JPH04104604U - 単一モード光導波路フアイバ - Google Patents

単一モード光導波路フアイバ

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JPH04104604U
JPH04104604U JP1990404175U JP40417590U JPH04104604U JP H04104604 U JPH04104604 U JP H04104604U JP 1990404175 U JP1990404175 U JP 1990404175U JP 40417590 U JP40417590 U JP 40417590U JP H04104604 U JPH04104604 U JP H04104604U
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waveguide fiber
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い波長帯域において低い分散特性を有しか
つ従来の光導波路ファイバにおける制約を伴なわない単
一モード光導波路ファイバを提供する。 【構成】 最大屈折率n1と半径aとを有するコアと、
屈折率n1よりも低い屈折率n2 を有して前記コアの外
周面を被うクラッド層とをもって構成され、前記コアは
少なくとも2つの同心部分75b、75cに囲まれた中
心部分75aと、前記少なくとも2つの同心部分のうち
のもっとも内側の部分75bとが屈折率の低められた領
域76で隔離され、かつ隣接する少なくとも2つの同心
部分が屈折率の低められた領域77で隔離され、前記領
域76の内側の半径ai はゼロより大きく、かつ領域7
7の最大半径a0 はコアの半径aよりも小さく、前記各
部分および領域の屈折率とが、ファイバを遠距離伝送ラ
インとして用いるのに適した少なくとも1つの波長にお
いて、このファイバが単一モードファイバを構成するこ
とを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は光エネルギを単一モードで伝送するための光導波路ファイバに関する 。
【0002】
【従来の技術】
単一モード光導波路ファイバは、波長1300nmおよび1550nmにおける伝送損失が それぞれ0.5dB/Kmおよび0.2dB/Kmになるまでに発達してきた。これら光導波路 ファイバの低損失特性および広帯域幅特性は一般に単一モードファイバによって 得られるが故に、これら光導波路ファイバは有能な長距離伝送線として魅力的な ものである。しかしながら、これら光導波路ファイバのきわめて広帯域な特性は 、HE11モードの全分散Dt が動作波長においてゼロかまたはできうる限りゼロ に近くなるように理想的に設計された場合にのみ達成しうる。
【0003】 単一モード導波路における全分散は材料分散Dmおよび導波路分散Dwによって 支配される。与えられたファイバ組成における材料分散は波長の関数として変化 する。例えばシリカを高度に含有するファイバにおける波長対材料分散曲線は、 1280nmの波長において分散ゼロの点を通る。単一モードファイバは、材料分散曲 線が分散ゼロの点を通る波長より高いいかなる周波数範囲においても、全分散が ゼロを示すように設計しうる。これは導波路分散を、低ファイバ損失および/ま たは光源の利用度という点から選択されたある特定の周波数における材料分散に 釣合うようにし向けることにより達成しうる。コアの半径a、コアの屈折率分布 またはコア・クラッド間の相対屈折率差Δを変えることにより導波路分散をその ようにし向けることができる。ここでΔは、n1をコアの最大屈折率、n2をクラ ッド層の屈折率とするとき、Δ=(n1 2−n2 2)/2n1 2 として定義される。ゼロ 分散の波長を求める技法は、ザ ベルシステム テクニカル ジャーナル(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・シー・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 α 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、134〜135頁 に記載されたエル・ジー ・コーエン(L.G.Cohen)ほかによる「単一モードファ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入れこむ方法」(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。
