JP2012032575A - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【課題】急峻な曲げ半径における曲げ損失を低減すると同時に、比較的緩やかな曲げ半径において従来の心線対照が可能な曲げ損失を実現する光ファイバを提供する。
【解決手段】コア領域11と、コア領域を包囲するクラッド領域12と、クラッド領域における、軸心を中心とする所定の距離に1層にて設けられた複数の空孔13とを有し、空孔の内部は真空または空気、クラッド領域よりも屈折率の低い気体、液体または固体で満たされた光ファイバであって、波長1625nmにおいて、曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下であって、かつ曲げ損失αbおよび曲げ半径Rの関係を次式の指数関数で近似したとき、当該指数関数における係数Aが10以下であり、かつ当該指数関数における係数Bが−0.46以上である。
【選択図】図1
【解決手段】コア領域11と、コア領域を包囲するクラッド領域12と、クラッド領域における、軸心を中心とする所定の距離に1層にて設けられた複数の空孔13とを有し、空孔の内部は真空または空気、クラッド領域よりも屈折率の低い気体、液体または固体で満たされた光ファイバであって、波長1625nmにおいて、曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下であって、かつ曲げ損失αbおよび曲げ半径Rの関係を次式の指数関数で近似したとき、当該指数関数における係数Aが10以下であり、かつ当該指数関数における係数Bが−0.46以上である。
【選択図】図1
Description
本発明は、光ファイバおよび光伝送システムに関する。
光ファイバ通信システムでは高品質かつ高速な光伝送を可能とする単一モードファイバ(以下、SMFと呼称する)が広く用いられている。SMFの特性を決定する光学特性としては主に遮断波長、曲げ損失、モードフィールド径(以下、MFDと呼称する)、波長分散が挙げられる。
しかしながら、遮断波長の短波長化、曲げ損失の低減、MFDの拡大はトレードオフの関係にあり、使用される伝送システムによって異なる特性の光ファイバが利用される。特にアクセス系の光線路では接続性、取り扱い性が重視され、曲げ損失および接続損失の低減が重視される。
従来の光ファイバでは屈折率分布を最適化することにより、それぞれの伝送システムに対応した種々の光ファイバ構造が開発され、広く用いられている。また最近では光ファイバ中に空孔を有する空孔構造光ファイバが、従来の不純物の添加により屈折率分布を制御した光ファイバでは実現できない様々な特性を有することから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。特に優れた曲げ損失特性を有する空孔構造を用いた低曲げ損失光ファイバが開発され、アクセス系光線路や屋内光配線における優位性が報告されている。
一方、光線路の工事、運用に際しては任意の光ファイバ心線を確認するために、作業現場において任意の光ファイバ心線を見つけることができることが必要となる。そのため、心線対照器(例えば、特許文献1参照)は光ファイバ中を伝搬する光の一部を取り出して、その光ファイバが所望の光ファイバであるかを確認できるため、広く用いられている。心線対照器は光ファイバに曲げを付与するとともに、曲げ部から漏れ出る光を受光することによって、その光ファイバに光が伝搬しているかどうかを判別する。
ここで低曲げ損失光ファイバが用いられている光線路の場合には、曲げ損失が従来の光ファイバと比較して極めて小さくなっていることから、従来の心線対照器を適用することが困難であり、グレーティングを用いた心線対照器や、偏波変調を用いた光ファイバ心線監視技術など、低曲げ損失光ファイバの心線対照を行う種々の技術が提案されている。
C. Fukai et al., "Relationship between optical wiring conditions and MPI degradation", OFC2010 , OWA1, 2010年3月
ITU−T勧告G.652、"Characteristics of a single-mode optical fibre and cable", 2009年11月改訂
ITU−T勧告G.657"Characteristics of a bending-loss insensitive single-mode optical fibre and cable for the access network", 2009年11月改訂
しかしながら、低曲げ損失光ファイバに対応した心線対照技術を用いるには新たな物品を導入する必要があることからコストの増加を招いてしまうという課題があった。
以上のことから、本発明は上述したような課題を解決するために為されたものであって、急峻な曲げ半径における曲げ損失を低減すると同時に、比較的緩やかな曲げ半径において従来の心線対照が可能な曲げ損失を実現する光ファイバを提供することを目的としている。
すなわち、上述した課題を解決する第1の発明に係る光ファイバは、
