JP2006350333A - 波長分散補償および波長分散勾配補償ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】小さなＤＯＳ値を有し、如何なる追加ファイバを伴うことなく補償モジュール内で直接使用することができる波長分散補償ファイバを提供する。
【解決手段】波長分散補償および波長分散勾配補償光ファイバは、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リング、および第２の埋め込まれた内側クラッドを備える。第１の埋め込まれた内側クラッドと外側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_２は、−１３．５×１０^−３以下であり、第２の埋め込まれた内側クラッドと外側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_４は、−３×１０^−３以下である。ファイバは、１５５０ｎｍの波長で、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散、および７０ｎｍ以下の波長分散の波長分散勾配に対する比ＤＯＳを有する。第２の深く埋め込まれた内側クラッドが、容認可能な光学的特徴を保持しながら、低いＤＯＳ値を得ることを可能にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ伝送の分野に関し、より具体的には光ファイバによる伝送システムにおける波長分散補償および波長分散勾配補償に関する。

光ファイバに対しては、一般的に、屈折率プロファイルは、ファイバの半径を屈折率に関連させる機能のグラフの形の関数とみなされる。標準的な方式では、横軸が、ファイバの中心への距離ｒを表し、縦軸が、屈折率とファイバクラッドの屈折率との間の違いを表す。したがって、階段形状、台形形状、または三角形形状をそれぞれ有するグラフについては、「階段」、「台形」、または「三角形」屈折率プロファイルと称する。これらの曲線は、一般的に、ファイバの理論的形状または参照プロファイルを表しており、ファイバ製造上の制約が、実質上異なったプロファイルにすることがある。

光ファイバは、光信号を伝送し、場合によっては増幅する機能を有する光コアと、光信号をコア内に封じ込める機能を有する光学クラッドとによって構成されているのが一般的である。この理由により、コアの屈折率ｎ_ｃおよび外側クラッドの屈折率ｎ_ｇは、ｎ_ｃ＞ｎ_ｇになっている。一般に知られているようにシングルモード光ファイバにおける光信号の伝播は、コア内の導波基本モード（ｇｕｉｄｅｄ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｍｏｄｅ）と、クラッドモードと呼ばれる、特定の距離にわたってコアとクラッドとのアセンブリを通る導波二次モードとに分けられる。

新しい高ビットレート波長分割多重伝送ネットワークでは、特に４０Ｇビット／秒以上に対して、波長分散を管理することが有利である。その目的は、多重化の全波長値に対して、リンクにわたる累積波長分散を実質的にゼロにし、パルスの広がりを制限しようとするものである。ファイバの全長にわたる波長分散の積分は、「累積波長分散」と呼ばれ、一定の波長分散の下では累積波長分散は、波長分散とファイバの長さの積に等しい。分散に対して数十ｐｓ／ｎｍの累積値は、通常容認できる。システムで使用されている波長の近傍では、非線形効果がより重要であり、局地的な波長分散がゼロになるのを避けるのも有利である。最後に、多重チャンネル間で歪を避ける或いは制限するように、多重化範囲にわたって累積波長分散勾配を制限するのも有利である。この勾配は、通常波長に関する波長分散の微分である。

一般に、階段形状屈折率プロファイルをもつシングルモードファイバ（ＳＭＦ）、すなわち分散シフトファイバは、光ファイバ伝送システムのためのラインファイバとして非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ＋）としても一般的に知られている。ＮＺＤＳＦ＋は、一般的には大体１５５０ｎｍであるそれらが使用される波長に対して、非ゼロおよび正の波長分散を有する分散シフトファイバとして適している。これらのファイバは、これらの波長に対して、一般的には１５５０ｎｍで１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）より少ない低波長分散と、０．０４１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）と０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）との間の波長分散勾配とを有する。

ラインファイバとして使用されるＳＭＦおよびＮＺＤＳＦ＋で波長分散および波長分散勾配を補償するために、短い分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を使用することができる。ＤＣＦファイバ選定にあたって、補償ファイバの波長分散の分散勾配に対する比を、ラインファイバのその比と実質的に等しくしようと試みる。この比は、勾配に対する分散比（ＤＯＳ）と呼ばれている。伝送ファイバのＤＯＳが小さければ小さいほど、単一の補償ファイバＤＣＦで分散および分散勾配を補償することはより難しくなる。

