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JP7097326B2 - Optical fiber - Google Patents
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JP7097326B2 - 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 an optical fiber.

光ファイバにおける伝送損失のひとつとして、マイクロベンド損失が知られている。マイクロベンド損失は、光ファイバの導波路における微細な変形や曲げにより生じる損失である。マイクロベンド損失は、密集したファイバが互いに押し合って変形する高密度光ファイバケーブルの場合に、主にファイバ特性に影響を与える(特許文献1)。この種の微小変形は、光ファイバケーブル内の個々のファイバの損失を増大させる。このような損失は、ケーブル損失と呼ばれることがある(非特許文献1)。 Microbend loss is known as one of the transmission losses in an optical fiber. Microbend loss is a loss caused by minute deformation or bending in a waveguide of an optical fiber. The microbend loss mainly affects the fiber characteristics in the case of a high-density optical fiber cable in which dense fibers are pressed against each other and deformed (Patent Document 1). This type of microdeformation increases the loss of individual fibers in the fiber optic cable. Such a loss is sometimes referred to as a cable loss (Non-Patent Document 1).

伝送容量の拡大が指数関数的に増加している中で、ケーブルあたりの伝送容量を増加させることが求められている。このための一つの解決策は、光ファイバのサイズを小さくして同じケーブルサイズで光ファイバの数を増やすことである(特許文献2)。 As the expansion of transmission capacity increases exponentially, it is required to increase the transmission capacity per cable. One solution for this is to reduce the size of the optical fiber and increase the number of optical fibers with the same cable size (Patent Document 2).

しかしながら、光ファイバの直径が小さいほど、コアモードとクラッドモードとの間のさらに大きな量の結合が引き起こされる。この影響を低減するため、コアの周りにクラッドよりも低い屈折率の層であるトレンチ層を導入した光ファイバの検討が行われている(非特許文献2、非特許文献3及び非特許文献4)。トレンチファイバは、漏れモードをトレンチ内部に閉じ込めると同時に、コアモードとクラッドモードとの間の実効屈折率差を増大させることができる。したがって、基本モードが効果的に結合できるモードを、トレンチのLP11モードに限定することが可能となる。この場合、LP11トレンチモードの損失が小さく、そのクラッドモードとの結合がごくわずかである場合は、結果としてコアモードの損失も抑制される(非特許文献5)。したがって、トレンチモードとクラッドモードとを大きく分離すべくトレンチ層を大きくすると、トレンチモードの損失が小さくなり、コアモードの損失も小さくなる(非特許文献6)。それでも、コアモードとクラッドモードとの結合は0ではないので、光ファイバを細径化したり、光ファイバの実効コア断面積を大きくしたりした場合には、マイクロベンド損失が大きくなっていた。 However, the smaller the diameter of the optical fiber, the greater the amount of coupling between the core mode and the clad mode. In order to reduce this effect, an optical fiber in which a trench layer, which is a layer having a refractive index lower than that of the clad, is introduced around the core has been studied (Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4). ). The trench fiber can confine the leak mode inside the trench and at the same time increase the effective index difference between the core mode and the clad mode. Therefore, the mode in which the basic mode can be effectively combined can be limited to the LP11 mode of the trench. In this case, if the loss of the LP11 trench mode is small and the coupling with the clad mode is very small, the loss of the core mode is also suppressed as a result (Non-Patent Document 5). Therefore, if the trench layer is made large so as to largely separate the trench mode and the clad mode, the loss in the trench mode becomes small and the loss in the core mode also becomes small (Non-Patent Document 6). Even so, since the coupling between the core mode and the clad mode is not 0, the microbend loss becomes large when the diameter of the optical fiber is reduced or the effective core cross-sectional area of the optical fiber is increased.

一方、マイクロベンド損失を低減する構造としても、クラッドがトレンチ型のプロファイルを有する光ファイバが盛んに検討されている。特許文献3では、第1の減衰クラッドと第2の減衰クラッドとを含むダブルトレンチ構造が提案されている。 On the other hand, as a structure for reducing microbend loss, an optical fiber having a trench-type clad profile has been actively studied. Patent Document 3 proposes a double trench structure including a first damping clad and a second damping clad.

米国特許第6901191号明細書US Pat. No. 6,901,191 米国特許出願公開第2010/0119202号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0119202 特許第5604028号公報Japanese Patent No. 5604028 米国特許出願公開第2010/0290781号明細書US Patent Application Publication No. 2010/02907781 米国特許出願公開第2011/0188822号明細書US Patent Application Publication No. 2011/018882

Nobuya Kojima, Yoshiaki Miyajima, Yasuji Murakami, Tetsuro Yabuta, Osamu Kawata, Katsuya Yamashita, and Nobuyuki Yoshizawa, “Studies on Designing of Submarine Optical Fiber Cable”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, mtt-30, 579 (1982).Nobuya Kojima, Yoshiaki Miyajima, Yasuji Murakami, Tetsuro Yabuta, Osamu Kawata, Katsuya Yamashita, and Nobuyuki Yoshizawa, “Studies on Designing of Submarine Optical Fiber Cable”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, mtt-30, 579 (1982). S. Matsuo, M. Ikeda, and K. Himeno, “Bend-insensitive and low-splice-loss optical fiber for indoor wiring in FTTH,” OFC 2004, paper ThI3.S. Matsuo, M. Ikeda, and K. Himeno, “Bend-insensitive and low-splice-loss optical fiber for indoor wiring in FTTH,” OFC 2004, paper ThI 3. S. Matsuo, T. Nunome, T. Yoshita, T. Hamada, and K. Himeno, “Design optimization of trench index profile for the same dispersion characteristics with SMF,” OFC/NFOEC 2007, paper JWA2.S. Matsuo, T. Nunome, T. Yoshita, T. Hamada, and K. Himeno, “Design optimization of trench index profile for the same dispersion characteristics with SMF,” OFC / NFOEC 2007, paper JWA2. L.-A. de Montmorillon, P. Matthijsse, F. Gooijer, F. Achten, D. Molin, N. Montaigne, and J. Maury, “Bend-optimized G.652D compatible trench-assisted single-mode fibers,” in Proc. 55th IWCS/Focus, 342-347 (2006).L.-A. de Montmorillon, P. Matthijsse, F. Gooijer, F. Achten, D. Molin, N. Montaigne, and J. Maury, “Bend-optimized G.652D compatible trench-assisted single-mode fibers,” in Proc. 55th IWCS / Focus, 342-347 (2006). P. Sillard, S. Richard, L. de Montmorillon and M. Bigot-Astruc, “Micro-bend losses of trench-assisted single-mode fibers,” 36th European Conference and Exhibition on Optical Communication, Torino, 2010, pp. 1-3.P. Sillard, S. Richard, L. de Montmorillon and M. Bigot-Astruc, “Micro-bend losses of trench-assisted single-mode fibers,” 36th European Conference and Exhibition on Optical Communication, Torino, 2010, pp. 1 -3. -3. Pierre Sillard, “New fibers for ultra-high capacity transport,” Optical Fiber Technology, 17, 495-502 (2011).Pierre Sillard, “New fibers for ultra-high capacity transport,” Optical Fiber Technology, 17, 495-502 (2011). X. Jin and F. P. Payne, “Numerical investigation of microbending loss in optical fiber,” J. Lightwave Technology 34, 1247 (2016).X. Jin and F. P. Payne, “Numerical investigation of microbending loss in optical fiber,” J. Lightwave Technology 34, 1247 (2016). G. R. Hadley, “Transparent Boundary Condition for the Beam Propagation Method,” IEEE J. Quantum Electronics, 28, 363 (1992).G. R. Hadley, “Transparent Boundary Condition for the Beam Propagation Method,” IEEE J. Quantum Electronics, 28, 363 (1992).

