JP2000137130A - 長距離通信用シングルモ―ド導波路 - Google Patents
長距離通信用シングルモ―ド導波路Info
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Abstract
(57)【要約】
分割されたセグメントコアを有するシングルモード光導
波路ファイバを開示する。相対屈折率、屈折率分布及び
セグメント半径は、悪環境下、例えば海底ケーブルに使
用される如き環境において、好適に使用され得る導波路
ファイバ特性を与えるように選択される。セグメントコ
アを有する導波路ファイバは、約1530nmから1570nmの動
作窓に亘って負の全分散を有しており、これは、ソリト
ンの形成を除去するのに役立つ。零分散、カットオフ波
長、減衰および曲げ抵抗といった主特性は、所望とする
範囲内で低下する。本導波路は、低い偏光モード分散で
あることも特徴としている。
波路ファイバを開示する。相対屈折率、屈折率分布及び
セグメント半径は、悪環境下、例えば海底ケーブルに使
用される如き環境において、好適に使用され得る導波路
ファイバ特性を与えるように選択される。セグメントコ
アを有する導波路ファイバは、約1530nmから1570nmの動
作窓に亘って負の全分散を有しており、これは、ソリト
ンの形成を除去するのに役立つ。零分散、カットオフ波
長、減衰および曲げ抵抗といった主特性は、所望とする
範囲内で低下する。本導波路は、低い偏光モード分散で
あることも特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長い中継器間隔を
有し且つ高いデータ信号速度を有する長距離通信システ
ムのためのシングルモード光導波路ファイバに関する。
特に、本発明によるシングルモード導波路は、曲げ抵抗
に優れており、低減衰且つ大きな有効領域Aeffを併せ持
つものであって、海底での使用における要求を満たす。
有し且つ高いデータ信号速度を有する長距離通信システ
ムのためのシングルモード光導波路ファイバに関する。
特に、本発明によるシングルモード導波路は、曲げ抵抗
に優れており、低減衰且つ大きな有効領域Aeffを併せ持
つものであって、海底での使用における要求を満たす。
【０００２】
【従来の技術】大きな有効領域を有する導波路は、自己
位相変調、四光波混合、クロス位相変調及び非線形散乱
プロセスを含む信号のデグラデーションを生じさせ得る
非線形光学効果を減じる。一般に、これらの非線形効果
の数学的な記述においては、比P/Aeffを含む。ここで、
Pは光出力である。例えば、非線形光学効果は、項exp
［P×Ｌeff/Aeff］を含む方程式によって記述すること
ができる。ここで、Ｌeffは、有効長さである。従っ
て、Aeffの増加は、光信号のデグラデーションに対する
非線形効果の寄与を減じさせるのである。
位相変調、四光波混合、クロス位相変調及び非線形散乱
プロセスを含む信号のデグラデーションを生じさせ得る
非線形光学効果を減じる。一般に、これらの非線形効果
の数学的な記述においては、比P/Aeffを含む。ここで、
Pは光出力である。例えば、非線形光学効果は、項exp
［P×Ｌeff/Aeff］を含む方程式によって記述すること
ができる。ここで、Ｌeffは、有効長さである。従っ
て、Aeffの増加は、光信号のデグラデーションに対する
非線形効果の寄与を減じさせるのである。
【０００３】長距離に亘って電気的に信号を再生せず且
つ大きな情報容量を有する長距離通信において、シング
ルモードファイバの屈折率分布設計の再評価が要求され
た。本発明による分割されたコア（以下、セグメントコ
アと称する）設計と呼ばれる屈折率分布の設計の種類
は、バガバチュラ（Bhagavatula）による米国特許第4,7
15,679号に詳細に開示されている。
つ大きな情報容量を有する長距離通信において、シング
ルモードファイバの屈折率分布設計の再評価が要求され
た。本発明による分割されたコア（以下、セグメントコ
アと称する）設計と呼ばれる屈折率分布の設計の種類
は、バガバチュラ（Bhagavatula）による米国特許第4,7
15,679号に詳細に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明による屈折率分
布の再評価の課題は、以下の如き光導波路を提供するこ
とである。 − 上記の如く、非線形効果が減じられていること。 − 1550nm近傍を動作波長範囲として、より低減衰とな
るように最適化されていること。 − 光増幅器としての互換性を有していること。 − 光導波路としての所望の特性、例えば高強度であっ
て、疲労抵抗性及び曲げ抵抗性に優れる、といった特性
を有していること。
布の再評価の課題は、以下の如き光導波路を提供するこ
