JPS6033513A - 単一直線偏波光フアイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ド変換により生ずる不要モードを速やかに減衰さ１・せ
、長距離にわたり単一直線偏波モードのみを伝搬させる
光ファイバに関するものである。

従来、偏波保持光ファイバとしては基底伝搬モードであ
るＨＥ，□モードの二つの直交偏波モード間の伝搬定数
差Δβと自由空間中の波数にの比と・・して定義される
モード複屈折り＝Δβ／ｋｔ−できｌるだけ大きくする
ことにより、゛直交する偏波モード間のモード結合が起
こらないようにし、偏波を保持するものであった。しか
じ本・ａ的に二つの直交モードの伝搬が可能であるので
、外乱によりー）たびモード変換が起こると、受信系の
Ｓ／Ｎ劣化の原因となる。偏波保持光ファイバとして第
１図に示すようなりラッド２の中心に楕円コア１を設け
た構造（　０．　Ｙｅｈ　’　Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　
（ｉｉｅｌｅｏｔｒｉｃｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ　’　、
　Ｊ．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　＋　８　８　ｔ　Ｔ
）ｐ．　１”８２８５−１３２４８　、１９６１　１や
、第２図に示すようなコア１の両側に、コアｌおよびク
ラッド２＆こ用いた材料と線膨張係数の異なる材料で構
成した応力付与部３を配置し、コア１に応力複屈折を付
加する構造（　Ｔ．　Ｈｏｓａｋａ　、　ｅｔ　ａｌ．
　、　’　Ｓｉｎｇｌｌｅ　−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｒｅｓ
　ｗｉｔｈ　ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ｒｅｆｒａｃ
ｔｉｖｅ　−ｉｎｄｅｘ　ｐｉｔｓ　ｏｎ　ｂｏｔｈ　
ｓｉｄｅｓ　ｏｆ　ｃｏｒｅ　，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。

Ｌｅｔｔ．　、　１　７　、　ｐｐ．　１　９　１　−
　１　１）　８　、　１　９　８　１　）および第３図
に示すようなコアｌのまわりにコア１およびクラッド部
８２と線膨張係数の異なる楕Ｊ円ジャケット応力付与部
３８を設けた構造（Ｔ。１Ｋａｔｓｕｙａｍａ　、ｅｔ
　ａｌ、、’　］、ｏｗ　−Ｌｏｓｓ　Ｓｉｎｇｌｅ　
−ｐＯｌａｒｉＺａｔｉＯｎ　ｆｉｂｒｅｓ　／ｌ、　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ、　、　１７　。

ｐｐ、　４７３−４７４，１９８］）によりモード複屈
折１３を大きくすることが提案されている。　・しかし
、これら前記の喝波保持光ファイバは一方の異方性主軸
に合致した偏波モード全励振しても、導波構漬上二つの
偏波モードが伝搬可能であり、モード変換が起こると二
つのモードが伝搬し直Ｕｌ偏波を保持することはできな
い。−万、二つ１・・の主軸方向の屈折率分布を変える
ことにより、一方の伝搬モードをカットオフとし、一つ
の励振モードのみを伝搬させるファイバ構造の提案（Ｔ
。

ｏｋｏｓｈｉ　ａｎｄ　Ｋ、Ｏｙａｍａｄａ　、　Ｗ　
Ｓｉｎｇｌｅ　−ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＳｉｎｇｌ
ｅ　−ｍｏｄｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｗｉｔ
ｈ　ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　’−１ｎｄｅｘ　ｐｉｔｓ
　ｏｎ　ｂｏｔｈ　５ｉｄｅｓ　ｏｆ　ｃｏｒｅ　’　
、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。

Ｌｅｔｔ、　、　１６　、　ｐｐ、　７１２−７１３　
、１９８０　）がある。しかし励振モードのみ伝搬する
規格化周波数領域が狭く、伝搬モードの損失も大きく、
長距離伝送には不向きである。

本発明はこれらの欠点を解決するため、異方性１主軸方
向のコア・クラッド間の比屈折率差と、屈折率分布およ
び応力付与部の屈折率、線膨張係数等のパラメータを設
定することにより、直交制波モード間の減衰定数に差を
つけ、モード変換によ。

り生じた不要モードを除去することにより、単一直線偏
波を伝搬させる単一モード光ファイバを提供することを
目的とする。

第４図は本発明の一実１１．ｌｌｉ例の断面図で、コア
１と低屈折率部４２および応力付与部４８により、１・
・異方性主軸（ｘ、ｙ軸）間の屈折率分布に差をもたせ
る構造となっている。低屈折率部４２は純粋石英５１０
２よりも低い屈折率をもたせることを目的とし、コア１
と隣接しているので、近赤外領域の特に波長１．８μｍ
および１．５μｍで吸収のないドｉ・−パント、たとえ
ばフッ素Ｆを添加して作製することができる。応力付与
部４８はコア１、低屈折率部４２およびクラッド部４４
．４５の線膨張係数と大きく異なる線膨張係数をもたせ
るため、たとえばＢ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５，Ｇ６０．をドー
プして図のＸ　−′１１（３） 軸方向に引張り張力として応力をコア１に付与すするこ
とができる。クラッド部４４と４５は屈折率分布はほぼ
同じであるが、４４は低損失にしている。

