JP2004341525A - 特大有効コア断面積（ｓｌａ）光ファイバ、およびそれを組み込んだ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、現行のＳＬＡファイバが持つ高いカット・オフ波長による１３００ｎｍ波長窓でのシングル・モード運用困難、非線形干渉効果によるＷＤＭシステムの容量減少などを改善できるＳＬＡ光ファイバを得る方法を提供し、もって従来技術の不都合を克服することを目的とする。
【解決手段】 比屈折率の最大値がコアの中心から半径方向にずれたところに生じるようにコア領域を分割することにより、有効コア断面積が１３１０ｎｍ近くの波長窓において好ましくは約８０μｍ^２に等しいか、それよりも大きい特大有効コア断面積とし、かつ非常に小さいカット・オフ波長を持たせることにより、マクロ・ベンディングロスの増加や、減衰を引き起こすことのない優れた伝送特性を得る。
【選択図】 図２

Description

本発明は光ファイバに関する。より詳しくは、本発明は低損失で広い運用波長領域を有する特大有効コア断面積光ファイバに関する。

光ファイバは長距離にわたって比較的低損失でかなり大量の情報を含む光信号を伝送することが可能なガラス、あるいはプラスチックの細い糸である。一般に、光ファイバは、ガラス、あるいは他の適当な材料の保護クラッド領域に囲まれた屈折率の高いコア領域からなる光プリフォームを加熱し、線引きすることにより作られる。通常、プリフォームから線引きされた光ファイバはさらにクラッド領域に加えられた１つ、またはそれ以上のコーティングによって保護される。

光ファイバによる伝送の進歩は、光ファイバが巨大な帯域幅を持つことを可能にした。その様な帯域幅が、数千の電話による会話、および数百のテレビチャネルを、髪の毛のように細いファイバ上を同時に伝送することを可能にしている。光ファイバによる伝送は、波長分割多重（ＷＤＭ）システムによってさらに増加するが、そのシステムでは、複数のチャネルが１本の光ファイバに多重化され、それぞれのチャネルは異なる波長で運用されている。

しかしながら、ＷＤＭシステムにおいては、例えば４光子混合の様なチャネル間での非線形干渉が発生し、システムの容量を極端に減少させる。この問題は、米国特許５，３２７，５１６（’５１６特許）で大きく解決されている。’５１６特許は、運用波長帯において少量の色分散を導入することでこれらの非線形干渉を減少させる光ファイバについて開示している。

１本のファイバにより伝送されるＷＤＭチャネルの数が増えるにつれて、光ファイバによって伝えられる光の強度も増してくる。光の強度が増すと、チャネル間の干渉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、特に増えつづける帯域幅の要求という観点から、チャネル間の非線形干渉を減少させるために、個々のＷＤＭチャネルに対して少量の色分散を与えることがファイバにとって望ましい。しかしながら、伝送後の信号を復元するためには、導入された分散が異なるＷＤＭチャネル中で可能な限り変わらないことが重要である。

光ファイバ製造用材料の品質には重要な進歩がなされた。１９７０年代、ガラス・ファイバの許容損失は１ｋｍあたり２０デシベル（ｄＢ／ｋｍ）の範囲であったが、それが今日では一般に約０．２５ｄＢ／ｋｍである。ガラス・ファイバの理論的な最小損失は０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であって、それは波長が約１５５０ナノメータ（ｎｍ）のところにある。

ガラス・ファイバ中の光の速度が光の伝送波長の関数であるという事実により、ガラス・ファイバ中での分散は連続した波長範囲に含まれるパルスを拡散させる原因となる。パルスの広がりは、ファイバの分散、ファイバ長、および光源のスペクトル幅の関数である。

一般に個々のファイバの分散は縦軸に分散（単位はピコセカンド（ｐｓ）／ナノメータ（ｎｍ）、またはｐｓ／ｎｍ、あるいはｐｓ／ｎｍ−ｋｍ（キロメータ））、横軸に波長をとったグラフ（図示しない）で表される。正、および負の分散があるので垂直軸は、例えば、−２５０から＋２５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲になる。分散がゼロになる水平軸上の波長は、ファイバの最高帯域幅に一致する。しかし、一般にこの波長はファイバが最小の減衰で光を伝送する波長とは一致しない。

