JP3960873B2 - 広帯域用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、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送等の光伝送を広帯域（３００nm以上）で実現するための光ファイバおよびその光ファイバを用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光ファイバ伝送特性は、光ファイバの損失と帯域（分散）特性による。単一モード光ファイバでは伝播モードが単一であり、モード分散がないので、材料分散と構造分散により伝送帯域が決まる。従来型のシングルモード光ファイバでは、これらの分散の和が波長１．３ｍ付近でゼロとなるが、一方光損失は波長１．５μｍ帯で最小となる。そこで全分散がゼロとなる波長をこの波長帯にシフトする１．５μｍ帯ゼロ分散光ファイバ（DSF:Dispersion-Shifted Fiber）が提案された。ゼロ分散波長を１．３μｍ帯から１．５μｍ帯にシフトさせるには、材料分散はあまり変えられないので、構造分散の値を変えて全分散をシフトさせる。即ち、コアクラッドの屈折率プロファイルを調整することでゼロ分散を１．５μｍ帯にシフトさせている。
【０００３】
光ファイバの伝送特性は、一般的にこのように波長分散が小さいほど良好であるが、光ファイバにＷＤＭ光を入射した時、波長分散が小さいとファイバ内で四光波混合現象（FWM:Four-Wave Mixing）により不要波が発生し、チャネル間のクロストークの問題が生ずる。この問題点を解決するファイバとして、適度の波長分散値を有する非ゼロ分散シフトファイバ（NZDSF:Non-Zero Dispersion Shifted Fiber）が提案された。
【０００４】
そして、今日のＷＤＭ伝送技術の研究開発の一つとして、伝送帯域の拡大が追求されている。これまでの使用波長帯域は、Ｃ−ｂａｎｄ（１５３０−１５６５nm）とＬ−ｂａｎｄ（１５６５−１６２５nm）が中心であり、伝送用光ファイバの特性もこの帯域で最適化されている。近年、Ｓ−ｂａｎｄ（１４６０−１５３０nm）伝送も考慮した分散スロープ低減型非ゼロＤＳＦ（ＮＺ−ＤＳＦ）が提案されている（特願２００１−１００４２２）。
【０００５】
しかし、分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦであっても、ゼロ分散波長により短波長側に制限を受け、累積分散の関係から長波長側に制限を受け、伝送可能な波長帯域は２００nm程度に限られていた。また、ラマン増幅を考慮した場合、ＮＺ−ＤＳＦのゼロ分散波長がラマン励起帯域を制限することになり、とくにＳ−ｂａｎｄ帯域でのラマン増幅は困難であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＷＤＭ伝送システムにおいてＥ−ｂａｎｄからＵ−ｂａｎｄ迄の波長範囲をカバーできるより広い伝送帯域を可能にする光ファイバを提供することである。又、同時にＳ−ｂａｎｄ帯域での分布ラマン増幅を可能にする光ファイバを提供することを目的とする。更に又、非線形現象が抑制され、曲げ損失の小さいケーブルを同時に実現することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明に従い光ファイバは波長１４００〜１７００nm（幅３００nm）において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)でありかつ、同波長帯域に波長分散が極値をもつものである。
【０００８】
具体的光ファイバの構造の１つのタイプは、隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ３＞Δ４＞０＞Δ２となっている。
【０００９】
具体的光ファイバ構造の他のタイプは、隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層、第５ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ４＞Δ５＞０＞Δ３＞Δ２となっている。しかしながら、本発明の光ファイバの構造はこれらのタイプに限定されるものではない。
【００１０】
本発明の光ファイバのゼロ分散波長が１３５０nm以下であり、１４００〜１７００nmという広い帯域においてFWM発生を抑制でき、かつ累積分散を抑制できる分散特性をもつ。これまで提案されていた分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦでは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全帯域（１４６０〜１６２５nm）にわたって伝送可能な分散特性をもっていたが、本発明のＮＺ−ＤＳＦはさらに、長波長側のＵ−ｂａｎｄ（１６２５〜１６７５nm）全域、短波長側のＥ−ｂａｎｄ（１３６０〜１４６０nm）のほぼ全域も含めたより広い帯域（１３６５〜１７００nm）において分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)であり、ＦＷＭ発生を抑制できかつ累積分散を抑制できる分散特性を持つ。
【００１１】
本発明の光ファイバを伝送路として適用したとき、分布型ラマン増幅器と、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄのうち少なくとも一つのバンド帯域の増幅に集中型アンプを併用することで、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全帯域（１４６０〜１６２５nm）のロスを補償できる。伝送路としてのＮＺ−ＤＳＦの分散スロープをゼロにしたことで、ゼロ分散波長が分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦのゼロ分散波長に比べてもより一層短波長側にシフトした（１３６０nm以下；好ましくは１３４０nm以下）ため、Ｓ−ｂａｎｄ伝送を増幅するためのラマン励起帯域においても、ＦＷＭ発生による干渉を抑制できる。
【００１２】
また、ＥＤＦＡ(Erbium Doped Fiber Amplifier)、ＴＤＦＡ(Thulium doped Fiber Amplifier)や集中型ラマン増幅器を併用するとき、非線形現象による障害を抑制するために、１５５０nmにおける有効コア断面積Ａｅｆｆを４０μｍ２以上（好ましくは４５μｍ２以上）とした。また、少なくともＣ−ｂａｎｄ伝送でシングルモード動作をするために、ケーブルカットオフ波長を１５５０nm以下とした。ケーブル化をすることを考慮し、波長１５５０nmにおける直径２０mmでの曲げ損失を５dB/m以下とした。
