JP2000244404A - 波長分割多重化システム - Google Patents
波長分割多重化システムInfo
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
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- H04B10/29—Repeaters
- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
- H04B10/2912—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form characterised by the medium used for amplification or processing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シングルモードファイバシステムを用いてＷ
ＤＭ信号とアナログＴＶ信号間の干渉を回避するような
光学伝送システムを提供する。 【解決手段】 本発明の波長分割多重化システムは、複
数のデジタル情報チャネルを伝送パスに接続する第１マ
ルチプレクサ１１２と、ゼロ分散波長λ0が１３１０ｎ
ｍでその長さが１０ｋｍを超えるスパンの光ファイバ１
３０含む伝送パスとを有し、前記光ファイバは１３８５
ｎｍでの損失が１３１０ｎｍでの損失よりも小さく、
１．４μｍ波長領域において色素分散が１．５−８．０
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内にあり、前記第１マルチプレ
クサ１１２は、１．４μｍ波長領域の波長分割多重化信
号の３個以上のチャネルを前記伝送パスに与える。
ＤＭ信号とアナログＴＶ信号間の干渉を回避するような
光学伝送システムを提供する。 【解決手段】 本発明の波長分割多重化システムは、複
数のデジタル情報チャネルを伝送パスに接続する第１マ
ルチプレクサ１１２と、ゼロ分散波長λ0が１３１０ｎ
ｍでその長さが１０ｋｍを超えるスパンの光ファイバ１
３０含む伝送パスとを有し、前記光ファイバは１３８５
ｎｍでの損失が１３１０ｎｍでの損失よりも小さく、
１．４μｍ波長領域において色素分散が１．５−８．０
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内にあり、前記第１マルチプレ
クサ１１２は、１．４μｍ波長領域の波長分割多重化信
号の３個以上のチャネルを前記伝送パスに与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シングルモード光
ファイバシステムに関し、特にこのようなシステム上で
波長分割多重化（ＷＤＭ）のシステムに関する。
ファイバシステムに関し、特にこのようなシステム上で
波長分割多重化（ＷＤＭ）のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】分散とは、ガラスのような分散機能を有
する媒体内を異なる波長が異なる速度でもって伝播する
現象を言う。変調キャリア信号は、多くの波長を含むた
めにガラス製の光ファイバの遠端から放射された光学信
号が近端に入射する際ににじむ（分散する）ようにな
る。線形分散の場合には、これは光ファイバルートにと
って補償を周期的に与えることにより解決することがで
き、そしてこの補償を行う段は少ないほど好ましい。
する媒体内を異なる波長が異なる速度でもって伝播する
現象を言う。変調キャリア信号は、多くの波長を含むた
めにガラス製の光ファイバの遠端から放射された光学信
号が近端に入射する際ににじむ（分散する）ようにな
る。線形分散の場合には、これは光ファイバルートにと
って補償を周期的に与えることにより解決することがで
き、そしてこの補償を行う段は少ないほど好ましい。
【０００３】従来のシングルモード光ファイバシステム
は、１２８５ｎｍと１３３５ｎｍの間の波長領域で動作
し、そして１３１０ｎｍでゼロ分散波長を有する。しか
し、このようなシステムで使用される光ファイバは、非
線形の相互作用およびチャネル間の混合により近接した
複数のキャリア波長を伝送するのにはあまり適していな
い。
は、１２８５ｎｍと１３３５ｎｍの間の波長領域で動作
し、そして１３１０ｎｍでゼロ分散波長を有する。しか
し、このようなシステムで使用される光ファイバは、非
線形の相互作用およびチャネル間の混合により近接した
複数のキャリア波長を伝送するのにはあまり適していな
い。
【０００４】このような非線形現象のある限られた形態
（４光子混合（4-photon mixing＝４ＰＭ））は、文献
例えば、D. Marcuse, A. Chraplyvy, R. Tkach著の "Ef
fectof Fiber Nonlinearity on Long-Distance Transmi
ssion," Journal of Lightwave Technology, vol. 9,
No. 1, January 1991, pp.121-128に記載されている。
簡単に説明すると、４ＰＭは異なる信号チャネル間での
建設的および破壊的な干渉に起因して利得あるいは損失
が変動する現象として表れる。４ＰＭの大きさはパワー
に依存し放射パワーを減少することにより減らすことが
できる。
（４光子混合（4-photon mixing＝４ＰＭ））は、文献
例えば、D. Marcuse, A. Chraplyvy, R. Tkach著の "Ef
fectof Fiber Nonlinearity on Long-Distance Transmi
ssion," Journal of Lightwave Technology, vol. 9,
No. 1, January 1991, pp.121-128に記載されている。
簡単に説明すると、４ＰＭは異なる信号チャネル間での
建設的および破壊的な干渉に起因して利得あるいは損失
が変動する現象として表れる。４ＰＭの大きさはパワー
に依存し放射パワーを減少することにより減らすことが
できる。
【０００５】マルチチャネル光学システムは、光ファイ
バを最も効率的に使用することができ、波長分割多重化
装置を有し、この装置が近接した複数のチャネル（波長
領域）を一伝送方向では１本のシングル光学パスに結合
し、他の伝送方向ではこの光学パスからこれらのチャネ
ルを分離している。従来のシングルモード光ファイバシ
ステムは、１．５５μｍの波長領域でＷＤＭ動作を行う
ことができるが、補償しなければならない線形分散が多
すぎる（例えば、約１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）。例えば、
５０から１００ｋｍ毎に補償する必要があり、これは実
際問題としては短すぎる。
バを最も効率的に使用することができ、波長分割多重化
装置を有し、この装置が近接した複数のチャネル（波長
領域）を一伝送方向では１本のシングル光学パスに結合
し、他の伝送方向ではこの光学パスからこれらのチャネ
ルを分離している。従来のシングルモード光ファイバシ
ステムは、１．５５μｍの波長領域でＷＤＭ動作を行う
ことができるが、補償しなければならない線形分散が多
すぎる（例えば、約１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）。例えば、
５０から１００ｋｍ毎に補償する必要があり、これは実
際問題としては短すぎる。
【０００６】光ファイバの考え得る使用例は、あらゆる
タイプのデジタル情報とアナログ情報を別個にあるいは
一緒に伝送することを含む。ある使用例は、データ
（例、インターネットトラフィック）とテレビ（ＴＶ）
信号を伝送することを含み、これは通常振幅変調の縮退
−サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）変調を利用している。
アナログ信号は、本来的にノイズに対し敏感であり、そ
してノイズはＴＶの画像で容易に観測しうる。特にＷＤ
Ｍ信号のような複数の波長を１本のファイバで伝送する
場合には、励起ラマン散乱（stimulated Raman scatter
ing＝ＳＲＳ）によりＷＤＭ信号から１２０ｎｍも長い
別の波長領域にエネルギが伝播してしまう。現在のとこ
ろＷＤＭ信号とアナログＴＶ信号を同一の光ファイバで
伝送するシステムは存在しない。
タイプのデジタル情報とアナログ情報を別個にあるいは
一緒に伝送することを含む。ある使用例は、データ
（例、インターネットトラフィック）とテレビ（ＴＶ）
信号を伝送することを含み、これは通常振幅変調の縮退
−サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）変調を利用している。
アナログ信号は、本来的にノイズに対し敏感であり、そ
してノイズはＴＶの画像で容易に観測しうる。特にＷＤ
Ｍ信号のような複数の波長を１本のファイバで伝送する
場合には、励起ラマン散乱（stimulated Raman scatter
ing＝ＳＲＳ）によりＷＤＭ信号から１２０ｎｍも長い