【0004】 上述のペイクほかおよびコーエンほかの論文中に示されているのは、結局ゼロ 分散周波数を求めることであるといえるが、しかしこれらは逆に他のパラメータ に影響を及ぼしている。最小の損失を達成するためには、接合損失および微小屈 曲損失をそれぞれ決定するスポット サイズ(Spot Size)Woおよび比 Wo/aのよ うなパラメータを最適化することが必要である。また、Δが約0.3% である段階 状屈折率分布を有する単一モード導波路に関する研究によって、このようなΔの 値は、微小屈曲損失が関係する限りにおいて低過ぎる可能性があることがわかっ た。コアが段階状またはα乗屈折率分布を有し、Δが約0.3% より大きい値を有 する従来の光ファイバにおいては、1380nmにおいて最大となるOH吸収による損 失を減少させるために光源の波長が約1300nmに選ばれた場合、ゼロ分散波長λo をレーザー源の波長にきわめて近づける、すなわち5nm以内に近づけるという要 求を満足することは困難であった。
【0005】 ペイクほかの論文には、波長が長くなるにつれて、導波路の半径を小さくしな ければならず、かつより長い波長においては、材料分散の大部分を導波路分散に よって補正しなければならないことが示されている。このことは、導波路が材料 分散ゼロにおいて動作するように設計された場合よりも、導波路のパラメータに おいて、より精密さが要求されることを意味する。もし材料損失との釣合をとる ために導波路の半径を小さくすれば、微小屈曲損失が許容限界を超えてしまう。
【0006】 米国特許第3997241号 公報に記載されているW形導波路は、導波路分散を変え るために変えうる附加的パラメータを提示している。この光ファイバは、比較的 低い屈折率qn1を有する内側クラッド層と中間的な屈折率pn1を有する外側ク ラッド層とによって被われた一様かつ比較的高い屈折率n1 を有するコアを備え ている。このような設計はVcを3.8327 として算出される値にまで増大する結果 をもたらすので、従来の階段状屈折率分布を有する光導波路ファイバに許容され ているよりも大きな半径を有するコアを通って光が単一モードで伝播されるのを 可能にする。規格化された周波数Vは数1であらわされる。
【数1】
【0007】 Vcは周波数Vの単一モード遮断周波数をあらわす。また、上述の米国特許 第3997241号公報には屈曲損失を減少させた光導波路ファイバが示されている。 この光導波路ファイバによれば、全分散を広い波長範囲に亘ってゼロまたはゼロ に近い値にすることが可能であるが、かかる広帯域動作を得るために、中間層の 屈折率qn1を比較的低くしなければならず、また外側クラッド層の屈折率pn1 をコアの屈折率に比較的近接したものにしなければならない。前記米国特許公報 では、(n−pn)/(n−qn) を0.1より小にしなければならないことを示して いる。このように小さい(n−pn)/(n−qn) の値は、製造上の許容誤差をき わどいものにし、1つの層の屈折率の僅かな変化が導波路分散曲線の勾配に多大 な影響を与える。この導波路分散曲線の勾配がその設計値から変化すると、それ に応じて低分散動作が可能な波長範囲の幅が狭くなる。
【0008】 前述の米国特許公報には、それ以下の周波数では単一モードの伝播が存在しな いより低い規格化された周波数 V1′の値を有する光導波路ファイバが示されて いる。該公報の図2に示されているように、単一モード伝播は、規格化された周 波数V1′とV2′との間で起生する。かくて、外側クラッド層の屈折率pn1 が (n−pn)/(n−qn)の好ましい関係を満足するように高められるのにつれて 、単一モード動作を実現するVの値の範囲が小さくなり、製造上の許容誤差はさ らに敏感となる。
【0009】
【考案が解決しようとする課題】
そこで本考案の1つの目的は、広い波長帯域において低い分散特性を有しかつ 従来の光導波路ファイバにおける上述した制約を伴わない単一モード光導波路フ ァイバを提供することにある。
