JP2001311849A

JP2001311849A - 低分散光ファイバおよびその低分散光ファイバを用いた光伝送システム

Info

Publication number: JP2001311849A
Application number: JP2001046925A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Arai; 慎一荒井; Ryuichi Sugizaki; 隆一杉崎; Keiichi Aiso; 景一相曽; Naoto Koyama; 直人小山; Atsushi Terada; 淳寺田; Hisashi Koaizawa; 久小相澤; Katsunori Inoue; 克徳井上
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】使用波長域における低波長分散化と実効コア
断面積の拡大とを両立できる低分散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で覆い、該第１サイドコア２の外周側を第２サイドコ
ア３で覆い、該第２サイドコア３の外周側をクラッド５
で覆い、センタコア１の最大屈折率をｎ１、第１サイド
コア２の最小屈折率をｎ２、第２サイドコア３の最大屈
折率をｎ３、クラッド５の屈折率をｎｃとしたとき、ｎ
１>ｎ３>ｎｃ>ｎ２と成す。センタコア１の最大屈折
率、第１サイドコア２の最小屈折率、第２サイドコア３
の最大屈折率のクラッド５に対するそれぞれの比屈折率
差Δ１、Δ２、Δ３を、０．４％≦Δ１≦０．７％、−
０．３０％≦Δ２≦−０．０５％、０．２％≦Δ３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１．５
μｍ帯において波長分割多重光伝送を行なうときに用い
る低分散光ファイバおよびその低分散光ファイバを用い
た光伝送システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の発展により、通信情報量が
飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における
高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となってい
る。この高速大容量化へのアプローチとして、Ｅｒ^３＋
を添加したエルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）などの
希土類添加光ファイバを用いることにより、光信号を光
のまま増幅できる光ファイバアンプタイプの光増幅器が
開発され、この光ファイバアンプタイプの光増幅器の開
発によって信号光の大電力化が急速に発展しつつある。

【０００３】また、その一方で、光通信における通信容
量の拡大のために、異なる波長を持つ光信号を１本の光
ファイバで伝送する波長分割多重光伝送方式による通信
の開発が行われており、この波長分割多重光伝送方式を
用いた光通信システム（波長分割多重光伝送システム）
に前記光ファイバアンプタイプの光増幅器を適用するこ
とにより、さらなる通信容量の拡大および長距離伝送の
実現化が期待される。

【０００４】前記光ファイバアンプタイプの光増幅器の
代表例として、上記ＥＤＦを有するＥＤＦＡ（エルビウ
ム添加光ファイバ型アンプ）があり、このＥＤＦＡを用
い、例えばＥＤＦＡの利得帯域である波長１．５μｍ帯
（波長１５２０ｎｍ〜１６２０ｎｍ）の波長を伝送帯域
として上記波長分割多重光伝送を行なうことが検討され
ている。

【０００５】そして、上記波長１．５μｍ帯のうち、特
に波長１５５０ｎｍ近傍の波長帯（波長１．５５μｍ
帯）を伝送帯域（使用波長域）とした波長分割多重光伝
送用の光ファイバとして、従来、図６の（ａ）に示すよ
うな階段型の屈折率プロファイルや、同図の（ｂ）に示
すようなＷ型の屈折率プロファイルを有する光ファイバ
が用いられている。

【０００６】階段型屈折率プロファイルの光ファイバ
は、クラッド５より屈折率が大きいセンタコア１の外周
側に、センタコア１よりも屈折率が小さく、かつ、クラ
ッド５よりは屈折率が大きい第１サイドコア２を設けて
形成されている。一方、Ｗ型屈折率プロファイルの光フ
ァイバは、クラッド５よりも屈折率が大きいセンタコア
１の外周側に、クラッド５よりも屈折率が小さい第１サ
イドコア２を設けて形成されている。

【０００７】上記階段型屈折率プロファイルの光ファイ
バのうち、波長１．５５μｍ近傍に零分散波長を有する
光ファイバは分散シフト光ファイバと呼ばれている。こ
の分散シフト光ファイバは、波長１．５５μｍ帯の中心
波長である波長１．５５μｍ近傍に零分散波長を有して
いることから、波長１．５５μｍ近傍における分散によ
る信号光波形の歪みを抑制できる反面、非線形現象の一
つである４光波混合の発生が顕著となり、発生した４光
波混合光によって信号光の波形に歪みが生じてしまい、
高品質の波長分割多重光伝送を実現することができな
い。

【０００８】そこで、上記階段型屈折率プロファイルの
光ファイバのうち、零分散波長を波長１．５５μｍ帯か
らずらした光ファイバも開発されているが、この種の光
ファイバは波長１．５５μｍ帯の分散勾配が大きいこと
が知られており、それゆえ、波長分割多重光伝送での使
用波長域内での波長分散偏差（使用波長域における波長
分散の最大値と最小値との差）を小さくすることが困難
である。したがって、この種の光ファイバを用いた場
合、波長分割多重光伝送用として用いる使用波長域を広
くすることができない。