コア領域と、前記コア領域を包囲するクラッド領域と、前記クラッド領域における、軸心を中心とする所定の距離に1層にて設けられた複数の空孔とを有し、前記空孔の内部は真空または空気、前記クラッド領域よりも屈折率の低い気体、液体または固体で満たされた光ファイバであって、
波長1625nmにおいて、曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下であって、
かつ曲げ損失αbおよび曲げ半径Rの関係を次式の指数関数で近似したとき、当該指数関数における係数Aが10以下であり、かつ当該指数関数における係数Bが−0.46以上である
ことを特徴とする。
コア領域と、前記コア領域を包囲するクラッド領域と、前記クラッド領域における、軸心を中心とする所定の距離に1層にて設けられた複数の空孔とを有し、前記空孔の内部は真空または空気、前記クラッド領域よりも屈折率の低い気体、液体または固体で満たされた光ファイバであって、
波長1625nmにおいて、曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下であって、
かつ曲げ損失αbおよび曲げ半径Rの関係を次式の指数関数で近似したとき、当該指数関数における係数Aが10以下であり、かつ当該指数関数における係数Bが−0.46以上である
上述した課題を解決する第2の発明に係る光ファイバは、
第1の発明に係る光ファイバであって、
波長1310nmにおけるモードフィールド径が8.6μm〜9.5μmであり、かつ遮断波長が1260nm以下であり、かつ零分散波長が1300nm〜1324nmであり、かつ零分散波長における分散スロープが0.092ps/nm2/km以下である
ことを特徴とする。
第1の発明に係る光ファイバであって、
波長1310nmにおけるモードフィールド径が8.6μm〜9.5μmであり、かつ遮断波長が1260nm以下であり、かつ零分散波長が1300nm〜1324nmであり、かつ零分散波長における分散スロープが0.092ps/nm2/km以下である
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第3の発明に係る光ファイバは、
第2の発明に係る光ファイバであって、
前記コア領域の直径が7.0μmより大きく9.0μm未満である
ことを特徴とする。
第2の発明に係る光ファイバであって、
前記コア領域の直径が7.0μmより大きく9.0μm未満である
ことを特徴とする。
本発明に係る光ファイバによれば、急峻な曲げ半径における曲げ損失を低減すると同時に、比較的緩やかな曲げ半径において従来の心線対照が可能な曲げ損失を実現することができる。
以下、本発明に係る光ファイバを実施するための形態について、図1〜図6を参照して具体的に説明する。
本実施形態に係る光ファイバは、空孔アシスト光ファイバ(以下、HAFと呼称する)構造であり、コア領域およびクラッド領域と、コア領域の周囲に配置される複数の空孔を有する。光ファイバが6個の空孔を有する場合には、図1(a)に示すように、光ファイバ10は、光ファイバ軸心に設けられるコア領域11と、コア領域11を包囲するクラッド領域12と、クラッド領域12中に設けられた6個の空孔13とを具備する。光ファイバが10個の空孔を有する場合には、図1(b)に示すように、光ファイバ20は、光ファイバ軸心に設けられるコア領域21と、コア領域21を包囲するクラッド領域22と、クラッド領域22中に設けられた6個の空孔13とを具備する。
コア領域11,21は屈折率n1の材料で構成される。コア領域11,21は光ファイバ軸心方向に延在する。コア領域11,21は、光ファイバ軸心方向に直交する断面にて半径aの円形状である。クラッド領域12,22は屈折率n2(<n1)の材料で構成される。
空孔13,23は、光ファイバ軸心方向に直交する断面にて直径dの円形状である。空孔13,23は、光ファイバ軸心方向に延在し、且つ、光ファイバ軸心方向に直交する断面で離散的に、具体的には光ファイバの軸心を中心とした所定の距離に1層にて少なくとも3個以上設けられる。空孔13,23は、光ファイバ軸心を中心とする半径R1の円に外接し、且つ光ファイバ軸心を中心とする半径R2(>R1)の円に内接する位置に設けられる。例えば、図1(a)に示すように、6個の空孔13が光ファイバ軸心を中心として正六角形の角部に設けられたり、図1(b)に示すように、10個の空孔23が円環状に設けられたりする。空孔の数量は6個や10個に限らず、これら以外の数量を有する光ファイバであっても6個の空孔または10個の空孔を有する光ファイバと同様な作用効果を奏する。また、空孔13,23の内部は空気または真空が好ましいが、クラッド領域12,22よりも低い屈折率を有する気体、液体または固体であっても同様の効果が得られる。
従来の光ファイバの曲げ損失特性について、図2を参照して説明する。図2にて、丸印は従来のSMFについて示すものであり、黒丸印(SMF−1)は1.3μm帯ゼロ分散SMFについて示し、白丸印(SMF−2)は屈折率分布を制御して曲げ損失を低減したSMFについて示すものである。また、図2にて、四角印は従来のHAFについて示すものであり、黒四角印(HAF−1)および白四角印(HAF−2)はそれぞれ空孔構造の異なるHAFについて示すものである。
