JP2001281490A - 光通信システムにおける分散管理のための超小型構造光ファイバ - Google Patents
光通信システムにおける分散管理のための超小型構造光ファイバInfo
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- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
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- G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
- G02B6/02266—Positive dispersion fibres at 1550 nm
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 分散補償を成し遂げるための超小型構造光フ
ァイバを提供すること。 【解決手段】 光ファイバシステムは、光送信機と、光
受信機と、送信機と受信機とを互いに光結合する光ファ
イバ伝送路とを有する。伝送路は、約１３００ｎｍより
も大きい動作波長λ0で負の分散を有す第１のセクショ
ンと、超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）を有する第２の
セクションとを備える。ＭＯＦは、λ0で比較的大きな
異常分散を有し、第１のセクションにおいて蓄積される
負の分散を補償するのに十分な長さを有する。ＭＯＦ
は、コア領域の円周上に毛細管状の空気孔が配置された
内部クラッド領域を有する。
ァイバを提供すること。 【解決手段】 光ファイバシステムは、光送信機と、光
受信機と、送信機と受信機とを互いに光結合する光ファ
イバ伝送路とを有する。伝送路は、約１３００ｎｍより
も大きい動作波長λ0で負の分散を有す第１のセクショ
ンと、超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）を有する第２の
セクションとを備える。ＭＯＦは、λ0で比較的大きな
異常分散を有し、第１のセクションにおいて蓄積される
負の分散を補償するのに十分な長さを有する。ＭＯＦ
は、コア領域の円周上に毛細管状の空気孔が配置された
内部クラッド領域を有する。
Description
【０００１】
【関連出願の相互参照】本願は、２０００年３月４日付
けで提出され、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆ Ｍｕ
ｌｔｉｍｏｄｏ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｏｐ
ｔｉｃａｌＦｉｂｅｒｓ”という名称の出願（Ｒａｎｋ
ａ３−１３）と同時に提出された仮出願第６０／１８
６、９５１号からの優先権を主張する。
けで提出され、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆ Ｍｕ
ｌｔｉｍｏｄｏ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｏｐ
ｔｉｃａｌＦｉｂｅｒｓ”という名称の出願（Ｒａｎｋ
ａ３−１３）と同時に提出された仮出願第６０／１８
６、９５１号からの優先権を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、光ファイ
バシステムにおける分散管理に関し、特に、分散補償を
成し遂げるための超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）の使
用に関する。
バシステムにおける分散管理に関し、特に、分散補償を
成し遂げるための超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）の使
用に関する。
【０００３】
【従来の技術】高ビットレートの光伝送システムでは、
伝送ファイバの分散によって引き起こされるパルス広が
りおよび歪みを補正するために定期的な分散補償が必要
である。多重増幅器のスパンにわたって蓄積される分散
は、最大データ伝送レートを制限し得ることが頻繁にあ
る。本明細書に参考のために援用するＡｇｒａｗａｌ、
Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｃｈ．９、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ
＆ Ｓｏｎｓ （１９９７）を参照のこと。分散による
システム性能の限定を最小限に抑えるために、単一の波
長システムは、伝送ファイバスパンのゼロ分散波長付近
で動作するようにされ得る。最先端の多重波長システム
では、このタイプの動作は、高帯域スペクトル伝送、お
よび長いファイバスパンのゼロ分散波長付近で動作する
場合の多重波長間で発生する有害な非線形効果のために
可能ではない。深刻な非線形障害を避けるために、１５
５０ｎｍ範囲の高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）シス
テム用に設計されたファイバは、通常、地上システムに
対して＋２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍと＋６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍと
の間の分散値Ｄを有し、海中システムに対して−２ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍから−１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散値Ｄを
有する。地上システムでは、各伝送スパンにわたって蓄
積される分散は、通常、スパンの分散と同等の大きさ
で、反対の符号のネット分散を提供する分散補償ファイ
バのセクションを用いることによって補償される。１５
５０ｎｍにおける異常分散値Ｄ〜−８０ｐｓ／ｎｍ−ｋ
ｍを有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）は、８０ｋｍの
伝送スパンを補償するためにわずか約１０ｋｍのＤＣＦ
を必要とするだけで容易に成し遂げられる。本明細書で