しかしながら、従来の光ファイバでは、マイクロベンド損失を十分に低減することが困難であった。 However, with conventional optical fibers, it has been difficult to sufficiently reduce microbend loss.

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、マイクロベンド損失を十分に低減することができる光ファイバを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical fiber capable of sufficiently reducing microbend loss in view of the above-mentioned problems.

本発明の一観点によれば、第1の屈折率を有するコア部と、前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有し、前記クラッド部は、前記第1の屈折率よりも低い第2の屈折率を有するベース層と、前記第2の屈折率よりも低い第3の屈折率を有するトレンチ層と、前記クラッド部の外周縁部の内側において前記トレンチ層の外側に形成され、前記第1の屈折率よりも低く、前記第2の屈折率よりも高い第4の屈折率を有するセグメント層とを有し、前記ベース層は、第1のベース層と、第2のベース層と、第3のベース層とを含み、前記第1のベース層は、前記コア部の外周に形成され、前記トレンチ層は、前記第1のベース層の外周に形成され、前記第2のベース層は、前記トレンチ層の外周に形成され、前記セグメント層は、前記第2のベース層に形成され、前記第3のベース層は、前記セグメント層の外周に形成され、前記第4の屈折率の前記第2の屈折率からの比屈折率差は、0.005%以上0.2%以下であり、前記第3の屈折率の前記第2の屈折率からの比屈折率差は、-0.4%以上-0.1%以下であることを特徴とする光ファイバが提供される。

According to one aspect of the present invention, it has a core portion having a first refractive index and a clad portion formed on the outer periphery of the core portion, and the clad portion is lower than the first refractive index. A base layer having a second refractive index, a trench layer having a third refractive index lower than the second refractive index, and an outer peripheral edge portion of the clad portion formed on the outside of the trench layer. It has a segment layer having a fourth refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index, and the base layer has a first base layer and a second base layer. The first base layer is formed on the outer periphery of the core portion, the trench layer is formed on the outer periphery of the first base layer, and the second base is formed. The layer is formed on the outer periphery of the trench layer, the segment layer is formed on the second base layer, the third base layer is formed on the outer periphery of the segment layer, and the fourth refractive index is formed. The difference in the specific refractive index from the second refractive index is 0.005% or more and 0.2% or less, and the difference in the specific refractive index of the third refractive index from the second refractive index is. An optical fiber characterized by having a value of −0.4% or more and −0.1% or less is provided.

本発明によれば、マイクロベンド損失を十分に低減することができる。 According to the present invention, the microbend loss can be sufficiently reduced.

図1は、本発明の一実施形態による光ファイバ及びその屈折率プロファイルを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an optical fiber according to an embodiment of the present invention and a refractive index profile thereof. 図2は、標準的なランダムコア変位関数の例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of a standard random core displacement function. 図3は、トレンチ光ファイバのシミュレーションによる屈折率プロファイルを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a refractive index profile obtained by simulating a trench optical fiber. 図4は、図3に示すトレンチ光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of calculating the microbend loss for the trench optical fiber shown in FIG. 図5は、セグメント層を導入した場合及びダブルトレンチ構造の場合の光ファイバのシミュレーションによる屈折率プロファイルを示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the refractive index profile by simulation of an optical fiber in the case of introducing a segment layer and in the case of a double trench structure. 図6は、図5に示すセグメント層を導入した場合及びダブルトレンチ構造の場合の光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of calculating the microbend loss for the optical fiber when the segment layer shown in FIG. 5 is introduced and in the case of the double trench structure. 図7は、トレンチ層のΔnと規格化マイクロベンド損失との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between Δn 1 of the trench layer and the normalized microbend loss. 図8は、コア部のΔnと規格化マイクロベンド損失との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between Δn c of the core portion and the normalized microbend loss.

[一実施形態]
本発明の一実施形態による光ファイバについて図1乃至図8を用いて説明する。
[One Embodiment]
An optical fiber according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

まず、本実施形態による光ファイバの構成について図1を用いて説明する。図1の上段は、本実施形態による光ファイバを示す断面図であり、光ファイバの中心軸に直交する面に沿った断面を示している。図1の下段は、本実施形態による光ファイバの屈折率プロファイルを示すグラフである。図1の下段に示すグラフにおいて、横軸は光ファイバの中心軸を基準として径方向における位置rを示し、縦軸は屈折率nを示している。 First, the configuration of the optical fiber according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The upper part of FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical fiber according to the present embodiment, and shows a cross section along a plane orthogonal to the central axis of the optical fiber. The lower part of FIG. 1 is a graph showing the refractive index profile of the optical fiber according to the present embodiment. In the graph shown in the lower part of FIG. 1, the horizontal axis indicates the position r in the radial direction with respect to the central axis of the optical fiber, and the vertical axis indicates the refractive index n.

図1に示すように、本実施形態による光ファイバ1は、コア部10と、コア部10の外周に形成されたクラッド部20と、クラッド部20の外周に形成された被覆部30とを有している。本実施形態による光ファイバ1は、シングルモード光ファイバである。なお、光ファイバ1は、シングルモード光ファイバに限定されるものではなく、マルチモード光ファイバであってもよい。 As shown in FIG. 1, the optical fiber 1 according to the present embodiment has a core portion 10, a clad portion 20 formed on the outer periphery of the core portion 10, and a covering portion 30 formed on the outer periphery of the clad portion 20. is doing. The optical fiber 1 according to the present embodiment is a single mode optical fiber. The optical fiber 1 is not limited to the single mode optical fiber, and may be a multimode optical fiber.

光ファイバ1の中心軸に直交する面に沿ったコア部10、クラッド部20及び被覆部30の各断面は、次のとおりである。すなわち、コア部10は、光ファイバ1の中心軸を中心とする円形状の断面を有している。クラッド部20は、コア部10を囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。被覆部30は、クラッド部20を囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。なお、コア部10、クラッド部20及び被覆部30の断面は、必ずしも互いに同心である必要はなく、互いに中心が異なっていてもよい。 The cross sections of the core portion 10, the clad portion 20, and the covering portion 30 along the plane orthogonal to the central axis of the optical fiber 1 are as follows. That is, the core portion 10 has a circular cross section centered on the central axis of the optical fiber 1. The clad portion 20 is an annular cross section surrounding the core portion 10, and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The covering portion 30 has an annular cross section surrounding the clad portion 20 and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The cross sections of the core portion 10, the clad portion 20, and the covering portion 30 do not necessarily have to be concentric with each other, and the centers may be different from each other.

本実施形態による光ファイバ1は、例えば、コア部10及びクラッド部20が石英ガラスにより構成された石英ガラス光ファイバである。なお、光ファイバ1の材質は、特に限定されるものではない。光ファイバ1は、このほか、例えば、コア部10及びクラッド部20が多成分ガラスにより構成された多成分ガラス光ファイバ、コア部10及びクラッド部20がプラスチックにより構成されたプラスチック光ファイバであってもよい。光ファイバ1におけるコア部10及びクラッド部20は、光導波路を構成し、コア部10に光を伝搬させるため、互いに屈折率差が設けられている。 The optical fiber 1 according to the present embodiment is, for example, a quartz glass optical fiber in which the core portion 10 and the clad portion 20 are made of quartz glass. The material of the optical fiber 1 is not particularly limited. The optical fiber 1 is, for example, a multi-component glass optical fiber in which the core portion 10 and the clad portion 20 are made of multi-component glass, and a plastic optical fiber in which the core portion 10 and the clad portion 20 are made of plastic. May be good. The core portion 10 and the clad portion 20 in the optical fiber 1 form an optical waveguide, and in order to propagate light to the core portion 10, a difference in refractive index is provided with each other.

