JP2003195088A - 光ファイバ - Google Patents

光ファイバ

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JP2003195088A
JP2003195088A JP2001400382A JP2001400382A JP2003195088A JP 2003195088 A JP2003195088 A JP 2003195088A JP 2001400382 A JP2001400382 A JP 2001400382A JP 2001400382 A JP2001400382 A JP 2001400382A JP 2003195088 A JP2003195088 A JP 2003195088A
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annular core
wavelength
core region
optical fiber
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JP2001400382A
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Atsushi Terada
淳 寺田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長1500nmにおけるNZ−DSFの分
散特性を効率良く補償する光ファイバを提供する。 【解決手段】 中心コア領域1の外周側を3層以上の環
状コア領域8により覆い、環状コア領域8の外周側をク
ラッド5で覆い、中心コア領域1の最大屈折率をクラッ
ド5の屈折率より大きく形成する。環状コア領域8のう
ち最も内側の1番目の環状コア領域2と内側から3番目
の環状コア領域4の最小屈折率をクラッド5の屈折率よ
り小さくし、内側から2番目の環状コア領域3の最大屈
折率をクラッド5の屈折率より大きくする。波長155
0nmにおける分散値を−90ps/nm/km以上−
40ps/nm/km以下、分散勾配を−2ps/nm
/km以上−0.25ps/nm/km以下、直径
20mmφの曲げ損失増加を10dB/m以下、分散値
を波長1550nmにおける分散スロープで割った値を
25nm以上200nm以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに用い
られる光ファイバに関するものである。
【0002】
【背景技術】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、伝送容量を増大させる技術の検討が盛んに行われて
いる。
【0003】光伝送における伝送容量を増大させるため
には、光伝送を行う光ファイバが使用波長帯においてシ
ングルモード伝送可能なことが必要である。複数のモー
ドが光ファイバ内を伝送(伝搬)する場合には、伝搬モ
ードごとの群速度の差によりモード分散が不可避的に発
生し、信号波形の劣化を招く。
【0004】そこで、波長1300nm付近に零分散波
長を有するシングルモード光ファイバ(SMF)が使用
され始めた。このシングルモード光ファイバは、波長1
300nm付近に零分散波長を有するため、この波長付
近において伝送距離が100kmを超え、かつ、伝送容
量が数百MBpsの光伝送が可能となった。
【0005】一方、石英系光ファイバの伝送損失は波長
1550nm付近で最も小さくなるため、この波長帯を
用いた光伝送を行うことが望まれ、波長1550nm付
近に零分散波長を有する分散シフト光ファイバ(DS
F)が開発された。この分散シフト光ファイバは、階段
型屈折率分布を有する。この光ファイバにより、波長1
550nm付近において伝送容量が数Gbpsの光伝送
が可能となった。
【0006】また、最近では、さらに伝送容量を増大さ
せるための技術として、波長分割多重伝送(WDM)に
ついての研究開発がきわめて盛んに行われている。波長
分割多重伝送は、複数の波長の光を1本の光ファイバで
伝送する方式であり、波長分割多重伝送に適用される光
ファイバの検討も多く成されている。
【0007】光ファイバを波長分割多重伝送に適用する
場合、非線形現象の一つである四光波混合を抑制する観
点から、使用波長帯に零分散波長が存在しないことが要
求される。そこで、使用波長帯に零分散波長を持たない
分散シフト光ファイバ(NZ−DSF)が光伝送路用と
して開発された。このNZ−DSFは、四光波混合が殆
ど起こらないため、現在では波長分割多重伝送に最も適
していると考えられており、その導入が急ピッチで進め
られている。
【0008】ところで、このNZ−DSFは、使用波長
帯において、約1〜5ps/nm/kmの分散と約0.
