JP2004286864A

JP2004286864A - 高次モードを用いた分散補償ファイバ

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Publication number: JP2004286864A
Application number: JP2003076314A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kan; 寧官; Kazuhiko Aikawa; 和彦愛川; Kuniharu Himeno; 邦治姫野; Koichi Harada; 光一原田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP4073810B2

Abstract

【課題】高次モードを用いた分散補償ファイバにおいて、高次モードよりも低次のモードの伝搬を抑え、低次モードと高次モードとの干渉を低減して、多重パス干渉をさらに低下させ、高次モードの伝搬損失の波長依存性を低減する。
【解決手段】光ファイバ内に、この光ファイバを伝搬する低次のモードを減衰させ、これよりも高次のモードを減衰させないリング状の第１の損失層５と、高次モードの伝搬損失の波長依存性を平坦化する第２の損失層６を設ける。第１の損失層５は高次のモードの電界分布が零となる位置に設けられ、具体的には中心コア部１内に配置される。第２の損失層６は、第１の損失層５の外側のクラッド４の内部に設けられる。これら損失層５、６の形成は、コバルトなどの元素をドープしてなされ、その厚さは０．５μｍ以下とされる。また、このファイバは、中心コア部１とコア部２とリングコア部３とクラッドを有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高次モードを用いた分散補償ファイバに関し、この分散補償ファイバにおける低次モードと高次モードとの干渉（多重パス干渉：ＭＰＩ）を低減し、高次モードの伝搬損失の波長依存性を平坦化するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信の急速な需要の増加に対応して、光ファイバ伝送システムの大容量化、高速化の要求が高まっている。
この要求に応えるため、第１に光ファイバ伝送路の残留分散を低減することが必要になり、このために分散補償ファイバが用いられている。
【０００３】
第２に、多重波長数が大幅に増加することから、光ファイバに伝送される光信号のパワーが増大するため、非線形効果による伝送特性の劣化を防止する必要がある。このために、光伝送路を構成する光ファイバとして、実効断面積Ａｅｆｆが大きな光ファイバが求められ、上記分散補償ファイバにも実効断面積が大きなものが要求される。
【０００４】
ところで、通常の分散補償ファイバは、基本モードＬＰ_０１モードを用いるものであるが、これよりも高次のＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバが、米国特許第５８０２２３４号明細書（特許文献１）で提案されている。
この高次モードを用いた分散補償ファイバでは、本質的に実効断面積が格段に大きく、しかも波長分散係数（単位長さ当たりの波長分散の絶対値）も大きく、例えば−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの値が得られている。
【０００５】
このような高次モードを用いた分散補償ファイバにおいては、このファイバを伝搬する低次モードと高次モードとの干渉は本質的に避けられない。このため、光伝送路におけるシングルモード光ファイバと高次モードを用いた分散補償ファイバとの接続点において、低次モードを高次モードに変換するモード変換器を挿入し、この分散補償ファイバに低次モードが極力伝搬しないようにしなければならない。
【０００６】
このモード変換器としては、長周期ファイバグレーティングやホーリーファイバが用いられ、低次モードと高次モードとの挿入損失差で定義される多重パス干渉（ＭＰＩ）を−４０ｄＢ程度に抑えている。
しかしながら、この程度の多重パス干渉の値では、実用上不十分であり、モード変換器を使用する限りでは、多重パス干渉をさらに低下させることは困難である。
【０００７】
このような多重パス干渉を低減するために、本発明者は、先に低次モードの伝搬を妨げ、高次モードの伝搬を妨げない損失層を設けた分散補償ファイバを提案している（特願２００２−３９９８１号、平成１５年０２月１８日出願）。
この新しい分散補償ファイバでは、モード変換器を併用することで、分散補償モジュールとしての多重パス干渉を４５ｄＢ以上とすることができる利点を有している。
【０００８】
しかしながら、この先願発明に開示された損失層を有する分散補償ファイバにおいては、高次モード、例えばＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性が大きく、短波長域では損失が増加すると言う問題が新たに発生した。
