JP2004271644A - 光ファイバ及びそれを用いた光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】分散とコア有効断面積をバランスさせて、１３００ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯の両波長帯で、ＷＤＭ伝送方式に好適な光ファイバが存在していなかった。
【解決手段】屈折率ｎ_１半径ｒ_１のセンターコア、その外周に屈折率ｎ_２半径ｒ_２の第１サイドコア、その外周に屈折率ｎ_３半径ｒ_３の第２サイドコア、更にその外側に屈折率ｎ_０のクラッド層を持ち、センターコアの屈折率分布パラメータαが３以上で無限大未満であり、それぞれの屈折率はｎ_１＞ｎ_３＞ｎ_０＞ｎ_２の関係にあり、第１サイドコア領域の断面積に相当するｒ_１からｒ_２までの第１サイドコア領域の比屈折率差を積分した値の絶対値が０．６２％・μｍ以下で、波長１３００ｎｍでの分散が−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−２．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍでのコア有効断面積が５０μｍ^２以上７５μｍ^２以下であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムの構築に用いられる光ファイバとそれを用いた光伝送システムに関し、更に詳しくは、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送方式の光伝送システムの構築に用いて好適な光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会の発展により、通信情報量は飛躍的に増大する傾向にあり、これに伴って、光伝送方式では伝送容量を増大させるための研究が行われている。
【０００３】
その場合、光伝送路である光ファイバは、使用波長において、その光信号をシングルモードで伝送できることが必要とされる。複数モードが光ファイバ内を伝搬すると、各伝搬モードごとの群速度の差により不可避にモード分散が起こり、信号波形の劣化を招くからである。
【０００４】
このようなことから、まず波長１３００ｎｍ付近に雰分散波長を有するシングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）が光伝送路として使用された。このＳＭＦを用いると、波長１３００ｎｍ付近では、伝送距離を１００ｋｍ以上にすることができ、しかも伝送容量が数百Ｍｂｐｓの光伝送も可能となった。
【０００５】
一方、光ファイバの伝送損失は、波長１５５０ｎｍ付近で最も小さくなる。そのため、損失との関係では、１５５０ｎｍ帯域で光伝送することが好ましいことになる。
【０００６】
このような要求に応える光ファイバとして、波長１５５０ｎｍ付近に雰分散波長を有する分散シフトファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＤＳＦ）が開発された。このＤＳＦは、その断面における屈折率分布のプロファイルが段階型になっているものである。このＤＳＦの開発により、現在では、波長１５５０ｎｍ付近において、伝送容量が数Ｇｂｐｓの光伝送も可能になった。
【０００７】
ところで、最近では、伝送容量の更なる増大を目的として、１本の光ファイバで複数波長の光信号を伝送する波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）伝送方式の研究が進められている。
【０００８】
このＷＤＭ伝送方式で用いる光ファイバには次のような特性が要求される。
まず、非線形現象の１つである例えば四光波混合（Ｆｏｕｒ Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ：ＦＷＭ）の発生を防止するため、使用波長帯域に雰分散波長を存在させないという特性である。
【０００９】
このような要求に応える光ファイバとしては、使用波長帯域で雰分散波長を持たないノンゼロ分散シフトファイバ（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＮＺＤＳＦ）が開発されている。そして、このＮＺＤＳＦを用いると、ＦＷＭは殆ど起こらないので、現在では、ＷＤＭ伝送方式における最適の光ファイバとして評価されている。
【００１０】
また、分散が大きいと信号波形の劣化が生ずるので、分散が小さいことも、ＷＤＭ伝送方式で用いる光ファイバにとっては重要な特性である。
【００１１】
