JPH11218633A - 多段階コア構造を有する単一モード光ファイバー及びその製造方法 - Google Patents
多段階コア構造を有する単一モード光ファイバー及びその製造方法Info
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- JPH11218633A JPH11218633A JP10316369A JP31636998A JPH11218633A JP H11218633 A JPH11218633 A JP H11218633A JP 10316369 A JP10316369 A JP 10316369A JP 31636998 A JP31636998 A JP 31636998A JP H11218633 A JPH11218633 A JP H11218633A
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- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
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- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易となるようにコア直径を大きく保
ち、なおかつ１５５０nm波長において分散値を下げるこ
とにより、超高速長距離通信が可能な多段階のコア構造
を有する単一モード光ファイバー及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 中心軸からa１の半径でn１の屈折率を有
する中心コア部と、前記中心コアの外側にa２の半径で
前記中心コアの屈折率n１よりも小さいn２の屈折率を有
し、かつ前記中心コアを囲んでいる第１外側コア部と、
前記第１外側コアの外側にa３の半径で前記第１外側コ
アの屈折率n２よりも小さいn３の屈折率を有し、かつ前
記第１外側コアを囲んでいる第２外側コア部と、前記第
２外側コアの外側にa４の半径で前記第２外側コアの屈
折率n２よりも小さいn０の屈折率を有し、かつ前記第２
外側コアを囲んでいるクラッド部とを含む多段階のコア
構造を有する単一モード光ファイバー。
ち、なおかつ１５５０nm波長において分散値を下げるこ
とにより、超高速長距離通信が可能な多段階のコア構造
を有する単一モード光ファイバー及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 中心軸からa１の半径でn１の屈折率を有
する中心コア部と、前記中心コアの外側にa２の半径で
前記中心コアの屈折率n１よりも小さいn２の屈折率を有
し、かつ前記中心コアを囲んでいる第１外側コア部と、
前記第１外側コアの外側にa３の半径で前記第１外側コ
アの屈折率n２よりも小さいn３の屈折率を有し、かつ前
記第１外側コアを囲んでいる第２外側コア部と、前記第
２外側コアの外側にa４の半径で前記第２外側コアの屈
折率n２よりも小さいn０の屈折率を有し、かつ前記第２
外側コアを囲んでいるクラッド部とを含む多段階のコア
構造を有する単一モード光ファイバー。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は１５５０nmの波長帯
域において低分散及び及び低損失を有する単一モード光
ファイバー（single mode optical fiber）に係り、特
に多段階のコア構造を有する光ファイバー及びその製造
方法に関する。
域において低分散及び及び低損失を有する単一モード光
ファイバー（single mode optical fiber）に係り、特
に多段階のコア構造を有する光ファイバー及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光伝送の超高速及び大容量通信機
術が急速に発展するにつれ、光ファイバーの損失と分散
特性が超高速及び大容量伝送に制限要因となっている。
光ファイバー損失による制限を克服するために、シリカ
成分の単一モード光ファイバーにおいて損失値が最低の
１５５０nmの波長領域を使用し、１５５０nmの波長領域
の光信号を増幅しうる光増幅器を使用する。これによ
り、損失特性は今では超高速及び大容量伝送に制限要因
となっていない。従って、最近は、分散特性の制御が比
較的に主要な技術的問題とされている。
術が急速に発展するにつれ、光ファイバーの損失と分散
特性が超高速及び大容量伝送に制限要因となっている。
光ファイバー損失による制限を克服するために、シリカ
成分の単一モード光ファイバーにおいて損失値が最低の
１５５０nmの波長領域を使用し、１５５０nmの波長領域
の光信号を増幅しうる光増幅器を使用する。これによ
り、損失特性は今では超高速及び大容量伝送に制限要因
となっていない。従って、最近は、分散特性の制御が比
