JP4070106B2 - 分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システム - Google Patents
分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システム Download PDFInfo
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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およびこれを用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信の分野においては、伝送される情報量の増大に伴ってＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)伝送技術の開発が活発に行われており、伝送帯域を拡大する要求が高まっている。ＷＤＭ伝送におけるこれまでの使用波長帯域は、Ｃ−バンド（1530-1565ｎｍ）とＬ−バンド（1565-1625ｎｍ）が中心であり、伝送用の分散シフト光ファイバの特性もこの帯域で最適化されている。そして、近年、広い波長領域での分散設計が要求されるようになり、Ｓ−バンド（1460-1530ｎｍ）における伝送を考慮した分散スロープ低減型のノンゼロ分散シフトファイバ（NZ-DSF : Non Zero-Dispersion Shifted Fiber）が提案されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
ＥＣＯＣ‘０１ ＰＤ Ａ１−５（２００１）
【非特許文献２】
ＯＥＣＣ‘０２ １１Ｄ１−２（２００２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｃ−バンドとＬ−バンドにおける信号光の一括伝送を考慮した場合、分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦを用いても使用する信号光のバンド間における分散値の差が伝送帯域拡大の障害になることが分かっている。また、ラマン増幅器の実用化が進んでいることから、ＮＺ−ＤＳＦを伝送路としてＳ、Ｃ、Ｌ−バンドを一括伝送することも考えられているが、非特許文献１或いは非特許文献２に開示された光ファイバでは、Ｓ−バンドにおける信号光をラマン増幅するためのラマン励起帯域（１３６０ｎｍ〜１４３０ｎｍ）にゼロ分散波長が含まれるため、四光波混合が発生し、ラマン増幅ができないという制限があり、これを解消する光ファイバが求められている。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にすることができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに至る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さく、ＷＤＭ伝送に適した分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る分散シフト光ファイバは、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、かつ、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記分散値の最大差が２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、分散値の最大差を２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下とすることで、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【００１０】
また、請求項３の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、ケーブルカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、１５５０ｎｍを超える波長帯において的確にシングルモード動作を可能とし、効率良くラマン増幅を行える分散シフト光ファイバとしている。
【００１２】
また、請求項４の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯における直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明によれば、波長１．５μｍ帯における直径２０ｍｍでの曲げ損失を抑制するようにしている。
【００１４】
また、請求項５の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯の少なくとも一部の設定波長帯において、実効コア断面積が４０μｍ2以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明によれば、実効コア断面積が４０μｍ2以上である波長帯において、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ伝送を行うときの効率低下を抑制するようにしている。
【００１６】
また、請求項６の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯における偏波モード分散が、０．１ｐｓ／(ｋｍ)1/2以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明によれば、偏波モード分散を可能な限り小さく抑え、ＷＤＭ伝送における伝送品質の劣化を抑えるようにしている。
【００１８】
また、請求項７の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、隣り合う層相互間において屈折率が異なる少なくとも第１〜第４のコアガラス層が内側から順に同心円状に形成され、該少なくとも４層のコアガラス層の外側に屈折率分布の基準となるクラッド層が設けられたセグメントコア型であって、前記第１〜第４のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ1〜Δ4が、それぞれΔ1＞Δ4＞Δ3＞Δ2に設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明によれば、第１〜第４のコアガラス層の比屈折率差Δ1〜Δ4を上記のように設定することにより、前記クラッド層に対する分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【００２０】
また、請求項８の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第１のコアガラス層は、屈折率分布の形状を表す指数αが４以上であり、前記クラッド層に対する最大の比屈折率差Δ1MAXが０．３〜０．７％に設定され、直径ｄ1を当該分散シフト光ファイバの直径Ｄに対してＤ／２０＜ｄ1＜Ｄ／１０の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第１のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２２】
また、請求項９の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第２のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ2が−０．６〜−０．２％に設定され、外直径ｄ2が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．３〜１．８倍に設定されることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第２のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２４】
