JP3190598B2 - 分散平衡型光ファイバケーブル - Google Patents

分散平衡型光ファイバケーブル

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た情報伝送に関し、特に、光ケーブルの構造設計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信は、光ファイバの広いバンド幅に
より、成長が加速されている。このような広いバンド幅
により、高品質のガラス材料製の髪の毛ほどの細いファ
イバを介して同時に送信できる数千もの電話回線および
テレビチャネルが可能となっている。光は、光ファイバ
のコア領域内を主として伝播する。その理由は、コアは
その周囲の領域よりも若干高い屈折率を有するからであ
る。光通信は、金属ワイヤ線に対し優れた利点はある
が、光ファイバは損失を有し且つ無限のバンド幅を有す
るものではない。
【０００３】損失に関する限り、光ファイバを製造する
際に用いられるガラス材料（純粋シリカ−ＳｉＯ2 ）の
品質については、驚異的な進歩がなされた。１９７０年
には光ファイバの許容可能な損失は、２０ｄＢ／ｋｍ程
度であったが、今日では０．２２−０．２５ｄＢ／ｋｍ
程度の損失が一般的である。実際、ガラスファイバの理
論的最小損失は、０．１６ｄＢ／ｋｍであるが、これは
約１５５０ｎｍの波長に対するものである。
【０００４】様々なメカニズムが、光ファイバのバンド
幅を制限している。マルチモードファイバにおいては、
例えばモード分散がある。これは、光ファイバの一端か
ら入射した光のパルスは、他端で放出される際に拡散す
るものである。この原因はマルチモードファイバは特定
の波長の数百もの異なるモード（パス）をサポートする
からである。異なるモードが光ファイバの他端で、結合
されるとその結果パルスは拡散する。しかし、光ファイ
バが特定波長の基本モードのみをサポートするよう設計
可能で、これはシングルモードファイバと称する。
【０００５】このようなファイバは、極端に広いバンド
幅を有する。しかし、今のところシングルモードファイ
バの一端に導入された光パルスは、他端から放射する際
に幾分拡散している。その原因は、単一波長の光ソース
のオン・オフ（即ち、光パルス）が数多くの同調した関
連波長を生成し、異なる波長が異なる速度で光ファイバ
のガラス内を伝播するからである。したがって、ガラス
製光ファイバの一端に注入された光パルスは、他端に到
達すると拡散している、理由は異なる波長（色）は、異
なる時間に到着するからである。これは色素分散と称
し、電気技術者が呼ぶ遅延分散に光学的に対応するもの
である。
【０００６】図１に示すように、８００ｎｍ波長の光パ
ルスは、ガラスファイバ内の９００ｎｍの波長の光パル
スが到達した後、約１０ナノ秒後に到達する（即ち１０
ナノ秒の時間差がある）。光ファイバの色素分散の特性
を表す共通の方法は、波長に関し図１の遅延カーブの微
分をとることである。この微分は、波長の関数としての
遅延カーブの単なる傾斜であり、これは色素分散（Ｄ）
（図２のグラフ）と称する。
【０００７】光ファイバを製造する際に通常用いられる
ガラスの組成は、１３１０ｎｍの波長λ0 でゼロ分散と
なる。上記したようにガラスファイバの理論的最小損失
は、１５５０ｎｍにある。そして、実際の光ファイバ増
幅器が動作するこの波長領域で光伝送が行われることで
ある。エルビウムドープの光ファイバを用いて、１５３
０−１５６５ｎｍ領域（この領域でＥｒ3+のドーパント
イオンの遷移が起こる）の波長の光信号を増幅する。
【０００８】シングルモード光ファイバは、ドーパント
とドーピング濃度とコア直径と屈折率プロファイルを適
宜制御することにより、１３００−１７００ｎｍ領域内
にゼロ分散波長λ0 を有するよう設計することができ
る。１５５０ｎｍ領域内で動作することが好ましいため
に、シングルモードファイバは、約１５５０ｎｍのゼロ
分散波長λ0 を有するよう設計される。このようなファ
イバは、極めて一般的であり、通常分散シフトファイバ
（dispersion shifted fibers（ＤＳＦ）） と称する。
【０００９】光ファイバを介したデータ伝送レートは、
異なる波長で動作する数個のチャネルを一本のファイバ
に多重化する波長分割多重化（Wave Division Multiple