【０００９】一方、前記Ｗ型屈折率プロファイルの光フ
ァイバは、上記波長分散偏差が小さいため分散フラット
光ファイバとして機能するが、上記階段型屈折率プロフ
ァイルの光ファイバの実効コア断面積（実効的に光が伝
搬する領域：Ａ_ｅｆｆ）が約４５μｍ^２であるのに対
し、Ｗ型屈折率プロファイルの光ファイバの実効コア断
面積が例えば約３０μｍ^２であり、実効コア断面積が２
／３程度と小さい。このように、実効コア段面積が小さ
いと、波長分割多重光伝送において、光ファイバ内で生
じる非線形現象により伝送信号が劣化してしまうといっ
た問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図６の（ｃ）
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
有する光ファイバにより実効コア断面積を拡大する提案
されている。なお、図６の（ｃ）において、１はセンタ
コア、２は第１サイドコア、３は第２サイドコア、５は
クラッドである。しかしながら、この種の光ファイバ
は、波長１．５μｍ帯の波長分散勾配が大きく、同波長
域での波長分散偏差が大きいため、この提案の光ファイ
バを波長分割多重伝送に適用した場合、波長分散による
信号光波形劣化が顕著になってしまうといった問題が生
じる。

【００１１】また、光ファイバを波長分割多重伝送シス
テムに適用するためには、光ファイバをケーブル化しな
ければならず、そのためには、光ファイバの曲げや側圧
による損失増加を低減できる特性を有するものが求めら
れるので、これらの曲げ特性が良好であることも波長分
割多重伝送用の光ファイバには求められる。しかしなが
ら、上記の如く、高品質な波長分割多重伝送システムを
実現するために必要な実効コア断面積の拡大と波長分散
偏差の低減を両立できる光ファイバは未だ実現されてお
らず、加えて、上記曲げ損失特性も良好な光ファイバを
実現することは困難であった。

【００１２】さらに、近年、光増幅器として、ラマン増
幅器が実用化されようとしている。ラマン増幅器は従来
のＥＤＦＡと比較して増幅可能な波長帯域が拡大し、例
えば波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内の設定波
長帯の光信号を増幅することが可能となるが、この波長
範囲における光ファイバの検討はまだ進んでいない。

【００１３】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、例えば使用波長域におい
て、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分
散偏差の低減とを両立することができ、しかも、ケーブ
ル化したときの曲げや側圧による損失増加を低減できる
低分散光ファイバおよびその低分散光ファイバを用いた
光伝送システムを提供することにある。

【００１４】

【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、低分散光ファイバの第
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
の最大屈折率をｎ１、前記第１サイドコアの最小屈折率
をｎ２、前記第２サイドコアの最大屈折率をｎ３、前記
クラッドの屈折率をｎｃとしたとき、ｎ１>ｎ３>ｎｃ>
ｎ２と成し、前記センタコアの最大屈折率の前記クラッ
ドに対する比屈折率差Δ１が０．４％≦Δ１≦０．７％
であり、前記第１サイドコアの最小屈折率の前記クラッ
ドに対する比屈折率差Δ２が−０．３０％≦Δ２≦−
０．０５％であり、前記第２サイドコアの最大屈折率の
前記クラッドに対する比屈折率差Δ３が０．２％≦Δ３
と成し、前記センタコアの直径ａ１と前記第１サイドコ
アの直径ａ２との比（ａ１／ａ２）が０．４以上０．７
以下と成し、前記第２サイドコアの直径ａ３と前記第１
サイドコアの直径ａ２との比（ａ３／ａ２）が１．６以
下と成している構成をもって課題を解決する手段として
いる。

【００１５】また、低分散光ファイバの第２の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、第２サイドコアにはＳｉ
Ｏ_２の屈折率を上昇させる添加物がドープされており、
該第２サイドコアにドープされている前記添加物の光フ
ァイバ径方向の濃度分布は極大部を有して該極大部の位
置が前記第２サイドコアの径方向中心部よりも第１サイ
ドコア側と成している構成をもって課題を解決する手段
としている。

【００１６】さらに、低分散光ファイバの第３の発明
は、上記第２の発明の構成に加え、前記添加物がＧｅＯ
_２である構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１７】さらに、低分散光ファイバの第４の発明
は、上記第１又は第２又は第３の発明の構成に加え、前
記クラッドと第２サイドコアとの間に前記クラッドより
も屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設けられている
構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１８】さらに、低分散光ファイバの第５の発明
は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加
え、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域に含まれ
る使用波長域に零分散を有していない構成をもって課題
を解決する手段としている。

【００１９】さらに、低分散光ファイバの第６の発明
は、上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加
え、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域に含まれ
る任意の３０ｎｍの帯域を有する波長域における分散値
の最大値と最小値との偏差が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下で
ある構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２０】さらに、本発明の光伝送システムは、上記
第１乃至第６のいずれか一つの発明の低分散光ファイバ
を含んで構成された光伝送路と、波長１４５０ｎｍ〜１
６５０ｎｍの波長域における波長分散勾配が負の分散補
償デバイスとを設け、前記波長域における前記光伝送路
の正の波長分散勾配を前記分散補償デバイスによって低
減する構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２１】なお、本明細書において、上記各比屈折率
差Δ１、Δ２、Δ３は、以下の式（１）〜（３）により
定義している。

