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JP5799903B2 - Single mode optical fiber - Google Patents

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Description

本発明は、曲げ損失特性に優れ、かつ低伝送損失な特性を備えたシングルモード光ファイバに関するものである。   The present invention relates to a single mode optical fiber having excellent bending loss characteristics and low transmission loss characteristics.

通信用光ファイバの中でもシングルモード光ファイバ(SMF:Single−Mode optical Fiber)は、低損失・広帯域な伝送路として広く実用化されている。近年、FTTH(Fiber To The Home)システムの普及により光ファイバが室内まで配線されるケースが増えている。そのようなシステムにおいては、光ファイバは屋外のアクセス点よりドロップケーブルを介して、室内まで導かれるが、その際、建物の構造や室内の状況により、光ファイバは小さな曲げを伴った配線形態になるのが普通である。しかしながら、光ファイバを小さく曲げると、光ファイバの信号光を閉じ込める力が劣化し、大きな伝送損失が発生する。その対策として、クラッド層の屈折率分布を、図7に示すような3層構造にしたトレンチ型屈折率分布シングルモード光ファイバが用いられている。本ファイバはトレンチ構造を有しているため、通常のシングルモード光ファイバに比べ、優れた曲げ損失特性を有している。このトレンチ型屈折率分布を形成するためには、光ファイバのクラッド層を屈折率の異なる3層構造で構成する必要がある。   Among communication optical fibers, a single-mode optical fiber (SMF) has been widely put into practical use as a low-loss, wide-band transmission line. In recent years, with the spread of FTTH (Fiber To The Home) system, cases where optical fibers are wired indoors are increasing. In such a system, the optical fiber is guided from the outdoor access point to the room via a drop cable. However, depending on the structure of the building and the indoor conditions, the optical fiber is in a wiring configuration with a small bend. It is normal to become. However, if the optical fiber is bent to a small extent, the force for confining the signal light of the optical fiber is deteriorated, and a large transmission loss is generated. As a countermeasure, a trench type refractive index distribution single mode optical fiber in which the refractive index distribution of the cladding layer has a three-layer structure as shown in FIG. 7 is used. Since this fiber has a trench structure, it has superior bending loss characteristics as compared with a normal single mode optical fiber. In order to form this trench type refractive index profile, it is necessary to form the cladding layer of the optical fiber with a three-layer structure having different refractive indexes.

光ファイバは、光ファイバ母材を線引きして製造されるので、光ファイバのクラッド層を3層構造とするためには、クラッド層となる部分を屈折率の異なる3層構造とした光ファイバ母材を製造する必要がある。   Since an optical fiber is manufactured by drawing an optical fiber preform, in order to make the clad layer of the optical fiber have a three-layer structure, the optical fiber preform having a three-layer structure having a different refractive index in the portion to become the clad layer. It is necessary to manufacture the material.

このような光ファイバ母材を製造するためには、図8に示すように、気相軸付法(VAD法:Vapor phase Axial Deposition method)によってシリカガラス微粒子(スート)を堆積させ、次にHeとCl2ガスの混合ガス雰囲気中で脱水焼結処理し、さらに、延伸してコアおよび第1クラッド同時合成母材を製造する((a)コア母材製造工程)。 In order to manufacture such an optical fiber preform, as shown in FIG. 8, silica glass fine particles (soot) are deposited by a vapor phase axial deposition method (VAD method: Vapor Phase Axial Deposition method), and then He. Then, the core and the first clad simultaneous composite base material are manufactured by stretching in a mixed gas atmosphere of N2 and Cl 2 gas, and further ((a) core base material manufacturing step).

また、別工程にて、VAD法によってスートを堆積させ、次にHeとSiF4ガスの混合ガス雰囲気中で焼結時にフッ素ドープし、得られたガラス母材に対してコア母材を挿入するための中空部をチュービング加工して、第2クラッド層となるフッ素ドープ第2クラッド層(フッ素ドープ管)を製造する((b)トレンチ部フッ素管製造工程)。 In another process, soot is deposited by the VAD method, then fluorine-doped during sintering in a mixed gas atmosphere of He and SiF 4 gas, and a core base material is inserted into the obtained glass base material. For this purpose, the hollow portion is subjected to tubing to produce a fluorine-doped second cladding layer (fluorine-doped tube) to be the second cladding layer ((b) trench portion fluorine tube manufacturing step).