xing（ＷＤＭ））により増加させることができる。設置
済みのノンシフト光ファイバを用いて、１５５０ｎｍ領
域の４個のチャネルを伝送すると、各チャネルを約１．
６ｎｍだけ分離した１５５０ｎｍ領域の４本のチャネル
を伝送することにより、容量は単一チャネルよりも４倍
増加して、４×２．５Ｇｂ／ｓ＝１０Ｇｂ／ｓ（１Ｇｂ
／ｓ＝１０億ビット／秒）に増加する。しかし、４チャ
ネルＷＤＭ動作は、ＤＳＦの使用によ除外されてしま
い、既に設置済みのＤＳＦは、単一チャネル動作あるい
は限られた長さで数少ないチャネル、即ち１チャネル当
たり低いビットレートのＷＤＭシステムのいずれかに制
限されてしまう。
【００１０】米国特許第５，３２７，５１６号は、情報
のマルチチャネル（異なる波長で動作する）の伝送に特
に有効な改良された光ファイバおよびＷＤＭファイバに
ついて開示している。このような光ファイバは、ルーセ
ント・テクノロジー社から市販されたTruewave（登録商
標）光ファイバであり、再生器なしに３６０ｋｍ以上の
スパンに亘って、その波長が互いに０．８ｎｍだけ分離
した少なくとも８個のチャネルをサポートすることがで
きる。そして、ルーセント社の１４５０Ｄ Dense Wave
Division Multiplexer（ＤＷＤＭ）により２．５Ｇｂ／
ｓの情報を搬送する８本のチャネルが前記のトゥルーウ
ェイブ光ファイバと接合できる。
【００１１】このレートでは、システムは１秒間に約
５，０００冊の小説と等しい情報を伝送し、これは現在
の長距離光ファイバシステムの８倍の情報伝送量であ
る。個々のチャネルのデータレートを２０Ｇｂ／ｓに増
加することによりチャネルの数は、２５に増加し、２つ
の異なる極性でもって、毎秒１テラビット（１Ｔｂ／ｓ
＝１０００Ｇｂ／ｓ）の伝送が５５ｋｍのトゥルーウェ
イブの光ファイバを介して実現されている。今日までこ
のようなスピードは、データ伝送の「聖杯 "Holy Grai
l" 」と尊称されている。
【００１２】前掲の５１６号特許は、１５５０ｎｍの波
長で小量且つ臨界的な量の正または負の色素分散を導入
することによりチャネル間の非線形相互作用を低減して
いる。このような非線形相互作用は、４光子ミキシング
（four-photon mixing）と称し、システムデザインある
いは動作特性を制限してしまっている。そしてＷＤＭフ
ァイバを用いることが望ましいがまたジレンマも存在す
る。分散を導入することは、４光子ミキシングを最小に
するためには好ましいことではあるが、それは同時に上
述したようにパルスの拡散が起こってしまう。
【００１３】分散を補償する数多くのパテントが存在
し、その例が米国特許第４，２６１，６３９号（Kogeln
ik et al.）、第４，９６９，７１０号（Tick et a
l.）、第５，１９１，６３１号（Rosenberg）、第５，
４３０，８２２号（Shigematsu et al.）がある。これ
らの特許は、適当な間隔でモジュールを挿入することに
より分散を補償（相殺）している。このモジュールは、
適当な長さの分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を有し、ルー
ト内の伝送用ファイバの分散量に等しい量（しかし反対
符号）の分散を導入している。しかしこのモジュール
は、スペースを必要とし余分な損失を導入してコストも
増加する。
【００１４】ケーブル内の全てのファイバが一種類（正
分散あるいは負分散）となるようなケーブルを構成する
ような提案が以前になされている。あるタイプのファイ
バを含むケーブルを別のタイプのファイバを含むケーブ
ルに適当な間隔でスプライスする。このアプローチは、
２種類のケーブルを製造し、在庫として保管しなければ
ならない不利な点がある。さらに両方の種類のケーブル
を製造中そのケーブルの種類を正確に記録したものを保
持し、通常の保守管理を実行しなければならないという
問題が発生している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、ＤＣＦモジュールを使用することなく４光子ミキ
シングを低減させ、蓄積性分散をほぼゼロにするような
光ファイバケーブルを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の分散平衡型光フ
ァイバケーブルは、正色素分散を有する光ファイバを有