図１０は、厚さ０．２μｍ、ピーク損失１５０ｄＢ／ｋｍ、バックグランド損失０．５ｄＢ／ｋｍのコバルトをドープしてなる損失層を、コアの中心から半径２．２０μｍの位置に設けた分散補償ファイバの伝搬損失と波長との関係を示したものである。
【０００９】
この図１０から、波長域１．５〜１．６μｍにおいて、約１ｄＢ／ｋｍもの最大損失変動差が存在することがわかる。なお、この損失層を有する分散補償ファイバでは、ＬＰ_０１モードの伝搬損失とＬＰ_０２モードの伝搬損失との差は、約２５ｄＢとなって、低次のモードの伝搬が十分抑えられたものである。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５８０２２３４号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、高次モードを用いた分散補償ファイバにおいて、高次モードよりも低次のモードの伝搬を抑え、低次モードと高次モードとの干渉を低減して、多重パス干渉をさらに低下させ、かつ高次モードの伝搬損失の波長依存性を低減することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、光ファイバ内に、この光ファイバを伝搬する低次のモードを減衰させ、これよりも高次のモードを減衰させない第１の損失層と、高次のモードの伝搬損失の波長依存性を平坦化する第２の損失層を設けたことを特徴とする高次モードを用いた分散補償ファイバである。
【００１３】
請求項２にかかる発明は、第１の損失層を高次のモードの電界分布における電界が零となる位置に設け、第２の損失層を第１の損失層の外側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の高次モードを用いた分散補償ファイバである。
請求項３にかかる発明は、第１の損失層または第２の損失層が、光ファイバをなすガラスにコバルト、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、ホウ素、バナジウムのいずれか１種以上の元素をドープすることによって形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の高次モードを用いた分散補償ファイバである。
【００１４】
請求項４にかかる発明は、第１の損失層または第２の損失層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバである。
請求項５にかかる発明は、低次のモードがＬＰ_０１モードであり、高次のモードがＬＰ_０２モードであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバである。
【００１５】
請求項６にかかる発明は、低次のモードの伝搬損失が１０ｄＢ／ｋｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高次モードを用いる分散補償ファイバである。
請求項７にかかる発明は、高次のモードの最大伝搬損失差が、波長域１．５〜１．６μｍで０．０４２ｄＢ／ｋｍ以下で、波長域１．５３〜１．５６５μｍで０．００１２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６に記載の高次モードを用いる分散補償ファイバである。
【００１６】
請求項８にかかる発明は、光ファイバが、中心コア部と、これの外周に設けられ、屈折率が中心コア部よりも低いコア部と、これの外周に設けられ、屈折率がコア部よりも高く、中心コア部よりも低いリングコア部と、これの外周に設けられたクラッドを有するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバである。
【００１７】
請求項９にかかる発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバを用いたことを特徴とする分散補償モジュールである。
請求項１０にかかる発明は、多重パス干渉が４５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項９に記載の分散補償モジュールである。
【００１８】
請求項１１にかかる発明は、請求項９または１０に記載の分散補償モジュールを備えたことを特徴とする光伝送路である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の高次モードを用いた分散補償ファイバの一例を模式的に示す断面図であり、図２は、この例の分散補償ファイバの屈折率プロファイルを示すものである。
【００２０】
図１において、符号１は中心コア部、２はコア部、３はリングコア部、４はクラッドを示す。
中心コア部１は、屈折率が最も高く、ゲルマニウムドープ石英などのガラスからなり、比屈折率差Δ１が０．００５〜０．０２６で、外径２ａが５〜１６μｍの範囲のものである。
【００２１】