更には、高パワーの導入時には、光ファイバでは例えば自己位相変調や相互位相変調のような他の非線形現象が起こりやすいので、それを抑制するために、コア有効断面積が大きいことも要求される。
【００１２】
さて、近年では、伝送容量を増やすことを目的として、１５５０ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯の両方の使用を考慮したファイバも提案されている。（例えば、特許文献１〜特許文献４）
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００‐２２１３５２号公報
【特許文献２】
特開２００１‐２６４５６８号公報
【特許文献３】
米国特許第６３９６９８７号
【特許文献４】
米国特許号５９０５８３８号
【００１４】
特許文献１には、零分散波長が１３７０ｎｍ〜１５００ｎｍにあり零分散波長での分散の傾きの絶対値が０．１０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下であるファイバが開示されている。これによれば、１３００ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯での四光波混合の発生を防ぐために、長波長帯の中間に零分散波長を位置させるというものである。
【００１５】
また、特許文献２には、１５５０ｎｍでの分散が５〜１１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍでかつ、分散を分散の傾きで割った値（ＤＰＳ）が２５０〜３７０ｎｍというファイバが開示されている。
【００１６】
また、特許文献３には、１５５０ｎｍで分散が６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下で分散の傾きの絶対値が０．０７ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下、かつコア有効断面積が６０μｍ^２以上の光ファイバが開示されている。
【００１７】
また、特許文献４には、１３１０ｎｍと１５５０ｎｍでの分散の絶対値が１．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上８．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散の傾きが０．０６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である光ファイバが開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１では、この開示された値から１３００ｎｍと１５５０ｎｍの分散の取り得る範囲を推定すると、１３００ｎｍでは−２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１５５０ｎｍでは１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下となる。ＳＭＦを１５５０ｎｍ帯で使用する場合、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を補償するためにＤＣＦが必要である。このことから考えて、上記の分散の範囲では、両方の波長帯で良好な特性を持つとはいえない。
【００１９】
また、特許文献２では、開示された値から、零分散波長は１３００ｎｍ付近にあると推定される。これは、ＳＭＦに比べても零分散波長が短波側にある。このため、１３００ｎｍ帯での分散はほぼ０で、この波長帯でＷＤＭ伝送を行う場合、四光波混合を起こす可能性が高い。
【００２０】
このため、これらの光ファイバは１３００ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯の両波長帯でＷＤＭ伝送に適しているとは言い難い。
【００２１】
また、特許文献３では、請求範囲に１３００ｎｍ帯での特性の記述がなく、１５５０ｎｍ帯での使用を前提としていると考えられる。
【００２２】
一方、特許文献４では、図に記載されている１５５０ｎｍのコア有効断面積はいずれも５０μｍ^２以下である。
このように、コア有効断面積が小さい場合は非線形現象が起きる可能性が高い。特に、分散とコア有効断面積はＷＤＭ伝送に対してトレードオフの関係にあるため、例えば分散を小さくすると、信号波形の劣化は抑制されるが、他方ではコア有効断面積が小さくなり非線形現象が発生しやすくなる。
【００２３】
逆に、コア有効断面積を拡大して非線形現象の発生を抑制すると、その光ファイバの分散が大きくなってしまい、信号波形の劣化が引き起こされてくる。また、光ファイバの曲げ損失は増大し、そのため、その光ファイバを用いてゲーブルを組上げることが困難になる。
