JP4490464B2 - Optical fiber and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、光信号伝搬に供する光ファイバ及びその製造方法に関し、特に光通信における伝送媒体として用いられる光ファイバ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical fiber used for optical signal propagation and a manufacturing method thereof, and more particularly to an optical fiber used as a transmission medium in optical communication and a manufacturing method thereof.
光ファイバの伝送特性は、光ファイバを構成するコア領域及びクラッド領域に相互に異なる屈折率を付与し、光ファイバの半径方向に対して屈折率分布を変化させることにより制御される。一般的に、屈折率分布の設定は、純石英ガラスにゲルマニウムやフッ素(以下、添加材料という)を添加し、該添加材料が添加された部分の屈折率を変化させることにより行われる。しかしながら、上記添加材料の添加により実現可能な屈折率の変化量は、光ファイバ母材の製造性や伝送損失の増加抑制等の観点から純石英ガラスの屈折率に対して概ね−3%から+3%の範囲に制限される。 The transmission characteristics of the optical fiber are controlled by giving different refractive indexes to the core region and the cladding region constituting the optical fiber and changing the refractive index distribution in the radial direction of the optical fiber. Generally, the refractive index distribution is set by adding germanium or fluorine (hereinafter referred to as an additive material) to pure quartz glass and changing the refractive index of the portion to which the additive material is added. However, the amount of change in the refractive index that can be realized by the addition of the above-described additive material is approximately −3% to +3 with respect to the refractive index of pure quartz glass from the viewpoint of manufacturability of the optical fiber preform and suppression of increase in transmission loss. Limited to a range of%.
一方、例えば非特許文献1には、光ファイバを構成する石英ガラスに対し、軸心の周囲に、長手方向、換言すると光の伝搬方向に沿って延び、長手方向に直交する断面内に規則的に配置されてその領域の実効屈折率を低減する空孔領域を設けることにより、光の導波構造を実現する技術が開示されている。非特許文献1に開示された光ファイバによれば、上記空孔領域を設けることにより10%以上に及ぶ屈折率変化を実現することが可能となる。このため、当該空孔領域を有する光ファイバでは伝送特性の設計領域を飛躍的に拡大することが可能となる。
On the other hand, for example, in
しかしながら、非特許文献1に開示された空孔領域を有する光ファイバでは、当該空孔領域を形成するために長手方向に沿って延びる中空の石英ガラス管を積層する、もしくは光ファイバを構成する円柱状の石英ガラスに対し長手方向に沿って延びる空孔を周期的に形成する等、製造上の煩雑な工程が必要になるという問題があった。また、空孔領域に形成された空孔の半径方向における位置の周期性及び直径等、光の伝搬方向、並びに半径方向における空孔のばらつきが、空孔領域を有する光ファイバの伝送特性に影響を与えるといった課題があった。更には、空孔が形成された中空構造を有する石英ガラスを用いることにより、製造可能な光ファイバの母材の容量に制限が生じ、大量生産を行うためには不向きであるといった課題もあった。
However, in the optical fiber having a hole region disclosed in Non-Patent
以上のような背景に鑑み、本発明では伝送特性の制御性に優れた光ファイバ、並びに当該光ファイバの簡単な製造方法を提供することを目的とする。 In view of the background as described above, an object of the present invention is to provide an optical fiber excellent in controllability of transmission characteristics and a simple manufacturing method of the optical fiber.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る光ファイバは、任意の屈折率分布を有するコア領域と、前記コア領域の半径方向外側にあって該コア領域に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第一のクラッド領域と、前記第一クラッド領域の半径方向外側に該第一クラッド領域と間隔をおいて設けられ前記コア領域に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第二クラッド領域と、前記第一クラッド領域と前記第二クラッド領域の間に設けられた間隙に光の伝搬方向に沿って延びる間隙調整要素を複数配設してなる緩衝領域とから構成されることを特徴とする。これにより、従来の材料添加による屈折率分布制御に基づく光ファイバよりも優れた伝送特性の制御性を実現することができる。 An optical fiber according to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is a core region having an arbitrary refractive index distribution, and is lower and more uniform than the core region on the radially outer side of the core region. A first clad region having a refractive index and a second clad region which is spaced radially from the first clad region and spaced apart from the first clad region and has a lower and uniform refractive index than the core region. A clad region, and a buffer region formed by arranging a plurality of gap adjusting elements extending along the light propagation direction in a gap provided between the first clad region and the second clad region. Features. Thereby, the controllability of the transmission characteristic superior to the optical fiber based on the refractive index distribution control by the conventional material addition can be realized.
