JP3808291B2 - Dispersion-shifted optical fiber - 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、波長多重伝送に適した小さい分散スロープを有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来検討されている１．５５μｍ帯（１４９０〜１５７０ｎｍ）用の長距離伝送および大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、非線形光学効果を低減し、伝送損失の劣化を防ぐことが重要である。
非線形光学効果は非線形定数によってほぼ決定される。非線形定数はｎ2／Ａｅｆｆであらわされる。ｎ2は非線形屈折率であり、Ａｅｆｆは有効コア断面積である。ｎ2は材料によりほぼ一定なので、Ａｅｆｆの拡大は非線形光学効果を抑制するために有効な手段である。
【０００３】
さらに、波長多重伝送システムにおいては、分散スロープ低減の要求が高まっている。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、伝送路（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差が大きくなり、各波長の光の伝送状態がばらつくため、全体の伝送特性が劣化する。
また、光通信システムの伝送路としては、実質的にシングルモードであることや、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つことが最低限の条件として要求されている。
【０００４】
【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。
【０００５】
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、ある程度最近要求されている特性に近いものが得られる。 しかしながら、セグメントコア型は、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、製品歩留まりの向上に限界があった。
ここで、波長１．５５μｍ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つ以上存在してい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などの特性が比較的実用的な範囲になる解のうち、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。
【０００６】
また、チャンネル数（多重する波長の数）の増加に伴い、これまで用いられてきた伝送帯に、いわゆるＬバンド帯（１５７０〜１６１０ｎｍ帯）を加えた１４９０〜１６２５ｎｍに渡る広い伝送波長帯に適用できる分散シフト光ファイバが要求されるようになってきた。
従来のＡｅｆｆを拡大した分散シフト光ファイバは、１．５５μｍ帯での伝送を視野において設計されているため、Ｌバンド帯において十分な特性を有するものは提供されていなかった。特にＬバンド帯においては、曲げ損失が大きくなることが多かった。
【０００７】
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ることや、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つという条件下において、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を同時に満足す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課題とする。
さらに、できるだけ簡単な構造で、安定した特性のものを効率よく製造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。
また、Ｌバンド帯を加えた１４９０〜１６２５ｎｍに渡る広い波長帯においても、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において、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を同時に満足す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課題とする。
特にＬバンド帯において、曲げ損失が小さい分散シフト光ファイバを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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。すなわち、第１の発明は、高屈折率の中心コア部と、この中心コア部の外周上に設けられた、この中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、この階段コア部の外周上に設けられた、この階段コア部よりも低屈折率のクラッド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、その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４〜１０、Δ１が０．５６〜０．６５％、Δ２／Δ１が０．０７〜０．１５であり、コア径として太径解を採用し、波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ ２ 、分散スロープが０．０５〜０．０７５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が＋０．０５〜＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、波長１６１０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ ２ 、分散スロープが０．０５〜０．０７５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が＋０．０５〜＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、かつ、カットオフ波長が１０６６〜１３６０ｎｍであって、１４９０〜１６２５ｎｍから任意に選択される使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬とな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、第１の発明の分散シフト光ファイバにおいて、そのクラッドが階段コア部の外周上に設けられた第一クラッドと、その外周上に設けられた第二クラッドからなり、第一クラッドの半径をｒ３、第二クラッドの屈折率を基準にしたときの、第一クラッドの比屈折率差をΔ３としたとき、Δ３が−０．１〜０％、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．２〜４．０であることを特徴とする分散シフト光ファイバである。