以上のようにして製造したコア第1クラッド同時合成母材とフッ素ドープ第2クラッド層とをロッドインチューブ法により一体化する((c)ロッドイン加工工程)。さらに、外付けVAD法により第2クラッド層の外周にスートを堆積させた後、HeとCl2ガスの混合ガス雰囲気中で焼結し、第3クラッド層となる塩素ドープ石英クラッド層を形成すると、クラッド層が3層構造の光ファイバ母材が得られ((d)外側クラッド製造工程)、その後、本母材を線引きしてクラッド層が3層構造のトレンチ型シングルモード光ファイバが得られる。 The core first clad simultaneous synthesis base material manufactured as described above and the fluorine-doped second clad layer are integrated by a rod-in-tube method ((c) rod-in processing step). Furthermore, after soot is deposited on the outer periphery of the second cladding layer by the external VAD method, sintering is performed in a mixed gas atmosphere of He and Cl 2 gas to form a chlorine-doped quartz cladding layer that becomes the third cladding layer. Then, an optical fiber preform having a three-layer structure of the clad layer is obtained ((d) outer clad manufacturing process), and thereafter, this preform is drawn to obtain a trench type single mode optical fiber having a three-layer structure of the clad layer. .

このように、従来はトレンチ型シングルモード光ファイバの製造に際しては、第2クラッド層となるフッ素ドープ管をロッドインチューブ法により一体化して作製していたので、第1クラッド層と第2クラッド層の境界部は、図9に示すようなファイバ組成の不連続点を伴った急激な屈折率分布変化部(点線で囲った部分)となっていた。   As described above, conventionally, when manufacturing a trench type single mode optical fiber, a fluorine-doped tube serving as a second cladding layer is integrally formed by a rod-in-tube method, so that the first cladding layer and the second cladding layer are manufactured. 9 was a sharp refractive index distribution changing portion (a portion surrounded by a dotted line) accompanied by a discontinuous point of the fiber composition as shown in FIG.

特開2010−64915号JP 2010-64915 A

しかしながら、トレンチ型シングルモード光ファイバの第1クラッド層となる部分と第2クラッド層となる部分の組成が大きく異なると、光ファイバ母材を線引して形成された光ファイバにおいて、第1クラッド層と第2クラッド層との境界部に残留応力が発生し、図10に示すような伝送損失増加の要因となる。本伝送損失は波長依存性が小さいことから特定の不純物に起因する吸収損失ではなく、一般に構造不整損失と呼ばれる損失で、コア/クラッド界面の揺らぎが原因と考えられる。当該ファイバの場合、コアと第1クラッドまでは、図10に比較のために示した通常シングルモード光ファイバ(SMF)と同じなので、伝送損失増加の要因としては考えにくい。そのため、次に伝送損失増加を引き起こす可能性が高い要因は、第1クラッドと第2クラッド界面の組成差(揺らぎ)である。   However, if the composition of the portion to be the first cladding layer and the portion to be the second cladding layer of the trench type single mode optical fiber is greatly different, the first cladding is formed in the optical fiber formed by drawing the optical fiber preform. Residual stress is generated at the boundary between the layer and the second cladding layer, which causes an increase in transmission loss as shown in FIG. Since this transmission loss is small in wavelength dependence, it is not an absorption loss due to a specific impurity but a loss generally called a structural irregularity loss, which is considered to be caused by fluctuations in the core / cladding interface. In the case of the fiber, the core and the first cladding are the same as the normal single mode optical fiber (SMF) shown for comparison in FIG. Therefore, the next most likely cause of transmission loss increase is the composition difference (fluctuation) between the first cladding and the second cladding interface.

当該ファイバにおいては、第1クラッドと第2クラッドの境界部に、急峻な屈折率変化(比屈折率差Δ(r)をr(半径を表す。)で微分することにより算出される、dΔ(r)/drが−0.15となる箇所)が存在する。これは、前述した当該ファイバ母材の製造法に大きな原因がある。つまり、図8で示した工程(c)において、コア/第1クラッド同時合成母材の第1クラッド部と屈折率が異なった第2クラッドとなるフッ素ドープ石英管を直接一体化しているため、その境界部には屈折率の不連続点が生じる。石英における屈折率は、石英を構成する組成によって決まり、組成が異なれば熱に対する膨張係数が異なるため、光ファイバの線引き工程のような加熱工程後に、残留応力が発生することになる。また、この残留応力は光ファイバ線引き時の張力にも依存し、張力が小さいと残留応力は小さくなる傾向を持つため、図10に示すようにそれに伴って構造不整損失も小さくなるが、張力を実用的な作業条件の範囲内で最小(張力=0.1N)としても、十分に構造不整損失を低減することができない。   In the fiber, dΔ ((calculated by differentiating a relative refractive index difference Δ (r) by r (radius)) at the boundary between the first clad and the second clad. r) / dr where -dr is -0.15). This is largely due to the above-described manufacturing method of the fiber preform. That is, in the step (c) shown in FIG. 8, the first cladding portion of the core / first cladding simultaneous composite base material and the fluorine-doped quartz tube serving as the second cladding having a different refractive index are directly integrated. A refractive index discontinuity occurs at the boundary. The refractive index in quartz is determined by the composition constituting the quartz, and if the composition is different, the thermal expansion coefficient is different. Therefore, a residual stress is generated after a heating process such as an optical fiber drawing process. This residual stress also depends on the tension at the time of drawing the optical fiber. If the tension is small, the residual stress tends to be small. Therefore, as shown in FIG. Even if the minimum is within the range of practical working conditions (tension = 0.1 N), the structural irregularity loss cannot be reduced sufficiently.

