JP2004012654A

JP2004012654A - 光ファイバ

Info

Publication number: JP2004012654A
Application number: JP2002163960A
Authority: JP
Inventors: Fumio Takahashi; 高橋　文雄
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯におけるＷＤＭ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１３３０〜１４３０ｎｍの範囲に存在し、波長が１．５５μｍの光に対する分散が正であり、波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である構成の光ファイバとする。
【選択図】　　　図１

Description

【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（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：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的に確立されている。
【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】
こうした問題点に対し、特開２０００−２２１３５２号公報には、ゼロ分散波長が波長１．３７μｍ〜１．５０μｍの範囲にあり、そのゼロ分散波長における分散スロープの絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である光ファイバが開示されている。
光ファイバの分散スロープが大きいと、波長毎の分散の格差が大きくなってしまい、ＷＤＭ伝送に大きな弊害をもたらすため、使用波長帯での分散スロープが小さいことが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２２１３５２号公報で開示されている光ファイバは、１．３１μｍ帯の分散スロープが０．１０より大きくなり、場合によっては０．２０より大きくなることもあるため、１．３１μｍ帯でのＷＤＭ伝送に好適なファイバとはいえない。
一般に、２０００年１０月発行のＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２〜Ｇ．６５５規格でも述べられているように、光ファイバの分散の波長特性は、ゼロ分散波長より大きい波長では、波長が長くなるに従い分散スロープは小さくなり、また、ゼロ分散波長より小さい波長では、波長が短くなるとともに分散スロープは大きくなるからである。
【０００８】
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、波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯におけるＷＤＭ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。
【０００９】
【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１３３０〜１４３０ｎｍの範囲に存在し、波長が１．５５μｍの光に対する分散が正であり、波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である。
【００１０】
上記の本発明の光ファイバは、好適には、波長が１．５５μｍの光に対する分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、さらに好適には６〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
また、好適には、波長が１．３１μｍの光に対する分散が−２〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、さらに好適には１．３１μｍの光に対する分散が−６〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【００１１】
上記の本発明の光ファイバは、好適には、カットオフ波長が１．３μｍ以下である。
【００１２】
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４０〜７０μｍ^２、さらに好適には、有効コア断面積が５０〜７０μｍ^２である。
【００１３】
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、波長が１．５５μｍの光に対する曲げ損失が０．０５ｄＢ以下である。
【００１４】
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正であり、波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である。
上記の諸特性を有する本発明の光ファイバは、波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯におけるＷＤＭ伝送を実現するのに好適な光ファイバである。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、本実施形態に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおける分散値が正であって、波長１．３１μｍにおける分散値が負である。
上記の分散値とすることにより、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ないようにしている。波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯それぞれにおいて、ゼロ分散とはならず、四光波混合などの非線形現象の発生を抑制できる。
以下、波長λにおける分散をＤ（λ）と表記する。
【００１８】
本実施形態に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおける分散Ｄ（１．５５μｍ）が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることが好ましく、さらに好ましくは６〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
上記の光ファイバは、波長１．５５μｍにおける波長分散の絶対値が小さすぎないので１．５５μｍの波長帯での四光波混合などの非線形現象の発生を抑止でき、また、絶対値が大きすぎないので広帯域でのＷＤＭ通信を行うことができる。
【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−２〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることが好ましく、さらに好ましくは−６〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
上記の光ファイバは、波長１．５５μｍ同様、波長１．３１μｍにおける波長分散の絶対値が小さすぎないので１．３１μｍの波長帯での四光波混合などの非線形現象の発生を抑止でき、また、絶対値が大きすぎないので広帯域でのＷＤＭ通信を行うことができる。
【００２０】
本実施形態に係る光ファイバは、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である。
光ファイバの分散スロープが大きいと、波長毎の分散の格差が大きくなってしまい、ＷＤＭ伝送に大きな弊害をもたらしてしまう。１．３１μｍ帯と１．５５μｍ帯の各波長帯での分散スロープを０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とすることで、波長毎の分散の格差が大きくなるのを抑制し、ＷＤＭ伝送への弊害を防止できる。
【００２１】
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以下であることが好ましい。
この場合、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す。なお、ここでカットオフ波長は、ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５０規格で定義されるケーブルカットオフ波長λｃｃである。
【００２２】
また、本実施形態に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が４０〜７０μｍ^２であるのが好ましく、さらに好ましくは５０〜７０μｍ^２である。
四光波混合などの非線形現象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、一般に、分散スロープが大きくなる傾向があり、本発明の目的からも望ましくない。
【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における曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であるのが好ましい。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１１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ｎ_１１、第１サイドコア層１２の屈折率ｎ_１２、第２サイドコア層１３の屈折率ｎ_１３、クラッド１４の屈折率ｎ_１４を比較すると、ｎ_１１＞ｎ_１３＞ｎ_１４＞ｎ_１２となる。
また、クラッド１４の屈折率ｎ_１４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Δ１、Δ２、Δ３は、それぞれ下記式（１）〜（３）で表される。
【００２５】
【数１】
Δ１＝（ｎ_１１−ｎ_１４）／ｎ_１４×１００　　　　　　　　　（１）
Δ２＝（ｎ_１２−ｎ_１４）／ｎ_１４×１００　　　　　　　　　（２）
Δ３＝（ｎ_１３−ｎ_１４）／ｎ_１４×１００　　　　　　　　　（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（ＳｉＯ_２）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ｎ_１１、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ｎ_１３、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】
（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および２として作成した。
表１には、実施例１および２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、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長に対する分散スロープ値、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。
【００３０】
【表１】

