JP2003344686A

JP2003344686A - 光ファイバ

Info

Publication number: JP2003344686A
Application number: JP2002157035A
Authority: JP
Inventors: Fumio Takahashi; 文雄高橋; Mitsuhiro Kawasaki; 光広川崎
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】高速・大容量伝送の光伝送システムを実現する
ため、波長１．３１μｍ帯のＷＤＭ伝送および波長１．
５５μｍ帯における高速・大容量伝送を実現するのに好
適な光ファイバを提供する。【解決手段】ゼロ分散波長が波長１３３０〜１４３０ｎ
ｍの範囲に存在し、波長が１．５５μｍの光に対する分
散が８〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長が１．５５
μｍの光に対する分散／分散スロープの値が２００〜４
００ｎｍであり、波長が１．３１μｍの光に対する分散
が−１〜−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、カットオフ波長
が１．３μｍ以下である構成の光ファイバとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信において光伝
送路として好適に用いられる光ファイバに関し、さらに
詳しくは、１．５５μｍ帯と１．３１μｍ帯の２つの波
長領域で光信号の伝送を行う光ファイバに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光通信における光伝送路とし
て多く用いられている光ファイバは、波長１．３１μｍ
帯でゼロ分散波長を有する標準的なシングルモード光フ
ァイバである。また、光ファイバの主成分であるシリカ
の伝送損失は波長１．５５μｍ帯で最小であり、Ｅｒ元
素を添加した光ファイバを用いた光ファイバ増幅器は波
長１．５５μｍ帯の光を高い効率で光増幅することがで
きることから、波長１．５５μｍ帯でゼロ分散波長を有
する分散シフト光ファイバ（ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳ
ｈｉｆｔｅｄＦｉｂｅｒ：以下ＤＳＦとも称する）と
呼ばれる光ファイバが、多波長の信号光を光伝送する波
長多重（ＷＤＭ）通信における光伝送路として用いられ
ている。

【０００３】また、従来より、波長１．３１μｍ帯の光
を出力するもの、および、波長１．５５μｍ帯の光を出
力するものが、光通信において信号光を送出する光源と
して技術が確立されている。

【０００４】しかしながら、上記従来の技術は以下のよ
うな問題点を有する。すなわち、波長１．５５μｍ帯で
ゼロ分散波長を有するＤＳＦを光伝送路として用いる場
合、波長１．３１μｍ帯の信号光を伝送するときには、
分散の絶対値が大きいことから広帯域でＷＤＭ通信を行
うことができず、波長１．５５μｍ帯の信号光を伝送す
るときには、分散の絶対値が小さいことから非線形光学
現象の１つである四光波混合が発生し易い。

【０００５】また、波長１．３１μｍ帯でゼロ分散波長
を有する標準的なシングルモード光ファイバ（Ｓｉｎｇ
ｌｅＭｏｄｅＦｉｂｅｒ：以下ＳＭＦとも称する）
を光伝送路として用いる場合、波長１．３１μｍ帯の信
号光を用いるときには、分散の絶対値が小さいことから
非線形光学現象の１つである四光波混合が発生し易く、
波長１．５５μｍ帯の信号光を用いるときには、分散の
絶対値が大きいことから広帯域でＷＤＭ通信を行うこと
ができない。

【０００６】これに対し、波長１．３１μｍ帯と波長
１．５５μｍ帯の両波長帯でＷＤＭ通信を可能とする光
ファイバが米国特許５９０５８３８号公報に開示されて
いる。米国特許５９０５８３８号公報に記載された光フ
ァイバでは、分散ゼロ点を１３１０ｎｍおよび１５５０
ｎｍ動作窓の中間の位置に移動させ、波長対分散曲線の
傾きを減少させることにより、両方の窓で、相対する符
号の分散の絶対値は平衡させている。

【０００７】これにより、メトロポリタンシステムのよ
うな比較的短距離で、分散補償せずに、２．５Ｇｂ／秒
の伝送速度で１００チャネル以上の伝送容量を提供する
システムに好適なファイバを実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メトロ
ポリタンシステムは比較的短距離のシステムではあるも
のの、多くの加入者が利用され得るシステムであって、
低コストであるだけでなく伝送容量の爆発的な増加が想
定されるため、波長１．３１μｍ帯でのＷＤＭ伝送が可
能なことはもちろんのこと、波長１．５５μｍ帯におい
ては、長距離系で検討されている高速・大容量伝送技術
とできるだけ整合がとれる特性を有する光ファイバが望
ましいが、これまで、そのような光ファイバは開示され
ていない。

