JP3602152B2 - 分散補償光導波路ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は零分散波長が伝送波長とは実質的に異なっている伝送リンク上での低分散、低減衰単一モ−ド伝送のためのシステムおよびそのシステムに用いられる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送リンクの長さを制限する重大な要因は減衰である。シリカをベースとした光ファイバの設計および製造においては、光ファイバの減衰性能は１９７０年代では２０ｄＢ／ｋｍであったのが今日では理論的最小値に近い値まで改善されており、１３１０ｎｍでは約０．３５ｄＢ／ｋｍであり、また１５５０ｎｍでは約０．２ｄＢ／ｋｍである。
【０００３】
さらに、希土類ドーパントを用いた光ファイバ増幅器が公知であり、そして最近では種々の商用システムが利用できるようになっている。例えば、Ａｒｍｉｔａｇｅ、”Ｔｈｒｅｅ−ｌｅｖｅｌ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ”、ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．２３，Ｄｅｃ．１，１９８８、およびそこで引用されている文献を参照されたい。これらのファイバ増幅器はファイバの減衰に基因するリンク長制限を実質的に軽減することが出来る。今日までのところ、唯一の実用ファイバ増幅器は１５２０−１５６５ｎｍの近辺で動作し、その範囲ではＥｒ ３＋ ドーパント・イオンに遷移が存在する。
【０００４】
他の重要なリンク長制限は、伝送リンクを形成する光ファイバにおける材料分散および導波路分散に基因して生ずる全色分散（ｔｏｔａｌ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）である。ガラスファイバ導波路中での光の速度はその光の波長の関数であるから、分散はある範囲の波長を含むパルスに対するパルス拡散の原因となる。パルス広がりはファイバ分散、ファイバ長、および光源のスペクトル幅の関数である。光源の波長の範囲が非常に狭いシステムでも、すべての光源の波長範囲が例えばレ−ザ−光源チャ−プに基因してある程度は広がる。
【０００５】
標準的なステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバでは、全色分散対波長のグラフは主として材料分散の関数であり、正の傾斜をもったほぼ直線の曲線として描くことができる。この曲線はほぼ１３１０ ｎｍで零交差を有し、１５５０ ｎｍにおいて約１５ ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの値に達する。Ａｇｒａｗａｌ， Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｉｎｃ．， Ｓａｎｄｉｅｇｏ， ＣＡ．， １９８９， ｐ． １１． このような従来のファイバでは、分散がほぼ零となる１３１０ ｎｍ付近で帯域幅が最大となる。これらの従来のファイバは１３１０ ｎｍ付近での動作のために最適化されている（以下では、１３１０ ｎｍでの動作のために最適化されている）と言われている。
【０００６】
他方、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２ガラスで作成された従来の単一モ−ド・ファイバにおける最小理論減衰は１５５０ ｎｍの領域にあり、これはレイリ−散乱および赤外線吸収に基因する。伝送が１３１０ｎｍで行なわれる場合には、標準のステップ・インデックスは１５５０ｎｍにおける理論最小値の約１．７５倍の減衰を有する。標準ステップ・インデックス光ファイバが実質的な分散を生ずる１５５０ｎｍにおける伝送では、分散の効果が減衰上の利益を上回るから、リンク長は分散で制限される。
【０００７】
ファイバのトータル・パーフォーマンス（ｔｏｔａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は分散と減衰との両方の関数であるから、１５５０ｎｍにおける分散を最小限に抑えて、その波長範囲における最小減衰を利用するための種々の試みがなされている。分散対波長曲線の零交差を１５５０ｎｍ領域にシフトする種々の「分散シフト」ファイバ設計（”ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ” ｆｉｂｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ）が開発されている。例えば、Ｃｏｈｅｎ，Ｌｉｎ ａｎｄ Ｆｒｅｎｃｈ， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ．１５， Ｎｏ．１２， Ｊｕｎｅ ７， １９７９ ｐｐ． ３３４−３３５； Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａの米国特許第４７１５６７９号；Ｓａｉｆｉ ｅｔ ａｌ．， ”Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ−ｐｒｏｆｉｌｅ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ．７， Ｎｏ．１， Ｊａｎｕａｒｙ １９８２， ｐｐ．４３−４５； Ｏｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４７５５０２２号； Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ， ”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｄｅｓｉｇｎｓ”， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ｐａｐｅｒ ＷＦ１， Ｆｅｂ．２６， １９８６； およびＴａｎａｋａ ｅｔａｌ．， ”Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｄｕａｌ Ｓｈａｐｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｐｒｏｆｉｌｅ”， Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ １９８７， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉ．Ｅ．Ｉ．Ｃ．Ｅ（１９８７）， ｐ．２−２１７を参照されたい。これらの分散シフトファイバは分散対波長曲線を全体として右方に（長い波長の方へと）シフトさせるために負の導波路分散を生ずる特別の屈折率分布に基づいている。
【０００８】
さらに、１３００ｎｍと１５５０ｎｍの両方の伝送領域で零分散交差を有する種々の「分散フラット」ファイバ（”ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｌａｔｔｅｎｅｄ” ｆｉｂｅｒｓ）が設計されている。例えば上述したＢｈａｇａｖａｔｕｌａの米国特許および上記文献のＯｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ ｏｖｅｒ ａ ｗｉｄｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． １５， Ｎｏ． ２２， Ｏｃｔ． ２５， １９７９， ｐｐ． ７２９−７３１； Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌの米国特許第４５２５０２７号；Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の英国特許第２１１６７４４号； Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ Ｑｕａｄｒｕｐｌｅ−ｃｌａｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｂｅｌｏｗ ２ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍ ｏｖｅｒ ｔｈｅ １．２８μｍ − １．６５μｍ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲ， Ｖｏｌ． １８， Ｎｏ．２４， Ｎｏｖ．２５， １９８２， ｐｐ． １０２３−１０２４； Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａｂｒｏａｄｂａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ｐａｐｅｒ ＭＦ４， Ｆｅｂ． ２８， １９８３；Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅｓ”， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ． ４２５（１９８３）， ｐｐ． ２８−３２； Ｓｅａｒｓ ｅｔ ａｌ．， ”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｕｎｉｆｏｔｍｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ／−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ．４２５（１９８３）， ｐｐ． ５６−６２； Ｕｎｇｅｒの米国特許第４６９１９９１号； Ｆｒａｎｃｏｉｓ， ”Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ Ｑｕａｄｒｕｐｌｅ−ｃｌａｄ ｆｉｂｅｒｓ： ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ， ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｕｒｅ ｂｅｎｄ ｌｏｓｓｅｓ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． １９， Ｎｏ． ２１， Ｏｃｔ． １３， １９８３， ｐｐ． ８８５−８８６；およびＳｈｉｇｅｍａｔｓｕ ｅｔ ａｌ．ヨーロッパ公開特許公報第０２８３ ７４８号を参照されたい。
【０００９】
幾つかの文献が、分散フラットファイバは零交差の付近で傾斜が低下し、それによって伝送波長の近傍における比較的広い波長範囲において低分散伝送を可能にするという利点をも有していることを示している。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４３７２６４７号およびＬａｚａｙ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４４３９００７号を参照されたい。
【００１０】
ある種の分散フラットファイバ設計は１３００ｎｍから１５５０ｎｍまでの範囲内の波長において若干負の全分散を生ずる。Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ ｅｔ ａｌ．， ”Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ−ｃｏｒｅ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｌｏｓｓ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯｌ． １９， Ｎｏ． ９， Ａｐｒｉｌ ２５， １９８３，ｐｐ．３１７−３１８の図３には１３００ｎｍにおける約−５ｐｓ／ｋｍ−ｎｍから１５５０ｎｍにおける約−２ｐｓ／ｋｍ−ｎｍまで変化する全分散対波長曲線を有する分散フラットファイバ設計Ｃが示されている。この分散フラット設計は、必要とされる分散補償ファイバの長さが伝送ファイバの長さの７〜８倍となるので、１５５０ｎｍにおける分散補償のためには実用的でない。同様の分散対波長曲線がＲｅｅｄの米国特許第４８５２９６８号の第９欄第２５〜３０行目に記載されている。
【００１１】
Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈｐａｅｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｎｄｗｉｔｈｄｓ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ７， Ｎｏ． ４， Ａｐｒｉｌ １９８２， ｐｐ． １８３−１８５はコンピュ−タ・シミュレ−ションの「ダブル・クラッド」ファイバ（”ｄｏｕｂｌｅ−ｃｌａｄ” ｆｉｂｅｒｓ）における分散フラット化に関するものである。第８５頁の図６は、「短波長零交差が材料分散零交差よりも短い波長に移動されうると考えられる」と著者が主張する１つのシミュレ−トされたファイバ設計を含んでいる。零交差を左へとシフトさせることに加えて、このシミュレ−トされた設計は、１４５０ｎｍ波長領域における非常に急激に負の傾斜と、この領域における−４０ｐｓ／ｋｍ−ｎｍより小さい全色分散を示している。Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４４３５０４０号は第６欄第４５〜５４行目に図６に関する平行開示を含んでいる。
【００１２】
この文献は１５５０ｎｍ領域に関してどういうことを示しているのか明らかではない。分散曲線が単にルーラで延長されただけであれば、１５５０ｎｍにおける値は全体のスケールの数倍だけ図６の測定スケールからはずれることになるであろう。ケース３のシュミレーションは１３１０ｎｍより小さい波長における零交差を生ずることに関するものであるから、この文献には１５５０ｎｍに関しては開示されても暗示されてもいない。
【００１３】
上記Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の”Ｔｉａｌｏｒｉｎｇ．．．．”という文献から明らかなことは、全分散曲線の傾斜の絶対値（約２ ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ）は、１３１０ｎｍにおける伝送に対して最適化された標準の単一モードファイバの場合の全分散曲線の傾斜（それは約０．０６ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ）よりはるかに大きいということである。この設計のファイバは１５５０ｎｍの光を伝送しないと考えられる。このようなファイバは１ｄＢ／ｋｍよりはるかに大きい、非常に大きな減衰を有するであろう。このシュミレートされたファイバは多くの理由で１５５０ｎｍウインドウ（約１５２０ｎｍ − １５６５ｎｍ）における分散補償ファイバとしては実用できないであろう。第１に、このファイバは１５５０ｎｍ領域における光を伝送しないであろう。なぜなら、このような非常に大きく負方向に傾斜した分散対波長曲線を示すであろうこの実際のファイバのベッド・エッジ波長（ｂｅｎｄ−ｅｄｇｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が１５２０ｎｍより大幅に低いであろうからである。ベンド・エッジ波長というのは、真っ直ぐなファイバが基本モードを伝播しなくなる波長のことである。
【００１４】
第２に、伝送波長のわずかな変化でも分散補償効果に大きな効果を生じ、従って従来の１３１０ｎｍ伝送リンクにおける正の分散を打ち消すのに必要な分散補償ファイバの長さに大きな変化を生ずることになる。さらに、著者等はこれらの「考えられ得る」シュミレートされたファイバを製造することの困難性を認めており、「予想されうるように、ダブル・クラッド光導波路の潜在的に魅力のある特性は直径および屈折率差に厳しい裕度を要求する」と述べている（第１８５頁、第１欄、第１段）。
【００１５】
リンクにおける全色分散を打ち消すための分散補償手段を有する伝送リンクに対する技術が提案されている。Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４２６１６３９号は単一モード・ファイバ伝送システムにおけるパルス分散を最小限におさえるための光パルス等化技術に関するものである。（またＬｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎ， ”Ｏｐｔｉｃａｌ−ｐｕｌｓｅ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ １．３−１．７μｍ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｇｉｏｎ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ５， Ｎｏ． １１， Ｎｏｖ． １９８０， ｐｐ． ４７６−４７８をも参照されたい。）Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋのシステムでは、伝送ファイバの負の分散がイコライザ・ファイバの正の分散によって打ち消される。２本のファイバの長さはそれらの分散値の比に基づいて整合される。
【００１６】
上記米国特許第第４２６１６３９号に記載されている例（第４欄第２６〜５６行目）では、１５６０ｎｍで最小分散を有する１００Ｋｍ伝送ファイバを通じて１５５０ｎｍにおいて５ｎｍのスペクトル幅を有する信号を伝送して（−０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）（１００ｋｍ）（５ｎｍ） ＝ −４００ｐｓｅｃの分散を生じている。１３５０ｎｍ単一モ−ド・ファイバがイコライザ・ファイバとして意図されており、、かつ１５５０ｎｍにおけるそれの分散は約１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるから、５ｋｍの長さのイコライザ・ファイバが４００ｐｓｅｃの分散を生じ、かつそれによって合成リンクにおける全分散を打消して零にする。
【００１７】
上記Ｌｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎの文献（第４７７頁）では、そこに記載されて例は１５１０ｎｍで零分散を有する１ｋｍファイバと、１３２０ｎｍで零分散を有する０．７６ｋｍファイバを伴った伝送リンクである。この合成ファイバの場合の全分散曲線の零交差は１４２０ｎｍで測定される。
【００１８】
上記米国特許第第４２６１６３９号のシステムは重大な問題を有している。伝送ファイバの零分散波長と光源波長との差が小さい場合には、その特許で説明されているように、比較的短い長さの市販のイコライザ・ファイバを使用することができる。しかし、上記Ｌｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎの文献に呈示されているように、波長の差が大きい場合には、それに伴って長い長さのイコライザ・ファイバが必要とされ、リンク長が減衰で制限されるようになる。従って、Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋの考え方は本発明が関係する基本的な問題を解決することはできない。すなわち、１３１０ｎｍにおいて零分散を有する伝送ファイバに対して１５５０ｎｍ光源を利用した実用的な伝送システムを実現することはできない。
【００１９】
同じ難点を有する同様のシステムがＬａｒｎｅｒ ａｎｄ Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ， ”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ−ｆｉｂｅｒ ｌｉｎｋｓ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ２１， Ｎｏ． ２４， Ｎｏｖ． ２１， １９８５， ｐｐ． １１７１−７２に記載されている。このシステムでは、１３１０ｎｍで零分散を有する１ｋｍおよび２．５ｋｎの標準の単一モ−ド・ファイバが、１５５０ｎｍで零分散を有する分散シフト・ファイバの６０ｋｍリンクに付加され、そのリンクの零分散の波長を１５４１ｎｍの光源波長に向ってシフトさせている。改善された伝送性能が測定されかつグラフ化されている。
【００２０】
米国特許第４９６９７１０号はさらに他の分散補償技術であって、ＳｉＯ２をベースとした光ファイバにおける分散を補償するためにフッ化物ガラスをベースとしたファイバを用いることに関するものである。フッ化物ガラスをベースとしたファイバの零分散波長は約２０００ｎｍである。そこに記載された仮想の例では、伝送波長において合成リンクに対する零分散を実現するために、１３２０ｎｍにおいて零分散を有するＳｉＯ２をベースとした光ファイバ１ｋｍが、２０００ｎｍにおいて零分散を有するフッ化物ガラスをベースとしたファイバ０．５４ｋｍと結合されている（第６欄２４〜２６行目および第７欄４８〜５９行目を参照されたい）。標準の分散規定を用いると、１５５０ｎｍにおける標準ファイバの分散は、約１５ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍとなり、従ってフッ化物ガラスファイバのそれは約−３３ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍとなるであろう。（分散の定義に対する符号の付け方が異なっているために、上記米国特許第４９６９７１０号の図４と図５では分散対波長のグラフが上下に反転していることに注目されたい。本発明の目的に対しては、Ａｇｒａｗａｌ， Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．， ＳａｎＤｉｅｇｏ， ＣＡ．， １９８９， ｐ． １０に示されているように、米国で慣用されている符号の付けかたおよび分散方程式に従うものである）。
【００２１】
この技術は、上記米国特許第第４２６１６３９号のイコライザ・ファイバよりも短い長さのフッ化物ガラスファイバを使用できるようにするが、上記米国特許第４９６９７１０号で要求されているフッ化物ガラスファイバは現在一般に入手不能であるという難点がある。
【００２２】
ヨ−ロッパ特許公開公報第０ ０８９ ６５５号は約１６００ｎｍにおいて零材料分散交差を有するフッ化物ガラス（６２ＨｆＦ４ − ３３ＢａＦ２ − ５ＬａＦ３）で作成されたファイバに関するものである（図３参照）。このヨ−ロッパ特許公開公報の図３は、このようなフッ化物ガラスを用いた分散シフト・ファイバ分布では−１０ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍのように低い分散値が可能でありうることを示唆している。
【００２３】
他の多くの分散補償技術が従来技術で検討されている。米国特許第４７５０８０２号は分散補償のためのファイバ・ディレイライン・アレイに関するものである。米国特許第４７６８８５３号は分散変換器として多モ−ドファイバのセグメントを用いた分散補償システムに関するものである。米国特許第４９１３５２０号はレ−ザ−出力パルス幅を圧縮するために自己位相変調を用いるパルス圧縮技法に関するものである。米国特許第４９７９２３４号は飽和半導体レ−ザ−増幅器を用いたパルス圧縮技法に関するものである。
【００２４】
【本発明が解決しようとする課題】
上述のように、本発明の第１の課題は約１３１０ｎｍにおいて零分散を有する伝送ファイバを通じて伝送するものであって、１５５０ｎｍのウインドウ内に所定の波長の光源を利用した伝送システムの設計および実施である。今日敷設されているファイバ伝送リンクのうちの圧倒的多数が約１３１０ｎｍで零分散を有する光ファイバを基礎としているから、この課題は商業的に重要である。既存の標準的な単一モ−ドの１３１０ｎｍで最適化された光ファイバ・ル−トをより高い容量にアップグレ−ド（ｕｐｇｒａｄｉｎｇ）することはロングホ−ル（ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ）通信提供者にとって非常に関心の高い問題である。
【００２５】
例えば、標準のステップ・インデックス単一モード・ファイバを通じて伝送する１５５０ｎｍシステムの場合には、ファイバの約１５ｐｓ／ｋｍ−ｎｍの正の分散レベルによって、４０チャンネル（あるいはそれ以上の）５０−５００ＭＨｚ ＡＭビデオ信号に歪みを生じさせ、かつリンク長を５ｋｍ以下に制限する。Ｖｏｄｈａｎｅｌ ｅｔ ａｌ．， ”Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒｓ ｉｎ １０−Ｇｂ／ｓ ＡＳＫ， ＦＳＫ， ａｎｄ ＤＰＳＫ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ”， ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， Ｖｏｌ． ８， Ｎｏ． ９， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９０， ｐｐ．１３７９−１３８５は、１５５０ｎｍ ＤＦＢレーザーの直接強度変調および直接検知を用いた１０−Ｇｂ／ｓ伝送実験において、標準の１３００ｎｍ最適化ファイバを通じての伝送は、許容できないビット・エラー・レートが生じないためには３ｋｍの長さに制限されることを述べている。
