JP4493917B2

JP4493917B2 - 複雑な屈折率プロファイルを有する光ファイバー

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Publication number: JP4493917B2
Application number: JP2003003994A
Authority: JP
Inventors: フロラン・ボーモン; マキシム・ゴルリエ; ピエール・シラール; リユドビツク・フルリー; ルイ−アンヌ・ドウ・モンモリオン; パスカル・ヌキ
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP2003207673A; FR2834798A1; US6968108B2; EP1327898A1; US20030180020A1; FR2834798B1; US20050123257A1; US6904216B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバー伝送の分野に関し、特に、伝送システムで用いられる光ファイバーの特徴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバーの場合、一般に、屈折率プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｄ’ｉｎｄｉｃｅ）は、ファイバーの半径と屈折率との関係を示す関数グラフの形状に応じて規定される。一般に、横座標にはファイバーの中心までの距離ｒを、縦座標には、ファイバーの屈折率とファイバークラッドの屈折率との差を示す。そのため、形状が、それぞれステップ形、台形、または三角形であるグラフの場合、屈折率プロファイルは、「ステップ形」、「台形」、または「三角形」と呼ばれる。これらの曲線は、一般に、ファイバーの理論上のプロファイルまたは目標（ｃｏｎｓｉｇｎｅ）プロファイルを示しており、ファイバーの製造上の制約により、プロファイルが著しく異なることがある。以下、目標プロファイルの一部、従って、ディスク状または環状のセクションを有するファイバーの一部分を、「ステップ」インデックスと呼ぶ。この部分では、屈折率の値がほぼ一定である。
【０００３】
新しい波長分割多重の高速伝送ネットワークでは、特に４０Ｇｂｉｔ／秒または１６０Ｇｂｉｔ／秒以上のビットレートに対して、波長分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｈｒｏｍａｔｉｑｕｅ）を管理することが有利である。その目的は、多重化の全ての波長値に対して、リンクにおける累積波長分散をほぼゼロにし、パルスの拡大を制限することにある。一般に数１０ｐｓ／ｎｍの累積分散値は許容できる。また、多重チャンネル間のひずみを回避または制限するため、多重範囲で累積波長分散勾配を制限することが有効である。これは、チャンネル数が増えれば増えるほど重要である。波長分散勾配は、一般に、波長に対する波長分散の導関数である。最後に、ファイバーにおける非線形効果の大きさが、ファイバーの有効面積（ｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）に逆比例することを同様に考慮しなければならない。従って、理想的には、非線形効果を制限するようにできるだけ高い有効面積を選択しなければならない。しかしながら、ラマン効果などのいくつかの非線形効果が、伝送システムの許容範囲を改善するために用いられる。
【０００４】
一般には、光ファイバー伝送システムのラインファイバーとして、ＳＭＦ（「ＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅＦｉｂｅｒ」）とも呼ばれるステップインデックス形ファイバーを使用する。かくして、本出願人が、Ａｌｃａｔｅｌ６９００という整理番号で商品化しているステップインデックス形シングルモードファイバーは、波長分散がなくなる波長λ_０が１３００ｎｍから１３２０ｎｍであり、１２８５ｎｍから１３３０ｎｍの範囲で波長分散が３．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下、１５５０ｎｍで約１７ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）である。１５５０ｎｍにおける波長分散勾配は、約０．０６ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）である。このファイバーは、一般に、波長分散と波長分散勾配との比Ｃ／Ｃ’が、１５５０ｎｍで２５０ｎｍから３７０ｎｍである。このファイバーの有効面積は１５５０ｎｍで約８０μｍ^２である。このようなファイバーの場合、波長１５５０ｎｍで有効面積の２乗と波長分散との比が、約１０７０００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓである。こうしたファイバーは、プロファイルが単純で単一ステップを備える。ファイバーは、中央部分の屈折率がほぼ一定で、クラッドの屈折率より大きい屈折率プロファイルを有する。