コア部２は、中心コア部１の外側に位置し、その屈折率が中心コア部１よりも低く、かつクラッド４よりも低く、フッ素ドープ石英などのガラスからなり、比屈折率差Δ２が−０．０１〜＋０．００６で、外径２ｂが８〜２０μｍの範囲のものである。
また、リングコア部３は、コア部２の外側に位置し、その屈折率が中心コア部１よりも低く、コア部２よりも高く、かつクラッド４よりも高く、ゲルマニウムドープ石英などのガラスがらなり、比屈折率差Δ３が−０．００７〜＋０．０１５で、外径２ｃが１２〜３４μｍの範囲のものである。
【００２２】
さらに、クラッド４は、リングコア部３の外側に位置し、その屈折率はリングコア部３よりも低く、コア部２よりも高く、純粋石英などのガラスからなり、その外径は、１２５μｍとなっている。
【００２３】
そして、この高次モードを用いた分散補償ファイバの中心コア部１の内部には、図１に示したように、リング状の第１の損失層５が形成され、かつクラッド４の内部にはリング状の第２の損失層６が形成されている。図２において符号５、６で示した第１の損失層および第２の損失層は、単にその位置を示すもので、この損失層５、６の屈折率を示すものではない。
【００２４】
この第１の損失層５は、例えば基本モードのＬＰ_０１モードの伝搬を妨げ、これよりも高次のモードであるＬＰ_０２モードの伝搬を妨げない機能を有するものである。
【００２５】
この第１の損失層５は、具体的にはコバルト、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、ホウ素、バナジウムの群から選ばれる１種以上の元素をドープした石英などのガラスからなる層である。
第１の損失層５自体の損失量は、１００〜２００ｄＢ／ｋｍ程度である。
また、第１の損失層５の厚さは０．５μｍ以下の薄い（狭い）ものとなっており、ファイバ自体の伝送損失を低下させないようになっている。
【００２６】
さらに、第１の損失層５の位置は、高次モード、例えばＬＰ_０２モードの電界分布における電界強度が零となる点を含む位置とされる。この電界強度が零となる点は、ＬＰ_０２モードの電界分布の「節」に相当するもので、ＬＰ_０２モードの伝搬に影響を与えないようになっている。
【００２７】
また、第２の損失層６は、例えば高次のモードであるＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性を低減化して、平坦化する機能を有するものである。
この第２の損失層６は、具体的にはコバルト、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、ホウ素、バナジウムの群から選ばれる１種以上の元素をドープした石英などのガラスからなる層である。
【００２８】
第２の損失層６自体の損失量は、１０〜２０ｄＢ／ｋｍ程度である。
また、第２の損失層６の厚さは１μｍ以下の薄い（狭い）ものとなっており、ファイバ自体の伝送損失を低下させないようになっている。
この第２の損失層６の位置は、高次のモード、例えばＬＰ_０２モードの第３の「腹」の付近とされ、通常は第１の損失層５の外側のクラッド４の内部に設けられることが多い。
【００２９】
高次のモードであるＬＰ_０２モードの電界分布は、波長が長くなるにつれ、この第３の腹で大きくなり、ここに第２の損失層６を設けることで、この損失層６によるモード損失が増える。したがって、この第２の損失層６の位置、厚さ、損失量等を最適化することにより、ＬＰ_０２モードの損失特性を平坦化することができる。
【００３０】
この第１の損失層５および第２の損失層６の損失量、厚さ、位置を具体的に設定するには、以下の計算式：（１）式に基づいて行うことができる。
【数１】

（１）式において、Ｐｍ（ｒ）は、ファイバプロファイルの材料損失、Ａ_１は、第１の損失層のピーク損失（ｄＢ／ｋｍ）、Ａ_２は、第２の損失層のピーク損失（ｄＢ／ｋｍ）、Ｂは、その他の層の損失（ｄＢ／ｋｍ）、ｒ_１は、第１の損失層の中心半径、ｒ_２は、第２の損失層の中心半径、Δｒ_１は、第１の損失層のｄＢ半値全幅、Δｒ_２は、第２の損失層のｄＢ半値全幅である。ただし、損失層が十分に薄く（狭く）、損失はガウス分布に従うものとする。
【００３１】
また、低次モード、高次モードの各モードの伝搬損失は、以下の（２）式に基づいて算出することができる。
【数２】

（２）式において、Ｐｌは、各モードの伝搬損失（ｄＢ／ｋｍ）、Ｒは、ＬＰモード近似時の電磁界横成分関数であり、Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓ”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．，ｖｏｌ．１８，ｐｐ．２１９９−２２０６，１９７９．に従い計算できる。
この（１）式および（２）式を用いて、必要な特性がえられるように、第１および第２の損失層５、６の構造パラメータが定められる。
【００３２】
