JP5638178B2 - 波長分散補償ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ伝送の分野に関連し、より詳細には光ファイバ伝送システムにおける波長分散の補償に関する。

光ファイバについて、屈折率プロファイルは、一般に、屈折率をファイバ半径に対応づける関数のグラフ表示に関連して視覚化される。慣例的に、ファイバの中心までの距離ｒが横軸に沿って示され、その屈折率と光ファイバの外側クラッドの屈折率との間の差が縦軸に沿って示される。したがって、屈折率プロファイルは、ステップ、台形、または三角形のそれぞれの形状を有するグラフに対して「ステップ」、「台形」、または「三角形」のプロファイルと呼ばれる。これらの曲線は、一般に、光ファイバの理論的または設定されたプロファイルを代表するものであるが、光ファイバの製造的制約がわずかに異なるプロファイルをもたらす可能性がある。

光ファイバは、慣例的に、機能が光信号を伝送することおよび場合によっては増幅することである光コアと、機能がコア内に光信号を閉じ込めることである光クラッドと、実質的に一定の屈折率ｎ_ｇを有する外側クラッドとからなる。この目的のために、コアの屈折率ｎ_ｃおよび外側クラッドの屈折率ｎ_ｇは、ｎ_ｃ＞ｎ_ｇのようになっている。良く知られているように、単一モード光ファイバ中の光信号の伝搬は、コア中を導かれる基本モードと、クラッドモードと呼ばれるコア−クラッドアセンブリ中をある距離にわたって導かれる２次的モードとに分解される。

新規で、高ビットレートで、波長多重化された伝送ネットワークでは、特に１０Ｇｂｉｔｓ／ｓ以上のレートで、波長分散を管理することは有利である。この目的は、すべての多重波長値に対して、パルス拡がりを制限するためにリンクで実質的にゼロである累積波長分散を達成することである。「累積波長分散」は、ファイバ長にわたって波長分散を積分したものに与えられた名称である。波長分散が一定である場合、累積波長分散は波長分散と光ファイバの長さとの積に等しい。分散について数十ｐｓ／ｎｍの累積値は一般に許容できる。システムで使用される波長の近くで、非線形効果がより強くなる局所的波長分散のゼロ値を避けるのも有利である。最終的に、多重チャネル間の歪みを避けるまたは制限するように多重範囲にわたって累積波長分散スロープを制限することも有利である。このスロープは慣例的に波長に対する波長分散の微分である。

陸上伝送システム用の回線ファイバとして、単一モードファイバ（ＳＭＦ）またはノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）が慣例的に使用される。ＮＺＤＳＦ^＋は、使用される波長である一般に約１５５０ｎｍの波長でノンゼロの正の波長分散を有する分散シフトファイバである。この波長では、このファイバは、一般に１５５０ｎｍで１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）よりも低い低波長分散、および一般に０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）よりも低い波長分散スロープを有する。

回線ファイバとして使用されるＳＭＦまたはＮＺＤＳＦ^＋の波長分散および波長分散スロープを補償するために短い長さの分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を使用することができ、その場合、前記ファイバは負の波長分散および負の波長分散スロープを有する。ＤＣＦファイバを選択する場合、一般に、波長分散補償ファイバの波長分散を波長分散スロープで割った比が実質的に回線ファイバのそれに等しくなることが要求される。この比は、分散をスロープで割った比に対する省略形ＤＯＳで示される。

ＵＳ−Ａ−５５６８５８３またはＵＳ−Ａ−５３６１３１９はＳＭＦファイバの波長分散を補償するためのＤＣＦを説明し、ＥＰ−Ａ−１０６７４１２はＮＺＤＳＦ^＋の波長分散を補償するためのＤＣＦを説明している。これらの知られているＤＣＦは１５５０ｎｍの波長で負の波長分散および負の波長分散スロープを示す。

波長分割多重（ＷＤＭ）と呼ばれる、波長多重化された光システムは、一般に、回線ファイバ部、すなわちＳＭＦ、ＮＺＤＳＦ^＋または他のものに、回線ファイバ部の間に挿入され、スプールに巻かれたＤＣＦ部を備える分散補償モジュールを縦続したものからなる。分散補償モジュールが伝送路に沿って分配される方法は分散管理と呼ばれ、この管理の目的は、非線形効果および累積回線端分散を共に制限することである。回線の端部で低い累積波長分散およびゼロの累積波長分散スロープを達成することが常に要求される。

