JPH08234036A - シングルモ−ド光導波路ファイバ - Google Patents
シングルモ−ド光導波路ファイバInfo
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- JPH08234036A JPH08234036A JP7348557A JP34855795A JPH08234036A JP H08234036 A JPH08234036 A JP H08234036A JP 7348557 A JP7348557 A JP 7348557A JP 34855795 A JP34855795 A JP 34855795A JP H08234036 A JPH08234036 A JP H08234036A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03688—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 5 or more layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予め選択された波長範囲にわたって低い、非
ゼロの分散を有するシングルモ−ド光導波路ファイバを
提供すること。 【解決手段】 コアの屈折率プロファイルは、そのコア
が複数の個別領域を含んでおり、それらの個別領域はそ
れぞれ屈折率プロファイルと、半径または幅を有してい
る。前記複数のコア領域の寸法と形状を調節することに
よって、高性能通信システムに適した１つの組の特性を
有する導波路ファイバを作成しうる。特に、分散傾斜が
0.05ps/nm2-kmより小さく維持され、そして全分散の絶
対値が予め選択された波長範囲にわたって0.5〜3.5ps/n
m-kmの範囲に維持される。ゼロ分散波長は前記予め定め
られた波長範囲の外に維持され、かつカットオフ波長と
モ−ドフィ−ルド直径が目標値にコントロ−ルされる。
ゼロの分散を有するシングルモ−ド光導波路ファイバを
提供すること。 【解決手段】 コアの屈折率プロファイルは、そのコア
が複数の個別領域を含んでおり、それらの個別領域はそ
れぞれ屈折率プロファイルと、半径または幅を有してい
る。前記複数のコア領域の寸法と形状を調節することに
よって、高性能通信システムに適した１つの組の特性を
有する導波路ファイバを作成しうる。特に、分散傾斜が
0.05ps/nm2-kmより小さく維持され、そして全分散の絶
対値が予め選択された波長範囲にわたって0.5〜3.5ps/n
m-kmの範囲に維持される。ゼロ分散波長は前記予め定め
られた波長範囲の外に維持され、かつカットオフ波長と
モ−ドフィ−ルド直径が目標値にコントロ−ルされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単一波長チャンネルおよ
び多波長チャンネルの両波長チャンネルの高性能通信シ
ステムに関する。本発明の導波路ファイバは広い波長範
囲にわたって低いが有限の分散および低い分散傾斜を有
することを特徴とする。
び多波長チャンネルの両波長チャンネルの高性能通信シ
ステムに関する。本発明の導波路ファイバは広い波長範
囲にわたって低いが有限の分散および低い分散傾斜を有
することを特徴とする。
【０００２】
【従来の技術】高性能通信システムは電子的再生を伴う
ことなしに長い距離にわたって高いデ−タ転送率を有す
る。例えば、３〜５百キロメ−トルの非再生距離にわた
って10Gb/s以上の転送率が達成されている。高性能シス
テムはハイパワ−信号レ−ザ、中継器用の光増幅器、あ
るいは波長分割多重化を用いうる。
ことなしに長い距離にわたって高いデ−タ転送率を有す
る。例えば、３〜５百キロメ−トルの非再生距離にわた
って10Gb/s以上の転送率が達成されている。高性能シス
テムはハイパワ−信号レ−ザ、中継器用の光増幅器、あ
るいは波長分割多重化を用いうる。
【０００３】４波混合または自己位相変調のような非線
形光効果がこれらの高性能システムではシステム制限効
果となるおそれがある。
形光効果がこれらの高性能システムではシステム制限効
果となるおそれがある。
【０００４】４波長混合は、波長分割多重化のために用
いられる波長の範囲にわたって非ゼロの絶対値を維持
し、それによって位相整合、したがって多重化信号間の
干渉を防止することによって実質的に除去され得る。し
かし、分散はシステムのビット・レ−トまらたは中継器
なしの長さを制限するように高くてはならない。したが
って、分散が、予め選択された動作波長範囲にわたって
約0.50ps/nm/km〜3.5ps/nm/kmの範囲内に維持される。
さらに、分散は、減衰、導波路ファイバ幾何学形状寸
法、およびモ−ドフィ−ルド直径のような他の必要とさ
れる特性の制御を維持しながら制御されなければならな
い。特にモ−ドフィ−ルド直径は予め選択された下限よ
り高く、それによって単位面積当りの光パワ−を、自己
位相変調を回避するのに十分なだけ低く保持しなければ
ならない。
いられる波長の範囲にわたって非ゼロの絶対値を維持
し、それによって位相整合、したがって多重化信号間の
