JP2002522812A - 外側リングを有する分散シフト単一モード光ファイバ - Google Patents

外側リングを有する分散シフト単一モード光ファイバ

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、所与の屈折率nを備えたクラッドと、リングを備えた台形、三角形、あるいは長方形のような形状の屈折率プロファイルをもつコアとを有する単一モードの分散シフト光ファイバに関するもので、そのファイバコアの屈折率のプロファイルは、クラッドの屈折率nより高い屈折率nを備えた第2の外リングを有する。本発明は、前記第2のリングの屈折率nが、前記リングの屈折率n以上であることを特徴とする。本発明は、波長分散がゼロである波長の値の、より優れた制御を保証する一方で、モード径、大きな有効面積、および減衰などの知られているファイバの他の伝送特性を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、分散シフト単一モード光ファイバに関する。
【0002】 「分散シフトファイバ(dispersion−shifted fiber
s)」(DSFs)と称される単一モード光ファイバは、それが用いられる伝送
波長(その波長は、シリカの分散がほぼゼロの波長である1.3μmとは一般に
異なる)において、伝送波の波長分散がほぼゼロであるようなものである。すな
わちシリカの非ゼロの波長分散は、ファイバのコアと光学的クラッドの間の屈折
率差Δnを増すことにより補償(それ故に用語「シフト」を使用)される。この
屈折率差は、波長分散がゼロになる波長のシフトを可能にする。これは製造中に
、例えばそれ自体知られている内付けCVD(MCVD)法により、ファイバに
ドーパントを挿入することにより得られるが、これについては本明細書ではこれ
以上詳細に説明しない。ファイバのクラッドとコアの間の屈折率差の典型的な値
は、24×10−3である。シリカの屈折率の増加は、ドーパントとしてゲルマ
ニウムを使用することにより得られる。用語「クラッド」および「コア」は、当
業者には知られており、通常「クラッド」は、直径125μmに広がる部分であ
る。コアは、光エネルギーの70%が伝播する部分に対応する。
【0003】 また、このような単一モードファイバは、好ましくはケーブル製造業者とシス
テム設計者の両者の要請に対応する特性を持たねばならない。すなわち第一にこ
れらは、小さなモード径、およびファイバの屈曲性と低減衰を含む優れた「ケー
ブル性」(すなわちケーブルに含まれるべき適性)を持たねばならない。また第
二にこれらは、できるだけ大きなモード径、大きな有効面積、およびゼロ分散波
長λに対する適切な値を持たねばならない。このようなファイバが波長分割多
重(WDM)伝送システムに用いられる場合、制約はより厳しくさえある。
【0004】 非線形効果を助長し、高い減衰を有し、かつケーブル布設が困難であるという
欠点をこうむる分散補償ファイバ(DCF、dispersion−compe
nsation fiber)の使用を避けるために、1565nm以上、有利
には1585nm以上であるλの値を有するファイバを使用することが好まし
い。都合の悪いことに、このようなλの値を有する現存するファイバは、有効
面積が小さいか、あるいは1550nm近辺で高い減衰を有する。
【0005】 このような分散シフト単一モード光ファイバに対して、多くの屈折率プロファ
イルが提案されている。通常、屈折率プロファイルは、屈折率をファイバ半径の
関数として表す曲線の外観によって記述される。したがって屈折率プロファイル
は、それぞれステップ形、台形、あるいは三角形である半径の関数として屈折率
の変化を表す曲線に対して、「ステップ形」、「台形」、あるいは「三角形」で
あるといわれる。通常このような曲線は、ファイバの理想的あるいは基準のプロ
ファイルを表し、ファイバの製造に含まれる制約により、顕著に異なるプロファ
イルを引き起こす可能性がある。
【0006】 初期の分散シフト光ファイバは、屈折率が、ステップ形、三角形、ガウス型、
あるいはα乗型であった。これらファイバの特性は、たとえこれらのファイバが
1550nmにおいて0.20dB/km未満の減衰値をもつとしても、特にそ
のモード径が小さく、曲げに対して敏感なため、もはや十分であるとは考えられ
ない。こうして新しい系列のファイバ、すなわち屈折率プロファイルが台形とリ
ングの形をもつファイバが開発された。
【0007】 フランス特許出願FR−A−2724234には、台形を取り囲むリングを備
えた、台形の屈折率プロファイル、またある範囲において三角形あるいは長方形
の屈折率プロファイルを、有する分散シフト単一モード光ファイバが記載されて
