WO2022149182A1 - 光ファイバ - Google Patents

光ファイバ Download PDF

Info

Publication number
WO2022149182A1
WO2022149182A1 PCT/JP2021/000073 JP2021000073W WO2022149182A1 WO 2022149182 A1 WO2022149182 A1 WO 2022149182A1 JP 2021000073 W JP2021000073 W JP 2021000073W WO 2022149182 A1 WO2022149182 A1 WO 2022149182A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
core
optical fiber
refractive index
channel
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/000073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悠途 寒河江
隆 松井
和秀 中島
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to CN202180085812.9A priority Critical patent/CN116710822A/zh
Priority to US18/267,917 priority patent/US20240061168A1/en
Priority to PCT/JP2021/000073 priority patent/WO2022149182A1/ja
Priority to EP21917410.9A priority patent/EP4276503A1/en
Priority to JP2022573813A priority patent/JPWO2022149182A1/ja
Publication of WO2022149182A1 publication Critical patent/WO2022149182A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G02B6/021—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the core or cladding or coating, e.g. materials, radial refractive index profiles, cladding shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers

Definitions

  • This disclosure relates to an optical fiber for optical communication.
  • optical coherent communication technology In the current long-distance transmission network, a dramatic increase in capacity has been realized by optical coherent communication technology.
  • information is assigned to the phase state of light. Since the phase state of the signal light changes due to the wavelength dispersion of the optical fiber constituting the transmission line and the phase fluctuation of the signal light source, the signal quality deteriorates. Therefore, in optical coherent communication, digital signal processing (DSP) for removing phase noise in the receiver is indispensable. At present, sufficient signal quality is ensured by DSP, but there is a problem that the calculation cost in the device increases.
  • DSP digital signal processing
  • Non-Patent Document 1 proposes a method in which one channel in a transmission channel is used as a Master channel for carrier phase estimation, and the estimation result is diverted to the other transmission channels for phase correction.
  • This transmission method is called Master-Slave CPE (MS-CPE).
  • MS-CPE Master-Slave CPE
  • the MS-CPE can reduce the signal processing cost for phase estimation by the Slave channel.
  • Non-Patent Document 2 shows the possibility of applying the transmission channel with reduced group delay time to the Master channel of MS-CPE and reducing the DSP processing delay time in the Slave channel.
  • the MS-CPE of Non-Patent Document 3 uses a core and a stepped clad multi-core fiber whose refractive index distribution is reduced to about 1 ⁇ m in a transmission channel having a reduced group delay time as an optical fiber.
  • the core having a reduced refractive index distribution is liable to be deformed due to the spinning tension at the time of manufacturing an optical fiber (it is difficult to obtain the desired effect of MS-CPE), and there is a problem in manufacturability.
  • an object of the present invention is to provide an optical fiber with improved manufacturability for MS-CPE in order to solve the above-mentioned problems.
  • the optical fiber according to the present invention uses a low delay core using a typical refractive index distribution adopted in a general-purpose optical fiber as a Master channel.
  • the first optical fiber according to the present invention is an optical fiber included in an optical communication system of the MS-CPE transmission method.
  • the core having a radius a ( ⁇ m) for the master channel and the clad having a specific refractive index difference ⁇ (%) with respect to the core have a step index (SI) type refractive index distribution structure and satisfy the number C1. It is characterized by that.
  • ⁇ (ns / km) is a group delay time difference between the master channel and the slave channel, and is a signal arrival time difference s ( ⁇ s) when an optical signal is transmitted between the master channel and the slave channel of the optical communication system.
  • the transmission distance L (km) of the optical signal it is a value satisfying the number C2.
  • the second optical fiber according to the present invention is an optical fiber included in the MS-CPE transmission type optical communication system.
  • the clad having a rate difference of ⁇ 2 (%) has a W-type refractive index distribution structure, and is characterized by satisfying the number C3.
  • MFD is the mode field diameter ( ⁇ m) of the core
  • ⁇ (ns / km) is the group delay time difference between the master channel and the slave channel, and the master channel and the slave of the optical communication system. It is a value satisfying the number C2 when the signal arrival time difference s ( ⁇ s) when the optical signal is transmitted on the channel and the transmission distance L (km) of the optical signal are taken.
  • the optical fiber according to the present invention has an effect of improving manufacturability by forming a low delay core with a general-purpose refractive index distribution structure. Therefore, the present invention can provide an optical fiber with improved manufacturability for MS-CPE.
  • the optical fiber according to the present invention is characterized in that the refractive index of the core is lower than that of pure quartz glass.
  • the radius a ( ⁇ m) satisfies the number C4
  • the minimum group delay time difference ⁇ min (nm / km) satisfies the number C5
  • the pure quartz glass of the core It is characterized in that the specific refractive index difference ⁇ F (%) with respect to is satisfied with the number C6.
  • the MFD is the mode field diameter ( ⁇ m) of the core.
  • the optical fiber according to the present invention has a plurality of cores, and one of the plurality of cores is a multi-core fiber which is a core for the master channel.
  • the present invention can provide an optical fiber with improved manufacturability for MS-CPE.
  • FIG. 50 is a diagram illustrating an optical communication system 301 that employs an MS-CPE transmission method.
  • the optical communication system 301 includes a transmitter 11, a receiver 12, and an optical transmission line 50.
  • the optical transmission line 50 includes a single-core optical fiber, a multi-core optical fiber, a tape core wire in which a plurality of optical fiber core wires (single mode) are arranged in parallel, or an optical cable containing a plurality of optical fiber core wires (single mode). Is.
  • one of the cores is a Master channel and the other core is a Slave channel.
  • one of the optical fiber core wires is a Master channel
  • the other optical fiber core wire is a Slave channel.
  • an arbitrary wavelength is used as a Master channel, and another wavelength is used as a Slave channel.
  • the DSP processing time reaches about 1 ⁇ s.
  • the signal between the low delay Master channel and the Slave channel in the receiver is used. It is desirable that the arrival time difference is 1 ⁇ s or more. Therefore, the signal arrival time difference between the Master and the Slave in the receiver is s ( ⁇ s), the low delay Master channel group delay time ⁇ m ( ⁇ s / km), the Slave channel group delay time ⁇ s ( ⁇ s / km), and the transmission system. Assuming that the length (transmission path length) is L (km), the requirement condition of ⁇ m is determined by the equation (10).
  • ⁇ is required to be ⁇ 1.0 ns / km or less in a submarine optical communication system of 1000 km or more, and ⁇ is required to be -3.4 ns / km or less in a land relay system of about 300 km or more.
  • the optical fiber is the optical transmission line 50 of FIG. 50
  • the “core” refers to only one core in the case of a single-core optical fiber, and any one core in the case of a multi-core fiber.
  • the SI type is the step index type refractive index distribution structure of FIG. 51.
  • FIG. 51 a single-core optical fiber is described, but in the case of a multi-core fiber, each core has a similar refractive index distribution structure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristics (radius a and specific refractive index difference ⁇ ) required for the core of the master channel.
  • the core is pure quartz glass and has a step index type (SI type) refractive index distribution.
  • the broken line and the alternate long and short dash line are the international standardization standards for long-distance transmission fibers, ITU-T G. It is a boundary line of a structure that realizes a typical bending loss recommended value of 2.0 dB / 100 tuns or less in 654 and an MFD of 9.5 ⁇ m or more.
  • the structure of the gray area surrounded by these curves has optical characteristics suitable for long-distance transmission lines and enables ⁇ ⁇ -1.0 ns / km for general-purpose cut-off shift fibers.
  • the slave channel is an SI type optical fiber
  • the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the core structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 turns is The structure with MFD of 9.5 ⁇ m is The structure in which the group delay time difference ⁇ is -1.0 ns / km is It is represented by.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the ⁇ dependence on the design range of the core radius of the master channel.
  • K 0 uses ⁇ in the range of -2ns / km ⁇ ⁇ -1.0ns / km. It is represented by.
  • K 1 uses ⁇ in the range of -2ns / km ⁇ ⁇ -1.0ns / km. It is represented by.
  • K 2 uses ⁇ in the range of -2ns / km ⁇ ⁇ -1.0ns / km. It is represented by.
  • the SI type pure quartz core fiber satisfying the above conditions has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and is -2.0 ns / km or more and -1 with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber. It is possible to realize ⁇ of 0.0 ns / km or less. Therefore, the SI type pure quartz core fiber satisfying the number 19 and the number 20 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the "SI type pure quartz core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • "SI type pure quartz core fiber” means a core used for a master channel
  • "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel. do.
  • the optical fiber is the optical transmission line 50 of FIG. 50
  • the “core” refers to only one core in the case of a single-core optical fiber, and any one core in the case of a multi-core fiber.
  • the W-type optical fiber is an optical fiber having a refractive index distribution structure shown in FIG. 52.
  • FIG. 52 a single-core optical fiber is described, but in the case of a multi-core fiber, each core has a similar refractive index distribution structure.
  • an optical fiber having a W-type refractive index distribution having a low refractive index region around the core is often used.
  • MS-CPE MS-CPE
  • the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less is a structure in which a 1 is larger than the broken line in the figure, and the structure in which ⁇ is 1.0 ns / km or more is a structure in which a 1 is smaller than the solid line in the figure. Therefore, the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less and ⁇ is 1.0 ns / km or more is a gray area in the figure. Further, for the structure in which ⁇ b of the broken line is 2.0 dB / 100 tuns, ⁇ 2 / ⁇ 1 and a 1 are used. The structure in which ⁇ of the solid line is 1.0 ns / km satisfies the following relationship.
  • the solid line is the group delay time difference ⁇ , and the broken line is the bending loss ⁇ b . It can be said that neither of the design areas shown in FIG. 8 has a dependency on a2 / a1.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of the designable range of the core radius.
  • the MFD is 9.5 ⁇ m
  • the core radius designable range is ⁇ 2 / ⁇ 1 which is the largest designable range.
  • the designable range of the core radius decreases, and the design range disappears at -2.0 ns / km (becomes 0 ⁇ m).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of K3 at ⁇ 2.0 ns / km ⁇ ⁇ 1.0 ns / km when the MFD is 9.5 ⁇ m.
  • K 3 is Satisfy the relationship.
  • Solving the number 21 for a 1 represents the smallest designable a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 , substituting the number 24 for the number 23, and solving the number 23 for a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 .
  • the maximum a1 that can be designed is represented.
  • a W-type optical fiber having a pure quartz core satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and has a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber. Can be realized. Therefore, for this reason, the W-type pure quartz core fiber satisfying the number 25 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber will be described, but the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "W-type pure quartz core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "W-type pure quartz core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • MFD 9.8 ⁇ m.