【００２４】
このような、光ファイバの分散とコア有効断面積のトレードオフの関係は、ＳＭＦの波長１５５０ｎｍでの分散が約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、コア有効断面積が約７５μｍ^２程度なのに対して、ＤＳＦではそれらが約０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、約５０μｍ^２程度になっていることを一つの例としてあげることができる。このため、分散とコア有効断面積をどのようにバランスさせるかということは、光ファイバの屈折率プロファイルを設計する上で重要な点である。さらに、ＷＤＭ伝送用光ファイバにおいては、分散のほかに分散の傾きなど他の特性を所望の値に維持させつつ、非線形現象の発生を抑制するためにコア有効断面積を拡大できる屈折率プロファイルの開発が非常に重要になってくる。
【００２５】
本発明は、上記した問題を解決し、分散とコア有効断面積を最適にバランスさせ、かつ１３００ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯の両波長帯で、ＷＤＭ伝送方式に用いて好適な光ファイバの提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、屈折率ｎ_０のクラッド層を持ち、そのクラッド層の中心軸に沿って屈折率ｎ_１半径ｒ_１のセンターコアがあり、その外周に屈折率ｎ_２半径ｒ_２の第１サイドコアを持ち、さらにその外周に屈折率ｎ_３半径ｒ_３の第２サイドコアを持ち、クラッド層の内側に少なくともそれらの３つの層を持つ構造を有し、そのセンターコアのαは３以上、無限大未満であり、それぞれの屈折率がｎ_１＞ｎ_３＞ｎ_０＞ｎ_２の関係を満たす屈折率プロファイルをもつ光ファイバであり、断面の屈折率プロファイルに関して、第１サイドコア領域の断面積に相当するｒ_１からｒ_２までの第１サイドコア領域の比屈折率差を積分した値の絶対値が０．６０％μｍ以下であり、波長１３００ｎｍでの分散が−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−２．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍでのコア有効断面積が５０μｍ^２以上７５μｍ^２以下であり、使用波長帯で実質的にシングルモード動作をすることを特徴とする光ファイバが提供される。
【００２７】
この光ファイバは波長１３００ｎｍにおいて、コア有効断面積が３３μｍ^２以上６５μｍ^２以下であることを特徴とする光ファイバであり、２ｍの長さの光ファイバを使用して測定したカットオフ波長が１４５０ｎｍ以下であるため、１３００ｎｍ帯域での光伝送、とりわけＷＤＭ伝送方式に使用することができる。
【００２８】
また、波長１５５０ｎｍでの分散が５．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散の傾きが０．０６５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下であり、零分散波長が１４５０ｎｍ以下であることから１５５０ｎｍでＷＤＭ伝送に適した特徴を持つ。
【００２９】
また、直径２０ｍｍで曲げたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ以下であるので、ケーブル化時における側圧による損失の増大を防止できる光ファイバになっている。
【００３０】
さらに、本発明においては、上記した特性に加えて、波長１６２０ｎｍにおける分散が７．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である光ファイバが提供される。この光ファイバは従来のＳＭＦに比べて分散が小さいので、Ｌバンド帯での光伝送が可能である。
【００３１】
また、本発明においては、上記した特性に加えて、１３７５〜１３９５ｎｍの波長帯域における損失が０．５ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが提供される。この光ファイバはラマン増幅を用いたＳバンド帯（１４６０〜１５３０ｎｍ）での伝送も可能にする。
【００３２】
屈折率プロファイルのうち、センターコア領域は、その最大屈折率部分における前記クラッド領域に対する比屈折率差が０．４５％以上０．６％以下である。また、第１サイドコア領域は、その最小屈折率部分における前記クラッド領域に対する比屈折率差が−０．０５％以下である。さらに、第２サイドコア領域のうち、最大屈折率部分における前記クラッド領域に対する比屈折率差は０．４５％以下である。
