WO2007100060A1 - 光ファイバモジュールおよび光デバイス - Google Patents

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optical
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Masanori Takahashi
Jiro Hiroishi
Masateru Tadakuma
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The Furukawa Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber module and an optical device.
  • Optical fibers are used for various applications in, for example, optical communication systems, and various optical characteristics corresponding to the respective applications are required.
  • HNLF high non-linear fiber
  • SC Supercontinuum light source
  • the signal light when the signal light is incident on the optical fiber, a part of the signal light is scattered by the acoustic wave generated in the optical fiber to generate scattered light.
  • This scattered light is called Brillouin scattered light and has a peak at an optical frequency lower than the optical frequency of the signal light by the frequency of the acoustic wave, and propagates backward with respect to the propagation direction of the signal light.
  • the difference between the peak optical frequency and the optical frequency of the signal light is called the Brillouin frequency shift and is a unique value depending on the type of optical fiber. Therefore, a monitoring system has been disclosed that uses a plurality of optical fibers designed to have different Brillouin frequency shifts to search for fault locations in the FTTH (ber To The Home) system line! (See Patent Document 1).
  • Optical characteristics such as wavelength dispersion characteristics and Brillouin frequency shift of an optical fiber are determined by the material of the optical fiber and the refractive index profile.
  • An optical fiber is usually manufactured by thinly drawing an optical fiber preform to the target cladding outer diameter.
  • An optical fiber preform is manufactured so as to obtain an optical fiber having desired optical characteristics. Therefore, many of the optical characteristics of optical fibers are almost determined when the optical fiber preform is manufactured.
  • the optical fiber having the desired optical characteristics manufactured as described above is usually used by being incorporated in an optical fiber module or an optical device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-301009
  • Non-Patent Document 1 Honda Natsuki et al., "Optical test system using optical marker with intrinsic Brillouin frequency shift", 2005 IEICE Communication Society Conference, B-10-10
  • the present invention has been made in view of the above, and provides an optical fiber module and an optical device capable of realizing desired optical characteristics even when an optical fiber having optical characteristics different from a design value is used. Objective.
  • an optical fiber module applies an optical fiber and stress to the optical fiber so that the length of the optical fiber changes. And a stress applying mechanism for adjusting the optical characteristics of the fiber.
  • an optical fiber module includes an optical fiber, and holding means for holding the optical fiber in a state where the optical characteristic is changed by extending the length of the optical fiber.
  • optical fiber module according to the present invention is the above invention, wherein the holding means is
  • a stress applying mechanism for adjusting the optical characteristics of the optical fiber by applying a stress so that the length of the optical fiber changes.
  • the optical fiber module according to the present invention is the above invention, wherein the holding means is A bobbin having a body portion for holding the optical fiber.
  • the stress applying mechanism is a trunk diameter variable mechanism that changes a diameter of the trunk section of a bobbin having a trunk section that holds the optical fiber. It is characterized by being.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the optical fiber is wound further on a body portion of the bobbin.
  • the optical fiber is made of silica-based glass, and has a lower refractive index around the core portion than the core portion. Is characterized by having a cladding part of 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the optical fiber in the above invention, includes a coating portion having an outer diameter of 70 m or more and 100 m or less around the cladding portion.
  • the stress applied to the optical fiber is equal to or less than a stress necessary for the length of the optical fiber to increase by 0.6%.
  • the optical fiber has a bending loss of 0. 0 at a wavelength of 1550 nm generated when the optical fiber is wound 16 times with a diameter of 20 mm.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical characteristic is a chromatic dispersion characteristic.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical fiber has a chromatic dispersion slope at a wavelength of 1550 nm of 0.03 psZnm 2 Zkm or less.
  • the optical fiber module according to the present invention is the optical fiber module according to the above invention, wherein the optical fiber includes a central core portion and a low refractive index core provided around the central core portion and having a lower refractive index than the central core portion. And a clad portion provided around the core portion and having a refractive index higher than that of the low refractive index core portion and lower than that of the central core portion.
  • the ratio of the diameter to the outer diameter of the low refractive index core is 0.3 or more and 0.85 or less.
  • the relative refractive index difference between the central core portion and the cladding portion is 1.6% to 3.0%, and the relative refractive index difference between the low refractive index core portion and the cladding portion is 1.2%. It is characterized by being above 0.2%.
  • the optical fiber module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical characteristic is a Brillouin frequency shift in Brillouin scattered light.
  • an optical device is characterized by comprising at least one optical fiber module according to any one of the above inventions.
  • the optical device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical device includes a plurality of the optical fiber modules, and the optical fibers included in the optical fiber modules have different optical characteristics.
  • an optical fiber module and an optical device having desired optical characteristics can be easily realized even if an optical fiber to be used has optical characteristics different from a design value.
  • FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing an optical fiber module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic side view schematically showing a bobbin provided in the optical fiber module shown in FIG.
  • Fig. 3 shows the tensile force acting on the longitudinal direction and the optical fiber of an optical fiber with a glass-based glass force of 30 m, 45 m, 60 ⁇ m, and 125 ⁇ m, respectively. It is a figure which shows the relationship with the growth rate of.
  • FIG. 4 is a schematic view schematically showing a cross section and a refractive index profile of the optical fiber provided in the optical fiber module shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing characteristics of optical fibers used in Examples and Comparative Examples of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the elongation percentage of the optical fiber and the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm for the optical fiber modules according to Examples 1 to 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the elongation of the optical fiber and the zero dispersion wavelength for the optical fiber modules according to Examples 1 to 3.
  • FIG. 8 is a diagram showing the frequency spectrum of Brillouin scattered light in Comparative Example 1 when the elongation percentage of the optical fiber is changed from 0.2% to 0.6% in Example 4.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the elongation of the optical fiber and the Brillouin frequency shift in Example 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a schematic plan view schematically showing the optical fiber module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the tension applied to the optical fiber and the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm for the optical fiber modules according to Examples 5 to 10.
  • FIG. 12 is a schematic view schematically showing a wavelength conversion optical device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 shows the relationship between the wavelength ⁇ ⁇ of the pump light and the zero dispersion wavelength of the wavelength conversion optical device in the wavelength conversion optical device of Example 11.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of an FTTH system monitoring system using an optical fiber module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing the Brillouin scattering spectrum of the optical fiber and the optical fiber module in the optical line in the monitoring system shown in FIG.
  • FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing a wavelength conversion optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining chromatic dispersion characteristics of the wavelength conversion optical device shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing wavelength dispersion characteristics of the optical device for generating SC light according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing how SC light is generated in the optical device for SC light generation according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a wave of an optical device for generating SC light according to a modification of the sixth embodiment of the present invention. It is a figure which shows a long dispersion characteristic.
  • FIG. 21 is a schematic side view schematically showing another embodiment of the bobbin provided in the optical fiber module according to the present invention.
  • the optical fiber module according to the first embodiment includes an optical fiber and a bobbin that adjusts the optical characteristics of the optical fiber by applying a stress by changing the diameter (body diameter) of the body that holds the optical fiber. Is.
  • FIG. 1 is a schematic plan view schematically showing the optical fiber module according to the first embodiment.
  • the optical fiber module 10 according to the first embodiment includes an optical fiber 11 having a clad portion around a core portion, and a bobbin 12 having a body portion 12a that holds the optical fiber 11 around. Prepare.
  • FIG. 2 is a schematic side view schematically showing a bobbin provided in the optical fiber module shown in FIG.
  • the bobbin 12 has a trunk portion 12a, a flange portion 12b, a lead hole 12c, and a handle 12d.
  • the optical fiber 11 is wound around the body 12a, and one end is pulled out from the lead hole 12c. Both end portions of the optical fiber 11 are routed along the inner wall of the optical fiber module 10, and then connected to one end of another optical fiber 14 at the connection portion 13. The other end of the optical fiber 14 is drawn out of the optical fiber module through the hole 15.
  • the optical fiber 14 is, for example, a general-purpose single mode optical fiber.
  • the bobbin 12 has a body portion 12a divided into eight in the circumferential direction.
  • the divided portions indicate the diameter direction of the body portion 12a indicated by the arrows. Move outward or inward.
  • the body diameter of the body portion 12a increases, and by moving inward, the body diameter decreases.
  • the optical fiber 11 with a clad outer diameter of 60 ⁇ m is wound at a tension of 1.47 N with the same diameter of the barrel 12a of 352.5 mm, and the optical fiber 11 is held in a slightly stretched state.
  • the body diameter of the body portion 12a is increased to 355 mm, the tension applied to the optical fiber 11 is increased, and the fiber length is increased by 0.7%. That is, when the body diameter of the body 12a is changed from 350 mm to 355 mm, the length of the optical fiber 11 attached to the body 12a is changed by 1.4%.
  • the outer diameter of the cladding portion of the optical fiber 11 is reduced in accordance with the elongation that indicates the rate of change in length, and as a result, the diameter of the core portion of the optical fiber is reduced. Get smaller.
  • the ratio of the change in the outer diameter of the cladding or the diameter of the core with respect to the elongation of the optical fiber is expressed by Equation (1).
  • A 1 - ( 1 + a / 100) "° - 5 X 100 (%) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • A rate of change in outer diameter of the cladding part or core part diameter (%)
  • a elongation rate of optical fiber (%)
  • the refractive index profile of the optical fiber changes due to a change in the diameter of the core and a change in the refractive index itself.
  • the optical fiber density, Poisson's ratio, etc. change, so the optical characteristics change. Therefore, by changing the body diameter of the body portion 12a, the tension applied to the optical fiber 11 changes, and as a result, the refractive index profile, density, etc. of the optical fiber 11 can be changed. It is possible to adjust the optical characteristics.
  • optical characteristics such as chromatic dispersion characteristics, cutoff wavelength, and MFD are almost determined by the refractive index profile of the optical fiber. These optical characteristics can be adjusted by changing.
  • the optical fiber 11 is further wound so as not to overlap the trunk portion 12a in the diameter direction of the trunk portion. Stress evenly against 11 Is applied and transmission loss of the optical fiber 11 is not increased or broken easily.
  • the bobbin 12 holds the optical fiber 11 in a state where the optical fiber 11 is wound around the body 12a with a predetermined winding tension and the optical characteristics of the optical fiber 11 are changed. You can also.
  • Figure 3 shows the longitudinal tension and optical fiber elongation for optical fibers made of silica glass with clad outer diameters of 30 / ⁇ ⁇ , 45 ⁇ m, 60 ⁇ m, and 125 ⁇ m, respectively. It is a figure which shows the relationship with a rate. As shown in Fig. 3, the tension required to achieve the desired elongation is almost proportional to the square of the outer diameter of the cladding, and the smaller the outer diameter of the cladding, the higher the elongation with less tension. can do.
  • the tension required to achieve an elongation of 0.6% is 5.34N when the outer diameter of the cladding is 125 m, while that when the outer diameter of the cladding is 60 m. 1. 24N.
  • the outer diameter of the clad portion is small, the bending stress applied to the optical fiber is small even when wound around a bobbin having the same body diameter, which is advantageous in terms of reliability. Therefore, as the optical fiber 11 according to the first embodiment, it is preferable that the outer diameter of the clad portion is 60 m or less.
  • optical fiber breaking rate is given by equation (2).
  • n Fatigue coefficient of optical fiber in screening test environment
  • n Fatigue coefficient of the optical fiber in the usage environment
  • T winding tension
  • r radius of the cladding
  • E Young's modulus of quartz glass (7.45 ⁇ 10 10 Pa).
  • d is the outer diameter of the optical fiber
  • D is the body diameter (bending diameter) of the bobbin.
  • Equations (2) to (4) an optical fiber with an outer diameter of 60 ⁇ m is attached to a bobbin with a barrel diameter of 350 mm, and when the stress is applied for 20 years, the fracture rate is 0. The applied stress that can ensure the reliability of 025% or less was calculated.
  • the main values used in the calculation are n: 24, n: 24, t: 1
  • ⁇ is a stress at which the elongation of the optical fiber becomes 2%.
  • the stress applied to the optical fiber is equal to or less than the stress at which the elongation rate of the optical fiber is about 0.6%
  • the fracture rate when the stress is continuously applied for 20 years is as follows.
  • the stress applied to the optical fiber 11 according to the first embodiment is equal to or less than the stress necessary for the length of the optical fiber 11 to increase by 0.6%.
  • the force that increases the fracture rate when the bobbin body diameter decreases. Even when the bobbin body diameter is about 60 mm, the fracture rate is less than 0.025% when stress is applied for 20 years. It can be secured.
  • the optical fiber 11 according to the first embodiment has a bending loss force of 0. OldB or less at a used wavelength (for example, 1550 nm) that occurs 16 times with a diameter of 20 mm. Yes. With such an optical fiber having a small bending loss, no loss occurs even when stress or lateral pressure is applied. Specifically, for example, when the optical fiber 11 having a mode field diameter (M FD) of 6 ⁇ m or less is used, the above low bending loss can be realized.
  • M FD mode field diameter
  • the smaller the outer diameter of the clad portion the smaller the tension required to achieve a predetermined elongation rate.
