(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに屈折率の異なる複数の層のうち、任意の１つの層の層厚と比屈折率差との積が所定の範囲内の値となるように層厚と比屈折率差とを設定する際に、前記層の厚さと前記比屈折率差との組合わせは、光ファイバ製造時における前記層の厚さの変動あるいは前記比屈折率差の変動の許容範囲に基づいて定めることにより光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
光ファイバの屈折率プロファイルが、センターコア領域の周囲に第１および第２領域を持つ構造のセグメントコア型のプロファイルである光ファイバの製造方法であって、
前記センターコア領域、前記コアの第１領域および前記コアの第２領域について、各々のファイバ中心からの径方向位置を順にｒ１  、ｒ２  およびｒ３  とし、各々の比屈折率差を順にΔ１  、Δ２  およびΔ３  とした際に、
前記Δ１  および前記Δ２  を固定するとともに、（ｒ３  −ｒ２  ）／ｒ２  ×Δ３  を０．９〜１．６の範囲で一定に設定して光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
ここで、比屈折率差Δは、コアの各層の屈折率をｎｎ  、クラッド領域の屈折率をｎｃ  とした際に、Δｎ  ＝（ｎｎ  −ｎｃ  ）／ｎｃ  ×１００［％］として定義される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの製造方法に関し、特に、所望の光学特性が得られるように最適な屈折率分布プロファイルを設計して光ファイバを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、目標の光学特性を満たす最適な屈折率プロファイルを得るためには、径方向の層厚を定める径方向比率や比屈折率差などの屈折率プロファイル構造パラメータを広い範囲にわたって変化させ、それらすべてのプロファイルに対して光学特性を推定し、その推定結果から最適な屈折率プロファイルの構造パラメータを得ていた。
このような方法で屈折率プロファイルを設定する場合、従来のシングルモードファイバなどのように単峰型の屈折率プロファイルであれば、径方向の層厚を定める径方向比率と比屈折率差とを変化させたとしても、ｍ通りの比屈折率差とｎ通りの径方向比率がある場合、その組合せはｍ×n通りしかなく、さほど計算時間もかからず、最適化も容易であったため、このような設計方法で支障はなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし近年、デュアルシェイプコア型やOリングコア型、セグメントコア型など、複雑な屈折率プロファイルを有する光ファイバが用いられるようになり、これらの光ファイバが所望の光学特性を持つように屈折率プロファイルを設定するためには、構造パラメータ数が増大し、それに伴い計算量も指数関数的に増大するため、その最適解の模索に膨大な時間がかかっていた。時間短縮のため構造パラメータの範囲を狭くしたり、範囲内の刻み幅を大きくすると目標最適解が見つからなくなってしまうといった問題点があった。
また要求される光学的特性も多くなるため、屈折率プロファイルの最適解を得るのが困難になり、さらに光学特性を満たす解が得られても、製造の制御性から見た最適解かどうかの判断は難しく、この判断を誤ると歩留まり低下などの要因ともなっていた。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、容易かつ確実に屈折率プロファイルの最適解を得ることが可能な光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、互いに屈折率の異なる複数の層のうち、任意の１つの層の層厚と比屈折率差との積が所定の範囲内の値となるように層厚と比屈折率差とを設定する際に、前記層の厚さと前記比屈折率差との組合わせは、光ファイバ製造時における前記層の厚さの変動あるいは前記比屈折率差の変動の許容範囲に基づいて定めることにより光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法である。
【０００５】
