JP2002250833A - 光ファイバおよび該光ファイバを用いた分散補償器ならびに光伝送システム - Google Patents

光ファイバおよび該光ファイバを用いた分散補償器ならびに光伝送システム

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JP2002250833A JP2001331128A JP2001331128A JP2002250833A JP 2002250833 A JP2002250833 A JP 2002250833A JP 2001331128 A JP2001331128 A JP 2001331128A JP 2001331128 A JP2001331128 A JP 2001331128A JP 2002250833 A JP2002250833 A JP 2002250833A
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layer
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隆一 杉崎
Takeshi Yagi
健 八木
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 S−bandにおける光伝送路の分散特性の
補償とS−bandを越える波長を透過しないフィルタ
機能を有する光ファイバを提供する。 【解決手段】 隣り合った層同士で組成の異なる3層の
ガラス層を設け、光ファイバの最も内側に形成されてい
る第1ガラス層1の第3ガラス層3(基準層)に対する
最大比屈折率差をΔ1、光ファイバの内側から2層目の
第2ガラス層2の前記基準層に対する最小比屈折率差を
Δ2としたとき、1.0%≦Δ1≦3.0%、−1.0
%≦Δ2≦−0.4%とする。S−bandの設定波長
における分散値を−8ps/nm/kmとし、分散を分
散勾配で割った値を300未満の正の値とし、波長15
20nmにおける伝送損失値を波長1500nmにおけ
る伝送損失値よりも1dB以上大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に波長1420
nmから1520nmの範囲内において波長分割多重
(WDM)伝送に好適に用いられる光ファイバおよび該
光ファイバを用いた分散補償器ならびに光伝送システム
に関するものである。
【0002】
【背景技術】情報社会の発展により、通信情報量が飛躍
的に増大する傾向にあり、このような情報の増大化に伴
い、波長分割多重伝送が通信分野に広く受け入れられて
いる。波長分割多重伝送は、複数の波長の光を1本の光
ファイバで伝送する方式である。
【0003】現在、波長分割多重伝送の中継箇所に適用
される光増幅器として、エルビウム添加ファイバを用い
た光増幅器(EDFA)が開発され、前記中継箇所にお
いて波長ごとに光信号を電気信号に変換することが不要
になったことが、波長分割多重伝送の発展を加速させて
いる。
【0004】EDFAの光増幅帯域は、C−bandと
呼ばれる波長1520nm〜1565nm帯あるいは、
L−bandと呼ばれる波長1565nm〜1620n
m帯であり、現在、これらの波長帯を用いた波長分割多
重伝送の検討が盛んに行なわれている。
【0005】また、最近では、通信情報量の更なる増大
に対応するために、一般にS−bandと呼ばれる波長
1420nm〜1520nmの範囲の波長帯において波
長分割多重伝送を行なうことが検討されるようになっ
た。なお、このS−bandにおける波長分割多重伝送
用として、TDFA(ツリウムドープファイバアンプ)
もしくはラマン増幅器が適用される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光通信の伝
送網として、波長1.3μm付近の波長帯に零分散を持
つシングルモード光ファイバ(以下、単にシングルモー
ド光ファイバという)が世界中に敷設されており、この
シングルモード光ファイバは、図7の特性線aに示すよ
うに、S−bandにおいて正の分散値(約8〜15p
s/nm/km)を有している。
【0007】また、同図の特性線bには、シングルモー
ド光ファイバのS−bandにおける分散値を分散勾配
(分散スロープ)で割った値D/Sが示されており、こ
の特性線から分かるように、シングルモード光ファイバ
はS−bandにおいて正の大きな分散勾配(約0.0
60〜0.075ps/nm2 /km)を有する。
【0008】そのため、シングルモード光ファイバを光
伝送路として、上記S−bandにおける波長分割多重
伝送を行なうと、シングルモード光ファイバの上記分散
特性を補償する必要が生じるが、この補償用の光ファイ
バや分散補償器は提案されていなかった。
【0009】すなわち、従来のC−bandやL−ba
ndにおけるシングルモード光ファイバの分散補償用に
提案された分散補償光ファイバにおいては、S−ban
d内の広帯域においてシングルモード光ファイバの分散
特性を補償することは困難であり、これらのC−ban
dやL−bandの分散補償用に提案された分散補償光
ファイバをS−band用としてそのまま適用すること
はできなかった。
【0010】また、前記ラマン増幅器を用いてS−ba
ndの信号を増幅する場合、ラマン増幅器用の励起光波
長は波長1390nm付近となるが、上記C−band
やL−band用の分散補償用に提案された分散補償光
ファイバはOH基による吸収ピークの影響で波長139
0nm付近における伝送損失値が大きく、効率良くラマ
ン増幅を行なうことができないといった問題が生じる。
【0011】また、集中型インラインラマン中継装置の
一部として分散補償用の光ファイバを適用した場合、中
継装置におけるバンドパスフィルタのアイソレーション
が悪いと、中継装置から発生するC−band帯やL−
band帯の不要信号をカットしきれず、後段にノイズ
を伝えてしまう。そのため、S−bandにおけるシン
グルモード光ファイバの分散補償用の光ファイバには、
C−band帯やL−band帯の波長をカットできる
フィルタ機能を有することが望まれる。
【0012】さらに、S−band帯でのシングルモー
ド光ファイバの分散補償を目的とした光ファイバは、カ
ットオフ波長を1460nm以下とすればよいが、この
光ファイバを、ラマン増幅器用光ファイバとして用いる
