JP2002221632A - 分散補償光ファイバおよび分散補償光ファイバモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い波長帯域で波長分散と分散スロープを補
償でき、有効コア断面積が大きく、かつ波長分散の絶対
値が大きい分散補償光ファイバを提供する。 【解決手段】 いわゆるゼグメント付きＷ型の屈折率プ
ロファイルを備えた分散補償光ファイバであって、１．
５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用波長帯にお
ける有効コア断面積が２０μｍ²以上、曲げ損失が２０
ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−７０〜−１００ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍの範囲に有り、かつ前記使用波長帯において、実
質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有
し、さらに前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を
有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償
できる長さで、該シングルモード光ファイバを補償した
ときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％となる分
散補償光ファイバを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分散補償光ファイバ
および分散補償光ファイバモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】分散補償光ファイバは、光通信システム
の伝送路を構成するシングルモード光ファイバを伝搬す
ることによって蓄積される波長分散を補償する光ファイ
バである。具体的には、例えば１．５５μｍ帯におい
て、１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどの１．
５５帯よりも短波長側に零分散波長を備えたシングルモ
ード光ファイバを使用するときに波長分散が生じるが、
この波長分散を分散補償光ファイバを用いることによっ
て補償することができる。その結果、光通信システムの
伝送速度を向上させることができる。以下、本明細書に
おいては、便宜上、このように分散補償光ファイバによ
って補償される対象のシングルモード光ファイバを伝送
用シングルモード光ファイバという。一方、光通信シス
テムにおいては、大容量化、高速化の要求に伴い、波長
帯域の広帯域化、波長多重数の増加が急速に進んでい
る。

【０００３】そこで、分散補償光ファイバにおいても、
広い波長帯域において、伝送用シングルモード光ファイ
バの波長分散を補償できるものが開発されている。その
ためには、波長分散のみならず、波長に対する波長分散
の傾きを示す分散スロープも補償することが必要とされ
る。なお、１．３μｍ用シングルモード光ファイバなど
の伝送用シングルモード光ファイバの１．５５μｍ帯に
おける波長分散と分散スロープは、一般にいずれも正の
値である。そこで、分散補償光ファイバは負の波長分散
と負の分散スロープを備えていることが要求される。

【０００４】このように波長分散と分散スロープの両方
を補償するものとして、図１に示した、いわゆるＷ型の
屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバが提案
されている。この屈折率プロファイルは、コア１とその
外周上に設けられたクラッド２とからなる。そして、こ
のコア１は、中心に設けられた中心コア部３とその外周
上に設けられた中間コア部４とから構成されている。中
心コア部３はクラッド２よりも高い屈折率を有し、中間
コア部４はクラッド２よりも低い屈折率を備えている。
図１中、Δ１はクラッド２を基準にしたときの中心コア
部３の比屈折率差である。Δ２は、クラッド２を基準に
したときの中間コア部４の比屈折率差である。また、ａ
は中心コア部３の半径、ｂは中間コア部４の半径であ
る。このＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光
ファイバにおいては、Δ１、Δ２、およびｂ／ａの値を
調整することによって、例えば１．５５μｍ帯におい
て、正の波長分散と正の分散スロープを有する伝送用シ
ングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを補
償できる特性が得られる。

【０００５】また、有効コア断面積（以下、Ａｅｆｆと
略記する）の拡大、曲げ損失の改善、分散スロープ補償
の広帯域化を目的として、図２に示したいわゆるセグメ
ント付きＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光
ファイバも開発されている。この屈折率プロファイル
は、コア１１とその外周上に設けられたクラッド１２と
からなる。そして、このコア１１は、中心に設けられた
中心コア部１３と、その外周上に設けられた中間コア部
１４と、その外周上に設けられたリングコア部１５とか
ら構成されている。中心コア部１３はクラッド１２より
も高い屈折率を有し、中間コア部１４はクラッド１２よ
りも低い屈折率を有し、リングコア部１５は中心コア部
１３よりも低く、かつクラッド１２よりも高い屈折率を
有している。

【０００６】図２中、Δ１はクラッド１２を基準にした
ときの中心コア部１３の比屈折率差、Δ２はクラッド１
２を基準にしたときの中間コア部１４の比屈折率差、Δ
３はクラッド１２を基準にしたときのリングコア部１５
の比屈折率差である。また、ａは中心コア部１３の半
径、ｂは中間コア部１４の半径、ｃはリングコア部１５
の半径である。この場合もΔ１、Δ２、Δ３およびｂ／
ａ、ｃ／ｂなどの値を調整することによって、例えば
１．５５μｍ帯において正の波長分散と正の分散スロー
プを有する伝送用シングルモード光ファイバの波長分散
と分散スロープを補償できる特性が得られる。