  • the outer diameter of the clad portion is too small, light confinement in the core portion is prevented. Insufficient, light leaks out of the optical fiber and a large transmission loss occurs.
  • the outer diameter of the cladding required to prevent such transmission loss varies depending on the design of the core, but in general, the relative refractive index difference between the core and the cladding is larger and the MFD is smaller.
  • the outer diameter of the clad can be reduced.
  • the outer diameter of the cladding is preferably 30 ⁇ m or more.
  • the optical fiber 11 preferably has a wavelength dispersion slope at the used wavelength of 0.03 psZnm 2 Zkm or less.
  • the chromatic dispersion slope of a general-purpose single-mode optical fiber is about 0.6 psZnm 2 Zkm at 1550 nm. Is 0.03 psZnm 2 Zkm or less, changing the chromatic dispersion value by 0.3 psZnmZkm will change the zero-dispersion wavelength by 30 nm, and the adjustment range of the zero-dispersion wavelength can be broadened.
  • the optical core non-linearity is further enhanced if the effective core area A force is less than or equal to 8 m 2 at the wavelength used.
  • the absolute value of chromatic dispersion at the wavelength used is preferably 5 psZnmZkm or less.
  • the cut-off wavelength c is smaller than the use wavelength. If the use wavelength is 1550 nm, the cut-off wavelength ⁇ c is preferably 1500 nm or less.
  • cutoff wavelength ⁇ c in this specification refers to the fiber cutoff wavelength c defined by ITU-A (International Telecommunication Union) G.650.
  • ITU-A International Telecommunication Union
  • Other terms not specifically defined in this specification shall follow the definitions and measurement methods in ITU-T G.650.
  • FIG. 4 is a schematic view schematically showing a cross section and a refractive index profile of the optical fiber provided in the optical fiber module shown in FIG.
  • the optical fiber 11 includes a central core portion 11a, a core portion provided around the central core portion 11a, having a refractive index lower than that of the central core portion 1 la, and a low refractive index core portion 1 lb.
  • a clad portion 11c provided around the refractive index core portion 11b, having a refractive index higher than that of the low refractive index core portion 1lb and lower than that of the central core portion 1la, and a covering portion id.
  • the central core portion 11a has a refractive index profile A1, the low refractive index core portion l ib has a refractive index profile A2, and the cladding portion 11c has a refractive index profile A3.
  • the optical fiber 11 has a so-called W-shaped refractive index profile.
  • W-type refractive index profile it is easy to design a refractive index profile so that the chromatic dispersion value changes by about IpsZnmZkm when the core diameter is changed by 1%. Therefore, if the length of the optical fiber is increased by 0.6%, the core diameter changes by 0.3%, so that the chromatic dispersion value can be changed by about 0.3 ps / nmZkm.
  • D1 ZD2 which is the ratio of the diameter D1 of the central core portion 11a to the outer diameter D2 of the low refractive index core portion l ib is 0.3 or more and 0.85 or less
  • the wavelength dispersion at the wavelength of 1550 nm A small absolute value and a small chromatic dispersion slope at 1550 nm are particularly preferable because they are particularly well compatible.
  • D1ZD2 is more preferably 0.3 or more and 0.7 or less.
  • ⁇ 1 ⁇ (nf- ⁇ ) / nf ⁇ X 100 (%) ⁇ ⁇ ⁇ (5)
  • ⁇ 2 ⁇ (ns- ⁇ ) / ns ⁇ X 100 (%) ⁇ ⁇ ⁇ (6)
  • nf is the refractive index of the maximum refractive index portion of the central core portion 11a
  • ns is the refractive index of the refractive index minimum portion of the low refractive index core portion l ib
  • ⁇ is the refractive index of the cladding portion 1 lc.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is 1.6% or more, it is preferable because the effective core area can be reduced and the optical nonlinearity can be increased. Further, if the relative refractive index difference ⁇ 1 is 3.0% or less, the cutoff wavelength is easily realized to 1500 nm or less, which is preferable because the manufacturability increases. Further, it is particularly preferable that the relative refractive index difference ⁇ 1 is 1.8% or more and 2.9% or less because high optical nonlinearity and high manufacturability are highly compatible.
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 is ⁇ 0.2% or less, it is preferable because the absolute value of chromatic dispersion at 1550 nm can be made small and the chromatic dispersion slope can be easily designed. Further, if the relative refractive index difference ⁇ 2 is 1.2% or more, it is possible to increase the manufacturability without having to dope a large amount of fluorine, for example, in order to reduce the refractive index of the low refractive index core portion ib. So it is preferable. Further, if the relative refractive index difference ⁇ 2 is 1% or more and 0.5% or less, a low chromatic dispersion slope, high and manufacturability are both highly compatible, which is particularly preferable.
  • the pitch when winding the optical fiber on the bobbin depends on the outer diameter of the coating. If the outer diameter of the covering portion is small, the optical fiber can be wound with a fine force and a pitch, so that a longer optical fiber can be accommodated using the same bobbin.
  • the purpose of coating the optical fiber is to (1) prevent the outer surface of the optical fiber from being damaged and the strength from deteriorating. (2) An external force is also applied to the optical fiber and stress is applied to the stress. Two points are to prevent the transmission characteristics of the optical fiber from deteriorating due to the distortion that occurs. [0064]
  • the coating is required to have a thickness that prevents foreign matter from contacting the outer surface of the optical fiber.
  • the coating part is usually made of a two-layer structure, the Young's modulus of the inner layer is reduced, and the Young's modulus of the outer layer is increased, so-called shell effect is applied to the outer side.
  • the structure prevents the stress from the light from propagating inside the optical fiber.
  • the bending loss generated when the MFD at the used wavelength is 6 ⁇ m or less and the winding diameter is 16 times with a diameter of 20 mm is 0. OldB or less, light confinement is achieved. Can be very strong. Therefore, transmission characteristics do not deteriorate even if the covering portion has no two-layer structure, so that the covering portion can have a single-layer structure applied for the purpose of (1).
  • the thickness of the covering portion as compared with the conventional optical fiber, and for example, the thickness can be about 30 to 40 / ⁇ ⁇ . That is, in the optical fiber according to the first embodiment, when the outer diameter of the cladding of the optical fiber is 30 to 60 / ⁇ ⁇ , the outer diameter of the covering portion can be set to 70 to L00 m.
  • the optical fiber module 10 applies the stress so that the length of the optical fiber 11 is changed by changing the body diameter of the bobbin 12, and the optical fiber module 10. Since the optical characteristics of the optical fiber 11 can be adjusted, even if the optical fiber 11 has an optical characteristic different from the design value, the optical fiber module can realize the desired optical characteristic.
  • FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the optical fibers used in the examples and comparative examples of the present invention.
  • fibers A to C are used as bobbins as optical fibers, respectively. It is a single layer.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the elongation rate of the optical fiber and the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm for the optical fiber modules according to Examples 1 to 3, and FIG. 7 is the elongation rate of the optical fiber. It is a figure which shows the relationship between a zero dispersion wavelength.
  • the chromatic dispersion value and the zero dispersion wavelength can be changed by changing the elongation rate of the optical fiber and can be adjusted to a desired value.
  • the range in which the chromatic dispersion value can be adjusted is the same for both optical fiber modules.
  • the range in which the zero dispersion wavelength can be adjusted is wider than in the other examples! ⁇ The result was obtained.
  • Example 4 of the present invention an optical fiber module as shown in FIG. 1 was manufactured, and the Brillouin frequency shift was measured in a state where the bobbin body diameter was changed and the elongation of the optical fiber was changed.
  • the optical fiber module of Example 4 is obtained by further winding a fiber A having the characteristics shown in FIG. 5 as an optical fiber around a bobbin.
  • the Brillouin frequency shift was measured for the same optical fiber module as in Example 4 when the elongation of the optical fiber was 0%.
  • FIG. 8 is a diagram showing the frequency spectrum of the Brillouin scattered light of Comparative Example 1 when the elongation percentage of the optical fiber is changed from 0.2 to 0.6% in Example 4, and FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the elongation percentage of the optical fiber and the Brillouin frequency shift in Example 4 and Comparative Example 1.
  • the optical fiber module according to the present example can change the Brillouin frequency shift by changing the elongation rate of the optical fiber and can adjust it to a desired value. It was done. It was also confirmed that the Brillouin frequency shift increases as the elongation of the optical fiber increases.
  • the optical fiber module according to the second embodiment includes an optical fiber and a bobbin that holds the optical fiber by wrapping the optical fiber around the body in a state where the optical characteristics are changed by applying tension to the optical fiber. is there.
  • FIG. 10 is a schematic plan view schematically showing the optical fiber module according to the second embodiment.
  • the optical fiber module 20 according to the second embodiment includes an optical fiber 21 and a bobbin 22 having a body portion 22a that holds the optical fiber 21.
  • the bobbin 22 includes a mechanism for changing the body diameter of the force body 22a including the body 22a, the flange 22b, and the lead-out hole 22c. Absent.
  • the optical fiber 11 is rubbed against the body 22a, and one end is drawn out from the lead hole 22c.
  • Optical fa Both ends of the fiber 21 are routed along the inner wall of the optical fiber module 20 and then connected to one end of another optical fiber 24 at the connection 23. The other end of the optical fiber 24 is drawn out of the optical fiber module through the hole 25.
  • the optical fiber is, for example, a general-purpose single mode optical fiber.
  • the bobbin 22 When the optical fiber 21 is wound with a predetermined winding tension, the bobbin 22 extends the length of the optical fiber 21 and changes the optical characteristics by the same action as in the first embodiment.
  • the optical fiber 21 is held in the state. Accordingly, the optical fiber module 20 has optical characteristics that are different from the design values by placing the optical fiber 21 on the bobbin 22 with a tension that provides an elongation rate that provides desired optical characteristics.
  • the optical fiber module can achieve the desired optical characteristics.
  • optical fiber 21 the same fiber as the optical fiber 11 according to Embodiment 1 can be used.
  • Example 5 of the present invention An optical fiber module as shown in FIG. 10 was prepared as LO, and the chromatic dispersion characteristics were measured in a state where the optical fiber was wound and held with a predetermined tension.
  • the optical fiber modules of Examples 5 to 10 are made of fiber A having the characteristics shown in FIG. 5 as optical fibers of about 0.2 N, 0.0.0.6 N, 0.8 N, and 1.0 N, respectively. 1. It is further wound so that 2N tension is applied.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the tension applied to the optical fiber and the chromatic dispersion value at a wavelength of 1550 nm for the optical fiber modules according to Examples 5 to 10.
  • chromatic dispersion values were obtained according to the tension applied to the optical fiber, and they were calculated from the refractive index profile when the fiber A was tensioned and extended in length. It was in good agreement with the calculated value. That is, it was confirmed that the optical fiber module according to the present example can make the wavelength dispersion value a desired value by holding the optical fiber in a state where the tension obtained by calculation is strong. .
  • the optical device according to the third embodiment has a nonlinear optical effect F when signal light and pump light are input.
  • This is a wavelength-converted optical device that outputs wavelength-converted light generated by WM.
  • FIG. 12 is a schematic diagram schematically showing the wavelength conversion optical device according to the third embodiment.
  • the wavelength conversion optical device 100 includes the optical fiber module 10 according to Embodiment 1, and an optical multiplexer 30 that combines the signal light Sin and the pump light Sp.
  • the optical multiplexer 30 multiplexes the input signal light Sin and the pump light Sp and outputs them to the optical fiber module 10.
  • the optical fiber module 10 generates wavelength converted light Sc from the combined signal light Sin and pump light Sp by FWM, and outputs the wavelength converted light Sc to the outside.
  • the optical fiber module 10 can adjust the zero dispersion wavelength 0 by changing the length of the optical fiber 11 provided therein, the zero dispersion wavelength 0 of the optical fiber 11 is pumped during manufacture. Even if it deviates from the Sp wavelength ⁇ ⁇ , the zero-dispersion wavelength ⁇ must match the wavelength ⁇ ⁇ exactly.
  • the wavelength conversion optical device 100 can have a wide band and highly efficient wavelength conversion characteristics. Also, the zero dispersion wavelength of the optical fiber 11 due to the temperature change around the wavelength conversion device 100
  • the length of the optical fiber 11 can be changed to make the zero dispersion wavelength 0 exactly match the wavelength ⁇ , and the wavelength conversion characteristics of the wavelength conversion optical device 100 can be maintained. it can.
  • Example 11 of the present invention a wavelength conversion optical device was manufactured using the optical fiber module of Example 2 provided with a fiber rod having a zero dispersion wavelength of 1541.4 nm shown in FIG. Then, light with a wavelength of 1550 nm was input as pump light, and signal light was input while changing the wavelength, and the wavelength conversion band of the wavelength conversion optical device was measured.
  • This wavelength conversion band was measured by changing the zero dispersion wavelength of the wavelength conversion optical device by changing the diameter of the bobbin around which the fiber B is wound.