【0010】 本考案の他の目的は、比較的大径のコアを有しかつ微小屈曲に基づく損失が比 較的低い単一モード光導波路ファイバを提供することにある。
【0011】 本考案のさらに他の目的は、最小のモード遮断をも伴なうことなしに、または 動作範囲から遠く離れた最小のモード遮断を伴って、広い波長範囲に亘って最低 の分散特性を有する単一モード光導波路ファイバを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本考案による光導波路ファイバは、最大屈折率n1 を有する透孔性材料よりな るコアと、屈折率n1よりも低い屈折率n2を有してコアの外周面を被う透孔性材 料よりなるクラッド層とをもって構成されている。本考案は、上記構成において 、コアが少なくとも1つの屈折率の低められた領域を有することを特徴とする。 この屈折率の低められたもっとも内側の領域の内側の半径はゼロより大きく、か つこの領域の外側の半径はコアの半径よりも小となされている。
【0013】
【実施例】
以下図面を参照して本考案による単一モード光導波路ファイバの実施例につい て説明しよう。
【0014】 図1は光導波路ファイバの断面図を示し、コアは、低められた屈折率n3 を有 する単一の領域14によって隔離された内側領域10および外側領域12を備え ている。本考案の要件を満足する種々の屈折率分布のうちの1つは図2に示され ている。図2において、コアの内側領域19aおよび外側領域19bの屈折率は ともにn1 である。これら2つのコア領域19aおよび19bの屈折率が等しい ものであっても、それらは別個の組成によって形成しうる。コアは屈折率n2 を 有するクラッド層16により被われている。クラッド層は実線20で示されてい る屈折率の低められた部分または破線21で示されている屈折率の低められない 部分を有しうる。屈折率n3は線22で示されているようにn2より低いものとな しうるが、n2と等しいかまたはn2より高いものともなしうる。屈折率を低める 効果は、光導波路ファイバの光エネルギ伝播特性を修正して所望の波長・導波路 分散関係が得られることである。もしも(n1−n2)/(n1−n3)の値が0.1のよ うに小さいと上述の効果は得られても製造上の許容誤差がきわどいものとなる。 このように、(n1−n2)/(n1−n3) が0.1のように小さい場合、現時点で適用 される製造工程および光導波路ファイバの組成をもってしては、光ファイバの物 理的特性の僅かな変化によって導波路分散特性の多大な変化を生じる欠点がある 。しかしながらこの比(n1−n2)/(n1−n3)が2ぐらいかそれより大きい場合 には、本考案による効果を奏することができない。したがって、(n1−n2)/ (n1−n3)は2.0以下とされなければならない。
【0015】 図2に示されたコアの屈折率分布は階段状屈折率分布であるが、α乗分布を含 む他の形式の屈折率分布も適用しうる。ここで「α乗分布」とは、光導波路ファ イバの軸線上における屈折率をn0とするとき、コアの屈折率n(r)が数2によっ て決定されるものであることを意味する。
【数2】
【0016】 図3における曲線24はα=2の場合のα乗分布をあらわす。クラッド層の屈 折率は、実線26で示されているように、コアの外縁と等しい値かまたは破線 28で示されているようにコアの外縁より低いものとなしうる。
【0017】 屈折率の低められた領域を有するコアの屈折率分布形状は、光導波路ファイバ の光伝播特性に対する影響を考えて変えうる。図3のコアの屈折率分布において 、もっとも屈折率の低い部分が30で示されているように平である代りに、その 屈折率の低められた部分に丸味がついていてもまたは破線32で示されているよ うにとがっていてもよい。
【0018】 屈折率の低められた領域の半径方向の位置、深さ、幅および形状を制御するこ とにより、光導波路の伝播特性を単一モード系に課せられる異なる要求を満足す るように適切に変更しうる。例えば、コアの屈折率分布は一定であると仮定すれ ば、波長の異なる系においてゼロ分散動作を達成するためには異なる形式の屈折 率の低められた部分が必要となる。
