WO2001007943A1 - Fibre optique a dispersion decalee - Google Patents

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WO2001007943A1
WO2001007943A1 PCT/JP2000/005023 JP0005023W WO0107943A1 WO 2001007943 A1 WO2001007943 A1 WO 2001007943A1 JP 0005023 W JP0005023 W JP 0005023W WO 0107943 A1 WO0107943 A1 WO 0107943A1
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refractive index
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shifted optical
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Shoichiro Matsuo
Hiroshi Kutami
Shoji Tanigawa
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Fujikura Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersion-shifted optical fiber, which has a large effective core area and a small dispersion slope.
  • This application is a patent application filed in Japan (Japanese Patent Application No. 11-211 / 49, Japanese Patent Application No. 11/23/13/07, Japanese Patent Application No. 2000-2004) 08, Japanese Patent Application No. 2000-200-4, and Japanese Patent Application No. 2000-0224), the contents of which are described in the present application. It shall be incorporated as a part. Background art
  • n 2 is the nonlinear refractive index
  • a eff is the effective core area. Since n 2 takes a substantially constant value depending on the material, enlarging A eff is an effective method for reducing the nonlinear optical effect.
  • the dispersion slope indicates the wavelength dependence of the chromatic dispersion value, and is plotted using the wavelength (nm) on the horizontal axis and the chromatic dispersion value (ps / km.nm) on the vertical axis. The slope of the curve.
  • the dispersion slope of the transmission line optical fiber
  • the difference in the chromatic dispersion value between the wavelengths increases. For this reason, a very large dispersion value is taken depending on the wavelength, and there are inconveniences such as a large difference in transmission quality depending on the channel. Therefore, it is necessary to reduce the dispersion slope.
  • the specific values of the characteristics required for A eff and variance described above differ depending on the system applied. For example, in systems that propagate over very long distances, such as undersea systems, it is necessary to reduce nonlinear effects by expanding Aeff. On the other hand, in systems ranging from tens of kilometers to several hundreds of kilometers, it may be necessary to reduce the dispersion slope to reduce the dispersion over a wide wavelength band. Furthermore, it is required that the transmission line of the optical communication system be of substantially single mode and that the bending loss be kept at 100 dBBZm or less as the minimum conditions.
  • Figures 10 (a) to 10 (c) show the distortion of such a dispersion-shifted optical fiber. It is an example of a folding ratio distribution shape.
  • Fig. 10 (a) shows an example of a refractive index distribution shape of a dual-severed core type (stepped type).
  • Reference numeral 11 denotes a central core portion, and the central core portion 11 Further, a core 14 is formed by providing a step core portion 12 having a low refractive index.
  • a clad 17 having a lower refractive index than that of the staircase core 12 is provided.
  • the present applicant has disclosed a dispersion-shifted optical fiber having a dual-shape-core type refractive index profile using a small-diameter solution with the aim of increasing A eff in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-2-2. This is disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 20'365.
  • FIG. 10 (b) shows an example of a segmented core type refractive index distribution shape, in which a low refractive index intermediate portion 22 is formed on the outer periphery of a high refractive index central core portion 21.
  • FIG. A ring core portion 23 having a higher refractive index than the intermediate portion 22 and a lower refractive index than the central core portion 21 is provided on the outer periphery of the intermediate portion 22. 24 are configured.
  • a first clad 25 having a lower refractive index than that of the intermediate portion 22 is provided, and on the outer periphery of the first clad 25, the first clad 25 is provided.
  • a second clad 26 having a higher refractive index than that of one clad 25 and a lower refractive index than that of the intermediate portion 22 constitutes a clad 27.
  • the present applicant is suitable for an optical communication system in which reduction of the dispersion slope is more strictly required than expansion of A eff.
  • Dispersion shift optical fiber It has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-111904.
  • Fig. 10 (c) shows an example of a ring-shaped refractive index distribution shape.
  • a high refractive index peripheral core portion 3 2 is formed on the outer periphery of the central low refractive index central core portion 31.
  • a core 34 having a two-layer structure is formed.
  • a clad 37 having a lower refractive index than the peripheral core portion 32 on the outer periphery of the core 34 three layers including the clad 37 are provided.
  • the structure has a concave refractive index distribution shape.
  • the dual-shape core type using the small diameter solution disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-220362 has a dispersion slope of 0.10 ps at the minimum.
  • the segment core type using the large diameter solution disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-110904 can obtain a characteristic close to a characteristic required to some extent in a recent wavelength division multiplexing transmission system.
  • the refractive index distribution has a five-layer structure in which the refractive index increases and decreases, the characteristics vary slightly depending on the position, width, shape, etc. of each layer. Therefore, at the time of manufacturing, a high degree of control over the structural parameters such as the radius of each layer and the relative refractive index difference was required, and as a result, there was a limit to improving the product yield.
  • the so-called L band (1570 to 1610 nm band) has been added to the transmission band used so far.
  • a conventional dispersion-shifted optical fiber with an increased A eff was designed with a view to transmitting in the 150-nm band, and no fiber with sufficient characteristics in the L-band was provided. In particular, bending loss often increased in the L band.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made to substantially increase the Ae ff and the dispersion slope under the condition that the single mode is used and the bending loss is kept at 100 dB / m or less. It is an object of the present invention to provide a dispersion-shifted optical fiber that can simultaneously satisfy the reduction of power.
  • an object of the present invention is to provide a dispersion-shifted optical fiber having a small bending loss in the L band. -.-Disclosure of invention
  • a first dispersion-shifted optical fiber comprises a central core having a high refractive index and a step having a lower refractive index than the central core provided on the outer periphery thereof.
  • a eff is 45 to 90 / m 2
  • dispersion slope is 0.05 to 0.14 ps / km / nm 2
  • bending loss is lOO in the operating wavelength band selected from 0 to 16 25 nm.
  • the long dispersion value is --0.5 to --8 Ops / km / nm or +0.05 to 10.10.Ops / km / nm, and practically single-mode propagation It has a toe-off wavelength.
  • the second dispersion-shifted optical fiber employs a large-diameter solution as the core diameter in the first dispersion-shifted optical fiber, and is used in a wavelength band selected from 149 to 1625 nm. in, eight 6 4 5-7 0 ⁇ 111 2, 0. 0 5 ⁇ 0. 0 8 ps / km / nm bending losses dispersion slope 1 0 0 d B / m or less wavelength dispersion value -. 0. 5 to 8.0 ps / km / nm, and has a cut-off wavelength that is substantially single-mode propagation.
  • the third dispersion-shifted optical fiber is based on the second dispersion-shifted optical fiber, with the radius of the central core being rl, the radius of the staircase core being r2, and the refractive index of the outermost cladding being the same.
  • r 2 / rl is 4 to 12 and ⁇ 2 / ⁇ 1 is 0.0. 5 to 0.15 and ⁇ 1 are 0.55 to 0.85%.
  • the fourth dispersion-shifted optical fiber may be configured such that, in the second dispersion-shifted optical fiber, a clad is formed on the first clad provided on the outer periphery of the stepped core portion and on the outer periphery of the first clad. And a second cladding having a higher refractive index than the first cladding.
  • the fifth dispersion-shifted optical fiber is the same as the fourth dispersion-shifted optical fiber, except that the radius of the central core is rl, the radius of the staircase core is r2, the radius of the first clad is r3, and the outermost.
  • the relative refractive index difference at the center core is 11, the relative refractive index difference at the step core is ⁇ 2, and the relative refractive index difference at the first R 2 / rl is 4 ⁇ ; L 2, ⁇ 2 / ⁇ 1 is 0.05 to 0.15, ⁇ 1 is 0.55 to 0.85%, ⁇ 3 is-0 3 to 0%, (3-2) / 1 is 0.2 to 4.0 You.
  • the sixth dispersion-shifted optical fiber employs a large-diameter solution as the core diameter of the first dispersion-shifted optical fiber, and is used in a wavelength band selected from 149 to 1625 nm.
  • a eff is 4 5 ⁇ 7 0 m 2
  • dispersion slope 0. 0 5 ⁇ 0. 0 7 5 ps / km / nm 2
  • bending loss 1 0 0 d B / m hereinafter
  • the wavelength dispersion value It It is characterized by having a cut-off wavelength of +0.05 to 10.10.
  • the seventh dispersion-shifted optical fiber has a center core radius of r1, a step core radius of r2, and a refractive index of the outermost cladding.
  • r 2 / rl is 4 to 12 and ⁇ 1 is 0.55 ⁇ 0.75%
  • mm2 / ⁇ 1 is 0.05-0.15.
  • the eighth dispersion-shifted optical fiber comprises a first dispersion-shifted optical fiber, a first cladding provided on the outer periphery of the staircase core, and a second cladding provided on the outer periphery of the staircase core. It is characterized by two clads.
  • the ninth dispersion-shifted optical fiber is the same as the eighth dispersion-shifted optical fiber, except that the radius of the central core is rl, the radius of the staircase core is r2, the radius of the first cladding is r3, and the radius of the second cladding is r3. Based on the refractive index of the cladding, the relative refractive index difference at the central core was ⁇ 1, the relative refractive index difference at the staircase core was ⁇ 2, and the relative refractive index difference at the first cladding was ⁇ 3.
  • the 10th dispersion-shifted optical fiber employs a small-diameter solution as the core diameter in the first dispersion-shifted optical fiber, and is selected from 149 to 1625 nm. In the used wavelength band that is, A eff 6 5-9 5 ⁇ 111 2, dispersion slope 0. 0 8 ⁇ 0.
  • the absolute value of the chromatic dispersion value is 0.5 to 8.0 ps / km / nm, and that it has a cut-off wavelength that is substantially single-mode propagation.
  • the 11th dispersion-shifted optical fiber is based on the 10th dispersion-shifted optical fiber based on the radius of the central core portion as rl, the radius of the staircase core portion as r2, and the refractive index of the cladding.
  • the relative refractive index difference of the central core part is ⁇ 1
  • the relative refractive index difference of the step core part is ⁇ 2
  • r 2 / rl is ⁇
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 is y
  • 5 ⁇ It is characterized in that x ⁇ 10, 0.08 ⁇ y ⁇ 0.22, and 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2%.
  • the 12th dispersion-shifted optical fiber is characterized in that, in the 10th dispersion-shifted optical fiber, it has a zero-dispersion wavelength on a longer wavelength side than a used wavelength band.
  • the 13th dispersion-shifted optical fiber is the same as the 1st dispersion-shifted optical fiber, except that the radius of the central core is rl, the radius of the step core is ⁇ 2, and the refractive index of the cladding is the reference.
  • the relative refractive index difference of the central core part is ⁇ 1
  • the relative refractive index difference of the step core part is ⁇ 2, r2 / rl is ⁇ , and ⁇ 2 / ⁇ 1 is y, then 6 ⁇ ⁇ ⁇ 7, 0.1 ⁇ y ⁇ 0.18, y ⁇ (-0.02 x + 0.24), 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2%
  • the 14th dispersion-shifted optical fiber is the same as the 12th dispersion-shifted fiber, except that 7 ⁇ x ⁇ 8, 0.1 ⁇ y ⁇ 0.16, y ⁇ (— 0.016 x + 0.21), 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2%, and A eff is 70 to 80 um and the dispersion slope is 0.130 D s / km / nm 2 or less Is It is characterized by the following.
  • the fifteenth dispersion-shifted optical fiber is the same as the second dispersion-shifted optical fiber in terms of 7 ⁇ x ⁇ 8.5, 0.1 ⁇ y ⁇ 0.16, (— 0.02 x + 0.26) ⁇ y ⁇ (-0.02 x + 0.32), 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2% and A eff is 75 to 85 / m 2, wherein a call is the dispersion slope 0. 1 3 5 ps / km / nm 2 or less.
  • the 16th dispersion-shifted optical fiber is characterized in that, in the 10th dispersion-shifted optical fiber, the dispersion-shifted optical fiber has a zero-dispersion wavelength on the shorter wavelength side than the used wavelength band.
  • the 17th dispersion-shifted optical fiber is the same as the 16th dispersion-shifted optical fiber, except that the radius of the central core is rl, the radius of the staircase core is r2, and the refractive index of the clad is the reference. If the relative refractive index difference at the center core is ⁇ 1, the relative refractive index difference at the step core is ⁇ 2, r 2 /: rl is ⁇ , and ⁇ 2 / ⁇ 1 is y, then 5 ⁇ ⁇ ⁇ 8, 0.12 ⁇ y ⁇ 0.22, (1 0.02 x + 0.24) ⁇ y ⁇ (-0.02 x + 0.34), 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2%, A eff is 65-75 ⁇ m 2 , and dispersion peak is 0.110 ps / k jn / nm 2 or less. I do.
  • the 18th dispersion-shifted optical fiber is the same as the 16th dispersion-shifted optical fiber, except that 5.5 ⁇ X ⁇ 8, 0.12 ⁇ y ⁇ 0.20, (1 0.02 x + 0.25) ⁇ y ⁇ (-0.C2x + 0.33), 0.6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1.2%, and A eff is 70 to 80 ⁇ m 2 , and the dispersion slope is 0.115 ps / km / nm 2 or less.
  • the nineteenth dispersion-shifted optical fiber is the same as the sixteenth dispersion-shifted fiber, except that 6 ⁇ x ⁇ 8, 0.1 2 ⁇ y ⁇ 0.20, (1 0.02 x + 0. 2 6) ⁇ y ⁇ (- 0. 0 2 x + 0. 3 5), 0. 6% ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1. 2%, and, a eff is 7 5 to 8 5 m 2,
  • the dispersion slope is 0.1 2 5 ps / km / nm 2 or less.
  • FIG. 1 (a) is a diagram showing a first example of the refractive index distribution shape of the dispersion-shifted optical fiber of the present invention.
  • FIG. 1 (b) is a diagram showing a second example of the refractive index profile of the dispersion-shifted optical fiber of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing an analysis example in the case where the refractive index distribution shape of the first example shown in FIG. 1A is used in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the wavelength dependence of the chromatic dispersion value of the dispersion-shifted optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows the bending caused by the combination of m 3 and (r 3—r 2) / rl when the refractive index distribution shape of the second example shown in FIG. 1 (b) is used in the first embodiment. It is the graph which showed the change of loss.
  • FIG. 5 is a graph showing an analysis example when the refractive index distribution shape shown in FIG. 1A is used in the second embodiment.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the bending loss and A eff of the second embodiment in the case of using the refractive index distribution shape of the second example shown in FIG. 1 (b), respectively.
  • 3 is a graph showing a change due to a combination of 3 and (r3—r2) / rl.
  • FIG. 7 shows the diameter solution when ⁇ 2 / ⁇ 1 and ⁇ 1 are changed in each case where r 2 / rl is 5.0, 7.0, and 90 in the third embodiment.
  • 5 is a graph of an analysis result showing the trajectory of FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the distribution of characteristic values with changes in ⁇ 2 / ⁇ 1 and ⁇ 1 when r 2 / r l is 7.0 in the third embodiment.
  • FIG. 9 shows that ⁇ 2 when r 2 / rl is 9.0 in the third embodiment.
  • 6 is a graph showing distribution of characteristic values according to changes in / ⁇ 1 and ⁇ 1.
  • FIG. 10 (a) is a diagram showing an example of a refractive index profile of a conventional dispersion-shifted optical fiber.
  • FIG. 10 (b) is a diagram showing an example of a refractive index profile of a conventional dispersion-shifted optical fiber.
  • FIG. 10 (c) is a diagram showing an example of a refractive index profile of a conventional dispersion-shifted optical fiber.
