(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＦＤ径が５μｍ以上７μｍ以下の分散、分散スロープ補償ファイバとＭＦＤ径が１１μｍ以上１３μｍ以下のＡｅｆｆ拡大ＳＭＦファイバとを融着接続する方法において、センターコア、第１クラッドと第２クラッドとからなり、（センターコアの比屈折率差）＞（第２クラッドの比屈折率差）＞（第１クラッドの比屈折率差）の屈折率分布を有し、ＭＦＤ径が７μｍ以上９μｍ以下であり、コア中心からクラッドにわたってフッ素が添加されており、センターコアの比屈折率差が０．６％以上０．８％以下であるモードフィールド変換ブリッジ光ファイバを上記分散、分散スロープ補償ファイバと上記Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦファイバとの間に挿入して融着接続することを特徴とする光ファイバの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネット等の急速な普及に伴い情報容量が増大し、情報の伝送媒体に対する大容量化の要求が高まってきた。大容量化に対応する技術の中で最も有望視されているのが、波長多重（以下「ＷＤＭ」という。）伝送方式である。ＷＤＭ方式は１本の光ファイバで複数の信号光を伝送できるので、伝送容量を１００倍程度増大させることが可能である。
【０００３】
このため、大陸間を結ぶ光海底ケーブルシステムのような長距離大容量伝送路へ導入が進められており、実用化段階を迎えている。
【０００４】
ＷＤＭ伝送においては、伝送路の波長分散及び非線形効果が伝送容量や伝送距離を制限する主な原因となる。この非線形効果を抑制するためには実効断面積（Ａｅｆｆ）を拡大することが有効である。
【０００５】
そこで、Ａｅｆｆを拡大したシングルモード光ファイバ（以下「Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦ」という。）と分散及び分散スロープを補償した光ファイバを組み合わせたハイブリット大容量ＷＤＭ伝送路が注目されている。一般にＡｅｆｆ拡大ＳＭＦは図８に示すような屈折率分布を有しており、分散、分散スロープ補償光ファイバは図９に示すような屈折率分布を有している。Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦ、分散、分散スロープ補償光ファイバは共にクラッドにフッ素が添加されている。
【０００６】
図８はＡｅｆｆ拡大ＳＭＦの屈折率分布を示す図であり、横軸は径方向の位置を示し、縦軸は屈折率を示す。図９は分散、分散スロープ補償光ファイバの屈折率分布を示す図であり、横軸は径方向の位置を示し、縦軸は屈折率を示す。
【０００７】
Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦ、分散、分散スロープ補償光ファイバは、共にクラッドにフッ素が添加されている。このような光ファイバを用いた伝送路において、Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦと分散及び分散スロープを補償した光ファイバとの接続は必要であり、これらの接続は融着機を用いた融着接続により行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両光ファイバのＭＦＤ径が大きく異なるため、上記方法で直接接続を行うと接続損失が大きくなるという問題が生じる。例えば、Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦと分散、分散スロープ補償光ファイバを直接接続すると約１．０ｄＢの接続損失が生じるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、接続損失の少ない光ファイバの接続方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバの接続方法は、ＭＦＤ径が５μｍ以上７μｍ以下の分散、分散スロープ補償ファイバとＭＦＤ径が１１μｍ以上１３μｍ以下のＡｅｆｆ拡大ＳＭＦファイバとを融着接続する方法において、センターコア、第１クラッドと第２クラッドとからなり、（センターコアの比屈折率差）＞（第２クラッドの比屈折率差）＞（第１クラッドの比屈折率差）の屈折率分布を有し、ＭＦＤ径が７μｍ以上９μｍ以下であり、コア中心からクラッドにわたってフッ素が添加されており、センターコアの比屈折率差が０．６％以上０．８％以下であるモードフィールド変換ブリッジ光ファイバを上記分散、分散スロープ補償ファイバと上記Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦファイバとの間に挿入して融着接続するものである。
【００１４】