【００３１】
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、波長が１．５５μｍの光に対する分散が正であり、波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ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。
【００３２】
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正であり、波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、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ないので、波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯それぞれにおいてゼロ分散とはならず、四光波混合などの非線形現象の発生を抑制できる。
特に、波長１．５５μｍにおける分散が６〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１．５５μｍにおける波長分散の絶対値が小さすぎないので１．５５μｍの波長帯での四光波混合などの非線形現象の発生を抑止でき、また、絶対値が大きすぎないので広帯域でのＷＤＭ通信を行うことができる。
また、波長１．３１μｍにおいても同様に、分散が−６〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１．３１μｍにおける波長分散の絶対値が小さすぎないので１．３１μｍの波長帯での四光波混合などの非線形現象の発生を抑止でき、また、絶対値が大きすぎないので広帯域でのＷＤＭ通信を行うことができる。
【００３３】
また、上記の実施例の光ファイバは、波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下となっている。
１．３１μｍ帯と１．５５μｍ帯の各波長帯での分散スロープを０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下とすることで、波長毎の分散の格差が大きくなるのを抑制し、ＷＤＭ伝送への弊害を防止できる。
【００３４】
また、上記の実施例の光ファイバは、カットオフ波長が１．３μｍ以下となっており、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す。
また、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が５０〜７０μｍ^２であり、四光波混合などの非線形現象の発生を抑止と分散スロープの値のバランスをとることができる。
また、直径３２ｍｍで１ターン巻いたときの、波長１．５５μｍにおける曲げ損失が０．０５ｄＢ以下であり、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。
【００３５】
上記の本実施例に係る光ファイバは、波長１．３１μｍ帯および波長１．５５μｍ帯におけるＷＤＭ伝送を実現するのに好適な光ファイバである。
【００３６】
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。
また、所定の特性を有する分散補償光ファイバに接続して、分散を補償した光伝送システムを構成することができる。
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。
【００３７】
【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帯および波長１．５５μｍ帯におけるＷＤＭ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。
【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

Claims

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正であり、
波長が１．３１μｍの光に対する分散が負であり、
波長が１．３１μｍの光と波長が１．５５μｍの光に対する分散スロープが正で、絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である
光ファイバ。
波長が１．５５μｍの光に対する分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである
請求項１に記載の光ファイバ。
波長が１．５５μｍの光に対する分散が６〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである
請求項１に記載の光ファイバ。
波長が１．３１μｍの光に対する分散が−２〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである
請求項２または３に記載の光ファイバ。
波長が１．３１μｍの光に対する分散が−６〜−１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである
請求項２または３に記載の光ファイバ。
カットオフ波長が１．３μｍ以下である
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ。
波長が１．５５μｍの光に対する有効コア断面積が４０〜７０μｍ^２である
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ。
波長が１．５５μｍの光に対する有効コア断面積が５０〜７０μｍ^２である
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ。
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１〜８のいずれかに記載の光ファイバ。