JP3949622B2

JP3949622B2 - 光ファイバケーブル

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Publication number: JP3949622B2
Application number: JP2003206823A
Authority: JP
Inventors: 和則武笠; 好久鈴木
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JP2004004937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長１．５５μｍにおいて正の分散値と正の分散スロープを有する光伝送用シングルモード光ファイバと同じ波長１．５５μｍにおいて負の分散値と負の分散スロープを有する分散補償用光ファイバとを接続して構成される光ファイバケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の伝送網として、波長１．３μｍの波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバが世界中に敷設されている。最近においては、情報社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、このような情報の増大化に伴い、波長多重伝送（ＷＤＭ伝送）が通信分野に広く受け入れられ、今や波長多重伝送の時代を迎えている。波長多重伝送は、光通信の波長が一波長でなく、複数の波長に分割して複数の光信号を伝送する方式であり、大容量高速通信に適した光伝送方式である。
【０００３】
しかしながら、既設の１．３１μｍに零分散を持つ伝送用シングルモード光ファイバは、一般的に伝送損失が大きく、１．３μｍの波長帯を用いて波長多重光通信を行う場合には、通常の光増幅器の利得帯域である１．５５μｍの波長帯と波長域が一致しないため、光増幅器が使用できず、長距離光通信に支障を来すという問題があり、そのため、最近においては、既設の１．３μｍの波長帯に零分散を持つ伝送シングルモード光ファイバを用いて、１．５５μｍの波長帯での波長多重光通信が行われている。
【０００４】
しかしながら、１．３１μｍに零分散を持つ伝送用シングルモード光ファイバを用いて１．５５μｍの波長帯で光通信を行うと、既設の伝送用シングルモード光ファイバは、この１．５５μｍの波長帯では、正の分散と正の分散スロープを持つので、伝送用シングルモード光ファイバに光信号が伝搬するにつれ、波長多重の各波長の信号の分散が大きくなり、受信側で信号の分離が困難になり、光通信の品質が低下し、光通信の信頼性が失われるという問題が生じた。
【０００５】
そこで、最近においては、このような問題を解消すべく、分散補償光ファイバ（分散補償用光ファイバ）の開発が行われている。この分散補償光ファイバは、負の分散をもっており、分散補償光ファイバを伝送用シングルモード光ファイバの受信側に接続することで、伝送用シングルモード光ファイバを伝搬して来る光信号の正の分散を、分散補償光ファイバの負の分散で減殺して、受信側での光信号の分散をほぼ零分散に近い状態にして受信するものである。このように、伝送用シングルモード光ファイバに分散補償光ファイバを接続することにより、波長多重の各光信号の受信側での分離が可能となり、品質の高い大容量高速通信が期待されるものである。
【０００６】
この種の分散補償光ファイバはモジュール化されており、できるだけ短い分散補償光ファイバを伝送用シングルモード光ファイバの受信側に接続して分散補償を行うようにしたものが一般的である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２６１０４８号公報
【特許文献２】
特開平８−１３６７５８号公報
【特許文献３】
特開平６−２２２２３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分散補償光ファイバをモジュール化して短いファイバ長でもって分散を補償するためには、モジュール化される分散補償光ファイバは高い負の分散と負の分散スロープを持たせることが必要となる。
【０００９】
しかしながら、分散補償光ファイバに負の高い分散と分散スロープを持たせるためには、分散補償光ファイバの屈折率分布を定める各種パラメータの条件が非常に厳しくなり、製造が難しくなる上に、負の高い分散と分散スロープを持たせる屈折率構造にすると必然的に非線形現象が生じやすくなり、光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）も小さくなる。前記非線形現象が生じると、信号波形の歪みが生じ、波長多重光伝送の高速化、大容量化を行う上で新たな問題となる。
【００１０】
また、光ファイバのモードフィールド径が小さくなると、光ファイバの曲げによる伝送損失が大きくなるという問題が生じることになる。
【００１１】
