JP2000275461A

JP2000275461A - 分散シフト光ファイバ

Info

Publication number: JP2000275461A
Application number: JP11079218A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Mukasa; 和則武笠
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】非線形現象や波長分散による歪みを抑制で
き、曲げ損失が小さく、シングルモード動作を確実に行
なえる分散シフト光ファイバを提供する。【解決手段】センタコア１と、第１サイドコア２と、
第２サイドコア３と、第３サイドコア４のシリカレベル
に対する比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４
としたとき、０．６％≦Δ１≦０．７５％、−０．１５
％≦Δ２≦０、０．３％≦Δ３≦０．６％、−０．２％
≦Δ４≦−０．０５％とし、センタコア１をα乗屈折率
プロファイル（α＝１．５〜２．５）とする。波長１．
５５μｍにおける分散の絶対値を０．５〜３とし、波長
１．５５μｍ帯の分散スロープを０．１２ｐｓ／ｎｍ^２
／ｋｍ以下、同波長帯の有効コア断面積を７０μｍ^２以
上、同波長帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を
２０ｄＢ／ｍ以下とし、カットオフ波長を１７００ｎｍ
以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば波長多重伝
送用として、波長１．５５μｍ帯の光伝送に用いられる
分散シフト光ファイバに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信の伝送網として、波長１．３μｍ
の波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバが世
界中に敷設されている。最近においては、情報社会の発
展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、
このような情報の増大化に伴い、波長多重伝送（ＷＤＭ
伝送）が通信分野に広く受け入れられ、今や波長多重伝
送の時代を迎えている。波長多重伝送は、光通信の波長
が一波長でなく、複数の波長に分割して複数の光信号を
伝送する方式であり、大容量高速通信に適した光伝送方
式である。

【０００３】しかしながら、既設の１．３１μｍに零分
散を持つ伝送用シングルモード光ファイバを使用し、
１．３μｍの波長帯を用いて波長多重光通信を行う場合
には、通常の光増幅器の利得帯域である波長１．５５μ
ｍ帯（例えば１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍ）と波長域が
一致しないため、光増幅器が使用できず、長距離光通信
に支障を来すという問題があり、そのため、最近におい
ては、既設の１．３μｍの波長帯に零分散を持つ伝送シ
ングルモード光ファイバを用いて、１．５５μｍの波長
帯での波長多重光通信が行われている。

【０００４】しかしながら、１．３１μｍに零分散を持
つ伝送用シングルモード光ファイバを用いて１．５５μ
ｍの波長帯で光通信を行うと、既設の伝送用シングルモ
ード光ファイバは、この１．５５μｍの波長帯では、正
の分散と正の分散スロープを持つので、伝送用シングル
モード光ファイバに光信号が伝搬するにつれ、波長多重
の各波長の信号の分散が大きくなり、受信側で信号の分
離が困難になり、光通信の品質が低下し、光通信の信頼
性が失われるという問題が生じた。

【０００５】そこで、最近においては、このような問題
を解消すべく、零分散波長を１．３１μｍから１．５５
μｍにシフトさせた分散シフト光ファイバを用いて光伝
送を行う方式が提案されている。この１．５５μｍの波
長に零分散を持つ分散シフト光ファイバを用いて、１．
５５μｍの波長によって光信号の伝送を行うと、分散に
よる波形歪みのない信号伝送が可能となる。

【０００６】ところで、波長多重伝送は、複数の互いに
異なる波長の光を多重して伝送する伝送方式であるた
め、例えば波長１．５３μｍ〜１．５７μｍ（１５３０
ｎｍ〜１５７０ｎｍ）といったように、ある幅を持った
帯域の波長を光ファイバによって伝送させることが必要
である。そのため、分散シフト光ファイバを用いて、波
長１．５５μｍ帯の信号の波長多重光伝送を行うとき
に、波長１．５５μｍの分散のみならず、その近辺の他
の波長の信号に対しても分散ができるだけ生じないよう
にし、それにより分散により生じる歪みを低減するた
め、波長１．５５μｍ帯における分散シフト光ファイバ
の分散スロープを例えば０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以
下とすることが要求されている。

【０００７】また、波長多重伝送技術の検討が進む一方
で、光信号の高パワー化が進んでおり、波長多重伝送用
として分散シフト光ファイバを用いる場合、信号波長間
の相互作用による非線形現象が新たな問題として生じて
いる。そこで、波長多重伝送用として用いられる分散シ
フト光ファイバには、前記波長分散および分散スロープ
を抑制すると共に、非線形現象の低減が望まれている。

