JP2002525673A - 高データレート用に最適化された分散シフト単一モード光ファイバ - Google Patents

高データレート用に最適化された分散シフト単一モード光ファイバ

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JP2002525673A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、有効面積が60μm以上の分散シフト単一モード光ファイバに関する。前記ファイバは、1585nmよりも大きい波長分散カットオフ波長λと、絶対値で3ps/nm・kmよりも大きい1550nmでの波長分散を有することを特徴とする。本発明は、波長多重伝送システムに適用可能であり、四光波混合など非線形効果を制限すること、および補正分散ファイバの使用を制限することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、高データレートを有する波長分割多重伝送システムで使用するのに
適した分散シフト単一モード光ファイバに関する。
【0002】 単一モードファイバは、ケーブル製造業者とシステム設計者の両方の要件に対
応する特性を有しなければならない。第1に、良好なケーブルにできる性能、す
なわち「ケーブラビリティ」を有しなければならない。すなわち、ケーブル内に
ファイバを置くことによって、非常に小さいさらなる減衰しか生じないようにし
なければならない。第2に、非線形効果を避けるために大きな有効面積を有し、
かつゼロ分散波長λに適した値を有しなければならない。
【0003】 RZ、NRZ、またはソリトン型パルスを使用する、波長分割多重伝送システ
ムでのこのようなファイバの使用は、特に、伝送されるチャネルの数、チャネル
当たりのデータレート、および増幅器後のパワーの増加、ならびにチャネル間の
間隔の減少を伴うさらなる制約を含む。非線形効果、特に複数のチャネルの存在
下での四光波混合(FWM)を避けるように、伝送波長で非ゼロ波長分散を有す
るファイバを有することが好ましい。したがって、四光波混合によって生じる問
題を避けるように、多重化のチャネルの範囲外にあるゼロ波長分散波長λを有
する非ゼロ分散シフトファイバ(NZ−DSF)が使用される。
【0004】 さらに、このような波長分割多重システム用ファイバの使用は、様々なチャネ
ルについて同様の伝搬特性を保持するように、浅い波長分散勾配を求めることが
必要である。
【0005】 このような分散シフト単一モード光ファイバに関して、多数の屈折率プロファ
イルが提案されている。屈折率プロファイルは通常、ファイバの半径の関数とし
て屈折率を表す曲線の外観に応じて記述される。従来、ファイバの中心までの距
離rがx軸に沿ってプロットされ、ファイバのクラッドの屈折率に対する差によ
って規定される屈折率が、相対値(Δn)またはパーセンテージ(Δn%=10
0×Δn/n)でy軸にプロットされる。
【0006】 したがって、半径の関数として屈折率の変化を表す、ステップ形、台形形状、
または三角形をした曲線に関して、屈折率プロファイルはそれぞれ「ステップ形
」、「台形形状」、または「三角形」と呼ばれる。
【0007】 Proceedings of the European Confere
nce on Optical Communication,vol.1,p
ages49−52,1996年9月15〜19日の「New dispers
ion shifted fiber with an effective
area larger than 90μm」と題された文献は、とりわけ
、「中央トラフ」型の基準プロファイルを述べている。
【0008】 この文献で提案されたファイバプロファイルは、1572nm〜1583nm
の範囲内にあるゼロ波長分散波長を有し、有効面積が90μmに近い。これら
2つの特性は、非線形効果および四光波混合に関する要件を満足することを可能
にする。しかし、そのようなファイバは、1550nmで非常に低く、実際には
、絶対値で2ps/nm・kmを下回る波長分散を有するため、高データレート
通信システムでは使用できない。
【0009】 したがって、本発明の目的は、高データレート用に最適化された、すなわち大
きな有効面積、低損失、および1550nmとは異なるゼロ波長分散波長を有し
て、四光波混合現象を避けることを可能にする分散シフト光ファイバを開発する
ことである。
【0010】 このために、本発明は、60μm以上の有効面積を有する分散シフト単一モ
ード光ファイバを提供し、 1585nmよりも大きいゼロ波長分散波長λ、および絶対値で3ps/n
m・kmよりも大きい1550nmでの波長分散を有することを特徴とする。
