JP2004133431A - 光ファイバ通信とその光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】相対的に低いファイバ損失、スプライス損失および大きな実効モード・フィールド面積を有する逆分散ファイバ１０を提供する。
【解決手段】逆分散ファイバ１０は、屈折率ｎ_１のドープされたコア領域１１、屈折率ｎ_２のクラッド領域１５、屈折率ｎ_３、ｎ_４およびｎ_５をそれぞれ備え、コア領域１１とクラッド領域１５の間に形成されたトレンチ領域１２、第１のバリヤ領域１３及び第２のバリヤ領域１４を含む。好ましい実施形態による逆分散ファイバ１０は約−４４ピコ秒／（ナノメートル−キロメートル）の色分散、および相対的に大きな、すなわち、例えば約３０μｍ^２を超える実効面積Ａｅｆｆを、両方共に１５５０ｎｍの波長で有する。
【選択図】図１Ａ

Description

　本発明は、逆分散光ファイバに関する。さらに特定すると、本発明は従来の逆分散ファイバとの相対関係で低減された光学損失を有し、かつ広い実効面積の正分散ファイバで分散を補償するのに適した逆分散光ファイバに関する。

　光ファイバは、相対的に大量の情報を含む光学信号を相対的に低い減衰で長距離にわたって伝送することのできるガラスもしくはプラスティックの細い線条である。通常、光ファイバは、ガラスもしくは他の適切な材料で作製された保護クラッド領域によって取り囲まれた屈折性のコア領域を有する光学プリフォームの一部を加熱して引き延ばすことによって作製される。プリフォームから引き延ばされた光ファイバは、通常、クラッド領域に付着される１層または複数層のコーティングによってさらに保護される。

　光ファイバ上の伝送の進歩は、光ファイバが極めて大きい帯域幅の可能性を有することを可能にしてきた。そのような帯域幅は数千の電話通話と数百のテレビジョン・チャネルが毛髪のように細いファイバ上で同時に伝送されるのを可能にする。光ファイバ上の伝送能力は、いくつかのチャネルが単一のファイバ上に多重化され、各々のチャネルが異なる波長で動作する波長分割多重（ＷＤＭ）システムで向上する。しかしながら、ＷＤＭシステムでは、システムの容量を大幅に低下させる４フォトン混合といったチャネル間の非線形相互作用が生じる。この問題は、本出願の譲受人によって所有される米国特許第５，３２７，５１６号（‘５１６特許）によって大きく解決された。‘５１６特許は動作波長で少量の色分散を導入することによってこれらの非線形相互作用を減少させる光ファイバを開示している。単一のファイバ上で伝送されるＷＤＭチャネルの数が増すにつれて、光ファイバによって運搬される光学パワーもまた増大する。光学パワーが増大するにつれてチャネル間の相互作用によって引き起こされる非線形効果もまた増加する。したがって、特に、増え続ける帯域幅要求の観点から、チャネル間の非線形相互作用を減少させるためにＷＤＭチャネルの各々に少量の色分散を供給することが光ファイバにとって望ましい。しかしながら、伝送リンクの後で信号を修復することを可能にするために、導入される分散が様々なＷＤＭチャネルの中で可能な限りわずかに変わることが重要である。

　光ファイバを作製するのに使用される材料の品質で重要な進歩が遂げられてきた。１９７０年には、ガラス・ファイバの受容可能な損失は２０ｄＢ／ｋｍであったが、それに対して現在の損失は、概して、約０．２５ｄＢ／ｋｍである。ガラス・ファイバに関する理論的最少損失は０．１６ｄＢ／ｋｍであり、それは約１５５０ナノメートル（ｎｍ）の波長で生じる。ガラス・ファイバ内の分散は、ガラス・ファイバ内の光の速度が光の伝送波長の関数であるという事実に起因して、波長範囲を含む複数パルスのパルス拡散を引き起こす。パルスの拡張はファイバ分散、ファイバ長さおよび光源のスペクトル幅の関数である。個々のファイバに関する分散は、概して、縦軸上の分散（１ナノメートル（ｎｍ）当たりのピコ秒（ｐｓ）の単位、またはｐｓ／ｎｍ）またはｐｓ／ｎｍ−ｋｍ（キロメートル）および横軸上の波長を有するグラフ（図示せず）を使用して描かれる。正と負の両方の分散が生じる可能性があり、それゆえに縦軸は、例えば、−２５０から＋２５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲になる可能性がある。分散がゼロに等しくなる横軸上の波長はファイバの最高帯域に相当する。しかしながら、通常、この波長はファイバが最小の減衰量で光を伝送する波長と一致しない。

