JP2003298520A - 分散マネージメント光伝送システムおよび光伝送路 - Google Patents

分散マネージメント光伝送システムおよび光伝送路

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JP2003298520A
JP2003298520A JP2002106397A JP2002106397A JP2003298520A JP 2003298520 A JP2003298520 A JP 2003298520A JP 2002106397 A JP2002106397 A JP 2002106397A JP 2002106397 A JP2002106397 A JP 2002106397A JP 2003298520 A JP2003298520 A JP 2003298520A
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dispersion
optical fiber
band
optical
core
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JP2002106397A
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Kazunori Mukasa
和則 武笠
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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)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】1.5μm帯において正分散を有する正ファイ
バと負分散を有する負ファイバとを接続して1.5μm
帯の分散を抑制し、非線形現象を抑制し、伝送損失を向
上した分散マネージメント光伝送システムと、これを用
いた光伝送路を提供する。 【解決手段】正ファイバの1.55μm帯での分散が8
〜15ps/nm/km、分散スロープが0.04ps
/nm2 /km以上であり、負ファイバの1.55μm
帯での分散が−40ps/nm/km以下、分散スロー
プが−0.08ps/nm2 /km以下であり、正ファ
イバの累積分散が少なくとも200ps/nmであり、
正ファイバと負ファイバを合わせたときの累積分散が、
1.5μm帯の任意の波長域で抑制されている構成とす
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、分散マネージメン
ト光伝送システムおよび光伝送路に関し、特に高速WD
M(波長分割多重)伝送用の分散マネージメント光伝送
システム(光ファイバ)およびその分散マネージメント
光伝送システム(光ファイバ)から構成されるWDM光
伝送路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光伝送の高速大容量化が進む中、波長分
割多重(WDM:Wave Division Multiplexing)伝送技
術が本命技術として注目されている。しかしながら、光
信号の高パワー化や信号波長間の相互作用による非線形
現象が新たな問題として生じている。非線形現象の中で
も、四波混合(FWM:Four Wave Mixing)はWDM伝
送を行う際に深刻な影響を及ぼすとして、その抑制法が
盛んに検討されている。FWMは分散が小さい領域で発
生しやすいことから、分散の小さなファイバはこの点で
不利であることが分かっている。それは、従来から用い
られてきたノンゼロ分散シフトファイバ(NZ−DS
F:Non-Zero Dispersion Shift Fiber )であっても不
十分であった。
【0003】また、自己位相変調(SPM:Self Phase
Modulation )や相互位相変調(XPM:Cross Phase
Modulation)などによる波形の歪みも、非常に深刻な問
題であり、その解決の研究としては、OFC’97Tu
N1bなどに報告されている非線形屈折率(n2 )を小
さく抑える検討と共に、有効コア断面積(Aeff )の拡
大が非常に注目されている。
【0004】非線形現象による信号の歪みφNLは、一般
に下記式(2)で表される。
【0005】
【数2】 φNL=(2π×n2 ×Leff ×P)/(λ×Aeff ) …(2) ここで、n2 (m2 /W):非線形屈折率、Leff
(m):実効長、P(W):パワー、λ(nm):波
長、Aeff (μm2 ):有効コア断面積である。
【0006】式(2)から、有効コア断面積(Aeff
は大きい方が有利である。OFC’96 WK15やO
FC’97TuN2でも報告されているように、有効コ
ア断面積(Aeff )の拡大は、最も要求されている特性
の一つである。しかしながら、有効コア断面積(A
eff )の拡大は、従来型のNZ−DSFのような単一で
伝送路を構成するタイプのファイバでは、曲げ損失の増
大や分散スロープの増大等の問題を生じやすいことが分
かっており、NZ−DSF系はこの点でも問題がある。
【0007】上記のような問題を解決するためには、線
路全体で分散をマネージメントする方法が有効であると
提案されている。例えば、特開平8−42102号公報
では、正負の逆符号のファイバ2つを、より低非線形な
(n2 /Aeff がより小さい)ファイバ、より高非線形
な(n2/Aeff がより大きい)ファイバの順でつなぐ
と最適な線路が得られることが示されている。
【0008】また、その具体例としては、ECOC’9
7Vol.1 P127にあるような、正分散特性を有する
シングルモード光ファイバ(SMF:Single Mode opti
calFiber )と、負分散特性を有する分散補償光ファイ
バ(DCF:Dispersion Conpensation optical Fiber
)を組み合わせて用いることが提案されている。波長
1.31μmにおいては分散がゼロである1.31零分
散シングルモード光ファイバは、非線型性や伝送損失な
どの点で大変優れた特性を有するが、波長1.55μm
