JP2004021075A - 分散補償光ファイバおよびそれを用いた光伝送路 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと接続して光伝送路を構成した場合に、累積分散を小さくし、波長１５５０ｎｍにおける分散を分散スロープで割った値（ＤＰＳ）を小さくする分散補償光ファイバを提供する。
【解決手段】波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記波長における分散を分散スロープで割った値（ＤＰＳ）が１００ｎｍ以下の分散補償光ファイバは、前記分散補償光ファイバの外径が１４０〜２００μｍであり、所定分散量の長さの当該分散補償光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記波長における分散を分散スロープで割った値（ＤＰＳ）が１００ｎｍ以下の分散補償光ファイバは、前記分散補償光ファイバの外径が１４０〜２００μｍであり、所定分散量の長さの当該分散補償光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバに関するものであり、特に、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバに関するものである。
また本発明は、そのような分散補償光ファイバと標準的なシングルモード光ファイバとを接続した光伝送路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバなどの光伝送路内を異なる波長の複数のデータを多重化して伝送を行なう波長多重（ＷＤＭ： Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送を行う光伝送システムにおいて、光通信の更なる高速化・大容量化を図るには、広い信号光波長帯域において光伝送路の累積波長分散の絶対値をできる限り小さくすることが重要である。
【０００３】
累積波長分散の絶対値をできる限り小さく、たとえば、好ましくは、０にすることが望まれるが、一般には、１種類の光ファイバのみを用いた光伝送路では困難である。
【０００４】
そこで、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することで、広帯域での光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減を図る試みが種々なされている。
【０００５】
米国特許第５，３６１，３１９号公報は、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ： Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）と、この標準的なシングルモード光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ： Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ）とを接続して光伝送路を構成し、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術を開示している。
【０００６】
また、米国特許第５，８３８，８６７号公報は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ： Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｂｅｒ）と、この非零分散シフト光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバとを接続して光伝送路を構成し、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術を開示している。
【０００７】
ここで、光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散Ｄを分散スロープ（傾斜）Ｓで割った値、Ｄ／Ｓ、すなわち、分散スロープに対する波長分散の比率をＤＰＳ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｐｅｒ Ｓｌｏｐｅ）と表す。
【０００８】
波長１５５０ｎｍを含む広帯域で光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減を図る為には、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するＳＭ用分散補償光ファイバでは、ＤＰＳは、上記標準シングルモード光ファイバのＤＰＳと略等しいことが要求される。
【０００９】
また、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償する分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ： Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｂｅｒ）用分散補償光ファイバでは、ＤＰＳが分散シフト光ファイバのＤＰＳと略等しいことが要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５，３６１，３１９号公報に開示されたＳＭ用分散補償光ファイバは、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有し、波長１５５０ｎｍにおいて大きな波長分散を有するが、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長分散を補償するものであり、絶対値が大きな負の波長分散を有している。したがって、このＳＭ用分散補償光ファイバは、上記標準的なシングルモード光ファイバの波長分散を補償する上では好適である。しかし、このＳＭＦ用分散補償光ファイバは分散スロープを補償するには充分ではないという一長一短がある。