さらに、例えば「ｅ ｌｅａｆ」（商標登録）の商標の下にＣｏｒｎｉｎｇ社によって販売されているいくつかのＮＺＤＳＦファイバは、約５０ｎｍという非常に小さなＤＯＳを有する。これらのラインファイバは、高いビットレートの遠距離伝送で使用されるので、これらのファイバの累積波長分散を、同じような小さなＤＯＳ値を有する補償ファイバで補償することが可能であることが重要である。そのような５０ｎｍというような小さなＤＯＳ値を、ＤＣＦファイバで実現するのは今のところ難しい。

例えば、ＵＳ−Ａ ６，５８７，６２７は、中央コア、埋め込まれた内側クラッド、リング、および外側クラッドをもつ、１６００ｎｍで約６０ｎｍのＤＯＳ（５０ｎｍを達成することができる）を有する、補償ファイバのプロファイルを提案している。このタイプのプロファイルは、１５５０ｎｍで−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きな値である大きすぎる波長分散、或いは１５５０ｎｍで７０ｎｍより大きな値である大きすぎるＤＯＳ値のいずれかの不都合を有する。

ＷＯ−Ａ ０３／０５０５７７が、中央コア、埋め込まれた内側クラッド、リング、および外側クラッドをもつ、１５５０ｎｍで約５０ｎｍのＤＯＳ値を有する補償ファイバのプロファイルを提案している。このプロファイルのタイプでは、モジュールに組み込むための容認できる曲げ損失を達成できない。

ＷＯ−Ａ ０３／０５０５７８が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、ランディング、リング、および外側クラッドをもち、１５５０ｎｍと１６１０ｎｍとの間の波長に対して、６０ｎｍと１１５ｎｍとの間のＤＯＳ値を有する補償ファイバのプロファイルを提案している。このプロファイルのタイプは、カットオフ波長が１６５０ｎｍをはるかに超える不具合を有する。

ＵＳ ２００４／０２３４２１９が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リングおよび第２の浅く埋め込まれた内側クラッド、および外側クラッドをもつ分散補償光ファイバを提案している。

特開２００３−２７０４７１号が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リングおよび第２の浅く埋め込まれた内側クラッド、および外側クラッドをもつ分散補償光ファイバを提案している。

ＷＯ−Ａ ０１／７１３９１が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リング、および外側クラッドをもち、１５５０ｎｍで４０ｎｍと１００ｎｍとの間のＤＯＳ値を有する補償ファイバのプロファイルを提案している。このプロファイルのタイプは、カットオフ波長が１６５０ｎｍをはるかに超える不具合を有する。

さらにＥＰ−Ａ １３０８１５６が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リング、第２の埋め込まれた内側クラッド、および外側クラッドをもつ、１５５０ｎｍで５０ｎｍに近い特定のＤＯＳ値を有する補償ファイバのプロファイルを開示している。このプロファイルのタイプは、波長分散が−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを超え大きすぎる不具合を有し、とりわけ有効表面と曲げ損失との間に所望の妥協を達成できない。

ＥＰ−Ａ １１７０６０４が、中央コア、第１の埋め込まれた内側クラッド、リング、第２の埋め込まれた内側クラッド、および外側クラッドをもつ、１５５０ｎｍで３０ｎｍと６６ｎｍとの間のＤＯＳ値を有する補償ファイバのプロファイルについて開示している。提案されているファイバは、第２の内側クラッドが十分に埋め込まれていないので、所望の妥協を達成できず、特にこのファイバのプロファイルは、所望の特性に対する容認できる曲げ損失を達成できない。

ファイバの開示されているプロファイルの大部分は、５０ｎｍほどのＤＯＳ値を簡単には達成できないことが指摘されている。

さらに、小さなＤＯＳを有するＤＣＦ補償ファイバは、分散補償モジュール内で使用されるために最適化されていないことが指摘されている。これら分散補償モジュールは、伝送路に沿った光中継器内に配置されるのが一般的であり、ＤＣＦ補償ファイバは、モジュール内で渦巻状に巻かれ、数百キロメートルにわたってラインファイバ内で累積分散および累積分散勾配を補償しようとする。さらに、小さなＤＯＳを有するＤＣＦ補償ファイバは、高い曲げ損失、および／または高いカットオフ波長、および／または小さな有効表面、および／または小さな性能指数（ＦＯＭ）を有することが頻繁である。