  • the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less is a structure in which a 1 is larger than the broken line in the figure, and the structure in which ⁇ is 1.0 ns / km or more is a structure in which a 1 is smaller than the solid line in the figure. Therefore, the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less and ⁇ is 1.0 ns / km or more is a gray area in the figure. Further, for the structure in which the broken line ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns, ⁇ 2 / ⁇ 1 and a 1 are used. The structure that satisfies the relationship of and the solid line ⁇ is 1.0 ns / km Meet.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of the designable range of the core radius.
  • the MFD is 9.8 ⁇ m
  • the core radius designable range is ⁇ 2 / ⁇ 1 which is the largest designable range.
  • the designable range of the core radius decreases, and the design range disappears at -1.46 ns / km (it becomes 0 ⁇ m).
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of K4 at ⁇ 1.46 ns / km ⁇ ⁇ 1.0 ns / km when the MFD is 9.8 ⁇ m.
  • K 4 is Satisfy the relationship.
  • Solving the number 26 for a 1 represents the smallest designable a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 , substituting the number 29 for the number 28, and solving the number 29 for a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 .
  • the maximum a1 that can be designed is represented.
  • a W-type optical fiber having a pure quartz core satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and has a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber. Can be realized. Therefore, for this reason, the W-type pure quartz core fiber satisfying the number 30 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber will be described, but the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "W-type pure quartz core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "W-type pure quartz core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • MFD 10.0 ⁇ m.
  • the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less is a structure in which a 1 is larger than the broken line in the figure, and the structure in which ⁇ is 1.0 ns / km or more is a structure in which a 1 is smaller than the solid line in the figure. Therefore, the structure in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns or less and ⁇ is 1.0 ns / km or more is a gray area in the figure. Further, for the structure in which the broken line ⁇ b is 2.0 dB / 100 tuns, ⁇ 2 / ⁇ 1 and a 1 are used. The structure that satisfies the relationship of and the solid line ⁇ is 1.0 ns / km Meet.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of the designable range of the core radius.
  • the MFD is 10.0 ⁇ m
  • the core radius designable range is ⁇ 2 / ⁇ 1 which is the largest designable range.
  • the designable range of the core radius decreases, and the design range disappears at -1.14 ns / km (becomes 0 ⁇ m).
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of K5 at -1.14 ns / km ⁇ ⁇ 1.0 ns / km when the MFD is 10.0 ⁇ m.
  • K 5 is Satisfy the relationship.
  • Solving the number 31 for a 1 represents the smallest designable a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 , substituting the number 34 for the number 33 and solving the number 33 for a 1 for ⁇ 2 / ⁇ 1 .
  • the maximum a1 that can be designed is represented.
  • a W-type optical fiber having a pure quartz core satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and has a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber. Can be realized. Therefore, for this reason, the W-type pure quartz core fiber satisfying the number 35 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber will be described, but the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "W-type pure quartz core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "W-type pure quartz core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the MFD dependence of K6.
  • the dependency is Can be represented by.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the MFD dependence of the K 7 .
  • the dependency is Can be represented by.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the MFD dependence of K8.
  • the dependency is Can be represented by.
  • a W-type optical fiber having a pure quartz core satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and has a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber. Can be realized. Therefore, for this reason, the W-type pure quartz core fiber satisfying the number 35 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber will be described, but the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "W-type pure quartz core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "W-type pure quartz core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • the optical communication system of the present embodiment is characterized in that the refractive index of the core of the optical fiber of the optical transmission line 50 is lower than that of pure quartz glass.
  • the structural conditions of an optical fiber having a pure quartz glass as a core are described. Fluorinated glass may be used as a core in the SI type and W type structures shown in the first and second embodiments. In this case, a larger ⁇ can be realized by lowering the core refractive index, and the application range of MS-CPE using a low delay signal can be expanded.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating characteristics (radius a and specific refractive index difference ⁇ F ) required for the core of the master channel.
  • the specific refractive index difference ⁇ F is the specific refractive index difference of the fluorinated core with respect to the pure quartz glass.
  • the parameters are the group delay time difference ⁇ at a wavelength of 1.55 ⁇ m, the bending loss ⁇ b at a wavelength of 1.625 ⁇ m, the cutoff wavelength ⁇ c, and the Rayleigh scattering loss ⁇ R at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the difference in the specific refractive index of the clad with respect to the pure quartz glass is adjusted so that the MFD is 9.5 ⁇ m in each structure.
  • the one-dot chain line shows 0.17 dB / km, which is equivalent to the Rayleigh scattering loss in a general-purpose SMF.
  • Core radius a When satisfied, ⁇ c ⁇ 1.53 ⁇ m and ⁇ b ⁇ 2.0 dB / 100 turns can be realized. Further, ⁇ ⁇ 1.0 ns / km can be realized in the region where ⁇ F is smaller than the solid line, and Rayleigh scattering loss of 0.17 dB / km or less can be realized in the region where ⁇ F is larger than the alternate long and short dash line.
  • the solid line is Can be expressed by the formula of.
  • the alternate long and short dash line is within the range of the core radius of several 43.
  • the structure of the gray region surrounded by the curve shown in FIG. 21 can realize a low delay master channel having optical characteristics suitable for a long-distance transmission line and enabling ⁇ ⁇ 1.0 ns / km.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating the ⁇ dependency on the design range of ⁇ F of the master channel.
  • ⁇ F of the structure is ⁇ F, max , and ⁇ F , max ⁇ F , min are the designable range of ⁇ F depending on ⁇ . As ⁇ decreases, the designable range of ⁇ F decreases, and the design range disappears (becomes 0%) at -14.7 ns / km.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of K 9 at ⁇ 14.7 ns / km ⁇ ⁇ 1.0 ns / km when the MFD is 9.5 ⁇ m.
  • K 9 is Satisfy the relationship. From the above
  • the fluorinated core fiber satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and can realize a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber.
  • the SI type fluorinated core fiber satisfying the number 49 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber
  • the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • FIG. 24 is also a diagram illustrating the characteristics (radius a and specific refractive index difference ⁇ F ) required for the core of the master channel.
  • the difference in the specific refractive index of the clad with respect to the pure quartz glass is adjusted so that the MFD is 15.0 ⁇ m in each structure.
  • the solid line is based on the core radius a in the range of several 50 core radii. Can be expressed by the formula of. Also, the alternate long and short dash line is within the range of the core radius of several 50. Can be expressed by the formula of. That is, In, ⁇ ⁇ -1ns / km and ⁇ R ⁇ 0.17dB / km can be realized.
  • the structure of the gray region surrounded by the curve shown in FIG. 24 can realize a low delay master channel having optical characteristics suitable for a long-distance transmission line and enabling ⁇ ⁇ 1.0 ns / km.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the ⁇ dependency on the design range of ⁇ F of the master channel.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of K 10 at ⁇ 18.0 ns / km ⁇ ⁇ 1.0 ns / km when the MFD is 15.0 ⁇ m.
  • K 10 is Satisfy the relationship. From the above
  • the fluorinated core fiber satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and can realize a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber.
  • the SI type fluorinated core fiber satisfying the number 56 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km.
  • the slave channel is an SI type optical fiber
  • the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating the MFD dependence of the minimum designable core radius amin in which ⁇ b is 2.0 dB / 100 turns. Amin rises linearly with respect to MFD .
  • the solid line in FIG. 27 can be represented by the following equation.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating the MFD dependence of the minimum designable core radius a max in which ⁇ c is 1.53 ⁇ m or less.
  • a max rises linearly with respect to MFD.
  • the solid line in FIG. 28 can be expressed by the following equation.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating the MFD dependence of the designable minimum ⁇ min at ⁇ b of 2.0 dB / 100 turns.
  • ⁇ min can be expressed by the following equation.
  • Fmax can be expressed by the following equation using the MFD-dependent coefficients K 11 , K 12 , K 13 , K 14 , K 15 , K 16 , core radius a, and group delay time difference ⁇ .
  • FIG. 30 is a diagram illustrating the MFD dependence of K 11 .
  • the straight line in FIG. 30 can be expressed by the following equation using MFD.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating the MFD dependence of K 12 .
  • the straight line in FIG. 31 can be expressed by the following equation using MFD.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating the MFD dependence of K 13 .
  • the straight line in FIG. 32 can be expressed by the following equation using MFD.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating the MFD dependence of K 14 .
  • the curve of FIG. 33 can be expressed by the following equation using MFD.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating the MFD dependence of K15 .
  • the curve of FIG. 34 can be expressed by the following equation using MFD.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating the MFD dependence of K 16 .
  • the curve of FIG. 35 can be expressed by the following equation using MFD.
  • the core radius is in the region of a min ⁇ a ⁇ a max shown by the number 57 and the number 58, and the group delay time difference ⁇ to be designed is the number.
  • ⁇ min ⁇ ⁇ -1ns / km using ⁇ min indicated by 59 The fluorinated core fiber satisfying the above relationship has optical characteristics suitable for a long-distance transmission line, and can realize a group delay time reduction of ⁇ or less with respect to a slave channel corresponding to a general-purpose cutoff shift fiber.
  • the SI type fluorinated core fiber satisfying the number 68 can realize MS-CPE using a low delay signal in a long-distance transmission line such as a submarine optical communication system exceeding 1000 km. It is also possible to design as a W type by imparting a jacket having a refractive index lower than that in the core region and higher than that in the clad region so as to surround the structure of this embodiment.
  • the slave channel is an SI type optical fiber
  • the slave channel may be other than the SI type optical fiber.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” is the optical fiber core used for the master channel
  • the “cutoff shift fiber” is the optical fiber core used for the slave channel. Means a line.
  • the "SI-type fluorinated core fiber” means a core used for a master channel
  • the "cutoff shift fiber” means a core used for a slave channel.
  • a fluorine-added core SI optical fiber capable of expanding the application area of MS-CPE using a low delay signal to a land relay system. Since the land relay system is expected to have a transmission line length of about several hundred km, it is desirable that ⁇ from FIG. 1 is -3.4 ns / km or less. Further, it is desirable that ⁇ b is 0.1 dB / 100 turns, which is equivalent to general-purpose SMF.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating characteristics (radius a and specific refractive index difference ⁇ F ) required for the core of the master channel.