【０００５】
また、分散シフトファイバーまたはＤＳＦ（「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｈｉｆｔｅｄｆｉｂｅｒｓ」）も現れている。波長分散が、ゼロでなく、一般に約１５５０ｎｍの使用波長において正である分散シフトファイバーを、ＮＺ−ＤＳＦ＋（「ｎｏｎ−ｚｅｒｏｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｈｉｆｔｅｄｆｉｂｅｒｓ」非ゼロ分散シフトファイバー）と呼ぶ。このファイバーは、上記の波長に対して波長分散が小さく、一般には１５５０ｎｍで１１ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満であり、波長分散勾配が０．０４ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）から０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）である。これらのファイバーの考えられる屈折率プロファイルの中で、窪んだ溝（ｔｒａｎｃｈｅｅｄｅｐｒｉｍｅｅ）とリングとに囲まれた、中央部分が台形または長方形の３個のステップを備える屈折率プロファイルを挙げることができる。また、第一の窪んだ溝と、リングと、第二の窪んだ溝とに囲まれた、長方形の中央部分を備えた４個のステップを備える屈折率プロファイル（「ｑｕａｄｒｕｐｌｅｃｌａｄ」（４クラッド）プロファイルとも呼ばれる）を挙げることができる。
【０００６】
ＦＲ−Ａ−９９０２０２８は、各チャンネルのビットレートが１０Ｇｂｉｔ／秒のときチャンネル間の間隔が１００ＧＨｚ以下である、高密度波長分割多重伝送に特に適したラインファイバーを提案している。このファイバーは、１５５０ｎｍの波長に対して、有効面積が６０μｍ^２以上であり、波長分散が６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）、波長分散勾配が０．０７ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）未満である。本出願人がＴｅｒａＬｉｇｈｔという名称で市販しているファイバーは、１５５０ｎｍで代表的な波長分散Ｃが８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）であり、波長分散勾配Ｃ’が０．０５８ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）である。このファイバーは、有効面積Ｓ_ｅｆｆが約６５μｍ^２であり、１５５０ｎｍの波長において、有効面積の２乗と波長分散勾配との比が、約７３０００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓである。
【０００７】
ＦＲ−Ａ−０００２３１６は、ラインファイバーとして使用される光ファイバーを記載しており、その波長分散は、ステップインデックス形ファイバーのために一般に使用される分散補償ファイバーにより補償される。このファイバーは、約１５５０ｎｍの波長で、５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から１１ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散を有し、波長分散と波長分散勾配との比が２５０ｎｍから３７０ｎｍ、有効面積が少なくとも５０μｍ^２である。この文献では、有効面積の２乗と波長分散勾配との比を、８００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きくすることを提案している。実際、この比は、できるだけ大きくしなければならない有効面積と、できるだけ小さくしなければならない波長分散勾配との妥協を示している。この文献で提案されたファイバーは、埋め込み（ｅｎｔｅｒｒｅｅ）部分とリングとで囲まれた、長方形の中央部分を備えた３個のステップを備える屈折率プロファイルを有する。
【０００８】
ＷＯ−Ａ−９９０８１４２は、複雑な屈折率プロファイルを有する、負の波長分散が大きいファイバーを記載している。
【０００９】
【特許文献１】
仏国特許出願公開第９９０２０２８号明細書
【特許文献２】
仏国特許出願公開第０００２３１６号明細書
【特許文献３】
国際公開第９９／０８１４２号パンフレット
【特許文献４】
国際公開第００／６５３８７号パンフレット
【非特許文献１】
