JP4274776B2 - Ｕ帯域における光ファイバ伝送システムのための波長分散補償ファイバ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる伝送分野、とりわけ、光ファイバによる伝送システムにおける波長分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｉｑｕｅ）と波長分散勾配（ｐｅｎｔｅ ｄｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｉｑｕｅ）の補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバについては、一般に、ファイバの半径に屈折率を関連付ける関数のグラフに応じて、屈折率プロファイルを特徴付けることができる。従来の方法では、横座標はファイバの中心までの距離ｒを、縦座標は、ファイバの屈折率とファイバのクラッドの屈折率との差を示す。このようにして、それぞれステップ形、台形、三角形の形を有するグラフについて「ステップ形」、「台形」、または「三角形」の屈折率プロファイルが得られる。これらのプロファイルは、一般的に、ファイバの理論上のプロファイルまたは設定プロファイルを表すものであり、ファイバの製造上の制約によって、著しく異なるプロファイルが得られる恐れもある。
【０００３】
波長が多重化された高ビット伝送速度の新しい伝送ネットワークにおいては、特に４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上または１６０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビット伝送速度について、波長分散を管理することが有利である。その目標は、パルスの拡大を制限することができるように、多重の波長のあらゆる値について、ライン上でほぼゼロの累積された波長分散を得ることにある。ファイバの長さにおける波長分散の積分を「累積波長分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｉｑｕｅ ｃｕｍｕｌｅｅ）」と呼ぶ。一定の波長分散において、累積波長分散は、波長分散とファイバの長さとの積に等しくなる。波長分散について、数十ｐｓ／ｎｍの累積値が、一般的に受け入れられる。システムにおいて使用された波長の近傍で、局所的な波長分散がゼロの値となることを防ぐこともまた有利である。それらの値については、非線形効果がより大きくなるからである。さらに、多重範囲における累積波長分散勾配を制限することによって、多重チャネル間のひずみを防ぐまたは限定することも有利である。この勾配は、従来、波長に対する波長分散の導関数である。
【０００４】
従来、光ファイバによる伝送システムのためのラインファイバとして、ＳＭＦファイバ（英語「Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ（単モードファイバ）」の略語）と呼ばれるステップ屈折率型ファイバと、ＮＺ−ＤＳＦ＋（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ（非ゼロ分散シフトファイバ））と呼ばれる分散シフトファイバが使用される。ファイバが使用される通常１５５０ｎｍの周囲の波長について、ゼロでなく正の波長分散を有する、分散シフトファイバがＮＺ−ＤＳＦ＋と形容される。これらのファイバは、これらの波長について、１５５０ｎｍで通常１１ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満の弱い波長分散と、０．０４ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）から０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の間の波長分散勾配を有する。
【０００５】
ラインファイバとして使用されるＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦ＋ファイバにおける波長分散と波長分散勾配を補償するために、分散補償ファイバすなわちＤＣＦ（英語でＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ）のわずかな波長を使用することが知られている。ＤＣＦファイバは種々の特許に記されている。それらは、ラインファイバにおける累積波長分散を補償するために、１５５０ｎｍの波長の近傍で、負の波長分散を有し、さらにラインファイバの波長分散の正の勾配を補償するために、負の波長分散勾配を有することができる。ＵＳ−Ａ−５ ５６８ ５８３またはＵＳ−Ａ−５ ３６１ ３１９は、ＳＭＦファイバの波長分散補償のために、１５５０ｎｍにおけるおよそ１７ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の分散のＤＣＦファイバを提案している。ＦＲ−Ａ９９ ０８ ２９８あるいはＦＲ−Ａ−０１ ０６ ２４６は、ＤＳＦファイバの波長分散と波長分散勾配とを補償するように構成された分散補償ファイバについて述べている。分散補償ファイバは、一般に、ラインファイバより多大なコストを必要とし、大きな減衰を有する。
【０００６】
伝送システムにおいて直面する問題の１つは、帯域の幅全体における波長分散補償の問題である。このような状況において、光ファイバによる伝送のために使用可能な波長の範囲において、一般に任意で複数の帯域が定められる。帯域Ｃは、１５３０ｎｍから１５６５ｎｍの間に延在し、帯域Ｌは、およそ１６２０ｎｍまたは１６２５ｎｍまで、帯域Ｃの上に延在する。帯域ＸＬまたはＵは、１６２５ｎｍから１６７５ｎｍまでの間の波長について、帯域Ｌの上に延在する。
【０００７】
現行技術において提案されている波長分散補償ファイバは、一般に、帯域Ｕにおける波長分散と波長分散勾配の補償ために使用することが難しい。実際、それらは多くの場合、１５５０ｎｍの周囲の動作点について最適化される。そのことから、１６５０ｎｍの波長においては、それらは波長分散と波長分散勾配を正しく補償しない、または帯域Ｕにおいて不適切な曲げ損失を有する。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５５６８５８３号明細書
【特許文献２】
米国特許第５３６１３１９号明細書
【特許文献３】
仏国特許出願公開第９９０８２９８号明細書
【特許文献４】
仏国特許出願公開第０１０６２４６号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光ファイバによる伝送ネットワークにおける、特に帯域Ｕを使用する伝送ネットワークにおける、波長分散補償の問題に対する解決策を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
より詳細には、本発明は、以下を有するファイバを提供する。
１９００ｎｍ以下の理論上の遮断波長（ｌｏｎｇｕｅｕｒ ｄ’ｏｎｄｅ ｄｅ ｃｏｕｐｕｒｅ）
さらに、１６５０ｎｍの波長については、
−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散と、
マイナスの波長分散勾配と、
１００ｎｍから６００ｎｍまでの波長分散と波長分散勾配の比と、
１５μｍ^２以上の有効面積（ｓｕｒｆａｃｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）。
【００１１】
さらに、１６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域においては、
半径１０ｍｍのスリーブの周りにファイバを巻きつけることによる、１００ｄＢ／ｍ以下、さらには２０ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失（ｐｅｒｔｅｓ ｐａｒ ｃｏｕｒｂｕｒｅ）と、
半径３０ｍｍのスリーブの周囲にファイバを１００回巻きつけることによる、５×１０^−３ｄＢさらには１０^−４ｄＢ以下の曲げ損失とを有する。
【００１２】
ファイバは、さらに１６５０ｎｍの波長において以下を有することができる。０．２ｐｓ／ｋｍ^１／２、さらには０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２、好ましくは０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の偏光モード分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄａｌｅ ｄｅ ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ）と、
１ｄＢ／ｋｍ、好ましくは０．８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）。
【００１３】
ファイバは、有利には、埋設された溝部分と環部分とを有する、長方形または台形の屈折率プロファイルを有する。このプロファイルのパラメータは、以下の中から選択することができる。
長方形または台形の屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_１）は、１６×１０^−３から３０×１０^−３の間である。
クラッドの屈折率より大きな屈折率を有するファイバ部分の半径（ｒ_１）は、１．３μｍから２．１μｍの間である。
窪んだ溝部分の屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_２）は、−９×１０^−３から−４．５×１０^−３の間である。
この窪んだ溝部分の外側半径（ｒ_２）は、３．４μｍから６．２μｍの間である。
環部分の屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_３）は、１×１０^−３から１４×１０^−３の間である。
この環部分の外側半径（ｒ_３）は、５．９μｍから８．６μｍの間である。
クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と半径ゼロとの間の屈折率と、半径との積の積分の２倍は、５１×１０^−３μｍ^２から８０×１０^−３μｍ^２の間である。
クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と半径ゼロとの間の屈折率との積分は、３４×１０^−３μｍから３８×１０^−３μｍの間である。
クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と埋設された溝部分の外側半径（ｒ_２）との間の屈折率と、半径との積の積分の２倍は、−２００×１０^−３μｍ^２から−９０×１０^−３μｍ^２の間である。
埋設された溝部分の外側半径（ｒ_２）と環部分の外側半径（ｒ_３）との間の屈折率と、半径との積の積分の２倍は、１００×１０^−３μｍ^２から２２０×１０^−３μｍ^２の間である。
半径ゼロと環部分の外側半径（ｒ_３）との間の屈折率と、半径との積の積分の二倍は、３０×１０^−３μｍ^２から１１０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００１４】
本発明はさらに、以下を有する伝送システムを提供する。
１６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域における光信号の送信機と、
ライン用光ファイバの区間（６_ｉ）と、
ライン用光ファイバにおける分散を補償する上述の種類の光ファイバの区間（１２_ｉ）。
【００１５】
実施形態において、ラインファイバは、ステップ屈折率型ファイバを有する。その場合、分散補償ファイバは以下を有することが好ましい。
１７μｍ^２以上、好ましくは２０μｍ^２以上、さらには２２μｍ^２以上の１６５０ｎｍにおける有効面積と、
１６５０ｎｍの波長の値について、３８０ｎｍから５００ｎｍの間、好ましくは４００ｎｍから４８０ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比。
【００１６】
他の実施形態においては、ラインファイバは、正の分散シフトファイバを有する。その場合、分散補償ファイバは、以下を有することが好ましい。
１８μｍ^２以上、好ましくは２０μｍ^２以上の１６５０ｎｍにおける有効面積と、
１６５０ｎｍの波長の値について、１８０ｎｍから３００ｎｍの間、好ましくは２００ｎｍから２８０ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比。
【００１７】
添付の図面を参照して、例示的なものとして与えられる本発明の実施形態の以下の説明によって、本発明の他の特徴及び利点が明らかになるだろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、帯域Ｕにおける信号を使用する光ファイバによる伝送システムにおける波長分散と波長分散勾配を補償するように構成され、しかも許容可能な曲げ損失を有する波長分散補償ファイバを提供する。
【００１９】
したがって、前記ファイバは、以下の特徴を有する。
１９９０ｎｍ以下の理論上の遮断波長。
さらに１６５０ｎｍの波長については、
−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散と、
負の波長分散勾配と、
１００ｎｍから６００ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比と、
１５μｍ^２以上の有効面積。
さらに、１６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域においては、
半径１０ｍｍのスリーブの周りにファイバを巻きつけることによる、１００ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失と、
半径３０ｍｍのスリーブの周りにファイバを１００回巻きつけることによる、５×１０^−３ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失。
【００２０】
ケーブルにおけるモノモードの作用は、規格ＵＩＴ−Ｔ Ｇ６５０による遮断波長を測定することによって評価することができる。このような理論上の遮断波長の値は、ケーブルにおけるモノモードの作用、すなわち伝送システムにおける信号の良好な伝播を保証する。ケーブルにおける有効遮断波長は、通常、理論上の遮断波長よる数百ナノメートル小さい点が留意される。
【００２１】
波長分散と波長分散勾配の負の値によって、ＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦ＋ファイバの波長分散と波長分散勾配を補償することができる。波長分散の非常に大きな負の値によって、ラインファイバにおける累積波長分散を補償するために必要な補償ファイバの長さを制限することができる。
【００２２】
有効面積の値は、特に本発明による伝送システムの図１の実施形態においては、補償ファイバ内を伝播する信号の大きな出力によって現れる恐れがある損失または非線形効果を制限する。１６５０ｎｍでの１５μｍ^２より大きな有効面積の値によって、帯域Ｕ全体における非線形効果を制限することができる。
【００２３】
曲げ損失は、それ自体知られている方法で、３０ｍｍの半径のリールにファイバを１００回巻きつけ、この巻きつけによって生じる損失を測定することによって評価される。曲げ損失を制限することによって、本発明のファイバは、図１の実施形態のようにケーブルにすることを支持する。他の測定方法は、半径１０ｍｍの半ループにファイバを巻きつけ、この巻きつけによって生じた損失を測定することである。後者の場合には、与えられた結果は、ｄＢ／ｍを単位とする単位長さ当りの損失の形で表される。前者の場合には、損失は、中継機における場合であろうと、ラインファイバとしてであろうと、伝送システム内で実際に使用するファイバの容量を表す。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態による伝送システムの概略を示す図である。図１には、伝送システムの送信機ＴＸ２と受信機ＲＸ４とが示されているが、それらの間に、ラインファイバが延在する。ラインファイバは、中継機８_１から８_ｎ−１によって隔てられた区間６_１から６_ｎに形成される。各中継機８_ｉは、増幅機１０_ｉを有するが、その構造は本発明の機能に影響を与えないので、本明細書では説明しない。増幅機の出口に、分散補償ファイバの区間１２_ｉが備えられる。したがって、ラインファイバから生じた光は増幅され、次に分散補償ファイバの区間を横断し、その結果、その区間においては、波長分散と波長分散勾配が補償される。分散補償ファイバは、図２と図３の例を参照して後述されるタイプである。伝送システムは、帯域Ｕにおいて１６２５ｎｍを超えて延在する波長とともに光信号を使用する。ラインファイバは、後に説明するように、ＳＭＦファイバ、またはまたＮＺ−ＤＳＦ＋のような分散シフトファイバとすることができる。
【００２５】
図１の伝送システムの改良が可能である。たとえば、分散補償用の第１のファイバの下流側または分散補償ファイバの下流側などに、フィルタや増幅機を備えることができる。図１の例においては、装置８_ｉは、増幅機を備えている「中継機」と形容される。増幅機と分散補償ファイバの区間を分離することもでき、その場合、分散補償ファイバを備えるボックス（増幅機を備えるまたは増幅機をもたない）は、このとき「補償モジュール」と呼ばれる。同じく、ラインファイバとして少なくとも部分的に分散補償ファイバを使用することができるだろう。その場合、ボックスで巻かれる代わりに、ファイバは、伝送システムに沿って延在する。図２及び図３は、本発明による分散補償ファイバについて考えられる設定屈折率プロファイルを示している。横座標には、ファイバの中心までの距離がマイクロメートルの単位で示され、縦座標には、クラッドの屈折率とのファイバの屈折率の差が示されている。図２は、長方形と環部分のプロファイルの例を示し、図３は、台形と環部分のプロファイルの例を示している。したがって、図２には、ファイバの中心を起点に、
クラッドの屈折率との正の差Δｎ_１を有する、ほぼ一定の屈折率をともなう半径ｒ_１の中央部分と、
クラッドの屈折率との負の差Δｎ_２を有する、半径ｒ_１とｒ_２との間に延在する環形部分とが現れ、全体は、「埋設されたまたは窪んだ溝部分をともなう長方形」と呼ばれる屈折率プロファイルを構成する。埋設された溝部分の周りでは、ファイバは、半径ｒ_２とｒ_３の間に環部分、すなわち、クラッドの屈折率より大きな屈折率部分を有し、そこから埋設された溝部分と環部分をともなう長方形のプロファイルと形容される。ここで環部分の屈折率とクラッドの屈折率との間の差を、Δｎ_３と記す。
【００２６】
図３は、埋設された溝部分と環部分をともなう台形の屈折率プロファイルを示している。このプロファイルと図２のプロファイルとの唯一の違いは、中央部分が、最小半径ｒ_１ａ、最大半径ｒ_１ｂをともなう、長方形ではない台形の形状を有するという点にある。こうして、屈折率がクラッドの屈折率より大きくなる値を超える半径の値を、ｒ_１と記すことができる。
【００２７】
ここで、本発明による分散補償ファイバの例を示す。第１の例において、ファイバは、ステップ屈折率型ファイバの波長分散を補償するように構成され、第２の例において、ファイバは、正の分散シフトファイバの波長分散を補償するように構成される。
【００２８】
通常、１６５０ｎｍの波長について、型番ＡＳＭＦ２００で申請者によって商品化されている、従来の技術によるＳＭＦファイバは、およそ２３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散Ｃと、およそ０．０５２ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配Ｃ’を有する。従来、波長分散勾配とは、波長に対する波長分散の偏導関数
【数１】

