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JP3369389B2 - 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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JP3369389B2
JP3369389B2 JP02274296A JP2274296A JP3369389B2 JP 3369389 B2 JP3369389 B2 JP 3369389B2 JP 02274296 A JP02274296 A JP 02274296A JP 2274296 A JP2274296 A JP 2274296A JP 3369389 B2 JP3369389 B2 JP 3369389B2
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dispersion
wavelength
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layer core
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考利 加藤
義行 末次
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１．４μｍから
１．７μｍの範囲に零分散波長を有する分散シフト光フ
ァイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通信用シングルモード光ファイバ（以
下、「ＳＭ光ファイバ」と呼ぶ）の信号光波長は１．３
μｍ近傍または１．５５μｍ近傍であることが多いが、
伝送損失の面から１．５５μｍの使用が増しつつある。
１．５５μｍ近傍の１種の波長の光を伝送する場合に
は、波長分散（波長によって光の伝搬速度が異なるため
パルス波が広がる現象）が零になる零分散波長を１．５
５μｍ近傍にすることが一般に好適である。また、強度
の高い伝送光の場合、伝送光の集中による非線形光学現
象による波形歪を抑制するため、伝送光の波長値とは異
なる零分散波長を有するＳＭファイバが好適である場合
もある。こうした、零分散波長が適宜設定される構造を
有するＳＭファイバは、分散シフトファイバと呼ばれ
る。
【０００３】そして、１．５５μｍ近傍の波長の伝送光
の場合には、一般に、２ｍの基準長（ＣＣＩＴＴ−Ｇ．
６５２による測定法）で信号光波長よりも短波長である
１．５５μｍ以下の零分散波長の分散シフトファイバが
選択される。
【０００４】こうした分散シフトファイバの実現のた
め、現在では、屈折率分布（以下「プロファイル」と呼
ぶ）を特公平−１８１６１号公報に示されるようなデュ
アルシェイプ型、又は“Relation between Macrobendin
g Losses and Cutoff Wavelength in Dispersion-Shift
ed Segmented-Core Fiber”Electronics Letter,Vol.2
2,No.11,p.574,1986に示されるセグメントコア型にした
ものが主に使用されている。
【０００５】こうした従来の分散シフトファイバは、ク
ラッドが実質的の純石英からなり、コアは石英を主成分
としてゲルマニウムとドープすることによって屈折率を
高め、所望の屈折率分布を得ている。
【０００６】また、特開昭６３−２１７３３には、内層
コアと外層コアとクラッドとからなり、外層コアとクラ
ッドとにフッ素を添加して、純石英に対する比屈折率差
を負とし、内層コアへのゲルマニウム添加量を低減し
て、レイリー散乱に伝送損失を低減した分散シフトファ
イバが開示されている。
【０００７】ところで、光増幅器を中継器として用いる
長距離伝送システムでは、光増幅器の直後のＳＭ光ファ
イバでの伝送光の強度密度が非常に高くなるので、ＳＭ
光ファイバ中での非線形現象による波形歪が伝送距離を
制限する要因となる。したがって、非線形現象を抑制す
るため、伝送光強度は同一であっても、伝送光の強度密
度を低減するためモードフィールド径の大きな分散シフ
トファイバが望まれている。そして、従来は、長距離伝
送用のＳＭ光ファイバでは、モードフィールド径は８．
４μｍ程度で充分とされていた。
【０００８】なお、モードフィールド径が大きくなる
と、これに応じて曲げ損失が大きくなるが、通常、直径
２０ｍｍの円弧に曲げた場合に、曲げ損失が１ｄＢ／ｍ
以下であれば実用的に充分である。
【０００９】図９は、従来の代表的な分散シフトファイ
バの構成図である。図１０に示すように、この分散シフ
トファイバは、（ａ）石英ガラスにＧｅが添加され、純
石英ガラスに対する比屈折率差が０．９５％であり、外
径が２．９μｍの内層コア９１０と、（ｂ）内層コア９
