WO2007007722A1 - 光ファイバ及びそれを用いた光デバイス - Google Patents

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WO2007007722A1
WO2007007722A1 PCT/JP2006/313700 JP2006313700W WO2007007722A1 WO 2007007722 A1 WO2007007722 A1 WO 2007007722A1 JP 2006313700 W JP2006313700 W JP 2006313700W WO 2007007722 A1 WO2007007722 A1 WO 2007007722A1
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Masaaki Hirano
Tetsuya Nakanishi
Toshiaki Okuno
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • G02F1/3528—Non-linear optics for producing a supercontinuum

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber and an optical device using the same.
  • Non-Patent Literature 1 J. Lee, et al., Design and Fabrication of a Nonzero- DispersionFiber with a Maximally Flat Dispersion Spectrum ", IEEE Photonics Technology Letters, Vo 1.13, No.4, pp.317-319 (2001)
  • Non-Patent Document 2 N. Kumano, et al., "Zero Dispersion-Slope NZ- FSF with Ultra Wide b and width over 300 nm", ECOC 2002.PD1.4
  • Non-Patent Document 3 C. G. Joergensen, et al., "Dispersion Flattened Highly Non-Linear Fiber", ECOC-IOOC 2003, We3.7.6
  • Non-Patent Document 4 T. Okuno, et al., Highly nonlinear and perfectlydispersion- flattened fibers for efficient optical signal processing applications, Electronics Letters, Vol.39.No.13, pp.972—974 (2003)
  • Non-Patent Document 5 PS Westbrook, et al., "Improves Supercontinuum Generation Throu gh UV Processingof Highly Nonlinear Fibers ", Journal of Lightwave Technology, Vol. 23, No. l, pp.13—18 (2005)
  • Non-Patent Document 6 F. Poletti, et al., "Ultra-flattened dispersion holey fibers: genetic algo rithm design and fabrication tolerances", CLEO / QELS 2005, CMV7
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 each show a non-zero dispersion shifted optical fiber having a small dispersion slope.
  • the effective area (or mode field diameter) of this non-zero dispersion shifted optical fiber is large and its nonlinearity is low.
  • Non-Patent Document 3 shows a dispersion flat optical fiber having high nonlinearity.
  • such a dispersion flat optical fiber does not have a dispersion slope of 0 (see Fig. 2 of Non-Patent Document 3), so there is a slight slope in the dispersion spectrum (Non-Patent Document). (See Fig. 1 in 3).
  • Non-Patent Document 4 also discloses a dispersion flat optical fiber having high nonlinearity.
  • Non-Patent Document 5 discloses a technique for changing the dispersion curve of an optical fiber by irradiating the optical fiber of Non-Patent Document 3 with ultraviolet light. However, the absolute value of the dispersion is large as indicated by ⁇ shown in Fig. 5 (a) of Non-Patent Document 5.
  • Non-Patent Document 6 discusses a dispersion flat optical fiber using a holey fiber.
  • the optical fibers described in Non-Patent Documents 1 to 5 described above are non-linear.
  • the bandwidth of the band having low formability or flat chromatic dispersion is narrow.
  • the optical fiber described in Non-Patent Document 6 has been difficult to put into practical use.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an optical fiber having a structure that realizes high nonlinearity while having a small value of chromatic dispersion over a wide band, and The purpose is to provide an optical device using the optical fiber as a medium for realizing efficient generation of SC light and the like.
  • the optical fiber according to the present invention includes at least a central core region and an outer cladding region that has a lower refractive index than the central core region and is provided on the outer periphery of the central core region. Further, the optical fiber has, as characteristics with respect to the wavelength lambda 1 of light included in the wavelength range of 1520 nm to 1620 nm, a chromatic dispersion of 2psZnmZkm ⁇ + 2psZnmZkm, -0. 009psZnm 2 Zkm ⁇ + 0.
  • 009psZnm 2 Zkm dispersion It has a slope and a fourth order dispersion of ⁇ 1.8 ⁇ 10 _4 psZnm 3 Zkm to + 1.8 ⁇ 10 _4 psZnm 3 Zkm. More preferably, the dispersion slope falls within the range of ⁇ 0.007 psZnm 2 Zkm to +0.007 ps / nm 2 Zkm, and the fourth order dispersion is 1.l X 10 _4 psZnm 3 Zkm to + l. It falls within the range of 1 X 10 _ 4 psZnm 3 Zkm.
  • the optical fiber according to the present invention preferably has an effective cross-sectional area of 30 m 2 or less and a mode field diameter of 6.5 m or less as characteristics for light having a wavelength of 1550 nm.
  • ⁇ 3 ⁇ 2 ⁇ 3
  • the variation of chromatic dispersion in the wavelength range is 0.5 psZnmZkm or less.
  • the wavelength 2 is preferably 1600 ⁇ m or less, and the wavelength 3 is preferably 1800 nm or more. In the entire wavelength range from ⁇ 2 to 3! And chromatic dispersion is 2psZnmZkn! It is preferable to be within the range of ⁇ OpsZnmZkm.
  • the optical fiber preferably has at least two zero dispersion wavelengths in the wavelength range of 1400 nm to 2000 nm.
  • the optical fiber preferably has a polarization mode dispersion of 0.2 psZkm 1/2 or less at a wavelength of 1550 nm.
  • the optical fiber has a length of 100 m or more, it is between orthogonal polarization modes at a wavelength of 1550 nm.
  • the crosstalk is preferably 15 dB or less.
  • the optical fiber according to the present invention may further include a first breast region between the central core region and the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference of the central core region is 1% or more, and the relative refractive index difference of the first depressed region is ⁇ 0.5% or less.
  • the optical fiber may further include a ring region having a higher refractive index than the first depressed region and the outer cladding region between the first depressed region and the outer cladding region.
  • the optical fiber may further include a second depressed region having a refractive index between the ring region and the outer cladding region, which is lower than both the ring region and the outer cladding region.
  • the optical fiber preferably has a fiber cutoff wavelength of 1620 nm.
  • An optical device includes an optical fiber having the structure as described above (an optical fiber according to the present invention) and a light source unit that emits light of a predetermined wavelength to the optical fiber.
  • the optical fiber outputs light having a wavelength different from that of the incident light, which is newly generated due to a nonlinear optical phenomenon that occurs while the incident light having the light source power is propagating.
  • the light source unit outputs light having a center wavelength of wavelength 4 included in the wavelength range of 1520 nm to 1620 nm, while the optical fiber outputs light having a bandwidth of 2 OO nm or more. It is preferable to do this.
  • This optical fiber preferably outputs wideband light having an intensity fluctuation of 3 dB or less over the entire band having a width of 200 nm or more.
  • the optical fiber preferably outputs broadband light having an intensity fluctuation of 2 OdB or less over the entire band having a width of 1 octave or more.
  • the light source unit includes light having a center wavelength of wavelength ⁇ 5 included in a wavelength range of 1520 nm to 1620 nm, and 1520 ⁇ ! Outputs light with a wavelength ⁇ 6 ( ⁇ 5 ⁇ ⁇ 6) in the wavelength range of ⁇ 1620 nm as the center wavelength, while the optical fiber outputs light with a wavelength different from V, ⁇ 6 V, and deviation. I prefer to do that.
  • SC dispersion can be efficiently generated because chromatic dispersion has a low value over a wide band and high nonlinearity is realized.
  • FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as a first structure of an optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as the second structure of the optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as a third structure of the optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing chromatic dispersion characteristics and the like of the optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first configuration of the optical device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second configuration of the optical device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a refractive index profile of an optical fiber according to a comparative example.
  • FIG. 8 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in an optical fiber according to a comparative example.
  • FIG. 9 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to the comparative example.
  • FIG. 10 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to the comparative example.
  • FIG. 11 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 12 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 13 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 14 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 15 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 16 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 17 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 18 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 19 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 20 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 21 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 22 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 23 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 24 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 25 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 26 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 27 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 28 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 29 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 30 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 31 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 32 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in an optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 33 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 34 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 35 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 36 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in an optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 37 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 38 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 39 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 8.
  • FIG. 40 is a table summarizing the characteristics of various samples of the optical fiber according to Example 8.
  • FIG. 41 is a refractive index profile of the optical fiber according to Example 9.
  • FIG. 42 is a chart summarizing various characteristics of various samples of the optical fiber according to Example 9.
  • FIG. 43 is a graph showing the relationship between the width of the wavelength band in which fluctuations in the chromatic dispersion of the optical fibers according to Examples 8 and 9 are 0.5 psZnmZkm or less and the minimum absolute value of the fourth-order dispersion. It is fu.
  • FIG. 44 is a graph showing the relationship between the width of the wavelength band in which fluctuations in chromatic dispersion of the optical fibers according to Examples 8 and 9 are 0.5 p sZnmZkm or less and the minimum absolute value of the dispersion slope. .
  • FIG. 45 is a graph showing the relationship between the ratio Ra of the width of the wavelength band in which fluctuations in the chromatic dispersion of the optical fibers according to Examples 8 and 9 are 0.5 p sZnmZkm or less.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as a first structure of an optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as the second structure of the optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure and a refractive index profile as the third structure of the optical fiber according to the present invention.
  • the region (a) shows the cross-sectional structure of the optical fiber having any of the first to third structures, and the region (b) has its refractive index. The profile is shown.
  • the optical fiber 10 shown in FIG. 1 has, as a first structure, a central core region 11, a lower refractive index than the central core region 11, a refractive index, and an outer periphery of the central core region 11. At least an outer cladding region 15 is provided. Furthermore, the optical fiber 10 includes a first depressed region 12 between the central core region 11 and the outer cladding region 15.
  • the optical fiber 20 shown in FIG. 2 has, as a second structure, a central core region 21, a first depressed region 22 provided on the outer periphery of the central core region 21, and the first depressed Outside area 22 A ring region 23 provided on the periphery, and an outer cladding region 25 provided on the outer periphery of the ring region 23 are provided.
  • the optical fiber 20 shown in FIG. 2 has a first depressed region 21 and an outer cladding region between the first depressed region 21 and the outer cladding region 25. The difference is that a ring region 23 having a higher refractive index than any of the regions 25 is provided.
  • the optical fiber 30 shown in FIG. 3 has, as a third structure, a central core region 31, a first depressed region 32 provided on the outer periphery of the central core region 31, and the first A ring region 33 provided on the outer periphery of the depressed region 32, a second depressed region 34 provided on the outer periphery of the ring region 33, and an external class provided on the outer periphery of the second depressed region 34.
  • a head region 35 is provided.
  • the optical fiber 30 shown in FIG. 3 has a gap between the ring region 33 and the outer cladding region 35 between the ring region 33 and the outer cladding region 35.
  • the second difference is that the second depressed region 34 having a refractive index is provided.
  • the fiber cutoff wavelength of these optical fibers 10, 20, and 30 is preferably 1620 nm or less! /.
  • the optical fibers having the first to third structures shown in FIGS. 1 to 3 are silica-based optical fibers mainly composed of quartz glass. For example, an appropriate amount is provided in each of the central core region and the ring region. Realized by adding an appropriate amount of F element to the first depressed region
  • the outer diameter of the central core region is 2a
  • the outer diameter of the first depressed region is 2b
  • the outer diameter of the ring region is 2c.
