JPWO2020013297A1 - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年7月13日出願の日本出願第2018−133316号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
n1_ave > nc_min
nc_min < n0
なる関係を満たしている。また、クラッドは、フッ素(フッ素元素)を含み、該クラッドにおけるフッ素濃度は、該クラッドの最外部において最小となるよう調整されている。
本開示は、安価かつ容易に製造することができる低損失の光ファイバを提供することを目的としている。最初に本開示の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
n1_ave > nc_min
nc_min < n0
なる関係を満たしている。また、クラッドは、フッ素(フッ素元素)を含み、該クラッドにおけるフッ素濃度は、該クラッドの最外部において最小となるよう調整されている。なお、本明細書において「クラッドの最外部」とは、クラッドの内周面からの半径方向に沿った距離がクラッド幅の80%となる位置から、クラッドの外周面までの環状領域を意味する。
0 ≦ XFc_outer < 0.8 × XFc_max
なる関係を満たすのが好ましい。ここで、本開示において「濃度」は「質量分率」(全体の質量に対する各成分の質量)で表記される。
0 ≦ XCl_outer < 0.8×XCl_max
なる関係を満たすのが好ましい。また、本開示の一態様として、コアがGeO2および塩素を含み、コア中に含まれるGeO2の濃度の平均値が33000ppm以下であり、コア中に含まれる塩素の濃度の平均値が20000ppm以下であるのが好ましい。
n2_ave ≦ nc_min
なる関係を満たすのが好ましい。本開示の一態様として、ディプレスト部に対するコアの比屈折率差の平均値Δ+は、0.2%以上0.5%以下であるのが好ましい。さらに、本開示の一態様として、クラッドの最小屈折率に対するディプレスト部の比屈折率差Δ2は、−0.16%以上−0.02%以下であるのが好ましい。加えて、該ディプレスト部の半径r2とコアの半径r1との比r2/r1は、2.0以上7.0以下であるのが好ましい。
以下、本開示に係る光ファイバの具体的な構造を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
n1_ave > nc_min (1)
nc_min < n0 (2)
で表される関係を満たしている。
n2_ave ≦ nc_min (3)
で表される関係も満たしている。
0 ≦ XFc_outer < XFc_max (4)
で表される関係を満たしている。また、以下の(5):
0 ≦ XFc_outer < 0.8 × XFc_max (5)
で表される関係が満たされるのが好適である。以下の式(6):
0 ≦ XFc_outer < 0.5 × XFc_max (6)
で表される関係が満たされるのがさらに好ましい。さらに、以下の式(7):
0 ≦ XFc_outer < 0.3 × XFc_max (7)
で表される関係が満たされるのが最も好ましい。上記式(4)から式(7)の関係を満たすことにより、クラッド13における最外部のガラス粘性をより高くすることができる。
r2+(rc-r2)×0.5 ≦ r ≦ r2+(rc-r2)×0.8 (8)
で表された関係を満たしており、クラッド13の内周面からの半径方向に沿った距離がクラッド幅(rc-r2)の50%となる位置から、該内周面からの半径方向に沿った距離がクラッド幅の80%となる位置までの環状領域として規定される。
0 ≦ XCl_outer < 0.8×XCl_max …(9)
なる関係を満たすのが好ましい。これにより、コアクラッド 界面において粘性の変化を小さく抑えることができる。さらに塩素濃度は、以下の式(10):
0 ≦ XCl_outer < 0.5×XCl_max …(10)
なる関係を満たしてもよい。
Δc_outer ≧ Δc_min (11)
で表される関係を満たしている。以下の式(12):
Δc_outer ≧ 0.8 × Δc_min (12)
で表される関係が満たされるのがより好ましい。以下の式(13):
Δc_outer ≧ 0.5 × Δc_min (13)
で表される関係が満たされるのが、さらに好ましい。以下の式(14):
Δc_outer ≧ 0.3 × Δc_min (14)
で表される関係が満たされるのが最も好ましい。
Δcore [%] = 100 × (n1_ave − n0)/n1_ave (15)
で表される。クラッド13内での最小屈折率に対するコア11の比屈折率差の平均値Δ1は、以下の式(16):
Δ1 [%] = 100 × (n1_ave − nc_min)/n1_ave (16)
で表される。クラッド13内での最小屈折率に対するディプレスト部12の比屈折率差の平均値Δ2は、以下の式(17):
Δ2 [%] = 100 × (n2_ave − nc_min)/n2_ave (17)
で表される。ディプレスト部12に対するコア11の比屈折率差の平均値Δ+は、以下の式(18):
Δ+ [%] = 100 × (n1_ave − n2_ave)/n1_ave (18)
で表される。クラッド13における最外部の屈折率をnc_outerとすると、純シリカガラスに対するクラッド13における最外部の比屈折率差Δc_outerは、以下の式(19):
Δc_outer = 100 × (nc_outer − n0)/nc_outer (19)
で表される。クラッド13内での最小屈折率をnc_minとすると、純シリカガラスに対するクラッド13内での最小屈折率の比屈折率差Δc_minは、以下の式(20):
Δc_min = 100 × (nc_min − n0)/nc_min (20)
で表される。
