JP3808290B2 - 分散シフト光ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分散シフト光ファイバに関し、大きな有効コア断面積を有し、かつ小さい分散スロープを有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ増幅器を用いた光増幅中継伝送システムなどの長距離システムにおいては、非線形光学効果を低減することが重要である。非線形光学効果の程度は非線形定数というパラメータが指針となる。非線形定数はｎ２／Ａｅｆｆで示される。ここでｎ２は非線形屈折率、Ａｅｆｆは有効コア断面積である。ｎ２は材料によりほぼ一定の値をとるため、Ａｅｆｆを拡大することは非線形光学効果を低減するのに効果的な手法である。
一方、大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、波長分散値の抑制と、分散スロープの低減が要求される。波長多重伝送システムにおいて、伝送帯域に零分散波長が存在すると四光子混合と呼ばれる非線形効果により伝送品質が低下することが知られている。一方、大きな波長分散値は信号波形の劣化を伴うため、ある程度の大きさに抑制することが必要である。これらの相反する要求を満足するために、使用波長帯における波長分散値を狭い範囲に制御したノンゼロ分散シフトファイバと呼ばれる光ファイバが開発されている。
また波長多重伝送システムにおいては、分散スロープの低減も重要である。分散スロープとは、波長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に波長分散値（ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ）をとって分散値をプロットした際の曲線の勾配である。波長多重伝送システムにおいては、伝送線路（光ファイバ）の分散スロープが大きいと、各波長間の波長分散値の違いが大きくなる。このため、波長によっては非常に大きな分散値をとることになり、チャンネルにより伝送品質が大きく異なる等の不都合が生じる。したがって分散スロープを小さくすることが要求される。
以上のＡｅｆｆや分散に求められる特性の具体的な値は、適用されるシステムにより異なってくる。例えば、海底システムのように非常に長い距離の伝搬を行うシステムでは、Ａｅｆｆ拡大による非線形効果低減が求められる。一方、数十ｋｍから数百ｋｍ程度までのシステムでは、分散スロープの低減による広い波長帯での分散値の抑制が求められることがある。さらに、光通信システムの伝送路として、実質的にシングルモードであること、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つことが最低限の条件として要求される。
【０００３】
そこで、最近では、例えば特開平１０−６２６４０号公報、特開平１０−２９３２２５号公報、特開平８−２２０３６２号公報、特開平１０−２４６８３０号公報などにおいて、様々な屈折率分布形状（屈折率プロファイル）を用いて、ある程度Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図る提案がなされてきた。
【０００４】
図４（ａ）〜図４（ｃ）はこのような分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の例を示したものである。
図４（ａ）はデュアルシェイプコア型（階段型）の屈折率分布形状の一例を示したもので、符号１１は中心コア部であり、その外周上に、この中心コア部１１よりも低屈折率の階段コア部１２が設けられてコア１４が形成されている。そして、このコア１４の外周上に、前記階段コア部１２よりも低屈折率のクラッド１７が設けられている。
本出願人は、デュアルシェイプコア型の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおて、Ａｅｆｆの拡大を目指したものとして、細径解を用いたものを特開平８−２２０３６２号公報に開示した。
なお、従来、ある波長において、分散シフト光ファイバのコア径を、屈折率分布形状の相似形を保ったまま拡大していくと、波長分散値が所望の値になる解が２つ以上存在することが知られている。このとき、曲げ損失やカットオフ波長特性などが比較的実用的な範囲にある解のうち、相対的にコア径が細い解を細径解、太い解を太径解と呼んでいる。
【０００５】
図４（ｂ）は、セグメントコア型の屈折率分布形状の一例を示したもので、高屈折率の中心コア部２１の外周上に低屈折率の中間部２２が設けられ、この中間部２２の外周上に、この中間部２２よりも高屈折率で、かつ前記中心コア部２１よりも低屈折率のリングコア部２３が設けられてコア２４が構成されている。さらにこのリングコア部２３の外周上に、前記中間部２２よりも低屈折率の第１クラッド２５が設けられ、この第１クラッド２５の外周上に、この第１クラッド２５よりも高屈折率で、かつ前記中間部２２よりも低屈折率の第２クラッド２６が設けられてクラッド２７が構成されている。
なお、本出願人は、セグメントコア型の屈折率分布形状において、太径解を用いることにより、Ａｅｆｆの拡大よりも分散スロープの低減が厳しく要求される光通信システムに適した分散シフト光ファイバを、特開平１１−１１９０４５号公報において開示した。
【０００６】
図４（ｃ）は、Ｏリング型の屈折率分布形状の一例を示したもので、中心の低屈折率の中心コア部３１の外周上に高屈折率の周辺コア部３２が設けられて２層構造のコア３４が構成されている。そして、このコア３４の外周上に、前記周辺コア部３２よりも低屈折率のクラッド３７が設けられることにより、クラッド３７を含めて３層構造の凹型の屈折率分布形状が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている分散シフト光ファイバにおいては、実質的にシングルモードであることや、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つという条件下では、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を同時に十分に満足することは困難であった。
例えば、特開平８−２２０３６２号公報に開示された細径解を用いたデュアルシェイプコア型のものは、分散スロープが最小で０．１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2 前後程度であったため、分散スロープの低減が厳しく要求されるシステムに適用するには不十分な場合があった。
また、特開平１１−１１９０４５号公報に開示された太径解を用いたセグメントコア型のものは、ある程度最近の波長多重伝送システムにおける要求特性に近いものが得られる。しかしながら、屈折率が増減する５層構造からなる屈折率分布形状であるため、各層の位置、幅、形状などによって微妙に特性が変化する。よって、製造時に、各層の半径、比屈折率差などの構造パラメータの高度な制御性が要求され、その結果、製品歩留まりの向上に限界があった。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、実質的にシングルモードであり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であるという条件を満足し、かつ十分にＡｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができる分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