Ｏ．Ｌｅｃｌｅｒｃ他、「Ａｌｌｏｐｔｉｃａｌｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ｋｅｙｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａ１６０Ｇｂｉｔ／ｓ（４×４０Ｇｂｉｔ／ｓ）ｌｏｎｇ−ｈａｕｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（光学的再生の全て。１６０Ｇｂｉｔ／秒（４×４０Ｇｂｉｔ／秒）の長距離伝播への鍵となる特徴および適用）」、ＬＥＯＳ、第１４巻、第４号、２００２年８月
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、できるだけ広帯域で伝送可能であり、波長分散勾配ができるだけ小さく、有効面積ができるだけ大きく、あるいは有効面積の２乗と波長分散勾配との比ができるだけ大きい、ファイバーを提案することが有効である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
より詳しくは、本発明は、６個以上のステップを備える目標屈折率プロファイルを有し、１５５０ｎｍの波長で正の波長分散を有する光ファイバーを提案する。
【００１２】
有利には、ファイバーが、１５５０ｎｍの波長で測定された以下の一つまたは複数の伝播特性を有する。
【００１３】
有効面積の２乗と波長分散勾配との比が、９００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きい。
【００１４】
有効面積の２乗と波長分散勾配との比が、１０００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きい。
【００１５】
波長分散勾配が、０．０８ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）以下である。
【００１６】
波長分散が、１４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下である。
【００１７】
屈折率プロファイルの観点から、ステップの厚さを同じにすることができる。反対に、少なくとも２個のステップを異なる厚さにすることができる。
【００１８】
本発明は、また、このような光ファイバーをラインファイバーとして備えた光ファイバー伝送システムを提案する。
【００１９】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例として挙げられた実施形態の以下の説明を読めば、いっそう明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、従来技術のファイバーの伝播特性を改善するために、ステップ数が６個以上の目標屈折率プロファイルを構成することを提案する。特に、従来技術のファイバーに対して、本発明は、所定の領域における屈折率の一定値を、この同じ領域における複数の屈折率の値に代えることを提案する。ファイバーの屈折率の離散値の数を増加することにより、ファイバーの光学特性を適切に選択できる。また、特に使用される製造方法に応じて、ファイバー内で屈折率ステップの位置を変えることができる。
【００２１】
以下、従来技術の３個のファイバーと比較しながら、本発明の実施形態の例を挙げる。
【００２２】
第一の例では、従来技術の分散シフトファイバーを考慮した。このファイバーは、ＷＯ−Ａ−００６５３８７の表３および図３のファイバーである。図１は、このファイバーの目標屈折率プロファイルを示す。屈折率プロファイルは、リングを備えた同軸タイプの屈折率プロファイルであり、ファイバーの中心から、ほぼ一定の屈折率を有する中央部分と、クラッドの屈折率より大きく、また中央部分の屈折率より大きい屈折率を持つ第一の環状部分とを有し、全体が、いわゆる「同軸」屈折率プロファイルのファイバーを構成している。
【００２３】
ファイバーは、第一の環状部分を中心として、クラッドの屈折率より小さい屈折率を持つ埋め込み部分を有し、次に、クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する第二の環状部分を有する。この部分は、同軸プロファイルを中心としてリングを形成する。図１は、このプロファイルを示している。
【００２４】
以下、埋め込んだ中央部分の屈折率と、ファイバーのクラッドの屈折率との差をΔｎ_０、中央部分の屈折率とファイバーのクラッドの屈折率との差をΔｎ_１、埋め込んだ溝の屈折率とファイバーのクラッドの屈折率との差をΔｎ_２、リングの屈折率とファイバーのクラッドの屈折率との差をΔｎ_３で示す。上記のように、Δｎ_１およびΔｎ_３は正の値を有し、Δｎ_０およびΔｎ_２は負の値を有する。ほぼ一定の屈折率を有する埋め込み中央部分の外側半径をａ_０、ほぼ一定の屈折率を有する中央部分の外側半径をａ_１、埋め込み溝の外側半径をａ_２、リングの外側半径をａ_３で示す。図１の従来技術のファイバーは、下の表１で提案された、屈折率（シリカの屈折率に対して％で示す）および半径の値を有することができる。記号表記については上記のとおりである。
【表１】