帯では大きな正の分散と分散スロープを有しており、こ
のSMF単独で1.55μm帯の光の伝送を分散なく行
うことはできないので、分散の補償が必要となり、上記
のように負分散特性を有する分散補償光ファイバが組み
合わされたものである。このようなDCFは、従来のモ
ジュール型分散補償ファイバではなく、SMFを接続し
て線路として用いることから線路用分散補償ファイバと
呼ばれ、負分散(逆分散)を有するので逆分散ファイバ
(RDF:Reverse Dispersion Fiber)と呼ばれてい
る。
【0009】上記のSMFとRDFは、1.5μ帯にお
いてトータルでは零分散にマネージメントされている
が、各々のファイバは、1.5μ帯において絶対値で1
6〜22ps/nm/km程度と大きな分散を持つた
め、FWM抑制の面では有利である。また、RDFは、
SMFの分散および分散スロープを相殺するように設計
されたファイバで、トータル線路でWDM伝送に適した
分散フラットネスを達成することが可能である。SMF
とRDFを接続したときの分散補償性能は、例えば下記
式(3)で示される補償率CRで表現すると判りやす
い。
【0010】
【数3】 CR(%)=[( SlopeRDF /SlopeSMF )/( DispersionRDF / DispertionSMF )] ×100 …(3)
【0011】式(3)中、記号 SlopeRDF はRDFの分
散スロープ(ps/nm2 /km)を示し、記号 Slope
SMF はSMFの分散スロープ(ps/nm2 /km)を
示し、記号DispersionRDF はRDFの分散(ps/nm
/km)を示し、記号DispertionSMF はSMFの分散
(ps/nm/km)を示す。
【0012】この式(3)から、補償率CRが100%
に近いほど、広帯域での零分散が可能となる。言い換え
れば、SMFとRDFの分散/分散スロープ(Dispersi
on Per Slope;DPS)の値が近いほど、低分散スロー
プが得られることになる。RDFは、例えばDPSが3
00(nm)程度の高補償特性を有する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、RDF
などの分散補償系のファイバは、SMFなどに比べると
非線形性が大きいことから、例えばSMFとRDFの接
続比(条長比)を1:1程度とした場合には、比較的大
きなパワーがRDFに入射されることになってXPMな
どの非線形現象が避けきれなくなる。
【0014】そこで、最近では、OECC’9815C
1−3に示されているように、16〜22ps/nm/
kmの分散値を有するSMFと、SMFよりも大きな分
散絶対値を有する高分散RDFを接続することで、SM
Fに対するRDFの接続比を短くして非線形現象を抑制
する試みがなされているが、このような組み合わせにお
いてはトータルの特性が従来のNZ−DSFと比べて劣
化してしまうという問題点があった。
【0015】このようにNZ−DSFとSMF+RDF
系は、いずれも上述のような問題を有している。本発明
は上記の状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目
的は、非線形現象の発生を抑制し、伝送損失を向上した
分散マネージメント光伝送システムと、これを用いた光
伝送路を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明の分散マネージメント光伝送システムは、
1.5μm帯において正の分散および正の分散スロープ
を有する第1光ファイバと、上記第1光ファイバの後段
側に接続された、1.5μm帯において負の分散および
負の分散スロープを有する第2光ファイバまたは第2光
ファイバモジュールとを有し、上記第1光ファイバの
1.55μm帯での分散が8〜15ps/nm/km、
分散スロープが0.04ps/nm2 /km以上であ
り、上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュー
ルの1.55μm帯での分散が−40ps/nm/km
以下、分散スロープが−0.08ps/nm2 /km以
下であり、上記第1光ファイバの累積分散が少なくとも
200ps/nmであり、上記第1光ファイバと上記第
2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールを合わせ
たときの累積分散が、1.5μm帯の任意の波長域で抑
制されている。ここで、上記の1.5μm帯とは、例え
ば1.45〜1.65μmの波長範囲である。
【0017】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバと上記第2光
ファイバまたは第2光ファイバモジュールを合わせたと
きの平均分散が、1.5μm帯の任意の波長域で±3p
s/nm/km以内である。
【0018】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバの長さが、上
記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールの長
さの4倍以上である。
【0019】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバの1.55μ
m帯の伝送損失が0.21dB/km以下で、上記第2
光ファイバまたは第2光ファイバモジュールの1.55
μm帯の伝送損失が0.50dB/km以下であり、接
続損失を除いた上記第1光ファイバと上記第2光ファイ
バまたは第2光ファイバモジュールを合わせたときのト
ータルの1.55μm帯の伝送損失が0.300dB/
km以下である。あるいは好適には、上記第1光ファイ
バの1.55μm帯の伝送損失が0.20dB/km以
下であり、上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモ
ジュールの1.55μm帯の伝送損失が0.27dB/
km以下であり、接続損失を除いた上記第1光ファイバ