　例えば、通常の単一モードファイバは、概して、１５５０ｎｍで最も良好に（すなわち最小の減衰量で）伝送するが、それに対して同じファイバに関する分散は１３１０ｎｍでほぼゼロになるであろう。また、ガラス・ファイバについて前述した理論的最少損失も約１５５０ｎｍの伝送波長で生じる。最少減衰量は零分散以上に優先されるので、そのようなファイバ上で伝送するのに普通使われる波長は、通常、１５５０ｎｍである。また、ファイバ上で搬送される光信号を増幅するために現在最も一般的に使用されるエルビウム・ドープした増幅器は１５３０ｎｍから１５６５ｎｍの範囲で動作する。そのようなファイバに関する分散は１５５０ｎｍの最適伝送波長ではなくてむしろ１３１０ｎｍの波長で最もゼロに近くなるであろうから、最良の全体システムの性能（すなわち低損失と低分散）を供給するために伝送経路にわたる分散補償を改善することに常に試みが為される。

　１５５０ｎｍの伝送波長で分散補償を改善するために、普通は正分散ファイバ（ＰＤＦ）である伝送ファイバを逆分散ファイバ（ＩＤＦ）と結合させることが知られている。正分散の伝送ファイバは、通常、チャネル間の非線形相互作用を減少させるために分散を導入するように設計される。逆分散ファイバは負の分散を有し、負の分散の勾配は、広範な波長範囲で分散を補償し、残留分散を最少限にする（すなわち中心波長チャネル以外の波長チャネル上の分散を補償する）ために、正分散の伝送ファイバの分散特性と合致（但し、符号は逆）する。

　伝送ＰＤＦはスプライス接続によってある長さのＩＤＦと結合される。ＰＤＦとＩＤＦの組み合わせは内因性のファイバ損失とスプライス接続の損失の両方を有する。もちろん、伝送リンクに関する全体的な光学損失は最少限に保たれなければならない。伝送リンクが大きな損失を有するにつれてさらに多くの増幅器が伝送品質の劣化を防止するために必要となるので、これは特に長距離伝送リンクで真実である。例えば、大洋横断通信システムでは、広い実効面積のＰＤＦ、および整合する分散を有してかつ分散勾配特性がＰＤＦのそれとは逆符号のＩＤＦを使用することが好都合である。この組み合わせは伝送波長範囲にわたる残留分散の蓄積を最少限にする結果につながる。従来のＩＤＦは、例えば、１５５０ｎｍで約０．２４６ｄｂ／ｋｍの損失中間値を有する。伝送リンクの全体的損失を減少させる１つの方法は、現在使用されている従来のＩＤＦよりも低いファイバ損失を有するＩＤＦを利用することであろう。

　ＩＤＦのような多くのファイバの形態は、ファイバの屈折率プロファイルから確認することができる。屈折率プロファイルは、その中心軸からの距離の関数としてファイバの屈折率がどのように変化するかを示すものである。屈折率プロファイルを説明するために使用されるパラメータは、概して、ガラスの最も外側の層の屈折率を参照する。屈折率プロファイルの理想化されたモデルは、通常、異なる屈折率の軸対称のリングもしくは領域を有する。しかしながら、これらの領域のうちのいずれの箇所の数、サイズおよび／または形状を変化させても、概して、ファイバの複数の特性に影響を与える（例えば、分散勾配が小さくなるが、屈曲損失が増大するかまたは実効面積が減少する）。したがって、前部ではないがほとんどの望ましい特性をファイバに供給して、それでもなお容易に作製される屈折率プロファイルを作り出すことが有意な設計努力である。

　現在使用されている従来型のＩＤＦのファイバ損失よりも低いファイバ損失を備えたＩＤＦを提供し、かつＰＤＦとＩＤＦの組み合わせを有する伝送リンクにわたる残留分散の最少の蓄積を提供する屈折率プロファイルを備えたＩＤＦを得ることが望ましいであろう。付け加えると、このＩＤＦをＰＤＦにスプライス接続するときの損失は可能な限り低く保たなければならない。超大実効面積ＰＤＦのような大実効面積ＰＤＦの分散を補償するのに適したＩＤＦを提供することもやはり望ましいであろう。
米国特許第５，３２７，５１６号 「Ｕｌｔｒａ　Ｌｏｗ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　Ｌｏｗ　Ｌｏｓｓ　Ｐｕｒｅ　Ｓｉｌｉｃａ　Ｃｏｒｅ　Ｆｉｂｅｒ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｎｏ．１９９９１０９４、１９９９年８月３日