さらにはできるだけ簡単な屈折率分布形状で、所望の特性を効率よく得られる分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、デュアルシェイプコア型の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、太径解を用い、各層の構造パラメータの範囲や、構造パラメータの各層間の関係を最適化することによって、前記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、前記課題を解決するために、本発明においては、以下のような解決手段を提案する。第１の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５〜１０、Δ２／Δ１が０．０６〜０．１４、Δ１が０．６００〜０．６６０％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６２〜０．０７６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．６４〜−１．８９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第２の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５．０〜７．０、Δ２／Δ１が０．０８６〜０．１１４、Δ１が０．７０〜０．７５％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６８〜０．０７９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−５．１０〜−３．９９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第３の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなり、該クラッドが、階段コア部の外周上に設けられた第１クラッドと、該第１クラッドの外周上に設けられた、該第１クラッドよりも高屈折率の第２クラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、第１クラッドの半径をｒ３、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２、第１クラッドの比屈折率差をΔ３としたとき、ｒ２／ｒ１が７〜１０、Δ２／Δ１が０．０９〜０．１、Δ１が０．６１〜０．６２５％、Δ３が−０．３〜０．０６％、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．５〜２．０であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６４〜０．０７２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．４０〜−１．９３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第１の例を示したものである。
この屈折率分布形状は、中心コア部１の外周上に階段コア部２が設けられてなるコア４と、その外周上に設けられた一律の屈折率を有する一層構造のクラッド７とから構成されている。
前記中心コア部１は最も高屈折率であり、前記階段コア部２はこの中心コア部１よりも低屈折率であり、また、クラッド７はこの階段コア部２よりも低屈折率である。
また、図中符号ｒ１、ｒ２は、それぞれ、中心コア部１と階段コア部２の半径を示し、Δ１、Δ２は、それぞれ、クラッド７の屈折率を基準にしたときの中心コア部１の比屈折率差と階段コア部２の比屈折率差を示している。
【００１１】
この例において、例えば中心コア部１と階段コア部２は屈折率を上昇させる作用を有するゲルマニウムを添加したゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド７は純石英ガラスから構成されている。
なお、分散シフト光ファイバの屈折率分布形状においては、図１（ａ）に示したように各層（中心コア部１、階段コア部２、クラッド７）の境界が明確ではなく、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよく、実効的に本発明の分散シフト光ファイバとしての特性を得ることができれば特に限定することはない。
【００１２】
本発明の分散シフト光ファイバは１４９０〜１６２５ｎｍ、一般的には１４９０〜１６１０ｎｍにわたる波長範囲を主たる使用波長帯とし、実施の仕様に際しては、これらの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される。これらの波長帯は、光通信システムに用いる光ファイバ増幅器による増幅波長帯などにより大きく３つの波長帯に区分されている。すなわち、１４９０〜１５３０ｎｍにわたる波長帯をＳ−ｂａｎｄ、１５３０〜１５６５ｎｍにわたる波長帯をＣ−ｂａｎｄ、１５６５〜１６２５ｎｍ、一般的には１４９０〜１６１０ｎｍにわたる波長帯をＬ−ｂａｎｄと称することが多い。現在用いられているシステムは、主としてＣ−ｂａｎｄを用いたものであるが、伝送容量増帯の要求に対応するために、Ｃ−ｂａｎｄに加えてＬ−ｂａｎｄの利用を想定したシステムの開発が進められている。
【００１３】
Ａｅｆｆは以下の式から求められるものである。
【００１４】
【数１】
【００１５】
本発明において、使用波長帯におけるＡｅｆｆが４５μｍ2未満であると、非線形効果の抑制が不十分である。Ａｅｆｆが７０μｍ2をこえるものは製造が困難である。
【００１６】
また、使用波長帯における分散スロープは、上述のように小さい程好ましく、本発明において、使用波長帯における分散スロープは０．０５〜０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2という非常に小さい値を実現することができる。０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2をこえると波長分散値の波長依存性が大きくなり、本発明においては、波長多重伝送システムへの適用に不都合となる場合がある。０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2未満のものは製造が困難である。
【００１７】
曲げ損失は、使用波長帯において曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値をいうものとする。
曲げ損失は小さい程好ましく、本発明において、曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは４０ｄＢ／ｍ以下とされる。１００ｄＢ／ｍをこえると、分散シフト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどによって伝送損失が劣化しやすく、敷設時や取り扱い時に余分な損失を生じやすくなるため不都合である。
【００１８】
