JP4617587B2 - 光ファイバ伝送路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに融着接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含む光ファイバ伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光通信システムは、波長多重された多波長の信号光を伝搬させて光通信を行うものであり、大容量の情報を長距離伝送することができる。信号光伝送媒体である光ファイバ伝送路は、長距離・大容量の為には信号光波長帯域において累積波長分散の絶対値が小さいことが望まれる。しかし、１種類の光ファイバのみでは信号光波長帯域において累積波長分散の絶対値を小さくすることが困難である。そこで、一般には、波長分散特性が異なる２種以上の光ファイバが接続されて光ファイバ伝送路が構成される。
【０００３】
具体的には、光ファイバ伝送路は、信号光波長帯（１．５５μｍ帯）で正の波長分散および正の分散スロープを有する標準的なシングルモード光ファイバと、このシングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償器とが接続されて、これらシングルモード光ファイバおよび分散補償器を含む全体の累積波長分散の絶対値が小さくされる。分散補償器として、信号光波長帯で負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバが用いられる。また、例えば特開２０００−９１９９１号公報に開示された分散補償器は、２種以上の分散補償光ファイバが所定長さ比で接続されたものであり、これにより、波長分散を補償するだけでなく分散スロープをも補償して、広い信号光波長帯において光ファイバ伝送路の全体の累積波長分散の絶対値を小さくすることを図っている。
【０００４】
シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの接続や、２種の分散補償光ファイバの接続は、一般に、加熱した端面同士を融着して接続する融着接続が用いられる。一般に、融着接続は、光コネクタ接続の場合と比べると接続損失が小さく、また、接続後に融着接続位置近傍を加熱して各光ファイバの添加物を拡散することで更に接続損失を小さくすることができる場合がある。例えば、特開平３−１３０７０５号公報に開示された融着接続技術は、コア径が大きく比屈折率差が小さい第１の光ファイバと、コア径が小さく比屈折率差が大きい第２の光ファイバとを融着接続し（この工程を「融着接続工程」と呼ぶ。）、その後に融着接続位置近傍を加熱して各光ファイバの添加物を拡散する（この工程を「添加物拡散工程」と呼ぶ。）ことで、融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差を小さくして、これにより、接続損失の低減を図るものである。
【０００５】
したがって、シングルモード光ファイバ（上記第１の光ファイバに相当）と分散補償光ファイバ（上記第２の光ファイバに相当）とを融着接続する場合には、融着接続工程の後に添加物拡散工程を行うことで、接続損失の低減を図ることができる。この添加物拡散工程は、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの当初のモードフィールド径の差が比較的大きい場合に、融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差を小さくすることを意図して行われる。一方、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの当初のモードフィールド径の差が比較的小さい場合には、添加物拡散工程は行われる必要がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
分散補償光ファイバ同士を融着接続するときのように、各光ファイバの当初のモードフィールド径の差が比較的小さい場合には、添加物拡散工程は行われない。しかしながら、このような場合であっても以下のような問題点が存在することを本願発明者は見出した。すなわち、融着接続すべき第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が小さい場合であって、各光ファイバのコア領域におけるＧｅ添加濃度が大きく、且つ、各光ファイバのモードフィールド径が小さいときには、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを融着接続した場合の接続損失が大きく、しかも、その接続損失が波長依存性を有することを、本願発明者は見出した。このような接続損失特性を有する光ファイバ伝送路は、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で好ましくない。
【０００７】
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、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が小さい場合であって、各光ファイバのコア領域におけるＧｅ添加濃度が大きく、且つ、各光ファイバのモードフィールド径が小さいときであっても、接続損失特性が優れた光ファイバ伝送路を提供することを目的とする。
【０００８】
なお、本明細書では、光ファイバ伝送路は、第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続されたものを意味し、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの双方が中継区間に敷設される場合だけでなく、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの双方または何れか一方がコイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる場合をも含むものとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバ伝送路は、互いに融着接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含む光ファイバ伝送路であって、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのコア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のモードフィールド径（以下、単に「モードフィールド径」というときは、波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のものを表す。）が７μｍ以下であり、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が１μｍ以下であり、融着接続位置から少なくとも距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることを特徴とする。
【００１０】
この光ファイバ伝送路において互いに融着接続されている第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、モードフィールド径が７μｍ以下であり、各々のモードフィールド径の差が１μｍ以下である。すなわち、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、標準的なシングルモード光ファイバと比べてＧｅ濃度が高く且つモードフィールド径が小さく、また、各々のモードフィールド径の差が小さい。このような第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続された光ファイバ伝送路は、従来であれば、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。しかし、本発明に係る光ファイバ伝送路は、融着接続位置から距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることにより、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の拡大量が０．５μｍ以上であるのが好適であり、この場合には、接続損失およびその波長依存性が更に低減される。また、上記範囲において加熱によりモードフィールド径が拡大されたものであるのが好適である。
【００１１】
