WO2001063329A1

WO2001063329A1 - Fibre optique a faible dispersion, et systeme optique de transmission l'utilisant

Info

Publication number: WO2001063329A1
Application number: PCT/JP2001/001353
Authority: WO
Inventors: Shinichi Arai; Ryuichi Sugizaki; Keiichi Aiso; Naoto Oyama; Jun Terada; Hisashi Koaizawa; Katsunori Inoue
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2001-08-30
Also published as: US6766089B2; EP1189082A1; KR20010113806A; US20020102085A1; US20040062500A1; BR0104593A; CN1178080C; CA2368327A1; HK1045564A1; RU2216755C2; CN1363049A; US6684018B2; EP1189082A4

Description

明細書低分散光ファイバおよびその低分散光ファイバを用いた光伝送システム技術分野

本発明は、例えば波長 1 . 5 μ m帯において波長分割多重光伝送を行なうときに用いる低分散光ファィバおよびその低分散光ファィバを用いた光伝送システムに関するものである。背景技術

情報化社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にあり、光ファイバ通信における高速大容量化は、必要かつ、不可欠の課題となっている。この高速大容量化へのアプローチとして、 E r ^{3 +}を添加したエルビウム添加光ファイバ（E D F ) などの希土類添加光ファイバを用いることにより、光信号を光のまま増幅できる光ファイバアンプタィプの光増幅器が開発された。この光ファイバアンプタイプの光増幅器の開発によつて信号光の大電力化が急速に発展しつつある。

また、その一方で、光通信における通信容量の拡大のために、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分割多重光伝送方式による通信の開発が行われている。この波長分割多重光伝送方式を用いた光通信システム（波長分割多重光伝送システム）に前記光ファイバアンプタイプの光増幅器を適用することにより、さらなる通信容量の拡大および長距離伝送の実現化が期待される。

前記光ファイバアンプタイプの光増幅器の代表例として、上記 E D F を有する E D F A (エルビウム添加光ファイバ型アンプ）がある。この E D F Aを用い、例えば E D F Αの利得帯域である波長 1 . 5 m帯（波長 1 5 2 0 n n！〜 1 6 2 0 n m) の波長を伝送帯域として上記波長分割多重光伝送を行なうことが検討されている。

第 6図の（ a )、 ( b ) は、上記波長 1. 5 μ πι帯のうち、特に波長 1 5 5 0 n m近傍の波長帯（波長 1. 5 5 111帯）を伝送帯域（使用波長域）とした波長分割多重光伝送用の光ファイバとして従来提案されている光ファイバの屈折率プロファイルの例を示す。第 6図の（ a ) は階段型の屈折率プロファイルを示し、同図の（ b ) は W型の屈折率プロファィノレを示す。

階段型屈折率プロファイルの光ファイバは、クラッド 5 より屈折率が大きいセンタコア 1の外周側に、センタコア 1 よりも屈折率が小さく、かつ、クラッド 5 よりは屈折率が大きい第 1サイドコア 2を設けて形成されている。一方、 W型屈折率プロファイルの光ファイバは、クラッド 5 よりも屈折率が大きいセンタコア 1の外周側に、クラッド 5 よりも屈折率が小さい第 1サイドコア 2を設けて形成されている。

上記階段型屈折率プロファイルの光ファイバのうち、波長 1 . 5 5 μ m近傍に零分散波長を有する光ファイバは分散シフト光ファイバと呼ばれている。この分散シフト光ファイバは、波長 1 . 5 5 μ πι帯の中心波長である波長 1. 5 5 m近傍に零分散波長を有していることから、波長 1. 5 5 μ m近傍における分散による信号光波形の歪みを抑制できる反面、非線形現象の一つである 4光波混合の発生が顕著となる。したがつて、この分散シフト光ファイバは、発生した 4光波混合光によって信号光の波形に歪みが生じてしまい、高品質の波長分割多重光伝送を実現することができない。 - そこで、上記階段型屈折率プロファイルの光ファイバのうち、零分散波長を波長 1 . 5 5 μ πι帯からずらした光ファイバも開発されているが、この種の光ファイバは波長 1. 5 5 m帯の分散勾配が大きいことが知られている。それゆえ、この種の光ファイバは、波長分割多重光伝送での使用波長域内での波長分散偏差（使用波長域における波長分散の最大値と最小値との差）を小さくすることが困難である。したがって、この種の光ファイバを用いた場合、波長分割多重光伝送用として用いる使用波長域を広くすることができない。

一方、前記 W型屈折率プロファイルの光ファイバは、上記波長分散偏差が小さいため分散フラット光ファイバとして機能する。しかしながら、上記階段型屈折率プロファイルの光ファイバの実効コア断面積（実効的に光が伝搬する領域： A _{e f f} ) が約 4 5 m ²であるのに対し、 W型屈折率プロフアイルの光フ了ィパの実効コア断面積が例えば約 3 0 μ m 2であり、実効コア断面積が 2ノ 3程度と小さい。このように、実効コァ段面積が小さいと、波長分割多重光伝送において、光ファイバ内で生じる非線形現象により伝送信号が劣化してしまうといった問題があったそこで、第 6図の（ c ) に示すようなセグメントコア型の屈折率プロファイルを有する光ファイバにより実効コア断面積を拡大する提案されている。なお、第 6図の（ c ) において、 1はセンタコア、 2は第 1サイドコア、 3は第 2サイドコア、 5はクラッドである。しかしながら、この種の光ファイバは、波長 1 . 5 μ m帯の波長分散勾配が大きく、同波長域での波長分散偏差が大きいため、この提案の光ファイバを波長分割多重伝送に適用した場合、波長分散による信号光波形劣化が顕著になつてしまうといった問題が生じる。