　本発明は、１つまたは複数の送信装置、１つまたは複数の受信装置、およびそれらの間に結合される少なくとも１本の正分散光ファイバとそれに対応する逆分散ファイバを含む少なくとも１本の光ファイバ・ケーブルを有する光通信システムを具体化する。本発明の実施形態によると、逆分散ファイバは負の分散および波長１５５０ｎｍ付近の負の分散の勾配を有する。逆分散ファイバは、屈折率ｎ_１のドープされたコア領域、屈折率ｎ_２のクラッド領域、および屈折率ｎ_３、ｎ_４とｎ_５をそれぞれ備えてドープ・コア領域とクラッド領域の間に形成されたトレンチ領域、第１のバリヤ領域と第２のバリヤ領域を有する。

　本発明の実施形態による逆分散ファイバは、約−４４ピコ秒／（ナノメートル−キロメートル）の色分散と、例えば約３０．０μｍ^２以上の相対的に大きなモード・フィールド面積、Ａ_ｅｆｆを両方共に１５５０ナノメートルの波長で有することが好ましい。逆分散ファイバの様々な領域は、屈折率範囲が、例えば、０．７０９％＜（ｎ_１−ｎ_２）／ｎ_２＜１％、−０．３５８％＜（ｎ_３−ｎ_２）／ｎ_２＜−０．２９３％、０．１９４％＜（ｎ_４−ｎ_２）／ｎ_２＜０．２３７％、および−０．０４５％＜（ｎ_５−ｎ_２）／ｎ_２＜−０．０３７％であることが好ましくなるような方式で作製される。本発明の好ましい実施形態によると、光ファイバの作製は約４．８３μｍの直径を有するコア領域、約１１．０１μｍの直径を有するトレンチ領域、約１８．４４μｍの直径を有する第１のバリヤ領域、および約２１．９７μｍの直径を有する第２のバリヤ領域の作製を含む。

　コアの屈折率は指数法則に準じるようにグレーデッド処理され、１＜γ＜７のときにγの指数であることが好ましい。コア領域は、例えばゲルマニウムまたはその他の適切な材料でドープされる。トレンチ領域、第１のバリヤ領域、第２のバリヤ領域およびクラッド領域は、例えばゲルマニウムおよび／またはフッ素、および／またはその他の適切な材料でドープされる。本発明の実施形態による逆分散光ファイバは、既存の正分散光ファイバを含む正分散光ファイバへの向上した補償を提供する。

　ここに述べるＩＤＦは特定の特性と特定の屈折率プロファイルを有して説明されるであろう。しかしながら、ここに述べるＩＤＦは本発明のＩＤＦの範例であることに留意すべきである。ここに提供した考察の観点から、本発明のＩＤＦがいかなる特定のＩＤＦにも限定されないことを当業者は理解するであろう。ここに述べるＩＤＦのものとは異なる特性と屈折率プロファイルを有するＩＤＦもやはり本発明の範囲内である。

　本発明のＩＤＦは、例えば「Ｕｌｔｒａ　Ｌｏｗ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　Ｌｏｗ　Ｌｏｓｓ　Ｐｕｒｅ　Ｓｉｌｉｃａ　Ｃｏｒｅ　Ｆｉｂｅｒ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｏｎｌｉｎｅ　Ｎｏ．１９９９１０９４、１９９９年８月３日、に述べられているようなＳｕｍｉｔｏｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．から得られる正分散の、純シリカのコア・ファイバ、Ｃｏｒｎｉｎｇから得られるＶａｓｃａｄｅ１００ファイバ、Ｆｕｊｉｔｓｕから得られる大実効面積ファイバ、およびＦｉｔｅｌ　ＵＳＡ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得られるＵｌｔｒａ　Ｗａｖｅ（登録商標）ＳＬＡファイバといった多くのタイプの光ファイバで分散を補償するのに適している。

