JP4219825B2 - Nonlinear dispersion-shifted optical fiber - Google Patents
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Description
本発明は、非線形性に優れた光ファイバ及びこの光ファイバを用いた光信号処理装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber having excellent nonlinearity and an optical signal processing apparatus using the optical fiber.
近年、光信号伝送における高速化、高容量化、長距離伝送が益々求められており、このために光信号の処理速度の高速化や長距離伝送を達成するための信号処理技術が希求されている。光信号処理技術の一つとして、光信号を電気信号に変換し、変換された電気信号を信号処理して、再び光信号に戻す方法が挙げられる。しかし、この方法では光信号をわざわざ電気信号に変え、これをまた光信号に戻す処理を伴うため高速な信号処理には不向きであった。 In recent years, there has been an increasing demand for higher speed, higher capacity, and longer distance transmission in optical signal transmission. For this reason, signal processing technology for achieving higher speed of optical signal processing and longer distance transmission is desired. Yes. As one of optical signal processing techniques, there is a method of converting an optical signal into an electrical signal, processing the converted electrical signal, and returning it to an optical signal again. However, this method is not suitable for high-speed signal processing because it involves processing to change an optical signal into an electrical signal and return it to an optical signal.
これに対して光信号を光のまま処理する全光信号処理技術がある。この処理技術は光信号を電気信号に変えることなく、光信号を直接光信号として扱うため高速な光信号処理が可能となる。 On the other hand, there is an all-optical signal processing technique for processing an optical signal as it is. Since this processing technique handles an optical signal directly as an optical signal without changing the optical signal into an electrical signal, high-speed optical signal processing becomes possible.
ところで、全光信号処理技術には、光信号を伝送する光ファイバ内で生ずる非線形光学現象を利用する方法、あるいは非線形性の高い物質からなる光導波路中で生ずる非線形現象を利用する方法等がある。前者の光ファイバ内で発生する非線形光学現象を利用した全光信号処理技術は、高速処理が可能であると同時に伝送損失も小さくできるため、近年特に注目されている。この光ファイバ内で生ずる非線形現象としては四光波混合、自己位相変調、相互位相変調、ブリュリアン散乱、等が挙げられる。これらのなかで四光波混合を利用した波長変換や、自己位相変調を利用したパルス圧縮、波形整形等の光信号処理技術が既に報告されている。 By the way, the all-optical signal processing technology includes a method using a nonlinear optical phenomenon that occurs in an optical fiber that transmits an optical signal, or a method that uses a nonlinear phenomenon that occurs in an optical waveguide made of a highly nonlinear material. . The all-optical signal processing technique using the non-linear optical phenomenon generated in the former optical fiber has attracted particular attention in recent years because it can perform high-speed processing and reduce transmission loss. Nonlinear phenomena that occur in the optical fiber include four-wave mixing, self-phase modulation, cross-phase modulation, and Brillouin scattering. Among these, optical signal processing techniques such as wavelength conversion using four-wave mixing, pulse compression using self-phase modulation, and waveform shaping have already been reported.
四光波混合は、2波長以上の光を光ファイバに導入したとき、非線形現象により特定の規則を持って新たな波長の光が生ずる現象である。前述した光信号処理技術では、この新たな波長の光が生ずる現象を波長変換に利用しようとするものである。また、この四光波混合を利用した波長変換は、多数の信号波長を一括して波長変換できるという利点を有している。また、自己位相変調や相互位相変調を利用することにより、伝送中に劣化した波形を整形し、長距離伝送を可能とする全光信号処理が可能となる。 Four-wave mixing is a phenomenon in which when two or more wavelengths of light are introduced into an optical fiber, light of a new wavelength is generated with a specific rule due to a nonlinear phenomenon. In the optical signal processing technique described above, the phenomenon in which light having a new wavelength is generated is to be used for wavelength conversion. Further, the wavelength conversion using the four-wave mixing has an advantage that a large number of signal wavelengths can be converted at once. In addition, by using self-phase modulation or cross-phase modulation, it is possible to reshape a waveform deteriorated during transmission and perform all-optical signal processing that enables long-distance transmission.
ところで、このような光ファイバ内での四光混合や自己位相変調といった非線形現象を利用した波長変換、波形整形といった光信号処理技術を適用するためには、光ファイバとして非線形現象を大きく起し得る光ファイバ、すなわち高非線形性を有する光ファイバが必要となる。高非線形性を有する光ファイバとして特許文献1により提案されたものがある。この光ファイバの波長1550nmにおける諸特性は、特許文献1の図14及び図16に詳細に示されている。
By the way, in order to apply optical signal processing techniques such as wavelength conversion and waveform shaping using nonlinear phenomena such as four-light mixing and self-phase modulation in an optical fiber, nonlinear phenomena can be caused greatly as an optical fiber. An optical fiber, that is, an optical fiber having high nonlinearity is required. An optical fiber having high nonlinearity is proposed by
しかしながら、特許文献1に開示されている光ファイバにおいては、波長1550nmの分散スロープ値は−0.267ps/nm2/km乃至+0.047ps/nm2/kmとそのばらつきが大きく、しかも分散も−103.2ps/nm/km乃至+3.3ps/nm/kmというように、その下限値の絶対値が103.2ps/nm/kmという極めて大きな値になっている。つまり、波長1550nmにおいて安定して分散と分散スロープの絶対値の小さい光ファイバを提供することができず、したがって、波長1550nm近傍の幅広い波長領域において、分散の低い光ファイバを提供することができなかった。
However, in the optical fiber disclosed in
前記課題を達成すべく、本願発明の非線形分散シフト光ファイバは、中心部に位置する第1コアと、第1コアの外周に設けられ、第1コアよりも低い屈折率を有する第2コアと、第2コアの外周に設けられ、第1コアよりも低く、第2コアよりも高い屈折率を有する第3コアと、第3コアの外周に第3コアよりも屈折率が低く、第2コアよりも屈折率が高いクラッドを具備する。 In order to achieve the above object, a nonlinear dispersion-shifted optical fiber according to the present invention includes a first core located at the center, and a second core provided on the outer periphery of the first core and having a lower refractive index than the first core. A third core provided on the outer periphery of the second core and having a refractive index lower than that of the first core and higher than that of the second core; and a refractive index lower than that of the third core on the outer periphery of the third core; A clad having a refractive index higher than that of the core is provided.
本願発明により、波長1550nmを含む幅広い波長領域(例えば、1460nm乃至1620nm)において安定して分散の低い光ファイバを提供することができる。またこの光ファイバを用いた光信号処理装置、具体的には性能の優れた光波長変換器やパルス圧縮器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical fiber having a stable and low dispersion in a wide wavelength region including a wavelength of 1550 nm (for example, 1460 nm to 1620 nm). Further, it is possible to provide an optical signal processing apparatus using this optical fiber, specifically, an optical wavelength converter or a pulse compressor having excellent performance.