また、光ファイバを波長分割多重伝送システムに適用するためには、光ファイバをケーブル化しなければならない。そのためには、光フアイバの曲げや側圧による損失増加を低減できる特性を有するものが求められるので、これらの曲げ特性が良好であることも波長分割多重伝送用の光ファイバには求められる。

しかしながら、上記の如く、高品質な波長分割多重伝送システムを実現するために必要な実効コア断面積の拡大と波長分散偏差の低減を両立できる光ファイバは未だ実現されておらず、加えて、上記曲げ損失特性も良好な光ファイバを実現することは困難であった。

さらに、近年、光増幅器として、ラマン増幅器が実用化されようとしている。ラマン増幅器は従来の E D F Aと比較して増幅可能な波長帯域が拡大し、例えば波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの範囲内の特定の波長帯の光信号を増幅することが可能となるが、この波長範囲における光フアイバの検討はまだ進んでいない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明のの目的は、例えば使用波長域において、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立することができ、しかも、ケ一ブル化したときの曲げや側圧による損失増加を低減できる低分散光ファィバおよびその低分散光ファィバを用いた光伝送システムを提供することにある。発明の開示

本発明の第 1構成の低分散光ファイバは、センタコアの外周側を第 1 サイドコアで覆い、該第 1サイドコアの外周側を第 2サイドコアで覆い、該第 2サイドコアの外周側をクラッドで覆って形成される分散シフト光ファイバであって、前記センタコアの最大屈折率を n 1、前記第 1サィドコアの最小屈折率を n 2、前記第 2-サイドコアの最大屈折率を n 3 、前記クラッドの屈折率を n c としたとき、 p l >n 3 >n c >n 2 と成し、前記センタコアの最大屈折率の前記クラッドに対する比屈折率差 Δ 1が 0. 4 %≤ Δ 1 ≤ 0. 7 %であり、前記第 1サイドコアの最小屈折率の前記クラッドに対する比屈折率差 Δ 2が一 0. 3 0 %^ Δ 2 ^— 0 . 0 5 %であり、前記第 2サイドコアの最大屈折率の前記クラッドに对する比屈折率差 Δ 3が 0. 2 % 厶 3 と成し、前記センタコアの直径 a 1 と前記第 1サイドコアの直径 a 2 との比（ 1 & 2 ) が 0. 4以上 0. 7以下と成し、前記第 2サイドコアの直径 a 3 と前記第 1サイドコァの直径 a 2 との比（ a 3 a 2 ) が 1. 6以下と成していることを特徴とする。

また、本発明の第 2構成の低分散光ファイバは、上記第 1構成に加え、前記第 2サイドコアには S i O ₂の屈折率を上昇させる添加物がドープされており、該第 2サイドコアにドープされている前記添加物の光フアイバ径方向の濃度分布は極大部を有して該極大部の位置が前記第 2サィドコアの径方向中心部よりも第 1サイドコア側と成していることを特徴とする。

さらに、本発明の第 3構成の低分散光ファイバは、上記第 2構成に加え、前記添加物は G e 0₂であることを特徴とする。

さらに、本発明の第 4構成の低分散光ファイバは、上記第 1又は第 2 又は第 3構成に加え、前記クラッドと第 2サイドコアとの間に前記クラッドよりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設けられていることを特徴とする。

さらに、本発明の第 5構成の低分散光ファイバは、上記第 1又は第 2 又は第 3構成に加え、波長 1 4 5 0 n n！〜 1 6 5 0 n mの波長域に含まれる使用波長域に零分散を有していないことを特徴とする。

さらに、本発明の第 6構成の低分散光ファイバは、上記第 4構成に加え、波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 0 n mの波長域に含まれる使用波長域に零分散を有していないことを特徴とする。

さらに、本発明の第 7構成の低分散光ファイバは、上記第 1 または第 2または第 3または第 6構成に加え、波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 0 n m の波長域に含まれる任意の 3 0 n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s /n rnZ k m以下であることを特徴とする。

さらに、本発明の第 8構成の低分散光ファイバは、上記第 4構成に加え、波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 0 n mの波長域に含まれる任意の 3 0 n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s /n m k m以下であることを特徴とする。

さらに、本発明の第 9構成の低分散光ファイバは、上記第 5構成に加え、波長 1 4 5 Ο η π！〜 1 6 5 O n mの波長域に含まれる任意の 3 O n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s Zn mZk m以下であることを特徴とする。

さらに、本発明の第 1 0構成の光伝送システムは、上記第 1構成乃至第 9構成のいずれか一つの低分散光ファィバを含んで構成された光伝送路と、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域における波長分散勾配が負の分散補償デバィスとを設け、前記波長域における前記光伝送路の正の波長分散勾配を前記分散補償デバィスによつて低減する構成としたことを特徴とする。