　上記で考察したように、光ファイバの全体的な分散は、概して、光ファイバを作製するのに使用される実際の材料によって決まる材料分散と、ファイバの屈折率プロファイルの関数である導波路分散の組み合わせの結果として生じる。図１Ａは本発明の好ましい実施形態によるＩＤＦ１０の断面図を示し、図１Ｂはそれに対応する屈折率プロファイルを示す。ＩＤＦ１０は複数の層１１、１２、１３、１４および１５を含み、それらの各々が異なる屈折率を有する。領域１１はファイバ１０の中心のコアに相当し、公称屈折率ｎ_１を有する。中心コア領域１１は公称屈折率ｎ_３を有する環状リングもしくは領域１２（トレンチ領域）で取り囲まれる。トレンチ領域１２は公称屈折率ｎ_４を有する第２の環状領域１３（第１のバリヤ領域）で取り囲まれる。第２の領域１３は公称屈折率ｎ_５を有する第３の環状領域１４（第２のバリヤ領域）で取り囲まれる。公称屈折率ｎ_２を有する外側クラッド層１５が領域１４を取り囲む。

　光ファイバ１０が縮尺通り（クラッド層１５の外径は約１２５μｍであることが好ましいが、それに対してコア領域１１の直径は約６μｍ未満であることが好ましい）に描かれていないことに留意すべきである。やはり以下の説明でさらに詳細に検討するように、様々な領域の相対的屈折率の値が理由で、かつそれらの機能に起因して、第１の領域１２はこれ以降トレンチ領域と称され、第２の領域１３はこれ以降第１のバリヤ領域と称され、第３の領域はこれ以降第２のバリヤ領域と称されるであろう。領域１５はこれ以降外側クラッド層と称されるであろう。

　図１Ａのリングは、領域１１〜１５の屈折率間の変化が急峻であることを示唆しているけれども、これは事実とは異なる。本発明の好ましい実施形態によると、ファイバ１０はグレーデッド・インデックスのファイバであり、隣接する層間の屈折率変化は緩やかである。しかしながら、領域間の区別を容易にすることができるように急峻な変化が図１Ａに示されている。

　図１Ｂは図１Ａに示したファイバ１０の屈折率プロファイルの図式的な表現である。Ｙ軸は屈折率×１００に相当し、Ｘ軸はファイバ１０のコア１１の中心からファイバ１０のクラッド層１５の外側エッジに向かって半径に沿った位置に相当する。図１Ｂに示した屈折率の値は実際には相対的屈折率の値であり、すなわち、それらは外側クラッド層１５の屈折率に対する相対値である。したがって、図１Ｂに与えられた屈折率値は、特定の領域の屈折率値と外側クラッド層１５のそれの間の差異を外側クラッド層のそれで割り算したものに関する（すなわち、（ｎ_{ｒｅｇｉｏｎ}−ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）／ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）。したがって、ファイバ１０の様々な領域の屈折率をここで考察するとき、それらが実際には相対的屈折率であると理解すべきである。

　コア領域１１は屈折率ｎ_１を有する。トレンチ領域１２はｎ_１よりも小さい屈折率ｎ_３を有する。第１のバリヤ領域１３はｎ_３よりも大きい屈折率ｎ_４を有する。第２のバリヤ領域１４はｎ_４（第１のバリヤ領域のそれ）よりも小さいがｎ_３（トレンチ領域のそれ）よりも大きい屈折率ｎ_５を有する。クラッド領域１５はｎ_３（トレンチ領域のそれ）およびｎ_５（第２のバリヤ領域のそれ）よりも大きいが、ｎ_４（第１のバリヤ領域のそれ）およびｎ_１（コアのそれ）よりも小さい屈折率ｎ_２を有する。

　コア領域１１は半径ｂ_１を有する。トレンチ領域１２は外側半径ｂ_２を有し、内側半径はｂ_１である。第１のバリヤ領域１３は外側半径ｂ_３と内側半径ｂ_２を有する。第２のバリヤ領域１４は外側半径ｂ_４と内側半径ｂ_３を有する。クラッド領域１５は外側半径ｂ_５と内側半径ｂ_４を有する。