第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、このコア領域を取り囲み第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲み第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域とを備えることを特徴とする。或いは、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、このコア領域を取り囲み第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲み第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲み第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有する第３クラッド領域とを備えることを特徴とする。第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれがこのような屈折率プロファイルを有する場合、従来の光ファイバ伝送路は、上述したような接続損失が大きいという問題が特に顕著であるが、本発明に係る光ファイバ伝送路は、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。
【００１２】
第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする。このような光ファイバは、中継区間に敷設される分散補償光ファイバとして用いるに好適である。第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする。このような光ファイバは、コイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる分散補償光ファイバとして好適である。何れの場合にも、本発明に係る光ファイバ伝送路は、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施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。
【００１４】
まず、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の説明図である。同図（ａ）は、第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０との融着接続位置Ａを含む範囲について、光軸を含む面で切断したときの光ファイバ伝送路１の断面を示している。同図（ｂ）は、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの長手方向に沿ったモードフィールド径（波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のものを示す。以下同様。）の分布を示している。この光ファイバ伝送路１は、第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０とが融着接続位置Ａにおいて融着接続されたものであり、さらに、融着接続工程の後の添加物拡散工程において融着接続位置Ａを含む範囲の添加物が拡散されてモードフィールド径が拡大されたものである。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１を構成する第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの屈折率プロファイルを説明する図である。図２（ａ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲むクラッド領域（屈折率ｎ2）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域にＧｅが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１６】
或いは、図２（ｂ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲む第１クラッド領域（屈折率ｎ2、外径２ｂ）と、第１クラッド領域を取り囲む第２クラッド領域（屈折率ｎ3）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ3＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域にＧｅが添加され、第１クラッド領域にＦが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１７】
或いは、図２（ｃ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲む第１クラッド領域（屈折率ｎ2、外径２ｂ）と、第１クラッド領域を取り囲む第２クラッド領域（屈折率ｎ3、外径２ｃ）と、第２クラッド領域を取り囲む第３クラッド領域（屈折率ｎ4）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ3＞ｎ4＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域および第２クラッド領域それぞれにＧｅが添加され、第１クラッド領域にＦが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１８】
第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であって、コア領域の比屈折率差が大きい。また、図１（ｂ）に示すように、波長１５５０ｎｍにおける第１の光ファイバ１０の当初の（融着接続前の）モードフィールド径をＭＦＤ10とし、１５５０ｎｍにおける第２の光ファイバ２０の当初のモードフィールド径をＭＦＤ20とすると、各光ファイバの当初のモードフィールド径ＭＦＤ10およびＭＦＤ20それぞれは７μｍ以下であり、各光ファイバの当初のモードフィールド径の差（ＭＦＤ10−ＭＦＤ20）の絶対値は１μｍ以下である。
【００１９】
このような第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、例えば、波長１５５０ｎｍにおいて負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバであり、或いは、非線形光学現象が発生し易く例えばラマン増幅媒体として用いられる高非線形性光ファイバである。分散補償光ファイバとしての第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であれば、両者がコイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる上で好適である。分散補償光ファイバとしての第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であれば、両者が中継区間に敷設される上で好適である。
【００２０】
そして、図１（ｂ）に示すように、光ファイバ伝送路１の融着接続位置Ａの近傍において第１の光ファイバ１０のモードフィールド径がＭＦＤ11（＝１．１×ＭＦＤ10）である位置と融着接続位置Ａとの間の距離をＬ1とする。同様に、光ファイバ伝送路１の融着接続位置Ａの近傍において第２の光ファイバ２０のモードフィールド径がＭＦＤ21（＝１．１×ＭＦＤ20）である位置と融着接続位置Ａとの間の距離をＬ2とする。そして、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１では、距離Ｌ1およびＬ2それぞれが２ｍｍ以上となっている。すなわち、光ファイバ伝送路１は、融着接続位置Ａから距離２ｍｍまでの範囲において波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が拡大されている。このように構成されることで、光ファイバ伝送路１は、接続損失が小さく、また、その接続損失の波長依存性が低減されるので、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で好適なものとなる。
【００２１】
融着接続位置Ａにおける第１の光ファイバ１０のモードフィールド径ＭＦＤ12は、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10と比べて０．５μｍ以上拡大しているのが好適である。同様に、融着接続位置Ａにおける第２の光ファイバ２０のモードフィールド径ＭＦＤ22は、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20と比べて０．５μｍ以上拡大しているのが好適である。この場合には、光ファイバ伝送路１は、接続損失特性が更に改善されるので、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で更に好適なものとなる。なお、このモードフィールド径の拡大は、融着接続工程の後の添加物拡散工程において、融着接続位置Ａの近傍を加熱源（マイクロトーチ、ヒータ、等）により加熱することにより達成される。
