JP4861181B2 - 標準的なシングルモードファイバに対する、高性能指数の分散補償ファイバおよび当該分散補償ファイバを使用する伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバに関し、特に分散補償光ファイバおよび当該ファイバを使用するシステムに関する。

技術背景

高ビット伝送速度に対する需要の増大は、分散効果を制御し且つ最小にすることができる光伝送システムに対する大きな需要をもたらす。光伝送システムは、１０Ｇｂｉｔ／秒でかなりの量の残留分散を許容することができるが、これらのシステムは、約４０Ｇｂｉｔ／秒の高伝送速度では、不要な信号歪みをもたらさずには僅かな量の残留分散しか許容することができない、ということが一般的な光伝送システムの解析によって示されている。従って、対象の全波長域にわたった、かかる高ビットレート光伝送システムにおいて分散を正確に制御することは最重要性を有している。さらに、分散制御は、転送速度が増大するにつれて益々重要になってくる。分散を正確に制御するための必要性に加えて、伝送速度が４０Ｇｂｉｔ／秒に近付くにつれて、伝送ファイバの分散勾配を補償することも望ましい。

標準的なシングルモード光ファイバを補償するために必要とされる分散および分散勾配値を得るために、さまざまな解決策が提案されている。１つの好ましい方法は、分散補償モジュールにおいて分散補償ファイバを内蔵することを含み、伝送ファイバの累積分散は、ファイバ端がアクセス可能である、ファイバスパンの端で補償される。かかるモジュールは、スプールまたはリール上に巻き付けられた分散補償ファイバのの長さを含む。

コーニング社（Corning Incorporatd of Corning, New York）によって製造販売されている、例えばＳＭＦ−２８（登録商標）のような標準的なシングルモードファイバを補償するために使用される分散補償ファイバの一例は、米国特許出願第２００３／００５３７８０号に説明されている。１５５０ｎｍで約１００ｋｍ長の標準的なシングルモード伝送ファイバを補償するために、この分散補償ファイバの比較的短い長さだけが必要とされる、
分散補償モジュールにおける２つの重要なパラメータは、性能指数（ＦＯＭ）および挿入損失（ＩＬ）である。伝送ファイバの分散を補償するために必要とされる分散補償ファイバの長さが長くなるにつれて、その結果導入される減衰が増し、挿入損失が大きくなる。概して、ＩＬに対する主成分は、分散補償ファイバ自体の減衰である。ＦＯＭは、１５５０ｎｍでの分散の絶対値を１５５０ｎｍでのファイバ減衰で割った比である。ＦＯＭ値は、標準的なシングルモードファイバを含むスパンの累積システム分散を補償するために分散補償ファイバを付加することによって、どの程度の損失が生じたかについての基準であるので、大きいＦＯＭ値が望ましい。

従って、ファイバが、システムにおける累積分散を補償しながらより小さい損失をもたらすように、さらに大きいＦＯＭとより小さいＩＬを有し、標準的なシングルモードファイバのスパンにおいて分散を補償するための分散補償ファイバに対する必要性がある。

＜定義＞
以下の定義および専門用語は、当技術分野で一般に使用されている。

屈折率プロファイル−屈折率プロファイルは、屈折率（Δ％）と光ファイバの半径（μｍ）との間の関係である。（光ファイバの半径は、光ファイバの中心線から測定される。）
分割したコア−分割したコアは、物理コアにおいて、第１および第２の部分のような多数の部分を有するものであり、例えば中央コア部，モート部（moat segment）およびリング部のうちのいずれか２つを含む。各部分は、それぞれの屈折率プロファイルを有し、その中に最小および最大の屈折率を有する。

実効面積−実効面積は、下記の式[１]のように定義される。

式１

式[1]において、積分範囲はゼロから∞であり、Ｅは、１５５０ｎｍで測定されるような伝搬光に関連した電界である。

相対屈折率パーセントΔ％−Δ％は、下記の式[２]によって定義される、屈折率の相対量を示す。

式２

式[２]において、Δ％はクラッド層の屈折率に対して測定される、屈折率プロファイル部分の最大の（モート部の場合には最小）屈折率である。

アルファプロファイル−アルファプロファイルは、Δ（ｂ）％で表される、中央コアの屈折率プロファイルを指し、ｂは半径であり、下記の式[３]で表される。

式３

式[３]において、ｂ₀はコアの屈折率プロファイルの最大点であり、ｂ₁はΔ（ｂ）％がゼロで且つｂがｂ以下のｂ_iからｂ_f以下のｂまでの範囲である点である。Δ％は前述のように定義され、ｂ_iはアルファプロファイルの起点であり、ｂ_fはアルファプロファイルの終点であり、アルファは実数である指数である。

