JP2004077662A

JP2004077662A - 分散補償光ファイバ

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Publication number: JP2004077662A
Application number: JP2002235940A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tamura; 田村　順一; Hideya Morihira; 森平　英也; Iwao Shimotakahara; 下高原　巌
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP3960881B2

Abstract

【課題】Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の波長領域において使用されるＮＺＤＳＦの補償を最適にした分散補償光ファイバを提供する。
【解決手段】１５９２ｎｍにおいて、分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値に対する被分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値の比率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、１５６５〜１６２５ｎｍの範囲において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下である特性を有し、波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍであるＮＺＤＳＦなどの被分散補償光ファイバに接続されて、被分散補償光ファイバの分散を補償する分散補償光ファイバとする。
【選択図】　　　図２

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、さらに詳しくは、Ｌバンドと呼ばれる波長領域（１５６５〜１６２５ｎｍ）に対する、ノンゼロ分散シフト光ファイバ（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：以下ＮＺＤＳＦとも称する）の分散の補償を最適にしたＬバンド用の分散補償光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の伝送網として、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）が世界中に敷設されている。最近においては、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、波長多重伝送（ＷＤＭ伝送）が通信分野に広く受け入れられ、今や波長多重伝送の時代を迎えている。波長多重伝送は、光通信の波長が一波長でなく、複数の波長を用いて複数の光信号を伝送する方式であり、大容量高速通信に適した光伝送方式である。
【０００３】
現在、ＷＤＭ伝送用の波長帯として、１．５５μｍの波長帯での波長多重光通信が行われているが、より大量の通信情報量を伝送したいという社会的要望が高まっている。そこで、１．５５μｍの波長帯より広い波長帯での使用も考慮されている。
例えば、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の波長領域において、ＮＺＤＳＦを使用することにより、より大量の通信情報量を伝送できることになる。
【０００４】
ＳＭＦを用いた場合、ＳＭＦ単独で光の伝送を分散なく行うことはできないので分散の補償が必要となり、分散補償光ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ：以下ＤＣＦとも称する）を組み合わせての使用が検討されている。
同様に、ＮＺＤＳＦを使用する場合でも、ＮＺＤＳＦ単独で光の伝送を分散なく行うことはできないので、分散の補償が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の波長領域においてＮＺＤＳＦを使用した場合に、ＮＺＤＳＦ線路の補償に対して、Ｌバンド帯での光伝送に従来から使用されているＳＭＦ補償用のＤＣＦを用いると、一般的なＮＺＤＳＦの分散（Ｄ）／分散スロープ（Ｓ）の値（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｐｅｒ　Ｓｌｏｐｅ：以下ＤＰＳまたはＤ／Ｓとも称する）が１６０程度であるのに対してＳＭＦ補償用のＤＣＦのＤＰＳは３００程度であることから、ＳＭ補償用ＤＣＦでは補償率が５０％程度となり、残留分散が大きくなってしまうので波長多重光通信に対しては適さない。
ここで、ＮＺＤＳＦに対するＳＭＦ補償用のＤＣＦの補償率ＣＲは下記式（２）で示される。
式中、Ｓ_ＤＣＦ　は分散補償光ファイバＤＣＦの分散スロープであり、Ｓ_{ＮＺＤＳＦ}　は伝送用ＮＺＤＳＦの分散スロープであり、Ｄ_ＤＣＦ　は分散補償光ファイバＤＣＦの分散値であり、Ｄ_{ＮＺＤＳＦ}　は伝送用ＮＺＤＳＦの分散値である。また、ＤＰＳ_{ＮＺＤＳＦ}　は伝送用ＮＺＤＳＦのＤＰＳ値であり、ＤＰＳ_ＤＣＦ　は分散補償光ファイバＤＣＦのＤＰＳ値である。例えば、波長１５９２ｎｍにおけるそれぞれの値を代入することで補償率ＣＲを算出する。
【０００６】
【数２】
ＣＲ（％）
＝〔（Ｓ_ＤＣＦ　／Ｓ_{ＮＺＤＳＦ}　）／（Ｄ_ＤＣＦ　／Ｄ_{ＮＺＤＳＦ}　）〕×１００
＝（ＤＰＳ_{ＮＺＤＳＦ}　／ＤＰＳ_ＤＣＦ　）×１００　　　　　　　　　　　…（２）
【０００７】
そこで、ＮＺＤＳＦ補償用のＤＣＦとして、６０％以上の補償率で補償可能なＮＺＤＳＦ線路を専用に補償するためのＤＣＦを開発する必要があった。補償されるＮＺＤＳＦのＤＰＳに近いＤＰＳを有する分散補償光ファイバで補償することで、即ち、補償率を１００％に近づけることで、分散値と分散スロープの両方を補償することができる。
また、ＮＺＤＳＦ補償用のＤＣＦとしては、ＳＭＦ補償用のＤＣＦに比べてＤＰＳを小さくする必要があり、単位分散量を大きくし、分散スロープを負に大きくとる必要がある。また、その結果として設計上曲げ損失が大きくなりモジュール化で損失が大きくなるなどの問題を解決する必要がある。
【０００８】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の波長領域において使用されるＮＺＤＳＦの補償を最適にした分散補償光ファイバを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の分散補償光ファイバは、波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍである被分散補償光ファイバに接続され、前記被分散補償光ファイバの分散を補償し、光信号の伝送を行う分散補償光ファイバであって、１５９２ｎｍにおいて、前記分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値に対する前記被分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値の比率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、１５６５〜１６２５ｎｍの範囲において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００１０】
上記の本発明の分散補償光ファイバは、好適には、コアとクラッドとを有する構成であり、前記コアは、前記クラッドより高屈折率であるセンタコアと、前記センタコアの外周部に形成され、前記クラッドよりも低屈折率であるディプレスト層と、前記ディプレスト層の外周部に形成され、前記クラッドよりも高屈折率であるセグメント層とを有し、前記センタコアの径が３〜４．５μｍで、センタコアの比屈折率差が１．８〜２．２％で、前記センタコアの中心から外周に向かって比屈折率が小さくなる屈折率プロファイルであり、前記ディプレスト層の径が前記センタコア径の２．７〜３．３倍で、前記ディプレスト層の比屈折率差が−０．５〜−０．６％であり、前記セグメント層の径が前記センタコア径の４．５〜５．５倍で、前記セグメント層の比屈折率差が＋０．２〜＋０．３％である。
【００１１】
上記の本発明の分散補償光ファイバは、さらに好適には、前記センタコアの屈折率プロファイル（ｎ（ｒ））を前記センタコアの中心からの距離ｒの関数として下記式（１）で近似したときのαとして、α≧１．５である。
【００１２】
【数３】