を意味する。したがって、波長分散と波長分散勾配の比Ｃ／Ｃ’は、４４０ｎｍ前後であり、より厳密には、１６５０ｎｍの波長については、４４０ｎｍと４８０ｎｍの間とすることができる。
【００２９】
したがって、本発明のファイバは、第１の実施形態においては、以下の補足特性を有することができる。
−５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満の波長分散Ｃと、
１６５０ｎｍの波長について、３８０ｎｍから５００ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比Ｃ／Ｃ’と、
１６５０ｎｍの波長について、１７μｍ^２以上、さらには２０μｍ^２または２２μｍ^２以上の有効面積。
【００３０】
波長分散と波長分散勾配の負の値によって、ＳＭＦファイバの波長分散と波長分散勾配を補償することができる。比Ｃ／Ｃ’について提案された範囲は、１６５０ｎｍの周りで、帯域ＵにおけるＳＭＦファイバを補償するように構成される。
【００３１】
提案された有効面積の値は、上述の１５μｍ^２の値よりさらに、損失または非線形効果を制限する。
【００３２】
これらの種々の特性に加えて、補償ファイバは、反対の記載がない限り、１６５０ｎｍで測定された、以下の１つまたは複数の追加特性を有することができる。
【００３３】
１以下、好ましくは０．５以下のマイクロベンドへの感度と、
０．２ｐｓ／ｋｍ^１／２以下、さらには０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２以下、好ましくは０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の偏光モード分散と、
１６２５から１６７５ｎｍの間の波長について、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下、好ましくは−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下の波長分散と減衰との比と、
１ｄＢ／ｋｍ未満、好ましくは０．８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰。
【００３４】
波長分散の値によって、分散補償ファイバの長さ、すなわちこのファイバにおける減衰を制限することができる。マイクロベンド（ｍｉｃｒｏ−ｃｏｕｒｂｕｒｅｓ）に対するファイバの感度は、型番ＡＳＭＦ２００の下で申請者によって商品化されているファイバと比べて、相対的に評価される。それ自体よく知られた、２つのグリッド（ｇｒｉｌｌｅ）間のファイバの破砕（ｍｅｔｈｏｄｅ ｄ’ｅｃｒａｓｅｍｅｎｔ）方法を使用することができる。提案されたマイクロベンドに対する感度の値によって、またファイバのケーブラビリティ（ｃａｂｌａｂｉｌｉｔｅ）を改良することができる。実際に、マイクロベンドによる損失を制限することによって、ケーブルにおけるファイバの減衰の増分を制限することが可能である。このことから、ケーブルにおけるファイバの強度が改良される。
【００３５】
曲げ損失またはマイクロベンドに対する感度に関する限界によって、特に中継機において分散補償のファイバを巻くことが可能になる。偏光モード分散の値は、高ビット伝送速度のための適切な伝送を保証する。減衰の値は、補償ファイバにおける損失を表す。波長分散と減衰との比は、波長分散を補償するファイバの性能を表す。絶対値で波長分散の大きな値は、波長分散の迅速な補償にために有利である。減衰の小さな値は、分散補償ファイバにおける損失を制限する。
【００３６】
ここで、本発明の第１の実施形態によるファイバの例を示す。表１は、図２及び図３を参照して上述した表記法とともに、これらの例についてのプロファイルのパラメータの値を示している。
【表１】

