JP2006119678A - 分散シフト光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中心コア部と、階段コア部と、クラッドとからなる屈折率分布形状を有し、コア径として細径解を採用した分散シフト光ファイバにおいて、中心コア部の半径をr1、階段コア部の半径をr2、クラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ1、階段コア部の比屈折率差をΔ2とし、r2/r1をx、Δ2/Δ1をyとしたとき、5.0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、かつ0.8%≦Δ1≦1.2%であり、Aeffが65〜95μm2、分散スロープが0.08〜0.14ps/km/nm2、曲げ損失が100dB/m以下、波長分散値の絶対値が0.5〜8.0ps/km/nmである。
【選択図】図1
Description
一方、大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、分散スロープが小さい方が好ましい。分散スロープとは、波長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長(nm)、縦軸に波長分散値(ps/km/nm)をとって波長分散値をプロットした際の曲線の勾配である。波長多重伝送システムにおいて、伝送路(光ファイバ)の分散スロープが大きいと、各波長間の波長分散値の差が大きくなり、伝送状態がばらつくため、全体の伝送特性が劣化し、伝送距離が制限される。
また、光通信システムの伝送路としては、実質的にシングルモードであることや、曲げ損失を100dB/m以下に保つことが最低限の条件として要求されている。
図5(a)はデュアルシェイプコア型(階段型)の屈折率分布形状の一例を示したもので、符号11は中心コア部であり、その外周上に、この中心コア部11よりも低屈折率の階段コア部12が設けられてコア14が形成されている。そして、このコア14の外周上に、前記階段コア部12よりも低屈折率のクラッド17が設けられている。
本出願人は、デュアルシェイプコア型の屈折率分布形状において、Aeffの拡大を目指したものとして、細径解を用いた分散シフト光ファイバを特開平8−220362号公報に開示した。
なお、従来、波長1.55μmにおいて、分散シフト光ファイバのコア径を、屈折率分布形状の相似形を保ったまま拡大していくと、波長分散値が所望の値になる解が2つ以上存在することが知られている。このとき、曲げ損失やカットオフ波長などの特性が比較的実用的な範囲になる解のうち、相対的にコア径が細い解を細径解、太い解を太径解とよんでいる。
すなわち、前記課題を解決するために、本発明においては、以下のような解決手段を提案する。
中心コア部の半径をr1、階段コア部の半径をr2、クラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ1、階段コア部の比屈折率差をΔ2とし、r2/r1をx、Δ2/Δ1をyとしたとき、5.0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、かつ0.8%≦Δ1≦1.2%であり、
ゼロ分散波長が約1540nm以下であり、
1550nmにおいて、波長分散値が正の値であって、Aeffが65〜95μm2、分散スロープが0.08〜0.14ps/km/nm2、曲げ損失が100dB/m以下、波長分散値の絶対値が0.5〜8.0ps/km/nmであることを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第4の発明は、第1または第2の発明の分散シフト光ファイバにおいて、5.5≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、(−0.02x+0.25)≦y≦(−0.02x+0.33)、0.8%≦Δ1≦1.2%であり、かつ、Aeffが70〜80μm2、分散スロープが0.115ps/km/nm2以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバである。
第5の発明は、第1または第2の発明の分散シフト光ファイバにおいて、6。0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、(−0.02x+0.26)≦y≦(−0.02x+0.35)、0.8%≦Δ1≦1.2%であり、かつ、Aeffが75〜85μm2、分散スロープが0.125ps/km/nm2以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバである。
また、波長分散値を正あるいは負の値のいずれかに調整することができるため、光通信システムに応じて波長分散値の符号を設定することができる。
前記中心コア部1は最も高屈折率であり、前記階段コア部2はこの中心コア部1よりも低屈折率であり、また、クラッド7はこの階段コア部2よりも低屈折率である。