また、第1の発明に係る光ファイバは、前記間隙調整要素が、円柱状に形成され均一な屈折率を有する石英ガラスであることを特徴とする。これにより、所望の分布を有する間隙を緩衝領域に容易に設けることができる。 The optical fiber according to the first invention, before SL gap adjusting element, characterized in that it is a quartz glass having a uniform refractive index is formed in a cylindrical shape. Thereby, a gap having a desired distribution can be easily provided in the buffer region.
また、第1の発明に係る光ファイバは、前記第一クラッド領域の半径と前記円柱状石英ガラスの半径との関係、及び前記円柱状石英ガラスの本数が、所望の間隙占有率に応じて設定されることを特徴とする。これにより、間隙占有率の制御を行うことができる。 The optical fiber according to the first invention, before Symbol relationship between the radius and the radius of the cylindrical quartz glass of the first cladding region, and the number of the columnar quartz glass, depending on the desired gap occupancy It is characterized by being set. Thereby, control of a gap occupation rate can be performed.
第2の発明に係る光ファイバは、第1の発明において、前記コア領域及び前記第一クラッド領域により主たる光の導波構造が形成されることを特徴とする。これにより、緩衝領域内の間隙の光ファイバ断面及び長手方向における局所的な不均一性による特性変化を抑制することができる。 An optical fiber according to a second invention is characterized in that, in the first invention, a waveguide structure for main light is formed by the core region and the first cladding region. Thereby, the characteristic change by the local nonuniformity in the optical fiber cross section and longitudinal direction of the gap | interval in a buffer area | region can be suppressed.
第3の発明に係る光ファイバ製造方法は、第1の発明に係る光ファイバの製造方法において、コア領域及び第一クラッド領域を形成する第一の工程と、第一の工程で形成された前記第一クラッド領域の外周に所定の半径及び本数の円柱状石英ガラスを配設し緩衝領域を形成する第二の工程と、第二クラッド領域を構成する中空の円筒状石英ガラスに第一の工程及び第二の工程で形成された前記コア領域、前記第一クラッド領域及び前記緩衝領域を挿入する第三の工程と、第一の工程、第二の工程及び第三の工程で形成された前記コア領域、前記第一クラッド領域、前記緩衝領域及び前記第二クラッド領域を溶融延伸する第四の工程とからなることを特徴とする。第一の工程から第三の工程において光ファイバ母材を形成し、第四の工程において前記コア領域、前記第一クラッド領域、前記緩衝領域及び前記第二クラッド領域を溶融延伸することにより、従来の材料添加による屈折率分布制御に基づく光ファイバよりも優れた伝送特性の制御性を有する光ファイバを簡易な方法で製造することができる。 An optical fiber manufacturing method according to a third invention is the optical fiber manufacturing method according to the first invention, wherein the core step and the first cladding region are formed in the first step and the first step. A second step of disposing a cylindrical quartz glass having a predetermined radius and number on the outer periphery of the first cladding region to form a buffer region, and a first step for a hollow cylindrical quartz glass constituting the second cladding region And the third step of inserting the core region, the first cladding region and the buffer region formed in the second step, and the first step, the second step and the third step. And a fourth step of melt-stretching the core region, the first cladding region, the buffer region, and the second cladding region. Conventionally, an optical fiber preform is formed in the first to third steps, and the core region, the first cladding region, the buffer region, and the second cladding region are melt-stretched in the fourth step. An optical fiber having controllability of transmission characteristics superior to that of an optical fiber based on the refractive index distribution control by adding the above material can be manufactured by a simple method.
本発明に係る光ファイバによれば、複数の間隙調整要素及び間隙から構成される緩衝領域を設けたことにより、従来の材料添加に基づく光ファイバでは実現不可能な伝送特性を得ることが可能になるという効果を奏する。 According to the optical fiber according to the present invention, it is possible to obtain transmission characteristics that cannot be realized by an optical fiber based on conventional material addition by providing a buffer region composed of a plurality of gap adjusting elements and gaps. The effect of becoming.
