JP2002116338A

JP2002116338A - 光ファイバおよびそれを用いた光伝送路

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Publication number: JP2002116338A
Application number: JP2000305062A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Mukasa; 和則武笠
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-19
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP4413407B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正分散光ファイバとの接続により非線形現象
による波形歪みと分散による波形歪みを共に抑制可能な
光伝送路を形成可能な光ファイバを提供する。【解決手段】屈折率分布形状がα乗プロファイルと成
しているセンタコア１の外周側に第１サイドコア２、第
２サイドコア３、クラッド５を順に設け、センタコア１
の屈折率最大部のクラッド５に対する比屈折率差Δ１を
１．０％以上１．６％以下とし、αを２以上４以下と
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−０．６５％以上−０．３％以下とし、第２サイ
ドコア３のクラッド５に対する比屈折率差Δ３を０．１
５％以上０．４０％以下とし、センタコア１の半径ａ、
第１サイドコア２の半径ｂ、第２サイドコア３の半径ｃ
の関係を、１：１．７〜２．３：２．４〜３．５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、例えば波長多重光
伝送を行なう際に用いられる光ファイバおよびそれを用
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】また、現在は、この種の波長多重伝送を、
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のように、波長１
５５０ｎｍをほぼ中心とした波長帯。以後、波長１．５
５μｍ帯という用語は、この意味で用いる。）で行なう
ことが検討されている。

【０００４】なお、周知の如く、光通信の伝送網とし
て、波長１．３μｍ付近の波長帯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おり、このシングル
モード光ファイバは非線形性や伝送損失、偏波依存性損
失などの特性が比較的優れているが、波長多重伝送用の
波長帯として検討されている波長１．５５μｍ帯で大き
な正の分散値（約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）と正の分散勾
配（約０．０６ｐｓ／ｎｍ² ／ｋｍ）を有する。

【０００５】そのため、これらの分散値と分散勾配を補
償する手段を講じないと、シングルモード光ファイバを
用いて波長１．５５μｍ帯における波長多重伝送を行な
うことは困難である。そこで、シングルモード光ファイ
バの波長１．５５μｍ帯における分散値と分散勾配を短
い長さの光ファイバにより補償できるモジュール型分散
補償光ファイバが盛んに検討されている。例えばこの種
のモジュール型分散補償光ファイバのうち、波長１．５
５μｍ帯における分散値の絶対値を伝送損失で割った値
（ＦＯＭ）を２００程度としたものが提案されている。

【０００６】なお、上記モジュール型分散補償光ファイ
バの例として、マッチドクラッドファイバのような単峰
型の分散補償光ファイバが提案されたが、この種の分散
補償光ファイバは波長１．５５μｍ帯における分散値を
負にできても、分散スロープを負にはできない。そのた
め、一波長の分散が補償されても分散スロープが増大し
てしまう。

【０００７】そこで、波長１．５５μｍ帯において負の
分散スロープを有する光ファイバとして、例えば図６に
示すように、クラッド５よりも屈折率が高いセンタコア
１の外周側にクラッド５よりも屈折率が低いサイドコア
１２を設けたＷ型の分散補償光ファイバが提案された。
この種の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯に
おける分散値と分散スロープ光ファイバを共に負にでき
る。そのため、Ｗ型の分散補償光ファイバは、波長１．
５５μｍ帯におけるシングルモード光ファイバの分散と
分散スロープ光ファイバを補償するモジュール型分散補
償光ファイバとして注目されてきた。

【０００８】なお、分散補償光ファイバによる分散補償
性能は、次の式（１）で定義される補償率で表現すると
分かりやすく、補償率の値が１００％に近いほど広帯域
分散補償が可能となる。

【０００９】補償率＝｛Ｓ（ＤＣＦ）／Ｓ（ＳＭＦ）｝／｛Ｄ（ＤＣＦ）／Ｄ（ＳＭＦ）｝ ×１００・・・・・（１）

【００１０】この補償率を波長１．５５μｍ帯において
波長多重伝送を行なうことに対応させて定義した場合、
（１）の式中、Ｓ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波
長１．５５μｍ帯における分散スロープの平均値であ
り、Ｓ（ＳＭＦ）は伝送用のシングルモード光ファイバ
の波長１．５５μｍ帯での分散スロープの平均値であ
る。また、Ｄ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波長
１．５５μｍにおける分散値であり、Ｄ（ＳＭＦ）は伝
送用のシングルモード光ファイバの波長１．５５μｍに
おける分散値である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように短いファイバ長でもって分散を補償するために、
分散補償光ファイバに高い負の分散と負の分散スロープ
を持たせるためには、分散補償光ファイバの屈折率分布
を定める各種パラメータの条件が非常に厳しくなり、製
造が難しくなる上に、負の高い分散と分散スロープを持
たせる屈折率構造にすると必然的に非線形現象が生じや
すくなり、光ファイバのモードフィールド径や実効コア
断面積も小さくなる。前記非線形現象が生じると、信号
波形の歪みが生じ、波長多重光伝送の高速化、大容量化
を行う上で新たな問題となる。

【００１２】また、光ファイバの実効コア断面積が小さ
くなると、光ファイバの曲げによる伝送損失が大きくな
るという問題や、シングルモード光ファイバと接続した
ときの接続損失が大きくなるといった問題が生じること
になる。

【００１３】そこで、分散補償光ファイバを単にモジュ
ール化した分散補償専用の光ファイバとすることから発
想を転換し、シングルモード光ファイバとほぼ同じ長さ
の分散補償光ファイバを接続して、シングルモード光フ
ァイバを伝搬して来る光信号の分散を分散補償光ファイ
バによって補償しながら光信号を長距離伝送できる線路
用の分散補償光ファイバが提案されるようになった。

