JPH0318161B2 - - Google Patents
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- JPH0318161B2 JPH0318161B2 JP60193412A JP19341285A JPH0318161B2 JP H0318161 B2 JPH0318161 B2 JP H0318161B2 JP 60193412 A JP60193412 A JP 60193412A JP 19341285 A JP19341285 A JP 19341285A JP H0318161 B2 JPH0318161 B2 JP H0318161B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- core
- optical fiber
- dispersion
- cladding
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
- G02B6/0281—Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
- G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
- G02B6/02276—Dispersion shifted fibres, i.e. zero dispersion at 1550 nm
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- 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
- G02B6/03622—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 2 layers only
- G02B6/03633—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 2 layers only arranged - -
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は光フアイバ、さらに詳細には、光フア
イバの損失が最小となる波長約1.5μmにおいて、
ケーブル化におけるマイクロベンデイングによる
損失を受けにくく、かつ伝送帯域劣化要因である
色分散を零にすることが可能な光通信用の光フア
イバに関する。
イバの損失が最小となる波長約1.5μmにおいて、
ケーブル化におけるマイクロベンデイングによる
損失を受けにくく、かつ伝送帯域劣化要因である
色分散を零にすることが可能な光通信用の光フア
イバに関する。
光フアイバを伝播する光の状態は規格化周波数
Ｖにより決定される。Ｖは使用する波長をλとす
るとき、 Ｖ＝2π／λn1a√2 で与えられる（ただし前記式中、n1はコアの屈折
率、ａはコア半径、Δはクラツドの屈折率をn2と
するとき、Δ＝（n1 2−n2 2）／2n1 2と定義される
数）。ステツプ型光フアイバの場合、前記Ｖ＜2.4
のとき光フアイバは単一モードとなるが、単一モ
ード光フアイバの伝送帯域は色分散によつて制限
されることが知られている。色分散はフアイバ材
料に依存する材料分散とフアイバの屈折率分布パ
ラメータに起因する導波路分散（構造分散）の和
で与えられる。
Ｖにより決定される。Ｖは使用する波長をλとす
るとき、 Ｖ＝2π／λn1a√2 で与えられる（ただし前記式中、n1はコアの屈折
率、ａはコア半径、Δはクラツドの屈折率をn2と
するとき、Δ＝（n1 2−n2 2）／2n1 2と定義される
数）。ステツプ型光フアイバの場合、前記Ｖ＜2.4
のとき光フアイバは単一モードとなるが、単一モ
ード光フアイバの伝送帯域は色分散によつて制限
されることが知られている。色分散はフアイバ材
料に依存する材料分散とフアイバの屈折率分布パ
ラメータに起因する導波路分散（構造分散）の和
で与えられる。
石英系光フアイバの材料分散は波長1.3μm以上
の領域で正となり、一方導波路分散（構造分散）
はステツプ型フアイバの場合に、いわゆる単一モ
ード導波領域では負となるので、それらの和で与
えられる色分散を波長1.3μm以上の長波長領域で
は、これを零にすることが明らかにされている。
具体的には1.5μm帯の零分散はＶ〜１近傍でΔ＞
0.004とすることによつて実現可能である。
の領域で正となり、一方導波路分散（構造分散）
はステツプ型フアイバの場合に、いわゆる単一モ
ード導波領域では負となるので、それらの和で与
えられる色分散を波長1.3μm以上の長波長領域で
は、これを零にすることが明らかにされている。
具体的には1.5μm帯の零分散はＶ〜１近傍でΔ＞
0.004とすることによつて実現可能である。
また、一方、1.3μm帯用に設計された通常の単
一モード光フアイバ（ステツプ型）（Δ＝0.003、
2a＝10μm）の色分散は、1.5μm帯では16〜
20ps／km／nmと大きいため、超広帯域を必要と
する光通信には適さなかつた。
一モード光フアイバ（ステツプ型）（Δ＝0.003、
2a＝10μm）の色分散は、1.5μm帯では16〜
20ps／km／nmと大きいため、超広帯域を必要と
する光通信には適さなかつた。
また、接続損失αs（dB）は、一般的にフアイバ
の軸ずれ量に対して次のような関係がある。