【００２２】 Δ１＝｛（ｎ１^２−ｎｃ^２）／２ｎｃ^２｝×１００・・・・・（１）

【００２３】 Δ２＝｛（ｎ２^２−ｎｃ^２）／２ｎｃ^２｝×１００・・・・・（２）

【００２４】 Δ３＝｛（ｎ３^２−ｎｃ^２）／２ｎｃ^２｝×１００・・・・・（３）

【００２５】上記構成の本発明の低分散光ファイバは、
例えば波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内の設定
波長域において、実効コア断面積の拡大と使用波長域に
おける波長分散偏差の低減とを両立することを第１の目
的とし、この第１の目的を達成し、かつ、ケーブル化し
たときの曲げや側圧による損失増加を低減することがで
きるように、屈折率分布および各コア径の比を最適化し
たものである。したがって、本発明の低分散光ファイバ
は、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分
散偏差の低減とを両立し、しかも、ケーブル化したとき
の曲げや側圧による損失増加を低減することが可能とな
る（なお、具体的な例については後述する）。

【００２６】特に、本発明の低分散光ファイバにおい
て、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内の使用波
長域、例えば波長１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長域
に零分散を有していない構成とすると、この波長域にお
いて例えば波長分割多重光伝送を行なったときに、４光
波混合の発生を抑制できるので非線形現象による波形の
歪みが抑制可能となる。なお、上記使用波長域は、波長
１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内で任意に設定する
ことが可能である。

【００２７】さらに、本発明の低分散光ファイバにおい
て、上記波長域における分散値の最大値と最小値との偏
差を２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とすると、この波長域にお
いて例えば波長分割多重光伝送を行なったときに、波長
分散による波形の歪みがより確実に抑制可能となる。

【００２８】また、本発明の光伝送システムにおいて
は、上記低分散光ファイバを含む光伝送路を構成し、し
かも、この低分散光ファイバを含む光伝送路の波長１４
５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域における正の波長分散
勾配を分散補償デバイスの負の波長分散勾配により低減
することにより、上記波長帯における波長分散勾配を零
に近づけ、波長分散の影響をより一層抑制可能となり、
高品質な波長分割多重伝送可能な光伝送システムを構築
可能となる。

【００２９】

【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、本発明に係る低分散光フ
ァイバの第１実施形態例の屈折率プロファイル（屈折率
分布構造）が示されている。

【００３０】同図に示すように、本実施形態例の低分散
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、該第１サイドコア２の外周側を第２サイドコ
ア３で覆い、該第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。また、前記センタコア１の最
大屈折率をｎ１、前記第１サイドコア２の最小屈折率を
ｎ２、前記第２サイドコア３の最大屈折率をｎ３、前記
クラッド５の屈折率をｎｃとしたとき、ｎ１>ｎ３>ｎｃ
>ｎ２と成している。

【００３１】本実施形態例の最も特徴的なことは、第２
サイドコア３の最大屈折率のクラッド５に対する比屈折
率差Δ３を０．２％以上として、第２サイドコア３の屈
折率の最大値ｎ３をクラッド５の屈折率ｎｃよりも遥か
に大きくしたことである。また、本実施形態例におい
て、前記センタコア１の最大屈折率のクラッド５に対す
る比屈折率差Δ１を０．４％以上０．７％以下（０．４
％≦Δ１≦０．７％）とし、前記第１サイドコア２の最
小屈折率のクラッド５に対する比屈折率差Δ２を−０．
３０％以上−０．０５％以下（−０．３０％≦Δ２≦−
０．０５％）としたことも本実施形態例の特徴としてい
る。

【００３２】なお、本実施形態例において、前記センタ
コア１の最大屈折率のクラッド５に対する比屈折率差Δ
１を０．４２％以上０．６２％以下（０．４２％≦Δ１
≦０．６２％）とし、前記第１サイドコア２の最小屈折
率のクラッド５に対する比屈折率差Δ２を−０．２５％
以上−０．０５％以下（−０．２５％≦Δ２≦−０．０
５％）とすることが望ましい。

【００３３】また、本実施形態例において、センタコア
１の直径ａ１と第１サイドコア２の直径ａ２との比（ａ
１／ａ２）は０．４以上０．７以下、第２サイドコア３
の直径ａ３と第１サイドコア２の直径ａ２との比（ａ３
／ａ２）は１．６以下と成している。なお、第２サイド
コア３の直径ａ３と第１サイドコア２の直径ａ２との比
（ａ３／ａ２）は１．５以下であることが望ましい。

【００３４】また、本実施形態例の低分散光ファイバに
おいて、光ファイバを形成する組成等は特に限定される
ものではないが、例えば、上記屈折率プロファイルを有
する光ファイバとするために、センタコア１と第２サイ
ドコア３にはＧｅＯ_２をドープし、第１サイドコア２に
はＦをドープしている。なお、第２サイドコア３にドー
プされる添加物は、ＧｅＯ_２に限らず、ＳｉＯ_２の屈折
率を上昇させる添加物、例えばＡｌ_２Ｏ_３などであって
もよい。