【００１４】例えばECOC'97 Vol.1 p127等には、シング
ルモード光ファイバと逆の分散特性を有する分散補償光
ファイバを光伝送路用として適用する提案が成されてい
る。この種の線路用の分散補償光ファイバは、波長１．
５５μｍ帯における分散値が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜
−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度である。

【００１５】しかしながら、上記線路用の分散補償光フ
ァイバは、モジュール型分散補償光ファイバに比べて低
非線形であるものの、シングルモード光ファイバに比べ
れば非線形現象が生じ易いものである。

【００１６】そこで、本発明者は、さらに発想を転換
し、上記のようなシングルモード光ファイバと逆の分散
特性を有する分散補償光ファイバをシングルモード光フ
ァイバと同じ長さで接続して、波長多重伝送用の伝送路
を形成するよりも、例えばシングルモード光ファイバの
半分以下の長さでシングルモード光ファイバの分散を補
償でき、かつ、低非線形性、低損失、低偏波モード分散
特性を有する光ファイバを、シングルモード光ファイバ
と接続して光伝送路を形成することにより、波長多重伝
送により適した新たな光伝送路を形成できると考えた。

【００１７】本発明は、上記のような考えに基づいてな
されたものであり、正分散光ファイバの分散を補償する
機能と光伝送線路の一部としての機能を併せ持つ、低非
線形性、低損失、低偏波モード分散特性の光ファイバを
提供することを本発明の第１の目的とし、さらに、本発
明の第２の目的は、光伝送用正分散光ファイバと前記光
ファイバを接続して成る非線形特性や低曲げ損失特性、
光伝送特性等に優れた光伝送路を提供することにある。

【００１８】

【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、第１の発明の光ファイ
バは、波長１．５５μｍ帯における分散値を−９０ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の値と
し、前記波長帯における分散値を分散スロープで割った
値を２５０〜５００とし、前記波長帯における分散値の
絶対値を伝送損失で割った値を１８０以上とし、波長
１．５５μｍにおける伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ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。

【００１９】また、第２の発明の光ファイバは、上記第
１の発明の構成に加え、波長１．５５μｍ帯における実
効コア断面積を２０μｍ^２以上とし、前記波長帯におけ
る偏波モード分散値を０．２０ｐｓ／ｋｍ^１／２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】さらに、第３の発明の光ファイバは、上記
第１又は第２の発明の構成に加え、波長１．５５μｍ帯
における曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ
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。

【００２１】さらに、第４の発明の光ファイバは、上記
第１又は第２又は第３の発明の構成に加え、屈折率分布
形状がα乗プロファイルと成しているセンタコアの外周
側を該センタコアよりも屈折率が低い第１サイドコアで
覆い、該第１サイドコアの外周側を第１サイドコアより
も屈折率が高く前記センタコアの屈折率最大部よりも屈
折率が低い第２サイドコアで覆い、該第２サイドコアの
外周側を該第２サイドコアよりも屈折率が低く前記第１
サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成さ
れており、前記センタコアの屈折率最大部のクラッドに
対する比屈折率差をΔ１としたとき、Δ１を１．０％以
上１．６％以下とし、前記αを２以上４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。

【００２２】さらに、第５の発明の光ファイバは、上記
第４の発明の構成に加え、第１サイドコアのクラッドに
対する比屈折率差をΔ２とし、第２サイドコアのクラッ
ドに対する比屈折率差をΔ３としたとき、Δ２を−０．
６５％以上−０．３％以下とし、Δ３を０．１５％以上
０．４０％以下とし、第１サイドコアの半径をセンタコ
アの半径の１．７倍以上２．３倍以下とし、第２サイド
コアの半径をセンタコアの半径の２．４倍以上３．５倍
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。

【００２３】さらに、第６の発明の光伝送路は、少なく
とも波長１．５５μｍ帯における分散値が１０ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の正分散光ファ
イバと、該正分散光ファイバの約９分の１以上約２分の
１以下の長さを有する第１乃至第５のいずれか一つの発
明の光ファイバを接続して形成した構成をもって課題を
解決する手段としている。

【００２４】さらに、第７の発明の光伝送路は、上記第
６の発明の構成に加え、正分散光ファイバと第１乃至第
５のいずれか一つの発明の光ファイバとの間に、波長
１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバを接続し、該
波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバの長さを
該波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバに直接
接続されている正分散光ファイバの長さの１００分の１
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。

【００２５】本発明では、例えば、波長１．３ μｍ帯
に零分散を持つ（より具体的には波長１．３１μｍに零
分散を持つ）シングルモード光ファイバ等の正分散光フ
ァイバに、シングルモード光ファイバの長さに対して約
９分の１以上約２分の１以下の長さだけ、本発明の光フ
ァイバが接続されて光伝送路が形成される。

【００２６】例えば信号光送信側に正分散光ファイバを
接続した場合を考えると、光伝送路を用いて波長１．５
５μｍ帯の光信号を用いて波長多重光伝送を行うと、波
長１．５５μｍ帯の各波長は正分散光ファイバを伝送す
るにつれ、正の分散が増加して行く。その後、波長多重
の各波長の光信号は、正分散光ファイバから本発明の光
ファイバに切り替わって伝送される。

【００２７】本発明の光ファイバは、波長１．５５μｍ
帯において−９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ以下の範囲の負の分散値を有しており、波長
１．５５μｍ帯における正分散光ファイバの分散値を約
１０〜２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすると、本発明の光ファ
イバは、波長１．５５μｍ帯における分散の絶対値が正
分散光ファイバの分散値の約２倍〜約９倍である。