具体的には、緩衝領域における間隙の占有率を制御することにより、従来の光ファイバにおける曲げ損失を二桁以上低減することが可能になるという効果を奏する。また、第一クラッド領域の半径を電界強度に対応させて制御することにより、従来の光ファイバと同等のモードフィールド径及び波長分散特性の保持、もしくは縮小及び可変を可能にするといった効果も奏する。 Specifically, by controlling the occupation ratio of the gap in the buffer region, it is possible to reduce the bending loss in the conventional optical fiber by two orders of magnitude or more. Further, by controlling the radius of the first cladding region in accordance with the electric field strength, there is an effect that the mode field diameter and the chromatic dispersion characteristic equivalent to those of the conventional optical fiber can be maintained or reduced and varied.
また、本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、従来の光ファイバと同等のコア領域及び第一クラッド領域の形成が行えると同時に、該コア領域及び第一クラッド領域の半径方向外側に複数の円柱状石英ガラスを配設することにより緩衝領域を形成するようにしたため、従来の複数の空孔の周期的配列を有する光ファイバに比べ、空孔の加工、孔空け処理が不要となり、大量生産のための大型光ファイバ母材も形成しやすくなるといった効果も奏する。 Further, according to the optical fiber manufacturing method of the present invention, the core region and the first cladding region equivalent to those of the conventional optical fiber can be formed, and at the same time, a plurality of core regions and the first cladding region can be formed radially outward. Since the buffer region is formed by arranging the cylindrical quartz glass, the hole processing and the hole forming process are not required, compared with the conventional optical fiber having a periodic arrangement of a plurality of holes. There is also an effect that it is easy to form a large-sized optical fiber preform for production.
更に、本発明に係る光ファイバによれば、コア領域及び第一クラッド領域により主たる光の導波構造を形成することとしたため、周期的な空孔の配置に基づき導波構造を形成する光ファイバに比べ、緩衝領域内の間隙の光ファイバ断面及び長手方向における局所的な不均一性による特性変化を受けにくいといった効果も奏する。 Furthermore, according to the optical fiber according to the present invention, since the main light waveguide structure is formed by the core region and the first cladding region, the optical fiber that forms the waveguide structure based on the periodic arrangement of holes. As compared with the above, there is an effect that it is difficult to receive characteristic changes due to local non-uniformity in the cross section of the optical fiber and in the longitudinal direction of the gap in the buffer region.
以下、図1〜図3を用いて本発明の実施の形態について説明する。図1は本実施形態に係る光ファイバの一例を示す断面構造図、図2は本実施形態に係る光ファイバの製造工程を示す説明図、図3は本実施形態に係る光ファイバの他の例を示す断面構造図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional structural view showing an example of an optical fiber according to the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the optical fiber according to the present embodiment, and FIG. 3 is another example of the optical fiber according to the present embodiment. FIG.
図1に示すように、本実施形態に係る光ファイバ1は、材料添加に基づく任意の屈折率分布を有するコア領域11、コア領域11の外周に設けられコア領域11に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第一クラッド領域12、第一クラッド領域12の外周に設けられた緩衝領域13、及び、緩衝領域13の外周に設けられコア領域11に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第二クラッド領域14から構成されている。なお、該光ファイバ1は、コア領域11及び第一クラッド領域12により主たる光の導波構造が形成されているものとする。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態において、緩衝領域13は第一クラッド領域12と第二クラッド領域14との間に設けられた円筒状の領域であり、間隙調整要素としての円柱状に形成され均一な屈折率を有する複数(図1では60本)の石英ガラス(以下、円柱状石英ガラスという)131と、該円柱状石英ガラス131同士または該円柱状石英ガラス131と第一クラッド領域12もしくは第二クラッド領域14間に形成された複数の間隙132とから構成されている。本実施形態において、円柱状石英ガラス131は、円周方向及び半径方向に対して規則的に(図1では円周方向に沿って20本、半径方向に対して3層)積層されている。