別の波長領域にエネルギが伝播してしまう。現在のとこ
ろＷＤＭ信号とアナログＴＶ信号を同一の光ファイバで
伝送するシステムは存在しない。
【０００７】文献（Fabrication Of Completely OH-Fre
e V.A.D. Fiber in Electronics Letters, August 28,
1980 Vol. 16 No. 19）によれば、完全にＯＨのない光
ファイバ（紫外線から赤外線までの損失スペクトラムに
おいて、いかなる波長においてもＯＨイオンに起因する
損失ピークが存在しないもの）が将来必要とされ、この
ような光ファイバがＷＤＭシステムの伝送媒体として重
要な役目を担うことになる。しかし、上記の文献は、こ
のような光ファイバの分散特性に関する情報は開示され
ておらず、また光ファイバの利用可能な損失スペクトラ
ム内での光学チャネルの割当てに関しても記載されてい
ない。
e V.A.D. Fiber in Electronics Letters, August 28,
1980 Vol. 16 No. 19）によれば、完全にＯＨのない光
ファイバ（紫外線から赤外線までの損失スペクトラムに
おいて、いかなる波長においてもＯＨイオンに起因する
損失ピークが存在しないもの）が将来必要とされ、この
ような光ファイバがＷＤＭシステムの伝送媒体として重
要な役目を担うことになる。しかし、上記の文献は、こ
のような光ファイバの分散特性に関する情報は開示され
ておらず、また光ファイバの利用可能な損失スペクトラ
ム内での光学チャネルの割当てに関しても記載されてい
ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のシングルモードファイバシステム用に設計された装置
と適合性を有し、ＷＤＭ信号間での４ＰＭ干渉のないＷ
ＤＭ操作が可能で、ＷＤＭ信号とアナログＴＶ信号間の
ＳＲＳ干渉を回避するような光学伝送システムを提供す
ることである。
のシングルモードファイバシステム用に設計された装置
と適合性を有し、ＷＤＭ信号間での４ＰＭ干渉のないＷ
ＤＭ操作が可能で、ＷＤＭ信号とアナログＴＶ信号間の
ＳＲＳ干渉を回避するような光学伝送システムを提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、１．４μｍの
波長領域で複数のＷＤＭチャネルを伝送するよう構成さ
れた光学通信システムでの従来システムの欠点を解決す
るものである。本発明のシステムは、１３８５ｎｍで低
損失特性を有し、１３１０ｎｍでのゼロ分散波長
（λ0）で、１．４μｍ波長領域で１．５−８．０ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍの線形分散を有する光ファイバを含む。
波長領域で複数のＷＤＭチャネルを伝送するよう構成さ
れた光学通信システムでの従来システムの欠点を解決す
るものである。本発明のシステムは、１３８５ｎｍで低
損失特性を有し、１３１０ｎｍでのゼロ分散波長
（λ0）で、１．４μｍ波長領域で１．５−８．０ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍの線形分散を有する光ファイバを含む。
【００１０】この小さいがしかし重要な分散が４光子混
合の影響を低減する。本発明の広義の概念においては、
本発明は数多くの観測結果を反映したものである。即
ち、（１）４光子混合は、ＷＤＭシステムの設計に際し
考慮しなければならない関連機構であること。（２）Ｗ
ＤＭチャネルからの励起ラマン散乱は１５５０ｎｍにお
けるアナログ信号の伝送に悪影響を及ぼすこと。（３）
好ましくは、新たなＷＤＭシステムは、従来のシングル
モードファイバシステムで使用される装置と置換可能と
適合性を有しなければならない。
合の影響を低減する。本発明の広義の概念においては、
本発明は数多くの観測結果を反映したものである。即
ち、（１）４光子混合は、ＷＤＭシステムの設計に際し
考慮しなければならない関連機構であること。（２）Ｗ
ＤＭチャネルからの励起ラマン散乱は１５５０ｎｍにお
けるアナログ信号の伝送に悪影響を及ぼすこと。（３）
好ましくは、新たなＷＤＭシステムは、従来のシングル
モードファイバシステムで使用される装置と置換可能と
適合性を有しなければならない。
【００１１】本発明の効果としては、１．４μｍ波長領
域に、ＷＤＭチャネルを配置することにより１３１０ｎ
ｍと１５５０ｎｍの波長領域は、これらの領域の従来装
置により利用可能となる。
域に、ＷＤＭチャネルを配置することにより１３１０ｎ
ｍと１５５０ｎｍの波長領域は、これらの領域の従来装
置により利用可能となる。
【００１２】本発明の他の利点としては、１．４μｍ波
長領域にＷＤＭチャネルを配置することにより、分散
は、８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下となり、２００ｋｍ以下の
大部分の市街地での光学伝送システムでは分散補償は必
要となくなる。
長領域にＷＤＭチャネルを配置することにより、分散
は、８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下となり、２００ｋｍ以下の
大部分の市街地での光学伝送システムでは分散補償は必
要となくなる。
【００１３】本発明のさらに別の利点としては、１．４
μｍの波長領域にＷＤＭチャネルを配置することによ
り、１５５０ｎｍで動作するアナログ信号（テレビ放送
用）をＳＲＳのノイズから保護するためのバッファ波長
領域（約１２０ｎｍ）が存在する。
μｍの波長領域にＷＤＭチャネルを配置することによ
り、１５５０ｎｍで動作するアナログ信号（テレビ放送
用）をＳＲＳのノイズから保護するためのバッファ波長
領域（約１２０ｎｍ）が存在する。
【００１４】本発明の一実施例では、ラマン増幅器を
１．４μｍ領域でのＷＤＭチャネルの増幅用に用い、そ
の際エルビウムドープの増幅器が１．５５μｍ領域で動
作するチャネルの増幅に用いられる。
１．４μｍ領域でのＷＤＭチャネルの増幅用に用い、そ
の際エルビウムドープの増幅器が１．５５μｍ領域で動
作するチャネルの増幅に用いられる。
【００１５】用語の説明 従来のシングルモードのガラス製光ファイバで、その特
徴は、波長が１３１０ｎｍのときに分散がゼロ（０）
で、波長が１５５０ｎｍのときに損失が最小で、１３８
５ｎｍでの損失が高い領域が水酸基（ＯＨ）イオンが原
因である光学エネルギの吸収となるものである。分散−
単独で用いられた場合には、この用語は色素分散を意味
し、キャリアスペクトラム内の波長依存性の速度に起因
する線形効果を意味する。
徴は、波長が１３１０ｎｍのときに分散がゼロ（０）
で、波長が１５５０ｎｍのときに損失が最小で、１３８
５ｎｍでの損失が高い領域が水酸基（ＯＨ）イオンが原
因である光学エネルギの吸収となるものである。分散−
単独で用いられた場合には、この用語は色素分散を意味
し、キャリアスペクトラム内の波長依存性の速度に起因
する線形効果を意味する。
【００１６】スパン−再生機を有しない光ファイバの長
さを意味する。この長さは、光学増幅器を含むことがあ
るが、これは電子の形態への信号の変換あるいは電子の
形態からの信号の変換が行われるステーション間の距離
である（通常最も近い信号再生機間の距離）。このスパ
ンは、全体のシステムを規定し、さらに別のスパンと組
み合わせることもできる。平均システム波長−ＷＤＭチ
ャネルのグループのキャリア周波数の算術平均で決定さ
れる特定の波長を意味する。
さを意味する。この長さは、光学増幅器を含むことがあ
るが、これは電子の形態への信号の変換あるいは電子の
形態からの信号の変換が行われるステーション間の距離
である（通常最も近い信号再生機間の距離）。このスパ
ンは、全体のシステムを規定し、さらに別のスパンと組
み合わせることもできる。平均システム波長−ＷＤＭチ
ャネルのグループのキャリア周波数の算術平均で決定さ
れる特定の波長を意味する。
【００１７】波長領域−波長の特定の領域に対する短縮
表現である。本明細書において、１．３μｍの波長領域
は、１２８５ｎｍと１３３５ｎｍの間の波長を含む。
１．４μｍの波長領域は、１３３５ｎｍと１４３５ｎｍ
との間の波長領域を含む。１．５５μｍ波長領域は、１
５００ｎｍと１６００ｎｍの間の波長を含む。ＷＤＭ−
波長分割多重化。異なる中心波長を有する複数の通信チ
ャネルが光ファイバのような１本の信号伝送パスに結合
される状況を表す。
表現である。本明細書において、１．３μｍの波長領域
は、１２８５ｎｍと１３３５ｎｍの間の波長を含む。
１．４μｍの波長領域は、１３３５ｎｍと１４３５ｎｍ
との間の波長領域を含む。１．５５μｍ波長領域は、１
５００ｎｍと１６００ｎｍの間の波長を含む。ＷＤＭ−
波長分割多重化。異なる中心波長を有する複数の通信チ
ャネルが光ファイバのような１本の信号伝送パスに結合
される状況を表す。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１には本発明の高容量の光ファ