【０００９】
【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一の例を示したもので、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デュアルシェイプ型である。
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、前記クラッド７はこの階段コア部２よりも低屈折率である。
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、最も外側のクラッド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。
【００１０】
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は純粋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、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。
【００１１】
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二の例を示したものである。
この屈折率分布形状が第一の例の屈折率分布形状と異なるところは、クラッド７が、階段コア部２（コア４）の外周上に設けられた第一クラッド５と、この第一クラッド５の外周上に設けられた第二クラッド６とからなる２層構造を備えていることである。
なお、Δ１、Δ２は、最も外側の第二クラッド６の屈折率を基準としている。また、Δ３は第二クラッド６の屈折率を基準にした第一クラッド５の比屈折率差である。ｒ３は第一クラッド５の半径である。
この例において、例えば第一クラッド５は屈折率を低下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から形成されている。
【００１２】
本発明の分散シフト光ファイバの使用波長帯は１４９０〜１６２５ｎｍ、一般的には１４９０〜１６１０ｎｍの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される。例えば、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って、１４９０〜１５３０ｎｍの範囲から所定の波長幅を有する波長帯（例えば１５００〜１５２０ｎｍ）が選択される。または、１５３０〜１５７０ｎｍの範囲から所定の波長幅を有する波長帯（例えば１５４０〜１５６５ｎｍ）が選択される。または、いわゆるＬバンド帯である１５７０〜１６２５ｎｍ、一般的には１５７０〜１６１０ｎｍの範囲から所定の波長幅を有する波長帯（例えば１５７０〜１６００ｎｍ）が選択される。
このようにＬバンド帯からも使用波長帯を選択できることが本発明の特徴のひとつである。
そして、１４９０〜１６２５ｎｍ全域を使用波長帯（伝送波長帯）とすることもできる。
【００１３】
本発明の分散シフト光ファイバにおいて、波長分散値は＋０．０５〜＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍとされる。＋０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも小さいと、波長分散値が零に近くなり、非線形光学効果のひとつである４光子混合が発生しやすくなるため不都合である。また、＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍよりも大きいと、波形にひすみが生じ、伝送特性の劣化が大きくなる場合がある。
【００１４】
Ａｅｆｆは以下の式から求められるものである。
【００１５】
【数１】
本発明の分散シフト光ファイバは、使用波長帯におけるＡｅｆｆが４５〜７０μｍ2であるため、非線形光学効果を抑制することができる。４５μｍ2未満の場合は非線形光学効果の低減が不十分であり、７０μｍ2をこえるとものは製造が困難である。
使用波長帯における分散スロープは０．０５０〜０．０７５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2という非常に小さい値を実現することができる。その結果、波長多重伝送において、分散スロープに起因する伝送劣化を防ぐことができる。
【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、１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは５０ｄＢ／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】
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。
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。
【００１９】
また、本発明においては、コア径（ｒ２×２）として太径解を用いる。具体的には、後述するように、シミュレーションによって、図１（ａ）に示した屈折率分布形状においては、ｒ２、ｒ１、Δ２、Δ１という４つの構造パラメータ、図１（ｂ）に示した屈折率分布形状においてはさらにｒ３とΔ３を加えた６つの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、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。本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状は３層あるいは４層であり、また、階段状の比較的単純な形状であるため、構造パラメータの制御などが比較的容易である。
【００２０】
図２は、図１（ａ）に示した屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバの構造パラメータに関する解析結果の一例を示したグラフである。
グラフ中に示されている◇、□、△に対応する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ｒ２／ｒ１である。縦軸はＡｅｆｆ、横軸は分散スロープを示している。推定波長は１．５５μｍである。
このグラフより、ｒ２／ｒ１が大きくなる程分散スロープを低減できることがわかる。上述の好ましい数値範囲内の曲げ損失とＡｅｆｆを得るためにはｒ２／ｒ１を４以上に設定すると好ましい。４未満の場合は良好な特性を得る事が困難となる。また、１２をこえる値に設定すると製造性が低下するため、実質的な上限値は１２とされる。この条件は図１（ｂ）に示した屈折率分布形状においても同様である。
【００２１】
