JP4079045B2 - 光ファイバ、分散補償モジュール及び光伝送システム - Google Patents
光ファイバ、分散補償モジュール及び光伝送システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定幅の波長帯域において残留波長分散を低減する構造を備え、波長分散について高い線形性を実現した光ファイバ、分散補償モジュール、及びそれらを含む光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムでは、大容量情報伝送を可能にするため、Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）及びＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）だけでなく、Ｓバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）の信号光の利用も検討されている。このような広い信号波長帯域における光伝送では、光伝送路における累積波長分散の絶対値をできるだけ小さくすることが重要である。一般には、一種類の光ファイバのみが適用された光伝送路では困難であるため、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することにより、より広い信号波長帯域について、光伝送路における累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００３】
例えば、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（SMF: Single-Mode Optical Fiber）と、このＳＭＦの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバ（DCF: Dispersion Compensating Optical Fiber）とが互いに接続された光伝送路について、１．５５μｍ波長帯における累積波長分散の絶対値を積極的に低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらには、光伝送システム全体における波長分散特性の平坦化を志向する技術も積極的に研究されている（非特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１６２０号公報
【０００６】
【非特許文献１】
Lars Gruner-Nielson, et al., "Design and manufacture of dispersion compensating fibre for simultaneous compensation dispersion and dispersion slope", WM13-1, OFC'99
【０００７】
【非特許文献２】
Joshua E. Rothenberg, "Fiber for chromatic Dispersion Compensation", WU1, OFC2002
【０００８】
【非特許文献３】
Lene Vilvrad Jorgensen, et al., "NEXT CENERATION DISPERSION COPENSATING MODULES FOR 40GBITS/S SYSTEMS", pp. 1171, NFOEC2002
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、上述の従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の光伝送システムでは、伝送路ファイバであるＳＭＦとＤＣＦとを組み合わせた光伝送路について、使用波長帯域全域に亘って残留波長分散を除去することができず、システム全体における波長分散特性の平坦化を実現することができなかった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、所定幅の波長帯域において残留波長分散を低減する構造を備え、波長分散について高い線形性を実現した光ファイバ、分散補償モジュール、及びそれらを含む光伝送システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する光ファイバであり、光伝送システムにおける伝送路ファイバの一部として適用され得る。なお、上記特定波長帯域は、Ｃ、Ｌ、Ｓバンドのいずれかに直接関連する波長帯域ではないが、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内に含まれるのが好ましい。
【００１２】
特に、この発明に係る光ファイバは、上記目的を達成すべく、上記特定波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴としている。このように、残留分散を除去することにより、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において波長分散の高い線形性が維持され、システム全体として波長分散の平坦化を実現する。
【００１３】
また、残留分散を使用上問題の範囲内に抑えるべく、上記特定波長帯域の中心波長（例えば１５５０ｎｍ）において、波長分散Ｄに対する分散スロープＤＳの比ＲＤＳ（＝ＤＳ／Ｄ）は、０．００３０ｎｍ-1以上かつ０．０２５ｎｍ-1以下であり、上記差分最大値の絶対値｜δＤ｜と上記比ＲＤＳは、以下の関係を満たす。
【００１４】
｜δＤ｜≦３５０×（ＲＤＳ）2
具体的に、当該光ファイバが伝送路用シングルモード光ファイバである場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバが非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non Zero Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ-1以上かつ０．０１６ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバがより大きな実効断面積Ａeffを有するＮＺＤＳＦである場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．０１６ｎｍ-1以上かつ０．０２２ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。さらに、当該光ファイバが日本国内で使用される分散シフト光ファイバ（DSF: Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．０２２ｎｍ-1以上のＲＤＳを有するのが好ましい。
【００１５】
なお、上述の特性を実現する場合、当該光ファイバは、上記特定波長帯域の中心波長において、７．４〜１０．４μｍのPetermann-Iモードフィールド径を有するのが好ましい。さらに、２ｍ長におけるカットオフ波長は、（（上記特定波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（上記特定波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下であるのが好ましい。このカットオフ波長を大きく設定しておくことにより、上記帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において｜δＤ｜を小さくできるからである。
【００１６】
また、この発明に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備える。特に、上述の特性を実現すべく、当該光ファイバにおいて、クラッド領域内の基準領域に対するコア領域の比屈折率差Δ＋は、０．９０％〜２．４％、さらには１．５％〜２．４％であるのが好ましい。この比屈折率差Δ＋を大きくすることにより、｜δＤ｜を０．１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にすることができるからである（残留分残を低減できる）。なお、クラッド領域内の基準領域に対するコア領域の比屈折率差Δ＋が、１．５％以下のとき、上記特定波長帯域の中心波長において、Petermann-Iモードフィールド径は７．４μｍより小さいのが好ましい。
【００１７】
なお、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、上記クラッド領域は、１４０μｍ以上の外径（当該光ファイバのファイバ外径に一致）を有するのが好ましい。一方、上記クラッド領域の外径は、断線確率を低減すべく、２００μｍ以下であるのが好ましい。
【００１８】
この発明に係る光ファイバは、コア領域及びクラッド領域で構成された裸ファイバの外周に、１又はそれ以上の層からなる被覆層を備える。特に、上記被覆層のうち少なくともクラッド領域に直接接触する部分は、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、０．０５ｋｇｆ／ｍｍ2以下のヤング率を有する。
【００１９】
上述のようなカットオフ波長を実現するため、上記クラッド領域は、コア領域を取り囲むように複数のクラッドが配置された三重クラッド構造又は四重クラッド構造を有するのが好ましい。三重クラッド構造のクラッド領域は、コア領域の外周に第１クラッド、第２クラッド、及び基準領域となる第４クラッドを備える。上記第１クラッドは、コア領域（屈折率ｎ1を有する）の外周に設けられ、該コア領域よりも低い屈折率ｎ2を有する。上記第２クラッドは、第１クラッドの外周に設けられ、該第１クラッドよりも高い屈折率ｎ3を有する。上記第４クラッドは、第２クラッドの外周に設けられかつ上記クラッド領域の最も外側に位置する基準領域であって、該第２クラッドよりも低い屈折率ｎ5を有する。また、四重クラッド構造のクラッド領域では、上記第２クラッドと第４クラッドとの間に第３クラッドが配置される。この第３クラッドは、第４クラッドよりも低い屈折率ｎ4を有する。なお、基準領域である第４クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δｒは、０．３０％〜０．４５％であるのが好ましい。三重クラッド構造及び四重クラッド構造のいずれにおいても、比屈折率差Δｒを大きくすることにより、上記カットオフ波長を大きくすることができるからである。
【００２０】
なお、上述のような構造を有する光ファイバ（この発明に係る光ファイバ）が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該光ファイバのＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００２１】
次に、この発明に係る分散補償モジュールは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する分散補償モジュールであって、上述のような構造を有する光ファイバ（この発明に係る光ファイバ）が適用可能である。なお、上記特定波長帯域は、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内に含まれるのが好ましい。
【００２２】
特に、この発明に係る分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の中心波長において−２１００ｐｓ／ｎｍ以上の累積波長分散ＤIを有するとともに、該特定波長帯域における累積波長分散と、該累積波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値を｜δＤI｜とするとき、以下の要件を満たしていることを特徴としている。
【００２３】
｜δＤI／ＤI｜≦０．００１
なお、この発明に係る分散補償モジュールにおいて、上記特定波長帯域の中心波長における挿入損失（ｄＢ）は、以下で与えられる数値以下であるのが好ましい。
【００２４】
０．００２５×｜累積波長分散｜＋２．０
この発明に係る分散補償モジュールは、入射光の光パワーをＰ０とするとき、０．１×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以上かつ１．８×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以下の自己位相シフト量を有するのが好ましい。また、入射光の光パワーをＰ０とするとき、レイリー散乱戻り光の光パワーは１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）以下に抑えられるのが好ましい。