本残留応力を緩和するためには、前記第1クラッド層となる部分と第2クラッド層となる部分の組成の性質の差(膨張係数の差)を小さくすること、つまり、第2クラッド層の屈折率を、第1クラッド層のそれに近づければよいが、その差が比屈折率差で−0.1%より大きくなると、今度は、トレンチ型光ファイバの特徴が緩和され、所望の曲げ損失特性(たとえばITU−TG657A2)が得られなくなり、FTTHシステムへの本ファイバの適用が困難になる。また、逆に−0.45%より小さくなると、ITU−TG657−A2規格におけるケーブルカットオフ波長とモードフィールド径の両方の特性を同時に満足させることが困難になるので、望ましくは、−0.45%以上とするのがよい。   In order to alleviate this residual stress, the difference in composition property (difference in expansion coefficient) between the portion serving as the first cladding layer and the portion serving as the second cladding layer should be reduced, that is, The refractive index should be close to that of the first cladding layer. However, if the difference becomes larger than −0.1% in terms of the relative refractive index, the characteristics of the trench type optical fiber will be relaxed and the desired bending loss will be reduced. Characteristics (for example, ITU-TG657A2) cannot be obtained, and application of the present fiber to the FTTH system becomes difficult. On the other hand, if it becomes smaller than −0.45%, it becomes difficult to satisfy both the characteristics of the cable cutoff wavelength and the mode field diameter in the ITU-TG657-A2 standard. % Or better.

そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、曲げ損失特性に優れ、かつ低伝送損失な特性を備えたシングルモード光ファイバを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a single mode optical fiber that solves the above-described problems and has excellent bending loss characteristics and low transmission loss characteristics.

上記課題を解決するために創案された本発明は、コア層と、前記コア層の外周に隣接した第1クラッド層と、前記第1クラッド層の外周に隣接した第2クラッド層と、前記第2クラッド層の外周に隣接した第3クラッド層を備えたシングルモード光ファイバであって、前記コア層の中心における屈折率n0、前記第1クラッド層の平均屈折率n1、第2クラッド層の最小屈折率n2、および第3クラッド層の平均屈折率n3は、n0>n3>n1>n2の関係であり、前記第3クラッド層の平均屈折率n3と前記コア層の中心屈折率n0とから算出される前記コア層の比屈折率差は0.3%以上、0.45%以下であり、前記第3クラッド層の平均屈折率n3と前記第2クラッド層の最小屈折率n2とから算出される前記第2クラッド層の比屈折率差は、−0.1%以下、−0.45%以上で、前記第1クラッド層の外径をr1、前記第2クラッド層の外径をr2としたときに、前記コア層の中心からの距離rに対する比屈折率差Δ(r)の径方向に対する微分値dΔ(r)/drが、−0.10≦dΔ(r)/dr<0(r1≦r≦r2)、dΔ(r1)/dr>dΔ(r)/dr(r1<r<r2)、及び、dΔ(r2)/dr>dΔ(r)/dr(r1<r<r2)となることを特徴とするシングルモード光ファイバである。   In order to solve the above problems, the present invention includes a core layer, a first cladding layer adjacent to the outer periphery of the core layer, a second cladding layer adjacent to the outer periphery of the first cladding layer, and the first cladding layer. A single mode optical fiber having a third cladding layer adjacent to the outer periphery of the two cladding layers, wherein the refractive index n0 at the center of the core layer, the average refractive index n1 of the first cladding layer, the minimum of the second cladding layer The refractive index n2 and the average refractive index n3 of the third cladding layer have a relationship of n0> n3> n1> n2, and are calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the central refractive index n0 of the core layer. The relative refractive index difference of the core layer is not less than 0.3% and not more than 0.45%, and is calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the minimum refractive index n2 of the second cladding layer. The ratio of the second cladding layer The folding difference is −0.1% or less, −0.45% or more, the outer diameter of the first cladding layer is r1, and the outer diameter of the second cladding layer is r2. The differential value dΔ (r) / dr in the radial direction of the relative refractive index difference Δ (r) with respect to the distance r from the center is −0.10 ≦ dΔ (r) / dr <0 (r1 ≦ r ≦ r2), dΔ. (r1) / dr> dΔ (r) / dr (r1 <r <r2) and dΔ (r2) / dr> dΔ (r) / dr (r1 <r <r2) It is a mode optical fiber.