第５図（ａ）、（ｂ）は第４図の構造を設けた−。

場合のそれぞれＸ、ｙ軸方向の屈折率分布を表わす。低
屈折率部４２および応力付与部４３のドーパントａ邸を
制限することにより、Ｘ軸方向はコア径の５培以上の領
域にわたり、ｙｌ１４１１方向の比屈折率差に比べて大
きな比屈折率差を有する構造と１・・することができる
。以下に詳細な説明を行う。

コアｌにＧｅｍ２を２　ｍｏ／％ドープすることにより
、クラッド部４４に比べて比屈折率差ΔＧ””１−ｎ２
／　ｎｘ　（ｎｔ　：コア１の屈折率、ｎ２：クラッド
部４４の屈折率）を０．２％とし、低屈折率部にＦｌ・
をドムプすることにより、コア部と相対的にΔＬ−ｎ１
−ｎ８／ｎ１　’　ｎ８　’低屈折率部　４１２　（Ｄ
屈折率）を１％程闇とすることができる。また応力付与
部は８ｇ０８を２１１　ｍ０１％ドープすることにより
、はぼクラッド部４４に比べΔ５−ｎ４−ｎ　ｓ　／Ｉ
’１４・・（４） （ｎ４：応力付与部Φ８の屈折率）−０，７％の比ｌ屈
折率差となり、低屈折率部とほぼ同等の屈折率とするこ
とができる。従ってＸ軸方向の偏波モードは見かけ上、
比屈折率差が約１％の導波構造のファイバと等化の形で
伝搬し、ｙ軸方向の偏波モ）−ドに対しては比屈折率差
０．２％の導波構造を有するファイバと等化の形で伝搬
する。

第６文はΔ＝０．２％とΔ＝１％の光ファイバに対する
マイクロベンディング（Ｎ　（１／Ｒ）”　＝６１３ｍ
　、Ｗ＝ｌ、９闘ここでＮ：単位長あたりの１．。

曲がり数、（１／Ｒ）ｇ：曲がりの曲率の２乗平均、Ｗ
：曲がりの平均継続長〕を生じた際の遮断波長λ。とし
て規格化した規格化波長λ／λ０とマイクロベンディン
グによる損失増の関係を示す。第６図から外乱に対して
第４図の構造のファイバは、１、たとえばλ／２゜＝１
．７において一５ｏｄＢｉ度の損失差を生じ、ｙ方向の
偏波モードは存在するものの損失が極めて大きい。従っ
てＸ方向の偏波モードは損失増なしに長距離にわたり伝
搬させることができ、しかもたとえモード変換を起こし
て１２．。

、Ｙ　方向偏波モードとなっても再度のモード変換な１
しに減衰消滅する。コア周方向の屈折率分布が均一で単
に応力付与部４３を設けたファイバのモード率換の様子
は消光比η＝Ｐｙ／ＰＸ（Ｐｘ、Ｐｙは各々ｘ、ｙ方向
の偏波モードの光電力であり、人・・射条件はＰｘ＝１
．　、　Ｐｙ＝０　）の距離依存性をめることにより知
ることができる。

第７図はその測定結果を示し、Ｉ　Ｋｍ長でη＝−２５
ｄＢ程度であるが、第６図より低屈折率部４２を設ける
ことにより直線偏波を保持したまま１ｇＩＫｍ長で−５
０ｄＢ近い消光比をもたせることができる。

また第４図に示した構造の池に第８図に示す低屈折率部
８２と応力付与部８８を直交して配置することもできる
。この場合応力付与部８８に使用１するドーパントはク
ラッド部８４と可能な限り等しくするため、Ｂ２Ｏ３と
Ｇｅｍ２をＳｉｎ、に添加することにより作製する。

第９図（ａ　ｌ　＋　Ｉ　ｂ　）に第８図の構造に対す
る直交主軸（ｘ、ｙ軸）方向の屈折率分布ご示す。訃第
４図および第８図の実施例ではコアｌを円形１で描いて
いるが、それ以外の形状、たとえば楕円、矩形等の任意
の形状でもよい。また低屈折率部４２および８２は扇形
で描いているが、現実のファイバでは円形形状その他任
意の形状とすることへができる。

次に第８図のファイバ構造を例に本発明の単−直線圓波
光ファイバの製造方法について説明する。

第１０図はファイバ母材の各ガラス母材の配置図を示し
、１Ｏ−１はコアガラス、１０−２は低Ｉｌｌ屈折率部
のガラス（たとえばＦ添加ガラス）、１０−８は応力付
与ガラス（たとえばＢ２Ｏ３十ＧｅＯ２添加ガラス）、
１Ｏ−４は純粋石英のクラッド部のガラスである。第８
図に示す構造のファイバは第１０図に示す配置のガラス
材をロッドインチュ１）−ブ法により作製することがで
きる。