【０００７】分散補償光ファイバは、例えばケーブルに
加工され、伝送路に挿入される。また、小型の分散補償
光ファイバモジュール（以下、モジュールと略記する場
合がある）に加工され、既存の伝送路の受信側または送
信側の端局などに設置される。なお、モジュールは、例
えば筐体内に分散補償光ファイバを巻き込んだリールを
収容したものである。そして、筐体内部で、分散補償光
ファイバの両端部は、引き出し用の伝送用シングルモー
ド光ファイバに接続され、これらの引き出し用の光ファ
イバが筐体に設けられたふたつの孔からそれぞれ引き出
される。そして、これらの引き出し用の光ファイバの端
部に、前記筐体の外部に配置される伝送用シングルモー
ド光ファイバが接続されることによって伝送路に挿入さ
れる。なお、モジュールの構造としては、外部の伝送用
シングルモード光ファイバと接続するための接続部が筐
体側面に設けられていることもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、分散補償光
ファイバにおいては、比較的短い使用長さで補償効果が
得られる方が好ましい。そのため、分散補償光ファイバ
においては、単位長さ当たりの波長分散の絶対値が大き
いことが望ましい。上述のＷ型の屈折率プロファイルを
備えた分散補償光ファイバは、単位長さ当たりの波長分
散の絶対値を大きくするために、Δ１を大きな値とし、
コアの半径を小さな値に設定していた。図３は、図１に
示したＷ型の屈折率プロファイルにおいて、Δ１を１．
８％、Δ２を−０．４％に固定し、ｂとｂ／ａの値を変
化させたときの分散スロープと波長分散の関係を示した
グラフである。測定波長は１．５５μｍである。

【０００９】グラフ中の破線Ｓは一般的な１．３μｍ用
シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを
両方とも１００％補償できるときの波長分散と分散スロ
ープの関係を示しており、この破線Ｓに近い程理想的な
補償の作用が得られる。なお、この１．３μｍ用シング
ルモード光ファイバの使用波長１．５５μｍにおける波
長分散は＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープは＋
０．０５６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍである。

【００１０】このグラフ中にはｂ／ａの比率を一定とし
て０．１μｍ間隔でｂの値を変化させたときの点がｂ／
ａの値毎にまとめられている。各ｂ／ａについてｂを変
化させた範囲は以下のようになっている。 ｂ／ａ＝３．０のとき、ｂ＝４．０〜３．６μｍ ｂ／ａ＝３．５のとき、ｂ＝４．５〜４．２μｍ ｂ／ａ＝４．０のとき、ｂ＝５．０〜４．７μｍ ｂ／ａ＝４．５のとき、ｂ＝５．５〜５．３μｍ ｂの値が小さくなるにしたがって波長分散の絶対値が大
きくなる傾向があるため、ｂ／ａの値毎に、最も波長分
散の絶対値が大きいものはｂの範囲の下限値が設定され
ており、最も小さいものはｂの範囲の上限値が設定され
ている。

【００１１】また、グラフ中の数値はＡｅｆｆである。
光通信システムにおいては、光信号の伝送中に非線形効
果が発生すると伝送状態が劣化し、長距離伝送、高速伝
送などの妨げになることが知られている。非線形効果は
光信号のパワーが大きい場合に発生しやすい。そして、
波長多重伝送においては、中継地点における光信号の増
幅時のみならず、入力時当初から光信号のパワーが大き
く、非線形効果が発生しやすい。そして、非線形効果を
抑制するためにはＡｅｆｆが大きい程好ましいことが知
られている。グラフ中に示されているように、Ｗ型の屈
折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバはＡｅｆ
ｆが小さいため、非線形効果の抑制が不十分であった。
なお、２０００年電気通信情報通信学会総合大会^*1など
では、Ｗ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光フ
ァイバであって、Ａｅｆｆが１８．４μｍ²のものが報
告されている。しかし、さらに大きなＡｅｆｆを有する
分散補償光ファイバは報告されていない。＊１：梁田英
二 等、「完全分散スロープ補償型複合光伝送路（Pure
Couple^TM）」、Ｃ−３−３８、Ｐ２１７、２０００年電
気総合通信学会総合大会

【００１２】また、図２に示したセグメント付きＷ型の
屈折率プロファイルにおいては、本発明者らの過去の検
討によれば、設計条件によってはＡｅｆｆが２１μｍ²
のものが得られている。しかしながら、この分散補償光
ファイバは波長分散の絶対値が６１．５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍと小さく、伝送用シングルモード光ファイバの波長分
散を補償するための使用長さが長くなるという問題があ
った。その結果、分散補償光ファイバは伝送用シングル
モード光ファイバと比較して高価である場合が多いた
め、コストが高くなるという問題があった。また、使用
長さが長いと、特にモジュールにする際に以下のような
問題を生じていた。すなわち、分散補償光ファイバをモ
ジュールにする場合は、モジュールを構成するリールに
巻き込むことができ、かつリールに巻き込んだ状態で筐
体内に収めることができなければならない。したがっ
て、使用長さが長くなると、必然的にリールと筐体が大
型化し、コストが高くなるとともに、設置スペースが大
きくなるという問題もあった。

【００１３】さらに、このようにモジュールはできるだ
け小型のものが設置するスペースやコストなどの観点か
ら好ましいが、分散補償光ファイバの曲げ損失が大きい
と小型のリールに巻き込んだときに伝送損失が増加す
る。しかし、従来の分散補償光ファイバにおいては、広
い波長帯域において、波長分散と分散スロープを補償す
ることができるとともに、Ａｅｆｆが大きく、波長分散
の絶対値が大きく、かつ曲げ損失が小さいという条件を
満足することは非常に困難であると考えられていた。