また、図１（ａ）、図１（ｂ）に示した屈折率分布形状において、Δ１は０．５５％〜０．７５％とされる。０．５５％未満の場合は、波長分散値を所望の範囲に設定することが困難になるとともに、曲げ損失が大きくなる傾向がある。Δ１が０．７５％をこえるとＡｅｆｆを十分に大きくすることが困難となる。
Δ２／Δ１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り、０．１５をこえると分散スロープが規定の範囲を超えてしまい、波長多重伝送用としては不都合である。
【００２２】
表１は、これらの条件を満足する図１（ａ）に示した屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバの具体的な設計例の構造パラメータと特性値を示したシミュレーション結果である。なお、推定波長は１．５５μｍである。
【００２３】
【表１】
いずれも本発明のＡｅｆｆ、分散スロープ、波長分散値、曲げ損失、および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。
なお、上述のような構造パラメータの数値範囲内から適当な値を選択して組み合わせたとしても、必ずしもこれらの特性値が得られるわけではなく、特性値を満足する構造パラメータの組み合わせを上述のようなグラフやシミュレーション結果から選択する必要がある。よって、本発明の分散シフト光ファイバは構造パラメータによって特定することが困難であるため、特性値によって特定することとした。
【００２５】
さらに図１（ｂ）示した屈折率分布形状においては、Δ３とｒ３を設定する。クラッド７を第一クラッド５と第二クラッド６からなる二層構造としたことにより、第１の例と比較して、構造パラメータの組み合わせ（設定）によっては、カットオフ波長をさらに短くすることができ、Ａｅｆｆをさらに拡大できるという効果がある。
【００２６】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、図１（ｂ）に示したクラッドが２層構造からなる屈折率分布形状において、それぞれΔ３と曲げ損失の関係と、Δ３とＡｅｆｆの関係を示したものである。推定波長は１．５５μｍである。
Δ１、Δ２、ｒ１、ｒ２はいずれも共通であり、固定されている。すなわち、Δ１は０．５６％、Δ２は０．０６％である。
このグラフより、Δ３を小さくするとＡｅｆｆを大きくすることができるが、曲げ損失が大きくなってしまうことがわかる。
また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１によっても挙動が異なる。
したがって、これらの構造パラメータと特性との関係を考慮して、上述の特性の好ましい数値範囲を満足するように構造パラメータを設定する。
【００２７】
なお、Δ３は−０．１％以上とすると好ましい。Δ３が−０．１％より小さいと、他の構造パラメータとの組み合わせによっては伝送特性が劣化する場合があるためである。
また、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は、製造上、４．０以下であると望ましい。しかし、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が小さいと、Δ３を小さくする必要が生じるため、上述のような伝送特性の劣化をできるだけ抑制するためには、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は０．２以上であることが望ましい。
【００２８】
表２はこれらの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の構造パラメータと特性値を示したシミュレーション結果である。
いずれも本発明の分散シフト光ファイバにおける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。
【００２９】
【表２】
なお、表１、表２に示した分散シフト光ファイバの特性の推定波長は１．５５μｍである。
推定波長を１．６１μｍに設定して同様のシミュレーションを行った結果を表３、表４に示す。表１〜４のいずれにおいても本発明の数値範囲を満足する特性値が得られている。したがって、表１〜４に示した分散シフト光ファイバは、いずれも１．５５μｍ帯のみならず、１５７０〜１６２５ｎｍを加えた広い波長帯（例えば１４９０〜１６１０ｎｍ）においても、波長分散が小さく、曲げ損失が小さく、シングルモード伝送を保証することができるとともに、Ａｅｆｆの拡大により、非線形光学効果が抑制でき、かつ小さい分散スロープにより、波長多重伝送における伝送劣化を抑制できる。
したがって、Ｌバンド帯を加えた広い波長域に適用する波長多重伝送システムにおいても、伝送特性の向上を図ることができる。
【００３１】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分散シフト光ファイバにおいては、以下のような効果が得られる。
すなわち、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において、Ａｅｆｆの拡大による非線形効果の抑制と分散スロープの低減を同時に満足することができ、良好な伝送特性が得られる。この特性は特に波長多重伝送において有効である。
また、階段状の比較的簡単な構造であるため、製造時の構造パラメータの制御が容易で、安定した特性のものを効率よく製造できる。
また、Ｌバンド帯を加えた１４９０〜１６２５ｎｍに渡る広い波長帯においても、上述の特性を維持することができ、波長多重システムの長距離化および大容量化に対応することができる。
特にＬバンド帯において、実用可能な曲げ損失を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）、（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一の例と第二の例を示した図である。
【図２】 図１（ａ）で示した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３（ａ）と図３（ｂ）はそれぞれ図１（ｂ）に示した第二の例の屈折率分布形状を用いた場合の曲げ損失とＡｅｆｆのΔ３と（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の組み合わせによる変化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…第一クラッド、６…第二クラッド、７…クラッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dispersion shifted optical fiber, which has a small dispersion slope suitable for wavelength division multiplexing transmission.
