JP2004317817A

JP2004317817A - Optical fiber and optical communication system using same

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Publication number: JP2004317817A
Application number: JP2003112139A
Authority: JP
Inventors: Naomi Kumano; 尚美熊野; Takeshi Yagi; 健八木
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber an optical suitable for a WDM (Wavelength Division Multiplexing) transmission and an optical communication system using it. <P>SOLUTION: In an optical fiber whose dispersion is negative in a wavelength of 1550 nm, a core has at least three layers of a first core formed in the center part of an optical fiber, a second core overlying the circumference side of the first core and a third core overlying the circumference side of the second core, when the specific refractive index difference of the first core, the specific refractive index difference of the second core and the specific refractive index difference of the third core to a cladding are defined respectively as Δ1, Δ2, Δ3, in the optical fiber which satisfies Δ1>Δ3>Δ2, a dispersion slope in the wavelength of 1550nm is made to be 0 to 0.05 ps/km/nm<SP>2</SP>, an effective core cross section is made to be ≥40 μm<SP>2</SP>and bending loss in a diameter of 20 mm is made to be≤10 dB/m and the cutoff wavelength of a cable is made to be≤1550 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ伝送に好適に用いられる光ファイバおよびそれを用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、このような情報の増大化に伴い、波長分割多重伝送（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が通信分野に広く導入されている。
このＷＤＭ伝送用の光ファイバには、低い損失が求められるとともに、四光波混合（ＦＷＭ：ｆｏｕｒ−ｗａｖｅｍｉｘｉｎｇ）などの非線形現象に因る信号光の波形劣化を抑制するために、伝送する信号光の波長帯域において光ファイバの波長分散の絶対値が小さくなり過ぎないようにすることも重要である。
一方、累積分散に因る信号光の波形劣化を抑制するためには、信号光の波長範囲において、光ファイバの波長分散の絶対値が大き過ぎないように適度な値とすることも重要である。
【０００３】
前記、四光波混合によるノイズ発生を防止することを意図した光ファイバの一つとして、従来の分散シフトファイバ（ＤＳＦ：ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄｆｉｂｅｒ）のプロファイルを調整して零分散波長を僅かに短波長もしくは長波長側に移動させ、１５５０ｎｍで分散が零でないようにした非零分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ：ｎｏｎ−ｚｅｒｏｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｈｉｆｔｅｄｆｉｂｅｒ）が採用されている。
【０００４】
ところで、非線形現象にはＦＷＭ以外に、自己位相変調（ＳＰＭ：ｓｅｌｆｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）や相互位相変調（ＸＰＭ：ｃｒｏｓｓｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等があり、これらは光ファイバのコア内の光パワー密度に比例することが知られている。
ＮＺ−ＤＳＦはＦＷＭを制御しても、ＳＰＭやＸＰＭによる信号波形の乱れが生じやすい。これはＮＺ−ＤＳＦのモードフィールド径（ＭＦＤ：ｍｏｄｅｆｉｅｌｄｄｉａｍｅｔｅｒ）が比較的小さく、コア内の光パワー密度が大きくなりやすいためである。
【０００５】
多数の波長の光をファイバで遠距離伝送するために挿入光のパワーは大きくならざるを得ないが、実効コア断面積（Ａｅｆｆ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｒｅａ）を大きくすれば光のパワー密度を低下させられるので、非線形現象による波形乱れを低減することが可能になる。
そこで、非線形現象の抑制には、使用波長範囲に微小分散を持った上に、さらに実効コア断面積が大きい方が望ましい。
【０００６】
一方、ＷＤＭ伝送の光源としてハイパワー入力が可能なＤＦＢレーザー（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋＬａｓｅｒ）が多く用いられている。ＤＦＢレーザーから出力されるパルスは、高速で変調を行うと、光強度の変調に伴って波長が過渡的に変化する現象が生ずる。この現象はチャーピングと呼ばれ、この現象によって、波長分散を持つ光ファイバの中を光パルスが伝搬する際に伝送特性の劣化が生じやすくなることが知られている。
【０００７】
ＤＦＢレーザーから出力されるパルスは、チャーピングにより長波長側にシフトする傾向にあり、これを正のチャーピングと呼んでいる。
一方、１５５０ｎｍで分散が僅かに負となる負分散ＮＺ−ＤＳＦを伝搬するパルスの伝搬速度は短波長側より長波長側が速く、パルスが短波長側にシフトする傾向にある。つまり、負分散ＮＺ−ＤＳＦを伝搬するパルスは負のチャーピングを有する。従って、ＤＦＢレーザーから出力される正のチャーピングを持つパルスが負分散ＮＺ−ＤＳＦを伝搬すると、これらの相互作用により、パルスの広がりが抑えられる効果がある。
上記効果を利用するため、負分散ＮＺ−ＤＳＦの実用化が進められている。
【０００８】
これまでに提案されている負分散ＮＺ−ＤＳＦは、波長１５５０ｎｍにおいて分散−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープ０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、実効コア断面積５０μｍ^２というものが典型的であった。
また、負分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた伝送路としては、前段にＡｅｆｆ拡大負分散ＮＺ−ＤＳＦ（Ａｅｆｆ：８０μｍ^２、分散スロープ：０．１１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）、後段に低分散スロープ負分散ＮＺ−ＤＳＦ（Ａｅｆｆ：５３μｍ^２、分散スロープ：０．０８ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）を用いているものが提案されている。（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
【非特許文献１】Ｍ．Ｓｕｚｕｋｉ他、「１７０Ｇｂ／ｓＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓＯｖｅｒ１０，８５０ｋｍＵｓｉｎｇＬａｒｇｅＣｏｒｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓＦｉｂｅｒ」、ＯＦＣ ’９８、ＰＤ１７
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
さらなる伝送容量の拡大と伝送路の長距離化により、チャンネル数の増加、および伝送路への入力パワー増大の傾向にあり、累積分散の絶対値を小さくするだけでなく、広い波長範囲で累積分散の波長依存性を小さくする必要が生じてきている。
しかしながら従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦでは、その分散スロープが大きいために累積分散の波長依存性が大きく、チャンネル数の拡大、すなわち伝送容量の拡大に制限があった。
【００１１】
