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JP3340364B2 - 分散シフト光ファイバ - Google Patents

分散シフト光ファイバ

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JP3340364B2
JP3340364B2 JP28405197A JP28405197A JP3340364B2 JP 3340364 B2 JP3340364 B2 JP 3340364B2 JP 28405197 A JP28405197 A JP 28405197A JP 28405197 A JP28405197 A JP 28405197A JP 3340364 B2 JP3340364 B2 JP 3340364B2
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JP
Japan
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refractive index
ring portion
dsf
ring
optical fiber
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JP28405197A
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JPH11119046A (ja
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和彦 愛川
邦治 姫野
朗 和田
良三 山内
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、波長1.55μ
m帯での波長分散がほぼゼロである分散シフト光ファイ
バ(以下、DSFと略記する。)に関し、その非線形効
果と曲げ損失と分散スロープを同時に低減したものであ
り、特に分散スロープを十分に低減したものである。
【0002】
【従来の技術】DSFは、石英系光ファイバの損失が最
小である波長1.55μm帯での波長分散値がほぼゼロ
である光ファイバであって、その具体的なものとして
は、階段型の屈折率分布形状(屈折率プロファイル)を
有するものがよく知られている。図2は階段型屈折率プ
ロファイルの一例を示すもので、高屈折率の中心コア部
11の周囲にこれよりも低屈折率の階段コア部12が設
けられ、さらにこの周囲にこれよりも低屈折率のクラッ
ド13が設けられて構成されている。図中符号a1は中
心コア部11の半径、b1は階段コア部12の半径、Δ
11は中心コア部11とクラッド13との比屈折率差、
Δ12は階段コア部12とクラッド13との比屈折率差
を示している。また、図中にこの階段型屈折率プロファ
イルを有するDSFの構造パラメータの設計例が示され
ている。
【0003】この階段型屈折率プロファイルを有するD
SFは、他のタイプのDSF、例えばステップ型、三角
型などの屈折率プロファイルを有するものに比べて曲げ
損失が小さく、モードフィールド径(以下、MFDと略
記する。)が若干大きいという特長を有するものではあ
るが、通常の1.3μm帯用シングルモード光ファイバ
に比べればMFDは小さく、約8μm弱となっている。
光ファイバのMFDが小さい場合には、接続損失の点で
不利となるばかりでなく、光ファイバ内に伝搬される光
のパワー密度が数mW以上と大きな場合、例えば光増幅
器などにあっては、自己位相変調、相互位相変調、4光
子混合、誘導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱などの非
線形効果が大きくなり、伝送特性が劣化するなどの不都
合が生じる。
【0004】一方最近では、高出力ブースターアンプな
どを用いて高パワー密度の光を発生させ、これを光ファ
イバで伝送することにより、無中継伝送の長スパン化を
図ることが検討されている。しかしながら、従来の階段
型屈折率プロファイルを有するDSFは、非線形効果の
発生によって高パワー密度の光を有効に伝送することが
できず、光信号の伝送距離をのばすことができないの
で、このような用途には不適である。
【0005】ところで非線形効果の大きさは、n2/A
effで表される。ここでn2は光ファイバの非線形屈
折率、Aeffは光ファイバの実効断面積である。非線
形効果を低減するためには、n2は材料によりほぼ一定
の値をとるため、Aeffを大きくすることが必要とな
る。実際に伝送用の光ファイバを設計するにおいては、
Aeffを大きくして非線形効果を低減するだけではな
く、その使用波長帯において曲げ損失が小さく、低損失
で、かつシングルモード伝送が可能なカットオフ波長
(λc)を有する必要がある。
【0006】これらの特性値を満たすDSFとして、図
3に示すセグメントコア型屈折率プロファイルを有する