本明細書では、「伝送回線部」は送信用要素を受信用要素にリンクさせる光伝送システムの一部を意味し、これらの要素は回線端または光システムのノードに配置される可能性がある。したがって、回線部は、１つまたは複数の縦続接続された回線ファイバ部と、回線ファイバ部間に分配された１つまたは複数の分散補償ファイバ部とを含む。回線ファイバ部は、通常、正の波長分散スロープをもつ正の波長分散を生成するのに対して、分散補償ファイバ部は負の波長分散スロープをもつ負の波長分散を生成する。したがって、過補償の場合には、回線部は負の累積波長分散スロープをもつ負の累積波長分散を示すことになり、それらは回線のノードまたは回線端でゼロ分散に達するように補償されなければならない。

例えば、回線ファイバの非線形効果を制限するために伝送路に沿って過補償を挿入することはしばしが有利である。波長分散の過補償は受信機における誤り率を低減することも見出された。例えば、Ｊ．−Ｃ Ａｎｔｏｎａ、Ｍ．Ｌｅｆｒａｎｃｏｉｓ、Ｓ．Ｂｉｇｏ、Ｇ．Ｌｅ Ｍｅｕｒにより、２００５年９月にＥＣＯＣ’０５ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）で発表された論文の「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ−Ｌｏｎｇ Ｈａｕｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ」は、細区画によるまたは負の回線ファイバ部による残余分散によって論文に例示された伝送中の過補償が１０Ｇｂ／ｓのＷＤＭシステムの性能の改善を可能にすることを示している。しかし、回線端および／または伝送システムの各ノードで、累積波長分散はゼロまたはわずかに正に回復されなければならない。しかし、光信号が過補償された場合、回線端で波長分散および波長分散スロープが負になることになり、次に、この過補償を相殺するために正の波長分散および正の波長分散スロープを有するファイバ片を使用する必要がある。この目的のために、標準ＳＭＦ（ＳＳＭＦ）部または純シリカコアファイバ（ＰＳＣＦ）部がしばしば使用される。

過補償を相殺するためにＳＳＭＦ部を使用するのに伴う主な欠点は、ＳＳＭＦが生成された分散量に対して高い損失を引き起こすことである。この特性は、一般に、いわゆる「性能指数」（ＦＯＭ）によって決定される。性能指数は、絶対値の波長分散ＤとｄＢ／ｋｍの信号の減衰の比として規定される。ＳＳＭＦでは、ＦＯＭ値は８５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの程度である。ＰＳＣＦはほとんど光損失を引き起こさず、１２５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの程度のＦＯＭ値を有するが、高価である。

さらに、大陸間光リンク用の海底ファイバとして、ＮＺＤＳＦ⁻とも呼ばれる負のノンゼロ分散シフトファイバが使用される。ＮＺＤＳＦ⁻と称されるファイバは、使用される波長である一般に約１５５０ｎｍの波長でノンゼロの負の波長分散を有する分散シフトファイバである。この波長では、このファイバは、一般に１５５０ｎｍで−２ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）よりも低い低波長分散、および一般に０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）よりも低い波長分散スロープを有する。

海底回線として使用されるＮＺＤＳＦ⁻の波長分散と波長分散スロープを補償するために、正の分散補償ファイバ（Ｐ−ＤＣＦ）が使用されなければならない。今まで、商用および設置された海底伝送システムでは、ＳＳＭＦの部分を使用して、回線内（ケーブル化Ｐ−ＤＣＦ）、送信機、または受信機（モジュールＰ−ＤＣＦ）のいずれかでＮＺＤＳＦ⁻の負の分散が補償された。しかし、先に示されたように、ＳＳＭＦはモジュール使用には低すぎるＦＯＭ値を有する。ＰＳＣＦを使用することもできるが、高価である。

ＵＳ−Ａ−６３３７９４２は、ＮＺＤＳＦを補償するための正の波長分散補償ファイバを提案している。この光ファイバは中央コアに隣接するディプレストクラッドおよび外側光クラッドをもつ構造を有する。中央コアは、ゲルマニウムでドープされるか、または純シリカとすることができる。文献ＵＳ−Ａ−６３３７９４２のファイバは、０．２ｄＢ／ｋｍの程度の伝送損失に対して１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとの間の強い正の波長分散を示し、１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下のＦＯＭをもたらす。中央コアに隣接する強い屈折率差をもつディプレストクラッドがあると、遮断波長の増大を制限しながら波長分散を増大させることができるが、伝送損失を増大させる影響もある。この損失を制限するために、ＵＳ−Ａ−６３３７９４２は、直径が９μｍと１０μｍとの間にある中央コアに対して、３６μｍと４６μｍとの間であるディプレストクラッドの直径に増大させることを提案している。しかし、フッ素でドープされた前記ディプレストクラッドは製造上高価である。