とである。 − 上記の如く、非線形効果が減じられていること。 − 1550nm近傍を動作波長範囲として、より低減衰とな
るように最適化されていること。 − 光増幅器としての互換性を有していること。 − 光導波路としての所望の特性、例えば高強度であっ
て、疲労抵抗性及び曲げ抵抗性に優れる、といった特性
を有していること。
【０００５】高出力且つ長距離という限定は、ビットレ
ート、ビットエラーレート、多重化スキームおよび光増
幅器が特定された、特定の長距離通信システムの環境だ
けにおいて意味がある。さらに、当業界において良く知
られているように、高出力且つ長距離の意味するところ
の影響を追加の要因として有している。しかしながら、
多くの目的において高出力とは、約10mwを超える光出力
である。いくつかのアプリケーションにおいて、1mW以
下の信号出力レベルは、非線形効果に対して、さらに鋭
敏であって、それ故に、Aeffは、このような出力のシス
テムにおいてさらに重要である。
ート、ビットエラーレート、多重化スキームおよび光増
幅器が特定された、特定の長距離通信システムの環境だ
けにおいて意味がある。さらに、当業界において良く知
られているように、高出力且つ長距離の意味するところ
の影響を追加の要因として有している。しかしながら、
多くの目的において高出力とは、約10mwを超える光出力
である。いくつかのアプリケーションにおいて、1mW以
下の信号出力レベルは、非線形効果に対して、さらに鋭
敏であって、それ故に、Aeffは、このような出力のシス
テムにおいてさらに重要である。
【０００６】長距離とは、電気的な再生器の間隔の距離
が100kmを上回ることがあり得るものである。再生器
は、光増幅器を使用した中継器と区別される。特に高い
データ密度のシステムの中継器の間隔については、再生
器間隔の半分未満となり得る。多重送信に適した導波路
を提供するために、全分散は、ゼロであってはならない
が、低い値であって、動作波長窓に亘って低い傾斜を有
していなければならない。潜在的なソリトン形成の抑制
が重要であるシステムにおいて、導波路ファイバの全分
散は負でなければならない。それ故、線形分散は、高出
力信号に対して起こる非線形自己位相変調を抑制するよ
うに作用することができない。
が100kmを上回ることがあり得るものである。再生器
は、光増幅器を使用した中継器と区別される。特に高い
データ密度のシステムの中継器の間隔については、再生
器間隔の半分未満となり得る。多重送信に適した導波路
を提供するために、全分散は、ゼロであってはならない
が、低い値であって、動作波長窓に亘って低い傾斜を有
していなければならない。潜在的なソリトン形成の抑制
が重要であるシステムにおいて、導波路ファイバの全分
散は負でなければならない。それ故、線形分散は、高出
力信号に対して起こる非線形自己位相変調を抑制するよ
うに作用することができない。
【０００７】この種の導波路ファイバの典型的なアプリ
ケーションは、海中でのシステムであって、経済的に実
用可能であるように長距離に亘って再生器を有さず、波
長に対して拡張された窓に亘って、高い情報速度を達成
しなければならない。本発明は、これらの非常に厳しい
環境において使用されるのに適した新規なファイバの屈
折率分布を開示する。このようなシステムでの導波路フ
ァイバに所望される特性は、以下に詳細に記載される。定義 以下の定義は、当業界において一般的に使用される用法
である。 − コアのセグメント半径は、屈折率に関して定義され
る。ある特定のセグメントは、第１と最後の屈折率位置
を有している。導波路の中心線から第１の屈折率位置ま
での半径は、コア領域またはセグメントの内側半径であ
る。同様に、導波路の中心線から最後の屈折率位置まで
半径は、コアセグメントの外側半径である。
ケーションは、海中でのシステムであって、経済的に実
用可能であるように長距離に亘って再生器を有さず、波
長に対して拡張された窓に亘って、高い情報速度を達成
しなければならない。本発明は、これらの非常に厳しい
環境において使用されるのに適した新規なファイバの屈
折率分布を開示する。このようなシステムでの導波路フ
ァイバに所望される特性は、以下に詳細に記載される。定義 以下の定義は、当業界において一般的に使用される用法
である。 − コアのセグメント半径は、屈折率に関して定義され
る。ある特定のセグメントは、第１と最後の屈折率位置
を有している。導波路の中心線から第１の屈折率位置ま
での半径は、コア領域またはセグメントの内側半径であ
る。同様に、導波路の中心線から最後の屈折率位置まで
半径は、コアセグメントの外側半径である。
【０００８】セグメント半径は多くの方法で適宜、定義
することができる。これについては、図１乃至３に示し
た。表１から導き出された図３において示されているよ
うに、屈折率分布セグメントの半径は、以下の如く定義
される。ここで、Δ%対導波路半径のチャート図を参照