  • the outer diameter of the second depressed area is 2d.
  • the relative refractive index difference of the central core region is ⁇ 1
  • the relative refractive index difference of the first depressed region is ⁇ 2
  • the relative refractive index difference of the ring region is ⁇ 3.
  • the relative refractive index difference of the second depressed region is ⁇ 4.
  • the relative refractive index difference in the central core region is preferably 1% or more, and the relative refractive index difference in the first depressed region is ⁇ 0.5% or less.
  • Such an optical fiber can widen a wavelength band in which chromatic dispersion is flat.
  • FIG. 4 is a graph showing chromatic dispersion characteristics and the like in the optical fiber according to the present invention.
  • area (a) shows the wavelength dependence of chromatic dispersion
  • area (b) shows the dispersion slot.
  • the wavelength dependence of the loop is shown
  • region (C) shows the wavelength dependence of the fourth-order dispersion.
  • the dispersion slope is obtained by differentiating the chromatic dispersion with wavelength
  • the fourth-order dispersion is obtained by differentiating the dispersion slope with wavelength.
  • the optical fiber according to the present invention preferably includes any one of the first to third structures shown in Figs. Furthermore, the optical fiber according to the present invention has -2 psZnmZkn as various characteristics for light of wavelength ⁇ 1 included in the wavelength range of 1520 nm to 1620 nm!
  • the optical fiber according to the present invention has an effective area of 30 m 2 or less and a mode field diameter of 6.5 m or less as characteristics for light having a wavelength of 1550 nm. Have it.
  • the optical fiber according to the present invention can flatten chromatic dispersion over a wider band.
  • this optical fiber has a small wavelength dispersion in the gain band of an optical amplifier (EDFA) in which an Er element-doped optical fiber is applied as an optical amplifying medium. Easy to enter.
  • the optical fiber has a wavelength dispersion within the range of lpsZnmZkm to + IpsZnmZkm, and its dispersion slope is -0.007 psZnm 2 Zkm to +0. If it is within the range of 007psZnm 2 Zkm, and its quaternary dispersion is within the range of-1.
  • the bandwidth with flattened dispersion becomes wider, and more preferably, the fourth-order dispersion is the characteristics of the optical fiber in the entire wavelength range of 152011111-162011111—1.1 X 10 _ 4 psZnm 3 If it is within the range of Zkm to + l. 1 X 10 _4 psZnm 3 Zkm, the band where the wavelength dispersion is flattened becomes wider.
  • the optical fiber according to the present invention there are two wavelengths which are included in the wavelength range of 1400 nm to 2000 nm and the difference between them is 150 nm or more. 2, ⁇ 3 ( ⁇ 2 In this case, it is preferable that the variation in chromatic dispersion over the entire range from the wavelength ⁇ 2 to the wavelength ⁇ 3 (variation range: numerical value range given by the maximum value and the minimum value) is 0.5 psZnmZkm or less. In this case, chromatic dispersion is flattened over a wide wavelength range, so a wider bandwidth The occurrence of nonlinear optical phenomena can be expected. For example, broadband wavelength conversion can be performed.
  • the difference “E 3 -E 2” is preferably 200 nm or more, and more preferably 300 nm or more.
  • the wavelength ⁇ 2 is preferably 1600 nm or less, and the wavelength 3 is preferably 1800 nm or more.
  • the absorption due to the OH group is small, so that it can be applied to a sensor of a substance containing a lot of moisture (such as biological plant).
  • the chromatic dispersion falls within the range of 2 psZnmZkm to 0 psZnmZkm over the entire range from the wavelength ⁇ 2 to the wavelength ⁇ 3.
  • the optical fiber has negative chromatic dispersion (normal dispersion), generation of high-quality SC light can be expected.
  • the optical fiber according to the present invention preferably has at least two zero-dispersion wavelengths in the wavelength range of 1400 nm to 2000 nm. With such a design, chromatic dispersion can be reduced over a wider band, and wavelength conversion can be performed over a very wide band near the zero dispersion wavelength.
  • the optical fiber according to the present invention preferably has a polarization mode dispersion of 0.2 psZkm 1/2 or less at a wavelength of 1550 nm. Since such an optical fiber has low polarization mode dispersion, nonlinear optical phenomena such as SC light generation and wavelength conversion can be stably expressed, and the quality can be stabilized over a long period of time.
  • the crosstalk between orthogonal polarization modes at a wavelength of 1550 nm is preferably 15 dB or less.
  • the nonlinear optical phenomenon can be expressed very stably by suppressing the coupling between the orthogonal polarization modes.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first configuration of the optical device according to the present invention
  • FIG. 6 is a diagram showing a second configuration of the optical device according to the present invention.
  • the optical fiber 90 shown in each of FIGS. 5 and 6 is an optical fiber having any one of the first to third structures (optical fiber according to the present invention).
  • the optical device 1 shown in FIG. As a component, an optical fiber 90 and a light source unit 100 are provided.
  • the light source unit 100 includes a light source 101, an optical amplifier 102, and a light power plastic 103.
  • the light output from the light source 101 is amplified by the optical amplifier 102 and then guided to the optical fiber 90 through the optical power bra 103.
  • the incident light While the incident light propagates through the optical fiber 90, a nonlinear optical phenomenon appears in the optical fiber 90. Light newly generated due to this nonlinear optical phenomenon and having a wavelength different from that of the incident light is emitted from the end face of the optical fiber 90.
  • the light source unit 100 is 1520 ⁇ ! It is preferable to output light having a wavelength of 4 in the wavelength range of ⁇ 1620 nm as a central wavelength, and the optical fiber 90 on which the light of wavelength 4 is incident outputs light having a bandwidth of 200 nm or more. . In this case, a high-quality broadband light source can be obtained.
  • the optical fiber 90 preferably outputs broadband light having an intensity fluctuation of 3 dB or less over the entire band having a width of 200 nm or more.
  • a high-quality broadband light source can be obtained, and it can be applied to a multi-channel light source for optical communication by cutting out an arbitrary wavelength.
  • the optical fiber 90 preferably outputs broadband light having an intensity fluctuation of 20 dB or less over the entire band having a width of 1 octave or more.
  • a broadband light source having an extremely wide band can be obtained, and an absolute frequency measurement and a frequency stabilized light source can be manufactured.
  • the optical device 2 shown in FIG. 6 includes an optical fiber 90 and a light source unit 200.
  • the light source unit 200 includes light sources 201A and 201B, optical amplifiers 202A and 202B, and an optical power plastic 203.
  • the light having the wavelength 5 output from the light source 201A as the center wavelength is amplified by the optical amplifier 202A.
  • the light having the center wavelength of the wavelength ⁇ 6 output from the light source 201B is amplified by the optical amplifier 202 ⁇ .
  • These two wavelengths of light are combined by the optical power bra 203, and the combined light is incident on the optical fiber 90.
  • a nonlinear optical phenomenon for example, four-wave mixing
  • Newly generated light having a wavelength different from that of the incident combined light is generated from the end face of the optical fiber 90 due to the nonlinear optical phenomenon.
  • the ratio (2aZ2b) between the outer diameter 2a of the central core region and the outer diameter 2b of the first depressed region is denoted by Ra
  • the first The ratio of the outer diameter 2b of the depressed area to the outer diameter 2c of the ring area (2b / 2c) is represented by Rb
  • the optical fiber according to the comparative example has the first structure shown in FIG.
  • FIG. 7 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to the comparative example.
  • FIG. 8 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in an optical fiber according to a comparative example.
  • Figure 9 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to the comparative example.
  • Figure 10 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to the comparative example.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.42%, which is the first relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the depressed region is ⁇ 0.83%.
  • the optical fiber according to this comparative example does not consider the fourth-order dispersion. Therefore, the wavelength band where chromatic dispersion is flattened is narrow. Specifically, as shown in FIG. 8, the wavelength band in which the chromatic dispersion is flattened, that is, the wavelength band in which the chromatic dispersion falls within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm around 0.25 ps ZnmZkm is 1490 ⁇ . It is as narrow as m-1620nm (bandwidth 130nm). In this way, the narrowness of the dispersion flat band in the comparative example is as shown in FIG. 9, with the dispersion slope at the wavelength of 1550 nm!
  • the fourth-order dispersion is due to the large absolute value of ⁇ 2 ⁇ 10 _4 ps / nm 3 / km.
  • the optical fiber according to this comparative example has the following parameters as characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 15.8 m 2 .
  • Mode field eff is the optical fiber according to this comparative example.
  • the diameter is 4.5 m.
  • the nonlinear coefficient is ll (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.3 7dBZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 980 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.02psZkm 1/2 .
  • the nonlinear coefficient is defined by “N ZA X 2 ⁇ Z”.
  • the optical fiber according to Example 1 has the first structure shown in FIG.
  • FIG. 11 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 12 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 13 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 1.
  • FIG. 14 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 1.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.42%, which is relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the first depressed region is ⁇ 0.83%.
  • the radius a of the central core region is 4.88 / z m.
  • the absolute value of the fourth-order dispersion is decreased.
  • the fourth-order dispersion at the wavelength 15 20 nm is ⁇ 1.3 X 10 _4 psZnm 3 Zkm
  • the fourth-order dispersion at the wavelength 1620 nm is ⁇ 0.9 X 10 _4 psZnm 3 Zkm.
  • the wavelength band within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm centered around 0.33psZnmZkm is 1550 ⁇ !
  • the optical fiber according to Example 1 has the following parameters as characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 17. Mode field diameter
  • the nonlinear coefficient is 9.8 (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.38 dBZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 1070 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.02psZkm 1/2 .
  • the optical fiber according to Example 2 has the third structure shown in FIG. Fig. 15 shows the refractive index profile of the optical fiber according to Example 2 (representing the refractive index of each part along the radial direction). is there.
  • FIG. 16 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 17 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 2.
  • FIG. 18 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 2.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.42%, which is relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 of the first depressed region is 0.83%
  • the relative refractive index difference ⁇ 3 of the ring region with respect to the outer cladding region is 0.37%, which is the second depressurization relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 4 in the pressed region is ⁇ 0.06%.
  • the radius a of the central core region is 5.74 m.
  • the width of the wavelength band in which the chromatic dispersion is flattened can be further expanded.
  • the wavelength band within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm centering around 0.665 psZnmZkm is 1510 ⁇ ! ⁇ 1840 nm (bandwidth 330 nm)
  • the width of the band where the chromatic dispersion is flattened can be further expanded.
  • the dispersion slope has lower wavelength dependency as compared with the comparative example, as shown in FIG. As can be seen from Fig.
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1520nm is-1.3 X 10 _4 psZnm 3 Zkm, and the fourth-order dispersion at a wavelength of 1620nm is -0.5 X 10 " 4 p sZnm 3 Therefore, the absolute value of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 2 is extremely J / J.
  • the optical fiber according to Example 2 has the following parameters as various characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 19. Mode field diameter
  • Example 3 The optical fiber according to Example 3 has the third structure shown in FIG.