【００３５】前記センタコア１にドープされているＧｅ
Ｏ_２の光ファイバ径方向の濃度分布は、センタコア１の
中心部に極大部を有しており、また、第２サイドコア３
にドープされているＧｅＯ_２の光ファイバ径方向の濃度
分布も第２サイドコア３の径方向中心部に極大部を有し
ている。なお、センタコア１の中心部以外にＧｅＯ_２の
光ファイバ径方向の濃度分布の極大部を有していてもよ
い。

【００３６】本実施形態例は、屈折率プロファイルおよ
び、センタコア１と第１サイドコア２と第２サイドコア
３のコア径の比を上記のように特定することにより、実
効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差
の低減とを両立できるようにした。また、本実施形態例
の低分散光ファイバは、使用波長域において、曲げによ
る損失が小さく、ケーブル化した際に良好な特性を得る
ことができるものである。

【００３７】本実施形態例の低分散光ファイバは、具体
的には、実効コア断面積を４５μｍ ^２以上とし、かつ、
波長１５３０ｎｍ〜波長１５６０ｎｍにおける分散の絶
対値（単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を２以上１２以下として
使用波長帯に零分散波長を有しないようにし、さらに、
使用波長域における分散勾配を０．０５ｐｓ／ｎｍ^２／
ｋｍ以下として、使用波長域における分散の最大値と最
小値との差（分散偏差）を２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とし
ている。

【００３８】なお、本発明者は、上記屈折率プロファイ
ルおよびコア径比を特定するにあたり、様々な光ファイ
バを試作又はシミュレーションし、その特性を求めた。
その結果、前記比屈折率差Δ１が０．４％未満の場合、
実効コア断面積の拡大および波長分散の低勾配化は実現
できるものの、光ファイバの曲げ損失が大きくなる傾向
にあり、ケーブル化したときに良好な特性を維持するこ
とが困難であることが分かった。

【００３９】一方、比屈折率差Δ１が０．７％を越える
と、波長分散勾配が大きくなり、波長分散偏差が前記階
段型屈折率プロファイルの光ファイバよりも大きくなっ
たり、実効コア断面積が階段型屈折率プロファイルの光
ファイバ程度になってしまうことが分かった。そこで、
前記の如く、比屈折率差Δ１を０．４％以上０．７％以
下とした。

【００４０】なお、比屈折率差Δ１は、上記範囲内で適
宜設定されるものであるが、センタコア１の屈折率プロ
ファイルがα乗プロファイルの場合（屈折率形状が、コ
アの中心部を中心としたｙ＝−ｘ^αの曲線形状を呈して
いる場合）、αが大きいときには比屈折率差Δ１を小さ
めにし、αが小さいときには比屈折率差Δ１を大きめに
するとよい。代表的な例として、αが４〜６の場合、比
屈折率差Δ１を０．５３％〜０．６０％とすることが好
ましい。

【００４１】また、比屈折率差Δ２を−０．３０％未満
とすると、波長分散勾配が小さくなるものの、実効コア
断面積も小さくなってしまい、比屈折率差Δ２を−０．
０５％より大きくすると、実効コア断面積が大きくなる
ものの、波長分散勾配が従来の階段型屈折率プロファイ
ル光ファイバと同程度に大きくなってしまうので、本実
施形態例では、前記の如く、比屈折率差Δ２を、−０．
３０％≦Δ２≦−０．０５％とした。

【００４２】さらに、上記屈折率プロファイルの光ファ
イバにおいて、センタコア１の直径ａ１と第１サイドコ
ア２の直径ａ２との比（ａ１／ａ２）が小さくなるに従
い、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域で低い曲
げ損失を得難くなる傾向があり、また、実効遮断波長が
長波長化して光ファイバをシングルモード動作させるこ
とが難しくなる傾向がある。そして、前記比（ａ１／ａ
２）が０．４未満のときには、波長１４５０ｎｍ〜１６
５０ｎｍの波長域における曲げ損失の増大が顕著にな
り、ケーブルに適さない。

【００４３】一方、前記比（ａ１／ａ２）が０．７より
大きくなると、波長分散を低分散の値とすることが困難
となり、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域にお
ける波長分割多重光伝送に適さなくなる。そこで、本実
施形態例では、前記の如く、前記比（ａ１／ａ２）を
０．４以上０．７以下とした。

【００４４】また、第２サイドコア３の径が大きくな
り、第２サイドコア３の直径ａ３と第１サイドコア２の
直径ａ２との比（ａ３／ａ２）が１．６を越えると、実
効遮断波長が長波長化してしまいシングルモード動作し
なくなってしまうことから、本実施形態例では、前記比
（ａ３／ａ２）は１．６以下とした。

【００４５】本実施形態例は、上記検討に基づいて低分
散光ファイバの屈折率プロファイルおよびコア径比を特
定したものであるから、実効コア断面積の拡大と使用波
長域における波長分散偏差の低減とを両立し、かつ、４
光波混合の発生を抑制し、さらに、使用波長帯におい
て、曲げによる損失が小さく、ケーブル化した際に良好
な特性を得ることができる。