【００１１】
一方、米国特許第５，８３８，８６７号公報に開示されたＤＳＦ用分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することができる。しかし、このＤＳＦ用分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が小さいことから、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するには長尺のＤＳＦ用分散補償光ファイバが必要となる。
【００１２】
また、一般に、分散補償光ファイバにおいて、ＤＰＳが小さくなるほど、僅かの曲げでも基底モード光が漏洩し易く、基底モード光の曲げ損失が大きくなるという不具合が知られており、コイル等に巻き付けて分散補償モジュール化しようとすると伝送損失が大きくなるという不利益に遭遇する。
そのため、分散シフト光ファイバとＤＳＦ用分散補償光ファイバとを接続して構成される光伝送路に信号光を伝搬させて光通信を行う光伝送システムを構築した場合、光伝送路での伝送損失が大きいことから、中継区間を長くすることができないという問題に遭遇している。
【００１３】
上述した問題に遭遇しながらも、光通信の更なる高速化・大容量化が緊急の課題として、要望されている。本発明は、上記問題点を克服して、上記要望を達成することを意図している。
【００１４】
本発明の目的は、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償し、かつ、曲げ特性に優れ、小さな曲げでコイル巻き取りが可能な分散補償光ファイバを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記分散補償光ファイバと、上記非零分散シフト光ファイバとを接続して、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図った光伝送路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと接続して、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図った光伝送路を提供するための分散補償光ファイバの諸特性および条件を種々検討して、見いだした。
【００１６】
その結果、本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、該波長における分散を分散スロープで割った値ＤＰＳが１００ｎｍ以下で、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜７０ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であることを見いだした。
この分散補償光ファイバは、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、ＤＰＳが１００以下であることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができる。したがって、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバとこの分散補償光ファイバとを接続すると、累積分散が小さな光伝送路を構成することができる。
【００１７】
また、本発明の分散補償光ファイバの曲げ半径が１００ｍｍ以下であれば、コンパクトなモジュールが実現でき、曲げ半径が３０ｍｍ以上であれば、曲げによる歪を許容値以下に抑えられ、破断確率等の面からの長期信頼性も保証できる。
【００１８】
本発明に係わる分散補償光ファイバは、好適には、コア領域と、少なくとも３層から成るクラッド領域を有し、コア領域のクラッドの最外層の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０、クラッド領域各層の、クラッド最外層の屈折率に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときに、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、２％＜Δ０＜３％、Δ１＜−０．５％であることを特徴とする。
これらの場合には、上記特性を有する分散補償光ファイバを実現する上で好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を述べる。
【００２０】
光伝送路
図１は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ２０と、分散補償光ファイバ１０とを接続した光伝送路の構成図である。
【００２１】
非零分散シフト光ファイバ
非零分散シフト光ファイバ２０は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有するシリカベースの石英光ファイバであり、本実施形態において分散補償の対象としているものである。
この非零分散シフト光ファイバ２０の波長１５５０ｎｍにおける諸特性を下記表１に示す。ＤＰＳは、波長分散Ｄと分散スロープＳとの比率である。
【００２２】
【表１】
表１
分散Ｄ ＋２〜＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープＳ ＋０．１０ｐｓ／ｎｍ２ ／ｋｍ
ＤＰＳ １００以下
伝送損失 ０．２０ｄＢ／ｋｍ程度
【００２３】
分散補償光ファイバ
非零分散シフト光ファイバ２０と接続して光伝送路を構成し、非零分散シフト光ファイバ２０の分散を補償する本発明の実施の形態の分散補償光ファイバ１０について述べる。