【０００８】非線形現象解決の研究としては、零分散を
避けることで四光波混合を抑制する検討が予てより盛ん
であったが、最近では、学会報告書ＯＦＣ’９７ＴｕＮ
１ｂ等に報告されている非線形屈折率（ｎ_２）を小さく
押える検討と共に、分散シフト光ファイバの有効コア断
面積（Ａ_ｅｆｆ）を大きくする検討が注目されている。
すなわち、非線形現象による信号の歪みφ_ＮＬは、一般
に、次式（１）により表わせるため、光ファイバの有効
コア断面積が大きい方が非線形現象による信号歪みを小
さくすることができる。

【０００９】 φ_ＮＬ＝（２π×ｎ_２×Ｌ_ｅｆｆ×Ｐ）／（λ×Ａ_ｅｆｆ）・・・・・（１）

【００１０】なお、式（１）において、Ｌ_ｅｆｆは有効
光ファイバ長、Ｐは信号光強度、λは信号光波長をそれ
ぞれ示している。

【００１１】また、前記有効コア断面積は、定数ｋと光
ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）を用いて、次
式（２）により表わせる。そのため、モードフィールド
径が大きいほど有効コア断面積が大きくなり、非常に効
率よく低非線形性が達成できることが分かる。

【００１２】Ａ_ｅｆｆ＝ｋ×（ＭＦＤ）^２・・・・・（２）

【００１３】このように、波長多重伝送用として用いら
れる光ファイバにおけるモードフィールド径の拡大およ
び有効コア断面積の拡大は非常に重要であり、例えば、
学会報告書ＯＦＣ’９６ＷＫ１５やＯＦＣ’９７ＹｕＮ
２でも報告されているように、非常に注目されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、光ファイバの有効コア断面積やモードフィールド径
を拡大すると、曲げ損失と分散スロープの増大を伴うこ
とが問題とされている。光ファイバにおける曲げ損失の
増大は、光ファイバを実際に光ケーブルとして用いると
きに、伝送損失の増大を招くことになり、非常に問題で
ある。また、前記の如く、波長多重伝送は、互いに異な
る波長の信号を多重して伝送するものであるから、分散
スロープが増大すると、波長多重伝送を行なう際に信号
光波長毎の分散の格差という問題を引き起こし、それに
伴い、信号光歪みが増大するといった問題を招く。

【００１５】そこで、一般に用いられている光ファイバ
のように、コアの周りをコアよりも屈折率が低いクラッ
ドで覆って分散シフト光ファイバを形成するのではな
く、分散シフト光ファイバの屈折率プロファイルを特殊
なものとすることにより、光ファイバの有効コア断面積
やモードフィールド径の拡大に伴う曲げ損失と分散スロ
ープの増大を抑制しようとする検討がなされている。そ
の一例として、図４に示すような、セグメントコア型の
屈折率プロファイルを有する分散シフト光ファイバが提
案されている。

【００１６】同図に示す分散シフト光ファイバは、セン
タコア１の外周側をサイドコア１２で覆い、サイドコア
１２の外周側をセグメントコア１３で覆い、セグメント
コア１３の外周側をクラッド５で覆って形成される光フ
ァイバであって、クラッド５はシリカ（純石英）により
形成し、センタコア１とセグメントコア１３の屈折率は
いずれもクラッド５の屈折率よりも高く形成されてお
り、サイドコア１２の屈折率はクラッド５と同じに形成
されている。センタコア１の屈折率分布形状はα乗プロ
ファイルである（屈折率形状が、センタコア１の中心部
を中心としたｙ＝−ｘ^αの曲線形状を呈している）。

【００１７】しかしながら、本発明者が、このようなセ
グメントコア型の屈折率プロファイルを有し、零分散波
長が１．５５μｍとなり、かつ、波長１．５５μｍでの
有効コア断面積が７０μｍ^２以上となるような分散シフ
ト光ファイバを形成し、光ファイバの屈折率プロファイ
ルの様々なパラメータを変化させたところ、曲げ損失と
分散スロープの増大を抑制することはできても、曲げ損
失の増大を抑制するためには、光ファイバのカットオフ
波長（以下、特に断らない限り、カットオフ波長は、長
さが２ｍの光ファイバのカットオフ波長を示す）が１９
００ｎｍ程度と高めの値となってしまい、分散シフト光
ファイバがシングルモード動作しない場合が生じた。