１０を接触して取り囲み、石英ガラスにＧｅが添加さ
れ、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０９％であ
り、外径が１８．２μｍの外層コア９２０と、（ｃ）外
層コア９２０を接触して取り囲み、実質的に石英ガラス
のみから成る外径が１２５μｍのクラッド９３０とを備
える。
【００１０】図９の分散シフトファイバでは、零分散波
長が約１５８０ｎｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長
が約１．２９μｍ、モードフィールド径が約８．４μｍ
である。そして、１．５５μｍ近傍の１種の波長の伝送
光で、直径２０ｍｍの曲げ損失は０．９８ｄＢ／ｍであ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記の分散シフトファ
イバでは、波長多重伝送で多重度を上げた場合に更に非
線形現象が顕著となり、更にモードフィールド径を大き
くする必要が生じる。
【００１２】しかし、モードフィールド径を大きくする
と、同時に曲げ損失が大きくなるので、ケーブル化し場
合に伝送損失が増大し、実用的な光伝送ができなくなる
という重大な問題があった。
【００１３】実際、図９の構造のケーブルで、零分散波
長が約１５８０ｎｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長
が１．５５μｍ以下としたままで、モードフィールド径
を約９．０μｍとすると、１．５５μｍ近傍の１種の波
長の伝送光で、図９と同様にカットオフ波長を１．３μ
ｍ程度とすると、直径２０ｍｍの曲げ損失は１０ｄＢ／
ｍ以上となり、また、カットオフ波長を１．５５μｍ程
度とすると、直径２０ｍｍの曲げ損失は４ｄＢ／ｍ以上
となり、実用の観点からの上限である１ｄＢ／ｍを大き
く越えてしまう。
【００１４】本発明は、上記の状況を鑑みてなされたも
のであり、モードフィールド径の拡大による曲げ損失の
増大を抑制が可能な分散シフトファイバを提供すること
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る分散シフト
光ファイバは、零分散波長値が１．４μｍ以上かつ１．
７μｍ以下の範囲のいずれかの値であり、２ｍの長さで
のカットオフ波長が１．６４μｍ以上（より好適には
１．６９μｍ以上）であり、波長１．５５μｍにおける
モードフィールド径が９．０μｍ以上であり、波長１．
５５μｍでシングルモード伝送する長さを有することを
特徴とする。
【００１６】本発明に係る分散シフトファイバでは、カ
ットオフ波長が１．６４μｍ以上（より好適には１．６
９μｍ以上）であるので、波長が１．５５μｍ近傍の信
号光の基底モードのコアに対する閉じ込め効果をカット
オフ周波数が１．５５μｍ以下の分散シフトファイバよ
りも強くすることができ、曲げ損失の低減が可能とな
る。
【００１７】ところで、本発明に係る分散シフトファイ
バでは、カットオフ波長の一般的な評価の基準である２
ｍという短い長さでは、伝送光の基底モードばかりでは
なく高次モードも伝搬することになる。しかし、高次モ
ードは基底モードと比べて分散シフトファイバ中の伝搬
における減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基
底モードに比べて充分に小さくなる。したがって、海底
通信ケーブルのように伝搬距離が数百から数千ｋｍに及
ぶ場合には、高次モードによる問題が生じることは無
い。
【００１８】本発明に係る分散シフトファイバでは、コ
ア／クラッド構造として、（１）第１の屈折率を有する
内層コアと、内層コアを取り囲み、第１の屈折率よりも
低い第２の屈折率を有する外層コアと、外層コアを取り
囲み、第２の屈折率よりも低い第３の屈折率を有するク
ラッドとを備える二重コア型、（２）第１の屈折率を有
する内層コアと、内層コアを取り囲み、第１の屈折率よ
りも低い第２の屈折率を有する外層コアと、外層コアを
取り囲み、第２の屈折率よりも低い第３の屈折率を有す
る内層クラッドと、内層クラッドを取り囲み、第３の屈
折率よりも高い第４の屈折率を有する外層クラッドとを
備える二重コア＋ディプレストクラッド型、および
（３）第１の屈折率を有する内層コアと、内層コアを取
り囲み、第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する
中層コアと、中層コアを取り囲み、第２の屈折率よりも
高い第３の屈折率を有する外層コアと、外層コアを取り
囲み、第３の屈折率よりも低い第４の屈折率を有するク
ラッドとを備えるセグメントコア型のいずれの分散シフ
トファイバについても適用可能である。また、第１の屈
折率を有する内層コアと、この内層コアを取り囲み第１
の屈折率よりも低い第２の屈折率を有する外層コアとを