較的に主要な技術的問題とされている。
【０００３】しかしながら、現在最も広範に利用されて
いる一般の単一モード光ファイバーは１３１０nmの波長
領域において分散値が零となるよう設計されており、１
５５０nmの波長領域での損失が低いにも拘わらず分散値
が高いので、１５５０nmの波長を使用するには限界があ
る。
いる一般の単一モード光ファイバーは１３１０nmの波長
領域において分散値が零となるよう設計されており、１
５５０nmの波長領域での損失が低いにも拘わらず分散値
が高いので、１５５０nmの波長を使用するには限界があ
る。
【０００４】一般的に、前記単一モード光ファイバーの
総分散は、材料分散と導波路分散との合計で決まる。こ
こで、材料分散は光ファイバーを構成する材料の固有性
質によって決定され、また導波路分散は光ファイバーの
構造によって決定される。
総分散は、材料分散と導波路分散との合計で決まる。こ
こで、材料分散は光ファイバーを構成する材料の固有性
質によって決定され、また導波路分散は光ファイバーの
構造によって決定される。
【０００５】図７は、従来の１５５０nmの単一モード光
ファイバーの材料分散、導波路分散及び総分散との関係
を説明する図面であって、略１５５０nmの波長領域で零
分散を有する単一モード光ファイバーにおいて光信号の
波長による材料分散と導波路分散との関係を説明してい
る。図７に示すように、材料分散DMは、屈折率が光信号
の波長によって変化するに伴い、波長が長い光信号は早
く伝播され、波長が短い光信号は遅く伝播されることに
より生じるものであり、略１３００nm以上の波長領域に
おいて正の分散値を有する。そして、導波路分散Dwは材
料分散とは逆に負の分散値を有する。結局、総分散DTOT
ALは、図７のように決定され、また総分散DTOTALが"０"
となる波長を零分散波長（zero dispersion region）と
称する。
ファイバーの材料分散、導波路分散及び総分散との関係
を説明する図面であって、略１５５０nmの波長領域で零
分散を有する単一モード光ファイバーにおいて光信号の
波長による材料分散と導波路分散との関係を説明してい
る。図７に示すように、材料分散DMは、屈折率が光信号
の波長によって変化するに伴い、波長が長い光信号は早
く伝播され、波長が短い光信号は遅く伝播されることに
より生じるものであり、略１３００nm以上の波長領域に
おいて正の分散値を有する。そして、導波路分散Dwは材
料分散とは逆に負の分散値を有する。結局、総分散DTOT
ALは、図７のように決定され、また総分散DTOTALが"０"
となる波長を零分散波長（zero dispersion region）と
称する。
【０００６】従って、材料分散DMと導波路分散Dwとを適
宜調節することにより、使用しようとする波長領域にお
いて総分散DTOTAL値を下げることができる。しかしなが
ら、材料による分散を制御するには、光ファイバーに利
用される材料そのものを変更しなければならない。従っ
て、一般的に単一モード光ファイバーの総分散値を制御
するためには、導波路分散Dwを可変する方法を利用す
る。このとき、導波路分散Dwは、光ファイバーのコア直
径、コア／クラッドの屈折率分布及び屈折率差などを調
節して総分散値を制御することができる。すなわち、損
失の低い１５５０nmの波長領域において低い分散値を有
する単一モード光ファイバーを製造するには、１３１０
nm波長用の通常単一モード光ファイバーよりも光ファイ
バーコアの屈折率を上げるに加え、コアの直径を減少す
ることが余儀なくされている。
宜調節することにより、使用しようとする波長領域にお
いて総分散DTOTAL値を下げることができる。しかしなが
ら、材料による分散を制御するには、光ファイバーに利
用される材料そのものを変更しなければならない。従っ
て、一般的に単一モード光ファイバーの総分散値を制御
するためには、導波路分散Dwを可変する方法を利用す
る。このとき、導波路分散Dwは、光ファイバーのコア直
径、コア／クラッドの屈折率分布及び屈折率差などを調
節して総分散値を制御することができる。すなわち、損
失の低い１５５０nmの波長領域において低い分散値を有
する単一モード光ファイバーを製造するには、１３１０
nm波長用の通常単一モード光ファイバーよりも光ファイ
バーコアの屈折率を上げるに加え、コアの直径を減少す
ることが余儀なくされている。
【０００７】米国特許４,７１５,６７９号の"Low dispe
rsion、low-loss single-mode optical waveguide"に開
示された、図８のような形態の屈折率をもつプロファイ
ルと、米国特許４,５１６,８２６号の"Single mode lig
htquide fiber having trapezoidel refractive index
profile"に開示された、図９のような形態の屈折率をも