ピンアレイ曲げ損失（pin array macro-bending）試験−この試験は、光ファイバの相対抵抗を曲げ損失と比較して試験するために使用される。この試験を行うために、光ファイバが、誘導曲げ損失が生じないように配置されるとき、減衰損失が１５５０ｎｍで測定される。その後、この光ファイバはピンアレイ周囲に編み込まれ、再び同一波長で減衰が測定される。曲げによって引き起こされる損失は、２つの減衰測定間の差異（ｄＢ）である。ピンアレイは、１列に配置された１０個の円柱状のピン一式であり、平面上に固定垂直位置で保持される。ピン間隔は、中心間で５ｍｍである。ピン直径は０．６７ｍｍである。光ファイバは、隣接するピンの両側を通ることとなる。試験中に、光ファイバをピンの周囲部分に一致させるのに十分な張力を受けた状態で、光ファイバは配される。

水平荷重試験（lateral load test）−水平荷重試験は、光ファイバのマイクロベンディング抵抗の測定を与える。この試験において、光ファイバの所定の長さが、２つの平板間に配される。ワイヤメッシュＮｏ．７０は、平板の１つに取り付けられる。既知の長さの光ファイバが平板の間に挟まれ、平板が３０ニュートンの力で共にプレスされている間に、参照減衰が測定される。その後、７０ニュートンの力が平板に加えられ、減衰の増加およびｄＢ／ｍが測定される。この減衰の増加が、光ファイバの水平荷重減衰（ｄＢ／ｍ）である。

本発明の実施例によると、分散補償光ファイバは、正の相対屈折率（Δ₁）およびコア外半径（ｒ₁）を有する中央コア部と、負の相対屈折率（Δ₂）およびモート外半径（ｒ₂）を有し、前記中央コア部を取り囲むモート部と、前記モート部を取り囲むリング部と、を有する屈折率プロファイルを含んで与えられ、前記リング部は、正の相対屈折率（Δ₃），前記リング部の中心に対するリング中心半径（ｒ₃）および前記モート部の相対屈折率（Δ₃）の高さの２分の１で測定されるリング幅（Ｗ_r）と、を有し、０．４μｍより大きいリングオフセット（Ｘ_o）で、前記モート外半径（ｒ₂）からオフセットされており、Ｘ_o＝ｒ₃−ｒ₂−Ｗ_r／２であることを特徴とする。本発明による分散補償光ファイバの屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍで−０．５６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより大きく−０．３６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満の全分散勾配と、１５５０ｎｍで−１４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、をもたらすことを特徴とする。

本発明のさらなる実施例によると、分散補償ファイバは、１５５０ｎｍでの全分散を、１５５０ｎｍでの全分散勾配で割った値として定義されるカッパを含むことが好ましく、当該カッパは、約２４０ｎｍから３３５ｎｍの間であるが、２５０ｎｍから３２０ｎｍの間であることがより好ましく、約２７５ｎｍから３００ｎｍの間であることがさらにより好ましい。本発明の実施例による分散補償光ファイバは、１５５０ｎｍでの全分散の絶対値を１５５０ｎｍでの減衰で割った値として定義される性能指数（ＦＯＭ）も含み、この性能指数は、２４０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことが好ましいが、２６０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことがより好ましく、２７５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことがさらにより好ましく、幾つかの実施例においては、３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きい。

本発明の実施例によると、本明細書に説明される分散補償光ファイバは、光伝送システムに含まれることが好ましく且つ１５５０ｎｍで約１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの間の分散補償を有する、標準的なシングルモード伝送ファイバに光学的に接続されており、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍの間の伝送波長域内の全波長に対して、光伝送システムは、前記標準的なシングルモード伝送ファイバの１００ｋｍにつき±１５ｐｓ／ｎｍ未満の残留分散を示すが、標準的なシングルモード伝送ファイバの１００ｋｍにつき±１０ｐｓ／ｎｍ未満であることがより好ましく、幾つかの実施例に対しては、標準的なシングルモード伝送ファイバの１００ｋｍにつき±６ｐｓ／ｎｍ未満である。本発明による分散補償ファイバは、分散補償モジュールに含まれることが好ましい。