  • the dispersion-shifted optical fiber of the present invention includes a central core having a high refractive index, a stepped core having a lower refractive index than the central core, and a stepped core provided on an outer periphery thereof. It has a refractive index distribution shape composed of a clad provided on the outer periphery and having a lower refractive index than the step core portion.
  • the effective core area (A eff) is 45 to 90 m 2 in the wavelength range of use selected from 1490 to 1625 nm.
  • dispersion slope 0. 0 5 ⁇ 0. 1 4 ps / km / n ⁇ m 2, bending loss 1 0 0 d ⁇ , / m or less
  • the chromatic dispersion value is one 0. 5 ⁇ - 8. 0 ps / km / nm or 0.05 to 10 Ops / km / nm, and having a cut-off wavelength of substantially single-mode propagation.
  • FIG. 1A shows a first example of the refractive index profile of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment.
  • a step core part 2 is provided on the outer periphery of the central core part 1.
  • a single-layer clad 7 having a uniform refractive index and provided on the outer periphery thereof.
  • the central core portion 1 has the highest refractive index
  • the step core portion 2 has a lower refractive index than the central core portion 1
  • the cladding 7 has a higher refractive index than the step core portion 2. It has a low refractive index.
  • the symbols r 1 and r 2 in the figure indicate the radii of the central core 1 and the step core 2, respectively, and ⁇ 1 and ⁇ 2 are based on the refractive index of the clad 7, respectively.
  • the relative refractive index difference of the central core part 1 and the relative refractive index difference of the step core part 2 at this time are shown.
  • the center core portion 1 and the step core portion 2 are made of germanium-doped quartz glass doped with germanium having a function of increasing the refractive index, and the cladding 7 is made of pure quartz-length glass.
  • the boundaries between the layers are not clear. It may be rounded, that is, in a so-called dripped state, and there is no particular limitation as long as the characteristics as the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment can be effectively obtained.
  • the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment has a wavelength range of 149 to 1625 nm, generally 149 to 1610 nm, as a main wavelength band to be used.
  • a wavelength band having an appropriate wavelength width is selected from these ranges.
  • These wavelength bands are broadly divided into three wavelength bands according to the amplification wavelength band by an optical fiber amplifier used in an optical communication system.
  • the wavelength band extending from 1490 to 1530 nm is S-band
  • the wavelength band extending from 1503 to 1565 nm is C-band, 1565 to 1625 nm, etc.
  • a wavelength band extending from 149 to 1610 nm is often called an L-band.
  • the C-band is used, in order to respond to the demand for increased transmission capacity, a system that uses the L-band in addition to the C-band is being developed.
  • a eff in the used wavelength band is less than 45 / m 2 , the suppression of the nonlinear effect is insufficient. If the A eff exceeds 70 7m 2 , it is difficult to manufacture.
  • the dispersion slope in the used wavelength band is preferably as small as described above.
  • the dispersion slope in the used wavelength band is 0.05 to 0.08 psZkm / nm 2. Very small values can be achieved. If it exceeds 0.08 ps / km / nm 2 , the wavelength dependence of the chromatic dispersion value becomes large, and in this embodiment, it may be inconvenient for application to a wavelength division multiplexing transmission system. 0. 0 5 ps / km / nm 2 less than what is difficult to manufacture.
  • Bending loss shall mean the value under the condition that the bending diameter (2R) is 20 mm in the operating wavelength band.
  • the bending loss is set to 10 OdB / m or less, preferably 4 OdB / m or less. l If it exceeds OO dB / m, the transmission loss deteriorates due to slight bending applied to the dispersion-shifted optical fiber, and extra loss occurs during installation and handling. This is inconvenient because it is easy to operate.
  • the chromatic dispersion value is in the range of ⁇ 0.5 to ⁇ 8, Ops / km / nm. If it is larger than 0.5 ps / km / nm, the chromatic dispersion value becomes close to zero, which is inconvenient because four-photon mixing, which is one of the nonlinear effects, is likely to occur. If it is smaller than 1.8 Ops / km / nm, waveform distortion due to dispersion will occur, and transmission characteristics will be greatly degraded. However, depending on the system design, such as the relay distance, the range of the actually allowed variance may vary.
  • dispersion-shifted optical finos of the present embodiment are single-mode optical fibers, they need to have a cut-off wavelength that substantially guarantees single-mode propagation in the used wavelength band.
  • the normal cut-off wavelength is specified by the value of the CCITT 2m method (hereinafter referred to as the 2m method). However, in an actual long use state, even if this value is longer than the lower limit of the used wavelength band, single mode propagation is possible.
  • the cut-off wavelength specified by the 2 m method is set so that single-mode propagation is possible depending on the used length and the used wavelength band of the dispersion-shifted optical fiber. I do. Specifically, for example, if the cut-off wavelength in the 2 m method is 180 nm or less, single mode propagation in the above-mentioned operating wavelength band is realized in a long state of about 500 m or more. can do.
  • a large diameter solution is used as the core diameter as described above.
  • each parameter of the structure that satisfies the numerical ranges of r2 / r1, ⁇ 2 / ⁇ 1, and ⁇ 1, which will be described later, is set by simulation.
  • the core diameter is set to be a large diameter solution, and design conditions that satisfy the characteristic values such as A eff and dispersion slope in the above-described desired wavelength band are determined.
  • a conventional method such as a CVD method or a VAD method can be applied as an actual manufacturing method of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment.
  • FIG. 2 shows the refractive index distribution of the first example. 6 is a graph showing an analysis example when a shape is used.
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 is from 0.15 to 0.15; If it is less than 0.05, the bending loss increases, which is inconvenient. If the value exceeds 0.15, the cutoff wavelength becomes longer and single mode transmission may not be maintained.
  • ⁇ 1 is set to 0.55 to 0.85%. When it is less than 0.55%, it becomes difficult to set the chromatic dispersion value to a desired value, that is, within a range of 0.5 to-8. Ops / km / nm in the used wavelength band. Increasing ⁇ 1 makes it possible to reduce the variance. However, if it exceeds 0.85%, it becomes impossible to make A eff sufficiently large, which is inconvenient.
  • r 2 that is, the radius of the core is not particularly limited. Usually, it is in the range of 10 to 25 m.
  • the outer diameter of the clad 7 is usually about 125 m.
  • Table 1 shows a specific design example of a dispersion-shifted optical fiber that satisfies these conditions.
  • cf indicates the fiber cut-off wavelength according to the 2 m method
  • human op indicates the characteristic measurement wavelength
  • MFD indicates the mode field diameter.
  • Graph (a) shown in FIG. 3 shows an example of the wavelength dependence of the wavelength dispersion value in the profile shown in Table 1.
  • Each profile shown in Table 1 has almost the same wavelength dependence, and in the region called the C-band up to around 570 nm, it is less than 0.5 ps / km / nm. It has a dispersion value, which indicates that it is an optical fiber suitable for WDM (wave-length division multiplexing) transmission system using C-band.
  • the wavelength range that can be used for the WDM transmission system can be expanded.
  • Table 2 shows examples of profile designs that achieve the characteristics shown in graph (b) of Fig. 3.
  • FIG. 1 (b) shows a second example of the refractive index profile of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment.
  • this refractive index distribution shape is different from the refractive index distribution shape of the first example described above is that the cladding 7 has a two-layer structure composed of the first cladding 5 and the second cladding 6. That is the point.
  • the outermost second cladding 6 has a higher refractive index
  • the first cladding 5 has a lower refractive index than the second cladding 6.
  • r 3 is the radius of the first clad 5
  • ⁇ 3 is the relative refraction of the first clad 5 based on the refractive index of the outermost second clad 6.
  • the rate difference Note that rl and r2 are the same as those shown in Fig. 1 (a), and ⁇ 1 and ⁇ 2 are the cores based on the refractive index of the second clad 6, respectively.
  • the relative refractive index difference of the part 1 and the relative refractive index difference of the step core part 2 are shown.
  • the center core portion 1 and the step core portion 2 are germanium-doped quartz glass
  • the first clad 5 is a fluorine-doped quartz glass doped with fluorine having a function of lowering the refractive index
  • Cladding 6 is made of pure quartz glass.
  • each layer central core 1, staircase core 2, first-class 5, second class 6) are not clear and are rounded, that is, in a state where so-called drooping occurs. What can be done is the same as in the first example.
  • the structural parameters (rl, ⁇ 1) and (r2, ⁇ 2) of the central core portion 1 and the step core portion 2 are respectively shown. Satisfying the numerical ranges of r 2 / r 1, r 2 / ⁇ 1, and ⁇ 1 shown in the first example described above, and realizing characteristic values such as A eff of the present embodiment. By setting to, the same effect as in the first example can be obtained.
  • the first example was added to the configuration with the first class 5 added. It is possible to reduce the bending loss more than in the case of. Although not particularly limited, by adopting the refractive index distribution shape of the second example.
  • the bending loss is set to 100 dB / m or less, preferably 40 dB / m or less. You can.
  • the cut-off wavelength can be further shortened, and the effect of further increasing A eff can be obtained.
  • Figure 4 shows the change in bending loss due to the combination of ⁇ 3 and (r3—r2) / rl when ⁇ 1, ⁇ 2, rl, and r2 are fixed and ⁇ 3 and r3 are changed.
  • FIG. The horizontal axis indicates (r3_r2) / rl, and the vertical axis indicates the value of ⁇ 3.
  • ⁇ ⁇ is 0.61%
  • 2 is 0.05%
  • r 2 / r l is 10.
  • the degree of freedom is relatively large.
  • the combination of (r3—r2) / r1 is 0.6, ⁇ 3 is —0.18%, and (r3—r2) / r is 1.8, ⁇ 3 is -With the combination of 0.05%, bending loss of about 30 dB / m can be obtained. Therefore, considering only bending loss, any combination of these may be adopted. However, as ⁇ 3 becomes smaller (shifts to the negative side), the transmission loss tends to worsen. Therefore, it is desirable that 3 be 1% or more.
  • Table 3 shows a specific design example of a dispersion-shifted optical fiber satisfying such conditions. All satisfy the preferred numerical ranges of A eff, dispersion slope, chromatic dispersion value, bending loss, and cutoff wavelength of the present embodiment, and characteristics suitable for a wavelength division multiplexing transmission system are obtained.
  • the design examples in this table are mainly intended for application in the C-band. As in the first example, it is possible to design not only in C-band but also in L-band.
  • the single-mode mode is substantially satisfied, the condition that the bending loss is 100 dB / m or less is satisfied, and the expansion of A eff and the reduction of the dispersion slope are sufficiently reduced.
  • a dispersion shift optical fiber that can be achieved is obtained, and in this embodiment, in particular, a very small dispersion slope value can be realized.
  • Second embodiment since it has a relatively simple refractive index distribution shape, the number of structural parameters to be controlled at the time of manufacturing is small, which is advantageous in manufacturing, and desired characteristics can be obtained efficiently.
  • the first example of the refractive index distribution shape of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment is the same as the refractive index distribution shape shown in FIG. 1 (a), and has a step core portion on the outer periphery of the central core portion 1. It is a dual-shape type comprising a core 4 provided with 2 and a clad 7 having a uniform refractive index provided on the outer periphery thereof and having a single-layer structure.
  • the central core portion 1 has the highest refractive index
  • the step core portion 2 has a lower refractive index than the central core portion 1
  • the cladding 7 has a higher refractive index than the step core portion 2. It has a low refractive index.
  • the center core portion 1 and the step core portion 2 are made of germanium-doped quartz glass doped with germanium having a function of increasing the refractive index, and the clad 7 is made of pure quartz glass.
  • the boundaries between the layers are not clear, and are rounded. Effectively implemented There is no particular limitation as long as the characteristics as the dispersion-shifted optical fiber can be obtained.
  • the second example of the refractive index distribution shape of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1 (b).
  • the difference between the refractive index distribution shape of the first example and the refractive index distribution shape of the first example is that the cladding 7 has a first cladding 5 provided on the outer periphery of the step core 2 (core 4). It has a two-layer structure including the second clad 6 provided on the outer periphery of the first clad 5.
  • the first clad 5 is formed of fluorine-added quartz glass to which fluorine having a function of lowering the refractive index is added.
  • the wavelength band used for the dispersion-shifted optical fiber of this embodiment is 149 to 1625 nm, and in general, a wavelength band having an appropriate wavelength width from the range of 149 to 1610 nm. Selected. For example, a wavelength band having a predetermined wavelength width from a range of 149 to 150 nm (for example, 150 to 150) depending on an amplification wavelength band by an optical fiber amplifier used in an optical communication system. nm) is selected.
  • a wavelength band having a predetermined wavelength width (for example, 154 to 156 nm) is selected from the range of 150 to 150 nm.
  • a wavelength band having a predetermined wavelength width from a range of 157 to 16 nm, which is a so-called L-band, and generally from 570 to 161 nm (for example, 0 to; L600 nm) is selected.
  • the usable wavelength band can be selected from the L band as described above.
  • the entire wavelength range of 1490 to 1625 nm can be used as the used wavelength band (transmission wavelength band).
  • the chromatic dispersion value is set to +0.05 to +10.0 ps / km / nm. + 0.0 5 ps / km / n If it is smaller than m, the chromatic dispersion value becomes close to zero, and four-photon mixing, which is one of the nonlinear optical effects, tends to occur, which is inconvenient. If it is larger than +100.0 ps / km / nm, the waveform may be distorted and the transmission characteristics may be greatly degraded.
  • a e f f is obtained from the same mathematical expression as shown in the first embodiment.
  • Dispersion shifted optical fiber of this embodiment since A eff at the wavelength band used is 4 for 5-7 0 ⁇ m 2, it is the suppressing this nonlinear optical effect, in the case of less than 4 5 ⁇ M 2 The reduction of the non-linear optical effect is inadequate, and the production exceeding 702 is difficult.
  • Dispersion slope in the used wavelength band can be realized a very small value of 0. 0 5 0 ⁇ 0. 0 7 5 ps / km / nm 2. As a result, in wavelength division multiplexing transmission, transmission degradation due to dispersion slope can be prevented. ⁇
  • the bending loss is preferably as small as possible.
  • the bending loss is set to 100 dB / m or less, preferably to 50 dB / m or less. If it exceeds 10-OdB / m, the transmission loss is likely to deteriorate due to slight bending applied to the dispersion-shifted optical fiber, and this is disadvantageous because excess loss is likely to occur during installation and handling.
  • the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment is a single-mode optical fiber, it is necessary to have a cut-off wavelength that substantially guarantees single-mode propagation in the used wavelength band.
  • the normal cutoff wavelength is specified by the value of the CCITT 2m method (hereinafter referred to as the 2m method).
  • this value is longer than the lower limit of the wavelength band used.
  • single mode propagation is possible.
  • the cutoff wavelength specified by the 2 m method is set so that single-mode propagation is possible depending on the used length and the used wavelength band of the dispersion-shifted optical fiber. I do. Specifically, for example, if the cut-off wavelength in the 2 m method is 180 nm,
  • the single mode propagation in the above-mentioned used wavelength band can be realized in a long state of about 500 m or more.
  • a large diameter solution is used as the core diameter (r 2 ⁇ 2). Specifically, as will be described later, by simulation, Fig. 1
  • the characteristics such as A eff and dispersion slope should be such that the core diameter becomes a large diameter solution and in the desired wavelength band described above. Determine design conditions that satisfy the values.
  • a conventional method such as a CVD method and a VAD method can be applied as an actual manufacturing method of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment.
  • the dispersion shift optical fiber of the present embodiment has three or four layers of refractive index distribution and a relatively simple step-like shape, so that it is relatively easy to control structural parameters and the like. It is.
  • Fig. 5 is a graph showing an example of the analysis results regarding the structural parameters of the dispersion-shifted optical fiber having the refractive index distribution shape shown in Fig. 1 (a).