　図１Ｂに示したファイバの屈折率プロファイル２０は本発明の好ましい実施形態によるファイバを表し、それはゲルマニウムをドープされたシリカ（ＳｉＯ_２）のコア１１（例えば、適量のＧｅＯ_２とＦでドープされたＳｉＯ_２）、コア領域１１を取り囲み、フッ素（Ｆ）および／またはゲルマニウム（Ｇｅ）をドープされたトレンチ領域１２（例えば、適量のＧｅＯ_２およびＦでドープされたＳｉＯ_２）、トレンチ領域１２を取り囲み、ゲルマニウムおよび／またはフッ素および／またはリンをドープされた第１のバリヤ領域１３（例えば、適量のＧｅＯ_２、ＦおよびＰでドープされたＳｉＯ_２）、第１のバリヤ領域１３を取り囲み、ゲルマニウムおよび／またはフッ素をドープ、および／またはリンをドープされた第２のバリヤ領域１４（例えば、適量のＧｅＯ_２とＦ、およびＦでドープされたＳｉＯ_２）および第２のバリヤ領域１４を取り囲む純シリカの外側クラッド層１５を含む。

　図１Ｂに示した屈折率プロファイル２０では、名目上の屈折率ｎ_１、ｎ_３、ｎ_４およびｎ_５はすべて図１ＢのＸ軸に相当するクラッド層１５の屈折率ｎ_２に対する相対値である。コア領域１１の名目上の屈折率ｎ_１は約０．７８８％である。トレンチ領域１２の名目上の屈折率ｎ_３は約−０．３２６％である。第１のバリヤ領域１３の名目上の屈折率ｎ_４は約０．２１５％である。第２のバリヤ領域１４の名目上の屈折率ｎ_５は約−０．０４１％である。本発明の実施形態によると、屈折率プロファイルは、相対的に大きな実効面積（すなわち実効モード・フィールド面積、Ａ_ｅｆｆ）を備え、かつここで前に検討したような超大実効面積（ＳＬＡ）正分散ファイバに整合する向上した分散と分散勾配を供給する伝送特性を備えた負の分散、逆分散、もしくは分散補償の光ファイバを提供する。本発明のファイバがこれらの屈折率値に限定されないことに留意すべきである。これらの屈折率が好ましいファイバ構成に対応すること（その結果、好ましい屈折率値に対応すること）および他の屈折率値が本発明の目標に合致するファイバを提供するのに適することはここに提供した考察の観点から当業者は理解するであろう。

　屈折率ｎ_１でラベルしたプロファイル２０の一部はファイバ１０のコア領域１１に相当する。名目上の屈折率ｎ_３でラベルしたプロファイル２０の一部はファイバ１０のトレンチ領域１２に相当する。名目上の屈折率ｎ_４でラベルしたプロファイル２０の一部はファイバ１０の第１のバリヤ領域１３に相当する。名目上の屈折率ｎ_５でラベルしたプロファイル２０の一部はファイバ１０の第２のバリヤ領域１４に相当する。名目上の屈折率ｎ_２でラベルしたプロファイル２０の一部はファイバ１０のクラッド領域１５に相当する。コア１１が正の名目上の屈折率（ｎ_１）を有し、トレンチ領域１２が負の名目上の屈折率（ｎ_３）を有し、第１のバリヤ領域１３が正であるがコア領域１１の屈折率ｎ_１よりも小さい名目上の屈折率（ｎ４）を有することはプロファイル２０から判る。したがって、第１のバリヤ領域１３はトレンチ領域のｎ_３よりも大きい名目上の屈折率ｎ_４を有する。第２のバリヤ領域１４は名目上の屈折率ｎ_５を有し、それはｎ_４（第１のバリヤ領域のそれ）よりも小さいがｎ_３（トレンチ領域のそれ）よりも大きい。クラッド領域１５はｎ_３（トレンチ領域のそれ）およびｎ_５（第２のバリヤ領域のそれ）よりも大きいが、ｎ_４（第１のバリヤ領域のそれ）およびｎ_１（コアのそれ）よりも小さい屈折率ｎ_２を有する。

　図１Ｂに示したように屈折率の実際の値を使用して本発明の光ファイバ１０の屈折率プロファイルをグラフ化することに加えて、屈折率差異のプロファイルを正規化した屈折率値の差異Δ_１、Δ_２、Δ_３およびΔ_４として示すことが有用であり、それらは、Δ_１＝（ｎ_１−ｎ_２）／ｎ_２×１００％、Δ_２＝（ｎ_３−ｎ_２）／ｎ_２×１００％、Δ_３＝（ｎ_４−ｎ_２）／ｎ_２×１００％、およびΔ_４＝（ｎ_５−ｎ_２）／ｎ_２×１００％として規定される。これは図２Ａと図２Ｂを参照すると理解することができる。図２Ａは図１Ａと同じであり、図２Ｂに示した屈折率の差異が図２Ａに示した本発明のファイバ１０の領域１１〜１５にどのように対応するかを示すために繰り返される。