【００２２】
次に、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の具体的な実施例を比較例とともに説明する。
【００２３】
図３および図４は、融着接続工程の後（添加物拡散工程の前）における接続損失特性を説明するために示されたものである。図３は、４種の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図４は、４種の光ファイバそれぞれについて融着接続後の接続損失特性を示すグラフである。光ファイバＡは、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．５μｍである。光ファイバＢは、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．７μｍである。光ファイバＣは、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．５μｍである。また、光ファイバＤは、図２（ａ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が３ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が９．５μｍである。光ファイバＡ〜Ｃそれぞれは分散補償光ファイバであり、光ファイバＤは標準的なシングルモード光ファイバである。各光ファイバのモードフィールド径は波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２４】
そして、光ファイバＡ同士が融着接続され、光ファイバＢ同士が融着接続され、光ファイバＣ同士が融着接続され、光ファイバＤ同士が融着接続されて、各々の場合における接続損失特性が求められて、その結果が図４に示されている。この図から判るように、コア領域におけるＧｅ濃度が小さくモードフィールド径が大きい光ファイバＤの場合、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの広い波長域に亘って、接続損失が０．０５ｄＢ以下である。これに対して、コア領域におけるＧｅ濃度が大きくモードフィールド径が小さい光ファイバＡ〜Ｃそれぞれの場合、光ファイバＤの場合と比較して接続損失が大きく、また、波長が長いほど接続損失が大きい。また、屈折率プロファイルが同一であってモードフィールド径も同一である光ファイバＡおよび光ファイバＣそれぞれの場合を比較すると、よりＧｅ濃度が大きい光ファイバＡの場合の方が、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。
【００２５】
このような接続損失特性となるのは以下の要因に基づくものであると考えられる。すなわち、コア領域におけるＧｅ濃度が大きくモードフィールド径が小さい光ファイバ同士を融着接続すると、融着接続位置の極く近傍においてＧｅが拡散しモードフィールド径が拡大する。光ファイバの当初のモードフィールド径が小さいので、融着接続位置近傍の僅かのモードフィールド径の拡大でも、長手方向のモードフィールド径の変化率は急激なものとなる。このように、長手方向にモードフィールド径が急激に変化すると、その部分では、波長が長いほど大きな放射損失が生じる。また、モードフィールド径が小さいことから、軸ずれに因り、接続損失が生じることも考えられる。このような要因により、光ファイバＡ〜Ｃそれぞれの場合、光ファイバＤの場合と比較して接続損失が大きく、また、波長が長いほど接続損失が大きくなったものと考えられる。本実施形態に係る光ファイバ伝送路１は、このような光ファイバが融着接続されたものであって、融着接続位置Ａを含む一定範囲におけるモードフィールド径の長手方向の変化が緩やかなものとされたものである。
【００２６】
図５〜図７は、第１実施例を説明するために示されたものである。図５は、第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図６は、第１実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図７は、第１実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第１実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が４．４７μｍであり、波長分散が−１２９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．３６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が４．４８μｍであり、波長分散が−１１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．２３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２７】
図６および図７から判るように、第１実施例では、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は４．５μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間６０秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．１μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間１００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝３ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．１μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において１００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の０．２４ｄＢから０．０６ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の０．７０ｄＢから０．０７ｄＢまで減少した。
【００２８】
図８〜図１０は、第２実施例を説明するために示されたものである。図８は、第２実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図９は、第２実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図１０は、第２実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第２実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が４．３５μｍであり、波長分散が−１４４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−１．３６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が４．４１μｍであり、波長分散が−１５７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−１．９０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２９】
図９および図１０から判るように、第２実施例でも、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は４．４μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間１００秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．５μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間２００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝４ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は１０．２μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において２００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の１．８７ｄＢから０．３６ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の６．６０ｄＢから１．２０ｄＢまで減少した。