つプロファイルとが製造された。
rsion、low-loss single-mode optical waveguide"に開
示された、図８のような形態の屈折率をもつプロファイ
ルと、米国特許４,５１６,８２６号の"Single mode lig
htquide fiber having trapezoidel refractive index
profile"に開示された、図９のような形態の屈折率をも
つプロファイルとが製造された。
【０００８】中でも、図９に示すように、コアの屈折率
分布が三角形もしくは台形を有する米国特許４,５１６,
８２６号は、コア直径２a及びモードフィールド直径２W
oを１３１０nm波長用の通常単一モード光ファイバーの
それよりも小さくし、かつ導波路分散を制御することに
より、１５５０nmの波長領域において低い分散値を有す
るようにした。しかしながら、前記の如き構造は幾何構
造を的確に制御しなければならない。というのは、コア
及びモードフィールド直径を小さくする場合、光ファイ
バーを相互接続する時に接続損失（α=４.３(a/Wo)2)が
大きくなり、また導波路分散を制御するためにコア直径
を小さくし過ぎる場合、光ファイバーのマイクロベンデ
ィング損失（microbending loss）が格段に増大してし
まうからである。従って、米国特許４,５１６,８２６号
では、光ファイバーのマイクロベンディング損失を低減
するために、コアの屈折率分布を台形の構造にしてあ
る。
分布が三角形もしくは台形を有する米国特許４,５１６,
８２６号は、コア直径２a及びモードフィールド直径２W
oを１３１０nm波長用の通常単一モード光ファイバーの
それよりも小さくし、かつ導波路分散を制御することに
より、１５５０nmの波長領域において低い分散値を有す
るようにした。しかしながら、前記の如き構造は幾何構
造を的確に制御しなければならない。というのは、コア
及びモードフィールド直径を小さくする場合、光ファイ
バーを相互接続する時に接続損失（α=４.３(a/Wo)2)が
大きくなり、また導波路分散を制御するためにコア直径
を小さくし過ぎる場合、光ファイバーのマイクロベンデ
ィング損失（microbending loss）が格段に増大してし
まうからである。従って、米国特許４,５１６,８２６号
では、光ファイバーのマイクロベンディング損失を低減
するために、コアの屈折率分布を台形の構造にしてあ
る。
【０００９】しかしながら、コアの屈折率プロファイル
が三角形構造でありながら、コア直径が小さい光ファイ
バーを製造するには、極めて精密な工程制御が要求され
る。特に、三角形構造のプロファイルを有する光ファイ
バーをMCVD（Modified Chemical Vapour Deposition）
工法により製造すると、コアの中心部分において屈折率
が低下するセンターディップ（center dip）現象がおこ
る。この現象が原因で目的とするコア直径及びコア屈折
率を有する光ファイバーを製造するには一層精度よい工
程制御が要求され、工程の再現性の確保が難しいといっ
た問題点があった。
が三角形構造でありながら、コア直径が小さい光ファイ
バーを製造するには、極めて精密な工程制御が要求され
る。特に、三角形構造のプロファイルを有する光ファイ
バーをMCVD（Modified Chemical Vapour Deposition）
工法により製造すると、コアの中心部分において屈折率
が低下するセンターディップ（center dip）現象がおこ
る。この現象が原因で目的とするコア直径及びコア屈折
率を有する光ファイバーを製造するには一層精度よい工
程制御が要求され、工程の再現性の確保が難しいといっ
た問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、１５５０nmの波長帯域において低分散及び低損失を
有し、しかも製造が容易で、工程の再現性の確保を容易
ならしめるために、コアの構造を多段階にする単一モー
ド光ファイバーを提供するにある。
は、１５５０nmの波長帯域において低分散及び低損失を
有し、しかも製造が容易で、工程の再現性の確保を容易
ならしめるために、コアの構造を多段階にする単一モー
ド光ファイバーを提供するにある。
【００１１】本発明の他の目的は、多段階のコア構造を
有する単一モード光ファイバーを製造する方法を提供す
るにある。
有する単一モード光ファイバーを製造する方法を提供す
るにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る単一モード光ファイバーは、中心軸か
らa１の半径でn１の屈折率を有する中心コア部と、前記
中心コアの外側にa２の半径で前記中心コアの屈折率n１
よりも小さいn２の屈折率を有し、かつ前記中心コアを
囲んでいる第１外側コア部と、前記第１外側コアの外側
にa３の半径で前記第１外側コアの屈折率n２よりも小さ
