JP2001021747A - 分散シフト光ファイバおよびその分散シフト光ファイバを用いた光伝送路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非線形現象や分散による波形歪みと曲げ損失
が小さい伝送特性良好な光伝送路と、光伝送路を形成す
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の外周側を、第１サイドコ
ア２、第２サイドコア３、クラッド５で順に覆い、セン
タコア１、第１サイドコア２、第２サイドコア３のそれ
ぞれのクラッド５に対する比屈折率差をΔ１、Δ２、Δ
３としたときに、Δ１>Δ３>Δ２とし、０．７５％≦Δ
１≦１．０％、−０．３％≦Δ２≦−０．２％、０．４
％≦Δ３≦０．６％とし、センタコア１をα定数２．３
〜３のα乗プロファイルとし、センタコア１、第１サイ
ドコア２、第２サイドコア３の各半径を２．５〜７μ
ｍ、５．５〜９．５μｍ、８．５〜１０μｍとし、波長
１．５５μｍにおける有効コア断面積が７５μｍ^２以上
で、低分散スロープ、低曲げ損失の分散シフト光ファイ
バとする。この光ファイバを用いて光伝送路を形成す
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、例えば波長多重光
伝送を行なう際に用いられる分散シフト光ファイバおよ
びその分散シフト光ファイバを用いた光伝送路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】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、波長多重光伝送は、複数の波長の光を１
本の光ファイバで伝送できるため、大容量高速通信に適
した光伝送方式であり、現在、この伝送技術の検討が盛
んに行なわれている。

【０００３】なお、周知の如く、光通信の伝送網とし
て、波長１．３μｍ付近に零分散を持つシングルモード
光ファイバ（以下、単に「シングルモード光ファイバ」
という）が世界中に敷設されているが、既設のシングル
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１．５５μｍ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
生じる。

【０００４】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１．３μｍ帯から１．５５
μｍ帯にシフトさせた分散シフト光ファイバと前記光増
幅器を用いて光伝送を行う方式が提案されている。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、信号光を光増幅器によって増幅しながら、しか
も、分散による信号光波形歪みの殆どない信号伝送が可
能となる。

【０００５】しかしながら、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。

【０００６】非線形現象解決の研究としては、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、前記非線形現象のうち、ＳＰＭ（自己位相変調）や
ＸＰＭ（相互位相変調）による波形の歪みを抑制する検
討も多くなされるようになった。この解決手段として、
学会報告書ＯＦＣ’９７ ＴｕＮ１ｂ等には非線形屈折
率（ｎ_２）を小さく押える検討が報告されており、ま
た、この非線形屈折率を小さくする検討と共に、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。

【０００７】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の波形
歪みを小さくすることができる。

【０００８】 φ_ＮＬ＝（２π×ｎ_２×Ｌ_ｅｆｆ×Ｐ）／（λ×Ａ_ｅｆｆ）・・・・・（１）

【０００９】なお、式（１）において、πは円周率、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。

【００１０】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。

【００１１】 Ａ_ｅｆｆ＝ｋ×（ＭＦＤ）^２・・・・・（２）

【００１２】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’９６ ＷＫ１５やＯＦＣ’９７ Ｙ
ｕＮ２でも報告されているように、非常に注目されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在検
討されている分散シフト光ファイバにおいては、光ファ
イバの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といった問題があり、モードフ
ィールド径が大きく、かつ、曲げ損失や分散スロープが
小さい分散シフト光ファイバの開発は未だ成されていな
かった。なお、曲げ損失が増大すると、光ファイバを光
ファイバケーブルとして光伝送路に適用したときに、損
失が大きくなるために問題であり、また、分散スロープ
の増大は、波長多重伝送を行なう際に、波長ごとの分散
の格差を大きくし、分散による波形歪みの問題を引き起
こすので、非線形現象の抑制と共に、曲げ損失や分散ス
ロープを小さくすることもまた、波長多重伝送を行なう
上で重要な課題である。

【００１４】したがって、非線形現象の抑制と、曲げ損
失の低減と、分散スロープの低減とを共に実現できるよ
うな光伝送路の開発も未だ十分には行なわれておらず、
このような光伝送路の開発が強く望まれている。

【００１５】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その第１の目的は、非線形現象
や分散による波形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送
特性に優れた光伝送路を提供することにあり、第２の目
的は、このような光伝送路を構成するために必要な、使
用波長帯における曲げ損失や分散スロープが小さく、さ
らに、モードフィールド径が大きい分散シフト光ファイ
バを提供することにある。

