JPWO2008044600A1

JPWO2008044600A1 - 光ファイバおよび光ファイバ伝送路

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Publication number: JPWO2008044600A1
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Inventors: 勝徳今村
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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Abstract

信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、前記信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有し、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、有効コア断面積が４５μｍ2より大きく、分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍより小さい。これによって、非線形光学現象の発生を従来と同等に抑制しながら累積する波長分散の光信号間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制できる光ファイバおよび光ファイバ伝送路を提供する。

Description

本発明は、長距離の光伝送に用いる光ファイバおよび光ファイバ伝送路に関するものである。

長距離光伝送路においては、特性の異なる２種類の光ファイバを組み合わせて光伝送路を構成することにより、伝送路の特性を向上させる技術が積極的に用いられている。たとえば、波長分散が正の正分散ファイバと波長分散が負の負分散ファイバとを組み合わせて波長分散を光伝送路全体として零にする分散マネージメント光ファイバ伝送路や、有効コア断面積の大きい大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバと分散スロープ値の小さい低Ｓｌｏｐｅ型のノンゼロ分散シフト光ファイバとを組み合わせたノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路が代表的なものである（非特許文献１参照）。なお、ノンゼロ分散シフト光ファイバとは、信号光の波長においてたとえば−２〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度または２〜５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の微小の波長分散値を有するシングルモード光ファイバであり、負の分散を有するノンゼロ分散シフト光ファイバを負分散ノンゼロ分散シフト光ファイバと呼ぶ。負分散ノンゼロ分散シフト光ファイバは、海底線用として多く用いられている。

ここで、大Ａｅｆｆ型の負分散ノンゼロ分散シフト光ファイバの光学特性は、たとえば有効コア断面積が７５μｍ²、分散スロープ値が０．１０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍであり、低Ｓｌｏｐｅ型の負分散ノンゼロ分散シフト光ファイバの光学特性は、たとえば有効コア断面積が５０μｍ²、分散スロープ値が０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍである。そして、これらをほぼ同じ長さで接続した負分散ノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路の平均の光学特性は、有効コア断面積が６５μｍ²、分散スロープ値が０．０７ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍである。

通常、ノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路においては、光信号は大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバ側から伝送される。その結果、光信号の光強度が大きい状態では光伝送路の有効コア断面積が大きいので非線形光学現象の発生が抑制される。その後、光信号は光強度が光ファイバの伝送損失によって減衰した後で低Ｓｌｏｐｅ型のノンゼロ分散シフト光ファイバに入力する。低Ｓｌｏｐｅ型ノンゼロ分散シフト光ファイバは有効コア断面積がやや小さいものの分散スロープ値が小さく、波長分散値の波長による差異が小さい。その結果、異なる波長の信号光を波長多重したＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光信号の伝送時において、光信号間の波長分散の格差の発生が抑制される。

すなわち、ノンゼロ分散シフト光ファイバにおいて有効コア断面積と分散スロープ値とはトレードオフの関係にある。そのため、上述したように、ノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路においては、光信号を伝送する前段に有効コア断面積を大きくしたノンゼロ分散シフト光ファイバを配置し、後段に分散スロープ値を小さくしたノンゼロ分散シフト光ファイバを配置することによって、光ファイバ伝送路全体としてのトレードオフの関係の緩和を図っている。

一方、前述の分散マネージメント光伝送路において、負分散ファイバとしてマルチモード型の光ファイバを用いることによって、有効コア断面積を大幅に拡大する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２７１９０４号公報 M. Suzuki, et al.,"Dispersion-Managed High-Capacity Ultra-Long-Haul Transmission", J. Lightwave technol., vol.21, no.4, pp.916-929, April 2003