する。 * 中心コアセグメント半径ｒ1は、導波路の中心軸か
ら、ｘ軸、すなわちΔ% =０と中心屈折率分布の外挿線
との交差位置までを計測したものである。
することができる。これについては、図１乃至３に示し
た。表１から導き出された図３において示されているよ
うに、屈折率分布セグメントの半径は、以下の如く定義
される。ここで、Δ%対導波路半径のチャート図を参照
する。 * 中心コアセグメント半径ｒ1は、導波路の中心軸か
ら、ｘ軸、すなわちΔ% =０と中心屈折率分布の外挿線
との交差位置までを計測したものである。
【０００９】* 第１の環状セグメントの外側半径ｒ
2は、導波路の中心軸から、第１及び第２の環状セグメ
ント分布の屈折率差Δ%の半分のΔ%の位置を通る垂直線
と第１の環状セグメント分布との交差位置までを計測し
たものである。 * 第２の環状セグメントの外側半径ｒ3は、導波路の中
心軸から、第２および第３の環状セグメント分布の差Δ
％の半分のΔ％の位置を通る垂直線と第２の環状セグメ
ント分布との交差位置までを計測したものである。
2は、導波路の中心軸から、第１及び第２の環状セグメ
ント分布の屈折率差Δ%の半分のΔ%の位置を通る垂直線
と第１の環状セグメント分布との交差位置までを計測し
たものである。 * 第２の環状セグメントの外側半径ｒ3は、導波路の中
心軸から、第２および第３の環状セグメント分布の差Δ
％の半分のΔ％の位置を通る垂直線と第２の環状セグメ
ント分布との交差位置までを計測したものである。
【００１０】* すべての追加の環状セグメントの外側半
径は、第１および第２の環状セグメントの外側半径まで
と同様の計測をしたものである。 * 最後の環状セグメントの半径は、導波路の中心線から
セグメントの中心位置まで計測したものである。 セグメントの幅ｗは、セグメントの内側と外側の半径の
差である。セグメントの外側の半径が、次のセグメント
の内側の半径に一致する。
径は、第１および第２の環状セグメントの外側半径まで
と同様の計測をしたものである。 * 最後の環状セグメントの半径は、導波路の中心線から
セグメントの中心位置まで計測したものである。 セグメントの幅ｗは、セグメントの内側と外側の半径の
差である。セグメントの外側の半径が、次のセグメント
の内側の半径に一致する。
【００１１】他の特定の事項については、屈折率分布の
幾何形状における特定の定義には属さない。なお、モデ
ル計算の実行において、これらの定義は、以下に定義す
るように一貫して用いなければならない。 − 有効領域は、 Aeff= 2π(∫E2 rdr）2／(∫E4rdr）、 であって、ここで、積分範囲は、0から∞であって、E
は、伝搬光と関連する電界である。有効領域は、波長依
存性を有する。有効領域が計算される波長は、導波路フ
ァイバが設計される動作窓の中心近傍の波長である。A
eff以上の値が、数百ナノメートルのオーダーの範囲に
亘って動作する導波路ファイバに割り当てられる。 − 有効直径Deffは、 Aeff=π（Deff／2）2 と定義される。 − 相対屈折率Δ%は、方程式 Δ%＝100×（n1 2−n2 2）／2n1 2 によって定義される。ここで、本発明においてn1は屈折
率分布セグメント１の最大屈折率であり、n2はクラッド
層の屈折率分布であって相対屈折率である。 − 屈折率分布項または単に屈折率分布は、Δ%または屈
折率とコアの選択された部分に亘る半径との間の関係で
ある。 − α分布の項は、Δ(b) %の項で表される屈折率分布に
関連し、ここでｂは、半径であって、 Δ(b) %=Δ(b0)%（1−[（b−b0)/（b1−b0)］α） で表される。ここでb0は、屈折率が最大となる半径位
置、b1はΔ(b)%がゼロの位置である。bは、bi≦b≦bfの
範囲にあって、デルタは、上記の如く定義される。b
iは、α分布の初期位置、bfは、α分布の最終位置、そ
して、αは実数の指数である。
幾何形状における特定の定義には属さない。なお、モデ
ル計算の実行において、これらの定義は、以下に定義す
るように一貫して用いなければならない。 − 有効領域は、 Aeff= 2π(∫E2 rdr）2／(∫E4rdr）、 であって、ここで、積分範囲は、0から∞であって、E
は、伝搬光と関連する電界である。有効領域は、波長依
存性を有する。有効領域が計算される波長は、導波路フ
ァイバが設計される動作窓の中心近傍の波長である。A
eff以上の値が、数百ナノメートルのオーダーの範囲に
亘って動作する導波路ファイバに割り当てられる。 − 有効直径Deffは、 Aeff=π（Deff／2）2 と定義される。 − 相対屈折率Δ%は、方程式 Δ%＝100×（n1 2−n2 2）／2n1 2 によって定義される。ここで、本発明においてn1は屈折
率分布セグメント１の最大屈折率であり、n2はクラッド