【００１８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、有効コア断面積（モード
フィールド径）を拡大して非線形現象による歪みを低減
できると共に、分散スロープの増大を抑制して波長分散
による歪みを抑制でき、しかも、曲げ損失が小さく、さ
らに、シングルモード動作を確実に行なえる分散シフト
光ファイバを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本第１の発明は、セン
タコアの外周側を第１サイドコアで覆い、該第１サイド
コアの外周側を第２サイドコアで覆い、該第２サイドコ
アの外周側を第３サイドコアで覆い、該第３サイドコア
の外周側をクラッドで覆って形成される分散シフト光フ
ァイバであって、前記センタコアの屈折率と前記第２サ
イドコアの屈折率はシリカの屈折率よりも高く形成し、
前記第１サイドコアの屈折率はシリカの屈折率以下に形
成し、前記第３サイドコアの屈折率はシリカ屈折率の屈
折率よりも低く形成し、波長１．５５μｍにおける波長
分散を−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍとし、波長１．５５μｍ帯における分散スロープを
０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、前記波長帯にお
ける有効コア断面積を７０μｍ^２以上とし、前記波長帯
における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ
以下とし、カットオフ波長を１７００ｎｍ以下とした構
成をもって課題を解決する手段としている。

【００２０】また、本第２の発明は、上記本第１の発明
の構成に加え、前記センタコアのシリカレベルに対する
比屈折率差をΔ１とし、第１サイドコアの前記シリカレ
ベルに対する比屈折率差をΔ２とし、第２サイドコアの
前記シリカレベルに対する比屈折率差をΔ３とし、第３
サイドコアの前記シリカレベルに対する比屈折率差をΔ
４としたときに、０．６％≦Δ１≦０．７５％、−０．
１５％≦Δ２≦０、０．３％≦Δ３≦０．６％、−０．
２％≦Δ４≦−０．０５％とし、前記センタコアの屈折
率分布形状をα乗プロファイルとして該αの値を１．５
〜２．５とし、センタコアの半径を２〜７μｍ、第１サ
イドコアの半径を４．５〜９．５μｍ、第２サイドコア
の半径を６〜１２．５μｍ、第３サイドコアの半径を９
〜１３．５μｍとした構成をもって課題を解決する手段
としている。

【００２１】図４に示したようなセグメントコア型の屈
折率プロファイルを有する分散シフト光ファイバは、有
効コア断面積やモードフィールド径を拡大して非線形現
象による歪みを低減しようとすると、曲げ損失の増大を
抑制するためには、カットオフ波長が大きくなってしま
うことが分かった。そこで、本発明者はサイドコアの屈
折率をシリカよりも低くして分散シフト光ファイバを形
成したところ、カットオフ波長を１７００ｎｍ程度まで
小さくすることができた。この分散シフト光ファイバの
屈折率プロファイルは、例えば図２の（ｂ）に示すもの
であり、本発明者は、図４におけるサイドコア１２を第
１サイドコア２と称し、図４におけるセグメントコア１
３を第２サイドコア３と称することにした。

【００２２】しかしながら、分散シフト光ファイバをこ
のような屈折率プロファイルして、有効コア断面積を大
きくし、カットオフ波長を小さくし、曲げ損失を小さく
すると、分散スロープが大きくなってしまうといった問
題が生じた。そこで、本発明者は、さらに屈折率プロフ
ァイルの検討を進め、例えば同図の（ｃ）に示すよう
に、第２サイドコア３の周りに、シリカよりも屈折率が
低い第３サイドコア４を設け、この第３サイドコア４の
周りにクラッド５を設けることにした。

【００２３】その結果、大きな有効コア断面積でもって
非線形現象による歪みを低減できると共に、波長分散に
よる歪みは小さな分散および分散スロープによって抑制
でき、しかも、曲げ損失が小さく、さらに、シングルモ
ード動作を確実に行なえるようにできることが確認され
た。なお、図２の（ｃ）の鎖線に示すように、第１サイ
ドコア２の屈折率をシリカレベルとしても、他のパラメ
ータを適宜に設定することにより、同様の特性が得られ
ることも分かった。

【００２４】そして、本発明の分散シフト光ファイバ
は、屈折率プロファイルを上記のようにして決定し、か
つ、波長１．５５μｍにおける波長分散を−３ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとし、有効コア
断面積を７０μｍ^２以上とし、波長１．５５μｍ帯にお
ける分散スロープを０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下と
し、前記波長帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失
を２０ｄＢ／ｍ以下とし、カットオフ波長を１７００ｎ
ｍ以下としたものであるから、適度な分散を有すること
で、四光波混合の発生を抑えながら、大きな有効コア断
面積でもって非線形現象による歪みを低減できると共
に、波長分散による歪みは小さな分散および分散スロー
プによって抑制でき、しかも、曲げ損失が小さく、さら
に、シングルモード動作を確実に行なえるようにでき
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係る分散シフト
光ファイバの一実施形態例の屈折率プロファイルが示さ
れている。