【００２５】
図１のファイバーは、このプロファイルで、表２に示された光学特性を有する。有効面積をＳ_ｅｆｆ、波長分散勾配をＣ’、有効面積の２乗と波長分散勾配との比をＳ_ｅｆｆ ^２／Ｃ’、波長分散がなくなる波長をλ_０、モード直径（ｄｉａｍｅｔｒｅｄｅｍｏｄｅ）を２Ｗ_０２で示す。表では、μｍ^２、ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）、μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓ、ｎｍ、およびμｍの単位でこれらの数値を示した。数値は、波長１５５０ｎｍに対して測定されたものである。
【表２】

【００２６】
本発明によれば、このファイバーの第一の埋め込み溝と、第一の環状部分と、第二の埋め込み溝と、リングとに対応する４個の「ステップ」を備える屈折率を、６個以上のステップを備える屈折率に代えた。下の表３は、検討されるプロファイルの特徴を示し、表４は、表２と同じ記号表記により伝播特性を示している。
【表３】

【００２７】
この表では、ファイバーコアの半径、すなわち、一定の屈折率を持つクラッド内部に延びるファイバー部分の半径を示した。表３の例では、ステップ数が６個から１０個である。各ステップの厚さは一定であり、コアの半径ａとこの例のステップ数との比に等しい。いずれの例においても、ステップ数の影響をいっそう明らかにするようにコアの半径を一定にしてある。もちろん、ステップ数を変えるのと同時に、コアの半径を変えることも可能である。このファイバーでは、ファイバーコアがファイバーの中央部分として定義され、その屈折率はクラッドの屈折率より小さいかまたは大きい。このコアは、例に応じて、少なくとも６個のステップにより定義可能である。
【表４】

【００２８】
表４の値は、ステップ数を増加することにより、ファイバーの伝播パラメータを最適化できることを示している。全ての例において、有効面積は従来技術のファイバーより大きいが、波長分散勾配は小さい。その結果、有効面積の２乗と波長分散勾配との比が大きい。提案された例では、この比の値が、従来技術のファイバーの値７３０００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓに比べて、９００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きくなる。波長分散、波長分散がなくなる波長λ_０、およびファイバーのモード直径は、従来技術で提案された初期の値の付近に留まる。
【００２９】
表３、４の例は、６個以上のステップに達するようにファイバー内でステップ数を増やすことにより、ファイバーの伝播特性を改善できることを示している。６個のステップから１０個のステップにすると、比Ｓ_ｅｆｆ ^２／Ｃ’が増加し、波長分散勾配が減少する。こうした効果は、ステップ数を変えることによってのみもたらされる。立証のためにファイバーコアの半径を一定にしてある。
【００３０】
第二の例では、考慮された従来技術のファイバーがゼロ分散ファイバーである（Ｏ．Ｌｅｃｌｅｒｃら「Ａｌｌｏｐｔｉｃａｌｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ｋｅｙｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａ１６０Ｇｂｉｔ／ｓ（４×４０Ｇｂｉｔ／ｓ）ｌｏｎｇ−ｈａｕｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（光学的再生の全て。１６０Ｇｂｉｔ／秒（４×４０Ｇｂｉｔ／秒）の長距離伝播への鍵となる特徴および適用）」、ＬＥＯＳ、第１４巻、第４号、２０００年８月）。このファイバーは、図２に示されたタイプの目標屈折率プロファイルを有する。半径および屈折率の値を下の表５に示す。
【表５】

【００３１】
表６は、表２、４と同じ記号表記により、従来技術によるファイバーの伝播パラメータの値を示している。この表では、さらに、波長分散Ｃ（単位ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ））、有効カットオフ（ｃｏｕｐｕｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）波長λ_ｃｅｆｆ（単位ｎｍ）、波長分散と波長分散勾配との比（単位ｎｍ）、および曲げ損失（ｐｅｒｔｅｐａｒｃｏｕｒｂｕｒｅ）の値を示した。これらの値は、直径２０ｍｍのスリーブを中心としてファイバーを巻きつけることによって測定される。この場合、ファイバーの巻きつけによってもたらされる単位長さ当たりの損失を測定する。また、直径６０ｍｍのスリーブを中心としてファイバーを１００回巻きつけることによっても、曲げ損失を測定可能である。こうした場合に提案される値は、単位長さあたりのｄＢ／ｍではなくｄＢで表される。ｄＢ／ｍで表す方法は最も古い方法である。ｄＢで表す方法は、より判別的な試験を構成し、ファイバーを適切に特徴づけることができる。カットオフ波長λ_ｃｅｆｆおよび曲げ損失を除いて、各パラメータは１５５０ｎｍで測定される。曲げ損失は１６２５ｎｍで測定される。曲げ損失は波長の増加関数であるので、１６２５ｎｍで許容値を有するという事実だけで、この値より小さい波長に対して曲げ損失が許容される。
【表６】