ところで、特に海底用に用いられるノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路においては伝送距離の一層の長距離化が要求されているが、ＷＤＭ光信号の伝送時における光信号間の波長分散の格差が累積して長距離化の障害になるという問題があった。一方、この光信号間の波長分散の格差を解消するために分散スロープ値が小さくなるように光ファイバを設計すると有効コア断面積が減少してしまい、非線形光学現象の発生が顕著になるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非線形光学現象の発生を従来と同等に抑制しながら累積する波長分散の光信号間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制できる光ファイバおよび光ファイバ伝送路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、前記信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有し、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、有効コア断面積が４５μｍ²より大きく、分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの分散スロープ値が、０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記信号光の波長は１５３０〜１５７０ｎｍであり、前記カットオフ波長は１６００ｎｍ以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記信号光の波長における基底伝搬モードの曲げ損失が、直径２０ｍｍで１６周巻いた場合に１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い内側コア層と、前記内側コア層の外周に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高い外側コア層と、前記外側コア層の周囲に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高くかつ前記外側コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、を有し、前記中心コア部の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ１が０．６５％以下であり、前記中心コア部の直径に対する前記内側コア層の外径の比Ｒａ２が１．３以上であり、前記中心コア部の直径に対する前記外側コア層の外径の比Ｒａ３が２．０以上であり、前記中心コア部の直径２ａが５．９μｍ以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記の発明のいずれか１つに係る光ファイバを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記の発明において、前記光ファイバに接続し前記信号光の波長よりも短いカットオフ波長を有するシングルモード光ファイバを備え、前記シングルモード光ファイバ側から前記信号光を伝送することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記の発明において、前記シングルモード光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの分散スロープ値より大きい分散スロープ値と、前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの有効コア断面積より大きい有効コア断面積とを有することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバは、信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有することによって、基底伝搬モードにおいて有効コア断面積と分散スロープ値との間のトレードオフの関係が緩和し、非線形光学現象の発生を従来と同等に抑制しながら累積する波長分散の信号光間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制できるという効果を奏する。

また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、本発明に係る光ファイバを備えることによって、非線形光学現象の発生を従来と同等に抑制しながら、累積する波長分散の信号光間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制した長距離の光信号伝送を可能にするという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルとを示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバにおいてカットオフ波長が１８００ｎｍ、２１００ｎｍ、２４００ｎｍである場合と、従来のＷ−セグメント型の屈折率プロファイルを有する低Ｓｌｏｐｅ型のノンゼロ分散シフト光ファイバにおいてカットオフ波長が１５００ｎｍである場合との波長１５５０ｎｍにおける分散スロープ値と有効コア断面積との関係を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの設計パラメータおよび計算して得られた基底伝搬モードの光学特性を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１に従って作製した実施例１〜３の光ファイバの設計パラメータおよび測定した基底伝搬モードの光学特性を示す図である。図５は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの基底モードのフィールド分布を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの高次モードのフィールド分布を示す図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの高次モードのフィールド分布を示す図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの高次モードのフィールド分布を示す図である。図１０は、標準のシングルモード光ファイバからの入射光のＬＰ０１モードとＬＰ０２モードへの結合効率を示した図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。図１２は、従来の光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路と従来の光ファイバ伝送路とにおいて、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。図１４は、実施の形態２の変形例に係る光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。図１５は、実施の形態２の変形例に係る光ファイバ伝送路において、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。図１６は、本発明の実施の形態３に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。図１７は、本発明の実施の形態３に係る光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。図１８は、本発明の実施の形態３に係る光ファイバ伝送路において、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。図１９は、ＢＥＲ特性の測定結果を示す図である。

符号の説明

１中心コア部
２内側コア層
３外側コア層
４クラッド層
５屈折率プロファイル
１０、２１−１〜２１−ｎ、３１光ファイバ
２０、３０光ファイバ伝送路
２２−１〜２２−ｎ大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ
２３、３３分散補償光ファイバ
４０装置が備えるシングルモード光ファイバ

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバおよび光ファイバ伝送路の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、曲げ損失とは、直径２０ｍｍで１６周巻いた場合の曲げ損失を意味するものとする。また、カットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するファイバカットオフ波長をいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−ＴＧ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る光ファイバは、Ｃバンドと呼ばれる１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域を含む波長１５３０〜１５７０ｎｍの信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、この信号光の波長よりも十分長い１６００ｎｍ以上のカットオフ波長を有し、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのであり、有効コア断面積が４５μｍ²より大きく、分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さい。