波長分散値は、−０．５〜−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲とされる。−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも大きいと波長分散値が零に近くなり、非線形効果の一つである４光子混合が発生しやすくなるため不都合である。また、−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも小さいと、分散による波形歪みが生じ、伝送特性の劣化が大きくなるため不都合が生じる。ただし、中継距離などシステムの設計により、実際に許容される分散値の範囲は変化することがある。
【００１９】
また、本発明の分散シフト光ファイバはシングルモード光ファイバであるため、使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬を保証するカットオフ波長を有する必要がある。
通常のカットオフ波長は、ＣＣＩＴＴの２ｍ法（以下２ｍ法と記す）による値によって規定されている。しかし、実際の長尺の使用状態においては、この値が使用波長帯の下限値よりも長波長側であってもシングルモード伝搬が可能である。
【００２０】
したがって、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、２ｍ法で規定されるカットオフ波長は、分散シフト光ファイバの使用長さと使用波長帯によってシングルモード伝搬可能であるように設定する。具体的には、例えば２ｍ法におけるカットオフ波長が１．８μｍ以下であれば、５０００ｍ程度以上の長尺の状態で、上述の使用波長帯におけるシングルモード伝搬を実現することができる。
【００２１】
このような特性を満足するための構成について、検討の経緯とともに以下に説明する。
まず、本発明においては、上述のようにコア径として太径解を用いる。具体的には、シミュレーションによって後述するｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１、Δ１の数値範囲を満足する各構造パラメータを設定するにおいて、コア径が太径解になるように設定し、かつ、上述の所望の使用波長帯において、Ａｅｆｆ、分散スロープなどの特性値を満足する設計条件を定める。なお、本発明の分散シフト光ファイバの実際の製造方法としては、ＣＶＤ法、ＶＡＤ法などの従来法を適用することができる。
【００２２】
図２は、この第１の例の屈折率分布形状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
グラフ中に示されている◇、△、＋にそれぞれ対応する５、７、１０は、図１（ａ）に示した中心コア部１と階段コア部２の半径の比率であるｒ２／ｒ１（階段倍率）の値である。横軸はＡｅｆｆ、縦軸は分散スロープを示している。
【００２３】
このグラフより、ｒ２／ｒ１が大きい程、Ａｅｆｆが拡大する傾向があり、かつ分散スロープが小さくなる傾向があることがわかる。また、上述の波長分散値と曲げ損失の数値範囲を満足するためには、ｒ２／ｒ１は４倍以上に設定すると好ましい。４倍未満の場合は、従来の分散シフト光ファイバよりも良好な特性を実現することが困難となる。１２倍をこえると、製造性が低下するため、不都合である。
また、△２／△１は０．０５〜０．１５であることが望ましい。０．０５未満の場合は、曲げ損失が大きくなるため不都合である。０．１５をこえるとカットオフ波長が長くなり、シングルモード伝送を維持できなくなる場合がある。
また、Δ１は０．５５〜０．８５％とされる。０．５５％未満の場合は波長分散値を所望の値、すなわち使用波長帯において−０．５〜−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲内に設定することが困難になる。Δ１を大きくすると、分散値を小さくすることが可能になるが、０．８５％をこえるとＡｅｆｆを十分に大きくすることが不可能になり不都合である。
そして、これらｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１およびΔ１の数値範囲からの数値の組み合わせにおいて、本発明の分散シフト光ファイバの特性を満足するものを選択して設計する。
なお、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、ｒ２、すなわちコアの半径は特に限定するものではない。通常１０〜２５μｍの範囲となる。また、クラッド７の外径は、通常約１２５μｍとされる。
【００２４】
表１に、このような条件を満足する分散シフト光ファイバの具体的な設計例を示す。表中のλcfは２ｍ法によるファイバカットオフ波長、λopは特性の測定波長、ＭＦＤはモードフィールド径を示す。
いずれの例においてもＡｅｆｆ、分散スロープ、波長分散値、曲げ損失、カットオフ波長の好ましい数値範囲を満足し、波長多重伝送システムに適した特性が得られている。
図５に示したグラフ（ａ）は、表１に示したプロファイルにおける波長分散値の波長依存性の例を示したものである。表１に示した各プロファイルは、いずれもほぼ同様な波長依存性を持っており、１５７０ｎｍ付近までのＣ−ｂａｎｄと呼ばれる領域において、−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の分散値をとっており、Ｃ−ｂａｎｄを用いたＷＤＭ（wave-length division multiplexing；波長分割多重 ）伝送システムに適した光ファイバであることが分かる。
また図５中のグラフ（ｂ）で示されるような波長分散値の波長依存性をとる場合には、−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の波長分散値をとる範囲を１６００ｎｍ付近まで拡大することができる。つまり図５のグラフ（ａ）に示されるような特性を持つ光ファイバに比べて、図５のグラフ（ｂ）に示されるような特性を持つ光ファイバによれば、ＷＤＭ伝送システムに利用可能な波長範囲を拡大することが可能となる。図５のグラフ（ｂ）に示されるような特性を実現するプロファイル設計例を表２に示す。
【００２５】
【表１】
【表２】
【００２６】
図１（ｂ）は本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第２の例を示したものである。
この屈折率分布形状が上述の第１の例の屈折率分布形状と異なるところは、クラッド７が第１クラッド５と第２クラッド６とからなる２層構造となっている点である。
このクラッド７において、最も外側の第２クラッド６の屈折率が高く、第１クラッド５は、この第２クラッド６よりも低屈折率となっている。
また、図中符号ｒ３は第１クラッド５の半径、Δ３は、最も外側の第２クラッド６の屈折率を基準にしたときの第１クラッド５の比屈折率差である。なお、ｒ１、ｒ２は図１（ａ）に示したものと同様であり、Δ１、Δ２は、それぞれ、第２クラッド６の屈折率を基準にしたときの中心コア部１の比屈折率差と階段コア部２の比屈折率差を示している。
【００２７】
この例において、例えば中心コア部１と階段コア部２はゲルマニウム添加石英ガラス、第１クラッド５は屈折率を下降させる作用を有するフッ素を添加したフッ素添加石英ガラス、第２クラッド６は純石英ガラスから構成されている。
なお、各層（中心コア部１、階段コア部２、第１クラッド５、第２クラッド６）の境界が明確ではなく、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよいことは、第１の例と同様である。
