JP2004004860A

JP2004004860A - Dispersion compensation optical fiber and dispersion compensated optical fiber transmission path using the same

Info

Publication number: JP2004004860A
Application number: JP2003148054A
Authority: JP
Inventors: Manabu Saito; 齋藤　学; Shoichiro Matsuo; 松尾　昌一郎; Koichi Harada; 原田　光一
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: JP3766074B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a dispersion compensated optical fiber which reduces a bending loss irrespective of the wavelength band being used, without greatly deteriorating other properties, compared with a segmented-core type dispersion compensated optical fiber. <P>SOLUTION: In the working wavelength band, where Δ21 is 0.90 to 1.30%, Δ24 is -0.50 to -0.02%, normalized frequency = Δ24×ä(radius of a side ring / radius of a center core)<SP>2</SP>-(radius of a ring core / radius of a center core)<SP>2</SP>}=-15.0 to -1.0, and the frequency is 1.45 to 1.63μm, a dispersion compensated optical fiber is provided, whose wavelength dispersion is -70 to -45 ps/nm/km, which has a negative wavelength dispersion slope, whose effective core cross section is 25μm<SP>2</SP>or larger, RDS(SMF)=0.003nm<SP>-1</SP>, compensation modulus of the dispersion slope = RDS (DCF)/RDS(SMF) ×100=80 to 120%, and the bending loss at the wavelength of 1.63μm is 50dB/m or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散補償光ファイバに関し、１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される、１．４５〜１．６３μｍ帯から選択された使用波長帯よりも短波長側に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを用いて１．４５〜１．６３μｍ帯から選択された使用波長帯で光信号を伝送する際に生じる波長分散、および分散スロープを補償するものである。
【０００２】
【従来の技術】
分散補償光ファイバは、１．５５μｍ帯で大きな負の波長分散と負の分散スロープを有し、１．３μｍ用シングルモード光ファイバと適切な長さで接続することによって、この１．３μｍ用シングルモード光ファイバにおいて生じた正の波長分散と分散スロープを相殺（補償）できるものである。したがって、１．３μｍ用シングルモード光ファイバとこの分散補償光ファイバとを組み合わせて光通信システムを構築すれば、１．５５μｍ帯の波長多重伝送を行っても高速通信が可能となる。
【０００３】
分散スロープ補償型の分散補償光ファイバとしては、図４に示すようなＷ型屈折率分布形状を有するものが提案されている。
この屈折率分布形状においては、中心に設けられた高屈折率のセンタコア１と、その外周上に設けられたこのセンタコア１よりも低屈折率のサイドコア２とからコアが構築されている。そして、このサイドコア２の外周上にはこのサイドコア２よりも高屈折率で、かつ前記センタコア１よりも低屈折率のクラッド４が設けられている。
【０００４】
このＷ型屈折率分布形状について、クラッド４を基準（零）にしたときのセンタコア１とサイドコア２のそれぞれの比屈折率差Δ１、Δ２や、センタコア１の半径ａとサイドコア２の半径ｂとの比率を調節することによって、波長分散と、分散スロープを補償する機能が得られる。
Ｗ型屈折率分布形状は従来、分散シフト光ファイバなどの他の用途にも適用されてきたが、このように波長分散と分散スロープを補償するためには、Δ１を他の伝送用のシングルモード光ファイバに適用する場合よりも大きく設計する必要がある。
【０００５】
また、図５に示すようなセグメントコア型屈折率分布形状を有する分散スロープ補償型の分散補償光ファイバも開発されている。
この屈折率分布形状においては、中心に設けられた高屈折率のセンタコア１１と、その外周上に設けられたこのセンタコア１１よりも低屈折率のサイドコア１２と、このサイドコア１２の外周上に設けられたこのサイドコア１２よりも高屈折率で、かつ前記センタコア１１よりも低屈折率のリングコア１３とからコアが構成されている。そして、このリングコア１３の外周上に、このリングコア１３よりも低屈折率で、かつ前記サイドコア１２よりも高屈折率のクラッド１４が設けられている。
【０００６】
このセグメントコア型屈折率分布形状においては、Ｗ型屈折率分布形状に、さらにリングコア１３が設けられた構成となっているため、より曲げ損失が小さく、波長多重伝送に適した負の分散スロープが得られるという利点がある。また、Ａｅｆｆ（有効コア断面積）を、より拡大することができるため、非線形効果を抑制することができるという効果がある。
波長多重伝送においては、そもそも伝送する光信号におけるパワーが大きいため、伝送の途中でエルビウム添加光ファイバ増幅器によって光信号を増幅すると、光信号のパワーが急激に増加する。その結果、非線形効果が生じ、伝送特性が劣化する。
非線形効果の大きさは、
ｎ_２／Ａｅｆｆ
で表される。ここで、ｎ_２は光ファイバの非線形屈折率係数である。ｎ_２は物質によりほぼ一定の値であり、石英系の光ファイバでは大きく低減させることは困難である。また、Ａｅｆｆは光ファイバ中の電界分布を表すものであり、光ファイバの屈折率分布により変化させることが可能である。したがって、非線形効果を抑制するためにはＡｅｆｆの拡大が有効である。セグメントコア型屈折率分布形状においては、設計条件によっては比較的容易に２５μｍ^２以上のＡｅｆｆが得られる。
【０００７】
このセグメントコア型屈折率分布形状においては、クラッド１４を基準（零）にしたときのセンタコア１１とサイドコア１２とリングコア１３のそれぞれの比屈折率差Δ１１、Δ１２、Δ１３と、センタコア１１の半径ａとサイドコア１２の半径ｂとリングコア１３の半径ｃの比率を調節することにより、波長分散と分散スロープを同時に補償することができる。
【０００８】
通常、センタコア１、１１はゲルマニウム添加石英ガラス、サイドコア２、１２はフッ素添加石英ガラス、リングコア１３はゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド４、１４は純粋石英ガラスから構成されている。
【０００９】
純粋石英ガラスは、ゲルマニウム、フッ素などのドーパントを添加すると粘度が低くなり、軟化点が低下する傾向がある。また、同一温度における粘度も低下する。また、石英系光ファイバの代表的な線引き温度付近である１９００℃付近における粘度差も大きくなる。このような傾向により、クラッド４、１４は、その内側に配置されている、ドーパントが添加されたセンタコア１、１１、サイドコア２、１２、およびリングコア１３よりも軟化温度が高く、また硬化温度も高い。
【００１０】
したがって、分散補償光ファイバを製造するにおいて、円柱状のファイバ母材を、その長さ方向が鉛直方向になるように配置し、このファイバ母材の下端を加熱すると、まず、センタコア１、１１、サイドコア２、１２、リングコア１３となる部分が軟化し、ついでクラッド４、１４となる部分が軟化し、線引きされる。
線引きされた分散補償光ファイバは、下方から引張応力が印加されている状態で、その温度が徐々に下がる。そして、クラッド４、１４が先に硬化し、ついで内側のセンタコア１、１１、サイドコア２、１２、およびリングコア１３が軟化する。
このとき、これらクラッド４、１４の内側の部分は、先に硬化したクラッド４、１４との間に粘度の差を生じ、クラッド４、１４によって引き留められ、線引きによって印加されている応力と逆方向にも応力が印加された状態となる。その結果、内部に応力が残留した状態で硬化する。そして、この残留応力が大きいと、屈折率変化による特性のずれが生じたり、伝送損失の劣化が生じたりする。
【００１１】
一般的な光ファイバにおいても、このような硬化時のコアとクラッドとの粘度差に起因する現象が生じる。しかし、Ｗ型屈折率分布形状を備えた分散スロープ補償型の分散補償光ファイバにおいては、上述のように負の波長分散と分散スロープを得るために比屈折率差Δ１が伝送用のシングルモード光ファイバに比べて大きな値に設定されている。また、セグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散スロープ補償型の分散補償光ファイバにおいても、波長分散の値などによっては比屈折率差Δ１１を他の伝送用のシングルモード光ファイバに比べて大きな値に設定することが必要となる場合がある。
大きな比屈折率差Δ１、Δ１１を実現するためには、センタコア１、１１に添加するドーパントの添加量を多くする必要がある。そしてドーパントの添加量が多くなるほど、軟化温度および硬化温度が低下する。よって、センタコア１、１１とクラッド４、１４との軟化温度および硬化温度の差が大きくなり易く、このような問題が生じやすかった。
そのため、実用可能な機械的な強度を確保するためには、伝送損失の向上に限界があり、低損失のものを得ることが困難となる場合があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、低損失の分散スロープ補償型の分散補償光ファイバが得られる技術を提供することにある。また、セグメントコア型の分散補償光ファイバの外周上に、クラッドよりも低屈折率のサイドリングを設けることにより、セグメントコア型の分散補償光ファイバと比較して、他の特性を大きく劣化させることなく、使用波長帯によらず曲げ損失を低減することにある。