【０００９】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、高速・大容量伝送の光伝送シ
ステムを実現するため、波長１．３１μｍ帯のＷＤＭ伝
送および波長１．５５μｍ帯における高速・大容量伝送
を実現するのに好適な光ファイバを提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光ファイバは、ゼロ分散波長が波長１３３
０〜１４３０ｎｍの範囲に存在し、波長が１．５５μｍ
の光に対する分散が８〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
波長が１．５５μｍの光に対する分散／分散スロープの
値が２００〜４００ｎｍであり、波長が１．３１μｍの
光に対する分散が−１〜−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
カットオフ波長が１．３μｍ以下である。

【００１１】上記の本発明の光ファイバは、好適には、
波長が１．５５μｍの光に対する有効コア断面積が４０
〜７０μｍ² である。

【００１２】上記の本発明の光ファイバは、好適には、
直径３２ｍｍで１ターン巻いたときの、波長１．５５μ
ｍの光に対する曲げ損失が０．０５ｄＢ以下である。

【００１３】上記の本発明の光ファイバは、ゼロ分散波
長が波長１３３０〜１４３０ｎｍの範囲に存在し、波長
が１．５５μｍの光に対する分散が８〜１５ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍであり、波長が１．５５μｍの光に対する分散／
分散スロープの値が２００〜４００ｎｍであり、波長が
１．３１μｍの光に対する分散が−１〜−８ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍであり、カットオフ波長が１．３μｍ以下である
という特性を有しており、上記の諸特性を有することか
ら、波長１．３１μｍ帯において伝送速度２．５Ｇｂ／
ｓ程度のＷＤＭ伝送が可能であり、一方、波長１．５５
μｍ帯において、汎用の標準シングルモードファイバ用
の分散補償器を用いることにより広帯域での補償が可能
となり、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速伝送が可能となる。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は、本実施形態に係る光ファイバの分
散特性を説明する図である。本実施形態に係わる光ファ
イバは、ゼロ分散波長が波長１３３０〜１４３０ｎｍの
範囲に存在する。一般にＯＨ吸収に因る伝送損失の増加
が波長１．３８μｍで認められるので、この波長近傍の
信号光の伝送は必ずしも好適ではない。そこで、本実施
形態に係る光ファイバは、この光通信には必ずしも好適
ではない波長１．３８μｍを含む波長１．３３μｍ〜
１．４３μｍの範囲にゼロ分散波長を有することとし
て、波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯のそ
れぞれの近傍ではゼロ分散波長を有しないようにしてい
る。

【００１６】また、本実施形態に係る光ファイバは、波
長１．５５μｍにおける分散値が８〜１５ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍであり、さらに、波長１．５５μｍにおける分散値
を波長１．５５μｍにおける分散スロープで割った分散
／分散スロープ（ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＰｅｒＳｌ
ｏｐｅ：以下ＤＰＳとも称する）の値が２００〜４００
ｎｍである。以下、波長λにおける分散をＤ（λ）、分
散スロープをＳ（λ）、分散／分散スロープの値をＤＰ
Ｓ（λ）と表記する。上記の光ファイバは、波長１．５
５μｍにおける波長分散の絶対値が大きいので、四光波
混合の発生を抑止できる。

【００１７】しかしながら、伝送速度が４０Ｇｂ／ｓ以
上の高速伝送になると累積分散による波形劣化が問題と
なるため、分散補償が必要となる。現在のところ、商用
化されている汎用の分散補償器は、ＩＴＵ−ＴＧ．６
５２規格で規格化されている標準シングルモードファイ
バ用の分散補償器である。この標準シングルモードファ
イバの波長１．５５μｍにおける分散Ｄ（１．５５μ
ｍ）は１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度、分散スロープＳ
（１．５５μｍ）は０．０５６ｐｓ／ｎｍ² ／ｋｍ程度
であるため、ＤＰＳ（１．５５μｍ）は約３００ｎｍと
なる。従って、標準シングルモードファイバの分散を広
帯域で補償するためには、分散補償ファイバの波長１．
５５μｍにおけるＤＰＳ（１．５５μｍ）が標準シング
ルモードファイバのＤＰＳ（１．５５μｍ）と略等しい
ことが要求される。

【００１８】本実施形態の光ファイバは、ＤＰＳ（１．
５５μｍ）の値が２００〜４００ｎｍであり、上記汎用
の標準シングルモードファイバ用の分散補償器を用いる
ことにより、広帯域での補償が可能となり、４０Ｇｂ／
ｓ以上の高速伝送が可能となる。