【００１４】本発明の目的は、できるだけ広い波長帯域
で伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散ス
ロープの両方を補償できる分散補償光ファイバであっ
て、Ａｅｆｆが大きく、かつ波長分散の絶対値が大きい
分散補償光ファイバを提供することにある。そして、非
線形効果の発生を抑制することができることによって伝
送損失が低い分散補償光ファイバを提供することを課題
とする。また、使用長さが短いため、コストが安く、か
つ小型のモジュールに加工することができる分散補償光
ファイバを提供することを課題とする。さらに、曲げ損
失が小さく、特に小型のリールに巻き込んで筐体内に収
めても伝送損失の劣化を引き起こさない分散補償光ファ
イバを提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
以下の（１）〜（４）の条件を満足することを特徴とす
る分散補償光ファイバである。 （１）コアとその外周上に設けられたクラッドからな
り、該コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中
心コア部と、該中心コア部の外周上に設けられ、かつ前
記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中
間コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドよりも
高い屈折率を有するリングコア部とを備えている。 （２）前記中心コア部、前記中間コア部、および前記リ
ングコア部において、半径と、前記クラッドに対する比
屈折率差を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、
（ｃ、Δ３）としたとき、ｃが６〜９μｍ、Δ１が１．
２〜１．７％、Δ２が−０．２５〜−０．４５％、Δ３
が０．２〜１．１％、ｂ／ａが２．５〜４．０、ｃ／ｂ
が１．１〜２．０の範囲にある。 （３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用
波長帯における有効コア断面積が２０μｍ²以上、前記
使用波長帯における曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、前記
使用波長帯における波長分散が−７０〜−１００ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍの範囲に有り、かつ前記使用波長帯におい
て、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長
を有する。 （４）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有す
るシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償でき
る長さで、該シングルモード光ファイバを補償したとき
の分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。第２
の発明は、前記第１の発明の分散補償光ファイバにおい
て、前記クラッドが純粋石英ガラスの屈折率の値以下の
屈折率を有することを特徴とする分散補償光ファイバで
ある。第３の発明は、前記第２の発明の分散補償光ファ
イバにおいて、クラッドがフッ素添加石英ガラスからな
り、該フッ素の添加量が、前記クラッドの純粋石英ガラ
ス基準の比屈折率が−０．１〜−０．４％となる様に調
整されていることを特徴とする分散補償光ファイバであ
る。第４の発明は、前記第１〜３のいずれかの発明の分
散補償光ファイバにおいて、前記ａが１．５〜３．０μ
ｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第５の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明の分散補
償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における有効コ
ア断面積が２２μｍ²以上であることを特徴とする分散
補償光ファイバである。第６の発明は、前記第１〜５の
いずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使
用波長帯における曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であるこ
とを特徴とする分散補償光ファイバである。第７の発明
は、前記第１〜６のいずれかの発明の分散補償光ファイ
バにおいて、前記使用波長帯における波長分散が−７５
〜−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする分散
補償光ファイバである。第８の発明は、前記第１〜７の
いずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使
用波長帯における分散スロープが負の値であることを特
徴とする分散補償光ファイバである。第９の発明は、前
記第１〜８のいずれかの発明の分散補償光ファイバにお
いて、前記使用波長帯における分散スロープが−０．１
８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍであることを特徴と
する分散補償光ファイバである。第１０の発明は、前記
第１〜９のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおい
て、前記使用波長帯における分散スロープが−０．２３
〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ ²／ｋｍであることを特徴とす
る分散補償光ファイバである。第１１の発明は、前記第
１〜１０のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおい
て、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有する
シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる
長さで、該シングルモード光ファイバを補償したとき、
前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード
光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを
特徴とする分散補償光ファイバである。第１２の発明
は、前記第１〜１１のいずれかの発明の分散補償光ファ
イバにおいて、前記シングルモード光ファイバが、前記
使用波長において、正の波長分散を備え、かつ該使用波
長帯において、正の分散スロープを備えていることを特
徴とする分散補償光ファイバである。第１３の発明は、
前記第１〜１２のいずれかの発明の分散補償光ファイバ
において、前記シングルモード光ファイバが１．３μｍ
用シングルモード光ファイバであることを特徴とする分
散補償光ファイバである。第１４の発明は、前記第１〜
１３のいずれかの発明の分散補償光ファイバを用いたこ
とを特徴とする分散補償光ファイバモジュールである。
第１５の発明は、前記第１４の発明の分散補償光ファイ
バモジュールにおいて、リールに巻き回された分散補償
光ファイバが筐体内に収められていることを特徴とする
分散補償光ファイバである。第１６の発明は、前記第１
〜１２のいずれかひとつの発明の分散補償光ファイバ
と、該分散補償光ファイバによって波長分散と分散スロ
ープが補償されるシングルモード光ファイバとを組み合
わせたことを特徴とする複合伝送路である。第１７の発
明は、前記第１６の発明の複合伝送路において、前記分
散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード光ファ
イバの長さの比率が１：３〜１：７であることを特徴と
する複合伝送路である。第１８の発明は、前記第１６ま
たは１７の発明の複合伝送路において、前記シングルモ
ード光ファイバが、前記使用波長において、正の波長分
散を備え、かつ該使用波長帯において、正の分散スロー
プを備えていることを特徴とする複合伝送路である。第
１９の発明は、前記第１６〜１８のいずれかの発明の複
合伝送路において、前記シングルモード光ファイバが
１．３μｍ用シングルモード光ファイバであることを特
徴とする複合伝送路である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の分散補償光ファイバは、
図２に示したものと同様のセグメント付きＷ型の屈折率
プロファイルを備えている。以下、図２を利用して説明
する。本発明者らは、セグメント付きＷ型の屈折率分布
形状において、複数の構造パラメータの数値範囲をそれ
ぞれ限定し、かつこれらの数値範囲から選ばれる複数の
構造パラメータの組み合わせを適切に設定することによ
って、上記課題を解決することができる分散補償光ファ
イバが得られることを見出し、本発明を完成させた。す
なわち、この分散補償光ファイバは、コア１１とその外
周上に設けられたクラッド１２からなり、該コア１１
が、前記クラッド１２より高い屈折率を有する中心コア
部１３と、該中心コア部１３の外周上に設けられ、かつ
前記クラッド１２より低い屈折率を有する中間コア部１
４と、該中間コア部１４の外周上に設けられ、かつ前記
クラッド１２よりも高い屈折率を有するリングコア部１
５とを備えている。この屈折率プロファイルにおいて
は、例えば中心コア部１３とリングコア部１５がゲルマ
ニウム添加石英ガラス、中間コア部１４がフッ素添加石
英ガラス、クラッド１２は純粋石英ガラス、もしくはフ
ッ素添加石英ガラスから形成されている。なお、クラッ
ド１２は純粋石英ガラスの屈折率の値以下の屈折率を有
すると好ましい。その理由は、コア１１とクラッド１２
の軟化温度の差を小さくすることにより、ファイバ母材
から光ファイバを線引きする分散補償光ファイバの製造
において、線引き後に中心コア部１３などに残留する応
力を小さくでき、より損失の小さい分散補償光ファイバ
を得ることができるからである。クラッド１２がフッ素
添加石英ガラスからなる場合において、クラッド１２へ
のフッ素の添加量は、例えば純粋石英ガラス基準の比屈
折率差が−０．１〜−０．４％程度になるように添加量
を調整すれば、十分にクラッド１２の軟化温度を低下さ
せる効果を得ることができる。