なお、本明細書において、上記各比屈折率差 Δ 1、 Δ 2、 Δ 3は、以下の式（ 1 ) 〜（ 3 ) により定義している。厶 1 = {(η 1 ²- n c ²) / 2 n c X 0 0 ( 1 ) 厶 2 = { ( η 2 n c 2 n c X 0 0 ( 2 ) 厶 3 = { ( n 3² - n c ²) / 2 n c ²} X l O O ( 3 ) 上記構成の本発明の低分散光フアイバは、例えば波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの範囲内の設定波長域において、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立することを第 1の目的としている。本発明の低分散光ファイバは、この第 1の目的を達成し、かつ、ケーブル化したときの曲げや側圧による損失増加を低減することができるように、屈折率分布および各コア径の比を最適化したものである。したがって、本発明の低分散光ファイバは、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立し、しかも、ケープル化したときの曲げや側圧による損失増加を低減することが可能と.なる。なお、本発明の低分散光ファイバについての具体的な例については実施形態例において後述する。

また、本発明の低分散光ファイバにおいて、第 2サイドコアには S i O ₂の屈折率を上昇させる添加物がドープされており、該第 2サイドコァにドープされている前記添加物の光ファィバ径方向の濃度分布は極大部を有して該極大部の位置が前記第 2サイドコアの径方向中心部よりも第 1サイドコア側と成している構成のものがある。また、クラッドと第

2サイドコアとの間に前記クラッドよりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設けられている構成のものがある。

これらの構成においては、実効遮断波長を短波長化することが可能である。そのため、これらの構成によれば、実効コア断面積のより一層の拡大と使用波長域における波長分散偏差のより一層の低減を図り、かつ、シングルモード動作可能な優れた低分散光ファイバとすることができる。

さらに、上記の如く、第 2サイドコアにドープした S i 0 ₂の屈折率を.上昇させる添加物の光ファイバ径方向濃度分布の極大部を第 2サイドコアの径方向中心部よりも第 1サイドコア側とした構成において、前記添加物を G e O ₂とすると、従来の光フアイパ製造技術を生かして上記光ファイバを容易に形成することができる。

さらに、本発明の低分散光ファイバにおいて、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの範囲内の使用波長域、例えば波長 1 5 3 0 η π！〜 1 5 6 0 n mの波長域に零分散を有していない構成とすると、この波長域において例えば波長分割多重光伝送を行なったときに、 4光波混合の発生を抑制できるので非線形現象による波形の歪みが抑制可能となる。なお、上記使用波長域は、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの範囲内で任意に設定することが可能である。

さらに、本発明の低分散光ファイバにおいて、上記波長域における分散値の最大値と最小値との偏差を 2 p s / n _m k m以下とすると、この波長域において例えば波長分割多重光伝送を行なったときに、波長分散による波形の歪みがより確実に抑制できる。

さらに、本発明の光伝送システムは、上記低分散光ファイバを含む光伝送路を用い、しかも、この低分散光ファイバを含む光伝送路の波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域における正の波長分散勾配を分散補償デバイスの負の波長分散勾配により低減するものである。したがって、本発明の光伝送システムは、上記波長帯における波長分散勾配を零に近づけることができ、波長分散の影響をより一層抑制できるために、高品質な波長分割多重伝送可能な光伝送システムを構築することができる

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係る低分散光ファィバの 1つの実施形態例の光フアイバ径方向に対する屈折率分布（横断面上の屈折率分布）を示す要部構成図であり、第 2図は、（ a ) が本発明に係る低分散光ファイバの別の 1つの実施形態例の光ファイバ径方向に対する屈折率分布を示す要部構成図であり、（ b ) が比較のために試作した光ファイバの光ファイバ径方向に対する屈折率分布を示す説明図であり、第 3図は、本発明に係る低分散光ファイバのさらに別の 1つの実施形態例の光ファイバ径方向に対する屈折率分布を示す要部構成図である。

第 4図は、本発明に係る低分散光ファイバを用いた光伝送システムの 1つの実施形態例の分散特性を、この光伝送システムに適用した低分散光ファイバの分散特性と共に示すグラフであり、第 5図は、（ a ) が上記光伝送システムの 1つの実施形態例に適用した分散補償デバイスの屈折率分布を示す説明図であり、（ b ) が分散特性を示すグラフであり、第 6図は、従来波長分割多重光伝送用として提案されている光ファイバの光ファイバ径方向に対する屈折率分布（横断面上の屈折率分布）を示す説明図である。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、添付の図面に従い各実施の形態に基づきこれを説明する。なお、各実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。第 1図は、本発明に係る低分散光ファィバの 1つの実施形態例の屈折率プロフアイル（屈折率分布構造）を示す。

同図に示すように、本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバは、センタコア 1の外周側を第 1サイドゴァ 2で覆い、該第 1サイドコア 2の外周側を第 2サイドコア 3で覆い、該第 2サイドコア 3の外周側をクラッド 5で覆って形成されている。また、この低分散光ファイバは、前記センタコア 1の最大屈折率を n 1、前記第 1サイドコア 2の最小屈折率を n 2、前記第 2サイドコア 3の最大屈折率を n 3、前記クラッド 5の屈折率を n c としたとき、 n 1 >n 3 >n c >n 2 と成してレヽる。本発明の 1つの実施形態例において最も特徴的なことは、第 2サイドコア 3の最大屈折率のクラッド 5に対する比屈折率差 Δ 3を 0. 2 %以上として、第 2サイドコア 3の屈折率の最大値 n 3をクラッド 5の屈折率 n c よりも遥かに大きくしたことである。また、本発明の 1つの実施形態例において、前記センタコア 1の最大屈折率のクラッド 5に対する比 S折率差 Δ 1は 0. 4 %以上0. 7 %以下（ 0. 4 %≤ Δ 1 ≤ 0. 7 %) とし、前記第 1サイドコア 2の最小屈折率のクラッド 5に対する比屈折率差 Δ 2は一 0. 3 0 %以上一 0. 0 5 %以下（ー 0. 3 0 %≤厶 2≤ - 0. 0 5 %) としている。