【００２８】したがって、本発明の光ファイバを、その
分散値に応じて、正分散光ファイバの約９分の１以上約
２分の１以下の長さだけ接続することにより、正分散光
ファイバを伝搬して来ることによって増加した分散は、
本発明の光ファイバの分散値によって、本発明の光ファ
イバを伝搬して行くにつれ次第に減殺される方向に補償
されて行く。そして、本発明の光ファイバの終端側で、
波長多重の各波長の分散はほぼ零に補償されて受信され
ることになる。

【００２９】また、本発明の光ファイバは、波長１．５
５μｍ帯における分散値を分散スロープで割った値が正
であり、分散値が負であるから、分散スロープが負であ
る。そのため、正分散光ファイバの波長１．５５μｍ帯
における正の分散スロープは、本発明の光ファイバによ
って減殺される。

【００３０】また、本発明の光ファイバは、波長１．５
５μｍにおける伝送損失を０．３０ｄＢ／ｋｍ以下とし
ているので、波長多重光を本発明の光ファイバに通した
ときに、現在用いられているシングルモード光ファイバ
に分散補償モジュールを接続した光伝送系に波長多重光
を通したときと同程度の損失でもって、支障無く光伝送
できる。

【００３１】さらに、周知の如く、有効コア断面積を大
きくすることにより非線形現象による歪みを抑制できる
ので、前記波長帯における実効コア断面積を２０μｍ^２
以上とした本発明の光ファイバにおいては、非線形現象
による歪みをより一層確実に抑制できる。また、偏波モ
ード分散値を０．２０ｐｓ／ｋｍ^１／２以下とすると、
波長多重光を本発明の光ファイバに通したときに、現在
用いられているシングルモード光ファイバに波長多重光
を通したときと同程度の偏波モード分散による歪みでも
って、支障なく伝送させることが可能となる。

【００３２】さらに、前記波長帯における曲げ直径２０
ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下とした本発明の光
ファイバは、光ファイバの曲げによる伝送損失の増大を
確実に防止できる。

【００３３】また、屈折率分布形状がα乗プロファイル
と成しているセンタコアの外周側を該センタコアよりも
屈折率が低い第１サイドコアで覆い、該第１サイドコア
の外周側を第１サイドコアよりも屈折率が高く前記セン
タコアよりも屈折率が低い第２サイドコアで覆い、該第
２サイドコアの外周側を該第２サイドコアよりも屈折率
が低く前記第１サイドコアよりも屈折率が高いクラッド
で覆って形成することで、本発明の光ファイバの前記設
定される条件を備えた屈折率構造の光ファイバを容易に
製造することが可能となる。

【００３４】さらに、上記屈折率プロファイルにおい
て、前記センタコアのクラッドに対する比屈折率差Δ１
を１．０％以上１．６％以下とし、αを２以上４以下と
することにより、波長１．５５μｍ帯において−９０ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲
の負の分散値を有し、かつ、波長１．５５μｍ帯におけ
る実効コア断面積が２０μｍ^２以上の光ファイバを確実
に形成できる。

【００３５】さらに、第１サイドコアのクラッドに対す
る比屈折率差をΔ２としたとき、Δ２を−０．６５％以
上−０．３％以下とし、第２サイドコアのクラッドに対
する比屈折率差をΔ３としたとき、Δ３を０．１５％以
上０．４０％以下とし、第１サイドコアの半径をセンタ
コアの半径の１．７倍以上２．３倍以下とし、第２サイ
ドコアの半径をセンタコアの半径の２．４倍以上３．５
倍以下としたことで、さらに、より一層、低非線形性と
低曲げ損失性を確実に図ることが可能となる。

【００３６】このように、本発明の光ファイバの屈折率
プロファイルを最適化することにより、本発明の光ファ
イバと正分散光ファイバを有して構成される波長多重光
伝送路の光伝送特性を高めることが可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。図１には本発明に係る光ファイバの
一実施形態例の屈折率分布プロファイルが示されてい
る。光ファイバの屈折率分布のプロファイルとしては、
様々な形態の屈折率プロファイルのものとすることが可
能であるが、本実施形態例では、構造が比較的単純で、
屈折率構造の設計、制御がしやすく、伝送損失も小さ
い、図１に示すような屈折率プロファイルを採用してい
る。

【００３８】本実施形態例の光ファイバの屈折率構造
は、屈折率分布形状がα乗プロファイルと成しているセ
ンタコア１の外周側を該センタコア１よりも屈折率が低
い第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１サイドコア２よりも屈折率が高く前記センタコ
ア１の屈折率最大部よりも屈折率が低い第２サイドコア
３で覆い、該第２サイドコア３の外周側を該第２サイド
コア３よりも屈折率が低く前記第１サイドコア２よりも
屈折率が高いクラッド５で覆って形成されている。

【００３９】また、本実施形態例において、クラッド５
は純シリカ（ＳｉＯ₂）の層により形成されており、第
１サイドコア２は純シリカ（ＳｉＯ₂）に屈折率を低く
するフッ素（Ｆ）をドープすることにより形成されてお
り、また、センタコア１と第２サイドコア３は純シリカ
に屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）をドープするこ
とにより形成されている。