【００３７】
ファイバＳ１からＳ６は、図２の種類の埋設された溝部分及び環部分をともなう長方形プロファイルを示している。ファイバＳ７からＳ９は、図３に示された埋設された溝部分及び環部分をともなう台形のプロファイルを示す。表２は、表１のファイバの光学特性を示している。
【表２】

【００３８】
表２は、表１の種々のファイバが、上述の伝播特性を有することを示している。半径３０ｍｍのスリーブの周囲にファイバの１００回巻きつけによる曲げ損失は、１６７５ｎｍの波長について、いかなる場合でも１０ｄＢ^−４未満である。
【００３９】
ここで、ラインファイバとしてＡＳＭＦ２００タイプのＳＭＦファイバを使用し、分散補償ファイバとして表１のファイバＳ６を使用する、伝送システムの例を示す。とりわけ、ＳＭＦファイバは、１６５０ｎｍにおいて、およそ２３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散を有する。１６５０ｎｍにおける波長分散勾配は、およそ０．０５２ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）である。波長分散勾配に対する波長分散の比Ｃ／Ｃ’は、４４０ｎｍ前後の値を有する。ラインファイバの各区間６_ｉは、１００ｋｍの長さＬ_Ｇを有する。分散補償ファイバの各区間１２_ｉは、１７．５ｋｍの長さを有する。ラインファイバの区間及び分散補償ファイバの区間において蓄積された波長分散と波長分散勾配は、帯域Ｕにおける波長の種々の値について、表３に示された値を有する。システムにおいて提案された値を考慮に入れると、累積波長分散は、帯域Ｕにおいて、５０ｐｓ／ｎｍ未満、さらには２５ｐｓ／ｎｍ未満に留まる。前記の表はまた、半径１０ｍｍのスリーブの周りにファイバの巻きつけによる、分散補償ファイバの曲げ損失（ｄＢ／ｍを単位とする単位長さ当りの損失）を示している。
【表３】