【0019】 大幅に分散特性が異なる光導波路ファイバを製造するために本考案を適用する 場合の方法は以下の記載および図4に示されている。図4において、Vd2(Vb )/dV2の値は比V/Vcの関数としてプロットされている。Vd2(Vb)/ dV2の値は数3で示すように導波路分散Dwに関係している。
【数3】
【0020】 ここでcは光の速度、λは光の波長、bは規格化された伝播定数をそれぞれあ らわす。図4のグラフによれば、異なるコア屈折率分布における異なるVの値に おける相対導波路分散を比較することができる。単一モード動作は1.0 より小さ いV/Vcの値において生じる。微小屈曲損失を最小にするために、一般的に光 導波路ファイバを1.0 の近傍の値のV/Vcで動作させることが望ましい。しか して、光導波路ファイバを0.6 以下の値のV/Vcで動作させることは一般的に 望ましくない。このような低い値ではコアの径が小さくなりかつ微小屈曲損失が 増大する傾向があり、光導波路ファイバの特性が製造上の変動しに対してより敏 感になる。
【0021】 曲線42および44は、図2に示された屈折率分布を有するコアを備えた光導 波路ファイバの代表的な導波路分散特性を示し、両者の屈折率の低められた領域 のパラメータを異にする。曲線42で示される光導波路ファイバにおいては、 ai=0.6a、a0=0.9a、(n1−n2)/(n1−n3)=0.75である。曲線44で示 される光導波路ファイバにおいては、ai=0.4a、a0=0.65a、(n1−n2)/( n1−n3)=0.75である。したがって曲線42および44で示されている光導波 路ファイバは、単にコアの屈折率の低められた領域の径方向の位置と幅とが異な っているに過ぎない。
【0022】 曲線42は、V/VcをあらわすX軸に、1に近いが1より小さい値の点で交 わっている。このことは、このような特性を有する光導波路ファイバが、ゼロま たはゼロより僅か大きい材料分散を示す波長で有利に動作しうることを示してお り、かかる動作波長は単一モード遮断周波数に近接している。曲線42の急勾配 は、λ対Dw 曲線がまた比較的急な正の勾配を有し、広対域幅低損失動作特性が 得られることを示唆している。
【0023】 曲線44は、単一モード遮断周波数の近傍で動作しているのに、比較的多大な 導波路分散を備えることが可能な光導波路ファイバの代表例を示している。約 1400nmにおけるOH吸収のピークよりも高い周波数での材料分散が比較的大きい ために、曲線44で示される光導波路ファイバにおいては、1400nmより高い周波 数における材料分散に釣合いをとるために必要な導波路分散を備えている。
【0024】 曲線46はα=1のコア屈折率分布を有する光導波路ファイバの代表例である 。この光導波路ファイバは、1.0 に近いV/Vcの値で動作しうるが、たとえ同 じVの値で動作するとしても、曲線44で示されている光導波路ファイバのよう な大きな材料分散と釣合いをとることはできない。
【0025】 図5を参照すると、曲線50は、コアの内側領域および外側領域が約3モル% のGeO2の添加されたシリカよりなる光導波路ファイバにおける材料分散を示して おり、コアの屈折率の低められた領域は約1.7モル% の弗素の添加されたシリカ よりなり、クラッド層の屈折率の低められた領域が約1.0モル% の弗素の添加さ れたシリカよりなる光導波路ファイバの材料分散をあらわす。曲線50′はコア の内側領域および外側領域が約8モル%のGeO2の添加されたシリカよりなること 以外は同様の光導波路ファイバの材料分散を示す。材料分散曲線の形状とゼロと 交叉する点とを知れば、上述した方法によって、特定の波長における低分散動作 を達成するための特定のコア屈折率分布を図4における種々の曲線の中から選択 することが可能である。例えば、もし1300nmの波長系、すなわち遮断波長λc が 約1250nmの波長系で動作させようとすれば、1300nmにおける材料分散が極めて小 さいので、該波長における導波路分散を可能なかぎり小さくしなければならない 。1300nm近傍の単一モード動作におけるVd2(Vb)dV2の値は、V/Vcの値 が1.0 に近いので、小さくしなければならない。本考案による屈折率の低められ た領域を有するコアを備えた光導波路ファイバの特性の1つをあらわす曲線42 は、V/Vcの値が0.91の点でゼロとなっている。これは、このような光導波路フ ァイバが1300nmにおける導波路分散に釣合わすのに適していることを示している 。