の軸ずれ量に対して次のような関係がある。
αs＝4.3（ｄ／ｗ）2
（ここで、ｄは軸ずれ量、ｗはモードフイール
ド半径を表す。）したがつて、軸ずれ量が一定の
場合には、モードフイールド径2wが大きいほど
接続損失は小さくなる。また、曲げ損失はモード
フイールド径が小さくなるほどコア内でのパワー
の閉じ込めがよくなるため、小さくなる。しか
し、モードフイールド径を大きくすると接続損失
は小さくなるが曲げ損失は大きくなる。したがつ
て、モードフイールド径の大きさに対して、曲げ
損失と接続損失の関係はトレードオフの関係にあ
る。そのため、ステツプ型分布を含むα乗分布形
1.5μm帯零分散フアイバでは、モードフイールド
径を大きくすることができないという欠点があつ
た。その結果、光フアイバをケーブル化した際、
損失増を受けやすいという欠点があつた。また、
上記零分散フアイバはコア径の変化に対して分散
値の変化が大きいため製造性が悪いという欠点が
あつた。
ド半径を表す。）したがつて、軸ずれ量が一定の
場合には、モードフイールド径2wが大きいほど
接続損失は小さくなる。また、曲げ損失はモード
フイールド径が小さくなるほどコア内でのパワー
の閉じ込めがよくなるため、小さくなる。しか
し、モードフイールド径を大きくすると接続損失
は小さくなるが曲げ損失は大きくなる。したがつ
て、モードフイールド径の大きさに対して、曲げ
損失と接続損失の関係はトレードオフの関係にあ
る。そのため、ステツプ型分布を含むα乗分布形
1.5μm帯零分散フアイバでは、モードフイールド
径を大きくすることができないという欠点があつ
た。その結果、光フアイバをケーブル化した際、
損失増を受けやすいという欠点があつた。また、
上記零分散フアイバはコア径の変化に対して分散
値の変化が大きいため製造性が悪いという欠点が
あつた。
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、
曲げ損失に強く、零分散波長の制御性のよい光フ
アイバを提供することを目的とする。
曲げ損失に強く、零分散波長の制御性のよい光フ
アイバを提供することを目的とする。
したがつて、本発明による光フアイバは、中心
コアの外側に前記コアより屈折率の低い低屈折率
コアを有し、さらにその外側にクラツド部を備え
た階段状プロフアイルを有する光フアイバであつ
て、前記中心コアとクラツドの間の比屈折率差を
Δ1（Δ1＝（n1 2−n2 2）／2n1 2：ただしn1は中心コア
の最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示す）、
前記低屈折率コアとクラツド間の比屈折率差を
Δ2（Δ2＝（n3 2−n2 2）／2n3 2：ただしn3は低屈折率
コアの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示
す）、中心コア半径をa1、低屈折率コア半径をa2
とし、P1＝Δ2／Δ1、P2＝a1／a2とするとき、０
＜P1＜１、０＜P2＜１の範囲の値をとり、Δ1＞
0.004であることを特徴とするものである。
コアの外側に前記コアより屈折率の低い低屈折率
コアを有し、さらにその外側にクラツド部を備え
た階段状プロフアイルを有する光フアイバであつ
て、前記中心コアとクラツドの間の比屈折率差を
Δ1（Δ1＝（n1 2−n2 2）／2n1 2：ただしn1は中心コア
の最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示す）、
前記低屈折率コアとクラツド間の比屈折率差を
Δ2（Δ2＝（n3 2−n2 2）／2n3 2：ただしn3は低屈折率
コアの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示
す）、中心コア半径をa1、低屈折率コア半径をa2
とし、P1＝Δ2／Δ1、P2＝a1／a2とするとき、０
＜P1＜１、０＜P2＜１の範囲の値をとり、Δ1＞
0.004であることを特徴とするものである。
本発明による光フアイバによれば、曲げ損失に
対し強く、またコア径の変化に対して色分散の変
化が比較的少ないので、零分散波長の制御性がよ
いという利点がある。
対し強く、またコア径の変化に対して色分散の変
化が比較的少ないので、零分散波長の制御性がよ
いという利点がある。
本発明をさらに詳しく説明する。
本発明による光フアイバによれば、中心コアと
この外側に形成された前記中心コアよりも低屈折
率の低屈折率コアを備え、さらに前記低屈折率コ
アの外側に、さらにクラツドを有する階段状プロ
フアイルを備えた光フアイバである。そして、前
記光フアイバは、前記中心コア径を2a1、前記低
屈折率コア径を2a2（a1およびa2はコア半径）、中
心コアとクラツドの比屈折率差をΔ1、低屈折率
コアとクラツドとの比屈折率差をΔ2とし、P1＝
Δ1／Δ2、P2＝a1／a2としたとき、P1、P2および
Δ1は、０＜P1＜１、０＜P2＜１およびΔ1＞0.004
の値を取るものである。ここで前記Δ1は（n1 2−
n2 2）／2n1 2≒（n1−n2）／n1（ただしn1は中心コ
アの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示す）、
前記Δ2は（n3 2−n2 2）／2n3 2≒（n3−n2）／n3（た
だしn3は低屈折率コアの最大屈折率、n2はクラツ
ドの屈折率を示す）を示す。
この外側に形成された前記中心コアよりも低屈折