[0002]
[Prior art]
In a wavelength division multiplexing transmission system capable of long-distance transmission and large-capacity transmission for 1.55 μm band (1490 to 1570 nm) that has been studied in the past, it is important to reduce nonlinear optical effects and prevent deterioration of transmission loss. is there.
The nonlinear optical effect is almost determined by the nonlinear constant. The non-linear constant is expressed by n 2 / Aeff. n 2 is a nonlinear refractive index, and Aeff is an effective core area. Since n 2 is almost constant depending on the material, the expansion of Aeff is an effective means for suppressing the nonlinear optical effect.
[0003]
Furthermore, in the wavelength division multiplexing transmission system, there is an increasing demand for reducing the dispersion slope. The dispersion slope indicates the wavelength dependence of the wavelength dispersion value, and is the slope of the curve when the wavelength (nm) is plotted on the horizontal axis and the wavelength dispersion value (ps / km / nm) is plotted on the vertical axis.
In a wavelength division multiplexing transmission system, if the dispersion slope of the transmission line (optical fiber) is large, the difference in chromatic dispersion value between wavelengths increases, and the transmission state of light of each wavelength varies, so that the overall transmission characteristics deteriorate.
In addition, as a transmission line of an optical communication system, it is required as a minimum condition that it is substantially a single mode and that a bending loss is kept at 100 dB / m or less.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventionally proposed dispersion-shifted optical fiber, it is sufficient to simultaneously increase Aeff and reduce the dispersion slope under the condition that it is substantially single mode and the bending loss is kept at 100 dB / m or less. It was difficult to be satisfied.
[0005]
For example, the dual shape type using the small diameter solution disclosed in JP-A-8-220362 has a minimum dispersion slope of around 0.10 ps / km / nm 2. In some cases, it was insufficient to be applied to a strictly required system.
In addition, the segment core type using the large diameter solution disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-1119045 can be obtained that is close to characteristics that have been required to some extent recently. However, since the segment core type has a refractive index distribution shape having a five-layer structure in which the refractive index increases or decreases, the characteristics slightly change depending on the position, width, shape, and the like of each layer. Therefore, a high degree of controllability of structural parameters such as the radius of each layer and the relative refractive index difference is required at the time of manufacture, and there is a limit to improving the product yield.
Here, at a wavelength of 1.55 μm, if the core diameter of the dispersion-shifted optical fiber is expanded while maintaining the similar shape of the refractive index distribution shape, there are two or more solutions in which the chromatic dispersion value becomes a desired value. It is known that At this time, among solutions in which characteristics such as bending loss and cut-off wavelength are in a relatively practical range, a solution having a relatively small core diameter is called a thin solution, and a thick solution is called a large solution.
[0006]
Also, as the number of channels (the number of multiplexed wavelengths) increases, the transmission band used so far is added to the so-called L band band (1570 to 1610 nm band) and applied to a wide transmission wavelength band ranging from 1490 to 1625 nm. There has been a demand for dispersion-shifted optical fibers.
Conventional dispersion-shifted optical fibers in which Aeff is expanded are designed with a view to transmission in the 1.55 μm band, and therefore, those having sufficient characteristics in the L band band have not been provided. Especially in the L band, bending loss often increases.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and satisfies the expansion of Aeff and the reduction of the dispersion slope at the same time under the condition that it is substantially a single mode and the bending loss is kept at 100 dB / m or less. It is an object of the present invention to provide a dispersion-shifted optical fiber that can be used.