05〜0.15ps/nm/kmの分散勾配を有して
いる。そのため、単独では、高密度波長分割多重伝送
(DWDM)には使用できない場合がある。このような
場合は、NZ−DSFの分散を補償して、波長分割多重
伝送に適した光伝送システムを構成することが求められ
ている。
【0009】この要求を満たすための技術の一例が、特
開2000―162462に開示されている。この公報
には、−0.8〜−0.5ps/nm/kmの分散勾
配と、−130〜約−90ps/nm/kmの分散とを
有する光ファイバが提供されている。この光ファイバを
NZ−DSFと接続して光伝送システムを構成すること
により、NZ−DSFの分散特性を補償できるとされて
いる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開2000―162462に開示された範囲では、使用
波長帯の中の代表的な波長である1550nmにおける
分散を分散勾配で割った値(DPS)の最小値が11
2.5nmであった。そのため、この光ファイバは、例
えば代表的なNZ−DSFの分散勾配を約半分にしか低
減できなかった。
【0011】なお、上記代表的なNZ−DSFは、波長
1550nmにおける分散値が約4ps/nm/kmで
あり、分散勾配が0.075ps/nm/kmであ
り、DPSが53.5nmである。
【0012】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、光伝送路として適用されて
いる分散シフト光ファイバ(NZ−DSF)の分散と分
散勾配を共に補償できる光ファイバを提供することにあ
る。
【0013】
【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の発明は、波長1
550nmにおける分散値を−90ps/nm/km以
上−40ps/nm/km以下とし、波長1550nm
における分散勾配を−2ps/nm/km以上−0.
25ps/nm /km以下とし、波長1550nmに
おける直径20mmφの曲げ損失増加を10dB/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。
【0014】また、第2の発明は、上記第1の発明の構
成に加え、波長1550nmにおける分散値を波長15
50nmにおける分散スロープで割った値を25nm以
上200nm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。
【0015】さらに、第3の発明は、上記第1または第
2の発明の構成に加え、中心コア領域の外周側を3層以
上の環状コア領域により覆い、該環状コア領域の外周側
をクラッドで覆い、前記中心コア領域の最大屈折率を前
記クラッドの屈折率より大きく形成しており、前記環状
コア領域のうち最も内側を1番目の環状コア領域とした
ときに、奇数番目の環状コア領域の最小屈折率を前記ク
ラッドの屈折率より小さく形成し、偶数番目の環状コア
領域の最大屈折率を前記クラッドの屈折率より大きく形
成した構成をもって課題を解決する手段としている。
【0016】さらに、第4の発明は、上記第3の発明の
構成に加え、前記中心コア領域のクラッドに対する最大
比屈折率差Δ1を1.5%以上3.0%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。
【0017】さらに、第5の発明は、上記第3または第
4の発明の構成に加え、前記環状コア領域のうち内側か
ら1番目の環状コア領域のクラッドに対する比屈折率差
Δ2を−1.0%以上−0.5%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。
【0018】さらに、第6の発明は、上記第3または第
4または第5の発明の構成に加え、前記環状コア領域の
うち内側から2番目の環状コア領域のクラッドに対する
比屈折率差Δ3を0.2%以上0.5%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】さらに、第7の発明は、上記第3乃至第6
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記環状コア領域
のうち内側から3番目の環状コア領域のクラッドに対す
る比屈折率差Δ4を−0.5%以上−0.05%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8の発明は、上記第3乃至第7
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記環状コア領域
のうち内側から1番目の環状コア領域の外径を中心コア
領域の外径で割った値を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。
【0021】
【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。図1の(a)には、本発明に係る
光ファイバの一実施形態例の屈折率プロファイルが示さ