【００２５】
Ｃバンド、Ｌバンド及びＳバンドのいずれのバンドにおいても、低ロス及び低非線形性を実現するファイバの長さを短くするため、当該分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の中心波長において、３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上のＦＯＭを有するのが好ましい。また、このような特性を実現するためには、当該分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の最短波長λｓ以下であってかつ（λｓ−１００ｎｍ）以上のカットオフ波長を有するのが好ましい。
【００２６】
さらに、上記分散補償モジュールは、信号光の伝送媒体である光ファイバを含む。この光ファイバは、マクロベンドロスが効果的に抑制するため、上記特定波長帯域の中心波長における波長分散をＤとするとき、以下の式で与えられる直径（ｍｍ）以下でコイル状に巻かれるのが好ましい。
【００２７】
０．１３２×｜Ｄ｜＋１００
なお、上述のような構造を有する分散補償モジュール（この発明に係る分散補償モジュール）が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該分散補償モジュールのＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバ等の各実施形態を図１〜図７を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
図１は、この発明に係る光伝送システムの構成を示す図である。この図１において、この発明に係る光伝送システムは、光送信器１０（ＴＸ）と、光受信器２０（ＲＸ）と、該光送信器１０と光受信器２０との間に配置された伝送路ファイバ３０と、分散補償モジュール４０を備える。上記光送信器１０は、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光を伝送路ファイバ３０に送出する。分散補償モジュール４０は、伝送路ファイバ３０を伝搬した信号光の波長分散を補償するための光学デバイスであって、例えば分散補償光ファイバ４００が直径（コイル径）ｄで巻かれた構造を有する。この分散補償モジュール４０の入射端４１は伝送路ファイバ３０の信号出射端と光学的に接続される一方、出射端４２は光受信器２０の信号入射端と光学的に接続されている。
【００３０】
この発明に係る光ファイバは、上述のような構造有する分散補償モジュールに適用可能な光ファイバであって（図１中の光ファイバ４００に相当）、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内にある帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する。
【００３１】
特に、この発明に係る光ファイバは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線Ｌ１（図２参照）との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下になるよう、その波長分散特性が制御されている。このように、残留分散を除去することにより、上記特定波長帯域全域に亘って波長分散について高い線形性が維持され、システム全体として使用波長帯域内における波長分散の平坦化を実現する。
【００３２】
なお、上記直線Ｌ１は、図２に示された方法により得られる。すなわち、図２（ａ）に示されたように、特定波長帯域として、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長幅３５ｎｍの波長範囲を設定したとき、この波長範囲における分散曲線の短波長側端部Ａ（最短波長１５３０ｎｍにおける波長分散値）、長波長側端部Ｂ（最長波長１５６５ｎｍにおける波長分散値）それぞれを結ぶ直線（図２（ａ）中の破線）を、基準直線として算出する。
【００３３】
そして、得られた基準直線を、図２（ａ）中の矢印Ｓで示された方向に平行移動させ（基準直線の傾き固定）、各波長における分散曲線と基準直線との差分を算出する。基準直線を矢印Ｓで示された方向に移動させると、図２（ｂ）に示されたように、特定波長帯域は正の差分δ+をとる波長領域と負の差分δ-をとる波長領域とに分かれる。このように、破線で示された基準直線を矢印Ｓで示された方向に移動させながら、正の差分δ+のうち最大値と負の差分δ-のうち最小値それぞれの絶対値が一致した基準直線を、上記直線Ｌ１とする。
【００３４】
上述のような高い線形性を有する波長分散特性は、図３（ｂ）に示されたような四重クラッド構造の屈折率プロファイルや、図４に示されたような三重クラッド構造の屈折率プロファイルにより実現可能である。
【００３５】
図３は、この発明に係る光ファイバにおける第１実施形態の構造を示す断面図及びその屈折率プロファイルである。図３（ａ）において、光ファイバ４００は、所定軸に沿って伸びた、外径２ａを有する屈折率ｎ1のコア領域４１０と、該コア領域４１０の外周に設けられたクラッド領域４２０と、該クラッド領域４２０の外周に設けられた被覆層４３０を備える。図３（ａ）に示されたように、四重クラッド構造を有する光ファイバ４００において、上記クラッド領域４２０は、コア領域４１０の外周に設けられ、外径２ｂを有する屈折率ｎ2（＜ｎ1）の第１クラッド４２１と、該第１クラッド４２１の外周に設けられ、外径２ｃを有する屈折率ｎ3（＜ｎ1、＞ｎ2）の第２クラッド４２２と、該第２クラッド４２２の外周に設けられた、外径２ｄを有する屈折率ｎ4（＜ｎ3、＞ｎ2）の第３クラッド４２３と、該第３クラッド４２３の外周に設けられ、屈折率ｎ5（＜ｎ3、＞ｎ4）の第４クラッド４２４とを備える。
【００３６】
なお、クラッド領域４２０の最外層である第４クラッド４２４を基準領域としたとき、該第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ+、第１クラッド４２１の比屈折率差Δ-、第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒ、及び第３クラッド４２３の比屈折率差Δｄは、それぞれ以下の式で与えられる。
【００３７】
Δ+≒（ｎ１−ｎ５）／ｎ１×１００
Δ-≒（ｎ２−ｎ５）／ｎ２×１００
Δｒ≒（ｎ３−ｎ５）／ｎ３×１００
Δｄ≒（ｎ４−ｎ５）／ｎ４×１００
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された四重クラッド構造を有する光ファイバ４００の屈折率プロファイル４５０であり、この屈折率プロファイル４５０において、領域４５１はコア領域４１０の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５２は第１クラッド４２１の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５３は第２クラッド４２２の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５４は第３クラッド４２３の線Ｌ２上における各部の屈折率、及び、領域４５５は基準領域である第４クラッド４２４の線Ｌ２上における各部の屈折率をそれぞれ示している。
【００３８】
なお、この発明に係る光ファイバ４００は、図４に示されたように、三重クラッド構造の屈折率プロファイル４６０を有してもよい。この第２実施形態に係る光ファイバは、外径２ａを有する屈折率ｎ1のコア領域と、該コア領域の外周に設けられ、外径２ｂを有する屈折率ｎ2（＜ｎ1）を有する第１クラッドと、該第１クラッドの外周に設けられ、外径２ｃを有する屈折率ｎ3（＜ｎ1、＞ｎ2）の第２クラッドと、該第２クラッドの外周に設けられた、屈折率ｎ5（＜ｎ3、＞ｎ4）の第４クラッとを備える。また、クラッド領域の最外層である第４クラッドを基準領域としたとき、該第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+、第１クラッドの比屈折率差Δ-、第２クラッドの比屈折率差Δｒである。
【００３９】
この図４の屈折率プロファイル４６０において、領域４６１は上記コア領域における各部の屈折率、領域４６２は上記第１クラッドにおける各部の屈折率、領域４６３は上記第２クラッドにおける各部の屈折率、領域４６４は基準領域である上記第４クラッドにおける各部の屈折率をそれぞれ示している。
【００４０】
なお、この発明に係る光ファイバ４００において、残留分散を使用上問題の範囲内に抑えるべく、例えばＣバンドの中心波長（１５５０ｎｍ）において、波長分散Ｄに対する分散スロープＤＳの比ＲＤＳ（＝ＤＳ／Ｄ）は、０．００３０ｎｍ-1以上かつ０．０２５ｎｍ-1以下であり、上記差分最大値の絶対値｜δＤ｜と上記比ＲＤＳは、以下の関係を満たす。
【００４１】
｜δＤ｜≦３５０×（ＲＤＳ）2
具体的に、当該光ファイバ４００が伝送路用シングルモード光ファイバである場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．００６０ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバ４００が非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non-Zero-Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．００６０ｎｍ-1以上かつ０．０１６ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバ４００がより大きな実効断面積Ａeffを有するＮＺＤＳＦである場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．０１６ｎｍ-1以上かつ０．０２２ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。さらに、当該光ファイバ４００が日本国内で使用される分散シフト光ファイバ（DSF: Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、波長１５９０ｎｍにおいて、０．０２２ｎｍ-1以上のＲＤＳを有するのが好ましい。
【００４２】
上述の特性を実現する場合、当該光ファイバ４００は、上記特定波長帯域の中心波長において、７．４〜１０．４μｍのPetermann-Iモードフィールド径を有するのが好ましい。さらに、２ｍ長におけるカットオフ波長は、（（特定波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（特定波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下であるのが好ましい。このカットオフ波長を大きく設定しておくことにより、波長幅３５ｎｍ波長帯域において｜δＤ｜を小さくできるからである。
【００４３】
なお、この明細書において、Petermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１はE.G. Neumann, "Single-Mode Fiber", pp.225, 1988に示されたように、以下の式（１ａ）、（１ｂ）で与えられる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
式（１ｂ）において、ｒはコア中心を原点とした半径方向の位置変数、Ｅは電界振幅であり位置変数ｒの関数である。また、マイクロベンドロスは、＃１０００のサンドペーパーを表面に敷いた胴径２８０ｍｍのボビンに長さ２５０ｍの光ファイバを張力１００ｇで巻き付けたときの損失増加量で定義される。
【００４６】
また、この発明に係る光ファイバ４００において、基準領域である第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ＋は、０．９０％〜２．４％、さらには１．５〜２．４％であるのが好ましい。この比屈折率差Δ＋を大きくすることにより、｜δＤ｜を０．１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にすることができる小さくできるからである（残留分残を低減できる）。なお、基準領域である第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ＋が１．５％以下のとき、上記特定波長帯域の中心波長において、Petermann-Iモードフィールド径は７．４μｍより小さいのがより好ましい。