ものが開発されている。図中符号21は最も高屈折率の
中心コア部であり、この中心コア部21の周囲には、こ
れよりも低屈折率の第1リングコア部22が設けられ、
この周囲に前記中心コア部21よりも低屈折率で、前記
第1リングコア部22よりも高屈折率の第2リングコア
部23が設けられている。そしてこの第2リングコア部
23の周囲には、この第2リングコア部23よりも低屈
折率のクラッド24が形成されている。
【0007】符号a2は中心コア部21の半径、b2は第
1リングコア部22の半径、c2は第2リング部23の
半径を示している。またΔ21は中心コア部21とクラ
ッド24との比屈折率差、Δ22は第1リングコア部2
2とクラッド24との比屈折率差、Δ23は第2リング
コア部23とクラッド24との比屈折率差を示してい
る。この例においては第1リングコア部22の屈折率と
クラッド24の屈折率は等しいので、Δ22はゼロとな
っている。また、図中にはこの屈折率プロファイルを有
するDSFの構造パラメータの設計例が示されている。
【0008】この屈折率プロファイルを有するDSFに
おいてはAeffを80μm2前後にまで増大すること
ができるが、分散スロープが大きいという問題がある。
最近では波長多重伝送システムの開発が進んでいるが、
波長多重伝送システムにおいて分散スロープが大きい
と、各波長間の分散値の差が大きくなり、伝送状態のば
らつきを招き、伝送特性が劣化するので好ましくない。
このため最近では、分散スロープが小さいというさらな
る条件を満足するものが求められている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明における
課題は、Aeffを増大して非線形効果を低減すること
ができるとともに、その使用波長帯において曲げ損失が
小さく、低損失で、かつシングルモード伝送が可能なカ
ットオフ波長を有するDSFであって、特に分散スロー
プが小さいDSFを得ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の分散シフト光ファイバは、下記の(1)、
(2)の条件を満足することを特徴とする。 (1)波長1.55μm帯において、波長分散値が−5
〜+5ps/nm・kmの範囲にあり、かつ0ps/n
m・kmの値をとらず、かつ有効断面積が80〜130
μm2であり、かつ曲げ損失が1 0dB/m以下であ
り、かつ分散スロープが+0.1ps/km/nm2
下で あり、かつカットオフ波長が1.55μm帯にお
いて常にシングルモード伝搬となる値をとる。 (2)中心コア部の外周に第1リング部が設けられ、こ
の第1リング部の外周に第2リング部が設けられ、この
第2リング部の外周に第3リング部が設けられ、この第
3リング部の外周にクラッドが設けられてなる屈折率プ
ロファイルを有し、前記中心コア部の屈折率をn0、前
記第1リング部の屈折率をn1、前記第2リング部の屈
折率をn2、前記第3リング部の屈折率をn3、前記クラ
ッドの屈折率をn4とすると、n0>n4で、n2>n
4で、n3<n4で、n1<n4で、n0<n2である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のDSFは、波長1.55
μm帯において、波長分散がほぼゼロであってゼロでは
なく、かつ有効断面積が80〜130μm2であり、か
つ曲げ損失が10dB/m以下であり、かつ分散スロー
プが+0.1ps/km/nm2以下であり、かつカッ
トオフ波長(λc)が1.55μm帯において常にシン
グルモード伝搬となる値をとるものである。
【0012】本発明において使用波長1.55μm帯と
は、波長1520nmから1580nmの波長領域を指
すものである。また、波長分散がほぼゼロとは、この使
用波長帯において波長分散値が−5〜+5ps/nm・
kmの範囲にあることをいうが、波長分散値が0ps/
nm・kmの値をとらないことが必要である。これは、
波長分散値が0ps/nm・kmであると、4光子混合
などの非線形効果の影響が大きくなり不都合となるため
である。
【0013】また、有効断面積Aeffは、下記関係式
で定義されるものである。
【0014】
【数1】
【0015】曲げ損失は、波長1.55μmで曲げ径
(2R)が20mmの条件の値をいうものとする。カッ
トオフ波長はJISまたはCCITTの2m法によって
測定された値、もしくは実際の使用状態において測定さ
れた値をいうものとする。また、分散スロープとは、波
長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長(n
m)を、縦軸に波長分散値(ps/km・nm)を取っ
て、分散値をプロットした際の曲線の勾配をいうもので
ある。
【0016】本発明のDSFの大きな特徴は、分散スロ
ープが+0.1ps/km/nm2以下であり、十分に
小さいことである。これと同時に、有効断面積Aeff