さらに、長距離伝送用に適した、特定の長さにおける波長分散値、分散スロープ値の制御を可能とする分散補償光ファイバを実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、センタコアと、このセンタコアの外周上に設けられ、かつこのセンタコアよりも低屈折率のサイドコアと、このサイドコアの外周上に設けられ、かつこのサイドコアよりも高屈折率で、前記センタコアよりも低屈折率のリングコアと、このリングコアの外周上に設けられ、かつこのリングコアよりも低屈折率で、前記サイドコアよりも高屈折率のサイドリングと、このサイドリングの外周上に設けられ、かつこのサイドリングよりも高屈折率で、前記リングコアよりも低屈折率のクラッドからなる分散補償光ファイバであって、前記センタコアと前記クラッドとの比屈折率差が０．９０〜１．３０％、前記サイドリングと前記クラッドとの比屈折率差が−０．５０〜−０．０２％であり、正規化周波数＝（サイドリングとクラッドとの比屈折率差）×｛（サイドリングの半径／センタコアの半径）^２−（リングコアの半径／センタコアの半径）^２｝、で定義される正規化周波数の値が−１５．０〜−１．０であり、１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、波長分散が−７０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、負の波長分散スロープを有し、有効コア断面積が２５μｍ^２以上であり、かつ実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有し、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、このシングルモード光ファイバを補償したときに、シングルモード光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＳＭＦ）、分散補償光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＤＣＦ）としたときに、ＲＤＳ（ＳＭＦ）は０．００３ｎｍ^−１程度であり、ＲＤＳ（ＤＣＦ）／ＲＤＳ（ＳＭＦ）×１００で定義される分散スロープの補償率が８０〜１２０％であり、かつ波長１．６３μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下である分散補償光ファイバを提供する。
【００１４】
上記構成の分散補償光ファイバにおいて、前記クラッドはフッ素が添加された石英ガラスからなり、純粋石英ガラスよりも屈折率が低いことが好ましい。
【００１５】
上記構成の分散補償光ファイバにおいて、前記センタコアの前記クラッドを基準とした比屈折率差が０．９０〜１．００％であることが好ましい。
【００１６】
本発明は、センタコアと、このセンタコアの外周上に設けられ、かつこのセンタコアよりも低屈折率のサイドコアと、このサイドコアの外周上に設けられ、かつこのサイドコアよりも高屈折率で、前記センタコアよりも低屈折率のリングコアと、このリングコアの外周上に設けられ、かつこのリングコアよりも低屈折率で、前記サイドコアよりも高屈折率のサイドリングと、このサイドリングの外周上に設けられ、かつこのサイドリングよりも高屈折率で、前記リングコアよりも低屈折率のクラッドを有し、前記センタコアと前記クラッドとの比屈折率差が０．９０〜１．３０％、前記サイドリングと前記クラッドとの比屈折率差が−０．５０〜−０．０２％であり、正規化周波数＝（サイドリングとクラッドとの比屈折率差）×｛（サイドリングの半径／センタコアの半径）^２−（リングコアの半径／センタコアの半径）^２｝、で定義される正規化周波数の値が−１５．０〜−１．０であり、１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、波長分散が−７０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、負の波長分散スロープを有し、有効コア断面積が２５μｍ^２以上であり、かつ実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有し、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、このシングルモード光ファイバを補償したときに、シングルモード光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＳＭＦ）、分散補償光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＤＣＦ）としたときに、ＲＤＳ（ＳＭＦ）は０．００３ｎｍ^−１程度であり、ＲＤＳ（ＤＣＦ）／ＲＤＳ（ＳＭＦ）×１００で定義される分散スロープの補償率が、８０〜１２０％であり、かつ波長１．６３μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下である分散補償光ファイバを備えた光ファイバ伝送路を提供する。
【００１７】
本発明は、上記分散補償光ファイバと、１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、有効コア断面積が７０μｍ^２以上であり、かつシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する光ファイバとを組み合わせた光ファイバ伝送路を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本名発明の分散補償光ファイバは、図１に示すような屈折率分布形状を備えているものである。以下、図１を利用して説明する。
センタコア２１、リングコア２３は、屈折率を上昇させる作用を備えたドーパントを添加した石英ガラス、サイドコア２２、サイドリング２４は屈折率を低下させる作用を備えたドーパントを添加した石英ガラスから形成されている。屈折率を上昇させる作用を備えたドーパントは、ゲルマニウム（Ｇｅ）が代表的である。ゲルマニウムは、ＧｅＯ_２として添加される。また、屈折率を低下させる作用を備えたドーパントとしては、フッ素（Ｆ）が代表的である。
なお、センタコア２１、サイドコア２２、リングコア２３、サイドリング２４、クラッド２５に添加するドーパントはゲルマニウム、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、フッ素から選ばれる少なくとも１種、あるいは２種以上のドーパントが用いられ、所望の屈折率によってその種類や添加量が適宜選択される。
【００１９】
本名発明の分散補償光ファイバにおいては、クラッド２５がドーパントを添加した石英ガラスから形成されている。このドーパントは屈折率を低下させる作用を備えたものであり、上述のようにフッ素が代表的である。その結果、クラッド２５の軟化温度は、純粋石英ガラスよりも低くなる。つまり、Δ２１、Δ２２、Δ２３、Δ２４の基準（零）の屈折率は、純粋石英ガラスの屈折率よりも低くなる。
したがって、クラッド２５よりも高い屈折率を備えたセンタコア２１およびリングコア２３においては、ドーパントの添加量が少なくなる。そして、純粋石英ガラスからなるクラッド２５を基準とした場合よりも、センタコア２１、およびリングコア２３において、ドーパントの添加による軟化温度および硬化温度の低下を小さくすることができる。また、各層の１９００℃付近における粘度差も小さくすることができる。
【００２０】
従来は、純粋石英ガラスからなるクラッド２５と、多量のドーパントが添加されたセンタコア２１との間の軟化温度および硬化温度の差が特に問題となっていたが、本発明においては、クラッド２５の軟化温度および硬化温度が低下し、かつ、センタコア２１の軟化温度および硬化温度が上昇するため、これらの間の軟化温度および硬化温度の差が小さくなり、線引き温度における粘度差も小さくなる。その結果、分散補償光ファイバの機械的な強度が保証できる線引き温度で線引きしても、線引き後にクラッド２５の内側の部分、特にセンタコア２１に残留する応力を小さくすることができ、これに起因する伝送損失の劣化を小さくすることができる。
【００２１】
センタコア２１は、クラッド２５を基準（零）にした比屈折率差Δ２１が０．９０〜１．３０％、好ましくは０．９０〜１．００％に設定されている。０．９０％よりも小さく、零に近いと、ドーパントの添加量が少なく、十分に軟化温度および硬化温度を上昇させることができない。１．３０％よりも大きくなると、ドーパントの添加量が多くなり、伝送損失が増加する場合がある。
サイドリング２４は、クラッド２５を基準（零）にした比屈折率差Δ２４が−０．５０〜−０．０２％に設定されている。−０．５０％よりも小さく、ドーパントの添加量が多くなると、Δ２２のドーパントの添加量が多くなり、伝送損失が劣化する場合がある。−０．０２％よりも大きくなると、ドーパントの添加量が少なくなり、十分に軟化温度および硬化温度を低下させることができない。
【００２２】
本発明の分散補償光ファイバは、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法によって、各層にドーパントを添加した円柱状のファイアバ母材を製造し、このファイバ母材の長さ方向が鉛直方向になるように配置し、このファイバ母材の下端を加熱して線引きすることによって得られる。
【００２３】
一般にファイバ母材の外径は、３０〜８０ｍｍ、分散補償光ファイバの外径は８０〜１２５μｍである。また、本発明の分散補償光ファイバの線引き時の加熱温度は１８００〜２１００℃、線引き速度は１００〜３００ｍ／分とされる。また、このときの線引き張力は１００〜２００ｇとされる。この条件であれば、実用可能な機械的な強度が得られる。
本発明の分散補償光ファイバは、センタコア２１からクラッド２５までの全ての部分がドーパントが添加された石英ガラスからなり、軟化温度および硬化温度が低いため、従来の純粋石英ガラスからなるクラッド２５を備えたものよりも、ファイバ母材の加熱温度を低くすることができる。
【００２４】
なお、実際の分散補償光ファイバの屈折率形状は、なだらかな曲線状になり、図１に示すように、各構成部分の境界がはっきりしていない。よって、後述するように、予めΔ２２などの構造パラメータの値を設定した上で、実際の製造時には、光学特性をモニタして、微調整しながら製造すると好ましい。
【００２５】
このように本発明においては、クラッド２５をドーパントを添加した石英ガラスから形成することにより、センタコア２１とクラッド２５との軟化温度および硬化温度の差を小さくして、線引き時にセンタコア２１とクラッド２５との粘度の差を小さくすることができる。
その結果、線引き後にセンタコア２１などに残留する応力を小さくすることができ、実用可能な機械的な強度が得られる温度で線引きしても、伝送損失の劣化を低減することができる。
【００２６】
本発明の屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバにおいては、それぞれ、Δ２１、Δ２２、Δ２３、Δ２４、ｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａを適切に設定することにより、波長分散、分散スロープ、さらには曲げ損失などの好ましい特性を実現することができる。
この型の屈折率分布形状においては、上述のようにＡｅｆｆ（有効コア断面積）を２５μｍ^２以上に拡大することができ、非線形効果を抑制する観点から好ましい。また、長波長側での曲げ損失の低減も可能であるため、Ｌ−Ｂａｎｄ帯（１．５７〜１．６３μｍ）で使用する観点からも好ましい。
【００２７】
