JP4240612B2 - 分散補償モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量かつ高速のＷＤＭ方式の光伝送システムに好適に用いることができる分散補償モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式を採用した光伝送システムは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍの多波長の信号光を光ファイバ伝送線路網を介して伝送するものであり、大容量かつ高速の通信を行うことができるものである。この光伝送システムは、信号光の伝送媒体である光ファイバ伝送線路の他、多波長の信号光を一括光増幅する光増幅器等を備えて構成される。このようなＷＤＭ通信において更に大容量・高速の通信を可能とすべく種々の研究開発が行われている。
【０００３】
光伝送線路に関しては分散の低減が重要な研究課題の１つとなっている。すなわち、信号光の波長帯域で光伝送線路が分散を有していると、各信号光が単色であるとはいっても或る帯域幅を有することから、送信局から送出された信号光が光伝送線路を経て受信局に到達するときには、信号光の波形が崩れて受信劣化が生じる。それ故、信号光波長帯域において、光伝送線路の分散は可能な限り小さいことが望ましい。
【０００４】
しかし、光伝送線路として既に一般的に用いられる波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバは、ＷＤＭ通信で用いられる波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍでは１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を有している。既設の光伝送線路のうち多数のものは、このようなシングルモード光ファイバからなる。そこで、この既設の光伝送線路を活かしたままとする一方で該光伝送線路の分散を補償すべく分散補償モジュールが設けられる。
【０００５】
この分散補償モジュールは、補償対象である光伝送線路の全長に亘る分散に対して符号が逆であって絶対値が略等しい分散を有するよう設計される。具体的には、分散補償モジュールは、光伝送線路（シングルモード光ファイバ）の分散と逆符号の分散を有する分散補償光ファイバを用い、この分散補償光ファイバを適切な長さとして、光伝送線路（シングルモード光ファイバ）の分散を補償する。また、分散補償モジュールは、この分散補償光ファイバが小径のコイル状に巻かれてモジュール化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光増幅器は、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで一括光増幅することができる信号光の波長帯域の拡大が図られ、また、その汎用性を向上させるため、光増幅可能な信号光波長帯域における利得偏差の低減化が図られている。このような光増幅器の開発傾向に対して、光伝送線路は信号光波長帯域において損失偏差を有しており、この光伝送線路における損失偏差は無視できないほど大きい。また、信号光波長帯域において分散補償光ファイバも損失偏差を有しており、従来の分散補償モジュールにおける損失偏差も無視できないほど大きい。
【０００７】
このような光伝送線路上に従来の分散補償モジュールおよび光増幅器が複数段設けられていると、送信局から送出された多波長の信号光は、送出時には波長間の光パワー偏差が無くても、光伝送線路および従来の分散補償モジュールにおける損失偏差により光パワー偏差が生じ、利得偏差が小さい光増幅器により光パワー偏差が拡大される。そして、受信局に到達する多波長の信号光は、波長間の光パワー偏差が累積されたものとなり、波長によっては信号光のパワーが微弱となって受信エラーが生じ得る。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて光伝送線路の分散を補償するとともに損失を等化することができる分散補償モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分散補償モジュールは、布設される光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散を補償する分散補償手段と、分散補償手段と光学的に接続され、光伝送線路および分散補償手段の上記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、上記波長帯における全体の損失スロープ（波長の増加分に対する伝送損失の変化分）が正であることを特徴とする。この分散補償モジュールによれば、光伝送線路の上記波長帯における分散は、分散補償手段により補償される。また、光伝送線路および分散補償手段の上記波長帯における損失偏差は、分散補償手段と光学的に接続された損失等化手段により補償される。また、上記波長帯における全体の損失スロープが正であるから、例えば、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときのように、光伝送線路の上記波長帯における損失スロープが負であるときに、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００１０】
また、光伝送線路は波長１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバであり、上記波長帯における分散がＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散補償手段による総分散補償量がＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、上記波長帯における全体の損失スロープが０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値であることを特徴とする。この場合には、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときに、この光伝送線路の上記波長帯における損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路の上記波長帯における損失スロープがばらつきを有する場合であっても、分散補償モジュール全体の損失スロープを上記範囲内の値とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００１１】
また、損失等化手段は遷移金属元素が添加され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有し、上記波長帯でシングルモードである遷移金属元素添加光ファイバを含むことを特徴とする。この場合には、損失等化手段である遷移金属元素添加光ファイバは、コア領域中に添加されたＣｒ元素やＣｏ元素等の遷移金属元素の種類や量を適切に選択することにより、光伝送線路および分散補償手段の損失偏差を補償するように設計される。
【００１２】
また、損失等化手段は伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれた光ファイバを含むことを特徴とする。あるいは、分散補償手段中には、損失等化手段として、伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれていることを特徴とする。これらの場合には、損失等化手段である長周期ファイバグレーティングは、分散補償モジュール全体の損失を大きく劣化させることなく損失等化が可能になり、また、広い波長帯域において所望の損失波長特性を容易に得ることができる。特に後者の場合には、分散補償手段である光ファイバに直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティングを形成したことにより、損失を生ずる接続部を有さないので、接続部における損失の影響を考慮する必要がなく、損失波長特性の調整が容易となる。
【００１３】
また、損失等化手段は１対の光ファイバの各端部を融着接続することにより得られた融着部を含むことを特徴とする。この場合には、損失等化手段である融着部は、融着条件を適切に設定することにより所望の損失波長特性を有するものとなる。この融着部において、１対の光ファイバそれぞれの光軸が互いにずらされた状態で融着接続されている場合、１対の光ファイバそれぞれのコア領域が曲げられた状態で融着接続されている場合、および、１対の光ファイバそれぞれの径が該融着部に向かって拡大しているコア領域を備える場合、これら何れの場合にも好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【００１４】
また、損失等化手段はファイバカプラを含むことを特徴とする。また、損失等化手段は曲げ部を有する光ファイバを含むことを特徴とする。これらの場合にも好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。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。
【００１６】
（第１の実施形態）
先ず、本発明に係る分散補償モジュールの第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール１０に加えて、この分散補償モジュール１０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール１０との間の光伝送線路２も示されている。
【００１７】
本実施形態に係る分散補償モジュール１０は、入力端１０ａと出力端１０ｂとを有し、これら入力端１０ａと出力端１０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール１０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ１１と、損失等化手段としての遷移金属元素添加光ファイバ１２とが接続部１３において融着接続されて構成されたことを特徴としている。
【００１８】
分散補償光ファイバ１１は、当該分散補償モジュール１０が挿入される光伝送線路２のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。一方、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、基本的には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、Ｃｒ元素やＣｏ元素等の遷移金属元素が少なくともコア領域中に添加された光ファイバである。このコア領域に添加される遷移金属元素の種類や量が適切に選択されることにより、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１の波長に依存する損失偏差を補償するよう、その波長に依存する損失偏差が調節される。したがって、光伝送線路２および当該分散補償モジュール１０の全体の総合損失は、全体として波長依存性が小さくなる。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合の光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｂ）は、分散補償手段である分散補償光ファイバ１１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｃ）は、損失等化手段である遷移金属元素添加光ファイバ１２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｄ）は、分散補償モジュール１０の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｅ）は、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。