【００４０】
表４は、比較として、ＵＳ−Ａ−５ ３６１ ３１９に記された種類の、従来の技術による分散補償ファイバを使用するシステムについて、同じパラメータの比較を示している。このファイバは、特許の図８に示された種類のプロファイル、すなわち、埋設された溝部分及び環部分をともなう長方形プロファイルを有するファイバである。プロファイルの特性は、表１から抜き出される。すなわち、
コアの半径：１．５μｍ
コアとクラッドとの屈折率差：１．８％
埋設された溝部分の外側半径：３．７μｍ
溝部分とクラッドとの屈折率差：−０．２％
環部分の外側半径：７．９μｍ
環部分とクラッドとの屈折率差：０．１６％。
【００４１】
システムにおいて、ラインファイバの各区間は、１００ｋｍの長さＬ_Ｇを有する。従来の技術による分散補償ファイバの各区間は、１６５０ｎｍで累積された波長分散を最小化するために選択された、３３．２ｋｍの長さを有する。単位は、表３と同じである。
【表４】

【００４２】
表３と表４の比較から、従来の技術によるファイバは、帯域Ｕにおける曲げ損失に関して許容可能な特性を有することがわかる。しかし、この帯域における波長分散または波長分散勾配の補償はできない。
【００４３】
表５は、特許ＵＳ−Ａ−５ ３６１ ３１９の他のファイバについて、表４と同じパラメータを示している。ファイバはさらに、特許の図８に示されている種類のプロファイル、すなわち埋設された溝部分と環部分をともなう長方形プロファイルを有する。プロファイルの特性は、また表１から抜き出される。
コアの半径：１．４３μｍ
コアとクラッドとの屈折率差：１．６％
埋設された溝部分の外側半径：４．８７μｍ
溝部分とクラッドとの屈折率差：−０．４％
環部分の外側半径：６．５μｍ
環部分とクラッドとの屈折率差：０．３２％。
【００４４】
このシステムにおいて、ラインファイバの各区間は、１００ｋｍの長さＬ_Ｇを有する。従来の技術による分散補償ファイバの各区間は、１６５０ｎｍで累積された波長分散を最小化するために選択された、１９．９ｋｍの長さを有する。
【表５】