前記シングルモード光ファイバのコア層はゲルマニウムとフッ素および塩素が添加された石英ガラスからなり、前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層はフッ素と塩素が添加された石英ガラスからなり、前記第3クラッド層は塩素が添加された石英ガラスからなる。   The core layer of the single mode optical fiber is made of quartz glass to which germanium, fluorine and chlorine are added, the first cladding layer and the second cladding layer are made of quartz glass to which fluorine and chlorine are added, and the third mode The cladding layer is made of quartz glass to which chlorine is added.

前記シングルモード光ファイバは、波長1310nmのモードフィールド径が8.2〜9.4μmである。   The single-mode optical fiber has a mode field diameter of 8.2 to 9.4 μm at a wavelength of 1310 nm.

前記シングルモード光ファイバは、曲げ直径15mmで曲げた時の波長1550nmにおける曲げ損失が0.5dB/ターン以下である。   The single mode optical fiber has a bending loss of 0.5 dB / turn or less at a wavelength of 1550 nm when bent at a bending diameter of 15 mm.

前記シングルモード光ファイバは、曲げ直径15mmで曲げた時の波長1625nmにおける曲げ損失が1.0dB/ターン以下である。   The single mode optical fiber has a bending loss of 1.0 dB / turn or less at a wavelength of 1625 nm when bent at a bending diameter of 15 mm.

本発明によれば、曲げ損失特性に優れ、かつ、低伝送損失の特性を備えたシングルモード光ファイバを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a single mode optical fiber having excellent bending loss characteristics and low transmission loss characteristics.

本実施の形態に係るシングルモード光ファイバの屈折率分布構造を説明する図である。It is a figure explaining the refractive index distribution structure of the single mode optical fiber which concerns on this Embodiment. 本発明の光ファイバにおける比屈折率差のファイバ径方向の変化率の様子を示したものである。The mode of the change rate in the fiber radial direction of the relative refractive index difference in the optical fiber of the present invention is shown. 第1クラッド層と第2クラッド層の界面の屈折率の変化率を変えた場合に伝送損失がどのように変化するかを示した図である。It is a figure showing how transmission loss changes when the rate of change of the refractive index at the interface between the first cladding layer and the second cladding layer is changed. コアスート母材製造の様子を示したものである。The state of core soot base material manufacture is shown. コア母材焼結工程の様子を示したものである。The state of a core base material sintering process is shown. コア母材透明ガラス化後の屈折率分布を示したものである。The refractive index distribution after core base material transparent vitrification is shown. 従来のトレンチ型光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the refractive index distribution of the conventional trench type optical fiber. 従来のトレンチ型シングルモード光ファイバの製造に用いる光ファイバ母材の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the optical fiber preform used for manufacture of the conventional trench type single mode optical fiber. 従来のトレンチ型光ファイバの屈折率分布を示したものである。2 shows a refractive index profile of a conventional trench optical fiber. 従来のトレンチ型光ファイバの伝送損失とSMFの伝送損失との比較結果を示したものである。The comparison result of the transmission loss of the conventional trench type optical fiber and the transmission loss of SMF is shown.

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。   A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態に係るシングルモード光ファイバは、従来のシングルモード光ファイバと同等の低損失な伝送特性を備えつつ、曲げ損失特性については、従来型のシングルモード光ファイバに比べ、優れた特性を備えたもので、その屈折率分布構造の実施例を図1により説明する。   The single mode optical fiber according to the present embodiment has the same low loss transmission characteristics as the conventional single mode optical fiber, but the bending loss characteristics are superior to those of the conventional single mode optical fiber. An embodiment of the refractive index distribution structure will be described with reference to FIG.

まず、図1に示すように、本発明のシングルモード光ファイバは、3層クラッド構造を有するトレンチ型の屈折率分布構造を有している。その特徴は、第1クラッド層と第2クラッド層の境界部に急激な組成変化領域がなく、その結果、その屈折率分布構造が第2クラッド層内で外径方向に対して、負の傾斜を持った構造になっている。   First, as shown in FIG. 1, the single mode optical fiber of the present invention has a trench-type refractive index distribution structure having a three-layer cladding structure. The feature is that there is no abrupt composition change region at the boundary between the first cladding layer and the second cladding layer, and as a result, the refractive index distribution structure is negatively inclined with respect to the outer diameter direction in the second cladding layer. It has a structure with

本明細書における各層の半径の算出方法について下記する。まず、第3クラッド層の目標屈折率値(設計値)を用いて比屈折率差の径分布Δ(r)を求め、次に、図2に示すように、比屈折率差の径分布Δ(r)の微分値であるdΔ(r)/dr(rは半径を表す。)を求める。なお、図2においては、直径125μmの光ファイバを用意し、1.0μmピッチで比屈折率差Δ(r)を求めている。   The method for calculating the radius of each layer in this specification will be described below. First, the relative refractive index difference diameter distribution Δ (r) is obtained using the target refractive index value (design value) of the third cladding layer, and then the relative refractive index difference diameter distribution Δ as shown in FIG. DΔ (r) / dr (r represents a radius), which is a differential value of (r), is obtained. In FIG. 2, an optical fiber having a diameter of 125 μm is prepared, and the relative refractive index difference Δ (r) is obtained at a pitch of 1.0 μm.