In the present embodiment, the
図2を用いて図1に示す本実施形態に係る光ファイバ1を製造する手順を説明する。本実施形態に係る光ファイバ1の製造方法は、まず第一の工程として、図2(a)に示すように、コア領域11及び第一クラッド領域12を一括で形成する。ここで、コア領域11及び第一クラッド領域12の一括形成は、従来の材料添加に基づく光ファイバ母材の製造で用いられている気相法等により行うことが可能である。
A procedure for manufacturing the
次に、第二の工程として、図2(b)に示すように、第一の工程で形成された第一クラッド領域12の外周に円柱状石英ガラス131を積層して、該円柱状石英ガラス131と間隙132とから構成される緩衝領域13を形成する。
Next, as a second step, as shown in FIG. 2B, a
その後、第三の工程として、図2(c)に示すように、第一の工程及び第二の工程において形成したコア領域11、第一クラッド領域12及び緩衝領域13を第二クラッド領域14を構成する円筒状の石英ガラスに挿入する。
Thereafter, as a third step, as shown in FIG. 2C, the
そして、最後に第四の工程として、第三の工程において形成されたコア領域11、第一クラッド領域12、緩衝領域13及び第二クラッド領域14からなる光ファイバ母材を溶融延伸する。以上の工程によって、本実施形態に係る光ファイバ1を製造することができる。
Finally, as a fourth step, the optical fiber preform composed of the
なお、緩衝領域は図1に示す構造に限らず、例えば図3に示す光ファイバ2のように、図1に示し上述した緩衝領域13に代えて、異なる半径を有する二種類の円柱状石英ガラス231,232をそれぞれ円周方向に沿って20本、半径方向に1層ずつ積層し、該円柱状石英ガラス231,232と、これらによって形成された間隙233とによって構成される領域を緩衝領域23とするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが可能である。
The buffer region is not limited to the structure shown in FIG. 1, but two types of cylindrical quartz glass having different radii instead of the
また、円周方向の積層数N1、並びに半径方向の積層数N2は、任意の組み合わせとすることが可能であり、図1では緩衝領域13を形成する一層目の円柱状石英ガラス131が円周方向で互いに隣接する例を示したが、互いに間隙を有する状態で配置される形態であっても構わない。
Further, the number N1 in the circumferential direction and the number N2 in the radial direction can be arbitrarily combined. In FIG. 1, the first
また、間隙132は一般的には空気層であるが、特定の屈折率を有する液体、又は樹脂等によって充填される形態であっても構わない。また更に、コア領域11及び第一クラッド領域12が同等かつ均一な屈折率を有し、コア領域11と第一クラッド領域12と、緩衝領域13とにより光の主たる導波構造が形成される形態であっても構わない。また、円柱状石英ガラス131の長手方向に直交する断面は、真円に限らず楕円等であっても構わない。
The
図4〜図10を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。図4は本実施例に係る光ファイバの構造パラメータを示す説明図、図5は本実施例に係る光ファイバにおける円周方向の積層数N1と規格化半径r2/r1の関係を示すグラフ、図6は本実施例に係る光ファイバにおける間隙距離Λと規格化半径r2/r1の関係を示すグラフ、図7は本実施例に係る光ファイバにおける間隙占有率と規格化半径r2/r1の関係を示すグラフ、図8は本実施例に係る光ファイバにおける波長1550nmでの曲げ損失と間隙占有率の関係を示すグラフ、図9は本実施例に係る光ファイバにおける波長1550nmでのモードフィールド径(MFD)とコア半径aに対する規格化半径r1/aの関係を示すグラフ、図10は本実施例に係る光ファイバにおける波長1550nmでの波長分散とコア半径aに対する規格化半径r1/aの関係を示すグラフである。 An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 4 is an explanatory view showing the structural parameters of the optical fiber according to the present embodiment. FIG. 5 is a graph and a diagram showing the relationship between the number N1 in the circumferential direction and the normalized radius r2 / r1 in the optical fiber according to the present embodiment. 6 is a graph showing the relationship between the gap distance Λ and the normalized radius r2 / r1 in the optical fiber according to this embodiment. FIG. 7 shows the relationship between the gap occupancy and the normalized radius r2 / r1 in the optical fiber according to this embodiment. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the bending loss and the gap occupancy at the wavelength of 1550 nm in the optical fiber according to the present embodiment. FIG. 9 is the mode field diameter (MFD) at the wavelength of 1550 nm in the optical fiber according to the present embodiment. ) And the normalized radius r1 / a with respect to the core radius a, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the chromatic dispersion at the wavelength of 1550 nm and the core radius a in the optical fiber according to the present embodiment. That is a graph showing the relationship between the normalized radius r1 / a.