例えば、一般に代表的な第一世代のシングル・モード・ファイバは１５５０ｎｍにおいて最小減衰で伝送するが、それに対して同じファイバの分散は１３１０ｎｍでほぼゼロになる。また、先に述べたガラス・ファイバの理論上の損失は伝送波長約１５５０ｎｍで最少となる。現在、光ファイバ上の光信号を増幅する最も一般的な光増幅器であるエルビウム・ドープ増幅器は１５３０から１５６５ｎｍの波長範囲で動作するので、通常使われる伝送波長は１５５０ｎｍである。

普通、そのようなファイバの分散は最適な伝送波長１５５０ｎｍでよりも波長１３１０ｎｍでもっともゼロに近くなるので、最良の全システム性能（つまり、小さい光学損失、および小さい分散）を提供するために、伝送経路全体にわたる分散補償を改善する試みが絶え間なく行われている。

先に述べた非線形光学効果を抑制すること、スペクトル効率を改善するために広い帯域幅にわたって減衰を低減すること、波長分割多重、および高密度波長分割多重（ＷＤＭ／ＤＷＤＭ）光伝送システムのビット・エラー率を低減することが望ましい。特大有効コア断面積（ＳＬＡ）ファイバはこのような要求に応えるために開発された。

一般にＳＬＡファイバは伝送用ファイバとして使われ、通常、正の分散と、正の分散スロープの両方を持つ。このようなファイバの大きな有効コア断面積は、広い波長範囲において伝送特性が改善されるよう、非線形効果を抑制する。

米国特許５，３２７，５１６（１９９４年７月５日）

しかしながら、今日製造されているＳＬＡファイバは約１４５０ｎｍにカット・オフ波長があり、それによる２つの不都合がある。第一に、このカット・オフ波長はシングル・モード・ファイバの分散が最小になる〜１３００ｎｍ波長窓でのシングル・モード運用を不可能にする。メトロ・ネットワークでは１３１０ｎｍにおけるＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ伝送が依然としてよく使われている。

さらに、１５５０ｎｍでのより長距離（例えば２０ｋｍ以上）のケーブル・テレビ伝送では、ＳＬＡファイバの誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）のしきい値を低減することが有用である。しかしながら、現行のＳＬＡファイバのカット・オフ波長はもっと高いところにあるため、同じファイバ経路上での１３１０ｎｍ帯のサービスの利用を妨げていて、その柔軟性、展開を損ねている。結論として１４５０ｎｍのカット・オフ波長はＳ、およびＣバンドでの信号のラマン増幅には最適でない。

よって本発明の目的は、現行のＳＬＡファイバよりも小さいカット・オフ波長を持ち、現行のＳＬＡファイバと比較して同等、あるいは改善された、例えば低減された非線形光学効果と広い波長範囲にわたる小さい減衰特性を含むＳＬＡ光ファイバを得る方法を提供することにより、従来技術の不都合を克服することである。

前記目的を達成すべく、本発明は、広い波長範囲での運用に適し、また、大きな有効コア断面積によってあらゆる種類の非線形効果を抑制する特大有効コア断面積（ＳＬＡ）光ファイバを提供する。本発明のＳＬＡファイバの有効コア断面積Ａ_ｅｆｆは、１３１０ｎｍ近くの波長窓において好ましくは約８０μｍ^２に等しいか、それよりも大きい。かくして、本発明のＳＬＡファイバは非常に大きな有効コア断面積と１３１０ｎｍ運用により適した小さいカット・オフ波長を有する。

本発明によって、すべてが非常に大きな有効コア断面積と望ましい伝送特性を有する種々のＳＬＡファイバが提供される。本発明のＳＬＡファイバの大きな有効コア断面積は、非線形効果の抑制を可能にする。ＳＬＡファイバの有効コア断面積は非常に大きいが、ＳＬＡファイバは光エネルギーを強力に導き、マイクロ・ベンディングロス、あるいはマクロ・ベンディングロスに対して極めて良好な耐性を提供する。

非線形効果の抑制の結果が信号の長距離、広帯域伝送を可能にする。アナログ光波システムにおいて最も多い非線形効果である誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）のしきい値を低減することによって、ケーブル・テレビ・システムもまた恩恵を受ける。このＳＢＳのしきい値は、１５５０ｎｍにおいて増幅されたＣＡＴＶ伝送の送信出力を限定するため、増幅器間の距離が限定され、システム・コストにマイナスの影響を与えるものである。

