WO2004005984A1 - 光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路 - Google Patents

光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路 Download PDF

Info

Publication number
WO2004005984A1
WO2004005984A1 PCT/JP2003/008598 JP0308598W WO2004005984A1 WO 2004005984 A1 WO2004005984 A1 WO 2004005984A1 JP 0308598 W JP0308598 W JP 0308598W WO 2004005984 A1 WO2004005984 A1 WO 2004005984A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
erbium
core
inner cladding
doped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2003/008598
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masashi Ikeda
Masakazu Nakayama
Kuniharu Himeno
Masaaki Ohtsuka
Masakazu Oohashi
Daiichiro Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to EP03762890A priority Critical patent/EP1533634B1/en
Priority to JP2004519289A priority patent/JP3993198B2/ja
Priority to AU2003252476A priority patent/AU2003252476A1/en
Publication of WO2004005984A1 publication Critical patent/WO2004005984A1/ja
Priority to US11/028,756 priority patent/US7346258B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US11/276,165 priority patent/US7406236B2/en
Priority to US11/864,375 priority patent/US7711238B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • 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
    • G02B6/03694—Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06716—Fibre compositions or doping with active elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • C03B2201/28—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/23—Double or multiple optical cladding profiles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres

Definitions

  • Optical fiber and optical fiber power plastic using it erbium-doped optical fiber amplifier, optical waveguide
  • the present invention relates to an optical fiber forming an optical component used for optical communication, an optical fiber power bra, an erbium-doped optical fiber amplifier, and an optical waveguide using the same, particularly in fusion splicing with optical fibers having different mode field diameters.
  • the present invention relates to an optical fiber that can be connected with low connection loss and sufficient connection strength, an optical fiber cabbra using the same, an erbium-doped optical fiber amplifier, and an optical waveguide.
  • Fusion splicing of optical fibers having different mode field diameters causes connection loss.
  • MFD mode field diameters
  • a power for heating the optical fiber before fusion splicing the optical fiber and a heating treatment such as additional discharge after fusion splicing are performed to remove the dopant contained in the core of the optical fiber.
  • a method is known in which the MFD of an optical fiber with a small MFD is enlarged by diffusing the optical fiber into a clad to reduce the difference in the MFD between the optical fibers.
  • the change of the core radius due to the diffusion of the dopant contained in the core of the optical fiber is represented by the following equation (1).
  • r is the core radius of the previous diffusion of the dopant
  • r 2 is the core radius after spreading of dopant bets
  • D is the diffusion coefficient
  • t is the heating time of the optical fiber.
  • D LM diffusion coefficient of MFD large optical fiber
  • D SM MFD diffusion coefficient of a small optical fiber
  • the MFD expansion speed of the optical fiber with a small MFD is higher than the MFD expansion speed of the optical fiber with a large MFD. Over time, the difference between the two MFDs becomes smaller, and the connection loss is reduced.
  • a 1.3 ⁇ zero-dispersion single-mode optical fiber (hereinafter abbreviated as “sindal mode optical fiber”), which is an optical transmission line for optical communication, and a numerical aperture of 0.24 to 0.15 Splicing with optical fiber (hereinafter abbreviated as "high numerical aperture optical fiber”) and heat treatment after fusion splicing reduce splice loss.
  • the core diameter of the single mode optical fiber is about 8 ⁇ m
  • the MFD is about 10 m
  • the refractive index difference ⁇ n between the core and the clad is about 0.004.
  • the core diameter of the high numerical aperture optical fiber about 4 ⁇ ⁇ , MFD is about 4 Myupaiiota
  • Koa diameter Oyobi MFD is smaller than the sheet Ndarumodo optical fiber
  • the refractive index difference ⁇ between the core and the clad 0 .02 to 0.008 which is a relatively large value. Therefore, the concentration of the dopant contained in the core of the high numerical aperture optical fiber is higher than the concentration of the dopant contained in the core of the single mode optical fiber.
  • the high concentration of the dopant in the core results in a low softening temperature of the core, and therefore a single-mode light diffusion rate of the dopant at a given temperature. Significantly more than fiber.
  • the diffusion coefficient of the high numerical aperture optical fiber is larger than that of the single mode optical fiber.
  • the high numerical aperture optical fiber has a small MFD and a large diffusion coefficient, while the single mode optical fiber has a large MFD and a small diffusion coefficient, which satisfies the condition for reducing the connection loss described above.
  • connection loss When fusion splicing optical fibers having different MFDs and similar diffusion coefficients, it is difficult to achieve low connection loss by the above connection method.
  • fluorine is added to the cladding of the optical fiber having a small MFD to make the diffusion rate of the dopant contained in the core of the optical fiber larger than that of the optical fiber having a large MFD.
  • Methods for reducing connection loss are known. As an example of this method, there is a method of fusion splicing an erbium-doped optical fiber and a dispersion shift optical fiber in an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • the MFD of the erbium-added optical fiber at the signal wavelength of 1550 nm is 5 ⁇
  • the MFD of the dispersion-shifted optical fiber is 8 / m.
  • fluorine is added to the cladding of the erbium-doped optical fiber in order to increase the diffusion speed when the dopant contained in the core diffuses into the cladding. Heating after fusion splicing of the erbium-doped optical fiber and the dispersion-shifted fiber causes the dopant contained in the core to diffuse into the cladding and expand the MFD. Since the speed is higher than the MFD expansion speed in the dispersion-shifted optical fiber, the connection loss is reduced to less than 0.05 dB.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • the erbium-doped optical fiber amplifier of this example includes an erbium-doped optical fiber 1, a 980 nm semiconductor laser 12 as a pumping light source for pumping the erbium-doped optical fiber 1, and a multiplexed pump light and signal light.
  • the erbium-doped optical fiber 1 and the optical fiber power bra 3 are optical components composed of optical fibers. Also, the erbium-doped optical fiber 1 and the optical fiber force braider 3 are fused, and the optical fiber coupler 3 and the sinal mode optical fiber 4 are fusion-spliced.
  • the MFD for the light in the wavelength of 15.5 nm band is about 10 ⁇ .
  • the effective cutoff wavelength of the single mode optical fiber 3 is
  • the effective cutoff wavelength is smaller than 980 nm. Must be small.
  • the optical fiber coupler 3 is capable of single mode operation at a wavelength of 980 nm, and needs to guide light of a wavelength of 550 nm with low loss.
  • the effective cutoff wavelength of the optical fiber coupler 3 is located on the much shorter wavelength side than 1550 nm, bending light having a wavelength of 155 nm is relatively bent. It tends to be large. Therefore, as the optical fiber used in the optical fiber coupler 3, it is necessary to use a fiber having a large relative refractive index difference between the core and the clad and a low bending loss of light in the wavelength band of 150 nm.
  • the optical fiber forming the optical fiber coupler 3 In order to reduce the effective cutoff wavelength of the optical fiber power bra 3 to 980 nm or less while increasing the relative refractive index difference between the core and the clad of the optical fiber, the optical fiber forming the optical fiber coupler 3 must be It is necessary to reduce the core diameter, which inevitably reduces the MFD.
  • the core doped with erbium needs to be pumped by the pumping light outputted from the 98 O nm semiconductor laser 2. Therefore, in general, the erbium-doped optical fiber 1 has a high numerical aperture structure in order to increase the pumping efficiency, and as a result, the MFD is reduced.
  • these must be used in the fusion splicing of the erbium-doped optical fiber and the optical fiber power bra and the fusion splicing of the optical fiber power bra and the single mode optical fiber.
  • the connection must be low-loss and the connection must have sufficient strength to withstand use.
  • the size of the MFD for light with a wavelength of 1550 nm is about 10 ⁇ for a single-mode optical fiber, about 6.5 ⁇ for an optical fiber coupler, and about 5.5 im for an erbium-doped optical fiber. .
  • Optical fiber couplers must be able to connect to both single-mode optical fibers and erbium-doped optical fibers with low loss and have sufficient strength to withstand use.
  • the MFD of an optical fiber power bra has been small, but in order to reduce the bending loss of light in the wavelength band of 150 nm, the core and cladding of the optical fiber forming the optical fiber power bra have to be reduced. The relative refractive index difference is increased, and the numerical aperture is also increased. Therefore, connection loss can be reduced in the connection between the optical fiber power blur and the single mode optical fiber.
  • FIG. 9 is a diagram showing a change of the MFD with respect to the heating time of the optical fiber force bra and the single mode optical fiber.
  • connection method disclosed in Japanese Patent No. 29111932 is not always a connection method that can ensure a sufficient strength.
  • the fusion splicing of the optical fiber power bra and the single mode optical fiber is performed using the connection method disclosed in Japanese Patent No. 29111932, by the time the minimum connection loss is achieved, Requires a heating time of approximately 30 seconds.
  • the splicing time is 2-3 seconds, and fusion splicing with low splice loss and sufficient strength can be performed.
  • the time required for fusion splicing of an optical fiber power fiber and a single mode optical fiber is about 30 seconds, which is considerably longer than the time required for fusion splicing of similar optical fibers. Is not necessarily equal to the connection strength between the optical fibers. Furthermore, in the case of connection between an erbium-doped optical fiber and an optical fiber power bra, the connection method disclosed in Japanese Patent No. 2911192 also requires low loss and the connection portion can withstand use. It is difficult to have sufficient strength. This is because MFD of erbium-doped fiber and MFD of fiber optic fiber are relatively close! This is because, in addition to the value, both the erbium-doped optical fiber and the optical fiber coupler have a high numerical aperture.
  • the concentration of the dopant contained in the core is high and the diffusion coefficient is large. Therefore, the time required to heat the connection portion is very short until the MFD of the Erbium-doped optical fiber and the fiber force brade coincide with each other and become the lowest loss.
  • FIG. 10 is a diagram showing the change in MFD with respect to the heating time of the optical fiber power bra and the erbium-doped optical fiber.
  • High-Efficiency Erbium—Doped Fiber The method of adding fluorine to the cladding described in Amplifierusing Mode Field Diamter Adjusting Technique (Queen) can be applied to the optical fiber forming the optical fiber force bra. If the amount of addition is small, the effect of increasing the diffusion coefficient is insufficient.
  • the relative refractive index difference between the core and the clad changes greatly, and as a result, the transmission characteristics also change. Further, if the diffusion coefficient of the optical fiber forming the optical fiber bra is simply made larger than the diffusion coefficient of the erbium-doped optical fiber, even if the heating time is changed, the optical fiber bra and the erb There was a problem that the MFD of the system-doped optical fiber did not match, and a connection with low connection loss could not be made. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to perform splicing with optical fibers having different mode field diameters, thereby achieving low splice, low splice loss and sufficient splicing strength.
  • An object of the present invention is to provide an optical fiber that can be used, an optical fiber power bra using the same, an erbium-doped optical fiber amplifier, and an optical waveguide.
  • the present invention takes the following measures.
  • the present invention provides a core provided at the center and made of quartz-based glass containing at least germanium; an inner clad having a large diffusion coefficient provided concentrically with the core around the core; and a periphery of the inner clad.
  • the optical fiber is characterized in that the inner cladding is made of quartz glass containing germanium, phosphorus and fluorine, and the outer cladding is made of quartz glass.
  • the present invention provides an optical fiber, wherein the diameter of the inner cladding is 10 m to 40 m.
  • the concentration of the germanium contained in the inner cladding may be 0.2 to: 1.5. Mass 0 /.
  • the phosphorus concentration is 0.5 to 1.5 mass%, and the fluorine concentration is 0.1 to 1.0 mass. / 0 .
  • an optical fiber having an outer diameter of 70 111 to 90 m.
  • an optical fiber having two stress applying portions disposed symmetrically with respect to the core in a clad surrounding the core.
  • the present invention provides an optical fiber coupler manufactured using the above optical fiber.
  • the present invention provides an erbium-added calo optical fiber amplifier, which is manufactured using the optical fiber.
  • an optical waveguide characterized in that the optical fiber is manufactured using the above optical fiber as a bigtil.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • ⁇ Figure 2 is a diagram showing the refractive index profile of an optical fiber.
  • FIG. 3 is a diagram showing a change in MFD with respect to a heating time at the time of fusion splicing of an erbium-doped optical fiber and an optical fiber of the present invention or a conventional optical fiber having a high aperture.
  • FIG. 4 is a diagram showing how the MFD changes with the heating time of the optical fiber.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a PANDA type polarization maintaining optical fiber.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a Tap force plastic.
  • FIG. 7 is a schematic new front view of the package of the erbium-doped fiber amplifier.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • Fig. 9 shows the relationship between the heating time of the optical fiber force bra and the heating time of the single mode optical fiber.
  • Figure 10 shows the relationship between the heating time of the optical fiber force bra and the erbium-doped optical fiber.
  • the optical fiber of the present invention is provided at the center, a core made of silica-based glass containing at least germanium, an inner cladding provided with a large diffusion coefficient around the core and concentrically with the core, and provided around the inner cladding.
  • the MFD increases rapidly at the beginning of heating, and the degree of expansion of the MFD gradually decreases from the middle stage to the end stage of heating. This phenomenon is caused by the force that germanium added to the core diffuses into the clad when the heating starts.In the early stage of heating, germanium diffuses through the inner cladding, which has a large diffusion coefficient, so germanium moves. The speed is relatively fast, so the MFD increases rapidly.
  • the MFD of the optical fiber of the present invention is larger at the beginning of heating. From the middle stage to the end stage of heating, the degree of expansion of the MFD of the optical fiber of the present invention gradually decreases, and eventually the MFD of the optical fiber of the present invention and the MFD of the erbium-doped optical fiber gradually increase. As a result, the connection loss at the connection between the two is reduced. In addition, since the connection between the two is sufficiently heated before the connection loss is reduced, it has sufficient strength.
  • the MFD of the optical fiber of the present invention rapidly expands at the beginning of heating, so that the MF of the optical fiber of the present invention is relatively fast.
  • D and MFD of a single mode optical fiber can be matched. Therefore, in order to enlarge the MFD of the optical fiber of the present invention, the time required for heating can be shortened. Fiber strength degradation can be suppressed. Therefore, fusion splicing with sufficient connection strength and low power loss can be performed.
  • the inner cladding is made of quartz glass containing germanium (Ge), phosphorus (P) and fluorine (F), and the outer cladding is made of quartz (Si 2 ).
  • germanium germanium
  • P phosphorus
  • F fluorine
  • the outer cladding is made of quartz (Si 2 ).
  • Si 2 quartz
  • the germanium added to the core has a relatively high diffusion rate when diffusing into the inner cladding and a relatively slow diffusion rate when diffusing into the outer cladding.
  • the optical fiber of the present invention preferably has a core diameter of 9 / m or less.
  • the diameter of the inner cladding is 10 zn! To 40 ⁇ , more preferably 15 ⁇ m to 25 ⁇ .
  • the diameter of the inner cladding is less than 1 O / zm, the effect of suppressing MFD expansion occurs at the initial stage of the heating, and a sufficient connection strength is obtained in the fusion splicing of the optical fiber of the present invention with the erbium-doped optical fiber. The minimum connection loss will be reached before it can be obtained.
  • the diameter of the inner cladding exceeds 40 ⁇ , the fusion splicing of the optical fiber of the present invention and the single mode optical fiber has the effect of suppressing the expansion of MFD by heating the optical fiber of the present invention. Before that, the MFD of the optical fiber of the present invention and the MFD of the single mode optical fiber match, and the minimum connection loss is reached before sufficient connection strength is obtained.
  • the optical fiber of the present invention can be connected to a single-mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber with low loss and sufficient connection strength by setting the diameter of the inner cladding within the above range.
  • an optical fiber coupler arranges two optical fibers in parallel, heats and fuses a part of it, and then stretches it while heating the fused part.
  • Dopant in core of two optical fibers Is diffused into the cladding, and the MFD expands.