【００１７】本発明の分散補償光ファイバにおいては、
図２に示したｃが６〜９μｍであると好ましい。６μｍ
未満では曲げ損失が劣化し、伝送特性が劣化する。９μ
ｍをこえるとカットオフ波長が長くなり、実質的なシン
グルモード伝搬が保証できなくなる。

【００１８】また、Δ１が１．２〜１．７％であると好
ましい。１．２％未満であると波長分散の絶対値を大き
くすることができなくなり、１．７％をこえるとＡｅｆ
ｆが小さくなってしまい、伝送特性が劣化する。また、
Δ２が−０．２５〜−０．４５％であると好ましい。こ
の範囲外では分散スロープ補償率が８０〜１２０％の範
囲からはずれてしまう。または、−０．４５％未満では
分散スロープ補償率が１２０％をこえてしまい、−０．
２５％をこえると分散スロープ補償率が８０％未満とな
ってしまう。また、Δ３が０．２〜１．１％であると好
ましい。０．２％未満ではリングコア部１５の効果が小
さくなり、Ａｅｆｆの値が小さくなったり、曲げ損失が
劣化する。１．１％をこえるとカットオフ波長が長くな
り、実質的なシングルモード伝搬が保証できなくなる。
さらに、ｂ／ａは２．５〜４．０とされる。２．５未満
では分散スロープ補償率が８０％以下となってしまい、
４．０をこえると曲げ損失が劣化する。また、ｃ／ｂが
１．１〜２．０とされる。１．１未満ではリングコア部
１５の効果が小さくなり、Ａｅｆｆの値が小さくなった
り、曲げ損失が劣化する。２．０をこえるとカットオフ
波長が長くなり、実質的なシングルモード伝搬が保証で
きなくなる。ａの値は目的とする特定値によって適宜変
更することができ、特に限定するものではないが、例え
ば１．５〜３．０μｍの範囲とされる。なお、クラッド
１２の外径は特に限定しないが通常約１２５μｍであ
る。

【００１９】本発明においては、上述の数値範囲から選
択される複数の構造パラメータの適切な組み合わせによ
り、以下のような好ましい特性を実現することができ
る。なお、これらの数値範囲を全て満足していても以下
のような特性を備えた分散補償光ファイバを得ることが
できるとは限らない。すなわち、ある程度の試行錯誤を
行うことによって、以下のような特性が得られる適切な
複数の構造パラメータの組み合わせを得ることができ
る。