コア部10は、クラッド部20の屈折率よりも高い屈折率nを有している。すなわち、コア部10の屈折率nは、後述するクラッド部20におけるベース層202の屈折率n、トレンチ層204の屈折率n及びセグメント層206の屈折率nのいずれよりも高くなっている。光ファイバ1の径方向におけるコア部10の屈折率分布は、例えば、屈折率nで一定のステップ状になっている。コア部10は、このような屈折率nを有するように例えば、ゲルマニウム、リン等の屈折率を上げるドーパントが所定の濃度で添加されている。なお、径方向におけるコア部10の屈折率分布は、必ずしもステップ状である必要はない。径方向におけるコア部10の屈折率分布は、例えば、外周側の端部において、ベース層202の屈折率nからコア部10の中心に向かって最大値の屈折率nになるように徐々に増加するものであってもよい。この場合、コア部10が有する屈折率としては、コア部10の屈折率分布における屈折率の最大値、平均値等の代表値を用いることができる。 The core portion 10 has a refractive index n 1 higher than the refractive index of the clad portion 20. That is, the refractive index n 1 of the core portion 10 is higher than any of the refractive index n 2 of the base layer 202, the refractive index n 3 of the trench layer 204, and the refractive index n 4 of the segment layer 206 in the clad portion 20, which will be described later. ing. The refractive index distribution of the core portion 10 in the radial direction of the optical fiber 1 is, for example, a constant step shape with a refractive index n1. A dopant that increases the refractive index, such as germanium or phosphorus, is added to the core portion 10 at a predetermined concentration so as to have such a refractive index n1. The refractive index distribution of the core portion 10 in the radial direction does not necessarily have to be stepped. The refractive index distribution of the core portion 10 in the radial direction gradually becomes the maximum value of the refractive index n 1 from the refractive index n 2 of the base layer 202 toward the center of the core portion 10 at the end portion on the outer peripheral side, for example. It may be increased to. In this case, as the refractive index of the core portion 10, representative values such as the maximum value and the average value of the refractive index in the refractive index distribution of the core portion 10 can be used.

また、コア部10は、例えば2μm以上10μm以下の半径rを有している。 Further, the core portion 10 has a radius r 1 of, for example, 2 μm or more and 10 μm or less.

クラッド部20は、互いに屈折率が異なる層として、ベース層202と、トレンチ層204と、セグメント層206とを有している。ベース層202は、互いに屈折率が等しい層として、第1のベース層202aと、第2のベース層202bと、第3のベース層202cとを含んでいる。 The clad portion 20 has a base layer 202, a trench layer 204, and a segment layer 206 as layers having different refractive indexes from each other. The base layer 202 includes a first base layer 202a, a second base layer 202b, and a third base layer 202c as layers having the same refractive index.

第1のベース層202aは、コア部10の外周に形成されている。第1のベース層202aの外周には、トレンチ層204が形成されている。トレンチ層204の外周には、第2のベース層202bが形成されている。第2のベース層202bの外周には、セグメント層206が形成されている。セグメント層206の外周には、第3のベース層202cが形成されている。セグメント層206は、クラッド部20の外周縁部の内側においてトレンチ層204の外側に形成されている。 The first base layer 202a is formed on the outer periphery of the core portion 10. A trench layer 204 is formed on the outer periphery of the first base layer 202a. A second base layer 202b is formed on the outer periphery of the trench layer 204. A segment layer 206 is formed on the outer periphery of the second base layer 202b. A third base layer 202c is formed on the outer periphery of the segment layer 206. The segment layer 206 is formed on the outside of the trench layer 204 inside the outer peripheral edge portion of the clad portion 20.

光ファイバ1の中心軸に直交する面に沿った第1のベース層202a、トレンチ層204、第2のベース層202b、セグメント層206及び第3のベース層202cの各断面は、次のとおりである。すなわち、第1のベース層202aは、コア部10を囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。トレンチ層204は、第1のベース層202aを囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。第2のベース層202bは、トレンチ層204を囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。セグメント層206は、第2のベース層202bを囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。第3のベース層202cは、セグメント層206を囲む円環状の断面であって、コア部10の断面と同心の断面を有している。なお、第1のベース層202a、トレンチ層204、第2のベース層202b、セグメント層206及び第3のベース層202cは、必ずしも互いに同心である必要はなく、互いに中心が異なっていてもよい。 The cross sections of the first base layer 202a, the trench layer 204, the second base layer 202b, the segment layer 206, and the third base layer 202c along the plane orthogonal to the central axis of the optical fiber 1 are as follows. be. That is, the first base layer 202a has an annular cross section surrounding the core portion 10 and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The trench layer 204 is an annular cross section surrounding the first base layer 202a, and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The second base layer 202b is an annular cross section surrounding the trench layer 204, and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The segment layer 206 is an annular cross section surrounding the second base layer 202b, and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The third base layer 202c is an annular cross section surrounding the segment layer 206, and has a cross section concentric with the cross section of the core portion 10. The first base layer 202a, the trench layer 204, the second base layer 202b, the segment layer 206, and the third base layer 202c do not necessarily have to be concentric with each other, and may have different centers from each other.

ベース層202は、コア部10の屈折率nよりも低い屈折率nを有している。すなわち、第1のベース層202a、第2のベース層202b及び第3のベース層202cは、それぞれ屈折率nを有している。第1のベース層202a、第2のベース層202b及び第3のベース層202cの各層における光ファイバ1の径方向の屈折率分布は、例えば、屈折率nで一定になっている。第1のベース層202a、第2のベース層202b及び第3のベース層202cは、このような屈折率nを有するように例えばフッ素、ホウ素等の屈折率を下げるドーパントが所定の濃度で添加されている。 The base layer 202 has a refractive index n 2 lower than the refractive index n 1 of the core portion 10. That is, the first base layer 202a, the second base layer 202b, and the third base layer 202c each have a refractive index n2. The radial refractive index distribution of the optical fiber 1 in each of the first base layer 202a, the second base layer 202b, and the third base layer 202c is, for example, constant at the refractive index n2. The first base layer 202a, the second base layer 202b, and the third base layer 202c are added with a dopant that lowers the refractive index, such as fluorine and boron, at a predetermined concentration so as to have such a refractive index n2. Has been done.

トレンチ層204は、ベース層202の屈折率nよりも低い屈折率nを有している。光ファイバ1の径方向におけるトレンチ層204の屈折率分布は、屈折率nで一定のステップ状になっている。トレンチ層204は、このような屈折率nを有するように例えばフッ素、ホウ素等の屈折率を下げるドーパントがベース層202よりも高い所定の濃度で添加されている。なお、径方向におけるトレンチ層204の屈折率分布は、必ずしもステップ状である必要はない。径方向におけるトレンチ層204の屈折率分布は、例えば、中心側及び外周側の両端部において、ベース層202の屈折率nからトレンチ層204の中心に向かって最小値の屈折率nになるように徐々に減少するものであってもよい。この場合、トレンチ層204が有する屈折率としては、トレンチ層204の屈折率分布における屈折率の最小値、平均値等の代表値を用いることができる。 The trench layer 204 has a refractive index n 3 that is lower than the refractive index n 2 of the base layer 202. The refractive index distribution of the trench layer 204 in the radial direction of the optical fiber 1 has a refractive index n3 and is in a constant step shape. A dopant that lowers the refractive index , such as fluorine and boron, is added to the trench layer 204 at a predetermined concentration higher than that of the base layer 202 so as to have such a refractive index n3. The refractive index distribution of the trench layer 204 in the radial direction does not necessarily have to be stepped. The refractive index distribution of the trench layer 204 in the radial direction becomes, for example, the minimum value of the refractive index n 3 from the refractive index n 2 of the base layer 202 toward the center of the trench layer 204 at both ends on the center side and the outer peripheral side. It may be a gradual decrease. In this case, as the refractive index of the trench layer 204, representative values such as the minimum value and the average value of the refractive index in the refractive index distribution of the trench layer 204 can be used.