と上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュール
を合わせたときのトータルの1.55μm帯の伝送損失
が0.215dB/km以下である。
【0020】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバと上記第2光
ファイバまたは第2光ファイバモジュールを合わせたと
きの1.55μm帯での分散スロープが−0.030〜
0.030ps/nm2 /kmである。
【0021】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバの有効コア断
面積(Aeff )が70μm2 以上である。あるいは好適
には、上記第1光ファイバの有効コア断面積(Aeff
が90μm2 以上である。
【0022】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第2光ファイバまたは第2光
ファイバモジュールの有効コア断面積(Aeff )が20
μm 2 以上である。
【0023】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第2光ファイバまたは第2光
ファイバモジュールの1.55μm帯の直径20mmで
の曲げ損失が5dB/m以下である。
【0024】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第1光ファイバが、コアとク
ラッドとを有する構成であり、上記コアは、上記クラッ
ドより高屈折率であるセンタコアと、上記センタコアの
外周部に形成され、当該センタコアと上記クラッドの間
の屈折率であるサイドコアとを有する。
【0025】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第2光ファイバまたは第2光
ファイバモジュールが、コアとクラッドとを有する構成
であり、上記コアは、上記クラッドより高屈折率である
センタコアと、上記センタコアの外周部に形成され、上
記クラッドよりも低屈折率である第1サイドコアと、上
記第1サイドコアの外周部に形成され、上記クラッドよ
りも高屈折率である第2サイドコアとを有する。
【0026】上記本発明の分散マネージメント光伝送シ
ステムは、好適には、上記第2光ファイバまたは第2光
ファイバモジュールにおいて、上記クラッドに対する上
記センタコアの比屈折率差(Δ1)が1.2〜1.5%
であり、上記センタコアの屈折率プロファイル(n
(r))と光ファイバの中心からの距離rについて下記
式(1)で近似したときのαが2〜5である。また、上
記クラッドに対する上記第1サイドコアの比屈折率差
(Δ2)が−0.50〜−0.35%であり、上記クラ
ッドに対する上記第2サイドコアの比屈折率差(Δ3)
が0.15〜0.30%であり、センタコア半径
(a):第1サイドコア半径(b):第2サイドコア半
径(c)=1:1.7〜2.0:2.4〜3.0であ
る。
【0027】
【数4】 ここで、aはセンタコア半径,Δ=(n1 −n2 )/n
1 (n1 はセンタコアの最大屈折率,n2 はクラッドの
屈折率)である。
【0028】また、上記の目的を達成するため、本発明
の光伝送路は、上記のいずれかに記載の分散マネージメ
ント光伝送システムが1本以上備えられている。
【0029】また、上記の目的を達成するため、本発明
の光伝送路は、上記のいずれかに記載の分散マネージメ
ント光伝送システムが複数本並列に並べられて備えられ
ている。
【0030】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1(A)は、本実施形態に係
る分散マネージメント光伝送システム(光ファイバ)の
模式構成図である。光信号発信装置あるいは不図示の入
力手段を有する光増幅器などの入力部E1に、1.5μ
m帯において正の分散および正の分散スロープを有する
シングルモード光ファイバSMF(第1光ファイバ、以
下正ファイバとも言う)が接続されており、接続点Jに
おいてSMFの後段側に、1.5μm帯において負の分
散および負の分散スロープを有する線路用分散補償ファ
イバRDF(第2光ファイバ、以下負ファイバとも言
う)が接続され、その他端が光信号受信装置あるいは不
図示の出力手段を有する光増幅器などの出力部E2に接
続されている。
【0031】上記のSMFは、1.55μm帯での分散
が8〜15ps/nm/km、分散スロープが0.04
ps/nm2 /km以上である。また、上記のRDF
は、1.55μm帯での分散が−40ps/nm/km
以下、分散スロープが−0.08ps/nm2 /km以
下である。ここで、SMFの長さLSMF にわたる累積分
散が少なくとも200ps/nmに達するまで長距離伝
送させ、その後段にRDFを接続しており、SMFとR
DFを合わせたときの平均分散が1.5μm帯の任意の
波長域で±3ps/nm/km以内と抑制されている構
成となるように、SMFの長さLSMF とRDFの長さL
RDF が適切に調整されている。ここで、SMFの長さL
SMF はRDFの長さLRDF の4倍以上となるように設定
するのが好ましい。また、上記の構成により、SMFと
RDFを合わせたときの1.55μm帯での分散スロー
プが−0.030〜0.030ps/nm2 /kmの範
囲に抑制されていることが好ましい。
【0032】図1(B)は、上記の構成の分散マネージ
メント光伝送システムの分散マップの一例である。例え
ば、SMFの分散が15ps/nm/kmであり、RD
Fの分散が−60ps/nm/kmであるとき、SMF
の長さを40kmとしてSMF部分の累計分散を600
ps/nmとし、さらにRDF部分の累計分散が−60
0ps/nmとなるように、その長さを10kmに設定
する。これにより、SMFとRDFを合わせたときの平
均分散が1.5μm帯の任意の波長域で±3ps/nm
/km以内であり、長さの総計が50kmの分散マネー
ジメント光伝送システムとすることができる。上記の構
成の分散マネージメント光伝送システムを一単位とし
て、複数単位を直列に接続して所望の長さの分散マネー
ジメント光伝送システムとすることができる。また、こ