第２の例の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいては、中心コア部１と階段コア部２のそれぞれの構造パラメータ（ｒ１、Δ１）および（ｒ２、Δ２）が、上述の第１の例において示したｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１、Δ１の数値範囲を満足するように、かつ、本発明のＡｅｆｆなどの特性値を実現できるように設定することにより、第１の例と同様の効果が得られる。
【００２８】
さらに、第１クラッド５を付加した構成としたことにより、第１の例と比較して、より曲げ損失を低減することが可能となる。特に限定するものではないが、この第２の例の屈折率分布形状を採用することにより、曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは４０ｄＢ／ｍ以下に設定することができる。
また、構造パラメータの設定（組み合わせ）によっては、さらにカットオフ波長を短くすることができ、また、さらにＡｅｆｆを拡大できるという効果を得ることができる。
【００２９】
図３は、Δ１、Δ２、ｒ１、ｒ２を固定し、Δ３とｒ３を変化させたときの、Δ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の組み合わせによる曲げ損失の変化を示したグラフである。横軸は（ｒ３−ｒ２）／ｒ１、縦軸はΔ３の値を示している。
このグラフより、Δ３が零からマイナスにシフトする程、すなわち第１クラッド５の屈折率が小さくなり、第１クラッド５による屈折率の落ち込みが大きくなる程、曲げ損失が小さくなる傾向がある。また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１、すなわちｒ３の値が大きくなる程、曲げ損失が小さくなる傾向がある。
【００３０】
このように、曲げ損失はΔ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１との組み合わせによって変化するため、曲げ損失の好ましい数値範囲を満足するための第１クラッド５の構造パラメータ（Δ３、ｒ３）の設定においては、比較的自由度が大きい。
例えば図３において、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．６、△３が−０．１８％の組み合わせと、（ｒ３−ｒ２）／ｒが１．８、△３が−０．０５％の組み合わせとでは、いずれも３０ｄＢ／ｍ程度の曲げ損失を得ることができる。よって、曲げ損失のみを考えれば、これらのうちのいずれの組み合わせを採用してもよいことになる。
しかしながら、△３が小さくなると（マイナス側にシフトすると）伝送損失が悪化する傾向があるため、△３は−０．３％以上であることが望ましい。
また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が大きくなると（ｒ３が大きくなると）、製造上問題が生じるので、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は４．０以下に設定すると好ましい。さらに、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が小さくなると、△３を小さく設定する必要があるため、伝送損失が劣化する傾向があり、また、製造上においても問題が生じるため、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は０．２以上であることが好ましい。
【００３１】
表３は、このような条件を満足する分散シフト光ファイバの具体的な設計例を示したものである。いずれも本発明のＡｅｆｆ、分散スロープ、波長分散値、曲げ損失、カットオフ波長の好ましい数値範囲を満足し、波長多重伝送システムに適した特性が得られている。この表の設計例は主としてＣ−ｂａｎｄでの適用を想定した例となっている。第１の例と同様に、Ｃ−ｂａｎｄのみならずＬ−ｂａｎｄでの仕様も想定した設計が可能である。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、実質的にシングルモードであり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であるという条件を満足し、かつ十分にＡｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができる分散シフト光ファイバが得られ、特に本発明においては、非常に小さい分散スロープの値を実現することができる。
よって、特に波長多重伝送システムに対して最適な分散シフト光ファイバを提供することができる。
また、比較的簡単な屈折率分布形状を有するため、製造時に制御すべき構造パラメータの数が少なく、製造上有利であり、所望の特性を効率よく得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）、図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第１の例と第２の例を示した図である。
【図２】 図１（ａ）に示した第１の例の屈折率分布形状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
【図３】 図１（ｂ）に示した第２の例の屈折率分布形状を用いた場合のΔ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の組み合わせによる曲げ損失の変化を示したグラフである。
【図４】 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、従来の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の例を示した図である。
【図５】 本発明に係る分散シフト光ファイバの波長分散値の波長依存性の例を示したグラフである。
【符号の説明】
１…中心コア部、２…階段コア部、４…コア、
５…第１クラッド、６…第２クラッド、７…クラッド。
【発明の属する技術分野】
本発明は分散シフト光ファイバに関し、大きな有効コア断面積を有し、かつ小さい分散スロープを有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ増幅器を用いた光増幅中継伝送システムなどの長距離システムにおいては、非線形光学効果を低減することが重要である。非線形光学効果の程度は非線形定数というパラメータが指針となる。非線形定数はｎ２／Ａｅｆｆで示される。ここでｎ２は非線形屈折率、Ａｅｆｆは有効コア断面積である。ｎ２は材料によりほぼ一定の値をとるため、Ａｅｆｆを拡大することは非線形光学効果を低減するのに効果的な手法である。
一方、大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、波長分散値の抑制と、分散スロープの低減が要求される。波長多重伝送システムにおいて、伝送帯域に零分散波長が存在すると四光子混合と呼ばれる非線形効果により伝送品質が低下することが知られている。一方、大きな波長分散値は信号波形の劣化を伴うため、ある程度の大きさに抑制することが必要である。これらの相反する要求を満足するために、使用波長帯における波長分散値を狭い範囲に制御したノンゼロ分散シフトファイバと呼ばれる光ファイバが開発されている。
