(57)【要約】【課題】  誘導ブリルアン散乱のしきいパワーを従来の光ファイバと比べてより高めることができる光ファイバとそれを用いた伝送システム並びに波長多重伝送システムの提供。【解決手段】  石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、ゲルマニウムとフッ素をドーパントとして含み、光ファイバの中心軸と外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａが中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位Ｂが前記Ａよりも外周寄りに存在するように各ドーパントが添加されていることを特徴とする光ファイバ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、ゲルマニウムとフッ素をドーパントとして含み、光ファイバの中心軸と外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位（Ａ）が中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位（Ｂ）が前記（Ａ）よりも外周寄りに存在するように各ドーパントが添加されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバの一部にゲルマニウムとフッ素が共添加されている部位が存在することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
光ファイバの中心軸にゲルマニウムの濃度が最も高い部位（Ａ）が存在しな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。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバを用いてアナログ信号伝送又はベースバンド伝送又は光ＳＣＭ伝送を行うように構成されたことを特徴とする伝送システム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバを用いてアナログ信号伝送および／またはベースバンド伝送又は光ＳＣＭ伝送とともに、データ伝送および／または音声伝送を行うように構成されたことを特徴とする波長多重伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導ブリルアン散乱（以下、ＳＢＳと記す。）の発生を抑制し、より高パワーの信号で伝送が可能な光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを各家庭に延線し、それを用いて各種の情報をやり取りする、ファイバトゥザホーム（Fiber To The Home；以下、ＦＴＴＨと記す。）サービスが開始されている。
【０００３】
様々な情報を伝送するＦＴＴＨの一つの形態として、放送信号と、その他の通信信号をそれぞれ異なる方式で一本の光ファイバを用いて同時に伝送するシステムがある（ＩＴＵＴ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｇ．９８３．３）。一般に、このシステムにおいて、放送信号はアナログ信号かベースバンド信号又は光ＳＣＭ信号であることが多い。
【０００４】
伝送媒体である光ファイバの観点から見た該システムの特徴は、次のようになる。
・ＦＴＴＨは通常ダブルスター型のＰＯＮ（Passive Optical Network）であり、分配ロスが大きい（通常最大３２分岐が想定されている）。
・アナログ信号かベースバンド信号又は光ＳＣＭ信号を伝送するので、受信機におけるＣＮＲ（Carrier Noise Ratio）を大きくする必要があり、必要とする受光部における最低信号光パワーが通信で用いられるデジタル伝送に比して大きい。
【０００５】
これらのことから、このシステムにおいては、信号入力部における必要信号光パワーを大きくする必要がある。特に、信号光の伝送中の減衰や分配ロスを考えると、より長距離の線路やより多分岐の線路においては、より高パワーが必要になる。当然のことながら、信号はなるべく遠距離まで伝送でき、また一度に多くの加入者に同時に分配できる方が様々な観点（建設コスト、メンテナンス性、システム設計など）からメリットがある。
【０００６】
しかしながら、光ファイバを用いる光伝送においては、非線形現象の一種であるＳＢＳによって、光ファイバにあるパワー以上の光を入射しようとしても、ある一定光量（以下、ＳＢＳしきいパワーと呼ぶ。）までしか入射できず、残りは後方散乱光となって入射光側に戻ってきてしまうという現象が起こり、入力部における信号光パワーに制限を与えてしまうケースがあり、問題となっていた（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
従来、ＳＢＳ抑制を実現する方法としては、長手方向に光学特性やドーパント濃度、残留応力を変化させる手法が報告されている（例えば、特許文献１及び非特許文献２参照。）。
【非特許文献１】A.R.Charaplyvy, J.Lightwave Technol., vol.8, pp.1548-1557(1990)
【特許文献１】特許第２５８４１５１号公報
【非特許文献２】K.Shiraki, et al., J. Lightwave Technol., vol.14, pp.50-57(1996)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び非特許文献２に記載されているＳＢＳ抑制方法では、必然的に光ファイバ長手方向の光学特性も変化してしまうことになるため、実用上は好ましくない。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、ＳＢＳしきいパワーを従来の光ファイバと比べてより高めることができる光ファイバとそれを用いた伝送システム並びに波長多重伝送システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、ゲルマニウムとフッ素をドーパントとして含み、光ファイバの中心軸と外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位（Ａ）が中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位（Ｂ）が前記（Ａ）よりも外周寄りに存在するように各ドーパントが添加されていることを特徴とする光ファイバを提供する。
【００１１】
本発明の光ファイバにおいて、光ファイバの一部にゲルマニウムとフッ素が共添加されている部位が存在することが好ましい。
【００１２】
本発明の光ファイバにおいて、光ファイバの中心軸にゲルマニウムの濃度が最も高い部位（Ａ）が存在しないことが好ましい。
【００１３】
また本発明は、前述した本発明に係る光ファイバを用いてアナログ信号伝送又はベースバンド伝送又は光ＳＣＭ伝送を行うように構成されたことを特徴とする伝送システムを提供する。
【００１４】