【００１６】

【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、分散シフト光ファイバ
の第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
アの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ１とし、前記
第１サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ
２とし、前記第２サイドコアの前記クラッドに対する比
屈折率差をΔ３としたときに、Δ１>Δ３>Δ２と成して
おり、かつ、０．７５％≦Δ１≦１．０％、−０．３％
≦Δ２≦−０．２％、０．４％≦Δ３≦０．６％と成
し、前記センタコアの屈折率分布形状をα乗プロファイ
ルと成してα定数を２．３〜３．０とし、前記センタコ
アの半径を２．５〜７μｍ、前記第１サイドコアの半径
を５．５〜９．５μｍ、前記第２サイドコアの半径を
８．５〜１０．０μｍとし、波長１．５５μｍにおける
分散値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３
とし、波長１．５５μｍにおける分散スロープを０．１
３５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、波長１．５５μｍに
おける有効コア断面積を７５μｍ^２以上とし、波長１．
５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を１０
ｄＢ／ｍ以下とし、長さ２ｍでのカットオフ波長を１５
５０ｎｍ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。

【００１７】また、分散シフト光ファイバの第２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、前記センタコアの前記クラ
ッドに対する比屈折率差をΔ１とし、前記第１サイドコ
アの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ２とし、前記
第２サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ
３としたときに、Δ１>Δ３>Δ２と成しており、かつ、
０．７５％≦Δ１≦１．０％、−０．３％≦Δ２≦−
０．２％、０．４％≦Δ３≦０．６％と成し、前記セン
タコア屈折率分布形状をα乗プロファイルと成してα定
数を２．３〜３．０としており、前記センタコアの半径
を２．５〜７μｍ、前記第１サイドコアの半径を５．５
〜９．５μｍ、前記第２サイドコアの半径を１１．５〜
１３．５μｍとし、波長１．５５μｍにおける分散値
（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３とし、
波長１．５５μｍにおける分散スロープ（単位ｐｓ／ｎ
ｍ^２／ｋｍ）の絶対値を０．０２以下とし、波長１．５
５μｍにおける有効コア断面積を３５μｍ^２以上とし、
波長１．５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損
失を１０ｄＢ／ｍ以下とし、長さ２ｍでのカットオフ波
長を１５５０ｎｍ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。

【００１８】さらに、本発明の分散シフト光ファイバを
用いた光伝送路は、上記第１と第２の発明の分散シフト
光ファイバの少なくとも一方を含む光ファイバを直列に
接続して形成される光伝送路であって、光ファイバの配
設位置が光信号の入力側に近い光ファイバほど有効コア
断面積が大きい光ファイバとした構成をもって課題を解
決する手段としている。

【００１９】上記構成の分散シフト光ファイバの第１の
発明は、屈折率を最適化することにより、波長１．５５
μｍにおける分散スロープを０．１３５ｐｓ／ｎｍ^２／
ｋｍ以下とし、波長１．５５μｍにおける有効コア断面
積を７５μｍ^２とし、波長１．５５μｍにおける曲げ直
径２０ｍｍでの曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下としたもの
であるから、波長１．５５μｍにおいて、有効コア断面
積を７５μｍ^２と大きくしながら、低分散スロープと低
曲げ損失を実現することが可能となる。

【００２０】しかも、この分散シフト光ファイバは、波
長１．５５μｍにおける分散値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ）の絶対値を０．５〜３としており、波長１．５５μ
ｍにおける分散値が零ではないため、四光波混合波を抑
制可能となると共に、同波長帯における分散値の絶対値
が大きくないので、波長１．５５μｍ帯の波長の光を多
重伝送する光伝送路として適している。また、この分散
シフト光ファイバは、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以
下であるので、波長１．５５μｍ帯においてシングルモ
ード動作を行なうことが可能となる。

【００２１】したがって、この分散シフト光ファイバを
光伝送路として用いることにより、非線形現象や分散に
よる波形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送特性に優
れた光伝送路を構成することが可能となる。

【００２２】また、分散シフト光ファイバの第２の発明
は、屈折率プロファイルを適切にすることにより、波長
１．５５μｍにおける分散スロープ（単位ｐｓ／ｎｍ^２
／ｋｍ）の絶対値を０．０２以下としたものであるか
ら、波長１．５５μｍにおける分散スロープの絶対値を
非常に小さくすることができ、波長ごとの分散の格差に
よる波形歪みが非常に小さい光伝送路を形成することが
可能となる。

【００２３】したがって、例えば分散シフト光ファイバ
の第２の発明を分散シフト光ファイバの第１の発明の出
射側に接続して光伝送路を形成すれば、光伝送路全体で
の波長１．５５μｍ帯における分散スロープをより一層
低減することが可能となり、非線形現象や分散による波
形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送特性に優れた光
伝送路を構成することが可能となる。