れており、同図の(b)には、この実施形態例の光ファ
イバの断面構成が示されている。
【0022】これらの図に示すように、本実施形態例の
光ファイバは、中心コア領域1の外周側を3層以上(こ
こでは3層)の環状コア領域8により覆い、該環状コア
領域8の外周側をクラッド5で覆って形成されている。
環状コア領域8は、そのうち最も内側に形成された1番
目の環状コア領域2と、内側から2番目の環状コア領域
3と、内側から3番目の環状コア領域4を有している。
【0023】なお、本明細書において、各層(各コア領
域)の境界は、例えば図1の(a)に示すように、屈折
率分布曲線がクラッド5の屈折率を示す線と交わる箇所
としている。
【0024】また、本発明の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
ルのものを適用することが可能であるが、本実施形態例
では、図1の(a)に示すような屈折率プロファイルを
採用している。
【0025】つまり、第1に、前記中心コア領域1の最
大屈折率を前記クラッド5の屈折率より大きく形成して
いる。第2に、1番目の環状コア領域2と3番目の環状
コア領域4、つまり、奇数番目の環状コア領域の最小屈
折率を前記クラッド5の屈折率より小さく形成してい
る。第3に、2番目の環状コア領域3、つまり、偶数番
目の環状コア領域の最大屈折率をクラッド5の屈折率よ
り大きくしている。
【0026】また、本実施形態例では、中心コア領域1
のクラッド5に対する最大比屈折率差Δ1を1.5%以
上3.0%以下とし、1番目の環状コア領域2のクラッ
ド5に対する比屈折率差Δ2を−1.0%以上−0.5
%以下としている。さらに、2番目の環状コア領域3の
クラッドに対する比屈折率差Δ3を0.2%以上0.5
%以下とし、3番目の環状コア領域4のクラッド5に対
する比屈折率差Δ4を−0.5%以上−0.05%以下
としている。
【0027】本明細書において、上記各比屈折率差Δ
1、Δ2、Δ3、Δ4は、以下の各式(1)〜(4)に
より定義している。なお、式(1)〜(4)は、中心コ
ア領域1の屈折率最大部の屈折率をnc1、1番目の環状
コア領域2の屈折率最小部の屈折率をnc2、2番目の環
状コア領域3の屈折率最大部の屈折率をnc3、3番目の
環状コア領域4の屈折率最小部の屈折率をnc4、クラッ
ド5の屈折率をnとして比屈折率差Δ1〜Δ4を定義
した式である。
【0028】 Δ1={(nc1−n)/nc1 }×100・・・・・(1)
【0029】 Δ2={(nc2−n)/nc2}×100・・・・・(2)
【0030】 Δ3={(nc3−n)/nc3 }×100・・・・・(3)
【0031】 Δ4={(nc4−n)/nc4}×100・・・・・(4)
【0032】また、本実施形態例では、1番目の環状コ
ア領域2の外径(図1の(a)のb)を中心コア領域1
の外径(図1の(a)のa)で割った値を2以上4以下
としている。
【0033】本実施形態例の光ファイバは、上記屈折率
プロファイルを有し、波長1550nmにおける分散値
を−90ps/nm/km以上−40ps/nm/km
以下とし、波長1550nmにおける分散勾配を−2p
s/nm/km以上−0.25ps/nm/km以
下とし、波長1550nmにおける直径20mmφの曲
げ損失増加を10dB/m以下としたことを特徴とす
る。
【0034】また、本実施形態例の光ファイバは、波長
1550nmにおける分散値を波長1550nmにおけ
る分散スロープで割った値(波長1550nmにおける
DPS)を25nm以上200nm以下としたことも特
徴とする。
【0035】本実施形態例は、上記のように、NZ−D
SFの分散補償用に従来提案されていた光ファイバに比
べて波長1550nmにおける分散勾配の絶対値を大き
くし、かつ、分散の絶対値を小さくして波長1550n
mにおけるDPSを小さくすることにより、NZ−DS
Fの分散特性を効率良く補償することができる。
【0036】なお、本実施形態例において、波長155
0nmにおける分散値を上記範囲内の値とした理由は、
分散勾配とDPSの少なくとも一方の値を上記範囲内に
したときに、他の特性を損ねない範囲とするためであ
る。
【0037】また、本実施形態例は、波長1550nm
における直径20mmφの曲げ損失増加を10.0dB
/m以下としているので、波長1550nmにおける曲
げ損失増加を小さい値に抑制でき、本実施形態例の光フ
ァイバを例えばコイル状にモジュール化して適用して
も、損失増加の問題を抑制できる。
【0038】なお、この曲げ損失増加を必要以上に抑制
すると、分散勾配を負の大きな値にすることが困難とな
る傾向があるため、波長1550nmにおける直径20
mmφの曲げ損失増加を0.05dB/m以上とするこ
とが望ましい。
【0039】また、本実施形態例の光ファイバにおい
て、長さ2mにおけるカットオフ波長が使用波長帯域
(1550nmを中心とした波長帯域であり、例えば1
530nm〜1565nm)より長波長側となることが
あるが、光ファイバは、一般に、その条長が長くなると