いn３の屈折率を有し、かつ前記第１外側コアを囲んで
いる第２外側コア部と、前記第２外側コアの外側にa４
の半径で前記第２外側コアの屈折率n２よりも小さいn０
の屈折率を有し、かつ前記第２外側コアを囲んでいるク
ラッド部とを含むことを特徴とする。
に、本発明に係る単一モード光ファイバーは、中心軸か
らa１の半径でn１の屈折率を有する中心コア部と、前記
中心コアの外側にa２の半径で前記中心コアの屈折率n１
よりも小さいn２の屈折率を有し、かつ前記中心コアを
囲んでいる第１外側コア部と、前記第１外側コアの外側
にa３の半径で前記第１外側コアの屈折率n２よりも小さ
いn３の屈折率を有し、かつ前記第１外側コアを囲んで
いる第２外側コア部と、前記第２外側コアの外側にa４
の半径で前記第２外側コアの屈折率n２よりも小さいn０
の屈折率を有し、かつ前記第２外側コアを囲んでいるク
ラッド部とを含むことを特徴とする。
【００１３】前記他の目的を達成するために、本発明に
係る単一モード光ファイバーの製造方法は、中心軸から
所定の半径で所定の屈折率を有する中心コアを形成する
過程と、前記中心コアの外側に前記中心コアの屈折率よ
りも小さい屈折率を有し、かつ前記中心コアを順次囲ん
でいる少なくとも２以上の外側コアを形成する過程と、
前記外側コアの外側に、前記第２外側コアの屈折率より
も小さい屈折率を有し、かつ前記外側コアを囲んでいる
クラッドを形成する過程とを含むことを特徴とする。
係る単一モード光ファイバーの製造方法は、中心軸から
所定の半径で所定の屈折率を有する中心コアを形成する
過程と、前記中心コアの外側に前記中心コアの屈折率よ
りも小さい屈折率を有し、かつ前記中心コアを順次囲ん
でいる少なくとも２以上の外側コアを形成する過程と、
前記外側コアの外側に、前記第２外側コアの屈折率より
も小さい屈折率を有し、かつ前記外側コアを囲んでいる
クラッドを形成する過程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る好適な実施例
を添付した図面に基づいて詳細に説明する。また本発明
を説明するにあたって、関連のある公知機能もしくは構
成に関する具体的な説明が不要であると判断された場合
には詳細な説明を省略する。
を添付した図面に基づいて詳細に説明する。また本発明
を説明するにあたって、関連のある公知機能もしくは構
成に関する具体的な説明が不要であると判断された場合
には詳細な説明を省略する。
【００１５】図１は、本発明の実施例による多段階コア
構造を有する単一モード光ファイバーの屈折率分布図で
ある。中心コア２は中心軸からa１の半径までの領域でn
１の屈折率を有し、かつ中心コア２の外側に隣接して半
径a２以内に中心コア２の屈折率n１よりも小さいn２の
屈折率をもつ第１外側コア４が中心コア２を囲んでお
り、第１外側コア４の外側に隣接して半径a３以内に第
１外側コア４の屈折率n２よりも小さいn３の屈折率をも
つ第２外側コア６が第１外側コア４を囲んでおり、さら
に第２外側コア６の外側に隣接して半径a４以内に第２
外側コア６の屈折率n３よりも小さいn０の屈折率をもつ
クラッド８が第２外側コア６を囲んでいる。
構造を有する単一モード光ファイバーの屈折率分布図で
ある。中心コア２は中心軸からa１の半径までの領域でn
１の屈折率を有し、かつ中心コア２の外側に隣接して半
径a２以内に中心コア２の屈折率n１よりも小さいn２の
屈折率をもつ第１外側コア４が中心コア２を囲んでお
り、第１外側コア４の外側に隣接して半径a３以内に第
１外側コア４の屈折率n２よりも小さいn３の屈折率をも
つ第２外側コア６が第１外側コア４を囲んでおり、さら
に第２外側コア６の外側に隣接して半径a４以内に第２
外側コア６の屈折率n３よりも小さいn０の屈折率をもつ
クラッド８が第２外側コア６を囲んでいる。
【００１６】第１外側コア４及び第２外側コア６の屈折
率は、
率は、
【数１】 により表される屈折率分布にしたがったいずれの値でも
可能である。式１において、rは光ファイバー中心から
の距離、aはコアの半径、n１は光ファイバー中心での屈
折率、またαは屈折率プロファイルパラメータである。
式１で表される屈折率のプロファイルは例えば、α=１
のときには三角形状となり、α=２のときには２乗分布
となり、またα=∞のときにはステップ状となる。
可能である。式１において、rは光ファイバー中心から
の距離、aはコアの半径、n１は光ファイバー中心での屈
折率、またαは屈折率プロファイルパラメータである。
式１で表される屈折率のプロファイルは例えば、α=１
のときには三角形状となり、α=２のときには２乗分布
となり、またα=∞のときにはステップ状となる。
【００１７】図２乃至図５は、第２外側コアの屈折率が
第１内側コアとの境界面からクラッドとの境界面に進む
につれ次第に小さくなるプロファイルを有する光ファイ
バーに対する特性をシミュレーションした結果を示すグ