ＳＬＡファイバは、好ましくは、少なくともそれぞれが正の比屈折率ｎ_１ａ、およびｎ_１ｂである第一と第二の部分に分割されたコア領域と、コア領域を取り囲む負の比屈折率ｎ_２である第一の環状領域（つまり、溝領域）、および第一の環状領域を取り囲む比屈折率ｎ_０が０．０％であるクラッド領域とからなる。この明細書において「分割された」という用語は、コアが比屈折率が異なる少なくとも２つの領域を持つという意味で用いる。

この明細書において「比屈折率」という句は、クラッド領域以外のファイバの領域の屈折率の値は、クラッド領域の屈折率に対する相対値として与えられることを意味する。これは、クラッド領域の比屈折率は０．０％であると言われていることによる。コア領域は、その第一の部分の縁と第二の部分の縁が一致するところでコア領域の比屈折率が最大となるように分割される。好ましくはコア領域で最大の比屈折率に一致する位置はコア領域の中心から半径方向にずれたところである。他の実施例によれば、本発明のＳＬＡファイバは分割されないコアからなる。しかしながら、溝領域は異なる比屈折率を持つ第一と第二の溝部分に分割されてもよい。

本発明によれば、比屈折率の最大値がコアの中心から半径方向にずれたところに生じるようにコア領域を分割することにより、ファイバが特大有効コア断面積を持ち、同時に非常に小さいカット・オフ波長を持つことを可能としている。さらに、マクロ・ベンディング損失の増加、あるいは減衰を引き起こすことなく、これらの伝送特性が得られる。

以下、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明の実施例における特大有効コア断面積（ＳＬＡ）光ファイバ１０の断面端部である。ＳＬＡファイバ１０は分割された中央コア領域１１、コア領域１１を取り囲む第一の環状領域１３、および溝領域を取り囲む外側クラッド１４を含む。コア領域１１は第一、および第二のコア領域部分、１２Ａ、および１２Ｂに分割され、それぞれは互いに異なる比屈折率ｎ_１ａ、およびｎ_１ｂを持つ。

第一の環状領域、あるいは溝領域１３は公称屈折率ｎ_２を持つ。外側クラッド１４は公称屈折率ｎ_３を持つ。図７を参照しながら以下で詳細に議論されるように、本発明によるＳＬＡファイバは追加の領域、例えば溝領域１３に加えて他の負の屈折率領域を持ってもよい。

図１に示される光ファイバ１０は寸法通りではない（好ましくはクラッド層１４の外径はおおよそ１２５μｍであり、コア領域１１の直径は好ましくはおおよそ７−１０μｍである）ことに注意する必要がある。本発明はファイバ１０の領域の寸法に対して、いかなる特別の大きさにも限定されない。また、以下でより詳細に議論されるときに、いろいろな領域の比屈折率値ために、またその機能により、第一の環状領域１３はこれ以降「溝」領域として、また領域１４はこれから外側クラッドとして参照される。

図１に示される円形のリングは領域１１−１４の屈折率の変化が急であることを示唆しているが、これは例であって、必ずしもこの通りではないことにも注意しなければならない。円形のリングは領域の区別を容易にし、本発明の説明を助ける。

本発明による種々のＳＬＡを提供する種々の屈折率プロファイルについて図２〜７を参照して議論する。これらのプロファイルを持つＳＬＡは以下に詳細に述べるように大きな有効コア断面積と望ましい伝送特性とを有する。これらの屈折率プロファイルとそれに対応するＳＬＡとは単に例であり、本発明がそれらの例に限定されるものではないことに注意すべきである。これらの例は、異なる屈折率を有する２つ以上の部分に分割されたコアを持つＳＬＡファイバが特大有効コア断面積と、小さいカット・オフ波長、小さなマクロ・ベンディングロス、小さなマイクロ・ベンディングロス、および小さな減衰など、望ましい伝送特性を持つことを実証するために提供されるものである。