【００２４】

【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。図１には、本発明に係る分散シフ
ト光ファイバの第１および第２実施形態例の屈折率プロ
ファイルが示されている。同図に示すように、第１およ
び第２の実施形態例の分散シフト光ファイバは、いずれ
も、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の外周側をクラッド５で覆って形成さ
れている。

【００２５】以下、本発明の第１実施形態例について説
明する。本実施形態例の分散シフト光ファイバは、前記
センタコア１の前記クラッド５に対する比屈折率差をΔ
１とし、前記第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、前記第２サイドコア３のクラッド
５に対する比屈折率差をΔ３としたときに、Δ１>Δ３>
Δ２と成しており、かつ、０．７５％≦Δ１≦１．０
％、−０．３％≦Δ２≦−０．２％、０．４％≦Δ３≦
０．６％と成している。また、本実施形態例の分散シフ
ト光ファイバは、センタコア屈折率分布形状をα乗プロ
ファイルと成し（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）、α定数を
２．３〜３．０としている。

【００２６】なお、各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３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、外部クラッド５の比屈折率
をｎｃとしたとき、次式（３）〜（５）により定義され
るものであり、その単位は、前記の如く、％である。

【００２７】 Δ１＝［｛（ｎ１）^２−（ｎｃ）^２｝／２（ｎ１）^２］×１００・・・・（３ ）

【００２８】 Δ２＝［｛（ｎ２）^２−（ｎｃ）^２｝／２（ｎ２）^２］×１００・・・・（４ ）

【００２９】 Δ３＝［｛（ｎ３）^２−（ｎｃ）^２｝／２（ｎ３）^２］×１００・・・・（５ ）

【００３０】本実施形態例では、上記屈折率プロファイ
ルを達成するために、センタコア１と第２サイドコア３
は、ゲルマニウムドープ石英により形成し、そのドープ
量を変えてセンタコア１と第２サイドコア３の屈折率を
変えている。また、第１サイドコア２はフッ素ドープ石
英により形成し、クラッド５は純石英により形成してい
る。

【００３１】さらに、本実施形態例の分散シフト光ファ
イバは、センタコア１の半径を２．５〜７μｍ、第１サ
イドコア２の半径を５．５〜９．５μｍ、第２サイドコ
ア３の半径を８．５〜１０μｍとしている。

【００３２】本実施形態例は、以上のような屈折率プロ
ファイルを有していることから、以下の特性を有してい
る。すなわち、波長１．５５μｍにおける分散値（単位
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値は０．５〜３であり、波長
１．５５μｍにおける分散スロープは０．１３５ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍ以下の負でない値であり、波長１．５５μｍ
における有効コア断面積は７５μｍ^２であり、波長１．
５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は１０
ｄＢ／ｍ以下であり、長さ２ｍでのカットオフ波長を１
５５０ｎｍ以下である。

【００３３】なお、本発明者は、本実施形態例の屈折率
プロファイルを特定するために、以下のような検討を行
なった。

【００３４】すなわち、まず、図４に示すように、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の外周側をクラッド５で覆って形成される光フ
ァイバにおいて、第１サイドコア２の屈折率がクラッド
５の屈折率およびシリカレベルとほぼ同じ光ファイバ、
いわゆる、セグメントコア型の分散シフト光ファイバを
形成した。なお、この光ファイバは、センタコア１の屈
折率形状をα乗プロファイルとし、センタコア１と第２
サイドコア３をゲルマニウムドープ石英により形成し、
センタコア１と第２サイドコア３にドープするゲルマニ
ウムのドープ量を変えて屈折率の大きさを変えた。ま
た、第１サイドコア２とクラッド５は共に純石英により
形成した。

【００３５】そして、この光ファイバにおいて、センタ
コア１や第２サイドコア３の屈折率や、センタコア１の
α定数、コア径などのあらゆるパラメータを変化させ、
シングルモード条件を満たすところで有効コア断面積が
７５μｍ^２以上となる屈折率プロファイルを求め、上記
屈折率プロファイルの範囲内において、分散スロープと
曲げ損失が最適となる屈折率プロファイルを求めた。

【００３６】具体的には、まず、センタコア１のクラッ
ド５に対する比屈折率差Δ１の値をパラメータとして、
この値と波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径
および分散スロープおよび曲げ損失の関係を求めたとこ
ろ、比屈折率差Δ１が１．０％を越えると、波長１．５
５μｍにおけるモードフィールド径を拡大したときの分
散スロープが０．１４ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以上と増大
し、比屈折率差Δ１が０．７５％未満であると、波長
１．５５μｍにおける直径２０ｍｍでの曲げ損失が２０
ｄＢ／ｍ以上となって大きくなることが分かった。そこ
で、本実施形態例では、前記比屈折率差Δ１の範囲を、
０．７５％以上１．０％以下とした。

