WO2013005779A1 - 光ファイバ - Google Patents

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WO2013005779A1
WO2013005779A1 PCT/JP2012/067114 JP2012067114W WO2013005779A1 WO 2013005779 A1 WO2013005779 A1 WO 2013005779A1 JP 2012067114 W JP2012067114 W JP 2012067114W WO 2013005779 A1 WO2013005779 A1 WO 2013005779A1
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WO
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layer
refractive index
trench
tmax
optical fiber
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PCT/JP2012/067114
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English (en)
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Inventor
佐藤 守
松尾 昌一郎
Original Assignee
株式会社フジクラ
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • GPHYSICS
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    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical 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
    • G02B6/03661Optical 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 4 layers only
    • G02B6/03683Optical 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 4 layers only arranged - - + +
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    • G02B6/03688Optical 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 5 or more layers
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    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219Characterised 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
    • G02B6/02266Positive dispersion fibres at 1550 nm

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber having low bending loss similar to that of a conventional trench structure while being low in cost.
  • optical fibers with reduced bending loss are attracting attention as optical fibers are laid down indoors such as buildings or houses.
  • FTTH Fiber To The Home
  • optical fibers with reduced bending loss are attracting attention as optical fibers are laid down indoors such as buildings or houses.
  • Patent Document 1 A refractive index distribution called a trench type is known as a technique for reducing bending loss without causing a reduction in the diameter of the MFD (see Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses that a trench-type refractive index profile is applied to a normal SMF instead of a dispersion-shifted fiber (DSF) as disclosed in Patent Document 1.
  • DSF dispersion-shifted fiber
  • Patent Document 3 discloses a structure in which the MFD is reduced in diameter and the bending loss is reduced after setting the wavelength dispersion characteristics in a region similar to that of normal SMF.
  • Patent Document 4 discloses a structure that reduces bending loss by setting the relative refractive index difference in the trench region to a very small value of ⁇ 0.63% or less.
  • Patent Document 5 discloses an optical fiber having a fiber cutoff wavelength of less than 1260 nm and a zero dispersion wavelength of 1300 to 1324 nm and a bending loss of 10 mm in diameter.
  • Patent Document 6 discloses a method of narrowing the interval between the core and the trench as a design for shortening the manufacturing time of the trench type optical fiber and reducing the cost.
  • Patent Document 7 discloses a method of making both bending loss and single mode transmission compatible by providing an intermediate cladding layer and a low refractive index layer outside the trench layer.
  • Non-Patent Document 1 discloses an example relating to the behavior of a higher-order mode of a trench type fiber.
  • a structure having holes such as hole assist fiber (HAF) or ClearCurve (registered trademark) is more connected than a solid glass structure optical fiber having no holes such as a trench type optical fiber.
  • HAF hole assist fiber
  • ClearCurve registered trademark
  • the optical fiber of Patent Document 10 has a very complicated structure, requires advanced manufacturing technology, and has a layer with a low refractive index in a wider range than a trench structure, and thus has a refractive index. Therefore, a larger amount of dopant is required, which causes a problem in terms of manufacturing cost. Even in the case of a normal trench type structure, if the relative refractive index difference of the trench is set to be as small as ⁇ 0.7% or ⁇ 0.5% as exemplified in Patent Documents 4 and 5, for example, A larger amount of dopant is required to form the trench, which is also a problem in terms of increase in manufacturing cost.
  • An optical fiber having a trench structure can be manufactured by various manufacturing methods. However, depending on the manufacturing method, there is a problem of suppressing raw material costs for forming the trench layer.
  • FIG. 3 shows an example of the relationship between the partial pressure of silicon tetrafluoride (SiF 4 ) when the trench layer is formed by the MVCD method and the relative refractive index difference of the resulting fluorine-added quartz glass.
  • the relative refractive index difference of the obtained glass shows a change approximately proportional to the 1/4 power of the SiF 4 partial pressure. For this reason, in a structure that requires a relative refractive index difference ⁇ of less than ⁇ 0.5%, the usage amount of the raw material gas SiF 4 increases dramatically. For example, in order to obtain a relative refractive index difference ⁇ of ⁇ 0.5%, it is necessary to set the SiF 4 partial pressure about 20 times that when obtaining a relative refractive index difference ⁇ of ⁇ 0.2%.
  • Patent Document 6 is designed to bring the low refractive index layer closer to the core in order to reduce raw material costs, but in order to reduce bending loss, a trench having a large negative relative refractive index difference must be provided. Therefore, the effect on cost reduction is limited.
  • optical characteristics such as wavelength dispersion are dissociated from the international recommendation, so that there is a limit in bringing the low refractive index layer closer to the core.
  • Non-Patent Document 1 discloses an example related to the behavior of a higher-order mode of a trench-type fiber, and FIG. 2 shows the wavelength dependency of LP11 Leakage Loss.
  • the wavelengths of the three types of optical fibers are distributed in the range of 1225 to 1260 nm, such as ITU-T
  • the optical fiber satisfies the cable cut-off wavelength of 1260 nm or less as defined in (1).
  • the loss of the optical fiber is about 2 dB / m to 12 dB / m.
  • the higher-order mode is not sufficiently attenuated, which may hinder communication.
  • Such a behavior can be easily compared by using the difference between the cable cutoff wavelength ⁇ c22m of 22 m and the fiber cutoff wavelength ⁇ c2 m of 2 m as an index.
  • the difference is 63 to 146 nm.
  • the trench type optical fiber is designed so as to improve the bending loss at a small diameter, for example, at a bending radius of 5 mm, the difference ⁇ c2m - ⁇ c22m tends to be long. For this reason, it is desirable to have a structure in which the difference in cut-off is small while having equivalent bending characteristics.
  • This invention is made
  • an optical fiber of one embodiment of the present invention includes a core provided in a central portion, an inner cladding layer provided around the core and having a refractive index lower than the refractive index of the core.
  • a trench layer provided on the outer peripheral portion of the inner cladding layer and configured by two or more layers having different refractive indexes, and an outermost cladding layer provided on the outer peripheral portion of the trench layer.
  • the layer having the highest refractive index constitutes the outermost layer of the trench layer.
  • the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layer is ⁇ core
  • the relative refractive index difference of the inner cladding layer is ⁇ ic
  • the trench layer has the highest refractive index difference.
  • the relative refractive index difference is ⁇ tmax
  • the relative refractive index difference of the lowest refractive index layer in the trench layer is ⁇ tmin
  • the radius of the inner edge of the trench layer is r in
  • the radius of the outer edge of the trench layer is r out
  • the trench layer Where the radius of the inner edge of the layer having the highest refractive index is rtmax , ⁇ core > ⁇ ic > ⁇ tmax > ⁇ tmin , ⁇ 0.15% ⁇ ⁇ tmax > ⁇ tmin ⁇ ⁇ 0.7%, as well as, 0.45 ⁇ (r tmax ) / (r out ⁇ r in ) ⁇ 0.9 Satisfy the relationship.
  • the optical fiber of one aspect of the present invention in the trench layer, ⁇ 0.40% ⁇ ⁇ tmin ⁇ ⁇ 0.50%, And ⁇ 0.15% ⁇ ⁇ tmax ⁇ ⁇ 0.25% It is preferable to satisfy the relationship.
  • the optical fiber of one aspect of the present invention in the trench layer, 0.7 ⁇ (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) ⁇ 0.8 It is preferable to satisfy the relationship.
  • the layer having the lowest refractive index in the trench layer constitutes the innermost layer of the trench layer.
  • the trench layer is composed of two layers having different refractive indexes, a layer having a low refractive index is disposed inside the trench layer, and a layer having a high refractive index is disposed outside the trench layer.
  • the trench layer is composed of three or more layers having different refractive indexes, a configuration in which the layer having the lowest refractive index in the trench layer is positioned in the innermost layer (a layer close to the inner cladding layer) of the trench layer may be employed.
  • the outermost cladding layer is made of pure quartz glass and the trench layer is made of quartz glass to which fluorine is added.
  • FIG. 6 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1550 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 1.
  • FIG. 6 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1625 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 1.
  • FIG. 6 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1625 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 1.
  • FIG. 6 is a graph plotting ⁇ c2m ⁇ c22m against (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 1.
  • FIG. 6 is a graph plotting the relative amount of SiF 4 used with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 1.
  • FIG. 10 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1550 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 2.
  • FIG. 6 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1625 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 2.
  • FIG. 10 is a graph plotting ⁇ c2m ⁇ c22m against (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 2.
  • FIG. 6 is a graph plotting the relative amount of SiF 4 used with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 2.