干渉を防止することによって実質的に除去され得る。し
かし、分散はシステムのビット・レ−トまらたは中継器
なしの長さを制限するように高くてはならない。したが
って、分散が、予め選択された動作波長範囲にわたって
約0.50ps/nm/km〜3.5ps/nm/kmの範囲内に維持される。
さらに、分散は、減衰、導波路ファイバ幾何学形状寸
法、およびモ−ドフィ−ルド直径のような他の必要とさ
れる特性の制御を維持しながら制御されなければならな
い。特にモ−ドフィ−ルド直径は予め選択された下限よ
り高く、それによって単位面積当りの光パワ−を、自己
位相変調を回避するのに十分なだけ低く保持しなければ
ならない。
【０００５】これらの精巧なシステムに対して必要とさ
れる特性を有する光導波路を提供するために、種々の屈
折率プロファイルがモデル化されかつテストされてい
る。米国特許第４７１５６７９号に記載されている複合
コア設計は、低減衰、狭い幾何学的形状寸法公差、許容
曲げ抵抗、および高引張り強度のような基本的要件を維
持しながら高性能システム要件を満たす柔軟性を与え
る。さらに、その複合コア設計のうちのあるものは、製
作が比較的容易であり、それによって受入れられないコ
スト増加を伴うことなしに、改善された光導波路性能を
あたえる。
れる特性を有する光導波路を提供するために、種々の屈
折率プロファイルがモデル化されかつテストされてい
る。米国特許第４７１５６７９号に記載されている複合
コア設計は、低減衰、狭い幾何学的形状寸法公差、許容
曲げ抵抗、および高引張り強度のような基本的要件を維
持しながら高性能システム要件を満たす柔軟性を与え
る。さらに、その複合コア設計のうちのあるものは、製
作が比較的容易であり、それによって受入れられないコ
スト増加を伴うことなしに、改善された光導波路性能を
あたえる。
【０００６】定義 − 屈折率プロファイルは導波路ファイバ半径に沿った
ガラス屈折率の変化である。 − 屈折率デルタは(n1 2 - nc 2)/2n1 2として定義され
る。ただし、n1はコア領域の最大屈折であり、ncはクラ
ッド層の屈折率である。 − アルファ・プロファイルはn(r)=no[1 - (r/
a)alpha]という式で表わされた屈折率プロファイルであ
る。ただし、noは導波路ファイバのセンタ−ライン上の
屈折率であり、aはn(r)で表わされた導波路の部分の半
径である。一般に、アルファは0と任意の大きさの数の
間の任意の値をとり得る。しかし、ゼロに等しいアルフ
ァは取るに足りず、かつ約４より大きいアルファを有す
るプロファイルはほぼステップ関数である。 − コアの領域の半径は屈折率で定義される。ある特定
の領域は、その領域の屈折率特性が始まる点で始まり、
そしてある特定の領域は、屈折率がその特定の領域の特
性である最後の点で終る。半径は本明細書中で特にこと
わりのない限りこの定義を有する。 − 全分散は導波路分散と材料分散の代数和として定義
される。全分散は色分散と呼ばれる場合がある。全分散
の単位はps/nm-kmである。
ガラス屈折率の変化である。 − 屈折率デルタは(n1 2 - nc 2)/2n1 2として定義され
る。ただし、n1はコア領域の最大屈折であり、ncはクラ
ッド層の屈折率である。 − アルファ・プロファイルはn(r)=no[1 - (r/
a)alpha]という式で表わされた屈折率プロファイルであ
る。ただし、noは導波路ファイバのセンタ−ライン上の
屈折率であり、aはn(r)で表わされた導波路の部分の半
径である。一般に、アルファは0と任意の大きさの数の
間の任意の値をとり得る。しかし、ゼロに等しいアルフ
ァは取るに足りず、かつ約４より大きいアルファを有す
るプロファイルはほぼステップ関数である。 − コアの領域の半径は屈折率で定義される。ある特定
の領域は、その領域の屈折率特性が始まる点で始まり、
そしてある特定の領域は、屈折率がその特定の領域の特
性である最後の点で終る。半径は本明細書中で特にこと
わりのない限りこの定義を有する。 − 全分散は導波路分散と材料分散の代数和として定義
される。全分散は色分散と呼ばれる場合がある。全分散
の単位はps/nm-kmである。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は高性能シス
テムに適した光導波路の必要性を満たすものである。本
発明の導波路は予め選択された波長範囲にわたる低い非
ゼロの全分散と、優れた減衰および幾何学的形状寸法制
御を特徴とし、それによて高ビットレ−ト波長分割多重
化を可能にする。
テムに適した光導波路の必要性を満たすものである。本
発明の導波路は予め選択された波長範囲にわたる低い非
ゼロの全分散と、優れた減衰および幾何学的形状寸法制
御を特徴とし、それによて高ビットレ−ト波長分割多重
化を可能にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
高性能システムのための光導波路であり、クラッド層に
よって包囲されたコア領域を有する。クラッド領域は一
定の屈折率ncを有する。コア領域は、屈折率プロファイ
ルと半径r1を有する中央領域と、その中央領域を包囲し
