JP2831363B2 - Optical fiber - Google Patents
Optical fiberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、不要なモードの光を除去することの可能
でカットオフ波長特性を向上せしめた光ファイバに関す
るものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber capable of removing unnecessary modes of light and having improved cutoff wavelength characteristics.
「従来の技術」 従来、伝送帯域が波長1.5μｍ付近の低分散光ファイ
バとしては、第１のコアの外層に、第１のコアよりも屈
折率の小さい第２のコアが形成され、第２のコアの外層
に第２のコアよりも屈折率の小さいクラッドが形成され
た、三重構造の光ファイバが用いられている。この種の
光ファイバでは、第２のコアの存在することによってモ
ードフィールド径を大きくし伝送容量を高めることが可
能であるとともに、第１のコアを細径にすることがで
き、光信号の波長分散によって生じる伝播の時間的ずれ
を防止することができる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a low dispersion optical fiber having a transmission band of about 1.5 μm in wavelength, a second core having a smaller refractive index than the first core is formed in an outer layer of the first core. An optical fiber having a triple structure in which a clad having a smaller refractive index than the second core is formed on the outer layer of the core. In this type of optical fiber, the presence of the second core makes it possible to increase the mode field diameter and increase the transmission capacity, and at the same time, the first core can be made small and the wavelength of the optical signal can be reduced. It is possible to prevent a time lag of propagation caused by dispersion.
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記の光ファイバにおいては、モードフィ
ールド径と、カットオフ波長との間には、第４図に示す
ような関係がある。同図において、縦軸にはモードフィ
ールド径Ｍがとられ、横軸にはカットオフ波長λがとら
れている。同図において、破線（イ）〜（ハ）は、上記
光ファイバの第１のコアの屈折率をΔ、第２のコアの屈
折率をΔ−とし、第１のコアの直径をａ、第２のコアの
外径をｂとした時の、カットオフ波長λとモードフィー
ルド径Ｍとの関係を示すカーブであって、 破線（イ）……Δ-/Δ＝0.15、b/a＝３ 破線（ロ）……Δ-/Δ＝0.20、b/a＝３ 破線（ハ）……Δ-/Δ＝0.15、b/a＝４ 破線（ニ）……Δ-/Δ＝0.20、b/a＝４ 破線（ホ）……Δ-/Δ＝0.15、b/a＝５ 破線（ヘ）……Δ-/Δ＝0.20、b/a＝５ の条件に対応している。また、実線（Ａ）〜（Ｃ）は破
線（イ）〜（ヘ）のそれぞれの光ファイバについて、直
径20mmの丸棒に巻き付けた場合の曲げ損失が10dB/m、1d
B/m、0.1dB/mの点を求めて、これを結んだものである。
すなわち、 実線（Ａ）……曲げ損失10dB/m 実線（Ｂ）……曲げ損失1dB/m 実線（Ｃ）……曲げ損失0.1dB/m の条件に対応している。"Problems to be Solved by the Invention" Incidentally, in the above-mentioned optical fiber, there is a relationship as shown in FIG. 4 between the mode field diameter and the cutoff wavelength. In the figure, the vertical axis represents the mode field diameter M, and the horizontal axis represents the cutoff wavelength λ. In the figure, broken lines (a) to (c) denote the refractive index of the first core of the optical fiber as Δ, the refractive index of the second core as Δ − , the diameter of the first core as a, when the outer diameter is b 2 of the core, a curve showing a relation between a cutoff wavelength λ and mode field diameter M, the broken line (b) ...... Δ - /Δ=0.15,b/a=3 the dashed line (b) ...... Δ - /Δ=0.20,b/a=3 dashed line (c) ...... Δ - /Δ=0.15,b/a=4 dashed line (d) ...... Δ - /Δ=0.20,b / a = 4 the broken line (e) ...... delta - corresponds to /Δ=0.20,b/a=5 conditions - /Deruta=0.15,B/a=5 dashed (f) ...... delta. The solid lines (A) to (C) show the bending loss of each of the broken lines (A) to (F) when wound around a round bar having a diameter of 20 mm of 10 dB / m and 1d.
B / m and 0.1dB / m are obtained and connected.
That is, it corresponds to the condition of solid line (A): bending loss of 10 dB / m solid line (B): bending loss of 1 dB / m solid line (C): bending loss of 0.1 dB / m.
