JP2000162462A - 分散シフトタイプのラインファイバを用いた波長分割多重光ファイバ伝送システムのための分散補償ファイバ - Google Patents
分散シフトタイプのラインファイバを用いた波長分割多重光ファイバ伝送システムのための分散補償ファイバInfo
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Abstract
補償することを可能にするファイバを提供する。 【解決手段】 1550nmの波長について、−0.8
〜−0.5ps/nm2・kmの分散スロープと、−1
30〜−90ps/nm・kmの色度分散とをもつ単一
モード光ファイバであって、クラッドとコアを備え、コ
アの屈折率プロファイルが、クラッドの屈折率より高い
屈折率の中心部と、クラッドの屈折率より高く、かつ中
心部の屈折率より低い屈折率のリング部と、中心部とリ
ング部間に位置しており、かつクラッドの屈折率より低
い屈折率の中間部とを有する。また、分散補償のための
このようなファイバの使用にも関する。本発明のファイ
バは特に高速伝送システムについて適用される。さら
に、本発明は、本発明による少なくとも1つのファイバ
区間を含む、波長分割多重光ファイバ伝送システムにも
関する。
Description
めに使用され得る単一モード光ファイバの分野、および
光ファイバによる伝送分野、とりわけ分散シフトタイプ
のラインファイバを用いた波長分割多重伝送の分野に関
する。
バの半径の関数として、屈折率の変化を表している曲線
のことを屈折率プロファイルと呼んでいる。通常、横座
標には、ファイバの中心までの距離rが示され、縦座標
には、ファイバのクラッドの屈折率に対するその差によ
って規定される屈折率が絶対値でまたは百分率で示され
る。このようにして、それぞれ階段状、台形状または三
角形状を呈している、半径の関数として屈折率の変化を
表している曲線を、「階段状」、「台形状」または「三
角形状」をなしている屈折率プロファイルと言ってい
る。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論プロファ
イルまたは設定プロファイルを表しており、ファイバの
作製上の諸制約は、著しく異なるプロファイルにつなが
りうる。
略語WDM「WavelengthDivision
Multiplexing」を用いる)の新しい高速伝
送網では、特に10Gbits/s以上の伝送速度につ
いては、波長分散を管理する方が有利である。つまり、
目的は、多重化またはくし形の全波長値について、パル
スのひろがりを抑えるように、リンク上でほぼ零の累積
波長分散を得ることである。分散についての累積値は、
約数百ps/nmであれば受容可能であるが、各チャネ
ルの単位伝送速度の増加は、累積波長分散の補償をさら
により一層必要にさせている。
ァイバ、すなわちDSF(「Dispersion s
hifted fibers」という英語の略語)が市
場に出現した。これらのファイバは、それらが使用され
る伝送波長(この伝送波長は、一般に、シリカの分散が
ほぼ零である1.3μmという波長とは異なっている)
において、伝送される波の波長分散がほぼ零であるよう
なファイバである。すなわち、零でないシリカの波長分
散は、ファイバのコアと光クラッドとの屈折率差Δnを
高めることによって補償される。つまり、シフトという
用語の使用はここからきている。この屈折率差は、波長
分散が零である波長をシフトすることを可能にする。つ
まり、この屈折率差は、たとえばMCVDというプロセ
ス(このプロセスはそれ自体知られているプロセスであ
るので、ここでは詳述しない)によるプリフォームの作
製時に、プリフォームにドーパントを注入することによ
って得られる。ファイバのクラッドとコアとの屈折率差
についての典型的な値は、15×10−3である。また
シリカ中の屈折率を高めることについては、たとえばゲ
ルマニウムをドーパントとして用いることにより得られ
る。零波長分散が伝送に使用される波長範囲外にある、
一般には1520〜1580nmの波長範囲外にあるD
SFは、NZ−DSF(「non−zero disp
ersionshifted fibers」という英
語の略語)と呼ばれている。