　図２Ｂは屈折率差異のプロファイル３０である。図２Ａと図２Ｂの間の点線は、屈折率の差異Δ_１、Δ_２、Δ_３とΔ_４がファイバ１０の領域１１〜１５にどのように関係するかを示している。上記で与えられる屈折率値を備えた上記の差異の式を使用して、次のデルタ値が得られる、すなわち、Δ_１≒０．７８８％、Δ_２≒−０．３２６％、Δ_３≒０．２１５％、およびΔ_４≒−０．０４１％である。デルタ値の範囲は次のようであることが好ましい、すなわち、０．７０９％＜Δ_１＜１％、−０．３５８％＜Δ_２＜−０．２９３％、０．１９４％＜Δ_３＜０．２３７％、−０．０４５％＜Δ_４＜−０．０３７％である。本発明の好ましい実施形態によると、ｂ_１は約２．４１μｍ（すなわち、コア領域の直径が約４．８３μｍである）、ｂ_２は約５．５０μｍ（すなわち、トレンチ領域の直径が約１１．０１μｍである）、ｂ_３は約９．２２μｍ（すなわち、第１のバリヤ領域の直径が約１８．４４μｍである）、およびｂ_４は約１０．９８μｍ（すなわち、第２のバリヤ領域の直径が約２１．９７μｍである）。したがって、トレンチ領域の幅は約３．０９μｍ（５．５０μｍ−２．４１μｍ）、第１のバリヤ領域の幅は約３．７２μｍ（９．２２μｍ−５．５０μｍ）、および第２のバリヤ領域の幅は約１．７６μｍ（１０．９８μｍ−９．２２μｍ）である。
　次の表は好ましい実施形態による本発明の光ファイバの領域１１〜１４の各々の直径ならびに領域１１〜１４の各々の屈折率を示している。

　表１に与えられた屈折率値が相対値とは逆の絶対値であることに留意すべきである。図１Ｂのファイバの屈折率プロファイル２０はグレーデッド・インデックスのプロファイルであり、次の式で与えられる指数プロファイルに従い、

ここでｎ（ｒ）はファイバの半径の関数としてのコアの屈折率であり、コアの屈折率プロファイル指数であるγ（この範例に関する表１でγ＝４）はコア形状を決定する指数である。用語ｎ_０は最大のコア屈折率であり、用語ｒ_０は最大コア半径である。式１によって規定される屈折率プロファイルに従ってコアを作製する効果は、次の式で与えられる異常ファイバ損失項、α_{ａｎｏｍａｌｏｕｓ}を下げることである。

本発明の好ましい実施形態のケースとしてコア指数４を使用することは、３０以上のコア指数γを備えた階段式コア屈折率を有する類似したファイバと比較して異常損失項α_{ａｎｏｍａｌｏｕｓ}が因数２以上で下げられることを可能にする。前述したように、本発明の好ましい実施形態によると、γの範囲は約１＜γ＜７である。
　以下の表は、図１Ａ〜２Ｂを参照して上記で検討した屈折率およびその他の特性を有する本発明の光ファイバの最適パラメータに関する中央値のリストである。