ており、それぞれ屈折率プロファイルと幅を有する複数
の環状領域に分割されている。導波路のセンタ−ライン
はゼロ半径として選定される。環状幅は半径に沿って、
すなわち屈折率ベ−スラインに沿って測定される。
高性能システムのための光導波路であり、クラッド層に
よって包囲されたコア領域を有する。クラッド領域は一
定の屈折率ncを有する。コア領域は、屈折率プロファイ
ルと半径r1を有する中央領域と、その中央領域を包囲し
ており、それぞれ屈折率プロファイルと幅を有する複数
の環状領域に分割されている。導波路のセンタ−ライン
はゼロ半径として選定される。環状幅は半径に沿って、
すなわち屈折率ベ−スラインに沿って測定される。
【０００９】中央領域の屈折率プロファイルおよび半径
と、複数の環状領域の屈折率プロファイルおよび幅は、
下記の導波路ファイバ特性を与えるように選定される。 − 全分散絶対値が約0.50〜3.5ps/nm-kmの範囲内であ
る。 − 全分散傾斜の絶対値が約0.05ps/nm-kmより大きくな
い。
と、複数の環状領域の屈折率プロファイルおよび幅は、
下記の導波路ファイバ特性を与えるように選定される。 − 全分散絶対値が約0.50〜3.5ps/nm-kmの範囲内であ
る。 − 全分散傾斜の絶対値が約0.05ps/nm-kmより大きくな
い。
【００１０】ケ−ブル化する前のファイバについて測定
された本発明の導波路のカットオフ波長は曲げ抵抗を与
えるために約1300nmより大きい。また、この導波路の減
衰は高性能システムの長い中継器間隔に対応して約0.25
dB/kmより小さい。
された本発明の導波路のカットオフ波長は曲げ抵抗を与
えるために約1300nmより大きい。また、この導波路の減
衰は高性能システムの長い中継器間隔に対応して約0.25
dB/kmより小さい。
【００１１】各環状領域の最大屈折率のうちの少なくと
も１つはncより小さい。
も１つはncより小さい。
【００１２】これらの導波路特性は予め選択された波長
範囲に関係する。この予め選択された波長範囲にわたっ
て、全分散はゼロではない。この範囲は一般に幅が25nm
ほどもあり、かつ光導波路ファイバの動作波長範囲の実
質的に任意のセグメント上で中心に位置づけられうる。
減衰が低くかつOHイオン吸収がないために、約1270〜13
50nmおよび約1475〜1600nmの波長範囲が本発明の導波路
ファイバに対する目標波長範囲である。
範囲に関係する。この予め選択された波長範囲にわたっ
て、全分散はゼロではない。この範囲は一般に幅が25nm
ほどもあり、かつ光導波路ファイバの動作波長範囲の実
質的に任意のセグメント上で中心に位置づけられうる。
減衰が低くかつOHイオン吸収がないために、約1270〜13
50nmおよび約1475〜1600nmの波長範囲が本発明の導波路
ファイバに対する目標波長範囲である。
【００１３】
【発明の実施の形態】この第１の態様の実施例では、中
央領域は最大屈折率n1>ncを有しかつ環状領域のうちの
少なくとも１つはncより小さい最大屈折率を有する。
央領域は最大屈折率n1>ncを有しかつ環状領域のうちの
少なくとも１つはncより小さい最大屈折率を有する。
【００１４】好ましい実施例では、最内側の環状領域、
すなわち中央領域に隣接した環状領域はncより小さい最
大屈折率を有する。他の実施例では、最内側の環状領域
が一定の屈折率プロファイルを有する。
すなわち中央領域に隣接した環状領域はncより小さい最
大屈折率を有する。他の実施例では、最内側の環状領域
が一定の屈折率プロファイルを有する。
【００１５】この第１の態様の他の実施例では、中央コ
ア領域はアルファ・プロファイルを有する。好ましいア
ルファ・プロファイルは、アルファが約１のものであ
る。
ア領域はアルファ・プロファイルを有する。好ましいア
ルファ・プロファイルは、アルファが約１のものであ
る。
【００１６】本発明の第１の態様のさらに他の実施例
は、中央コア領域が一定の屈折率を有するもの、すなわ
ち中央コア領域が実質的にステップのものである。
は、中央コア領域が一定の屈折率を有するもの、すなわ
ち中央コア領域が実質的にステップのものである。
【００１７】第１の態様の好ましい実施例では、中央コ
ア領域は３つの環状領域によって包囲される。中央コア
領域から外方に向って、第１の環状領域が最大の屈折率
n2を有し、第２のものがn3を有し、そして第３のものが
n4を有する。これらの屈折率間の関係はn2およびn4<nc
であり、そしてn3>ncである。
ア領域は３つの環状領域によって包囲される。中央コア
領域から外方に向って、第１の環状領域が最大の屈折率
n2を有し、第２のものがn3を有し、そして第３のものが
n4を有する。これらの屈折率間の関係はn2およびn4<nc
であり、そしてn3>ncである。
【００１８】この実施例の好ましい形式は、n2およびn4
が一定であり、そしてn3が台形状のものである。この実
施例に適した寸法は、 − 中央コア領域の半径が約2.5〜4.5ミクロンの範囲で
あり、 − 第１の、すなわち最内側の環状領域の幅が約3〜7.5
ミクロンの範囲であり、 − 第２の環状領域の幅が約1〜4ミクロンの範囲であ