【００１３】
上述の分散特性の光ファイバからなる伝送路及び該伝送路中に配置されたＳ−ｂａｎｄ用分布ラマン増幅器とからなる光通信システムが構成される。本発明の光ファイバを用いて光通信システムを構成することにより、高品質のＷＤＭ伝送を行うことが可能な優れた光通信システムとが実現される。特にメトロでの通信システムのような、比較的短距離の伝送に適した光ファイバである。
【００１４】
【実施例の説明】
以下に本発明に係る光ファイバの実施形態タイプを図面に基づき説明する。図１、２に本発明の屈折率プロファイルを示す。光ファイバの屈折率分布のプロファイルとしては様々な形態の屈折率プロファイルが可能であるが、本実施形態タイプとして、図１、２に示すような４層構造および５層構造のプロファイルを採用している。
【００１５】
図１で示されるような屈折率プロファイルを持つ光ファイバは、隣り合った層同士で組成の異なる多層（４層）のガラス層（第１ガラス層１、第２ガラス層２、第３ガラス層３、第４ガラス層４、基準層＝クラッド層）からなり、これらのガラス層は同心円状に形成されている。基準層は上記４層のガラス層に対して、屈折率分布の基準となる層であり、ここをクラッド層とする。このクラッド層の内側に第１〜第４の４層のガラス層（コア層）が形成されている。
【００１６】
本実施形態例の４層構造のファイバは、基準層（クラッド層）との比屈折率差を内側の層からそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４としたとき、Δ１＞Δ３＞Δ４＞０＞Δ２となる。また、第１ガラス層１の屈折率分布形状はα乗を呈している。（クラッドのΔを０とする）
【００１７】
図２に本発明のもう一つの屈折率プロファイルを示す。図２で示されるような屈折率分布を持つ光ファイバは、隣り合った層同士で組成の異なる多層（５層）のガラス層（第１〜第５のガラス層１〜５、基準層＝クラッド層）からなり、これらのガラス層は同心円状に形成されている。図１と同様、基準層をクラッド層とし、このクラッド層の内側に第１〜第５の５層のガラス層（コア層）が形成されている。
【００１８】
本実施形態例の５層構造のファイバは、基準層（クラッド層）との比屈折率差を内側の層からそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５としたとき、Δ１＞Δ４＞Δ５＞０＞Δ３＞Δ２となる。また、第１ガラス層１の屈折率分布形状はα乗を呈している。（クラッドのΔを０とする）図１のプロファイルと比較すると、クラッド層より屈折率の低い（Δがマイナス符号となる）層が一つ増えた点で異なる。
【００１９】
なお本明細書においては、第１ガラス層１の屈折率をｎ１、第２ガラス層２の屈折率をｎ２、第３ガラス層３の屈折率をｎ３、第４ガラス層の屈折率をｎ４とし、第５ガラス層の屈折率をｎ５とし基準層（クラッド層）の屈折率をｎｃとしたときに、上記各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５を以下の各式（１）〜（５）式により定義している。
Δ１（％）＝｛（ｎ１ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（１）
Δ２（％）＝｛（ｎ２ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（２）
Δ３（％）＝｛（ｎ３ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（３）
Δ４（％）＝｛（ｎ４ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（４）
Δ５（％）＝｛（ｎ５ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（５）
また、図１、２に示すように、１層目の直径をａ、２層目の直径をｂ、以下順に３、４、５層目の直径をそれぞれｃ、ｄ、ｅとしている。
【００２０】
図１に示した屈折率プロファイルにおいて各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５、第１ガラス層１の屈折率分布形状α、および各径ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅをパラメータとしてシミュレーションを行い、最適解を求めた。このときの条件として、上記分散特性（波長１４００nm〜１７００nmにおいて２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)）を満たし、Ａｅｆｆ（波長１５５０nmで４０μ以上）と曲げ損失値（波長１５５０nmで５dB/m以下）との関係、さらにカットオフ波長が実際のファイバのケーブルカットオフで１５５０nm以下になるよう解を本実施形態例の最適プロファイルとした。その設計内容を図３の表１に＃１、＃２及び＃３として示す。
【００２１】
本発明では、波長１４００nm〜１７００nmにおける分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)で、かつ同波長帯域に波長分散が少なくとも１つの極値を持つ光ファイバで、基本的に分散補償器なしでＷＤＭ伝送を可能とする光ファイバを実現し、さらにＳ−ｂａｎｄ伝送を分布ラマン増幅することも含め、広帯域での増幅が比較的容易にできる。
【００２２】
本発明の光ファイバの特性・構造として波長１３１０nmにおける分散値Ｄが−４≦Ｄ≦４（ps/nm/km）、ケーブルカットオフ波長が１５５０nm以下、波長１５５０nmにおける直径２０mmでの曲げ損失が５dB/m以下、波長１５５０nmにおいて実効コア断面積が４０μｍ２以上、波長１５５０nmにおける偏波モード分散ＰＭＤが０．１ps／√km以下、波長１３１０nmにおける分散値Ｄが−２≦Ｄ≦２（ps/nm/km）、及びゼロ分散波長が１３５０nm以下であるような値がより好ましいものとして選択される。
【００２３】
図１のタイプの４層構造からなる光ファイバにおいて、一例として最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、直径１２５μｍのファイバにしたとき、第１ガラス層の直径が７．０〜１０μｍであるよう選択される。
【００２４】