第1のベース層202aと第2のベース層202bとの間に位置するトレンチ層204は、例えば3μm以上20μm以下の内半径rと、例えば4μm以上25μm以下の外半径rとを有している。また、r-rにより計算される径方向のトレンチ層204の幅Δrtrは、例えば2μm以上15μm以下である。 The trench layer 204 located between the first base layer 202a and the second base layer 202b has, for example, an inner radius r 2 of 3 μm or more and 20 μm or less, and an outer radius r 3 of, for example, 4 μm or more and 25 μm or less. ing. Further, the width Δr tr of the radial trench layer 204 calculated by r 3 − r 2 is, for example, 2 μm or more and 15 μm or less.

セグメント層206は、コア部10の屈折率nよりも低く、ベース層202の屈折率nよりも高い屈折率nを有している。光ファイバ1の径方向におけるセグメント層206の屈折率分布は、例えば、屈折率nで一定のステップ状になっている。セグメント層206は、このような屈折率nを有するように例えばフッ素、ホウ素等の屈折率を下げるドーパントがベース層202よりも低い所定の濃度で添加されている。なお、径方向におけるセグメント層206の屈折率分布は、必ずしもステップ状である必要はない。径方向におけるセグメント層206の屈折率分布は、例えば、中心側及び外周側の両端部において、ベース層202の屈折率nからセグメント層206の中心に向かって最大値の屈折率nになるように徐々に増加するものであってもよい。この場合、セグメント層206が有する屈折率としては、セグメント層206の屈折率分布における屈折率の最大値、平均値等の代表値を用いることができる。 The segment layer 206 has a refractive index n 4 which is lower than the refractive index n 1 of the core portion 10 and higher than the refractive index n 2 of the base layer 202. The refractive index distribution of the segment layer 206 in the radial direction of the optical fiber 1 is, for example, a constant step shape with a refractive index n4. A dopant that lowers the refractive index, such as fluorine and boron, is added to the segment layer 206 at a predetermined concentration lower than that of the base layer 202 so as to have such a refractive index n4 . The refractive index distribution of the segment layer 206 in the radial direction does not necessarily have to be stepped. The refractive index distribution of the segment layer 206 in the radial direction becomes, for example, the maximum value of the refractive index n 4 from the refractive index n 2 of the base layer 202 toward the center of the segment layer 206 at both ends on the center side and the outer peripheral side. It may be such that it gradually increases. In this case, as the refractive index of the segment layer 206, representative values such as the maximum value and the average value of the refractive index in the refractive index distribution of the segment layer 206 can be used.

第2のベース層202bと第3のベース層202cとの間に位置するセグメント層206は、例えば5μm以上30μm以下の内半径rと、例えば6μm以上35μm以下の外半径rとを有している。r-rにより計算される径方向のセグメント層206の幅Δrsgは、例えば2μm以上15μm以下である。 The segment layer 206 located between the second base layer 202b and the third base layer 202c has, for example, an inner radius r 4 of 5 μm or more and 30 μm or less, and an outer radius r 5 of, for example, 6 μm or more and 35 μm or less. ing. The width Δr sg of the radial segment layer 206 calculated by r5 - r4 is, for example, 2 μm or more and 15 μm or less.

第3のベース層202cは、例えば20μm以上60μm以下の外半径rを有している。本実施形態による光ファイバ1では、後述するようにマイクロベンド損失を低減することができるため、コア部10及びクラッド部20により構成される光導波路の外径、すなわち2rを小さくすることができる。例えば、2rを80μm以下にすることができる。 The third base layer 202c has, for example, an outer radius r6 of 20 μm or more and 60 μm or less. In the optical fiber 1 according to the present embodiment, since the microbend loss can be reduced as described later, the outer diameter of the optical waveguide composed of the core portion 10 and the clad portion 20, that is, 2r 6 can be reduced. .. For example, 2r 6 can be 80 μm or less.

コア部10のベース層202に対する屈折率の差Δnは、特に限定されるものではないが、コア部10への光の閉じ込めの観点から、0.34%以上0.39%以下であることが好ましい。なお、Δnは、次式(1)により定義される比屈折率差である。
Δn={(n-n)/n}×100[%] ……(1)
The difference Δn c in the refractive index of the core portion 10 with respect to the base layer 202 is not particularly limited, but is 0.34% or more and 0.39% or less from the viewpoint of confining light in the core portion 10. Is preferable. In addition, Δn c is a specific refractive index difference defined by the following equation (1).
Δn c = {(n 1 − n 2 ) / n 1 } × 100 [%] …… (1)

トレンチ層204のベース層202に対する屈折率の差Δnは、特に限定されるものではないが、製造上の観点及びマイクロベンド損失を低減する観点から、-0.6%以上-0.02%以下であることが好ましく、-0.4%以上-0.1%以下であることがより好ましい。なお、Δnは、次式(2)により定義される比屈折率差である。
Δn={(n-n)/n}×100[%] ……(2)
The difference in refractive index Δn 1 of the trench layer 204 with respect to the base layer 202 is not particularly limited, but is −0.6% or more and −0.02% from the viewpoint of manufacturing and reducing microbend loss. It is preferably less than or equal to, and more preferably −0.4% or more and −0.1% or less. In addition, Δn 1 is a specific refractive index difference defined by the following equation (2).
Δn 1 = {(n 3 -n 2 ) / n 3 } × 100 [%] …… (2)

セグメント層206のベース層202に対する屈折率の差Δnは、特に限定されるものではないが、マイクロベンド損失を低減する観点から、0.005%以上0.2%以下であることが好ましく、0.01%以上0.12%以下であることがより好ましい。なお、Δnは、次式(3)により定義される比屈折率差である。
Δn={(n-n)/n}×100[%] ……(3)
The difference Δn 2 in the refractive index of the segment layer 206 with respect to the base layer 202 is not particularly limited, but is preferably 0.005% or more and 0.2% or less from the viewpoint of reducing microbend loss. It is more preferably 0.01% or more and 0.12% or less. In addition, Δn 2 is a specific refractive index difference defined by the following equation (3).
Δn 2 = {(n 4 -n 2 ) / n 4 } × 100 [%] …… (3)

被覆部30は、コア部10及びクラッド部20を保護するための層であり、紫外線硬化型樹脂等の樹脂により構成されている。被覆部30は、ヤング率の異なる複数の被覆層を含みうる。例えば、被覆部30は、クラッド部20の外周に形成された1次被覆層302と、1次被覆層302の外周に形成され、1次被覆層302のヤング率よりも高いヤング率を有する2次被覆層304とを有している。 The covering portion 30 is a layer for protecting the core portion 10 and the clad portion 20, and is made of a resin such as an ultraviolet curable resin. The covering portion 30 may include a plurality of covering layers having different Young's modulus. For example, the covering portion 30 is formed on the outer periphery of the primary coating layer 302 formed on the outer periphery of the clad portion 20 and the primary covering layer 302, and has a Young's modulus higher than the Young's modulus of the primary covering layer 302. It has a next coating layer 304.