し、その正分散光ファイバの分散の絶対量の平均は、λ
s で０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。さらに本発明のケ
ーブルは、負色素分散を有する光ファイバを有し、その
負分散光ファイバの分散の絶対量の平均は、λs で０．
８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
【００１７】本発明の実施例においては、光ファイバ
は、シングルモードで１５５０ｎｍ領域の光信号の伝送
に適したものである。この波長においては、正分散ファ
イバは、約＋２．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの色素分散を有
し、負分散ファイバは、約−１．６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの
色素分散を有し、これにより１５５０ｎｍの平均色素分
散の大きさが０．８−４．６に入ったときにこの性能が
改良される。
【００１８】本発明によれば様々なケーブル構成が開示
され、同一ケーブル内に等しい数の正分散ファイバと負
分散ファイバとをその同一ケーブル内に有する。さらに
本発明のケーブルは、マトリックス材料により光ファイ
バの平面状の列が一体にされて一群のファイバがプラス
チックチューブ内に包囲される。本発明のＷＤＭシステ
ムは、２つの分散平衡型ケーブルを相互接続し、あるケ
ーブル内の正分散ファイバは、別のケーブル内の負分散
ファイバに接続され、これにより、４光子ミキシングと
蓄積性分散とを低減させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】まず光ファイバの一般的製造方法
について述べる。ガラスプリフォームロッドは、垂直方
向に懸架され、制御された速度でもって炉内に導入され
る。このプリフォームは、炉内で軟化し、ガラスファイ
バがプリフォームロッドの溶融端から引き出しタワーの
ベース部分に配置されたキャプスタインにより引き抜か
れる。ガラスファイバの表面は、剥離等により損傷を受
け易いので、光ファイバは引き抜かれた後、他の物体の
表面に接触する前に光ファイバをコーティングする必要
がある。
【００２０】コーティング材料を塗布する際には、ガラ
ス表面を傷つけないようにしなければならず、このため
コーティング材料は、液体状態で塗布される。一旦、塗
布されるとこのコーティング材料は、ガラスファイバが
キャプスタインに到着する前に固化する。このことは、
通常光硬化により極めて短い時間内に行われる。この光
硬化等は、液体コーティング材料が電磁放射に曝すこと
により、固体に変化するプロセスをいう。
【００２１】次に図３は、本発明に用いられる二重コー
ト光ファイバケーブル３０を示す。同図に示すように、
二層のコーティング材料が引き抜かれた光ファイバ４０
に塗布される。この光ファイバ４０は、光を搬送するコ
ア４１とクラッド層４２からなる。光ファイバ４０の直
径は、約１２５μｍである。内側（第１コーティング）
層３１が光ファイバ４０に塗布され、この内側層３１に
さらに外側（第２コーティング）層３２が塗布される。
【００２２】この第２のコーティング材料は、取扱処理
に耐えるために高い強度（例、１０9 Ｐａ）を有し、一
方第１のコーティング材料は、低い強度（例、１０6 Ｐ
ａ）を有し、クッション性を与え、マイクロベンディン
グ損失を低減させている。この第２のコーティング材料
は、第１のコーティング材料がまだ乾かない前に塗布さ
れ、その後両方のコーティング層が同時に電磁スペクト
ラムの紫外線領域内の放射により同時に固化される。
【００２３】図４は、従来技術係る光ファイバシステム
１０を表し、この光ファイバシステム１０は、ハイブリ
ッド光ファイバの光ファイバと光ソース１８と増幅器２
０とを有する。このハイブリッド光ファイバは、第１の
所定長さＬx の第１光ファイバ１４と第２の所定長さＬ
y の第２光ファイバ１６とをスプライスして構成する。
このスプライスは、従来公知の方法で、例えば、Stephe
n C. Mettler et al.著の（"Optical Fiber Splicing,"
Optical Fiber Telecommunications II, (Stewart E.