  • the wavelength conversion band refers to two signal lights whose wavelength conversion efficiency decreases by 3 dB from the maximum value on the short wavelength side and long wavelength side of the pump light wavelength of 1550 nm when the wavelength of the signal light is changed. Is represented by the difference between the wavelengths.
  • FIG. 13 shows the relationship between the wavelength ⁇ ⁇ of the pump light and the zero-dispersion wavelength of the wavelength conversion optical device in the wavelength conversion optical device of Example 11.
  • Fig. 13 shows the calculated wavelength conversion band calculated from the tension applied to the fiber ⁇ .
  • the wavelength conversion band changes according to the difference between the wavelength ⁇ ⁇ and the zero-dispersion wavelength.
  • the wavelength conversion band becomes the maximum value.
  • the tension applied to the fiber B was about 0.24N. From this result, the wavelength-converted optical device according to the present example is adjusted by adjusting the zero-dispersion wavelength ⁇ to match the wavelength ⁇ ⁇ of the pump light.
  • the fiber module according to Embodiment 4 is an optical fiber module for line monitoring used in a monitoring system that searches for a fault location in the line of the FTTH system using Brillouin frequency shift.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a monitoring system of the FTTH system using the optical fiber module according to the fourth embodiment.
  • This monitoring system 200 includes an optical line terminal (OLT) 40 that is provided on a terminal station side such as a telephone station and transmits and receives optical signals, and an optical signal transmitted from the OLT 40 is divided into n branches (n is 2 or more).
  • OLT optical line terminal
  • optical splitter 50 and ONU Optical Network Unit 60—1 to 60—n installed on the subscriber side to transmit and receive optical signals, and OLT40, optical splitter 50, ONU60—1 to 60 —n
  • OLT40 optical splitter 50, ONU60—1 to 60 —n
  • BOTDR Billrillouin Optical Time Domain Reflectometer 80 for measuring the Brillouin scattered light generated in the optical fiber in the optical fiber in the section of optical fiber module 70—l to 70—n and the terminal force at a predetermined distance. And force.
  • the value of the Brillouin frequency shift of the optical fiber of each optical line is V.
  • the optical fiber modules 70-l to 70-n use optical fibers having the same Brillouin frequency. However, the Brillouin frequency shift is mutually changed by applying a predetermined stress to the optical fiber to change the length. Are adjusted to have different values V l to vn.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing the frequency spectrum (Brillouin scattering spectrum) of the Brillouin scattered light of the optical fiber and the optical fiber modules 70-1 to 70-n in the optical line in the monitoring system shown in FIG.
  • the resulting Brillouin scattering spectrum is the frequency.
  • the number v has a peak.
  • optical fiber module 70-2 is included in section b, so the Brillouin scattering spectrum obtained is superimposed with peaks at frequencies V and V2. Is.
  • the Brillouin scattering spectrum obtained is a superposition of peaks having frequencies V, vl, and V2.
  • the optical fiber modules 70-1 to 70-n change the refractive index, density, and Poisson's ratio of the optical fiber by applying predetermined stress to the optical fiber having the same Brillouin frequency shift.
  • the frequency shift is adjusted to be different values V 1 to V n. Therefore, the number of optical fiber design and manufacturing processes can be reduced and the performance of the monitoring system can be reduced compared to the case of using an optical fiber manufactured by designing a refractive index profile so that the Brillouin frequency shifts are different from each other. Will not deteriorate.
  • the optical device according to the fifth embodiment is a wavelength conversion optical device as in the third embodiment, but adjusts the wavelength dispersion characteristic and the Brillouin frequency shift at the same time.
  • FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing the wavelength conversion optical device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • This wavelength conversion optical device 300 includes optical fiber modules 10-1 to: LO-3 connected in cascade, optical signal modules 10-1 to LO-3 having the same configuration as the optical fiber module 10 according to the first embodiment, a signal light Sin and a pump.
  • An optical multiplexer 30 for multiplexing the light Sp is provided.
  • the optical multiplexer 30 similarly to the wavelength conversion optical device 100 according to the third embodiment, the optical multiplexer 30 combines the input signal light Sin and the pump light Sp to form an optical fiber module. 10—1 to 10—3, and the optical fiber module 10—1 to 10—3 From the combined signal light Sin and pump light Sp, wavelength-converted light Sc is generated by FWM and output to the outside of the wavelength-converted optical device 300.
  • the zero dispersion wavelengths of the optical fiber modules 10-1 to 10-3 are all equal to the wavelength ⁇ ⁇ of the pump light Sp, and the Brillouin frequency shifts are different from each other. Therefore, the wavelength conversion light Sc having a very wide band and highly efficient wavelength conversion characteristics and higher light intensity can be output. This will be specifically described below.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the chromatic dispersion characteristics of the wavelength conversion optical device shown in FIG.
  • the horizontal axis indicates the length of optical fibers 11-1 to: L 1-3
  • section a 1 is optical fiber 11-1
  • section a2 is optical fiber 11-2
  • section a3 is light. Fibers 11–3 are shown.
  • the vertical axis indicates the chromatic dispersion value at the wavelength ⁇ of the pump light Sp.
  • the optical fiber 111 is assumed to have OpsZnmZkm as indicated by a line L1 in FIG. 17 when the elongation rate is 0%.
  • the Brillouin frequency shift when the elongation is 0% is, for example, 9.63 GHz.
  • the optical fibers 11-2 and 11 3 are optical fibers manufactured using the same core material as the optical fiber 11-1, and are adjusted by adjusting the drawing conditions of the optical fiber.
  • the chromatic dispersion value at the wavelength ⁇ p in the case of the power SO% is a predetermined positive value as indicated by the line L21 or the line L31 in FIG.
  • the Brillouin frequency shift when the elongation ratio of optical fibers 11-2 and 11-3 is 0% uses the same core material as that of optical fiber 11-1. It is 9.63GHz which is the same as 1.
  • the optical fiber 11-1 is wound around a bobbin with an elongation rate of 0%.
  • the chromatic dispersion value of the optical fiber module 10-1 remains OpsZnmZkm as indicated by the line L1, and the Brillouin frequency shift remains at 9.63 GHz.
  • the optical fiber 112 is wound around a bobbin at a predetermined elongation rate.
  • the chromatic dispersion value of the optical fiber module 10-2 is shifted from the value indicated by the line L21 to OpsZnmZkm indicated by the line L22.
  • Brillouin The frequency shift is also shifted from 9.63 GHz to the higher frequency side.
  • the optical fiber 11 3 is wound around the bobbin at a predetermined elongation rate larger than that in the case of the optical fiber 11-2.
  • the chromatic dispersion value of the optical fiber module 10-3 is shifted from the value indicated by the line L31 to OpsZn mZkm indicated by the line L32.
  • the Brillouin frequency shift also shifts to a higher frequency side than the case of the optical fibers 1 1 and 2 due to the 9.63 GHz force.
  • the force zero dispersion wavelengths at which the Brillouin frequency shifts are different from each other coincide with the wavelength ⁇ p of the pump light Sp.
  • the wavelength conversion optical device 300 in which the optical fiber modules 10-1 to L0-3 are connected in cascade has the same length as the total length of the optical fibers 11-1 to L1-3.
  • the threshold for stimulated Brillouin scattering is lowered.
  • the wavelength conversion efficiency of each of the optical fiber modules 10-1 to 10-3 is lower than that of the reference optical fiber because all of the zero dispersion wavelengths match the wavelength ⁇ of the pump light Sp. I won't go down
  • the wavelength conversion optical device 300 since the wavelength conversion optical device 300 can input the pump light Sp having a higher light intensity while maintaining the wavelength conversion efficiency, the wavelength conversion light Sc having a higher light intensity can be output. Therefore, the wavelength conversion optical device 300, like the wavelength conversion optical device 100 according to the third embodiment, has an extremely wide band and high efficiency wavelength conversion characteristics, and also outputs a high-frequency wavelength conversion light Sc with higher light intensity. it can.
  • the wavelength conversion optical device 300 can be realized, for example, as follows. First, as the optical fiber 11-1, fiber A having a zero dispersion wavelength of 1541.7 nm shown in Fig. 5 is used. Next, as an optical fiber 11-2, an optical fiber manufactured using the same core base material as that of the fiber A, and by adjusting the drawing condition of the optical fiber, the wavelength 1541 when the elongation rate is 0% is set. Use a chromatic dispersion value of about 0.16psZnmZkm at 7nm. Similarly, an optical fiber 11-3 having a chromatic dispersion value of about 0.32 psZnmZkm at a wavelength of 1541.7 nm when the elongation is 0% is used.
  • the optical fibers 1 1-1 to L 1-3 have the same length.
  • the optical fiber 11-1 is wound around the bobbin with a winding tension such that the elongation percentage is 0%.
  • the wavelength dispersion value of the optical fiber module 10-1 is Ops / nm / km at a wavelength of 1541.7 nm.
  • the Brillouin frequency shift of the optical fiber module 10-1 is approximately 9.63 GHz as shown in Comparative Example 1 in FIG.
  • the bobbin body diameter is expanded to increase the elongation rate. 0. Hold in 3% wrap.
  • the wavelength dispersion value of the optical fiber module 10-2 is shifted to OpsZnmZkm at the wavelength of 1541.7 nm.
  • the Brillouin frequency shift of fiber optic module 10-2 shifts from about 9.63 GHz force to about 9.72 GHz.
  • the bobbin body diameter is expanded to increase the elongation rate. 0. Keep it wound at 6%.
  • the wavelength dispersion value of the optical fiber module 10-3 is shifted to OpsZnmZkm at a wavelength of 1541.7 nm.
  • the Brillouin frequency shift of fiber optic module 10-3 shifts from about 9.63 GHz to about 9.82 GHz.
  • each of the zero dispersion wavelengths of the optical fiber modules 10-1 to 10-3 is the wavelength ⁇ ⁇ of the pump light Sp.
  • the wavelength conversion optical device 300 realizes an extremely wide band and highly efficient wavelength conversion characteristic. Furthermore, the Brillouin frequency shifts of the optical fiber modules 10-1 to 10-3 are different from each other at approximately 9.63 GHz, 9, 72 GHz, and 9.82 GHz, and the force is also shown in FIG.
  • each Brillouin frequency shift is sufficiently separated, and the threshold for stimulated Brillouin scattering is the same as the total length of the optical fibers 11 1 to: L 1 3 Lower to about 1Z3 compared to the length of Fino A
  • Embodiment 6 is an optical device for generating SC light, and, like the wavelength conversion optical device according to the third embodiment, adjusts the chromatic dispersion characteristic and the Brillouin frequency shift at the same time.
  • the SC light generating optical device has the same configuration as that of the wavelength conversion optical device 300 according to the third embodiment, and will be described using the same reference numerals. That is, the optical device for generating SC light according to the sixth embodiment is configured by cascading optical fiber modules 10-1 to 10-3. Then, a predetermined optical pulse train is input from the optical fiber module 10-1 to generate and grow SC light to the optical fiber modules 10-1 to 10-3 and output from the optical fiber module 10-3 To do.
  • the optical device for generating SC light is an optical pulse train of optical fibers 11-1 to L-1-3 provided in the optical fiber modules 10-1 to 10-3. Since the chromatic dispersion values at the center wavelength of the optical fiber module are all negative and decrease step by step for each of the optical fiber modules 10-1 to 103, the SC light is extremely broadband and has low noise. Can be output with high efficiency. This will be specifically described below.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the chromatic dispersion characteristics of the optical device for generating SC light according to the sixth embodiment.
  • the horizontal axis indicates the length of optical fibers 11-1 to: L1-3
  • section a4 is optical fiber 11-1
  • section a5 is optical fiber 11-2
  • section a6 is optical fiber. No. 11 3 respectively.
  • the vertical axis represents the chromatic dispersion value at the center wavelength of the optical pulse train.
  • Optical fibers 11-1 to: L1-3 are the same type of optical fiber, and the chromatic dispersion values at the center wavelength of the optical pulse train when the elongation percentage is 0% are shown in FIG. The negative value shown by L4, L51, L61.
  • the Brillouin frequency shift when the elongation is 0% is, for example, 9.63 GHz.
  • the optical fiber 11-1 is wound around a bobbin with an elongation rate of 0%.
  • the chromatic dispersion value and Brillouin frequency shift of the optical fiber module 10-1 are the same as those of the optical fiber 11-1.
  • the optical fiber 11-2 is wound around the bobbin at a predetermined elongation rate.
  • the chromatic dispersion value of the optical fiber module 10-2 is The value indicated by line L51 is shifted to the value indicated by line L52.
  • the Brillouin frequency shift also shifts from 9.63 GHz to the high frequency side.
  • the optical fiber 11-3 is wound around the bobbin at a predetermined elongation rate larger than that of the optical fiber 11-2.
  • the chromatic dispersion value of the optical fiber module 10-3 is shifted from the value indicated by the line L61 to the value indicated by the line L62.
  • the Brillouin frequency shift also shifts from 9.63 GHz to a higher frequency than in the case of optical fiber 11-2.