参考のために援用するＶｅｎｇｓａｒｋａｒら、Ｏｐｔ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔ．、１８巻、１１号、９２４から９２
６頁（１９９３年６月）を参照のこと。
伝送ファイバの分散によって引き起こされるパルス広が
りおよび歪みを補正するために定期的な分散補償が必要
である。多重増幅器のスパンにわたって蓄積される分散
は、最大データ伝送レートを制限し得ることが頻繁にあ
る。本明細書に参考のために援用するＡｇｒａｗａｌ、
Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｃｈ．９、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ
＆ Ｓｏｎｓ （１９９７）を参照のこと。分散による
システム性能の限定を最小限に抑えるために、単一の波
長システムは、伝送ファイバスパンのゼロ分散波長付近
で動作するようにされ得る。最先端の多重波長システム
では、このタイプの動作は、高帯域スペクトル伝送、お
よび長いファイバスパンのゼロ分散波長付近で動作する
場合の多重波長間で発生する有害な非線形効果のために
可能ではない。深刻な非線形障害を避けるために、１５
５０ｎｍ範囲の高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）シス
テム用に設計されたファイバは、通常、地上システムに
対して＋２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍと＋６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍと
の間の分散値Ｄを有し、海中システムに対して−２ｐｓ
／ｎｍ−ｋｍから−１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散値Ｄを
有する。地上システムでは、各伝送スパンにわたって蓄
積される分散は、通常、スパンの分散と同等の大きさ
で、反対の符号のネット分散を提供する分散補償ファイ
バのセクションを用いることによって補償される。１５
５０ｎｍにおける異常分散値Ｄ〜−８０ｐｓ／ｎｍ−ｋ
ｍを有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）は、８０ｋｍの
伝送スパンを補償するためにわずか約１０ｋｍのＤＣＦ
を必要とするだけで容易に成し遂げられる。本明細書で
参考のために援用するＶｅｎｇｓａｒｋａｒら、Ｏｐｔ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔ．、１８巻、１１号、９２４から９２
６頁（１９９３年６月）を参照のこと。
【０００４】一方、標準的なシリカ光ファイバ内で成し
遂げられ得る最大の正の分散値は、〜１２９０ｎｍで０
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから１５５０ｎｍで２０ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍまでの範囲にある、シリカ材料分散の値に限定され
る。従来の光ファイバは、ネット分散が、この値よりも
かなり低くなり、この値よりも高くならないように設計
され得る。この制限は、蓄積される分散Ｄが負である場
合にファイバスパンを補償するために用いられる標準的
なファイバに固有である。シリカファイバは、〜１２９
０ｎｍを上回る波長のみを補償し、成し遂げられ得る正
の分散の比較的小さな最大値のために長いファイバが必
要である。１５５０ｎｍでＤＷＤＭシステムにおいて用
いるために現在設けられているファイバは、〜１４５０
ｎｍ未満の規定の（負の）Ｄを有し、より短い波長で
は、分散補償に対する実用的な広帯域ファイバの解決法
はない。例えば、Ｄ＝−１０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを有
するＴｒｕｅＷａｖｅ（商品名）（Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標）ファイバの８
０ｋｍスパンにわたって１３５０ｎｍで動作するシステ
ムは、蓄積される分散を補償するために４０ｋｍを超え
る標準的なファイバを必要とし、分散スロープを補償す
ることはできない。
遂げられ得る最大の正の分散値は、〜１２９０ｎｍで０
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから１５５０ｎｍで２０ｐｓ／ｎｍ−
ｋｍまでの範囲にある、シリカ材料分散の値に限定され
る。従来の光ファイバは、ネット分散が、この値よりも
かなり低くなり、この値よりも高くならないように設計
され得る。この制限は、蓄積される分散Ｄが負である場
合にファイバスパンを補償するために用いられる標準的
なファイバに固有である。シリカファイバは、〜１２９
０ｎｍを上回る波長のみを補償し、成し遂げられ得る正
の分散の比較的小さな最大値のために長いファイバが必
要である。１５５０ｎｍでＤＷＤＭシステムにおいて用
いるために現在設けられているファイバは、〜１４５０
ｎｍ未満の規定の（負の）Ｄを有し、より短い波長で
は、分散補償に対する実用的な広帯域ファイバの解決法
はない。例えば、Ｄ＝−１０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを有
するＴｒｕｅＷａｖｅ（商品名）（Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．の商標）ファイバの８
０ｋｍスパンにわたって１３５０ｎｍで動作するシステ
ムは、蓄積される分散を補償するために４０ｋｍを超え
る標準的なファイバを必要とし、分散スロープを補償す
ることはできない。
【０００５】超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）は、近
年、簡単な構造に対する１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも
大きなピーク値を有する〜７００ｎｍを上回る波長に対
して、異常分散（正のＤ）の大きな値を示すことが示さ
れている。１９９９年５月１７日に提出され、２０００
年８月１日にＪ．Ｋ．ＲａｎｋａおよびＲ．Ｓ．Ｗｉｎ
ｄｅｌｅｒ （以後、Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特