なお、本発明の 1つの実施形態例において望ましい形態は、前記センタコア 1の最大屈折率のクラッド 5に対する比屈折率差 Δ 1 を 0. 4 2 %以上 0. 6 2 %以下（ 0. 4 2 % Δ 1 ≤ 0. 6 2 %) とし、前記第 1サイドコア 2の最小屈折率のクラッド 5に対する比屈折率差 Δ 2を一 0. 2 5 %以上一 0. 0 5 %以下（一 0. 2 5 %≤ Δ 2≤ _ 0. 0 5 % ) とすることである。

また、本発明の 1つの実施形態例において、センタコア 1 の直径 a 1 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 1 ^ 2 ) は 0. 4以上 0. 7以下、第 2サイドコア 3の直径 a 3 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 3 / a 2 ) は 1. 6以下としている。なお、第 2サイドコア 3 の直径 a 3 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 3 / a 2 ) は 1. 5以下であることが望ましい。 ―

また、本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバにおいて、光ファィバを形成する組成等は特に限定されるものではない。上記屈折率プ口ファイルを有する光ファイバは、例えばセンタコア 1 と第 2サイドコァ 3に G e O ₂をドープし、第 1サイドコア 2には Fをドープして形成される。なお、第 2サイドコア 3にドープされる添加物は、 G e O ₂に限らず、 S i O ₂の屈折率を上昇させる添加物、例えば A 1 ₂0₃などであってもよレヽ。

第 1図に示す例においては、前記センタコア 1にド一プされている G e O ₂の光ファイバ径方向の濃度分布は、センタコア 1の中心部に極大部を有している。第 2サイドコア 3にドープされている G e 〇 ₂の光フアイバ径方向の濃度分布も第 2サイドコア 3の径方向中心部に極大部を有している。なお、センタコア 1の中心部以外に G e O ₂の光ファイバ径方向の濃度分布の極大部を有していてもよい。

本発明の 1つの実施形態例は、屈折率プロファイルおよび、センタコァ 1 と第 1サイドコア 2 と第 2サイドコア 3のコア径の比を上記のように特定することにより、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立できるようにした。また、本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバは、使用波長域において、曲げによる損失が小さく、ケーブル化した際に良好な特性を得ることができるものである。

本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバは、具体的には、実効コア断面積を 4 5 μ ηι²以上とし、かつ、波長 1 5 3 O n m〜波長 1 5 6 0 n mにおける分散の絶対値（単位 p s Zn mZk m) を 2以上 1 2 以下として使用波長帯に零分散波長を有しないようにしている。さらに、本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバは、使用波長域における分散勾配を 0. 0 5 p _S n m² / m以下として、使用波長域における分散の最大値と最小値との差（分散偏差）を S p s Zn mZ k m以下としている。

なお、本発明者は、上記屈折率プロファイルおよびコア径比を特定するにあたり、様々な光ファイバを試作又はシミュレーションし、その特性を求めた。その結果、前記比屈折率差 Δ 1が 0. 4 %未満の場合、実効コア断面積の拡大および波長分散の低勾配化は実現できるものの、光ファイバの曲げ損失が大きくなる傾向にあり、ケーブル化したときに良好な特性を維持することが困難であることが分かった。

一方、比屈折率差 Δ.1が 0. 7 %を越えると、波長分散勾配が大きくなり、波長分散偏差が前記階段型屈折率プロファイルの光ファイバよりも大きくなつたり、実効コア断面積が階段型屈折率プロフアイルの光フアイパ程度になってしまうことが分かった。そこで、前記の如く、本発明の 1つの実施形態例は、比屈折率差 Δ 1を 0. 4 %以上 0. 7 %以下とした。

なお、比屈折率差 Δ 1は、上記範囲内で適宜設定されるものであるが、センタコア 1の屈折率プロファイルが α乗プロファイルの場合、ひが大きいときには比屈折率差 Δ 1 を小さめにし、ひが小さいときには比屈折率差 Δ 1を大きめにするとよい。なお、屈折率プロファイルが _α乗プ口ファイルの場合とは、屈折率形状がコアの中心部を中心とした y =— X ^ttの曲線形状を呈していることを意味する。代表的な例を挙げると、 αが 4〜 6の場合、比屈折率差 Δ 1を 0. 5 3 %〜 0 · 6 0 %とすることが好ましい。

また、比屈折率差 Δ 2を一 0. 3 0 %未満とすると、波長分散勾配が小さくなるものの、実効コァ断面積も小さくなつてしまう。また、比屈折率差 Δ 2を一 0. 0 5 %より大きくすると、実効コア断面積が大きくなるものの、波長分散勾配が従来の階段型屈折率プロファイル光フアイバと同程度に大きくなつてしまう。そこで、本発明の 1つの実施形態例は、前記の如く、比屈折率差 Δ 2を、一 0. 3 0 %≤ Δ 2 ^_ 0. 0 5 %とした。さらに、上記屈折率プロファイルの光ファイバにおいて、センタコア 1の直径 a 1 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 1 / a 2 ) が小さくなるに従い、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域で低い曲げ損失を得難くなる傾向がある。また、実効遮断波長が長波長化して光フアイバをシングルモード動作させることが難しくなる傾向がある。そして、前記比（ a l Z a 2 ) が 0. 4未満のときには、波長 1 4 5 0 n m 〜 1 6 5 0 n mの波長域における曲げ損失の増大が顕著になり、ケープルに適さない。