ここで、ａはセンタコア半径、Δ＝（ｎ_ｃｃ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｃ（ｎ_ｃｃはセンタコアの最大屈折率、ｎ_ｃｄはクラッドの屈折率）である。
【００１３】
上記の本発明の分散補償光ファイバは、１５９２ｎｍにおいて、分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値に対する被分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値の比率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、１５６５〜１６２５ｎｍの範囲において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下である特性を有している。
波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍであるＮＺＤＳＦなどの被分散補償光ファイバに接続されて、被分散補償光ファイバの分散を補償する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光ファイバは、波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍであるＮＺＤＳＦなどの被分散補償光ファイバに接続されて、被分散補償光ファイバの分散を補償する分散補償光ファイバである。
【００１５】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る分散補償光ファイバ１の断面図であり、図１（Ｂ）は屈折率プロファイルである。
最も屈折率の高いセンタコア１１の周りを囲んで該センタコア１よりも屈折率の低いディプレスト層１２が配置され、さらにそのディプレスト層１２の周りを囲んで、ディプレスト層１２よりも屈折率が高く前記センタコア１１よりも屈折率の低いセグメント層１３が配置され、その外周にクラッド１４が配置されている構成であり、屈折率分布はいわゆるＷ−ｓｅｇ型である。
本実施形態の分散補償光ファイバは、屈折率構造の設計、制御がしやすく、伝送損失も小さく、かつ、負の分散および負の分散スロープの実現性に富む。
【００１６】
セグメント層１３は純シリカ（ＳｉＯ_２　）に例えばゲルマニウム（Ｇｅ）などの屈折率を高める元素をドープすることにより形成されており、ディプレスト層１２は純シリカに例えばフッ素（Ｆ）などの屈折率を低くする元素をドープすることにより形成されており、また、センタコア１１は純シリカに例えばゲルマニウムなどの屈折率を高める元素をドープすることにより形成されている。
【００１７】
図１に示す屈折率構造において、センタコア１１の径（２ａ）は３〜４．５μｍで、センタコア１１の比屈折率差Δ１は１．８〜２．２％で、センタコア１１の中心から外周に向かって比屈折率が小さくなる屈折率プロファイルである。
ディプレスト層１２の径（２ｂ）はセンタコア１１の径（２ａ）の２．７〜３．３倍で、ディプレスト層１２の比屈折率差Δ２は−０．５〜−０．６％である。
セグメント層１３の径（２ｃ）はセンタコア１１の径（２ａ）の４．５〜５．５倍で、セグメント層１３の比屈折率差Δ３は＋０．２〜＋０．３％である。
ここで比屈折率差とはクラッドの屈折率ｎ_ｃｄに対する相対屈折率差を示しており、センタコアの屈折率をｎ_ｃｃ、ディプレスト層の屈折率をｎ_ｄｐ、セグメント層の屈折率をｎ_ｓｇとしたとき、下記式（３）〜（５）で表される。
【００１８】
【数４】
Δ１＝（ｎ_ｃｃ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｄ×１００　　　　　　　　　（３）
Δ２＝（ｎ_ｄｐ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｄ×１００　　　　　　　　　（４）
Δ３＝（ｎ_ｓｇ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｄ×１００　　　　　　　　　（５）
【００１９】
また、本実施形態の分散補償光ファイバは、センタコアの屈折率プロファイル（ｎ（ｒ））を前記センタコアの中心からの距離ｒの関数として下記式（１）で近似したときのαとして、α≧１．５である。
【００２０】
【数５】