率の低屈折率コアを備え、さらに前記低屈折率コ
アの外側に、さらにクラツドを有する階段状プロ
フアイルを備えた光フアイバである。そして、前
記光フアイバは、前記中心コア径を2a1、前記低
屈折率コア径を2a2（a1およびa2はコア半径）、中
心コアとクラツドの比屈折率差をΔ1、低屈折率
コアとクラツドとの比屈折率差をΔ2とし、P1＝
Δ1／Δ2、P2＝a1／a2としたとき、P1、P2および
Δ1は、０＜P1＜１、０＜P2＜１およびΔ1＞0.004
の値を取るものである。ここで前記Δ1は（n1 2−
n2 2）／2n1 2≒（n1−n2）／n1（ただしn1は中心コ
アの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を示す）、
前記Δ2は（n3 2−n2 2）／2n3 2≒（n3−n2）／n3（た
だしn3は低屈折率コアの最大屈折率、n2はクラツ
ドの屈折率を示す）を示す。
上記のような値設定を行うことにより、材料分
散と導波路分散とを相互に打ち消して零分散を実
現することができる。
散と導波路分散とを相互に打ち消して零分散を実
現することができる。
第１図は本発明の一実施例の光フアイバの径方
向の屈折率分布を示す図であり、第２図は本発明
による他の実施例の光フアイバの径方向の屈折率
分布を示す図である。図中、１は中心コア、２は
低屈折率コア、３はクラツドを示している。
向の屈折率分布を示す図であり、第２図は本発明
による他の実施例の光フアイバの径方向の屈折率
分布を示す図である。図中、１は中心コア、２は
低屈折率コア、３はクラツドを示している。
この第１図および第２図より明らかなように、
本発明による光フアイバは中心コア１の外側に低
屈折率コア２を有し、さらにその外側にクラツド
３を備えた三つのレベルを有する階段状の構造
（階段状プロフアイル）になつている。そして、
前記低屈折率コア２部分およびクラツド３部分は
その屈折率ができるだけステツプ状に変化するよ
うに調整され、さらに比屈折率差の比P1および
コア径化P2は、前述の本発明の範囲、すなわち
０＜P1＜１、０＜P2＜１の範囲になるように設
定されている。
本発明による光フアイバは中心コア１の外側に低
屈折率コア２を有し、さらにその外側にクラツド
３を備えた三つのレベルを有する階段状の構造
（階段状プロフアイル）になつている。そして、
前記低屈折率コア２部分およびクラツド３部分は
その屈折率ができるだけステツプ状に変化するよ
うに調整され、さらに比屈折率差の比P1および
コア径化P2は、前述の本発明の範囲、すなわち
０＜P1＜１、０＜P2＜１の範囲になるように設
定されている。
本発明による光フアイバの屈折率分布としては
第１図、第２図に示した分布形状以外のものも含
まれうる。すなわち第２図における実施例におい
ては、中心コア１の屈折率分布はコア１の中心を
最大屈折率n1として半円状に屈折率が低下してい
る。しかしながら、第１図に示した分布と共通な
点は、中心コアの最大屈折率n1と低屈折率コア２
の最大屈折率n3との間には屈折率の差があること
である。この差を階段状の屈折率差と呼んでい
る。すなわち本発明において、中心コア１の屈折
率分布は基本的に限定されるものではなく、その
最大屈折率n1と低屈折率コア２の最大屈折率n3と
の間に階段状の屈折率差を生じるものであればい
かなる分布であつてもよい。この場合n1は前記最
大の屈折率を示す（第２図の場合は、中心コア１
の中心の屈折率）。同様に、前記中心コア１の外
側に形成される低屈折率コア２も、前記中心コア
１ないしクラツド３との間に階段状の屈折率の差
を有していれば、いかなる屈折率分布であつても
よい。すなわち本発明による光フアイバの他の実
施例としては第３図ａ、ｂに示す屈折率分布があ
る。これらの図においてn3は低屈折率コア２の最
大屈折率を示し、中心コア１と低屈折率コア２、
および低屈折率コア２とクラツド３にはそれぞれ
n1とn3およびn3とn2の階段状の屈折率差を有して
おり、階段状プロフアイルをなしている。中心コ
ア１および低屈折率コア２の屈折率分布はそれら
の差をつなぐものであれば、いかなる屈折率分布
であつてもよいことを示している。
第１図、第２図に示した分布形状以外のものも含
まれうる。すなわち第２図における実施例におい
ては、中心コア１の屈折率分布はコア１の中心を
最大屈折率n1として半円状に屈折率が低下してい
る。しかしながら、第１図に示した分布と共通な
点は、中心コアの最大屈折率n1と低屈折率コア２
の最大屈折率n3との間には屈折率の差があること
である。この差を階段状の屈折率差と呼んでい
る。すなわち本発明において、中心コア１の屈折
率分布は基本的に限定されるものではなく、その
最大屈折率n1と低屈折率コア２の最大屈折率n3と
の間に階段状の屈折率差を生じるものであればい
かなる分布であつてもよい。この場合n1は前記最
大の屈折率を示す（第２図の場合は、中心コア１
の中心の屈折率）。同様に、前記中心コア１の外
側に形成される低屈折率コア２も、前記中心コア
１ないしクラツド３との間に階段状の屈折率の差
を有していれば、いかなる屈折率分布であつても
よい。すなわち本発明による光フアイバの他の実
施例としては第３図ａ、ｂに示す屈折率分布があ
る。これらの図においてn3は低屈折率コア２の最
大屈折率を示し、中心コア１と低屈折率コア２、
および低屈折率コア２とクラツド３にはそれぞれ
n1とn3およびn3とn2の階段状の屈折率差を有して