—方、前記比（ a l / a 2 ) が 0. 7 より大きくなると、波長分散を低分散の値とすることが困難となり、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n m の波長域における波長分割多重光伝送に適さなくなる。そこで、本発明の 1つの実施形態例は、前記の如く、前記比（ a l , a 2 ) を 0. 4以上 0. 7以下とした。

また、第 2サイドコア 3の径が大きくなり、第 2サイドコア 3の直径 a 3 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 3 / a 2 ) 力 1 . 6 を越えると、実効遮断波長が長波長化してしまいシングルモード動作しなくなってしまう。そこで、本発明の 1つの実施形態例は、前記比（ a 3 / a 2 ) を 1. 6以下とした。

本発明の 1つの実施形態例は、上記検討に基づいて低分散光ファイバの屈折率プロファイルおよびコア径の比を特定したものである。したがつて、本発明の 1つの実施形態例は、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立し、かつ、 4光波混合の発生を抑制し、さらに、使用波長帯において、 -曲げによる損失が小さく、ケーブル化した際に良好な特性を得ることができる。

例えば、表 1 には、本発明の 1つの実施形態例の具体例として、実施例 1〜実施例 9における比屈折率差 Δ 1 、 Δ 2、 Δ 3および、前記コア径の比（ a l Z a 2 )、（ a 2 / a 3 )、コア径（ a 3 ) と、各実施例 1 〜 9の特性が示されている。なお、表 2には、比較例の特性が示されている。

(表 1 )

Δ1 Λ2 Δ3 a1/a2 膨散分 i½s 案効ァ曲げ报失直径 a 3 単位 % % % ps nm/km pS nm* Km dB/m μ m

0 ) 2 実謹 0.50 ■0.05 0.40 0.45 0.80 4.1 0.044 54 3.5 18.4

誦 2 0.$8 -0.15 0.35 0.42 0.75 -2.5 0.035 48 2.0 18.4 実議 0.47 •0.10 0.42 0.475 0.80 2.6 0.026 56 8.5 19.1 実膽 0.57 -0.15 0.45 0,454 0.78 2.2 0.045 61 9.9 19.2 実讓 5 0.55 -0.10 0.37 0.445 0.75 3.2 0.032 58 3.1 21.2 綱 6 0.54 ■0.12 0.41 0.457 0.81 5.8 0.054 69 2.5 19.4 実施例 7 053 •0.15 0.35 0,533 0.75 5.2 0.046 55 1.1 18.5 実讓 β 0.56 -0.20 0.27 0.67 0.68 5.2 0.048 53 0.5 17.4 実施例 9 0.58 -0.20 0.31 0.63 0.71 4.0 0.045 50 0.05 16.3

A1 A2 a1/a2 実効コア

波腿分散勾配断面積曲げ損失単位 % % ps nm/km ps nm^/km dB/m

顯 1 0.55 -0.45 0.55 -0.8 0.009 37 8.1

謂 2 0.8 02 0.36 0.5 0.0845 45 1.8 なお、表 1、表 2において、波長分散と分散勾配と実効コア断面積（ A _{e f f} )、曲げ損失の各値は、いずれも波長 1 5 5 ◦ n mにおける値である。また、表 1には示していないが、実施例 1〜 9のいずれの光ファィバも、実効遮断波長が波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 O n mの範囲内の使用波長域よりも短波長側となっており、シングルモード動作可能と成している。

特に、実施例 8、 9では、曲げ損失が 1 d B Z m以下となり、ケープル化したときの曲げや側圧による損失増加だけでなく、微小な曲げによる損失の増加を低減することができる。

また、表 2において、比較例 1は、第 6図の（ b ) に示した W型屈折率プロファイルの光ファイバ、比較例 2は同図の（ a ) に示した階段型屈折率プロフアイルの光フアイバをそれぞれ示している。表 2においても、比屈折率差 Δ 1は、上記実施形態例と同様にして求めたものであり、比屈折率差 Δ 2は、比較例 1については上記実施形態例と同様にして求めた。なお、比較例 2について、比屈折率差 Δ 2は第 1サイドコア 2 の最大屈折率のクラッド 5に対する比屈折率差を示すものとし、第 1サィドコア 2の最大屈折率を n 2、クラッド 5の屈折率を n c として前記式（ 2 ) より求めた。 - 表 1 、 2に示す特性を比較すると明らかなように、実施例 1〜 9のいずれにおいても、実効コア断面積は比較例 1、 2よりも大きく、分散勾配は比較例 1 、 2よりも小さい。このように、実施例 1〜 9 と比較例 1 、 2との比較によって、本発明の 1つの実施形態例は良好な特性を有することを確認できた。すなわち、本発明の 1つの実施形態例は、実効コァ断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立し、さらに、使用波長域において、光ファイバに 2 0 φの曲げを与えたときの曲げによる損失が 2 0 d B Z m以下で小さく、ケーブル化した際に良好な特性を得られる。