ここで、ａはセンタコア半径、Δ＝（ｎ_ｃｃ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｃ（ｎ_ｃｃはセンタコアの最大屈折率、ｎ_ｃｄはクラッドの屈折率）である。
【００２１】
本実施形態に係る分散補償光ファイバは、上記のように屈折率プロファイルを有しており、これにより、１５９２ｎｍにおいて、分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値に対する被分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値の比率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、１５６５〜１６２５ｎｍの範囲において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下である特性を有している。
波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍであるＮＺＤＳＦなどの被分散補償光ファイバに接続されて、被分散補償光ファイバの分散を補償する。
【００２２】
通常、１５６５〜１６２５ｎｍの波長帯の光信号を用いてＮＺＤＳＦで波長多重光伝送を行うと、１５６５〜１６２５ｎｍの波長帯の各波長は、ＮＺＤＳＦを伝送するにつれ、正の分散が増加して行く。
【００２３】
波長多重の各波長の光信号がＮＺＤＳＦから分散補償光ファイバに切り替わって伝送されると、分散補償光ファイバは波長１５９２ｎｍにおいて分散スロープ補償率が６０％以上であって、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、その分散スロープが負の傾きを持っているので、ＮＺＤＳＦを伝搬して来ることによって増加した分散は分散補償光ファイバを伝搬して行くにつれ次第に減殺される方向に補償されて行き、分散補償光ファイバの終端側で、波長多重の各波長の分散はほぼ零に補償されて受信されることになる。
分散スロープ補償率が６０％以下の場合、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ、８０ｋｍ以上の長距離伝送を行うと補償後にもシステムに影響を与える残留分散が生じ、さらに波長毎に分散を補償する第２の分散補償手段が必要とされるため好ましくない。
【００２４】
また、分散補償光ファイバの屈折率分布をＷ−ｓｅｇ型のプロファイルとすることで、分散補償光ファイバの前記設定される条件を備えた屈折率構造の光ファイバを容易に製造することが可能となり、分散補償光ファイバを上記の構成とすることで、ＮＺＤＳＦを伝搬することにより生じる分散の補償率を理想的に近い状態に高めることが可能となるものである。
【００２５】
図２は、分散補償光ファイバとＮＺＤＳＦの波長と分散値の関係を示す説明図である。
ＮＺＤＳＦは１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域で正の分散値と正の分散スロープを有し、一方、本実施形態に係る分散補償光ファイバＤＣＦ（図中でＣバンド−ＤＣＦおよびＬバンド−ＤＣＦと示している）は１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域で負の分散値と負の分散スロープを有していることを示す。尚、Ｃバンドとは１５３０〜１５６５ｎｍの波長域を示す。
【００２６】
図３は本実施形態に係る分散補償光ファイバを用いてＮＺＤＳＦの分散を補償した波長多重光伝送路の説明図である。
例えば８０ｋｍ以上の距離を伝送するＮＺＤＳＦの後段に、増幅器ＡＭＰを介して１０ｋｍ程度の本実施形態の分散補償光ファイバＤＣＦが接続されて構成されている。さらに分散補償光ファイバＤＣＦの後段に増幅器ＡＭＰが接続されて、さらに他の伝送路や局などに入力される。
局Ｓから入力された信号は、ＮＺＤＳＦにより伝送された後、増幅器ＡＭＰで増幅され、分散補償光ファイバＤＣＦにより伝送される。
８０ｋｍ以上の長距離伝送に使用されるＮＺＤＳＦにより発生する１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域における特定波長の信号の分散と分散スロープを１０ｋｍ程度の分散補償光ファイバで補償することが可能である。本実施形態の分散補償光ファイバをＮＺＤＳＦと接続することで、１５６５〜１６２５ｎｍの広い範囲で低分散が実現される。
【００２７】
本実施形態の分散補償光ファイバは、波長１５９２ｎｍでの、補償率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、伝送損失が１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域において１．０ｄＢ／ｋｍ以下となっているので、波長１５９２ｎｍの波長領域におけるＤＰＳが９０〜２００ｎｍであるＮＺＤＳＦに接続されて光信号の伝送を行うことにより、ＮＺＤＳＦを伝搬することにより発生する１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域での波長多重光伝送の各波長信号の分散と分散スロープを補償することが可能となる。
