JP2005121972A

JP2005121972A - 光ファイバ

Info

Publication number: JP2005121972A
Application number: JP2003357996A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ise; 聡伊勢; Fumio Takahashi; 文雄高橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】信号光の伝送帯域を１６２５〜１７００ｎｍの長波長側に拡大し、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに最適な光ファイバを提供すること。
【解決手段】波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて、波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバ。光ファイバは、大容量の情報をＷＤＭ伝送によって長距離伝送しても、非線型光学現象による信号光の波形劣化および累積波長分散による信号光の波形劣化の双方が抑制され、信号光を長距離に亘って伝送することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、光通信用の光ファイバ、特に、多波長の信号光を波長多重して伝送する光ファイバに関するものである。

近年の光通信技術における発達により、Ｅｒドープ光ファイバを用いた光増幅装置（ＥＤＦＡ）や、ＥＤＦＡで増幅可能な波長領域で複数波長の信号光を用いて情報を伝送する波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）光伝送が実用化され、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）や、より長波長側のＬバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の信号光を使用した大容量通信が実現されている（例えば、特許文献１参照。）。

そして、最近のインターネット人口の増加に代表されるトラフィックの増大により、更なる伝送容量の増大が望まれている。このような要求に対応するため、光通信においては、伝送される信号光の波長間隔を狭くし、高密度に波長帯域を利用する伝送方法や、短波長側のＳバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）における信号光を用いることで波長帯域を拡大する伝送方法が試みられ、実用化されようとしている。

特開２００２−１６２５２９号公報（第４−６頁、図１）

ところで、Ｓバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）での光通信を達成するためには、この波長域で使用できる光増幅装置が必要である。しかし、上述のＥＤＦＡは、この波長域で使用での光増幅が不可能であることから、現在、ラマン増幅装置の利用が検討されている。

ラマン増幅は、一般に、信号光の約１００ｎｍ短波長の励起光源を用いた場合に最も励起効率が良いことが知られている。このため、ラマン増幅を利用するためには、１３６０〜１４３５ｎｍの励起光源が必要となる。しかし、一般に、石英系光ファイバは、１３８３ｎｍを中心にＯＨ基に起因した吸収損失が存在する。このような理由で励起光源の安定性に欠けることから、Ｓバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）の波長域では、光伝送の実用化が困難である。

一方、光ファイバは、信号光の伝送帯域を短波長側にすると、光が伝播する実効コア断面積Aeffが小さくなることが知られている。このため、ＷＤＭ方式においてＳバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）の信号光を伝送する場合、光ファイバ内を伝播する信号数が多くなるにつれて単位面積あたりの光強度が大きくなり、非線形光学現象による信号劣化が生じてしまうという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、信号光の伝送帯域を１６２５〜１７００ｎｍの長波長側に拡大し、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに最適な光ファイバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１の発明に係る光ファイバは、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて、波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、前記波長領域における伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光ファイバは、波長１５３０〜１７００ｎｍに亘る広い波長帯域においてゼロ分散となる波長が存在せず、波長分散及び分散スロープが上記数値範囲内の値であるので、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに最適で、大容量の情報を長距離伝送しても、非線型光学現象による信号光の波形劣化および累積波長分散による信号光の波形劣化の双方が抑制される。また、光ファイバは、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける伝送損失が十分に小さいため、信号光を長距離に亘って伝送することができる。

また、請求項２の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、ルースチューブ型のケーブルに加工した際の伝送損失が、前記波長領域において０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、この発明の光ファイバを一般的なケーブル構造であるルースチューブ型のケーブルに加工して光伝送システムで用いたとき、光伝送システムは、中継間隔が長くなり、光増幅器の設置台数が少なくなるので、全体として安価なものとなる。

また、請求項３の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、波長１７００ｎｍにおける実効コア断面積Aeffが５０μｍ²以上であることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、光ファイバは、非線型光学現象による信号光の波形劣化が更に抑制され、ケーブル化等で発生する曲げに対しても、伝送損失の増加が抑制される。

また、請求項４の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長λccが、１５００ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、光ファイバは、波長１５００ｎｍ以上でシングルモード動作が可能となるため、１５３０ｎｍ〜１７００ｎｍの波長範囲全体を信号波長帯域とするＷＤＭ伝送路を実現する。

また、請求項５の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、光軸中心を含み、第１の屈折率を有する中心コアと、前記中心コアを取り囲み、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第２コアと、前記第２コアを取り囲み、前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第３コアと、前記第３コアを取り囲み、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有するクラッドとを備えることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、このような構成とすることで、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる分散シフト光ファイバが実現される。

また、請求項６の発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記中心コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に、前記第２コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されていることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、比屈折率差を上記のように設定することで、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて、波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、前記波長領域における伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが実現される。