  • the rate at which the MFD expands due to heating and stretching is related to the bond length of the optical fiber force bra (the length of the fusion-stretched portion). The higher the rate at which the MFD expands, the shorter the bond length becomes. be able to. Reducing the coupling length can reduce the size of the optical fiber force bra.
  • the MFD at the end of the coupling portion (the portion corresponding to the crotch of the optical fiber force braid) will be expanded more than necessary.
  • optical fiber of the present invention by setting the diameter of the inner cladding within the above range, it is possible to obtain a good optical fiber power bra having a small size and a small excess loss, and a single mode optical fiber, erbium.
  • An optical fiber power bra can be connected to the added optical fiber with low loss and sufficient connection strength.
  • the concentration of germanium contained in the inner cladding is 0.8 to 1.2% by mass
  • the concentration of phosphorus is 0.8 to 1.2% by mass
  • the concentration of fluorine is 0.3 to 0.3%. and more preferably 7 mass 0/0.
  • the effect of suppressing the expansion of MFD by heating the optical fiber of the present invention is also related to the diffusion rate of the dopant in the inner cladding, and is therefore related to the concentration of germanium, phosphorus, and fluorine in the dopant contained in the inner cladding. are doing.
  • the optical fiber of the present invention has low loss and sufficient connection strength with a single mode optical fiber and an erbium-doped optical fiber. Connection can be made.
  • the concentration of the dopant germanium, phosphorus, and fluorine contained in the inner cladding is less than the lower limit of the above range, the diffusion rate of the dopant in the inner cladding does not increase so much, and the optical fiber of the present invention and the erbium-doped optical fiber In the case of fusion splicing, the minimum connection loss is reached before sufficient connection strength is obtained.
  • the concentrations of the dopants germanium, phosphorus, and fluorine contained in the inner cladding exceed the upper limit of the above range, the fusion splicing of the optical fiber of the present invention and the single mode optical fiber is completed.
  • the MFD of the optical fiber of the present invention and the MFD of the single mode optical fiber are brought into contact with each other, and sufficient connection strength is obtained. The connection loss will eventually reach the minimum.
  • the optical fiber of the present invention has an outer diameter of 70! It is preferably from 90 to ⁇ , more preferably from 75 to 85 ⁇ .
  • optical fiber type optical components such as Erbium-doped optical fiber amplifiers
  • downsizing of the device is required.
  • An optical fiber that can be connected and has a connection strength can be obtained.
  • the optical fiber of the present invention having an outer diameter of 70 ⁇ to 90 ⁇ is used, it is possible to reduce the size of the fusion-stretched optical fiber force bra.
  • the miniaturization of the fusion drawn optical fiber cover is achieved by shortening the bond length (length of the fusion drawn portion).
  • the optical fiber of the present invention has an outer diameter of 125 Aim of the conventional optical fiber. Outer diameter 7 0 ⁇ ⁇ ! Since it is as small as ⁇ 90 ⁇ , the coupling length for generating mode coupling can be shorter than that of the conventional optical fiber, and therefore, the optical fiber power bra can be miniaturized.
  • the optical fiber of the present invention is preferably a polarization-maintaining optical fiber having two stress applying portions disposed symmetrically with respect to the core in a cladding surrounding the core. Good.
  • a polarization interleaving multiplex transmission technology As one of the high-density wavelength multiplexing transmission technologies.
  • a polarization-maintaining, erbium-doped optical fiber amplifier that can amplify the signal light while maintaining the polarization plane is indispensable. Therefore, the main components of the polarization-maintaining erbium-doped optical fiber amplifier, such as the erbium-doped optical fiber and the optical fiber power bra, need to be of the polarization-maintaining type.
  • a so-called PAND A type optical fiber or a Bow-Tie type optical fiber having two stress applying portions symmetrically arranged with respect to the core in a cladding surrounding the core It is known that a polarization-maintaining optical component can be obtained by manufacturing an optical component using a polarization-maintaining optical fiber called an optical fiber. Also, a polarization-maintaining erbium-doped optical fiber amplifier! / Even so, when connecting each component, it is required to make a connection with low loss and sufficient connection strength. From the above, if the optical fiber of the present invention is a polarization-maintaining optical fiber, it can be suitably used as an optical fiber constituting a polarization-maintaining erbium-doped optical fiber amplifier.
  • the optical fiber power bra of the present invention is a fusion-stretchable optical fiber power bra manufactured using the optical fiber of the present invention.
  • the optical fiber of the present invention can be connected to a single mode optical fiber or an optical fiber with erbium with low loss and sufficient connection strength
  • the optical fiber power bra of the present invention similarly has low loss and low loss.
  • An optical fiber cover that can be connected with a sufficient connection strength can be obtained.
  • the erbium-doped optical fiber amplifier of the present invention is manufactured using the optical fiber of the present invention, and is generally composed of a fiber type optical component and a non-fiber type optical component.
  • the MFDs of the optical components that make up the erbium-doped optical fiber amplifier are different. Therefore, in erbium-doped optical fiber amplifiers, it is essential to connect components with different MFDs with low loss and sufficient connection strength.
  • the optical fiber of the present invention is connected between components. By connecting each part by inserting it into the part, it is possible to realize a connection having a lower loss force and a sufficient connection strength than connecting the parts directly, and as a result, the performance can be improved.
  • the optical waveguide of the present invention is manufactured using the optical fiber of the present invention as a bigtile, and is a fiber-type optical component in which at least two or more types of optical fibers or optical components having different MFDs are connected. It is.
  • an optical waveguide needs to introduce a wavelength of 1550 nm from a single mode optical fiber used for optical communication into the optical waveguide.
  • the MFD is different between a single mode optical fiber and an optical waveguide. Therefore, if an optical waveguide manufactured using the optical fiber of the present invention as a bigtil is used, this optical waveguide can be connected to a sinal mode optical fiber with low loss and sufficient connection strength.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • the erbium-doped optical fiber amplifier of this example includes an erbium-doped optical fiber 11, an optical fiber coupler 12 formed by fusing and stretching optical fibers 14 and 14, and an optical fiber coupler 12 of the present invention. It comprises a single mode optical fiber 13 connected to the optical fiber 14.
  • the optical fiber coupler 12 As shown in FIG. 1, in the erbium-doped optical fiber amplifier of this example, the optical fiber coupler 12, the erbium-doped optical fiber 11 and the single-mode optical fiber 13 are connected by a fusion splicer 16. It is connected.
  • the connection loss and connection strength of the optical fiber force bra 12 are the same as the connection loss and connection strength of the optical fibers 14 and 14 forming the same. Therefore, the optical fiber of the present invention and the conventional optical fiber having a high numerical aperture are prepared as the optical fibers 14 and 14 forming the optical fiber force brawler 12, and the two optical fibers of the present invention are provided.
  • An optical fiber coupler 12 comprising a fiber and an optical fiber force brar 12 comprising two conventional optical fibers having a high numerical aperture were fabricated.
  • Fig. 2 is a diagram showing the refractive index profile of the optical fiber
  • Fig. 3 shows the refractive index profile of the optical fiber of the invention
  • b shows the refractive index profile of the conventional optical fiber having a high numerical aperture.
  • the optical fiber of the present invention is an optical fiber in which the outer periphery of the core is surrounded by a cladding having a smaller refractive index than the core, and the cladding has inner cladding and outer cladding having different compositions.
  • the cladding has a two-layer structure.
  • Core, germanium (Ge) and Fluorine (F) is formed by ⁇ Ka ⁇ quartz glass (S i 0 2 / Ge0 2 / F), the content of the dopant, Germa two ⁇ arm 12 mass 0/0, the fluorine was 2 mass% 0.1.
  • the inner cladding, germanium, phosphorus (P) and fluorine are formed by ⁇ Ka ⁇ quartz glass (S i Q 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the content of the dopant About 1% by weight of germanium, about 1% by weight of phosphorus, and about 0.5% by weight of fluorine.
  • the outer cladding is made of quartz glass (Si 2 ).
  • the relative refractive index difference ⁇ between the inner cladding and the outer cladding was almost nil, and the diameter of the inner cladding was 20 ⁇ m.
  • a conventional optical fiber having a high numerical aperture is an optical fiber in which the outer peripheral side of a core is surrounded by a cladding having a smaller refractive index than the core.
  • Cladding is formed by a pure silica glass (S i 0 2).
  • Table 1 shows the characteristics of the optical fibers that make up the erbium-doped optical fiber amplifier shown in Fig. 1.
  • Table 1 Types of optical fibers Relative refractive index difference ⁇ Numerical aperture Core diameter MFD Effective cutoff wavelength
  • the relative refractive index difference ⁇ between the core and the clad is 1.0%
  • the core diameter is 3.5 / m
  • the numerical aperture is 0.2 1
  • the effective cutoff wavelength is 0.92 im
  • the MFD for light with a wavelength of 1550 nm is 6.5 ⁇ m.
  • An erbium-doped optical fiber 11 and a single-mode optical fiber 13 are fusion-spliced to an optical fiber coupler 12 fabricated using one of these two types of optical fibers, respectively, and the connection at the fusion splicing section 16 is performed. Loss and connection strength measurements were made. The procedure for measuring the connection loss and the connection strength at the fusion spliced section 16 will be described. After treating each end face of the connected optical fiber with a fiber cleaver or the like to make it flat, the optical fiber is attached to a normal arc discharge type fusion splicer, and the optical fibers are connected to each other in the presence of arc. The splice was continued and the arc was maintained to perform heat treatment to further expand the MFD.
  • the arc current during the heat treatment was selected so that the temperature of the optical fiber rose to the glass softening point of about 1400 to 160 ° C.
  • the propagation loss of the The change was measured, and the lowest connection loss of the fusion spliced part 16 was determined when the propagation loss became the lowest.
  • the change in propagation loss with respect to the arc maintenance time was also measured, and the arc maintenance time up to the minimum connection loss was defined as the minimum connection loss time.
  • 50 fusion spliced optical fibers were prepared, each of which was completed with the minimum splice loss time, and a tensile test was performed on these fusion spliced portions 16.
  • the fusion spliced sample was fixed on a known tensile tester, the sample was pulled at a tensile speed at which the elongation strain amounted to 5% in 1 minute, and the tension at break was recorded.
  • a test was performed on the 50 prepared optical fibers, and the breaking tension at which the cumulative breaking probability became 50% was calculated.
  • the cumulative breaking probability is a probability of breaking at a certain breaking tension or less.
  • the relationship between the cumulative fracture probability and the fracture tension is obtained from the fracture tension data for 50 pieces obtained by the tensile test according to the Weibull analysis procedure. Table 2 shows the results.
  • Erbium-doped fiber of the present invention 0.1 2 2.5
  • the minimum connection loss of the optical fiber of the present invention is 0.1 dB when connecting to a single-mode optical fiber, and the minimum connection loss of the conventional optical fiber with a high numerical aperture is 0.2 dB.
  • the minimum connection loss time is the light of the present invention: Is 10 seconds, while that of the conventional optical fiber with a high numerical aperture is 30 seconds. This is because the MFD of the optical fiber of the present invention matches the MFD of the single mode optical fiber relatively quickly because the optical fiber of the present invention has a higher diffusion rate of the dopant contained in the core.
  • the breaking tension at which the cumulative breaking probability becomes 50% is 2.4 GPa when the optical fiber of the present invention and the single mode optical fiber are fusion-spliced, and the light having a high numerical aperture of the conventional method is used.
  • the OGPa was 2.
  • the breaking tension at the connection part between the single mode optical fibers is 2.5 GPa.
  • the connection strength of the optical fiber and the sinal mode optical fiber was almost the same. Therefore, it has been confirmed that the optical fiber of the present invention can achieve low loss and sufficient strength in connection with a single mode optical fiber.
  • the minimum connection loss of the optical fiber of the present invention is 0.1 dB
  • the minimum connection loss of the conventional optical fiber having a high numerical aperture is 0.2 dB. Met.
  • FIG. 3 is a diagram showing a change in MFD with respect to a heating time at the time of fusion splicing of an erbium-doped optical fiber and an optical fiber of the present invention or a conventional optical fiber having a high aperture.
  • the minimum connection loss time was 2 seconds for the optical fiber of the present invention, and 1 second for the conventional optical fiber having a high numerical aperture.
  • the diffusion rate of the dopant in the core of the erbium-doped optical fiber is much faster than that of the conventional high numerical aperture optical fiber, so that the MFD matches in a short time.
  • the diffusion rate of the dopant contained in the core in the initial stage of heating is higher than that of the conventional optical fiber having a high numerical aperture, it matches the MFD of the erbium-doped optical fiber.
  • the connection time can be relatively longer than that of a conventional optical fiber having a high numerical aperture, and as a result, the minimum connection loss time can be relatively long.
  • the breaking tension at which the cumulative breaking probability becomes 50% is the optical fiber of the present invention.
  • the strength is 2.5 GPa, which is considered to have a relatively high connection strength. It had the same strength.
  • the strength was 1.2 GPa, which was extremely low. This is because the minimum connection loss time between the conventional high-numerical-aperture optical fiber and the erbium-doped optical fiber is short! The reason is that sufficient connection strength is not obtained.
  • the conventional connection between an optical fiber having a high numerical aperture and an erbium-doped optical fiber has a low connection strength even with low connection loss, and cannot be used.
  • the optical fiber of the present invention could be connected to the erbium-doped optical fiber with low connection loss and sufficient connection strength.
  • the diameters of the inner cladding were 10 ⁇ , 20 ⁇ m, and 40 m, respectively.
  • the optical fiber of the present invention is an optical fiber in which the outer periphery of the core is surrounded by a cladding having a smaller refractive index than the core, and the cladding has an inner cladding having a different yarn composition.
  • the outer cladding has a two-layer structure.
  • the core is formed by a germanium (G e) and fluorine (F) added is silica-based glass (S i 0 2 / G e 0 2 / F), the content of the dopant, Germanicus two ⁇ beam 1 2 weight 0/0, fluorine was 0.2 mass 0/0.
  • the inner cladding, germanium is formed by phosphorus (P) and fluorine added quartz glass (S i O z / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the content of the dopant, germanium was about 1% by mass, phosphorus was about 1% by mass, and fluorine was about 0.5% by mass.
  • Outer cladding is formed of silica glass (S i 0 2).
  • the refractive index difference ⁇ between the inner cladding and the outer cladding is almost nil.
  • the structure of the core of all optical fibers was the same as that of the optical fiber of the present invention in Example 1.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core is 1.0%, the numerical aperture is 0.21, the core diameter is 3.5111,
  • the MFD (@ 1 550 nm) was 6.5 ⁇ m, and the effective cutoff wavelength was 0.92111.
  • each of the optical fibers having a different diameter of the inner cladding was fusion-spliced to a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss and connection strength at that time were measured.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1. Table 3 shows the results.
  • the optical fiber with the inner cladding diameter of 20 ⁇ m had the best connection loss, but the inner cladding diameter was 10 ⁇ , and the difference from 40 111 was about 0.02 dB. Met.
  • the connection strength was good for all three types. Therefore, the optical fiber of the present invention in which the diameter of the inner clad is 10 ⁇ m to 40 ⁇ m is suitable for connection with a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and has low loss and sufficient strength.
  • Comparative Example 1 Comparative Example 1
  • Example 2 Two types of optical fibers having the same structure as in Example 2 and differing from Example 2 only in the diameter of the inner cladding were prepared.
  • the diameter of the inner cladding was 5 ⁇ and 45 m, respectively.
  • each of the optical fibers having a different diameter of the inner cladding was fusion-spliced to a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss and connection strength at that time were measured.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1. Table 4 shows the results.
  • connection loss was higher than in Example 2 and that the connection strength was lower than 2.0 GPa.
  • an optical fiber whose inner cladding diameter is out of the range of 10 im to 40 / zm is suitable for connection with a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber! It was confirmed that the connection characteristics were inferior to the optical fiber of the present invention.