イバネットワーク１００を示す。重要な点は、複数の波
長分割多重化（ＷＤＭ）チャネルは１．４μｍ波長領域
（即ち、１３３５−１４３５ｎｍ）で動作する点であ
る。さらにまた、このＷＤＭチャネルは、１．３μｍ波
長領域（即ち、１２８５−１３３５ｎｍ）で動作するア
ナログＣＡＴＶ信号と、１．５５μｍ波長領域（即ち、
１５００−１６００ｎｍ）で動作する他のＷＤＭチャネ
ルと光ファイバを共有している。
イバネットワーク１００を示す。重要な点は、複数の波
長分割多重化（ＷＤＭ）チャネルは１．４μｍ波長領域
（即ち、１３３５−１４３５ｎｍ）で動作する点であ
る。さらにまた、このＷＤＭチャネルは、１．３μｍ波
長領域（即ち、１２８５−１３３５ｎｍ）で動作するア
ナログＣＡＴＶ信号と、１．５５μｍ波長領域（即ち、
１５００−１６００ｎｍ）で動作する他のＷＤＭチャネ
ルと光ファイバを共有している。
【００１９】図にはキャリア波長（λ11，λ12，λ13，
λ14）を有する４本の高速データチャネルが示されてお
り、各キャリアは、１０Ｇｂ／ｓのデータレートで送信
器１１１で変調される。このようなチャネルは、電話，
データ，画像を含む大量のデジタル信号を送信できる。
これらのチャネルは、１４００ｎｍを中心に１００ＧＨ
ｚの中心間チャネルスペースを有するよう示されてい
る。
λ14）を有する４本の高速データチャネルが示されてお
り、各キャリアは、１０Ｇｂ／ｓのデータレートで送信
器１１１で変調される。このようなチャネルは、電話，
データ，画像を含む大量のデジタル信号を送信できる。
これらのチャネルは、１４００ｎｍを中心に１００ＧＨ
ｚの中心間チャネルスペースを有するよう示されてい
る。
【００２０】同図には４本のチャネルが示されている
が、これ以上の数のチャネルあるいはこれ以下の数のチ
ャネルも使用することができる。さらにまた、チャネル
スペースは、増幅器のバンド幅およびマルチプレクサと
ディマルチプレクサのような装置の入手製および／また
は価格に基づいてネットワークの設計者により決定され
るように１００ＧＨｚ以上あるいはそれ以下でもよい。
送信器１１１−１は、１０Ｇｂ／ｓのレートで入力デー
タを受信し、コヒーレントな光ソースを変調し、その公
称波長λ11は１４００ｎｍである。その後この光学信号
は、光学マルチプレクサ１１２に入力され、そのタスク
は異なる波長を有する複数の入力を１本の出力ポート１
１０上に結合することである。
が、これ以上の数のチャネルあるいはこれ以下の数のチ
ャネルも使用することができる。さらにまた、チャネル
スペースは、増幅器のバンド幅およびマルチプレクサと
ディマルチプレクサのような装置の入手製および／また
は価格に基づいてネットワークの設計者により決定され
るように１００ＧＨｚ以上あるいはそれ以下でもよい。
送信器１１１−１は、１０Ｇｂ／ｓのレートで入力デー
タを受信し、コヒーレントな光ソースを変調し、その公
称波長λ11は１４００ｎｍである。その後この光学信号
は、光学マルチプレクサ１１２に入力され、そのタスク
は異なる波長を有する複数の入力を１本の出力ポート１
１０上に結合することである。
【００２１】さらにまた１６本のデジタルチャネルが
１．５５μｍ波長領域で示されており、各チャネルは
２．５Ｇｂ／ｓのレートで送信器１２１内で変調された
キャリア信号を含む。このチャネルは、電話とデータと
画像を含むデジタル情報を伝送するためのものである。
これらのチャネルは、１５５０ｎｍを中心に分散してお
り、１５５０ｎｍで０．８ｎｍに対応する１００ＧＨｚ
のキャリアスペースを有する。
１．５５μｍ波長領域で示されており、各チャネルは
２．５Ｇｂ／ｓのレートで送信器１２１内で変調された
キャリア信号を含む。このチャネルは、電話とデータと
画像を含むデジタル情報を伝送するためのものである。
これらのチャネルは、１５５０ｎｍを中心に分散してお
り、１５５０ｎｍで０．８ｎｍに対応する１００ＧＨｚ
のキャリアスペースを有する。
【００２２】同図には１６本のチャネルが示されている
が、これ以上の数のチャネルあるいはこれ以下の数のチ
ャネルも使用することができる。さらにまたチャネルス
ペースは、増幅器のバンド幅およびマルチプレクサとデ
ィマルチプレクサのような装置の入手製および／または
価格に基づいて、ネットワークの設計者により決定され
るように１００ＧＨｚ以上あるいは以下でもよい。その
後送信器１２１からの光学信号は、光学マルチプレクサ
１２２に入力され、そのタスクは異なる波長を有する複
数の入力を１本の出力ポート２１０上に結合することで
ある。
が、これ以上の数のチャネルあるいはこれ以下の数のチ
ャネルも使用することができる。さらにまたチャネルス
ペースは、増幅器のバンド幅およびマルチプレクサとデ
ィマルチプレクサのような装置の入手製および／または
価格に基づいて、ネットワークの設計者により決定され
るように１００ＧＨｚ以上あるいは以下でもよい。その
後送信器１２１からの光学信号は、光学マルチプレクサ
１２２に入力され、そのタスクは異なる波長を有する複
数の入力を１本の出力ポート２１０上に結合することで
ある。
【００２３】光学多重化と分離化は、光学グレーティン
グ（即ち、複数の並列導波路で隣の導波路とそれぞれ所
定量だけ長さが異なる）に接続された一対のスターカプ
ラを介して行われる。このような装置の例は、米国特許
第５，００２，３５０号と第５，１３６，６７１号と第
５，４１２，７４４号に開示されている。
グ（即ち、複数の並列導波路で隣の導波路とそれぞれ所
定量だけ長さが異なる）に接続された一対のスターカプ
ラを介して行われる。このような装置の例は、米国特許
第５，００２，３５０号と第５，１３６，６７１号と第
５，４１２，７４４号に開示されている。
【００２４】光学送信の位置方向においては、マルチプ
レクサは複数の別々の波長（λ11，λ12，…λ1n）が１
個のスターカプラの別々の入力ポートに入射され、そし
て他のスターカプラの１本の出力ポートから放出される
ようなマルチプレクサとして用いることができる。光学
伝送の他の方向においては、マルチプレクサは、複数の
異なる波長がスターカプラの１個のポートに入射され、
それぞれの波長にしたがって他のスターカプラの複数の
ポートから放射されるようなディマルチプレクサとして
機能する。
レクサは複数の別々の波長（λ11，λ12，…λ1n）が１
個のスターカプラの別々の入力ポートに入射され、そし
て他のスターカプラの１本の出力ポートから放出される
ようなマルチプレクサとして用いることができる。光学
伝送の他の方向においては、マルチプレクサは、複数の
異なる波長がスターカプラの１個のポートに入射され、
それぞれの波長にしたがって他のスターカプラの複数の
ポートから放射されるようなディマルチプレクサとして
機能する。
【００２５】ネットワーク１００における送信器（１０
１，１１１，１２１）と受信機（１０５，１１５，１２
５）との間の距離によっては光学信号を増幅する必要が
ある。光学増幅器は再生機が好ましい。その理由は再生
機は電子的増幅を行うために、光学信号を電気信号に変
換しそしてその後再び光学信号に戻すことをせずに直接
光学信号を増幅するからである。
１，１１１，１２１）と受信機（１０５，１１５，１２
５）との間の距離によっては光学信号を増幅する必要が
ある。光学増幅器は再生機が好ましい。その理由は再生
機は電子的増幅を行うために、光学信号を電気信号に変
換しそしてその後再び光学信号に戻すことをせずに直接
光学信号を増幅するからである。
【００２６】好ましくはラマン増幅器１０３，１１３
が、１．３と１．４μｍの波長領域で用いられ、エルビ
ウム増幅器１２３が１．５５μｍ領域で用いられる。し
かし、ラマン増幅器は、ネットワーク１００内の全ての
波長で用いることもできる。ラマン増幅器は、２５−３
０ｎｍの利用可能バンド幅を有し（これに関しては、米
国特許第５，６２３，５０８号、特許日１９９７年４月
２２日を参照のこと）、これは本発明での使用に適した
ものである。
が、１．３と１．４μｍの波長領域で用いられ、エルビ
ウム増幅器１２３が１．５５μｍ領域で用いられる。し
かし、ラマン増幅器は、ネットワーク１００内の全ての
波長で用いることもできる。ラマン増幅器は、２５−３
０ｎｍの利用可能バンド幅を有し（これに関しては、米
国特許第５，６２３，５０８号、特許日１９９７年４月
２２日を参照のこと）、これは本発明での使用に適した
ものである。
【００２７】さらにまたラマン増幅器は、バンド幅を増
加させるような並列構成で配置することができる。実際
のところかなりの努力が多段の非常に広い光学増幅器の
設計に向けられている。M. Yamada et al,著の論文vol.
33, No. 8, Electronics Letters, on April 10, 199
7, pp. 710-711.を参照のこと。半導体光学増幅器も全
ての関連波長で低コストで本発明で用いることができる
が性能は落ちる。
加させるような並列構成で配置することができる。実際
のところかなりの努力が多段の非常に広い光学増幅器の
設計に向けられている。M. Yamada et al,著の論文vol.