  • the parameters are the group delay time difference ⁇ at a wavelength of 1.55 ⁇ m, the bending loss ⁇ b at a wavelength of 1.625 ⁇ m, the cutoff wavelength ⁇ c, and the Rayleigh scattering loss ⁇ R at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the difference in the specific refractive index of the clad with respect to the pure quartz glass is adjusted so that the MFD is 9.5 ⁇ m in each structure.
  • the alternate long and short dash line is represented by the number 45. That is, It is possible to realize ⁇ ⁇ -3.4 ns / km and ⁇ R ⁇ 0.17 dB / km.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating the ⁇ dependence of the design range of ⁇ F of the master channel.
  • FIG. 38 is a diagram illustrating characteristics (radius a and specific refractive index difference ⁇ F ) required for the core of the master channel.
  • the difference in the specific refractive index of the clad with respect to the pure quartz glass is adjusted so that the MFD is 15.0 ⁇ m in each structure.
  • the alternate long and short dash line can be represented by the number 52 within the range of the core radius of the number 71. That is, It is possible to realize ⁇ ⁇ -3.4 ns / km and ⁇ R ⁇ 0.17 dB / km.
  • FIG. 39 is a diagram illustrating the ⁇ dependency on the design range of ⁇ F of the master channel.
  • FIG. 40 shows the MFD dependence of the core radius amin in which ⁇ b is 0.1 dB / 100 turns. Amin rises linearly with respect to MFD .
  • the solid line in FIG. 40 can be represented by the following equation.
  • ⁇ min can be expressed by the following equation.
  • the core radius is a min ⁇ a ⁇ a max and the group delay time difference to be designed is ⁇ min ⁇ ⁇ -3.4 ns / km
  • ⁇ R becomes 0.17 dB / km ⁇ F min
  • ⁇ F max can be expressed by the number 68.
  • the structure described in this embodiment can extend the application area of MS-CPE using a low delay signal to about 300 km. It is also possible to design as a W type by imparting a jacket having a refractive index lower than that in the core region and higher than that in the clad region so as to surround the structure of this embodiment.
  • FIG. 42 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • two or more transmission cores (52, 53) are arranged on a tetragonal grid in the clad 51.
  • at least one of the transmission cores (core 52) is a low-delay core having the structure described in the first to fourth embodiments.
  • the core 52 is a low-delay master channel
  • the other core 53 is a slave channel.
  • noise due to disturbance is shared, so that MS-CPE using a low delay channel can be stably operated in the optical communication system 300.
  • FIG. 43 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • two or more transmission cores (52, 53) are arranged in an annular shape in the clad 51.
  • at least one of the transmission cores (core 52) is a low-delay core having the structure described in the first to fourth embodiments.
  • the core 52 is a low-delay master channel
  • the other core 53 is a slave channel.
  • FIG. 44 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • two or more transmission cores (52, 53) are arranged in a clad 51 in a hexagonal close-packed structure.
  • at least one of the transmission cores (core 52) is a low-delay core having the structure described in the first to fourth embodiments.
  • the core 52 is a low-delay master channel
  • the other core 53 is a slave channel.
  • FIG. 45 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • the transmission cores (core 52) described in the first to fourth embodiments are arranged at the center of the clad 51, and two or more transmissions are performed in a square grid pattern around the clad 51 and in the clad 51. It is characterized in that the core 53 is arranged.
  • the core 52 is a low-delay master channel
  • the other core 53 is a slave channel.
  • FIG. 46 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • the transmission cores (cores 52) described in the first to fourth embodiments are arranged at the center of the clad 51, and two or more transmission cores 53 are annularly arranged around the clad 51 and in the clad 51. Is characterized by being arranged.
  • the core 52 is a low-delay master channel
  • the other core 53 is a slave channel.
  • FIG. 47 is a diagram illustrating an example of core arrangement of a multi-core optical fiber including a low delay core.
  • the transmission cores (cores 52) described in the first to fourth embodiments are arranged at the center of the clad 51, and four transmission cores 53 are arranged around the clad 51 in a square grid pattern. Is characterized by being arranged.
  • the core 52 is a low delay master channel
  • the core 53 is a slave channel.
  • the low-delay master channel is of the SI type
  • the slave channel is of the W type having the low refractive index layer 54 on the outer periphery of the core 53.
  • the core radius of the low-delay master channel be a m1
  • the core radius of the slave channel be as 1
  • the radius of the low refractive index layer be as 2.
  • the distance between the low delay master channel and the slave channel is defined as ⁇ .
  • Each core shares the clad 51, and the difference in the specific refractive index of the clad 51 with respect to the pure quartz glass is ⁇ c . Further, the difference in the specific refractive index of the low refractive index layer 54 with respect to the pure quartz glass is defined as ⁇ d .
  • FIG. 48 is a diagram illustrating a design region of the inter-core distance ⁇ and the low refractive index layer refractive index difference ⁇ d for the multi-core optical fiber described with reference to FIG. 47.
  • FIG. 48 shows the crosstalk XT m-s between the low delay master channel and the slave channel at a wavelength of 1.625 ⁇ m, the crosstalk XT s-s between the slave channels and the intercore distance ⁇ and ratio of the leakage loss ⁇ c in the slave channel. It is a calculation result of the refractive index difference ⁇ d dependence.
  • the solid line shows a structure in which ⁇ c is 0.01 dB / km
  • the alternate long and short dash line shows a structure in which XT s-s is -59 dB / km
  • the broken line shows a structure in which XT m-s is -59 dB / km. It is known that when both crosstalk XT m-s and XT s-s are -59 dB / km, 10,000 km Quadrature phase shift keying (QPSK) modulation communication can be performed with sufficient transmission quality.
  • QPSK Quadrature phase shift keying
  • am1 and ⁇ c are 3.4 ⁇ m and ⁇ , respectively. It was set to 0.4%. Further, ass1 is adjusted so that the MFD of the slave channel is 9.5 ⁇ m at a wavelength of 1.55 ⁇ m. a s2 was set to 3as1 based on the existing cutoff shift fiber (W type). In the gray structure in the figure, sufficient transmission quality and sufficient low loss can be achieved in a long-distance transmission line.
  • FIG. 49 is a table illustrating an example of the multi-core optical fiber (MCF) structure shown in FIG. 47.
  • the group delay time of the low delay master channel is 4.879 ⁇ s / km
  • the group delay time of the slave channel is 4.883 ⁇ s / km. This is because the group delay time difference between the low delay master channel and the slave channel is 4 ns / km, and a transmission delay time difference of 1 ⁇ s or more can be realized in an optical transmission line of 250 km or more.
  • the present invention is an optical communication system 301 including the optical fiber described in the first to sixth embodiments as an optical transmission line 50. That is, the optical communication system according to the present invention is as follows.
  • An MS-CPE transmission type optical communication system including a transmitter, a receiver, and an optical transmission line connecting them, and the optical fiber of the optical transmission line is
  • the core having a radius a ( ⁇ m) for the master channel and the clad having a specific refractive index difference ⁇ (%) with respect to the core have a step index (SI) type refractive index distribution structure and satisfy the number C1. It is characterized by that.
  • ⁇ (ns / km) is a group delay time difference between the master channel and the slave channel, and is a signal arrival time difference s ( ⁇ s) when an optical signal is transmitted between the master channel and the slave channel of the optical communication system.
  • L (km) of the optical signal it is a value satisfying the number C2.
  • An MS-CPE transmission type optical communication system including a transmitter, a receiver, and an optical transmission line connecting them, and the optical fiber of the optical transmission line is A core having a radius of a 1 ( ⁇ m) for the master channel, a low refractive index layer surrounding the core and having a specific refractive index difference of ⁇ 1 (%) with respect to the core, and specific refraction with respect to the core.
  • the clad having a rate difference of ⁇ 2 (%) has a W-type refractive index distribution structure, and is characterized by satisfying the number C3.
  • MFD is the mode field diameter ( ⁇ m) of the core
  • ⁇ (ns / km) is the group delay time difference between the master channel and the slave channel, and the master channel and the slave of the optical communication system. It is a value satisfying the number C2 when the signal arrival time difference s ( ⁇ s) when the optical signal is transmitted on the channel and the transmission distance L (km) of the optical signal are taken.
  • the optical fiber according to (1) and (2) has a core having a refractive index equivalent to that of pure quartz glass, but the core is fluorine-added glass and has a refractive index higher than that of pure quartz glass. It may be low.
  • the optical fiber according to (1) above has a core having a refractive index equivalent to that of pure quartz glass, but the core is fluorinated glass and has a refractive index lower than that of pure quartz glass.
  • the radius a ( ⁇ m) satisfies the number C4
  • the minimum group delay time difference ⁇ min (nm / km) satisfies the number C5.
  • the core is characterized in that the specific refractive index difference ⁇ F (%) with respect to the pure quartz glass satisfies the number C6.
  • the MFD is the mode field diameter ( ⁇ m) of the core.
  • the optical fiber according to (1) to (4) above has a plurality of cores, and one of the plurality of cores is a core for the master channel.
  • the present invention is also the method for designing an optical fiber described in Embodiments 1 to 6. That is, the design method according to the present invention is as follows (see FIG. 53). (6) This is a method for designing an optical fiber provided in an optical communication system of the MS-CPE transmission method.
  • the master that satisfies the number C2 when the signal arrival time difference s ( ⁇ s) when an optical signal is transmitted between the master channel and the slave channel of the optical communication system and the transmission distance L (km) of the optical signal are taken.
  • SI step index
  • Finding the radius a ( ⁇ m) of the core and the specific refractive index difference ⁇ (%) of the clad with respect to the core (step S02). It is characterized by. (7)
  • a method for designing an optical fiber included in an optical communication system of the MS-CPE transmission method The master that satisfies the number C2 when the signal arrival time difference s ( ⁇ s) when an optical signal is transmitted between the master channel and the slave channel of the optical communication system and the transmission distance L (km) of the optical signal are taken. Calculate the group delay time difference ⁇ (ns / km) between the channel and the slave channel (step S01), and from the number C3, the radius a of the core for the master channel of the optical fiber having the W-type refractive index distribution structure.
  • Step S02 It is characterized by.
  • the optical fiber according to (6) and (7) has a core having a refractive index equivalent to that of pure quartz glass, but the core is fluorine-added glass and has a refractive index higher than that of pure quartz glass. It is characterized by being low.
  • the optical fiber according to (6) above has a core having a refractive index equivalent to that of pure quartz glass, but the optical fiber is fluorinated glass and the refractive index of the core is higher than that of pure quartz glass. If low, Finding the radius a ( ⁇ m) so as to satisfy the number C4, Determining the minimum group delay time difference ⁇ min (nm / km) to satisfy the number C5, and finding the specific refractive index difference ⁇ F (%) with respect to the pure quartz glass of the core to satisfy the number C6. It is characterized by.
  • the optical fiber according to (6) to (9) has a plurality of cores, one of the plurality of cores is a core for the master channel.
  • Transmitter 12 Receiver 50: Optical transmission line (optical fiber) 51: Clad 52: Master channel core 53: Slave channel core 54: Low refractive index layer 301: Optical communication system

