(57)【要約】      （修正有）【課題】偏波を保持する偏波保持光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバケーブルアセンブリ４００は偏波保持光ファイバアセンブリである。アセンブリは、クラッディング４２０内に配置されたコア４１０、４１５を含む。クラッディング内には応力ロッド４３０もある。応力ロッドは、光ファイバがクラッディング内で偏心して配置された状態で、クラッディング内で中心に配置され得る。クラッディング内で偏心して配置された第２の光ファイバがあってもよい。光ファイバは、応力ロッドがクラッディング内で偏心して配置された状態で、クラッディング内で中心に配置され得る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を介して情報を伝送するためのデバイスであって、
クラッディング、
前記クラッディング内で中心に配置された光コア、及び
前記クラッディング内で偏心して配置された単一の応力ロッド
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記単一の応力ロッドが、応力を前記光コアに付加することによって、前記光コアを介して横断する光の偏波を保持するように構成された、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記クラッディングを囲むバッファ、及び
前記バッファを囲むジャケット
をさらに備える、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記応力ロッドが偏波保持及び吸収低減ファイバであり、且つ、該応力ロッドがボウタイ形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記光コアがシリカガラスからなる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光コアが、前記クラッディングの屈折率よりも低い屈折率を有し、
前記クラッディングの前記屈折率が、前記応力ロッドの屈折率よりも低い、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
光信号を介して情報を伝送するためのデバイスであって、
クラッディング、
前記クラッディング内で偏心して配置された第１の光コア、及び
前記クラッディング内で中心に配置された単一の応力ロッド
を備える、デバイス。
【請求項８】
前記単一の応力ロッドが、応力を前記第１の光コアに付加することによって、前記第１の光コアを介して横断する光の偏波を保持するように構成された、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記クラッディングを囲むバッファ、及び
前記バッファを囲むジャケット
をさらに備える、請求項７又は８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記応力ロッドが偏波保持及び吸収低減ファイバであり、且つ、該応力ロッドがボウタイ形状を有する、請求項８又は９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第１の光コアがシリカガラスからなる、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１の光コアが、前記クラッディングの屈折率よりも低い屈折率を有し、
前記クラッディングの前記屈折率が、前記応力ロッドの屈折率よりも低い、
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記クラッディング内で偏心して配置された第２の光コアをさらに備える、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第２の光コアが、前記クラッディングの直径に沿って前記第１の光ファイバに沿って位置決めされた、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第１の光コアと前記応力ロッドを結ぶ線と、前記第２の光コアと前記応力ロッドを結ぶ線とがなす角が１８０度未満である、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年９月２９日出願の米国特許仮出願第６２／４０１４１１号の優先権を主張し、その全体において参照によりここに取り込まれる。
【０００２】
ここに記載される実施形態は、概略としてファイバ光学系の分野に関する。より具体的には、ここに記載される実施形態は、偏波を保持するファイバ光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００３】