なお、本実施例に係る光ファイバは、図1に示し上述した光ファイバ1と同様の構造を有するものとし、図1に示し上述した部材と同一の部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。
The optical fiber according to this embodiment has the same structure as the
図4に示すように、光ファイバ1のコア領域11の直径を2a、第一クラッド領域12の半径をr1、緩衝領域13を構成する円柱状石英ガラス131の半径をr2、第一クラッド領域12と該第一クラッド領域12の外周面に沿って隣接する二つの円柱状石英ガラス131とにより形成される間隙132の円周方向の最大長さ(以下、間隙距離という)をΛとして定義する。なお、間隙距離Λは中心角2θにおける第一クラッド領域の外周の周長と同一長さである。
As shown in FIG. 4, the diameter of the
図5及び図6に示すように、規格化半径r2/r1、即ち、第一クラッド領域12の半径r1に対する円柱状石英ガラス131の半径r2の値が大きくなるに従って円周方向に沿って積層される円柱状石英ガラス131の数は減少し、間隙距離Λは増加する。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, lamination is performed along the circumferential direction as the value of the normalized
そして、図7に示すように、規格化半径r2/r1が大きくなるに従って、緩衝領域13において間隙132が占める割合である間隙占有率は増加する。なお、図7に示す実線、破線、及び一点鎖線は、それぞれ円柱状石英ガラス131の半径方向の積層数N2が1層、2層、及び3層の場合における値である。図5〜図7から、規格化半径r2/r1と、円柱状石英ガラス131の円周方向の積層数N1及び半径方向の積層数N2の組み合わせにより間隙占有率を制御することができることがわかる。
As shown in FIG. 7, as the normalized radius r2 / r1 increases, the gap occupying ratio, which is the ratio occupied by the
以下、一例として、図1に示す光ファイバ1が、コア領域11の屈折率が第一クラッド領域12の屈折率に対し0.35%の比屈折率差を有するステップ型の屈折率分布を有する場合について説明する。なお、第一クラッド領域12、第二クラッド領域14、並びに円柱状石英ガラス131を形成する石英ガラスの屈折率は純石英ガラスの屈折率とした。また、緩衝領域13に設けられた間隙132は空気により満たされるものとした。更に、コア領域11の直径2aは9μmとした。
As an example, the
図8に示す縦軸は、半径5mmの曲げを10ターン加えた場合の曲げ損失(損失増加量)である。なお、間隙占有率が零となる条件は、緩衝領域が存在しない、即ち、従来の材料添加に基づくコア領域とクラッド領域のみが存在する場合に相当する。 The vertical axis shown in FIG. 8 is a bending loss (loss increase amount) when bending with a radius of 5 mm is applied 10 turns. The condition that the gap occupancy is zero corresponds to the case where the buffer region does not exist, that is, only the core region and the cladding region based on the conventional material addition exist.
図8に示すように、本実施例において、曲げ損失は間隙占有率の増加に伴い指数関数的に低減されることが分かる。これは、本実施例の光ファイバ1において、緩衝領域13における実効屈折率が複数の間隙132の存在により低減され、光ファイバ1中の電界分布の第二クラッド領域14より内側への閉じ込めが向上されることによるものであり、その作用効果は間隙132の形状や個数に依存しない。また、当該作用効果は緩衝領域13全体における実効屈折率の低減により実現されるため、光ファイバ1の長手方向、もしくは長手方向に直交する断面内における局所的な間隙132の不均一性にも依存しない。即ち、規格化半径r2/r1及び緩衝領域13に配設される円柱状石英ガラス131の本数を所望の値に設定することによって間隙占有率を制御することができる。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, it can be seen that the bending loss is reduced exponentially as the gap occupancy increases. This is because, in the
本実施例においては、例えば、30%以上の間隙占有率を実現することにより、従来の光ファイバに比べ曲げ損失を二桁以上改善することが可能となる。なお、図1に示した光ファイバ1の構造を用いる場合、図7から、規格化半径r2/r1及び半径方向積層数N2を好適に組み合わせることにより30%以上の間隙占有率を容易に実現できることが分かる。
In the present embodiment, for example, by realizing a gap occupancy ratio of 30% or more, it becomes possible to improve the bending loss by two orders of magnitude or more compared to the conventional optical fiber. When the structure of the