  • FIG. 10 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1550 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 3.
  • FIG. 10 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1625 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 3.
  • FIG. 10 is a graph plotting ⁇ c2m ⁇ c22m against (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 3.
  • FIG. 10 is a graph plotting the relative amount of SiF 4 used with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 3.
  • FIG. 14 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1550 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 10 is a graph plotting bending loss at a wavelength of 1625 nm with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 14 is a graph plotting ⁇ c2m ⁇ c22m against (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 6 is a graph plotting the relative amount of SiF 4 used with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 14 is a graph plotting ⁇ c2m ⁇ c22m against (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 6 is a graph plotting the relative amount of SiF 4 used with respect to (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) for Example 4.
  • FIG. 1 schematically shows the refractive index distribution of the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical fiber F1 includes a core 11, an inner cladding layer 12, a trench layer 13, and an outermost cladding layer 14.
  • the core 11 is disposed at the center of the optical fiber F1.
  • the inner cladding layer 12 is disposed around the core 11 and has a lower refractive index than the core 11.
  • the trench layer 13 is disposed on the outer periphery of the inner cladding layer 12 and is composed of two layers 15 and 16 (first refractive index layer 15 and second refractive index layer 16) having different refractive indexes.
  • the outermost cladding layer 14 is disposed on the outer periphery of the trench layer 13.
  • the first refractive index layer 15 (outermost layer) is a layer having the highest refractive index
  • the second refractive index layer 16 is a layer having the lowest refractive index (innermost layer).
  • FIG. 2 schematically shows the refractive index distribution of the optical fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical fiber F2 includes a core 21, an inner cladding layer 22, a trench layer 23, and an outermost cladding layer 24.
  • the core 21 is disposed at the center of the optical fiber F2.
  • the inner cladding layer 22 is disposed around the core 21 and has a lower refractive index than the core 21.
  • the trench layer 23 is disposed on the outer periphery of the inner cladding layer 22 and has three layers 25, 26, and 27 (first refractive index layer 25, second refractive index layer 27, and third refractive index layer 26) having different refractive indexes. ).
  • the outermost cladding layer 24 is disposed on the outer periphery of the trench layer 23.
  • the first refractive index layer 25 is a layer having the highest refractive index (outermost layer)
  • the second refractive index layer 27 is a layer having the lowest refractive index (innermost layer).
  • the relative refractive index difference between the cores 11 and 21 is ⁇ core
  • the inner cladding layer is the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layers 14 and 24.
  • the relative refractive index difference of 12 and 22 is ⁇ ic
  • the relative refractive index difference of the layer 15 having the highest refractive index in the trench layer 13 is ⁇ tmax
  • the relative refractive index difference of the layer 25 having the highest refractive index in the trench layer 23 is ⁇
  • tmax the relative refractive index difference of the layer 16 having the lowest refractive index in the trench layer 13
  • tmin the relative refractive index difference of the layer 27 having the lowest refractive index in the trench layer 23
  • ⁇ core > ⁇ ic corresponds to the inner cladding layers 12, 22 having a lower refractive index than the cores 11, 21, and ⁇ ic > ⁇ tmax is equal to each of the layers 15 to 16 included in the trench layer 13.
  • the inner cladding layer 12 has a lower refractive index
  • each of the layers 25 to 27 included in the trench layer 23 has a lower refractive index than the inner cladding layer 22.
  • ⁇ tmax > ⁇ tmin means that the trench layers 13 and 23 are formed of a plurality of layers having different refractive indexes.
  • the refractive index of the trench layer 13 is lower than the refractive index of the outermost cladding layer 14. Further, the refractive index of the trench layer 23 is lower than the refractive index of the outermost cladding layer 24.
  • delta tmax and delta tmin is set to a negative value.
  • the range of the relative refractive index difference of the trench layers 13 and 23 is desirably set appropriately in consideration of various factors such as optical characteristics or manufacturing cost such as the confinement effect of the fundamental mode or the amount of dopant, for example, the relative refractive index difference Is preferably in the range of -0.15% to -1.0%. That is, the relative refractive index difference preferably satisfies ⁇ 0.15% ⁇ ⁇ tmax > ⁇ tmin ⁇ ⁇ 0.7%.
  • the range of the relative refractive index difference ⁇ tmax is preferably ⁇ 0.15% ⁇ ⁇ tmax > ⁇ 0.7%, more preferably ⁇ 0.15% ⁇ ⁇ tmax ⁇ ⁇ 0.25%.
  • the range of the relative refractive index difference ⁇ tmin is preferably ⁇ 0.15%> ⁇ tmin ⁇ ⁇ 0.7%, more preferably ⁇ 0.3% ⁇ ⁇ tmin ⁇ ⁇ 0.7%.
  • the difference range of ⁇ tmax ⁇ tmin is preferably 0.55% ⁇ ⁇ tmax ⁇ tmin ⁇ 0.1%, more preferably 0.35% ⁇ ⁇ tmax ⁇ tmin ⁇ 0.15%. is there.
  • the layer 15 having a high refractive index is provided as the outermost layer of the trench layer 13, and the layer 16 having a lower refractive index is provided inside the layer 15.
  • the layer 25 having a high refractive index is provided as the outermost layer of the trench layer 3, and layers 26 and 27 having a lower refractive index are provided inside the layer 25.
  • the amount of the dopant such as fluorine F that lowers the refractive index is larger in a layer having a low refractive index and is smaller in a layer having a high refractive index. Since the layers 15 and 25 having the smallest amount of dopant are present as the outermost layers having the largest radius, the amount of dopant used for the trench layers 13 and 23 can be further reduced, and the manufacturing cost can be suppressed.
  • the trench layer 23 when the trench layer 23 is composed of three or more layers 25 to 27, the trench layer 23 is formed so that the layer 27 having the lowest refractive index becomes the innermost layer of the trench layer 23. You can also.
  • the presence of the layer 27 having the largest amount of dopant as the innermost layer having the smallest radius reduces the amount of dopant used for the trench layer 23 and suppresses the manufacturing cost, while suppressing the manufacturing cost.
  • the effect of reducing the bending loss by confining the film can be enhanced.
  • the outermost cladding layers 14 and 24 are made of pure quartz glass, and the layers 15 and 16 constituting the trench layer 13 or the layers 25 to 27 constituting the trench layer 23 are made of quartz glass to which fluorine is added. It is preferable that The cores 11 and 21 may be made of quartz glass to which one or more dopants that increase the refractive index, such as germanium Ge, are added.
  • the inner cladding layers 12 and 22 may be added with a dopant for increasing the refractive index, may be added with a dopant for decreasing the refractive index, and may be made of pure quartz glass to which any dopant is not added.
  • Each layer constituting the refractive index distribution can be formed by a known method such as an MCVD method, a PCVD method, a VAD method, an OVD method, or a method in which these methods are combined.
  • a quartz glass tube corresponding to a part of the outermost cladding layer 14 adjacent to the outer edge of the trench layer 13 is used.
  • a quartz glass tube corresponding to a part of the outermost cladding layer 24 close to the outer edge of the trench layer 23 is used.
  • the glass which has the composition of the trench layers 13 and 23 is deposited using the 1 type, or 2 or more types of raw material containing Si and F inside a glass tube.
  • the trench layers 13 and 23 constituted by two or more layers having different refractive indexes can be formed.
  • the inner cladding layer 12 and the core 11 can be sequentially formed inside the trench layer 13.
  • the inner cladding layer 22 and the core 21 can be sequentially formed inside the trench layer 23.
  • a core separately formed as a core rod may be inserted inside and integrated with the above-described layers.
  • the cladding layers 14 and 24 can be formed while increasing the outer diameter until the required thickness is obtained by externally attaching the cladding layer to the outside of the starting glass tube. . Since the optical fiber can be manufactured by drawing the optical fiber preform, the refractive index distribution in the optical fiber preform has a distribution obtained by similarly expanding the refractive index distribution in the optical fiber.
  • the radius r core and the relative refractive index difference ⁇ core of the cores 11 and 21 are the radius r in and the inner clad layers 12 and 22 so that the MFD takes a value of 8.6 to 9.5 ⁇ m or its peripheral value in the international recommendation. It is preferable to set appropriately considering the relationship with the relative refractive index difference ⁇ ic .
  • the radius of the inner edge of the trench layers 13 and 23 is r in
  • the radius of the outer edge of the trench layers 13 and 23 is r out
  • the radius of the inner edges of the layers 15 and 25 having the highest refractive index in the trench layers 13 and 23 is r tmax .