の分散マネージメント光伝送システムを一本以上、例え
ば複数本の分散マネージメント光伝送システムを並列に
並べて、所望の光伝送路を構成することができる。
【0033】従来のSMFの場合には、1.55μm帯
において16ps/nm/km以上の分散を有する。従
って、RDFの非線形現象を十分に抑制するため、RD
Fの条長比率を15%(例えば50km伝送路ならば
7.5km)にしようとすると、例えばSMFの分散を
18ps/nm/kmとしたとき、RDFの1.55μ
m帯の分散絶対値はSMFの分散絶対値の5.5倍程度
の100ps/nm/kmにしなければならない。分散
が−100ps/nm/kmということになると、もは
やモジュール型の分散補償ファイバDCFに近い構造と
なり、このようなDCFは一般的にΔ+ が大きいことか
ら、有効コア断面積(Aeff )が小さくなり、しかも非
線形屈折率(n2 )が大きくなっている。そのため、非
常に非線形現象が生じ易くなっている。さらに、伝送損
失が0.3dB/km以上、偏光モード分散(PMD:
Polarization Mode Dispersion)が0.2ps/√km
以上と、比較的大きな値になる場合が多い。従って、S
MFとRDFを合わせたときのトータルの伝送特性が劣
化してしまう。
【0034】本実施形態の分散マネージメント光伝送シ
ステムにおいては、前段のファイバとして、1.55μ
m帯での分散値を8〜15ps/nm/kmとした従来
のSMFよりも分散を抑制したタイプのファイバを用い
る。ただし、FWM発生の問題を完全に抑制するため
に、分散の絶対値は8ps/nm/km以上とする。上
記のSMFを用いたとき、後段のRDFの比率を上記と
同様に15%にしようとした場合は、SMFの分散値を
15ps/nm/kmとしても、RDFに要求される分
散値は−15ps/nm/kmの5.5倍である−83
ps/nm/km以上程度に緩和することができる。一
般的に、RDFの分散絶対値を小さくすることは設計の
自由度が増すことになるので、上記のようにRDFの分
散絶対値を小さくすることで伝送損失を小さな値に抑え
ることが可能となる。
【0035】よって、例えば1.55μm帯での分散値
が8〜15ps/nm/km程度であるSMFを、累積
分散が少なくとも200ps/nmに達するまで長距離
伝送させ、その後段に、例えば1.55μm帯での分散
値が−40〜−85ps/nm/km程度のRDFを接
続し、分散を補償する。
【0036】上記の図1(B)に示す分散マネージメン
ト光伝送システムにおいては、正分散ファイバ、負分散
ファイバともに線路で構成されるものを想定している
が、負分散ファイバとしては、曲げ損失が例えば20m
mφで3dB/m以下程度に十分小さければ、DCFの
ようにモジュール化したものを用いることも可能であ
る。
【0037】もちろん、分散設計による接続比を最適化
しても、光ファイバ自体の伝送損失が大きい場合は、S
MFとRDFを合わせたトータルの伝送損失を小さい値
に抑えることができなくなってしまう。よって、SMF
の伝送損失を0.21dB/km(好ましくは0.20
dB/km)以下、RDFの伝送損失を0.50dB/
km(好ましくは0.27dB/km)以下とする。
【0038】SMFの分散が14ps/nm/km、伝
送損失が0.l9dB/kmであるとして、RDFの分
散が−56ps/nm/km、伝送損失が0.26dB
/kmであるとした場合、トータルの伝送損失は0.2
04dB/km程度となる。これは、従来型NZ−DS
Fと比べて、非常に低損失な特性といえる。
【0039】さらに、SMF(正ファイバ)は、一般的
に正の分散スロープを有するので、RDF(負ファイ
バ)に負の分散スロープを持たせてやることが望まし
い。こうすることで、局所では大きな分散と分散スロー
プを有するが、お互いの分散、および分散スロープが相
殺され、出力側ではフラットな分散特性が得られる。例
えば、従来のNZ−DSFでは達成の難しかった0.0
3ps/nm2 /km以下の分散スロープも、正負のフ
ァイバを組み合わせたトータルの路線では、達成が容易
である。
【0040】正分散および正分散スロープを有する正フ
ァイバとしては、従来型の1層構造のSMFが知られて
いるが、1層構造のSMFでは分散値が大きくなってし
まい、また、Aeff を拡大することが難しい。そこで、
例えば特願平11−234767号に記載されているよ
うな、階段型の屈折率プロファイル、あるいは、階段型
をベースにした屈折率プロファイル構造を有するファイ
バを用いることが好ましい。こうすることで、分散値を
8〜15ps/nm/kmに抑えながら、例えばA eff
を、従来の1層構造のSMFよりも大きな70μm2
上に、さらに好ましくは90μm2 以上に拡大すること
が可能である。
【0041】上記の階段型の屈折率プロファイル、ある
いは、階段型をベースにした屈折率プロファイル構造を
有するファイバは、分散が8〜15ps/nm/km、
ef f が70μm2 以上といった特性を、従来のSMF
程度、あるいはそれ以下の比屈折率差であるセンタコア
(約0.4%)で達成できる。上記の構造は特殊ではな
く、比較的単純で、良く用いられている2層構造であ
る。このような構造において、伝送損失特性は一般的に
センタコアの比屈折率差に大きく依存するので、非常に
低損失な特性を有することが期待できる。但し、損失特
性には曲げ損失特性が大きく影響するので、上記の階段
型の屈折率プロファイル、あるいは、階段型をベースに
した屈折率プロファイル構造を有するファイバにおい
て、伝送損失が0.21dB/km(好ましくは0.2
0dB/km)以下になるような低曲げ損失特性のもの
が好ましい。もちろん、正分散ファイバは、上記のよう
な構造に限られたものではなく、分散値低減を重視し
て、Aeff が90μm2 以下で、分散値が10ps/n
m/km以下のもの(但し8ps/nm/km以上のも
の)でも、あるいは後述の図4に示すような3層構造な
ど、その他のプロファイルを有するものでもかまわな
い。
【0042】上記の各条件を満たすように、例えば以下
に示すSMFを用いることができる。図2(A)は1.