【００２８】
また、屈折率分布をＷ−ｓｅｇ型のプロファイルとした構成にあっては、プロファイル形状が単純となるため設計が容易で、伝送損失も小さく、また、負の分散および負の分散スロープを容易に実現できる性質を有するので、屈折率分布の条件の規制がより緩やかとなり、製造も容易化され、本発明の優れた性質を有する分散補償光ファイバおよびその分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路を安価に提供することが可能となる。
【００２９】
さらに、Ｗ−ｓｅｇ型の屈折率プロファイルを持ち、センタコア径は３〜４．５μｍであり、センタコアの比屈折率差は１．８〜２．２％であり、センタコアの形状が中心から外周に向かって比屈折率が小さくなる屈折率プロファイルであり、ディプレスト層の径はセンタコア径の２．７〜３．３倍であり、ディプレスト層の比屈折率差が−０．５〜−０．６％であり、セグメント層の径は、センタコア径の４．５〜５．５倍であり、セグメント層の比屈折率差が＋０．２〜＋０．３％である構成とすることにより、本発明の波長多重光伝送路を用いることにより、曲げによる伝送損失を小さくし、波長１５６５〜１６２５ｎｍの波長領域での低非線形性によって信号歪みのない品質の高い高速大容量の波長多重光通信を可能とし、次世代の波長多重光線路として充分対応できるものとなる。
【００３０】
（実施例）
次に本発明の具体的な実施例について説明する。
図１に示す構成の分散補償光ファイバにおいて、表１に示すようなセンタコアの径（２ａ）、ディプレスト層の径（２ｂ）、セグメント層の径（２ｃ）、センタコアの比屈折率差Δ１、ディプレスト層の比屈折率差Δ２、セグメント層の比屈折率差Δ３、センタコアの屈折率プロファイル（ｎ（ｒ））を上記の式（１）で近似したときのα値として分散補償光ファイバを作成した。
得られた分散補償光ファイバについて、波長１５９２ｎｍにおける分散値、分散スロープ値、損失値、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロス値を測定した。
また、各分散補償光ファイバについて、表１に示すＤＰＳ値を有するＮＺＤＳＦに接続する場合の補償率を算出した。
結果を表１にまとめて示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
前記表１から分かるように、分散を−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、曲げロスを２．０ｄＢ以下と設定したことにより、６０％以上の補償率が得られていることがわかる。
【００３３】
また、図１に示す構成の分散補償光ファイバにおいて、表２に示すようなセンタコアの径、センタコアの比屈折率差、ディプレスト層の比屈折率差、セグメント層の比屈折率差として分散補償光ファイバを作成した。
得られた分散補償光ファイバについて、ＮＺＤＳＦに接続した場合の波長１５９２ｎｍにおける補償率を算出した。
結果を表２にまとめて示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
前記表２から分かるように、Ｗ−ｓｅｇ型プロファイルの屈折率構造を設定したことにより６０％以上の補償率が得られることがわかる。
【００３６】
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
例えば、分散補償光ファイバの構成としては、必要な特性を満たしていれば、実施形態で示した構成以外の構成や屈折率プロファイルを有する光ファイバを有していてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の波長領域において使用されるＮＺＤＳＦの補償を最適にした分散補償光ファイバを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る分散補償光ファイバの（Ａ）断面図と（Ｂ）屈折率分布のプロファイルを示す図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る分散補償光ファイバとＮＺＤＳＦの波長と分散値の関係を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の実施形態に係る波長多重光伝送路の説明図である。
【符号の説明】
１，ＤＣＦ…分散補償光ファイバ
１１…センタコア
１２…ディプレスト層
１３…セグメント層
１４…クラッド
ＮＺＤＳＦ…ノンゼロ分散シフト光ファイバ
Ｓ…局
ＡＭＰ…増幅器

