JP2007225734A - 非線形光ファイバおよび非線形光デバイスならびに光信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中心コア部と、前記中心コア部の周囲に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低いコア層と、前記中心コア部と前記コア層との間に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記コア層よりも屈折率の高い1以上の緩衝コア層と、を有するコアと、前記コア層の周囲に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記コア層よりも屈折率が高いクラッドと、を有し、波長1550nmにおける有効コア断面積が18μm2以下であることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施の形態1に係る非線形光ファイバについて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る非線形光ファイバの断面を模式的に表した図であり、図2は、本発明の実施の形態1に係る非線形光ファイバの屈折率プロファイルを模式的に表した図である。図1および2に示すように、本実施の形態1に係る非線形光ファイバ10は、中心コア部11と、中心コア部11の周囲に形成され中心コア部11よりも屈折率が低いコア層12と、中心コア部11とコア層12との間に形成され中心コア部11よりも屈折率が低くかつコア層12よりも屈折率の高い緩衝コア層14とを有するコア15と、コア層12の周囲に形成され中心コア部11よりも屈折率が低くかつコア層12よりも屈折率が高いクラッド16とを有し、波長1550nmにおける有効コア断面積が18μm2以下である。また、非線形光ファイバ10は、クラッド16の周囲に形成された被覆17を有する。
ただし、0≦r<d11/2
ただし、r14max≦r<d14/2
実施例1〜6として、本発明に係る非線形光ファイバ101〜106を製造した。これらの非線形光ファイバ101〜106は、いずれも図1、2に示す構造および屈折率プロファイルを有するものであり、プロファイルパラメータとして、Ra11=0.22、Δ11=3.0、α11=3.4、Ra12=0.27、Δ14=0.4、α14=3.6、Δ12=−0.6、Δclad=0を有する同一のコア母材を用いて製造したものである。ただし、製造の際に、クラッドの外径を変化させることにより、コア層の外径d12を変化させて、波長分散値などの諸特性を変化させたものである。
次に、本発明の実施の形態2に係る非線形光ファイバについて説明する。本実施の形態2に係る非線形光ファイバは、実施の形態1に係る非線形光ファイバと比べて、コアが、コア層とクラッドとの間に形成されクラッドよりも屈折率が高い付加コア層を有する点が異なる。
実施例7〜9として、本発明に係る非線形光ファイバ201〜203を製造した。これらの非線形光ファイバ201〜203は、いずれも図17、18に示す構造および屈折率プロファイルを有するものであり、プロファイルパラメータとして、Ra21=0.21、Δ21=3.0、α21=3.4、Ra22=0.26、Δ24=0.4、α24=3.6、Δ22=−0.6、Ra23=1.15、Δ23=0.2、Δclad=0を有する同一のコア母材を用いて製造したものである。ただし、製造の際に、クラッドの外径を変化させることにより、コア層の外径d22を変化させて、波長分散値などの諸特性を変化させたものである。
次に、本発明の実施の形態3に係る非線形光ファイバについて説明する。本実施の形態3に係る非線形光ファイバは、実施の形態2に係る非線形光ファイバと比べて、クラッドの中心コア部を挟む両側に、応力付与部材が設けられたものである点が異なる。
実施例10〜12として、本発明に係る非線形光ファイバ301〜303を製造した。これらの非線形光ファイバ301〜303は、いずれも図27、28に示す構造および屈折率プロファイルを有するものである。そして、実施の形態2と同様に定義されるプロファイルパラメータとして、Ra31=0.37、Δ31=3.0、α31=3.4、Ra32=0.46、Δ34=0.4、α34=3.6、Δ32=−0.6、Ra33=1.21、Δ33=0.2、Δclad=0を有する同一のコア母材を用いて製造したものである。ただし、製造の際に、クラッドの外径を変化させることにより、コアの外径d32を変化させて、波長分散値などの諸特性を変化させたものである。
次に、本発明の実施の形態4に係る非線形光デバイスについて説明する。図31は、本発明の実施の形態4に係る非線形光デバイスを模式的に表した図である。本実施の形態4に係る非線形デバイス40は、特許文献1に開示されるものと同様の波形整形デバイスであり、光入力部41と、光出力部42と、光入力部41と光出力部42の間に設けられ、光入力部41から入力したパルス光によってSPMを生じさせてパルス光をソリトン変換し、波形整形されたソリトン光を光出力部42に出力する本発明に係る非線形光ファイバ43a〜43eとを有する。また、通常の光伝送路に用いられる光学非線形性の低い光ファイバ44a〜44eが、非線形光ファイバ43a〜43eと交互に配置される。そして、各光ファイバの長さを調整して非線形性と波長分散とを釣り合わせ、ソリトン変換による波形整形機能を実現する。非線形デバイス40は、波長分散特性が光ファイバの長手方向で安定している本発明の非線形光ファイバ43a〜43eを用いているので、SPMが効率的に発生し、非線形光ファイバの長さが短くても効率的に波形整形を行うことができる。
次に、本発明の実施の形態5に係る光信号処理装置について説明する。図32は、本発明の実施の形態5に係る光信号処理装置を模式的に表した図である。本実施の形態5に係る光信号処理装置50は、特許文献2に開示されるものと同様の波長変換装置であり、光信号入力部51と、光信号処理部56と、光信号出力部52とを有する。光信号処理部56は、本発明の非線形光ファイバ53と、励起光を出力する励起光源55と、励起光と信号光とを合波して非線形光ファイバに入力させる光合波器54とを有する。そして、信号光入力部51から入力した信号光は、光信号処理部56に入力する。光信号処理部56において、信号光は光合波器54により励起光と合波されて非線形光ファイバ53に入力し、励起光により非線形光ファイバ53中で発生したFWMを用いて信号光を異なる波長へと波長変換し、波長変換された信号光が光信号出力部52より出力される。光信号処理装置50は、波長分散値が光ファイバの長手方向で安定して小さい本発明の非線形光ファイバ53を用いているので、非線形光ファイバの長さが短くても効率的に波長変換を行うことができる。
