明 細 書 Specification
光ファイバ、 光増幅器及ぴ光源 技術分野 Optical fiber, optical amplifier and light source
光通信システムにおいて使用される光ファイバ、 ラマン増幅器や希土類添加 ;増幅器等の光増幅器、 及び光源に関する。 背景技術 The present invention relates to an optical fiber used in an optical communication system, an optical amplifier such as a Raman amplifier and a rare-earth doped optical amplifier, and an optical source. Background art
近年、 光通信の分野においては、 通信の高速化及び WDM通信技術により、 伝送容量の大容量化が要求されている。 In recent years, in the field of optical communication, there has been a demand for higher transmission capacity due to higher communication speed and WDM communication technology.
特に WDM通信技術では、 一度に広帯域の信号光を増幅させることが可能な 広帯域光増幅器の必要性が高まっている。 この広帯域光増幅器に関しては、 例 えばラマン増幅器、 希土類添加フ了ィパ増幅器がその要求に適した増幅器と考 えられる。 ラマン増幅器は、 誘導ラマン散乱効果を利用し、 信号光を増幅させ る構成となっている。 このラマン増幅器の誘導ラマン散乱の効果を効率的に発 生させるためには、 高出力の励起光が必要である。 Particularly in WDM communication technology, the need for a broadband optical amplifier that can amplify a broadband signal light at a time is increasing. For this broadband optical amplifier, for example, a Raman amplifier and a rare-earth-doped fiber amplifier are considered to be amplifiers that meet the requirements. The Raman amplifier uses the stimulated Raman scattering effect to amplify signal light. In order to generate the stimulated Raman scattering effect of this Raman amplifier efficiently, high-output pump light is required.
また、 ラマン増幅器における広帯域の信号光を増幅させるには、 複数の波長 のレーザ光を合波した励起光を使用するのが一般的である。 このため、 光増幅 器から出力される合波された励起光は、 高出力光となる場合がある。 今後、 更 なる通信帯域の広大域化に対応するため、 広帯域にわたって一括増幅が可能な 光増幅器が必要となるが、 この要求を満足させるには、 更にハイパワーの励起 光が必要となる。 つまり、 更にハイパワーの励起光が光増幅器から出力される ことになる。 なお、 この光増幅器は、 増幅される信号光の帯域がフラットなゲ ィンを持つように設計されることも重要な目的である。
上述では、 ラマン増幅器について説明したが、 伝搬される信号光及び E D F A等の希土類添加ファイバ増幅器についても同様のことが言える。 つまり、 高 出力光が伝搬されるということである。 例えば、 信号光のような微弱パワーの 光であっても、 それを AWGなどの合波器で多波長合波すると、 ハイパワーと なる場合がある。 また、 E D F Aと組み合わせて使用されているレーザ素子の 場合でも、 その出力は高出力化される場合がある。 このように伝送する光の高出力化の環境下において、 より多くの問題も生じ るようになった。 その第 1の問題は、 光ファイバの被覆材が焼損する問題であ る。 光通信システムにおいて光の高出力光化が進む一方で、 光増幅器、 光源を より小型化する目的で、 光部品を高密度に実装する必要性が高まっている。 こ れを実現するためには、 光増幅器、 光源のダウンサイズを考慮して、 光フアイ パを任意の小さい曲率径で曲げて収納する必要性が生じてきた。 具体的には、 高密度実装化、 光装置の小型化のために、 光ファイバをよりコンパクトに収納 した状態でハイパワー光を伝搬しなければならない。 し力 しながら、 光ファイバは、 このように小さな曲率径で曲げられると、 伝 送されている光がコアからクラッド、 被覆材を介して光ファイバの外部に漏れ る現象が生じる。 この際、 上述のように、 伝搬される光のハイパワー化が進む につれて、 従来の光強度では起きなかつた問題が発生する可能性がある。 To amplify a broadband signal light in a Raman amplifier, it is common to use pump light obtained by multiplexing laser lights of a plurality of wavelengths. For this reason, the multiplexed pump light output from the optical amplifier may become high-output light. In the future, an optical amplifier capable of collectively amplifying over a wide band will be required in order to cope with a wider communication band, but a higher power pump light will be required to satisfy this requirement. In other words, higher-power pump light is output from the optical amplifier. It is also important that this optical amplifier is designed so that the band of the signal light to be amplified has a flat gain. Although the Raman amplifier has been described above, the same can be said for a propagated signal light and a rare earth-doped fiber amplifier such as an EDFA. In other words, high output light is propagated. For example, even weak light such as signal light may become high power if it is multiplexed with a multiplexer such as an AWG. Also, even in the case of a laser element used in combination with an EDFA, its output may be increased. In such an environment of high output power of transmitted light, more problems have also arisen. The first problem is that the coating material of the optical fiber is burned. In the optical communication system, while the output of light is increasing, the necessity of mounting optical components at a high density for the purpose of further downsizing optical amplifiers and light sources is increasing. In order to realize this, it has become necessary to bend and store the optical fiber with an arbitrary small curvature in consideration of the downsize of the optical amplifier and light source. Specifically, for high-density packaging and downsizing of optical devices, high-power light must be propagated with optical fibers housed more compactly. However, if the optical fiber is bent with such a small radius of curvature, the transmitted light leaks from the core to the outside of the optical fiber through the cladding and the covering material. At this time, as described above, as the power of the propagated light increases, there may be a problem that cannot occur with the conventional light intensity.
例えば、 光ファイバは、 その外周部を覆う被覆材がコアから漏れたハイパヮ —の光を吸収し発熱する。 このため、 光ファイバの小さな曲率径部分は、 高温 下で使用されることになる。 この結果、 被覆材が従来より早く劣化し、 光ファ ィバが断線し易くなる恐れがある。 For example, in an optical fiber, a coating material covering an outer peripheral portion thereof absorbs hyper light leaked from a core and generates heat. For this reason, the small curvature diameter portion of the optical fiber is used at high temperatures. As a result, the coating material may deteriorate faster than before, and the optical fiber may be easily broken.
従って、 本発明の一つの目的は、 上述した従来の問題を解決して、 高出力光
を伝搬する光ファイバにおいて、 仮に、 小さい曲率径で曲げられたとしても、 光ファイバのコアからクラッド、 被覆材を介して外へ漏れる光パワーにより、 被覆材が劣化する等の問題を起こすことなく、 高出力光の伝搬を問題無く行う ことができる光ファイバを提供することにある。 また、 光パワーの高出力化に伴う第 2の問題は、 いわゆるファイバフューズ に関する問題である。 Accordingly, one object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide a high-output light In an optical fiber that propagates light, even if it is bent with a small radius of curvature, there is no problem such as deterioration of the coating material due to the optical power leaking from the core of the optical fiber through the cladding and the coating material. Another object of the present invention is to provide an optical fiber that can transmit high-output light without any problem. The second problem associated with increasing the output power of optical power is a problem related to a so-called fiber fuse.
伝送路となる光ファイバにおける光エネルギー密度がある閾値より高い状態、 すなわち高光エネルギー密度になった状態で、 加熱等のコア溶融を誘発する 様々な要因が加わると、 この光ファイバの中心部が、 まず局所的に溶融する。 そして、 この溶融現象は光源に向かって自己伝達する、 いわゆるファイバフユ ーズ現象が発生する。 In the state where the optical energy density in the optical fiber serving as the transmission line is higher than a certain threshold, that is, in the state where the optical energy density is high, when various factors that induce core melting such as heating are added, the central portion of the optical fiber becomes First, it melts locally. Then, this melting phenomenon causes self-transmission toward the light source, that is, a so-called fiber fuse phenomenon occurs.
この場合、 光ファイバの溶融現象は、 例えば S MF (Single Mode Fiber) の場合、 コア部と同等の直径 (略 Ι Ο μ πι程度) の断面領域で発生することが 知られている。 In this case, it is known that, for example, in the case of SMF (Single Mode Fiber), the melting phenomenon of the optical fiber occurs in a cross-sectional area having the same diameter as the core (about Ι Ομπι).
このファイバフューズ現象は、 l mZ s程度の速度で進行し、 光増幅器、 光 源からの光伝送を停止するか、 または光ファイバにおける光エネルギー密度が ある閾値より低い状態にならない限り継続する。 溶融部が伝達した後の光ファ ィバは、 コア部に伝達痕 (空洞) が形成され、 光が伝送されない状態となる。 ファイバフユーズは、 ハイパヮ一の光がある闘値以上の光エネルギー密度で 伝送されるか、 局所的に加熱されるような場合に最も発生しやすい現象という ことである。 このため、 ファイバフューズは、 コア部周辺を局所的に加熱して も必ず発生する訳ではない。 しかも、 ある特定の条件を満足した場合のみ発生 し、 その発生確率は極めて低いものである。 This fiber fuse phenomenon proceeds at a speed of about lmZs and continues as long as the optical transmission from the optical amplifier and the light source is stopped or the optical energy density in the optical fiber does not fall below a certain threshold. After the optical fiber has been transmitted by the fused portion, a transmission mark (cavity) is formed in the core, and the light is not transmitted. Fiber fuse is a phenomenon that is most likely to occur when high-power light is transmitted with a light energy density above a certain threshold or is locally heated. For this reason, fiber fuses do not necessarily occur even if the area around the core is locally heated. Moreover, it occurs only when certain conditions are satisfied, and its occurrence probability is extremely low.