なお、零分散波長を１．３１μｍから１．５５μｍにシフトさせた分散シフト光ファイバを用いて光伝送を行う方式も提案されている。この１．５５μｍの波長に零分散を持つ分散シフト光ファイバを用いて１．５５μｍの波長によって光信号の伝送を行うことにより、分散のない信号伝送が可能となるが、波長１．５５μｍ帯の信号を用いて波長多重光伝送を行うと、波長１．５５μｍについては分散を生じないが、その近辺の他の波長の信号に対しては分散が生じてしまい、大容量高速波長多重光通信を行う上では適しない光伝送方式となってしまう。また、この種の分散シフト光ファイバは非線形現象が生じやすいという点でも問題がある。
【００１２】
本発明者は、分散補償光ファイバを単にモジュール化した分散補償専用の光ファイバとすることから発想を転換し、光伝送用シングルモード光ファイバに該光伝送用シングルモード光ファイバとほぼ同じ長さの分散補償光ファイバを接続してケーブル化し、伝送用シングルモード光ファイバを伝搬して来る光信号の分散を分散補償光ファイバで補償しながら光信号を長距離伝送するという機能、つまり、分散補償の機能と光伝送の機能を併せ持つ光ファイバケーブルを提供することを本発明の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。すなわち、第１の発明は、波長１．５５μｍにおいて正の分散値と正の分散スロープを有する光伝送用シングルモード光ファイバと、波長１．５５μｍにおいて負の分散値と負の分散スロープを有する分散補償用光ファイバを接続して構成され、前記分散補償用光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値が、−２０〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、前記分散補償用光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値と波長領域１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散スロープの平均値の比が、前記光伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値と波長領域１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散スロープの平均値の比とほぼ等しい値であり、前記分散補償用光ファイバは、屈折率が最も高いセンタコアの周りを囲んで屈折率が低いサイドコアが配置され、そのサイドコアの周りを囲んで前記センタコアよりも屈折率が低くサイドコアよりは屈折率が高いクラッドが配置された、Ｗ型の屈折率分布プロファイルを有して、前記センタコアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ＋が１．０％以上１．８％以下の範囲であり、前記サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ−が−０．４１６２５％以上−０．２２８％以下であり、前記比屈折率差Δ＋に対する前記比屈折率差Δ−の比ＲΔ（ＲΔ＝Δ−／Δ＋）が−０．２５以下であり、かつ、サイドコアの径ｂに対するセンタコアの径ａの比Ｒａ（Ｒａ＝ａ／ｂ）が０．３以上０．４以下の範囲である構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】
さらに第２の発明は、前記第１の発明の構成を備えたものにおいて、分散補償用光ファイバの光伝送用シングルモード光ファイバに対する分散補償率が９２％以上１０８％以下であることをもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成を備えたものにおいて、前記分散補償用光ファイバは、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が５．５μｍ以上であることをもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
本発明では、光伝送用シングルモード光ファイバに分散補償光ファイバ（分散補償用光ファイバ）がほぼ同じ長さだけ接続されて光ファイバケーブルが形成される。この光ファイバケーブルを用いて波長１．５５μｍ帯の光信号を用いて波長多重光伝送を行うと、波長１．５５μｍ帯の各波長はシングルモード光ファイバを伝送するにつれ、正の分散が増加して行く。
【００２１】
波長多重の各波長の光信号が光伝送用シングルモード光ファイバから分散補償光ファイバに切り替わって伝送されるが、分散補償光ファイバはその分散値σが、−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲の比較的低い負の分散値を有し、分散補償光ファイバにおける波長１．５５μｍ帯での負の分散値と負の分散スロープの比が同じ波長１．５５μｍ帯におけるシングルモード光ファイバの正の分散値と正の分散スロープの比にほぼ等しくなるように設定されていることで、光伝送用シングルモード光ファイバを伝搬して来ることによって増加した分散は分散補償光ファイバを伝搬して行くにつれ次第に減殺される方向に補償されて行き、分散補償光ファイバの終端側で、波長多重の各波長の分散はほぼ零に補償されて受信されることになる。