次に、本発明に係る低分散光ファィバの別の実施形態例について説明する。以下に説明する本発明に係る低分散光ファイバの 1つの実施形態例は、第 2図の（ a ) に示す屈折率プロファイルを有する。本発明の 1 つの実施形態例の低分散光ファィバは、第 2サイドコア 3の屈折率が最大値となる屈折率極大部を第 2サイドコア 3の径方向中心部よりも第 1 サイドコア 2側に形成したものである。第 2図の（ a ) に示す屈折率プ口ファイルは、上記屈折率極大部の形成形態以外は第 1図に示した屈折率プロファイルとほぼ同様に形成されている。なお、屈折率極大部は、できる限り第 1サイドコア 2側にあることが好ましい。

第 2図の（ a ) に示す屈折率プロフアイルは、第 2サイドコア 3にドープされている S i O ₂の屈折率を上昇させる添加物としての G e O ₂ の光ファイバ径方向濃度分布の極大部の位置を前記第 2サイドコア 3の径方向中心部よりも第 1サイドコア 2側とすることにより達成される。上記屈折率プロファイルを有する本発明の 1つの実施形態例は、上記屈折率プロファイルを有することから、実効遮断波長を短波長化する効果を奏することができ、確実に使用波長域全域でシングルモード動作できる光ファイバとすることができる。 - 例えば、表 3には、上記屈折率プロファイルを有する 1つの実施形態例の具体例としての実施例 1 0の構成および特性が示されている。なお、表 3には、実施例 1 0とほぼ同様の構成で、第 2図の（ b ) に示すように、第 2サイドコア 3にドープする G e O ₂の濃度分布を光フアイバ径方向にほぼ均一とした試作例 1 の構成および特性が示されている。

(表 3 )

さらに、本発明者は、実施例 1 0 と異なるパラメータを有する光ファィバについて、第 2サイドコア 3にドープされている G e 0 ₂の光ファィバ径方向濃度分布の極大部の位置を第 1サイドコア 2側にした実施例として、実施例 1 1および実施例 1 2を構成した。表 4には、これらの実施例 1 1 と実施例 1 2の構成および特性が示されている。なお、表 4 においては、 G e O ₂の光フアイバ径方向濃度分布の極大部の位置を、第 1サイドコア 2側を 0、クラッド 5側を 1 として示している。

また、表 4には、実施例 1 1および実施例 1 2 とほぼ同様のパラメ一タを有し、第 2サイドコア 3にドープされている G e 0 ₂の光ファイバ径方向濃度分布の極大部の位置をクラッド 5側にして試作した試作例である試作例 2および試作例 3の構成および特性が示されている。

(表 4 )

これらの表から明らかなように、第 2サイドコア 3にドープする G e o ₂の濃度分布の違いによって実効遮断波長が大きく異なっている。ここで、表 4の例では、曲げ損失を約 1 d B / mとした場合の諸特性の変化を示しており、第 2サイドコア 3の屈折率極大部を第 2サイドコァ 3の径方向中心部よりも第 1サイドコア 2側とすることにより、例えば分散値および分散勾配がわずかに増大する傾向がある。しかし、分散値および分散勾配の値は第 2サイドコア 3の屈折率極大部を移動させる以外の手法で調整が可能である。例えば、センタコア 1または第 1サイドコア 2の屈折率などを変化させればよい。

好ましくは、第 2サイドコア 3の屈折率極大部の位置を第 2サイドコァの幅の 1 3よりも第 1サイドコア側になるようにすると、分散値や分散勾配の調整効果がある。また、このようにすると、製造性や製造時のばらつきの観点からも良好であった。

本発明者は、上記比屈折率差 Δ 1 、 Δ 2、 Δ 3および、センタコア 1 の直径 a 1 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a l a 2 )、第 2 サイドコア 3の直径 a 3 と第 1サイドコア 2の直径 a 2 との比（ a 3 / a 2 ) を、第 1図の説明で示した特定した範囲内で設定することにより、実効コア断面積をより一層拡大し、かつ、使用波長域における波長分散偏差を低減しょうとしたときに、設定値によっては（例えば試作例 1 のように）実効遮断波長が長波長側になってしまう場合もあることを知つた。

すなわち、一般に、光ファイバに第 2サイドコア 3を設けることにより実効コア断面積 A _{e f f} を大きくしょうとすると、カットオフ波長が長波長側に移動する。そして、例えば表 3-の試作例 1のように波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの範囲内の使用波長域でシングノレモード動作しないような光ファイバとなってしまう場合がある。

そこで、本発明者は、実効遮断波長を短波長側にしてシングルモード動作可能とするために、様々な検討を行なった。その結果、第 2サイドコア 3の屈折率分布を例えば第 2図の（ a ) に示すような分布にすると、実施例 1 0、実施例 1 1、実施例 1 2のように、実効遮断波長を短波長側にして、実効コア断面積の拡大と使用波長谁における波長分散偏差の低減をより一層高レベルに実現することができることを見出した。すなわち、第 2図の（ a ) およぴ表 3、表 4に示した実施例 1 0、実施例 1 1、実施例 1 2のように、第 2サイドコア 3の屈折率極大部を第 2サイドコア 3の径方向中心部よりも第 1サイドコア 2側とする。このことにより、カツトオフ波長を短波長側に移動させ、波長 1 4 5 0 n m 〜 1 6 5 O n mの範囲内の使用波長域でシングルモード動作する光ファィバとすることが可能となる。