なお、Δ−とΔの和は予め0.7％にとられ、使用波長
λ０は1.55μｍにとられている。Incidentally, delta - the sum of the delta is taken in advance 0.7%, using the wavelength lambda 0 is taken 1.55 .mu.m.
同図で実線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に着目すると、同
一の曲げ損失においてはモードフィールド径Ｍを大きく
すればする程、カットオフ波長λが長くなることがわか
る。したがって、実際に光ファイバを使用する場合に
は、曲げ損失を低く保ったまま、カットオフ波長λが使
用波長λ０＝1.55μｍ付近に達しないようにモードフィ
ールド径Ｍを制限する必要がある。たとえば、曲げ損失
の充分小さい実線（Ｂ）に着目すれば、カットオフ波長
を使用波長付近の1.5μｍ以下にするには、モードフィ
ールド径Ｍを8.2μｍ以下とする必要がある。しかしな
がら、一般に、光ファイバの接続を行う場合、特に、多
心一括接続を行う場合では、コア同士の突き合わせに発
生する相対誤差が大きくなりがちであり、損失が大きく
なる恐れのあるため、モードフィールド径は大きい程よ
い。また、コア中の屈折率を高めるために添加されたド
ーパント、たとえばGeへの光信号の衝突を減らすために
も、モードフィールド径は大きいほどよい。このため、
モードフィールド径を大きくしても、使用波長とカット
オフ波長との間に余裕のある光ファイバが望まれてい
る。Paying attention to the solid lines (A), (B), and (C) in the same drawing, it can be seen that, for the same bending loss, the larger the mode field diameter M, the longer the cutoff wavelength λ. Therefore, when an optical fiber is actually used, it is necessary to limit the mode field diameter M so that the cutoff wavelength λ does not reach the vicinity of the used wavelength λ 0 = 1.55 μm while keeping the bending loss low. For example, paying attention to the solid line (B) having sufficiently small bending loss, the mode field diameter M needs to be 8.2 μm or less in order to make the cutoff wavelength 1.5 μm or less near the working wavelength. However, in general, when connecting optical fibers, particularly when performing multi-core batch connection, the relative error that occurs when the cores are joined tends to increase, and the loss may increase. The larger the diameter, the better. Also, in order to reduce collision of an optical signal with a dopant added to increase the refractive index in the core, for example, Ge, the larger the mode field diameter is, the better. For this reason,
Even if the mode field diameter is increased, there is a demand for an optical fiber having a margin between the used wavelength and the cutoff wavelength.
また、単一モードを送信する場合には、第２のコアを
余り大きくすると、第１のコアから漏れた光信号から、
第２のコアあるいはクラッドに別のモードの発生が起こ
り、これが第１のコア内に交じってしまうため、基本モ
ードの光信号が乱れてしまうという問題があった。Also, when transmitting a single mode, if the second core is made too large, the optical signal leaked from the first core will be
Another mode occurs in the second core or the clad, which is mixed in the first core, so that the optical signal in the fundamental mode is disturbed.
この発明は、上記の事情を考慮してなされたものであ
っあて、その目的とするところは、カットオフ波長を低
減せしめ、かつ、送信すべき基本モード以外のモードの
光を速やかに外部へ除去することのできる光ファイバを
提供することである。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to reduce a cutoff wavelength and to quickly remove light of a mode other than the fundamental mode to be transmitted to the outside. It is an object of the present invention to provide an optical fiber.
「課題を解決するための手段」 この発明は、第１のコアの外層に、第１のコアよりも
屈折率の小さい第２のコアを形成し、第２のコアの外層
に第２のコアよりも屈折率の小さい第１のクラッドを形
成し、第１のクラッドの外層に第１のクラッドよりも屈
折率の大きい第２のクラッドを形成し、第１のクラッド
と第２のクラッドとの比屈折率差を約0.1％とし、第１
のクラッドの外径（ｃ）と内径（ｄ）との比（c/b）を
約５とし、第２のコアの外径（ｂ）と第１のコアの直径
（ａ）との比（b/a）を３〜５とし、これによりカット
オフ波長を低くし、基本モード以外のモードの光を速や
かに除去できるようにしたものである。Means for Solving the Problems According to the present invention, a second core having a smaller refractive index than the first core is formed in an outer layer of the first core, and a second core is formed in an outer layer of the second core. Forming a first clad having a smaller refractive index than the first clad, forming a second clad having a larger refractive index than the first clad in an outer layer of the first clad, The relative refractive index difference is about 0.1%.