本発明のさらなる実施例によると、分散補償光ファイバは、１．５％から２．１％の間の相対屈折率（Δ₁）および１．４０μｍから１．９μｍの間の外半径（ｒ₁）を有する中央コア部と、−０．３％から−０．５％の間の相対屈折率（Δ₂）および３．９μｍから５．３μｍの間のモートの外半径（ｒ₂）を有し、前記中央コア部を取り囲むモート部と、
前記モート部を取り囲むリング部と、を有する屈折率プロファイルを含み、前記リング部は、０．２４％から０．５４％の間の相対屈折率（Δ₃），５．５μｍから７．７μｍの間である、前記リング部の中心に対するリング中心半径（ｒ₃）および前記中央コア部の相対屈折率（Δ₃）の２分の１で測定されるリング幅（Ｗ_r）と、を有し、０．４０μｍより大きいリングオフセット（Ｘ_o）で、前記モートの外半径（ｒ₂）からオフセットされており、Ｘ_o＝ｒ₃−ｒ₂−Ｗ_r／２であり、前記屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍの波長で−１４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、１５５０ｎｍの波長で−０．５５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより大きく−０．４０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満の全分散勾配と、当該１５５０ｎｍでの全分散を当該１５５０ｎｍでの全分散勾配で割った値として定義され、２５０ｎｍから３２０ｎｍの間であるカッパと、をもたらすことを特徴とする。

本発明のさらなる機能および利点は、以下の詳細な説明に説明され、部分的に、詳細な説明から当業者に容易に明らかでありまたは添付の図面と同様に、以下の詳細な説明および特許請求の範囲を含み、本明細書に説明されているように本発明を実行することによって認識されるであろう。

前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、ともに本発明の実施例を示し、特許請求の範囲にあるような本発明の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを与えることを意図している、ということが理解されるべきである。添付図面は、本発明のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に取り入れられ且つ本明細書の一部分を構成している。図面は、本発明のさまざまな実施例を示しており、詳細な説明とともに本発明の原理および動作を説明するのに役立っている。

好ましい実施例の詳細な説明

ここで、本発明の好ましい実施例に対して詳細に言及がなされ、その実例は、添付の図面および表において示されるであろう。可能ならいつでも、同一の参照番号が、同一部または類似部を示すために図面を通して使用されるであろう。

本発明による一群の分散補償光導波路ファイバは、図１，図４〜図８および図１３〜図１４を参照して示され且つ説明されており、概して参照番号２０で示されている。本明細書で説明され且つ開示されている分散補償ファイバ２０は、概して分割したコア構造を有する。分割した部分の各々（例えば中央コア，モートおよびリング）が説明され、屈折率プロファイル，相対屈折率パーセント（Δ₁，Δ₂，Δ₃），代表半径（ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃），リング幅Ｗ_rおよびリングＸ_oで定義されている。さまざまな部分に対する半径は、光ファイバの縦軸中心線ＣＬから測定される。

図１および図４〜図８を参照すると、本発明による分散補償ファイバ２０は、物理コア２１および当該コアを取り囲むクラッド層３０を含み、クラッド層３０はコアを取り囲み、屈折率ｎ_cを有する。本発明によると、本明細書における一群の分散補償ファイバ２０の分割したコア２１は、中央コア部２２，モート部（moat segment）２４および環状リング部２６をさらに含む。中央コア部２２は、ファイバの中心線に最も近く、外半径ｒ₁およびアルファプロファイルを有している。モート部２４は中央コア部２２に接触して取り囲み且つ外半径ｒ₂を有している。環状リング部２６は、モート部２４に接触して取り囲み且つ中心半径ｒ₃，半値幅（half height width）Ｗ_rおよびオフセット寸法Ｘ_oを有している。環状クラッド層３０（シリカ添加されていないことが好ましい）は、リング部２６を取り囲み且つ当該リング部と接触している。クラッド層３０は、約６２．５μｍの外半径を有することが好ましい。（しかし、多様な屈折率プロットが、明確にするために約１０μｍで切り捨てられて示されている。）ファイバ２０の最も外側のガラス部分は、保護用ＵＶ硬化性ポリマーコーティング３４で被覆されて約２５０μｍの外径にすることが好ましい。コーティング３４は、従来と同じように、軟係数（softer-modulus）の内側一次コーティングおよび硬係数（harder-modulus）の外側二次コーティングを有する、２つの係数を有するアクリレートコーティングであることが好ましい。