いる。図1は、この文献で提案された基準のプロファイルの外観を示す。従来と
同様、図1のX軸は、ファイバの中心までの距離rを与え、Y軸は、ファイバの
クラッドの屈折率を基準にしてその差を百分率により規定した屈折率を与える。
【0008】 このファイバは、70μmを超える有効面積と、1558nmにおいて約0
.20dB/kmの減衰、約0.7ps/nm・kmの波長分散、および約15
50nmのλ波長とを有する。
【0009】 欧州特許出願EP−A−0131634およびEP−A−0368014には
、リングにより取り囲まれた長方形のコアを備えた同様の型のファイバが記載さ
れている。
【0010】 欧州特許出願EP−A−0724171には、図2に示すように、三角形のリ
ングにより取り囲まれたαプロファイルを備えた屈折率プロファイルを有するフ
ァイバが記載されている。このファイバは、72μmの有効面積を有する。
【0011】 これに加えて、欧州特許出願EP−A−0127408には、2つのリングに
より取り囲まれた長方形のコアを備えた屈折率プロファイルを有するファイバが
記載され、その長方形の屈折率と各リングの屈折率が同一であるか、さもなけれ
ば前記屈折率が異なっているかのいずれかである。このようなファイバは、各リ
ングの屈折率以下のコアの屈折率を有する。このようなファイバが、所望する種
類の分散シフトファイバの形成を可能にするかどうかは明らかではない。これに
加えて、A.Safaai−Jazi等による論文、「New designs
for dispersion−shifted and dispersi
on−flattened fibers」Proceedings of S
PIE,Vol.1176.5,1989年9月,196〜201頁には、2つ
のリングを備えた長方形のコアを有する屈折率プロファイルをもつファイバが示
され、その2つのリングが同一の屈折率を有し、かつコアの屈折率がリングの屈
折率を超えている。このようなファイバは、平坦な分散をもつファイバ特性を有
する。このようなファイバが、所望する種類の分散シフトファイバの形成を可能
にするかどうかは明らかではない。
【0012】 これらの様々な知られている解決法は、優れた「ケーブル性」にとって好適な
特性を維持しながら、高い、あるいは自由に選択し得るλ波長の値を得ること
を可能にすることはない。
【0013】 本発明は、大きな、一般に70μmを超える有効面積Aefを維持し、それ
により非線形効果を制限することが可能となる解決法を提案する。本発明のファ
イバは、また1530nmから1585nmの範囲の波長に対して、低い、好ま
しくは0.2dB/km以下の減衰と、絶対項が一般に1.5ps/nm・km
以上の波長分散、例えば絶対項が約2ps/nm・kmの波長分散とを得ること
を可能にする。これに加えて、これは、これら全てのパラメータに対して、有利
に1585nm以上のゼロの波長分散波長λを得ることを可能にする。これは
また四光波混合、および分散補償ファイバの使用を避け、あるいは限定すること
を可能にする(ファイバがWDM伝送に用いられる場合)。
【0014】 言いかえれば本発明は、所与の屈折率(n)を備えたクラッドと、リングを
備えた台形、あるいは限られた範囲で三角形もしくは長方形の屈折率プロファイ
ルをもつファイバコアと、8μm以上の有利なモード径とを有する分散シフト単
一モード光ファイバであって、ファイバコアの屈折率プロファイルに、クラッド
の屈折率を超え、コアのリングの屈折率以上の、好ましくはそれを超える屈折率
をもつ外側のリング状部分を加えることを含む、波長分散がゼロの波長のλ
を増大させる方法を提案する。
【0015】 したがって本発明は、 所与の屈折率をもつクラッドと、 第1のリングとともに台形、三角形、あるいは長方形の形状の屈折率プロファ
イルを有するファイバコアであって、ファイバコアの屈折率のプロファイルが、
前記クラッドの屈折率を超える屈折率の外側の第2のリングを有するファイバコ
アと、を有する分散シフト単一モード光ファイバであって、 前記第2のリングの屈折率が、前記第1のリングの屈折率以上であることを特
徴とするファイバを提供する。
【0016】 好ましくは前記第2のリングの屈折率は、通常1×10−3から6×10−3 の範囲にある。
【0017】 好ましくは前記第2のリングの屈折率は、前記第1のリングの屈折率を超える
【0018】 好ましくは前記第2のリングは、コアの台形、三角形、あるいは長方形部分の
半径の0.3倍から前記半径の0.8倍の範囲の厚さを有する。
【0019】 また前記第1のリングの屈折率が、クラッドの屈折率を超えるようにすること
もできる。
【0020】 一実施形態においては、前記台形、三角形、あるいは長方形の最大屈折率が、