The ratio (c / b) between the outer diameter (c) and the inner diameter (d) of the clad is about 5, and the ratio (c) between the outer diameter (b) of the second core and the diameter (a) of the first core ( b / a) is set to 3 to 5, whereby the cutoff wavelength is reduced so that light in modes other than the fundamental mode can be quickly removed.
「実施例」 以下、この発明の実施例について第１図ないし第３図
を参照して説明する。この実施例の光ファイバは、第１
図に示すように、第１のコア１の外層に、第１のコア１
よりも屈折率の小さい第２のコア２を形成し、第２のコ
ア２の外層に第２のコア２よりも屈折率の小さい第１の
クラッド３を形成し、第１のクラッド３の外層に第１の
クラッド３よりも屈折率のやや大きい第２のクラッド４
を形成し、第１のクラッド３と第２のクラッド４との比
屈折率差を約0.1％とし、第１のクラッド３の外径
（ｃ）と内径（ｄ）との比（c/d）を約５とし、第２の
コアの外径（ｂ）と第１のコアの直径（ａ）との比（b/
a）を３〜５としたものである。このように、第２のコ
ア２から十分離れた位置に第２のクラッド４を形成し、
この最外層の第２のクラッド４の屈折率を第１のクラッ
ド３の屈折率よりもわずかに大きくしているため、第１
のクラッド３から光が外側へ屈折しやすくなり、第２の
コア２や第１のクラッド３で発生した不要な異種モード
の光のモードフィールド径が大きくなり、このモードフ
ィールド径が第２のクラッド４の領域に充分達すること
になる。そして、第２のクラッド４は、第１のクラッド
３よりも屈折率が高いために、上記異種モードの光が外
側へ屈折し除去されやすくなり、第２のコア２から比較
的離れた位置に第２のクラッド４を設けたことによりカ
ットオフ波長は第２図に示すように短波長にシフトす
る。第２図において、縦軸、横軸、パラメータと各実
線、各破線の関係は、第４図と同様であるため、ここで
はその説明を省略する。同図で明らかなように、上記の
構造をとることにより、同一の曲げ損失で、モードフィ
ールド径Ｍを大きくしつつ、カットオフ波長λを短くす
ることができる。換言すれば、カットオフ波長λを短く
することができるとともに、モードフィールド径Ｍを大
きくすることができる。たとえば、実線（Ｂ）に着目す
ると、カットオフ波長を使用波長付近の1.5μｍ以下に
するには、モードフィールド径を8.4μｍ以下とすれば
よい。同条件で、従来の三重構造の光ファイバでは、8.
2μｍであったから、モードフィールド径を大きくする
ことができたことがわかる。このように、第２のコア２
の径を大きくしてモードフィールド径を大きくすること
ができることにより、光ファイバ接続時の損失を防止で
き、コア中の分子の大きいドーパント、たとえばGeによ
る光信号の散乱が減り、伝送ロスをも防止できる。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. The optical fiber of this embodiment has a first
As shown in the figure, an outer layer of the first core 1
Forming a second core 2 having a smaller refractive index than the first core 3, forming a first clad 3 having a smaller refractive index than the second core 2 in an outer layer of the second core 2, and forming an outer layer of the first clad 3. The second clad 4 having a refractive index slightly larger than that of the first clad 3
Is formed, the relative refractive index difference between the first clad 3 and the second clad 4 is set to about 0.1%, and the ratio (c / d) between the outer diameter (c) and the inner diameter (d) of the first clad 3 is formed. ) Is about 5, and the ratio of the outer diameter (b) of the second core to the diameter (a) of the first core (b /
a) was set to 3 to 5. Thus, the second cladding 4 is formed at a position sufficiently distant from the second core 2,
Since the refractive index of the outermost layer of the second clad 4 is slightly larger than the refractive index of the first clad 3,
Light is easily refracted outward from the cladding 3 of the second cladding 3, and the mode field diameter of the unnecessary heterogeneous mode light generated in the second core 2 and the first cladding 3 is increased. 4 will be sufficiently reached. Since the second clad 4 has a higher refractive index than the first clad 3, the light of the different modes is easily refracted outward and removed, and is located at a position relatively far from the second core 2. The provision of the second cladding 4 shifts the cutoff wavelength to a shorter wavelength as shown in FIG. In FIG. 2, the relationship between the vertical axis, the horizontal axis, the parameters and the respective solid lines and the broken lines is the same as in FIG. 4, and the description thereof is omitted here. As can be seen from the figure, by employing the above structure, it is possible to shorten the cutoff wavelength λ while increasing the mode field diameter M with the same bending loss. In other words, the cutoff wavelength λ can be shortened, and the mode field diameter M can be increased. For example, focusing on the solid line (B), the mode field diameter may be set to 8.4 μm or less in order to set the cutoff wavelength to 1.5 μm or less near the used wavelength. Under the same conditions, in the conventional triple-structure optical fiber, 8.