図1に本願発明に係る非線形分散シフト型の光ファイバの典型的な屈折率分布の例を示す。図1に示すように、本願発明の光ファイバは、中心部に位置し、屈折率分布形状がα乗プロファイルである第1コアと、第1コアの外周に設けられ、第1コアよりも低い屈折率を有する第2コアと、第2コアの外周に設けられ、第1コアよりも低く、第2コアよりも高い屈折率を有する第3コアと、第3コアの外周に設けられ、第3コアよりも屈折率が低く、第2コアよりも屈折率が高いクラッドを有する。また、D1は、中央部に位置する第1コアの外径、D2は第1コアの外周に設けられた第2コアの外径、D3は第2コアの外周に設けられた第3コアの外径を示す。ここで、第1コア1の外径D1は、第1コア1においてクラッド4と等しい屈折率となる位置を結ぶ線の長さとする。また第2コア2の外径D2は、第2コア2と第3コア3との境界領域において、比屈折率差Δ2の1/2の屈折率差となる位置を結ぶ線の長さ、第3コアの外径D3は、第3コア3とクラッドとの境界領域において、比屈折率差Δ3の1/10の屈折率差となる位置を結ぶ線の長さとする。尚、第1コアの外径D1は2乃至5μmである。また、第3コアの形状はステップ型やα乗プロファイルとしてもよく、第3コアの外周にさらに第4コア、第5コア等を有しても良い。
FIG. 1 shows an example of a typical refractive index distribution of a nonlinear dispersion-shifted optical fiber according to the present invention. As shown in FIG. 1, the optical fiber of the present invention is located at the center, the first core whose refractive index profile is an α-power profile, and the outer periphery of the first core, which is lower than the first core. A second core having a refractive index, provided on an outer periphery of the second core, provided on an outer periphery of the third core having a refractive index lower than that of the first core and higher than that of the second core; The clad has a refractive index lower than that of the three cores and higher than that of the second core. D1 is the outer diameter of the first core located at the center, D2 is the outer diameter of the second core provided on the outer periphery of the first core, and D3 is the third core provided on the outer periphery of the second core. Indicates the outer diameter. Here, the outer diameter D <b> 1 of the
ここで、本明細書においては、Δ1はクラッドに対する第1コアの比屈折率差を、Δ2はクラッドに対する第2コアの比屈折率差を、Δ3はクラッドに対する第3コアの比屈折率差を示し、Δ1乃至Δ3は以下の式(1)乃至(3)の関係を有する。
Δ1={(nc1−nc)/nc1}・100 (1)
Δ2={(nc2−nc)/nc2}・100 (2)
Δ3={(nc3−nc)/nc3}・100 (3)
また、第1コアの屈折率分布形状を表すαは、中心から距離r(0≦r≦D1/2)における第1コアの屈折率をn2(r)としたとき、式(4)ので定義される。
n2(r)=nc1 2{1−2・Δ1n・(2r/D1)α} (4)
式(1)乃至(4)において、nc1は第1コアの最大屈折率、nc2は第2コアの最小屈折率、nc3は第3コアの最大屈折率を示す。尚、式(4)におけるΔ1nは、Δ1をパーセント表示しないものであり、Δ1n={(nc1−nc)/nc1}の関係を有する。
Here, in the present specification, Δ1 is the relative refractive index difference of the first core relative to the cladding, Δ2 is the relative refractive index difference of the second core relative to the cladding, and Δ3 is the relative refractive index difference of the third core relative to the cladding. Δ1 to Δ3 have the following relations (1) to (3).
Δ1 = {(n c1 −n c ) / n c1 } · 100 (1)
Δ2 = {(n c2 −n c ) / n c2 } · 100 (2)
Δ3 = {(n c3 −n c ) / n c3 } · 100 (3)
Further, α representing the refractive index distribution shape of the first core is expressed by Equation (4) when the refractive index of the first core at a distance r (0 ≦ r ≦ D1 / 2) from the center is n 2 (r). Defined.
n 2 (r) = n c1 2 {1-2 · Δ1 n · (2r / D1) α } (4)
In Expressions (1) to (4), n c1 represents the maximum refractive index of the first core, n c2 represents the minimum refractive index of the second core, and n c3 represents the maximum refractive index of the third core. Note that Δ1 n in Equation (4) does not represent Δ1 as a percentage, and has a relationship of Δ1 n = {(n c1 −n c ) / n c1 }.
一般に、中央部に位置する第1コアと第1コアの外周に設けられた第2コアと、第2コアの外周に設けられたクラッドからなる光ファイバにおいては、クラッドに対する第2コアの比屈折率差Δ2(式(2)を参照)を負側に大きくすると、波長1550nmにおける分散の絶対値を小さくしつつ分散スロープをも小さくすることが可能である。しかしながら、より分散スロープを低減させるためには、第2コアの外周に設けられ、クラッドより高い屈折率を有する第3コアが必要となる。以下に、第3コアを有することにより分散スローブを低減できることを説明する。 In general, in an optical fiber composed of a first core located in the center, a second core provided on the outer periphery of the first core, and a cladding provided on the outer periphery of the second core, the relative refraction of the second core with respect to the cladding. When the rate difference Δ2 (see formula (2)) is increased to the negative side, it is possible to reduce the dispersion slope while reducing the absolute value of dispersion at the wavelength of 1550 nm. However, in order to further reduce the dispersion slope, a third core that is provided on the outer periphery of the second core and has a higher refractive index than the cladding is required. Hereinafter, it will be described that the dispersion srobe can be reduced by having the third core.
図1に示す屈折率分布を有する光ファイバにおいて、Δ3を変化させ、分散スロープ、Aeff、及びカットオフ波長の変化をシミュレーションにより求めた。尚、シミュレーションで用いた光ファイバのΔ3以外の構造パラメータを表1に示す。 In the optical fiber having the refractive index distribution shown in FIG. 1, Δ3 was changed, and changes in dispersion slope, Aeff, and cutoff wavelength were obtained by simulation. Table 1 shows structural parameters other than Δ3 of the optical fiber used in the simulation.
図2は、波長1550nmにおける、表1の構造パラメータを有する光ファイバの比屈折率差Δ3と分散スロープとの関係を示す。図2に示すように、比屈折率差Δ3を大きくすると分散スロープは低減する。しかしながら、比屈折率差Δ3を大きくすると、図3に示すように、有効コア断面積Aeffが大きくなってしまい、得られる非線形性が比較的小さくなってしまう。さらに、図4に示すように、カットオフ波長は長波長側にシフトしてしまう。従って、Aeffが大きくなり過ぎないよう、且つカットオフ波長が1500nmを超えないよう、比屈折率差Δ3の大きさと第3コアのコア径を調整する必要がある。具体的な調整について以下に説明する。 FIG. 2 shows the relationship between the relative refractive index difference Δ3 and the dispersion slope of an optical fiber having the structural parameters shown in Table 1 at a wavelength of 1550 nm. As shown in FIG. 2, when the relative refractive index difference Δ3 is increased, the dispersion slope is reduced. However, when the relative refractive index difference Δ3 is increased, the effective core area Aeff is increased as shown in FIG. 3, and the obtained nonlinearity is relatively decreased. Furthermore, as shown in FIG. 4, the cutoff wavelength is shifted to the long wavelength side. Therefore, it is necessary to adjust the relative refractive index difference Δ3 and the core diameter of the third core so that Aeff does not become too large and the cutoff wavelength does not exceed 1500 nm. Specific adjustment will be described below.
