JP4690249B2 - Highly flexible optical fiber - Google Patents
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Description
本発明は、機器内あるいは家庭内等における光配線に適用可能な許容曲げ半径の極めて小さい高屈曲性光ファイバに関する。 The present invention relates to a highly flexible optical fiber having an extremely small allowable bending radius that can be applied to optical wiring in equipment or in a home.
近年、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の導入が始まりインターネットに代表される情報通信ネットワークがオフィスの範囲を超え各家庭まで急速に普及してきている。このような状況において情報通信ネットワークをますます充実させる必要性が高まり、光ファイバの特性要求も高いものになってきている。 In recent years, the introduction of FTTH (Fiber To The Home) has started, and information communication networks represented by the Internet have rapidly spread to homes beyond the scope of offices. In such a situation, there is an increasing need to enhance the information communication network, and the characteristic requirements of optical fibers are increasing.
情報通信ネットワークを構成する光通信基幹回線用光ファイバとしては通常シングルモード光ファイバが用いられている。この光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバは基底モードであるＬＰ０１モードのみを伝送する光ファイバであり、例えば９．５μｍのモードフィールド径（Mode Field Diameter、以下、「ＭＦＤ」と称す）を有している場合、曲げ径は３０ｍｍ（曲げ半径１５ｍｍ）程度である。 A single mode optical fiber is usually used as an optical fiber for an optical communication trunk line constituting an information communication network. The single mode optical fiber used for this optical communication trunk line is an optical fiber that transmits only the LP01 mode, which is the base mode, and has a mode field diameter (hereinafter referred to as “MFD”) of 9.5 μm, for example. If it has, the bending diameter is about 30 mm (bending radius 15 mm).
上記のように近年の情報通信ネットワーク普及に伴い光ファイバがオフィスや家庭内にまで導入されるようになったことから、オフィスや家庭に設置されている機器内での光配線が行われるようになってきている。このような機器内での光配線においては、光ファイバを狭い場所にいろいろな方向に曲げながら配線する必要があり、許容曲げ半径の小さい光ファイバが望まれてきている。 As mentioned above, with the recent spread of information and communication networks, optical fibers have been introduced into offices and homes, so that optical wiring is performed in equipment installed in offices and homes. It has become to. In optical wiring in such an apparatus, it is necessary to perform wiring while bending the optical fiber in various directions in a narrow place, and an optical fiber having a small allowable bending radius has been desired.
従来から許容曲げ半径の小さい光ファイバとしてはコアとクラッドの間の比屈折率差Δを大きくした高Δシングルモード光ファイバが用いられている。この高Δシングルモード光ファイバは通常の光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバの比屈折率差が０．３％程度であるのに対して例えば０．７％程度と高く、この場合最大許容曲げ径は１５ｍｍ（許容曲げ半径７．５ｍｍ）程度まで小さくできる。 Conventionally, as an optical fiber having a small allowable bending radius, a high Δ single mode optical fiber having a large relative refractive index difference Δ between a core and a clad has been used. This high Δ single mode optical fiber has a high relative refractive index difference of about 0.3% compared to a single mode optical fiber used for a normal optical communication trunk line, for example, about 0.7%. The allowable bending diameter can be reduced to about 15 mm (allowable bending radius 7.5 mm).
しかし、高Δシングルモード光ファイバは比屈折率差を大きくすることにより図５に示すようにコア径が小さくなるという現象が起きる。図５は光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバと高Δシングルモード光ファイバの屈折率分布を表したもので、図５（ａ）が光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバの屈折率分布、図５（ｂ）が高Δシングルモード光ファイバの屈折率分布である。ここで、光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバの比屈折率差Δ１と高Δシングルモード光ファイバの比屈折率差Δ２はΔ１＜Δ２となるが、この時光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバのコア径ａ１と高Δシングルモード光ファイバのコア径ａ２はａ１＞ａ２という関係になる。 However, in the high Δ single mode optical fiber, the phenomenon that the core diameter decreases as shown in FIG. 5 occurs by increasing the relative refractive index difference. FIG. 5 shows the refractive index distributions of a single mode optical fiber and a high Δ single mode optical fiber used in an optical communication backbone, and FIG. 5A shows the refraction of the single mode optical fiber used in the optical communication backbone. FIG. 5B shows the refractive index distribution of the high Δ single mode optical fiber. Here, the relative refractive index difference Δ1 of the single mode optical fiber used for the optical communication trunk line and the relative refractive index difference Δ2 of the high Δ single mode optical fiber are Δ1 <Δ2, and at this time, the single refractive index difference Δ2 used for the optical communication trunk line is single. The core diameter a1 of the mode optical fiber and the core diameter a2 of the high Δ single mode optical fiber have a relationship of a1> a2.