【００２６】同図に示されるように、本実施形態例の分
散シフト光ファイバは、センタコア１の外周側を第１サ
イドコア２で覆い、第１サイドコア２の外周側を第２サ
イドコア３で覆い、第２サイドコア３の外周側を第３サ
イドコア４で覆い、第３サイドコア４の外周側をクラッ
ド５で覆って形成されている。クラッド５はシリカによ
り形成されており、センタコア１と第２サイドコア３の
各屈折率はシリカの屈折率よりも高く形成され、第１サ
イドコア２の屈折率はシリカの屈折率以下に形成され、
第３サイドコア４の屈折率はシリカの屈折率よりも低く
形成されている。

【００２７】また、センタコア１のシリカレベルに対す
る比屈折率差（すなわち、センタコア１のクラッド５に
対する比屈折率差）をΔ１とし、第１サイドコア２のシ
リカレベルに対する比屈折率差（すなわち、第１サイド
コア２のクラッド５に対する比屈折率差）をΔ２とし、
第２サイドコア３のシリカレベルに対する比屈折率差
（第２サイドコア３のクラッド５に対する比屈折率差）
をΔ３とし、第３サイドコア４のシリカレベルに対する
比屈折率差（第３サイドコア４のクラッド５に対する比
屈折率差）をΔ４としたときに、０．６％≦Δ１≦０．
７５％、−０．１５％≦Δ２≦０、０．３％≦Δ３≦
０．６％、−０．２％≦Δ４≦−０．０５％と成してい
る。

【００２８】なお、図１には、比屈折率差Δ２と比屈折
率差Δ４が等しい場合の屈折率プロファイルが示されて
いるが、Δ２とΔ４は必ずしも等しいとは限らず、Δ２
とΔ４とが共に−０．１％未満とならなければよく、Δ
２は０でも構わない（すなわち、第１サイドコア２の屈
折率はシリカレベルでもよい）。

【００２９】また、各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、Δ
４は、真空の屈折率を１としたときのセンタコア１の比
屈折率をｎ１、第１サイドコア２の比屈折率をｎ２、第
２サイドコア３の比屈折率をｎ３、第３サイドコア４の
比屈折率をｎ４、クラッド５の比屈折率をｎ５としたと
き、次式（３）〜（６）により定義されるものであり、
その単位は、％である。

【００３０】 Δ１＝［｛（ｎ１）^２−（ｎ５）^２｝／２（ｎ１）^２］×１００・・・・（３）

【００３１】 Δ２＝［｛（ｎ２）^２−（ｎ５）^２｝／２（ｎ２）^２］×１００・・・・（４）

【００３２】 Δ３＝［｛（ｎ３）^２−（ｎ５）^２｝／２（ｎ３）^２］×１００・・・・（５）

【００３３】 Δ４＝［｛（ｎ４）^２−（ｎ５）^２｝／２（ｎ４）^２］×１００・・・・（６）

【００３４】以上のような屈折率プロファイルを実現す
るために、本実施形態例では、第１サイドコア２はシリ
カまたはフッ素ドープシリカ、第３サイドコア４はフッ
素ドープシリカ、第２サイドコア３はゲルマニウムドー
プシリカにより形成した。なお、センタコア１、第１サ
イドコア２にゲルマニウムとフッ素とがドープされたも
のや、センタコア１、第１サイドコア２、第２サイドコ
ア３にゲルマニウムとフッ素とがドープされたものとし
てもよい。

【００３５】センタコア１の屈折率分布形状はα乗プロ
ファイルを呈しており、αの値は１．５〜２．５であ
る。また、センタコア１の半径は２〜７μｍ、第１サイ
ドコア２の半径は４．５〜９．５μｍ、第２サイドコア
３の半径は６〜１２．５μｍ、第３サイドコア４の半径
は９〜１３．５μｍとした。

【００３６】本実施形態例の分散シフト光ファイバは、
以上のような屈折率プロファイルおよび寸法を有してお
り、このように構成することにより、その特性を以下の
ような特性とした。すなわち、波長１．５５μｍにおけ
る波長分散を−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍとし、波長１．５５μｍ帯における分散スロ
ープを０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、前記波長
帯における有効コア断面積を７０μｍ^２以上とし、前記
波長帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄ
Ｂ／ｍ以下とし、カットオフ波長を１７００ｎｍ以下と
した。