本発明による分散補償ファイバ２０の第１実施例に対する相対屈折率プロファイルが、図４に示されている。図４のプロファイルの変形が示されており、本明細書における特許請求の範囲の一群のファイバを説明するのに役立っている。図４は、分散補償ファイバの半径（μｍ）に対して示された相対屈折率（％）を示している。さらに、図４は、デルタΔ₁，Δ₂，Δ₃，代表半径ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃，ｒ_o，ｒ_i，リング幅Ｗ_rおよびオフセットＸ_oに対して使用される決まり事を示している。同じ決まり事は、図５〜図８に示される例ｂ〜ｅ，図１５〜図１９に示される例ｆ〜ｊおよび図１３〜図１４に示される例１〜２に対する相対屈折率プロファイルの特性を示すために使用されており、明確にするために本明細書中で繰り返さないものとする。

一群の分散補償ファイバ２０の中央コア部２２は、相対屈折率パーセントΔ₁％を有し、このΔ₁％は、１．０％より大きく３．０％未満であることが好ましいが、１．５％より大きく２．１％未満であることがより好ましく、１．７％より大きく２．０％未満であることがさらにより好ましく、約１．７％から１．９％の範囲内にあることが最も好ましい。さらに、中央コアは、５．０未満のアルファαでアルファプロファイルを有するが、αは３．０未満であることが好ましく、約２．０であることが最も好ましい。さらに、中央コア部２２は、外半径ｒ₁を有し、ｒ₁は１．４μｍと１．９μｍの間にあることが好ましく、約１．５０から１．８μｍの範囲内にあることがより好ましく、１．６１μｍと１．７１μｍの間の範囲にあることが最も好ましい。中央コア部２２の外半径ｒ₁は、中央コア部２２の屈折率プロファイルの下向き線と横軸伸長線２７との交点で測定され且つ当該交点によって定義される。横軸伸長線２７は、クラッド層３０の屈折率に対応しており且つ当該屈折率から伸長したものである。クラッド層３０は、純粋石英から作られていることが好ましい。中央コア部２２の屈折率プロファイルは、その屈折率を上げるように純粋石英を十分な量のゲルマニウムとともに添加することによって形成されることが好ましく、その結果、所望のΔ₁％およびαを与えるようになることが好ましい。

分散補償ファイバ２０の環状モート部２４は、中央コア部２２を取り囲み且つ中央コア部２２と接触しており、負の最小相対屈折率パーセントΔ₂％を有する。Δ₂％は、−０．３％よりもさらに負であることが好ましく、約−０．３％から−０．５％の範囲内にあることがより好ましい。さらに、モート部２４は、約２．４から約３．５の間である、ｒ₂−ｒ₁で定義される幅を有する。モート部２４の外半径ｒ₂は、モート部２４とリング部２６との交点で測定される。特に、外半径ｒ₂は、モート部２４のプロファイルの上向き線と横軸２７との交点で測定され且つ当該交点で定義される。横軸２７は、クラッド層３０（純粋石英であることが好ましい）の屈折率に対応している。モート部の外半径ｒ₂は、約３．９μｍから５．３μｍの間に定められることが好ましいが、ファイバの中心線から４．４μｍから４．９μｍの間であることがより好ましい。モート部２４は、クラッド層３０に対してその屈折率を減じるのに十分な量で、シリカをフッ素とともに添加することによって形成され、モート部の所望の屈折率Δ₂％を得ることが好ましい。従って、屈折率を下げる、他の適当なガラス改質材（glass modifier）も使用され得る。