し力 し、 一度ファイバフューズが発生してしまうと、 光増幅器、 光源側に向
かってファイバフューズが進行するため、 光ファイバの一部もしくは全長に渡 つて破壌してしまう可能性がある。 さらに、 ファイバフューズが光ファイバに 接続された光部品、 光装置に到達すると、 その光装置も破壊される可能性があ り、 光伝送路が破壊してしまう恐れがある。 このため、 本発明のもうひとつの目的は、 上述の従来の問題を解決し、 光フ アイパにおけるファイバフューズ現象を発生させたり伝達させたりすることな く、 ハイパワーな光信号の伝送を可能とする光信号の伝送方法、 制御方法を提 供することにある。 発明の開示 Once the fiber fuse has been generated, the optical amplifier and light source side As the fiber fuse progresses, there is a possibility that the fiber ruptures over part or the entire length of the optical fiber. Furthermore, when the fiber fuse reaches the optical component or optical device connected to the optical fiber, the optical device may be destroyed, and the optical transmission line may be destroyed. Therefore, another object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to enable transmission of a high-power optical signal without generating or transmitting a fiber fuse phenomenon in an optical fiber. The purpose of the present invention is to provide an optical signal transmission method and a control method. Disclosure of the invention
本発明者は、 上述した問題を解決すべく、 鋭意研究を重ねた。 その結果、 上 記の目的を達成するため、 本発明の光ファイバの第 1 の実施態様として、 高出 力光を伝搬する光ファイバにおいて、 漏れ光を吸収することが少ない被覆材料 を用いることによって、 仮に光ファイバが、 小さい曲率径で曲げられることが あっても、 光ファイバに損傷等が生じることなく、 高出力光を安定して伝搬す ることが可能な光フアイパを知見した。 The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, in order to achieve the above object, as a first embodiment of the optical fiber of the present invention, by using a coating material that absorbs less leaked light in an optical fiber that propagates high output light. However, even if the optical fiber is bent with a small radius of curvature, an optical fiber that can stably transmit high-output light without damaging the optical fiber has been found.
本実施態様においては、被覆の材料として透明な UV硬化樹脂を用いることに よって、 最小約 1 O mmの直径で曲げられても、 漏れ光の吸収による光フアイ パの被覆材の劣化を防ぐことができ、 断線等を防止することが可能となる。 更に、 本発明の光ファイバの他の実施態様として、 光ファイバの被覆層が、 紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層、 二次被覆層、 及ぴ着色層よりなり、 着 色層は、 その周囲方向の一部が、 間欠であって二次被覆層を覆っていない光フ アイバも知見した。 また、 この着色層をストライプ状に形成することにより、
着色層の一部を被覆しないようにした光ファイバや、 着色層をらせんストライ プ状に形成することにより、 着色層の一部を被覆しないようにした光ファイバ も知見した。 In the present embodiment, by using a transparent UV-curable resin as a material for the coating, it is possible to prevent the coating material of the optical fiber from deteriorating due to absorption of leaked light even when bent at a minimum diameter of about 1 Omm. It is possible to prevent disconnection and the like. Further, as another embodiment of the optical fiber of the present invention, the coating layer of the optical fiber is composed of a primary coating layer, a secondary coating layer, and a coloring layer made of an ultraviolet curable resin, and the coloring layer has a surrounding layer. We also found an optical fiber that was intermittent in some directions and did not cover the secondary coating layer. Also, by forming this colored layer in a stripe shape, We also found an optical fiber that does not cover a part of the colored layer, and an optical fiber that does not cover a part of the colored layer by forming the colored layer in a helical strip.
また、 上記の光ファイバを用いた光装置 (光増幅器、 光源)や、 上記の光ファ ィパを用いて光装置に接続する光ファイバケーブルも知見した。 In addition, the present inventors have found optical devices (optical amplifiers and light sources) using the above optical fibers and optical fiber cables connected to optical devices using the above optical fibers.
従来技術の問題点である、 被覆の劣化による光ファイバの断線、 さらには被 覆層の発火は、 紫外線硬化型樹脂からなる一次被覆層及び二次被覆層を被覆し た光ファイバの外周にさらに着色層を施した場合、 ガラスクラッド層を抜けて 被覆層に達した漏れ光のエネルギーが、 着色層を透過せず、 被覆層内で反射 · 吸収されて発熱することによって引き起こすと考えられる。 Disconnection of the optical fiber due to deterioration of the coating, which is a problem of the prior art, and ignition of the coating layer are further caused on the outer periphery of the optical fiber coated with the primary coating layer and the secondary coating layer made of the ultraviolet curing resin. When a colored layer is applied, it is considered that the energy of the leaked light that reaches the coating layer through the glass clad layer does not pass through the colored layer but is reflected and absorbed in the coating layer to generate heat.
従って、上記の実施態様によって、二次被覆層上の着色層の一部を欠落させ、 漏れ光を被覆ファイバの外部に逃がすことによって、 5 0 O W以上の高出力光を 導波させる被覆光ファイバにおいて、 曲げ径を小さくしても、 問題を発生する ことなく、 信頼性の高い伝送システムを供給できる o 更に、 本発明者は、 様々な解析や実験によって、 ファイバフューズ伝達が生 じるための必要な最小の光パワー Pt h (W) (ファイバフューズ伝達閾値) を知見 した。 また、 この最小の光パワー P t hと、 光 の波長 (スぺクトラ)、 光フアイ パの種類、 ドーパントの種類、 及ぴ、 MFD (Mode Field Diameter) との関係を 知見した。 Therefore, according to the above-described embodiment, a part of the colored layer on the secondary coating layer is removed, and the leaked light is released to the outside of the coated fiber, whereby the coated optical fiber that guides high output light of 50 OW or more is guided. In this case, even if the bending diameter is reduced, a reliable transmission system can be provided without causing any problems.o In addition, the present inventor has performed various analyzes and experiments to determine whether fiber fuse transmission can occur. The required minimum optical power P th (W) (fiber fuse transmission threshold) was found. We also found the relationship between this minimum optical power P th and the wavelength of light (Spectra), the type of optical fiber, the type of dopant, and the MFD (Mode Field Diameter).
この知見した最小の光パワー P t hを用いて、 伝搬する光のパワー P (W) を制御 することができる。 The power P (W) of the propagating light can be controlled using the minimum optical power P th that is found.
つまり、 That is,
p < Pt h p <P th
の関係が成り立つ範囲で光を伝搬させれば、 ファイバフューズは発生せず、 何
らかのきつかけでファイバフューズが発生したとしても光増幅器、 光源側に伝 達する恐れは全くなく、 高出力光の伝搬が可能となる。 図面の簡単な説明 If the light is propagated in the range where the relationship holds, no fiber fuse will be generated. Even if a fiber fuse is generated due to a sudden trigger, there is no risk of transmission to the optical amplifier and light source, and high-output light can be transmitted. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の光ファイバと従来の光ファイバの曲げ試験装置の概要を示 す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a bending test apparatus for an optical fiber of the present invention and a conventional optical fiber.
図 2は、 本発明の光ファイバと従来の光フアイパの曲げ試験における外表面 度の変化を示した図である。 FIG. 2 is a diagram showing a change in outer surface degree in a bending test of the optical fiber of the present invention and a conventional optical fiber.
図 3は、 本発明の光ファイバと従来の光フアイパの曲げ試験の試験結果を示 した表である。 FIG. 3 is a table showing bending test results of the optical fiber of the present invention and a conventional optical fiber.
図 4は、 ファイバフューズ伝達閾値 Pth (W) を測定する測定装置の概要を示 す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an outline of a measuring device for measuring a fiber fuse transmission threshold value P th (W).
図 5は、 SMF、 DS Fと DCFのファイバフューズ伝達閾値 P t h (W) の測 定結果を比較した図である。 FIG. 5 is a diagram comparing the measurement results of the fiber fuse transmission threshold value P th (W) of the SMF, DSF, and DCF.
図 6は、 ファイバフューズ伝達閾値 Pth (W) と MFDとの関係を示した図で あ 。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the fiber fuse transmission threshold value P th (W) and the MFD.
図 7は、 ラマン増幅に利用される高出力波長多重励起光源の実施例の構成図 を示した図である。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration diagram of an embodiment of a high-power wavelength-division multiplexing pump light source used for Raman amplification.
図 8は、トータル出力パワー Pをファイバフューズ伝達閾値 Pthよりも小さく 制御する信号光の伝送方法を示したフロー図である。 FIG. 8 is a flowchart showing a signal light transmission method for controlling the total output power P to be smaller than the fiber fuse transmission threshold Pth .
図 9 Aは、 光ファイバの端面の損傷を示す図である。 FIG. 9A is a diagram showing damage to the end face of the optical fiber.
図 9 Bは、 光ファイバの端面の損傷を示す図である。 FIG. 9B is a diagram showing damage to the end face of the optical fiber.
図 9 Cは、 光ファイバの端面の損傷を示す図である。 FIG. 9C is a diagram showing damage to the end face of the optical fiber.
図 1 0は、 光ファイバの端部の損傷試験の結果を示す表である。 FIG. 10 is a table showing the results of a damage test on the end of the optical fiber.