【００２２】
本発明の光ファイバケーブルを構成する分散補償光ファイバは前記の如くその分散値σが−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍという如く比較的低い負の分散値としているために、屈折率分布を規制する条件が従来例のモジュール化される負の高分散スロープを持つ分散補償光ファイバのようには厳格でなく、その条件が緩やかとなるために、低非線形性の光ファイバ構造となり、これにより、波長多重光伝送の各波長の波形の歪みの発生を抑制でき、モードフィールド径も５．５μｍ以上（より好ましくは６μｍ以上）と大きくできることで、光ファイバの曲げによる伝送損失の増大が防止され、伝送損失の小さい高品質の大容量高速波長多重光伝送が可能となる。
【００２４】
さらに、前記分散補償光ファイバの屈折率分布をＷ型のプロファイルと成すことで、分散補償光ファイバの前記設定される条件を備えた屈折率構造の光ファイバを容易に製造することが可能となり、また、センタコアのクラッドに対する比屈折率差Δ＋を１．０％以上１．８％以下の範囲と成し、サイドコアのクラッドに対する比屈折率差Δ−を−０．４１６２５％以上−０．２２８％以下とし、前記比屈折率差Δ＋に対する比屈折率差Δ−の比ＲΔ（ＲΔ＝Δ−／Δ＋）を−０．２５以下と成し、かつ、サイドコアの径ｂに対するセンタコアの径ａの比Ｒａ（Ｒａ＝ａ／ｂ）を０．３以上０．４以下の範囲としたことで、シングルモード光ファイバを伝搬することにより生じる分散の補償率を理想的に近い１．０の近辺に高めることが可能となるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づき説明する。図１には本発明に係る光ファイバケーブルを構成する分散補償光ファイバの一実施形態例の屈折率分布のプロファイルが示されている。分散補償光ファイバの屈折率分布のプロファイルとしては、図４の（ａ）に示すようなマッチド型のものや、同図の（ｂ）に示すようなセグメントコア型のものや、あるいは同図の（ｃ）に示すような２重コア型等の様々な形態の屈折率プロファイルのものとすることが可能であるが、本実施形態例では、構造が単純で、屈折率構造の設計、制御のしやすく伝送損失も小さく、かつ、負の分散および負の分散スロープの実現性に富む図１に示すようなＷ型の屈折率プロファイルを採用している。
【００２６】
このＷ型プロファイルの分散補償光ファイバの屈折率構造は、最も屈折率の高いセンタコア１の周りを囲んで該センタコア１よりも屈折率の低いサイドコア２が配置され、さらにそのサイドコア２の周りを囲んで、サイドコア２よりも屈折率が高く前記センタコア１よりも屈折率の低いクラッド３が配されて、屈折率分布がＷ型を呈している。
【００２７】
クラッド３は純シリカ（ＳｉＯ_２）の層により形成されており、サイドコア２は純シリカ（ＳｉＯ_２）に屈折率を低くするフッ素（Ｆ）をドープすることにより形成されており、また、センタコア１は純シリカに屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）をドープすることにより形成されている。
【００２８】
図１に示す屈折率構造において、センタコア１の屈折率をｎ_Ｃ，サイドコア２の屈折率をｎ_ｓ，クラッド３の屈折率をｎ_Ｌとしたとき、センタコア１のクラッド３に対する比屈折率差Δ＋は次の（１）式により定義している。
【００２９】
Δ＋＝｛（ｎ_Ｃ ^２−ｎ_Ｌ ^２）／２ｎ_Ｃ ^２｝×１００・・・・・（１）
【００３０】
また、サイドコア２のクラッド３に対する比屈折率差Δ−は次の（２）式により定義される。
【００３１】
Δ−＝｛（ｎ_ｓ ^２−ｎ_Ｌ ^２）／２ｎ_ｓ ^２｝×１００・・・・・（２）
【００３２】
本実施形態例においては、分散補償光ファイバは従来例のような分散補償専用のモジュール化した光ファイバとして機能させることから発想を転換し、シングルモード光ファイバ（伝送用シングルモード光ファイバ）を伝搬することにより発生する分散を補償する機能と、光信号を伝搬する伝送路としての機能とを併せ持つ構成とすることにより、分散補償光ファイバの分散の値を−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であって、かつ、−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に設定している。このように、本実施形態例の分散補償光ファイバの分散の値を従来例のモジュール化された分散補償光ファイバの分散値−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ（例えば特開平６−１１６２０号公報の分散補償光ファイバモジュール）に比べ負の分散値の絶対値の値を低い値にしたことで、Ｗ型屈折率分布のプロファイル設計の規制が緩やかとなり、低非線形性伝送路が形成できることとなった。一例として、波長１．３１μｍに零分散を持つ光伝送用シングルモード光ファイバは波長１．５５μｍで約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散スロープを持ち、波長１．５５μｍ帯で約０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍの分散スロープを持つ。