前述の比屈折率差Δが０．７％程度の高Δシングルモード光ファイバの場合、コア径は６μｍ程度であるが、ＭＦＤは波長１．５５μｍで６〜７μｍまで小さくなってしまう。従って、高Δシングルモード光ファイバと光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバを接続する場合にはＭＦＤの不整合から大きな接続損失が発生するという難点があった。 In the case of a high Δ single mode optical fiber having a relative refractive index difference Δ of about 0.7%, the core diameter is about 6 μm, but the MFD is reduced to 6 to 7 μm at a wavelength of 1.55 μm. Therefore, when connecting a high Δ single mode optical fiber and a single mode optical fiber used for an optical communication trunk line, there is a problem that a large connection loss occurs due to MFD mismatch.
このような難点を解消するために、高Δシングルモード光ファイバと光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバの接続に際してＭＦＤの不整合を調整して接続損失を低減させる工夫がなされている。その一つとして、ＭＦＤが互いに異なる光ファイバの間に中間のＭＦＤ、あるいは双方のＭＦＤと一致または近似するＭＦＤを有する接続部材を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to eliminate such difficulties, a device has been devised to reduce the connection loss by adjusting the mismatch of the MFD when connecting the high Δ single mode optical fiber and the single mode optical fiber used for the optical communication backbone. As one of the techniques, a technique is disclosed that uses an intermediate MFD between optical fibers having different MFDs, or a connecting member having an MFD that matches or approximates both MFDs (see, for example, Patent Document 1).
また、異なるＭＦＤを有する接続すべき光ファイバのそれぞれのＭＦＤに合わせてフェルール内にＭＦＤが拡径または縮径された短尺光ファイバを収容固定した技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a technique is disclosed in which a short optical fiber in which the MFD is expanded or contracted is accommodated and fixed in a ferrule in accordance with each MFD of optical fibers to be connected having different MFDs (see, for example, Patent Document 2). ).
その他に、上記特許文献２においてはＭＦＤを拡径する方法について記載されていないが、コア径の小さい高Δ光ファイバのコアのドーパントを加熱してクラッドに拡散させ、コア径、即ちＭＦＤを拡大させるＴＥＣ（Thermally-diffused Expanded Core）方式を用いてＭＦＤの大きい光ファイバと接続してフェルール内に配置したＭＦＤ変換（スポットサイズ変換）用光ファイバ部品も開発されている（例えば、特許文献３参照）。 In addition, Patent Document 2 does not describe a method for expanding the MFD, but the dopant of the core of the high Δ optical fiber having a small core diameter is heated and diffused in the clad to expand the core diameter, that is, the MFD. An optical fiber component for MFD conversion (spot size conversion) that is connected to an optical fiber having a large MFD using a TEC (Thermally-diffused Expanded Core) system to be arranged in a ferrule has also been developed (for example, see Patent Document 3). ).
一方、上記のような高Δシングルモード光ファイバに比較してさらに曲げに対して強くすることができる光ファイバとしてホーリー光ファイバが知られている。 On the other hand, a holey optical fiber is known as an optical fiber that can be made stronger against bending as compared with the above high Δ single mode optical fiber.
このホーリー光ファイバは中実部材若しくは中空部材をコアとしてその周囲にクラッドとして中空のエアホールと呼ばれる空孔を多数設けた構造を有しているが、エアホールの数や大きさ、その配置等を設計することにより、例えば任意の波長で単一モードを実現できる、コアとクラッドとの間の大きな屈折率差から開口数を大きくでき光源との接続を効率化できる等の特性の他にコアとクラッドとの間の屈折率差を大きくできるので、例えば曲げ半径が５ｍｍの時に曲げによる損失を０．１ｄＢ以下にすることができるなど曲げ損失に強い光ファイバを実現することができる。また、ＭＦＤを光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバと同等のＭＦＤに調整することも可能である。 This holey optical fiber has a structure in which a solid member or a hollow member is used as a core, and a large number of air holes called hollow air holes are provided around it as a cladding. The number and size of air holes, their arrangement, etc. In addition to characteristics such as the ability to realize a single mode at an arbitrary wavelength, increase the numerical aperture from the large refractive index difference between the core and the cladding, and improve the efficiency of connection with the light source, for example Since the refractive index difference between the cladding and the clad can be increased, for example, when the bending radius is 5 mm, the bending loss can be reduced to 0.1 dB or less, and an optical fiber resistant to bending loss can be realized. It is also possible to adjust the MFD to an MFD equivalent to a single mode optical fiber used for an optical communication trunk line.