【００４０】さらに、本実施形態例の光ファイバは、前
記センタコア１の屈折率最大部のクラッド５に対する比
屈折率差をΔ１としたとき、Δ１を１．０％以上１．６
％以下とし、前記αを２以上４以下としている。また、
第１サイドコアのクラッドに対する比屈折率差をΔ２と
したとき、Δ２を−０．６５％以上−０．３％以下と
し、第２サイドコアのクラッドに対する比屈折率差をΔ
３としたとき、Δ３を０．１５％以上０．４０％以下と
している。

【００４１】なお、図１に示す屈折率構造において、セ
ンタコア１の屈折率最大部の屈折率をｎ_C、第１サイド
コア２の屈折率をｎ_s１、第２サイドコア３の屈折率を
ｎ_s２、クラッド５の屈折率をｎ_L としたとき、センタ
コア１の屈折率最大部のクラッド５に対する比屈折率差
Δ１は次の（２）式により定義している。

【００４２】 Δ１＝｛（ｎ_C ² −ｎ_L ² ）／２ｎ_C ² ｝×１００・・・・・（２）

【００４３】また、第１サイドコア２のクラッド５に対
する比屈折率差Δ２は次の（３）式により定義してい
る。

【００４４】 Δ２＝｛（ｎ_s１ ² −ｎ_L ²）／２ｎ_s１ ² ｝×１００・・・・・（３）

【００４５】さらに、第２サイドコア３のクラッド５に
対する比屈折率差Δ３は次の（４）式により定義してい
る。

【００４６】 Δ３＝｛（ｎ_s２ ² −ｎ_L ²）／２ｎ_s２ ² ｝×１００・・・・・（４）

【００４７】さらに、本実施形態例において、第１サイ
ドコア２の半径ｂはセンタコア１の半径ａの１．７倍以
上２．３倍以下、第２サイドコア３の半径ｃはセンタコ
ア１の半径ａの２．４倍以上３．５倍以下と成してい
る。

【００４８】本実施形態例の光ファイバは、正分散光フ
ァイバを伝搬することにより発生する分散を補償する機
能と、光信号を伝搬する伝送路としての機能とを併せ持
つ構成とし、さらに、本実施形態例の光ファイバをシン
グルモード光ファイバ等の正分散光ファイバと１：１の
長さで接続するのではなく、例えば正分散光ファイバの
約９分の１〜約２分の１の長さの本実施形態例の光ファ
イバを正分散光ファイバに接続して、正分散光ファイバ
により発生する分散を補償しようとするものである。

【００４９】そこで、本実施形態例の光ファイバの波長
１．５５μｍ帯における分散値を、−９０ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定し、正分散光フ
ァイバの分散値の絶対値の約２倍から６倍としている。

【００５０】また、本実施形態例の光ファイバは、波長
１．５５μｍ帯における分散値を同波長帯における分散
スロープで割った値を２５０〜５００とし、正分散光フ
ァイバに本実施形態例の光ファイバを接続したときの補
償率を１００％に近い値にしている。

【００５１】さらに、本実施形態例の光ファイバは、光
信号を伝搬する伝送路としての機能を優先させたこと
で、屈折率プロファイル設計の制約が緩やかとなり、低
非線形性伝送路が容易に形成できることとなった。

【００５２】具体的には、本実施形態例の光ファイバ
は、波長１．５５μｍ帯における各特性値を以下の値と
した。すなわち、分散値の絶対値を伝送損失で割った値
（ＦＯＭ）を１８０以上とし、実効コア断面積を２０μ
ｍ^２以上とし、偏波モード分散値を０．２０ｐｓ／ｋｍ
^１／２以下とし、曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０
ｄＢ／ｍ以下とした。また、波長１．５５μｍにおける
伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とした。

【００５３】なお、本発明者は、上記特性を有する本実
施形態例の光ファイバ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。

【００５４】まず、センタコア１のクラッド５に対する
比屈折率差Δ１を多少小さくしても、第２サイドコア３
の効果によって曲げ損失の増大抑制が可能な、図１に示
す構成の屈折率プロファイルを決定した。そして、この
屈折率プロファイルにおいて、比屈折率差Δ１を１．３
％に設定した。

【００５５】なお、従来のモジュール型分散補償光ファ
イバにおいては、例えばセンタコアのクラッド５に対す
る比屈折率差Δ１を２．０％程度に大きくしているが、
本実施形態例の光ファイバは線路用であるために、比屈
折率差Δ１の値を上記のように２．０％よりも小さい値
である１．３％に設定した。

【００５６】そして、比屈折率差Δ２、Δ３を変数とし
て光ファイバの特性の変化を検討した。例えば、比屈折
率差Δ３を０．２５％とし、センタコア１の半径ａ：第
１サイドコア２の半径ｂ：第２サイドコア３の半径ｃ＝
１：２：３にし、比屈折率差Δ２をパラメータとして表
１のように様々に変化させて形成される光ファイバにつ
いて、表１に示す各特性をシミュレーションにより求め
た。

【００５７】なお、以下に示す各表において、分散は波
長１．５５μｍにおける分散値、ｓｌｏｐｅは波長１．
５５μｍ帯における分散スロープ（分散勾配）の平均
値、補償率は、前記式（１）から求められる値、Ａｅｆ
ｆは波長１．５５μｍの光を伝搬したときの有効コア屈
折率、λｃはカットオフ波長、伝搬屈折率β／ｋは波長
１．５５μｍの光に対する伝搬屈折率であり、伝搬屈折
率の値は伝搬条件の良さを示す指数となる。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１から明らかなように、比屈折率差Δ２
の値が−０．６％近くになると、実効コア断面積が２３
μｍ^２以下となって低非線形の実現が徐々に厳しくな
り、また、伝搬屈折率が１．４４５８９となり、曲げ損
失が増加する危険性の観点からも厳しくなる。一方、比
屈折率差Δ２が−０．４％に近づいていくと、分散特性
（分散値の絶対値及び補償率）が実用可能であるが最適
ではない値となることが分かった。そこで、比屈折率差
Δ２の値は−０．５０〜−０．５５％程度が最適値であ
ると判断した。

