JP4024461B2 - 分散補償光ファイバ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける光伝送路の波長分散および分散スロープを補償するための分散補償光ファイバに関し、特に、スロープ率の増大を図った分散補償光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいて、例えば、波長１．３μｍ付近で零分散となる単一モードファイバ（Single Mode Fiber：ＳＭＦ）で構成される光伝送路を用い、波長帯域が１．５５μｍ帯の光信号を長距離伝送するような場合がある。この場合、１．５５μｍ帯の光信号に対して、光伝送路に約１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の波長分散があるため、光信号を高速で長距離伝送すると波長分散が累積して波形が歪んでしまうという問題があった。例えば、光信号を１００ｋｍにわたって伝送した場合には、約１６００ｐｓ／ｎｍの正の波長分散が累積することになり、それを補償する必要が生じることになる。また、上記のような光伝送路を用いて波長多重（ＷＤＭ）伝送を行うときには、光伝送路の分散スロープについても補償する必要が生じる。具体的には、１．３μｍ零分散ＳＭＦは約０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度の正の分散スロープを持つことが知られている。
【０００３】
従来、このような正の波長分散および正の分散スロープを持つ光伝送路の分散補償を行うために、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバ（Dispersion Compensating Fiber：ＤＣＦ）が利用されてきた。従来の分散補償光ファイバとしては、各種の具体的な構造が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平7-261048号公報、特開平8-136758号公報、特開平8-313750号公報、特開平10-253847号公報、特開平9-318833号公報、特開平11-95056号公報などに記載された従来の分散補償光ファイバでは、図８に示すようなＷ形の屈折率プロファイルを有する基本構造が開示されている。具体的には、光ファイバの中心に位置するコア部５１の外周に低屈折率部５２を設け、さらに、低屈折率部５２の外周にクラッド部５３を設けた基本構造を有する。コア部５１は、純石英に対する比屈折率差が正の値となる高い屈折率を持ち、低屈折率部５２は、純石英に対する比屈折率差が負の値となる低い屈折率を持ち、クラッド部５３は、純石英で形成されている（比屈折率差が零）。このようなＷ形屈折率プロファイルとすることにより、負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバが実現される。
【０００５】
また例えば、特開2000-47048号公報、特開平6-222235号公報、特開平7-270636号公報、特表平11-507445号公報、特開平10-300965号公報などに記載された従来の分散補償光ファイバでは、図９に示すように、Ｗ形屈折率プロファイルについて、クラッド部５３の低屈折率部５２に隣接する部分の屈折率を高くした構造が開示されている。このような構造とすることによって、伝送損失の低減等を図った分散補償光ファイバが実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１．５５μｍ帯の光信号を長距離伝送する光通信システムでは、分散シフトファイバ（Dispersion Shifted Fiber：ＤＳＦ）が光伝送路として使用される場合も多い。このＤＳＦは、１．３μｍ零分散ＳＭＦについて零分散波長を１．５５μｍ帯にシフトしたものであって、石英系光ファイバの伝送損失が最低となる１．５５μｍ帯での光伝送に特化した光ファイバである。しかし、ＤＳＦを用いた光伝送路により１．５５μｍ帯でＷＤＭ伝送を行う場合には、１．５５μｍ帯での波長分散が小さいために、かえって非線形光学効果の影響を受け易いという欠点があった。そこで、ＤＳＦの零分散波長を敢えて信号光波長帯域の外にずらしたノンゼロ分散シフトファイバ（Non-Zero Dispersion Shifted Fiber：ＮＺ−ＤＳＦ）を使用するシステムが提案されるようになった。このＮＺ−ＤＳＦは、１．５５μｍ帯の信号光波長帯域について有限の波長分散および分散スロープを持つため、ＷＤＭ光信号の長距離高速伝送においては波長分散および分散スロープの補償が必要となる。
【０００７】
ＮＺ−ＤＳＦの波長分散および分散スロープに対応した補償を行うためには、１．３μｍ零分散ＳＭＦの場合に比べて、分散スロープを波長分散値で割り算した値で定義される「スロープ率」の大きな分散補償光ファイバが必要になる。しかしながら、上述したような従来の構造を有する分散補償光ファイバでは、スロープ率の増大を図ることは容易ではない。スロープ率を増大させるための具体的な方法の１つとして、低屈折率部５２の屈折率をより小さくすることが考えられるが、製造上の問題等により現状の技術では、所望のレベルまで屈折率を低下させるのは困難である。たとえ、ＮＺ−ＤＳＦに対応した大きなスロープ率が実現できたとしても、そのような分散補償光ファイバは非常に高価なものになってしまう。
【０００８】