本発明によれば、ＭＦＤ径の異なる光ファイバの間に、両光ファイバのＭＦＤ径に対して中間的なＭＦＤ径を有するモードフィールド変換ブリッジ光ファイバを挿入することにより、両光ファイバとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの間のＭＦＤ径の差が小さくなるので、接続損失が減少する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は本発明の光ファイバの接続方法を説明するためのブリッジ光ファイバモードフィールド径と接続損失との関係を示す図であり、横軸はブリッジ光ファイバモードフィールド径を示し、縦軸は接続損失を示す。
【００１７】
同図は、ＭＦＤ径が５μｍの光ファイバとＭＦＤ径が１３μｍの光ファイバ、及びＭＦＤ径が７μｍの光ファイバとＭＦＤ径が１１μｍの光ファイバとの接続において、ブリッジ光ファイバのＭＦＤ径と電界分布不整合損失との関係を示した結果である。
【００１８】
同図においてＡはＭＦＤ径が５μｍの分散、分散スロープ補償光ファイバ、ＭＦＤ径が１３μｍのＡｅｆｆ拡大ＳＭＦとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続損失を示す計算結果である。又、ＢはＭＦＤ径が７μｍの分散、分散スロープ補償光ファイバ、ＭＦＤ径が１１μｍのＡｅｆｆ拡大ＳＭＦとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続損失を示す計算結果である。
【００１９】
Ａの計算結果より、ＭＦＤ径の差が大きな光ファイバ同士の接続において、電界分布不整合損失を小さくするためには、ＭＦＤ径を７μｍ以上９μｍ以下にするのが好ましい。このＭＦＤ径の値の範囲は、工業的生産をする上において、十分に制御可能な値である。本発明はこの点に着目し、ＭＦＤ径が５μｍ以上７μｍ以下の分散、分散スロープ補償光ファイバとＭＦＤ径が１１μｍ以上１３μｍ以下のＡｅｆｆ拡大ＳＭＦとの接続において、両光ファイバの中間にＭＦＤ径が７μｍ以上９μｍ以下の光ファイバを挿入して接続することを特徴としている。このことにより少ない接続損失で光ファイバを接続することができる。
【００２０】
図２は分散、分散スロープを補償した光ファイバとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における接続時間と接続損失との関係を示図であり、横軸が接続時間を示し、縦軸が接続損失を示す。
【００２１】
（ａ）、（ｂ）２種類のブリッジ光ファイバについて検討を行った。（ａ）はコア中心からクラッドにわたってフッ素を添加したものであり、（ｂ）はフッ素を添加しないものである。
【００２２】
図３はフッ素が添加された光ファイバの屈折率分布を示す図であり、横軸が径方向の位置を示し、縦軸が屈折率を示す。
【００２３】
同図において、センターコア１の比屈折率差（Δｎ１）の値よりも第１クラッド２の比屈折率差（Δｎ２）の値が低く、第１クラッド２の比屈折率差（Δｎ２）の値よりも第２クラッド３の比屈折率差（Δｎ３）の値が高く、第２クラッド３の比屈折率差（Δｎ３）の値よりも第３クラッドの比屈折率差（Δｎ４）の値が低く、第４クラッド５の比屈折率差がセンターコア１及び第２クラッド３の比屈折率差（Δｎ１、Δｎ３）の値よりも低く、第１クラッド２、第３クラッド４の比屈折率（Δｎ２、Δｎ４）の値よりも高く、第１クラッド２の比屈折率差（Δｎ２）の値が第３クラッド４の比屈折率差（Δｎ４）の値よりも高く、第２クラッド３の比屈折率差（Δｎ３）の値がセンターコアの比屈折率差（Δｎ１）の値よりも低い４重クラッド構造型の屈折率分布を呈している。
【００２４】
第１クラッド２及び第３クラッド４にはフッ素が添加されている。
【００２５】
図４はフッ素が添加されていない光ファイバの屈折率分布を示す図であり、横軸は径方向の位置を示し、縦軸は屈折率を示す。
【００２６】
同図において、センターコア６の比屈折率差（Δｎ５）の値よりも第１クラッド７の比屈折率差（Δｎ６）の値が低く、第２クラッド８の比屈折率（Δｎ７）の値がセンターコア６の比屈折率差（Δｎ５）の値よりも低く、第１クラッド７の比屈折率差（Δｎ６）の値よりも高く、第３クラッド９の比屈折率差がセンターコア６、第１クラッド７及び第２クラッド８の比屈折率差（Δｎ５、Δｎ６、Δｎ７）の値よりも低い３重クラッド構造型の屈折率分布を呈している。
【００２７】
ここで、図２より、フッ素を添加したブリッジ光ファイバ（α）の方がフッ素を添加しないブリッジ光ファイバ（β）よりも接続損失が低いことが分かる。分散、分散スロープ補償光ファイバは、フッ素が高濃度に添加されているため、光ファイバ融着時にコアのゲルマニウムが拡散しやすくなる。
【００２８】
そこで、ブリッジ光ファイバには分散、分散スロープ補償光ファイバより低濃度のフッ素を添加することで、ガラスの軟化温度が低下し、融着に必要な加熱量を低減させる。これにより、ブリッジ光ファイバのゲルマニウムの拡散を抑えながら、分散、分散スロープ補償光ファイバのゲルマニウムを拡散させる融着条件を選定することで、両光ファイバのＭＦＤ径の差を小さくし、接続損失を低下させることができる。本発明はこの点に着目し、コア中心からクラッドにわたってフッ素を適量添加した光ファイバをブリッジ光ファイバとして接続することを特徴としている。