また本発明は、前述した本発明に係る光ファイバを用いてアナログ信号伝送および／またはベースバンド伝送又は光ＳＣＭ伝送とともに、データ伝送および／または音声伝送を行うように構成されたことを特徴とする波長多重伝送システムを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＳＢＳの発生を抑制し、より高パワーの信号で伝送が可能な光ファイバと、それを用いた多分岐・長距離の伝送が可能な伝送システム並びに波長多重伝送システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る光ファイバの一実施形態を示す斜視図、図２は光ファイバの径方向のゲルマニウム及びフッ素の添加濃度を示すグラフである。
本実施形態の光ファイバ１は、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、ゲルマニウムとフッ素をドーパントとして含み、光ファイバの中心軸Ｃと外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位（Ａ）が中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位（Ｂ）が前記（Ａ）よりも外周寄りに存在するように各ドーパントが添加されていることを特徴としている。
【００１７】
当業者には既知であるが、光ファイバ１は、図１に示すように光が通る屈折率の高められたコア２と、その周囲を取り囲むコア２よりも屈折率の低いクラッド３が軸方向に円柱状に配置され、その軸方向に沿って情報伝送媒体である光を伝達する構造となっている。なお、図１中の図示では、理解を容易にするために、コア２とクラッド３の境界を明確に示しているが、実際にはコア２とクラッド３の屈折率は連続的に変化するためその境界は必ずしもはっきりしていない。
【００１８】
一般に、石英ガラスを主成分とする光ファイバ１においては、コア２の屈折率を高めるために、ゲルマニウム等の屈折率を高める機能を持ったドーパントを添加する。本発明では、このコア２の周囲に、音響波が伝搬できる音響コアを形成するため、意図的にフッ素をドープする。この場合、ゲルマニウムとフッ素は、光ファイバの製造工程を経ることで、例えばドーパントの拡散等により、径方向に濃度分布を持つ。このときの各ドーパントの濃度分布は、光ファイバ１の中心軸Ｃと外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａが中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位Ｂが前記Ａよりも外周寄りに存在している。
【００１９】
本発明の光ファイバ１における径方向の各ドーパント濃度分布の第１例を図２に示す。本例では、中心軸Ｃを中心としてゲルマニウムを裾広がりの濃度分布となるように添加すると共に、ゲルマニウム添加部位よりも外周寄りの部位に、フッ素を径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃの位置又はその近傍の位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、中心軸Ｃよりも外周側に存在している。
【００２０】
この光ファイバ１は、例えばＶＡＤ法やＭＣＶＤ法などの従来周知の光ファイバ母材製造方法を用い、光ファイバ１の中心軸Ｃと外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａが中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位Ｂが前記Ａよりも外周寄りに存在し配置されるように、シリカ生成用の塩化珪素ガス中に、例えば塩化ゲルマニウムガス、フッ化珪素ガスを適当量混入しながら石英ガラスを主体とした光ファイバ母材を作製し、得られた光ファイバ母材を通常の光ファイバの紡糸（線引き）工程と同様にして線引きし、さらに得られた光ファイバの外周に適当な樹脂被覆を１層以上形成して得ることができる。
【００２１】
この光ファイバは、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバであって、ゲルマニウムとフッ素をドーパントとして含み、光ファイバ１の中心軸Ｃと外周を結ぶ線上に、ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａが中心軸寄りに存在し、フッ素の濃度が最も高い部位Ｂが前記Ａよりも外周寄りに存在するように構成したことによって、以下の効果を得ることができる。
（１）光学的なコア２の外側に、フッ素添加によって音響波が伝搬できる音響コアが形成され、その結果音響モードが光学モードよりもフィールドが拡がり、信号光と音響フォノンの相互作用で生じるＳＢＳが低減され、より高パワーの信号で伝送が可能な光ファイバと、それを用いた多分岐・長距離の伝送が可能な伝送システム並びに波長多重伝送システムを提供することができる。
（２）また、光学的なコア２と光学的なクラッド３の境界付近の屈折率が急峻になるので、光学伝送特性に優れた光ファイバと、それを用いた多分岐・長距離の伝送が可能な伝送システム並びに波長多重伝送システムを提供することができる。
【００２２】
図３は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第２例を示すグラフである。本例の光ファイバは、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、ゲルマニウム添加部位よりも外周寄りの部位に、フッ素を径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。
【００２３】
本例の光ファイバは、前記第１例と同様の効果を得ることができ、光ファイバの中心軸Ｃにゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａが存在しないことによって、光学特性を大きく変ずることなく音響コアの形状を変化させることができるので、さらに好適である。
【００２４】
図４は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第３例を示すグラフである。本例の光ファイバは、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部重なるが、中心が外周寄りになる径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。
【００２５】
本例の光ファイバは、前記第２例と同様の効果を得ることができ、さらに、光ファイバの一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有していることによって、特に前記（２）に関して、その効果が大きくなるため、より好適である。
【００２６】