【００３０】
図１１〜図１３は、第３実施例を説明するために示されたものである。図１１は、第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図１２は、第３実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図１３は、第３実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第３実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が５．０１μｍであり、波長分散が−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が５．０９μｍであり、波長分散が−５２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００３１】
図１２および図１３から判るように、第３実施例でも、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．０μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間５０秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．６μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間１００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝３ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．５μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において１００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の１．１２ｄＢから０．０８ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の０．３０ｄＢから０．０８ｄＢまで減少した。
【００３２】
図１４は、第１実施例、第２実施例および第３実施例それぞれの光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失と距離Ｌ1，Ｌ2との関係を示すグラフである。融着接続工程の直後における距離Ｌ1，Ｌ2は０．５ｍｍ以下であった。添加物拡散工程を経ることで、距離Ｌ1，Ｌ2は長くなるとともに、光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失は小さくなった。添加物拡散工程により距離Ｌ1，Ｌ2が２ｍｍ以上となれば、光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失は、融着接続工程の直後における接続損失の１／２以下に減少した。なお、融着接続位置を含む一定範囲におけるモードフィールド径の長手方向分布は、位相差顕微鏡などを用いることにより観察することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光ファイバ伝送路において互いに融着接続されている第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のモードフィールド径が７μｍ以下であり、各々のモードフィールド径の差が１μｍ以下である。このような第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続された光ファイバ伝送路は、従来であれば、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。しかし、本発明に係る光ファイバ伝送路は、融着接続位置から距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることにより、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の拡大量が０．５μｍ以上であるのが好適であり、この場合には、接続損失およびその波長依存性が更に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の説明図である。
【図２】本実施形態に係る光ファイバ伝送路１を構成する第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの屈折率プロファイルを説明する図である。
【図３】４種の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図４】４種の光ファイバそれぞれについて融着接続後の接続損失特性を示すグラフである。
【図５】第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図６】第１実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図７】第１実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図８】第２実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図９】第２実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図１０】第２実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図１１】第３実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図１２】第３実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図１３】第３実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図１４】第１実施例、第２実施例および第３実施例それぞれの光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失と距離Ｌ1，Ｌ2との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…光ファイバ伝送路、１０…第１の光ファイバ、２０…第２の光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに融着接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含む光ファイバ伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光通信システムは、波長多重された多波長の信号光を伝搬させて光通信を行うものであり、大容量の情報を長距離伝送することができる。信号光伝送媒体である光ファイバ伝送路は、長距離・大容量の為には信号光波長帯域において累積波長分散の絶対値が小さいことが望まれる。しかし、１種類の光ファイバのみでは信号光波長帯域において累積波長分散の絶対値を小さくすることが困難である。そこで、一般には、波長分散特性が異なる２種以上の光ファイバが接続されて光ファイバ伝送路が構成される。
【０００３】
具体的には、光ファイバ伝送路は、信号光波長帯（１．５５μｍ帯）で正の波長分散および正の分散スロープを有する標準的なシングルモード光ファイバと、このシングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償器とが接続されて、これらシングルモード光ファイバおよび分散補償器を含む全体の累積波長分散の絶対値が小さくされる。分散補償器として、信号光波長帯で負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバが用いられる。また、例えば特開２０００−９１９９１号公報に開示された分散補償器は、２種以上の分散補償光ファイバが所定長さ比で接続されたものであり、これにより、波長分散を補償するだけでなく分散スロープをも補償して、広い信号光波長帯において光ファイバ伝送路の全体の累積波長分散の絶対値を小さくすることを図っている。
【０００４】
シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの接続や、２種の分散補償光ファイバの接続は、一般に、加熱した端面同士を融着して接続する融着接続が用いられる。一般に、融着接続は、光コネクタ接続の場合と比べると接続損失が小さく、また、接続後に融着接続位置近傍を加熱して各光ファイバの添加物を拡散することで更に接続損失を小さくすることができる場合がある。例えば、特開平３−１３０７０５号公報に開示された融着接続技術は、コア径が大きく比屈折率差が小さい第１の光ファイバと、コア径が小さく比屈折率差が大きい第２の光ファイバとを融着接続し（この工程を「融着接続工程」と呼ぶ。）、その後に融着接続位置近傍を加熱して各光ファイバの添加物を拡散する（この工程を「添加物拡散工程」と呼ぶ。）ことで、融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差を小さくして、これにより、接続損失の低減を図るものである。
【０００５】
したがって、シングルモード光ファイバ（上記第１の光ファイバに相当）と分散補償光ファイバ（上記第２の光ファイバに相当）とを融着接続する場合には、融着接続工程の後に添加物拡散工程を行うことで、接続損失の低減を図ることができる。この添加物拡散工程は、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの当初のモードフィールド径の差が比較的大きい場合に、融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差を小さくすることを意図して行われる。一方、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの当初のモードフィールド径の差が比較的小さい場合には、添加物拡散工程は行われる必要がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
分散補償光ファイバ同士を融着接続するときのように、各光ファイバの当初のモードフィールド径の差が比較的小さい場合には、添加物拡散工程は行われない。しかしながら、このような場合であっても以下のような問題点が存在することを本願発明者は見出した。すなわち、融着接続すべき第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が小さい場合であって、各光ファイバのコア領域におけるＧｅ添加濃度が大きく、且つ、各光ファイバのモードフィールド径が小さいときには、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを融着接続した場合の接続損失が大きく、しかも、その接続損失が波長依存性を有することを、本願発明者は見出した。このような接続損失特性を有する光ファイバ伝送路は、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で好ましくない。
【０００７】
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、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が小さい場合であって、各光ファイバのコア領域におけるＧｅ添加濃度が大きく、且つ、各光ファイバのモードフィールド径が小さいときであっても、接続損失特性が優れた光ファイバ伝送路を提供することを目的とする。
【０００８】
なお、本明細書では、光ファイバ伝送路は、第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続されたものを意味し、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの双方が中継区間に敷設される場合だけでなく、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの双方または何れか一方がコイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる場合をも含むものとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバ伝送路は、互いに融着接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含む光ファイバ伝送路であって、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのコア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のモードフィールド径（以下、単に「モードフィールド径」というときは、波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のものを表す。）が７μｍ以下であり、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の差が１μｍ以下であり、融着接続位置から少なくとも距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることを特徴とする。
【００１０】
この光ファイバ伝送路において互いに融着接続されている第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、モードフィールド径が７μｍ以下であり、各々のモードフィールド径の差が１μｍ以下である。すなわち、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、標準的なシングルモード光ファイバと比べてＧｅ濃度が高く且つモードフィールド径が小さく、また、各々のモードフィールド径の差が小さい。このような第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続された光ファイバ伝送路は、従来であれば、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。しかし、本発明に係る光ファイバ伝送路は、融着接続位置から距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることにより、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の拡大量が０．５μｍ以上であるのが好適であり、この場合には、接続損失およびその波長依存性が更に低減される。また、上記範囲において加熱によりモードフィールド径が拡大されたものであるのが好適である。
【００１１】
第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、このコア領域を取り囲み第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲み第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域とを備えることを特徴とする。或いは、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、このコア領域を取り囲み第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、この第１クラッド領域を取り囲み第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域と、この第２クラッド領域を取り囲み第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有する第３クラッド領域とを備えることを特徴とする。第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれがこのような屈折率プロファイルを有する場合、従来の光ファイバ伝送路は、上述したような接続損失が大きいという問題が特に顕著であるが、本発明に係る光ファイバ伝送路は、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。
【００１２】
第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする。このような光ファイバは、中継区間に敷設される分散補償光ファイバとして用いるに好適である。第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする。このような光ファイバは、コイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる分散補償光ファイバとして好適である。何れの場合にも、本発明に係る光ファイバ伝送路は、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施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。
