JP4920829B2 - 波長分割多重を備える光ファイバ伝送ネットワークのためのモノモード光ファイバ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる伝送分野、とりわけ、分散シフトラインファイバによる波長分割多重伝送の分野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結び付ける関数のグラフの変化に応じた、屈折率プロファイルで表わされる。従来の方法では、横座標にはファイバの中心への距離rを、縦座標には、屈折率とファイバのクラッドの屈折率との差が示されている。たとえば、それぞれステップ形、台形、三角形のグラフについて、「ステップ形」、「台形」、「三角形」の屈折率プロファイルが表される。これらの曲線は、一般に、ファイバの理論的プロファイルまたは参照プロファイルを示しており、ファイバの製造上の制約条件によって、このプロファイルは著しく異なる恐れもある。
【0003】
伝送ネットワークにおいて、特に波長分割多重伝送ネットワークにおいてファイバを使用するために、ファイバが、多重化される波長範囲における大きな有効面積を使用できることが有利である。大きな有効面積によって、パワーの総量は一定のまま、ファイバ内のパワー密度を制限し、さらに望ましくない非線型効果を制限するまたは防ぐことができる。
【0004】
高ビットレートネットワークについては、ファイバが多重チャネルのモノモード伝播を行うことが有利である。ITU−T G 650は、ケーブルにおけるカットオフ波長を規定している。ファイバの理論上のカットオフ波長は、一般に、ケーブルにおけるカットオフ波長より数百ナノメートル大きい。実際に、理論上のカットオフ波長が、使用される信号の波長より大きいとしても、光ファイバにおける伝播をモノモードとすることができる。事実、光ファイバ伝送ネットワークにおける伝播距離に比べると小さい値であるが、数メートルまたは数十メートルの距離を超えると、あまりに減衰が大きくなってしまうことによって、二次モードが消滅する。その結果、伝送システムにおける伝播はモノモードになる。
【0005】
ファイバのベンド及びマイクロベンドに対する感度ができるだけ小さくなることもまた重要である。半径30mmのリールの周囲に、ファイバを100周巻き付けることによって生じる減衰を測定することによって、勧告ITU−T G 650に説明されているようなベンドに対する感度が評価される。マイクロベンドに対する感度は、それ自体知られた方法で測定される。以下のように、商品番号ASMF200で出願人によって販売されているファイバのようなファイバに対してその感度を測定することができる。
【0006】
波長分割多重化された新しい高ビットレート伝送ネットワークにおいて、多重化に用いられる波長範囲における波長分散勾配を制限することが有利である。その目的は、多重チャネル間のひずみを伝送中に最小化することにある。
【0007】
一般にSMFファイバと呼ばれるネットワークの標準ラインファイバは、およそ1300nmのゼロ分散波長と、およそ16ps/nm/kmから18ps/nm/kmまでの1550nmにおける波長分散CSMFと、およそ0.055ps/nm2/kmから0.062ps/nm2/kmまでの1550nmにおける波長分散勾配C’SMFとを有する。
【0008】
伝送ネットワークは必然的に、SMFラインファイバの波長分散と波長分散勾配とを補償するための、分散補償ファイバすなわちDCF(Dispersion Compensating Fiber)のセグメントによって補償されなければならない。特にY.Akasaka等の論文「Dispersion compensating technique of 1300nm Zero−Dispersion SMF to get flat dispersion at 1550 nm range(1550nmレンジにおけるフラット分散を得るための1300nmゼロ分散SMFの分散補償技術)」Proc.21 Eur.Cont.on Opt.Comm(ECOC’95−ブリュッセル)によって、CSMF=16.3ps/nm/km及びC’SMF=0.0617ps/nm2/kmであるファイバDCFについては、92%から108%までの補償率を有するDCFファイバが知られている。これは、235nmから287nmまでのCDCF/C’DCFの比に対応する。
【0009】
さらに、CSMF=17ps/nm/km及びC’SMF=0.055ps/nm2/kmであるSMFファイバについては、80%から120%の間に含まれる補償率を有し、DKモジュール(DK−40、DK−60、DK−80)という名称でLUCENT社から販売されているDCFファイバが存在する。これは、250nmから370nmまでのCDCF/C’DCFの比に対応する。
【0010】
ここで生じる技術的問題は、SMFラインファイバ及び先のタイプのDCFファイバを含む伝送ネットワークは、かなりの長さのDCFファイバを必要とし、その結果、大きな減衰が生じるとともに、コストも高くなってしまうという点である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、SMFラインファイバを、前述の短いタイプのDCFファイバによって、分散C及び分散勾配C’に関して完全に補償することができるファイバに置き換えることにあり、それは幅広い使用範囲について行なわれる。
【0012】
先験的に、使用範囲全体にわたってほぼ一定の分散(すなわち分散勾配ゼロ)のファイバが適すると思われる場合であっても、それは実際には利用できない。なぜなら、分散勾配とともに減少する有効面積は、先に記したように、望ましくない非線型効果を防ぐにはあまりに小さくなるである。