  • the value of the ratio represented by (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) is preferably in the range of 0.7 to 0.9.
  • the raw material cost can be effectively reduced by adopting a structure in which the relative refractive index difference ⁇ tmax of the outer layer of the trench is increased. Can do.
  • the amount of SiF 4 used in this case is based on the amount of F taken into the glass and does not include the effect of deposition efficiency. By setting (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) to 0.9 or less, the amount of SiF 4 used can be reduced by about 10% compared to the normal trench structure.
  • the amount of SiF 4 used can be reduced by about 20% or more compared to the normal trench structure. Further, when (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) ⁇ 0.5, the amount of SiF 4 used can be reduced by about 50% or more compared to the normal trench structure, which is more preferable.
  • the deposited glass is etched by the gas to which the raw material F is added.
  • the source gas used for F-doping of glass is not limited to SiF 4, and in addition, CF 4 , SF 6 , F 2, etc., or a mixed gas containing one or more of these source gases can be used. Since these gases containing F are all expensive, it is possible to effectively reduce the raw material cost by adopting a structure in which the relative refractive index difference ⁇ tmax of the outer layer of the trench is increased regardless of the type of the raw material gas. it can.
  • FIG. 6 schematically shows a refractive index distribution of an optical fiber having a conventional trench structure.
  • the optical fiber includes a core 1 disposed at the center, an inner cladding layer 2 disposed around the core 1 and having a lower refractive index than the core 1, and a trench disposed at the outer periphery of the inner cladding layer 2.
  • the layer 3 and the outermost cladding layer 4 disposed on the outer periphery of the trench layer 13 are provided.
  • the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layer 4 is ⁇ core
  • the relative refractive index difference of the inner cladding layer 2 is ⁇ ic
  • Is ⁇ t the radius of the core 1 is r core
  • the radius of the inner edge of the trench layer 3 is r in
  • the radius of the outer edge of the trench layer 3 is r out .
  • the numerical values of the parameters in Comparative Example 1 are shown in Table 1, and the characteristics are shown in Table 2.
  • Table 3 shows bending loss (dB / turn) at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm.
  • Reference Example 1 The optical fiber of Reference Example 1 was configured with the two-layer trench structure shown in FIG.
  • the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layer 14 is ⁇ core
  • the relative refractive index difference of the inner cladding layer 12 is ⁇ ic
  • the refractive index is the highest in the trench layer 13.
  • the relative refractive index difference of the high layer 15 is ⁇ tmax
  • the relative refractive index difference of the layer 16 having the lowest refractive index in the trench layer 13 is ⁇ tmin
  • the radius of the core 11 is r core
  • the radius of the inner edge of the trench layer 13 is r in.
  • the radius of the outer edge of the trench layer 13 is r out
  • the radius of the inner edge of the layer 15 having the highest refractive index in the trench layer 13 is r tmax .
  • the numerical values of the parameters in Reference Example 1 are shown in Table 4, and the characteristics are shown in Table 5.
  • Table 6 shows bending loss (dB / turn) at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm.
  • Reference Example 1 has almost the same characteristics as Comparative Example 1 with respect to bending loss, MFD, zero dispersion wavelength ⁇ 0 , and zero dispersion slope S 0 , and ⁇ c2m ⁇ c22m is 105 nm, which is more than that of Comparative Example 1. It has been shortened by about 40 nm. (R tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) is about 0.45, and according to FIG. 4, the amount of SiF 4 used can be reduced by about 55% compared to Comparative Example 1.
  • Reference Example 2 The optical fiber of Reference Example 2 was configured by the three-layer trench structure shown in FIG. As the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layer 24, the relative refractive index difference of the core 21 is ⁇ core , the relative refractive index difference of the inner cladding layer 22 is ⁇ ic , and the refractive index is the highest in the trench layer 23.
  • the relative refractive index difference delta tmax of higher layer 25 is delta tmid
  • the relative refractive index of the layer 27 most low refractive index in the trench layer 23
  • the difference is ⁇ tmin
  • the radius of the core 21 is r core
  • the radius of the inner edge of the trench layer 23 is r in
  • the radius of the outer edge of the trench layer 23 is r out
  • the radius of the inner edge of the layer 25 having the highest refractive index in the trench layer 23 R tmax
  • the radius of the inner edge of the layer 26 in which the refractive index of the trench layer 23 takes an intermediate value is r tmid .
  • Table 7 shows the numerical values of the parameters in Reference Example 2, and Table 8 shows the characteristics.
  • Table 9 shows bending loss (dB / turn) at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm.
  • Reference Example 2 has almost the same characteristics as Comparative Example 1 with respect to bending loss, MFD, zero dispersion wavelength ⁇ 0 , and zero dispersion slope S 0 , and ⁇ c2m ⁇ c22m is 101 nm, which is more than that of Comparative Example 1. It is about 47 nm shorter. (R tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) is about 0.63, which is larger than that of the reference example 1. However, by dividing the trench layer 23 into three layers, the relative refractive index difference ⁇ is ⁇ 0. It is possible to reduce the cross-sectional area of the layer by 5%. For this reason, Reference Example 2 can reduce the amount of SiF 4 used by about 75% compared to Comparative Example 1, and can be reduced more than Reference Example 1 (about 55% reduction compared to Comparative Example 1).
  • Example 1 The optical fiber of Example 1 was configured by the two-layer trench structure shown in FIG.
  • the relative refractive index difference based on the refractive index of the outermost cladding layer 14 is ⁇ core
  • the relative refractive index difference of the inner cladding layer 12 is ⁇ ic
  • the refractive index is the highest in the trench layer 13.
  • the relative refractive index difference of the high layer 15 is ⁇ tmax
  • the relative refractive index difference of the layer 16 having the lowest refractive index in the trench layer 13 is ⁇ tmin
  • the radius of the core 11 is r core
  • the radius of the inner edge of the trench layer 13 is r in.
  • the radius of the outer edge of the trench layer 13 is r out
  • the radius of the inner edge of the layer 15 having the highest refractive index in the trench layer 13 is r tmax .
  • r tmax is set so that (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) becomes a value shown in Table 12, and for each, ⁇ c22m is set as shown in Table 10. 1220 nm, by adjusting the so delta core so MFD is 8.6 ⁇ m in wavelength 1310 nm, it was designed optical fiber.
  • the example of (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) 1.00 is an optical fiber having a single-layer trench structure of a conventional design type.
  • (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) is 0.70 to 0.90, light having a double-layer trench structure having a bending loss equal to or less than that of a conventional single-layer trench structure A fiber can be produced.
  • (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ) is 0.70, ⁇ c2m ⁇ c22m can be shortened by 27 nm compared to the conventional single-layer trench structure, and the amount of SiF 4 used is reduced. It can be reduced by 35%.
  • Example 2 An example in which ⁇ tmin is set to ⁇ 0.50% in the two-layer trench structure designed in the same ⁇ c22m and MFD (see Table 10) as in Example 1 was defined as Example 2.
  • the parameters of the refractive index distribution in Example 2 are as shown in Table 13.
  • Table 14 shows bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, differences of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and relative SiF 4 usage at each value of (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ). Shown in
  • Example 3 In a two-layer trench structure designed in the same lambda C22m and MFD as in Example 1 (see Table 10), an example of a delta tmax -0.15% or -0.25% to that of Example 3.
  • Table 15 shows the bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, the difference between ⁇ c2m and ⁇ c22m , and the relative amount of SiF 4 used at each value (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ). , 16.
  • Table 15 and 16, -0.15% delta tmax, respectively, - corresponds to the case of 0.25%.
  • FIG. 15 shows the bending loss at a wavelength of 1550 nm with a bending radius of 5 mm and 15 mm
  • FIG. 16 shows the bending loss at a wavelength of 1625 nm with the same bending radius.
  • the solid line shown at the top of the figure indicates the bending loss when the bending radius is 5 mm
  • the broken line shown at the bottom of the figure indicates the bending loss when the bending radius is 15 mm.
  • FIG. 17 shows ⁇ c2m - ⁇ c22m
  • FIG. 18 shows the amount of relative SiF 4 used.
  • FIG. 15-18 are plotted together also data for delta tmax listed in Example 1 is -0.20%. As shown in FIG. 15 and FIG.
  • ⁇ c2m ⁇ c22m can be shortened by about 8 to 15 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by about 10%.
  • Example 4 In a two-layer trench structure designed in the same lambda C22m and MFD as in Example 1 (see Table 10), the delta tmin -0.50%, and the delta tmax -0.15% or -0.25% Example Is shown in Example 4. That is, ⁇ tmin is equal to that in Example 2, and only ⁇ tmax is changed from Example 2.