本実施形態に係る分散補償光ファイバ１０は、非零分散シフト光ファイバ２０の波長１５５０ｎｍにおける波長分散および分散スロープを補償するシリカベースの石英ガラス光ファイバである。この分散補償光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける諸特性を下記表２に示す。
【００２４】
【表２】
表２
波長分散Ｄ −１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下
ＤＰＳ １００ｎｍ以下
光ファイバの外径 １４０〜２００μｍ
伝送損失 １ｄＢ／ｋｍ以下
【００２５】
なお、表２における伝送損失とは、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失を示す。
【００２６】
図２（Ａ）、（Ｂ）に、分散補償光ファイバ１０の断面形状とその屈折率分布を示す。
分散補償光ファイバ１０は、光軸中心を含む中心コア領域１（屈折率ｎ０）と、この中心コア領域１を取り囲む第１クラッド領域２（屈折率ｎ１）と、この第１クラッド領域２を取り囲む第２クラッド領域３（屈折率ｎ２）と、この第２クラッド領域３を取り囲む最外層の第３クラッド領域４（屈折率ｎｃ）とを有している。
各屈折率の大小関係はｎ０＜ｎ２＜ｎｃ＜ｎ１ である。
分散補償光ファイバ１０の外径は１４０〜２００μｍである。
【００２７】
分散補償光ファイバ１０において、コア領域１の屈折率ｎ０に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する最大比屈折率差をΔ０とし、第２クラッド領域２の屈折率ｎ１に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ１とし、第２クラッド領域３の屈折率ｎ２に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ２としたとき、下記条件となる。
（１）Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、
（２）２％≦Δ０≦３％
（３）Δ１≦−０．５％である。
【００２８】
たとえば、比屈折率差Δ０は下記式で定義される。他の比屈折率差Δ１、Δ２も下記式と同様に定義できる。
【００２９】
Δ０＝（（ｎ１２ −ｎｃ２ ）／２×ｎ１２ ）×１００
≒（（ｎ１−ｎｃ）／ｎ１）×１００
・・・（１）
【００３０】
このような特徴を有する分散補償光ファイバ１０は、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、ＤＰＳが１００以下であることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、非零分散シフト光ファイバ２０の波長分散および分散スロープを短尺、たとえば、分散補償の対象となる伝送用光ファイバの１／２０以下の長さで補償でき、また、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が、１ｄＢ／ｋｍ以下とすることによりコンパクトで低損失なモジュール（光伝送路）を実現することができる。
【００３１】
また、この分散補償光ファイバは、光ファイバの外径を上記の範囲、すなわち、１４０〜２００μｍとすることにより、コイル取りされる際に生ずるマイクロベンドによる伝送損失の増加を最小限に抑えることができる。
【００３２】
分散補償光ファイバ１０は、このような屈折率プロファイルを有することにより、波長１５５０ｎｍにおいて、分散、ＤＰＳおよび伝送損失それぞれが上記の数値範囲のものとなる。
【００３３】
このような屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバ１０は、シリカガラスをベースとして、中心コア領域１に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２ を添加し、第１クラッド領域２に屈折率を低下させるドーパントとしてＦ元素を添加し、第２クラッド領域３に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２ を添加するのが好適である。
このようにすることにより、図１に示す屈折率プロファイルを実現することができる。
【００３４】
実施例
次に、本実施形態に係る分散補償光ファイバの具体的な実施例について説明する。
以下に説明する実施例の分散補償光ファイバは、いずれも、図２（Ａ）、（Ｂ）に示した断面構造と屈折率プロファイルを有する。
【００３５】
実施例１
第１実施例の分散補償光ファイバは、中心コア領域１の比屈折率差Δ０を２．２％とし、第１クラッド領域２の比屈折率差Δ１を−０．８％とし、第２クラッド領域３の比屈折率差Δ２を０．２％とした。この第１実施例の分散補償光ファイバの外径は１６０μｍである。
このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、ＤＰＳが５７ｎｍであり、胴径１３５ｍｍ（最小曲げ半径：６７．５ｍｍ）のスプールに、所定分散量、たとえば、本実施例では３２０ｐｓ／ｎｍを満たす２．５ｋｍ長の、本発明の実施例の分散補償光ファイバを巻いたときの伝送損失は、波長領域１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍで、最大０．７６ｄＢ／ｋｍであった。
【００３６】
実施例２
第２実施例の分散補償光ファイバは、中心コア領域１の比屈折率差Δ０を２．４％とし、第１クラッド領域２の比屈折率差Δ１を−０．８％とし、第２クラッド領域３の比屈折率差Δ２を０．２％とした。この第２実施例の分散補償光ファイバの外径は１４０μｍである。
このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、ＤＰＳが８７ｎｍであり、胴径１３５ｍｍのスプールに、所定分散量、たとえば、本実施例では６４０ｐｓ／ｎｍを満たす３．８ｋｍ長の、本発明の第２実施例の分散補償光ファイバを巻いたときの伝送損失は、波長領域１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍで、最大０．９５ｄＢ／ｋｍであった。