33, No. 8, Electronics Letters, on April 10, 199
7, pp. 710-711.を参照のこと。半導体光学増幅器も全
ての関連波長で低コストで本発明で用いることができる
が性能は落ちる。
【００２８】３つの異なる波長領域における光学信号を
組み合わせることは、粗ＷＤＭ（ＣＷＤＭ）１３１によ
り行うことができる。このＣＷＤＭ１３１における「粗
(coarse)」とはＷＤＭチャネルの組の近接したチャネル
を受け入れるルータから分別するためのものである。粗
ＷＤＭ１３１は、１．３μｍ領域と１．４μｍ領域と
１．５５μｍ領域の光学信号を１本の光ファイバ１３０
に結合する。
組み合わせることは、粗ＷＤＭ（ＣＷＤＭ）１３１によ
り行うことができる。このＣＷＤＭ１３１における「粗
(coarse)」とはＷＤＭチャネルの組の近接したチャネル
を受け入れるルータから分別するためのものである。粗
ＷＤＭ１３１は、１．３μｍ領域と１．４μｍ領域と
１．５５μｍ領域の光学信号を１本の光ファイバ１３０
に結合する。
【００２９】マッハツェンダー干渉系が粗ＷＤＭ１３１
を構成するのに用いられるのに適したものである。光フ
ァイバ１３０はシングルモード光ファイバを含み、その
損失と分散特性は図３に示した通りである。光ファイバ
１３０の構造と特性については、後述するがこの光ファ
イバ１３０は再生あるいは分散の補償を行うことなく長
さＬだけ延びることができる。
を構成するのに用いられるのに適したものである。光フ
ァイバ１３０はシングルモード光ファイバを含み、その
損失と分散特性は図３に示した通りである。光ファイバ
１３０の構造と特性については、後述するがこの光ファ
イバ１３０は再生あるいは分散の補償を行うことなく長
さＬだけ延びることができる。
【００３０】大部分の光学デバイスは双方向性であり、
図１に示されたネットワーク１００は、対称であるので
右半分の動作は容易に推論することができる。例えば、
ＣＷＤＭ１３２は１．３μｍ領域の波長を受信機１０５
に向け、１．４μｍ領域の波長をディマルチプレクサ１
１４に、そして１．５５μｍ領域の波長をディマルチプ
レクサ１２４に向ける。同様にディマルチプレクサ１１
４は入力ポート１４０上の光学信号を波長に従った特定
の出力ポートに向ける。
図１に示されたネットワーク１００は、対称であるので
右半分の動作は容易に推論することができる。例えば、
ＣＷＤＭ１３２は１．３μｍ領域の波長を受信機１０５
に向け、１．４μｍ領域の波長をディマルチプレクサ１
１４に、そして１．５５μｍ領域の波長をディマルチプ
レクサ１２４に向ける。同様にディマルチプレクサ１１
４は入力ポート１４０上の光学信号を波長に従った特定
の出力ポートに向ける。
【００３１】これはキャリア波長λ11を有する１０Ｇｂ
／ｓのチャネルの１つの出力ポートに経路指定し、キャ
リア波長λ12を有する別の１０Ｇｂ／ｓのチャネルを別
の出力ポートに経路指定するものである。そして１０Ｇ
ｂ／ｓチャネルの各々は、受信機１１５に分配され、そ
こで光学信号から電気信号に復調し変換する。図１の下
部は、１．５５μｍ領域の伝送を取り扱っており、そこ
では１６本のチャネルが送信器１２１から受信機１２５
に送信される。この波長領域においては、エルビウム増
幅器１２３が好ましい。
／ｓのチャネルの１つの出力ポートに経路指定し、キャ
リア波長λ12を有する別の１０Ｇｂ／ｓのチャネルを別
の出力ポートに経路指定するものである。そして１０Ｇ
ｂ／ｓチャネルの各々は、受信機１１５に分配され、そ
こで光学信号から電気信号に復調し変換する。図１の下
部は、１．５５μｍ領域の伝送を取り扱っており、そこ
では１６本のチャネルが送信器１２１から受信機１２５
に送信される。この波長領域においては、エルビウム増
幅器１２３が好ましい。
【００３２】光学マルチプレクサ１２２とディマルチプ
レクサ１２４は、機能的に上記の光学マルチプレクサ１
１２とディマルチプレクサ１１４に類似する。図におい
ては送信器１２１と受信機１２５は、２．５Ｇｂ／ｓの
レートでデジタル情報を通信する。送信器（１０１，１
１１，１２１）、受信機（１０５，１１５，１２５）、
マルチプレクサ（１１２，１２２）、ディマルチプレク
サ（１１４，１２４）は当業者に公知のものである。
レクサ１２４は、機能的に上記の光学マルチプレクサ１
１２とディマルチプレクサ１１４に類似する。図におい
ては送信器１２１と受信機１２５は、２．５Ｇｂ／ｓの
レートでデジタル情報を通信する。送信器（１０１，１
１１，１２１）、受信機（１０５，１１５，１２５）、
マルチプレクサ（１１２，１２２）、ディマルチプレク
サ（１１４，１２４）は当業者に公知のものである。
【００３３】ネットワーク１００内の光ファイバ１３０
のスパンは、１０Ｇｂ／ｓのビットレートで分散補償を
必要とせずに２００ｋｍもの長さである点は本発明の大
きな利点である。これが可能な理由は、光ファイバ１３
０の分散は１．４μｍ波長領域では８．０ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍ以下であり、また１．５５μｍ領域におけるＷＤＭ
チャネルのデータレートは２．５Ｇｂ／ｓ以下だからで
ある。このような距離は市街のネットワークのほとんど
全てをカバーするのに十分の長さである。
のスパンは、１０Ｇｂ／ｓのビットレートで分散補償を
必要とせずに２００ｋｍもの長さである点は本発明の大
きな利点である。これが可能な理由は、光ファイバ１３
０の分散は１．４μｍ波長領域では８．０ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍ以下であり、また１．５５μｍ領域におけるＷＤＭ
チャネルのデータレートは２．５Ｇｂ／ｓ以下だからで
ある。このような距離は市街のネットワークのほとんど
全てをカバーするのに十分の長さである。
【００３４】図２は、最大１００Ｇｂ／ｓの速度で動作
する１．４μｍ波長領域におけるＷＤＭチャネルと、
１．５５μｍ波長領域のアナログＣＡＴＶチャネルとを
有する高容量光ファイバネットワーク２００の第２実施
例である。ネットワーク２００内で用いられる素子は、
ネットワーク１００内で使用されたそれとほぼ同一であ
る。ただし送信器１４１と受信機１４５は振幅変調の縮
退サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）変調を用いた１．５５
μｍ領域のＴＶ用放送信号を送受信するものに適したも
のである。
する１．４μｍ波長領域におけるＷＤＭチャネルと、
１．５５μｍ波長領域のアナログＣＡＴＶチャネルとを
有する高容量光ファイバネットワーク２００の第２実施
例である。ネットワーク２００内で用いられる素子は、
ネットワーク１００内で使用されたそれとほぼ同一であ
る。ただし送信器１４１と受信機１４５は振幅変調の縮
退サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）変調を用いた１．５５
μｍ領域のＴＶ用放送信号を送受信するものに適したも
のである。
【００３５】ＡＭ−ＶＳＢアナログ変調は、不正信号が
追加された場合にはＴＶピクチャーの画像が劣化する点
でノイズに対し感受性が高い（ノイズに弱い）。図２
は、放送用ＴＶ信号と共にデジタル伝送の多くの光学信
号を搬送する技術を開示したもので、同図においては、
ＴＶ光学チャネルはSuper Head Endから広い分散の好ま
しい波長（即ち、１５５０ｎｍ）である。
追加された場合にはＴＶピクチャーの画像が劣化する点
でノイズに対し感受性が高い（ノイズに弱い）。図２
は、放送用ＴＶ信号と共にデジタル伝送の多くの光学信
号を搬送する技術を開示したもので、同図においては、
ＴＶ光学チャネルはSuper Head Endから広い分散の好ま
しい波長（即ち、１５５０ｎｍ）である。
【００３６】複数の波長を１本の光ファイバ上で伝送す
る場合には、ある波長から別の波長に信号エネルギを伝
播する非線形のメカニズムがいくつかある。これらのメ
カニズムのうちの１つは、励起ラマン散乱であり、これ
は特に１本の光ファイバ上で搬送される複数の波長があ
る場合に、励起ラマン散乱（ＳＲＳ）はエネルギをより
高い波長に伝播する手段を与えるために特に問題であ
る。以下の議論は、Optical Fiber Telecommunications
IIIA,編集者KaminowとKochのテキストからのpp.239-24
8の抜粋である。
る場合には、ある波長から別の波長に信号エネルギを伝
播する非線形のメカニズムがいくつかある。これらのメ
カニズムのうちの１つは、励起ラマン散乱であり、これ
は特に１本の光ファイバ上で搬送される複数の波長があ
る場合に、励起ラマン散乱（ＳＲＳ）はエネルギをより
高い波長に伝播する手段を与えるために特に問題であ