よって生じる波長分散を補正するために、分散補償ファ
イバ(DCF、「dispersion compen
sating fiber」の略語)を使用することが
提案された。たとえば、欧州特許出願EP−A1−05
54714は、約1310nmあたりで零波長分散屈折
率のジャンプタイプの屈折率プロファイルをもつ従来の
ラインファイバ用の分散補償光ファイバについて、ある
いは1300〜1600nmにおいて、2つの零波長分
散を含む分散フラットタイプのファイバについて記載し
ている。このようなファイバは、1520〜1565n
mの幅内の所与の波長において−20ps/nm・km
より低い全分散と、1dB/km以下の減衰を有する。
このようなファイバの屈折率プロファイルの一般的な形
は、たとえば、クラッドの屈折率より高い屈折率の細い
中心部と、クラッドの屈折率より高く、かつ中心部の屈
折率より低い屈折率のリング部と、それぞれ前記中心部
とリング部間に、およびリング部とクラッド間に位置し
ている、等屈折率の2つの中間部とを含むことによって
与えられる。第2の中間部は任意である。
は、当該全波長範囲にわたる波長分散スロープと波長分
散の両方が考慮されることはない。したがって、たとえ
ば、もし前記波長分散スロープを補償することなしに波
長分散だけを補償しようとするならば、補償偏差が生
じ、システムは出力側において完全には補償されない。
なぜなら、波長分散スロープは、十分に補償されていな
いからである。つまり、端末において、すべての波長が
同じ波長分散を有するように出力側にて図らなければな
らない。さもなくば、長さごとに補償しなければならな
いが、このことは技術的にも費用的にも無理である。し
たがって、この場合には、より長い分散補償ファイバ
(DCF)を使用しなければならないが、このことはよ
り大きな波長分散につながるとともに、コストアップに
もつながる。
は、従来の技術のこの問題を解決することを目的とす
る。つまり、ラインファイバ中の累積分散のみならず、
分散スロープも適正に補償することを可能にする。本発
明によるファイバは、非線形効果を抑えることによっ
て、多大な減衰を生じせしめることなしに、良好な波長
分割多重伝送を確保する。本発明は、特に、RZ、NR
Zまたはソリトンタイプのパルスを用いたNZ−DSF
による伝送システムに適用される。
は1550nmの波長について、−0.8〜−0.5p
s/nm2・kmの分散スロープと、−130〜−90
ps/nm・kmの波長分散とをもつ単一モード光ファ
イバであって、クラッドとコアを備え、コアの屈折率プ
ロファイルが、クラッドの屈折率より高い屈折率の中心
部と、クラッドの屈折率より高く、かつ中心部の屈折率
より低い屈折率のリング部と、中心部とリング部間に位
置しており、かつクラッドの屈折率より低い屈折率の中
間部とを有するファイバを提供する。
の波長範囲内において零波長分散を有していない。
は、ラインファイバの波長分散を補償するためにこのフ
ァイバを使用する場合、ラインファイバの波長分散と波
長分散スロープとの比と同じオーダーの比を得ることが
できることである。
ラインファイバ長の10分の1未満の、好ましくは前記
長の20分の1未満の分散補償ファイバ長を使用できる
ことを可能にする。
550nmの波長について、−0.7〜−0.6ps/
nm2・kmの波長分散スロープを有する。
50nmの波長について、約−100ps/nm・km
の波長分散を有している。
との差(Δn1)は、20×10− 3〜30×10−3
であることができるが、約25×10−3である方が好
ましい。
1.25μmの半径(r1)まで延在しているが、約
1.2μmである方が好ましい。
率との差(Δn3)は、0.5×10−3〜1.5×1
0−3であることができるが、約1×10−3である方
が好ましい。
(r1)の3.5〜4.5倍の厚さ(r3−r2)を有
しているが、この半径の約4倍である方が好ましい。
の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn2)は、−
4.5×10−3〜−5.5×10−3であることがで
きるが、約−5×10−3である方が好ましい。
している中間部は、中心部の半径(r1)の2.5〜
3.5倍の厚さ(r2−r1)を有しているが、この半