モート部２４を取り囲んでいるのは、分散補償ファイバ２０の環状リング部２６である。高屈折率のリング部２６は、約０．２０％から０．６０％の間にある相対屈折率Δ₃％を有しているが、Δ₃％は、約０．２４％から０．５４％の間の範囲内にあることがより好ましい。リング部２６は、半値幅Ｗ_rを有し、Ｗ_rはサイドポイントからサイドポイントまで測定され、約０．８μｍから約２．２μｍまでの範囲内にあることがより好ましい。半値幅Ｗ_rは、ファイバの中心線から幅Ｗ_rのニ分点２８ｃまでで測定される中心点半径ｒ₃を有している。ｒ₃は、約５．５μｍから約７．７μｍの間にあることが好ましいが、６．１μｍから７．０μｍの間にあることがより好ましい。リング幅Ｗ_rは、ｒ₀−ｒ₁に等しく、ｒ₀は中心線ＣＬから半分の高さの点２８ｂまでの寸法であり、同様に、ｒ_iは、ファイバ中心線ＣＬから半分の高さの点２８ａまでの寸法である。半分の高さの点２８ａ，２８ｂは、リング部２６の上向き線および下向き線上の、Δ値がΔ₃％の１／２に等しい点で測定され且つ当該点として定義される。リング部２６は、クラッド層３０に対して、リング部の添加量を上げるために十分なゲルマニウムを添加することによって形成され、所望のリングプロファイルおよび相対屈折率Δ₃％を与えることが好ましい。本発明によると、リング部２６（Ｗ_rの位置で定義される）は、モート部２４の端から距離Ｘ_oでオフセットされる。分散補償ファイバ２０に対するオフセット寸法Ｘ_oは、Ｘ_o＝ｒ₃−ｒ₂−Ｗ_r／２の関係によって定義される。モート部２４の端からのリング部のオフセットＸ_oは、０．４μｍより大きいことが好ましいが、０．７５μｍより大きいことがより好ましく、０．９μｍより大きいことがさらにより好ましく、０．７５μｍから２．０μｍの間であることが最も好ましい。幾つかの実施例において、ファイバの中心の方に向かって、リング部２４はクラッド層３０のレベルを少し上回ったデルタ％（通常は大体０．０５％から０．２％の間である。）を有する部分２６ａを含む。図５に示されるように、状況に応じて部分２６ａは、クラッド層３０とほぼ同じ屈折率であり得る。

クラッド層３０は、リング部２６を取り囲み且つリング部と隣接しており、約０％の相対屈折率パーセントΔ_c％および約６２．５μｍの外半径を有する。クラッド層３０は、純粋で非ドープの石英ガラスから作られることが好ましい。しかし、本明細書で説明された相対屈折率が実現されるならば、クラッド層３０は、僅かにドープ量を上下し得る、ということが理解されるべきである。

分散補償ファイバ２０の多様な実施例が、本発明に基づいて本明細書で説明されており、各々は、中央のコア半径ｒ₁をモート部の外半径ｒ₂で割った値として定義される、コア／モートの比を有しており、当該比は０．４未満である。コア／モートの比は、０．３９未満であることがより好ましく、約０．３３から０．３９の間であることが最も好ましい。さらに、モート部の外半径ｒ₂をリングの中心半径ｒ₃で割った値として定義される、モート／リングの比は、約０．６６から０．７２の間であることが好ましい。

さらに、本明細書に説明される、本発明の実施例による分散補償ファイバ２０は、標準的なシングルモード光ファイバを含むシステムにおいて使用されるときに、累積分散の優れた分散補償を許容するようになされた約１５５０ｎｍの波長で所望の光学的性質を示す。本明細書に説明される実施例による分散補償ファイバ２０は、−１４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散を有することが好ましいが、１５５０ｎｍで−１３２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であることがより好ましい。１５５０ｎｍでの全分散勾配は、−０．３６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満であることが好ましい。幾つかの実施例においては、−０．４０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満であるが、−０．５６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより大きく−０．３６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満の範囲にあることがより好ましく、−０．５５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより大きく−０．４０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満の範囲にあることがさらにより好ましく、−０．４７ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより大きく−０．４１ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ未満の範囲にあることが最も好ましい。

１５５０ｎｍでの全分散を１５５０ｎｍでの全分散勾配で割った値として定義される、ファイバ２０に対する好ましいカッパは、約２００ｎｍより大きいことが好ましいが、２４０ｎｍより大きいことがより好ましく、１５５０ｎｍで約２４０ｎｍから３３５ｎｍの間であることがさらにより好ましい。より好ましい範囲は、１５５０ｎｍで２５０ｎｍから３２０ｎｍの間であり、１５５０ｎｍで約２７５ｎｍから３００ｎｍの間であることが最も好ましい。ファイバ２０の実効面積は、１５５０ｎｍで約１９．０μｍ²以上であることが好ましいが、１５５０ｎｍで約２０．０μｍ²以上であることがより好ましく、１５５０ｎｍでのモードフィールド径は、４．８μｍより大きいことが好ましい。

１５５０ｎｍでのファイバ２０の、計算された水平荷重の曲げ損失（lateral load bend loss）は、約５．０ｄＢ／ｍ以下であることが好ましいが、約３．０ｄＢ／ｍ以下であることがより好ましい。ファイバ２０によって示される、ピンアレイの計算された曲げ損失は、１５５０ｎｍで約４０ｄＢ未満であり、幾つかの実施例においては、１５５０ｎｍで３０ｄＢ未満である。本発明の分散補償ファイバ２０は、約１７００ｎｍ未満であるＬＰ₀₂モードおよび約１７５０ｎｍ未満であるＬＰ₁₁モードの好ましい理論的な遮断波長を、さらに示す。