上記で引用され、分析された従来技術によるファイバのプロファイルは、どれも制限されたＤＯＳ値と、容認できる性能指数、曲げ損失、カットオフ波長、および有効表面特性との間の最適化された妥協を達成していない。

約５０ｎｍの小さなＤＯＳを有するラインファイバのＣバンドにわたって波長分散を補償するための現在商業化されているモジュールの大部分は、約６０ｎｍまたは７０ｎｍであるより高いＤＯＳをもつＤＣＦ補償ファイバを備え、そのＤＣＦ補償ファイバは、ラインファイバ全体のＤＯＳを増加させてそれを補償するために、ＳＭＦタイプの追加ファイバに結合されている。このような解決策は、ラインファイバの波長分散補償および分散勾配補償を改善するために、同じモジュールによって、モジュールの損失、偏波モード分散（ＰＭＤ）、および非線形効果の作用を悪化させることになるので不十分である。さらにこの解決策は、モジュールの製造を複雑化させ、製造コストを増加させこれらを非対称にしている。
米国特許第６，５８７，６２７号明細書 国際公開第０３／０５０５７７号パンフレット 国際公開第０３／０５０５７８号パンフレット 米国特許出願公開第２００４／０２３４２１９号明細書 特開２００３−２７０４７１号公報 国際公開第０１／７１３９１号パンフレット 欧州特許出願公開第１３０８７５６号明細書 欧州特許出願公開第１１７０６０４号明細書

したがって、小さなＤＯＳ値を有し、如何なる追加ファイバを伴うことなく補償モジュール内で直接使用することができる波長分散補償ファイバ、つまり小さなＤＯＳと、高い性能指数、小さな曲げ損失、小さなカットオフ波長、および拡大した有効表面との間の最適な妥協を有する分散補償ファイバに対する必要性が存在する。

このために本発明は、中央コアと、十分に小さなＤＯＳを達成するための第１の深く埋め込まれた内側クラッドと、リングと、曲げ損失、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差、有効表面、およびカットオフ波長の間で所望の妥協を改善するための第２の深く埋め込まれた内側クラッドと、外側クラッドとを備える、補償ファイバのプロファイルを提案する。本発明によるプロファイルは、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとの間にある波長分散のために、ファイバが１５５０ｎｍで約５０ｎｍのＤＯＳ値を有するようになされている。

より具体的には、本発明は、波長分散補償および分散勾配補償光ファイバであって、
外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_１を有する中央コアと、
外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_２を有する第１の埋め込まれた内側クラッドと、
外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_３を有するリングと、
外側光学クラッディングとの間に屈折率差Δｎ_４を有する第２の埋め込まれた内側クラッドとを備え、
第１の埋め込まれた内側クラッドと外側光学クラッドとの間の屈折率差Δｎ_２が、−１３．５×１０^−３以下であり、第２の埋め込まれた内側クラッドと外側光学クラッドとの間の屈折率差Δｎ_４が、−３×１０^−３以下であり、
分散光ファイバが、１５５０ｎｍの波長で、
−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の負の波長分散を有し、かつ、
波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）が、７０ｎｍ以下である光ファイバを提案する。

実施形態によれば、本発明によるファイバは、下記の１つまたはいくつかの特徴を有する。すなわち、
ファイバは、約１５５０ｎｍの波長で、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散を有する、
ファイバは、約１５５０ｎｍの波長で、５５ｎｍ以下である波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、
中央コアと第１の埋め込まれた内側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_ｓｑ＝Δｎ_１−Δｎ_２は、３．５×１０^−３と５１×１０^−３との間にある、
ファイバは、基本伝播モードに対して、１２μｍ^２以上である有効表面を有する、
ファイバは、基本伝播モードに対して、１４μｍ^２以上である有効表面を有する、
ファイバは、１６５０ｎｍ以下である有効カットオフ波長を有する、
ファイバは、１６２５ｎｍの波長で、１０ｍｍの曲率半径にわたり５００ｄＢ／ｍ以下である曲げ損失を有する、
ファイバは、１６２５ｎｍの波長で、１０ｍｍの曲率半径にわたり２００ｄＢ／ｍ以下である曲げ損失を有する、
ファイバは、１５５０ｎｍの波長で、１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上である性能指数を有する、
ファイバは、１５５０ｎｍの波長で、１５０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上である性能指数を有する、
中央コアは、台形形状を有する、
中央コアは、階段形状を有する、
中央コアは、アルファ形状を有する。