【００３７】
光伝送路
本実施の形態の分散補償光ファイバ１０を非零分散シフト光ファイバ２０に接続した結果、累積分散が小さくできた。
【００３８】
分散補償光ファイバ
本発明の分散補償光ファイバは、図２（Ａ）、（Ｂ）に例示した構成には限定されず、種々の変形態様をとることができる。
たとえば、図２（Ａ）、（Ｂ）に図解した、中心コア領域１、第１のクラッド領域２、第２のクラッド領域３に加えて、第２のクラッド領域３と最外層のクラッド領域４との間に、第１のクラッド領域２と第２のクラッド領域３とのように、最外層のクラッド領域４の屈折率ｎｃより小さい屈折率および大きな屈折率を持つ、他のクラッド領域を適宜、付加することができる。その場合、コア領域の屈折率ｎ０とし、前記コア領域から最外層のクラッド領域に向かって形成された複数のクラッド領域の屈折率をｎ１、ｎ２、・・・、ｎｉとし、最外層のクラッド領域の屈折率をｎｃとし、前記コア領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０とし、前記コア領域に接する第１のクラッド領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ１としたとき、
（１）ｎ０＞ｎｃ、ｎ２＞ｎｃ、・・、かつ、ｎ０＞ｎ２＞・・であり、
（２）ｎ１＜ｎｃ、ｎ３＜ｎｃ、・・、かつ、ｎ１＜ｎ３＜・・であり、
この場合も、
（３）２％＜Δ０＜３％
（４）Δ１＜−０．５％である
である。
【００３９】
クラッド領域各層の、クラッド最外層に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときには、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下）であり、波長分散と分散スロープとの比ＤＰＳが１００ｎｍ以下であり、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が、１ｄＢ／ｋｍ以下であるような特徴を有することにより、本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができ、かつ曲げ特性に優れ、小さなコイル取りが可能な分散補償光ファイバを提供することができる。
【００４１】
したがって、そのような波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと、本発明の分散補償光ファイバとを接続すると、累積分散の小さな光伝送路を構成できる。
【００４２】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、光ファイバの外径が１４０〜２００μｍである。この場合には、従来の光ファイバ、たとえば、外径が１２５μｍの光ファイバより光ファイバの外径が太いことから、光ファイバの剛性が大きくなり、コイル取り等の際のマイクロベンドによる伝送損失の増加を抑制することができ、光伝送路を構成するモジュール化した場合での低損失化が可能となる。
【００４３】
さらに、本発明に係わる分散補償光ファイバは、コア領域と、少なくとも３層から成るクラッド領域を有し、コア領域のクラッドの最外層の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０、クラッド領域各層の、クラッド最外層に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときに、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、２％＜Δ０＜３％、Δ１＜−０．５％であるのが好適である。
これらの場合には、上記特性を有する分散補償光ファイバを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと分散補償光ファイバとを接続した光伝送路の構成図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の実施の形態の分散補償光ファイバの屈折率プロファイルを図解した図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に図解した屈折率プロファイルをもつ分散補償光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
１０・・分散補償光ファイバ
１・・コア領域、２・・第１クラッド領域
３・・第２クラッド領域、４・・第３（最外層）クラッド領域
２０・・波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバに関するものであり、特に、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバに関するものである。
また本発明は、そのような分散補償光ファイバと標準的なシングルモード光ファイバとを接続した光伝送路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバなどの光伝送路内を異なる波長の複数のデータを多重化して伝送を行なう波長多重（ＷＤＭ： Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送を行う光伝送システムにおいて、光通信の更なる高速化・大容量化を図るには、広い信号光波長帯域において光伝送路の累積波長分散の絶対値をできる限り小さくすることが重要である。
【０００３】
累積波長分散の絶対値をできる限り小さく、たとえば、好ましくは、０にすることが望まれるが、一般には、１種類の光ファイバのみを用いた光伝送路では困難である。
【０００４】