すなわち、本実施の形態１に係る光ファイバは、信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有するので、信号光の波長において伝搬モードが複数存在するマルチモードの光ファイバとなっている。その結果、伝搬モードとして基底伝搬モードのみが存在するシングルモード光ファイバとするためにカットオフ波長を信号光の波長よりも短くしなければならない、という設計上の制限によって従来生じていた有効コア断面積と分散スロープ値との間のトレードオフの関係が、基底伝搬モードにおいて緩和される。その結果、信号光の波長における基底伝搬モードの特性は、従来の低Ｓｌｏｐｅ型ノンゼロ分散シフト光ファイバと同等の波長分散値および有効コア断面積と、従来の低Ｓｌｏｐｅ型ノンゼロ分散シフト光ファイバの分散スロープ値である０．０５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍよりも大幅に小さい分散スロープ値とを有するものとなり、非線形光学現象の発生を従来と同等に抑制しながら累積波長分散の信号光間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制できる。

つぎに、本実施の形態１に係る光ファイバの構造と特性について具体的に説明する。図１は、本実施の形態１に係る光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルとを示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る光ファイバ１０は、中心コア部１と、中心コア部１の外周に形成され中心コア部１よりも屈折率が低い内側コア層２と、内側コア層２の外周に形成され内側コア層２よりも屈折率が高い外側コア層３と、外側コア層３の周囲に形成され内側コア層２よりも屈折率が高くかつ外側コア層３よりも屈折率が低いクラッド層４とを有する。すなわち、光ファイバ１０はいわゆるＷ−セグメント型の屈折率プロファイル５を有する。

図２は、本実施の形態１に係る光ファイバ１０においてカットオフ波長が１８００ｎｍ、２１００ｎｍ、２４００ｎｍである場合と、従来のＷ−セグメント型の屈折率プロファイルを有する低Ｓｌｏｐｅ型のノンゼロ分散シフト光ファイバにおいてカットオフ波長が１５００ｎｍである場合との波長１５５０ｎｍにおける分散スロープ値と有効コア断面積との関係を示す図である。

図２に示すように、分散スロープ値と有効コア断面積とはトレードオフの関係にあるが、本発明の実施の形態１に係る光ファイバ１０においては、このトレードオフの関係が従来の低Ｓｌｏｐｅ型ノンゼロ分散シフト光ファイバと比べて緩和され、有効コア断面積を４５μｍ²より大きい値としながら、分散スロープ値を０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さい値とできる。

つぎに、光ファイバ１０についてさらに詳細に説明する。光ファイバ１０は、屈折率プロファイル５において、中心コア部１のクラッド層４に対する比屈折率差Δ１が０．６５％以下であり、中心コア部１の直径に対する内側コア層２の外径の比Ｒａ２すなわちｂ／ａが１．３以上であり、中心コア部１の直径に対する外側コア層３の外径の比Ｒａ３すなわちｃ／ａが２．０以上であり、中心コア部１の直径２ａが５．９μｍ以上、好ましくは６．８μｍ以上である。その結果、光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、有効コア断面積が４５μｍ²より大きく、分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さいとともに、曲げ損失が、直径２０ｍｍで巻いた場合に１０ｄＢ／ｍ以下となり、実用上十分に小さい曲げ損失となる。なお、Ｒａ２またはＲａ３が上記よりも小さいと分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以上となり、Δ１が上記の範囲よりも大きいかまたは２ａが上記の範囲よりも小さいと有効コア断面積が４５μｍ²以下となるので好ましくない。また、内側コア層２のクラッド層４に対する比屈折率差Δ２が−０．６％以上であれば製造が容易となるので好ましい。なお、屈折率プロファイル５において、Δ３は外側コア層３のクラッド層４に対する比屈折率差を示している。