また、図9に示すように、規格化半径r1/a、即ち、コア領域11の半径aに対する第一クラッド領域12の半径r1の値が大きくなるに従ってモードフィールド径(MFD)は指数関数的に増加している。ここで、図9に示す横軸において無限大として示す規格化半径r1/aは、緩衝領域が存在しない、即ち、従来の材料添加に基づくコア領域とクラッド領域のみが存在する場合に対応する。
As shown in FIG. 9, the mode field diameter (MFD) increases exponentially as the value of the normalized radius r1 / a, that is, the radius r1 of the
図9より、規格化半径r1/aが2以下の領域ではモードフィールド径(MFD)が急激に減少することが分かる。これは、緩衝領域13の付与に伴い、電界分布のコア領域11および第一クラッド領域12内への閉じ込めが向上されることによるものである。
From FIG. 9, it can be seen that the mode field diameter (MFD) rapidly decreases in the region where the normalized radius r1 / a is 2 or less. This is because confinement of the electric field distribution in the
ここで、図11に従来の材料添加に基づくコア領域及びクラッド領域のみを有する光ファイバ、即ち本発明の緩衝領域が存在しない光ファイバにおける規格化電界強度とコア半径に対する規格化半径r1/aの関係を示す。図11に示す特性は、波長1550nmにおける電界分布である。図11より、例えば規格化半径r1/aが1.5の地点では、規格化電界強度は20%以下に減衰することが分かる。即ち、第一クラッド領域の半径r1をコア領域の半径aの1.5倍とした場合、第一クラッド領域の円周では約20%の規格化電界強度が存在することとなる。 Here, in FIG. 11, the normalized electric field strength and the normalized radius r1 / a with respect to the core radius in the optical fiber having only the core region and the cladding region based on the conventional material addition, that is, the optical fiber without the buffer region of the present invention. Show the relationship. The characteristic shown in FIG. 11 is an electric field distribution at a wavelength of 1550 nm. From FIG. 11, it can be seen that, for example, at the point where the normalized radius r1 / a is 1.5, the normalized electric field intensity attenuates to 20% or less. That is, when the radius r1 of the first cladding region is 1.5 times the radius a of the core region, a normalized electric field strength of about 20% exists on the circumference of the first cladding region.
図11に示すように、規格化半径r1/aが2の領域における従来の光ファイバにおける規格化電界強度は約8%となる。従って、本実施例の光ファイバ1において、第一クラッド領域12の半径r1を、コア領域11及び第一クラッド領域12において形成される電界分布の強度が8%以下となる領域に設定することにより、従来の光ファイバと同等のフィールド径(MFD)特性を保持することが可能となる。また逆に、第一クラッド領域12の半径r1を、コア領域11及び第一クラッド領域12において形成される電界分布の強度が8%以上となる領域に設定することにより、電界分布のコア領域近傍への閉じ込めを実現することも可能となる。
As shown in FIG. 11, the normalized electric field strength in the conventional optical fiber in the region where the normalized radius r1 / a is 2 is about 8%. Therefore, in the
図10に示すように、本実施例においては、規格化半径r1/aが大きくなるに従って波長分散は指数関数的に減少している。ここで、横軸において無限大として示す規格化半径r1/aは、緩衝領域が存在しない、即ち、従来の材料添加に基づくコア領域とクラッド領域のみが存在する場合に対応する。 As shown in FIG. 10, in this embodiment, the chromatic dispersion decreases exponentially as the normalized radius r1 / a increases. Here, the normalized radius r1 / a shown as infinite on the horizontal axis corresponds to the case where there is no buffer region, that is, only the core region and the cladding region based on the conventional material addition.