そして、前述したような特性を有するホーリー光ファイバの先端にシングルモード光ファイバを接続して双方の光ファイバをともにフェルールに装着した技術も開示されている（例えば、特許文献４参照）。 And the technique which connected the single mode optical fiber to the front-end | tip of the holey optical fiber which has the above characteristics, and mounted | worn both optical fibers to the ferrule is also disclosed (for example, refer patent document 4).
上記したような従来の技術において、特許文献１に記載された接続部材を用いる方法では、完全にＭＦＤを一致させることができず、接続損失を十分に低減することは困難であった。また、特許文献２や特許文献３に記載されたＭＦＤを拡径するなどして変化させる技術では、ＭＦＤの異なる光ファイバ同士を接続する前あるいは接続語に例えばＴＥＣ方式によりコアのドーパントをクラッドに拡散させて目的に適う最適なＭＦＤを得るための条件の設定が難しく、またＭＦＤの異なる光ファイバ同士の接続、ＭＦＤの拡径という２段階の工程を踏まなければならず作業が煩雑であった。
In the conventional technique as described above, the method using the connection member described in
それに対してホーリー光ファイバを用いた特許文献４に記載の技術では、高Δシングルモード光ファイバよりもさらに曲げ損失を低減でき、しかも光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバと同等のＭＦＤを有する光ファイバを作成できるという利点を有しているが、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとの間の融着接続やコネクタに収納する場合の端面処理などで未解決の問題を有しているという欠点があった。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 4 using a holey optical fiber, bending loss can be further reduced as compared with a high Δ single mode optical fiber, and the MFD is equivalent to that of a single mode optical fiber for an optical communication trunk line. Although it has the advantage that an optical fiber can be created, it has unresolved problems such as fusion splicing with a single-mode optical fiber for optical communication backbone lines and end face processing when housing in a connector. There was a drawback of being.
本発明は以上の難点を解消するためになされたもので、ホーリー光ファイバと同等の曲げ特性を有し、また光通信基幹回線に用いられるシングルモード光ファイバと同等のＭＦＤを有する光ファイバであって、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとの接続が可能で、かつ機器内等の狭い場所において小さな曲げ半径を与えて光配線しても曲げ損失が極めて低い高屈曲性の光ファイバを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is an optical fiber having bending characteristics equivalent to those of a holey optical fiber and having an MFD equivalent to a single mode optical fiber used for an optical communication backbone. A highly flexible optical fiber that can be connected to a single-mode optical fiber for optical communication trunk lines and that has a very low bending loss even when optical wiring is performed by providing a small bending radius in a narrow space such as in equipment. The purpose is to provide.
この目的を達成するために本発明の高屈曲性光ファイバの第１の態様は、コア、クラッドが石英系ガラスで、コア、クラッドの間の比屈折率差が０．５〜０．６％、コア径が８〜１２μｍである２モード光ファイバの先端部にコア、クラッドが石英系ガラスであるシングルモード光ファイバを接続し、前記２モード光ファイバと前記シングルモード光ファイバを、前記２モード光ファイバと前記シングルモード光ファイバの接続部を含みフェルール内に配置し、前記フェルール内の前記２モード光ファイバと前記シングルモード光ファイバのうち前記シングルモード光ファイバを前記フェルールの先端部分に配置し、かつ前記シングルモード光ファイバの長さを１ｍｍ以上としたことを特徴とする。 In order to achieve this object, the first aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention is that the core and the clad are made of silica-based glass, and the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.5 to 0.6%. A single mode optical fiber having a core and a clad made of silica-based glass is connected to the tip of a two-mode optical fiber having a core diameter of 8 to 12 μm, and the two-mode optical fiber and the single-mode optical fiber are connected to the two-mode optical fiber. An optical fiber and a single mode optical fiber including a connecting portion are arranged in a ferrule, and the single mode optical fiber of the two mode optical fiber and the single mode optical fiber in the ferrule is arranged at a tip portion of the ferrule. And the length of the said single mode optical fiber was 1 mm or more, It is characterized by the above-mentioned.
