are wound around such a small inner diameter. As described above, the optical fiber module 10 has a high polarization maintaining characteristic while being a small-sized one in which the polarization maintaining high nonlinear optical fiber 2 is wound and accommodated with a small inner diameter.
  • the optical fiber module 10 according to the first embodiment is a small optical fiber module obtained by modularizing the polarization maintaining high nonlinear optical fiber 2 and has high polarization maintaining characteristics. .
  • Example 1 As Example 1 of the present invention, a polarization maintaining high nonlinear optical fiber having a cladding diameter of 80 ⁇ m shown in FIG. 3 and having a coating diameter of 128 ⁇ m was wound in a ring coil shape to produce the optical fiber module shown in FIG. .
  • the length (fiber length) of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber was 100 m.
  • the inner diameter of the ring coil was 15 mm, 30 mm, 40 mm, 45 mm, 60 mm, 80 mm, 100 mm, 120 mm, and 160 mm.
  • Comparative Example 1 the same polarization-maintaining high nonlinear optical fiber as in Example 1 was wound around a bobbin having the same outer diameter as each inner diameter in Example 1 to manufacture an optical fiber module.
  • CT is a quantity representing the polarization maintaining ability of the polarization maintaining optical fiber.
  • CT is a linearly polarized light of the Y polarization mode among the orthogonal XY polarization modes from one end of the polarization maintaining optical fiber of a predetermined length, on the emission side of the other end, This can be expressed by using the ratio between the intensity of light in the Y polarization mode and the intensity of light leaked into the X polarization mode orthogonal thereto.
  • CT is usually expressed in dB using the following equation (4).
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the winding diameter on the horizontal axis represents the inner diameter when the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber is wound in Example 1, and the outer diameter of the bobbin in Comparative Example 1.
  • the normalized CT on the vertical axis represents the crosstalk obtained by normalizing each crosstalk of Example 1 and Comparative Example 1 around the bobbin having the outer diameter of 160 mm of Comparative Example 1. .
  • the vertical axis indicates a negative direction in which the crosstalk value increases. That is, it shows that the crosstalk characteristics deteriorate as the normalized crosstalk becomes smaller.
  • the normalized crosstalk rapidly decreases as the winding diameter becomes smaller than about 100 mm, and the crosstalk characteristics are deteriorated.
  • the normalized crosstalk is substantially constant even when the winding diameter is reduced, and even if the winding diameter of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is reduced, the optical fiber module is reduced in size. It was confirmed to have a high polarization maintaining property.
  • Example 2 comparative example 2
  • a polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber having a cladding diameter of 60 ⁇ m shown in FIG. 3 with a coating diameter of 105 ⁇ m was wound in a ring coil shape, and the optical fiber module shown in FIG. 1 was manufactured.
  • the inner diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber was the same as each inner diameter of Example 1.
  • Comparative Example 2 the same polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber as in Example 2 was wound around a bobbin having the same outer diameter as each inner diameter of Example 2, and an optical fiber module was manufactured.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 2 and Comparative Example 2.
  • the normalized crosstalk rapidly decreases as the winding diameter becomes smaller than about 100 mm, and the crosstalk characteristics are deteriorated.
  • the normalized crosstalk is substantially constant even when the winding diameter is reduced, and even if the winding diameter of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is reduced, the optical fiber module is reduced in size. It was confirmed to have a high polarization maintaining property.
  • Example 3 As Example 3 of the present invention, a polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber having a cladding diameter of 40 ⁇ m shown in FIG. 3 and having a coating diameter of 83 ⁇ m was wound in a ring coil shape to produce the optical fiber module shown in FIG. .
  • the inner diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber was the same as each inner diameter of Example 1.
  • Comparative Example 3 the same polarization maintaining high nonlinear optical fiber as that of Example 3 was wound around a bobbin having the same outer diameter as each of the inner diameters of Example 3 to manufacture an optical fiber module.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the winding diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber and the normalized crosstalk in the optical fiber modules of Example 3 and Comparative Example 3.
  • the normalized crosstalk rapidly decreases as the winding diameter becomes smaller than about 100 mm, and the crosstalk characteristics deteriorate.