  • Table 17 shows bending losses at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, differences of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and relative SiF 4 usage at each value of (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ). , 18. Incidentally, Table 17 and 18, -0.15% delta tmax, respectively, - corresponds to the case of 0.25%.
  • FIG. 19 The bending loss at a wavelength of 1550 nm with bending radii of 5 mm and 15 mm is shown in FIG. 19, and the bending loss at a wavelength of 1625 nm with the same bending radius is shown in FIG. 19 and 20, the solid line shown in the upper part of the drawing shows the bending loss at a bending radius of 5 mm, and the broken line shown in the lower part of the drawing shows the bending loss at a bending radius of 15 mm.
  • FIG. 21 shows ⁇ c2m - ⁇ c22m
  • FIG. 22 shows the amount of relative SiF 4 used.
  • FIG. 19-22 are plotted together also data for delta tmax listed in Example 2 is -0.20%. As shown in FIGS.
  • ⁇ c2m ⁇ c22m can be shortened by about 5 to 8 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by about 10%.
  • Example 6 In a two-layer trench structure designed in the same lambda C22m and MFD as in Example 5, the delta tmin -0.30%, showing an example of a delta tmax and -0.20% in Example 6.
  • Table 20 shows the bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, the difference between ⁇ c2m and ⁇ c22m , and the relative amount of SiF 4 used at each value (r tmax ⁇ r in ) / (r out ⁇ r in ). Shown in
  • Example 7 The three-layer trench structure shown in FIG. 2 was designed under the condition that ⁇ c22m was 1260 nm and the MFD at a wavelength of 1310 nm was 8.9 ⁇ m. Table 21 shows the numerical values of the parameters in Example 7. Further, in order to compare with Example 7, the example in which the conventional trench structure as shown in FIG. 6 and the same ⁇ c22m and MFD as Example 7 are configured is referred to as Comparative Example 2, and parameters thereof are shown in Table 22. Shown in
  • Table 23 shows bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, a difference of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and a relative amount of SiF 4 used.
  • the bending loss is equal or less, ⁇ c2m - ⁇ c22m is shortened by 17 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by 44%.
  • Example 8 The three-layer trench structure shown in FIG. 2 was designed under the condition that ⁇ c22m was 1260 nm and the MFD at a wavelength of 1310 nm was 8.9 ⁇ m. Table 24 shows the numerical values of the parameters in Example 8. In addition, for comparison with Example 8, an example in which the conventional trench structure as shown in FIG. 6 is configured with ⁇ c22m and MFD similar to Example 8 is shown in Comparative Example 3, and parameters thereof are shown. 25.
  • Table 26 shows bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, a difference of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and a relative amount of SiF 4 used.
  • Example 8 Compared with Comparative Example 3 having a conventional trench structure, in Example 8, the bending loss is equivalent, ⁇ c2m - ⁇ c22m is shortened by 20 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by 27%.
  • Example 9 The three-layer trench structure shown in FIG. 2 was designed under the condition that ⁇ c22m was 1260 nm and the MFD at a wavelength of 1310 nm was 8.6 ⁇ m. Table 27 shows the numerical values of the parameters in Example 9. In addition, for comparison with Example 9, an example in which the conventional trench structure as shown in FIG. 6 is configured with ⁇ c22m and MFD similar to Example 9 is shown in Comparative Example 4, and parameters thereof are shown. 28.
  • Table 29 shows bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, a difference of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and a relative amount of SiF 4 used.
  • Example 9 Compared with Comparative Example 4 having a conventional trench structure, in Example 9, the bending loss is equal or less, ⁇ c2m - ⁇ c22m is shortened by 30 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by 46%.
  • Example 10 The three-layer trench structure shown in FIG. 2 was designed under the condition that ⁇ c22m was 1260 nm and the MFD at a wavelength of 1310 nm was 8.6 ⁇ m.
  • Table 30 shows the numerical values of the parameters in Example 10. Further, in order to compare with Example 10, the example in which the conventional trench structure as shown in FIG. 6 is configured with ⁇ c22m and MFD similar to Example 10 is set as Comparative Example 5, and parameters thereof are shown in Table 31. Shown in
  • Table 32 shows the bending loss at various bending radii at wavelengths of 1550 nm and 1625 nm, the difference of ⁇ c2m - ⁇ c22m , and the relative amount of SiF 4 used.
  • Example 10 Compared to Comparative Example 5 having a conventional trench structure, in Example 10, the bending loss is equal or less, ⁇ c2m - ⁇ c22m is shortened by 26 nm, and the amount of SiF 4 used can be reduced by 39%.

Abstract

 本発明の光ファイバは、最外層クラッド層(14)の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア(11)の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層(12)の比屈折率差はΔic、トレンチ層(13)において最も屈折率が高い層の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層(13)において最も屈折率が低い層の比屈折率差はΔtminとおき、トレンチ層(13)の内縁の半径をrin、トレンチ層(13)の外縁の半径をrout、トレンチ層(13)において最も屈折率が高い層の内縁の半径をrtmaxとしたとき、 Δcore>Δic>Δtmax>Δtmin、 -0.15%≧Δtmax>Δtmin≧-0.7%、 及び、 0.45≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.9 という関係を満たす。

Description

光ファイバ