る。以下の議論は、Optical Fiber Telecommunications
IIIA,編集者KaminowとKochのテキストからのpp.239-24
8の抜粋である。
【００３７】励起ラマン散乱（ＳＲＳ）は、光の振動と
分子の振動の間の非線形のパラメトリック相互作用であ
る。１本の光ファイバに入射された光は、部分的に散乱
され、周波数がダウンシフトする。光学周波数のこの変
化は、分子振動周波数に対応する。励起ラマン散乱（Ｓ
ＲＳ）は、励起ブリリアン散乱（ＳＢＳ）に類似する
が、順方向あるいは逆方向の何れかで起きる。
分子の振動の間の非線形のパラメトリック相互作用であ
る。１本の光ファイバに入射された光は、部分的に散乱
され、周波数がダウンシフトする。光学周波数のこの変
化は、分子振動周波数に対応する。励起ラマン散乱（Ｓ
ＲＳ）は、励起ブリリアン散乱（ＳＢＳ）に類似する
が、順方向あるいは逆方向の何れかで起きる。
【００３８】ラマンゲイン係数は、ブリリアンゲイン係
数よりも約３桁小さく、その結果単一チャネルシステム
においては、ＳＲＳのしきい値は、ＳＢＳのしきい値よ
りも約３桁大きい。しかしＳＲＳのゲインバンド幅は１
２ＴＨｚ、即ち１２０ｎｍのオーダーであり、ＳＢＳの
それよりも遙かに大きい。このＳＲＳは、ＷＤＭシステ
ム内の別々のチャネルを結合させ、その結果クロストー
クを引き起こす。
数よりも約３桁小さく、その結果単一チャネルシステム
においては、ＳＲＳのしきい値は、ＳＢＳのしきい値よ
りも約３桁大きい。しかしＳＲＳのゲインバンド幅は１
２ＴＨｚ、即ち１２０ｎｍのオーダーであり、ＳＢＳの
それよりも遙かに大きい。このＳＲＳは、ＷＤＭシステ
ム内の別々のチャネルを結合させ、その結果クロストー
クを引き起こす。
【００３９】同文献の図７を参照すると、同図は溶融シ
リカ製のファイバ内のラマンゲインを示す。ＷＤＭシス
テムにおいては、ＳＲＳに起因してより長い波長の信号
は、よい短い波長の信号により増幅され、これによりよ
り短信号における劣化と長波長におけるノイズを引き起
こす。ＳＲＳは、最大１４０ｎｍで分離された波長のチ
ャネルを結合するが、１２０ｎｍを超えると大幅に小さ
くなる。
リカ製のファイバ内のラマンゲインを示す。ＷＤＭシス
テムにおいては、ＳＲＳに起因してより長い波長の信号
は、よい短い波長の信号により増幅され、これによりよ
り短信号における劣化と長波長におけるノイズを引き起
こす。ＳＲＳは、最大１４０ｎｍで分離された波長のチ
ャネルを結合するが、１２０ｎｍを超えると大幅に小さ
くなる。
【００４０】高密度ＷＤＭ伝送システムに対し好ましい
方法として、そして最っも効率的なものとして多数の波
長を搬送する信号が存在する場合には、これらの信号
は、累積的に最大１２０ｎｍだけ長い波長上で搬送され
る信号にエネルギを与える。図２に示すように、１．５
５μｍ領域内で伝播するＡＭ−ＶＳＢ信号にとっては、
このことは１４３０ｎｍと１５５０ｎｍの間の波長上の
いかなる信号もエネルギをＡＭ−ＶＳＢ信号に与えそれ
を劣化させることを意味する。その結果、一方では放送
用ＴＶ信号はできるだけ分離しなければならず、他方で
はできるだけ多くの活性波長用の光ファイバを開発する
必要がある。
方法として、そして最っも効率的なものとして多数の波
長を搬送する信号が存在する場合には、これらの信号
は、累積的に最大１２０ｎｍだけ長い波長上で搬送され
る信号にエネルギを与える。図２に示すように、１．５
５μｍ領域内で伝播するＡＭ−ＶＳＢ信号にとっては、
このことは１４３０ｎｍと１５５０ｎｍの間の波長上の
いかなる信号もエネルギをＡＭ−ＶＳＢ信号に与えそれ
を劣化させることを意味する。その結果、一方では放送
用ＴＶ信号はできるだけ分離しなければならず、他方で
はできるだけ多くの活性波長用の光ファイバを開発する
必要がある。
【００４１】図３は、本発明で使用されるのに適した光
ファイバの線形分散（３０３）と伝送損失（３０１）の
特性を示す。ここに示された波長領域における損失は、
主にレイレイ散乱と水酸基イオン（ＯＨ）吸収に起因す
る。レイレイ散乱とは、光ファイバの材料内での密度と
組成の変動から生じる現象である。レイレイ散乱は、１
／λ4に比例する。ここでλは光の波長である。
ファイバの線形分散（３０３）と伝送損失（３０１）の
特性を示す。ここに示された波長領域における損失は、
主にレイレイ散乱と水酸基イオン（ＯＨ）吸収に起因す
る。レイレイ散乱とは、光ファイバの材料内での密度と
組成の変動から生じる現象である。レイレイ散乱は、１
／λ4に比例する。ここでλは光の波長である。
【００４２】光ファイバの損失に下限を設定することが
重要である。例えば、１．４μｍ領域における損失は、
ガラス内に存在するＯＨイオンの数で決定される。この
ような損失は、異なる振動モードに関連する波長におけ
るＯＨイオンにより吸収される光波エネルギから生ず
る。そのため１．４μｍ領域内における動作は、長距離
光学伝送（即ち、１０ｋｍ以上）に対しては、除外され
るが、その理由はＯＨイオンによるエネルギ吸収に起因
する損失のためである。
重要である。例えば、１．４μｍ領域における損失は、
ガラス内に存在するＯＨイオンの数で決定される。この
ような損失は、異なる振動モードに関連する波長におけ
るＯＨイオンにより吸収される光波エネルギから生ず
る。そのため１．４μｍ領域内における動作は、長距離
光学伝送（即ち、１０ｋｍ以上）に対しては、除外され
るが、その理由はＯＨイオンによるエネルギ吸収に起因
する損失のためである。
【００４３】この損失は、図３に示すようにウォーター
（水分）ピーク３０２で、これは従来のガラス製ファイ
バのものである。このような損失は本発明で使用される
ガラス製ファイバでは表れない。本発明で使用するのに
適した光ファイバの仕様を示す。しかし、本発明で受け
入れ可能な光ファイバの全体の範囲を規定するものでな
く、単なる説明のためのものである。
（水分）ピーク３０２で、これは従来のガラス製ファイ
バのものである。このような損失は本発明で使用される
ガラス製ファイバでは表れない。本発明で使用するのに
適した光ファイバの仕様を示す。しかし、本発明で受け
入れ可能な光ファイバの全体の範囲を規定するものでな
く、単なる説明のためのものである。
【００４４】 --------------------------------------------------------------- 代表的な光ファイバの仕様 --------------------------------------------------------------- 最大減衰： １３１０ｎｍ ０．３５−０．４０ｄＢ／ｋｍ １３８５ｎｍ ０．３１ｄＢ／ｋｍ １５５０ｎｍ ０．２１−０．２５ｄＢ／ｋｍ モードフィールド直径： １３１０ｎｍ ９．３±０．５μｍ １５５０ｎｍ １０．５±１．０μｍ コア／クラッド層の非同心性 ＜０．６μｍ クラッド層の直径 １２５±１．０μｍ カットオフ波長 ＜１２６０ｎｍ ゼロ分散波長 １３００−１３２２ｎｍ 分散 ＞０．８ps／nm−km（１３３５−１４３５nm） 分散傾斜 ＜０．０９２ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ（最大） マイクロベンディング １５５０ｎｍで＜０．５ｄＢ（直径32mmで１回転） マイクロベンディング １５５０ｎｍで＜０．０５ｄＢ（直径75mmで100回転 ） コーティング層の直径 ２４５±１０μｍ 引っ張り強度 １００ｋｐｓｉ ---------------------------------------------------------------
【００４５】本発明は１．４μｍ波長領域で低損失の光
ファイバを用いている。ここで低損失とは、光学信号が
受ける減衰量が従来のシングルモード光ファイバに比較
して大幅に低いものを意味する。このような光ファイバ
の製造方法を次に説明する。
ファイバを用いている。ここで低損失とは、光学信号が
受ける減衰量が従来のシングルモード光ファイバに比較
して大幅に低いものを意味する。このような光ファイバ
の製造方法を次に説明する。
【００４６】図４は、１３８５ｎｍで低損失を有する光
ファイバの製造方法のステップを示す。最初の３つのス
テップ（４１−４３）は、ガラス製のチューブで被覆す
るＯＨ含有量が低い（即ち、０．８ｐｐｂ以下の）コア
ロッドの製造に関連する。したがって最初の３つのステ
ップは、クラッド層／コアの比率が７．５以下で、ＯＨ
含有量が０．８ｐｐｂ以下のコアロッドを形成する単一
のステップで置換することができる。好ましくはコアロ
ッドは以下に説明するように、ステップ４１で示す気相
軸方向堆積（Vapor Axial Deposition＝ＶＡＤ）プロセ
スにより形成される。
ファイバの製造方法のステップを示す。最初の３つのス
テップ（４１−４３）は、ガラス製のチューブで被覆す