【００２０】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、コア領域にＣｏ元素が濃度１０ｐｐｍ程度添加されたシングルモード光ファイバであり、波長が長いほどその伝送損失が大きく、かつ、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１の波長に依存する損失偏差を補償することができるように設計されている。
【００２１】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール１０は、分散補償光ファイバ１１および遷移金属元素添加光ファイバ１２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となり、各構成要素と比較して波長依存性が小さくなっている。
【００２２】
図３は、波長１．３μｍ帯で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の損失波長特性を示す図である。同図（ａ）は、波長１２００μｍ〜１７００μｍの範囲の損失特性を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部を拡大して、波長１４８０μｍ〜１６２０μｍの範囲の損失特性を示す。このシングルモード光ファイバは、シリカをベースとしてコア領域にＧｅ元素が添加されたステップインデックス型の屈折率プロファイルを有するものである。この図に示すように、このシングルモード光ファイバの損失は、波長１５３０ｎｍと波長１５７０ｎｍとでは０．００７ｄＢ／ｋｍ程度の差があり、損失スロープは、波長１．５５μｍ帯において０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度である。
【００２３】
図４は、コア領域にＣｏ元素が添加された損失等化光ファイバの損失波長特性の一例を示す図である。同図（ａ）は、波長６００μｍ〜１８００μｍの範囲の損失特性を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部を拡大して、波長１５００μｍ〜１６００μｍの範囲の損失特性を示す。この損失等化光ファイバは、シリカをベースとしてコア領域にＣｏ元素が添加されたステップインデックス型の屈折率プロファイルを有するものである。この図に示すように、この損失等化光ファイバの損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、Ｃｏ元素添加量等により調整可能である。
【００２４】
以上のように光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール１０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の総合損失を等化することができる。
【００２５】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ１１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール１０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール２０に加えて、この分散補償モジュール２０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール２０との間の光伝送線路２も示されている。
【００２７】
本実施形態に係る分散補償モジュール２０は、入力端２０ａと出力端２０ｂとを有し、これら入力端２０ａと出力端２０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール２０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ２１と、損失等化手段としての長周期ファイバグレーティング２２が形成された光ファイバ２３とが、接続部２４において融着接続されて構成されたことを特徴としている。なお、光ファイバ２３としては、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバあるいは分散補償光ファイバであるのが好適である。
【００２８】
分散補償光ファイバ２１は、当該分散補償モジュール２０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。長周期ファイバグレーティング２２は、光ファイバ２３の少なくともコア領域中に一定周期の屈折率変化を生じさせることにより得られ、その屈折率変化の周期が数百μｍ程度の長周期であって、コア領域を伝搬するコアモード光とクラッド領域へ放射されるクラッドモード光とを結合するものである。そして、長周期ファイバグレーティング２２は、その屈折率変化の周期や長さを適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。
【００２９】
したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失は、分散補償光ファイバ２１及び長周期ファイバグレーティング２２それぞれの損失偏差と比較して、より波長依存性が小さくなる。このように損失等化手段として長周期ファイバグレーティング２２を用いることにより、分散補償モジュール２０全体の伝送損失を大きく低下させることなく各信号光成分間の損失偏差の平坦化が可能になる。また、広い波長帯域において所望の伝送特性を容易に得ることができる。なお、この長周期ファイバグレーティング２２は、所定波長の信号光成分だけを反射させる短周期ファイバグレーティングと明確に区別される光部品である。
【００３０】
第２の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００３１】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である長周期ファイバグレーティング２２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように設計されている。
【００３２】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール２０は、分散補償光ファイバ２１および長周期グレーティング２２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００３３】
図６は、長周期ファイバグレーティングの損失波長特性の一例を示す図である。この長周期ファイバグレーティングは、シリカをベースとしてコア領域にＧｅ元素を添加したステップインデックス型の屈折率プロファイルを有する光ファイバに、紫外光を強度変調マスクを介して照射して、これによりコア領域に屈折率変調を生じせしめたものである。この図に示すように、この長周期ファイバグレーティングの損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、屈折率変化の周期や長さにより調整可能である。
【００３４】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール２０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失を等化することができる。
【００３５】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ２１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール２０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール３０に加えて、この分散補償モジュール３０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール３０との間の光伝送線路２も示されている。
【００３７】
本実施形態に係る分散補償モジュール３０は、入力端３０ａと出力端３０ｂとを有し、これら入力端３０ａと出力端３０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール３０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ３１を備えるとともに、この分散補償光ファイバ３１に直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティング３２が形成されて構成されたことを特徴としている。
【００３８】
分散補償光ファイバ３１は、当該分散補償モジュール３０が挿入される光伝送線路中のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。長周期ファイバグレーティング３２は、この分散補償光ファイバ３１の少なくともコア領域中に一定周期の屈折率変化を生じさせることにより得られ、その屈折率変化の周期が数百μｍ程度の長周期であって、コア領域を伝搬するコアモード光とクラッド領域へ放射されるクラッドモード光とを結合するものである。そして、長周期ファイバグレーティング３２は、その屈折率変化の周期や長さを適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍで伝送損失を最小にする一方、波長１５７０ｎｍで伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ３１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。
【００３９】
したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失も、光伝送線路２の伝送損失、分散補償光ファイバ３１本来の伝送損失、作り込まれた長周期ファイバグレーティング３２それぞれに起因した伝送損失を総合したものであり、全体として波長依存性が小さくなる。このように損失等化手段として長周期ファイバグレーティング３２を用いることにより、当該分散補償モジュール３０全体の伝送損失を大きく低下させることなく各信号光成分間の損失偏差の平坦化が可能になる。また、広い波長帯域において所望の損失特性を容易に得ることができる。また、この第３の実施形態では、分散補償光ファイバ３１に直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティング３２を形成したことにより、損失を生ずる接続部を有さないので、該接続部における損失の影響を考慮する必要がない。
【００４０】