図2から明らかなように、屈折率分布を制御することにより、SMF−2はSMF−1に比較して曲げ損失を低減できているが、曲げ損失の曲げ半径依存性を制御することは極めて困難であることがわかる。一方、HAFに関しては、曲げ半径に対する曲げ損失の曲げ半径依存性を制御できることを示しており、HAFでは曲げ半径が小さくなるほど、伝搬光が空孔領域の影響を大きく受け、曲げ損失の低減効果をより大きく得られることに起因する。さらに、HAFではSMFと比べて優れた曲げ損失を有する。したがって、HAFではコア構造および空孔構造を適切に制御することで、曲げ半径が小さな領域では小さな曲げ損失、かつ曲げ半径が大きな領域では従来と同等の曲げ損失といった、添加物を用いた従来の光ファイバでは実現困難な曲げ損失特性を実現できることがわかる。すなわち、HAFを用いることで、急峻な曲げに対しては曲げ損失を低減し、かつ従来の曲げを用いた心線対照器を適用可能な光ファイバを実現できることがわかる。
本実施形態に係る光ファイバにおける、曲げを用いた心線対照器により生じる曲げ損失と受光パワーとの関係について、図3を参照して説明する。図3にて、実線は、漏洩光の受光器に対する受光効率が−10dBの場合を表し、光ファイバ心線に対する受光効率の一例であり、1点鎖線は、漏洩光の受光器に対する受光効率が−30dBの場合を表し、光ファイバコードに対する受光効率の一例である。図3では、送信機出力を−10dBm、心線対照を行う地点までの光線路における損失を20dBと見積もり、入力光パワーを−30dBmとした。また最小受光感度は−80dBmであり、曲げ損失が0.1dB/turn以上のとき光ファイバ心線および光ファイバコードに対する心線対照が可能であることがわかる。ここで、図2より、SMFに対して0.1dB/turn以上の曲げ損失を得るためには10mm程度の曲げ半径の付与が必要である。したがって曲げ半径が10mm以下において曲げ損失が0.1dB/turn以上であれば、従来の心線対照器が利用可能であることがわかる。
本実施形態に係る光ファイバにおける、MFDと曲げ半径5mmおよび10mmにおける曲げ損失の関係について、図4を参照して説明する。ここで波長は1625nmとした。図4にて、実線は、曲げ半径R=5mmにおいて曲げ損失αbが1.0dB/turnの場合に対応し、1点鎖線は、曲げ半径R=5mmにおいて曲げ損失αbが0.45dB/turnの場合に対応し、2点鎖線は曲げ半径R=5mmにおいて曲げ損失αbが0.1dB/turnに対応する。また、縦軸は曲げ半径R=10mmにおける、実線、1点鎖線、2点鎖線の条件下で取りうる最大の曲げ損失を表す。
ここで、90°曲げなど柔軟な光配線を実現するためには曲げ半径R=5mmにおける曲げ損失が十分低いことが必要であり、非特許文献1より安定した伝送特性を得るには、曲げ損失が1.0dB/turn以下であることが好ましい。また、非特許文献2(Table1〜Table4)より、従来のSMFの波長1310nmにおけるMFDが8.6μm〜9.5μmであることを考慮し、同等のMFDのとき優れた接続特性が得られ好ましい。図4において、ドットで示す領域Aでは、MFDが8.6μm〜9.5μmであり、かつ曲げ半径10mmにおける曲げ損失が0.1dB〜1.0dBとなり、心線対照に必要な漏洩光強度を得ることができる。さらにMFDが8.6μmより小さい領域では実現できる曲げ損失をより大きくでき、心線対照における漏洩光強度を増大することができることから好ましい。このときの従来のSMFとの接続性を考慮し、非特許文献3(Table7−2)よりMFDは6.3μm以上であることが好ましい。
ここで、光ファイバの曲げ損失αbは曲げ半径Rに対して、次式の指数関数の関係で表すことができる。ここで、次式の指数関数におけるAおよびBは任意の係数である。
本実施形態に係る光ファイバにおける、曲げ損失特性の一例について、図5を参照して説明する。図5にて、実線は、曲げ半径5mmでの曲げ損失上限値と、曲げ半径10mmでの曲げ損失下限値を通る指数関数曲線であり、このとき上式における、A=10、B=−0.46である。ここで、本発明で扱う低曲げ損失と心線対照に必要な条件を考えると、図中の矢印の方向の値を取ることとなる。したがって、係数Aは10以下であり、かつ係数Bは−0.46以上である。
本実施形態に係る光ファイバにおける、構造パラメータと光学特性の関係について、図6を参照して説明する。図6(a)、図6(b)、図6(c)、図6(d)、図6(e)は、それぞれ光ファイバのコア領域の直径(コア直径)2aが7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μmにおいて前記光学特性を満たす構造を表す。また図6中の各線は次の特性を実現する設計領域を表す。
実線に挟まれる範囲:MFDが8.6μm〜9.5μmである範囲
破線に挟まれる範囲:零分散波長λ0が1300nm〜1324nmとなる範囲
点線より上の領域:零分散スロープS0が0.092ps/nm2/km以下となる領域