コア層の半径r0は、コア層の中心から外径方向に向かってdΔ(r)/drが最初に負の極値となる位置までの距離とする。第1クラッド層の外縁の半径r1は、コア層の外縁よりも外側で、かつ、dΔ(r)/drが最初に正から負へ変わる位置またはdΔ(r)/drが負の領域において極値となる最初の位置までの距離とする(dΔ(r)/drの値が、増加(または横ばい)から減少に転じる位置までの距離である)。第2クラッド層の外縁の半径r2は、第1クラッド層の外側で、かつ、dΔ(r)/drが正の値となる位置までの距離とする。第3クラッド層の外縁の半径r3は、光ファイバの外径に等しい。   The radius r0 of the core layer is a distance from the center of the core layer to the position where dΔ (r) / dr first becomes a negative extreme value in the outer diameter direction. The radius r1 of the outer edge of the first cladding layer is outside the outer edge of the core layer and is a pole at a position where dΔ (r) / dr first changes from positive to negative or in a region where dΔ (r) / dr is negative. The distance to the first position to be a value (the distance to the position where the value of dΔ (r) / dr turns from increasing (or leveling) to decreasing). The radius r2 of the outer edge of the second cladding layer is a distance to the outside of the first cladding layer and a position where dΔ (r) / dr has a positive value. The radius r3 of the outer edge of the third cladding layer is equal to the outer diameter of the optical fiber.

また、各層の比屈折率差は、以下のようにして算出される。コア層の比屈折率差Δn0は、第3クラッド層の平均屈折率n3とコア層の中心屈折率n0とから算出(Δn0=100×(n0−n3)/n0。以下同様である。)され、第1クラッド層の比屈折率差Δn1は、第3クラッド層の平均屈折率n3と第1クラッド層の平均屈折率n1とから算出され、第2クラッド層の比屈折率差Δn2は、第3クラッド層の平均屈折率n3と第2クラッド層の最小屈折率n2とから算出される。   Further, the relative refractive index difference of each layer is calculated as follows. The relative refractive index difference Δn0 of the core layer is calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the central refractive index n0 of the core layer (Δn0 = 100 × (n0−n3) / n0, and so on). The relative refractive index difference Δn1 of the first cladding layer is calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the average refractive index n1 of the first cladding layer, and the relative refractive index difference Δn2 of the second cladding layer is It is calculated from the average refractive index n3 of the three cladding layers and the minimum refractive index n2 of the second cladding layer.

第1クラッド層の外縁部から第2クラッド層の外縁部に向かって、ファイバ径(r)方向に対する比屈折率差Δ(r)の分布の微分値dΔ(r)/drは、r1≦r≦r2を満たす領域で負(dΔ(r)/dr<0)となり、つまり、外径方向に対して比屈折率Δ(r)は常に減少している。また、r1<r<r2を満たす領域において、dΔ(r1)/dr及びdΔ(r2)/drよりも小さくなるdΔ(r)/drが存在する。   The differential value dΔ (r) / dr of the distribution of the relative refractive index difference Δ (r) with respect to the fiber diameter (r) direction from the outer edge of the first cladding layer toward the outer edge of the second cladding layer is r1 ≦ r It is negative (dΔ (r) / dr <0) in a region satisfying ≦ r2, that is, the relative refractive index Δ (r) is constantly decreasing with respect to the outer diameter direction. In the region satisfying r1 <r <r2, there exists dΔ (r) / dr that is smaller than dΔ (r1) / dr and dΔ (r2) / dr.

本実施例に先立ち、コア層の半径r0を7.0μm、第1クラッド層の半径r1を20μm、第2クラッド層の半径r2を38μm、第3クラッド層の半径r3を125μm、コア層の比屈折率差Δn0を0.35%、第1クラッド層の比屈折率差Δn1を−0.04%、第2クラッド層の比屈折率差Δn3を−0.12%の条件で固定し、第1クラッドの外縁部から第2クラッドの外縁部に向かってのdΔ(r)/dr(r1<r<r2)の最小値が、−0.025、−0.10、−0.11、−0.12、−0.15の光ファイバ(光ファイバ線引時の張力は1.5N)を試作し、それぞれの伝送損失を調べた。その結果を図3に示す。dΔ(r)/drの値が大きくなるにつれ構造不整損失の発生は抑制され、−0.10及び−0.025で通常のSMFと同等の伝送損失となることを見出した。そのため、本発明においては、−0.10≦dΔ(r)/dr<0となることを必要条件と定めた。   Prior to this example, the core layer radius r0 is 7.0 μm, the first cladding layer radius r1 is 20 μm, the second cladding layer radius r2 is 38 μm, the third cladding layer radius r3 is 125 μm, and the ratio of the core layers The refractive index difference Δn0 is fixed to 0.35%, the relative refractive index difference Δn1 of the first cladding layer is −0.04%, and the relative refractive index difference Δn3 of the second cladding layer is fixed to −0.12%. The minimum value of dΔ (r) / dr (r1 <r <r2) from the outer edge of the first cladding toward the outer edge of the second cladding is −0.025, −0.10, −0.11, − Prototypes of 0.12 and -0.15 optical fibers (1.5N tension when drawing the optical fiber) were made, and the respective transmission losses were examined. The result is shown in FIG. As the value of dΔ (r) / dr increases, the occurrence of structural irregularity loss is suppressed, and it has been found that the transmission loss is equivalent to that of normal SMF at −0.10 and −0.025. Therefore, in the present invention, a necessary condition is that −0.10 ≦ dΔ (r) / dr <0.