図８は、第３の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合の光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｂ）は、長周期ファイバグレーティング３２が形成される前の分散補償光ファイバ３１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｃ）は、長周期ファイバグレーティング３２が形成された後の分散補償光ファイバ３１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおけるにおける伝送損失と波長との関係、すなわち、分散補償モジュール３０の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｄ）は、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、光伝送線路２は、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。また、同図（ｂ）に示すように、長周期ファイバグレーティング３２が形成される前の分散補償光ファイバ３１も、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。
【００４２】
これに対して、長周期ファイバグレーティング３２の伝送損失は、波長が長いほど損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ３１本来の各信号光成分間の損失偏差を補償することができるように設計されている。同図（ｃ）に示すように、長周期ファイバグレーティング３２が形成された分散補償光ファイバ３１、すなわち分散補償モジュール３０全体の総合損失は、分散補償光ファイバ３１本来の伝送損失及び長周期ファイバグレーティング３２の伝送損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで正の損失スロープを有している。そして、同図（ｄ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００４３】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール３０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失を等化することができる。
【００４４】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ３１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール３０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール４０に加えて、この分散補償モジュール４０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール４０との間の光伝送線路２も示されている。
【００４６】
本実施形態に係る分散補償モジュール４０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とが融着部４３において融着接続されて構成されたことを特徴としている。この構成において、分散補償光ファイバ４１は、この分散補償モジュール４０が挿入される光伝送線路の信号光波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。融着部４３は、損失を生じさせるが、その波長特性は、融着接続の際の加熱温度やファイバの押し込み量などの融着条件に異なるため、その融着条件を適切に設定することにより当該融着部４３における伝送損失の波長依存性を調整することができる。
【００４７】
図１０は、第４の実施形態に係る分散補償モジュールの具体例を示す図である。融着部４３の具体的な構造としては、例えば同図（ａ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ａと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ａとを、互いの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を所定間隔Ｄだけずらした状態で融着することにより実現することができる。また、同図（ｂ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ｂと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ｂとに、それぞれ微小曲がりを与えた状態で、分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とを融着接続しても実現できる。さらに、同図（ｃ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ｃと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ｃとを、互いに融着部４３に向かってその径が拡大するように構成してもよい。なお、上述の具体例はそれぞれ組合わせ可能であり、例えば融着部４３において、コア領域の曲げ径を拡大させたり、曲げる構造組み合わせてもよい。これら何れの場合にも、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体として、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける総合損失の偏差を０．１ｄＢ以下とすることができる。
【００４８】
第４の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００４９】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ４１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である融着部４３は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ４１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように、光軸ずれ量、光軸曲げ量および拡大コア径の何れかが適切に設計されている。
【００５０】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール４０は、分散補償光ファイバ４１および融着部４３それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００５１】
図１１は、融着部の損失波長特性の一例を示す図である。この図に示すように、この融着部の損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、光軸ずれ量、光軸曲げ量および拡大コア径により調整可能である。
【００５２】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール４０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体の総合損失を等化することができる。
【００５３】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ４１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール４０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００５４】
なお、この第４の実施形態では、分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とを融着接続について説明したが、融着部４３の構成はこれに限られるものではない。例えば、分散補償光ファイバ４１に替えてシングルモード光ファイバであってもよいし、シングルモード光ファイバ４２に替えて分散補償光ファイバまたは他の光ファイバであってもよい。何れの場合にも、両者の間の融着部における伝送損失の波長依存性を調整することにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体における総合損失の波長依存性を小さくすることができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第５の実施形態について説明する。図１２は、第５の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール５０に加えて、この分散補償モジュール５０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール５０との間の光伝送線路２も示されている。
【００５６】
本実施形態に係る分散補償モジュール５０は、入力端５０ａと出力端５０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とが光学的に接続された状態で配置されている。具体的に、本実施形態は、分散補償手段として分散補償光ファイバ５１と、損失等化手段としてファイバ融着型のカプラ（ＷＤＭカプラ）５２を備える。このＷＤＭカプラ５２は、０．２ｄＢ以下の偏波依存損失（ＰＤＬ）を有するのが好適である。
【００５７】
分散補償光ファイバ５１は、当該分散補償モジュール５０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。ＷＤＭカプラ５２は、２本の光ファイバを並列配置して互いに融着することにより得られ、その融着条件や結合長を適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。したがって、光伝送線路２および当該分散補償モジュール５０の全体の総合損失は、全体として波長依存性が小さくなる。
【００５８】
第５の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００５９】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段であるＷＤＭカプラ５２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように、融着条件や結合長が設計されている。
【００６０】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール５０は、分散補償光ファイバ５１およびＷＤＭカプラ５２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール５０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００６１】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール５０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール５０の全体の総合損失を等化することができる。
【００６２】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ５１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール５０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００６３】