【００４６】例えば、表１には、本実施形態例の具体例
として、実施例１〜実施例９における比屈折率差Δ１、
Δ２、Δ３および、前記コア径の比（ａ１／ａ２）、
（ａ２／ａ３）と、コア径（ａ３）、各実施例１〜９の
特性が示されている。なお、表２には、本実施形態例の
比較例の特性が示されている。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】なお、表１、２において、波長分散と分散
勾配と実効コア断面積（Ａ_ｅｆｆ）、曲げ損失の各値
は、いずれも波長１５５０ｎｍにおける値である。ま
た、表１には示していないが、実施例１〜９のいずれの
光ファイバも、実効遮断波長が波長１４５０ｎｍ〜１６
５０ｎｍの範囲内の使用波長域よりも短波長側となって
おり、シングルモード動作可能と成している。

【００５０】特に、実施例８、９では、曲げ損失が１ｄ
Ｂ／ｍ以下となり、ケーブル化したときの曲げや側圧に
よる損失増加だけでなく、微小な曲げによる損失の増加
を低減することができる。

【００５１】また、表２において、比較例１は、図６の
（ｂ）に示したＷ型屈折率プロファイルの光ファイバ、
比較例２は同図の（ａ）に示した階段型屈折率プロファ
イルの光ファイバをそれぞれ示している。表２において
も、比屈折率差Δ１は、上記実施形態例と同様にして求
めたものであり、比屈折率差Δ２は、比較例１について
は上記実施形態例と同様にして求めた。なお、比較例２
について、比屈折率差Δ２は第１サイドコア２の最大屈
折率のクラッド５に対する比屈折率差を示すものとし、
第１サイドコア２の最大屈折率をｎ２、クラッド５の屈
折率をｎｃとして前記式（２）より求めた。

【００５２】表１、２に示す特性を比較すると明らかな
ように、実施例１〜９のいずれにおいても、実効コア断
面積は比較例１、２よりも大きく、分散勾配は比較例
１、２よりも小さい。このように、本実施形態例では、
実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏
差の低減とを両立し、さらに、使用波長域において、光
ファイバに２０φの曲げを与えたときの曲げによる損失
が２０ｄＢ／ｍ以下で小さく、ケーブル化した際に良好
な特性を得られることが確認できた。

【００５３】次に、本発明に係る低分散光ファイバの第
２実施形態例について説明する。本第２実施形態例の低
分散光ファイバの屈折率プロファイルは、図２の（ａ）
に示すものであり、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いる。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の屈折率が最大値となる屈折率極大部を第２サ
イドコア３の径方向中心部よりも第１サイドコア２側に
形成したことである。なお、屈折率極大部は、できる限
り第１サイドコア２側にあることが好ましい。

【００５４】本第２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、第２サイドコア３にドープさ
れているＳｉＯ_２の屈折率を上昇させる添加物としての
ＧｅＯ_２の光ファイバ径方向濃度分布の極大部の位置が
前記第２サイドコア３の径方向中心部よりも第１サイド
コア２側としている。

【００５５】本第２実施形態例は以上のように構成され
ており、本第２実施形態例は、上記屈折率プロファイル
を有することから、実効遮断波長を短波長化する効果を
奏することができ、確実に使用波長域全域でシングルモ
ード動作できる光ファイバとすることができる。

【００５６】例えば、表３には、本第２実施形態例の具
体例としての実施例１０の構成および特性が示されてお
り、また、表３には、実施例１０とほぼ同様の構成で、
図２の（ｂ）に示すように、第２サイドコア３にドープ
するＧｅＯ_２の濃度分布を光ファイバ径方向にほぼ均一
とした試作例１の構成および特性が示されている。

【００５７】

【表３】

【００５８】さらに、表４には、実施例１０と異なるパ
ラメータを有する光ファイバについて、第２サイドコア
３にドープされているＧｅＯ_２の光ファイバ径方向濃度
分布の極大部の位置を第１サイドコア２側にした実施例
としての実施例１１および実施例１２の構成および特性
が示されている。なお、表４においては、ＧｅＯ_２の光
ファイバ径方向濃度分布の極大部の位置を、第１サイド
コア２側を０、クラッド５側を１として示している。

【００５９】また、表４には、実施例１１および実施例
１２とほぼ同様のパラメータを有し、第２サイドコア３
にドープされているＧｅＯ_２の光ファイバ径方向濃度分
布の極大部の位置をクラッド５側にして試作した試作例
である試作例２および試作例３の構成および特性が示さ
れている。

【００６０】

【表４】

【００６１】これらの表から明らかなように、第２サイ
ドコア３にドープするＧｅＯ_２の濃度分布の違いによっ
て実効遮断波長が大きく異なっている。

【００６２】ここで、表４の例では、曲げ損失を約１ｄ
Ｂ／ｍとした場合の諸特性の変化を示しており、第２サ
イドコア３の屈折率極大部を第２サイドコア３の径方向
中心部よりも第１サイドコア２側とすることにより、例
えば分散値および分散勾配がわずかに増大する傾向があ
るが、分散値および分散勾配の値は第２サイドコア３の
屈折率極大部を移動させる以外の手法で調整が可能であ
る。たとえば、センタコア１または第１サイドコア２の
屈折率などを変化させればよい。

【００６３】好ましくは、第２サイドコア３の屈折率極
大部の位置を第２サイドコアの幅の１／３よりも第１サ
イドコア側になるようにすると、分散値や分散勾配の調
整効果がある。また、このようにすると、製造性や製造
時のばらつきの観点からも良好であった。