また波長多重伝送システムにおいては、分散スロープの低減も重要である。分散スロープとは、波長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に波長分散値（ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ）をとって分散値をプロットした際の曲線の勾配である。波長多重伝送システムにおいては、伝送線路（光ファイバ）の分散スロープが大きいと、各波長間の波長分散値の違いが大きくなる。このため、波長によっては非常に大きな分散値をとることになり、チャンネルにより伝送品質が大きく異なる等の不都合が生じる。したがって分散スロープを小さくすることが要求される。
以上のＡｅｆｆや分散に求められる特性の具体的な値は、適用されるシステムにより異なってくる。例えば、海底システムのように非常に長い距離の伝搬を行うシステムでは、Ａｅｆｆ拡大による非線形効果低減が求められる。一方、数十ｋｍから数百ｋｍ程度までのシステムでは、分散スロープの低減による広い波長帯での分散値の抑制が求められることがある。さらに、光通信システムの伝送路として、実質的にシングルモードであること、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つことが最低限の条件として要求される。
【０００３】
そこで、最近では、例えば特開平１０−６２６４０号公報、特開平１０−２９３２２５号公報、特開平８−２２０３６２号公報、特開平１０−２４６８３０号公報などにおいて、様々な屈折率分布形状（屈折率プロファイル）を用いて、ある程度Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図る提案がなされてきた。
【０００４】
図４（ａ）〜図４（ｃ）はこのような分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の例を示したものである。
図４（ａ）はデュアルシェイプコア型（階段型）の屈折率分布形状の一例を示したもので、符号１１は中心コア部であり、その外周上に、この中心コア部１１よりも低屈折率の階段コア部１２が設けられてコア１４が形成されている。そして、このコア１４の外周上に、前記階段コア部１２よりも低屈折率のクラッド１７が設けられている。
本出願人は、デュアルシェイプコア型の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおて、Ａｅｆｆの拡大を目指したものとして、細径解を用いたものを特開平８−２２０３６２号公報に開示した。
なお、従来、ある波長において、分散シフト光ファイバのコア径を、屈折率分布形状の相似形を保ったまま拡大していくと、波長分散値が所望の値になる解が２つ以上存在することが知られている。このとき、曲げ損失やカットオフ波長特性などが比較的実用的な範囲にある解のうち、相対的にコア径が細い解を細径解、太い解を太径解と呼んでいる。
【０００５】
図４（ｂ）は、セグメントコア型の屈折率分布形状の一例を示したもので、高屈折率の中心コア部２１の外周上に低屈折率の中間部２２が設けられ、この中間部２２の外周上に、この中間部２２よりも高屈折率で、かつ前記中心コア部２１よりも低屈折率のリングコア部２３が設けられてコア２４が構成されている。さらにこのリングコア部２３の外周上に、前記中間部２２よりも低屈折率の第１クラッド２５が設けられ、この第１クラッド２５の外周上に、この第１クラッド２５よりも高屈折率で、かつ前記中間部２２よりも低屈折率の第２クラッド２６が設けられてクラッド２７が構成されている。
なお、本出願人は、セグメントコア型の屈折率分布形状において、太径解を用いることにより、Ａｅｆｆの拡大よりも分散スロープの低減が厳しく要求される光通信システムに適した分散シフト光ファイバを、特開平１１−１１９０４５号公報において開示した。
【０００６】
図４（ｃ）は、Ｏリング型の屈折率分布形状の一例を示したもので、中心の低屈折率の中心コア部３１の外周上に高屈折率の周辺コア部３２が設けられて２層構造のコア３４が構成されている。そして、このコア３４の外周上に、前記周辺コア部３２よりも低屈折率のクラッド３７が設けられることにより、クラッド３７を含めて３層構造の凹型の屈折率分布形状が構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている分散シフト光ファイバにおいては、実質的にシングルモードであることや、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つという条件下では、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を同時に十分に満足することは困難であった。
例えば、特開平８−２２０３６２号公報に開示された細径解を用いたデュアルシェイプコア型のものは、分散スロープが最小で０．１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2 前後程度であったため、分散スロープの低減が厳しく要求されるシステムに適用するには不十分な場合があった。
また、特開平１１−１１９０４５号公報に開示された太径解を用いたセグメントコア型のものは、ある程度最近の波長多重伝送システムにおける要求特性に近いものが得られる。しかしながら、屈折率が増減する５層構造からなる屈折率分布形状であるため、各層の位置、幅、形状などによって微妙に特性が変化する。よって、製造時に、各層の半径、比屈折率差などの構造パラメータの高度な制御性が要求され、その結果、製品歩留まりの向上に限界があった。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、実質的にシングルモードであり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であるという条件を満足し、かつ十分にＡｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができる分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
さらにはできるだけ簡単な屈折率分布形状で、所望の特性を効率よく得られる分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、デュアルシェイプコア型の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、太径解を用い、各層の構造パラメータの範囲や、構造パラメータの各層間の関係を最適化することによって、前記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、前記課題を解決するために、本発明においては、以下のような解決手段を提案する。第１の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５〜１０、Δ２／Δ１が０．０６〜０．１４、Δ１が０．６００〜０．６６０％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６２〜０．０７６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．６４〜−１．８９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第２の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５．