Claims

波長１５９２ｎｍにおける分散／分散スロープの値が９０〜２００ｎｍである被分散補償光ファイバに接続され、前記被分散補償光ファイバの分散を補償し、光信号の伝送を行う分散補償光ファイバであって、
１５９２ｎｍにおいて、前記分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値に対する前記被分散補償光ファイバの分散／分散スロープの値の比率が６０％以上であり、直径２０ｍｍの曲率で曲げたときの曲げロスが２．０ｄＢ／ｍ以下であり、分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
１５６５〜１６２５ｎｍの範囲において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下である
分散補償光ファイバ。
コアとクラッドとを有する構成であり、
前記コアは、
前記クラッドより高屈折率であるセンタコアと、
前記センタコアの外周部に形成され、前記クラッドよりも低屈折率であるディプレスト層と、
前記ディプレスト層の外周部に形成され、前記クラッドよりも高屈折率であるセグメント層と
を有し、
前記センタコアの径が３〜４．５μｍで、センタコアの比屈折率差が１．８〜２．２％で、前記センタコアの中心から外周に向かって比屈折率が小さくなる屈折率プロファイルであり、
前記ディプレスト層の径が前記センタコア径の２．７〜３．３倍で、前記ディプレスト層の比屈折率差が−０．５〜−０．６％であり、
前記セグメント層の径が前記センタコア径の４．５〜５．５倍で、前記セグメント層の比屈折率差が＋０．２〜＋０．３％である
請求項１に記載の分散補償光ファイバ。
前記センタコアの屈折率プロファイル（ｎ（ｒ））を前記センタコアの中心からの距離ｒの関数として下記式（１）で近似したときのαとして、α≧１．５である
請求項２に記載の分散補償光ファイバ。

ここで、ａはセンタコア半径、Δ＝（ｎ_ｃｃ−ｎ_ｃｄ）／ｎ_ｃｃ（ｎ_ｃｃはセンタコアの最大屈折率、ｎ_ｃｄはクラッドの屈折率）である。