（第６の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第６の実施形態について説明する。図１３は、第６の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール６０に加えて、この分散補償モジュール６０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール６０との間の光伝送線路２も示されている。
【００６４】
本実施形態に係る分散補償モジュール６０は、入力端６０ａと出力端６０ｂとを有し、これら入力端６０ａと出力端６０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール６０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ６１と、損失等化手段としての曲げ部６２を有する光ファイバ６３とが、接続部６４において融着接続されて構成されたことを特徴としている。なお、光ファイバ６３としては、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバあるいは分散補償光ファイバであるのが好適である。或いは、光ファイバ６３は分散補償光ファイバ６１と共通であるのも好適である。
【００６５】
分散補償光ファイバ６１は、当該分散補償モジュール６０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。曲げ部６２では、光ファイバ６３が所定の長さに亘り所定の曲率で曲げられており、その長さや曲率を適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失は、分散補償光ファイバ６１及び曲げ部６２それぞれの損失偏差と比較して、より波長依存性が小さくなる。
【００６６】
第６の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００６７】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である曲げ部６２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように設計されている。
【００６８】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール６０は、分散補償光ファイバ６１および曲げ部６２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００６９】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール６０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失を等化することができる。
【００７０】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ６１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール６０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００７１】
なお、上記何れの実施形態においても、分散補償手段および損失等化手段のうち何れか上流側にあってもよい。しかし、非線形光学現象（特に四光波混合）の影響を考慮すると、分散補償手段の上流側に損失等化手段を設けるのが好適である。すなわち、このようにすることにより、信号光は損失等化手段により損失を受けた後に分散補償手段に入射するので、四光波混合等の非線形光学現象の発生が抑制される。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る分散補償モジュールによれば、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散は分散補償手段により補償され、また、光伝送線路および分散補償手段の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失偏差は損失等化手段により補償される。すなわち、光伝送線路の分散が補償されるだけでなく、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の損失の波長依存性が小さいので、受信局に到達する多波長信号光の強度レベルの偏差は小さく、多波長信号光それぞれは充分な強度レベルおよびＳ／Ｎ比で受信局に到達し、受信局における受信エラーは生じない。
【００７３】
特に、分散補償モジュールの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける全体の損失スロープが正である場合には、例えば、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときのように、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負であるときに、分散補償モジュール全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００７４】
また、光伝送線路の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償手段による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける全体の損失スロープが０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値であるが好適である。この場合には、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときに、この光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープがばらつきを有する場合であっても、分散補償モジュール全体の損失スロープを上記範囲内の値とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００７５】
また、損失等化手段は、遷移金属元素添加光ファイバ、長周期ファイバグレーティング、融着部、ファイバカプラおよび曲げ部を有する光ファイバのうち何れかを含むのが好適である。これら何れの場合にも、好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図２】第１，第２，第４，第５および第６の実施形態それぞれに係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図３】波長１．３μｍ帯で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の損失波長特性を示す図である。
【図４】コア領域にＣｏ元素が添加された損失等化光ファイバの損失波長特性の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図６】長周期ファイバグレーティングの損失波長特性の一例を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図９】第４の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る分散補償モジュールの具体例を示す図である。
【図１１】融着部の損失波長特性の一例を示す図である。
【図１２】第５の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図１３】第６の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…中継器、２…伝送線路、１０…分散補償モジュール、１１…分散補償光ファイバ、１２…遷移金属元素添加光ファイバ、２０…分散補償モジュール、２１…分散補償光ファイバ、２２…長周期ファイバグレーティング、２３…光ファイバ、３０…分散補償モジュール、３１…分散補償光ファイバ、３２…長周期ファイバグレーティング、４０…分散補償モジュール、４１…分散補償光ファイバ、４２…シングルモード光ファイバ、４３…融着部、５０…分散補償モジュール、５１…分散補償光ファイバ、５２…ＷＤＭカプラ、６０…分散補償モジュール、６１…分散補償光ファイバ、６２…曲げ部、６３…光ファイバ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量かつ高速のＷＤＭ方式の光伝送システムに好適に用いることができる分散補償モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式を採用した光伝送システムは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍの多波長の信号光を光ファイバ伝送線路網を介して伝送するものであり、大容量かつ高速の通信を行うことができるものである。この光伝送システムは、信号光の伝送媒体である光ファイバ伝送線路の他、多波長の信号光を一括光増幅する光増幅器等を備えて構成される。このようなＷＤＭ通信において更に大容量・高速の通信を可能とすべく種々の研究開発が行われている。
【０００３】
光伝送線路に関しては分散の低減が重要な研究課題の１つとなっている。すなわち、信号光の波長帯域で光伝送線路が分散を有していると、各信号光が単色であるとはいっても或る帯域幅を有することから、送信局から送出された信号光が光伝送線路を経て受信局に到達するときには、信号光の波形が崩れて受信劣化が生じる。それ故、信号光波長帯域において、光伝送線路の分散は可能な限り小さいことが望ましい。
【０００４】
しかし、光伝送線路として既に一般的に用いられる波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバは、ＷＤＭ通信で用いられる波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍでは１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を有している。既設の光伝送線路のうち多数のものは、このようなシングルモード光ファイバからなる。そこで、この既設の光伝送線路を活かしたままとする一方で該光伝送線路の分散を補償すべく分散補償モジュールが設けられる。
【０００５】
この分散補償モジュールは、補償対象である光伝送線路の全長に亘る分散に対して符号が逆であって絶対値が略等しい分散を有するよう設計される。具体的には、分散補償モジュールは、光伝送線路（シングルモード光ファイバ）の分散と逆符号の分散を有する分散補償光ファイバを用い、この分散補償光ファイバを適切な長さとして、光伝送線路（シングルモード光ファイバ）の分散を補償する。また、分散補償モジュールは、この分散補償光ファイバが小径のコイル状に巻かれてモジュール化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光増幅器は、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで一括光増幅することができる信号光の波長帯域の拡大が図られ、また、その汎用性を向上させるため、光増幅可能な信号光波長帯域における利得偏差の低減化が図られている。このような光増幅器の開発傾向に対して、光伝送線路は信号光波長帯域において損失偏差を有しており、この光伝送線路における損失偏差は無視できないほど大きい。また、信号光波長帯域において分散補償光ファイバも損失偏差を有しており、従来の分散補償モジュールにおける損失偏差も無視できないほど大きい。