０〜７．０、Δ２／Δ１が０．０８６〜０．１１４、Δ１が０．７０〜０．７５％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６８〜０．０７９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−５．１０〜−３．９９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第３の発明は、高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなり、該クラッドが、階段コア部の外周上に設けられた第１クラッドと、該第１クラッドの外周上に設けられた、該第１クラッドよりも高屈折率の第２クラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、第１クラッドの半径をｒ３、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２、第１クラッドの比屈折率差をΔ３としたとき、ｒ２／ｒ１が７〜１０、Δ２／Δ１が０．０９〜０．１、Δ１が０．６１〜０．６２５％、Δ３が−０．３〜０．０６％、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．５〜２．０であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６４〜０．０７２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．４０〜−１．９３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第１の例を示したものである。
この屈折率分布形状は、中心コア部１の外周上に階段コア部２が設けられてなるコア４と、その外周上に設けられた一律の屈折率を有する一層構造のクラッド７とから構成されている。
前記中心コア部１は最も高屈折率であり、前記階段コア部２はこの中心コア部１よりも低屈折率であり、また、クラッド７はこの階段コア部２よりも低屈折率である。
また、図中符号ｒ１、ｒ２は、それぞれ、中心コア部１と階段コア部２の半径を示し、Δ１、Δ２は、それぞれ、クラッド７の屈折率を基準にしたときの中心コア部１の比屈折率差と階段コア部２の比屈折率差を示している。
【００１１】
この例において、例えば中心コア部１と階段コア部２は屈折率を上昇させる作用を有するゲルマニウムを添加したゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド７は純石英ガラスから構成されている。
なお、分散シフト光ファイバの屈折率分布形状においては、図１（ａ）に示したように各層（中心コア部１、階段コア部２、クラッド７）の境界が明確ではなく、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよく、実効的に本発明の分散シフト光ファイバとしての特性を得ることができれば特に限定することはない。
【００１２】
本発明の分散シフト光ファイバは１４９０〜１６２５ｎｍ、一般的には１４９０〜１６１０ｎｍにわたる波長範囲を主たる使用波長帯とし、実施の仕様に際しては、これらの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される。これらの波長帯は、光通信システムに用いる光ファイバ増幅器による増幅波長帯などにより大きく３つの波長帯に区分されている。すなわち、１４９０〜１５３０ｎｍにわたる波長帯をＳ−ｂａｎｄ、１５３０〜１５６５ｎｍにわたる波長帯をＣ−ｂａｎｄ、１５６５〜１６２５ｎｍ、一般的には１４９０〜１６１０ｎｍにわたる波長帯をＬ−ｂａｎｄと称することが多い。現在用いられているシステムは、主としてＣ−ｂａｎｄを用いたものであるが、伝送容量増帯の要求に対応するために、Ｃ−ｂａｎｄに加えてＬ−ｂａｎｄの利用を想定したシステムの開発が進められている。
【００１３】
Ａｅｆｆは以下の式から求められるものである。
【００１４】
【数１】
本発明において、使用波長帯におけるＡｅｆｆが４５μｍ2未満であると、非線形効果の抑制が不十分である。Ａｅｆｆが７０μｍ2をこえるものは製造が困難である。
【００１６】
また、使用波長帯における分散スロープは、上述のように小さい程好ましく、本発明において、使用波長帯における分散スロープは０．０５〜０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2という非常に小さい値を実現することができる。０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2をこえると波長分散値の波長依存性が大きくなり、本発明においては、波長多重伝送システムへの適用に不都合となる場合がある。０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2未満のものは製造が困難である。
【００１７】
曲げ損失は、使用波長帯において曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値をいうものとする。
曲げ損失は小さい程好ましく、本発明において、曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは４０ｄＢ／ｍ以下とされる。１００ｄＢ／ｍをこえると、分散シフト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどによって伝送損失が劣化しやすく、敷設時や取り扱い時に余分な損失を生じやすくなるため不都合である。
【００１８】
波長分散値は、−０．５〜−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲とされる。−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも大きいと波長分散値が零に近くなり、非線形効果の一つである４光子混合が発生しやすくなるため不都合である。また、−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも小さいと、分散による波形歪みが生じ、伝送特性の劣化が大きくなるため不都合が生じる。ただし、中継距離などシステムの設計により、実際に許容される分散値の範囲は変化することがある。
【００１９】
また、本発明の分散シフト光ファイバはシングルモード光ファイバであるため、使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬を保証するカットオフ波長を有する必要がある。
通常のカットオフ波長は、ＣＣＩＴＴの２ｍ法（以下２ｍ法と記す）による値によって規定されている。しかし、実際の長尺の使用状態においては、この値が使用波長帯の下限値よりも長波長側であってもシングルモード伝搬が可能である。
【００２０】
したがって、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、２ｍ法で規定されるカットオフ波長は、分散シフト光ファイバの使用長さと使用波長帯によってシングルモード伝搬可能であるように設定する。具体的には、例えば２ｍ法におけるカットオフ波長が１．８μｍ以下であれば、５０００ｍ程度以上の長尺の状態で、上述の使用波長帯におけるシングルモード伝搬を実現することができる。