次に、本発明のシングルモード光ファイバの製造方法について以下、詳細を述べる。図4にコアスート母材製造の様子を示す。スート母材中心部(コア層)2形成用のバーナー3とスート母材第1クラッド部4形成用のバーナー5及びスート母材第2クラッド部6形成用のバーナー7に、酸素、水素、原料ガス(例えばSiCl4、GeCl4、SiF4)を供給し、酸素と水素の混合気体の火炎中で、原料ガスを燃焼(加水分解)させて不純物の少ないシリカガラス微粒子(スート)を生成し、それを回転するロッド(種棒)1の下端に堆積させながらロッド1を引き上げていき、多孔質体のスート母材10を形成する。 Next, the manufacturing method of the single mode optical fiber of the present invention will be described in detail below. FIG. 4 shows a state of manufacturing the core soot base material. Oxygen, hydrogen, and raw materials are added to the burner 3 for forming the soot base material (core layer) 2, the burner 5 for forming the soot base material first clad part 4, and the burner 7 for forming the soot base material second clad part 6. A gas (for example, SiCl 4 , GeCl 4 , SiF 4 ) is supplied, and in a flame of a mixed gas of oxygen and hydrogen, the raw material gas is burned (hydrolyzed) to produce silica glass fine particles (soot) with less impurities, The rod 1 is pulled up while being deposited on the lower end of the rotating rod (seed rod) 1 to form a porous soot base material 10.

なお、この時スート堆積温度を制御することにより、ガラス微粒子(スート)の嵩密度を調節可能であり、嵩密度が高くなるほど後工程であるフッ素雰囲気中での焼結工程においてフッ素ドープ量を抑制することができる。この方法を用いて第1クラッドの外縁部から第2クラッドの外縁部に向かってのdΔ(r)/dr(r1<r<r2)の最小値の制御を行うことができる。   At this time, by controlling the soot deposition temperature, the bulk density of the glass fine particles (soot) can be adjusted, and the higher the bulk density, the smaller the fluorine doping amount in the subsequent sintering step in the fluorine atmosphere. can do. Using this method, it is possible to control the minimum value of dΔ (r) / dr (r1 <r <r2) from the outer edge of the first cladding toward the outer edge of the second cladding.

このとき、バーナー3には原料ガスとしてSiCl4=3g/min、GeCl4=0.2g/minを可燃ガスとしてH2=6.5L/min、助燃ガスとしてO2=16L/minを供給した。また、バーナー5には原料ガスとしてSiCl4=20g/min、可燃ガスとしてH2=55L/min、助燃ガスとしてO2=50L/minを、さらに、バーナー7には原料ガスとしてSiCl4=18g/min、可燃ガスとしてH2=60L/min、助燃ガスとしてO2=50L/minを供給し、φ50mmのスート母材中心部2を、φ120のスート母材第1クラッド部を、φ220mmのスート母材第2クラッド部を持った全長1500mmの多孔質体のスート母材10を形成した。 At this time, the burner 3 was supplied with SiCl 4 = 3 g / min and GeCl 4 = 0.2 g / min as source gases, H 2 = 6.5 L / min as combustible gas, and O 2 = 16 L / min as auxiliary gas. . Further, the burner 5 has a raw material gas of SiCl 4 = 20 g / min, the combustible gas has an H 2 = 55 L / min, the auxiliary combustion gas has an O 2 = 50 L / min, and the burner 7 has a raw material gas of SiCl 4 = 18 g / min. / Min, H 2 = 60 L / min as a combustible gas, O 2 = 50 L / min as a combustible gas, a soot base material central portion 2 of φ50 mm, a soot base material first clad portion of φ120 mm, a soot base of φ220 mm A porous soot base material 10 having a total length of 1500 mm and having a base material second cladding part was formed.