請求項２記載の発明は、光ファイバの屈折率プロファイルが、センターコア領域の周囲に第１および第２領域を持つ構造のセグメントコア型のプロファイルである光ファイバの製造方法であって、前記センターコア領域、前記コアの第１領域および前記コアの第２領域について、各々のファイバ中心からの径方向位置を順にｒ１  、ｒ２  およびｒ３  とし、各々の比屈折率差を順にΔ１  、Δ２  およびΔ３  とした際に、 前記Δ１  および前記Δ２を固定するとともに、（ｒ３  −ｒ２  ）／ｒ２  ×Δ３  を０．９〜１．６の範囲で一定に設定して光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法である。
ここで、比屈折率差Δは、コアの各層の屈折率をｎｎ  、クラッド領域の屈折率をｎｃ  とした際に、Δｎ  ＝（ｎｎ  −ｎｃ  ）／ｎｃ  ×１００［％］として定義される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、互いに屈折率の異なる複数の層のうち、任意の１つの層の構造パラメータと他の層の該構造パラメータとが所定の関係を有するように、または任意の１つの層の構造パラメータとこの層の他の構造パラメータとが所定の関係を有するように各構造パラメータを設定して光ファイバを製造するものである。
ここでの構造パラメータの関係とは、１つの層における層厚と径方向位置との関係、径方向位置と屈折率体積との関係、１つの層と他の層との層厚比、比屈折率差の比、比屈折率差の積、屈折率体積比等を意味し、これらの関係を調べた上で、その関係を維持しつつ、他の構造パラメータを変化させて、最適な屈折率分布を有する光ファイバを製造するものである。
このような光ファイバの製造方法を具体化するものとして、本発明の第１の例は、互いに屈折率の異なる複数の層からなるコアを有する光ファイバを製造するにあたり、ある層の層厚と比屈折率差との積がある一定範囲内の値となるようにして屈折率プロファイルを設計するものである。
その具体的な方法について、セグメントコア型の屈折率プロファイルを有する光ファイバについて、図１及び図２を用いて説明する。
【０００９】
図１は、光ファイバの屈折率プロファイルの一例として、センタコア領域の周囲に第１および第２領域を持つ構造のセグメントコア型のプロファイルを示している。
図１中、符号１はセンタコア領域を示し、その比屈折率差はΔ1である。符号２はコアの第１領域を示し、その比屈折率差はΔ2である。符号３はコアの第２領域を示し、その比屈折率差はΔ3である。ここで比屈折率差△は、コアの各層の屈折率をｎn、クラッド領域の屈折率をｎcとして、△n＝（ｎn−ｎc）/ｎc×100〔％〕として定義している。図１において、横軸をファイバ中心からの径方向位置r、縦軸を比屈折率差△としている。
【００１０】
ここでは、センタコア１の比屈折率差Δ１  を０．５５％、第１領域２の比屈折率差Δ２  を−０．２％として、径方向位置ｒ２  とｒ３  との間に距離をｒ２  で割った値（ｒ３  −ｒ２  ）／ｒ２  （以下この値を「層厚」という）とΔ３  とを変化させて、いくつもの屈折率プロファイルを作製し、それらを用いて光ファイバの光学特性を推定した。光学特性の推定は、波長分散を−１．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍとし、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２  以下、カットオフ波長が１５００ｎｍ以下、曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下となるような範囲を設定して行った。なお、分散スロープとは、波長の変化に対する波長分散の変化の割合として定義される。
【００１１】
このようにして作製された屈折率プロファイルのうち、実効コア断面積Ａeffがおよそ４８μm2、５０μm2、５３μm2となるような、（r3 −r2）/ r2と△3との組合せについてプロットした結果を図２に示す。図２中の曲線は（r3 −r2）/ r2×△3が一定となる線であり、図２中のＤは、（r3 −r2）/ r2と△3との積を表す。図２において、層厚（r3 −r2）/ r2と△3との積は、０．９〜１．６の範囲内にあることがわかる。
【００１２】