このような第１および第２の損失層５、６を有する分散補償ファイバは、ＭＣＶＤ法によって作製できる。すなわち、出発基材となる石英管内に供給する四塩化シラン、四塩化ゲルマンなどのガラス原料ガスに、上述の元素を含む化合物からなるドーパントガスを追加、供給するタイミングと、その供給時間、その供給量、ドーパントガス中の元素濃度等を制御することで、目的とする第１および第２の損失層５、６を目的に位置に形成することができる。
【００３３】
このような高次モードを用いた分散補償ファイバにあっては、第１の損失層５の存在によって、高次モード、例えばＬＰ_０２モードの伝搬は妨げられず、これよりも低次のモード、例えばＬＰ_０１モードの伝搬は大きく妨げられ、その損失は１０ｄＢ／ｋｍ以上、好ましくは２０ｄＢ／ｋｍ以上となり、高次モードの損失の８倍以上となる。また、さらに高次のモード、例えばＬＰ_０３モードの伝搬も可能であるが、曲げによる損失が大きく、モジュールとした際に大きな伝搬損失を持つことになり、実用上は伝搬がほぼ抑えられる。
【００３４】
この結果、この分散補償ファイバでは、高次モード、例えばＬＰ_０２モードのみが伝搬されることになる。したがって、モード変換器において、基本モードから高次モード、例えばＬＰ_０２モードに変換し切れなかったこれ以外のモード、例えばＬＰ_０１モードは、この分散補償ファイバでは実用上伝搬されなくなり、多重パス干渉は極めて低いものとなる。また、高次モードと低次モードとの損失比は、このファイバの長さに依存しており、ファイバの長さを変えることで多重パス干渉を調整できる。
【００３５】
また、この高次モードを用いた分散補償ファイバでは、先の米国特許にも開示されているように本質的に大きな分散係数と高い実効断面積を有するものであり、波長分散が−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下で、波長分散スロープが０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、実効断面積が５０μｍ^２以上となる。
したがって、この分散補償ファイバを用いて分散補償を行う場合に、短いファイバ長さで累積分散を補償することができる。また、高パワーの光信号を伝送しても、非線形効果で伝送特性が劣化することが少ない。
【００３６】
さらに、この分散補償ファイバでは、第２の損失層６の存在により、後述する具体例からも明らかなように、高次モード、例えばＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性が低減され、平坦化される。すなわち、波長が長くなるにつれ、ＬＰ_０２モードの電界はその第３の「腹」で大きくなり、この位置に第２の損失層６を設けることでＬＰ_０２モードの損失−波長特性を平坦化できるのである。
【００３７】
このため、この分散補償ファイバは、ＬＰ_０２モードの最大損失差が波長域１．５〜１．６μｍで０．０４２ｄＢ／ｋｍ以下に、波長域１．５３〜１．５６５μｍで０．００１２ｄＢ／ｋｍ以下の極めて優れた平坦性を有するものとなる。したがって、光通信の使用波長帯である１．５５μｍバンドがブロードバンド化しつつある現在において、損失特性を平坦化するイコライザーなどの装置を新たに導入する必要がない。
【００３８】
本発明の分散補償モジュールは、上述の構成を有する高次モードを用いた分散補償ファイバをボビン等に所望長さ巻回してコイル状とし、これをケース等に収容したものである。上記高次モードを用いた分散補償ファイバは先に述べたように、分散係数が極めて大きいので、巻回長さは短くて済み、モジュール自体の小型化、低コスト化が可能となる。また、低次モードが大きく減衰するので、多重パス干渉は４５ｄＢ以上となる。
【００３９】
図３は、この分散補償モジュールを用いて光伝送路の累積波長分散を補償するシステムの例を示すものである。
図３において、符号１１は、波長１．３μｍにおいて分散値が零で、１．５５μｍにおいて分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるシングルモードファイバからなる光伝送路を示す。
【００４０】
この光伝送路１１の出力端には、第１のモード変換器１２の入力端が接続されている。この第１のモード変換器１２は、シングルモードファイバからなる光伝送路１１に伝搬される基本モードのＬＰ_０１モードをこれよりも高次のモード、例えばＬＰ_０２モードに変換する機能を有するものである。このモード変換器１２には長周期ファイバグレーティングやホーリーファイバが用いられる。
【００４１】
第１のモード変換器１２の出力端には、上述の分散補償モジュール１３の入力端が接続されており、この分散補償モジュール１３の出力端には第２のモード変換器１４の入力端が接続されている。この第２のモード変換器１４は、分散補償モジュール１３に伝送される高次モード、例えばＬＰ_０２モードを基本モードのＬＰ_０１モードに変換する機能を有するもので、先のものと同様にホーリーファイバや長周期ファイバグレーティングが用いられる。
第２のモード変換器１４の出力端には、他の光伝送路１５あるいは光増幅器などが接続されている。
【００４２】