許と呼ぶ）に発行された米国特許第６、０９７、８７０
号、およびＪ．Ｋ．ＲａｎｋａらのＯｐｔｉｃｓＬｅｔ
ｔ．、第２５巻１号、２５〜２７頁（２０００年１月）
を参照のこと。本明細書では、これらの文献を参考のた
めに援用する。しかし、１３００ｎｍを上回る波長での
このタイプのＭＯＦ設計の分散は、文献では議論されて
いない。
年、簡単な構造に対する１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも
大きなピーク値を有する〜７００ｎｍを上回る波長に対
して、異常分散（正のＤ）の大きな値を示すことが示さ
れている。１９９９年５月１７日に提出され、２０００
年８月１日にＪ．Ｋ．ＲａｎｋａおよびＲ．Ｓ．Ｗｉｎ
ｄｅｌｅｒ （以後、Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特
許と呼ぶ）に発行された米国特許第６、０９７、８７０
号、およびＪ．Ｋ．ＲａｎｋａらのＯｐｔｉｃｓＬｅｔ
ｔ．、第２５巻１号、２５〜２７頁（２０００年１月）
を参照のこと。本明細書では、これらの文献を参考のた
めに援用する。しかし、１３００ｎｍを上回る波長での
このタイプのＭＯＦ設計の分散は、文献では議論されて
いない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するものであり、その目的は、分散補償を成し遂げ
るための超小型構造光ファイバを提供することである。
解決するものであり、その目的は、分散補償を成し遂げ
るための超小型構造光ファイバを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
ると、光ファイバシステムは、光送信機と、光受信機
と、送信機と受信機とを互いに光結合する光ファイバ伝
送路とを有する。伝送路は、約１３００ｎｍよりも大き
い動作波長λ0で負の分散を有す第１のセクションと、
ＭＯＦを有する第２のセクションとを備える。ＭＯＦ
は、λ0で比較的大きな異常分散を有し、第１のセクシ
ョンにおいて蓄積される負の分散を補償するのに十分な
長さを有する。１つの実施形態では、ＭＯＦは、コア
と、コアを囲む少なくとも１つの層の空気孔を有する低
指数クラッディングとを有し、コアの直径は約８μｍ未
満であり、コアとクラッディングとの間の有効屈折率の
差は約０．１（１０％）よりも大きいことを特徴とす
る。好ましくは、クラッディングは、２層以下の空気孔
を含み、隣接する空気孔の最も近接した縁部間の距離は
約１μｍ未満である。このようなファイバはマルチモー
ドであるが、ファイバに入射する光（即ち、光放射線）
は、基本モードで開始し、そのモードのままで案内され
る。
ると、光ファイバシステムは、光送信機と、光受信機
と、送信機と受信機とを互いに光結合する光ファイバ伝
送路とを有する。伝送路は、約１３００ｎｍよりも大き
い動作波長λ0で負の分散を有す第１のセクションと、
ＭＯＦを有する第２のセクションとを備える。ＭＯＦ
は、λ0で比較的大きな異常分散を有し、第１のセクシ
ョンにおいて蓄積される負の分散を補償するのに十分な
長さを有する。１つの実施形態では、ＭＯＦは、コア
と、コアを囲む少なくとも１つの層の空気孔を有する低
指数クラッディングとを有し、コアの直径は約８μｍ未
満であり、コアとクラッディングとの間の有効屈折率の
差は約０．１（１０％）よりも大きいことを特徴とす
る。好ましくは、クラッディングは、２層以下の空気孔
を含み、隣接する空気孔の最も近接した縁部間の距離は
約１μｍ未満である。このようなファイバはマルチモー
ドであるが、ファイバに入射する光（即ち、光放射線）
は、基本モードで開始し、そのモードのままで案内され
る。
【０００８】本発明は、その様々な特徴および利点と共
に、添付の図面を考慮した以下のさらに詳細な説明から
容易に理解され得る。
に、添付の図面を考慮した以下のさらに詳細な説明から
容易に理解され得る。
【０００９】明確および説明のため、図１、図２および
図４は、一律の縮尺に従っていない。
図４は、一律の縮尺に従っていない。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下の説明は３つのセクションに
分かれる。第１に、超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）の
一般的な設計を説明し、第２に、ＭＯＦを約１３００ｎ
ｍを上回る波長で比較的大きな異常分散（正のＤ）を生
成するのに適したものにする一般的な設計の改変を説明
し、第３に、このようなファイバの応用について議論す
る。
分かれる。第１に、超小型構造光ファイバ（ＭＯＦ）の
一般的な設計を説明し、第２に、ＭＯＦを約１３００ｎ
ｍを上回る波長で比較的大きな異常分散（正のＤ）を生
成するのに適したものにする一般的な設計の改変を説明
し、第３に、このようなファイバの応用について議論す
る。
【００１１】超小型構造ファイバ設計 ここで図１を参照しながら、Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌ
ｅｒ特許（上述）において記載されるタイプのＭＯＦ１
０の概略的な断面を示す。コアは、内部クラッディング
１４および外部クラッディング１６によって囲まれてい
る。コアは、ドーピングされていてもいなくてもよく、
固体または液体であり、複屈折または非複屈折であり得
る。コアは、様々な形状（例えば、実質的に円形または
楕円）をとり得る。内部クラッディング１４の有効屈折
率は、ファイバの長軸に沿って下方に伝播する放射線の
指数案内を提供するために、コアの有効屈折率よりも低
くなっている。一方、外部クラッディング１６は、ファ
イバに強度を提供する。内部クラッディング１４は、内
部クラッディングの有効屈折率を低下させ、コア内で伝
播する放射線の指数案内を提供するように作用する多数
の比較的低い指数のクラッディング特長部１４．１を有
する。例示的には、これらの特徴部は、円形断面を有
し、例えばガラスのより高い指数マトリクスで形成され
る毛細管状の空気孔を構成する。通常、コアおよび外部
クラッディングもガラスで形成され、ガラスは通常シリ
カである。しかし、外部クラッディングは、内部クラッ
ディングに設計されるタイプの特徴部を含む必要はな
い。
ｅｒ特許（上述）において記載されるタイプのＭＯＦ１
０の概略的な断面を示す。コアは、内部クラッディング