【０００７】
このような光伝送線路上に従来の分散補償モジュールおよび光増幅器が複数段設けられていると、送信局から送出された多波長の信号光は、送出時には波長間の光パワー偏差が無くても、光伝送線路および従来の分散補償モジュールにおける損失偏差により光パワー偏差が生じ、利得偏差が小さい光増幅器により光パワー偏差が拡大される。そして、受信局に到達する多波長の信号光は、波長間の光パワー偏差が累積されたものとなり、波長によっては信号光のパワーが微弱となって受信エラーが生じ得る。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて光伝送線路の分散を補償するとともに損失を等化することができる分散補償モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分散補償モジュールは、布設される光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散を補償する分散補償手段と、分散補償手段と光学的に接続され、光伝送線路および分散補償手段の上記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、上記波長帯における全体の損失スロープ（波長の増加分に対する伝送損失の変化分）が正であることを特徴とする。この分散補償モジュールによれば、光伝送線路の上記波長帯における分散は、分散補償手段により補償される。また、光伝送線路および分散補償手段の上記波長帯における損失偏差は、分散補償手段と光学的に接続された損失等化手段により補償される。また、上記波長帯における全体の損失スロープが正であるから、例えば、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときのように、光伝送線路の上記波長帯における損失スロープが負であるときに、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００１０】
また、光伝送線路は波長１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバであり、上記波長帯における分散がＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散補償手段による総分散補償量がＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、上記波長帯における全体の損失スロープが０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値であることを特徴とする。この場合には、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときに、この光伝送線路の上記波長帯における損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路の上記波長帯における損失スロープがばらつきを有する場合であっても、分散補償モジュール全体の損失スロープを上記範囲内の値とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００１１】
また、損失等化手段は遷移金属元素が添加され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有し、上記波長帯でシングルモードである遷移金属元素添加光ファイバを含むことを特徴とする。この場合には、損失等化手段である遷移金属元素添加光ファイバは、コア領域中に添加されたＣｒ元素やＣｏ元素等の遷移金属元素の種類や量を適切に選択することにより、光伝送線路および分散補償手段の損失偏差を補償するように設計される。
【００１２】
また、損失等化手段は伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれた光ファイバを含むことを特徴とする。あるいは、分散補償手段中には、損失等化手段として、伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれていることを特徴とする。これらの場合には、損失等化手段である長周期ファイバグレーティングは、分散補償モジュール全体の損失を大きく劣化させることなく損失等化が可能になり、また、広い波長帯域において所望の損失波長特性を容易に得ることができる。特に後者の場合には、分散補償手段である光ファイバに直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティングを形成したことにより、損失を生ずる接続部を有さないので、接続部における損失の影響を考慮する必要がなく、損失波長特性の調整が容易となる。
【００１３】
また、損失等化手段は１対の光ファイバの各端部を融着接続することにより得られた融着部を含むことを特徴とする。この場合には、損失等化手段である融着部は、融着条件を適切に設定することにより所望の損失波長特性を有するものとなる。この融着部において、１対の光ファイバそれぞれの光軸が互いにずらされた状態で融着接続されている場合、１対の光ファイバそれぞれのコア領域が曲げられた状態で融着接続されている場合、および、１対の光ファイバそれぞれの径が該融着部に向かって拡大しているコア領域を備える場合、これら何れの場合にも好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【００１４】
また、損失等化手段はファイバカプラを含むことを特徴とする。また、損失等化手段は曲げ部を有する光ファイバを含むことを特徴とする。これらの場合にも好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。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。
【００１６】
（第１の実施形態）
先ず、本発明に係る分散補償モジュールの第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール１０に加えて、この分散補償モジュール１０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール１０との間の光伝送線路２も示されている。
【００１７】
本実施形態に係る分散補償モジュール１０は、入力端１０ａと出力端１０ｂとを有し、これら入力端１０ａと出力端１０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール１０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ１１と、損失等化手段としての遷移金属元素添加光ファイバ１２とが接続部１３において融着接続されて構成されたことを特徴としている。
【００１８】
分散補償光ファイバ１１は、当該分散補償モジュール１０が挿入される光伝送線路２のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。一方、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、基本的には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、Ｃｒ元素やＣｏ元素等の遷移金属元素が少なくともコア領域中に添加された光ファイバである。このコア領域に添加される遷移金属元素の種類や量が適切に選択されることにより、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１の波長に依存する損失偏差を補償するよう、その波長に依存する損失偏差が調節される。したがって、光伝送線路２および当該分散補償モジュール１０の全体の総合損失は、全体として波長依存性が小さくなる。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合の光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｂ）は、分散補償手段である分散補償光ファイバ１１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｃ）は、損失等化手段である遷移金属元素添加光ファイバ１２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｄ）は、分散補償モジュール１０の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｅ）は、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。
【００２０】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、遷移金属元素添加光ファイバ１２は、コア領域にＣｏ元素が濃度１０ｐｐｍ程度添加されたシングルモード光ファイバであり、波長が長いほどその伝送損失が大きく、かつ、光伝送線路２および分散補償光ファイバ１１の波長に依存する損失偏差を補償することができるように設計されている。
【００２１】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール１０は、分散補償光ファイバ１１および遷移金属元素添加光ファイバ１２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となり、各構成要素と比較して波長依存性が小さくなっている。
【００２２】
図３は、波長１．３μｍ帯で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の損失波長特性を示す図である。同図（ａ）は、波長１２００μｍ〜１７００μｍの範囲の損失特性を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部を拡大して、波長１４８０μｍ〜１６２０μｍの範囲の損失特性を示す。このシングルモード光ファイバは、シリカをベースとしてコア領域にＧｅ元素が添加されたステップインデックス型の屈折率プロファイルを有するものである。この図に示すように、このシングルモード光ファイバの損失は、波長１５３０ｎｍと波長１５７０ｎｍとでは０．００７ｄＢ／ｋｍ程度の差があり、損失スロープは、波長１．５５μｍ帯において０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度である。
【００２３】
図４は、コア領域にＣｏ元素が添加された損失等化光ファイバの損失波長特性の一例を示す図である。同図（ａ）は、波長６００μｍ〜１８００μｍの範囲の損失特性を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部を拡大して、波長１５００μｍ〜１６００μｍの範囲の損失特性を示す。この損失等化光ファイバは、シリカをベースとしてコア領域にＣｏ元素が添加されたステップインデックス型の屈折率プロファイルを有するものである。この図に示すように、この損失等化光ファイバの損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、Ｃｏ元素添加量等により調整可能である。
【００２４】
以上のように光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール１０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール１０の全体の総合損失を等化することができる。