【００２６】
理想的には、既存の１３１０ｎｍ最適化リンクに対するアップグレ−ド法は、増大されたデ−タ・レ−トと電子発生器サイトの両方を含み（より長いスパン容量を介して）、既存のファイバが新しい装置を最少限に抑えてさらに効率的に使用できるようにすることであろう。１５５０ｎｍ波長ウインドウ（約１５２０ｎｍ−１５６５ｎｍ）では、エルビウムをド−プした光ファイバ増幅器（ＯＦＡｓ）が減衰損失制限を効果的に除去することができる。しかし、１３１０ｎｍ波長ウインドウでは、光ファイバ増幅器は利用できない。
【００２７】
Ｇｎａｕｃｋ ｅｔ ａｌ．， ”Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ａ ５−Ｇｂ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”， ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ２， Ｎｏ． ８， Ａｕｇｕｓｔ １９９０， ｐｐ． ５８５−５８７，は反射形ファブリ−ペロ−干渉計を用いた分散等化技法に関するものである。この文献はその等化処理で６ｄＢの損失を認めているが、その損失は光増幅によって補償され得るかあるいは光サ−キュレ−タを用いて軽減され得ると述べている（第２欄１〜５行目）。
【００２８】
Ｇｙｓｅｌ， ”ＣＡＴＶ ＡＭ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｋｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ １５５０ ｎｍ Ｗｉｎｄｏｗ”， Ｐｒｏｃ． Ｍａｎｕａｌ， Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ １９９１， Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃａｂｌｅ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｊａｎｕａｒｙ １９９１， ｐｐ． １６１−１６６は１３１０ｎｍにおいて零分散を有する単一モ−ド・ファイバでの１５５０ｎｍ伝送によって生ずる分散を補償する電気的分散補償回路に関するものである。この電子的技法はそれが依存するフィルタ装置の動作波長範囲が狭いことによる制限をうける。
【００２９】
分散補償技術における上述の問題点を考慮すると、ファイバを基礎とした分散補償システムに対する重大な商業上の必要性が存在する。本発明の１つの目的はファイバの減衰および全色分散に基因するリンク長に対する制限が最小限であるオ−ルファイバの光伝送リンクを提供することである。本発明の他の目的は、本質的に１３１０ｎｍで最適化されたファイバをそれがあたかも分散シフトファイバであるかのように１５５０ｎｍ波長ウインドウ内で動作させ、伝送帯域幅を実質的に増大されかつ／または複合二次（ＣＳＯ）歪みを軽減させるようになし得る単純なファイバを基礎とした全光分散補償技術を提供することである。
【００３０】
本発明の他の目的は、減衰が付加されることがない分散補償を与えるために、大きい負の分散を伴って１５５０ｎｍで動作し、１５５０ｎｍで正の分散を有する伝送リンクと結合され得るエルビウムをド−プした光ファイバ増幅器システムを提供することである。
【００３１】
本発明の他の目的は、１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの波長範囲内で大きく負の全色分散を与える分散補償ＳｉＯ２−ＧｅＯ２ガラスファイバを提供することである。本発明の他の目的は、１３１０ｎｍにおける伝送に対して最適化されたファイバの標準長リンクにおける分散を補償するために比較的短い長さで用いることができるこの種のファイバを提供することである。本発明のさらに他の目的は市販の標準ファイバのｋｍ当りの減衰の５倍より大きくない、好ましくは３倍より小さい低減衰のこの種の分散補償ファイバを提供することである。
【００３２】
本発明の他の目的は、１５５０ｎｍ波長範囲において特定のリンクに対する分散フラット化を与えるように傾斜がコントロ−ルされる全分散対波長曲線を伴うファイバを作成することである。この特徴は、本明細書中では「傾斜補償」
”ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ”）として記述されており、かつそれは１本のファイバで幾つかの信号を多重化することあるいは発信レ−ザ−の平均波長およびスペクトル幅に対するより大きな寛容度を許容する。本発明の１つの実施例では、分散曲線の傾斜は０から−１．２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍまでの範囲内である。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記および他の目的が本発明によって達成されるものであり、１つの実施例では、本発明は負の導波路分散を生ずるように調整された屈折率分布を有するシリカをベースとした分散補償光導波路ファイバを具備し、そのファイバの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長で−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより小さいようになされている。
【００３４】
他の実施例では、本発明は１２９０ｎｍと１３３０ｎｍの間の範囲内の波長で低分散動作するように最適化された少なくとも４０ｋｍの標準単一モ−ド伝送ファイバと、この標準単一モ−ド伝送ファイバの長さの約二分の一より小さい長さをもって負の導波路分散を発生するように調整された屈折率分布を有する分散補償光導波路ファイバとの直列結合よりなる分散を補償された光伝送リンクを具備しており、この分散を補償された光伝送リンクの光源スペクトル幅のｎｍ当りの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの波長範囲内の所定の波長において３００ｐｓ／ｎｍより小さくなるようになされている。
【００３５】
さらに他の実施例では、本発明は１２９０ｎｍと１３３０ｎｍとの間の範囲内の波長において低減衰動作をするように最適化された標準単一モ−ド伝送ファイバに使用するための分散補償器を具備し、この補償器は１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長で負の全色分散を有する分散補償ファイバと直列に接続された光ファイバ増幅器を具備しており、この光ファイバ増幅器は前記所定の波長で増幅を与えるようになされている。
【００３６】
他の実施例では、本発明は１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内における所定の波長で動作する光源、光検知器、光伝送ファイバ、分散補償ファイバ、および前記光源と検知器との間に接続された光ファイバ増幅器からなり、前記光伝送ファイバは１２９０ｎｍと１３３０ｎｍの間の範囲内における波長での低分散動作に対して最適化されており、前記分散補償ファイバは負の導波路分散を発生するように調整された屈折率分布を有しており、前記ファイバの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長において−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより小さくなるようになされている。
【００３７】
【実施例】
本発明の伝送システムは図１に示されている多数のシステム要素を用いている。１２９０ｎｍ−１３３０ｎｍの範囲内における１３１０ｎｍのような波長において零分散を有する標準の単一モード光ファイバよりなる伝送リンク２（以後これを「１３１０ｎｍ伝送リンク」と呼ぶ）に１５５０ｎｍ光源１が入射される。１３１０ｎｍ伝送リンク２の端部において、信号がエルビウムをドープされた光ファイバ増幅器（ＯＦＡ）３に結合される。このような増幅器は公知である。例えば、米国特許第４９５９８３７号、第５００５１７５号、および第５０６７７８９号を参照されたい。本発明の１つの実施例によれば、その増幅された信号が分散補償ファイバ４に結合される。分散補償ファイバ４は伝送リンクにおけるＯＦＡ３の両側に配置されうる。ある実施例では、分散補償ファイバ４は、伝送リンク２の長さに依存して、ＯＦＡを伴うことなしに使用してもよい。その信号が検知器５に送られる前にＯＦＡ３からの不要な増幅された自然放出（ＡＳＥ）を濾波するために帯域フィルタ６が用いられる。
【００３８】
本発明の他の実施例では、分散補償ファイバ４の屈折率分布を有するファイバよりなりかつ光増幅器の性能を高めるためにアルミナを添加してまたは添加することなしにコアにＥｒド−ピングを含んだ分布ファイバ増幅器で、ＯＦＡ３と分散補償ファイバ４を置換しうる。コア中に分布されたＥｒド−ピングを伴った分散シフトファイバに関する、Ｔａｎａｋａ ｅｔ ａｌ．， ”Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ， Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｒｂｉｕｍ”， Ｔｅｃｈｉｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９０， Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｖｏｌ． １３， ｐｐ． １３８−１４１と対比されたい。
【００３９】
信号が分散補償ファイバ４に結合されると、その信号は伝送リンク２内で誘起された正の分散によって判別しにくくなりうる。本発明の分散補償ファイバ４は分散されたパルスを等化しかつ信号が検知器５によって受信されたときにその信号を読取り可能にするための実用的で、廉価な低減衰手段を与える。ＯＦＡ３が適当なレベルの光増幅を与える場合には、全伝送リンクの長さを増大させるために、検知器５を付加的な伝送リンクで置換しうる。
【００４０】
これらのシステム構成は１３１０ｎｍファイバに伴う分散限界によって、他の場合に許容されるよりも長いリンク長を許容する。
【００４１】
図２は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍ信号の高ビット・レ−ト伝播を同時に許容する本発明の他の実施例を示している。ＷＤＭカプラ１９が１３１０ｎｍ光源１１および１５５０ｎｍ光源１１ａからの信号を１３１０ｎｍ伝送リンク１２に結合する。１３１０ｎｍ伝送リンク１２の出力側におけるＷＤＭカプラ１６はそれら２つの信号をそれらの波長に基づいて分割する。このようなカプラは公知であり、例えば米国特許第４９３８５５６号、第４９４１７２６号、および第４９５５０２５号を参照されたい。１３１０ｎｍ信号はレピ−タ１７によって処理され、かつ１５５０ｎｍ信号はＯＦＡ１３によって増幅され、それの分散が分散補償ファイバ１４によって補償される。再生された１３１０ｎｍ信号および増幅され分散補償された１５５０ｎｍ信号は、他の伝送リンクに再導入されるためにＷＤＭカプラ１８によって再結合される。
【００４２】
図３は本発明の他の実施例を示しており、この実施例では、１５５０ｎｍ光源２１が分散補償ファイバ２４に入射されるが、これによりＯＦＡ２５によって増幅されるべき１５５０ｎｍ信号を先行歪ませるので、１３１０ｎｍ伝送ファイバ２２の後続の長さ部分中を伝播した後で、全色分散が実質的に打消される。１３１０ｎｍ伝送ファイバ２２からの分散補償された信号はＯＦＡ２３によって増幅され、光帯域フィルタ２６によって濾波され、そして検知器２７によって受取られる。
【００４３】
図４は非常に長い１３１０ｎｍ伝送リンクを通じての１５５０ｎｍ信号の高ビット・レ−ト伝播を許容する他の実施例を示している。光源２８は続いてＯＦＡ３０によって増幅される１５５０ｎｍ信号を先行歪ませるように分散補償ファイバ２９に導入して、１３１０ｎｍ伝送ファイバ３１の長い長さ部分を通じて伝播した後に、全色分散が部分的にのみ補償されるようになされうる。弱い信号はＯＦＡ３２によって増幅され、帯域フィルタ（ＢＰＦ）３３によって濾波され、そして検知器３５に到達する前に分散補償ファイバ３４によって分散を補正される。この実施例は所定の高いビット・レ−トで１３１０ｎｍ伝送リンクによる最も長い非中継距離の１５５０ｎｍ伝送を許容しうる。
【００４４】