【0011】 本発明のファイバは、大きな有効面積を有し、1550nm近辺の伝送窓内に
位置される波長に関して、伝送中に情報損失を生じないように十分小さく、かつ
伝送窓全体にわたって四光波混合現象を避けるのに十分大きい波長分散を有する
分散シフト単一モードファイバである。さらに、本発明のファイバの波長分散勾
配は浅い。
【0012】 有利には、ファイバが、ファイバ中で単一モードである。
【0013】 高データレートシステムでは、ファイバが多重化のチャネルの単一モード伝搬
を提供することも有用である。ITU−T G 650は、ケーブルにおけるカ
ットオフ波長の規定を与える。ファイバの理論的なカットオフ波長は通常、ケー
ブルにおけるカットオフ波長よりも数百ナノメートル大きい。光ファイバ内の伝
搬は、たとえ理論的なカットオフ波長が、使用される信号の波長よりも大きくて
も、単一モードになることがある。光ファイバ伝送システムにおける伝搬距離と
比較して短い、数メートルまたは数十メートルの距離を超えると、2次的なモー
ドは、非常に大きな減衰のために消える。そこで、伝送システム内の伝搬は単一
モードとなる。
【0014】 さらに、本発明のファイバの曲げ損失は、30mmの半径に巻いたファイバの
100回巻の巻線に関して、1550nmで0.05dB未満である。
【0015】 有利には、ファイバが、波長1550nmに対して、絶対値で3ps/nm・
kmから6ps/nm・kmの範囲にある波長分散を有する。
【0016】 ファイバは、絶対値で0.045ps/nm・kmから0.09ps/nm ・kmの範囲、好ましくは波長1550nmに対して0.045ps/nm ・kmから0.075ps/nm・kmの範囲内にある、波長分散勾配を有す
る。波長分散勾配に関するこれらの値は、ファイバが使用される範囲内で、波長
分散がほぼ一定に維持されることを保証する。したがって、このファイバは、波
長分割多重化の下で使用するのに適し、多重の帯域にわたってほぼ等しい波長分
散値を有する。
【0017】 ファイバの減衰は、1550nmで0.23dB/km以下であることが好ま
しい。そのような減衰値は、伝送損失が限られることを保証する。
【0018】 本発明の第1の実施形態では、ファイバは、ファイバのクラッドの屈折率n よりも小さい屈折率nの中央部と、クラッドの屈折率よりも大きい屈折率n の、前記中央部のまわりに延びる内側リングと、クラッドの屈折率よりも大きい
屈折率nの、前記内側リングのまわりに延びる外側リングと、前記内側リング
と前記外側リングの間にあり、前記内側リングの屈折率および前記外側リングの
屈折率よりも小さい、またはそれらと等しい屈折率nの環状部とからなる屈折
率プロファイルを有する。
【0019】 この場合、ファイバの中央部の屈折率とクラッドの屈折率との差Δnは、−
6.5×10−3±10%の範囲内にあることが好ましい。
【0020】 ファイバの中心部の半径aは、2.1μm±10%の範囲内にあることが有
利である。
【0021】 一実施形態では、ファイバの内側リングの屈折率とクラッドの屈折率との差Δ
が、12.0×10−3±10%の範囲内にある。
【0022】 ファイバの中央部の半径aと内側リングの半径aとの比a/aを、0
.50±10%の範囲内にあるように与えることが可能である。
【0023】 他の実施形態では、環状部の屈折率とクラッドの屈折率との差Δnが、−6
.5×10−3±10%の範囲内にある。
【0024】 さらに、環状部の厚さa−aが、2.1μm±10%の範囲内にあること
が有利である。
【0025】 外側リングの屈折率とクラッドの屈折率との差Δnは、3.5×10−3±
10%の範囲内にあることが好ましい。
【0026】 さらに、外側リングの厚さa−aが2.1μm±10%の範囲内にある。
【0027】 本発明の第2の実施形態では、ファイバは、光クラッドの屈折率nよりも大
きい最大屈折率nの中央部と、光クラッドの屈折率よりも大きい最大屈折率n の、前記中央部を取り囲むリングと、前記中央部と前記リングの間にあり、n よりも小さく、かつnよりも小さい屈折率nの中間領域とからなる屈折率
プロファイルを有する。
【0028】 第2の実施形態の好ましい実施態様では、nとnの差Δnが、9×10 −3 から17×10−3の範囲内にある。
【0029】 nとnの差Δnは、12×10−3未満である。
【0030】 本発明の他の特徴および利点は、例として与えられた本発明の実施形態の以下
の説明を、図面を参照しながら読むことにより明らかになる。
【0031】 本発明は、典型的には60μmよりも大きい、またはさらに70μmより
も大きい大きな有効面積と、低い曲げ損失と、1585nmよりも大きいゼロ分
散波長λとを有する分散シフト単一モード光ファイバを提案する。