  • ⁇ 1 in the refractive index distribution shapes shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is 0.55% to 0.75%. If it is less than 0.55%, it becomes difficult to set the chromatic dispersion value to a desired range, and the bending loss tends to increase. If ⁇ 1 exceeds 0.75%, it becomes difficult to make A e f f sufficiently large.
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 is preferably in the range of 0.05 to 0.15. If it is less than 0.05, bending loss increases, which is inconvenient.If it exceeds 0.15, the dispersion slope exceeds the specified range, which is inconvenient for wavelength division multiplexing transmission. .
  • Table 4 shows the simulation results showing the structural parameters and characteristic values of a specific design example of the dispersion-shifted optical fiber having the refractive index distribution shape shown in Fig. 1 (a) satisfying these conditions. is there.
  • the estimated wavelength is 1550 nm.
  • MFD is the mode diameter
  • ⁇ 3 and r3 are set. Since the clad 7 has a two-layer structure consisting of the first clad 5 and the second clad 6, the combination (setting) of the structural parameters over the first example is different from that of the first example. This has the effect that the cutoff wavelength can be further shortened and A eff can be further increased.
  • Figures 6 (a) and 6 (b) show the relationship between ⁇ 3 and bending loss, and the relationship between A3 and This shows the relationship of A eff.
  • the estimated wavelength is 1550 nm.
  • ⁇ 1, ⁇ 2, rl, and r2 are all common and fixed. That is, ⁇ 1 is 0.56% and ⁇ 2 is 0.06%.
  • the structural parameters are set so as to satisfy the preferable numerical range of the characteristics described above.
  • ⁇ 3 is set to 10.1% or more. If ⁇ 3 is smaller than 0.1%, the transmission characteristics may be degraded depending on the combination with other structural parameters.
  • (r3-r2) / r1 is desirably set to 4.0 or less in terms of manufacturing. However, if (r 3 —r 2) / r 1 is small, it is necessary to reduce ⁇ 3. It is desirable that / r1 be 0.2 or more.
  • Table 5 shows simulation results showing the structural parameters and characteristic values of a specific design example of a dispersion-shifted optical fiber satisfying these conditions.
  • the estimated wavelength of the characteristics of the dispersion-shifted optical fiber shown in Tables 4 and 5 is 155 O nm.
  • Tables 6 and 7 show the results of similar simulations with the estimated wavelength set to 1610 nm. In all of Tables 4 to 7, characteristic values satisfying the numerical range of the present embodiment are obtained. Therefore, the dispersion-shifted optical fibers shown in Tables 4 to 7 are not only in the 150 nm band, but also in a wide wavelength band including 1570-: L625 nm (for example, 149 nm). (0 to 1610 nm), chromatic dispersion is small, bending loss is small, single mode transmission can be guaranteed, and nonlinear optical effect is suppressed by increasing A eff. And a small dispersion slope can suppress transmission degradation in wavelength division multiplexing transmission.
  • the transmission characteristics can be improved even in a wavelength division multiplexing transmission system applied to a wide wavelength range including the L band.
  • the characteristics described above can be maintained over a wide wavelength band from 149 to 1625 nm, including the L band, to support longer distances and larger capacities of WDM systems. can do.
  • An example of the refractive index distribution shape of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment is the same as that shown in the above M 1 (a), and the stepped core portion 2 is provided on the outer periphery of the central core portion 1_. And a cladding 7 provided on the outer periphery of the core 4 and having a uniform refractive index.
  • the central core 1 has the highest refractive index
  • the step core 2 has a lower refractive index than the central core 1
  • the cladding 7 has a higher refractive index than the step core 2. It has a low refractive index.
  • the center core portion 1 and the step core portion 2 are made of germanium-doped quartz glass doped with germanium having a function of increasing the refractive index, and the cladding 7 is made of pure quartz glass.
  • each layer (medium The boundary between the core core 1, the stair core 2, and the clad 7) is not clear, and may be in a rounded or so-called state. There is no particular limitation as long as characteristics as an optical fiber can be obtained.
  • a wavelength band having an appropriate wavelength width is selected from a range of 1490 to 1625 nm for the dispersion shift optical fiber of the present embodiment. For example, depending on the amplification wavelength band of the optical fiber amplifier used in the optical communication system, 1
  • a wavelength band having a predetermined wavelength width (for example, 150 to L5200 nm) is selected from the range of 490 to 1530 nm.
  • a wavelength band having a predetermined wavelength width from the range of 150 to 150 nm (for example, 150 to 150
  • a wavelength band having a predetermined wavelength width (for example, 157 to 16O nm) is selected from the range of 157 to 1625 nm.
  • the range which is often used in recent years is in the range of 150 to 150 nm.
  • a e f f " is obtained from the same mathematical expression as shown in the first embodiment.
  • a eff in the used wavelength band is 65 to 95 nm 2 , the nonlinear effect can be suppressed. More than 9 5 ⁇ M 2 is also one is difficult to manufacture.
  • the dispersion slope in the used wavelength band is set to 0. 0 8 ⁇ 0. 1 4 ps / km / nm 2. Within this range, it is possible to prevent significant transmission degradation due to the dispersion slope in wavelength division multiplexing transmission.
  • the bending loss is 10 OdB / m or less, preferably 50 dB / m or less. l Over OO dB / m, slight bending, etc. added to the dispersion-shifted optical fiber Therefore, transmission loss is apt to deteriorate, and it is inconvenient because extra loss is likely to occur during installation and handling.
  • the absolute value of the chromatic dispersion value is 0.5 to 8.0 ps / km / nm. If the absolute value is smaller than 0.5 ps / km / nm, the chromatic dispersion value becomes close to zero, which is disadvantageous because four-photon mixing, which is one of the nonlinear effects, is likely to occur. If it is larger than 8.0 ps / km / nm, waveform distortion may occur and the transmission characteristics may be greatly degraded.
  • the chromatic dispersion value can be controlled to a positive value or a negative value, it is possible to meet various requirements of optical communication systems. It can be designed to be applicable to systems using transmission.
  • dispersion-shifted optical finos of the present embodiment are single-mode optical fibers, they need to have a power-off wavelength that substantially guarantees single-mode propagation in the used wavelength band.
  • the normal cut-off wavelength is specified by the value of the CCITT 2m method (hereinafter referred to as the 2m method). However, in an actual long usage state, even if this value is longer than the lower limit of the used wavelength band, single mode propagation is possible.
  • the cut-off wavelength specified by the 2 m method is set so that single-mode propagation is possible depending on the used length and the used wavelength band of the dispersion-shifted optical fiber. Specifically, for example, if the cut-off wavelength in the 2 m method is 180 nm, the single mode propagation in the above-mentioned used wavelength band is realized in a long state of about 500 m or more. be able to.
  • a small diameter solution is used as the core diameter as described above.
  • the design conditions must be such that the core diameter is small and the characteristic values such as the A eff ⁇ dispersion slope are satisfied in the desired wavelength band described above. Determine.
  • a conventional method such as a CVD method or a VAD method can be applied as an actual manufacturing method of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment.
  • Fig. 7 is a graph showing the results of analysis on the structural parameters of the dispersion-shifted optical fiber. In the cases where r2 / rl is 5.0, 7.0, and 9.0, respectively, ⁇ 2 / ⁇ 1 The trajectory of the small diameter solution when ⁇ 1 is changed is shown.
  • the curve of ⁇ 2 / ⁇ 1 shows the characteristics when ⁇ 2 / ⁇ 1 is fixed to the value shown on each curve and ⁇ 1 is changed. Further, the curve of ⁇ 1 shows the characteristic when ⁇ 1 is fixed to the value shown on each curve and ⁇ 2 / ⁇ 1 is changed.
  • the analysis conditions were as follows: the used wavelength was 1550 nm, and the chromatic dispersion of the used wavelength was ⁇ 2.0 ps / kir- / nm.
  • the zero-dispersion wavelength is not constant because the dispersion slope is different, but is approximately 1565 nm or more, and is on the longer wavelength side than the used wavelength (band).
  • Figures 8 and 9 show the characteristic values associated with changes in ⁇ 2 / ⁇ 1 and ⁇ 1 when r 2 / rl is 7.0 and 9.0, respectively, as in the graph shown in FIG. 5 is a graph showing the distribution of the above.
  • the distribution of the Katto wavelength (A c) and the dispersion slope are also shown.
  • the distribution of the cutoff wavelength is also shown on each curve of ⁇ 2 / ⁇ 1 of 0.10, 0.12, 0.14, and 0.16.
  • the cutoff wavelength is distributed in the range of 1.0 to: L.1.
  • the cutoff wavelengths are distributed in the range of 1.1 to L.2 and in the range of 1.2 to 1.3.
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 is constant, it can be seen that the cutoff wavelength is shortened by increasing ⁇ 1.
  • the curve of the dispersion slope is inverted U-shaped, and is distributed in a contour line.
  • the outer the distribution the smaller the dispersion slope is outside-the higher the inside is.
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 0.14
  • ⁇ 1 1.4 for that curves intersect)
  • the dispersion slope has a range of 0. 1 2 2 ⁇ 0. 1 2 4 ps / km / nm 2 can get.
  • r 2 Zr l is set to 10 or less.
  • ⁇ 2 / ⁇ 1 (y) can be further adjusted by the bending loss allowed in each optical communication system and the required cut-off wavelength.
  • Room 1 ranges from 0.6 to 1.2%. If it is less than 0.6%, the bending loss becomes too large, and the chromatic dispersion value may not be controlled to a desired value. If it exceeds 1.2%, A e f f cannot be expanded sufficiently, and Rayleigh loss may increase.
  • r 2 / r l ( ⁇ ), ⁇ 2 / ⁇ 1 (y), and ⁇ 1 are the same when the zero dispersion wavelength is on the shorter wavelength side than the used wavelength band. Then, among combinations of structural parameters from these numerical ranges, those that satisfy the characteristics of the dispersion-shifted optical fiber of the present embodiment are selected and designed.
  • r2 that is, the radius of the core is not particularly limited, but is usually in the range of 4 to 12 m.
  • the outer diameter of the cladding 7 (dispersion shift optical fiber) is usually about 125 m.
  • the structural parameters depend on whether the optical fiber has a zero-dispersion wavelength on the longer wavelength side or a shorter-wavelength side of the used wavelength band. Are different.
  • the zero-dispersion wavelength is on the shorter wavelength side than the used wavelength band, the following restrictions are imposed.
  • Tables 8 and 9 show the structural parameters and characteristic values of a dispersion-shifted optical fiber using a small-diameter solution prototyped by the CVD method.
  • person c is the cutoff wavelength
  • MFD is the mode field diameter.
  • the dispersion-shifted optical fibers of No. 1 to 9 in Table 8 have negative chromatic dispersion values at 1550 nm, and have a zero dispersion wavelength of about 2 ps / km / nm. It is designed to have a wavelength of about 165 nm or more and the zero-dispersion wavelength on the longer wavelength side than the used wavelength band.
  • Nos. 1 to 3 are design examples of dispersion-shifted optical fibers having an A eff of around 70 ⁇ m 2 .
  • Each dispersion-shifted optical fiber satisfies the above-mentioned preferable structural parameter conditions.
  • the dispersion slope is 0. 1 2 5 ps / kmZnm 2 The following values are obtained.
  • N o.. 4 to 6 are design examples of dispersion-shifted optical fiber A eff is 7 5 ⁇ Ie 2 back and forth. In this case, dispersion slope value of 1 3 0 ps / km / nm 2 or less under 0.5 is obtained.
  • N o.. 7 to 9 is a design example of A eff or 8 0 / m 2 distributed shift optical fiber of the dispersion shift optical fiber before and after.
  • dispersion slope is 0. 1 3 5 ps / km / nm 2 or less values are obtained.
  • the dispersion shift optical finos of No. 10 to 18 in Table 9 have a positive chromatic dispersion value at 1550 nm, around 2 ps / km / nm, and a zero dispersion.
  • the wavelength is about 154 nrr: or less, and the zero dispersion wavelength is designed to be shorter than the used wavelength (band).
  • No. 10 to 12 are design examples of the dispersion-shifted optical fiber having an A eff of about 70 7m 2 .
  • dispersion slope is 0. 1 1 O ps / km / nm 2 or less values are obtained.
  • No. 13-: L5 is a design example of a dispersion-shifted optical fiber with an A eff of around 75 ⁇ m 2 . This time dispersion slope 0. 1 1 5 ps / km / nm 2 or less values are obtained
  • Nos. 16 to 18 are design examples of dispersion-shifted optical fibers with A eff of around 80 ⁇ m 2 .
  • the dispersion slope has a value of 0.125 ps / km / nm 2 or less.
  • the chromatic dispersion value of the used wavelength band is controlled to be within a certain range without becoming zero, and A eff is expanded. It is possible to provide a dispersion-shifted optical fiber suitable for a long-distance system such as an optical amplification repeater transmission system using an amplifier.
  • the dispersion slope is controlled to be small and can be applied to wavelength division multiplex transmission.
  • the sign of the chromatic dispersion value can be set according to the optical communication system.
  • the dispersion-shifted optical fiber of the present invention has a simple structure, a fiber having stable characteristics can be manufactured efficiently.