  • each of the optical fiber modules 10-1 to 10-3 has a negative chromatic dispersion value at the center wavelength of the optical pulse train, and each of the optical fiber modules 10-1 to 10 —. Every 3 is decreasing step by step. At the same time, the zero-dispersion wavelength of optical fiber module 10-1 ⁇ : L0-3 is also increased stepwise for each optical fiber module 10-1-10-3
  • FIG. 19 shows how SC light is generated in the optical device for SC light generation according to the sixth embodiment.
  • the zero-dispersion wavelengths of the optical fiber modules 10-1 to L0-3 are assumed to be ⁇ , ⁇ , and ⁇ , respectively.
  • the spectrum of the optical pulse train is spectrum S1 at the input end of section a4, but at the output end of section a4,
  • the spectrum of the optical pulse train is broadened by nonlinear optical effects such as SPM in the optical fiber 11-1, and becomes the spectrum S2.
  • the wavelength at the end on the long wavelength side of the spectrum S2 does not become longer than ⁇ .
  • S2 is zero
  • the optical device for generating SC light according to the sixth embodiment has a FWM that causes noise of SC light even if there is a gap between the optical fiber modules 10-1 to 10-3. Since no light is generated, SC light with less noise can be output with high efficiency.
  • the optical fiber modules 10-1 to 10-3 have different Brillouin frequency shifts.
  • the optical device for generating SC light according to the sixth embodiment can input an optical pulse train having higher light intensity, and can generate broadband SC light with higher light intensity.
  • FIG. 20 is a diagram showing the wavelength dispersion characteristics of the optical device for generating SC light according to a modification of the sixth embodiment.
  • the horizontal and vertical axes are the same as in FIG. As shown in Fig. 20, as indicated by chromatic dispersion value lines L42, 53, and 63 at the center wavelength of the optical pulse train of optical fibers 11-1 to 11-3 provided in optical fiber modules 10-1 to 10-3, respectively.
  • chromatic dispersion value lines L42, 53, and 63 at the center wavelength of the optical pulse train of optical fibers 11-1 to 11-3 provided in optical fiber modules 10-1 to 10-3, respectively.
  • Even in the SC light generation device, which is negative and continuously decreasing for each optical fiber module 10-1 to 10-3, as in the sixth embodiment it is extremely wideband and has low noise. SC light can be output with high efficiency.
  • the optical fiber 11-1 to 11 are fixed with grease or the like so that the winding tension is not relaxed.
  • the wavelength dispersion value at the center wavelength of the optical pulse train is! / And the deviation is also a negative value, so that SC light is generated in the normal dispersion region.
  • the chromatic dispersion value at the optical pulse train center wavelength of the optical fibers 11-1 to L-1-3 is! / In the longitudinal direction! / , Positive value
  • An optical device for sc light generation in which the wavelength dispersion characteristics are adjusted so that the force changes to a negative value can generate broadband SC light with higher light intensity in the anomalous dispersion region.
  • the bobbin shown in Fig. 21 may be used.
  • FIG. 21 is a schematic side view schematically showing another embodiment of the bobbin provided in the optical fiber module according to the present invention.
  • the bobbin 16 has a force barrel having a structure similar to that of the bobbin 12 shown in FIG. 2 and is separated into three stages of barrels 16aa, 16ab, and 16ac.
  • the barrel diameters of the barrels 16aa to 16ac are 16d.
  • the optical fiber module can be made smaller than when three bobbins 16 are provided.
  • a handle for changing the body diameter may be provided corresponding to each of the body parts 16aa to 16ac, and the body diameter of each body part 16aa to 16ac may be changed individually.
  • the optical fiber is held by a bobbin as the holding means with the length of the optical fiber extended, and the bobbin diameter of the bobbin is changed as a stress variable mechanism.
  • the length was changed by applying stress to the surface.
  • the optical fiber holding means may be a holding means provided with a fixing jig that fixes both ends in a state where tension is applied to the optical fiber.
  • the stress applying mechanism may be a fixing jig moving mechanism that changes the length of the optical fiber by moving the fixing jig.
  • the optical fiber module and the optical device according to the present invention can be suitably used for an optical fiber communication system, an FTTH system monitoring system, and the like.

Landscapes

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Abstract

　光ファイバと、前記光ファイバの長さが変化するように応力を印加して前記光ファイバの光学特性を調整する応力印加機構と、を備える。また、光ファイバと、前記光ファイバの長さを伸ばして光学特性を変化させた状態で前記光ファイバを保持する保持手段と、を備える。前記応力印加機構は、前記光ファイバを巻きつける胴部を有するボビンの前記胴部の直径を変える胴部直径可変機構である。これによって、設計値と異なる光学特性を有する光ファイバを用いても、所望の光学特性が実現できる光ファイバモジュールおよび光デバイスを提供する。

Description

明 細 書
光ファイバモジュールおよび光デバイス
技術分野
[0001] 本発明は、光ファイバモジュールおよび光デバイスに関するものである。
背景技術
[0002] 光ファイバは、例えば光通信システムにおいて様々な用途に利用されており、それ ぞれの用途に対応した様々な光学特性が要求されている。
[0003] 例えば、近年、高!、光学非線形性を有する高非線形光ファイバ (HNLF： High Non -Linear fiber)の開発が進んでおり、それに伴って高非線形光ファイバ中で発生する 非線形光学効果を利用した信号処理が行われている。例えば、四光波混合 (FWM) を利用した波長変換や、自己位相変調などを利用した光パルス圧縮、光ソリトン伝送 、波形整形、 SC (Supercontinuum)光源などに使用される高非線形光ファイバには、 利用する非線形光学効果の種類に応じた最適な波長分散値を有することが要求さ れる。例えば、 FWMを利用した波長変換を行う場合は、高非線形光ファイバの零分 散波長が所定の波長に厳密に一致することにより、高効率で広帯域の波長変換が実 現できる (特許文献 1参照)。
[0004] 一方、光ファイバに信号光を入射すると、光ファイバ中に発生している音響波により 信号光の一部が散乱されて散乱光が発生する。この散乱光はブリルアン散乱光と呼 ばれ、信号光の光周波数よりも音響波の周波数だけ低い光周波数にピークを有し、 信号光の伝搬方向に対して後方に伝搬する。信号光の光周波数に対するピークの 光周波数の差は、ブリルアン周波数シフトと呼ばれ、光ファイバの種類に応じた固有 の値である。そこで、このブリルアン周波数シフトが異なるように設計した複数の光フ アイバを利用して FTTH ( ber To The Home)システムの線路内の故障位置を探 查する監視システムが開示されて!ヽる (非特許文献 1参照)。
[0005] 光ファイバの波長分散特性やブリルアン周波数シフトなどの光学特性は、光フアイ バの材質や屈折率のプロファイルによって決まる。光ファイバは、通常は光ファイバ 母材を目標とするクラッドの外径まで細く線引きすることにより製造され、線引きした際 に所望の光学特性を有する光ファイバとなるように光ファイバ母材の製造を行う。した がって、光ファイバの光学特性の多くは光ファイバ母材の製造時にほぼ決定される。 そして、このように製造された所望の光学特性を有する光ファイバは、通常は光フアイ バモジュールや光デバイスに組み込まれて用 、られる。
[0006] 特許文献 1：特開 2005— 301009号公報
非特許文献 1 :本田奈月 他、「固有ブリルアン周波数シフトを有する光マーカを用い た光試験システム」、 2005年 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、 B— 10— 1 0
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] しかしながら、目標とする屈折率プロファイルの設計の誤差や製造時の長手変動な どにより、製造した光ファイバの光学特性が所望の特性とならない場合がある。このよ うな光ファイバを用いた場合には、所望の光学特性を有する光ファイバモジュールや 光デバイスが得られな 、と 、う問題があった。
[0008] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設計値と異なる光学特性を有する 光ファイバを用いても所望の光学特性が実現できる光ファイバモジュールおよび光 デバイスを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバモジユー ルは、光ファイバと、前記光ファイバの長さが変化するように応力を印加して前記光フ アイバの光学特性を調整する応力印加機構と、を備えることを特徴とする。
[0010] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、光ファイバと、前記光ファイバの長さ を伸ばして光学特性を変化させた状態で前記光ファイバを保持する保持手段と、を 備えることを特徴とする。
[0011] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明において、前記保持手段は
、前記光ファイバの長さが変化するように応力を印加して前記光ファイバの光学特性 を調整する応力印加機構を備えることを特徴とする。
[0012] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明において、前記保持手段は 、前記光ファイバを卷きつける胴部を有するボビンであることを特徴とする。
[0013] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明において、前記応力印加機 構は、前記光ファイバを卷きつける胴部を有するボビンの前記胴部の直径を変える 胴部直径可変機構であることを特徴とする。
[0014] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光ファイバ は、前記ボビンの胴部に一層巻きにされていることを特徴とする。
[0015] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光ファイバ は石英系ガラス力 なるものであり、コア部の周囲に前記コア部よりも屈折率が低く外 径が 30 μ m以上 60 μ m以下のクラッド部を備えるものであることを特徴とする。
[0016] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光ファイバ は前記クラッド部の周囲に外径が 70 m以上 100 m以下の被覆部を備えるもので あることを特徴とする。
[0017] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明において、前記光ファイバ にかかる応力は、前記光ファイバの長さが 0. 6%だけ伸びるのに必要な応力以下で あることを特徴とする。
[0018] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光ファイバ は、直径 20mmで 16回巻いたときに発生する波長 1550nmにおける曲げ損失が 0.