一方、従来の正分散ＮＺ−ＤＳＦの中には、波長１５５０ｎｍで分散スロープ０．０４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、実効コア断面積５０μｍ^２を実現しているものもある。
しかしながら、正分散ＮＺ−ＤＳＦを伝搬するパルスは正のチャーピングを有するため、伝送路として正分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた場合、ＤＦＢレーザーの持つ正のチャーピングをさらに大きくしてしまう結果となり、好ましくない。
よって、負分散ＮＺ−ＤＳＦの分散スロープを正分散ＮＺ−ＤＳＦと同様に低減できれば、ＤＦＢレーザーの正のチャーピングをキャンセルできるとともに累積分散の波長依存性を低減でき、伝送容量の拡大が可能となる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は負分散ＮＺ−ＤＳＦの分散スロープを低減することにより、累積分散の波長依存性を低減し、高品質かつ大容量のＷＤＭ伝送に好適に用いられる光ファイバおよびそれを用いた光通信システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成を持って課題を解決するための手段としている。
すなわち、本願請求項１の光ファイバはコアの外周側をクラッドで覆って形成され、波長１５５０ｎｍにおいて分散が負である光ファイバにおいて、前記コアは光ファイバ中心部に形成された第１コアと該第１コアの外周側を覆う第２コアと該第２コアの外周側を覆う第３コアの少なくとも３つの層を有し、前記クラッドに対する、前記第１コアの比屈折率差をΔ１、前記第２コアの比屈折率差をΔ２、前記第３コアの比屈折率差をΔ３としたとき、Δ１＞Δ３＞０＞Δ２の関係を満たし、前記第１コアは比屈折率差Δ１が０．４％〜０．８％であり、その屈折率分布形状を表すαが２以上であり、前記第２コアの比屈折率差Δ２が−０．５％〜−０．２％であり、前記第３コアの比屈折率差Δ３が０．１％〜０．５％である。また、クラッドの直径が１２４μｍ〜１２６μｍの光ファイバであって、前記第１コアの直径が５．０μｍ〜９．０μｍ、前記第２コアの直径が１０．０μｍ〜１４．０μｍ、前記第３コアの直径が１４．５μｍ〜２１．０μｍである。また、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０〜０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２であり、実効コア断面積が４０μｍ^２以上であり、直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、ケーブルカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であるとしている。
【００１４】
本願請求項２の光ファイバは、請求項１記載の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０〜０．０２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２であるとしている。
【００１５】
本願請求項３の光ファイバは、請求項１または２記載の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積が５０μｍ^２以上であるとしている。
【００１６】
本願請求項４の光ファイバは、請求項１から３のいずれか１に記載の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積をＡ、分散スロープをＳとしたとき、
Ａ≧Ｓ×２５０＋４０
を満たすとしている。
【００１７】
本願請求項５の光ファイバは、請求項１から４のいずれか１に記載の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける分散が−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ±１０％であるとしている。
【００１８】
本願請求項６の光通信システムは、請求項１から５のいずれか１に記載の光ファイバを伝送路として用いた光通信システムをもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の光ファイバの屈折率プロファイルとしては、様々な形態のものを適用することが可能であるが、本実施形態例では、図１（ａ）に示すような、いわゆるＷｓｅｇ型の屈折率プロファイルを採用している。
【００２０】
つまり、本実施形態例の光ファイバは、コア４の外周側をクラッド５で覆って形成され、前記コア４は光ファイバ中心部に形成された第１コア１と該第１コア１の外周側を覆う第２コア２と該第２コア２の外周側を覆う第３コア３の３つの層を有し、前記クラッド５に対する、前記第１コア１の比屈折率差をΔ１、前記第２コア２の比屈折率差をΔ２、前記第３コア３の比屈折率差をΔ３としたとき、Δ１＞Δ３＞０＞Δ２の関係を満たしている。また、前記第１コア１の屈折率分布形状は中心から外側に向かって屈折率が緩やかに低下する、いわゆるα型である。
【００２１】
なお本明細書においては第１コア１の屈折率をｎ_１、第２コア２の屈折率をｎ_２、第３コア３の屈折率をｎ_３とし、クラッド５の屈折率をｎ_Ｃとしたときに、Δ１、Δ２、Δ３を以下の（１）〜（３）式により定義している。
【００２２】
【数１】
Δ１（％）＝｛（ｎ_１ ^２ −ｎ_Ｃ ^２）／２×ｎ_Ｃ ^２｝×１００・・・・（１）
Δ２（％）＝｛（ｎ_２ ^２ −ｎ_Ｃ ^２）／２×ｎ_Ｃ ^２｝×１００・・・・（２）
Δ３（％）＝｛（ｎ_３ ^２ −ｎ_Ｃ ^２）／２×ｎ_Ｃ ^２｝×１００・・・・（３）
【００２３】
また、第１コア１の屈折率分布形状を表すαは下記式（４）で定義している。本式においてｒは光ファイバの径方向の位置であり、ｎ（ｒ）は位置ｒにおける屈折率を表す。
【００２４】
【数２】
ｎ（ｒ）＝ｎ_ｃ１・｛１−２・Δ１・（２ｒ／ａ）^α｝^１／２・・・・（４）
０≦ｒ≦ａ／２
【００２５】
また、図１（ａ）に示すように、第１コア１の直径をａ、第２コア２の直径をｂ、第３コア３の直径をｃとした。
ここで第１コア１の直径ａは第１コア１においてクラッド５と等しい屈折率となる位置を結ぶ線の長さと定義している。また第２コア２の直径ｂは第２コアと第３コアとの境界領域において、Δ２の１／２の屈折率となる位置を結ぶ線の長さとしている。また第３コア３の直径ｃは第３コア３とクラッド５との境界領域において、Δ３の１／１０の屈折率となる位置を結ぶ線の長さとしている。
【００２６】
図１（ａ）に示した屈折率プロファイルにおいて各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、第１コア１の屈折率分布形状を表すα、および各直径ａ、ｂ、ｃ、をパラメータとしてシミュレーションを行い、最適プロファイルを求めた。
このとき、波長１５５０ｎｍにおける分散が−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ±１０％、分散スロープが０〜０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、実効コア断面積が４０μｍ^２以上、直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、さらにケーブルカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下になるよう求めた屈折率プロファイルを本実施形態例の最適プロファイルとした。
【００２７】
ここで、ケーブルカットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０で定義するケーブルカットオフ波長λｃｃをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−ＴＧ．６５０における定義、測定方法に従うものとする。
【００２８】
上記特性を満たす光ファイバは実効コア断面積を従来レベルに保ったまま、分散スロープが低減されており、非線形現象を抑制しつつ、累積分散の波長依存性を低減できる。
さらに、分散を−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ±１０％とすることにより、ＦＷＭなどの非線形現象に因る信号光の波形劣化を抑制しつつ、分散の絶対値が大き過ぎないため、累積分散も制御できる。
すなわち、ＷＤＭ伝送に好適な負分散ＮＺ−ＤＳＦである。
【００２９】
特に、波長１５５０ｎｍｍにおいて、実効コア断面積をＡ、分散スロープをＳとしたとき、以下の式を満たすことが好ましい。
Ａ≧Ｓ×２５０＋４０
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、一般に、有効コア断面積が大きくなりすぎると、分散スロープが大きくなる傾向がある。
よって、分散スロープＳと実効コア断面積Ａを適度な値に保つ必要があり、上記関係式を満たすことが好ましい。
この関係を満たす光ファイバは、非線形現象を抑制しつつ、累積分散の波長依存性も低減でき、ＷＤＭ伝送に好適な光ファイバとなる。
【００３０】
また、上記特性を満たす光ファイバをケーブルに用いた場合、ケーブル化工程等で発生する曲げに対する伝送損失の増加が制御され、さらに１５５０ｎｍ以上の波長域でのシングルモード動作が保証されるため、この波長領域でＷＤＭ伝送を好適に行うことができる。