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Description

明 細 書 分散シフ ト光フアイノ
技術分野
本発明は分散シフ ト光ファイバに関し、 大きな有効コア断面積を有し. かつ小さい分散スロープを有するものである。 本出願は日本国への特許出願 （特願平 1 1 — 2 1 2 9 4 9号公報、 特 願平 1 1一 2 3 0 1 3 7号公報、 特願 2 0 0 0— 6 4 0 0 8、 特願 2 0 0 0— 2 2 4 4 9 1、 および特願 2 0 0 0— 2 2 4 4 9 2 ) に基づく も のであ り、 当該日本出願の記載内容は本明細書の一部と して取り込まれ るものとする。 背景技術
光ファイバ増幅器を用いた光増幅中継伝送システムなどの長距離シス テムにおいては、 非線形光学効果を低減するこ とが重要である。 非線形 Λ学効果の程度は非線形定数というパラメ一夕が指針となる。 非線形定 数は n 2 / A e f f で示される。 ここで n 2は非線形屈折率、 A e f f は有効コア断面積である。 n 2は材料によ りほぼ一定の値をとるため、 A e f f を拡大することは非線形光学効果を低減するのに効果的な手法 である。
一方、 大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、 波長分 散値の抑制と、 分散スロープの低減が要求される。 波長多重伝送システ ムにおいて、 伝送帯域に零分散波長が存在すると四光子混合と呼ばれる 非線形効果によ り伝送品質が低下することが知られている。 一方、 大き な波長分散値は信号波形の劣化を伴うため、 ある程度の大きさに抑制す るこ とが必要である。 これらの相反する要求を満足するために、 使用波 長帯における波長分散値を狭い範囲に制御したノ ンゼロ分散シフ ト フ ァ ィバと呼ばれる光ファイバが開発されている。
また波長多重伝送システムにおいては、 分散スロープの低減も重要で ある。 分散スロープとは、 波長分散値の波長依存性を示すもので、 横軸 に波長 （nm) 、 縦軸に波長分散値 （p s/km . nm) をとつて分散 値をプロ ッ 卜 した際の曲線の勾配である。 波長多重伝送システムにおい ては、 伝送線路 （光ファイバ） の分散スロープが大きいと、 各波長間の 波長分散値の違いが大き く なる。 このため、 波長によっては非常に大き な分散値をとることになり、 チャンネルによ り伝送品質が大き く異なる 等の不都合が生じる。 したがって分散スロープを小さ く するこ とが要求 される。
以上の A e f f や分散に求められる特性の具体的な値は、 適用される システムによ り異なってく る。 例えば、 海底システムのように非常に長 い距離の伝搬を行うシステムでは、 Ae f f 拡大による非線形効果低減 が求められる。 一方、 数十 kmから数百 km程度までのシステムでは、 分散スロープの低減による広い波長帯での分散値の抑制が求められるこ とがある。 さ らに、 光通信システムの伝送路と して、 実質的にシングル モー ドであること、 曲げ損失を 1 0 0 d BZm以下に保つことが最低限 の条件と して要求される。
そこで、 最近では、 例えば特開平 1 0— 6 2 6 4 0号公報、 特開平 1 0— 2 9 3 2 2 5号公報、 特開平 8— 2 2 0 3 6 2号公報、 特開平 1 0 一 2 4 6 8 3 0号公報などにおいて、 様々な屈折率分布形状 （屈折率プ 口フ ァイル） を用いて、 ある程度 A e f f の拡大と分散スロープの低減 を図る提案がなされてきた。
図 1 0 (a) 〜図 1 0 ( c ) はこのような分散シフ ト光フアイバの屈 折率分布形状の例を示したものである。
図 1 0 ( a ) はデュアルシヱイ ブコア型 （階段型） の屈折率分布形状 の一例を示したもので、 符号 1 1 は中心コア部であ り、 その外周上に、 この中心コア部 1 1 よ り も低屈折率の階段コア部 1 2が設けられてコア 1 4が形成されている。 そ して、 このコア 1 4の外周上に、 前記階段コ ァ部 1 2 よ り も低屈折率のクラ ッ ド 1 7が設けられている。
本出願人は、 デュアルシェイブコア型の屈折率分布形状を有する分散 シフ ト光ファイバにおて、 A e f f の拡大を目指したものと して、 細径 解を用いたものを特開平 8— 2 2 0 '3 6 2号公報に開示した。
なお、 従来、 ある波長において、 分散シフ ト光ファイバのコア径を、 屈折率分布形状の相似形を保ったまま拡大していく と、 波長分散値が所 望の値になる解が 2つ以上存在することが知られている。 このとき、 曲 げ損失や力 ッ トオフ波長特性などが比較的実用的な範囲にある解のうち、 相対的にコア径が細い解を細径解、 太い解を太径解と呼んでいる。
図 1 0 ( b ) は、 セグメ ン トコア型の屈折率分布形状の一例を示した もので、 高屈折率の中心コア部 2 1 の外周上に低屈折率の中間部 2 2が 。設けられ、 この中間部 2 2の外周上に、 この中間部 2 2 よ り も高屈折率 で、 かつ前記中心コア部 2 1 よ り も低屈折率のリ ングコア部 2 3が設け られてコア 2 4が構成されている。 さらにこのリ ングコア部 2 3の外周 上に、 前記中間部 2 2 よ り も低屈折率の第 1 クラ ッ ド 2 5が設けられ、 この第 1 クラ ッ ド 2 5の外周上に、 この第 1 クラ ッ ド 2 5 よ り も高屈折 率で、 かつ前記中間部 2 2 よ り も低屈折率の第 2 クラッ ド 2 6が設けら れてクラ ッ ド 2 7が構成されている。
なお、 本出願人は、 セグメ ン トコア型の屈折率分布形状において、 太 径解を用いるこ とによ り、 A e f f の拡大より も分散スロープの低減が 厳しく要求される光通信システムに適した分散シフ ト光ファイバを、 特 開平 1 1一 1 1 9 04 5号公報において開示した。
図 1 0 ( c ) は、 〇 リ ング型の屈折率分布形状の一例を示したもので. 中心の低屈折率の中心コア部 3 1の外周上に高屈折率の周辺コア部 3 2 が設けられて 2層構造のコア 3 4が構成されている。 そ して、 このコア 3 4の外周上に、 前記周辺コア部 3 2よ り も低屈折率のクラ ッ ド 3 7が 設けられるこ とによ り、 クラ ッ ド 3 7を含めて 3層構造の凹型の屈折率 分布形状が構成されている。
しかしながら、 従来提案されている分散シフ ト光ファイバにおいては、 実質的にシングルモー ドであるこ とや、 曲げ損失を 1 0 0 d B / m以下 に保つという条件下では、 A e f f の拡大と分散スロープの低減を同時 に十分に満足することは困難であった。
例えば、 特開平 8— 2 2 0 3 6 2号公報に開示された細径解を用いた デュアルシェイ ブコア型のものは、 分散スロープが最小で 0. 1 0 p s
/km/nm2 前後程度であったため、 分散スロープの低減が厳しく要 求されるシステムに適用するには不十分な場合があった。
また、 特開平 1 1— 1 1 9 04 5号公報に開示された太径解を用いた セグメ ン トコァ型のものは、 ある程度最近の波長多重伝送システムにお ける要求特性に近いものが得られる。 しかしながら、 屈折率が増減する 5層構造からなる屈折率分布形状であるため、 各層の位置、 幅、 形状な どによって微妙に特性が変化する。 よって、 製造時に、 各層の半径、 比 屈折率差などの構造パラメ一夕の高度な制御性が要求され、 その結果、 製品歩留ま りの向上に限界があった。
また、 チャンネル数 （多重する波長の数） の増加に伴い、 これまで用 いられてきた伝送帯に、 いわゆる Lバン ド帯 （ 1 5 7 0〜 1 6 1 0 n m 帯） を加えた 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmに渡る広い伝送波長帯に適用でき る分散シフ ト光ファイバが要求されるようになってきた。 従来の A e f f を拡大した分散シフ ト光ファイバは、 1 5 5 0 nm帯 での伝送を視野において設計されているため、 Lバン ド帯において十分 な特性を有するものは提供されていなかった。 特に Lバン ド帯において は、 曲げ損失が大き く なるこ とが多かった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、 実質的にシングルモー ド であることや、 曲げ損失を 1 00 d B/m以下に保つという条件下にお いて、 Ae f f の拡大と分散スロープの低減を同時に満足するこ とがで きる分散シフ ト光ファイバを提供するこ とを課題とする。
さ らに、 できるだけ簡単な構造で、' 安定した特性のものを効率よく製 造できる分散シフ ト光ファイバを提供することを目的とする。
また、 Lバン ド帯を加えた 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmに渡る広い波長帯 においても、 実質的にシングルモー ドであることや、 曲げ損失を 1 0 0 d B/m以下に保つという条件下において、 A e f f の拡大と分散スロ ープの低減を同時に満足することができる分散シフ ト光ファイバを提供 することを課題とする。
特に Lバン ド帯において、 曲げ損失が小さい分散シフ ト光ファイバを ϋ供するこ とを目的とする。 -. - 発明の開示
前記課題を解決するために、 本発明の第 1の分散シフ ト光ファイバは、 高屈折率の中心コア部と、 その外周上に設けられた、 該中心コア部よ り も低屈折率の階段コア部と、 該階段コア部の外周上に設けられた、 該階 段コア部よ り も低屈折率のクラ ッ ドとからなる屈折率分布形状を有する 分散シフ ト光ファイノ において、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択され る使用波長帯において、 A e f f が 4 5〜 9 0 /m2、 分散スロープが 0 05〜 0. 1 4 p s/km/nm2、 曲げ損失が l O O dBZm以下、 波 長分散値が— 0. 5〜― 8. O p s /k m/nmまたは + 0. 0 5〜十 1 0. O p s /km/nmであり、 かつ実質的にシングルモー ド伝搬と なるカ ツ トオフ波長を有することを特徴とする。
第 2の分散シフ ト光ファイバは、 第 1の分散シフ ト光ファイバにおい て、 コア径と して太径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択さ れる使用波長帯において、 八 6 が 4 5〜 7 0〃 1112、 分散スロープが 0. 0 5〜 0. 0 8 p s /k m/ n m 曲げ損失が 1 0 0 d B/m以下. 波長分散値が— 0. 5〜― 8. 0 p s /k m/ n mであ り、 かつ実質的 にシングルモ一 ド伝搬となるカツ トオフ波長を有するこ とを特徴とする。 第 3の分散シフ ト光ファイバは、 第 2の分散シフ ト光ファイバにおい て、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 最も外側のク ラッ ドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階 段コア部の比屈折率差を△ 2 と したとき、 r 2 /r lが 4〜 1 2、 Δ 2 /Δ 1が 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 8 5 %であるこ と を特徴とする。
第 4の分散シフ ト光ファイバは、 第 2の分散シフ ト光ファイバにおい て、 クラッ ドが、 階段コア部の外周上に設けられた第 1 クラッ ドと、 該 第 1 クラッ ドの外周上に設けられた、 該第 1 クラ ッ ドよ り も高屈折率の 第 2クラッ ドとからなるこ とを特徴とする。
第 5の分散シフ ト光ファイバは、 第 4の分散シフ ト光ファイバにおい て、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 第 1 クラッ ド の半径を r 3、 最も外側のクラッ ドの屈折率を基準にしたときの中心コ ァ部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2、 第 1 クラ ッ ドの比屈折率差を△ 3 と したとき、 r 2 / r lが 4〜； L 2、 Δ 2 /Δ 1 が 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 8 5 %、 Δ 3が— 0. 3 〜 0 %、 （ 3 — 2 ) / 1が 0. 2〜 4. 0であることを特徴とす る。
第 6の分散シフ ト光ファイバは、 第 1の分散シフ ト光ファイバにおい て、 コア径と して太径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択さ れる使用波長帯において、 A e f f が 4 5〜 7 0 m2、 分散スロープが 0. 0 5〜 0. 0 7 5 p s /km/nm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B / m以 下、 波長分散値が + 0. 0 5〜十 1 0. O p s /k m/ n mであ り、 か つ実質的にシングルモー ド伝搬となるカ ツ トオフ波長を有するこ とを特 長とする。
第 7の分散シフ ト光ファイ ノ は、 第 6の分散シフ ト光ファイバにおい て、 中心コア部の半径を r 1、 階段コア部の半径を r 2、 最も外側のク ラッ ドの屈折率を基準にしたときの、 中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア部の比屈折率差を Δ 2 と したとき、 r 2 / r lが 4〜 1 2、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 7 5 %、 厶 2 /Δ 1が 0. 0 5〜 0. 1 5であるこ とを特徴とする。
第 8の分散シフ ト光ファイ ノ は、 第 6の分散シフ ト光ファイバにおい て、 クラッ ドが階段コア部の外周上に設けられた第一クラ ッ ドと、 その 外周上に設けられた第二クラ ッ ドからなることを特徴とする。
第 9の分散シフ ト光ファイバは、 第 8の分散シフ ト光ファイバにおい て、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 第一クラッ ド の半径を r 3、 第二クラッ ドの屈折率を基準にしたときの、 中心コア部 の比屈折率差を Δ 1、 階段コア部の比屈折率差を Δ 2、 第一クラッ ドの 比屈折率差を△ 3 と したとき、 r 2 /r lが 4〜 ： L 2、 Δ 1が 0. 5 5 〜 0. 7 5 %、 Δ 2 /Δ 1が 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 3が— 0. 1〜 0 %、 （ r 3— r 2 ) /r lが 0. 2〜 4. 0であることを特徴とする。 第 1 0の分散シフ ト光ファイバは、 第 1の分散シフ ト光ファイバにお いて、 コア径と して細径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択 される使用波長帯において、 A e f f が 6 5〜 9 5〃1112、 分散スロープ が 0. 0 8〜 0. 1 4 p s /k m/nm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B/m以 下、 波長分散値の絶対値が 0. 5〜 8. 0 p s / k m/ n mであ り、 か つ実質的にシングルモー ド伝搬となるカ ツ トオフ波長を有するこ とを特 徴とする。
第 1 1の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 0の分散シフ ト光ファイバに おいて、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ド の屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア 部の比屈折率差を Δ 2 と し、 r 2 / r l を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yと したと き、 5 ^ x ^ 1 0、 0. 0 8 ≤ y≤ 0. 2 2、 かつ 0. 6 % ^ Δ 1 ≤ 1 . 2 %であることを特徴とする。
第 1 2の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 0の分散シフ ト光ファイバに おいて、 使用波長帯よ り も長波長側にゼロ分散波長を有するこ とを特徴 とする。
第 1 3の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 2の分散シフ ト光ファイバに おいて、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を Γ 2、 クラ ッ ド の屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア 部の比屈折率差を Δ 2 と し、 r 2 /r l を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yと したと き、 6 ≤ χ ^ 7、 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 8、 y≥ ( - 0. 0 2 x + 0. 2 4 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1 . 2 %であり、 かつ、 A e f f が 6 5〜 7 5 分散スロープが 0. 1 2 5 p s /k m/nm2 以下であるこ とを 特徴とする。
第 1 4の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 2の分散シフ ト光ファイバに おいて、 7 ≤ x≤ 8、 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6、 y≥ (— 0. 0 1 6 x + 0. 2 1 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、 かつ、 A e f f が 7 0 〜 8 0 um 分散スロープが 0. 1 3 0 D s /k m/n m 2 以下である ことを特徴とする。
第 1 5の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 2の分散シフ ト光ファイバに おいて、 7 ≤ x≤ 8. 5、 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6、 （— 0. 0 2 x + 0. 2 6 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 2 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 % であり、 かつ、 A e f f が 7 5〜 8 5 /m2、 分散スロープが 0. 1 3 5 p s / k m/ n m 2 以下であるこ とを特徴とする。