【００３７】次に、０．７５％≦Δ１≦１．０％となる
範囲内で、前記α定数を変化させたところ、αが３．０
を越えると、波長１．５５μｍにおけるモードフィール
ド径を拡大したときの分散スロープが増大し、αが２．
０未満であると、カットオフ波長が２０００ｎｍ以上と
大きくなることが分かった。

【００３８】次に、０．７５％≦Δ１≦１．０％とし、
かつ、２．０≦α≦３．０とし、第１サイドコア２の屈
折率は、ほぼシリカレベル（±０．０５％以下）とし、
第２サイドコアのクラッド５に対する比屈折率差Δ３の
最適値を求めたところ、比屈折率差Δ３が０．４％未満
であると、波長１．５５μｍにおける分散値（単位ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３程度にして光ファ
イバに微小分散を持たせたときの、波長１．５５μｍに
おけるモードフィールド径が９．０μｍ以下となって、
モードフィールド径拡大が不十分になり、また、曲げ直
径２０ｍｍでの曲げ損失も２０ｄＢ／ｍ以上と大きくな
ってしまうことが分かった。

【００３９】また、比屈折率差Δ３が０．６％を越える
と、カットオフ波長が２０００ｎｍ以上と大きくなり、
シングルモード条件を満たさなくなることが分かった。
そこで、本実施形態例では、０．４％≦Δ３≦０．６％
とした。

【００４０】さらに、有効コア断面積が７５μｍ^２以
上、波長１．５５μｍにおける分散スロープが０．１３
５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下になるようにするためには、
センタコア１の半径ａと第１サイドコア２の半径ｂと第
２サイドコア３の半径ｃの比率（ａ：ｂ：ｃ）を、１：
２．２：２．７付近とすることが好ましいことが分かっ
た。そこで、ａ：ｂ：ｃを、１：２．２：２．７付近に
設定した。

【００４１】そして、図４に示した屈折率プロファイル
において、各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３の値や前記α
値、各半径ａ、ｂ、ｃの値を上記の値として分散シフト
光ファイバを形成したところ、有効コア断面積が約７５
μｍ^２で、波長１．５５μｍにおける分散スロープが約
０．１１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ、波長１．５５μｍにおけ
る曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下の
特性を有する分散シフト光ファイバを形成することがで
きた。

【００４２】しかしながら、図４に示したような、第１
サイドコア２の屈折率をクラッド５の屈折率とほぼ同様
にして形成したセグメントコア型の分散シフト光ファイ
バにおいては、低非線形化を図ろうとしてモードフィー
ルド径を大きくし、かつ、曲げ損失が大きくならないよ
うにするには、カットオフ波長が１９００ｎｍ程度に高
めの値となってしまうため、波長１．５５μｍ帯におい
て、シングルモード動作をしない虞がある。

【００４３】そこで、本発明者は、第１サイドコア２を
フッ素ドープ石英により形成し、図１に示したように、
第１サイドコア２の屈折率をクラッド５の屈折率よりも
小さくし、第１サイドコア２のクラッド５に対する比屈
折率差Δ２を、−０．３％≦Δ２≦−０．２％とするこ
とにより、カットオフ波長を低くすることにした。な
お、前記比屈折率差Δを−０．２％よりも大きくする
と、カットオフ波長を十分に低くすることができない
し、比屈折率差Δ２を−０．３％未満にすると、波長
１．５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失が
２０ｄＢ／ｍ以上と大きくなってしまう。

【００４４】また、本発明者は、−０．３％≦Δ２≦−
０．２％の範囲内で、Δ２を変化させたときの、Δ２と
カットオフ波長および有効コア断面積の関係を求めた。
その結果が、図２に示されており、同図の特性線ａには
Δ２とカットオフ波長との関係が、特性線ｂには、Δ２
と有効コア断面積との関係がそれぞれ示されている。特
性線ａに示されるように、Δ２が−０．３％に近づくほ
どカットオフ波長は低くなり、Δ２が−０．３％のとき
には、カットオフ波長が１３００ｎｍ程度になることが
分かった。また、特性線ｂに示されるように、Δ２が−
０．３％に近づくほど有効コア断面積は大きくなり、Δ
２が−０．３％のときには、有効コア断面積は８２μｍ
^２程度になることが分かった。