層の屈折率分布であって相対屈折率である。 − 屈折率分布項または単に屈折率分布は、Δ%または屈
折率とコアの選択された部分に亘る半径との間の関係で
ある。 − α分布の項は、Δ(b) %の項で表される屈折率分布に
関連し、ここでｂは、半径であって、 Δ(b) %=Δ(b0)%（1−[（b−b0)/（b1−b0)］α） で表される。ここでb0は、屈折率が最大となる半径位
置、b1はΔ(b)%がゼロの位置である。bは、bi≦b≦bfの
範囲にあって、デルタは、上記の如く定義される。b
iは、α分布の初期位置、bfは、α分布の最終位置、そ
して、αは実数の指数である。
【００１２】他の屈折率分布として、ステップ屈折率、
台形屈折率および丸めステップ屈折率をも含む。ここに
おいて、「丸め」は、典型的には、急激な屈折率変化領
域においてドーパントを拡散させることによって形成さ
れる。 − 全分散は、導波路分散および材料分散の代数和とし
て定義される。全分散は、当業界においてクロマチック
分散とも呼ばれている。全分散の単位は、ps/nm-kmであ
る。 − 導波路ファイバの曲げ抵抗は、所定の試験条件下で
誘導される減衰で表される。標準の試験条件は、導波路
ファイバを75mm直径のマンドレルの周囲に100回巻い
て、32mm直径のマンドレルの周囲に１回巻くことを含
む。それぞれの試験条件下で、通常、単位長さ当たりの
デシベル（dB/(単位長さ)）を単位とする曲げ減衰が測
定される。本発明において使用した曲げ試験は、20mm直
径のマンドレルの周囲に導波路ファイバを５回巻いて行
うものである。これは、さらに厳しい動作環境での導波
路ファイバに対して要求される試験である。
台形屈折率および丸めステップ屈折率をも含む。ここに
おいて、「丸め」は、典型的には、急激な屈折率変化領
域においてドーパントを拡散させることによって形成さ
れる。 − 全分散は、導波路分散および材料分散の代数和とし
て定義される。全分散は、当業界においてクロマチック
分散とも呼ばれている。全分散の単位は、ps/nm-kmであ
る。 − 導波路ファイバの曲げ抵抗は、所定の試験条件下で
誘導される減衰で表される。標準の試験条件は、導波路
ファイバを75mm直径のマンドレルの周囲に100回巻い
て、32mm直径のマンドレルの周囲に１回巻くことを含
む。それぞれの試験条件下で、通常、単位長さ当たりの
デシベル（dB/(単位長さ)）を単位とする曲げ減衰が測
定される。本発明において使用した曲げ試験は、20mm直
径のマンドレルの周囲に導波路ファイバを５回巻いて行
うものである。これは、さらに厳しい動作環境での導波
路ファイバに対して要求される試験である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による新規なシン
グルモード導波路ファイバは、高性能な長距離通信シス
テムにおける記載の如き必要条件に適合している。本発
明における第１の態様は、少なくとも２つのセグメント
に分割されたコアを有するシングルモード光導波路ファ
イバであって、コアは、クラッドガラス層によって囲ま
れている。導波路ファイバは、約1530nmから1570nmの波
長範囲に亘って、60μm2よりも大きい有効領域、好まし
くは65μm2よりも大きい有効領域を有し、1550nmで0.25
dB/km未満の減衰、好ましくは0.22dB/km未満の減衰を有
しており、約1565nmから1600nmの範囲で零分散波長を有
し、1560nmで約-0.5 ps/nm-kmよりも負の分散を与え、
好ましくは約-2 ps/nm-kmの分散を与える分散傾斜を有
する。典型的には、この傾斜は、約0.10から0.14ps/nm2
-kmである。導波路ファイバの全分散は、1530nmで約-7.
2から-3.9ps/nm-kmの範囲である。モードフィールド直
径は、1530nmから1570nmの波長範囲に亘って、約7.9か
ら9.75μmの範囲である。
グルモード導波路ファイバは、高性能な長距離通信シス
テムにおける記載の如き必要条件に適合している。本発
明における第１の態様は、少なくとも２つのセグメント
に分割されたコアを有するシングルモード光導波路ファ
イバであって、コアは、クラッドガラス層によって囲ま
れている。導波路ファイバは、約1530nmから1570nmの波
長範囲に亘って、60μm2よりも大きい有効領域、好まし
くは65μm2よりも大きい有効領域を有し、1550nmで0.25
dB/km未満の減衰、好ましくは0.22dB/km未満の減衰を有
しており、約1565nmから1600nmの範囲で零分散波長を有
し、1560nmで約-0.5 ps/nm-kmよりも負の分散を与え、
好ましくは約-2 ps/nm-kmの分散を与える分散傾斜を有
する。典型的には、この傾斜は、約0.10から0.14ps/nm2
-kmである。導波路ファイバの全分散は、1530nmで約-7.