１４および外部クラッディング１６によって囲まれてい
る。コアは、ドーピングされていてもいなくてもよく、
固体または液体であり、複屈折または非複屈折であり得
る。コアは、様々な形状（例えば、実質的に円形または
楕円）をとり得る。内部クラッディング１４の有効屈折
率は、ファイバの長軸に沿って下方に伝播する放射線の
指数案内を提供するために、コアの有効屈折率よりも低
くなっている。一方、外部クラッディング１６は、ファ
イバに強度を提供する。内部クラッディング１４は、内
部クラッディングの有効屈折率を低下させ、コア内で伝
播する放射線の指数案内を提供するように作用する多数
の比較的低い指数のクラッディング特長部１４．１を有
する。例示的には、これらの特徴部は、円形断面を有
し、例えばガラスのより高い指数マトリクスで形成され
る毛細管状の空気孔を構成する。通常、コアおよび外部
クラッディングもガラスで形成され、ガラスは通常シリ
カである。しかし、外部クラッディングは、内部クラッ
ディングに設計されるタイプの特徴部を含む必要はな
い。
【００１２】内部クラッディング特長部の少なくとも１
つの比較的薄い「層」は、コアの円周上にコアを包むよ
うに配置され、高密度に集積された多角形を形成する。
Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特許は、「薄い」という
ことを、特徴部の最も外側の周囲境界が、コアの最も外
側の周囲境界から約１０から約３０μｍ未満であること
を意味するものとして定義する。約１０から約３０μｍ
を超える特徴部は、可視から近赤外にわたる波長として
Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特許に定義されるｖｉｓ
−ｎｉｒ波長で放射モードを指数案内する際に重要な役
割を果たさない。単一の層の特徴部の場合、２つの境界
間の距離は、特徴部のサイズ（例えば、直径）とほぼ等
しい。図２は、特徴部が空気孔であり、空気孔の断面に
よって形成されるパターンが六辺形であり、空気孔間の
間隙スペースおよびコアがシリカを含む場合のためのこ
のような単一層設計を例示する。例示的に、および本発
明の実施形態に応用されるように、空気孔およびコア
は、実質的に円形であり、有効コア直径は約０．５から
８μｍ（例えば、２から４μｍ）であり、有効なコア面
積は約０．２から５０μｍ2であり、空気孔の直径は約
０．５から７μｍ（例えば、１．８から３．６μｍ）で
あり、空気孔の中心間空間ｄ1は、約０．５から７μｍ
（例えば、１．６μｍ）である。ファイバの共通な外径
は約１２５μｍである。但し、他のサイズも適切であ
る。Δは比較的大きく、例示的には、約＞１０％から３
０％であり、ここで、Δ＝（ｎeff,core−ｎeff,clad）
／ｎeff,co re（パーセントで表される）。このタイプの
ＭＯＦは、単一モードまたはマルチモードであり得る。
つの比較的薄い「層」は、コアの円周上にコアを包むよ
うに配置され、高密度に集積された多角形を形成する。
Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特許は、「薄い」という
ことを、特徴部の最も外側の周囲境界が、コアの最も外
側の周囲境界から約１０から約３０μｍ未満であること
を意味するものとして定義する。約１０から約３０μｍ
を超える特徴部は、可視から近赤外にわたる波長として
Ｒａｎｋａ−Ｗｉｎｄｅｌｅｒ特許に定義されるｖｉｓ
−ｎｉｒ波長で放射モードを指数案内する際に重要な役
割を果たさない。単一の層の特徴部の場合、２つの境界
間の距離は、特徴部のサイズ（例えば、直径）とほぼ等
しい。図２は、特徴部が空気孔であり、空気孔の断面に
よって形成されるパターンが六辺形であり、空気孔間の
間隙スペースおよびコアがシリカを含む場合のためのこ
のような単一層設計を例示する。例示的に、および本発
明の実施形態に応用されるように、空気孔およびコア
は、実質的に円形であり、有効コア直径は約０．５から
８μｍ（例えば、２から４μｍ）であり、有効なコア面
積は約０．２から５０μｍ2であり、空気孔の直径は約
０．５から７μｍ（例えば、１．８から３．６μｍ）で
あり、空気孔の中心間空間ｄ1は、約０．５から７μｍ
（例えば、１．６μｍ）である。ファイバの共通な外径
は約１２５μｍである。但し、他のサイズも適切であ
る。Δは比較的大きく、例示的には、約＞１０％から３
０％であり、ここで、Δ＝（ｎeff,core−ｎeff,clad）
／ｎeff,co re（パーセントで表される）。このタイプの
ＭＯＦは、単一モードまたはマルチモードであり得る。
【００１３】好ましい実施形態 約１３００ｎｍを超える波長（例えば、約１２００から
１７００ｎｍの波長範囲）で比較的大きな異常分散（例
えば、＞２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）を示すために、本発明
の１つの実施形態によるＭＯＦは、約８μｍ未満の直径
を有するコアを含み、コアと内部クラッディングとの間
の有効屈折率差は、約０．１（１０％）よりも大きい。
好ましくは、内部クラッディングは、２層以下の空気孔
を含み、隣接した空気孔の最も近接した縁部間の距離ｄ
2は、約１μｍ未満である。このようなファイバはマル
チモードであるが、ファイバに入射する光（即ち、光放
射線）は、基本モードで開始し、そのモードのまま案内
される。
１７００ｎｍの波長範囲）で比較的大きな異常分散（例
えば、＞２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）を示すために、本発明
の１つの実施形態によるＭＯＦは、約８μｍ未満の直径
を有するコアを含み、コアと内部クラッディングとの間
の有効屈折率差は、約０．１（１０％）よりも大きい。
好ましくは、内部クラッディングは、２層以下の空気孔
を含み、隣接した空気孔の最も近接した縁部間の距離ｄ
2は、約１μｍ未満である。このようなファイバはマル
チモードであるが、ファイバに入射する光（即ち、光放
射線）は、基本モードで開始し、そのモードのまま案内
される。
【００１４】図３は、本発明の例示的な実施形態によ
る、約１．２から１．７μｍの波長範囲で比較的大きな
異常分散を提供する、異なるコア径を有する２つのシリ
カＭＯＦの計算された分散プロファイルを示す。ＭＯＦ
の１つは、約２μｍのコア径（図３の円）、約１．８μ
ｍの空気孔径、約２７％のΔ、約０．１μｍのｄ2を有