【００３３】
更に本発明においては、上記した光ファイバのいずれかを含む光伝送路に、１４００〜１６５０ｎｍの波長帯域で負の分散の傾きを有する分散補償ファイバが接続されていることを特徴とする光伝送システムが提供される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバは、ＷＤＭ伝送方式に用いることが開発目標になっている。そして、ＷＤＭ伝送方式に用いる光ファイバに関しては、前記したように、非線形現象の発現を防止するために大きなコア有効断面積を有すること、信号波形の劣化を防ぐために波長分散は小さく、かつゼロではなく、また分散の傾きは大きくないこと、そしてその光ファイバはケーブル化されて敷設されるのであるから、ケーブル化時や敷設時に光損失の増加を起こしにくいこと、などの特性が要求される。
【００３５】
上記した要求を満たすために、本発明者らは、開発目標の光ファイバに関しては以下のような特性目標を設定した。
【００３６】
（１）まず、ＷＤＭ伝送方式の実現にとっては、一般に考えられているように、波長１５５０ｎｍにおけるコア有効断面積を最低でも５０μｍ^２以上に、好ましくは６０μｍ^２以上にすることが用いる光ファイバにとっては必要である。
【００３７】
しかしながら、コア有効断面積を大きくしすぎると、光ファイバの曲げ損失が大きくなるので、波長１５５０ｎｍにおけるコア有効断面積は最大でも７５μｍ^２に規制されるべきである。
【００３８】
（２）次に分散に関しては、光信号が光ファイバ中を伝送される間に波形歪みは分散に応じて累積されていくので、長距離伝送に用いる光ファイバの場合ほど、その分散を小さくすることが必要になる。しかしながら、そのような光ファイバを短距離伝送に使用すると、それは過剰性能を示す場合もある。
【００３９】
また、１３００ｎｍ帯域で使用するＳＭＦを１５５０ｎｍ帯域で使用するときの事例が示すように、分散が大きい光ファイバであっても、必要に応じては、その伝送路に分散補償器を介装することにより長距離伝送も可能である。
【００４０】
このようなことから、光ファイバに対する分散の制約は、上記したコア有効断面積による制約に比べて大きいとはいえない。しかしながら、そうであるとはいっても、ＷＤＭ伝送方式で使用する光ファイバの分散は、１３００ｎｍ帯域で使用するＳＭＦの分散（約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）よりも小さい値であることが好ましいことはいうまでもない。また、分散の傾きが小さいほど、信号波長による波形歪みの違いが小さいので好ましい。
【００４１】
（３）１３００ｎｍ帯でのＷＤＭ伝送を考えた場合、１３００ｎｍ帯でも絶対値が小さく０ではない分散を持つことが必要である。このため、分散および分散の傾きを１５５０ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯の両方でＷＤＭ伝送ができるように定める必要がある。
【００４２】
（４）（２）〜（３）に示した分散に関する条件から、１５５０ｎｍおよび１３００ｎｍでの分散の絶対値は１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に制限される。これより大きい場合は、分散による波形歪みが大きくなる。一方、１５５０ｎｍでの分散が小さくなると、それにしたがって１３００ｎｍでの分散が小さくなる。１３００ｎｍでの分散は負であるので、つまり絶対値は大きくなり、１３００ｎｍでの伝送に不適となる。このため、１５５０ｎｍでの分散の値には下限値を設ける必要があり、５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍが適当である。また、１３００ｎｍでの分散の上限は（３）で述べたＷＤＭ伝送の条件から−２．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに制限される。これらの制約から零分散波長は１４５０ｎｍ以下となる。
【００４３】
（６）１３００ｎｍでのコア有効断面積は、１５５０ｎｍでの値を５０μｍ以上７５μｍ^２以下と定めたことから、コア有効断面積の波長依存性から３３μｍ^２以上６５μｍ^２以下と決めることができる。しかし、コア有効断面積が小さいとファイバの接続時の損失が大きくなりやすい問題があり、好ましくは３８μｍ以上である。
【００４４】