また本発明の高屈曲性光ファイバの第２の態様は、第１の態様において、シングルモード光ファイバのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１．３μｍ以下であることを特徴とする。 According to a second aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the cut-off wavelength of the LP11 mode of the single mode optical fiber is 1.3 μm or less in the first aspect.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１の態様では、２モード光ファイバの先端部に光通信基幹回線に用いられる光ファイバと同等のシングルモード光ファイバを接続したので、曲げに極めて強くかつシングルモード伝送が可能な高屈曲性光ファイバを実現することができる。 In the first aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the single-mode optical fiber equivalent to the optical fiber used for the optical communication trunk line is connected to the tip of the two-mode optical fiber. A highly flexible optical fiber capable of mode transmission can be realized.
本発明の高屈曲性光ファイバの第２の態様では、高屈曲性光ファイバをフェルール内に配置したので、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとのコネクタ接続が可能となる。 In the second aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the highly flexible optical fiber is disposed in the ferrule, connector connection with a single mode optical fiber for an optical communication trunk line is possible.
本発明の高屈曲性光ファイバの第３の態様では、高屈曲性光ファイバのシングルモード光ファイバをフェルールの先端部に配置したので、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとのコネクタ接続において光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバ同士のコネクタ接続と同等の接続損失で接続することができる。 In the third aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the single mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is disposed at the tip of the ferrule, in the connector connection with the single mode optical fiber for the optical communication backbone line It is possible to connect with the same connection loss as the connector connection between single mode optical fibers for an optical communication trunk line.
本発明の高屈曲性光ファイバの第４の態様では、高屈曲性光ファイバのシングルモード光ファイバの長さを１ｍｍ以上としたので、２モード光ファイバとシングルモード光ファイバの接続部におけるモードフィールド径の不安定さが解消する。 In the fourth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the length of the single-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 1 mm or more, the mode field at the connection portion between the two-mode optical fiber and the single-mode optical fiber is used. The instability of the diameter is eliminated.
本発明の高屈曲性光ファイバの第５の態様では、高屈曲性光ファイバのシングルモード光ファイバのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１．３μｍ以下であるので、高屈曲性光ファイバを通常の光通信基幹回線におけるシングルモード伝送に適用できる。 In the fifth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the cut-off wavelength of the LP11 mode of the single-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 1.3 μm or less, the highly flexible optical fiber is replaced with ordinary light. It can be applied to single mode transmission on a communication backbone.
本発明の高屈曲性光ファイバの第６の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのコア、クラッドの間の比屈折率差を０．５〜０．６％としたので、先端部のシングルモード光ファイバとの間のモードフィールド径の不整合がなくなる。 In the sixth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the relative refractive index difference between the core and the cladding of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is set to 0.5 to 0.6%. Mode field diameter mismatch with the single mode optical fiber of the part is eliminated.
本発明の高屈曲性光ファイバの第７の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのコア、クラッドの間の比屈折率差を０．５２〜０．５６％としたので、先端部のシングルモード光ファイバとの間のモードフィールド径の整合性がより高くなる。 In the seventh aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the relative refractive index difference between the core and the cladding of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 0.52 to 0.56%. The consistency of the mode field diameter with a part of the single mode optical fiber becomes higher.
本発明の高屈曲性光ファイバの第８の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのコア径を８〜１２μｍとしたので、先端部のシングルモード光ファイバとの間のモードフィールド径の不整合がなくなる。 In the eighth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the core diameter of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 8 to 12 μm, the mode field diameter between the single-mode optical fiber at the tip portion Inconsistency is eliminated.
本発明の高屈曲性光ファイバの第９の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのコア径を９〜１１μｍとしたので、先端部のシングルモード光ファイバとの間のモードフィールド径の整合性がより高くなる。 In the ninth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the core diameter of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 9 to 11 μm, the mode field diameter between the single-mode optical fiber at the tip portion Is more consistent.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１０の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバの屈折率分布をステップインデックス型としたので、先端部のシングルモード光ファイバの屈折率分布と同一形状となり、モードフィールド径の不整合が回避される。 In the tenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the refractive index distribution of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is a step index type, it is the same as the refractive index distribution of the single-mode optical fiber at the tip. It becomes a shape, and the mismatch of the mode field diameter is avoided.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１１の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのＬＰ０１モードのモードフィールド径を先端部のシングルモード光ファイバのモードフィールド径と同等であるようにしたので、モードフィールド径の整合性が高くなる。 