するのに対して、他のＭＯＦは、約４μｍのコア径（図
３の四角）、約３．６μｍの空気孔径、約２７％のΔ、
および約０．２μｍのｄ2を有していた。バルクシリカ
の分散プロファイル（破線）および例示的なシリカＴｒ
ｕｅＷａｖｅ（商品名）ファイバ（ダイアモンド形）は
比較のために示される。ＴｒｕｅＷａｖｅ（商品名）フ
ァイバのコアは、約０．００５３のΔ、約５のアルフ
ァ、および約３．５μｍの半径を有していた。ダウンド
ープされた（down-doped）リング（約−０．００１７の
Δおよび約５．４μｍの半径を有する）はコアを囲み、
アプドープされた（up-doped）リング（約０．００１２
のΔおよび約７．９μｍの半径を有する）はダウンドー
プされたリングを囲んでいた。
る、約１．２から１．７μｍの波長範囲で比較的大きな
異常分散を提供する、異なるコア径を有する２つのシリ
カＭＯＦの計算された分散プロファイルを示す。ＭＯＦ
の１つは、約２μｍのコア径（図３の円）、約１．８μ
ｍの空気孔径、約２７％のΔ、約０．１μｍのｄ2を有
するのに対して、他のＭＯＦは、約４μｍのコア径（図
３の四角）、約３．６μｍの空気孔径、約２７％のΔ、
および約０．２μｍのｄ2を有していた。バルクシリカ
の分散プロファイル（破線）および例示的なシリカＴｒ
ｕｅＷａｖｅ（商品名）ファイバ（ダイアモンド形）は
比較のために示される。ＴｒｕｅＷａｖｅ（商品名）フ
ァイバのコアは、約０．００５３のΔ、約５のアルフ
ァ、および約３．５μｍの半径を有していた。ダウンド
ープされた（down-doped）リング（約−０．００１７の
Δおよび約５．４μｍの半径を有する）はコアを囲み、
アプドープされた（up-doped）リング（約０．００１２
のΔおよび約７．９μｍの半径を有する）はダウンドー
プされたリングを囲んでいた。
【００１５】データが示すように、本発明の１つの実施
形態による４μｍのコアを有するＭＯＦは、この波長範
囲において約５０から１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの異常分
散を示し得る。さらに、このような分散の量は、コア直
径をより小さくすることによってかなり増加し得る。従
って、２μｍのコアを有するＭＯＦは、同じ波長範囲に
おいて約１７５から２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの異常分散
を示し得る。
形態による４μｍのコアを有するＭＯＦは、この波長範
囲において約５０から１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの異常分
散を示し得る。さらに、このような分散の量は、コア直
径をより小さくすることによってかなり増加し得る。従
って、２μｍのコアを有するＭＯＦは、同じ波長範囲に
おいて約１７５から２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの異常分散
を示し得る。
【００１６】一般に、本発明によるＭＯＦは、シリカガ
ラスのほぼ最大分散である２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを超え
る異常分散を有するように容易に設計され得る。
ラスのほぼ最大分散である２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを超え
る異常分散を有するように容易に設計され得る。
【００１７】応用 図４に示すように、通信システム８０は、光送信機８２
と利用デバイス８４との間に通信リンクを提供する光フ
ァイバを含む。送信機は、通常、レーザをベースとした
送信機である。利用デバイスは、端末機器、光受信機、
光検出器、光増幅器等であり得る。リンクは、第１のフ
ァイバセクション８６を第２のファイバセクション８９
に結合する、光増幅器、結合器、マルチプレクサ、アイ
ソレータ等の当該技術分野で周知の１つまたはそれ以上
の光学デバイス８８を有し得る。本発明の１つの実施形
態によると、セグメントの少なくとも１つ（例えば、セ
グメント８６）は、約１３００ｎｍを超える波長λ0で
負の分散を有する単一モードの光ファイバ（例えば、標
準的な光ファイバ）を有し、少なくとも１つのセグメン
ト（例えば、セグメント８９）は、λ0において異常分
散を有する、本発明の１つの実施形態によるＭＯＦを備
え、送信機は、λ0において少なくとも１つの成分を有
する信号を生成する光源（例えば、レーザ）を有する。
例示的には、セグメント８６は、比較的小さな負の分散
を有する傾向がある比較的長いスパンの標準的なファイ
バを有するが、スパンの全長（例えば、５０ｋｍ）にわ
たって、セグメント内に蓄積された分散は非常に大きく
（例えば、−１００ｐｓ／ｎｍ）なり得る。しかし、セ
グメント８９は、比較的高い異常分散（例えば、１００
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）を有する比較的短いスパンのＭＯＦ
であり得るため、わずか１ｋｍの長さのＭＯＦにおいて
蓄積されたすべての分散を補償することが可能である。
実用的な補償を成し遂げるためには、蓄積された負の分
散が正確に０に低減される必要はなく、システムの規格
に応じて、わずかに下回る補償または上回る補償は許容
可能であり得る。
と利用デバイス８４との間に通信リンクを提供する光フ
ァイバを含む。送信機は、通常、レーザをベースとした
送信機である。利用デバイスは、端末機器、光受信機、
光検出器、光増幅器等であり得る。リンクは、第１のフ
ァイバセクション８６を第２のファイバセクション８９
に結合する、光増幅器、結合器、マルチプレクサ、アイ
ソレータ等の当該技術分野で周知の１つまたはそれ以上
の光学デバイス８８を有し得る。本発明の１つの実施形
態によると、セグメントの少なくとも１つ（例えば、セ
グメント８６）は、約１３００ｎｍを超える波長λ0で
負の分散を有する単一モードの光ファイバ（例えば、標
準的な光ファイバ）を有し、少なくとも１つのセグメン
ト（例えば、セグメント８９）は、λ0において異常分
散を有する、本発明の１つの実施形態によるＭＯＦを備
え、送信機は、λ0において少なくとも１つの成分を有
する信号を生成する光源（例えば、レーザ）を有する。
例示的には、セグメント８６は、比較的小さな負の分散
を有する傾向がある比較的長いスパンの標準的なファイ
バを有するが、スパンの全長（例えば、５０ｋｍ）にわ