ＵＳ−Ａ−６６６５４８２は、中央コア、第１の正の内側クラッド、および外側光クラッドをもつペデスタル構造を有する伝送ファイバを説明している。このファイバは、１５５０ｎｍの波長で９０μｍ^２よりも大きい実効表面積を有し、非線形効果を低減し、したがって波長多重化された高ビットレート伝送ネットワークの動作マージンを増大させることができる。ファイバの実効表面積が増大すると、ＳＳＭＦと比較して正の波長分散が増大することにもなるが、高い累積分散値（補償前の）によるネットワークペナルティを避けるために２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまで故意に制限される。０．２ｄＢ／ｋｍの程度の伝送損失は１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下のＦＯＭ値をもたらす。

ＥＰ１２５５１３８は、大きな実効面積を有する正の分散光ファイバを説明しており、このファイバはドープされたコア領域、第１の環状領域、第２のディプレスト環状領域、およびクラッド領域を有する。第２のディプレスト環状領域は、−０．０８Δ％と−０．２０Δ％との間の規格化屈折率差、シリカの屈折率について計算した場合、−１．１６×１０^−３と−２．９×１０^−３との間の絶対屈折率差を有する。

ＵＳ−Ａ−６６８５１９０は、１５５０ｎｍの波長で１１０μｍ^２よりも大きい実効表面積を有し、非線形効果を低減し、したがって波長多重化された高ビットレート伝送ネットワークの動作マージンを増大させることができるファイバを説明している。ファイバの実効表面積が増大すると正の波長分散が増大することにもなり、０．１７ｄＢ／ｋｍの程度の伝送損失に対して１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとの間の分散になり、１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢと１３５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢとの間のＦＯＭ値になる。

ＳＳＭＦと比べて高い正の波長分散値および改善されたＦＯＭ値にもかかわらず、文献ＵＳ−Ａ−６６５８１９０で説明されたファイバは海底ＮＺＤＳＦの負の波長分散の補償、または陸上通信システムのノードの過補償の相殺に十分には適応していない。確かに、表面積増加すると、曲げ損失およびマイクロベンド損失が増加する。しかし、ＤＣＦは、ファイバ部分が置かれる光分散補償モジュールのハウジング内で丸く巻かれるように意図され、したがって、ファイバは標準の被覆および直径（すなわち、約１２５μｍの裸ファイバ直径、約２００μｍの１次被覆をもつファイバ直径、および約２５０μｍの２次被覆をもつファイバ直径）の場合の限定的な曲げ損失およびマイクロベンド損失を有していなければならない。
ＵＳ−Ａ−５５６８５８３ ＵＳ−Ａ−５３６１３１９ ＥＰ−Ａ−１０６７４１２ 「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ−Ｌｏｎｇ Ｈａｕｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ」、Ｊ．−Ｃ Ａｎｔｏｎａ、Ｍ．Ｌｅｆｒａｎｃｏｉｓ、Ｓ．Ｂｉｇｏ、およびＧ．Ｌｅ Ｍｅｕｒ、ＥＣＯＣ’０５ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、２００５年９月 ＵＳ−Ａ−６３３７９４２ ＵＳ−Ａ−６６６５４８２ ＥＰ１２５５１３８ ＵＳ−Ａ−６６８５１９０

先に引用され分析された従来技術ファイバのプロファイルはどれも、正の波長分散補償ファイバ（Ｐ−ＤＣＦ）について、ＦＯＭの増加と曲げ損失およびマイクロベンド損失に関して許容できる特性との間で最適な妥協を得ることができない。

したがって、負の波長分散伝送ファイバ、例えば海底リンクファイバの波長分散を補償することができ、光システムの回線端またはノード入口で過補償を相殺することができ、改善されたＦＯＭ値ならびに限定的な曲げ損失およびマイクロベンド損失を有する正の波長分散補償ファイバへの要求がある。

この目的のために、本発明は、高い正の波長分散ならびに低い曲げ損失およびマイクロベンド損失を保証するために、伝送損失を制限するように中央コアから離されている内側ディプレストクラッドをもつファイバ構造を提案する。本発明のファイバは、波長分散補償効果の改善および挿入損失の限定のための縮小されたサイズの波長分散補償モジュールに使用することができる。

より詳細には、本発明は、
半径ｒ_１および外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_１を有する中央コアと、
半径ｒ_２および外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_２を有し、２．０μｍ以上、好ましくは２．０μｍと４．５μｍとの間の幅（ｒ_２−ｒ_１）を有する中間クラッドと、
半径ｒ_３および−３．０×１０^−３以下の外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_３を有するディプレスト内側クラッドと
を備え、
１５５０ｎｍの波長で、２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の正の波長分散、および０．７以下のモード半径と中間クラッド半径の比を有する波長分散補償光ファイバを提案する。