【００６０】次に、上記結果に基づき、比屈折率差Δ２
を−０．５５％として、センタコアの半径ａと第１サイ
ドコアの半径ｂの割合（ａ／ｂ）を変えていった場合
に、表１に示した各特性がどう変化するかをシミュレー
ションにより検討した。その結果を表２に示す。

【００６１】

【表２】

【００６２】表２より、上記割合（ａ／ｂ）の値を０．
５０付近にすると、分散値の絶対値の大きさが最大で、
実効コア断面積も２３μｍ^２以上と大きく、補償率も９
０％程度となるので、上記割合（ａ／ｂ）の値は０．５
０付近に最適値があると判断した。

【００６３】また、比屈折率差Δ３およびセンタコアの
半径ａと第２サイドコアの半径ｃの割合（ａ／ｃ）に関
しても、上記と同様の検討を行なったところ、比屈折率
差Δ３の最適値は０．３２％程度、上記割合（ａ／ｃ）
の最適値は０．３５％程度であることが分かった。

【００６４】なお、一般的に、比屈折率差Δ３を大きく
したり、第２サイドコア３の幅を広くする（換言すれ
ば、ａ／ｃを小さくする）と、実効コア断面積は拡大し
ていき、分散値の絶対値は大きくなるが、第２サイドコ
ア３の屈折率や幅を大きくするとカットオフ波長が大き
くなる。このカットオフ波長が光信号の波長より長くな
ってしまうと、光信号の波長におけるシングルモード条
件を満たすことができなくなってしまう。

【００６５】また、一般的に、比屈折率差Δ１を小さく
していくと、分散値が正の側に移動する一方、実効コア
断面積が大きくなり、より低非線形、低損失、低偏波依
存性損失が達成され、その逆に、比屈折率差Δ１を大き
くしていくと、実効コア断面積が小さくなるが分散値の
絶対値は大きくなる。

【００６６】したがって、上記検討結果は、いずれも比
屈折率差Δ１を１．３％として行なったものであるが、
比屈折率差Δ１を適宜に変化させれば、用途に応じて所
望の特性を得られる可能性があるので、あらゆる比屈折
率差Δ１の値に関して、上記と同様の検討を行なって他
のパラメータの最適化を行なった。

【００６７】図２には、比屈折率差Δ１の値を様々に変
化させたときの光ファイバの分散値（特性線Ａ）と実効
コア断面積の値（特性線Ｂ）がそれぞれ示されている。
比屈折率差Δ１の値を大きくしすぎると、伝送損失や偏
波依存性損失等の劣化を伴い、一方、比屈折率差Δ１の
値を小さくしていくと、実効コア断面積は大きくなる
が、分散の絶対値が小さくなってしまう。そこで、比屈
折率差Δ１の最適値は、１．０％以上１．６％以下、好
ましくは１．２％以上１．６％以下に決定した。

【００６８】そして、この比屈折率差Δ１の範囲に対応
させて、あらゆるパラメータの最適値を検討し、本実施
形態例では、最適な屈折率プロファイルとして、αの範
囲を２以上４以下とし、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の範囲を−０．６５％以上−
０．３％以下とし、第２サイドコア３のクラッド５に対
する比屈折率差Δ３の範囲を０．１５％以上０．４０％
以下に決定した。また、第１サイドコア２の半径ｂをセ
ンタコア１の半径ａの１．７倍以上２．３倍以下とし、
第２サイドコア３の半径ｃをセンタコア１の半径ａの
２．４倍以上３．５倍以下に決定した。

【００６９】その結果、本実施形態例の光ファイバは、
波長１．５５μｍ帯における分散値を−９０ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとして、正分散光フ
ァイバの分散値の絶対値の約２倍から９倍とし、正分散
光ファイバの約９分の１以上約２分の１以下の長さで正
分散光ファイバの分散を補償できるようにし、かつ、波
長１．５５μｍ帯における実効コア断面積を２０μｍ^２
以上とする等、低非線形、低損失の伝送路を形成できる
光ファイバとなった。

【００７０】図３には、上記実施形態例の光ファイバを
用いた光通信システムの一例が示されている。同図にお
いて、３１は光送信部、３５は光受信部を示しており、
同図に示すシステムは、光増幅器３２、正分散光ファイ
バ３３、上記実施形態例の光ファイバ３４を順に接続し
た構成体３６を、光送信部３１と光受信部３５との間に
複数（同図では２個）直列に接続したものである。な
お、前記の如く、正分散光ファイバ３３は、従来のシン
グルモード光ファイバと同様に、波長１．５５μｍ帯に
おいて正の分散と正の分散スロープを有する。

【００７１】それぞれの構成体３６において、上記実施
形態例の光ファイバ３４は正分散光ファイバ３３の分散
と分散スロープを補償できるように、正分散光ファイバ
の長さの約９分の１以上約２分の１以下の長さとしてい
る。

【００７２】この光伝送路においては、正分散光ファイ
バ３３と上記実施形態例の光ファイバ３４が、互いに分
散と分散スロープを相殺し合い、正分散光ファイバ３３
を伝搬して来ることによって増加した分散は、上記実施
形態例の光ファイバ３４の分散値によって、上記実施形
態例の光ファイバ３４を伝搬して行くにつれ次第に減殺
される方向に補償される。そして、上記実施形態例の光
ファイバ３４の終端側で、波長多重の各波長の分散はほ
ぼ零に補償される。