【００１４】
まず、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の説明図である。同図（ａ）は、第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０との融着接続位置Ａを含む範囲について、光軸を含む面で切断したときの光ファイバ伝送路１の断面を示している。同図（ｂ）は、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの長手方向に沿ったモードフィールド径（波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のものを示す。以下同様。）の分布を示している。この光ファイバ伝送路１は、第１の光ファイバ１０と第２の光ファイバ２０とが融着接続位置Ａにおいて融着接続されたものであり、さらに、融着接続工程の後の添加物拡散工程において融着接続位置Ａを含む範囲の添加物が拡散されてモードフィールド径が拡大されたものである。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１を構成する第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの屈折率プロファイルを説明する図である。図２（ａ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲むクラッド領域（屈折率ｎ2）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域にＧｅが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１６】
或いは、図２（ｂ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲む第１クラッド領域（屈折率ｎ2、外径２ｂ）と、第１クラッド領域を取り囲む第２クラッド領域（屈折率ｎ3）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ3＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域にＧｅが添加され、第１クラッド領域にＦが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１７】
或いは、図２（ｃ）に示すように、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、共に、光軸を含むコア領域（屈折率ｎ1、外径２ａ）と、コア領域を取り囲む第１クラッド領域（屈折率ｎ2、外径２ｂ）と、第１クラッド領域を取り囲む第２クラッド領域（屈折率ｎ3、外径２ｃ）と、第２クラッド領域を取り囲む第３クラッド領域（屈折率ｎ4）とを有し、屈折率の大小関係が ｎ1＞ｎ3＞ｎ4＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する光ファイバは、石英ガラスをベースとして、コア領域および第２クラッド領域それぞれにＧｅが添加され、第１クラッド領域にＦが添加されることにより実現される。なお、この屈折率プロファイルにおいて、コア領域の光軸中心付近の屈折率が小さくなっている場合もあり得る。
【００１８】
第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であって、コア領域の比屈折率差が大きい。また、図１（ｂ）に示すように、波長１５５０ｎｍにおける第１の光ファイバ１０の当初の（融着接続前の）モードフィールド径をＭＦＤ10とし、１５５０ｎｍにおける第２の光ファイバ２０の当初のモードフィールド径をＭＦＤ20とすると、各光ファイバの当初のモードフィールド径ＭＦＤ10およびＭＦＤ20それぞれは７μｍ以下であり、各光ファイバの当初のモードフィールド径の差（ＭＦＤ10−ＭＦＤ20）の絶対値は１μｍ以下である。
【００１９】
このような第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、例えば、波長１５５０ｎｍにおいて負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバであり、或いは、非線形光学現象が発生し易く例えばラマン増幅媒体として用いられる高非線形性光ファイバである。分散補償光ファイバとしての第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であれば、両者がコイル状に巻かれてモジュール化され中継器等に設けられる上で好適である。分散補償光ファイバとしての第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であれば、両者が中継区間に敷設される上で好適である。
【００２０】
そして、図１（ｂ）に示すように、光ファイバ伝送路１の融着接続位置Ａの近傍において第１の光ファイバ１０のモードフィールド径がＭＦＤ11（＝１．１×ＭＦＤ10）である位置と融着接続位置Ａとの間の距離をＬ1とする。同様に、光ファイバ伝送路１の融着接続位置Ａの近傍において第２の光ファイバ２０のモードフィールド径がＭＦＤ21（＝１．１×ＭＦＤ20）である位置と融着接続位置Ａとの間の距離をＬ2とする。そして、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１では、距離Ｌ1およびＬ2それぞれが２ｍｍ以上となっている。すなわち、光ファイバ伝送路１は、融着接続位置Ａから距離２ｍｍまでの範囲において波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が拡大されている。このように構成されることで、光ファイバ伝送路１は、接続損失が小さく、また、その接続損失の波長依存性が低減されるので、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で好適なものとなる。
【００２１】
融着接続位置Ａにおける第１の光ファイバ１０のモードフィールド径ＭＦＤ12は、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10と比べて０．５μｍ以上拡大しているのが好適である。同様に、融着接続位置Ａにおける第２の光ファイバ２０のモードフィールド径ＭＦＤ22は、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20と比べて０．５μｍ以上拡大しているのが好適である。この場合には、光ファイバ伝送路１は、接続損失特性が更に改善されるので、長距離のＷＤＭ伝送を行う上で更に好適なものとなる。なお、このモードフィールド径の拡大は、融着接続工程の後の添加物拡散工程において、融着接続位置Ａの近傍を加熱源（マイクロトーチ、ヒータ、等）により加熱することにより達成される。
【００２２】
次に、本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の具体的な実施例を比較例とともに説明する。
【００２３】
図３および図４は、融着接続工程の後（添加物拡散工程の前）における接続損失特性を説明するために示されたものである。図３は、４種の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図４は、４種の光ファイバそれぞれについて融着接続後の接続損失特性を示すグラフである。光ファイバＡは、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．５μｍである。光ファイバＢは、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．７μｍである。光ファイバＣは、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が４．５μｍである。また、光ファイバＤは、図２（ａ）に示した屈折率プロファイルを有し、コア領域におけるＧｅ濃度が３ｍｏｌ％であり、モードフィールド径が９．５μｍである。光ファイバＡ〜Ｃそれぞれは分散補償光ファイバであり、光ファイバＤは標準的なシングルモード光ファイバである。各光ファイバのモードフィールド径は波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２４】