際には、カットオフ波長は1360nm以下とする必要
がある。
【0013】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、S−bandにおける波長
分割多重伝送を行なう際に、シングルモード光ファイバ
等の光伝送路の分散特性を補償することができ、好まし
くはラマン増幅を利用した高効率・高品質の波長分割多
重伝送を可能とする光ファイバおよび該光ファイバを用
いた分散補償器ならびに光伝送システムを提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第1の発明の光ファイ
バは、波長1420nm以上波長1520nm未満の範
囲内の設定波長における波長分散を−8ps/nm/k
m以下とした構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【0015】また、第2の発明の光ファイバは、上記第
1の発明の構成に加え、波長1520nmにおける伝送
損失値を波長1500nmにおける伝送損失値より大き
くした構成をもって課題を解決する手段としている。
【0016】さらに、第3の発明の光ファイバは、上記
第1または第2の発明の構成に加え、カットオフ波長を
1460nmより短波長とした構成をもって課題を解決
する手段としている。
【0017】さらに、第4の発明の光ファイバは、上記
第1または第2の発明の構成に加え、カットオフ波長を
1360nmより短波長とした構成をもって課題を解決
する手段としている。
【0018】さらに、第5の発明の光ファイバは、上記
第1乃至第4のいずれか一つの発明の構成に加え、波長
1520nmにおける伝送損失値を波長1500nmに
おける伝送損失値より1dB以上大きくした構成をもっ
て課題を解決する手段としている。
【0019】さらに、第6の発明の光ファイバは、上記
第1乃至第5のいずれか一つの発明の構成に加え、波長
1390nmにおける伝送損失値を3dB/km以下と
した構成をもって課題を解決する手段としている。
【0020】さらに、第7の発明の光ファイバは、上記
第1乃至第6のいずれか一つの発明の構成に加え、波長
1420nm以上波長1520nm未満の範囲内に設定
された20nm以上の設定波長帯における波長分散と分
散スロープを共に負とし、前記設定波長帯におけるどの
波長においても波長分散を分散スロープで割った値を3
00未満の正の値とした構成をもって課題を解決する手
段としている。
【0021】さらに、第8の発明の光ファイバは、上記
第1乃至第7のいずれか一つの発明の構成に加え、隣り
合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を有し、こ
れらのガラス層のうち屈折率分布の基準となる基準層の
内側に少なくとも2層のガラス層が形成されている光フ
ァイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されて
いる第1ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差
をΔ1、前記光ファイバの内側から2層目の第2ガラス
層の前記基準層に対する最小比屈折率差をΔ2としたと
き、1.0%≦Δ1≦3.0%、−1.0%≦Δ2≦−
0.4%とした構成をもって課題を解決する手段として
いる。
【0022】さらに、第9の発明の光ファイバは、上記
第1乃至第7のいずれか一つの発明の構成に加え、隣り
合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を有し、こ
れらのガラス層のうち屈折率分布の基準となる基準層の
内側に少なくとも3層のガラス層が形成されている光フ
ァイバであって、該光ファイバの最も内側に形成されて
いる第1ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差
をΔ1、前記光ファイバの内側から2層目の第2ガラス
層の前記基準層に対する最小比屈折率差をΔ2、前記光
ファイバの内側から3層目の第3ガラス層の前記基準層
に対する最大比屈折率差をΔ3としたとき、1.0%≦
Δ1≦3.0%、−1.0%≦Δ2≦−0.4%、0≦
Δ3≦0.5%とした構成をもって課題を解決する手段
としている。
【0023】さらに、第10の発明の光ファイバは、上
記第1乃至第7のいずれか一つの発明の構成に加え、隣
り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を有し、
これらのガラス層のうち屈折率分布の基準となる基準層
の内側に少なくとも2層のガラス層が形成されている光
ファイバであって、該光ファイバの最も内側に形成され
ている第1ガラス層の径を1.7μm以上5.0μm以
下とし、前記第1ガラス層の径aを前記光ファイバの内
側から2層目に形成されている第2ガラス層の径bで割
った値a/bを0.3≦a/b≦0.6とした構成をも
って課題を解決する手段としている。なお、本明細書に
おいて、特に断らない限り、径は外径を意味する。
【0024】さらに、第11の発明の光ファイバは、上
記第1乃至第7のいずれか一つの発明の構成に加え、隣
り合った層同士で組成の異なる多層のガラス層を有し、
これらのガラス層のうち屈折率分布の基準となる基準層
の内側に少なくとも3層のガラス層が形成されている光
ファイバであって、該光ファイバの内側から3層目に形
成されている第3ガラス層の径cを前記光ファイバの内
側から2層目に形成されている第2ガラス層の径bで割
った値c/bを1.0<c/b≦2.7とした構成をも
って課題を解決する手段としている。
【0025】さらに、第12の発明の分散補償器は、上
記第1乃至第11のいずれか一つの発明の光ファイバを
有し、光伝送路に接続することにより波長1420nm
以上波長1520nm未満の範囲内に設定された20n
m以上の範囲の波長帯域における分散スロープを±3p
s/nm/km以内に補償する構成をもって課題を解
決する手段としている。
【0026】さらに、第13の発明の分散補償器は、上
記第1乃至第11のいずれか一つの光ファイバを有し、
光伝送路に接続することにより波長1420nm以上波
長1520nm未満の範囲内に設定された20nm以上
の範囲の波長帯域における分散スロープを±1ps/n
/km以内に補償する構成をもって課題を解決する