このように、層厚（r3 −r2）/ r2と△3との積が、０．９〜１．６の範囲内となるようにして作製された光ファイバの光学特性について、カットオフ波長λC、実効コア断面積Ａeff、モードフィールド径ＭＦＤ、波長分散、分散スロープの各値を表１に示す。
【００１３】
【表１】
0004152613.tif 000002
【００１４】
表１からわかるように、層厚（r3 −r2）/ r2と比屈折率差△3との積が一定範囲内にあれば、層厚（r3 −r2）/ r2と比屈折率差△3の各値が異なっていても、カットオフ波長λC、実効コア断面積Ａeff、モードフィールド径ＭＦＤ、波長分散、分散スロープ等の各値は、ほぼ一定の範囲内の値となっている。
このように、層厚と比屈折率差との積が一定範囲内となるようにすれば、波長分散、分散スロープ、実効コア断面積などの光学特性もほぼ一定の範囲内に存在するので、層厚と比屈折率差の積を最適化することにより、所望の光学特性を実現するための最適な屈折率プロファイルを得ることができる。
【００１５】
また、光ファイバの光学特性を算出するための計算時のパラメータの数を減らすことができ、計算時間の短縮が可能となる。さらに、（r3 −r2）/ r2あるいは△の一方を一定にし、他方を細かく変化させることにより、確実に屈折率プロファイルの最適解を得ることができる。
【００１６】
次に、本発明の第２の例は、層の厚さあるいは比屈折率差が製造上制約を受ける場合に、制約を受けるパラメータ（層厚あるいは比屈折率差）を固定した上で、層厚と比屈折率差の積が一定範囲内の値となるようにして、設定層厚および比屈折率差を最適化するものである。
具体的な方法について、図３を用いて説明する。
図３は、図１に示したセグメントコア型のプロファイルを有する光ファイバについて、（r3 −r2）/ r2×△3が一定であり、（r3 −r2）/ r2と△3との積Ｄが０．９〜１．６の範囲内にある場合を示している。この図３に示した（r3 −r2）/ r2と△3との積Ｄの範囲内において、製造上の観点から層の厚さと△の範囲を調べた。
【００１７】
このようなセグメントコア型のプロファイルを有する光ファイバを、例えばＭＣＶＤ装置などを用いて製造した場合、層厚（r3 −r2）/ r2は標準偏差で0．025程度変動し、比屈折率差△3は0．02％程度変動することがわかった。その場合、製造時のゆらぎの許容範囲を、中心値から両側３σとすると、層の厚さ（r3 −r2）/ r2の変動幅は0.15、△3の変動幅は0．12％となる。
実効コア断面積Aeffの範囲を48〜53μm2とすると、図３に示したように、領域１では許容される層厚（r3 −r2）/ r2の変動幅は0．13しかなく、また領域３では許容される△3の変動幅は0．07％しかないので、上述した製造上のゆらぎを許容できない。
【００１８】
一方、層厚（r3 −r2）/ r2が0．4、△3が0．3％程度である領域２の範囲に設定すると、設計上許容される層厚（r3 −r2）/ r2および△3の両方の変動幅はそれぞれ0．23，0．19％であり、上述した製造のゆらぎを許容できることがわかる。よって製造における制御性を考慮すると、層厚（r3 −r2）/ r2および△3を領域２付近に設定するのがよい。このように製造の制御性等により層厚や△の範囲に制約を受ける場合にも、最適な層厚および比屈折率差△を容易にかつ確実に見つけることができるようになる。
また両パラメータともに製造上の制約がある場合でも、両パラメータの積がある一定範囲に入っていれば最適化は可能である。このように製造時の制御性やその他の理由により層厚や比屈折率差△の範囲が制限されてしまう場合にも、容易にかつ確実に最適な屈折率プロファイルを得ることができる。
【００１９】
以上説明した方法により屈折率プロファイルを定めて光ファイバを製造すると、所望の光学特性を有する光ファイバを得ることができる。例えば、層厚（r3 −r2）/ r2と△3との積が、０．９〜１．６の範囲内となるようにして作製された光ファイバは、波長1550nmにおける波長分散の絶対値が0．1〜6．0ps/km/nmの範囲にあり、その分散スロープが0．10ｐs/nｍ2/kmより小さく、実効コア断面積が45μｍ2より大きく、カットオフ波長が1550ｎｍよりも小さいという光学特性を有する。
【００２０】
なお、以上の説明においては、セグメントコア型屈折率プロファイルを有する光ファイバについて説明したが、屈折率分布はこれに限定されるものではなく、デュアルシェイプ型やＯリング型、あるいは単峰型など径方向に屈折率分布を持つ光ファイバ全てにおいて適用することができる。