  • the normalized crosstalk is substantially constant even when the winding diameter is reduced, and even if the winding diameter of the polarization maintaining high nonlinear optical fiber is reduced, the optical fiber module is reduced in size. It was confirmed to have a high polarization maintaining property.
  • the polarization-maintaining highly nonlinear optical fibers used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 have different cladding diameters and coating diameters, but the coating thicknesses are almost the same as 21.5 ⁇ m to 24 ⁇ m. is there. 6 to 8, regardless of the difference in the cladding diameter and the coating diameter, the crosstalk characteristics are deteriorated when the winding diameter is smaller than about 100 mm.
  • FIGS. 9 and 10 show the outer diameter of the bundle of polarization-maintaining highly nonlinear optical fibers realized when the coating diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber, the fiber length, and the inner diameter of the ring coil are set. It is a figure which shows bundle height.
  • the coating diameter is 125 ⁇ m and the fiber length is 50 m
  • the inner diameter (winding inner diameter) of the ring coil is 15 mm
  • a small winding bundle having a bundle outer diameter of 20 mm and a bundle height of 5 mm can be obtained. Therefore, a small optical fiber module can be realized.
  • the coating diameter is 75 ⁇ m
  • the fiber length is 50 m and the inner diameter is 15 mm
  • the outer diameter of the bundle can be reduced to 17 mm, so that an even smaller optical fiber module can be realized.
  • Examples 1 to 3 even when the inner diameter of the polarization-maintaining highly nonlinear optical fiber is reduced to 15 mm, it is possible to maintain a high polarization maintaining property.
  • the optical fiber module according to the present invention is suitable mainly for use in optical communication.

Abstract

　コアと、前記コアを取り囲むとともに、前記コアを挟んで該コアに沿って形成された２つの応力付与部を有するクラッドと、前記クラッドを覆う被覆と、を有する偏波保持型高非線形光ファイバと、前記偏波保持型高非線形光ファイバがリングコイル状に巻かれて収容される筐体と、を備え、前記偏波保持型高非線形光ファイバは、直径２０ｍｍにて曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．０１ｄＢ／ターン以下であり、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数γが１０Ｗ-1ｋｍ-1以上であり、カットオフ波長λｃが１５３０ｎｍ以下であり、零分散波長が１４００ｎｍ以上、１６５０ｎｍ以下である光ファイバモジュールを提供する。

Description

光ファイバモジュール
　本発明は、光ファイバモジュールに関するものである。
　近年、高い光学非線形性を有する高非線形光ファイバ（High　Non-Linear　optical　Fiber：ＨＮＬＦ）を使用したアプリケーションの実用化が進んでいる。様々なアプリケーションにおいて広く使用されるためには、高非線形光ファイバには多くの場合偏波保持（polarization　maintaining：ＰＭ）型とすることが求められる。この需要に対しては偏波保持型の高非線形光ファイバ（ＰＭ-ＨＮＬＦ）が提案されており（たとえば特許文献１参照）実用的なアプリケーションに使用される事が期待されている。