第 1 6の分散シフ ト光ファイノ は、 第 1 0の分散シフ ト光ファイバに おいて、 使用波長帯よ り も短波長側にゼロ分散波長を有することを特徴 とする。 '
第 1 7の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 6の分散シフ ト光ファイバに おいて、 中心コア部の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラッ ド の屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア 部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 /:r l を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yと したと き、 5≤χ ^ 8、 0. 1 2 ≤ y≤ 0. 2 2 , (一 0. 0 2 x + 0. 2 4 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 4 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、 かつ、 A e f f が 6 5〜7 5〃m2、 分散ス口一プが 0. 1 1 0 p s / k jn/nm2 以下であることを特徴とする。 一
第 1 8の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 6の分散シフ ト光ファイバに おいて、 5. 5 ≤ X≤ 8 , 0. 1 2 ≤ y≤ 0. 2 0、 （一 0. 0 2 x + 0. 2 5 ) ≤ y≤ ( - 0. C 2 x + 0. 3 3 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、 かつ、 A e f f が 7 0〜 8 0〃 m 2、 分散スロープが 0. 1 1 5 p s /k m/n m 2 以下であることを特徴とする。
第 1 9の分散シフ ト光ファイバは、 第 1 6の分散シフ ト光ファイバに おいて、 6 ≤ x≤ 8、 0. 1 2≤ y≤ 0. 2 0、 （一 0. 0 2 x + 0. 2 6 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 5 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 % であり、 かつ、 A e f f が 7 5〜8 5 m2、 分散スロープが 0. 1 2 5 p s /km/nm2 以下であることを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は、 本発明の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の第 1の例を示した図である。
図 1 ( b ) は、 本発明の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の第 2の例を示した図である。
図 2は、 第 1の実施形態において、 図 1 ( a ) に示した第 1の例の屈 折率分布形状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
図 3は、 第 1の実施形態に係る分散シフ ト光フアイバの波長分散値の 波長依存性の例を示したグラフである。
図 4は、 第 1の実施形態において、 図 1 ( b ) に示した第 2の例の屈 折率分布形状を用いた場合の厶 3 と （ r 3— r 2 ) /r lの組み合わせ による曲げ損失の変化を示したグラフである。
図 5は、 第 2の実施形態において、 図 1 ( a ) で示した屈折率分布形 状を用いた場合の解析例を示したグラフである。
図 6 ( a ) と図 6 ( b ) はそれぞれ、 第 2の実施形態において、 図 1 ( b ) に示した第二の例の屈折率分布形状を用いた場合の曲げ損失と A e f f の Δ 3 と （ r 3— r 2 ) /r lの組み合わせによる変化を示した グラフである。
図 7は、 第 3の実施形態において、 r 2 /r lが 5. 0、 7. 0、 9 0のそれそれの場合において、 △ 2 /△ 1 と△ 1 を変化させたときの細 径解の軌跡を示した解析結果のグラフである。
図 8は、 第 3の実施形態において、 r 2 /r lが 7. 0の場合の Δ 2 /△ 1 と Δ 1の変化に伴う特性値の分布を示したグラフである。
図 9は、 第 3の実施形態において、 r 2 /r lが 9. 0の場合の Δ 2 /Δ 1 と Δ 1の変化に伴う特性値の分布を示したグラフである。
図 1 0 ( a ) は、 従来の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の例 を示した図である。
図 1 0 ( b ) は、 従来の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の例 を示した図である。
図 1 0 ( c ) は、 従来の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の例 を示した図である。
発明を実施するための最良の形態 '
本発明の分散シフ ト光ファイバは、 高屈折率の中心コア部と、 その外 周上に設けられた、 該中心コア部よ り も低屈折率の階段コア部と、 該階 段コア部の外周上に設けられた、 該階段コア部よ り も低屈折率のクラ ッ ドとからなる屈折率分布形状を有する。
そして、 構造パラメ一夕を調整することによ り、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択される使用波長帯において、 有効コア断面積 （A e f f ) が 4 5〜 9 0 m2、 分散スロープが 0. 0 5〜 0. 1 4 p s /km/n ^m2、 曲げ損失が 1 0 0 d Β,/m以下、 波長分散値が一 0. 5〜― 8. 0 p s /km/nmまたは 0. 0 5〜 1 0. O p s /km/nmであり、 かつ実質的にシングルモー ド伝搬となるカツ トオフ波長を有するものを 得ることができる。
以下第 1〜第 3の実施形態を示して本発明について詳細に説明する。 第 1の実施形態
図 1 ( a ) は本実施形態の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の 第 1の例を示したものである。
この屈折率分布形状は、 中心コア部 1の外周上に階段コア部 2が設け られてなるコア 4と、 その外周上に設けられた一律の屈折率を有する一 層構造のクラ ッ ド 7 とから構成されている。
前記中心コア部 1は最も高屈折率であ り、 前記階段コア部 2はこの中 心コア部 1 よ り も低屈折率であり、 また、 クラ ッ ド 7はこの階段コア部 2よ り も低屈折率である。
また、 図中符号 r 1、 r 2は、 それぞれ、 中心コア部 1 と階段コア部 2の半径を示し、 Δ 1、 △ 2は、 ぞれそれ、 クラ ッ ド 7の屈折率を基準 にしたときの中心コア部 1の比屈折率差と階段コア部 2の比屈折率差を 示している。
この例において、 例えば中心コア部 1 と階段コア部 2は屈折率を上昇 させる作用を有するゲルマニウムを添加したゲルマニウム添加石英ガラ ス、 クラッ ド 7は純粋石英丈''ラスから構成されている。
なお、 分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状においては、 図 1 ( a) に示したように各層 （中心コア部 1、 階段コア部 2、 クラ ッ ド 7 ) の境 界が明確ではなく、 丸みを帯びた、 いわゆるだれを生じた状態であって もよ く、 実効的に本実施形態の分散シフ ト光ファイバと しての特性を得 ることができれば特に限定するこ とはない。
本実施形態の分散シフ ト光ファイバは 1 4 9 0〜 1 6 2 5 n m、 一般 的には 1 4 9 0〜 1 6 1 0 nmにわたる波長範囲を主たる使用波長帯と し、 実施の仕様に際しては、 これらの範囲から適度な波長幅の波長帯が 選択される。 これらの波長帯は、 光通信システムに用いる光ファイバ増 幅器による増幅波長帯などによ り大き く 3つの波長帯に区分されている。 すなわち、 1 4 9 0〜 1 5 3 0 nmにわたる波長帯を S— b a n d、 1 5 3 0〜 1 5 6 5 nmにわたる波長帯を C一 b a n d、 1 5 6 5〜 1 6 2 5 nm、 一般的には 1 4 9 0〜 1 6 1 O nmにわたる波長帯を L— b a n dと称することが多い。 現在用いられているシステムは、 主として C一 b a n dを用いたものであるが、 伝送容量増帯の要求に対応するた めに、 C一 b a n dに加えて L— b a n dの利用を想定したシステムの 開発が進められている。
A e f f は以下の式から求められるものである。
【数 1】 2
Aeff二
Figure imgf000015_0001
a:コアの半径 ，
E(a)：半径 aでの電界強度 本実施形態において、 使用波長帯における A e f f が 4 5 /m2未満で あると、 非線形効果の抑制が不十分である。 A e f f が 7 0〃m2をこえ るものは製造が困難である。
また、 使用波長帯における分散スロ.ープは、 上述のように小さい程好 ま しく、 本実施形態において、 使用波長帯における分散スロープは 0. 0 5〜 0. 0 8 p sZkm/nm2という非常に小さい値を実現すること sできる。 0. 0 8 p s/km/nm2をこえると波長分散値の波長依存 性が大き く なり、 本実施形態においては、 波長多重伝送システムへの適 用に不都合となる場合がある。 0. 0 5 p s /k m/nm2未満のものは 製造が困難である。
曲げ損失は、 使用波長帯において曲げ直径 （ 2 R) が 2 0 mmの条件 の値をいう ものとする。
曲げ損失は小さい程好ま しく、 本実施形態において、 曲げ損失は 1 0 O d B/m以下、 好ま しく は 4 O d B/m以下とされる。 l O O d B/ mをこえると、 分散シフ ト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどに よって伝送損失が劣化しゃすく、 敷設時や取り扱い時に余分な損失を生 じやすくなるため不都合である。
本実施形態において、 波長分散値は、 — 0. 5〜― 8. O p s /km /nmの範囲とされる。 一 0. 5 p s /k m/nmよ り も大きいと波長 分散値が零に近くな り、 非線形効果の一つである 4光子混合が発生しや すく なるため不都合である。 また、 一 8. O p s /km/nmよ りも小 さいと、 分散による波形歪みが生じ、 伝送特性の劣化が大き く なるため 不都合が生じる。 ただし、 中継距離などシステムの設計によ り、 実際に 許容される分散値の範囲は変化することがある。
また、 本実施形態の分散シフ ト光ファイノ はシングルモー ド光フアイ バであるため、 使用波長帯において、 実質的にシングルモー ド伝搬を保 証するカツ トオフ波長を有する必要がある。
通常のカ ツ トオフ波長は、 C C I T Tの 2 m法 （以下 2 m法と記す） による値によって規定されている。 しかし、 実際の長尺の使用状態にお いては、 この値が使用波長帯の下限値よ り も長波長側であってもシング ルモー ド伝搬が可能である。
したがって、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 2 m法で 規定されるカ ッ トオフ波長は、 分散シフ ト光ファイバの使用長さ と使用 波長帯によってシングルモー ド伝搬可能であるように設定する。 具体的 には、 例えば 2 m法におけるカツ トオフ波長が 1 8 0 0 n m以下であれ ば、 5 0 0 0 m程度以上の長尺の状態で、 上述の使用波長帯におけるシ ングルモー ド伝搬を実現することができる。
このような特性を満足するための構成について、 検討の経緯とともに 以下に説明する。
まず、 本実施形態においては、 上述のようにコア径と して太径解を用 いる。 具体的には、 シミュレーショ ンによって後述する r 2 / r 1、 Δ 2 /△ 1、 Δ 1の数値範囲を満足する各構造パラメ一夕を設定するにお いて、 コア径が太径解になるように設定し、 かつ、 上述の所望の使用波 長帯において、 A e f f 、 分散スロープなどの特性値を満足する設計条 件を定める。 なお、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバの実際の製造方 法としては、 C VD法、 V A D法などの従来法を適用することができる, 図 2は、 この第 1の例の屈折率分布形状を用いた場合の解析例を示し たグラフである。
グラフ中に示されている◊、 △、 +にそれそれ対応する 5、 7、 1 0 は、 図 1 ( a ) に示した中心コア部 1 と階段コア部 2の半径の比率であ る r 2 / r 1 (階段倍率） の値である。 横軸は A e f f 、 縦軸は分散ス ロープを示しており、 いずれも波長 1 5 5 O nmの値である。
このグラフよ り、 r 2 Zr lが大きい程、 A e f f が拡大する傾向が あり、 かつ分散スロープが小さ く なる傾向があるこ とがわかる。 また、 上述の波長分散値と曲げ損失の数値範囲を満足するためには、 r 2 /r 1は 4倍以上に設定すると好ま しい。 .4倍未満の場合は、 従来の分散シ フ ト光ファイバよ り も良好な特性を実現するこ とが困難となる。 1 2倍 をこえると、 製造性が低下するため、 不都合である。
また、 △ 2 /Δ 1は 0. C 5〜 0. 1 5である：；とが望ま しい。 0. 0 5未満の場合は、 曲げ損失が大き くなるため不都合である。 0. 1 5 をこえるとカッ トオフ波長が長く なり、 シングルモード伝送を維持でき なくなる場合がある。
また、 Δ 1は 0. 5 5〜 0. 8 5 %とされる。 0. 5 5 %未満の場合 は波長分散値を所望の値、 すなわち使用波長帯において一 0. 5〜― 8. O p s /k m/nmの範囲内に設定するこ とが困難になる。 △ 1 を大き くすると、 分散値を小さ く することが可能になるが、 0. 8 5 %をこえ ると A e f f を十分に大き く することが不可能になり不都合である。
そして、 これら r 2 /r l、 △ 2 ΖΔ 1および Δ 1の数値範囲からの 数値の組み合わせにおいて、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバの特性 を満足するものを選択して設計する。
なお、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 r 2、 すなわち コァの半径は特に限定するものではない。 通常 1 0〜 2 5〃mの範囲と なる。 また、 クラッ ド 7の外径は、 通常約 1 2 5 mとされる。
表 1に、 このような条件を満足する分散シフ ト光ファイバの具体的な 設計例を示す。 表中の cfは 2 m法によるファイバカツ トオフ波長、 人 opは特性の測定波長、 M F Dはモー ドフ ィール ド径を示す。
いずれの例においても A e f f 、 分散スロープ、 波長分散値、 曲げ損 失、 カ ッ トオフ波長の好ま しい数値範囲を満足し、 波長多重伝送システ ムに適した特性が得られている。
図 3に示したグラフ （ a ) は、 表 1に示したプロファイルにおける波 長分散値の波長依存性の例を示したものである。 表 1に示した各プロフ アイルは、 いずれもほぼ同様な波長依存性を持っており、 1 5 7 0 nm 付近までの C— b a n dと呼ばれる領域において、 一 0. 5 p s/km /nm以下の分散値をとつており、 C— b a n dを用いた WD M (wave -length division multiplexing，' 波長分割多重 ) 伝送システムに適し た光ファイバであるこ とが分かる。
また図 3中のグラフ （b) で示されるような波長分散値の波長依存性 をとる場合には、 — 0. 5 p s /k m/n m以下の波長分散値をとる範 囲を 1 6 0 0 n m付近まで拡大することができる。 つま り図 3のグラフ
(a) に示されるような特性を持つ光ファイバに比べて、 図 3のグラフ
( b ) に示されるような特性を持つ光ファイバによれば、 WDM伝送シ ステムに利用可能な波長範囲を拡大するこ とが可能となる。 図 3のグラ フ （b) に示されるような特性を実現するプロファイル設計例を表 2に. 示す。
Figure imgf000019_0001
表 2
Figure imgf000020_0001
図 1 ( b ) は本実施形態の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の 第 2の例を示したものである。
この屈折率分布形状が上述の第 1 の例の屈折率分布形状と異なるとこ ろは、 クラ ッ ド 7が第 1 クラ ッ ド 5 と第 2 クラ ヅ ド 6 とからなる 2層構 造となっている点である。
このクラ ヅ ド 7において、 最も外側の第 2 クラ ッ ド 6の屈折率が高く、 第 1 クラ ッ ド 5は、 この第 2 クラ ッ ド 6 よ りも低屈折率となっている。
また、 図中符号 : r 3は第 1 クラ ッ ド 5の半径、 △ 3は、 最も外側の第 2クラ ッ ド 6の屈折率を基準にした 'ときの第 1 クラ ッ ド 5の比屈折率差 である。 なお、 r l、 r 2は図 1 ( a ) に示したものと同様であ り、 △ 1、 Δ 2は、 それそれ、 第 2 クラ ッ ド 6の屈折率を基準に したときの中 心コア部 1 の比屈折率差と階段コア部 2の比屈折率差を示している。
この例において、 例えば中心コア部 1 と階段コア部 2はゲルマニウム 添加石英ガラス、 第 1 クラ ッ ド 5は屈折率を下降させる作用を有するフ ッ素を添加したフ ッ素添加石英ガラス、 第 2 クラ ッ ド 6は純石英ガラス から構成されている。
なお、 各層 （中心コア部 1、 階段コア部 2、 第 1-クラ ッ ド 5、 第 2 ク ラ ヅ ド 6 ) の境界が明確ではなく、 丸みを帯びた、 いわゆるだれを生じ た状態であつてもよいことは、 第 1 の例と同様である。