【００３３】
また、本実施形態例では、シングルモード光ファイバを伝搬して来る波長１．５５μｍ帯での波長多重の各波長の光信号の分散を一様にほぼ零分散に減殺補償するために、波長１．５５μｍ帯での分散補償光ファイバの負の分散値と負の分散スロープの比が、同じ波長１．５５μｍ帯における前記シングルモード光ファイバの正の分散値と正の分散スロープの比にほぼ等しくなるように設定されている。このように分散値と分散スロープの比を設定することで、分散補償光ファイバを光伝送用シングルモード光ファイバにほぼ同じ長さをもって接続することにより、該シングルモード光ファイバを伝搬して来る波長１．５５μｍ帯での各波長の波長多重光信号の分散を分散補償光ファイバの終端側で一様にほぼ零分散の状態に減殺補償することができることとなる。
【００３４】
分散補償光ファイバに求められる重要な要求点は、シングルモード光ファイバと接続したときに、波長１．５５μｍ帯の広い範囲で低分散が実現されることである。そこで、本発明者は、Ｗ型屈折率分布のプロファイルの最適化を図り、分散の補償率を高くする検討を行った。なお、この分散の補償率は、次の（３）式により定義される。
【００３５】
補償率＝｛Ｓ（ＤＣＦ）／Ｓ（ＳＭＦ）｝／｛Ｄ（ＤＣＦ）／Ｄ（ＳＭＦ）｝・・・・・（３）
【００３６】
前記（３）の式中、Ｓ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波長１．５５μｍ帯における分散スロープの平均値であり、Ｓ（ＳＭＦ）は光伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍ帯での分散スロープの平均値であり、Ｄ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値であり、Ｄ（ＳＭＦ）は光伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値である。
【００３７】
Ｗ型屈折率プロファイルを持つ分散補償光ファイバにおいては、センタコア１のクラッド３に対する比屈折率差Δ＋に対するサイドコア２のクラッド３に対する比屈折率差Δ−の比ＲΔ（ＲΔ＝Δ−／Δ＋）を−０．２５以下にすることにより、波長１．５５μｍ帯で低分散が補償されるような分散スロープが得られることを検証されており、この点に着目し、本実施形態例の分散補償光ファイバのＲΔを−０．２５以下と成している。
【００３８】
表１は、その一例として、ＲΔを−０．２８５にしたときの補償率をＷ型プロファイルのパラメータを異にした比較状態で示している。
【００３９】
【表１】

【００４０】
この表１中の分散は、波長１．５５μｍでの実測値であり、分散スロープは波長１．５３μｍ〜１．５７μｍの平均値で表してある。なお、この表１に示すデータは、サイドコア２の直径ｂに対するセンタコア１の直径ａの比Ｒａ（Ｒａ＝ａ／ｂ）の値を０．４に固定したときのデータである。
【００４１】
前記表１から分かるように、ＲΔを−０．２８５にすることにより、９２％以上１０８％以下の高い分散の補償率が得られていることが分かる。
【００４２】
次に、本発明者は、ＲΔを−０．２５以下にする条件の下で、分散の補償率を十分に満足し得るＲａの最適範囲をシミュレーションにより求めた、そのシミュレーションの結果を図２に示す。この図２に示す実線は理論曲線であり、プロット点はシミュレーションにより求められたデータである。
【００４３】
この図２に示すシミュレーション結果から、Ｒａを０．３〜０．４の範囲内とすることにより、充分に満足できる高い補償率が得られることを実証できた。このシミュレーション結果に基づき、本実施形態例の分散補償光ファイバのＲａの値は０．３以上０．４以下の値に設定した。
【００４４】