  • Optical fiber A is the inner cladding, germanium, phosphorus (P) and fluorine our Ri formed by the added silica glass (S i 0 2 / Ge 0 2 / P 2 0 5 / F), the dopant
  • the content is 0.2 mass for germanium. /. , Phosphorus 0.5 mass 0/0, fluorine was 1 wt% 0.1.
  • Optical fiber B is the inner cladding, Genoremaniumu, Ri Contact is formed by phosphorus (P) and fluorine added quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the dopant About 1 mass% of germanium and about 1 mass of phosphorus. /. And about 0.5% by mass of fluorine.
  • Optical fibers C is the inner cladding, germanium, Ri Contact is formed by phosphorus (P) and fluorine added quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the dopant the content of germanium is 1.5 wt%, phosphorus 1.5 mass 0/0, fluorine was 0 wt% 1.
  • the core is formed by a germanium (G e) and fluorine (F) added is silica-based glass (S i 0 2 ZGe0 2 ZF ), the content of the dopant, Germa two ⁇ arm 12 mass 0/0, fluorine was 0.2 mass 0/0.
  • Outer cladding is formed of silica glass (S i 0 2).
  • the refractive index difference ⁇ between the inner cladding and the outer cladding is almost nil.
  • All the core structures were the same as those of the optical fiber of the present invention shown in Table 1.
  • the relative refractive index difference of the core is 1.0%
  • the numerical aperture is 0.21
  • the core diameter is 3.5 m
  • the MFD (@ 1550 nm) is 6.5 ⁇ m
  • the effective cutoff wavelength is 0.92 ⁇ m
  • the diameter of the inner cladding was 20 m.
  • each optical fiber having a different dopant content in the inner cladding was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss and connection strength at that time were measured. went.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1.
  • Table 5 shows the results. Table 5 Minimum connection to be connected according to the present invention Minimum connection Grace confirmation ⁇
  • optical fiber B showed the best connection loss, but the difference from optical fiber A or optical fiber C was about 0.02 dB. Regarding the connection strength, all three were good.
  • the concentration of germanium contained in the core from 3.0 to 21.0 mass 0/0, the concentration of 0 to 1.0 wt% of fluorine, about dopant concentration in the inner cladding, the concentration of germanium 0.
  • the optical fiber of the present invention having a concentration of 2 to 1.5% by mass, a concentration of phosphorus of 0.5 to 1.0% by mass, and a concentration of fluorine of 0.1 to 1.0% by mass is a dalmode optical fiber or an erbium-doped light. It was confirmed that low loss and sufficient strength were obtained in connection with the fiber.
  • Example 3 In the optical fiber having the structure as in Example 3, the content of the dopant in the inner cladding is reduced. Only two types of optical fibers D and E differing from Example 3 were prepared.
  • Optical fiber D is the inner cladding is formed by phosphorus (P) and fluorine added quartz glass (S i Oa / PsOs / F ), the content of the dopant, phosphorus 0.2 mass 0 / 0, fluorine was 0.05 mass 0/0.
  • Optical fiber E is the inner cladding, germanium, phosphorus (P) and fluorine our Ri formed by the added silica glass (S i 0 2 ⁇ ⁇ 0 2 / P 2 0 5 / F), the dopant
  • the content is about 2.0 mass germanium 0 /.
  • the content of phosphorus was about 2.0% by mass, and the content of fluorine was about 1.2% by mass.
  • each of the optical fibers having different dopant contents in the inner cladding was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss and connection strength at that time were measured.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1.
  • Table 6 shows the results. Table 6 Connected Connected Minimum connection Minimum connection Cumulative failure probability
  • Optical fiber (1) Optical fiber (2) Loss Loss time is 50%
  • Optical fiber E Erbium-doped 0.15 3.5 2.4
  • connection loss was higher than that of Example 3 and that the connection strength was lower than that of 2. OGPa in some cases. Therefore, the core dopant concentration of germanium is 12 mass 0/0 . , Fluorine was 2 mass% 0., dopant concentration 0. 2 germanium is 1.5 mass 0 / o of the inner cladding, phosphorus 0. 5: 1.5 mass 0/0, the fluorine 0. It was confirmed that the connection characteristics of the optical fiber out of the range of! To 1.0% by mass were inferior to those of the optical fiber of the present invention in connection with a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber.
  • FIG. 4 shows the change in the mode field diameter (MFD) of the optical fibers A to E with respect to the heating time.
  • optical fibers A, B, and C which are the optical fibers of the present invention, obtain low loss and sufficient strength in fusion splicing with a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber.
  • This PANDA polarization-maintaining optical fiber has a core 21 having a diameter of 3 mm, an inner cladding 22, an outer cladding 23 having a diameter of 125 ⁇ m, and two stress applying portions 24 symmetrically arranged with respect to the core 21. 24 optical fibers.
  • the diameter of the inner cladding 22 was 10 ⁇ , 20 Mm, and 40 // ⁇ , respectively.
  • germanium is formed by phosphorus (P) and fluorine ⁇ Ka ⁇ been quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the dopant bets
  • P phosphorus
  • fluorine ⁇ Ka ⁇ been quartz glass S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F
  • the contents were about 1% by mass of germanium, about 1% by mass of phosphorus, and about 0.5% by mass of fluorine.
  • Outer cladding 23 is made of quartz glass (S i 0 2).
  • Two stress applying section 24, 24 is formed of silica-based glass, boron is added (S i 0 2 / B 2 0 3).
  • the refractive index difference ⁇ between the inner cladding 22 and the outer cladding 23 is almost nil. It has become.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core was 1.0%, the MFD (@ 1550 nm) was 6.5 ⁇ m, and the effective cutoff wavelength was 0.92 ⁇ m.
  • each of the PANDA polarization-maintaining optical fibers having a different inner cladding diameter was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss and connection strength at that time. was measured. The measurement procedure was the same as in Example 1. Table 7 shows the results. Table 7
  • the optical fiber with the inner cladding 22 diameter of 20 m had the best connection loss, but the difference from the inner cladding 22 diameters of 10 m and 40 m was about 0.02 dB. there were.
  • the connection strength was good for all three types. Therefore, within The PAND A type polarization maintaining optical fiber with the side cladding 22 having a diameter of 10 ⁇ m to 40 ⁇ m has low loss and sufficient strength when connected to a single mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber. Can be obtained.
  • Two types of PANDA type polarization-maintaining optical fibers were prepared, which differed from Example 4 only in the diameter of the inner clad.
  • the diameters of the inner cladding were 5 ⁇ m and 45 zm, respectively.
  • each of the PANDA-type polarization-maintaining optical fibers having a different diameter of the inner cladding was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an erbium-added optical fiber, and the connection loss and the The connection strength was measured.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1.
  • Table 8 shows the results. Table 8
  • connection loss was higher than in Example 4 and the connection strength was lower than 2. OGPa in some cases.
  • the diameter of the inner clad is outside the range of 10 ⁇ m to 40 ⁇ m, It was confirmed that the connection characteristics of the wave-maintaining optical fiber with the sinal mode optical fiber and the erbium-doped optical fiber were inferior to those of the PAND A type polarization maintaining optical fiber of the present invention. .
  • Three types of optical fibers F, G, and H with different dopant contents in the inner cladding were prepared as PANDA-type polarization maintaining optical fibers having the structure shown in Fig. 5.
  • Optical fiber F the inner cladding 22, germanium, are formed by phosphorus (P) and silica-based glass fluorine was added (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), The dopant content was set to 0.2% by mass of germanium, 0.5% by mass of phosphorus, and 0.1% by mass of fluorine.
  • Optical fiber G, the inner cladding 22, germanium are formed by phosphorus (P) and hydrofluoric Motoga ⁇ Ka ⁇ quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F) cage, the content of the dopant, germanium about 1 wt%, phosphorus is about 1 weight 0/0, fluorine was about 0.5 wt%.
  • Optical fiber H, the inner cladding 22, germanium are formed by phosphorus (P) and hydrofluoric Motoga ⁇ Ka ⁇ quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F)
  • the dopant contents were 1.5 mass% for germanium, 1.5 mass% for phosphorus, and 1.0 mass% for fluorine.
  • the core is formed of silica-based glass (SiO / Ge / O / F) to which germanium (Ge) and fluorine (F) are added, and the content of dopant is reduced by germanium. 12 mass 0/0, the fluorine was 2 mass% 0.1.
  • the outer cladding 23 is formed of quartz glass (Si 2 ).
  • the refractive index difference ⁇ between the inner cladding 22 and the outer cladding 23 is almost nil.
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core 21 was 1.0%, the MFD (@ 1550 nm) was 6.5 m, and the effective cutoff wavelength was 0.92 ⁇ .
  • the diameter of the inner cladding 22 was defined as As in Example 1, each of the PAND A-type polarization-maintaining optical fibers having a different dopant content in the inner cladding was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an erbium-doped optical fiber, and the connection loss at that time was And the connection strength were measured. The measurement procedure was the same as in Example 1. Table 9 shows the results. Table 9
  • optical fiber G showed the best connection loss, but the difference from optical: F or optical fiber H was about 0.02 dB. Regarding the connection strength, all three were good.
  • the concentration of germanium contained in the core 21 from 3.0 to 21.0 mass 0/0, the concentration of fluorine from 0 to 1.0 mass 0/0, and have a dopant concentration Nitsu included in the inner cladding, germanium
  • the concentration is 0.2 to 1.5 mass%, and the phosphorus concentration is 0.5 to 1.5. 5 Mass 0/0, 0.
  • the concentration of fluorine:! PANDA type polarization-maintaining optical fiber of the present invention and ⁇ 1.0 wt%, in connection with the single-mode fiber or Erubiumu doped optical Huai Ba, low Loss power It was confirmed that sufficient strength was obtained.
  • Two types of PANDA-type polarization maintaining optical fibers I and J were prepared using the PANDA type polarization maintaining optical fiber having the structure as in Example 5 and differing from Example 3 only in the content of the dopant in the inner cladding 22.
  • the inner cladding 22 is formed by phosphorus (P) and fluorine added quartz glass (S I_ ⁇ 2 / P 2 0 5 ZF) , a containing organic amount of dopant, phosphorus
  • P phosphorus
  • S I_ ⁇ 2 / P 2 0 5 ZF fluorine added quartz glass
  • Optical fiber J is the inner cladding 22, germanium, are formed by phosphorus (P) and silica-based glass fluorine was added (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the content of the dopant, germanium about 2.0 weight 0/0, the phosphorus of about 2.0 wt 0/0, fluorine was about 1.2 wt%.
  • each of the PAND A-type polarization-maintaining optical fibers having a different dopant content in the inner cladding 22 was fusion-spliced to a single-mode optical fiber or an Erbium-doped optical fiber.
  • the connection loss and connection strength were measured.
  • the measurement procedure was the same as in Example 1. Table 10 shows the results.
  • Loss Loss time is 50 ⁇ 1 ⁇ 2
  • connection loss was higher than that of Example 5 and that the connection strength was lower than 2 ⁇ OGPa.
  • An optical power combining / branching power structure having a structure as shown in FIG. 6 was manufactured.
  • This optical power splitting power bra is called a Tap power bra and is an optical fiber power bra for extracting a very small amount of light for line monitoring.
  • This tap force plastic was manufactured so as to extract 1% of the power of the signal light wavelength of 155 Onm.
  • optical power combining / branching power a 1550 nm wavelength signal is Light is incident, and 1% of the optical power split by the optical fiber coupler 35 is emitted from the third port 33, and the remaining optical power is emitted from the second port 32.
  • This Tap coupler was manufactured using the optical fiber of the present invention.
  • This optical fiber has an outer diameter of 80 ⁇ m, which is smaller than the outer diameter 125 of a conventional optical fiber.
  • This optical fiber consists of a core with a diameter of about 7, an inner cladding with a diameter of 20 ⁇ , and an outer cladding with a diameter of 80 ⁇ .
  • the core is formed by a germanium (G e) and fluorine (F) added is silica-based glass (S i 0 2 / G e 0 2 / F), the content of the dopant, Germanicus two ⁇ beam 6.3 mass 0/0, fluorine was 0.2 mass 0/0.
  • the inner cladding, germanium, phosphorus (P) and fluorine are formed by ⁇ Ka ⁇ quartz glass (S i 0 2 / G e 0 2 / P 2 0 5 / F), the content of the dopant About 1% by weight of germanium, about 1% by weight of phosphorus. /. The content of fluorine was about 0.5% by mass.
  • Outer cladding is formed of silica glass (S i 0 2).
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core was 0.54%
  • the MFD (@ 1550 nm) was 8.3 ⁇ m
  • the effective cutoff wavelength was 1.34 ⁇ .
  • the inner cladding and the outer cladding had substantially the same refractive index.
  • Two optical fibers were prepared, arranged in parallel, and fused and stretched to obtain a signal light wavelength of 155.
  • a Tap force plastic for extracting 1% of the optical power of 0 nm was prepared.
  • the coupling length of this Tap force bra was 5 mm. Since the optical fiber of the present invention has an inner cladding and an outer diameter of 80 ⁇ m, the coupling length can be shortened, and as a result, the tap force bra can be miniaturized. .
  • This Tap coupler was manufactured using a conventional optical fiber.
  • the optical fiber used in this comparative example has an outer diameter of 125, and is composed of a core having a diameter of about 7.2 ⁇ 111 and a cladding having a diameter of 125 ⁇ .
  • the core is made of silica glass (S) doped with germanium (Ge) and fluorine (F).
  • Cladding is formed by a pure silica glass (S i 0 2).
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core is 0.54%
  • the MFD (@ 1550 nm) is 8.3 ⁇ m
  • the effective cutoff wavelength is 1.
  • Two optical fibers were prepared, arranged in parallel, and fused and stretched to obtain a signal light wavelength of 155.
  • a Tap force plastic for extracting 1% of the optical power of 0 nm was prepared.
  • the coupling length of this Tap force bra was 14 mm. Compared with Example 6, it was found that the conventional optical fiber was insufficient to reduce the Tap force bra with a longer coupling length.
  • An erbium-doped optical fiber amplifier 40 having the structure shown in FIG. 7 was manufactured.
  • This erbium-doped optical fiber amplifier 40 is composed of a wavelength multiplexing coupler (Wave Length Entrance Division Multiplexing Coupler, hereinafter abbreviated as “WDM power plug”) 41 and other components 42. It is housed in 43. Further, the dimensions of the erbium-doped optical fiber amplifier 40 were set to 70111111 length, 90111111 width, and 12111111 width.
  • WDM power plug Wide Length Entrance Division Multiplexing Coupler
  • a 980 nm laser diode for excitation As other components 42, a 980 nm laser diode for excitation, an optical isolator, a Tap coupler, and the like were used. In order to insert many parts, the extra length optical fiber portion of the WDM coupler 41 was wound and stored along a cylindrical member 44 with a radius of 1 Omm to secure a space.
  • the WDM force bra 41 was manufactured using the optical fiber of the present invention.
  • This optical fiber 45 has an outer diameter of 80 m, which is smaller than the outer diameter 125 of a conventional optical fiber.
  • the optical fiber 45 is an optical fiber including a core having a diameter of about 3. l ⁇ m, an inner cladding having a diameter of 20, and an outer cladding having a diameter of 80 ⁇ .
  • Core, germanium (Ge) and is formed by fluorine (F) added is silica-based glass (S i 0 2 / Ge0 2 ZF), the content of the dopant, Germa two ⁇ beam is 14 mass%, The content of fluorine was 0.2% by mass.
  • the inner cladding, germanium is formed by phosphorus (P) Oyopi fluorine-added silica glass (S i O Bruno G e 0 2 / P, O s / F), the dopant
  • P phosphorus
  • S i O Bruno G e 0 2 / P, O s / F Oyopi fluorine-added silica glass
  • the content was about 1% by mass of germanium, about 1% by mass of phosphorus, and about 0.5% by mass of fluorine.
  • Outer cladding is formed of silica glass (S i 0 2).
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core was 1.25%, the MFD (@ 1550 nm) was 6.0 ⁇ m, and the effective cutoff wavelength was 0.92 ⁇ m.
  • the inner cladding and the outer cladding had substantially the same refractive index.
  • the bending loss of the optical fiber 45 at a bending radius of 1 OmmX 5 turns is 0.05 dB at a wavelength of 1.610 ⁇ , and is smaller than 0.05 dB at a wavelength shorter than the wavelength of 1.610 ⁇ . is there.
  • Two optical fibers 45 were prepared, arranged in parallel, and fused and stretched to produce a WDM coupler 41 for multiplexing and demultiplexing an excitation light wavelength of 980 nm and a signal light wavelength of 1550 nm.
  • the WDM force plug of the present invention using the optical fiber 45 having an outer diameter of 80 / m has a low failure rate.
  • the WDM force plug using the optical fiber of the present invention has a coupling length of 5.4 mm, which is much shorter than the conventional WDM force bra.
  • the optical fiber of the present invention is provided with an inner cladding and has an outer diameter of 80 ⁇ m, so that the coupling length can be shortened.
  • the WDM coupler 41 of the seventh embodiment has a very short coupling length of 5.4 mm. The entire M coupler 41 has been reduced in size.
  • the connection with the optical fiber having a different MFD is also made to the WDM coupler 41 of the embodiment.
  • the WDM coupler 4 1 about 1 wt% of germanium arm of the inner cladding in the same manner as in Example 1, phosphorus about 1 weight 0/0, since fluorine is used about 0.5 wt% and the optical fiber
  • a connection having substantially the same low loss and sufficient strength as in Example 1 could be performed.
  • the WDM force bra using the optical fiber of the present invention having the inner cladding and the outer diameter of 80 ⁇ is smaller than the conventional WDM force bra, has a smaller allowable bending radius, and has excellent connection characteristics. It was confirmed to have. Therefore, the WD powerful bra of the present invention can be applied to an erbium-doped optical fiber amplifier having a smaller size than before.
  • the optical fiber of the present invention includes a core made of quartz-based glass containing at least germanium, and an inner cladding provided around the core and concentric with the core and having a large diffusion coefficient.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