【００３２】
次に、本発明の実施形態によるファイバーの例を挙げる。図３は、１０個のステップを備えるファイバーの場合の目標屈折率プロファイルの概略図である。図３の概略図では、ファイバーの屈折率プロファイルが、図２の屈折率プロファイルに類似しており、中央部分の屈折率はクラッドの屈折率より大きく、溝の屈折率はクラッドの屈折率より小さく、次いでリングの屈折率はクラッドの屈折率より大きい。しかしながら、中央部分でも溝でもリングでも、屈折率は、図２に示したように一定値を示すのではなく変化する。図３の原理を示す例では、中央部分が、３ステップの屈折率から構成される。埋め込み溝は、２ステップの屈折率からなり、リングは、３ステップの屈折率を含み、第二の埋め込み溝は、２ステップの屈折率から構成される。例で提案されたファイバーのプロファイルは異なり、特に一つまたは複数の外側ステップの屈折率がクラッドの屈折率よりも小さい。
【００３３】
図３に示したように、ファイバーの各ステップは、同一の厚さに対応する。こうした選択により、ファイバーの製造が単純化され、各ステップは、ＶＡＤ（気相軸付法）またはＭＣＶＤ（内付ＣＶＤ）によるプリフォーム製造において、一つ（または複数の）トーチのパス（ＶＡＤまたはＭＣＶＤ）に対応可能である。
【００３４】
以下の表では、様々なファイバーの目標プロファイルのパラメータを示す。ステップが同じ厚さを有するので、表は、ファイバーの半径全体を示すにとどめる。そのため、ステップの厚さは、ステップ数でこの半径全体を割ることによって得られる。従って、この表の第一の欄では、第二の埋め込み溝の外側半径ａが示されている（単位：マイクロメータ）。屈折率の各ステップの厚さは、この外側半径とステップ数との比にほぼ等しい。表の他の欄は、ステップの屈折率とクラッドの屈折率との差を１０^３で乗じて示している。例１ａ、２ａは、６個のステップを備えるファイバーである。例３ａ、４ａは、７個のステップを備えるファイバーである。例５ａ、６ａは８個のステップを備えるファイバーである。例７ａ、８ａは、９個のステップを備えるファイバーであり、例９ａ、１０ａは、１０個のステップを備えるファイバーである。
【表７】

【００３５】
実際には、ｎが６から１０の整数であるとき、ｎ個のステップを選択し、また、ファイバーの厚さ全体とステップ数との比に等しい各ステップの厚さを選択することが、ファイバーの製造に対する最も簡単な方法である。この製造は、ファイバーを線引き可能なプリフォームを形成する各層を連続堆積する方法によって行われる。かくして、ＭＣＶＤ法またはＶＡＤ（「ｖａｐｏｕｒａｘｉａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」）法を使用可能である。従来技術でよく知られているこの二つの技術により、提案された例のように多数のステップを有する複雑なプロファイルのファイバーを構成することができる。
【００３６】
ステップ数を変えることも可能である。特に、１０を超えるステップ数、たとえば１１または１２を選ぶことができる。上記の方法において、この２個の別の数により、適切な寸法のプリフォームを得られる。また、他の方法のために、あるいは既存の方法を変えることを考慮して、他のステップ数を選んでもよい。さらに、堆積方法における単一のパスに対応せずに、複数のパスに対応するステップを得ることも可能である。例では６個のステップの最小値を提案し、従来技術のファイバーに比べて実質的な改良を可能にしている。
【００３７】
たとえば表７の例８ａ、９ａでは、Δｎ_１およびΔｎ_２の値が同じである。このため、２個のステップではなく、プリフォームの製造方法における２回（または複数）のパスからなる単一ステップに関するものとみなすことができる。同様に、Δｎ_３およびΔｎ_４の値が同じであり、これは、プリフォームの製造方法において、２回（または複数）のパスからなる１個のステップから形成される埋め込み溝に対応する。従って、例８ａでは、プロファイルが、第一のステップおよび第一のステップの厚さの２倍の厚さを有する第二のステップを備えた、クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する中央部分と、単一ステップからなる埋め込み溝と、３個のステップから形成され、クラッドの屈折率より大きい屈折率を有するリングと、単一ステップからなる第二の埋め込み溝とを有する。
【００３８】
従って、異なる厚さの７個のステップを有すると示すことにより、このファイバーを規定することができる。その場合、ステップは、目標屈折率が一定値を有するファイバー部分として定義される。ステップは、物理的にプリフォームの製造時に一つまたは複数のパスに対応することができる。かくして、ステップの寸法同様、ステップ数が変化することがわかる。
【００３９】
表８は、表６と同じ記号表記で表７のファイバーの光学特性を示している。
【表８】