また、上述の図９に示したような構造を有する従来の分散補償光ファイバにあっては、クラッド部５３の屈折率を高くした部分を伝搬する高次モードの光が存在するようになる。この高次モードの光が伝送路に送出されるようになると、伝送光の信号波形を劣化させる要因となり得るため問題である。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、負の波長分散および負の分散スロープを有するスロープ率の大きな分散補償光ファイバを提供することを目的とする。また、高次モードの光成分を除去して基本モードの光信号のみを伝送路に送出する分散補償光ファイバを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明による分散補償光ファイバの１つの態様は、光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差（Δ３）が正の値になるように形成され、低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差（Δ２）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差（Δ１）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値が１．５％以上となるように形成され、分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしてあり、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を、当該分散補償光ファイバ本体の途中に挿入して構成されるものである。
【００１１】
かかる構成の分散補償光ファイバでは、中間屈折率部の屈折率を高くすることで、低屈折率部の見かけ上の屈折率が下がるため、低屈折率部の屈折率を小さくしたのと同様の効果が得られるようになり、さらに、低屈折率部の第２の比屈折率差（Δ２）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値（Δ２−Δ３）を−０．８％以下とし、かつ、コア部の第３の比屈折率差（Δ１）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値（Δ１−Δ３）を１．５％以上とすることで、低屈折率部の屈折率をより小さくすることなしに、スロープ率を０．０１以上にすることが可能になる。これにより、例えばＮＺ−ＤＳＦ等の波長分散および分散スロープの補償に適した分散補償光ファイバを容易かつ低コストで実現することができるようになる。さらに、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分が、高次モード光除去部によって除去されるようになる。これにより、分散補償光ファイバに接続される伝送路には基本モードの光信号だけが送出されるようになるため、伝送光の波形劣化を低減することが可能になる。
【００１２】
また、本発明による分散補償光ファイバの他の態様は、光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を、当該分散補償光ファイバ本体の途中に挿入して構成されるものである。
【００１３】
かかる構成では、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分が、高次モード光除去部によって除去されるようになる。これにより、分散補償光ファイバに接続される伝送路には基本モードの光信号だけが送出されるようになるため、伝送光の波形劣化を低減することが可能になる。
【００１４】
また、上記の分散補償光ファイバについて、中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差（Δ３）が正の値になるように形成され、低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差（Δ２）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差（Δ１）から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値が１．５％以上となるように形成され、分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしてもよい。
【００１５】
かかる構成の分散補償光ファイバでは、中間屈折率部の屈折率を高くすることで、低屈折率部の見かけ上の屈折率が下がり、（Δ２−Δ３）の値を−０．８％以下とし、（Δ１−Δ３）の値を１．５％以上とすることで、低屈折率部の屈折率をより小さくすることなしに、スロープ率を０．０１以上にすることが可能になる。これにより、例えばＮＺ−ＤＳＦ等の波長分散および分散スロープの補償に適した分散補償光ファイバを容易かつ低コストで実現することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る分散補償光ファイバの基本構造を説明するための屈折率プロファイルを示した図である。
【００１８】
図１において、本分散補償光ファイバ１０は、中心に位置するコア部１の外周に低屈折率部２を設け、さらに、低屈折率部２の外周に中間屈折率部３を設けた基本構造を有する。ここでは、コア部１の屈折率をｎ１、低屈折率部２の屈折率をｎ２、中間屈折率部３の屈折率をｎ３とすると、各屈折率の大小関係は、ｎ２＜ｎ３＜ｎ１となる。このような屈折率プロファイル自体は、上述したように、負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバの一般的な構造として知られている。本発明の１つの特徴は、低屈折率部２の屈折率を小さくすることなく、スロープ率（分散スロープを波長分散で割り算した値）の増大を可能にする具体的な構造を明らかにしたことにある。