を80〜130μm2に増大させることができるので、
非線形効果を低減することができる。また曲げ損失はで
きるだけ小さいことが望ましく、本発明のDSFでは1
0dB/m以下という小さい値を実現することができる
ので、DSFの湾曲による伝送損失への影響が小さいも
のである。
【0017】Aeffが80μm2未満では非線形効果
の低減が十分ではなく、130μm2をこえるものは実
際の製造が困難である。また分散スロープは+0.1p
s/km/nm2をこえると、本発明の目的とする分散
スロープの低減が不十分となる。さらにDSFは通常シ
ングルモード光ファイバであり、使用波長帯において常
にシングルモード伝搬を行う必要があり、このためには
カットオフ波長はシングルモード伝搬を保証するもので
なければならない。
【0018】本発明のDSFがこのような特性値を有す
るためには、このものが、例えば図1に示すような屈折
率プロファイルを有することが必要条件となる。図1に
おいて、符号1は中心コア部であり、この中心コア部1
の外周には第1リング部2が設けられ、この第1リング
部2の外周には第2リング部3が設けられ、この第2リ
ング部3の外周には第3リング部4が設けられ、この第
3リング部4の外周にはクラッド5が設けられ、これら
は、中心コア部1を中心とした同心円状に配置されてい
る。
【0019】ここで、中心コア部1の屈折率をn0、第
1リング部2の屈折率をn1、第2リング部3の屈折率
をn2、第3リング部4の屈折率をn3、クラッド5の屈
折率をn4とすると、n0>n4で、n2>n4で、n3<n
4で、n1<n4で、n0<n2となっている。特にn0<n
2で、中心コア部1よりも第2リング部3の屈折率が高
くなっている点が大きな特徴となっている。後述するよ
うに、クラッド5は純粋シリカまたはフッ素ドープシリ
カからなるので、n4は純粋シリカレベルに限定されな
い。
【0020】また、図1に示す屈折率プロファイルにお
いて、Δ1は中心コア部1とクラッド5との比屈折率
差、Δ2は第1リング部2とクラッド5との比屈折率
差、Δ3は第2リング部3とクラッド5との比屈折率
差、Δ4は第3リング部4とクラッド5との比屈折率差
を示す。また、aは中心コア部1の外径の半径、bは第
1リング部2の外径の半径、cは第2リング部3の外径
の半径、dは第3リング部4の外径の半径を示してい
る。また、図中にこの屈折率プロファイルを有するDS
Fの構造パラメータの設計例が示されている。
【0021】屈折率プロファイルにおけるこれらの構造
パラメータを調整することによって、上述の本発明の特
性値を満たすDSFが得られる。表1は、屈折率プロフ
ァイルの必要条件を満たし、本発明の特性値を有するD
SFを得るための具体的な構造パラメータの組み合わせ
と、それによって得られるDSFのカットオフ波長(λ
c)、Aeff、曲げ損失(曲損)、分散スロープの値
を示したものである。
【0022】
【表1】
【0023】表1から理解されるように、各構造パラメ
ータの広い範囲からの組合わせによって、目的とする特
性を有するDSFが得られることが明らかである。この
ような観点から、本発明ではDSFの構造パラメータの
値によって発明を特定することが困難であり、特性値に
よってその特定を行うようにしたものである。そして、
かかる特性値は、従来知られているDSFでは取り得な
いものであることはいうまでもない。
【0024】本発明のDSFにあっては、これによって
Aeffを大きくするとともに、曲げ損失を10dB/
m以下に小さく抑え、分散スロープを+0.1ps/k
m/nm2以下と、十分に小さくすることができるもの
である。
【0025】本発明のDSFは、通常のVAD法によっ
て一連の工程でファイバ母材を得た後、これを線引きし
て製造できる。例えば中心コア部1および第2リング部
3はゲルマニウムドープシリカまたは純粋シリカによっ
て、第1リング部2、第3リング部4およびクラッド5
は純粋シリカまたはフッ素ドープシリカとすることによ
って作製される。このように大量生産に向いているVA
D法によって作製することができるので、低コストであ
る。また、VAD法によれば一連の工程でファイバ母材
を得ることができるので、外付け法などと比較して、形
成材料が異なる部分どうしの境界における汚染の心配が
少なく、これに起因する伝送特性の劣化を防ぐことがで
きる。
【0026】
【実施例】
(実施例)図1に示す屈折率プロファイルを有するDS
Fを、VAD法によって作製した。屈折率プロファイル
における構造パラメータは図1に示す数値と同様とし
た。表2にこのDSFの特性値を示す。
【0027】
【表2】
【0028】Aeffを118.3μm2に増大するこ
とができ、かつ分散素ロープを+0.1ps/nm2
kmと小さく抑えることができた。したがって、非線形
効果を抑制して高パワー密度の光を有効に伝送すること
ができ、かつ波長多重伝送システムにも好適なDSFを