【００４５】
表５は、帯域Ｕで累積された波長分散が、絶対値において５０ｐｓ／ｎｍ未満に留まり、このことが許容可能な限界を構成することがわかる。ただし、表５の曲げ損失は、表３よりはるかに大きい値をとる。このようにして、従来の技術のファイバは、曲げ損失の大きな値のために、帯域Ｕで使用することが難しい。逆に、本発明のファイバは、曲げ損失の許容可能な値を有するにもかかわらず、帯域Ｕにおいて、ＳＭＦファイバの波長分散補償型の従来の技術によるファイバに比べ、より適合している。
【００４６】
ここで、本発明の第２の実施形態による分散補償ファイバの例を示す。ファイバは、正の分散シフトファイバの波長分散を補償するように構成されている。通常、１６５０ｎｍの波長について、Ｔａｒａｌｉｇｈｔという商標で申請者によって商品化されているような、従来の技術による分散シフトファイバは、およそ１４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散Ｃと、およそ０．０５８ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配Ｃ’を有する。比Ｃ／Ｃ’は２４０ｎｍ前後である。
【００４７】
第２の実施形態においては、本発明のファイバは、以下の補足特性を有することができる。
１６５０ｎｍの波長について−５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満の波長分散Ｃと、
１６５０ｎｍの波長について、１８０ｎｍから３００ｎｍ、さらには２００ｎｍから２８０ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比Ｃ／Ｃ’と、
１６５０ｎｍの波長について１８μｍ^２以上、さらには２０μｍ^２以上の有効面積。
【００４８】
これらの特性は、第１の実施形態に関しては、上述の利点を有する。
【００４９】
第２の実施形態のファイバはまた、第１の実施形態を参照して記した追加光学特性を有することができる。
【００５０】
表６は、図２及び図３を参照した上述の表記法をともに、ファイバの例についてのプロファイルのパラメータの値を示している。
【表６】

【００５１】
ファイバＴ１からＴ５は、図２の種類の埋設された溝部分と環部分をともなう長方形のプロファイルを有する。ファイバＴ６及びＴ７は、図３に示された埋設された溝部分と環部分をともなう台形のプロファイルを有する。表７は、表６のファイバの光学特性を示している。
【表７】

【００５２】
表７は、表６の種々のファイバが、上述の伝播特性を有することを示している。表２のファイバの場合と同じく、半径３０ｍｍのスリーブの周囲にファイバの１００回巻きつけによる、１６７５ｎｍの波長で測定された曲げ損失は、１０^−４ｄＢ未満である。
【００５３】
ここで、ラインファイバとして、ＴｅｒａＬｉｇｈｔタイプのＮＺ−ＤＳＦ＋ファイバを使用し、分散補償ファイバとして表６のファイバＴ４を使用する伝送システムの一例を示す。ＴｅｒａＬｉｇｈｔファイバは、１６５０ｎｍにおいて、２４０ｎｍの比Ｃ／Ｃ’をともなう、上述の波長分散と波長分散勾配の値を有する。ラインファイバの各区間６_ｉは、１００ｋｍの長さＬ_Ｇを有する。分散補償ファイバの各区間１２_ｉは、１３．２ｋｍの長さを有する。ラインファイバの区間と分散補償ファイバの区間において累積された波長分散と波長分散勾配は、帯域Ｕにおける波長の種々の値について、表８内に示された値を有する。上述したように、この表はまた曲げ損失を示している。
【表８】

【００５４】
これらの値によって、先の実施形態におけるように、システムにおいて累積された波長分散は、帯域Ｕにおいて、絶対値で、５０ｐｓ／ｎｍ未満、さらには２５ｐｓ／ｎｍ未満に留まる。
【００５５】
表９は、表４と同様に、比較として、従来の技術の分散補償ファイバを使用するシステムについて累積された波長分散と波長分散勾配の比較を示している。従来の技術によるこのファイバは、表４と同じである、すなわち、上述のプロファイル特性を有する特許ＵＳ−Ａ ５ ３６１ ３１９の例１のファイバである。例においては、従来の技術のファイバの長さは、１００ｋｍのファイバＮＺ−ＤＳＦの長さについて、２０．４ｋｍである。この長さは、１６５０ｎｍにおいて累積された波長分散を制限することができるように、選択される。表９は、従来の技術のファイバが、許容可能な曲げ損失を有するが、帯域Ｕにおいて波長分散と波長分散勾配を補償することができないことを示している。
【表９】

【００５６】
表１０は、従来の技術のファイバの同じタイプについて、表５と同様のものである。システムは、１００ｋｍの長さにおけるＴｅｒａＬｉｇｈｔタイプのＮＺ−ＤＳＦ＋ファイバと、１２．３ｋｍの長さにおける従来の技術のファイバで形成される。
【表１０】