さらに、Ｒａの値を０．３以上０．４以下に設定し、ＲΔを−０．２５以下に設定した場合に、シミュレーションの結果によれば、分散値を−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の値を実現するためには、センタコア１のクラッド３に対する比屈折率差Δ＋の値を最大でも１．８％以下にしなければならないということが求められた。このようにΔ＋の値を１．８％以下とすることで、分散補償光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）の広がり効果を得ることができ、本実施形態例ではモードフィールド径を５．５μｍ以上、より具体的には６μｍ以上とすることができた。このモードフィールド５．５μｍ以上（より具体的には径６μｍ以上）の値は、前記特開平６−１１６２０号公報のモジュール化された分散補償光ファイバのモードフィールド径の４．４μｍの値と比較すれば明らかな如く、充分大きなモードフィールド径を得ることが可能となった。なお、Δ＋の値を小さくし過ぎると、分散補償光ファイバの製造を行う際に、サイドコア２にドープされるフッ素（Ｆ）の層が不安定になり、図１に示すようなきちんとしたＷ型プロファイルの構造が達成されなくなるので、これを防止するためには、Δ＋の値を１．０％以上にすることが必要であり、本実施形態例では、Δ＋の値を１．０％以上１．８％以下に設定している。
【００４５】
すなわち、本実施形態例の分散補償光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布のプロファイルを持ち、センタコア１のクラッド３に対する比屈折率差Δ＋を１．０％以上１．８％以下とし、サイドコア２のクラッド３に対する比屈折率差Δ−を−０．４１６２５％以上−０．２２８％以下とし、ＲΔ（ＲΔ＝Δ−／Δ＋）を−０．２５以下とし、さらにＲａを０．３以上０．４以下になるように設定して、モードフィールド径を５．５μｍ以上（より具体的には６μｍ以上）で、波長１．５５μｍ帯での分散の値を−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とした分散補償光ファイバを得た。
【００４６】
従来例のモジュール化した分散補償光ファイバでは、短いファイバ長でシングルモード光ファイバを伝搬して来る分散を補償するために、負の高分散値、高分散スロープを追求しているので、Ｗ型プロファイルを持つ分散補償光ファイバのセンタコアの比屈折率差Δ＋は２％近い大きな値となっており、しかも、コアの径を小さく（狭く）せざるを得ないという事情があり、そのために、従来のモジュール化された分散補償光ファイバのモードフィールド径は大きくしてもせいぜい５μｍ程度となるため、曲げによる伝送損失が大きな値となったが、本実施形態例の分散補償光ファイバは、負の低分散値、低分散スロープとなるので、Ｗ型プロファイルを条件づけるパラメータの設計の規制が緩やかになるので、低非線形性が得られてモードフィールド径も大きくでき、分散補償光ファイバの曲げによる伝送損失の増大を抑制することが可能となった。
【００４７】
本発明者の実験によれば、直径２０ｍｍの曲げによる伝送損失を５ｄＢ／ｍ以下に保ちながら、波長１．５５μｍにおいて、モードフィールド径が５．５μｍ以上という条件を充分に達成できることが確認できた。この値は、低非線形性を有し、光伝送線路としての曲げにも充分対応し得る波長多重光伝送に最適な伝送用の光ファイバとしての条件を充分満たしている。
【００４８】
図５は本実施形態例における波長多重光伝送路の光ファイバケーブルを示すもので、光伝送用シングルモード光ファイバＳＭＦに該シングルモード光ファイバＳＭＦとほぼ同じ長さをもって本実施形態例の分散補償光ファイバＤＣＦが接続されて光伝送路（光ファイバケーブル）が構成される。なお、図５中、４は波長１．５５μｍ帯に利得領域を持つ光増幅器であり、５は受信局である。
【００４９】
表２は波長多重光伝送路の適否関係を各種伝送路に対して検討した結果を示すものである。
【００５０】
【表２】

【００５１】
この表２中の×印は波長多重光伝送路として不適であることを示しており、△印は実用性はあるが余り好ましくない線路であることを意味しており、○印はややよい状態の線路であること意味し、◎印は波長多重光伝送路に適している線路であることを意味しており、◎印が３個並んだ本実施形態例の光伝送路は波長多重光伝送を行う上で最適の線路であることを示している。
【００５２】
表２の光ファイバＳＭＦは波長１．３１μｍに零分散を持つ既設のシングルモード光ファイバであり、ＤＳＦは波長１．５５μｍに零分散を持つ分散シフト光ファイバであり、ＳＭＦ＋ＭＤＣＦの光ファイバは、波長１．３１μｍに零分散を持つシングルモード光ファイバにモジュール化された屈折率分布がマッチド型をした分散補償光ファイバを接続した線路を意味しており、ＳＭＦ＋ＷＤＦＣＦの光ファイバは、同じくシングルモード光ファイバに屈折率分布がＷ型のプロファイルを持つモジュール化された分散補償光ファイバを接続して成る光線路を意味しており、ＤＦＦの光ファイバは、波長１．５５μｍに零分散を持ち、かつ、その波長帯の分散スロープが零の分散フラットファイバを意味しており、ＳＭＦ＋線路用ＤＦＣＦの光ファイバは本実施形態例における光伝送路（光ファイバケーブル）であり、波長１．３１μｍに零分散を持つシングルモード光ファイバに前記実施形態例の分散補償光ファイバを該シングルモード光ファイバとほぼ同じ長さをもって接続した線路を意味している。
【００５３】