【0026】 図5は、図4の曲線42で特性づけられている屈折率の低められた領域を有す るコアを備えた光導波路ファイバが1300nm附近の波長系において有利な理由を示 している。広い波長範囲に亘る低分散動作を得るためには、材料分散曲線50の ゼロ分散点の近傍に導波路分散曲線のゼロ分散点がくるようにしなければならな い。コアの屈折率の低められた領域の特性およびΔの値を適切に選択することに よって、材料分散を広い波長範囲に亘って実質的に釣合わすことができる。
【0027】 図6の曲線52および54は、図4の曲線42によって特性づけられたコア屈 折率分布を有する光導波路ファイバの分散曲線である。クラッド層をシリカと仮 定すると、曲線52および54におけるΔの値はそれぞれ0.75%および0.97%で ある。材料分散は約1300nmにおいてゼロとなる。導波路分散ゼロの点は、光導波 路ファイバのVの値を適切に選ぶことによって1300nmにおいて生じる。曲線52 および54は、きわめて広い波長帯域に亘って材料分散と釣合いをとるべく比較 的急な勾配を示している。
【0028】 曲線56はΔが0.5% である図4の曲線42によって特性づけられたコア屈折 率分布を有する他の光導波路ファイバの分散曲線である。より詳細に下記に述べ られているように、この光導波路ファイバは1305nmのゼロ分散波長および1120nm の遮断波長を示す。曲線56の勾配は曲線54の勾配ほど急でないから、曲線 56で特性づけられる光導波路ファイバは曲線54のもののような広い波長帯域 に亘る低分散動作特性を備えることができない。
【0029】 α=1の屈折率分布を有する光導波路ファイバの導波路分散をあらわす曲線 58および60は、比較の目的で示したものである。曲線58および60であら わされる光導波路ファイバのΔの値はそれぞれ1.0%および1.3%である。この形 式の光導波路ファイバは、Δが許容できなき程低い場合にのみ導波路分散曲線に おいてゼロ分散を示す。
【0030】 図5の材料分散曲線50および50′と全く等しい図6の曲線64および 64′は、約1500nmまたはそれより長い波長におけるゼロ分散動作に対しては大 きな導波路損失を必要とする事実を示している。曲線70および72は、α=1 の屈折率分布を有しかつΔの値がそれぞれ1.0%および1.3%である光導波路ファ イバをあらわす。曲線66および68は、図4の曲線44で特性づけられかつΔ の値がそれぞれ0.75%および0.97%である光導波路ファイバのものである。曲線 66に示す光導波路ファイバは約1550nmにおいてゼロ分散動作をするであろう。
【0031】 図4〜図6のグラフは当分野の技術者によって種々の方法で作成することがで きる。光導波路ファイバの屈折率分布の波動方程式は下記の刊行物、すなわち、 アプライド オプティクス(Applied Optics) 第16巻 1977年、483〜493頁に記 載されたシー・イェー(C.Yeh) ほかによる「半径方向に層を形成するファイバの 伝播特性を算出するための有効な方法」(Computing the Propagation Characteristics of Radially Stratified Fibers : an Efficient Method)およ び、アプライド オプティクス第19巻 1980年、2007〜2010頁に記載されたエル ・ジー・コーエン(L.G.Cohen) ほかによる「単一モードファイバ分散特性におけ る数値的予言と測定との相関関係」(Correlation Between Numerical Predictions and Measurements of Single-Mode Fiber Dispersion Characteristics)における技法によって解くことができる。