少なくとも有し、内層コアの屈折率プロファイルの形状
が矩形、三角形および砲弾型の何れかであるのが好適で
ある。
【００１９】また、本発明に係る分散シフト光ファイバ
は、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が、
好適には９．４μｍ以上であり、より好適には１０．１
μｍである。
【００２０】この分散シフトファイバは、モードフィー
ルド径が９．０μｍ以上（より好適には９．４μｍ以
上、更に好適には１０．１μｍ以上）であるので、従来
のモードフィールド径が高々８．４μｍ程度の分散シフ
トファイバに比べて、伝送光の総光強度が同一であって
も光強度密度を低減することが可能であり、非線形現象
の発生を低減できる。なお、モードフィールド径が９．
０μｍ以上であっても、カットオフ波長が１．６４μｍ
以上と設定されているので、上記のように、信号光の基
底モードのコアに対する閉じ込めについての高い効果か
ら曲げ損失を抑制することができる。なお、モードフィ
ールド径が９．０μｍ以上であれば、現在または将来予
測される波長多重伝送の応用について対処可能である。
【００２１】また、本発明に係る光ケーブルは、上記の
本発明に係る分散シフトファイバを有することを特徴と
する。本発明の分散シフトファイバでは、高次モードは
基底モードと比べて分散シフトファイバ中の伝搬におけ
る減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基底モー
ドに比べて充分に小さくなる。したがって、この分散シ
フトファイバを有する光ケーブルは、伝搬距離が数百か
ら数千ｋｍに及ぶ海底通信ケーブルとして用いられて
も、高次モードによる問題が生じることは無いので、好
適に用いられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の分散シフトファイバの実施の形態を説明する。なお、
図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、
重複する説明は省略する。
【００２３】図１は、本発明の分散シフトファイバの一
実施形態の構成図である。図１に示すように、この分散
シフトファイバは、二重コア型の分散シフトファイバで
あって、（ａ）屈折率ｎ１を有する、外径ａ１の内層コ
ア１００と、（ｂ）内層コア１１０を取り囲み、屈折率
ｎ２（＜ｎ１）を有する、外径ａ２の外層コア１２０
と、（ｃ）外層コア１２０を取り囲み、屈折率ｎ３（＜
ｎ２）を有する、外径が１２５μｍのクラッド２００と
を備える。そして、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３および外径
ａ１、ａ２は、２ｍでカットオフ波長が１．６μｍ以上
であるとともに、モードフィールド径が９．０μｍ以上
となるように選択される。
【００２４】本実施形態の分散シフトファイバでは、カ
ットオフ波長が１．６μｍ以上であるので、波長が１．
５５μｍ近傍の信号光の基底モードのコアに対する閉じ
込め効果が、カットオフ周波数が１．５５μｍ以下の分
散シフトファイバよりも高い状態で信号光を伝送する。
そして、直径２０ｍｍ曲げ損失を１ｄＢ／ｍ程度に抑制
する。
【００２５】以下、本実施形態の実施例について説明す
る。
【００２６】（第１実施例）図２は、第１実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図２に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０１に対す
る比屈折率差＝１．０２％を有する、外径＝２．８μｍ
の内層コア１１１と、（ｂ）内層コア１１１を取り囲
み、クラッド２０１に対する比屈折率差＝０．１４％を
有する、外径＝２０．４μｍの外層コア１２０と、
（ｃ）外層コア１２０を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０１とを備える。そして、零分散波長＝１５
８１ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６０μｍ、
モードフィールド径＝９．０μｍである。
【００２７】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝０．９８ｄＢ／ｍであった。
【００２８】（第２実施例）図３は、第２実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図３に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０２に対す
る比屈折率差＝０．９８％を有する、外径＝２．７μｍ
の内層コア１１２と、（ｂ）内層コア１１２を取り囲
み、クラッド２０２に対する比屈折率差＝０．１６％を