Miller et al. editors, 1988), pp. 263-300）を参照
のこと。
【００２４】この光ソース１８は、公称波長λs でもっ
て正分散の第１光ファイバ１４に光を放出する。しか
し、距離Ｌx だけ光が伝播した後、正分散が蓄積され、
λs で負分散を有する第２光ファイバ１６が接続され
る。この第２光ファイバ１６は、Ｌx よりも短い長さＬ
y の分散補償型光ファイバＤＣＦを有する。ある長さの
ＤＣＦを付加することにより付加損失が導入され、これ
は第１光ファイバ１４により導入された損失とともに増
幅器２０で補償しなければならない。
【００２５】このようなシステムの必要性は、既存の光
ネットワークをアップグレードする必要性により大きく
なり、この既存の光ネットワークは、１３１０ｎｍで動
作しているが、その容量を増すために１５５０ｎｍで動
作しなければならない。１３１０ｎｍで通常動作する伝
送用光ファイバは、１５５０ｎｍでは＋１７ｐｓ／ｎｍ
−ｋｍの分散を有し、そのため相殺するために、１５５
０ｎｍでそれと同等で且つ反対の分散を導入する必要が
ある。このシステムは、米国特許第５，１９１，６３１
号に開示されている。
【００２６】近年の研究では、光ファイバを介したＷＤ
Ｍ信号の伝送においては、少しのビットの色素分散は、
４光子ミキシングを低減するためには良いことであるこ
とが分かった。したがって、本発明は公称ソース波長λ
s で動作し、正分散ファイバの分散の絶対値の平均Ｄ1
が０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを超え、負分散ファイバの分
散の絶対値の平均Ｄ2 が０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを超え
るような動作に関する。
【００２７】図５に示すように、ファイバ１はλs で正
分散Ｄ1 を有し、ファイバ２は同じくλs で負分散Ｄ2
を有する。このＤ1 ，Ｄ2 は、図５の正の傾斜を有して
いるが、これらは反対の傾斜を有し、その結果分散がバ
ンド全体に亘って、相殺されるのが好ましい。ファイバ
１と２の傾斜がゼロに等しい場合が最適である。「分散
平坦化ファイバ」として知られる光ファイバは、バンド
幅１３００−１５５０ｎｍ（本発明に使用されるのに理
想的な波長）に亘って傾斜がゼロになるよう設計されて
いる。
【００２８】このような分散平坦化ファイバの例は、Bh
agavatula et al.著の（"Segmented-core Single-mode
Fibres with Low Loss and Low Dispersion," Electron
icsLetters, 28th April 1983, Vol. 19 No. 9 at page
s 317-318）に記載されている。この論文において、正
分散と負分散を有する分散平坦化ファイバが示されてい
る。本発明の分散平衡化光ケーブルを選択するために、
少なくとも１本の光ファイバは、λs で平均絶対値が
０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以上の正分散を有し、また別の
少なくとも１本の光ファイバは、平均絶対値が０．８ｐ
ｓ／ｎｍ−ｋｍ以上の負分散を有する。
【００２９】自己位相変調のような非線形効果のため
に、全体性能は、負分散が小さいものを用いることによ
り最適化できる。さらに負分散量を正分散量の６５−８
０％にすることによりさらに最適化が図れる。本発明の
一実施例においては、Ｄ1 は＋２．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ
で、Ｄ2 は−１．６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
【００３０】本発明においては、シングルモードファイ
バのコア直径は約６−８μｍでλsは１５３０ｎｍ−１
５６５ｎｍの範囲内にある。ＷＤＭの少なくとも４個の
チャネルをサポートする適切なコア設計は、米国特許第
５，３２７，５１６号に開示されている。
【００３１】１５５０ｎｍで＋２．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ
の分散を生成するＷＤＭファイバは、ガラスクラッド層
（その屈折率がアンドープシリカのそれにほぼ等しい）
内のゲルマニウムドープのコアを有する。好ましい例と
しては、モードフィールドを拡大するためにペデスタル
状に若干増加した屈折率を有するステップインデックス
クラッドを使用するのが良い。この構造体は、グレード