光伝送路１１の入力端から入力された波長１．５５μｍの基本モード（ＬＰ_０１モード）の光信号は、その出力端から第１のモード変換器１２に送られ、ここでモード変換されて、高次モード、例えばＬＰ_０２モードに変換される。第１のモード変換器１２でＬＰ_０２モードに変換された信号光は分散補償モジュール１３に入力され、ここで光伝送路１１において累積された波長分散が補償されたのち、第２のモード変換器１４に送られる。
【００４３】
第２のモード変換器１４では、信号光の伝搬モードが高次のモード、例えばＬＰ_０２モードから基本モードのＬＰ_０１モードにモード変換されて、これより出力され、他の光伝送路１５あるいは光増幅器に送られる。
【００４４】
分散補償モジュール１３における分散補償ファイバの長さは、光伝送路１１で累積された１．５５μｍでの波長分散をキャンセルすることができるように定められる。例えば、光伝送路１１の長さが８０ｋｍで、この光伝送路１１をなすシングルモードファイバの波長１．５５μｍでの分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであれば、光伝送路１１における累積分散値は８０×１７＝１３６０ｐｓ／ｎｍとなる。
【００４５】
分散補償モジュール１３において使用した高次モードを用いた分散補償ファイバの１．５５μｍでの分散値が−１０００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすると、分散補償モジュール１３における分散補償ファイバの巻回長さを１．３６ｋｍとすれば、光伝送路１１における１．５５μｍでの累積分散を完全に補償できる。
また、使用波長帯域において、分散補償モジュール１３の損失波長特性が平坦であるので、光伝送路に別途これを平坦化する装置を導入する必要もない。
【００４６】
以下、具体例を示す。
（例１）
ＭＣＶＤ法を用いて、表１の例１に示す構造パラメータを有する高次モードを用いた分散補償ファイバを作製した。この分散補償ファイバは、ＬＰ_０１モード、ＬＰ_０２モードおよびＬＰ_０３モードの伝搬が可能であった。ＬＰ_０２モードの分散特性を図４に示す。図４から波長１．５５μｍでの分散値は約−１２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【００４７】
【表１】

【００４８】
この分散補償ファイバの作製の際に、以下に示す第１の損失層と第２の損失層とを設けた。第１の損失層は、ＬＰ_０２モードの電界分布の電界の値が零になる半径２．２０μｍの位置に、厚さ０．２μｍで、Ａ_１が１５５ｄＢ／ｋｍであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を中心コア部となるゲルマニウムドープ石英に１６．８モル％ドープして形成されたものである。
【００４９】
また、第２の損失層は、半径８．４９μｍの位置に、厚さ０．３μｍで、Ａ_２が１２．１ｄＢであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をクラッドとなる石英に１．３モル％ドープして形成したものである。なお、Ｂは、０．５ｄＢ／ｋｍとした。
【００５０】
第１および第２の損失層を設けた分散補償ファイバと、第１の損失層のみを設けた分散補償ファイバについて、そのＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性を図５に示す。
図５から、第２の損失層を設けることで、損失量が全体的にやや増加しているが、波長領域１．５３〜１．５６５μｍにおいて、最大損失差が０．４ｄＢ／ｋｍから０．００１２ｄＢ／ｋｍに改善されていることがわかる。
【００５１】
表２は、波長１．５５μｍでの分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのシングルモードファイバを８０ｋｍ用いた光伝送路における１．５５μｍでの累積分散を分散補償モジュールにより補償した例の結果を示したものである。
この表２では、上述の第１および第２の損失層のあるＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバと、損失層のないＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバと、通常のＬＰ_０１モードを用いる分散補償ファイバの３種の分散補償ファイバを用いて、３種の分散補償モジュールを作製し、この３種の分散補償モジュールを図３に示すようなシステム構成により接続した光伝送路の特性を比較して示したものである。
【００５２】
【表２】

【００５３】
表２中のＦＯＭ（良好指数）は、分散補償された光伝送路の全分散値を、２箇所のモード変換器を含む全損失値で除した値であり、ＭＰＩ（多重パス干渉）は、同じく分散補償された光伝送路におけるＬＰ_０１モードの全挿入損失とＬＰ_０２モードの全挿入損失との差である。
また、使用モードとはＬＰ_０２モードであり、不要モードとはＬＰ_０１モードである。