第 2の例の屈折率分布形状を有する分散シフ ト光ファイバにおいては、 中心コア部 1 と階段コア部 2のそれそれの構造パラメ一夕 （ r l、 Δ 1 ) および （ r 2、 Δ 2 ) が、 上述の第 1の例において示した r 2 / r 1、 厶 2 / Δ 1、 Δ 1 の数値範囲を満足するように、 かつ、 本実施形態の A e f f などの特性値を実現できるように設定するこ とによ り、 第 1の例 と同様の効果が得られる。
さらに、 第 1 クラ ッ ド 5 を付加した構成としたことによ り、 第 1の例 と比較して、 よ り曲げ損失を低減するこ とが可能となる。 特に限定する ものではないが、 この第 2の例の屈折率分布形状を採用することによ り. 曲げ損失は 1 0 0 d B/m以下、 好ましく は 4 0 d B/m以下に設定す るこ とができる。
また、 構造パラメ一夕の設定 （組み合わせ） によっては、 さ らにカ ツ トオフ波長を短くすることができ、 また、 さらに A e f f を拡大できる という効果を得るこ とができる。
図 4は、 Δ 1、 Δ 2、 r l、 r 2を固定し、 Δ 3 と r 3を変化させた ときの、 Δ 3 と （ r 3— r 2 ) / r lの組み合わせによる曲げ損失の変 化を示したグラフである。 横軸は （ r 3 _ r 2 ) / r l、 縦軸は Δ 3の 値を示している。 Δ Ιは 0. 6 1 %、 2は 0. 0 5 %、 r 2 / r lは 1 0である。
このグラフよ り、 △ 3が零からマイナスにシフ トする程、 すなわち第 1 クラ ッ ド 5の屈折率が小さ くなり、 第 1 クラ ッ ド 5による屈折率の落 ち込みが大き く なる程、 曲げ損失が小さ く なる傾向がある。 また、 （ r 3— r 2 ) /r 1、 すなわち r 3の値が大き く なる程、 曲げ損失が小さ くなる傾向がある。
このように、 曲げ損失は Δ 3 と （ r 3— r 2 ) /r l との組み合わせ によって変化するため、 曲げ損失の好ま しい数値範囲を満足するための 第 1 クラッ ド 5の構造パラメ一夕 （厶 3、 r 3 ) の設定においては、 比 較的自由度が大きい。
例えば図 4において、 （ r 3— r 2 ) / r 1が 0 · 6、 △ 3が— 0. 1 8 %の組み合わせと、 （ r 3— r 2 ) /rが 1. 8、 Δ 3がー 0. 0 5 %の組み合わせとでは、 いずれも 3 0 d B/m程度の曲げ損失を得る ことができる。 よって、 曲げ損失のみを考えれば、 これらのうちのいず れの組み合わせを採用してもよいこ とになる。 しかしながら、 △ 3が小さ くなると （マイナス側にシフ トすると） 伝 送損失が悪化する傾向があるため、 3は一 0. 3 %以上であることが 望ま しい。
また、 （ r 3 — r 2 ) / r 1が大きく なると （ r 3が大き くなると） 、 製造上問題が生じるので、 （ r 3— r 2 ) /r lは 4. 0以下に設定す ると好ま しい。 さらに、 （ r 3— r 2 ) /r lが小さ く なると、 Δ 3を 小さ く設定する必要があるため、 伝送損失が劣化する傾向があ り、 また、 製造上においても問題が生じるため、 （ r 3— r 2 ) Z r lは 0. 2以 上であることが好ま しい。 '
表 3は、 このような条件を満足する分散シフ ト光ファイバの具体的な 設計例を示したものである。 いずれも本実施形態の A e f f 、 分散スロ ープ、 波長分散値、 曲げ損失、 カッ トオフ波長の好ま しい数値範囲を満 足し、 波長多重伝送システムに適した特性が得られている。 この表の設 計例は主と して C一 b a n dでの適用を想定した例となっている。 第 1 の例と同様に、 C— b a n dのみならず L— b a n dでの仕様も想定し た設計が可能である。
表 3
△1
)/r, 厶:） 2 r3 λ cf λ op Aeff MFD 波長分散 分散スロープ 曲損失 at 20φ r2/r, (r3-r2 Δ2/Δ,
[%] [%] [μπι] [nm】 [nm] [μπι2] [ η] [ps/km/nm] [ps/km/nrT [dB/m]
1490 47.80 8.03 -5.93 0.067 5.5
7 0 0.1 0.625 0 30.41 1346 1550 54.02 8.52 4.92 0.067 14.9
1625 63.27 9.20 3.10 0.068 41.2
1490 48.75 8.10 -6.69 0.072 4.2
7 0.5 0.1 0.625 -0.3 31.96 1235 1550 55.25 8.61 -2.40 0.072 10.9
1625 64.83 9.30 3.03 0.073 28.4
1490 48.51 8.08 -6.17 0.071 3.5
7 1 0.1 0.625 -0.16 34.25 1259 1550 54.93 8.59 -1.93 0.071 9.2
1625 64.41 9.27 3.43 0.072 24.3
1490 48.84 8.11 -6.48 0.072 2.1
7 2 0.1 0.625 -0.16 38.3 1304 1550 55.36 8.62 -2.16 0.072 5.6
1625 64.98 9.31 3.32 0.074 14.5
1490 48.55 8.09 -6.22 0.066 19.7
10 0 0.09 0.61 0 43.7 1488 1550 54.94 8.59 -2.33 0.064 50.5
1625 64.57 9.29 2.46 0.064 132.5
1490 48.64 8.10 -5.88 0.066 5.7
10 1 0.09 0.61 -0.3 47.99 1496 1550 55.06 8.60 -1.96 0.065 14.7
-- - -- - 1625 64.71 9.30 2.90 0.065 38.2
1490 48.64 8.10 -6.15 0.066 3.5
10 ！ 1.5 0.09 0.61 -0.3 50.17 1567 1550 55.06 8.60 -2.23 0.065 9.2
1625 64.71 9.30 2.64 j 0.065 23.8
1490 48.58 8.09 -6.20 1 0.066 10.8
10 2 0.09 0.61 -0.06 52.41 1491 1550 54.98 8.60 -2.30 I 0.065 ί 27.8 i 1625 64.62 9.29 2.52 0.065 ！ 72.5
本実施形態においては、 実質的にシングルモー ドであ り、 かつ曲げ損 失が 1 0 0 d B / m以下であるという条件を満足し、 かつ十分に A e f f の拡大と分散スロープの低減を図るこ とができる分散シフ ト光フアイ バが得られ、 特に本実施形態においては、 非常に小さい分散スロープの 値を実現するこ とができる。
よって、 特に波長多重伝送システムに対して最適な分散シフ ト光ファ ィバを提供することができる。
また、 比較的簡単な屈折率分布形状を有するため、 製造時に制御すベ き構造パラメータの数が少なく、 製造上有利であ り、 所望の特性を効率 よく得られる。 第 2の実施形態
本実施形態の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の第一の例は、 前記図 1 ( a ) に示した屈折率分布形状と同じであり、 中心コア部 1 の 外周上に階段コア部 2が設けられてなるコア 4 と、 その外周上に設けら れた一律の屈折率を有する一層構造のクラ ッ ド 7 とから構成されている 、デュアルシエイ プ型である。
前記中心コア部 1 は最も高屈折率であり、 前記階段コア部 2はこの中 心コア部 1 よ り も低屈折率であり、 また、 前記クラ ッ ド 7はこの階段コ ァ部 2 より も低屈折率である。
この例において、 例えば中心コア部 1 と階段コア部 2は屈折率を上昇 させる作用を有するゲルマニウムを添加したゲルマニウム添加石英ガラ ス、 クラッ ド 7は純粋石英ガラスから構成されている。
なお、 分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状においては、 各層 （中 心コア部 1、 P皆段コア部 2、 クラ ッ ド 7 ) の境界が明確ではなく、 丸み を帯びた、 いわゆるだれを生じた状態であってもよ く、 実効的に本実施 形態の分散シフ ト光ファイバとしての特性を得るこ とができれば特に限 定することはない。
本実施形態の分散シフ ト光フアイバの屈折率分布形状の第二の例は、 前記図 1 ( b ) に示したものと同様である。
この屈折率分布形状が第一の例の屈折率分布形状と異なるところは、 クラ ッ ド 7せ、 階段コア部 2 (コア 4 ) の外周上に設けられた第一クラ ッ ド 5 と、 この第一クラ ッ ド 5の外周上に設けられた第二クラ ッ ド 6 と からなる 2層構造を備えているこ とである。
この例において、 例えば第一クラ ッ ド 5は屈折率を低下させる作用を 有するフ ッ素を添加したフ ッ素添加石英ガラスから形成されている。 本実施形態の分散シフ ト光ファイバの使用波長帯は 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nm、 一般的には 1 4 9 0〜 1 6 1 0 n mの範囲から適度な波長幅の 波長帯が選択される。 例えば、 光通信システムに用いる光ファイバ増幅 器による増幅波長帯などによって、 1 4 9 0〜 1 5 3 0 nmの範囲から 所定の波長幅を有する波長帯 （例えば 1 5 0 0〜 1 5 2 0 nm) が選択 される。 または、 1 5 3 0〜 1 5 7 0 nmの範囲から所定の波長幅を有 する波長帯 （例えば 1 5 4 0〜 1 5 6 5 nm) が選択される。 または、 いわゆる Lバン ド帯である 1 5 7 0〜 1 6 2 5 nm、 一般的には 1 5 7 0〜 1 6 1 O nmの範囲から所定の波長幅を有する波長帯 （例えば 1 5 7 0〜 ； L 6 0 0 nm) が選択される。
このように Lバン ド帯からも使用波長帯を選択できるこ とが本実施形 態の特徴のひとつである。
そして、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nm全域を使用波長帯 （伝送波長帯） と することもできる。
本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 波長分散値は + 0. 0 5〜+ 1 0. 0 p s /km/nmとされる。 + 0. 0 5 p s /k m/n mよ り も小さいと、 波長分散値が零に近くなり、 非線形光学効果のひと つである 4光子混合が発生しやすく なるため不都合である。 また、 + 1 0. 0 p s /k m/nmよ り も大きいと、 波形にひすみが生じ、 伝送特 性の劣化が大き く なる場合がある。
A e f f は、 前記第 1の実施形態で示したのと同様の数式から求めら れるものである。
本実施形態の分散シフ ト光ファイバは、 使用波長帯における A e f f が 4 5〜 7 0〃 m 2であるため、 非線形光学効果を抑制するこ とができる, 4 5〃m2未満の場合は非線形光学効果の低減が不十分であり、 7 0 2をこえるとものは製造が困難である。
使用波長帯における分散スロープは 0. 0 5 0〜 0. 0 7 5 p s/k m/nm2という非常に小さい値を実現することができる。 その結果、 波 長多重伝送において、 分散スロープに起因する伝送劣化を防ぐことがで ぎる。 ·
曲げ損失は前記と同様に定義される。
曲げ損失は小さい程好ま しく、 本実施形態において、 1 0 0 d B/m 、以下、 好ま しく は 5 0 d B/m以下とされる。 1 0- O d B/mをこえる と、 分散シフ ト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどによって伝送 損失が劣化しやすく、 敷設時や取り扱い時に余分な損失を生じやすくな るため不都合である。
また、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバはシングルモード光フアイ バであるため、 使用波長帯において、 実質的にシングルモード伝搬を保 証するカツ トオフ波長を有する必要がある。
前述したように、 通常のカ ッ トオフ波長は、 C C I T Tの 2 m法 （以 下 2 m法と記す） による値によって規定されている。 しかし、 実際の長 尺の使用状態においては、 この値が使用波長帯の下限値よ りも長波長側 であってもシングルモード伝搬が可能である。
したがって、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 2 m法で 規定される力 ッ トオフ波長は、 分散シフ ト光ファイバの使用長さ と使用 波長帯によってシングルモー ド伝搬可能であるように設定する。 具体的 には、 例えば 2 m法におけるカツ トオフ波長が 1 8 0 0 n mであれば、
5 0 0 0 m程度以上の長尺の状態で、 上述の使用波長帯におけるシング ルモー ド伝搬を実現するこ とができる。
また、 本実施形態においては、 コア径 （ r 2 x 2 ) と して太径解を用 いる。 具体的には、 後述するように、 シミ ュレーションによって、 図 1
( a ) に示した屈折率分布形状においては、 r 2、 r l、 Δ 2、 Δ 1 と いう 4つの構造パラメータ、 図 1 ( b ) に示した屈折率分布形状におい てはさ らに r 3 と Δ 3を加えた 6つの構造パラメ一夕を設定するにおい て、 コア径が太径解になるように、 かつ、 上述の所望の使用波長帯にお いて、 A e f f 、 分散スロープなどの特性値を満足する設計条件を定め る。 なお、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバの実際の製造方法と して は、 C VD法、 VA D法などの従来法を適用することができる。 本実施 形態の分散シフ ト光フアイバの屈折率分布形状は 3層あるいは 4層であ り、 また、 階段状の比較的単純な形状であるため、 構造パラメ一夕の制 御などが比較的容易である。
図 5は、 図 1 ( a ) に示した屈折率分布形状を有する分散シフ ト光 フアイバの構造パラメータに関する解析結果の一例を示したグラフであ る o
グラフ中に示されている◊、 口、 △に対応する 5、 7、 1 0は、 図 1 ( a ) に示した中心コア部 1 と階段コア部 2の半径の比率 r 2 / r 1で ある。 横軸は A e f f 、 縦軸は分散スロープを示しており、 いずれも波 長 1 5 5 0 n mの値である。 このグラフよ り、 r 2 /r 1が大き く なる程分散スロープを低減でき ることがわかる。 上述の好ま しい数値範囲内の曲げ損失と A e f f を得 るためには r 2 /r 1 を 4以上に設定すると好ま しい。 4未満の場合は 良好な特性を得る事が困難となる。 また、 1 2をこえる値に設定すると 製造性が低下するため、 実質的な上限値は 1 2 とされる。 この条件は図 1 ( b ) に示した屈折率分布形状においても同様である。
また本実施形態において、 図 1 ( a ) 、 図 1 ( b ) に示した屈折率分 布形状における Δ 1は 0. 5 5 %〜 0. 7 5 %とされる。 0. 5 5 %未 満の場合は、 波長分散値を所望の範囲に設定するこ とが困難になるとと もに、 曲げ損失が大き くなる傾向がある。 △ 1が 0. 7 5 %をこえると A e f f を十分に大き くすることが困難となる。
△ 2 /Δ 1は、 0. 0 5〜 0. 1 5であるこ とが望ま しい。 0. 0 5 未満の場合は曲げ損失が大き くなるため不都合であ り、 0. 1 5をこえ ると分散スロープが規定の範囲を超えてしまい、 波長多重伝送用と して は不都合である。
表 4は、 これらの条件を満足する図 1 ( a) に示した屈折率分布形状 を有する分散シフ ト光フアイバの具体的な設計例の構造パラメータ と特 性値を示したシミュレーショ ン結果である。 なお、 推定波長は 1 5 5 0 n mである。
表 4
Figure imgf000030_0001
MFDはモ-ドフ仁ルド径
え c (カツ卜; ίフ波長)は、 2m法による ：
推定波長は 1550nm
曲げ損失は (^2〇mmに対しての測定
いずれも本実施形態の A e f f 、 分散スロープ、 波長分散値、 曲げ損 失、 およびカッ トオフ波長の好ま しい数値範囲を満足し、 波長多重伝送 システムに適した特性が得られている。
なお、 上述のような構造パラメ一夕の数値範囲内から適当な値を選択 して組み合わせたと しても、 必ずしもこれらの特性値が得られるわけで はなく、 特性値を満足する構造パラメータの組み合わせを上述のような グラフやシミ ュレーショ ン結果から選択する必要がある。 よって、 本実 施形態の分散シフ ト光ファイバは構造パラメータによって特定するこ と が困難であるため、 特性値によって特定するこ とと した。
さ らに図 1 ( b ) 示した屈折率分布形状においては、 Δ 3 と r 3を設 定する。 クラ ッ ド 7を第一クラ ッ ド 5 と第二クラ ッ ド 6からなる二層構 造と したことにより、 第 1の例と比較して、 構造パラメ一夕の組み合わ せ （設定） によっては、 カッ トオフ波長をさらに短く することができ、 A e f f をさ らに拡大できるという効果がある。
図 6 ( a ) 、 図 6 ( b ) は、 図 1 ( b ) に示したクラ ッ ドが 2層構造 からなる屈折率分布形状において、 それそれ Δ 3 と曲げ損失の関係と、 A 3 と A e f f の関係を示したものである。 推定波長は 1 5 5 0 nmで ある。
△ 1、 Δ 2、 r l、 r 2はいずれも共通であ り、 固定されている。 す なわち、 Δ 1は 0. 5 6 %、 Δ 2は 0. 0 6 %である。
このグラフよ り、 Δ 3を小さ く すると A e f f を大き く するこ とがで きるが、 曲げ損失が大き くなつてしまう ことがわかる。
また、 （ r 3— r 2 ) /r l によっても挙動が異なる。
したがって、 これらの構造パラメータ と特性との関係を考慮して、 上 述の特性の好ま しい数値範囲を満足するように構造パラメータを設定す る。 なお、 Δ 3は一 0 . 1 %以上とすると好ま しい。 Δ 3が一 0 . 1 %よ り小さいと、 他の構造パラメ一夕 との組み合わせによっては伝送特性が 劣化する場合があるためである。
また、 （ r 3 — r 2 ) / r 1 は、 製造上、 4 . 0以下である と望ま し い。 しかし、 （ r 3 — r 2 ) / r 1 が小さいと、 △ 3を小さ く する必要 が生じるため、 上述のような伝送特性の劣化をできるだけ抑制するため には、 （ r 3 — r 2 ) / r 1 は 0 . 2以上であるこ とが望ま しい。
表 5はこれらの条件を満足する分散シフ ト光ファイバの具体的な設計 例の構造パラメ一夕 と特性値を示したシミ ュレーショ ン結果である。
いずれも本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおける A e f f 、 分散 スロープ、 波長分散値、 曲げ損失、 カッ トオフ波長の好ま しい数値範囲 を満足し、 波長多重伝送システムに適した特性が得られている。