【００２０】したがって、本発明の分散補償光ファイバ
は、屈折率プロファイルと構造パラメータの数値範囲の
みでは特定することが困難であり、これらの構成に加え
て以下のような特性値によって特定するものである。上
述のように、このように波長分散と分散スロープの補償
効果に優れ、非線形効果を抑制するためにＡｅｆｆを拡
大し、かつ波長分散の絶対値が大きく、短い使用長さで
光通信システムに適用することができ、かつ曲げ損失が
小さい分散補償光ファイバは、従来得られていなかった
ものである。

【００２１】本発明における使用波長帯とは、１．５３
μｍ〜１．６３μｍから選択された波長帯をいう。使用
波長帯の帯域幅は必要に応じて適宜選択することがで
き、実質的にひとつの波長であってもよい。なお、波長
多重伝送などにおいては比較的広い波長帯が選択され、
例えば１．５３〜１．５７μｍ帯（いわゆるＣバンド
帯）や、１．５７〜１．６３μｍ帯（いわゆるＬバンド
帯）などを選択することができる。

【００２２】そして、本発明の分散補償光ファイバは、
この選択した使用波長帯において、Ａｅｆｆが２０μｍ
²以上、好ましくは２２μｍ²以上のものである。上限値
は特に限定しないが、実質的には２５μｍ²程度までの
ものを製造することができる。２０μｍ²未満では非線
形効果を十分に抑制することができない。なお、Ａｅｆ
ｆは以下の式で定義されるものである。

【００２３】

【数１】

【００２４】また、曲げ損失は小さい程好ましいが、本
発明の分散補償光ファイバは、前記選択した使用波長帯
において、２０ｄＢ／ｍ以下、好ましくは１０ｄＢ／ｍ
以下である。２０ｄＢ／ｍ以下であると、曲げ損失は十
分に小さく、リールに巻き込んで小型のモジュールとし
ても伝送損失の劣化が生じにくく、好ましい。なお、曲
げ損失は曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値であ
る。

【００２５】さらに、本発明の分散補償光ファイバは、
前記選択した使用波長帯において、波長分散が−７０〜
−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、好ましくは−７５〜−９５
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであって、その絶対値が十分に大き
い。そのため、１．３μｍ用シングルモード光ファイバ
に代表される前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長
を備え、この使用波長帯において比較的大きな正の波長
分散を備えたシングルモード光ファイバの波長分散を、
短い使用長さで補償することができる。

【００２６】また、本発明の分散補償光ファイバはシン
グルモード光ファイバである必要がある。すなわち、実
際の使用状態でシングルモード伝搬を維持できるカット
オフ波長を備えていなければならない。カットオフ波長
は通常はいわゆる２ｍ法によって測定された値を用いる
が、実際の長尺の使用状態では、２ｍ法のカットオフ波
長が使用波長帯の最短波長よりも長くてもシングルモー
ド伝搬を行うことができる。したがって、カットオフ波
長については、分散補償光ファイバの使用波長帯および
使用長さによって適切な上限値を設定し、この上限値を
こえない値を実現できるように設計する。

【００２７】また、本発明の分散補償光ファイバの分散
スロープは、この分散補償光ファイバによって補償する
伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償
できる長さの分散補償光ファイバを用いたときの分散ス
ロープの補償率が８０〜１２０％である。この範囲外で
あると分散スロープの補償が不十分になり、波長多重伝
送などにおいて支障を来す場合がある。

【００２８】この分散スロープの補償率は以下のように
して求める。使用波長帯において、伝送用シングルモー
ド光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロー
プの絶対値をそれぞれｄ１（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ１
（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）、分散補償光ファイバの単位長
さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれ
ｄ２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ２（ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍ）とする。前記伝送用シングルモード光ファイバの波
長分散および分散スロープは、通常は正の値である。本
発明の分散補償光ファイバの波長分散および分散スロー
プは負の値である。

【００２９】まず、単位長さの伝送用シングルモード光
ファイバの波長分散を零に補償できる分散補償光ファイ
バの長さはｄ１／ｄ２で表される。この長さにおける分
散補償光ファイバの分散スロープの絶対値はｄ１／ｄ２
×ｓ２となる。そして、この長さの分散補償光ファイバ
による単位長さ当たりの伝送用シングルモード光ファイ
バの分散スロープの補償率は、（ｄ１／ｄ２×ｓ２）／
ｓ１×１００となる。このように分散スロープの補償率
は、使用波長帯における補償対象の伝送用シングルモー
ド光ファイバの波長分散と分散スロープ、および分散補
償光ファイバ自体の波長分散と分散スロープによって変
化するため、目的とする使用波長帯や伝送用シングルモ
ード光ファイバにあわせて分散補償光ファイバを設計す
る必要がある。本発明の分散補償光ファイバにおいて
は、上述の数値範囲から選択される構造パラメータの適
切な組み合わせにより、１．３μｍ用シングルモード光
ファイバに代表される、上述の使用波長帯よりも短い零
分散波長を備えた伝送用シングルモード光ファイバの分
散スロープを、この分散スロープの補償率の範囲内で十
分に補償することができる。

【００３０】分散補償光ファイバの負の分散スロープ
は、例えば−０．１８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍ、好ましくは−０．２３〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ²／
ｋｍの範囲から任意に設定することができる。

【００３１】本発明の分散補償光ファイバは、例えばＶ
ＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法を用
いて製造することができる。