【００４５】そこで、本実施形態例では、−０．３％≦
Δ２≦−０．２％とし、比屈折率差Δ１、Δ３を、図４
の屈折率プロファイルの光ファイバを用いて求めた値、
すなわち、０．７５％≦Δ１≦１．０％、０．４％≦Δ
３≦０．６％とし、さらに、前記α定数とコア径の比
は、図４の屈折率プロファイルの光ファイバを用いて求
めた値に基づいて微調整し、センタコア１の半径ａと第
１サイドコア２の半径ｂと第２サイドコア３の半径ｃの
比率（ａ：ｂ：ｃ）を、１：２．２：２．６とし、２．
３≦α≦３．０とした。

【００４６】なお、センタコア１の半径ａと第１サイド
コア２の半径ｂと第２サイドコア３の半径ｃの値は、こ
れらの比率ａ：ｂ：ｃが上記値となるように、センタコ
ア１の半径を２．５〜７μｍ、第１サイドコア２の半径
を５．５〜９．５μｍ、第２サイドコア３の半径を８．
５〜１０μｍとした。

【００４７】その結果、波長１．５５μｍにおける分散
値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３と
し、波長１．５５μｍにおける分散スロープを０．１３
５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、波長１．５５μｍにお
ける有効コア断面積を７５μｍ ^２とし、波長１．５５μ
ｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を１０ｄＢ／
ｍ以下とし、長さ２ｍでのカットオフ波長を１５５０ｎ
ｍ以下とする分散シフト光ファイバとすることができ
た。

【００４８】なお、本実施形態例の具体例として、Δ１
を０．８２％、Δ２を−０．２５％、Δ３を０．４７
％、αを２．９、コア径比を１：２．２：２．６とし、
波長１．５５μｍにおける分散値の絶対値が０．５〜３
となるような分散シフト光ファイバを実際に試作したと
ころ、具体例の分散シフト光ファイバの波長１．５５μ
ｍにおける分散値、分散スロープ、モードフィールド径
（ＭＦＤ）、有効コア断面積（Ａ_ｅｆｆ）、非線形屈折
率と有効コア断面積の比（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）、曲げ直径
２０ｍｍでの曲げ損失は、表１に示すようになった。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１から明らかなように、各具体例１〜３
の分散シフト光ファイバは、いずれも、波長１．５５μ
ｍにおける分散値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値が
０．５〜３であり、波長１．５５μｍにおける分散スロ
ープは０．１３５ｐｓ／ｎｍ ^２／ｋｍ以下であり、波長
１．５５μｍにおける有効コア断面積は７５μｍ^２であ
り、波長１．５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲
げ損失は１０ｄＢ／ｍ以下であり、長さ２ｍでのカット
オフ波長が１５５０ｎｍ以下となり、波長１．５５μｍ
帯において波長多重伝送するために必要な優れた特性を
有していることが確認された。

【００５１】本実施形態例によれば、上記のように、前
記各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３の値をそれぞれ、０．
７５％≦Δ１≦１．０％、−０．３％≦Δ２≦−０．２
％、０．４％≦Δ３≦０．６％とし、センタコア１の半
径ａと第１サイドコア２の半径ｂと第２サイドコア３の
半径ｃの比率（ａ：ｂ：ｃ）を、１：２．２：２．６と
し、２．３≦α≦３．０にすることにより、カットオフ
波長を１５５０ｎｍ以下とし、波長１．５５μｍ帯にお
いて確実にシングルモード動作することができ、しか
も、有効コア断面積を７５μｍ^２と大きくしながら、低
分散スロープと低曲げ損失を実現することができる。

【００５２】また、本実施形態例によれば、波長１．５
５μｍにおける分散値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対
値を０．５〜３としているので、波長１．５５μｍにお
ける分散値が零ではないため、四光波混合波を抑制可能
となると共に、同波長帯における分散値の絶対値が大き
くないので、波長１．５５μｍ帯の波長の光を多重伝送
する光伝送路として適した分散シフト光ファイバとする
ことができる。

【００５３】したがって、本実施形態例の分散シフト光
ファイバを光伝送路として用いることにより、非線形現
象や分散による波形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝
送特性に優れた光伝送路を構成することができる。

【００５４】次に、本発明に係る分散シフト光ファイバ
の第２実施形態例について説明する。本第２実施形態例
は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、そ
の重複説明は省略する。本第２実施形態例が上記第１実
施形態例と異なる特徴的なことは、第２サイドコア３の
半径を１１．５〜１３．５μｍとしたことである。