表 5
Figure imgf000033_0001
MFDはモ-ドフィ-ルド径
え c (カットオフ波長)は、 2m法による
推定波長は 1 550nm
曲げ損失は^ 20mmに対しての測定
なお、 表 4、 表 5に示した分散シフ ト光ファイバの特性の推定波長は 1 5 5 O nmである。
推定波長を 1 6 1 O nmに設定して同様のシミ ュ レーショ ンを行った 結果を表 6、 表 7に示す。 表 4〜 7のいずれにおいても本実施形態の数 値範囲を満足する特性値が得られている。 したがって、 表 4〜 7に示し た分散シフ ト光ファイバは、 いずれも 1 5 5 0 nm帯のみならず、 1 5 7 0〜 ： L 6 2 5 nmを加えた広い波長帯 （例えば 1 4 9 0〜 1 6 1 0 n m) においても、 波長分散が小さ く、 曲げ損失が小さ く、 シングルモー ド伝送を保証することができるとともに、 A e f f の拡大によ り、 非線 形光学効果が抑制でき、 かつ小さい分散スロープによ り、 波長多重伝送 における伝送劣化を抑制できる。
したがって、 Lバン ド帯を加えた広い波長域に適用する波長多重伝送 システムにおいても、 伝送特性の向上を図ることができる。
表 6
Figure imgf000035_0001
MFDはモ-ドフィ -ルド径
え c (カットオフ波長)は、 2m法による
推定波長は 161〇nm
曲げ損失は Φ 2〇mmに対しての測定
表
Figure imgf000036_0001
MFDはモ-卜'フィ-ルド径
え c (カットオフ波長)は、 2m法による
推定波長は 161〇nm
曲げ損失は Φ 20mmに対しての測定
本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいては、 以下のような効果が 得られる。
すなわち、 実質的にシングルモー ドであるこ とや、 曲げ損失を 1 0 0 d B Z m以下に保つという条件下において、 A e f f の拡大による非線 形効果の抑制と分散スロープの低減を同時に満足するこ とができ、 良好 な伝送特性が得られる。 この特性は特に波長多重伝送において有効であ る。
また、 階段状の比較的簡単な構造であるため、 製造時の構造パラメ一 夕の制御が容易で、 安定した特性のものを効率よ く製造できる。
また、 Lバン ド帯を加えた 1 4 9 0〜 1 6 2 5 n mに渡る広い波長帯 においても、 上述の特性を維持することができ、 波長多重システムの長 距離化および大容量化に対応することができる。
特に Lバン ド帯において、 実用可能な曲げ損失を得ることができる。 第 3の実施形態
本実施形態の分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状の一例は、 前記 M 1 ( a ) で示したのと同様であ り、 中心コア部 1_の外周上に階段コア 部 2が設けられてなるコア 4 と、 その外周上に設けられた一律の屈折率 を有する一層構造のクラッ ド 7 とから構成されている。
前記中心コア部 1 は最も高屈折率であ り、 前記階段コア部 2はこの中 心コア部 1 よ り も低屈折率であり、 また、 クラ ッ ド 7はこの階段コア部 2 よ り も低屈折率である。
この例において、 例えば中心コア部 1 と階段コア部 2は屈折率を上昇 させる作用を有するゲルマニウムを添加したゲルマニウム添加石英ガラ ス、 クラ ヅ ド 7は純石英ガラスから構成されている。
なお、 分散シフ ト光ファイバの屈折率分布形状においては、 各層 （中 心コア部 1、 階段コア部 2、 クラ ッ ド 7 ) の境界が明確ではなく、 丸み を帯びた、 いわゆるだれを生じた状態であってもよ く、 実効的に本実施 形態の分散シフ ト光ファイバとしての特性を得ることができれば特に限 定することはない。
本実施形態の分散シフ ト光ファイバの使用波長帯は 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される。 例えば、 光通信 システムに用いる光ファイバ増幅器による増幅波長帯などによって、 1
4 9 0〜 1 5 3 O nmの範囲から所定の波長幅を有する波長帯 （例えば 1 5 0 0〜 ； L 5 2 0 nm) が選択される。 または、 1 5 3 0〜 1 5 7 0 nmの範囲から所定の波長幅を有する波長帯 （例えば 1 5 4 0〜 1 5 6
5 n m) が選択される。 または、 1 5 7 0〜 1 6 2 5 nmの範囲から所 定の波長幅を有する波長帯 （例えば 1 5 7 0〜 1 6 O O nm) が選択さ れる。 これらの中でも近年多く用いられているのは 1 5 3 0〜 1 5 7 0 nmの範囲である。
A e f f "は前記第 1の実施形態において示したのと同様の数式から求 められるものである。
本実施形態においては、 使用波長帯における A e f f が 6 5〜 9 5 n m2であるため、 非線形効果の抑制が可能となる。 9 5〃m2をこえるも のは製造が困難である。
また、 使用波長帯における分散スロープは 0. 0 8〜 0. 1 4 p s / km/nm2とされる。 この範囲内であれば、 波長多重伝送において、 分 散スロープに起因する大きな伝送劣化を防ぐことができる。
曲げ損失は、 前記と同様に定義される。
曲げ損失は小さい程好ま し く、 本実施形態において、 曲げ損失は 1 0 O d B/m以下、 好ま しく は 5 0 d B/m以下とされる。 l O O d B/ mをこえると、 分散シフ ト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどに よって伝送損失が劣化しやすく、 敷設時や取り扱い時に余分な損失を生 じやすくなるため不都合である。
波長分散値の絶対値は 0. 5〜 8. 0 p s /k m/n mとされる。 絶 対値が 0. 5 p s /k m/nmよ り も小さいと、 波長分散値が零に近く なり、 非線形効果のひとつである 4光子混合が発生しやすくなるため不 都合である。 また、 8. 0 p s / k m/ n mよ り も大きいと、 波形歪み が生じ、 伝送特性の劣化が大き く なる場合がある。
また、 具体的には後述するが、 波長分散値を正の値、 あるいは負の値 に制御するこ とができるため、 種々め光通信システムの要求に対応する ことができ、 例えばゾ リ ト ン伝送を用いたシステムなどにも適用可能な ものを設計することができる。
また、 本実施形態の分散シフ ト光ファイノ はシングルモー ド光フアイ バであるため、 使用波長帯において、 実質的にシングルモー ド伝搬を保 証する力ッ トオフ波長を有する必要がある。
通常のカ ツ トオフ波長は、 C C I T Tの 2 m法 （以下 2 m法と記す） による値によって規定されている。 しかし、 実際の長尺の使用状態にお いては、 この値が使用波長帯の下限値よ り も長波長側であってもシング ルモ一 ド伝搬が可能である。
したがって、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 2 m法で 規定されるカ ッ トオフ波長は、 分散シフ ト光ファイバの使用長さと使用 波長帯によってシングルモ一 ド伝搬可能であるように設定する。 具体的 には、 例えば 2 m法におけるカツ トオフ波長が 1 8 0 0 n mであれば、 5 0 0 0 m程度以上の長尺の状態で、 上述の使用波長帯におけるシング ルモー ド伝搬を実現することができる。
本実施形態においては、 上述のようにコア径と して細径解を用いる。 具体的には、 シ ミ ュ レーショ ンによって後述する r 2、 r 1、 Δ 2、 Δ 1 という 4つの構造パラメ一夕を設定するにおいて、 コア径が細径解に なるように、 かつ、 上述の所望の使用波長帯において、 A e f f\ 分散 スロープなどの特性値を満足する設計条件を定める。 なお、 本実施形態 の分散シフ ト光ファイバの実際の製造方法と しては、 C V D法、 VA D 法などの従来法を適用するこ とができる。
図 7は分散シフ ト光ファイバの構造パラメータに関する解析結果を示 したグラフであって、 r 2 / r lが 5. 0、 7. 0、 9. 0のそれぞれ の場合において、 △ 2 /△ 1 と△ 1 を変化させたときの細径解の軌跡を 示している。
△ 2 /△ 1の曲線は、 △ 2 /△ 1 を各曲線上に示された値に固定し、 △ 1 を変化させたときの特性を示している。 また、 Δ 1の曲線は、 Δ 1 を各曲線上に示された値に固定し、 Δ 2 /△ 1 を変化させたときの特性 を示している。
例えば r 2 /r lが 9. 0のとき、 Δ 2 /Δ 1 = 0. 1 4の曲線上を、 グラフ中右から左に移動する とき、 Δ 1は 0. 9から 2. 0に変化して いる。 そして、 例えば Δ 2 /Δ 1 = 0. 1 4の曲線と、 Δ 1 = 1. 4の 曲線が交わる点は、 Δ 2 /Δ 1 を 0. 1 4、 Δ 1 を 1. 4 と したときの 分散シフ ト光フアイバの特性を示している。
なお、 解析条件は、 使用波長が 1 5 5 0 nmであ り、 使用波長の波長 分散値が— 2. 0 p s /k ir-/nmである。 ゼロ分散波長は、 分散スロ ープが異なるため、 一定ではないが、 ほぼ 1 5 6 5 n m以上であ り、 使 用波長 （帯） よ り も長波長側である。
図 8、 図 9は、 それそれ、 r 2 /r lが 7. 0、 9. 0の場合に、 図 7に示したグラフと同様に、 △ 2 /Δ 1 と Δ 1の変化に伴う特性値の分 布を示したグラフである。 これらのグラフにおいては、 さ らにカッ トォ フ波長 （ A c ) と分散スロープの分布が示されている。 すなわち、 Δ 2 /Δ 1が 0. 1 0、 0. 1 2、 0. 1 4、 0. 1 6の 各曲線上には、 カッ トオフ波長の分布が併せて示されている。 例えば△ 2 /厶 1が 0. 1 0の場合、 カッ トオフ波長は 1. 0〜 ： L . 1の範囲に 分布している。 一方、 △ 2 / Δ 1が 0. 1 2の場合、 カ ヅ トオフ波長は 1. 1〜 ； L . 2の範囲と、 1. 2〜 1. 3の範囲に分布している。 そ し て、 △ 2 /△ 1が一定の場合は、 △ 1 を大き く することによってカッ ト オフ波長が短く なるこ とがわかる。
また、 分散スロープの曲線は逆 U字状であり、 等高線状に分布してい る。 そ して、 この等高線状の分布の外側である程分散スロープが小さ く - 内側である程大きい。
よって、 例えば図 8に示したグラフにおいて、 Δ 2 /△ 1が 0. 1 4、 △ 1が 1. 4 ( Δ 2 /Δ 1 = 0. 1 4の曲線と、 Δ 1 = 1. 4の曲線が 交わる点） の場合、 カ ッ トオフ波長は 1 3 0 0〜 1 4 0 0 n m、 分散ス ロープは 0. 1 2 2〜 0. 1 2 4 p s / k m/ n m 2 の範囲のものが得 られる。
図 8に示したグラフよ り、 r 2 /r l を 5倍程度以上に設定するこ と Jこよって、 A e f f が 6 5 m2 以上の領域で、 実用的な曲げ損失が得 られる。
一方、 r 2 /r lが大きいと、 よ り大きな A e f f が得られる。 しか し、 図 8、 図 9に示したグラフを比較してわかるように、 r 2 /r lが 大きいと分散スロープが大き くなる傾向がある。 波長多重システムに適 したものを得るには、 使用波長帯における分散スロープが 0. 1 4 p s /km/nm2以下である と望ま し
く、 そのため、 r 2 Zr lは 1 0以下とされる。
したがって、 r 2 /r l = xと したとき、 5 ≤x≤ 1 0の範囲が望ま しい。 また、 △ 2 /△ 1が小さすぎると曲げ損失が大き くなり、 実用不可能 となるため、 厶 2 / 1は 0. 0 8以上とされる。 一方、 Δ 2 /Δ 1が 大きすぎる とカ ッ トオフ波長が長く なり、 使用波長帯におけるシングル モー ド伝搬が確保できなく なるため、 Δ 2 /Δ 1は 0. 2 2以下とされ る。
したがって、 Δ 2 /Δ 1 二 yと したとき、 0. 0 8 ^ y ^ 0. 2 2の 範囲が望ま しい。
△ 2 /Δ 1 ( y) は、 さ らに個々の光通信システムにおいて許容され る曲げ損失と要求されるカ ツ トオフ波長によって調整可能である。
厶 1は 0. 6〜 1. 2 %とされる。 0. 6 %未満の場合は曲げ損失が 大き く なりすぎ、 また、 波長分散値を所望の値に制御できない場合があ る。 1. 2 %をこえる と A e f f を十分に拡大することができず、 また、 レイ リ一損失が大き く なる場合がある。
これらの r 2 /r l (χ ) 、 Δ 2 /Δ 1 ( y) 、 Δ 1の好ま しい範囲 は、 ゼロ分散波長が使用波長帯よ り も短波長側の場合も同様である。 そして、 これらの数値範囲からの構造パラメータの組み合わせにおい て、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバの特性を満足するものを選択し て設計する。
なお、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいて、 r 2、 すなわち コアの半径は特に限定するこ とはないが、 通常 4〜 1 2 mの範囲とな る。 また、 クラ ッ ド 7 (分散シフ ト光ファイバ） の外径は、 通常約 1 2 5 mとされる。
また、 本実施形態の分散シフ ト光ファイバにおいては、 使用波長帯よ り も長波長側にゼロ分散波長を有するか、 短波長側にゼロ分散波長を有 するかによつて、 構造パラメ一夕の制限が異なる。
使用波長帯よ りも、 長波長側にゼロ分散波長を有する場合は、 以下の ような制限が与えられる。
すなわち、 A e f f 6 5〜 7 5 zm2、 分散スロープ 0 · 1 2 5 p s/ k m/nm2 以下の分散シフ ト光ファイバを得るためには、 以下の条件 を満足すると好ま しい。
r 2 /r l を χ、 Δ 2 /Δ 1を yとしたとき、
6≤ X ≤ 7 ,
0. 1 ≤ y≤ 0. 1 8、
y≥ (— 0. 0 2 x + 0. 2 4 ) 、
0. 6 %≤ Δ 1 ^ 1. 2 %。 '
また、 A e f f 7 0〜 8 0 zm2、 分散スロープ 0. 1 3 O p s /km /n m 2 以下の分散シフ ト光ファイバを得るためには、 以下の条件を満 足すると好ま しい。
7≤ X ≤ 8 ,
0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6、
y≥ (一 0. 0 1 6 X + 0. 2 1 ) 、
0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %。
また、 八 6 ：? 7 5〜 8 5 1112、 分散スローズ- 0.. 1 3 5 p s / k m
/n m 2 以下の分散シフ ト光ファイバを得るためには、 以下の条件を満 足すると好ま しい。
7≤ X ≤ 8. 5 ,
0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6、
(— 0. 0 2 X + 0. 2 6 ) ≤ y≤ (— 0. 0 2 x + 0. 3 2 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %。
一方、 使用波長帯よ り も短波長側にゼロ分散波長を有する場合は、 以 下のような制限が与えられる。
すなわち、 八 6 6 5〜 7 5〃1112、 分散スロープ 0. l l O p s/ km/nm2 以下の特性を得るためには、 以下の条件を満足すると好ま しい。
5≤ X ≤ 8
0. 1 2 ≤ y≤ 0. 2 2、
(— 0. 0 2 x + 0. 2 4 ) ≤ y≤ (— 0. 0 2 x + 0. 3 4 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1 . 2 %。
ここで、 x ( r 2 /r l ) 、 y (A 2 /A 1 ) がこの範囲を満足して ても、 Xが大き く、 かつ yが小さい場合は、 Δ 1 を大き く設定する必要 があり、 その結果、 レイ リー損失の増大によって伝送損失が悪化する可 能性がある。
これを防ぐために△ 1 を制限する。 つま り、 Δ 1 を上述の範囲に設定 すると、 実用上問題のない伝送損失が得られる。 以下の場合の Δ 1の制 限も同様の理由による。
A e f f 7 0〜 8 0 m 2 , 分散スロープ 0. 1 1 5 p s /km/nm 2 以下の分散シフ ト光ファイバを得るためには、 以下の条件を満足する と好ま しい。
5. 5 ≤ X ≤ 8 ,
0. 1 2 ≤ y ≤ 0. 2 0、
(— 0. 0 2 X + 0. 2 5 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 3 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ^ 1. 2 %。
6 7 5〜 8 5〃1112、. 分散スロープ 0. I S S p s /km/nm 2 以下の分散シフ ト光ファイバを得るためには、 以下の条件を満足する と好ま しい。
6≤ X ≤ 8 ,
0. 1 2≤ y ≤ 0. 2 0、
(— 0. 0 2 X + 0. 2 6 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 5 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %。
なお、 使用波長帯、 およびゼロ分散波長の設定条件などによって、 上 述の範囲内で、 さらに r l、 r 2、 Δ 1、 △ 2の具体的な数値を調整す る必要があるこ とは言う までもない。
以下、 設計例を示して具体的に説明する。
表 8、 9は、 C V D法によって試作した、 細径解を用いた分散シフ ト 光ファイバの構造パラメ一夕 と特性値を示したものである。 表中、 人 c はカ ツ トオフ波長、 M F Dはモー ドフィール ド径である。
表 s
NO. r2/rl Δ2/Δ1 Δ1 λ c Aeff MFD 波長分散値 分散スロープ 曲げ損失 @ 20 φ
[%] [ m] [ πι2] [μπι] [ps/km/nm] [ps/km/nm2] [dB/ra]
1 6.0 0.12 1.10 1.10 68.8 9.35 -2.1 0.116 39.3
2 7.0 0.16 1.10 1.57 70.6 9.43 -2.3 0.124 3.0
3 6.5 0.14 1.00 1.34 71.4 9.51 -1.7 0.120 15.8
4 7.0 0.14 0.95 1.44 76.5 8.85 -2.2 0.122 17.5
5 7.0 0.16 0.85 1.63 77.0 9.89 - 2.1 . 0.117 16.6