Abstract

本発明は、ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式のＭａｓｔｅｒチャネルに適用可能な低遅延コアを汎用的な屈折率分布構造で実現することを目的とする。　本発明に係る光ファイバは、単一モード光ファイバであって、　ＳＩ型屈折率分布構造を有し、コア領域屈折率に対するクラッド領域比屈折率差Δ（％）、コア領域の半径ａ（μｍ）、およびＭａｓｔｅｒチャネルとＳｌａｖｅチャネルとの群遅延時間差Δτが「数１９」および「数２０」を満たす、又は　Ｗ型屈折率分布構造を有し、モードフィールド径ＭＦＤが９．５～１０．１μｍであり、コアに対する低屈折率層の比屈折率差Δ１（％）、コアに対するクラッド領域の比屈折率差Δ２（％）、コア半径ａ１、およびＭａｓｔｅｒチャネルとＳｌａｖｅチャネルとの群遅延時間差Δτが「数４１」を満たす。

Description

光ファイバ
　本開示は、光通信用光ファイバに関する。
　現在の長距離伝送ネットワークでは光コヒーレント通信技術によって飛躍的な大容量化が実現されている。光コヒーレント通信技術では光の位相状態に情報を割り当てる。信号光の位相状態は、伝送路を構成する光ファイバの波長分散や信号光源が有する位相揺らぎによって変化するため、信号品質が劣化する。そのため、光コヒーレント通信では受信機で位相ノイズを除去するためのデジタル信号処理（ＤＳＰ）が不可欠となる。現在ＤＳＰにより十分な信号品質が確保されているが、装置内の計算コストが増大するという課題を有している。
　この課題に対して非特許文献１は、伝送チャネル中の１チャネルをＭａｓｔｅｒチャネルとしてキャリア位相推定を行い、そのほかの伝送チャネルに推定結果を転用して位相補正する方式を提案している。本伝送方式はＭａｓｔｅｒ－Ｓｌａｖｅ　ＣＰＥ（ＭＳ－ＣＰＥ）と呼ばれる。ＭＳ－ＣＰＥは、位相推定を行う信号処理コストをＳｌａｖｅチャネル分削減することができる。
　一方、近年の光通信では通信遅延時間の低減に対する要求が高まっている。非特許文献２によると光コヒーレント通信技術におけるＤＳＰ処理時間は１μｓ程度になることが報告されている。このＤＳＰ処理の遅延時間の低減も通信遅延時間の低減に対する要求の解決手段の１つである。このため、非特許文献３は、群遅延時間が低減された伝送チャネルをＭＳ－ＣＰＥのＭａｓｔｅｒチャネルに応用し、ＳｌａｖｅチャネルにおけるＤＳＰ処理遅延時間の低減の可能性を示している。
Ｍ．　Ｄ．　Ｆｅｕｅｒ，　Ｌ．　Ｅ．　Ｎｅｌｓｏｎ，　Ｘ．　Ｚｈｏｕ，　Ｓ．　Ｌ．　Ｗｏｏｄｗａｒｄ，　Ｒ．　Ｉｓａａｃ，　Ｂ．　Ｚｈｕ，　Ｔ．　Ｆ．　Ｔａｕｎａｙ，　Ｍ．　Ｆｉｓｈｔｅｙｎ，　Ｊ．　Ｍ．　Ｆｉｎｉ　ａｎｄ　Ｍ．　Ｆ．　Ｙａｎ，　"Ｊｏｉｎｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｓｕｐｅｒｃｈａｎｎｅｌｓ，"　Ｐｈｏｔｏｎ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　２４，　Ｎｏ．　２１，　１９５７ Ｖ．　Ｂｏｂｒｏｖｓ，　Ｓ．　Ｓｐｏｌｉｔｉｓ　ａｎｄ　Ｇ．　Ｉｖａｎｏｖｓ，　"Ｌａｔｅｎｃｙ　ｃａｕｓｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｍｅｔｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｉｎ　ＳＰＩＥ　９００９，　９００８０Ｃ　（２０１４） Ｙ．　Ｓａｇａｅ，　Ｔ．　Ｍａｔｓｕｉ，　Ｔ．　Ｓａｋａｍｏｔｏ　ａｎｄ　Ｋ．　Ｎａｋａｊｉｍａ，　"Ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ　ｆｉｂｒｅ　ｂａｓｅｄ　ｌｏｎｇ－ｈａｕｌ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗｅｒ　ＤＳＰ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，"　ＥＣＯＣ　２０１９，　ｐｐ．　１－４（２０１９）
　非特許文献３のＭＳ－ＣＰＥは、光ファイバとして群遅延時間が低減された伝送チャネルに屈折率分布が１μｍ程度に縮小されたコアと階段型のクラッドのマルチコアファイバを用いている。しかし、上記の屈折率分布の縮小されたコアは光ファイバ製造時の紡糸張力などによって屈折率分布変形が生じやすく（所望のＭＳ－ＣＰＥの効果を得にくい）、製造性に課題があった。
　そこで、本発明は、前記課題を解決するために、ＭＳ－ＣＰＥ用として製造性を改善した光ファイバを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、Ｍａｓｔｅｒチャネルとして汎用光ファイバで採用されている典型的な屈折率分布を用いた低遅延コアを用いることとした。
　具体的には、本発明に係る第１の光ファイバは、ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバであって、
　マスターチャネル用の半径ａ（μｍ）のコアと、前記コアに対して比屈折率差Δ（％）であるクラッドとがステップインデックス（ＳＩ）型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ１を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 ただし、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、本発明に係る第２の光ファイバは、ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバであって、
　マスターチャネル用の半径ａ１（μｍ）のコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアに対して比屈折率差Δ１（％）である低屈折率層と、前記コアに対して比屈折率差Δ２（％）であるクラッドとがＷ型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ３を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 ただし、ＭＦＤは、前記コアのモードフィールド径（μｍ）であり、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
　本発明に係る光ファイバは、汎用的な屈折率分布構造で低遅延コアを構成することで、製造性を改善するという効果を奏する。従って、本発明は、ＭＳ－ＣＰＥ用として製造性を改善した光ファイバを提供することができる。
　また、本発明に係る光ファイバは、前記コアの屈折率が純石英ガラスより低いことを特徴とする。例えば、本発明に係る第１の光ファイバは、前記半径ａ（μｍ）が数Ｃ４を満たし、最小の前記群遅延時間差Δτｍｉｎ（ｎｍ／ｋｍ）が数Ｃ５を満たし、前記コアの純石英ガラスに対する比屈折率差ΔＦ（％）が数Ｃ６を満たすことを特徴とする。
　コアの屈折率を低下することで、より大きなΔτを実現することができ、低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥの適用領域を拡大することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 ただし、ＭＦＤは前記コアのモードフィールド径（μｍ）である。
　また、本発明に係る光ファイバは、複数のコアを有しており、前記複数のコアの１つが前記マスターチャネル用のコアであるマルチコアファイバである。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本発明は、ＭＳ－ＣＰＥ用として製造性を改善した光ファイバを提供することができる。
ＭＳ－ＣＰＥを実現する群遅延時間を有する低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて、伝送路長に対する要求される遅延低減量を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて基本構成例を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてコア半径の設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ０のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ２のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝９．５μｍ）を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて光学特性のａ２／ａ１依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてコア半径の設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ３のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝９．８μｍ）を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてコア半径の設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ４のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝１０．０μｍ）を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてコア半径の設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ５のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてコア半径の設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ６のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ７のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＷ型低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ８のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝９．５μｍ）を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてΔＦの設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ９のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝１５．０μｍ）を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてΔＦの設計可能範囲を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１０のΔτ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計可能最小コア半径のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計可能最大コア半径のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計可能最小ΔτのＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１１のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１２のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１３のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１４のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１５のＭＦＤ依存性を説明する図である。 海底光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてＫ１６のＭＦＤ依存性を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝９．５μｍ）を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてΔＦの設計可能範囲を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計領域の一例（ＭＦＤ＝１５．０μｍ）を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについてΔＦ設計範囲のΔτ依存性を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計可能最小コア半径のＭＦＤ依存性を説明する図である。 陸上光通信システムに適したＳＩ型フッ素添加低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルについて設計可能最小ΔτのＭＦＤ依存性を説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバを説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバのコア間距離と低屈折率層屈折率差の設計領域を説明する図である。 本発明に係るマルチコア光ファイバの構造の一例を説明する図である。 本発明に係る光ファイバを光伝送路とする光通信システムを説明する図である。 ＳＩ型光ファイバの屈折率分布を説明する図である。 Ｗ型光ファイバの屈折率分布を説明する図である。 本発明に係る光ファイバの設計方法を説明するフローチャートである。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
［基本的条件］
　図５０は、ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式を採用する光通信システム３０１を説明する図である。光通信システム３０１は、送信機１１、受信機１２及び光伝送路５０を備える。光伝送路５０は、単一コア光ファイバ、マルチコア光ファイバ、複数の光ファイバ心線（単一モード）を並列させたテープ芯線、又は複数の光ファイバ心線（単一モード）を内包する光ケーブルである。マルチコア光ファイバの場合、いずれかのコアをＭａｓｔｅｒチャネル、他のコアをＳｌａｖｅチャネルとする。テープ芯線及び光ケーブルの場合、いずれかの光ファイバ心線をＭａｓｔｅｒチャネル、他の光ファイバ心線をＳｌａｖｅチャネルとする。単一コア光ファイバの場合、任意の波長をＭａｓｔｅｒチャネル、他の波長をＳｌａｖｅチャネルとする。
　ＤＳＰ処理時間は１μｓ程度に達することが知られている。非特許文献３で示されている低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを用いてＳｌａｖｅチャネルのＤＳＰ処理時間を効果的に削減するためには、受信機における低遅延ＭａｓｔｅｒチャネルとＳｌａｖｅチャネル間の信号到達時間差を１μｓ以上とすることが望ましい。そこで、受信機におけるＭａｓｔｅｒ－Ｓｌａｖｅ間の信号到達時間差をｓ（μｓ）、低遅延Ｍａｓｔｅｒチャネル群遅延時間τｍ（μｓ／ｋｍ）、Ｓｌａｖｅチャネルの群遅延時間τｓ（μｓ／ｋｍ）、伝送システム長（伝送路長）Ｌ（ｋｍ）とすると式（１０）でτｍの要求条件が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ｓｌａｖｅチャネルとｍａｓｔｅｒチャネルの群遅延時間差をΔτ（ｎｓ／ｋｍ）とすると式（１０）は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 となる。
　図１は、ｓ＝１μｓとしたときのΔτのＬ依存性の計算結果を説明する図である。図中の直線より群遅延時間差が小さい、すなわち直線の下側の領域で低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現することができる。ここで１０００ｋｍ以上の海底光通信システムではΔτが－１．０ｎｓ／ｋｍ以下であることが求められ、３００ｋｍ程度以上の陸上中継システムではΔτが－３．４ｎｓ／ｋｍ以下であることが求められる。
［実施形態１］
　本実施形態では、海底光通信システムに適したＳＩ型の屈折率分布構造を持つ光ファイバにおいて、低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを実現するコアの設計方法について説明する。ここで、光ファイバとは図５０の光伝送路５０であり、「コア」とは、単一コア光ファイバであれば１つしかないコアを指し、マルチコアファイバであればいずれか１つのコアを指し、テープ芯線又は光ファイバケーブルであれば内包するいずれかの光ファイバ心線のコアを指す。ＳＩ型とは図５１のステップインデックス型の屈折率分布構造である。図５１では、単一コア光ファイバで説明しているが、マルチコアファイバの場合、各コアについて同様な屈折率分布構造を持つ。