【００３２】なお、伝送用シングルモード光ファイバに
ついては、使用波長帯よりも短い零分散波長を有するも
のであれば特に限定しないが、本発明の分散補償光ファ
イバによって補償するのに適したものとして、以下に具
体例を示す。例えば１．２７〜１．３５μｍの範囲に零
分散波長を備え、使用波長帯における波長分散が正の値
であって、具体的には＋１４〜＋２６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
であり、使用波長帯における分散スロープが正の値であ
って、具体的には＋０．０４〜＋０．０８ｐｓ／ｎｍ²
／ｋｍの伝送用シングルモード光ファイバなどを例示す
ることができる。この様な特性を備えた伝送用シングル
モード光ファイバの屈折率プロファイルは、例えば、ス
テップ型や階段型、あるいは図１に例示したＷ型などを
例示することができる。ステップ型とは中央の約一定の
屈折率を備えたコアと、その外周上に設けられたクラッ
ドとからなる２層構造のものである。階段型とは、コア
が中央コア部と階段コア部とからなり、中央コア部、こ
の中央コア部の外周上に設けられた階段コア部、この階
段コア部の外周上に設けられたクラッドの順に、屈折率
が段階的に低くなっているものである。なお、１．３μ
ｍ用シングルモード光ファイバは、通常ステップ形の屈
折率プロファイルを備えている。

【００３３】そして、本願発明の分散補償光ファイバ
が、この伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を
零に補償できる長さで、この伝送用シングルモード光フ
ァイバを補償したときの、この分散補償光ファイバの長
さと、この伝送用シングルモード光ファイバの長さの比
率は、伝送損失の点から例えば１：３〜１：７であると
好ましい。

【００３４】次に、本発明の分散補償光ファイバは伝送
用シングルモード光ファイバと組み合わせた複合伝送路
を構築することができる。本願発明の分散補償光ファイ
バは、例えば小型の分散補償光ファイバモジュールに加
工され、シングルモード光ファイバからなる伝送路の前
段または後段に組み込まれて用いられる。複合伝送路に
おいて、使用する分散補償光ファイバおよびシングルモ
ード光ファイバの長さなどは、各光ファイバの特性や設
計条件によって適切な値が設定される。具体的には、特
に限定するものではないが、例えば伝送損失の点から、
分散補償光ファイバの長さと伝送用シングルモード光フ
ァイバの長さとの比率は１：３〜１：７が好ましい。

【００３５】伝送用シングルモード光ファイバは上述の
ように１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表さ
れる、使用波長帯よりも短かい零分散波長を有し、使用
波長帯において正の波長分散と、正の分散スロープを備
えているものであれば特に限定することはない。また、
本発明の分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が大き
いため、短い使用長さで伝送用シングルモード光ファイ
バを補償することができる場合が多い。また、曲げ損失
も小さく、小型のリールに巻き回しても、伝送損失の劣
化が小さい。したがって、特に小型のモジュールとして
用いるのに適している。

【００３６】モジュールの形態、サイズなどは使用する
分散補償光ファイバの長さなどによって適宜変更可能で
あり、限定することはないが、以下にひとつの具体例に
ついて説明する。この例のモジュールにおいて、リール
は円柱状の胴部と、その上下面に平行に固着された円板
状部材とからなる。分散補償光ファイバを巻き込む前記
胴部の外径は６０〜１００ｍｍ、胴部の幅は１０〜６０
ｍｍである。前記円板状部材の外径は前記胴部の外径よ
りも大きく、１５０〜２５０ｍｍである。

【００３７】そして、このリールには、例えば石英系ガ
ラスからなる外径約１２５μｍの分散補償光ファイバの
表面に保護のための紫外線硬化型樹脂からなる被覆層が
設けられた外径２００〜２５０μｍの光ファイバ素線
が、１〜２５ｋｍ程度巻き回されている。そして、この
リールは例えば２３０×２５０×４０ｍｍの直方体状の
筐体内に収められている。このリールは、石英ガラス、
インバー合金などの、分散補償光ファイバの材料と近い
熱膨張係数を備えた材料から構成されていると好ましい
が、アルミニウム製のものなどを用いることもできる。

【００３８】また、前記筐体は鉄、アルミニウムなどの
金属などから形成されていると、強度の観点から好まし
い。この筐体には、２カ所、引き出し用の光ファイバの
両端部を引き出すための直径２〜３ｍｍ度の孔が設けら
れており、これらの孔からそれぞれ引き出された光ファ
イバの端部に、この筐体の外部に配置されるシングルモ
ード光ファイバが接続されることによって、このモジュ
ールは光通信システムに組み込まれる。なお、モジュー
ルの構造としては、筐体側面に外部のシングルモード光
ファイバと接続するための接続部が設けられていること
もある。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。 （実施例１）ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法等の公知
の方法を用いて、図２に示した屈折率プロファイルを有
する分散補償光ファイバを４種類作製した（ＮＯ．Ａ〜
Ｄ）。これらの分散補償光ファイバにおいて、図２中に
示したΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂは、表１に示
した値となるようにした。これらの分散補償光ファイバ
の光学特性の測定結果（使用波長１．５５μｍ）を表１
にあわせて示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１に示したように、これらの分散補償光
ファイバは、本発明の特性値の範囲を満足するものであ
った。特に、これらの分散補償光ファイバの伝送損失は
０.２５〜０.３０ｄＢ／ｋｍの範囲内であり、低損失で
あった。また、Ａｅｆｆも２０μｍ²以上であり、非線
形効果を抑制できるものであった。したがって、この分
散補償光ファイバを用いた光通信システムにおいては、
伝送容量を上げたり、伝送距離を延ばすために、入力す
る光信号のパワーを大きくすることが可能となることが
わかった。