(1)有効コア断面積Aeff
非線形定数は下記式(5)により示される。
非線形定数=(n2/Aeff) (5)
ここで、λは測定波長を、n2は光ファイバ中での非線形屈折率を、そしてAeffは光ファイバの有効断面積を示す。
式(5)から、光ファイバの非線形定数を大きくするためには、非線形屈折率n2を大きくするか、有効断面積Aeffを小さくする必要があることが理解できる。しかしながら、n2は材料によって決まる値であるため、容易に大きくすることはできない。よって、光ファイバの有効断面積Aeffの値をできるだけ小さくすることが現実的である。そこで本願発明においては、光ファイバの有効断面積Aeffを15μm2以下、好ましくは12μm2以下とした。これにより、波長1550nmにおける非線形定数が25×10−10/W以上、さらには40×10―10/W以上というより大きな非線形定数を有する光ファイバを得ることができる。
(1) Effective core area Aeff
The nonlinear constant is represented by the following equation (5).
Nonlinear constant = (n 2 / Aeff) (5)
Where λ is the measurement wavelength, n 2 is the nonlinear refractive index in the optical fiber, and Aeff is the effective area of the optical fiber.
From equation (5), it can be understood that in order to increase the nonlinear constant of the optical fiber, it is necessary to increase the nonlinear refractive index n 2 or decrease the effective area Aeff. However, since n 2 is a value determined by the material, it cannot be easily increased. Therefore, it is practical to make the value of the effective area Aeff of the optical fiber as small as possible. Therefore, in the present invention, the effective area Aeff of the optical fiber is set to 15 μm 2 or less, preferably 12 μm 2 or less. As a result, an optical fiber having a larger nonlinear constant such that the nonlinear constant at a wavelength of 1550 nm is 25 × 10 −10 / W or more, and further 40 × 10 −10 / W or more can be obtained.
(2)比屈折率差Δ1及びΔ2
Aeffを小さくするためには、比屈折率差Δ1を大きくすることが最も効果的である。そこで、適切な比屈折率差Δ1を導出するためにシミュレーションを行った。表2は、シミュレーションで用いた光ファイバの、Δ1以外の構造パラメータを示す。Δ2、Δ3等は前述と同様であり、上記式(1)乃至(4)に従う。なお、例2―2と例2−3は第3コアを有していない。
(2) Specific refractive index differences Δ1 and Δ2
In order to reduce Aeff, it is most effective to increase the relative refractive index difference Δ1. Therefore, a simulation was performed to derive an appropriate relative refractive index difference Δ1. Table 2 shows structural parameters other than Δ1 of the optical fiber used in the simulation. Δ2, Δ3, etc. are the same as described above, and follow the above formulas (1) to (4). Note that Example 2-2 and Example 2-3 do not have the third core.
図5は、表2の構造パラメータを有する光ファイバの比屈折率差Δ1と有効コア断面積Aeffとの関係を示す。図5に示されているように、比屈折率差Δ1が大きくなると、有効コア断面積Aeffは小さくなる。また、第3コアの有無以外は同じ構造パラメータを有する例2−1と例2−2とを比較すると、クラッドより高い屈折率を有する第3コアを設けることによって、Aeffは幾分広がることが解る。また、比屈折率差Δ1が1.5%未満では、Aeffが大きく非線形性が比較的小さくなる。従って、第3コアを有する光ファイバにおいてAeffが15μm2以下である要件を満たすためには、少なくとも比屈折率差Δ1が1.5%以上であることが必要である。 FIG. 5 shows the relationship between the relative refractive index difference Δ1 of the optical fiber having the structural parameters shown in Table 2 and the effective core area Aeff. As shown in FIG. 5, when the relative refractive index difference Δ1 increases, the effective core area Aeff decreases. Further, comparing Example 2-1 and Example 2-2, which have the same structural parameters except for the presence or absence of the third core, Aeff can be somewhat expanded by providing the third core having a higher refractive index than the cladding. I understand. If the relative refractive index difference Δ1 is less than 1.5%, Aeff is large and nonlinearity is relatively small. Therefore, in order to satisfy the requirement that Aeff is 15 μm 2 or less in the optical fiber having the third core, it is necessary that at least the relative refractive index difference Δ1 is 1.5% or more.
一方、比屈折率差Δ1を大きくするとカットオフ波長は長波長側にシフトする。そのため、比屈折率差Δ1が5.0%を超えると光ファイバがシングルモード動作するためのカットオフ波長への配慮が大きくなり、生産性が悪化する。また、比屈折率差Δ1が5.0%を超えるコアを作製することは、製造面から非常に困難である。さらに比屈折率差Δ1が5.0%を越えると1550nmにおける分散スロープの値が大きくなり、光信号処理を行う際、波長1550nm近傍の異なる波長に対して分散の変動が大きくなる。従って、比屈折率差Δ1は1.5乃至5.0%であることが好ましい。 On the other hand, when the relative refractive index difference Δ1 is increased, the cutoff wavelength is shifted to the long wavelength side. Therefore, when the relative refractive index difference Δ1 exceeds 5.0%, consideration for the cutoff wavelength for the single-mode operation of the optical fiber is increased, and the productivity is deteriorated. In addition, it is very difficult to manufacture a core having a relative refractive index difference Δ1 exceeding 5.0%. Further, when the relative refractive index difference Δ1 exceeds 5.0%, the value of the dispersion slope at 1550 nm increases, and when optical signal processing is performed, variation in dispersion increases for different wavelengths near the wavelength of 1550 nm. Therefore, the relative refractive index difference Δ1 is preferably 1.5 to 5.0%.
また、比屈折率差Δ2を負側に大きくすると、1550nmにおける分散の絶対値を小さくしつつ分散スロープをも小さくすることが可能となり、またカットオフ波長は短波長側にシフトすることになる。上述のように、比屈折率差Δ1を1.5乃至5.0%とすると、比屈折率差Δ2が−0.1%以下のときは分散スロープの絶対値を0.03ps/nm2/km以下にすることが可能となり、比屈折率差Δ2が−0.7%以下のときには分散スロープの絶対値を0.01ps/nm2/km以下にすることが可能となる。またカットオフ波長も1500nm以下にすることが可能となる。一方、比屈折率差Δ2を−1.4%以下とすると、例えば、フッ素を多量にドープする必要があり、製造が困難となる。従って、比屈折率差Δ2は−1.4乃至−0.1%が好ましく、−1.4乃至−0.7%であることがより好ましい。 Further, if the relative refractive index difference Δ2 is increased to the negative side, it is possible to reduce the dispersion slope while reducing the absolute value of dispersion at 1550 nm, and the cutoff wavelength is shifted to the short wavelength side. As described above, when the relative refractive index difference Δ1 is 1.5 to 5.0%, when the relative refractive index difference Δ2 is −0.1% or less, the absolute value of the dispersion slope is 0.03 ps / nm 2 / It is possible to set the absolute value of the dispersion slope to 0.01 ps / nm 2 / km or less when the relative refractive index difference Δ2 is −0.7% or less. Also, the cutoff wavelength can be made 1500 nm or less. On the other hand, if the relative refractive index difference Δ2 is set to −1.4% or less, for example, it is necessary to dope a large amount of fluorine, which makes manufacturing difficult. Accordingly, the relative refractive index difference Δ2 is preferably −1.4 to −0.1%, and more preferably −1.4 to −0.7%.