手段としている。
【0027】さらに、第14の発明の光伝送システム
は、上記第12または第13の発明の分散補償器を有す
る構成をもって課題を解決する手段としている。
【0028】さらに、第15の発明の光伝送システム
は、上記第14の発明の構成に加え、分散補償器の光フ
ァイバにラマン増幅用の励起光源を接続した構成をもっ
て課題を解決する手段としている。
【0029】さらに、第16の発明の光伝送システム
は、上記第14または第15の発明の構成に加え、前記
Cバンド帯とLバンド帯の少なくとも1つの波長帯の光
伝送を行なうシステムと接続して用いる構成をもって課
題を解決する手段としている。
【0030】前記の如く、一般に、シングルモード光フ
ァイバは、S−bandにおいて約8〜15ps/nm
/kmの波長分散を有し、約0.060〜0.075p
s/nm2 /kmの分散勾配(分散スロープ)を有して
おり、D/S(分散値/分散勾配)は約120〜250
nmである。
【0031】上記構成の本発明の光ファイバは、S−b
and(波長1420nm以上波長1520nm未満の
範囲内)の設定波長における波長分散を−8ps/nm
/km以下としているので、シングルモード光ファイバ
を光伝送路としてS−bandの波長分割多重伝送を行
なう場合に、光伝送路のS−bandにおける波長分散
を効率的に補償することが可能となる。
【0032】また、シングルモード光ファイバを光伝送
路としてS−bandにおける波長分割多重伝送を行な
う場合、このシングルモード光ファイバの分散特性(分
散と分散スロープ)を本発明の光ファイバにより一括し
て補償するには、本発明の光ファイバのD/Sをシング
ルモード光ファイバのD/Sとほぼ同じ値にすればよ
い。
【0033】そのため、上記構成の本発明において、S
−band内に設定された20nm以上の波長帯域にお
ける波長分散を負とし、前記波長帯域における波長分散
を分散スロープで割った値(D/S)を300未満の正
の値としたものは、光伝送路のS−bandにおける波
長分散と分散スロープを一括して効率的に補償すること
が可能となる。
【0034】なお、本発明において、光ファイバのS−
bandにおける波長分散を分散スロープで割った値
(D/S)をシングルモード光ファイバにおけるD/S
(約120〜250nm)とほぼ同じ値とすることが好
ましく、この場合、光伝送路のS−bandにおける波
長分散と分散スロープをより一層効率的に一括補償する
ことが可能となる。
【0035】また、本発明の光ファイバにおいて、波長
1520nmにおける伝送損失値を波長1500nmに
おける伝送損失値よりも大きくした(例えば1dB以上
大きくした)構成においては、波長1520nmあるい
はそれ以上の波長の光をカットすることができるので、
上記シングルモード光ファイバ等の光伝送路の分散補償
機能と共に、C−band帯やL−band帯の波長を
カットできるフィルタ機能を併せ持つことが可能とな
る。
【0036】さらに、本発明の光ファイバにおいて、波
長1390nmにおける伝送損失を3dB/km以下と
した構成においては、ラマン増幅を行なう際に効率良く
ラマン増幅を行なうことが可能となり、S−bandに
おける高効率の波長分割多重伝送の実現を可能とするこ
とができる。
【0037】そして、上記本発明の光ファイバを適用す
ることにより、シングルモード光ファイバ等の光伝送路
の分散補償機能を有する分散補償器を構成でき、さら
に、分散補償器の光ファイバにラマン増幅用の励起光源
を接続して光伝送システムを構成すれば、シングルモー
ド光ファイバ等の光伝送路の分散補償機能と光増幅の機
能を併せ持つ光伝送システムを実現できる。
【0038】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1には、本発明に係る光ファイ
バの第1実施形態例の屈折率プロファイルが示されてい
る。本発明の光ファイバの屈折率分布のプロファイルと
しては、様々な形態の屈折率プロファイルのものを適用
することが可能であるが、本実施形態例では、構造が比
較的単純で、屈折率構造の設計、制御がしやすい、図1
に示すような、いわゆるW型の屈折率プロファイルを採
用している。
【0039】本実施形態例の光ファイバは、隣り合った
層同士で組成の異なる多層(ここでは3層)のガラス層
(第1ガラス層1、第2ガラス層2、第3ガラス層3)
を有している。これらのガラス層のうち屈折率分布の基
準となる基準層は第3ガラス層3であり、この第3ガラ
ス層3の内側に、第1ガラス層1と第2ガラス層2が形
成されている。言い換えれば、本実施形態例の光ファイ
バは、第1ガラス層1の外周側を第2ガラス層2で覆
い、その第2ガラス層2の外周側を第3ガラス層3で覆
って形成されている。
【0040】また、本実施形態例は、光ファイバの最も
内側に形成されている第1ガラス層1の前記基準層(第
3ガラス層3)に対する最大比屈折率差をΔ1、光ファ
イバの内側から2層目の第2ガラス層2の前記基準層に
対する最小比屈折率差をΔ2としたとき、1.0%≦Δ
1≦3.0%、−1.0%≦Δ2≦−0.4%と成して
いる。
【0041】なお、本明細書において、上記各比屈折率
差Δ1、Δ2は、第1ガラス層1の屈折率最大部の屈折
率をn、第2ガラス層2の屈折率最小部の屈折率をn
、基準層の屈折率をnとしたとき、以下の各式
(1)、(2)式により定義している。
【0042】 Δ1={(n−n)/n }×100・・・・・(1)
【0043】 Δ2={(n−n)/n}×100・・・・・(2)
【0044】さらに、第1ガラス層1の外径aは1.7
μm以上5.0μm以下であり、この第1ガラス層1の
外径aを前記第2ガラス層2の外径bで割った値a/b
は0.3≦a/b≦0.6である。
【0045】本実施形態例は上記屈折率プロファイルを
有することから、以下の特性を有する。すなわち、本実
施形態例の光ファイバは、S−bandの設定波長にお
ける波長分散を−8ps/nm/km以下とし、S−b
andの範囲内に設定された20nm以上の波長帯域に
おける波長分散と分散スロープを共に負とし、さらに、
前記波長帯域における波長分散を分散スロープで割った
値を300未満の正の値としている。
【0046】また、本実施形態例の光ファイバは、波長
1390nmにおける伝送損失を3dB/km以下とし
ている。さらに、本実施形態例の光ファイバは波長15