中心に設けられ、少なくともゲルマニウムを含む石英系ガラスからなるコアと、コアの周囲にコアと同心円状に設けられた拡散係数が大きい内側クラッドと、内側クラッドの周囲に設けられた拡散係数が小さい外側クラッドとを有する光ファイバにおいて、コアに、内側クラッドの200%程度以上の濃度のゲルマニウムを含有させることにより、シングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバのようなMFDの異なる光ファイバに対しても、低接続損失でかつ十分な接続強度で接続することができる。

Description

光フアイバぉよびこれを用いた光ファイバ力プラ、 エルビゥム添加光フアイバ增 幅器、 光導波路 技術分野
本発明は、 光通信に用いられる光部品を形成する光ファイバおよびこれを用い た光ファイバ力ブラ、 エルビウム添加光ファイバ増幅器、 光導波路に関し、 特に モードフィールド径の異なる光ファイバとの融着接続において、 低い接続損失か つ十分な接続強度で接続することができる光ファイバおよびこれを用いた光ファ ィパカブラ、 エルビウム添加光ファイバ増幅器、 光導波路に関する。
本明細書は、 日本国への特許出願 （特願 2002—199959号） に基づく ものであり、 当該日本出願の記載内容は本明細書の一部として取り込まれるもの とする。 技術背景
モードフィールド径 （以下、 「MFD」 と略す。） の大きさが異なる光ファイバ 同士を融着接続すると、 接続損失を生じる。 この接続損失を低減するため、 光フ アイバを融着接続する際にあらかじめ光ファイバを加熱する力、 融着接続後に追 加放電などの加熱処理を施して、 光ファイバのコアに含まれるドーパントをクラ ッドに拡散させて、 M F Dの小さい光ファイバの M F Dを拡大させ、 光ファイバ 同士の MFDの差を小さくする方法が知られている。
光ファイバのコアに含まれるドーパントの拡散によるコア半径の変ィ匕は、 下記 式 (1) で表される。
r 2= (r i 2+4D t) 1/2 (1)
上記式 （ 1 ) において、 r はドーパントの拡散前のコア半径、 r 2はドーパン トの拡散後のコア半径である。 Dは拡散係数、 tは光ファイバの加熱時間である 。 コアに含まれるドーパントが拡散しても、 光ファイバの正規化周波数 （ccコア 半径 X Δ1/2) は一定に保たれるため、 MFDは上記式 (1) のコア半径 r。に比 例する。 よって、 コアに含まれるドーパントを拡散させることにより、 コア半径 r 2が上記式 (1) にしたがって拡大した場合、 それに比例して MF Dも拡大す る。
M F Dの大きさが異なる光フアイバ同士の融着接続にぉレ、て、 接続後に追加放 電などの加熱処理を施し、 接続損失を低減させるためにはいくつかの条件がある 。 その条件とは、 加熱時間に対する MFDの拡大速度が、 接続させる各々の光フ アイパで異なっていること、 すなわちドーパントの拡散係数が異なっていること 、 かつ、 MFDの小さい光ファイバでは、 加熱時間に対する MFDの拡大速度が より一層大きいこと、すなわち DLMく DSM (DLM:MFDの大きい光ファイバの 拡散係数、 DSM： MFDの小さい光ファイバの拡散係数） であることである。 この条件を満たせば、 追加放電などによる加熱によって、 コアに含まれるドー パントを拡散させる際、 MFDの小さい光ファイバの MFD拡大速度が、 MFD の大きい光ファイバの MFD拡大速度よりも大きいため、 加熱時間とともに両者 の MFDの差が小さくなり、 接続損失が低減される。
MFDの大きさが異なる光ファイバを接続する公知の方法の一例として、 特許 第 291 1 932号公報に開示されている方法がある。 この方法によれば、 光通 信用の光伝送路である 1 · 3 μηι零分散シングルモード光ファイバ（以下、 「シン ダルモード光ファイバ」 と略す。） と、 開口数 0. 24〜0. 15の光ファイノく ( 以下、 「高開口数光ファイバ」 と略す。） との融着接続、 およぴ融着接続後の加熱 処理により、 接続損失を低減する。 シングルモード光ファイバのコア径は約 8 μ m、 MFDは約 10 m、 コアとクラッドとの屈折率差△ nは約 0. 004とな つている。
一方、 高開口数光ファイバのコア径は約 4 μπι、 MFDは約 4 μπιであり、 シ ンダルモード光ファイバよりもコァ径ぉよび M F Dは小さく、 コアとクラッドと の屈折率差 Δηは 0. 02〜0. 008と比較的大きな値となっている。 ゆえに 、 高開口数光ファイバのコアに含まれるドーパントの濃度は、 シングルモード光 ファイバのコアに含まれるドーパントの濃度よりも高くなつている。 高開口数光 ファイバでは、 コアに含まれるドーパントの濃度が高いので、 コアの軟化温度が 低く、 それゆえに所定の温度におけるドーパントの拡散速度がシングルモード光 ファイバよりも著しく増加する。 そのため、 高開口数光ファイバの拡散係数は、 シングルモード光ファイバの拡散係数よりも大きい値となる。 高開口数光フアイ バは M F Dが小さく拡散係数が大きい、 一方、 シングルモード光ファイバは MF Dが大きく拡散係数が小さいので、 上述の接続損失が低減される条件を満たして いる。
MF Dが異なっていて、 拡散係数が同程度の光ファイバを融着接続する場合、 上述のような接続方法では低接続損失の実現は難しい。 このような場合には、 M F Dの小さい光ファイバのクラッドにフッ素を添加し、 光ファイバのコアに含ま れるドーパントの拡散速度を、 MF Dの大きい光ファイバの拡散速度よりも大き くすることにより、 接続損失を低減する方法が知られている。 この方法の一例と して、 エルビゥム添加光フアイバ増幅器におけるエルビゥム添加光ファイバと分 散シフト光ファイバとを融着接続する方法がある。
この方法では、 例えば、 信号波長 1 5 5 0 n mにおけるエルビウム添カ卩光ファ ィバの MF Dは 5 μ πι、 分散シフト光ファイバの MF Dは 8 / mとする。 また、 エルビゥム添加光ファイバのクラッドには、 コアに含まれるドーパン卜がクラッ ドに拡散する際の拡散速度を増加させる目的で、 クラッドにフッ素が添加されて いる。 エルビゥム添加光ファイバと分散シフト光フアイバの融着接続後の加熱に より、 コアに含まれるドーパントがクラッドに拡散して M F Dが拡大されるが、 M F Dの小さレ、エルビゥム添加光ファイバにおける MF D拡大速度が、 分散シフ ト光ファイバにおける MF D拡大速度よりも大きいため、 接続損失が 0 . 0 5 d B以下に低減される。
このような MF Dの異なる光ファイバ同士の融着接続としては、 エルビウム添 加光フアイバ増幅器内における融着延伸型の光ファイバ力ブラと、 エルビウム添 加光ファイバあるいはシングルモード光ファイバとの接続なども挙げられる。 図 8は、 エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成の一例を示す模式図である。 この例のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、 エルビウム添加光ファイバ 1と 、 エルビウム添加光ファイバ 1を励起する励起用光源の 9 8 0 n m半導体レーザ 一 2と、 励起光と信号光を合波するための光ファイバ力ブラ 3と、 これらを接続 するシングルモード光ファイバ 4と、 9 8 0 n mカツトオフシフト光ファイバ 5 とから概略構成されている。
この例のエルビウム添加光フアイバ増幅器において、 エルビウム添加光フアイ パ 1および光ファイバ力ブラ 3は、 光ファイバで構成される光部品である。 また、 エルビウム添加光ファイバ 1と光ファイバ力ブラ 3、 および、 光フアイ パカプラ 3とシンダルモード光ファイバ 4とは融着接続されている。
シングルモード光ファイバ 3では、 波長 1 5. 5 0 n m帯の光に対する MF Dは 約 1 0 μ πιとなっている。 また、 シングルモード光ファイバ 3の実効遮断波長は
1 3 0 0 n m以下となっている。
. エルビウム添加光ファイバ 1と光ファイバカプラ 3では、 9 8 0 n m半導体レ 一ザ一 2から出力された光をシングルモードで導波させる必要があるため、 実効 遮断波長は 9 8 0 n mよりも小さくなければならない。
光ファイバカプラ 3は、 波長 9 8 0 n mにおいてシングルモード動作が可能で 、 かつ波長 1 5 5 0 n mの光も低損失で導波させる必要がある。 しかしながら、 光ファイバカプラ 3の実効遮断波長は 1 5 5 0 n mよりもはるかに短波長側に位 置しているため、 波長 1 5 5 O n m帯の光を導波すると、 曲げ損失が比較的大き くなりやすい。 そのため光ファイバカプラ 3に用いられる光ファイバとしては、 コアとクラッドとの比屈折率差を大きくし、 波長 1 5 5 O n m帯における光の曲 げ損失が低いものを用いる必要がある。 また、 光ファイバのコアとクラッドとの 比屈折率差を大きくしながら、 光ファイバ力ブラ 3の実効遮断波長を 9 8 0 n m 以下にするためには、 光ファイバカプラ 3を形成する光フアイバのコァ径を小さ くする必要があり、 必然的に MF Dも小さくなる。
一方、 エルビウム添加光ファイバ 1は、 エルビウムが添カ卩されたコアが、 励起 光 の 9 8 O n m半導体レーザー 2から出力された励起光により励起される必要 がある。 したがって、 一般的に、 エルビウム添加光ファイバ 1は、 励起効率を高 めるために高開口数構造になつており、 そのために M F Dが小さくなつている。 ところで、 高性能のエルビゥム添加光フアイバ増幅器を得るには、 エルビゥム 添加光ファイバと光ファイバ力ブラとの融着接続、 および、 光ファイバ力ブラと シングルモード光ファイバとの融着接続において、 これらが低損失で接続され、 かつ接続部分が使用に耐えるに十分な強度を有する必要がある。 波長 1 5 5 0 n mの光に対する M F Dの大きさは、 シングルモード光ファイバ では約 1 0 μ πι、 光ファイバカプラでは約 6 . 5 μ πι, エルビウム添加光フアイ パでは約 5 . 5 i mである。
光ファイバカプラは、 シングルモード光ファイバと、 エルビウム添加光フアイ パのどちらとも低損失で接続できる上に、 使用に耐えるに十分な強度を有する必 要がある。 従来、 光ファイバ力ブラの MF Dは小さいが、 波長 1 5 5 0 n m帯に おける光の曲げ損失を低減するために、 光ファイバ力ブラを形成している光ファ ィバのコアとクラッドとの比屈折率差が大きくされており、 ゆえに開口数も大き くなつている。 そのため、 光ファイバ力ブラとシングルモード光ファイバとの接 続では、 接続損失を低減することができる。
ここで、 図 9は、 光ファイバ力ブラとシングルモード光ファイバの加熱時間に 対する MF Dの変化を示す図である。
図 9から、 両者の MF Dがー致するところで、 最低接続損失が達成される。 た だし、 上記式 （1 ) によれば、 MF Dの 2乗が加熱時間と比例関係にあるとされ ているが、 拡散係数が加熱温度によって変ィヒするために、 必ずしも MF Dの 2乗 が加熱時間と比例しているわけではなレ、。
しかしながら接続強度に関しては、 特許第 2 9 1 1 9 3 2号公報に開示されて いる接続方法が、 必ずしも十分な強度を確保することができる接続方法とは限ら ない。 光ファイバ力ブラとシングルモード光ファイバとの融着接続を、 特許第 2 9 1 1 9 3 2号公報に開示されている接続方法を用いて行うと、 最低接続損失が 達成されるまでに、 およそ 3 0秒の加熱時間を必要とする。 通常の融着接続方法 により、 同種の光ファイバ同士を融着接続する場合、 接続時間は 2〜3秒で、 低 接続損失および十分な強度を有する融着接続をすることができる。 光ファイバ力 ブラとシングルモード光ファイバとの融着接続に要する時間がおよそ 3 0秒とい うのは、 同種の光ファイバ同士の融着接続に要する時間に比べてかなり長時間で あり、 そのため同種の光ファィバ同士の接続強度と同等になるとは限らない。 さらに、 エルビゥム添加光フアイパと光ファイバ力ブラとの接続の場合、 特許 第 2 9 1 1 9 3 2号公報に開示されている接続方法などによっても、 低損失かつ 接続部分が使用に耐えられるに十分な強度を有するようにするのが困難である。 なぜならば、 エルビゥム添加光ファィバの MF Dと光フアイバカブラの M F Dは 比較的近！/、値である上に、 エルビゥム添加光フアイバと光ファイバカプラのどち らも高開口数を有しているからである。
エルビゥム添加光ファイバおよび光ファイバ力ブラは高開口数を有するために 、 コアに含まれるドーパントの濃度が高く、 拡散係数が大きい。 そのためェルビ ゥム添加光ファイバとファイバ力ブラの M F Dがー致して最低損失になるまでに 、 接続部分を加熱するのに要する時間が非常に短い。
図 10は、 光ファイバ力ブラとエルビウム添加光ファイバの加熱時間に対する MFDの変化を示す図である。
図 10から、 融着接続が不完全なうちに、 エルビウム添加光ファイバと光ファ ィバカブラの MF Dがー致して最低損失に達してしまい、 この時点で融着接続作 業を止めてしまうと、 接続損失は低いものの、 使用に耐えられるに十分な強度を 有した接続にはならない。
さらに、 エルビウム添加光ファイバの光の増幅特性を向上させるためには、 コ ァにドーパントの 1種であるアルミニウムを高濃度に添加する必要がある。 アル ミニゥムを高濃度に添加すれば、 ドーパントの拡散係数が増加する。 したがって 、 エルビウム添加光ファイバの光の増幅特性が向上するにつれて、 ますますエル ビゥム添加光ファイバと光ファイバ力ブラとの接続強度の向上を図ることが難し くなる。 このようなことから、 エルビウム添加光ファイバの増幅特性の向上と、 エルビゥム添加光ファイバと光ファイバ力ブラとの接続強度の向上とを達成する ためには、 光ファイバ力ブラの改良が求められている。
エルビゥム添加光フアイバと光ファイバ力ブラとの接続において、 低損失かつ 接続部分が使用に耐えられるに十分な強度を有するように接続するには、 光ファ ィバカブラを形成する光フ了ィバの拡散係数を大きくして、 エルビウム添加光フ アイバと光ファイバ力ブラの M F Dが一致するまでの加熱時間を十分に長くすれ ばよい。 光ファイバ力ブラを形成する光ファイバの拡散係数を大きくする手段と しては、 公知文献 （A. Wa d a、 T. S a k a i、 D. T a n a k a、 T. N o z a wa a n d R. Y a m a u c h i , OAA1991、 FD3、 199 1. H i g h— E f f i c i e n c y E r b i um— Do p e d F i b e r Amp l i f i e r u s i n g Mo d e F i e l d D i ame t e r Ad j u s t i n g Te c hn i qu e) に記載されているクラッドにフッ素 を添加する手法を、 光ファイバ力ブラを形成する光ファイバに適用すればよいが 、 フッ素の添加量が少ないと、 拡散係数を増大する効果が不十分である。
フッ素の添加量が多くなると、 コアとクラッドとの比屈折率差が大きく変わつ てしまうため、 結果として伝送特性も変化してしまう。 また、 単に、 光ファイバ 力ブラを形成する光フ了ィバの拡散係数を、 エルビゥム添加光ファィバの拡散係 数よりも大きくしただけでは、 加熱時間を変えても、 光ファイバ力ブラとエルビ ゥム添加光ファイバの MFDがー致せず、 低接続損失の接続を行うことができな いという問題があった。 発明の開示
本発明は、 上記事情に鑑みてなされたもので、 その目的は、 モードフィールド 径の異なる光ファィバとの融着接続にぉレ、て、 低 、接続損失かつ十分な接続強度 で接続することができる光ファイバおよびこれを用いた光ファイバ力ブラ、 エル ビゥム添加光フアイバ増幅器、 光導波路を提供することにある。
上記課題を解決するために、 本発明は以下の手段を講ずるものである。
本発明は、 中心に設けられ、 少なくともゲルマニウムを含む石英系ガラスから なるコアと、 該コアの周囲に該コアと同心円状に設けられた拡散係数が大きい内 側クラッドと、 該内側クラッドの周囲に設けられた拡散係数が小さい外側クラッ ドとを有する光ファイバであって、 前記コアには、 前記内側クラッドの 200% 程度以上の濃度のゲ^/マ-ゥムが含まれていることを特徴とする光ファイバとし たものである。
本発明は、 前記内側クラッドはゲルマニウム、 リンおよぴフッ素を含む石英系 ガラスからなり、 前記外側クラッドは石英ガラスからなることを特敷とする光フ アイバとしたものである。
本発明は、 前記内側クラッドの直径が 10 m〜 40 mであることを特徴と する光ファイバとしたものである。
本発明は、 前記内側クラッドに含まれるゲルマ-ゥムの濃度が 0. 2〜： 1. 5 質量0/。、 リンの濃度が 0 . 5〜1 . 5質量％、 フッ素の濃度が 0 . 1〜1 . 0質 量。 /0であることを特 とする光ファイバとしたものである。
本発明は、 前記光ファイバの外径が 7 0 111〜9 0 mであることを特徴とす る光ファイバとしたものである。
本発明は、 前記コアを囲むクラッド内に、 該コアに対して対称に配置された 2 つの応力付与部を有することを特徴とする光ファイバとしたものである。
本発明は、 上記光ファイバを用いて製造したことを特徴とする光ファイバカブ ラとしたものである。
本発明は、 上記光ファィバを用いて製造したことを特徴とするエルビウム添カロ 光ファイバ増幅器としたものである。
本発明は、 上記光ファイバをビグティルとして用いて製造したことを特徴とす る光導波路としたものである。 図面の簡単な説明
図 1は、 エルビウム添加光ファイバ増幅器の一部を示す模式図である。 ■ 図 2は、 光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
図 3は、 エルビウム添加光ファイバと、 本発明の光ファイバまたは従来の高開 口数を有する光ファイバとの融着接続時の加熱時間に対する M F Dの変化の様子 を示す図である。
図 4は、 光フアイバの加熱時間に対する MF Dの変化の様子を示す図である。 図 5は、 P A N D A型偏波保持光ファイバを示す断面図である。
図 6は、 T a p力プラを示す模式図である。
図 7は、 エルビウム添加光ファィバ増幅器のパッケージの概略新面図である。 図 8は、 エルビウム添加光ファイバ増幅器の構成の一例を示す模式図である。 図 9は、 光ファイバ力ブラとシングルモード光ファイバの加熱時間に対する M
F Dの変ィ匕を示す図である。
図 1 0は、 光ファイバ力ブラとエルビウム添加光ファイバの加熱時間に対する
MF Dの変化を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の光ファイバは、 中心に設けられ、 少なくともゲルマニウムを含む石英 系ガラスからなるコアと、 コアの周囲にコアと同心円状に設けられた拡散係数が 大きい内側クラッドと、 内側クラッドの周囲に設けられた拡散係数が小さい外側 クラッドとを有する光ファイバであって、 コアには、 内側クラッドの 2 0 0 %程 度を超える濃度のゲルマニウムが含まれている光ファイバである。
光ファイバをこのような構成とすることにより、 光ファイバの融着接続後にお ける接続部分の加熱において、 加熱時間に対する MF Dの変ィ匕の仕方を変えるこ とができる。 具体的には、 本発明の光ファイバでは、 加熱の初期においては MF Dが急激に大きくなり、 加熱の中期から終了段階にかけては M F Dの拡大の度合 いが徐々に緩やかになる。 このような現象は、 コアに添カ卩されているゲルマニウ ムが加熱開始とともにクラッドに拡散していく力 加熱の初期においては拡散係 数の大きい内側クラッド中を拡散していくため、 ゲルマニウムの移動速度は比較 的速く、 したがって MF Dが急激に大きくなる。 加熱の中期から終了段階にかけ ては、 拡散したゲルマニウムが拡散係数の小さレ、外側クラッドに到達すると、 ゲ ルマニウムが外側クラッド内に拡散する速度が遅くなるため、 MF Dの拡大速度 が抑制され、 拡大の度合いが徐々に緩やかになる。