もちろん、伝送特性はプロファイルに依存して変化し、プロファイルは所望の伝送特性に応じて選択される。例えば、あるプロファイルは他のプロファイルよりも大きな有効コア断面積と小さいカット・オフ波長を提供するが、しかしそれは他のプロファイルよりもマクロ・ベンディングロス、および／あるいは減衰を増加させるかもしれないし、またその逆もあり得る。

図２は、例えば図１に示す本発明の実施例によるＳＬＡファイバの屈折率プロファイル２０をグラフで表現したものである。Ｙ軸はパーセント表示（すなわち１００分割）した比屈折率に対応し、Ｘ軸は光ファイバ１０のコア１１の中心から半径に沿って、つまり光ファイバのクラッド１４の外側端方向に向かってミクロン単位で表示した位置に対応する。図２に示す屈折率は比屈折率の値で、つまり外側のクラッド層１４の屈折率の値に対する相対値である。

したがって、図２に示される屈折率はある特定の領域の屈折率と外側のクラッド層の屈折率との差を外側のクラッド層の屈折率で割った値であると理解される必要がある。言い換えれば、ある領域の比屈折率は式（（ｎ_{ｒｅｇｉｏｎ}-ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）／ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）で与えられる。ここで、ｎ_{ｒｅｇｉｏｎ}はある特定の領域の屈折率に対応し、ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}はクラッドの屈折率に対応する。したがって、光ファイバ１０のいろいろな領域の屈折率についてここで議論するとき、実際にはそれは比屈折率に関して議論していると理解されるべきである。

ＳＬＡファイバ１０は、ゲルマニウムをドープしたシリカ（ＳｉＯ_２）コア（つまり、適当な量のＧｅＯ_２をドープしたＳｉＯ_２）、フッ素（Ｆ）、および／あるいはゲルマニウム（Ｇｅ）をドープしたコア領域１１を取り囲む溝領域１３（つまり、ある量のＧｅＯ_２、およびＦをドープしたＳｉＯ_２）、および溝領域１３を取り囲む純粋シリカの外側クラッド層とからなる。コア領域１１の部分１２Ａと１２Ｂは、好ましくはＸ方向の位置に関してこれらの領域それぞれが異なる値の正の屈折率ｎ_１ａ、およびｎ_１ｂを持つように異なる量のゲルマニウムをドープされる。

溝領域１３へのドーピングは、溝領域１３に負の比屈折率を与える。図２に示すコア領域１２Ａ、および１２Ｂに対応する屈折率プロファイルの部分は次の式（１）、（２）により決まる。

ここで、ｒはミクロンで表わした半径方向の位置；ｎ_ｍａｘはコア領域１１の最大比屈折率；ａ_１はコア領域の第１の部分の半径；ａ_２はコア領域の第２の部分の厚み；ｎ_１ａは分割されたコア領域の第１の部分の比屈折率；ｎ_１ｂは分割されたコア領域の第２の部分の比屈折率；ａ_１＋ａ_２はコア領域の半径；ａ_３は溝領域の幅；ａ_１＋ａ_２＋ａ_３は外側のクラッド１４の始点に接する溝領域１３の外側端までの半径である。

溝領域の半径はａ_１＋ａ_２≦ｒ≦ａ_１＋ａ_２＋ａ_３で与えられる。図２において、外側のクラッド１４は半径３０μｍと示されているが、これは単純にページ表現上の制約であることに注意する必要がある。本発明はクラッドの特定の半径の大きさに限定されるものではなく、外側のクラッド１４の半径は図示されているよりも一般に大きい（つまり１２５μｍ）。実際、より大きなクラッド寸法が望ましいかも知れない。

項α_１≧１はコア領域１１の形を表わす指数部である。好ましくは、
０≦ａ_１≦２．６５、７．１≦ａ_１＋ａ_２≦１０、および３≦ａ_３≦２５であって、ここで全ての値はマイクロメータ（μｍ）の単位である。好ましくは、
０．２５％≦ｎ_ｍａｘ≦０．４２％である。

好ましくは、−０．４％≦ｎ_２≦０．０７５％であって、ｎ_２は溝領域１３の比屈折率である。ここでクラッド領域の屈折率はｎ_０とし、ｎ_０は０．０％である。図２に示す比屈折率プロファイル２０はこれらの値、および範囲を反映している。分割されたコア領域の最大比屈折率はプロファイル２０の点２１に一致する。最大の点２１がＹ軸上にないということは、最大の点２１がコア領域１１の中心からずれていることを示す。