一点鎖線より下の領域:遮断波長λcが1260nm以下となり、かつ曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下となる領域
実線に挟まれる範囲:MFDが8.6μm〜9.5μmである範囲
破線に挟まれる範囲:零分散波長λ0が1300nm〜1324nmとなる範囲
点線より上の領域:零分散スロープS0が0.092ps/nm2/km以下となる領域
一点鎖線より下の領域:遮断波長λcが1260nm以下となり、かつ曲げ半径5mmにおける曲げ損失が1.0dB/turn以下となる領域
これらのMFD、遮断波長、零分散波長、零分散スロープの範囲は非特許文献2で勧告される値であり、これらの特性を同時に満たすことで、従来のSMFと同等の接続性、伝送特性が得られる。図6では、構造パラメータとしてコア領域の直径2a、コア領域のクラッド領域に対する比屈折率差Δ、空孔位置R(空孔を内接する円の半径)を用いて表現し、空孔直径dを用いて記載していないが、これは、MFD、λ0、S0は、図6で示した3つの値のみで決定することができるためである。
また二点鎖線より下の領域は、曲げ半径R=5mmでの曲げ損失が1.0dB/turnかつ曲げ半径R=10mmでの曲げ損失が0.1dB/turnとなる構造を表し、心線対照に必要な漏洩光強度が得られる設計領域を表す。
これら5つの領域を同時に満足する領域は、図中のドットで示す領域B(図6(b)の領域B1、図6(c)の領域B2、図6(d)の領域B3)となる。すなわち、領域Bでは従来のSMFと同等の接続性および伝送特性、曲げ半径5mmで十分小さい曲げ損失、心線対照に必要な漏洩光強度が同時に得られる。よって、本実施形態に係る光ファイバによれば、空孔アシスト光ファイバであって、上述したように構造パラメータであるコア領域の直径、比屈折率差および空孔構造を最適に選択することにより、急峻な曲げ半径における曲げ損失を低減すると同時に、比較的緩やかな曲げ半径において従来の心線対照が可能な曲げ損失を実現することができる。これにより、低曲げ損失光ファイバが有する取扱い性の優位性を失わずに、かつ従来の曲げを用いた心線対照器を利用して心線対照が可能となり、従来の工夫を変更することなく線路の工事が可能となる。
また図6より、領域Bはコア領域の直径が7.0μmおよび9.0μmのとき存在せず、7.0μm<2a<9.0μmの領域では斜線の領域が得られる。したがってコア直径を7.0μmより大きく9.0μm未満の範囲とすることで、従来のSMFと同等の接続性および伝送特性、曲げ半径5mmで十分小さい曲げ損失、心線対照に必要な漏洩光強度が同時に得られ、好ましい。
本発明は、光伝送システムにおける伝送媒体として利用できる。
10,20 光ファイバ
11,21 コア領域
12,22 クラッド領域
13,23 空孔
2a コア領域の直径
d 空孔直径
R1 空孔が外接する円の半径
R2 空孔が内接する円の半径
11,21 コア領域
12,22 クラッド領域
13,23 空孔
2a コア領域の直径
d 空孔直径
R1 空孔が外接する円の半径
R2 空孔が内接する円の半径
Claims (3)
- 波長1310nmにおけるモードフィールド径が8.6μm〜9.5μmであり、かつ遮断波長が1260nm以下であり、かつ零分散波長が1300nm〜1324nmであり、かつ零分散波長における分散スロープが0.092ps/nm2/km以下である
ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。 - 前記コア領域の直径が7.0μmより大きく9.0μm未満である
ことを特徴とする請求項2記載の光ファイバ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010171545A JP2012032575A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010171545A JP2012032575A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 光ファイバ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012032575A true JP2012032575A (ja) | 2012-02-16 |
Family
ID=45846055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010171545A Withdrawn JP2012032575A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 光ファイバ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012032575A (ja) |
-
2010
- 2010-07-30 JP JP2010171545A patent/JP2012032575A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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