【００１９】
中間屈折率部３は、屈折率を高くするドーパンドとして、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等を純石英（ＳｉＯ2）に添加することにより、純石英に対する比屈折率差Δ３（第１の比屈折率差）が正の値になるように形成される。この比屈折率差Δ３は、純石英の屈折率をｎ０とすると、Δ３＝（ｎ３−ｎ０）／ｎ０で表される。このように中間屈折率部３の屈折率を高くすることで、低屈折率部２の見かけ上の屈折率が下がるため、低屈折率部２の屈折率を小さくしたのと同様の効果が得られるようになる。
【００２０】
低屈折率部２は、屈折率を低くするドーパンドとして、例えばフッ素（Ｆ）等を純石英に添加することにより、純石英に対する比屈折率差Δ２（第２の比屈折率差）が負の値になり、かつ、その比屈折率差Δ２から中間屈折率部３の比屈折率差Δ３を引き算した値で表される見かけ上の比屈折率差Δ２’（＝Δ２−Δ３）が、−０．８％以下となるように形成される。上記の純石英に対する比屈折率差Δ２は、Δ２＝（ｎ２−ｎ０）／ｎ０で表される。なお、ここでは低屈折率部２の外径をｂとする。
【００２１】
コア部１は、屈折率を高くするドーパンドとして、例えばゲルマニウム等を純石英に添加することにより、純石英に対する比屈折率差Δ１（第３の比屈折率差）が正の値になり、かつ、その比屈折率差Δ１から中間屈折率部３の比屈折率差Δ３を引き算した値で表される見かけ上の比屈折率差Δ１’（＝Δ１−Δ３）が、１．５％以上となるように形成される。上記の純石英に対する比屈折率差Δ１は、Δ１＝（ｎ１−ｎ０）／ｎ０で表される。なお、ここではコア部１の外径をａとする。
【００２２】
ここで、見かけ上の比屈折率差Δ２’を−０．８％以下とし、見かけ上の比屈折率差Δ１’を１．５％以上とした理由について説明する。
【００２３】
図２は、分散補償光ファイバ１０のスロープ率と、コア部１の外径に対する低屈折率部２の外径の比（ｂ／ａ）との関係を、見かけ上の比屈折率差Δ２’に対応させて計算した結果を示す図である。また、図３は、分散補償光ファイバ１０の波長分散とｂ／ａとの関係を、見かけ上の比屈折率差Δ１’に対応させて計算した結果を示す図である。
【００２４】
図２に示すように、分散補償光ファイバ１０のスロープ率は、見かけ上の比屈折率差Δ２’を変えることによって、大きく変化することが分かる。ＮＺ−ＤＳＦの波長分散および分散スロープの補償には、一般に、スロープ率が０．０１〜０．０２程度の分散補償光ファイバが必要であると考えられる。コア部１の外径に対する低屈折率部２の外径の比（ｂ／ａ）として、２．５を中心とする範囲を想定すると、見かけ上の比屈折率差Δ２’を−０．８％以下にすることで、０．０１を超える大きなスロープ率が実現される。
【００２５】
また、図３に示すように、分散補償光ファイバ１０の波長分散は、見かけ上の比屈折率差Δ１’を変えることによって、大きく変化することが分かる。例えば、−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値が実現されれば、比較的短い分散補償光ファイバ１０を用いてＮＺ−ＤＳＦの波長分散を補償できるようになる。このため、上記と同様にして、２．５を中心とする範囲のｂ／ａを想定すると、見かけ上の比屈折率差Δ１’を＋１．５％以上にすることで、−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散が実現される。
【００２６】
図１のような屈折率プロファイルを有する基本構造の分散補償光ファイバ１０について、ＮＺ−ＤＳＦの波長分散および分散スロープを補償するのに適した具体的な設定値の一例を挙げておくと、中間屈折率部３の比屈折率差Δ３を０．５％とし、見かけ上の比屈折率差Δ２’を−０．８％、すなわち、低屈折率部２の比屈折率差Δ２を−０．３％とし、見かけ上の比屈折率差Δ１’を＋１．５％、すなわち、コア部１の比屈折率差Δ１を２．０％とするとともに、コア部１の外径ａを３．８μｍ、低屈折率部２の外径ｂを８．５μｍとする（ｂ／ａ＝２．２４）ことで、波長分散が−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが−１．３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、スロープ率が０．０１３の分散補償光ファイバ１０が実現されるようになる。
【００２７】
ここで、上記のような分散補償光ファイバ１０の特性と、従来の分散補償光ファイバの特性とを比較してみる。例えば、上述した特開2000-47048号公報に記載された従来の分散補償光ファイバでは、サイドコア層（低屈折率部２に相当）の比屈折率差Δ２をセンタコア（コア部１に相当）の比屈折率差Δ１で割り算した値（Δ２／Δ１）が−０．４５以下となるように規定されている。一方、本発明では、例えば上記の一例を当てはめてΔ２／Δ１の値を計算すると、−０．１５となる。Δ２／Δ１の値をより小さくするするためには、サイドコア層の屈折率を小さくするか、若しくは、センタコアの屈折率を小さくする必要がある。従来の分散補償光ファイバが、センタコアの比屈折率差Δ１を１．２％以上と規定していることを考えると、従来の分散補償光ファイバのサイドコア層の屈折率は、本発明の低屈折率部２の屈折率よりもかなり小さくなるものと判断できる。したがって、本発明による分散補償光ファイバの基本構造は、従来の構造に比べて実現が容易であると考えられる。
【００２８】