【0032】 有利には、本発明のファイバが、理論上単一モードに、または少なくともファ
イバ中で、すなわちファイバλのITU−T G 650で与えられる規定に
おいて単一モードになるように、カットオフ波長λが選択される。
【0033】 さらに、本出願人によって参照番号G652の下で販売されるファイバの感度
よりも小さい、またはそれと同等であるマイクロベンドに対する感度が与えられ
る場合、ファイバは、良好なケーブラビリティを有することを保証される。従来
、半径30mmのリール上に100回巻きつけられたファイバに関して測定され
る曲げによって生じる減衰が、勧告ITU−T G.650で提案される0.5
dBよりも小さい場合、ケーブラビリティは特に良好であり、または、0.05
dBよりも小さい場合、より良好である。
【0034】 図1は、第1の実施形態において、本発明の特性を得るために使用することが
できる屈折率プロファイル10の図を示す。図1に示される屈折率プロファイル
は、外側リングを備えた中央トラフを有する屈折率プロファイルである。ファイ
バの中央からスタートしてクラッドへ向かっていくと、プロファイルは、半径a までほぼ一定な屈折率の中央部11を有する。この中央部の屈折率nは、プ
ロファイル10の部分15によって表されるクラッドのシリカの屈折率nより
も小さい、またはそれと等しい。図1に示される実施形態では、屈折率nとク
ラッドの屈折率nとの差Δnは、−6.5×10−3であり、半径aは2
.1μmである。前記値の前後±10%の範囲にある屈折率値Δnが適当であ
る。半径aの値は、提案された値の前後±10%まで問題なく変更することが
できる。
【0035】 クラッド15の屈折率よりも小さい屈折率の中央部11のまわりに、本発明の
ファイバは、半径aから半径aまで、クラッドの屈折率よりも大きい屈折率
の内側リング12を有する。図1に示される実施形態では、Δnは12×
10−3であり、内側リング12は、厚さ2.1μmにわたって延びる。より一
般的には、Δnに関して前記値の前後±10%の範囲内にある値が適切であり
、内側リング12の厚さは、比a/aがこの例で提案された基準値2.1/
4.2=0.5に関して±10%だけ変更できるようになっていることが好まし
い。
【0036】 内側リング12のまわりに、ファイバは、クラッド15の屈折率よりも大きい
屈折率nの外側リング14を有し、このリングは、クラッド15の屈折率より
も小さい、またはそれと等しい屈折率nの環状部によって、内側リング12か
ら隔てらされている。図1に示される実施形態では、環状部13が、半径a
ら半径aまで、−6.5×10−3の屈折率Δnを有する。この例における
ように、本発明のファイバの環状部13の屈折率Δnは、ファイバの中央部1
1の屈折率Δnよりも小さい、またはそれと等しいことが好ましい。この図面
の例で提案される値−6.5×10−3の前後±10%の範囲にわたって変化す
るのが有利である。内側リング12と外側リング14の間の厚さa−aは、
約2.1μmであることが好ましい。±5%の範囲での変動が許容可能である。
【0037】 図1に示される例では、外側リング14が、3.5×10−3の屈折率Δn を有し、この屈折率の前後±10%の範囲内の値が適切である。外側リング14
の厚さa−aは、この図面の例で与えられる値2.1μmの前後±10%の
範囲内にあることが好ましい。
【0038】 波長多重のチャネルの範囲内、すなわち典型的には1500nmから1600
nmの範囲では、この屈折率プロファイルの選択が、大きな有効面積と、低い波
長分散勾配と、四光波混合を避けることを可能にする波長分散とを保証する。し
たがって、伝送媒体として本発明の光ファイバを使用する伝送システムにおいて
、中継器間の距離を減少すること、および波長分散補償の問題を軽減することが
可能になる。
【0039】 図1の例では、有効面積が1550nmで85μm、1480nmで79μ
であり、分散勾配が1550nmで0.069ps/nm・kmである。
波長分散は、1550nmで−4.4ps/nm.kmである。1615nmの
値に関してはゼロである。
【0040】 ファイバ内での減衰は、約0.23dB/kmである。この値は長距離にわた
る伝送を可能にし、典型的には、伝送システムの中継器間の距離100kmを保
証する。
【0041】 図1の屈折率プロファイルを用いて、1550nm近傍の波長に関して、半径
30mmのリールに巻かれた100回巻のファイバについて10−5dB、すな
わち約10−7dB/mの値よりも小さい曲げ損失を得ることも可能である。マ
イクロベンドに対する感度は、1550nm近傍の波長に関して、上述したファ
イバG652の感度の半分である。