【0013】
これまでに知られているDSF(Dispersion Shifted Fibers、分散シフトファイバ)及びNZDSF(Non Zero Dispersion Shifted Fibers、非ゼロ分散シフトファイバ)ファイバもまた、先の問題を解決できない。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、1300から1625nmまでの使用範囲を有する、波長分割多重を備える光ファイバ伝送ネットワークのためのモノモード光ファイバであって、1370以下のゼロ分散波長を有し、1550nmの波長について、
5ps/nm・kmから11ps/nm・kmまでの分散Cと、
250nmから370nmまでの分散と分散勾配との比と、
50μm2以上の有効面積と、
80000μm4・nm2・km/psより大きな波長分散勾配と有効面積の平方との比と、を有するモノモード光ファイバを提供する。
【0015】
ファイバの理論的カットオフ波長は、好ましくは、1.8μmより小さく、ケーブル状のファイバのカットオフ断波長は1.3μmより小さくなければならない。
【0016】
本発明のファイバは、有利には、SMFファイバと同じ方法で、DCFの使用帯域を超えて使用することができる。したがって、その使用を、1300nmから1625nmまでのシリカの透過帯域において完全に考えることができる。
【0017】
本発明によるファイバは、ベンド損失に関して非常に有利な特性を有する。
【0018】
たとえば、ファイバは、1550nmにおいて、半径30mmのリールへのファイバの100周巻き付けについて、10ー2dB以下のベンド損失を有する。1625nmでは、この値は0.5dBである。
【0019】
同様に、ファイバは、1550nmにおいては、半径10mmの周りに巻き付けられると、100dB/m以下のベンド損失を有する。1625nmでは、この値は400dB/mである。
【0020】
1550nmにおけるマイクロベンドへの感度(ここでは、ASMF200という名称の下に申請者によって販売された標準ファイバのマイクロベンドに対する感度に対して評価される)に関しては、本発明によるファイバは、1より小さく、好ましくは0.8より小さいマイクロベンドへの感度を有する。
【0021】
1550nmにおいて、本発明による光ファイバは、好ましくは、0.01ps/nm2・kmから0.04ps/nm2・kmまでの波長分散勾配C’と、7ps/nm・kmから11ps/nm・kmまでの波長分散Cと、50μm2から70μm2までの有効面積とを有する。
【0022】
好ましい実施形態によって、本発明によるファイバは、以下の好ましい幾何学的特性をともなうステップ−リング形のプロファイルを有する。
【0023】
ファイバのステップの屈折率とクラッドの屈折率との差Δn1が、5.9×10−3と8.2×10−3との間である。
【0024】
リングの屈折率とクラッドの屈折率との差Δn3は、0.9×10−3と7.6×10−3との間である。
【0025】
ステップおよびリング間の中間セグメントの屈折率とクラッドの屈折率との間の差Δn2は、−6.8×10−3と−1.7×10−3との間である。
【0026】
ステップの半径r1は、3μmと4.5μmとの間である。
【0027】
リングの内径r2は、5.3μmと8.1μmとの間である。
【0028】
リングの外径r3は、7.3μmと11.1μmとの間である。
【0029】
本発明はまた、1300nmから1625nmまでの使用範囲について、ラインファイバとして本発明によるファイバを有する、波長分割多重を備える光ファイバ伝送ネットワークを提供する。
【0030】
このような伝送ネットワークはまた、比[C/CDCF、C’/C’DCF]が0.8から1.2まで、好ましくは1に近いような、分散CDCFと分散勾配C’DCFとを有する、分散補償ファイバを備える。
【0031】
まったく限定的でなく、例示的なものとして与えられる実施形態を以下に説明することで、本発明の他の特徴及び利点が明らかになるだろう。
【0032】
【発明の実施の形態】
横座標には、半径rがミクロン単位で示され、縦座標にはクラッドに対する屈折率の差Δnが示されている。
【0033】
以下の表1は、AからJまで記した12本のファイバについての、幾何学的特性riと1から3までのiについてのΔniが示されている。
【表1】
【0034】
表2は、ファイバAからJの1550nmにおける以下のような伝播特性が示されている。
【0035】
有効面積Seff(μm2)、
波長分散C(ps/nm/km)、
マイクロベンド感度Sμc(単位なし)、
波長分散勾配C’(ps/nm2/km)、
Seff2/勾配C’の比(μm4・nm2・km/ps)、
C/C’の比(nm)。
【0036】
さらに、表2には以下が記載されている
半径30mmのリール上で、ファイバの100周についてのdB単位で表わされる、1550nm及び1625nmにおけるベンド損失PC、あるいは半径10mmの周りに巻き付けられるファイバについてのdB単位で表わされる、1550nm及び1625nmにおけるベンド損失PC、
カットオフ波長λc(μm)、
ゼロ分散波長λo(μm)
【表2】
【0037】
表2に示されているように、本発明によるすべてのファイバは、ベンド損失及びマイクロベンド損失の基準に非常に幅広く応えるものである。
【0038】
さらに、本発明によるファイバの250nmから370nmまでの比C/C’の値を考慮に入れると、それらファイバは、伝送ネットワークのDCFファイバにとりわけ適合する。
【0039】
例として、
従来の技術の伝送システムにおいては、100kmのSMFファイバは、以下の特性とともに17kmのDCFによって補償される。