【００５５】本第２実施形態例は、第２サイドコア３の
半径を第１実施形態例における値と異なる値とすること
により、波長１．５５μｍにおける分散スロープの絶対
値を０．０１５以下としており、分散スロープの絶対値
を非常に小さい値としている。なお、本実施形態例で
は、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積を３５μ
ｍ^２以上としている。

【００５６】本発明者は、本第２実施形態例の屈折率プ
ロファイルを特定するために、上記第１実施形態例と同
様の検討を行ない、波長１．５５μｍにおける分散値
（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値が０．５〜３とな
り、波長１．５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲
げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下となり、長さ２ｍでのカット
オフ波長が１５５０ｎｍ以下となる分散シフト光ファイ
バを検討したところ、上記第１実施形態例におけるコア
径（少なくとも第２サイドコア３の径）を変えて、第２
サイドコア３の半径を１１．５〜１３．５μｍとするこ
とにより、波長１．５５μｍにおける分散スロープ（単
位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）の絶対値を０．０２以下にでき
ることが分かった。

【００５７】そこで、本第２実施形態例の具体例とし
て、上記第１実施形態例における第２サイドコア３の径
を変えて、第２サイドコア３の半径を１１．５〜１３．
５μｍとした分散シフト光ファイバを実際に試作し、具
体例４、５としたところ、各具体例４、５の分散シフト
光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値、分散ス
ロープ、モードフィールド径（ＭＦＤ）、有効コア断面
積（Ａ_ｅｆｆ）、非線形屈折率と有効コア断面積の比
（ｎ_２／Ａ_ｅｆｆ）、曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失
は、表２に示すようになった。

【００５８】

【表２】

【００５９】表２から明らかなように、具体例４、５の
いずれの分散シフト光ファイバも、波長１．５５μｍに
おける分散スロープ（単位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）の絶対
値が０．０２以下となり、非常に小さく、本第２実施形
態例の構成により、波長１．５５μｍ帯における分散の
ばらつきが非常に小さい分散シフト光ファイバを形成で
きることが確認された。

【００６０】なお、本第２実施形態例の場合、波長１．
５５μｍにおける有効コア断面積は３５μｍ^２以上とな
り、上記第１実施形態例のように有効コア断面積が７５
μｍ ^２以上にはならないが、非線形現象は、光ファイバ
に入力される信号光強度が大きいほど生じ易いことが知
られており、上記第１実施形態例のように、有効コア断
面積が大きくて低非線形の光ファイバの出射側に、本第
２実施形態例の分散シフト光ファイバを接続して光伝送
路を形成すれば、光伝送路から出射される光に非線形現
象による歪みが生じることを抑制することができる。

【００６１】そして、本第２実施形態例の分散シフト光
ファイバを上記第１実施形態例の分散シフト光ファイバ
の出射側に接続して光伝送路を形成すれば、光伝送路全
体での波長１．５５μｍにおける分散スロープを非常に
小さくすることができる。

【００６２】図３には、本発明に係る分散シフト光ファ
イバを用いた光伝送路の実施形態例がシステム組み込み
状態で示されている。本実施形態例の光伝送路は、上記
第１実施形態例の分散シフト光ファイバと第２実施形態
例の分散シフト光ファイバの少なくとも一方を含む光フ
ァイバを直列に接続して形成される光伝送路であって、
光ファイバの配設位置が光信号の入力側に近い光ファイ
バほど有効コア断面積が大きい光ファイバとしたことを
特徴としている。

【００６３】なお、同図において、第１実施形態例の分
散シフト光ファイバは第１の光ファイバ８とし、第２実
施形態例の分散シフト光ファイバは第２の光ファイバ９
として示しており、また、図中、７は第１の光ファイバ
８と第２の光ファイバ９との接続部を示しており、１１
は光送信器、１２は光受信器、１３は光送受信器をそれ
ぞれ示している。

【００６４】図３の（ａ）に示す光伝送路は、第１の光
ファイバ８の出射側に第２の光ファイバ９を融着接続し
て形成されている。第１の光ファイバ８は上記第１実施
形態例の分散シフト光ファイバであるので、その有効コ
ア断面積が大きく、第２の光ファイバ９は上記第２実施
形態例の分散シフト光ファイバであるので、その有効コ
ア断面積が第１の光ファイバ８よりも小さい。そこで、
このシステムにおいては、光送信器１１の出射側に第１
の光ファイバ８を設け、光信号の入力側に近い光ファイ
バほど有効コア断面積が大きい光ファイバとしている。

【００６５】また、同図の（ｂ）に示す光伝送路は、２
本の第１の光ファイバ８の間に第２の光ファイバ９を接
続して形成し、この光伝送路を、光送受信器１３を用い
て光の送受信を行なう双方向通信の光伝送システムに適
用している。このシステムにおいては、光送受信器１３
によって、光の送信と受信とを共に行なうため、各光送
受信器１３に第１の光ファイバ８を接続し、光の入力側
に近い光ファイバを有効コア断面積が大きい第１の光フ
ァイバとしている。