 本発明は、低コストでありながら従来のトレンチ構造と同様な低曲げ損失を有する光ファイバに関する。
 本願は、2011年7月4日に出願された特願2011-148228号及び2012年4月27日に出願された特願2012-102719号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 FTTH(Fiber To The Home)の普及に伴い、光ファイバがビル又は住宅等の屋内まで敷設されることにより、曲げ損失を低減した光ファイバが注目を集めている。低曲げ損失光ファイバを用いることにより、光ファイバに曲げが印加されることにより発生する損失に起因して信号が瞬断されることを防止する効果、又は、光ファイバの取り扱いが容易になることに起因して敷設コストが低減される効果が期待されている。
 通常のシングルモード光ファイバ(S-SMF)に用いられている単純なコア-クラッド構造の光ファイバでは、モードフィールド径(MFD)と曲げ損失にトレードオフの関係があり、MFDを小さくすると曲げ損失を小さくすることができる。しかしながら、MFDの小径化はS-SMFとの接続損失の増大、又はシングルモード光ファイバ(SMF)に関する国際勧告ITU-T G.652に規定されるMFDの範囲(波長1310nmで設計基準値がMFD8.6~9.5μm)から逸脱するという問題があり、MFDの小径化による曲げ損失の低減には限界がある。
 MFDの小径化に起因することなく曲げ損失を低減する手法として、トレンチ型と呼ばれる屈折率分布が知られている(特許文献1参照)。また、このトレンチ型屈折率分布を、低曲げ損失光ファイバとして用いる方法が多数提案されている。
 例えば、特許文献2には、トレンチ型の屈折率分布を、特許文献1で提示されているような分散シフトファイバ(DSF:Dispersion Shifted Fiber)ではなく、通常のSMFに適用することが開示されている。特許文献3には、波長分散特性を通常のSMFと同じような領域に設定した上で、MFDを小径化し、曲げ損失を低減する構造が開示されている。
 特許文献4には、トレンチ領域の比屈折率差を-0.63%以下という非常に小さな値に設定することで、曲げ損失の低減を図る構造が開示されている。特許文献5には、1260nm未満のファイバカットオフ波長と、1300~1324nmの間のゼロ分散波長を有し、直径10mmの曲げ損失を低減した光ファイバが開示されている。特許文献6には、トレンチ型光ファイバの製造時間を短縮し、低コスト化を図る設計として、コアとトレンチとの間隔を狭くする方法が開示されている。特許文献7には、トレンチ層の外側に、中間クラッド層と低屈折率層を設けることにより、曲げ損失とシングルモード伝送とを両立させる方法が開示されている。
 また、クラッド層の一部に空気層を有する構造を用いることで、トレンチ型と同様な効果を得る方法も知られている(例えば、特許文献8,9参照)。
 また、別のアプローチとして、高次モードの損失を大きくすることで、カットオフ波長の制限を緩和し、低曲げ損失光ファイバを得る方法も開示されている(例えば、特許文献10参照)。
 また、非特許文献1には、トレンチ型ファイバの高次モードの挙動に関する一例が開示されている。
特開昭63-43107号公報 国際公開第2004/092794号 国際公開第2006/025231号 特表2010-503018号公報 特表2010-503019号公報 特開2009-8850号公報 特開2007-279739号公報 国際公開第2004/092793号 特表2009-543126号公報 特開2008-310328号公報
Louis-Anne de Montmorillon, et al,"Recent Developments ofBend-insensitive and Ultra-bend-insensitive Fibers Fully Compliant with Both G.657.B and G.652.D ITU-T Recommendations",Proceedings of the 58th IWCS/IICIT,International Wire & Cable Symposium,2009年,pp.270-276
 しかしながら、空孔アシストファイバ(HAF)又はClearCurve(登録商標)のように空孔を有する構造は、トレンチ型光ファイバのように空孔を持たない中実ガラス構造の光ファイバに比べて、接続が課題となる。例えば、融着接続の際には正確なコア調芯が必要になるため、多くの融着接続器には、光ファイバの側面の観察画像を解析することによりコアを検知し調芯するコア直視法が装備されている。しかし、クラッドに空孔が存在する場合には、側面画像によるコアの位置確認が不可能であるため、クラッド径を基準とした外径調芯法に頼らざるを得ない。外径調芯法では、クラッド外接円に対するコアの偏心の影響を受けるため、コア直視法に比べて接続損失が大きくなり易いという問題がある。
 また、特許文献10の光ファイバは、非常に構造が複雑であり、高度な製造技術が必要になる上、トレンチ型構造に比べてより広い範囲に低屈折率の層が設けられるため、屈折率を低下されるドーパントがより多量に必要となり、製造コストの点でも問題となる。
 通常のトレンチ型構造の場合でも、トレンチの比屈折率差が、例えば、特許文献4,5に例示されているように-0.7%又は-0.5%程度に小さく設定されると、トレンチを形成するためのドーパントがより多量に必要となり、製造コスト増加の点でも問題となる。トレンチ構造の光ファイバは、種々の製法により製造することが可能であるが、製造方法によっては、トレンチ層を形成する原材料費の抑制が課題となる。
 図3は、MVCD法によりトレンチ層を形成した場合の四フッ化ケイ素(SiF)の分圧と、得られるフッ素添加石英ガラスの比屈折率差との関係の一例を示している。得られるガラスの比屈折率差は、ほぼSiF分圧の1/4乗に比例する変化を示す。このため、-0.5%を下回るような比屈折率差Δが必要となる構造では、原材料ガスSiFの使用量が劇的に増加する。例えば、-0.5%の比屈折率差Δを得るには、-0.2%の比屈折率差Δを得る場合の約20倍のSiF分圧に設定する必要がある。
 特許文献6は、原材料費を低減するために低屈折率層をコアに近づける設計をしているが、曲げ損失を低減するためには大きな負の比屈折率差を有するトレンチを設けざるを得ないため、コストダウンへの効果は限定的である。また、トレンチとコアを極度に近接させた場合、波長分散などの光学特性が国際勧告から解離してしまうため、低屈折率層をコアに近づけるにも限度がある。
 一方で、トレンチ構造を有する光ファイバは、通常のSMFに比べて高次モードの損失が小さいという問題がある。この傾向は、カットオフ波長の条長依存性の違いとして現れてくる。例えば、非特許文献1には、トレンチ型ファイバの高次モードの挙動に関する一例が開示され、そのFigure2には、LP11 Leakage Lossの波長依存性が示されている。22mのケーブルカットオフ波長λc22mに相当する1dB/mのライン上における波長の比較を行うと、3種類の光ファイバの当該波長は、1225~1260nmの範囲に分布しており、ITU-T等で規定されるケーブルカットオフ波長1260nm以下を満足する光ファイバとなっている。
 通信で使われる波長1310nmにおける損失について比較を行うと、光ファイバの損失は、2dB/mから12dB/m程度となっている。このため、数mの短尺で光ファイバを使用する場合には、高次モードが十分に減衰せず、通信の妨げになる可能性がある。このような挙動は、22mのケーブルカットオフ波長λc22mと2mのファイバカットオフ波長λc2mとの差分を指標にすると比較し易い。非特許文献1で提示されている3種類の光ファイバの場合、その差分は63~146nmとなっている。
 径の小さい、例えば、曲げ半径5mmにおける曲げ損失を改善するようにトレンチ型の光ファイバを設計した場合、この差分λc2m-λc22mが長くなる傾向がある。このため、同等の曲げ特性を有しながらカットオフの差分が小さくなる構造があれば望ましい。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストにて製造可能な低曲げ損失光ファイバを提供することを課題とする。
 前記課題を解決するため、本発明の一態様の光ファイバは、中心部に設けられたコアと、前記コアの周囲に設けられ、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド層と、前記内側クラッド層の外周部に設けられ、異なる屈折率を有する2つ以上の層によって構成されたトレンチ層と、前記トレンチ層の外周部に設けられた最外層クラッド層とを備える。前記トレンチ層において、最も屈折率が高い層は、前記トレンチ層の最外層を構成する。前記最外層クラッド層の屈折率を基準にした比屈折率差として、コアの比屈折率差はΔcore、内側クラッド層の比屈折率差はΔic、トレンチ層において最も屈折率が高い層の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層において最も屈折率が低い層の比屈折率差はΔtminとおき、トレンチ層の内縁の半径をrin、トレンチ層の外縁の半径をrout、トレンチ層において最も屈折率が高い層の内縁の半径をrtmaxとしたとき、
 Δcore>Δic>Δtmax>Δtmin
 -0.15%≧Δtmax>Δtmin≧-0.7%、
及び、
 0.45≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.9
という関係を満たす。
 本発明の一態様の光ファイバにおいては、前記トレンチ層において、
 -0.40%≧Δtmin≧-0.50%、
及び
 -0.15%≧Δtmax≧-0.25%
という関係を満たすことが好ましい。
 本発明の一態様の光ファイバにおいては、前記トレンチ層において、
 0.7≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.9
という関係を満たすことが好ましい。
 本発明の一態様の光ファイバにおいては、前記トレンチ層において、
 0.7≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.8
という関係を満たすことが好ましい。
 本発明の一態様の光ファイバにおいては、前記トレンチ層において、最も屈折率が低い層は、前記トレンチ層の最内層を構成することが好ましい。
 トレンチ層が屈折率の異なる2層で構成されている場合、屈折率が低い層がトレンチ層の内側に配置され、屈折率が高い層がトレンチ層の外側に配置される。トレンチ層が屈折率の異なる3層以上からなる場合、前記トレンチ層において最も屈折率が低い層が前記トレンチ層の最内層(内側クラッド層に近い層)に位置する構成を採用することもできる。
 本発明の一態様の光ファイバにおいては、前記最外層クラッド層は、純粋石英ガラスで形成され、前記トレンチ層は、フッ素が添加された石英ガラスで形成されていることが好ましい。
 本発明によれば、上記要件を満足することにより、低コストでありながら従来のトレンチ構造と同様な低曲げ損失を有する光ファイバを得ることが可能になる。