【００２５】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ１１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール１０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール２０に加えて、この分散補償モジュール２０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール２０との間の光伝送線路２も示されている。
【００２７】
本実施形態に係る分散補償モジュール２０は、入力端２０ａと出力端２０ｂとを有し、これら入力端２０ａと出力端２０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール２０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ２１と、損失等化手段としての長周期ファイバグレーティング２２が形成された光ファイバ２３とが、接続部２４において融着接続されて構成されたことを特徴としている。なお、光ファイバ２３としては、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバあるいは分散補償光ファイバであるのが好適である。
【００２８】
分散補償光ファイバ２１は、当該分散補償モジュール２０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。長周期ファイバグレーティング２２は、光ファイバ２３の少なくともコア領域中に一定周期の屈折率変化を生じさせることにより得られ、その屈折率変化の周期が数百μｍ程度の長周期であって、コア領域を伝搬するコアモード光とクラッド領域へ放射されるクラッドモード光とを結合するものである。そして、長周期ファイバグレーティング２２は、その屈折率変化の周期や長さを適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。
【００２９】
したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失は、分散補償光ファイバ２１及び長周期ファイバグレーティング２２それぞれの損失偏差と比較して、より波長依存性が小さくなる。このように損失等化手段として長周期ファイバグレーティング２２を用いることにより、分散補償モジュール２０全体の伝送損失を大きく低下させることなく各信号光成分間の損失偏差の平坦化が可能になる。また、広い波長帯域において所望の伝送特性を容易に得ることができる。なお、この長周期ファイバグレーティング２２は、所定波長の信号光成分だけを反射させる短周期ファイバグレーティングと明確に区別される光部品である。
【００３０】
第２の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００３１】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である長周期ファイバグレーティング２２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ２１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように設計されている。
【００３２】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール２０は、分散補償光ファイバ２１および長周期グレーティング２２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００３３】
図６は、長周期ファイバグレーティングの損失波長特性の一例を示す図である。この長周期ファイバグレーティングは、シリカをベースとしてコア領域にＧｅ元素を添加したステップインデックス型の屈折率プロファイルを有する光ファイバに、紫外光を強度変調マスクを介して照射して、これによりコア領域に屈折率変調を生じせしめたものである。この図に示すように、この長周期ファイバグレーティングの損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、屈折率変化の周期や長さにより調整可能である。
【００３４】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール２０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール２０の全体の総合損失を等化することができる。
【００３５】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ２１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール２０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール３０に加えて、この分散補償モジュール３０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール３０との間の光伝送線路２も示されている。
【００３７】
本実施形態に係る分散補償モジュール３０は、入力端３０ａと出力端３０ｂとを有し、これら入力端３０ａと出力端３０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール３０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ３１を備えるとともに、この分散補償光ファイバ３１に直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティング３２が形成されて構成されたことを特徴としている。
【００３８】
分散補償光ファイバ３１は、当該分散補償モジュール３０が挿入される光伝送線路中のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。長周期ファイバグレーティング３２は、この分散補償光ファイバ３１の少なくともコア領域中に一定周期の屈折率変化を生じさせることにより得られ、その屈折率変化の周期が数百μｍ程度の長周期であって、コア領域を伝搬するコアモード光とクラッド領域へ放射されるクラッドモード光とを結合するものである。そして、長周期ファイバグレーティング３２は、その屈折率変化の周期や長さを適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍで伝送損失を最小にする一方、波長１５７０ｎｍで伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ３１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。
【００３９】
したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失も、光伝送線路２の伝送損失、分散補償光ファイバ３１本来の伝送損失、作り込まれた長周期ファイバグレーティング３２それぞれに起因した伝送損失を総合したものであり、全体として波長依存性が小さくなる。このように損失等化手段として長周期ファイバグレーティング３２を用いることにより、当該分散補償モジュール３０全体の伝送損失を大きく低下させることなく各信号光成分間の損失偏差の平坦化が可能になる。また、広い波長帯域において所望の損失特性を容易に得ることができる。また、この第３の実施形態では、分散補償光ファイバ３１に直接に損失等化手段である長周期ファイバグレーティング３２を形成したことにより、損失を生ずる接続部を有さないので、該接続部における損失の影響を考慮する必要がない。
【００４０】
図８は、第３の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。同図（ａ）は、光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合の光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｂ）は、長周期ファイバグレーティング３２が形成される前の分散補償光ファイバ３１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｃ）は、長周期ファイバグレーティング３２が形成された後の分散補償光ファイバ３１の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおけるにおける伝送損失と波長との関係、すなわち、分散補償モジュール３０の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。同図（ｄ）は、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける伝送損失と波長との関係を示す。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、光伝送線路２は、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。また、同図（ｂ）に示すように、長周期ファイバグレーティング３２が形成される前の分散補償光ファイバ３１も、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。
【００４２】
これに対して、長周期ファイバグレーティング３２の伝送損失は、波長が長いほど損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ３１本来の各信号光成分間の損失偏差を補償することができるように設計されている。同図（ｃ）に示すように、長周期ファイバグレーティング３２が形成された分散補償光ファイバ３１、すなわち分散補償モジュール３０全体の総合損失は、分散補償光ファイバ３１本来の伝送損失及び長周期ファイバグレーティング３２の伝送損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで正の損失スロープを有している。そして、同図（ｄ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００４３】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール３０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール３０の全体の総合損失を等化することができる。
【００４４】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ３１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール３０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール４０に加えて、この分散補償モジュール４０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール４０との間の光伝送線路２も示されている。
【００４６】