表２で特定される相対的分散勾配（ＲＤＳ）は、

として規定され、ここでＤはファイバの色分散であり、λに関するＤの導関数はファイバの色分散勾配である。

　図３は、ＳＬＡファイバの長さと本発明のＩＤＦファイバの長さを含む光ファイバ・リンクの全長について、波長の関数として得ることのできる残留分散を例示するグラフである。残留分散の変化が１５５０ｎｍ付近の広い波長範囲で極めて低く保たれ得ること、および、所望であれば、目標伝送波長１５５０ｎｍで曲線３０がゼロにされ得ることを見出すことができる。本発明のファイバ１０は、下記に表３で示すように、他のＩＤＦと比較して改善されたファイバ損失特性を有する。本発明のファイバ１０は１５５０ｎｍでキロメートル当たり０．２３４デシベル（ｄＢ／ｋｍ）の損失中央値を有する。「損失中央値」は損失測定値の５０％が損失中央値を下回り、損失測定値の５０％が中央値を超える損失値である。これは、過去に使用され、１５５０ｎｍで少なくとも約０．２４６デシベル／ｋｍ（ｄＢ／ｋｍ）の損失中央値を概して有する他の従来ＩＤＦファイバ（図示せず）を超える大幅な改善である。表３は、ＵｌｔｒａＷａｖｅ（登録商標）ＳＬＡファイバと従来のＩＤＦファイバを組み合わせた全長４５ｋｍ、ＵｌｔｒａＷａｖｅ（登録商標）ＳＬＡファイバと本発明のＩＤＦファイバを組み合わせた全長４５ｋｍおよび従来の非零分散海底ファイバを組み合わせた全長４５ｋｍに関する損失を示しており、それらのうちの１つは大きな実効面積を有し、その他は低い分散勾配を有する。等価実効面積は減衰量０．２１ｄＢ／ｋｍを備えた非零分散シフト・ファイバの実効面積として規定され、それは対象の伝送全長と同じ自己位相変調からの非線形位相シフトに結びつくであろう。計算の必要条件として、発射される入力パワーは一定の出力パワーを保つように調節される。

表３から、本発明のＩＤＦを利用する全長が他の全長よりも大きな等価実効面積と低い損失を有することを見出すことができる。表２から、図１Ｂの屈折率プロファイルを有する本発明のファイバの色分散が１５５０ｎｍで−４４．１６ｐｓ／ｎｍであって、それが１５５０ｎｍにおける通常のＩＤＦのそれよりも（数値的に）大きいことを見出すことができる。損失の低減および絶対分散量の増大（−４４．１６）は伝送全長（光ファイバ・リンク）内の非線形の不利益の低減につながる。したがって、本発明のファイバは、光ファイバ・リンクが伝送帯域にわたって極めて低い残留分散を有しながらも、同時に、大きな等価実効面積（その結果、光ファイバ・リンク内の低い非線形不利益と低い光学的損失）を提供して作製されることを可能にする。これらの改善は、今度は逆に、全長を増加させ、光ファイバ・リンクに沿った増幅器の数を減少させることを可能にし、それゆえに全体的システムのコストを下げることを可能にする。

　添付の特許請求項およびその全範囲の同等物によって規定される本発明の精神と範囲から逸脱することなく、ここに述べた光ファイバの実施形態に多くの変形および置き換えが為され得ることは当業者にとって明らかであろう。そのような変形および置き換えには、限定はされないが、同じ総合的プロファイル形状を達成するための異なるドープ材料を使用すること、および光ファイバを作製するのに（ガラスではなく）プラスティックを使用することが含まれる。

本発明の実施形態による逆分散光ファイバの端部断面図である。 図１に示した逆分散光ファイバの、グレーデッド処理されたコアの屈折率プロファイルのグラフィック図である。 図２Ａは図１Ａと同じで、ファイバの様々な層の屈折率間の関係を様々な領域の半径の関数として示すために繰り返す図である。図２Ｂは図２Ａに示したファイバの層の屈折率間の差異を様々な領域の半径の関数として表す屈折率差異プロファイルを示す図である。 超大実効面積（ＳＬＡ）ファイバの長さと本発明の逆分散光ファイバの長さを含む光ファイバ・リンクの全長の残留分散を表すグラフィック図である。

Claims (10)