本発明は、伝送システムも提案し、伝送システムは、
所定の波長範囲における光信号送信器と、
所定の波長範囲において、７０ｎｍ以下である波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、正の波長分散および正の波長分散勾配を有する伝送光ファイバと、
本発明による補償ファイバのセクションとを有する。

特徴によれば、その伝送光ファイバは、ＮＺＤＳＦ＋ファイバである。

本発明は、所定の波長範囲において、７０ｎｍ以下である波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、正の波長分散および正の波長分散勾配を有する伝送光ファイバのための波長分散補償モジュールも提案し、この波長分散補償モジュールは、本発明によるファイバのセクションからなる単一のファイバを含む。

本発明のその他の特徴および利点は、例証として与えられた本発明の実施形態に従う説明を、添付図面を参照して読めばより明確になろう。

本発明は、ファイン光ファイバにおいて、約５０ｎｍの小さな波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、正の累積波長分散補償および正の累積波長分散勾配補償のために、第１および第２の深く埋め込まれた内側クラッドを有する特定の屈折率プロファイルを有し、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散に対して、７０ｎｍ以下であるＤＯＳ値の達成を可能にする、補償光ファイバの使用を提案する。

第２の深く埋め込まれた内側クラッドの存在が、容認できる性能指数、曲げ損失、カットオフ波長、および有効表面特性を保持しながら、このようなＤＯＳ値を達成することを可能にしている。

コアの第４のクラッドとも呼称される、第２の埋め込まれたクラッドを十分に深く埋めることで、本発明によって提案されるファイバのプロファイルは、所与のＤＯＳ値に対して、等価な有効表面ならびに中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差を保持しながら、曲げ損失および／または有効カットオフ波長を減少させるか、或いは、等価のカットオフ波長および曲げ損失を保持しながら、有効表面を増し、かつ中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差を減少させることを可能にしている。本発明によるファイバのプロファイルは、曲げ損失、カットオフ波長、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差、および有効表面の間の所与の妥協に対して、ＤＯＳ値を小さくすることも可能にしている。

図１から図３は、本発明による分散補償ファイバのための３つの屈折率プロファイルを図示している。図示されている形状は、参照プロファイル、つまりファイバの理論的なプロファイルを表すもので、プレフォームの線引きから実際に得られるファイバは、実質上異なるプロファイルを有することがある。

本発明による補償ファイバは、外側光学クラッドとの間に正の屈折率差Δｎ_１を有する中央コア、外側クラッドとの間に負の屈折率差Δｎ_２を有する第１の埋め込まれた内側クラッド、外側クラッドとの間に正の屈折率差Δｎ_３を有するリング、および外側クラッドとの間に負の屈折率差Δｎ_４を有する第２の埋め込まれた内側クラッドを備える。外側クラッドが、光学クラッドであることに留意されたい。

図１は、台形の形状をした中央コアを有する屈折率プロファイルを図示し、値がΔｎ_１である頂部および値がΔｎ_２である底部を有する。中央コアの台形の形状のより広い基部の頂部に対する比率は、０．６５である。代替実施形態によれば、中央コアの屈折率値Δｎ_１は、２３×１０^−３と３５×１０^−３との間であることができ、第１の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_２は、−１３．５×１０^−３より小さな値、リングの屈折率値Δｎ_３は、２×１０^−３と９×１０^−３との間であることができ、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_４は、−３×１０^−３である。

図２は、階段形状の中央コアを有する屈折率プロファイルを図示し、値がΔｎ_１である頂部および値がΔｎ_２である底部を有する。代替実施形態によれば、中央コアの屈折率値Δｎ_１は、２０×１０^−３と３２×１０^−３との間であることができ、第１の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_２は、−１３．５×１０^−３、リングの屈折率値Δｎ_３は、２×１０^−３と９×１０^−３との間であることができ、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_４は、−３×１０^−３である。