通信システムにおいて情報を伝送するのに光ファイバが使用されてきた。通常のファイバでは、２つの偏波モードは、ファイバの円形対称性に起因して同じ公称位相速度を有する。ファイバを通過する光は、２つの直交軸に沿って進行する光の組合せとみなすことができる。（例えば、ファイバの曲げによってもたらされる）ファイバにおけるわずかな量のランダム複屈折は、鉛直偏波モードから水平偏波モードへのわずかな量のクロストークをもたらし得る。このクロストークは、あるモードから他のモードへの電力転送となり、異なる偏波モードにおける光の割合を変化させることによって偏波の最終状態を変化させる。結合は意図されるものではなくファイバに付加される任意の応力又は曲げの結果であるため、出力光の偏波の状態は入力の偏波とは異なり得る。相違は、ランダムとなり得るものであり、ファイバへの応力が変化するにつれて変化し得る。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態は、デバイスに向けられる。デバイスは、クラッディング内に位置する光コアを含む。クラッディング内には応力ロッドもある。応力ロッドは、光ファイバがクラッディング内で偏心して配置された状態で、クラッディング内で中心に配置され得る。クラッディング内で偏心して配置される第２の光ファイバがあってもよい。光ファイバは、応力ロッドがクラッディング内で偏心して配置された状態で、クラッディング内で中心に配置され得る。
【０００５】
追加の構成及び効果が、ここに記載される技術によって実現される。他の実施形態及び態様を詳細にここに説明する。より深い理解のために、説明及び図面を参照する。
【０００６】
実施形態とみなされる主題が詳細に示され、明細書の結論で特許請求の範囲において明確に主張される。実施形態の上述及び他の構成及び効果は、添付図面との関連において捉えられる以降の詳細な説明から明らかなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術の代表的な光ファイバである。
【図２Ａ】１以上の実施形態の代表的な光ファイバである。
【図２Ｂ】１以上の実施形態の代表的な光ファイバである。
【図３】１以上の実施形態の代表的な光ファイバである。
【図４】１以上の実施形態の代表的な光ファイバである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の種々の実施形態を、関連の図面を参照してここに説明する。代替の実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなく工夫され得る。種々の接続が、以降の説明及び図面における要素間で示され得る。これらの接続は、特に断りがない限り、直接のものであっても間接的なものであってもよく、本記載は、これに関して限定することを意図するものではない。したがって、エンティティの結合は、直接的又は間接的な接続のいずれかに言及し得るものである。
【０００９】
上述した応力誘発の問題に対処する１つの態様は、偏波保持ファイバを用いることである。偏波保持ファイバは、ファイバにおける体系的線形複屈折を意図的に導入することによって作用する。結果として、異なる位相速度でファイバに沿って伝搬する２つの正しく規定された偏波モード（遅軸及び速軸ともいう）となる。
【００１０】
ファイバにおいて複屈折を生成する１つの方法は、応力複屈折を生成するようにファイバに応力を誘発することである。図１を参照して、代表的なファイバ光ケーブル１００の断面図を示す。コア１１０は、ファイバ光信号を搬送するように構成される。コア１１０の周囲にクラッディング１２０がある。クラッディング１２０内に、応力ロッド１３０がある。通常は、クラッディング１２０の屈折率は、コア１１０の屈折率よりも低い。応力ロッド１３０の屈折率は通常、クラッディング１２０の屈折率よりも低い。図示しないファイバ光ケーブルの追加の部品があってもよい。例えば、クラッディングの周りにバッファがあり、ジャケットがバッファを囲んでいてもよい。
【００１１】
応力ロッド１３０の材料は、クラッディング１２０のものとは異なる。ファイバ光ケーブルの構成中において、応力ロッド１３０の線形膨張係数はクラッディング１２０のものよりも大きい。したがって、応力ロッド１３０は、クラッディング１２０よりも大きく収縮し、クラッディング１２０及びコア１１０における引張り歪を誘発する。引張り歪は、２つの偏波間での屈折率差の結果として複屈折を生成する。この複屈折は、２つの偏波モードを異なる速度で伝搬させる。
【００１２】
応力ロッド１３０は、様々な異なる構成の中の１つの構成に存在し得る。例えば、応力ロッド１３０は、様々な異なる形状の内の１つの形状となり得る。２つの一般に使用される形状は、ボウタイ（ｂｏｗ−ｔｉｅ）形状及び円形状である（ＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ＡＮＤ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒｅｄｕｃｉｎｇ）構成としても知られる）。
