JP2007010726A - 分散補償ファイバ及び光伝送路 - Google Patents

Abstract

【課題】 分散シフトファイバを含む光伝送路の前段及び後段の両方に配置して、主として波長１５７５ｎｍから１６２５ｎｍの領域における高速光伝送特性を改善した分散補償ファイバを提供することにある。
【解決手段】 屈折率が均一なクラッド部３３と、クラッド部３３に対する比屈折率差がΔである第１コア部３１と、クラッド部３３に対する比屈折率差がΔ１である第２コア部３２とを有し、第２コア部３２までの半径ａに対する第１コア部３１の半径ａ１の比率Ｒａ、第１コア部３１の比屈折率差Δに対する第２コア部３２の比屈折率差Δ１の比率ＲΔ、第２コア部３２までの半径ａ、及び第１コア部３１の比屈折率差Δをそれぞれ０．３から０．５、−０．８から−０．４、５．６μｍから８．９μｍ、０．４％から０．９％の範囲にし、分散シフトファイバを含む光伝送路の前段及び後段の両方に配置するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、分散補償ファイバ及び光伝送路に関し、特に波長１５５０ｎｍ帯にてゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを用いた高速・大容量光通信に供して好適な分散補償ファイバ及び光伝送路に関する。

高速光伝送システムでは、光伝送路中の累積分散の補償が必要不可欠となる。このため、特許文献１では、分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Dispersion Shifted Fiber）を含む光伝送路を用いた、波長１．５μｍ帯、または波長１．６μｍ帯における伝送特性の向上を目的とし、分散シフトファイバの波長分散を補償する光ファイバが提案されており、当該特許文献１では、分散シフトファイバを含む光伝送路中の累積分散を±２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下に補償する分散補償ファイバ、及び光伝送路に関する技術が開示されている。

再公表特許（Ａ１） ＷＯ００／１７６８５

しかしながら、特許文献１では、分散シフトファイバを含む光伝送路の前段及び後段の両方に分散補償ファイバを配置した構成については考慮されていなかった。また、前記構成において、高速光伝送特性の改善効果を好適とする、前記分散シフトファイバを含む光伝送路の全分散に対して前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率については明らかにされていなかった。

そこで、本発明は、前述した課題に鑑み提案されたもので、分散シフトファイバを含む光伝送路の前段及び後段の両方に配置して、主として波長１５７５ｎｍから１６２５ｎｍの領域における高速光伝送特性を改善した分散補償ファイバ及び光伝送路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る分散補償ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから波長１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となり、波長１５５０ｎｍ帯にゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを含む分散シフトファイバ光伝送路の前段及び後段に配置したときに、前記分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対する前記前段の分散補償率を２５％から４８％の範囲になるようにしたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る分散補償ファイバは、第１の発明に記載された分散補償ファイバであって、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔであり、半径ａ１の第１コア部と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔ１であり、前記第１コア部を含む半径ａの第２コア部とを有し、前記第２コア部までの半径ａに対する前記第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ、前記第１コア部の比屈折率差Δに対する前記第２コア部の比屈折率差Δ１の比率ＲΔ、前記第２コア部までの半径ａ、及び前記第１コア部の比屈折率差Δが、それぞれ０．３から０．５、−０．８から−０．４、５．６μｍから８．９μｍ、０．４％から０．９％の範囲であることを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る光伝送路は、波長１５５０ｎｍ帯にゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを含む分散シフトファイバ光伝送路と、前記分散シフトファイバ光伝送路の前段及び後段に配置された第１または第２の発明に記載の分散補償ファイバとを有することを特徴とする。

本発明に係る分散補償ファイバによれば、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対して、前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率を、２８％から４８％の範囲となるようにしたことで、伝送品質Ｑ値の改善量が３ｄＢ以上となる。その結果、符号誤り特性において約５桁改善することとなり、主として１５７５ｎｍから波長１６２５ｎｍにおいて、高速光伝送特性を改善することができる。また、半径方向の比率Ｒａ、比屈折率差方向の比率ＲΔ、第２コア部までの半径ａ、及び第１コア部の比屈折率差Δをそれぞれ所定の範囲にすることで、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから波長１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となる。

本発明に係る光伝送路によれば、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対して前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率は、２８％から４８％の範囲となり、伝送品質Ｑ値の改善量が３ｄＢ以上となる。その結果、符号誤り特性において約５桁改善することとなり、主に１５７５ｎｍから波長１６２５ｎｍにおいて、高速光伝送特性を改善することができる。