20nmにおける伝送損失値を1dB以上としており、
本実施形態例において好ましい形態の光ファイバは、波
長1520nmにおける伝送損失値を波長1500nm
における伝送損失値よりも1dB以上大きくしている。
【0047】なお、本発明者は、本実施形態例の屈折率
プロファイルを決定するにあたり、図1に示すようなW
型の屈折率プロファイルの光ファイバを様々に試作し、
その特性を検討した。これら試作のW型プロファイルの
光ファイバにおいては、どの構造でもカットオフ波長は
800nm以下となっていた。
【0048】上記試作の光ファイバは、表1に示すA〜
Nの光ファイバであり、これらの試作光ファイバA〜N
のうち、B、C、H、J、Mの光ファイバが本実施形態
例の光ファイバである。
【0049】
【表1】
【0050】なお、表1および以下に示す表において、
loss@1390nmは波長1390nmにおける伝
送損失値、loss@1500nmは波長1500nm
における伝送損失値、loss@1520nmは波長1
520nmにおける伝送損失値、D@1500nmは波
長1500nmにおける分散値、S@1500nmは波
長1500nmにおける分散スロープ、D/S@150
0nmは波長1500nmにおける分散値を分散値で割
った値をそれぞれ示している。また、*は測定不能を示
す。
【0051】ここで、比屈折率差Δ1を0.9%以下に
すると、波長1500nmで−8ps/nm/km以下
の分散を得ることはできても、波長1500nmにおい
てベンドエッジ(長波長側で基底モードが伝搬しなくな
る境界)にかかり、伝送損失値が増大したり、試作例A
のように波長1500nmにおいてベンドエッジにかか
らないようにして伝送損失値を小さくすると、0<D/
S<300とすることが困難になる。
【0052】また、逆に、試作例Eのように、比屈折率
差Δ1を3.1以上に大きくしすぎると、分散が大きく
なり、この場合も、0<D/S<300とすることが困難
になる。
【0053】そこで、本実施形態例では、比屈折率差Δ
1の範囲を1.0%≦Δ1≦3.0%とした。
【0054】また、比屈折率差Δ2が大きすぎると(例
えば、試作例Gのように、Δ2を−0.3%にする
と)、分散スロープを大きくしにくいため、0<D/S<
300とすることが困難になる。一方、比屈折率差Δ2
が小さすぎると(例えば、試作例Fのように、Δ2を−
1.1%以下にすると)、波長1520nmにおいて伝
送損失を1dB以上にできない。
【0055】そこで、本実施形態例では、比屈折率差Δ
2の範囲を−1.0%≦Δ2≦−0.4%とした。
【0056】さらに、例えば試作例Iのように、第1ガ
ラス層1の径aを1.6μm以下に小さくしすぎると、
ベンドエッジが短波長にシフトして波長1500nmに
かかってきてしまい、その逆に、例えば試作例Kのよう
に、第1ガラス層1の径aが例えば5.1μmのように
大きすぎると、分散スロープを大きくしにくいため、0
<D/S<300とすることが困難になる。
【0057】そこで、本実施形態例では、第1ガラス層
1の径aを1.7μm以上5.0μm以下とした。
【0058】また、例えば試作例Lのように、第1ガラ
ス層1の径aを第2ガラス層2の径bで割った値(a/
b)を0.29のように小さくすると、分散スロープを
大きくしやすく、0<D/S<300を満たしやすいが、
波長1500nmにおいてベンドエッジにかかってしま
う。一方、試作例Nのように、第1ガラス層1の径aを
第2ガラス層2の径bで割った値(a/b)を0.61
のように大きくすると、ベンドエッジは波長1500n
mにかからなくなるが、0<D/S<300を実現しにく
い。
【0059】そこで、本実施形態例では、第1ガラス層
1の径aを第2ガラス層2の径bで割った値(a/b)
を0.3以上0.6以下とした。
【0060】なお、前記の如く、本実施形態例では、比
屈折率差Δ1の範囲を1.0%≦Δ1≦3.0%として
いるが、波長1390nmにおける伝送損失値は、比屈
折率差Δ1が3.0%以上といったように高いほど大き
くなりやすい。
【0061】そこで、C−bandにおけるシングルモ
ード光ファイバの分散補償用として提案されている光フ
ァイバにおける比屈折率差Δ(例えば約1.7〜3.0
%)よりも比屈折率差Δ1を小さくして、例えば試作例
Bのようにすると、波長1390nmにおける損失をよ
り一層低減しやすい。ただし、比屈折率差Δ1を例えば
3%と大きくしても、光ファイバの製造に際し、例えば
火炎研磨の温度やガラス表面のエッチング量の調整等を
行なうことにより、波長1390nmにおける損失増大
を抑制できる。
【0062】また、コア径の設計を調節してベンドエッ
ジ波長が1520nmにかかるようにすることにより、
波長1520nmの損失値を1dB以上に増大させるこ
とができる。
【0063】さらに、本実施形態例の光ファイバにおい
て、波長1520nmにおける伝送損失値が波長150
0nmにおける伝送損失値よりも1dB以上大きいこと
が好ましく、この条件を満たす好ましい形態の光ファイ
バは、試作例C、H、Mである。
【0064】本実施形態例の光ファイバは、波長142
0nm以上波長1520nm未満の範囲内(S−ban
d)の波長である波長1500nmにおいて、−8ps
/nm/km以下の分散値を持ち、分散値を分散勾配で
割った値(D/S)を約300未満の正の値とした光フ
ァイバであるから、S−bandにおけるシングルモー
ド光ファイバの分散特性を一括して補償することができ
る。
【0065】例えば長さ40kmのシングルモード光フ
ァイバの光伝送路の分散値を波長1500nmにおいて
補償する場合、約560ps/nmの分散を補償する必
要があり、本実施形態例の光ファイバの試作例のうち、
分散絶対値が最大の試作例Cの光ファイバを適用する
と、試作例Cの光ファイバの長さは約5kmとなる。
【0066】また、本実施形態例において、波長152
0nmにおける伝送損失値が波長1500nmにおける
伝送損失値よりも1dB以上大きい光ファイバ(単位波
長当たり0.2dB/kmの損失差を有する光ファイ
バ)によれば、C−band帯やL−band帯の波長
をカットできる最低限のアイソレーションを確保するこ
とができ、C−band帯、L−band帯の波長をカ
ットするフィルタ機能を発揮することができる。
【0067】例えば試作例Cの光ファイバの波長150