  • FIG. 19 is a refractive index profile (represented by the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 20 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 21 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 3.
  • FIG. 22 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 3.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.72%, which is relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 of the first depressed region is 0.83%, and the relative refractive index difference ⁇ 3 of the ring region with respect to the outer cladding region is 0.37%, which is the second depressurization relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 4 in the pressed region is ⁇ 0.06%.
  • the radius a of the central core region is 5.27 m.
  • the optical fiber according to Example 3 has two zero-dispersion wavelengths at a wavelength of 1531 nm and a wavelength of 1645 nm. Further, as can be seen from FIG. 20, the wavelength band in which the chromatic dispersion falls within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm around ⁇ 0.04 psZnmZkm is 1500 ⁇ m to 1680 nm (width 180 nm). Further, also in the optical fiber according to Example 3, the wavelength dependence of the dispersion slope is lowered as compared with the comparative example, as shown in FIG. As can be seen from Fig.
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1520nm is-1.6 X 10 _4 psZnm 3 Zkm
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1620nm is 1.0 X 10 " 4 ps / nm 3 Therefore, the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 3 also has a smaller absolute value.
  • the optical fiber according to Example 3 has the following parameters as various characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 15. 9 / zm 2. Mode field diameter
  • the nonlinear coefficient is 12 (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.45d BZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 1370 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.02 psZkm 1/2 .
  • Connection loss with normal single mode fiber is less than 0.2dB ZSplice.
  • the optical fiber according to Example 4 has the third structure shown in FIG.
  • FIG. 23 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 24 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 25 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 4.
  • FIG. 26 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 4.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.00%, which is relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the first depressed region is 0.50%
  • the relative refractive index difference ⁇ 3 in the ring region relative to the outer cladding region is 0.40%, which is The relative refractive index difference ⁇ 4 in the pressed region is ⁇ 0.12%.
  • the radius a of the central core region is 6.32 m.
  • the wavelength band within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm centering on 0.31psZnmZkm is 1490 ⁇ ! ⁇ 1780nm (width 290nm).
  • the dispersion slope has lower wavelength dependency as compared with the comparative example, as shown in FIG.
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1520 nm is ⁇ 1.4 X 10 _4 psZnm 3 Zkm
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1620 nm is ⁇ 0.2 X 10 _4 psZnm 3 Zkm. . Therefore, the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 4 also has an extremely small absolute value.
  • the optical fiber according to Example 4 has the following parameters as various characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 15.9 m 2 .
  • Mode field
  • the diameter is 4.5 m.
  • the nonlinear coefficient is 12 (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.4 5 dBZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 1370 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.02psZkm 1/2 .
  • the splice loss with normal single mode fiber is less than 0.2dBZSplice.
  • the optical fiber according to Example 5 has the third structure shown in FIG.
  • FIG. 27 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 28 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 29 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 5.
  • FIG. 30 is a graph showing the wavelength dependence of the fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 5.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 2.4%, which is the first relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the depressed region is 0.83%
  • the relative refractive index difference ⁇ 3 in the ring region with respect to the outer cladding region is 0.42%, which is the second depressed region relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 4 is ⁇ 0.28%.
  • the ratio Rb (2bZ2c) is 0.56
  • the radius a of the central core region is 4.83 m.
  • the wavelength dispersion falls within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm around 0.25 psZnmZkm, and is 1570 nm to 1960 nm (width 390 nm) as shown in FIG. Also in the optical fiber according to Example 5, the wavelength dependence of the dispersion slope is lower than that of the comparative example, as shown in FIG. In addition, as can be seen from FIG. 30, the fourth-order dispersion at the wavelength of 1520 nm is ⁇ 1.4 X 10 _4 psZnm 3 Zkm, and the fourth-order dispersion at the wavelength of 1620 nm is ⁇ 0.9 X 10 _4 psZnm 3 Zkm. .
  • the optical fiber according to Example 5 is an optical fiber having a wide chromatic dispersion flattening band, and is particularly a good fiber having a high nonlinear coefficient.
  • the optical fiber according to Example 5 has the following parameters as various characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 12.4 m 2 . Mode field diameter
  • the nonlinear coefficient is 17 (lZwZkm). Transmission loss is 0.60d BZkm. On the other hand, the fiber cutoff wavelength is 1460 nm. The polarization mode dispersion is 0.03 ps Zkm 1/2 . The non-linear coefficient is particularly favorable because it is as large as 17 (lZwZkm). That's right.
  • the connection loss with a normal single-mode optical fiber is about 0.5 dBZSplice or less when a general fuser is used, and there is a method of expanding the mode field diameter of a highly nonlinear fiber by thermal diffusion of dopants. If used, it will be less than 0.2 dBZSplice.
  • the optical fiber according to Example 6 has the third structure shown in FIG.
  • FIG. 31 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber in accordance with Example 6.
  • FIG. 32 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 33 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 6.
  • FIG. 34 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 6.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 3.0%, which is the first relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the depressed region is 0.83%
  • the relative refractive index difference ⁇ 3 in the ring region relative to the outer cladding region is 0.58%, which is the second depressed region relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 4 is ⁇ 0.33%.
  • the radius a of the central core region is 4.48 ⁇ m.
  • the wavelength dispersion is 1570 nm to 1790 nm (width 220 nm) as shown in FIG. 32 until the wavelength band falls within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm centering on 0.35 psZnmZkm.
  • the wavelength dependence of the dispersion slope is lower than that in the comparative example, as shown in FIG.
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1520 nm is ⁇ 1.6 X 10 — 4 psZnm 3 Zkm
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1620 nm is — 1. OX 10 _4 psZnm 3 Zkm.
  • the optical fiber according to Example 5 is an optical fiber having a wide chromatic dispersion flattening band, and is particularly a good fiber having a high nonlinear coefficient.
  • the optical fiber according to Example 6 has the following parameters as characteristics at a wavelength of 1550 nm. Data. In other words, the effective area A is 10. Mode field diameter
  • the nonlinear coefficient is 21 (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.63d BZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 1500 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.03 ps Zkm 1/2 .
  • the nonlinear coefficient is particularly favorable because it is as large as 21 (lZwZkm).
  • the connection loss with a normal single-mode optical fiber is about 0.5 dBZSplice or less when a general fuser is used, and there is a method of expanding the mode field diameter of a highly nonlinear fiber by thermal diffusion of dopants. If applied, it will be less than 0.2 dBZSplice.
  • the optical fiber according to Example 7 has the second structure shown in FIG.
  • FIG. 35 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 36 is a graph showing the wavelength dependence of chromatic dispersion in the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 37 is a graph showing the wavelength dependence of the dispersion slope in the optical fiber according to Example 7.
  • FIG. 38 is a graph showing the wavelength dependence of fourth-order dispersion in the optical fiber according to Example 7.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding region is 1.20%, which is relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the first depressed region is 0.83%, and the relative refractive index difference ⁇ 3 in the ring region relative to the outer cladding region is 0.30%.
  • the radius a of the central core region is 6.02 ⁇ m.
  • the wavelength band within the range of ⁇ 0.25 psZnmZkm centering on 0.75 psZnmZkm is 1570 nm to 1740 nm (width 170 nm), as shown in Fig. 36, and chromatic dispersion An optical fiber having a wide flat band can be realized.
  • the wavelength dependence of the dispersion slope is lower than that in the comparative example, as shown in FIG. As can be seen from FIG.
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1520 ⁇ m is ⁇ 1.0 X 10 _4 psZnm 3 Zkm
  • the fourth-order dispersion at a wavelength of 1620 nm is ⁇ 0.2 X 10 _4 psZnm 3 Zkm. . Therefore, the light according to this Example 7
  • the absolute value of the fourth-order dispersion in the fiber is also decreasing.
  • the optical fiber according to Example 7 has the following parameters as characteristics at a wavelength of 1550 nm. That is, the effective area A is 22. 1 ⁇ m 2. Mode field diameter
  • the nonlinear coefficient is 7.4 (lZwZkm).
  • the transmission loss is 0.30 dBZkm.
  • the fiber cutoff wavelength is 1460 nm.
  • the polarization mode dispersion is 0.01 ps / km 1/2 .
  • the nonlinear coefficient is particularly favorable because it is as large as 21 (lZwZkm).
  • the connection loss with a normal single mode optical fiber is about 0.2 dBZSplice or less.
  • the optical fiber according to Example 8 has the third structure shown in FIG. FIG. 39 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber according to Example 8.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 of the central core region with respect to the outer cladding is 1.50%, which is the first relative to the outer cladding region.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 in the depressed region is 0.83%
  • the relative refractive index difference ⁇ 3 in the ring region with respect to the outer cladding region is 0.30%
  • the second refractive region in the second cladding region with respect to the outer cladding region is
  • the relative refractive index difference ⁇ 4 is ⁇ 0.06%.
  • FIG. 40 is a table summarizing the characteristics of optical fiber samples 1 to 12 according to Example 8.
  • the optical fiber according to Example 9 has the first structure shown in FIG. FIG. 41 is a refractive index profile (representing the refractive index of each part along the radial direction) of the optical fiber in accordance with Example 9.
  • FIG. 42 is a table summarizing the characteristics of the optical fiber samples 1 to 10 according to the ninth embodiment.
  • the eff mode field diameter (MFD), nonlinear coefficient, and cutoff wavelength are shown. These tables also show some unfavorable examples.
  • FIG. 43 shows the relationship between the width of the wavelength band in which fluctuations in the chromatic dispersion (maximum value and minimum value) are 5 psZnmZkm or less and the minimum absolute value of the fourth-order dispersion for the optical fibers according to Examples 8 and 9. It is a graph which shows.
  • FIG. 44 is a graph showing the relationship between the width of the wavelength band in which fluctuations in chromatic dispersion of the optical fibers according to Examples 8 and 9 are 0.5 psZnmZkm or less and the minimum absolute value of the dispersion slope.
  • 43 to 45 show the data related to the optical fiber according to Example 8 (solid plot points in each figure) and the data related to the optical fiber according to Example 9 (hollow data in each figure). In addition to the plot points), the data (point X in each figure) for each optical fiber according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 7 described above are also shown.
  • the region indicated by S1 in FIG. 43 is a region where the dispersion slope exceeds 0.009 ps / nmVkm, and the region indicated by S2 in FIG. 44 has a fourth-order dispersion of 1.0 X 10 " 4 ps Znm 3 It is an area exceeding 3 Zkm.
  • the relationship between the width of the wavelength band where the variation of chromatic dispersion is 0.5 psZnmZkm or less and the minimum absolute value of the fourth-order dispersion is four in the wavelength range of 1520 nm to 1620 nm. If the second order dispersion is from 1.8 x 10 _4 to + 1. 8 x 10 _4 psZnm 3 Zkm, the dispersion of chromatic dispersion will be as wide as 150 nm or more, and the dispersion flatness will be less than 0.5 psZnmZkm. Desirable as an optical fiber.
  • a wave of 1520 nm to 1620 nm is used.
  • the fourth-order dispersion in the long range is 1.1 x 10 _4 to + 1.