【００１３】
図１に示すように、応力ロッド１３０は、通常はコア１１０の周囲に対称的に配置される。ファイバ光ケーブル１００は、相互に直交する２つの偏波軸を有する。上述のように、２つの軸上の光は異なる速度で進行するので、それらは遅軸及び速軸といわれる。遅軸１０２は、応力ロッド１３０に沿ってコア１１０を通過する直線によって形成される軸である。速軸１０４は、コア１１０の中心を通過する遅軸に垂直な軸である。
【００１４】
そのような２つのファイバ光ケーブルを共に結合する場合に、問題が起こり得る。ファイバ光ケーブルを共に結合する場合、それらは通常、応力ロッドが相互に整列するように揃えられる。コア１００を伝搬する光の偏波が遅軸に沿うようにファイバ光ケーブルが整列されると、応力ロッド１３０は信号に沿う。複屈折は大きく、これは望ましいことであるが、光は応力ロッド１３０を介して結合することもあるため、応力ロッド１３０は結合に干渉し得る。信号強度の喪失が、もたらされ得る。光信号が応力ロッドに直交して進行するようにファイバ光ケーブルが９０度回転されると、応力ロッドはコア間にはなく、複屈折は小さくなるが、偏波消滅率（ある偏波と直交偏波の割合）も低くなり、これは望ましくない。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｂを参照して、上記問題に対処する１以上の実施形態のファイバ光ケーブル２００及び２５０を提示する。単一の応力ロッドのみが、ファイバ光ケーブル２００及びファイバ光ケーブル２５０の双方に存在する。図２Ａでは、応力ロッド２３０がクラッディング２２０内で中心に配置された状態で、コア２１０がクラッディング２２０内で中心をずらして（偏心して）配置される。図２Ｂでは、コア２６０がクラッディング２７０内で中心に配置される一方、単一の応力ロッド２８０がクラッディング２７０内で中心をずらして配置される。図１で示したように、ファイバ光ケーブルには不図示の（バッファ又はジャケットなどの）追加の材料が存在し得る。応力ロッド２３０及び２８０を円断面（ＰＡＮＤＡとしても知られる）形状で示すが、応力ロッド２３０及び２８０は、様々な異なる断面のいずれか１つを有し得る。
【００１６】
広く様々な材料が、コア２１０若しくは２６０、クラッディング２２０若しくは２７０又は応力ロッド２３０若しくは２８０に使用され得る。例えば、コア２１０又は２６０は、プラスチックで構成され得る。ある実施形態では、コア２１０又は２６０は、ガラスで構成され得る。ある実施形態では、ガラスは、シリカガラスであればよい。ある実施形態では、シリカは、屈折率を変更するように、ゲルマニウム、リン、ホウ素又はフッ素などでドーピングされてもよい。フルオロジルコン酸塩ガラス、フルオロアルミン酸塩ガラス及びカルコゲナイドガラス、その他サファイアのような結晶材料など、他の材料が使用されてもよい。クラッディング２２０又は２７０及び応力ロッド２３０又は２８０は、同様の材料で構成され得る。ある実施形態では、クラッディング２２０又は２７０及び応力ロッド２３０又は２８０は、クラッディング２２０又は２７０及び応力ロッド２３０又は２８０の屈折率がコア２１０又は２６０の屈折率と一致しないように、屈折率を変化させるようにドーピングされ得る。
【００１７】
図３は、１以上の実施形態のうちの一例である。図２Ａで示したのと同様の態様において、ファイバ光ケーブル３００は、クラッディング３２０及び応力ロッド３３０を含む。一方、ファイバ光ケーブル３００は、２つのコア３１０及び３１５を含む。図３に示す実施形態では、応力ロッド３３０は、クラッディング３２０内の中心に配置される。コア３１０及び３１５は、クラッディング３２０の直径を形成する線上で相互に沿って配置される。ある実施形態では、コア３１０及び３１５は、クラッディング３２０の中心から等距離にある。
【００１８】
単一の応力ロッド（応力ロッド２３０又は応力ロッド３３０）の存在はそれでも、伝搬光の偏波を保持するのに充分なファイバ光ケーブルでの複屈折を与える。一方、単一の応力ロッドしか存在しないと、ファイバ光ケーブル間の結合への干渉が低下するものの、確実に偏波消滅率も高くなる。
【００１９】
コア（コア３１０及び３１５など）は応力ロッド（応力ロッド３３０など）に対して他の角度で使用される必要はないことが理解されるべきである。そのような実施形態の例を図４に示す。
【００２０】