分散補償ファイバに対する長さ計算の方法は、図１に示されたシステムに関する下記の例によって示される。１５５０ｎｍにおいて約１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を有する５０ｋｍの伝送ファイバ２の場合には、光源スペクトル幅のｎｍ当たりの全伝送ファイバ分散は７５０ｐｓ／ｎｍである。本発明の１つの実施例では、分散補償ファイバ４は−３０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を有しており、５０ｋｍの伝送リンクにおける正の分散を完全に補償するためには、２５ｋｍの長さを必要とする。この長さの値は正確である必要はなく、正確でなければ分散を生ずるが、従来のシステムではシステムパラメータに応じてあるレベルの分散は許容される。伝送ファイバおよび分散補償ファイバの長さは特定の伝送波長（典型的には１５２０ｎｍ−１５６５ｎｍの範囲）につきシステムを零交差に微同調するために変化されうる。本発明の分散補償伝送システムでは、分散補償ファイバの所要長は１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの長さの約２分の１より大きくないことが好ましく、かつ光源スペクトル幅の１５５０ｎｍにおけるｎｍ当たりの分散補償伝送リンク全体の全分散は約３００ｐｓ／ｎｍより小さい。１５５０ｎｍ波長ウィンドウにおける１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの分散は約±５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるから、分散補償ファイバの所要長が１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの長さ２分の１より大きくないようにするために、伝送波長における分散補償ファイバの分散は−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍまたはそれより負方向に大きい値であることが好ましい。
【００４５】
標準単一モ−ド伝送ファイバ２の減衰は、約１０ｄＢのリンク減衰に対しては、約０．２ｄＢ／ｋｍのオ−ダ−である。分散補償ファイバ４の減衰が０．５ｄＢ／ｋｍのオ−ダ−であれば、分散補償ファイバ４がシステムに１２．５ｄＢの減衰を付加するが、それはＯＦＡ３によって用意に除去されうる。分散補償リンクの減衰は≦１ｄＢ／ｋｍであることが好ましい。
【００４６】
分散補償ファイバの良度指数はkm当りのファイバ分散を公称伝送波長におけるkm当りのファイバ減衰で割算した値である。前述の例における分散補償ファイバの良度指数は-60ps/nm-dBとなるだろう。（註：良度指数が低ければ（より負の方向であれば）、性能はそれだけ良くなる）。
【００４７】
前記ファイバ光分散補償システムを実際に実施できるようにするためには、良度指数が-40ps/nm-dBまたはそれより負方向に大きい値の範囲でなければならない。好ましくは-120ps/nm-dBより負方向に大きくなければならない。これらの範囲は、コスト及び既存の通信エンクロージャのパッケージングに関して、分散補償ファイバを実用的な長さに保持する場合に付加され得る最大システム減衰に基づいている。好ましくは、分散補償ファイバによって付加される最大減衰は＜30dBである。伝送ファイバにおける損失を同時に克服する１つまたは２つの増幅器で損失が克服（補償）され得るようになされるべきだからである。
【００４８】
システム応用において、および特に結合された増幅器／分散補償ファイバ要素においては、分散補償ファイバは、エンクロ−ジャまたは増幅器ハウジング内のリ−ル上に通常設けられる。従って、分散補償ファイバの好ましい最大実用長さは、分散補償器を形成するために単一の光ファイバ増幅器でパッケ−ジされた場合には約３０ｋｍである。
【００４９】
正確な傾斜補償のための目標値は下記の式（１）に従って計算される。
Ｓｄｃｆ／Ｄｄｃｆ＝Ｓｔｆ／Ｄｔｆ （１）
ただし、Ｓｄｃｆは伝送波長の±２５ｎｍの範囲にわたる分散補償ファイバの分散対波長曲線の傾斜であり、Ｓｔｆは伝送波長の±２５ｎｍの範囲にわたる伝送ファイバの分散対波長曲線の傾斜であり、Ｄｄｃｆは分散補償ファイバの伝送波長における分散でありＤｔｆは伝送ファイバの伝送波長における分散である。１３１０ｎｍで最適化された標準の単一モード・ファイバにおいて、１５５０ｎｍの伝送波長では、Ｓｔｆ＝０．０６ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍであり、かつＤｔｆ＝１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。Ｄｄｃｆの値＝−６０と仮定すると、Ｓｄｃｆの値は−０．２４のオーダーでなければならない。Ｓｄｃｆの範囲は、傾斜を過剰補償したことから生ずる問題と結合されたベンド・エッジによって約０〜１．２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍに制限される。整合したクラッド標準単一モード・ファイバではＤｔｆは約１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるが、この値は異なるファイバ設計および１５５０ｎｍ波長ウィンドウ（１５２０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）内の異なる伝送波長に対して変化する。デルタおよびコア半径のような標準単一モード・ファイバの設計パラメータおよび１５５０ｎｍ波長ウィンドウ内で選択された公称伝送波長に依存して、その１５５０ｎｍ波長ウィンドウ内ではＤｔｆ＝１５±５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
【００５０】
傾斜補償のために意図された１つの好ましい実施例では、Ｓｔｆの過剰補償を回避するために、平均傾斜Ｓｄｃｆが式（１）によって与えられる値のゼロ〜２倍の範囲内でなければならない。すなわち、
０ ≧Ｓｄｃｆ≧２Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ） （２）
【００５１】
本発明はディジタルまたはＡＭ−ビデオ伝送に限定されるものではなく、それらの両方に適当に適用されうるものであることに注目すべきである。
【００５２】
ファイバの例
分散補償ファイバの１つの実施例は全色分散の負方向に大きい値を実現するためにリング／セグメンテッド・コアによって負方向に非常に大きい波長分散を発生する単一モ−ド・ファイバである。
【００５３】
図５〜８Ａは本発明の分散補償ファイバに関連し得る５つの特定の光ファイバ屈折率分布類別を示している。図５および６における分布類別は分散補償でありうる。図７、８および８Ａにおける分布類別は分布および傾斜の両方の補償かあるいは単に分散補償だけであるように設計されうる。
【００５４】
各分布類別はクラッド５１の屈折率と比較して比較的大きい屈折率デルタを有しているとともに、従来のステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバと比較して比較的狭い帯域幅を有する中央コア領域５０を含んでいる。図６、８および８Ａにおける分布類別は中央コア領域から離間されかつ中央コア領域５０のデルタより小さい屈折率デルタを有するコア・リング５２（および１０２）を含んでいる。図７、８および８Ａにおける分布類別は凹状屈折率分布（クラッド５１の屈折率より下に凹んだ）コア・モ−ト５５を中央コア領域とコア・リングとの間に含んでいる。コア・モ−トの屈折率凹みはコア・モ−トに例えばフッ素のよう負のド−パントを添加することにより、あるいはＳｉＯ２コア・モ−トを設けかつ例えばＧｅＯ２でド−ピングすることによりクラッド５１（および１０１）の屈折率を高めることによって与えられる。他の分布類別であるコ−ンが破線５１’で示されている。表１は分布５１’ではなくて分布５０について示している。
【表１】
【００５５】
これらの分布類別に対する分散補償性能に影響する主たる要因は、ｉ）中央コア領域における高いピ−ク・デルタ、およびｉｉ）中央コア領域に対する小さい半径である。補償は半径に感応するが、システムで用いられる分散補償ファイバの長さは製造半径の変化を補償するように調節され得る。補償の程度と曲げ損失に対するファイバの耐性との間には妥協が存在する。有用な概念は「ベンド・エッジ」、または真っ直ぐなファイバがもはや基本モ−ドを保持しない波長である。コア・リングを伴う分布類別６、８および８Ａは、所定の曲げ損失について、図５および７のリングを伴わない分布類別よりも大きい分散補償を与えるように設計され得る。
【００５６】
単一モ−ド光ファイバのカットオフ波長は伝送波長より小さくなければならなず、さもないと多モ−ドが伝播してしまう。さらに、ベンド・エッジ波長がカットオフ波長より約１５０ｎｍだけ高い値に近い図６、８および８Ａに示されているように高デルタの中央コア領域およびコア・リングを伴う分布の場合には、カットオフ波長は、公称伝送波長がカットオフ波長とベンド・エッジ波長とのほぼ中間であるように調整されうる。これは低減衰と負方向に大きい分散との最適組合せを与える。分布類別５および７の場合のベンド・エッジは、ベンド・エッジ波長とカットオフ波長との間の間隔が典型的にこれらの設計の場合には８００ｎｍのオ−ダ−であるから、ベンド・エッジにはそれほど感応しない。
【００５７】
分散補償と傾斜補償との間にも妥協が存在する。傾斜を補償するためには、分散補償ファイバに対する１５２５ｎｍおよび１５７５ｎｍにおける分散の比は伝送ファイバにおけるこれらの分散の比とほぼ同一でなければならない、すなわち１３１０ｎｍでの伝送に対して最適化された標準のステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバの場合には約１．２でなければならない（上記の式（１）をも参照されたい）。
【００５８】
図５〜８における分布類別は、中央コア領域、コア・リングおよびコア・モ−トに対して示された屈折率の変化を修正することによってさらに修正されうる。これらのコアはα分布を含む他の屈折率分布を有しうる。α分布の項は、中央コア領域の屈折率が数１によって定義されることを意味するするために用いられている。ただし、ｎ１はファイバ軸線上の屈折率、Δ＝（ｎ１ ２ − ｎ２ ２）／２ｎ１ ２、ｎ２はクラッドの屈折率、ｒは半径、そしてａは中央コア領域の外部半径である。図５の三角形またはコ−ン状の曲線５１’はα＝１のα分布を表わしている。屈折率の放物線状の変化がα＝２の場合に生ずる。放物線状または三角形のコア（下記の表では「コ−ン」分布と呼ばれている）、およびテ−パしたリングは若干だけ良好な分散補償を与える。さらに、中央コアはそれらの基部のまわりにペデスタルを有しうる。
【数１】
【００５９】
図８Ａに示された分布類別は、領域１０３がコアとオ−バ−クラッドとの間の境界面を含むので、製造上の利点を与えるものと考えられる（下記のファイバ製造の項における製造処理工程についての論述を参照されたい）。ＧｅＯ２−ＳｉＯ２ケ−ン上にＧｅＯ２−ＳｉＯ２ス−ト（ガラス粒子）を沈積させるのと同時にシ−ドを回避しかつ一定のド−ピング・レベルを、従って均一な屈折率レベルを維持することは困難である。図８Ａの設計では、クラッドはＧｅＯ２をド−プしたＳｉＯ２であることが好ましく、かつ内側および外側のコア・モ−ト領域１０５および１０３はド−プされていないＳｉＯ２であることが好ましい。
【００６０】
表１は特定の分布の例における該当する特性の計算値を示している。利用できないデ−タは＊で示されている。
【００６１】
後述する本発明の分散補償光ファイバによって、下記のレベルの負分散および減衰を得ることができ、その結果得られた良度指数が表２に示されている。
【表２】
【００６２】
表１および２に示された項目に関する註：
− 中央コア領域、コア・リングおよびコア・モ−トに対するデルタ値はすべてクラッドの屈折率の百分率である。
− リング半径はリングの外側エッジで測定される。
− モ−ト半径はリングの内側エッジで測定される。
− 傾斜比は１５７５ｎｍにおける分散を１５２５ｎｍにおける分散で割算した値である。
− 分散は括弧内に表示された波長で測定された。
【００６３】
ファイバ製造方法
本発明の分散補償ファイバは、軸付け法（ＶＡＤ）、外付け法（ＯＶＤ）あるいは修正化学蒸気沈積（ＭＣＶＤ）のような標準的なファイバ製造方法によって作成され得る。表２におけるファイバはＯＶＤ法によって作成された。ＯＶＤ法は米国特許第４４８６２１２号、第４１２５３８８号、第５０６７９７５号、第４３１４８３７号、および第４７１５６７９号のような多数の特許公報に記載されている。
【００６４】