そして、光ファイバＡ同士が融着接続され、光ファイバＢ同士が融着接続され、光ファイバＣ同士が融着接続され、光ファイバＤ同士が融着接続されて、各々の場合における接続損失特性が求められて、その結果が図４に示されている。この図から判るように、コア領域におけるＧｅ濃度が小さくモードフィールド径が大きい光ファイバＤの場合、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの広い波長域に亘って、接続損失が０．０５ｄＢ以下である。これに対して、コア領域におけるＧｅ濃度が大きくモードフィールド径が小さい光ファイバＡ〜Ｃそれぞれの場合、光ファイバＤの場合と比較して接続損失が大きく、また、波長が長いほど接続損失が大きい。また、屈折率プロファイルが同一であってモードフィールド径も同一である光ファイバＡおよび光ファイバＣそれぞれの場合を比較すると、よりＧｅ濃度が大きい光ファイバＡの場合の方が、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。
【００２５】
このような接続損失特性となるのは以下の要因に基づくものであると考えられる。すなわち、コア領域におけるＧｅ濃度が大きくモードフィールド径が小さい光ファイバ同士を融着接続すると、融着接続位置の極く近傍においてＧｅが拡散しモードフィールド径が拡大する。光ファイバの当初のモードフィールド径が小さいので、融着接続位置近傍の僅かのモードフィールド径の拡大でも、長手方向のモードフィールド径の変化率は急激なものとなる。このように、長手方向にモードフィールド径が急激に変化すると、その部分では、波長が長いほど大きな放射損失が生じる。また、モードフィールド径が小さいことから、軸ずれに因り、接続損失が生じることも考えられる。このような要因により、光ファイバＡ〜Ｃそれぞれの場合、光ファイバＤの場合と比較して接続損失が大きく、また、波長が長いほど接続損失が大きくなったものと考えられる。本実施形態に係る光ファイバ伝送路１は、このような光ファイバが融着接続されたものであって、融着接続位置Ａを含む一定範囲におけるモードフィールド径の長手方向の変化が緩やかなものとされたものである。
【００２６】
図５〜図７は、第１実施例を説明するために示されたものである。図５は、第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図６は、第１実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図７は、第１実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第１実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が４．４７μｍであり、波長分散が−１２９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．３６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が４．４８μｍであり、波長分散が−１１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．２３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２７ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２７】
図６および図７から判るように、第１実施例では、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は４．５μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間６０秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．１μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間１００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝３ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．１μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において１００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の０．２４ｄＢから０．０６ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の０．７０ｄＢから０．０７ｄＢまで減少した。
【００２８】
図８〜図１０は、第２実施例を説明するために示されたものである。図８は、第２実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図９は、第２実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図１０は、第２実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第２実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｃ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が４．３５μｍであり、波長分散が−１４４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−１．３６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が４．４１μｍであり、波長分散が−１５７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−１．９０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が２６ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００２９】
図９および図１０から判るように、第２実施例でも、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は４．４μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間１００秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．５μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間２００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝４ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は１０．２μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において２００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の１．８７ｄＢから０．３６ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の６．６０ｄＢから１．２０ｄＢまで減少した。
【００３０】
図１１〜図１３は、第３実施例を説明するために示されたものである。図１１は、第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。図１２は、第３実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。図１３は、第３実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。第３実施例では、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、共に、図２（ｂ）に示した屈折率プロファイルを有する。第１の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ10が５．０１μｍであり、波長分散が−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であった。第２の光ファイバは、当初のモードフィールド径ＭＦＤ20が５．０９μｍであり、波長分散が−５２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、コア領域におけるＧｅ濃度が１６ｍｏｌ％であった。各光ファイバのモードフィールド径、波長分散および分散スロープそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。
【００３１】