【００５７】
表５におけるように、累積された波長分散値は、絶対値において、５０ｐｓ／ｎｍの許容可能な限界値に近いことがわかる。ただし、曲げ損失は大きい。
【００５８】
表９及び表１０は、本発明のファイバが、帯域Ｕにおいて許容可能な曲げ損失を有しながらも、帯域Ｕにおけるすぐれた波長分散と波長分散勾配との補償を可能にすることを示している。逆に、比較として提案された従来の技術のファイバは、波長分散と波長分散勾配を補償する性能、もしくは許容可能な曲げ損失を有するが、同時に両方は有することはない。
【００５９】
一般に、本発明のファイバのプロファイルは、以下のように形容することができる。上述したように、プロファイルは、埋設されたまたは窪んだ溝部分及び環部分をともなう台形または長方形プロファイルである。中央部分は、以下を満たすクラッドの屈折率との差を有する。
１６×１０^−３≦Δｎ_１≦３０×１０^−３
マイクロメートルで表される半径ｒ_１は、以下を満たすことが有利である。
１．３μｍ≦ｒ_１≦２．１μｍ
【００６０】
埋設された溝部分については、以下を満たすように、屈折率差の値Δｎ_２と外側半径ｒ_２とを選択することができる。
−９×１０^−３≦Δｎ_２≦−４．５×１０^−３
及び３．４μｍ≦ｒ_２≦６．２μｍ
【００６１】
環部分については、以下を満たするように、屈折率差の値Δｎ_３と外側半径ｒ_３とを選択することができる。
１×１０^−３≦Δｎ_３≦１４×１０^−３
及び５．６μｍ≦ｒ_３≦８．６μｍ
【００６２】
ファイバのその他の特性も可能である。たとえば、以下で定義されるパラメータＳ_１を使用することができる。
【数２】

【００６３】
このパラメータは、屈折率と半径の平方の積と同次である。このパラメータは、単に、長方形プロファイルと同様に台形プロファイルに適用され、ファイバのコアの近傍における屈折率の増大を示す。長方形の屈折率プロファイルの場合には、このパラメータはΔｎ_１×ｒ_１ ^２となる。この値は、好ましくは、５１×１０^−３μｍ^２から８０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００６４】
その他の可能な値は、以下のように表されるパラメータＳ_０１である。
【数３】

【００６５】
このパラメータは、ファイバの長方形または環形のコアにおける屈折率の積分である。物理的に、このパラメータは、半径／屈折率平面におけるコアのエリアを示している。好ましくは、３４×１０^−３μｍから３８×１０^−３μｍの間である。
【００６６】
また以下によって定められたＳ_２を使用することができる。
【数４】

【００６７】
このパラメータはパラメータＳ_１に類似しているが、埋設された溝部分に適用される。それはまた屈折率と半径の平方の積と同次である。このパラメータは、埋設された溝部分における屈折率の減少を表している。好ましくは、−２００×１０^−３μｍ^２と−９０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００６８】
同様に、以下によって定められたパラメータＳ_３は、
【数５】

屈折率と半径の平方の積と同次であり、環部分における屈折率の増大を表している。好ましくは、１００×１０^−３μｍ^２と２２０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００６９】
さらに、以下のように表されるパラメータＳ_１２３は、
【数６】

パラメータＳ_１とＳ_２とＳ_３の和であり、ファイバ全体における屈折率の増大を表している。好ましくは、３０×１０^−３μｍ^２と１１０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００７０】
これらのパラメータの１つ、またはこれら複数のメータの組み合わせによって、本発明のファイバのプロファイルを定めることができる。
【００７１】
本発明のファイバは、ＭＣＶＤ、ＯＶＤ、または、光ファイバの製造のために通常使用される他の技術のように、従来の技術を用いて当業者によって製造することができる。
【００７２】
当然のことながら、本発明は、以上に提案した例に限定されるものではない。分散補償ファイバは、図２及び図３のプロファイルと異なるプロファイルを有することもできる。ラインファイバはまた、例として与えられたＳＭＦファイバ及びＮＺ−ＤＳＦファイバとは別のものとすることもできる。伝送システムの構造も、図１に示された構造とは異なるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による伝送システムの概略を示す図である。
【図２】図１のシステムで使用可能な分散補償ファイバのプロファイルを示す図である。
【図３】図１のシステムで使用可能な分散補償ファイバのプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
ＴＸ２ 送信機
ＲＸ４ 受信機
Ｃ 波長分散
Ｃ’ 波長分散勾配

Claims (23)