表２の結果から、損失層を設けたＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバでは、ＦＯＭ、ＭＰＩが大幅に向上していることが明らかである。
【００５４】
さらに、上記例１において、第２の損失層として、半径９．８５μｍの位置に、厚さ０．９μｍで、Ａ_２が４．０４ｄＢであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をクラッドとなる石英に０．４４モル％ドープして形成したものを用いた分散補償ファイバについてのＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性を図６に示す。
【００５５】
図６から、第２の損失層を設けることで、波長領域１．５〜１．６μｍにおいて、最大損失差が１．０ｄＢ／ｋｍから０．０４２ｄＢ／ｋｍに改善されていることがわかる。また、この分散補償ファイバの特性は、表２に示した例１の分散補償ファイバと同等であった。
【００５６】
（例２）
ＭＣＶＤ法を用いて、表１の例２に示す構造パラメータを有する高次モードを用いた分散補償ファイバを作製した。この分散補償ファイバは、ＬＰ_０１モード、ＬＰ_０２モードおよびＬＰ_０３モードの伝搬が可能であった。ＬＰ_０２モードの分散特性を図７に示す。図７から波長１．５５μｍでの分散値は約−４４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【００５７】
この分散補償ファイバの作製の際に、以下に示す第１の損失層と第２の損失層とを設けた。第１の損失層は、ＬＰ_０２モードの電界分布の電界の値が零になる半径２．３０μｍの位置に、厚さ０．２μｍで、Ａ_１が７０ｄＢ／ｋｍであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を中心コア部となるゲルマニウムドープ石英に７．６モル％ドープして形成されたものである。
【００５８】
また、第２の損失層は、半径７．９２μｍの位置に、厚さ０．２μｍで、Ａ_２が６．０７ｄＢであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をクラッドとなる石英に０．６６モル％ドープして形成したものである。なお、Ｂは、０．５ｄＢ／ｋｍとした。
【００５９】
第１および第２の損失層を設けた分散補償ファイバと、第１の損失層のみを設けた分散補償ファイバについて、そのＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性を図８に示す。
図８から、第２の損失層を設けることで、損失量が全体的にやや増加しているが、波長領域１．５３〜１．５６５μｍにおいて、最大損失差が０．６５ｄＢ／ｋｍから０．０００２ｄＢ／ｋｍに著しく改善されていることがわかる。
【００６０】
表３は、波長１．５５μｍでの分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのシングルモードファイバを８０ｋｍ用いた光伝送路における１．５５μｍでの累積分散を分散補償モジュールにより補償した例の結果を示したものである。
この表３では、上述の第１および第２の損失層のあるＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバと、損失層のないＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバと、通常のＬＰ_０１モードを用いる分散補償ファイバの３種の分散補償ファイバを用いて、３種の分散補償モジュールを作製し、この３種の分散補償モジュールを図３に示すようなシステム構成により接続した光伝送路の特性を比較して示したものである。
【００６１】
【表３】

【００６２】
表３の結果から、損失層を設けたＬＰ_０２モードを用いる分散補償ファイバでは、ＦＯＭ、ＭＰＩが大幅に向上していることが明らかである。
【００６３】
さらに、上記例２において、第２の損失層として、半径７．９５μｍの位置に、厚さ０．４μｍで、Ａ_２が３．１８ｄＢであり、三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）をクラッドとなる石英に０．３５モル％ドープして形成したものを用いた分散補償ファイバについてのＬＰ_０２モードの伝搬損失の波長依存性を図９に示す。
【００６４】
図９から、第２の損失層を設けることで、波長領域１．５〜１．６μｍにおいて、最大損失差が０．１８ｄＢ／ｋｍから０．００２２ｄＢ／ｋｍに改善されていることがわかる。また、この分散補償ファイバの特性は、表３に示した例２の分散補償ファイバと同等であった。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高次モードを用いる分散補償ファイバにあっては、低次モード、例えばＬＰ_０１モードの伝搬を妨げ、これよりも高次の例えばＬＰ_０２モードの伝搬を妨げない第１の損失層を設けることによって、低次のＬＰ_０１モードは伝搬中に大きく減衰することになるものの高次のＬＰ_０２モードは減衰することがなくなる。このため、多重パス干渉が劇的に向上する。