Since it was 2 μm, it can be seen that the mode field diameter could be increased. Thus, the second core 2
The diameter of the fiber can be increased to increase the mode field diameter, preventing loss when connecting the optical fiber, reducing scattering of optical signals due to dopants with large molecules in the core, such as Ge, and preventing transmission loss. it can.
上記の構造の光ファイバの特性を確かめるため、以下
に示す光ファイバを製作し、その性能を調べた。この光
ファイバにおいて、第１のコアおよび第２のコアの主成
分は、SiO2、Ge、Ｆであり、第１のクラッドの主成分
は、SiO2、Ｆであり、第２のクラッドの主成分は、SiO2
である。この光ファイバは、第１のコア、第２のコア、
および第１のクラッドとなる母材（上記主成分のうちＦ
を除いた状態）を一括してVAD法で作成し、焼結工程で
Ｆをドープし、さらにこの母材を延伸して、それに第２
のクラッドを外付して製造したものである。In order to confirm the characteristics of the optical fiber having the above structure, the following optical fiber was manufactured and its performance was examined. In this optical fiber, the main components of the first core and the second core are SiO 2 , Ge and F, the main components of the first clad are SiO 2 and F, and the main components of the second clad are The component is SiO 2
It is. The optical fiber has a first core, a second core,
And a base material to be the first clad (of the above main components, F
) Is prepared in a batch by the VAD method, doped with F in the sintering process, and further stretched the base material.
It is manufactured by externally attaching the cladding of.
第３図は、この光ファイバの屈折率分布図である。な
お、第１のコアの直径:a＝４μｍ 第２のコアの外径:b＝16μｍ 第１のクラッドの外径:c＝80μｍ 第２のクラッドの外径:d＝125μｍ である。屈折率分布はステップ形を呈し、第２のクラッ
ドすなわちSiO2に対して、 第１のコアの屈折率：Δａ＝0.95％、 第２のコアの屈折率：Δｂ＝0.12％、 第１のクラッドの屈折率：Δｃ＝−0.10％ である。FIG. 3 is a refractive index distribution diagram of the optical fiber. The diameter of the first core: a = 4 μm The outer diameter of the second core: b = 16 μm The outer diameter of the first clad: c = 80 μm The outer diameter of the second clad: d = 125 μm The refractive index distribution has a step shape, and the refractive index of the first core: Δa = 0.95%, the refractive index of the second core: Δb = 0.12%, and the first clad with respect to the second clad, ie, SiO 2 . Refractive index: Δc = −0.10%.
この光ファイバの性能は以下の通りである。モードフ
ィールド径9.0μｍ、カットオフ波長1.26μｍ、零分散
波長1.552μｍ、直径20mmの丸棒に巻き付けた時の曲げ
損失0.1dB/mであった。このようにして、使用波長1.5μ
ｍ帯において、曲げ損失を充分低い値に保ったまま、モ
ードフィールド径を大きくしても、カットオフ波長を小
さくすることができることが確認された。The performance of this optical fiber is as follows. The mode field diameter was 9.0 μm, the cutoff wavelength was 1.26 μm, the zero dispersion wavelength was 1.552 μm, and the bending loss when wound around a round bar having a diameter of 20 mm was 0.1 dB / m. In this way, the operating wavelength 1.5μ
In the m-band, it was confirmed that the cutoff wavelength could be reduced even if the mode field diameter was increased while maintaining the bending loss at a sufficiently low value.
「発明の効果」 この発明の光ファイバは以下のような優れた効果を発
揮する。"Effect of the Invention" The optical fiber of the present invention exhibits the following excellent effects.