第1実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を模式的に示す図である。 第2実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を模式的に示す図である。 MCVD法によりトレンチ層を形成した場合のSiFの分圧と得られるガラスの比屈折率差との関係の一例を示すグラフである。 (rtmax-rin)/(rout-rin)に対する相対SiF使用量の変化の一例を示すグラフである。 (rtmax-rin)/(rout-rin)に対する2mと22mにおけるカットオフ波長差の変化の一例を示すグラフである。 従来のトレンチ型光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。 実施例1について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1550nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例1について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1625nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例1について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対するλc2m-λc22mをプロットしたグラフである。 実施例1について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する相対SiF使用量をプロットしたグラフである。 実施例2について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1550nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例2について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1625nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例2について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対するλc2m-λc22mをプロットしたグラフである。 実施例2について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する相対SiF使用量をプロットしたグラフである。 実施例3について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1550nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例3について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1625nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例3について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対するλc2m-λc22mをプロットしたグラフである。 実施例3について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する相対SiF使用量をプロットしたグラフである。 実施例4について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1550nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例4について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する波長1625nmでの曲げ損失をプロットしたグラフである。 実施例4について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対するλc2m-λc22mをプロットしたグラフである。 実施例4について(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する相対SiF使用量をプロットしたグラフである。
 以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
 図1に、本発明の第1実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を模式的に示す。この光ファイバF1は、コア11、内側クラッド層12、トレンチ層13、及び最外層クラッド層14を備える。コア11は、光ファイバF1の中心部に配置されている。内側クラッド層12は、コア11の周囲に配置され、コア11よりも低い屈折率を有する。トレンチ層13は、内側クラッド層12の外周部に配置されており、屈折率の異なる2層15,16(第1屈折率層15,第2屈折率層16)によって構成されている。最外層クラッド層14は、トレンチ層13の外周部に配置されている。
 ここで、第1屈折率層15(最外層)は、最も屈折率が高い層であり、第2屈折率層16は、最も屈折率が低い層(最内層)である。
 また、図2に、本発明の第2実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を模式的に示す。この光ファイバF2は、コア21、内側クラッド層22、トレンチ層23、及び最外層クラッド層24を備える。コア21は、光ファイバF2の中心部に配置されている。内側クラッド層22は、コア21の周囲に配置され、コア21よりも低い屈折率を有する。トレンチ層23は、内側クラッド層22の外周部に配置されており、屈折率の異なる3層25,26,27(第1屈折率層25,第2屈折率層27,第3屈折率層26)によって構成されている。最外層クラッド層24は、トレンチ層23の外周部に配置されている。
 ここで、第1屈折率層25は、最も屈折率が高い層(最外層)であり、第2屈折率層27は、最も屈折率が低い層(最内層)である。
 上記の第1及び第2実施形態の光ファイバは、最外層クラッド層14,24の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア11,21の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層12,22の比屈折率差はΔic、トレンチ層13において最も屈折率が高い層15の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層23において最も屈折率が高い層25の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層13において最も屈折率が低い層16の比屈折率差はΔtmin、トレンチ層23において最も屈折率が低い層27の比屈折率差はΔtminとおくとき、Δcore>Δic>Δtmax>Δtminの関係を有する。
 ここで、Δcore>Δicは、内側クラッド層12,22がコア11,21よりも低い屈折率を有することに対応し、Δic>Δtmaxは、トレンチ層13に含まれる各層15~16が、内側クラッド層12よりも低い屈折率を有することを意味し、トレンチ層23に含まれる各層25~27が、内側クラッド層22よりも低い屈折率を有することを意味する。また、Δtmax>Δtminは、トレンチ層13,23が屈折率の異なる複数の層で形成されていることを意味する。
 トレンチ層13の屈折率は、最外層クラッド層14の屈折率よりも低い。また、トレンチ層23の屈折率は、最外層クラッド層24の屈折率よりも低い。したがって、Δtmax及びΔtminは、負の値に設定される。トレンチ層13,23の比屈折率差の範囲は、基本モードの閉じ込め効果又はドーパント量など、光学特性又は製造コスト等の各種要因を考慮して適宜設定することが望ましく、例えば、比屈折率差は、-0.15%~-1.0%の範囲内が好ましい。すなわち、比屈折率差は、-0.15%≧Δtmax>Δtmin≧-0.7%を満足することが好ましい。
 比屈折率差Δtmaxの範囲は、好ましくは-0.15%≧Δtmax>-0.7%であり、より好ましくは-0.15%≧Δtmax≧-0.25%である。
 比屈折率差Δtminの範囲は、好ましくは-0.15%>Δtmin≧-0.7%であり、より好ましくは-0.3%≧Δtmin≧-0.7%である。
 Δtmax-Δtminの差の範囲は、好ましくは0.55%≧Δtmax-Δtmin≧0.1%であり、より好ましくは0.35%≧Δtmax-Δtmin≧0.15%である。
 さらに、トレンチ層13において、屈折率が高い層15はトレンチ層13の最外層に設けられ、層15の内側には、屈折率がより低い層16が設けられている。トレンチ層23において、屈折率が高い層25はトレンチ層3の最外層に設けられ、層25の内側には、屈折率がより低い層26,27が設けられている。これにより、内側クラッド層12,22に対する屈折率の差がより大きくなり、トレンチ層13,23による基本モードの電界を閉じ込め、曲げ損失の低減を実現できる。
 また、屈折率を下げるフッ素F等のドーパントの量は、屈折率が低い層ではより多く、屈折率が高い層ではより少なくなる。ドーパント量が最も少ない層15,25が最も半径が大きい最外層として存在することにより、トレンチ層13,23に使用するドーパントの量をより低減して、製造コストを抑制することができる。
 図2に示すようにトレンチ層23が3層以上の層25~27によって構成されている場合、最も屈折率が低い層27がトレンチ層23の最内層となるようにトレンチ層23を形成することもできる。このように、ドーパント量が最も多い層27が最も半径が小さい最内層として存在することにより、トレンチ層23に使用するドーパントの量をより低減して、製造コストを抑制しつつ、基本モードの電界を閉じ込めて曲げ損失を低減する効果を高めることができる。
 最外層クラッド層14,24は、純粋石英ガラスで構成されており、トレンチ層13を構成する層15,16又はトレンチ層23を構成する層25~27は、フッ素が添加された石英ガラスで形成されていることが好ましい。
 コア11,21は、ゲルマニウムGe等の屈折率を上げるドーパントを1種または2種以上添加した石英ガラスで構成しても良い。
 内側クラッド層12,22は、屈折率を上げるドーパントを添加してもよく、屈折率を下げるドーパントを添加してもよく、いずれのドーパントも添加されない純粋石英ガラスから構成されてもよい。
 屈折率分布を構成する各層は、MCVD法、PCVD法、VAD法、OVD法などの公知の方法、又はこれらの方法が組み合わされた方法により形成することができる。例えば、MCVD法でトレンチ層13を形成する場合、最外層クラッド層14のうちトレンチ層13の外縁に近接する一部に相当する石英ガラス管を用いる。或いは、MCVD法でトレンチ層23を形成する場合、最外層クラッド層24のうちトレンチ層23の外縁に近接する一部に相当する石英ガラス管を用いる。更に、ガラス管の内側にSiとFを含む1種または2種以上の原材料を用いてトレンチ層13,23の組成を有するガラスを堆積させる。このときFを含む原材料の使用量を変化させることにより、屈折率の異なる2つ以上の層によって構成されたトレンチ層13,23を形成することができる。MCVD法の場合、さらにトレンチ層13の内側に内側クラッド層12とコア11を順に形成することができる。或いは、トレンチ層23の内側に内側クラッド層22とコア21を順に形成することができる。コア11,21の形成方法としては、コアロッドとして別途形成されたコアを内側に挿入して、上述した層と一体化しても良い。最外層クラッド層14,24の形成方法としては、出発ガラス管の外側にクラッド層を外付けによって必要な厚さが得られるまで外径を増大させながらクラッド層14,24を形成することもできる。光ファイバ母材の線引きによって光ファイバを製造することができるので、光ファイバ母材における屈折率分布は、光ファイバにおける屈折率分布を相似的に拡大した分布を有する。
 コア11,21の半径rcore及び比屈折率差Δcoreは、MFDが国際勧告にある8.6~9.5μmまたはその周辺の値をとるよう、内側クラッド層12,22の半径rin及び比屈折率差Δicとの関係を考慮しつつ、適宜設定することが好ましい。
 トレンチ層13,23の内縁の半径をrin、トレンチ層13,23の外縁の半径をrout、トレンチ層13,23において最も屈折率が高い層15,25の内縁の半径をrtmaxとしたとき、(rtmax-rin)/(rout-rin)で表される比の値は、0.7~0.9の範囲内であることが好ましい。
 なお、(rtmax-rin)/(rout-rin)=1.0の場合は、図6に示すように比屈折率差ΔがΔtminの通常のトレンチ構造を意味する。
 また、比屈折率差Δが小さいほど原料であるSiFの使用量が増大するため、トレンチ外層の比屈折率差Δtmaxが大きくなる構造を取ることにより、原料費を効果的に低減することができる。
 図4に、図1に示すようにトレンチ層13が2層からなる場合で、rin/rcore=2.25、rout/rcore=3.9、Δic=0.0%、Δtmin=-0.5%、Δtmax=-0.20%の場合のSiF使用量の変化の一例を示す。この場合のSiF使用量は、ガラス中に取り込まれるFの量に基づいており、堆積効率の影響は含んでいない。
 (rtmax-rin)/(rout-rin)を0.9以下とすることにより、通常トレンチ構造に比べてSiF使用量を約10%低減することができる。(rtmax-rin)/(rout-rin)を0.8以下とすることにより、通常トレンチ構造に比べてSiF使用量を約20%以上低減することができる。さらに、(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.5では、通常トレンチ構造に比べてSiF使用量を約50%以上低減でき、より好適である。