It is another object of the present invention to provide a dispersion-shifted optical fiber that can efficiently produce a stable characteristic with a simple structure as much as possible.
Further, even in a wide wavelength band extending from 1490 to 1625 nm including the L band, it is possible to substantially increase the Aeff and the dispersion slope under the condition that the bending loss is kept at 100 dB / m or less. It is an object to provide a dispersion-shifted optical fiber that can satisfy the reduction simultaneously.
In particular, an object of the present invention is to provide a dispersion-shifted optical fiber with a small bending loss in the L band.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes the following solution means. That is, the first invention includes a central core portion having a high refractive index, a stair core portion having a lower refractive index than the central core portion provided on the outer periphery of the central core portion, and an outer periphery of the stair core portion. In the dispersion-shifted optical fiber having a refractive index profile formed by a clad having a refractive index lower than that of the staircase core portion provided above, the radius of the central core portion is r1, the radius of the staircase core portion is r2, and the outermost side When the relative refractive index difference of the central core portion is Δ1 and the relative refractive index difference of the staircase core portion is Δ2 with reference to the refractive index of the cladding, r2 / r1 is 4 to 10, and Δ1 is 0.56. -0.65%, Δ2 / Δ1 is 0.07-0.15, a large- diameter solution is adopted as the core diameter , Aeff is 45-70 μm 2 at a wavelength of 1550 nm, and the dispersion slope is 0.05-0. 075 ps / km / nm 2 , bending loss is 10 0 dB / m or less, chromatic dispersion value is +0.05 to +10.0 ps / km / nm, Aeff is 45 to 70 μm 2 , dispersion slope is 0.05 to 0.075 ps / km / nm 2 at a wavelength of 1610 nm , Use wavelength arbitrarily selected from 1490 to 1625 nm with a bending loss of 100 dB / m or less, a chromatic dispersion value of +0.05 to +10.0 ps / km / nm, and a cutoff wavelength of 1066 to 1360 nm A dispersion-shifted optical fiber characterized by substantially single-mode propagation in the band . According to a second invention, in the dispersion-shifted optical fiber of the first invention, the clad includes a first clad provided on the outer periphery of the stepped core portion and a second clad provided on the outer periphery. When the radius of the cladding is r3 and the relative refractive index difference of the first cladding is Δ3 with respect to the refractive index of the second cladding, Δ3 is −0.1 to 0%, (r3−r2) / r1 Is a dispersion-shifted optical fiber characterized in that is 0.2 to 4.0 .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1A shows a first example of the refractive index distribution shape of the dispersion-shifted optical fiber of the present invention. This refractive index distribution shape is such that the
The
Symbols r1 and r2 in the figure indicate the radii of the
[0010]
In this example, for example, the
In the refractive index profile of the dispersion-shifted optical fiber, the boundaries between the layers (the
[0011]
FIG. 1B shows a second example of the refractive index profile of the dispersion-shifted optical fiber of the present invention.
This refractive index distribution shape is different from the refractive index distribution shape of the first example in that the
Δ1 and Δ2 are based on the refractive index of the outermost
In this example, for example, the first cladding 5 is made of fluorine-added quartz glass to which fluorine having an action of reducing the refractive index is added.
[0012]
The wavelength band of the dispersion-shifted optical fiber of the present invention is selected from the range of 1490 to 1625 nm, and generally from the range of 1490 to 1610 nm. For example, a wavelength band (for example, 1500 to 1520 nm) having a predetermined wavelength width is selected from a range of 1490 to 1530 nm depending on an amplification wavelength band by an optical fiber amplifier used in the optical communication system. Alternatively, a wavelength band having a predetermined wavelength width (for example, 1540 to 1565 nm) is selected from the range of 1530 to 1570 nm. Alternatively, a wavelength band (for example, 1570 to 1600 nm) having a predetermined wavelength width is selected from a range of 1570 to 1625 nm, which is a so-called L band band, and generally 1570 to 1610 nm.