そこで、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することで、広帯域での光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減を図る試みが種々なされている。
【０００５】
米国特許第５，３６１，３１９号公報は、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ： Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）と、この標準的なシングルモード光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ： Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ）とを接続して光伝送路を構成し、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術を開示している。
【０００６】
また、米国特許第５，８３８，８６７号公報は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ： Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｂｅｒ）と、この非零分散シフト光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバとを接続して光伝送路を構成し、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術を開示している。
【０００７】
ここで、光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散Ｄを分散スロープ（傾斜）Ｓで割った値、Ｄ／Ｓ、すなわち、分散スロープに対する波長分散の比率をＤＰＳ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｐｅｒ Ｓｌｏｐｅ）と表す。
【０００８】
波長１５５０ｎｍを含む広帯域で光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減を図る為には、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するＳＭ用分散補償光ファイバでは、ＤＰＳは、上記標準シングルモード光ファイバのＤＰＳと略等しいことが要求される。
【０００９】
また、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償する分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ： Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｂｅｒ）用分散補償光ファイバでは、ＤＰＳが分散シフト光ファイバのＤＰＳと略等しいことが要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５，３６１，３１９号公報に開示されたＳＭ用分散補償光ファイバは、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有し、波長１５５０ｎｍにおいて大きな波長分散を有するが、波長１．３μｍ付近において零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長分散を補償するものであり、絶対値が大きな負の波長分散を有している。したがって、このＳＭ用分散補償光ファイバは、上記標準的なシングルモード光ファイバの波長分散を補償する上では好適である。しかし、このＳＭＦ用分散補償光ファイバは分散スロープを補償するには充分ではないという一長一短がある。
【００１１】
一方、米国特許第５，８３８，８６７号公報に開示されたＤＳＦ用分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することができる。しかし、このＤＳＦ用分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が小さいことから、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するには長尺のＤＳＦ用分散補償光ファイバが必要となる。
【００１２】
また、一般に、分散補償光ファイバにおいて、ＤＰＳが小さくなるほど、僅かの曲げでも基底モード光が漏洩し易く、基底モード光の曲げ損失が大きくなるという不具合が知られており、コイル等に巻き付けて分散補償モジュール化しようとすると伝送損失が大きくなるという不利益に遭遇する。
そのため、分散シフト光ファイバとＤＳＦ用分散補償光ファイバとを接続して構成される光伝送路に信号光を伝搬させて光通信を行う光伝送システムを構築した場合、光伝送路での伝送損失が大きいことから、中継区間を長くすることができないという問題に遭遇している。
【００１３】
上述した問題に遭遇しながらも、光通信の更なる高速化・大容量化が緊急の課題として、要望されている。本発明は、上記問題点を克服して、上記要望を達成することを意図している。
【００１４】
本発明の目的は、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償し、かつ、曲げ特性に優れ、小さな曲げでコイル巻き取りが可能な分散補償光ファイバを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記分散補償光ファイバと、上記非零分散シフト光ファイバとを接続して、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図った光伝送路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと接続して、波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図った光伝送路を提供するための分散補償光ファイバの諸特性および条件を種々検討して、見いだした。