こうして、本実施形態による光ファイバ1が構成されている。 In this way, the optical fiber 1 according to the present embodiment is configured.

例えば、高密度光ファイバケーブルにおいては、光ファイバの導波路に微小変形が頻繁に起こる。このため、光ファイバケーブルにおける光ファイバでは、コアモードの、コアの外側を伝搬する他のモードへの結合が生じ、その結果、コアから、クラッド、そして最終的にはガラス領域等の導波路領域の外へのパワーリーク損失が起きてしまう。このように、光ファイバでは、導波路の微小な変形に起因する損失であるマイクロベンド損失が発生しうる。 For example, in a high-density optical fiber cable, minute deformation frequently occurs in the waveguide of the optical fiber. This results in the coupling of the core mode to other modes propagating outside the core in the fiber optic in the fiber optic cable, resulting in a waveguide region from the core to the clad and finally to the glass region and the like. Power leak loss to the outside will occur. As described above, in the optical fiber, microbend loss, which is a loss due to minute deformation of the waveguide, can occur.

本実施形態による光ファイバ1では、マイクロベンド損失を回避するため、コアモードとコア外部のモード(例えば、クラッドモード)との間のパワー結合を効果的に抑制することができる屈折率分布がコア部10の外側に導入されている。すなわち、本実施形態による光ファイバ1では、クラッド部20の外周縁部の内側において、トレンチ層204の外側に、コア部10の屈折率nよりも低く、ベース層202の屈折率nよりも高い屈折率nを有するセグメント層206が導入されている。本実施形態による光ファイバ1は、このようにトレンチ層204に加えてセグメント層206を含む屈折率分布により、マイクロベンド損失を低減することができる。以下、この点について詳述する。 In the optical fiber 1 according to the present embodiment, in order to avoid microbend loss, the core has a refractive index distribution that can effectively suppress the power coupling between the core mode and the mode outside the core (for example, the clad mode). It is introduced to the outside of the portion 10. That is, in the optical fiber 1 according to the present embodiment, inside the outer peripheral edge portion of the clad portion 20, it is lower than the refractive index n 1 of the core portion 10 and below the refractive index n 2 of the base layer 202 on the outside of the trench layer 204. Also introduced is a segment layer 206 with a high index of refraction n 4 . The optical fiber 1 according to the present embodiment can reduce the microbend loss due to the refractive index distribution including the segment layer 206 in addition to the trench layer 204. This point will be described in detail below.

本願発明者らは、有限差分ビーム伝搬法(Finite Difference Beam Propagation Method、FDBPM)(非特許文献7)を使用して、異なる屈折率プロファイルを有する光ファイバのマイクロベンド損失を評価した。この方法によれば、透明境界条件(Transparent Boundary Condition、TBC)(非特許文献8)を適用して波動方程式を解くことで、境界を通る横方向伝搬場流動を決定し、損失を評価することができる。 The inventors of the present application used the Finite Difference Beam Propagation Method (FDBPM) (Non-Patent Document 7) to evaluate the microbend loss of optical fibers having different refractive index profiles. According to this method, the lateral propagation field flow through the boundary is determined and the loss is evaluated by solving the wave equation by applying the Transparent Boundary Condition (TBC) (Non-Patent Document 8). Can be done.

FDBPMにおいて、計算の入力フィールドは、直線導波路によって保持されている基本コアモードになる。光ファイバの微小変形を模倣するために、f(z)で示す、いわゆるランダムコア変位関数(Random Core Displacement Function、RCDF)を光ファイバに沿って適用した(非特許文献7)。FDBPMにより伝播を計算する間、Δzステップ毎に、実際のf(z)関数値に従って、屈折率プロファイルが横方向に再配置される。このRCDFは、相関長L及びコア変位の標準偏差σの2つのパラメーターで定義することができる。σはファイバ変位の振幅を示し、Lは特定のファイバ長における曲げの数に関係する。図2は、標準的なRCDFを示すグラフである。図2に示すRCDFは、ファイバ長50mmの光ファイバのRCDFであり、σは0.01μm、Lは0.8mmである。 In FDBPM, the input field of the calculation is the basic core mode held by the linear waveguide. In order to imitate the minute deformation of the optical fiber, a so-called random core displacement function (RCDF) represented by f (z) was applied along the optical fiber (Non-Patent Document 7). The index of refraction profile is laterally rearranged according to the actual f (z) function value at each Δz step while the propagation is calculated by FDBPM. This RCDF can be defined by two parameters, the correlation length L c and the standard deviation σ of the core displacement. σ indicates the amplitude of fiber displacement, and L c is related to the number of bends at a particular fiber length. FIG. 2 is a graph showing a standard RCDF. The RCDF shown in FIG. 2 is an RCDF of an optical fiber having a fiber length of 50 mm, σ is 0.01 μm, and L c is 0.8 mm.

上記のRCDFによるモデルを使用して、例えば、同一の機械的変形を仮定して、異なる屈折率プロファイルを有する光ファイバのマイクロベンド損失を調査し、どの光ファイバが同じRCDFの下で最小マイクロベンド損失を示すかを計算することができる。マイクロベンド損失は、コーティングにも大きく依存することが知られている(特許文献2、特許文献4、特許文献5)。一方、本実施形態では、光ファイバの光学的断面、具体的には光ファイバの屈折率分布を変化させてマイクロベンド損失を低減するアプローチを採用する。 Using the RCDF model above, for example, assuming the same mechanical deformation, investigate the microbend loss of optical fibers with different refractive index profiles, which optical fiber has the smallest microbend under the same RCDF. It is possible to calculate whether it indicates a loss. It is known that the microbend loss also depends largely on the coating (Patent Document 2, Patent Document 4, Patent Document 5). On the other hand, in the present embodiment, an approach is adopted in which the optical cross section of the optical fiber, specifically, the refractive index distribution of the optical fiber is changed to reduce the microbend loss.

なお、シミュレーションによる屈折率分布については、実際の光ファバ線引き実験で得られた構造をなるべく再現する形で検討を行った。具体的には、光ファイバの屈折率プロファイルを記述するために、異なる次数のガウス関数を適用して光ファイバ全体のすべての層を構成した。コアは、7次の超ガウス関数によってよく近似された。次の計算におけるトレンチは、1次のガウス関数で近似されたものである。 The refractive index distribution by simulation was examined by reproducing the structure obtained in the actual optical fabber drawing experiment as much as possible. Specifically, in order to describe the refractive index profile of the optical fiber, Gaussian functions of different orders were applied to construct all layers of the entire optical fiber. The core was well approximated by a 7th-order super Gaussian function. The trench in the following calculation is approximated by a first-order Gaussian function.

まず、マイクロベンド損失を最適化するための例として、トレンチ層の幅が異なる複数のトレンチ光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した。マイクロベンド損失は、FDBPMを用いて、ある微小長さにおけるコア位置の微小変形から生じる損失を長さ方向に足し合わせることにより計算した。 First, as an example for optimizing the microbend loss, the microbend loss was calculated for a plurality of trench optical fibers having different trench layer widths. Microbend loss was calculated using FDBPM by adding the losses resulting from the microdeformation of the core position at a given microlength in the length direction.