このように本発明に係る分散補償光ファイバの基本構造によれば、中間屈折率部３の屈折率を高くし、かつ、見かけ上の比屈折率差Δ２’を−０．８％以下、見かけ上の比屈折率差Δ１’を１．５％以上に設定することで、低屈折率部２の屈折率をより小さくすることなしに、スロープ率の増大を図ることが可能になる。これにより、ＮＺ−ＤＳＦの波長分散および分散スロープの補償に適した分散補償光ファイバ１０を容易かつ低コストで実現することができる。また、このような分散補償光ファイバ１０は、−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を持つため、ＮＺ−ＤＳＦで累積した所要の波長分散を補償できる分散補償光ファイバ１０の全長を、従来のものよりも短くすることが可能になる。
【００２９】
ところで、前述したような分散補償光ファイバ１０では、中間屈折率部３の屈折率が純石英よりも高くされているため、この中間屈折率部３を伝搬する高次モードの光成分が存在することになる。この高次モードの光成分は、上述したように、伝送路に送出されると信号波形を劣化させる要因となるため、分散補償光ファイバ内で除去されることが望まれる。そこで、上記のような高次モードの光成分を除去する機能を備えた、本発明による分散補償光ファイバの実施形態を、以下で説明することにする。
【００３０】
図４は、上記のような分散補償光ファイバの第１実施形態の構造を説明する図であって、上段が屈折率プロファイルを示したものであり、下段が断面構造を示したものである。
【００３１】
図４において、本実施形態の分散補償光ファイバ１０Ａは、上述の図１に示した基本構造について、中間屈折率部３を光ファイバの最外層に達するまで連続的に形成することで、高次モードの光成分を除去する機能を実現させたものである。ここでは、中間屈折率部３が高次モード光除去部としての機能も具備することになる。なお、上記以外の他の部分は、上述した基本構造と同様である。
【００３２】
具体的には、純石英にゲルマニウム等を添加して屈折率をｎ３まで高めた中間屈折率部３が、低屈折率部２の外周から光ファイバの最外層まで形成される。このような屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバ１０Ａは、例えば、ゲルマニウムが予め添加された石英管を出発石英管として、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法により製造することが可能である。
【００３３】
上記のような構造を有する分散補償光ファイバ１０Ａでは、中間屈折率部３を伝搬する高次モードの光成分は、中間屈折率部３が光ファイバの最外層まで形成されているため、曲げ損失に対して非常に弱くなる。したがって、例えば、分散補償光ファイバ１０Ａをコイル状にすることで、中間屈折率部３を伝搬する高次モードの光成分は分散補償光ファイバ１０Ａの外部に漏れるようになり、コア部１を伝搬する基本モードの光成分のみを伝送路に送出できるようになる。つまり、屈折率を高くした中間屈折率部を光ファイバの最外層まで連続的に形成することで、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分は、曲げ損失に対して非常に弱くなるため、分散補償光ファイバの外部に漏れ出して除去されるようになる。
【００３４】
次に、高次モードの光成分を除去する機能を備えた本発明による分散補償光ファイバの第２実施形態について説明する。
【００３５】
図５は、第２実施形態に係る分散補償光ファイバの構成を説明する図であり、ここでは、伝送路に接続された状態が示してある。
【００３６】
図５において、本分散補償光ファイバ１０Ｂは、ＮＺ−ＤＳＦ等を用いた伝送路２０に一端が接続される分散補償光ファイバ本体１１と、該分散補償光ファイバ本体１１の他端に接続された高次モード光除去部１２とから構成される。ここでは、伝送路２０を伝送された光信号が、分散補償光ファイバ本体１１の一端から入力され、分散補償光ファイバ本体１１および高次モード光除去部１２を順に伝搬した後に、再び伝送路２０に送出されるものとする。
【００３７】
図６は、分散補償光ファイバ本体１１の構造を説明する図であって、上段が屈折率プロファイルを示したものであり、下段が断面構造を示したものである。
【００３８】
この実施形態の分散補償光ファイバは、中間屈折率部の外周に設けられ、中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、高次モード光除去部は、接続される光伝送路のモードフィールド径よりも小さなモードフィールド径を有する光線路を所定の位置に接続することで、高次モードの光成分を除去するようにしている。さらに、この実施形態の光線路は、中間屈折率部の内径よりも小さなモードフィールド径を有するようにしてある。かかる構成では、光伝送路から送られる光信号が分散補償光ファイバに入力されると、高次モードの光成分が中間屈折率部を伝搬するようになるが、その高次モードの光成分は、高次モード光除去部の光線路を通過することで、光伝送路に対してモードフィールドから外れた領域に送られる。これにより、分散補償光ファイバを通過した光信号は、高次モードの光成分が除去され、基本モードのみが光伝送路に送出されるようになる。
【００３９】
図６において、分散補償光ファイバ本体１１は、上述の図１に示した基本構造について、中間屈折率部３の外周にクラッド部４を設けた構造を有する。このクラッド部４は、中間屈折率部３よりも屈折率が低くされ、例えば純石英により形成される。また、クラッド部４の外周は、光ファイバの最外層に達している。なお、ここでは中間屈折率部３の外径をｃとする。この外径ｃの具体的な一例を挙げておくと、コア部１の外径ａを３．８μｍ、低屈折率部２の外径を８．５μｍとしたとき、中間屈折率部３の外径ｃを４５．２μｍ等に設定することが可能である。