本発明の光ファイバとエルビゥム添加光ファイバとを融着接続し、 これらの接 続部分を加熱すると、 加熱の初期においては、 本発明の光ファイバの MF Dの方 が大きい。 し力 し、 加熱の中期から終了段階にかけては、 本発明の光ファイバの MF Dの拡大の度合いが徐々に緩やかになり、 やがて本発明の光ファイバの MF Dとエルビゥム添加光ファイバの M F Dとがー致して、 両者の接続部分における 接続損失が低下する。 また、 両者の接続部分は、 接続損失を低くするまでに、 十 分に加熱されているので、 十分な強度も有している。
さらに、 本発明の光ファィパとシングルモード光ファイバとの融着接続では、 加熱の初期において、 本発明の光ファイバの MF Dが急速に拡大するから、 比較 的速く、 本発明の光ファイバの MF Dとシングルモード光ファイバの MF Dとを 一致させることができる。 そのため、 本発明の光ファイバの MF Dを拡大させる ために、 加熱に要する時間を短縮することができるから、 長時間の加熱による光 ファイバの強度劣化を抑えることができる。 したがって、 十分な接続強度を有し 、 力つ低損失な融着接続を行うことができる。
本発明の光ファイバは、 内側クラッドがゲルマニウム （G e )、 リン （P ) およ ぴフッ素 （F ) を含む石英系ガラスからなるものであり、 外側クラッドが石英 ( S i〇2) からなるものであることが好ましい。 ただし、 外側クラッドを合成す るために出発原料として四塩化ケィ素 （S i C l 4) が用いられることもあり、 外側クラッドに若干の塩素が不純物として含まれることがあるが、 特に問題はな い。 このようにすれば、 コアに添加されたゲルマニウムが、 内側クラッド内に拡 散する際の拡散速度は比較的速くなり、 外側クラッド内に拡散する際の拡散速度 は比較的遅くなる。 内側クラッドに添加する元素をゲルマニウム、 リンおよぴフ ッ素の 3種類とすることにより、 フッ素のみを添加した場合よりもさらに大きな 拡散速度を得ることができる。
本発明の光ファイバは、 コアの直径が 9 / m以下であることが望ましい。
また、 本発明の光ファイバは、 内側クラッドの直径が 1 0 z n！〜 4 0 μ ηιであ ることが好ましく、 1 5 μ m〜 2 5 μ πιであることがより好ましい。
内側クラッドの直径が 1 O /z m未満では、 MF D拡大の抑制作用が加熱の初期 において生じてしまい、 本発明の光ファイバとエルビゥム添加光ファイノくとの融 着接続において、 十分な接続強度が得られないうちに最低接続損失に達してしま う。 一方、 内側クラッドの直径が 4 0 μ ηιを超えると、. 本発明の光ファイバとシ ングルモード光ファイバとの融着接続において、 本発明の光ファイバの加熱によ る M F D拡大の抑制作用が生じる前に、 本発明の光ファイバの M F Dとシングル モード光ファイバの MF Dとが一致してしまい、 十分な接続強度が得られないう ちに最低接続損失に達してしまう。
また、 本発明の光ファイバは、 内側クラッドの直径を上記の範囲とすることに より、 シングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバと低損失かつ 十分な接続強度を有する接続をすることができる。
ところで、 光ファイバカプラは、 2本の光ファイバを平行に並べて、 その一部 を加熱して融着し、 次いで融着した部分を加熱しながら延伸することにより作製 される力 加熱、 延伸によって、 2本の光ファイバのコアに含まれるドーパント がクラッドに拡散するため、 MF Dが拡大する。 加熱、 延伸により MF Dが拡大 する速度は、 光ファイバ力ブラの結合長 （融着延伸部の長さ） と関係しており、 MF Dの拡大速度が速いと、 比較的結合長を短くすることができる。 結合長を短 くすれば、 光ファイバ力ブラを小型ィヒすることができる。 ただし、 MF Dの拡大 速度が速過ぎると、 結合部分の端 （光ファイバ力ブラの股に相当する部分） の M F Dが必要以上に拡大してしまうため、 光ファイバ力ブラを形成する光ファィバ において、 結合していない部分の MF Dと、 結合部分の端の MF Dとに大きな差 が生じてしまう。
このように MF Dに大きな差のある部分が存在すると、 その部分を光が導波す る際に損失を生じてしまい、 結果として光ファイバ力ブラの過剰損失の原因とな る。 小型でかつ過剰損失の少ない良好な光ファイバ力ブラを得るには、 加熱、 延 伸中に MF Dの拡大速度を速くして、 かつ加熱、 延伸完了時には MF Dが必要以 上に大きくならないような光ファイバを用いる必要がある。
本発明の光ファイバによれば、 内側クラッドの直径を上記の範囲とすることに より、 小型でかつ過剰損失の少ない良好な光ファイバ力ブラを得ることができる 上に、 シングルモード光ファイバ、 エルビウム添加光ファイバと低損失かつ十分 な接続強度を有する接続が可能な光ファイバ力ブラとすることができる。
本発明の光ファイバは、 コアに含まれるゲルマニウムの濃度が 3 . 0〜2 1 . 0質量0 /0、 フッ素の濃度が 0〜： 1 . 0質量0 /0である。 ' 内側クラッドに含まれるゲルマニウムの濃度は 0 . 2〜 1 . 5質量0 /0、 リンの 濃度は 0 . 5〜1 . 5質量0 /0、 フッ素の濃度は 0 . 1〜1 . 0質量％であること が好ましく、 内側クラッドに含まれるゲルマニウムの濃度は 0 . 8〜 1 . 2質量 %、 リンの濃度は 0 . 8〜1 . 2質量％、 フッ素の濃度は 0 . 3〜0 . 7質量0 /0 であることがより好ましい。
本発明の光ファイバの加熱による MF D拡大の抑制作用は、 内側クラッドにお けるドーパントの拡散速度とも関係しており、 ゆえに内側クラッドに含まれるド 一パントのゲルマニウム、 リン、 フッ素の濃度と関係している。 内側クラッドに 含まれるドーパントの濃度を上記範囲とすれば、 本発明の光ファイバは、 シング ルモ—ド光ファイバ、 ェルビゥム添加光ファィパと低損失かつ十分な接続強度を 有する接続をすることができる。
また、 内側クラッドに含まれるドーパントのゲルマニウム、 リン、 フッ素の濃 度が、 上記範囲の下限値未満では、 内側クラッドにおけるドーパントの拡散速度 があまり大きくならず、 本発明の光ファイバとエルビウム添加光ファイバとの融 着接続において、 十分な接続強度が得られないうちに最低接続損失に達してしま う。 一方、 内側クラッドに含まれるドーパントのゲルマニウム、 リン、 フッ素の 濃度が、 上記範囲の上限値を超えると、 本発明の光ファイバとシングルモード光 ファイバとの融着接続にぉレ、て、 本発明の光フ了ィバの加熱時による MF D拡大 の抑制作用が生じる前に、 本発明の光ファイバの MF Dとシングルモード光ファ ィバの MF Dとがー致してしまい、 十分な接続強度が得られなレ、うちに最低接続 損失に達してしまう。
また、 本発明の光ファイバは、 外径が 7 0 ！〜 9 0 μ πιであることが好まし く、 7 5 m〜 8 5 μ πιであることがより好ましい。
ェルビゥム添加光ファィバ増幅器などの光ファィバ型の光部品では、 装置の小 型化が要求されている。 光部品を小型ィヒするためには、 光ファイバの外径を従来 の 1 2 5 よりも小さくして、 光ファイバに許容される曲げ径を小さくし、 フ アイバの収納をコンパクトにする必要がある。 したがって、 光ファイバの外径を 上記の範囲とすることにより、 小型でかつ曲げ損失の少ない良好な光部品を得る ことができる上に、 シングルモード光ファイバ、 エルビゥム添加光ファイバと低 損失かつ十分な接続強度を有する接続が可能な光ファイバとすることができる。 さらに言えば、 本発明の外径 7 0 ηι〜9 0 μ ιηの光ファイバを用いれば、 融 着延伸型光ファイバ力ブラを小型ィ匕することは可能である。 融着延伸型光フアイ バカブラの小型化は、 結合長 （融着延伸部の長さ） を短くすることで達成される 本発明の光ファイバは、 従来の光ファイバの外径 1 2 5 Ai mに比べて、 外径 7 0 ί π！〜 9 0 μ ιηと小さいため、 モードカツプリングを生じさせるための結合長 を従来の光ファイバよりも短くでき、 ゆえに光ファイバ力ブラの小型ィヒが可能で める。
さらに、 本発明の光ファイバは、 コアを囲むクラッド内に、 このコアに対して 対称に配置された 2つの応力付与部を有する偏波保持光ファイバであることが好 ましい。
近年の通信需要増大の対応するために、 高密度波長多重伝送技術の一つとして 偏波ィンターリーブ多重伝送技術がある。 この偏波ィンターリーブ多重伝送技術 では、 偏波面を保持したまま信号光を増幅することのできる、 偏波面保持型のェ ルビゥム添加光ファイバ増幅器が必要不可欠となる。 したがって、 この偏波面保 持型のエルビゥム添加光フアイバ増幅器を構成する主要部品である、 エルビゥム 添加光ファイバ、 光ファイバ力ブラなどは偏波面保持型である必要がある。 ファ ィバ型の光部品であれば、 コアを囲むクラッド内に、 このコアに対して対称に配 置された 2つの応力付与部を有するいわゆる P AND A型光ファイバや B o w - T i e型光ファイバといわれる偏波保持光ファイバを用いて光部品を作製するこ とで、 偏波面保持型の光部品を得ることができることが知られている。 また、 偏 波面保持型のエルビゥム添加光フアイパ増幅器にお！/、ても、 各部品を接続する際 に、 低損失かつ十分な接続強度を有する接続をすることが要求されている。 以上 のことから、 本発明の光ファイバが、 偏波保持光ファイバであれば、 偏波面保持 型のエルビウム添加光ファイバ増幅器を構成する光ファイバとして、 好適に用い られる。
また、 本発明の光ファイバ力ブラは、 本発明の光ファイバを用いて製造された 融着延伸型の光ファイバ力ブラである。
本発明の光ファイバは、 シングルモード光ファイバまたはエルビゥム添カ卩光フ アイバと低損失かつ十分な接続強度を有する接続が可能であるから、 本発明の光 ファイバ力ブラも同様に、 低損失かつ十分な接続強度を有する接続が可能な光フ アイバカブラとなる。
本発明のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、 本発明の光ファィバを用いて製 造されたものであり、 ファイバ型の光部品と、 ファイバ型ではない光部品とから 概略構成されている。
通常、 エルビウム添加光ファイバ増幅器を構成する光部品の MF Dは、 それぞ れ異なっている。 そのため、 エルビウム添加光ファイバ増幅器では、 MF Dの異 なる部品同士を低損失かつ十分な接続強度を有する接続が不可欠である。 本発明 のエルビゥム添加光ファィパ増幅器では、 本発明の光フアイバを各部品間の接続 部に挿入して、 各部品を接続させることで、 部品同士を直接接続させるよりもよ り低損失力つ十分な接続強度を有する接続を実現でき、 結果として、 性能を向上 することができる。
本発明の光導波路は、 本発明の光ファイバをビグティルとして用いて製造され たものであり、 MF Dの異なる少なくとも 2種類以上の光ファイバもしくは光部 品とが接続されてなるフアイバ型の光部品である。
通常、 光導波路は、 光通信用として使用されるシングルモード光ファイバから の波長 1 5 5 0 n m光を光導波路に導入する必要がある。 し力 し、 シングルモー ド光ファイバと光導波路とは MF Dが異なっている。 そこで、 本発明の光フアイ バをビグティルとして用いて製造した光導波路を用いれば、 この光導波路とシン ダルモード光ファイバとを低損失かつ十分な接続強度で接続することができる。 以下、 実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、 本発明は以下の実施 例に限定されるものではなレ、。
(実施例 1 )
図 1は、 エルビウム添加光ファイバ増幅器の一部を示す模式図である。
この例のエルビウム添加光ファイバ増幅器は、 エルビウム添加光ファイバ 1 1 と、 光ファイバ 1 4、 1 4が融着延伸されてなる光ファイバカプラ 1 2と、 光フ アイバカプラ 1 2を形成する本発明の光ファイバ 1 4に接続されるシングルモー ド光ファイバ 1 3とから概略構成されている。
図 1に示したように、 この例のエルビウム添加光ファイバ増幅器では、 光ファ ィバカプラ 1 2と、 エルビゥム添加光ファイバ 1 1およびシングルモード光ファ ィバ 1 3とが、 融着接続部 1 6で接続されている。 光ファイバ力ブラ 1 2の接続 損失および接続強度は、 これを形成している光ファイバ 1 4、 1 4の接続損失お よび接続強度と同じである。 そこで、 光ファイバ力ブラ 1 2を形成する光フアイ ノ 1 4、 1 4として、 本発明の光ファイバと、 従来の高開口数を有する光フアイ バとを用意し、 2本の本発明の光ファイバからなる光ファイバカプラ 1 2、 およ ぴ、 2本の従来の高開口数を有する光ファイバからなる光ファイバ力ブラ 1 2を 作製した。
ここで、 図 2は、 光ファイバの屈折率プロファイルを示す図であり、 （a ) は本 発明の光ファイバの屈折率プロファイルを示し、 （b)は従来の高開口数を有する 光ファイバの屈折率プロファイルを示す。
図 2 (a) に示すように、 本発明の光ファイバは、 コアの外周がコアよりも屈 折率の小さいクラッドで包囲されている光ファイバであり、 クラッドが組成の異 なる内側クラッド、 外側クラッドの 2層構造になっている。
コアは、 ゲルマニウム （Ge) とフッ素 (F) が添カ卩された石英系ガラス (S i 02/Ge02/F) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマ二 ゥムが 12質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量％とした。
内側クラッドは、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ素が添カ卩された石英系 ガラス (S i Q2/G e 02/P 205/F) により形成されており、 ドーパントの 含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量％、 フッ素が約 0. 5質 量％とした。
外側クラッドは、 石英ガラス (S i〇2) により形成されている。
また、 内側クラッドと外側クラッドとの比屈折率差 Δはほとんどなく、 内側ク ラッドの直径は 20 μ mであった。
図 2 (b) に示すように、 従来の高開口数を有する光ファイバは、 コアの外周 側がコアよりも屈折率の小さいクラッドで包囲されている光ファイバである。 コアは、 ゲルマ二ゥムとフッ素が添加された石英系ガラス (S i 02/G e〇2
/F) により形成されており、 ドーパントの含有量は、 ゲルマニウムが 12質量
%、 フッ素が 0. 2質量％であった。
クラッドは、 純粋石英ガラス (S i 02) により形成されている。
また、 図 1に示すエルビウム添加光ファイバ増幅器を構成する各光ファイバの 特性を表 1に示す。 表 1 光ファイバの種類 比屈折率差 Δ 開口数 コア径 MFD 実効遮断波長
(%) ( im) (@1550nm) (Aim)
Figure imgf000018_0001
本発明の 1.0 0.21 3.5 6.5 0.92 光ファイバ
従来の高開口数 1.0 0.21 3.5 6.5 0.92
を有する
光ファイバ
シングルモード 0.35 0.12 8.2 10 1.28
光ファイバ
エルビウム添加 1.22 0.23 2.9 5.5 0.88
光ファイバ
本発明の光ファイバと従来の高開口数を有する光ファイバのどちらとも、 コア とクラッドの比屈折率差 Δは 1. 0%、 コア径は 3. 5 / m、 開口数は 0. 2 1 、 実効遮断波長は 0. 9 2 i m、 波長 1 5 5 0 nm光における MFDは 6. 5 μ mとなっている。
この 2種類の光フアイバのどちらか一方を用いて作製した光フアイバカプラ 1 2に、 それぞれエルビゥム添加光フアイバ 1 1とシングルモード光ファイバ 1 3 を融着接続し、 融着接続部 1 6における接続損失と接続強度の測定を行つた。 融着接続部 1 6における接続損失と接続強度の測定手順について説明する。 接続される各々の光ファイバ端面を、 ファイバクリーバーなどで処理して平面 状にした後、 通常のアーク放電型の融着接続装置に光ファイバを取り付け、 ァー クの存在下で光ファイバ同士を融着接続させ、 さらに MFDを拡大させるための 加熱処理を行うためにアークを維持し続けた。 加熱処理中のアーク電流は、 光フ アイパの温度が 1 400〜 1 60 0°C程度のガラス軟化点まで上昇するように選 択した。 融着接続中および接続後の加熱処理中に、 融着接続部 1 6の伝搬損失の 変化を測定し、 最も伝搬損失が低くなつた時に融着接続部 16の最低接続損失と した。 また、 アークの維持時間に対する伝搬損失の変化も測定し、 最低接続損失 に至るまでのアークの維持時間を最低接続損失時間とした。 次に、 光ファイバの 融着接続を、 最低接続損失時間で接続を完了させたものを 50本ずつ用意し、 こ れらの融着接続部 16に対して引張試験を行った。 引張試験方法は、 融着接続し たサンプルを公知の引張試験機に固定して、 1分間に伸びひずみ量が 5 %になる 引張速度でサンプルを引張り、 破断したときの張力を記録した。 用意した 50本 の光ファイバに対して試験を行い、 累積破断確率が 50%となる破断張力を算出 した。 ここで、 累積破断確率とは、 ある破断張力以下で破断する確率のことであ る。 本実施例では、 引張試験によって得られた 50本分の破断張力データをワイ ブル解析の手順に従って累積破断確率と破断張力の関係を得ている。 結果を表 2 に示す。
表 2 接続される ί妾糸冗 れ 最低接続 最低接続 累積破断確率 光ファイバ (1 ) 光ファイバ （2) 損失 損失時間 が 50%となる
(d B) (秒） 破断張力 (GPa) シングルモード 本発明のファイバ 0.1 10 2.4
光ファイバ
シングルモード 従来の高開口数を 0.2 30 2.0
光ファイバ 有する光ファイバ
エルビウム添加 本発明のファイバ 0.1 2 2.5
光ファイバ
エルビウム添加 従来の高開口数を 0.2 1 1.2
光ファイバ 有する光ファイバ
表 2の結果から、 シングルモード光ファイバとの接続においては、 本発明の光 ファイバの最低接続損失は 0. l dB、 従来の高開口数を有する光ファイバの最 低接続損失は 0. 2 dBであった。 最低接続損失時間は、 本発明の光： は 10秒、 一方、 従来の高開口数を有する光ファイバでは 30秒であった。 これ は、 本発明の光ファイバの方がコアに含まれるドーパントの拡散速度が速いため 、 本発明の光ファイバの MFDとシングルモード光ファイバの MFDが比較的速 く一致するためである。
引張試験において、 累積破断確率が 50%となる破断張力は、 本発明の光ファ ィパとシングルモード光ファイバとを融着接続した場合には 2. 4GP a、 従来 の高開口数を有する光フアイパとシングルモード光フアイバとを融着接続した場 合には 2. OGP aとなり、 最低接続損失時間が長い従来の髙開口数を有する光 ファイバの方が、 強度が弱かった。 また、 比較的接続強度が強いとされる、 シン ダルモード光ファイバ同士の接続部分の強度と比較してみると、 シングルモード 光ファイバ同士の接続部分における破断張力は 2. 5GP aであり、 本発明の光 ファイバとシンダルモード光フアイパの接続強度とほぼ同等であつた。 ゆえに、 本発明の光ファイバは、 シングルモード光ファイバとの接続において、 低損失で かつ十分な強度を得ることができることが確認された。
—方、 エルビゥム添加光ファイバとの接続にぉレ、ては、 本発明の光ファイバの 最低接続損失は 0. l dB、 従来の高開口数を有する光ファイバの最低接続損失 は 0. 2 dBであった。
図 3は、 エルビウム添加光ファイバと、 本発明の光ファイバまたは従来の高開 口数を有する光ファイバとの融着接続時の加熱時間に対する M F Dの変化の様子 を示す図である。 最低接続損失時間は、 本発明の光ファイバでは 2秒であり、 一 方、 従来の高開口数を有する光ファイバでは 1秒であった。 エルビウム添加光フ アイバのコアに含まれるドーパントの拡散速度は、 従来の高開口数を有する光フ アイバよりも十分速いため、 短い時間で MFDが一致してしまう。 一方、 本発明 の光ファイバは、 加熱初期のコアに含まれるドーパント拡散速度が、 従来の高開 口数を有する光ファイバの拡散速度よりも速くなっているので、 エルビウム添カロ 光ファイバの MFDと一致する時間を、 従来の高開口数を有する光ファイバより も比較的長くすることができ、 結果として、 最低接続損失時間を比較的長くする ことができる。