【００４７】
上記クラッド領域４２０の外径（当該光ファイバのファイバ外径に一致）は、１４０μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましい。下限値１４０μｍを下回ると、マイクロベンドロスが増加してしまう一方、上限値２００μｍを上回ると、断線確率が増加するためである。
【００４８】
図３（ａ）に示されたように、第１実施形態に係る光ファイバ４００は、コア領域４１０及びクラッド領域４２０で構成された裸ファイバの外周に、内側層４３１と外側層４３２からなる被覆層４３０を備える。特に、上記被覆層４３０のうち少なくともクラッド領域に直接接触する内側層４３１は、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、０．０５ｋｇｆ／ｍｍ2以下のヤング率を有する。
【００４９】
上述のようなカットオフ波長を実現するため、基準領域である第４クラッド４２４に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒは、０．３０％〜０．４５％であるのが好ましい。三重クラッド構造及び四重クラッド構造のいずれにおいても、比屈折率差Δｒを大きくすることにより、上記カットオフ波長を大きくすることができるからである。
【００５０】
なお、この発明に係る光伝送システム（図１参照）は、システム全体として波長分散特性の平坦性を向上させるべく、当該光ファイバ４００と、特定波長帯域の中心波長における当該光ファイバ４００のＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバ３０とにより実現されるのが好ましい。
【００５１】
【実施例】
次に、第１実施形態に係る光ファイバ４００の実施例について説明する。図５は、第１実施形態に係る光ファイバ４００の実施例として、７種類の光ファイバの諸元を纏めた表である。これらタイプ１〜タイプ７の光ファイバは、いずれも四重クラッド構造の屈折率プロファイルを有する（図３（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００５２】
（タイプ１）
タイプ１の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．６８μｍ、第１クラッドの外径２ｂは７．６０μｍ、第２クラッドの外径２ｃは１６．４μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２０μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．８％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ１の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−９３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．００３３ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０３１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．０μｍ2の実効断面積Ａeffと、６．５μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ１の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．５３μｍである。
【００５３】
なお、上記実効断面積Ａeffは、特開平８−２４８２５１号公報（EP 0 724 171 A2）に示されたように、以下の式で与えられる。
【００５４】
【数２】
【００５５】
ここで、Ｅは伝搬光に伴う電界、ｒはコア中心からの径方向の距離である。
【００５６】
（タイプ２）
タイプ２の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８８μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．８μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．０μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２６．２μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ２の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−１１５．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０７ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１５８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．３μｍ2の実効断面積Ａeffと、７．４８μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ２の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００５７】
（タイプ３）
タイプ３の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８６μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．６μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２０．７μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２５．９μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ３の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−１７１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０３ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１７．８３μｍ2の実効断面積Ａeffと、８．７６μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ３の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００５８】
（タイプ４）
タイプ４の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８０μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．６μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２０．７μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２５．８μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ４の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−２３０．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０６ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０８６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１９．４μｍ2の実効断面積Ａeffと、９．９５μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ４の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６０μｍである。
【００５９】
（タイプ５）
タイプ５の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．０３μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１０．７μｍ、第２クラッドの外径２ｃは１９．９μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２４．９μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は２．１％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ５の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−４２２．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０５４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．７μｍ2の実効断面積Ａeffと、１０．３μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ５の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００６０】
（タイプ６）
タイプ６の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．９０μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１２．２μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．３μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２６．７μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ６の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−８９．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１５．６μｍ2の実効断面積Ａeffと、６．８μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ６の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６２μｍである。
【００６１】
（タイプ７）
タイプ７の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは４．５３μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１２．７μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．８μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２７．３μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ＋は１．２％、第１クラッドの比屈折率Δ−は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ７の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−５６．７６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１５２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１８．７μｍ2の実効断面積Ａeffと、７．１μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ７の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００６２】
次に、この発明に係る分散補償モジュールについて説明する。この分散補償モジュール４０は、図１に示されたように、分散補償光ファイバ４００（この発明に係る光ファイバに含まれる）がコイル径ｄで巻かれた状態でハウジング内に収納されている。