5μm帯において正の分散および正の分散スロープを有
するシングルモード光ファイバSMF(1)の断面図で
ある。センタコア11の外周部に、サイドコア12が形
成されており、その外周部にさらにクラッド13が形成
されている。
【0043】図2(B)は、上記の各部に相当する屈折
率プロファイルである。センターコア11はクラッド1
3に対して比屈折率差Δ1を有し、サイドコア12はク
ラッド13に対して比屈折率差Δ2を有し、屈折率分布
(比屈折率差分布)はいわゆる階段型となっている。例
えば、上記の比屈折率差Δ1は0.40%であり、比屈
折率差Δ2は0.20%である。また、上記センタコア
の屈折率プロファイル(n(r))と光ファイバの中心
からの距離rについて、下記式(1)で近似したときの
αが4程度である。
【0044】
【数5】 ここで、aはセンタコア半径,Δ=(n1 −n2 )/n
1 (n1 はセンタコアの最大屈折率,n2 はクラッドの
屈折率)である。
【0045】また、サイドコア12の直径2bに対する
センターコア11の直径2aの比率Raは、例えば0.
45程度とする。また、上記SMFの有効コア断面積
(Aeff )は、例えば70μm2 以上、好ましくは90
μm2 以上である。
【0046】上記の構成のSMFにおいて、1.55μ
m帯での分散が8〜15ps/nm/km、分散スロー
プが0.04ps/nm2 /km以上(例えば0.06
〜0.07ps/nm2 /km)となるように、Δ1、
Δ2、α、2a、2b、Aef f などのパラメータを適宜
調節可能である。
【0047】一方、負分散および負分散スロープを有す
る負ファイバとしては、従来より、モジュールとして用
いるDCFが検討されてきたが、光伝送システムとして
用いるには、非線形特性、伝送損失およびPMD特性な
どで問題がある。また、最近ではRDFと呼ばれる線路
用分散補償ファイバが提案されているが、一般的に分散
値が小さいため、比較的大きな信号光パワーによる非線
形現象が起こりやすくなるという問題がある。
【0048】本実施形態におけるRDF(負ファイバ)
としては、分散拡大と曲げ損失の増大を抑える効果のあ
るサイドコア層を用いた、いわゆるW型にサイドコアを
さらに1層追加した構造を有するファイバを基に最適化
を行って直径20mmでの曲げ損失が5dB/m以下に
抑えた光ファイバを用いることができる。しかし、例え
ばモジュールで用いる場合など、負ファイバの条長を短
くすることを最重視して、伝送損失がさらに大きくなっ
てしまう(但し0.50dB/km以下)代わりに、分
散絶対値が大きい負ファイバを用いたシステムでも、本
発明の意図に何ら反するものではない。以降は、線路で
用いられる場合を仮定して最適化設計を提供する。
【0049】図3に、従来型RDFのプロファイルを変
えて、曲げ損失を変化させたときの伝送損失特性の変化
を示す。この図から、低伝送損失を達成するためには、
例えば、直径20mmでの曲げ損失特性を5dB/m以
下に抑える必要があることが分かる。しかしながら、従
来型RDFで用いられているようなW型プロファイル
で、例えば直径20mmで5dB/m以下という低曲げ
損失特性を達成しようとすると、分散も分散スロープも
小さな絶対値になってしまうか、または、非線形性や伝
送損失が増大してしまうという障害が起こる。
【0050】本実施形態のRDF(負ファイバ)として
は、例えば以下に示すRDFを用いることができる。図
4(A)は、1.5μm帯において負の分散および負の
分散スロープを有する線路用分散補償ファイバRDF
(2)の断面図である。これは、W型にサイドコアをさ
らに1層追加した構造となっている。センタコア21の
外周部に、第1サイドコア22および第2サイドコア2
3が形成されており、その外周部にさらにクラッド24
が形成されている。
【0051】図4(B)は、上記の各部に相当する屈折
率プロファイルである。センターコア21はクラッド2
4に対して比屈折率差Δ1を有し、第1サイドコア22
および第2サイドコア23はクラッド24に対してそれ
ぞれ比屈折率差Δ2およびΔ3を有する。ここで、上記
センタコアの屈折率プロファイル(n(r))と光ファ
イバの中心からの距離rについて、上記式(1)で近似
したときのパラメータαと、センターコア21の直径2
a、第1サイドコア22の直径2b、第2サイドコア2
3の直径2c、および、有効コア断面積(Aeff )を以
下のように設定する。
【0052】上記のRDFにおいて、低伝送損失を得な
がら、−40ps/nm/km以下の大きな分散絶対値
