JP5481735B2 - Optical fiber - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバに関する。 The present invention relates to a fiber optic.
光ファイバ通信システムでは、光ファイバの波長分散及び非線形効果が伝送特性を制限する。そのため、光ファイバの波長分散及び非線形効果を低減するために、種々の光ファイバ構造が開発され、広く用いられている。また、最近では、光ファイバ中に空孔を有する空孔構造光ファイバが、従来の充実型光ファイバでは実現できない様々な特性を有することから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。
例えば、下記非特許文献1,2では、空孔構造光ファイバを用いた低非線形光伝送路を実現するために、光波が伝搬する面積である実効断面積を拡大した光ファイバが報告されている。
In optical fiber communication systems, chromatic dispersion and nonlinear effects of optical fibers limit transmission characteristics. Therefore, various optical fiber structures have been developed and widely used in order to reduce chromatic dispersion and nonlinear effects of optical fibers. Recently, a hole-structured optical fiber having holes in an optical fiber has various characteristics that cannot be realized by a conventional solid-state optical fiber, and thus has attracted high interest as a new optical transmission medium.
For example, in the following Non-Patent
しかしながら、上記のフォトニック結晶ファイバを用いた実効断面積の拡大の検討では、空孔直径や空孔間間隔の最適化は行われているが、空孔の層数を含めての最適化はこれまで検討されておらず、実効断面積を最大化する構造は明確化されていなかった。 However, in the study of the effective area expansion using the above photonic crystal fiber, the hole diameter and the space between holes are optimized, but the optimization including the number of holes is not possible. It has not been studied so far, and the structure that maximizes the effective area has not been clarified.
以上のことから、本発明は、フォトニック結晶ファイバの実効断面積の最大化が実現でき、ファイバ中で発生する非線形効果が低減できる光ファイバを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical fiber that can realize the maximization of the effective area of the photonic crystal fiber and can reduce the nonlinear effect generated in the 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、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は3層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は13.3μmであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して0.517倍である
ことを特徴とする。
An optical fiber according to a first invention for solving the above-described problem is
Having a plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber;
The holes are arranged in a polygonal shape around the core region,
The number of layers of the holes arranged is 3 layers,
The distance between the centers of the adjacent holes is 13.3 μm,
The diameter of the holes is 0.517 times the distance between the centers of the holes.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る光ファイバは、
光ファイバ内の長手方向に一様な複数の空孔を有し、
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は5層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は13.0μmであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して0.517倍である
ことを特徴とする。
また、上記の課題を解決するための第3の発明に係る光ファイバは、
第1または第2の発明に係る光ファイバにおいて、
遮断波長は1450nm以下であり、
波長1450〜1625nmで曲げ半径30mmにおける曲げ損失は100回巻き当たり0.5dB以下である
ことを特徴とする。
An optical fiber according to a second invention for solving the above-described problem is
Having a plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber;
The holes are arranged in a polygonal shape around the core region,
The number of layers of the holes arranged is 5 layers,
The interval between the centers of the adjacent holes is 13.0 μm,
The diameter of the holes is 0.517 times the distance between the centers of the holes.
An optical fiber according to a third invention for solving the above-described problem is
In the optical fiber according to the first or second invention,
The cutoff wavelength is 1450 nm or less,
The bending loss at a wavelength of 1450 to 1625 nm and a bending radius of 30 mm is 0.5 dB or less per 100 turns.
本発明によれば、フォトニック結晶ファイバの実効断面積の最大化が実現でき、ファイバ中で発生する非線形効果が低減できる光ファイバを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical fiber capable of maximizing the effective cross-sectional area of the photonic crystal fiber and reducing the nonlinear effect generated in the fiber.
以下、本発明に係る光ファイバを実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る光ファイバの構造の一例を示した模式図である。また、図5は、従来のフォトニック結晶ファイバの構造の一例を示した模式図である。
図5に示すように、従来のフォトニック結晶ファイバでは、屈折率n1であるバックグラウンド1と、直径dの空孔2が空孔間隔Λで正六角形状に配置されている。
Hereinafter, embodiments for implementing an optical fiber according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the structure of an optical fiber according to the present invention. FIG. 5 is a schematic view showing an example of the structure of a conventional photonic crystal fiber.