【0042】 図1のファイバは、内付けCVD(MCVD)や、光ファイバの製造に一般的
に使用される他の技法など、知られている技法によって当業者が製造することが
できる。
【0043】 このプロファイルは、表1において示される特性を得ることを可能にする。
【0044】 表1は、nm単位での理論的なカットオフ波長λ、nm単位でのゼロ波長分
散波長λ、ps/nm・km単位での1550nmにおける分散勾配dC/
dλ、ps/nm・km単位での1550nmにおける波長分散DC、μm単位
での1550nmにおけるモード直径W02、μm単位での1550nmにお
ける有効面積Aeff、半径30mmでの100回巻に関する曲げに対するdB
単位での感度(すなわち曲げ損失)S、および1550nmにおけるマイクロ
ベンドに対する感度Sμを与える。このマイクロベンドに対する感度は、上述
したファイバG652の感度に対する比で与えられる。
【0045】
【表1】 表1における値は、図1を参照して記述したプロファイルが、本発明の特性を
得ることを可能にすることを示す。
【0046】 図1のプロファイルは、本発明を実施することを可能にする例を構成する。他
のプロファイルが、本発明で提案された勾配および分散値に到達することを可能
にする場合もある。
【0047】 図2は、第2の実施形態において、本発明の特性を得るために使用することが
できる屈折率プロファイル20を示す図である。図2の屈折率プロファイルは、
「台形とリング」型の屈折率プロファイルである。ファイバの中心からスタート
してクラッドに向かっていくと、このプロファイルは、小さな半径aと大きな
半径aの台形の形をした中央部21を有する。この中央部21の最大屈折率n は、プロファイル20の部分24によって表されるクラッドのシリカの屈折率
よりも大きい、またはそれと等しい。
【0048】 クラッド24の屈折率よりも大きい屈折率nの前記中央部21のまわりに、
本発明のファイバは、半径aから半径aまで、クラッドの屈折率よりも大き
く、かつnよりも小さい屈折率nのリング23を有する。
【0049】 中央部21とリング23の間に、このファイバは、nよりも小さく、かつn よりも小さい屈折率nの環状部22を有する。
【0050】 図2に示されるプロファイルのタイプは、図1に示されるタイプと同様の利点
を提供する。
【0051】 図2に示されるファイバは、MCVDや、光ファイバの製造に一般的に使用さ
れる他の技法など、知られている技法によって当業者が製造することができる。
【0052】 例として、本発明のファイバを得ることを可能にする図2のプロファイルに関
して、得られる特性の値と同様、可能なパラメータが以下に与えられる。
【0053】 表2は、プロファイルに関する可能な半径と屈折率値を与える。半径はマイク
ロメートル単位で与えられ、屈折率はΔn単位で(相対値で)与えられる。表の
各行は、可能なプロファイルに対応する。
【0054】
【表2】 この様々なプロファイルが、表3で対応する行に示される特性(表1と同じ見
出し)を得ることを可能にする。
【0055】
【表3】 表3の値は、表2で規定されたプロファイルが、本発明の特性を得ることを可
能にすることを示す。
【0056】 当然、本発明は説明され図示された実施形態に限定されるものでなく、本発明
の多数の変形が当業者に使用可能である。特に、図1および図2を参照して説明
したプロファイル以外のプロファイルの族によって本発明の特性を得ることが可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のファイバの第1の実施形態の屈折率プロファイルを示す図である。
【図2】 本発明のファイバの第2の実施形態の屈折率プロファイルを示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第19条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月28日(2000.2.28)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H050 AC09 AC15 AC16 AC29 AC71 AC73 AC76 AD00 AD01

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 60μm以上の有効面積を有する分散シフト単一モード光
    ファイバであって、 1585nmよりも大きいゼロ波長分散波長λと、絶対値で3ps/nm・
    kmよりも大きい1550nmでの波長分散とを有することを特徴とするファイ
    バ。
  2. 【請求項2】 ファイバ中で単一モードであることを特徴とする請求項1に