本発明の分散補償光ファイバの使用波長帯は、１．４５〜１．６３μｍの範囲から選択される。例えば、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器の増幅波長帯によって、１．４５〜１．５７μｍ、１．５７〜１．６３μｍ、両者を合わせた１．４５〜１．６３μｍなどが適宜選択される。
また、本発明の分散補償光ファイバの使用波長帯における波長分散は、−７０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとされる。−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きく、零に近い場合は、使用長さが長くなり、不都合である。−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも小さいものは特性が劣化しやすく、製造が困難である。
【００２８】
本発明の分散補償光ファイバは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバのように、前記使用波長帯において正の波長分散を有する伝送用のシングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープを補償することを目的としている。
よって、本発明の分散補償光ファイバが補償対象とする伝送用のシングルモード光ファイバは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバのみならず、この使用波長帯よりも短波長側に零分散波長を有し、この零分散波長の長波長側で波長分散が大きくなるシングルモード光ファイバが含まれる。このようなシングルモード光ファイバは、通常正の分散スロープを有している。
【００２９】
本発明の分散補償光ファイバの分散スロープは、組み合わせる伝送用のシングルモード光ファイバの波長分散を零にできる長さの分散補償光ファイバを用いて、このシングルモード光ファイバを補償するとき、補償率が８０〜１２０％であると好ましい。この範囲内であると分散スロープを十分に補償することができ、良好な波長多重伝送特性が得られる。
【００３０】
この補償率は以下のようにして求める。
使用波長帯において、伝送用のシングルモード光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ１（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ１（ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）、分散補償光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ２（ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）とする。
ここで、ｓ１／ｄ１＝ＲＤＳ（ＳＭＦ）、ｓ２／ｄ２＝ＲＤＳ（ＤＣＦ）とする。
また、伝送用のシングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープは正の値、分散補償光ファイバの波長分散と分散スロープは負の値である。
【００３１】
単位長さの伝送用のシングルモード光ファイバを補償できる分散補償光ファイバの長さは、ｄ１／ｄ２で表される。
この長さのにおける分散補償光ファイバの分散スロープは、ｄ１／ｄ２×ｓ２となる。そして、この長さの分散補償光ファイバによる単位長さ当たりの伝送用のシングルモード光ファイバの分散スロープの補償率は、（ｄ１／ｄ２×ｓ２）／ｓ１×１００＝ＲＤＳ（ＤＣＦ）／ＲＤＳ（ＳＭＦ）×１００となる。
【００３２】
このように分散スロープの補償率は、使用波長帯における補償対象の伝送用のシングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープ、および分散補償光ファイバ自体の波長分散と分散スロープによって変化するため、目的とする使用波長帯や伝送用のシングルモード光ファイバにあわせて分散補償光ファイバを設計する必要がある。
【００３３】
また、曲げ損失は、使用波長帯において、曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値をいうものとする。本発明の分散補償光ファイバにおいては、使用波長帯における曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であることが好ましい。５０ｄＢ／ｍを超えると、敷設時などに付与されるわずかな曲げなどによって伝送特性が劣化する場合がある。
【００３４】
図１に示す本発明の分散補償光ファイバにおいては、Δ２１の値は他の構造パラメータなどとの関係から相対的に決定され、上述のＷ型屈折率分布形状のΔ１、およびセグメントコア型屈折率分布形状のΔ１１の数値範囲よりも広範囲となる。
【００３５】
図２は、セグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバと、本発明の分散補償光ファイバについて、Ａｅｆｆ＝２５〜２８μｍ^２を目的としたときに、波長１．５５μｍまたは１．６３μｍにおける曲げ損失とカットオフ波長の関係を示すグラフである。
図３は、セグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバと、本発明の分散補償光ファイバについて、曲げ損失とＡｅｆｆの関係を示すグラフである。
図２および図３より、本発明の分散補償光ファイバは、セグメントコア型屈折率分布形状を持つ分散補償光ファイバと比較すると、同一のカットオフ波長を持つ場合、または、同一のＡｅｆｆを持つ場合に、曲げ損失を小さくすることが可能となることが分かる。
【００３６】
なお、このグラフに示されている点は、伝送用のシングルモード光ファイバの波長分散スロープを波長分散で割った値ＲＤＳ（ＳＭＦ）が、０．００３ｎｍ^−１程度である伝送用のシングルモード光ファイバを想定したものである。
また、伝送用のシングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの長さの比を、３：１として分散補償を行う場合を想定したものであり、かつ、この伝送用のシングルモード光ファイバは、側圧に対する耐性が十分なものとなっている。
この伝送用のシングルモード光ファイバのサイドリングを大きくしすぎると、カットオフ波長が長くなり、伝送用のシングルモード光ファイバが側圧に対して弱くなる。これを防止するためには、Δ２４が−０．５０〜−０．０２％、正規化周波数（Ｖ４）が−１５．０〜−１．０となっている。ここで、正規化周波数とは、光の周波数を光導波路の構造パラメータを用いて規格化したものである。
また、非線形効果を抑えるためには、Ａｅｆｆを拡大することが有効であるが、このためには、Δ２１の値を小さくしなければならない。しかし、Δ２１の値が小さすぎると伝送用のシングルモード光ファイバが側圧に対して弱くなる。したがって、Δ２１の値は、０．９０〜１．００％とすることが好ましい。
【００３７】
本発明の分散補償光ファイバと、１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長において、有効コア断面積が７０μｍ^２以上であり、かつシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する光ファイバとを組み合わせた光ファイバ伝送路は、伝送損失の増加を抑制する効果に優れている。
すなわち、本発明の分散補償光ファイバにおいて、分散スロープを零に近付け、前記のように選択された光ファイバにおいて非線形効果を抑制することが可能となるからである。
【００３８】
以下、具体例を示す。
（実施例１）
図１に示した屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバを製造した。
まず、ＶＡＤ法によってＧｅＯ_２添加コアＳｉＯ_２クラッド（クラッド径／コア径＝２．０〜２．２）構造をもつ円柱状の多孔質体を作製した。ただし、ここでいうコア、クラッドは、実際の分散補償光ファイバにおけるコアとクラッドに対応したものではなく、２層構造の各層を示す便宜的な名称である。つまり、中心の部分をコア（センタコア２１となる部分）、その外周上の部分をクラッド（サイドコア２２となる部分）と称している。
【００３９】
この多孔質体をおよそ１０００℃の雰囲気においてＨｅと塩素系ガスで脱水処理し、その後、Ｈｅ５ｌ／分、ＳｉＦ_４１ｌ／分の雰囲気でフッ素添加および透明ガラス化を同時に行った。このロッドを延伸してコア母材とし、その周りにリングコアおよびサイドリング用と、クラッド用のＳｉＯ_２−ＧｅＯ_２とＳｉＯ_２からなる多孔質体をそれぞれ外付けし、およそ１０００℃の雰囲気においてＨｅと塩素系ガスで脱水処理し、さらに、Ｈｅ雰囲気で透明ガラス化して、外径５０ｍｍのファイバ母材を得た。
【００４０】
そして、このファイバ母材を線引きして、外径１２５μｍの分散補償光ファイバを製造した。このときの線引き速度は３００ｍ／分、線引張力は２００ｇ、加熱温度は１９５０℃とした。
この実施例１においては、同様の方法で構造パラメータの異なる５種類の分散補償光ファイバを製造した。各々の構造パラメータと、光学特性を表１および表２に示した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
表１および表２の結果より、Ａｅｆｆを拡大することによって、非線形効果を抑制することができた。また、波長１．６３μｍにおける曲げ損失も小さな値が得られた。
なお、いずれの分散補償光ファイバも、それぞれの線引きの条件では、機械的な強度に問題はなかった。
【００４４】
（比較例１）
図５に示したセグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバを製造した。
まず、ＶＡＤ法によってＧｅＯ_２添加コアＳｉＯ_２クラッド（クラッド径／コア径＝２．２〜２．４）構造をもつ円柱状の多孔質体を作製した。ただし、ここでいうコア、クラッドは、実際の分散補償光ファイバにおけるコアとクラッドに対応したものではなく、２層構造の各層を示す便宜的な名称である。つまり、中心の部分をコア（センタコア１１となる部分）、その外周上の部分をクラッド（サイドコア１２となる部分）と称している。
【００４５】
この多孔質体をおよそ１０００℃の雰囲気においてＨｅと塩素系ガスで脱水処理し、その後、Ｈｅ５ｌ／分、ＳｉＦ_４１ｌ／分の雰囲気でフッ素添加および透明ガラス化を同時に行った。このロッドを延伸してコア母材とし、その周りにリングコア用とクラッド用のＳｉＯ_２−ＧｅＯ_２とＳｉＯ_２とからなる多孔質体をそれぞれ外付けし、およそ１０００℃の雰囲気においてＨｅと塩素系ガスで脱水処理し、さらに、Ｈｅ雰囲気で透明ガラス化して中間母材を作製した。さらに、ＳｉＯ_２からなる多孔質体を外付けし、およそ１０００℃の雰囲気においてＨｅと塩素系ガスで脱水処理し、さらに、Ｈｅ雰囲気で透明ガラス化して、外径５０ｍｍのファイバ母材を得た。
【００４６】
そして、このファイアバ母材を線引きして、外径１２５μｍの分散補償光ファイバを製造した。このときの線引き速度は３００ｍ／分、線引張力は２００ｇ、加熱温度は１９５０℃とした。
この分散補償光ファイバの１．５５μｍにおける光学特性を表３、表４に示した。
【００４７】
【表３】

