JPS63208004A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバに関するもので、特に広い波長範囲
にわたって低分散なものに使用される。

（従来の技術〕 大容損で長距離の光通信を実現するためには、光ファイ
バは低分散であって伝送損失が小さいことが要求される
。すなわち、光ファイバにある程度以上の分散があると
、変調によって発生する光源波長の広がりが無視できな
くなり、大容量の通信が難しくなる。また、光の伝送損
失が高いと光フアイバケーブルに中継器を多く設置しな
ければならず、長距離通信に適しなくなる。

一般に、石英系の光コアイノ、＼では１．３μｍ帯と１
．５５μｍ帯において低損失になることが知られており
、特に１．５５μｍ帯で低損失が著しい。そこで従来か
ら、この１．５５μｍ帯において低分散となる光ファイ
バの研究、開発がなされている。

１．５５μｍ帯で低分散の光ファイバを実現する従来技
術として、第１に分散シフトファイバと呼ばれるものが
知られている。これは、波長分散が零近傍となる状態を
前述の１．３μｍ帯から１．５５μｍ帯にシフトさせよ
うとするものである。この方式によれば、１．５５μｍ
帯という光伝送損失の低い波長域で波長分散を著しく低
く抑えることができるので、大容量かつ長距離の光通信
が可能となる。

しかしながら、上記第１の従来方式によれば、分散を低
く抑えることのできる波長域は狭い。このため、発光波
長の異なる発光素子（例えば半導体レーザ、発光ダイオ
ード）を用いるたびに異なる光ファイバとしなければな
らず、また広い帯域での光通信にも適していなかった。

低分散ファイバを実現する第２の従来技術としては、例
えばレオナルト・ジー・コーエンらによる「オプティッ
クス・レターズ」第７巻第４号第１８３〜１８５頁（１
９８２）や、用土らによるｒｌＥＥＥジャーナル・オブ
・ファンタム・エレクトロニクス・キュー・イー」第１
０巻第１２号第８７９〜８８７頁（１９７４）に示され
るものがある。第３図はこのような光ファイバの屈折率
分布を示す図である。

図示の通りこの光ファイバは、中心部のコア１と、その
周辺部の第１クラッド２と、更にその周辺部の第２クラ
ッド３より構成される。そして、コア１の屈折率ｎ１と
第１および第２クラッド２゜３の屈折率ｎ２．ｎ３の関
係は ｎｌ　＞ｎ３　＞ｎ２ となっている。

かかる構造の光ファイバにおいて、コア１と第１クラッ
ド２の比屈折率差Δ１を大きくとると、広い波長範囲で
低分散な特性を実現することかできる。すなわち、第４
図に示す如く、波長１．３〜１．５５μｍ帯において、
分散値を狭い範囲内に抑えることができる。なお、第４
図において符号Ａで示す如き特性とするか、符号Ｂで示
す如き特性（１，３〜１．５５μｍ帯で有効な特性）と
するかは、第３図のａ、Ｃ，Δ１．Δ３で示す諸元を適
当に設定することにより実現できる。また、第４図中の
符号Ｃは通常のステップインデックス光ファイバの分散
特性を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の如き２重クラッド構造（第２の従
来方式）の光ファイバを、発光素子や受光素子に接続し
たり、あるいは光ファイバを相互接続したりするときに
は、調芯を通常の光ファイバよりも精密に行なわなけれ
ばならない。

このように調芯に通常の光フアイバ以上の精密性が要求
されることは、広い波長範囲で低分散な特性を得るため
にコアと第１クラッドの比屈折率差を大きくしたことに
起因している。すなわら、この比屈折率差を大きくとる
と光フアイバ内を伝播する光はコア内に強く閉じこめら
れ、従って光フアイバ内を伝播する光の幅を表わすパラ
メータ（モードフィールド径）は小さくなってしまう。

そして、このモードフィールド径が小ざくなればなるほ
ど同一量の軸ずれに対する光ファイバの接続損失が大き
くなることは、例えばマルターゼによる「ザ・ベル・シ
ステム・テクニカル・ジャーナル」第５６巻第５号第７
０３〜７１８頁（１９７６）に示されている。

そこで本発明は、広い波長範囲で低分散でありながら、
しかも光接続の際の調芯が容易であり、接続損失を小さ
くすることのできる光ファイバを提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光ファイバは、コアと、その外側のコアよ
り低屈折率の第１クラッドと、更にその外側のコアより
低屈折率で第１クラッドより高屈折率の第２クラッドと
を備える光ファイバであって、上記コアを中心部の第１
コアとその外側のより低屈折率の第２コアで構成し、更
に第１クラッドに対する第１コアの中心部の比屈折率差
を０．００４以上としたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る光ファイバは、以上の通りに構成されるの
で、第１コアの外側に形成された第２コアはモードフィ
ールド径を大きくするように作用する。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施例
を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同
一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は実施例に係る光ファイバの屈折率分布を示す図
で、同図（Ａ）はその基本型を示し、同図（Ｂ）および
（Ｃ）はこれを変形したものを示している。