一方、比屈折率差Δ1が2.4%以上で、比屈折率差Δ2が−1.4乃至−0.7%である場合、図5の例2−1と例2−2で示すように、有効断面積Aeffを11μm2以下にすることが可能になり、40×10―10/W以上の非線形定数n2/Aeff値を得ることができる。また、クラッドより高い屈折率を有する第3コアを設けることによりAeffは幾分か広がるが、それでもAeffは12μm2以下である。この場合、35×10―10/W以上の非線形定数n2/Aeff値が得られる。また、比屈折率差Δ1が4.0%以下で、比屈折率差Δ2が−1.4乃至−0.7%である場合には、十分に高い非線形性と低い分散スロープが得られ、そしてカットオフ波長が1500nm以下の光ファイバの実現が可能となる。さらに、第3コアを設けることにより、屈折率プロファイルの自由度が広がることから、歩留まりが向上し、高い生産性と安定性を得ることができる。従って、比屈折率差Δ1を2.4乃至4.0%とし、比屈折率差Δ2を−1.4乃至−0.7%とすることが更に好ましい。 On the other hand, when the relative refractive index difference Δ1 is 2.4% or more and the relative refractive index difference Δ2 is −1.4 to −0.7%, as shown in Example 2-1 and Example 2-2 in FIG. Further, the effective area Aeff can be made 11 μm 2 or less, and a nonlinear constant n 2 / Aeff value of 40 × 10 −10 / W or more can be obtained. Further, Aeff is somewhat broadened by providing a third core having a higher refractive index than the cladding, but Aeff is still 12 μm 2 or less. In this case, a nonlinear constant n 2 / Aeff value of 35 × 10 −10 / W or more is obtained. When the relative refractive index difference Δ1 is 4.0% or less and the relative refractive index difference Δ2 is −1.4 to −0.7%, sufficiently high non-linearity and low dispersion slope are obtained, An optical fiber having a cutoff wavelength of 1500 nm or less can be realized. Furthermore, since the degree of freedom of the refractive index profile is increased by providing the third core, the yield is improved, and high productivity and stability can be obtained. Therefore, it is more preferable that the relative refractive index difference Δ1 is 2.4 to 4.0% and the relative refractive index difference Δ2 is −1.4 to −0.7%.
(3)分散及び分散スロープ
本発明に係る非線形分散シフト光ファイバは、1550nmを含む、幅広い波長領域において用いることができる非線形分散シフト光ファイバであり、使用波長における分散の絶対値が小さいことが必要である。従って、本願発明における非線形分散シフト光ファイバは、波長1550nmにおける分散の絶対値は10ps/nm/km以下であることが望ましく、5ps/nm/km以下であることがさらに望ましい。
(3) Dispersion and dispersion slope The nonlinear dispersion-shifted optical fiber according to the present invention is a nonlinear dispersion-shifted optical fiber that can be used in a wide wavelength region including 1550 nm, and it is necessary that the absolute value of dispersion at the wavelength used is small. It is. Therefore, in the nonlinear dispersion-shifted optical fiber of the present invention, the absolute value of dispersion at a wavelength of 1550 nm is preferably 10 ps / nm / km or less, and more preferably 5 ps / nm / km or less.
さらに、使用波長間における分散の差が小さいことも必要である。従って、本願発明における非線形分散シフト光ファイバの波長1550nmにおける分散スロープの絶対値は0.03ps/nm2/km以下、好ましくは0.01ps/nm2/km以下である。これにより、幅広い使用波長領域において使用波長間での分散の差が小さく、1本の光ファイバで様々な波長での光信号処理が可能となり、幅広い波長領域において非線形光学現象を利用した良好な光信号処理が可能となる。 Furthermore, it is necessary that the difference in dispersion between the wavelengths used is small. Therefore, the absolute value of the dispersion slope at the wavelength of 1550 nm of the nonlinear dispersion-shifted optical fiber in the present invention is 0.03 ps / nm 2 / km or less, preferably 0.01 ps / nm 2 / km or less. As a result, the dispersion difference between the operating wavelengths is small in a wide operating wavelength range, and optical signal processing at various wavelengths can be performed with one optical fiber. Signal processing is possible.
本願発明の非線形分散シフト光ファイバは、1km乃至数kmでの長尺での使用の際も、光ファイバの全長において、分散の差が小さいことを保証する。その結果、光の非線形現象を利用した波長変換器やパルス圧縮器等の光信号処理装置に使用する上で効果的である。従って、本願発明の非線形分散シフト光ファイバは、波長1510nm乃至1590nmのいずれかの波長における光ファイバ長手方向の分散の最大値と最小値の差(変動幅)が1ps/nm/km以下、好ましくは0.2ps/nm/km以下である。このように、分散の変動幅が小さいことで、光の非線形現象を利用した波長変換器やパルス圧縮器等の光信号処理装置に使用する上で非常に効果的である。尚、前述した分散の変動幅とは、実用的な長さの光ファイバ全長において分散分布測定器により測定された分散の変動幅を意味する。光ファイバの分散の分布測定は、例えばMollenauerにより研究された方式を利用する分散分布測定器により測定可能である。 The nonlinear dispersion-shifted optical fiber of the present invention ensures that the difference in dispersion is small over the entire length of the optical fiber, even when it is used in a long length of 1 km to several km. As a result, it is effective for use in an optical signal processing apparatus such as a wavelength converter or a pulse compressor utilizing the nonlinear phenomenon of light. Therefore, in the nonlinear dispersion-shifted optical fiber of the present invention, the difference (variation width) between the maximum value and the minimum value in the longitudinal direction of the optical fiber at any wavelength of 1510 nm to 1590 nm is 1 ps / nm / km or less, preferably It is 0.2 ps / nm / km or less. Thus, since the fluctuation range of dispersion is small, it is very effective when used for an optical signal processing apparatus such as a wavelength converter or a pulse compressor using a nonlinear phenomenon of light. The dispersion fluctuation range described above means a dispersion fluctuation range measured by a dispersion distribution measuring device over the entire length of the optical fiber having a practical length. The distribution distribution of the optical fiber can be measured by a dispersion distribution measuring device using a method studied by Mollenauer, for example.