【００６３】
この発明に係る分散補償モジュール４０は、１４６０〜１６５０ｎｍの波長範囲内にある帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する。
【００６４】
特に、分散補償モジュール４０は、この発明に係る光ファイバが分散補償光ファイバとして適用された場合、上記特定波長帯域の中心波長において−２１００ｐｓ／ｎｍ以上の累積波長分散ＤIを有するとともに、該特定波長帯域における累積波長分散と、該累積波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値を｜δＤI｜とするとき、以下の要件を満たしていることを特徴としている。
【００６５】
｜δＤI／ＤI｜≦０．００１
なお、この分散補償モジュール４０において、上記特定波長帯域の中心波長における挿入損失（ｄＢ）は、以下で与えられる数値以下であるのが好ましい。
【００６６】
０．００２５×｜累積波長分散｜＋２．０
また、波長λの入射光の光パワーをＰ０とするときの自己位相シフト量Фは、T. Kato, et al., "Design optimization of dispersion compensating fiber for NZ-DSF considering nonlinearity and packaging performance", OFC2001, TuS6に示されたように、以下の式で与えられる。
【００６７】
【数３】
【００６８】
ここで、λは入射光の波長、ｎ2は当該分散補償モジュール４０に適用される光ファイバの非線形屈折率、Ａeffは該適用された光ファイバの実効断面積、αは該適用された光ファイバの伝送損失、そして、Ｌは該適用された光ファイバのファイバ長である。
【００６９】
例えば、上述のタイプ３の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、このタイプ３の光ファイバの非線形屈折率ｎ2は３．９７、伝送損失αは０．４２ｄＢ／ｋｍである。したがって、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールの場合、自己位相シフト量Фは、それぞれ０．３６×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）、１．７９×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）となる。一方、上述のタイプ６の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、このタイプ６の光ファイバの非線形屈折率ｎ2は４．４０、伝送損失αは０．６３ｄＢ／ｋｍである。したがって、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールの場合、自己位相シフト量Фは、それぞれ１．０６×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）、０．５３×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）となる。
【００７０】
以上のことから、分散補償モジュール４０は、０．１×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以上かつ１．８×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以下の自己位相シフト量Фを有するのが好ましい。
【００７１】
さらに、"FIBER OPTIC TEST AND MEASUREMENT", DENNIS DERICKSON (EDITOR)のセクション(11-9)〜(11-11)に示されたように、波長λの入射光の光パワーをＰ０とするときのレイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、以下の式で与えられる。
【００７２】
【数４】
【００７３】
ここで、ＮＡは適用された光ファイバの開口数、ｎ0は純シリカの屈折率、ｍは該適用された光ファイバの屈折率プロファイルの補正係数、αは該適用された光ファイバの伝送損失、そして、Ｌは該適用された光ファイバのファイバ長である。
【００７４】
例えば、上述のタイプ３の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールでは、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、それぞれ０．６１×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）、１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）となる。一方、上述のタイプ６の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールでは、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、それぞれ０．２７×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）、１．０９×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）となる。
【００７５】
以上のことから、分散補償モジュール４０において、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）以下に抑えられるのが好ましい。
【００７６】
Ｃバンド、Ｌバンド及びＳバンドのいずれのバンドにおいても、低ロス及び低非線形性を実現するファイバの長さを短くするため、当該分散補償モジュール４０は、上記特定波長帯域の中心波長において、３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上のＦＯＭを有するのが好ましい。また、このような特性を実現するためには、当該分散補償モジュール４０は、上記特定波長帯域の最短波長λｓ以下であってかつ（λｓ−１００ｎｍ）以上のカットオフ波長を有するのが好ましい。
【００７７】
さらに、上記分散補償モジュール４０は、信号光の伝送媒体である光ファイバを含む。この光ファイバは、マクロベンドロスが効果的に抑制するため、上記特定波長帯域の中心波長における波長分散をＤとするとき、以下の式で与えられる直径（ｍｍ）以下でコイル状に巻かれるのが好ましい。
【００７８】
０．１３２×｜Ｄ｜＋１００
なお、上述のような構造を有する分散補償モジュール４０が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該分散補償モジュール４０のＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００７９】
図６は、この発明に係る光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃが１．６μｍのときのΔｒ（％）と｜δＤ｜（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。このグラフから分かるように、四重クラッド構造及び三重クラッド構造いずれの屈折率プロファイルにおいても、基準領域に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒが低すぎると、｜δＤ｜が劣化することが確認できる。したがって、基準領域に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒは０．３０％以上であることが好ましい。
【００８０】
また、図７は、この発明に係る光ファイバにおいて、所定のコイル径におけるマクロベンドロス（ｄＢｍ）と波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。なお、図７において、グラフＧ７１０は、コイル径１００ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性、グラフＧ７２０は、コイル径１４０ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性、そして、グラフＧ７３０は、コイル径１８０ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性をそれぞれ示している。
【００８１】
この図７から分かるように、マクロベンドロスはコイル径が大きいほどより効果的に低減可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、より高い線形性を有する波長分散特性を実現する光ファイバを適用することにより、当該光伝送システム全体として、使用波長帯域全域に亘って残留波長分散に起因した波長分散特性の揺らぎを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】直線の算出方法を説明するための図である。
【図３】この発明に係る光ファイバにおける第１実施形態の断面構造を示す図及びその屈折率プロファイルである。
【図４】この発明に係る光ファイバにおける第２実施形態の屈折率プロファイルである。
【図５】この発明に係る光ファイバにおける各実施例の諸元を纏めた表である。
【図６】この発明に係る光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃが１．６μｍのときのΔｒ（％）と｜δＤ｜（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図７】この発明に係る光ファイバにおいて、コイル径１００ｍｍ、１４０ｍｍ及び１８０ｍｍそれぞれにおけるマクロベンドロス（ｄＢｍ）と波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…光送信器（ＴＸ）、２０…光受信器（ＲＸ）、３０…伝送路ファイバ、４０…分散補償モジュール、４００…分散補償光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定幅の波長帯域において残留波長分散を低減する構造を備え、波長分散について高い線形性を実現した光ファイバ、分散補償モジュール、及びそれらを含む光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムでは、大容量情報伝送を可能にするため、Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）及びＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）だけでなく、Ｓバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）の信号光の利用も検討されている。このような広い信号波長帯域における光伝送では、光伝送路における累積波長分散の絶対値をできるだけ小さくすることが重要である。一般には、一種類の光ファイバのみが適用された光伝送路では困難であるため、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することにより、より広い信号波長帯域について、光伝送路における累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００３】
例えば、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（SMF: Single-Mode Optical Fiber）と、このＳＭＦの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバ（DCF: Dispersion Compensating Optical Fiber）とが互いに接続された光伝送路について、１．５５μｍ波長帯における累積波長分散の絶対値を積極的に低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらには、光伝送システム全体における波長分散特性の平坦化を志向する技術も積極的に研究されている（非特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１６２０号公報
【０００６】
【非特許文献１】