　高非線形光ファイバの実用化には、偏波保持型化の他に、光ファイバを収納してモジュール化した場合に小型化することも重要となる（たとえば特許文献２参照）。小型の高非線形光ファイバモジュールに関しては、外径を細くした細径高非線形光ファイバを使用した超小型光ファイバモジュールが報告されている。この光ファイバモジュールでは、長さ２００ｍの高非線形光ファイバが外径２５ｍｍのボビンに巻付けられて筐体に収容されており、超小型化が実現されている。
特開２００２－２０７１３６号公報 特許第３８１３４９６号公報
　上述したように、実用化の観点からは、偏波保持型の高非線形光ファイバを小型の光ファイバモジュールとすることが強く望まれている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、偏波保持型の高非線形光ファイバをモジュール化した小型の光ファイバモジュールを提供することを目的とする。
　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モジュールは、コアと、前記コアを取り囲むとともに、前記コアを挟んで該コアに沿って形成された２つの応力付与部を有するクラッドと、前記クラッドを覆う被覆と、を有する偏波保持型高非線形光ファイバと、前記偏波保持型高非線形光ファイバがリングコイル状に巻かれて収容される筐体と、を備え、前記偏波保持型高非線形光ファイバは、直径２０ｍｍにて曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．０１ｄＢ／ターン以下であり、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数γが１０Ｗ-1ｋｍ-1以上であり、カットオフ波長λｃが１５３０ｎｍ以下であり、零分散波長が１４００ｎｍ以上、１６５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、偏波消光比が－２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、かつビート長が５．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記応力付与部の中心と前記コアの中心との距離が１２μｍ以上、３５μｍ以下であり、前記クラッドの外径に対する前記応力付与部の外径の比が０．２以上、０．３以下であり、前記応力付与部の前記クラッドに対する比屈折率差が－０．７％以上、－０．５％以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記コアは、第１コアと前記第１コアを取り囲む第２コアとを含み、前記クラッドの屈折率は、前記第１コアの屈折率より低く、かつ前記第２コアの屈折率より高く、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が１．８％以上、３．０％以下であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が－１．０％以上、－０．５％以下であり、前記第２コアのコア径が、６．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であり、前記第２コアのコア径に対する前記第１コアのコア径の比が、０．３５以上、０．６５以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記クラッドの径が、４０μｍ以上、８０μｍ以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバは、内径が１０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下のリングコイル状に巻かれていることを特徴とする。
　また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記の発明において、前記偏波保持型高非線形光ファイバは、内径が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下のリングコイル状に巻かれていることを特徴とする。
　本発明によれば、偏波保持型の高非線形光ファイバをモジュール化した小型の光ファイバモジュールを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る光ファイバモジュールを模式的に示す図である。 図２は、図１に示す偏波保持型高非線形光ファイバの模式的な断面および屈折率プロファイルを示す図である。 図３は、図２に示す偏波保持型高非線形光ファイバの構造パラメータの設定と、これによって実現される光学特性を例示的に示す図である。 図４は、図２に示す偏波保持型高非線形光ファイバの構造パラメータの設定と、これによって実現される光学特性を例示的に示す図である。 図５は、図２に示す偏波保持型高非線形光ファイバの構造パラメータの設定と、これによって実現される光学特性を例示的に示す図である。 図６は、実施例１、比較例１の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。 図７は、実施例２、比較例２の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。 