【００２１】
この例の光ファイバの製造方法によると、互いに屈折率の異なる複数の層のうち、１の層の層厚と比屈折率差との積が所定の範囲内の値となるように層厚と比屈折率差とを設定して光ファイバを製造することにより、屈折率プロファイル設定に際し、層の厚さと比屈折率差との積についてのみ考慮すればよく、層厚、比屈折率差それぞれについて考慮する必要がないため、光学特性推定などの計算時にその計算パラメータ量を削減することができ、最適な屈折率プロファイルを容易に得ることができる。
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせが最適となるように、層の厚さと比屈折率差を定めて光ファイバを製造することにより、層の厚さあるいは比屈折率差のいずれか一方を一定とし、他方を広範囲で可変とすることができ、確実に最適な屈折率プロファイルを見出すことができる。
【００２２】
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせは、光ファイバが所定の光学特性を有するように定めることにより、容易に所望の光学特性を有する光ファイバを製造することができる。
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせは、光ファイバ製造時における層の厚さの変動あるいは比屈折率差の変動の許容範囲に基づいて定めることにより、製造時における層厚あるいは比屈折率差の制御性を考慮して、最適な屈折率プロファイルを有する光ファイバを製造することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、互いに屈折率の異なる複数の層のうち、任意の１つの層の構造パラメータと他の層の該構造パラメータとが所定の関係を有するように、または任意の１つの層の構造パラメータとこの層の他の構造パラメータとが所定の関係を有するように各構造パラメータを設定して光ファイバを製造することにより、最適な屈折率プロファイルを容易に得ることができる。また、互いに屈折率の異なる複数の層のうち、１の層の層厚と比屈折率差との積が所定の範囲内の値となるように層厚と比屈折率差とを設定して光ファイバを製造することにより、屈折率プロファイル設定に際し、層の厚さと比屈折率差との積についてのみ考慮すればよく、層厚、比屈折率差それぞれについて考慮する必要がないため、光学特性推定などの計算時にその計算パラメータ量を削減することができ、最適な屈折率プロファイルを容易に得ることができる。
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせが最適となるように、層の厚さと比屈折率差を定めて光ファイバを製造することにより、層の厚さあるいは比屈折率差のいずれか一方を一定とし、他方を広範囲で可変とすることができ、確実に最適な屈折率プロファイルを見出すことができる。
【００２４】
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせは、光ファイバが所定の光学特性を有するように定めることにより、容易に所望の光学特性を有する光ファイバを製造することができる。
また、層の厚さと比屈折率差との組合わせは、光ファイバ製造時における層の厚さの変動あるいは比屈折率差の変動の許容範囲に基づいて定めることにより、製造時における層厚あるいは比屈折率差の制御性を考慮して、最適な屈折率プロファイルを有する光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの屈折率分布プロファイルの一例を示す図である。
【図２】実効コア断面積Ａeffがおよそ４８μm2、５０μm2、５３μm2となるような（r3 −r2）/ r2と△3の組合せについてプロットした結果を示す図である。
【図３】（r3 −r2）/ r2と△3との積が０．９〜１．６の範囲内にある場合について、（r3 −r2）/ r2と△3の製造上許容できる誤差を示す図である。
【符号の説明】
１…センタコア領域、２…第１領域、３…第２領域
【図１】
0004152613.tif 000003
【図２】
0004152613.tif 000004
【図３】
0004152613.tif 000005