つぎに、光ファイバ１０の光学特性をシミュレーションにより計算した結果について説明する。図３は、光ファイバ１０の設計パラメータおよび計算して得られた基底伝搬モードの光学特性を示す図である。なお、この計算は、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下となる条件で行った。また、図３において、分散とは波長分散値を意味し、Ｓｌｏｐｅとは分散スロープ値を意味し、Ａｅｆｆとは有効コア断面積を意味し、λｃはカットオフ波長を意味する。また、図３には波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの分散値、分散スロープ値、Ａｅｆｆの値を示している。また、α１は中心コア部１の屈折率分布の形状を規定するパラメータであるα値を示す。α１は式（１）で定義される。

ｎ²（ｒ）＝ｎ_core ²×｛１−２×（Δ／１００）×（ｒ／ａ）＾α１｝
（但し、０＜ｒ＜ａ）（１）

ここで、ｒは中心コア部の中心からの半径方向の位置を示し、ｎ（ｒ）は位置ｒにおける屈折率、ｎ_coreは中心コア部のｒ＝０における屈折率、ａは中心コア部の半径を表している。また、記号「＾」はべき乗を表す記号である。

図３に示すように、番号１から番号１６の全ての光ファイバは、Δ１が０．６５％以下であり、Ｒａ２が１．３以上であり、Ｒａ３が２．０以上であり、２ａが５．９μｍ以上である。その結果、カットオフ波長が１６００ｎｍ以上であり、基底伝搬モードにおいて−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、４５μｍ²より大きい有効コア断面積と、０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さい分散スロープ値とを有する光ファイバとなる。なお、図３において、番号１６の光ファイバのα１は記載していないが、中心コア部の屈折率分布の形状はほぼステップ型であるため、α１は極めて大きい値となっている。

つぎに、本発明の実施例１〜３として、本実施の形態１に従う光ファイバを実際に作製した場合の光学特性について説明する。図４は、本実施の形態１に従って作製した実施例１〜３の光ファイバの設計パラメータおよび測定した基底伝搬モードの光学特性を示す図である。なお、カットオフ波長については、信号光波長よりも長波長側に存在するので、従来の光通信用の測定器では測定が困難であるため、設計パラメータからの推測値を示す。図４に示すように、実施例１〜３の光ファイバは、いずれもカットオフ波長が２１００ｎｍ以上であり、波長１５５０ｎｍにおいて基底伝搬モードの波長分散値が−２．７〜−４．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、有効コア断面積が４７．２μｍ²以上であり、分散スロープ値が−０．０１２ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下となった。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路について説明する。図５は、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。この光ファイバ伝送路２０は、ｎを１以上の整数として、実施の形態１と同様の光ファイバ２１−１〜２１−ｎと、光ファイバ２１−１〜２１−ｎに交互に接続した大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎとを備え、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１側から波長１５５０ｎｍの信号光を伝送するものである。なお、光ファイバ２１−１〜２１−ｎは、信号光の波長である１５５０ｎｍにおいて、−４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、−０．０４ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散スロープ値と、４７μｍ²の有効コア断面積とを有し、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎは、−４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．１０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散スロープ値と、７５μｍ²の有効コア断面積とを有する。また、光ファイバ２１−１〜２１−ｎと大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎとはほぼ同じ長さである。

また、光ファイバ伝送路２０は、累積する負の値の波長分散を補償するために、１３１０ｎｍ付近にゼロ分散波長を有する標準のシングルモード光ファイバを用いた分散補償光ファイバ２３を長さ５００ｋｍ毎に備える。また、この光ファイバ伝送路２０は、光信号送信装置と光信号受信装置とを接続して光信号送信装置が出力する信号光を光信号受信装置へと伝送するように敷設される。この際、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎと光ファイバ２１−１〜２１−ｎとの１対の組み合わせ毎に、光信号を再生中継するための光信号中継装置が設けられる。

大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎは信号光の波長よりも短い１５００ｎｍのカットオフ波長を有するシングルモード光ファイバである。したがって、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１側から信号光を伝送することによって、光ファイバ２１−１〜２１−ｎにおいて基底伝搬モードのみが選択的に励振され、光ファイバ２１−１〜２１−ｎは信号光を基底伝搬モードで伝送する。さらに、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎは有効コア断面積が７５μｍ²と大きい。その結果、この光ファイバ伝送路２０は、伝送路全体として、非線形光学現象の発生を従来のノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路と同等に抑制しながら累積分散の信号光波長間における格差の増大を従来よりも大幅に抑制し、長距離の光信号伝送を可能にし、特に海底ケーブルに好適に用いられる。

つぎに、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路における光ファイバ２１−１〜２１−ｎ中に存在し得る各モードのフィールド分布についてさらに詳細に説明する。図６は、本実施の形態１に係る光ファイバの設計パラメータから算出した基底モードのフィールド分布を、図７〜９は、高次モードのフィールド分布を示す図である。なお、図６〜９において、横軸は、中央の軸を光ファイバの中心軸とした径方向の位置を示し、縦軸は強度を示す。光ファイバ２１−１〜２１−ｎは、信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有するので、単体で光信号を伝送する場合、信号光の波長において伝搬モードが複数存在するマルチモードの光ファイバとなっている。つまり、光ファイバ中には、図６に示す基底モードのＬＰ０１モードと、図７〜９にそれぞれ示す高次モードのＬＰ０２モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モードが存在する。なお、各図の中の色付き部分は前段に接続される大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１のフィールド分布の存在する領域を示している。図８と９に示すように各高次モードのうち、ＬＰ１１モードとＬＰ２１モードのフィールド分布はコアの外側に広がるフィールド分布となっているため、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路のように光ファイバ２１−１〜２１−ｎの前段にシングルモード光ファイバである大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１を備えることによって、光ファイバ２１−１〜２１−ｎのＬＰ１１モードとＬＰ２１モードへの入射光の結合を避けることが可能である。一方、図７に示すようにＬＰ０２モードはコアの中心にフィールド分布を有するため、光ファイバ２１−１〜２１−ｎのＬＰ０２モードに入射光が結合する可能性が考えられる。

図１０は、前段に接続される大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１とほぼ等しいモードフィールド径を有し、１３１０ｎｍ付近にゼロ分散波長を有する標準のシングルモード光ファイバからの入射光のＬＰ０１モードとＬＰ０２モードへの結合効率を示した図である。図１０に示すようにＬＰ０２モードへの結合効率はＬＰ０１モードへの結合効率と比較して十分に小さい値となっているため、ＬＰ０２モードへの入射光の結合は無視できる。すなわち、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路は、シングルモード光ファイバである大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１側から信号光を伝送することによって、光ファイバ２１−１〜２１−ｎにおいて基底伝搬モードのみが選択的に励振され、光ファイバ２１−１〜２１−ｎは信号光を基底伝搬モードで伝送する。

つぎに、光ファイバ伝送路２０の特性についてさらに具体的に説明する。図１１は、光ファイバ伝送路２０の波長分散特性を示す図であり、横軸は波長、縦軸は波長分散値を示す。なお、凡例において、「大Ａｅｆｆ型」とは大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎを意味し、「低Ｓｌｏｐｅ型」とは光ファイバ２１−１〜２１−ｎを意味し、「スパン」とは大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎと光ファイバ２１−１〜２１−ｎとの１対の組み合わせ、すなわち光中継装置の中継スパンにおける平均的な波長分散値を示す。

図１１に示すように、光ファイバ伝送路２０は、中継スパンの平均的な分散スロープ値が約０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍになるので、平均的な波長分散値の波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端における格差が−４±０．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに抑制されており、ＷＤＭ光信号伝送に極めて好適に用いることができる。

一方、図１２は、光ファイバ伝送路２０と同様の構成を有する従来の光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。この従来の光ファイバ伝送路は、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎと同様の特性のノンゼロ分散シフト光ファイバと、従来の低Ｓｌｏｐｅ型のノンゼロ分散シフト光ファイバとを交互に接続したものである。

図１２に示すように、従来の光ファイバ伝送路は、中継スパンの平均的な波長分散値の波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端における格差が４±１．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、実施の形態２に係る光ファイバ伝送路２０の３倍程度の格差を生じている。