図８は、実施例３、比較例３の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。 図９は、偏波保持型高非線形光ファイバの被覆径、ファイバ長、および巻き径を設定した場合に実現される束外径および束高さを示す図である。 図１０は偏波保持型高非線形光ファイバの被覆径、ファイバ長、および巻径を設定した場合に実現される束外径および束高さを示す図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバモジュール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。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る光ファイバモジュールを模式的に示す図である。図１に示すように、この光ファイバモジュール１０は、筐体１内に、偏波保持型高非線形光ファイバ２がリングコイル状に巻かれて収容されているものである。なお、巻き径は１０ｍｍ以上であり、６０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下がより好ましい。
　偏波保持型高非線形光ファイバ２は結束具３によって結束され、かつ筐体１に固定されている。また、偏波保持型高非線形光ファイバ２の両端には、シングルモード光ファイバ４が融着接続されている。シングルモード光ファイバ４は、たとえばＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）　Ｇ．６５２に規定されるシングルモード光ファイバであるが、特に限定はされない。なお、偏波保持型高非線形光ファイバ２とシングルモード光ファイバ４との融着接続箇所は補強スリーブ５によって保護されている。また、シングルモード光ファイバ４の融着接続箇所とは反対側の端部は、光コネクタ６に接続している。したがって、この光ファイバモジュール１０は、外部の光コネクタ付光ファイバと光コネクタ６を介して接続できるようになっている。
　つぎに、偏波保持型高非線形光ファイバ２について説明する。図２は、図１に示す偏波保持型高非線形光ファイバの模式的な断面および屈折率プロファイルを示す図である。図２に示すように、偏波保持型高非線形光ファイバ２は、第１コア２ａａと第１コア２ａａを取り囲む第２コア２ａｂとを含むコア２ａと、コア２ａを取り囲むとともに、コア２ａを挟んでコア２ａに沿って形成された２つの応力付与部２ｂａを有するクラッド２ｂと、クラッド２ｂを覆う第１被覆２ｃａと第２被覆２ｃｂとからなる、樹脂製の被覆２ｃとを備えている。このように、偏波保持型高非線形光ファイバ２は、コア２ａを挟んで形成された２つの応力付与部２ｂａがコア２ａに応力を付与することによって、偏波保持型の高非線形光ファイバとなっている。
　第１コア２ａａはたとえば屈折率を高めるドーパントであるゲルマニウムを添加した石英ガラスからなり、第２コア２ａｂはたとえば屈折率を低めるドーパントであるフッ素を添加した石英ガラスからなる。また、クラッド２ｂは、応力付与部２ｂａ以外の部分は屈折率を調整するためのドーパントを含まない純石英ガラスからなり、応力付与部２ｂａはコア２ａに応力を与えるためにボロンを添加した石英ガラスからなる。その結果、この偏波保持型高非線形光ファイバ２は、クラッド２ｂの屈折率が第１コア２ａａの屈折率より低く、第２コア２ａｂの屈折率より高い、いわゆるＷ型の屈折率プロファイルを有している。
　第１コア２ａａのクラッド２ｂに対する比屈折率差をΔ１、第２コア２ａｂのクラッド２ｂに対する比屈折率差をΔ２、応力付与部２ｂａのクラッド２ｂに対する比屈折率差をΔ４とする。比屈折率差Δ１、Δ２、Δ４は、第１コア２ａａの最大屈折率をｎ１、第２コア２ａｂの屈折率をｎ２、クラッド２ｂの屈折率をｎｃ、応力付与部２ｂａの屈折率をｎ４とすると、下記式（１）～（３）で定義される。
　　Δ１={(ｎ１－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（１）
　　Δ２={(ｎ２－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（２）
　　Δ４={(ｎ４－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（３）
　また、第１コア２ａａのコア径（第１コア径）ａは、第１コア２ａａと第２コア２ａｂとの境界領域でΔ１の１／２の比屈折率差を有する位置における径として定義する。第２コア２ａｂのコア径（第２コア径）ｂは、第２コア２ａｂとクラッド２ｂとの境界領域でΔ２の１／２の比屈折率差を有する位置における径として定義する。また、クラッド２ｂの外径をクラッド径Ｄ１とし、被覆２ｃの外径を被覆径Ｄ２とする。また、応力付与部２ｂａの外径をｃとし、応力付与部２ｂａの中心とコア２ａの中心との距離をＬとする。
　つぎに、偏波保持型高非線形光ファイバ２の比屈折率差Δ１、Δ２、Δ４、第１コア径ａ、第２コア径ｂ、クラッド径、被覆径などの構造パラメータの設定と、これによって実現される偏波保持型高非線形光ファイバ２の光学特性の例について説明する。
　図３～５は、偏波保持型高非線形光ファイバの構造パラメータの設定と、これによって実現される光学特性を例示的に示す図である。なお、図３～５において、「λ０」は零分散波長を示し、「ＭＦＤ」はモードフィールド径を示し、「γ」は非線形係数を示している。また、曲げ損失は、直径２０ｍｍにて曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失である。その他、（１５５０ｎｍ）の記載がある項目は、波長１５５０ｎｍにおける値である。ここで１ターンとはある直径で光ファイバを３６０度屈曲した状態を示す。