又、図１のタイプの４層構造からなる光ファイバにおいて、一例として内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が０．２５〜０．５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であって、かつ内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．０５〜０．２％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であるよう選択される。
【００２５】
図２のタイプの５層構造からなる光ファイバにおいて、一例として最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、直径１２５μｍのファイバにしたとき、第１ガラス層の直径が６．５〜１０μｍであるよう選択される。
【００２６】
図２のタイプの多層構造からなる光ファイバにおいて、一例として内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が−０．１５〜−０．０５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であり、内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．２５〜０．６５％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であって、かつ内側から５層目に形成されている第５ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ５が０．０５〜０．５０％、１層目の直径に対する５層目の直径が２．２〜３．０倍である。
【００２７】
本発明の光ファイバを光伝送路として適用したとき、分布型ラマン増幅器と、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄのうち少なくとも一つのバンド帯域の増幅に集中型アンプを併用した光通信システムが構成される。
【００２８】
（実例）
実際の光ファイバを図３の表１に示す内容に沿って作成した。そしてほぼ設計どうりの分散特性等が得られた。＃１と＃２は図２の５層タイプであり、＃３は図１の４層タイプである。表1において、分散は波長１５００nmおよび１５５０nmでの分散値、スロープは波長１５００nmおよび１５５０nmでの分散スロープ、Ａｅｆｆは波長１５００nmおよび１５５０nmでの実効コア断面積、λｃはケーブルカットオフ波長、曲げは波長１５００nmおよび１５５０nmで直径２０mmの曲げ損失、λ０はゼロ分散波長、コア径は図１におけるｄ、または図２におけるｅの径である。図４は波長に対するファイバ＃１、＃２及び＃３の分散特性であるが、図４に示すように、表１のファイバ＃１〜＃３は３つとも波長１４００〜１７００nmでの分散値Ｄは全て２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)であり、かつ同波長帯域において波長分散が極値をもつ。（スロープに注目すると、波長１５００nmではプラスの値であるのに対し、波長１５５０nmではマイナスの値となり、この間で分散が極値をもっている）。また、ケーブルカットオフ波長が１．５５μｍ以下、かつ波長１５５０nmで直径２０mmの曲げ損失が５dB/m以下となった。図４に示すように、ゼロ分散波長λ０が１３５０nm以下となり、ラマン増幅をできる伝送帯域がＳ−ｂａｎｄまで拡大した。さらに、実行コア断面積Ａｅｆｆ４０μｍ２以上（好ましくは４５μｍ２以上）を維持したことで、従来のＤＳＦ並みの非線形現象抑制が期待できる。
【００２９】
図４は、表１の＃１〜＃３の光ファイバの波長に対する分散曲線を示す。波長分散が指定した帯域において少なくとも１つの極値をもつことから、分散曲線が従来技術の光ファイバ（＃４：分散スロープ低減型ＮＺ−ＤＳＦ−分散スロープ０．０２０ps/nm２/km＠１５５０nm及び＃５：Ｔｒｕｅ Ｗａｖｅ（登録商標）ＲＳ−分散スロープ０．０４５ps/nm２/km＠１５５０nm）のような単調増加あるいは単調減少とはならないため、ＦＷＭを制御でき、且つ累積分散が大きすぎない２〜８ps/nm/kmの所望の分散値を満たす波長帯域がより広くなった。(図３参照)ここで、波長１４００〜１７００nmでの分散値は２〜８ps/nm/kmであり、同波長帯域においてFWM発生を抑制でき、累積分散も抑制できる。従って、同波長帯域においては基本的に分散補償器を要さずに伝送可能となる。これまで提案されているＮＺ−ＤＳＦは、帯域が広いものでも（図３の＃４）Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０−１６２５nm）伝送を考慮したものであったが、本発明のＮＺ−ＤＳＦでは上記３−ｂａｎｄに加えて、さらにＵ−ｂａｎｄ（１６２５−１６７５nm）、Ｅ−ｂａｎｄ（１３６０−１４６０nm）での伝送も可能となる分散特性をもつ。現時点でＵ−ｂａｎｄ伝送を制限するのは、主にこの波長帯域におけるロス増の問題（曲げ損失、赤外吸収）であり、Ｅ−ｂａｎｄ伝送を制限するのは主に波長１３８５nm付近に現れるＯＨ基ロスの問題である。この二つの問題を解決すれば、本発明のＮＺ−ＤＳＦはＵ、Ｅ−ｂａｎｄ伝送が可能な分散特性をもつ。（Ｕ−ｂａｎｄにおいても基本的には分散補償器が不要）また、分散曲線が比較的フラットであることも本発明の特徴である。特に図４の＃３の分散特性においては、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０〜１６２５nm）における分散の差が１ps/nm/km以下（０．７以下）となり、広い帯域において分散が非常にフラットであるといえる。
【００３０】
同ファイバを伝送路として用いたシステムに分布ラマン増幅を適用することを考慮しても、Ｓ−ｂａｎｄ伝送のラマン励起帯域の最短波長である１３５０〜１３６０nmでの分散値は２ps/nm/km以上となり、ＦＷＭ発生を回避できる分散特性である。即ち、Ｓ−ｂａｎｄの最短波長１４６０nmを励起するラマン増幅のポンプ光信号の帯域は１３５０〜１３６０nmであるが、本ファイバのこの帯域で適度の分散２ps/nm/km程を有し、ポンプ光信号間のＦＷＭを制御することができ、Ｓ−ｂａｎｄのラマン増幅が可能となる。Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ伝送のラマン励起帯域の分散値はいうまでもなく２ps/nm/km以上であるからこれらの図３の＃１〜＃３のＮＺ−ＤＳＦは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄでの伝送において分布ラマン増幅が可能な分散特性となった。