【００４０】
上記のような構造は、上述の第１実施形態で説明したような、ゲルマニウムが予め添加された特殊な石英管の入手が困難な場合などに有効である。具体的には、出発石英管としては純粋石英管を使用し、中間屈折率部３、低屈折率部２、コア部１の順に各々のドーパンドを堆積させることで製造することが可能である。
【００４１】
高次モード光除去部１２は、接続される伝送路２０のモードフィールド径よりも小さなモードフィールド径を有する、単一モードファイバ等の光線路から構成される。この高次モード光除去部１２のモードフィールド径は、分散補償光ファイバ本体１１の低屈折率部２の外径ｂ以下であることが望ましく、理想的には、コア部１の外径ａに一致するのがよい。ここでは、高次モード光除去部１２の一端が、分散補償光ファイバ本体１１の出力端に融着等によって接続されるものとする。
【００４２】
上記のような分散補償光ファイバ１０Ｂでは、伝送路２０からの光信号が分散補償光ファイバ本体１１に入力されると、高次モードの光成分が中間屈折率部３を伝搬するようになる。しかし、その高次モードの光成分は、高次モード光除去部１２を通過することによって、高次モード光除去部１２に接続された伝送路２０に対してモードフィールド径から外れたクラッド領域に送られることになる。これにより、分散補償光ファイバ１０Ｂを通過した光信号は、高次モードの光成分が除去され、基本モードのみが伝送路２０に送出されるようになる。
【００４３】
なお、上記の第２実施形態では、高次モード光除去部１２が分散補償光ファイバ本体１１の出力端に接続される構成としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、分散補償光ファイバ本体１１の途中に高次モード光除去部１２を挿入することも可能である。また例えば、分散補償光ファイバ本体１１の途中や出力端などの複数箇所に高次モード光除去部１２を配置して、高次モードの光成分をより確実に除去できるようにしてもよい。
【００４４】
次に、高次モードの光成分を除去する機能を備えた本発明による分散補償光ファイバの第３実施形態について説明する。この実施形態の分散補償光ファイバは、中間屈折率部の外周に設けられ、中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、高次モード光除去部は、中間屈折率部について外周部分の屈折率を他の部分よりも高くすることで、高次モードの光成分を除去するようにしている。かかる構成では、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分は、屈折率のより高い外周部分を伝搬しやすくなる。この中間屈折率部の外周部分はコア部から離れた位置にあるため、高次モードの光成分は、光伝送路に対してモードフィールドから外れた領域に送られる。これにより、分散補償光ファイバを通過した光信号は、高次モードの光成分が除去され、基本モードのみが光伝送路に送出されるようになる。
【００４５】
図７は、分散補償光ファイバの第３実施形態の構造を説明する図であって、上段が屈折率プロファイルを示したものであり、下段が断面構造を示したものである。
【００４６】
図７において、本分散補償光ファイバ１０Ｃは、上述の図１に示した基本構造について、中間屈折率部３の外周にクラッド部４を設けるとともに、中間屈折率部３について、外周部分の屈折率を他の部分よりも高くした高屈折率層３Ａを設けた構造を有する。
【００４７】
クラッド部４は、第２実施形態の場合と同様に、中間屈折率部３よりも屈折率が低くされ、例えば純石英を用いて形成されている。また、クラッド部４の外周は、光ファイバの最外層に達している。
【００４８】
高屈折率層３Ａは、純石英に対する比屈折率差Δ３Ａが、中間屈折率部３の比屈折率差Δ３よりも大きくなるように、ゲルマニウム等のドーパンドの添加量を調整して形成される。例えば、中間屈折率部３の比屈折率差Δ３を０．５％としたとき、高屈折率層３Ａの比屈折率差Δ３Ａを０．７％などとすることが可能である。
【００４９】
上記のような構造の分散補償光ファイバ１０Ｃでは、中間屈折率部３を伝搬する高次モードの光成分は、屈折率のより高い高屈折率層３Ａを伝搬しやすくなる。この高屈折率層３Ａは、コア部１からかなり離れた位置に形成されるため、ＮＺ−ＤＳＦ等を用いた伝送路を分散補償光ファイバ１０Ｃに直接接続しても、高屈折率層３Ａを伝搬する高次モードの光成分は、伝送路のモードフィールド径から外れた領域に送られることになり、コア部１を伝搬する基本モードの光成分のみを伝送路に送出できるようになる。
【００５０】
なお、上述した本発明による分散補償光ファイバの基本構造および各実施形態では、コア部１の屈折率を一定とした屈折率プロファイルを示したが、本発明におけるコア部１の屈折率プロファイルは、例えば、ステップインデックス形やグレーデッドインデックス形などの公知のプロファイルとしてもよい。
【００５１】
また、中間屈折率部の外周に設けられて中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を 分散補償光ファイバが有するときの高次モード光除去部は、上述した各構成に限られるものではなく、例えば、中間屈折率部に１．５５μｍ帯の光を吸収する吸収体を設けることで、高次モードの光成分を除去するようにしてもよい。この場合、吸収体は、基本モードのモードフィールドから十分に離れた領域に配置されるのが望ましく、具体的な吸収体としてはエルビウムを用いることが可能である。
【００５２】