  • l x 10 _4 ps / nm 3 / km the wavelength band where the fluctuation of chromatic dispersion is 0.5 psZnmZkm or less is even wider. It is quite preferable.
  • the relationship between the width of the wavelength band where the variation in chromatic dispersion is 0.5 psZnmZkm or less and the minimum absolute value of the dispersion slope is as shown in Fig. 44, with the dispersion slope in the wavelength range of 1520nm to 1620nm It is desirable to be from 0.009 to +0.009 psZnm 2 Zkm. Also, in the case of an optical fiber having any refractive index profile shown in each region (b) in FIGS. 2 and 3, the dispersion slope in the wavelength range of 1520 nm to 1620 nm is 0.007 to +0.00. 007psZnm 2 Zkm is more preferable.
  • the relationship between the width of the wavelength band where the variation in chromatic dispersion is 0.5 psZnmZkm or less and the ratio Ra is the wavelength from the ratio Ra of about 0.6 to about 0.75. Since the bandwidth is wide, it is understood that this range is desired.
  • the optical fiber according to the present invention may be a polarization maintaining optical fiber having a PANDA structure, a BowTie structure, a Side Tunnel structure, or the like.
  • the crosstalk between the polarizations is less than -15 dB per 100 m of optical fiber, coupling between orthogonal polarizations does not occur, and stable nonlinearity can be developed for a long time.
  • the optical fiber according to the present invention has high nonlinearity over a wide band, it can be applied to an SC light source or the like.

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Abstract

　この発明は、広帯域に亘って高い非線形性を実現するとともにSC光を効率的に発生させるための構造を備えた光ファイバ等に関する。当該光ファイバは、中心コア領域と、該中心コア領域より低い屈折率を有するとともに該中心コア領域の外周に設けられた外部クラッド領域を少なくとも備える。当該光ファイバは、1520nm～1620nmの波長範囲に含まれる波長λ1の光に対する諸特性として、-2ps/nm/km～+2ps/nm/kmの波長分散と、-0.009ps/nm2/km～+0.009ps/nm2/kmの分散スロープと、そして、-1.8×10－４ps/nm3/km～+1.8×10－４ps/nm3/kmの四次分散を有する。

Description

明 細 書
光ファイバ及びそれを用いた光デバイス
技術分野
[0001] この発明は、光ファイバ及びそれを用いた光デバイスに関するものである。
背景技術
[0002] 高非線形性の光ファイバに光が入射されると該光ファイバ内において非線形光学 現象が発現する。そして、この非線形光学現象に起因して新たに、入射光とは異なる 波長の光が該光ファイバ内に発生する。このような光ファイバにおける非線形光学現 象を利用した光デバイスとしては、例えば、超広帯域 (Supercontinuum)光を発生させ る光源、四光波混合による波長変^^、パラメトリック増幅器などが知られている。
[0003] SC光の発生、パルス圧縮、非線形光ループミラー (NOLM)で構成されたスィッチ 、波長変換などを実現する媒体として、広い波長範囲において絶対値が小さくかつ 一定である波長分散を有する分散フラット光ファイバが適用される場合も多い。このよ うな場合、光ファイバの非線形性が大きいほど、また、波長分散が一定である波長範 囲が広いほど、良好な特性が得られる場合が多い。し力しながら、従来は、そのような 検討があまりなされて 、な力つた。
非特干文献 1： J. Lee, et al., Design and Fabrication of a Nonzero- DispersionFiber with a Maximally Flat Dispersion Spectrum", IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vo 1.13, No.4, pp.317- 319 (2001)
非特許文献 2 : N. Kumano, et al., "Zero Dispersion-Slope NZ- FSF with UltraWide b andwidth over 300 nm", ECOC 2002.PD1.4
非特許文献 3 : C. G. Joergensen, et al., "Dispersion Flattened HighlyNon- Linear Fib er", ECOC-IOOC 2003, We3.7.6
非特許文献 4 : T. Okuno, et al., Highly nonlinear and perfectlydispersion- flattened fibres for efficient optical signal processingapplications , Electronics Letters, Vol.39 . No.13, pp.972— 974 (2003)
非特許文献 5 : P. S. Westbrook, et al., "Improves Supercontinuum Generation Throu gh UV Processingof Highly Nonlinear Fibers", Journal of Lightwave Technology, Vol .23, No. l, pp.13— 18 (2005)
非特許文献 6 : F. Poletti, et al., "Ultra- flattened dispersion holey fibers: genetic algo rithm design and fabrication tolerances", CLEO/QELS 2005, CMV7
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 発明者は上述の従来の光ファイバを検討した結果、以下のような課題を発見した。
[0005] すなわち、非特許文献 1及び非特許文献 2それぞれには、小さな分散スロープを有 する非零分散シフト光ファイバが示されている。し力しながら、この非零分散シフト光 ファイバの実効断面積 (又はモードフィールド径）は大きぐまた、非線形性も低い。非 特許文献 3には、高い非線形性を有する分散フラット光ファイバが示されている。しか しながら、このような分散フラット光ファイバは、その分散スロープが 0にはならないた め（非特許文献 3の Fig. 2参照）、分散スペクトルに多少の傾きが存在してしまう（非 特許文献 3の Fig. 1参照)。
[0006] 非特許文献 4にも、高 、非線形性を有する分散フラット光ファイバが示されて 、る。
この非特許文献 4に開示された分散フラット光ファイバの分散スロープは、完全に 0に なるポイントが存在する（非特許文献 4の Fig. 1参照)。一方で、この非特許文献 4に 開示された分散フラット光ファイバの分散スロープは、波長依存性が大きいため、分 散スロープが小さく波長分散がフラットになる帯域があまり広くはない。非特許文献 5 には、非特許文献 3の光ファイバに対して紫外光を照射することにより該光ファイバの 分散カーブを変更する技術が開示されている。し力しながら、この非特許文献 5の Fi g. 5 (a)に示された〇の通りに分散の絶対値が大きい。
[0007] 非特許文献 6では、ホーリーファイバでの分散フラット光ファイバが検討されている。
確かに計算結果としては良好な特性を有する光ファイバが得られてはいるが、実際 の製造にぉ 、て、ホーリーファイバは孔の配置や大きさを全て揃えるのが極めて困難 である。そのため、（1)製造自体が難しい、（2)偏波モード分散が大きい、そして、（3)通 常の光ファイバとの接続が困難、などの課題がある。
[0008] 以上のように、上述の非特許文献 1〜5それぞれに記載された光ファイバは、非線 形性が低ぐあるいは波長分散がフラットである帯域の幅が狭い。また、非特許文献 6 に記載された光ファイバは、実用化が困難であった。
[0009] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、広帯域に亘っ て波長分散が小さな値であるとともに高い非線形性を実現する構造を備えた光フアイ バ、及び効率的な SC光の発生等を実現する媒体として該光ファイバを用いた光デ バイスを提供することを目的として ヽる。
課題を解決するための手段
[0010] この発明に係る光ファイバは、中心コア領域と、該中心コア領域より低い屈折率を 有するとともに該中心コア領域の外周に設けられた外部クラッド領域とを少なくとも備 える。また、当該光ファイバは、 1520nm〜1620nmの波長範囲に含まれる波長 λ 1 の光に対する諸特性として、 2psZnmZkm〜 + 2psZnmZkmの波長分散と、 -0. 009psZnm2Zkm〜 + 0. 009psZnm2Zkmの分散スロープと、そして、— 1 . 8 X 10_4psZnm3Zkm〜 + l . 8 X 10_4psZnm3Zkmの四次分散を有する。な お、より好ましくは、分散スロープは、—0. 007psZnm2Zkm〜 + 0. 007ps/nm2 Zkmの範囲内に収まり、四次分散は、 1. l X 10_4psZnm3Zkm〜 + l . 1 X 10 _4psZnm3Zkmの範囲内に収まる。
[0011] この発明に係る光ファイバは、波長 1550nmの光に対する諸特性として、 30 m2 以下の実効断面積と、そして、 6. 5 m以下のモードフィールド径を有するのが好ま しい。また、 1400nm〜2000nmの波長範囲にそれぞれ含まれるとともにそれらの差 が 150nm以上である 2つの波長をえ 2、 λ 3 ( λ 2< λ 3)とするとき、 λ 2力ら λ 3まで の全波長範囲において波長分散の変動 (変動幅:最大値 最小値で与えられる数 値範囲）が 0. 5psZnmZkm以下であるのが好ましい。このとき、波長え 2は 1600η m以下であり、波長え 3は 1800nm以上であるのが好ましい。 λ 2からえ 3までの全波 長範囲にお!、て、波長分散は 2psZnmZkn！〜 OpsZnmZkmの範囲内に収ま るのが好ましい。当該光ファイバは、 1400nm〜2000nmの波長範囲において少な くとも 2つの零分散波長を有するのが好ましい。当該光ファイバは、波長 1550nmに おいて 0. 2psZkm1/2以下の偏波モード分散を有するのが好ましい。また、当該光 ファイバが 100m以上の長さを有するとき、波長 1550nmにおける直交偏波モード間 のクロストークは、 15dB以下であるのが好ましい。
[0012] この発明に係る光ファイバは、中心コア領域と外部クラッド領域との間に第 1デイブ レスト領域をさらに備えてもよい。この構成において、外部クラッド領域の屈折率を基 準として、中心コア領域の比屈折率差は 1%以上であり、第 1ディプレスト領域の比屈 折率差は—0. 5%以下であるのが好ましい。当該光ファイバは、第 1ディプレスト領 域と外部クラッド領域との間に、第 1ディプレスト領域及び外部クラッド領域のいずれ よりも高い屈折率を有するリング領域をさらに備えてもよい。また、当該光ファイバは、 リング領域と外部クラッド領域との間に、リング領域及び外部クラッド領域のいずれより も低 、屈折率を有する第 2ディプレスト領域をさらに備えてもょ 、。この構成にお 、て 、当該光ファイバは、 1620nmのファイバカットオフ波長を有するのが好ましい。また 、中心コア領域の外径 2aと第 1ディプレスト領域の外径 2bとの比 Ra ( = 2aZ 2b)は、 0. 6〜0. 75の範囲に収まるのが好ましい。
[0013] この発明に係る光デバイスは、上述のような構造を有する光ファイバ（この発明に係 る光ファイバ）と、所定波長の光を該光ファイバに出射する光源部とを備える。特に、 当該光デバイスにおいて、光ファイバは、光源部力もの入射光が伝搬している間に 発現する非線形光学現象に起因して新たに生じた、該入射光とは異なる波長の光を 出力する。この発明に係る光デバイスにおいて、光源部は、 1520nm〜1620nmの 波長範囲に含まれる波長え 4を中心波長とする光を出力する一方、光ファイバは、 2 OOnm以上の帯域幅を有する光を出力するのが好ましい。なお、この光ファイバは、 好ましくは、幅 200nm以上の帯域全体に亘つて 3dB以下の強度変動を有する広帯 域光を出力する。また、この光ファイバは、幅 1オクターブ以上の帯域全体に亘つて 2 OdB以下の強度変動を有する広帯域光を出力するのが好ましい。さらに、この発明 に係る光デバイスにおいて、光源部は、 1520nm〜1620nmの波長範囲に含まれる 波長 λ 5を中心波長とする光と、 1520ηπ！〜 1620nmの波長範囲に含まれる波長 λ 6 ( λ 5≠ λ 6)を中心波長とする光を出力する一方、光ファイバは、波長え 5、 λ 6の V、ずれとも異なる波長の光を出力するのが好ま 、。
[0014] なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに 十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、こ の発明を限定するものと考えるべきではない。
[0015] また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし ながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではある 力 例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における 様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかで ある。
発明の効果
[0016] 以上のようにこの発明に係る光ファイバよれば、広帯域に亘つて波長分散が小さ ヽ 値であるとともに高い非線形性が実現されるため、 SC光を効率的に発生させることが できる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]は、この発明に係る光ファイバの第 1構造として、断面構造及び屈折率プロファ ィルを示す図である。
[図 2]は、この発明に係る光ファイバの第 2構造として、断面構造及び屈折率プロファ ィルを示す図である。