インデクスコアを有し、ドーピングレベルは、７．７ｍ
ｏｌ％でこれは約０．８％のΔ（屈折率差）値に相当す
る。コアのベースの直径は、約６．０μｍで、ゲルマニ
ウムを約０．０５ｍｏｌ％のレベルまでドーピングした
１８μｍの直径のペデスタル上にその中心を有する。ク
ラッドの外形は、約１２５μｍである。
【００３２】１５５０ｎｍで、−１．６ｐｓ／ｎｍ−ｋ
ｍの分散を生成するＷＤＭファイバは、クラッド層（そ
の屈折率はアンドープシリカのそれにほぼ等しい）内の
ゲルマニウムドープのコアを有する。この構造体は、約
０．９％のΔ値に対応する８．６ｍｏｌ％のドーピング
レベルに達するグレートインデクスコアを有する。コア
のベースの直径は、５．６μｍで約０．０５ｍｏｌ％の
レベルにゲルマニウムをドーピングした１９μｍ直径の
ペデスタル上にその中心を有する。クラッド層の直径
は、１２５μｍである。
【００３３】本発明に用いられたＷＤＭファイバの仕様
を以下に示す。しかし、ここに示したものは、本発明に
許容できる光ファイバの範囲を規定するものではない。 １５５０ｎｍにおける減衰 ０．２２−０．２５ｄＢ／ｋｍ １３１０ｎｍにおける減衰 ＜０．５０ｄＢ／ｋｍ １５５０ｎｍにおける ８．４±０．６μｍ モードフィールド直径 コアの偏心 ＜０．８μｍ クラッドの直径 １２５±１．０μｍ 遮断波長 ＜１４５０ｎｍ（２ｍの規準長さ） 分散 １５４０−１５６０ｎｍの範囲に亘って ±［０．８−４．６］ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ 分散傾斜 ＜０．０９５ｐｓ／ｎｍ2 −ｋｍ（最大値） マイクロベンディング ＜０．５ｄＢ１５５０ｎｍ（１ターンで３２ｍ ｍ）＜０．０５ｄＢ１５５０ｎｍ（１００ター ンで７５ｍｍ） コーティング層直径 ２４５±１０μｍ プルーフテスト １００ｋｐｓｉ（高速極性スクランブラ）
【００３４】ここに示した光ファイバの製造手順の詳細
は、公知である。プリフォームは、モノリシックかある
いは合成のいずれかである。コア領域は、ＭＣＶＤ法あ
るいはすす化学法（外付け気相堆積あるいは気相軸方向
堆積）を用いた処理により形成される。公知の手順
（例、クラッド形成、オーバクラッド形成、コーティン
グケーブル化等）は、光ファイバの設計には影響されな
い。例えば、米国特許第４，９００，１２６号は、光フ
ァイバをリボンケーブル（以下「リボン」と称する）ア
レイに結合するマトリックス材料を開示している。
【００３５】図６に示すようにリボン６０は、軸方向が
互いに平行となるような長さ方向に延びた光ファイバの
平面状アレイを有する。同図においては、８本の光ファ
イバが２つのグループに分割されている。第１グループ
４０−１は、λs の正分散を有する４本の光ファイバか
らなり、第２グループ４０−２は、λs で負分散を有す
る４本の光ファイバからなる。識別を容易にするために
個々の光ファイバは、別々に着色されている。さらにリ
ボン６０は、正分散を有するファイバと負分散を有する
ファイバを識別するマークを有する。
【００３６】リボン６０の明るい色の部分６０−１は、
正分散ファイバを、リボン６０の暗い色の部分６０−２
は、負分散ファイバを有する。同一ケーブル内に正分散
ファイバの本数と負分散ファイバの本数とが等しいこと
は、本発明の実施に当たっては必ずしも必要なことでは
ないが、好ましいことである。さらにまた、等しい本数
の正分散ファイバと負分散ファイバを有するリボンを製
造することにより一種類のリボンのみを製造すればよ
い。
【００３７】本発明の一実施例においては、リボン６０
は軸方向に延びた複数の光ファイバの並列同一面アレイ
を有する。各光ファイバは、コーティング材料（図３に
示す）の内側層と外側層内に包囲され、色識別子を具備
する。マトリックス結合材料６５は、複数の光ファイバ
間の格子間を充填し、それらを互いに１個のユニットに
結合する。マトリックス結合材料６５は、その強度は外
側材料よりも低く、そして内側材料よりは大きい（即ち
強度１０9 Ｐａ＞γ＞１０6 Ｐａ）。これにより内部の
光ファイバの移動が可能となり、これは本発明の利点の
一つである。この適切な結合材料は、米国特許第４，９
００，１２６号に開示されている。
【００３８】蓄積性分散を低減するには、正分散を有す
る第１グループ４０−１を負分散を有する第２グループ
４０−２に接続することである。このような接続は、図
７に示すように、交差接続と称しリボン６０を使用する
ことにより、容易に行える。リボン６０の明るい色の部
分６０−１をリボン６０の暗い色の部分６０−２に接続
することにより蓄積分散は低減できる。