【００２９】
図５はＡｅｆｆ拡大光ファイバとフッ素が添加されたモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における、光ファイバの比屈折率差と接続損失との関係を示す図であり、横軸が比屈折率差を示し、縦軸が接続損失を示している。
【００３０】
実験値は、比屈折率差の異なる光ファイバとＡｅｆｆ拡大光ファイバとを接続した際の最低接続損失値である。接続損失を０．２ｄＢ以下にするためには、モードフィールド変換ブリッジ光ファイバの比屈折率差を０．５％以上０．８８％以下にするのが好ましい。
【００３１】
図６は分散、分散スロープ補償光ファイバとフッ素が添加されたモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における、光ファイバの比屈折率差と接続損失との差の関係を示す図であり、横軸が比屈折率差を示し、縦軸が接続損失を示している。
【００３２】
接続損失を０．２ｄＢ以下にするためには、モードフィールド変換ブリッジ光ファイバの比屈折率差を０．６％以上０．８％以下にするのが好ましい。
【００３３】
ここで、モードフィールド変換ブリッジ光ファイバとＡｅｆｆ拡大ＳＭＦ、分散、分散スロープ補償光ファイバとの接続損失をそれぞれ０．２ｄＢ以下とするのは、Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦ、分散、分散スロープ補償光ファイバの接続が４０〜５０ｋｍに１ヶ所程度となり、トータルの接続損失が０．４ｄＢ（Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦ及び分散、分散スロープ補償光ファイバとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続損失の和）以下であると、ＷＤＭ伝送路に及ぼす損失増加量は０．０１ｄＢ／ｋｍ以下となり、問題がないためである。
【００３４】
本発明はこの点に着目し、ＭＦＤ径が７．０μｍ以上９．０μｍ以下であり、コア中心からクラッドにわたってフッ素が添加され、光ファイバのセンターコアの比屈折率差が０．６％以上０．８％以下であるモードフィールド変換ブリッジ光ファイバを接続することを特徴としている。このことにより少ない接続損失で光ファイバを接続することができる。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
ブリッジ光ファイバの両端に、ＭＦＤ径が１１．９μｍのＡｅｆｆ拡大ＳＭＦ及びＭＦＤ径が６．５μｍの分散、分散スロープ補償光ファイバを接続した。
【００３６】
図３に示すセンターコアの比屈折率差（Δｎ１）は０．７１％、第１クラッド２の比屈折率差（Δｎ２）は−０．０３％、第２クラッド３の比屈折率（Δｎ３）は０．１４％、第３クラッド４の比屈折率差（Δｎ４）は−０．０７％である。フッ素の添加量は分散、分散スロープ補償光ファイバと比べて少ない。また、ＭＦＤ径は８．５μｍである。
【００３７】
図４に示すセンターコア１の比屈折率差（Δｎ５）は０．７１％、第１クラッド７の比屈折率差（Δｎ６）は０．０５％、第２クラッド８の比屈折率差（Δｎ７）は０．１５％である。また、ＭＦＤ径は８．３５μｍである。
【００３８】
図２に示す特性は一般の融着機によって接続した光ファイバを用いたものであある。接続条件として、フッ素が添加された光ファイバの放電パワー２４０ｍＡ、フッ素が添加されていない光ファイバの放電パワー３５０ｍＡ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍは同一である。上記接続条件のもと、最低接続損失は、フッ素が添加されているものは０．１５ｄＢであり、フッ素が添加されていないものは０．５５ｄＢであった。
【００３９】
（実施例２）
図７は図５に示したａ点における光ファイバの屈折率分布を示す図であり、横軸は径方向の位置を示し、縦軸は屈折率を示す。
【００４０】
図７に示すセンターコア１０の比屈折率差（Δｎ８）よりも第１クラッド１１の比屈折率差（Δｎ９）の値が低く、第２クラッド１２の比屈折率差の値はセンターコア１０の比屈折率差（Δｎ８）の値よりも低く、第１クラッド１１の比屈折率差（Δｎ９）の値よりも高いＷ型の屈折率分布を呈しており、ａ点のセンターコアの比屈折率差（Δｎ８）は０．３５％、第１クラッド１１の比屈折率差（Δｎ９）は−０．０３％である。ＭＦＤ径は９．２μｍである。Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦとの融着接続の条件は、放電パワー３００ｍＡ、放電時間５ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は０．２９ｄＢであった。