たって、セグメント内に蓄積された分散は非常に大きく
（例えば、−１００ｐｓ／ｎｍ）なり得る。しかし、セ
グメント８９は、比較的高い異常分散（例えば、１００
ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）を有する比較的短いスパンのＭＯＦ
であり得るため、わずか１ｋｍの長さのＭＯＦにおいて
蓄積されたすべての分散を補償することが可能である。
実用的な補償を成し遂げるためには、蓄積された負の分
散が正確に０に低減される必要はなく、システムの規格
に応じて、わずかに下回る補償または上回る補償は許容
可能であり得る。
【００１８】（例えば、ＤＷＤＭシステムにおけるチャ
ネル搬送信号のように）送信機が約１３００ｎｍを超え
る異なる波長で多数の信号を生成する応用では、ＭＯＦ
セグメントは、波長のすべてにおいて、比較的高い異常
分散を提供するので、すべてのチャネルに対して少なく
ともある程度の補償が行われる。言うまでもなく、マル
チ波長システムでは、補償は、すべての波長において完
全ではあり得ない。なぜなら、ＭＯＦの分散はそれ自体
波長に依存するからである。しかし、実際の光ファイバ
システムは分散エラーの受容可能な範囲を有し、ＭＯＦ
の長さは、分散ができるだけ広い波長範囲にわたって補
償されるように選択され得ることは周知である。例え
ば、ＭＯＦの長さは、ＷＤＭシステムの中心波長におい
て実質的に完全な補償をなすように選択され、この場
合、範囲の限界により近い波長ほど、不完全な分散補償
がなされる。
ネル搬送信号のように）送信機が約１３００ｎｍを超え
る異なる波長で多数の信号を生成する応用では、ＭＯＦ
セグメントは、波長のすべてにおいて、比較的高い異常
分散を提供するので、すべてのチャネルに対して少なく
ともある程度の補償が行われる。言うまでもなく、マル
チ波長システムでは、補償は、すべての波長において完
全ではあり得ない。なぜなら、ＭＯＦの分散はそれ自体
波長に依存するからである。しかし、実際の光ファイバ
システムは分散エラーの受容可能な範囲を有し、ＭＯＦ
の長さは、分散ができるだけ広い波長範囲にわたって補
償されるように選択され得ることは周知である。例え
ば、ＭＯＦの長さは、ＷＤＭシステムの中心波長におい
て実質的に完全な補償をなすように選択され、この場
合、範囲の限界により近い波長ほど、不完全な分散補償
がなされる。
【００１９】言うまでもなく、上記の配置は、本発明の
原理の応用を示すために考えられ得る多くの可能な実施
形態を単に例示するだけである。多数の様々な他の配置
は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、当業者に
よりこれらの原理に従ってなされ得る。
原理の応用を示すために考えられ得る多くの可能な実施
形態を単に例示するだけである。多数の様々な他の配置
は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、当業者に
よりこれらの原理に従ってなされ得る。
【００２０】
【発明の効果】上記のように、本発明によると、分散補
償を成し遂げるための超小型構造光ファイバが提供され
る。
償を成し遂げるための超小型構造光ファイバが提供され
る。
【図１】単一の層の空気孔が高密度に集積された六辺形
を形成する、本発明の１つの実施形態による超小型構造
光ファイバの模式断面図である。
を形成する、本発明の１つの実施形態による超小型構造
光ファイバの模式断面図である。
【図２】図１のファイバのコアおよび空気孔領域の拡大
図である。
図である。
【図３】２つのＭＯＦ（円および四角）の計算された分
散プロファイルと、バルクシリカ（破線）およびＴｒｕ
ｅ Ｗａｖｅ（商品名）ファイバ（ダイアモンド形）の
測定された分散プロファイルとを比較するグラフを示す
図である。
散プロファイルと、バルクシリカ（破線）およびＴｒｕ
ｅ Ｗａｖｅ（商品名）ファイバ（ダイアモンド形）の
測定された分散プロファイルとを比較するグラフを示す
図である。
【図４】本発明の他の実施形態による光通信システムの
ブロック図である。
ブロック図である。
１０ ＭＯＦ １２ コア １４ 内部クラッディング １４．１ クラッディングの特長部 １６ 外部クラッディング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム アルフレッド リード アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，ブラックバーン ロード 143 (72)発明者 ロバート スコット ウィンデラー アメリカ合衆国 08801 ニュージャーシ ィ，アナンデール，ウィロー ブルック レーン ６
Claims (12)
- 【請求項１】 光送信機と、 光受信機と、 前記送信機と前記受信機とを互いに光結合させる光ファ
イバ伝送路とを含む光ファイバシステムであって、 前記伝送路は、約１３００ｎｍよりも大きい動作波長λ
0で負の分散を有する第１のセクションおよび超小型構
造ファイバを含む第２のセクションを有し、前記超小型
構造ファイバは、前記波長λ0で比較的大きな異常分散
を有し、前記第１のセクションにおいて蓄積される負の
分散を補償するのに十分な長さを有し、 前記送信機は、前記波長λ0で少なくとも１つの成分を
含む光信号を生成し、 前記超小型構造ファイバは、 前記光放射線が伝播するコア領域と、 前記コア領域を囲み、前記コア領域の有効屈折率よりも
低い有効屈折率を有する内部クラッディング領域と、 前記内部クラッディング領域を囲む外部クラッディング
領域とを含み、 前記内部クラッディング領域は、前記コア領域の周りに
少なくとも１つの比較的薄い層で円周上に配置される多
数の特徴部であって、前記放射線の指数案内を提供する
のに有効な特徴部を有し、 前記コア領域および前記内部クラッディング領域は互い
に、前記ファイバが約１３００ｎｍを上回る波長で比較
的大きな異常群速度分散を示すように形成され、前記コ
ア領域は、約８μｍ未満の直径を有し、前記コア領域と
前記内部クラッディング領域との間の有効屈折率の差は
約１０％よりも大きいことを特徴とする光ファイバシス
テム。 - 【請求項２】 前記特徴部の周囲境界は、前記コア領域
の周囲境界から約１０から約３０μｍ未満である請求項
１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３】 前記特徴部は、多数の比較的薄い層で円
