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公開番号2025002346
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102454
出願日2023-06-22
発明の名称階段型純石英コア数モードファイバ及び光伝送システム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人北海道大学
代理人個人,個人
主分類G02B 6/036 20060101AFI20241226BHJP(光学)
要約【課題】モード間遅延差(DMD)と伝搬損失を同時に低減することが可能な階段型純石英コア数モードファイバ及び光伝送システムを提供する。
【解決手段】階段型純石英コア数モードファイバは、石英ガラスにより構成される内側コアと、内側コアより屈折率が低く、内側コアを囲む外側コアと、外側コアより屈折率が低く、全ての外側コアを囲むクラッドと、を備える。ここで、LP₂₁又はLP₀₂の実効遮断波長が1530nm以下であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が10～13μmである。そして、波長1625μm、曲げ径30mm、及び、曲げ回数100回における曲げ損失が2dB以下であり、レイリー散乱損失が0.150dB/km以下であり、モード間遅延差の絶対値が1ns/km以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
石英ガラスにより構成される内側コアと、
前記内側コアより屈折率が低く、前記内側コアを囲む外側コアと、
前記外側コアより屈折率が低く、全ての前記外側コアを囲むクラッドと、
を備え、
ＬＰ
２１
又はＬＰ
０２
の実効遮断波長が１５３０ｎｍ以下であり、
波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が１０～１３μｍであり、
波長１６２５μｍ、曲げ径３０ｍｍ、及び、曲げ回数１００回における曲げ損失が２ｄＢ以下であり、
レイリー散乱損失が０．１５０ｄＢ／ｋｍ以下であり、
モード間遅延差の絶対値が１ｎｓ／ｋｍ以下であり、
前記内側コアと前記外側コアの半径比および比屈折率差比を、それぞれＲ
ａ
、Ｒ
Δ
とし、前記モードフィールド径をＷとしたとき、
TIFF
2025002346000033.tif
16
170
を満たす、階段型純石英コア数モードファイバ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
TIFF
2025002346000034.tif
15
170
を満たすことで、前記レイリー散乱損失が０．１５０ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項３】
TIFF
2025002346000035.tif
32
170
を満たすことで、前記モード間遅延差の絶対値が１ｎｓ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項４】
TIFF
2025002346000036.tif
15
170
を満たすことで、前記曲げ損失が０．５ｄＢ以下である、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項５】
TIFF
2025002346000037.tif
16
170
を満たすことで、前記モードフィールド径が１０～１２μｍにおける前記曲げ損失が０．１ｄＢ以下である、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項６】
前記クラッドの径が１２６μｍ以下である、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項７】
複数の前記内側コアと、前記内側コアと同数の複数の前記外側コアを備え、
前記クラッドは複数の前記外側コアを囲む、請求項１に記載の階段型純石英コア数モードファイバ。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の階段型純石英コア数モードファイバと、
信号光を生成する送信機と、
前記信号光を、前記階段型純石英コア数モードファイバを伝搬する光波モードに変換するモード合波器と、
前記階段型純石英コア数モードファイバの一端側に配置され、前記光波モードを含む入力光を前記内側コア及び前記外側コアに入力する光結合部と、
前記階段型純石英コア数モードファイバの他端側に配置され、前記内側コア及び前記外側コアからの出力光を抽出する光抽出部と、
前記出力光から前記光波モードを分離して前記信号光を取り出すモード分離器と、
前記モード分離器からの前記信号光を受信する受信機と、
を備える光伝送システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、階段型純石英コア数モードファイバ及び光伝送システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
将来の大容量光ネットワーク実現に向けて空間分割多重技術の研究が盛んに行われている。空間分割多重技術のうち、１つのコアにおいて複数のモードを伝搬させる数モードファイバ（ＦＭＦ）伝送によれば、空間多重度を高めることができ、光ファイバ１本当たりの伝送容量の飛躍的な向上につながることが期待されている。
【０００３】
ＦＭＦ伝送によれば、モード間遅延差（ＤＭＤ）が大きいほど信号復元のための信号処理負荷が増大する。非特許文献１，２には、屈折率を半径方向へ放射状に変化させたグレーデットインデックス（ＧＩ）型を採用したＦＭＦにおいて、既存のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）相当の伝搬損失が生じることが開示されている。
【０００４】
非特許文献３には、純石英ガラスでコアを構成した純石英コアファイバ（ＰＳＣＦ）を用いることで、伝搬損失を低減できることが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
P. Sillard et al., “Low-differential-mode-group-delay 9-LP-mode fiber,” J. Lightw. Technol., vol. 34, no. 2, pp. 425-430 (2016).
T. Sakamoto, et al. "Differential mode delay managed transmission line for WDM-MIMO system using multi-step index fiber." J. Lightw. Technol. 30.17 : 2783-2787, (2012).
T. Kato et,al., ” Ultra low nonlinearity low loss pure silica core fiber”, OECC, vol. 2, pp. 1575-1576 (1999).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１，２に開示されたＦＭＦに対して、非特許文献３の技術を適用しようとする場合、ＰＳＣＦにおける屈折率分布の制御は容易ではない。そのため、ＤＭＤと伝搬損失を同時に低減することが可能なＦＭＦを製造することが困難であるという課題がある。
【０００７】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、モード間遅延差（ＤＭＤ）と伝搬損失を同時に低減することが可能な階段型純石英コア数モードファイバ及び光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係る階段型純石英コア数モードファイバは、石英ガラスにより構成される内側コアと、内側コアより屈折率が低く、内側コアを囲む外側コアと、外側コアより屈折率が低く、全ての外側コアを囲むクラッドと、を備える。ここで、ＬＰ
２１
又はＬＰ
０２
の実効遮断波長が１５３０ｎｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が１０～１３μｍである。そして、波長１６２５μｍ、曲げ径３０ｍｍ、及び、曲げ回数１００回における曲げ損失が２ｄＢ以下であり、レイリー散乱損失が０．１５０ｄＢ／ｋｍ以下であり、モード間遅延差の絶対値が１ｎｓ／ｋｍ以下である。
【０００９】
また、本開示の一態様に係る光伝送システムは、本開示の階段型純石英コア数モードファイバと、信号光を生成する送信機と、信号光を、階段型純石英コア数モードファイバを伝搬する光波モードに変換するモード合波器と、階段型純石英コア数モードファイバの一端側に配置され、光波モードを含む入力光を内側コア及び外側コアに入力する光結合部と、階段型純石英コア数モードファイバの他端側に配置され、内側コア及び外側コアからの出力光を抽出する光抽出部と、出力光から光波モードを分離して信号光を取り出すモード分離器と、モード分離器からの信号光を受信する受信機と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、モード間遅延差（ＤＭＤ）と伝搬損失を同時に低減することが可能な階段型純石英コア数モードファイバ及び光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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