（付記１） 光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、前記低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、前記コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、前記中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差Δ３が正の値になるように形成され、前記低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差Δ２から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差Δ３を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、前記コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差Δ１から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差Δ３を減算した値が１．５％以上となるように形成され、分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
【００５３】
（付記２） 光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、前記低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、前記コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、前記中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を備えて構成されたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
【００５４】
（付記３） 前記中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差Δ３が正の値になるように形成され、前記低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差Δ２から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差Δ３を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、前記コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差Δ１から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差Δ３を減算した値が１．５％以上となるように形成され、分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしたことを特徴とする付記２に記載の分散補償光ファイバ。
【００５５】
（付記４） 前記高次モード光除去部は、前記中間屈折率部を光ファイバの最外層に達するまで連続的に形成することで、高次モードの光成分を除去するようにしたことを特徴とする付記２に記載の分散補償光ファイバ。
【００５６】
（付記５） 前記中間屈折率部の外周に設けられ、前記中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を有するとき、前記高次モード光除去部は、接続される光伝送路のモードフィールド径よりも小さなモードフィールド径を有する光線路を所定の位置に接続することで、高次モードの光成分を除去するようにしたことを特徴とする付記２に記載の分散補償光ファイバ。
【００５７】
（付記６） 前記光線路は、前記中間屈折率部の内径よりも小さなモードフィールド径を有することを特徴とする付記５に記載の分散補償光ファイバ。
【００５８】
（付記７） 前記中間屈折率部の外周に設けられ、前記中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を有するとき、前記高次モード光除去部は、前記中間屈折率部について外周部分の屈折率を他の部分よりも高くすることで、高次モードの光成分を除去するようにしたことを特徴とする付記２に記載の分散補償光ファイバ。
【００５９】
（付記８）前記中間屈折率部の外周に設けられ、前記中間屈折率部よりも屈折率が低いクラッド部を有するとき、前記高次モード光除去部は、前記中間屈折率部に１．５５μｍ帯の光を吸収する吸収体を設けることで、高次モードの光成分を除去するようにしたことを特徴とする付記２に記載の分散補償光ファイバ。
【００６０】
（付記９） 前記吸収体が、基本モードのモードフィールドから十分に離れた領域に位置することを特徴とする付記８に記載の分散補償光ファイバ。
【００６１】
（付記１０）前記吸収体は、エルビウムとしたことを特徴とする付記８に記載の分散補償光ファイバ。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の分散補償光ファイバは、中間屈折率部の屈折率を高くし、低屈折率部の第２の比屈折率差（Δ２）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値（Δ２−Δ３）を−０．８％以下とし、かつ、コア部の第３の比屈折率差（Δ１）から中間屈折率部の第１の比屈折率差（Δ３）を減算した値（Δ１−Δ３）を１．５％以上としたことで、低屈折率部の屈折率をより小さくすることなしに、スロープ率の増大を図ることが可能になる。これにより、ＮＺ−ＤＳＦ等の波長分散および分散スロープの補償に適した分散補償光ファイバを容易かつ低コストで実現することができる。