有する、外径＝２２．２μｍの外層コア１２２と、
（ｃ）外層コア１２２を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０２とを備える。そして、零分散波長＝１５
７９ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６４μｍ、
モードフィールド径＝９．４μｍである。
【００２９】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝０．９９ｄＢ／ｍであった。
【００３０】（第３実施例）図４は、第２実施例の分散
シフトファイバの構成図である。図４に示すように、こ
の分散シフトファイバは、（ａ）クラッド２０３に対す
る比屈折率差＝１．０５％を有する、外径＝２．７μｍ
の内層コア１１３と、（ｂ）内層コア１１２を取り囲
み、クラッド２０３に対する比屈折率差＝０．１８％を
有する、外径＝２４．４μｍの外層コア１２３と、
（ｃ）外層コア１２３を取り囲む、外径＝１２５μｍの
クラッド２０３とを備える。そして、零分散波長＝１５
８２ｎｍ、２ｍ長でのカットオフ波長＝１．６９μｍ、
モードフィールド径＝１０．１ｍである。
【００３１】この分散シフトファイバは、直径２０ｍｍ
の曲げ損失＝１．０１ｄＢ／ｍであった。
【００３２】表１は、実施例および上記の従来例におい
て、直径２０ｍｍ曲げ損失が約１．０ｄＢ／ｍとなる２
ｍ長でのカットオフ波長、モードフィールド径について
の一覧を示す。
【００３３】
【表１】 図５は、表１に基づいて、直径２０ｍｍ曲げ損失が約
１．０ｄＢ／ｍとなる２ｍ長でのカットオフ波長とモー
ドフィールド径との関係を示すグラフである。図５か
ら、零分散波長が約１５８０ｎｍの場合には、２ｍ長で
のカットオフ波長が１．６μｍ以上であれば、モードフ
ィールド径が９．０μｍ以上であっても、直径２０ｍｍ
曲げ損失を１．０ｄＢ／ｍ以下とできることが確認され
る。
【００３４】図６は、２ｍ長でのカットオフ波長（λ
ｃ）＝１．５，１．６，１．７μｍでの直径２０ｍｍ曲
げ損失とモードフィールド径との関係を示すグラフであ
る。図６から、モードフィールド径が大きくなると、カ
ットオフ波長を大きくしなければ直径２０ｍｍ曲げ損失
を小さくできないことが確認される。また、カットオフ
波長を大きくすると、同一の直径２０ｍｍ曲げ損失とす
る場合には、モードフィールド径を大きくできるので、
非線形現象の抑制の観点から有利であることが確認され
る。
【００３５】本発明は、上記の実施形態や実施例に限定
されるものではなく、変形が可能である。例えば、発明
者は、上記の実施形態の内層コアの砲弾型の屈折率プロ
ファイルに加えて、矩形の屈折率プロフィルや三角形の
屈折率プロフィルについても、本発明は同様の効果を奏
することを確認した。
【００３６】また、図７に示すような、クラッドが２層
構造を有し、内層クラッドが外層クラッドよりも屈折率
が小さな、いわゆるディプレストクラッド型構造の分散
シフトファイバであっても本発明は同様の効果を奏する
ことを確認した。
【００３７】また、図８に示すような、コアが内層、中
層、外層の３層構造を有し、内層コアの屈折率が内層コ
アの屈折率や外層コアの屈折率よりも低い、いわゆるセ
グメントコア型構造の分散シフトファイバであっても本
発明は同様の効果を奏することを確認した。
【００３８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の分
散シフトファイバよれば、カットオフ波長を従来の分散
シフトファイバよりも長い１．６４μｍ以上（より好適
には１．６９μｍ以上）に設定したので、曲げ損失を増
大させずにモードフィールド径を拡大することが可能と
なり、非線形現象に歪を低減して光伝送を実行すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の分散シフトファイバの構成
図である。
【図２】第１実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。
【図３】第２実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。
【図４】第３実施例の分散シフトファイバの構成図であ
る。
【図５】直径２０ｍｍ曲げ損失が約１．０ｄＢ／ｍとな
る２ｍ長でのカットオフ波長とモードフィールド径との
関係を示すグラフである。
【図６】２ｍ長でのカットオフ波長＝１．５，１．６，
１．７μｍでの直径２０ｍｍ曲げ損失とモードフィール
ド径との関係を示すグラフである。
【図７】ディプレストクラッド型構造の分散シフトファ
イバの構成図である
【図８】セグメントコア型構造の分散シフトファイバの
構成図である
【図９】従来の分散シフトファイバの構成図である。
【符号の説明】