【００３１】
本発明の光ファイバは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全ての帯域で分布ラマン増幅が可能となる分散特性を持つことが示された。しかし、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全てを一括でラマン増幅することは伝送帯域と励起帯域が重なってしまうため困難である。この問題を解決するために例えばＳとＣ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器、Ｌ−ｂａｎｄに集中ラマン増幅器あるいはＥＤＦＡを併用することで全ての帯域をカバーできる。
【００３２】
本発明の光ファイバを伝送路として用いて光通信システム構成を図５Ａと図５Ｂに示す。図５Ａの構成は、Ｓ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄにＥＤＦＡまたは集中ラマン増幅器を用いた例である。伝送帯域をＳ，Ｃ，Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０nm〜１６２５nm）とすると、そのラマン励起帯域は１３６０nm〜１５２５nmである。本発明の光ファイバはラマン励起帯域で２〜７（ps/nm/km）の分散値を有し、ＦＷＭを制御できるのでＳ−ｂａｎｄを含む全ての伝送帯域について分布ラマン増幅が可能である。図５Ｂの構成は、Ｓ−ｂａｎｄ及びＣ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器を用い、Ｌ−ｂａｎｄにＥＤＦＡ又は集中ラマン増幅器を用いた例である。
【００３３】
図５Ａにおいて、分波器５０１により光信号からＣ−ｂａｎｄ信号とＬ−ｂａｎｄ信号が分離され、それぞれＥＤＦＡのような集中型光増幅で増幅される。合波器５０４において増幅されたＣ−ｂａｎｄ信号とＬ−ｂａｎｄ信号は増幅器をバイパスした他の信号と合体される。ＮＳ−ＤＳＦファイバ５０５、Ｓ−ｂａｎｄラマン増幅用励起光源５０６Ａ及び分波器から分布ラマン増幅器が構成され、Ｓ−ｂａｎｄ信号がラマン増幅される。分波器５０８、Ｓ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ(Dispersion Compensation Fiber：分散保証ファイバ)５０９と損失補償用光増幅器５１２、Ｃ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ５１０と損失補償用光増幅器５１３、Ｌ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ５１１と損失補償用光増幅器５１４；及び合波器５１５からなる分散補償部により、増幅された光信号における累積分散を補償している。
【００３４】
図５Ｂに於いて、図５Ａと同じ構成については同じ符号が付されている。Ｃ−ｂａｎｄとＳ−ｂａｎｄラマン増幅用励起光源５０６Ｂが設けられている。
【００３５】
図５Ａ、図５Ｂは分散補償部を示しているが、本発明の分散特性を有する光ファイバは累積分散が小さいから、短距離の光ファイバ伝送ラインの場合は分散補償部は不要である。その場合の図５Ａの構成を変形した通信システム構成を図５Ｃに示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ構造の１つのタイプ（４層コア）の屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】本発明の光ファイバの他のタイプ（５層コア）屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】本発明の試作された光ファイバ＃１、＃２、及び＃３の特性を示す表である。
【図４】本発明の光ファイバ＃１、＃２及び＃３の波長に対する分散特性を示す図である。
【図５Ａ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の１を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の２を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の３を示す図である。
【符号の説明】
１〜５ コア
５０１，５０７，５０８ 分波器
５０２，５０３ 集中型光増幅器
５０４，５１５ 合波器
５０５ ＮＺ−ＤＳＦ
５０６Ａ，５０６Ｂ ラマン増幅用励起光源
５０９，５１０，５１１ ＤＣＦ
５１２，５１３，５１４ 損失補償用光増幅器
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送等の光伝送を広帯域（３００nm以上）で実現するための光ファイバおよびその光ファイバを用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光ファイバ伝送特性は、光ファイバの損失と帯域（分散）特性による。単一モード光ファイバでは伝播モードが単一であり、モード分散がないので、材料分散と構造分散により伝送帯域が決まる。従来型のシングルモード光ファイバでは、これらの分散の和が波長１．３ｍ付近でゼロとなるが、一方光損失は波長１．５μｍ帯で最小となる。そこで全分散がゼロとなる波長をこの波長帯にシフトする１．５μｍ帯ゼロ分散光ファイバ（DSF:Dispersion-Shifted Fiber）が提案された。ゼロ分散波長を１．３μｍ帯から１．５μｍ帯にシフトさせるには、材料分散はあまり変えられないので、構造分散の値を変えて全分散をシフトさせる。即ち、コアクラッドの屈折率プロファイルを調整することでゼロ分散を１．５μｍ帯にシフトさせている。
【０００３】
光ファイバの伝送特性は、一般的にこのように波長分散が小さいほど良好であるが、光ファイバにＷＤＭ光を入射した時、波長分散が小さいとファイバ内で四光波混合現象（FWM:Four-Wave Mixing）により不要波が発生し、チャネル間のクロストークの問題が生ずる。この問題点を解決するファイバとして、適度の波長分散値を有する非ゼロ分散シフトファイバ（NZDSF:Non-Zero Dispersion Shifted Fiber）が提案された。