[図 3]は、この発明に係る光ファイバの第 3構造として、断面構造及び屈折率プロファ ィルを示す図である。
[図 4]は、この発明に光ファイバの波長分散特性等を示すグラフである。
[図 5]は、この発明に係る光デバイスの第 1構成を示す図である。
[図 6]は、この発明に係る係る光デバイスの第 2構成を示す図である。
[図 7]は、比較例に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 8]は、比較例に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフであ る。
[図 9]は、比較例に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すグラフ である。
[図 10]は、比較例に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 11]は、実施例 1に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。 [図 12]は、実施例 1に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 13]は、実施例 1に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 14]は、実施例 1に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 15]は、実施例 2に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 16]は、実施例 2に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 17]は、実施例 2に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 18]は、実施例 2に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 19]は、実施例 3に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 20]は、実施例 3に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 21]は、実施例 3に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 22]は、実施例 3に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 23]は、実施例 4に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 24]は、実施例 4に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 25]は、実施例 4に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 26]は、実施例 4に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 27]は、実施例 5に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。 [図 28]は、実施例 5に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 29]は、実施例 5に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 30]は、実施例 5に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 31]は、実施例 6に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 32]は、実施例 6に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 33]は、実施例 6に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 34]は、実施例 6に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 35]は、実施例 7に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 36]は、実施例 7に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 37]は、実施例 7に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すダラ フである。
[図 38]は、実施例 7に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグラフで ある。
[図 39]は、実施例 8に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 40]は、実施例 8に係る光ファイバの種々のサンプルについて、それらの諸特性を 纏めた表である。
[図 41]は、実施例 9に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
[図 42]は、実施例 9に係る光ファイバの種々のサンプルについて、それらの諸特性を 纏めた図表である。
[図 43]は、実施例 8、 9に係る光ファイバについて、それらの波長分散の変動が 0. 5p sZnmZkm以下になる波長帯域の幅と四次分散の最小絶対値との関係を示すダラ フである。
[図 44]は、実施例 8、 9に係る光ファイバについて、それらの波長分散の変動が 0. 5p sZnmZkm以下になる波長帯域の幅と分散スロープの最小絶対値との関係を示す グラフである。
[図 45]は、実施例 8、 9に係る光ファイバについて、それらの波長分散の変動が 0. 5p sZnmZkm以下になる波長帯域の幅と比 Raとの関係を示すグラフである。
符号の説明
[0018] 1、 2· · ·光デバイス、 10、 20、 30、 90· · ·光ファイバ、 11、 21、 31 · · ·中心コア領域、 1 2、 22、 32· · ·第 1ディプレスト領域、 15、 25、 35· · ·外部クラッド領域、 23· · ·リング領域 、 34…第 2ディプレスト領域、 100、 200· · ·光源部。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、この発明に係る光ファイバ及びそれを用いた光デバイスの実施例を、図 1〜 45を用いて詳細に説明する。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。
[0020] 先ず、この発明に係る光ファイバの種々の構造にっ 、て説明する。図 1は、この発 明に係る光ファイバの第 1構造として、その断面構造及び屈折率プロファイルを示す 図である。図 2は、この発明に係る光ファイバの第 2構造として、その断面構造及び屈 折率プロファイルを示す図である。そして、図 3は、この発明に係る光ファイバの第 3 構造として、その断面構造及び屈折率プロファイルを示す図である。また、これら図 1 〜図 3それぞれにおける領域 (a)には、第 1〜第 3構造のいずれかを有する光フアイ バの断面構造が示されており、領域 (b)には、その屈折率プロファイルが示されてい る。
[0021] 図 1に示された光ファイバ 10は、第 1構造として、中心コア領域 11と、該中心コア領 域 11より低 、屈折率を有するとともに該中心コア領域 11の外周に設けられた外部ク ラッド領域 15を少なくとも備える。さらに、光ファイバ 10は、中心コア領域 11と外部ク ラッド領域 15との間に第 1ディプレスト領域 12を備える。
[0022] 図 2に示された光ファイバ 20は、第 2構造として、中心コア領域 21と、該中心コア領 域 21の外周に設けられた第 1ディプレスト領域 22と、該第 1ディプレスト領域 22の外 周に設けられたリング領域 23と、そして、該リング領域 23の外周に設けられた外部ク ラッド領域 25を備える。図 2に示された光ファイバ 20は、図 1に示された光ファイバ 10 と比較すると、第 1ディプレスト領域 21と外部クラッド領域 25との間に、該第 1ディプレ スト領域 21及び外部クラッド領域 25のいずれよりも高い屈折率を有するリング領域 2 3が設けられて ヽる点で相違する。
[0023] さらに、図 3に示された光ファイバ 30は、第 3構造として、中心コア領域 31と、該中 心コア領域 31の外周に設けられた第 1ディプレスト領域 32と、該第 1ディプレスト領域 32の外周に設けられたリング領域 33と、該リング領域 33の外周に設けられた第 2デ ィプレスト領域 34と、そして、該第 2ディプレスト領域 34の外周に設けられた外部クラ ッド領域 35を備える。図 3に示された光ファイバ 30は、図 2に示された光ファイバ 20と 比較すると、リング領域 33と外部クラッド領域 35との間に、該リング領域 33及び外部 クラッド領域 35の 、ずれよりも低 、屈折率を有する第 2ディプレスト領域 34が設けら れている点で相違する。なお、これら光ファイバ 10、 20、 30のファイバカットオフ波長 は 1620nm以下であるのが好まし!/、。
[0024] 図 1〜図 3に示された第 1〜第 3構造を有する光ファイバは、石英ガラスを主成分す る石英系光ファイバであって、例えば、中心コア領域及びリング領域それぞれに適量 の GeOが添加され、第 1ディプレスト領域に適量の F元素が添加されることで、実現
2
可能である。
[0025] 図 1〜図 3における各領域 (b)に示されたように、中心コア領域の外径を 2aとし、第 1ディプレスト領域の外径を 2bとし、リング領域の外径を 2cとし、第 2ディプレスト領域 の外径を 2dとする。また、外部クラッド領域の屈折率を基準として、中心コア領域の 比屈折率差を Δ 1とし、第 1ディプレスト領域の比屈折率差を Δ 2とし、リング領域の 比屈折率差を Δ 3とし、第 2ディプレスト領域の比屈折率差を Δ 4とする。このとき、好 ましくは、中心コア領域の比屈折率差は 1%以上であり、第 1ディプレスト領域の比屈 折率差は— 0.5%以下である。このような光ファイバは、波長分散がフラットである波 長帯域を広くすることができる。
[0026] 図 4は、この発明に係る光ファイバにおける波長分散特性等を示すグラフである。こ の図 4において、領域 (a)は、波長分散の波長依存性を示し、領域 (b)は、分散スロ ープの波長依存性を示し、そして、領域 (C)は、四次分散の波長依存性を示す。分 散スロープは波長分散を波長で微分することにより得られ、四次分散は分散スロープ を波長で微分することにより得られる。
[0027] この発明に係る光ファイバは、図 1〜図 3に示された第 1〜第 3構造のいずれかを備 えるのが好ましい。さらに、この発明に係る光ファイバは、 1520nm〜1620nmの波 長範囲に含まれる波長 λ 1の光に対する諸特性として、—2psZnmZkn！〜 + 2ps ZnmZkmの波長分散と、—0. 009ps/nmVkm~ + 0. 009ps/nmVkm( 分散スロープと、そして、—1. 8 X 10_4psZnm3Zkm〜 + l . 8 X 10"4ps/nmV kmの四次分散を有する。また、この発明に係る光ファイバは、波長 1550nmの光に 対する諸特性として、 30 m2以下の実効断面積と、そして、 6. 5 m以下のモード フィールド径を有してもょ 、。
[0028] この発明に係る光ファイバは、より広帯域に亘つて波長分散の平坦ィ匕が可能である 。特に、この光ファイバは、波長分散の小さな波長域が Er元素添加光ファイバが光増 幅媒体として適用された光増幅器 (EDFA)の利得帯域に含まれるため、励起光とし て高パワーのレーザを入射させやすい。好ましくは、当該光ファイバは、波長 λ 1の 光に対する当該光ファイバの諸特性として、その波長分散が lpsZnmZkm〜 + IpsZnmZkmの範囲内に収まり、その分散スロープがー 0. 007psZnm2Zkm〜 + 0. 007psZnm2Zkmの範囲内に収まり、そして、その四次分散が— 1. 1 X 10"4 psZnm3Zkm〜 + l . 1 X 10_4psZnm3Zkmの範囲内に収まっていると、さらに波 長分散が平坦ィ匕された帯域幅が広くなる。さらに好ましくは、 152011111〜162011111の 全波長範囲においける当該光ファイバの諸特性として、その四次分散が— 1. 1 X 10 _4psZnm3Zkm〜 + l . 1 X 10_4psZnm3Zkmの範囲内に収まっていると、より波 長分散の平坦化される帯域が広くなる。
[0029] また、この発明に係る光ファイバにおいて、 1400nm〜2000nmの波長範囲にそ れぞれ含まれるとともにそれらの差が 150nm以上である 2つの波長をえ 2、 λ 3 ( λ 2 くえ 3)とするとき、波長 λ 2から波長 λ 3までの全範囲に亘つて波長分散の変動（変 動幅:最大値 最小値で与えられる数値範囲）は、 0. 5psZnmZkm以下であるの が好ましい。この場合、広い波長範囲で波長分散が平坦化されるので、より広い帯域 において非線形光学現象の発現が期待できる。例えば、広帯域の波長変換が実施 可能になる。なお、差「え 3—え 2」は、好ましくは 200nm以上であり、さらに好ましく は 300nm以上である。
[0030] また、この発明に係る光ファイバにおいて、波長 λ 2は 1600nm以下であり、波長 ぇ3は 1800nm以上であるのが好ましい。この場合、 1600nm〜1800nmの波長範 囲においては、 OH基に起因した吸収が小さいため、水分を多く含む物質 (生体ゃ植 物など）のセンサーに適用可能である。
[0031] 一方、この発明に係る光ファイバにおいて、波長 λ 2から波長 λ 3までの全範囲に 亘つて、波長分散は 2psZnmZkm〜0psZnmZkmの範囲内に収まるのが好ま しい。この場合、当該光ファイバは、負の波長分散 (正常分散)を有するので、高品質 な SC光の発生が期待できる。
[0032] この発明に係る光ファイバは、 1400nm〜2000nmの波長範囲において少なくとも 2つの零分散波長を有するのが好ましい。このように設計されることで、より広い帯域 に亘つて波長分散を小さくすることができ、零分散波長近傍の非常に広い帯域に亘 つて波長変換を実施することができる。
[0033] この発明に係る光ファイバは、波長 1550nmにおいてが 0. 2psZkm1/2以下の偏 波モード分散を有するのが好ましい。このような光ファイバは、偏波モード分散が低い ため、 SC光発生や波長変換などの非線形光学現象を安定的に発現させ得るととも に、長時間に亘つて品質が安定する。
[0034] また、この発明に係る光ファイバが 100m以上の長さを有するとき、波長 1550nm における直交偏波モード間のクロストークは、 15dB以下であるのが好ましい。この 場合、特に直交偏波モード間のカップリングを抑制することで、極めて安定的に非線 形光学現象を発現させることができる。
[0035] 次に、この発明に係る光デバイスの種々の構成について説明する。図 5は、この発 明に係る光デバイスの第 1構成を示す図であり、図 6は、この発明に係る光デバイス の第 2構成を示す図である。なお、図 5及び図 6それぞれに示された光ファイバ 90は 、第 1〜第 3構造のいずれかを有する光ファイバ (この発明に係る光ファイノく)である。
[0036] この発明に係る光デバイスの第 1構成として、図 5に示された光デバイス 1は、第 1構 成として、光ファイバ 90及び光源部 100を備える。光源部 100は、光源 101、光増幅 器 102及び光力プラ 103を含む。光源 101から出力された光は、光増幅器 102により 増幅された後、光力ブラ 103を経て光ファイバ 90に導かれる。入射された光が光ファ ィバ 90を伝搬している間に、光ファイバ 90内では非線形光学現象が発現する。この 非線形光学現象に起因して新たに発生した、該入射光とは異なる波長の光が光ファ ィバ 90の端面から出射される。