この理由を、本発明者は以下のように考察している。すなわち、光フアイバの伝搬モードのうち、 L P。_m ( m = 2、 3 · · · ) あるいは L モードは光ファイバ径方向の広い範囲に電界分布を有するものである。そのため、第 2サイドコア 3の屈折率極大部を第 2サイドコア 3 の径方向中心部よりも第 1サイドコア 2側とすることにより、光フアイバを伝搬する光の L P。ェモードへの影響を小さくとどめながら、上記 L P。_mモードゃ L P モードへの光が伝搬しないようにして、シングルモード動作できるようになる。

本発明の 1つの実施形態例は、この検討に基づいて上記の如く構成を特定したものであるから、表 3、表 4に示したように、上記優れた効果を奏することができる。

次に、本発明に係る低分散光ファイバのまた別の 1つの実施形態例について説明する。以下に説明する本発明に係る低分散光ファイバの 1つの実施形態例は、第 3図に示す屈折率プロファイルを有する。本発明の 1つの実施形態例の低分散光ファイバは、第 1図に示した屈折率プロフアイルとほぼ同様に形成されているが、クラッド 5 と第 2サイドコア 3 との間にクラッド 5 よりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部 4が設けられている。

本発明の 1つの実施形態例は以上のように構成されており、本発明者は第 2図の（ a ) に示した構成を特定する際の検討と同様の検討を行なつた。第 3図に示す構成はこの検討に基づいて特定したものであり、低屈折率クラッド部 4を設けることにより、第 2サイドコア 3の屈折率が最大値となる屈折率極大部を第 2サイドコア 3の径方向中心部よりも第 1サイドコア 2側に形成する場合と同様の効果を奏することができる。例えば、表 5には、低屈折率クラッド部 4を有する.実施形態例の具体例としての実施例 1 3の構成および特性と、実施例 1 3 とほぼ同様の構成で低屈折率クラッド部 4を省略して形成した試作例 4の構成および特性が示されている。この表から明らかなように、クラッド 5 と第 2サイドコア 3 との間に低屈折率クラッド部 4を設けることにより、実効遮断波長を短波長側にすることができる。

(表 5 )

次に、本発明に係る光伝送システムの 1 つの実施形態例について説明する。本発明の 1つの実施形態例の光伝送システムは、上記説明した少なくとも 1つの実施形態例の低分散光フアイバを含んで構成された光伝送路と、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域における波長分散勾配が負の分散補償デバイスとを有している。また、本発明の 1つの実施形態例の光伝送システムは、上記低分散光フアイバを含んで構成された光伝送路の正の波長分散勾配を前記分散補償デバイスによつて低減する構成としたことを特徴としている。

一例として、表 1に示した構成および特性を有する実施例 7の低分散光ファイバと、負の分散と負の波長分散勾配を有する分散補償デバィスとを接続して光伝送システムを構築した。

なお、上記分散補償デバイスの適用例は、例えば第 5図の（ a ) に示すような屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバを有して形成される。すなわち、上記分散補償デバイスの適用例は、センタコア 1 の外周側を第 1サイドコア 2で覆い、該第 1サイドコア 2の外周側を第 2 サイドコア 3で覆い、該第 2サイドコア 3の外周側をクラッド 5で覆つた分散補償光ファィバを有して形成されている。

上記分散補償光ファイバは、前記センタコア 1の最大屈折率を n 1 、前記第 1サイドコア 2の最小屈折率を η 2、前記第 2サイドコア 3の最大屈折率を η 3、前記クラッド 5の屈折率を n c としたとき、 n 1 >n 3 >n c >n 2 と成している。この分散補償光ファイバは、前記比屈折率差 Δ 1、 Δ 2、 Δ 3の各値が上記低分散光ファイバと異なり、例えば Δ 1が約 2. 8 5 %、厶 2が約一 1 %、厶 3が約 1. 2 8 %と成している。また、コァ径比（ a l / a 2 / a 3 ) 力 S 1 / 3 Z 3. 7程度であるまた、上記分散補償デバイスの適用例は、第 5図の（ b ) に示すように、波長 1 4 5 O n m〜 l 6 5 0 n mの波長域における分散特性が負の分散（例えば波長 1 5 5 0 n mにおいて、約一 l S O p s /n m/ k m 以下）と負の波長分散勾配（約 _ 2. 1 8 p s / n m²/ k m) を有しており、かつ、これらの絶対値が共に大きい。そこで、上記光伝送システムにおいて、実施例 7の低分散光ファイバ 7の長さと分散補償デバィスの長さの比を 9 8対 2 とした。

本発明の 1つの実施形態例の光伝送システムは、波長 1 5 3 0 n m〜 1 6 0 O n mの波長域において、第 4図の特性線 a に示す分散特性を有している。また、同図の特性線 bには、上記実施例 7の低分散光フアイノく 7の波長 1 5 3 0 η π！〜 1 6 0 0 n mの波長域における分散特性が示されている。

第 4図から明らかなように、低分散光ファイバ 7に、例えば第 5図の ( b ) に示したような、負の波長分散勾配を有する分散補償デバイスを接続して光伝送システムを構築すると、光伝送システム全体における使用波長域（この場合波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 0 n mの範囲内の波長域 ) の分散偏差をより一層低減できる。また、本発明の 1つの実施形態例の光伝送システムに適用する分散補償デバイスは、その一例として、上記のように負の波長分散勾配の絶対値が大きいデバイスが挙げられる。