　図２は、ｍａｓｔｅｒチャネルのコアに求められる特性（半径ａと比屈折率差Δ）を説明する図である。当該コアは純石英ガラスであり、ステップインデックス型（ＳＩ型）の屈折率分布である。
　パラメータは、曲げ損失（αｂ）、モードフィールド径（ＭＦＤ）、およびｓｌａｖｅチャネルに汎用のカットオフシフトファイバ（ＩＴＵ－ＴＧ．６５４）と同等の特性を持ったチャネル（群遅延時間τｓ＝４．８８μｓ／ｋｍ）を仮定したときのΔτである。波長１．６２５μｍにおける曲げ損失αｂ、ＭＦＤの計算結果である。破線及び一点鎖線はそれぞれ長距離伝送用ファイバの国際標準化規格ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５４における代表的な曲げ損失の勧告値２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下、およびＭＦＤ９．５μｍ以上を実現する構造の境界線である。これらの曲線で囲まれる灰色の領域の構造は、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに対してΔτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍを可能とする。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓとなるコア構造は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 　ＭＦＤが９．５μｍとなる構造は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 　群遅延時間差Δτが－１．０ｎｓ／ｋｍとなる構造は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
 で表される。
　図３は、ｍａｓｔｅｒチャネルのコア半径の設計範囲についてのΔτ依存性を説明する図である。本計算では、ＭＦＤ＝９．５μｍかつΔτ＝－１ｎｓ／ｋｍを実現する構造のコア半径をａｍａｘ、ＭＦＤ＝９．５μｍかつαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現する構造のコア半径をａｍｉｎとするとき、ａｍａｘ－ａｍｉｎをコア半径の設計範囲としている。図３より、Δτの低下に伴い設計可能なコア半径の範囲は減少し、Δτ＝－２ｎｓ／ｋｍで設計可能な構造が消滅することがわかる。
　Δτの遅延時間差を実現するコア構造に関して、Δとａの関係式をΔτに依存する係数Ｋ０、Ｋ１、及びＫ２を用いて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
 であらわす。図４よりＫ０はΔτを用いて、－２ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍの範囲で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 で表される。
　同様に図５よりＫ１はΔτを用いて－２ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍの範囲で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
 で表される。
　さらに同様に図６よりＫ２はΔτを用いて－２ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍの範囲で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
 で表される。
　以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
 であり、かつ
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 を満たすＳＩ型の純石英コアファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対して－２．０ｎｓ／ｋｍ以上、かつ－１．０ｎｓ／ｋｍ以下のΔτを実現できる。このため、数１９及び数２０を満たすＳＩ型の純石英コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「ＳＩ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、後述するように「ＳＩ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
［実施形態２］
　本実施形態では、海底光通信システムに適したＷ型の屈折率分布構造を持つ光ファイバにおいて、低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを実現するコアの設計方法について説明する。
ここで、光ファイバとは図５０の光伝送路５０であり、「コア」とは、単一コア光ファイバであれば１つしかないコアを指し、マルチコアファイバであればいずれか１つのコアを指し、テープ芯線又は光ファイバケーブルであれば内包するいずれかの光ファイバ心線のコアを指す。Ｗ型光ファイバとは図５２に示す屈折率分布構造を持つ光ファイバである。図５２では、単一コア光ファイバで説明しているが、マルチコアファイバの場合、各コアについて同様な屈折率分布構造を持つ。
　数１０００ｋｍ級伝送路ではコアの周辺に低屈折率領域を有したＷ型屈折率分布の光ファイバを用いることが多い。ここで低遅延Ｍａｓｔｅｒチャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥの長距離伝送路への適用を考えると、Ｗ型光ファイバで低遅延チャネルを実現すれば既存の製造技術を応用でき好ましい。
　コア屈折率に対する低屈折率層の比屈折率差Δ１とコア屈折率に対するクラッドの比屈折率差Δ２の比をΔ１／Δ２とする。図７は、曲げ損失がαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓであるとき及び群遅延時間差がΔτ＝１．０ｎｓ／ｋｍであるときのコア半径ａ１に対するΔ１／Δ２の依存性の計算結果を説明する図である。ここで、汎用のＷ型光ファイバと同様に低屈折率層の半径ａ２はａ１の３倍、すなわちａ２＝３ａ１とし、いずれの構造においてもＭＦＤ＝９．５μｍとなるようにΔ１を調整した。
　αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下となる構造は図中破線よりａ１が大きい構造、およびΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の実線よりａ１が小さい構造である。よって、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下かつΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の灰色の領域となる。また、破線のαｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓとなる構造はΔ２／Δ１およびａ１を用いて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
 の関係を満たし、実線のΔτが１．０ｎｓ／ｋｍとなる構造は以下の関係を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　図８は、ａ１＝３．３、Δ２／Δ１＝０．９８、ＭＦＤ＝９．５μｍにおけるΔτとαｂのａ２／ａ１依存性の計算結果を説明する図である。実線は群遅延時間差Δτ、破線は曲げ損失αｂである。図８に示す設計領域ではどちらもａ２／ａ１に対する依存性はないといえる。
　図９は、コア半径の設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。ＭＦＤを９．５μｍとし、コア半径の設計可能範囲が最も大きいΔ２／Δ１のコア半径設計可能範囲である。Δτの低下に伴いコア半径の設計可能範囲は減少し、－２．０ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０μｍとなる）。
　ここで、群遅延時間差がΔτとなる構造についてΔ２／Δ１と半径ａ１の関係を、例えば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 とする。図１０は、ＭＦＤが９．５μｍの時に－２．０ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍにおけるＫ３のΔτ依存性を説明する図である。ここでＫ３は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
 の関係を満たす。数２１をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最小のａ１が表され、数２４を数２３に代入し、数２３をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最大のａ１が表される。以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 なる関係を満たす純石英コアを有するＷ型光ファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数２５を満たすＷ型の純石英コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
　図１１は、曲げ損失がαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓであるとき及び群遅延時間差がΔτ＝１．０ｎｓ／ｋｍであるときのコア半径ａ１に対するΔ１／Δ２の依存性の計算結果を説明する図である。ここでは図７と同様にａ２＝３ａ１とした。本図では、ＭＦＤ＝９．８μｍである。
　αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下となる構造は図中破線よりａ１が大きい構造、およびΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の実線よりａ１が小さい構造である。よって、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下かつΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の灰色の領域となる。また、破線のαｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓとなる構造はΔ２／Δ１およびａ１を用いて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
 の関係を満たし、実線のΔτが１．０ｎｓ／ｋｍとなる構造は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 を満たす。
　図１２は、コア半径の設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。ＭＦＤを９．８μｍとし、コア半径の設計可能範囲が最も大きいΔ２／Δ１のコア半径設計可能範囲である。Δτの低下に伴いコア半径の設計可能範囲は減少し、－１．４６ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０μｍとなる）。
　ここで、群遅延時間差がΔτとなる構造についてΔ２／Δ１と半径ａ１の関係を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
 とする。図１３は、ＭＦＤが９．８μｍの時に－１．４６ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍにおけるＫ４のΔτ依存性を説明する図である。ここでＫ４は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 の関係を満たす。数２６をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最小のａ１が表され、数２９を数２８に代入し、数２９をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最大のａ１が表される。以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
 なる関係を満たす純石英コアを有するＷ型光ファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数３０を満たすＷ型の純石英コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
　図１４は、曲げ損失がαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓであるとき及び群遅延時間差がΔτ＝１．０ｎｓ／ｋｍであるときのコア半径ａ１に対するΔ１／Δ２の依存性の計算結果を説明する図である。ここでは図７と同様にａ２＝３ａ１とした。本図では、ＭＦＤ＝１０．０μｍである。
　αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下となる構造は図中破線よりａ１が大きい構造、およびΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の実線よりａ１が小さい構造である。よって、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下かつΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となる構造は図中の灰色の領域となる。また、破線のαｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓとなる構造はΔ２／Δ１およびａ１を用いて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 の関係を満たし、実線のΔτが１．０ｎｓ／ｋｍとなる構造は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
 を満たす。
　図１２は、コア半径の設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。ＭＦＤを１０．０μｍとし、コア半径の設計可能範囲が最も大きいΔ２／Δ１のコア半径設計可能範囲である。Δτの低下に伴いコア半径の設計可能範囲は減少し、－１．１４ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０μｍとなる）。
　ここで、群遅延時間差がΔτとなる構造についてΔ２／Δ１と半径ａ１の関係を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 とする。図１６は、ＭＦＤが１０．０μｍの時に－１．１４ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍにおけるＫ５のΔτ依存性を説明する図である。ここでＫ５は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
 の関係を満たす。数３１をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最小のａ１が表され、数３４を数３３に代入し、数３３をａ１について解くことでΔ２／Δ１に対する設計可能な最大のａ１が表される。以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 なる関係を満たす純石英コアを有するＷ型光ファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数３５を満たすＷ型の純石英コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
　図１７は、コア半径ａ１の設計可能範囲のＭＦＤ依存性を説明する図である。Δ２／Δ１＝１．００とし、曲げ損失αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下かつΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以上となるコア半径設計可能範囲である。ＭＦＤの拡大に伴いコア半径の設計可能範囲が減少する。ＭＦＤが１０．１μｍにて、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｎｓ以下かつΔτが１．０ｎｓ／ｋｍ以下を満たすコア半径設計範囲が消滅する（０μｍとなる）。よって、ＭＦＤを９．５μｍ以上、１０．１μｍ以下で設計することが可能である。
　ここで、ＭＦＤに依存する係数Ｋ６を用いて数１７、数２２、数２７におけるコア半径ａ１の設計下限を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
 と表す。図１７は、Ｋ６のＭＦＤ依存性を説明する図である。当該依存性は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
 で表すことができる。