図中符号r1、r2は、それぞれ、中心コア部1と階段コア部2の半径を示し、Δ1、Δ2は、それぞれ、クラッド7の屈折率を基準にしたときの中心コア部1の比屈折率差と階段コア部2の比屈折率差を示している。
なお、分散シフト光ファイバの屈折率分布形状においては、各層(中心コア部1、階段コア部2、クラッド7)の境界が明確ではなく、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよく、実効的に本発明の分散シフト光ファイバとしての特性を得ることができれば特に限定することはない。
また、使用波長帯における分散スロープは0.08〜0.14ps/km/nm2とされる。この範囲内であれば、波長多重伝送において、分散スロープに起因する大きな伝送劣化を防ぐことができる。
曲げ損失は小さい程好ましく、本発明において、曲げ損失は100dB/m以下、好ましくは50dB/m以下とされる。100dB/mをこえると、分散シフト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどによって伝送損失が劣化しやすく、敷設時や取り扱い時に余分な損失を生じやすくなるため不都合である。
また、具体的には後述するが、波長分散値を正の値、あるいは負の値に制御することができるため、種々の光通信システムの要求に対応することができ、例えばソリトン伝送を用いたシステムなどにも適用可能なものを設計することができる。
Δ2/Δ1の曲線は、Δ2/Δ1を各曲線上に示された値に固定し、Δ1を変化させたときの特性を示している。また、Δ1の曲線は、Δ1を各曲線上に示された値に固定し、Δ2/Δ1を変化させたときの特性を示している。
例えばr2/r1が9.0のとき、Δ2/Δ1=0.14の曲線上を、グラフ中右から左に移動するとき、Δ1は0.9から2.0に変化している。そして、例えばΔ2/Δ1=0.14の曲線と、Δ1=1.4の曲線が交わる点は、Δ2/Δ1を0.14、Δ1を1.4としたときの分散シフト光ファイバの特性を示している。
なお、解析条件は、使用波長が1550nmであり、使用波長の波長分散値が−2.0ps/km/nmである。ゼロ分散波長は、分散スロープが異なるため、一定ではないが、ほぼ1565nm以上であり、使用波長(帯)よりも長波長側である。
すなわち、Δ2/Δ1が0.10、0.12、0.14、0.16の各曲線上には、カットオフ波長の分布が併せて示されている。例えばΔ2/Δ1が0.10の場合、カットオフ波長は1.0〜1.1の範囲に分布している。一方、Δ2/Δ1が0.12の場合、カットオフ波長は1.1〜1.2の範囲と、1.2〜1.3の範囲に分布している。そして、Δ2/Δ1が一定の場合は、Δ1を大きくすることによってカットオフ波長が短くなることがわかる。
よって、例えば図3に示したグラフにおいて、Δ2/Δ1が0.14、Δ1が1.4(Δ2/Δ1=0.14の曲線と、Δ1=1.4の曲線が交わる点)の場合、カットオフ波長は1.3〜1.4μm、分散スロープは0.122〜0.124ps/km/nm2の範囲のものが得られる。
一方、r2/r1が大きいと、より大きなAeffが得られる。しかし、図3、図4に示したグラフを比較してわかるように、r2/r1が大きいと分散スロープが大きくなる傾向がある。波長多重システムに適したものを得るには、使用波長帯における分散スロープが0.14ps/km/nm2以下であると望ましく、そのため、r2/r1は10以下とされる。
したがって、r2/r1=xとしたとき、5≦x≦10の範囲が望ましい。
したがって、Δ2/Δ1=yとしたとき、0.08≦y≦0.22の範囲が望ましい。
Δ2/Δ1(y)は、さらに個々の光通信システムにおいて許容される曲げ損失と要求されるカットオフ波長によって調整可能である。
これらのr2/r1(x)、Δ2/Δ1(y)、Δ1の好ましい範囲は、ゼロ分散波長が使用波長帯よりも短波長側の場合も同様である。
なお、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、r2、すなわちコアの半径は特に限定することはないが、通常4〜12μmの範囲となる。また、クラッド7(分散シフト光ファイバ)の外径は、通常約125μmとされる。
6≦x≦7、
0.1≦y≦0.18、
y≧(−0.02x+0.24)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
7≦x≦8、
0.1≦y≦0.16、
y≧(−0.016x+0.21)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
7≦x≦8.5、
0.1≦y≦0.16、
(−0.02x+0.26)≦y≦(−0.02x+0.32)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
5≦x≦8、
0.12≦y≦0.22、
(−0.02x+0.24)≦y≦(−0.02x+0.34)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