【００１９】また、本実施形態に係る光ファイバは、波
長１．３１μｍにおける分散Ｄ（１．３１μｍ）が−１
〜−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。従って、前述のよう
に、波長１．３１μｍにゼロ分散を含まないため、伝送
速度２．５Ｇｂ／ｓ程度のＷＤＭ伝送が可能となる。

【００２０】また、本実施形態に係る光ファイバは、カ
ットオフ波長が１．３μｍ以下である。従って、波長
１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯で、シングル
モード条件を満たしている。なお、ここでカットオフ波
長は、ＩＴＵ−ＴＧ．６５０規格で定義されるケーブ
ルカットオフ波長λccである。

【００２１】上記の本実施形態に係る光ファイバは、一
般にＯＨ吸収に因る伝送損失の増加が認められる波長
１．３８μｍを含む波長１．３３μｍ〜１．４３μｍの
範囲にゼロ分散波長を有しており、波長１．３１μｍ帯
および波長１．５５μｍ帯それぞれの近傍ではゼロ分散
波長を有していないので、波長１．３１μｍ帯および波
長１．５５μｍ帯それぞれのＷＤＭ伝送に好適である。
波長１．５５μｍ帯それぞれにおける分散は、高速伝送
を行うに十分な大きさを有する。また、ＤＰＳ（１．５
５μｍ）が２００〜４００ｎｍであり、汎用の分散補償
器との組み合わせにより高速伝送が可能となる。また、
カットオフ波長が１．３μｍ以下であるので、波長１．
３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯でのシングルモー
ド動作が実現できる。

【００２２】また、本実施形態に係る光ファイバは、波
長が１．５５μｍの光に対する有効コア断面積が４０〜
７０μｍ² であるのが好適である。四光波混合の発生を
抑止するには有効コア断面積が大きい方が望ましいが、
有効コア断面積が大きくなりすぎると、曲げによる損失
増加を発生させやすくなり、有効コア断面積を上記範囲
とすることで、四光波混合等の非線形光学現象の発生が
抑制され、曲げによる損失増加も抑止できるので、光通
信に用いるのに好適である。

【００２３】また、本実施形態に係る光ファイバは、直
径３２ｍｍで１ターン巻いたときの、波長１．５５μｍ
の光に対する曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であるのが好
適である。この場合には、曲げ損失が十分に小さいの
で、ケーブル化等による損失増加が小さい。

【００２４】次に、上記の特性を有する本実施形態に係
る光ファイバの構成について説明する。図２（Ａ）は、
本実施形態に係る分散補償光ファイバ１の断面図であ
り、図２（Ｂ）は屈折率プロファイルである。最も屈折
率の高いセンタコア１１の周りを囲んで該センタコア１
１よりも屈折率の低いディプレスト領域となる第１サイ
ドコア層１２が配置され、さらにその第１サイドコア層
１２の周りを囲んで、第１サイドコア層１２よりも屈折
率が高く前記センタコア１１よりも屈折率の低いセグメ
ント領域となる第２サイドコア層１３が配され、その外
周にクラッド１４が配置されている構成である。センタ
コア１１の屈折率ｎ₁₁、第１サイドコア層１２の屈折率
ｎ₁₂、第２サイドコア層１３の屈折率ｎ₁₃、クラッド１
４の屈折率ｎ₁₄を比較すると、ｎ₁₁＞ｎ ₁₃＞ｎ₁₄＞ｎ₁₂
となる。また、クラッド１４の屈折率ｎ₁₄を基準とした
ときの、センタコア１１の比屈折率差Δ１は約０．６％
であり、第１サイドコア１２の比屈折率差Δ２は約−
０．１％であり、第２サイドコア１３の比屈折率差Δ３
は約０．２５％である。ここで、上記の比屈折率差Δ
１、Δ２、Δ３は、それぞれ下記式（１）〜（３）で表
される。

【００２５】

【数１】 Δ１＝（ｎ₁₁−ｎ₁₄）／ｎ₁₄×１００（１） Δ２＝（ｎ₁₂−ｎ₁₄）／ｎ₁₄×１００（２） Δ３＝（ｎ₁₃−ｎ₁₄）／ｎ₁₄×１００（３）

【００２６】また、図２（Ｂ）に示すセンタコア１１の
直径ａ、第１サイドコア１２の直径ｂ、第２サイドコア
１３の直径ｃ比は、例えば約１：２：３である。

【００２７】センタコア１１および第２サイドコア１３
は、純石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）に例えばゲルマニウム
（Ｇｅ）などの屈折率を高める元素をドープすることに
より形成されている。また、第１サイドコア１２は、純
石英ガラスに例えばフッ素（Ｆ）などの屈折率を低くす
る元素をドープすることにより形成されている。