増減する斜めの線２２、２３はコア領域１１のプロファイルがやや三角形であることを示す。コア領域は分割されているが、コア領域１１の部分１２Ａ、および１２Ｂに対応するプロファイル２０の部分が直線的である必要はない。コア１１に一致するこのプロファイル部分は、例えば放物線、楕円などであってもよい。また、分割されたコア領域の一部分に対応するプロファイル部分が、例えば直線であってもよく、また、コア領域の他の部分に対応するプロファイル部分が、例えば直線でなくてもよい。

図２において、プロファイル２０の溝領域１３に対応する部分を数字２４で、外側のクラッド１４に対応する部分を数字２５で示す。図２に示すプロファイル２０の伝送特性は以下のとおりである。

１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≧９５μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≧８０μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３１０ｎｍ；
３）マクロ・ベンディングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；
５）分散（Ｄ）：１５５０ｎｍにおいてＤ〜２０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
６）分散と分散スロープの比（ＲＤＳ）：１５５０ｎｍにおいて
ＲＤＳ〜０．００３１ｎｍ^−１

図３は、他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル３０である。このＳＬＡファイバの伝送特性は以下のとおりである。
１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１１３．９μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≒１００．３μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３００ｎｍ；
３）マクロ・ベンディングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）Ｄ（１５５０ｎｍ）：２０．５５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
５）分散スロープ（Ｓ）（１５５０ｎｍ）：０．０６４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
６）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；

ＳＬＡファイバの分割されたコアの第１の部分は線３１に対応する。ＳＬＡファイバの分割されたコアの第２の部分は線３２に対応する。最大の比屈折率は点３３に対応する。屈折率最大の点３３の位置から、最大の点３３は、望ましいことであるがコア領域の中心から半径方向にずれていることがわかる。また、図３のプロファイル３０の最大の点３３は図１のプロファイルの最大の点２１よりもわずかに大きい。ＳＬＡファイバの溝領域は数字３４で示されるプロファイル３０の点に対応する。ＳＬＡファイバの外側のクラッドに対応するプロファイル３０の部分は数字３５で示される。

また、プロファイル３０と前記の伝送特性から、この例における本発明のＳＬＡファイバは非常に小さいカット・オフ波長とともに非常に大きな有効コア断面積を持つことがわかる。さらに、プロファイル３０に示されるファイバは非常に小さいマクロ・ベンディングロスと小さい減衰損失を有する。

図４は他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル４０である。このＳＬＡファイバの伝送特性は以下のとおりである。
１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１０７．３μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≒９３．７μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３００ｎｍ；
３）マクロ・ベンティングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）Ｄ（１５５０ｎｍ）：２０．４９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
５）Ｓ（１５５０ｎｍ）：０．０６４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
６）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；

ＳＬＡファイバの分割されたコアの第１の部分は線４１に対応する。ＳＬＡファイバの分割されたコアの第２の部分は線４２に対応する。最大の比屈折率は点４３に対応する。屈折率最大の点４３の位置から、最大の点はコア領域の中心から半径方向にずれていることがわかる。プロファイル４０の最大の点４３がプロファイル３０の最大の点３３よりも極めて大きいということを除いて、図４のプロファイル４０は図３のプロファイル３０と非常によく似ている。同様に、図４に示すプロファイル４０の最大の点４３は、図２に示すプロファイル２０の最大の点２１よりも極めて大きい。

プロファイル４０の溝領域を数字４４で示す。ＳＬＡファイバの外側のクラッドに対応するプロファイル４０の部分を数字４５で示す。またプロファイル４０と前記の伝送特性から、この例における本発明のＳＬＡファイバは非常に小さいカット・オフ波長とともに非常に大きな有効コア断面積を持つことがわかる。さらに、プロファイル４０に示されるファイバは非常に小さいマクロ・ベンディングロスと小さい減衰損失を有する。

図５は他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル５０である。このＳＬＡファイバの伝送特性は以下のとおりである。
１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１２２．９μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≒１０２．１μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３２０ｎｍ；
３）マクロ・ベンディングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）Ｄ（１５５０ｎｍ）：１９．６０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
５）Ｓ（１５５０ｎｍ）：０．０６３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
６）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；