ここで、x(r2/r1)、y(△2/△1)がこの範囲を満足してても、xが大きく、かつyが小さい場合は、△1を大きく設定する必要があり、その結果、レイリー損失の増大によって伝送損失が悪化する可能性がある。
これを防ぐためにΔ1を制限する。つまり、△1を上述の範囲に設定すると、実用上問題のない伝送損失が得られる。以下の場合のΔ1の制限も同様の理由による。
5.5≦x≦8、
0.12≦y≦0.20、
(−0.02x+0.25)≦y≦(−0.02x+0.33)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
6≦x≦8、
0.12≦y≦0.20、
(−0.02x+0.26)≦y≦(−0.02x+0.35)、
0.6%≦Δ1≦1.2%。
なお、使用波長帯、およびゼロ分散波長の設定条件などによって、上述の範囲内で、さらにr1、r2、Δ1、Δ2の具体的な数値を調整する必要があることは言うまでもない。
表1、2は、CVD法によって試作した、細径解を用いた分散シフト光ファイバの構造パラメータと特性値を示したものである。表中、λcはカットオフ波長、MFDはモードフィールド径である。
No.4〜6はAeffが75μm2前後の分散シフト光ファイバの設計例である。このとき、分散スロープは0.130ps/km/nm2以下の値が得られている。
No.7〜9はAeffが80μm2前後の分散シフト光ファイバの分散シフト光ファイバの設計例である。このとき、分散スロープは0.135ps/km/nm2以下の値が得られている。
No.13〜15は、Aeffが75μm2前後の分散シフト光ファイバの設計例である。このとき分散スロープは0.115ps/km/nm2以下の値が得られている。
No.16〜18は、Aeffが80μm2前後の分散シフト光ファイバの設計例である。このとき分散スロープは0.125ps/km/nm2以下の値が得れている。
Claims (5)
- 高屈折率の中心コア部と、その外周上に設けられた、該中心コア部よりも低屈折率の階段コア部と、該階段コア部の外周上に設けられた一律の屈折率を有する一層構造の、該階段コア部よりも低屈折率のクラッドとからなる屈折率分布形状を有し、コア径として細径解を採用し、使用波長帯は1530〜1570nmの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される分散シフト光ファイバにおいて、
中心コア部の半径をr1、階段コア部の半径をr2、クラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ1、階段コア部の比屈折率差をΔ2とし、r2/r1をx、Δ2/Δ1をyとしたとき、5.0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、かつ0.8%≦Δ1≦1.2%であり、
ゼロ分散波長が約1540nm以下であり、
1550nmにおいて、波長分散値が正の値であって、Aeffが65〜95μm2、分散スロープが0.08〜0.14ps/km/nm2、曲げ損失が100dB/m以下、波長分散値の絶対値が0.5〜8.0ps/km/nmであることを特徴とする分散シフト光ファイバ。 - 請求項1に記載の分散シフト光ファイバにおいて、CCITTの2m法によるカットオフ波長が1120〜1560nmであり、1530〜1570nmから任意に選択される使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬となることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
- 請求項1又は2に記載の分散シフト光ファイバにおいて、5.0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、(−0.02x+0.24)≦y≦(−0.02x+0.34)、0.8%≦Δ1≦1.2%であり、かつ、Aeffが65〜75μm2、分散スロープが0.110ps/km/nm2以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
- 請求項1又は2に記載の分散シフト光ファイバにおいて、5.5≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、(−0.02x+0.25)≦y≦(−0.02x+0.33)、0.8%≦Δ1≦1.2%であり、かつ、Aeffが70〜80μm2、分散スロープが0.115ps/km/nm2以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
- 請求項1又は2に記載の分散シフト光ファイバにおいて、6.0≦x≦7.5、0.14≦y≦0.18、(−0.02x+0.26)≦y≦(−0.02x+0.35)、0.8%≦Δ1≦1.2%であり、かつ、Aeffが75〜85μm2、分散スロープが0.125ps/km/nm2以下であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
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