さらに広い波長領域で本発明の光ファイバを使用したい場合は、カットオフ波長を１３５０ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００３１】
さらに、光通信をより高速で行うためには、高速伝送の際、分散と並んで障害となる偏波モード分散（ＰＭＤ：ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を小さく抑えることが好ましい。具体的には、ＰＭＤを０．１ｐｓ／√ｋｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の光ファイバを伝送路として用いることにより、高品質かつ大容量のＷＤＭ伝送が行える光通信システムを実現できる。
ＮＺ−ＤＳＦ単体で伝送路を構成し、必要に応じて分散補償ファイバ（ＤＣＦ：ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＦｉｂｅｒ）で累積分散を補償する光通信システムは、ＤＣＦの長さを調整するだけで分散の管理ができる。また、ＤＣＦは主にモジュールの形態で中継基地に設置されるため、接続・修理も比較的容易である。
従って、本発明の光ファイバを伝送路として用いることにより、ケーブル構成が比較的単純で安価な光通信システムが実現され、特に、海底線などの短〜中距離のＷＤＭ伝送に好適である。
また、前述したチャーピングをキャンセルする効果も加わり、安価かつ高品質なＷＤＭ伝送が実現される。
【００３３】
また、本発明者らは、本実施形態例の光ファイバの屈折率プロファイルを特定するために、以下のような検討を行った。
まず、図１（ａ）に示したようなＷｓｅｇ型の屈折率プロファイルを選択し、その詳細を検討した。Ｗｓｅｇ型の屈折率プロファイルは、クラッド５より屈折率が小さい第２コア２の最適化により、分散スロープを低減でき、クラッド５より屈折率が大きい第３コア３の最適化により曲げ損失を小さくすることができる構造として知られている。
【００３４】
また、鋭意検討を重ねた結果、各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３およびαを変化させることにより、以下の傾向があることを見いだした。
第１コア１における比屈折率差Δ１およびαは、大きすぎると分散スロープが大きくなってしまう傾向にあり、逆に小さすぎると曲げ損失が大きくなる。
比屈折率差Δ２は、絶対値が大きすぎると、実効コア断面積が小さくなる傾向にあり、逆に小さすぎると分散スロープが大きくなる。
比屈折率差Δ３は、大きすぎると曲げ損失が大きくなる傾向があり、逆に小さすぎると分散スロープが大きくなる。
【００３５】
これらの知見に基づき、Δ１〜Δ３を最適化し、これに合わせて直径ａ、ｂ、ｃを決定することにより最適プロファイルを求めた。
その結果、第１コア１の屈折率分布形状を示すαは２以上、Δ１は０．４％〜０．８％、Δ２は−０．５％〜−０．２％、Δ３は０．１％〜０．５％、また、クラッドの直径が１２４μｍ〜１２６μｍの光ファイバとしたとき、ａは５．０μｍ〜９．０μｍ、ｂは１０．０μｍ〜１４．０μｍ、ｃは１４．５μｍ〜２１．０μｍの範囲とした場合、所望の特性を満たすことがわかった。
この範囲内において各パラメーターは様々な値をとることが可能であるが、得られた最適プロファイルのうち２つの特性を持つ最適プロファイルを以下に示す。
【００３６】
［実施例１］
以下に示す表１は、本実施形態例の最適プロファイルのうち、分散スロープが０．０４ｓ／ｎｍ^２／ｋｍ程度、実効コア断面積が５０μｍ^２程度となる例である。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１に示すように、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ±１０％、分散スロープがおよそ０．０４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）がおよそ５０μｍ^２、直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下、λｃｃが１５５０ｎｍ以下の結果が得られた。
実施例１の光ファイバでは、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦに比べて実効コア断面積が同程度でありながら、分散スロープを約１／２にすることができる。
【００３９】
また、図２は実施例１のＢ−１の波長分散特性を示したものである。図中に破線で示した従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦ（Ａ）（分散スロープ０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２）と比較すると、実線で示した実施例１の光ファイバ（Ｂ−１）は分散の波長依存性が低減できていることがわかる。
【００４０】
図４に本発明に関わる光ファイバを用いた光通信システムの構成例を示す。信号光源１１から入力された信号は、本実施形態に係る光ファイバ１２により伝送された後、増幅器１３で増幅され、ＤＣＦ１４により分散が補償される。
【００４１】
この光通信システムを用いて、実施例１の光ファイバと従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦの分散スロープの違いによる光通信システム全体における累積分散の波長依存性の比較を行った結果を以下に例示する。
ここで、ＤＣＦとして１５５０ｎｍにおける分散が１８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープが０．０６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２の特性を有する正分散ファイバを用い、伝送路としては、（ＮＺ−ＤＳＦ×５０ｋｍ）×９スパン＋ＤＣＦ×１スパンを前提とした。
【００４２】
ここで、実施例１の光ファイバの１５５０ｎｍにおける分散値を−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープを０．０４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦの１５５０ｎｍにおける分散値を−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープを０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２としている。
この場合、前記伝送路の分散を補償するためには、５０ｋｍのＤＣＦを接続する必要がある。
【００４３】
このときの残留分散スロープは実施例１の光ファイバを用いた場合、
［（０．０４ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ×５０ｋｍ）×９＋０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ×５０ｋｍ］／５００ｋｍ＝０．０４２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ
従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた場合、
［（０．０７ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ×５０ｋｍ）×９＋０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ×５０ｋｍ］／５００ｋｍ＝０．０６９ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ
となり、実施例１の光ファイバを用いた場合は、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた場合と比較して、残留分散スロープは光通信システム全体で約６０％まで低減できている。
【００４４】
このように実施例１の光ファイバを採用することにより、累積分散の波長依存性を低減し、高品質かつ大容量のＷＤＭ伝送が実現される。
【００４５】
［実施例２］
以下に示す表３は、実施例１と同様の条件にて求めた本実施形態の最適解のうち、分散スロープが０．０２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２以下、実効コア断面積が４５μｍ^２程度となる例である。
【００４６】
【表２】

【００４７】
表２に示すように、波長１５５０ｎｍにおいて、分散が−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ±１０％、分散スロープがおよそ０．０２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２、実効コア断面積（Ａｅｆｆ）がおよそ４５μｍ^２、直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下、λｃｃが１５５０ｎｍ以下の結果が得られた。
実施例２の光ファイバでは、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦに比べて実効コア断面積が１割程度小さくなるが、分散スロープを約１／３にすることができる。
【００４８】