径の約3倍である方が好ましい。
率プロファイルは、好ましくは、リング部とクラッド間
にてクラッドの屈折率より低い屈折率の中間部を有す
る。
部の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn4)は、−
0.1×10−3〜−0.5×10−3であることがで
きるが、約−0.3×10−3である方が好ましい。
置している中間部は、中心部の半径(r1)の0.8〜
1.2倍の厚さ(r4−r3)を有しているが、この半
径ほどである方が好ましい。
イバの分散補償のための使用にも関する。
シフト単一モードのラインファイバ区間と、本発明によ
る少なくとも1つの分散補償単一モードのファイバ区間
とを含む波長分割多重光ファイバ伝送システムに関す
る。
50nmにおいて2〜6ps/nm・kmの、好ましく
は約4ps/nm・kmの波長分散を有する。
50nmにおいて0.06〜0.08ps/nm2・k
mの、好ましくは0.075ps/nm2・kmの波長
分散スロープを有する。
の図を参照しながら、例としてのみ示されている本発明
の実施形態についての以下の説明を読むことによって明
らかになるであろう。
使用可能であり、一般にDSFまたは好ましくはNZ−
DSFタイプの分散シフトラインファイバを用いた波長
分割多重伝送システムで使用されるための新しい単一モ
ード光ファイバを提供する。
に下記特性を有する。
m・kmの、たとえば約4ps/nm・kmの分散 − 1550nmにおいて0.06〜0.08ps/n
m2・kmの、たとえば約0.075ps/nm2・k
mの分散スロープ − 波長多重化装置の範囲外の、すなわち1520〜1
580nmの範囲外の波長分散を零にする波長λ0。し
たがって、多重化の範囲内において、4波合波としての
非線形効果を抑えるのに十分高い分散が得られる。
NZ−DSFをラインファイバとして使用する波長分割
多重伝送システムでの分散を補償するのに使用されるこ
とができ、特に高速システムに、すなわち10Gbit
/sを超える伝送速度のシステムに適しているととも
に、リンク上の累積分散が1000ps以下に保たれる
ように確保する。
いう波長値について、−0.8〜−0.5ps/nm2
・kmの分散スロープと、−130〜−90ps/nm
・kmとを有する単一モード光ファイバである。以下の
例が示しているように、これらの値は、ラインファイバ
NZ−DSFを用いたWDMシステムにおける波長分散
の補償に適している。
イバの波長分散を補償すると同時に、このファイバの波
長分散スロープを補償するように選択される。−0.6
ps/nm2・km未満の値が適切である。この値は、
従来の分散補償ファイバについての分散スロープの値を
絶対値で上回っている。
率プロファイル例を示している。ファイバは、r1未満
の半径について、ほぼ一定であり、かつクラッドの屈折
率n cより高い屈折率n1の矩形の中心部をもつコアを
有している。屈折率n1とクラッドの屈折率ncとの差
は、図の例では25×10−3である。20×10− 3
〜30×10−3の値が適切である。例では、半径r1
は1.2μmである。前記半径r1は、より一般的に
は、1.15〜1.25μmである。
半径r2とr3間にて、クラッドの屈折率より高く、か
つコアの中心部の屈折率より低い屈折率n3のリング部
を有している。図の実施形態では、リング部の屈折率と
クラッドの屈折率との差Δn 3は1×10−3である。
この差は、0.5×10−3〜1.5×10−3である
方が有利である。リング部は、コアの中心部の半径r1
の4倍近い厚さ(r3−r2)を有している。本発明に
よれば、厚さ(r3−r2)は、半径r1の3.5〜
4.5倍の間にて可変である。
ッドの屈折率より低い屈折率の中間部によってコアから
分離されている。この場合、クラッドの屈折率との差Δ
n2は約−5×10−3であることが適切である。より
一般的には、−4.5×10 −3〜−5.5×10−3
の屈折率差が適切である。中間部の厚さ(r2−r1)
は、コアの中心部の半径r1の約3倍である。中間部の
厚さ(r2−r1)は、中心部の半径r1の2.5〜
3.5倍であることが適切であろう。
バは、クラッドの屈折率より低い屈折率の中間部を有し