【００６３】
また、高次モード光除去部を設けたことによって、中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分が伝送路に送出されなくなるため、伝送光の波形劣化を低減させることが可能になる。、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分散補償光ファイバの基本構造を説明するための屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】図１の基本構造について、スロープ率とｂ／ａの関係をΔ２’に対応させて計算した結果を示す図である。
【図３】図１の基本構造について、波長分散とｂ／ａの関係をΔ１’に対応させて計算した結果を示す図である。
【図４】本発明に係る分散補償光ファイバの第１実施形態の構造を説明するための屈折率プロファイルおよび断面構造を示す図である。
【図５】本発明に係る分散補償光ファイバの第２実施形態の構成を示す図である。
【図６】同上第２実施形態について、分散補償光ファイバ本体の構造を説明するための屈折率プロファイルおよび断面構造を示す図である。
【図７】本発明に係る分散補償光ファイバの第３実施形態の構造を説明するための屈折率プロファイルおよび断面構造を示す図である。
【図８】従来の分散補償光ファイバの構造を説明するための屈折率プロファイルを示す図である。
【図９】従来の分散補償光ファイバの他の構造を説明するための屈折率プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１ コア部
２ 低屈折率部
３ 中間屈折率部
３Ａ 高屈折率部
４ クラッド部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 分散補償光ファイバ
１１ 分散補償光ファイバ本体
１２ 高次モード光除去部
２０ 伝送路

Claims (4)

  1. 光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、前記低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、前記コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、
    前記中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差が正の値になるように形成され、
    前記低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、
    前記コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差を減算した値が１．５％以上となるように形成され、
    分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしてあり、
    前記中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を、当該分散補償光ファイバ本体の途中に挿入して構成されたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
  2. 光ファイバの中心に位置するコア部と、該コア部の外周に設けられ、前記コア部よりも屈折率が低い低屈折率部と、該低屈折率部の外周に設けられ、前記低屈折率部よりも屈折率が高く、かつ、前記コア部よりも屈折率が低い中間屈折率部とを有し、負の波長分散および負の分散スロープを持つ分散補償光ファイバであって、
    前記中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を、当該分散補償光ファイバ本体の途中に挿入して構成されたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
  3. 前記中間屈折率部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第１の比屈折率差が正の値になるように形成され、前記低屈折率部は、屈折率を低くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第２の比屈折率差から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差を減算した値が−０．８％以下となるように形成され、前記コア部は、屈折率を高くするドーパンドを純石英に添加することにより、純石英に対する第３の比屈折率差から前記中間屈折率部の第１の比屈折率差を減算した値が１．５％以上となるように形成され、分散スロープを波長分散値で割り算したスロープ率が０．０１以上となるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の分散補償光ファイバ。
  4. 前記中間屈折率部を伝搬する高次モードの光成分を除去する高次モード光除去部を、当該分散補償光ファイバ本体の出力端にも接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の分散補償光ファイバ。
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