また、請求項１０の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第３のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ3が−０．２〜−０．０５％に設定され、外直径ｄ3が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．９〜２．４倍に設定されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第３のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２６】
また、請求項１１の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第４のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ4が０．１〜０．５５％に設定され、外直径ｄ4が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の２．６〜２．８倍に設定されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第４のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２８】
一方、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１２の発明に係る光通信システムは、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバを光伝送路とし、分布型ラマン増幅器と、前記Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明によれば、分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適した光通信システムとしている。
【００３０】
ここで、本発明でいうＳ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドとは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）が定めた光波長帯域の定義に基づく帯域名である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明に係る分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システムの好適な実施の形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
まず、この発明の分散シフト光ファイバに関に係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である分散シフト光ファイバの構成を示す図である。実施の形態１である分散シフト光ファイバ１は、第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄとクラッド１ｅとを有するセグメントコア型の分散シフト光ファイバである。第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、内側からこの順に同心円状に形成されている。クラッド１ｅは、第４コアガラス層１ｄの外側に形成され、屈折率分布の基準となるガラス層である。第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、隣り合う層相互間における屈折率が異なり、かつ、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ1〜Δ4がそれぞれΔ1＞Δ4＞Δ3＞Δ2となるように設定する。ここで、比屈折率差Δ1〜Δ4（％）は、クラッド１ｅの屈折率をｎcとしてそれぞれ次式で定義される。
【００３３】
Δ1＝｛(ｎ12−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ2＝｛(ｎ22−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ3＝｛(ｎ32−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ4＝｛(ｎ42−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
【００３４】
このとき、第１コアガラス層１ａは、図１に示すように、中心軸Ａcからの半径ｒに対して次式（１）で示される屈折率分布を有し、屈折率分布の形状を表す指数αを４以上とする。
ｎ2(ｒ)＝ｎ12｛１−２Δ(ｒ／ｄ1)α｝ (１)
但し、Δ＝(ｎ1−ｎ2)／ｎ1 (２)
ここで、ｎ(ｒ)は、ファイバの屈折率、ｎ1は第１コアガラス層１ａの中心軸Ａc上における屈折率、ｎ2は第２コアガラス層の屈折率、ｄ1は第１コアガラス層１ａの半径、ｒは第１コアガラス層１ａ内における半径、αは屈折率分布の形状を表す指数である。
【００３５】
そして、第１コアガラス層１ａは、クラッド１ｅに対する最大の比屈折率差Δ1maxが０．３〜０．７％に、直径ｄ1が分散シフト光ファイバ１の直径Ｄに対してＤ／２０＜ｄ1＜Ｄ／１０の範囲に、それぞれ設定される。したがって、第１コアガラス層１ａは、例えば、分散シフト光ファイバ１の直径Ｄが１２５μｍのとき、直径ｄ1を６．５〜１２μｍに設定する。
【００３６】
一方、第２コアガラス層１ｂは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ2が−０．６〜−０．２％に設定され、外直径ｄ2が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の１．３〜１．８倍に設定される。第３コアガラス層１ｃは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ3が−０．２〜−０．０５％に設定され、外直径ｄ3が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の１．９〜２．４倍に設定される。そして、第４コアガラス層１ｄは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ4が０．１〜０．５５％に設定され、外直径ｄ4が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の２．６〜２．８倍に設定される。このとき、図１に示す屈折率プロファイルにおいて、第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、比屈折率差Δ1max〜Δ4並びに直径ｄ1〜ｄ4を、クラッド１ｅを基準とし、各層１ａ〜１ｄにおける平坦部分並びに垂直な部分の平均値に基づいて決定した。
【００３７】
ここで、分散シフト光ファイバ１は、比屈折率差Δ1〜Δ4，第１コアガラス層１ａにおける屈折率分布の形状を表す指数α，直径ｄ1〜ｄ4を以下のようにして決定した。即ち、図１に示す屈折率プロファイルを有する分散シフト光ファイバ１に関し、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4をパラメータとしてこれらの値を変化させるシミュレーションを行った。すなわち、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を変化させながら、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域における分散値が２〜８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下となるときの比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4に関する最適解を求めた。この最適解の波長１５５０ｎｍにおける結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