1. 　光ファイバ通信システムであって、
   　少なくとも１つの光学エネルギー源、
   　前記少なくとも１つの光学エネルギー源に結合された少なくとも１つの正分散光ファイバ、および前記正分散光ファイバに結合された少なくとも１つの逆分散光ファイバを含む光ファイバ・ケーブルにおいて、
   　前記逆分散光ファイバ（１０）が、
   　屈折率ｎ_１を有するドープされたコア領域（１１）、
   　屈折率ｎ_２を有するクラッド領域（１５）、
   　前記ドープされたコア領域（１１）と前記クラッド領域（１５）の間にあって、かつ前記ドープされたコア領域（１１）に隣接し、屈折率ｎ_３を有するトレンチ領域（１２）、
   　前記ドープされたコア領域（１１）と前記クラッド領域（１５）の間にあって、かつ前記トレンチ領域（１２）に隣接し、屈折率ｎ_４を有する第１のバリヤ領域（１３）、及び
   　前記ドープされたコア領域（１１）と前記クラッド領域（１５）の間にあって、かつ前記第１のバリヤ領域（１３）に隣接し、屈折率ｎ_５を有する第２のバリヤ領域（１４）を含み、
   　前記逆分散光ファイバ（１０）が、１５５０ナノメートル（ｎｍ）の波長で約−４８ピコ秒／（ナノメートル−キロメートル）と−３８ピコ秒／（ナノメートル−キロメートル）の間の色分散を有し、
   　前記逆分散光ファイバ（１０）が、１５５０ｎｍで約０．２３５デシベル（ｄＢ）／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）以下の損失中央値を有する光ファイバ・ケーブル、及び
   　前記少なくとも１つの光学エネルギー源から光学エネルギーを受けるために前記逆分散光ファイバ（１０）に結合される少なくとも１つの受信器を含む光ファイバ通信システム。
2. 　前記逆分散光ファイバ（１０）が、１５５０ｎｍの波長で約０．００３０ｎｍ^−１の相対的分散勾配（ＲＤＳ）を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 　前記ドープされたコア領域（１１）、前記クラッド領域（１５）、前記トレンチ領域（１２）、前記第１のバリヤ領域（１３）および前記第２のバリヤ領域（１４）が、約０．７０９％＜Δ_１＜１％、約−０．３５８％＜Δ_２＜−０．２９３％、約０．１９４％＜Δ_３＜０．２３７％、および約−０．０４５％＜Δ_４＜−０．０３７％となるように構成され、Δ_１＝（ｎ_１−ｎ_２）／ｎ_２、Δ_２＝（ｎ_３−ｎ_２）／ｎ_２、Δ_３＝（ｎ_４−ｎ_２）／ｎ_２、およびΔ_４＝（ｎ_５−ｎ_２）／ｎ_２である、請求項１に記載のシステム。
4. 　Δ_１が約０．７８８％、Δ_２が約−０．３２６％、Δ_３が約０．２１５％、およびΔ_４が約−０．０４１％である、請求項３に記載のシステム。
5. 　前記逆分散光ファイバ（１０）が、１５５０ｎｍの波長で少なくとも約３０マイクロメートル平方（μｍ^２）の実効モード・フィールド面積、Ａ_ｅｆｆを有する、請求項１に記載のシステム。
6. 　前記光ファイバ・ケーブルが、互いにスプライス接続された複数の逆分散ファイバ（１０）をさらに有し、スプライス接続された逆分散ファイバの間のスプライス損失が約１５５０ｎｍの波長で０．１５ｄＢ以下である、請求項１に記載のシステム。
7. 　前記正分散ファイバと前記逆分散ファイバ（１０）の間のスプライス損失が約１５５０ｎｍの波長で０．４０ｄＢ以下である、請求項１に記載のシステム。
8. 　前記逆分散光ファイバ（１０）が１５５０ｎｍの波長で約６．４μｍのモード・フィールド直径（ＭＦＤ）を有する、請求項１に記載のシステム。
9. 　光ファイバを作製するための方法であって、
   　屈折率ｎ_１を有するドープされたコア領域（１１）を形成する工程、
   　前記ドープされたコア領域（１１）の周囲に屈折率ｎ_３を有するトレンチ領域（１２）を形成する工程、
   　前記トレンチ領域（１２）の周囲に屈折率ｎ_４を有する第１のバリヤ領域（１３）を形成する工程、
   　前記第１のバリヤ領域（１３）の周囲に屈折率ｎ_５を有する第２のバリヤ領域（１４）を形成する工程、および
   　前記第２のバリヤ領域（１４）の周囲に屈折率ｎ_２を有するクラッド領域（１５）を形成する工程を含み、
   　前記ドープされたコア領域（１１）、前記クラッド領域（１５）、前記トレンチ領域（１２）、前記第１のバリヤ領域（１３）および前記第２のバリヤ領域（１４）が、約０．７０９％＜Δ_１＜１％、約−０．３５８％＜Δ_２＜−０．２９３％、約０．１９４％＜Δ_３＜０．２３７％、および約−０．０４５％＜Δ_４＜−０．０３７％となるように構成され、Δ_１＝（ｎ_１−ｎ_２）／ｎ_２、Δ_２＝（ｎ_３−ｎ_２）／ｎ_２、Δ_３＝（ｎ_４−ｎ_２）／ｎ_２、およびΔ_４＝（ｎ_５−ｎ_２）／ｎ_２である方法。
10. 　Δ_１が約０．７８８％、Δ_２が約−０．３２６％、Δ_３が約０．２１５％、およびΔ_４が約−０．０４１％である、請求項９に記載の方法。
    

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