ファイバＩ．Ｄ ７８７３−０１および７８７３−０２は下記のようにダブル・オーバークラッド法によって作成された。コア直径６２．５μｍのグレーデッド・インデックス多モード・ファイバのためのコア・プリフォームが標準のＯＶＤ法（マンドレル上にガラス粒子を沈積させ、そしてそのマンドレルを除去する）によって作成され、コンソリデートされ、そして延伸されてケーン（再延伸される）となされた。ピーク・コア組成は３６重量％ＧｅＯ２をドープされたシリカであった。このような沈積および再延伸法（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｄｒａｗ ｐｒｏｃｅｓｓ）が上記米国特許第４４８６２１２号および第５０６７９７５号に記載されている。この直径７ｍｍのケーンはＳｉＯ ２ でオーバークラッドされて８０ｍｍのスート直径となされ、そして脱水されかつコンソリデートされてガラス母材を形成した。このガラス母材が再延伸されて外径約７ｍｍのケーンとなされた。第１のオーバークラッド・ケーンが再び第２のＳｉＯ２スート層でオーバークラッドされて直径５８ｍｍのスートとなされた。このオーバークラッド・スート・プリフォームが脱水されそしてコンソリデートされて最終のガラス母材となされた。この最終のガラス母材が延伸されてファイバ（標準のコーティングを有する）となされた。
【００６５】
上記母材は、１０７μｍから８０μｍまで変化するファイバ外径（ガラスファイバＯ．Ｄ．）に延伸された。このファイバの複数の部分が測定され、その結果、コア直径の増大に伴って分散補償性能が改善されることが判った。８０μｍファイバは標準の出荷リ−ル上でベンド・エッジに感応した。コア輪郭は細いコ−ン（図５の５１’を参照されたい）に似たような延伸された放物線状中実である。ト−タルで、ファイバＩ．Ｄ． ７８７３−０１（８０μｍ Ｏ．Ｄ．）３．１ｋｍおよびファイバＩ．Ｄ． ７８７３−０２ （１０７μｍ Ｏ．Ｄ．）３．３ｋｍが延伸されかつ測定された。
【００６６】
ファイバＩ．Ｄ． ７９３９−０１１から−０１６までは単一のオ−バ−クラッド工程を伴うＯＶＤ法によって製造された母材から線引きされた６本のファイバよりなる。第１に、コア・プリフォ−ムが、高デルタ・ステップ・インデックス分布およびＳｉＯ２中における４０重量％のＧｅＯ２濃度をもってマンドレル上に沈積された。このコア・プリフォ−ムはそれの外表面上に沈積された純粋なＳｉＯ２の層（０．１５のコア／クラッド比を生ずるために）および７４ｍｍのス−ト直径を有していた。このコア・プリフォ−ムが従来の塩素乾燥によって脱水されかつコンソリデ−トされ、そして再延伸されて外径７ｍｍのコア・ケ−ンとなされた。コア・ケ−ンは８５ｍｍのス−ト直径となるようにＳｉＯ２でオ−バ−クラッドされた。この最終のプリフォ−ムが脱水されかつコンソリデ−トされて、線引きによってファイバとなされるための最終のガラス母材となされた。
【００６７】
線引き（およびコーティング）によって長いファイバを形成する前に、７９３−０１１および−０１６のための母材の一部分が延伸されて、１１０μｍから８５μｍまで変化するＯ．Ｄ．を有する２ｋｍの長さのファイバ（ガラス）に線引きされた。この２ｋｍの長さのファイバのうちの異なる直径部分における分散が測定された。１１０μｍの直径部分では−１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍが、そして８５μｍの直径部分では−４５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの値が得られた。その後で、母材の残部から次のようにして６本のファイバが線引きされた。７９３９−０１１（３０．７ｋｍ）；−０１２（７ｋｍ）；−０１３（１５．９ｋｍ）；−０１４（１２．７ｋｍ）；−０１５（６．７ｋｍ）；および−０１６（１１．６ｋｍ）である。これら６本のファイバの測定された特性は均一であって、上記の表２に示されている。
【００６８】
ファイバＩ．Ｄ． ７−８０１５−０１〜−０３は単一のオ−バ−クラッド工程を含むＯＶＤ法によって製造された母材から線引きされた３本のファイバよりなる。第１に、コア・プリフォ−ムがＳｉＯ２中で４０重量％の目標ＧｅＯ２濃度を有し、かつＳｉＯ２中で８重量％ＧｅＯ２の目標濃度を有するデルタの低下したコア・リングによって包囲された高デルタのステップ・インデックス中央コア領域をもってマンドレル上に沈積された。コア・プリフォ−ムはそれの外表面上に沈積された純粋なＳｉＯ２の薄い層、および７４ｍｍのス−ト直径を有していた。このコア・プリフォ−ムが従来の塩素乾燥によって脱水されかつコンソリデ−トされ、そして再延伸されて外径が７ｍｍのコア・ケ−ンとなされた。このコア・ケ−ンは８２ｍｍのス−ト直径となるようにＳｉＯ２でオ−バ−クラッドされた。この最終のプリフォ−ムが脱水されかつコンソリデ−トされて、線引きによってファイバ（標準のコ−ティングを有する）となされるための最終のガラス母材となされた。
【００６９】
ファイバＩ．Ｄ． ７−８０１５−０１〜−０３の長さは６．４ｋｍ（−０１）、１１ｋｍ（−０３）、および２２ｋｍ（−０２）であった。これら３本のファイバの測定された特性は均一であり、それらは上記の表２に示されている。
【００７０】
モ−トを有するファイバ設計は従来のファイバ製造方法によって作成され得る。そのモ−トはフッ素のような屈折率低下ド−パントをド−ピングすることによって形成される凹状領域でありうるが、純粋なシリカであってもよく、その場合には、ＧｅＯ２をド−プしたシリカよりなるクラッドが用いられる。
【００７１】
これらのファイバの分散がファイバ・オプティック・テスト・プロシ−ジュア ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−１６８に記載されている標準分散測定技法によって測定された。これらの測定は、分散補償ファイバの２つの端部に標準ステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバの短いセクションを添接してその分散補償ファイバに入射される光が単一モ−ドであるようにすることによって、改善されうる。
【００７２】
システム例１
４０チャンネルＡＭビデオ・テストでの分散補償ファイバのテストが図９〜１２に示されているようなシステムに基づいて行なわれた。このテストの結果が表３に示されている。
【表３】
【００７３】
表３および図９〜１２に示されているように、一連の比較テストにおいて同じ送信機、受信機および光ファイバ増幅器が用いられた。送信はチャンネル当たりの変調深さを有する４０チャンネルＮＴＳＣ ＡＭビデオを装填され、かつ受信機のパワー・レベルは表３に示されているようになされた。各テストにおいて補正されたキャリア対ノイズ（ＣＮＲ）、複合２次（ＣＳＯ）および複合３次ビート（ＣＴＢ）歪みが５５．２５および３２５．２５メガヘルツで測定された。これら２つの周波数はそれらが４０チャンネル・スペクトルにおける周波数歪みの最悪のケースを表すものから選ばれた。
【００７４】
表３における第１のテスト（テスト＃１）（図９参照）は結合された送信機および光ファイバ増幅器に対するベ−スラインをキャリア対ノイズ、ＣＳＯおよびＣＴＢ歪みレベルについて確立することを含む。受信機で０ｄＢを実現するように可変光減衰器が調節された。テスト＃１はレ−ザ−・チャ−プとファイバ分散の相互作用による劣化を比較するための基礎となる。１３１０ｎｍで最適化されたファイバ（テスト＃２）および分散補償ファイバを伴った１３１０ｎｍで最適化されたファイバ（テスト＃３）による伝送がテスト＃１の結果と比較された。
【００７５】
表３のテスト＃２（図１０参照）では、４０キロメ−トルの長さの標準単一モ−ド・ファイバ（Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳＭＦ−２８， Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ， Ｃｏｒｎｉｎｇ， Ｎ．Ｙ． １４８３１）が敷設され、そして受信機で０ｄＢパワ−・レベルを許容するように可変光減衰器が調節された。このテストでは、レ−ザ−・チャ−プとファイバ分散との相互作用により、ベ−スに比較して、ＣＳＯが５５．２メガヘルツで１２．８ｄＢ、そして３２５．２５メガヘルツで２４．２５ｄＢ劣化された。これらは、特に３２５．２５メガヘルツの周波数において比較的大きな変化であり、５０ｄＢより大きいキャリア対ノイズ比、−６０ｄＢより低いＣＳＯレベル、および−６５ｄＢより低いＣＴＢレベルによって特徴づけられうる典型的なＡＭバックボ−ン伝送システムの最低基準をこのテストが満足しない点までＣＳＯレベルを劣化させた。
【００７６】
表３のテスト＃３（図１１）では、１１．６キロメ−トルの分散補償ファイバ（上述したファイバＩ．Ｄ． ７９３９−０１６）がＣＳＯ歪みを補正するためにテスト＃２のシステムに付加された。性能デ−タによって示されているように、このシステムでは、ベ−スに比較して両方のＲＦ周波数において付加された歪み実質的な部分が補正された。５５．２５メガヘルツでは、１２．８ｄＢの付加歪みの１１．４ｄＢが補正された。３２５．２５メガヘルツでは、２４．２ｄＢの付加歪みの１５．５ｄＢが補正され、８．７ｄＢが補正されないままであった。
【００７７】
この補正が完全でなかったということは補償ファイバの長さが正しくなかったか、あるいは１３１０ｎｍ最適化ファイバに対して分散補償ファイバの分散傾斜がミスマッチであることのいずれかに基因するものと考えられる。
【００７８】
分散補償ファイバによる１３１０ｎｍ最適化ファイバの伝送を分散シフト（ＤＳ）ファイバによる伝送と比較することは有意義である。表３のテスト＃４（図１２参照）では、全てのファイバが１５５０ｎｍにおける性能を最適化された分散シフトファイバ（Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳＭＦ−ＤＳ）の４０キロメ−トルで置換された。１５５０ｎｍで動作する補償または伝送回路網は分散シフトファイバの全体のエンド・ツ−・エンド性能よりも良好に機能しうることはありえない。
【００７９】
デルタで表示されるように、分散シフトファイバ・テストに比較して、分散補償ファイバは良く機能した。５５．２５メガヘルツにおいては、ＳＤＯ歪みは分散シフトファイバを通る場合の０．２ｄＢという歪み値の範囲内であったが、３２５．２５メガヘルツというそれより高い周波数では、そのＳＤＯ歪みが分散シフトファイバを通る場合の７ｄＢという歪み値以内に補正された。３２５．２５メガヘルツにおいてＳＤＯ歪みが完全に補正されたわけではないが、これは分散補償ファイバの長さが不正確であること、あるいは伝送ファイバの分散傾斜と分散補償ファイバのそれとの間のミスマッチに関係しているものと考えられる。
【００８０】
この場合にも、この補正が完全でなかったということは補償ファイバの長さが正しくなかったか、あるいは１３１０ｎｍ最適化ファイバに対して分散補償ファイバの分散傾斜がミスマッチであることのいずれかに基因するものと考えられる。
【００８１】
この補償方法は、標準の単一モ−ド・ファイバをそれがあたかも分散シフトファイバであるかのように動作せて、１３２０ｎｍ伝送リンクを通じて１５５０ｎｍのＡＭビデオ信号を伝送するシステムに存在するＣＳＯ歪みを大幅に減少させることができる。傾斜補償された分散補償ファイバは標準の単一モ−ド・ファイバを通じた場合のこのＣＳＯ劣化を完全に補正するために有用であろうと考えられる。
【００８２】
システム例２
この例で用いられた分散補償ファイバは３本のファイバＩ．Ｄ． Ｎｏｓ． ７−８０１５−０１ 〜 −０３ （合計で３９．４ｋｍ）よりなるものであり、それは１５５０ｎｍにおいて−６５．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を呈示したが、これは標準の単一モ−ド・ファイバの正の分散より約４倍の大きさである。この分散補償ファイバのスペクトル減衰が図１３に示されている。１５５０ｎｍにおける損失は０．４８ｄＢ／ｋｍであった。この分散補償ファイバの分散が図１６に波長との関係でプロットされている。
【００８３】
１３１０ｎｍ伝送に対して最適化された標準の単一モ−ド・ファイバの分散を補正するためには、３９ｋｍの分散補償ファイバが必要とされ、これによって１９ｄＢの過剰損失が生じた。１３１０ｎｍ伝送リンクおよび分散補償ファイバの損失は３つのＯＦＡを用いることによって克服された。分散補償ファイバの所要長は重要であるが、この分散補償ファイバは曲げ損失に対する耐性が非常に強いので、コンパクトなファイバ・リ−ルに巻取ることができる。
【００８４】