同図（Ａ＞に示す如く本実施例の光ファイバでは、コア
は中心部の第１コア１１とその外側の第２コア１２で形
成されている。そして、その外側には低屈折率の第１ク
ラッド２と、より高屈折率の第２クラッド３が配置され
ている。このため、かかる光ファイバでは第２コア１２
の作用によってモードフィールド径を大きくすることが
でき、従って接続損失の少ない状態で容易に接続を行な
うことができる。

第２図はこのモードフィールド径を、本実施例ファイバ
と従来ファイバで比較するための図である。すなわち同
図は、第１図（Ａ＞に示す本実施例ファイバと第３図に
示す従来ファイバにおいて、第１クラッドに対する第１
コアおよび第１クラッドに対する第２クラッドの比屈折
率差Δ１．Δ３を共に Δ１＝１．１％、Δ３＝０．４％ とし、第１図（Ａ）の本実施例ファイバでは更にファイ
バの諸元を ａ／ｂ＝、４．Δ２／Δ１＝０．５ に固定し、これら光ファイバのモードフィールド径をｂ
／Ｃのパラメータで示している。

第２図より、同一の比屈折率差Δ１．Δ３に対しては、
本実施例ファイバが従来フフｌイバに比べてモードフィ
ールド径を、例えばｂ／ｃ＝０．５では０．５μｍ程度
も大ぎくできることがわかる。

従って、モードフィールド径が大きくなればそれだけ調
芯時の軸ずれ許容量を大きくすることかできる。このた
め、損失の少ない光接続を容易に行なうことが可能にな
る。

なお、第１図および第３図において比屈折率差Δ１．Δ
３を同一としたのは、コアやクラッドへの不純物の添加
ｍには限界があり、従って特性を比較する際にはこれら
不純物聞を同一にして比較するのが適当だからである。

また、モードフィールド径は最も広い波長範囲で低分散
になる構造に対して求めである。

第１図（Ｂ）の変形例では、第１コア１１、第１クラッ
ド２および第３クラッド３の屈折率分布は第１図（Ａ＞
のものと同様であるが、第２コア１２の屈折率分布を異
ならしめている。すなわち、第２コア１２の内側の屈折
率を外側に比ベニ高くさせかつ滑らかに変化させている
。このように屈折率を滑らかに変化させるのは第２コア
１２に限らず、第１コア１１あるいは第１、第２クラッ
ド２．３において行なってもよい。

第１図（Ｃ）の変形例では、第１および第２コア１１．
１２および第１クラッド２は第１図（Ａ）のものと同様
であるが、第２クラッド１３の屈折率分布を異ならしめ
ている。すなわち、第２クラッド３の内側の屈折率を外
側に比べて高くしている。このようにすれば、低分散か
つ低光損失のファイバにおいてモードフィールド径を大
きくとりながら、しかも光ファイバの曲げ損失をも低く
できるという利点がある。

なお、上記第１図（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの光ファイバ
にあっても、第１コア１１の最大屈折率（中心部の屈折
率）をｎ１１、第２コア１２の屈折率をｎ１２、第１お
よび第２クラッド２，３の屈折率をｎ２．ｎ３としたと
きには、 ’　　ｎ１１＞　ｎ３　＞　ｎ２　、　ｒｌｌｌ＞　ｎ
１２＞　ｎ２なる関係が成立している。また、分散が低
く抑えられる波長域は、第１゛図のファイバの諸元すな
わちａ、ｂ、ｃ、Δ１″、Δ２．Δ３の値を変えること
により、種々変更することができる。すなわち、第４図
の曲線への如くにすることも、曲線Ｂの如くにすること
も可能である。

本発明者らは上記実施例の有効性を確認するため、下記
の如き実験を行なった。

まず、本発明に係る第１図（Ａ＞の構造の光ファイバと
しては、第１および第２コアにＧｅＯ２を添加したシリ
カを用い、第１クラッドにフッ素添加シリカを用い、第
２クラッドには純粋シリカを用いた。そして、第１コア
、第２コアおよび第１クラッドの半径ａ、ｂ、ｃをそれ
ぞれａ＝１．１μｍ、ｂ＝２．７μｍ。

Ｃ＝５．４μｍ とし、第１クラッドに対する第１コアの比屈折率差Δ１
、第１クラッドに対する第２コアの比屈折率差Δ２およ
び第１クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３
をそれぞれ Δ　＝１．０８％、Δ２−０．５６％ Δ３＝０．３９％ に８９定した。