このような分散補償デバイスを適用すると、上記のように、デバイスの長さを短くすることができる。したがって、上記のような分散補償デバイスの適用は、分散特性以外の、非線形特性等に影響を及ぼす割合を小さくし、上記各実施形態例の低分散光ファイバの良好な特性を持つ、高品質の波長分割多重光伝送可能な光伝送システムの形成を可能とするなお、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、本発明の光伝送システムは、上記各実施形態例の低分散光ファィバを含んで構成された光伝送路と、使用波長域の波長分散勾配が負の分散補償デバィスとを組み合わせて使用波長域における分散偏差を小さくするものである。しがたつて、本発明の光伝送システムは、その 1つの実施形態例として、上記各実施形態例の低分散光ファイバに他の光ファイバ、例えば使用波長域においてシングルモード動作可能な光ファイバを接続した光伝送路を構成してもよい。

また、本発明の光伝送路の 1つの実施形態例に適用する分散補償デバイスの構成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、分散補償デバイスを上記のように分散補償光ファイバにより形成すると、デバイスの形成および低分散光ファィバを含んで構成された光伝送路との接続等を行ないやすい。

また、低分散光ファィバの上記各実施形態例では、センタコア 1 と第 2サイドコア 3に G e 0 ₂をドープし、第 1サイドコア 2に Fをドープした。しかしながら、本発明の低分散光ファイバの 1つの実施形態例は、第 1サイドコア 2に G e O ₂と Fをドープし、これらのドープ量を調整することにより、第 1図、第 2図、第 3図に示すような屈折率プロフアイルとしてもよい。さらに、本発明の低分散光ファイバの 1つの実施形態例における組成は様々に設定されるものである。

さらに、低分散光ファイバの上記各実施形態例では、 1 5 3 0 η π！〜 1 5 6 0 n mの波長域において零分散を有さない構成としたが、波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域に含まれる使用波長域に零分散を有さない構成としてもよい。低分散光ファイバの 1つの実施形態例をこのように構成すると、使用波長域において波長分割多重伝送を行なったときの 4光波混合の発生を抑制できるために、より広帯域の波長分割多重伝送に適した低分散光ファィバとすることができる。産業上の利用可能性 - 以上のように、本発明に係る低分散光ファイバおよびその低分散光ファィバを用いた光伝送システムは、実効コア断面積の拡大と使用波長域における波長分散偏差の低減とを両立することができるので、波長多重伝送に適している。

Claims

冃求の範囲

1. センタコアの外周側を第 1サイドコアで覆い、該第 1サイドコアの外周側を第 2サイドコアで覆い、該第 2サイドコアの外周側をクラッドで覆って形成される分散シフト光ファイバであって、前記センタコアの最大屈折率を η 1、前記第 1サイドコアの最小屈折率を η 2、前記第 2 サイドコアの最大屈折率を η 3、前記クラッドの屈折率を n c としたとき、 n 1 >n 3 >n c >n 2 と成し、前記センタコアの最大屈折率の前記クラッドに対する比屈折率差厶 1が 0. 4 %≤ Δ 1 ≤ 0. 7 %であり、前記第 1サイドコアの最小屈折率の前記クラッドに対する比屈折率差 Δ

2がー 0. 3 0 %≤ Δ 2≤— 0. 0 5 %であり、前記第 2サイドコアの最大屈折率の前記クラッドに対する比屈折率差 Δ 3が 0. 2 %≤ Δ 3 と成し、前記センタコァの直径 a 1 と前記第 1サイドコァの直径 a 2 との比（ a l Z a 2 ) が 0. 4以上 0. 7以下と成し、前記第 2サイドコアの直径 a 3 と前記第 1サイドコァの直径 a 2 との比（ a 3 / a 2 ) が 1

. 6以下と成していることを特徴とする低分散光ファイバ。

2. 第 2サイドコアには S i O ₂の屈折率を上昇させる添加物がドープされており、該第 2サイドコアにドープされている前記添加物の光ファィバ径方向の濃度分布は極大部を有して該極大部の位置が前記第 2サイドコアの径方向中心部よりも第 1サイドコア側と成していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の低分散光ファイバ。

3. 添加物は G e O ₂であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の低分散光ファイバ。

4. クラッドと第 2サイドコアとの間に前記クラッドよりも屈折率が小さい低屈折率クラッド部が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項記載の低分散光ファィバ。

5. 波長 1 4 5 0 n n！〜 1 6 5 0 n mの波長域に含まれる使用波長域に零分散を有していないことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項記載の低分散光ファイバ。

6. 波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 0 n mの波長域に含まれる使用波長域に零分散を有していないことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の低分散光ファイバ。

7. 波長 1 4 5 0 η π！〜 1 6 5 O n mの波長域に含まれる任意の 3 O n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s /n mZk m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項又は第 3項又は第 6項記載の低分散光ファィバ。

8. 波長 1 4 5 0 n m〜 l 6 5 O n mの波長域に含まれる任意の 3 O n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s Zn mZ k m以下であることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の低分散光ファイバ。

9. 波長 1 4 5 Ο η π！〜 1 6 5 O n mの波長域に含まれる任意の 3 O n mの帯域を有する波長域における分散値の最大値と最小値との偏差が 2 p s Zn m/k m以下であることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の低分散光ファイバ。

1 0. 請求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 9項のいずれか一つに記載の低分散光ファイバを含んで構成された光伝送路と、波長 1 4 5 0 n m〜

1 6 5 0 n mの波長域における波長分散勾配が負の分散補償デバィスとを設け、前記波長域における前記光伝送路の正の波長分散勾配を前記分散補償デバイスによって低減する構成と-したことを特徴とする低分散光ファイバを用いた光伝送システム。