　同様に、ＭＦＤに依存する係数Ｋ７及びＫ８を用いて数２５、数３０、数３５におけるコア半径ａ１の設計上限を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000042
 と表す。図１９は、Ｋ７のＭＦＤ依存性を説明する図である。当該依存性は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000043
 で表すことができる。
　また、図２０は、Ｋ８のＭＦＤ依存性を説明する図である。当該依存性は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000044
 で表すことができる。
　以上より、ＭＦＤが９．５μｍから１０．１μｍにおいて
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000045
 なる関係を満たす純石英コアを有するＷ型光ファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数３５を満たすＷ型の純石英コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「Ｗ型の純石英コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
［実施形態３］
　本実施形態の光通信システムは、光伝送路５０の光ファイバの前記コアの屈折率が純石英ガラスより低いことを特徴とする。
　実施形態１および２では、純石英ガラスをコアとする光ファイバの構造条件について記載した。実施形態１および２で示したＳＩ型およびＷ型構造においてフッ素添加ガラスをコアとしてもよい。この場合、コア屈折率が低下することでより大きなΔτを実現することができ、低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥの適用領域を拡大することができる。
　本実施形態では、フッ素添加ガラスをコアとしたＳＩ型の屈折率分布構造を持つ光ファイバにおいて、低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを実現するコアの設計方法について説明する。
　図２１は、ｍａｓｔｅｒチャネルのコアに求められる特性（半径ａと比屈折率差ΔＦ）を説明する図である。比屈折率差ΔＦは純石英ガラスに対するフッ素添加コアの比屈折率差である。
　パラメータは、波長１．５５μｍにおける群遅延時間差Δτ、波長１．６２５μｍにおける曲げ損失αｂ、カットオフ波長λｃ、および波長１．５５μｍにおけるレイリー散乱損失αＲである。ここで各構造においてＭＦＤが９．５μｍとなるように純石英ガラスに対するクラッドの比屈折率差を調整している。
　汎用ＳＭＦにおけるレイリー散乱損失と同等の０．１７ｄＢ／ｋｍを一点鎖線で示す。コア半径ａが
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000046
 を満たすとき、λｃ＜１．５３μｍおよびαｂ＜２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現できる。また、実線よりΔＦが小さい領域でΔτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍを実現でき、一点鎖線よりΔＦが大きい領域で０．１７ｄＢ／ｋｍ以下のレイリー散乱損失を実現できる。
　数４３のコア半径の範囲でコア半径ａを用いて実線は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000047
 の式で表せる。また一点鎖線は数４３のコア半径の範囲で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000048
 の式で表せる。すなわち
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000049
 においてΔτ＞１．０ｎｓ／ｋｍかつαＲ＜０．１７ｄＢ／ｋｍを実現できる。
　図２１に記載した曲線で囲まれる灰色の領域の構造は、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつΔτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍを可能とする低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを実現できる。
　図２２は、ｍａｓｔｅｒチャネルのΔＦの設計範囲についてのΔτ依存性を説明する図である。図２１において、αＲ＝０．１７ｄＢ／ｋｍかつαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現する構造のΔＦをΔＦ，ｍｉｎとし、αｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓかつ遅延時間差Δτを実現する構造のΔＦをΔＦ，ｍａｘとし、ΔＦ，ｍａｘ－ΔＦ，ｍｉｎをΔτに依存するΔＦの設計可能範囲としている。Δτの低下に伴いΔＦの設計可能範囲は減少し、－１４．７ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０％となる）。
　ここで、群遅延時間差がΔτとなる構造についてΔＦとコア半径ａの関係を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000050
 とする。図２３は、ＭＦＤが９．５μｍの時に－１４．７ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍにおけるＫ９のΔτ依存性を説明する図である。ここでＫ９は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000051
 の関係を満たす。以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000052
 なる関係を満たすフッ素添加コアファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数４９を満たすＳＩ型のフッ素添加コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
　図２４も、ｍａｓｔｅｒチャネルのコアに求められる特性（半径ａと比屈折率差ΔＦ）を説明する図である。本例では、ここで各構造においてＭＦＤが１５．０μｍとなるように純石英ガラスに対するクラッドの比屈折率差を調整している。
　コア半径ａが
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000053
 を満たすとき、λｃ＜１．５３μｍおよびαｂ＜２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現できる。また、実線よりΔＦが小さい領域でΔτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍを実現でき、一点鎖線よりΔＦが大きい領域で０．１７ｄＢ／ｋｍ以下のレイリー散乱損失を実現できる。
　数５０のコア半径の範囲でコア半径ａを用いて実線は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000054
 の式で表せる。また一点鎖線は数５０のコア半径の範囲で
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000055
 の式で表せる。すなわち
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000056
 においてΔτ＜－１ｎｓ／ｋｍかつαＲ＜０．１７ｄＢ／ｋｍを実現できる。
　図２４に記載した曲線で囲まれる灰色の領域の構造は、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつΔτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍを可能とする低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを実現できる。
　図２５は、ｍａｓｔｅｒチャネルのΔＦの設計範囲についてのΔτ依存性を説明する図である。図２５は、ΔＦの設計可能範囲が最も大きいαｂ＝２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓにおけるΔＦ設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。Δτの低下に伴いΔＦの設計可能範囲は減少し、－１８．０ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０％となる）。
　ここで、群遅延時間差がΔτとなる構造についてΔＦとコア半径ａの関係を
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000057
 とする。図２６は、ＭＦＤが１５．０μｍの時に－１８．０ｎｓ／ｋｍ＜Δτ＜－１．０ｎｓ／ｋｍにおけるＫ１０のΔτ依存性を説明する図である。ここでＫ１０は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000058
 の関係を満たす。以上より
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000059
 なる関係を満たすフッ素添加コアファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数５６を満たすＳＩ型のフッ素添加コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
　図２７は、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓとなる設計可能最小コア半径ａｍｉｎのＭＦＤ依存性を説明する図である。ＭＦＤに対してａｍｉｎは線形に上昇する。図２７の実線は以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000060
　図２８は、λｃが１．５３μｍ以下となる設計可能最小コア半径ａｍａｘのＭＦＤ依存性を説明する図である。ＭＦＤに対してａｍａｘは線形に上昇する。図２８の実線は以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000061
　図２９は、αｂが２．０ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓにおける設計可能な最小ΔτｍｉｎのＭＦＤ依存性を説明する図である。Δτｍｉｎは以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000062
　ここでコア半径がａｍｉｎ＜ａ＜ａｍａｘであり、かつ設計する群遅延時間差がΔτｍｉｎ＜Δτ＜－１ｎｓ／ｋｍであるとき、αＲが０．１７ｄＢ／ｋｍとなるΔＦｍｉｎ、およびΔＦｍａｘは、ＭＦＤに依存する係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ１４、Ｋ１５、Ｋ１６、コア半径ａ、および群遅延時間差Δτを用いて以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000064
　図３０は、Ｋ１１のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３０の直線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000065
　図３１は、Ｋ１２のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３１の直線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000066
　図３２は、Ｋ１３のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３２の直線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000067
　図３３は、Ｋ１４のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３３の曲線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000068
　図３４は、Ｋ１５のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３４の曲線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000069
　図３５は、Ｋ１６のＭＦＤ依存性を説明する図である。図３５の曲線はＭＦＤを用いて以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000070
　以上の通り、９．５μｍ以上、１５．０μｍ以下のＭＦＤに対して、コア半径が数５７および数５８で示されるａｍｉｎ＜ａ＜ａｍａｘの領域にあり、設計する群遅延時間差Δτが数５９で示されるΔτｍｉｎを用いてΔτｍｉｎ＜Δτ＜－１ｎｓ／ｋｍであるとき、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000071
 なる関係を満たすフッ素添加コアファイバは、長距離伝送路に適した光学特性を有し、かつ汎用のカットオフシフトファイバに相当するスレーブチャネルに対してΔτ以下の群遅延時間低減を実現できる。このため、このため、数６８を満たすＳＩ型のフッ素添加コアファイバは、１０００ｋｍを超える海底光通信システムをはじめとした長距離伝送路において低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを実現できる。また本実施例の構造を囲むように屈折率がコア領域より低く、クラッド領域より高いジャケットを付与することによってＷ型として設計することも可能である。本実施形態では、スレーブチャネルがＳＩ型の光ファイバである場合を説明するが、スレーブチャネルはＳＩ型の光ファイバ以外でもよい。
　なお、光ケーブル及びテープファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用される光ファイバ心線、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用される光ファイバ心線を意味する。また、マルチコア光ファイバであれば、「ＳＩ型のフッ素添加コアファイバ」とは、マスターチャネルに使用されるコア、「カットオフシフトファイバ」とはスレーブチャネルに使用されるコアを意味する。
［実施形態４］
　本実施形態では低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥを陸上中継システムへ適用領域を拡大可能なフッ素添加コアＳＩ光ファイバについて説明する。陸上中継システムは数１００ｋｍ程度の伝送路長が想定されるため、図１からΔτは－３．４ｎｓ／ｋｍ以下とすることが望ましい。またαｂは汎用のＳＭＦと同等の０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓとすることが望ましい。
　図３６は、ｍａｓｔｅｒチャネルのコアに求められる特性（半径ａと比屈折率差ΔＦ）を説明する図である。
　パラメータは、波長１．５５μｍにおける群遅延時間差Δτ、波長１．６２５μｍにおける曲げ損失αｂ、カットオフ波長λｃ、および波長１．５５μｍにおけるレイリー散乱損失αＲである。ここで各構造においてＭＦＤが９．５μｍとなるように純石英ガラスに対するクラッドの比屈折率差を調整している。
　半径ａが
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000072
 を満たすとき、λｃ＜１．５３μｍおよびαｂ＜０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現できる。また、実線よりΔＦが小さい領域でΔτ＜－３．４ｎｓ／ｋｍを実現でき、一点鎖線よりΔＦが大きい領域で０．１７ｄＢ／ｋｍ以下のレイリー散乱損失を実現できる。
　数６９のコア半径ａの範囲でコア半径ａを用いて実線は数４７及び数４８でΔτ＝－３．４ｎｓ／ｋｍとすることで求められる。一点鎖線は数４５であらわせる。すなわち
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000073
 でΔτ＜－３．４ｎｓ／ｋｍかつαＲ＜０．１７ｄＢ／ｋｍを実現できる。
　図３７は、ｍａｓｔｅｒチャネルのΔＦの設計範囲についてのΔτ依存性を説明する図である。図３７は、ΔＦの設計可能範囲が最も大きいαｂ＝０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓにおけるΔＦ設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。Δτの低下に伴いΔＦの設計可能範囲は減少し、－１４．７ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０％となる）。