り、そして − 第３の環状領域の幅が約1〜7ミクロンの範囲であ
る。
が一定であり、そしてn3が台形状のものである。この実
施例に適した寸法は、 − 中央コア領域の半径が約2.5〜4.5ミクロンの範囲で
あり、 − 第１の、すなわち最内側の環状領域の幅が約3〜7.5
ミクロンの範囲であり、 − 第２の環状領域の幅が約1〜4ミクロンの範囲であ
り、そして − 第３の環状領域の幅が約1〜7ミクロンの範囲であ
る。
【００１９】この第１の態様の他の好ましい実施例で
は、中央コア領域が２つの環状領域によって包囲されて
いる。中央コア領域に隣接した第１の環状領域は一定の
屈折率n2を有する。第２の環状領域は実質的に台形状の
屈折率プロファイルを有しかつ最大の屈折率n3を有す
る。この場合には、n2<ncであり、かつn3>ncである。こ
の実施例に適した寸法は、 − 中央領域の半径が約3〜5ミクロンの範囲であり、 − 第１の環状領域の幅が約3〜7ミクロンの範囲であ
り、そして − 第２の環状領域の幅が約1〜3ミクロンの範囲であ
る。
は、中央コア領域が２つの環状領域によって包囲されて
いる。中央コア領域に隣接した第１の環状領域は一定の
屈折率n2を有する。第２の環状領域は実質的に台形状の
屈折率プロファイルを有しかつ最大の屈折率n3を有す
る。この場合には、n2<ncであり、かつn3>ncである。こ
の実施例に適した寸法は、 − 中央領域の半径が約3〜5ミクロンの範囲であり、 − 第１の環状領域の幅が約3〜7ミクロンの範囲であ
り、そして − 第２の環状領域の幅が約1〜3ミクロンの範囲であ
る。
【００２０】これらの好ましい実施例の間の選択は、よ
り小さい分散傾斜を得たいという希望と製作上の容易性
を秤にかけてなされる。相対的な製作上の容易性は一般
に用いられる方法による。
り小さい分散傾斜を得たいという希望と製作上の容易性
を秤にかけてなされる。相対的な製作上の容易性は一般
に用いられる方法による。
【００２１】コア領域の屈折率と半径は、全分散が非ゼ
ロであるが比較的低い少なくとも25nmの波長範囲を、シ
ングルモ−ド・ファイバの動作範囲内に実質的に任意の
位置にするように調節されうる。
ロであるが比較的低い少なくとも25nmの波長範囲を、シ
ングルモ−ド・ファイバの動作範囲内に実質的に任意の
位置にするように調節されうる。
【００２２】本発明の導波路は製作上の裕度に関してさ
らに他の利点を有する。本発明の導波路のカットオッフ
波長は％屈折率デルタの変化またはコア半径の変化に比
較的感応しない。この不感応性は、少なくとも１つの環
状領域がncより低い最大屈折率を有する設計を含むコア
・プロファイル設計によるものである。
らに他の利点を有する。本発明の導波路のカットオッフ
波長は％屈折率デルタの変化またはコア半径の変化に比
較的感応しない。この不感応性は、少なくとも１つの環
状領域がncより低い最大屈折率を有する設計を含むコア
・プロファイル設計によるものである。
【００２３】
【実施例】高性能通信システムに適した導波路ファイバ
に対する需要により、複合コア・プロファイルの研究が
なされるようになった。複合コア、すなわち特定の屈折
率プロフィアルによってそれぞれ特徴づけられた複数の
領域を有するコアは、互いに独立に調節され得る幾つか
の変数を与える。したがって、高性能システムに適した
導波路ファイバを得るための変数の組合せを見出すこと
がステップインデックス設計と比較して改善される確率
は良好である。
に対する需要により、複合コア・プロファイルの研究が
なされるようになった。複合コア、すなわち特定の屈折
率プロフィアルによってそれぞれ特徴づけられた複数の
領域を有するコアは、互いに独立に調節され得る幾つか
の変数を与える。したがって、高性能システムに適した
導波路ファイバを得るための変数の組合せを見出すこと
がステップインデックス設計と比較して改善される確率
は良好である。
【００２４】米国特許第４７１５６７９号には、複合コ
ア導波路ファイバ属の構造と特性が開示されている。本
発明はその米国特許に開示されたシングルモ−ド光導波
通路屈折率プロフィアル属の一種である。
ア導波路ファイバ属の構造と特性が開示されている。本
発明はその米国特許に開示されたシングルモ−ド光導波
通路屈折率プロフィアル属の一種である。
【００２５】この種属の顕著で特別な特性は、 − 広い波長窓にわたる低いが非ゼロの分散、 − 低い全分散傾斜、 − 予め選択された動作波長範囲外のカットオフ波長、 − コアサイズまたは％屈折率デルタの変化に対する特
性の不感応性、および − 減衰、曲げ抵抗、強度あるいは幾何学的形状寸法コ
ントロ−ルのような他の局面における導波路性能の劣化
が実質的にないことである。
性の不感応性、および − 減衰、曲げ抵抗、強度あるいは幾何学的形状寸法コ
ントロ−ルのような他の局面における導波路性能の劣化
が実質的にないことである。
【００２６】導波路ファイバについて測定されたカット
オフ波長とケ−ブル化した後でのカットオフ波長とは識
別されうる。ケ−ブ化処理で通常誘起される曲げは、ケ
−ブル化されていない導波路について測定された波長よ
り低いケ−ブル化カットオフ波長を生ずる。ケ−ブル化