0nmにおける伝送損失値は約0.8dB/kmであ
り、波長1520nmにおける伝送損失値は約2.2d
B/kmであり、その差は1dB/km以上であるの
で、上記アイソレーションの確保を実現できる。
【0068】図2には、上記試作例Cの光ファイバ(光
ファイバC)を5.4km用いたときの伝送損失特性
が、その比較例としての試作例Fの光ファイバ(光ファ
イバF)を5.3km用いたときの伝送損失特性と共に
示されている。
【0069】同図に示すように、試作例Cの光ファイバ
は、波長1520nmにおける伝送損失値が大きく、そ
れ以上の波長における伝送損失値はさらに大きい。した
がって、試作例Cの光ファイバは、C−band帯やL
−band帯の波長をカットできるフィルタ機能を十分
に発揮することができる。
【0070】それに対し、試作例Fの光ファイバは、波
長1520nmにおける損失値が小さいので、アイソレ
ーションが不十分となる。
【0071】図3には、本発明に係る光ファイバの第2
実施形態例の屈折率プロファイルが示されている。同図
に示すように、第2実施形態例の光ファイバは、隣り合
った層同士で組成の異なる多層(ここでは4層)のガラ
ス層(第1ガラス層1、第2ガラス層2、第3ガラス層
3、第4ガラス層4)を有している。
【0072】これらのガラス層のうち屈折率分布の基準
となる基準層は第4ガラス層4であり、この第4ガラス
層4の内側に少なくとも3層のガラス層(第1ガラス層
1、第2ガラス層2、第3ガラス層3)が形成されてい
る光ファイバである。言い換えれば、第2実施形態例の
光ファイバは、第1ガラス層1の外周側を第2ガラス層
2で覆い、その第2ガラス層2の外周側を第3ガラス層
3で覆い、さらに、第3ガラス層3の外周側を第4ガラ
ス層で覆って形成されている。
【0073】また、第2実施形態例も、上記第1実施形
態例と同様に、比屈折率差Δ1、比屈折率差Δ2の値
は、それぞれ、1.0%≦Δ1≦3.0%、−1.0%
≦Δ2≦−0.4%に形成されており、光ファイバの内
側から3層目の第3ガラス層3の前記基準層(第4ガラ
ス層4)に対する最大比屈折率差をΔ3が、0≦Δ3≦
0.5%と成している。
【0074】なお、比屈折率差Δ3は、第3ガラス層3
の屈折率最大部の屈折率をnとしたとき、以下の式
(3)式により定義している。
【0075】 Δ3={(n−n)/n }×100・・・・・(3)
【0076】また、第2実施形態例は、光ファイバの内
側から3層目に形成されている第3ガラス層3の径cを
光ファイバの内側から2層目に形成されている第2ガラ
ス層2の径bで割った値c/bを1.0<c/b≦2.
7以下としている。
【0077】なお、本発明者は、第2実施形態例の光フ
ァイバの構成を決定するにあたり、図3に示すような屈
折率プロファイルの光ファイバを様々に試作し、その特
性を検討した。
【0078】上記試作の光ファイバは、表2に示すO〜
Uの光ファイバであり、これらの試作光ファイバO〜U
のうち、P、S、Uの光ファイバが第2実施形態例の光
ファイバである。なお、試作例Oと試作例Rの光ファイ
バは、上記第1実施形態例と同様の、3層構造の光ファ
イバである。
【0079】
【表2】
【0080】この表2から、光ファイバの屈折率プロフ
ァイルを4層構造とし、正の比屈折率を持つ第3ガラス
層3を第2ガラス層2の外周側に設けた構造にしても、
上記第1実施形態例と同様の効果を奏する光ファイバを
実現できることが分かる。
【0081】なお、試作例P、Qは、比屈折率差Δ1、
Δ2、第1ガラス層1の径および、第1ガラス層1の径
aと第2ガラス層の径bとの比a/bを、2層構造のW
型の屈折率プロファイルを有する試作例Oと同様に設定
している。しかし、試作例Oのカットオフ波長が800
nm以下となるのに対し、試作例Qのように比屈折率差
Δ3の値が0.6%以上になると、カットオフ波長が長
波長側にシフトしてしまう。そこで、第2実施形態例で
は、上記のように、比屈折率差Δ3を0.5%以下にし
た。
【0082】また、試作例S、Tは、比屈折率差Δ1、
Δ2、第1ガラス層1の径および、第1ガラス層1の径
aと第2ガラス層2の径bとの比a/bを、2層構造の
W型の屈折率プロファイルを有する試作例Rと同様に設
定している。しかし、試作例Rのカットオフ波長が80
0nm以下となるのに対し、試作例Tのように、第3ガ
ラス層3と第2ガラス層2の径比c/bが2.8以上と
なってしまうと、カットオフ波長が長波長側にシフトし
てしまう。そこで、第2実施形態例では、上記のよう
に、第3ガラス層3と第2ガラス層2の径比c/bを
2.7以下にした。
【0083】本第2実施形態例は以上のように構成され
ており、第2実施形態例も上記第1実施形態例と同様の
効果を奏することができる。
【0084】次に、本発明に係る分散補償器の実施形態
例について説明する。本実施形態例の分散補償器は、上
記第1実施形態例の実施例の光ファイバのうち、試作例
Cの光ファイバを適用し、その長さを5.4kmとして
形成した。接続相手側(光伝送用)のシングルモード光
ファイバは、波長1500nmにおける分散値が+14
ps/nm/km、分散スロープが0.063ps/n
/kmであり、その長さは40kmとした。
【0085】表3には、波長1420nm〜波長152
0nmにおいて、伝送路(シングルモード光ファイバ)
の分散値、DCF(本実施形態例の分散補償器)の分散
値、シングルモード光ファイバと分散補償器の接続後
(補償後)の分散値及び分散スロープ(分散勾配)の測
定結果を詳細に示す。
【0086】
【表3】
【0087】なお、表3において、補償後の分散スロー
プは、波長+5nmの分散値と波長−5nmの分散値と
の差を10で割った値である。例えば波長1550nm
の分散スロープは、[(1555nmの分散値)−(1
545nmの分散値)]/(1555−1545)であ
る。
【0088】表3から明らかなように、本実施形態例の
分散補償器を波長1420nm〜波長1520nmの範
囲内においてシングルモード光ファイバの分散補償用と
して適用することにより、波長1460nm〜波長15
20nmの40nm以上の波長帯において平均分散スロ
ープを±3ps/nm/km以内(−3ps/nm
/km以上3ps/nm/km以下)にすることがで
きる。
【0089】さらに、波長1495nm〜波長1515
nmの20nm以上の波長帯における分散スロープを±