（７）また、ＷＤＭ伝送方式で使用する光ファイバに関しては、直径２０ｍｍで曲げたときに、その曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下にすることが必要である。好ましい曲げ損失は５ｄＢ／ｍ以下、更に好ましくは２ｄＢ／ｍ以下である。これは、ファイバをケーブル化したときや、敷設時あるいは敷設後に掛かる側圧による損失増加、もしくは機器の中でファイバを小さい半径で取り回したときの損失増加を防ぐために重要な規格である。
【００４５】
（８）カットオフ波長は測定ファイバの長さが長くなるほど小さくなる。図４は本発明のファイバに対して、２ｍとケーブル状態に相当する長さ２２ｍでのカットオフ波長の測定値の関係を示したものである。この図に示すように２２ｍのファイバでは２ｍのファイバに対して２００ｎｍ小さくなる傾向がある。実際の線路ではさらに長い距離を伝送するので、実際のファイバのカットオフ波長はもっと小さくなるはずである。しかし、実際の線路の長さは様々であるので、２２ｍでの値で代表させることとする。本発明では、１３００ｎｍ帯での使用を考慮すると２２ｍでのカットオフは１２５０ｎｍ以下である必要がある。このため、ここでは、２ｍで測定したカットオフ波長の上限を１４５０ｎｍとする。
【００４６】
本発明者らは、このような観点から上記した目標特性を満たすべく、その他の諸特性を考察し、その上で、屈折率プロファイルを探索し、図１で示したような屈折率プロファイルが好適であることを見出した。
【００４７】
図１で示した屈折率プロファイルは、センターコア領域１とその外側に円環形状に配置された第１サイドコア領域２と、その外側に円環形状に配置された第２サイドコア領域３、さらにその外側に円環形状に配置されたクラッド領域４を有している。そして、センターコア領域１のクラッド領域４に対する比屈折率差と、第１サイドコア領域２のクラッド領域４に対する比屈折率差、第２サイドコア領域３のクラッド領域４に対する比屈折率差は、それぞれ、Δ_１（％）、Δ_２（％）、Δ_３（％）に、半径はｒ_１（μｍ）、ｒ_２（μｍ）、ｒ_３（μｍ）なっている。
【００４８】
ここで、Δ_１（％）、Δ_２（％）、Δ_３（％）は、各領域の屈折率の絶対値が最も大きい部分に対して図１のように定義される。
【００４９】
また、ｒ_１、ｒ_２は屈折率プロファイルのセンターコアと第１サイドコアをつなぐ線、第１サイドコアと第２サイドコアをつなぐ線のそれぞれがクラッドの屈折率と等しくなる点の位置で定義する。また、ｒ_３は第２サイドコアの最大値より外側の部分で屈折率プロファイルの傾きが最も大きい部分の接線Ｓがクラッドの屈折率と等しくなる点の位置で定義する。ただし、図２のように第２サイドコアに隣接した部分にクラッドより屈折率の低いトレンチ層が存在する場合は、ｒ_１と同様に第２サイドコアとトレンチ層をつなぐ線がクラッドの屈折率と等しくなる点をｒ_３とする
【００５０】
これらの屈折率プロファイルにおいて、上記したΔ_１値は０．４５％以上０．６％以下に設定されていることが好ましい。より好ましい範囲は、０．４５％以上０．５５％以下である。一般に、このΔ_１値を大きくすると、分散は小さくなり、またコア有効断面積も小さくなり、逆にΔ_１値を小さくすると、コア有効断面積は大きくなるが分散も大きくなり曲げ損失も大きくなる。コア有効断面積と分散に関する前記した設計目標を同時に満たすためには、Δ_１値は上記範囲内にあることが好ましい。
【００５１】
この前記した１５５０ｎｍでの分散値は、１３００ｎｍ帯域に零分散波長をもつＳＭＦに比べて小さい値であるため、本発明の光ファイバは上記した１３００ｎｍ零分散ＳＭＦを用いた場合よりも長距離伝送を可能にする。勿論、必要に応じては、分散補償器を使用することにより、本発明の光ファイバを長距離伝送に使用できることは当然である。
【００５２】
また、Δ_３が大きくなると、曲げ損失を規格の範囲内に納めようとするとカットオフ波長が大きくなり、使用波長帯において実質的にシングルモードにならなくなる傾向がある。このため、Δ_３は０．４５％以下に制限される。
【００５３】
さらに、Δ_２に関しては、負であること、望ましくは−０．０５％以下である必要がある。これ以上であると、分散の傾きが大きくなる傾向があること、カットオフ波長が大きくなり、使用波長帯でシングルモード動作をしなくなることがある。
【００５４】
分散の傾きやコア有効断面積の大きさに関しては、第１サイドコアの幅に当たる（ｒ_２− ｒ_１）を調整しても、Δ_２を調整したときと同様の結果が得られることがある。特に、Δ_２を浅くしたときは第１サイドコアの幅を広げることで、分散の傾きやコア有効断面積の大きさをほぼ一定の値に維持することができる。この点に着目して、ｒ_１から ｒ_２までの比屈折率差を積分した値の絶対値を「第１サイドコアの断面積」として導入する。単位は％・μｍである（以下％・μｍを単に％μｍと記す）。