【０００４】
そして、今日のＷＤＭ伝送技術の研究開発の一つとして、伝送帯域の拡大が追求されている。これまでの使用波長帯域は、Ｃ−ｂａｎｄ（１５３０−１５６５nm）とＬ−ｂａｎｄ（１５６５−１６２５nm）が中心であり、伝送用光ファイバの特性もこの帯域で最適化されている。近年、Ｓ−ｂａｎｄ（１４６０−１５３０nm）伝送も考慮した分散スロープ低減型非ゼロＤＳＦ（ＮＺ−ＤＳＦ）が提案されている（特願２００１−１００４２２）。
【０００５】
しかし、分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦであっても、ゼロ分散波長により短波長側に制限を受け、累積分散の関係から長波長側に制限を受け、伝送可能な波長帯域は２００nm程度に限られていた。また、ラマン増幅を考慮した場合、ＮＺ−ＤＳＦのゼロ分散波長がラマン励起帯域を制限することになり、とくにＳ−ｂａｎｄ帯域でのラマン増幅は困難であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＷＤＭ伝送システムにおいてＥ−ｂａｎｄからＵ−ｂａｎｄ迄の波長範囲をカバーできるより広い伝送帯域を可能にする光ファイバを提供することである。又、同時にＳ−ｂａｎｄ帯域での分布ラマン増幅を可能にする光ファイバを提供することを目的とする。更に又、非線形現象が抑制され、曲げ損失の小さいケーブルを同時に実現することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明に従い光ファイバは波長１４００〜１７００nm（幅３００nm）において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)でありかつ、同波長帯域に波長分散が極値をもつものである。
【０００８】
具体的光ファイバの構造の１つのタイプは、隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ３＞Δ４＞０＞Δ２となっている。
【０００９】
具体的光ファイバ構造の他のタイプは、隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層、第５ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ４＞Δ５＞０＞Δ３＞Δ２となっている。しかしながら、本発明の光ファイバの構造はこれらのタイプに限定されるものではない。
【００１０】
本発明の光ファイバのゼロ分散波長が１３５０nm以下であり、１４００〜１７００nmという広い帯域においてFWM発生を抑制でき、かつ累積分散を抑制できる分散特性をもつ。これまで提案されていた分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦでは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全帯域（１４６０〜１６２５nm）にわたって伝送可能な分散特性をもっていたが、本発明のＮＺ−ＤＳＦはさらに、長波長側のＵ−ｂａｎｄ（１６２５〜１６７５nm）全域、短波長側のＥ−ｂａｎｄ（１３６０〜１４６０nm）のほぼ全域も含めたより広い帯域（１３６５〜１７００nm）において分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)であり、ＦＷＭ発生を抑制できかつ累積分散を抑制できる分散特性を持つ。
【００１１】
本発明の光ファイバを伝送路として適用したとき、分布型ラマン増幅器と、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄのうち少なくとも一つのバンド帯域の増幅に集中型アンプを併用することで、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全帯域（１４６０〜１６２５nm）のロスを補償できる。伝送路としてのＮＺ−ＤＳＦの分散スロープをゼロにしたことで、ゼロ分散波長が分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦのゼロ分散波長に比べてもより一層短波長側にシフトした（１３６０nm以下；好ましくは１３４０nm以下）ため、Ｓ−ｂａｎｄ伝送を増幅するためのラマン励起帯域においても、ＦＷＭ発生による干渉を抑制できる。
【００１２】
また、ＥＤＦＡ(Erbium Doped Fiber Amplifier)、ＴＤＦＡ(Thulium doped Fiber Amplifier)や集中型ラマン増幅器を併用するとき、非線形現象による障害を抑制するために、１５５０nmにおける有効コア断面積Ａｅｆｆを４０μｍ２以上（好ましくは４５μｍ２以上）とした。また、少なくともＣ−ｂａｎｄ伝送でシングルモード動作をするために、ケーブルカットオフ波長を１５５０nm以下とした。ケーブル化をすることを考慮し、波長１５５０nmにおける直径２０mmでの曲げ損失を５dB/m以下とした。
【００１３】
上述の分散特性の光ファイバからなる伝送路及び該伝送路中に配置されたＳ−ｂａｎｄ用分布ラマン増幅器とからなる光通信システムが構成される。本発明の光ファイバを用いて光通信システムを構成することにより、高品質のＷＤＭ伝送を行うことが可能な優れた光通信システムとが実現される。特にメトロでの通信システムのような、比較的短距離の伝送に適した光ファイバである。
【００１４】
【実施例の説明】
以下に本発明に係る光ファイバの実施形態タイプを図面に基づき説明する。図１、２に本発明の屈折率プロファイルを示す。光ファイバの屈折率分布のプロファイルとしては様々な形態の屈折率プロファイルが可能であるが、本実施形態タイプとして、図１、２に示すような４層構造および５層構造のプロファイルを採用している。
【００１５】
図１で示されるような屈折率プロファイルを持つ光ファイバは、隣り合った層同士で組成の異なる多層（４層）のガラス層（第１ガラス層１、第２ガラス層２、第３ガラス層３、第４ガラス層４、基準層＝クラッド層）からなり、これらのガラス層は同心円状に形成されている。基準層は上記４層のガラス層に対して、屈折率分布の基準となる層であり、ここをクラッド層とする。このクラッド層の内側に第１〜第４の４層のガラス層（コア層）が形成されている。
【００１６】
本実施形態例の４層構造のファイバは、基準層（クラッド層）との比屈折率差を内側の層からそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４としたとき、Δ１＞Δ３＞Δ４＞０＞Δ２となる。また、第１ガラス層１の屈折率分布形状はα乗を呈している。（クラッドのΔを０とする）