【００４１】
（実施例３）
ｂ点における光ファイバの比屈折率分布はａ点における屈折率分布と同一であって、センターコア１０の屈折率差（Δｎ８）は０．７１％、第１クラッド１１の比屈折率差（Δｎ９）は−０．０７％である。ＭＦＤ径は８．５μｍである。Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦとの融着接続条件は放電パワー３００ｍＡ、放電時間１０ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は０．１６ｄＢであった。
【００４２】
ｃ点における光ファイバの屈折率分布はａ点における屈折率分布と同一であって、センターコア１０の比屈折率差（Δｎ８）は１．２％、第１クラッド１１の比屈折率差（Δｎ９）は−０．０３％である。ＭＦＤ径は７μｍである。Ａｅｆｆ拡大光ファイバとの融着接続条件は、放電パワー２００ｍＡ、放電時間１５ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は０．５２ｄＢであった。
【００４３】
（実施例４）
図６において、ｄ点、ｅ点、ｆ点における光ファイバの屈折率分布はそれぞれ、図５におけるａ点、ｂ点、ｃ点と同一の屈折率分布である。ｄ点において分散、分散スロープ補償光ファイバとの融着接続条件は放電パワー３３０ｍＡ、放電時間０．７５ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は０．９５ｄＢであった。
【００４４】
（実施例５）
ｅ点において、分散、分散スロープ補償光ファイバとの融着接続条件は、放電パワー２４０ｍＡ、放電時間２ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は０．１５ｄＢであった。
【００４５】
ｆ点において分散、分散スロープ補償光ファイバとの融着接続条件は、放電パワー３００ｍＡ、放電時間５ｓ、融着時の光ファイバ押し込み量１０μｍ、融着予備放電時間０．５ｓ、端面間隔１０μｍであり、最低接続損失は２．２ｄＢであった。
【００４６】
以上により、ＭＦＤ径が８．５μｍのブリッジ光ファイバを用いてＭＦＤ径が１１．９μｍのＡｅｆｆ拡大ＳＭＦとＭＦＤ径が６．５μｍの分散、分散スロープ補償光ファイバとの接続を０．３１ｄＢと低損失に接続することができた。
【００４７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、接続損失の少ない光ファイバの接続方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの接続方法を説明するためのブリッジ光ファイバモードフィールド径と接続損失との関係を示す図である。
【図２】分散、分散スロープを補償した光ファイバとモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における接続時間と接続損失との関係を示図である。
【図３】フッ素が添加された光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図４】フッ素が添加されていない光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図５】Ａｅｆｆ拡大光ファイバとフッ素が添加されたモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における、光ファイバの比屈折率差と接続損失との関係を示す図である。
【図６】分散、分散スロープ補償光ファイバとフッ素が添加されたモードフィールド変換ブリッジ光ファイバとの接続における、光ファイバの比屈折率差と接続損失との差の関係を示す図である。
【図７】図５に示したａ点における光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図８】Ａｅｆｆ拡大ＳＭＦの屈折率分布を示す図である。
【図９】分散、分散スロープ補償光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【符号の説明】
１、６、１０  センターコア
２、７、１１  第１クラッド
３、８、１２  第２クラッド
４、９  第３クラッド
５  第４クラッド
【図１】
0003726745.tif 000002
【図２】
0003726745.tif 000003
【図３】
0003726745.tif 000004
【図４】
0003726745.tif 000005
【図５】
0003726745.tif 000006
【図６】
0003726745.tif 000007
【図７】
0003726745.tif 000008
【図８】
0003726745.tif 000009
【図９】
0003726745.tif 000010