分散補償は線形で受動的な技法であるから、分散補償ファイバは送信端部、受信端部、あるいはＯＦＡｓまたは光受信機にとって許容できる最低パワ−・レベルによってのみ制限される、補償されている標準単一モ−ド・ファイバの中間点に配置され得る。この例では、図１４に示されているように、６．４ｋｍの分散補償ファイバがリンクの送信端部に配置され、その分散補償ファイバの残りの３３ｋｍはリンクの受信端部に配置された。送信端部におけるＯＦＡ＃１は、出力パワ−が１１ｄＢのブ−スタ−増幅器として用いられる９８０ｎｍ逆方向ポンピング（ｂａｃｋｗａｒｄ−ｐｕｍｐｅｄ）増幅器であった。標準１３１０ｎｍ最適化単一モ−ド・ファイバ・リンクは長さが１５０ｋｍであり、１５５０ｎｍにおいて約２５００ｐｓ／ｋｍのエンド・ツ−・エンド分散、および３３ｄＢの減衰損失を伴った。ＯＦＡ＃２は９８０ｎｍ順方向ポンピング（ｆｏｒｗａｒｄ−ｐｕｍｐｅｄ）の２５ｄＢ利得増幅器であり、その後に１．２ｎｍ帯域光フィルタが配置だれた。ＯＦＡ＃３は＋１３ｄＢｍの飽和出力パワ−を有し、３１ｄＢの利得を生ずる２つの９８０ｎｍ逆方向ポンピング増幅器であり、その後に３ｎｍ帯域光フィルタが配置された。ＯＦＡ＃３によるノイズ寄与を軽減するために、受信端部における分散補償ファイバが２つのセクションに分割され、これによってＯＦＡ＃３の入力におけるパワ−・レベルを増大させるようになされた。これらのＯＦＡはすべて入力および出力側に光アイソレ−タを有していた。
【００８５】
０．５ｎｍのスペクトル幅（−２０ｄＢｍで測定して）を有する均一な回折格子ＤＦＢレ−ザ−ダイオ−ドが光源として用いられた。そのレ−ザ−はテスト送信機から直接の１０ Ｏｂｉｔ／ｓ ＮＲＺ（非ゼロ復帰）波形で駆動された。デ−タ・パタ−ンは長さ２２３−１の準ランダム・パタ−ンであった。
【００８６】
レ−ザ−光消滅比は約８対１であった。光受信機は、後段に１．２ｎｍ帯域同調可能光フィルタ、可変光減衰器、ＰＩＮフォトダイオ−ド、および電気的前置増幅器を設けられたＯＦＡ＃２で構成されていた。可変光減衰器はＢＥＲ（ビット・エラ−・レ−ト）テスト時にＰＩＮフォトダイオ−ドに一定の光レベルを維持するために用いられた。光受信機の正味感度は１Ｅ−１２ ＢＥＲで−３０ｄＢｍであった。
【００８７】
図１７はＯＦＡｓおよび分散補償ファイバを含んだ全光通路の測定されたエンド・ツ−・エンド色分散を示している。１５０ｋｍの標準ファイバから予想される分散傾斜（９ｐｓ／ｎｍ２）がデ−タ点上に重畳されて、測定値と予想値との間にかなり良好な合致を呈示した。
【００８８】
標準の１３１０ｎｍ最適化ファイバの０．０２０ｋｍを通じて伝送された後における光波形のアイ・パターンが図１８（ａ）に示されている。補償を伴わない１３１０ｎｍ最適化ファイバの１２ｋｍを通じて伝送された後の光波形のアイ・パターンが図１８（ｂ）に示されている。１３１０ｎｍ最適化ファイバの１５０ｋｍプラス分散補償ファイバの３９．４ｋｍを通じて伝送された後におけるアイ・パターンが図１８（ｃ）に示されている。分散補償を伴わない場合のアイ・パターンから予測されうるように、このシステムは標準ファイバの１２ｋｍだけを通じてでは動作しない。しかし、ファイバをベースとした光補償器を所定の場所に設置すれば、図１５のＢＥＲグラフに示されているように、標準ファイバの１５０ｋｍを通じて動作する場合に、１ｄＢ以下の受信機パワー・ペナルティ（ｐｏｗｅｒ ｐｅｎａｌｔｙ）が得られた。
【００８９】
１３１０ｎｍ最適化ファイバをそれがあたかも分散シフトファイバかのように本質的に動作させ得る単純なファイバをベ−スとした全光分散補償技術が実施された。この波長許容度のある方法で非分散シフトファイバの分散を補償することによって、ファイバの容量をビット・レ−トおよび光源スペクトル特性とほとんど無関係にすることができた。これが、ファイバの得られるビット・レ−ト距離積が大きく増加されるので、容量のアップグレ−ドのための便利な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図２】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図３】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図４】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図５】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図６】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図７】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図８】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図８Ａ】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図９】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ表３におけるデ−タに対応している。
【図１０】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ表３におけるデ−タに対応している。
【図１１】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ３におけるデ−タに対応している。
【図１２】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ３におけるデ−タに対応している。
【図１３】システム実施例２で用いられる分散補償ファイバのスペクトル減衰を示すグラフである。
【図１４】システム実施例２で用いられるシステム要素構成のブロック図である。
【図１５】システム実施例２の場合のビット・エラ−・レ−トテスト結果のグラフである。
【図１６】システム実施例２で用いられる分散補償ファイバの分散対波長曲線のグラフである。
【図１７】システム実施例２の分散補償された伝送リンクの実効分散対波長のグラフである。
【図１８】（ａ）は規格化された、（ｃ）は分散補償を伴った、そして（ｂ）は分散補償を伴わない場合のシステム実施例２の伝送リンクにおける受信機「アイ」（ｅｙｅ）パタ−ンを示している。
【符号の説明】
１ 光源
２ 伝送リンク
３ 光ファイバ増幅器（ＯＦＡ）
４ 分散補償ファイバ
５ 検知器
６ 帯域フィルタ
１１ １３１０ｎｍ光源
１１ａ １５５０ｎｍ光源
１２ 伝送リンク
１６ ＷＤＭカプラ
１７ レピ−タ
１８ ＷＤＭカプラ
１９ ＷＤＭカプラ
２１ １５５０ｎｍ光源
２２ 伝送ファイバ
２３ ＯＦＡ
２４ 分散補償ファイバ
２５ ＯＦＡ
２６ 光帯域フィルタ
２７ 検知器
２８ 光源
２９ 分散補償ファイバ
３０ ＯＦＡ
３１ 伝送ファイバ
３２ ＯＦＡ
３３ 帯域フィルタ（ＢＰＦ）
３４ 分散補償ファイバ
３５ 検知器
【産業上の利用分野】
本発明は零分散波長が伝送波長とは実質的に異なっている伝送リンク上での低分散、低減衰単一モ−ド伝送のためのシステムおよびそのシステムに用いられる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送リンクの長さを制限する重大な要因は減衰である。シリカをベースとした光ファイバの設計および製造においては、光ファイバの減衰性能は１９７０年代では２０ｄＢ／ｋｍであったのが今日では理論的最小値に近い値まで改善されており、１３１０ｎｍでは約０．３５ｄＢ／ｋｍであり、また１５５０ｎｍでは約０．２ｄＢ／ｋｍである。
【０００３】
さらに、希土類ドーパントを用いた光ファイバ増幅器が公知であり、そして最近では種々の商用システムが利用できるようになっている。例えば、Ａｒｍｉｔａｇｅ、”Ｔｈｒｅｅ−ｌｅｖｅｌ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ”、ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．２３，Ｄｅｃ．１，１９８８、およびそこで引用されている文献を参照されたい。これらのファイバ増幅器はファイバの減衰に基因するリンク長制限を実質的に軽減することが出来る。今日までのところ、唯一の実用ファイバ増幅器は１５２０−１５６５ｎｍの近辺で動作し、その範囲ではＥｒ ３＋ ドーパント・イオンに遷移が存在する。
【０００４】
他の重要なリンク長制限は、伝送リンクを形成する光ファイバにおける材料分散および導波路分散に基因して生ずる全色分散（ｔｏｔａｌ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）である。ガラスファイバ導波路中での光の速度はその光の波長の関数であるから、分散はある範囲の波長を含むパルスに対するパルス拡散の原因となる。パルス広がりはファイバ分散、ファイバ長、および光源のスペクトル幅の関数である。光源の波長の範囲が非常に狭いシステムでも、すべての光源の波長範囲が例えばレ−ザ−光源チャ−プに基因してある程度は広がる。
【０００５】
標準的なステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバでは、全色分散対波長のグラフは主として材料分散の関数であり、正の傾斜をもったほぼ直線の曲線として描くことができる。この曲線はほぼ１３１０ ｎｍで零交差を有し、１５５０ ｎｍにおいて約１５ ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの値に達する。Ａｇｒａｗａｌ， Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｉｎｃ．， Ｓａｎｄｉｅｇｏ， ＣＡ．， １９８９， ｐ． １１． このような従来のファイバでは、分散がほぼ零となる１３１０ ｎｍ付近で帯域幅が最大となる。これらの従来のファイバは１３１０ ｎｍ付近での動作のために最適化されている（以下では、１３１０ ｎｍでの動作のために最適化されている）と言われている。
【０００６】
他方、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２ガラスで作成された従来の単一モ−ド・ファイバにおける最小理論減衰は１５５０ ｎｍの領域にあり、これはレイリ−散乱および赤外線吸収に基因する。伝送が１３１０ｎｍで行なわれる場合には、標準のステップ・インデックスは１５５０ｎｍにおける理論最小値の約１．７５倍の減衰を有する。標準ステップ・インデックス光ファイバが実質的な分散を生ずる１５５０ｎｍにおける伝送では、分散の効果が減衰上の利益を上回るから、リンク長は分散で制限される。
【０００７】
ファイバのトータル・パーフォーマンス（ｔｏｔａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は分散と減衰との両方の関数であるから、１５５０ｎｍにおける分散を最小限に抑えて、その波長範囲における最小減衰を利用するための種々の試みがなされている。分散対波長曲線の零交差を１５５０ｎｍ領域にシフトする種々の「分散シフト」ファイバ設計（”ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ” ｆｉｂｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ）が開発されている。例えば、Ｃｏｈｅｎ，Ｌｉｎ ａｎｄ Ｆｒｅｎｃｈ， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ．１５， Ｎｏ．１２， Ｊｕｎｅ ７， １９７９ ｐｐ． ３３４−３３５； Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａの米国特許第４７１５６７９号；Ｓａｉｆｉ ｅｔ ａｌ．， ”Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ−ｐｒｏｆｉｌｅ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ．７， Ｎｏ．１， Ｊａｎｕａｒｙ １９８２， ｐｐ．４３−４５； Ｏｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４７５５０２２号； Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ， ”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｄｅｓｉｇｎｓ”， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ｐａｐｅｒ ＷＦ１， Ｆｅｂ．２６， １９８６； およびＴａｎａｋａ ｅｔａｌ．， ”Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｄｕａｌ Ｓｈａｐｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｐｒｏｆｉｌｅ”， Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ １９８７， Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉ．Ｅ．Ｉ．Ｃ．Ｅ（１９８７）， ｐ．２−２１７を参照されたい。これらの分散シフトファイバは分散対波長曲線を全体として右方に（長い波長の方へと）シフトさせるために負の導波路分散を生ずる特別の屈折率分布に基づいている。