この最適解を決定する際、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4の変化に伴って変化する従属パラメータとして、波長１５５０ｎｍでの分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、同波長における分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）、同波長における実効コア断面積Ａeff（μｍ2）、長さ２２ｍにおけるケーブルカットオフ波長λc（ｎｍ）、ゼロ分散波長λ0（ｎｍ）、同波長における直径２０ｍｍでの曲げ損失（ｄＢ／ｍ）およびコア直径（μｍ）を用いた。表１に示す結果となる際の、各従属パラメータの値を表２に示す。このシミュレーションに際し、表１，２に示す＃１〜＃５の分散シフト光ファイバに関する、波長に対して描いた分散特性を図２に示す。
【００３９】
【表２】
表２に示すシミュレーション結果から、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を表１に示すように設定すると、分散シフト光ファイバ１は、Ｃ−バンド（波長１５５０ｎｍ）における分散値が総て２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以上、分散スロープが０．０１０（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）以下の正の値、ケーブルカットオフ波長がλc＝１５５０（ｎｍ）以下、直径２０ｍｍでの曲げ損失が５（ｄＢ／ｍ）になることが分かる。
【００４０】
また、表２においては、ゼロ分散波長λ0が１３６０ｎｍ以下であるから、実施の形態１の分散シフト光ファイバ１は、ラマン増幅が可能な伝送帯域をＳ−バンドまで拡大できることが分かる。更に、表２に示した分散シフト光ファイバは、実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上であるので、この実効コア断面積Ａeffを有する波長帯域でＷＤＭ伝送を行えば、非線形現象による障害を抑制できることが期待される。
【００４１】
一方、図２も考慮すると、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を表１に示すように設定した分散シフト光ファイバ１は、分散値の最大差が、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域では２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下になること、言い換えると、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さくなったことが確認できる。また、実施の形態１の分散シフト光ファイバ１は、１４００〜１６５０ｎｍ（＃３以外は１３７０〜１６５０ｎｍ）の波長領域における分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であるから、波長幅２５０ｎｍ（＃３以外は波長幅２８０ｎｍ）という広い帯域において波長分散の平坦性を実現し、四光波混合を抑制することが期待できる。
【００４２】
ここで、図３は、１４６０〜１６２５ｎｍの波長帯域に関するラマン励起帯域（１３６０〜１５２５ｎｍ）を図２に追加表示すると共に、ラマン励起帯域において分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となる分散シフト光ファイバに関する分散特性を示したものである。図３から明らかなように、実施の形態１に係る分散シフト光ファイバは、ゼロ分散波長λ0がラマン励起帯域よりも短波長側にあり、従来のようにゼロ分散波長がラマン励起帯域に重なっていない。このため、実施の形態１の分散シフト光ファイバは、Ｓ−バンドにおいてラマン増幅ができないという制限を解消することができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域における分布ラマン増幅が可能となる。
【００４３】
また、分散シフト光ファイバ１は、少なくとも第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄの４層を有していればよく、５層以上であってもよい。
【００４４】
（実施例１〜３）
表１，２に示すシミュレーション結果を基に実際に分散シフト光ファイバを３種類試作し、試作した各分散シフト光ファイバに関し、１４６０ｎｍ、１５５０ｎｍ，１６２０ｎｍの信号光の分散値（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、１５５０ｎｍの信号光の分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）、同波長の信号光における実効コア断面積Ａeff（μｍ2）、ケーブルカットオフ波長λc（ｎｍ）、ゼロ分散波長λ0（ｎｍ）および１５５０ｎｍの信号光の直径２０ｍｍでの曲げ損失（ｄＢ／ｍ）を測定した。その結果を表３に示す。また、試作した３種類の各分散シフト光ファイバについて測定した分散の波長特性を図４に示す。
【００４５】
【表３】
表３および図４に示す結果から明らかなように、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を請求項１〜５で規定する値に設定して製造した実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域で分散値が総て２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープも最大で０．０１（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）と格段に小さくなっており、分散値の最大差は３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下になっていた。このように、いずれの実施例の分散シフト光ファイバ１においても、Ｓ−バンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）帯域における分散値が総て２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以上である。このため、実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、四光波混合の干渉を回避できることが分かった。また、表３に示したように、実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、ケーブルカットオフ波長λcが、いずれも９５０ｎｍ以下で、実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上となった。このとき、実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上であることから、非線形現象による障害を抑制することができる。
【００４６】
但し、本発明で規定する比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4は、シミュレーションに基づく値であることから、実際に製造した分散シフト光ファイバにおいて分散等が表２に示す値に一致しない場合もある。たとえば、曲げ損失（ｄＢ／ｍ）は、シミュレーション結果では５（ｄＢ／ｍ）以下であったが、試作した分散シフト光ファイバではシミュレーション結果よりも大きな数値となり、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を請求項１〜５のように設定した場合には、１０ｄＢ／ｍ以下とすることが望ましい。