【００２１】
このような特性を満足するための構成について、検討の経緯とともに以下に説明する。
まず、本発明においては、上述のようにコア径として太径解を用いる。具体的には、シミュレーションによって後述するｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１、Δ１の数値範囲を満足する各構造パラメータを設定するにおいて、コア径が太径解になるように設定し、かつ、上述の所望の使用波長帯において、Ａｅｆｆ、分散スロープなどの特性値を満足する設計条件を定める。なお、本発明の分散シフト光ファイバの実際の製造方法としては、ＣＶＤ法、ＶＡＤ法などの従来法を適用することができる。
【００２２】
図２は、この第１の例の屈折率分布形状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
グラフ中に示されている◇、△、＋にそれぞれ対応する５、７、１０は、図１（ａ）に示した中心コア部１と階段コア部２の半径の比率であるｒ２／ｒ１（階段倍率）の値である。横軸はＡｅｆｆ、縦軸は分散スロープを示している。
【００２３】
このグラフより、ｒ２／ｒ１が大きい程、Ａｅｆｆが拡大する傾向があり、かつ分散スロープが小さくなる傾向があることがわかる。また、上述の波長分散値と曲げ損失の数値範囲を満足するためには、ｒ２／ｒ１は４倍以上に設定すると好ましい。４倍未満の場合は、従来の分散シフト光ファイバよりも良好な特性を実現することが困難となる。１２倍をこえると、製造性が低下するため、不都合である。
また、△２／△１は０．０５〜０．１５であることが望ましい。０．０５未満の場合は、曲げ損失が大きくなるため不都合である。０．１５をこえるとカットオフ波長が長くなり、シングルモード伝送を維持できなくなる場合がある。
また、Δ１は０．５５〜０．８５％とされる。０．５５％未満の場合は波長分散値を所望の値、すなわち使用波長帯において−０．５〜−８．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲内に設定することが困難になる。Δ１を大きくすると、分散値を小さくすることが可能になるが、０．８５％をこえるとＡｅｆｆを十分に大きくすることが不可能になり不都合である。
そして、これらｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１およびΔ１の数値範囲からの数値の組み合わせにおいて、本発明の分散シフト光ファイバの特性を満足するものを選択して設計する。
なお、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、ｒ２、すなわちコアの半径は特に限定するものではない。通常１０〜２５μｍの範囲となる。また、クラッド７の外径は、通常約１２５μｍとされる。
【００２４】
表１に、このような条件を満足する分散シフト光ファイバの具体的な設計例を示す。表中のλcfは２ｍ法によるファイバカットオフ波長、λopは特性の測定波長、ＭＦＤはモードフィールド径を示す。
いずれの例においてもＡｅｆｆ、分散スロープ、波長分散値、曲げ損失、カットオフ波長の好ましい数値範囲を満足し、波長多重伝送システムに適した特性が得られている。
図５に示したグラフ（ａ）は、表１に示したプロファイルにおける波長分散値の波長依存性の例を示したものである。表１に示した各プロファイルは、いずれもほぼ同様な波長依存性を持っており、１５７０ｎｍ付近までのＣ−ｂａｎｄと呼ばれる領域において、−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の分散値をとっており、Ｃ−ｂａｎｄを用いたＷＤＭ（wave-length division multiplexing；波長分割多重 ）伝送システムに適した光ファイバであることが分かる。
また図５中のグラフ（ｂ）で示されるような波長分散値の波長依存性をとる場合には、−０．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下の波長分散値をとる範囲を１６００ｎｍ付近まで拡大することができる。つまり図５のグラフ（ａ）に示されるような特性を持つ光ファイバに比べて、図５のグラフ（ｂ）に示されるような特性を持つ光ファイバによれば、ＷＤＭ伝送システムに利用可能な波長範囲を拡大することが可能となる。図５のグラフ（ｂ）に示されるような特性を実現するプロファイル設計例を表２に示す。
【００２５】
【表１】
図１（ｂ）は本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第２の例を示したものである。
この屈折率分布形状が上述の第１の例の屈折率分布形状と異なるところは、クラッド７が第１クラッド５と第２クラッド６とからなる２層構造となっている点である。
このクラッド７において、最も外側の第２クラッド６の屈折率が高く、第１クラッド５は、この第２クラッド６よりも低屈折率となっている。
また、図中符号ｒ３は第１クラッド５の半径、Δ３は、最も外側の第２クラッド６の屈折率を基準にしたときの第１クラッド５の比屈折率差である。なお、ｒ１、ｒ２は図１（ａ）に示したものと同様であり、Δ１、Δ２は、それぞれ、第２クラッド６の屈折率を基準にしたときの中心コア部１の比屈折率差と階段コア部２の比屈折率差を示している。
【００２７】
この例において、例えば中心コア部１と階段コア部２はゲルマニウム添加石英ガラス、第１クラッド５は屈折率を下降させる作用を有するフッ素を添加したフッ素添加石英ガラス、第２クラッド６は純石英ガラスから構成されている。
なお、各層（中心コア部１、階段コア部２、第１クラッド５、第２クラッド６）の境界が明確ではなく、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよいことは、第１の例と同様である。
第２の例の屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいては、中心コア部１と階段コア部２のそれぞれの構造パラメータ（ｒ１、Δ１）および（ｒ２、Δ２）が、上述の第１の例において示したｒ２／ｒ１、Δ２／Δ１、Δ１の数値範囲を満足するように、かつ、本発明のＡｅｆｆなどの特性値を実現できるように設定することにより、第１の例と同様の効果が得られる。
【００２８】
さらに、第１クラッド５を付加した構成としたことにより、第１の例と比較して、より曲げ損失を低減することが可能となる。特に限定するものではないが、この第２の例の屈折率分布形状を採用することにより、曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは４０ｄＢ／ｍ以下に設定することができる。
また、構造パラメータの設定（組み合わせ）によっては、さらにカットオフ波長を短くすることができ、また、さらにＡｅｆｆを拡大できるという効果を得ることができる。
【００２９】
図３は、Δ１、Δ２、ｒ１、ｒ２を固定し、Δ３とｒ３を変化させたときの、Δ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の組み合わせによる曲げ損失の変化を示したグラフである。横軸は（ｒ３−ｒ２）／ｒ１、縦軸はΔ３の値を示している。