また、光導波路ファ イバは下記の刊行物、すなわちアイ・イー・イー・イー ジャーナル オブ ク ワンタム メカニクス(IEEE Journal of Quantum Mechanics)、キュー・イー 第14巻(QE−14)、1978年855頁に記載されたエル・ジー・コーエン(L.G. Cohen)ほかによる「近赤外線ファイバレーマン レーザを用いた一般的ファイバ 光学測定システム」(A Universal Fiber Optic (UFO) Measurement System Based on a Near IR Fiber Raman Laser)およびエレクトロニクス レターズ (Electronics Letters)第14巻 1978年170〜172頁に記載されたシー・リン(C. Lin)ほかによる「ゲルマニウムおよび燐を添加されたシリカファイバのゼロ材料 分散領域におけるパルス遅延測定」(Puls Delay Measurements in the Zero-Material Dispersion Region for Germanium and Phosphorous Doped Silica Fibers)によって製造されかつ分散を測定されうる。
【0032】 上述したコア屈折率分布を有する本考案による光導波路ファイバは従来の気相 沈積法により製造され得る。理論的な実例として、1315nmにおいて動作するよう に設計された光導波路ファイバの製造方法について説明する。米国特許第 4217027号 公報に開示された方法がこの場合に適用されうる。プリフォームを構 成する多数の層に関して図1および図2を参照するが、図1はこのプリフォーム から形成された光導波路ファイバの断面図であることに注目すべきである。溶融 シリカチューブが外側クラッド層18を形成する基体チューブとして用いられる 。層18は屈折率n2 を有するクラッド層の部分であるが、所定の値のΔを得る ためにコアに対しより低い添加剤濃度が要求されることにより、クラッド層18 の屈折率より低い屈折率n2 を有する層16を設けることが望ましい。このこと は材料分散を低める結果をもたらし、約1315nmに等しいかまたはそれより低い λ0 の値を得ることを容易にする。層16は約1モル%の弗素が添加されたシリ カで形成しうる。層16の軟化点温度を低めるために、最高1.0モル%のP2O5 を 加えることができ、それによって製造上の便益が促進される。コアの外側領域 12は層16の内周面に約3モル%のGeO2を添加されたシリカの層を沈積させる ことにより形成される。屈折率の低められた層14は約1.7モル% の弗素を添加 されたシリカの層を沈積することによって形成される。最終的にコアの内側領域 (中心領域)10が約3モル%のGeO2を添加されたシリカの層を沈積させること により形成される。
【0033】 このプリフォームは中心孔がつぶされかつ延伸されて、以下の特性を有する光 導波路ファイバとなる。コアの半径は6.2μmである。屈折率の低められた層14 の外径は5.6μmでで、内径は3.6μmである。屈折率の低められたクラッド層16 は約15μmの半径とされなければならない。 屈折率n1、n2およびn3はそれぞ れ1.463、1.456および1.4508である。規格化された遮断周波数Vcは約5.0であり 、遮断波長λcは約1115nmである。相対屈折率差Δは0.3%である。スポットサイ ズW0 は約3.7μmである。この光導波路ファイバの導波路分散特性は第5図の曲 線56であらわされている。6.2μmのコア半径は、コアに屈折率の低められた領 域を持たない階段状屈折率分布の光導波路ファイバにおけるコアの半径の約2倍 であることに注目すべきである。
【0034】 約1300nmと1550nmとの間のより広い波長範囲に亘る低分散動作が得られるよう に設計された光導波路ファイバの製造方法を示す他の理論的な実施例が以下に述 べられている。この場合も上述した実施例と同様な製造方法が適用される。溶融 シリカチューブが外側クラッド層18を形成する基体チューブとして用いられる 。層16は約1モル%の弗素が添加されたシリカで形成しうる。コアの外側領域 12は層16の内周面に約4.5モル%のGeO2 を添加されたシリカの層を沈積させ ることにより形成される。屈折率の低められた層14は約2.6% の弗素を添加さ れたシリカの層を沈積することによって形成される。最終的にコアの内側領域( 中心領域)10が約4.5モル%のGeO2 を添加されたシリカの層を沈積させること により形成される。