屈折率の最大値５３はＹ軸の上にある。それはコアの中で最大となる点が一般にコアの中心からずれないことを意味する。他の例と同様に、コアは異なる比屈折率を持つ２つの部分に分割される。プロファイル５０の部分５２が放物線形をしていることは、コアのプロファイルの形状を決める指数部、α、が２よりも大きいことを意味する。プロファイル５４の溝領域部は図２−４に示すプロファイルの溝領域部と比較して相対的に浅い。クラッド領域に対応するプロファイル部を数字５５で示す。

図６は他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル６０である。このＳＬＡファイバの伝送特性は以下のとおりである。
１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１３１．２μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≒１１２．４μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３４０ｎｍ；
３）マクロ・ベンディングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）Ｄ（１５５０ｎｍ）：２０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
５）Ｓ（１５５０ｎｍ）：０．０６４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
６）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；

プロファイル６０は、比屈折率最大の点６３が線６１で示されるようにコアの中心軸からずれているということを除いて、図５のプロファイル５０と非常に良く似ている。プロファイル６０でＳＬＡファイバの溝領域に対応する部分を数字６４で示す。図５のプロファイル５０の場合と同様に、溝領域の比屈折率は図２−４のプロファイルの溝領域の屈折率よりも大きい。プロファイル６０でＳＬＡファイバの外側のクラッドに対応する部分を数字６５で示す。

図７は他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル７０である。このＳＬＡファイバの伝送特性は以下のとおりである。
１）有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１０６．４μｍ^２；
Ａ_ｅｆｆ（１３１０ｎｍ）≒９２．５μｍ^２；
２）ケーブル・カット・オフ波長≦１３００ｎｍ；
３）マクロ・ベンディングロス：直径２０ｍｍマンドレルの場合で１０ｄＢ／ｍより小さい；
４）Ｄ（１５５０ｎｍ）：２０．６４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ；
５）Ｓ（１５５０ｎｍ）：０．０６３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２
６）減衰損失：１５５０ｎｍで０．１９ｄＢ／ｋｍより小さい；
１３１０ｎｍで０．３５ｄＢ／ｋｍより小さい；

ＳＬＡファイバの分割されたコアの第１の部分は線７１に対応する。ＳＬＡファイバの分割されたコアの第２の部分は線７２に対応する。最大の比屈折率は点７３に対応する。屈折率最大の点７３の位置から、最大の点７３はコア領域の中心から半径方向にずれていることがわかる。ＳＬＡファイバの溝領域は数字７４で示されるプロファイルの部分に対応する。このプロファイル７０を図２−６のプロファイル例と比較すると、プロファイル７４の溝領域に対応する部分は相対的に深い（つまり、図２−６の例にあるよりも比屈折率が低い）が、相対的に狭いこともわかる。

溝領域に続いて、数字７６で示されるプロファイル部分で比屈折率が０．０％になり、それから数字７７で示されるプロファイル部分で負になる。したがって、図２−６に示すプロファイルと違って、図７のプロファイル７０は２つの押し下げられた領域、つまり、プロファイル部７４で示される溝領域と、溝領域の比屈折率よりも大きな負の比屈折率を持つプロファイル部７７で示される第２の領域とを持つ。数字７８で示されるプロファイル部はクラッド領域に対応する。

また、プロファイル７０を持つＳＬＡファイバに対して上に述べた伝送特性から、この例に対応する本発明のＳＬＡファイバは極めて小さいカット・オフ波長と、同時に非常に大きい有効コア断面積を持つことがわかる。

図８は他の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイル８０である。前記の実施例のファイバと同様に、このＳＬＡファイバの伝送特性もまた望ましいものである。例えば、このファイバは、有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ（１５５０ｎｍ）≒１１０μｍ^２であり、ケーブル・カット・オフ波長≦１２７０ｎｍであり、マクロ・ベンディングロスは直径３２ｍｍマンドレルの場合で０．８１０ｄＢ／ｍより小さい。分散はＤ（１５５０ｎｍ）：１８．５７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍである。分散スロープはＳ（１５５０ｎｍ）：０．０６１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ^２である。この実施例におけるＳＬＡファイバの相対的分散スロープ（ＲＤＳ）は０．００３３ｎｍ^−１である。