【００４２】また、これらの分散補償光ファイバにおい
て、使用波長１．５５μｍにおける波長分散＋１７ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５６ｐｓ／ｎｍ²
／ｋｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長
分散を１００％補償したときの分散スロープの補償率
は、それぞれ、９４％、８９％、９１％、９１％であっ
た。なお、このときの使用長さは、１．３μｍ用シング
ルモード光ファイバ８０ｋｍに対して、それぞれ、１
６．１５ｋｍ、１６．５９ｋｍ、１６．９６ｋｍ、１
７．００ｋｍであった。また、表１に示したように、こ
れらの分散補償光ファイバは曲げ損失も小さい。これら
の分散補償光ファイバを用いて、上述の具体例と同様の
構成の小型のモジュールを構成し、挿入損失を測定した
ところ、損失の増加は、引き出し用の１．３μｍ用シン
グルモード光ファイバとの接続を含んで０．４〜０．６
ｄＢと小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであっ
た。

【００４３】（比較例）ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ
法等の公知の方法により図１に示した屈折率プロファイ
ルを備えた分散補償光ファイバを２種類製造した（Ｎ
Ｏ．Ｅ、Ｆ）。これらの分散補償光ファイバにおいて、
図１に示したΔ１、Δ２、ｂ／ａは、表２に示した値と
なるようにした。これらの分散補償光ファイバの光学特
性の測定結果（使用波長１．５５μｍ）を表２にあわせ
て示した。

【００４４】

【表２】

【００４５】表２に示したように、これらの分散補償光
ファイバのＡｅｆｆはすべて２０μｍ²未満であり、非
線形効果の抑制が不十分なものであった。したがって、
この分散補償光ファイバを用いた光通信システムにおい
ては、伝送容量を上げたり、入力する光信号のパワーを
強くして伝送距離を延ばすことができないことがわかっ
た。

【００４６】また、これらの分散補償光ファイバにおい
て、使用波長１．５５μｍにおける波長分散＋１７ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５６ｐｓ／ｎｍ²
／ｋｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長
分散を１００％補償したときの分散スロープの補償率
は、それぞれ、８８％、８７％であった。なお、このと
きの使用長さは、１．３μｍ用シングルモード光ファイ
バ８０ｋｍに対して、それぞれ、１６．４８ｋｍ、１
６．９６ｋｍであった。これらの分散補償光ファイバを
用いて、実施例と同様に小型のモジュールを構成し、挿
入損失を測定したところ、引き出し用の１．３μｍ用シ
ングルモード光ファイバとの接続を含んで、ＮＯ．Ｅの
分散補償光ファイバの損失の増加は０．４〜０．６ｄＢ
と小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであった。
一方、ＮＯ．Ｆの分散補償光ファイバの損失の増加は曲
げ損失の劣化が生じたため１．０〜１．５ｄＢと大き
く、このサイズのモジュールには不向きであることがわ
かった。

【００４７】（実施例２）ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶ
Ｄ法等の公知の方法を用いて、図２に示した屈折率プロ
ファイルを有する分散補償光ファイバを１種類作製した
（ＮＯ．Ｇ）。これらの分散補償光ファイバにおいて、
図２中に示したΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂは、
表３に示した値となるようにした。これらの分散補償光
ファイバの光学特性の測定結果（使用波長１．５９μ
ｍ）を表３にあわせて示した。

【００４８】

【表３】

【００４９】表３に示したように、この分散補償光ファ
イバは、本発明の特性値の範囲を満足するものであっ
た。特に、この分散補償光ファイバの伝送損失は０.２
９ｄＢ／ｋｍであり、低損失であった。また、Ａｅｆｆ
も２０μｍ²以上であり、非線形効果を抑制できるもの
であった。したがって、この分散補償光ファイバを用い
た光通信システムにおいては、伝送容量を上げたり、伝
送距離を延ばすために、入力する光信号のパワーを大き
くすることが可能となることがわかった。

【００５０】また、この分散補償光ファイバにおいて、
使用波長１．５９μｍにおける波長分散＋１９ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５３ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
ｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散
を１００％補償したときの分散スロープの補償率は１１
３％であった。なお、このときの使用長さは、１．３μ
ｍ用シングルモード光ファイバ８０ｋｍに対して、１
７．１４ｋｍであった。また、表３に示したように、こ
の分散補償光ファイバは曲げ損失も小さい。これらの分
散補償光ファイバを用いて、上述の具体例と同様の構成
の小型のモジュールを構成し、挿入損失を測定したとこ
ろ、引き出し用の１．３μｍ用シングルモード光ファイ
バとの接続を含んで、損失の増加は０．４〜０．６ｄＢ
と小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであった。