なる式で近似されるα乗プロファイルであってもよい(図3のタイプB、タイプC、タイプG、タイプHなど)。本開示の光ファイバは、最大1530nmのケーブルカットオフ波長を有するため、Oバンド(波長1260nm以上1360nm以下)では2モード以上が伝搬可能である。そのため、本開示の光ファイバは、1本のファイバ中で複数のモードを伝搬させるモード分割多重伝送に適用可能である。コア11のプロファイル形状がα乗の方が、モード間の群遅延差(DMD:Differential mode delay)を小さくできること、および、受信機内でのMIMO(Multiple-input and multiple-output)処理の負荷を低減できること、から好ましい。図4は、r2/r1=3.8、rc=62.5μm、Δ2=−0.06%として指数αを変えた種々の屈折率プロファイルにおいて、波長1310nmにおけるLP01モードとLP11モードとのDMDを示すグラフである。ここで、Δmaxおよびコア半径r1は、実効断面積Aeffが125μm2、ケーブルカットオフ波長が1450nmとなるように調整されている。これより、DMDの絶対値を小さく抑えるには指数αは1以上10以下が好ましいことが分かる。より好ましくは、指数αは1.5以上5以下である。最も好ましくは、指数αは2以上4以下である。
Claims (17)
- シリカガラスを主成分とするコアであって、ファイバ軸に沿って延びたコアと、
シリカガラスを主成分とするクラッドであって、前記コアの外周面を包囲するとともに前記コアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドと、
を備え、
前記コアにおける屈折率の平均値n1_ave、前記クラッドにおける屈折率の最小値nc_min、純シリカガラスの屈折率n0は、
n1_ave > nc_min
nc_min < n0
なる関係を満たし、
前記クラッドが、フッ素を含み、
前記クラッドにおけるフッ素濃度が、前記クラッドの最外部において最小となるよう調整された、
光ファイバ。 - 前記クラッドの前記最外部におけるフッ素濃度XFc_outer[ppm]、前記クラッドにおける前記フッ素濃度の最大値XFc_max[ppm]が、
0 ≦ XFc_outer < 0.8 × XFc_max
なる関係を満たす、請求項1に記載の光ファイバ。 - 前記ファイバ軸に垂直な当該光ファイバの断面において、前記クラッドにおける前記フッ素濃度と、前記ファイバ軸からの当該光ファイバの半径方向に沿った距離rと、により与えられる前記クラッドにおけるフッ素濃度分布XF(r)は、
前記クラッドの内周面からの前記半径方向に沿った距離がクラッド幅の50%となる位置から、前記内周面からの前記半径方向に沿った距離が前記クラッド幅の80%となる位置までの環状領域として規定される、前記クラッドの外側領域のうち、前記半径方向に沿って規定される幅が1μmの任意の微小区間において、
前記フッ素濃度分布XF(r)の、前記距離rにおける微分係数XF'(r)が負であり、かつ、前記微分係数XF'(r)の絶対値が30ppm/μm以上600ppm/μm以下である、
請求項1または請求項2に記載の光ファイバ。 - 前記クラッドの前記外側領域において、前記断面に垂直に働く応力が引張応力である、
請求項3に記載の光ファイバ。 - 前記クラッドの内周面からの当該光ファイバの半径方向に沿った距離がクラッド幅の50%となる位置から、前記内周面からの前記半径方向に沿った距離が前記クラッド幅の80%となる位置までの環状領域として規定される、前記クラッドの外側領域において、前記ファイバ軸に垂直な当該光ファイバの断面に垂直に働く応力が引張応力である、
請求項1または請求項2に記載の光ファイバ。 - 波長1550nmにおいて80μm2以上160μm2以下の実効断面積を有する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 1530nm以下のケーブルカットオフ波長を有する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記コアがGeO2および塩素の少なくともいずれかを含む、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記コアが少なくとも前記塩素を含み、
前記コアの最外部における塩素濃度XCl_outer [ppm]、前記コアの塩素濃度の最大値XCl_max [ppm]が、
0 ≦ XCl_outer < 0.8×XCl_max
なる関係を満たす、請求項8に記載の光ファイバ。 - 前記コアが前記GeO2および前記塩素の双方を含み、
前記コア中に含まれるGeO2の濃度の平均値が33000ppm以下であり、
前記コア中に含まれる塩素元素の濃度の平均値が20000ppm以下である、
請求項8または請求項9に記載の光ファイバ。 - 前記コアがフッ素を含む、
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 純シリカガラスに対する前記コアの比屈折率差の平均値Δcoreが−0.2%以上+0.4%以下である、
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記クラッドの最小屈折率に対する前記コアの比屈折率差の平均値Δ1が0.1%以上0.5%以下である、
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記コアの屈折率プロファイルの指数αが1以上10以下である、
請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記コアと前記クラッドとの間に設けられたディプレスト部を備え、
前記ディプレスト部における屈折率の平均値n2_aveが、
n2_ave ≦ nc_min
なる関係を満たす、
請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 前記ディプレスト部に対する前記コアの比屈折率差の平均値Δ+が0.2%以上0.5%以下である、
請求項15に記載の光ファイバ。 - 前記クラッドの最小屈折率に対する前記ディプレスト部の比屈折率差Δ2が−0.16%以上−0.02%以下であり、
前記ディプレスト部の半径r2と前記コアの半径r1との比r2/r1 が2.0以上7.0以下である、
請求項15または請求項16に記載の光ファイバ。
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