図１２および図１３から判るように、第３実施例でも、添加物拡散工程における加熱時間が長いほど、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は大きくなるとともに、接続損失が小さくなり、また、接続損失の波長依存性も小さくなった。すなわち、添加物拡散工程前では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．０μｍであり、接続損失の波長依存性が大きかった。加熱時間５０秒では、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は５．６μｍであり、接続損失の波長依存性が小さくなった。加熱時間１００秒では、Ｌ1＝Ｌ2＝３ｍｍであり、融着接続位置における波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径は６．５μｍであり、接続損失の波長依存性が更に小さくなった。このように、融着接続工程の後の添加物拡散工程において１００秒間の加熱を行うと、波長１５５０ｎｍにおける接続損失は当初の１．１２ｄＢから０．０８ｄＢまで減少し、波長１６００ｎｍにおける接続損失は当初の０．３０ｄＢから０．０８ｄＢまで減少した。
【００３２】
図１４は、第１実施例、第２実施例および第３実施例それぞれの光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失と距離Ｌ1，Ｌ2との関係を示すグラフである。融着接続工程の直後における距離Ｌ1，Ｌ2は０．５ｍｍ以下であった。添加物拡散工程を経ることで、距離Ｌ1，Ｌ2は長くなるとともに、光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失は小さくなった。添加物拡散工程により距離Ｌ1，Ｌ2が２ｍｍ以上となれば、光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失は、融着接続工程の直後における接続損失の１／２以下に減少した。なお、融着接続位置を含む一定範囲におけるモードフィールド径の長手方向分布は、位相差顕微鏡などを用いることにより観察することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、光ファイバ伝送路において互いに融着接続されている第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれは、コア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のモードフィールド径が７μｍ以下であり、各々のモードフィールド径の差が１μｍ以下である。このような第１の光ファイバと第２の光ファイバとが融着接続された光ファイバ伝送路は、従来であれば、接続損失が大きく、接続損失の波長依存性も大きい。しかし、本発明に係る光ファイバ伝送路は、融着接続位置から距離２ｍｍまでの範囲においてモードフィールド径が拡大されていることにより、接続損失が低減され、また、接続損失の波長依存性も低減される。融着接続位置における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれのモードフィールド径の拡大量が０．５μｍ以上であるのが好適であり、この場合には、接続損失およびその波長依存性が更に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ファイバ伝送路１の説明図である。
【図２】本実施形態に係る光ファイバ伝送路１を構成する第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０それぞれの屈折率プロファイルを説明する図である。
【図３】４種の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図４】４種の光ファイバそれぞれについて融着接続後の接続損失特性を示すグラフである。
【図５】第１実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図６】第１実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図７】第１実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図８】第２実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図９】第２実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図１０】第２実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図１１】第３実施例における第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図１２】第３実施例の光ファイバ伝送路の接続損失特性を示すグラフである。
【図１３】第３実施例の光ファイバ伝送路の融着接続位置におけるモードフィールド径と加熱時間との関係を示すグラフである。
【図１４】第１実施例、第２実施例および第３実施例それぞれの光ファイバ伝送路の波長１６００ｎｍにおける接続損失と距離Ｌ1，Ｌ2との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…光ファイバ伝送路、１０…第１の光ファイバ、２０…第２の光ファイバ。
Claims (7)
- 互いに融着接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含む光ファイバ伝送路であって、
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれのコア領域におけるＧｅ濃度が１０ｍｏｌ％以上であり、
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれの波長１５５０ｎｍにおけるPETERMAN2のモードフィールド径が７μｍ以下であり、
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれの前記モードフィールド径の差が１μｍ以下であり、
融着接続位置から少なくとも距離２ｍｍまでの範囲において前記モードフィールド径が拡大されていることを特徴とする光ファイバ伝送路。 - 前記融着接続位置における前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれの前記モードフィールド径の拡大量が０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。
- 前記範囲において加熱により前記モードフィールド径が拡大されたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。
- 前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれは、
光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、
このコア領域を取り囲み前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、
この第１クラッド領域を取り囲み前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域と
を備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。 - 前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれは、
光軸中心を含み第１の屈折率を有するコア領域と、
このコア領域を取り囲み前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第１クラッド領域と、
この第１クラッド領域を取り囲み前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第２クラッド領域と、
この第２クラッド領域を取り囲み前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有する第３クラッド領域と
を備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。 - 前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。
- 前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが負であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ伝送路。
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