ラフである。
第１内側コアとの境界面からクラッドとの境界面に進む
につれ次第に小さくなるプロファイルを有する光ファイ
バーに対する特性をシミュレーションした結果を示すグ
ラフである。
【００１８】図２Aないし４Cは、中心コア２、第１外側
コア４及び第２外側コア６の半径（μm）と零分散波長
（ｎｍ）との関係を示すグラフである。図２Aを参照す
れば、中心コア２の半径が略３.３μmのとき零分散波長
は１５６０nmとなり、中心コア２の半径が略３.９μmの
とき零分散波長は１５４０nmとなることが分かる。従っ
て、零分散波長を１５４０〜１５６０nmの範囲にするに
は、中心コアの半径の範囲を略３.３〜３.９μmにすべ
きであることが分かる。また図２B及び図２Cを参照すれ
ば、第１外側コアの半径が略４.４〜５.２μmのとき、
また第２外側コアの半径が略１７.５〜２３.５μmのと
き、１５４０〜１５６０nm範囲において零分散波長を有
する。
コア４及び第２外側コア６の半径（μm）と零分散波長
（ｎｍ）との関係を示すグラフである。図２Aを参照す
れば、中心コア２の半径が略３.３μmのとき零分散波長
は１５６０nmとなり、中心コア２の半径が略３.９μmの
とき零分散波長は１５４０nmとなることが分かる。従っ
て、零分散波長を１５４０〜１５６０nmの範囲にするに
は、中心コアの半径の範囲を略３.３〜３.９μmにすべ
きであることが分かる。また図２B及び図２Cを参照すれ
ば、第１外側コアの半径が略４.４〜５.２μmのとき、
また第２外側コアの半径が略１７.５〜２３.５μmのと
き、１５４０〜１５６０nm範囲において零分散波長を有
する。
【００１９】図３Aないし図３Cにおいて、縦軸は各々中
心コア２、第１外側コア４及び第２外側コア６の半径
（μm）であり、横軸は零分散傾斜（ps/nm2/km）すなわ
ち零分散波長における単位波長幅、単位伝送距離当たり
の群遅延時間の広がりの傾斜（波長に対する勾配）を表
わす。光ファイバーが、１５４０−１５６０nm範囲にお
いて零分散波長を持たらしめる半径（図２Aないし図２C
参照）を有するとするとき、零分散傾斜が略０.０６８
〜０.０７２の範囲にあることが分かる。
心コア２、第１外側コア４及び第２外側コア６の半径
（μm）であり、横軸は零分散傾斜（ps/nm2/km）すなわ
ち零分散波長における単位波長幅、単位伝送距離当たり
の群遅延時間の広がりの傾斜（波長に対する勾配）を表
わす。光ファイバーが、１５４０−１５６０nm範囲にお
いて零分散波長を持たらしめる半径（図２Aないし図２C
参照）を有するとするとき、零分散傾斜が略０.０６８
〜０.０７２の範囲にあることが分かる。
【００２０】図４Aないし図４Cは、中心コア２、第１外
側コア４及び第２外側コア６の比屈折率差（%）と零分
散波長（nm）との関係を示すグラフである。図４Aを参
照すれば、中心コア２のクラッド８に対する比屈折率差
（Δ１=(n1−n0)／n1）が０.７４%の時零分散波長は１
５４０nm、比屈折率差（Δ１）が０.８１%の時零分散波
長は１５６０nmを示す。ここで比屈折率差はこの場合
（ｎ1 2−ｎ0 2）／（２ｎ1 2）と表現されるものであるが
ｎ1＋ｎ0が２ｎ1でよく近似できるため上記のような表
記となる。以下同様である。
側コア４及び第２外側コア６の比屈折率差（%）と零分
散波長（nm）との関係を示すグラフである。図４Aを参
照すれば、中心コア２のクラッド８に対する比屈折率差
（Δ１=(n1−n0)／n1）が０.７４%の時零分散波長は１
５４０nm、比屈折率差（Δ１）が０.８１%の時零分散波
長は１５６０nmを示す。ここで比屈折率差はこの場合
（ｎ1 2−ｎ0 2）／（２ｎ1 2）と表現されるものであるが
ｎ1＋ｎ0が２ｎ1でよく近似できるため上記のような表
記となる。以下同様である。
【００２１】零分散波長を１５４０〜１５６０nmの範囲
に有らしめるためには、第１外側コア４のクラッド８に
対する比屈折率差（Δ２=（n2−n0）／n2）は０.２２〜
０.３３%の範囲に、さらに第２外側コア６のクラッド８
に対する比屈折率差（Δ３=（n3−n0）／n3）は０.１３
〜０.１７%の範囲にあるべきである。
に有らしめるためには、第１外側コア４のクラッド８に
対する比屈折率差（Δ２=（n2−n0）／n2）は０.２２〜
０.３３%の範囲に、さらに第２外側コア６のクラッド８
に対する比屈折率差（Δ３=（n3−n0）／n3）は０.１３
〜０.１７%の範囲にあるべきである。
【００２２】図５Aないし図５Cは、中心コア２、第１外
側コア４及び第２外側コア６の比屈折率差（%）と零分
散傾斜（ps/nm2/km）との関係を示すグラフである。零
分散波長を１５４０〜１５６０nmの範囲に有らしめるた
めの比屈折率の範囲において、零分散傾斜は略０.０６
８〜０.０７２の範囲にあることが分かる。
側コア４及び第２外側コア６の比屈折率差（%）と零分
散傾斜（ps/nm2/km）との関係を示すグラフである。零