【００５１】

【発明の効果】本発明の分散補償光ファイバは、広い波
長帯域で伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と
分散スロープの両方を補償でき、Ａｅｆｆが大きく、か
つ波長分散の絶対値が大きい。その結果、非線形効果の
発生を抑制することができることによって良好な伝送特
性が得られ、また、使用長さが短いため、コストが安
く、かつ小型のモジュールに加工することができる。さ
らに、このように使用長さが短く、かつ曲げ損失が小さ
いため、特に小型のモジュールとして用いるのに適して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 いわゆるＷ型の屈折率プロファイルを示した
説明図である。

【図２】 本発明の分散補償光ファイバに用いるいわゆ
るセグメント付きＷ型の屈折率プロファイルの説明図で
ある。

【図３】 図１に示した屈折率プロファイルにおいて、
使用波長１．５５μｍにおいて、Δ１を１．８％、Δ２
を−０．４％に固定し、ｂとｂ／ａの値を変化させたと
きの分散スロープと波長分散の関係を示したグラフであ
る。

【符号の説明】

１１…コア、１２…クラッド、１３…中心コア部、１４
…中間コア部、１５…リングコア部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 姫野 邦治 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Y AB05X AB10X AB10Y AC14 AC15 AC16 AC28 AC73 AC74 AC75 AC76 AC81 AD00 5K002 CA01 DA02 FA02

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の（１）〜（４）の条件を満足する
   ことを特徴とする分散補償光ファイバ。 （１）コアとその外周上に設けられたクラッドからな
   り、 該コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コ
   ア部と、 該中心コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドよ
   り低い屈折率を有する中間コア部と、 該中間コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドよ
   りも高い屈折率を有するリングコア部とを備えている。 （２）前記中心コア部、前記中間コア部、および前記リ
   ングコア部において、半径と、前記クラッドに対する比
   屈折率差を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、
   （ｃ、Δ３）としたとき、 ｃが６〜９μｍ、 Δ１が１．２〜１．７％、 Δ２が−０．２５〜−０．４５％、 Δ３が０．２〜１．１％、 ｂ／ａが２．５〜４．０、 ｃ／ｂが１．１〜２．０ の範囲にある。 （３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用
   波長帯における有効コア断面積が２０μｍ²以上、 前記使用波長帯における曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、 前記使用波長帯における波長分散が−７０〜−１００ｐ
   ｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲に有り、 かつ前記使用波長帯において、実質的にシングルモード
   伝搬可能なカットオフ波長を有する。 （４）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有す
   るシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償でき
   る長さで、該シングルモード光ファイバを補償したとき
   の分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の分散補償光ファイバに
   おいて、 前記クラッドが純粋石英ガラスの屈折率の値以下の屈折
   率を有することを特徴とする分散補償光ファイバ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の分散補償光ファイバに
   おいて、 クラッドがフッ素添加石英ガラスからなり、 該フッ素の添加量が、前記クラッドの純粋石英ガラス基
   準の比屈折率が−０．１〜−０．４％となる様に調整さ
   れていることを特徴とする分散補償光ファイバ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、 前記ａが１．５〜３．０μｍであることを特徴とする分
   散補償光ファイバ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における有
   効コア断面積が２２μｍ²以上であることを特徴とする
   分散補償光ファイバ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における曲
   げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする分散
   補償光ファイバ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における波
   長分散が−７５〜−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを
   特徴とする分散補償光ファイバ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分
   散スロープが負の値であることを特徴とする分散補償光
   ファイバ。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項に記載の分
   散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分
   散スロープが−０．１８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ²／ｋ
   ｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における
    分散スロープが−０．２３〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ²／
    ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
    の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯よりも
    短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバ
    の波長分散を零に補償できる長さで、該シングルモード
    光ファイバを補償したとき、 前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード
    光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを
    特徴とする分散補償光ファイバ。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか一項に記載
    の分散補償光ファイバにおいて、 前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長におい
    て、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、
    正の分散スロープを備えていることを特徴とする分散補
    償光ファイバ。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか一項に記載
    の分散補償光ファイバにおいて、前記シングルモード光
    ファイバが１．３μｍ用シングルモード光ファイバであ
    ることを特徴とする分散補償光ファイバ。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一項に記載
    の分散補償光ファイバを用いたことを特徴とする分散補
    償光ファイバモジュール。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の分散補償光ファイ
    バモジュールにおいて、リールに巻き回された分散補償
    光ファイバが筐体内に収められていることを特徴とする
    分散補償光ファイバ。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１２のいずれか一項に記載
    の分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバによっ
    て波長分散と分散スロープが補償されるシングルモード
    光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする複合伝送
    路。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の複合伝送路におい
    て、前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモ
    ード光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であるこ
    とを特徴とする複合伝送路。
18. 【請求項１８】 請求項１６または１７に記載の複合伝
    送路において、 前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長におい
    て、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、
    正の分散スロープを備えていることを特徴とする複合伝
    送路。
19. 【請求項１９】 請求項１６〜１８のいずれか一項に記
    載の複合伝送路において、前記シングルモード光ファイ
    バが１．３μｍ用シングルモード光ファイバであること
    を特徴とする複合伝送路。