[0037] 光源部 100は、 1520ηπ！〜 1620nmの波長範囲に含まれる波長え 4を中心波長と する光を出力し、該波長え 4の光が入射された光ファイバ 90は、 200nm以上の帯域 幅を有する光を出力するのが好ましい。この場合、高品質な広帯域光源が得られる。
[0038] 光ファイバ 90は、幅 200nm以上の帯域全体に亘つて 3dB以下の強度変動を有す る広帯域光を出力するのが好ましい。この場合、高品質な広帯域光源が得られ、また 、任意波長を切出すことにより、光通信用のマルチチャネル光源などに応用が可能 である。
[0039] 光ファイバ 90は、幅 1オクターブ以上の帯域全体に亘つて 20dB以下の強度変動を 有する広帯域光を出力するのが好ましい。この場合、帯域が極めて広い広帯域光源 が得られ、また、絶対周波数測定や周波数安定化光源の製作が可能になる。
[0040] この発明に係る光デバイスの第 2構成例として、図 6に示された光デバイス 2は、光 ファイバ 90及び光源部 200を備える。光源部 200は、光源 201A、 201B、光増幅器 202A、 202B、及び、光力プラ 203を含む。光源 201Aから出力された波長え 5を中 心波長とする光は光増幅器 202Aにより増幅される。一方、光源 201Bから出力され た波長 λ 6を中心波長とする光は光増幅器 202Βにより増幅される。これらの 2波長 の光は光力ブラ 203により合波され、その合波光が光ファイバ 90に入射される。入射 された 2波長成分を含む合波光が光ファイバ 90を伝搬している間に、光ファイバ 90 内において非線形光学現象 (例えば四光波混合)が発現する。この非線形光学現象 に起因して新たな発生した、該入射された合波光とは異なる波長の光が発生が光フ アイバ 90の端面から出射される。
[0041] 次に、この発明に係る光ファイバの実施例を比較例とともに説明する。以下、中心コ ァ領域の外径 2aと第 1ディプレスト領域の外径 2bとの比（2aZ2b)を Raと表し、第 1 ディプレスト領域の外径 2bとリング領域の外径 2cとの比（2b/2c)を Rbと表し、また、 リング領域の外径 2cと第 2ディプレスト領域の外径 2dとの比（2cZ2d)を Rcと表す。
[0042] (比較例）
比較例に係る光ファイバは、図 1に示された第 1構造を有する。図 7は、比較例に係 る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)である。 図 8は、比較例に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグラフである 。図 9は、比較例に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性を示すグラフ である。図 10は、比較例に係る光ファイバにおける四次分散の波長依存性を示すグ ラフである。
[0043] 図 7に示されたように、この比較例に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域に 対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 42%であり、外部クラッド領域に対する 第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は—0. 83%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b) は 0. 55であり、中'、コア領域の半径 aは 4. 88 /z mである。
[0044] この比較例に係る光ファイバは、四次分散についてまでは考慮されていない。した がって、波長分散が平坦化されている波長帯域が狭い。具体的には、図 8に示され たように、波長分散が平坦化されている波長帯域、すなわち波長分散が 0. 25ps ZnmZkmを中心に ±0. 25psZnmZkmの範囲内に収まる波長帯域は、 1490η m〜1620nm程度（帯域幅 130nm)と狭い。このように比較例における分散平坦ィ匕 帯域の狭さは、図 9に示されたように分散スロープは波長 1550nmにお!/、てほぼ Ops Znm2Zkmであるが、図 10から分かるように、四次分散が 1520nm〜1620nmの 波長範囲において、— 2 X 10_4ps/nm3/kmと絶対値が大きいことに起因する。
[0045] この比較例に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラ メータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 15. 8 m2である。モードフィールド eff
径は、 4. 5 mである。非線形係数は、 l l (lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 3 7dBZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 980nmである。偏波モード分散 は、 0. 02psZkm1/2である。なお、非線形係数は、「N ZA X 2 π Zえ」で定義さ
2 eff
れ、 XPM法により導かれた値であり、 CW-SPM法では 7割程度小さくなる。 Nは非
2 線形屈折率である。 [0046] (実施例 1)
実施例 1に係る光ファイバは、図 1に示された第 1構造を有する。図 11は、実施例 1 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 12は、実施例 1に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 13は、実施例 1に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 14は、実施例 1に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0047] 図 11に示されたように、この実施例 1に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 42%であり、外部クラッド領域に対す る第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は— 0. 83%である。また、比 Ra ( = 2aZ2 b)は 0. 71である。なお、中心コア領域の半径 aは 4. 88 /z mである。
[0048] このように、第 1ディプレスト領域の径方向の幅を狭く（比 Raを 0. 71と大きくする）こ とで、四次分散の絶対値は小さくなる。具体的には、図 14に示されたように、波長 15 20nmにおける四次分散は—1. 3 X 10_4psZnm3Zkmであり、波長 1620nmにお ける四次分散は— 0. 9 X 10_4psZnm3Zkmである。一方、図 12からも分力るように 、波長分散が 0. 33psZnmZkmを中心として ±0. 25psZnmZkmの範囲内に 収まる波長帯域は、 1550ηπ！〜 1760nm (幅 210nm)となり、波長分散の平坦化さ れた帯域が広がっている。また、図 13に示された分散スロープは、比較例である図 9 と比較して、波長 1550nmよりも長波長側にお 、て波長依存性が低下して 、ることが 分かる。
[0049] 実施例 1に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 17. である。モードフィールド径
eff
は、 4. である。非線形係数は、 9. 8(lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 38 dBZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1070nmである。偏波モード分散 は、 0. 02psZkm1/2である。
[0050] (実施例 2)
実施例 2に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 15は、実施例 2 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 16は、実施例 2に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 17は、実施例 2に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 18は、実施例 2に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0051] 図 15に示されたように、この実施例 2に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 42%であり、外部クラッド領域に対す る第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対 するリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 37%であり、外部クラッド領域に対する第 2デ ィプレスト領域の比屈折率差 Δ 4は—0. 06%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 71であり、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0. 60であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 75である。なお 、中心コア領域の半径 aは 5. 74 mである。
[0052] このように多重構造が採用されることで、波長分散が平坦化されている波長帯域の 幅をさらに拡大することが可能になる。具体的には、図 16から分かるように、波長分 散が 0. 65psZnmZkmを中心として ±0. 25psZnmZkmの範囲内に収まる波 長帯域は、 1510ηπ！〜 1840nm (帯域幅 330nm)となり、さらに波長分散が平坦ィ匕 された帯域の幅を拡大することができる。また、この実施例 2に係る光ファイバにおい ても、分散スロープは、図 17に示されたように、比較例と比較して、波長依存性が低 下している。また、図 18からも分力るように、波長 1520nmにおける四次分散は— 1. 3 X 10_4psZnm3Zkmであり、波長 1620nmにおける四次分散は—0. 5 X 10"4p sZnm3Zkmである。したがって、この実施例 2に係る光ファイバにおける四次分散も 、その絶対値が極めて/ J、さくなつている。
[0053] 実施例 2に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 19. である。モードフィールド径
eff
は、 5. O /z mである。非線形係数は、 9. O(lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 41 dBZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1400nmである。偏波モード分散 は、 0. 02psZkm1/2である。通常のシングルモードファイバとの接続損失は、 0. 2e BZSplice以下である。
[0054] (実施例 3) 実施例 3に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 19は、実施例 3 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率で表す)で ある。図 20は、実施例 3に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 21は、実施例 3に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 22は、実施例 3に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0055] 図 19に示されたように、この実施例 3に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 72%であり、外部クラッド領域に対す る第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対 するリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 37%であり、外部クラッド領域に対する第 2デ ィプレスト領域の比屈折率差 Δ 4は—0. 06%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 67であり、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0. 60であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 75である。なお 、中心コア領域の半径 aは 5. 27 mである。
[0056] このとき、この実施例 3に係る光ファイバは、波長 1531nm及び波長 1645nmにお いて 2つの零分散波長を有する。また、図 20から分かるように、波長分散が—0. 04p sZnmZkmを中心に ±0. 25psZnmZkmの範囲内に収まる波長帯域は、 1500η m〜1680nm (幅 180nm)となる。さらに、この実施例 3に係る光ファイバにおいても 、分散スロープは、図 21に示されたように、比較例と比較して、波長依存性が低下し ている。また、図 22からも分力るように、波長 1520nmにおける四次分散は— 1. 6 X 10_4psZnm3Zkmであり、波長 1620nmにおける四次分散は 1. 0 X 10"4ps/ nm3Zkmである。したがって、この実施例 3に係る光ファイバにおける四次分散も、 その絶対値が小さくなつて 、る。
[0057] 実施例 3に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 15. 9 /z m2である。モードフィールド径
eff
は、 4. である。非線形係数は、 12(lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 45d BZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1370nmである。偏波モード分散は 、 0. 02psZkm1/2である。通常のシングルモードファイバとの接続損失は、 0. 2dB ZSplice以下である。 [0058] (実施例 4)
実施例 4に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 23は、実施例 4 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 24は、実施例 4に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 25は、実施例 4に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 26は、実施例 4に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0059] 図 23に示されたように、この実施例 4に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 00%であり、外部クラッド領域に対す る第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 50%であり、外部クラッド領域に対 するリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 40%であり、外部クラッド領域に対する第 2デ ィプレスト領域の比屈折率差 Δ 4は— 0.12%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 6 1であり、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0. 65であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 78である。なお 、中心コア領域の半径 aは 6. 32 mである。