以下の表１は、本発明の実施例による分散補償ファイバの幾つかの実施例に対する、設計された（計算された）光学的性質を示している。

以下の表２は、本発明の実施例による分散補償ファイバの例ａ〜ｅを含み、所望の動作範囲内に光学的性質を与える、一群の屈折率プロファイルの物理的構造をさらに定義する。

図９〜図１１は、分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対する、特定の光学パラメータのプロットを示している。特にこれらのプロットは、分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対して、少なくとも、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの延長Ｃ波長域（extended C wavelength band）にわたる全分散（図９を参照）、少なくとも、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの延長Ｃ波長域にわたった全分散勾配（図１０を参照）および少なくとも、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの延長Ｃ波長域にわたるカッパ（図１１を参照）をそれぞれ含む。１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長域は、概して延長Ｃ帯域として言及され、本発明による分散補償ファイバを使用するシステムに対する動作についての好ましい波長域である。しかし、本発明による分散補償ファイバは、例えばＣ帯域（１５２５ｎｍから１５６５ｎｍまで）のような、他の波長域においても使用され得る。

本発明の実施例による分散補償ファイバ２０のさらなる例は、以下の表３および表４を参照して説明される。

以下の表４は、本発明のさらなる実施例による分散補償ファイバの例ｆ〜ｊ（図１５〜図１９に示されている）を含み、所望の動作範囲内に光学的性質を与える、一群の屈折率プロファイルの物理的構造をさらに定義する。屈折率プロファイルの例ｆ〜ｊ（図１５〜図１９に示されている）は、図４に示された屈折率プロファイルにおいて示される決まり事を使用して説明される。

＜実験例＞
本発明による分散補償ファイバ２０の幾つかの例は、実際に製造され且つ試験された。実験例１および２の光学的性質は、以下の表５に示されており、その屈折率プロファイルは、図１３および図１４にそれぞれ示されている。

図２および図３は、本明細書に説明されている、本発明の実施例による分散補償ファイバ２０を使用する光伝送システム３２，３２ａを示している。システム３２，３２ａは、光信号送信器４０および送信器４０に光学的に結合し且つこの送信器４０と光通信する伝送ファイバ３６を含む。伝送ファイバ３６は、コーニング社から入手できる、例えばＳＭＦ−２８（登録商標）のような標準的なシングルモードファイバであることが好ましい。この標準的なシングルモード伝送ファイバ３６は、例えば、１５５０ｎｍで正の全分散および正の全分散勾配を有する。特に、システム３２，３２ａに利用される伝送ファイバ３６は、１５５０ｎｍで約１４から２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの間の全分散を有することが好ましい（公称値で、１５５０ｎｍで約１６．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）。システム３２，３２ａにおける伝送ファイバ３６の分散勾配は、約０．０４４から０．０６７ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの間であることが好ましく（公称値で、約０．０６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）、１５５０ｎｍでのカッパは、約２５０ｎｍから３５０ｎｍの間であることが好ましい（公称値で約２７８ｎｍ）。伝送ファイバ３６は、ステップインデックス分布を有し、約１３００ｎｍから１３２５ｎｍの間のゼロ分散波長λ₀，約０．３４％から０．３８％の間のコアのデルタ％および１５５０ｎｍで約７０μｍ²より大きい実効面積を有することが好ましい。

分散補償ファイバ２０は、伝送ファイバ３６に光学的に結合しており且つ１または２以上の増幅器（または増幅段）４２に光学的に結合していることも好ましい。分散補償ファイバ２０は、分散補償ファイバ２０によりもたらされた負の全分散が、伝送ファイバ３６のスパンの累積分散を実質的に補償するために十分な量であるように選択される。「実質的に補償する」ということは、分散補償が、分散補償ファイバ２０の終端（および伝送ファイバ３６の長さを含むスパンの終端）での分散がほぼゼロになされるような大きさであることを意味している。「実質的に補償する」は、例えば動作波長域内の波長で、スパンの分散が意図的に僅かに下回ってまたは越えて補償される状況をも含む。図２は、送信器４０と受信器４４との間に接続され且つ光学的に結合されている、シングルファイバのスパン（伝送ファイバ３６および分散補償ファイバ２０を含む）を示している。その一方、システム３２ａは、中継器４２への連結および伝送ファイバ３６ｂのもう１つのファイバ長を含み、システムが複数のスパンを含むようになっている。伝送システムは、例えばコネクタおよびカプラ等の他の従来の光学部品をも含み得る。