を得るために、Δ1を1.2%〜1.5%に設定する。
Δ1が小さいことは伝送損失低下だけでなく、PMD特
性や非線形特性の改善にも効果がある。しかしながら、
あまり小さすぎると、分散の絶対値が小さくなってしま
うので、上記範囲とする。
【0053】上記の条件で、直径20mmでの曲げ損失
を5dB/m以下に保ちながら1.55μm帯の分散値
/分散スロープ(DPS)の値が300nm以下とな
り、A eff が従来のDCFよりも大きい値である20μ
2 以上となるように、上記のα、Δ2、Δ3やa:
b:cの値を調整する。例えば、αを2〜5とすること
が好ましい。2以下だと曲げ損失が増大し、5以上だと
補償率が悪くなってしまう。また、Δ2は−0.50〜
−0.35%とすることが好ましい。−0.50%以下
だと曲げ損失が増大し、−0.35%以上だと補償率が
悪くなってしまうからである。また、Δ3は0.15〜
0.30%とすることが好ましい。0.15%以下だと
曲げ損失が増大し、0.30%以上だとDPSも300
nm以上と大きく、カットオフ波長も増大してしまう。
a:b:c=1:1.7〜2.0:2.4〜3.0にす
ることが好ましい。a=1のときにbが1.7以下だと
補償率が低下し、2.0以上だと曲げ損失が起きる。ま
た、a=1のときにcが2.4以下だと曲げ損失が増大
し、3.0以上だとカットオフ波長とDPSの増大が起
きる。上記の範囲であれば、分散が−40ps/nm/
km以下、DPS300nm以下で、Aeff が20μm
2 以上、曲げ損失が5dB/m以下となるRDF(負フ
ァイバ)とすることができる。上記の構造において、伝
送損失が0.50dB/km(好ましくは0.27dB
/km以下)であるものが好ましい。
【0054】本実施形態の分散マネージメント光伝送シ
ステムによれば、低損失特性と同時に、低非線形性(F
WMやSPM、XPMなどの抑制)、分散フラットネ
ス、低曲げ損失特性を達成することができる。本実施形
態の分散マネージメント光伝送システムの低損失特性、
低非線形性、低曲げ損失、低分散勾配という特性は、W
DM伝送路として最適なものである。本実施形態の分散
マネージメント光伝送システムにより、高速大容量伝送
に適した光伝送システムが容易に作製できる。
【0055】
【実施例】(実施例1)まず、図2のような階段型の屈
折率プロファイルを有する正ファイバにおいて、Δ1=
0.40%、α=4、Δ2=0.20%、Ra=0.4
5をベースの構造として、試料番号1〜4の各正ファイ
バを作成した。ただし、各ファイバ毎に曲げ損失が損な
われないよう各ΔやRaなどの値を微調整した。各正フ
ァイバの、コア径、損失、分散、分散スロープ、分散/
分散スロープ(DPS)、モードフィールド径(MF
D)、有効コア断面積(Aeff )、カットオフ波長(λ
c)、直径20mmでの曲げ損失(20φ曲)、偏光モ
ード分散(PMD)についての結果を表1に示す。
【0056】
【表1】
【0057】表1に示すように、上記の試料番号1〜4
の各正ファイバは、いずれも伝送損失が0.20dB/
km以下であり、良好な値を得た。試料番号1〜3の各
正ファイバはAeff が従来のSMFよりも大きな値であ
る90μm2 以上となり、また、試料番号4の正ファイ
バでも70μm2 以上となり、拡大されたAeff の値を
得た。曲げ損失やPMDなどの他の特性も良好であっ
た。
【0058】表1に示すように、分散の縮小はDPSの
縮小を伴う。即ち、分散が小さくなっても、分散スロー
プはそれほど小さくできるわけではないので、DPSが
小さくなりすぎて、分散補償が難しくなるというわけで
ある。従って、分散を8ps/nm/km以下に小さく
することは、分散補償の面でも問題があり、好ましくな
い。
【0059】(実施例2)まず、図4のようなW型にサ
イドコアをさらに1層追加した構造を有する負ファイバ
を試料番号1および2として作成した。各負ファイバ
の、コア径、Δ1、損失、分散、分散スロープ、分散/
分散スロープ(DPS)、有効コア断面積(Aeff )、
カットオフ波長(λc)、直径20mmでの曲げ損失
(20φ曲)、偏光モード分散(PMD)についての結
果を表2に示す。
【0060】
【表2】
【0061】表2に示すように、負ファイバの曲げ損失
が小さい値に抑えられていることで、低損失特性が得ら
れていることが分かる。DPSも300nm以下と小さ
いことから、トータル線路での分散フラットネスも期待
できる。また、分散値も非常に大きい値が得られている
ことから、本実施例の負ファイバの長さに対して正ファ
イバの長さを4倍以上に設定することが可能となる。こ