【００５５】
図５は、実施例６のプロファイルをもとに、Δ_２と（ｒ_２− ｒ_１）を様々に変化させて、この第１サイドコアの断面積とコア有効断面積の関係を調査したものである。これらの図から、コア有効断面積が５０μｍ^２以上になるには第１サイドコアの断面積は０．７５％μｍ以下である必要がある。さらに様々なパラメータの屈折率プロファイルに関して同様な調査を行ったところ０．６０％μｍ以下であれば特性を満たすことがわかった。
【００５６】
ちなみに、前記特許文献４に記載の図から第１サイドコアの断面積を推定すると、いずれも０．６１％μｍ以上であり、図に明記されたコア有効断面積は５０μｍ^２以下となっている。
【００５７】
屈折率分布パラメータα値を小さくすると、曲げ損失を規格の範囲内に納めようとするとカットオフ波長が大きくなり、特に、２より小さい場合は使用波長帯において実質的にシングルモードにならなくなる傾向がある。このため、屈折率分布パラメータαは３以上である必要がある。さらに、屈折率分布パラメータαが小さい場合は、屈折率分布パラメータαの変動によって特性が大きく変動してしまう。このため屈折率分布パラメータαは４以上が望ましい。
【００５８】
しかし屈折率分布パラメータαが無限大つまり完全な矩形の場合は、第１サイドコアの比屈折率差が負であるため、センターコアと第１サイドコアの界面の屈折率変化が大きくなる。このため界面の粘度差が大きくなり歪みが生じ、これがガラスの構造欠陥を誘起し伝送損失を増加させる恐れがある。このため、屈折率分布パラメータαの無限大は避けるべきである。
【００５９】
本発明のファイバでは、１５５０ｎｍにおけるコア有効断面積が５０μｍ^２以上７５μｍ^２以下に設定されるため、曲げ損失が小さく非線形現象の発現が抑制できる。そして、１５５０ｎｍ帯での分散が５．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるため、ＦＷＭが抑制できると共にＤＷＭ伝送に適したファイバが提供できる。
【００６０】
また、１５５０ｎｍでの分散の傾きは、０．０６５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下に設定されるため、１５５０ｎｍ帯での波長帯域を広く取れるだけでなく、１３００ｎｍでの分散の絶対値を小さくすることができる。
【００６１】
このため、本発明の光ファイバは、波長１３００ｎｍにおける分散が−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上になっている。この値は、前記したファイバに比べて小さい値であるため、本発明の光ファイバは１３００ｎｍ帯域の信号光の伝送路として使用することができる。その場合、本発明の光ファイバのコア有効断面積は、波長１３００ｎｍにおいて３３μｍ^２以上６５μｍ^２以下に設定される。
【００６２】
また、本発明の光ファイバは、波長１６２０ｎｍにおける分散が７．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下になっている。この値は、上記した１３００ｎｍ零分散ＳＭＦに比べて小さく、Ｌバンド伝送に使用することができる。
【００６３】
以上の特性は、図１で示した屈折率分布のプロファイルにおいて、基本的には、中心のコア領域１と第１サイドコア領域２、第２サイドコア領域３の形状とそれらの３つの領域の外径にあたる２ｒ_３で規定されている。
【００６４】
したがって、本発明の光ファイバにおける屈折率分布のプロファイルは、図１で示したものに限定されるわけではなく、上記した特性を発現するものであれば、例えば図２、３で示したように、図１の構造の外側にトレンチ層を設けたプロファイルであってもよい。
【００６５】
しかしながら、屈折率プロファイル構造が簡単であり、したがってその製造も容易で製造歩留まりも高いという点で、図１で示した屈折率プロファイルであることが好ましい。
【００６６】
本発明の光ファイバは、例えばＶＡＤ法やＭＣＶＤ法で光ファイバ母材を製造し、それを透明ガラス化したのち線引きして製造することができる。
【００６７】
とくに、ＶＡＤ法で光ファイバ母材を製造し、それを含ハロゲンガス雰囲気で透明ガラス化すると、得られた光ファイバは、波長１３９０ｎｍにおけるＯＨ吸収ピークが小さくなり、具体的には、波長１３９０ｎｍにおける損失が０．５ｄＢ／ｋｍ以下の光ファイバになる。このような光ファイバは、Ｓバンド帯でラマン増幅を使用するシステムに用いることができる。
【００６８】
さらに、ＯＨ吸収ピークの高さが０．１ｄＢ／ｋｍ以下の場合は、１３９０ｎｍ付近の波長帯も伝送に使用できるため、より好ましい。
【００６９】