【００６４】本発明者は、上記比屈折率差Δ１、Δ２、
Δ３および、センタコア１の直径ａ１と第１サイドコア
２の直径ａ２との比（ａ１／ａ２）、第２サイドコア３
の直径ａ３と第１サイドコア２の直径ａ２との比（ａ３
／ａ２）を、上記第１実施形態例で特定した範囲内で設
定することにより、実効コア断面積をより一層拡大し、
かつ、使用波長域における波長分散偏差を低減しようと
したときに、設定値によっては（例えば試作例１のよう
に）実効遮断波長が長波長側になってしまう場合もある
ことを知った。

【００６５】すなわち、一般に、光ファイバに第２サイ
ドコア３を設けることにより実効コア断面積Ａ_ｅｆｆを
大きくしようとすると、カットオフ波長が長波長側に移
動する。そして、例えば表３の試作例１のように波長１
４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内の使用波長域でシン
グルモード動作しないような光ファイバとなってしまう
場合がある。

【００６６】そこで、本発明者は、実効遮断波長を短波
長側にしてシングルモード動作可能とするために、様々
な検討を行ない、本第２実施形態例のように第２サイド
コア３の屈折率分布を例えば図２の（ａ）に示すような
分布にすると、実施例１０、実施例１１、実施例１２の
ように、実効遮断波長を短波長側にして、実効コア断面
積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減をよ
り一層高レベルに実現することができることを見出し
た。

【００６７】すなわち、図２（ａ）および表３、表４に
示した実施例１０、実施例１１、実施例１２のように、
第２サイドコア３の屈折率極大部を第２サイドコア３の
径方向中心部よりも第１サイドコア２側とすることによ
り、カットオフ波長を短波長側に移動させ、波長１４５
０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内の使用波長域でシングル
モード動作する光ファイバとすることが可能となる。

【００６８】この理由を、本発明者は以下のように考察
している。すなわち、光ファイバの伝搬モードのうち、
ＬＰ_Ｏｍ（ｍ＝２、３・・・）あるいはＬＰ_１１モード
は光ファイバ径方向の広い範囲に電界分布を有するもの
であるため、第２サイドコア３の屈折率極大部を第２サ
イドコア３の径方向中心部よりも第１サイドコア２側と
することにより、光ファイバを伝搬する光のＬＰ_Ｏ１モ
ードへの影響を小さくとどめながら、上記ＬＰ_Ｏｍモー
ドやＬＰ_１１モードへの光が伝搬しないようにして、シ
ングルモード動作できるようになる。

【００６９】本第２実施形態例は、この検討に基づいて
上記の如く構成を特定したものであるから、表３、表４
に示したように、上記優れた効果を奏することができ
る。

【００７０】次に、本発明に係る低分散光ファイバの第
３実施形態例について説明する。本第３実施形態例の低
分散光ファイバの屈折率プロファイルは、図３に示すも
のであり、本第３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、クラッド５と第２サイドコア３と
の間にクラッド５よりも屈折率が小さい低屈折率クラッ
ド部４が設けられていることである。

【００７１】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本第３実施形態例の構成を特定するにあたり、本発
明者は上記第２実施形態例の構成を特定する際の検討と
同様の検討を行なった。本第３実施形態例の構成はこの
検討に基づいて特定したものであり、本第３実施形態例
も上記第２実施形態例と同様の効果を奏することができ
る。

【００７２】例えば、表５には、本第３実施形態例の具
体例としての実施例１３の構成および特性と、該実施例
１３とほぼ同様の構成で低屈折率クラッド部４を省略し
て形成した試作例４の構成および特性が示されており、
この表から明らかなように、クラッド５と第２サイドコ
ア３との間に低屈折率クラッド部４を設けることによ
り、実効遮断波長を短波長側にすることができる。

【００７３】

【表５】

【００７４】次に、本発明に係る光伝送システムの一実
施形態例について説明する。本実施形態例の光伝送シス
テムは、上記第１又は第２又は第３実施形態例の低分散
光ファイバを含んで構成された光伝送路と、波長１４５
０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域における波長分散勾配が
負の分散補償デバイスとを有し、上記低分散光ファイバ
を含んで構成された光伝送路の正の波長分散勾配を前記
分散補償デバイスによって低減する構成としたことを特
徴としている。

【００７５】一例として、表１に示した構成および特性
を有する実施例７の低分散光ファイバと、負の分散と負
の波長分散勾配を有する分散補償デバイスとを接続して
光伝送システムを構築した。

【００７６】なお、上記分散補償デバイスは、図５の
（ａ）に示すような屈折率プロファイルを有し、センタ
コア１の外周側を第１サイドコア２で覆い、該第１サイ
ドコア２の外周側を第２サイドコア３で覆い、該第２サ
イドコア３の外周側をクラッド５で覆って形成された分
散補償光ファイバである。