 さらに、上述した図3に例示するMCVDプロセスのように、スートの堆積とガラス化を連続して行うプロセスにおいては、堆積したガラスが原料のFを添加したガスによりエッチングされるため、堆積効率が低下するという課題がある。このため、SiF使用量の低減効果は、図4に示す計算結果以上に大きくなる。
 なお、ガラスのFドープに用いられる原料ガスは、SiFに限られず、そのほか、CF、SF、F等又はこれらの原料ガスのうち1種以上を含む混合ガスを用いることもできる。これらのFを含むガスはいずれも高価であるため、原料ガスの種類によらず、トレンチ外層の比屈折率差Δtmaxが大きくなる構造を取ることにより、原料費を効果的に低減することができる。
 さらに、上述した実施形態の光ファイバには、高次モードを速やかに(すなわち、条長が短尺でも)減衰させるというメリットがある。図5は、図1に示すようにトレンチ層13が2層からなる場合で、rin/rcore=2.25、rout/rcore=3.9、Δic=0.0%、Δtmin=-0.5%、Δtmax=-0.15%または-0.18%または-0.20%の各々について、2mと22mにおけるカットオフ波長の差λc2m-λc22mの(rtmax-rin)/(rout-rin)に対する依存性を示している。通常のトレンチ構造である(rtmax-rin)/(rout-rin)=1の場合、λc2m-λc22mは148nmとなる。なお、トレンチ構造を有しない単純なコア-クラッド構造を有する通常のSMFの場合、λc2m-λc22mは50nm程度である。
 上述の非特許文献1には、λc2m-λc22mが150nm程度であっても実用上は問題のないことが示されているが、短尺での使用を考慮した場合、λc2m-λc22mはできるだけ短いことが望ましい。
 図5から分かるように、(rtmax-rin)/(rout-rin)を適切に設定することにより、r=5mmの曲げ損失を劣化させることなく、λc2m-λc22mを小さくすることが可能である。(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.8以下であればλc2m-λc22mを通常トレンチ構造に比べて10nm程度、さらに(rtmax-rin)/(rout-rin)を0.5以下にするとλc2m-λc22mを40nm程度、短くすることが可能である。
 以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
(比較例1)
 この後に述べる各実施例においては、実施例を互いに比較するために、従来のトレンチ構造で作製された光ファイバの例を示す。
 図6に、従来のトレンチ構造による光ファイバの屈折率分布を模式的に示す。この光ファイバは、中心部に配置されるコア1と、コア1の周囲に配置されてコア1よりも低い屈折率を有する内側クラッド層2と、内側クラッド層2の外周部に配置されるトレンチ層3と、トレンチ層13の外周部に配置される最外層クラッド層4とを備える。最外層クラッド層4の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア1の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層2の比屈折率差はΔic、トレンチ層3の比屈折率差はΔ、コア1の半径をrcore、トレンチ層3の内縁の半径をrin、トレンチ層3の外縁の半径をroutとする。
 比較例1における各パラメータの数値を表1に、特性を表2に示す。また、波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失(dB/turn)を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(参考例1)
 図1に示す2層のトレンチ構造により、参考例1の光ファイバを構成した。最外層クラッド層14の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア11の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層12の比屈折率差はΔic、トレンチ層13において最も屈折率が高い層15の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層13において最も屈折率が低い層16の比屈折率差はΔtmin、コア11の半径をrcore、トレンチ層13の内縁の半径をrin、トレンチ層13の外縁の半径をrout、トレンチ層13において最も屈折率が高い層15の内縁の半径をrtmaxとする。
 参考例1における各パラメータの数値を表4に、特性を表5に示す。また、波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失(dB/turn)を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 参考例1は、曲げ損失、MFD、ゼロ分散波長λ、ゼロ分散スロープSに関して比較例1とほぼ同じ特性を有し、さらに、λc2m-λc22mが105nmであり、比較例1よりも40nm程度短くできている。(rtmax-rin)/(rout-rin)は約0.45であり、図4によれば、SiF使用量を比較例1に比べて約55%低減することができる。
(参考例2)
 図2に示す3層のトレンチ構造により、参考例2の光ファイバを構成した。最外層クラッド層24の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア21の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層22の比屈折率差はΔic、トレンチ層23において最も屈折率が高い層25の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層23において屈折率が中間の値をとる層26の比屈折率差はΔtmid、トレンチ層23において最も屈折率が低い層27の比屈折率差はΔtmin、コア21の半径をrcore、トレンチ層23の内縁の半径をrin、トレンチ層23の外縁の半径をrout、トレンチ層23において最も屈折率が高い層25の内縁の半径をrtmax、トレンチ層23において屈折率が中間の値をとる層26の内縁の半径をrtmidとする。
 参考例2における各パラメータの数値を表7に、特性を表8に示す。また、波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失(dB/turn)を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 参考例2は、曲げ損失、MFD、ゼロ分散波長λ、ゼロ分散スロープSに関して比較例1とほぼ同じ特性を有し、さらに、λc2m-λc22mが101nmであり、比較例1よりも47nm程度短くできている。
 (rtmax-rin)/(rout-rin)は約0.63であり、参考例1より大きいが、トレンチ層23を3層に分割することにより、比屈折率差Δが-0.5%の層の断面積を減らすことが可能である。このため、参考例2は比較例1に対してSiF使用量を約75%低減でき、参考例1(比較例1に比べて約55%低減)よりも大きな低減が可能である。
(実施例1)
 図1に示す2層のトレンチ構造により、実施例1の光ファイバを構成した。最外層クラッド層14の屈折率を基準にした比屈折率差として、コア11の比屈折率差はΔcore、内側クラッド層12の比屈折率差はΔic、トレンチ層13において最も屈折率が高い層15の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層13において最も屈折率が低い層16の比屈折率差はΔtmin、コア11の半径をrcore、トレンチ層13の内縁の半径をrin、トレンチ層13の外縁の半径をrout、トレンチ層13において最も屈折率が高い層15の内縁の半径をrtmaxとする。実施例1では、(rtmax-rin)/(rout-rin)が表12に示す値となるようにrtmaxを設定し、それぞれに対して、表10に示すようにλc22mが1220nm、波長1310nmにおけるMFDが8.6μmとなるようにΔcoreを調整して、光ファイバを設計した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 実施例1における屈折率分布のパラメータは、表11に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 また、各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに単層トレンチ構造でのSiF使用量を基準としたSiF使用量の比(相対SiF使用量)を表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 なお、(rtmax-rin)/(rout-rin)=1.00の例は、従来設計型の単層トレンチ構造の光ファイバである。
 (rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70~0.90の場合、従来設計型の単層トレンチ構造と同等またはそれ以下の曲げ損失を持つ2層トレンチ構造の光ファイバを作製することが可能となる。(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70のとき、従来設計型の単層トレンチ構造に比べて、λc2m-λc22mを27nm短くでき、SiF使用量を約35%低減できる。また、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.90においても、λc2m-λc22mを約10nm短くでき、SiF使用量を約10%低減できる。
 表12に示す曲げ損失、λc2m-λc22m及び相対SiF使用量をプロットしたグラフを図7~10に示す。
(実施例2)
 実施例1と同様のλc22m及びMFD(表10参照)において設計した2層トレンチ構造において、Δtminを-0.50%とした例を実施例2とした。実施例2における屈折率分布のパラメータは、表13に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表14に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 (rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70~0.90で、好ましくは0.70~0.80の場合、従来設計型の単層トレンチ構造と同等またはそれ以下の曲げ損失を持つ2層トレンチ構造の光ファイバを作製することが可能となる。(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70のとき、従来設計型の単層トレンチ構造に比べて、λc2m-λc22mを25nm短くでき、SiF使用量を約36%低減できる。また、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.90においても、λc2m-λc22mを約5nm短くでき、SiF使用量を約10%低減できる。
 表14に示す曲げ損失、λc2m-λc22m及び相対SiF使用量をプロットしたグラフを図11~14に示す。
(実施例3)
 実施例1と同様のλc22m及びMFD(表10参照)において設計した2層トレンチ構造において、Δtmaxを-0.15%あるいは-0.25%とした例を実施例3とした。
 各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表15,16に示す。なお、表15,16は、Δtmaxがそれぞれ-0.15%,-0.25%の場合に対応している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 曲げ半径5mm及び15mmでの波長1550nmにおける曲げ損失を図15に、同じ曲げ半径での波長1625nmにおける曲げ損失を図16に示す。図15及び図16において、図の上部に示された実線が曲げ半径5mmでの曲げ損失を示しており、図の下部に示された破線が曲げ半径15mmでの曲げ損失を示している。また、λc2m-λc22mを図17に、相対SiF使用量を図18に示す。なお、図15~18では、実施例1に挙げたΔtmaxが-0.20%である場合のデータも併せてプロットしている。