図3は、マイクロベンド損失を計算したトレンチ光ファイバのシミュレーションによる屈折率プロファイルを示すグラフである。図3に示すグラフにおいて、横軸はトレンチ光ファイバの中心軸を基準とする径方向の位置を示し、縦軸はクラッド部のベース層を基準とした相対的な屈折率の差として比屈折率差を示している。 FIG. 3 is a graph showing the refractive index profile of the trench optical fiber in which the microbend loss is calculated by simulation. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates the radial position with respect to the central axis of the trench optical fiber, and the vertical axis represents the specific refractive index as the difference in the relative refractive index with respect to the base layer of the clad portion. It shows the difference.

図3に示すように、内半径r、外半径rのトレンチ層の中心の位置(r+r)/2を同じ位置に維持しつつ、トレンチ層の幅Δrtr=r-rを変化させ、各Δrtrの場合についてマイクロベンド損失を計算した。 As shown in FIG. 3, the width of the trench layer Δr tr = r 3 −r while maintaining the position (r 3 + r 2 ) / 2 of the center of the trench layer having the inner radius r 2 and the outer radius r 3 at the same position. 2 was changed and the microbend loss was calculated for each Δr tr .

図4は、図3に示すトレンチ光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した結果を示すグラフである。図4に示すグラフにおいて、横軸はトレンチ層の幅Δrtrを示し、縦軸はマイクロベンド損失を示している。 FIG. 4 is a graph showing the results of calculating the microbend loss for the trench optical fiber shown in FIG. In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the width Δr tr of the trench layer, and the vertical axis represents the microbend loss.

図4に示すように、トレンチ層の幅Δrtrが広くなればなるほど、マイクロベンド損失が低くなっている。マイクロベンド損失は、トレンチ層の幅Δrtrが増加するとともに指数関数的に減少している。この結果は、クラッドモード又は放射モードがコアモード及びトレンチ層により閉じ込められたモードからより分離されるようになっているためである。したがって、トレンチ層の幅が広くなるほど、コアモードとクラッドモードとの間の重なりは小さくなる。 As shown in FIG. 4, the wider the width Δr tr of the trench layer, the lower the microbend loss. The microbend loss decreases exponentially as the width Δr tr of the trench layer increases. This result is due to the fact that the clad mode or radiation mode is more separated from the core mode and the mode confined by the trench layer. Therefore, the wider the trench layer, the smaller the overlap between the core mode and the clad mode.

上記のようにトレンチ層により低減されるマイクロベンド損失をさらに減少させるためには、ファイバのクラッド部に1つ又は複数の光学的構造を追加導入することができる。このような光学的構造として光ファイバにもう1つのトレンチ層を追加して、基本コアモードと放射クラッディングモードとの間の結合に対する抑制を強くすることが直感的には考えられる。しかしながら、これら2種類のモードの分離は、コア部から横方向に伝播する波に対してフォトニックバンドギャップを有するような共鳴構造、すなわちセグメント層を導入すれば、より効果を発揮することができる。このようにして、コアモードとクラッドモードとを分離する光学的構造であるトレンチ層の外側に、これらの横方向の波が出現するのを禁止することが考えられる。 In order to further reduce the microbend loss reduced by the trench layer as described above, one or more optical structures can be additionally introduced into the clad portion of the fiber. Intuitively, it is conceivable to add another trench layer to the optical fiber as such an optical structure to increase the suppression of coupling between the basic core mode and the radiated cladding mode. However, the separation of these two modes can be more effective by introducing a resonance structure, that is, a segment layer, which has a photonic bandgap for waves propagating laterally from the core portion. .. In this way, it is conceivable to prohibit the appearance of these lateral waves on the outside of the trench layer, which is an optical structure that separates the core mode and the clad mode.

上記の考えを実証するため、第1のトレンチ層の外側にベース層よりも屈折率が高いセグメント層を導入した場合、及び第1のトレンチ層の外側にさらに第2のトレンチ層を導入したダブルトレンチ構造の場合について、マイクロベンド損失を計算した。セグメント層又は第2のトレンチ層は、径方向の幅及び位置をそれぞれ一定に保ちつつ第1のトレンチ層の外側に導入した。 In order to substantiate the above idea, when a segment layer having a higher refractive index than the base layer is introduced outside the first trench layer, and when a second trench layer is further introduced outside the first trench layer. The microbend loss was calculated for the trench structure. The segment layer or the second trench layer was introduced to the outside of the first trench layer while keeping the width and position in the radial direction constant.

図5は、マイクロベンド損失を計算したセグメント層を導入した場合及びダブルトレンチ構造の場合の光ファイバのシミュレーションによる屈折率プロファイルを示すグラフである。図5に示すグラフにおいて、横軸は光ファイバの中心軸を基準とする径方向の位置を示し、縦軸はクラッド部のベース層を基準とした相対的な屈折率の差として比屈折率差を示している。Δnは、導入したセグメント層又は第2のトレンチ層の屈折率nのベース層の屈折率nからの比屈折率差{(n-n)/n}×100[%]である。Δnが正の値の場合は、セグメント層を導入した場合である。Δnが負の値の場合は、第2のトレンチ層を導入した場合である。Δnが0の場合は、セグメント層及び第2のトレンチ層のいずれも導入していない場合である。 FIG. 5 is a graph showing the refractive index profile by simulation of an optical fiber in the case of introducing a segment layer for which the microbend loss is calculated and in the case of a double trench structure. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the radial position with respect to the central axis of the optical fiber, and the vertical axis represents the relative refractive index difference as the relative refractive index difference with respect to the base layer of the clad portion. Is shown. Δn 2 is the difference in the specific refractive index from the refractive index n 2 of the base layer having the refractive index n 4 of the introduced segment layer or the second trench layer {(n 4 -n 2 ) / n 4 } × 100 [%]. Is. When Δn 2 is a positive value, it means that a segment layer has been introduced. When Δn 2 has a negative value, it means that a second trench layer has been introduced. When Δn 2 is 0, neither the segment layer nor the second trench layer is introduced.

図6は、図5に示す場合についてマイクロベンド損失を計算した結果を示すグラフである。図6に示すグラフにおいて、横軸はΔnを示し、縦軸はマイクロベンド損失を示している。また、Δnが正の値の範囲はセグメント層を導入した場合を示し、Δnが負の値の範囲はダブルトレンチ構造の場合を示している。 FIG. 6 is a graph showing the results of calculating the microbend loss for the case shown in FIG. In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis represents Δn 2 and the vertical axis represents the microbend loss. Further, the range in which Δn 2 has a positive value indicates the case where the segment layer is introduced, and the range in which Δn 2 has a negative value indicates the case of a double trench structure.