引張試験において、 累積破断確率が 50%となる破断張力は、 本発明の光ファ ィバとエルビウム添加光ファィパとを融着接続した場合には 2. 5 G P aであり 、 比較的接続強度が強いとされる、 シングルモード光ファイバ同士の接続部分の 強度 2. 5 GP aと同等の強度を有していた。 一方、 従来の高開口数を有する光 ファイバとエルビゥム添加光ファイバとを融着接続した場合には 1. 2 G P aで あり強度が非常に低かった。 これは、 従来の高開口数を有する光ファイバとエル ビゥム添加光フ了ィバの最低接続損失時間が短！/、ため十分な接続強度が得られて いないことが原因である。 そのため、 従来の高開口数を有する光ファイバとエル ビゥム添加光フアイパとの接続は、 低接続損失であっても接続強度が低!/、ために 使用に耐えられない。 一方、 本発明の光ファイバは、 低接続損失でかつ十分な接 続強度でエルビゥム添加光フアイパと接続することができた。
(実施例 2)
図 2 (a) のような構造の光ファィパで、 内側クラッドの直径が異なる 3種類 の光ファイバを用意した。 内側クラッドの直径を、 それぞれ 1 0 μπι、 2 0 μ χΐΐ 、 40 mとした。
図 2 (a) に示すように、 本発明の光ファイバは、 コアの外周がコアよりも屈 折率の小さいクラッドで包囲されている光ファイバであり、 クラッドが糸且成の異 なる内側クラッド、 外側クラッドの 2層構造になっている。
コアは、 ゲルマニウム (G e) とフッ素 （F) が添加された石英系ガラス (S i 02/G e 02/F) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマ二 ゥムが 1 2質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量0 /0とした。
内側クラッドは、 ゲルマニウム、 リン (P) およびフッ素が添加された石英系 ガラス (S i Oz/G e 02/P205/F) により形成されており、 ドーパントの 含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量％、 フッ素が約 0. 5質 量％とした。
外側クラッドは、 石英ガラス (S i 02) により形成されている。
また、 内側クラッドと外側クラッドとの屈折率差 Δは、 ほとんどないようにな つている。
全ての光ファイバのコアの構造を、 実施例 1の本発明の光ファイバと同様とし た。 コアの比屈折率差 Δを 1. 0%、 開口数を 0. 2 1、 コア径を 3. 5 111、 MFD (@ 1 550 nm) を 6. 5 μ m、 実効遮断波長を 0. 92 111とした。 実施例 1と同様に、 内側クラッドの直径が異なる光ファイバのそれぞれを、 シ ングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバと融着接続させて、 そ のときの接続損失と接続強度の測定を行った。 測定手順は、 実施例 1と同様とし た。 結果を表 3に示す。
表 3 本発明の 接続される 最低接続 最低接続 累 皮 Hrpfe率
光ファイバ 光ファイバ 損失 損失時間 が 50%となる
(dB) (秒） 破断張力 (GPa)
内側クラッド シングルモード 0.12 18 2.2
10 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.10 10 2.4
20jum 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.12 4.5 2.5
40jum 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.12 1.8 2.3
光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.10 2.0 2.5
20fim 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.12 4.0 2.4
0μ\α 光ファイバ
表 3の結果から、 内側クラッドの直径を 20 μ mとした光ファイバが最も良好 な接続損失であつたが、 内側クラッドの直径が 1 0 μπι、 40 111との差は 0. 02 d B程度であった。 接続強度は 3種類とも良好であった。 ゆえに、 内側クラ ッドの直径が 1 0 μ m〜40 β mである本発明の光ファイバは、 シングルモード 光フアイバまたはエルビゥム添加光ファイバとの接続にぉレ、て、 低損失かつ十分 な強度を得ることが確認できた。 (比較例 1 )
実施例 2のような構造の光ファィバで、 内側クラッドの直径のみが実施例 2と 異なる 2種類の光ファイバを用意した。 内側クラッドの直径を、 それぞれ 5 μηι 、 45 mとした。
実施例 1と同様に、 内側クラッドの直径が異なる光ファイバのそれぞれを、 シ ングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバと融着接続させて、 そ のときの接続損失と接続強度の測定を行った。 測定手順は、 実施例 1と同様とし た。 結果を表 4に示す。
表 4 接続される 接続される 最低接続最低接続 累や貝破断確丰
光フアイ/く (1 ) 光ファイバ (2) 損失 損失時間 が 50%となる
(dB) (秒） 破断張力 (GPa)
内側クラッド シングルモード 0.18 25 2.1
5 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.18 1.5 2.0
45 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.15 1.2 1.8
光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.15 5.0 2.4
45jum 光ファイバ
表 4の結果から、 実施例 2よりも接続損失が高く、 接続強度が 2. 0 G P aよ りも低いものもあった。
ゆえに、 内側クラッドの直径が 10 im〜40 /zmの範囲外の光ファイバは、 シングルモード光ファイバまたはエルビゥム添加光ファイバとの接続にお！/、て、 本発明の光ファィパに比べて接続特性が劣ることが確認できた。
(実施例 3)
図 2 (a) のような構造の光ファイバで、 内側クラッドのドーパントの含有量 が異なる 3種類の光ファイバ A、 B、 Cを用意した。
光ファイバ Aは、 内側クラッドが、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ素が 添加された石英系ガラス (S i 02/Ge 02/P205/F) により形成されてお り、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが 0. 2質量。/。、 リンが 0. 5質量0 /0 、 フッ素が 0. 1質量％とした。
光ファイバ Bは、 内側クラッドが、 ゲノレマニウム、 リン （P) およびフッ素が 添加された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P205/F) により形成されてお り、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量。/。、 フ ッ素が約 0. 5質量％とした。
光ファイバ Cは、 内側クラッドが、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ素が 添加された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P 205/F) により形成されてお り、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが 1. 5質量％、 リンが 1. 5質量0 /0 、 フッ素が 1. 0質量％とした。
内側クラッドのドーパント濃度以外は全て実施例 1と同じとした。
すなわち、 コアは、 ゲルマニウム (G e) とフッ素 （F) が添加された石英系 ガラス （S i 02ZGe02ZF) により形成されており、 ドーパントの含有量を 、 ゲルマ二ゥムが 12質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量0 /0とした。
外側クラッドは、 石英ガラス (S i 02) により形成されている。
また、 内側クラッドと外側クラッドとの屈折率差 Δは、 ほとんどないようにな つている。
コアの構造を全て表 1の本発明の光ファイバと同様とした。 コアの比屈折率差 厶を 1. 0%、 開口数を 0. 21、 コア径を 3. 5 m, MFD (@ 1550 n m) を 6. 5 μ m、 実効遮断波長を 0. 92 μ mとした。 内側クラッドの直径を 、 20 mとした。
実施例 1と同様に、 内側クラッドのドーパントの含有量が異なる光ファイバの それぞれを、 シングルモ一ド光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバと融着 接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を行った。 測定手順は、 実施 例 1と同様とした。 結果を表 5に示す。 表 5 本発明の 接続される 最低接続 最低接続 猶断確 ¥
光ファイバ 光ファイバ 損失 損失時間 が 50%となる
(d B) (秒） 破断張力 (GPa)
光ファイバ A シングルモード 0.11 16 2.3
(濃度小） 光ファイバ
光ファイバ B シングルモード 0.10 10 2.4
(濃度中） 光ファイバ
光ファイバ C シングルモード 0.12 5.0 2.4
(濃度大） 光ファイバ
光ファイバ A エルビウム添加 0.12 1.7 2.1
(濃度小） 光ファイバ
光ファイバ B エリレビゥム添加 0.10 2.0 2.5
(濃度中） 光ファイバ
光ファイバ C エレビゥム添加 0.12 2.5 2.5
(濃度大） 光ファイバ
表 5の結果から、 光ファイバ Bが最も良好な接続損失を示したが、 光ファイバ Aまたは光ファイバ Cとの差は 0. 02 dB程度であった。 接続強度に関しては 、 3種とも良好であった。
ゆえに、 コアに含まれるゲルマニウムの濃度を 3. 0〜21. 0質量0 /0、 フッ 素の濃度を 0〜 1. 0質量％、 内側クラッドに含まれるドーパント濃度について 、 ゲルマニウムの濃度を 0. 2〜1. 5質量％、 リンの濃度を 0. 5〜1. 量％、 フッ素の濃度を 0. 1〜1. 0質量％とした本発明の光ファイバは、 ダルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバとの接続において、 低損 失かつ十分な強度を得ることが確認できた。
(比較例 2)
実施例 3のような構造の光ファィバで、 内側クラッドのドーパントの含有量の みが実施例 3と異なる 2種類の光ファイバ D、 Eを用意した。
光ファイバ Dは、 内側クラッドが、 リン （P) およびフッ素が添加された石英 系ガラス （S i Oa/PsOs/F) により形成されており、 ドーパントの含有量 を、 リンが 0. 2質量0 /0、 フッ素が 0. 05質量0 /0とした。
光ファイバ Eは、 内側クラッドが、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ素が 添加された石英系ガラス (S i 02 Ό β 02/P 205/F) により形成されてお り、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが約 2. 0質量0/。、 リンが約 2. 0質 量％、 フッ素が約 1. 2質量％とした。
実施例 1と同様に、 内側クラッドのドーパントの含有量が異なる光ファイバの それぞれを、 シングルモード光ファィバまたはエルビゥム添加光フアイバと融着 接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を行った。 測定手順は、 実施 例 1と同様とした。 結果を表 6に示す。 表 6 接続される 接続される 最低接続 最低接続 累積破断確率
光ファイバ （1) 光ファイバ （2) 損失 損失時間 が 50%となる
(d B) (秒） 破断張力 (GPa)
光ファイバ D シングルモ一ド 0.14 20 2.2
(濃度極小） 光ファイバ
光ファイバ E シングルモ一ド 0.22 1.5 1.9
(濃度極大） 光ファイバ
光ファイバ D エルビウム添加 0.14 1.5 1.9
(濃度極小） 光ファイバ
光ファイバ E エルビウム添加 0.15 3.5 2.4
(濃度極大） 光ファイバ
表 6の結果から、 実施例 3よりも接続損失が高く、 接続強度が 2. OGP aよ りも低いものもあった。 ゆえに、 コアのドーパント濃度がゲルマニウムを 12質量0 /。、 フッ素を 0. 2 質量％とし、 内側クラッドのドーパント濃度がゲルマニウムを 0. 2〜 1. 5質 量0 /o、 リンを 0. 5〜： 1. 5質量0 /0、 フッ素を 0. ；!〜 1. 0質量％の範囲外と した光ファイバは、 シングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバ との接続において、 本発明の光ファイバに比べて接続特性が劣ることが確認でき た。
また、 図 4に、 上記光ファイバ A〜Eについて、 加熱時間に対するモードフィ 一ルド径 （MFD) の変化を示す。
図 4から、 本発明の光ファイバである光ファイバ A、 Bおよび Cは、 シングル モード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバとの融着接続において、 低損 失かつ十分な強度を得ることが分かった。
(実施例 4)
図 5に示すような構造の PANDA型偏波保持光ファイバで、 内側クラッドの 直径が異なる 3種類の P A N D A型偏波保持光ファイバを用意した。
この PANDA型偏波保持光ファイバは、 直径 3· のコア 21と、 内側 クラッド 22、 直径 125 μ mの外側クラッド 23、 および、 コア 21に対して 対称に配置された 2つの応力付与部 24、 24からなる光ファイバである。
内側クラッド 22の直径を、 それぞれ 10μπι、 20 Mm, 40//πιとした。 コア 21は、 ゲルマニウム (Ge) とフッ素 (F) が添カ卩された石英系ガラス (S i 02/Ge02/F) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲル マニウムが 12質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量0 /0とした。
内側クラッド 22は、 ゲルマニウム、 リン (P) およびフッ素が添カ卩された石 英系ガラス (S i 02/G e 02/P205/F) により形成されており、 ドーパン トの含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量％、 フッ素が約 0. 5質量％とした。
外側クラッド 23は、 石英ガラス （S i 02) により形成されている。
2つの応力付与部 24、 24は、 ホウ素が添加された石英系ガラス (S i 02 /B203) により形成されている。
また、 内側クラッド 22と外側クラッド 23との屈折率差 Δは、 ほとんどない ようになっている。
o
コアの比屈折率差 Δを 1. 0%、 MFD (@ 1550 nm) を 6. 5 μ m、 実 効遮断波長を 0. 92 μ mとした。
実施例 1と同様に、 内側クラッドの直径が異なる PANDA型偏波保持光ファ ィバのそれぞれを、 シングルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバ と融着接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を行った。 測定手順は 、 実施例 1と同様とした。 結果を表 7に示す。 表 7
PAN DA型 接続される 最低接続 最低接続 断確 偏波保持光ファイバ 光ファイバ 損失 損失時間 が 50%となる
(d B) (秒） 破断張力 (GPa) 内側クラッド シングルモード 0.12 18 2.2
10 im 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.10 10 2.4
20 m 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.12 4.5 2.5
40 m 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.12 1.8 2.3
10 im 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.10 2.0 2.5
20/lm 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.12 4.0 2.4
光ファイバ
表 7の結果から、 内側クラッド 22の直径を 20 mとした光ファイバが最も 良好な接続損失であつたが、 内側クラッド 22の直径が 10 m、 40 mとの 差は 0. 02 dB程度であった。 接続強度は 3種とも良好であった。 ゆえに、 内 側クラッド 22の直径が 10 μ m〜40 μ mである P AND A型偏波保持光ファ ィバは、 シングルモード光ファイバまたはエルビゥム添加光フアイパとの接続に おいて、 低損失かつ十分な強度を得ることが確認できた。
(比較例 3)
実施例 4のような構造の光ファィパで、 内側クラッドの直径のみが実施例 4と 異なる 2種類の PANDA型偏波保持光ファイバを用意した。 内側クラッドの直 径を、 それぞれ 5 μ m、 45 zmとした。
実施例 1と同様に、 内側クラッドの直径が異なる P A N D A型偏波保持光ファ ィバのそれぞれを、 シングルモード光ファイバまたはエルビウム添カ卩光ファイバ と融着接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を行つた。 測定手順は 、 実施例 1と同様とした。 結果を表 8に示す。 表 8
P AN DA型 接続される as低接 fee 最低接続 累恨破断確半 偏波保持光ファイバ 光ファイバ 損失 損失時間 が 50%となる
(d B) (秒） 破断張力 (GPa) 内側クラッド シングルモード 0.18 25 2.1
5 i m 光ファイバ
内側クラッド シングルモード 0.18 1.5 2.0
45jU m 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.15 1.2 1.8
5jU m 光ファイバ
内側クラッド エルビウム添加 0.15 5.0 2.4
45jU m 光ファイバ
表 8の結果から、 実施例 4よりも接続損失が高く、 接続強度が 2. OGP aよ りも低いものもあった。
ゆえに、 内側クラ Vドの直径が 10 μ m〜40 μ mの範囲外の P AND Α型偏 波保持光ファイバは、 シンダルモード光フアイバぉよびエルビゥム添加光フアイ パとの接続において、 本発明の P AND A型偏波保持光フ了ィバに比べて接続特 性が劣ることが確認できた。
(実施例 5)
図 5に示すような構造の PANDA型偏波保持光ファイバで、 内側クラッドの ドーパントの含有量が異なる 3種類の光ファイバ F、 G、 Hを用意した。
光ファイバ Fは、 内側クラッド 22が、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ 素が添加された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P205/F) により形成され ており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが 0. 2質量％、 リンが 0. 5質 量％、 フッ素が 0. 1質量％とした。