この実施例におけるＳＬＡファイバのコアは分割されておらず、ほぼ一定の比屈折率を持っている。プロファイル８０のコアの部分は数字８１の線で表わされている。最大の比屈折率はおよそ０．２５％である。ＳＬＡファイバの溝領域は第１と第２の部分を持ち、それぞれ数字８２、および８３で表わされる。溝領域の第１の部分８２はおおよそ６ミクロンからおおよそ１８ミクロンの範囲である。

溝領域の第２の部分、８３、はおおよそ１８ミクロンからおおよそ３３ミクロンの範囲である。溝領域８３の溝の厚さ３３ミクロンは単なる例であって、それはおおよそ３０ミクロンからおおよそ４５ミクロンの範囲にあってもよい。この例においては、クラッド領域に対応するプロファイル部分はおおよそ３３ミクロンからおおよそ６２．５ミクロンの範囲である。

また、プロファイル８０を持つＳＬＡに対応した前記の伝送特性から、この実施例に対応した本発明のＳＬＡファイバは極端に小さいカット・オフ波長と、同時に非常に大きい有効コア断面積と小さい光学損失特性とを併せ持つことがわかる。

前記の例から、本発明のＳＬＡは特大有効コア断面積と、例えばかなり小さいカット・オフ波長などの望ましい伝送特性を持つことがわかる。さらに、本発明に係るＳＬＡは、例えば小さいマクロ・ベンディングロス、小さいマイクロ・ベンディングロス、および小さい減衰など現在利用できるＳＬＡファイバの伝送特性と同等か、それ以上である望ましい伝送特性を有している。

本発明の範囲から逸脱することなく、ここに述べられた光ファイバの実施例に対して多くの変更、および置き換えが可能であることは当業者には明らかであろう。そのような変更、および置き換えは、これに限定されるものではないが、同じ、あるいは異なるプロファイルの形を実現するために異なるドーピング材料を用いること、および光ファイバを作るためにプラスチック材料（ガラスでなく）を用いることを含む。

また、前記のように、本発明は図２−８を参照して上に議論されたプロファイルと伝送特性に限定されるものではない。本発明に係るＳＬＡファイバを提供するために前記開示されたもの以上の他のプロファイル、および他の関連する伝送特性を得るために本発明の概念と原理が使えることを本開示に照らして当業者は理解するであろう。

本発明の実施例における特大有効コア断面積（ＳＬＡ）光ファイバの断面端部を示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。 種々の実施例における本発明のＳＬＡファイバの比屈折率プロファイルを示す。

符号の説明

１０ ＳＬＡ光ファイバ
１１ コア領域
１２Ａ 第１のコア領域
１２Ｂ 第２のコア領域
１３ 第１の環状領域
１４ 外側クラッド
２１ 最大比屈折率
２２ 比屈折率の増加線
２３ 比屈折率の減少線
２４ 溝領域
２５ 外側クラッド部
５３ コアの中心軸上にある最大比屈折率
６３ コアの中心軸上からずれた最大比屈折率
７４ 溝領域
７７ 第２領域
８１ 分割されないコア領域
８２ 第１溝領域
８３ 第２溝領域

Claims (10)