おり、階段状プロフアイルをなしている。中心コ
ア１および低屈折率コア２の屈折率分布はそれら
の差をつなぐものであれば、いかなる屈折率分布
であつてもよいことを示している。
次に第１図、第２図、第３図に示したような構
造パラメータを有するフアイバの色分散を求める
理論計算方法について説明する。一般に、単一モ
ードフアイバの色分散σTは次式で表せる。
造パラメータを有するフアイバの色分散を求める
理論計算方法について説明する。一般に、単一モ
ードフアイバの色分散σTは次式で表せる。
σT＝（cλ）-1・ｋ・（d2β／dk2）
（ps／km／nm） ……(1)
ここで、ｃおよびλはそれぞれ真空中の光速お
よび光源波長である。ｋ（＝2π／λ）は波数であ
り、βは基本モードであるHE11モードの伝搬定
数である。(1)式のｋ（d2β／dk2）は次式のように
表せる。
よび光源波長である。ｋ（＝2π／λ）は波数であ
り、βは基本モードであるHE11モードの伝搬定
数である。(1)式のｋ（d2β／dk2）は次式のように
表せる。
ｋ（d2β／dk2）＝ｋ（dN2／dk）＋ｋ（ｄ（N1−N2）
／dk）・（ｄ（Vb）／dV） ＋（N1−N2）Ｖ（d2（Vb）／dV2）……(2) ここで、 Ｖ＝ａ（k2n1 2−k2n2 2）1/2＝akn1（2Δ）1/2 ｂ＝（（β／ｋ）2−n2 2）／（n1 2−n2 2） N〓＝n〓＋ｋ（dn〓／dk）（ｉ＝１，２） を表し、ａはコア半径、n1およびn2はそれぞれコ
アおよびクラツドの屈折率を表す。また、Ｖは規
格化周波数、ｂは規格化伝搬定数を表す。N1お
よびN2はそれぞれ、コアおよびクラツドの群屈
折率を表す。ここで、不均一コアを有する本発明
光フアイバの場合、半径ｒにおける屈折率をnrと
すると、Ｖ値のかわりに次式で定義される規格化
周波数Ｔを用いると便利である。
／dk）・（ｄ（Vb）／dV） ＋（N1−N2）Ｖ（d2（Vb）／dV2）……(2) ここで、 Ｖ＝ａ（k2n1 2−k2n2 2）1/2＝akn1（2Δ）1/2 ｂ＝（（β／ｋ）2−n2 2）／（n1 2−n2 2） N〓＝n〓＋ｋ（dn〓／dk）（ｉ＝１，２） を表し、ａはコア半径、n1およびn2はそれぞれコ
アおよびクラツドの屈折率を表す。また、Ｖは規
格化周波数、ｂは規格化伝搬定数を表す。N1お
よびN2はそれぞれ、コアおよびクラツドの群屈
折率を表す。ここで、不均一コアを有する本発明
光フアイバの場合、半径ｒにおける屈折率をnrと
すると、Ｖ値のかわりに次式で定義される規格化
周波数Ｔを用いると便利である。
T2＝2K2∫〔n2（ｒ）−n2 2〕rdr
ｎ（ｒ）≧n2
ここで、Ｔ値は、屈折率分布がステツプ型の場
合Ｖ値に一致するので、ステツプ型フアイバから
変化した屈折率分布に対して実効的Ｖ値とみなせ
る。この時、式(2)第２項第３項の導波路に係わる
分散は次式で置き換えられる。
合Ｖ値に一致するので、ステツプ型フアイバから
変化した屈折率分布に対して実効的Ｖ値とみなせ
る。この時、式(2)第２項第３項の導波路に係わる
分散は次式で置き換えられる。
ｄ（Vb）／dV＝ｄ（Tb）／dT
Ｖ（d2（Vb）／dV2）＝Ｔ（d2（Tb）／dT2）
色分散σTは式(2)と式(1)より求まる。式(2)より右
辺の第１項は材料分散、第３項は導波路分散、第
２項は導波路分散と材料分散のクロス項を表して
いる。材料分散の計算においては、材料のセルマ
イヤーの関係式から計算できる。導波路分散は
HE11モードの伝搬定数を求めることによつて計
算でき、この伝搬定数は波動方程式を解くことに
よつて求められる。不均一コア光フアイバの場合
には、屈折率分布を多層分割し、各層での電磁界
分布を求め、各層での電磁界成分の境界条件から
伝搬定数を数値的に求めることができる。詳しく
は、アイイーイーイー マイクロウエーブ セオ
リ アンド テクニクス（IEEE Tran.
Microwave Theory＆Tech.）第MTT−28巻、
1980年33−36頁に記載された森下（k.Morishita）
ほかによる「光フアイバの解析におけるスカラー
近似手法の精度について」（On the accuracy of
scalar approximation technique in optical
fiber analysis）と題する論文および電子通信学
会論文誌Ｅ分冊（Trans.IECE Japan）第Ｅ−59
巻、11号1976年、１−８頁に記載された田中
（T.Tanaka）ほかによる「屈折率分布を有する
中筒フアイバの行列法による厳密な解析と集束フ
アイバへの応用」（An exact analysis of
cylindrical fiber with index distribution by
matrix method and its application to
focusing fiber）と題する論文に示されている。
辺の第１項は材料分散、第３項は導波路分散、第
２項は導波路分散と材料分散のクロス項を表して
いる。材料分散の計算においては、材料のセルマ
イヤーの関係式から計算できる。導波路分散は
HE11モードの伝搬定数を求めることによつて計
算でき、この伝搬定数は波動方程式を解くことに
よつて求められる。不均一コア光フアイバの場合
には、屈折率分布を多層分割し、各層での電磁界
分布を求め、各層での電磁界成分の境界条件から
伝搬定数を数値的に求めることができる。詳しく
は、アイイーイーイー マイクロウエーブ セオ
リ アンド テクニクス（IEEE Tran.