【００３９】このような交差接続を、ケーブルのスパン
の中央部で行うと蓄積性分散はほぼゼロにできる。ただ
し、第１グループ４０−１による正分散と第２グループ
４０−２による負分散とがほぼ等しい場合に限る。複数
の光ファイバ間の交差結合１０５は、公知のファイバ相
互接続技術を用いて行うことができ、この技術は、Step
hen C. Mettler et al. 著の論文 "Optical Fiber Spli
cing" に開示されている。
【００４０】図８は光ケーブル８０内の複数のリボンを
開示している。同図においてリボン６０は、正分散ファ
イバと負分散ファイバの両方を含む光ファイバの平面状
アレイを含む。一方、６１は正分散ファイバの平面状ア
レイを含み、６２は負分散ファイバの平面状アレイを含
む。光ケーブル８０は、本発明内でリボン６０，６１，
６２の様々な組み合わせを含むことができる。例えば、
光ケーブル８０は、１つの６１と６２を含むがリボン６
０は含まないように構成することもできる。重要なこと
は、本発明のケーブルは少なくとも１本の正分散ファイ
バと少なくとも１本の負分散ファイバを含むことであ
る。
【００４１】図８は、本発明による実際のケーブルの構
成の詳細図である。光ケーブル８０は、上記したように
リボン６０−６２を有する。これらのリボンは管状部材
８１内に配置される。この管状部材８１は、例えば、塩
化ポリビニルあるいはポリエチレンのような誘電体材料
製である。管状部材８１の周囲に吸水テープ８３とコル
ゲート波状金属シールド８４とプラスチックジャケット
８６が形成される。Kevlar（登録商標）プラスチック材
料製のリップコード８２によりシースの除去が容易とな
り、ポリエチレン材料製のプラスチックジャケット８６
が、補強部材８５−８５を包囲している。
【００４２】この補強部材８５−８５を用いて、取扱中
あるいは設置後の光ファイバに係る応力を除去あるいは
低減している。この同一の一般的な構造を図９にも示
す。同図においてケーブル構造体９０は、異なる方法で
組み立てられた複数の光ファイバを含む。例えば光ファ
イバのバンドルは、より糸バインダ９２でもって緩やか
にラップされて、識別可能なユニット９０−１を形成す
る。このバンドルは、正分散ファイバを有するのが好ま
しい。
【００４３】さらに第２のバンドルの光ファイバは、よ
り糸バインダ９２でラップされて、識別可能なユニット
９０−２を形成する。この第２のバンドルは、負分散フ
ァイバを有する。正分散ファイバと負分散ファイバを別
個のグループあるいはユニットに分離するのが好ましい
が、本発明を実行する際には必ずしも必要なことではな
い。
【００４４】充填材が図８，９に示す管状部材８１，９
１内に配置され、光ファイバに対するクッションとして
機能し、これによりマイクロベンディング損失に対する
保護機能を提供する。光ケーブル８０，９０の構成に関
するより詳細説明と適切な充填材料は、米国特許第４，
８４４，５７５号に開示されている。
【００４５】本発明の利点は、図１０に示すＷＤＭシス
テム１００により明かである。この図１０は、図４に開
示した従来技術に係る分散補償方法と対比させている。
特に従来技術に係るシステムは、送信ファイバの一端に
ＤＣＦのモジュールを接続している。このＤＣＦのモジ
ュールは、光ファイバのスプールであり、その実際の長
さ（３キロメートル）は、その量だけ全体スパンの長さ
を増加させているので信号損失が増加し、その結果余分
の増幅が必要となり、結果としてコストが増大する。
【００４６】さらにＤＣＦは、伝送ファイバよりも損失
が大きい（例、０．５ｄＢ／ｋｍ）、これにより全体シ
ステムの損失が増大する。しかし、本発明によれば正分
散ファイバ９０−１と負分散ファイバ９０−２の両方を
有するケーブル構造体９０を構成し、所定の場所（通常
スパンの中央点）で交差結合１０５を形成するので、蓄
積正分散は、図１０の下図に示すようにほぼゼロにでき
る。重要なことは、本発明のアプローチは、光ファイバ
のゼロ分散波長λ0 での伝送を回避できこれにより４光
子ミキシングを低減できる。
【００４７】本発明のＷＤＭシステム１００は各方向に
１０Ｇｂ／ｓで動作し、各チャネルが互いに１．６ｎｍ
だけ分離した１５３０ｎｍから１５６５ｎｍ範囲内の４
個の光チャネルλs1，λs2，λs3，λs4を生成し、各チ
ャネルは２．５Ｇｂ／ｓの速度で動作するようなシステ
ムである。光は、正分散ファイバ９０−１に入射し、長
さＬ1 に亘って伝播する。その後交差結合１０５が好ま
しくは中央点で行われ、そして長さＬ2 の負分散ファイ
バ９０−２に接続される。