【００３７】ところで、本発明者は、分散シフト光ファ
イバの屈折率プロファイルの最適化を図り、本実施形態
例のような特性を有する分散シフト光ファイバを実現す
るために、まず、図２の（ａ）に示すような、図４と同
様のセグメントコア型の屈折率プロファイルを有し、零
分散波長が１．５５μｍで、かつ波長１．５５μｍでの
有効コア断面積が７０μｍ^２以上となるような分散シフ
ト光ファイバを形成した。そして、光ファイバのカット
オフ波長が例えば３０００ｎｍといったような大きな値
とならない範囲で、光ファイバの屈折率プロファイルに
おける様々なパラメータを以下のように変化させて分散
シフト光ファイバの屈折率プロファイル最適化を図っ
た。

【００３８】具体的には、図２の（ａ）に示す屈折率プ
ロファイルを有する光ファイバにおいて、センタコア１
のシリカレベルに対する比屈折率差Δ１を様々に変化さ
せたところ、Δ１が０．７５％を越えると、モードフィ
ールド径を拡大した場合（すなわち、有効コア断面積を
拡大した場合）には、波長１．５５μｍ帯における分散
スロープが０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍを越えてしまう
ことが分かった。また、Δ１が０．６％未満になると、
波長１．５５μｍ帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ
損失が２０ｄＢ／ｍを越えてしまい、曲げによる損失が
大きくなってしまうことが分かった。そこで、本実施形
態例では、上記のように、０．６％≦Δ１≦０．７５％
とした。

【００３９】なお、第１サイドコア２のシリカレベルに
対する比屈折率差Δ２は、製造ばらつきの範囲内でほぼ
シリカレベル（±０．０５％以下）とした。

【００４０】次に、０．６％≦Δ１≦０．７５％として
センタコア１のα乗プロファイルのα定数を検討したと
ころ、αが２．５を越えると、有効コア断面積を拡大し
た場合には、波長１．５５μｍ帯における分散スロープ
が０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍを越えてしまうことが分
かった。また、αが１．５％未満になると、カットオフ
波長が２５００ｎｍ以上の非常に高い値とことが分かっ
た。そこで、αの値を１．５〜２．５とした。

【００４１】次に、第２サイドコア３のシリカレベルに
対する比屈折率差Δ３を検討したところ、Δ３が０．３
％未満であると、波長１．５５μｍにおける分散を±３
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の微小分散にしたときのモードフ
ィールド径拡大が９．０μｍ以下となり、有効コア断面
積が７０μｍ^２以下となって有効コア断面積の拡大も不
十分となり、しかも、曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失が
２０ｄＢ／ｍを越えてしまい、０．６％以上だと、カッ
トオフ波長が非常に高くなり、シングルモード条件を満
たせなくなる。そこで、０．３％≦Δ３≦０．６％とし
た。

【００４２】さらに、センタコア１の半径と第１サイド
コア２の半径と第２サイドコア３の半径との比率を検討
した。その結果、この比率を１：２．２：２．７程度と
したときに、波長１．５５μｍ帯における有効コア断面
積が７０μｍ^２以上、分散スロープが０．１２ｐｓ／ｎ
ｍ^２／ｋｍ以下となることが分かった。

【００４３】そこで、センタコア１の半径と第１サイド
コア２の半径と第２サイドコア３の半径との比率が１：
２．２：２．７程度となるようにし、その付近で、曲げ
直径２０ｍｍでの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下となり、
かつ、光ファイバのカットオフ波長が２５００ｎｍを越
えるような大きな値とならず、さらに、波長１．５５μ
ｍ帯での波長分散が±３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の微小分
散になるような、各コア径を求めた。その結果、センタ
コア１の半径を２〜７μｍ、第１サイドコア２の半径を
４．５〜９．５μｍ、第２サイドコア３の半径を６〜１
２．５μｍとすればよいことが分かり、各コア径をこの
値に設定した。

【００４４】また、使用波長において、分散がゼロだと
非線形現象の一つである四光波混合が発生しやすくなっ
てしまうので、本実施形態例では、使用波長帯となる波
長１．５５μｍ帯の中心波長である波長１．５５μｍの
分散をゼロから離し、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋
３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとした。