In the eleventh aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the mode field diameter of the LP01 mode of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is set equal to the mode field diameter of the single-mode optical fiber at the tip. Therefore, the consistency of the mode field diameter is increased.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１２の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバの曲げ損失が曲げ半径５ｍｍにおいてＬＰ１１モードに対して１０ｄＢ以上、ＬＰ０１モードに対して０．１ｄＢ以下としたので、ＬＰ１１モードを確実に遮断し、低損失でシングルモード伝送ができる。 In the twelfth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the bending loss of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 10 dB or more for the LP11 mode and 0.1 dB or less for the LP01 mode at a bending radius of 5 mm. Therefore, the LP11 mode can be cut off reliably and single mode transmission can be performed with low loss.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１３の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバのカットオフ波長が使用波長の１．１４倍以上としたので、ＬＰ１１モードの影響を受けることなくシングルモード伝搬が維持できる。 In the thirteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the cut-off wavelength of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 1.14 times or more of the use wavelength, it is not affected by the LP11 mode. Single mode propagation can be maintained.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１４の態様では、高屈曲性光ファイバのクラッド径を３０〜３００μｍとしたので、信号光がクラッドから外部に漏洩することなく、また伝送特性上の許容曲げ径以下に曲げた時にガラスに強い応力が加わっても機械的な破断が生ずる虞がない。 In the fourteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the cladding diameter of the highly flexible optical fiber is 30 to 300 μm, the signal light does not leak from the cladding to the outside, and the allowable bending in terms of transmission characteristics There is no risk of mechanical breakage even if a strong stress is applied to the glass when bent to a diameter or less.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１５の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバとシングルモード光ファイバのコア、クラッドをともに石英系ガラスとしたので、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとの接続が容易にできる。 In the fifteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, both the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber and the core and clad of the single mode optical fiber are made of silica-based glass. Easy connection with mode optical fiber.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１６の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバとシングルモード光ファイバの接続を融着接続としたので、接続損失を低くすることができる。 In the sixteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, since the connection between the two-mode optical fiber and the single-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is a fusion connection, the connection loss can be reduced.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１７の態様では、高屈曲性光ファイバの２モード光ファイバとシングルモード光ファイバの融着接続部の接続損失が０．０５ｄＢ以下であるので、光通信基幹回線のシングルモード伝送に対する接続部の影響を極めて低くすることができる。 In the seventeenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the splice loss of the fusion-bonded portion between the two-mode optical fiber and the single-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber is 0.05 dB or less. The influence of the connection portion on the single mode transmission of the line can be extremely reduced.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１８の態様では、高屈曲性光ファイバを挿入したフェルールをＳＣ型、ＦＣ型、ＭＵ型、ＬＣ型のいずれかの種類のコネクタ内に配置したので、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとの接続において様々な種類のコネクタ接続を可能とする。 In the eighteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the ferrule into which the highly flexible optical fiber is inserted is disposed in any of the SC type, FC type, MU type, and LC type connectors. Various types of connectors can be connected in connection with a single mode optical fiber for a communication trunk line.
本発明の高屈曲性光ファイバの第１９の態様では、高屈曲性光ファイバを挿入したフェルールを配置したコネクタの端面をＰＣ研磨、ＡＤＰＣ研磨、ＵＰＣ研磨、平面研磨のいずれかの種類の研磨により処理するので、コネクタ接続の接続損失を低減でき、光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバと効率よく接続することが可能となる。 In the nineteenth aspect of the highly flexible optical fiber of the present invention, the end surface of the connector on which the ferrule having the highly flexible optical fiber is inserted is polished by any kind of PC polishing, ADPC polishing, UPC polishing, and planar polishing. Since the processing is performed, the connection loss of the connector connection can be reduced, and it becomes possible to efficiently connect with the single mode optical fiber for the optical communication trunk line.
以下、本発明の高屈曲性光ファイバについてその好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the highly flexible optical fiber of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１の縦断面図に示す通り、本発明の高屈曲性光ファイバ１は、２モード光ファイバ２の先端部にシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦと称す）３が融着接続されている。この高屈曲性光ファイバ１は通常フェルール５の内部に２モード光ファイバ２とＳＭＦ３との接続部４を含みＳＭＦ３がフェルール５の先端部分に位置するように配置されて使用される。機器内等に光配線する場合には２モード光ファイバ２を例えば図のように曲げ半径ｄとして屈曲させて使用する。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 1, a highly flexible
このようにＳＭＦ３をフェルールの先端部分に配置することにより光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバとの間の接続に際して接続損失が増大することがなく、効率的な接続を実現することができる。
By arranging the
なお、２モード光ファイバとは、基底モードであるＬＰ０１モードの他に高次モードのうちのＬＰ１１モードの２モードのみを伝送できるように設計された光ファイバである。 The two-mode optical fiber is an optical fiber designed to transmit only two modes of the LP11 mode among the higher-order modes in addition to the LP01 mode that is the base mode.