また、図３は実施例２のＣ−１の光ファイバの波長分散特性を示したものである。図中に破線で示した従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦ（Ａ）（分散スロープ０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２）と比較すると、実線で示した本実施例２の光ファイバ（Ｃ−１）は分散の波長依存性が低減できていることがわかる。
【００４９】
実施例１と同様に、図４の光通信システムを用いて、実施例２の光ファイバと従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦの分散スロープの違いによる光通信システム全体における累積分散の波長依存性の比較を行った結果を、以下に例示する。
ここで、分散補償区間として接続するＤＣＦを正分散ファイバとし、伝送路としては、（ＮＺ−ＤＳＦ×５０ｋｍ）×９スパン＋ＤＣＦ×１スパンを前提とした。
【００５０】
ここで、実施例２の光ファイバの１５５０ｎｍにおける分散値を−２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープを０．０２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２とし、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦおよび正分散ファイバの分散値および分散スロープは、実施例１と同様としている。
この場合、前記伝送路の分散を補償するためには、５０ｋｍのＤＣＦを接続する必要がある。
【００５１】
このときの残留分散スロープは本実施例２の光ファイバを用いた場合、
［（０．０２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ×５０ｋｍ）×９＋０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ×５０ｋｍ］／５００ｋｍ＝０．０２４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた場合、
［（０．０７ｐｓ／ｎｍ^２／ｋ×５０ｋｍ）×９＋０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ×５０ｋｍ］／５００ｋｍ＝０．０６９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
となり、実施例２の光ファイバを用いた場合は、従来の負分散ＮＺ−ＤＳＦを用いた場合と比較して、残留分散スロープは光通信システム全体で約３５％まで低減できている。
【００５２】
このように実施例２の光ファイバを採用することにより、実施例１と同様に累積分散の波長依存性を低減し、高品質かつ大容量のＷＤＭ伝送が実現される。
【００５３】
実施例１、実施例２で得られた光ファイバの実効コア断面積と分散スロープの関係を図５に示す。
図５において●は実施例１、▲は実施例２の光ファイバであり、実線は実効コア断面積をＡ、分散スロープをＳとしたとき、Ａ＝Ｓ×２５０＋４０を示している。
特に、Ａ≧Ｓ×２５０＋４０の領域に分布する光ファイバは、非線形現象を抑制しつつ、累積分散の波長依存性も低減でき、ＷＤＭ伝送に好適な光ファイバである。
【００５４】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、本発明の光ファイバは、必要な特性を満たしていれば、実施形態で示した以外の構成や屈折率プロファイルを有していてもよい。
また、本発明の光伝送システムは実施形態で示した以外の分散補償光ファイバを用いてもよく、さらには、分散補償光ファイバを用いずに構成することもできる。
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。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によりＷＤＭ伝送に好適に用いられる光ファイバおよびそれを用いた光通信システムが提供される。
【００５６】
請求項１の発明によれば、このような屈折率分布プロファイルとすることで、負分散ＮＺ−ＤＳＦの実効コア断面積を従来レベルに保ったまま、分散スロープを低減でき、非線形現象を抑制しつつ、累積分散の波長依存性を低減したＷＤＭ伝送に好適な光ファイバが提供される。
また、直径２０ｍｍでの曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下とすることにより、ケーブル化等で発生する曲げに対しても伝送損失の増加が制御される。さらにケーブルカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることにより、１５５０ｎｍ以上の波長域でのシングルモード動作が保証される。
【００５７】
請求項２の発明によれば、分散スロープをさらに低減することにより、累積分散の波長依存性を低減でき、さらなる伝送容量の拡大が可能となる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、実効コア断面積を大きくすることにより、光ファイバコア内の光パワー密度を低減させることができ、非線形現象の発生を抑制できる。
【００５９】
請求項４の発明によれば、波長１５５０ｎｍにおいて、実効コア断面積をＡ、分散スロープをＳとしたとき、
Ａ≧Ｓ×２５０＋４０
とすることにより、非線形現象を抑制しつつ、累積分散の波長依存性を低減できＷＤＭ伝送に好適な光ファイバとなる。
【００６０】
請求項５の発明によれば、分散をこの範囲に制御することにより、ＷＤＭ伝送を行う波長領域において非線形現象の一つである、四光波混合の発生を抑えることができるとともに、累積分散も最小限に抑えることができる。
【００６１】
請求項６の発明によれば、請求項１から５のいずれか１記載の光ファイバを伝送路として用いた光通信システムとすることにより、負分散ＮＺ−ＤＳＦのチャーピングをキャンセルする効果を利用した高品質のＷＤＭ伝送を行う光通信システムを実現できる。
また、複雑なケーブル構成が不要となり、安価な光通信システムが実現でき、特に海底線などの短〜中距離ＷＤＭ伝送に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバの実施形態例の屈折率プロファイルを示す説明図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の屈折率プロファイルを有する光ファイバの断面構造を示す。
【図２】本発明に関わる実施例１の光ファイバの波長分散特性を示す図である。
【図３】本発明に関わる実施例２の光ファイバの波長分散特性を示す図である。
【図４】本発明に関わる光ファイバを用いた光通信システムの構成例である。
【図５】本発明に関わる光ファイバの実効コア断面積と分散スロープの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：第１コア
２：第２コア
３：第３コア
４：コア
５：クラッド
１１：信号光源
１２：光ファイバ
１３：増幅器
１４：分散補償光ファイバ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber suitably used for WDM transmission and an optical communication system using the same.
[0002]
[Prior art]
With the development of the information society, the amount of communication information tends to increase dramatically. With the increase of such information, wavelength division multiplexing (WDM) has been widely introduced into the communication field.
This WDM transmission optical fiber is required to have low loss and to suppress signal light waveform deterioration due to non-linear phenomena such as four-wave mixing (FWM). It is also important that the absolute value of the chromatic dispersion of the optical fiber does not become too small in the above wavelength band.
On the other hand, in order to suppress the waveform deterioration of the signal light due to the accumulated dispersion, it is also important to set an appropriate value so that the absolute value of the chromatic dispersion of the optical fiber is not too large in the wavelength range of the signal light. .