【００４８】
【表４】

【００４９】
このセグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバの光学特性の目標は、実施例１に示した分散補償光ファイバと同程度のＡｅｆｆまたはカットオフ波長をもち、曲げ損失を可能な限り小さな値とすることとした。
表３および表４の結果より、波長１．５５μｍ付近での曲げ損失は十分に小さく、問題ないことが分かった。しかし、波長１．６３μｍでの曲げ損失は大きな値となり、伝送損失が大きくなることが分かった。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分散補償光ファイバは、全ての部分、特にクラッドをドーパントを添加した石英ガラスから形成することにより、センタコアとクラッドとの軟化温度および硬化温度の差を小さくし、線引き時に、その線引き温度における粘度差を小さくすることができる。
その結果、線引き後にセンタコアなどに残留する応力を小さくすることができ、実用可能な機械的な強度が得られる温度で線引きしても、伝送損失の劣化を低減することができ、分散スロープ補償型の分散補償光ファイバであり、かつ低損失のものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分散補償光ファイバの屈折率分布形状を示すグラフである。
【図２】本発明の分散補償光ファイバと、セグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバについて、波長１．５５μｍまたは１．６３μｍにおける曲げ損失とカットオフ波長の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の分散補償光ファイバと、セグメントコア型屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバについて、波長１．５５μｍまたは１．６３μｍにおける曲げ損失とＡｅｆｆの関係を示すグラフである。
【図４】分散補償光ファイバの屈折率分布形状の一例として、Ｗ型屈折率分布形状を示すグラフである。
【図５】分散補償光ファイバの屈折率分布形状の一例として、セグメントコア型屈折率分布形状を示すグラフである。
【符号の説明】
２１・・・センタコア、２２・・・サイドコア、２３・・・リングコア、２４・・・サイドリング、２５・・・クラッド。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dispersion compensating optical fiber, a single fiber having a zero dispersion wavelength on a shorter wavelength side than an operating wavelength band selected from a band of 1.45 to 1.63 μm typified by a single mode optical fiber for 1.3 μm. It compensates for chromatic dispersion and dispersion slope generated when an optical signal is transmitted in a use wavelength band selected from the 1.45 to 1.63 μm band using a mode optical fiber.
[0002]
[Prior art]
The dispersion compensating optical fiber has a large negative chromatic dispersion and a negative dispersion slope in the 1.55 μm band, and is connected to the 1.3 μm single mode optical fiber at an appropriate length to obtain the 1.3 μm single mode optical fiber. It can cancel (compensate) positive chromatic dispersion and dispersion slope generated in the mode optical fiber. Therefore, if an optical communication system is constructed by combining a single-mode optical fiber for 1.3 μm and this dispersion-compensating optical fiber, high-speed communication becomes possible even if wavelength multiplex transmission in the 1.55 μm band is performed.
[0003]
As a dispersion slope compensation type dispersion compensating optical fiber, one having a W-shaped refractive index distribution shape as shown in FIG. 4 has been proposed.
In this refractive index distribution shape, a core is constructed from a center core 1 having a high refractive index provided at the center and a side core 2 having a lower refractive index than the center core 1 provided on the outer periphery thereof. A clad 4 having a higher refractive index than the side core 2 and a lower refractive index than the center core 1 is provided on the outer periphery of the side core 2.
[0004]
Regarding this W-shaped refractive index distribution shape, the relative refractive index differences Δ1 and Δ2 between the center core 1 and the side core 2 when the clad 4 is set as a reference (zero), and the radius a of the center core 1 and the radius b of the side core 2 By adjusting the ratio, a function of compensating for chromatic dispersion and dispersion slope is obtained.
The W-shaped refractive index profile has conventionally been applied to other uses such as a dispersion-shifted optical fiber. In order to compensate for the chromatic dispersion and the dispersion slope as described above, it is necessary to set Δ1 to another single mode for transmission. It must be designed larger than when applied to optical fibers.
[0005]
In addition, a dispersion slope compensation type dispersion compensating optical fiber having a segment core type refractive index distribution shape as shown in FIG. 5 has also been developed.
In this refractive index distribution shape, a center core 11 having a high refractive index provided at the center, a side core 12 having a lower refractive index than the center core 11 provided on the outer periphery thereof, and a center core 11 provided on the outer periphery of the side core 12 are provided. The core is composed of a ring core 13 having a higher refractive index than the side core 12 and a lower refractive index than the center core 11. A clad 14 having a lower refractive index than the ring core 13 and a higher refractive index than the side core 12 is provided on the outer periphery of the ring core 13.
[0006]
In this segment core type refractive index distribution shape, since the ring core 13 is further provided in the W type refractive index distribution shape, bending loss is smaller, and a negative dispersion slope suitable for wavelength multiplex transmission is obtained. There is an advantage that it can be obtained. Further, since Aeff (effective core area) can be further enlarged, there is an effect that nonlinear effects can be suppressed.
In wavelength multiplex transmission, since the power of an optical signal to be transmitted is large in the first place, if the optical signal is amplified by an erbium-doped optical fiber amplifier during the transmission, the power of the optical signal sharply increases. As a result, a non-linear effect occurs, and the transmission characteristics deteriorate.
The magnitude of the nonlinear effect is
n ₂ / Aeff
Is represented by Where n ₂ Is the nonlinear refractive index coefficient of the optical fiber. n ₂ Is a substantially constant value depending on the substance, and it is difficult to greatly reduce it with a quartz optical fiber. Aeff represents the electric field distribution in the optical fiber, and can be changed by the refractive index distribution of the optical fiber. Therefore, it is effective to increase Aeff in order to suppress the nonlinear effect. In the case of the segment core type refractive index distribution shape, 25 μm ² The above Aeff is obtained.
[0007]
In this segment core type refractive index distribution shape, the relative refractive index differences Δ11, Δ12, Δ13 of the center core 11, side core 12, and ring core 13 when the clad 14 is set as a reference (zero), and the radius a of the center core 11 By adjusting the ratio of the radius b of the side core 12 to the radius c of the ring core 13, chromatic dispersion and dispersion slope can be compensated simultaneously.
[0008]
Usually, the