1ps/nm/km以内(−1ps/nm/km以
上1ps/nm/km以下)とすることができた。
【0090】また、本実施形態例の分散補償器は、上記
第1実施形態例の試作例Cの光ファイバを用いて形成さ
れているので、C−band帯やL−band帯の波長
をカットできるフィルタ機能を十分に発揮することがで
き、光伝送システムに適用した場合に、高品質の波長分
割多重伝送の実現を図ることができる。
【0091】図4には、本実施形態例の分散補償器(S
−band用の分散補償器)を適用した光伝送システム
の一例が示されている。同図において、波長分割多重光
伝送用の光伝送路12の出射側に光分岐器13が設けら
れており、分岐した一方の光はC−bandおよびL−
band用の分散補償器17を介してフィルタ付き光合
波器16の入射ポート18に入射し、分岐した他方の光
は、本実施形態例のS−band用の分散補償器15を
介して前記フィルタ付き光合波器16の入射ポート19
に入射する構成と成している。
【0092】フィルタ付き光合波器16の入射ポート1
8側には、S−bandの光をカットし、C−band
およびL−bandの光を透過するハイパス(high
pass)フィルタ20が設けられており、フィルタ
付き光合波器16の入射ポート19側には、C−ban
dおよびL−bandの光をカットし、S−bandの
光を透過するローパス(low pass)フィルタ2
1が設けられている。
【0093】図4に示すシステムにおいて、上記ローパ
スフィルタ21の特性が、図2の特性線に示すような特
性である。このフィルタを適用した場合、試作例Fの光
ファイバのように、波長1520nmにおける光のカッ
ト機能(伝送損失)が小さい場合、フィルタ付き光合波
器16の入射ポート19側にC−bandおよびL−b
andの光が入射されると、その光がフィルタ付き光合
波器16により合波されて出射されてしまう。
【0094】そうすると、フィルタ付き光合波器16の
入射ポート19側から入射されるC−bandおよびL
−bandの光はその波長分散が補償されていないた
め、この光がフィルタ付き光合波器16から出射される
と波長分散による信号光歪みが生じることになる。
【0095】しかしながら、本実施形態例のS−ban
d用の分散補償器15を形成している上記試作例Cの光
ファイバは、図2の特性線に示したように、波長152
0nm以上における伝送損失値が大きく、波長1520
nm以上の光をカットできるので、この分散補償器15
を適用することにより、フィルタ付き光合波器16の入
射ポート19側にC−bandおよびL−bandの光
が入射されることを抑制でき、C−bandおよびL−
bandの光の波長分散による信号光歪みを抑制でき
る。
【0096】図5は、上記分散補償器15を適用して構
成される分散補償ラマン増幅器の一例を示しており、こ
の分散補償ラマン増幅器は、分散補償器15に波長13
90nm付近励起のラマン増幅用励起光源24を接続し
て形成される。なお、図5の図中、25,26は光アイ
ソレータ、27,28はカプラを示し、分散補償器15
を形成する光ファイバは表1の試作例Cの光ファイバと
し、その長さを約5.4kmとした。
【0097】上記構成の分散補償ラマン増幅器の波長1
500nmにおける伝送損失値は、約5.4kmの長さ
を有する試作例Cの光ファイバの伝送損失値であり、こ
の値は4.3dB程度である。また、長さ40kmのシ
ングルモード光ファイバの波長1500nmにおける伝
送損失値は10dB程度である。したがって、トータル
14.3dB程度の伝送損失をラマン増幅の利得により
補償できれば、光伝送路の伝送損失と分散補償器の伝送
損失を補償できる。
【0098】図6には、上記分散補償ラマン増幅器を用
いた光伝送システム例が示されている。分散補償器15
とラマン増幅器9とにより、分散補償ラマン増幅器10
が形成され、この分散補償ラマン増幅器10が光伝送路
12(12a,12b)の間に介設されている。
【0099】ここで、ラマン利得10・log10{I
s(L)/Is(0)・exp(−αs・L)}は以下
の式(4)で表わされる。
【0100】 10・log10{Is(L)/Is(0)・exp(−αs・L)}=ex p(gr・Io・Leff)・・・・・(4)
【0101】なお、Leff=1/αp[1−10・l
og10・exp(−αp)・L]であり、αpは励起
光波長(ポンプ波長)での損失、αsは信号光波長での
損失、Lは光ファイバの長さ(ここでは5.4km)、
Is(L)は出力端での信号光パワー、Is(0)は入
力端での信号光パワー、grはラマン利得係数、Ioは
励起光源に入力するパワーである。
【0102】シングルモード光ファイバおよび試作例の
光ファイバにおけるラマン利得係数grは共に約4.4
(1/W/km)である。分散補償器用光ファイバとし
て、波長1390nmにおける伝送損失値が2.65d
B/kmの試作例Cの光ファイバを約5km用い、1
4.3dBの利得を得るためには、励起光源に入力する
パワーIoを470mW程度とすればよい。
【0103】なお、分散補償ラマン増幅器として、表1
の試作例Dの光ファイバを用いた場合、この光ファイバ
の波長1390nmにおける伝送損失値は3.20dB
/kmである。したがって、励起光源に500mWを越
えるパワー(560mW程度)の光を入力する必要があ
り、現在用いられているレーザダイオードを励起光源と
して適用した場合、偏波合成を用いても500mWを越
えるパワーの光を入力することは難しいので、ラマン増
幅器として十分な利得を得ることができない。
【0104】以上のように、上記実施形態例の分散補償
器を用いて分散補償ラマン増幅器を構成する場合、波長
1390nmにおける伝送損失値を3dB/km以下に
小さくすることが重要となる。
【0105】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例え
ば、本発明は、S−bandにおけるシングルモード光
ファイバの分散補償用にのみ適用されるとは限らず、S
−bandにおける波長分割多重伝送を実現するための
光ファイバとして様々に適用できる。例えば表1に示し
た試作例Mの光ファイバを、S−bandにおける分散
値が約−0.5ps/nm/km〜約5ps/nm/k
mの光ファイバの分散補償用として適用することもでき
る。