OldB以下のちのであることを特徴とする。
[0019] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光学特性は 波長分散特性であることを特徴とする。
[0020] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光ファイバ は、波長 1550nmにおける波長分散スロープが 0. 03psZnm2Zkm以下であること を特徴とする。
[0021] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明において、前記光ファイバ は、中心コア部と、前記中心コア部の周囲に設けられ前記中心コア部より屈折率が 低い低屈折率コア部と、を有するコア部と、前記コア部の周囲に設けられ前記低屈折 率コア部より屈折率が高く前記中心コア部より屈折率が低いクラッド部と、を備え、前 記中心コア部の直径と前記低屈折率コア部の外径との比は 0. 3以上 0. 85以下であ り、前記中心コア部とクラッド部との比屈折率差は 1. 6%以上 3. 0%以下であり、前 記低屈折率コア部とクラッド部との比屈折率差は 1. 2%以上 0. 2%以下である ことを特徴とする。
[0022] また、本発明に係る光ファイバモジュールは、上記発明にお 、て、前記光学特性は ブリルアン散乱光におけるブリルアン周波数シフトであることを特徴とする。
[0023] また、本発明に係る光デバイスは、上記の 、ずれかの発明に係る光ファイバモジュ ールを少なくとも 1つ備えることを特徴とする。
[0024] また、本発明に係る光デバイスは、上記発明にお 、て、前記光ファイバモジュール を複数備え、前記各光ファイバモジュールが備える各光ファイバは、互いに異なる光 学特性を有することを特徴とする。
発明の効果
[0025] 本発明によれば、用いる光ファイバが設計値と異なる光学特性を有していても、所 望の光学特性を有する光ファイバモジュールおよび光デバイスが容易に実現できる という効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1に係る光ファイバモジュールを模式的に表した 平面概略図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す光ファイバモジュールに備えられたボビンを模式的に表した 側面概略図である。
[図 3]図 3は、クラッド部の外径力 Sそれぞれ 30 m、 45 m、 60 ^ m, 125 μ mの石 英系ガラス力 なる光ファイバについて、長さ方向に力かる張力と光ファイバの伸び 率との関係を示す図である。
[図 4]図 4は、図 1に示す光ファイバモジュールに備えられた光ファイバの断面と屈折 率プロファイルを模式的に表した概略図である。
[図 5]図 5は、本発明の実施例および比較例で用いた光ファイバの特性を示す図であ る。
[図 6]図 6は、本発明の実施例 1〜3に係る光ファイバモジュールについて、光フアイ バの伸び率と波長 1550nmにおける波長分散値との関係を示す図である。 [図 7]図 7は、実施例 1〜3に係る光ファイバモジュールについて、光ファイバの伸び 率と零分散波長との関係を示す図である。
[図 8]図 8は、実施例 4において光ファイバの伸び率を 0. 2〜0. 6%と変化させた場 合と比較例 1のブリルアン散乱光の周波数スペクトルを示す図である。
[図 9]図 9は、実施例 4と比較例 1とにおける光ファイバの伸び率とブリルアン周波数シ フトとの関係を示す図である。
[図 10]図 10は、本発明の実施の形態 2に係る光ファイバモジュールを模式的に表し た平面概略図である。
[図 11]図 11は、実施例 5〜10に係る光ファイバモジュールについて、光ファイバにか かる張力と波長 1550nmにおける波長分散値との関係を示す図である。
[図 12]図 12は、本発明の実施の形態 3に係る波長変換光デバイスを模式的に表した 概略図である。
[図 13]図 13は、実施例 11の波長変換光デバイスにおいて、ポンプ光の波長 λ ρと波 長変換光デバイスの零分散波長えとの
0 差と、波長変換帯域との関係を示す図である
[図 14]図 14は、本発明の実施の形態 4に係る光ファイバモジュールを用いた FTTHシ ステムの監視システムの構成を示すブロック図である。
[図 15]図 15は、図 14に示す監視システムにお 、て光線路中の光ファイバおよび光フ アイバモジュールのブリルアン散乱スペクトルを模式的に示す図である。
[図 16]図 16は、本発明の実施の形態 5に係る波長変換光デバイスを模式的に表した 概略図である。
[図 17]図 17は、図 16に示す波長変換光デバイスの波長分散特性について説明する 図である。
[図 18]図 18は、本発明の実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスの波長分散特 性を示す図である。
[図 19]図 19は、本発明の実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスにおいて SC 光が発生する様子を示す図である。
[図 20]図 20は、本発明の実施の形態 6の変形例に係る SC光発生用光デバイスの波 長分散特性を示す図である。
[図 21]図 21は、本発明に係る光ファイバモジュールに備えられたボビンの別の実施 の形態を模式的に表した側面概略図である。
符号の説明
10、 10—:!〜 10— 3、 20、 70—:!〜 70— n 光ファイバモジュール
11、 21 光ファイバ
11a 中心コア部
l ib 低屈折率コア部
11c クラッド、咅
l id 被覆部
12、 16、 22 ボビン
12a、 16aa〜： 16ac、 22a 月同咅
12b、 16b、 22b 鍔部
12c、 16c、 22c 引き出し穴
12d、 16d ノ、ンドノレ
13、 23 接続部
14、 24 光ファイバ
15、 25 穴部
30 光合波器
40 OLT
50 光スプリッタ
60— 1〜60— n ONU
80 BOTDR
100、 300 波長変換光デバイス
200 監視システム
a、 al〜a6、 b、 c 区間
A1〜A3 屈折率プロフアイノレ
Sc 波長変換光 Sin 信号光
Sp ポンプ光
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバモジュールおよび光デバイスの実 施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるもの ではない。
[0029] (実施の形態 1)
本発明の実施の形態 1に係る光ファイバモジュールについて説明する。本実施の 形態 1に係る光ファイバモジュールは、光ファイバと、光ファイバを卷きつける胴部の 直径 (胴径)を変化させて応力を印加し、光ファイバの光学特性を調整するボビンとを 備えるものである。
[0030] 図 1は、本実施の形態 1に係る光ファイバモジュールを模式的に表した平面概略図 である。図 1に示すように、本実施の形態 1に係る光ファイバモジュール 10は、コア部 の周囲にクラッド部を備える光ファイバ 11と、光ファイバ 11を卷きつける胴部 12aを有 するボビン 12とを備える。
[0031] 図 2は、図 1に示す光ファイバモジュールに備えられたボビンを模式的に表した側 面概略図である。ボビン 12は、胴部 12aと、鍔部 12bと、引き出し穴 12cと、ハンドル 12dとを有する。光ファイバ 11は胴部 12aに卷きつけられ、一端が引き出し穴 12cか ら引き出される。光ファイバ 11の両端部は光ファイバモジュール 10の内壁に沿って 取り回された後、接続部 13において他の光ファイバ 14の一端と接続される。光フアイ ノ 14のもう一端は穴部 15から光ファイバモジュールの外部に引き出される。光フアイ ノ 14は例えば汎用のシングルモード光ファイバである。
[0032] ボビン 12は、胴部 12aが円周方向に 8分割されており、ハンドル 12dを矢印に示す 方向のいずれかに回転させると分割された各部分が矢印に示す胴部 12aの直径方 向の外側または内側に移動する。各分割部分が胴部 12aの直径方向の外側に移動 することによって胴部 12aの胴径が大きくなり、内側に移動することによって胴径が小 さくなる。
[0033] 胴部 12aの胴径が変化することにより、胴部 12aに卷かれた光ファイバ 11に応力が 印加されて張力が変化する。張力が変化することで光ファイバ 11の長さ、屈折率、密 度等が変化する。
[0034] たとえば、胴部 12aの月同径カ 352. 5mmの状態でクラッド外径 60 μ mの光ファイバ 11を巻き張力 1. 47Nで巻きつけ、光ファイバ 11をある程度伸ばした状態で保持す る。この状態で胴部 12aの胴径を 350mmまで小さくすると、光ファイバ 11にかかって いる張力が緩和し、ファイバ長が 0. 7%短くなる。一方、胴部 12aの胴径を 355mm まで大きくすると、光ファイバ 11にかかる張力が大きくなり、ファイバ長が 0. 7%長くな る。つまり、胴部 12aの胴径が 350mmから 355mmまで変化させると、胴部 12aに卷 きつけられた光ファイバ 11の長さは 1. 4%変化する。
[0035] 光ファイバ 11の長さが伸びると、光ファイバ 11のクラッド部の外径は長さの変化の 割合を示す伸び率に応じて小さくなるため、結果として光ファイバのコア部の直径が 小さくなる。光ファイバの伸び率に対するクラッド部の外径またはコア部の直径の変 化の割合は、数式（1)によって示される。
[0036] A= 1 - (1 + a/100)"°-5 X 100 (%) · · · (1)
ただし、 A:クラッド部外径またはコア部直径の変化率（％)、 a :光ファイバの伸び率 (%)、である。
[0037] 光ファイバに印加される張力が変化すれば、コア部の直径の変化および屈折率自 身の変化により光ファイバの屈折率プロファイルが変化する。また、屈折率プロフアイ ルに加えて光ファイバの密度やポアソン比等も変化することから、光学特性が変化す ることになる。したがって、胴部 12aの胴径を変化させることにより、光ファイバ 11に印 加される張力が変化し、その結果光ファイバ 11の屈折率プロファイル、密度等を変化 させることができるので、光ファイバ 11の光学特性を調整することができる。なお、光 ファイバの光学特性の中でも、波長分散特性、カットオフ波長、 MFDなどの光学特 性は、光ファイバの屈折率のプロファイルによってほぼ決定されるものであるから、光 ファイバの屈折率のプロファイルを変化させることにより、これらの光学特性を調整で きる。
[0038] 本実施の形態 1では、図 2に示すように、光ファイバ 11は胴部 12aに胴部の直径方 向に重ならな 、ように一層卷きにされて 、るので、光ファイバ 11に対して均等に応力 が印加され、光ファイバ 11の伝送損失の増加や破断が起きにくい。
[0039] また、ボビン 12は、あら力じめ所定の巻き張力で胴部 12aに光ファイバ 11を巻きつ け、光ファイバ 11の光学特性を変化させた状態で、光ファイバ 11を保持することもで きる。
[0040] つぎに、本実施の形態 1に係る光ファイバ 11として好ましい特性を、光ファイバに印 加する応力との関係で説明する。図 3は、クラッド部の外径がそれぞれ 30 /ζ πι、 45 μ m、 60 μ m、 125 μ mの石英系ガラスからなる光ファイバについて、長さ方向にかか る張力と光ファイバの伸び率との関係を示す図である。図 3に示すように、所定の伸 び率を達成するために必要な張力はクラッド部の外径の 2乗にほぼ比例し、クラッド 部の外径が小さいほど少ない張力で高い伸び率を達成することができる。例えば、伸 び率 0. 6%を達成するために必要な張力は、クラッド部の外径が 125 mの場合は 5. 34Nであるのに対して、クラッドの外径が 60 mの場合は 1. 24Nである。また、 後述するように、クラッド部の外径が小さいほうが、同じ胴径のボビンに巻きつけた場 合でも光ファイバにカゝかる曲げ応力が小さいため、信頼性の点でも有利である。した がって、本実施の形態 1に係る光ファイバ 11としては、クラッド部の外径が 60 m以 下のものであることが好まし 、。
[0041] また、光ファイバに応力をかける際には破断率を低くして長期信頼性を確保する必 要がある。光ファイバの破断率えは数式（2)で与えられる。
[0042]
Figure imgf000011_0001
[0043] ただし、
n：スクリーニング試験環境での光ファイバの疲労係数、
P
n :使用環境での光ファイバの疲労係数、
ε ：スクリーニング試験時の印加応力、
Ρ
ε：使用環境での印加応力、
t：応力 ε が印加される時間、
Ρ Ρ t:応力 εが印加される時間、
Ν：スクリーニング試験時の単位長さ当りの破断回数、
Ρ
m:ワイブル分布係数、
a： / n 2)、
P
j8 : (n 2)Z(n— 2)、
P
(B /E2)/(B/E2) β：環境によって決定される値、
Ρ
Ε:光ファイバの弾性率、
Β：環境によって決定される定数、
Β：スクリーニング試験時の雰囲気中での Β、
Ρ
である。
[0044] なお、使用環境での印加応力である εは、光ファイバがボビンに巻かれた状態で 使用される場合には、巻き張力による応力と、ボビンの胴部に光ファイバを巻きつけ る際の曲げによる応力との和になる。巻き張力による応力 ε は数式（3)で与えられ、
W
曲げによる応力 ε は数式 (4)で与えられる。
Β
[0045] ε =Τ/(πτΕ2) ··· (3)
w
ただし、 T:巻き張力、 r:クラッド部の半径、 E:石英ガラスのヤング率（7.45X1010 Pa)、である。
[0046] ε =d/D ··· (4)
B
ただし、 d:光ファイバの外径、 D:ボビンの胴径（曲げ径）、である。
[0047] 数式（2)〜（4)を用いて、外径が 60 μ mの光ファイバを胴径 350mmのボビンに卷 き付け、 20年間応力を印加し続けた場合に破断率が 0. 025%以下の信頼性を確保 できる印加応力を計算した。なお、計算に使用した主な数値は、 n :24、 n:24、 t :1
P P
sec、 t:6. 3X108sec、 N :0. 01回/ km、 m:l. 8、（B /E2) / (B/E2) β :1000
P P
、である。また、 ε は光ファイバの長さの伸び率が 2%となる応力とした。
Ρ
[0048] その結果、光ファイバに力かる応力は、光ファイバの長さの伸び率が約 0. 6%とな る応力以下であれば、 20年間応力を印加し続けた場合の破断率が 0. 025%以下の 信頼性を確保できることがわ力つた。したがって、本実施の形態 1に係る光ファイバ 1 1にかかる応力は、光ファイバ 11の長さが 0. 6%だけ伸びるのに必要な応力以下で あることが好ましい。また、ボビンの胴径が小さくなると破断率が高くなる力 ボビンの 胴径は 60mm程度でも、 20年間応力を印加し続けた場合の破断率が 0. 025%以 下となり、十分な信頼性を確保できる。