center cores

1 and 11 are made of germanium-doped quartz glass, the

side cores

2 and 12 are made of fluorine-doped quartz glass, the ring core 13 is made of germanium-doped quartz glass, and the claddings 4 and 14 are made of pure quartz glass.
[0009]
Pure silica glass tends to have a lower viscosity and a lower softening point when a dopant such as germanium or fluorine is added. Also, the viscosity at the same temperature decreases. In addition, the viscosity difference at around 1900 ° C., which is around the typical drawing temperature of the silica-based optical fiber, also increases. Due to such a tendency, the claddings 4 and 14 have a higher softening temperature and a higher curing temperature than the

center cores

1 and 11, the

side cores

2 and 12, and the ring core 13 to which the dopants are disposed. .
[0010]
Therefore, in manufacturing a dispersion compensating optical fiber, a columnar fiber preform is arranged so that its longitudinal direction is vertical, and when the lower end of this fiber preform is heated, first, the

center cores

1, 11, The portions to be the

side cores

2 and 12 and the ring core 13 are softened, and then the portions to be the claddings 4 and 14 are softened and drawn.
The temperature of the drawn dispersion compensating optical fiber gradually decreases while a tensile stress is applied from below. Then, the clads 4 and 14 are hardened first, and then the

inner center cores

1 and 11, the

side cores

2 and 12 and the ring core 13 are softened.
At this time, the inner portions of the clads 4 and 14 generate a difference in viscosity between the previously cured clads 4 and 14 and are retained by the clads 4 and 14 in a direction opposite to the stress applied by the drawing. Is also applied. As a result, the resin is cured in a state where the stress remains therein. If the residual stress is large, the characteristics may be shifted due to a change in the refractive index, or the transmission loss may be deteriorated.
[0011]
Even in a general optical fiber, a phenomenon occurs due to the difference in viscosity between the core and the clad during curing. However, in the dispersion compensation optical fiber of the dispersion slope compensation type having the W-shaped refractive index distribution shape, as described above, in order to obtain the negative chromatic dispersion and the dispersion slope, the relative refractive index difference Δ1 is changed to the single mode light for transmission. The value is set to a value larger than that of the fiber. Also, in a dispersion compensation optical fiber of a dispersion slope compensation type having a segment core type refractive index distribution shape, the relative refractive index difference Δ11 is larger than that of another transmission single mode optical fiber depending on the value of chromatic dispersion and the like. May need to be set to a value.
In order to realize the large relative refractive index differences Δ1 and Δ11, it is necessary to increase the amount of dopant added to the

center cores

1 and 11. And the softening temperature and the curing temperature decrease as the addition amount of the dopant increases. Therefore, the difference between the softening temperature and the curing temperature between the