通常9×10−3以上である。
【0021】 好ましくは前記台形、三角形、あるいは長方形の最大屈折率は、前記第1のリ
ングの屈折率の値を少なくとも50%超える値を有する。
【0022】 一実施形態においては、前記第1のリングの屈折率は、通常1×10−3から
3×10−3の範囲にある。
【0023】 一実施形態においては、前記台形、三角形、あるいは長方形と前記第1のリン
グとの間のファイバの屈折率は、クラッドの屈折率以下である。このような屈折
率は、通常−0.1×10−3から−0.5×10−3の範囲にある。
【0024】 別の実施形態においては、前記第1のリングと前記外側の第2のリングとの間
の屈折率は、クラッドの屈折率以下である。このような屈折率は、通常−0.1
×10−3から−0.5×10−3の範囲にある。
【0025】 好ましくは前記第1のリングと前記第2のリングの部分は、コアの台形、三角
形、あるいは長方形の半径の0.3倍から前記半径の0.8倍の範囲にある厚み
を有する。
【0026】 前記第1のリングと前記外側の第2のリングとの間の屈折率は、有利には前記
台形、三角形、あるいは長方形と前記第1のリングとの間の屈折率以下である。
【0027】 これはまた、前記外側の第2のリングとクラッドとの間に、前記第2のリング
の屈折率およびクラッドの屈折率未満の屈折率の環状部分を設けることを可能に
する。このような屈折率は、通常−0.1×10−3から−0.5×10−3
範囲にある。
【0028】 本発明のファイバは、波長分散がゼロである波長の値が、有利には1565m
n以上、好ましくは1585mn以上であるようなものである。
【0029】 前記ファイバは、有利には有効面積が70μm以上である。
【0030】 好ましくは、波長1550nmの減衰が0.2dB/km未満である。
【0031】 一実施形態においては、ファイバは1530nm未満のカットオフ波長を有す
る。これはまた、1530nmから1580nmの範囲で約−2ps/nm・k
mの波長分散を有してもよい。
【0032】 本発明の他の特性および利点は、例としてまた添付図面に関して与えられた本
発明の様々な実施形態について以下の記述を読むことにより明らかになる。
【0033】 図1および図2はすでに論じた。
【0034】 本発明は、存在する台形とリング型の分散シフト単一モードファイバのプロフ
ァイルに、第1のリングの屈折率以上の、好ましくはこれを超える屈折率をもつ
第2のリングを加えることを提案する。また、高い、一般には1565nm以上
の、有利には1585nm以上のλの値を得ながら、低い減衰および大きい有
効面積を維持することを可能にする。
【0035】 本発明は、一般に下記の特性、すなわち、 70μm以上の有効面積、 1550nmの波長の値に対して0.2dB/km以下の減衰、 1530nm以下のカットオフ波長、および 1530nmから1580nmまで約−2ps/nm・kmの波長分散ととも
に、少なくとも1565nm、好ましくは少なくとも1585nmのλ波長を
得ることを可能にする。
【0036】 これはまた、特にこれがファイバの製造を容易にする場合に、第1のリングの
周囲に、クラッドの屈折率未満の屈折率を有する環状部分を設けることを可能に
する。
【0037】 例1(比較例) 比較例として、中央の台形部分と単一のリングを備えた図1に示された型のプ
ロファイルを有するファイバについて下記の考察を行う。ファイバは、半径a 未満に対して屈折率n=+10.5×10−3の中央部分と、半径aからa に対して屈折率n=−0.3×10−3の部分であって、その屈折率がほぼ
直線的にaからaまで減少する部分と、半径aからaに対して屈折率n =+2×10−3の部分と、クラッドとを有する。
【0038】 この半径は下記の関係を満たす。
【0039】 a/a≦0.4、 a/a≧1.4、および 0.3≦(a−a)/a≦0.8。
【0040】 このようなファイバは、波長分散がゼロの1565nmのλ波長、50μm の有効面積、1550nmで理想減衰R=0.175dB/km、および約1
300nmのカットオフ波長を有する。
【0041】 例2(本発明) 図3は、本発明のファイバの第一の実施形態の屈折率プロファイルを示す図で
ある。図3のファイバは、第1のリングの屈折率以上の第2のリングあるいは「
外側リング」が付加された、三角形とリング、あるいは台形とリングからなる型
のファイバである。したがって、このファイバは、中央の台形部分と2つのリン
グとを有する。すなわち、より正確には、 半径a未満に対して屈折率n=+10.5×10−3の中央部分、 半径aからaに対して屈折率n=−0.3×10−3の部分であって、