Thus, it is one of the features of the present invention that the used wavelength band can be selected from the L band band.
In addition, the entire wavelength range of 1490 to 1625 nm can be set as a use wavelength band (transmission wavelength band).
[0013]
In the dispersion-shifted optical fiber of the present invention, the chromatic dispersion value is set to +0.05 to +10.0 ps / km / nm. If it is smaller than +0.05 ps / km / nm, the chromatic dispersion value is close to zero, and four-photon mixing, which is one of nonlinear optical effects, tends to occur, which is inconvenient. On the other hand, if it is higher than +10.0 ps / km / nm, the waveform may be distorted and the transmission characteristics may be greatly deteriorated.
[0014]
Aeff is obtained from the following equation.
[0015]
[Expression 1]
Since the dispersion-shifted optical fiber of the present invention has an Aeff in the used wavelength band of 45 to 70 μm 2 , the nonlinear optical effect can be suppressed. If it is less than 45 μm 2, the reduction of the nonlinear optical effect is insufficient, and if it exceeds 70 μm 2 , it is difficult to manufacture.
The dispersion slope in the used wavelength band can realize a very small value of 0.050 to 0.075 ps / km / nm 2 . As a result, transmission degradation due to the dispersion slope can be prevented in wavelength division multiplexing transmission.
[0017]
The bending loss is a value under the condition that the bending diameter (2R) is 20 mm in the wavelength band used.
The bending loss is preferably as small as possible. In the present invention, the bending loss is 100 dB / m or less, preferably 50 dB / m or less. If it exceeds 100 dB / m, the transmission loss tends to deteriorate due to slight bending applied to the dispersion-shifted optical fiber, which is inconvenient because it tends to cause an extra loss during installation or handling.
[0018]
Further, since the dispersion-shifted optical fiber of the present invention is a single mode optical fiber, it is necessary to have a cutoff wavelength that substantially guarantees single mode propagation in the used wavelength band.
A normal cut-off wavelength is defined by a value by CCITT 2m method (hereinafter referred to as 2m method). However, in an actual long use state, single mode propagation is possible even if this value is longer than the lower limit value of the used wavelength band.
Therefore, in the dispersion-shifted optical fiber of the present invention, the cutoff wavelength defined by the 2m method is set so that single-mode propagation is possible depending on the length of use and the wavelength band of the dispersion-shifted optical fiber. Specifically, for example, if the cutoff wavelength in the 2 m method is 1.8 μm, single mode propagation in the above-described wavelength band can be realized in a long state of about 5000 m or longer.
[0019]
In the present invention, a large diameter solution is used as the core diameter (r2 × 2). Specifically, as will be described later, by simulation, in the refractive index distribution shape shown in FIG. 1A, four structural parameters r2, r1, Δ2, and Δ1, and the refraction shown in FIG. In the ratio distribution shape, characteristics such as Aeff and dispersion slope are set so that the core diameter becomes a large-diameter solution and the above-mentioned desired wavelength band is used when six structural parameters including r3 and Δ3 are set. Define design conditions that satisfy the values. In addition, as an actual manufacturing method of the dispersion shifted optical fiber of the present invention, a conventional method such as a CVD method or a VAD method can be applied. The dispersion-shifted optical fiber according to the present invention has three or four layers of refractive index profile, and has a relatively simple step shape, so that structural parameters can be controlled relatively easily.
[0020]
FIG. 2 is a graph showing an example of an analysis result regarding the structural parameters of the dispersion-shifted optical fiber having the refractive index distribution shape shown in FIG.
5, 7, and 10 corresponding to ◇, □, and Δ shown in the graph are the ratios r2 / r1 of the radii of the
From this graph, it can be seen that the dispersion slope can be reduced as r2 / r1 increases. In order to obtain the bending loss and Aeff within the above-mentioned preferable numerical range, it is preferable to set r2 / r1 to 4 or more. If it is less than 4, it is difficult to obtain good characteristics. Further, if the value is set to a value exceeding 12, manufacturability is lowered, so the substantial upper limit is set to 12. This condition is the same for the refractive index profile shown in FIG.