1. １９００ｎｍ以下の理論上の遮断波長を有する光ファイバであって、１６５０ｎｍの波長については、
   −２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散と、
   負の波長分散勾配と、
   １００ｎｍから６００ｎｍ間である波長分散と波長分散勾配の比と、
   １５μｍ^２以上の有効面積とを有し、
   さらに、１６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域において、
   半径１０ｍｍのスリーブの周りのファイバの巻きつけによる、１００ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失と、
   半径３０ｍｍのスリーブの周りのファイバの１００回の巻きつけによる、５×１０^−３ｄＢ以下の曲げ損失とを有し、
   前記ファイバは、埋設された溝部分及び環部分をともなう長方形または台形の屈折率プロファイルを有し、
   長方形また台形の屈折率とクラッドの屈折率の差（Δｎ _１ ）が、１６×１０ ^−３ から３０×１０ ^−３ の間であり、クラッドの屈折率より大きな屈折率を有するファイバの部分の半径（ｒ _１ ）が、１．３μｍから２．１μｍの間であり、
   窪んだ溝部分の屈折率とクラッドの屈折率の差（Δｎ _２ ）が、−９×１０ ^−３ から−４．５×１０ ^−３ の間であり、溝部分の外側半径（ｒ _２ ）が、３．４μｍから６．２μｍの間であり、
   環部分の屈折率とクラッドの屈折率の差（Δｎ _３ ）が、１×１０ ^−３ から１４×１０ ^−３ の間であり、環部分の外側半径（ｒ _３ ）が、５．９μｍから８．６μｍの間である、ファイバ。
2. １６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域において、半径１０ｍｍのスリーブの周りへのファイバの巻きつけによる曲げ損失が、２０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のファイバ。
3. １６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域において、半径３０ｍｍのスリーブの周りへのファイバの１００回巻きつけによる曲げ損失が、１０^−４ｄＢ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のファイバ。
4. １６２５ｎｍから１６７５ｎｍの波長について、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下、好ましくは−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下である、減衰と波長分散の比を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のファイバ。
5. １６５０ｎｍの波長について、−５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のファイバ。
6. １６５０ｎｍの波長について、１以下、好ましくは０．５以下である、マイクロベンドに対する感度を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のファイバ。
7. １６５０ｎｍの波長について、０．２ｐｓ／ｋｍ^１／２以下、さらには０．１ｐｓ／ｋｍ^１／２以下、好ましくは０．０５ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の偏光モード分散を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のファイバ。
8. １６５０ｎｍの波長について、１ｄＢ／ｋｍ、好ましくは０．８ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のファイバ。
9. クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と半径ゼロとの間の屈折率と、半径との積の積分の２倍が、５１×１０^−３μｍ^２から８０×１０^−３μｍ^２の間であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のファイバ。
10. クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と半径ゼロとの間の屈折率の積分が、３４×１０^−３μｍから３８×１０^−３μｍの間であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ。
11. クラッドより大きい屈折率を有するファイバの中央部分の外側半径（ｒ_１）と埋設された部分の外側半径（ｒ_２）との間の屈折率と、半径との積の積分の２倍が、−２００×１０^−３μｍ^２から−９０×１０^−３μｍ^２の間であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のファイバ。
12. 埋設部分の外側半径（ｒ_２）と環部分の外側半径（ｒ_３）との間の屈折率と、半径との積の積分の２倍が、１００×１０^−３μｍ^２から２２０×１０^−３μｍ^２の間であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のファイバ。
13. 半径ゼロと環部分の外側半径（ｒ_３）との間の屈折率と、半径との積の積分の２倍が、３０×１０^−３μｍ^２から１１０×１０^−３μｍ^２の間であることを特徴とする、請求項６から１２のいずれか一項に記載のファイバ。
14. １６２５ｎｍから１６７５ｎｍの帯域における光信号の送信機と、
    ライン用光ファイバの区間（６_ｉ）と、
    ライン用光ファイバにおける分散を補償する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光ファイバの区間（１２_ｉ）とを有する伝送システム。
15. ラインファイバが、ステップ屈折率型ファイバを有することを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
16. 分散補償ファイバが、１７μｍ^２以上、好ましくは２０μｍ^２以上、さらには２２μｍ^２以上の１６５０ｎｍにおける有効面積を有することを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 分散補償ファイバが、１６５０ｎｍの波長の値について、３８０ｎｍから５００ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比を有することを特徴とする、請求項１４または１５に記載のシステム。
18. 分散補償ファイバが、１６５０ｎｍの波長の値について、４００ｎｍから４８０ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比を有することを特徴とする、請求項１４または１５に記載のシステム。
19. ラインファイバが、正の分散シフトファイバを有することを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
20. 分散補償ファイバが、１８μｍ^２以上、好ましくは２０μｍ^２以上の１６５０ｎｍにおける有効面積を有することを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
21. 分散補償ファイバが、１６５０ｎｍの波長の値について、１８０ｎｍから３００ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比を有することを特徴とする、請求項１９または２０に記載のシステム。
22. 分散補償ファイバが、１６５０ｎｍの波長の値について、２００ｎｍから２８０ｎｍの間である波長分散と波長分散勾配の比を有することを特徴とする、請求項１９または２０に記載のシステム。
23. Ｕ帯域における累積波長分散が、絶対値において５０ｐｓ／ｎｍ未満、好ましくは２５ｐｓ／ｎｍ未満に留まることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のシステム。

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