[0003]
As one of the optical fibers intended to prevent the generation of noise due to four-wave mixing, the profile of a conventional dispersion-shifted fiber (DSF) is adjusted to slightly reduce the zero-dispersion wavelength to a short wavelength or a zero. A non-zero dispersion shifted fiber (NZ-DSF: non-zero dispersion shifted fiber) that is moved to a longer wavelength side so that the dispersion is not zero at 1550 nm is employed.
[0004]
By the way, non-linear phenomena include self phase modulation (SPM) and cross phase modulation (XPM) other than FWM, which are proportional to the optical power density in the core of an optical fiber. It has been known.
Even if the NZ-DSF controls the FWM, the signal waveform is likely to be disturbed by SPM or XPM. This is because the mode field diameter (MFD) of the NZ-DSF is relatively small, and the optical power density in the core tends to increase.
[0005]
In order to transmit light of a large number of wavelengths over a long distance through a fiber, the power of the inserted light must be increased. However, if the effective area (Aeff: effective area) is increased, the power density of the light can be reduced. In addition, it is possible to reduce waveform disturbance due to a non-linear phenomenon.
Therefore, in order to suppress the non-linear phenomenon, it is desirable that the effective core area be further increased while having a minute dispersion in the used wavelength range.
[0006]
On the other hand, as a light source for WDM transmission, a DFB laser (Distributed Feedback Laser) capable of inputting high power is often used. If the pulse output from the DFB laser is modulated at a high speed, a phenomenon occurs in which the wavelength changes transiently with the modulation of the light intensity. This phenomenon is called chirping, and it is known that this phenomenon tends to cause deterioration of transmission characteristics when an optical pulse propagates in an optical fiber having chromatic dispersion.
[0007]
Pulses output from the DFB laser tend to shift to longer wavelengths due to chirping, and this is called positive chirping.
On the other hand, the propagation speed of the pulse propagating through the negative dispersion NZ-DSF, in which the dispersion is slightly negative at 1550 nm, is faster on the longer wavelength side than on the shorter wavelength side, and the pulse tends to shift to the shorter wavelength side. That is, the pulse propagating through the negative dispersion NZ-DSF has negative chirping. Accordingly, when a pulse having a positive chirping output from the DFB laser propagates through the negative dispersion NZ-DSF, there is an effect that the spread of the pulse is suppressed by these interactions.
In order to utilize the above effects, practical use of the negative dispersion NZ-DSF has been promoted.
[0008]
The conventionally proposed negative dispersion NZ-DSF typically has a dispersion of −2 ps / km / nm, a dispersion slope of 0.07 ps / km / nm ² , and an effective core area of 50 μm ^{2 at} a wavelength of 1550 nm. .
Further, as a transmission line using the negative dispersion NZ-DSF, an Aeff-enlarged negative dispersion NZ-DSF (Aeff: 80 μm ² , dispersion slope: 0.11 ps / nm ² / km) is provided in the preceding stage, and a low dispersion slope negative dispersion is provided in the subsequent stage. A device using NZ-DSF (Aeff: 53 μm ² , dispersion slope: 0.08 ps / nm ² / km) has been proposed. (For example, see Non-Patent Document 1.)
[0009]
[Non-Patent Document 1] Suzuki et al., “170 Gb / s Transmissions Over 10,850 km Using Large Core Transmission Fibers”, OFC '98, PD17
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As the transmission capacity further expands and the transmission path becomes longer, the number of channels and the input power to the transmission path tend to increase, so not only the absolute value of the cumulative dispersion is reduced, but also the cumulative dispersion over a wide wavelength range. It has become necessary to reduce the wavelength dependence of the wavelength.
However, in the conventional negative dispersion NZ-DSF, the dispersion slope is large and the wavelength dependence of the accumulated dispersion is large, so that the number of channels, that is, the transmission capacity is limited.
[0011]
On the other hand, some conventional positive dispersion NZ-DSFs realize a dispersion slope of 0.04 ps / km / nm ² and an effective core area of 50 μm ² at a wavelength of 1550 nm.
However, since the pulse propagating in the positive dispersion NZ-DSF has positive chirping, when the positive dispersion NZ-DSF is used as a transmission path, the positive chirping of the DFB laser is further increased. Not preferred.
Therefore, if the dispersion slope of the negative dispersion NZ-DSF can be reduced in the same manner as the positive dispersion NZ-DSF, the positive chirping of the DFB laser can be canceled, the wavelength dependence of the cumulative dispersion can be reduced, and the transmission capacity can be expanded. Become.
[0012]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the dispersion slope of the negative dispersion NZ-DSF, thereby reducing the wavelength dependence of the accumulated dispersion, and achieving high quality and large capacity. It is an object of the present invention to provide an optical fiber suitably used for WDM transmission and an optical communication system using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problem.
That is, the optical fiber of claim 1 of the present application is formed by covering the outer peripheral side of the core with a clad, and in the optical fiber having a negative dispersion at a wavelength of 1550 nm, the core is composed of a first core formed at the center of the optical fiber and the first core. It has at least three layers of a second core covering the outer peripheral side of the first core and a third core covering the outer peripheral side of the second core, wherein a relative refractive index difference of the first core with respect to the cladding is Δ1, When the relative refractive index difference of the second core is Δ2 and the relative refractive index difference of the third core is Δ3, the relationship of Δ1>Δ3>0> Δ2 is satisfied, and the relative refractive index difference Δ1 of the first core is 0. 0.4% to 0.8%, α representing the refractive index distribution shape is 2 or more, and the relative refractive index difference Δ2 of the second core is −0.5% to −0.2%, The third core has a relative refractive index difference Δ3 of 0.1% to 0.5%. An optical fiber having a cladding diameter of 124 μm to 126 μm, wherein the first core has a diameter of 5.0 μm to 9.0 μm, the second core has a diameter of 10.0 μm to 14.0 μm, and the third core has a diameter of 10.0 μm to 14.0 μm. Has a diameter of 14.5 μm to 21.0 μm. The dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is 0 to 0.05 ps / km / nm ² , the effective core area is 40 μm ² or more, the bending loss at a diameter of 20 mm is 10 dB / m or less, and the cable cutoff wavelength Is 1550 nm or less.
[0014]
The optical fiber according to claim 2 of the present application is the optical fiber according to claim 1, wherein the dispersion slope at a wavelength of 1550 nm is 0 to 0.02 ps / km / nm ² .
[0015]
The optical fiber according to claim 3 of the present application is the optical fiber according to

claim

1 or 2, wherein the effective core area at a wavelength of 1550 nm is 50 μm ² or more.