[0049] また、光ファイバに長さが変わるほどの応力を印加すると、伝送損失が発生する場 合がある。また、光ファイバを卷きつけるボビンの胴径を変化させると、光ファイバにボ ビン力 の側圧が印加され、大きな伝送損失が発生する場合がある。そのため、本実 施の形態 1に係る光ファイバ 11は、直径 20mmで 16回卷 、たときに発生する使用波 長（例えば 1550nm)における曲げ損失力 0. OldB以下のものであることが好まし い。このように曲げ損失が小さい光ファイバであれば、応力や側圧が印加されても損 失が発生しない。具体的には、たとえば、光ファイバ 11としてモードフィールド径 (M FD)が 6 μ m以下のものを用いれば、上記の低い曲げ損失が実現できる。
[0050] また、前述のようにクラッド部の外径が小さいほうが所定の伸び率を達成するために 必要な張力は小さいが、クラッド部の外径が小さすぎるとコア部への光の閉じ込めが 不十分になり、光が光ファイバの外部に漏れ出して大きな伝送損失が発生する。この ような伝送損失を発生させな 、ために必要なクラッド部の外径はコア部の設計により 異なるが、一般的にはコア部とクラッド部との比屈折率差が大きぐ MFDが小さいほ どクラッドの外径を小さくできる。例えば、 MFDが 6 m以下の光ファイバではクラッド 部の外径が 30 μ m以上であることが好ましい。
[0051] つぎに、本実施の形態 1に係る光ファイバ 11として好ましい特性の一例を、光フアイ バの波長分散特性との関係で説明する。光ファイバ 11は、使用波長における波長分 散スロープが 0. 03psZnm2Zkm以下であることが好ましい。汎用のシングルモード 光ファイバの波長分散スロープは 1550nmにおいて 0. 6psZnm2Zkm程度である から、波長分散値を 0. 3psZnmZkmだけ変化させても零分散波長は 0. 5nmしか 変化しないが、波長分散スロープが 0. 03psZnm2Zkm以下であれば、波長分散 値を 0. 3psZnmZkmだけ変化させると零分散波長は 30nm変化し、零分散波長の 調整範囲をより広くすることができる。
[0052] また、光ファイバ中の非線形光学効果を利用する場合は、使用する波長における 有効コア断面積 A 力^ 8 m2以下であれば、光学非線形性が一層高くなり好ましい 。また、使用する波長における波長分散の絶対値は 5psZnmZkm以下であること が好ましい。さらに、カットオフ波長え cは使用波長に対して小さいことが好ましぐ使 用波長が 1550nmであれば、カットオフ波長 λ cは 1500nm以下であることが好まし い。
[0053] なお、本明細書中におけるカットオフ波長 λ cとは、 ITU— Τ (国際電気通信連合） G. 650で定義するファイバカットオフ波長え cをいう。その他、本明細書で特に定義 しない用語については ITU— T G. 650における定義及び測定方法に従うものとす る。
[0054] 次に、光ファイバの波長分散特性を調整し、光ファイバ中の非線形光学効果を利 用するために好ましい光ファイバの構造の一例について具体的に説明する。図 4は 図 1に示す光ファイバモジュールに備えられた光ファイバの断面と屈折率プロフアイ ルを模式的に表した概略図である。
[0055] 光ファイバ 11は、中心コア部 11aと、中心コア部 11aの周囲に設けられ中心コア部 1 laよりも屈折率が低 、低屈折率コア部 1 lbとを有するコア部と、低屈折率コア部 11 bの周囲に設けられ低屈折率コア部 1 lbよりも屈折率が高く中心コア部 1 laよりも屈 折率が低いクラッド部 11cと、被覆部 l idとを備える。中心コア部 11aは屈折率プロフ アイル A1を有し、低屈折率コア部 l ibは屈折率プロファイル A2を有し、クラッド部 11 cは屈折率プロファイル A3を有する。すなわち、光ファイバ 11は、いわゆる W型の屈 折率プロファイルを有する。 W型の屈折率プロファイルを有する光ファイバであれば、 コア部の直径を 1%変化させた場合に波長分散値が IpsZnmZkm程度変化するよ うに屈折率プロファイルを設計することが容易となる。したがって、光ファイバの長さを 0. 6%伸ばせば、コアの直径は 0. 3%だけ変化するので、波長分散値を 0. 3ps/n mZkm程度変化させることが可能となる。
[0056] また、中心コア部 11aの直径 D1と低屈折率コア部 l ibの外径 D2との比である D1 ZD2が 0. 3以上 0. 85以下であれば、波長 1550nmにおける波長分散の絶対値が 小さいことと、 1550nmにおける波長分散スロープが小さいことが特によく両立するの で好ましい。 D1ZD2はさらに好ましくは 0. 3以上 0. 7以下である。
[0057] 次に、中心コア部 11aとクラッド部 11cとの比屈折率差 Δ 1および低屈折率コア部 1 lbとクラッド部 l ieとの比屈折率差 Δ 2の好ましい値について説明する。 Δ 1、 Δ 2は 、数式（5)、（6)により定義される。
[0058] Δ 1 = { (nf-ηθ) /nf } X 100 (%) · · · (5)
Δ 2 = { (ns-ηθ) /ns} X 100 (%) · · · (6)
ただし、 nfは中心コア部 11aの屈折率最大部の屈折率、 nsは低屈折率コア部 l ib の屈折率最小部の屈折率、 ηθはクラッド部 1 lcの屈折率である。
[0059] 比屈折率差 Δ 1は 1. 6%以上であれば、有効コア断面積を小さくでき、光学非線 形性を高くできるので好ましい。また、比屈折率差 Δ 1は 3. 0%以下であれば、カット オフ波長を 1500nm以下に実現しやすいため、製造性が高くなるので好ましい。また 、比屈折率差 Δ 1は 1. 8%以上 2. 9%以下であれば、高い光学非線形性と高い製 造性とが高度に両立するので特に好ましい。
[0060] 一方、比屈折率差 Δ 2は— 0. 2%以下であれば、 1550nmにおける波長分散の絶 対値を小さくし、かつ波長分散スロープも低く設計することが容易になるので好ましい 。また、比屈折率差 Δ 2は 1. 2%以上であれば、低屈折率コア部 l ibの屈折率を 低くするために例えばフッ素を多量にドープしなくてもよぐ製造性が高くなるので好 ましい。また、比屈折率差 Δ 2は 1%以上 0. 5%以下であれば、低い波長分散 スロープと高 、製造性とが高度に両立するので特に好ま 、。
[0061] 上記では主に光ファイバの波長分散特性を調整するために好ま U、光ファイバの 構造について説明した力 このような構造の光ファイバを用いて、ブリルアン周波数 シフトやその他の屈折率プロファイルに依存する光学特性を調整することももちろん 可能である。
[0062] 次に、光ファイバの被覆部について説明する。光ファイバをボビンに巻く際の卷きピ ツチは被覆部の外径に依存する。被覆部外径が小さければ細力 、ピッチで光フアイ バを卷くことができるため、同じボビンを使用してより長い光ファイバを収納することが 可能である。
[0063] ところで、光ファイバに被覆を施す目的は、（1)光ファイバの外表面に傷がついて 強度が劣化するのを防止する、（2)光ファイバに外側力も応力が加わり、その応力に より生じる歪みにより光ファイバの伝送特性が劣化するのを防止する、の 2点である。 [0064] (1)の目的を果たすためには、被覆には光ファイバの外表面に異物が接触するの を防ぐ程度の厚さが求められる。一方、（2)の目的を果たすためには通常は被覆部 を 2層構造とし、内層の榭脂のヤング率を低くし、外層の榭脂のヤング率を高くする 事によりいわゆるシェル効果で外側からの応力が光ファイバ内部に伝搬するのを防ぐ 構造になっている。しかし、本実施の形態 1に係る光ファイバにおいて、使用波長に おける MFDを 6 μ m以下、直径 20mmで 16回巻いたときに発生する曲げ損失が 0. OldB以下とすれば、光の閉じ込めを非常に強くすることができる。したがって被覆部 を 2層構造としなくても伝送特性の劣化が起こらないため、被覆部を（1)の目的で施 される 1層のみの構造とすることができる。その結果、従来の光ファイバと比較して被 覆部の厚さを薄くすることが可能であり、例えば厚さを 30〜40 /ζ πι程度にできる。つ まり、本実施の形態 1に係る光ファイバは、光ファイバのクラッドの外径を 30〜60 /ζ πι とした場合、被覆部の外径を 70〜： L00 mとすることができる。
[0065] 以上説明したように、本実施の形態 1に係る光ファイバモジュール 10は、ボビン 12 の胴径を変化させて光ファイバ 11の長さが変化するように応力を印加して、光フアイ バ 11の光学特性を調整することができるので、光ファイバ 11が設計値と異なる光学 特性を有して 、ても、所望の光学特性を実現できる光ファイバモジュールとなる。
[0066] (実施例 1〜3)
本発明の実施例 1〜3として、図 1に示すような光ファイバモジュールを作製し、ボビ ンの胴径を変化させて光ファイバの伸び率を変化させた状態で波長分散特性を測定 した。なお、図 5は本発明の実施例および比較例で用いた光ファイバの特性を示す 図であるが、実施例 1〜3の光ファイバモジュールは、光ファイバとしてそれぞれフアイ バ A〜Cをボビンに一層巻きにしたものである。
[0067] 図 6は、実施例 1〜3に係る光ファイバモジュールについて、光ファイバの伸び率と 波長 1550nmにおける波長分散値との関係を示す図であり、図 7は、光ファイバの伸 び率と零分散波長との関係を示す図である。いずれの光ファイバモジュールにおい ても、光ファイバの伸び率を変化させることによって波長分散値および零分散波長を 変化させることができ、所望の値に調整することができることが確認された。また、い ずれの光ファイバモジュールについても、波長分散値を調整できる範囲は同程度で あった力 波長分散スロープが小さいファイバ Cを用いた実施例 3の光ファイバモジュ ールにつ 、ては、零分散波長の調整できる範囲が他の実施例の場合よりも広!、と!/ヽ う結果が得られた。
[0068] (実施例 4、比較例 1)
本発明の実施例 4として、図 1に示すような光ファイバモジュールを作製し、ボビン の胴径を変化させて光ファイバの伸び率を変化させた状態でブリルアン周波数シフト を測定した。なお、実施例 4の光ファイバモジュールは、光ファイバとして図 5に示す 特性を有するファイバ Aをボビンに一層巻きにしたものである。また、比較例 1として、 実施例 4と同一の光ファイバモジュールにおいて、光ファイバの伸び率が 0%の場合 のブリルアン周波数シフトを測定した。
[0069] 図 8は、実施例 4において光ファイバの伸び率を 0. 2〜0. 6%と変化させた場合と 比較例 1のブリルアン散乱光の周波数スペクトルを示す図であり、図 9は、実施例 4と 比較例 1とにおける光ファイバの伸び率とブリルアン周波数シフトとの関係を示す図 である。図 8および 9に示すように、本実施例に係る光ファイバモジュールは、光ファ ィバの伸び率を変化させることによって、ブリルアン周波数シフトを変化させることが でき、所望の値に調整できることが確認された。また、光ファイバの伸び率が高いほど ブリルアン周波数シフトが大きくなることが確認された。
[0070] (実施の形態 2)
次に、本発明の実施の形態 2に係る光ファイバモジュールについて説明する。本実 施の形態 2に係る光ファイバモジュールは、光ファイバと、光ファイバに張力を印加し て光学特性を変化させた状態で光ファイバを胴部に巻きつけて保持するボビンとを 備えるものである。
[0071] 図 10は、本実施の形態 2に係る光ファイバモジュールを模式的に表した平面概略 図である。図 2に示すように、本実施の形態 2に係る光ファイバモジュール 20は、光フ アイバ 21と、光ファイバ 21を卷きつける胴部 22aを有するボビン 22とを備える。
[0072] ボビン 22は、実施の形態 1に係るボビン 12と同様に、胴部 22aと、鍔部 22bと、引き 出し穴 22cとを備える力 胴部 22aの胴径を可変させる機構は備えていない。光ファ ィバ 11は胴部 22aに卷きつけられ、一端が引き出し穴 22cから引き出される。光ファ ィバ 21の両端部は光ファイバモジュール 20の内壁に沿って取り回された後、接続部 23において他の光ファイバ 24の一端と接続される。光ファイバ 24のもう一端は穴部 2 5から光ファイバモジュールの外部に引き出される。光ファイバは例えば汎用のシン グルモード光ファイバである。
[0073] ボビン 22は、光ファイバ 21を所定の巻きつけ張力で巻きつけた場合、光ファイバ 2 1の長さを伸ばし、実施の形態 1の場合と同様の作用により光学特性を変化させた状 態で光ファイバ 21を保持する。従って、光ファイバモジュール 20は、所望の光学特 性となるような伸び率となる張力で光ファイバ 21をボビン 22に卷きつきけることにより 、光ファイバ 21が設計値と異なる光学特性を有していても、所望の光学特性を実現 できる光ファイバモジュールとなる。
[0074] なお、光ファイバ 21としては、実施の形態 1に係る光ファイバ 11と同様のものを用い ることがでさる。
[0075] (実施例 5〜： LO)
本発明の実施例 5〜： LOとして、図 10に示すような光ファイバモジュールを作製し、 光ファイバを所定の張力で巻きつけて保持した状態で波長分散特性を測定した。な お、実施例 5〜10の光ファイバモジュールは、光ファイバとして図 5に示す特性を有 するファイノく Aを、それぞれ約 0. 2N、 0.氣 0. 6N、 0. 8N、 1. 0N、 1. 2Nの張 力が力かるように一層巻きにしたものである。
[0076] 図 11は、実施例 5〜 10に係る光ファイバモジュールについて、光ファイバにかかる 張力と波長 1550nmにおける波長分散値との関係を示す図である。いずれの光ファ ィバモジュールにおいても、光ファイバに力かる張力に応じた波長分散値が得られて おり、それらはファイバ Aに張力をかけて長さを伸ばした状態での屈折率プロファイル から計算した計算値とよく一致した。すなわち、本実施例に係る光ファイバモジユー ルは、光ファイバを計算により求めた張力が力かった状態で保持することで、波長分 散値を所望の値にすることができることが確認された。
[0077] (実施の形態 3)
次に、本発明の実施の形態 3に係る光デバイスについて説明する。本実施の形態 3 に係る光デバイスは、信号光とポンプ光とが入力されると、非線形光学効果である F WMにより発生した波長変換光を出力する波長変換光デバイスである。