【００１７】
図２に本発明のもう一つの屈折率プロファイルを示す。図２で示されるような屈折率分布を持つ光ファイバは、隣り合った層同士で組成の異なる多層（５層）のガラス層（第１〜第５のガラス層１〜５、基準層＝クラッド層）からなり、これらのガラス層は同心円状に形成されている。図１と同様、基準層をクラッド層とし、このクラッド層の内側に第１〜第５の５層のガラス層（コア層）が形成されている。
【００１８】
本実施形態例の５層構造のファイバは、基準層（クラッド層）との比屈折率差を内側の層からそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５としたとき、Δ１＞Δ４＞Δ５＞０＞Δ３＞Δ２となる。また、第１ガラス層１の屈折率分布形状はα乗を呈している。（クラッドのΔを０とする）図１のプロファイルと比較すると、クラッド層より屈折率の低い（Δがマイナス符号となる）層が一つ増えた点で異なる。
【００１９】
なお本明細書においては、第１ガラス層１の屈折率をｎ１、第２ガラス層２の屈折率をｎ２、第３ガラス層３の屈折率をｎ３、第４ガラス層の屈折率をｎ４とし、第５ガラス層の屈折率をｎ５とし基準層（クラッド層）の屈折率をｎｃとしたときに、上記各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５を以下の各式（１）〜（５）式により定義している。
Δ１（％）＝｛（ｎ１ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（１）
Δ２（％）＝｛（ｎ２ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（２）
Δ３（％）＝｛（ｎ３ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（３）
Δ４（％）＝｛（ｎ４ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（４）
Δ５（％）＝｛（ｎ５ ２−ｎｃ ２）／２×ｎｃ ２｝×１００・・・・（５）
また、図１、２に示すように、１層目の直径をａ、２層目の直径をｂ、以下順に３、４、５層目の直径をそれぞれｃ、ｄ、ｅとしている。
【００２０】
図１に示した屈折率プロファイルにおいて各比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５、第１ガラス層１の屈折率分布形状α、および各径ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅをパラメータとしてシミュレーションを行い、最適解を求めた。このときの条件として、上記分散特性（波長１４００nm〜１７００nmにおいて２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)）を満たし、Ａｅｆｆ（波長１５５０nmで４０μ以上）と曲げ損失値（波長１５５０nmで５dB/m以下）との関係、さらにカットオフ波長が実際のファイバのケーブルカットオフで１５５０nm以下になるよう解を本実施形態例の最適プロファイルとした。その設計内容を図３の表１に＃１、＃２及び＃３として示す。
【００２１】
本発明では、波長１４００nm〜１７００nmにおける分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)で、かつ同波長帯域に波長分散が少なくとも１つの極値を持つ光ファイバで、基本的に分散補償器なしでＷＤＭ伝送を可能とする光ファイバを実現し、さらにＳ−ｂａｎｄ伝送を分布ラマン増幅することも含め、広帯域での増幅が比較的容易にできる。
【００２２】
本発明の光ファイバの特性・構造として波長１３１０nmにおける分散値Ｄが−４≦Ｄ≦４（ps/nm/km）、ケーブルカットオフ波長が１５５０nm以下、波長１５５０nmにおける直径２０mmでの曲げ損失が５dB/m以下、波長１５５０nmにおいて実効コア断面積が４０μｍ２以上、波長１５５０nmにおける偏波モード分散ＰＭＤが０．１ps／√km以下、波長１３１０nmにおける分散値Ｄが−２≦Ｄ≦２（ps/nm/km）、及びゼロ分散波長が１３５０nm以下であるような値がより好ましいものとして選択される。
【００２３】
図１のタイプの４層構造からなる光ファイバにおいて、一例として最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、直径１２５μｍのファイバにしたとき、第１ガラス層の直径が７．０〜１０μｍであるよう選択される。
【００２４】
又、図１のタイプの４層構造からなる光ファイバにおいて、一例として内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が０．２５〜０．５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であって、かつ内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．０５〜０．２％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であるよう選択される。
【００２５】
図２のタイプの５層構造からなる光ファイバにおいて、一例として最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、直径１２５μｍのファイバにしたとき、第１ガラス層の直径が６．５〜１０μｍであるよう選択される。
【００２６】
図２のタイプの多層構造からなる光ファイバにおいて、一例として内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が−０．１５〜−０．０５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であり、内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．２５〜０．６５％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であって、かつ内側から５層目に形成されている第５ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ５が０．０５〜０．５０％、１層目の直径に対する５層目の直径が２．２〜３．０倍である。
【００２７】