分散波長を１５４０〜１５６０nmの範囲に有らしめるた
めの比屈折率の範囲において、零分散傾斜は略０.０６
８〜０.０７２の範囲にあることが分かる。
【００２３】本発明に係る光ファイバーにおいて、クラ
ッドは純粋なシリカ（SiO2）から構成され、中心コア２
及び第１外側コア４はSiO2-GeO2もしくはSiO2-GeO2-Fか
ら構成され、かつ第２外側コア６はSiO2-GeO2-Fから構
成される。このとき、第２外側コア６には１モル％以下
のP2O5が添加されても構わない。
ッドは純粋なシリカ（SiO2）から構成され、中心コア２
及び第１外側コア４はSiO2-GeO2もしくはSiO2-GeO2-Fか
ら構成され、かつ第２外側コア６はSiO2-GeO2-Fから構
成される。このとき、第２外側コア６には１モル％以下
のP2O5が添加されても構わない。
【００２４】本発明では、コアの構成を中心コアと外側
コアとに仕切り、高い屈折率を有する中心コアの外側
に、中心コアの屈折率よりも小さい屈折率を有し、かつ
中心コアを順次囲んでいる少なくとも２以上の外側コア
が形成される。分散特性を制御するには、コアの直径及
び屈折率が調整されるべきであるが、すでに考察したよ
うに、本発明においては、コア層を多数層とすることに
より、一層容易に光特性を制御することができ、しかも
同一の特性を有する光ファイバー母材を一層容易に、か
つ大量に生産することができる。
コアとに仕切り、高い屈折率を有する中心コアの外側
に、中心コアの屈折率よりも小さい屈折率を有し、かつ
中心コアを順次囲んでいる少なくとも２以上の外側コア
が形成される。分散特性を制御するには、コアの直径及
び屈折率が調整されるべきであるが、すでに考察したよ
うに、本発明においては、コア層を多数層とすることに
より、一層容易に光特性を制御することができ、しかも
同一の特性を有する光ファイバー母材を一層容易に、か
つ大量に生産することができる。
【００２５】図６Ａは、多数の母材を製造した時目的と
するコア直径を有する母材をいかに多く再現しうるか
を、従来の技術と本発明とを比較したうえで示す図であ
り、図６Bは、多数の母材を製造した時目的とするコア
屈折率を有する母材をいかに多く再現しうるかを、従来
の技術と本発明とを比較したうえで示す図である。ここ
で、図６A及び８Bにおいて、横軸はコア直径（mm）及び
コア屈折率を、縦軸は母材の占有率（%）を表す。
するコア直径を有する母材をいかに多く再現しうるか
を、従来の技術と本発明とを比較したうえで示す図であ
り、図６Bは、多数の母材を製造した時目的とするコア
屈折率を有する母材をいかに多く再現しうるかを、従来
の技術と本発明とを比較したうえで示す図である。ここ
で、図６A及び８Bにおいて、横軸はコア直径（mm）及び
コア屈折率を、縦軸は母材の占有率（%）を表す。
【００２６】図６Aを参照すれば、本発明の実施例に係
る母材の屈折率分布を適用する場合、目的とするコア直
径を有する光ファイバー母材を、従来の技術を適用する
場合より一層多く製造することができる。また図６Bを
参照すれば、本発明の実施例に係る母材の屈折率分布を
適用する場合、目的とするコア屈折率を有する光ファイ
バー母材を、従来の技術を適用する場合より一層多く製
造することができる。
る母材の屈折率分布を適用する場合、目的とするコア直
径を有する光ファイバー母材を、従来の技術を適用する
場合より一層多く製造することができる。また図６Bを
参照すれば、本発明の実施例に係る母材の屈折率分布を
適用する場合、目的とするコア屈折率を有する光ファイ
バー母材を、従来の技術を適用する場合より一層多く製
造することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればコ
アとクラッドとから構成された単一モード光ファイバー
において、コアの屈折率分布を多段階にすることにより
コア直径を大きくでき、その製造が容易になるという効
果を有する。したがってモードフィールドの直径を大き
くすることによって、光ファイバーの接続損失の低減を
図ることも可能となる。さらに、１５５０nm波長におい
て分散値を下げることにより、製造が容易でありながら
超高速長距離通信が可能な光ファイバーを提供すること
ができるという効果を有する。
アとクラッドとから構成された単一モード光ファイバー
において、コアの屈折率分布を多段階にすることにより
コア直径を大きくでき、その製造が容易になるという効
果を有する。したがってモードフィールドの直径を大き
くすることによって、光ファイバーの接続損失の低減を
図ることも可能となる。さらに、１５５０nm波長におい
て分散値を下げることにより、製造が容易でありながら
超高速長距離通信が可能な光ファイバーを提供すること
ができるという効果を有する。
【００２８】また、本発明によれば、光ファイバーの多
段階コア構造によって、各コアの屈折率差、屈折率形態