図 1 1は、 高出力伝送による被覆層への影響を示す図である。
図 1 2は、高出力伝送実験において、 5分間の通線試験を行った実験結果を示 す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the effect of the high-power transmission on the coating layer. Fig. 12 is a diagram showing the results of an experiment in which a 5-minute wire test was performed in a high-power transmission experiment.
図 1 3は、 従来の全面が着色層で覆われた光ファイバを示す断面図である。 図 1 4は、 本 明の間欠着色層を有する光ファイバを示した断面図である。 図 1 5は、 ストライプ状の着色層を有する光ファイバを示した側面図である。 図 1 6は、 らせんストライプ状の着色層を有する光ファイバを示した側面図 である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional optical fiber whose entire surface is covered with a colored layer. FIG. 14 is a cross-sectional view showing an optical fiber having an intermittent colored layer according to the present invention. FIG. 15 is a side view showing an optical fiber having a striped colored layer. FIG. 16 is a side view showing an optical fiber having a spiral-stripe colored layer. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下に発明の実施態様を、 図面を用いながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(被覆材が焼損しない光ファイバ) (Optical fiber that does not burn coating material)
まず、 小さい曲率径で曲げられても、 劣化、 損傷等が生じることがなく、 励 起光もしくはハイパヮ一な光信号を伝送することが可能な光ファィバの実施態 様について説明する。 First, a description will be given of an embodiment of an optical fiber capable of transmitting an excitation light or a hyper-optical signal without causing deterioration, damage, or the like even when bent at a small curvature diameter.
(透明な紫外線硬化樹脂を用いた光ファィパ) (Optical fiber using transparent UV curable resin)
従来型の光ファイバでは、 被覆材として、 ウレタンアタリレート系、 ェポキ シーアクリレート系、 シリコン系の紫外線硬化型樹脂組成物 (以下、 UV硬化樹 脂とする) やナイロン樹脂等が用いられているが、 光ファイバの識別のため、 被覆材は着色されている。 従って、 光ファイバを小さい曲率径で曲げた場合に は、 光ファイバのコア、 クラッドを介して外部に漏れようとする光パワーを、 この被覆材が吸収して発熱する。従来は、伝搬される光パワーが低かったため、 問題が生じるほどの発熱は起こらなかった。 し力 し、 今後、 伝搬する信号光、 励起光の高出力化によって、 この被覆材の着色が伝送される信号光の漏れ光の パワーを吸収して発熱し、 この発熱により被覆材が損傷して、 光ファイバの断 線が起こる恐れもある。
一方、 本発明では、 光ファイバの被覆の材料に透明な uv硬ィ匕樹脂を用いる。 これにより、 高出力光を伝搬するときに、 仮に光ファイバが小さい曲率径で曲 げられ、 この曲げにより漏れ光が発生したとしても、 被覆材が吸収する光パヮ 一の量は大幅に低減させる。 従って、 この被覆材は、 発熱によって損傷するこ とはなく、 そのまま高出力光を伝搬し続けることが可能となる。 ここで、 本発明の光ファイバの†生能を確認するため、 従来の光ファイバと共 に、 光ファイバを任意の曲率径に曲げた状態でハイパワー光を伝搬させる試験 を行った。 In conventional optical fibers, urethane acrylate, epoxy acrylate, silicon-based UV-curable resin compositions (hereinafter referred to as UV-curable resins), nylon resins, etc. are used as the coating material. The coating is colored for optical fiber identification. Accordingly, when the optical fiber is bent with a small radius of curvature, the coating absorbs the optical power that tends to leak to the outside through the core and clad of the optical fiber, and generates heat. Previously, low propagating optical power did not generate enough heat to cause problems. In the future, due to the higher output of signal light and pumping light to be propagated, the coloring of the coating material absorbs the power of the leaked light of the transmitted signal light and generates heat, which generates heat and damages the coating material. As a result, the optical fiber may be broken. On the other hand, in the present invention, a transparent uv resin is used as a material for coating the optical fiber. Accordingly, when transmitting high-power light, the optical fiber is bent with a small radius of curvature, and even if leakage light occurs due to this bending, the amount of optical power absorbed by the coating material is greatly reduced. . Therefore, this coating material is not damaged by heat generation, and can continue to transmit high-output light as it is. Here, in order to confirm the reproducibility of the optical fiber of the present invention, a test was conducted in which high-power light was propagated in a state where the optical fiber was bent to an arbitrary curvature diameter together with a conventional optical fiber.
図 1に、 本発明の光ファイバと従来の光ファイバに対して行った曲げ試験の 装置の概要を示す。 試験用の光ファイバとしては、 本発明である透明な UV硬化 樹脂で被覆した光ファイバと、 従来型の光ファイバとして、 それぞれ白色、 青 色、 緑色の UV硬化樹脂で被覆した 3種類の光フアイバと、 白色のナイ口ンで被 覆した光ファイバの計 4種類を用いた。 FIG. 1 shows an outline of an apparatus for a bending test performed on the optical fiber of the present invention and a conventional optical fiber. The optical fiber for the test includes an optical fiber coated with the transparent UV-curable resin of the present invention, and three types of optical fibers coated with white, blue, and green UV-curable resins, respectively, as conventional optical fibers. And a total of four types of optical fibers covered with a white nib.
—般的に、 UV硬化樹脂で被覆した光ファイバは、 光装置内で用いられ、 ナイ 口ンで被覆した光ファイバは、 光装置間をつなげる光ファイバに利用される場 合が多い。 また、 光ファイバの外径は、 UV硬化榭脂を被覆した光ファイバの外 径が 2 5 0 mであり、 ナイロンを被覆した光ファイバの外径が 9 0 0 μ mで ある。 In general, an optical fiber coated with a UV curable resin is used in an optical device, and an optical fiber coated with a nylon is often used as an optical fiber connecting optical devices. The outer diameter of the optical fiber is 250 m for the optical fiber coated with the UV curable resin, and the outer diameter for the optical fiber coated with nylon is 900 μm.
試験は 各試験用光ファイバにレーザ光源を接続した後 その光ファイバの 一部に、 1ターンの曲げ部分を設けた。 そして、 入力光の強度と、 曲げの曲率柽 を変化させて、 各々の場合における漏れ光による光フアイパの被覆材の劣化の 具合を観測した。 In the test, a laser light source was connected to each test optical fiber, and then a part of the optical fiber was bent one turn. Then, by changing the intensity of the input light and the curvature 柽 of the bending, the degree of deterioration of the coating material of the optical fiber due to the leaked light in each case was observed.
試験では、 波長 1 4 8 O nmのレーザ光源の出力 P (単位: W) を、 1 W、 2 W、 3 Wの 3段階に変化させた。 また、 各々のレーザ光源の出力に対して、 光フアイ
ノ の曲げ直径 A (単位: mm) を、 3 0 mm、 2 O mm, 1 5 mm、 1 O mm, 5 mmの 5段階に変化させて、 被覆材の劣化の状況を観測した。 In the test, the output P (unit: W) of a laser light source having a wavelength of 148 O nm was changed in three stages of 1 W, 2 W, and 3 W. In addition, the output of each laser The bending diameter A (unit: mm) was changed in five steps of 30 mm, 2 O mm, 15 mm, 1 O mm, and 5 mm, and the state of degradation of the coating material was observed.
また、 同時に、 熱電対で光ファイバの外表面の温度変化を測定した。 温度変 化の測定は、 レーザ光源の出力 Pを最大の 3 Wに設定し、光ファイバの曲げ直径 Aを 3 mmにするという最も過酷な条件下において行われた。 図 2に、温度測定 の結果を示す。 測定したのは、 本発明である透明な UV硬化樹脂を被覆した光フ アイパと、 従来型の白い UV硬化樹脂を被覆した光フアイバである。 ここで、 グ ラフの縦軸は、 温度 (単位:。 C) を取り、 横軸は、 時間 (単位:分) を取って いる。 At the same time, the temperature change of the outer surface of the optical fiber was measured with a thermocouple. The temperature change was measured under the most severe conditions, with the output P of the laser source set to a maximum of 3 W and the bending diameter A of the optical fiber set to 3 mm. Figure 2 shows the results of the temperature measurement. The optical fiber coated with the transparent UV curable resin of the present invention and the conventional optical fiber coated with a white UV curable resin were measured. Here, the vertical axis of the graph is temperature (unit: C), and the horizontal axis is time (unit: minute).
両方の光ファイバとも、 通光後、 約 1分で温度が急速に上昇し、 約 2〜3分 前後で、 ほぼ漏れ光による発熱と外表面からの放熱がパランスして、 温度は平 衡状態となっている。 従来型の白い UV硬化樹脂を被覆した光ファイバでは、 表 面温度が 1 0 0 °C前後に達したのに対して、 本発明である透明な UV硬化榭脂を 被覆した光ファイバでは、 表面温度は 6 0〜6 5 °C前後に収まった。 被覆材料 の耐熱温度を考慮すると、 この温度差は非常に大きな影響を及ぼすと考えられ る。 In both optical fibers, the temperature rises rapidly about 1 minute after passing through, and in about 2 to 3 minutes, the heat generated by the leaked light and the heat radiation from the outer surface are balanced, and the temperature is in an equilibrium state It has become. The surface temperature of an optical fiber coated with a conventional white UV curable resin reached about 100 ° C., whereas the optical fiber coated with a transparent UV curable resin according to the present invention has a surface temperature of about 100 ° C. The temperature settled around 60-65 ° C. Considering the heat resistant temperature of the coating material, this temperature difference is considered to have a very large effect.