　図３に示す例では、比屈折率差Δ１を２．８％、Δ２を－０．５５％、Δ４を－０．５３％、第２コア径ｂに対する第１コア径ａの比であるａ／ｂを０．６、第２コア径ｂを６．７μｍにしている。さらに、巻き径を小さくしてモジュールを小型化するためにクラッド径を８０μｍから４０μｍの細径にするとともに、応力付与部の外径ｃをクラッド径に応じて２１．６μｍから１０．８μｍまでの値に設定している。また、応力付与部の中心とコアの中心との距離Ｌは、２１．５μｍから１２．４μｍまでの値に設定している。
　また、図４に示す例では、比屈折率差Δ１を２．８％、Δ２を－１．０％、Δ４を－０．６８％、比ａ／ｂを０．４、第２コア径ｂを９．１μｍにしている。さらに、クラッド径を８０μｍから４０μｍの細径にするとともに、応力付与部の外径ｃをクラッド径に応じて２１．６μｍから１０．８μｍまでの値に設定している。また、応力付与部の中心とコアの中心との距離Ｌは、２５．３μｍから１２．６μｍまでの値に設定している。
　また、図５に示す例では、比屈折率差Δ１を２．０％、Δ２を－０．５５％、Δ４を－０．５３％、比ａ／ｂを０．５７、第２コア径ｂを７．８μｍにしている。さらに、クラッド径を８０μｍから４０μｍの細径にするとともに、応力付与部の外径ｃをクラッド径に応じて２１．６μｍから１０．８μｍまでの値に設定している。また、応力付与部の中心とコアの中心との距離Ｌは、２３．２μｍから１２．６μｍまでの値に設定している。
　図３～５に示す偏波保持型高非線形光ファイバは、いずれも、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．０１ｄＢ／ターン以下であり、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数γが１０Ｗ-1ｋｍ-1以上と高非線形であり、カットオフ波長λｃが１５３０ｎｍ以下であり、零分散波長λ０が１４００ｎｍ以上、１６５０ｎｍ以下である。したがって、光ファイバ通信で使用される１５３０ｎｍ～１６５０ｎｍの波長帯にて、高非線形光ファイバとして好適に使用することができる。さらに、図３～５に示す偏波保持型高非線形光ファイバは、いずれも、波長１５５０ｎｍにおいて、偏波消光比が－２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、ビート長が５．０ｍｍ以下であるため、偏波保持特性にも優れており、非線形光学現象を用いた光信号処理をはじめとした様々なアプリケーションにおいて広く使用することができる。
　なお、偏波保持型高非線形光ファイバ２の構造パラメータは、図３～５に示すものに限られない。たとえば、比屈折率差Δ１が１．８％以上、３．０％以下であり、Δ２が－１．０％以上、－０．５％以下であり、第２コア径ｂが６．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であり、第２コア径ｂに対する第１コア径ａの比であるａ／ｂが０．３５以上、０．６５以下である場合に、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．０１ｄＢ／ターン以下であり、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数γが１０Ｗ-1ｋｍ-1以上であり、カットオフ波長λｃが１５３０ｎｍ以下であり、零分散波長が１４００ｎｍ以上、１６５０ｎｍ以下であるという好ましい光学特性が実現される。
　さらに、応力付与部２ｂａの中心とコア２ａの中心との距離Ｌが１２μｍ以上、３５μｍ以下であり、クラッド径に対する応力付与部２ｂａの外径ｃの比が０．２以上、０．３以下であり、比屈折率差Δ４が－０．７％以上、－０．５％以下であれば、偏波消光比が－２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、ビート長が２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下であるという好ましい偏波保持特性が実現される。
　ここで、この光ファイバモジュール１０では、偏波保持型高非線形光ファイバ２は、内径が１０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下のリングコイル状に巻いてある。この偏波保持型高非線形光ファイバ２は、クラッド径が４０μｍ以上、８０μｍ以下であるため、このような小さい内径で巻いても破断率が低く、十分な機械的強度を有するものとなる。
　また、この光ファイバモジュール１０では、偏波保持型高非線形光ファイバ２が、リングコイル状に巻いてあることによって、小さい内径で巻いているにもかかわらず、偏波消光比の劣化が起こらないものである。なお、偏波保持型高非線形光ファイバ２をこのような小さい内径でボビンに巻き付けた場合には、ボビンから受ける側圧によって偏波消光比の劣化がする。したがって、この光ファイバモジュール１０では、偏波保持型高非線形光ファイバ２の偏波保持特性が、このように小さい内径に巻いてもモジュール化される前の状態での特性とほとんど同じである。このように、この光ファイバモジュール１０は、偏波保持型高非線形光ファイバ２が小さい内径で巻かれて収容された小型のものでありながら、偏波保持特性が高いものとなる。
　以上説明したように、本実施の形態１に係る光ファイバモジュール１０は、偏波保持型高非線形光ファイバ２をモジュール化した小型の光ファイバモジュールであり、かつ偏波保持特性が高いものとなる。
　つぎに、本発明の実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