【０００８】
さらに、１３００ｎｍと１５５０ｎｍの両方の伝送領域で零分散交差を有する種々の「分散フラット」ファイバ（”ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｌａｔｔｅｎｅｄ” ｆｉｂｅｒｓ）が設計されている。例えば上述したＢｈａｇａｖａｔｕｌａの米国特許および上記文献のＯｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ ｏｖｅｒ ａ ｗｉｄｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． １５， Ｎｏ． ２２， Ｏｃｔ． ２５， １９７９， ｐｐ． ７２９−７３１； Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌの米国特許第４５２５０２７号；Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の英国特許第２１１６７４４号； Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ Ｑｕａｄｒｕｐｌｅ−ｃｌａｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｂｅｌｏｗ ２ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍ ｏｖｅｒ ｔｈｅ １．２８μｍ − １．６５μｍ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲ， Ｖｏｌ． １８， Ｎｏ．２４， Ｎｏｖ．２５， １９８２， ｐｐ． １０２３−１０２４； Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａｂｒｏａｄｂａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ， Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ｐａｐｅｒ ＭＦ４， Ｆｅｂ． ２８， １９８３；Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅｓ”， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ． ４２５（１９８３）， ｐｐ． ２８−３２； Ｓｅａｒｓ ｅｔ ａｌ．， ”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｕｎｉｆｏｔｍｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ／−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ”， Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ．４２５（１９８３）， ｐｐ． ５６−６２； Ｕｎｇｅｒの米国特許第４６９１９９１号； Ｆｒａｎｃｏｉｓ， ”Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎ Ｑｕａｄｒｕｐｌｅ−ｃｌａｄ ｆｉｂｅｒｓ： ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ， ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｕｒｅ ｂｅｎｄ ｌｏｓｓｅｓ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． １９， Ｎｏ． ２１， Ｏｃｔ． １３， １９８３， ｐｐ． ８８５−８８６；およびＳｈｉｇｅｍａｔｓｕ ｅｔ ａｌ．ヨーロッパ公開特許公報第０２８３ ７４８号を参照されたい。
【０００９】
幾つかの文献が、分散フラットファイバは零交差の付近で傾斜が低下し、それによって伝送波長の近傍における比較的広い波長範囲において低分散伝送を可能にするという利点をも有していることを示している。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４３７２６４７号およびＬａｚａｙ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４４３９００７号を参照されたい。
【００１０】
ある種の分散フラットファイバ設計は１３００ｎｍから１５５０ｎｍまでの範囲内の波長において若干負の全分散を生ずる。Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ ｅｔ ａｌ．， ”Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ−ｃｏｒｅ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｌｏｓｓ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯｌ． １９， Ｎｏ． ９， Ａｐｒｉｌ ２５， １９８３，ｐｐ．３１７−３１８の図３には１３００ｎｍにおける約−５ｐｓ／ｋｍ−ｎｍから１５５０ｎｍにおける約−２ｐｓ／ｋｍ−ｎｍまで変化する全分散対波長曲線を有する分散フラットファイバ設計Ｃが示されている。この分散フラット設計は、必要とされる分散補償ファイバの長さが伝送ファイバの長さの７〜８倍となるので、１５５０ｎｍにおける分散補償のためには実用的でない。同様の分散対波長曲線がＲｅｅｄの米国特許第４８５２９６８号の第９欄第２５〜３０行目に記載されている。
【００１１】
Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．， ”Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈｐａｅｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｎｄｗｉｔｈｄｓ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ７， Ｎｏ． ４， Ａｐｒｉｌ １９８２， ｐｐ． １８３−１８５はコンピュ−タ・シミュレ−ションの「ダブル・クラッド」ファイバ（”ｄｏｕｂｌｅ−ｃｌａｄ” ｆｉｂｅｒｓ）における分散フラット化に関するものである。第８５頁の図６は、「短波長零交差が材料分散零交差よりも短い波長に移動されうると考えられる」と著者が主張する１つのシミュレ−トされたファイバ設計を含んでいる。零交差を左へとシフトさせることに加えて、このシミュレ−トされた設計は、１４５０ｎｍ波長領域における非常に急激に負の傾斜と、この領域における−４０ｐｓ／ｋｍ−ｎｍより小さい全色分散を示している。Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４４３５０４０号は第６欄第４５〜５４行目に図６に関する平行開示を含んでいる。
【００１２】
この文献は１５５０ｎｍ領域に関してどういうことを示しているのか明らかではない。分散曲線が単にルーラで延長されただけであれば、１５５０ｎｍにおける値は全体のスケールの数倍だけ図６の測定スケールからはずれることになるであろう。ケース３のシュミレーションは１３１０ｎｍより小さい波長における零交差を生ずることに関するものであるから、この文献には１５５０ｎｍに関しては開示されても暗示されてもいない。
【００１３】
上記Ｃｏｈｅｎ ｅｔ ａｌ．の”Ｔｉａｌｏｒｉｎｇ．．．．”という文献から明らかなことは、全分散曲線の傾斜の絶対値（約２ ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ）は、１３１０ｎｍにおける伝送に対して最適化された標準の単一モードファイバの場合の全分散曲線の傾斜（それは約０．０６ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ）よりはるかに大きいということである。この設計のファイバは１５５０ｎｍの光を伝送しないと考えられる。このようなファイバは１ｄＢ／ｋｍよりはるかに大きい、非常に大きな減衰を有するであろう。このシュミレートされたファイバは多くの理由で１５５０ｎｍウインドウ（約１５２０ｎｍ − １５６５ｎｍ）における分散補償ファイバとしては実用できないであろう。第１に、このファイバは１５５０ｎｍ領域における光を伝送しないであろう。なぜなら、このような非常に大きく負方向に傾斜した分散対波長曲線を示すであろうこの実際のファイバのベッド・エッジ波長（ｂｅｎｄ−ｅｄｇｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が１５２０ｎｍより大幅に低いであろうからである。ベンド・エッジ波長というのは、真っ直ぐなファイバが基本モードを伝播しなくなる波長のことである。
【００１４】
第２に、伝送波長のわずかな変化でも分散補償効果に大きな効果を生じ、従って従来の１３１０ｎｍ伝送リンクにおける正の分散を打ち消すのに必要な分散補償ファイバの長さに大きな変化を生ずることになる。さらに、著者等はこれらの「考えられ得る」シュミレートされたファイバを製造することの困難性を認めており、「予想されうるように、ダブル・クラッド光導波路の潜在的に魅力のある特性は直径および屈折率差に厳しい裕度を要求する」と述べている（第１８５頁、第１欄、第１段）。
【００１５】
リンクにおける全色分散を打ち消すための分散補償手段を有する伝送リンクに対する技術が提案されている。Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ｅｔ ａｌ．の米国特許第４２６１６３９号は単一モード・ファイバ伝送システムにおけるパルス分散を最小限におさえるための光パルス等化技術に関するものである。（またＬｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎ， ”Ｏｐｔｉｃａｌ−ｐｕｌｓｅ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ １．３−１．７μｍ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｇｉｏｎ”， ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ５， Ｎｏ． １１， Ｎｏｖ． １９８０， ｐｐ． ４７６−４７８をも参照されたい。）Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋのシステムでは、伝送ファイバの負の分散がイコライザ・ファイバの正の分散によって打ち消される。２本のファイバの長さはそれらの分散値の比に基づいて整合される。
【００１６】
上記米国特許第第４２６１６３９号に記載されている例（第４欄第２６〜５６行目）では、１５６０ｎｍで最小分散を有する１００Ｋｍ伝送ファイバを通じて１５５０ｎｍにおいて５ｎｍのスペクトル幅を有する信号を伝送して（−０．８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）（１００ｋｍ）（５ｎｍ） ＝ −４００ｐｓｅｃの分散を生じている。１３５０ｎｍ単一モ−ド・ファイバがイコライザ・ファイバとして意図されており、、かつ１５５０ｎｍにおけるそれの分散は約１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるから、５ｋｍの長さのイコライザ・ファイバが４００ｐｓｅｃの分散を生じ、かつそれによって合成リンクにおける全分散を打消して零にする。
【００１７】
上記Ｌｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎの文献（第４７７頁）では、そこに記載されて例は１５１０ｎｍで零分散を有する１ｋｍファイバと、１３２０ｎｍで零分散を有する０．７６ｋｍファイバを伴った伝送リンクである。この合成ファイバの場合の全分散曲線の零交差は１４２０ｎｍで測定される。