カットオフは動作パラメ−タである。カットオフ波長と
は一般に特にことわりがない限りケ−ブ化カットオフの
ことである。
オフ波長とケ−ブル化した後でのカットオフ波長とは識
別されうる。ケ−ブ化処理で通常誘起される曲げは、ケ
−ブル化されていない導波路について測定された波長よ
り低いケ−ブル化カットオフ波長を生ずる。ケ−ブル化
カットオフは動作パラメ−タである。カットオフ波長と
は一般に特にことわりがない限りケ−ブ化カットオフの
ことである。
【００２７】この種属の屈折率プロファイル特性が図１
に示されており、この図はパ−セント屈折率デルタと導
波路ファイバの半径との関係をしめすチャ−トである。
中央コア領域２は、屈折率デルタが半径１４にわたって
変化する一般的な形状を有している。その形状は上述し
たアルファ・プロファイルに従う。また、中央コア領域
はステップインデックでありうる。一般に、最大屈折率
デルタは、導波路センタ−ラインからおよび中央領域の
外縁部からの中央領域ド−パントの拡散をより良くコン
トロ−ルするために、１パ−セントより小さく維持され
る。さらに、より低い中央りょいきド−パント・レベル
を維持することは、隣接したガラス層間の熱膨張係数の
不整合を緩和し、それによってプリフォ−ムが亀裂を生
ずるおそれを軽減する。
に示されており、この図はパ−セント屈折率デルタと導
波路ファイバの半径との関係をしめすチャ−トである。
中央コア領域２は、屈折率デルタが半径１４にわたって
変化する一般的な形状を有している。その形状は上述し
たアルファ・プロファイルに従う。また、中央コア領域
はステップインデックでありうる。一般に、最大屈折率
デルタは、導波路センタ−ラインからおよび中央領域の
外縁部からの中央領域ド−パントの拡散をより良くコン
トロ−ルするために、１パ−セントより小さく維持され
る。さらに、より低い中央りょいきド−パント・レベル
を維持することは、隣接したガラス層間の熱膨張係数の
不整合を緩和し、それによってプリフォ−ムが亀裂を生
ずるおそれを軽減する。
【００２８】幅４を有する第１の環状領域は中央領域を
包囲して示されている。本発明によるプロファイルにつ
いてのこの特定の図示では、この第１の環状領域はクラ
ッド１２の屈折率より小さい屈折率を有するものとして
示されている。１つまたはそれ以上のコア領域がクラッ
ド層より小さい最大屈折率を有する場合に非常に低い全
分散が実現され得ることが認められた。第３のコア領域
は幅６とクラッドの屈折率より大きい最大値を有する屈
折率プロファイルを有するものとして示されている。
包囲して示されている。本発明によるプロファイルにつ
いてのこの特定の図示では、この第１の環状領域はクラ
ッド１２の屈折率より小さい屈折率を有するものとして
示されている。１つまたはそれ以上のコア領域がクラッ
ド層より小さい最大屈折率を有する場合に非常に低い全
分散が実現され得ることが認められた。第３のコア領域
は幅６とクラッドの屈折率より大きい最大値を有する屈
折率プロファイルを有するものとして示されている。
【００２９】点線８は、任意の数の屈折率プロファイル
領域が含まれうることを示している。最後の環状領域は
幅１０とクラッド領域より小さい最大屈折率を有するも
のとして示されている。本発明を実施する場合には、個
別のコアりょういきの数はコアの半径と最も狭い有効環
状領域幅によって制限される。約1200nm〜1650nmの動作
範囲内の波長では、約65nmより小さい環状領域幅を有す
るコア領域は伝播光波に対して隣接コア領域と識別可能
な影響を及ぼさない。すなわち、狭いコア領域の屈折率
プロファイルは隣接領域に対して効果的に平均化され
る。製作の容易性も個々のコア領域の数を制限する要因
である。
領域が含まれうることを示している。最後の環状領域は
幅１０とクラッド領域より小さい最大屈折率を有するも
のとして示されている。本発明を実施する場合には、個
別のコアりょういきの数はコアの半径と最も狭い有効環
状領域幅によって制限される。約1200nm〜1650nmの動作
範囲内の波長では、約65nmより小さい環状領域幅を有す
るコア領域は伝播光波に対して隣接コア領域と識別可能
な影響を及ぼさない。すなわち、狭いコア領域の屈折率
プロファイルは隣接領域に対して効果的に平均化され
る。製作の容易性も個々のコア領域の数を制限する要因
である。
【００３０】本発明のプロファイルでは、３つまたは４
つの個別の領域を有し、それらのコアのうちの少なくと
も１つがクラッドの屈折率より小さい屈折率を有するコ
アが好ましい。
つの個別の領域を有し、それらのコアのうちの少なくと
も１つがクラッドの屈折率より小さい屈折率を有するコ
アが好ましい。
【００３１】実施例１ − ４領域コア ４領域コアのモデルが図３に示されている。中央コア領
域は、約0.85パ−セントの最大屈折率デルタおよび約2.
7ミクロンの半径１６を有している。この中央プロファ
イル１８は実質的に丸みをおびたステップ・プロファイ
ルである。狭いセンタ−ライン屈折率低下および領域間
のスム−ズな遷移は、導波路ファイバの処理時における
ド−パントの拡散による。
域は、約0.85パ−セントの最大屈折率デルタおよび約2.