及びコア直径を多様に変化させ、分散を含め光ファイバ
ーの光学的な特性を容易に可変しうる利点がある。
段階コア構造によって、各コアの屈折率差、屈折率形態
及びコア直径を多様に変化させ、分散を含め光ファイバ
ーの光学的な特性を容易に可変しうる利点がある。
【００２９】そして、本発明による光ファイバーは、一
般的にコアの中心部にセンターディップが存在するMCVD
方法により製造される場合であっても、センターディッ
プよる屈折率及びコア直径の僅かな変化によって光学的
特性が敏感に変化しない利点がある。さらには、光ファ
イバーの長手方向にコア直径及び屈折率差が均一である
ので分散特性にすぐれ、光ファイバーの光学的な特性が
安定して均一に保たれ信頼性も向上するという利点があ
る。
般的にコアの中心部にセンターディップが存在するMCVD
方法により製造される場合であっても、センターディッ
プよる屈折率及びコア直径の僅かな変化によって光学的
特性が敏感に変化しない利点がある。さらには、光ファ
イバーの長手方向にコア直径及び屈折率差が均一である
ので分散特性にすぐれ、光ファイバーの光学的な特性が
安定して均一に保たれ信頼性も向上するという利点があ
る。
【００３０】以上、本発明は上記した実施例に基づいて
説明されたが、これに限定されることなく、本発明を超
えない範囲内で、当分野における通常の知識を有した者
にとって種々なる変形が可能であることは自明である。
説明されたが、これに限定されることなく、本発明を超
えない範囲内で、当分野における通常の知識を有した者
にとって種々なる変形が可能であることは自明である。
【図１】本発明の実施例に係る、多段階コア構造を有す
る単一モード光ファイバーの屈折率分布図である。
る単一モード光ファイバーの屈折率分布図である。
【図２】中心コア、第１外側コア及び第２外側コアの半
径と零分散波長との関係を示すグラフである。
径と零分散波長との関係を示すグラフである。
【図３】中心コア、第１外側コア及び第２外側コアの半
径と零分散傾斜との関係を示すグラフである。
径と零分散傾斜との関係を示すグラフである。
【図４】中心コア、第１外側コア及び第２外側コアの比
屈折率差と零分散波長との関係を示すグラフである。
屈折率差と零分散波長との関係を示すグラフである。
【図５】中心コア、第１外側コア及び第２外側コアの比
屈折率差と零分散傾斜との関係を示すグラフである。
屈折率差と零分散傾斜との関係を示すグラフである。
【図６】目的とするコア直径及びコア屈折率を有する母
材の再現性を、従来の技術と本発明とを比較したうえで
示す図面である。
材の再現性を、従来の技術と本発明とを比較したうえで
示す図面である。
【図７】従来の１５５０nm単一モード光ファイバーの材
料分散、導波路分散及び総分散との関係を説明する図で
ある。
料分散、導波路分散及び総分散との関係を説明する図で
ある。
【図８】従来の技術に係る光ファイバーの屈折率プロフ
ァイルを示す図である。
ァイルを示す図である。
【図９】従来の技術に係る光ファイバーの屈折率プロフ
ァイルを示す図である。
ァイルを示す図である。
Claims (12)
- 【請求項１】 単一モード光ファイバーにおいて、 中心軸からａ１の半径内でｎ１の屈折率を有する中心コ
ア部と、 前記中心コアの外側にａ２の半径内で前記中心コアの屈
折率ｎ１よりも小さいｎ２の屈折率を有し、かつ前記中
心コアを囲んでいる第１外側コア部と、 前記第１外側コアの外側にａ３の半径内で前記第１外側
コアの屈折率ｎ２よりも小さいｎ３の屈折率を有し、か
つ前記第１外側コアを囲んでいる第２外側コア部と、 前記第２外側コアの外側にａ４の半径内で前記第２外側
コアの屈折率ｎ２よりも小さいｎ０の屈折率を有し、か
つ前記第２外側コアを囲んでいるクラッド部とを含むこ
とを特徴とする単一モード光ファイバー。 - 【請求項２】 前記中心コア部、第１外側コア部及び第
２外側コア部の屈折率分布は、ｒを光ファイバー中心か
らの距離、ａをコアの半径、Δを比屈折率差、およびA
を屈折率プロファイルパラメータとして、数式 ｎ(ｒ) = ｎ1〔１−Δ(ｒ／ａ)A〕 で表される屈折率分布のうちいずれか一つであることを
特徴とする請求項１に記載の単一モード光ファイバー。 - 【請求項３】 前記クラッド部はシリカ成分（SiO2）で
あり、前記中心コア部、第１外側コア部及び第２外側コ
ア部はいずれもSiO2-GeO2の組成からなることを特徴と
する請求項１に記載の単一モード光ファイバー。 - 【請求項４】 前記第１外側コア部及び第２外側コア部
は、SiO2-GeO2-Fの組成からなることを特徴とする請求
項３に記載の単一モード光ファイバー。 - 【請求項５】 前記第１外側コア部及び第２外側コア部
は、SiO2-GeO2-F-P2O5の組成からなることを特徴とする
請求項３に記載の単一モード光ファイバー。 - 【請求項６】 １５００nmから１６００nmにわたる範囲