図３は、アルファが３に等しいアルファ関数を満足する中央コアを有する屈折率プロファイル図を示している。アルファ関数は、以下のように知られている方式で定義される。
Δｎ_ｃｏｒｅ＝Δｎ_１−（Δｎ_１−Δｎ_２）・（ｒ／ａ）^α

代替形態によれば、中央コアの屈折率値Δｎ_１は、２７×１０^−３と３９×１０^−３との間であることができ、第１の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_２は、−１３．５×１０^−３より小さく、リングの屈折率値Δｎ_３は、２×１０^−３と９×１０^−３との間であることができ、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値Δｎ_４は、−３×１０^−３より小さい。

本発明によれば、分散補償ファイバの屈折率プロファイルは、２つの埋め込まれた内側クラッドを備えている。これら埋め込まれたクラッドは、リングによって分離されている。埋め込まれたクラッドという用語は、外側の光学クラッドの屈折率より小さな屈折率を有する、ファイバの径方向の部分を意味する。同様にリングという用語は、外側の光学クラッドの屈折率より大きな屈折率を有する、ファイバの径方向の部分を意味する。通常外側クラッドは、シリカでできているが、このクラッドは、屈折率を増加または減少させるために、例えば信号の伝播特性を変更するためにドープされることができる。

ファイバの屈折率プロファイルを規定するためには、外側クラッドの屈折率値を基準に使用することが通常である。したがって中央コア、埋め込まれたクラッド、およびリングの屈折率値は、それぞれ屈折率差Δｎ_{１、２、３、４}として与えられる。

本発明による補償ファイバは、２つの深く埋め込まれた内側クラッドを有し、特に第１の埋め込まれたクラッドと外側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_２は、約５０ｎｍのＤＯＳを得るために−１３．５×１０^−３以下であり、第２の埋め込まれたクラッドと外側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_４は、曲げ損失、有効カットオフ波長、有効表面と、および中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差との間の最良の妥協を得るように、−３×１０^−３以下である。中央コアに隣接する第１の埋め込まれたクラッドも、中央コアの屈折率値Δｎ_１に関連して規定され、特に中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差Δｎ_ｅｑ＝Δｎ_１−Δｎ_２は、ファイバの有効表面および損失に影響を与える。本発明によるファイバは、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間に、３５×１０^−３と５１×１０^−３との間であることができる屈折率差Δｎ_ｅｑを有する。さらにΔｎ_ｅｑの値を増加させると、有効表面および損失に負の影響を与え、ファイバの等価の分散特性（波長分散およびＤＯＳ）に対して、有効表面は減少し損失は増加する。

埋め込まれたクラッドのこれらの屈折率値が、やはり第２の埋め込まれた内側クラッドを有する従来技術によるファイバ、特に前述の欧州特許出願公開第１３０８７５６号および欧州特許出願公開第１１７０６０４号に開示されているファイバから、本発明のファイバを適正に区別することを可能にしている。これら文献に説明されているファイバのプロファイルの第２の埋め込まれたクラッドは、確かに、外側のクラッドと絶対値で３×１０^−３もの高い値の屈折率の差を有していない。従来技術によるこれら文献では、屈折率の差の値は百分率で与えられている。それでも下記の式つまり、
Δｎ_４（％）＝Δｎ_４／ｎ_ｇ
を考える場合、欧州特許出願公開第１３０８７５６号に言及されている例に対して、Δｎ_４の値として、−０．８７×１０^−３および−１．４６×１０^−３を得る。したがってこの文献は、−３×１０^−３以下の屈折率の差Δｎ_４を有する、第２の深く埋め込まれた内側クラッドを開示していない。

下記の表Ｉは、本発明による補償ファイバのためのいくつかの可能な屈折率プロファイルの特徴を説明している。第１の列は、各シミュレーション値に参照を与えており、文字Ｔは、「コア内の３スライス」形状について言及しており、その意味は、第２の埋め込まれた内側クラッドを有さないことであり、文字Ｑは、それが十分に埋め込まれたときに、第２の埋め込まれた内側クラッドによって生成される改善をはっきりと示すための「コア内の４スライス」形状について言及している。表の第２の列は、図１から図３に関連して規定されるように、中央コアの形状タイプを指定している。