ている。図の実施形態では、この中間部は、−0.3×
10 −3というクラッドの屈折率との差Δn4を有して
いるとともに、コアの中心部の半径r1ほどの厚さ(r
4−r3)を有している。屈折率差Δn4の値は、−
0.1×10−3〜−0.5×10−3であることが適
切であろうし、厚さ(r 4−r3)の値は、中心部の半
径r1の0.8〜1.2倍であることが適切であろう。
クラッドに隣接したこの中間部の存在は、ファイバの作
製方法に依存しているので、その説明は省略する。
中で列記されている分散値と分散スロープ値を得ること
を可能にする。
た波長分割多重伝送システムで分散を補償するのに、本
発明のファイバを使用する例を示す。この例では、伝送
システムは、1550nmにおいて約+4ps/nm・
kmの波長分散と、同波長値について0.075ps/
nm2・kmの波長分散スロープとを有する分散シフト
ラインファイバ区間を含む。そのためには、US−A−
4715679に記載されているファイバタイプのファ
イバを使用することができる。80kmのラインファイ
バ区間を使用する。
において約−128ps/nm・kmの分散と、約−
0.7ps/nm2・kmの分散スロープとをもつ、本
発明による複数の分散補償ファイバ区間を挿入する。な
お、各区間の長さは3.5kmである。
て、次のような分散値(DC、単位:ps/nm・k
m)と波長分散スロープ値(DCスロープ、単位:ps
/nm2・km)が様々な波長値について得られる。 1525nmにおいて: ラインファイバDSF: +2.12 ファイバDCF: −112 2つのファイバからもたらされるDC: −2.7 2つのファイバからもたらされるDCスロープ: +0.045 1550nmにおいて: ラインファイバDSF: +4 ファイバDCF: −128 2つのファイバからもたらされるDC: −1.53 2つのファイバからもたらされるDCスロープ: +0.04 1575nmにおいて: ラインファイバDSF: +5.87 ファイバDCF: −148 2つのファイバからもたらされるDC: −0.57 2つのファイバからもたらされるDCスロープ: +0.035 1600nmにおいて: ラインファイバDSF: +7.75 ファイバDCF: −170 2つのファイバからもたらされるDC: +0.3 2つのファイバからもたらされるDCスロープ: +0.03 この例は、本発明のファイバが、伝送システムでの波長
分散の補償を可能にすることを示している。また、本発
明は、とりわけ使用される分散補償ファイバの長さが短
いので、その結果もたらされる減衰値を低く保つことも
可能にする。
知られている技術、たとえば光ファイバの製造に一般に
使用されているMCVDあるいは他の技術を用いて、当
業者によって作製されることができる。
形態に限定されない。とりわけ、ラインファイバDSF
またはNZ−DSFを用いたWDMシステムでの補償を
可能にするファイバを取得するのに、図のファイバプロ
ファイル以外のファイバプロファイルも使用することが
できる。
ァイルを示す図である。
の差 Δn2、 中心部とリング部間に位置している中間部の
屈折率とクラッドの屈折率との差 Δn3、 コアのリング部の屈折率とクラッドの屈折率
との差 Δn4、 リング部とクラッド間に位置している中間部
の屈折率とクラッドの屈折率との差 r1、 中心部の半径 r2−r1、 中心部とリング部間に位置している中間
部の厚さ r3−r2、 リング部の厚さ r4−r3、 リング部とクラッド間に位置している中
間部の厚さ
Claims (22)
- 【請求項1】 1550nmの波長について、−0.8
〜−0.5ps/nm2・kmの分散スロープと、−1
30〜−90ps/nm・kmの波長分散とをもつ単一
モード光ファイバであって、クラッドとコアを備え、コ
アの屈折率プロファイルが、クラッドの屈折率より高い
屈折率の中心部と、クラッドの屈折率より高く、かつ中
心部の屈折率より低い屈折率のリング部と、中心部とリ
ング部間に位置しており、かつクラッドの屈折率より低
い屈折率の中間部とを有するファイバ。 - 【請求項2】 1550nmの波長について、−0.7
〜−0.6ps/nm2・kmの波長分散スロープを有
する請求項1に記載のファイバ。 - 【請求項3】 1550nmの波長について、約−10