実際に光ファイバ長手方向の分散の変動を抑えるには、光ファイバ母材の段階でコアとクラッドの厚みが一様であることが求められる。具体的には、例えばOVD法やVAD法によるスートの合成の段階においては、堆積される原料が均一になるように管理する必要があり、この光ファイバ母材を所望の外径に延伸する際には、外径変動の差が0.2%以下になるような高精度な延伸が求められる。そして、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際も、この光ファイバの外径変動が0.2%以下となるように、ほぼ一定の径に管理する必要がある。 Actually, in order to suppress fluctuations in dispersion in the longitudinal direction of the optical fiber, it is required that the thickness of the core and the clad be uniform at the stage of the optical fiber preform. Specifically, for example, at the stage of soot synthesis by the OVD method or the VAD method, it is necessary to manage the deposited raw material to be uniform, and when the optical fiber preform is stretched to a desired outer diameter. Therefore, highly accurate stretching is required so that the difference in outer diameter fluctuation is 0.2% or less. Even when the optical fiber is drawn from the optical fiber preform, it is necessary to manage the optical fiber at a substantially constant diameter so that the fluctuation of the outer diameter of the optical fiber is 0.2% or less.
(4)カットオフ波長
シングルモード光ファイバでは、カットオフ波長λcが使用波長より小さいことが必要とされる。したがってカットオフ波長λcは1500nm以下、より好ましくは1460nm以下であることが望ましい。カットオフ波長λcが1500nm以下であることにより、1500nm以上の幅広い波長領域に対して使用が可能であり、さらにカットオフ波長λcが1460nm以下であることにより、Sバンド(1460nm乃至1530nm)、Cバンド(1530nm乃至1565nm)、Lバンド(1565nm乃至1625nm)を含めた広い波長領域に対して使用が可能となる。
(4) Cutoff wavelength In the single mode optical fiber, the cutoff wavelength λc is required to be smaller than the operating wavelength. Therefore, it is desirable that the cutoff wavelength λc is 1500 nm or less, more preferably 1460 nm or less. When the cutoff wavelength λc is 1500 nm or less, it can be used for a wide wavelength range of 1500 nm or more, and when the cutoff wavelength λc is 1460 nm or less, the S band (1460 nm to 1530 nm) and the C band (1530 nm to 1565 nm) and a wide wavelength region including the L band (1565 nm to 1625 nm) can be used.
ここでカットオフ波長λcとは、ITU−T(国際電気通信連合)G.650で定義する光ファイバカットオフ波長λcをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはITU−T G.650における定義及び測定方法に従うものとする。 Here, the cutoff wavelength λc is ITU-T (International Telecommunication Union) G.I. An optical fiber cutoff wavelength λc defined by 650 is referred to. For other terms not specifically defined in this specification, see ITU-T G.C. The definition and measurement method in 650 shall be followed.
(5)第1コアの外径と第2コアの外径との比D1/D2
第1コアの外径D1と第2コアの外径D2との比D1/D2を調整することによって、有効コア断面積Aeffが小さく、カットオフ波長λcも低く、かつ分散スロープの値の小さな光ファイバを得ることができる。D1/D2を調整することによる分散スロープの値の変化をシミュレーション例を用いて説明する。
(5) Ratio D1 / D2 between the outer diameter of the first core and the outer diameter of the second core
By adjusting the ratio D1 / D2 between the outer diameter D1 of the first core and the outer diameter D2 of the second core, the light having a small effective core area Aeff, a low cutoff wavelength λc, and a small dispersion slope value. A fiber can be obtained. A change in the value of the dispersion slope by adjusting D1 / D2 will be described using a simulation example.
表3は、シミュレーションで用いた光ファイバのD1/D2以外の構造パラメータを示す。Δ1、Δ2等は前述と同様であり、上記式(1)乃至(4)に従う。 Table 3 shows structural parameters other than D1 / D2 of the optical fiber used in the simulation. Δ1, Δ2, etc. are the same as described above, and follow the above formulas (1) to (4).
図6は、表3の構造パラメータを有する光ファイバにおける、D1/D2と波長1550nmにおける分散が0ps/nm/kmのときの分散スロープの値との関係を、図7は、表3の構造パラメータを有する光ファイバにおける、D1/D2と波長1550nmにおける分散が0ps/nm/kmのときのカットオフ波長との関係を示す。 FIG. 6 shows the relationship between D1 / D2 and the dispersion slope value when the dispersion at a wavelength of 1550 nm is 0 ps / nm / km in an optical fiber having the structural parameters shown in Table 3. FIG. The relationship between D1 / D2 and the cut-off wavelength when the dispersion at a wavelength of 1550 nm is 0 ps / nm / km in an optical fiber having the following characteristics is shown.
図6に示すように、D1/D2が0又は1に近づくと分散スロープが大きくなることが解る。従って、分散スロープを小さくするためには、D1/D2を0と1の間の0.5付近に設定する必要がある。また、図7に示すように、D1/D2が0.3より小さくなると急激にカットオフ波長が長波長側にシフトし、1500nmを超えてしまう。一方、D1/D2が0.8より大きくなると、緩やかではあるがカットオフ波長が1500nmを超えてしまう。従って、適切なD1/D2は0.3以上0.8以下である。 As shown in FIG. 6, it can be seen that the dispersion slope increases when D1 / D2 approaches 0 or 1. Therefore, in order to reduce the dispersion slope, it is necessary to set D1 / D2 in the vicinity of 0.5 between 0 and 1. Further, as shown in FIG. 7, when D1 / D2 becomes smaller than 0.3, the cutoff wavelength is rapidly shifted to the long wavelength side and exceeds 1500 nm. On the other hand, when D1 / D2 is larger than 0.8, the cut-off wavelength exceeds 1500 nm although it is moderate. Therefore, an appropriate D1 / D2 is 0.3 or more and 0.8 or less.
また、D1/D2の範囲を0.4以上0.7以下とすることによって、分散スロープの絶対値を0.01ps/nm2/km以下にすることが可能となる。従って、D1/D2は0.4以上0.7以下とすることが好ましい。 Further, by setting the range of D1 / D2 to 0.4 or more and 0.7 or less, the absolute value of the dispersion slope can be made 0.01 ps / nm 2 / km or less. Therefore, D1 / D2 is preferably set to 0.4 or more and 0.7 or less.
(6)比屈折率差Δ3と第3コアのコア外径D3
カットオフ波長が1500nmを超えないようするには、比屈折率差Δ3と第3コアの外径D3を調整する必要がある。そこで、上記で求めた比屈折率差Δ1が1.5乃至5.0%の範囲、比屈折率差Δ2が−1.4乃至−0.1%の範囲、そして第1コアの外径D1と第2コアの外径D2との比D1/D2が0.3以上0.8以下の範囲でこれら構造パラメータを変化させる。この条件下で、比屈折率差Δ3を変化させて−10乃至10ps/nm/kmの分散におけるカットオフ波長が1500nm以下になるD2/D3の範囲をシミュレーションにより求めた。そのシミュレーション結果を図8に示す。
(6) Specific refractive index difference Δ3 and core outer diameter D3 of the third core
In order to prevent the cutoff wavelength from exceeding 1500 nm, it is necessary to adjust the relative refractive index difference Δ3 and the outer diameter D3 of the third core. Therefore, the relative refractive index difference Δ1 obtained above is in the range of 1.5 to 5.0%, the relative refractive index difference Δ2 is in the range of −1.4 to −0.1%, and the outer diameter D1 of the first core. These structural parameters are changed so that the ratio D1 / D2 between the outer diameter D2 and the outer diameter D2 of the second core is in the range of 0.3 to 0.8. Under this condition, the relative refractive index difference Δ3 was changed, and the range of D2 / D3 in which the cutoff wavelength in dispersion of −10 to 10 ps / nm / km was 1500 nm or less was obtained by simulation. The simulation result is shown in FIG.