図10より規格化半径r1/aが2.5以下の領域では波長分散が急激に増加することが分かる。これは、緩衝領域13の付与に伴い、電界分布の第一クラッド領域12内側への閉じ込めが発生し、導波路分散特性が影響を受けることによるものである。
FIG. 10 shows that the chromatic dispersion increases rapidly in the region where the normalized radius r1 / a is 2.5 or less. This is because confinement of the electric field distribution inside the
また、図11よりr1/aが2.5の領域における従来の光ファイバにおける規格化電界強度は約3%となる。従って、本実施例の光ファイバ1において、第一クラッド領域12の半径r1を、コア領域11及び第一クラッド領域12において形成される電界分布の強度が3%以下となる領域に設定することにより、従来の光ファイバと同等の波長分散特性を保持することが可能となる。また逆に、第一クラッド領域12の半径r1を、コア領域11及び第一クラッド領域12において形成される電界分布の強度が3%以上となる領域に設定することにより、波長分散特性を可変することも可能となる。
Further, from FIG. 11, the normalized electric field strength in the conventional optical fiber in the region where r1 / a is 2.5 is about 3%. Therefore, in the
特に、本実施例によって得られる、波長1550nmにおける30ps/nm・km以上の波長分散特性は、屈折率変化の可変量に対する制約により従来の材料添加に基づく光ファイバにおいては実現不可能な特性であり、本実施例の光ファイバ1において緩衝領域13を付与したことに伴う作用効果の一つとして考えられる。
In particular, the chromatic dispersion characteristic of 30 ps / nm · km or more obtained at the wavelength of 1550 nm obtained by this example is a characteristic that cannot be realized in the conventional optical fiber based on the addition of materials due to the restriction on the variable amount of the refractive index change. This is considered as one of the operational effects associated with the provision of the
以上に説明したように、本実施例に係る光ファイバ1によれば、従来、空孔付光ファイバにおいて作製されていた空孔と間隙調整要素との関係を反転させ、従来空孔であった部分を間隙調整要素とし、従来間隙調整要素であった部分を空隙、つまり間隙として緩衝領域13を構成するとともに、該緩衝領域13を、第一クラッド領域12と第二クラッド領域14との間に配し、更に、該緩衝領域13における間隙132の占有率を制御する構成としたことにより、伝送特性の制御性を向上し、且つ曲げに強い光ファイバを実現することが可能となった。
As described above, according to the
本発明は、光信号伝搬に供する光ファイバ及びその製造方法に関し、特に光通信における伝送媒体として用いられる光ファイバ及びその製造方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to an optical fiber used for optical signal propagation and a method for manufacturing the same, and is particularly suitable for application to an optical fiber used as a transmission medium in optical communication and a method for manufacturing the same.
1 光ファイバ
11 コア領域
12 第一クラッド領域
13,23 緩衝領域
131,231,232 円柱状石英ガラス
132,233 間隙
14 第二クラッド領域
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コア領域の半径方向外側にあって該コア領域に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第一のクラッド領域と、
前記第一クラッド領域の半径方向外側に該第一クラッド領域と間隔をおいて設けられ前記コア領域に比較して低く且つ均一な屈折率を有する第二クラッド領域と、
前記第一クラッド領域と前記第二クラッド領域の間に設けられた間隙に光の伝搬方向に沿って延びる間隙調整要素を複数配設してなる緩衝領域と
から構成され、
前記間隙調整要素が、円柱状に形成され均一な屈折率を有する石英ガラスであり、
前記円柱状石英ガラスの半径及び本数が、所望の間隙占有率に応じて設定される
ことを特徴とする光ファイバ。 A core region having an arbitrary refractive index profile;
A first cladding region radially outward of the core region and having a low and uniform refractive index compared to the core region;
A second cladding region that is spaced radially from the first cladding region and spaced apart from the first cladding region and has a lower and uniform refractive index than the core region;
A buffer region formed by arranging a plurality of gap adjusting elements extending along the light propagation direction in a gap provided between the first cladding region and the second cladding region ;
The gap adjusting element is a quartz glass formed in a cylindrical shape and having a uniform refractive index,
An optical fiber, wherein the radius and number of the cylindrical quartz glass are set according to a desired gap occupancy .
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。 The optical fiber according to claim 1, wherein a waveguide structure for main light is formed by the core region and the first cladding region.
コア領域及び第一クラッド領域を形成する第一の工程と、
第一の工程で形成された前記第一クラッド領域の外周に所定の半径及び本数の円柱状石英ガラスを配設し緩衝領域を形成する第二の工程と、
第二クラッド領域を構成する中空の円筒状石英ガラスに第一の工程及び第二の工程で形成された前記コア領域、前記第一クラッド領域及び前記緩衝領域を挿入する第三の工程と、
第一の工程、第二の工程及び第三の工程で形成された前記コア領域、前記第一クラッド領域、前記緩衝領域及び前記第二クラッド領域を溶融延伸する第四の工程と
からなる
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 In the manufacturing method of the optical fiber according to claim 1,
A first step of forming a core region and a first cladding region;
A second step of forming a buffer region by disposing a columnar quartz glass having a predetermined radius and number on the outer periphery of the first cladding region formed in the first step;
A third step of inserting the core region, the first cladding region and the buffer region formed in the first step and the second step into the hollow cylindrical quartz glass constituting the second cladding region;
A fourth step of melting and stretching the core region, the first cladding region, the buffer region, and the second cladding region formed in the first step, the second step, and the third step. A method for manufacturing an optical fiber.
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