ここで、ＳＭＦ３は光通信基幹回線用のシングルモード光ファイバと同種の光ファイバであり、コア、クラッドとも石英系ガラスで構成されており、例えば屈折率分布がステップインデックス型、ＭＦＤが９．３±０．７μｍ、コア、クラッドの間の比屈折率差が０．３％程度のものが使用される。また、ＳＭＦ３のＬＰ１１モードのカットオフ波長は１．３μｍ以下となるように設計するとよい。このようにすると、例えば光通信基幹回線に用いられる１．３１μｍや１．５５μｍの波長帯でシングルモード光ファイバとして使用できる。 Here, SMF3 is an optical fiber of the same type as a single mode optical fiber for an optical communication trunk line, and both the core and the clad are made of silica-based glass. For example, the refractive index distribution is a step index type and the MFD is 9.3. The one having ± 0.7 μm and a relative refractive index difference between the core and the clad of about 0.3% is used. The cutoff wavelength of the LP11 mode of SMF3 is preferably designed to be 1.3 μm or less. If it does in this way, it can be used as a single mode optical fiber in the wavelength band of 1.31 micrometer used for an optical communication trunk line, for example, and 1.55 micrometer.
なお、２モード光ファイバ２もＳＭＦ３もクラッド径は３０〜３００μｍであることが好ましい。クラッド径が３０μｍ未満では信号光がクラッドから外部に漏洩してしまう虞があるためであり、クラッド径が３００μｍを超えると可撓性が悪くなり、伝送特性上の許容曲げ径以下に曲げた時にガラスに強い応力が加わり、機械的な破断が生ずる虞が出てくるためである。
The clad diameter of both the two-mode optical fiber 2 and the
また、フェルールの先端部分に配置するＳＭＦ３の長さは１ｍｍ以上であることが望ましい。この理由は、ＳＭＦ３の長さを１ｍｍ未満にすると２モード光ファイバとの接続部においてＭＦＤが安定しないためにその影響が残り、接続損失が大きくなる虞があるためである。図２にＳＭＦの長さと接続損失の関係を示す。図２から明らかなように長さが１ｍｍ以上で安定した接続損失となることがわかる。
Moreover, it is desirable that the length of the
さらに、２モード光ファイバ２のコア、クラッドの間の比屈折率差は０．５〜０．６％であることが好ましい。これは、２モード光ファイバ２の先端部に接続するＳＭＦ３との間のＬＰ０１モードのＭＦＤの整合を考慮したものであり、比屈折率差が０．５％未満でも０．６％を超えても２モード光ファイバ２とＳＭＦ３のＬＰ０１モードのＭＦＤの不整合が大きくなり、接続損失が増大する虞があるためである。特にこの比屈折率差は０．５２〜０．５６％であることがより好ましい。このようにすると２モード光ファイバ２と先端部に接続するＳＭＦ３との間のＬＰ０１モードのＭＦＤの整合性がより高くなる。
Furthermore, the relative refractive index difference between the core and the clad of the two-mode optical fiber 2 is preferably 0.5 to 0.6%. This considers the MFD matching of the LP01 mode with the
また、２モード光ファイバ２のコア径は８〜１２μｍであることが好ましい。これも２モード光ファイバ２の先端部に接続するＳＭＦ３との間のＬＰ０１モードのＭＦＤの不整合による接続損失が増大しないようにするためであり、コア径が８μｍ未満であっても１２μｍを超えても接続損失が増大する虞がある。特にこのコア径は９〜１１μｍであることがより好ましい。これはやはり２モード光ファイバ２と先端部に接続するＳＭＦ３との間のＬＰ０１モードのＭＦＤの整合性がより高くなるからである。
The core diameter of the two-mode optical fiber 2 is preferably 8 to 12 μm. This is also to prevent connection loss due to mismatch of MFD in the LP01 mode with the
上記のようにして２モード光ファイバ２とＳＭＦ３の接続部の接続損失が増大しないように比屈折率差やコア径を調整することが好ましいが、具体的には接続部の接続損失は０．０５ｄＢ以下であることが望ましい。接続損失が０．０５ｄＢを超えていると２モード光ファイバ２とＳＭＦ３との間に軸ずれが生じている可能性があり、光通信基幹回線への伝送特性に対する影響が大きくなり、システム全体の伝送品質が低下する虞が出てくるからである。
As described above, it is preferable to adjust the relative refractive index difference and the core diameter so that the connection loss at the connection portion between the two-mode optical fiber 2 and the
さらに、２モード光ファイバ２の曲げ損失は、例えば曲げ半径５ｍｍの時にＬＰ１１モードに対しては１０ｄＢ以上であり、ＬＰ０１モードに対しては０．１ｄＢ以下であることが望ましい。これは、曲げ損失が１０ｄＢ未満であると、ＬＰ１１モードの影響が大きく、シングルモード伝搬が維持できなくなるためである。即ち、２モード光ファイバ２に極めて小さな曲げ半径を与えた時にＬＰ１１モードは損失が大きくなるため光ファイバ中を透過できなくするようにし、高次モードを遮断して基底モードのＬＰ０１モードについてのみ透過できるようにするためである。 Furthermore, the bending loss of the two-mode optical fiber 2 is preferably 10 dB or more for the LP11 mode and 0.1 dB or less for the LP01 mode when the bending radius is 5 mm, for example. This is because if the bending loss is less than 10 dB, the influence of the LP11 mode is large and single mode propagation cannot be maintained. That is, when a very small bending radius is given to the two-mode optical fiber 2, the LP11 mode has a large loss so that it cannot be transmitted through the optical fiber, and the higher-order mode is blocked and only the LP01 mode of the base mode is transmitted. This is to make it possible.