【００４７】
また、試作した３種類の分散シフト光ファイバについて１５５０ｎｍの信号光におけるモードフィールド径ＭＦＤ（μｍ）、１５５０ｎｍの信号光の伝送損失Ｌ（ｄＢ／ｋｍ）および偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ／(ｋｍ)1/2）を測定した。その結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
表４に示すように、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を請求項１〜５のように設定した実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、モードフィールド径が７．５（μｍ）、伝送損失が０．２０７〜０．２５４（ｄＢ／ｋｍ）、偏波モード分散が０．０２９〜０．０４９（ｐｓ／(ｋｍ)1/2）といずれも良好な範囲にあり、特に、偏波モード分散が０．１（ｐｓ／(ｋｍ)1/2）以下であることに特徴がある。実施例１〜３の分散シフト光ファイバ１は、偏波モード分散を可能な限り小さく抑えることで、ＷＤＭ伝送における伝送品質の劣化を抑えることが可能である。また、実施例１〜３の光ファイバ１は、ゼロ分散波長λ0がいずれも１３６０ｎｍ以下であった。このため、分散シフト光ファイバ１は、ラマン増幅に用いても、励起光と干渉する等の問題を生じることがなく、ラマン増幅が可能な伝送帯域をＳ−バンドまで拡大することができる。
【００４９】
このように、実施例１〜３における結果からは、本発明の分散シフト光ファイバ１は、分散スロープを低減したことによって、分散波長平坦性を実現し、長波長側における累積分散を低く抑えることができること、四光波混合の発生を回避可能な帯域が短波長側へ広がり、この結果、伝送可能な帯域がＳ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に拡大されていることが分かった。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、この発明の実施の形態２である光通信システムについて説明する。図５は、この発明の実施の形態２である光通信システムの構成を示す図である。実施の形態２である光通信システム１０は、実施の形態１に係る分散シフト光ファイバ１を光伝送路として用い、分布型ラマン増幅器１１と、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器１７，１８と、分散補償ユニット２０とを備えている。
【００５１】
光伝送路である分散シフト光ファイバ１は、信号光の伝送方向において分布型ラマン増幅器１１の上流側に分波器１５と合波器１６が間隔をおいて配置され、分布型ラマン増幅器１１の下流側に分散補償ユニット２０が配置されている。
【００５２】
分布型ラマン増幅器１１は、Ｓ−バンドの信号光を励起する励起光源１２と、光伝送路である分散シフト光ファイバ１に設けられた分波器１４とを有している。励起光源１２は、分波器１４に対して光ファイバ１３で接続され、Ｓ−バンドに係る信号光の後方励起に用いる。
【００５３】
集中型光増幅器１７，１８は、分波器１５と合波器１６とを接続する２本の光ファイバ１９にそれぞれ設けられるエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）で、それぞれ集中型光増幅器１７はＣ−バンドの信号光用、集中型光増幅器１８はＬ−バンドの信号光用である。
【００５４】
分散補償ユニット２０は、分波器２１と、合波器２２と、分波器２１と合波器２２の間を接続する３本の分散補償ファイバ２３，２５，２７を有している。３本の分散補償ファイバ２３，２５，２７は、それぞれＳ−バンド，Ｃ−バンド，Ｌ−バンド用の分散補償ファイバで、各バンドにおける信号光の損失を補償する光増幅器２４，２６，２８が設けられている。
【００５５】
実施の形態２の光通信システム１０は、光伝送路として実施の形態１の分散シフト光ファイバ１を用い、分布型ラマン増幅器１１を使用している。このため、光通信システム１０は、分散シフト光ファイバ１に入力される最大パワーを低く抑えることが可能で、分散シフト光ファイバ１で生ずる非線形現象に起因する信号歪みを確実に抑制することができる。
【００５６】
ここで、ラマン増幅器には、上述の分布型の他に、集中型ラマン増幅器があり、ＷＤＭ伝送に集中型の増幅器を使用した場合、光ファイバ中で生ずる非線形現象の影響を無視することができなくなる。しかし、本発明の光通信システム１０は、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上の分散シフト光ファイバ１を用いている。このため、光通信システム１０は、集中型ラマン増幅器を用いた場合であっても、１５５０ｎｍにおいてＷＤＭ伝送を行うことにより、非線形現象に起因する信号歪みを回避することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、この発明の実施の形態３である光通信システムについて説明する。図６は、この発明の実施の形態３である光通信システムの構成を示す図である。実施の形態３である光通信システム３０は、実施の形態２である光通信システム１０において、励起光源１２をＣ−バンドおよびＳ−バンドに係る信号光の後方励起に用いている。
【００５８】
従って、光通信システム３０は、実施の形態２である光通信システム１０に比べると、Ｃ−バンドの信号光に用いる集中型光増幅器１７を設ける必要がなく、Ｌ−バンド用の集中型光増幅器１８だけでよいので、構成部品数を削減することができる。
【００５９】
尚、本発明に係わる分散シフト光ファイバを使用することで、累積分散を低く抑えることができるため、例えば伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓで使用する場合には実施の形態例２と３の構成を示す図５、６において示した分散補償ユニット２０は不要である。また、４０Ｇｂｉｔ／ｓを越える高速伝送の場合でも本発明に係わる分散シフト光ファイバを使用することで分散格差を抑えることができるため、分散補償ユニット内に収容される分散補償光ファイバには従来の標準シングルモ−ド光ファイバ用に設計されたもので充分であり、新たな分散補償光ファイバを設計する必要が無い、という利点を有する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、かつ、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下となる分散シフト光ファイバとしたので、ＷＤＭ伝送に適した分散シフト光ファイバを提供することができる。また、請求項１２の発明によれば、この分散シフト光ファイバを光伝送路とし、分布型ラマン増幅器と、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器とを備えた光通信システムとしたので、ゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にすることができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに至る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さく、従って１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の伝送速度では分散補償が不要となり、また４０Ｇｂｉｔ／ｓを越える高速伝送の場合でも標準シングルモ−ド用の分散補償光ファイバを用いた分散補償ユニットで充分分散補償することができ、低コストでＷＤＭ光通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である分散シフト光ファイバの構成を示す図である。
【図２】表１，２に示す分散シフト光ファイバに関する、波長に対して描いた分散特性図である。