[0016]
The optical fiber according to claim 4 of the present application is the optical fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein A is an effective core area at a wavelength of 1550 nm, and S is a dispersion slope.
A ≧ S × 250 + 40
To meet.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical fiber according to any one of the first to fourth aspects, the dispersion at a wavelength of 1550 nm is -2 ps / km / nm ± 10%.
[0018]
An optical communication system according to claim 6 of the present application is a means for solving the problem by an optical communication system using the optical fiber according to any one of claims 1 to 5 as a transmission line.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As the refractive index profile of the optical fiber of the present invention, various forms can be applied. In the present embodiment, a so-called Wseg type refractive index profile as shown in FIG. Is adopted.
[0020]
That is, the optical fiber according to the present embodiment is formed by covering the outer peripheral side of the core 4 with the clad 5, and the core 4 is composed of the first core 1 formed at the center of the optical fiber and the outer peripheral side of the first core 1. And a third core 3 covering the outer peripheral side of the second core 2. The relative refractive index difference of the first core 1 with respect to the clad 5 is Δ1, When the relative refractive index difference of the core 2 is Δ2 and the relative refractive index difference of the third core 3 is Δ3, the relationship of Δ1>Δ3>0> Δ2 is satisfied. The refractive index distribution shape of the first core 1 is a so-called α type in which the refractive index gradually decreases from the center to the outside.
[0021]
In this specification, the refractive index of the first core 1 is n ₁ , the refractive index of the second core 2 is n ₂ , the refractive index of the third core 3 is n _3, and the refractive index of the cladding 5 is n _C. Sometimes, Δ1, Δ2, and Δ3 are defined by the following equations (1) to (3).
[0022]
(Equation 1)
_{^{Δ1 (%) = {(n}} 1 2 -n C 2) / 2 × n C 2} × 100 ···· (1)
Δ2 (%) = {(n ₂ ² −n _C ² ) / 2 × n _C ² } × 100 (2)
_{^{Δ3 (%) = {(n}} 3 2 -n C 2) / 2 × n C 2} × 100 ···· (3)
[0023]
Further, α representing the refractive index distribution shape of the first core 1 is defined by the following equation (4). In this equation, r is the radial position of the optical fiber, and n (r) represents the refractive index at the position r.
[0024]
(Equation 2)
_{n (r) = n c1 ·} {1-2 · Δ1 · (2r / a) α} 1/2 ···· (4)
0 ≦ r ≦ a / 2
[0025]
Further, as shown in FIG. 1A, the diameter of the first core 1 was a, the diameter of the second core 2 was b, and the diameter of the third core 3 was c.
Here, the diameter a of the first core 1 is defined as the length of a line connecting the positions of the first core 1 having the same refractive index as the clad 5. The diameter b of the second core 2 is the length of a line connecting positions where the refractive index is の of Δ2 in the boundary region between the second core and the third core. The diameter c of the third core 3 is a length of a line connecting positions where the refractive index is 1/10 of Δ3 in the boundary region between the third core 3 and the clad 5.
[0026]
In the refractive index profile shown in FIG. 1A, a simulation is performed using the relative refractive index differences Δ1, Δ2, Δ3, α representing the refractive index distribution shape of the first core 1, and the diameters a, b, c as parameters. To determine the optimal profile.
At this time, the dispersion at a wavelength of 1550 nm is −2 ps / km / nm ± 10%, the dispersion slope is 0 to 0.05 ps / km / nm ² , the effective core area is 40 μm ² or more, and the bending loss at a diameter of 20 mm is 10 dB / m or less, and the refractive index profile determined so that the cable cutoff wavelength is 1550 nm or less was determined as the optimum profile of the present embodiment.
[0027]
Here, the cable cutoff wavelength is defined in ITU-T (International Telecommunication Union) G. 650 refers to the cable cutoff wavelength λcc. Other terms that are not particularly defined in this specification are described in ITU-TG. The definition and measurement method in 650 shall be followed.
[0028]
In the optical fiber satisfying the above characteristics, the dispersion slope is reduced while keeping the effective core area at the conventional level, and the wavelength dependence of the accumulated dispersion can be reduced while suppressing the nonlinear phenomenon.
Further, by setting the dispersion to -2 ps / km / nm ± 10%, the absolute value of the dispersion is not too large while suppressing the waveform deterioration of the signal light due to the non-linear phenomenon such as FWM, so that the cumulative dispersion is also controlled. it can.
That is, it is a negative dispersion NZ-DSF suitable for WDM transmission.
[0029]
In particular, when the effective core area is A and the dispersion slope is S at a wavelength of 1550 nm, it is preferable that the following formula be satisfied.
A ≧ S × 250 + 40
To suppress the occurrence of nonlinear phenomena such as four-wave mixing, it is desirable that the effective core area is large. However, if the effective core area is too large, the dispersion slope tends to increase.
Therefore, it is necessary to keep the dispersion slope S and the effective core area A at appropriate values, and it is preferable to satisfy the above relational expression.
An optical fiber that satisfies this relationship can reduce the wavelength dependence of the accumulated dispersion while suppressing the nonlinear phenomenon, and is an optical fiber suitable for WDM transmission.
[0030]
Further, when an optical fiber satisfying the above characteristics is used for a cable, an increase in transmission loss due to bending generated in a cable-forming step or the like is controlled, and a single mode operation in a wavelength region of 1550 nm or more is guaranteed. WDM transmission can be suitably performed in the wavelength region.
When it is desired to use the optical fiber of the present invention in a wider wavelength range, the cutoff wavelength is preferably set to 1350 nm or less.
[0031]
Further, in order to perform optical communication at a higher speed, it is preferable to suppress a polarization mode dispersion (PMD) which becomes an obstacle in addition to the dispersion at the time of high-speed transmission. Specifically, the PMD is preferably set to 0.1 ps / √km or less.
[0032]
By using the optical fiber of the present invention as a transmission line, an optical communication system capable of performing high-quality and large-capacity WDM transmission can be realized.
In an optical communication system in which a transmission path is constituted by a single NZ-DSF, and the dispersion is compensated by a dispersion compensation fiber (DCF) as necessary, dispersion management can be performed only by adjusting the length of the DCF. . In addition, since the DCF is installed in the relay base mainly in the form of a module, connection and repair are relatively easy.
Therefore, by using the optical fiber of the present invention as a transmission line, an inexpensive optical communication system having a relatively simple cable configuration is realized, and is particularly suitable for short to medium distance WDM transmission such as a submarine cable.
In addition, the effect of canceling the above-described chirping is added, and low-cost and high-quality WDM transmission is realized.