本実施形態に係る分散補償モジュール４０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とが融着部４３において融着接続されて構成されたことを特徴としている。この構成において、分散補償光ファイバ４１は、この分散補償モジュール４０が挿入される光伝送線路の信号光波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。融着部４３は、損失を生じさせるが、その波長特性は、融着接続の際の加熱温度やファイバの押し込み量などの融着条件に異なるため、その融着条件を適切に設定することにより当該融着部４３における伝送損失の波長依存性を調整することができる。
【００４７】
図１０は、第４の実施形態に係る分散補償モジュールの具体例を示す図である。融着部４３の具体的な構造としては、例えば同図（ａ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ａと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ａとを、互いの光軸ＡＸ１、ＡＸ２を所定間隔Ｄだけずらした状態で融着することにより実現することができる。また、同図（ｂ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ｂと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ｂとに、それぞれ微小曲がりを与えた状態で、分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とを融着接続しても実現できる。さらに、同図（ｃ）に示されたように、分散補償光ファイバ４１のコア領域４１ｃと、シングルモード光ファイバ４２のコア領域４２ｃとを、互いに融着部４３に向かってその径が拡大するように構成してもよい。なお、上述の具体例はそれぞれ組合わせ可能であり、例えば融着部４３において、コア領域の曲げ径を拡大させたり、曲げる構造組み合わせてもよい。これら何れの場合にも、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体として、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける総合損失の偏差を０．１ｄＢ以下とすることができる。
【００４８】
第４の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００４９】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ４１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である融着部４３は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ４１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように、光軸ずれ量、光軸曲げ量および拡大コア径の何れかが適切に設計されている。
【００５０】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール４０は、分散補償光ファイバ４１および融着部４３それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００５１】
図１１は、融着部の損失波長特性の一例を示す図である。この図に示すように、この融着部の損失スロープは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて正である。この損失スロープは、光軸ずれ量、光軸曲げ量および拡大コア径により調整可能である。
【００５２】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール４０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール４０の全体の総合損失を等化することができる。
【００５３】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ４１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール４０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００５４】
なお、この第４の実施形態では、分散補償光ファイバ４１とシングルモード光ファイバ４２とを融着接続について説明したが、融着部４３の構成はこれに限られるものではない。例えば、分散補償光ファイバ４１に替えてシングルモード光ファイバであってもよいし、シングルモード光ファイバ４２に替えて分散補償光ファイバまたは他の光ファイバであってもよい。何れの場合にも、両者の間の融着部における伝送損失の波長依存性を調整することにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体における総合損失の波長依存性を小さくすることができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第５の実施形態について説明する。図１２は、第５の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール５０に加えて、この分散補償モジュール５０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール５０との間の光伝送線路２も示されている。
【００５６】
本実施形態に係る分散補償モジュール５０は、入力端５０ａと出力端５０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とが光学的に接続された状態で配置されている。具体的に、本実施形態は、分散補償手段として分散補償光ファイバ５１と、損失等化手段としてファイバ融着型のカプラ（ＷＤＭカプラ）５２を備える。このＷＤＭカプラ５２は、０．２ｄＢ以下の偏波依存損失（ＰＤＬ）を有するのが好適である。
【００５７】
分散補償光ファイバ５１は、当該分散補償モジュール５０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。ＷＤＭカプラ５２は、２本の光ファイバを並列配置して互いに融着することにより得られ、その融着条件や結合長を適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。したがって、光伝送線路２および当該分散補償モジュール５０の全体の総合損失は、全体として波長依存性が小さくなる。
【００５８】
第５の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００５９】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段であるＷＤＭカプラ５２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ５１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように、融着条件や結合長が設計されている。
【００６０】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール５０は、分散補償光ファイバ５１およびＷＤＭカプラ５２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール５０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００６１】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール５０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール５０の全体の総合損失を等化することができる。
【００６２】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ５１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール５０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００６３】
（第６の実施形態）
次に、本発明に係る分散補償モジュールの第６の実施形態について説明する。図１３は、第６の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。この図には、本実施形態に係る分散補償モジュール６０に加えて、この分散補償モジュール６０に対して上流側にある中継器１、および、中継器１と分散補償モジュール６０との間の光伝送線路２も示されている。
【００６４】
本実施形態に係る分散補償モジュール６０は、入力端６０ａと出力端６０ｂとを有し、これら入力端６０ａと出力端６０ｂとの間の光路中に分散補償手段と損失等化手段とがそれぞれ光学的に接続された状態で配置されている。特に、分散補償モジュール６０は、分散補償手段としての分散補償光ファイバ６１と、損失等化手段としての曲げ部６２を有する光ファイバ６３とが、接続部６４において融着接続されて構成されたことを特徴としている。なお、光ファイバ６３としては、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバあるいは分散補償光ファイバであるのが好適である。或いは、光ファイバ６３は分散補償光ファイバ６１と共通であるのも好適である。
【００６５】
分散補償光ファイバ６１は、当該分散補償モジュール６０が挿入される光伝送線路のＷＤＭ信号の波長帯域における波長分散を補償する光デバイスである。曲げ部６２では、光ファイバ６３が所定の長さに亘り所定の曲率で曲げられており、その長さや曲率を適切に選択することにより、例えば、波長１５２０ｎｍにおける伝送損失を最小にする一方で、波長１５７０ｎｍにおける伝送損失を最大にし、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１の波長に依存する損失偏差を補償するように設計されている。したがって、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失は、分散補償光ファイバ６１及び曲げ部６２それぞれの損失偏差と比較して、より波長依存性が小さくなる。
【００６６】
第６の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフは図２と同様であるので、図２を用いて説明する。
【００６７】
同図（ａ），（ｂ）に示すように、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１それぞれは、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて一般に波長が長いほど伝送損失が小さく、負の損失スロープを有している。これに対して、同図（ｃ）に示すように、損失等化手段である曲げ部６２は、波長が長いほどその伝送損失が大きく、光伝送線路２および分散補償光ファイバ６１の波長に依存する損失偏差を効果的に補償することができるように設計されている。
【００６８】