また、本発明の光ファイバは１４００〜１６５０ｎｍの波長帯域で正の波長分散の傾きを有しているが、この光ファイバで構築した光伝送路に、負の分散の傾きを有する分散補償器を接続することにより、分散補償線路を構成することができる。
【００７０】
【実施例】
以下に実施例１〜７及び比較例１〜３を記す。
図１で示した屈折率プロファイルを有する各種の光ファイバを製造し、その特性を調査した。屈折率プロファイルの構造パラメータと特性は一括して表１に示した。カットオフ波長は２ｍのファイバで測定したものである。
【００７１】
【表１】

【００７２】
表１から明らかなように、実施例１〜７の光ファイバは、いずれも、１５００ｎｍ帯と１３００ｎｍ帯で使用可能な特性を備えているが、比較例１〜３の光ファイバは実施例に比べて劣る点を持っている。
【００７３】
以下、比較例と実施例の特徴的な点について述べる。
実施例２，７は実施例１に対してΔ_１が大きくなっており、このため分散が小さくなっている。特に実施例２は、１３００ｎｍでの分散の値が請求範囲の下限であり、Δ_１がこれ以上大きくなると、範囲を満たさなくなる。
【００７４】
逆に、実施例３は実施例１に対してΔ_１が小さくなっており、このため分散が大きくなっている。特に１５５０ｎｍでの分散は請求範囲の上限であり、Δ_１がこれ以上小さくなると、範囲を満たさなくなることは明かである。
【００７５】
また、実施例２と実施例３を比較すると、実施例３では１５５０ｎｍの分散が９．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、コア有効断面積が６５．４μｍ^２であるのに対して、実施例２では５．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、コア有効断面積が５０．０μｍ^２となっている。これから、コア有効断面積を大きくして非線形効果を抑制しようとしても、分散が大きくなることで信号歪みが大きくなってしまうことがわかる。それ故、分散とコア有効断面積をうまくバランスさせることが重要である。
【００７６】
実施例４は実施例１に対してΔ_２が小さくなっているため、分散の傾きが小さくなっている。
【００７７】
実施例５は実施例１に対してΔ_３が大きくなっており、このためカットオフ波長が大きくなっている。この例ではカットオフ波長は請求範囲の中にあるものの、実施例１の値との比較から、これ以上Δ_３が大きくなると、範囲を満たさなくなることは明かである。
【００７８】
さらに、実施例６は実施例１に対してΔ_２が大きくなっており、このため分散の傾きとカットオフ波長が大きくなっている。カットオフ波長と１５５０ｎｍでの分散の傾きは請求範囲の中にあるものの、実施例１の値との比較から、更にΔ_２が大きくなると、範囲を満たさなくなることは明かである。
【００７９】
屈折率分布パラメータα値が小さい比較例１は、カットオフ波長が１５７０ｎｍと大きいため、１３００ｎｍ帯でシングルモード動作をしないと考えられ、この波長帯での伝送には適さない。
【００８０】
比較例２は実施例６よりΔ_１とΔ_２を大きくしたものである。この例では、実施例６に比べてΔ_１を大きくすることでΔ_２が大きくなったことによるカットオフ波長の増大は抑えることができているが、分散の傾きが大きくなり、請求範囲から外れている。このため、１５５０ｎｍでの分散値は所望の値にもかかわらず、１３００ｎｍの分散は所望の範囲から外れている。このことから、１５５０ｎｍの分散の傾きを、０．０６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にしなければ、１５５０ｎｍと１３００ｎｍで所望の分散値を取ることは難しいことが理解できる。
【００８１】
比較例３は、コア有効断面積を大きくすることを目的としてａを小さくしたものである。２ｒ_３を小さくすることで、コア有効断面積を７７．１μｍ^２と大きくすることができるが、分散の傾きと曲げ損失が大きくなり、所望の範囲を外れている。このため、コア有効断面積は、他の特性とのバランスを考慮して大きくても７５μｍ^２以下に制限される必要がある。
【００８２】
実施例７
実施例１の光ファイバと、図６で示した分散特性を有する分散補償光ファイバを接続した。後者の長さは、前者の長さの約１／１５とした。
【００８３】
そしてこの接続線路の分散特性を図７に示した。図７から明らかなように、１５３０〜１６２５ｎｍの波長帯域で、残留する分散は−１．０〜１．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍになっていて、形成された接続線路では分散が良好に補償されている。