光ファイバ Gは、 内側クラッド 22が、 ゲルマニウム、 リン (P) およびフッ 素が添カ卩された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P205/F) により形成され ており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量0 /0 、 フッ素が約 0. 5質量％とした。
光ファイバ Hは、 内側クラッド 22が、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ 素が添カ卩された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P 205/F) により形成され ており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが 1. 5質量％、 リンが 1. 5質 量％、 フッ素が 1. 0質量％とした。
内側クラッド 22のドーパント濃度および応力付与部 24、 24を有すること 以外は全て実施例 1と同じとした。
すなわち、 コアは、 ゲルマニウム （Ge) とフッ素 (F) が添加された石英系 ガラス (S i Oノ Ge Oノ F) により形成されており、 ド一パントの含有量を 、 ゲルマ二ゥムが 12質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量％とした。
外側クラッド 23は、 石英ガラス （S i〇2) により形成されている。
また、 内側クラッド 22と外側クラッド 23との屈折率差 Δは、 ほとんどない ようになっている。
コア 21の比屈折率差 Δを 1. 0%、 MFD (@ 1550 nm) を 6. 5 m 、 実効遮断波長を 0. 92μπιとした。 内側クラッド 22の直径を、 と した。 実施例 1と同様に、 内側クラッドのドーパントの含有量が異なる P AND A型 偏波保持光ファイバのそれぞれを、 シングルモード光ファイバまたはエルビウム 添加光ファイノ と融着接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を行つ た。 測定手順は、 実施例 1と同様とした。 結果を表 9に示す。 表 9
PANDA型 接続される 最低接続 最低接続 累亇貝破断確
偏波保持 光ファイバ （2) 損失 損失時間 が 50%となる
光ファイバ (d B) (秒） 破断張力 (GPa)
光ファイバ F シングルモード 0.11 16 2.3
(濃度小） 光ファイバ
光ファイバ G シングルモード 0.10 10 2.4
(濃度中） 光ファイバ
光ファイバ H シングルモード 0.12 5.0 2.4
(濃度大） 光ファイバ
光ファイバ F エルビウム添加 0.12 1.7 2.1
(濃度小） 光ファイバ
光ファイバ G エルビウム添加 0.10 2.0 2.5
(濃度中） 光ファイバ
光ファイバ H エルビウム添加 0.12 2.5 2.5
(濃度大） 光ファイバ
表 9の結果から、 光ファイバ Gが最も良好な接続損失を示したが、 光： Fまたは光ファイバ Hとの差は 0. 02 dB程度であった。 接続強度に関しては 、 3種とも良好であった。
ゆえに、 コア 21に含まれるゲルマニウムの濃度を 3. 0〜21. 0質量0 /0、 フッ素の濃度を 0〜 1. 0質量0 /0、 内側クラッドに含まれるドーパント濃度につ いて、 ゲルマニウムの濃度を 0. 2〜1. 5質量％、 リンの濃度を 0. 5〜1. 5質量0 /0、 フッ素の濃度を 0. ：!〜 1. 0質量％とした本発明の PANDA型偏 波保持光ファイバは、 シングルモード光ファイバまたはエルビゥム添加光フアイ バとの接続において、 低損失力 十分な強度を得ることが確認できた。
(比較例 4)
実施例 5のような構造の P A N D A型偏波保持光フアイバで、 内側クラッド 2 2のドーパントの含有量のみが実施例 3と異なる 2種類の PANDA型偏波保持 光ファイバ I、 Jを用意した。
光ファイバ Iは、 内側クラッド 22が、 リン (P) およびフッ素が添加された 石英系ガラス (S i〇2/P205ZF) により形成されており、 ドーパントの含 有量を、 リンが 0. 2質量％、 フッ素が 0. 05質量％とした。
光ファイバ Jは、 内側クラッド 22が、 ゲルマニウム、 リン (P) およびフッ 素が添加された石英系ガラス (S i 02/G e 02/P205/F) により形成され ており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマニウムが約 2. 0質量0 /0、 リンが約 2. 0質量0 /0、 フッ素が約 1. 2質量％とした。
実施例 1と同様に、 内側クラッド 22のドーパントの含有量が異なる P AND A型偏波保持光ファイバのそれぞれを、 シングルモード光ファイバまたはェルビ ゥム添加光ファイバと融着接続させて、 そのときの接続損失と接続強度の測定を 行った。 測定手順は、 実施例 1と同様とした。 結果を表 10に示す。
表 10
PAN DA型 接続される 最低接続 最低接続 累積破断確率
偏波保持 光ファイバ (2) 損失 損失時間 が 50<½となる
光ファイバ (dB) (秒） 破断張力 (GPa)
光ファイバ 1 シングルモード 0.14 20 2.2
(濃度極小） 光ファイバ
光ファイバ J シングルモード 0.22 1.5 1.9
(濃度極大） 光ファイバ
光ファイバ 1 エルビウム添加 0.14 1.5 1.9
(濃度極小） 光ファイバ
光ファイバ J エルビウム添加 0.15 3.5 2.4
(濃度極大） 光ファイバ
表 10の結果から、 実施例 5よりも接続損失が高く、 接続強度が 2 · OGPa よりも低いものもあった。
ゆえに、 コア 21のドーパント濃度がゲルマニウムを 12質量0 /0、 フッ素を 0 . 2質量0 /0とし、 内側クラッド 22のドーパント濃度がゲルマニウムを 0. 2〜 1. 5質量％、 リンを 0. 5〜： 1. 5質量％、 フッ素を 0. 1〜1. 0質量0 /0の 範囲外とした PANDA型偏波保持光ファイバは、 シングルモード光ファイバま たはエルビウム添加光ファイバとの接続において、 本発明の光ファイバに比べて 接続特性が劣ることが確認できた。
(実施例 6)
図 6に示すような構造の光パワー合分岐力ブラを作製した。
この光パワー合分岐力ブラは、 T a p力ブラと呼ばれるもので、 線路モニタ用 にごく僅かな光を取り出すための光ファイバ力ブラである。 この Ta p力プラは 、 信号光波長 155 Onmのパワーのうち 1%を取り出せるように作製したもの である。
この光パワー合分岐力ブラでは、 第 1のポート 31に波長 1550nmの信号 光を入射し、 光ファイバカプラ 35で分岐された光パワーのうち 1%を第 3のポ ート 33力 ら出射し、 残りの光パワーを第 2のポート 32から出射する。
この Ta pカプラは、 本発明の光ファイバを用いて作製した。 この光ファイバ は外径が 80 μ mであり、 従来の光ファイバの外径 125 よりも小さい。 こ の光ファイバは、 直径約 7. のコアと、 直径 20 μπιの内側クラッドと、 直径 80 μπιの外側クラッドからなる光ファイバである。
コアは、 ゲルマニウム (G e) とフッ素 (F) が添加された石英系ガラス （S i 02/G e 02/F) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマ二 ゥムが 6. 3質量0 /0、 フッ素が 0. 2質量0 /0とした。
内側クラッドは、 ゲルマニウム、 リン （P) およびフッ素が添カ卩された石英系 ガラス (S i 02/G e 02/P 205/F) により形成されており、 ドーパントの 含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量。/。、 フッ素が約 0. 5質 量％とした。
外側クラッドは、 石英ガラス (S i 02) により形成されている。
コアの比屈折率差 Δを 0. 54%、 MFD (@ 1550 nm) を 8. 3 μ m、 実効遮断波長を 1· 34^πιとした。
内側クラッドと外側クラッドはほぼ同じ屈折率とした。
この光ファイバを 2本用意し、 平行に並べて融着延伸して、 信号光波長 155
0 nmの光パワーのうち 1%を取り出す T a p力プラを作製した。
この Ta p力ブラの結合長は 5 mmであった。 本発明の光ファイバには内側ク ラッドが設けられており、 かつ外径が 80 μ mであるため、 結合長を短くするこ とでき、 結果として Ta p力ブラを小型化することができた。
(比較例 5)
実施例 6と同様の T a p力ブラを作製した。
この Ta pカプラは、 従来の光ファイバを用いて作製した。 この比較例で用い た光ファイバは外径が 125 であり、 直径約 7. 2^ 111のコアと、 直径 12 5 μηιのクラッドとからなる光ファイバである。
コアは、 ゲルマニウム (Ge) とフッ素 (F) が添加された石英系ガラス (S
102/G e 02/F) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマエ ゥムが 6. 3質量％、 フッ素が 0. 2質量％とした。
クラッドは、 純粋石英ガラス (S i 02) により形成されている。
コアの比屈折率差 Δを 0. 54%、 MFD (@ 1550 nm) を 8. 3 μ m、 実効遮断波長を 1.
Figure imgf000035_0001
とした。
この光ファイバを 2本用意し、 平行に並べて融着延伸して、 信号光波長 155
0 nmの光パワーのうち 1 %を取り出す T a p力プラを作製した。
この T a p力ブラの結合長は 14mmであった。 実施例 6と比較すると、 結合 長が長く、 T a p力ブラを小型化するには、 従来の光ファイバでは不十分である ことが分かった。
(実施例 7)
図 7に示すような構造のエルビウム添加光ファイバ増幅器 40を作製した。 このエルビウム添加光ファイバ増幅器 40は、 波長合波カプラ （Wa V e 1 e n g t h D i v i s i o n Mu l t i p l e x i n g Co up l e r、 以 下「WDM力プラ」 と略す。） 41と、 その他の部品 42とが、 筐体 43内に収容 された構成となっている。 また、 エルビウム添加光ファイバ増幅器 40の寸法を 、 縦70111111 横90111111 幅1 2111111とした。
その他の部品 42としては、 励起用 980 nmレーザダイォード、 光アイソレ 一ター、 T a pカプラなどを用いた。 多くの部品を糸且み込むために、 WDMカプ ラ 41の余長光ファイバ部分を、 半径 1 Ommの円柱部材 44に沿って巻き回し て収納することでスペースを確保した。
WDM力ブラ 41は、 本発明の光ファイバを用いて作製した。 この光ファイバ 45は外径が 80 mであり、 従来の光ファイバの外径 125 よりも小さい 。 光ファイバ 45は、 直径約 3. l ^mのコアと、 直径 20 の内側クラッド と、 直径 80 μπιの外側クラッドからなる光ファイバである。
コアは、 ゲルマニウム (Ge) とフッ素 (F) が添加された石英系ガラス (S i 02/Ge02ZF) により形成されており、 ドーパントの含有量を、 ゲルマ二 ゥムが 14質量％、 フッ素が 0. 2質量％とした。
内側クラッドは、 ゲルマニウム、 リン （P) およぴフッ素が添加された石英系 ガラス (S i Oノ G e 02/P,Os/F) により形成されており、 ドーパントの 含有量を、 ゲルマニウムが約 1質量％、 リンが約 1質量％、 フッ素が約 0. 5質 量％とした。
外側クラッドは、 石英ガラス （S i 02) により形成されている。
コアの比屈折率差 Δを 1. 25%、 MFD (@ 1550 nm) を 6. 0 μ m、 実効遮断波長を 0. 92 μ mとした。
内側クラッドと外側クラッドはほぼ同じ屈折率とした。
光ファイバ 45の曲げ半径 1 OmmX 5ターンの曲げ損失は、 波長 1. 610 μπιにおいて 0. 05 dB、 波長 1. 610 μπιよりも短波長側においては 0. 05 dBよりも小さく、 ほぼ O dBである。
光ファイバ 45を 2本用意し、 平行に並べて融着延伸して、 励起光波長 980 nmと信号光波長 1550 n mを合分波する WDMカプラ 41を作製した。
このようにして作製した WDMカプラ 41は、 光ファイバ 45の外径が 80 μ mであるので、 従来の外径 125 imの光ファイバで作製した WDM力ブラより も曲げによる歪みが小さくなる。 ゆえに、 外径 80 / mの光ファイバ 45を用い た本発明の WDM力プラは破断故障率が小さくなる。
光ファイバの破断故障率の算出は、満水他、 "スクリーニング試験による光ファ ィバ強度保証法"、 電気通信学会詰 '83/7, Vo l . J 66— B、 No. 7、 p 829 (1983) にて開示されている。 光ファイバの破断故障率は、 一般に 20年で破断故障率 10— 5 (10万個に 1個の割合） を保証する必要があるが、 外径 125 μπιの光ファイバを用いた従来の WDMカプラでは、 曲げ半径 1 Om mで使用した場合、 20年で破断故障率 10一5を大きく上回ってしまい、使用に 耐えられない。 一方、 本発明の WDMカプラでは、 光ファイバを曲げ半径 1 Om mで使用した場合、破断故障率 10一5を 20年にわたって保証し得ることを上記 文献がら確認した。
さらに、 本発明の光ファイバを用いた WDM力プラは結合長が 5. 4 mmであ り、 従来の WD M力ブラよりも非常に短い。
実施例 6と同様に、 本発明の光ファイバには内側クラッドが設けられており、 かつ外径が 80 μ mであるため、 結合長を短くすることができる。 実施例 7の W DMカプラ 41は、 その結合長を 5. 4 mmと非常に短くすることができ、 WD Mカプラ 4 1全体を小型化することができた。
WDM力プラはエルビウム添加光ファィバ増幅器に使用されるので、 MF Dの 異なる光ファイバとの接続は、 当然、 実施例の WDMカプラ 4 1に対しても行わ れる。 この WDMカプラ 4 1では、 実施例 1と同様に内側クラッドのゲルマニウ ムを約 1質量％、 リンを約 1質量0 /0、 フッ素を約 0 . 5質量％とした光ファイバ を用いているので、 実施例 1とほぼ同様の低損失かつ十分な強度を有する接続を 行うことができた。
ゆえに、 内側クラッドが設けられ、 かつ外径 8 0 μ ηιの本発明の光ファイバを 用いた WDM力ブラは、 従来の WDM力ブラよりも小型で、 許容曲げ半径も小さ く、 良好な接続特性を有していることが確認された。 したがって、 本発明の WD Μ力ブラは、 従来よりもサイズの小さいエルビウム添加光ファイバ増幅器に適用 可能である。
なお、 本発明は上記実施例に限定されることはなく、 様々な実施の態様をなし 得る。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の光ファイバは、 中心に設けられ、 少なくともゲ ルマニウムを含む石英系ガラスからなるコアと、 コアの周囲に該コアと同心円状 に設けられた拡散係数が大きい内側クラッドと、 内側クラッドの周囲に設けられ た拡散係数が小さ 1、外側クラッドとを有する光ファイバであって、 コアには、 内 側クラッドの 2 0 0 %程度以上の濃度のゲルマニウムが含まれているから、 シン グルモード光ファイバまたはエルビウム添加光ファイバのような M F Dの異なる 光ファイバに対して、 どちらの光ファイバとも低接続損失でかつ十分な接続強度 で接続することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 中心に設けられ、 少なくともゲルマニウムを含む石英系ガラスからなるコア と、 該コアの周囲に該コアと同心円状に設けられた拡散係数が大きい内側クラッ ドと、 該内側クラッドの周囲に設けられた拡散係数が小さい外側クラッドとを有 する光ファイバであって、 前記コアには、 前記内側クラッドの 2 0 0 %程度以上 の濃度のゲルマニウムが含まれていることを特徴とする光ファイバ。
2 . 前記内側クラッドはゲルマニウム、 リンおよぴフッ素を含む石英系ガラスか らなり、 前記外側クラッドは石英ガラスからなることを特徴とすることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の光ファイバ。
3 . 前記内側クラッドの直径が 1 0 m〜4 0 μ mであることを特徴とする請求 の範囲第 2項記載の光ファィバ。
4 . 前記内側クラッドに含まれるゲルマニウムの濃度が 0 . 2〜1 . 5質量％、 リンの濃度が 0 . 5〜1 . 5質量％、 フッ素の濃度が 0 . 1〜1 . 0質量％であ ることを特徴とする請求の範囲 2または 3記載の光ファイノく。
5 . 前記光ファイバの外径が 7 0 μ η！〜 9 0 μ mであることを特 ¾5 [とする請求の 範囲 1ないし 4のいずれか 1項に記載の光ファィバ。
6 . 前記コアを囲むクラッド内に、 該コアに対して対称に配置された 2つの応力 付与部を有することを特徴とする請求の範囲 1ないし 5のいずれか 1項に記載の 光ファイバ。
7 . 請求の範囲 1ないし 6のいずれか 1項に記載の光ファイバを用いて製造した ことを特 ¾とする光ファイバ力ブラ。
8 . 請求の範囲 1ないし 6のいずれか 1項に記載の光ファイバを用いて製造した ことを特徴とするェルビゥム添加光ファィパ増幅器。
9 . 請求の範囲 1ないし 6のいずれか 1項に記載の光ファイバをビグティルとし て用いて製造したことを特徴とする光導波路。
PCT/JP2003/008598 2002-07-09 2003-07-07 光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路 Ceased WO2004005984A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03762890A EP1533634B1 (en) 2002-07-09 2003-07-07 Optical fiber, optical fiber coupler including the same, erbium loaded optical fiber amplifier and light guide
JP2004519289A JP3993198B2 (ja) 2002-07-09 2003-07-07 光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路
AU2003252476A AU2003252476A1 (en) 2002-07-09 2003-07-07 Optical fiber, optical fiber coupler including the same, erbium loaded optical fiber amplifier and light guide
US11/028,756 US7346258B2 (en) 2002-07-09 2005-01-05 Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same
US11/276,165 US7406236B2 (en) 2002-07-09 2006-02-16 Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same
US11/864,375 US7711238B2 (en) 2002-07-09 2007-09-28 Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002199959 2002-07-09
JP2002-199959 2002-07-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/028,756 Continuation US7346258B2 (en) 2002-07-09 2005-01-05 Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004005984A1 true WO2004005984A1 (ja) 2004-01-15