また、 この温度上昇データに基づけば、 仮にハイパワー光を 5分間伝搬させ れば、 既に平衡状態に達しており、 被覆材の温度変化による損傷状況は十分判 明すると考えられる。 従って, 下記に説明する各光ファイバの比較試験では、 'パワー光を 5分間伝搬した後の、 損傷状況を観察することにした。 図 3の表は、 本発明の光ファイバ (UV (transparent) ) と従栾型の 4種類の 光ファイバ(UV (white) 、 UV (blue)、 UV (green)、 . Nylon (white) )の比較試験結 果を示すものである。 入力光の強さ Pが 1 W、 2 W、 3 Wに対して、 各々の光ファ ィパについて、 曲げ直径 Aが 3 0 mm、 2 O mm, 1 5 mm, 1 0 mm、 5 m
mの場合の観察結果を示す。 Also, based on this temperature rise data, if high-power light is allowed to propagate for 5 minutes, the state of equilibrium has already been reached, and it is considered that the damage state due to the temperature change of the coating material can be sufficiently understood. Therefore, in the comparison test of each optical fiber described below, we decided to observe the damage state after propagating the power light for 5 minutes. The table in FIG. 3 shows the relationship between the optical fiber of the present invention (UV (transparent)) and four types of conventional optical fibers (UV (white), UV (blue), UV (green), and Nylon (white)). It shows the results of the comparative test. For input light intensity P of 1 W, 2 W, and 3 W, bending diameter A is 30 mm, 2 O mm, 15 mm, 10 mm, and 5 m for each optical fiber. The observation result in the case of m is shown.
入力光の強さ Pが 1 Wの場合は、 本発明の透明な UV硬化樹脂を被覆した光フ アイバでは、 どの曲げ直径であっても、 全く損傷は発生しなかった。 When the input light intensity P was 1 W, the optical fiber coated with the transparent UV curable resin of the present invention did not cause any damage at any bending diameter.
一方、 着色した UV硬化樹脂を被覆した光ファイバは、 3色共に、 曲げ直径が 1 5 mm以下になると、 被覆材が漏れ光を吸収して損傷し、 光ファイバにくせ がついた (変形した)。 On the other hand, when the bending diameter of all three colors of the optical fiber coated with the UV curable resin is 15 mm or less, the coating material absorbs the leaked light and is damaged, and the optical fiber becomes hazy (deformed). ).
ナイロンを被覆した光ファイバでは、 曲げ直径が 1 5 mm以下になると、 被 覆材が漏れ光を吸収して損傷し、 光ファイバにくせがっき、 更に、 曲げ直径が 5 mm以下では、 被覆材が溶解して光フアイバ自体が露出する状態となった。 入力光の強さ Pが 2 Wの場合は、 本発明の透明な UV硬化樹脂を被覆した光フ アイバでは、 曲げ直径が 1 O mmまでは、 全く損傷は発生しなかった。 曲げ直 径が 5 mm以下の場合、 被覆材が茶色つぼく変色した。 In the case of a nylon-coated optical fiber, if the bending diameter is 15 mm or less, the covering material absorbs the leaked light and is damaged, causing the optical fiber to be damaged. The material was dissolved, and the optical fiber itself was exposed. When the input light intensity P was 2 W, the optical fiber coated with the transparent UV-curable resin of the present invention did not cause any damage up to a bending diameter of 1 Omm. When the bending diameter was 5 mm or less, the coating material turned brown.
着色した UV硬化樹脂を被覆した光ファイバは、 3色共に、 曲げ直径が 1 5 m m以下になると、 被覆材が漏れ光を吸収して損傷し、 光ファイバにくせがつレ、 た。 また、 曲げ直径が 5 mm以下の場合、 3色共に、 被覆材が茶色っぽく変色 した。 When the bending diameter of all three colors of the optical fiber coated with the colored UV curable resin became 15 mm or less, the coating material absorbed the leaked light and was damaged, causing the optical fiber to become distorted. When the bending diameter was 5 mm or less, the coating material turned brownish in all three colors.
ナイ口ンを被覆した光ファィパでは、 曲げ直径が 1 5 mm以下になると、 被 覆材が漏れ光を吸収して損傷して、 光ファイバにくせがっき、 更に、 曲げ直径 が 5 mm以下では、 被覆材が破壊した。 When the bending diameter of the optical fiber is less than 15 mm, the covering material absorbs the leaked light and is damaged, and the fiber is damaged by the optical fiber, and the bending diameter is 5 mm or less. Then, the coating material broke.
入力光の強さ Pが 3 Wの場合は、 本 明の透明な UV硬化榭脂を被 した光フ アイパでは、 曲げ直径が 1 O mm以上の場合、 全く損傷は発生しなかった。 光 ファイバの曲げ直径が 5 mm以下の場合は、 被 材が茶色っぽく変色した。 着色した UV硬化樹脂を被覆した光ファイバについては、 白、 青色の光フアイ パの場合、 曲げ直径が 1 5 mm以下になると、 被覆材が漏れ光を吸収して損傷 して、 光ファイバにくせがついた。 緑色の光ファイバでは、 曲げ直径が 2 0 m
m以下になると、 被覆材が漏れ光を吸収して損傷して、 光ファイバにくせがつ いた。 また、 曲げ直径が 5 mm以下の場合、 3色共に、 被覆材が変色した。 ナイロンを被覆した光ファイバでは、 曲げ直径が 1 5 mm以下になると、 被 覆材が漏れ光を吸収して損傷して、 光ファイバにくせがっき、 更に、 曲げ直径 が 5 mm以下では、 被覆材が破壊した。 When the input light intensity P was 3 W, the optical fiber coated with the transparent UV curable resin of the present invention did not cause any damage when the bending diameter was 1 O mm or more. When the bending diameter of the optical fiber was 5 mm or less, the material discolored brownish. For optical fibers coated with colored UV curable resin, if the bending diameter of white or blue optical fibers is 15 mm or less, the coating material will absorb the leaked light and be damaged, causing damage to the optical fibers. Was attached. Green fiber has a bend diameter of 20 m At less than m, the cladding absorbed the leaked light and was damaged, resulting in a hazy optical fiber. When the bending diameter was 5 mm or less, the coating material changed color for all three colors. In the case of a nylon-coated optical fiber, if the bending diameter is 15 mm or less, the covering material absorbs the leaked light and is damaged, causing the optical fiber to be damaged.In addition, if the bending diameter is 5 mm or less, The coating broke.
以上の結果をまとめると、 本発明の透明な UV硬ィ匕榭脂を被覆した光ファイバ は、 曲げ直径が 1 O mm以上であれば、全く損傷を起こさずに、 3 Wまでのハイ パワーの光を伝送することができた。 Summarizing the above results, the optical fiber coated with the transparent UV-curable resin of the present invention has a high power of up to 3 W without any damage if the bending diameter is 1 O mm or more. Light could be transmitted.
一方、 着色した UV硬化榭脂を被覆した光ファイバについては、 1 Wのパワー の入力光であっても、 曲げ直径が 1 5 mm以下となると被覆材に損傷が発生し、 実用的に使用することは不可能であることが判明した。 ただし、 色の違いによ る損傷の差に関しては、 明確な差は現れなかった。 On the other hand, for optical fibers coated with colored UV-cured resin, even if the input light has a power of 1 W, the coating material will be damaged if the bending diameter is less than 15 mm, so that it can be used practically. It turned out to be impossible. However, there was no clear difference in the difference in damage due to the difference in color.
また、 同じ従来型の光ファィパであっても、 ナイロンを被覆した光ファイバ は、 更に損傷が激しく、 曲げ直径を 5 mm以下にすると、 被覆材の溶解や断線 が発生する状態となった。 Even with the same conventional optical fiber, the optical fiber coated with nylon was more severely damaged, and if the bending diameter was reduced to 5 mm or less, the coating material was melted or disconnected.
本実験から、 曲げにより発生する漏れ光による耐損傷性能に関して、 本発明 の光ファイバは、 従来型の光ファイバに比べて非常に優れた性能を有すること が証明された。 From this experiment, it has been proved that the optical fiber of the present invention has much better performance than the conventional optical fiber with respect to the damage resistance performance due to leakage light generated by bending.
(半透明な紫外線硬化樹脂を用 、た光フアイバ) (Semi-transparent UV-curable resin is used.)
また、上述した試験では透明な UV硬化樹脂を被稷した光ファイバを用いたが、 半透明な UV硬化榭旨を被 した光ファイバを代わりに用いても、 着色した UV 硬化樹脂を被覆した光ファイバとは大きな差異があり、 透明な UV硬化榭脂を被 覆した光ファィパに準じた耐損傷性能を有することが判明している。 In the above test, an optical fiber coated with a transparent UV-curable resin was used, but an optical fiber coated with a translucent UV-curable resin could be used instead. There is a great difference from the fiber, and it has been found that the fiber has a damage resistance equivalent to that of an optical fiber coated with a transparent UV curable resin.