【0106】また、上記各実施形態例の光ファイバは、
波長1390nmにおける伝送損失値を3dB/km以
下としたが、S−bandにおける波長分割多重伝送
は、ラマン増幅器以外の、例えばTDFA(ツリウムド
ープファイバアンプ)を用いて行なうこともできるの
で、この場合は、光ファイバの波長1390nmにおけ
る伝送損失値を、3dB/kmを越える値としてもよ
い。
【0107】さらに、本発明の光ファイバは、少なくと
も、波長1420nm以上波長1520nm未満の範囲
内の設定波長における波長分散を−8ps/nm/km
以下とすればよく、その他の、伝送損失やカットオフ波
長等の構成は必ずしも上記各実施形態例に限定されるも
のではない。つまり、上記のように波長分散を決定する
ことによって、シングルモード光ファイバ等の光伝送路
のS−bandにおける波長分散を効率的に補償するこ
とができる。
【0108】
【発明の効果】本発明の光ファイバによれば、S−ba
nd(波長1420nm以上波長1520nm未満の範
囲内)の設定波長における波長分散を−8ps/nm/
km以下としているので、シングルモード光ファイバを
光伝送路としてS−bandの波長分割多重伝送を行な
う場合に、光伝送路のS−bandにおける波長分散を
効率的に補償することができる。
【0109】また、本発明の光ファイバにおいて、波長
1520nmにおける伝送損失値を波長1500nmに
おける伝送損失値より大きくした構成によれば、波長1
520nmあるいはそれ以上の波長の光をカットしやす
くなる。
【0110】特に、本発明の光ファイバにおいて、波長
1520nmにおける伝送損失値を波長1500nmに
おける伝送損失値よりも1dB以上大きくした構成によ
れば、波長1520nmあるいはそれ以上の波長の光を
効率的にカットできるので、上記シングルモード光ファ
イバ等の光伝送路の分散補償機能と共に、C−band
帯やL−band帯の波長をカットできるフィルタ機能
を併せ持つことできる。
【0111】さらに、本発明の光ファイバにおいて、カ
ットオフ波長を1460nmより短波長とした構成によ
れば、S−bandによる分散補償機能を良好に発揮で
きる。
【0112】さらに、本発明の光ファイバにおいて、カ
ットオフ波長を1360nmより短波長とした構成によ
れば、S−bandのみならず、ラマン増幅用光ファイ
バとしても良好に機能できる。
【0113】さらに、本発明の光ファイバにおいて、波
長1390nmにおける伝送損失値を3dB/km以下
とした構成によれば、ラマン増幅用光ファイバとして、
より一層良好に機能できる。
【0114】さらに、本発明の光ファイバにおいて、S
−band内に設定された20nm以上の設定波長帯に
おける波長分散と分散スロープを共に負とし、前記設定
波長帯におけるどの波長においても波長分散を分散スロ
ープで割った値を300未満の正の値とした構成によれ
ば、光伝送路のS−bandにおける波長分散と分散ス
ロープを一括して非常に効率的に補償することができ
る。
【0115】さらに、本発明において、隣り合った層同
士で組成の異なる多層のガラス層を設け、これらのガラ
ス層のうち屈折率分布の基準となる基準層の内側に少な
くとも2層のガラス層を形成したり、基準層の内側に少
なくとも3層のガラス層を形成したりして、その各ガラ
ス層の基準層に対する比屈折率差や、コア径、コア径比
等を定めた構成によれば、上記優れた効果を奏する光フ
ァイバを容易、かつ、的確に形成することができる。
【0116】さらに、本発明の分散補償器によれば、上
記入れか一つの構成の光ファイバを有する構成とするこ
とによって、光伝送路の波長1420nm以上波長15
20nm未満の範囲内に設定された20nm以上の範囲
の波長帯域における分散スロープを±3ps/nm
km以内に補償したり、±1ps/nm/km以内に
補償したりすることを容易にできる。そのため、光伝送
路によりS−bandの波長分割多重伝送を行なう場合
に、光伝送路のS−bandにおける正の波長分散と正
の分散スロープを一括して効率的に補償することができ
る。
【0117】さらに、本発明の光伝送システムによれ
ば、上記分散補償器を有することにより、S−band
における正の波長分散と正の分散スロープが補償され
た、波長分割多重伝送に適した光伝送システムを実現で
きる。
【0118】さらに、本発明の光伝送システムにおい
て、分散補償器の光ファイバにラマン増幅用の励起光源
を接続した構成によれば、ラマン増幅を利用した波長分
割多重伝送煮炊きした光伝送システムを実現できる。
【0119】さらに、本発明の光伝送システムにおい
て、Cバンド帯とLバンド帯の少なくとも1つの波長帯
の光伝送を行なうシステムと共に用いる構成によれば、
Cバンド帯やLバンド帯とS−bandの広い波長帯域
を用いた波長分割多重伝送を実現できる優れた光伝送シ
ステムを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ファイバの第1実施形態例の屈
折率プロファイルを示す説明図である。
【図2】上記実施形態例の試作例の伝送損失特性をフィ
ルタ特性と共に示すグラフである。
【図3】本発明に係る光ファイバの第2実施形態例の屈
折率プロファイルを示す説明図である。
【図4】本発明に係る分散補償器の一実施形態例を適用
した光通信システム例を示す説明図である。
【図5】ラマン増幅器用光源の構成例を示す説明図であ
る。
【図6】分散ラマン増幅器を用いたシステム例を示す説
明図である。
【図7】シングルモード光ファイバのS−bandにお
ける波長分散と(分散/分散スロープ)特性を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 第1ガラス層 2 第2ガラス層 3 第3ガラス層 4 第4ガラス層 12 光伝送路 13 光分岐器 15 S−band用分散補償器 16 フィルタ付き光合波器 17 C−band、L−band用分散補償器 18,19 入力ポート 20 C,Lバンドのみを透過させるハイパスフィルタ 21 ローパスフィルタ
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Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長1420nm以上波長1520nm
    未満の範囲内の設定波長における波長分散を−8ps/