周上に配置されている請求項２に記載の光ファイバシス
テム。 - 【請求項４】 前記内部クラッディング領域は、前記特
徴部を形成する毛細管状の空気孔を有する請求項１に記
載の光ファイバシステム。 - 【請求項５】 前記空気孔は、２つ以下の比較的薄い層
で前記コア領域の円周上に配置され、前記空気孔の隣接
した孔の最も近接した縁部間の距離は約１μｍ未満であ
る請求項４に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項６】 前記特徴部によって形成されるパターン
は、六辺形および三角形からなる群から選択される幾何
学形状を有する請求項１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項７】 前記コア領域および前記クラッディング
領域はシリカを含む請求項１に記載の光ファイバシステ
ム。 - 【請求項８】 前記特徴部は、毛細管状の空気孔を含
み、前記ファイバは、約１２００ｎｍから約１７００ｎ
ｍの波長範囲にわたって約２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも
大きい異常群速度分散を示す請求項１に記載の光ファイ
バシステム。 - 【請求項９】 前記特徴部は、毛細管状の空気孔を含
み、前記ファイバは、約１２００ｎｍから約１７００ｎ
ｍの上記波長範囲にわたって約５０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍか
ら約２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍよりも大きい異常群速度分
散を示す請求項８に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項１０】 前記光送信機は、レーザをベースとし
た送信機を有する請求項１に記載の光ファイバシステ
ム。 - 【請求項１１】 前記第１のセクションは、前記第２の
セクションよりもはるかに長く、前記第２のセクション
における分散のｐｓ／ｎｍ絶対値は、前記第１のセクシ
ョンのｐｓ／ｎｍ絶対値よりもはるかに大きい請求項１
に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項１２】 前記送信機は、約１３００ｎｍよりも
大きな異なる波長で多数の信号を生成し、前記超小型構
造ファイバは、前記信号波長のそれぞれにおいて比較的
大きな異常分散を提供する請求項１に記載の光ファイバ
システム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18695100P | 2000-03-04 | 2000-03-04 | |
| US09/773696 | 2001-02-01 | ||
| US60/186951 | 2001-02-01 | ||
| US09/773,696 US6393178B2 (en) | 2000-03-04 | 2001-02-01 | Microstructure optical fibers for dispersion management in optical communication systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281490A true JP2001281490A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=26882589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001057561A Pending JP2001281490A (ja) | 2000-03-04 | 2001-03-02 | 光通信システムにおける分散管理のための超小型構造光ファイバ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6393178B2 (ja) |
| EP (1) | EP1148360A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001281490A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345739B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-03-18 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic alignment system and device manufacturing method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6418258B1 (en) * | 2000-06-09 | 2002-07-09 | Gazillion Bits, Inc. | Microstructured optical fiber with improved transmission efficiency and durability |
| GB0027399D0 (en) * | 2000-11-09 | 2000-12-27 | Univ Southampton | Dispersion tailoring using holey optical fibres |
| US7349611B2 (en) | 2001-06-08 | 2008-03-25 | Crystal Fibre A/S | Photonic bandgap fibre, and use thereof |
| US6816659B2 (en) * | 2001-06-29 | 2004-11-09 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Unit for compensating the chromatic dispersion in a reconfigurable manner |
| US6707957B1 (en) * | 2001-12-18 | 2004-03-16 | Nortel Networks Limited | Compensating for polarisation mode dispersion in optical transmission fibers |