【0035】 このプリフォームは中心孔がつぶされかつ延伸されて、以下の特性を有する光 導波路ファイバとなる。コア12の半径は6.7μmである。屈折率の低められた層 14の外径は約5.5μmで、内径は3.3μmである。屈折率の低められたクラッド層 16は約15μmより大きい半径となされなければならない。 屈折率n1、n2 お よびn3はそれぞれ1.465、1.456および1.447である。規格化された遮断周波数 Vcは約5.0であり、遮断波長λcは約1115nmである。相対屈折率差Δは0.5%であ る。スポットサイズW0は約5μmである。この光導波路ファイバの導波路分散特 性は第5図の曲線54に類似している。6.7μmのコア半径は、コアに屈折率の低 められた領域を持たない階段状屈折率分布の光導波路ファイバにおけるコアの半 径の約2倍であることに注目すべきである。
【0036】 図2および図3に示された屈折率分布はコア内に単一の屈折率の低められた領 域を有するが、本考案はまた2つまたはそれ以上の屈折率の低められた領域をコ ア内に有する光導波路ファイバも含む。図7から図8にはそのような光導波路フ ァイバが示されている。
【0037】 図7に示されているように、コア領域75aおよび75bは屈折率の低められ た領域76によって隔離されており、コア領域75bおよび75cは屈折率の低 められた領域77によって隔離されている。クラッド層は実線78で示されてい る屈折率の低められた部分または破線79で示されている屈折率の低められない 部分を有しうる。コアの屈折率の低められた領域の屈折率は実線76および77 で示されているようにクラッド層のそれよりも高いものとなしうるが、破線80 および81で示されているようにクラッド層のそれよりも低いものともなしうる 。
【0038】 図8は図7のものと同様の屈折率分布を示しているが、コア領域82a、 82bおよび82cのそれぞれは互いに異なる屈折率値を有し、屈折率の低めら れた領域83と84の屈折率も、領域85と86の屈折率も互いに異なる。
【0039】 図9は山と谷が丸められた屈折率分布を示し、コアの屈折率曲線88は正弦波 状(屈折率の変化が正弦波または余弦波の形状をしている)である。図9におけ る屈折率分布は下記の数4であらわすことができる。
【数4】
【0040】 数4において、mは屈折率分布の振動数をあらわし、φは位相遅れのパラメー タをあらわす。φ=90°の場合、分布は余弦波となる。伝播特性を変えうる変 数はm、φおよびnd とそれに加えてn1、ncladおよびaである。
【0041】 計算によると、m>10の場合は屈折率変化が急速すぎるので、モードを追う ことができず、平均的屈折率が実際に見られるに過ぎない。しかしながら、数5 で定義されるコアのラジアル伝播定数Uが正弦波状変化に周期的にマッチすれば 、共振を生じることが可能である。
【数5】
【0042】 これらの点では、伝播特性を思いきって変えることができる。この条件におけ るUはほぼπm/a に等しい。これらの点では、分散等の伝播定数を従来の場合 と全く異なるものにしうる。
【0043】 図10は、コアの屈折率の平均値が半径が増すにつれて破線91であらわされ る下降曲線に沿って下降する正弦波状変化を示している。あるいはコアの屈折率 の平均値が半径が増すにつれて破線92であらわされる上昇曲線に沿って上昇す る正弦波状変化を示すものであってもよい。
【0044】 図2および図3に示す屈折率分布を有する実施例の場合と同様に、図7から図 10に示す屈折率分布を有する実施例にも種々の変更を適用できる。
【0045】
【考案の効果】
かくして、コアが1つ以上の屈折率の低められた領域を有することにより、光 導波路ファイバの損失および分散特性を広い波長帯域に亘って理想的なものとす ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案による光導波路ファイバの断面図であ
る。
【図2】本考案による光導波路ファイバにおける屈折率
分布の説明図である。
【図3】本考案による光導波路ファイバにおける屈折率
分布の説明図である。
【図4】V/Vcに対するVd2Vb/dV2の値を示す
グラフである。
【図5】本考案によるコア屈折率分布特性を有する光導
波路ファイバの波長対分散曲線である。
【図6】本考案によるコア屈折率分布特性を有する光導