るＯＨ含有量が低い（即ち、０．８ｐｐｂ以下の）コア
ロッドの製造に関連する。したがって最初の３つのステ
ップは、クラッド層／コアの比率が７．５以下で、ＯＨ
含有量が０．８ｐｐｂ以下のコアロッドを形成する単一
のステップで置換することができる。好ましくはコアロ
ッドは以下に説明するように、ステップ４１で示す気相
軸方向堆積（Vapor Axial Deposition＝ＶＡＤ）プロセ
スにより形成される。
【００４７】コアロッドの製造 図５を参照して、ガラス製粒子即ち「スート」がシリカ
製のスターティングロッド上に堆積されるＶＡＤプロセ
スを説明する。コアロッド５０はコア５１を有し、この
コア５１の屈折率はクラッド層５２の屈折率よりも大き
い。光は屈折率が大きい領域の方向に曲がり、これは光
ファイバの中心軸に沿って光を導波する物理学の法則で
ある。高屈折率の領域を形成するためにトーチ５０１に
燃料（例、酸素と水素）と原材料（例、ＧｅＣｌ4とＳ
ｉＣｌ4）を供給し、そのトーチで火炎内に蒸気となっ
た原材料をガラスロッドの中心方向に向けて流す。
製のスターティングロッド上に堆積されるＶＡＤプロセ
スを説明する。コアロッド５０はコア５１を有し、この
コア５１の屈折率はクラッド層５２の屈折率よりも大き
い。光は屈折率が大きい領域の方向に曲がり、これは光
ファイバの中心軸に沿って光を導波する物理学の法則で
ある。高屈折率の領域を形成するためにトーチ５０１に
燃料（例、酸素と水素）と原材料（例、ＧｅＣｌ4とＳ
ｉＣｌ4）を供給し、そのトーチで火炎内に蒸気となっ
た原材料をガラスロッドの中心方向に向けて流す。
【００４８】このフレームにより原材料が反応してコア
ロッド５０の上にガラス粒子（スート＝すす）を堆積す
る。コアロッドは、最初の堆積場所はその上端で垂直方
向に延びている。そして垂直方向の上方に回転しながら
動かし、その結果ガラス製スートが長さ方向全体とその
周囲に沿って堆積される。別のトーチ５０２を用いてコ
ア５１の上にクラッド層５２を堆積する。クラッド層５
２を形成するためにトーチ５０２内で用いられる原材料
は、例えばＳｉＣｌ4である。コア５１のＧｅドーピン
グは、クラッド層よりも大きな屈折率を有するコアを形
成する１つの方法である。
ロッド５０の上にガラス粒子（スート＝すす）を堆積す
る。コアロッドは、最初の堆積場所はその上端で垂直方
向に延びている。そして垂直方向の上方に回転しながら
動かし、その結果ガラス製スートが長さ方向全体とその
周囲に沿って堆積される。別のトーチ５０２を用いてコ
ア５１の上にクラッド層５２を堆積する。クラッド層５
２を形成するためにトーチ５０２内で用いられる原材料
は、例えばＳｉＣｌ4である。コア５１のＧｅドーピン
グは、クラッド層よりも大きな屈折率を有するコアを形
成する１つの方法である。
【００４９】別法として、堆積したクラッド層にフッ素
をドーピングしてコアよりも低い屈折率のクラッド層を
形成するために、ＳｉＣｌ4はコア５１を形成するのに
用いられる原材料である。このような状況において、例
えばＳＦ6，ＣＣｌ2Ｆ2，ＣＦ4のようなフッ化物をクラ
ッド層用のトーチ５０２内でＳｉＣｌ4と混合する。様
々な光ファイバの製造方法の詳細は、Optical Fiber Te
lecommunications II,Academic Press, Inc., (C) 1988
AT&T and Bell Communications Research, Inc.のChap
ter 4に記載されている。特にセクション４．４．４
（１６９−１８０頁）は、ＶＡＤプロセスを取り扱って
いる。
をドーピングしてコアよりも低い屈折率のクラッド層を
形成するために、ＳｉＣｌ4はコア５１を形成するのに
用いられる原材料である。このような状況において、例
えばＳＦ6，ＣＣｌ2Ｆ2，ＣＦ4のようなフッ化物をクラ
ッド層用のトーチ５０２内でＳｉＣｌ4と混合する。様
々な光ファイバの製造方法の詳細は、Optical Fiber Te
lecommunications II,Academic Press, Inc., (C) 1988
AT&T and Bell Communications Research, Inc.のChap
ter 4に記載されている。特にセクション４．４．４
（１６９−１８０頁）は、ＶＡＤプロセスを取り扱って
いる。
【００５０】上記のＶＡＤプロセスにおいては、堆積し
たクラッド層の直径（Ｄ）は、コアの直径（ｄ）の７．
５倍以下である。コアロッドの形成は、高価なプロセス
であるのでコアロッドの製造に対し時間を節約すること
は、光ファイバの低コスト化に直接結びつく。実際コア
ロッドに必要なＶＡＤ体積の量は（Ｄ／ｄ）2に比例す
る。コアロッドのＤ／ｄが小さくなると、オーバクラッ
ド層のチューブの純粋性の必要も大きくなる。
たクラッド層の直径（Ｄ）は、コアの直径（ｄ）の７．
５倍以下である。コアロッドの形成は、高価なプロセス
であるのでコアロッドの製造に対し時間を節約すること
は、光ファイバの低コスト化に直接結びつく。実際コア
ロッドに必要なＶＡＤ体積の量は（Ｄ／ｄ）2に比例す
る。コアロッドのＤ／ｄが小さくなると、オーバクラッ
ド層のチューブの純粋性の必要も大きくなる。
【００５１】Ｄ／ｄを減らすことにより、光ファイバ内
の光学パワーは、オーバクラッドチューブ内を伝播し、
そしてＯＨイオンのような不純物によりさらに吸収損失
が増える。これはＯＨイオンは移動性であり、光ファイ
バを引き抜く動作中に特にコアの方向に移動するためで
ある。そしてさらに悪いことにＯＨイオンは、水素に分
解し、そしてこの水素はＯＨそのものよりも遙かに移動
性が高く、その結果光ファイバを引き抜き作業中に光フ
ァイバのコア内に拡散する。
の光学パワーは、オーバクラッドチューブ内を伝播し、
そしてＯＨイオンのような不純物によりさらに吸収損失
が増える。これはＯＨイオンは移動性であり、光ファイ
バを引き抜く動作中に特にコアの方向に移動するためで
ある。そしてさらに悪いことにＯＨイオンは、水素に分
解し、そしてこの水素はＯＨそのものよりも遙かに移動
性が高く、その結果光ファイバを引き抜き作業中に光フ
ァイバのコア内に拡散する。
【００５２】光ファイバのコア内の水素と原子欠陥との
間の反応によりＯＨイオンがそこに形成される。クラッ
ド層／コアの比率が２．０以下のコアロッドは、異常に
低いＯＨ含有量を有するオーバクラッドチューブを必要
とし、これは現在のところコスト的に合うものではな
い。したがって堆積したクラッド層／コアの比率の実際
的な範囲としては２．０＜Ｄ／ｄ＜７．５である。
間の反応によりＯＨイオンがそこに形成される。クラッ
ド層／コアの比率が２．０以下のコアロッドは、異常に
低いＯＨ含有量を有するオーバクラッドチューブを必要
とし、これは現在のところコスト的に合うものではな
い。したがって堆積したクラッド層／コアの比率の実際
的な範囲としては２．０＜Ｄ／ｄ＜７．５である。
【００５３】図４のステップ４２は、約１２００℃の温
度で塩素またはフッ素含有雰囲気中にコアロッドを配置
することにより脱水素化を行うことを示す。このステッ
プにおいては、コアロッドは多孔性のスートボディであ
り、例えば塩素ガスがこのスートボディの光子内に容易
に入り込みＯＨイオンを塩素イオンで置換し、その結果
殆ど水分のないスートボディが得られる。このＯＨイオ
ンの置換速度は、塩素ガスの流速と脱水素化の温度に関
連する。
度で塩素またはフッ素含有雰囲気中にコアロッドを配置
することにより脱水素化を行うことを示す。このステッ
プにおいては、コアロッドは多孔性のスートボディであ
り、例えば塩素ガスがこのスートボディの光子内に容易
に入り込みＯＨイオンを塩素イオンで置換し、その結果
殆ど水分のないスートボディが得られる。このＯＨイオ
ンの置換速度は、塩素ガスの流速と脱水素化の温度に関
連する。
【００５４】図４のステップ４３は、コアロッドを温度
が１５００℃でヘリウム雰囲気中に配置することにより
合体強化することを意味する。このステップにおける合
体強化は、多孔質のスートロッドを粒子境界のない高密
度のガラスに変換することである。この脱水素化ステッ
プと合体強化ステップの詳細は、米国特許第３，９３
３，４５４号（特許日１９７６年１月２０日）に開示さ
れている。
が１５００℃でヘリウム雰囲気中に配置することにより
合体強化することを意味する。このステップにおける合
体強化は、多孔質のスートロッドを粒子境界のない高密
度のガラスに変換することである。この脱水素化ステッ
プと合体強化ステップの詳細は、米国特許第３，９３
３，４５４号（特許日１９７６年１月２０日）に開示さ
れている。
【００５５】図４のステップ４４は、コアロッドは酸素
−水素トーチを用いて細長くすることを示す。これは、
このステップに必要とされる大量の熱を供給する最も対
コスト比の良いものである。別法としてこのステップ