その屈折率がaからaまでほぼ直線的に減少する部分、 半径aからaに対して屈折率n=+2×10−3の部分、 半径aからaに対して屈折率n=−0.3×10−3の部分、 半径aからaに対して屈折率nが屈折率nに等しい部分、 半径aからaに対して屈折率n=−0.3×10−3の部分、および 屈折率nのクラッドである。
【0042】 半径はまた、一般に下記の関係を満たすのが有利である。
【0043】 2.5μm≦a≦4μm、 a/a≦0.4、 a/a≧1.4、 0.3≦(a−a)/a≦0.8、 0.3≦(a−a)/a≦0.8、 0.3≦(a−a)/a≦0.8、および a≦10×a
【0044】 本発明のこの構成は、すでに例1のファイバで得られた他のパラメータを維持
しながら、1585nmのλ波長を達成することを可能にする。上記で説明し
たとおり、λ波長に対するこの値は、WDM用途において分散補償ファイバの
使用を避けることを可能にする。従来の技術の例と比較して、波長分散がゼロの
波長のλ値は増大する。
【0045】 屈折率nの部分が存在かは、ファイバ製造法によって決まり、この部分は、
本発明の幾つかの実施形態においては省くことができる。
【0046】 例3(本発明) 別の実施形態において、本発明は、例2(図3参照)の屈折率プロファイルと
似ているが、屈折率n=+4×10−3、すなわち屈折率nを超す屈折率を
備えた屈折率プロファイルを有するファイバを提案する。この例では、ファイバ
は、λ波長が1620nmの値を有する。カットオフ波長は1530nmであ
り、他のパラメータは例2と同一である。
【0047】 したがって例2と比較して、第1のリングの屈折率を超える屈折率の第2のリ
ングの存在が、有利にλ波長のより高い値を得ることを可能にしながら、有効
面積および減衰で構成された伝送特性は、有利な値を維持することが示された。
【0048】 例4(本発明) 例4のプロファイルは、屈折率nが9×10−3であることを除いて、例2
のプロファイルと同一である。したがって1565nmのλ波長、70μm の有効面積、および1550nmでR=0.161dB/kmの減衰を得ること
が可能である。
【0049】 屈折率nの値を小さくすることによって、有効面積は増大し、減衰は減少し
、そのλ波長は1565nmである。比較として、第2のリングのない類似の
ファイバは、約1530nmのλ波長を有する。
【0050】 例5(本発明) 例5のプロファイルは、屈折率nが9×10−3であることを除いて、例3
のプロファイルと同一である。この場合、1585nmのλ波長、80μm の有効面積、および1550nmでR=0.160dB/kmの減衰を得ること
が可能である。
【0051】 したがって例4と比較して、第1のリングの屈折率を超える屈折率の第2のリ
ングの存在が、有利にλ波長のより高い値を得ることを可能にしながら、有効
面積および減衰で構成されるファイバの伝送特性は、有利な値を維持することが
示される。
【0052】 これら全ての例において、屈折率n、n、およびnの値を変更すること
により、同様の結果が得られ、それらは別個のものでもそうでなくてもよい。こ
れらの値は、クラッドの屈折率nの値より大きくても、より小さくても、等し
くてもよい。
【0053】 したがって本発明は、知られているファイバのプロファイルと比較して、分散
がゼロの波長の値を増大させることを可能にする。
【0054】 もちろん本発明は、記述され、示された実施形態には限定されず、むしろ多数
の変形が当業技術者にとって可能である。したがって上記の好ましい実施形態の
ように、長方形のプロファイルを有する代わりに、三角形あるいは台形のプロフ
ァイルを有する第2のリングを用いることが可能である。このようなプロファイ
ルは、波長分散がゼロの波長の値をさらに増大させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、知られている分散シフト単一モード光ファイバの参照用の屈折率プロ
ファイルを示す図である。
【図2】 図2は、知られている分散シフト単一モード光ファイバの参照用の屈折率プロ
ファイルを示す図である。
【図3】 図3は、本発明のファイバの屈折率プロファイルを示す図である。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所与の屈折率(n)のクラッドと、 第1のリングと共に、台形、三角形、または長方形形状の屈折率プロファイル
    を有するファイバコアであって、ファイバコアの屈折率プロファイルが、前記ク
    ラッドの屈折率(n)を超える屈折率(n)の外側の第2のリングを有する
    ファイバコアと、を有する分散シフト単一モードファイバであって、 前記第2のリングの屈折率(n)が、前記第1のリングの屈折率(n)以