れにより、正ファイバと負ファイバを合わせたトータル
線路でのさらなる低非線形特性、低損失特性を達成する
ことができる。また、Aeff も20μm2 以上と、従来
型DCFと比べて、大きな値を得ることができた。
【0062】(実施例3)表1の正ファイバと表2の負
ファイバを合わせた光伝送システム全体のトータル特性
について調査を行った。結果を表3に示す。各正ファイ
バおよび負ファイバの番号は、表1および表2に示した
試料番号に相当し、例えば「正1+負1」は、表1の試
料番号1の正ファイバと表2の試料番号2の負ファイバ
を組み合わせた光伝送システムである。各8種類の組み
合わせの光伝送システムに対して、接続比、損失、分
散、分散スロープ、偏光モード分散(PMD)について
調べた。
【0063】
【表3】
【0064】上記のように正ファイバ:負ファイバ=4
以上:1と接続したときに広い波長範囲で低分散を得る
ことができるという結果が得られた。分散スロープは、
0.030ps/nm2 /km以下に抑えられており、
小さいものでは、0.010ps/nm2 /km程度で
あった。また、伝送損失は、0.21dB/km以下と
いう低いレベルに抑えられており、PMDはいずれの組
み合わせのファイバでも0.1ps/√km以下の低い
値になっていた。
【0065】本発明は上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、SMF(正ファイバ)およびRDF(負フ
ァイバ)の構成は、実施形態で説明したもの以外の構造
のファイバを採用してもよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0066】
【発明の効果】本発明によれば、1.5μm帯において
正の分散および正の分散スロープを有する光ファイバ
と、1.5μm帯において負の分散および負の分散スロ
ープを有する光ファイバとを接続して1.5μm帯にお
ける分散を抑制した構成において、非線形現象の発生を
抑制し、伝送損失を向上した分散マネージメント光伝送
システムと、これを用いた光伝送路を提供することがで
きる。この分散マネージメント光伝送システムやこれを
用いた光伝送路を海底や陸上の伝送に用いることで、安
定した高速大容量伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は、本発明の実施形態に係る分散マ
ネージメント光伝送システムの模式構成図であり、図1
(B)は、上記の構成の分散マネージメント光伝送シス
テムの分散マップの一例である。
【図2】図2(A)は1.5μm帯において正の分散お
よび正の分散スロープを有するシングルモード光ファイ
バの断面図の一例であり、図2(B)は、上記の各部に
相当する屈折率プロファイルである。
【図3】図3は、従来型RDFのプロファイルを変え
て、曲げ損失を変化させたときの伝送損失特性を示す図
である。
【図4】図4(A)は、1.5μm帯において負の分散
および負の分散スロープを有する線路用分散補償ファイ
バの断面図であり、図4(B)は、上記の各部に相当す
る屈折率プロファイルである。
【符号の説明】
1…SMF 11…センタコア 12…サイドコア 13…クラッド 2…RDF 21…センタコア 22…第1サイドコア 23…第2サイドコア 24…クラッド E1…入力部 E2…出力部 J…接続点

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1.5μm帯において正の分散および正の
    分散スロープを有する第1光ファイバと、 上記第1光ファイバの後段側に接続された、1.5μm
    帯において負の分散および負の分散スロープを有する第
    2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールとを有
    し、 上記第1光ファイバの1.55μm帯での分散が8〜1
    5ps/nm/km、分散スロープが0.04ps/n
    2 /km以上であり、 上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールの
    1.55μm帯での分散が−40ps/nm/km以
    下、分散スロープが−0.08ps/nm2 /km以下
    であり、 上記第1光ファイバの累積分散が少なくとも200ps
    /nmであり、 上記第1光ファイバと上記第2光ファイバまたは第2光
    ファイバモジュールを合わせたときの累積分散が、1.