As shown in FIG. 5, in a conventional photonic crystal fiber, a background 1 having a refractive index n1 and
空孔2が複数配置されている領域はクラッド領域に対応し、中心の空孔2がない領域はコア領域に対応する。クラッド領域における実効的な屈折率はコア領域よりも低いため、コア領域に入射した光波は全反射により光ファイバ中を伝搬する。なお、空孔2の配置は正六角形状としたが、他の正多角形状であってもよい。
A region in which a plurality of
これまで検討されてきたフォトニック結晶ファイバの実効断面積拡大の検討においては、層数の影響は考慮されていなかった。そこで、空孔の層数を変化させ、図1に示すように、3層空孔構造フォトニック結晶ファイバとすることで、実効断面積を拡大できることを図2〜4を用いて説明する。 The effect of the number of layers has not been taken into consideration in the study of the effective area expansion of the photonic crystal fiber that has been studied so far. Therefore, it will be described with reference to FIGS. 2 to 4 that the effective cross-sectional area can be enlarged by changing the number of layers of holes to form a three-layer hole structure photonic crystal fiber as shown in FIG.
なお、上記非特許文献3(特に図4)に示されているように、空孔層数を3より小さくすると、基本モードの閉じ込めが弱くなり、閉じ込め損失が急増するため好ましくない。また、空孔層数を5層より大きくした場合は、5層とほぼ同じ結果が得られるため検討対象外としている。また、層数が多いことによりファイバの外径が大きくなることから、既存の光ファイバシステムとの適合性が悪化し、取扱性や既存設備との接続の点で問題が生じるため、好ましくない。 As shown in Non-Patent Document 3 (particularly FIG. 4), if the number of hole layers is smaller than 3, the confinement in the fundamental mode becomes weak and the confinement loss increases rapidly, which is not preferable. Further, when the number of pore layers is larger than 5, the same result as that of 5 layers is obtained, so it is not considered. Further, since the outer diameter of the fiber is increased due to the large number of layers, compatibility with an existing optical fiber system is deteriorated, and problems are caused in terms of handleability and connection with existing equipment, which is not preferable.
図2は、空孔層数を5層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける、低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。
なお、図2においては、基本モードの曲げ損失BLFMの条件は、ITU−T G.655又はG.656を満たす曲げ半径30mmにおいて100回巻き当たり0.5dB以下とし、単一モード動作の評価方法として、第1高次モードにおける曲げ損失BLHOMが曲げ半径140mmにおいて1dB/m以上とした。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a structure capable of obtaining a low bending loss and a single mode operation in a photonic crystal fiber when the number of hole layers is five.
In FIG. 2, the condition of the bending loss BL FM in the basic mode is set to 0.5 dB or less per 100 turns at a bending radius of 30 mm satisfying ITU-T G.655 or G.656, and evaluation of single mode operation is performed. As a method, the bending loss BL HOM in the first higher-order mode was set to 1 dB / m or more at a bending radius of 140 mm.
フォトニック結晶ファイバにおいては、曲げ損失は短波長側ほど大きくなるため、図2では通信波長帯S〜L帯を仮定して、基本モードの曲げ損失においては最も短波長である1450nmにおける値を示し、高次モードに関しては最も長波長である1625nmの値を示している。上記非特許文献1において仮定されていた5層空孔構造のフォトニック結晶ファイバでは、空孔間隔が13.0μmまで拡大でき、最大で185μm2の実効断面積が実現できることがわかる。 In the photonic crystal fiber, the bending loss increases toward the shorter wavelength side. Therefore, in FIG. 2, assuming the communication wavelength band S to L band, the bending loss in the fundamental mode shows a value at 1450 nm which is the shortest wavelength. For the higher-order mode, the longest wavelength of 1625 nm is shown. It can be seen that the photonic crystal fiber having a five-layer hole structure assumed in Non-Patent Document 1 can expand the hole interval to 13.0 μm and realize an effective area of 185 μm 2 at the maximum.
図3は、空孔層数を4層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。また、図4は、空孔層数を3層とした場合のフォトニック結晶ファイバにおける低曲げ損失及び単一モード動作が得られる構造を表す特性図である。なお、図3,4においては、曲げ損失及び高次モードの損失の条件については、図2と同様である。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing a structure capable of obtaining low bending loss and single mode operation in a photonic crystal fiber when the number of hole layers is four. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a structure capable of obtaining a low bending loss and a single mode operation in a photonic crystal fiber when the number of hole layers is three. 3 and 4, the bending loss and higher-order mode loss conditions are the same as those in FIG.