[0033]
Further, the present inventors conducted the following study in order to specify the refractive index profile of the optical fiber of the present embodiment.
First, a Wseg-type refractive index profile as shown in FIG. 1A was selected, and its details were examined. In the Wseg type refractive index profile, the dispersion slope can be reduced by optimizing the second core 2 having a smaller refractive index than the clad 5, and the bending loss can be reduced by optimizing the third core 3 having a larger refractive index than the clad 5. Known as a structure that can.
[0034]
Further, as a result of intensive studies, it was found that the following tendencies were obtained by changing the relative refractive index differences Δ1, Δ2, Δ3 and α.
If the relative refractive index differences Δ1 and α in the first core 1 are too large, the dispersion slope tends to be large, and if too small, the bending loss increases.
If the absolute value of the relative refractive index difference Δ2 is too large, the effective core area tends to be small. Conversely, if the absolute value is too small, the dispersion slope becomes large.
If the relative refractive index difference Δ3 is too large, the bending loss tends to increase, and if it is too small, the dispersion slope increases.
[0035]
Based on these findings, Δ1 to Δ3 were optimized, and the diameters a, b, and c were determined in accordance with the optimization to determine an optimal profile.
As a result, α indicating the refractive index distribution shape of the first core 1 is 2 or more, Δ1 is 0.4% to 0.8%, Δ2 is −0.5% to −0.2%, and Δ3 is 0.1 % To 0.5%, and when the cladding diameter is 124 μm to 126 μm, a is 5.0 μm to 9.0 μm, b is 10.0 μm to 14.0 μm, and c is 14.5 μm to 21 μm. It was found that the desired characteristics were satisfied when the thickness was in the range of 0.0 μm.
Each parameter can take various values within this range, and an optimum profile having two characteristics among the obtained optimum profiles is shown below.
[0036]
[Example 1]
Table 1 shown below is an example in which the dispersion slope is about 0.04 s / nm ² / km and the effective core area is about 50 μm ² among the optimum profiles of the present embodiment.
[0037]
[Table 1]

[0038]
As shown in Table 1, at a wavelength of 1550 nm, the dispersion is −2 ps / km / nm ± 10%, the dispersion slope is about 0.04 ps / km / nm ² , the effective core area (Aeff) is about 50 μm ² , and the diameter is 20 mm. , The bending loss was 10 dB / m or less and λcc was 1550 nm or less.
In the optical fiber according to the first embodiment, the dispersion slope can be reduced to about ながら while the effective core area is substantially equal to that of the conventional negative dispersion NZ-DSF.
[0039]
FIG. 2 shows the wavelength dispersion characteristics of B-1 of the first embodiment. Compared with the conventional negative dispersion NZ-DSF (A) (dispersion slope 0.07 ps / km / nm ² ) shown by the broken line in the figure, the optical fiber (B-1) of Example 1 shown by the solid line shows the dispersion. It can be seen that the wavelength dependence of the wavelength was reduced.
[0040]
FIG. 4 shows a configuration example of an optical communication system using an optical fiber according to the present invention. The signal input from the signal light source 11 is transmitted by the optical fiber 12 according to the present embodiment, then amplified by the amplifier 13, and the dispersion is compensated by the DCF 14.
[0041]
Using this optical communication system, a comparison of the wavelength dependence of the accumulated dispersion in the entire optical communication system due to the difference in the dispersion slope between the optical fiber of the first embodiment and the conventional negative dispersion NZ-DSF is shown below. .
Here, dispersion at 1550nm as DCF is 18ps / km / nm, with a positive dispersion fiber dispersion slope has the property of 0.06ps / km / nm ^2, as the transmission path, (NZ-DSF × 50km) × 9 Span + DCF × 1 span was assumed.
[0042]
Here, -2ps / km / nm and the dispersion value in the 1550nm optical fiber of Example 1, a dispersion slope of 0.04ps / km / nm ^2, the dispersion value at 1550nm conventional negative dispersion NZ-DSF -2 ps / km / nm and the dispersion slope is 0.07 ps / km / nm ² .
In this case, it is necessary to connect a 50 km DCF in order to compensate the dispersion of the transmission line.
[0043]
The residual dispersion slope at this time is as follows when the optical fiber of Example 1 is used.
^{[(0.04ps / nm 2 /k×50km)×9+0.06 ps} / nm 2 /km×50km]/500km=0.042ps/nm 2 / km
When using the conventional negative dispersion NZ-DSF,
^{[(0.07ps / nm 2 /k×50km)×9+0.06 ps} / nm 2 /km×50km]/500km=0.069ps/nm 2 / km
Thus, when the optical fiber of the first embodiment is used, the residual dispersion slope can be reduced to about 60% in the entire optical communication system as compared with the case where the conventional negative dispersion NZ-DSF is used.
[0044]
As described above, by employing the optical fiber of the first embodiment, the wavelength dependence of the accumulated dispersion is reduced, and high-quality and large-capacity WDM transmission is realized.
[0045]
[Example 2]
Table 3 below shows that among the optimal solutions of the present embodiment obtained under the same conditions as in Example 1, the dispersion slope is 0.02 ps / km / nm ² or less and the effective core area is about 45 μm ^2. It is an example.
[0046]
[Table 2]

[0047]
As shown in Table 2, at a wavelength of 1550 nm, the dispersion was −2 ps / km / nm ± 10%, the dispersion slope was about 0.02 ps / km / nm ² , the effective core area (Aeff) was about 45 μm ² , and the diameter was 20 mm. , The bending loss was 10 dB / m or less and λcc was 1550 nm or less.
In the optical fiber of the second embodiment, the effective core area is reduced by about 10% as compared with the conventional negative dispersion NZ-DSF, but the dispersion slope can be reduced to about 1/3.
[0048]
FIG. 3 shows the wavelength dispersion characteristics of the optical fiber C-1 according to the second embodiment. Compared to the conventional negative dispersion NZ-DSF (A) (dispersion slope 0.07 ps / km / nm ² ) shown by the broken line in the figure, the optical fiber (C-1) of the second embodiment shown by the solid line is It can be seen that the wavelength dependence of dispersion can be reduced.
[0049]
As in the first embodiment, using the optical communication system of FIG. 4, a comparison of the wavelength dependence of the accumulated dispersion in the entire optical communication system due to the difference in the dispersion slope between the optical fiber of the second embodiment and the conventional negative dispersion NZ-DSF. The result of performing is shown below.
Here, the DCF connected as the dispersion compensation section was assumed to be a positive dispersion fiber, and the transmission path was assumed to be (NZ-DSF × 50 km) × 9 spans + DCF × 1 span.