　図３８は、ｍａｓｔｅｒチャネルのコアに求められる特性（半径ａと比屈折率差ΔＦ）を説明する図である。本図では、各構造においてＭＦＤが１５．０μｍとなるように純石英ガラスに対するクラッドの比屈折率差を調整している。
　コア半径ａが
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000074
 を満たすとき、λｃ＜１．５３μｍおよびαｂ＜０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓを実現できる。また、実線よりΔＦが小さい領域でΔτ＜－３．４ｎｓ／ｋｍを実現でき、一点鎖線よりΔＦが大きい領域で０．１７ｄＢ／ｋｍ以下のレイリー散乱損失を実現できる。
　数７１のコア半径ａの範囲でコア半径ａを用いて実線は数５４及び数５５でΔτ＝－３．４ｎｓ／ｋｍとすることで求められる。一点鎖線は数７１のコア半径の範囲で数５２で表せる。すなわち
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000075
 でΔτ＜－３．４ｎｓ／ｋｍかつαＲ＜０．１７ｄＢ／ｋｍを実現できる。
　図３９は、ｍａｓｔｅｒチャネルのΔＦの設計範囲についてのΔτ依存性を説明する図である。図３９は、ΔＦの設計可能範囲が最も大きいαｂ＝０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓにおけるΔＦ設計可能範囲のΔτ依存性を説明する図である。Δτの低下に伴いΔＦの設計可能範囲は減少し、－１７．６ｎｓ／ｋｍにて設計範囲が消滅する（０％となる）。
　ここで、λｃが１．５３μｍ以下となるコア半径ａｍａｘは数５８で表すことができる。αｂが０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓとなるコア半径ａｍｉｎのＭＦＤ依存性を図４０に示す。ＭＦＤに対してａｍｉｎは線形に上昇する。図４０の実線は以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000076
　また、図４１は、αｂ＝０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓにおける設計可能な最小ΔτのＭＦＤ依存性を説明する図である。このときΔτｍｉｎは以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000077
 ここでコア半径がａｍｉｎ＜ａ＜ａｍａｘであり、かつ設計する群遅延時間差がΔτｍｉｎ＜Δτ＜－３．４ｎｓ／ｋｍであるとき、αＲが０．１７ｄＢ／ｋｍとなるΔＦｍｉｎ、およびΔＦｍａｘは数６８で表せる。
　本実施形態で説明した構造は低遅延信号を用いたＭＳ－ＣＰＥの適用領域を３００ｋｍ程度まで拡張することができる。また本実施例の構造を囲むように屈折率がコア領域より低く、クラッド領域より高いジャケットを付与することによってＷ型として設計することも可能である。
［実施形態５］
　本実施形態では、光伝送路５０がマルチコア光ファイバである光通信システムを説明する。本実施形態のマルチコア光ファイバは、実施形態１～４で説明したコア構造を少なくとも一つ以上を含む。
（実施例１）
　図４２は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中に正方格子上に２以上の伝送コア（５２、５３）が配置される。そして、その伝送コアのうち少なくとも一つ（コア５２）を実施形態１～４で説明した構造の低遅延コアとすることを特徴とする。本実施例のマルチコア光ファイバではコア５２を低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとし、他のコア５３をｓｌａｖｅチャネルとする。これにより、外乱によるノイズが共通化されるため、光通信システム３００において低遅延チャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを安定的に動作させることができる。
（実施例２）
　図４３は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。
本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中に円環状に２以上の伝送コア（５２、５３）が配置される。そして、その伝送コアのうち少なくとも一つ（コア５２）を実施形態１～４で説明した構造の低遅延コアとすることを特徴とする。本実施例のマルチコアファイバではコア５２を低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとし、他のコア５３をｓｌａｖｅチャネルとする。これにより、外乱によるノイズが共通化されるため、光通信システム３００において低遅延チャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを安定的に動作させることができる。
（実施例３）
　図４４は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。
本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中に六方最密構造状に２以上の伝送コア（５２、５３）が配置される。そして、その伝送コアのうち少なくとも一つ（コア５２）を実施形態１～４で説明した構造の低遅延コアとすることを特徴とする。本実施例のマルチコアファイバではコア５２を低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとし、他のコア５３をｓｌａｖｅチャネルとする。これにより、外乱によるノイズが共通化されるため、光通信システム３００において低遅延チャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを安定的に動作させることができる。
（実施例４）
　図４５は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。
本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中心に、実施形態１～４で説明した伝送コア（コア５２）が配置され、その周囲且つクラッド５１の中に正方格子状に二つ以上の伝送コア５３が配置されていることを特徴とする。本実施例のマルチコアファイバではコア５２を低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとし、他のコア５３をｓｌａｖｅチャネルとする。これにより、外乱によるノイズが共通化されるため、光通信システム３００において低遅延チャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを安定的に動作させることができる。
（実施例５）
　図４６は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。
本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中心に、実施形態１～４で説明した伝送コア（コア５２）が配置され、その周囲且つクラッド５１の中に円環状に２以上の伝送コア５３が配置されていることを特徴とする。本実施例のマルチコアファイバではコア５２を低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとし、他のコア５３をｓｌａｖｅチャネルとする。これにより、外乱によるノイズが共通化されるため、光通信システム３００において低遅延チャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを安定的に動作させることができる。
（実施例６）
　図４７は、低遅延コアを含むマルチコア光ファイバのコア配置例を説明する図である。
本実施例のマルチコア光ファイバは、クラッド５１の中心に、実施形態１～４で説明した伝送コア（コア５２）が配置され、その周囲且つクラッド５１の中に正方格子状に４つの伝送コア５３が配置されていることを特徴とする。コア５２は低遅延ｍａｓｔｅｒチャネル、コア５３はｓｌａｖｅチャネルである。ここで低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルはＳＩ型とし、ｓｌａｖｅチャネルはコア５３の外周に低屈折率層５４を備えるＷ型とする。低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルのコア半径をａｍ１とし、ｓｌａｖｅチャネルのコア半径をａｓ１、低屈折率層半径をａｓ２とする。また、低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとｓｌａｖｅチャネル間距離（コア５２とコア５３の中心間距離）をΛとする。各コアはクラッド５１を共有し、クラッド５１の純石英ガラスに対する比屈折率差をΔｃとする。また、低屈折率層５４の純石英ガラスに対する比屈折率差をΔｄとする。
　図４８は、図４７で説明したマルチコア光ファイバについて、コア間距離Λと低屈折率層屈折率差Δｄの設計領域を説明する図である。
　図４８は、波長１．６２５μｍにおける低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとｓｌａｖｅチャネル間のクロストークＸＴｍ－ｓ、ｓｌａｖｅチャネル間のクロストークＸＴｓ－ｓおよびｓｌａｖｅチャネルにおける漏洩損失αｃのコア間距離Λおよび比屈折率差Δｄ依存性の計算結果である。
　実線はαｃが０．０１ｄＢ／ｋｍ、一点鎖線はＸＴｓ－ｓが－５９ｄＢ／ｋｍ、破線はＸＴｍ－ｓが－５９ｄＢ／ｋｍとなる構造を示す。クロストークＸＴｍ－ｓとＸＴｓ－ｓ双方が－５９ｄＢ／ｋｍの時、１０，０００ｋｍのＱｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ（ＱＰＳＫ）変調の通信を十分な伝送品質で実施できると知られている。ここで、実施形態１で説明した１，０００ｋｍ以上の光伝送システムにおいて低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥを実現可能な光ファイバ構造に基づき、ａｍ１およびΔｃはそれぞれ３．４μｍおよび－０．４％とした。さらに、ａｓ１はｓｌａｖｅチャネルのＭＦＤが波長１．５５μｍにおいて９．５μｍとなるように調整している。ａｓ２は既存のカットオフシフトファイバ（Ｗ型）に基づき３ａｓ１とした。図中の灰色の構造において長距離伝送路で十分な伝送品質と十分な低損失性を両立できる。
　図４９は、図４７で示したマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）構造の一例を説明する表である。低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルのコア５２は、ａｍ１＝３．４μｍ、Δｃ＝－０．４０％とする。ｓｌａｖｅチャネルのコア５３は、ａｓ１＝５．０μｍ、低屈折率層５４は、ａｓ２＝１５．０μｍ、Δｄ＝－０．５５％とする。コア間距離Λ＝３１μｍである。この構造とすることで図４８に示した長距離伝送に適した十分な低ＸＴ性と低損失性のマルチコア光ファイバを実現できる。
　この時、低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルの群遅延時間は４．８７９μｓ／ｋｍ、ｓｌａｖｅチャネルにおける群遅延時間は４．８８３μｓ／ｋｍである。これは低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルとｓｌａｖｅチャネル間の群遅延時間差が４ｎｓ／ｋｍであり、２５０ｋｍ以上の光伝送路で１μｓ以上の伝送遅延時間差を実現できる。
　以上より、本ＭＣＦを光伝送路５０に用いることで２５０ｋｍ以上の距離においても低遅延ｍａｓｔｅｒチャネルを用いたＭＳ－ＣＰＥの光伝送システムを実現可能である。
［付記］
　本発明は、実施形態１から６で説明した光ファイバを光伝送路５０として備える光通信システム３０１である。すなわち、本発明に係る光通信システムは次の通りである。
（１）送信機と受信機とこれらを接続する光伝送路を備えるＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムであって、前記光伝送路の光ファイバは、
　マスターチャネル用の半径ａ（μｍ）のコアと、前記コアに対して比屈折率差Δ（％）であるクラッドとがステップインデックス（ＳＩ）型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ１を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000078
 ただし、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000079
（２）送信機と受信機とこれらを接続する光伝送路を備えるＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムであって、前記光伝送路の光ファイバは、
　マスターチャネル用の半径ａ１（μｍ）のコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアに対して比屈折率差Δ１（％）である低屈折率層と、前記コアに対して比屈折率差Δ２（％）であるクラッドとがＷ型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ３を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000080
 ただし、ＭＦＤは、前記コアのモードフィールド径（μｍ）であり、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000081
（３）上記（１）と（２）に記載の前記光ファイバは、前記コアが純石英ガラスと同等の屈折率であるが、前記コアがフッ素添加ガラスであり、屈折率が純石英ガラスより低くてもよい。
（４）上記（１）に記載の前記光ファイバは、前記コアが純石英ガラスと同等の屈折率であるが、前記コアがフッ素添加ガラスであり、屈折率が純石英ガラスより低く、
　前記半径ａ（μｍ）が数Ｃ４を満たし、
　最小の前記群遅延時間差Δτｍｉｎ（ｎｍ／ｋｍ）が数Ｃ５を満たし、
　前記コアの純石英ガラスに対する比屈折率差ΔＦ（％）が数Ｃ６を満たすことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000082
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000083
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000084
 ただし、ＭＦＤは前記コアのモードフィールド径（μｍ）である。
（５）上記（１）から（４）に記載の光ファイバは、複数のコアを有しており、前記複数のコアの１つが前記マスターチャネル用のコアであることを特徴とする。
　また、本発明は、実施形態１から６で説明した光ファイバの設計方法でもある。すなわち、本発明に係る設計方法は次の通りである（図５３参照。）。
（６）ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバの設計方法であって、
　前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差Δτ（ｎｓ／ｋｍ）を算出すること（ステップＳ０１）、及び
　数Ｃ１より、ステップインデックス（ＳＩ）型の屈折率分布構造の前記光ファイバの、マスターチャネル用のコアの半径ａ（μｍ）と、クラッドの前記コアに対する比屈折率差Δ（％）とを見出すこと（ステップＳ０２）、
を特徴とする。
（７）ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバの設計方法であって、
　前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差Δτ（ｎｓ／ｋｍ）を算出すること（ステップＳ０１）、及び
　数Ｃ３より、Ｗ型の屈折率分布構造の前記光ファイバの、マスターチャネル用のコアの半径ａ１（μｍ）と、前記コアの周囲を取り囲む低屈折率層の前記コアに対する比屈折率差Δ１（％）と、クラッドの前記コアに対する比屈折率差Δ２（％）とを見出すこと（ステップＳ０２）、
を特徴とする。
（８）上記（６）と（７）に記載の前記光ファイバは、前記コアが純石英ガラスと同等の屈折率であるが、前記コアがフッ素添加ガラスであり、屈折率が純石英ガラスより低いことを特徴とする。
（９）上記（６）に記載の前記光ファイバは、前記コアが純石英ガラスと同等の屈折率であるが、前記光ファイバがフッ素添加ガラスであり、前記コアの屈折率が純石英ガラスより低い場合、
　数Ｃ４を満たすように前記半径ａ（μｍ）を見出すこと、
　数Ｃ５を満たすように最小の前記群遅延時間差Δτｍｉｎ（ｎｍ／ｋｍ）を決定すること、及び
　数Ｃ６を満たすように前記コアの純石英ガラスに対する比屈折率差ΔＦ（％）を見出すこと
を特徴とする。
（１０）上記（６）から（９）に記載の前記光ファイバが複数のコアを有している場合、前記複数のコアの１つが前記マスターチャネル用のコアとすることを特徴とする。
１１：送信機
１２：受信機
５０：光伝送路（光ファイバ）
５１：クラッド
５２：マスターチャネル用コア
５３：スレーブチャネル用コア
５４：低屈折率層
３０１：光通信システム