図8は、比屈折率差Δ3が0.1乃至1.0%であるときにD2/D3を小さく(即ち、第3コアのコア幅を広く)していき、−10乃至10ps/nm/kmの分散におけるカットオフ波長が1500nmを超えたときのD2/D3をプロットした図である。従って、各々の比屈折率差Δ3に対して図8のプロットされた線よりもD2/D3が大きい(第3コアのコア幅が狭い)範囲において、1500nm以下のカットオフ波長が保証される。図8より、D2/D3の範囲は式(6)のようになる。
D2/D3>Δ3+0.25 (0.1%≦Δ3≦0.2%)
D2/D3>(1/2)・Δ3+0.35 (0.2%≦Δ3≦0.6%) (6)
D2/D3>(1/4)・Δ3+0.5 (0.6%≦Δ3≦1.0%)
FIG. 8 shows that when the relative refractive index difference Δ3 is 0.1 to 1.0%, D2 / D3 is decreased (that is, the core width of the third core is increased), and −10 to 10 ps / nm / It is the figure which plotted D2 / D3 when the cutoff wavelength in dispersion of km exceeds 1500 nm. Therefore, for each relative refractive index difference Δ3, a cutoff wavelength of 1500 nm or less is assured in a range where D2 / D3 is larger than the plotted line of FIG. 8 (the core width of the third core is narrow). From FIG. 8, the range of D2 / D3 is as shown in Equation (6).
D2 / D3> Δ3 + 0.25 (0.1% ≦ Δ3 ≦ 0.2%)
D2 / D3> (1/2) .Δ3 + 0.35 (0.2% ≦ Δ3 ≦ 0.6%) (6)
D2 / D3> (1/4) .Δ3 + 0.5 (0.6% ≦ Δ3 ≦ 1.0%)
(7)第1コアの屈折率分布形状
第1コアの屈折率分布形状はα乗プロファイルである。αを大きくすることにより、分散スロープを小さくし、またAeffも小さくすることが可能である。ここでαが大きい事が優位であることを、シミュレーション例を用いて説明する。
(7) Refractive index profile of the first core The refractive index profile of the first core is an α power profile. By increasing α, it is possible to reduce the dispersion slope and Aeff. Here, it will be explained using a simulation example that α is superior.
表4は、αが大きいことが優位であることを説明するためのシミュレーションで用いた光ファイバのα以外の構造パラメータを示す。Δ1、Δ2等は前述と同様であり、上記式(1)乃至(4)に従う。 Table 4 shows structural parameters other than α of the optical fiber used in the simulation for explaining that a large α is superior. Δ1, Δ2, etc. are the same as described above, and follow the above formulas (1) to (4).
図9は、表4の構造パラメータを有する光ファイバの第1コアのαと分散スロープとの関係を、図10は表4の構造パラメータを有する光ファイバのαとAeffとの関係を示す。図9に示すように、αの値を大きくすると分散スロープを低減することができる。特に、αを2から3に大きくすると、光ファイバCで約0.0095ps/nm2/km小さくすることができ、光ファイバDで約0.012ps/nm2/km小さくすることが可能である。このように、αを大きくすることが分散スロープを低減に非常に有効である。また図10に示すように、αの値を大きくすることによってAeffを小さくすることができる。特にαを2から3に大きくすると、光ファイバC、光ファイバDの両方において約10%ものAeffを小さくすることができる。 9 shows the relationship between α and dispersion slope of the first core of the optical fiber having the structural parameters shown in Table 4, and FIG. 10 shows the relationship between α and Aeff of the optical fiber having the structural parameters shown in Table 4. As shown in FIG. 9, the dispersion slope can be reduced by increasing the value of α. In particular, when α is increased from 2 to 3, the optical fiber C can be reduced by about 0.0095 ps / nm 2 / km, and the optical fiber D can be reduced by about 0.012 ps / nm 2 / km. . Thus, increasing α is very effective in reducing the dispersion slope. Further, as shown in FIG. 10, Aeff can be reduced by increasing the value of α. In particular, when α is increased from 2 to 3, Aeff can be reduced by about 10% in both the optical fiber C and the optical fiber D.
第1コアのαを大きくするためには、コア母材をVAD法やMCVD法によって作製する際に、あらかじめその屈折率分布形状のα乗プロファイルの大きいコア母材を作製する。もしくは、これらの方法で作製したコア母材の表面を、HFなどによるエッチングや機械外削によって外削することもできる。これらの方法によってαを大きくする場合、αを3以上にすることは製造面からみても比較的容易である。また、図9に示すようにαの値をさらに大きくし、6以上にすることによって分散スロープをさらに低減できる。さらに、図10に示すようにαを大きくすると、Aeffを小さくすることができる。αが6以上の領域では、図9で示しているように分散スロープの減少傾向は続いているが、図10で示しているようにAeffの減少はほぼ飽和状態になる。そのため、少なくてもαを6以上にすることが好ましい。
In order to increase α of the first core, when the core base material is manufactured by the VAD method or the MCVD method, a core base material having a large α power profile of the refractive index distribution shape is prepared in advance. Alternatively, the surface of the core base material produced by these methods can be cut off by etching with HF or mechanical cutting. When α is increased by these methods, it is relatively easy to make
(8)本願発明の非線形分散シフト光ファイバの実施例
表5に本願発明の実施例1乃至実施例8及び比較例1及び2の各光ファイバの構造パラメータの値とシミュレーションにより得られた特性値を示す。表5でMFDとはモードフィールド径を意味している。また、本シミュレーションにおいて、クラッドの屈折率は純シリカとほぼ同じとした。実施例1乃至実施例8はすべて、波長1550nmにおける分散の絶対値が10ps/nm/km以下で、分散スロープの絶対値が0.03ps/nm2/km以下である。またカットオフ波長λcは1500nm以下であり、有効断面積Aeffが15μm2以下である。尚、比較を容易にするため、実施例1乃至8と比較例1及び2の波長1550nmでの分散の値をほぼ同じにした。
(8) Examples of Nonlinear Dispersion Shift Optical Fibers of the Present Invention Table 5 shows structural parameter values and characteristic values obtained by simulation of optical fibers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 of the present invention. Indicates. In Table 5, MFD means mode field diameter. In this simulation, the refractive index of the clad was set to be substantially the same as that of pure silica. In all of Examples 1 to 8, the absolute value of dispersion at a wavelength of 1550 nm is 10 ps / nm / km or less, and the absolute value of the dispersion slope is 0.03 ps / nm 2 / km or less. The cutoff wavelength λc is 1500 nm or less, and the effective area Aeff is 15 μm 2 or less. For ease of comparison, the dispersion values at the wavelength of 1550 nm in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were made substantially the same.