第３から第６の列は、各セクションの半径値を表示し、第７から第１０の列は、図１から図３に関連して前述したように、各セクションに対する外側クラッドとの屈折率差を表示している。相対的な屈折率差は、波長６３３ｎｍで測定されている。

例ＴＣ_１、ＴＣ_２、ＴＣ_３およびＴＣ_４は、比較例で本発明によるものではない、つまり第２の埋め込まれた内側クラッドを有さない屈折率プロファイルであり、Δｎ_４の値が非常に高いので、例ＱＣ１およびＱＣ１０は比較例で本発明によるものではなく、Δｎ_２の値が高すぎるので、例ＱＣ１５も比較例である。

前述したような屈折率プロファイルを有する、本発明による補償ファイバは、ＮＺＤＳＦ＋タイプのラインファイバの正の波長分散および正の波長分散勾配を補償するように構成された、負の波長分散および負の波長分散勾配を有する。特に本発明によるファイバは、波長１５５０ｎｍに対して−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である負の波長分散、および７０ｎｍ以下である小さな波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する。より具体的には本発明によるファイバは、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である負の波長分散、および５５ｎｍ以下であるＤＯＳを有することができ、したがってそのファイバは、正の波長分散および正の分散勾配を有し、５０ｎｍのＤＯＳを有するラインファイバを完全に補償するように構成される。

さらに本出願人は、外側クラッドとの間に高い屈折率差Δｎ_４を有する第２の埋め込まれた内側クラッドを付加すると、小さなＤＯＳ値と容認できる光学的特性（曲げ損失、カットオフ波長、有効表面、性能指数）の間のより良い妥協を達成することが可能であることに気がついている。

下記の表ＩＩは、表Ｉの屈折率プロファイルに対応する補償光ファイバの特徴を説明している。第１の列は、表Ｉの第１列を参照している。それに続く列は、各シミュレートされたプロファイルに対して、波長分散値Ｃ、波長分散の分散勾配に対する比ＤＯＳ、有効表面Ａ_ｅｆｆ、有効カットオフ波長λ_Ｃｅｆｆ、曲げ損失ＢＬ、および性能指数値ＦＯＭを与えている。

波長分散Ｃ、ＤＯＳ、ＦＯＭ、および有効表面Ａ_ｅｆｆの値は、波長１５５０ｎｍで与えられている。カットオフ波長λ_Ｃｅｆｆは、上記の波長に対応しており、光信号は、ファイバ長さ２メートルにわたって伝播した後に、シングルモードになる。曲げ損失ＢＬの値は、波長１６２５ｎｍでファイバの曲率半径１０ｍｍに対して与えられている。性能指数ＦＯＭは、波長分散Ｃの絶対値のｄＢ／ｋｍで表示された信号減衰に対する比として規定される。

この表ＩＩでは、本発明による一連の補償ファイバのプロファイルに対する、１５５０ｎｍでの波長分散は、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまで変動し、ＤＯＳは、７０ｎｍより小さく、大部分の例では約５０ｎｍであることに留意されたい。本発明による補償ファイバは、１４μｍ^２以上である有効表面を有することにも留意されたい。

表ＩＩでは、一連のプロファイルに対して、有効カットオフ波長は、１５７０ｎｍと１６３０ｎｍの間であり、１０ｍｍの曲率半径に対する波長１６２５ｎｍでの曲げ損失は、５００ｄＢ／ｍより小さく、２００ｄＢ／ｍより小さいことさえ頻繁であることも留意されたい。

台形の形状をした中央コアを有するファイバＴＣ１、ＱＣ１、およびＱＣ２は、１６２５ｎｍで５００ｄＢ／ｍ以下である曲げ損失、および同じ５０ｎｍのＤＯＳに対して約１６３０ｎｍの有効カットオフ波長を有することが認められる。ＱＣ２プロファイルに対応するファイバは、より大きな有効表面を有することも認められた。ＴＣ１とＱＣ２のプロファイルを比較することによって、第２の深く埋め込まれたクラッドを作ることが、ＦＯＭを改善することが指摘されたが、これは、その深く埋め込まれたクラッドが、コアの中心部（フィールド比率が高く、その高い比率が光損失を減少させる）で、屈折率差Δｎ_ｅｑを減少させることを可能にするからである。