[0060] このとき、波長分散が 0. 31psZnmZkmを中心に ±0. 25psZnmZkmの範 囲内に収まる波長帯域は、図 24から分かるように、 1490ηπ！〜 1780nm (幅 290nm )となる。また、この実施例 4に係る光ファイバにおいても、分散スロープは、図 25に 示されたように、比較例と比較して、波長依存性が低下している。また、図 26からも分 かるように、波長 1520nmにおける四次分散は— 1. 4 X 10_4psZnm3Zkmであり、 波長 1620nmにおける四次分散は— 0. 2 X 10_4psZnm3Zkmである。したがって 、この実施例 4に係る光ファイバにおける四次分散も、その絶対値が極めて小さくな つている。
[0061] 実施例 4に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 15. 9 m2である。モードフィールド
EFF
径は、 4. 5 mである。非線形係数は、 12 (lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 4 5dBZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1370nmである。偏波モード分 散は、 0. 02psZkm1/2である。通常のシングルモードファイバとの接続損失は、 0. 2dBZSplice以下である。 [0062] (実施例 5)
実施例 5に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 27は、実施例 5 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 28は、実施例 5に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 29は、実施例 5に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 30は、実施例 5に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0063] 図 27に示されたように、この実施例 5に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 2. 4%であり、外部クラッド領域に対する 第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対す るリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 42%であり、外部クラッド領域に対する第 2ディ プレスト領域の比屈折率差 Δ 4は—0. 28%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 7 1であり、比 Rb (2bZ2c)は 0. 56であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 65である。また、中 心コア領域の半径 aは 4. 83 mである。
[0064] このとき、波長分散が 0. 25psZnmZkmを中心に ±0. 25psZnmZkmの範 囲内に収まる波長帯域 ίま、図 28力ら分力るように、 1570nm〜1960nm (幅 390nm )となる。また、この実施例 5に係る光ファイバにおいても、分散スロープは、図 29に 示されたように、比較例と比較して、波長依存性が低下している。また、図 30からも分 かるように、波長 1520nmにおける四次分散は— 1. 4 X 10_4psZnm3Zkmであり、 波長 1620nmにおける四次分散は— 0. 9 X 10_4psZnm3Zkmである。したがって 、この実施例 5に係る光ファイバにおける四次分散も、その絶対値が小さくなつている 。以上のように、実施例 5に係る光ファイバは、波長分散の平坦化帯域の広い光ファ ィバであり、特に非線形係数も高ぐ良好なファイバである。
[0065] 実施例 5に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 12. 4 m2である。モードフィールド径
eff
は、 4. O /z mである。非線形係数は、 17(lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 60d BZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1460nmである。偏波モード分散は 、 0. 03psZkm1/2である。特に非線形係数は、 17(lZwZkm)と大きいので好ま しい。通常のシングルモード光ファイバとの接続損失は、一般的な融着器が利用され た場合に 0. 5dBZSplice以下程度であり、ドーパントの熱拡散によって高非線形性 ファイバのモードフィールド径を拡大する方法が利用されれば、 0. 2dBZSplice以 下になる。
[0066] (実施例 6)
実施例 6に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 31は、実施例 6 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 32は、実施例 6に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 33は、実施例 6に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 34は、実施例 6に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0067] 図 31に示されたように、この実施例 6に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 3. 0%であり、外部クラッド領域に対する 第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対す るリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 58%であり、外部クラッド領域に対する第 2ディ プレスト領域の比屈折率差 Δ 4は— 0. 33%である。比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 67であ り、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0. 62であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 62である。なお、中心 コア領域の半径 aは 4. 48 μ mである。
[0068] このとき、波長分散が 0. 35psZnmZkmを中心に ±0. 25psZnmZkmの範 囲内に収まる波長帯域 ίま、図 32力ら分力るように、 1570nm〜1790nm (幅 220nm )となる。また、この実施例 6に係る光ファイバにおいても、分散スロープは、図 33に 示されたように、比較例と比較して、波長依存性が低下している。また、図 34からも分 かるように、波長 1520nmにおける四次分散は— 1. 6 X 10_4psZnm3Zkmであり、 波長 1620nmにおける四次分散は— 1. O X 10_4psZnm3Zkmである。したがって 、この実施例 6に係る光ファイバにおける四次分散も、その絶対値が小さくなつている 。以上のように、実施例 5に係る光ファイバは、波長分散の平坦化帯域の広い光ファ ィバであり、特に非線形係数も高ぐ良好なファイバである。
[0069] 実施例 6に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 10. である。モードフィールド径
eff
は、 3. である。非線形係数は、 21 (lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 63d BZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1500nmである。偏波モード分散は 、 0. 03psZkm1/2である。特に非線形係数は、 21 (lZwZkm)と大きいため好ま しい。通常のシングルモード光ファイバとの接続損失は、一般的な融着器が利用され た場合に 0. 5dBZSplice以下程度であり、ドーパントの熱拡散によって高非線形性 ファイバのモードフィールド径を拡大する方法が適用されれば 0. 2dBZSplice以下 になる。
[0070] (実施例 7)
実施例 7に係る光ファイバは、図 2に示された第 2構造を有する。図 35は、実施例 7 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。図 36は、実施例 7に係る光ファイバにおける波長分散の波長依存性を示すグ ラフである。図 37は、実施例 7に係る光ファイバにおける分散スロープの波長依存性 を示すグラフである。図 38は、実施例 7に係る光ファイバにおける四次分散の波長依 存性を示すグラフである。
[0071] 図 35に示されたように、この実施例 7に係る光ファイバにおいて、外部クラッド領域 に対する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 20%であり、外部クラッド領域に対す る第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対 するリング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 30%である。また、比 Ra ( = 2aZ2b)は 0. 7 4であり、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0.62である。なお、中心コア領域の半径 aは、 6. 02 μ mである。
[0072] このとき、波長分散が 0. 75psZnmZkmを中心に ± 0. 25psZnmZkmの範 囲内に収まる波長帯域は、図 36力ら分力、るように、 1570nm〜1740nm (幅 170nm )となり、波長分散の平坦ィ匕帯域の広い光ファイバが実現可能である。また、この実施 例 7に係る光ファイバにおいても、分散スロープは、図 37に示されたように、比較例と 比較して、波長依存性が低下している。また、図 38からも分かるように、波長 1520η mにおける四次分散は—1. 0 X 10_4psZnm3Zkmであり、波長 1620nmにおける 四次分散は— 0. 2 X 10_4psZnm3Zkmである。したがって、この実施例 7に係る光 ファイバにおける四次分散も、その絶対値が小さくなつている。
[0073] 実施例 7に係る光ファイバは、波長 1550nmにおける諸特性として、以下のパラメ ータを有する。すなわち、実効断面積 A は、 22. 1 μ m2である。モードフィールド径
eff
は、 5. である。非線形係数は、 7. 4(lZwZkm)である。伝送損失は、 0. 30 dBZkmである。一方、ファイバカットオフ波長は、 1460nmである。偏波モード分散 は、 0. 01ps/km1/2である。特に非線形係数は、 21 (lZwZkm)と大きいので好 ましい。通常のシングルモード光ファイバとの接続損失は、 0. 2dBZSplice以下程 度になる。
[0074] (実施例 8、 9)
実施例 8に係る光ファイバは、図 3に示された第 3構造を有する。図 39は、実施例 8 に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表す)で ある。
[0075] 図 39に示されたように、この実施例 8に係る光ファイバにおいて、外部クラッドに対 する中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 50%であり、外部クラッド領域に対する第 1ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は 0. 83%であり、外部クラッド領域に対する リング領域の比屈折率差 Δ 3は 0. 30%であり、外部クラッド領域に対する第 2デイブ レスト領域の比屈折率差 Δ4は— 0. 06%である。また、比 Rb ( = 2bZ2c)は 0. 62 であり、比 Rc ( = 2cZ2d)は 0. 62である。なお、比 Ra( = 2aZ2b)の異なるサンプ ルについて、波長 1. 58 mにおける波長分散が 0. 5〜0psZnmZkmの範囲内 に収まる際の諸特性を調べた。図 40は、この実施例 8に係る光ファイバのサンプル 1 〜12について、それらの諸特性を纏めた表である。
[0076] 一方、実施例 9に係る光ファイバは、図 1に示された第 1構造を有する。図 41は、実 施例 9に係る光ファイバの屈折率プロファイル（半径方向に沿った各部の屈折率を表 す)である。
[0077] 図 41に示されたように、この実施例 9に係る光ファイバは、外部クラッド領域に対す る中心コア領域の比屈折率差 Δ 1は 1. 50%であり、外部クラッド領域に対する第 1 ディプレスト領域の比屈折率差 Δ 2は— 0. 83%である。そして、比 Ra ( = 2aZ2b) の異なるサンプルについて、波長 1. 58 mにおける波長分散が 0. 5〜0psZnm Zkmの範囲内に収まる際の諸特性を調べた。図 42は、この実施例 9に係る光フアイ バのサンプル 1〜10について、それらの諸特性を纏めた表である。
[0078] なお、図 40及び図 42それぞれには、左から順に、比 Ra ( = 2aZ2b) )、波長 1. 58 mにおける波長分散（Disp. at 1.58)、波長範囲 1. 52〜： L 62 mにおける分散 スロープの最小絶対値（min. slope 1.52-1.62)、波長範囲 1. 52〜： L 62 mにおけ る四次分散の最小絶対値 (min. 4th disp 1.52-1.62)、波長分散の変動幅が 0. 5ps ZnmZkmになる波長帯域の幅 (0.5 bandwidth)、零分散波長、実効断面積 (A )、
eff モードフィールド径 (MFD)、非線形係数、カットオフ波長が示されている。なお、これ らの表には、好ましく無い例も示されている。
[0079] 図 43は、実施例 8、 9に係る光ファイバについて、それらの波長分散の変動（最大 値 最小値）が 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅と四次分散の最小絶対値 との関係を示すグラフである。図 44は、実施例 8、 9に係る光ファイバについて、それ らの波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅と分散スロープ の最小絶対値との関係を示すグラフである。また、図 45は、実施例 8、 9に係る光ファ ィバについて、それらの波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域 の幅と比 Raとの関係を示すグラフである。なお、これら図 43〜45には、実施例 8に係 る光ファイバに関するデータ (各図中の中実のプロット点)及び実施例 9に係る光ファ ィバに関するデータ（各図中の中空のプロット点）だけでなぐ前述した比較例 1及び 実施例 1〜7に係る各光ファイバに関するデータ (各図中の X点）についても示され ている。また、図 43中の S1で示された領域は、分散スロープが 0. 009ps/nmVk mを超える領域であり、図 44中の S2で示された領域は、四次分散が 1. 0 X 10"4ps Znm3Zkmを超える領域である。