また、２モード光ファイバ２の曲げ損失がＬＰ０１モードに対しては０．１ｄＢ以下であることが好ましい理由は、本発明の高屈曲性光ファイバを配置したフェルールをコネクタに挿入して光通信基幹回線用のＳＭＦとコネクタ接続した場合にはコネクタ同士の接続損失が０．２ｄＢ程度となるが、２モード光ファイバ２の曲げ損失が０．１ｄＢを超えると、合わせて損失が０．３ｄＢを超えることとなり、システム全体の伝送品質が低下する虞が出てくるからである。 The reason why the bending loss of the two-mode optical fiber 2 is preferably 0.1 dB or less with respect to the LP01 mode is that a ferrule on which the highly flexible optical fiber of the present invention is disposed is inserted into a connector to provide an optical communication backbone. When the connector is connected to the line SMF, the connection loss between the connectors is about 0.2 dB, but when the bending loss of the two-mode optical fiber 2 exceeds 0.1 dB, the loss exceeds 0.3 dB in total. This is because the transmission quality of the entire system may be degraded.
さらに、２モード光ファイバ２のカットオフ波長は使用波長の１．１４倍以上であることが好ましい。この理由は、例えば波長１．５５μｍの時に曲げ半径５ｍｍでＬＰ１１モードの曲げ損失が１０ｄＢ以上になるようにすることから設定されるもので、カットオフ波長が１．１４倍未満であるとＬＰ１１モードの影響が大きく、シングルモード伝搬が維持できなくなる虞が出てくるからである。本発明の高屈曲性光ファイバの使用波長帯を考慮すると、例えば使用波長が１．３１μｍの場合でも１．５５μｍと同様の考え方で２モード光ファイバ２のカットオフ波長は使用波長の１．１４倍以上とするとよい。 Furthermore, it is preferable that the cut-off wavelength of the two-mode optical fiber 2 is 1.14 times or more of the operating wavelength. This is because, for example, the bending loss of the LP11 mode is set to 10 dB or more at a bending radius of 5 mm at a wavelength of 1.55 μm. If the cutoff wavelength is less than 1.14 times, the LP11 mode is set. This is because there is a possibility that single mode propagation cannot be maintained. Considering the use wavelength band of the highly flexible optical fiber of the present invention, for example, even when the use wavelength is 1.31 μm, the cutoff wavelength of the two-mode optical fiber 2 is 1.14 of the use wavelength in the same way as 1.55 μm. It should be more than double.
上記したような高屈曲性光ファイバを配置したフェルールは通常コネクタに挿入されて使用されるが、このコネクタとしては例えば、ＳＣ型、ＦＣ型、ＭＵ型、ＬＣ型等特に限定することなく使用可能である。光通信基幹回線用に使用され得るコネクタのうち最も適したものを選択すればよい。また、コネクタの先端面は通常研磨処理が施されるが、この端面処理もＰＣ研磨、ＡＤＰＣ研磨、ＵＰＣ研磨、平面研磨等目的に最も適う研磨方法を選択するとよい。 A ferrule having a highly flexible optical fiber as described above is usually used by being inserted into a connector. For this connector, for example, SC type, FC type, MU type, LC type, etc. can be used without any particular limitation. It is. What is necessary is just to select the most suitable connector which can be used for optical communication trunk lines. Further, the tip end surface of the connector is usually subjected to a polishing process. For this end surface process, a polishing method most suitable for the purpose, such as PC polishing, ADPC polishing, UPC polishing, or planar polishing, may be selected.