6 7.5 0.11 1.10 1.32 76.0 9.71 - 1.8 0.128 26.8
7 7.5 0.15 0.70 1.60 77.7 10.01 -1.9 0.105 56.5
8 8.0 0.12 1.20 1.40 79.6 9.90 - 2.0 0.131 26.4
9 8.5 0.12 1.20 1.48 83.3 10.08 -2.3 0.133 26.7
*特'卜生値は全て， 1550nmの 1
表 8中の N o . 1〜 9の分散シフ ト光ファイバは、 1 5 5 0 nmにお いて、 波長分散値が負の値であって、 — 2 p s /k m/n m前後、 ゼロ 分散波長が約 1 5 6 5 nm以上で、 ゼロ分散波長を使用波長帯よ り も長 波長側に設計したものである。
N o . 1〜 3は、 A e f f が 7 0〃 m 2前後の分散シフ ト光ファイバの 設計例である。 いずれの分散シフ ト光ファイバも上述の好ましい構造パ ラメータの条件を満足している。 そして、 分散スロープは 0. 1 2 5 p s /kmZnm2以下の値が得られている。
N o . 4〜 6は A e f f が 7 5〃ίη2前後の分散シフ ト光ファイバの設 計例である。 このとき、 分散スロープは 0. 1 3 0 p s /km/nm2以 下の値が得られている。
N o . 7〜 9は A e f f か 8 0 /m2前後の分散シフ ト光ファイバの分 散シフ ト光ファイバの設計例である。 このとき、 分散スロープは 0. 1 3 5 p s /k m/nm2 以下の値が得られている。
表 9中の N o . 1 0〜 1 8の分散シフ ト光ファイノ'は、 1 5 5 0 n m において、 波長分散値が正の値であって、 2 p s /km/nm前後、 ゼ 口分散波長が約 1 5 4 0 nrr:以下で、 ゼロ分散波長を使用波長 （帯） よ りも短波長側に設計したものである。
表 9
NO. r2/rl Δ2/Δ1 Δ1 λ c Aeff MFD 波長分散値 分散スロープ 曲げ損失 @ 200
[%] [μ m] [ πι2] [μπι] [ps/km/nm] [ps/km/nm2] [dB/m]
10 5.0 0.18 0.80 1.26 71.3 9.65 2.2 0.099 14.7
11 6.0 0.16 1.10 1.24 71.1 9.54 2.1 0.104 10.6
12 6.5 0.17 1.20 1.39 69.9 9.43 1.8 0.107 2.3
13 6.0 0.18 0.90 1.44 76.8 9.92 2.3 0.106 8.7
14 6.0 0.14 1.10 1.12 74.9 9.79 2.1 0.102 44.5
15 7.0 0.16 1.20 1.43 75.2 9.74 1.9 0. Ill 4.4
16 6.0 0.18 0.80 1.47 81.1 10.20 2.4 0.105 17.4
17 7.0 0.14 1.15 1.30 80.0 10.03 2.0 0.110 23.4
18 7.5 0.16 1.10 1.56 83.5 10.20 2.1 0.115 8.1
*特性値は全て， 1550mnの値
N o . 1 0〜 1 2は、 A e f f が 7 0〃m2前後の分散シフ ト光フアイ バの設計例である。 このとき、 分散スロープは 0. 1 1 O p s /km/ n m 2以下の値が得られている。
N o . 1 3〜 ： L 5は、 A e f f が 7 5〃 m 2前後の分散シフ ト光フアイ バの設計例である。 このとき分散スロープは 0. 1 1 5 p s /k m/n m 2以下の値が得られている
N o . 1 6〜 1 8は、 A e f f が 8 0〃 m2前後の分散シフ ト光フアイ バの設計例である。 このとき分散スロープは 0. 1 2 5 p s /km/n m 2以下の値が得られている。
本実施形態においては、 使用波長帯の波長分散値が零になるこ となく、 一定範囲内に制御され、 かつ、 A e f f が拡大されているため、 非線形 効果が発生しに く く、 光フアイバ増幅器を用いた光増幅中継伝送システ ムなどの長距離システムに適した分散シフ ト光ファイバを提供すること ができる。 また、 分散スロープが小さ く制御され、 波長多重伝送に適用 可能である。
また、 波長分散値を正あるいは負の値のいずれかに調整するこ とがで きるため、 光通信システムに応じて波長分散値の符号を設定するこ とが できる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 実質的にシングルモー ドであることや、 曲げ損失を 1 0 0 d B/m以下に保つという条件下において、 A e f f の拡大と分 散スロープの低減を同時に満足することができる分散シフ ト光ファイバ が得られる。
また、 本発明の分散シフ ト光ファイバは構造が簡単であるので、 安定 した特性のものを効率よく製造することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 高屈折率の中心コア部と、 その外周上に設けられた、 該中心コア部 よ り も低屈折率の階段コア部と、 該階段コア部の外周上に設けられた、 該階段コア部よ り も低屈折率のクラ ッ ドとからなる屈折率分布形状を有 する分散シフ ト光ファイバにおいて、
1 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択される使用波長帯において、 A e f ： が 4 5〜 9 0〃m2、 分散スロープが 0. 0 5〜 0. 1 4 p s /k m/ nm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B/m以下、 波長分散値が一 0. 5〜一 8. O p s /k m/nmまたは + 0. 0 5〜十 1 0. O p s /km/nmで あり、 かつ実質的にシングルモー ド伝搬となるカ ツ トオフ波長を有する ことを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
2. 請求項 1記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、
コァ径と して太径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択され る使用波長帯において、 A e f f が 4 5〜 7 0 1112、 分散スロープが 0 0 5〜 0. 0 8 p s /km/nm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B / m以下、 波 長分散値が— 0. 5〜― 8. 0 p s /k m/n mであり、 かつ実質的に シングルモー ド伝搬となる丈 ッ トオフ波長を有するこ とを特徴とする分 散シフ ト光ファイバ。
3. 請求項 2に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部の半 径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 最も外側のクラ ッ ドの屈折率を基 準にしたときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折率 差を Δ 2 と したとき、
r 2 /r lが 4〜 1 2、 Δ 2 /厶 1が 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 8 5 %であることを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
4. 請求項 2に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 クラッ ドが、 階 段コア部の外周上に設けられた第 1 クラ ッ ドと、 該第 1 クラッ ドの外周 上に設けられた、 該第 1 クラ ッ ドよ り も高屈折率の第 2 クラッ ドとから なることを特徴とする分散シ フ ト光ファイバ。
5. 請求項 4に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部の半 径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 第 1 クラ ッ ドの半径を r 3、 最も 外側のクラ ッ ドの屈折率を基準に したときの中心コア部の比屈折率差を
△ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2、 第 1 クラ ッ ドの比屈折率差を△
3 と したとき、
r 2 /r lが 4〜 ； L 2、 Δ 2 /Δ 1が 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 8 5 %、 Δ 3が— 0. 3〜 0 %、 （ r 3— r 2 ) /r lが 0. 2〜 4. 0であるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
6. 請求項 1記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、
コア径と して太径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択され る使用波長帯において、 A e f f が 4' 5 ~ 7 0 m2、 分散スロープが 0 0 5〜 0. 0 7 5 p s /k m/nm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B/m以下、 波長分散値が + 0. 0 5〜十 1 0. 0 p s /k m/ n mであり、 かつ実 、質的にシングルモー ド伝搬となるカ ツ トオフ波長を有することを特長と する分散シフ ト光ファイバ。
7， 請求項 6に記載の分散シ フ ト光ファイバにおいて、 中心コア部の半 径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 最も外側のクラッ ドの屈折率を基 準にしたときの、 中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折 率差を Δ 2 と したとき、
r 2 /r lが 4〜 1 2、 Δ 1が 0. 5 5〜 0. 7 5 %、 Δ 2 /Δ 1が 0. 0 5〜 0. 1 5であることを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
8. 請求項 6 または 7に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 クラ ッ ドが階段コア部の外周上に設けられた第一クラ ッ ドと、 その外周上に設 けられた第二クラッ ドからなるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイノ
9. 請求項 8に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部の半 径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 第一クラ ッ ドの半径を r 3、 第二 クラ ッ ドの屈折率を基準にしたときの、 中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2、 第一クラ ッ ドの比屈折率差を Δ 3 と し たとき、
r 2 /r lが 4〜 ： L 2、 厶 1が 0. 5 5〜 0. 7 5 %、 Δ 2 /Δ 1力； 0. 0 5〜 0. 1 5、 Δ 3が— 0. ；!〜 0 %、 （ r 3— r 2 ) /r lが 0. 2〜 4. 0であることを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 0. 請求項 1記載の分散シ フ ト光ファイバにおいて、
コア径と して細径解を採用し、 1 4 9 0〜 1 6 2 5 nmから選択され る使用波長帯において、 6 が 6 5〜 9 5 / 1112、 分散スロープが 0 0 8〜 0. 1 4 p s /kmZnm2、 曲げ損失が 1 0 0 d B/m以下、 波 長分散値の絶対値が 0. 5〜 8. 0 p s /km/nmであ り、 かつ実質 的にシングルモー ド伝搬となるカ ツ トオフ波長を有するこ とを特徴とす る分散シフ ト光ファイ ノ
1 1. 請求項 1 0に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 /r l を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yとしたとき、
5 ≤ X≤ 1 0 , 0. 0 8 ≤ y≤ 0. 2 2、
かつ 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であるこ とを特徴とする分散シフ ト光 フ ァイノ
1 2. 請求項 1 0に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 使用波長帯 より も長波長側にゼロ分散波長を有することを特徴とする分散シフ ト光 ファイバ。
1 3. 請求項 1 2に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 / r l を χ、 Δ 2 /Δ 1を yと したとき、
6≤ X≤ 7 , 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 8、 y≥ ( - 0. 0 2 x + 0. 2 4 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、
かつ、 A e f f が 6 5〜 7 5〃 m 2、 分散スロープが 0. 1 2 5 p s / km/nm2 以下であるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 4. 請求項 1 2に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コァ部の比屈折率差を△ 1、 階段コァ部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 / r l を χ、 Δ 2 /Δ 1を yと したとき、
7 ≤ X≤ 8 , 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6'、
y≥ (— 0. 0 1 6 x + 0. 2 1 ) 、
0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であ り、
かつ、 A e f f が 7 0〜 8 0 m2、 分散ス口一 が 0. 1 3 0 p s / km/nm2 以下であることを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 5. 請求項 1 2に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半怪を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 / r l を χ、 Δ 2 /Δ 1を yとしたとき、
7 ≤ X≤ 8. 5、 0. 1 ≤ y≤ 0. 1 6、
( - 0. 0 2 X + 0. 2 6 ) ≤ y≤ (— 0. 0 2 x + 0. 3 2 ) 、
0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、
かつ、 A e f f が 7 5〜 8 5 zm2、 分散スロープが 0. 1 3 5 p s / km/nm2 以下であることを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 6. 請求項 1 0に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 使用波長帯 よ り も短波長側にゼロ分散波長を有するこ とを特徴とする分散シフ ト光 ファイバ。
1 7. 請求項 1 6に記載の分散シフ ト光ファイノ、において、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準に し たときの中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア部の比屈折率差を Δ 2 と し、 r 2 /r l を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yと したとき、
5 ≤ X≤ 8 , 0. 1 2 ≤ y≤ 0. 2 2、
(— 0. 0 2 x 4- 0. 2 4 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 4 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、
かつ、 A e f f が 6 5〜 7 5 1112、 分散スロープが 0. 1 1 0 p s / km/nm2 以下であるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 8. 請求項 1 6に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コア部の比屈折率差を Δ 1、 階段コア部の比屈折率差を△ 2 と し、 r 2 /r l を χ、 Δ 2 /Δ 1を yとしたとき、
5. 5 ≤ X≤ 8 , 0. 1 2 ≤ y≤ 0. 2 0、
(一 0. 0 2 X + 0. 2 5 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 3 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、
かつ、 6 ：？が 7 0〜 8 0〃1112、 分散スロープが 0. 1 1 5 p sメ k m/ n m 2 以下であるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
1 9. 請求項 1 6に記載の分散シフ ト光ファイバにおいて、 中心コア部 の半径を r l、 階段コア部の半径を r 2、 クラ ッ ドの屈折率を基準にし たときの中心コア部の比屈折率差を△ 1、 階段コァ部の比屈折率差を△ 2 と し、 Γ 2 ΖΓ 1 を χ、 Δ 2 /Δ 1 を yと したとき、 6≤ x≤ 8 , 0. 1 2 ≤ y≤ 0.
2 0、
( - 0. 0 2 x + 0. 2 6 ) ≤ y≤ ( - 0. 0 2 x + 0. 3 5 ) 、 0. 6 %≤ Δ 1 ≤ 1. 2 %であり、
かつ、 A e f f が 7 5〜 8 5〃m2、 分散スロープが 0. 1 2 5 p s km/nm2 以下であるこ とを特徴とする分散シフ ト光ファイバ。
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