2から-3.9ps/nm-kmの範囲である。モードフィールド直
径は、1530nmから1570nmの波長範囲に亘って、約7.9か
ら9.75μmの範囲である。
【００１４】これらの特性は、優れた曲げ抵抗を維持し
ており、例えば、約20mmマンドレルに5回巻きしても約5
dB/m以下の誘導曲げ損失にすぎない。また、ケーブルを
形成した状態でのファイバのカットオフ周波数は、約12
85nmから1500nmの範囲に維持される。さらなる利点は、
約0.076ps/(km)1/2未満、典型的には約0.04ps/(km)1/ 2
未満の偏光モード分散である。
ており、例えば、約20mmマンドレルに5回巻きしても約5
dB/m以下の誘導曲げ損失にすぎない。また、ケーブルを
形成した状態でのファイバのカットオフ周波数は、約12
85nmから1500nmの範囲に維持される。さらなる利点は、
約0.076ps/(km)1/2未満、典型的には約0.04ps/(km)1/ 2
未満の偏光モード分散である。
【００１５】個々のセグメントの屈折率分布型は、α分
布、ステップ屈折率分布及び台形分布を含む、上記の如
く定義されたいずれであってもよい。特別なステップが
プロセスに挿入されない限り、屈折率分布は、屈折率が
鋭く変化する点を丸めてもよい。この丸めは、ベースガ
ラスの屈折率を変化させるドーパント材料を拡散による
ものである。故に、いずれの屈折率分布であっても、特
定の点で丸め得る。例えば、正のΔ%を有するステップ
屈折率分布は、典型的には、上下の角を丸められてい
る。
布、ステップ屈折率分布及び台形分布を含む、上記の如
く定義されたいずれであってもよい。特別なステップが
プロセスに挿入されない限り、屈折率分布は、屈折率が
鋭く変化する点を丸めてもよい。この丸めは、ベースガ
ラスの屈折率を変化させるドーパント材料を拡散による
ものである。故に、いずれの屈折率分布であっても、特
定の点で丸め得る。例えば、正のΔ%を有するステップ
屈折率分布は、典型的には、上下の角を丸められてい
る。
【００１６】本発明の一つの実施例において、コアセグ
メントは、正のΔ%を有する。他の実施例において、コ
アは３つのセグメントからなり、第１のセグメントはα
分布、第２のセグメントはステップ型、第３のセグメン
トは丸めステップ型である。この実施例は、以下の表１
に記載した。本発明の他の実施例において、コア領域
は、３つのセグメントを有し、中心部は、ドーパントを
拡散することによって補償されている。故に、導波路フ
ァイバの中心線上若しくはその近傍での屈折率は、中心
部の屈折率分布以外の部分に対して相対的に減じられて
いない。このような中心線の補償の例を図４に示す。こ
こでは、ドーパントは、ゲルマニウムである。偏光モー
ド分散において、拡散補償された実施例は、比較例とし
ての補償されていない導波路ファイバの分布と比較し
て、およそ５因子分だけ平均して改善されている。新規
な導波路ファイバの偏光モード分散は、0.08ps/(km)1/2
未満、典型的には約0.04ps/(km)1/2未満である。
メントは、正のΔ%を有する。他の実施例において、コ
アは３つのセグメントからなり、第１のセグメントはα
分布、第２のセグメントはステップ型、第３のセグメン
トは丸めステップ型である。この実施例は、以下の表１
に記載した。本発明の他の実施例において、コア領域
は、３つのセグメントを有し、中心部は、ドーパントを
拡散することによって補償されている。故に、導波路フ
ァイバの中心線上若しくはその近傍での屈折率は、中心
部の屈折率分布以外の部分に対して相対的に減じられて
いない。このような中心線の補償の例を図４に示す。こ
こでは、ドーパントは、ゲルマニウムである。偏光モー
ド分散において、拡散補償された実施例は、比較例とし
ての補償されていない導波路ファイバの分布と比較し
て、およそ５因子分だけ平均して改善されている。新規
な導波路ファイバの偏光モード分散は、0.08ps/(km)1/2
未満、典型的には約0.04ps/(km)1/2未満である。
【００１７】３つのセグメントからなる実施例におい
て、導波路の中心を１としてセグメントを番号付けし
た。セグメントコアは、以下のパラメータによって記載
される。 − 約0.75から1.25の範囲のΔ1% − 約1.5から4.0μmの範囲のｒ1 − 約0.00から0.15%の範囲のΔ2 % − 約0.2から0.7の範囲のΔ3 % − 約4から8μmの範囲の半値半径ｒ3 − 約0.5から3μmの範囲の第３セグメントの幅。
て、導波路の中心を１としてセグメントを番号付けし
た。セグメントコアは、以下のパラメータによって記載
される。 − 約0.75から1.25の範囲のΔ1% − 約1.5から4.0μmの範囲のｒ1 − 約0.00から0.15%の範囲のΔ2 % − 約0.2から0.7の範囲のΔ3 % − 約4から8μmの範囲の半値半径ｒ3 − 約0.5から3μmの範囲の第３セグメントの幅。
【００１８】好適な範囲は、以下の通りである。 − 約0.85から1.20の範囲のΔ1% − 約2.0から3.5μmの範囲のｒ1 − 約0.00から0.08%の範囲のΔ2 % − 約0.3から0.7の範囲のΔ3 % − 約5から7.5μmの範囲の半値半径ｒ3 − 約0.8から2.0μmの範囲の第３セグメントの幅。
【００１９】さらに好適な実施例は、以下の通りであ
る。 − 約0.95から1.15の範囲のΔ1% − 約2.5から3.0μmの範囲のｒ1 − 約0.00から0.04%の範囲のΔ2 % − 約0.3から0.7の範囲のΔ3 % − 約5から7.5μmの範囲の半値半径ｒ3 − 約0.8から1.5μmの範囲の第３セグメントの幅。
る。 − 約0.95から1.15の範囲のΔ1% − 約2.5から3.0μmの範囲のｒ1 − 約0.00から0.04%の範囲のΔ2 % − 約0.3から0.7の範囲のΔ3 % − 約5から7.5μmの範囲の半値半径ｒ3 − 約0.8から1.5μmの範囲の第３セグメントの幅。