 図15及び図16に示したように、-0.15%≧Δtmax≧-0.25%に対して、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70~0.90の場合、従来設計型の単層トレンチ構造と同等またはそれ以下の曲げ損失を持つ2層トレンチ構造の光ファイバを作製することが可能となる。
 図17及び図18に示したように、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70のとき、従来設計型の単層トレンチ構造に比べて、λc2m-λc22mを約20~40nm短くでき、SiF使用量を約35%低減できる。また、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.90においても、λc2m-λc22mを約8~15nm短くでき、SiF使用量を約10%低減できる。
(実施例4)
 実施例1と同様のλc22m及びMFD(表10参照)において設計した2層トレンチ構造において、Δtminを-0.50%、Δtmaxを-0.15%あるいは-0.25%とした例を実施例4に示す。つまり、Δtminは実施例2と等しく、Δtmaxのみを実施例2から変更した。
 各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表17,18に示す。なお、表17,18は、Δtmaxがそれぞれ-0.15%,-0.25%の場合に対応している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 曲げ半径5mm及び15mmでの波長1550nmにおける曲げ損失を図19に示し、同じ曲げ半径での波長1625nmにおける曲げ損失を図20に示す。図19及び図20において、図の上部に示された実線が曲げ半径5mmでの曲げ損失を示しており、図の下部に示された破線が曲げ半径15mmでの曲げ損失を示している。また、λc2m-λc22mを図21に、相対SiF使用量を図22に示す。なお、図19~22では、実施例2に挙げたΔtmaxが-0.20%である場合のデータも併せてプロットしている。
 図19及び図20に示したように、-0.15%≧Δtmax≧-0.25%に対して、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70~0.90の場合、従来設計型の単層トレンチ構造と同等またはそれ以下の曲げ損失を持つ2層トレンチ構造の光ファイバを作製することが可能となる。
 図21及び図22に示したように、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.70のとき、従来設計型の単層トレンチ構造に比べて、λc2m-λc22mを約15~30nm短くでき、SiF使用量を約35%低減できる。また、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.90においても、λc2m-λc22mを約5~8nm短くでき、SiF使用量を約10%低減できる。
(実施例5)
 λc22mが1260nm、波長1310nmにおけるMFDが8.6μmとなる条件で、Δtminを-0.70%とし、Δtmaxを-0.15%として2層トレンチ構造を設計した。
 各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表19に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 曲げ損失を2層トレンチ構造と従来の単層トレンチ構造で比べると、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.45~0.94において、曲げ半径5mmの曲げ損失に関して、2層トレンチ構造の曲げ損失は、従来の単層トレンチ構造の曲げ損失とほぼ同じである。また、曲げ半径15mmの曲げ損失に関して、2層トレンチ構造の曲げ損失は、従来の単層トレンチ構造の曲げ損失よりも小さくなる。(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.45のとき、λc2m-λc22mは単層トレンチ構造の場合よりも66nm短くなり、SiF使用量を61%低減できる。
(実施例6)
 実施例5と同様のλc22m及びMFDにおいて設計した2層トレンチ構造において、Δtminを-0.30%、Δtmaxを-0.20%とした例を実施例6に示した。各(rtmax-rin)/(rout-rin)の値での波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 曲げ損失を2層トレンチ構造と単層トレンチ構造で比べると、(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.58~0.94において、曲げ半径5mmの曲げ損失に関して、2層トレンチ構造の曲げ損失は、単層トレンチ構造の曲げ損失とほぼ同じである。また、曲げ半径15mmの曲げ損失に関して、2層トレンチ構造の曲げ損失は、単層トレンチ構造の曲げ損失よりも小さくなる。(rtmax-rin)/(rout-rin)が0.58のとき、λc2m-λc22mは単層トレンチ構造の場合よりも29nm短くなり、SiF使用量を42%低減できる。
(実施例7)
 λc22mが1260nm、波長1310nmにおけるMFDが8.9μmとなる条件で、図2に示す3層トレンチ構造を設計した。実施例7における各パラメータの数値を表21に示す。また、実施例7と比較するために、図6で表わされるような従来のトレンチ構造で、実施例7と同様のλc22m及びMFDにおいて構成された例を比較例2とし、そのパラメータを表22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表23に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 従来のトレンチ構造である比較例2と比べ、実施例7では、曲げ損失が同等以下であり、λc2m-λc22mが17nm短くなり、SiF使用量を44%低減できる。
(実施例8)
 λc22mが1260nm、波長1310nmにおけるMFDが8.9μmとなる条件で、図2に示す3層トレンチ構造を設計した。実施例8における各パラメータの数値を表24に示す。また、実施例8と比較するために、図6で表わされるような従来のトレンチ構造で、実施例8と同様のλc22m及びMFDにおいて構成された例を比較例3に示し、そのパラメータを表25に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表26に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 従来のトレンチ構造である比較例3と比べ、実施例8では、曲げ損失が同等であり、λc2m-λc22mが20nm短くなり、SiF使用量を27%低減できる。
(実施例9)
 λc22mが1260nm、波長1310nmにおけるMFDが8.6μmとなる条件で、図2に示す3層トレンチ構造を設計した。実施例9における各パラメータの数値を表27に示す。また、実施例9と比較するために、図6で表わされるような従来のトレンチ構造で、実施例9と同様のλc22m及びMFDにおいて構成された例を比較例4に示し、そのパラメータを表28に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表29に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 従来のトレンチ構造である比較例4と比べ、実施例9では、曲げ損失が同等以下であり、λc2m-λc22mが30nm短くなり、SiF使用量を46%低減できる。
(実施例10)
 λc22mが1260nm、波長1310nmにおけるMFDが8.6μmとなる条件で、図2に示す3層トレンチ構造を設計した。実施例10における各パラメータの数値を表30に示す。また、実施例10と比較するために、図6で表わされるような従来のトレンチ構造で、実施例10と同様のλc22m及びMFDにおいて構成された例を比較例5とし、そのパラメータを表31に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
 波長1550nm及び1625nmにおける各種の曲げ半径における曲げ損失、λc2m-λc22mの差、ならびに相対SiF使用量を表32に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 従来のトレンチ構造である比較例5と比べ、実施例10では、曲げ損失が同等以下であり、λc2m-λc22mが26nm短くなり、SiF使用量を39%低減できる。
 なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
 11,21…コア、12,22…内側クラッド層、13.23…トレンチ層、14,24…最外層クラッド層、15,25…トレンチ層において最も屈折率が高い層、16,27…トレンチ層において最も屈折率が低い層。
 

Claims (6)

  1.  光ファイバであって、
     中心部に設けられたコアと、
     前記コアの周囲に設けられ、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有する内側クラッド層と、
     前記内側クラッド層の外周部に設けられ、異なる屈折率を有する2つ以上の層によって構成されたトレンチ層と、
     前記トレンチ層の外周部に設けられた最外層クラッド層と、
    を備え、
     前記トレンチ層において、最も屈折率が高い層は、前記トレンチ層の最外層を構成し、
     前記最外層クラッド層の屈折率を基準にした比屈折率差として、コアの比屈折率差はΔcore、内側クラッド層の比屈折率差はΔic、トレンチ層において最も屈折率が高い層の比屈折率差はΔtmax、トレンチ層において最も屈折率が低い層の比屈折率差はΔtminとおき、
     トレンチ層の内縁の半径をrin、トレンチ層の外縁の半径をrout、トレンチ層において最も屈折率が高い層の内縁の半径をrtmaxとしたとき、
     Δcore>Δic>Δtmax>Δtmin
     -0.15%≧Δtmax>Δtmin≧-0.7%、
    及び、
     0.45≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.9
    という関係を満たすことを特徴とする光ファイバ。
  2.  請求項1に記載の光ファイバであって、
     前記トレンチ層において、
     -0.40%≧Δtmin≧-0.50%、
    及び
     -0.15%≧Δtmax≧-0.25%
    という関係を満たすことを特徴とする光ファイバ。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の光ファイバであって、
     前記トレンチ層において、
     0.7≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.9
    という関係を満たすことを特徴とする光ファイバ。
  4.  請求項1又は請求項2に記載の光ファイバであって、
     前記トレンチ層において、
     0.7≦(rtmax-rin)/(rout-rin)≦0.8
    という関係を満たすことを特徴とする光ファイバ。
  5.  請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光ファイバであって、
     前記トレンチ層において、最も屈折率が低い層は、前記トレンチ層の最内層を構成する
     ことを特徴とする光ファイバ。
  6.  請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光ファイバであって、
     前記最外層クラッド層は、純粋石英ガラスで形成され、前記トレンチ層は、フッ素が添加された石英ガラスで形成されている
     ことを特徴とする光ファイバ。
     
     
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