JP2019120894A - 光ファイバ、光ファイバ心線および光伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】屈折率分布の設計への依存を低減して実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善が可能な光ファイバ、光ファイバ心線および光伝送システムを提供する。【解決手段】光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１１０μｍ２以上１８０μｍ２以下であり、ケーブルカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であり、ガラス外径の長手方向の平均値が１２５±０.５μｍであり、ガラス外径の長手方向の標準偏差をσとしたとき３σが０.１μｍ以上０.５μｍ以下である。【選択図】図１
Description
本発明は、光ファイバ、光ファイバ心線および光伝送システムに関するものである。
信号光を伝送する光伝送路として光ファイバを用いる光伝送システムにおいて、信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するため、光ファイバは低損失かつ低非線形性であることが要求される。光ファイバの非線形性を低減するためには、光ファイバの実効断面積を大きくすることが有効である。また、光ファイバの実効断面積を大きくするためには、光ファイバのコア径を大きくすることが有効である。しかし、光ファイバのコア径を大きくすると、基底モード光だけでなく高次モード光も伝搬してしまい、基底モード光と高次モード光との間のモード間干渉が生じて、信号劣化が生じる。そこで、モード間干渉による信号劣化を防ぐため、ITU-T G.650.1に記載されるケーブルカットオフ波長は信号光波長以下であることが要求される。例えばＣバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）で信号光を伝搬させる場合にはケーブルカットオフ波長は１５３０ｎｍ以下であることが要求される。
１５３０ｎｍ以上の波長において実効的にシングルモードにするとともに実効断面積を拡大することができる光ファイバの径方向の屈折率分布として、Ｗ型やトレンチ型屈折率分布が知られている。これらの屈折率分布では、単純なステップ型屈折率分布に対して、高次モードの曲げ損失のみを大きくすることができるので、所望のカットオフ波長を維持しつつ実効断面積を拡大することができる。また、従来では、光ファイバの曲げ損失特性の改善も、光ファイバの屈折率分布の設計・調整によりなされていた。
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従来では、光ファイバの実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善は、光ファイバの屈折率分布設計の検討によるものであった。しかし、この場合、特性の向上を追求すると、構造の複雑化および量産性（製造トレランス）の悪化が懸念される。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、屈折率分布の設計への依存を低減して実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善が可能な光ファイバを提供することを目的とする。また、本発明は、このような光ファイバを備える光ファイバ心線、および、このような光ファイバを光伝送路として備える光伝送システムを、提供することを目的とする。
本発明の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１１０μｍ２以上１８０μｍ２以下であり、ケーブルカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であり、ガラス外径の長手方向の平均値が１２５±０.５μｍであり、ガラス外径の長手方向の標準偏差をσとしたとき３σが０.１μｍ以上０.５μｍ以下である。
本発明によれば、屈折率分布の設計への依存を低減して実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善が可能な光ファイバを提供することができる。
本発明の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１１０μｍ２以上１８０μｍ２以下であり、ケーブルカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であり、ガラス外径の長手方向の平均値が１２５±０.５μｍであり、ガラス外径の長手方向の標準偏差をσとしたとき３σが０.１μｍ以上０.５μｍ以下である。
本発明の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１７４ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。
本発明の光ファイバは、コアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有する内クラッドと、前記内クラッドを取り囲み前記コアの屈折率より小さく前記内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する外クラッドと、を含むのが好適である。また、前記コアが、中心コアと、前記中心コアを取り囲み前記中心コアの屈折率より大きい屈折率を有するリングコアと、を含むのが好適である。
本発明の光ファイバ心線は、上記の本発明の光ファイバと、前記光ファイバを取り囲み２層の保護被覆層を含む被覆部と、前記被覆部を取り囲み外径が１８０μｍ以上２１０μｍ以下である着色層と、を備える。
本発明の光伝送システムは、信号光を伝送する光伝送路として上記の本発明の光ファイバを備える。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
光ファイバの長手方向のガラス外径の変動は、例えば、光ファイバ母材の線引工程における線引速度などの条件によって容易に調整することができる。この外径変動量に比例してコア径が変動する。コア径の変動が大きくなると、コアを伝搬する光波はクラッドモードへ結合しやすくなり、漏洩損失が大きくなる。
伝搬光とクラッドモードとの間の実効屈折率差が小さいほど、クラッドモードへの結合が生じやすくなる。伝搬光のなかでも高次モードは、基底モードと比較して実効断面積が大きい。そのため、屈折率の低いクラッドの影響で実効屈折率は低くなり、クラッドモードとの実効屈折率差は小さくなる。このことから、高次モードはガラス径変動による漏洩損失が生じやすいと言える。それ故、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅を適切に制御することによって、基底モードの散乱損失を低く保ちつつ、高次モードの散乱損失のみを大きくすることができる。これにより、カットオフ波長を所望の範囲に維持しつつ、実効断面積を拡大することができる。
図１に示される径方向の屈折率分布を有する光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造した。線引工程において、レーザ外径測定器を用いてガラス外径をモニタし、条件を調整することで、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅を様々な値とした。ガラス外径変動幅の各値に対して、ケーブルカットオフ波長および伝送損失を測定した。なお、ガラス外径の長手方向のばらつき（標準偏差）をσとしたとき、ガラス外径変動幅を３σで規定した。