以下に、本発明に係る分散補償ファイバ及び光伝送路を実施するための最良の形態を図に基づき具体的に説明する。

図１は、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバを用いた光伝送システムの模式図である。

光伝送システム２０は、図１に示すように、図示しない信号源からの電気信号を変換して光信号を送信する送信機１と、光信号を受信し、電気信号に変換する受信機２と、送信機１と受信機２とに接続され、光信号を伝送する光伝送路３として、波長１５５０ｎｍ帯にゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを含む分散シフトファイバ光伝送路４と、分散シフトファイバ光伝送路４の前段及び後段の両方に配置された、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバ１０とを有し、送信機１と受信機２との間で光信号の送受信（伝送）が行われる。尚、分散補償ファイバ１０は、送信機１または受信機２の内部に組み込むようにしても良い。

図２は、図１に示した光伝送システム２０において、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対する前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率ＣＲと、伝送品質Ｑ値の改善量との関係を示す図である。ただし、この図では、周波数１８５ＴＨｚ（波長約１６２０ｎｍ）を中心に、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの８信号光が多重されるものと仮定した。

分散補償率ＣＲは、分散シフトファイバ光伝送路の全分散Ｄ_tDSFに対する前段に配置された分散補償ファイバの全分散Ｄ_tDCFを用い、次式（１）により定義される。すなわち、分散補償率ＣＲは、分散シフトファイバ光伝送路の全分散Ｄ_tDSFを前段に配置された分散補償ファイバが補償する割合である。
ＣＲ ＝ | Ｄ_tDCF ／ Ｄ_tDSF | （１）

図２に示すように、前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率ＣＲを２５％から４８％の範囲にすることにより、光伝送システムにおいて３ｄＢ以上の伝送特性（Ｑ値）改善効果を得られることが分かる。更に好ましくは、前記分散補償率ＣＲを３５％とすることにより、最大約３．８ｄＢのＱ値改善効果が得られることが分かる。ここで、３ｄＢのＱ値改善は、符号誤り率特性では約５桁の改善効果に相当する。また、一般的な光伝送システムでは、良好な伝送品質を保証する符号誤り率として、１０^-12以下のレベルが要求される。従って、前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率を２５％から４８％とすることにより、１０^-7まで劣化した符号誤り率を１０^-12まで改善することが可能となる。

ここで、図３は、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバの半径方向における屈折率分布を模式的に示した図である。この図に示すように、屈折率が均一なクラッド部３３と、クラッド部３３に対する比屈折率差がΔであり、半径ａ１の第１コア部３１と、クラッド部３３に対する比屈折率差がΔ１であり、第１コア部１を含む半径ａの第２コア部３２とを有する。
ただし、上述した比屈折率差Δ及びΔ１は、クラッド部３３の屈折率ｎ３に対する、第１コア部３１の屈折率ｎ１及び第２コア部３２の屈折率ｎ２の比率を表し、それぞれ次式（２）及び（３）により定義される。

Δ ＝ （ｎ１² − ｎ３²）／（２ｎ１²） （２）
Δ１ ＝ （ｎ２² − ｎ３²）／（２ｎ２²） （３）

ここで、第２コア部３２までの半径ａに対する第１コア部３１の半径ａ１の比率をＲａ（＝ａ１／ａ）として定義し、第１コア部３１の比屈折率差Δに対する第２コア部３２の比屈折率差Δ１の比率をＲΔ（＝Δ１／Δ）として定義する。

図４は、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバにおける半径方向の比率Ｒａと比屈折率差方向の比率ＲΔとの関係を示す図である。ただし、図４中の網掛けの領域は、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となる波長分散特性を満たす、半径方向の比率Ｒａと比屈折率差方向の比率ＲΔの関係を示す。

また、図５は、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバにおける第１コア部の比屈折率差Δと第２コア部までの半径ａの関係を示す図である。ただし、図５中の網掛け領域は、図４に示した半径方向の比率Ｒａと比屈折率差方向の比率ＲΔとの関係を満たす、第１コア部の比屈折率差Δと第２コア部までの半径ａとの関係を示す。

従って、図４及び図５より、分散補償ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となる、半径方向の比率Ｒａ、比屈折率差方向の比率ＲΔ、第２コア部までの半径ａ、及び第１コア部の比屈折率差Δは、それぞれ次式（４）、（５）、（６）、及び（７）の範囲である。なお、一般的にガラス材料にフッ素を添加することにより屈折率を低減するが、このようなフッ素の添加による比屈折率差の低減は、約−０．５％程度が限界となる。よって、第１コア部の比屈折率差Δが０．４％〜０．９％である場合、図２において比屈折率差方向の比率ＲΔを−０．８より小さくすることが困難となる。