表２の検討結果によれば、分散フラットファイバＤＦＦも波長多重光伝送に適した光伝送路と言えるが、この種の分散フラットファイバは、屈折率分布の各条件の規制が厳しく、その条件が僅かにずれると分散や分散スロープ等の特性が変化してしまうことから、製造が困難であり、汎用性を持った安定した波長多重光伝送路とする上では必ずしも望ましい線路ではなく、本実施形態例の光伝送路が最適な汎用性のある光線路であることが実証され、次世代の最も適した波長多重光伝送路として期待されるものである。
【００５４】
【実施例】
次に本発明の具体的な実施例を説明する。まず実施例１として、図１に示すＷ型の屈折率分布を持ち、Δ＋を１．４４％，ＲΔを−０．２８５，Ｒａを０．３７とした本発明の光ファイバケーブルに使用される分散補償光ファイバを試作した。その実施例１の分散補償光ファイバの波長分散特性の結果を図３に示す。
【００５５】
同様に、Ｗ型の屈折率分布を持ち、Δ＋を１．１１％，ＲΔを−０．３７５，Ｒａを０．３３とした分散補償光ファイバを実施例２として試作した。その実施例２の分散補償光ファイバの波長分散特性の結果を同様に図３に示す。なお、この図３には波長１．３１μｍで零分散を持つシングルモード光ファイバの波長分散特性（ＳＭＦデータ）に−１を掛けたデータが比較例として示してある。
【００５６】
この図３に示す波長分散特性から明らかな如く、実施例１と実施例２のデータは共にシングルモード光ファイバの波長分散特性に−１を掛けたデータに近づいており、このことは、シングルモード光ファイバに実施例１や実施例２で試作した分散補償光ファイバをシングルモード光ファイバとほぼ同じ長さをもって接続することにより、シングルモード光ファイバを伝搬することによって生じる波長１．５５μｍ帯の各波長の分散を分散補償光ファイバの終端側で効果的にほぼ零分散に減殺補償できることを示している。
【００５７】
次に、表３に本発明の光ファイバケーブルを構成する他の実施例の分散補償光ファイバの特性結果を従来例の分散補償光ファイバ（モジュール化されたものとモジュール化されていないものを含む）の特性との比較状態で示す。この表３でＷは屈折率分布がＷ型のプロファイルであることを示しており、Ｍは屈折率分布がマッチド型であることを示し、ＰＭＤは偏波分散を示している。また、表３中の分散値は、波長１．５５μｍの値であり、曲げロスは、直径２０ｍｍの曲げによる伝送損失を示しており、ＭＦＤはモードフィールド径を示している。
【００５８】
【表３】

【００５９】
この表３のＮｏ２、Ｎｏ３の実施例の分散補償光ファイバは分散が−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと負の低い値を示しており、分散スロープも−０．０３ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ、−０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍと負の小さい値を示している。モジュール化された従来例の分散補償光ファイバに比べ負の分散と負の分散スロープの値が充分小さい値になっていることが分かる。また、曲げロスも、モードフィールド径が５．５μｍ以上と従来例のモジュール化された分散補償光ファイバに比べ格段に大きな値となっているので、その曲げロスも小さな値となっており、曲げによる伝送損失が小さく、かつ、高速大容量の波長多重光伝送に最も適した光線路であることが実証されている。
【００６０】
なお、表３のＮｏ．４のものは、参考例であり、分散値を−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとしている。このＮｏ．４の例もモードフィールド径が５．５μｍ以上と大きく、かつ、曲げロスも小さく、良好な特性が得られている。
【００６１】
表３には、偏波分散ＰＭＤの特性比較が示されているが、一般に波長合分波器ＷＤＭや光サーキュレータを用いて波長多重や、ＴＤＭ（時分割）多重を行う場合、従来のＭＣＶＤで作られたシングルモード光ファイバＳＭＦに分散補償光ファイバＤＣＦをつなぐとき、シングルモード光ファイバＳＭＦの偏波分散ＰＭＤが大きいので、分散補償光ファイバＤＣＦに大きな偏波分散ＰＭＤの制限が付け加えられる。すなわち厳しいものでは偏波分散ＰＭＤが０．１５以下の仕様が要求される。表３に示される本発明各実施例の偏波分散ＰＭＤは、０．１５以下であり、これらの仕様を満足するものである。
【００６２】
なお、表３中のＮｏ．１、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６の比較例は、線路型（非モジュール型）の分散補償光ファイバを示すが、Ｎｏ．１のものは、分散値と分散スロープの値がともに小さすぎ、分散補償の機能が不十分である。また、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６のものは曲げロスの条件とモードフィールドの条件をともに満たしてはいない上に、偏波分散が大きく、本発明の各実施例の特性は得られていない。本発明に係る実施形態例および各実施例の分散補償光ファイバは低損失伝送路なので、布設ケーブル用としての利用に適したものである。