0ps/nm・kmの波長分散を有する請求項1または
2のいずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項4】 コアの中心部の屈折率とクラッドの屈折
率との差(Δn1)が、20×10−3〜30×10
−3である請求項2または3のいずれか一項に記載のフ
ァイバ。 - 【請求項5】 コアの中心部の屈折率とクラッドの屈折
率との差(Δn1)が、約25×10−3である請求項
4に記載のファイバ。 - 【請求項6】 コアの中心部が、1.15〜1.25μ
mの半径(r1)まで延在している請求項2から5のい
ずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項7】 コアの中心部が、約1.2μmの半径
(r1)まで延在している請求項6に記載のファイバ。 - 【請求項8】 コアのリング部の屈折率とクラッドの屈
折率との差(Δn3)が、0.5×10−3〜1.5×
10−3である請求項2から7のいずれか一項に記載の
ファイバ。 - 【請求項9】 コアのリング部の屈折率とクラッドの屈
折率との差(Δn3)が、約1×10−3である請求項
8に記載のファイバ。 - 【請求項10】 リング部が、中心部の半径(r1)の
3.5〜4.5倍の厚さ(r3−r2)を有している請
求項2から9のいずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項11】 リング部が、中心部の半径(r1)の
約4倍の厚さ(r3−r2)を有している請求項10に
記載のファイバ。 - 【請求項12】 中心部とリング部間に位置している中
間部の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn2)が、
−4.5×10−3〜−5.5×10−3である請求項
2から10のいずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項13】 中心部とリング部間に位置している中
間部の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn2)が、
約−5×10−3である請求項12に記載のファイバ。 - 【請求項14】 中心部とリング部間に位置している中
間部が、中心部の半径(r1)の2.5〜3.5倍の厚
さ(r2−r1)を有している請求項2から13のいず
れか一項に記載のファイバ。 - 【請求項15】 中心部とリング部間に位置している中
間部が、中心部の半径(r1)の約3倍の厚さ(r2−
r1)を有している請求項14に記載のファイバ。 - 【請求項16】 屈折率プロファイルが、リング部とク
ラッド間にてクラッドの屈折率より低い屈折率の中間部
を有する請求項1から15のいずれか一項に記載のファ
イバ。 - 【請求項17】 リング部とクラッド間に位置している
中間部の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn4)
が、−0.1×10−3〜−0.5×10−3である請
求項16に記載のファイバ。 - 【請求項18】 リング部とクラッド間に位置している
中間部の屈折率とクラッドの屈折率との差(Δn4)
が、約−0.3×10−3である請求項17に記載のフ
ァイバ。 - 【請求項19】 リング部とクラッド間に位置している
中間部が、中心部の半径(r1)の0.8〜1.2倍の
厚さ(r4−r3)を有している請求項16または18
のいずれか一項に記載のファイバ。 - 【請求項20】 リング部とクラッド間に位置している
中間部が、中心部の半径(r1)ほどの厚さ(r4−r
3)を有している請求項19に記載のファイバ。 - 【請求項21】 分散補償のための請求項1から20の
いずれか一項に記載の単一モード光ファイバの使用。 - 【請求項22】 少なくとも1つの分散シフト単一モー
ドのラインファイバ区間と、請求項1から21のいずれ
か一項に記載の少なくとも1つの分散補償単一モードの
ファイバ区間とを含む波長分割多重光ファイバ伝送シス
テム。
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