(57)【要約】      （修正有）【課題】  低コストでSBSの閾値を高めることができ、高エネルギーの信号光の投入を可能とする光ファイバを提供する。【解決手段】  ほぼ純石英からなるクラッド部と該クラッド部に囲まれたクラッド部よりも高い屈折率を持つコア部からなり、該コア部の中心の比屈折率差が0.15〜0.30 [%]であり、コア部の比屈折率差の最大が0.4〜0.6 [%]であることを特徴としている。本発明の光ファイバは、コア部の比屈折率差が平均で0.30〜0.40 [%]となっている。また、1310 nmにおけるモードフィールド径は8.6〜9.5μmであり、ケーブルカットオフ波長は1260 nm以下である。さらに、水素エージング後の1383 nmにおける損失を0.4 [dB/km]以下とするのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ純石英からなるクラッド部と該クラッド部に囲まれたクラッド部よりも高い屈折率を持つコア部からなり、該コア部の中心の比屈折率差が0.15〜0.30 [%]であり、コア部の比屈折率差の最大が0.4〜0.6 [%]であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
コア部の比屈折率差の平均が0.30〜0.40 [%]である請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
1310 nmにおけるモードフィールド径が8.6〜9.5μmであり、ケーブルカットオフ波長が1260 nm以下である請求項１又は２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
水素エージング後の1383 nmにおける損失が0.4 [dB/km]以下である請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的高い光エネルギーの信号光を投入する光通信アプリケーションに利用される光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
PONシステムなどのアプリケーションでは、１本の光ファイバで加入者の近くまで信号を送り、そこで加入者数に応じて分岐を行っている。これには分岐点が局から遠いほど、また分岐数が多いほど、局側で高い光エネルギーを投入する必要がある。
【０００３】
近年、EDFAなどの増幅器の開発に伴い、このような高い光エネルギーの投入が可能になってきているが、一般に、光ファイバにこのような高エネルギーの信号光を投入すると、誘導ブリルアン散乱（SBS）という現象が起こるため、実際に伝送される光エネルギーが制限される。SBSが起こる閾値［mW］は、例えば、非特許文献１に記載されているように光ファイバの有効断面積(Ae)に比例し、ブリルアン利得係数gB及び実効的相互作用長（Le）に反比例する。
【０００４】
SBSは、音響フォノンにより光ファイバ中に周期的な密度分布が形成され、それがグレーティングとして作用し信号光を散乱させることにより生じる。音響フォノンも移動しているため、散乱光はドップラー効果を受けて信号光よりもやや低い周波数を持つ。散乱光と信号光の干渉によりさらに音響フォノンが励起され、散乱の強度が強くなる。
【０００５】
SBSには閾値が存在し、信号光の強度がこの閾値以下では殆ど散乱の影響を受けないが、閾値を超えると急激に散乱強度が増し、ある程度以上は投入する信号光の強度を上げても散乱される光が増すだけで、伝送される信号強度は増加しなくなる。そればかりかノイズが増えて、信号が劣化するという悪影響がある。
【０００６】
そこで、SBSの閾値を高めるために様々な方法が提案されている。
散乱光のスペクトル形状は、光ファイバの材料組成や歪によって変わり、このスペクトルがよりブロードであるほどSBSの閾値が増大することが分かっているが、例えば、特許文献１では、光ファイバの長手方向でコア径、屈折率、歪を変えることでSBSの閾値を高める方法を開示している。特許文献２は、２ステップ法で光ファイバ用プリフォームを製造する際に、コア部及びクラッド部の一部を製造するステップにおいて、長手方向で例えばフッ素などのドーパント濃度を変化させてSBSの閾値を高める方法を開示している。特許文献３も同じく長手方向でドーパント濃度を変化させる方法を開示している。さらに、特許文献４は、長手方向でコア径及び比屈折率差を同時に変化させる方法を開示している。以上は、すべて光ファイバの長手方向で変化を与える方法である。
【０００７】
その他、特許文献５は、コア部とクラッド部の境界付近に屈折率分布で決定される伝送特性に影響を与えないように調整された熱膨張率及び粘度の異なるドーパントがドープされた長手方向に均一な薄い環状領域を複数設けることにより、光ファイバ内の径方向に歪の分布を形成し、それによりSBSを抑制する方法を開示している。
【０００８】
【非特許文献１】‘Optical Fiber Telecommunications IIIA’, Academic Press, p.200
【特許文献１】特許第2584151号
【特許文献２】特許第2753426号
【特許文献３】特開平9−301738号公報
【特許文献４】特開平10−96828号公報
【特許文献５】米国特許第6,542,683号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光ファイバの特性パラメータをその長手方向で変化させる場合、１km程度以下の短いスパンでの変化で顕著な効果を得られる。しかし、光ファイバの線引き速度が毎分１kmかそれ以上の高速であることと、大型のプリフォームでは１kmの光ファイバを線引きするのに光ファイバ用プリフォームの長さで1.5〜５mm程度で済むことから、光ファイバの製造に大型プリフォームを使用する低コストの製造方法では、このような短いスパンでの変化を与えることは困難である。
【００１０】
また、光ファイバの径方向に複数のドーパントで薄い環状領域を作る方法は、製造中に径方向へのドーパントの拡散が起こるため製造が極めて困難である。さらに、このような光ファイバは、損失が通常の光ファイバと比べて大きく、ひいてはLeが小さくなるため、所望の効果を上げることが難しい。加えて投入する光エネルギーをさらに上げなくてはならないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、低コストでSBSの閾値を高めることができ、高エネルギーの信号光の投入を可能とする光ファイバの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光ファイバは、ほぼ純石英からなるクラッド部と該クラッド部に囲まれたクラッド部よりも高い屈折率を持つコア部からなり、該コア部の中心の比屈折率差が0.15〜0.30[%]であり、コア部の比屈折率差の最大が0.4〜0.6 [%]であることを特徴としている。