【００４８】同一のケーブル９０は、正分散ファイバと
負分散ファイバの両方を含むのがよくそして、適切な場
所で切断され、交差結合１０５を形成するのがよい。こ
のような接続は、米国特許第５，４８１，６３９号に開
示された方法と同一の方法により行うことができる。Ｄ
ＣＦモジュールが本発明のシステムでは用いられていな
いので、増幅器２０１は伝送損失のみを処理するだけで
よく、従来技術の光ファイバのスプールによる損失を補
償する必要はない。
【００４９】本発明の変形例としては、ソース波長λs
は、１５３０−１５６５ｎｍの範囲外でもよく、中点以
外の場所（即ち、Ｌ1 ≠Ｌ2 ）で交差結合を行ってもよ
く、さらにまた非ＷＤＭシステム内に分散平衡型ケーブ
ルを用いてもよく、また本発明のケーブルは、正分散フ
ァイバと負分散ファイバの本数が等しくなくてもよい。
そしてソース波長において、異なる量の正分散と負分散
を有するファイバを用いてもよい。さらに本発明のケー
ブルは、正分散ファイバ負分散ファイバ以外の種類のフ
ァイバを含んでもよい。さらに管状部材あるいは補強部
材を有さない光学ケーブル等に用いてもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、ＤＣＦモジ
ュールを使用することなく４光子ミキシングを低減さ
せ、蓄積性分散をほぼゼロにするような光ファイバケー
ブルを提供するものである。本発明によれば様々なケー
ブル構成が開示され、同一ケーブル内に等しい数の正分
散ファイバと負分散ファイバとを有する。さらに本発明
のケーブルは、マトリックス材料により光ファイバの平
面状の列が一体にされて一群のファイバがプラスチック
チューブ内に包囲される。本発明のＷＤＭシステムは、
２つの分散平衡型ケーブルを相互接続し、あるケーブル
内の正分散ファイバは、別のケーブル内の負分差ファイ
バに接続されこれにより、４光子ミキシングと蓄積性分
散とを低減させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１ｋｍ長さの従来のガラスファイバの相対的グ
ループ遅延と波長との関係を表したグラフ
【図２】図１のガラスファイバの色素分散と波長との関
係を表したグラフ
【図３】二重保護コーティングを有する公知の光ファイ
バの斜視図
【図４】公知技術により分散を除去する分散補償型光フ
ァイバ（dispersion-compensating fiber（ＤＣＦ））
の使用例を表す図
【図５】二本の異なった光ファイバ（一本はソース波長
λs で正分散を有し、他方は負分散を有し）の色素分散
と波長との関係を表すグラフ
【図６】線形列上に正分散ファイバと負分散ファイバを
有する分散をバランスさせたケーブルのリボンを表す斜
視図
【図７】分散蓄積を最小にするために図６のリボン間の
相互接続を表す図
【図８】様々なタイプのリボンを含む分散バランス型ケ
ーブルの別の形状を表す図
【図９】正分散ファイバと負分散ファイバを有するグル
ープを有する分散をバランスさせた本発明のケーブルの
他の実施例を表す斜視図。
【図１０】ＤＣＦモジュールを用いることなく蓄積分散
をゼロにした分散をバランスさせた本発明のケーブルの
使用例を表す斜視図。
【符号の説明】
１，２ ファイバ １０ 光ファイバシステム １４ 第１光ファイバ １６ 第２光ファイバ １８ 光ソース ２０ 増幅器 ３０ 二重コート光ファイバケーブル ３１ 内側（第１コーティング）層 ３２ 外側（第２コーティング）層 ４０ 光ファイバ ４０−１ 第１グループ ４０−２ 第２グループ ４１ コア ４２ クラッド層 ６０，６１，６２ リボン ６０−１ 明るい色の部分 ６０−２ 暗い色の部分 ６５ マトリックス結合材料 ８０ 光ケーブル ８１ 管状部材 ８２ リップコード ８３ 吸水テープ ８４ コルゲート波状金属シールド ８５ 補強部材 ８６ プラスチックジャケット ９０ ケーブル構造体 ９０−１，９０−２ ユニット ９１ 管状部材 ９２ より糸バインダ １００ ＷＤＭシステム １０５ 交差結合 ２０１ 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アーサー エフ．ジュディ アメリカ合衆国，30306 ジョージア, フルトンカウンティ，アトランタ，ノー ス モーニングサイド ドライブ 1451 (72)発明者 ジェームス ジョセフ レフィ アメリカ合衆国，30307 ジョージア, デカルブカウンティ，アトランタ，エ ヌ．イー．，デュランド ドライブ 472 (56)参考文献 特開 昭53−130045（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−87004（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168046（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ソース波長λs で、光信号を伝送するの