7ミクロンの半径１６を有している。この中央プロファ
イル１８は実質的に丸みをおびたステップ・プロファイ
ルである。狭いセンタ−ライン屈折率低下および領域間
のスム−ズな遷移は、導波路ファイバの処理時における
ド−パントの拡散による。
【００３２】第１の環状領域１９は約 - 0.1パ−セント
の屈折率デルタおよび約5.4ミクロンの幅２４を有して
いる。第２の環状領域２２は丸みをおびた台形プロファ
イル、約0.45ミクロンの最大屈折率デルタ、および約2
ミクロンの幅２４を有している。第３の環状領域２６
は、約 - 0.1パ−セントの屈折率デルタおよび約4.5ミ
クロンの幅２８を有している。
の屈折率デルタおよび約5.4ミクロンの幅２４を有して
いる。第２の環状領域２２は丸みをおびた台形プロファ
イル、約0.45ミクロンの最大屈折率デルタ、および約2
ミクロンの幅２４を有している。第３の環状領域２６
は、約 - 0.1パ−セントの屈折率デルタおよび約4.5ミ
クロンの幅２８を有している。
【００３３】このプロファイルを有する導波路ファイバ
の計算された特性は、 モ−ドフィ−ルド直径 8.00ミクロン 実効直径 8.10ミクロン カットオフ波長 1400nm 分散傾斜 0.034 ps/nm2-km である。
の計算された特性は、 モ−ドフィ−ルド直径 8.00ミクロン 実効直径 8.10ミクロン カットオフ波長 1400nm 分散傾斜 0.034 ps/nm2-km である。
【００３４】実効直径の定義は下記のとおりである。
【００３５】図２は1200nm〜1800nmの波長範囲にわたっ
て示されたモデル化されたプロファイルの全分散曲線３
０を示している。全分散は約1490nm〜1575nmの波長窓に
わたる0.50〜3.5psnm-kmの範囲内である。また、分散３
４のゼロは約1593nmである。
て示されたモデル化されたプロファイルの全分散曲線３
０を示している。全分散は約1490nm〜1575nmの波長窓に
わたる0.50〜3.5psnm-kmの範囲内である。また、分散３
４のゼロは約1593nmである。
【００３６】これらの特性は波長分割多重化または光増
幅器を使用しうる高デ−タ転送速度システムにおける導
波路ファイバの理想化されたものである。
幅器を使用しうる高デ−タ転送速度システムにおける導
波路ファイバの理想化されたものである。
【００３７】実施例２ − ３領域コア ３領域のモデル化された光導波通路ファイバの屈折率プ
ロファイルが図４に示されている。実施例１のように、
中央プロファイル３６は、アルファが約１でかつ最大屈
折率デルタが0.9パ−セントのアルファ・プロファイル
である。中央コアの半径４６は約3.5ミクロンである。
第１の環状領域３８は約 - 0.1パ−セントの屈折率デル
タおよび約4ミクロンの幅４０を有している。第３の環
状コア領域は台形状であり、約0.25パ−セントの最大屈
折率デルタを有する。第３の環状領域の幅は約1.5であ
る。
ロファイルが図４に示されている。実施例１のように、
中央プロファイル３６は、アルファが約１でかつ最大屈
折率デルタが0.9パ−セントのアルファ・プロファイル
である。中央コアの半径４６は約3.5ミクロンである。
第１の環状領域３８は約 - 0.1パ−セントの屈折率デル
タおよび約4ミクロンの幅４０を有している。第３の環
状コア領域は台形状であり、約0.25パ−セントの最大屈
折率デルタを有する。第３の環状領域の幅は約1.5であ
る。
【００３８】このプロファイルを有する導波路ファイバ
の計算された特性は、 モ−ドフィ−ルド直径 7.75ミクロン カットオフ波長 1298nm 分散傾斜 0.032ps/nm2-km 1550nmにおける分散 - 2ps/nm-km である。
の計算された特性は、 モ−ドフィ−ルド直径 7.75ミクロン カットオフ波長 1298nm 分散傾斜 0.032ps/nm2-km 1550nmにおける分散 - 2ps/nm-km である。
【００３９】実施例１および２でモデル化された導波路
の特性はカットオフ波長以外は類似している。予想され
るように、実施例１の光導波通路は実施例２の導波路よ
り約２倍だけ良好な曲げ抵抗を有する。したがって実施
例１のプロファイルを作成する際に含まれる余分の工程
が、優れた曲げ性能が必要とされる場合にコストの面で
有効である。
の特性はカットオフ波長以外は類似している。予想され
るように、実施例１の光導波通路は実施例２の導波路よ
り約２倍だけ良好な曲げ抵抗を有する。したがって実施
例１のプロファイルを作成する際に含まれる余分の工程
が、優れた曲げ性能が必要とされる場合にコストの面で
有効である。
【００４０】図５および図６に示されている感度計算は
４つの個別コア領域を有する導波路ファイバに関する。
まず最初に図５を参照すると、カットオフ波長のパ−セ
ント変化を表わす曲線４８およびDeffを表わす曲線５０
はコア半径のパ−セント変化に対して直線的である。D
effは伝播電界Eで定義される。Deff = 2(Aeff/π)1/2で
ある。ただし、
４つの個別コア領域を有する導波路ファイバに関する。
まず最初に図５を参照すると、カットオフ波長のパ−セ
ント変化を表わす曲線４８およびDeffを表わす曲線５０
はコア半径のパ−セント変化に対して直線的である。D
effは伝播電界Eで定義される。Deff = 2(Aeff/π)1/2で
ある。ただし、
【数１】 である。
【００４１】これらのパラメ−タのそれぞれの低い傾斜
は、約１パ−セント以内を中心としたプロセスがカット
オフ波長およびDeffの優れたコントロ−ルを与えること
を示す。
は、約１パ−セント以内を中心としたプロセスがカット
オフ波長およびDeffの優れたコントロ−ルを与えること
を示す。
【００４２】これは屈折率デルタのパ−セント変化に対
するプロセス感度にも該当する。図６はカットオフ波長
およびDeffに対する低い傾斜を示しており、これら２つ
の特性が約１の屈折率デルタのパ−セント変化に対して
実質的に変化しない。
するプロセス感度にも該当する。図６はカットオフ波長
およびDeffに対する低い傾斜を示しており、これら２つ
の特性が約１の屈折率デルタのパ−セント変化に対して
実質的に変化しない。
【００４３】 表１ − 環状中央コア 平均値 標準偏差 分散ゼロ（nm） 1527.9 18 分散傾斜（pc/nm2-km） 0.0338 0.002 モ−ドフィ−ルド直径（ミクロン） 7.95 0.14 Deff（ミクロン） 8.11 0.13 カットオフ（nm） 1504 21 曲げ損失（dB） 7.65 3.1