同じことが、階段形状のプロファイルＴＣ３およびＱＣ１６を有するファイバ、およびアルファ形状の屈折率プロファイルＴＣ４およびＯＣ１９を有するファイバに対して認められる。したがって第２の深く埋め込まれたクラッドを付加することは、ファイバの光学的特徴を改善することを可能にする。

さらに表ＩＩから、階段形状をした屈折率プロファイルＱＣ１６およびＱＣ１８を有するファイバが、１６２５ｎｍで、２００ｄＢ／ｍ以下の小さい曲げ損失、および同じ５０ｎｍのＤＯＳに対して約１６００ｎｍの有効カットオフ波長を有することが結論づけられる。プロファイルＱＣ１８に対応するファイバが、より小さな波長分散（プロファイルＱＣ１６の波長分散より１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ小さい）、およびより大きな有効表面（プロファイルＱＣ１６の有効表面より１μｍ^２大きい）を有することも留意されたい。したがってコアの第４のクラッドの埋め込みの増加が、波長分散を減少させることによってＦＯＭを改善し、コアの中央部で同等の屈折率差を保持しながら、有効表面を増加させる。

アルファ形状の屈折率プロファイルＱＣ２０およびＱＣ２１を有するファイバ、ならびに台形の形状の屈折率プロファイルＱＣ４およびＱＣ７を有するファイバに対して、同じことが認められ得る。したがってコアの第４のクラッドの埋込みの増加が、ファイバの光学的特徴を改善することを可能にする。

表ＩＩから、本発明による補償ファイバは、第２の埋め込まれた内側クラッドが、十分深く埋め込まれれば、１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上であり、好ましくは１５０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きな性能指数を直ちに有することが結論づけられる。

図４および図５のグラフが、第２の埋め込まれた内側クラッドの補償ファイバの光学的特徴に対する影響をより良く説明している。

図４はグラフであり、波長分散の分散勾配に対する比（ＤＯＳ）の値を、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値の関数として図示している。

値Δｎ_４を変えることによってＤＯＳを測定するには、中央コアと第１の埋め込まれた内側クラッドとの間に、４３×１０^−３より少ない屈折率差Δｎ_ｅｑが与えられ、波長分散が、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定され、カットオフ波長が、１６００ｎｍより少ない値に設定され、曲げ損失が、２００ｄＢ／ｍに設定される。

第２の内側クラッドがより埋め込められれば、つまりΔｎ_４の絶対値が大きければ大きいほど、ＤＯＳの値がより削減されることが、図４でより明白である。

さらに図５はグラフであり、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差Δｎ_ｅｑを、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値の関数として図示している。図５のグラフに関しては、波長分散が、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに等しく設定され、ＤＯＳ値が、５０ｎｍに等しく設定され、カットオフ波長が、１８３５ｎｍより小さく設定され、かつ曲げ損失が５００ｄＢ／ｍより小さく設定される。

絶対値で３×１０^−３より大きなΔｎ_４の値が、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差Δｎ_ｅｑを最小にすることを可能にし、そうすることが、損失を最小にし、したがってＦＯＭを増加させることが可能であることが図５から理解される。

本発明による補償ファイバは、前記屈折率プロファイルの１つを有するプレフォームの線引きを介して製造される。このようなプレフォームプロファイルは、例えばドープされたシリカの層がその中に堆積されるシリカチューブから製作されることができる。堆積は、内付け化学気相成長（ＭＣＶＤ）および／またはプラズマ化学気相成長（ＰＣＶＤ）を介して実施されることができる。ＰＣＶＤプラズマによって活性化された蒸気の形態での化学堆積が、埋め込まれるクラッドの層の製作には特に適切である。

本発明による補償ファイバは、高ビットレートで遠距離伝送システムにおける補償モジュールで使用され得る。

このような伝送システムは、伝統的に、所定の波長の範囲、例えばＣバンドまたはＬバンドでの光信号送信器、ならびにＮＺＤＳＦまたは「ｅ ｌｅａｆ」（商標登録）などの伝送用光ファイバを有する。ラインファイバは、当該の波長の範囲で、約５０ｎｍであるＤＯＳを有する正の波長分散および正の波長分散勾配を有する。システムは、本発明による補償のファイバのセクションを、追加のファイバに結合する必要なくモジュール内に含むこともできる。本発明のモジュールは、本発明による前述のファイバからなる単体のファイバを含むだけである。したがってモジュール構成は、簡素化されておりそのコストは削減されている。