【図３】図２にラマン励起帯域（１３６０〜１５２５ｎｍ）を追加表示すると共に、ラマン励起帯域において分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となる分散シフト光ファイバに関する分散特性を示した図である。
【図４】試作した３種類の各分散シフト光ファイバについて測定した分散の波長特性図である。
【図５】この発明の実施の形態２である光通信システムの構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３である光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 分散シフト光ファイバ
１ａ〜１ｄ 第１〜第４コアガラス層
１ｅ クラッド
１０ 光通信システム
１１ 分布型ラマン増幅器
１２ 励起光源
１３ 光ファイバ
１４ 分波器
１５ 分波器
１６ 合波器
１７，１８ 集中型光増幅器
１９ 光ファイバ
２０ 分散補償ユニット
２１ 分波器
２２ 合波器
２３，２５，２７ 分散補償ファイバ
２４，２６，２８ 光増幅器
Ａc 中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信の分野においては、伝送される情報量の増大に伴ってＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)伝送技術の開発が活発に行われており、伝送帯域を拡大する要求が高まっている。ＷＤＭ伝送におけるこれまでの使用波長帯域は、Ｃ−バンド（1530-1565ｎｍ）とＬ−バンド（1565-1625ｎｍ）が中心であり、伝送用の分散シフト光ファイバの特性もこの帯域で最適化されている。そして、近年、広い波長領域での分散設計が要求されるようになり、Ｓ−バンド（1460-1530ｎｍ）における伝送を考慮した分散スロープ低減型のノンゼロ分散シフトファイバ（NZ-DSF : Non Zero-Dispersion Shifted Fiber）が提案されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
ＥＣＯＣ‘０１ ＰＤ Ａ１−５（２００１）
【非特許文献２】
ＯＥＣＣ‘０２ １１Ｄ１−２（２００２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｃ−バンドとＬ−バンドにおける信号光の一括伝送を考慮した場合、分散スロープ低減型のＮＺ−ＤＳＦを用いても使用する信号光のバンド間における分散値の差が伝送帯域拡大の障害になることが分かっている。また、ラマン増幅器の実用化が進んでいることから、ＮＺ−ＤＳＦを伝送路としてＳ、Ｃ、Ｌ−バンドを一括伝送することも考えられているが、非特許文献１或いは非特許文献２に開示された光ファイバでは、Ｓ−バンドにおける信号光をラマン増幅するためのラマン励起帯域（１３６０ｎｍ〜１４３０ｎｍ）にゼロ分散波長が含まれるため、四光波混合が発生し、ラマン増幅ができないという制限があり、これを解消する光ファイバが求められている。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にすることができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに至る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さく、ＷＤＭ伝送に適した分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る分散シフト光ファイバは、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、かつ、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【０００８】
また、請求項２の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記分散値の最大差が２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、分散値の最大差を２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下とすることで、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【００１０】
また、請求項３の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、ケーブルカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、１５５０ｎｍを超える波長帯において的確にシングルモード動作を可能とし、効率良くラマン増幅を行える分散シフト光ファイバとしている。
【００１２】
また、請求項４の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯における直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明によれば、波長１．５μｍ帯における直径２０ｍｍでの曲げ損失を抑制するようにしている。
【００１４】
また、請求項５の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯の少なくとも一部の設定波長帯において、実効コア断面積が４０μｍ2以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明によれば、実効コア断面積が４０μｍ2以上である波長帯において、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ伝送を行うときの効率低下を抑制するようにしている。
【００１６】
また、請求項６の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、波長１．５μｍ帯における偏波モード分散が、０．１ｐｓ／(ｋｍ)1/2以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明によれば、偏波モード分散を可能な限り小さく抑え、ＷＤＭ伝送における伝送品質の劣化を抑えるようにしている。
【００１８】
また、請求項７の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、隣り合う層相互間において屈折率が異なる少なくとも第１〜第４のコアガラス層が内側から順に同心円状に形成され、該少なくとも４層のコアガラス層の外側に屈折率分布の基準となるクラッド層が設けられたセグメントコア型であって、前記第１〜第４のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ1〜Δ4が、それぞれΔ1＞Δ4＞Δ3＞Δ2に設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明によれば、第１〜第４のコアガラス層の比屈折率差Δ1〜Δ4を上記のように設定することにより、前記クラッド層に対する分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適したものとしている。
【００２０】
また、請求項８の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第１のコアガラス層は、屈折率分布の形状を表す指数αが４以上であり、前記クラッド層に対する最大の比屈折率差Δ1MAXが０．３〜０．７％に設定され、直径ｄ1を当該分散シフト光ファイバの直径Ｄに対してＤ／２０＜ｄ1＜Ｄ／１０の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第１のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２２】