本発明の光ファイバを光伝送路として適用したとき、分布型ラマン増幅器と、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄのうち少なくとも一つのバンド帯域の増幅に集中型アンプを併用した光通信システムが構成される。
【００２８】
（実例）
実際の光ファイバを図３の表１に示す内容に沿って作成した。そしてほぼ設計どうりの分散特性等が得られた。＃１と＃２は図２の５層タイプであり、＃３は図１の４層タイプである。表1において、分散は波長１５００nmおよび１５５０nmでの分散値、スロープは波長１５００nmおよび１５５０nmでの分散スロープ、Ａｅｆｆは波長１５００nmおよび１５５０nmでの実効コア断面積、λｃはケーブルカットオフ波長、曲げは波長１５００nmおよび１５５０nmで直径２０mmの曲げ損失、λ０はゼロ分散波長、コア径は図１におけるｄ、または図２におけるｅの径である。図４は波長に対するファイバ＃１、＃２及び＃３の分散特性であるが、図４に示すように、表１のファイバ＃１〜＃３は３つとも波長１４００〜１７００nmでの分散値Ｄは全て２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)であり、かつ同波長帯域において波長分散が極値をもつ。（スロープに注目すると、波長１５００nmではプラスの値であるのに対し、波長１５５０nmではマイナスの値となり、この間で分散が極値をもっている）。また、ケーブルカットオフ波長が１．５５μｍ以下、かつ波長１５５０nmで直径２０mmの曲げ損失が５dB/m以下となった。図４に示すように、ゼロ分散波長λ０が１３５０nm以下となり、ラマン増幅をできる伝送帯域がＳ−ｂａｎｄまで拡大した。さらに、実行コア断面積Ａｅｆｆ４０μｍ２以上（好ましくは４５μｍ２以上）を維持したことで、従来のＤＳＦ並みの非線形現象抑制が期待できる。
【００２９】
図４は、表１の＃１〜＃３の光ファイバの波長に対する分散曲線を示す。波長分散が指定した帯域において少なくとも１つの極値をもつことから、分散曲線が従来技術の光ファイバ（＃４：分散スロープ低減型ＮＺ−ＤＳＦ−分散スロープ０．０２０ps/nm２/km＠１５５０nm及び＃５：Ｔｒｕｅ Ｗａｖｅ（登録商標）ＲＳ−分散スロープ０．０４５ps/nm２/km＠１５５０nm）のような単調増加あるいは単調減少とはならないため、ＦＷＭを制御でき、且つ累積分散が大きすぎない２〜８ps/nm/kmの所望の分散値を満たす波長帯域がより広くなった。(図３参照)ここで、波長１４００〜１７００nmでの分散値は２〜８ps/nm/kmであり、同波長帯域においてFWM発生を抑制でき、累積分散も抑制できる。従って、同波長帯域においては基本的に分散補償器を要さずに伝送可能となる。これまで提案されているＮＺ−ＤＳＦは、帯域が広いものでも（図３の＃４）Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０−１６２５nm）伝送を考慮したものであったが、本発明のＮＺ−ＤＳＦでは上記３−ｂａｎｄに加えて、さらにＵ−ｂａｎｄ（１６２５−１６７５nm）、Ｅ−ｂａｎｄ（１３６０−１４６０nm）での伝送も可能となる分散特性をもつ。現時点でＵ−ｂａｎｄ伝送を制限するのは、主にこの波長帯域におけるロス増の問題（曲げ損失、赤外吸収）であり、Ｅ−ｂａｎｄ伝送を制限するのは主に波長１３８５nm付近に現れるＯＨ基ロスの問題である。この二つの問題を解決すれば、本発明のＮＺ−ＤＳＦはＵ、Ｅ−ｂａｎｄ伝送が可能な分散特性をもつ。（Ｕ−ｂａｎｄにおいても基本的には分散補償器が不要）また、分散曲線が比較的フラットであることも本発明の特徴である。特に図４の＃３の分散特性においては、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０〜１６２５nm）における分散の差が１ps/nm/km以下（０．７以下）となり、広い帯域において分散が非常にフラットであるといえる。
【００３０】
同ファイバを伝送路として用いたシステムに分布ラマン増幅を適用することを考慮しても、Ｓ−ｂａｎｄ伝送のラマン励起帯域の最短波長である１３５０〜１３６０nmでの分散値は２ps/nm/km以上となり、ＦＷＭ発生を回避できる分散特性である。即ち、Ｓ−ｂａｎｄの最短波長１４６０nmを励起するラマン増幅のポンプ光信号の帯域は１３５０〜１３６０nmであるが、本ファイバのこの帯域で適度の分散２ps/nm/km程を有し、ポンプ光信号間のＦＷＭを制御することができ、Ｓ−ｂａｎｄのラマン増幅が可能となる。Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ伝送のラマン励起帯域の分散値はいうまでもなく２ps/nm/km以上であるからこれらの図３の＃１〜＃３のＮＺ−ＤＳＦは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄでの伝送において分布ラマン増幅が可能な分散特性となった。
【００３１】
本発明の光ファイバは、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全ての帯域で分布ラマン増幅が可能となる分散特性を持つことが示された。しかし、Ｓ、Ｃ、Ｌ−ｂａｎｄ全てを一括でラマン増幅することは伝送帯域と励起帯域が重なってしまうため困難である。この問題を解決するために例えばＳとＣ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器、Ｌ−ｂａｎｄに集中ラマン増幅器あるいはＥＤＦＡを併用することで全ての帯域をカバーできる。
【００３２】
本発明の光ファイバを伝送路として用いて光通信システム構成を図５Ａと図５Ｂに示す。図５Ａの構成は、Ｓ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器、Ｃ−ｂａｎｄ及びＬ−ｂａｎｄにＥＤＦＡまたは集中ラマン増幅器を用いた例である。伝送帯域をＳ，Ｃ，Ｌ−ｂａｎｄ（１４６０nm〜１６２５nm）とすると、そのラマン励起帯域は１３６０nm〜１５２５nmである。本発明の光ファイバはラマン励起帯域で２〜７（ps/nm/km）の分散値を有し、ＦＷＭを制御できるのでＳ−ｂａｎｄを含む全ての伝送帯域について分布ラマン増幅が可能である。図５Ｂの構成は、Ｓ−ｂａｎｄ及びＣ−ｂａｎｄに分布ラマン増幅器を用い、Ｌ−ｂａｎｄにＥＤＦＡ又は集中ラマン増幅器を用いた例である。
【００３３】