モード半径は、ファイバを伝搬する基本モードＬＰ０１の半径であり、Ｗ_０２で表され、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎの第２の定義によって決定されるものを意味する。

実施形態によれば、本発明のファイバは、以下の特性の１つまたは複数を有することができる。

１５５０ｎｍの波長で、ファイバは１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上の性能指数（ＦＯＭ）値を有する。

中央コアは、４．０×１０^−３と６．５×１０^−３との間の外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_１に対して４μｍと６．５０μｍとの間の半径ｒ_１を有する。

ディプレストクラッドは、１６μｍ以下、好ましくは１２μｍと１６μｍとの間の半径ｒ_３を有する。

中間クラッドは、６μｍと１１μｍとの間の半径ｒ_２および−１．０×１０^−３と２．０×１０^−３との間の外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_２を有する。

１６２５ｎｍの波長で、ファイバは１０ｍｍの半径に対して１ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失を有する。

１５５０ｎｍの波長で、ファイバは同一の制約を受けたＳＳＭＦのマイクロベンド損失の０．８倍までのマイクロベンド損失を有し、ＳＳＭＦのマイクロベンド損失は固定直径円筒法（フランス語で「ｍｅｔｈｏｄｅ ｄｕ ｔｏｕｒｅｔ」）と呼ばれる試験方法で約１ｄＢである。この方法はレファレンスＣＥＩ ＴＲ下のＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎの分科会８６Ａによる技術推奨に記載されている。

１５５０ｎｍの基本伝搬モードにおいて、ファイバは８０μｍ^２以上の実効表面積（Ａ_ｅｆｆ）を有する。

ファイバは１６００ｎｍ以下の実効遮断波長（λｃ_ｅｆｆ）を有する。

１５５０ｎｍの波長で、ファイバはディプレストクラッドに１．３％未満のエネルギーを有する。

本発明は、本発明のファイバの少なくとも１つの部分を含む波長分散補償モジュールにも関する。

実施形態に応じて、本発明のモジュールは、以下の特性の１つまたは複数を含むことができる。

１５５０ｎｍの波長で、モジュールは１３３８ｐｓ／ｎｍの累積分散に対して１２．５ｄＢ以下の挿入損失を示し、１３３８ｐｓ／ｎｍの値は−８０ｋｍの標準的な単一モードファイバの標準的な累積分散に対応し、１６．７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍに８０ｋｍを乗ずることで−１３３８ｐｓ／ｎｍが得られる。

１５３０ｎｍと１５７０ｎｍとの間の波長で、モジュールは１３３８ｐｓ／ｎｍの累積分散に対して１３ｄＢ以下の挿入損失を示す。

１５５０ｎｍの波長で、モジュールは０．５０ｐｓ以下の偏波モード分散を示す。

ファイバの部分が丸く巻かれているハウジングであり、前記ハウジングが同一の累積分散値についてＳＳＭＦを受け取るハウジングの厚さよりも少なくとも２５％小さい厚さを有し、これは、必要なファイバ長が少ないこと、および低い曲げ感受性が達成されることの両方のために、ハウジングの厚さは著しく減少させることができることを意味する。ＳＳＭＦのハウジングの大きさが基準として取られている。

本発明の他の特性および利点は、例として与えられ、図面に関連した本発明の実施形態である以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。

負の波長分散を補償するかまたは過補償を相殺するために、本発明は、中央コア、中間クラッド、および内側ディプレストクラッドに対して特定の屈折率プロファイルを有し、１５５０ｎｍの波長で１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上のＦＯＭ値をもつ２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の波長分散を達成することを可能にする波長分散補償光ファイバの使用を提案する。

ディプレスト内側クラッドの存在により、低い曲げ損失およびマイクロベンド損失をもつ前記波長分散値を達成することが可能になり、このディプレストクラッドを中央コアから離すことにより伝送損失を制限することが可能になる。このディプレストクラッドの半径ｒ_３は、例えばフッ素でドープされる、必要以上に大きいドープしたシリカの部分の堆積に関連する製造コストを制限するために１６μｍ未満であることが好ましい。

図１は、本発明の分散補償ファイバの可能な屈折率プロファイルを概略的に示す。図示されたプロファイルは、設定されたプロファイル、すなわちファイバの理論的なプロファイルを表すものであり、プリフォームから線引きされた後に実際に得られるファイバはわずかに異なるプロファイルを有する可能性がある。