Lars Gruner-Nielson, et al., "Design and manufacture of dispersion compensating fibre for simultaneous compensation dispersion and dispersion slope", WM13-1, OFC'99
【０００７】
【非特許文献２】
Joshua E. Rothenberg, "Fiber for chromatic Dispersion Compensation", WU1, OFC2002
【０００８】
【非特許文献３】
Lene Vilvrad Jorgensen, et al., "NEXT CENERATION DISPERSION COPENSATING MODULES FOR 40GBITS/S SYSTEMS", pp. 1171, NFOEC2002
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、上述の従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の光伝送システムでは、伝送路ファイバであるＳＭＦとＤＣＦとを組み合わせた光伝送路について、使用波長帯域全域に亘って残留波長分散を除去することができず、システム全体における波長分散特性の平坦化を実現することができなかった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、所定幅の波長帯域において残留波長分散を低減する構造を備え、波長分散について高い線形性を実現した光ファイバ、分散補償モジュール、及びそれらを含む光伝送システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する光ファイバであり、光伝送システムにおける伝送路ファイバの一部として適用され得る。なお、上記特定波長帯域は、Ｃ、Ｌ、Ｓバンドのいずれかに直接関連する波長帯域ではないが、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内に含まれるのが好ましい。
【００１２】
特に、この発明に係る光ファイバは、上記目的を達成すべく、上記特定波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴としている。このように、残留分散を除去することにより、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において波長分散の高い線形性が維持され、システム全体として波長分散の平坦化を実現する。
【００１３】
また、残留分散を使用上問題の範囲内に抑えるべく、上記特定波長帯域の中心波長（例えば１５５０ｎｍ）において、波長分散Ｄに対する分散スロープＤＳの比ＲＤＳ（＝ＤＳ／Ｄ）は、０．００３０ｎｍ-1以上かつ０．０２５ｎｍ-1以下であり、上記差分最大値の絶対値｜δＤ｜と上記比ＲＤＳは、以下の関係を満たす。
【００１４】
｜δＤ｜≦３５０×（ＲＤＳ）2
具体的に、当該光ファイバが伝送路用シングルモード光ファイバである場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバが非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non Zero Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ-1以上かつ０．０１６ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバがより大きな実効断面積Ａeffを有するＮＺＤＳＦである場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．０１６ｎｍ-1以上かつ０．０２２ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。さらに、当該光ファイバが日本国内で使用される分散シフト光ファイバ（DSF: Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、上記特定波長帯域の中心波長において、０．０２２ｎｍ-1以上のＲＤＳを有するのが好ましい。
【００１５】
なお、上述の特性を実現する場合、当該光ファイバは、上記特定波長帯域の中心波長において、７．４〜１０．４μｍのPetermann-Iモードフィールド径を有するのが好ましい。さらに、２ｍ長におけるカットオフ波長は、（（上記特定波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（上記特定波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下であるのが好ましい。このカットオフ波長を大きく設定しておくことにより、上記帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において｜δＤ｜を小さくできるからである。
【００１６】
また、この発明に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備える。特に、上述の特性を実現すべく、当該光ファイバにおいて、クラッド領域内の基準領域に対するコア領域の比屈折率差Δ＋は、０．９０％〜２．４％、さらには１．５％〜２．４％であるのが好ましい。この比屈折率差Δ＋を大きくすることにより、｜δＤ｜を０．１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にすることができるからである（残留分残を低減できる）。なお、クラッド領域内の基準領域に対するコア領域の比屈折率差Δ＋が、１．５％以下のとき、上記特定波長帯域の中心波長において、Petermann-Iモードフィールド径は７．４μｍより小さいのが好ましい。
【００１７】
なお、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、上記クラッド領域は、１４０μｍ以上の外径（当該光ファイバのファイバ外径に一致）を有するのが好ましい。一方、上記クラッド領域の外径は、断線確率を低減すべく、２００μｍ以下であるのが好ましい。
【００１８】
この発明に係る光ファイバは、コア領域及びクラッド領域で構成された裸ファイバの外周に、１又はそれ以上の層からなる被覆層を備える。特に、上記被覆層のうち少なくともクラッド領域に直接接触する部分は、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、０．０５ｋｇｆ／ｍｍ2以下のヤング率を有する。
【００１９】
上述のようなカットオフ波長を実現するため、上記クラッド領域は、コア領域を取り囲むように複数のクラッドが配置された三重クラッド構造又は四重クラッド構造を有するのが好ましい。三重クラッド構造のクラッド領域は、コア領域の外周に第１クラッド、第２クラッド、及び基準領域となる第４クラッドを備える。上記第１クラッドは、コア領域（屈折率ｎ1を有する）の外周に設けられ、該コア領域よりも低い屈折率ｎ2を有する。上記第２クラッドは、第１クラッドの外周に設けられ、該第１クラッドよりも高い屈折率ｎ3を有する。上記第４クラッドは、第２クラッドの外周に設けられかつ上記クラッド領域の最も外側に位置する基準領域であって、該第２クラッドよりも低い屈折率ｎ5を有する。また、四重クラッド構造のクラッド領域では、上記第２クラッドと第４クラッドとの間に第３クラッドが配置される。この第３クラッドは、第４クラッドよりも低い屈折率ｎ4を有する。なお、基準領域である第４クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δｒは、０．３０％〜０．４５％であるのが好ましい。三重クラッド構造及び四重クラッド構造のいずれにおいても、比屈折率差Δｒを大きくすることにより、上記カットオフ波長を大きくすることができるからである。
【００２０】
なお、上述のような構造を有する光ファイバ（この発明に係る光ファイバ）が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該光ファイバのＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００２１】
次に、この発明に係る分散補償モジュールは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する分散補償モジュールであって、上述のような構造を有する光ファイバ（この発明に係る光ファイバ）が適用可能である。なお、上記特定波長帯域は、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内に含まれるのが好ましい。
【００２２】
特に、この発明に係る分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の中心波長において−２１００ｐｓ／ｎｍ以上の累積波長分散ＤIを有するとともに、該特定波長帯域における累積波長分散と、該累積波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値を｜δＤI｜とするとき、以下の要件を満たしていることを特徴としている。
【００２３】
｜δＤI／ＤI｜≦０．００１
なお、この発明に係る分散補償モジュールにおいて、上記特定波長帯域の中心波長における挿入損失（ｄＢ）は、以下で与えられる数値以下であるのが好ましい。
【００２４】
０．００２５×｜累積波長分散｜＋２．０
この発明に係る分散補償モジュールは、入射光の光パワーをＰ０とするとき、０．１×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以上かつ１．８×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以下の自己位相シフト量を有するのが好ましい。また、入射光の光パワーをＰ０とするとき、レイリー散乱戻り光の光パワーは１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）以下に抑えられるのが好ましい。
【００２５】
Ｃバンド、Ｌバンド及びＳバンドのいずれのバンドにおいても、低ロス及び低非線形性を実現するファイバの長さを短くするため、当該分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の中心波長において、３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上のＦＯＭを有するのが好ましい。また、このような特性を実現するためには、当該分散補償モジュールは、上記特定波長帯域の最短波長λｓ以下であってかつ（λｓ−１００ｎｍ）以上のカットオフ波長を有するのが好ましい。
【００２６】
さらに、上記分散補償モジュールは、信号光の伝送媒体である光ファイバを含む。この光ファイバは、マクロベンドロスが効果的に抑制するため、上記特定波長帯域の中心波長における波長分散をＤとするとき、以下の式で与えられる直径（ｍｍ）以下でコイル状に巻かれるのが好ましい。
【００２７】
０．１３２×｜Ｄ｜＋１００
なお、上述のような構造を有する分散補償モジュール（この発明に係る分散補償モジュール）が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該分散補償モジュールのＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバ等の各実施形態を図１〜図７を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
図１は、この発明に係る光伝送システムの構成を示す図である。この図１において、この発明に係る光伝送システムは、光送信器１０（ＴＸ）と、光受信器２０（ＲＸ）と、該光送信器１０と光受信器２０との間に配置された伝送路ファイバ３０と、分散補償モジュール４０を備える。上記光送信器１０は、互いに波長の異なる複数チャネルの信号光を伝送路ファイバ３０に送出する。分散補償モジュール４０は、伝送路ファイバ３０を伝搬した信号光の波長分散を補償するための光学デバイスであって、例えば分散補償光ファイバ４００が直径（コイル径）ｄで巻かれた構造を有する。この分散補償モジュール４０の入射端４１は伝送路ファイバ３０の信号出射端と光学的に接続される一方、出射端４２は光受信器２０の信号入射端と光学的に接続されている。
【００３０】