すなわち、最外層の第２のクラッドの屈折率を第１の
クラッドの屈折率よりも大きくしているため、第１のク
ラッドから光が外側へ屈折しやすくなり、不要なモード
の光を除去でき、基本モードの光信号の乱れを防止でき
る。また、第２のコアから離れた位置に第２のクラッド
を設けたことによりカットオフ波長を低減させることが
可能となる。このことから、第２のコアの径を大きくし
てモードフィールド径を大きくしても、カットオフ波長
を伝送すべき光信号の波長よりも短くすることができ
る。したがって、光ファイバ接続時の損失を少なく、か
つコア中の分子の大きいドーパント、たとえばGeによる
光信号の散乱に起因する伝送ロスを少なくした光ファイ
バにおいても、カットオフ波長を充分低くすることが可
能となる。That is, since the refractive index of the second cladding of the outermost layer is larger than the refractive index of the first cladding, light is easily refracted outward from the first cladding, so that light in unnecessary modes can be removed. In addition, disturbance of the optical signal in the fundamental mode can be prevented. Further, by providing the second clad at a position away from the second core, the cutoff wavelength can be reduced. Thus, even if the mode field diameter is increased by increasing the diameter of the second core, the cutoff wavelength can be made shorter than the wavelength of the optical signal to be transmitted. Therefore, the cutoff wavelength can be sufficiently reduced even in an optical fiber in which the loss at the time of connecting the optical fiber is small and the transmission loss due to the scattering of the optical signal by the large molecule dopant in the core, for example, Ge is reduced. Becomes
第１図ないし第３図は、この発明の実施例を示す図であ
って、第１図は光ファイバを示す断面図、第２図はこの
光ファイバを用いた時の、モードフィールド径とカット
オフ波長との関係の計算値を示す図、第３図は製作した
光ファイバの屈折率分布図である。第４図は、従来例の
光ファイバを用いた時の、モードフィールド径とカット
オフ波長との関係の計算値を示す図である。 １……第１のコア、２……第２のコア、 ３……第１のクラッド、４……第２のクラッド。1 to 3 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical fiber, and FIG. 2 is a view showing a mode field diameter and a cut when this optical fiber is used. FIG. 3 shows calculated values of the relationship with the off wavelength, and FIG. 3 is a refractive index distribution diagram of the manufactured optical fiber. FIG. 4 is a diagram showing calculated values of a relationship between a mode field diameter and a cutoff wavelength when an optical fiber of a conventional example is used. 1 ... first core, 2 ... second core, 3 ... first cladding, 4 ... second cladding.
───────────────────────────────────────────────────── 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 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭63−208004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187305（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Ryozo Yamauchi 1440 Mutsuzaki, Sakura-shi, Chiba Pref. Fujikura Electric Cable Co., Ltd. Sakura Plant (56) References JP-A-63-208004 (JP, A) JP-A-62- 187305 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/22
Claims (1)
率の小さい第２のコアが形成され、第２のコアの外層に
第２のコアよりも屈折率の小さい第１のクラッドが形成
され、第１のクラッドの外層に第１のクラッドよりも屈
折率の大きい第２のクラッドが形成され、第１のクラッ
ドと第２のクラッドとの比屈折率差が約0.1％であり、
第１のクラッドの外径と内径との比が約５であり、第２
のコアの外径と第１のコアの直径との比が３〜５であ
り、カットオフ波長を低くし、基本モード以外のモード
の光を速やかに除去できるようにしたことを特徴とする
光ファイバ。1. A second core having a lower refractive index than the first core is formed in an outer layer of the first core, and a first core having a lower refractive index than the second core is formed in an outer layer of the second core. A clad is formed, a second clad having a larger refractive index than the first clad is formed in an outer layer of the first clad, and a relative refractive index difference between the first clad and the second clad is about 0.1%. Yes,
The ratio of the outer diameter to the inner diameter of the first cladding is about 5, and
Wherein the ratio of the outer diameter of the core to the diameter of the first core is 3 to 5, the cutoff wavelength is reduced, and light in modes other than the fundamental mode can be quickly removed. fiber.
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| JP63295358A JP2831363B2 (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
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1988
- 1988-11-22 JP JP63295358A patent/JP2831363B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH02141704A (en) | 1990-05-31 |
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