【００４５】なお、本明細書において、波長１．５５μ
ｍ帯とは、前記の如く、例えば波長１５３０ｎｍ〜波長
１５７０ｎｍの範囲を示しているが、本実施形態例の分
散シフト光ファイバを実際に波長多重伝送用として用い
る場合、必ずしも上記範囲の全波長帯を用いるとは限ら
ない。したがって、波長１．５５μｍにおける分散値を
０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍといった比較的ゼロに近い値と
した場合にも、分散値がゼロになる波長を避けた波長範
囲内の光を伝送するようにすれば、前記四光波混合の発
生を抑制することができる。

【００４６】以上のように、図２の（ａ）に示すような
屈折率プロファイルを有し、屈折率プロファイルの各パ
ラメータおよび各コア径を設定したところ、波長１．５
５μｍ帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０
ｄＢ／ｍ以下に保ちながら、この波長帯における有効コ
ア断面積が約８０μｍ^２（例えば７８μｍ^２）で、この
波長帯における分散スロープが０．１１ｐｓ／ｎｍ^２／
ｋｍ程度の分散シフト光ファイバを形成することができ
た。

【００４７】しかしながら、図２の（ａ）に示すような
屈折率プロファイルの分散シフト光ファイバにおいて
は、上記のように、曲げ損失と分散スロープの増大を抑
制することはできても、曲げ損失の増大を抑制するため
には、どうしても光ファイバのカットオフ波長が１９０
０ｎｍ程度と高めの値となってしまうことが分かった。

【００４８】前記の如く、上記カットオフ波長はいずれ
も光ファイバの長さを約２ｍとした場合の値であるが、
周知のように、光ファイバのカットオフ波長（ここで、
カットオフ波長は光ファイバ全長のカットオフ波長を示
す）は光ファイバの長さに依存するものであり、光ファ
イバの伝送路をシングルモード動作させるためには、光
ファイバの長さを伝送路長とした場合のカットオフ波長
を信号光波長帯以下の値にする必要がある。

【００４９】本発明者の検討によれば、分散シフト光フ
ァイバを光ケーブルとして実際の光伝送路に敷設した場
合、例えば１０ｋｍといった一般的な光伝送路をシング
ルモード動作させるためには（すなわち、本実施形態例
のように、波長１．５５μｍ帯の波長多重光伝送を行な
う場合、光伝送路全長のカットオフ波長を波長１．５５
μｍ帯以下とするためには）、長さ２ｍの光ファイバの
カットオフ波長を１７００ｎｍ以下にする必要がある。

【００５０】したがって、上記のように、長さ２ｍの光
ファイバのカットオフ波長が１９００ｎｍ程度と高めの
値となってしまう場合、この分散シフト光ファイバを光
ケーブルとして光伝送路に用いると、光伝送路がシング
ルモード動作しないおそれがある。

【００５１】そこで、本発明者は、図２の（ｂ）に示す
ように、第１サイドコア２の屈折率をシリカレベルより
も低くした屈折率プロファイルを考えた。そして、この
ような屈折率の分散シフト光ファイバについて、同図の
（ａ）に示した屈折率プロファイルの分散シフト光ファ
イバについての検討と同様の検討を行なって、分散シフ
ト光ファイバの特性を評価し、屈折率プロファイルの最
適化を行なった。なお、この検討に際し、第１サイドコ
ア２をフッ素ドープシリカにより形成することにより、
第１サイドコア２の屈折率をシリカレベルよりも低くし
た。

【００５２】その結果、カットオフ波長は１７００ｎｍ
程度まで小さくすることができ、波長１．５５μｍ帯に
おける有効コア断面積は８０〜１００μｍ^２まで拡大す
ることができたが、波長１．５５μｍ帯における分散ス
ロープが０．１３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上と大きめになっ
てしまった。

【００５３】そこで、最終的に、図２の（ｃ）に示すよ
うに、第２サイドコア３の外周側にシリカレベルよりも
屈折率が低い第３サイドコア４を設け、この屈折率プロ
ファイルを有する分散シフト光ファイバについて、上記
と同様の検討を行なった。なお、第３サイドコア４はフ
ッ素ドープシリカにより形成した。その結果、カットオ
フ波長は１５００ｎｍ程度となり、かつ、波長１．５５
μｍ帯における有効コア断面積は約７０μｍ^２以上、波
長１．５５μｍ帯における分散スロープは０．１２ｐｓ
／ｎｍ^２／ｋｍ以下（例えば０．１１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ
ｍ程度）となる分散シフト光ファイバを実現することが
できた。

【００５４】なお、図２の（ｃ）において、鎖線に示す
ように、第１サイドコア２の屈折率をシリカレベルとし
ても、他のパラメータを適宜に設定することにより、同
様の特性が得られることも確認された。