【００４０】
この表は、本発明によるファイバーが、様々な例において、従来技術のファイバーより有効面積Ｓ_ｅｆｆが大きく、波長分散Ｃが類似し、波長分散勾配Ｃ’が小さく、カットオフ波長λ_ｃｅｆｆが類似しており、有効面積の２乗と波長分散勾配との比が大きく、曲げ損失が同様であることを示している。
【００４１】
この比較は、本発明のファイバーが、伝播の観点から、従来技術のファイバーよりも優れた光学的な特徴を有することを示している。これは、特に、ステップ数を多くする選択によって、ファイバーをいっそう最適化することによる。波長分散値が異なることは、本発明によるファイバーが、所望の波長分散に応じて各用途に適合できることを示している。
【００４２】
次に、本発明の第三の例について説明する。特許出願ＦＲ−Ａ−０００２３１６の例Ｂに対応するファイバーを、従来技術のファイバーとみなす。このファイバーの目標屈折率プロファイルは、図２の屈折率プロファイルに類似しており、以下、上記の記号表記と同じ表記を用いる。
【００４３】
下の表９は、表５と同じ記号表記による従来技術のファイバーの特徴を示している。
【表９】

【００４４】
この屈折率プロファイルで、従来技術のファイバーは、表６と同じ記号表記で表１０に示した伝播特性を有する。
【表１０】

【００４５】
表１１は、表７に類似しており、同じ記号表記で、本発明による様々なファイバーの屈折率で考えられる値を示している。しかし、この表は、８個のステップの３例と、９個のステップの３例と、１０個のステップの４例とを含む。
【表１１】

【００４６】
表１２は、表８と同様であり、記号表記も同じである。この表は、表１１のファイバーの光学特性を示している。
【表１２】

【００４７】
上記の例と同様に、本発明によるファイバーは、比較のために用いられた従来技術のファイバーに比べて、有効面積Ｓ_ｅｆｆが大きく、波長分散勾配Ｃ’が小さく、特に有効面積の２乗と波長分散勾配との比が大きい。
【００４８】
表１３から表１６は、異なる屈折率プロファイルを有する本発明によるファイバー例をさらに提案している。記号表記は、上記の表と同じである。対応するファイバーは、それぞれ約５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散値を有する。表１３の目標プロファイルを有するファイバーの伝播特性を表１４に示し、表１５の目標プロファイルを有するファイバーの伝播特性を表１６に示した。
【表１３】