【0040】
CSMF=16.3ps/nm/km、C’SMF=0.0617ps/nm2/km、
CDCF/C’DCF=260、CDCF=−100ps/nm/km。
【0041】
以下の条件において、表1及び2のNo.Cのファイバが、SMFファイバの代用となる本発明によるシステムにおいては、
C=7.9ps/nm/km、C’=0.03ps/nm2/km、C/C’=260nm。
【0042】
分散及び勾配に関して同一の補正を得るためには、7.9kmのDCFファイバで十分であろう。いいかえれば、DCFファイバの長さは、本発明によるラインファイバの利用によって、1/2.15に短くなる。
【0043】
上述の特性に加えて、本発明によるファイバは、0.24dB/km以下の1550nmにおける減衰と、0.1ps/√km以下の偏波モード分散を有する。
【0044】
当然のことながら、上記の特徴を満足する他のタイプのプロファイルを考慮することができ、特に台形−リング形プロファイルを考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるファイバのステップ−リングタイプの屈折率プロファイルを非常に概略的に示している。
【符号の説明】
r ファイバの中心への距離
r1 ステップの半径
r2 リングの内径
r3 リングの外径
Δn クラッドに対する屈折率の差
Δn1 ステップの屈折率とクラッドの屈折率との差
Δn2 ステップおよびリングの中間セグメントの屈折率とクラッドの屈折率との差
Δn3 リングの屈折率とクラッドの屈折率との差
Seff 有効面積
Claims (14)
- 1300mmから1625mmまでの使用範囲を有する、波長分割多重を備える光ファイバ伝送ネットワークのためのモノモード光ファイバであって、1370nm以下のゼロ分散波長を有し、1550nmの波長について、
5ps/nm・kmから11ps/nm・kmまでの分散Cと、
250nmから370nmまでの分散Cと分散勾配C’との比と、
50μm2以上の有効面積と、
80000μm4・nm2・km/psより大きい波長分散勾配と有効面積の平方との比と、
を有し、
ステップ−リングタイプのプロファイルを有し、
ファイバのステップの屈折率とクラッドの屈折率との差Δn1が、5.9×10−3から8.2×10−3までであり、
リングの屈折率とクラッドの屈折率との差Δn3が、0.9×10−3から7.6×10−3までであり、
ステップおよびリング間の中間セグメントの屈折率とクラッドの屈折率との差Δn2が、−6.8×10−3から−1.7×10−3までであり、
ステップの半径r1が、3μmから4.5μmまでであり、
リングの内径r2が、5.3μmから8.1μmまでであり、
リングの外径r3が、7.3μmから11.1μmまでである、モノモード光ファイバ。 - 理論上のカットオフ波長が、1.8μm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。
- 1550nmにおいて、半径30mmのリールに巻き付けられたファイバの100周について、10−2dB以下のベンド損失を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ。
- 1625nmにおいて、半径30mmのリールに巻き付けられたファイバの100周について、0.5dB以下のベンド損失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光ファイバ。
- 1550nmにおいて、半径10mmの周りに巻き付けられた場合に、100dB/m以下のベンド損失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光ファイバ。
- 1625nmにおいて、半径10mmの周りに巻き付けられた場合に、400dB/m以下のベンド損失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光ファイバ。
- 1550nmにおける波長分散勾配が、0.01ps/nm2・kmから0.04ps/nm2・kmまでであ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光ファイバ。
- 1550nmにおける波長分散が、7ps/nm・kmから11ps/nm・kmまでであ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光ファイバ。
- 1550nmにおける有効面積が、50μm2から70μm2まで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光ファイバ。
- 1550nmにおいて、0.24dB/km以下の減衰を有す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光ファイバ。
- 0.1ps/√km以下の偏波モード分散を有す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光ファイバ。
- ラインファイバとして請求項1から11のいずれか一項に記載のファイバを有する、波長分割多重を備える光ファイバ伝送ネットワーク。
- さらに、比[C/CDCF、C’/C’DCF]が0.8から1.2までであるような、分散勾配C’DCFと分散CDCFとを有する分散補償ファイバを備えることを特徴とする請求項12に記載の光ファイバ伝送ネットワーク。
- 前記比が1に近いことを特徴とする請求項13に記載の光ファイバ伝送ネットワーク。
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