次に、当該スート母材10の焼結を行った。焼結には図5に示す電気焼結炉20を使用した。焼結方法は、まず、スート母材10の脱OH処理として、炉内ガスHe=20L/min、Cl2=300cc/minの混合ガス雰囲気で、焼結温度1200℃、送り速度5mm/minで、スート母材全長の加熱処理を行った。次に、母材へのフッ素ドープ及び透明ガラス化処理として、炉内ガスHe=20L/min、SiF4=150cc/minの混合ガス雰囲気で、焼結温度1500℃、送り速度5mm/minで、スート母材全長の加熱処理を行った。その結果、直径φ100mm、全長850mmの透明ガラス化母材(図示無し)を得た。 Next, the soot base material 10 was sintered. An electric sintering furnace 20 shown in FIG. 5 was used for sintering. In the sintering method, first, as the de-OH treatment of the soot base material 10, in a mixed gas atmosphere of furnace gas He = 20 L / min, Cl 2 = 300 cc / min, at a sintering temperature of 1200 ° C. and a feed rate of 5 mm / min. Then, the heat treatment of the entire length of the soot base material was performed. Next, as a fluorine doping and transparent vitrification treatment to the base material, in a mixed gas atmosphere of furnace gas He = 20 L / min, SiF 4 = 150 cc / min, sintering temperature 1500 ° C., feed rate 5 mm / min, The entire length of the soot base material was heat-treated. As a result, a transparent vitrified base material (not shown) having a diameter of 100 mm and a total length of 850 mm was obtained.

以上の方法で得られた透明ガラス化母材の屈折率分布測定結果の一例を図6に示す。本実施例では、石英基準の比屈折率差が、センターコアΔn11は0.38%、第1クラッドΔn21は−0.05%、第2クラッド最小値Δn31は−0.16%であった。本屈折率分布結果を基にファイバ化後のケーブルカットオフ波長=1240nmとなるような設計を行ったところ、第2クラッド層の半径r2を38μmとすればよいことが分かった。   An example of the refractive index distribution measurement result of the transparent vitrification base material obtained by the above method is shown in FIG. In this example, the relative refractive index difference based on quartz was 0.38% for the center core Δn11, −0.05% for the first cladding Δn21, and −0.16% for the second cladding minimum value Δn31. Based on the result of this refractive index distribution, a design was made such that the cable cutoff wavelength after fiberization = 1240 nm, and it was found that the radius r2 of the second cladding layer should be 38 μm.

そこで、本透明ガラス化母材30を所定の径に延伸し、その外周部に外付け法により第3クラッド層となるスート母材を堆積させ、外径φ250mm、長さ1600mmの母材40(図示無し)とした。本外付けスート母材を温度1500℃の電気焼結炉にて透明ガラス化を行い、φ110mm、長さ1500mmの透明ガラス化全合成母材(図示無し)を得た。   Therefore, the transparent vitrified base material 30 is stretched to a predetermined diameter, and a soot base material to be the third cladding layer is deposited on the outer peripheral portion thereof by an external method, and a base material 40 (outer diameter φ250 mm, length 1600 mm) ( (Not shown). The external soot base material was transparently vitrified in an electric sintering furnace at a temperature of 1500 ° C. to obtain a transparent vitrified total synthetic base material (not shown) having a diameter of 110 mm and a length of 1500 mm.

次に得られた透明ガラス化母材を、線引き工程にてφ125μmの光ファイバ(図1)とした。光ファイバの構造を表1に、光学的諸特性を表2に示す。   Next, the obtained transparent vitrified base material was used as an optical fiber (FIG. 1) having a diameter of 125 μm in a drawing process. Table 1 shows the structure of the optical fiber, and Table 2 shows the optical characteristics.

通常のシングルモード光ファイバと同等の諸特性を備えつつ、特に、曲げ損失特性については、優れた特性を有しており、ITU−T G.657A2で規定されている特性を満足する特性となっている。なお、第2クラッド層におけるdΔ(r)/dr(r1≦r≦r2)が、表1に示した−0.019よりも大きくなっても、−0.010以下であれば、構造不正損失の発生を抑制したまま耐曲げ性が良くなり、本発明の目的である曲げ損失特性に優れ、かつ低伝送損失な特性を備えたシングルモード光ファイバを提供することができることは言うまでもない。   While having various characteristics equivalent to those of ordinary single mode optical fibers, the bending loss characteristics are particularly excellent, and the characteristics satisfy the characteristics defined in ITU-T G.657A2. ing. If dΔ (r) / dr (r1 ≦ r ≦ r2) in the second cladding layer is larger than −0.019 shown in Table 1 and is −0.010 or less, the structural irregularity loss Needless to say, it is possible to provide a single-mode optical fiber that has improved bending resistance while suppressing the occurrence of the above, has excellent bending loss characteristics, and has low transmission loss characteristics.