Microwave Theory＆Tech.）第MTT−28巻、
1980年33−36頁に記載された森下（k.Morishita）
ほかによる「光フアイバの解析におけるスカラー
近似手法の精度について」（On the accuracy of
scalar approximation technique in optical
fiber analysis）と題する論文および電子通信学
会論文誌Ｅ分冊（Trans.IECE Japan）第Ｅ−59
巻、11号1976年、１−８頁に記載された田中
（T.Tanaka）ほかによる「屈折率分布を有する
中筒フアイバの行列法による厳密な解析と集束フ
アイバへの応用」（An exact analysis of
cylindrical fiber with index distribution by
matrix method and its application to
focusing fiber）と題する論文に示されている。
以上述べた方法により、任意のフアイバパラメ
ータにおける色分散が計算できる。従つて、零分
散となるフアイバパラメータは、フアイバパラメ
ータを変化させて色分散を(1)式により計算するこ
とから求められる。詳しくは、ザ ベル システ
ム テクニカル ジヤーナル（The Bell
System Technical Journal）第60巻、５号、
1981年５−６月号、583−598頁に記載されたユー
シ ペイク（U.C.paek）ほかによる「α乗分布
を有する無分散単一モード光導波路」
（Dispersionless Single−Mode Light Guides
With ａ Index Profiles）と題する論文および
エレクトロニクス レターズ （Electronics
Letters）、第15巻、12号、1979年６月７日、334
−335頁に記載されたエル ジーコーエン（L.G.
Cohen）ほかによる「単一モードフアイバのゼロ
色分散を1.5−1.6μmの低損失スペクトル範囲内に
いれこむ方法」（Tailoring Zero Chromatic
Dispersion into the 1.5−1.6μm Low−Loss
Spectral Region of Single−Mode Fibers）と
題する論文に示されている。
ータにおける色分散が計算できる。従つて、零分
散となるフアイバパラメータは、フアイバパラメ
ータを変化させて色分散を(1)式により計算するこ
とから求められる。詳しくは、ザ ベル システ
ム テクニカル ジヤーナル（The Bell
System Technical Journal）第60巻、５号、
1981年５−６月号、583−598頁に記載されたユー
シ ペイク（U.C.paek）ほかによる「α乗分布
を有する無分散単一モード光導波路」
（Dispersionless Single−Mode Light Guides
With ａ Index Profiles）と題する論文および
エレクトロニクス レターズ （Electronics
Letters）、第15巻、12号、1979年６月７日、334
−335頁に記載されたエル ジーコーエン（L.G.
Cohen）ほかによる「単一モードフアイバのゼロ
色分散を1.5−1.6μmの低損失スペクトル範囲内に
いれこむ方法」（Tailoring Zero Chromatic
Dispersion into the 1.5−1.6μm Low−Loss
Spectral Region of Single−Mode Fibers）と
題する論文に示されている。
第４図は本発明による第１図に示した実施例の
光フアイバ（中心コアの屈折率分布がステツプ
型）において零分散となるフアイバパラメータ
Δ1とa2との関係を、P2＝（a1／a2）を一定（0.5）
にし、P1（＝Δ2／Δ1）をパラメータとして上述の
理論計算により求めた結果を示した図である。な
お波長は1.55μmとして計算している。図中、P2
は前述のように0.5と一定にしてあり、曲線ａ、
ｂ、ｃ、ｄはそれぞれP1が0.2、0.5、0.7および
1.0のときのΔ1とa2の関係を示している。第４図
において、たとえばP1（＝Δ2／Δ1）＝0.2とした場
合、Δ1＝0.7％とすると1.55μmで零分散となる低
屈折率コア半径a2は2.2μmと3.5μmの二つがある。
一般的に、コア径が小さい程曲げ損失が大きくな
るため、パラメータ設計においてはコア径の大き
いほうを選択する。従つてこの場合には、a2を
3.5μmとし、a1は1.75μmとなる。
光フアイバ（中心コアの屈折率分布がステツプ
型）において零分散となるフアイバパラメータ
Δ1とa2との関係を、P2＝（a1／a2）を一定（0.5）
にし、P1（＝Δ2／Δ1）をパラメータとして上述の
理論計算により求めた結果を示した図である。な
お波長は1.55μmとして計算している。図中、P2
は前述のように0.5と一定にしてあり、曲線ａ、
ｂ、ｃ、ｄはそれぞれP1が0.2、0.5、0.7および
1.0のときのΔ1とa2の関係を示している。第４図
において、たとえばP1（＝Δ2／Δ1）＝0.2とした場
合、Δ1＝0.7％とすると1.55μmで零分散となる低
屈折率コア半径a2は2.2μmと3.5μmの二つがある。
一般的に、コア径が小さい程曲げ損失が大きくな
るため、パラメータ設計においてはコア径の大き
いほうを選択する。従つてこの場合には、a2を
3.5μmとし、a1は1.75μmとなる。
第５図は第４図と同一の条件において、第４図
とは逆にP1を一定とし、P2をパラメータとした
ものであつて、1.55μmで零分散となるパラメー
タΔ1とa2との関係を理論計算により求めた結果
を示した図である。図中、P1は0.5であり、曲線
ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉはそれぞれ、P2が0.2、0.3、
0.5、0.8、1.0の場合の低屈折率コア半径a2とΔ1の
関係を示している。第４図、第５図より、中心コ
アの屈折率分布がステツプ型の光フアイバの場
合、1.55μmで零分散とするためにはΔ1は0.005以
