JP2003066258A - 大口径コア単一モード光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非線形効果を十分に抑制すると共に分散スロ
ープを十分小さくして、波長多重数を多くできる大口径
コア単一モード光ファイバを提供する。 【解決手段】 コアと、このコアを覆うクラッドとから
なる大口径コア単一モード光ファイバにおいて、上記ク
ラッドは内側クラッド層とこの内側クラッド層を覆う外
側クラッド層との２層構造で形成されていると共に、上
記コアの平均屈折率をｎ₁ 、上記内側クラッド層の平均
屈折率をｎ₂ 、上記外側クラッド層の屈折率をｎ₀ とす
るとｎ₁ ＞ｎ₀ ＞ｎ₂ なるＷ型分布を有し、波長１．５
５μｍ帯における伝搬特性として波長分布の傾きが０．
０６０ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、かつ実効断
面積が１１０μｍ² 以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重伝送に用
いられる大口径コア単一モード光ファイバに係り、特に
非線形効果を抑制するために実効断面積を大きくしても
分散スロープを小さくすることが可能な大口径コア単一
モード光ファイバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネット等の急速な普及に
伴い情報容量が増大し情報の伝送媒体に対する大容量化
の要求が高まってきた。

【０００３】大容量化に対応する技術の中で最も有望視
されているのが波長多重（以下「ＷＤＭ」と称する。）
伝送方式である。

【０００４】ＷＤＭ伝送方式は、１本の光ファイバで複
数の信号光を伝送できるので伝送容量を一気に４〜１６
倍に増大させることが可能である。

【０００５】そのため大陸間を結ぶ光海底ケーブルシス
テムのような長距離大容量伝送路への導入が進められて
おり、実用化段階を迎えようとしている。

【０００６】このＷＤＭ技術が急速に立ち上がってきた
技術背景の一つに、光増幅技術の向上が挙げられる。

【０００７】例えば、光増幅技術の一つであるエルビュ
ウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、減衰した
波長１．５５μｍ帯の光を１０００倍程度まで増幅する
ことができるので、中継器などに組み込まれ光ファイバ
伝送路での損失を補償する働きをする。

【０００８】同時に従来の中継器では光を電気信号に変
換（Ｏ／Ｅ変換）し、さらに同期再生、波形修正後、再
び電気信号を光に変換（Ｅ／Ｏ変換）して、光ファイバ
中に戻す処理を行っていたが、ＥＤＦＡ内の中継器では
光のまま増幅できるのでＥ／Ｏ、Ｏ／Ｅ変換や再生／修
正処理がない。そのため、理屈上では信号光パルス幅を
狭くすればいくらでも高速化が可能であり、伝送速度制
限がない伝送システムの構築が可能になった。

【０００９】ＥＤＦＡを用いた太平洋横断光海底ケーブ
ルシステム（TPC-５CN）は既に実用化されており、その
特長を生かして５Ｇbit/ｓという高速伝送を実現してい
る。

【００１０】しかし、ＥＤＦＡを用いたシステムは、Ｅ
ＤＦＡにより従来よりも強いパワーの信号光が光ファイ
バに入ると非線形現象が発生する問題が生じてきた。

【００１１】この非線形現象としては、例えば、零分散
波長近傍の信号光では四光波混合が生じ、ノイズの増大
と信号光の減少を引き起こすことが報告されている（例
えば（S.Saito et al.,Lighthwave Technol.,10,8,pp.1
117-1126,1992）。

【００１２】非線形現象発生の対策としては、伝送に用
いられる光ファイバの実効断面積（Aeff）を大きくし、
光ファイバ内のパワー密度があまり高くならないように
すると共に、信号光波長を分散領域にし、所々で累積分
散値を零に戻す方法で四光波混合の発生を抑えられるこ
とが報告されている（A,Naka et al.,Topical Meeting
on Optical Amplifier and Their Application,SuC3-1,
Yokohama,1993）。

【００１３】これを受けて、従来の零分散シフト光ファ
イバに代わって、特開平１１−１１９０４５号公報に示
されているような波長１．５５μｍ帯において波長分散
がほぼゼロであってゼロでなく、かつ実効断面積が４５
〜７０μｍ² であり、かつ曲げ損失が０．１〜１００ｄ
Ｂ／ｋｍであり、かつ分散スロープが０．０５〜０．０
８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ² 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
値をとる分散シフトファイバが開発されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術記載の分散シフト光ファイバは、上述したように、分
散スロープが０．０５〜０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ² と
十分小さいが、実効断面積は７０μｍ以下であるため非
線形効果があまり低減されておらず、非線形効果の低減
よりも分散スロープの低減を優先させている。