【００６３】
図６は、上述した本発明に係る分散補償光ファイバＤＣＦと光伝送用シングルモード光ファイバＳＭＦ１、ＳＭＦ２とを直列に接続してなる波長多重光伝送路として機能する光ファイバケーブルの実施例を示すもので、送信器と受信器が接続される波長合分波器ＷＤＭ間にシングルモード光ファイバＳＭＦ１と、分散補償光ファイバＤＣＦと、シングルモード光ファイバＳＭＦ２の各線路をこの順序に接続し、これら線路の全体としての分散（総分散）を零（ほぼ零を含む）に調整するか、あるいは更にこれら線路全体の分散スロープを零（ほぼ零を含む）になるように調整したものである。
【００６４】
本発明の布設用ケーブルとしての分散補償光ファイバＤＣＦは、曲げ損失が少ない方が布設ケーブル長を長くでき、また、モードフィールド径の大きい方が上記のように非線形効果（非線形の影響）が小さいので望ましい。一般には、シングルモード光ファイバＳＭＦ１、ＳＭＦ２のモードフィールド径が分散補償光ファイバＤＣＦのモードフィールド径よりも大きい。
【００６５】
したがって、図６に示す実施例のような順序で接続することにより、シングルモード光ファイバのＳＭＦ１あるいはＳＭＦ２から入力信号を入力すると、これらシングルモード光ファイバ内で、ある程度入力信号レベルが減衰した後分散補償光ファイバＤＣＦに入力され、しかも本発明の分散補償光ファイバＤＣＦのモードフィールド径が大きいので、分散補償光ファイバＤＣＦ内で発生する非線形効果を小さくできる。すなわち、この実施例の波長多重光伝送路の光ファイバケーブルは、双方向通信に適したものとなっている。
【００６６】
なお、シングルモード光ファイバＳＭＦを通さずに、最初から分散補償光ファイバＤＣＦに入力信号を入力すると、パワーの大きな光信号が分散補償光ファイバＤＣＦに入力することになるので、分散補償光ファイバＤＣＦで非線形効果が生じ、入力パワーを大きくできない。この点、本実施例の場合は、双方向の場合であっても入力信号は最初にシングルモード光ファイバＳＭＦを通過し、そこである程度信号パワーが減衰した後、通常の伝送用光ファイバと同程度の減衰量を持つ分散補償光ファイバＤＣＦに到達するので、入力パワーを大きくでき、通信距離を長くできるという効果が得られる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、光ファイバケーブルを構成する分散補償用光ファイバにおける波長１．５５μｍでの分散値が−２０〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１．５５μｍ帯での負の分散値と負の分散スロープの比が同じ波長１．５５μｍ帯における光伝送用シングルモード光ファイバの正の分散値と正の分散スロープの比にほぼ等しくなるように設定されているので、光伝送用シングルモード光ファイバに該シングルモード光ファイバとほぼ同じ長さの分散補償用光ファイバを接続することにより、分散補償用光ファイバの終端側で、光伝送用シングルモード光ファイバを伝搬することにより発生する波長１．５５μｍ帯（波長１．５３μｍ〜１．５７μｍ）での波長多重光伝送の各波長の信号の分散をほぼ一様に零分散に減殺補償することが可能となる。
【００６９】
また、本発明の光ファイバケーブルを構成する分散補償光ファイバは従来例のモジュール化された短い光ファイバではなく、シングルモード光ファイバの分散を補償するばかりでなく光伝送用の光ケーブルとして機能するものであるから、前記の如く波長１．５５μｍでの分散値は−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大で−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小という如く負の比較的小さい値を持つので、屈折率分布を規制する条件を緩やかにでき、これに伴い、モードフィールド径を大きくできるので低非線型性の性質を備えたものとなるので、波長多重光伝送波形の歪みを抑制することができる。このように、本発明の分散補償光ファイバは低損失伝送路なので、布設ケーブル用として適したものとなる。
【００７０】
また、本発明は光ファイバケーブルを構成する分散補償用光ファイバの屈折率分布をＷ型のプロファイルとしたので、プロファイル形状が単純となるため設計が容易で、伝送損失も小さく、また、負の分散および負の分散スロープを容易に実現できる性質を有するので、屈折率分布の条件の規制がより緩やかとなり、製造も容易化され、その分散補償用光ファイバを用いた光ファイバケーブル（波長多重光伝送路）を安価に提供することが可能となる。
【００７１】