は、以下に説明するような水素のないプラズマトーチを
用いて行われる。そしてこれによりエッチング（ステッ
プ４５）が必要でなくなる。通常、ＶＡＤプロセスによ
り成長したコアロッドは、適当な大きさのオーバクラッ
ドチューブに適合させるのには大きすぎ、通常挿入する
前にその直径を減らすように引き延ばす。
−水素トーチを用いて細長くすることを示す。これは、
このステップに必要とされる大量の熱を供給する最も対
コスト比の良いものである。別法としてこのステップ
は、以下に説明するような水素のないプラズマトーチを
用いて行われる。そしてこれによりエッチング（ステッ
プ４５）が必要でなくなる。通常、ＶＡＤプロセスによ
り成長したコアロッドは、適当な大きさのオーバクラッ
ドチューブに適合させるのには大きすぎ、通常挿入する
前にその直径を減らすように引き延ばす。
【００５６】引き延ばしは、ガラス製の旋盤上で行わ
れ、そしてその構造は公知である。このコアロッドを回
転させるために、旋盤上のヘッドストックとテイルスト
ックとの間に搭載する。コアロッドが回転するにつれ
て、トーチは一定の速度で中心軸に沿ってヘッドストッ
クの方向に移動させる。トーチを移動させるのと同時に
テイルストックをヘッドストックの方から離すように動
かし、これによりコアロッドを引き延ばして直径を小さ
くする。
れ、そしてその構造は公知である。このコアロッドを回
転させるために、旋盤上のヘッドストックとテイルスト
ックとの間に搭載する。コアロッドが回転するにつれ
て、トーチは一定の速度で中心軸に沿ってヘッドストッ
クの方向に移動させる。トーチを移動させるのと同時に
テイルストックをヘッドストックの方から離すように動
かし、これによりコアロッドを引き延ばして直径を小さ
くする。
【００５７】水素と酸素のような爆発性のガスをそれぞ
れ３０リットル／分（ｌｐｍ）と１５ｌｐｍの流速でト
ーチ内に流す。水素の使用が商業的には一般的であり、
これによりコアロッドの表面上にＯＨ層が形成される。
コアロッドの引き延ばしは、従来公知のもので、例え
ば、米国特許第４，５７８，１０１号（特許日１９８６
年３月２５日）に開示されている。
れ３０リットル／分（ｌｐｍ）と１５ｌｐｍの流速でト
ーチ内に流す。水素の使用が商業的には一般的であり、
これによりコアロッドの表面上にＯＨ層が形成される。
コアロッドの引き延ばしは、従来公知のもので、例え
ば、米国特許第４，５７８，１０１号（特許日１９８６
年３月２５日）に開示されている。
【００５８】コアロッドのエッチング ステップ４５は、細長い状態のコアロッドを水素のない
プラズマトーチでもってエッチングする。プラズマによ
るエッチングプロセスの詳細を次に述べる。他のエッチ
ング技術を用いてコアロッドの表面からＯＨイオンを除
去することができるが、これらの他のエッチング技術が
は例えば機械的研磨、化学的エッチングを含む。
プラズマトーチでもってエッチングする。プラズマによ
るエッチングプロセスの詳細を次に述べる。他のエッチ
ング技術を用いてコアロッドの表面からＯＨイオンを除
去することができるが、これらの他のエッチング技術が
は例えば機械的研磨、化学的エッチングを含む。
【００５９】等温プラズマは、シリカとシリケートガラ
スをガラスロッドの外部表面から高速で除去する（エッ
チングする）のに用いることができる（これに関して
は、米国特許第５，０００，７７１号を参照のこと）。
等温プラズマトーチを用いる際の、材料除去の主なメカ
ニズムは、プラズマの高温（通常、プラズマの中心部の
９０００℃以上のレベルに達する）に起因する蒸気化で
ある。導電性のファイヤボールを耐火性の誘電体表面に
接触させることにより、エネルギを表面に移動させ表面
温度を誘電体材料の気化温度以上にさせる。
スをガラスロッドの外部表面から高速で除去する（エッ
チングする）のに用いることができる（これに関して
は、米国特許第５，０００，７７１号を参照のこと）。
等温プラズマトーチを用いる際の、材料除去の主なメカ
ニズムは、プラズマの高温（通常、プラズマの中心部の
９０００℃以上のレベルに達する）に起因する蒸気化で
ある。導電性のファイヤボールを耐火性の誘電体表面に
接触させることにより、エネルギを表面に移動させ表面
温度を誘電体材料の気化温度以上にさせる。
【００６０】光ファイバの全体コストは、より大きなオ
ーバクラッドチューブを用いることにより下げることが
できる。好ましくはこのオーバクラッドチューブは合成
シリカを含み、これは高純度／低減衰／高引っ張り強度
を有する。オーバクラッドチューブの純粋性がコアにい
かに近くチューブを配置できるかを決定する。ステップ
４６は、コアロッドが十分に低レベルのＯＨしか有さな
いガラス製チューブで被覆することであり、これはＤ／
ｄの値が小さくなればなるほどチューブの純粋性は高く
なる（即ち、そのＯＨの含有量は低い必要がある）。例
えば、以下の表は、オーバクラッドチューブ内の様々な
ＯＨ濃度レベルを示し、そしてこれらは本発明で使用す
るのに十分低いものである。
ーバクラッドチューブを用いることにより下げることが
できる。好ましくはこのオーバクラッドチューブは合成
シリカを含み、これは高純度／低減衰／高引っ張り強度
を有する。オーバクラッドチューブの純粋性がコアにい
かに近くチューブを配置できるかを決定する。ステップ
４６は、コアロッドが十分に低レベルのＯＨしか有さな
いガラス製チューブで被覆することであり、これはＤ／
ｄの値が小さくなればなるほどチューブの純粋性は高く
なる（即ち、そのＯＨの含有量は低い必要がある）。例
えば、以下の表は、オーバクラッドチューブ内の様々な
ＯＨ濃度レベルを示し、そしてこれらは本発明で使用す
るのに十分低いものである。
【００６１】 --------------------------------------------------------------- Ｄ／ｄ ＯＨ濃度 --------------------------------------------------------------- ７．５ ＜２００ｐｐｍ ５．２ ＜１．０ｐｐｍ ４．４ ＜０．５ｐｐｍ ---------------------------------------------------------------
【００６２】図４のステップ４７は、ガラス製チューブ
をコアロッドの上にコラップスしてプリフォーム６０を
形成した断面を図６に示す。コラップスは、オーバクラ
ッドチューブ６２を加熱するために、リング形状のトー
チを用いて行われ、そしてこのオーバクラッドチューブ
６２はコアロッド５０の包囲して垂直方向に延びる。こ
のプロセスの詳細は、米国特許第４，８２０，３２２号
に開示されている。最後に図４のステップ４８は、光フ
ァイバを加熱した（約２０００℃）のプリフォームの端
部から引き抜くプロセスを示す。
をコアロッドの上にコラップスしてプリフォーム６０を
形成した断面を図６に示す。コラップスは、オーバクラ
ッドチューブ６２を加熱するために、リング形状のトー
チを用いて行われ、そしてこのオーバクラッドチューブ
６２はコアロッド５０の包囲して垂直方向に延びる。こ
のプロセスの詳細は、米国特許第４，８２０，３２２号
に開示されている。最後に図４のステップ４８は、光フ
ァイバを加熱した（約２０００℃）のプリフォームの端
部から引き抜くプロセスを示す。
【００６３】本発明は、図１，２に示した実施例とは別
の多重化チャネルに適用できる。エルビウム増幅器また
はラマン増幅器以外の半導体製の光学増幅器の使用およ
びＷＤＭチャネルの均一でないスペーシングおよび本明
細書で開示した以外のデータレートでの動作も本発明の
変形例にすぎない。
の多重化チャネルに適用できる。エルビウム増幅器また
はラマン増幅器以外の半導体製の光学増幅器の使用およ
びＷＤＭチャネルの均一でないスペーシングおよび本明
細書で開示した以外のデータレートでの動作も本発明の
変形例にすぎない。
【図１】最大１０Ｇｂ／ｓの速度で動作する１．４μｍ
波長領域内のＷＤＭチャネルと、最大２．５Ｇｂ／ｓの
速度で動作する１．５５μｍ波長領域内のＷＤＭチャネ
ルを含む高容量の光ファイバネットワークの第１実施例
を表す図
波長領域内のＷＤＭチャネルと、最大２．５Ｇｂ／ｓの
速度で動作する１．５５μｍ波長領域内のＷＤＭチャネ
ルを含む高容量の光ファイバネットワークの第１実施例
を表す図
【図２】最大１０Ｇｂ／ｓの速度で動作する１．４μｍ
波長領域内のＷＤＭチャネルと、１．５５μｍ波長領域
内のアナログＣＡＴＶチャネルを含む高容量の光ファイ
バネットワークの第２実施例を表す図
波長領域内のＷＤＭチャネルと、１．５５μｍ波長領域
内のアナログＣＡＴＶチャネルを含む高容量の光ファイ
バネットワークの第２実施例を表す図
【図３】本発明で使用される光ファイバの色素（線形）
分散と伝送損失を表すグラフ
分散と伝送損失を表すグラフ
【図４】本発明で使用される光ファイバを製造するステ