    上であることを特徴とするファイバ。
  2. 【請求項2】 前記第2のリングの屈折率(n)が、前記第1のリングの
    屈折率(n)を超える、請求項1に記載のファイバ。
  3. 【請求項3】 前記第2のリングの屈折率(n)が、1×10−3から6
    ×10−3の範囲にある、請求項1または2に記載のファイバ。
  4. 【請求項4】 前記第2のリングが、コアの台形、三角形、あるいは長方形
    部分の半径(a)の0.3倍から前記半径の0.8倍の範囲にある厚さ(a −a)を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のファイバ。
  5. 【請求項5】 前記第1のリングの屈折率(n)が、クラッドの屈折率(
    )を超える、請求項1から4のいずれか一項に記載のファイバ。
  6. 【請求項6】 前記台形、三角形、あるいは長方形の最大屈折率(n)が
    、9×10−3以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載のファイバ。
  7. 【請求項7】 前記台形、三角形、あるいは長方形の最大屈折率(n)が
    、前記第1のリングの屈折率の値(n)を少なくとも50%超える値を有する
    、請求項1から6のいずれか一項に記載のファイバ。
  8. 【請求項8】 前記第1のリングの屈折率(n)が、1×10−3から3
    ×10−3の範囲にある、請求項1から7のいずれか一項に記載のファイバ。
  9. 【請求項9】 前記台形、三角形、あるいは長方形と、前記第1のリングと
    の間の屈折率(n)が、クラッドの屈折率(n)以下である、請求項1から
    8のいずれか一項に記載のファイバ。
  10. 【請求項10】 前記台形、三角形、あるいは長方形と、前記第1のリング
    との間の屈折率(n)が、−0.1×10−3から−0.5×10−3の範囲
    にある、請求項1から9のいずれか一項に記載のファイバ。
  11. 【請求項11】 前記第1のリングと、前記外側の第2のリングとの間の屈
    折率(n)が、クラッドの屈折率(n)以下である、請求項1から10のい
    ずれか一項に記載のファイバ。
  12. 【請求項12】 前記第1のリングと、前記外側のリングとの間の屈折率(
    )が、−0.1×10−3から−0.5×10−3の範囲にある、請求項1
    から10のいずれか一項に記載のファイバ。
  13. 【請求項13】 前記第1のリングと前記第2のリングとの間の部分が、コ
    アの台形、三角形、あるいは長方形部分の半径(a)の0.3倍から前記半径
    の0.8倍の範囲にある厚さ(a−a)を有する、請求項1から11のいず
    れか一項に記載のファイバ。
  14. 【請求項14】 前記第1のリングと、前記外側の第2のリングとの間の屈
    折率(n)が、前記台形、三角形、あるいは長方形と、前記第1のリングとの
    間の屈折率(n)以下である、請求項1から13のいずれか一項に記載のファ
    イバ。
  15. 【請求項15】 前記外側の第2のリングとクラッドとの間に、前記第2の
    リングの屈折率(n)およびクラッドの屈折率(n)未満の屈折率(n
    の環状部分を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載のファイバ。
  16. 【請求項16】 前記屈折率(n)が、−0.1×10−3から−0.5
    ×10−3の範囲にある、請求項1から15のいずれか一項に記載のファイバ。
  17. 【請求項17】 波長分散がゼロの波長の値が、1565nm以上である、
    請求項1から16のいずれか一項に記載のファイバ。
  18. 【請求項18】 波長分散がゼロの波長の値が、1585nm以上である、
    請求項17に記載のファイバ。
  19. 【請求項19】 70μm以上の有効面積を有する、請求項1から18の
    いずれか一項に記載のファイバ。
  20. 【請求項20】 1550nmの波長の値に対して0.2dB/km未満の
    減衰を有する、請求項1から19のいずれか一項に記載のファイバ。
  21. 【請求項21】 1530nm未満のカットオフ波長を有する、請求項1か
    ら20のいずれか一項に記載のファイバ。
  22. 【請求項22】 1530nmから1580nmの範囲において、約−2p
    s/nm・kmの波長分散を有する、請求項1から21のいずれか一項に記載の
    ファイバ。
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