本発明によると、分散補償ファイバ２０は、ファイバをスプールまたはリール上に巻き付けることによっておよび／またはファイバをエンクロージャでパッケージすることによって、分散補償モジュール中に含まれ得る。状況に応じて、分散補償ファイバ２０は、伝送に連続的に連結してケーブル配線されて縦方向に配置され（スプール上への巻き付けとは対照的である）、その結果、全体的なスパン長に寄与し得る。図２および図３に示されるように、Ｘは、それぞれのシステム構成要素を光学的に結合する接合部またはコネクタを暗示するものである。

認識されるべきであることには、本発明による分散補償ファイバ２０のさらなる負分散は、伝送ファイバ３６のファイバ長において累積した分散を補償するために、より短い分散補償ファイバの使用を可能にする。このことは、さらなる負分散を有することに対して減衰が小さくなるので、ファイバの性能指数ＦＯＭが大きくなるというさらなる利点を有する。本発明による一群の分散補償ファイバ２０に関して、１５５０ｎｍでの全分散を１５５０ｎｍでの減衰で割った絶対値として定義されるＦＯＭは、１５５０ｎｍで約２４０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きい絶対値を有することが好ましいが、２６０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことがより好ましく、１５５０ｎｍで２７５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことがさらにより好ましく、幾つかの実施例においては、１５５０ｎｍで約３００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢより大きいことが好ましい。同様に、分散補償ファイバが分散補償モジュール中に含まれるときに、高分散値はＩＬを減少させる効果がある。従って、モジュールのコストおよびサイズは、有利に低減し、全体的なシステムの減衰も低減する。

一例として、本発明による分散補償ファイバ２０の約１０〜１５ｋｍのファイバ長は、１００ｋｍの上述の伝送ファイバ３６の蓄積分散を補償し得る。さらに、所望の動作波長域（１５２５ｎｍから１５７０ｎｍ）にわたった、かかるシステムに対する残留分散の大きさは、伝送ファイバ３６の１００ｋｍにつき＋／−１５ｐｓ／ｎｍであり、本明細書に説明される実施例の幾つかに対しては、伝送ファイバ３６の１００ｋｍにつき＋／−１０ｐｓ／ｎｍ未満である。以下の表６は、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長域にわたる、システムの残留分散の大きさを示している。明らかであるように、本発明による分散補償ファイバ２０は、動作波長域（少なくとも１５２５ｎｍ〜１５６５ｎｍ）にわたって、システムの残留分散の大きさを最小にするためのユーティリティを有する。

図１２は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード伝送ファイバ３６に対する、計算された残留分散（ｐｓ／ｎｍ）のプロットを示しており、当該シングルモード伝送ファイバ３６は、１５５０ｎｍで約１６．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散および１５５０ｎｍで約０．０６ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散勾配を有し、さまざまな例（ａ〜ｅ）の分散補償ファイバ２０と光学的に結合している。以上のように、システムに対する残留分散は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード伝送ファイバに対して、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長域にわたって＋／−１５ｐｓ／ｋｍ未満であるが、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長域にわたって＋／−１０ｐｓ／ｋｍ未満であることがより好ましい。幾つかの例（例えばａ，ｂおよびｃ）に関して、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長域にわたって１００ｋｍ長の伝送ファイバ３６に対して、＋／−６ｐｓ／ｎｍ以下である。従って、本発明による分散補償ファイバは、動作波長範囲にわたって優れた分散補償を提供するものである、ということが認識されるべきである。

製作方法に関しては、分散補償ファイバ２０は、ＶＡＤ法（vapor axial deposition），内付けＣＶＤ法（ＭＣＶＤ，modified chemical vapor deposition），プラズマ化学蒸着（ＰＣＶＤ）および外付け溶着（ＯＶＤ，outside vapor deposition）を含む多様な方法（但し、これらに限定されるものではない）によって作成され得る。さまざまな変更および変形が、本発明の範囲から逸脱することなく本発明になされることができるということが、当業者に明らかであろう。従って、本発明の変更および変形が、添付の特許請求の範囲内およびそれらの均等物の範囲内にあるならば、本発明は、その変更および変形を包含するものである、ということが意図されている。