図6に示すように、セグメント層を導入した場合は、シングルトレンチ構造の場合及びダブルトレンチ構造の場合と比較して、マイクロベンド損失を1桁以上、Δnの値によっては2桁低減させることができている。具体的に見ると、Δnが0.005%以上0.2%以下の範囲では、第1のトレンチ層のみのシングルトレンチ構造の場合よりもマイクロベンド損失が少なくとも1桁小さくなっている。Δnが0.01%以上0.12%以下の範囲では、ダブルトレンチ構造の場合よりもマイクロベンド損失が低減されている。さらに、Δnが約0.035%のときにマイクロベンド損失が最小になっている。Δnが約0.035%のときには、10-4dB/kmをかなり下回るマイクロベンド損失が実現されている。このように、第1のトレンチ層の外側にセグメント層が形成された光ファイバによれば、従来のマイクロベンド損失を1桁以上、劇的に低減できることがわかる。 As shown in FIG. 6, when the segment layer is introduced, the microbend loss is reduced by one order of magnitude or more, and by two orders of magnitude depending on the value of Δn 2 , as compared with the case of the single trench structure and the case of the double trench structure. Is done. Specifically, in the range where Δn 2 is 0.005% or more and 0.2% or less, the microbend loss is at least an order of magnitude smaller than that in the case of the single trench structure having only the first trench layer. In the range where Δn 2 is 0.01% or more and 0.12% or less, the microbend loss is reduced as compared with the case of the double trench structure. Further, the microbend loss is minimized when Δn 2 is about 0.035%. When Δn 2 is about 0.035%, a microbend loss well below 10 -4 dB / km is achieved. As described above, it can be seen that the optical fiber in which the segment layer is formed on the outer side of the first trench layer can dramatically reduce the conventional microbend loss by an order of magnitude or more.

なお、図7は、トレンチ層のΔnと規格化マイクロベンド損失との関係を示すグラフである。図7に示すように、規格化マイクロベンド損失が20以上になると実用上不都合が生じうるため、Δnは-0.1%以下であることがより好ましい。また、Δnの絶対値が過度に大きくなると製造が困難になるとともに伝送損失が増加するため、Δnは-0.4%以上であることがより好ましい。 Note that FIG. 7 is a graph showing the relationship between Δn 1 of the trench layer and the normalized microbend loss. As shown in FIG. 7, when the normalized microbend loss is 20 or more, practical inconvenience may occur. Therefore, Δn 1 is more preferably −0.1% or less. Further, if the absolute value of Δn 1 becomes excessively large, manufacturing becomes difficult and transmission loss increases. Therefore, it is more preferable that Δn 1 is −0.4% or more.

また、図8は、コア部のΔnと規格化マイクロベンド損失との関係を示すグラフである。図8に示すように、規格化マイクロベンド損失が20以上になると実用上不都合が生じうるため、Δnは0.34%以上であることが好ましい。また、Δnが過度に大きくなると製造が困難になるとともに伝送損失が増加するため、0.39%以下であることが好ましい。 Further, FIG. 8 is a graph showing the relationship between Δn c of the core portion and the normalized microbend loss. As shown in FIG. 8, when the normalized microbend loss is 20 or more, practical inconvenience may occur. Therefore, Δn c is preferably 0.34% or more. Further, if Δn c becomes excessively large, manufacturing becomes difficult and transmission loss increases, so that it is preferably 0.39% or less.

本実施形態による光ファイバ1では、上述のようにトレンチ層204の外側にセグメント層206が形成されているため、マイクロベンド損失を十分に低減することができる。このように、本実施形態では、マイクロベンド損失を十分に低減することができるため、コア部10及びクラッド部20により構成される光導波路の外径を例えば80μm以下と小さくすることができる。一方、シングルトレンチ光ファイバと同程度の光導波路の外径を維持するのであれば、マイクロベンド損失を十分に低減することができるため、マイクロベンド損失に対する耐性の低い低コストのコーティングを被覆部30として使用することができる。 In the optical fiber 1 according to the present embodiment, since the segment layer 206 is formed on the outer side of the trench layer 204 as described above, the microbend loss can be sufficiently reduced. As described above, in the present embodiment, since the microbend loss can be sufficiently reduced, the outer diameter of the optical waveguide composed of the core portion 10 and the clad portion 20 can be reduced to, for example, 80 μm or less. On the other hand, if the outer diameter of the optical waveguide is maintained at the same level as that of the single trench optical fiber, the microbend loss can be sufficiently reduced. Therefore, a low-cost coating having low resistance to the microbend loss is applied to the covering portion 30. Can be used as.

なお、本実施形態による光ファイバ1は、種々の方法により製造することができる。例えば、次のような方法により製造することができる。まず、MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)法、OVD(Outside Vapor Deposition)法、VAD(Vapor Phase Axial Deposition)法等により、光ファイバ1の母材となるプリフォームを製造する。プリフォームの製造に際しては、屈折率を調整するためのドーパントガスを含む原料ガスの流量比を適宜変更する。これにより、光ファイバ1のコア部10、並びにトレンチ層204及びセグメント層206を含むクラッド部20に対応する屈折率分布をプリフォームに形成する。次いで、線引き装置により、プリフォームを糸状に引き延ばすとともに、これを紫外線硬化型樹脂等の樹脂で被覆してボビンに巻き取る。こうして、本実施形態による光ファイバ1を製造することができる。 The optical fiber 1 according to the present embodiment can be manufactured by various methods. For example, it can be manufactured by the following method. First, a preform used as a base material of an optical fiber 1 is manufactured by a MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) method, an OVD (Outside Vapor Deposition) method, a VAD (Vapor Phase Axial Deposition) method, or the like. In the production of the preform, the flow rate ratio of the raw material gas containing the dopant gas for adjusting the refractive index is appropriately changed. As a result, the refractive index distribution corresponding to the core portion 10 of the optical fiber 1 and the clad portion 20 including the trench layer 204 and the segment layer 206 is formed in the preform. Next, the preform is stretched into a thread shape by a drawing device, coated with a resin such as an ultraviolet curable resin, and wound around a bobbin. In this way, the optical fiber 1 according to the present embodiment can be manufactured.

また、上記では、単一のトレンチ層204の外側にセグメント層206が形成された場合について説明したが、これに限定されるものではない。セグメント層206は、あらゆるトレンチプロファイル構造に導入することができる。例えば、クラッド部20におけるトレンチ層204の外側にさらにトレンチ層が形成されたダブルトレンチ構造の外側にセグメント層206を導入することができる。 Further, in the above, the case where the segment layer 206 is formed on the outer side of the single trench layer 204 has been described, but the present invention is not limited to this. The segment layer 206 can be introduced into any trench profile structure. For example, the segment layer 206 can be introduced outside the double trench structure in which the trench layer is further formed outside the trench layer 204 in the clad portion 20.

このように、本実施形態によれば、コア部10の外周に形成されたクラッド部20において、トレンチ層204の外側にセグメント層206が形成されているので、マイクロベンド損失を十分に低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the clad portion 20 formed on the outer periphery of the core portion 10, the segment layer 206 is formed on the outer side of the trench layer 204, so that the microbend loss can be sufficiently reduced. Can be done.

本実施形態による光ファイバ1は、これを用いて光伝送媒体として例えば光ファイバケーブルを構成することができる。本実施形態による光ファイバ1を用いた光ファイバケーブルは、マイクロベンド損失を含む伝送損失が低減されており、長距離伝送に好適に用いることができる。 The optical fiber 1 according to the present embodiment can be used to form, for example, an optical fiber cable as an optical transmission medium. The optical fiber cable using the optical fiber 1 according to the present embodiment has a reduced transmission loss including a microbend loss, and can be suitably used for long-distance transmission.

[実施例]
マイクロベンド損失に関する光ファイバの異なる屈折率プロファイル間の差異を明確にするため、標準ステップ型プロファイルから上記実施形態による屈折率プロファイルまでの異なる屈折率プロファイルを有する光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した。計算は、以下に述べる比較例1-4及び実施例1のそれぞれクラッド径が80μmの光ファイバについて行った。
[Example]
In order to clarify the difference between the different refractive index profiles of the optical fiber with respect to the microbend loss, the microbend loss was calculated for the optical fiber having different refractive index profiles from the standard step profile to the refractive index profile according to the above embodiment. The calculation was performed on the optical fibers having a clad diameter of 80 μm in Comparative Examples 1-4 and Example 1 described below.