さらに、 上述した透明な UV硬化樹脂からなる被覆材を持つ光ファイバを曲 げて光装置内に設置する場合は、 光ファイバの外側に漏れ光を吸収する機能部
品を配置させても良い。 例えば、 光ファイバをボビン等に卷付けた状態で光装 置内に配置する場合、 ポビンの外側を覆うように光を吸収するパッケージ部材 を配置させる。 この場合、 パッケージ部材は、 少なくともその内表面に光を吸 収する膜が設けられていればよい。 このように、 透明な UV硬化樹脂からなる 被覆材を持つ光ファイバをパッケージ部材に収納すると、 被覆材に吸収されず に光フアイバの外側へ漏れる光は、 パッケージ部材に吸収されることになり、 光増幅器、 光源に悪影響を及ぼすことはない。 なお、 必要に応じて、 このパッ ケージ部材に温度調整機能を設けても良レ、。 Further, when the optical fiber having the coating material made of the transparent UV-curable resin described above is bent and installed in an optical device, a functional unit that absorbs leaked light outside the optical fiber is used. Goods may be arranged. For example, when an optical fiber is wound in a bobbin or the like and placed in the optical device, a light-absorbing package member is placed so as to cover the outside of the pobin. In this case, the package member may be provided with a light-absorbing film on at least the inner surface thereof. As described above, when an optical fiber having a coating material made of a transparent UV curable resin is housed in a package member, light leaking outside the optical fiber without being absorbed by the coating material is absorbed by the package member. It does not adversely affect the optical amplifier and light source. If necessary, the package member may be provided with a temperature adjustment function.
(間欠着色層を有する光フアイパ) (Optical fiber with intermittent coloring layer)
次に、着色層が 2次被覆層の全体を覆っていない間欠着色層を有する光フアイ パの実施形態について説明する。 Next, an embodiment of an optical filter having an intermittent coloring layer in which the coloring layer does not cover the entire secondary coating layer will be described.
長期的な信頼性から光ファイバのきつい曲げは許容されていないが、 実際の システム導入の折りには短期的なきつい曲げが加えられる可能性がある。 きつ い曲げが加わるとコアから被覆に向かって光が漏れ、 特にハイパワー環境下に おいてはその漏れ光により熱が発生し、 強いては被覆層の劣化を誘発すること になる。 本発明者らは、 ハイパワー環境下において短期的に曲げが加わった場 合の被覆損傷に関する以下の試験を実施した。 Tight bending of optical fibers is not allowed due to long-term reliability, but short-term bending may be added in actual system installation. Severe bending causes light to leak from the core to the coating, and in high-power environments, the light leaks and generates heat, which in turn can lead to degradation of the coating. The present inventors conducted the following tests on coating damage when bending is applied for a short period in a high-power environment.
本発明の実験に用いた光ファイバは I T U— T G. 6 2 5に基づくシングル モードファイバであり、 光フアイパの被 ¾層は、 紫外線硬化型樹脂からなる一 次被覆層及ぴ二次被覆層の二層被覆'で構成されたものである。 The optical fiber used in the experiment of the present invention is a single mode fiber based on ITU-T G.625, and the coating layer of the optical fiber is composed of a primary coating layer and a secondary coating layer made of an ultraviolet curable resin. Of two-layer coating.
通常、 光ファイバの被覆層には、 一次被覆層は外力の影響をガラスに伝わら ないようにするため常温時ヤング率約 0 . 5〜1 O MP aのソフト樹脂が使用 され、 二次被覆層は保護のために常温時ヤング率 1 0 0〜1 0 0 0 MP aのハ ード樹脂が用いられる。 その他の特性として T g (ガラス転移点温度)は、 一次
被覆層材料として一 20〜 10°C, 二次被覆層材料として 60〜 120°Cの材 料が用いられる。 また被覆層の屈折率は、 ガラスクラッドから一次被覆層、 二 次被覆層と外周に向かって高くなる組み合わせで使用されることが好ましい。 本発明に用いた紫外線硬化型樹脂は、 ポリエーテルゥレタンァクリート系の 紫外線硬化型榭脂であり、 200/zm厚で、 空気下、 500mJん m2の UV照射量時にお けるシート評価での一次被覆層は、 ヤング率は 1. OMP a、 Tg— 5で、 屈 折率 1. 49の特性を有する樹脂を用いた。 また二次被覆層は、 ヤング率は 8 O OMP a、 Tg 90°C、 屈折率 1. 53の特性を有する樹脂を用いた。 Normally, a soft resin with a Young's modulus of about 0.5 to 1 OMPa at room temperature is used for the primary coating layer of the optical fiber to prevent the influence of external force from being transmitted to the glass. For protection, a hard resin having a Young's modulus at normal temperature of 100 to 100 MPa is used for protection. Other properties include T g (glass transition temperature) A material with a temperature of 20 to 10 ° C is used as the coating material and a temperature of 60 to 120 ° C is used as the secondary coating material. The refractive index of the coating layer is preferably used in a combination that increases from the glass clad to the primary coating layer and the secondary coating layer toward the outer periphery. The ultraviolet-curable resin used in the present invention is a polyether-polyurethane acrylate-based ultraviolet-curable resin, has a thickness of 200 / zm, and is evaluated in a sheet at a UV irradiation amount of 500 mJm2 in air under air. For the primary coating layer, a resin having a Young's modulus of 1. OMPa, Tg-5 and a refractive index of 1.49 was used. The secondary coating layer was made of a resin having a Young's modulus of 8 O OMPa, Tg of 90 ° C, and a refractive index of 1.53.
本発明に用いた光ファイバ素線は、 ガラス径 125 μηιのシングルモードフ アイパで、 上記一次被覆層径は 195 μπι、 上記二次被覆層径は 245 μπιで あ ο 一方、 着色層は未硬化の紫外線硬化型樹脂液に、 種々の顔料又は染料を添加 し、 液内で均一に分散させた状態で、 被覆ファイバ上に塗布し、 UV照射で硬 化することによって形成される。 この際、 顔料や染料の添加量が多ければ多い ほど、 着色層の色, 及び色調は濃くなり識別しやすくなる力 逆に添加量が多い ほど、 UV光が透過しなくなり着色樹脂そのものの硬化性が低下してしまう。 着色層の透過率は、 着色層と同一の厚みを有する着色紫外線硬化型樹脂ブイ ルムを、 スピンコーターなどを用いて作成し、 紫外分光光度計により測定する ことが可能である。フィルムの入射光の強さ I 1とこれを透過して出てくる光の 強さ 12との百分率 (12/11X 100) で求められる。 Optical fiber used in the present invention is a single mode off Aipa glass diameter 125 Myuitaiota, the primary coating layer diameter 195 Myupaiiota, whereas Oh ο in the secondary coating layer diameter 245 μ πι, colored layer Not It is formed by adding various pigments or dyes to a cured ultraviolet-curable resin liquid, applying the pigment or dye uniformly to the coated fiber, and curing by UV irradiation. At this time, the greater the amount of the pigment or dye added, the deeper the color and color tone of the colored layer and the more easily distinguishable the color. Will decrease. The transmittance of the colored layer can be measured with an ultraviolet spectrophotometer by preparing a colored ultraviolet curable resin film having the same thickness as the colored layer using a spin coater or the like. It can be obtained as a percentage (12 / 11X100) of the intensity I 1 of the light incident on the film and the intensity 12 of the light passing through it.
通常、 着色層は厚さ 3〜10ミクロンの薄膜で形成されるが、 着色紫外線硬 ィ匕型樹脂に用いられるジ光開始剤はジフエ-ルケトン系や、 アミノケトン系の 化合物であり、 吸収波長はおおよそ 330〜420 nmである。 その領域にお いては厚さ 10ミクロンで透過率が 5%以上の着色樹脂が通常用いられる。
なお、 本発明での着色紫外線硬化型樹脂は、 顔料を配合しないクリア一な樹 脂で、 厚さ 40/zm、 空気下、 500mJ/cm2の UV照射量時におけるシート評価での 常温ヤング率が 1100 MP a、 Tg l O 0 °Cの特性を有する樹脂を用いた。 また本発明の実験に用いた着色樹脂の着色は、 青色と緑色であるが、 いずれの 色の着色樹脂も、 透過率は 5%以上である。 Usually, the colored layer is formed as a thin film having a thickness of 3 to 10 microns, but the diphotoinitiator used for the colored ultraviolet curing resin is a diphenylketone or aminoketone compound, and the absorption wavelength is It is approximately 330-420 nm. In that area, a colored resin having a thickness of 10 microns and a transmittance of 5% or more is usually used. The colored ultraviolet curable resin in the present invention is a clear resin containing no pigment, and has a normal temperature Young's modulus in sheet evaluation at a UV irradiation dose of 500 mJ / cm2 under air at a thickness of 40 / zm. A resin having characteristics of 1100 MPa and TglO 0 ° C was used. The coloring of the coloring resin used in the experiment of the present invention is blue and green, and the transmittance of each colored resin is 5% or more.