本発明の第１の実施形態による分散補償ファイバの参照プロファイルのグラフである。 本発明の第２の実施形態による分散補償ファイバの参照プロファイルのグラフである。 本発明の第３の実施形態による分散補償ファイバの参照プロファイルのグラフである。 本発明によるファイバのプロファイルのための、波長分散の分散勾配に対する比（ＤＯＳ）の値を、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値の関数として示したグラフであって、波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに等しく、カットオフ波長が１６００ｎｍより小さく、曲げ損失が波長１６２５ｎｍで２００ｄＢ／ｍより小さく、かつ中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差が４３×１０^−３より小である基準を満たしている。 本発明によるファイバのプロファイルのための、中央コアと第１の埋め込まれたクラッドとの間の屈折率差を、第２の埋め込まれたクラッドの屈折率値の関数として示したグラフであって、波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに等しく、カットオフ波長が１６３５より小さく、曲げ損失が、波長１６２５ｎｍで５００ｄＢ／ｍより小さく、かつＤＯＳ値が５０ｎｍに等しい基準を満たしている。

Claims (17)

1. 分散補償光ファイバであって、
   外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_１を有する中央コアと、
   外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_２を有する第１の埋め込まれた内側クラッドと、
   外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_３を有するリングと、
   外側光学クラッドとの間に屈折率差Δｎ_４を有する第２の埋め込まれた内側クラッドとを備え、
   第１の埋め込まれた内側クラッドと外側光学クラッドとの間の屈折率差Δｎ_２が、−１３．５×１０^−３以下であり、第２の埋め込まれた内側クラッドと外側光学クラッドとの間の屈折率差Δｎ_４が、−３×１０^−３以下であり、
   分散補償光ファイバが、１５５０ｎｍの波長で、
   −５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である負の波長分散と、
   ７０ｎｍ以下である、波長分散の波長分散勾配に対する比を有する分散補償光ファイバ。
2. 波長１５５０ｎｍで、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である波長分散を有する、請求項１に記載のファイバ。
3. 波長１５５０ｎｍで、５５ｎｍ以下である、波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、請求項１または２に記載のファイバ。
4. 中央コアと第１の埋め込まれた内側クラッドとの間の屈折率差Δｎ_ｅｑ＝Δｎ_１−Δｎ_２が、３５×１０^−３から５１×１０^−３までの範囲にある、請求項１、２、または３に記載のファイバ。
5. 基本伝播のための有効表面が、１２μｍ^２以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載のファイバ。
6. 基本伝播のための有効表面が、１４μｍ^２以上である、請求項５に記載のファイバ。
7. 有効カットオフ波長が、１６５０ｎｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載のファイバ。
8. 波長１６２５ｎｍで曲率半径１０ｍｍに対する曲げ損失が、５００ｄＢ／ｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載のファイバ。
9. 波長１６２５ｎｍで曲率半径１０ｍｍに対する曲げ損失が、２００ｄＢ／ｍ以下である、請求項８に記載のファイバ。
10. 波長１５５０ｎｍで性能指数が、１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上である、請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ。
11. 波長１５５０ｎｍで性能指数が、１５０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上である、請求項１０に記載のファイバ。
12. 中央コアが台形形状を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のファイバ。
13. 中央コアが階段形状を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のファイバ。
14. 中央コアがアルファ形状を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のファイバ。
15. 所定の波長の範囲で光信号を出す光送信器と、
    前記所定の波長の範囲に対して、７０ｎｍ以下である波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、正の波長分散および正の波長分散勾配を有する伝送光ファイバと、
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の補償ファイバのセクションとを備える、伝送システム。
16. 伝送光ファイバがＮＺＤＳＦ＋である、請求項１５に記載のシステム。
17. 伝送光ファイバのための波長分散補償モジュールであって、伝送光ファイバが、所定の波長の範囲で、７０ｎｍ以下の波長分散の波長分散勾配に対する比（ＤＯＳ）を有する、正の波長分散および正の波長分散勾配を有し、波長分散補償モジュールが、請求項１から１４のいずれか一項に記載のファイバの一部からなる単一のファイバを含む、波長分散補償モジュール。

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