【００８４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の光ファイバは、１３００ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯での伝送が可能な特性を備えている。
【００８５】
本発明の光ファイバを用いることにより、伝送容量の大きな伝送システムの構築が可能となるので、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ屈折率分布プロファイルの一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の光ファイバ屈折率分布プロファイルの他の実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の光ファイバ屈折率分布プロファイルの更に他の実施例を示す概略図である。
【図４】本発明の光ファイバのカットオフ波長の測定条長依存性を示す特性図である。
【図５】本発明の光ファイバのコア有効断面積の第１サイドコアの断面積依存性を示す特性図である。
【図６】負の分散の傾きをもつ分散補償ファイバの分散特性図である。
【図７】本発明の光ファイバと図５の分散補償ファイバを接続した線路の分散特性図である。
【符号の説明】
１ 中心のコア領域
２ 第１サイドコア領域
３ 第２サイドコア領域
４ トレンチ領域
５ クラッド領域

Claims (11)

1. 屈折率ｎ_０のクラッド層を持ち、そのクラッド層の中心軸に沿って屈折率ｎ_１半径ｒ_１のセンターコアがあり、その外周に屈折率ｎ_２半径ｒ_２の第１サイドコアを持ち、さらにその外周に屈折率ｎ_３半径ｒ_３の第２サイドコアを持ち、クラッド層の内側に少なくともそれらの３つの層を持つ構造を有し、センターコアは屈折率分布パラメータαが３以上で無限大未満であり、それぞれの屈折率はｎ_１＞ｎ_３＞ｎ_０＞ｎ_２の関係にある光ファイバにおいて、
   断面内の屈折率プロファイルに関して、第１サイドコア領域の断面積に相当するｒ_１からｒ_２までの第１サイドコア領域の比屈折率差を積分した値の絶対値が０．６０μｍ以下であり
   波長１３００ｎｍでの分散が−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−２．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍでのコア有効断面積が５０μｍ^２以上７５μｍ^２以下であり、使用波長帯で実質的にシングルモード動作をすることを特徴とする光ファイバ。
2. 波長１３００ｎｍにおけるコア有効断面積が３３μｍ^２以上６５μｍ^２以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 波長１５５０ｎｍでの分散が、５．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ファイバ。
4. 零分散波長が１４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の光ファイバ。
5. 波長１５５０ｎｍにおける分散の傾きが、０．０６５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の光ファイバ。
6. ２ｍの長さにおけるカットオフ波長が１４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の光ファイバ。
7. 波長１５５０ｎｍにおける直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１に記載の光ファイバ。
8. 波長１６２０ｎｍにおける分散が７．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の光ファイバ。
9. １３７５〜１３９５ｎｍの波長帯域における損失が０．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１に記載の光ファイバ。
10. センターコアの比屈折率差Δ_１が０．４５％以上０．６％以下、第１サイドコアの比屈折率差Δ_２が−０．０５％以下、第２サイドコアの比屈折率差Δ_３が０．４５％以下であることを特徴とする光ファイバ請求項１ないし請求項９のいずれか１に記載の光ファイバ。
11. 請求項１ないし１０に記載の光ファイバを含む光伝送路に、１４００〜１６５０ｎｍの波長帯域で負の分散と負の分散の傾きを有する分散補償ファイバが接続されていることを特徴とする光伝送システム。

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