カットオフ波長が短波長側へ移動する傾向がある。
【0040】本実施形態例の光ファイバにおいて、カッ
トオフ波長の条長依存性を確認したところ、1000m
の光ファイバのカットオフ波長は、2mの光ファイバに
おけるカットオフ波長より約300nm短波長側となる
傾向が見られた。
【0041】本実施形態例の光ファイバは、NZ−DS
Fの分散を補償するために数kmの条長を有するため、
2mにおけるカットオフ波長が1900nm以下であれ
ば上記使用波長帯域においてシングルモード動作でき
る。
【0042】なお、本明細書において、2mのカットオ
フ波長の測定方法は、ITU勧告(ITU−T G.6
50)のFIGURE9/G.650に記載されている
方法とし、1000mのカットオフ波長の測定方法は、
ITU−T G.650のFIGURE11/G.65
0に記載されている方法(22mのカットオフ波長の測
定方法)を応用したものとした。
【0043】(実施例)以下、本実施形態例の実施例に
ついて説明する。本発明者は、表1に示すような屈折率
プロファイルを有する実施例1〜8の光ファイバと比較
例1〜7の光ファイバを試作し、その特性を求めた。
【0044】
【表1】
【0045】なお、表1において、Δ1〜Δ4は、前記
各比屈折率差であり、その単位は%、dは3番目の環状
コア領域4の外径を示し、その単位はμm、b/aは1
番目の環状コア領域2の外径を中心コア領域1の外径で
割った値を示す。
【0046】また、分散値は波長1550nmにおける
値であり、その単位はps/nm/km、分散勾配は波
長1550nmにおける値であり、その単位はps/n
/kmである。DPSは、波長1550nmにおけ
る分散値を波長1550nmにおける分散勾配で割った
値であり、その単位はnm、カットオフは、光ファイバ
の条長2mにおけるカットオフ波長を示し、その単位は
nm、曲げ損失は波長1.55μmにおける直径20m
mφの曲げ損失増加値を示す。
【0047】さらに、NZ1、NZ2の分散勾配補償率
は、以下に示す、長さ約50kmのNZ−DSFの分散
勾配補償率である。NZ1は、波長1550nmにおい
て、分散値が約4ps/nm/km、分散勾配が約0.
075ps/nm/km、DPSが53.3nmであ
る。また、NZ2は、波長1550nmにおいて、分散
値が約8ps/nm/km、分散勾配が約0.045p
s/nm/km、DPSが177.8nmである。
【0048】なお、NZ2はDPSが大きく、NZ1に
比べて分散勾配の補償が容易であるので、分散勾配補償
率が80%以上のものを望ましい条件とする。
【0049】表1から明らかなように、実施例の光ファ
イバは、いずれも、カットオフ波長が1900nm以下
であり、NZ1、NZ2の両方のNZ−DSFを効率良
く補償できる光ファイバとなった。
【0050】それに対し、比較例1〜7の光ファイバ
は、それぞれ以下の点で実施例に比べて劣っていること
が分かり、上記実施形態例の有効性が確認できた。
【0051】比較例1、比較例2、比較例4の光ファイ
バは、比屈折率差Δ3が0.2%より小さい。また、比
較例2は比屈折率差Δ2が−0.5%より大きい。これ
らの光ファイバは、DPSが大きく、NZ2に対する分
散勾配補償率が80%未満となり、代表的なNZ−DS
Fの分散を十分に補償できない。
【0052】比較例3の光ファイバは、比屈折率差Δ3
が0.5%より大きい。この光ファイバは、カットオフ
波長が2000nmより長波長で測定不能となり、補償
に必要な光ファイバの長さを加味しても、カットオフ波
長を使用波長帯より短くすることができなくなる。
【0053】比較例5の光ファイバは、比屈折率差Δ4
が実質的に存在しない径であるために、Δ4=0とな
り、Δ4が−0.05%より大きい。この光ファイバ
は、カットオフ波長が2000nmより長波長で測定不
能となり、補償に必要な光ファイバの長さを加味して
も、カットオフ波長を使用波長帯より短くすることがで
きなくなる。
【0054】比較例6の光ファイバは、1番目の環状コ
ア領域2の径を中心コア領域1の径で割った値(b/
a)が2より小さい。この光ファイバは、波長1550
nmにおける分散の絶対値と分散勾配の絶対値が共に小
さくなり、DPSが大きい。そのため、NZ2に対する
分散勾配補償率が80%未満となり、代表的なNZ−D
SFの分散を十分に補償できない。
【0055】比較例7の光ファイバは、1番目の環状コ
ア領域2の径を中心コア領域1の径で割った値(b/
a)が4より大きい。この光ファイバは波長1550n
mにおける分散勾配が正の値になるため、NZ−DSF
の分散勾配を補償することができない。
【0056】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、
上記実施形態例では、中心コア領域1の外周側を3層の
環状コア領域8により覆って形成したが、環状コア領域
8の層数は4層以上でもよい。また、各コア層のクラッ
ドに対する比屈折率差は上記実施形態例における範囲と
異なる範囲であってもよい。
【0057】また、本実施形態例の光ファイバの屈折率