【００７３】この光伝送路は、例えば波長１５００ｎｍ
〜１６００ｎｍに渡って、±１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の
低分散も達成できる。さらに、この光伝送路は、例えば
Ｃ−Ｂａｎｄと呼ばれる波長１５３０ｎｍ〜１５６５ｎ
ｍについては、０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下という超低
分散も達成可能である。

【００７４】また、上記実施形態例の光ファイバは、前
記の如く波長１．５５μｍ帯における実効コア断面積が
大きいものの、正分散光ファイバに比べると小さいの
で、光増幅器３２の出力側に直接正分散光ファイバ３３
を接続し、その出力側に上記実施形態例の光ファイバ３
４を接続している。

【００７５】すなわち、周知の如く、非線形現象は、光
ファイバに入力される入力光の強度が大きいほど発生し
やすいため、強い光信号の出力側（図３では各光増幅器
３２の出力側）に近い光ファイバを低非線形の正分散光
ファイバ３３とし、その出力側に上記実施形態例の光フ
ァイバ３４を接続することにより、非線形現象による波
形歪みの抑制をより一層確実にしている。

【００７６】さらに、周知の如く、正分散光ファイバ
は、低非線形であるだけでなく、低損失であるので、従
来提案されていた光伝送路のように、線路用の分散補償
光ファイバをシングルモード光ファイバ等の正分散光フ
ァイバと同じ長さだけ接続して形成する場合に比べ、図
３に示すシステムのように、正分散光ファイバの長さを
上記実施形態例の光ファイバより長くして光伝送路を形
成することにより、非線形現象による波形歪みと損失の
両方を抑制できる優れた光伝送路にできる。

【００７７】また、正分散光ファイバ３３と上記実施形
態例の光ファイバ３４との間に、波長１．５５μｍ帯に
零分散をもつ光ファイバを接続して光伝送路を形成して
もよい。この場合、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ
光ファイバの長さは、波長１．５５μｍ帯に零分散をも
つ光ファイバに直接接続されている正分散光ファイバ３
３の長さの１００分の１以下とする。

【００７８】上記波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光
ファイバのモードフィールド径は、正分散光ファイバ３
３のモードフィールド径と上記実施形態例の光ファイバ
３４のモードフィールド径の間の範囲内の値である。上
記波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバを正分
散光ファイバ３３と光ファイバ３４との間に介設する
と、正分散光ファイバ３３と光ファイバ３４とのモード
フィールド径の違いを波長１．５５μｍ帯に零分散をも
つ光ファイバにより緩和できるので、光伝送路全体にお
ける接続損失を低減することができる。

【００７９】また、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ
光ファイバの長さは、正分散光ファイバ３３の長さの１
００分の１以下であるため、波長１．５５μｍ帯に零分
散をもつ光ファイバを設けることによって光伝送路の分
散特性等にも全くといっていいほど影響を与えない。

【００８０】図４には、上記実施形態例の光ファイバを
用いた光通信システムのさらに別の例が示されている。
同図に示すシステムは、光送受信器３７，３８の間の光
伝送路により双方向通信を行なうものであり、正分散光
ファイバ３３ａと正分散光ファイバ３３ｂとの間に上記
実施形態例の光ファイバ３４を介設している。

【００８１】このシステムにおいても、上記実施形態例
の光ファイバ３４は正分散光ファイバ３３ａ，３３ｂの
分散と分散スロープを補償できるように、正分散光ファ
イバの長さの約９分の１以上約２分の１以下の長さとし
ている。

【００８２】この図４に示すシステムにおいても、図３
に示すシステムと同様の効果を奏することができる。ま
た、図４に示すシステムは、双方向システムであるた
め、光送受信器３７，３８に近い側に正分散光ファイバ
３３ａ，３３ｂを設けることにより、光送受信器３７，
３８のどちらから信号光を送信しても、より低非線形な
正分散光ファイバ３３ａ，３３ｂに最初に信号光が入射
されるため、非線形現象もより確実に抑制できる。

【００８３】（実施例）次に、本実施形態例の光ファイ
バの実施例について説明する。本発明者は、上記のよう
なシミュレーション結果を参考に、実施例１、２とし
て、表３に示す比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３と、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との比ａ：ｂ：ｃと、コア径（第２サ
イドコア３の外径）とを有する光ファイバを決定した。

【００８４】

【表３】

【００８５】なお、表３には、これらの光ファイバにお
ける波長１．５５μｍにおける分散値と、波長１．５５
μｍ帯における分散スロープの値（波長１５３０ｎｍ〜
１５７０ｎｍにおける分散値の平均値）、波長１．５５
μｍ帯における分散値を同波長における分散スロープで
割った値（ＤＰＳ）、波長１．５５μｍ帯における実効
コア断面積（Ａｅｆｆ）、伝搬定数（β／ｋ）、カット
オフ波長（λｃ）のシミュレーション結果も示してあ
る。

【００８６】上記光ファイバの屈折率プロファイルは、
上記実施形態例におけるシミュレーションで求めた最適
値の付近とし、Δ１を小さくすることで、低非線形性化
と高補償率化の両立を図ることにした。

【００８７】次に、表３に示す屈折率プロファイルの光
ファイバを実際に試作し、その特性を測定した。この結
果が表４に示されており、表４の試作例１、２は、表３
の実施例１の屈折率プロファイルを有し、表４の試作例
４〜６は、表３の実施例２の屈折率プロファイルを有し
ている。また、比屈折率差Δ１が表３の実施例１と実施
例２の中間の値（Δ１＝１．３５）となる光ファイバを
試作し、この光ファイバを試作例３として、その特性も
表４に示した。