【００６６】
また、高次モードの伝搬損失の波長依存性を平坦化する第２の損失層を設けることによって、使用波長帯の１．５５μｍ帯の広い帯域において、伝搬損失の波長依存性が低減され、平坦な損失特性を有するものとなる。
【００６７】
したがって、高次モードを用いた分散補償ファイバを用いて分散補償する際に不可欠なモード変換器の変換特性が少々悪くても、この発明の分散補償ファイバを用いることで、分散補償ファイバ内で不要なモード、例えばＬＰ_０１モードがほとんど伝搬されなくなり、良好な多重パス干渉が得られる。
【００６８】
また、高次モードを用いるようにしているため、大きな波長分散係数を持ち、補償に要するファイバ長さを短縮できる。さらに、高い実効断面積を有するので、高い光パワーの信号光を伝送しても、非線形効果による弊害を生じることがない。
さらに、損失波長特性が平坦であるため、これを平坦化するイコライザーやフィルタなどの装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高次モードを用いる分散補償ファイバの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の高次モードを用いる分散補償ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。
【図３】本発明の分散補償モジュールを用いて分散補償した光伝送路の構成の一例を示す概略構成図である。
【図４】具体例１での分散補償ファイバの分散特性を示す図表である。
【図５】具体例１での分散補償ファイバにおける伝搬損失の波長依存性を示す図表である。
【図６】具体例１の他の例での伝搬損失の波長依存性を示す図表である。
【図７】具体例２での分散補償ファイバの分散特性を示す図表である。
【図８】具体例２での分散補償ファイバにおける伝搬損失の波長依存性を示す図表である。
【図９】具体例２の他の例での伝搬損失の波長依存性を示す図表である。
【図１０】先願発明の分散補償ファイバの伝搬損失の波長依存性を示す図表である。
【符号の説明】
１・・・中心コア部、２・・・コア部、３・・・リングコア部、４・・・クラッド、５・・・第１の損失層、６・・・第２の損失層。

Claims

光ファイバ内に、この光ファイバを伝搬する低次のモードを減衰させ、これよりも高次のモードを減衰させない第１の損失層と、高次のモードの伝搬損失の波長依存性を平坦化する第２の損失層を設けたことを特徴とする高次モードを用いた分散補償ファイバ。
第１の損失層を高次のモードの電界分布における電界が零となる位置に設け、第２の損失層を第１の損失層の外側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の高次モードを用いた分散補償ファイバ。
第１の損失層または第２の損失層が、光ファイバをなすガラスにコバルト、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、ホウ素、バナジウムのいずれか１種以上の元素をドープすることによって形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の高次モードを用いた分散補償ファイバ。
第１の損失層または第２の損失層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバ。
低次のモードがＬＰ_０１モードであり、高次のモードがＬＰ_０２モードであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバ。
低次のモードの伝搬損失が１０ｄＢ／ｋｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高次モードを用いる分散補償ファイバ。
高次のモードの最大伝搬損失差が、波長域１．５〜１．６μｍで０．０４２ｄＢ／ｋｍ以下で、波長域１．５３〜１．５６５μｍで０．００１２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６に記載の高次モードを用いる分散補償ファイバ。
光ファイバが、中心コア部と、これの外周に設けられ、屈折率が中心コア部よりも低いコア部と、これの外周に設けられ、屈折率がコア部よりも高く、中心コア部よりも低いリングコア部と、これの外周に設けられたクラッドを有するものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバ。
請求項１ないし８のいずれかに記載の高次モードを用いた分散補償ファイバを用いたことを特徴とする分散補償モジュール。
多重パス干渉が４５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項９に記載の分散補償モジュール。
請求項９または１０に記載の分散補償モジュールを備えたことを特徴とする光伝送路。