本発明の波長分散補償ファイバは、外側光クラッドに対して正の屈折率差Ｄｎ_１を有する半径ｒ_１の中央コアを有し、半径ｒ_２の中間クラッドは外側クラッドに対して低い正の屈折率差Ｄｎ_２を有し、半径ｒ_３の内側ディプレストクラッドは外側クラッドに対して負の屈折率差Ｄｎ_３を有する。外側クラッドの屈折率はｎ_ｇと呼ばれ、図１に横座標すなわちＸ軸として示される。

下記の表Ｉは本発明の波長分散補償ファイバのいくつかの可能な屈折率プロファイルの特性を示す。第１の列は各例の参照を割り当て、以降の列は、中央コアの半径値ｒ_１、中間クラッドの半径値ｒ_２、中間クラッドの幅（ｒ_２−ｒ_１）、およびディプレストクラッドの半径ｒ_３を与え、以降の列は、各部について外側クラッド（ｎ_ｇ）に対する屈折率差の値を与える。屈折率差は６３３ｎｍの波長で測定される。

例１〜７は本発明によるものであり、例１ｂ、２ｂ、ＳＭＦＩ、ＳＭＦ２は本発明によらない比較例である。ＳＭＦ１はＳＳＭＦに対応する。例１ｂ、ＳＭＦ１、およびＳＭＦ２はディプレスト内側クラッドを有しておらず、例２ｂは狭すぎる中間クラッドを有し、そのため損失が高すぎ、ＦＯＭ値が低下する。

本発明の波長分散補償ファイバは、中央コアから離されているディプレストクラッドを有し、それにより高いＦＯＭをもつ高い正の波長分散値が達成される。ファイバが８０μｍ^２よりも大きい実効表面積で光信号の単一モードの伝搬を維持するように、中央コアはＳＳＭＦファイバに近い半径ｒ_１および屈折率差Ｄｎ_１を有する。ディプレストクラッドＤｎ_３が存在すると、低い曲げ損失およびマイクロベンド損失を保証しながら本発明の分散補償ファイバによって引き起こされた波長分散を増加させることが可能になり、中央コアとディプレストクラッドとの間に比較的広い中間クラッド（ｒ_２−ｒ_１）が存在すると、ファイバの線形損失を低減することが可能になる。２μｍ以上の中間クラッド幅（ｒ_２−ｒ_１）では、光信号の場は、以下で説明される図２に示されるようにディプレストクラッドにほとんど入り込まない。

下記の表ＩＩは、表Ｉで与えられた屈折率プロファイルの例に対応する分散補償ファイバの光学特性を示す。第１の列は、表Ｉの第１の列の参照を再現する。各ファイバプロファイルについて、以降の列は、実効遮断波長λｃ_ｅｆｆ、波長分散Ｄ、波長分散を波長分散スロープで割った比（ＤＯＳ）、性能指数（ＦＯＭ）、曲げ損失ＢＬ_１０ｍｍ、マイクロベンド損失Ｓμｃ、実効表面積Ａ_ｅｆｆ、Ｅｎｅｒｇｙ３で表されたディプレストクラッド中にあるエネルギーのパーセンテージ、および比がＷ_０２／ｒ_２で表された規格化モード半径（ファイバを伝搬する基本モードＬＰ０１の半径であり、Ｗ_０２で表され、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎの第２の定義によって決定されるものである）と中間クラッドの半径（ｒ_２）の比のシミュレーションされた値を与える。

波長分散Ｄ、ＤＯＳ、ＦＯＭ、実効表面積Ａ_ｅｆｆ、エネルギーＥｎｅｒｇｙ３、およびモード半径Ｗ_０２の値は１５５０ｎｍの波長で与えられる。遮断波長λｃ_ｅｆｆは、標準ＣＥＩ６０７９３−１−４４のＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ分科会８６Ａによって規定されたように、ファイバを２メータにわたって伝搬した後に光信号が単一モードになるときおよびその後の波長に対応する。曲げ損失ＢＬ_１０ｍｍの値はファイバの１０ｍｍの曲率半径に対して１６２５ｎｍの波長で与えられる。マイクロベンド損失Ｓμｃの値は相対的であり、同一の制約を受けるＳＳＭＦ、すなわち直径１２５μｍのファイバの損失を基準として表される。マイクロベンド損失は、例えば、いわゆる固定直径円筒法（フランス語で「ｍｅｔｈｏｄｅ ｄｕ ｔｏｕｒｅｔ」）を用いて測定することができる。この方法は、レファレンスＣＥＩ ＴＲ−６２２２１下のＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎの分科会８６Ａによる技術推奨に記載されている。