【００４４】表１はコア半径は+/- 1パ−セントで変化
することができかつ屈折率デルタは+/- 3で変化するこ
とができるモデル感度についての研究結果である。導波
路値はコア半径を0.5％のステップでそして屈折率プロ
ファイルを1.5％ステップで変化させることによって計
算された。導波路デ−タの５つのステップが表１に示さ
れた平均値と標準偏差を与える。
することができかつ屈折率デルタは+/- 3で変化するこ
とができるモデル感度についての研究結果である。導波
路値はコア半径を0.5％のステップでそして屈折率プロ
ファイルを1.5％ステップで変化させることによって計
算された。導波路デ−タの５つのステップが表１に示さ
れた平均値と標準偏差を与える。
【００４５】標準偏差が小さいことは、本発明の導波路
プロファイルが高性能通信システムで要求される特性と
ともに、製作上の容易性という付加的な利益を与えるこ
とを示す。
プロファイルが高性能通信システムで要求される特性と
ともに、製作上の容易性という付加的な利益を与えるこ
とを示す。
【００４６】コア・プリフォ−ムの屈折率プロファイル
が図７に示されている。この屈折率プロファイルは実施
例１で上述した４領域タイプである。プロファイルの部
分は中央コア領域５６、第１の環状領域５８、第２の環
状領域６０および第３の環状領域６２である。領域５８
および６２はあらゆる場所でシリカクラッド層６４より
屈折率が低い。このプリフォ−ムは、中央コアの半径が
約3.6ミクロン、第１の環状領域の幅が約5.3ミクロン、
第２の環状領域の幅が約2ミクロン、そして第３の環状
領域の幅が約2ミクロンの光導波通路ファイバを提供す
るために作成された。中央領域は約１に等しいアルファ
・プロファイルおよび0.9の最大屈折率デルタ・パ−セ
ントを有するアルファ・プロファイルである。各領域５
８、６０および６２は - 0.1、0.26、および - 0.1の特
性デルタを有する。これらの領域間の遷移部分に丸みが
つけられているのは、製作プロセス時におけるド−パン
トの拡散による。
が図７に示されている。この屈折率プロファイルは実施
例１で上述した４領域タイプである。プロファイルの部
分は中央コア領域５６、第１の環状領域５８、第２の環
状領域６０および第３の環状領域６２である。領域５８
および６２はあらゆる場所でシリカクラッド層６４より
屈折率が低い。このプリフォ−ムは、中央コアの半径が
約3.6ミクロン、第１の環状領域の幅が約5.3ミクロン、
第２の環状領域の幅が約2ミクロン、そして第３の環状
領域の幅が約2ミクロンの光導波通路ファイバを提供す
るために作成された。中央領域は約１に等しいアルファ
・プロファイルおよび0.9の最大屈折率デルタ・パ−セ
ントを有するアルファ・プロファイルである。各領域５
８、６０および６２は - 0.1、0.26、および - 0.1の特
性デルタを有する。これらの領域間の遷移部分に丸みが
つけられているのは、製作プロセス時におけるド−パン
トの拡散による。
【図１】本発明によるプロファイルであり、全般的なプ
ロフィアルの特徴を示している。
ロフィアルの特徴を示している。
【図２】1550nmのまわりの動作窓を使用するように設計
された導波路における全分散と波長との関係を示すグラ
フである。
された導波路における全分散と波長との関係を示すグラ
フである。
【図３】本発明によるプロファイルの好ましい実施例を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明によるプロファイルの他の好ましい実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】コア半径の変化とカットオフ波長の変化の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】パ−セント屈折率デルタの変化とカットオフ波
長の変化の関係を示すグラフである。
長の変化の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の１つの実施例に従って作成されたプリ
フォ−ムについて測定されたプロファイルである。
フォ−ムについて測定されたプロファイルである。
２ 中央コア領域 １２ クラッド １９ 第１の環状領域 ２２ 第２の環状領域 ２６ 第３の環状領域 ３６ 中央プロファイル ３８ 第１の環状領域 ５６ 中央コア領域 ５８ 第１の環状領域 ６０ 第２の環状領域 ６２ 第３の環状領域 ６４ シリカクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エブリン マックジ− デリソ アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州14830、 コ−ニング、チェマング ストリ−ト 248 (72)発明者 ヤンミン リウ アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州、ホ−ス ヘッズ、グレンデ−ル ドライブ 41 (72)発明者 マ−ク アンドル− ニュ−ハウス アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州14830、 コ−ニング、ワトウガ アベニュウ 225 (72)発明者 デイビッド キニ スミス アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州14870、 ペインテッド ポスト、ティンバ−レ−ン 18 (72)発明者 カ−ルトン モ−リス トル−スデ−ル アメリカ合衆国、ニュ−ヨ−ク州14830、 コ−ニング、リバ− ロ−ド、ア−ル デ ィ− １
Claims (10)
- 【請求項１】 屈折率ncを有するクラッド層によって包
囲されたコアを具備し、前記コアは、 屈折率プロファイルおよび半径r1を有する中央領域と、 前記中央領域を包囲した複数の環状領域よりなり、前記
環状領域はそれぞれ屈折率プロファイルおよび幅を有
し、前記環状領域のうちの少なくとも１つの屈折率プロ
ファイルの一部分がncより小さく、 前記光導波路1300nmより大きいカットオフ波長および約
0.25dB/kmより小さい減衰を有している高性能通信シス
テムのためのシングルモ−ド光導波路ファイバにおい
て、 前記中央領域の屈折率プロファイルおよび半径、および
前記環状領域の屈折率プロファイルおよび半径は、約0.