[0050]
Here, the dispersion value of the optical fiber of Example 2 at 1550 nm is -2 ps / km / nm, the dispersion slope is 0.02 ps / km / nm ^2, and the dispersion values of the conventional negative dispersion NZ-DSF and the positive dispersion fiber are as follows. The dispersion slope is the same as in the first embodiment.
In this case, it is necessary to connect a 50 km DCF in order to compensate the dispersion of the transmission line.
[0051]
The residual dispersion slope at this time is as follows when the optical fiber of the second embodiment is used.
^{[(0.02ps / nm 2 /k×50km)×9+0.06 ps} / nm 2 /km×50km]/500km=0.024ps/km/nm 2
When using the conventional negative dispersion NZ-DSF,
^{[(0.07ps / nm 2 /k×50km)×9+0.06 ps} / nm 2 /km×50km]/500km=0.069ps/km/nm 2
Thus, when the optical fiber of the second embodiment is used, the residual dispersion slope can be reduced to about 35% in the entire optical communication system as compared with the case where the conventional negative dispersion NZ-DSF is used.
[0052]
Thus, by employing the optical fiber of the second embodiment, the wavelength dependence of the accumulated dispersion is reduced as in the first embodiment, and high-quality and large-capacity WDM transmission is realized.
[0053]
FIG. 5 shows the relationship between the effective core area and the dispersion slope of the optical fibers obtained in the first and second embodiments.
In FIG. 5, ● represents the optical fiber of Example 1 and ▲ represents the optical fiber of Example 2. The solid line indicates A = S × 250 + 40, where A is the effective core area and S is the dispersion slope.
In particular, an optical fiber distributed in the region of A ≧ S × 250 + 40 is a suitable optical fiber for WDM transmission because it can reduce the wavelength dependence of the accumulated dispersion while suppressing the nonlinear phenomenon.
[0054]
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the optical fiber of the present invention may have a configuration or a refractive index profile other than those shown in the embodiments as long as the required characteristics are satisfied.
Further, the optical transmission system of the present invention may use a dispersion compensating optical fiber other than that shown in the embodiment, and may be configured without using the dispersion compensating optical fiber.
In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides an optical fiber suitably used for WDM transmission and an optical communication system using the same.
[0056]
According to the first aspect of the present invention, by setting such a refractive index distribution profile, the dispersion slope can be reduced while the effective core area of the negative dispersion NZ-DSF is maintained at the conventional level, and the nonlinear phenomenon is suppressed. In addition, an optical fiber suitable for WDM transmission in which the wavelength dependence of cumulative dispersion is reduced is provided.
Further, by setting the bending loss at a diameter of 20 mm to 10 dB / m or less, an increase in transmission loss can be controlled even for bending caused by a cable or the like. Further, by setting the cable cutoff wavelength to 1550 nm or less, a single mode operation in a wavelength range of 1550 nm or more is guaranteed.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, by further reducing the dispersion slope, the wavelength dependence of the accumulated dispersion can be reduced, and the transmission capacity can be further expanded.
[0058]
According to the third aspect of the present invention, by increasing the effective core area, the optical power density in the optical fiber core can be reduced, and the occurrence of a nonlinear phenomenon can be suppressed.
[0059]
According to the invention of claim 4, when the effective core area is A and the dispersion slope is S at a wavelength of 1550 nm,
A ≧ S × 250 + 40
By doing so, the wavelength dependence of the accumulated dispersion can be reduced while suppressing the nonlinear phenomenon, and the optical fiber is suitable for WDM transmission.
[0060]
According to the fifth aspect of the present invention, by controlling the dispersion within this range, it is possible to suppress the generation of four-wave mixing, which is one of the non-linear phenomena in the wavelength region where WDM transmission is performed, and to minimize the cumulative dispersion. Can be minimized.
[0061]
According to the invention of claim 6, an optical communication system using the optical fiber according to any one of claims 1 to 5 as a transmission line makes use of the effect of canceling the chirping of the negative dispersion NZ-DSF. An optical communication system for performing high quality WDM transmission can be realized.
In addition, a complicated cable configuration is not required, and an inexpensive optical communication system can be realized, which is particularly suitable for short to medium distance WDM transmission such as undersea lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a refractive index profile of an embodiment of an optical fiber according to the present invention. FIG. 1B shows a cross-sectional structure of an optical fiber having the refractive index profile shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating chromatic dispersion characteristics of the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a chromatic dispersion characteristic of an optical fiber according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration example of an optical communication system using an optical fiber according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the effective core area and the dispersion slope of the optical fiber according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: First core 2: Second core 3: Third core 4: Core 5: Cladding 11: Signal light source 12: Optical fiber 13: Amplifier 14: Dispersion compensating optical fiber

Claims

In an optical fiber formed by covering an outer peripheral side of a core with a clad and having a negative dispersion at a wavelength of 1550 nm, the core is composed of a first core formed at the center of the optical fiber and a second core covering the outer peripheral side of the first core. A core and at least three layers of a third core covering an outer peripheral side of the second core, wherein a relative refractive index difference of the first core with respect to the cladding is Δ1, and a relative refractive index difference of the second core is Δ2 Wherein the relative refractive index difference of the third core satisfies the following when Δ3 is satisfied.
Δ1>Δ3>0> Δ2,
The first core has a relative refractive index difference Δ1 of 0.4% to 0.8%, and α representing a refractive index distribution shape is 2 or more,
The relative refractive index difference Δ2 of the second core is −0.5% to −0.2%,
The relative refractive index difference Δ3 of the third core is 0.1% to 0.5%,
Further, the diameter of the cladding is 124 μm to 126 μm,
A diameter of the first core is 5.0 μm to 9.0 μm,
The diameter of the second core is 10.0 μm to 14.0 μm,
The diameter of the third core is 14.5 μm to 21.0 μm,
At a wavelength of 1550 nm,
Dispersion slope is 0 to 0.05 ps / km / nm ² ,
An effective core area of 40 μm ² or more,
Bending loss at a diameter of 20 mm is 10 dB / m or less,
The cable cutoff wavelength is 1550 nm or less.

At a wavelength 1550 nm, according to claim 1, wherein the optical fiber, wherein the dispersion slope is 0~0.02ps / km / nm ^2.

The optical fiber according to claim 1, wherein an effective core area is 50 μm ² or more at a wavelength of 1550 nm.

When the effective core area is A and the dispersion slope is S at a wavelength of 1550 nm,
A ≧ S × 250 + 40
The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber satisfies the following.

The optical fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein at a wavelength of 1550 nm, dispersion is -2 ps / km / nm ± 10%.

An optical communication system using the optical fiber according to claim 1 as a transmission line.