本発明の分散補償ファイバのすべてのプロファイルについて、１５５０ｎｍの波長分散は２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きく、ＦＯＭは１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢよりも大きく、１１０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢよりも大きいものさえあることが表ＩＩで分かる。本発明のすべてのプロファイルについて、１６２５ｎｍの波長で１０ｍｍの曲率半径に対して曲げ損失は非常に低く、１ｄＢ／ｍ未満であり、マイクロベンド損失はＳＳＭＦの損失よりも著しく低いことも確認することができる。

図２は本発明のファイバの例１および５のプロファイルならびにこれらの２つのファイバ中を１５５０ｎｍで半径ｒを越えて伝搬する基本モードＬＰ０１のエネルギーパーセンテージを示す。エネルギーはディプレストクラッドの中およびそれを越えてほとんど伝搬されないことが分かる。したがって、ファイバの波長分散は付加的な損失なしに増大され、ファイバは使用される波長でそれを単一モードの性質に維持する。特に、Ｗ_０２で表され、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎの第２の定義によって決定された、ファイバを伝搬する基本モードＬＰ０１の半径を中間クラッドの半径ｒ_２で割った比は０．７未満である。この制御された比は、ファイバの線形損失を制限することを保証し、本発明の分散補償ファイバに対して高いＦＯＭ値が達成されることを可能にする。

さらに、表ＩＩにおいて、Ｅｎｅｒｇｙ３で示されたディプレストクラッド中のエネルギーパーセンテージが制限され、１．３％未満であることが分かる。したがって、本発明のファイバは、限定された実効遮断波長λｃ_ｅｆｆが１６００ｎｍ未満であり、１５５０ｎｍ未満のことさえあることを示す。ファイバを伝搬する信号のエネルギーをほとんど含まないディプレストクラッドは曲げ損失およびマイクロベンド損失に対する良好な防護をもたらす。特に、１６２５ｎｍの波長で、本発明の分散補償ファイバは１０ｍｍの曲率半径（ＢＬ_１０ｍｍ）に対して１０ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失およびＳＳＭＦよりも明確に低いマイクロベンド損失を示す。

例６の本発明のファイバは、ＳＳＭＦ（ＳＭＦ１）から４．５５μｍまでコア半径ｒ_１をわずかに増加させ、−５×１０^−３で（ｒ_２−ｒ_１）＝２．８μｍおよびｒ_３＝１４μｍのようにディプレスト部を付加することによって得ることができる。次に、Ｗ_０２／ｒ_２＝０．６６の比が、ディプレストクラッド中に１．１２％のエネルギーがある状態で得られる。これはすべて、２１．４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍへの波長分散の著しい増加、曲げ損失の著しい低下（ＢＬ_１０ｍｍ＜１ｄＢ／ｍ＠１６２５ｎｍ）、およびＳＳＭＦと比較して０．７倍であるマイクロベンド損失への感受性をもたらす。

例７の本発明のファイバは、大きい実効表面積を有するＳＭＦ（ＳＭＦ２）から−５×１０^−３の外側クラッドに対する屈折率差を有し、（ｒ_２−ｒ_１）＝２．４μｍおよびｒ_３＝１５．０μｍのような半径を有するディプレスト部を付加することによって得ることができる。次に、Ｗ_０２／ｒ_２＝０．７０の比が、ディプレストクラッド中に１．１５％のエネルギーがある状態で得られる。これはすべて、２２．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍへの波長分散の著しい増加、曲げ損失の著しい低下（ＢＬ_１０ｍｍ≦１ｄＢ／ｍ＠１６２５ｎｍ）、およびＳＳＭＦよりも０．８倍であるマイクロベンド損失への感受性をもたらす。

図３のグラフは、ディプレストクラッドの分散補償ファイバの光学特性への影響を良く示している。図３は、ディプレストクラッドの屈折率値Ｄｎ_３に対する波長分散の値を示すグラフである。

波長分散が最も大きい図３のグラフ中のポイントは、例１のファイバに対応する。このファイバプロファイル（例１）に基づき、本発明外にある例１ｂになるように単にディプレストクラッドの屈折率差Ｄｎ_３を０まで増加させることによって、波長分散が１９．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍまで低下し、それが実質的に一定な線形損失でＦＯＭを１００ｐｓ／ｎｍ−ｄＢ以下まで低下させることが分かる。曲げ損失ＢＬ_１０ｍｍは１６２５ｎｍで１０ｄＢ／ｍまで増加し、λｃ_ｅｆｆも増加する。