【００１５】波長多重数が少ない時にはそれでも良い
が、多重数が多くなればなるほど非線形効果の低減と分
散スロープの低減とを両立する必要がある。つまり、実
効断面積が大きく、しかも分散スロープが十分小さい光
ファイバが必要となる。

【００１６】そこで、本発明の目的は、非線形効果を十
分に抑制すると共に分散スロープを十分小さくして、波
長多重数を多くできる大口径コア単一モード光ファイバ
を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、コアと、このコアを覆うクラッド
とからなる大口径コア単一モード光ファイバにおいて、
上記クラッドは内側クラッド層とこの内側クラッド層を
覆う外側クラッド層との２層構造で形成されていると共
に、上記コアの平均屈折率をｎ₁ 、上記内側クラッド層
の平均屈折率をｎ₂ 、上記外側クラッド層の屈折率をｎ
₀ とするとｎ₁ ＞ｎ₀ ＞ｎ₂ なるＷ型分布を有し、波長
１．５５μｍ帯における伝搬特性として波長分布の傾き
が０．０６０ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、かつ
実効断面積が１１０μｍ² 以上のものである。

【００１８】請求項２の発明は、上記外側クラッド層の
屈折率ｎ₀ に対するコアの比屈折率差の平均値Δｎ₁ は
０．３１±０．０５％であり、上記外側クラッド層の屈
折率ｎ₀ に対する内側クラッド層の比屈折率差の平均値
Δｎ₂ は−０．０２７±０．０３％のものである。

【００１９】請求項３の発明は、上記内側クラッド層の
外径ｒ₂ は３６．５±１．５μｍであり、上記コアの外
径ｒ₁ は１０．５μｍ±０．３μｍのものである。

【００２０】上記構成によれば、非線形効果を十分抑制
できると共に、伝送速度を向上でき、波長多重数を多く
できる。

【００２１】また、外側クラッド層の屈折率ｎ₀ に対す
るコアの屈折率差Δｎ₁ が０．３１±０．０５％であ
り、内側クラッド層の屈折率差Δｎ₂ が３６．５±１．
５μｍであるため、カットオフ波長が小さくなり、かつ
ファイバ曲げ損失特性が劣化せず、さらにケーブル化し
た際に損失の増加可能性が小さくなる。

【００２２】また、内側クラッド層の外径ｒ₂ が３６．
５±１．５μｍであり、コアの外径ｒ₁ が１０．５±
０．３μｍであるため、製造上のバラツキが許容され、
様々な特性を劣化させることなく製造できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００２４】図１に本発明にかかる大口径コア単一モー
ド光ファイバの断面図を示す。

【００２５】図１に示すように、本発明は、クラッド
が、内側クラッド層２とこの内側クラッド層２を覆う外
側クラッド層３との２層構造で形成されており、コア１
の外周にこれら２層構造のクラッドが被覆されて構成さ
れている。

【００２６】これら各層同士の屈折率の関係は、コア１
の屈折率の平均値をｎ₁ 、内側クラッド層２の屈折率の
平均値をｎ₂ 、外側クラッド層３の屈折率をｎ₀ とする
と、図２に示すように、ｎ₁ ＞ｎ₂ 、ｎ₂ ＜ｎ₀ 、ｎ₁
＞ｎ₀ なる関係を持つＷ型構造で形成されている。

【００２７】さらに、外側クラッド層３の屈折率ｎ₀ に
対するコア１の比屈折率差の平均値Δｎ₁ は０．３１±
０．０５％であり、外側クラッド層３の屈折率ｎ₀ に対
する内側クラッド層２の比屈折率差の平均値Δｎ₂ は−
０．０２７±０．０３％である。

【００２８】コア１の比屈折率差の平均値Δｎ₁ を０．
３１±０．０５％とするのは、その範囲以上となるとカ
ットオフ波長が大きくなり、かつ実効断面積が小さくな
るからであり、それ以下になるとファイバ曲げ損失特性
が劣化し、ケーブル化した際に損失の可能性があるから
である。

【００２９】内側クラッド層２の比屈折率差の平均値Δ
ｎ₂ を−０．０２７±０．０３％とするのは、その範囲
よりも小さいとファイバ曲げ損失特性が劣化し、ケーブ
ル化した際に損失の増加可能性があるからであり、その
範囲以上になるとカットオフ波長が大きくなり、実用的
でないからである。