図５は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第４例を示すグラフである。本例の光ファイバは、中心軸Ｃを中心としてゲルマニウムを裾広がりの濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部が重複するが中心を外周寄りにずらせた低い山状の濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃの位置又はその近傍の位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、中心軸Ｃよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
図６は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第５例を示すグラフである。本例の光ファイバは、中心軸にゲルマニウムが存在せず、また、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部重なるが、中心が外周寄りになる径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図７は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第６例を示すグラフである。本例の光ファイバは、中心軸Ｃを中心としてゲルマニウムを径方向に拡がりを持ち、かつ急峻な境界を持つ濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部が重複するが中心を外周寄りにずらせた径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃの位置又はその近傍の位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、中心軸Ｃよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図８は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第７例を示すグラフである。本例の光ファイバは、中心軸にゲルマニウムが存在せず、また、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部重なるが、中心が外周寄りになる低い山状の濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図９は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第８例を示すグラフである。本例の光ファイバは、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と重なるが、その中心が外周寄りになる径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。本例の光ファイバはＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図１０は、本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第９例を示すグラフである。本例の光ファイバは、ゲルマニウムを中心軸Ｃよりも外周寄りに中心をもつ径方向に拡がりを持った濃度分布となるように添加すると共に、フッ素を、ゲルマニウム添加部位と一部重なるが、中心が外周寄りになる低い山状の濃度分布となるように添加している。ゲルマニウムの濃度が最も高い部位Ａは、中心軸Ｃより外周寄りの位置に存在し、またフッ素の濃度が最も高い部位Ｂは、前記Ａよりも外周側に存在している。本例の光ファイバは、一部にＧｅ，Ｆ共添加部位Ｄを有している。本例の光ファイバは、前記第３例と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
本発明は、前述した本発明に係る光ファイバを用いた伝送システムもまた提供する。
前述した本発明に係る光ファイバを用いる利点は、前述した通り、より高パワーの信号光を導入できることである。故に、比較的高パワーの必要なアナログ伝送やベースバンド伝送を本発明の光ファイバを用いて行うことによって、より多分岐・長距離の伝送が可能になり、大きな恩恵を享受できる。特に、伝送距離で１５ｋｍ以上および／または分岐数が３２分岐以上であるようなシステムの場合、最も大きな恩恵を享受できる。
【００３３】
また、本発明に係る光ファイバを用いて、前述したアナログ伝送やベースバンド伝送に加えてその他の伝送も同時に行う、波長多重伝送を行うこともできる。波長多重伝送としては、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８３．３に示されているようなＦＴＴＨの一形態として、あるいはＣＷＤＭ等が考えられる。特に、伝送距離で１５ｋｍ以上および／または分岐数が３２分岐以上であるようなシステムの場合、最も大きな恩恵を享受できる。
勿論、伝送システムとしてこれら用途に限定する必要はない。例えば、通常の公衆データ通信ばかりでなく、デジタル長距離無中継伝送システムや、ＩＴＳ、センサ用途、遠隔レーザ切断システム等にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す光ファイバの斜視図である。
【図２】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第１例を示すグラフである。
【図３】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第２例を示すグラフである。
【図４】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第３例を示すグラフである。
【図５】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第４例を示すグラフである。
【図６】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第５例を示すグラフである。
【図７】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第６例を示すグラフである。
【図８】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第７例を示すグラフである。
【図９】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第８例を示すグラフである。
【図１０】本発明の光ファイバにおける径方向の各ドーパント濃度分布の第９例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１…光ファイバ、２…コア、３…クラッド、Ａ…ゲルマニウムの濃度が最も高い部位、Ｂ…フッ素の濃度が最も高い部位、Ｃ…光ファイバ中心軸、Ｄ…Ｇｅ，Ｆ共添加部位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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