1 ロッド
2 スート母材中心部
3 スート母材中心部形成用バーナー
4 母材第1クラッド部
5 第1クラッド部形成バーナー
6 母材第2クラッド部
7 第2クラッド部形成バーナー
10 スート母材
20 電気焼結炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rod 2 Soot base material center part 3 Soot base material center formation burner 4 Base material 1st clad part 5 First clad part formation burner 6 Base material 2nd clad part 7 Second clad part formation burner 10 Soot base material 20 Electric sintering furnace

Claims (5)

コア層と、
前記コア層の外周に隣接した第1クラッド層と、
前記第1クラッド層の外周に隣接した第2クラッド層と、
前記第2クラッド層の外周に隣接した第3クラッド層を備えたシングルモード光ファイバであって、
前記コア層の中心における屈折率n0、前記第1クラッド層の平均屈折率n1、第2クラッド層の最小屈折率n2、および第3クラッド層の平均屈折率n3は、n0>n3>n1>n2の関係であり、
前記第3クラッド層の平均屈折率n3と前記コア層の中心屈折率n0とから算出される前記コア層の比屈折率差は0.3%以上、0.45%以下であり、
前記第3クラッド層の平均屈折率n3と前記第2クラッド層の最小屈折率n2とから算出される前記第2クラッド層の比屈折率差は、−0.1%以下、−0.45%以上で、
前記第1クラッド層の外径をr1、前記第2クラッド層の外径をr2としたときに、前記コア層の中心からの距離r(μm)に対する比屈折率差Δ(r)(%)の径方向に対する微分値dΔ(r)/drが、−0.10≦dΔ(r)/dr<0(r1≦r≦r2)、dΔ(r1)/dr>dΔ(r)/dr(r1<r<r2)、及び、dΔ(r2)/dr>dΔ(r)/dr(r1<r<r2)となることを特徴とするシングルモード光ファイバ。
The core layer,
A first cladding layer adjacent to the outer periphery of the core layer;
A second cladding layer adjacent to the outer periphery of the first cladding layer;
A single mode optical fiber comprising a third cladding layer adjacent to the outer periphery of the second cladding layer,
The refractive index n0 at the center of the core layer, the average refractive index n1 of the first cladding layer, the minimum refractive index n2 of the second cladding layer, and the average refractive index n3 of the third cladding layer are n0>n3>n1> n2. Relationship
The relative refractive index difference of the core layer calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the central refractive index n0 of the core layer is 0.3% or more and 0.45% or less,
The relative refractive index difference of the second cladding layer calculated from the average refractive index n3 of the third cladding layer and the minimum refractive index n2 of the second cladding layer is −0.1% or less, −0.45% Above,
When the outer diameter of the first cladding layer is r1 and the outer diameter of the second cladding layer is r2, the relative refractive index difference Δ (r) (%) with respect to the distance r (μm) from the center of the core layer. The differential value dΔ (r) / dr with respect to the radial direction of −0.10 ≦ dΔ (r) / dr <0 (r1 ≦ r ≦ r2), dΔ (r1) / dr> dΔ (r) / dr (r1 <R <r2) and dΔ (r2) / dr> dΔ (r) / dr (r1 <r <r2).
請求項1記載のシングルモード光ファイバであって、
前記コア層はゲルマニウムとフッ素および塩素が添加された石英ガラスからなり、
前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層はフッ素と塩素が添加された石英ガラスからなり、
前記第3クラッド層は塩素が添加された石英ガラスからなることを特徴とするシングルモード光ファイバ。
The single mode optical fiber according to claim 1,
The core layer is made of quartz glass to which germanium, fluorine and chlorine are added,
The first cladding layer and the second cladding layer are made of quartz glass to which fluorine and chlorine are added,
The single clad optical fiber, wherein the third cladding layer is made of quartz glass to which chlorine is added.
請求項1記載のシングルモード光ファイバであって、波長1310nmのモードフィールド径が8.2〜9.4μmであることを特徴とするシングルモード光ファイバ。   2. The single mode optical fiber according to claim 1, wherein a mode field diameter at a wavelength of 1310 nm is 8.2 to 9.4 [mu] m. 請求項1記載のシングルモード光ファイバであって、曲げ直径15mmで曲げた時の波長1550nmにおける曲げ損失が0.5dB/ターン以下であることを特徴とするシングルモード光ファイバ。   2. The single mode optical fiber according to claim 1, wherein a bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a bending diameter of 15 mm is 0.5 dB / turn or less. 請求項1記載のシングルモード光ファイバであって、曲げ直径15mmで曲げた時の波長1625nmにおける曲げ損失が1.0dB/ターン以下であることを特徴とするシングルモード光ファイバ。
2. The single mode optical fiber according to claim 1, wherein a bending loss at a wavelength of 1625 nm when bent at a bending diameter of 15 mm is 1.0 dB / turn or less.
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