    記載のファイバ。
  3. 【請求項3】 30mmの半径に巻いたファイバの100回巻の巻線に関し
    て、1550nmで0.05dB未満の曲げ損失を有することを特徴とする請求
    項1または2に記載のファイバ。
  4. 【請求項4】 波長1550nmに対して、絶対値で3ps/nm・kmか
    ら6ps/nm・kmの範囲内にある波長分散を有することを特徴とする請求項
    1から3のいずれか一項に記載のファイバ。
  5. 【請求項5】 絶対値で0.045ps/nm・kmから0.09ps/
    nm・kmの範囲、好ましくは波長1550nmに対して0.045ps/n
    ・kmから0.075ps/nm・kmの範囲内にある、波長分散勾配を
    有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のファイバ。
  6. 【請求項6】 1550nmで0.23dB/km以下の減衰を有すること
    を特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のファイバ。
  7. 【請求項7】 ファイバのクラッド(15)の屈折率nよりも小さい屈折
    率nの中央部(11)と、クラッド(15)の屈折率よりも大きい屈折率n の、前記中央部(11)のまわりに延びる内側リング(12)と、クラッド(1
    5)の屈折率よりも大きい屈折率nの、前記内側リング(12)のまわりに延
    びる外側リング(13)と、前記内側リング(12)と前記外側リング(14)
    の間にあり、前記内側リング(12)の屈折率および前記外側リング(14)の
    屈折率よりも小さい屈折率nの環状部(13)とからなる屈折率プロファイル
    を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のファイバ。
  8. 【請求項8】 ファイバの中央部(11)の屈折率とクラッド(15)の屈
    折率との差が、−6.5×10−3±10%の範囲内にあることを特徴とする請
    求項7に記載のファイバ。
  9. 【請求項9】 ファイバの中央部(11)の半径aが、2.1μm±10
    %の範囲内にあることを特徴とする請求項7または8に記載のファイバ。
  10. 【請求項10】 ファイバの内側リング(12)の屈折率とクラッド(15
    )の屈折率との差が、12×10−3±10%の範囲内にあることを特徴とする
    請求項7から9のいずれか一項に記載のファイバ。
  11. 【請求項11】 ファイバの中央部(11)の半径と内側リング(12)の
    半径との比が、0.5±10%の範囲内にあることを特徴とする請求項7から1
    0のいずれか一項に記載のファイバ。
  12. 【請求項12】 環状部(13)の屈折率とクラッドの屈折率との差が、−
    6.5×10−3±10%の範囲内にあることを特徴とする請求項7から11の
    いずれか一項に記載のファイバ。
  13. 【請求項13】 環状部(13)の厚さが、2.1μm±10%の範囲内に
    あることを特徴とする請求項7から12のいずれか一項に記載のファイバ。
  14. 【請求項14】 外側リング(14)の屈折率とクラッド(15)の屈折率
    との差が、3.5×10−3±10%の範囲内にあることを特徴とする請求項7
    から13のいずれか一項に記載のファイバ。
  15. 【請求項15】 外側リング(14)の厚さが、2.1μm±10%の範囲
    内にあることを特徴とする請求項7から14のいずれか一項に記載のファイバ。
  16. 【請求項16】 光クラッド(24)の屈折率nよりも大きい最大屈折率
    の中央部(21)と、光クラッド(24)の屈折率よりも大きい最大屈折率
    の、前記中央部(21)を取り囲むリング(23)と、前記中央部(21)
    と前記リング(23)の間にあり、nよりも小さく、かつnよりも小さい屈
    折率nの中間領域(22)を備える屈折率プロファイルとからなることを特徴
    とする請求項1から6のいずれか一項に記載のファイバ。
  17. 【請求項17】 中央部(21)の屈折率とクラッド(24)の屈折率との
    差が、9×10−3〜17×10−3の範囲内にあることを特徴とする請求項1
    6に記載のファイバ。
  18. 【請求項18】 リング(23)の屈折率とクラッド(24)の屈折率との
    差が、12×10−3未満であることを特徴とする請求項16または17に記載
    のファイバ。
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