プロファイルは特に限定されるものではなく適宜設定さ
れるものであり、本発明の光ファイバは、少なくとも、
波長1550nmにおける分散値を−90ps/nm/
km以上−40ps/nm/km以下とし、波長155
0nmにおける分散勾配を−2ps/nm/km以上
−0.25ps/nm/km以下とし、波長1550
nmにおける直径20mmφの曲げ損失増加を10dB
/m以下とすればよい。
【0058】
【発明の効果】本発明によれば、NZ−DSFの分散補
償用に従来提案されていた光ファイバに比べて波長15
50nmにおける分散勾配の絶対値を大きくし、かつ、
分散の絶対値を小さくすることにより、NZ−DSFの
分散特性を効率良く補償することができる。
【0059】また、本発明において、波長1550nm
におけるDPSを25nm以上200nm以下に形成し
たものにおいては、より一層効率良くNZ−DSFの分
散特性を補償することができる。
【0060】さらに、本発明において、屈折率プロファ
イルを具体的に決定した構成によれば、上記優れた効果
を奏する光ファイバを容易に得ることができる。
【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
率プロファイル(a)と断面構成(b)を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1 中心コア領域 2 1番目の環状コア領域 3 2番目の環状コア領域 4 3番目の環状コア領域 5 クラッド 8 環状コア領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長1550nmにおける分散値を−9
    0ps/nm/km以上−40ps/nm/km以下と
    し、波長1550nmにおける分散勾配を−2ps/n
    /km以上−0.25ps/nm/km以下と
    し、波長1550nmにおける直径20mmφの曲げ損
    失増加を10dB/m以下としたことを特徴とする光フ
    ァイバ。
  2. 【請求項2】 波長1550nmにおける分散値を波長
    1550nmにおける分散スロープで割った値を25n
    m以上200nm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。
  3. 【請求項3】 中心コア領域の外周側を3層以上の環状
    コア領域により覆い、該環状コア領域の外周側をクラッ
    ドで覆い、前記中心コア領域の最大屈折率を前記クラッ
    ドの屈折率より大きく形成しており、前記環状コア領域
    のうち最も内側を1番目の環状コア領域としたときに、
    奇数番目の環状コア領域の最小屈折率を前記クラッドの
    屈折率より小さく形成し、偶数番目の環状コア領域の最
    大屈折率を前記クラッドの屈折率より大きく形成したこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2記載の光ファイ
    バ。
  4. 【請求項4】 中心コア領域のクラッドに対する最大比
    屈折率差Δ1を1.5%以上3.0%以下としたことを
    特徴とする請求項3記載の光ファイバ。
  5. 【請求項5】 環状コア領域のうち内側から1番目の環
    状コア領域のクラッドに対する比屈折率差Δ2を−1.
    0%以上−0.5%以下としたことを特徴とする請求項
    3または請求項4記載の光ファイバ。
  6. 【請求項6】 環状コア領域のうち内側から2番目の環
    状コア領域のクラッドに対する比屈折率差Δ3を0.2
    %以上0.5%以下としたことを特徴とする請求項3ま
    たは請求項4または請求項5記載の光ファイバ。
  7. 【請求項7】 環状コア領域のうち内側から3番目の環
    状コア領域のクラッドに対する比屈折率差Δ4を−0.
    5%以上−0.05%以下としたことを特徴とする請求
    項3乃至請求項6のいずれか一つに記載の光ファイバ。
  8. 【請求項8】 環状コア領域のうち内側から1番目の環
    状コア領域の外径を中心コア領域の外径で割った値を2
    以上4以下としたことを特徴とする請求項3乃至請求項
    7のいずれか一つに記載の光ファイバ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006011432A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Draka Comteq Bv 波長分散補償光ファイバ
JP2006350333A (ja) * 2005-06-14 2006-12-28 Draka Comteq Bv 波長分散補償および波長分散勾配補償ファイバ
JP2007279739A (ja) * 2006-04-10 2007-10-25 Draka Comteq Bv 単一モード光ファイバ

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