【００２０】他の実施例において、1560nmでの全分散
は、約−1ps/nm-kmよりも負である。また、他の実施例
において、中心線での拡散は、補償されていないか又は
部分的に補償されている。中心線上の屈折率の凹部は、
Δ1%の約0.20よりも大きくない最小Δ%を有する。この
凹部は、典型的には、逆円錐形であり、すなわち円錐の
頂点が下方へ位置している。そして、円錐の最も広い部
分での半径は、約0.4μm以下である。
は、約−1ps/nm-kmよりも負である。また、他の実施例
において、中心線での拡散は、補償されていないか又は
部分的に補償されている。中心線上の屈折率の凹部は、
Δ1%の約0.20よりも大きくない最小Δ%を有する。この
凹部は、典型的には、逆円錐形であり、すなわち円錐の
頂点が下方へ位置している。そして、円錐の最も広い部
分での半径は、約0.4μm以下である。
【００２１】
【発明の実施の形態】新規なシングルモード光導波路
は、上記の如き、特殊な特性を有する組合せを与えるセ
グメントコアの設計によって特徴づけられる。これらの
特性は、各々のセグメントに対して適切な屈折率分布型
を選択し且つセグメント毎に固有の相対屈折率デルタΔ
i%及び放射状の範囲ｒｉを選択することによって達成さ
れる。ここで、分布パラメータは、相関し合うことが良
く知られている。例えば、αが約１である中心領域のα
分布では、台形の屈折率分布を有する中心領域とは異な
った半径を有することによって、実質的に同一の特性を
有するファイバを与えることができるのである。
は、上記の如き、特殊な特性を有する組合せを与えるセ
グメントコアの設計によって特徴づけられる。これらの
特性は、各々のセグメントに対して適切な屈折率分布型
を選択し且つセグメント毎に固有の相対屈折率デルタΔ
i%及び放射状の範囲ｒｉを選択することによって達成さ
れる。ここで、分布パラメータは、相関し合うことが良
く知られている。例えば、αが約１である中心領域のα
分布では、台形の屈折率分布を有する中心領域とは異な
った半径を有することによって、実質的に同一の特性を
有するファイバを与えることができるのである。
【００２２】ここで使用される半径の定義は、図３に示
されている。中心セグメントの半径ｒ1は、コア中心線
から、外挿線14と水平軸との交点までの距離によって示
される。セグメントの外側半径ｒ2は、コア中心線か
ら、相対屈折率がΔ2 %とΔ3 %との差の半値、すなわち
セグメント16の相対屈折率とセグメント20の相対屈折率
との差の半値の屈折率を示す位置18から垂直線を降ろし
た位置までの距離である。最後の環状セグメント20の半
径ｒ3は、コア中心線からセグメント20の中心位置26ま
での距離である。最後のセグメントの幅ｗが選択され
て、幾何形状が完全に特定されるのである。この幅ｗ
は、位置18及び22との間の距離として図示されており、
位置18は、それぞれセグメント16と20との間での屈折率
差の半値、位置22は、セグメント20とクラッド24との間
の屈折率差の半値である。中心線凹部の半径は、距離30
として図示され、距離30は、逆円錐状の凹部の最も広い
位置において中心線から水平に引かれた距離である。
されている。中心セグメントの半径ｒ1は、コア中心線
から、外挿線14と水平軸との交点までの距離によって示
される。セグメントの外側半径ｒ2は、コア中心線か
ら、相対屈折率がΔ2 %とΔ3 %との差の半値、すなわち
セグメント16の相対屈折率とセグメント20の相対屈折率
との差の半値の屈折率を示す位置18から垂直線を降ろし
た位置までの距離である。最後の環状セグメント20の半
径ｒ3は、コア中心線からセグメント20の中心位置26ま
での距離である。最後のセグメントの幅ｗが選択され
て、幾何形状が完全に特定されるのである。この幅ｗ
は、位置18及び22との間の距離として図示されており、
位置18は、それぞれセグメント16と20との間での屈折率
差の半値、位置22は、セグメント20とクラッド24との間
の屈折率差の半値である。中心線凹部の半径は、距離30
として図示され、距離30は、逆円錐状の凹部の最も広い
位置において中心線から水平に引かれた距離である。
【００２３】コンピュータによって作製された３つの分
布２、４及び６を図１に示す。中心セグメント及びこれ
に関連する外側の環状セグメントは、理解されやすいよ
うに対応した数を付した。各分布は、中心線上に逆円錐
状の凹部を有している。セグメントコアの屈折率分布の
全体的な形が与えられると、そのセグメントコアを有す
る導波路ファイバの特性を計算することができる。図１
において、分布４は所望のファイバ特性を与える。
布２、４及び６を図１に示す。中心セグメント及びこれ
に関連する外側の環状セグメントは、理解されやすいよ
うに対応した数を付した。各分布は、中心線上に逆円錐
状の凹部を有している。セグメントコアの屈折率分布の
全体的な形が与えられると、そのセグメントコアを有す
る導波路ファイバの特性を計算することができる。図１
において、分布４は所望のファイバ特性を与える。
【００２４】図２は、さらなる３つのセグメントコア分
布８、10及び12を示す。この図において、分布10は所望
のファイバ特性を与える。図４に示される分布は、本発
明による屈折率分布を有する導波路ファイバの計測され
た分布である。表１は、本実施例のコアの屈折率分布パ
ラメータを与える。中心線の拡散は、本設計において補
償されている。 目標として表１のパラメータを使用して製造された多数