【００１６】
その結果、本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、該波長における分散を分散スロープで割った値ＤＰＳが１００ｎｍ以下で、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜７０ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であることを見いだした。
この分散補償光ファイバは、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、ＤＰＳが１００以下であることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができる。したがって、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバとこの分散補償光ファイバとを接続すると、累積分散が小さな光伝送路を構成することができる。
【００１７】
また、本発明の分散補償光ファイバの曲げ半径が１００ｍｍ以下であれば、コンパクトなモジュールが実現でき、曲げ半径が３０ｍｍ以上であれば、曲げによる歪を許容値以下に抑えられ、破断確率等の面からの長期信頼性も保証できる。
【００１８】
本発明に係わる分散補償光ファイバは、好適には、コア領域と、少なくとも３層から成るクラッド領域を有し、コア領域のクラッドの最外層の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０、クラッド領域各層の、クラッド最外層の屈折率に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときに、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、２％＜Δ０＜３％、Δ１＜−０．５％であることを特徴とする。
これらの場合には、上記特性を有する分散補償光ファイバを実現する上で好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を述べる。
【００２０】
光伝送路
図１は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ２０と、分散補償光ファイバ１０とを接続した光伝送路の構成図である。
【００２１】
非零分散シフト光ファイバ
非零分散シフト光ファイバ２０は、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有するシリカベースの石英光ファイバであり、本実施形態において分散補償の対象としているものである。
この非零分散シフト光ファイバ２０の波長１５５０ｎｍにおける諸特性を下記表１に示す。ＤＰＳは、波長分散Ｄと分散スロープＳとの比率である。
【００２２】
【表１】
表１
分散Ｄ ＋２〜＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープＳ ＋０．１０ｐｓ／ｎｍ２ ／ｋｍ
ＤＰＳ １００以下
伝送損失 ０．２０ｄＢ／ｋｍ程度
【００２３】
分散補償光ファイバ
非零分散シフト光ファイバ２０と接続して光伝送路を構成し、非零分散シフト光ファイバ２０の分散を補償する本発明の実施の形態の分散補償光ファイバ１０について述べる。
本実施形態に係る分散補償光ファイバ１０は、非零分散シフト光ファイバ２０の波長１５５０ｎｍにおける波長分散および分散スロープを補償するシリカベースの石英ガラス光ファイバである。この分散補償光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける諸特性を下記表２に示す。
【００２４】
【表２】
表２
波長分散Ｄ −１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下
ＤＰＳ １００ｎｍ以下
光ファイバの外径 １４０〜２００μｍ
伝送損失 １ｄＢ／ｋｍ以下
【００２５】
なお、表２における伝送損失とは、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失を示す。
【００２６】
図２（Ａ）、（Ｂ）に、分散補償光ファイバ１０の断面形状とその屈折率分布を示す。
分散補償光ファイバ１０は、光軸中心を含む中心コア領域１（屈折率ｎ０）と、この中心コア領域１を取り囲む第１クラッド領域２（屈折率ｎ１）と、この第１クラッド領域２を取り囲む第２クラッド領域３（屈折率ｎ２）と、この第２クラッド領域３を取り囲む最外層の第３クラッド領域４（屈折率ｎｃ）とを有している。
各屈折率の大小関係はｎ０＜ｎ２＜ｎｃ＜ｎ１ である。
分散補償光ファイバ１０の外径は１４０〜２００μｍである。
【００２７】
分散補償光ファイバ１０において、コア領域１の屈折率ｎ０に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する最大比屈折率差をΔ０とし、第２クラッド領域２の屈折率ｎ１に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ１とし、第２クラッド領域３の屈折率ｎ２に対する最外層のクラッド４の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ２としたとき、下記条件となる。
（１）Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、
（２）２％≦Δ０≦３％
（３）Δ１≦−０．５％である。
【００２８】
たとえば、比屈折率差Δ０は下記式で定義される。他の比屈折率差Δ１、Δ２も下記式と同様に定義できる。