【００３０】このように、波長多重伝送に使用する分散
シフト光ファイバにおいて非線形効果を抑制するために
実効断面積が１１０μｍ² 以上で、かつ分散スロープが
０．０６ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下となる大口径コア
単一モード光ファイバを実現する光ファイバの屈折率分
布構造は、従来の分散シフトファイバに見られる階段形
構造や低非線形単一モードファイバに見られるリング型
構造では実現が難しく、本発明のようなＷ型構造で可能
となる。

【００３１】また、内側クラッド層２の外径ｒ₂ は３
６．５±１．５μｍであり、コア１の外径ｒ₁ は１０．
５μｍ±０．３μｍである。

【００３２】この寸法については、コア１の外径ｒ₁ を
１０．５±０．３μｍ、内側クラッド層２の外径ｒ₂ を
３６．５±１．５μｍとしたのはカットオフ波長、ファ
イバ曲げ損失特性、両方を考慮して求めたΔｎ₁ 、Δｎ
₂ の値をもとに理論的かつ実験的に求めた結果であり、
ＶＡＤ（気相軸付け）製造方法と光ファイバの様々な特
性の両方を考慮した最適値となっている。

【００３３】このように、実効断面積や分散スロープの
値をその他のファイバ特性（カットオフ波長など）を満
足しながら実現するためには屈折率構造の各パラメータ
の数値が限定され、製造上の精度が要求される。

【００３４】次に、作用を説明する。

【００３５】図１，図２に示した大口径コア単一モード
光ファイバは、屈折率分布がＷ型構造であるため、実効
断面積を１１０μｍ² 以上に形成しても、波長１．５５
μｍ帯における伝搬特性として分散スロープを０．０６
０ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下に形成することができ
る。

【００３６】このような特性を有する光ファイバは、実
効断面積が１１０μｍ² 以上であるために非線形効果が
十分抑制されており、しかも分散スロープが０．０６０
ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下と十分小さい。これによ
り、波長多重数を多くできる。

【００３７】また、外側クラッド層３の屈折率ｎ₀ に対
するコア１の屈折率差Δｎ₁ が０．３１±０．０５％で
あり、内側クラッド層２の屈折率差Δｎ₂ が３６．５±
１．５μｍであるため、カットオフ波長が小さくなり、
かつファイバ曲げ損失特性が劣化せず、さらにケーブル
化した際に損失の増加可能性が小さくなる。

【００３８】また、内側クラッド層２の外径ｒ₂ が３
６．５±１．５μｍであり、コア１の外径ｒ₁ が１０．
５±０．３μｍであるため、製造上のバラツキが許容さ
れ、様々な特性を劣化させることなく製造できる。

【００３９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すような優れた効果を発揮する。 （１）非線形効果を抑制でき、しかも分散スロープを十
分小さくできる。 （２）波長多重数の多い波長多重伝送システムに適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す大口径コア単一モ
ード光ファイバの断面図である。

【図２】図１の大口径コア単一モード光ファイバの屈折
率分布を示す図である。

【符号の説明】

１ コア ２ 内側クラッド層 ３ 外側クラッド層 ｒ₁ コアの外径 ｒ₂ 内側クラッド層の外径

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアと、該コアを覆うクラッドとからな
   る大口径コア単一モード光ファイバにおいて、上記クラ
   ッドは内側クラッド層と該内側クラッド層を覆う外側ク
   ラッド層との２層構造で形成されていると共に、上記コ
   アの平均屈折率をｎ₁ 、上記内側クラッド層の平均屈折
   率をｎ₂ 、上記外側クラッド層の屈折率をｎ₀ とすると
   ｎ₁ ＞ｎ₀ ＞ｎ₂ なるＷ型分布を有し、波長１．５５μ
   ｍ帯における伝搬特性として波長分布の傾きが０．０６
   ０ｐｓ／ｎｍ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、かつ実効断面積
   が１１０μｍ² 以上であることを特徴とする大口径コア
   単一モード光ファイバ。
2. 【請求項２】 上記外側クラッド層の屈折率ｎ₀ に対す
   るコアの比屈折率差の平均値Δｎ₁ は０．３１±０．０
   ５％であり、上記外側クラッド層の屈折率ｎ ₀ に対する
   内側クラッド層の比屈折率差の平均値Δｎ₂ は−０．０
   ２７±０．０３％である請求項１記載の大口径コア単一
   モード光ファイバ。
3. 【請求項３】 上記内側クラッド層の外径ｒ₂ は３６．
   ５±１．５μｍであり、上記コアの外径ｒ₁ は１０．５
   μｍ±０．３μｍである請求項１又は２記載の大口径コ
   ア単一モード光ファイバ。