本発明の光ファイバは、コア部の比屈折率差が平均で0.30〜0.40 [%]となっている。また、1310 nmにおけるモードフィールド径は8.6〜9.5μmであり、ケーブルカットオフ波長は1260nm以下である。さらに、水素エージング後の1383 nmにおける損失を0.4 [dB/km]以下とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、SBS閾値の高い光ファイバを低コストで製造することができる。加えて、MFDが通常のシングルモード光ファイバと同程度であるため、通常のシングルモード光ファイバとの接続損失が小さく、さらに、その損失スペクトルは、水素エージングテスト後においても、ITU-T G.652Cに合致する通常の低水分シングルモード光ファイバとほぼ同等であった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
先に述べたように、SBSの閾値［mW］はAeに比例する。Aeを単純に大きくすれば、それだけSBS閾値を上げることができるが、その場合、例えば、屈折率分布が通常の矩形プロファイルのシングルモード光ファイバでAeを大きくしようとすると、モードフィールド径（MFD）が大きくなり、他の光ファイバとの接続ポイントにおいて、MFDのミスマッチから損失が大きくなる。例え、SBSの閾値が上げられたとしても、損失の増加分だけ、より多くの光エネルギーを投入する必要があり、結果として、信号伝送に必要な条件を満たすことができない。
【００１５】
そこで、検討を重ねた結果、屈折率分布形状（屈折率プロファイル）を以下のようにすれば、MFDやカットオフ波長などを通常のシングルモード光ファイバの国際規格であるITU-T G.652に合致させたまま、Aeのみを大きくできることが分った。
すなわち、コア部中心の比屈折率差が0.15〜0.30 [%]で、コア部の比屈折率差の最大が0.4〜0.6 [%]であるような、コア部の中心から外側に向かって屈折率が高くなる屈折率プロファイルを持つ光ファイバとすればよい。特に、コア部の比屈折率差が平均値で0.30〜0.40 [%]となるように、コア部の屈折率分布を調整すれば、ITU-T G.652の規格に合致させ易いことが分かった。
【００１６】
このような光ファイバは、WDMにより多くの信号波長帯を使用するアプリケーションでの使用が考えられるが、それらの信号波長帯には1383 nmのOH基による吸収損失ピーク付近の使用も想定される。また、このOH基による吸収損失ピークが大きいと、吸収損失の裾が1550 nm帯などの損失を引上げ、結果としてより多くの光エネルギーの投入が必要となる結果を招きかねない。従って、このような用途に用いる光ファイバとしては、光ファイバのライフタイム内での損失増のシミュレーションである水素エージングテストを行った後でも、1383 nmにおいて、0.40 [dB/km]以下という低い損失値を維持できるものが好ましい。
【００１７】
光ファイバに水素エージングの影響を受けないようにするためには、例えば、線引き後の光ファイバを重水素含有雰囲気に所定の時間曝露するという方法がある。これは重水素の曝露により、水素による損失増の原因となる活性な欠陥をあらかじめ不活性化できるためである。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されず様々な態様が可能である。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
VAD法により、図１に示すような屈折率プロファイルを有する、コア部とクラッド部の一部からなるコアロッドを製造した。コアロッドの製造には、１本のコア用バーナと、２本のクラッド用バーナを用いて堆積を行った。本発明の特徴的なプロファイルは、各バーナのガス条件及びバーナのセッティング条件の調整により得た。コア用バーナには原料ガスとしてＳｉＣｌ4及びドーパントのＧｅＣｌ4を、クラッド用バーナには、ＳｉＣｌ4を、それぞれ火炎形成用の酸素及び水素と共に流した。さらに、その外側にOVD法により必要なクラッド部を追加して光ファイバ用プリフォームを製造した。
このプリフォームのコア部の中心の比屈折率差は0.23 [%]であり、コア部の比屈折率差の最大値は0.5 [%]であった。
【００１９】
線引きして得た光ファイバのMFDは9.3μmであり、ケーブルカットオフ波長は1220 nmであった。この光ファイバを１%の重水素を含む雰囲気に３日間曝露した後、水素エージングテストを行った。その損失スペクトル特性は、図２に示す通りであり、水素エージングテストの後においてもITU-T G.652Cに合致する通常の低水分シングルモード光ファイバとほぼ同等であった。
【００２０】
この光ファイバのAeは90μm2で、矩形プロファイルで同じ特性のシングルモード光ファイバの82μm2よりかなり大きくなっており、波長1550 nmにおけるSBSの閾値は３[dB]程度増大した。これはAeの増加の寄与分にあわせて、コア部の屈折率分布を形成するドーパントのゲルマニウムの濃度が径方向に大きく変化しているため、結果として散乱光のスペクトルが広がるという副次的な効果によるものと考えられる。
この光ファイバは、MFDが通常のシングルモード光ファイバと同等であるので、通常のシングルモード光ファイバとの接続による損失も、通常のシングルモード光ファイバ同士の接続と同様に低く抑えられていた。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
SBS閾値の高い光ファイバを低コストで製造することができ、送信中継距離をさらに伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明（実施例１）のコアロッドの屈折率分布を示すグラフである。
【図２】実施例１で得られた光ファイバの水素エージング後の損失を示すグラフである。
【図３】従来のコアロッドの屈折率分布を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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