したがって、同図（ｄ）に示すように、分散補償モジュール６０は、分散補償光ファイバ６１および曲げ部６２それぞれの損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおいて波長が長いほど損失が大きく、正の損失スロープを有している。そして、同図（ｅ）に示すように、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失は、各々の損失を総合したものであり、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍで損失の偏差が０．１ｄＢ以下となる。
【００６９】
以上のように本実施形態でも光伝送線路２としてシングルモード光ファイバを用いた場合、光伝送線路２の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは負であるから、分散補償モジュール６０全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路２および分散補償モジュール６０の全体の総合損失を等化することができる。
【００７０】
また、光伝送線路２として用いられるシングルモード光ファイバの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路２の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償光ファイバ６１による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、分散補償モジュール６０全体の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープを０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値とするのが好適である。
【００７１】
なお、上記何れの実施形態においても、分散補償手段および損失等化手段のうち何れか上流側にあってもよい。しかし、非線形光学現象（特に四光波混合）の影響を考慮すると、分散補償手段の上流側に損失等化手段を設けるのが好適である。すなわち、このようにすることにより、信号光は損失等化手段により損失を受けた後に分散補償手段に入射するので、四光波混合等の非線形光学現象の発生が抑制される。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る分散補償モジュールによれば、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散は分散補償手段により補償され、また、光伝送線路および分散補償手段の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失偏差は損失等化手段により補償される。すなわち、光伝送線路の分散が補償されるだけでなく、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の損失の波長依存性が小さいので、受信局に到達する多波長信号光の強度レベルの偏差は小さく、多波長信号光それぞれは充分な強度レベルおよびＳ／Ｎ比で受信局に到達し、受信局における受信エラーは生じない。
【００７３】
特に、分散補償モジュールの波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける全体の損失スロープが正である場合には、例えば、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときのように、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負であるときに、分散補償モジュール全体の損失スロープを正とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００７４】
また、光伝送線路の波長１．５５μｍ帯における分散をＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、分散補償手段による総分散補償量をＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける全体の損失スロープが０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値であるが好適である。この場合には、波長１．３μｍ帯で零分散波長を有するシングルモード光ファイバが光伝送線路として用いられるときに、この光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープは−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍ程度であるから、光伝送線路の波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープがばらつきを有する場合であっても、分散補償モジュール全体の損失スロープを上記範囲内の値とすることにより、光伝送線路および分散補償モジュールの全体の総合損失を等化することができる。
【００７５】
また、損失等化手段は、遷移金属元素添加光ファイバ、長周期ファイバグレーティング、融着部、ファイバカプラおよび曲げ部を有する光ファイバのうち何れかを含むのが好適である。これら何れの場合にも、好適に所望の損失波長特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図２】第１，第２，第４，第５および第６の実施形態それぞれに係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図３】波長１．３μｍ帯で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の損失波長特性を示す図である。
【図４】コア領域にＣｏ元素が添加された損失等化光ファイバの損失波長特性の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図６】長周期ファイバグレーティングの損失波長特性の一例を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る分散補償モジュールにおける伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図９】第４の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る分散補償モジュールの具体例を示す図である。
【図１１】融着部の損失波長特性の一例を示す図である。
【図１２】第５の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【図１３】第６の実施形態に係る分散補償モジュールの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…中継器、２…伝送線路、１０…分散補償モジュール、１１…分散補償光ファイバ、１２…遷移金属元素添加光ファイバ、２０…分散補償モジュール、２１…分散補償光ファイバ、２２…長周期ファイバグレーティング、２３…光ファイバ、３０…分散補償モジュール、３１…分散補償光ファイバ、３２…長周期ファイバグレーティング、４０…分散補償モジュール、４１…分散補償光ファイバ、４２…シングルモード光ファイバ、４３…融着部、５０…分散補償モジュール、５１…分散補償光ファイバ、５２…ＷＤＭカプラ、６０…分散補償モジュール、６１…分散補償光ファイバ、６２…曲げ部、６３…光ファイバ。
Claims (8)
- 波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負である布設される光伝送線路の前記波長帯における分散を補償する分散補償手段と、
前記分散補償手段と光学的に接続され、前記光伝送線路および前記分散補償手段全体の前記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、
前記損失等化手段は、伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれた光ファイバを含み、
前記波長帯における分散補償モジュール全体の損失スロープが正である
ことを特徴とする分散補償モジュール。 - 波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負である布設される光伝送線路の前記波長帯における分散を補償する分散補償手段と、
前記分散補償手段と光学的に接続され、前記光伝送線路および前記分散補償手段全体の前記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、
前記分散補償手段中には、前記損失等化手段として、伝搬モードと放射モードとを結合する長周期ファイバグレーティングが作り込まれており、
前記波長帯における分散補償モジュール全体の損失スロープが正である
ことを特徴とする分散補償モジュール。 - 波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負である布設される光伝送線路の前記波長帯における分散を補償する分散補償手段と、
前記分散補償手段と光学的に接続され、前記光伝送線路および前記分散補償手段全体の前記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、
前記損失等化手段は、１対の光ファイバの各端部を融着接続することにより得られた融着部を含み、
前記波長帯における分散補償モジュール全体の損失スロープが正である
ことを特徴とする分散補償モジュール。 - 前記融着部において、前記１対の光ファイバは、それぞれの光軸が互いにずらされた状態で融着接続されていることを特徴とする請求項３記載の分散補償モジュール。
- 前記融着部において、前記１対の光ファイバは、それぞれのコア領域が曲げられた状態で融着接続されていることを特徴とする請求項３記載の分散補償モジュール。
- 前記融着接続される１対の光ファイバおのおのは、径が該融着部に向かって拡大しているコア領域を備えることを特徴とする請求項３記載の分散補償モジュール。
- 波長帯１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける損失スロープが負である布設される光伝送線路の前記波長帯における分散を補償する分散補償手段と、
前記分散補償手段と光学的に接続され、前記光伝送線路および前記分散補償手段全体の前記波長帯における損失偏差を補償する損失等化手段とを備え、
前記損失等化手段は、ファイバカプラを含み、
前記波長帯における分散補償モジュール全体の損失スロープが正である
ことを特徴とする分散補償モジュール。 - 前記光伝送線路は、前記波長帯における損失スロープが−０．０００１７５ｄＢ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバであり、前記波長帯における分散がＤ0 （単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、前記分散補償手段による総分散補償量がＴＤ（単位：ｐｓ／ｎｍ）としたときに、前記波長帯における分散補償モジュール全体の損失スロープが０．０００１７５×ＴＤ／Ｄ0 ±０．００５（ｄＢ／ｎｍ）の範囲内の値であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の分散補償モジュール。
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