図５Ａにおいて、分波器５０１により光信号からＣ−ｂａｎｄ信号とＬ−ｂａｎｄ信号が分離され、それぞれＥＤＦＡのような集中型光増幅で増幅される。合波器５０４において増幅されたＣ−ｂａｎｄ信号とＬ−ｂａｎｄ信号は増幅器をバイパスした他の信号と合体される。ＮＳ−ＤＳＦファイバ５０５、Ｓ−ｂａｎｄラマン増幅用励起光源５０６Ａ及び分波器から分布ラマン増幅器が構成され、Ｓ−ｂａｎｄ信号がラマン増幅される。分波器５０８、Ｓ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ(Dispersion Compensation Fiber：分散保証ファイバ)５０９と損失補償用光増幅器５１２、Ｃ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ５１０と損失補償用光増幅器５１３、Ｌ−ｂａｎｄ用ＤＣＦ５１１と損失補償用光増幅器５１４；及び合波器５１５からなる分散補償部により、増幅された光信号における累積分散を補償している。
【００３４】
図５Ｂに於いて、図５Ａと同じ構成については同じ符号が付されている。Ｃ−ｂａｎｄとＳ−ｂａｎｄラマン増幅用励起光源５０６Ｂが設けられている。
【００３５】
図５Ａ、図５Ｂは分散補償部を示しているが、本発明の分散特性を有する光ファイバは累積分散が小さいから、短距離の光ファイバ伝送ラインの場合は分散補償部は不要である。その場合の図５Ａの構成を変形した通信システム構成を図５Ｃに示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ構造の１つのタイプ（４層コア）の屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】本発明の光ファイバの他のタイプ（５層コア）屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】本発明の試作された光ファイバ＃１、＃２、及び＃３の特性を示す表である。
【図４】本発明の光ファイバ＃１、＃２及び＃３の波長に対する分散特性を示す図である。
【図５Ａ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の１を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の２を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の光ファイバを用いて構成したＷＤＭ伝送システムの例の３を示す図である。
【符号の説明】
１〜５ コア
５０１，５０７，５０８ 分波器
５０２，５０３ 集中型光増幅器
５０４，５１５ 合波器
５０５ ＮＺ−ＤＳＦ
５０６Ａ，５０６Ｂ ラマン増幅用励起光源
５０９，５１０，５１１ ＤＣＦ
５１２，５１３，５１４ 損失補償用光増幅器
Claims (5)
- 波長１４００〜１７００nmにおいて、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８(ps/nm/km)でありかつ、同波長帯域に波長分散が少なくとも１つの極値を持つ光ファイバにおいて、
隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ３＞Δ４＞０＞Δ２であり、
最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、第１ガラス層の直径が７．０〜１０μｍであることを特徴とした光ファイバ。 - 請求項１に記載した多層構造からなる光ファイバにおいて、内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が０．２５〜０．５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であって、かつ内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．０５〜０．２％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であることを特徴とした光ファイバ。
- 波長１３１０ｎｍにおける分散値Ｄが−４≦Ｄ≦４ (ps/nm/km) である光ファイバにおいて、
隣り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を持ち、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となるクラッド層である基準層の内側に複数のコアガラス層が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されている第１ガラス層、順に外側に向かって第２ガラス層、第３ガラス層、第４ガラス層、第５ガラス層の前記クラッド層の屈折率との比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、Δ５とし、クラッド層の比屈折率差を０とすると、Δ１＞Δ４＞Δ５＞０＞Δ３＞Δ２である光ファイバ。 - 請求項３に記載した多層構造からなる光ファイバにおいて、最も内側に形成されている第１ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ１が０．３〜０．７％であり、屈折率分布形状を表すα定数が４以上であって、直径１２５μｍのファイバにしたとき、第１ガラス層の直径が６．５〜１０μｍであることを特徴とした光ファイバ。
- 請求項３に記載した多層構造からなる光ファイバにおいて、内側から２層目に形成されている第２ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ２が−０．６〜−０．２％、１層目の直径に対する２層目の直径が１．２〜１．７倍であり、内側から３層目に形成されている第３ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ３が−０．１５〜−０．０５％、１層目の直径に対する３層目の直径が１．８〜２．２倍であり、内側から４層目に形成されている第４ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ４が０．２５〜０．６５％、１層目の直径に対する４層目の直径が２．０〜２．５倍であって、かつ内側から５層目に形成されている第５ガラス層の基準層に対する比屈折率差Δ５が０．０５〜０．５０％、１層目の直径に対する５層目の直径が２．２〜３．０倍であることを特徴とした光ファイバ。
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