の導波路ファイバの平均特性値を以下に示す。 − 1550nmで0.204dB/kmの減衰 − モードフィールド直径9.29μm − 1550nmで70.9μm2の有効領域 − 1576nmの零分散波長 − 1530nmで−5.565ps/nm-kmの全分散 − 1560nmで−1.892ps/nm-kmの全分散 − ケーブルを形成したときに1429.6nmのカットオフ波
長 − 0.037ps/(km)1/2の偏光モード分散。
布８、10及び12を示す。この図において、分布10は所望
のファイバ特性を与える。図４に示される分布は、本発
明による屈折率分布を有する導波路ファイバの計測され
た分布である。表１は、本実施例のコアの屈折率分布パ
ラメータを与える。中心線の拡散は、本設計において補
償されている。 目標として表１のパラメータを使用して製造された多数
の導波路ファイバの平均特性値を以下に示す。 − 1550nmで0.204dB/kmの減衰 − モードフィールド直径9.29μm − 1550nmで70.9μm2の有効領域 − 1576nmの零分散波長 − 1530nmで−5.565ps/nm-kmの全分散 − 1560nmで−1.892ps/nm-kmの全分散 − ケーブルを形成したときに1429.6nmのカットオフ波
長 − 0.037ps/(km)1/2の偏光モード分散。
【００２５】したがって、この製造結果は、海底長距離
通信ケーブルにおける如き厳しい環境においても、あら
ゆる点で使用され得る導波路ファイバであることを与え
ている。この製造結果は、コンピュータモデルを確認す
ることにも役立つ。本発明の特定の実施例がここにおい
て開示されて、記載されたが、本発明は特許請求の範囲
によってのみ制限される。
通信ケーブルにおける如き厳しい環境においても、あら
ゆる点で使用され得る導波路ファイバであることを与え
ている。この製造結果は、コンピュータモデルを確認す
ることにも役立つ。本発明の特定の実施例がここにおい
て開示されて、記載されたが、本発明は特許請求の範囲
によってのみ制限される。
【図１】 本発明によるモデル化された屈折率分布を示
すΔ％と半径についてのチャート図である。
すΔ％と半径についてのチャート図である。
【図２】 本発明によるモデル化された屈折率分布を示
すΔ％と半径についてのチャート図である。
すΔ％と半径についてのチャート図である。
【図３】 本発明の半径と幅の定義を示すΔ％と半径に
ついてのチャート図である。
ついてのチャート図である。
【図４】 本発明による実施例を示すΔ％と半径につい
てのチャート図である。
てのチャート図である。
2、4、6、8、10、12 セグメントコア分布 14 外挿線 16、20 環状セグメント 18、22 半値位置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年９月１３日（１９９９．９．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー スコット ストーン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14801 アディソン メイプルストリート 48
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも２つのセグメントを有するセ
グメントコアと、前記セグメントコアに隣接してこれを
包囲し且つ屈折率ｎcを有するクラッド層と、からなる
シングルモード光導波路ファイバであって、 前記セグメントの各々は、セグメント数をiとすると、
半径ｒi、屈折率分布型及び相対屈折率パーセントΔi%
を有しており、前記ｒi、前記Δi%及び前記屈折率分布
型は、 1550nmで0.25dB/km以下の減衰と、 約1565nmから1600nmの範囲の零分散波長と、 1560nmで約−3.5から−0.5ps/nm-kmの範囲の全分散と、 1550nmで60μm2よりも大きい有効領域と、 ケーブルを形成したときに約1285nmから1500nmの範囲の
カットオフ波長と、を与えるように選択されることを特
徴とするシングルモード光導波路ファイバ。 - 【請求項２】 すべての前記セグメントの前記屈折率分
布型は、α分布、ステップ屈折率分布、丸められた角部
を有する丸めステップ屈折率分布及び台形屈折率分布か
らなるグループから選択されることを特徴とする請求項
１記載のシングルモードモード光ファイバ。 - 【請求項３】 すべての前記Δi%は、正であることを特
徴とする請求項２記載のシングルモード光ファイバ。 - 【請求項４】 前記コアは、中心線及び少なくとも３つ
のセグメントを有し、 第１のセグメントは、前記中心線近傍を起点として且つ
αが約１であるα分布を有し、 第２のセグメントは、前記第１のセグメントと隣接して
おり且つステップ屈折率分布を有し、 第３のセグメントは、前記第２のセグメントと隣接して
おり且つ丸めステップ屈折率分布を有していることを特
徴とする請求項２又は３記載のシングルモード光ファイ
バ。 - 【請求項５】 1560nmでの全分散は、−1ps/nm-kmより
も負であることを特徴とする請求項１又は２記載のシン
グルモード光ファイバ。 - 【請求項６】 偏光モード分散は、約0.08ps/(km)1/2以
下であることを特徴とする請求項１又は２記載のシング
ルモード光ファイバ。 - 【請求項７】 前記コアは３つのセグメントからなり、 第１のセグメントは、約0.75から1.25の範囲のΔ１%を
有し、半径ｒ１は、約1.5から4.0μmの範囲であって、 第２のセグメントは、約0.00から0.15%の範囲のΔ2%を
有し、 第３のセグメントは、約0.2から0.7の範囲のΔ3%を有し
且つ半値半径ｒ3は、4から8μmの範囲であって且つ幅
は、約0.5から3μmの範囲である、ことを特徴とする請
求項４記載のシングルモード光ファイバ。 - 【請求項８】 前記コアは３つのセグメントからなり、 第１のセグメントは、約0.85から1.20の範囲のΔ１%を