第１１図はＶ　Ａ　Ｄ　（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｘｉａ
ｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による光ファイバの製造
法を利用して、第４図に示すコア１、クラッド部４２．
４４の部分を製造する方法の説明図であり、第１１１ｆ
ｆｌ（ａ＋はバー□・・−すの配置およびスートの関係
を示す図であり、１第１］図（ｂｌは第１１図（ａ３を
下方から見た図である。

第１１図Ｃａｌ　、（ｂｌにおいて、１１−１はコア１
に対応するスート、１１−２は低屈折率部・４２に対応
するスー）、１１−８はクラット部４４に対応するスー
トである。また１１−４はス−）１１−２の部分を形成
させるためのガスバーナ、１１−５はスー）１１−８の
部分を形成させるためのガスバーナ、１】−６はスート
１ｌ−ＩＨｌの部分を形成させるためのガスバーナであ
る。各ガスバーナから所要のドーパントを含むガスが出
て、加水分解反応によってスートを堆積してゆく。

このように作成されたスートを脱水処理を織しながらガ
ラス化することにより、コア１、低屈折率１′□部４２
およびクラッド部４４の部分を作成することができる。

これを第】０図の中心部に挿入し、線引きすることによ
り、本発明の光ファイバを製造することができる。この
方法ではＶＡＤ法の低損失化技術を利用できるので、極
めて低園失な光′□。

ファイバを作成することができる。なおＶＡＤ法Ｉでは
ガスの流れを安定にする必要があるので、１１−４　、
　］、　Ｉ　−５および】１−６のガスバーナの配Ｉｔ
は第１１図に示す方法とは別な方法もあるが、公知の技
術であるので、ここでは説明を省略）する。

以上説明したように、本発明により、たとえモード変換
が起こっても不要モードを速やかに減衰させ、単一直線
偏波のみ伝搬可能な光ファイバを提供することができる
ので、コヒーレント光通信１・・方式、光フアイバ応用
計測、光集積回路との高効率結合等において大きな利点
があるばかりでなく、これまで実用化されているＰＯＭ
−ＩＩ変調−復調方式を用いた光ファイバ云送糸におい
ても偏波分散を生じない長距離・大容量光伝送線路を構
成］−・することが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は楕円コアファイバの光フアイバ構造を示す断面
図、 第２図は応力異方性をコアに付加するための応・・力付
与部を設けた光フアイバ構造を示す断面図、１第３図は
楕円ジャケットをコア周囲に設はコアに応力異方性を寸
前する光フアイバ構造を示す断面図、 第４図は異方性主軸間の屈折率分布を変えかつ・応力付
与部を有する単一直線偏波保持ファイバの光ファイバ構
造全示す断面図、 第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異方性主軸Ｘ。 ｙ方向の屈折率分布図、 第６図は外乱としてマイクロベンディング（不・・規則
曲がり）を考えた際の両生軸方向の開演に対する損失増
と規格化波長の関係を示す図、第７図は低屈折率部がな
く栄に応力付与部が存在する場合の消光比の距離依存性
の測定結果を示す図、 第８図は杢発明の光ファイバの他の実１也例の断面図、 第９図（ａ）、（ｂ）は第８図に示した光ファイバの屈
折率分布を示す図、 第１θ図は杢発明の元ファイバをロツドインヂ・１ユー
ブ法で製造する方法の説明図、 第１１図（ａ）、（ｂ）は本発明の光７アイノくをＶＡ
Ｄ法で製造する方法の説明図である。 １・・・コア、２・・・クラッド部、８・・・応力付与
部、８２・・・クラッド部、３８・・・楕円ジャケット
応力付・４部、４２　ｍ　８２・・・低屈折率部、４８
．８８・・・応力付与部、４４．８４・・・低損失クラ
ッド部、４５゜８５・・・通常のクラッド部、１Ｏ−１
・・・コアガラス、１Ｏ−２・・・低屈折率部のガラス
、１０−３・・・応力団与ガラス、１０−４・・・純粋
石英のクラッド部の１１１ガラス、１１−１・・・コア
に対応したスート、１１−２・・・低屈折率部に対応し
たスート、１１−３・・・低損失クラッド部に対応した
スート、１１−４・・・低屈折率部を形成するバーナ、
１１−５・・・低損失クラッド部を形成するバーナ、１
１−６・・・コアを］゛・形成するバーナ。 （’）ｆ／ｇｌ’）戸Ｖシ署獣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　屈折率ｎ０のコアを中心としてその範囲にクラッド
   が形成され、断面においてクラッド−。 内のコアを中心としてコアから離れた対称の限られた位
   置にコアおよびクラッドとは線膨張係数が異なる材料か
   らなる応力付与部を有し、コアと応力付与部の間のクラ
   ッドの屈折率ｎ８が、その他の部分のクラッドの屈折率
   Ｉ・・ｎ、と異なり、かつｎ　、ｎ　が、ｎ□より小ざ
   ８ いことを特徴とする単一直線偏波光ファイバ。