【００５５】また、図２の（ａ）に示すような屈折率プ
ロファイルを有する分散シフト光ファイバにおいて、第
１サイドコア２のシリカレベルに対する比屈折率差をΔ
２を−０．１５％未満とするか、または、第３サイドコ
ア４のシリカレベルに対する比屈折率差Δ４を−０．２
０％未満とするか、あるいは、これらの比屈折率差Δ
２、Δ４の両方を同時に−０．１％未満とすると、波長
１．５５μｍ帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失
が２０ｄＢ／ｍを越えた大きな値となり、曲げ特性が悪
くなることが分かった。そこで、本実施形態例では、−
０．１５％≦Δ２≦０、−０．２％≦Δ４≦−０．０５
％とし、Δ２とΔ４の両方を同時に−０．１％未満とし
ないようにした。

【００５６】なお、図２の（ｃ）に示す屈折率プロファ
イルを有する本実施形態例の分散シフト光ファイバにお
いて、前記カットオフ波長を１７００ｎｍ程度とした場
合には、他の特性を上記の値に保ったままで、波長１．
５５μｍ帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を１
０ｄＢ／ｍ以下に抑えることができることも分かった。

【００５７】本実施形態例によれば、以上のような検討
結果に基づき、分散シフト光ファイバの屈折率プロファ
イルと分散シフト光ファイバを構成する各コア１，２，
３，４の寸法を決定したものであるから、分散シフト光
ファイバとして、寸法および屈折率プロファイルの最適
化を図ることができた。

【００５８】そして、本実施形態例によれば、このよう
な屈折率プロファイルにより、波長１．５５μｍにおけ
る波長分散を−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍとし、有効コア断面積を７０μｍ^２以上と
し、波長１．５５μｍ帯における分散スロープを０．１
２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、前記波長帯における曲
げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下とし、
カットオフ波長を１７００ｎｍ以下としたものであるか
ら、分散が零でないことにより、四光混合の発生が抑制
でき、大きな有効コア断面積でもって非線形現象による
歪みを低減できると共に、波長分散による歪みは小さな
分散スロープによって抑制でき、しかも、曲げ損失が小
さく、さらに、シングルモード動作を確実に行なえるよ
うにできる優れた分散シフト光ファイバとすることがで
きる。

【００５９】（具体例）以下、本実施形態例の具体例に
ついて説明する。本発明者は、上記実施形態例の第１具
体例の分散シフト光ファイバとして、センタコア１のシ
リカレベルに対する比屈折率差Δ１を０．６８％とし、
第１サイドコア２のシリカレベルに対する比屈折率差Δ
２を−０．０５％とし、第２サイドコア３のシリカレベ
ルに対する比屈折率差Δ３を０．３７％とし、第３サイ
ドコア４のシリカレベルに対する比屈折率差Δ４を−
０．０５％とし、センタコア１の屈折率分布形状はα乗
プロファイル（α＝１．９）とした。また、各コア１，
２，３，４の半径比を１：２：２．６：３．６とし、波
長１．５５μｍ帯において微小分散を有するように各コ
ア１，２，３，４の半径を設定した。

【００６０】図３には、この第１具体例の分散シフト光
ファイバの波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍにおける分
散値と伝送損失値を測定した結果が示されている。な
お、特性線ａが伝送損失を示し、特性線ｂが分散値を示
す。同図に示すように、この分散シフト光ファイバは、
波長１．５５μｍ帯において小さい分散値と分散スロー
プを有し、かつ、伝送損失も小さい光ファイバであるこ
とが確認された。

【００６１】また、表１には、本実施形態例の分散シフ
ト光ファイバの第２具体例として、５つの試作分散シフ
ト光ファイバ（ＳｅｇＤ＃１〜ＳｅｇＤ＃５）の特
性が示されている。

【００６２】

【表１】

【００６３】なお、表１において、λｃはカットオフ波
長を示し、モードフィールド径および有効コア断面積
は、それぞれ、波長１．５５μｍにおける測定値を示
し、ｎ_２／Ａ_ｅｆｆは非線形屈折率の値を表１における
有効コア断面積で割った値を示している。

【００６４】この表から明らかなように、これらの試作
分散シフト光ファイバは、いずれも波長多重伝送に用い
られる波長１．５５μｍ帯のモードフィールド径および
有効コア断面積が大きく、したがって、非線形現象によ
る歪みを低減できると共に、前記波長帯における波長分
散および分散スロープは小さく、したがって、分散によ
る歪みも抑制できる。しかも、これらの分散シフト光フ
ァイバは、前記波長帯における曲げ損失が小さく、した
がって、この波長帯における伝送損失も小さく、さら
に、カットオフ波長が１７００ｎｍ以下であるので、シ
ングルモード動作を確実に行なえるようにできる優れた
分散シフト光ファイバとして機能することができる。