| US6901197B2 (en) * | 2003-01-13 | 2005-05-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Microstructured optical fiber |
| CN100388030C (zh) | 2003-06-19 | 2008-05-14 | 康宁股份有限公司 | 单偏振光纤和***以及其制造方法 |
| US6993228B2 (en) * | 2003-08-13 | 2006-01-31 | Corning Incorporated | Dispersion compensated optical fiber transmission system and module including micro-structured optical fiber |
| FR2884623B1 (fr) | 2005-04-15 | 2008-02-08 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif de generation d'une lumiere polychromatique a spectre continu par excitation a une longueur d'onde |
| JP5045161B2 (ja) * | 2006-03-15 | 2012-10-10 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバおよび広帯域光源 |
| JP4929833B2 (ja) * | 2006-05-17 | 2012-05-09 | 旭硝子株式会社 | 光ファイバ製造方法 |
| WO2009133634A1 (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光学デバイス |
| DE102011118875A1 (de) * | 2011-11-19 | 2013-05-23 | Advanced Fiber Tools Gmbh | Vorrichtung zur medizinischen Behandlung, insbesondere eines Gewebes, mittels Laserlicht |
| PL227732B1 (pl) * | 2013-12-04 | 2018-01-31 | Polskie Centrum Fotoniki I Swiatlowodów | Mikrostrukturalny światłowód z selektywnie powiększonymi przestrzeniami o zmniejszonym współczynniku załamania światła zwłaszcza do generacji efektów nieliniowych i pomiaru naprężeń |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5726786A (en) * | 1995-11-21 | 1998-03-10 | The Aerospace Corporation | Free-space star-coupled optical data bus |
| US5920588A (en) * | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
| US5802236A (en) * | 1997-02-14 | 1998-09-01 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber |
| GB9713422D0 (en) * | 1997-06-26 | 1997-08-27 | Secr Defence | Single mode optical fibre |
| WO2000067350A1 (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-09 | University Of Southampton | An optical fibre arrangement |
| US6097870A (en) * | 1999-05-17 | 2000-08-01 | Lucent Technologies Inc. | Article utilizing optical waveguides with anomalous dispersion at vis-nir wavelenghts |
| DK1118887T3 (da) * | 2000-01-21 | 2007-03-05 | Sumitomo Electric Industries | Foton-krystalglasfiber (PCF) med flere kappelag |
-
2001
- 2001-02-01 US US09/773,696 patent/US6393178B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-19 EP EP01301432A patent/EP1148360A3/en not_active Withdrawn
- 2001-03-02 JP JP2001057561A patent/JP2001281490A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345739B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-03-18 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic alignment system and device manufacturing method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US20020005969A1 (en) | 2002-01-17 |
| US6393178B2 (en) | 2002-05-21 |
| EP1148360A3 (en) | 2004-06-23 |
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