内で零分散波長を有し、かつ該零分散の傾斜は０.０６
８から０.０７２ps/nm2/kmの範囲を有することを特徴と
する請求項１に記載の単一モード光ファイバー。 - 【請求項７】 前記中心コアの半径は３.３〜３.９μ
m、前記第１外側コアの半径は４.４〜５.２μm、また前
記第２外側コアの半径は１７.５〜２３.５μmであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の単一モード光ファイバ
ー。 - 【請求項８】 前記中心コアの比屈折率差は０.７４〜
０.８１%、前記第１外側コアの比屈折率差は０.２３〜
０.３０%、また前記第２外側コアの比屈折率差は０.１
３〜０.１７%であることを特徴とする請求項１に記載の
単一モード光ファイバー。 - 【請求項９】 単一モード光ファイバーを製造する方法
において、 中心軸から所定の半径で所定の屈折率を有する中心コア
を形成する過程と、 前記中心コアの外側に前記中心コアの屈折率よりも小さ
い屈折率を有し、かつ前記中心コアを順次囲んでいる少
なくとも２以上の外側コアを形成する過程と、 前記外側コアの外側に、前記第２外側コアの屈折率より
も小さい屈折率を有し、かつ前記外側コアを囲んでいる
クラッドを形成する過程とを含むことを特徴とする単一
モード光ファイバーの製造方法。 - 【請求項１０】 前記外側コア形成過程は、 前記中心コアの外側に前記中心コアの屈折率よりも小さ
い屈折率を有し、かつ前記中心コアを囲んでいる第１外
側コアを形成する過程と、 前記第１外側コアの外側に前記第１外側コアの屈折率よ
りも小さい屈折率を有し、かつ前記第１外側コアを囲ん
でいる第２外側コアを形成する過程とを含むことを特徴
とする請求項９に記載の単一モード光ファイバーの製造
方法。 - 【請求項１１】 前記中心コアの半径は３.３〜３.９μ
m、前記第１外側コアの半径は４.４〜５.２μm、そして
前記第２外側コアの半径は１７.５〜２３.５μmにて形
成することを特徴とする請求項９に記載の単一モード光
ファイバー。 - 【請求項１２】 前記中心コアの比屈折率差は０.７４
〜０.８１%、前記第１外側コアの比屈折率差は０.２３
〜０.３０%、そして前記第２外側コアの比屈折率差は
０.１３〜０.１７%にて形成することを特徴とする請求
項９に記載の単一モード光ファイバー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970058425A KR19990038607A (ko) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 다단계 코아 구조를 가지는 단일모드 광섬유 |
| KR1997-58425 | 1997-11-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218633A true JPH11218633A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3040383B2 JP3040383B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=19524259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10316369A Expired - Fee Related JP3040383B2 (ja) | 1997-11-06 | 1998-11-06 | 多段階コア構造を有する単一モード光ファイバー及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6205279B1 (ja) |
| JP (1) | JP3040383B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990038607A (ja) |
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| CA (1) | CA2253579C (ja) |
| GB (1) | GB2331162B (ja) |
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| US6785453B1 (en) | 1999-07-12 | 2004-08-31 | Fujikura Ltd. | Dispersion shifted optical fiber |
| WO2006043698A1 (ja) * | 2004-10-22 | 2006-04-27 | Fujikura Ltd. | 光ファイバ及び伝送システム並びに波長多重伝送システム |
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