上とする必要があることがわかる。
とは逆にP1を一定とし、P2をパラメータとした
ものであつて、1.55μmで零分散となるパラメー
タΔ1とa2との関係を理論計算により求めた結果
を示した図である。図中、P1は0.5であり、曲線
ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉはそれぞれ、P2が0.2、0.3、
0.5、0.8、1.0の場合の低屈折率コア半径a2とΔ1の
関係を示している。第４図、第５図より、中心コ
アの屈折率分布がステツプ型の光フアイバの場
合、1.55μmで零分散とするためにはΔ1は0.005以
上とする必要があることがわかる。
第６図は、第２図に示した屈折率分布と同様な
分布として中心コアの屈折率分布がグレーデツド
型の場合において、P2＝0.5としP1をパラメータ
として、1.55μmで零分散となるパラメータの関
係の計算結果を示す。
分布として中心コアの屈折率分布がグレーデツド
型の場合において、P2＝0.5としP1をパラメータ
として、1.55μmで零分散となるパラメータの関
係の計算結果を示す。
図中、曲線ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれP1
が0.1、0.15、0.2、0.3、0.5の場合である。本図よ
りΔ1が0.007以上において、零分散となる最適パ
ラメータが存在することがわかる。
が0.1、0.15、0.2、0.3、0.5の場合である。本図よ
りΔ1が0.007以上において、零分散となる最適パ
ラメータが存在することがわかる。
さらに第７図は、Δ1＝0.7％、λ＝1.55μmのと
き低屈折率コア半径a2の変化に対する色分散σTの
変化を従来の単純なステツプ型フアイバと本発明
による中心コアの屈折率分布がステツプ型の光フ
アイバ（第１図）とを比較した図である。図中、
破線は本発明による光フアイバを示すものであ
り、P1およびP2はそれぞれ0.2、0.5のときのグラ
フである。また、実線は従来のステツプ型光フア
イバを示している。いずれの場合にも1.55μmで
零分散となる低屈折率コア半径a2は二つ存在する
ことがわかる。前述したように通常の設計では曲
げ損失特性の良い大きなコア半径の方を選択する
が、この時コア半径に対する色分散の傾きがゆる
やかであるほど、分散の制御性が良くなる。
き低屈折率コア半径a2の変化に対する色分散σTの
変化を従来の単純なステツプ型フアイバと本発明
による中心コアの屈折率分布がステツプ型の光フ
アイバ（第１図）とを比較した図である。図中、
破線は本発明による光フアイバを示すものであ
り、P1およびP2はそれぞれ0.2、0.5のときのグラ
フである。また、実線は従来のステツプ型光フア
イバを示している。いずれの場合にも1.55μmで
零分散となる低屈折率コア半径a2は二つ存在する
ことがわかる。前述したように通常の設計では曲
げ損失特性の良い大きなコア半径の方を選択する
が、この時コア半径に対する色分散の傾きがゆる
やかであるほど、分散の制御性が良くなる。
第７図より明らかなように、本発明による光フ
アイバは、従来のステツプ型光フアイバに比較し
て、コア半径の変化に対して色分散の変化が少な
い構造となつている。したがつて、光フアイバを
製造する際、零分散波長を制御しやすいという利
点がある。
アイバは、従来のステツプ型光フアイバに比較し
て、コア半径の変化に対して色分散の変化が少な
い構造となつている。したがつて、光フアイバを
製造する際、零分散波長を制御しやすいという利
点がある。
第８図は単一モード光フアイバの基本モードの
電界によつて定義されるモードフイールド径を一
定としたとき、曲げ半径R2cmにおける曲げ損失
を、P2を0.5とし、P1を変化させて計算した結果
を示した図である。なお、モードフイールド径一
定という条件は、接続損失一定という条件と等価
である。この図は波長λが1.55μm、モードフイ
ールド径2Wが8.0μm（Ｗ＝4.0μm）のときのもの
であり、この二つの条件と、P1、P2から構造パ
ラメータa1，a2，Δ1，Δ2は一義的に決定される。
この図は、このようにして決定された構造パラメ
ータより曲げ損失を計算している。第８図におい
て実線は中心コアの屈折率分布がステツプ型（第
１図５の実施例に示した光フアイバの場合であ
り、破線は中心コアの屈折率分布がグレーデツド
型の光フアイバの場合である。
電界によつて定義されるモードフイールド径を一
定としたとき、曲げ半径R2cmにおける曲げ損失
を、P2を0.5とし、P1を変化させて計算した結果
を示した図である。なお、モードフイールド径一
定という条件は、接続損失一定という条件と等価
である。この図は波長λが1.55μm、モードフイ
ールド径2Wが8.0μm（Ｗ＝4.0μm）のときのもの
であり、この二つの条件と、P1、P2から構造パ
ラメータa1，a2，Δ1，Δ2は一義的に決定される。
この図は、このようにして決定された構造パラメ
ータより曲げ損失を計算している。第８図におい
て実線は中心コアの屈折率分布がステツプ型（第
１図５の実施例に示した光フアイバの場合であ
り、破線は中心コアの屈折率分布がグレーデツド
型の光フアイバの場合である。
ここで、P1が０または１の場合には、二重の
コア構造ではなく、一つのコアからなる従来の光
フアイバの場合であつて、その屈折率分布が実線
では従来のステツプ型の分布、破線では従来のグ
レーデツド型の分布である。図より、中心コアの
形状がステツプ型の場合よりグレーデツド型の場
合の方が曲げ特性をかなり小さくできることがわ
かる。従つて、中心コアの屈折率分布形状を変化
させることにより曲げ特性を制御することが可能
となることがわかる。またいずれの場合にも0.1
P10.3の範囲で良い特性が得られることがわ
かる。
コア構造ではなく、一つのコアからなる従来の光
フアイバの場合であつて、その屈折率分布が実線
では従来のステツプ型の分布、破線では従来のグ
レーデツド型の分布である。図より、中心コアの
形状がステツプ型の場合よりグレーデツド型の場
合の方が曲げ特性をかなり小さくできることがわ