１以上の実施形態のうちの一例を図４に示す。図３に示すのと同様の態様において、ファイバ光ケーブル４００は、クラッディング４２０及び応力ロッド４３０を含む。ファイバ光ケーブル４００はまた、２つのコア４１０及び４１５を含む。図４に示す実施形態では、応力ロッド４３０は、クラッディング４２０内の中心に配置される。コア４１０及び４１５は、クラッディング４２０の直径を形成する線上で相互と異なる軸上に配置される。図４に示すように、コア４１０は、応力ロッド４３０に対して軸４５０上に位置する。コア４１５は、応力ロッド４３０に対して軸４６０上に位置する。したがって、角度αが、軸４５０及び軸４６０の間に形成される。図３に示す実施形態では、そのような角度は１８０度である。図４に示す実施形態では、角度は１８０度未満である。ある実施形態では、コア４１０及び４１５はクラッディング４２０の中心から等距離にあり、各々は距離４７０によって表される距離にある。他の実施形態では、コア４１０及び４１５の中心と応力ロッド４３０の中心との間の距離は同じでない。
【００２１】
１以上の実施形態の要素を特徴付ける代表的なファイバ光ケーブルを、優れた特性を有するように示した。代表的なファイバ光ケーブルでは、クラッディングの直径は１２５ミクロンであり、応力ロッドの直径は３０ミクロンである。応力ロッドの縁部からコアの縁部までの距離は９ミクロンである。このようなプロトタイプでは、１５５０ｎｍ信号の減衰は、０．２５０〜０．４０デシベル／キロメートル、好ましくは０．２８〜０．３２デシベル／キロメートル、好ましくは０．３１７デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）であることが分かった。１５５０ｎｍ信号のクロストークは、−２０〜−３５ｄＢ／１００メートルであり、好ましくは−２５〜−３０ｄＢ／１００メートル、より好ましくは約２８．０４ｄＢ／１００メートルである。
【００２２】
ファイバ光ケーブルのビート長は、ファイバの速軸に沿う光とファイバの遅軸に沿う光の間の２π位相遅延間の長さとして定義される。一般に、より短いビート長が望ましい。上記プロトタイプでは、１５５０ｎｍ信号のビート長は、１０〜１５ナノメートルであり、好ましくは１２〜１４ナノメートルであり、より好ましくは約１３．７ｎｍである。
【００２３】
ファイバ光ケーブルのモード界直径は、シングルモード光ファイバの端面を横切る放射の分布の表現として定義される。言い換えると、モード界直径は、電界強度及び磁界強度が最大値の１／ｅまで低減される直径である。上記プロトタイプでは、モード界直径は、１０．６６ミクロンである。
【００２４】
一実施形態では、ファイバ光ケーブルを製造する一態様において、クラッディングが、１以上のコア上に及び１以上の応力ロッド上に配置されてファイバ光ケーブルを形成し得る。クラッディングは、１以上のコア上及び１以上の応力ロッド上に押し出し加工によって配置され得る。
【００２５】
ここで使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のみのものであり、限定することを意図するものではない。ここで使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないと明示しない限り、複数形を同様に含むことを意図するものである。用語「備える」及び／又は「備えている」は、本明細書で使用される場合、記載される構成、完全体、工程、動作、要素及び／又は構成要素の存在を指定し、１以上の他の構成、完全体、工程、動作、要素、構成要素及び／又はそのグループの存在又は追加を除外しないことがさらに理解される。
【００２６】
以下の特許請求の範囲における全てのミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、動作及び均等物は、具体的に請求項に記載される請求項に記載の他の要素との組合せにおいて機能を実行するための任意の構造、材料又は動作を含むことを意図している。ここに提示される説明は、例示及び説明の目的のためのものであり、網羅的又は限定的なものを意図していない。多数の変形例及び変更例が、発明の実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく当業者に明らかなものとなる。動作の原理及び現実の適用を最適に説明するために、及び本発明の実施形態を熟慮される特定の使用に適したものとして種々の変形例とともに種々の実施形態を当業者の他の者が理解できるようにするために、実施形態を選択及び記載した。
【００２７】
本発明の種々の実施形態の説明を説明の目的のために提示したが、網羅的なものでも開示の実施形態に限定されることを意図するものでもない。多数の変形例及び変更例が、記載した実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく当業者に明らかなものとなる。ここで使用する用語は、実施形態の原理、現実の適用、又は市場で見られる技術に対する技術的改善を最適に説明し、ここに開示される実施形態を当業者の他の者が理解することができるように選択された。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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