[0078] 図 12は、本実施の形態 3に係る波長変換光デバイスを模式的に表した概略図であ る。波長変換光デバイス 100は、実施の形態 1に係る光ファイバモジュール 10と、信 号光 Sinとポンプ光 Spとを合波する光合波器 30とを備えるものである。光合波器 30 は、入力された信号光 Sinとポンプ光 Spとを合波して光ファイバモジュール 10に出力 する。光ファイバモジュール 10は、合波された信号光 Sinとポンプ光 Spとから、 FWM により波長変換光 Scを発生させて波長変換光デバイス 100の外部へ出力する。
[0079] 光ファイバモジュール 10は、これに備えられた光ファイバ 11の長さを変化させて零 分散波長え 0を調整できるので、製造の際に光ファイバ 11の零分散波長え 0がポンプ 光 Spの波長 λ ρから外れて 、ても、零分散波長 λを波長 λ ρに正確に一致させるこ
0
とができ、波長変換光デバイス 100を広帯域で高効率の波長変換特性を有するもの とできる。また、波長変換光デバイス 100の周囲の温度変化により光ファイバ 11の零 分散波長え s
0力変化しても、光ファイバ 11の長さを変化させて零分散波長え 0を波長 λ ρに正確に一致させることができ、波長変換光デバイス 100の波長変換特性を維 持することができる。
[0080] (実施例 11)
本発明の実施例 11として、図 5に示す零分散波長が 1541. 4nmのファイバ Βを備 えた実施例 2の光ファイバモジュールを用いて波長変換光デバイスを作製した。そし て、ポンプ光として波長 1550nmの光を入力し、信号光を、その波長を変えながら入 力し、波長変換光デバイスの波長変換帯域を測定した。この波長変換帯域の測定は 、ファイバ Bが巻かれるボビンの胴径を変化させることにより波長変換光デバイスの零 分散波長を変化させて行った。なお、波長変換帯域とは、信号光の波長を変化させ た場合に、ポンプ光の波長 1550nmの短波長側と長波長側において、波長変換効 率が最大値から 3dBだけ低下する 2つの信号光の波長の間の差によって表される。
[0081] 図 13は、実施例 11の波長変換光デバイスにおいて、ポンプ光の波長 λ ρと波長変 換光デバイスの零分散波長えとの
0 差と、波長変換帯域との関係を示す図である。な お、図 13には、ファイバ Βにかかる張力から計算した波長変換帯域の計算値も示した 。図 13に示すように、波長変換帯域は波長 λ ρと零分散波長え との差に応じて変化 し、この差が零になったときに波長変換帯域は最大値となった。このときのファイバ B にかかる張力は約 0. 24Nであった。この結果から、本実施例に係る波長変換光デ バイスは、零分散波長 λ を調整してポンプ光の波長 λ ρと一致させることにより、広
0
い波長変換帯域を確保することができることが確認された。
[0082] (実施の形態 4)
次に、本発明の実施の形態 4に係る光ファイバモジュールについて説明する。本実 施の形態 4に係るファイバモジュールは、ブリルアン周波数シフトを利用して FTTHシ ステムの線路内の故障位置を探査する監視システムにおいて用いられる線路監視用 の光ファイバモジュールである。
[0083] 図 14は、本実施の形態 4に係る光ファイバモジュールを用いた FTTHシステムの監 視システムの構成を示すブロック図である。
[0084] この監視システム 200は、電話局などの端局側に備えられ光信号を送受信する OL T (Optical Line Terminal) 40と、 OLT40から送信された光信号を n分岐（nは 2以上 の整数)する光スプリッタ 50と、加入者側に備えられ光信号を送受信する ONU (Opti cal Network Unit) 60— 1〜60— nと、 OLT40、光スプリッタ 50、 ONU60— 1〜60 —nの間を接続する光ファイノくからなる光線路と、光スプリッタ 50と ONU60— 1〜60 nとを接続する光線路内の ONU60— 1〜60— nの手前に挿入された本実施の形 態 4に係る光ファイバモジュール 70— l〜70—nと、端局力も所定の距離にある区間 の光線路中の光ファイバ内で発生したブリルアン散乱光を測定するための BOTDR ( Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) 80と力ら構成される。
[0085] 各光線路の光ファイバのブリルアン周波数シフトの値は Vである。また、光ファイバ モジュール 70— l〜70—nは同一のブリルアン周波数を有する光ファイバを用いて いるが、光ファイバに所定の応力を印加して長さを変化させることにより、ブリルアン 周波数シフトが相互に異なる値 V l〜v nとなるように調整したものである。図 15は図 14に示す監視システムにおいて光線路中の光ファイバおよび光ファイバモジュール 70— 1〜70— nのブリルアン散乱光の周波数スペクトル（ブリルアン散乱スペクトル） を模式的に示す図である。
[0086] BOTDR80により区間 aを観測した場合、得られるブリルアン散乱スペクトルは周波 数 vにピークを有するものである。一方、区間 aと bとを観測した場合、区間 bには光フ アイバモジュール 70— 2が含まれるので、得られるブリルアン散乱スペクトルは周波 数 Vと V 2にピークを有するものが重ね合わせられたものである。同様に、区間 a〜c を観測した場合、得られるブリルアン散乱スペクトルは周波数 V、 v l、 V 2にピーク を有するものが重ね合わせられたものである。その結果、光スプリッタ 50と ONU60 - l〜60—nとを接続する光線路に断線などの異常がある場合、ブリルアン散乱スぺ タトルにおける周波数 V 1〜 V nのピークのうち、異常がある光線路に挿入された光フ アイバモジュールに対応するピークが観測されなくなる。したがって、 BOTDR80によ つて光線路の各区間を観測することにより、異常がある光線路を特定することが可能 となる。
[0087] 光ファイバモジュール 70— 1〜70— nは、同一のブリルアン周波数シフトを有する 光ファイバに所定の応力を印加することにより、光ファイバの屈折率、密度、ポアソン 比を変化させて、ブリルアン周波数シフトが相互に異なる値 V 1〜 V nとなるように調 整したものである。したがって、ブリルアン周波数シフトが相互に異なるように屈折率 プロファイルなどを設計して製造した光ファイバを用いる場合と比較して、光ファイバ の設計や製造の工程数を省略化でき、しかも監視システムの性能を劣化させることは ない。
[0088] (実施の形態 5)
次に、本発明の実施の形態 5に係る光デバイスについて説明する。本実施の形態 5 に係る光デバイスは、実施の形態 3と同様に波長変換光デバイスであるが、波長分 散特性とブリルアン周波数シフトとを同時に調整しているものである。
[0089] 図 16は、本発明の実施の形態 5に係る波長変換光デバイスを模式的に表した概略 図である。この波長変換光デバイス 300は、実施の形態 1に係る光ファイバモジユー ル 10と同様の構成を有する光ファイバモジュール 10— 1〜： LO— 3を縦列接続したも のと、信号光 Sinとポンプ光 Spとを合波する光合波器 30とを備えるものである。この 波長変換光デバイス 300においては、実施の形態 3に係る波長変換光デバイス 100 と同様に、光合波器 30が、入力された信号光 Sinとポンプ光 Spとを合波して光フアイ バモジュール 10— 1〜10— 3に出力し、光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3は、 合波された信号光 Sinとポンプ光 Spとから、 FWMにより波長変換光 Scを発生させて 、波長変換光デバイス 300の外部へ出力する。
[0090] ここで、波長変換光デバイス 300は、各光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3の零 分散波長がいずれもポンプ光 Spの波長 λ ρに一致し、ブリルアン周波数シフトが互 いに異なるものなので、極めて広帯域で高効率の波長変換特性を有するとともに、よ り光強度の高い波長変換光 Scを出力できるものである。以下、具体的に説明する。 なお、各光ファイバモジュール 10— 1〜： LO— 3の備える各光ファイバを、それぞれ光 ファイバ 11— 1〜： L 1—3と表記する。
[0091] 図 17は、図 16に示す波長変換光デバイスの波長分散特性について説明する図で ある。なお、図 17において、横軸は、光ファイバ 11—1〜： L 1—3の長さを示し、区間 a 1が光ファイバ 11— 1、区間 a2が光ファイバ 11— 2、区間 a3が光ファイバ 11— 3をそ れぞれ示す。また、縦軸は、ポンプ光 Spの波長 λ ρにおける波長分散値を示す。
[0092] 光ファイバ 11 1は、伸び率が 0%の場合の波長 λ ρにおける波長分散値力 図 1 7に線 L1で示すように OpsZnmZkmのものとする。また、伸び率が 0%の場合のブ リルアン周波数シフトは、たとえば 9. 63GHzである。
[0093] 一方、光ファイバ 11— 2、 11 3は、光ファイバ 11—1と同一のコア母材を用いて製 造した光ファイバであって、光ファイバの線引き条件を調整することによって、伸び率 力 SO%の場合の波長 λ pにおける波長分散値を、図 17にそれぞれ線 L21または線 L 31で示すような所定の正の値としたものである。また、光ファイバ 11— 2、 11— 3の伸 び率が 0%の場合のブリルアン周波数シフトは、光ファイバ 11— 1と同一のコア母材 を用いているので、いすれも光ファイバ 11— 1と同一の 9. 63GHzである。
[0094] ここで、光ファイバモジュール 10—1において、光ファイバ 11— 1は、伸び率が 0% でボビンに巻かれている。その結果、光ファイバモジュール 10— 1の波長分散値は、 線 L1で示す OpsZnmZkmのままであり、ブリルアン周波数シフトも 9. 63GHzのま まである。
[0095] 一方、光ファイバモジュール 10— 2において、光ファイバ 11 2は、所定の伸び率 でボビンに巻かれている。その結果、光ファイバモジュール 10— 2の波長分散値は、 線 L21で示す値から、線 L22で示す OpsZnmZkmにシフトする。一方、ブリルアン 周波数シフトも、 9. 63GHzから高周波数側にシフトする。
[0096] 同様に、光ファイバモジュール 10— 3において、光ファイバ 11 3は、光ファイバ 1 1—2の場合よりも大きい所定の伸び率でボビンに巻かれている。その結果、光フアイ バモジュール 10— 3の波長分散値は、線 L31で示す値から、線 L32で示す OpsZn mZkmにシフトする。一方、ブリルアン周波数シフトも、 9. 63GHz力ら、光ファイバ 1 1—2の場合よりもさらに高周波数側にシフトする。
[0097] したがって、光ファィバモジュール10—1〜10— 3は、ブリルアン周波数シフトが互 いに異なるものとなる力 零分散波長がいずれもポンプ光 Spの波長 λ pに一致する。
[0098] その結果、光ファイバモジュール 10— 1〜： L0— 3を縦列接続した波長変換光デバ イス 300は、光ファイバ 11—1〜： L 1—3の合計の長さと同じ長さを有し、光ファイバ 11 1と同一の特性を有する参照光ファイバと比較して、ブリルアン散乱スペクトルのピ ーク強度が低くなるので、誘導ブリルアン散乱の閾値が低くなる。その一方で、波長 変換効率については、光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3のそれぞれの零分散波 長がいずれもポンプ光 Spの波長 λ ρに一致するので、参照光ファイバと比較して低 下しない。
[0099] すなわち、波長変換光デバイス 300は、波長変換効率を維持しながら、より光強度 の高いポンプ光 Spを入力できるものなので、より光強度の高い波長変換光 Scを出力 できる。したがって、波長変換光デバイス 300は、実施の形態 3に係る波長変換光デ バイス 100と同様に、極めて広帯域で高効率の波長変換特性を有するとともに、より 光強度の高 ヽ波長変換光 Scを出力できる。
[0100] なお、この波長変換光デバイス 300は、たとえば以下のようにして実現できる。まず 、光ファイバ 11— 1として、図 5に示す零分散波長が 1541. 7nmのファイバ Aを用い る。つぎに、光ファイバ 11— 2として、ファイバ Aと同一のコア母材を用いて製造した 光ファイバであって、光ファイバの線引き条件を調整することによって、伸び率が 0% の場合の波長 1541. 7nmにおける波長分散値を約 0. 16psZnmZkmとしたもの を用いる。同様に、光ファイバ 11— 3として、伸び率が 0%の場合の波長 1541. 7nm における波長分散値を約 0. 32psZnmZkmとしたものを用いる。なお、光ファイバ 1 1—1〜： L 1— 3は同一の長さとする。 [0101] つぎに、光ファイバモジュール 10—1において、光ファイバ 11— 1を伸び率が 0%と なるような巻き張力でボビンに巻く。その結果、光ファイバモジュール 10— 1の波長分 散値は、波長 1541. 7nmにおいて Ops/nm/kmとなる。また、光ファイバモジユー ル 10—1のブリルアン周波数シフトについては、図 8の比較例 1に示すように約 9. 63 GHzである。
[0102] つぎに、光ファイバモジュール 10— 2において、光ファイバ 11 2を伸び率が 0%と なるような巻き張力でボビンに巻いたのちに、ボビンの胴径を拡張して、伸び率が 0. 3%で巻かれた状態で保持する。その結果、光ファイバモジュール 10— 2の波長分 散値は、波長 1541. 7nmにおいて OpsZnmZkmにシフトする。一方、光ファイバ モジュール 10— 2のブリルアン周波数シフトは、約 9. 63GHz力ら約 9. 72GHzにシ フトする。
[0103] 同様に、光ファイバモジュール 10— 3において、光ファイバ 11 3を伸び率が 0%と なるような巻き張力でボビンに巻いたのちに、ボビンの胴径を拡張して、伸び率が 0. 6%で巻かれた状態に保持する。その結果、光ファイバモジュール 10— 3の波長分 散値は、波長 1541. 7nmにおいて OpsZnmZkmにシフトする。一方、光ファイバ モジュール 10— 3のブリルアン周波数シフトは、約 9. 63GHz力ら約 9. 82GHzにシ フトする。