center cores

1 and 11 and the claddings 4 and 14 tends to increase, and such a problem is likely to occur.
Therefore, in order to secure practical mechanical strength, there is a limit to the improvement of transmission loss, and it may be difficult to obtain a low loss.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for obtaining a dispersion-compensating optical fiber of a low-loss dispersion slope compensation type. Also, by providing a side ring having a lower refractive index than the cladding on the outer periphery of the segment core type dispersion compensating optical fiber, other characteristics are significantly deteriorated as compared with the segment core type dispersion compensating optical fiber. And to reduce the bending loss regardless of the wavelength band used.
It is still another object of the present invention to realize a dispersion compensating optical fiber suitable for long-distance transmission and capable of controlling a chromatic dispersion value and a dispersion slope value at a specific length.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a center core, a side core provided on the outer periphery of the center core, and a side core having a lower refractive index than the center core, and a side core provided on the outer periphery of the side core. A high refractive index, a ring core having a lower refractive index than the center core, and provided on the outer periphery of the ring core, and having a lower refractive index than the ring core and a lower refractive index than the side core. High A side ring having a refractive index, a dispersion compensation optical fiber provided on the outer periphery of the side ring, and having a higher refractive index than the side ring, and a cladding having a lower refractive index than the ring core; The relative refractive index difference between the cladding and the side ring is 0.90 to 1.30%, the relative refractive index difference between the side ring and the cladding is -0.50 to -0.02%, and normalized frequency = (side Relative index difference between ring and clad) x ｛(radius of side ring / radius of center core) ² -(Ring core radius / Center core radius) ² 値, the value of the normalized frequency is -15.0 to -1.0, and the chromatic dispersion is -70 to -45 ps / nm in the used wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm. / Km, has a negative wavelength dispersion slope, and has an effective core area of 25 μm. ² Above, and has a cut-off wavelength substantially capable of single-mode propagation, a length that can compensate the chromatic dispersion of a single-mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength shorter than the wavelength band used to zero, When the single mode optical fiber is compensated, the value obtained by dividing the dispersion slope of the single mode optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (SMF), and the value obtained by dividing the dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber by the chromatic dispersion is When RDS (DCF) is used, RDS (SMF) is 0.003 nm. ^-1 Dispersion compensation light having a dispersion slope compensation ratio defined by RDS (DCF) / RDS (SMF) × 100 of 80 to 120% and a bending loss at a wavelength of 1.63 μm of 50 dB / m or less. Provide fiber.
[0014]
In the dispersion compensating optical fiber having the above configuration, it is preferable that the cladding is made of silica glass doped with fluorine and has a lower refractive index than pure silica glass.
[0015]
In the dispersion compensating optical fiber having the above configuration, it is preferable that a relative refractive index difference of the center core with respect to the cladding is 0.90 to 1.00%.
[0016]
The present invention provides a center core, a side core provided on the outer periphery of the center core and having a lower refractive index than the center core, and a higher refractive index provided on the outer periphery of the side core and having a higher refractive index than the center core. A low-refractive-index ring core, provided on the outer periphery of the ring core, and having a lower refractive index than the ring core, a higher-refractive-index side ring than the side core, and provided on the outer periphery of the side ring, and A cladding having a higher refractive index than the side ring and a lower refractive index than the ring core; a relative refractive index difference between the center core and the cladding of 0.90 to 1.30%; Relative refractive index difference between −0.50 and −0.02%, and normalized frequency = (specific refractive index difference between side ring and cladding) × ｛(side The radius of the radius / center core of the ring) ² -(Ring core radius / Center core radius) ² 値, the value of the normalized frequency is -15.0 to -1.0, and the chromatic dispersion is -70 to -45 ps / nm in the used wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm. / Km, has a negative wavelength dispersion slope, and has an effective core area of 25 μm. ² Above, and has a cut-off wavelength substantially capable of single-mode propagation, a length that can compensate the chromatic dispersion of a single-mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength shorter than the wavelength band used to zero, When the single mode optical fiber is compensated, the value obtained by dividing the dispersion slope of the single mode optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (SMF), and the value obtained by dividing the dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber by the chromatic dispersion is When RDS (DCF) is used, RDS (SMF) is 0.003 nm. ^-1 Dispersion compensation in which the compensation ratio of the dispersion slope defined by RDS (DCF) / RDS (SMF) × 100 is 80 to 120% and the bending loss at a wavelength of 1.63 μm is 50 dB / m or less. An optical fiber transmission line including an optical fiber is provided.
[0017]
The present invention provides the dispersion compensating optical fiber and an effective core area of 70 μm in an operating wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm. ² The present invention provides an optical fiber transmission line that is combined with an optical fiber having a cutoff wavelength capable of performing single mode propagation.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The dispersion compensating optical fiber of the present invention has a refractive index distribution shape as shown in FIG. Hereinafter, description will be made with reference to FIG.
The center core 21 and the ring core 23 are made of quartz glass doped with a dopant having a function of increasing the refractive index, and the side cores 22 and the side rings 24 are made of quartz glass doped with a dopant having a function of decreasing the refractive index. . A typical dopant having the function of increasing the refractive index is germanium (Ge). Germanium is GeO ₂ Is added as Fluorine (F) is a typical dopant having a function of lowering the refractive index.
The dopant to be added to the center core 21, the side core 22, the ring core 23, the side ring 24, and the clad 25 is at least one kind selected from germanium, aluminum (Al), phosphorus (P), and fluorine, or two or more kinds of dopants are used. The type and amount of addition are appropriately selected depending on the desired refractive index.
[0019]
In the dispersion compensating optical fiber of the present invention, the clad 25 is formed of silica glass doped with a dopant. This dopant has a function of lowering the refractive index, and fluorine is typical as described above. As a result, the softening temperature of the clad 25 becomes lower than that of pure quartz glass. That is, the reference (zero) refractive index of Δ21, Δ22, Δ23, and Δ24 is lower than the refractive index of pure quartz glass.
Therefore, in the center core 21 and the ring core 23 having a higher refractive index than the cladding 25, the amount of the dopant added is small. In addition, in the center core 21 and the ring core 23, the lowering of the softening temperature and the hardening temperature due to the addition of the dopant can be made smaller than when the clad 25 made of pure quartz glass is used as a reference. Further, the difference in the viscosity of each layer around 1900 ° C. can be reduced.
[0020]
Conventionally, the difference between the softening temperature and the hardening temperature between the clad 25 made of pure quartz glass and the center core 21 to which a large amount of dopant is added has been a particular problem. Since the temperature and the curing temperature are decreased and the softening temperature and the curing temperature of the center core 21 are increased, the difference between the softening temperature and the curing temperature therebetween is reduced, and the viscosity difference at the drawing temperature is also reduced. As a result, even if the dispersion compensating optical fiber is drawn at a drawing temperature at which the mechanical strength can be guaranteed, the stress remaining on the inner portion of the clad 25, particularly the center core 21, can be reduced after the drawing. The deterioration of the transmission loss can be reduced.
[0021]
The center core 21 has a relative refractive index difference Δ21 based on the cladding 25 (zero) set to 0.90 to 1.30%, preferably 0.90 to 1.00%. If it is less than 0.90% and is close to zero, the amount of dopant added is small, and the softening temperature and curing temperature cannot be sufficiently increased. If it is larger than 1.30%, the amount of dopant added may increase, and the transmission loss may increase.
The side ring 24 has a relative refractive index difference Δ24 with respect to the cladding 25 as a reference (zero) set to −0.50 to −0.02%. If the amount is smaller than -0.50% and the amount of the dopant increases, the amount of the Δ22 dopant increases, and the transmission loss may deteriorate. If it exceeds -0.02%, the added amount of the dopant will be small, and the softening temperature and the curing temperature cannot be sufficiently lowered.
[0022]
The dispersion compensating optical fiber of the present invention is manufactured by manufacturing a columnar fire preform in which each layer is doped with a dopant by a known method such as a VAD method, an MCVD method, or a PCVD method. It is obtained by heating the lower end of this fiber preform and drawing it.
[0023]
Generally, the outer diameter of the fiber preform is 30 to 80 mm, and the outer diameter of the dispersion compensating optical fiber is 80 to 125 μm. The heating temperature during drawing of the dispersion compensating optical fiber of the present invention is 1800 to 2100 ° C., and the drawing speed is 100 to 300 m / min. At this time, the drawing tension is set to 100 to 200 g. Under these conditions, practical mechanical strength can be obtained.
The dispersion compensating optical fiber of the present invention is provided with a clad 25 made of conventional pure silica glass because all parts from the center core 21 to the clad 25 are made of silica glass doped with a dopant and have low softening and curing temperatures. The heating temperature of the fiber preform can be made lower than that of the above.
[0024]
Note that the refractive index shape of the actual dispersion compensating optical fiber is a gentle curve, and the boundaries between the components are not clear as shown in FIG. Therefore, as will be described later, it is preferable to set the values of the structural parameters such as Δ22 in advance, and then monitor the optical characteristics and perform fine adjustment during actual manufacturing.
[0025]
As described above, in the present invention, the difference between the softening temperature and the curing temperature between the center core 21 and the clad 25 is reduced by forming the clad 25 from silica glass to which the dopant is added, so that the center core 21 and the clad 25 Can be reduced.
As a result, the stress remaining in the center core 21 and the like after the drawing can be reduced, and the deterioration of the transmission loss can be reduced even if the drawing is performed at a temperature at which practical mechanical strength can be obtained.
[0026]
In the dispersion compensating optical fiber having the refractive index profile according to the present invention, the chromatic dispersion and the dispersion are set by appropriately setting Δ21, Δ22, Δ23, Δ24, b / a, c / a, and d / a, respectively. Preferable characteristics such as a slope and further a bending loss can be realized.
In this type of refractive index profile, the Aeff (effective core area) is 25 μm as described above. ² It can be expanded as described above, which is preferable from the viewpoint of suppressing the nonlinear effect. Further, since bending loss on the long wavelength side can be reduced, it is preferable from the viewpoint of use in the L-Band band (1.57 to 1.63 μm).
[0027]
The working wavelength band of the dispersion compensating optical fiber of the present invention is selected from the range of 1.45 to 1.63 μm. For example, depending on the amplification wavelength band of the Er-doped optical fiber amplifier, 1.45 to 1.57 μm, 1.57 to 1.63 μm, or a combination of 1.45 to 1.63 μm is appropriately selected.
The chromatic dispersion of the dispersion compensating optical fiber of the present invention in the used wavelength band is from -70 to -45 ps / nm / km. If it is larger than -45 ps / nm / km and is close to zero, the use length becomes longer, which is inconvenient. If it is smaller than -70 ps / nm / km, the characteristics are apt to deteriorate, and it is difficult to manufacture.
[0028]
The dispersion-compensating optical fiber of the present invention compensates for the chromatic dispersion and dispersion slope of a transmission single-mode optical fiber having a positive chromatic dispersion in the working wavelength band, such as a 1.3-μm single-mode optical fiber. The purpose is.
Therefore, the transmission single mode optical fiber to be compensated by the dispersion compensating optical fiber of the present invention has not only a single mode optical fiber for 1.3 μm but also a zero dispersion wavelength on the shorter wavelength side than the used wavelength band. However, a single mode optical fiber whose chromatic dispersion increases on the long wavelength side of the zero dispersion wavelength is included. Such a single-mode optical fiber usually has a positive dispersion slope.
[0029]
The dispersion slope of the dispersion-compensating optical fiber of the present invention is calculated by using a dispersion-compensating optical fiber having a length capable of reducing the chromatic dispersion of the single-mode optical fiber for transmission to zero, and compensating the single-mode optical fiber. Is preferably 80 to 120%. Within this range, the dispersion slope can be sufficiently compensated, and good wavelength division multiplexing transmission characteristics can be obtained.
[0030]
This compensation rate is obtained as follows.
In the operating wavelength band, the absolute values of the chromatic dispersion and the dispersion slope per unit length of the transmission single mode optical fiber are d1 (ps / nm / km) and s1 (ps / nm), respectively. ² / Km), the absolute values of the chromatic dispersion and the dispersion slope per unit length of the dispersion compensating optical fiber are d2 (ps / nm / km) and s2 (ps / nm), respectively. ² / Km).
Here, s1 / d1 = RDS (SMF) and s2 / d2 = RDS (DCF).
The chromatic dispersion and dispersion slope of the single-mode optical fiber for transmission have positive values, and the chromatic dispersion and dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber have negative values.
[0031]
The length of the dispersion compensating optical fiber capable of compensating the single-mode optical fiber for transmission having a unit length is represented by d1 / d2.
The dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber at this length is d1 / d2 × s2. Then, the compensation rate of the dispersion slope of the single mode optical fiber for transmission per unit length by the dispersion compensating optical fiber of this length is (d1 / d2 × s2) / s1 × 100 = RDS (DCF) / RDS ( SMF) × 100.
[0032]
As described above, the compensation rate of the dispersion slope varies depending on the chromatic dispersion and dispersion slope of the single-mode optical fiber for transmission in the wavelength band to be compensated, and the chromatic dispersion and dispersion slope of the dispersion compensation optical fiber itself. It is necessary to design a dispersion compensating optical fiber according to the used wavelength band to be used and the single mode optical fiber for transmission.
[0033]
The bending loss refers to a value under the condition that the bending diameter (2R) is 20 mm in the used wavelength band. In the dispersion compensating optical fiber of the present invention, it is preferable that the bending loss in the used wavelength band is 50 dB / m or less. If it exceeds 50 dB / m, transmission characteristics may be degraded due to slight bending or the like imparted at the time of installation or the like.
[0034]
In the dispersion compensating optical fiber of the present invention shown in FIG. 1, the value of Δ21 is relatively determined from the relationship with other structural parameters, etc. The distribution shape is wider than the numerical range of Δ11.
[0035]
FIG. 2 shows a dispersion compensating optical fiber having a segment core type refractive index profile and a dispersion compensating optical fiber of the present invention, Aeff = 25 to 28 μm. ² 7 is a graph showing a relationship between a bending loss and a cutoff wavelength at a wavelength of 1.55 μm or 1.63 μm for the purpose of FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between bending loss and Aeff for a dispersion compensating optical fiber having a segment core type refractive index profile and a dispersion compensating optical fiber of the present invention.
2 and 3, the dispersion compensating optical fiber of the present invention has the same cutoff wavelength or the same Aeff as compared with the dispersion compensating optical fiber having the segment core type refractive index distribution shape. In addition, it can be seen that the bending loss can be reduced.
[0036]
The point shown in this graph is that the value RDS (SMF) obtained by dividing the chromatic dispersion slope of the single-mode optical fiber for transmission by the chromatic dispersion is 0.003 nm. ^-1 It is assumed that a single-mode optical fiber for transmission is used.
Further, it is assumed that dispersion compensation is performed with the length ratio of the transmission single mode optical fiber to the dispersion compensating optical fiber being 3: 1, and the transmission single mode optical fiber is: The resistance to lateral pressure is sufficient.
If the side ring of the single-mode optical fiber for transmission is too large, the cutoff wavelength becomes longer, and the single-mode optical fiber for transmission becomes weaker against the lateral pressure. To prevent this, Δ24 is −0.50 to −0.02%, and the normalized frequency (V4) is −15.0 to −1.0. Here, the normalized frequency is a value obtained by normalizing the frequency of light using the structural parameters of the optical waveguide.
In order to suppress the nonlinear effect, it is effective to increase Aeff, but for this purpose, the value of Δ21 must be reduced. However, if the value of Δ21 is too small, the single-mode optical fiber for transmission becomes weak against lateral pressure. Therefore, the value of Δ21 is preferably set to 0.90 to 1.00%.
[0037]
The dispersion compensating optical fiber of the present invention has an effective core area of 70 μm at an operating wavelength selected from 1.45 to 1.63 μm. ² As described above, the optical fiber transmission line in combination with the optical fiber having the cutoff wavelength capable of single mode propagation has an excellent effect of suppressing an increase in transmission loss.
That is, in the dispersion compensating optical fiber of the present invention, the dispersion slope can be made close to zero, and the nonlinear effect can be suppressed in the optical fiber selected as described above.
[0038]
Hereinafter, specific examples will be described.
(Example 1)
A dispersion compensating optical fiber having the refractive index profile shown in FIG. 1 was manufactured.
First, the GeO was formed by the VAD method. ₂ Added core SiO ₂ A columnar porous body having a clad (cladding diameter / core diameter = 2.0 to 2.2) structure was produced. However, the cores and claddings here do not correspond to the cores and claddings in an actual dispersion compensating optical fiber, but are convenient names indicating each layer of a two-layer structure. That is, the central portion is referred to as a core (a portion serving as a center core 21), and the outer peripheral portion thereof is referred to as a clad (a portion serving as a side core 22).
[0039]
This porous body is dehydrated with He and a chlorine-based gas in an atmosphere of about 1000 ° C., and thereafter, He 5 l / min. ₄ Fluorine addition and transparent vitrification were performed simultaneously in an atmosphere of 1 l / min. This rod is stretched to form a core base material, around which a ring core and side ring and a cladding SiO are formed. ₂ -GeO ₂ And SiO ₂ Was externally attached, dehydrated with He and a chlorine-based gas in an atmosphere of about 1000 ° C., and further made vitreous in a He atmosphere to obtain a fiber preform having an outer diameter of 50 mm.
[0040]
Then, this fiber preform was drawn to produce a dispersion compensating optical fiber having an outer diameter of 125 μm. At this time, the drawing speed was 300 m / min, the drawing tension was 200 g, and the heating temperature was 1950 ° C.
In Example 1, five types of dispersion compensating optical fibers having different structural parameters were manufactured in the same manner. Tables 1 and 2 show the respective structural parameters and optical characteristics.
[0041]
[Table 1]