また、請求項９の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第２のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ2が−０．６〜−０．２％に設定され、外直径ｄ2が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．３〜１．８倍に設定されることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第２のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２４】
また、請求項１０の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第３のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ3が−０．２〜−０．０５％に設定され、外直径ｄ3が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．９〜２．４倍に設定されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第３のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２６】
また、請求項１１の発明に係る分散シフト光ファイバは、上記の発明において、前記第４のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ4が０．１〜０．５５％に設定され、外直径ｄ4が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の２．６〜２．８倍に設定されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１の発明によれば、分散シフト光ファイバのコアを構成する第４のコアガラス層を最適なものに設定している。
【００２８】
一方、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１２の発明に係る光通信システムは、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバを光伝送路とし、分布型ラマン増幅器と、前記Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明によれば、分散シフト光ファイバにおけるゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にし、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において分散を格段に小さくし、ＷＤＭ伝送に適した光通信システムとしている。
【００３０】
ここで、本発明でいうＳ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドとは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）が定めた光波長帯域の定義に基づく帯域名である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明に係る分散シフト光ファイバおよびこれを用いた光通信システムの好適な実施の形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
まず、この発明の分散シフト光ファイバに関に係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である分散シフト光ファイバの構成を示す図である。実施の形態１である分散シフト光ファイバ１は、第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄとクラッド１ｅとを有するセグメントコア型の分散シフト光ファイバである。第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、内側からこの順に同心円状に形成されている。クラッド１ｅは、第４コアガラス層１ｄの外側に形成され、屈折率分布の基準となるガラス層である。第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、隣り合う層相互間における屈折率が異なり、かつ、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ1〜Δ4がそれぞれΔ1＞Δ4＞Δ3＞Δ2となるように設定する。ここで、比屈折率差Δ1〜Δ4（％）は、クラッド１ｅの屈折率をｎcとしてそれぞれ次式で定義される。
【００３３】
Δ1＝｛(ｎ12−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ2＝｛(ｎ22−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ3＝｛(ｎ32−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
Δ4＝｛(ｎ42−ｎc2)／２×ｎc2｝×１００
【００３４】
このとき、第１コアガラス層１ａは、図１に示すように、中心軸Ａcからの半径ｒに対して次式（１）で示される屈折率分布を有し、屈折率分布の形状を表す指数αを４以上とする。
ｎ2(ｒ)＝ｎ12｛１−２Δ(ｒ／ｄ1)α｝ (１)
但し、Δ＝(ｎ1−ｎ2)／ｎ1 (２)
ここで、ｎ(ｒ)は、ファイバの屈折率、ｎ1は第１コアガラス層１ａの中心軸Ａc上における屈折率、ｎ2は第２コアガラス層の屈折率、ｄ1は第１コアガラス層１ａの半径、ｒは第１コアガラス層１ａ内における半径、αは屈折率分布の形状を表す指数である。
【００３５】
そして、第１コアガラス層１ａは、クラッド１ｅに対する最大の比屈折率差Δ1maxが０．３〜０．７％に、直径ｄ1が分散シフト光ファイバ１の直径Ｄに対してＤ／２０＜ｄ1＜Ｄ／１０の範囲に、それぞれ設定される。したがって、第１コアガラス層１ａは、例えば、分散シフト光ファイバ１の直径Ｄが１２５μｍのとき、直径ｄ1を６．５〜１２μｍに設定する。
【００３６】
一方、第２コアガラス層１ｂは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ2が−０．６〜−０．２％に設定され、外直径ｄ2が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の１．３〜１．８倍に設定される。第３コアガラス層１ｃは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ3が−０．２〜−０．０５％に設定され、外直径ｄ3が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の１．９〜２．４倍に設定される。そして、第４コアガラス層１ｄは、クラッド１ｅに対する比屈折率差Δ4が０．１〜０．５５％に設定され、外直径ｄ4が第１コアガラス層１ａに関する直径ｄ1の２．６〜２．８倍に設定される。このとき、図１に示す屈折率プロファイルにおいて、第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄは、比屈折率差Δ1max〜Δ4並びに直径ｄ1〜ｄ4を、クラッド１ｅを基準とし、各層１ａ〜１ｄにおける平坦部分並びに垂直な部分の平均値に基づいて決定した。
【００３７】
ここで、分散シフト光ファイバ１は、比屈折率差Δ1〜Δ4，第１コアガラス層１ａにおける屈折率分布の形状を表す指数α，直径ｄ1〜ｄ4を以下のようにして決定した。即ち、図１に示す屈折率プロファイルを有する分散シフト光ファイバ１に関し、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4をパラメータとしてこれらの値を変化させるシミュレーションを行った。すなわち、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を変化させながら、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域における分散値が２〜８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下となるときの比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4に関する最適解を求めた。この最適解の波長１５５０ｎｍにおける結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