この発明に係る光ファイバは、上述のような構造有する分散補償モジュールに適用可能な光ファイバであって（図１中の光ファイバ４００に相当）、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内にある帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する。
【００３１】
特に、この発明に係る光ファイバは、帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線Ｌ１（図２参照）との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下になるよう、その波長分散特性が制御されている。このように、残留分散を除去することにより、上記特定波長帯域全域に亘って波長分散について高い線形性が維持され、システム全体として使用波長帯域内における波長分散の平坦化を実現する。
【００３２】
なお、上記直線Ｌ１は、図２に示された方法により得られる。すなわち、図２（ａ）に示されたように、特定波長帯域として、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの波長幅３５ｎｍの波長範囲を設定したとき、この波長範囲における分散曲線の短波長側端部Ａ（最短波長１５３０ｎｍにおける波長分散値）、長波長側端部Ｂ（最長波長１５６５ｎｍにおける波長分散値）それぞれを結ぶ直線（図２（ａ）中の破線）を、基準直線として算出する。
【００３３】
そして、得られた基準直線を、図２（ａ）中の矢印Ｓで示された方向に平行移動させ（基準直線の傾き固定）、各波長における分散曲線と基準直線との差分を算出する。基準直線を矢印Ｓで示された方向に移動させると、図２（ｂ）に示されたように、特定波長帯域は正の差分δ+をとる波長領域と負の差分δ-をとる波長領域とに分かれる。このように、破線で示された基準直線を矢印Ｓで示された方向に移動させながら、正の差分δ+のうち最大値と負の差分δ-のうち最小値それぞれの絶対値が一致した基準直線を、上記直線Ｌ１とする。
【００３４】
上述のような高い線形性を有する波長分散特性は、図３（ｂ）に示されたような四重クラッド構造の屈折率プロファイルや、図４に示されたような三重クラッド構造の屈折率プロファイルにより実現可能である。
【００３５】
図３は、この発明に係る光ファイバにおける第１実施形態の構造を示す断面図及びその屈折率プロファイルである。図３（ａ）において、光ファイバ４００は、所定軸に沿って伸びた、外径２ａを有する屈折率ｎ1のコア領域４１０と、該コア領域４１０の外周に設けられたクラッド領域４２０と、該クラッド領域４２０の外周に設けられた被覆層４３０を備える。図３（ａ）に示されたように、四重クラッド構造を有する光ファイバ４００において、上記クラッド領域４２０は、コア領域４１０の外周に設けられ、外径２ｂを有する屈折率ｎ2（＜ｎ1）の第１クラッド４２１と、該第１クラッド４２１の外周に設けられ、外径２ｃを有する屈折率ｎ3（＜ｎ1、＞ｎ2）の第２クラッド４２２と、該第２クラッド４２２の外周に設けられた、外径２ｄを有する屈折率ｎ4（＜ｎ3、＞ｎ2）の第３クラッド４２３と、該第３クラッド４２３の外周に設けられ、屈折率ｎ5（＜ｎ3、＞ｎ4）の第４クラッド４２４とを備える。
【００３６】
なお、クラッド領域４２０の最外層である第４クラッド４２４を基準領域としたとき、該第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ+、第１クラッド４２１の比屈折率差Δ-、第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒ、及び第３クラッド４２３の比屈折率差Δｄは、それぞれ以下の式で与えられる。
【００３７】
Δ+≒（ｎ１−ｎ５）／ｎ１×１００
Δ-≒（ｎ２−ｎ５）／ｎ２×１００
Δｒ≒（ｎ３−ｎ５）／ｎ３×１００
Δｄ≒（ｎ４−ｎ５）／ｎ４×１００
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された四重クラッド構造を有する光ファイバ４００の屈折率プロファイル４５０であり、この屈折率プロファイル４５０において、領域４５１はコア領域４１０の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５２は第１クラッド４２１の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５３は第２クラッド４２２の線Ｌ２上における各部の屈折率、領域４５４は第３クラッド４２３の線Ｌ２上における各部の屈折率、及び、領域４５５は基準領域である第４クラッド４２４の線Ｌ２上における各部の屈折率をそれぞれ示している。
【００３８】
なお、この発明に係る光ファイバ４００は、図４に示されたように、三重クラッド構造の屈折率プロファイル４６０を有してもよい。この第２実施形態に係る光ファイバは、外径２ａを有する屈折率ｎ1のコア領域と、該コア領域の外周に設けられ、外径２ｂを有する屈折率ｎ2（＜ｎ1）を有する第１クラッドと、該第１クラッドの外周に設けられ、外径２ｃを有する屈折率ｎ3（＜ｎ1、＞ｎ2）の第２クラッドと、該第２クラッドの外周に設けられた、屈折率ｎ5（＜ｎ3、＞ｎ4）の第４クラッとを備える。また、クラッド領域の最外層である第４クラッドを基準領域としたとき、該第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+、第１クラッドの比屈折率差Δ-、第２クラッドの比屈折率差Δｒである。
【００３９】
この図４の屈折率プロファイル４６０において、領域４６１は上記コア領域における各部の屈折率、領域４６２は上記第１クラッドにおける各部の屈折率、領域４６３は上記第２クラッドにおける各部の屈折率、領域４６４は基準領域である上記第４クラッドにおける各部の屈折率をそれぞれ示している。
【００４０】
なお、この発明に係る光ファイバ４００において、残留分散を使用上問題の範囲内に抑えるべく、例えばＣバンドの中心波長（１５５０ｎｍ）において、波長分散Ｄに対する分散スロープＤＳの比ＲＤＳ（＝ＤＳ／Ｄ）は、０．００３０ｎｍ-1以上かつ０．０２５ｎｍ-1以下であり、上記差分最大値の絶対値｜δＤ｜と上記比ＲＤＳは、以下の関係を満たす。
【００４１】
｜δＤ｜≦３５０×（ＲＤＳ）2
具体的に、当該光ファイバ４００が伝送路用シングルモード光ファイバである場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．００６０ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバ４００が非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non-Zero-Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．００６０ｎｍ-1以上かつ０．０１６ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。また、当該光ファイバ４００がより大きな実効断面積Ａeffを有するＮＺＤＳＦである場合、波長１５５０ｎｍにおいて、０．０１６ｎｍ-1以上かつ０．０２２ｎｍ-1以下のＲＤＳを有するのが好ましい。さらに、当該光ファイバ４００が日本国内で使用される分散シフト光ファイバ（DSF: Dispersion-Shifted Optical Fiber）である場合、波長１５９０ｎｍにおいて、０．０２２ｎｍ-1以上のＲＤＳを有するのが好ましい。
【００４２】
上述の特性を実現する場合、当該光ファイバ４００は、上記特定波長帯域の中心波長において、７．４〜１０．４μｍのPetermann-Iモードフィールド径を有するのが好ましい。さらに、２ｍ長におけるカットオフ波長は、（（特定波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（特定波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下であるのが好ましい。このカットオフ波長を大きく設定しておくことにより、波長幅３５ｎｍ波長帯域において｜δＤ｜を小さくできるからである。
【００４３】
なお、この明細書において、Petermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１はE.G. Neumann, "Single-Mode Fiber", pp.225, 1988に示されたように、以下の式（１ａ）、（１ｂ）で与えられる。
【００４４】
【数１】
式（１ｂ）において、ｒはコア中心を原点とした半径方向の位置変数、Ｅは電界振幅であり位置変数ｒの関数である。また、マイクロベンドロスは、＃１０００のサンドペーパーを表面に敷いた胴径２８０ｍｍのボビンに長さ２５０ｍの光ファイバを張力１００ｇで巻き付けたときの損失増加量で定義される。
【００４６】
また、この発明に係る光ファイバ４００において、基準領域である第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ＋は、０．９０％〜２．４％、さらには１．５〜２．４％であるのが好ましい。この比屈折率差Δ＋を大きくすることにより、｜δＤ｜を０．１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にすることができる小さくできるからである（残留分残を低減できる）。なお、基準領域である第４クラッド４２４に対するコア領域４１０の比屈折率差Δ＋が１．５％以下のとき、上記特定波長帯域の中心波長において、Petermann-Iモードフィールド径は７．４μｍより小さいのがより好ましい。
【００４７】
上記クラッド領域４２０の外径（当該光ファイバのファイバ外径に一致）は、１４０μｍ以上２００μｍ以下であるのが好ましい。下限値１４０μｍを下回ると、マイクロベンドロスが増加してしまう一方、上限値２００μｍを上回ると、断線確率が増加するためである。
【００４８】
図３（ａ）に示されたように、第１実施形態に係る光ファイバ４００は、コア領域４１０及びクラッド領域４２０で構成された裸ファイバの外周に、内側層４３１と外側層４３２からなる被覆層４３０を備える。特に、上記被覆層４３０のうち少なくともクラッド領域に直接接触する内側層４３１は、マイクロベンドロスの増加を効果的に抑制するため、０．０５ｋｇｆ／ｍｍ2以下のヤング率を有する。
【００４９】
上述のようなカットオフ波長を実現するため、基準領域である第４クラッド４２４に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒは、０．３０％〜０．４５％であるのが好ましい。三重クラッド構造及び四重クラッド構造のいずれにおいても、比屈折率差Δｒを大きくすることにより、上記カットオフ波長を大きくすることができるからである。
【００５０】
なお、この発明に係る光伝送システム（図１参照）は、システム全体として波長分散特性の平坦性を向上させるべく、当該光ファイバ４００と、特定波長帯域の中心波長における当該光ファイバ４００のＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバ３０とにより実現されるのが好ましい。
【００５１】
【実施例】
次に、第１実施形態に係る光ファイバ４００の実施例について説明する。図５は、第１実施形態に係る光ファイバ４００の実施例として、７種類の光ファイバの諸元を纏めた表である。これらタイプ１〜タイプ７の光ファイバは、いずれも四重クラッド構造の屈折率プロファイルを有する（図３（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００５２】
（タイプ１）
タイプ１の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．６８μｍ、第１クラッドの外径２ｂは７．６０μｍ、第２クラッドの外径２ｃは１６．４μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２０μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．８％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ１の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−９３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．００３３ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０３１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．０μｍ2の実効断面積Ａeffと、６．５μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ１の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．５３μｍである。