かる。従つて、中心コアの屈折率分布形状を変化
させることにより曲げ特性を制御することが可能
となることがわかる。またいずれの場合にも0.1
P10.3の範囲で良い特性が得られることがわ
かる。
第９図は実際に製作した本発明の屈折率分布を
有する光フアイバの実施例を示したものである。
ここでP1＝0.15、P2＝0.3であり、1.55μmにおい
て零分散となつている。また、第１０図にこの光
フアイバの曲げ損失特性の実測値を丸印で、その
近似直線を実線で示す。比較のため、一つのコア
からなる従来の光フアイバにおいて、グレーデツ
ド型で1.55μm零分散光フアイバの特性（破線）
と1.3μm零分散光フアイバの特性（一点鎖線）も
併せて示している。この図より本発明の光フアイ
バは従来の1.3μm零分散フアイバの曲げ特性より
優れていることがわかる。また、グレーデツド型
1.55μm零分散フアイバに比較してはるかに曲げ
特性がよくなつていることがわかる。長距離伝送
方式を考えたとき、一中継距離の損失を最小とす
るためには、接続損失、曲げ損失、伝送損失など
の損失要因を考慮する必要がある。第８図、第１
０図より明らかなように、本発明による光フアイ
バは曲げ損失に対し、従来のステツプ型光フアイ
バより強いことがわかる。したがつて、接続損失
一定という条件において、あらかじめ定められた
損失値に達するフアイバ長さは、本発明による光
フアイバの方が長くなり、中継距離を拡大するた
めに有利である。
有する光フアイバの実施例を示したものである。
ここでP1＝0.15、P2＝0.3であり、1.55μmにおい
て零分散となつている。また、第１０図にこの光
フアイバの曲げ損失特性の実測値を丸印で、その
近似直線を実線で示す。比較のため、一つのコア
からなる従来の光フアイバにおいて、グレーデツ
ド型で1.55μm零分散光フアイバの特性（破線）
と1.3μm零分散光フアイバの特性（一点鎖線）も
併せて示している。この図より本発明の光フアイ
バは従来の1.3μm零分散フアイバの曲げ特性より
優れていることがわかる。また、グレーデツド型
1.55μm零分散フアイバに比較してはるかに曲げ
特性がよくなつていることがわかる。長距離伝送
方式を考えたとき、一中継距離の損失を最小とす
るためには、接続損失、曲げ損失、伝送損失など
の損失要因を考慮する必要がある。第８図、第１
０図より明らかなように、本発明による光フアイ
バは曲げ損失に対し、従来のステツプ型光フアイ
バより強いことがわかる。したがつて、接続損失
一定という条件において、あらかじめ定められた
損失値に達するフアイバ長さは、本発明による光
フアイバの方が長くなり、中継距離を拡大するた
めに有利である。
以上説明したように、本発明による光フアイバ
によれば、曲げ損失に対して強く、ケーブル化工
程での損失増は、他のプロフアイルの光フアイバ
に比較してかなり抑えることが可能である。さら
に、コア径の変化に対して色分散の変化が比較的
少ないので、零分散波長の制御性がよいという利
点がある。さらに、本発明による光フアイバは超
広帯域、低損失であり、長距離無中継超大容量光
通信伝送路として、将来有望であるという利点が
ある。
によれば、曲げ損失に対して強く、ケーブル化工
程での損失増は、他のプロフアイルの光フアイバ
に比較してかなり抑えることが可能である。さら
に、コア径の変化に対して色分散の変化が比較的
少ないので、零分散波長の制御性がよいという利
点がある。さらに、本発明による光フアイバは超
広帯域、低損失であり、長距離無中継超大容量光
通信伝送路として、将来有望であるという利点が
ある。
第１図は本発明による光フアイバの一実施例の
屈折率分布を示す図、第２図および第３図は本発
明によるほかの実施例の屈折率分布を示す図、第
４図および第５図は中心コアがステツプ型のフア
イバ（第１図の実施例）において1.55μmで零分
散になる低屈折率コア半径a2と比屈折率差Δ1の
関係を示す図、第６図は中心コアがグレーデツド
型の場合の1.55μmで零分散となる低屈折率コア
半径a2と比屈折率差Δ1の関係を示す図、第７図
はΔ1＝0.7％のときの低屈折率コア半径の変化に
対する色分散の関係を従来のステツプ型光フアイ
バ（実線）と第１図の実施例に示す本発明光フア
イバ（破線）とで比較したときの図、第８図はモ
ードフイールド径を8μmとし、P2＝0.5としてP1
を変化させたときの曲げ半径２cmに対する曲げ損
失特性を本発明の実施例である中心コアがステツ
プ型およびグレーデツド型のそれぞれについて示
す図、第９図は実際に作製した本発明光フアイバ
の実施例の屈折率分布を示す図、第１０図は第９
図の本発明光フアイバの曲げ損失特性（実線）と
グレーデツド型1.55μm零分散光フアイバ（破線）
と1.3μm零分散光フアイバ（一点鎖線）の特性と
を比較した図である。 １……中心コア、２……低屈折率コア、３……
クラツド。
屈折率分布を示す図、第２図および第３図は本発
明によるほかの実施例の屈折率分布を示す図、第
４図および第５図は中心コアがステツプ型のフア
イバ（第１図の実施例）において1.55μmで零分
散になる低屈折率コア半径a2と比屈折率差Δ1の
関係を示す図、第６図は中心コアがグレーデツド
型の場合の1.55μmで零分散となる低屈折率コア
半径a2と比屈折率差Δ1の関係を示す図、第７図
はΔ1＝0.7％のときの低屈折率コア半径の変化に
対する色分散の関係を従来のステツプ型光フアイ
バ（実線）と第１図の実施例に示す本発明光フア
イバ（破線）とで比較したときの図、第８図はモ
ードフイールド径を8μmとし、P2＝0.5としてP1
を変化させたときの曲げ半径２cmに対する曲げ損
失特性を本発明の実施例である中心コアがステツ
プ型およびグレーデツド型のそれぞれについて示
す図、第９図は実際に作製した本発明光フアイバ
の実施例の屈折率分布を示す図、第１０図は第９
図の本発明光フアイバの曲げ損失特性（実線）と
グレーデツド型1.55μm零分散光フアイバ（破線）
と1.3μm零分散光フアイバ（一点鎖線）の特性と
を比較した図である。 １……中心コア、２……低屈折率コア、３……
クラツド。
Claims (1)
- １ 中心コアの外側に前記コアより屈折率の低い