また、表２においては、ゼロ分散波長λ0が１３６０ｎｍ以下であるから、実施の形態１の分散シフト光ファイバ１は、ラマン増幅が可能な伝送帯域をＳ−バンドまで拡大できることが分かる。更に、表２に示した分散シフト光ファイバは、実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上であるので、この実効コア断面積Ａeffを有する波長帯域でＷＤＭ伝送を行えば、非線形現象による障害を抑制できることが期待される。
【００４１】
一方、図２も考慮すると、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を表１に示すように設定した分散シフト光ファイバ１は、分散値の最大差が、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域では２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下になること、言い換えると、１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さくなったことが確認できる。また、実施の形態１の分散シフト光ファイバ１は、１４００〜１６５０ｎｍ（＃３以外は１３７０〜１６５０ｎｍ）の波長領域における分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であるから、波長幅２５０ｎｍ（＃３以外は波長幅２８０ｎｍ）という広い帯域において波長分散の平坦性を実現し、四光波混合を抑制することが期待できる。
【００４２】
ここで、図３は、１４６０〜１６２５ｎｍの波長帯域に関するラマン励起帯域（１３６０〜１５２５ｎｍ）を図２に追加表示すると共に、ラマン励起帯域において分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となる分散シフト光ファイバに関する分散特性を示したものである。図３から明らかなように、実施の形態１に係る分散シフト光ファイバは、ゼロ分散波長λ0がラマン励起帯域よりも短波長側にあり、従来のようにゼロ分散波長がラマン励起帯域に重なっていない。このため、実施の形態１の分散シフト光ファイバは、Ｓ−バンドにおいてラマン増幅ができないという制限を解消することができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域における分布ラマン増幅が可能となる。
【００４３】
また、分散シフト光ファイバ１は、少なくとも第１〜第４コアガラス層１ａ〜１ｄの４層を有していればよく、５層以上であってもよい。
【００４４】
（実施例１〜３）
表１，２に示すシミュレーション結果を基に実際に分散シフト光ファイバを３種類試作し、試作した各分散シフト光ファイバに関し、１４６０ｎｍ、１５５０ｎｍ，１６２０ｎｍの信号光の分散値（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、１５５０ｎｍの信号光の分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）、同波長の信号光における実効コア断面積Ａeff（μｍ2）、ケーブルカットオフ波長λc（ｎｍ）、ゼロ分散波長λ0（ｎｍ）および１５５０ｎｍの信号光の直径２０ｍｍでの曲げ損失（ｄＢ／ｍ）を測定した。その結果を表３に示す。また、試作した３種類の各分散シフト光ファイバについて測定した分散の波長特性を図４に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
但し、本発明で規定する比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4は、シミュレーションに基づく値であることから、実際に製造した分散シフト光ファイバにおいて分散等が表２に示す値に一致しない場合もある。たとえば、曲げ損失（ｄＢ／ｍ）は、シミュレーション結果では５（ｄＢ／ｍ）以下であったが、試作した分散シフト光ファイバではシミュレーション結果よりも大きな数値となり、比屈折率差Δ1〜Δ4，指数α，直径ｄ1〜ｄ4を請求項１〜５のように設定した場合には、１０ｄＢ／ｍ以下とすることが望ましい。
【００４７】
また、試作した３種類の分散シフト光ファイバについて１５５０ｎｍの信号光におけるモードフィールド径ＭＦＤ（μｍ）、１５５０ｎｍの信号光の伝送損失Ｌ（ｄＢ／ｋｍ）および偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ／(ｋｍ)1/2）を測定した。その結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
このように、実施例１〜３における結果からは、本発明の分散シフト光ファイバ１は、分散スロープを低減したことによって、分散波長平坦性を実現し、長波長側における累積分散を低く抑えることができること、四光波混合の発生を回避可能な帯域が短波長側へ広がり、この結果、伝送可能な帯域がＳ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に拡大されていることが分かった。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、この発明の実施の形態２である光通信システムについて説明する。図５は、この発明の実施の形態２である光通信システムの構成を示す図である。実施の形態２である光通信システム１０は、実施の形態１に係る分散シフト光ファイバ１を光伝送路として用い、分布型ラマン増幅器１１と、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器１７，１８と、分散補償ユニット２０とを備えている。
【００５１】
光伝送路である分散シフト光ファイバ１は、信号光の伝送方向において分布型ラマン増幅器１１の上流側に分波器１５と合波器１６が間隔をおいて配置され、分布型ラマン増幅器１１の下流側に分散補償ユニット２０が配置されている。
【００５２】
分布型ラマン増幅器１１は、Ｓ−バンドの信号光を励起する励起光源１２と、光伝送路である分散シフト光ファイバ１に設けられた分波器１４とを有している。励起光源１２は、分波器１４に対して光ファイバ１３で接続され、Ｓ−バンドに係る信号光の後方励起に用いる。
【００５３】
集中型光増幅器１７，１８は、分波器１５と合波器１６とを接続する２本の光ファイバ１９にそれぞれ設けられるエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）で、それぞれ集中型光増幅器１７はＣ−バンドの信号光用、集中型光増幅器１８はＬ−バンドの信号光用である。
【００５４】
分散補償ユニット２０は、分波器２１と、合波器２２と、分波器２１と合波器２２の間を接続する３本の分散補償ファイバ２３，２５，２７を有している。３本の分散補償ファイバ２３，２５，２７は、それぞれＳ−バンド，Ｃ−バンド，Ｌ−バンド用の分散補償ファイバで、各バンドにおける信号光の損失を補償する光増幅器２４，２６，２８が設けられている。
【００５５】
実施の形態２の光通信システム１０は、光伝送路として実施の形態１の分散シフト光ファイバ１を用い、分布型ラマン増幅器１１を使用している。このため、光通信システム１０は、分散シフト光ファイバ１に入力される最大パワーを低く抑えることが可能で、分散シフト光ファイバ１で生ずる非線形現象に起因する信号歪みを確実に抑制することができる。
【００５６】