    nm/km以下としたことを特徴とする光ファイバ。
  2. 【請求項2】 波長1520nmにおける伝送損失値を
    波長1500nmにおける伝送損失値より大きくしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
  3. 【請求項3】 カットオフ波長を1460nmより短波
    長としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の光ファイバ。
  4. 【請求項4】 カットオフ波長を1360nmより短波
    長としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の光ファイバ。
  5. 【請求項5】 波長1520nmにおける伝送損失値を
    波長1500nmにおける伝送損失値より1dB以上大
    きくしたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
    れか一つに記載の光ファイバ。
  6. 【請求項6】 波長1390nmにおける伝送損失値を
    3dB/km以下としたことを特徴とする請求項1乃至
    請求項5のいずれか一つに記載の光ファイバ。
  7. 【請求項7】 波長1420nm以上波長1520nm
    未満の範囲内に設定された20nm以上の設定波長帯に
    おける波長分散と分散スロープを共に負とし、前記設定
    波長帯におけるどの波長においても波長分散を分散スロ
    ープで割った値を300未満の正の値としたことを特徴
    とする請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の光
    ファイバ。
  8. 【請求項8】 隣り合った層同士で組成の異なる多層の
    ガラス層を有し、これらのガラス層のうち屈折率分布の
    基準となる基準層の内側に少なくとも2層のガラス層が
    形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最
    も内側に形成されている第1ガラス層の前記基準層に対
    する最大比屈折率差をΔ1、前記光ファイバの内側から
    2層目の第2ガラス層の前記基準層に対する最小比屈折
    率差をΔ2としたとき、1.0%≦Δ1≦3.0%、−
    1.0%≦Δ2≦−0.4%としたことを特徴とする請
    求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の光ファイ
    バ。
  9. 【請求項9】 隣り合った層同士で組成の異なる多層の
    ガラス層を有し、これらのガラス層のうち屈折率分布の
    基準となる基準層の内側に少なくとも3層のガラス層が
    形成されている光ファイバであって、該光ファイバの最
    も内側に形成されている第1ガラス層の前記基準層に対
    する最大比屈折率差をΔ1、前記光ファイバの内側から
    2層目の第2ガラス層の前記基準層に対する最小比屈折
    率差をΔ2、前記光ファイバの内側から3層目の第3ガ
    ラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ3とし
    たとき、1.0%≦Δ1≦3.0%、−1.0%≦Δ2
    ≦−0.4%、0≦Δ3≦0.5%としたことを特徴と
    する請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の光フ
    ァイバ。
  10. 【請求項10】 隣り合った層同士で組成の異なる多層
    のガラス層を有し、これらのガラス層のうち屈折率分布
    の基準となる基準層の内側に少なくとも2層のガラス層
    が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの
    最も内側に形成されている第1ガラス層の径を1.7μ
    m以上5.0μm以下とし、前記第1ガラス層の径aを
    前記光ファイバの内側から2層目に形成されている第2
    ガラス層の径bで割った値a/bを0.3≦a/b≦
    0.6としたことを特徴とする請求項1乃至請求項7の
    いずれか一つに記載の光ファイバ。
  11. 【請求項11】 隣り合った層同士で組成の異なる多層
    のガラス層を有し、これらのガラス層のうち屈折率分布
    の基準となる基準層の内側に少なくとも3層のガラス層
    が形成されている光ファイバであって、該光ファイバの
    内側から3層目に形成されている第3ガラス層の径cを
    前記光ファイバの内側から2層目に形成されている第2
    ガラス層の径bで割った値c/bを1.0<c/b≦
    2.7としたことを特徴とする請求項1乃至請求項7の
    いずれか一つに記載の光ファイバ。
  12. 【請求項12】 請求項1乃至請求項11のいずれか一
    つに記載の光ファイバを有し、光伝送路に接続すること
    により波長1420nm以上波長1520nm未満の範
    囲内に設定された20nm以上の範囲の波長帯域におけ
    る分散スロープを±3ps/nm/km以内に補償す
    る分散補償器。
  13. 【請求項13】 請求項1乃至請求項11のいずれか一
    つに記載の光ファイバを有し、光伝送路に接続すること
    により波長1420nm以上波長1520nm未満の範
    囲内に設定された20nm以上の範囲の波長帯域におけ
    る分散スロープを±1ps/nm/km以内に補償す
    る分散補償器。
  14. 【請求項14】 請求項12または請求項13の分散補
    償器を有することを特徴とする光伝送システム。
  15. 【請求項15】 分散補償器の光ファイバにラマン増幅
    用の励起光源を接続したことを特徴とする請求項14記
    載の光伝送システム。
  16. 【請求項16】 Cバンド帯とLバンド帯の少なくとも
    1つの波長帯の光伝送を行なうシステムと接続して用い
    ることを特徴とする請求項14または請求項15記載の
    光伝送システム。
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