11〜31 中心コア部
12〜32 コア層
23、33 付加コア層
14〜34 緩衝コア層
15〜35 コア
16〜36 クラッド
17〜37 被覆
38 応力付与部材
40 非線形光デバイス
41 光入力部
42 光出力部
43a〜43e 非線形光ファイバ
44a〜44e 光ファイバ
50 光信号処理装置
51 光信号入力部
52 光信号出力部
53 非線形光ファイバ
54 光合波器
55 励起光源
56 光信号処理部
Claims (23)
- 中心コア部と、
前記中心コア部の周囲に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低いコア層と、
前記中心コア部と前記コア層との間に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記コア層よりも屈折率の高い1以上の緩衝コア層と、
を有するコアと、
前記コア層の周囲に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記コア層よりも屈折率が高いクラッドと、
を有し、波長1550nmにおける有効コア断面積が18μm2以下であることを特徴とする非線形光ファイバ。 - 前記コアは、前記コア層と前記クラッドとの間に形成され前記クラッドよりも屈折率が高い付加コア層を有することを特徴とする請求項1に記載の非線形光ファイバ。
- 前記中心コア部の直径に対する前記緩衝コア層の外径の比が1.2以上2.0以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の非線形光ファイバ。
- 前記中心コア部の前記クラッドに対する比屈折率差が1.8%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 前記中心コア部の直径に対する前記コア層の外径の比が2.5以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 前記コア層の前記クラッドに対する比屈折率差が−1.2以上−0.2%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 前記緩衝コア層の前記クラッドに対する比屈折率差が0.1以上0.6%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける長手方向での波長分散の変動幅が長さ1kmあたり1ps/nm/km以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 長手方向での零分散波長の変動幅が長さ1kmあたり30nm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける波長分散の絶対値が5ps/nm/km以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける波長分散の絶対値が1ps/nm/km以下であることを特徴とする請求項10に記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける波長分散の絶対値が5ps/nm/km以下の範囲において、前記コア層の外径が1%変動したときの波長1550nmにおける波長分散の変動が、0.7ps/nm/km以下であることを特徴とする請求項10に記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける波長分散スロープの絶対値が0.02以上0.06ps/nm2/km以下であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける非線形係数が40×10-10/W以上であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- カットオフ波長が1500nm未満であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける伝送損失が1.5dB/km以下であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける偏波モード分散が0.2ps/km1/2以下であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 前記クラッドの前記中心コア部を挟む両側に、応力付与部材が設けられたものであることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 波長1550nmにおける偏波クロストークが長さ100mあたり−20dB以下であることを特徴とする請求項18に記載の非線形光ファイバ。
- 前記クラッドの外径が100μm以下であることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 前記クラッドの周囲に形成された被覆を有し、前記被覆の外径が150μm以下であることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一つに記載の非線形光ファイバ。
- 光を入力する光入力部と、
光を出力する光出力部と、
前記光入力部と前記光出力部の間に設けられ前記光入力部から入力した光によって非線形光学現象を生じさせて前記光出力部に出力する請求項1〜21のいずれか一つに記載の非線形光ファイバと、
を有することを特徴とする非線形光デバイス。 - 光信号を入力する光信号入力部と、
請求項1〜21のいずれか一つに記載の非線形光ファイバを有し、該非線形光ファイバ中で発生した非線形光学現象を用いて前記光信号入力部から入力した光信号を信号処理する光信号処理部と、
前記信号処理された光信号を出力する光信号出力部と、
を有することを特徴とする光信号処理装置。
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