次に、従来技術に係る第３図の構造の光ファイバとして
は、コアにＧｅＯ２添加のシリカを用い、第１クラッド
にフッ素添加のシリカを用い、第２クラッドに純粋シリ
カを用い、下記の諸元のものを作成した。すなわち、コ
アおよび第１クラッドの半径ａ、Ｃをそれぞれ ａ＝２．５μｍ、ｂ＝５．１μｍ とし、比屈折率差をそれぞれ Δ１＝１．０９％、Δ２＝０．３８％ に設定した。

上記の如き２種類の光ファイバについて光伝送特性を調
べたところ、本発明に係る光ファイバでは波長が１．５
５μｍのところで光伝送損失が０．２５３ｄＢ／ｋｍで
あったのに対し、従来例に係る光ファイバでは光伝送損
失が０．３１０ｄＢ／ｋｍとなった。このように、初期
伝送損失が本発明ファイバと従来ファイバで異なるのは
、コアと第１クラッドの間でのガラス組成の変化“の度
合に起因していると考えられる。すなわち、従来ファイ
バではコアから第１クラッドへのガラス組成の変化が著
しいため、線引き時の急冷に起因するコアと第１クラッ
ドの界面での熱残留応力の集中が大きくなり、これが伝
送゛特性を劣化させていると考えられる。これに対し、
本発明ファイバでは第１コアから第２コアへのガラス組
成の変化の度合および第２コアから第１クラッドへのガ
ラス組成の変化の度合が緩和されているので、かかる熱
残留応力の集中が抑えられているものと考えられる。

また、モードフィールド径については、本発明に係る光
ファイバでは６．６μｍであったのに対し、従来例に係
る光ファイバでは６．０μｍにと５とまった。すなわち
、本発明ファイバでは従来ファイバに比べてモードフィ
ールド径が０．６μｍも大きくなっており、従ってそれ
だけ同一の接続１０失に対する軸ずれ許容量を大きくす
ることができる。その結果、光ファイバを受光素子、受
光素子に接続したり、あるいは光ファイバの相互接続を
したりする際の調芯が容易になり、かつ正確にも゛なろ
゛。　　　　・ 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、コアおにびクラッドの材料並び゛に添加物は実
施例および実験例のものに限られず、前述の屈折率分布
を呈するものであればいかなるものでもよい。

また、上記実施例における光ファイバの諸元は波長が１
．５５μｍ帯における低分散を実現するも、のであって
、諸元の変更により１．３μｍ帯から１．５５μｍ帯に
至るまで、広い波長範囲に適用可能にすることができる
。このようにすれば、例えば１．３μｍ帯から１．５５
μｍ帯までの発光波長を持つ複数のＬＥＤ等を用いて、
波長多重光・通信を行なうことも可能になる。

“　〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した通り、本発明に係る光ファイバに
よれば、コアは中心部の第１コアとその外側のより低屈
折率の第２コアによって形成されるので、モードフィー
ルド径を大きくすることができる。このため、広い波長
域にわたっての低分散を維持しながら、光伝送特性の劣
化を防止でき、しかも光接続番こ際しての接続損失に対
する軸ずれの許容量を改善でき、従って調芯が容易にな
る効果がある。

更に、第２クラッドの内側に高屈折率の層を設けるよう
にすれば、曲げ光損失を少なくできるという格別の利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバの屈折率分布図、第２
図はモードフィールド径を比較する図、第３図は従来の
光ファイバの屈折率分布図、第４図は波長分散特性図で
ある。 １・・・コア、２・・・第１クラッド、３・・・第２タ
ラツド、１１・・・第１コア、１２・・・第２コア。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹（Ｃ） 本発明ツアイパの屈折率分布 第　　１　　図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１コアと、この第１コアの外側に形成され当該第
   １コアよりも低屈折率の第２コアと、この第２コアの外
   側に形成され当該コアよりも低屈折率の第１クラッドと
   、この第１クラッドの外側に形成され当該第１クラッド
   よりも高屈折率で前記第１コアの中心部よりも低屈折率
   の第２クラッドとを備え、前記第１クラッドに対する前
   記第１コアの中心部の比屈折率差を０．００４以上とし
   た光ファイバ。 ２、前記第２クラッドの内側部分はその外側部分よりも
   高屈折率である特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ
   。 ３、低分散な波長範囲が１．５μｍ帯になるように、少
   くとも前記第１コアと第１クラッドおよび当該第１クラ
   ッドと第２クラッドの比屈折率差並びに前記第１コアお
   よび第１クラッドの半径を設定した特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の光ファイバ。 ４、低分散な波長範囲が１．３μｍから １．５μｍ帯になるように、少くとも前記第１コアと第
   １クラッドおよび前記第１クラッドと第２クラッドの比
   屈折率差並びに前記第１コアおよび第１クラッドの半径
   を設定した特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光フ
   ァイバ。