50ps/nm-km〜3.5ps/nm-kmの範囲の前記光導波路ファイ
バの全分散の絶対値と、予め選択された波長範囲にわた
る約0.05ps/nm2-kmより大きくない全分散傾斜の絶対値
を与えるように選定され、 前記全分散が前記予め選択された波長範囲にわたって非
ゼロであることを特徴とする高性能通信システムのため
のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項２】 前記中央領域が最大屈折率n1を有し、 前記複数の環状領域のそれぞれが最大屈折率ncを有し、 n1>ncであり、 前記複数の環状領域の前記最大屈折率の少なくとも１つ
がncより小さい請求項１のシングルモ−ド光導波路ファ
イバ。 - 【請求項３】 前記中央領域を包囲した前記複数の環状
領域のうちの最内側のものが最大屈折率n2<ncを有する
請求項１のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項４】 前記最内側の環状領域が一定の屈折率を
有する請求項３のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項５】 前記中央領域の前記屈折率プロファイル
がアルファ・プロファイルであるかあるいは一定のもの
である請求項１のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項６】 アルファが約１に等しい請求項５のシン
グルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項７】 前記中央領域が第１の最内側の環状領
域、前記第１の環状領域を包囲した第２の環状領域、お
よび前記第２の環状領域を包囲した第３の環状領域によ
って包囲されており、前記環状領域がそれぞれ最大屈折
率n2、n3およびn4を有し、n2およびn4<nc、かつn3<ncで
ある請求項１のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項８】 前記第１および第３の領域のそれぞれの
前記屈折率プロファイルは一定のものであり、かつ前記
第２の領域の屈折率プロファイルは台形状のものである
請求項７のシングルモ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項９】 前記中央領域は約2.5〜4.5ミクロンの範
囲の半径を有し、かつ前記第１、第２および第３の環状
領域はそれぞれ約3〜7.5ミクロン、1〜5ミクロン、およ
び1〜7ミクロンの範囲の幅を有する請求項８のシングル
モ−ド光導波路ファイバ。 - 【請求項１０】 前記中央領域は一定の屈折率n2<ncを
有する第１の最内側の環状領域によって包囲されてお
り、台形状の屈折率プロファイルおよび最大屈折率n3>n
cを有する第２の環状領域が前記第１の環状領域を包囲
しており、かつ／または前記中央領域は約3〜5ミクロン
の範囲の半径を有し、かつ前記第１および第２の環状領
域はそれぞれ約3〜7ミクロンおよび1〜3ミクロンの範囲
の幅を有する請求項１のシングルモ−ド光導波路ファイ
バ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US364797 | 1994-12-27 | ||
| US08/364,797 US5553185A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Controlled dispersion optical waveguide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08234036A true JPH08234036A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=23436119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7348557A Pending JPH08234036A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-20 | シングルモ−ド光導波路ファイバ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5553185A (ja) |
| EP (1) | EP0721119B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08234036A (ja) |
| CA (1) | CA2163160A1 (ja) |
| DE (1) | DE69530969D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999030193A1 (fr) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Fibre optique a dispersion plate |
| US5940567A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-17 | Photon-X, Inc. | Optical fibers having an inner core and an outer core |
| US6498874B1 (en) | 1997-12-22 | 2002-12-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical transmission line |
| KR100485889B1 (ko) * | 2002-10-30 | 2005-04-29 | 엘에스전선 주식회사 | Ｗｄｍ 방식 광전송시스템용 광섬유 |
| JP2006350333A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Draka Comteq Bv | 波長分散補償および波長分散勾配補償ファイバ |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07261048A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散補償ファイバ |
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