【００８８】

【表４】

【００８９】表４から明らかなように、試作例１〜６
は、いずれも１．５５μｍ帯における分散値が、−９０
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、
波長１．５５μｍ帯における分散値を同波長帯における
分散スロープで割った値（ＤＰＳ）が２５０〜５００の
範囲内の値である。

【００９０】そのため、試作例１〜６の光ファイバを、
シングルモード光ファイバ等の正分散光ファイバの約９
分の１〜約２分の１の長さだけ正分散光ファイバに接続
し、その補償率を１００％に近い値とすることができ、
波長１．５５μｍ帯において低分散の光伝送路を構築で
きる。

【００９１】例えばこれら試作例１〜６の光ファイバを
用いて図３に示したような光通信システムを形成した場
合、波長１．５５μｍ帯を含む１５００〜１６００ｎｍ
の波長帯において、±１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の低分散
を得られることが確認できた。

【００９２】また、試作例１〜６の各光ファイバは、波
長１．５５μｍ帯における実効コア断面積を２０μｍ^２
以上とし、特に大きいものでは実効コア断面積を２５μ
ｍ^２以上として、従来例の前記モジュール型分散補償光
ファイバ（実効コア断面積が１８μｍ^２）に比べて大き
く、低非線形性を達成できており、さらに伝送損失も小
さくできることが確認された。

【００９３】また、試作例３の光ファイバをシングルモ
ード光ファイバと融着接続により接続し、その接続損失
を測定したところ、１．０ｄＢ程度であった。また、試
作例３の光ファイバとシングルモード光ファイバとの間
に、波長１．５５μｍ帯におけるモードフィールド径が
約８μｍの分散シフト光ファイバを介設したところ、分
散シフト光ファイバの両端側の接続損失を合わせても、
その値は０．６ｄＢ程度となった。

【００９４】このように、波長１．５５μｍ帯に零分散
をもつ光ファイバをシングルモード光ファイバと上記実
施形態例の光ファイバとの間に介設すると、正分散光フ
ァイバと上記実施形態例の光ファイバとのモードフィー
ルド径の違いを波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光フ
ァイバにより緩和でき、光伝送路全体における伝送損失
を低減できることが確認できた。

【００９５】図５には、長さ４０ｋｍのシングルモード
光ファイバと長さ１０ｋｍの試作例３の光ファイバとの
間に、長さ２ｍの上記分散シフト光ファイバを介設して
形成した光伝送路全体の分散特性が示されている。同図
から明らかなように、波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍ
における分散値は±０．０２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度であ
り、非常に良好な（平坦な）分散特性を得ることができ
た。

【００９６】また、図５に示す特性を有する光伝送路
は、光ファイバの長さをシングルモード光ファイバの長
さの約４分の１としているので、伝送損失や非線形性の
面でも良好な特性が得られている。

【００９７】なお、本発明は上記実施形態例および実施
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、本発明の光伝送路は、実施例で用いたシン
グルモード光ファイバの代わりに、波長１．５５μｍ帯
における分散値が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍ以下の光ファイバから成る正分散光ファイバ
を用いて構成してもよい。本発明の光伝送路に適用され
る正分散光ファイバの例を表５に示す。

【００９８】

【表５】

【００９９】表５において、ＣＳＦ（ＣｕｔｏｆｆＳ
ｈｉｆｔｅｄＦｉｂｅｒ）は、カットオフ波長を長波
長側にシフトさせた光ファイバであり、ＦＦ（Ｆｕｌｌ
ｙＦｌｕｏｒｉｄｅｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ）は、ク
ラッド層をＦ層とした、純シリカコアファイバであり、
Ａｅｆｆ拡大光ファイバは、最近盛んに検討されてい
る、実効コア断面積を拡大した光ファイバである。

【０１００】このような各光ファイバを用いて正分散光
ファイバを形成し、これらの正分散光ファイバに、その
合計の長さの約９分の１以上約２分の１以下の長さの本
発明の光ファイバを接続して光伝送路を形成した場合
も、上記実施形態例と同様の効果を奏することができ
る。

【０１０１】

【発明の効果】本発明の光ファイバは、波長１．５５μ
ｍ帯における分散値を−９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−５
０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の値とし、前記波長帯における
分散値を分散スロープで割った値を２５０〜５００とし
たものであるから、シングルモード光ファイバ等の波長
１．５５μｍ帯における分散値が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の光ファイバから成る正
分散光ファイバに、その約９分の１以上約２分の１以下
の長さの本発明の光ファイバを接続することにより、正
分散光ファイバの分散と分散スロープを補償することが
できる。

【０１０２】また、本発明の光ファイバは、波長１．５
５μｍにおける伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とした
ので、シングルモード光ファイバと分散補償モジュール
とを組み合わせた光伝送系の平均伝送損失とほぼ同程度
の損失でもって、波長１．５５μｍ帯の光を伝送するこ
とができる。

【０１０３】また、本発明の光ファイバは、光信号を伝
搬する伝送路としての機能を優先しているので、屈折率
分布を規制する条件を緩やかにでき、これに伴い、例え
ば波長１．５５μｍ帯における実効コア断面積を２０μ
ｍ^２以上とし、前記波長帯における偏波モード分散値を
０．２０ｐｓ／ｋｍ^１／２以下とすることができ、この
ように、低非線形、低偏波依存性損失を達成できる。