この発明によれば、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて、波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、前記波長領域における伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とするので、信号光の伝送帯域を１６２５〜１７００ｎｍの長波長側に拡大し、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに最適な光ファイバを提供することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、この発明に係る光ファイバの好適な実施の形態について説明する。なお、本明細書において、各特性の定義及び測定方法は、特に断らない限りＩＴＵ−ＴＧ．６５０に従うものとする。

図１−１及び図１−２は、この発明の実施の形態である光ファイバを示し、図１−１は光ファイバの構成図、図１−２は屈折率プロファイルを示す図である。実施の形態である光ファイバ１は、光軸中心Ｃを含む中心コア１ａ（屈折率＝ｎ1，外径Ｄ1）の周囲に第２コア１ｂ（屈折率＝ｎ2，外径Ｄ2），第３コア１ｃ（屈折率＝ｎ3，外径Ｄ3）及びクラッド１ｄ（屈折率＝ｎ4，外径Ｄ4）が同心円状に形成されている。光ファイバ１は、各部分の屈折率をｎ1＞ｎ3＞ｎ4＞ｎ2とすることで、中心コア１ａおよび第３コア１ｃのクラッド１ｄに対する比屈折率差Δ1，Δ3が正に、第２コア１ｂのクラッド１ｄに対する比屈折率差Δ2が負に、それぞれ設定されている。

このような屈折率プロファイルを有する光ファイバ１は、石英ガラスをベースとし、中心コア１ａ及び第３コア１ｃに対応する中心コア領域及び第３コア領域にドーパント（ＧｅＯ₂）を添加したプリフォームを線引きして製造される。

光ファイバ１は、図２に示すように、ゼロ分散波長が１５３０〜１７００ｎｍの範囲には存在せず、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、この波長領域における分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下である。従って、光ファイバ１は、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに最適で、信号光の波形劣化および累積波長分散に因る信号光の波形劣化の双方が抑制され、波長領域１５３０〜１７００ｎｍに亘る広い波長帯域における多波長の信号光を用いて大容量の長距離伝送が可能である。また、光ファイバ１は、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるため、信号光を長距離に亘って伝送することができる。

ここで、図１に示す構成の光ファイバ１を試作したところ、中心コア１ａの外径Ｄ1は５．４μｍ、第２コア１ｂの外径Ｄ2は９．８μｍ、第３コア１ｃの外径Ｄ3は２０μｍであり、クラッド１ｄの外径Ｄ4は１２５μｍであった。また、中心コア１ａの比屈折率差Δ1は０．８２％であり、第２コア１ｂの比屈折率差Δ2は−０．５％であり、第３コア１ｃの比屈折率差Δ3は０．２％であった。ここで、線引きされた光ファイバ１は、耐水素性を向上させるために、重水素からなる雰囲気中に３時間程、暴露した。

試作した光ファイバ１に関する特性を測定したところ、ゼロ分散波長が１４７５ｎｍ、波長１７００ｎｍにおける波長分散が９．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける分散スロープの最大値が０．０２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける伝送損失の最大値が０．３５ｄＢ／ｋｍであった。また、波長１７００ｎｍにおける実効コア断面積Aeffは５２μｍ²で、２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長λccは１４２０ｎｍであった。

また、試作した光ファイバ１を複数用いてルースチューブ型のケーブルを製造し、各光ファイバ１の波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおける伝送損失を測定したところ、いずれの光ファイバ１も０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であった。

以上のように、本発明にかかる光ファイバは、信号光の伝送帯域を１６２５〜１７００ｎｍの長波長側に拡大するのに有用であり、特に、１５３０〜１７００ｎｍの波長領域においてラマン増幅を利用してＷＤＭ伝送を行うのに適している。

この発明の実施の形態である光ファイバの構成図である。この発明の実施の形態である光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。この発明に係る光ファイバの波長分散特性を示す図である。

符号の説明

１分散シフト光ファイバ
１ａ中心コア
１ｂ第２コア
１ｃ第３コア
１ｄクラッド
Ｄ1〜Ｄ4 外径
Ｃ光軸中心

Claims

波長領域１５３０〜１７００ｎｍにおいて、波長分散が２〜１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、前記波長領域における伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
ルースチューブ型のケーブルに加工した際の伝送損失が、前記波長領域において０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
波長１７００ｎｍにおける実効コア断面積Aeffが５０μｍ²以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
２２ｍ長におけるケーブルカットオフ波長λccが、１５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ファイバ。
光軸中心を含み、第１の屈折率を有する中心コアと、前記中心コアを取り囲み、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する第２コアと、前記第２コアを取り囲み、前記第２の屈折率より大きい第３の屈折率を有する第３コアと、前記第３コアを取り囲み、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率を有するクラッドとを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバ。
前記中心コアおよび前記第３コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が正に、前記第２コアは、前記クラッドに対する比屈折率差が負に、それぞれ設定されていることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ。