WO1999013366A1

WO1999013366A1 - Fibre optique a compensation de pente de dispersion

Info

Publication number: WO1999013366A1
Application number: PCT/JP1998/004066
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Tsuda
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 1999-03-18
Also published as: US6009221A; CA2271694A1; EP0940697A4; EP0940697A1

Description

明細書

分散スロープ補償光ファイバ技術分野

本発明は、例えば励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファィバを用いた光増幅器を有する波長多重伝送システムに用いられる分散スロープ補償光フアイバに関するものである。

技術背景

近年、エルビウムを添加した光ファイバを用いた光増幅器（EDFA ： Erbium Doped Fiber Amplifier) の実現により、波長 1. 55 /m ( 1 550 nm) 帯の光信号を電気信号に変換せずに直接増幅することが可能となり、それにより、光通信の分野において、大容量、長距離通信が実現化されつつある。また、その一方で、光通信における通信容量の増大のために、異なる波長を持つ光信号を 1本の光ファイバで伝送する波長多重（WDM： Wavelength Division Multiplex) 方式による通信が行われており、この波長多重方式を用いた光通信システムに前記エルビゥム添加光ファイバを用いた光増幅器を適用することにより、さらなる通信容量の増大および波長多重方式による長距離伝送の実現化が期待される。

ところで、前記 EDF Aを用いた波長多重伝送システムに用いられる光ファイバとして、波長 1 550 nm帯に零分散波長を持つ分散シフト光ファイバが提案されている。しかし、光ファイバが、前記 EDFAの利得帯域のほぼ全般にわたって零分散波長をもっていると、この光ファィバに複数の波長の光を入射したときに、非線形現象の 1つである 4光波混合（FWM) が生じることが知られている。この 4光波混合により信号光パワーが奪われ、他の波長のシグナルに変換されてノイズとなり、伝送特性上問題が生じる。なお、従来の分散シフト光ファイバは、いずれも、波長が大きくなるにつれて分散値（波長分散値）が大きくなる

、いわゆる正の分散スロープを有しており、その値は一般に約 0. 07 p s/nm²Zkmである。

そこで、この 4光波混合による問題をなくすために、使用波長での分散量をゼロから離し、使用波長での分散が ± 1. 5〜4p sZnmZk m程度となるようにすることで、 4光波混合による問題を解決しょうとする試みが成されている。このことは、日本国特許出願公開公報の特開平 7— 168046号公報に記載されている。また、その 4光波混合を解决する光ファイバはエイ · ティ · アンド · ティ · コーポレーションにより「TRUE WAVE」として登録商標されている。なお、 TRU E WAVEは NEO DSF (次世代の分散シフト光ファイバ）的概念である。この TRUE WAVEと呼ばれる光ファイバは、波長 15 20 nm近辺又は波長 1580 n m近辺に零分散波長を有しており、正の分散スロープを有している。

なお、この TRUE WAVEや前記従来の一般的な分散シフト光フアイバのように、正の分散スロープをもった光ファイバを、以下、正分散スロープ光ファイバという。

前記 TRUE WAVEと呼ばれる正分散スロープ光ファイバは、前記の如く、使用波長での分散を零分散としていないことから、使用波長帯域において TRUE WAVEそのものによる分散が生じてしまうため、この TRUE WAVEを使用する場合には、以下のようにしていた。すなわち、第 7図の特性線 b 1に示す波長分散特性を備えた TRU E WAVEと同図の特性線 b 2に示す波長分散特性を備えた TRUE

WAVEとを交互に接続し、それにより、全体では同図の特性線 b 3 に示す波長分散特性とし、使用波長の中心波長（例えば 1550 nm) での分散をゼロにすることを試みていた。

しかしながら、このようにすると、中心波長の分散はゼロとなるが、その波長以外の波長では残留分散が生じることになり、例えば波長 15 40 nmにおいて— 1. 6 p sノ n mZ k mの残留分散が生じ、中継間隔（伝送距離）が 80 kmのときには 128 p s Znmの分散が残留することになる。そうすると、波長 1550 nm帯における各波長の信号光間で分散による伝送容量に差が生じ、信号光の波形は歪み、中心波と端の波とでエラ一ビットレートが変わり、波長多重伝送の効率が低下し、信頼性が極端に低下してしまうことになる。

そこで、日本国に特許出願された特願平 9一 85846号には、前記 TRUE WAVE等の正分散スロープ光ファイバの分散スロープを補償する分散スロープ補償光ファイバが本出願人により提案されている。なお、この分散スロープ補償光ファイバは、正分散スロープ光ファイバである一般的な分散シフト光ファイバの分散値と絶対値が同程度で符号が逆符号の分散値を有し、かつ、分散シフト光ファイバと絶対値が等しい負の分散スロープを有する光フアイバである。

しかしながら、例えばこの分散スロープ補償光ファイバを TRUE WAVEにより形成された既設線路（光伝送路）に接続して、 TRUE

WAVEの正分散スロープを補償するためには、既設線路の TRUE

WAVEの長さとほぼ同じ長さの分散スロープ補償光フアイバを接続しなければならないために、非常に長い分散スロープ補償光フアイパを要することになる。そのため、例えば既設線路の中継基地にこの提案の分散スロープ補償光ファイバをモジュールとして挿入して用いることは困難である。

また、一方では、 EDF Aの利得帯域が長波長側に拡大する傾向にあり、波長 1600 nm付近の光信号を増幅することも可能となりつつある。そのため、この波長帯域に使用される分散スロープ補償光ファイバの必要性も高くなっている。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、 EDF Aの利得帯域となり得る波長 1530nmから 1610nmまでの波長帯において、 TRUE WAVEなどの正分散スロープ補償光ファイバの波長分散スロープと波長分散を短い長さの光ファイバでほぼ補償することが可能であり、例えば光通信用の正分散スロープを持つ既設線路にモジュールとして挿入することにより、前記波長帯での良好な波長多重伝送を可能にすることができる分散スロープ補償光ファィバを提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成を特徴とする。すなわち、本発明の第 1の構成は、波長 1530 nmから 1610 nm までの範囲の内、予め定めた範囲の波長帯における平均分散スロープを - 0. 6p s/nm²/km以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を— 6 p s ZnmZkm以下とし、かつ、分散値を前記分散スロ —プで割り算した値（DPS) が 160以下の正の値となるようにしたことを特徴とする。

また、本発明の第 2の構成は、波長 1530 nmから 1610 n mまでの範囲の内、予め定めた範囲の波長帯における平均分散スロープを一 1 p sZnm²/km以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を一 12. 5 p sZnmZkm以下とし、かつ、該分散値を前記分散スロープで割り算した値（DPS) が 12〜80となるようにしたことを特徴とする。さらに、本発明の第 3の構成は、上記本第 1又は第 2の構成を備えたものにおいて、センタコアの外周側をサイドコア層で覆い、該サイドコァ層の外周側をクラッド層で覆って形成される分散スロープ補償光ファィバであって、純石英に対する前記センタコアの比屈折率差を Δ1とし、純石英に対する前記サイドコア層の比屈折率差を Δ2とし、純石英に対する前記クラッド層の比屈折率差を Δ 3としたときに、 Δ1〉Δ3〉 Δ2と成し、かつ、 Δ2/厶 1 ^— 0. 45と成し、さらに、厶 1≥1 . 2%と成していることを特徴とする。

さらに、本発明の第 4の構成は、上記第 3の構成を備えたものにおいて、 Δ2 厶 1≤— 0. 6と成していることを特徴とする。

さらに、本発明の第 5の構成は、上記第 3の構成を備えたものにおいて、前記クラッド層にはサイドコア層と中心を同じくしてサイドコア層の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて屈折率を高めるドーパントが添加されていることを特徴とする。

さらに、本発明の第 6の構成は、上記第 5の構成を備えたものにおいて、前記屈折率を高めるドーパントが添加されている領域の純石英に対する比屈折率差が 0. 35%以上と成していることを特徴とする。さらに、本発明の第 7の構成は、上記第 5又は第 6の構成における前記ド一パントはゲルマニウムとしたことを特徴とする。

さらに、本発明の第 8の構成は、上記第 3又は第 4の構成を備えたものにおいて、前記センタコアの外径を aとし、サイドコア層の外径を b としたとき、 3 jum≤ a≤ 6 Aimと成し、かつ、 8/ m≤b≤12 m と成し、さらに、 0. 375≤a/b≤0. 55と成していることを特徴とする。

上記本発明の第 1の構成においては、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた波長帯における平均分散スロープを一 0. 6 p s / nm²/ km以下としているために、正の分散スロープを有する TRUE WAVEなどの正分散スロープ光フアイバに本発明の分散スロープ補償光ファイバを接続することにより、少なくとも波長 1 530nmから 1610 nmまでの前記予め定めた波長帯においては、正の分散スロープと負の分散スロープとが減殺し合うことになる。

なお、本明細書において、予め定めた波長帯とは、本発明の分散スロープ補償光ファイバによって、正分散スロープ光ファイバの分散（波長分散）と分散スロープ（波長分散スロープ）を共に補償する波長帯を意味する。

しかも、 TRUE WAVEにおける波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の平均分散スロープが約 0. 07〜0. 1 p s / n m² Z kmであるのに対し、波長 1530nmから 1610 nmまでの範囲の内、前記予め定めた波長帯における本発明の分散スロープ補償光ファィバの平均分散スロープがー 0. 6 p s Z nm²Z km以下であることから、例えば、波長 1530nmから 1610 nmまでの範囲の平均分散スロープが約 0. 07 p s / nm²ノ kmの TRUE WAVEに本発明の分散スロープ補償光ファイバを接続した場合、本発明の分散ス口 —プ補償光フアイバの長さを TRUE WAVEの長さの約 1 / 9以下の長さにして、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、前記予め定めた波長帯における分散スロープをほぼ零に近い値とすることが可能となる。

また、前記本発明の第 1の構成においては、 DPSの値が 160以下の正の値であり、現在光通信システムなどに用いられている光フアイバの DP Sの最大値は約 160であるため、波長分散値が正の正分散ス口 —プ光フアイバに対応させて DP Sの値を設定した第 1の構成の分散スロープ補償光ファィバを接続することにより、光伝送に支障を生じさせる量の分散が残留することを防ぐことが可能となる。このことにより、

TRUE WAVEのみならず、あらゆる正分散スロープ光ファイバの分散スロープと波長分散とを共に補償して、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送が可能となる。

つまり、本発明の第 1の構成の分散スロープ補償光ファイバは、エルビゥム添加光ファイバを用いた光増幅器（EDFA) の利得帯域となり得る波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた範囲における平均分散スロープを— 0. 6 p s /nm²/km以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を一 6 p s ZnmZ km以下とし、かつ、この分散値を前記分散スロープで割り算した値が 160以下の正の値としたものであるから、波長分散値が正の正分散スロープ光ファィバに対応させて DP Sの値を設定し、正分散スロープ光ファイバに接続することにより、光伝送に支障を生じさせる量の分散が残留することを防ぎ、波長分散値が正のあらゆる正分散スロープ光フアイバの分散スロープと波長分散とを共に補償して、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送を可能とすることができる。

また、本発明の第 2の構成の分散スロープ補償光ファイバは、前記予め定めた波長帯における平均分散スロープがー l p s/nn^Zkm以下としている。そのため、例えば、波長 1530 nmから 1610 nm までの範囲の平均分散スロープが約 0. 07 p s/nm²ノ kmの TR UE WAVEに本発明の分散スロープ補償光ファイバを接続した場合、本発明の分散スロープ補償光ファイバの長さを TRUE WAVEの長さの約 1ノ 15以下の長さとして、波長 1530nmから 1610 η mまでの範囲の内、前記予め定めた波長帯における分散スロープをほぼ零に近い値とすることが可能となる。

また、本発明の第 2の構成の分散スロープ補償光ファイバは、前記予め定めた波長帯における分散値を— 12. 5 p s Znm/ km以下として、この分散値を前記分散スロープで割り算した値が 12〜80となるようにしている。そのために、波長 1530nm〜l 61 Onmにおける分散値を分散スロープで割った値（DPS) が TRUE WAVEの DPS (約 15〜60) の約 75〜 125%である。 DPSがこの範囲であれば、 TRUE WAVEと本発明の分散スロープ補償光ファイバとの接続により、前記波長帯において、光伝送に支障を生じさせる量の分散が残留することはない。

さらに、本発明の第 1および第 2の構成において、前記予め定めた範囲の波長帯における分散値は、いずれも負の値であり、この波長帯に零分散波長が存在しないために、この波長帯の光伝送に 4光波混合（FW M) が発生することはなく、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送が可能となる。

そのため、 TRUE WAVEに、例えば TRUE WAVEの約 1 / 15以下といった短い長さの本発明の第 2の構成の分散スロープ補償光ファイバを接続することにより、つまり、光通信用の既設線路にモジユールとして本発明の分散スロープ補償光ファイバを挿入することにより、 EDF Aの利得帯域となり得る波長 1530 nm〜： L 610 nmにおける光信号の分散量をほぼ零に近い値とすることが容易に可能となり、この結果、波長多重伝送において、受信側での各波長の信号分離が明確に行われるようになり、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送が可能となる。

すなわち、本発明の第 2の構成の分散スロープ補償光ファイバは、波長 1530 nmから 1610nmまでの範囲の内、前記予め定めた範囲における平均分散スロープを— 1 p s Z nm²Z km以下とし、かつ、前記予め定めた波長帯における分散値を前記分散スロープで割り算した値が 12〜80となるようにしたものであるから、例えば波長 1530 nmから 1610 nmにおける平均分散スロープが約 0. 07〜0. 1 p sZnm² kmで、同波長帯における分散値が分散スロープの約 1 5倍〜約 60倍である正分散スロープ光ファイバ（TRUE WAVE ) に、本発明の分散スロープ補償光ファイバを接続することにより、 T RUE WAVEの約 1 / 15以下の短い長さで TRUE WAVEの分散および分散スロープをともに減殺し、前記波長帯において分散をほぼ零に近づけることができる。

そのため、本発明の第 2の構成の分散スロープ補償光ファイバを TR UE WAVEなどの正分散スロープ光フアイバによって形成された既設線路の中継基地にモジュールとして容易に挿入して、 EDFAを組み込んだ波長 1550 nm帯での波長多重伝送システムを容易に構築することが可能となり、そのシステムの使用波長である EDF Aの利得帯域における分散を使用波長全域に対してほぼ零とし、かつ、非線形現象の一つである 4光波混合の発生を抑制し、信頼性が高い高速大容量伝送が可能な光伝送システムの構築を図ることができる。

また、センタコアの外周側をサイドコア層で覆い、該サイドコア層の外周側をクラッド層で覆つて形成される分散スロープ補償光フアイバであって、純石英に対する前記センタコアの比屈折率差を Δ1とし、純石英に対する前記サイドコア層の比屈折率差を Δ2とし、純石英に対する前記クラッド層の比屈折率差を厶 3としたときに、 Δ1〉Δ3〉厶 2と成し、かつ、 Δ2ΖΔ1≤— 0. 45と成し、さらに、 Δ1≥1. 2% と成している本発明の第 3の構成によれば、分散スロープ補償光ファィバの屈折率構造を上記のように構成することによって、前記良好な分散および分散スロープの補償を行い得る波長分散特性を備えた分散スロープ補償光ファイバを容易に、かつ、確実に形成することができる。さらに、上記本発明の第 3の構成に加え、 Δ2/Δ 1≤_ 0. 6と成している本発明の第 4の構成によれば、前記良好な分散および分散ス口ープの補償を行い得る波長分散特性を備えた分散スロープ補償光フアイバをより一層容易に、かつ、確実に形成することができる。

さらに、クラッド層にはサイドコア層と中心を同じくしてサイドコア層の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて屈折率を高めるドーパントを添加した本発明の第 5の構成によれば、クラッド層に上記のように屈折率を高めるドーパントを添加した領域を設けることにより、光の伝送領域（サイドコア層と中心を同じくしてサイドコア層の外径の約 6倍の領域）の純石英に対する比屈折率差を大きくすることができるために、光の伝送損失を小さくすることが可能となり、分散スロープ補償光フアイバの伝送損失を低下させることができる。

さらに、屈折率を高めるドーパントを添加したの領域の純石英との比屈折率差を 0. 35%以上とした本発明の構成によれば、前記光の伝送領域の純石英に対する比屈折率差をより一層大きくするができるために、光の伝送損失をより一層小さくすることが可能となり、より一層信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送を可能とすることができる。

さらに、前記クラッド層に添加するドーパントはゲルマニウムとした本発明の構成によれば、クラッド層における光伝搬領域の純石英に対する比屈折率差を容易に高めることができる。

さらに、センタコアの外径を aとし、サイドコア層の外径を bとしたとき、 3 / m≤ a≤6 imと成し、かつ、 8 m≤b≤ 1 2 ;umと成し、さらに、 0. 375≤ aZb≤0. 55と成している本発明の第 8の構成の場合も好適な分散および分散スロープの補償が可能で、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送に適した分散スロープ補償光フアイバを非常に容易に得ることができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係る分散スロープ補償光ファイバの第 1実施形態例の屈折率分布構造（a) と、横断面図（b) を示す構成図であり、第 2図は、第 1図の（a) に示すような W型屈折率分布を有する光フアイバの純石英に対するサイドコア層の比屈折率差 Δ 2と純石英に対するセンタコアの比屈折率差 Δ 1の比（A2ZAl =Rd) と、波長 1530 nmから 1610 nmの範囲の内、予め定めた任意の 30 nmの波長帯における平均分散スロープとの関係を示すグラフの図であり、第 3図は、第 1図の（a) に示す W型屈折率分布を有する光ファイバの波長 15 30nmから 1610 nmの範囲の内、予め定めた任意の 30 nmの波長帯における分散値と平均分散スロープとの関係を示すグラフの図であり、第 4図は、第 1図の（a) に示すような W型屈折率分布を有する光フアイバの純石英に対するセン夕コアの比屈折率差 Δ 1と光ファイバの曲げ損失との関係を示すグラフの図であり、第 5図は、本発明に係る分散スロープ光ファイバの第 2実施形態例の屈折率分布構造（a) と、横断面図（b) を示す構成図であり、第 6図は、第 5図の（a) に示すような屈折率分布を有する光フアイバの純石英に対する内部クラッド層 5 aの比屈折率差 Δ 3 aと光ファイバの光伝送損失との関係を示すグラフの図であり、第 7図は、従来提案されている正分散スロープ光ファイバの一例である TRUE WAVEの波長分散特性を示すグラフの図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。第 1図の（ a) には、本発明に係る分散スロープ補償光ファイバの第 1実施形態例の屈折率分布特性が示されており、同図の（b) には、この分散スロープ補償光ファイバの横断面図が示されている。

これらの図に示されるように、本実施形態例の分散スロープ補償光フアイバは、センタコア 3の外周側をサイドコア層 4で覆い、サイドコア層 4の外周側をクラッド層 5で覆って形成されており、本実施形態例では、クラッド層 5は純石英により形成されている。また、純石英に対するセンタコア 3の比屈折率差を Δ 1、純石英に対するサイドコア層 4の比屈折率差を Δ2とし、純石英に対するクラッド層 5の比屈折率差を Δ 3としたときに、 Δ 1〉Δ3〉厶 2と成し、 W型屈折率分布を呈している。さらに、 Δ2ノ A l =Rd≤— 0. 45と成しており、厶 1≥ 1 . 2%と成している。特に、 Rd≤— 0. 6と成していると望ましい。なお、本明細書では、純石英（シリカ； S i 0₂)の屈折率を n_Q、クラッド層 5の屈折率を！^、サイドコア層 4の屈折率を n_s 、センタコア 3の屈折率を n_eとしたとき、に対するセンタコア 3の比屈折率差 Δ 1 は、次の（ 1 ) 式により定義している。

Δ 1 = { (n_c ² - n₀ ²) / 2 n_c ²} x l O O ( 1 ) また、純石英に対するサイドコア層 4の比屈折率差厶 2は、次式 (2 ) により定義している。

Δ2 = { (n_s ² — n。²) /2 n_s ²} 1 00 (2) また、純石英に対するクラッド層 5の比屈折率差厶 3は、次式（3) により定義している。なお、本実施形態例では、クラッド層 5が純石英 (シリカ）により形成されているために、 n_L = n。であり、したがって、 △ 3 = 0である。

△ 3 = { (n_L ²— n。²) / 2 n_L ² } x 1 00 (3) 本実施形態例の分散スロープ補償光フアイバは、上記のような屈折率分布特性を有しており、波長 1530 nmから 1610 nmまでの平均分散スロープが— 1. 00 p sZnm²Zkm以下と成しており、同波長帯の分散値は一 12. 5 p s/nmZkm以下と成し、分散値を分散スロープで割り算した値が 12〜 80 (望ましくは、 15〜60)と成している。なお、このようにすることにより、本実施形態例では、波長 1 530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた範囲の、例えば、任意の 30 nmの範囲における平均分散スロープが— 1. OOp s Znm²Zkm以下、分散値が— 12. 5 p s n mZ k m以下、分散値を分散スロープで割った値が 12〜 80 (望ましくは、 15〜 60)と成している。

また、本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバは、センタコア 3 の外径を aとし、サイドコア層 4の外径を bとしたとき、 3 m≤a≤ 6〃mと成し、かつ、 8 m≤b≤ 12 mと成し、さらに、 0. 40 ≤ a/b≤0. 50と成している。

なお、前記 TRUE WAVEの波長 1530 nmから 1610 nm における平均分散スロープは約 0. 07〜0. l p sZnn^Zkmであることから、例えば波長 1530 nmから 1610 nmにおける平均分散スロープが約 0. 07 p s/nm²ノ kmの TRUE WAVEに、 TRUE WAVEの約 1 9以下の長さの本実施形態例の分散スロ —プ補償光ファイバを接続して前記 TRUE WAVEの正の分散ス口ープをほぼゼロにするためには、波長 1530 nmから 1610 nmの範囲の内、前記任意の 30 nmの波長帯における平均分散スロープを一 0. 6 p s Z nm²/ km以下とする必要がある。

また、 TRUE WAVEの約 1 / 15以下の長さの本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバを接続して前記 TRUE WAVEの正の分散スロープをほぼゼロにするためには、前記任意の 30 nmの波長帯における平均分散スロープを— 1 p sノ nm²Z km以下とする必要がある。

さらに、前記任意の 30 nmの波長帯における本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバの分散値を分散スロープで割った値（DPS) を TRUE WAVEの DPSの 75%〜： L 25%とすると、 TRUE WAVEと本発明の分散スロープ補償光フアイバとの接続により、前記波長帯において、光伝送に支障を生じさせる量の分散が残留することはない。さらに、本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバの DPSと TRUE WAVEの DP Sとをほぼ同じ値にすると、残留分散を殆どゼロにできるので、両者の DPSをほぼ同じ値にすることが望ましい。そこで、分散スロープおよび DP Sが以上のような値となる分散スロープ補償光ファイバとなるように、前記 W型屈折率分布を有する光ファィパにおいて、以下のような検討を行なった。まず、センタコア 3の純石英との比屈折率差△ 1 (純石英に対するセンタコア 3の比屈折率差 Δ 1) に対する、サイドコア層 4の純石英との比屈折率差 Δ2の比（厶 2 /Δ 1 =Rd) をパラメータとし、 Rdを様々に変化させたときの光フアイバの分散スロープを測定し、 Rdと分散スロープとの関係を検討した。なお、このとき、 aZbの値は一定とした。その結果が第 2図に示されており、同図から明らかなように、分散スロープを一 0. 6 p s/ nm²/ kmにするためには、 Rdを— 0. 45以下にすればよく、分散スロープを一 l p sノ nm²ノ kmとするためには、 Rdを一 0. 6 以下にすればよいことが分かった。

また、波長 1530nmから 161 Onmの範囲の内、任意の 30 η m波長帯における光フアイバの平均分散スロープと分散値との関係を検討したところ、第 3図に示す結果が得られた。同図から明らかなように、光ファイバの平均分散スロープを一 0. 6 p s / nm²/ km以下とするためには、分散値を約一 6 p s/nm/km以下とすればよく、光フアイバの平均分散スロープを一 1 p s / nm²Z km以下にするためには、分散値を約一 12. 5 p s nm/ km以下にすればよいことが分かった。なお、例えば、光ファイバの平均分散スロープを— 1 p s/ nm²Zkm、分散値を一 12. 5 p s / n m/ k mとしたとき、 DP Sは 12. 5になり、平均分散スロープを— 1. 25 p s/nm²/k mとすると、分散値は約一 27 p s / nmノ kmとなり、 DPSは 21 . 6になる。そこで、例えば、第 3図に示すような関係データから、 D PSが 12〜80となるように、分散スロープと分散値を設定することができる。

さらに、クラッド層 5に対するセンタコア 3の比屈折率差 Δ1をパラメータとして Δ1を様々に変え、光フアイバに光を伝搬させたときの光の漏れによるロス（伝送損失）を測定したところ、例えば第 4図に示すように、 Δ1が 1. 2%未満の値となると、光の漏れによるロスが大きくなり、光ファイバを光伝送路として用いるには困難な値となることが確認された。なお、第 4図には、前記光の漏れによるロスを調べるために、曲げ半径 2 Ommにて分散スロープ光フアイパを曲げたときの曲げ損失の値が示されている。

以上の実験結果に基づき、本実施形態例の分散スロ一プ補償光ファィバは、前記の如く、第 1図の（a) に示す W型屈折率分布構造を有し、 A2/Al =Rd≤-0. 45 (望ましくは Rd≤— 0. 6) 、 Δ 1≥ 1. 2%とし、波長 1530nmから 1610 nmの範囲の内、前記任意の 30 nm波長帯における平均分散スロープを一 0. 6 p s/nm² km以下（望ましくは一 1. 00 p s/nm² km以下）とし、同波長帯における分散値を一 6 p s /nmZkm以下（望ましくは— 12 . 5p sZnm/km以下）とし、前記 D P Sを 12〜 80 (望ましくは 15〜 60)とした。

また、上記のような分散スロープ補償光ファイバを製造するにあたり、センタコア 3の外径 aとサイドコア層 4の外径 bとを様々に変え、さらに、 a/ bの値を様々に変えて分散スロープ補償光ファイバの製造を行なったところ、波長 1530 nmから 1610 nmの内、前記任意の 30 nmの波長帯における平均分散スロープおよび分散値が上記のような値の分散スロープ補償光フアイバを得るためには、 3 / m≤ a≤ 6 mとし、かつ、 8 xm≤ b≤ 12 mとし、さらに、 0. 4≤aZb≤ 0. 5としたときに、容易に上記特性の分散スロープ補償光ファイバを製造できることが確認された。

そして、本実施形態例の具体例として、波長 1530 nmから 161 0 nmの範囲の内、前記任意の 30 n m波長帯における平均分散スロープがー 1. 05 p sZnm²/km、零分散波長が 1515 nmの分散スロープ補償光ファイバを 2. 7 km用意し、零分散波長が 1515 η mであって、波長 1530nmから 1610 nmの平均分散スロープが 0. 07 p sZnm²ノ kmの TRUE W A V E 40 k mに接続したところ、前記任意の 30 nmの波長帯における分散スロープと波長分散とを共に補償し、前記波長帯における分散を ±0. 03p sZnmZk m程度としてほぼ零分散にすることができた。

なお、上記分散特性を有する TRUE WAVE40 kmに対して、例えば前記波長帯における分散スロープが— 0. 07 p s/nm²/k mの分散スロープ補償光ファイバを接続すれば、前記波長帯における分散をほぼ零分散（土 0. 03 p s ZnmZ km) にすることができるが、この場合には、 TRUE WAVEと同程度の長さ、つまり、 40 k mの分散スロープ補償光ファイバが必要となる。そのため、 TRUE WAVEにより形成された既設線路の中継基地にこの分散スロープ補償光ファイバをモジュールとして挿入することは困難となる。

本実施形態例によれば、以上のように、例えば TRUE WAVEの約 1 15以下の長さで、波長 1530nmから 1610 nmの波長帯の分散スロープと波長分散とを共に補償し、波長分散をほぼ零分散とすることができるために、 TRUE WAVEにより形成された既設線路の中継基地に本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバをモジュールとして容易に挿入して前記波長帯における分散をほぼ零分散とすることができる。

また、本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバは、エルビウム添加光ファイバを有する光増幅器（EDFA) の利得帯域となり得る波長 1530nmから 1610 nmまでの範囲の内、任意の 30 nmの波長帯の分散が— 12. 5p sZnmノ km以下であり、前記任意の 30 η mの波長帯に零分散波長を有してないため、この分散スロープ補償光フアイバに波長 1550 nm帯（約 1530 nmから 1610nm) の信号光を入射させたときに、 4光波混合（FWM) が生じることは殆どない。また、前記の如く TRUE WAVEにおいても FWMの発生は抑制される。

そのため、本実施形態例の分散スロープ補償光ファイバと接続相手側の正分散スロープ光ファイバである TRUE WAVEとを接続し、 E 0 八を備ぇた波長1550 nm帯での波長多重伝送システムに適用すれば、 FWMが発生せず、かつ、使用波長全域で受信端での波長分散がほぽゼロとなる光伝送システムの構築が可能となり、非常に信頼性が高い高速大容量伝送可能な優れた光伝送システムの構築を図ることができる。

第 5図の（a) には、本発明に係る分散スロープ補償光ファイバの第 2実施形態例の屈折率分布特性が示されており、同図の（b) には、この分散スロープ補償光ファイバの横断面図が示されている。第 2実施形態例の分散ス口一プ補償光ファィバは、上記第 1実施形態例とほぼ同様に構成されているが、第 2実施形態例では、これらの図に示されるように、クラッド層 5にはサイドコア層 4と中心を同じくしてサイドコア層 4の外径の少なくとも 6倍の領域（図の 5 a)にかけて、屈折率を高めるドーパントとしてのゲルマニウム G eが添加されており、次式（4)に示すように、この領域の純石英との比屈折率差 Δ3 aが 0. 35%以上と成している。なお、式（4)の n_Laは、前記領域の屈折率を示す。

Δ3 a = { (n_La ² - n₀ ²) /2 n_La ²} x 1 00 (4) 言い換えれば、第 2実施形態例では、第 5図に示すように、クラッド層 5が内部クラッド層 5 aと外部クラッド層 5 bとを有しており、内部クラッド層 5 aにはゲルマニウム（Ge)がド一プされ、純石英に対する内部クラッド層 5 aの比屈折率差 Δ 3 aが 0. 35%以上と成している。また、内部クラッド層 5 aの外径はサイドコア層 4の外径 bの約 6倍以上（c≥ 6 b)と成している。なお、外部クラッド層 5 bは省略し、クラッド層 5の全領域にゲルマニウムを添加してクラッド層 5の純石英に対する比屈折率差厶 3を 0. 35%以上としてもよい。

第 2実施形態例では、上記のように、クラッド層 5に G eをドープすることにより、センタコア 3とサイドコア層 4とクラッド層 5との粘度を近づけている。

本出願人は、第 2実施形態例の構成を特定するにあたり、光の伝搬領域の純石英に対する比屈折率差 Δと分散スロープ光ファイバの光伝送損失との関係を調べた。すなわち、クラッド層 5にサイドコア層 4と中心を同じくしてサイドコア層 4の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて、 Geなどの屈折率を高めるドーパントを添加し、前記領域において純石英に対する比屈折率差厶を様々に変えて、前記関係を調べた。その結果が第 6図に示されている。

この図から明らかなように、前記比屈折率差 Δが 0よりも大きくなると、光伝送損失が小さくなり、特に、前記比屈折率差厶が 0. 35%以上になると、光伝送損失が急激に小さくなることが分かる。そこで、第 2実施形態例では、前記の如く、クラッド層 5に、サイドコア層 4と中心を同じくしてサイドコア層 4の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて Geを添加し、この領域の純石英に対する比屈折率差厶 3 aが 0. 35 %以上となるようにした。なお、クラッド層 5に Ge ドーパントを添加すると、前記領域の純石英に対する比屈折率差 Δが高まることに加え、センタコア 3とサイドコァ層 4とクラッド層 5の粘度が近づくことによつて、前記のように、光伝送損失の低減化が図れると考えられる。

第 2実施形態例によれば、第 5図に示したような屈折率分布構造を有することから、上記第 1の実施形態例と同様の効果を奏し、さらに、第 2実施形態例では、クラッド層 5に、サイドコア層 4と中心を同じくしてサイドコア層 4の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて Geを添加し、この領域の純石英に対する比屈折率差 Δ3 aが 0. 35%以上となるようにしたために、上記第 1実施形態例よりも光伝送損失を小さくすることができる。

なお、第 2実施形態例の分散スロープ光ファイバは、例えば、以下に示す製造具体例 1〜 7のような方法を用いて製造することができる。

(製造具体例 1)

まず、 G eを含むセンタコア 3を、 1本パーナを用いた VAD (Vapor -phase Axial Deposition)法により合成し、その後ガラス化し、このセンタコア 3に対し、サイドコア層 4を外付け法により形成し、ガラス化の際にサイドコア層 4にフッ素をド一プしてフッ素ドープ層とし、さらに、クラッド層 5は G e— 0 VD (Outside Vapor-phase Deposition) 法により Geをハイドープ（高濃度でド一プ）して分散スロープ光ファィバを製造した。

(製造具体例 2)

まず、センタコア 3とサイドコア層 4は、具体例 1と同様に形成し、クラッド層 5は VAD法により、 G eをハイドープして合成し、その後ガラス化して分散スロープ光ファイバを製造した。

(製造具体例 3)

まず、センタコア 3とサイドコア層 4は、具体例 1， 2と同様に形成する。このようにセンタコア 3の周りにサイドコア層 4を設けたものをコア体と呼ぶことにする。クラッド層 5は Ge ドープ石英棒をパイプ化して形成し、このクラッド層 5のパイプを前記コア体にジャケット付けして（パイプ内に、コア体を挿入し、加熱してコア体とクラッド層 5とを一体化して）分散スロープ光ファイバを製造した。

(製造具体例 4)

まず、センタコア 3とサイドコア層 4を具体例 1， 2， 3と同様に形成してコア体とし、クラッド層 5は MCVD (Modified Chemical Vapo r Deposition) 法により合成した G eチューブにより形成し、この Ge チューブをコア体にジャケット付けして分散スロープ光ファイバを製造した。

(製造具体例 5)

まず、 G eを含むセンタコア 3を、 1本パーナを用いた VAD法により合成し、その後ガラス化し、このセンタコア 3に対し、サイドコア層 4とクラッド層 5を外付け法により順に形成し、サイドコア層 4をガラス化する際にフッ素と共にボロンをコド一プしてフッ素 ' ボロンコドープ層とし、クラッド層 5を合成する際に Geをドープして Ge ドープ層とし、その後ガラス化することによって分散スロープ光フアイバを製造した。

(製造具体例 6)

G e ドープ層のセンタコア 3、フッ素ド一プ層のサイドコア層 4、 G e ド一プ層のクラッド層 5を、 MC VD法により、クラッド層 5から順に合成し、分散スロープ光ファイバを製造した。

(製造具体例 7)

Ge ド一プのセンタコア 3、フッ素とボロンのコド一プ層のザイドコァ層 4、 Ge ド一プ層のクラッド層 5を、 MCVD法により、クラッド層 5から順に合成し、分散スロープ光フアイバを製造した。

第 2実施形態例の分散スロープ光ファイバは、以上のような製造方法を用いて、センタコア 3、サイドコア層 4、クラッド層 5を別々に形成して光ファィバを製造することによって製造されるものであり、このようにして光フアイパを製造することにより、上記のような優れた効果を奏することができる分散スロープ光ファイバを得ることができる。

また、本出願人が、比較のために、例えば、 3本バ一ナを用いた VA D法により、センタコア 3、サイドコア層 4、クラッド層 5を同時合成したり、センタコア 3とサイドコア層 4を 2本バーナを用いた VAD法により同時合成してフッ素雰囲気中でガラス化し、その後、 Ge— OV D法を用いてクラッド層 5に Geをハイド一プしたり、センタコア 3とサイドコア層 4を、 2本パーナを用いた VAD法により同時合成してフッ素雰囲気中でガラス化し、その後、 MCVD法により合成される Ge チューブのクラッド層 5をジャケット付けする方法などを用いて、 2層以上を同時に作成した。しかし、何れの場合も上記第 5図の屈折率分布構造を有する第 2実施形態例の分散スロープ光フアイバを形成することはできなかった。

この理由としては、例えば、センタコア 3とサイドコア層 4とを同時に形成して同時にガラス化する際に、サイドコア層 4にフッ素をド一プしょうとするとセンタコア 3にもフッ素がドープされてしまうといったようなことが考えられる。

なお、本発明は上記各実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記第 2実施形態例では、クラッド層 5 にゲルマニウムド一パントを添加してクラッド層 5の屈折率を高めるようにしたが、クラッド層 5に添加するド一パントは、必ずしもゲルマ二ゥムとするとは限らず、ゲルマニウム以外の屈折率を高めるド一パントとしてもよく、例えばリン（P)やアルミニウム（A 1 )等をクラッド層 5 に添加してもよい。

また、上記各実施形態例では、各実施形態例の分散スロープ補償光ファィパで正分散スロープ光フアイバの波長分散と分散スロ—プを補償する波長帯として、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、任意の 30 nmの波長帯を定めたが、このように、予め定める波長帯は、 30 nmよりも広い波長帯でもよいし、波長 1530 nmから 161 0 nmまでの範囲内であれば、その大きさや上限および下限値などは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。

また、上記各実施形態例では、その具体例として、波長 1530 nm から 1610 nmまでの範囲の内、任意の 30 nmといった、予め定めた範囲の波長帯の平均分散スロープを— 1. 05p s/nm²/kmとしたが、本発明の分散スロープ補償光ファイバは、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた波長帯における平均分散スロープが— 0. 6 p sZnm²/km以下（好ましくは— I p sZnm² km以下）となる条件を満たしていれば、その大きさは特に限定されるものではない。

例えば、前記予め定めた波長帯における分散スロープ補償光フアイバの平均分散スロープを一 0. 6 p s / nm²/ km以下にすれば、この波長帯における平均分散スロープが 0. 07 3 11111² 1^111の丁11 UE WAVEに上記構成の分散スロープ補償光ファイバを接続すると、 TRUE WAVEの約 1 /9の長さで TRUE WAVEの分散スロープをほぼゼロに近づけることができる。また、前記予め定めた波長帯における分散スロープ補償光フアイバの平均分散スロープを— 1 p s Z nm²Zkm以下にすると、この波長帯における平均分散スロープが 0. 07 p sノ nm²Z kmの TRUE WAVEに上記構成の分散スロープ補償光ファイバを接続すると、 TRUE WAVEの約 1/15 の長さで TRUE WAVEの分散スロープをほぼゼロに近づけることができる。

また、上記各実施形態例の具体例として、分散スロープ補償光フアイバの零分散波長を 1515 nmとしたが、この零分散波長は接続相手側の TRUE WAVE等の正分散スロープ光フアイバの零分散波長と略一致するように適宜設定されるものである。

さらに、上記第 1実施形態例では、分散スロープ補償光ファイバの屈折率分布構造を第 1図の（ _a) に示すような W型屈折率分布構造とし、上記第 2実施形態例では、分散スロープ光フアイバの屈折率分布構造を第 5図の（a) に示すような構造としたが、分散スロープ補償光フアイバの屈折率分布構造は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。ただし、分散スロープ補償光ファイバの屈折率分布構造を上記各実施形態例と同様の屈折率分布構造とし、 Δ2 Δ1≤— 0. 45 とすることにより、波長 1530 nmから 161 Onmまでの範囲の内、予め定めた波長帯における平均分散スロープが— 0. e p sZnm² km以下となる分散スロープ補償光ファイバを容易に形成することができる。そして、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた波長帯における平均分散スロープを一 0. 6 p sZnm²Zkm以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を一 6 p s/nm/km 以下とし、かつ、該分散値を前記分散スロープで割り算した値が 160 以下の正の値となるようにすれば、現在光通信システムなどに用いられている光フアイパの DP Sの最大値は約 160であるため、波長分散値が正の正分散スロープ光ファィバに対応させて DP Sの値を設定することにより、光伝送に支障を生じさせる量の分散が残留することを防ぐことが可能となる。そのため、短い長さの本発明の分散スロープ補償光フアイバによって、あらゆる正分散スロープ光フアイバの分散スロープと波長分散とを共に補償して、信頼性の高い高密度高速の波長多重伝送が可能となる。

また、分散スロープ補償光ファイバの屈折率分布構造を上記各実施形態例と同様の屈折率分布構造とし、厶2ノ厶1≤一 0. 6とすることにより、波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた範囲における平均分散スロープがー 1 p s/nm²/km以下となる分散スロープ補償光フアイバを容易に形成することが可能となり、このようにすると、より一層短い長さで TRUE WAVE等の正の分散スロープを補償できる分散スロープ補償光ファイバとすることができる。そして、前記予め定めた波長帯における分散値を一 12. 5 p sZn m/km以下とし、かつ、この分散値を前記分散スロープで割り算した値が 15〜 60となるようにすると、例えば約 1 Z 15の短い長さの本発明の分散スロープ補償光ファイバを用いて、非常に確実に TRUE WAVEの分散スロープを補償し、かつ、波長 1530 nm〜 1610 nmにおいて、残留分散が殆どないようにすることができる。

さらに、上記各実施形態例では、センタコア 3の外径を aとし、サイドコア層 4の外径を bとしたとき、 3 m≤ a 6 imと成し、かつ、 8 jLtm≤b≤ 1 2 /imと成し、さらに、 0. 4≤ aZb≤0. 5としたが、これらの値 a， b， aノ bは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、例えば、 0. 375≤ a/b≤0. 55としてもよい。

さらに、上記第 2実施形態例では、内部クラッド層 5 aにゲルマニウム（Ge)をド一プし、純石英に対する内部クラッド層 5 aの比屈折率差 Δ3 aを 0. 35%以上としたが、純石英に対する内部クラッド層 5 a の比屈折率差 Δ3 aは必ずしも 0. 35%以上とするとは限らず、比屈折率差 Δ3 &が 0. 35%未満であってもよい。

このように、比屈折率差 Δ3 aが小さい値であっても、内部クラッド層 5 a (サイドコア層 4と中心を同じくしてサイドコア層の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて）にゲルマニウムなどの屈折率を高めるド一パントをドープすることにより、第 6図に示したように、前記比屈折率差 Δ3 aを高めると、比屈折率差 Δ3 aが 0の場合に比べ、分散スロープ補償光ファイバの伝送損失を小さくすることができる。なお、比屈折率差 Δ3 &の値を 0. 35%以上にすると、比屈折率差 Δ3 aの値が 0 . 35%未満のときに比べ、分散スロープ補償光ファイバの伝送損失を非常に小さくすることができる。

さらに、上記各実施形態例では、分散スロープ補償光ファイバを正分散スロープ光ファイバの一例である TRUE WAVEに接続して波長多重伝送システムに適用する例について述べたが、本発明の分散ス口一プ補償光フアイバは TRUE WAVE以外の正分散スロープ光ファィバにも接続することができるものであり、正分散スロープ光フアイバが TRUE WAVE以外の光ファイバであっても、その正分散スロープ光ファイバと本発明の分散スロープ補償光フアイバを接続して波長多重伝送システムに適用することにより、波長 1530 nmから 1610 η mまでの分散を使用波長領域全体にわたって零分散に近づけることが可能となり、上記各実施形態例とほぼ同様の効果を奏することができる。ただし、本発明の分散シフト光ファイバを上記各実施形態例のように TRUE WAVEと接続して波長多重伝送システムに適用することにより、 4光波混合の発生を確実に抑制することができるために、本発明の分散シフト光ファイバを TRUE WAVEに接続して波長多重伝送システムに適用することが好ましい。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る分散スロープ補償光ファイバは、正分散スロープを持つ光伝送路に接続し、短いファイバ長でもって、光伝送路の分散と分散スロープを共に補償し、高速大容量の信頼性の高い光通信を行うのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 波長 1530 nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた範囲の波長帯における平均分散スロープを— 0. 6 p sZnrr^/km以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を一 6 p s/nm/km 以下とし、かつ、該分散値を前記分散スロープで割り算した値が 160 以下の正の値となるようにしたことを特徴とする分散スロープ補償光フアイバ。

2. 波長 1530nmから 1610 nmまでの範囲の内、予め定めた範囲の波長帯における平均分散スロープを一 1 p s/nm²/km以下とし、前記予め定めた波長帯における分散値を一 12. 5 p s/nm/k m以下とし、かつ、該分散値を前記分散スロープで割り算した値が 12 〜 80となるようにしたことを特徴とする分散スロープ補償光ファイバ

3. センタコアの外周側をサイドコア層で覆い、該サイドコア層の外周側をクラッド層で覆って形成される分散スロープ補償光ファイバであつて、純石英に対する前記センタコアの比屈折率差を Δ1とし、純石英に対する前記サイドコア層の比屈折率差を厶 2とし、純石英に対する前記クラッド層の比屈折率差を Δ 3としたときに、 Δ1 >Δ3〉Δ2と成し、かつ、 Δ2/Δ1≤— 0. 45と成し、さらに、 Δ1≥1. 2%と成していることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の分散ス口 —プ補償光ファイバ。

4. Δ2/Δ1≤-0. 6と成していることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の分散スロープ補償光ファイバ。

5. クラッド層にはサイドコア層と中心を同じくしてサイドコア層の外径の少なくとも 6倍の領域にかけて屈折率を高めるドーパントが添加されていることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の分散スロープ補償光フアイパ。

6. 屈折率を高めるド一パントが添加されている領域の純石英に対する比屈折率差が 0. 35%以上と成していることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の分散スロープ補償光フアイバ。

7. ドーパントはゲルマニウムとしたことを特徴とする請求の範囲第 5 項又は第 6項記載の分散スロープ補償光ファイバ。

8. センタコアの外径を aとし、サイドコア層の外径を bとしたとき、 3 //m≤ a≤ 6 tmと成し、かつ、 8 m≤b≤ 12 mと成し、さらに、 0. 375≤ a/b≤0. 55と成していることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の分散スロープ補償光ファイバ。

9. センタコアの外径を aとし、サイドコア層の外径を bとしたとき、 3 im≤ a≤ 6 tmと成し、かつ、 8 jum≤b≤ 1 2〃mと成し、さらに、 0. 375≤ a/b 0. 55と成していることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の分散スロープ補償光ファイバ。