【０１０４】なお、偏波モード分散値を０．２０ｐｓ／
ｋｍ^１／２以下とするために、屈折率プロファイルの最
適化のみで実現したが、例えば、偏波モード分散値を低
下させる技術（特開平６―１７１９７０号等）を用いる
ことにより、さらに偏波モード分散値を低下させること
が可能である。

【０１０５】さらに、波長１．５５μｍ帯における曲げ
直径２０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下とした本
発明の光ファイバは、曲げ損失も確実に低減でき、より
一層光伝送路として適した光ファイバとすることができ
る。

【０１０６】さらに、本発明の光ファイバにおいて、そ
の屈折率プロファイルを特定した構成によれば、製造が
容易で、上記のような優れた性質を有する光ファイバを
確実に提供することができる。

【０１０７】さらに、本発明の光伝送路によれば、少な
くとも波長１．３１μｍ帯に零分散をもつシングルモー
ド光ファイバ等の波長１．５５μｍ帯における分散値が
１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の
正分散光ファイバと、該正分散光ファイバの約９分の１
以上約２分の１以下の長さを有する本発明の光ファイバ
を接続することにより、波長１．５５μｍ帯における分
散特性がフラットで、かつ、低非線形性を有し、さら
に、曲げ損失も小さく、伝送される波長多重光の歪みも
小さい優れた波長多重光伝送システムの構築を図ること
ができる。

【０１０８】さらに、正分散光ファイバと本発明の光フ
ァイバとの間に、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光
ファイバを接続した光伝送路によれば、正分散光ファイ
バと本発明の光ファイバとのモードフィールド径差によ
り生じる接続損失に比べ、光が正分散光ファイバと波長
１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバとのモードフ
ィールド径差により生じる接続損失に、波長１．５５μ
ｍ帯に零分散をもつ光ファイバと本発明の光ファイバと
のモードフィールド径差により生じる接続損失を加えた
値の方が小さくなる。

【０１０９】したがって、この構成の光伝送路は、光伝
送路の損失を小さくすることが可能となり、また、前記
波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバの長さを
波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバに直接接
続されている正分散光ファイバの長さの１００分の１以
下とすることによって、波長１．５５μｍ帯に零分散を
もつ光ファイバがもつ分散スロープの影響を光伝送路に
与えることがないために、波長１．５５μｍ帯におい
て、低損失性とフラットな分散特性を併せ持ち、さら
に、本発明の光ファイバの優れた特性により、優れた波
長多重光伝送システムの構築を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバの一実施形態例の屈折
率分布プロファイルを示す図である。

【図２】上記実施形態例における光ファイバのΔ１の値
と波長１．５５μｍにおける分散値および実効コア断面
積の関係を示すグラフである。

【図３】上記実施形態例の光ファイバを用いた光通信シ
ステム例を示す説明図である。

【図４】上記実施形態例の光ファイバを用いた光通信シ
ステムの別の例を示す説明図である。

【図５】本発明に係る光伝送路の一実施例の分散特性を
示すグラフである。

【図６】Ｗ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３２光増幅器３３正分散光ファイバ３４本発明の光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長１．５５μｍ帯における分散値を−
９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下
の値とし、前記波長帯における分散値を分散スロープで
割った値を２５０〜５００とし、前記波長帯における分
散値の絶対値を伝送損失で割った値を１８０以上とし、
波長１．５５μｍにおける伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ
以下としたことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】波長１．５５μｍ帯における実効コア断
面積を２０μｍ^２以上とし、前記波長帯における偏波モ
ード分散値を０．２０ｐｓ／ｋｍ^１／２以下としたこと
を特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】波長１．５５μｍ帯における曲げ直径２
０ｍｍでの曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下としたことを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】屈折率分布形状がα乗プロファイルと成
しているセンタコアの外周側を該センタコアよりも屈折
率が低い第１サイドコアで覆い、該第１サイドコアの外
周側を第１サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコ
アの屈折率最大部よりも屈折率が低い第２サイドコアで
覆い、該第２サイドコアの外周側を該第２サイドコアよ
りも屈折率が低く前記第１サイドコアよりも屈折率が高
いクラッドで覆って形成されており、前記センタコアの
屈折率最大部のクラッドに対する比屈折率差をΔ１とし
たとき、Δ１を１．０％以上１．６％以下とし、前記α
を２以上４以下としたことを特徴とする請求項１又は請
求項２又は請求項３記載の光ファイバ。
【請求項５】第１サイドコアのクラッドに対する比屈
折率差をΔ２とし、第２サイドコアのクラッドに対する
比屈折率差をΔ３としたとき、Δ２を−０．６５％以上
−０．３％以下とし、Δ３を０．１５％以上０．４０％
以下とし、第１サイドコアの半径をセンタコアの半径の
１．７倍以上２．３倍以下とし、第２サイドコアの半径
をセンタコアの半径の２．４倍以上３．５倍以下とした
ことを特徴とする請求項４記載の光ファイバ。
【請求項６】少なくとも波長１．５５μｍ帯における
分散値が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ以下の正分散光ファイバと、該正分散光ファイバの約
９分の１以上約２分の１以下の長さを有する請求項１乃
至請求項５のいずれか一つに記載の光ファイバを接続し
て形成したことを特徴とする光伝送路。
【請求項７】正分散光ファイバと請求項１乃至請求項
５のいずれか一つに記載の光ファイバとの間に、波長
１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバを接続し、該
波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバの長さを
該波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ光ファイバに直接
接続されている正分散光ファイバの長さの１００分の１
以下としたことを特徴とする請求項６記載の光伝送路。