さらに、本発明は、Ｗ型の屈折率プロファイルを持ち、センタコアのクラッドに対する比屈折率差Δ＋を１．８％以下としたことで、分散補償光ファイバの波長１．５５μｍでの分散値を容易に−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に設定することができる上に、前記比屈折率差Δ＋を１．０％以上としたことで、サイドコアにドープされるフッ素（Ｆ）の層の安定化を図ることが可能となる。また、Δ＋の値を最大でも１．８％以下に抑えることで、分散補償光ファイバのモードフィールド径の広がり効果を得ることができ、本発明の光ファイバケーブルを構成する分散補償用光ファイバによれば、モードフィールド径を５．５μｍ以上（特に好ましくは６μｍ以上）とすることが可能であり、この値は、従来のモジュール化された分散補償光ファイバのモードフィールド径に比べ充分大きな値となり、分散補償光ファイバの曲げによる伝送損失の増大を効果的に防止することができる。
【００７２】
さらに、分散補償用光ファイバにおけるセンタコアのクラッドに対する比屈折率差Δ＋に対するサイドコアのクラッドに対する比屈折率差Δ−の比ＲΔを−０．２５以下と成し、かつ、サイドコアの径ｂに対するセンタコアの径ａの比Ｒａ（Ｒａ＝ａ／ｂ）を０．３以上０．４以下の範囲としたことにより、光伝送用シングルモード光ファイバを伝搬することにより発生する１．５５μｍ帯の波長多重光伝送の各波長の信号に対する分散の補償率を充分に高めることが可能となり、したがって、本発明の光ファイバケーブル（波長多重光伝送路）を用いることにより、曲げによる伝送損失を小さくし、波長１．５５μｍ帯での低非線型性によって信号歪みのない品質の高い高速大容量の波長多重光通信を可能とし、次世代の波長多重光線路の光ファイバケーブルとして充分対応できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバケーブルを構成する分散補償光ファイバの一実施形態例の屈折率分布のプロファイルを示す図である。
【図２】本実施形態例の光ファイバケーブルにおける分散補償光ファイバのＲａの値と補償率との関係を示すシミュレーションの図である。
【図３】本発明の光ファイバケーブルを構成する分散補償用光ファイバの実施例１，２の波長分散特性を光伝送用シングルモード光ファイバの波長分散特性に−１を掛けたデータと比較状態で示すグラフである。
【図４】分散補償光ファイバの他の屈折率分布のプロファイル例を示す説明図である。
【図５】本実施形態例の光ファイバケーブル（波長多重光伝送路）の説明図である。
【図６】光ファイバケーブル（波長多重光伝送路）の一実施例の説明図である。
【符号の説明】
１センタコア
２サイドコア
３クラッド

Claims

波長１．５５μｍにおいて正の分散値と正の分散スロープを有する光伝送用シングルモード光ファイバと、波長１．５５μｍにおいて負の分散値と負の分散スロープを有する分散補償用光ファイバを接続して構成され、前記分散補償用光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値が、−２０〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、前記分散補償用光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値と波長領域１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散スロープの平均値の比が、前記光伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値と波長領域１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散スロープの平均値の比とほぼ等しい値であり、前記分散補償用光ファイバは、屈折率が最も高いセンタコアの周りを囲んで屈折率が低いサイドコアが配置され、そのサイドコアの周りを囲んで前記センタコアよりも屈折率が低くサイドコアよりは屈折率が高いクラッドが配置された、Ｗ型の屈折率分布プロファイルを有して、前記センタコアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ＋が１．０％以上１．８％以下の範囲であり、前記サイドコアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ−が−０．４１６２５％以上−０．２２８％以下であり、前記比屈折率差Δ＋に対する前記比屈折率差Δ−の比ＲΔ（ＲΔ＝Δ−／Δ＋）が−０．２５以下であり、かつ、サイドコアの径ｂに対するセンタコアの径ａの比Ｒａ（Ｒａ＝ａ／ｂ）が０．３以上０．４以下の範囲であることを特徴とする光ファイバケーブル。
前記分散補償用光ファイバの光伝送用シングルモード光ファイバに対する分散補償率が９２％以上１０８％以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル。
前記分散補償用光ファイバは、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が５．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ファイバケーブル。