    に適した （Ａ）第１タイプの光ファイバと、 （Ｂ）第２タイプの光ファイバと、を有する分散平衡型
    光ケーブル（６０，８０，９０）において、 前記（Ａ）の第１タイプの光ファイバは、正色素分散を
    有し、この正分散ファイバの分散の絶対値の平均は、ソ
    ース波長λs で０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以上であり、 前記（Ｂ）の第２タイプの光ファイバは、負色素分散を
    有し、この負分散ファイバの分散の絶対値の平均は、ソ
    ース波長λs で０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以上であること
    を特徴とする分散平衡型光ファイバケーブル。
  2. 【請求項２】 前記分散平衡型光ファイバケーブル内に
    含まれる光前記第１タイプの光ファイバと第２タイプの
    光ファイバの本数は等しいことを特徴とする請求項１の
    ケーブル。
  3. 【請求項３】 前記ソース波長λs は、１５３０ｎｍ＜
    λs ＜１５６５ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請
    求項１のケーブル。
  4. 【請求項４】 前記第１タイプの光ファイバと第２タイ
    プの光ファイバは、シングルモードファイバで、 （ｉ）波長１５５０ｎｍで、０．２６ｄＢ／ｋｍ以下の
    減衰量と、 （ｉｉ）１４５０ｎｍ以下の遮断波長と、 （ｉｉｉ）０．１ｐｓ（ｎｍ2 −ｋｍ）以下の分散傾斜
    を有し、１５５０ｎｍにおける平均色素分散の絶対値
    は、０．８−４．６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に入るこ
    とを特徴とする請求項３のケーブル。
  5. 【請求項５】 第１タイプの光ファイバの平均色素分散
    Ｄ1 と第２タイプの光ファイバの平均色素分散Ｄ2 と
    は、Ｄ2 の絶対値はＤ1 の絶対値の６５−８０％である
    関係を有することを特徴とする請求項４のケーブル。
  6. 【請求項６】 前記（Ａ）の第１タイプの光ファイバ
    は、１５５０ｎｍで約＋２．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ平均色
    素分散を有することを特徴とする請求項５のケーブル。
  7. 【請求項７】 前記（Ｂ）の第２タイプの光ファイバ
    は、１５５０ｎｍで約−１．６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ平均色
    素分散を有することを特徴とする請求項４のケーブル。
  8. 【請求項８】 前記（Ａ）の第１タイプの光ファイバ
    は、第１ユニット（９０−１）に一体に組み立てられて
    バインダ（９２）でラップされ、 前記（Ｂ）の第２タイプの光ファイバは、第２ユニット
    （９０−２）に一体に組み立てられてバインダ（９２）
    でラップされることを特徴とする請求項１のケーブル。
  9. 【請求項９】 前記第１タイプと第２タイプの光ファイ
    バは、平面状のアレイに結合され、 前記光ファイバは、互いに平行な縦軸を有することを特
    徴とする請求項１のケーブル。
  10. 【請求項１０】 前記第１タイプの光ファイバ（６１）
    と第２タイプの光ファイバ（６２）を包囲するプラスチ
    ック製管状部材（８１）と、 前記管状部材を包囲するプラスチック製ジャケット（８
    ６）と、 前記ケーブル内に配置される補強部材（８５）をさらに
    有することを特徴とする請求項１のケーブル。
  11. 【請求項１１】 前記第１タイプの光ファイバは、第１
    平面状アレイ（６１）に一体に結合され、 前記第２タイプの光ファイバは、第２平面状アレイ（６
    ２）に一体に結合され、 各平面状アレイは、互いに平行な軸を有する光ファイバ
    を含むことを特徴とする請求項１０のケーブル。
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