本発明の分散補償ファイバは、上記屈折率プロファイルのうちの１つを有するプリフォームから線引きすることによって製造することができる。プリフォームの前記プロファイルは、例えばドープしたシリカの層が配置され、次に、外側光クラッドを完成するためにスリーブをつけられる、またはオーバークラッドされるシリカチューブから製作することができる。堆積は、改良型化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）および／またはプラズマ化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）によって行うことができる。ＰＣＶＤは特にディプレストクラッドの層の製作に適するが、しかし、本発明のファイバ用のプリフォームをＣＶＤ、ＶＡＤ、またはＯＶＤ技法を使用して製作することが可能である。

表ＩＩで与えられたＦＯＭ値は、純シリカコアを有しない、より正確には屈折率差がシリカのそれに近い外側光クラッドを有する従来の低コストファイバの例に対応する。本発明のファイバは、好ましくは、屈折率差がシリカのそれに近い外側光クラッドで製作されるが、しかしながら、純シリカのコアで製作することができ、さらに線形損失を低減し、ＦＯＭを改善することができるが、外側クラッドは純シリカより低い屈折率差を有するドープしたシリカで製作されなければならないのでコストが増大する。

本発明の分散補償ファイバは長距離高ビットレート伝送システム用の分散補償モジュールに使用することができる。本発明の分散補償モジュールを使用して、正の波長分散を有するファイバによって負の波長分散を有する海底ファイバリンクの波長分散を補償するかまたは陸上伝送路の過補償を相殺することができる。

伝送システムは、慣例的に所定の波長範囲、例えばＣバンドまたはＬバンドの光信号送信機、および例えば大西洋横断の伝送システム用のＮＺＤＳＦ⁻などの光伝送ファイバを有する。想定している波長範囲にわたって、前記伝送ファイバは負の波長分散および正の波長分散スロープを示す。Ｐ−ＤＣＦはケーブル化され、回線中で、またはシステムの各ノードもしくは各端部に設けられたモジュールで使用されて、回線部分における累積波長分散を補償することができる。

前記光モジュールに配置された分散補償ファイバは、一般にモジュールのハウジング内で丸く巻かれる。ハウジングの小型化についての調査の結果、分散補償ファイバは、ますます小さい直径に丸く巻くように意図されている。さらに、モジュールハウジング内に丸く巻かれたファイバの重ね合わせによりファイバにマイクロベンドの制約が生じる。

したがって、本発明のファイバは、特に、伝送システムの送信機、ノード、または受信機で、しばしばスペースが限界でありスペースをほとんど取れない、小型ハウジングを備える分散補償モジュールへの適用に良く適合する。

下記の表ＩＩＩは、実質的に９０ｍｍの直径のマンドレルに丸く巻かれた７９．５ｋｍのＳＳＭＦファイバ（ＳＳＭＦ１）を含む従来の分散補償モジュールおよび実質的に９０ｍｍの直径のマンドレルに丸く巻かれた６３．１ｋｍの本発明のファイバを含む本発明のモジュールの大きさおよび光学特性を与える。本発明のファイバは実質的に表Ｉおよび表ＩＩの中の例１に対応する。

表ＩＩＩは、連続して、ｍｍ^３のハウジングの寸法、ｋｍのファイバ長、実効遮断波長λｃ_ｅｆｆ、モジュール内に配置されたファイバ部分のｐｓ／ｎｍの累積波長分散、ｄＢの溶接損失および挿入損失、１５３０〜１５７０ｎｍのＣ＋バンドの最大挿入損失、μｍ^２の実効表面積Ａ_ｅｆｆ、およびＰＭＤで表されたｐｓの偏波モード分散を与える。波長分散の値Ｄ、溶接損失および挿入損失、実効表面積Ａ_ｅｆｆ、およびＰＭＤは１５５０ｎｍの波長で与えられる。

本発明のモジュールは小さい寸法を有し、特に厚さが薄く、挿入損失および累積ＰＭＤが明確に低減されていることが表ＩＩＩに現れている。さらに、本発明のファイバは非常に良好な曲げ耐性およびマイクロベンドへの低い感受性を有するので、巻いた後いかなる損失の増加も示さず、モジュールの挿入損失は１５３０〜１５７０ｎｍで使用されるＣ＋バンド全体にわたって非常に低いままである。

本発明のファイバを使用すると、１５５０ｎｍで２０ｋｍの標準ＳＳＭＦに相当する３３５ｐｓ／ｎｍの累積波長分散をもつ分散補償モジュールでは９５ｍｍから４５ｍｍの厚さに小さくすることもでき、１５５０ｎｍで５０ｋｍのＳＳＭＦに相当する８３７ｐｓ／ｎｍの累積波長分散をもつ分散補償モジュールでは厚さは１４５ｍｍから９５ｍｍに低減することができ、すべて実質的に９０ｍｍ一定のマンドレル直径をもつ。