【００６６】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例の光伝送路は、上記優れた特性を有す
る第１の光ファイバ８（第１実施形態例の分散シフト光
ファイバ）と第２の光ファイバ９（本第２実施形態例の
分散シフト光ファイバ）を接続して光伝送路を形成して
いるので、光伝送路全体での波長１．５５μｍ帯におけ
る分散スロープを非常に小さくすることができ、分散に
よる波形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送特性に優
れた光伝送路とすることができる。

【００６７】また、本実施形態例の光伝送路は、有効コ
ア断面積が大きく、低非線形の第１の光ファイバ８を、
第１の光ファイバよりは高非線形の第２の光ファイバ９
よりも光の入力側に近い位置に配設しているので、光伝
送路から出射される光に非線形現象による歪みが生じる
ことを確実に抑制することができる。

【００６８】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記各実施形態例の分散シフト光ファイバは、センタコ
ア１と第２サイドコア３をゲルマニウムドープ石英によ
り形成し、第１サイドコア２をフッ素ドープ石英により
形成し、クラッド５を純石英により形成したが、各コア
１〜３およびクラッド５の組成は特に限定されるもので
はなく、屈折率プロファイルが上記各実施形態例の分散
シフト光ファイバと同様になるように、適宜設定される
ものである。

【００６９】また、上記実施形態例の光伝送路は、第１
実施形態例の分散シフト光ファイバと第２実施形態例の
分散シフト光ファイバを直接接続したが、例えば、第１
実施形態例の分散シフト光ファイバと第２実施形態例の
分散シフト光ファイバの間に、波長１．５５μｍにおけ
るモードフィールド径が第１実施形態例の分散シフト光
ファイバのモードフィールド径以下で第２実施形態例の
分散シフト光ファイバのモードフィールド径以上の分散
シフト光ファイバを介設してもよい。

【００７０】このようにすると、第１実施形態例の分散
シフト光ファイバのモードフィールド径と第２実施形態
例の分散シフト光ファイバのモードフィールド径の違い
による接続損失増を抑制でき、光伝送路全体における損
失を低減することができる。

【００７１】また、本発明の分散シフト光ファイバを用
いた光伝送路は、第１実施形態例の分散シフト光ファイ
バと第２実施形態例の分散シフト光ファイバの少なくと
も一方を含む光ファイバを直列に接続して形成されるも
のであり、上記実施形態例のように、必ずしも第１実施
形態例の分散シフト光ファイバと第２実施形態例の分散
シフト光ファイバの両方を用いて形成しなくてもよい。

【００７２】ただし、上記第１実施形態例の分散シフト
光ファイバは、波長１．５５μｍ帯におけるモードフィ
ールド径が大きく、かつ、波長１．５５μｍ帯における
曲げ損失と分散スロープが共に小さいため、第１実施形
態例の分散シフト光ファイバを用いて光伝送路を形成す
ると、波長１．５５μｍ帯における曲げ損失が小さく、
かつ、同波長帯において、低非線形で、波長ごとの分散
の格差が小さく、それにより、非線形現象や波長分散に
よる波形歪みが小さい光伝送路を構成しやすい。

【００７３】

【発明の効果】分散シフト光ファイバの第１の発明によ
れば、屈折率を最適化することにより、波長１．５５μ
ｍにおける分散スロープを０．１３５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ
ｍ以下とし、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積
を７５μｍ^２とし、波長１．５５μｍにおける曲げ直径
２０ｍｍでの曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下としたもので
あるから、波長１．５５μｍにおいて、有効コア断面積
を７５μｍ^２と大きくしながら、低分散スロープと低曲
げ損失を実現することができる。

【００７４】しかも、この第１の発明の分散シフト光フ
ァイバは、波長１．５５μｍにおける分散値（単位ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３としているので、
波長１．５５μｍにおける分散値が零ではないため、四
光波混合を抑制可能となると共に、同波長帯における分
散値の絶対値が大きくないので、波長１．５５μｍ帯の
波長の光を多重伝送する光伝送路として適している。ま
た、第１の発明の分散シフト光ファイバは、カットオフ
波長が１５５０ｎｍ以下であるので、波長１．５５μｍ
帯において確実にシングルモード動作することができ
る。

【００７５】したがって、この第１の発明の分散シフト
光ファイバを光伝送路として用いることにより、波長
１．５５μｍ帯において、非線形現象や分散による波形
歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送特性に優れた光伝
送路を構成することできる。