製造した光ファイバは、屈折率ｎ１を有するコアと、このコアを取り囲み屈折率ｎ２を有する内クラッドと、この内クラッドを取り囲み屈折率ｎ３を有する外クラッドと、を含むものであった。コアはＧｅＯ２を含まないシリカガラスであり、内クラッドおよび外クラッドはＦを含むシリカガラスであった。各領域の屈折率の大小関係は、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２ であった。内クラッドに対するコアの比屈折率差Δｎ１は０.３２％であり、内クラッドに対する外クラッドの比屈折率差Δｎ３は０.０６％であった。光ファイバの長手方向のコア径２ａの平均値は１２μｍであった。光ファイバの長手方向の内クラッドの外径の平均値は３６μｍであった。光ファイバの長手方向の外クラッドの外径（ガラス径）の平均値は１２５±０.５μｍであった。
図２は、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅とケーブルカットオフ波長との関係を示すグラフである。この図２に示されるとおり、ガラス外径変動が大きくなると、ケーブルカットオフ波長は短くなる。図３は、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅と波長１５５０ｎｍにおける伝送損失との関係を示すグラフである。この図３に示されるとおり、ガラス外径変動が凡そ０.５μｍより大きくなると、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は大きくなる。
図２および図３から、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅を０.１μｍ以上０.５μｍ以下とすることにより、伝送損失の増加を抑制しつつ実効断面積の拡大が可能であることが分かる。また、光ファイバのケーブルカットオフ波長は１５３０ｎｍ以下である。光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０.１７４ｄＢ／ｋｍ以下である。光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける実効断面積は１１０μｍ２以上１８０μｍ２以下である。
本実施形態の光ファイバの径方向の屈折率分布は、図１に示されたものに限られるものではなく、他の屈折率分布であってもよい。例えば、単純なステップ型、トレンチ型、空孔付与型などの屈折率分布であってもよい。また、図４に示されるような屈折率分布であってもよい。図４に示される屈折率分布は、図１に示された屈折率分布において、コアが、中心コアと、この中心コアを取り囲むリングコアと、を含むものである。中心コアの屈折率ｎ０は、リングコアの屈折率ｎ１より小さい。これらの何れの屈折率分布であっても、光ファイバの長手方向のガラス外径変動幅を０.１μｍ以上０.５μｍ以下とすることにより、伝送損失の増加を抑制しつつ実効断面積の拡大が可能である。
特に、図４に示される屈折率分布を有する光ファイバは、モードフィールド径を維持しつつ実効断面積を拡大することができる。つまり、汎用シングルモード光ファイバと接続した際のモードフィールド径の不整合による接続損失の増加を抑制しつつ非線形性を低くすることが可能となる。
本実施形態の光ファイバは、屈折率分布の設計への依存を低減して実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善が可能である。ガラス外径変動は線引時の条件調整で容易にコントロールすることができるので、複雑な屈折率分布の設計が不要であり、量産性の向上が期待される。
図５に示されるように、一般に、光ファイバ心線１は、ガラスファイバ１０と、このガラスファイバ１０を取り囲み２層の保護被覆層２１，２２を含む被覆部２０と、この被覆部２０を取り囲む着色層３０と、を備える。被覆部２０のうち内側の保護被覆層２１は低ヤング率の樹脂からなり、外側の保護被覆層２２は高ヤング率の樹脂からなる。着色層３０は識別の為に設けられる樹脂層であり、通常は、その外径は凡そ２５０μｍである。近年では、光ファイバ心線の外径（着色層の外径）を２００μｍ程度まで細くすることで、光ケーブルの高密度化が検討されている。このように細径化した光ファイバ心線は、曲げ損失特性の向上が要求される。
本実施形態の光ファイバ心線１では、ガラスファイバ１０は、コア１１、内クラッド１２および外クラッド１３を含む前述したとおりの光ファイバである。着色層３０の外径は１８０μｍ以上２１０μｍ以下である。本実施形態の光ファイバ心線１は、このように細径化しても、曲げ損失特性の向上が可能である。
図６は、光伝送システム１００の構成を示す図である。この光伝送システム１００では、光送信器１１０と光受信器１２０との間に光伝送路１３０が敷設されている。光伝送システム１００は、光送信器１１０から光受信器１２０へ信号光を伝送する光伝送路１３０として本実施形態の光ファイバを備える。光伝送路１３０は、実効断面積の拡大および曲げ損失特性の改善が可能である本実施形態の光ファイバを備えるので、信号劣化を抑制して長距離の信号光伝送が可能である。
１…光ファイバ心線、１０…ガラスファイバ（光ファイバ）、２０…被覆部、２１，２２…保護被覆層、３０…着色層、１００…光伝送システム、１１０…光送信器、１２０…光受信器、１３０…光伝送路。
Claims (6)
- 波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１１０μｍ２以上１８０μｍ２以下であり、
ケーブルカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であり、
ガラス外径の長手方向の平均値が１２５±０.５μｍであり、
ガラス外径の長手方向の標準偏差をσとしたとき３σが０.１μｍ以上０.５μｍ以下である、
光ファイバ。 - 波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１７４ｄＢ／ｋｍ以下である、
請求項１に記載の光ファイバ。 - コアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有する内クラッドと、前記内クラッドを取り囲み前記コアの屈折率より小さく前記内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する外クラッドと、を含む、
請求項１または２に記載の光ファイバ。 - 前記コアが、中心コアと、前記中心コアを取り囲み前記中心コアの屈折率より大きい屈折率を有するリングコアと、を含む、
請求項３に記載の光ファイバ。 - 請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバと、前記光ファイバを取り囲み２層の保護被覆層を含む被覆部と、前記被覆部を取り囲み外径が１８０μｍ以上２１０μｍ以下である着色層と、を備える光ファイバ心線。
- 信号光を伝送する光伝送路として請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバを備える光伝送システム。
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