[0042]
[Table 2]

[0043]
From the results of Tables 1 and 2, it was possible to suppress the nonlinear effect by increasing Aeff. Further, a small value of the bending loss at the wavelength of 1.63 μm was obtained.
Note that there was no problem in mechanical strength of each dispersion compensating optical fiber under each drawing condition.
[0044]
(Comparative Example 1)
A dispersion compensating optical fiber having the segment core type refractive index distribution shape shown in FIG. 5 was manufactured.
First, the GeO was formed by the VAD method. ₂ Added core SiO ₂ A columnar porous body having a clad (cladding diameter / core diameter = 2.2 to 2.4) structure was produced. However, the cores and claddings here do not correspond to the cores and claddings in an actual dispersion compensating optical fiber, but are convenient names indicating each layer of a two-layer structure. That is, the center portion is referred to as a core (a portion serving as the center core 11), and a portion on the outer periphery thereof is referred to as a clad (a portion serving as the side core 12).
[0045]
This porous body is dehydrated with He and a chlorine-based gas in an atmosphere of about 1000 ° C., and thereafter, He 5 l / min. ₄ Fluorine addition and transparent vitrification were performed simultaneously in an atmosphere of 1 l / min. This rod is stretched to form a core base material, and around it, SiO for ring core and cladding is used. ₂ -GeO ₂ And SiO ₂ Were externally attached, dehydrated with He and a chlorine-based gas in an atmosphere of about 1000 ° C., and further made vitreous in a He atmosphere to produce an intermediate base material. Furthermore, SiO ₂ Was externally attached, dehydrated with He and a chlorine-based gas in an atmosphere at about 1000 ° C., and further made glassy in a He atmosphere to obtain a fiber preform having an outer diameter of 50 mm.
[0046]
Then, this fire preform was drawn to manufacture a dispersion compensating optical fiber having an outer diameter of 125 μm. At this time, the drawing speed was 300 m / min, the drawing tension was 200 g, and the heating temperature was 1950 ° C.
Tables 3 and 4 show the optical characteristics of the dispersion compensating optical fiber at 1.55 μm.
[0047]
[Table 3]

[0048]
[Table 4]

[0049]
The objective of the optical characteristics of the dispersion compensating optical fiber having the segment core type refractive index distribution profile is to have the same Aeff or cutoff wavelength as the dispersion compensating optical fiber shown in the first embodiment, and to minimize the bending loss. It was decided to be a small value.
From the results in Tables 3 and 4, it was found that the bending loss around the wavelength of 1.55 μm was sufficiently small and there was no problem. However, it was found that the bending loss at the wavelength of 1.63 μm was a large value, and the transmission loss was large.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the dispersion compensating optical fiber of the present invention reduces the difference between the softening temperature and the curing temperature between the center core and the clad by forming all parts, particularly the clad, from silica glass doped with a dopant, During drawing, the difference in viscosity at the drawing temperature can be reduced.
As a result, the stress remaining in the center core after drawing can be reduced, and even if the drawing is performed at a temperature at which practical mechanical strength can be obtained, the deterioration of transmission loss can be reduced. And a low loss optical fiber can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a refractive index distribution shape of a dispersion compensating optical fiber of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a bending loss and a cutoff wavelength at a wavelength of 1.55 μm or 1.63 μm for the dispersion compensating optical fiber of the present invention and a dispersion compensating optical fiber having a segment core type refractive index distribution profile. is there.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between bending loss and Aeff at a wavelength of 1.55 μm or 1.63 μm for the dispersion compensating optical fiber of the present invention and a dispersion compensating optical fiber having a segmented core type refractive index profile.
FIG. 4 is a graph showing a W-type refractive index profile as an example of a refractive index profile of a dispersion compensating optical fiber.
FIG. 5 is a graph showing a segment core type refractive index profile as an example of a refractive index profile of a dispersion compensating optical fiber.
[Explanation of symbols]
21: center core, 22: side core, 23: ring core, 24: side ring, 25: clad.