上記実施の形態で述べた高屈曲性光ファイバの構造と特性について図３により説明する。図３は本発明の高屈曲性光ファイバのうちの２モード光ファイバについての構造と伝送特性を表したものである。この２モード光ファイバはコアが屈折率を上昇させるＧｅＯ２がドープされたＳｉＯ２からなり、クラッドはＳｉＯ２のみからなる石英系ガラスで構成されている。コア径は９．２μｍ、クラッド径は８０μｍである。コアとクラッドの間の比屈折率差Δは０．５％である。 The structure and characteristics of the highly flexible optical fiber described in the above embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the structure and transmission characteristics of the two-mode optical fiber of the highly flexible optical fiber of the present invention. In this two-mode optical fiber, the core is made of SiO 2 doped with GeO 2 for increasing the refractive index, and the clad is made of silica-based glass made only of SiO 2 . The core diameter is 9.2 μm, and the cladding diameter is 80 μm. The relative refractive index difference Δ between the core and the clad is 0.5%.
このような２モード光ファイバの伝送特性は、波長１．３１μｍにおける伝送損失が０．３ｄＢ／ｋｍ、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍであった。また、曲げ損失は曲げ半径が５ｍｍの時に、波長１．５５μｍで０．０５ｄＢと極めて小さい値であり、ホーリー光ファイバと同等の優れた曲げ損失特性を示した。そして、この２モード光ファイバの先端部に接続したＳＭＦとの間の融着接続損失は０．０４ｄＢであった。なお、この時のＳＭＦのクラッド径は２モード光ファイバのクラッド径と同じ８０μｍである。 As for the transmission characteristics of such a two-mode optical fiber, the transmission loss at a wavelength of 1.31 μm was 0.3 dB / km, and the transmission loss at a wavelength of 1.55 μm was 0.25 dB / km. Further, the bending loss was an extremely small value of 0.05 dB at a wavelength of 1.55 μm when the bending radius was 5 mm, and showed excellent bending loss characteristics equivalent to those of a holey optical fiber. The fusion-splicing loss with the SMF connected to the tip of the two-mode optical fiber was 0.04 dB. At this time, the cladding diameter of the SMF is 80 μm, which is the same as the cladding diameter of the two-mode optical fiber.
このように本発明の高屈曲性光ファイバに用いられる２モード光ファイバは、伝送損失、曲げ損失、接続損失とも極めて優れた伝送特性を有していることが明らかである。 Thus, it is apparent that the two-mode optical fiber used for the highly flexible optical fiber of the present invention has extremely excellent transmission characteristics in terms of transmission loss, bending loss, and connection loss.
次に図４はフェルール内に配置した本発明の高屈曲性光ファイバをコネクタに挿入した高屈曲性光ファイバ装着コネクタと光通信基幹回線用ＳＭＦ装着コネクタとをコネクタ接続した場合の接続損失を表したものである。なお、コネクタの種類はＳＣ型とＭＵ型を用いた。また、それぞれの光ファイバのクラッド径は８０μｍと１２５μｍの２種類を用いた。 Next, FIG. 4 shows the connection loss when a highly flexible optical fiber mounting connector in which a highly flexible optical fiber of the present invention disposed in a ferrule is inserted into a connector and an SMF mounting connector for an optical communication trunk line are connected by a connector. It is a thing. In addition, the type of connector used SC type and MU type. Moreover, the clad diameter of each optical fiber used two types, 80 micrometers and 125 micrometers.
図４から明らかなように、接続損失は０．２ｄＢ程度であり、コネクタの種類やクラッド径の違い等に拘わらず従来から用いられている光通信基幹回線用ＳＭＦ装着コネクタ同士の接続の際の接続損失と同等の値であった。従って、本発明の高屈曲性光ファイバは曲げ特性に極めて優れているとともに従来からの光通信基幹回線用ＳＭＦと接続しても特性の劣化を来すことなく情報通信ネットワークを形成するシステムに用いることができる。 As is apparent from FIG. 4, the connection loss is about 0.2 dB, and the connection between the SMF-equipped connectors for the optical communication trunk line that has been conventionally used is not limited regardless of the type of the connector or the difference in the cladding diameter. The value was equivalent to the connection loss. Therefore, the highly flexible optical fiber of the present invention is extremely excellent in bending characteristics and is used in a system for forming an information communication network without deteriorating characteristics even when connected to a conventional SMF for optical communication trunk lines. be able to.
１ 高屈曲性光ファイバ
２ ２モード光ファイバ
３ シングルモード光ファイバ
４ 接続部
５ フェルール
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