本発明を構成する着色心線は、 各実施例、 比較例に従って、 上記光ファイバ 素線の外周に厚さ 5 μπιの着色層を塗布した構造である。 The colored core wire constituting the present invention has a structure in which a colored layer having a thickness of 5 μπι is applied to the outer periphery of the optical fiber according to each of Examples and Comparative Examples.
なお、 本発明における着色光ファィパ心線の着色層が光ファィバ素線に占め る割合は、 素線外周表面積の 30〜 80 %、 特に 40〜 70 %が好ましい。 3 0%より低いと識別がしにくくなり、 80%よりも大きいと、 漏れ光の影響に より、 変形が発生する。 In the present invention, the ratio of the colored layer of the colored optical fiber core to the optical fiber is preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 70% of the outer peripheral surface area of the optical fiber. If it is lower than 30%, it will be difficult to identify, and if it is higher than 80%, deformation will occur due to the effect of light leakage.
(実施例 1 ) (Example 1)
光ファイバ素線外周表面積の 50%程度で、 無着色層と交互になるように、 着色をストライプ上に光ファイバ素線の円周上に 3力所塗布して実施例 1とし た。 (図 14、 図 15参照。) 比較のため、 従来の全面に着色層を有する光ファ ィバの断面図を図 13に示す。 Example 1 was applied to a stripe at three places on the circumference of the optical fiber so that the coloring was alternated with the non-colored layer at about 50% of the outer surface area of the optical fiber. (See FIGS. 14 and 15.) For comparison, FIG. 13 shows a cross-sectional view of a conventional optical fiber having a colored layer on the entire surface.
(実施例 2) (Example 2)
光ファイバ素線外周表面積の 50%程度で、 無着色層と交互になるように、 着色をストライプ上に光ファイバ秦線の円周上に 3力所塗布した。 なお、 スト ライプが螺旋状となるように、 着色時に光ファイバ素線にねじりを加えた。 (図 16参照。) ねじりを加える方法は、 PMD特性向上のために光ファイバ素線に 線引き中にねじりを加える方法と同じで、 UVランプ通過後の位置で、 ねじり を加えてストライプ着色のらせん状態を形成した。 Coloring was applied on the stripe at three places on the circumference of the optical fiber hatch wire so as to alternate with the non-colored layer at about 50% of the outer surface area of the optical fiber. In addition, the optical fiber was twisted at the time of coloring so that the stripe became spiral. (See Fig. 16.) The method of twisting is the same as the method of twisting an optical fiber while drawing to improve PMD characteristics. At the position after passing through the UV lamp, twisting is applied to form a striped spiral. The state formed.
(比較例 1 )
光ファイバ素線外周上に着色を均一に塗布して比較例 1とした。 (実 験) (Comparative Example 1) Comparative Example 1 was made by uniformly applying coloring on the outer periphery of the optical fiber. (Experiment)
図 1 1はハイパワー伝送による被覆層への影響実験装置図である。 レーザ光 源の出力を P [W], 曲げ直径を A [ram]とした。 中心波長 1 4 8 0 n mで最大 3 Wの光?原を使用した。 Fig. 11 is a diagram of an experimental device for the effect of high power transmission on the coating layer. The output of the laser light source was P [W] and the bending diameter was A [ram]. A light source with a center wavelength of 1480 nm and a maximum of 3 W was used.
このハイパワー実験系を用いて、 実施例、 比較例に対する 5分間の通錄試験 を実施した。 5分後の実験結果を図 1 2の表に示す。 直径 3 0 mm以上では比 較例、 実施例ともに問題のないことが確認されたが、 直径 2 O mm以下におい ては、 実施例において顕著な効果が観察された。 Using this high-power experimental system, a 5-minute pass test was performed on the examples and comparative examples. The experimental results after 5 minutes are shown in the table in FIG. It was confirmed that there was no problem in both the comparative example and the example when the diameter was 30 mm or more, but a remarkable effect was observed in the example when the diameter was 20 mm or less.
比較例 1では、 直径 2 O mmかつ 3 Wで、 緑色ファイバ心線の UV被覆層の 変形 (癖がついてもとに戻らない状態)が観察された。 直径 1 0 , 1 5 mmにお いて、 2 W以上で青色心線、 緑色心線ともに UV被覆層の変形が観察された。 一方実施例 1では、 直径 1 5 mm以上で変化は見られなかった。 ただし直径 1 O mmで青色心線、 緑色心線ともに UV被覆層の変形が観察された。 In Comparative Example 1, when the diameter was 2 Omm and the power was 3 W, deformation of the UV coating layer of the green fiber core wire (a state in which the habit was not restored) was observed. At diameters of 10 and 15 mm, deformation of the UV coating layer was observed for both the blue and green core wires at 2 W or more. On the other hand, in Example 1, no change was observed at a diameter of 15 mm or more. However, at a diameter of 1 O mm, deformation of the UV coating layer was observed for both the blue and green core wires.
実施例 2では全ての条件で変化は見られなかった。 ストライプ着色をらせん 状にすると、 素線表面の径方向、 長さ方向ともに着色の間欠性が均一化される ために、 変形がしづらくなると考えられる。 In Example 2, no change was observed under all conditions. It is thought that if the stripe coloring is made spiral, the intermittent coloring is uniform in both the radial and length directions of the surface of the strand, and it is considered that deformation becomes difficult.
上記のようにハイパワー光の伝送中に、 ハンドリング等でファイバに急激な 曲げが加わって伝送光が洩れても、 着色層をストライプ状とすることで、 漏れ 光が被覆層外部に抜けるために、 ファイバ被覆の劣化を抑え、 断線や発火など の問題を完全に防止できる。 As described above, even if the transmission light leaks due to sudden bending of the fiber during handling of high-power light during transmission, etc., since the colored layer is striped, the leaked light escapes outside the coating layer. However, deterioration of the fiber coating can be suppressed, and problems such as disconnection and ignition can be completely prevented.
Lーズを発生させない光伝送方法) Optical transmission method that does not generate an L over's)
次に、 ファイバフューズの発生及び、 伝達をさせることなく、 高出力光を安
全に伝搬する伝送方法の実施態様について説明する。 Next, high-output light can be reduced without generating or transmitting fiber fuses. An embodiment of a fully propagating transmission method will be described.
このファイバフューズ現象は、 近年の光パワーが高出力化していることを考 慮すると、 例えば、 光伝送路に組み込まれているコネクタの接続端面に付着し た麈埃などのコンタミネーションによる光パワーの吸収や、 光ファイバや誘導 多層膜フィルタなどにおける組織欠陥に基づく光吸収や、 光ファイバの曲げや 折れに基づく多重反射などによる光エネルギー密度の濃縮化を原因として、 容 易に発生し得る状況になっている。 Considering the fact that the optical power has been increasing in recent years, this fiber-fuse phenomenon has occurred.For example, the optical power due to contamination such as dust adhered to the connection end face of the connector built into the optical transmission line has been considered. In situations that can easily occur due to absorption, optical absorption based on tissue defects in optical fibers or guided multilayer filters, and optical energy density enrichment due to multiple reflections due to bending or bending of optical fibers. Has become.
従って、 光パワーが今後、 更に高出力化されることを想定した場合、 上述し たファイバフューズ現象の発生防止と、 発生した場合、 光増幅器、 光源への進 行防止とが必要になる。 つまり、 ファイバフューズの発生及び進行を防止し、 高価な光増幅器、 光源、 光部品、 光装置の損壊を防止する対策を立てることが ぜひとも必要になる。 Therefore, assuming that the optical power will be further increased in the future, it is necessary to prevent the occurrence of the above-described fiber fuse phenomenon and, if it occurs, to prevent the optical amplifier and the light source from proceeding. In other words, it is absolutely necessary to take measures to prevent the occurrence and progress of fiber fuses and to prevent damage to expensive optical amplifiers, light sources, optical components, and optical devices.
ラマン増幅器に用いる励起光に代表されるように、 伝搬される信号光、 励起 光の高出力化が進んでおり、 フアイパフユーズの発生する可能性が高まつてい る。 本態様では、 ファイバフューズ伝達に必要な最小の光パワー (ファイバフ ユーズ伝達閾値 P t h) と、光源の波長、光ファイバの種類、 ドーパントの種類、 及ぴ、 MFDとの関係を見出した。 つまり、 伝搬する光のパワー Pとすると、 p < p t h As represented by pumping light used in Raman amplifiers, the output of propagating signal light and pumping light is increasing, and the possibility of fire perfuse is increasing. In the present embodiment, the relationship between the minimum optical power required for fiber fuse transmission (fiber fuse transmission threshold value P th ), the wavelength of the light source, the type of optical fiber, the type of dopant, and the MFD has been found. In other words, if the power of the propagating light is P, p <p th
の関係が成り立つ範囲で伝搬させることにより、 ファイバフユ一ズの発生、 ま たファイバフューズの伝達を防止することが可能となる。 By propagating in a range in which the relationship is satisfied, it is possible to prevent occurrence of fiber fuse and transmission of fiber fuse.