Claims

センタコアと、このセンタコアの外周上に設けられ、かつこのセンタコアよりも低屈折率のサイドコアと、このサイドコアの外周上に設けられ、かつこのサイドコアよりも高屈折率で、前記センタコアよりも低屈折率のリングコアと、このリングコアの外周上に設けられ、かつこのリングコアよりも低屈折率で、前記サイドコアよりも高屈折率のサイドリングと、このサイドリングの外周上に設けられ、かつこのサイドリングよりも高屈折率で、前記リングコアよりも低屈折率のクラッドからなる分散補償光ファイバであって、
前記センタコアと前記クラッドとの比屈折率差が０．９０〜１．３０％、前記サイドリングと前記クラッドとの比屈折率差が−０．５０〜−０．０２％であり、
正規化周波数＝（サイドリングとクラッドとの比屈折率差）×｛（サイドリングの半径／センタコアの半径）^２−（リングコアの半径／センタコアの半径）^２｝、で定義される正規化周波数の値が−１５．０〜−１．０であり、
１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、波長分散が−７０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、負の波長分散スロープを有し、有効コア断面積が２５μｍ^２以上であり、かつ実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有し、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、このシングルモード光ファイバを補償したときに、シングルモード光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＳＭＦ）、分散補償光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＤＣＦ）としたときに、ＲＤＳ（ＳＭＦ）は０．００３ｎｍ^−１程度であり、ＲＤＳ（ＤＣＦ）／ＲＤＳ（ＳＭＦ）×１００で定義される分散スロープの補償率が８０〜１２０％であり、かつ波長１．６３μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする分散補償光ファイバ。A center core, a side core provided on the outer periphery of the center core and having a lower refractive index than the center core, and a higher refractive index than the side core and provided on the outer periphery of the side core and having a lower refractive index than the center core. The ring core is provided on the outer periphery of the ring core, and has a lower refractive index than the ring core, and has a higher refractive index than the side core, and is provided on the outer periphery of the side ring. Is also a high refractive index, a dispersion-compensating optical fiber comprising a cladding with a lower refractive index than the ring core,
A relative refractive index difference between the center core and the cladding is 0.90 to 1.30%, a relative refractive index difference between the side ring and the cladding is -0.50 to -0.02%,
Normalized frequency = (differential refractive index difference between side ring and clad) × {(radius of side ring / radius of center core) ² − (radius of ring core / radius of center core) ² } The value is -15.0 to -1.0,
In the used wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm, the chromatic dispersion is −70 to −45 ps / nm / km, the chromatic dispersion slope is negative, and the effective core area is 25 μm ² or more. A cut-off wavelength capable of substantially single-mode propagation, and a length that can compensate for the chromatic dispersion of a single-mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength shorter than the wavelength band used to zero. When the optical fiber is compensated, the value obtained by dividing the dispersion slope of the single mode optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (SMF), and the value obtained by dividing the dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (DCF). ) and was at the time, RDS (SMF) is about ^{0.003nm -1, RDS (DCF) /} RDS (SMF) dispersing Ro defined by × 100 Dispersion compensating optical fiber compensating rate flop is 80% to 120%, and flexural at the wavelength 1.63μm loss equal to or less than 50 dB / m.

前記クラッドはフッ素が添加された石英ガラスからなり、純粋石英ガラスよりも屈折率が低いことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。2. The dispersion compensating optical fiber according to claim 1, wherein the cladding is made of silica glass doped with fluorine, and has a lower refractive index than pure silica glass.

前記センタコアの前記クラッドを基準とした比屈折率差が０．９０〜１．００％であることを特徴とする請求項１または２記載の分散補償光ファイバ。3. The dispersion compensating optical fiber according to claim 1, wherein a relative refractive index difference of the center core with respect to the cladding is 0.90 to 1.00%.

センタコアと、このセンタコアの外周上に設けられ、かつこのセンタコアよりも低屈折率のサイドコアと、このサイドコアの外周上に設けられ、かつこのサイドコアよりも高屈折率で、前記センタコアよりも低屈折率のリングコアと、このリングコアの外周上に設けられ、かつこのリングコアよりも低屈折率で、前記サイドコアよりも高屈折率のサイドリングと、このサイドリングの外周上に設けられ、かつこのサイドリングよりも高屈折率で、前記リングコアよりも低屈折率のクラッドを有し、
前記センタコアと前記クラッドとの比屈折率差が０．９０〜１．３０％、前記サイドリングと前記クラッドとの比屈折率差が−０．５０〜−０．０２％であり、
正規化周波数＝（サイドリングとクラッドとの比屈折率差）×｛（サイドリングの半径／センタコアの半径）^２−（リングコアの半径／センタコアの半径）^２｝、で定義される正規化周波数の値が−１５．０〜−１．０であり、
１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、波長分散が−７０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、負の波長分散スロープを有し、有効コア断面積が２５μｍ^２以上であり、かつ実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有し、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、このシングルモード光ファイバを補償したときに、シングルモード光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＳＭＦ）、分散補償光ファイバの分散スロープを波長分散で割って得られる値をＲＤＳ（ＤＣＦ）としたときに、ＲＤＳ（ＳＭＦ）は０．００３ｎｍ^−１程度であり、ＲＤＳ（ＤＣＦ）／ＲＤＳ（ＳＭＦ）×１００で定義される分散スロープの補償率が、８０〜１２０％であり、かつ波長１．６３μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下である分散補償光ファイバを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送路。A center core, a side core provided on the outer periphery of the center core and having a lower refractive index than the center core, and a higher refractive index than the side core and provided on the outer periphery of the side core and having a lower refractive index than the center core. The ring core is provided on the outer periphery of the ring core, and has a lower refractive index than the ring core, and has a higher refractive index than the side core, and is provided on the outer periphery of the side ring. Also has a high refractive index, having a cladding with a lower refractive index than the ring core,
A relative refractive index difference between the center core and the cladding is 0.90 to 1.30%, a relative refractive index difference between the side ring and the cladding is -0.50 to -0.02%,
Normalized frequency = (differential refractive index difference between side ring and clad) × {(radius of side ring / radius of center core) ² − (radius of ring core / radius of center core) ² } The value is -15.0 to -1.0,
In the used wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm, the chromatic dispersion is −70 to −45 ps / nm / km, the chromatic dispersion slope is negative, and the effective core area is 25 μm ² or more. A cut-off wavelength capable of substantially single-mode propagation, and a length that can compensate for the chromatic dispersion of a single-mode optical fiber having a zero-dispersion wavelength shorter than the wavelength band used to zero. When the optical fiber is compensated, the value obtained by dividing the dispersion slope of the single mode optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (SMF), and the value obtained by dividing the dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber by the chromatic dispersion is RDS (DCF). ) and was at the time, RDS (SMF) is about ^{0.003nm -1, RDS (DCF) /} RDS (SMF) dispersing Ro defined by × 100 Compensation rate of flop is 80% to 120%, and the optical fiber transmission path, characterized in that the bending at the wavelength 1.63μm loss with a dispersion compensating optical fiber is less than 50 dB / m.

請求項１ないし３のいずれかに記載の分散補償光ファイバと、１．４５〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、有効コア断面積が７０μｍ^２以上であり、かつシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする光ファイバ伝送路。4. The dispersion compensating optical fiber according to claim 1, wherein in an operating wavelength band selected from 1.45 to 1.63 μm, an effective core area is 70 μm ² or more and single mode propagation is possible. An optical fiber transmission line characterized by combining an optical fiber having a cutoff wavelength.