実施例1と実施例2を比較してみると、実施例1は第1コアの屈折率分布形状がα乗プロファイルであり、αが3である。一方実施例2ではαが6になっている。各々得られた光ファイバの特性値を比較すると、実施例2の方が実施例1よりも波長1550nmでの分散スロープが小さく、有効断面積Aeffもまた小さい値を示している。実施例5と実施例6の関係についても同様のことが言える。この観点からαが3.0以上のものより、6.0以上である方が好ましいことが示唆される。 Comparing Example 1 and Example 2, in Example 1, the refractive index distribution shape of the first core is an α-power profile, and α is 3. On the other hand, in Example 2, α is 6. Comparing the characteristic values of the obtained optical fibers, the dispersion slope at the wavelength of 1550 nm is smaller in Example 2 than in Example 1, and the effective area Aeff is also smaller. The same can be said for the relationship between Example 5 and Example 6. From this viewpoint, it is suggested that α is preferably 6.0 or more than that having 3.0 or more.
実施例1の光ファイバの比屈折率差Δ3は0.3%であり、実施例3では比屈折率差Δ3は0.5%である。各々得られた光ファイバの特性値を比較すると、実施例3の方が実施例1よりも波長1550nmでの分散スロープの絶対値は小さいが、有効断面積Aeffは大きい値を示している。実施例6と実施例7の関係も同様であるが、D1/D2が大きい(即ち、第1コアと第3コアとの距離が近い)ため、実施例1と3との関係よりも第3コアの比屈折率差Δ3の大きさの変化に特性が敏感であることが解る。 The relative refractive index difference Δ3 of the optical fiber of Example 1 is 0.3%, and in Example 3, the relative refractive index difference Δ3 is 0.5%. Comparing the characteristic values of the obtained optical fibers, the absolute value of the dispersion slope at the wavelength of 1550 nm is smaller in Example 3 than in Example 1, but the effective area Aeff is larger. The relationship between the sixth embodiment and the seventh embodiment is the same. However, since D1 / D2 is large (that is, the distance between the first core and the third core is short), the third relationship is greater than the relationship between the first and third embodiments. It can be seen that the characteristics are sensitive to changes in the relative refractive index difference Δ3 of the core.
また、実施例1の光ファイバは、第1コア1の外径D1と第2コア2の外径D2との比D1/D2が0.375であり、実施例5ではD1/D2が0.5になっている。両光ファイバにおいて得られた特性値を比較すると、実施例5の方が実施例1よりも有効断面積Aeffが大きく、カットオフ波長λcが長波長側であるが、波長1550nmでの分散スロープの絶対値はかなり小さい値を示している。すなわち、分散スロープの観点からはD1/D2が0.3以上0.8以下であるよりも、0.4以上0.7以下であるほうが好ましいことが示唆される。
In the optical fiber of Example 1, the ratio D1 / D2 between the outer diameter D1 of the
また、比較例1は実施例1における第3コア部を具備しない構造、そして比較例2は実施例5における第3コア部を具備しない構造である。両光ファイバにおいて得られた特性値を比較すると、実施例1の方が比較例1よりも有効断面積Aeffが大きく、波長1550nmでの分散スロープの絶対値は小さい値を示している。また、実施例5も比較例2よりも有効断面積Aeffが大きく、波長1550nmでの分散スロープの絶対値は小さい値を示している。すなわち、分散スロープの低減という観点では、本願発明のように第3コアを具備することが有効である。また、第3コアを具備することにより、屈折率プロファイルの自由度が大きくなることから、歩留まりが向上し、高い生産性と安定性が得られるという利点もある。 Further, Comparative Example 1 has a structure without the third core part in Example 1, and Comparative Example 2 has a structure without the third core part in Example 5. Comparing the characteristic values obtained in both optical fibers, Example 1 has a larger effective area Aeff than Comparative Example 1, and the absolute value of the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is smaller. Further, Example 5 also has an effective area Aeff larger than that of Comparative Example 2, and the absolute value of the dispersion slope at the wavelength of 1550 nm is a small value. That is, from the viewpoint of reducing the dispersion slope, it is effective to have the third core as in the present invention. Further, since the third core is provided, the degree of freedom of the refractive index profile is increased, so that there is an advantage that the yield is improved and high productivity and stability can be obtained.
また、表6に本願発明の参考例9及び10並びに実施例11乃至18に第1コアの比屈折率差Δ1、第2コアの比屈折率差Δ2を様々な構造パラメータをとったときの光ファイバの構造パラメータの値とその特性値を示す。ここで参考例9及び10並びに実施例11乃至16に示す特性値はシミュレーションにより得られた結果であり、実施例17及び18は実際に光ファイバを作製して、評価を行って得られた特性値である。実際に作製した光ファイバの特性値はシミュレーションとほぼ同じのものが得られている。参考例9及び10並びに実施例11乃至18はすべて、波長1550nmにおける分散の絶対値が10ps/nm/km以下で、分散スロープの絶対値が0.03ps/nm2/km以下である。またカットオフ波長λcは1500nm以下であり、有効断面積Aeffが15μm2以下である。 Further, Table 6 shows light when various structural parameters are used for the reference refractive index difference Δ1 of the first core and the relative refractive index difference Δ2 of the second core in Reference Examples 9 and 10 and Examples 11 to 18 of the present invention. The values of the structural parameters of the fiber and their characteristic values are shown. Here, the characteristic values shown in Reference Examples 9 and 10 and Examples 11 to 16 are the results obtained by simulation, and Examples 17 and 18 are the characteristics obtained by actually producing and evaluating an optical fiber. Value. The characteristic values of the actually produced optical fiber are almost the same as those in the simulation. In Reference Examples 9 and 10 and Examples 11 to 18, the absolute value of dispersion at a wavelength of 1550 nm is 10 ps / nm / km or less, and the absolute value of dispersion slope is 0.03 ps / nm 2 / km or less. The cutoff wavelength λc is 1500 nm or less, and the effective area Aeff is 15 μm 2 or less.
また、実施例17および実施例18に示す光ファイバの長手方向の分散変動を測定した。その結果、実施例17では、条長1kmの光ファイバにおける長手方向の分散の最大値と最小値の差が波長1552nmにおいて0.8ps/nm/kmであった。また、実施例18に示す光ファイバについては、条長1kmの光ファイバにおける長手方向の分散の最大値と最小値の差が波長1554nmにおいて0.2ps/nm/kmであった。本願のような非線形分散シフト光ファイバは、条長400m〜1km程度で用いるのが最も一般的であり、いずれの光ファイバも使用条長での長手方向の分散の最大値と最小値の差は許容範囲内である。 Further, dispersion fluctuations in the longitudinal direction of the optical fibers shown in Example 17 and Example 18 were measured. As a result, in Example 17, the difference between the maximum value and the minimum value of dispersion in the longitudinal direction in the optical fiber having a length of 1 km was 0.8 ps / nm / km at a wavelength of 1552 nm. For the optical fiber shown in Example 18, the difference between the maximum value and the minimum value of dispersion in the longitudinal direction in the optical fiber having a length of 1 km was 0.2 ps / nm / km at a wavelength of 1554 nm. The non-linear dispersion-shifted optical fiber as in the present application is most commonly used at a length of about 400 m to 1 km, and the difference between the maximum value and the minimum value of the dispersion in the longitudinal direction at the length of the used optical fiber is It is within the allowable range.