本発明の実施例による分散補償ファイバの部分断面等角図である。 本発明の実施例による分散補償ファイバを使用する光伝送システムの概略図である。 本発明の実施例による分散補償ファイバを使用する光伝送システムの概略図である。 本発明による分散補償ファイバの第１実施例の屈折率プロファイル（デルタ％対半径（μｍ））のプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｂ〜ｅ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｂ〜ｅ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｂ〜ｅ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｂ〜ｅ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明の実施例による分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対する、全分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）対波長（ｎｍ）のグラフである。 本発明の実施例による分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対する、全分散勾配ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）対波長（ｎｍ）のグラフである。 本発明の実施例による分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対する、カッパ（ｎｍ）対波長（ｎｍ）のグラフである。 本発明の実施例による分散補償ファイバの例ａ〜ｅに対する、残留分散（ｐｓ／ｎｍ）対波長（ｎｍ）のグラフである。 本発明の実施例による実験ファイバの例１〜２に対する、デルタ％対半径（μｍ）の屈折率プロットである。 本発明の実施例による実験ファイバの例１〜２に対する、デルタ％対半径（μｍ）の屈折率プロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｆ〜ｊ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｆ〜ｊ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｆ〜ｊ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｆ〜ｊ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。 本発明による分散補償ファイバの幾つかの実施例（例ｆ〜ｊ）に対する、別の屈折率プロファイルのプロットである。

Claims (7)

1. 分散補償光ファイバであって、
   １．７２％から１．９２％の相対屈折率（Δ_１）および１．６２μｍから１．７２μｍのコア外半径（ｒ_１）を有する中央コア部と、
   −０．３５％から−０．４６％の相対屈折率（Δ_２）および４．３２μｍから４．８４μｍのモート外半径（ｒ_２）を有し、前記中央コア部を取り囲むモート部と、
   ０．２７％から０．４９％の相対屈折率（Δ _３ ）を有し、前記モート部を取り囲むリング部と、を有し、
   前記リング部の中央までのリング半径（ｒ_３）は、６．１８μｍから７．００μｍであり、リング幅（Ｗ _ｒ ）は、前記リング部の相対屈折率（Δ_３）の高さの２分の１で測定され、前記リング幅（Ｗ _ｒ ）は、０．９２μｍ以上で２．０４μｍ以下であり、前記リング部は、０．７５μｍより大きいリングオフセット（Ｘ_Ｏ）で、前記モート外半径（ｒ_２）からオフセットされており、
   前記光ファイバは、前記リング部を取り囲むクラッド層をさらに有し、前記相対屈折率は前記クラッド層の屈折率に対する相対屈折率であり、
   Ｘ_Ｏ＝ｒ_３−ｒ_２−Ｗ_ｒ／２であり、
   前記屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍで−０．５１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以上で−０．４ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下の全分散勾配と、１５５０ｎｍで−１４１ｐｓ／ｎｍ／
   ｋｍ以上で−１２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の全分散と、当該１５５０ｎｍにおける全分散を当該１５５０ｎｍにおける分散勾配で割ったものとして定義され、２５０ｎｍから３１８ｎｍのカッパと、をもたらし、
   前記光ファイバは、１５５０ｎｍでの全分散の絶対値を１５５０ｎｍでの減衰で割った値として定義され、２６７ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上で３０９ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下の絶対値を有する性能指数（ＦＯＭ）をさらに含むことを特徴とする分散補償光ファイバ。
2. 当該１５５０ｎｍでの全分散勾配は、−０．４７ｐｓ／ｎｍ ^２ ／ｋｍより大きく−０．４１ｐｓ／ｎｍ ^２ ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 当該１５５０ｎｍでの全分散は、−１３２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく−１２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
4. 全分散が−１２３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
5. 請求項１に記載の分散補償光ファイバを含む分散補償モジュール。
6. 光ファイバ伝送システムであって、
   １５５０ｎｍで１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの間の全分散を有する、標準的なシングルモード伝送ファイバと、
   前記標準的なシングルモード伝送ファイバに光学的に結合した、請求項１に記載の分散補償ファイバと、
   を含み、１５２５ｎｍから１５７０ｎｍの間の伝送波長域内の全波長に対して、前記伝送システムは、前記標準的なシングルモード伝送ファイバの１００ｋｍにつき±１５ｐｓ／ｎｍ未満の残留分散を示すことを特徴とする光ファイバ伝送システム。
7. 前記残留分散は、前記標準的なシングルモード伝送ファイバの１００ｋｍにつき±１０ｐｓ／ｎｍ未満であることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ伝送システム。

Images