【表１４】

【表１５】

【表１６】

【００４９】
このように、提案された各例は、本発明が、プリフォームの製造技術により提供される可能性を簡単かつ適切に用いることによって、従来技術のファイバーの特徴を改善できることを示している。
【００５０】
本発明を実施する場合、以下のように行うことができる。従来技術のファイバーの目標プロファイル、たとえば先に提案されたように、３個のステップを備えるファイバーの目標プロファイルを起点とする。このファイバーを起点として６個以上のステップ数を固定する。この段階で、ほぼ従来技術のファイバープロファイルに従ってステップを配分することもできる。次に、各ステップに対して、初期値から屈折率の値を変えていく。このため、最適化プログラムを使用可能である。最適化される値は、屈折率の値と、各ステップの半径である。起点値は、前述のように従来技術のプロファイルに対応する値である。最適化パラメータは、スカラーまたはベクトルとすることができ、ファイバーの伝播特性に応じて決定される。最適化パラメータとして、特に、有効面積の２乗と波長分散勾配との比を用いることができる。また、ファイバーの所定のゾーンで、２個のステップの屈折率間の差に最大の限界値を課すことによって屈折率勾配を制限してもよい。たとえばファイバーコアのゾーン、または埋め込み溝のゾーンに限界値を課すことができる。このような限界値は、ファイバーにおける屈折率プロファイルの全体的な変化より小さく、たとえば正の屈折率のステップと、負の屈折率に隣接するステップとの間の屈折率の差より小さい。
【００５１】
最適化は、Ｓｉｍｐｌｅｘ、ＧｒａｄｉｅｎｔｓＣｏｎｊｕｇｕｅｓ、Ｑｕａｓｉ−Ｎｅｗｔｏｎ、および包括的なアルゴリズムなど、それ自体知られている最適化アルゴリズムに基づいた最適化ツールで実施可能である。初期値は、比較として用いられた従来技術のファイバーから、同じ厚さのステップ数にプロファイルをカットすることによって選択される。最適化パラメータは、有効面積の２乗と波長分散勾配との比である。
【００５２】
いずれの場合にも、ファイバーは、１５５０ｎｍの波長で正の波長分散を有する。これにより、光ファイバー伝送システムでラインファイバーとしてこのファイバーを使用可能である。また、有利には、ファイバーが１５５０ｎｍの波長で、０．０８ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）以下の波長分散勾配を有する。波長分散勾配の境界は、広帯域のスペクトルで波長分散の変化を減らすことによって、システムの観点で優れた性能を保証する。
【００５３】
表７、８（０＜Ｃ＜１ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ））、および表１１、１２（Ｃ〜８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ））に含まれる例は、波長分散勾配と同様に波長分散に関するこうした制約を立証するものである。表７、８において、ファイバーは、表５、６の従来技術のファイバーと同様に、波長分散が小さい。これは、波長分散に設けられるソリトンに対して最適化され、海底伝送のような長距離伝送用に使用されるファイバーに相当する。反対に、表９から１２のファイバーのような８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）に近い波長分散は、４０Ｇｂｉｔ／秒の伝送用に最適化されたファイバーに相当する。
【００５４】
また、１５５０ｎｍにおける波長分散が、１４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満であることが有利である。この限度を超えても、ステップインデックス形ファイバーの製造は容易である。
【００５５】
本発明によるファイバーは、有利には、伝送システムにおけるラインファイバーとして使用可能である。
【００５６】
もちろん、本発明は、詳述した実施形態に制限されるものではない。特に、ステップ数を変えることができる。また、最適化において、従来技術のファイバーを起点とすることは必要不可欠ではない。従来技術のファイバーを起点とする解決方法は、最適化を促進するという長所を有するが、全てのステップに対して同じ値の屈折率を起点とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のファイバーの目標屈折率プロファイルを概略的に示す図である。
【図２】従来技術のファイバーの目標屈折率プロファイルを概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるファイバーの目標屈折率プロファイルを概略的に示す図である。
【符号の説明】
Δｎ_１、Δｎ_２、Δｎ_３屈折率差
ａ_０、ａ_１、ａ_２半径

Claims

中心から周辺へと、少なくとも２個の屈折率ステップから構成される中央部分領域、第１の埋め込み溝領域、リング領域、第２の埋め込み溝領域を有し、
前記光ファイバーは、全領域にわたって６個以上のステップを有する屈折率プロファイルを有し、ステップは目標プロファイルの平らな部分、従って内側で屈折率が実質的に一定の値であるディスク状または環状のファイバーの部分として定義され、前記ステップの厚さは同じであり、前記光ファイバーが、前記領域の周りに、クラッドをさらに備え、前記光ファイバーが、波長１５５０ｎｍにおいて正の波長分散を有し、波長１５５０ｎｍに対して、有効面積の２乗と波長分散勾配との比が、９００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きく、波長分散勾配が０．０８ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）以下であり、波長分散が１４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下である、光ファイバー。
波長１５５０ｎｍに対して、有効面積の２乗と波長分散勾配との比が、１０００００μｍ^４・ｎｍ^２・ｋｍ／ｐｓより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバー。
ラインファイバーとして請求項１に記載の光ファイバーを用いる、光ファイバー伝送システム。