【００７７】この分散補償光ファイバは、上記第１実施
形態例の低分散光ファイバと同様に、前記センタコア１
の最大屈折率をｎ１、前記第１サイドコア２の最小屈折
率をｎ２、前記第２サイドコア３の最大屈折率をｎ３、
前記クラッド５の屈折率をｎｃとしたとき、ｎ１>ｎ３>
ｎｃ>ｎ２と成しているが、前記比屈折率差Δ１、Δ
２、Δ３の各値が上記低分散光ファイバと異なり、例え
ばΔ１が約２．８５％、Δ２が約−１％、Δ３が約１．
２８％と成している。また、コア径比ａ１／ａ２／ａ３
が１／３／３．７程度である。

【００７８】また、上記分散補償デバイスは、同図の
（ｂ）に示すように、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍ
の波長域における分散特性が負の分散（例えば波長１５
５０ｎｍにおいて、約−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下）
と負の波長分散勾配（約−２．１８ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ
ｍ）を有しており、かつ、これらの絶対値が共に大き
い。そこで、上記光伝送システムにおいて、実施例７の
低分散光ファイバ７の長さと上記分散補償デバイスの長
さの比を９８対２とした。

【００７９】この光伝送システムの波長１５３０ｎｍ〜
１６００ｎｍの波長域における分散特性が図４の特性線
ａに示されている。また、同図の特性線ｂには、上記実
施例７の低分散光ファイバ７の波長１５３０ｎｍ〜１６
００ｎｍの波長域における分散特性が示されている。

【００８０】同図から明らかなように、低分散光ファイ
バ７に、例えば図５の（ｂ）に示したような、負の波長
分散勾配を有する分散補償デバイスを接続して光伝送シ
ステムを構築すると、光伝送システム全体における使用
波長域（この場合波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範
囲内の波長域）の分散偏差をより一層低減できる。

【００８１】また、この光伝送システムに適用する分散
補償デバイスは、上記のように負の波長分散勾配の絶対
値が大きいデバイスとすると、上記のように、デバイス
の長さを短くすることができ、分散特性以外の、非線形
特性等に影響を及ぼす割合を小さくし、上記各実施形態
例の低分散光ファイバの良好な特性を持つ、高品質の波
長分割多重光伝送可能な光伝送システムとすることがで
きる。

【００８２】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、
本発明の光伝送システムは、上記各実施形態例の低分散
光ファイバを含んで構成された光伝送路と、使用波長域
の波長分散勾配が負の分散補償デバイスとを組み合わせ
て使用波長域における分散偏差を小さくするものである
から、上記各実施形態例の低分散光ファイバに他の光フ
ァイバ、例えば使用波長域においてシングルモード動作
可能な光ファイバを接続した光伝送路を構成してもよ
い。

【００８３】また、適用する分散補償デバイスの構成は
特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであ
る。ただし、分散補償デバイスを上記のように分散補償
光ファイバにより形成すると、デバイスの形成および低
分散光ファイバを含んで構成された光伝送路との接続等
を行ないやすい。

【００８４】また、低分散光ファイバの上記各実施形態
例では、センタコア１と第２サイドコア３にＧｅＯ_２を
ドープし、第１サイドコア２にＦをドープしたが、第１
サイドコア２にＧｅＯ_２とＦをドープし、これらのドー
プ量を調整することにより、図１から図３に示すような
屈折率プロファイルとしてもよいし、その他の組成とし
てもよく、低分散光ファイバの組成は様々に設定される
ものである。

【００８５】さらに、低分散光ファイバの上記各実施形
態例では、１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍの波長域におい
て零分散を有さない構成としたが、波長１４５０ｎｍ〜
１６５０ｎｍの波長域に含まれる使用波長域に零分散を
有さない構成とすると、使用波長域において波長分割多
重伝送を行なったときの４光波混合の発生を抑制できる
ために、より広帯域の波長分割多重伝送に適した低分散
光ファイバとすることができる。

【００８６】

【発明の効果】本発明の低分散光ファイバによれば、実
効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差
の低減とを両立することを第１の目的とし、この第１の
目的を達成し、かつ、ケーブル化したときの曲げや側圧
による損失増加を低減することができるように、屈折率
プロファイルおよび各コア径の比を最適化したものであ
るから、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波
長分散偏差の低減とを両立し、しかも、ケーブル化した
ときの曲げや側圧による損失増加を低減することができ
る。

【００８７】また、本発明の低分散光ファイバにおい
て、第２サイドコアにはＳｉＯ_２の屈折率を上昇させる
添加物がドープされており、該第２サイドコアにドープ
されている前記添加物の光ファイバ径方向の濃度分布は
極大部を有して該極大部の位置が前記第２サイドコアの
径方向中心部よりも第１サイドコア側と成している構成
のものや、クラッドと第２サイドコアとの間に前記クラ
ッドよりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設けら
れている構成のものにおいては、実効遮断波長を短波長
化することが可能である。

【００８８】そのため、この構成によれば、実効コア断
面積のより一層の拡大と使用波長域における波長分散偏
差のより一層の低減を図り、かつ、シングルモード動作
可能な優れた低分散光ファイバとすることができる。

【００８９】さらに、、第２サイドコアにはＳｉＯ_２の
屈折率を上昇させる添加物がドープされており、該第２
サイドコアにドープされている前記添加物の光ファイバ
径方向の濃度分布は極大部を有して該極大部の位置が前
記第２サイドコアの径方向中心部よりも第１サイドコア
側と成している構成において、前記添加物をＧｅＯ_２と
すると、従来の光ファイバ製造技術を生かして上記光フ
ァイバを容易に形成することができる。