図 4に、 このフアイバフューズ伝達闘値 P t hを測定する測定装置の概要を示 す。 測定対象の光ファイバに、 波長が 1 0 6 4 n m又は 1 4 6 7 n mにおいて 最大 5 Wのパワーを発生する光源が接続される。 そして、 入力光のパワーを上 げ、 光ファイバを局所的に加熱して、 その加熱部分でファイバフューズを発生 させる。 その後、 光源のパワーを下げてフアイパーフューズが消滅した時点の
0141 Figure 4, shows the outline of a measuring device for measuring the full multiplexing fuse propagation闘値P th. A light source that generates a maximum power of 5 W at a wavelength of 1664 nm or 1467 nm is connected to the optical fiber to be measured. Then, the power of the input light is increased, the optical fiber is locally heated, and a fiber fuse is generated at the heated portion. After that, when the power of the light source was lowered and the firefuse was extinguished, 0141
17 光パワーを、 ファイバフューズ伝達閾値 P とした。 従って、 この値は、 非常 に安全サイドに取った値であり、 実用的にこの値以下のパワーの光で、 フアイ パフユーズが発生することはまずないと考えられる。 17 The optical power was set as the fiber fuse transmission threshold P. Therefore, this value is a value on the very safe side, and it is considered that firefighting is unlikely to occur with light having a power less than this value.
図 5に、 SMF (Single Mode Fiber: シング /レモ一ドファイバ) と D S F (Dispersion Shifted Fiber:分散シフ 卜ファイバ)、 D C F (Dispersion Compensation Fiber) に関して、 波長 1 064 n m、 1 46 7 nmにおけるフ アイパフユーズ伝達閾値 P th (W)の値を測定した結果を示す。グラフの縦軸は、 閾値 (単位: ¾ であり、 横軸は波長 (単位: nm) である。 Figure 5 shows the single mode fiber (SMF), dispersion shifted fiber (DSF), and dispersion compensation fiber (DCF) fiber transmission at wavelengths of 1064 nm and 1467 nm. The result of measuring the value of the threshold value P th (W) is shown. The vertical axis of the graph is the threshold (unit: ¾), and the horizontal axis is the wavelength (unit: nm).
波長とフアイパフユーズ伝達閾値とは、 1次関数またはそれに近似した相関 関係があると考えられる。 この波長とファイバフューズ伝達閾値の関係は、 光 ファイバの種類によって決定されることが図 5よりわかる。 なお、 SMFの M FD (Mode Field Diameter) は Ι Ο μπι前後であり、 DS FのMFDは7〜8 μΐη前後であり、 DCFの MFDは 4〜5 μπι前後である。つまり、 MFDは、 SMF、 DSF、 DCFの順に小さいことになる。 また、 図 5より、 ファイバ フューズ伝達閾値 P thが、 SMF、 DSF、 DCFの順となっている。 It is considered that there is a linear function or a correlation approximate to the linear function between the wavelength and the fire-puffuse transmission threshold. Figure 5 shows that the relationship between this wavelength and the fiber fuse transmission threshold is determined by the type of optical fiber. The MFD (Mode Field Diameter) of the SMF is around 前後 Ομπι, the MFD of the DSF is around 7 to 8 μΐη, and the MFD of the DCF is around 4 to 5 μπι. In other words, MFD is smaller in the order of SMF, DSF, and DCF. According to FIG. 5, the fiber fuse transmission threshold value P th is in the order of SMF, DSF, and DCF.
次に図 6に、 ファイバフューズ伝達閾値 Pthと MFDとの関係を示す。 SM F、 DS F、 DC F、 さらに MFDの大きいその他のファイバを使用して、 デ ータを測定した。 なお、 MFDの大きいファイバの例としては、 Th e r ma l l y - d i f f u s e d Ex p a n d e d C o r e F i b e r (以下 1 ECファイバと呼ぶ) がある。 TECファイバは、 熱拡散技術により光フアイ パの MFD (モードフィールド径) を局所的に拡大させたファイバである。 こ こで、 グラフの縦軸は閾値 (単位: W) であり、 横軸は、 MFD (単位: μπι) である。 グラフには表されていないが、 実験結果より、 光ファイバのファイバ フューズ伝達閾値 P thは、 MFDの大きさの影響が最も大きい。 それ以外の光 ーズ伝達閾値 P thに影響を及ぼす要因としては、 ドー
0141 Next, Fig. 6 shows the relationship between the fiber fuse transmission threshold Pth and the MFD. Data was measured using SMF, DSF, DCF, and other fibers with large MFD. As an example of a fiber having a large MFD, there is a thermal-diffused expanded core fiber (hereinafter referred to as 1 EC fiber). The TEC fiber is a fiber in which the MFD (mode field diameter) of the optical fiber is locally enlarged by heat diffusion technology. Here, the vertical axis of the graph is the threshold (unit: W), and the horizontal axis is the MFD (unit: μπι). Although not shown in the graph, the experimental results show that the fiber fuse transmission threshold P th of the optical fiber is most affected by the size of the MFD. Other factors affecting the light transmission threshold Pth include: 0141
18 パントの種類や量が考えられる。 18 Types and amounts of punts are conceivable.
図 6に示すように、 30 jum前後までの幅広い MFD域でのファイバフユ一 ズ伝達閾値 P thの測定データは今まで存在していなかった。 MFDが 10 jum 以下での狭い範囲でのファイバフューズ伝達閾値 P thの測定データからは、 フ アイパフユ^ "ズ伝達閾値 Pthと MFDとの関係は、 二次関数的に近似した相関 関係があると判断できる。 しかしながら、 図 6に示すように、 MFDが 20 μ m、 30 μπιの測定結果を踏まえると、両者の関係には、 1次関数; Pth-O- I S X光ファイバの MFD (μ ΐη) 又はそれに近似した相関関係があることが 判明した。 As shown in FIG. 6, the measurement data of Faibafuyu one's transmission threshold P th in a wide MFD range up 30 jum longitudinal it did not exist until now. From the measurement data of the fiber fuse transmission threshold P th in the narrow range where the MFD is 10 jum or less, the relationship between the firefuse transmission threshold P th and the MFD has a quadratic approximation correlation. However, as shown in Fig. 6, based on the measurement results when the MFD is 20 μm and 30 μπι, the relationship between the two is a linear function; the Pth-O-ISX optical fiber MFD (μ ΐη ) Or a similar correlation.
この図 5、 図 6のデータを用いれば、 伝送路である光ファイバの種類、 仕様 と、 伝搬される信号光、 励起光の波長によって、 所定のファイバフューズ伝達 閾値 Pth を求めることができる。 By using the data shown in FIGS. 5 and 6, a predetermined fiber fuse transmission threshold value P th can be obtained based on the type and specification of the optical fiber as the transmission path and the wavelength of the signal light and the pump light to be transmitted.
次に、 このファイバフューズ伝達閾値 Pthに対して、 伝搬される光のパワー Pを、 P < P thの関係が成り立つ範囲で制御された光増幅器の説明を行う。 図 7には、 ラマン増幅に利用される高出力波長多重励起光源の構成図を示す。 この高出力波長多重励起光源では、 5種類の波長の計 7個のレーザ素子を備え る。 このレーザ素子は、 FBG、 多層膜フィルタ等により波長安定化がなされ ている。 これらのレーザ素子から発生した励起光は、 合波器で、 偏波合成や波 長合成がなされて、 高出力励起光を得る構造になっている。 このラマン増幅器 は、 各波長の出力パワーを変えることによって、 平坦な利得一波長特性を得る ことができる。 Next, a description will be given of an optical amplifier in which the power P of the propagated light is controlled within the range where the relationship of P < Pth is satisfied with respect to the fiber fuse transmission threshold value Pth . Fig. 7 shows a configuration diagram of a high-power wavelength-division multiplexed pump light source used for Raman amplification. This high-power wavelength-division multiplexing pump light source includes a total of seven laser elements of five types of wavelengths. The wavelength of this laser device is stabilized by an FBG, a multilayer filter, and the like. The pump light generated from these laser elements is subjected to polarization synthesis and wavelength synthesis in a multiplexer to obtain a high-output pump light. This Raman amplifier can obtain a flat gain-wavelength characteristic by changing the output power of each wavelength.
本図は、後方励起方式であり、接続部 A、 Bにより信号光伝送路に接続され、 WDM力ブラを介して、 上述の高出力励起光が信号光伝送路へ伝搬される。 ま た、 途中のタップ力ブラでこの高出力励起光の一部を微小量分岐し、 出力パヮ 一モニタへ伝送する。 この出力パワーモニタで高出力励起光のトータル出力パ
ヮ一がモニタされ、 そのモニタ値を駆動制御回路へフィードバックする。 駆動 制御回路は、 所定の出力の信号光、 励起光が発生するように、 レーザ素子の出 力を制御する働きをする。 This figure shows a backward pumping system, in which the connection parts A and B are connected to the signal light transmission line, and the above-described high-power pump light is propagated to the signal light transmission line via a WDM force bra. In addition, a part of the high-power pumping light is branched into a small amount by a tapping force brazer on the way, and transmitted to the output power monitor. With this output power monitor, the total output power of The monitor is monitored and the monitored value is fed back to the drive control circuit. The drive control circuit functions to control the output of the laser element so as to generate signal light and pump light of a predetermined output.