    5μm帯の任意の波長域で抑制されている分散マネージ
    メント光伝送システム。
  2. 【請求項2】上記第1光ファイバと上記第2光ファイバ
    または第2光ファイバモジュールを合わせたときの平均
    分散が、1.5μm帯の任意の波長域で±3ps/nm
    /km以内である請求項1に記載の分散マネージメント
    光伝送システム。
  3. 【請求項3】上記第1光ファイバの長さが、上記第2光
    ファイバまたは第2光ファイバモジュールの長さの4倍
    以上である請求項1または2に記載の分散マネージメン
    ト光伝送システム。
  4. 【請求項4】上記第1光ファイバの1.55μm帯の伝
    送損失が0.21dB/km以下で、 上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールの
    1.55μm帯の伝送損失が0.50dB/km以下で
    あり、 接続損失を除いた上記第1光ファイバと上記第2光ファ
    イバまたは第2光ファイバモジュールを合わせたときの
    トータルの1.55μm帯の伝送損失が0.300dB
    /km以下である請求項1〜3のいずれかに記載の分散
    マネージメント光伝送システム。
  5. 【請求項5】上記第1光ファイバの1.55μm帯の伝
    送損失が0.20dB/km以下であり、 上記第2光ファイバまたは第2光ファイバモジュールの
    1.55μm帯の伝送損失が0.27dB/km以下で
    あり、 接続損失を除いた上記第1光ファイバと上記第2光ファ
    イバまたは第2光ファイバモジュールを合わせたときの
    トータルの1.55μm帯の伝送損失が0.215dB
    /km以下である請求項1〜3のいずれかに記載の分散
    マネージメント光伝送システム。
  6. 【請求項6】上記第1光ファイバと上記第2光ファイバ
    または第2光ファイバモジュールを合わせたときの1.
    55μm帯での分散スロープが−0.030〜0.03
    0ps/nm2 /kmである請求項1〜5のいずれかに
    記載の分散マネージメント光伝送システム。
  7. 【請求項7】上記第1光ファイバの有効コア断面積(A
    eff )が70μm2 以上である請求項1〜6のいずれか
    に記載の分散マネージメント光伝送システム。
  8. 【請求項8】上記第1光ファイバの有効コア断面積(A
    eff )が90μm2 以上である請求項1〜6のいずれか
    に記載の分散マネージメント光伝送システム。
  9. 【請求項9】上記第2光ファイバまたは第2光ファイバ
    モジュールの有効コア断面積(Aef f )が20μm2
    上である請求項1〜8のいずれかに記載の分散マネージ
    メント光伝送システム。
  10. 【請求項10】上記第2光ファイバまたは第2光ファイ
    バモジュールの1.55μm帯の直径20mmでの曲げ
    損失が5dB/m以下である請求項1〜9のいずれかに
    記載の分散マネージメント光伝送システム。
  11. 【請求項11】上記第1光ファイバが、コアとクラッド
    とを有する構成であり、 上記コアは、 上記クラッドより高屈折率であるセンタコアと、 上記センタコアの外周部に形成され、当該センタコアと
    上記クラッドの間の屈折率であるサイドコアとを有する
    請求項1〜10のいずれかに記載の分散マネージメント
    光伝送システム。
  12. 【請求項12】上記第2光ファイバまたは第2光ファイ
    バモジュールが、コアとクラッドとを有する構成であ
    り、 上記コアは、 上記クラッドより高屈折率であるセンタコアと、 上記センタコアの外周部に形成され、上記クラッドより
    も低屈折率である第1サイドコアと、 上記第1サイドコアの外周部に形成され、上記クラッド
    よりも高屈折率である第2サイドコアと を有する請求項1〜11のいずれかに記載の分散マネー
    ジメント光伝送システム。
  13. 【請求項13】上記第2光ファイバまたは第2光ファイ
    バモジュールにおいて、 上記クラッドに対する上記センタコアの比屈折率差(Δ
    1)が1.2〜1.5%であり、 上記センタコアの屈折率プロファイル(n(r))と光
    ファイバの中心からの距離rについて下記式(1)で近
    似したときのαが2〜5であり、 上記クラッドに対する上記第1サイドコアの比屈折率差
    (Δ2)が−0.50〜−0.35%であり、 上記クラッドに対する上記第2サイドコアの比屈折率差
    (Δ3)が0.15〜0.30%であり、 センタコア半径(a):第1サイドコア半径(b):第
    2サイドコア半径(c)=1:1.7〜2.0:2.4
    〜3.0である 請求項12に記載の分散マネージメント光伝送システ
    ム。 【数1】 ここで、aはセンタコア半径,Δ=(n1 −n2 )/n
    1 (n1 はセンタコアの最大屈折率,n2 はクラッドの
    屈折率)である。
  14. 【請求項14】請求項1〜13のいずれかに記載の分散
    マネージメント光伝送システムが1本以上備えられてい
    る光伝送路。
  15. 【請求項15】請求項1〜13のいずれかに記載の分散
    マネージメント光伝送システムが複数本並列に並べられ
    て備えられている光伝送路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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