【００９０】さらに、本発明の低分散光ファイバにおい
て、波長１５２０ｎｍ〜１６２０ｎｍの波長域に零分散
を有していない構成のものによれば、上記いずれかの波
長域において例えば波長分割多重光伝送を行なったとき
に、その波長域における４光波混合の発生を抑制し、非
線形現象による波形の歪みを抑制できる。

【００９１】さらに、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍ
の波長域に含まれる任意の３０ｎｍの帯域を有する波長
域における分散値の最大値と最小値との偏差を２ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍ以下とした構成のものによれば、この波長域
において例えば波長分割多重光伝送を行なったときに、
波長分散による波形の歪みをより確実に抑制できる。

【００９２】さらに、本発明の光伝送システムにおいて
は、上記低分散光ファイバを含む光伝送路を用い、しか
も、この低分散光ファイバを含む光伝送路の波長１４５
０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域における正の波長分散勾
配を分散補償デバイスの負の波長分散勾配により低減す
ることにより、上記波長帯における波長分散勾配を零に
近づけ、波長分散の影響をより一層抑制できるために、
高品質な波長分割多重伝送可能な光伝送システムを構築
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低分散光ファイバの第１実施形態
例の光ファイバ径方向に対する屈折率分布（横断面上の
屈折率分布）を示す要部構成図である。

【図２】本発明に係る低分散光ファイバの第２実施形態
例の光ファイバ径方向に対する屈折率分布（ａ）と第２
実施形態例の比較のために試作した光ファイバの光ファ
イバ径方向に対する屈折率分布（ｂ）を示す要部構成図
である。

【図３】本発明に係る低分散光ファイバの第３実施形態
例の光ファイバ径方向に対する屈折率分布を示す要部構
成図である。

【図４】本発明に係る低分散光ファイバを用いた光伝送
システムの一実施形態例の分散特性を、この光伝送シス
テムに適用した低分散光ファイバの分散特性と共に示す
グラフである。

【図５】上記光伝送システムの一実施形態例に適用した
分散補償デバイスの屈折率分布を示す説明図（ａ）と分
散特性を示すグラフ（ｂ）である。

【図６】従来波長分割多重光伝送用として提案されてい
る光ファイバの光ファイバ径方向に対する屈折率分布
（横断面上の屈折率分布）を示す説明図である。

【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低屈折率クラッド部５クラッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相曽景一東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者小山直人東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者寺田淳東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者小相澤久東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者井上克徳東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H050 AB03Y AB05X AB07X AB10X AC15 AC28 AC38 AC73 AC76 AC81 AD01 5K002 CA01 DA02 FA02

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
の最大屈折率をｎ１、前記第１サイドコアの最小屈折率
をｎ２、前記第２サイドコアの最大屈折率をｎ３、前記
クラッドの屈折率をｎｃとしたとき、ｎ１>ｎ３>ｎｃ>
ｎ２と成し、前記センタコアの最大屈折率の前記クラッ
ドに対する比屈折率差Δ１が０．４％≦Δ１≦０．７％
であり、前記第１サイドコアの最小屈折率の前記クラッ
ドに対する比屈折率差Δ２が−０．３０％≦Δ２≦−
０．０５％であり、前記第２サイドコアの最大屈折率の
前記クラッドに対する比屈折率差Δ３が０．２％≦Δ３
と成し、前記センタコアの直径ａ１と前記第１サイドコ
アの直径ａ２との比（ａ１／ａ２）が０．４以上０．７
以下と成し、前記第２サイドコアの直径ａ３と前記第１
サイドコアの直径ａ２との比（ａ３／ａ２）が１．６以
下と成していることを特徴とする低分散光ファイバ。
【請求項２】第２サイドコアにはＳｉＯ_２の屈折率を
上昇させる添加物がドープされており、該第２サイドコ
アにドープされている前記添加物の光ファイバ径方向の
濃度分布は極大部を有して該極大部の位置が前記第２サ
イドコアの径方向中心部よりも第１サイドコア側と成し
ていることを特徴とする請求項１記載の低分散光ファイ
バ。
【請求項３】添加物はＧｅＯ_２であることを特徴とす
る請求項２記載の低分散光ファイバ。
【請求項４】クラッドと第２サイドコアとの間に前記
クラッドよりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設
けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２又
は請求項３記載の低分散光ファイバ。
【請求項５】波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長
域に含まれる使用波長域に零分散を有していないことを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載
の低分散光ファイバ。
【請求項６】波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長
域に含まれる任意の３０ｎｍの帯域を有する波長域にお
ける分散値の最大値と最小値との偏差が２ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５
のいずれか一つに記載の低分散光ファイバ。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一つに
記載の低分散光ファイバを含んで構成された光伝送路
と、波長１４５０ｎｍ〜１６５０ｎｍの波長域における
波長分散勾配が負の分散補償デバイスとを設け、前記波
長域における前記光伝送路の正の波長分散勾配を前記分
散補償デバイスによって低減する構成としたことを特徴
とする低分散光ファイバを用いた光伝送システム。