【００２８】上記の構成の光ファイバにおいて、センタ
コア１１の屈折率ｎ₁₁、第１サイドコア１２の屈折率ｎ
₁₂、第２サイドコア１３の屈折率ｎ₁₃、センタコア１１
の直径ａ、第１サイドコア１２の直径ｂ、第２サイドコ
ア１３の直径ｃ、センタコア１１の屈折率プロファイル
形状などを調節することで、上記の諸特性を有する光フ
ァイバを実現することができる。

【００２９】図３は本実施形態に係る光ファイバの分散
を、既に商用化されている標準シングルモードファイバ
用の分散補償器で補償した波長多重光伝送路の説明図で
ある。局Ｓから入力された信号は、本実施形態に係る光
ファイバにより伝送された後、増幅器ＡＭＰで増幅さ
れ、分散補償光ファイバＤＣＦにより伝送される。本実
施形態の光ファイバは、ＤＰＳ（１．５５μｍ）の値が
２００〜４００ｎｍであり、上記汎用の標準シングルモ
ードファイバ用の分散補償器を用いることにより、広帯
域での補償が可能となり、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速伝送
が可能となる。

【００３０】（実施例）次に本発明の具体的な実施例に
ついて説明する。図２に示す構成の分散補償光ファイバ
において、センタコアや第１および第２サイドコアの屈
折率および径などを調節して、表１に示すような諸特性
を有する光ファイバを実施例１〜３として作成した。表
１には、実施例１〜３の光ファイバの諸特性として、ゼ
ロ分散波長、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長に
対する分散値、分散スロープ値、１５５０ｎｍの波長に
対するＤＰＳ値、カットオフ波長、１５５０ｎｍの波長
に対する有効コア断面積（Ａ_eff ）、１５５０ｎｍの波
長に対する直径３２ｍｍの曲率で曲げたときの曲げ損失
をまとめて示している。

【００３１】

【表１】

【００３２】前記表１から分かるように、ゼロ分散波長
が波長１３３０〜１４３０ｎｍの範囲に存在し、波長
１．５５μｍの光に対する分散が８〜１５ｐｓ／ｎｍ／
ｋｍであり、波長１．５５μｍの光に対する分散／分散
スロープの値が２００〜４００ｎｍであり、波長１．３
１μｍの光に対する分散が−１〜−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
であり、カットオフ波長が１．３μｍ以下であるという
特性を有する光ファイバを実現している。この光ファイ
バを用いることにより、波長１．３１μｍ帯において伝
送速度２．５Ｇｂ／ｓ程度のＷＤＭ伝送が可能であり、
一方、波長１．５５μｍ帯において、汎用の標準シング
ルモードファイバ用の分散補償器を用いることにより広
帯域での補償が可能となり、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速伝
送が可能となる。

【００３３】本発明は上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、分散補償光ファイバの構成としては、必要
な特性を満たしていれば、実施形態で示した構成以外の
構成や屈折率プロファイルを有する光ファイバを有して
いてもよい。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。

【００３４】

【発明の効果】本発明により、高速・大容量伝送の光伝
送システムを実現するため、波長１．３１μｍ帯のＷＤ
Ｍ伝送および波長１．５５μｍ帯における高速・大容量
伝送を実現するのに好適な光ファイバを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施形態に係る光ファイバの波
長と分散値の関係を示す説明図である。

【図２】図２は本発明の実施形態に係る分散補償光ファ
イバの（Ａ）断面図と（Ｂ）屈折率分布のプロファイル
を示す図である。

【図３】図３は本発明の実施形態に係る波長多重光伝送
路の説明図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ１１…センタコア１２…第１サイドコア１３…第２サイドコア１４…クラッドＦ…光ファイバＳ…局ＡＭＰ…増幅器ＤＣＦ…分散補償光ファイバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゼロ分散波長が波長１３３０〜１４３０ｎ
ｍの範囲に存在し、波長が１．５５μｍの光に対する分散が８〜１５ｐｓ／
ｎｍ／ｋｍであり、波長が１．５５μｍの光に対する分散／分散スロープの
値が２００〜４００ｎｍであり、波長が１．３１μｍの光における分散が−１〜−８ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍであり、カットオフ波長が１．３μｍ以下である光ファイバ。
【請求項２】波長が１．５５μｍの光に対する有効コア
断面積が４０〜７０μｍ² である請求項１に記載の光フ
ァイバ。
【請求項３】直径３２ｍｍで１ターン巻いたときの、波
長が１．５５μｍの光に対する曲げ損失が０．０５ｄＢ
以下である請求項１に記載の光ファイバ。