図3に示すように、4層空孔構造とすることで、空孔間隔の最大値は13μm以下となってしまい、得られる実効断面積は小さくなる。
これに対し、図4に示すように、空孔層数を3層とした場合、空孔間隔は最大13.3μmまで拡大でき、d/Λを0.517以下とすることで通信波長帯S〜L帯においてシングルモード動作し、かつ実効断面積も最大で193.5μm2が実現できる。
As shown in FIG. 3, by using a four-layer hole structure, the maximum value of the hole interval is 13 μm or less, and the effective cross-sectional area obtained is small.
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the number of hole layers is three, the hole interval can be expanded to a maximum of 13.3 μm, and the communication wavelength band S can be reduced by setting d / Λ to 0.517 or less. Single mode operation in ~L band, and 193.5Myuemu 2 can achieve effective area at most.
したがって、本発明においては、3層空孔構造光ファイバを用いることで、従来の5層空孔構造フォトニック結晶ファイバと比較して5%程度実効断面積を拡大することができ、光伝送路における非線形効果による特性劣化を低減することができ、好ましい。 Therefore, in the present invention, by using the three-layer hole structure optical fiber, the effective cross-sectional area can be increased by about 5% compared with the conventional five-layer hole structure photonic crystal fiber, and the optical transmission line It is possible to reduce the characteristic deterioration due to the non-linear effect in the case.
表1は、層数3〜5における最適な構造と、空孔領域直径(2Λ×層数+d)を示した表である。
製造上、クラッド外径は、空孔領域直径より数十μm程度大きくしなければならない。既存の光ファイバの外径は125μmであることから、5層では既存の光ファイバと同じ外径で製造することができないことが分かる。3層の場合は90μm程度であるので、製造上からみても十分従来の光ファイバと同じ外径で作製することができる。 In production, the outer diameter of the cladding must be several tens of μm larger than the hole area diameter. Since the outer diameter of the existing optical fiber is 125 μm, it can be seen that five layers cannot be manufactured with the same outer diameter as the existing optical fiber. In the case of three layers, it is about 90 μm, so that it can be manufactured with the same outer diameter as a conventional optical fiber from the viewpoint of manufacturing.
図1,5の構造において、バックグラウンドの材料は純石英、フッ素(F)又はボロン(B)など屈折率を低減させる不純物を添加した石英、ゲルマニウム(Ge)又はアルミニウム(Al)など屈折率を増加させる不純物を添加した石英を用いることができる。 In the structure of FIGS. 1 and 5, the background material has a refractive index such as pure quartz, fluorine (F) or boron (B) to which an impurity for reducing the refractive index is added, germanium (Ge) or aluminum (Al). Quartz doped with increasing impurities can be used.
本発明は、例えば、光伝送システムにおける伝送媒体に利用することが可能である。 The present invention can be used, for example, as a transmission medium in an optical transmission system.
1 バックグラウンド
2 空孔
1
Claims (3)
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は3層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は13.3μmであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して0.517倍である
ことを特徴とする光ファイバ。 Having a plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber;
The holes are arranged in a polygonal shape around the core region,
The number of layers of the holes arranged is 3 layers,
The distance between the centers of the adjacent holes is 13.3 μm,
The diameter of the hole is 0.517 times the distance between the centers of the holes.
前記空孔はコア領域を中心に多角形状に配置され、
配置される前記空孔の層数は5層であり、
隣り合う前記空孔の中心間の間隔は13.0μmであり、
前記空孔の直径は前記空孔の中心間の間隔に対して0.517倍である
ことを特徴とする光ファイバ。 Having a plurality of uniform holes in the longitudinal direction in the optical fiber;
The holes are arranged in a polygonal shape around the core region,
The number of layers of the holes arranged is 5 layers,
The interval between the centers of the adjacent holes is 13.0 μm,
The diameter of the hole is 0.517 times the distance between the centers of the holes.
波長1450〜1625nmで曲げ半径30mmにおける曲げ損失は100回巻き当たり0.5dB以下である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光ファイバ。 The cutoff wavelength is 1450 nm or less,
The optical fiber according to claim 1 or 2 , wherein a bending loss at a wavelength of 1450 to 1625 nm and a bending radius of 30 mm is 0.5 dB or less per 100 turns.
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