有し且つ半径ｒ１は、約2.0から3.5μmの範囲であっ
て、 第２のセグメントは、約0.00から0.08%の範囲のΔ2%を
有し、 第３のセグメントは、約0.3から0.7までの範囲のΔ3%を
有し且つ半値半径ｒ3は、約5から7.5μmの範囲であって
且つ幅は、約0.8から2.0μmの範囲である、ことを特徴
とする請求項４記載のシングルモード光ファイバ。 - 【請求項９】 前記コアは３つのセグメントからなり、 第１のセグメントは、約0.95から1.15の範囲のΔ１%を
有し且つ半径ｒ１は、約2.5から3.0μmの範囲であっ
て、 第２のセグメントは、約0.00から0.04%の範囲のΔ2%を
有し、 第３のセグメントは、約0.3から0.7までの範囲のΔ3%を
有し且つ半値半径ｒ3は、約5から7.5μmの範囲であって
且つ幅は、約0.8から１.５μmの範囲である、ことを特
徴とする請求項4記載のシングルモード光ファイバ。 - 【請求項10】 前記中心線上には相対屈折率の凹部を含
み、前記凹部は、約0.20Δ%を超えず、Δ１%よりも小さ
い逆円錐形状を有し且つ約0.4μmよりも大きくない逆円
錐の底辺の半径を有することを特徴とする請求項７乃至
９記載のうちの１つのシングルモードモード光ファイ
バ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10633298P | 1998-10-30 | 1998-10-30 | |
| US60/106332 | 1998-10-30 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=22310853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21905999A Expired - Fee Related JP4331337B2 (ja) | 1998-10-30 | 1999-08-02 | 長距離通信用シングルモード導波路 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4331337B2 (ja) |
| AT (1) | ATE345512T1 (ja) |
| DE (1) | DE69933971T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2000038356A1 (en) | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Optical system and method having low loss and non-linear effects |
| CA2355124C (en) | 1998-12-18 | 2011-07-19 | Pirelli & C. S.P.A. | Optical fiber for metropolitan and access network systems |
| EP1653262A3 (en) * | 1998-12-18 | 2006-05-10 | Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l. | Optical system and method having low loss and non-linear effects |
| AU2023201002A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-19 | Sterlite Technologies Limited | Optical fiber with an attenuation reduction refractive index (ri) profile |
| CN116131938B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-11-24 | 讯芸电子科技(中山)有限公司 | 一种搭载光电子模块的设备异常信号确定方法及装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE69836402T2 (de) * | 1997-09-12 | 2007-09-20 | Corning Inc. | Optischer Wellenleiter mit niedriger Dämpfung |
-
1999
- 1999-08-02 DE DE69933971T patent/DE69933971T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-02 EP EP99306112A patent/EP0984305B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-02 JP JP21905999A patent/JP4331337B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-02 AT AT99306112T patent/ATE345512T1/de not_active IP Right Cessation
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| ATE345512T1 (de) | 2006-12-15 |
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| DE69933971D1 (de) | 2006-12-28 |
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