【００２９】
Δ０＝（（ｎ１２ −ｎｃ２ ）／２×ｎ１２ ）×１００
≒（（ｎ１−ｎｃ）／ｎ１）×１００
・・・（１）
【００３０】
このような特徴を有する分散補償光ファイバ１０は、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、ＤＰＳが１００以下であることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、非零分散シフト光ファイバ２０の波長分散および分散スロープを短尺、たとえば、分散補償の対象となる伝送用光ファイバの１／２０以下の長さで補償でき、また、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が、１ｄＢ／ｋｍ以下とすることによりコンパクトで低損失なモジュール（光伝送路）を実現することができる。
【００３１】
また、この分散補償光ファイバは、光ファイバの外径を上記の範囲、すなわち、１４０〜２００μｍとすることにより、コイル取りされる際に生ずるマイクロベンドによる伝送損失の増加を最小限に抑えることができる。
【００３２】
分散補償光ファイバ１０は、このような屈折率プロファイルを有することにより、波長１５５０ｎｍにおいて、分散、ＤＰＳおよび伝送損失それぞれが上記の数値範囲のものとなる。
【００３３】
このような屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバ１０は、シリカガラスをベースとして、中心コア領域１に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２ を添加し、第１クラッド領域２に屈折率を低下させるドーパントとしてＦ元素を添加し、第２クラッド領域３に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２ を添加するのが好適である。
このようにすることにより、図１に示す屈折率プロファイルを実現することができる。
【００３４】
実施例
次に、本実施形態に係る分散補償光ファイバの具体的な実施例について説明する。
以下に説明する実施例の分散補償光ファイバは、いずれも、図２（Ａ）、（Ｂ）に示した断面構造と屈折率プロファイルを有する。
【００３５】
実施例１
第１実施例の分散補償光ファイバは、中心コア領域１の比屈折率差Δ０を２．２％とし、第１クラッド領域２の比屈折率差Δ１を−０．８％とし、第２クラッド領域３の比屈折率差Δ２を０．２％とした。この第１実施例の分散補償光ファイバの外径は１６０μｍである。
このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、ＤＰＳが５７ｎｍであり、胴径１３５ｍｍ（最小曲げ半径：６７．５ｍｍ）のスプールに、所定分散量、たとえば、本実施例では３２０ｐｓ／ｎｍを満たす２．５ｋｍ長の、本発明の実施例の分散補償光ファイバを巻いたときの伝送損失は、波長領域１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍで、最大０．７６ｄＢ／ｋｍであった。
【００３６】
実施例２
第２実施例の分散補償光ファイバは、中心コア領域１の比屈折率差Δ０を２．４％とし、第１クラッド領域２の比屈折率差Δ１を−０．８％とし、第２クラッド領域３の比屈折率差Δ２を０．２％とした。この第２実施例の分散補償光ファイバの外径は１４０μｍである。
このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、ＤＰＳが８７ｎｍであり、胴径１３５ｍｍのスプールに、所定分散量、たとえば、本実施例では６４０ｐｓ／ｎｍを満たす３．８ｋｍ長の、本発明の第２実施例の分散補償光ファイバを巻いたときの伝送損失は、波長領域１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍで、最大０．９５ｄＢ／ｋｍであった。
【００３７】
光伝送路
本実施の形態の分散補償光ファイバ１０を非零分散シフト光ファイバ２０に接続した結果、累積分散が小さくできた。
【００３８】
分散補償光ファイバ
本発明の分散補償光ファイバは、図２（Ａ）、（Ｂ）に例示した構成には限定されず、種々の変形態様をとることができる。
たとえば、図２（Ａ）、（Ｂ）に図解した、中心コア領域１、第１のクラッド領域２、第２のクラッド領域３に加えて、第２のクラッド領域３と最外層のクラッド領域４との間に、第１のクラッド領域２と第２のクラッド領域３とのように、最外層のクラッド領域４の屈折率ｎｃより小さい屈折率および大きな屈折率を持つ、他のクラッド領域を適宜、付加することができる。その場合、コア領域の屈折率ｎ０とし、前記コア領域から最外層のクラッド領域に向かって形成された複数のクラッド領域の屈折率をｎ１、ｎ２、・・・、ｎｉとし、最外層のクラッド領域の屈折率をｎｃとし、前記コア領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０とし、前記コア領域に接する第１のクラッド領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率ｎｃに対する比屈折率差をΔ１としたとき、
（１）ｎ０＞ｎｃ、ｎ２＞ｎｃ、・・、かつ、ｎ０＞ｎ２＞・・であり、
（２）ｎ１＜ｎｃ、ｎ３＜ｎｃ、・・、かつ、ｎ１＜ｎ３＜・・であり、
この場合も、
（３）２％＜Δ０＜３％
（４）Δ１＜−０．５％である
である。
【００３９】
クラッド領域各層の、クラッド最外層に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときには、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下）であり、波長分散と分散スロープとの比ＤＰＳが１００ｎｍ以下であり、所定分散量の長さの光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が、１ｄＢ／ｋｍ以下であるような特徴を有することにより、本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができ、かつ曲げ特性に優れ、小さなコイル取りが可能な分散補償光ファイバを提供することができる。