さらに、曲げおよびマイクロベンドに対して本発明のファイバは良好な耐性を与えるので、分散補償モジュールで使用されるマンドレルの直径は挿入損失に影響することなしに低減することができ、その結果モジュールハウジングの寸法がさらに低減されることになる。

本発明の一実施形態による分散補償ファイバの設定されたプロファイルの概略グラフである。 本発明のファイバのプロファイルの２つの例、およびこれらの２つのファイバを１５５０ｎｍで半径ｒを越えて伝搬する基本モードＬＰ０１のエネルギーパーセンテージを示すグラフであり、後者は、ある半径ｒでエネルギーが例えば１０％である場合、これは半径ｒを有するファイバの部分の外側でエネルギーの１０％が伝搬することを意味するグラフである。 外側クラッドに対するディプレストクラッドの屈折率差に関して正の波長分散の値を示すグラフである。

符号の説明

ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３ 半径
Ｄｎ_１、Ｄｎ_２、Ｄｎ_３ 屈折率差
ＦＯＭ 性能指数
ｎｇ 外側クラッドの屈折率
Ａ_ｅｆｆ 実効面積
λｃ_ｅｆｆ 実効遮断波長

Claims (13)

1. 半径ｒ_１および外側光クラッドに対する正である屈折率差Ｄｎ_１を有する中央コアと、
   半径ｒ_２および外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_２を有する中間クラッドと、
   半径ｒ_３および−３．０×１０^−３以下である外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_３を有するディプレスト内側クラッドと
   を備え、
   １５５０ｎｍの波長で、２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上である正の波長分散、および０．７以下であるファイバ中を伝搬する基本モードＬＰ０１のモード半径（Ｗ_０２）を中間クラッドの半径で割った比（Ｗ_０２／ｒ_２）を有し、
   中央コアの半径ｒ _１ が、４．０×１０ ^−３ と６．５×１０ ^−３ との間に含まれる外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ _１ に対して４μｍと６．５０μｍとの間に含まれ、
   ディプレスト内側クラッドの半径ｒ _３ が、１２μｍと１６μｍとの間にあり、
   中間クラッドの屈折率差Ｄｎ _２ が、０．０×１０ ^−３ と２．０×１０ ^−３ との間に含まれ、
   中間クラッドの半径ｒ _２ が、６μｍと１１μｍとの間に含まれ、かつ
   中間クラッドの幅（ｒ _２ −ｒ _１ ）が、２．０μｍと４．５μｍとの間である、分散補償光ファイバ。
2. １５５０ｎｍの波長で１０５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上である性能指数（ＦＯＭ）を有する、請求項１に記載のファイバ。
3. ディプレスト内側クラッドが−３．５×１０^−３以下である外側光クラッドに対する屈折率差Ｄｎ_３を有する、請求項１または２に記載のファイバ。
4. １０ｍｍの曲げ半径に対して１６２５ｎｍの波長で１ｄＢ／ｍ以下である曲げ損失を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のファイバ。
5. 同一の制約下で１５５０ｎｍの波長でＳＳＭＦのマイクロベンド損失の０．８倍未満であるマイクロベンド損失を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のファイバ。
6. １５５０ｎｍの波長で基本モードに対して８０μｍ^２以上である実効面積（Ａ_ｅｆｆ）を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のファイバ。
7. １６００ｎｍ以下である実効遮断波長（λｃ_ｅｆｆ）を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のファイバ。
8. ディプレスト内側クラッド内に１５５０ｎｍの波長でエネルギーの１．３％未満を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のファイバ。
9. 請求項１から８のいずれか一項のファイバの少なくとも一部分を含む分散補償光モジュール。
10. １５５０ｎｍの波長で１３３８ｐｓ／ｎｍの累積波長分散に対して１２．５ｄＢ以下である挿入損失を有する、請求項９に記載のモジュール。
11. １５３０ｎｍと１５７０ｎｍとの間に含まれる波長で１３３８ｐｓ／ｎｍの累積波長分散に対して１３ｄＢ以下である挿入損失を有する、請求項９または１０に記載のモジュール。
12. １５５０ｎｍの波長で０．５０ｐｓ以下である偏波モード分散を有する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のモジュール。
13. ファイバの部分が丸く巻かれており、同一の累積波長分散値でＳＳＭＦを受け取るハウジングの容積よりも少なくとも２５％小さい容積を有するハウジングを有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載のモジュール。

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