[0104] ここで、ポンプ光 Spの波長 λ ρの値を 1541. 7nmとすると、光ファイバモジュール 1 0—1〜10— 3の各零分散波長は、いずれもポンプ光 Spの波長 λ ρと一致し、波長 変換光デバイス 300において、極めて広帯域で高効率の波長変換特性が実現され る。さらに、光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3の各ブリルアン周波数シフトは、約 9. 63GHz, 9, 72GHz, 9. 82GHzと互!/、に異なるものとなり、し力も図 8に示すよう に、各ブリルアン散乱スペクトルの半値全幅は 0. 6MHz程度あるから、各ブリルアン 周波数シフトは十分に離隔しており、誘導ブリルアン散乱の閾値は、光ファイバ 11 1〜： L 1 3の合計の長さと同一の長さのファイノ Aに比べて 1Z3程度にまで低くなる
[0105] (実施の形態 6)
次に、本発明の実施の形態 6に係る光デバイスについて説明する。本実施の形態 6 に係る光デバイスは、 SC光発生用光デバイスであるが、実施の形態 3に係る波長変 換光デバイスと同様に、波長分散特性とブリルアン周波数シフトとを同時に調整して いるものである。
[0106] 本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスは、実施の形態 3に係る波長変換光 デバイス 300と同様の構成を有するので、同様の符号を用いて説明する。すなわち、 本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスは、光ファイバモジュール 10— 1〜1 0— 3を縦列接続して構成したものである。そして、光ファイバモジュール 10— 1から 所定の光パルス列を入力し、光ファイバモジュール 10— 1〜 10— 3にお!/、て SC光を 発生、成長させて、光ファイバモジュール 10— 3から出力するものである。
[0107] ここで、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスは、各光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3に備えた光ファイバ 11— 1〜： L 1— 3の、光パルス列の中心波長にお ける波長分散値が、いずれも負値であり、かつ各光ファイバモジュール 10— 1〜10 3ごとに段階的に減少して 、るので、極めて広帯域でノイズの少な 、SC光を高効 率で出力できるものである。以下、具体的に説明する。
[0108] 図 18は、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスの波長分散特性について 説明する図である。なお、図 18において、横軸は、光ファイバ 11— 1〜： L 1— 3の長さ を示し、区間 a4が光ファイバ 11— 1、区間 a5が光ファイバ 11— 2、区間 a6が光フアイ ノ 11 3をそれぞれ示す。また、縦軸は、光パルス列の中心波長における波長分散 値を示す。
[0109] 光ファイバ 11— 1〜： L 1— 3は、同一種類の光ファイバであって、伸び率が 0%の場 合の光パルス列の中心波長における波長分散値は、図 18にそれぞれ線 L4、 L51、 L61で示す負の値のものとする。また、伸び率が 0%の場合のブリルアン周波数シフ トは、たとえばいずれも 9. 63GHzである。
[0110] ここで、光ファイバモジュール 10—1において、光ファイバ 11— 1は、伸び率が 0% でボビンに巻かれている。その結果、光ファイバモジュール 10— 1の波長分散値およ びブリルアン周波数シフトは、光ファイバ 11—1と同様の値である。
[0111] 一方、光ファイバモジュール 10— 2において、光ファイバ 11— 2は、所定の伸び率 でボビンに巻かれている。その結果、光ファイバモジュール 10— 2の波長分散値は、 線 L51で示す値から、線 L52で示す値にシフトする。一方、ブリルアン周波数シフトも 、 9. 63GHzから高周波数側にシフトする。
[0112] 同様に、光ファイバモジュール 10— 3において、光ファイバ 11— 3は、光ファイバ 1 1—2の場合よりも大きい所定の伸び率でボビンに巻かれている。その結果、光フアイ バモジュール 10— 3の波長分散値は、線 L61で示す値から、線 L62で示す値にシフ トする。一方、ブリルアン周波数シフトも、 9. 63GHzから、光ファイバ 11— 2の場合よ りもさらに高周波数側にシフトする。
[0113] その結果、各光ファィバモジュール10—1〜10— 3は、光パルス列の中心波長に おける波長分散値がいずれも負値であり、かつ各光ファイバモジュール 10— 1〜10 —3ごとに段階的に減少している。それとともに、光ファイバモジュール 10— 1〜： L0— 3の零分散波長も、各光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3ごとに段階的に長くなる
[0114] ここで、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスにおいて SC光が発生する 様子について説明する。図 19は、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスに おいて SC光が発生する様子を示す図である。光ファイバモジュール 10— 1〜： L0— 3 の零分散波長は、それぞれえ 、え 、 λ とする。
04 05 06
[0115] はじめに、光ファイバモジュール 10—1に、中心波長え Cの光パルス列が入力する と、区間 a4の入力端では、光パルス列のスペクトルはスペクトル S1であるが、区間 a4 の出力端では、光パルス列のスペクトルは、光ファイバ 11— 1内の SPMなどの非線 形光学効果によって幅が広がり、スペクトル S2となる。本実施の形態 6においては、 光ファイバ 11 1の光学非線形性および伸び率の調整によって、スペクトル S2の長 波長側の端部の波長が λ よりも長くならな 、ようにして 、るので、スペクトル S2が零
04
分散波長 λ と交差せず、 SC光のノイズの原因となる FWM光が発生しな 、。
04
[0116] 同様に、光ファイバモジュール 10— 2に、スペクトル S2を有する光パルス列が入力 すると、区間 a5の入力端では、光パルス列のスペクトルはスペクトル S2である力 区 間 a5の出力端では、光パルス列のスペクトルは幅が広がり、スペクトル S3となる。ここ で、上記と同様に、光ファイバ 11 2の調整によって、スペクトル S3の長波長側の端 部の波長が λ よりも長くならな 、ようにして 、るので、スペクトル S3が零分散波長 λ と交差せず、 FWM光が発生しない。
5
[0117] 同様に、光ファイバモジュール 10— 3に、スペクトル S3を有する光パルス列が入力 すると、区間 a6の入力端では、光パルス列のスペクトルはスペクトル S3である力 区 間 a6の出力端では、光パルス列のスペクトルはスペクトル S4となる。ここで、上記と同 様に、光ファイバ 11 3の調整によって、スペクトル S4の長波長側の端部の波長が λ よりも長くならないようにしているので、スペクトル S4が零分散波長え と交差せず
06 06
、 FWM光が発生しない。
[0118] したがって、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバイスは、光ファイバモジユー ル10—1〜10— 3のぃずれにぉぃても、 SC光のノイズの原因となる FWM光が発生 しないので、ノイズの少ない SC光を高効率で出力できるものとなる。それとともに、実 施の形態 5の場合と同様に、各光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3は、ブリルアン 周波数シフトが互いに異なる。その結果、本実施の形態 6に係る SC光発生用光デバ イスは、より光強度の高い光パルス列を入力できるので、より光強度が高く広帯域の S C光を発生できる。
[0119] なお、図 20は、実施の形態 6の変形例に係る SC光発生用光デバイスの波長分散 特性を示す図である。図 20において、横軸および縦軸は、図 18と同様である。図 20 に示すように、各光ファイバモジュール 10— 1〜 10— 3に備えた光ファイバ 11— 1〜 11 3の光パルス列の中心波長における波長分散値力 線 L42、 53、 63に示すよう に、いずれも負値であり、かつ各光ファイバモジュール 10— 1〜10— 3ごとに連続し て減少している SC光発生用デバイスでも、実施の形態 6と同様に、極めて広帯域で ノイズの少ない SC光を高効率で出力できるものとなる。このように、波長分散値を連 続的に減少させるには、たとえば、各光ファイバモジュール 10— 1〜： LO— 3において 、巻き張力を連続的に変化させながら光ファイバ 11— 1〜11— 3をボビンに巻き、卷 き張力が緩和しな 、ように、榭脂等で光ファイバ 11— 1〜11— 3を固定すればょ 、。
[0120] また、実施の形態 6およびその変形例は、光パルス列の中心波長における波長分 散値が!/、ずれも負値であるから、正常分散領域にぉ 、て SC光を発生させるものであ る。しかし、実施の形態 6のさらなる変形例として、光ファイバ 11—1〜： L 1—3の光パ ルス列中心波長における波長分散値が、長手方向の!/、ずれかの位置にお!/、て正値 力 負値に変化するように波長分散特性を調整した sc光発生用光デバイスであれ ば、異常分散領域において、より光強度が高く広帯域の SC光を発生させるものとな る。
[0121] また、上記各実施の形態において、ボビンとして、図 21に示すものを用いてもよい。
図 21は、本発明に係る光ファイバモジュールに備えられたボビンの別の実施の形態 を模式的に表した側面概略図である。このボビン 16は、図 2に示すボビン 12と同様 の構造を有する力 胴部が胴部 16aa、 16ab、 16acの三段に分離しており、各胴部 1 6aa〜16acの胴径がハンドル 16dによって連動して変化するものであり、ボビン 16を 3つ備える場合よりも、光ファイバモジュールを小型化できる。なお、胴径を変化させ るハンドルを各胴部 16aa〜 16acに対応させて設け、各胴部 16aa〜 16acの胴径を 個別に変化させてもよい。
[0122] また、上記各実施の形態に係る光ファイバモジュールでは、保持手段としてボビン により光ファイバの長さを伸ばした状態で保持し、また応力可変機構としてボビンの 胴径を変えることにより光ファイバに応力を印カロして長さを変化させた。しかし、光ファ ィバの保持手段として、光ファイバに張力を印加した状態で両端を固定する固定治 具を備えた保持手段でもよい。また、応力印加機構としては、前記の固定治具を移 動させることにより光ファイバの長さを変化させる固定治具移動機構でもよい。
産業上の利用可能性
[0123] 以上のように、本発明に係る光ファイバモジュールおよび光デバイスは、光ファイバ 通信システムや FTTHシステムの監視システムなどに好適に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 光ファイバと、
前記光ファイバの長さが変化するように応力を印加して前記光ファイバの光学特性 を調整する応力印加機構と、
を備えることを特徴とする光ファイバモジュール。
[2] 光ファイバと、
前記光ファイバの長さを伸ばして光学特性を変化させた状態で前記光ファイバを保 持する保持手段と、
を備えることを特徴とする光ファイバモジュール。
[3] 前記保持手段は、前記光ファイバの長さが変化するように応力を印加して前記光フ アイバの光学特性を調整する応力印加機構を備えることを特徴とする請求項 2に記 載の光ファイバモジュール。
[4] 前記保持手段は、前記光ファイバを卷きつける胴部を有するボビンであることを特 徴とする請求項 2または 3に記載の光ファイバモジュール。
[5] 前記応力印加機構は、前記光ファイバを卷きつける胴部を有するボビンの前記月同 部の直径を変える胴部直径可変機構であることを特徴とする請求項 1または 3に記載 の光ファイバモジュール。
[6] 前記光ファイバは、前記ボビンの胴部に一層巻きにされていることを特徴とする請 求項 4または 5に記載の光ファイバモジュール。
[7] 前記光ファイバは石英系ガラス力もなるものであり、コア部の周囲に前記コア部より も屈折率が低く外径が 30 μ m以上 60 μ m以下のクラッド部を備えるものであることを 特徴とする請求項 1〜6のいずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
[8] 前記光ファイバは前記クラッド部の周囲に外径が 70 m以上 100 m以下の被覆 部を備えるものであることを特徴とする請求項 7に記載の光ファイバモジュール。
[9] 前記光ファイバにかかる応力は、前記光ファイバの長さが 0. 6%だけ伸びるのに必 要な応力以下であることを特徴とする請求項 7または 8に記載の光ファイバモジユー ル。
[10] 前記光ファイバは、直径 20mmで 16回巻いたときに発生する波長 1550nmにおけ る曲げ損失が 0. OldB以下のものであることを特徴とする請求項 1〜9のいずれか一 つに記載の光ファイバモジュール。
[11] 前記光学特性は波長分散特性であることを特徴とする請求項 1〜10のいずれか一 つに記載の光ファイバモジュール。
[12] 前記光ファイバは、波長 1550nmにおける波長分散スロープが 0. 03ps/nm2/k m以下であることを特徴とする請求項 11に記載の光ファイバモジュール。
[13] 前記光ファイバは、
中心コア部と、
前記中心コア部の周囲に設けられ前記中心コア部より屈折率が低い低屈折率コア 部と、 を有するコア部と、
前記低屈折率コア部の周囲に設けられ前記低屈折率コア部より屈折率が高く前記 中心コア部より屈折率が低いクラッド部と、
を備え、前記中心コア部の直径と前記低屈折率コア部の外径との比は 0. 3以上 0.
85以下であり、前記中心コア部とクラッド部との比屈折率差は 1. 6%以上 3. 0%以 下であり、前記低屈折率コア部とクラッド部との比屈折率差は 1. 2%以上 0. 2% 以下であることを特徴とする請求項 12に記載の光ファイバモジュール。
[14] 前記光学特性はブリルアン散乱光におけるブリルアン周波数シフトであることを特 徴とする請求項 1〜 13の 、ずれか一つに記載の光ファイバモジュール。
[15] 請求項 1〜14のいずれか一つに記載の光ファイバモジュールを少なくとも 1つ備え ることを特徴とする光デバイス。
[16] 前記光ファイバモジュールを複数備え、前記各光ファイバモジュールが備える各光 ファイバは、互いに異なる光学特性を有することを特徴とする請求項 15に記載の光 デバイス。
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