０．３ ≦ Ｒａ ≦ ０．５ （４）
−０．８ ≦ ＲΔ ≦ −０．４ （５）
５．６μｍ ≦ ａ ≦ ８．９μｍ （６）
０．４％ ≦ Δ ≦ ０．９％ （７）

図６は、本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバ、具体的には、図４及び図５に示した条件を満たす分散補償ファイバにおいて、半径方向の比率Ｒａ、比屈折率差方向の比率ＲΔ、第２コア部までの半径ａ、及び第１コア部の比屈折率差Δをそれぞれ０．４０、−０．７０、６．８μｍ、０．５３％にしたときの波長分散特性を示す図である。
この図に示すように、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから波長１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となることが分かる。

したがって、本発明に係る分散補償ファイバによれば、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対して、前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率を、２８％から４８％の範囲となるようにしたことで、伝送品質Ｑ値の改善量が３ｄＢ以上となる。その結果、符号誤り特性において約５桁改善することとなり、主として１５７５ｎｍから波長１６２５ｎｍにおいて、高速光伝送特性を改善することができる。また、半径方向の比率Ｒａ、比屈折率差方向の比率ＲΔ、第２コア部までの半径ａ、及び第１コア部の比屈折率差Δをそれぞれ所定の範囲にすることで、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから波長１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となる。

本発明に係る光伝送路によれば、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対して前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率は、２８％から４８％の範囲となり、伝送品質Ｑ値の改善量が３ｄＢ以上となる。その結果、符号誤り特性において約５桁改善することとなり、主として１５７５ｎｍから波長１６２５ｎｍにおいて、高速光伝送特性を改善することができる。

本発明は、分散補償ファイバ及び光伝送路、特に波長１５５０ｎｍ帯にてゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを用いた高速・大容量光通信に供して好適な分散補償ファイバ及び光伝送路に利用することが可能である。

本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバを用いた光伝送システムの模式図である。 図１に示した光伝送システムにおいて、分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対する前段に配置された分散補償ファイバの分散補償率ＣＲと、伝送品質Ｑ値の改善量との関係を示す図である。 本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバの半径方向における屈折率分布を模式的に示した図である。 本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバにおける半径方向の比率Ｒａと比屈折率差方向の比率ＲΔとの関係を示す図である。 本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバにおける第１コア部の比屈折率差Δと第２コア部までの半径ａの関係を示す図である。 本発明の最良の形態に係る分散補償ファイバにおいて、半径方向の比率Ｒａ、比屈折率差方向の比率ＲΔ、第２コア部までの半径ａ、及び第１コア部の比屈折率差Δをそれぞれ０．４０、−０．７０、６．８μｍ、０．５３％にしたときの波長分散特性を示す図である。

符号の説明

１ 送信機
２ 受信機
３ 光伝送路
４ 分散シフトファイバ光伝送路
１０ 分散補償ファイバ
２０ 光伝送システム
３０ 分散補償ファイバ
３１ 第１コア部
３２ 第２コア部
３３ クラッド部

Claims (3)

1. 波長１５５０ｎｍにおける波長分散の絶対値が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下となると共に、波長１５５０ｎｍから波長１６２５ｎｍにおける分散スロープが負となり、
   波長１５５０ｎｍ帯にゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを含む分散シフトファイバ光伝送路の前段及び後段に配置したときに、前記分散シフトファイバ光伝送路の全分散に対する前記前段の分散補償率を２５％から４８％の範囲になるようにした
   ことを特徴とする分散補償ファイバ。
2. 請求項１に記載された分散補償ファイバであって、
   屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔであり、半径ａ１の第１コア部と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔ１であり、前記第１コア部を含む半径ａの第２コア部とを有し、
   前記第２コア部までの半径ａに対する前記第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ、前記第１コア部の比屈折率差Δに対する前記第２コア部の比屈折率差Δ１の比率ＲΔ、前記第２コア部までの半径ａ、及び前記第１コア部の比屈折率差Δが、それぞれ０．３から０．５、−０．８から−０．４、５．６μｍから８．９μｍ、０．４％から０．９％の範囲である
   ことを特徴とする分散補償ファイバ。
3. 波長１５５０ｎｍ帯にゼロ分散波長を有する分散シフトファイバを含む分散シフトファイバ光伝送路と、前記分散シフトファイバ光伝送路の前段及び後段に配置された請求項１または請求項２に記載の分散補償ファイバとを有する
   ことを特徴とする光伝送路。

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