[0021]
In the refractive index profile shown in FIGS. 1A and 1B, Δ1 is set to 0.55% to 0.75%. If it is less than 0.55%, it becomes difficult to set the chromatic dispersion value in a desired range, and the bending loss tends to increase. If Δ1 exceeds 0.75%, it is difficult to sufficiently increase Aeff.
Δ2 / Δ1 is preferably 0.05 to 0.15. If it is less than 0.05, the bending loss increases, which is inconvenient. If it exceeds 0.15, the dispersion slope exceeds the specified range, which is inconvenient for wavelength multiplexing transmission.
[0022]
Table 1 shows the simulation results showing the structural parameters and characteristic values of a specific design example of the dispersion shifted optical fiber having the refractive index profile shown in FIG. 1A that satisfies these conditions. The estimated wavelength is 1.55 μm.
[0023]
[Table 1]
All satisfy the preferable numerical ranges of Aeff, dispersion slope, chromatic dispersion value, bending loss, and cutoff wavelength of the present invention, and characteristics suitable for a wavelength division multiplexing transmission system are obtained.
Note that even if appropriate values are selected and combined within the numerical value ranges of the structural parameters as described above, these characteristic values are not necessarily obtained, and combinations of structural parameters that satisfy the characteristic values are as described above. It is necessary to select from simple graphs and simulation results. Therefore, since the dispersion-shifted optical fiber of the present invention is difficult to specify by the structural parameter, it is determined by the characteristic value.
[0025]
Further, Δ3 and r3 are set in the refractive index profile shown in FIG. Since the clad 7 has a two-layer structure composed of the first clad 5 and the second clad 6, the cutoff wavelength can be further shortened depending on the combination (setting) of the structural parameters as compared with the first example. And Aeff can be further expanded.
[0026]
3A and 3B show the relationship between Δ3 and bending loss, and the relationship between Δ3 and Aeff, respectively, in the refractive index profile shape in which the cladding shown in FIG. 1B has a two-layer structure. It is a thing. The estimated wavelength is 1.55 μm.
Δ1, Δ2, r1, and r2 are all common and are fixed. That is, Δ1 is 0.56% and Δ2 is 0.06%.
From this graph, it can be seen that if Δ3 is decreased, Aeff can be increased, but the bending loss increases.
Further, the behavior varies depending on (r3-r2) / r1.
Therefore, in consideration of the relationship between these structural parameters and characteristics, the structural parameters are set so as to satisfy the preferable numerical range of the above characteristics.
[0027]
Δ3 is preferably set to −0.1% or more. This is because if Δ3 is less than −0.1%, the transmission characteristics may deteriorate depending on the combination with other structural parameters.
In addition, (r3-r2) / r1 is preferably 4.0 or less in production. However, if (r3-r2) / r1 is small, it is necessary to reduce Δ3. Therefore, in order to suppress the deterioration of the transmission characteristics as described above, (r3-r2) / r1 is 0.2 or more. It is desirable that
[0028]
Table 2 shows simulation results showing structural parameters and characteristic values of a specific design example of a dispersion-shifted optical fiber that satisfies these conditions.
All satisfy the preferable numerical ranges of Aeff, dispersion slope, chromatic dispersion value, bending loss, and cut-off wavelength in the dispersion-shifted optical fiber of the present invention, and characteristics suitable for a wavelength division multiplexing transmission system are obtained.
[0029]
[Table 2]
The estimated wavelength of the characteristics of the dispersion-shifted optical fibers shown in Tables 1 and 2 is 1.55 μm.