【００７６】また、分散シフト光ファイバの第２の発明
によれば、屈折率プロファイルを適切にすることによ
り、波長１．５５μｍにおける分散スロープ（単位ｐｓ
／ｎｍ ^２／ｋｍ）の絶対値を０．０２以下としたもので
あるから、波長１．５５μｍにおける分散スロープの絶
対値を非常に小さくすることができ、波長ごとの分散の
格差による波形歪みが非常に小さい光伝送路を形成する
ことができる。

【００７７】したがって、例えばこの第２の発明の分散
シフト光ファイバを前記第１の発明の分散シフト光ファ
イバの出射側に接続して光伝送路を形成すれば、光伝送
路全体での波長１．５５μｍ帯における分散スロープを
より一層低減することが可能となり、非線形現象や分散
による波形歪みが小さく、曲げ損失も小さい伝送特性に
優れた光伝送路を構成することができる。

【００７８】さらに、本発明の光伝送路によれば、例え
ば第１の発明の分散シフト光ファイバと第２の発明の分
散シフト光ファイバとを接続し、有効コア断面積が大き
い第１の分散シフト光ファイバを光の入力側に配設する
ことにより、非線形現象や分散による波形歪みが小さ
く、曲げ損失も小さい伝送特性に優れた光伝送路とする
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第１と第
２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】図１に示した屈折率プロファイルにおいて、比
屈折率差Δ２とカットオフ波長および有効コア断面積と
の関係を示すグラフである。

【図３】本発明に係る分散シフト光ファイバを用いた光
伝送路の実施形態例を適用した光伝送システムのシステ
ム構成図である。

【図４】第１サイドコアの屈折率をクラッドの屈折率と
ほぼ等しくした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 ５ クラッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   の前記クラッドに対する比屈折率差をΔ１とし、前記第
   １サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ２
   とし、前記第２サイドコアの前記クラッドに対する比屈
   折率差をΔ３としたときに、Δ１>Δ３>Δ２と成してお
   り、かつ、０．７５％≦Δ１≦１．０％、−０．３％≦
   Δ２≦−０．２％、０．４％≦Δ３≦０．６％と成し、
   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
   成してα定数を２．３〜３．０とし、該センタコアの半
   径を２．５〜７μｍ、前記第１サイドコアの半径を５．
   ５〜９．５μｍ、前記第２サイドコアの半径を８．５〜
   １０．０μｍとし、波長１．５５μｍにおける分散値
   （単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３とし、
   波長１．５５μｍにおける分散スロープを０．１３５ｐ
   ｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とし、波長１．５５μｍにおける
   有効コア断面積を７５μｍ^２以上とし、波長１．５５μ
   ｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を１０ｄＢ／
   ｍ以下とし、長さ２ｍでのカットオフ波長を１５５０ｎ
   ｍ以下としたことを特徴とする分散シフト光ファイバ。
2. 【請求項２】 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
   の前記クラッドに対する比屈折率差をΔ１とし、前記第
   １サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差をΔ２
   とし、前記第２サイドコアの前記クラッドに対する比屈
   折率差をΔ３としたときに、Δ１>Δ３>Δ２と成してお
   り、かつ、０．７５％≦Δ１≦１．０％、−０．３％≦
   Δ２≦−０．２％、０．４％≦Δ３≦０．６％と成し、
   前記センタコア屈折率分布形状をα乗プロファイルと成
   してα定数を２．３〜３．０とし、前記センタコアの半
   径を２．５〜７μｍ、前記第１サイドコアの半径を５．
   ５〜９．５μｍ、前記第２サイドコアの半径を１１．５
   〜１３．５μｍとし、波長１．５５μｍにおける分散値
   （単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）の絶対値を０．５〜３とし、
   波長１．５５μｍにおける分散スロープ（単位ｐｓ／ｎ
   ｍ^２／ｋｍ）の絶対値を０．０２以下とし、波長１．５
   ５μｍにおける有効コア断面積を３５μｍ^２以上とし、
   波長１．５５μｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損
   失を１０ｄＢ／ｍ以下とし、長さ２ｍでのカットオフ波
   長を１５５０ｎｍ以下としたことを特徴とする分散シフ
   ト光ファイバ。
3. 【請求項３】 請求項１と請求項２記載の分散シフト光
   ファイバの少なくとも一方を含む光ファイバを直列に接
   続して形成される光伝送路であって、光ファイバの配設
   位置が光信号の入力側に近い光ファイバほど有効コア断
   面積が大きい光ファイバとしたことを特徴とする光伝送
   路。