ップを表すフローチャート図
ップを表すフローチャート図
【図５】軸方向堆積プロセスによりコアロッドを製造す
る方法を表す図
る方法を表す図
【図６】本発明で使用されるガラス製光ファイバを引き
抜くのに用いられる光ファイバプリフォームの断面図
抜くのに用いられる光ファイバプリフォームの断面図
【図７】１５００ｎｍのポンプ波長での溶融シリカ用の
ラマンゲイン係数対周波数シフトの関係を表すグラフ
ラマンゲイン係数対周波数シフトの関係を表すグラフ
５０ コアロッド ５１ コア ５２ クラッド層 ５０１，５０２ トーチ ６０ プリフォーム ６２ オーバクラッドチューブ １００，２００ 高容量光ファイバネットワーク １０１，１１１，１２１，１４１ 送信器 １０３，１１３，１２３ 増幅器 １０５，１１５，１２５，１４５ 受信機 １１０，２１０ 出力ポート １１２，１２２ 光学マルチプレクサ １１４，１２４ ディマルチプレクサ １３０ 光ファイバ １３１，１３２ 粗ＷＤＭ（ＣＷＤＭ） １４０，２４０ 入力ポート ３０１ 損失 ３０２ フォーターピーク ３０３ 分散 ４１ コアロッドのＶＡＤによる製造 ４２ 塩素含有雰囲気中でのコアロッドの脱水素化 温
度 ４３ ヘリウム雰囲気中でのコアロッドの合成 温度 ４４ コアロッドを延ばす（酸素−水素トーチ） ４５ （ＯＨ）不純物を除去するためにコアロッドをプ
ラズマエッチングする ４６ 十分低いレベルの（ＯＨ）を有するガラス製チュ
ーブでコアロッドを被覆する ４７ プリフォームを形成するためにコアロッド上にガ
ラス製チューブをコラップスする（潰す） ４８ プリフォームから光ファイバを引き抜く
度 ４３ ヘリウム雰囲気中でのコアロッドの合成 温度 ４４ コアロッドを延ばす（酸素−水素トーチ） ４５ （ＯＨ）不純物を除去するためにコアロッドをプ
ラズマエッチングする ４６ 十分低いレベルの（ＯＨ）を有するガラス製チュ
ーブでコアロッドを被覆する ４７ プリフォームを形成するためにコアロッド上にガ
ラス製チューブをコラップスする（潰す） ４８ プリフォームから光ファイバを引き抜く
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 バーナード レイモンド エイチェンバウ ム アメリカ合衆国、07920 ニュージャージ ー、バスキング リッジ、ジュニファー ウェイ 18 (72)発明者 ギャリー パトリック エメリー アメリカ合衆国、07750 ニュージャージ ー、モンマウス ビーチ、メドウ アヴェ ニュー ９ (72)発明者 ジャニス ビレッキー ヘーバー アメリカ合衆国、30075 ジョージア、ロ スウェル、リヴァー ブラフ パークウェ イ 400 (72)発明者 デヴィッド ケーリッシュ アメリカ合衆国、30076 ジョージア、ロ スウェル、トゥルーヘッジ トレース 330 (72)発明者 レイモンド ブラッドフィールド アメリカ合衆国、30247 ジョージア、リ ルバーン、フィンガー クリーク 3532
Claims (11)
- 【請求項１】 複数のデジタル情報チャネルを伝送パス
に接続する第１マルチプレクサ（１１２）と、 ゼロ分散波長（λ0）が１３１０ｎｍでその長さ（Ｌ）
が１０ｋｍを超えるスパンの光ファイバ（１３０）含む
伝送パスと、 を有し、 前記光ファイバは、１３８５ｎｍでの損失が１３１０ｎ
ｍでの損失よりも小さく、１．４μｍ波長領域におい
て、色素分散が１．５−８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲
内にあり、 前記第１マルチプレクサ（１１２）は、１．４μｍ波長
領域の波長分割多重化信号の３個以上のチャネルを前記
伝送パスに与えることを特徴とする波長分割多重化シス
テム。 - 【請求項２】 前記第１マルチプレクサに接続された複
数の送信器（１１１−１，…，１１１−４）をさらに有
し、 前記送信器は、互いに異なる所定波長の変調された光学
信号を送信することを特徴とする請求項１記載の波長分
割多重化システム。 - 【請求項３】 前記伝送パスを複数の受信機（１１５−
１，…,１１５−４）に接続する第１ディマルチプレク
サ（１１４）をさらに有することを特徴とする請求項１
記載の波長分割多重化システム。 - 【請求項４】 前記多重化されたチャネルは、５Ｇｂ／
ｓ以上のデータレートのデジタル情報を有することを特
徴とする請求項１記載の波長分割多重化システム。 - 【請求項５】 隣接するチャネルは、２００ＧＨｚ以下
しか離れていないことを特徴とする請求項１記載の波長
分割多重化システム。 - 【請求項６】 変調された光学信号のチャネルを１．３
μｍ波長領域の伝送パスに接続する送信器（１０１）を
さらに有することを特徴とする請求項１記載の波長分割
多重化システム。 - 【請求項７】 １．３μｍ波長領域の前記チャネルの変
調系は、振幅変調縮退サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）変
調を含むことを特徴とする請求項６記載の波長分割多重
化システム。 - 【請求項８】 １．５５μｍ波長領域に変調光学信号の
少なくとも１つのチャネルを含むことを特徴とする請求
項１記載の波長分割多重化システム。 - 【請求項９】 １．５５μｍ波長領域の前記チャネルの
変調系は、振幅変調縮退サイドバンド（ＡＭ−ＶＳＢ）
変調を含むことを特徴とする請求項８記載の波長分割多
重化システム。 - 【請求項１０】 複数のデジタル情報チャネルを１．５
５μｍ波長領域の伝送パスに接続する第２マルチプレク
サ（１２２）をさらに有することを特徴とする請求項８
記載の波長分割多重化システム。 - 【請求項１１】 １．５５μｍ波長領域のデジタル情報
チャネルは、２．５Ｇｂ／ｓ以上のデータレートを有す
ることを特徴とする請求項１０記載の波長分割多重化シ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/255454 | 1999-02-19 | ||
| US09/255,454 US6205268B1 (en) | 1993-05-28 | 1999-02-19 | Arrangement of optical fiber segments for minimizing effect of nonlinearities |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004001578A Division JP2004166300A (ja) | 1999-02-19 | 2004-01-07 | 波長分割多重化システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244404A true JP2000244404A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3529689B2 JP3529689B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=22968405
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000043229A Expired - Fee Related JP3529689B2 (ja) | 1999-02-19 | 2000-02-21 | 波長分割多重化システム |
| JP2004001578A Withdrawn JP2004166300A (ja) | 1999-02-19 | 2004-01-07 | 波長分割多重化システム |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004001578A Withdrawn JP2004166300A (ja) | 1999-02-19 | 2004-01-07 | 波長分割多重化システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6205268B1 (ja) |
| EP (1) | EP1030473B1 (ja) |
| JP (2) | JP3529689B2 (ja) |
| KR (1) | KR100367541B1 (ja) |
| CN (1) | CN1154281C (ja) |
| AU (1) | AU757989B2 (ja) |
| BR (1) | BR0000354A (ja) |
| CA (1) | CA2296945C (ja) |
| DE (1) | DE60009974T2 (ja) |
| MX (1) | MXPA00001599A (ja) |
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