波路ファイバの波長対分散曲線である。
【図7】本考案による光導波路ファイバの他の実施例に
おける屈折率分布の説明図である。
【図8】本考案による光導波路ファイバの他の実施例に
おける屈折率分布の説明図である。
【図9】本考案による光導波路ファイバの他の実施例に
おける屈折率分布の説明図である。
【図10】本考案による光導波路ファイバの他の実施例
における屈折率分布の説明図である。
【符号の説明】
75a コア領域 75b コア領域 75c コア領域 76 屈折率の低められた領域 77 屈折率の低められた領域 82a コア領域 82b コア領域 82c コア領域 83 屈折率の低められた領域 84 屈折率の低められた領域

Claims (9)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最大屈折率n1 と半径aとを有する透光
    性材料よりなるコアと、前記屈折率n1 よりも低い屈折
    率n2 を有して前記コアの外周面を被う透光性材料より
    なるクラッド層とをもって構成され、前記コアは少なく
    とも2つの同心部分(75b,75c;82b,82c)
    に囲まれた中心部分(75a;82a)を有し、前記中心
    部分(75a;82a)と前記少なくとも2つの同心部分
    のうちのもっとも内側の部分(75b,82b)とが屈折
    率の低められた領域(76,80;83,85) で隔離
    され、かつ隣接する少なくとも2つの同心部分が屈折率
    の低められた領域(77,81;84,86)で隔離さ
    れ、もっとも内側の屈折率の低められた領域(76,8
    0;83,85)の内側の半径ai はゼロより大きく、
    かつもっとも外側の屈折率の低められた領域(77,8
    1;84,86)最大半径a0 は前記コアの半径aより
    も小さく、前記少なくとも2つの同心部分および前記屈
    折率の低められた領域の屈折率と半径とが、前記ファイ
    バを遠距離伝送ラインとして用いるのに適した少なくと
    も1つの波長において、前記ファイバが単一モードファ
    イバを構成するように設定されていることを特徴とする
    単一モード光導波路ファイバ。
  2. 【請求項2】 前記クラッド層が前記コアの外周面に隣
    接する屈折率の低められた領域(78)を備えている請求
    項1記載の光導波路ファイバ。
  3. 【請求項3】 前記コアの中心部分(75a)の最大屈折
    率と前記少なくとも2つの同心部分(75b,75c)の
    最大屈折率とが等しいことを特徴とする請求項1または
    2記載の光導波路ファイバ。
  4. 【請求項4】 前記コアの中心部分(82a)の最大屈折
    率と前記少なくとも2つの同心部分(82b,82c)の
    最大屈折率とがすべては等しくないことを特徴とする請
    求項1または2記載の光導波路ファイバ。
  5. 【請求項5】 前記複数の屈折率の低められた領域(7
    6,77;80,81) の屈折率が互いに等しいことを
    特徴とする請求項1記載の光導波路ファイバ。
  6. 【請求項6】 前記複数の屈折率の低められた領域(8
    3,84;85,86) の屈折率が互いに等しくない
    ことを特徴とする請求項1記載の光導波路ファイバ。
  7. 【請求項7】 前記コアの中心部分の屈折率と、前記少
    なくとも2つの同心部分の屈折率と、これら部分間の屈
    折率の低められた部分の屈折率とが正弦波状の屈折率変
    化(88)を呈していることを特徴とする請求項1記載の
    光導波路ファイバ。
  8. 【請求項8】 前記コアの正弦波状の屈折率変化(90)
    が、半径の増加につれて屈折率が減少する基線(91)に
    沿っていることを特徴とする請求項7記載の光導波路フ
    ァイバ。
  9. 【請求項9】 前記コアの正弦波状の屈折率変化(90)
    が、半径の増加につれて屈折率が増加する基線(92)に
    沿っていることを特徴とする請求項7記載の光導波路フ
    ァイバ。
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