Claims (5)

  1. 　ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバであって、
    　マスターチャネル用の半径ａ（μｍ）のコアと、前記コアに対して比屈折率差Δ（％）であるクラッドとがステップインデックス（ＳＩ）型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ１を満たすことを特徴とする光ファイバ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     ただし、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  2. 　ＭＳ－ＣＰＥ伝送方式の光通信システムが備える光ファイバであって、
    　マスターチャネル用の半径ａ１（μｍ）のコアと、前記コアの周囲を取り囲み、前記コアに対して比屈折率差Δ１（％）である低屈折率層と、前記コアに対して比屈折率差Δ２（％）であるクラッドとがＷ型の屈折率分布構造であり、且つ数Ｃ３を満たすことを特徴とする光ファイバ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     ただし、ＭＦＤは、前記コアのモードフィールド径（μｍ）であり、Δτ（ｎｓ／ｋｍ）は、前記マスターチャネルとスレーブチャネルとの群遅延時間差であり、前記光通信システムの前記マスターチャネルと前記スレーブチャネルで光信号を伝送したときの信号到達時間差ｓ（μｓ）、及び前記光信号の伝送距離Ｌ（ｋｍ）としたとき、数Ｃ２を満たす値である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  3. 　前記コアの屈折率が純石英ガラスより低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ。
  4. 　前記コアの屈折率が純石英ガラスより低く、
    　前記半径ａ（μｍ）が数Ｃ４を満たし、
    　最小の前記群遅延時間差Δτｍｉｎ（ｎｍ／ｋｍ）が数Ｃ５を満たし、
    　前記コアの純石英ガラスに対する比屈折率差ΔＦ（％）が数Ｃ６を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     ただし、ＭＦＤは前記コアのモードフィールド径（μｍ）である。
  5. 　複数のコアを有しており、
    　前記複数のコアの１つが前記マスターチャネル用のコアであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバ。
PCT/JP2021/000073 2021-01-05 2021-01-05 光ファイバ WO2022149182A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180085812.9A CN116710822A (zh) 2021-01-05 2021-01-05 光纤
US18/267,917 US20240061168A1 (en) 2021-01-05 2021-01-05 Optical fiber
PCT/JP2021/000073 WO2022149182A1 (ja) 2021-01-05 2021-01-05 光ファイバ
EP21917410.9A EP4276503A1 (en) 2021-01-05 2021-01-05 Optical fiber
JP2022573813A JPWO2022149182A1 (ja) 2021-01-05 2021-01-05

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/000073 WO2022149182A1 (ja) 2021-01-05 2021-01-05 光ファイバ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022149182A1 true WO2022149182A1 (ja) 2022-07-14

Family

ID=82358107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/000073 WO2022149182A1 (ja) 2021-01-05 2021-01-05 光ファイバ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240061168A1 (ja)
EP (1) EP4276503A1 (ja)
JP (1) JPWO2022149182A1 (ja)
CN (1) CN116710822A (ja)
WO (1) WO2022149182A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1039155A (ja) * 1996-04-15 1998-02-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 分散補償ファイバ及びそれを含む光伝送システム
JP2007504080A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバおよびその製造方法と装置
JP2017526601A (ja) * 2014-07-10 2017-09-14 コーニング インコーポレイテッド 高塩素含有量の低減衰光ファイバー
WO2018159146A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2019009284A1 (ja) * 2017-07-03 2019-01-10 日本電信電話株式会社 光ファイバ及び光伝送システム
US20190049660A1 (en) * 2017-08-08 2019-02-14 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber with a chlorine doped core and offset trench
WO2020162406A1 (ja) * 2019-02-05 2020-08-13 古河電気工業株式会社 光ファイバ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1039155A (ja) * 1996-04-15 1998-02-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 分散補償ファイバ及びそれを含む光伝送システム
JP2007504080A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバおよびその製造方法と装置
JP2017526601A (ja) * 2014-07-10 2017-09-14 コーニング インコーポレイテッド 高塩素含有量の低減衰光ファイバー
WO2018159146A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 住友電気工業株式会社 光ファイバ
WO2019009284A1 (ja) * 2017-07-03 2019-01-10 日本電信電話株式会社 光ファイバ及び光伝送システム
US20190049660A1 (en) * 2017-08-08 2019-02-14 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber with a chlorine doped core and offset trench
WO2020162406A1 (ja) * 2019-02-05 2020-08-13 古河電気工業株式会社 光ファイバ

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEUER, M. D. ET AL.: "Joint Digital Signal Processing Receivers for Spatial Superchannels", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 24, no. 21, 19 October 2012 (2012-10-19), pages 1957 - 1960, XP011488492, DOI: 10.1109/LPT.2012.2220672 *
SAGAE, Y. ET AL.: "MULTI-FUNCTIONAL MULTI-CORE FIBRE BASED LONG-HAUL TRANSMISSION SYSTEM WITH LOWER DSP COMPLEXITY", 45TH EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION 2019, 22 September 2019 (2019-09-22), pages 1 - 4, XP055958122 *
V. BOBROVSS. SPOLITISG. IVANOVS: "Latency causes and reduction in optical metro networks", PROCEEDINGS IN SPIE, vol. 9009, 2014, pages 90080C
VJACESLAVS, B ET AL.: "Latency causes and reduction in optical metro networks", PROCEEDINGS OF SPIE, OPTICAL METRO NETWORKS AND SHORT-HAUL SYSTEMS VI, vol. 9008, 1 February 2014 (2014-02-01), pages 1 - 11, XP060035382 *
Y. SAGAET. MATSUIT. SAKAMOTOK. NAKAJIMA: "Multi-functional multi-core fibre based long-haul transmission system with lower DSP complexity", ECOC, 2019, pages 1 - 4
ZHOU, S. L. WOODWARDR. ISAACB. ZHUT. F. TAUNAYM. FISHTEYNJ. M. FINIM. F. YAN: "Joint Digital Signal Processing Receivers for Spatial Superchannels", PHOTON.

Also Published As

Publication number Publication date
EP4276503A1 (en) 2023-11-15
US20240061168A1 (en) 2024-02-22
JPWO2022149182A1 (ja) 2022-07-14
CN116710822A (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8737793B2 (en) Multi-core optical fiber and method of manufacturing the same
US7519255B2 (en) Optical fiber
US20120134637A1 (en) Multi-core optical fiber and method of manufacturing the same
WO2010119930A1 (ja) マルチコア光ファイバ
US8315494B2 (en) Optical fiber
JP4527192B2 (ja) 波長分散勾配が小さい光ファイバ
US7773845B2 (en) Optical fiber and optical-fiber transmission line
JP7172634B2 (ja) マルチコア光ファイバ及び設計方法
CN110109219B (zh) 一种低串扰弱耦合空分复用光纤
US7099545B2 (en) Single-mode optical fiber
JP6265960B2 (ja) 光ファイバおよび光伝送システム
JP6671389B2 (ja) 極低減衰の単一モード光ファイバ
WO2022149182A1 (ja) 光ファイバ
JP6258618B2 (ja) マルチコア光ファイバ
WO2019138848A1 (en) Optical fiber, coated optical fiber, and optical transmission system
JP5384200B2 (ja) 海底用光ファイバ伝送システム
JP6048890B2 (ja) 光ファイバ
JP4568485B2 (ja) シングルモード光ファイバ並びに光通信システム
JP4481014B2 (ja) 光ファイバ伝送路
WO2024013876A1 (ja) マルチコア光ファイバ及び設計方法
CN220553007U (zh) 多芯光纤及光通信系统
CN112099133B (zh) 一种具有斜坡型折射率分布的弱耦合少模光纤
JP2000275461A (ja) 分散シフト光ファイバ
JP2023036400A (ja) マルチコア光ファイバ及び光伝送システム
JP2003270469A (ja) 高い良度指数を有する分散−補正ファイバ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21917410

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022573813

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18267917

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180085812.9

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021917410

Country of ref document: EP

Effective date: 20230807