さらに、図１３は本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路２０と従来の光ファイバ伝送路とにおいて、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。従来の光ファイバ伝送路においては、波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端において格差が±９００ｐｓ／ｎｍの累積波長分散値が残留するが、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路２０においては残留する累積波長分散値の格差は±４５０ｐｓ／ｎｍに抑制でき、より良好な特性の光信号伝送を長距離にわたって実現できる。

なお、上記の実施形態２のように、光ファイバ２１−１〜２１−ｎが、波長１５５０ｎｍにおいて基底伝搬モードが０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さい分散スロープ値を有すれば、中継スパンの平均的な分散スロープ値が抑制されるだけでなく、光ファイバ伝送路全体の分散スロープが補償されるようにできるので特に好ましい。

図１４は、実施の形態２の変形例に係る光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。この変形例に係る光ファイバ伝送路は、実施の形態２に係る光ファイバ伝送路と同様の構成を有する。ここで、この変形例に係る光ファイバ伝送路においては、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎに対応する光ファイバは、１５５０ｎｍにおいて、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．１０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散スロープ値と、７５μｍ²の有効コア断面積とを有する。一方、光ファイバ２１−１〜２１−ｎに対応する光ファイバは、１５５０ｎｍにおいて、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、−０．１２ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散スロープ値と、５０μｍ²の有効コア断面積とを有する。その結果、図１４に示すように、この変形例に係る光ファイバ伝送路は、中継スパンの平均的な分散スロープ値が約−０．０１ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍになるので、平均的な波長分散値の波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端における格差が−３±０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに抑制されており、ＷＤＭ光信号伝送に極めて好適に用いることができる。

さらに、図１５は、実施の形態２の変形例に係る光ファイバ伝送路において、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。この変形例に係る光ファイバ伝送路は、平均的な分散スロープ値が負となっているとともに、波長１５５０ｎｍにおける平均的なＤＰＳ値が、分散補償用のシングルモード光ファイバのＤＰＳ値とほぼ同じになっている。その結果、図１５に示すように、伝送路全体における波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端の累積波長分散値の格差がほぼゼロとなり、きわめて良好な特性の光信号伝送を長距離にわたって実現できる。なお、ＤＰＳ値とは、波長分散値を分散スロープ値で除算した値である。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係る光ファイバ伝送路について説明する。図１６は、本実施の形態３に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。この光ファイバ伝送路３０は、おもに実施の形態１と同様の光ファイバ３１から構成される。この光ファイバ３１は、波長１５５０ｎｍにおいて、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、−０．０１ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの分散スロープ値と、６５μｍ²の有効コア断面積とを有し、実施の形態２における大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎと光ファイバ２１−１〜２１−ｎとの中間的な特性を有している。

また、光ファイバ伝送路３０は、実施の形態２における分散補償光ファイバ２３と同様の分散補償光ファイバ３３を長さ５００ｋｍ毎に備える。また、実施の形態２の場合と同様に、この光ファイバ伝送路３０は、光信号送信装置と光信号受信装置とを接続して光信号送信装置が出力する信号光を光信号受信装置へと伝送するように敷設される。通常の光信号送信装置はシングルモード光ファイバを用いて構成されているので、光ファイバ３１の一端には、光信号送信装置が備えるシングルモード光ファイバ４０が接続される。なお、シングルモード光ファイバ４０としてはＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standard Sector）Ｇ．６５２で規定されるシングルモードファイバが一般的に用いられている。光ファイバ３１には、この装置が備えるシングルモード光ファイバ４０を介して光信号が入力するので、光ファイバ３１において基底伝搬モードのみが選択的に励振される。また、光ファイバ３１には、適当な中継スパンとなるように光中継装置が挿入されるが、通常の光信号中継装置はシングルモード光ファイバを用いて構成されているので、光信号送信装置の場合と同様に、光中継装置から光ファイバ３１には基底伝搬モードのみが選択的に励振されるように光信号が入力することとなる。

図１７は、本実施の形態３に係る光ファイバ伝送路の波長分散特性を示す図である。この光ファイバ伝送路３０は、実施の形態２の変形例と同様に、中継スパンの平均的な波長分散値の波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端における格差が−３±０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに抑制されており、ＷＤＭ光信号伝送に極めて好適に用いることができる。

さらに、図１８は、実施の形態３に係る光ファイバ伝送路において、分散補償用のシングルモード光ファイバも含めた伝送路全体における累積波長分散値を示す図である。この光ファイバ伝送路３０は、実施の形態２の変形例と同様に、波長１５５０ｎｍにおける平均的なＤＰＳ値が、分散補償用のシングルモード光ファイバのＤＰＳ値とほぼ同じになっている。その結果、図１８に示すように、伝送路全体における波長帯域１５３０〜１５７０ｎｍの両端の累積波長分散値の格差がほぼゼロとなり、きわめて良好な特性の光信号伝送を長距離にわたって実現できる。

（実施の形態４）
つぎに、実施の形態３に係る光ファイバ伝送路を想定した光伝送実験を行なった。はじめに、長さ５００ｍの実施の形態１と同様の光ファイバ３１とＧ．６５２で規定されるシングルモード光ファイバ４０とを準備し、これらの光ファイバのコア部の中心軸同士が一致するように接続した光ファイバサンプルＡ１を作製した。

そして、この光ファイバサンプルＡ１のシングルモード光ファイバ４０側の端部から光信号を入力し、光ファイバサンプルＡ１を伝送して出力された光信号のビット誤り率（ＢＥＲ）特性を測定した。なお、伝送する光信号として、ＤＦＢレーザ光源から出力した波長１５５１．４６５ｎｍのレーザ光に、２^３１−１の擬似ランダムビットパターンを有する変調周波数が１０ＧＨｚ／ｓのＮＲＺ信号を重畳したものを用いた。

図１９は、ＢＥＲ特性の測定結果を示す図である。図１９に示すように、光伝送路として光ファイバサンプルＡ１を用いた場合にパワーペナルティの無い光伝送が実現されることが確認された。

なお、上記の各実施の形態においては、信号光の波長は１５３０〜１５７０ｎｍであるが、光ファイバを用いた光信号伝送に用いられる波長であればよく、たとえばＬバンドと呼ばれる１５７０〜１６２０ｎｍでもよい。

また、上記の各実施の形態においては、分散補償用の光ファイバとして標準のシングルモード光ファイバを用いたが、信号光波長において正の波長分散値および分散スロープ値を有する光ファイバであれば、特に限定はされない。

本発明に係る光ファイバおよび光ファイバ伝送路は、ノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路に好適に利用でき、たとえば海底用のような長距離の光ファイバ伝送路に特に好適に利用できる。

Claims

信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、
前記信号光の波長よりも長いカットオフ波長を有し、
波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、有効コア断面積が４５μｍ²より大きく、分散スロープ値が０．０３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さいことを特徴とする光ファイバ。
波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの分散スロープ値が、０ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
前記信号光の波長は１５３０〜１５７０ｎｍであり、前記カットオフ波長は１６００ｎｍ以上であ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。
波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの曲げ損失が、直径２０ｍｍで１６周巻いた場合に１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ファイバ。
中心コア部と、
前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い内側コア層と、
前記内側コア層の外周に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高い外側コア層と、
前記外側コア層の周囲に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高くかつ前記外側コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、
を有し、前記中心コア部の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ１が０．６５％以下であり、前記中心コア部の直径に対する前記内側コア層の外径の比Ｒａ２が１．３以上であり、前記中心コア部の直径に対する前記外側コア層の外径の比Ｒａ３が２．０以上であり、前記中心コア部の直径２ａが５．９μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ファイバ。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の光ファイバを備えることを特徴とする光ファイバ伝送路。
前記光ファイバに接続し前記信号光の波長よりも短いカットオフ波長を有するシングルモード光ファイバを備え、前記シングルモード光ファイバ側から前記信号光を伝送することを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ伝送路。
前記シングルモード光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの分散スロープ値より大きい分散スロープ値と、前記光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの有効コア断面積より大きい有効コア断面積とを有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ伝送路。