このグラフより、Δ３が零からマイナスにシフトする程、すなわち第１クラッド５の屈折率が小さくなり、第１クラッド５による屈折率の落ち込みが大きくなる程、曲げ損失が小さくなる傾向がある。また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１、すなわちｒ３の値が大きくなる程、曲げ損失が小さくなる傾向がある。
【００３０】
このように、曲げ損失はΔ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１との組み合わせによって変化するため、曲げ損失の好ましい数値範囲を満足するための第１クラッド５の構造パラメータ（Δ３、ｒ３）の設定においては、比較的自由度が大きい。
例えば図３において、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．６、△３が−０．１８％の組み合わせと、（ｒ３−ｒ２）／ｒが１．８、△３が−０．０５％の組み合わせとでは、いずれも３０ｄＢ／ｍ程度の曲げ損失を得ることができる。よって、曲げ損失のみを考えれば、これらのうちのいずれの組み合わせを採用してもよいことになる。
しかしながら、△３が小さくなると（マイナス側にシフトすると）伝送損失が悪化する傾向があるため、△３は−０．３％以上であることが望ましい。
また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が大きくなると（ｒ３が大きくなると）、製造上問題が生じるので、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は４．０以下に設定すると好ましい。さらに、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が小さくなると、△３を小さく設定する必要があるため、伝送損失が劣化する傾向があり、また、製造上においても問題が生じるため、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は０．２以上であることが好ましい。
【００３１】
表３は、このような条件を満足する分散シフト光ファイバの具体的な設計例を示したものである。いずれも本発明のＡｅｆｆ、分散スロープ、波長分散値、曲げ損失、カットオフ波長の好ましい数値範囲を満足し、波長多重伝送システムに適した特性が得られている。この表の設計例は主としてＣ−ｂａｎｄでの適用を想定した例となっている。第１の例と同様に、Ｃ−ｂａｎｄのみならずＬ−ｂａｎｄでの仕様も想定した設計が可能である。
【００３２】
【表３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、実質的にシングルモードであり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であるという条件を満足し、かつ十分にＡｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができる分散シフト光ファイバが得られ、特に本発明においては、非常に小さい分散スロープの値を実現することができる。
よって、特に波長多重伝送システムに対して最適な分散シフト光ファイバを提供することができる。
また、比較的簡単な屈折率分布形状を有するため、製造時に制御すべき構造パラメータの数が少なく、製造上有利であり、所望の特性を効率よく得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）、図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の第１の例と第２の例を示した図である。
【図２】 図１（ａ）に示した第１の例の屈折率分布形状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
【図３】 図１（ｂ）に示した第２の例の屈折率分布形状を用いた場合のΔ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の組み合わせによる曲げ損失の変化を示したグラフである。
【図４】 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、従来の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の例を示した図である。
【図５】 本発明に係る分散シフト光ファイバの波長分散値の波長依存性の例を示したグラフである。
【符号の説明】
１…中心コア部、２…階段コア部、４…コア、
５…第１クラッド、６…第２クラッド、７…クラッド。
Claims (3)
- 高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５〜１０、Δ２／Δ１が０．０６〜０．１４、Δ１が０．６００〜０．６６０％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６２〜０．０７６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．６４〜−１．８９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバ。 - 高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２としたとき、ｒ２／ｒ１が５．０〜７．０、Δ２／Δ１が０．０８６〜０．１１４、Δ１が０．７０〜０．７５％であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６８〜０．０７９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−５．１０〜−３．９９ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバ。 - 高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなり、該クラッドが、階段コア部の外周上に設けられた第１クラッドと、該第１クラッドの外周上に設けられた、該第１クラッドよりも高屈折率の第２クラッドとからなる屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をｒ１、階段コア部の半径をｒ２、第１クラッドの半径をｒ３、最も外側のクラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、階段コア部の比屈折率差をΔ２、第１クラッドの比屈折率差をΔ３としたとき、ｒ２／ｒ１が７〜１０、Δ２／Δ１が０．０９〜０．１、Δ１が０．６１〜０．６２５％、Δ３が−０．３〜０．０６％、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．５〜２．０であり、
コア径として太径解を採用し、
測定波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ２、分散スロープが０．０６４〜０．０７２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が−２．４０〜−１．９３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有することを特徴とする分散シフト光ファイバ。
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