ここで、ラマン増幅器には、上述の分布型の他に、集中型ラマン増幅器があり、ＷＤＭ伝送に集中型の増幅器を使用した場合、光ファイバ中で生ずる非線形現象の影響を無視することができなくなる。しかし、本発明の光通信システム１０は、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａeffが４０（μｍ2）以上の分散シフト光ファイバ１を用いている。このため、光通信システム１０は、集中型ラマン増幅器を用いた場合であっても、１５５０ｎｍにおいてＷＤＭ伝送を行うことにより、非線形現象に起因する信号歪みを回避することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、この発明の実施の形態３である光通信システムについて説明する。図６は、この発明の実施の形態３である光通信システムの構成を示す図である。実施の形態３である光通信システム３０は、実施の形態２である光通信システム１０において、励起光源１２をＣ−バンドおよびＳ−バンドに係る信号光の後方励起に用いている。
【００５８】
従って、光通信システム３０は、実施の形態２である光通信システム１０に比べると、Ｃ−バンドの信号光に用いる集中型光増幅器１７を設ける必要がなく、Ｌ−バンド用の集中型光増幅器１８だけでよいので、構成部品数を削減することができる。
【００５９】
尚、本発明に係わる分散シフト光ファイバを使用することで、累積分散を低く抑えることができるため、例えば伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓで使用する場合には実施の形態例２と３の構成を示す図５、６において示した分散補償ユニット２０は不要である。また、４０Ｇｂｉｔ／ｓを越える高速伝送の場合でも本発明に係わる分散シフト光ファイバを使用することで分散格差を抑えることができるため、分散補償ユニット内に収容される分散補償光ファイバには従来の標準シングルモ−ド光ファイバ用に設計されたもので充分であり、新たな分散補償光ファイバを設計する必要が無い、という利点を有する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、かつ、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下となる分散シフト光ファイバとしたので、ＷＤＭ伝送に適した分散シフト光ファイバを提供することができる。また、請求項１２の発明によれば、この分散シフト光ファイバを光伝送路とし、分布型ラマン増幅器と、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器とを備えた光通信システムとしたので、ゼロ分散波長を１４００ｎｍ以下にすることができ、Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに至る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域に亘って分散スロープが格段に小さく、従って１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の伝送速度では分散補償が不要となり、また４０Ｇｂｉｔ／ｓを越える高速伝送の場合でも標準シングルモ−ド用の分散補償光ファイバを用いた分散補償ユニットで充分分散補償することができ、低コストでＷＤＭ光通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である分散シフト光ファイバの構成を示す図である。
【図２】表１，２に示す分散シフト光ファイバに関する、波長に対して描いた分散特性図である。
【図３】図２にラマン励起帯域（１３６０〜１５２５ｎｍ）を追加表示すると共に、ラマン励起帯域において分散値が２〜８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となる分散シフト光ファイバに関する分散特性を示した図である。
【図４】試作した３種類の各分散シフト光ファイバについて測定した分散の波長特性図である。
【図５】この発明の実施の形態２である光通信システムの構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３である光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 分散シフト光ファイバ
１ａ〜１ｄ 第１〜第４コアガラス層
１ｅ クラッド
１０ 光通信システム
１１ 分布型ラマン増幅器
１２ 励起光源
１３ 光ファイバ
１４ 分波器
１５ 分波器
１６ 合波器
１７，１８ 集中型光増幅器
１９ 光ファイバ
２０ 分散補償ユニット
２１ 分波器
２２ 合波器
２３，２５，２７ 分散補償ファイバ
２４，２６，２８ 光増幅器
Ａc 中心軸
Claims (7)
- 隣り合う層相互間において屈折率が異なる少なくとも第１〜第４のコアガラス層が内側から順に同心円状に形成され、該少なくとも４層のコアガラス層の外側に屈折率分布の基準となるクラッド層が設けられたセグメントコア型であって、
前記第１のコアガラス層は、屈折率分布の形状を表す指数αが４以上であり、前記クラッド層に対する最大の比屈折率差Δ1MAXが０．３〜０．７％に設定され、直径ｄ1が当該分散シフト光ファイバの直径Ｄに対してＤ／２０＜ｄ1＜Ｄ／１０の範囲に設定され、
前記第２のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ2が−０．６〜−０．２％に設定され、外直径ｄ2が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．３〜１．８倍に設定され、
前記第３のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ3が−０．２〜−０．０５％に設定され、外直径ｄ3が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の１．９〜２．４倍に設定され、
前記第４のコアガラス層は、前記クラッド層に対する比屈折率差Δ4が０．１〜０．５５％に設定され、外直径ｄ4が前記第１のコアガラス層の直径ｄ1の２．５〜２．８倍に設定され、
前記第１〜第４のコアガラス層は、前記比屈折率差Δ1MAX〜Δ4が、それぞれΔ1MAX＞Δ4＞Δ3＞Δ2に設定されており、
Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドに亘る１４６０〜１６２５ｎｍの全波長帯域において、分散値Ｄが２≦Ｄ≦８（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、かつ、分散値の最大差が４（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。 - 前記分散値の最大差が２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の分散シフト光ファイバ。
- ケーブルカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
- 波長１．５μｍ帯における直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
- 波長１．５μｍ帯の少なくとも一部の設定波長帯において、実効コア断面積が４０μｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
- 波長１．５μｍ帯における偏波モード分散が、０．１ｐｓ／(ｋｍ)1/2以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバ。
- 請求項１〜６のいずれか一つに記載の分散シフト光ファイバを光伝送路とし、分布型ラマン増幅器と、前記Ｓ−バンド，Ｃ−バンドおよびＬ−バンドの少なくとも一つの波長帯域の信号光を増幅する集中型光増幅器とを備えたことを特徴とする光通信システム。
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