【００５３】
なお、上記実効断面積Ａeffは、特開平８−２４８２５１号公報（EP 0 724 171 A2）に示されたように、以下の式で与えられる。
【００５４】
【数２】
ここで、Ｅは伝搬光に伴う電界、ｒはコア中心からの径方向の距離である。
【００５６】
（タイプ２）
タイプ２の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８８μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．８μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．０μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２６．２μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ２の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−１１５．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０７ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１５８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．３μｍ2の実効断面積Ａeffと、７．４８μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ２の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００５７】
（タイプ３）
タイプ３の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８６μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．６μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２０．７μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２５．９μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．４％である。また、このタイプ３の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−１７１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０３ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１７．８３μｍ2の実効断面積Ａeffと、８．７６μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ３の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００５８】
（タイプ４）
タイプ４の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．８０μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１１．６μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２０．７μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２５．８μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ４の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−２３０．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０６ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０８６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１９．４μｍ2の実効断面積Ａeffと、９．９５μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ４の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６０μｍである。
【００５９】
（タイプ５）
タイプ５の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．０３μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１０．７μｍ、第２クラッドの外径２ｃは１９．９μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２４．９μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は２．１％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ５の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−４２２．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２０１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．０５４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１６．７μｍ2の実効断面積Ａeffと、１０．３μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ５の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００６０】
（タイプ６）
タイプ６の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは３．９０μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１２．２μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．３μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２６．７μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ+は１．５％、第１クラッドの比屈折率Δ-は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ６の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−８９．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１５．６μｍ2の実効断面積Ａeffと、６．８μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ６の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６２μｍである。
【００６１】
（タイプ７）
タイプ７の光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａは４．５３μｍ、第１クラッドの外径２ｂは１２．７μｍ、第２クラッドの外径２ｃは２１．８μｍ、第３クラッドの外径２ｄは２７．３μｍである。第４クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δ＋は１．２％、第１クラッドの比屈折率Δ−は−０．７％、第２クラッドの比屈折率差Δｒは０．３％、そして、第３クラッドの比屈折率差Δｄは−０．３％である。また、このタイプ７の光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、−５６．７６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０２１ｎｍ-1のＲＤＳと、０．１５２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの｜δＤ｜と、１８．７μｍ2の実効断面積Ａeffと、７．１μｍのPetermann-Iモードフィールド径ＭＦＤ１を有する。また、このタイプ７の光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃは１．６１μｍである。
【００６２】
次に、この発明に係る分散補償モジュールについて説明する。この分散補償モジュール４０は、図１に示されたように、分散補償光ファイバ４００（この発明に係る光ファイバに含まれる）がコイル径ｄで巻かれた状態でハウジング内に収納されている。
【００６３】
この発明に係る分散補償モジュール４０は、１４６０〜１６５０ｎｍの波長範囲内にある帯域幅３５ｎｍの特定波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有する。
【００６４】
特に、分散補償モジュール４０は、この発明に係る光ファイバが分散補償光ファイバとして適用された場合、上記特定波長帯域の中心波長において−２１００ｐｓ／ｎｍ以上の累積波長分散ＤIを有するとともに、該特定波長帯域における累積波長分散と、該累積波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値を｜δＤI｜とするとき、以下の要件を満たしていることを特徴としている。
【００６５】
｜δＤI／ＤI｜≦０．００１
なお、この分散補償モジュール４０において、上記特定波長帯域の中心波長における挿入損失（ｄＢ）は、以下で与えられる数値以下であるのが好ましい。
【００６６】
０．００２５×｜累積波長分散｜＋２．０
また、波長λの入射光の光パワーをＰ０とするときの自己位相シフト量Фは、T. Kato, et al., "Design optimization of dispersion compensating fiber for NZ-DSF considering nonlinearity and packaging performance", OFC2001, TuS6に示されたように、以下の式で与えられる。
【００６７】
【数３】
ここで、λは入射光の波長、ｎ2は当該分散補償モジュール４０に適用される光ファイバの非線形屈折率、Ａeffは該適用された光ファイバの実効断面積、αは該適用された光ファイバの伝送損失、そして、Ｌは該適用された光ファイバのファイバ長である。
【００６９】
例えば、上述のタイプ３の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、このタイプ３の光ファイバの非線形屈折率ｎ2は３．９７、伝送損失αは０．４２ｄＢ／ｋｍである。したがって、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールの場合、自己位相シフト量Фは、それぞれ０．３６×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）、１．７９×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）となる。一方、上述のタイプ６の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、このタイプ６の光ファイバの非線形屈折率ｎ2は４．４０、伝送損失αは０．６３ｄＢ／ｋｍである。したがって、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールの場合、自己位相シフト量Фは、それぞれ１．０６×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）、０．５３×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）となる。