【００６５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものではなく、様々な実施の態様を取り得る。例え
ば、センタコア１の屈折率と第２サイドコア３の屈折率
はシリカの屈折率よりも高く形成し、第１サイドコア２
の屈折率はシリカの屈折率以下に形成し、第３サイドコ
ア４の屈折率はシリカ屈折率の屈折率よりも低く形成す
ることにより、波長１．５５μｍにおける波長分散を−
３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまたは
＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと
し、波長１．５５μｍ帯における分散スロープを０．１
２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、前記波長帯における有
効コア断面積を７０μｍ^２以上とし、前記波長帯におけ
る曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下と
し、カットオフ波長を１７００ｎｍ以下とすることがで
きれば、上記各コア径の値等を上記実施形態例と異なる
値とすることもできる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、波長１．５５μｍにお
ける波長分散を−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−０．５ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜＋３ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍとし、有効コア断面積を７０μｍ^２以上と
し、波長１．５５μｍ帯における分散スロープを０．１
２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、前記波長帯における曲
げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下とし、
カットオフ波長を１７００ｎｍ以下としたものであるか
ら、零を避けた分散により、四光波混合を抑制し、大き
な有効コア断面積でもって非線形現象による歪みを低減
できると共に、波長分散による歪みは小さな分散スロー
プによって抑制でき、しかも、曲げ損失が小さく、さら
に、シングルモード動作を確実に行なえるようにでき
る。したがって、波長１．５５μｍ帯の信号光を多重伝
送する波長多重伝送システムに非常に適した優れた分散
シフト光ファイバとすることができる。

【００６７】また、本第２の発明によれば、上記優れた
特性を有する分散シフト光ファイバとして、屈折率プロ
ファイルおよびコア寸法を最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分散シフト光ファイバの実施形態
例の屈折率プロファイルを示す構成図である。

【図２】分散シフト光ファイバとして用いる光ファイバ
の屈折率プロファイルの例を示す説明図である。

【図３】本発明に係る分散シフト光ファイバの具体例の
特性を示すグラフである。

【図４】セグメントコア型の屈折率プロファイルの説明
図である。

【符号の説明】

１センタコア２第１サイドコア３第２サイドコア４第３サイドコア５クラッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センタコアの外周側を第１サイドコアで
覆い、該第１サイドコアの外周側を第２サイドコアで覆
い、該第２サイドコアの外周側を第３サイドコアで覆
い、該第３サイドコアの外周側をクラッドで覆って形成
される分散シフト光ファイバであって、前記センタコア
の屈折率と前記第２サイドコアの屈折率はシリカの屈折
率よりも高く形成し、前記第１サイドコアの屈折率はシ
リカの屈折率以下に形成し、前記第３サイドコアの屈折
率はシリカ屈折率の屈折率よりも低く形成し、波長１．
５５μｍにおける波長分散を−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−
０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまたは＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ〜＋３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとし、波長１．５５μｍ帯に
おける分散スロープを０．１２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下
とし、前記波長帯における有効コア断面積を７０μｍ^２
以上とし、前記波長帯における曲げ直径２０ｍｍでの曲
げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下とし、カットオフ波長を１７
００ｎｍ以下としたことを特徴とする分散シフト光ファ
イバ。
【請求項２】センタコアのシリカレベルに対する比屈
折率差をΔ１とし、第１サイドコアの前記シリカレベル
に対する比屈折率差をΔ２とし、第２サイドコアの前記
シリカレベルに対する比屈折率差をΔ３とし、第３サイ
ドコアの前記シリカレベルに対する比屈折率差をΔ４と
したときに、０．６％≦Δ１≦０．７５％、−０．１５
％≦Δ２≦０、０．３％≦Δ３≦０．６％、−０．２％
≦Δ４≦−０．０５％とし、前記センタコアの屈折率分
布形状をα乗プロファイルとして該αの値を１．５〜
２．５とし、センタコアの半径を２〜７μｍ、第１サイ
ドコアの半径を４．５〜９．５μｍ、第２サイドコアの
半径を６〜１２．５μｍ、第３サイドコアの半径を９〜
１３．５μｍとしたことを特徴とする請求項１記載の分
散シフト光ファイバ。