１１０，１１１，１１２，１１３…内層コア、１２０，
１２１，１２２，１２３…外層コア、２００…クラッ
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正幸 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−187305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−215207（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−18161（ＪＰ，Ｂ２) フジクラ技報、第78号（平成２年４月 25日）ｐｐ．１−６ Ｎｉｋｋｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ，Ｎｏ．376（1985．８．26）ｐｐ. 143−167 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00,6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 - 6/54

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 零分散波長値が１．４μｍ以上かつ１．
    ７μｍ以下の範囲のいずれかの値であり、２ｍの長さで
    のカットオフ波長が１．６４μｍ以上であり、波長１．
    ５５μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以上
    であり、波長１．５５μｍでシングルモード伝送する長
    さを有することを特徴とする分散シフトファイバ。
  2. 【請求項２】 零分散波長値が１．４μｍ以上かつ１．
    ７μｍ以下の範囲のいずれかの値であり、２ｍの長さで
    のカットオフ波長が１．６９μｍ以上であり、波長１．
    ５５μｍにおけるモードフィールド径が９．０μｍ以上
    であり、波長１．５５μｍでシングルモード伝送する長
    さを有することを特徴とする分散シフトファイバ。
  3. 【請求項３】 波長１．５５μｍにおけるモードフィー
    ルド径が９．４μｍ以上である、ことを特徴とする請求
    項１または２に記載の分散シフトファイバ。
  4. 【請求項４】 波長１．５５μｍにおけるモードフィー
    ルド径が１０．１μｍ以上である、ことを特徴とする請
    求項１または２に記載の分散シフトファイバ。
  5. 【請求項５】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
    第２の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも低い
    第３の屈折率を有するクラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の分
    散シフトファイバ。
  6. 【請求項６】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
    第２の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも低い
    第３の屈折率を有する内層クラッドと、 前記内層クラッドを取り囲み、前記第３の屈折率よりも
    高い第４の屈折率を有する外層クラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の分
    散シフトファイバ。
  7. 【請求項７】 第１の屈折率を有する内層コアと、 前記内層コアを取り囲み、前記第１の屈折率よりも低い
    第２の屈折率を有する中層コアと、 前記中層コアを取り囲み、前記第２の屈折率よりも高い
    第３の屈折率を有する外層コアと、 前記外層コアを取り囲み、前記第３の屈折率よりも低い
    第４の屈折率を有するクラッドと、 を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の分
    散シフトファイバ。
  8. 【請求項８】 第１の屈折率を有する内層コアと、前記
    内層コアを取り囲み前記第１の屈折率よりも低い第２の
    屈折率を有する外層コアとを少なくとも有し、前記内層
    コアの屈折率プロファイルの形状が矩形、三角形および
    砲弾型の何れかであることを特徴とする請求項１または
    ２に記載の分散シフトファイバ。
  9. 【請求項９】 請求項１または２に記載の分散シフトフ
    ァイバを有することを特徴とする光ケーブル。
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