Family

ID=30112496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/008598 Ceased WO2004005984A1 (ja) 2002-07-09 2003-07-07 光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1533634B1 (ja)
JP (1) JP3993198B2 (ja)
CN (1) CN100347574C (ja)
AU (1) AU2003252476A1 (ja)
WO (1) WO2004005984A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018042788A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 株式会社フジクラ 光ファイバ
JP2018063455A (ja) * 2018-01-24 2018-04-19 株式会社フジクラ 光ファイバ
JP2018159926A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 株式会社フジクラ 偏波保持ファイバ、光デバイス、偏波保持ファイバの母材、及び製造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003198A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Lance Gibson Low loss optical fiber designs and methods for their manufacture
JP2008177434A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 増幅用光ファイバおよび光ファイバ増幅器
JP2014059479A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Fujitsu Ltd 光コネクタの製造方法及び光コネクタ

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711848A (en) * 1980-06-24 1982-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fiber for optical communication
US5289558A (en) * 1991-10-05 1994-02-22 Krone Aktiengesellshaft Switching assembly for glass fiber cables of the telecommunication and data technology
US5381503A (en) * 1992-08-19 1995-01-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Mode field diameter conversion fiber
JPH09236721A (ja) * 1996-02-28 1997-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 単一モード光ファイバ及び単一モード光ファイバのコア拡大方法
US5933561A (en) * 1997-01-17 1999-08-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber connecting body
JP2001066439A (ja) * 1999-07-22 2001-03-16 Samsung Electronics Co Ltd 分散制御光ファイバ及びその大口径母材の製造方法
US20020001444A1 (en) * 2000-06-23 2002-01-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber, optical transmission line and dispersion compensating module
US20020025131A1 (en) * 2000-08-30 2002-02-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical component including the same
EP1207597A1 (en) * 2000-06-23 2002-05-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Light amplifying optical fiber and light amplifier using it

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60154215A (ja) * 1984-01-25 1985-08-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フアイバ形方向性結合器
EP0762159B1 (en) * 1995-08-31 2003-10-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dispersion-compensating fiber and method of fabricating the same
JP3773575B2 (ja) * 1996-01-12 2006-05-10 富士通株式会社 ドープファイバ、そのスプライシング方法及び光増幅器
TW342460B (en) * 1996-01-16 1998-10-11 Sumitomo Electric Industries A dispersion shift fiber
JP4372267B2 (ja) * 1999-06-16 2009-11-25 株式会社フジクラ 伝搬モード変換素子およびその製造方法
EP1202089A1 (en) * 2000-10-31 2002-05-02 PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. Optical fibre filter

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711848A (en) * 1980-06-24 1982-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fiber for optical communication
US5289558A (en) * 1991-10-05 1994-02-22 Krone Aktiengesellshaft Switching assembly for glass fiber cables of the telecommunication and data technology
US5381503A (en) * 1992-08-19 1995-01-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Mode field diameter conversion fiber
JPH09236721A (ja) * 1996-02-28 1997-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 単一モード光ファイバ及び単一モード光ファイバのコア拡大方法
US5933561A (en) * 1997-01-17 1999-08-03 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical fiber connecting body
JP2001066439A (ja) * 1999-07-22 2001-03-16 Samsung Electronics Co Ltd 分散制御光ファイバ及びその大口径母材の製造方法
US20020001444A1 (en) * 2000-06-23 2002-01-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber, optical transmission line and dispersion compensating module
EP1207597A1 (en) * 2000-06-23 2002-05-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Light amplifying optical fiber and light amplifier using it
US20020025131A1 (en) * 2000-08-30 2002-02-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical component including the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018042788A1 (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 株式会社フジクラ 光ファイバ
JP2018036401A (ja) * 2016-08-30 2018-03-08 株式会社フジクラ 光ファイバ
US10670812B2 (en) 2016-08-30 2020-06-02 Fujikura Ltd. Optical fiber
JP2018159926A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 株式会社フジクラ 偏波保持ファイバ、光デバイス、偏波保持ファイバの母材、及び製造方法
JP7133328B2 (ja) 2017-03-22 2022-09-08 株式会社フジクラ 偏波保持ファイバ、光デバイス、偏波保持ファイバの母材、及び製造方法
JP2018063455A (ja) * 2018-01-24 2018-04-19 株式会社フジクラ 光ファイバ

Also Published As

Publication number Publication date
EP1533634A1 (en) 2005-05-25
EP1533634A4 (en) 2006-11-15
CN1666124A (zh) 2005-09-07
EP1533634B1 (en) 2012-06-27
JPWO2004005984A1 (ja) 2005-11-04
AU2003252476A1 (en) 2004-01-23
CN100347574C (zh) 2007-11-07
JP3993198B2 (ja) 2007-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7711238B2 (en) Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same
EP1488261B1 (en) Low bend loss optical fiber and components made therefrom
US6321006B2 (en) Optical fiber having an expanded mode field diameter and method of expanding the mode field diameter of an optical fiber
US7289687B2 (en) Polarization-maintaining optical fiber
JP2010061170A (ja) 光ファイバモジュール
JP3993198B2 (ja) 光ファイバおよびこれを用いた光ファイバカプラ、エルビウム添加光ファイバ増幅器、光導波路
US10775555B2 (en) Optical fiber line and optical fiber line manufacturing method
JP2002365469A (ja) 分散補償光ファイバの接続構造
JPH01295207A (ja) 光ファイバ
US6644870B2 (en) Optical fiber transmission line
JP2002031725A (ja) 光ファイバ
JP3911888B2 (ja) 合分波カプラ
WO2000065390A1 (en) A fused fiber coupler
JPH10104450A (ja) 光分岐器
Gusmeroli et al. New reduced cladding photonic fibers for high-compactness optical modules and metro amplifiers
JPH06337324A (ja) 光合波分波用光ファイバカプラ及びその製造方法
JPH06308349A (ja) 光ファイバカプラ及びその製造方法
JP2004333748A (ja) 光ファイバカプラ及びその製造方法
JP2007322582A (ja) 光ファイバカプラ

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA CN JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004519289

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20038153947

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11028756

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003762890

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003762890

Country of ref document: EP