1. 少なくとも１つの光エネルギー発生源と、正の分散と正の分散スロープを有する光ファイバ（１０）を含む光ファイバケーブルを含み、前記光ファイバケーブルが前記少なくとも１つの光エネルギー発生源と結合され、かつ前記光ファイバ（１０）がコア領域（１１）とコア領域を取り囲むクラッド領域（１４）からなり、さらに前記光ファイバがおおよそ１３１０ｎｍの波長においておおよそ８０μｍ^２に等しいか、あるいはそれより大きい有効コア断面積、Ａ_ｅｆｆ、を有し、かつ、おおよそ１３１０ｎｍよりも小さいか、あるいは等しいケーブル・カット・オフ波長を有し、コア領域（１１）が少なくとも第１（１２Ａ）と第２の屈折率部分（１２Ｂ）とに分割され、前記第１と第２の屈折率部分（１２Ａ、１２Ｂ）がそれぞれ互いに異なる正の第１および第２の屈折率ｎ_１ａ、およびｎ_１ｂとを有することを特徴とする光ファイバ通信システム。
2. 光ファイバ（１０）がおおよそ１５５０ｎｍの波長においておおよそ９５μｍ^２に等しいか、あるいはそれより大きい有効コア断面積、Ａ_ｅｆｆ、を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ通信システム。
3. 光ファイバ（１０）がさらにコア領域（１１）とクラッド領域（１４）との間に溝領域（１３）を有し、前記溝領域（１３）が負の比屈折率ｎ_２を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ通信システム。
4. コア領域（１１）が、ｒはミクロンで表わした半径方向の位置であり、ｎ_ｍａｘはコア領域の最大比屈折率であり、ａ_１はコア領域の第１の部分の半径であり、ａ_２はコア領域（１１）の第２の部分の厚みであり、ｎ_１ａは分割されたコア領域（１１）の第１の部分（１２Ａ）の比屈折率であり、ｎ_１ｂは分割されたコア領域（１１）の第２の部分（１２Ｂ）の比屈折率であり、ａ_１＋ａ_２はコア領域の半径ｒであり、ａ_３は溝領域の幅であり、ａ_１＋ａ_２＋ａ_３はクラッド領域の始点に接する溝領域（１３）の外側端までの半径であるとした場合に、次の式（１）、および（２）で定義される比屈折率プロファイルを有する第１と第２の屈折率部分（１２Ａ、および１２Ｂ）を有することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ通信システム。
   

   
5. α_１≧１がコア領域（１１）の屈折率プロファイルの形を記述する指数部であることを特長とする請求項４に記載の光ファイバ通信システム。
6. ａ_１、ａ_２、およびａ_３の単位がマイクロメータ（μｍ）であって、
   ０≦ａ_１≦２．６５、７．１≦ａ_１＋ａ_２≦１０、および３≦ａ_３≦２５であることを特長とする請求項４に記載の光ファイバ通信システム。
7. 特大有効コア断面積（ＳＬＡ）光ファイバ（１０）が正の分散と正の分散スロープを有し、かつ、おおよそ１３１０ｎｍの波長においておおよそ８０μｍ^２に等しいか、あるいはそれより大きい有効コア断面積、Ａ_ｅｆｆ、を有し、かつ、おおよそ１３１０ｎｍよりも小さいか、あるいは等しいケーブル・カット・オフ波長を有し、かつ、光ファイバ（１０）がコア領域（１１）とコア領域（１１）を取り囲むクラッド領域（１４）を有し、かつ、コア領域（１１）が少なくとも第１と第２の屈折率部分（１２Ａ、１２Ｂ）とに分割され、かつ、第１と第２の屈折率部分（１２Ａ、１２Ｂ）が第１と第２の屈折率がそれぞれ互いに異なるｎ_１ａ、およびｎ_１ｂを有し、かつ、第１と第２の比屈折率が正であることを特徴とする特大有効コア断面積（ＳＬＡ）光ファイバ（１０）。
8. 光ファイバ（１０）がおおよそ１５５０ｎｍの波長においておおよそ９５μｍ^２に等しいか、あるいはそれより大きい有効コア断面積、Ａ_ｅｆｆ、を有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ（１０）。
9. 光ファイバ（１０）がさらにコア領域（１１）とクラッド領域（１４）との間に溝領域（１３）を有し、前記溝領域（１３）が負の比屈折率ｎ_２を有することを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ（１０）。
10. コア領域（１１）が、ｒはミクロンで表わした半径方向の位置であり、ｎ_ｍａｘはコア領域（１１）の最大比屈折率であり、ａ１はコア領域（１１）の第１の部分の半径であり、ａ_２はコア領域の第２の部分（１２Ｂ）の厚みであり、ｎ_１ａは分割されたコア領域（１１）の第１の部分（１２Ａ）の比屈折率であり、ｎ_１ｂは分割されたコア領域（１１）の第２の部分（１２Ｂ）の比屈折率であり、ａ_１＋ａ_２はコア領域（１１）の半径ｒであり、ａ_３は溝領域（１３）の幅であり、ａ_１＋ａ_２＋ａ_３はクラッド領域（１４）の始点に接する溝領域（１３）の外側端までの半径であるとした場合に、次の式（１）、および（２）で定義される比屈折率プロファイルを有する第１と第２の屈折率部分（１２Ａ、および１２Ｂ）を有することを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ（１０）。
    

    

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