[0080] 波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅と四次分散の最小 絶対値との関係は、図 43に示されたように、 1520nm〜1620nmの波長範囲におけ る四次分散が 1. 8 X 10_4〜 + 1. 8 X 10_4psZnm3Zkmであると、波長分散の 変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅が 150nm以上と非常に広くなり 、分散フラット光ファイバとして望ましい。また、図 1〜図 3の各領域 (b)に示されたい ずれの屈折率プロファイルを有する光ファイバの場合も、 1520nm〜1620nmの波 長範囲における四次分散が— 1. 1 X 10_4〜 + 1. l X 10_4ps/nm3/kmであると 、波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅がさらに広くなり好 ましい。
[0081] 波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅と分散スロープの 最小絶対値との関係は、図 44に示されたように、 1520nm〜1620nmの波長範囲 における分散スロープがー 0. 009〜+ 0. 009psZnm2Zkmであることが望ましい 。また、図 2、図 3中の各領域 (b)に示されたいずれの屈折率プロファイルを有する光 ファイバの場合にも、 1520nm〜1620nmの波長範囲における分散スロープは、 0. 007〜+ 0. 007psZnm2Zkmであればさらに好ましい。
[0082] 波長分散の変動が 0. 5psZnmZkm以下になる波長帯域の幅と比 Raとの関係は 、図 45に示されたように、比 Raが 0. 6付近から 0. 75付近までは波長帯域が広くなる ことから、この範囲が望ま 、範囲であることが分かる。
[0083] (変形例）
この発明は、上述のような実施例に限定されるものではなぐ種々の変形が可能で ある。例えば、この発明に係る光ファイバは、 PANDA構造、 BowTie構造及び Side Tunnel構造などを有する偏波保持光ファイバであってもよい。このとき、偏波間のク ロストークが光ファイバ 100m当たり— 15dB以下であると、直交偏波間のカップリング が発生せずに、長時間安定した非線形性が発現可能である。
[0084] 以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのよう な変形は、本発明の思想および範囲力 逸脱するものとは認めることはできず、すべ ての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。 産業上の利用可能性
[0085] この発明に係る光ファイバは、広帯域に亘つて高い非線形性を有するため、 SC光 源等に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 中心コア領域と、該中心コア領域より低い屈折率を有するとともに該中心コア領域の 外周に設けられた外部クラッド領域とをを少なくとも備えた光ファイバであって、
1520nm〜1620nmの波長範囲に含まれる波長 λ 1の光に対する諸特性として、 — 2psZnmZkm〜 + 2psZnmZkmの波長分散と、 0. 009ps/nmVkm~ + 0. 009psZnm2Zkmの分散スロープと、そして、—1. 8 X 10"4ps/nmVkm 〜+ 1. 8 X 10_4psZnm3Zkmの四次分散を有する光ファイバ。
[2] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
当該光ファイバは、波長 1550nmの光に対する諸特性として、 30 /z m2以下の実効 断面積をさらに有する。
[3] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
1400nm〜2000nmの波長範囲にそれぞれ含まれ、かつ、それらの差が 150nm 以上になる 2つの波長をえ 2、 λ 3 ( λ 2くえ 3)とするとき、 λ 2〜え 3の全波長範囲 において、当該光ファイバの波長分散の変動は、 0. 5psZnmZkm以下である。
[4] 請求項 3記載の光ファイバにおいて、
前記波長 λ 2は、 1600nm以下であり、そして、前記波長 λ 3は、 1800nm以上で ある。
[5] 請求項 3記載の光ファイバにおいて、
当該光ファイバ前記波長分散は、前記え 2〜え 3の全波長範囲において、 2ps ZnmZkm〜OpsZnmZkmの範囲内に収まっている。
[6] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
当該光ファイバは、 1400nm〜2000nmの波長範囲において、少なくとも 2つの零 分散波長を有する。
[7] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
当該光ファイバは、波長 1550nmの光に対する諸特性として、 0. 2psZkm1/2以 下の偏波モード分散をさらに有する。
[8] 請求項 1記載の光ファイバにおいて、
当該光ファイバが 100m以上の長さを有するとき、波長 1550nmにおける直交偏波 モード間のクロストークは、 15dB以下である。
[9] 請求項 2記載の光ファイバは、さらに、
前記中心コア領域と前記外部クラッド領域との間に設けられた第 1ディプレスト領域 を備え、
前記外部クラッド領域の屈折率に対する前記中心コア領域の比屈折率差は 1%以 上であり、そして、前記外部クラッド領域の屈折率に対する前記第 1ディプレスト領域 の比屈折率差は 0.5%以下である。
[10] 請求項 9記載の光ファイバは、さらに、
前記第 1ディプレスト領域と前記外部クラッド領域との間に設けられるとともに、前記 第 1ディプレスト領域及び前記外部クラッド領域の!/ヽずれよりも高!ヽ屈折率を有するリ ング領域を備える。
[11] 請求項 10記載の光ファイバは、さらに、
前記リング領域と前記外部クラッド領域との間に設けられるとともに、前記リング領域 及び前記外部クラッド領域の 、ずれよりも低 、屈折率を有する第 2ディプレスト領域を 備え、
当該光ファイバは、 1620nm以下のファイバカットオフ波長を有する。
[12] 請求項 9〜 11の!、ずれか一項記載の光ファイバにお!/、て、
前記中心コア領域の外径 2aと前記第 1ディプレスト領域の外径 2bとの比 Ra ( = 2a /2b)は、 0.6〜0.75の範囲内に収まっている。
[13] 所定波長の種光を出射する光源部と、そして、
前記光源部から出射された種光が伝搬する、請求項 1〜12のいずれか一項記載 の光ファイバであって、該種光が当該光ファイバ内を伝搬している間に発現する非線 形好学現象に起因して新たに生じた、該種光とは異なる波長の光を出力する光ファ ィバとを備えた光デバイス。
[14] 請求項 13記載の光デバイスにおいて、
前記光源部は、 1520ηπ！〜 1620nmの波長範囲に含まれる波長 λ 4を中心波長と する光を出力し、そして、
前記光ファイバは、 200nm以上の帯域幅を有する光を出力する。
[15] 請求項 14記載の光デバイスにおいて、
前記光ファイバは、幅 200nm以上の帯域全体に亘つて 3dB以下の強度変動を有 する広帯域光を出力する。
[16] 請求項 14記載の光デバイスにおいて、
前記光ファイバは、幅 1オクターブ以上の帯域全体に亘つて 20dB以下の強度変動 を有する広帯域光を出力する。
[17] 請求項 13記載の光デバイスにおいて、
前記光源部は、 1520ηπ！〜 1620nmの波長範囲に含まれる波長え 5を中心波長と する光と、 1520nm〜1620nmの波長範囲に含まれる波長え 6 ( λ 5≠ぇ6)を中心 波長とする光を出力し、そして、
前記光ファイバは、波長え 5、 λ 6のいずれとも異なる波長の光を出力する。
[18] 1520nm〜1620nmの波長範囲に含まれる波長 λ 1の光に対する諸特性として、
2psZnmZkm〜 + 2psZnmZkmの波長分散と、
-0. 009psZnm2Zkm〜 + 0. 009psZnm2Zkmの分散スロープと、そして、 1. 8 X 10_4psZnm3Zkm〜 + l. 8 X 10_4psZnm3Zkmの四次分散を有す る光ファイバ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008106113A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Corning Incorporated Optical fiber light source based on third-harmonic generation
JP2019095649A (ja) * 2017-11-24 2019-06-20 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光源装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7787730B2 (en) 2006-03-15 2010-08-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and broadband light source
JP2010521702A (ja) * 2007-03-15 2010-06-24 リエッキ オイ 光ファイバ構造およびその製造方法
JP5130762B2 (ja) * 2007-03-26 2013-01-30 住友電気工業株式会社 広帯域光源装置
JP4752856B2 (ja) * 2008-03-14 2011-08-17 住友電気工業株式会社 広帯域光源
JP5577592B2 (ja) * 2008-12-25 2014-08-27 住友電気工業株式会社 波長分散測定装置及び波長分散測定方法
JP2010151674A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 波長分散測定装置及び波長分散測定方法
DK2875392T3 (da) * 2012-07-23 2019-06-03 Nkt Photonics As Generering af lange bølgelængder i optisk fiber
CN112513700B (zh) * 2018-08-24 2022-10-28 住友电气工业株式会社 光纤线路、模块及光纤线路制造方法
JP7188173B2 (ja) 2019-02-21 2022-12-13 富士通株式会社 光通信装置、光伝送システム、波長変換器、及び光通信方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288930A (ja) * 1995-04-17 1996-11-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多波長光源およびそれを用いた光波長多重信号発生回路
JPH10228040A (ja) * 1997-02-13 1998-08-25 Furukawa Electric Co Ltd:The 光源用光ファイバ
JP2004287382A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 波長変換器
JP2005331818A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Fujikura Ltd 高非線形性光ファイバとその製造方法およびその利用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004083954A1 (ja) * 2003-03-20 2004-09-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 波長変換器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288930A (ja) * 1995-04-17 1996-11-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多波長光源およびそれを用いた光波長多重信号発生回路
JPH10228040A (ja) * 1997-02-13 1998-08-25 Furukawa Electric Co Ltd:The 光源用光ファイバ
JP2004287382A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 波長変換器
JP2005331818A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Fujikura Ltd 高非線形性光ファイバとその製造方法およびその利用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIRANO T. ET AL.: "Ko Hisenkei Bunsan Flattered Fiber No Kotaiikika no Kento", THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS ELECTRONICS SOCIETY TAIKAI KOEN RONBUNSHU 1, 7 September 2005 (2005-09-07), pages 182, XP003007194 *
HIRANO T. ET AL.: "Silica-base Ko Hisenkei Optical Fiber to sono Oyo Gijutsu", IEICE TECHNICAL REPORT, vol. 105, no. 592, 25 January 2006 (2006-01-25), pages 39 - 42, XP003007193 *
HIRANO T. ET AL.: "Yoji Bunsanshi o Teigen Shita ko Hisenkei Fiber ni yoru Kotaiiki Hacho Henkan", THE INSTITUTE OF ELECTRONICS, INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS SOGO TAIKAI KOEN RONBUNSHU, 8 March 2006 (2006-03-08), pages 1 - 16, XP003007192 *
POLETTI F. ET AL.: "Ultra.flattened dispersion holey fibers: genetic algorithm design and fabrication tolerances", CONFERENCE ON LASERS & ELECTRO-OPTICS (CLEO), vol. 1, May 2005 (2005-05-01), pages 387 - 389, XP010876386 *
See also references of EP1870747A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008106113A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Corning Incorporated Optical fiber light source based on third-harmonic generation
JP2019095649A (ja) * 2017-11-24 2019-06-20 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光源装置

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