得ることができた。
【0029】(比較例1)図2に示す階段型屈折率プロ
ファイルを有するDSFを、VAD法によって作製し
た。屈折率プロファイルにおける構造パラメータは図2
に示す数値と同様とした。表3にこのDSFの特性値を
示す。
【0030】
【表3】
【0031】Aeffが44.2μm2と小さく、高パ
ワー密度の光を伝送するには、非線形効果が発生し、有
効に伝送できず、光信号の伝送距離をのばすことができ
ないと予測された。
【0032】(比較例2)図3に示すセグメントコア型
屈折率プロファイルを有するDSFを、VAD法によっ
て作製した。屈折率プロファイルにおける構造パラメー
タは図3に示す数値と同様とした。表4にこのDSFの
特性値を示す。
【0033】
【表4】
【0034】Aeffを82μm2に増大することがで
き、非線形効果を抑制することができるものであるが、
分散スロープが+0.135ps/nm2/kmと大き
く、波長多重伝送システムに用いた場合には、各波長間
の分散値の差が大きくなり、伝送特性が劣化することが
予測された。このように本発明に係る実施例のDSF
は、比較例1、2のものと比べて、Aeffを増大する
ことができるとともに、分散スロープを十分に小さくす
ることができる優れた特性を有するものであることが確
認できた。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のDSF
は、Aeffを増大して非線形効果を低減することがで
きるとともに、その使用波長帯において曲げ損失が小さ
く、低損失で、かつシングルモード伝送が可能なカット
オフ波長を有するDSFであって、特に分散スロープを
十分に小さくすることができるものである。よって本発
明においては、高パワー密度の光を有効に伝送すること
ができ、かつ波長多重伝送システムにも好適なDSFを
提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のDSFにおける屈折率プロファイル
の例を示す図である。
【図2】 階段型屈折率プロファイルの一例を示す図で
ある。
【図3】 セグメントコア型屈折率プロファイルの一例
を示す図である。
【符号の説明】
1…中心コア部、2…第1リング部、3…第2リング
部、4…第3リング部、5…クラッド。
フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フ ジクラ 佐倉工場内 (56)参考文献 特開 平11−38256(JP,A) 特開 平10−293225(JP,A) 特開 平9−265021(JP,A) 特開 平9−171116(JP,A) 特開 平8−304655(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/16 G02B 6/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(1)、(2)の条件を満足する
    ことを特徴とする分散シフト光ファイバ。 (1)波長1.55μm帯において、波長分散値が−5
    〜+5ps/nm・kmの範囲にあり、かつ0ps/n
    m・kmの値をとらず、かつ有効断面積が80〜130
    μm2であり、かつ曲げ損失が1 0dB/m以下であ
    り、かつ分散スロープが+0.1ps/km/nm2
    下で あり、かつカットオフ波長が1.55μm帯にお
    いて常にシングルモード伝搬となる値をとる。 (2)中心コア部の外周に第1リング部が設けられ、こ
    の第1リング部の外周に第2リング部が設けられ、この
    第2リング部の外周に第3リング部が設けられ、この第
    3リング部の外周にクラッドが設けられてなる屈折率プ
    ロファイルを有し、 前記中心コア部の屈折率をn0、前記第1リング部の屈
    折率をn1、前記第2リング部の屈折率をn2、前記第3
    リング部の屈折率をn3、前記クラッドの屈折率をn4
    すると、n0>n4で、n2>n4で、n3<n4で、n1
    4で、n0<n2である。
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WO2001007943A1 (fr) 1999-07-27 2001-02-01 Fujikura Ltd. Fibre optique a dispersion decalee
HK1044044B (zh) 1999-09-09 2008-05-09 株式会社藤仓 色散位移光纤
EP1238298A1 (en) * 1999-11-22 2002-09-11 Corning Incorporated Dispersion shifted large effective area waveguide fiber

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