この制御の方法を、 図 8のフロー図に示す。 上述のように、 励起光ユニット のトータル出力パワー Pをモニタする。 そして、 あらかじめ設定された、 種々 のパラメータにおけるファイバフューズ伝達閾値 P t hと比較する。 もし、 トー タル出力パワー Pがファイバフューズ伝達閾値 P t hのよりも小さければ、 その ままのパワーを維持する力 \ パワーを増加させる。 This control method is shown in the flowchart of FIG. As described above, the total output power P of the pump light unit is monitored. Then, a comparison is made with a fiber fuse transmission threshold value P th for various parameters set in advance. If the total output power P is smaller than the fiber fuse transmission threshold value P th , the power to maintain the power as it is \ power is increased.
もし、 トータル出力パワー Pがファイバフューズ伝達閾値 P よりも大きい 場合には、 ファイバフューズが発生する恐れがあり、 パワー Pを低減する制御 を行う。 この場合、 重要なことは、 平坦な利得一波長特性を保ちながら、 パヮ 一を減じる必要があることである。 If the total output power P is larger than the fiber fuse transmission threshold P, a fiber fuse may be generated, and control to reduce the power P is performed. In this case, it is important that the power be reduced while maintaining a flat gain-wavelength characteristic.
ラマン増幅器は、各波長の励起光の出力パワーを制御することにより平坦な利 得一波長特性を得ることが出来るが、 トータルパワーを低減させる際に、 特定 波長のパワーを低減させた場合には、 利得一波長特性の平坦性は崩れ、 その性 能を十分に発揮することができなくなる。 特に、 短波長側の励起光が出す利得 スぺクトルにはリップルが生じやすいため、 通常、 多重数を增やして 1波長当 たりの利得を小さくする等の制御を行う必要がある。 The Raman amplifier can obtain a flat gain-wavelength characteristic by controlling the output power of the pump light of each wavelength.However, when reducing the total power, if the power of a specific wavelength is reduced, However, the flatness of the gain-wavelength characteristic is lost, and the performance cannot be fully exhibited. In particular, since the gain spectrum generated by the pump light on the short wavelength side tends to have ripples, it is usually necessary to perform control such as reducing the number of multiplexes to reduce the gain per wavelength.
従って、 リップルを発生させず、利得一波長特性の平坦性を失わないように、 各波長の励起光のパヮーを少しづつ低減する適切なパヮ一低減制御が必要であ る。 Therefore, appropriate power reduction control is required to reduce the power of the pump light of each wavelength little by little so as not to generate ripples and lose the flatness of the gain-wavelength characteristic.
以上の制御によって、 常に、 ファイバフューズの発生や伝送の恐れなく、 ま た、 利得一波長特性が安定したハイパワーな信号光、 励起光を伝送することが 可能となる。
4 000141 With the above control, it is possible to always transmit high-power signal light and pump light with stable gain-wavelength characteristics without fear of fiber fuse generation or transmission. 4 000141
20 上述のように、 数ワットのハイパワーの励起光、 信号光を伝搬する場合にお いて、 本発明によれば、 直径 1 O mmという小さな径で曲げても損傷すること のなく伝搬を続けられる光ファイバを提供することができる。 従って、 今後ま すます伝送容量の大容量化に伴う伝送信号光、 励起光のハイパワー化と、 光通 信システムに用いる光装置の小型化の要求を十分に満足することができる。 ま た、 事故やミスによるトラブルを防ぐことができる。 20 As described above, when propagating high-power pumping light and signal light of several watts, according to the present invention, even if bent at a small diameter of 1 Omm, the propagation continues without damage. Optical fiber can be provided. Therefore, it is possible to sufficiently satisfy the demands for higher power of transmission signal light and pumping light accompanying the ever-increasing transmission capacity and miniaturization of optical devices used in optical communication systems. Also, troubles caused by accidents and mistakes can be prevented.
更に、 本発明によれば、 ファイバフューズを発生させたり伝達させたりする 恐れが無く、 ハイパワーの励起光、 信号光を伝搬させることが可能となる。 特 に、 本発明の伝送方法によれば、 今後ますます重要性が増している、 ラマン増 幅器等の平坦な利得一波長特性を損なうことなく、 伝搬する励起光、 信号光の パワーを制御することが可能であり、 安定したハイパワーの励起光、 信号光の 伝搬が可能になる。 Further, according to the present invention, it is possible to propagate high-power pump light and signal light without fear of generating or transmitting a fiber fuse. In particular, according to the transmission method of the present invention, it is possible to control the power of pumping light and signal light propagating without impairing the flat gain-wavelength characteristic of a Raman amplifier and the like, which is increasingly important in the future. And stable propagation of high-power pump light and signal light becomes possible.
更に、 本発明の光ファイバやハイパワーの励起光、 信号光の伝送方法を利用 することによって、 ハイパワー光に対応する様々な光装置や光通信システムを 提供することができる。 Further, by using the optical fiber and the method for transmitting high-power pumping light and signal light of the present invention, it is possible to provide various optical devices and optical communication systems compatible with high-power light.
(光ファイバ端部の損傷) (Damage of optical fiber end)
次に光ファイバ端部の損傷について説明する。 Next, damage to the end of the optical fiber will be described.
光パワーの高出力化に伴い、 図 9 Aから図 9 Cに示されるような光ファイバ の端面の損傷である。 現状でも、 光コネクタの損傷が時々報告されている。 光増幅器の励起光と同じ波長帯域である 1 4 8 0 ii mにピーク波長のある光 源を用いて試験を行う。試験サンプルは、 F Cコネクタの端面に傷をつける力 不純物を付けて、 コネクタ同士を合わせることにより準備することができる。 そして、 2 Wのレーザ光を光システムに入力して、 試験サンプルの変化を観察 した。 この試験条件と試験結果を図 1 0に示す。
04 000141 With the increase in the output power of the optical power, the end face of the optical fiber is damaged as shown in Figs. 9A to 9C. At present, damage to optical connectors is sometimes reported. The test is performed using a light source that has a peak wavelength in 1480im, which is the same wavelength band as the pump light of the optical amplifier. Test samples can be prepared by mating the connectors with a force impurity that damages the end face of the FC connector. Then, a 2 W laser beam was input to the optical system, and changes in the test sample were observed. FIG. 10 shows the test conditions and test results. 04 000141
21 試験の結果としては、 標準 (一般的に市販されている S MFのコア層に傷を つけていないもの) に従った試験サンプルは、 予想通り変化は無かった。 21 As a result of the test, test samples according to the standard (without scratching the core layer of commonly available SMF) did not change as expected.
次に、 あまり適切でない研磨条件で傷を付けた試験サンプルも、 更なる損傷 は見られなかった。 また、 5 / mのやすりで非常に大きな傷を付けた試験サン プルについては、 温度は上昇したが、 その他の損傷は見られなかった。 透明性 の高い不純物の付いた試験サンプルについては、 なんら変化は見られなかった。 気泡のある屈折率整合油が付いた試験サンプルについては、 温度が上昇したが、 これは、 接続損失によるものと思われる。 Secondly, the test samples that were scratched with less appropriate polishing conditions did not show any further damage. Also, for the test samples that were very severely scratched with a 5 / m file, the temperature increased but no other damage was seen. No changes were seen in the test samples with the highly transparent impurities. For the test sample with the index matching oil with bubbles, the temperature increased but this was probably due to splice loss.
金属や黒い成分等の光を吸収する不純物を有する試験サンプルの場合には、 仮に接続損失が小さくても、 試験サンプルの端部は損傷し、 ファイバフユ一ズ が発生する場合もある。 特に、 リン青銅の場合には、 わずか 5 0 mWの出力で も端部が損傷した。 In the case of test samples containing light-absorbing impurities such as metals and black components, even if the splice loss is small, the ends of the test sample may be damaged and fiber fuses may occur. In particular, in the case of phosphor bronze, the edge was damaged even with a power of only 50 mW.
上記の試験により、 光の出力を容易に吸収する不純物だけで、 直接、 光ファ ィパ端部が損傷されることが示された。 よって、 この不純物を捕捉する恐れが あるので、 コア層における傷は避けることが望ましい。 同様に、 気泡や不純物 を捕捉しやすいので、 高出力環境において屈折率整合油を使用することは避け た方がよい。 The above tests show that only the impurities that readily absorb the light output directly damage the end of the optical fiber. Therefore, it is desirable to avoid scratches in the core layer because there is a risk of trapping this impurity. Similarly, it is better to avoid using index-matching oils in high-power environments because they can easily trap bubbles and impurities.
なお、 G R I Nレンズ、 又は、 放熱技術を用いて MF Dを広げることは、 端 部のエネルギー出力密度を小さくすることができるので、 耐久性を挙げる効果 を有する。 一方、 不純物を除去するために、 端部をクリーニングする方法が、 この問題に対する最も有効な方法である。 端部が壊れた場合は、 損傷したコネ クタを再研磨したり、 交換したりすることにより、 解決することができる。 以上、 本発明の様々な実施形態を説明したが、 本発明の態様は上述した態様 には限られず、 更に様々な態様が考えられる。
Note that widening the MFD by using a GRIN lens or a heat dissipation technique can reduce the energy output density at the end, and thus has the effect of increasing durability. On the other hand, cleaning the edges to remove impurities is the most effective way to address this problem. If the end breaks, the problem can be solved by regrinding or replacing the damaged connector. As described above, various embodiments of the present invention have been described. However, aspects of the present invention are not limited to the above-described aspects, and various other aspects can be considered.