低屈折率コアを有し、さらにその外側にクラツド
部を備えた階段状プロフアイルを有する光フアイ
バであつて、前記中心コアとクラツドの間の比屈
折率差をΔ1（Δ1＝n1 2−n2 2）／2n1 2：ただしn1は
中心コアの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率を
示す）、前記低屈折率コアとクラツド間の比屈折
率差をΔ2（Δ2＝（n3 2−n2 2）／2n3 2：ただしn3は低
屈折率コアの最大屈折率、n2はクラツドの屈折率
を示す）、中心コア半径をa1、低屈折率コア半径
をa2とし、P1＝Δ2／Δ1、P2＝a1／a2とするとき、
０＜P1＜１、０＜P2＜１の範囲の値をとり、Δ1
＞0.004であることを特徴とする1.5μm帯で零分散
を有する光フアイバ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193412A JPS6252508A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 光フアイバ |
| US06/901,619 US4755022A (en) | 1985-09-02 | 1986-08-29 | Zero dispersion single mode optical fiber with center core and side core in the 1.5 μm wavelength region |
| FR868612261A FR2586823B1 (fr) | 1985-09-02 | 1986-08-29 | Fibre optique en un seul mode. |
| CA000517258A CA1269262A (en) | 1985-09-02 | 1986-08-29 | Single mode optical fiber |
| GB8621090A GB2185331B (en) | 1985-09-02 | 1986-09-01 | Single mode optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60193412A JPS6252508A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 光フアイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6252508A JPS6252508A (ja) | 1987-03-07 |
| JPH0318161B2 true JPH0318161B2 (ja) | 1991-03-11 |
Family
ID=16307524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60193412A Granted JPS6252508A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 光フアイバ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4755022A (ja) |
| JP (1) | JPS6252508A (ja) |
| CA (1) | CA1269262A (ja) |
| FR (1) | FR2586823B1 (ja) |
| GB (1) | GB2185331B (ja) |
Cited By (2)
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| WO2001001179A1 (en) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical transmission line |
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| DE3812140A1 (de) * | 1988-04-12 | 1989-11-02 | Schott Glaswerke | Monomode-lichtleitfaser |
| FR2630833B1 (fr) * | 1988-04-27 | 1992-02-28 | Organisation Europ Rech Nucle | Dispositif pour stocker des photons et appareillage de determination de la forme d'une impulsion lumineuse de breve duree en faisant application |
| GB2228585A (en) * | 1989-02-28 | 1990-08-29 | Stc Plc | Silica optical fibre having two cladding layers |
| DE3912400C1 (ja) * | 1989-04-15 | 1990-01-11 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | |
| DE4001781C1 (ja) * | 1990-01-23 | 1991-02-21 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | |
| WO1991013038A1 (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-05 | Otc Limited | A rare-earth doped fibre |
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| JPH07261048A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散補償ファイバ |
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