Tables 3 and 4 show the results of similar simulations with the estimated wavelength set at 1.61 μm. In any of Tables 1 to 4, characteristic values satisfying the numerical range of the present invention are obtained. Therefore, all of the dispersion-shifted optical fibers shown in Tables 1 to 4 have small chromatic dispersion and bending loss not only in the 1.55 μm band but also in a wide wavelength band (for example, 1490 to 1610 nm) including 1570 to 1625 nm. The single-mode transmission can be ensured, the Aeff can be increased, the nonlinear optical effect can be suppressed, and the transmission dispersion in the wavelength division multiplexing transmission can be suppressed by the small dispersion slope.
Therefore, transmission characteristics can also be improved in a wavelength division multiplexing transmission system applied to a wide wavelength range including the L band.
[0031]
[Table 3]
[Table 4]
【The invention's effect】
As described above, the following effects can be obtained in the dispersion-shifted optical fiber of the present invention.
In other words, it is possible to satisfy both the suppression of the nonlinear effect and the reduction of the dispersion slope due to the expansion of Aeff at the same time under the condition that it is substantially a single mode and the bending loss is kept at 100 dB / m or less, and a good transmission. Characteristics are obtained. This characteristic is particularly effective in wavelength multiplexing transmission.
In addition, since the structure is stepwise and relatively simple, it is easy to control the structural parameters at the time of manufacture, and a stable characteristic can be manufactured efficiently.
In addition, the above-mentioned characteristics can be maintained even in a wide wavelength band extending from 1490 to 1625 nm including the L band band, and it is possible to cope with the long distance and large capacity of the wavelength multiplexing system.
Particularly in the L band band, a practical bending loss can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views showing a first example and a second example of a refractive index profile of a dispersion-shifted optical fiber according to the present invention, respectively.
FIG. 2 is a graph showing an analysis example when the refractive index distribution shape shown in FIG.
3 (a) and 3 (b) show the bending loss and Aeff Δ3 and (r3-r2) when the refractive index profile shape of the second example shown in FIG. 1 (b) is used, respectively. It is the graph which showed the change by the combination of) / r1.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
その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４〜１０、Δ１が０．５６〜０．６５％、Δ２／Δ１が０．０７〜０．１５であり、
コア径として太径解を採用し、
波長１５５０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ ２ 、分散スロープが０．０５〜０．０７５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が＋０．０５〜＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、
波長１６１０ｎｍにおいて、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ ２ 、分散スロープが０．０５〜０．０７５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ ２ 、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下、波長分散値が＋０．０５〜＋１０．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍであり、かつ、
カットオフ波長が１０６６〜１３６０ｎｍであって、１４９０〜１６２５ｎｍから任意に選択される使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬となることを特徴とする分散シフト光ファイバ。 A high refractive index central core part, a stair core part having a lower refractive index than the central core part provided on the outer periphery of the central core part, and a staircase provided on the outer periphery of the stair core part In a dispersion-shifted optical fiber having a refractive index profile formed of a clad having a lower refractive index than the core part,
The radius of the central core portion is r1, the radius of the staircase core portion is r2, the relative refractive index difference of the central core portion is Δ1, and the relative refractive index difference of the staircase core portion is based on the refractive index of the outermost cladding. Where r2 / r1 is 4 to 10, Δ1 is 0.56 to 0.65%, Δ2 / Δ1 is 0.07 to 0.15,
Adopting a large diameter solution as the core diameter,
At a wavelength of 1550 nm, Aeff is 45 to 70 μm 2 , dispersion slope is 0.05 to 0.075 ps / km / nm 2 , bending loss is 100 dB / m or less, and wavelength dispersion value is +0.05 to +10.0 ps / km / nm. And
At a wavelength of 1610 nm, Aeff is 45 to 70 μm 2 , dispersion slope is 0.05 to 0.075 ps / km / nm 2 , bending loss is 100 dB / m or less, and chromatic dispersion value is +0.05 to +10.0 ps / km / nm. And
A dispersion-shifted optical fiber having a cut-off wavelength of 1066 to 1360 nm and substantially single mode propagation in a use wavelength band arbitrarily selected from 1490 to 1625 nm.
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