本願の非線形分散シフト光ファイバを光信号処理装置に用いることにより、広い波長範囲で安定した性能の光信号処理が可能である。 By using the nonlinear dispersion-shifted optical fiber of the present application in an optical signal processing device, it is possible to perform optical signal processing with stable performance in a wide wavelength range.
図11は、本願発明の光ファイバを用いた光信号処理装置の一例として、信号光の波長を一括して他の波長に変換する光波長変換器を示す。図11の光波長変換器は、偏波を揃える偏波コントローラ13、エルビウムドープ光ファイバ増幅器(EDFA)14、光源から励起光(波長λs)と信号光12を結合するカップラ15、そして偏光子16を備えている。図11の光波長変換器を以下に簡単に説明する。
FIG. 11 shows an optical wavelength converter that collectively converts the wavelengths of signal light into other wavelengths as an example of an optical signal processing apparatus using the optical fiber of the present invention. The optical wavelength converter of FIG. 11 includes a
事前に本願発明の光ファイバ7の分散が零となる波長を調べ、この分散が零となる波長近傍の励起光(波長λs)を光源11から生成し、信号光12(波長λp)とカップリングした後、本願発明の光ファイバ17に導入する。この際、この光ファイバ17内で四光波混合とよばれる大きな非線形現象を生じ、信号光12は下記式(7)での波長λに変換される。このことにより、光波長変換が一括して行われる。
λ=(λp―λs)+λp (7)
The wavelength at which the dispersion of the
λ = (λp−λs) + λp (7)
図12は、本願発明の光ファイバを用いたパルス圧縮器の一例を示す。図12のパルス圧縮器は、それぞれ波長の異なる光源21及び22、偏波コントローラ23、カップラ24、偏光子25、EDFA26、一般的なシングルモード光ファイバ28、本願発明の光ファイバ27を備える。図13のパルス圧縮器においては、本願発明の光ファイバ27と一般的なシングルモード光ファイバ28を所定長さごとに交互に接続する。
FIG. 12 shows an example of a pulse compressor using the optical fiber of the present invention. The pulse compressor shown in FIG. 12 includes
なお、図11及び図12には、本願発明の光ファイバを用いた光信号処理装置として、光波長変換器やパルス圧縮器のみ示しているが、これ以外にも、例えば波形整形器等にも本願発明の光ファイバを適用できることはいうまでもない。 11 and 12 show only an optical wavelength converter and a pulse compressor as an optical signal processing apparatus using the optical fiber of the present invention, but other than this, for example, a waveform shaper or the like. Needless to say, the optical fiber of the present invention can be applied.
1 第1コア
2 第2コア
4 クラッド
11、21、22 光源
12 信号光
13、23 偏波コントローラ
14、26 EDFA
15、24 カップラ
16、25 偏光子
17、27 本発明の光ファイバ
28 シングルモード光ファイバ
DESCRIPTION OF
15, 24
Claims (12)
前記第1コアの外周に設けられ、第1コアよりも低い屈折率を有する第2コアと、
前記第2コアの外周に設けられ、第1コアよりも低く、第2コアよりも高い屈折率を有する第3コアと、
前記第3コアの外周に設けられ、第3コアよりも低く、第2コアよりも高い屈折率を有するクラッドとを具備する非線形分散シフト光ファイバであって、
前記クラッドに対する前記第1コアの比屈折率差Δ1が2.5%乃至5.0%であり、
前記クラッドに対する前記第2コアの比屈折率差Δ2が−1.4%乃至−0.1%であり、
前記クラッドに対する前記第3コアの比屈折率差Δ3が0.1%乃至1.0%であり、
前記第1コアの外径D1は2μm乃至5μmであり、
前記第1コアの外径D1と前記第2コアの外径D2との比D1/D2が、0.3以上0.8以下であり、
前記第2コアの外径D2と前記第3コアの外径D3との比D2/D3が、0.35以上0.99以下であり、
波長1550nmにおける分散値が−3.9ps/nm/km乃至+3.8ps/nm/kmであり、
波長1550nmにおける分散スロープの絶対値が0.03ps/nm2/km以下であり、
波長1550nmにおける有効コア断面積が12μm2以下であり、かつ波長1550nmにおける非線形定数n2/Aeffが40×10−10/W以上であることを特徴とする非線形分散シフト光ファイバ。 A first core located in the center;
A second core provided on an outer periphery of the first core and having a lower refractive index than the first core;
A third core provided on an outer periphery of the second core, having a refractive index lower than that of the first core and higher than that of the second core;
A non-linear dispersion-shifted optical fiber provided on the outer periphery of the third core, comprising a cladding having a refractive index lower than that of the third core and higher than that of the second core;
The relative refractive index difference Δ1 of the first core with respect to the cladding is 2.5% to 5.0%,
The relative refractive index difference Δ2 of the second core with respect to the cladding is −1.4% to −0.1%,
The relative refractive index difference Δ3 of the third core with respect to the cladding is 0.1% to 1.0%,
The outer diameter D1 of the first core is 2 μm to 5 μm,
A ratio D1 / D2 between the outer diameter D1 of the first core and the outer diameter D2 of the second core is 0.3 or more and 0.8 or less,
The ratio D2 / D3 of the outer diameter D2 of the second core and the outer diameter D3 of the third core is 0.35 or more and 0.99 or less,
The dispersion value at a wavelength of 1550 nm is −3.9 ps / nm / km to +3.8 ps / nm / km ,
The absolute value of the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is 0.03 ps / nm 2 / km or less,
A nonlinear dispersion-shifted optical fiber, wherein an effective core area at a wavelength of 1550 nm is 12 μm 2 or less, and a nonlinear constant n 2 / Aeff at a wavelength of 1550 nm is 40 × 10 −10 / W or more.
前記第2コアの比屈折率差Δ2が−1.4%乃至−0.7%であることを特徴とする請求項1に記載の非線形分散シフト光ファイバ。 The relative refractive index difference Δ1 of the first core is 4.0% or less,
2. The nonlinear dispersion-shifted optical fiber according to claim 1, wherein a relative refractive index difference Δ <b> 2 of the second core is −1.4% to −0.7%.
D2/D3>Δ3+0.25 (0.1%≦Δ3≦0.2%)
D2/D3>(1/2)・Δ3+0.35 (0.2%≦Δ3≦0.6%)
D2/D3>(1/4)・Δ3+0.5 (0.6%≦Δ3≦1.0%)
の関係を満足することを特徴とする請求項1乃至7に記載の非線形分散シフトファイバ。 Said D2 / D3 is
D2 / D3> Δ3 + 0.25 (0.1% ≦ Δ3 ≦ 0.2%)
D2 / D3> (1/2) · Δ3 + 0.35 (0.2% ≦ Δ3 ≦ 0.6%)
D2 / D3> (1/4) .Δ3 + 0.5 (0.6% ≦ Δ3 ≦ 1.0%)
The nonlinear dispersion-shifted fiber according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied.
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