（実施例１、比較例１）
　本発明の実施例１として、図３に示すクラッド径が８０μｍの偏波保持型高非線形光ファイバにおいて被覆径を１２８μｍとしたものをリングコイル状に巻き、図１に示す光ファイバモジュールを製造した。なお、偏波保持型高非線形光ファイバの長さ（ファイバ長）は１００ｍとした。また、偏波保持型高非線形光ファイバはリングコイルの内径を１５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍ、１２０ｍｍ、１６０ｍｍとした。また、比較例１として、実施例１と同じ偏波保持型高非線形光ファイバを実施例１の各内径と同じ外径を有するボビンに巻き付け、光ファイバモジュールを製造した。
　つぎに、この実施例１、比較例１の光ファイバモジュールの偏波消光比（クロストーク、ＣＴ）を測定した。ここでＣＴは偏波保持光ファイバの偏波保持能力を表す量である。ＣＴは、所定の長さの偏波保持光ファイバの片端から、直交するＸＹ偏波モードのうちＹ偏波モードの直線偏波の光を入射したときの、他の片端の出射側での、Ｙ偏波モードの光の強度と、これに直交するＸ偏波モードに漏洩した光の強度との比を使って表すことができる。ＣＴは、通常は以下の式（４）を使ってｄＢ単位で表す。
　　η　＝　１０ｌｏｇ（ＰＸ／ＰＹ）・・・・・（４）
　ただし、
　ηはＣＴを、ＰＸはＸ偏波モードの直線偏波の光の強度を、ＰＹはＹ偏波モードの直線偏波の光の強度をそれぞれ示す。Ｘ若しくはＹ偏波モードに入射された光は、偏波保持光ファイバ内を伝搬するにつれＣＴに応じて偏波モード間での結合が生じるので、偏波保持性が求められる用途ではＣＴを小さい値に保つ事はきわめて重要となる。
　図６は、実施例１、比較例１の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。図６において、横軸の巻き径は実施例１においては偏波保持型高非線形光ファイバを巻いたときの内径を示し、比較例１においてはボビンの外径を示している。また、縦軸の正規化ＣＴとは、実施例１、比較例１の各クロストークを、比較例１の外径が１６０ｍｍのボビンに巻き付けた場合のクロストークで正規化したものを示している。なお、縦軸はクロストークの値が増加する向きを負の向きとしている。すなわち、正規化クロストークが小さくなるほどクロストーク特性は劣化することを示している。
　図６に示すように、比較例１の光ファイバモジュールは、巻き径が１００ｍｍ程度より小さくなるにつれて正規化クロストークが急激に小さくなり、クロストーク特性が劣化している。これに対して、実施例１の光ファイバモジュールは、巻き径が小さくなっても正規化クロストークは略一定であり、偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径を小さくして小型化しても高い偏波保持性を有することが確認された。
（実施例２、比較例２）
　本発明の実施例２として、図３に示すクラッド径が６０μｍの偏波保持型高非線形光ファイバにおいて被覆径を１０５μｍとしたものをリングコイル状に巻き、図１に示す光ファイバモジュールを製造した。なお、偏波保持型高非線形光ファイバの内径は実施例１の各内径と同じとした。また、比較例２として、実施例２と同じ偏波保持型高非線形光ファイバを実施例２の各内径と同じ外径を有するボビンに巻き付け、光ファイバモジュールを製造した。
　つぎに、この実施例２、比較例２の光ファイバモジュールのクロストークを測定した。図７は、実施例２、比較例２の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。
　図７に示すように、比較例２の光ファイバモジュールは、巻き径が１００ｍｍ程度より小さくなるにつれて正規化クロストークが急激に小さくなり、クロストーク特性が劣化している。これに対して、実施例２の光ファイバモジュールは、巻き径が小さくなっても正規化クロストークは略一定であり、偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径を小さくして小型化しても高い偏波保持性を有することが確認された。
（実施例３、比較例３）
　本発明の実施例３として、図３に示すクラッド径が４０μｍの偏波保持型高非線形光ファイバにおいて被覆径を８３μｍとしたものをリングコイル状に巻き、図１に示す光ファイバモジュールを製造した。なお、偏波保持型高非線形光ファイバの内径は実施例１の各内径と同じとした。また、比較例３として、実施例３と同じ偏波保持型高非線形光ファイバを実施例３の各内径と同じ外径を有するボビンに巻き付け、光ファイバモジュールを製造した。
　つぎに、この実施例３、比較例３の光ファイバモジュールのクロストークを測定した。図８は、実施例３、比較例３の光ファイバモジュールにおける偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径と正規化クロストークとの関係を示す図である。
　図８に示すように、比較例３の光ファイバモジュールは、巻き径が１００ｍｍ程度より小さくなるにつれて正規化クロストークが急激に小さくなり、クロストーク特性が劣化している。これに対して、実施例２の光ファイバモジュールは、巻き径が小さくなっても正規化クロストークは略一定であり、偏波保持型高非線形光ファイバの巻き径を小さくして小型化しても高い偏波保持性を有することが確認された。
　なお、上記実施例１～３、比較例１～３に用いた偏波保持型高非線形光ファイバは、クラッド径および被覆径は異なるが、被覆の厚さは２１．５μｍ～２４μｍとほぼ同じである。図６～図８では、クラッド径および被覆径の違いにかかわらず、いずれも巻き径が１００ｍｍ程度より小さくなるとクロストーク特性の劣化が起こっている。