比較例1の光ファイバは、トレンチ層もセグメント層も形成されていないシングルモード光ファイバである。 The optical fiber of Comparative Example 1 is a single-mode optical fiber in which neither a trench layer nor a segment layer is formed.

比較例2の光ファイバは、径方向の幅0.8μmのトレンチ層が形成されたシングルトレンチ構造のシングルモード光ファイバである。比較例2の光ファイバには、セグメント層は形成されていない。 The optical fiber of Comparative Example 2 is a single-mode optical fiber having a single trench structure in which a trench layer having a width of 0.8 μm in the radial direction is formed. No segment layer is formed in the optical fiber of Comparative Example 2.

比較例3の光ファイバは、比較例2よりも広い径方向の幅1.2μmのトレンチ層が形成されたシングルトレンチ構造のシングルモード光ファイバである。比較例3の光ファイバには、セグメント層は形成されていない。 The optical fiber of Comparative Example 3 is a single-mode optical fiber having a single trench structure in which a trench layer having a width of 1.2 μm in the radial direction is formed, which is wider than that of Comparative Example 2. No segment layer is formed in the optical fiber of Comparative Example 3.

比較例4の光ファイバは、径方向の幅0.8μmのトレンチ層が2つ形成されたダブルトレンチ構造のシングルモード光ファイバである。比較例4の光ファイバには、セグメント層は形成されていない。 The optical fiber of Comparative Example 4 is a single-mode optical fiber having a double trench structure in which two trench layers having a width of 0.8 μm in the radial direction are formed. No segment layer is formed in the optical fiber of Comparative Example 4.

実施例1の光ファイバは、Δnが-0.2%、径方向の幅1.5μmのトレンチ層の外側にΔnが0.04%、径方向の幅2μmのセグメント層が形成されたシングルモード光ファイバである。実施例1の光ファイバは、図5に示すΔn=0.04%の場合のものである。 In the optical fiber of Example 1, a segment layer having Δn 1 of −0.2% and a radial width of 2 μm was formed on the outside of a trench layer having a radial width of 1.5 μm and Δn 2 of 0.04%. It is a single mode optical fiber. The optical fiber of Example 1 is the case where Δn 2 = 0.04% shown in FIG.

比較例1-4及び実施例1の光ファイバについてマイクロベンド損失を計算した結果を表1に示す。表1には、計算結果とともに、各光ファイバについて図1の下段の図に示す各種パラメーターを示す。なお、表1に示すマイクロベンド損失の値は、比較例1の光ファイバについて計算されたマイクロベンド損失の値を1として基準とした場合の相対値である。なお、比較例1の光ファイバについては、約30dB/kmのマイクロベンド損失が測定された。 Table 1 shows the results of calculating the microbend loss for the optical fibers of Comparative Example 1-4 and Example 1. Table 1 shows the calculation results and various parameters shown in the lower part of FIG. 1 for each optical fiber. The microbend loss value shown in Table 1 is a relative value when the microbend loss value calculated for the optical fiber of Comparative Example 1 is used as a reference. For the optical fiber of Comparative Example 1, a microbend loss of about 30 dB / km was measured.

Figure 0007097326000001
Figure 0007097326000001

表1に示すように、トレンチ層の外側にセグメント層が形成された実施例1の光ファイバでは、クラッド部にトレンチ層を含まない標準的なステップ屈折率プロファイルの比較例1の光ファイバよりも、ほぼ6桁低いマイクロベンド損失が実現された。 As shown in Table 1, the optical fiber of Example 1 in which the segment layer is formed on the outside of the trench layer is higher than the optical fiber of Comparative Example 1 of the standard step refractive index profile which does not include the trench layer in the clad portion. , Almost 6 orders of magnitude lower microbend loss was achieved.

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.

1…光ファイバ
10…コア部
20…クラッド部
30…被覆部
202…ベース層
202a…第1のベース層
202b…第2のベース層
202c…第3のベース層
204…トレンチ層
206…セグメント層
302…1次被覆層
304…2次被覆層
1 ... Optical fiber 10 ... Core portion 20 ... Clad portion 30 ... Covering portion 202 ... Base layer 202a ... First base layer 202b ... Second base layer 202c ... Third base layer 204 ... Trench layer 206 ... Segment layer 302 … Primary coating layer 304… Secondary coating layer

Claims (5)

第1の屈折率を有するコア部と、
前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有し、
前記クラッド部は、
前記第1の屈折率よりも低い第2の屈折率を有するベース層と、
前記第2の屈折率よりも低い第3の屈折率を有するトレンチ層と、
前記クラッド部の外周縁部の内側において前記トレンチ層の外側に形成され、前記第
1の屈折率よりも低く、前記第2の屈折率よりも高い第4の屈折率を有するセグメント層

を有し、
前記ベース層は、
第1のベース層と、
第2のベース層と、
第3のベース層と
を含み、
前記第1のベース層は、前記コア部の外周に形成され、
前記トレンチ層は、前記第1のベース層の外周に形成され、
前記第2のベース層は、前記トレンチ層の外周に形成され、
前記セグメント層は、前記第2のベース層に形成され、
前記第3のベース層は、前記セグメント層の外周に形成され、
前記第4の屈折率の前記第2の屈折率からの比屈折率差は、0.005%以上0.2%以下であり、
前記第3の屈折率の前記第2の屈折率からの比屈折率差は、-0.4%以上-0.1%以下であ
ことを特徴とする光ファイバ。
The core part having the first refractive index and
It has a clad portion formed on the outer periphery of the core portion, and has a clad portion.
The clad portion is
A base layer having a second refractive index lower than the first refractive index,
A trench layer having a third refractive index lower than the second refractive index,
It has a segment layer formed on the outside of the trench layer inside the outer peripheral edge portion of the clad portion and having a fourth refractive index lower than the first refractive index and higher than the second refractive index. death,
The base layer is
The first base layer and
With the second base layer,
Including the third base layer
The first base layer is formed on the outer periphery of the core portion, and is formed on the outer periphery thereof.
The trench layer is formed on the outer periphery of the first base layer, and is formed on the outer periphery thereof.
The second base layer is formed on the outer periphery of the trench layer, and is formed on the outer periphery of the trench layer.
The segment layer is formed on the second base layer, and the segment layer is formed on the second base layer.
The third base layer is formed on the outer periphery of the segment layer.
The specific refractive index difference of the fourth refractive index from the second refractive index is 0.005% or more and 0.2% or less .
An optical fiber having a specific refractive index difference of the third refractive index from the second refractive index of −0.4% or more and −0.1% or less .
前記第3の屈折率の前記第2の屈折率からの比屈折率差は、-0.25%以上-0.1%以下である
ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
The optical fiber according to claim 1, wherein the difference in the specific refractive index of the third refractive index from the second refractive index is −0.25% or more and −0.1% or less.
前記セグメント層が形成されていない場合と比較してマイクロベンド損失が小さい
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ。
The optical fiber according to claim 1 or 2 , wherein the microbend loss is smaller than that in the case where the segment layer is not formed.
前記セグメント層が形成されていない場合と比較してマイクロベンド損失[dB/km]が少なくとも1/10以下である
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光ファイバ。
The optical fiber according to any one of claims 1 to 3 , wherein the microbend loss [dB / km] is at least 1/10 or less as compared with the case where the segment layer is not formed.
シングルモード光ファイバである
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の光ファイバ。
The optical fiber according to any one of claims 1 to 4 , wherein the optical fiber is a single mode optical fiber.
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