【００７０】
以上のことから、分散補償モジュール４０は、０．１×１０-6×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以上かつ１．８×１０-5×Ｐ０（ｒａｄ／Ｗ）以下の自己位相シフト量Фを有するのが好ましい。
【００７１】
さらに、"FIBER OPTIC TEST AND MEASUREMENT", DENNIS DERICKSON (EDITOR)のセクション(11-9)〜(11-11)に示されたように、波長λの入射光の光パワーをＰ０とするときのレイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、以下の式で与えられる。
【００７２】
【数４】
ここで、ＮＡは適用された光ファイバの開口数、ｎ0は純シリカの屈折率、ｍは該適用された光ファイバの屈折率プロファイルの補正係数、αは該適用された光ファイバの伝送損失、そして、Ｌは該適用された光ファイバのファイバ長である。
【００７４】
例えば、上述のタイプ３の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールでは、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、それぞれ０．６１×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）、１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）となる。一方、上述のタイプ６の光ファイバが当該分散補償モジュール４０に適用された場合、累積波長分散８４ｐｓ／ｎｍ、４２０ｐｓ／ｎｍを補償可能な分散補償モジュールでは、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは、それぞれ０．２７×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）、１．０９×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）となる。
【００７５】
以上のことから、分散補償モジュール４０において、レイリー散乱戻り光の光パワーＰSは１．８×１０-3×Ｐ０（ｍＷ）以下に抑えられるのが好ましい。
【００７６】
Ｃバンド、Ｌバンド及びＳバンドのいずれのバンドにおいても、低ロス及び低非線形性を実現するファイバの長さを短くするため、当該分散補償モジュール４０は、上記特定波長帯域の中心波長において、３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上のＦＯＭを有するのが好ましい。また、このような特性を実現するためには、当該分散補償モジュール４０は、上記特定波長帯域の最短波長λｓ以下であってかつ（λｓ−１００ｎｍ）以上のカットオフ波長を有するのが好ましい。
【００７７】
さらに、上記分散補償モジュール４０は、信号光の伝送媒体である光ファイバを含む。この光ファイバは、マクロベンドロスが効果的に抑制するため、上記特定波長帯域の中心波長における波長分散をＤとするとき、以下の式で与えられる直径（ｍｍ）以下でコイル状に巻かれるのが好ましい。
【００７８】
０．１３２×｜Ｄ｜＋１００
なお、上述のような構造を有する分散補償モジュール４０が適用される光伝送システムは、上記特定波長帯域の中心波長における当該分散補償モジュール４０のＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えるのが好ましい。
【００７９】
図６は、この発明に係る光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃが１．６μｍのときのΔｒ（％）と｜δＤ｜（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。このグラフから分かるように、四重クラッド構造及び三重クラッド構造いずれの屈折率プロファイルにおいても、基準領域に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒが低すぎると、｜δＤ｜が劣化することが確認できる。したがって、基準領域に対する第２クラッド４２２の比屈折率差Δｒは０．３０％以上であることが好ましい。
【００８０】
また、図７は、この発明に係る光ファイバにおいて、所定のコイル径におけるマクロベンドロス（ｄＢｍ）と波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。なお、図７において、グラフＧ７１０は、コイル径１００ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性、グラフＧ７２０は、コイル径１４０ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性、そして、グラフＧ７３０は、コイル径１８０ｍｍにおけるマクロベンドロスの波長依存性をそれぞれ示している。
【００８１】
この図７から分かるように、マクロベンドロスはコイル径が大きいほどより効果的に低減可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、より高い線形性を有する波長分散特性を実現する光ファイバを適用することにより、当該光伝送システム全体として、使用波長帯域全域に亘って残留波長分散に起因した波長分散特性の揺らぎを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】直線の算出方法を説明するための図である。
【図３】この発明に係る光ファイバにおける第１実施形態の断面構造を示す図及びその屈折率プロファイルである。
【図４】この発明に係る光ファイバにおける第２実施形態の屈折率プロファイルである。
【図５】この発明に係る光ファイバにおける各実施例の諸元を纏めた表である。
【図６】この発明に係る光ファイバにおいて、２ｍ長におけるカットオフ波長λｃが１．６μｍのときのΔｒ（％）と｜δＤ｜（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図７】この発明に係る光ファイバにおいて、コイル径１００ｍｍ、１４０ｍｍ及び１８０ｍｍそれぞれにおけるマクロベンドロス（ｄＢｍ）と波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…光送信器（ＴＸ）、２０…光受信器（ＲＸ）、３０…伝送路ファイバ、４０…分散補償モジュール、４００…分散補償光ファイバ。
Claims (14)
- 帯域幅３５ｎｍの波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有し、
前記波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である光ファイバであって、
所定軸に沿って伸びた、屈折率ｎ １ のコア領域と、前記コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えるとともに、
前記クラッド領域は、前記コア領域の外周に設けられた、該コア領域よりも低い屈折率ｎ ２ を有する第１クラッドと、
前記第１クラッドの外周に設けられた、該第１クラッドよりも高い屈折率ｎ ３ を有する第２クラッドと、
前記第２クラッドの外周に設けられかつ前記クラッド領域の最も外側に位置する基準領域であって、該第２クラッドよりも低い屈折率ｎ ５ を有する第４クラッドとを備え、
前記第４クラッドに対する前記コア領域の比屈折率差は、０．９０％〜２．４％であり、
前記波長帯域の中心波長において、７．４〜１０．４μｍの Petermann-I モードフィールド径を有し、
２ｍ長において、（（前記波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（前記波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下のカットオフ波長を有することを特徴とする光ファイバ。 - 前記クラッド領域は、１４０μｍ以上の外径を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
- 前記クラッド領域の外径は、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
- 前記波長帯域は、１４６０〜１６２５ｎｍの波長範囲内に含まれることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
- 前記波長帯域の中心波長において、波長分散Ｄに対する分散スロープＤＳの比ＲＤＳ（＝ＤＳ／Ｄ）は、０．００３０ｎｍ−１以上かつ０．０２５ｎｍ−１以下であり、前記差分最大値の絶対値｜δＤ｜と前記比ＲＤＳは、
｜δＤ｜≦３５０×（ＲＤＳ）２
なる関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 前記波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ−１以下のＲＤＳを有することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
- 前記波長帯域の中心波長において、０．００６０ｎｍ−１以上かつ０．０１６ｎｍ−１以下のＲＤＳを有することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
- 前記波長帯域の中心波長において、０．０１６ｎｍ−１以上かつ０．０２２ｎｍ−１以下のＲＤＳを有することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
- 前記波長帯域の中心波長において、０．０２２ｎｍ−１以上のＲＤＳを有することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
- 帯域幅３５ｎｍの波長帯域において、負の波長分散と負の分散スロープとを有し、
前記波長帯域における波長分散と、該波長分散との偏差が最小になる直線との差分最大値の絶対値｜δＤ｜が０．２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である光ファイバであって、
所定軸に沿って伸びた、屈折率ｎ １ のコア領域と、前記コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えるとともに、
前記クラッド領域は、前記コア領域の外周に設けられた、該コア領域よりも低い屈折率ｎ ２ を有する第１クラッドと、
前記第１クラッドの外周に設けられた、該第１クラッドよりも高い屈折率ｎ ３ を有する第２クラッドと、
前記第２クラッドの外周に設けられかつ前記クラッド領域の最も外側に位置する基準領 域であって、該第２クラッドよりも低い屈折率ｎ ５ を有する第４クラッドとを備え、
前記第４クラッドに対する前記コア領域の比屈折率差は、０．９％〜１．５％以下であり、
前記波長帯域の中心波長において、７．４μｍよりも小さいPetermann-Iモードフィールド径を有し、
２ｍ長において、（（前記波長帯域の中心波長）＋１７．５）ｎｍ以上かつ（（前記波長帯域の中心波長）＋１１７．５）ｎｍ以下のカットオフ波長を有することを特徴とする光ファイバ。 - 前記クラッド領域の外周に設けられた被覆層を備え、
前記被覆層のうち少なくとも前記クラッド領域に直接接触する部分は、０．０５ｋｇｆ／ｍｍ２以下のヤング率を有することを特徴とする請求項１又は１０記載の光ファイバ。 - 前記第４クラッドに対する前記第２クラッドの比屈折率差は、０．３０％〜０．４５％であることを特徴とする請求項１又は１０記載の光ファイバ。
- 前記第２クラッドと前記第４クラッドとの間に配置され、該第４クラッドよりも低い屈折率ｎ４を有する第３クラッドをさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の光ファイバ。
- 請求項１〜１３のいずれか一項記載の光ファイバと、
前記波長帯域の中心波長における前記光ファイバのＲＤＳとの差が±０．００１の範囲にあるＲＤＳを有する伝送路ファイバとを備えた光伝送システム。
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