　つぎに、本発明において、偏波保持型高非線形光ファイバの被覆径、ファイバ長、およびリングコイル状に巻く場合の内径を設定した場合に、偏波保持型高非線形光ファイバを巻いた束として実現される大きさについて説明する。
　図９、１０は、偏波保持型高非線形光ファイバの被覆径、ファイバ長、およびリングコイルの内径を設定した場合に実現される、偏波保持型高非線形光ファイバの巻き束の束外径および束高さを示す図である。
　たとえば、図９に示すように被覆径が１２５μｍ、ファイバ長が５０ｍの場合、リングコイルの内径（巻内径）を１５ｍｍとすると、束外径２０ｍｍ、束高さが５ｍｍの小型の巻き束とできるので、小型の光ファイバモジュールを実現できる。また、図１０に示すように被覆径を７５μｍとすると、ファイバ長が５０ｍ、内径が１５ｍｍとした場合に、束外径は１７ｍｍにまで小型にできるので、さらに小型の光ファイバモジュールを実現できる。なお、実施例１～３に示すように、偏波保持型高非線形光ファイバの内径を１５ｍｍと小さくしても、高い偏波保持性を維持することが可能である。
　なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。
　本発明に係る光ファイバモジュールは、主に光通信の用途に利用して好適なものである。
　１　筐体
　２　偏波保持型高非線形光ファイバ
　２ａ　コア
　２ａａ　第１コア
　２ａｂ　第２コア
　２ｂ　クラッド
　２ｂａ　応力付与部
　２ｃ　被覆
　２ｃａ　第１被覆
　２ｃｂ　第２被覆
　３　結束具
　４　シングルモード光ファイバ
　５　補強スリーブ
　６　光コネクタ
　１０　光ファイバモジュール

Claims (7)

  1. 　コアと、
    　前記コアを取り囲むとともに、前記コアを挟んで該コアに沿って形成された２つの応力付与部を有するクラッドと、
    　前記クラッドを覆う被覆と、
    　を有する偏波保持型高非線形光ファイバと、
    　前記偏波保持型高非線形光ファイバがリングコイル状に巻かれて収容される筐体と、
    　を備え、
    　前記偏波保持型高非線形光ファイバは、直径２０ｍｍにて曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．０１ｄＢ／ターン以下であり、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数γが１０Ｗ-1ｋｍ-1以上であり、カットオフ波長λｃが１５３０ｎｍ以下であり、零分散波長が１４００ｎｍ以上、１６５０ｎｍ以下であることを特徴とする光ファイバモジュール。
  2. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、偏波消光比が－２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、かつビート長が５．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバモジュール。
  3. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記応力付与部の中心と前記コアの中心との距離が１２μｍ以上、３５μｍ以下であり、前記クラッドの外径に対する前記応力付与部の外径の比が０．２以上、０．３以下であり、前記応力付与部の前記クラッドに対する比屈折率差が－０．７％以上、－０．５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバモジュール。
  4. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記コアは、第１コアと前記第１コアを取り囲む第２コアとを含み、
    　前記クラッドの屈折率は、前記第１コアの屈折率より低く、かつ前記第２コアの屈折率より高く、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差が１．８％以上、３．０％以下であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差が－１．０％以上、－０．５％以下であり、前記第２コアのコア径が、６．０μｍ以上、１０．０μｍ以下であり、前記第２コアのコア径に対する前記第１コアのコア径の比が、０．３５以上、０．６５以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
  5. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバの前記クラッドの径が、４０μｍ以上、８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
  6. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバは、内径が１０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下のリングコイル状に巻かれていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
  7. 　前記偏波保持型高非線形光ファイバは、内径が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下のリングコイル状に巻かれていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
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