【００４１】
したがって、そのような波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと、本発明の分散補償光ファイバとを接続すると、累積分散の小さな光伝送路を構成できる。
【００４２】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、光ファイバの外径が１４０〜２００μｍである。この場合には、従来の光ファイバ、たとえば、外径が１２５μｍの光ファイバより光ファイバの外径が太いことから、光ファイバの剛性が大きくなり、コイル取り等の際のマイクロベンドによる伝送損失の増加を抑制することができ、光伝送路を構成するモジュール化した場合での低損失化が可能となる。
【００４３】
さらに、本発明に係わる分散補償光ファイバは、コア領域と、少なくとも３層から成るクラッド領域を有し、コア領域のクラッドの最外層の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０、クラッド領域各層の、クラッド最外層に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときに、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１であって、２％＜Δ０＜３％、Δ１＜−０．５％であるのが好適である。
これらの場合には、上記特性を有する分散補償光ファイバを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと分散補償光ファイバとを接続した光伝送路の構成図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の実施の形態の分散補償光ファイバの屈折率プロファイルを図解した図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に図解した屈折率プロファイルをもつ分散補償光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
１０・・分散補償光ファイバ
１・・コア領域、２・・第１クラッド領域
３・・第２クラッド領域、４・・第３（最外層）クラッド領域
２０・・波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ
Claims (5)
- 波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記波長における分散を分散スロープで割った値（ＤＰＳ）が１００ｎｍ以下の分散補償光ファイバにおいて、
前記分散補償光ファイバの外径が１４０〜２００μｍである
ことを特徴とする、分散補償光ファイバ。 - 所定分散量の長さの当該分散補償光ファイバを最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の分散補償光ファイバ。
- 前記分散補償光ファイバは、コア領域と、該コア領域の外周に形成された少なくとも３層から成るクラッド領域を有し、
前記コア領域の屈折率ｎ０とし、前記コア領域から最外層のクラッド領域に向かって形成された複数のクラッド領域の屈折率をｎ１、ｎ２、・・・、ｎｉとし、最外層のクラッド領域の屈折率をｎｃとし、前記コア領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する最大比屈折率差Δ０とし、前記コア領域に接する第１のクラッド領域の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する比屈折率差をΔ１としたとき、
（１）ｎ０＞ｎｃ、ｎ２＞ｎｃ、・・、かつ、ｎ０＞ｎ２＞・・であり、
ｎ１＜ｎｃ、ｎ３＜ｎｃ、・・、かつ、ｎ１＜ｎ３＜・・であり、
（２）２％＜Δ０＜３％
（３）Δ１＜−０．５％である
ことを特徴とする、請求項１記載の分散補償光ファイバ。 - クラッド領域各層の、クラッド最外層に対する比屈折率差を内層より順にΔｉ（ｉ≧１）としたときに、Δ０＞Δ２＞０％＞Δ１である、
請求項３記載の分散補償光ファイバ。 - 波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバと、
波長１５５０ｎｍにおける分散値が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記波長における分散を分散スロープで割った値（ＤＰＳ）が１００ｎｍ以下であり、外径が１４０〜２００μｍであり、所定分散量の長さの当該分散補償光ファイバを、最小曲げ半径が３０〜１００ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長領域１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍにおける伝送損失が１ｄＢ／ｋｍ以下である、分散補償光ファイバと、
を接続した光伝送路。
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|---|---|---|---|---|
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| KR100735239B1 (ko) | 2004-05-28 | 2007-07-03 | 삼성전자주식회사 | 메트로 망용 광섬유 |
-
2002
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