【００１８】
上記米国特許第第４２６１６３９号のシステムは重大な問題を有している。伝送ファイバの零分散波長と光源波長との差が小さい場合には、その特許で説明されているように、比較的短い長さの市販のイコライザ・ファイバを使用することができる。しかし、上記Ｌｉｎ， Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋ ａｎｄ Ｃｏｈｅｎの文献に呈示されているように、波長の差が大きい場合には、それに伴って長い長さのイコライザ・ファイバが必要とされ、リンク長が減衰で制限されるようになる。従って、Ｋｏｇｅｌｎｉｃｋの考え方は本発明が関係する基本的な問題を解決することはできない。すなわち、１３１０ｎｍにおいて零分散を有する伝送ファイバに対して１５５０ｎｍ光源を利用した実用的な伝送システムを実現することはできない。
【００１９】
同じ難点を有する同様のシステムがＬａｒｎｅｒ ａｎｄ Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ， ”Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ−ｆｉｂｅｒ ｌｉｎｋｓ”， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ２１， Ｎｏ． ２４， Ｎｏｖ． ２１， １９８５， ｐｐ． １１７１−７２に記載されている。このシステムでは、１３１０ｎｍで零分散を有する１ｋｍおよび２．５ｋｎの標準の単一モ−ド・ファイバが、１５５０ｎｍで零分散を有する分散シフト・ファイバの６０ｋｍリンクに付加され、そのリンクの零分散の波長を１５４１ｎｍの光源波長に向ってシフトさせている。改善された伝送性能が測定されかつグラフ化されている。
【００２０】
米国特許第４９６９７１０号はさらに他の分散補償技術であって、ＳｉＯ２をベースとした光ファイバにおける分散を補償するためにフッ化物ガラスをベースとしたファイバを用いることに関するものである。フッ化物ガラスをベースとしたファイバの零分散波長は約２０００ｎｍである。そこに記載された仮想の例では、伝送波長において合成リンクに対する零分散を実現するために、１３２０ｎｍにおいて零分散を有するＳｉＯ２をベースとした光ファイバ１ｋｍが、２０００ｎｍにおいて零分散を有するフッ化物ガラスをベースとしたファイバ０．５４ｋｍと結合されている（第６欄２４〜２６行目および第７欄４８〜５９行目を参照されたい）。標準の分散規定を用いると、１５５０ｎｍにおける標準ファイバの分散は、約１５ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍとなり、従ってフッ化物ガラスファイバのそれは約−３３ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍとなるであろう。（分散の定義に対する符号の付け方が異なっているために、上記米国特許第４９６９７１０号の図４と図５では分散対波長のグラフが上下に反転していることに注目されたい。本発明の目的に対しては、Ａｇｒａｗａｌ， Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．， ＳａｎＤｉｅｇｏ， ＣＡ．， １９８９， ｐ． １０に示されているように、米国で慣用されている符号の付けかたおよび分散方程式に従うものである）。
【００２１】
この技術は、上記米国特許第第４２６１６３９号のイコライザ・ファイバよりも短い長さのフッ化物ガラスファイバを使用できるようにするが、上記米国特許第４９６９７１０号で要求されているフッ化物ガラスファイバは現在一般に入手不能であるという難点がある。
【００２２】
ヨ−ロッパ特許公開公報第０ ０８９ ６５５号は約１６００ｎｍにおいて零材料分散交差を有するフッ化物ガラス（６２ＨｆＦ４ − ３３ＢａＦ２ − ５ＬａＦ３）で作成されたファイバに関するものである（図３参照）。このヨ−ロッパ特許公開公報の図３は、このようなフッ化物ガラスを用いた分散シフト・ファイバ分布では−１０ ｐｓ／ｋｍ−ｎｍのように低い分散値が可能でありうることを示唆している。
【００２３】
他の多くの分散補償技術が従来技術で検討されている。米国特許第４７５０８０２号は分散補償のためのファイバ・ディレイライン・アレイに関するものである。米国特許第４７６８８５３号は分散変換器として多モ−ドファイバのセグメントを用いた分散補償システムに関するものである。米国特許第４９１３５２０号はレ−ザ−出力パルス幅を圧縮するために自己位相変調を用いるパルス圧縮技法に関するものである。米国特許第４９７９２３４号は飽和半導体レ−ザ−増幅器を用いたパルス圧縮技法に関するものである。
【００２４】
【本発明が解決しようとする課題】
上述のように、本発明の第１の課題は約１３１０ｎｍにおいて零分散を有する伝送ファイバを通じて伝送するものであって、１５５０ｎｍのウインドウ内に所定の波長の光源を利用した伝送システムの設計および実施である。今日敷設されているファイバ伝送リンクのうちの圧倒的多数が約１３１０ｎｍで零分散を有する光ファイバを基礎としているから、この課題は商業的に重要である。既存の標準的な単一モ−ドの１３１０ｎｍで最適化された光ファイバ・ル−トをより高い容量にアップグレ−ド（ｕｐｇｒａｄｉｎｇ）することはロングホ−ル（ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ）通信提供者にとって非常に関心の高い問題である。
【００２５】
例えば、標準のステップ・インデックス単一モード・ファイバを通じて伝送する１５５０ｎｍシステムの場合には、ファイバの約１５ｐｓ／ｋｍ−ｎｍの正の分散レベルによって、４０チャンネル（あるいはそれ以上の）５０−５００ＭＨｚ ＡＭビデオ信号に歪みを生じさせ、かつリンク長を５ｋｍ以下に制限する。Ｖｏｄｈａｎｅｌ ｅｔ ａｌ．， ”Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒｓ ｉｎ １０−Ｇｂ／ｓ ＡＳＫ， ＦＳＫ， ａｎｄ ＤＰＳＫ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ”， ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， Ｖｏｌ． ８， Ｎｏ． ９， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９０， ｐｐ．１３７９−１３８５は、１５５０ｎｍ ＤＦＢレーザーの直接強度変調および直接検知を用いた１０−Ｇｂ／ｓ伝送実験において、標準の１３００ｎｍ最適化ファイバを通じての伝送は、許容できないビット・エラー・レートが生じないためには３ｋｍの長さに制限されることを述べている。
【００２６】
理想的には、既存の１３１０ｎｍ最適化リンクに対するアップグレ−ド法は、増大されたデ−タ・レ−トと電子発生器サイトの両方を含み（より長いスパン容量を介して）、既存のファイバが新しい装置を最少限に抑えてさらに効率的に使用できるようにすることであろう。１５５０ｎｍ波長ウインドウ（約１５２０ｎｍ−１５６５ｎｍ）では、エルビウムをド−プした光ファイバ増幅器（ＯＦＡｓ）が減衰損失制限を効果的に除去することができる。しかし、１３１０ｎｍ波長ウインドウでは、光ファイバ増幅器は利用できない。
【００２７】
Ｇｎａｕｃｋ ｅｔ ａｌ．， ”Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ ａ ５−Ｇｂ／ｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”， ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ， Ｖｏｌ． ２， Ｎｏ． ８， Ａｕｇｕｓｔ １９９０， ｐｐ． ５８５−５８７，は反射形ファブリ−ペロ−干渉計を用いた分散等化技法に関するものである。この文献はその等化処理で６ｄＢの損失を認めているが、その損失は光増幅によって補償され得るかあるいは光サ−キュレ−タを用いて軽減され得ると述べている（第２欄１〜５行目）。
【００２８】
Ｇｙｓｅｌ， ”ＣＡＴＶ ＡＭ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｋｓ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ １５５０ ｎｍ Ｗｉｎｄｏｗ”， Ｐｒｏｃ． Ｍａｎｕａｌ， Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ １９９１， Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃａｂｌｅ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｊａｎｕａｒｙ １９９１， ｐｐ． １６１−１６６は１３１０ｎｍにおいて零分散を有する単一モ−ド・ファイバでの１５５０ｎｍ伝送によって生ずる分散を補償する電気的分散補償回路に関するものである。この電子的技法はそれが依存するフィルタ装置の動作波長範囲が狭いことによる制限をうける。
【００２９】
分散補償技術における上述の問題点を考慮すると、ファイバを基礎とした分散補償システムに対する重大な商業上の必要性が存在する。本発明の１つの目的はファイバの減衰および全色分散に基因するリンク長に対する制限が最小限であるオ−ルファイバの光伝送リンクを提供することである。本発明の他の目的は、本質的に１３１０ｎｍで最適化されたファイバをそれがあたかも分散シフトファイバであるかのように１５５０ｎｍ波長ウインドウ内で動作させ、伝送帯域幅を実質的に増大されかつ／または複合二次（ＣＳＯ）歪みを軽減させるようになし得る単純なファイバを基礎とした全光分散補償技術を提供することである。
【００３０】
本発明の他の目的は、減衰が付加されることがない分散補償を与えるために、大きい負の分散を伴って１５５０ｎｍで動作し、１５５０ｎｍで正の分散を有する伝送リンクと結合され得るエルビウムをド−プした光ファイバ増幅器システムを提供することである。
【００３１】
本発明の他の目的は、１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの波長範囲内で大きく負の全色分散を与える分散補償ＳｉＯ２−ＧｅＯ２ガラスファイバを提供することである。本発明の他の目的は、１３１０ｎｍにおける伝送に対して最適化されたファイバの標準長リンクにおける分散を補償するために比較的短い長さで用いることができるこの種のファイバを提供することである。本発明のさらに他の目的は市販の標準ファイバのｋｍ当りの減衰の５倍より大きくない、好ましくは３倍より小さい低減衰のこの種の分散補償ファイバを提供することである。
【００３２】
本発明の他の目的は、１５５０ｎｍ波長範囲において特定のリンクに対する分散フラット化を与えるように傾斜がコントロ−ルされる全分散対波長曲線を伴うファイバを作成することである。この特徴は、本明細書中では「傾斜補償」
”ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ”）として記述されており、かつそれは１本のファイバで幾つかの信号を多重化することあるいは発信レ−ザ−の平均波長およびスペクトル幅に対するより大きな寛容度を許容する。本発明の１つの実施例では、分散曲線の傾斜は０から−１．２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍまでの範囲内である。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記および他の目的が本発明によって達成されるものであり、１つの実施例では、本発明は負の導波路分散を生ずるように調整された屈折率分布を有するシリカをベースとした分散補償光導波路ファイバを具備し、そのファイバの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長で−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより小さいようになされている。
【００３４】
他の実施例では、本発明は１２９０ｎｍと１３３０ｎｍの間の範囲内の波長で低分散動作するように最適化された少なくとも４０ｋｍの標準単一モ−ド伝送ファイバと、この標準単一モ−ド伝送ファイバの長さの約二分の一より小さい長さをもって負の導波路分散を発生するように調整された屈折率分布を有する分散補償光導波路ファイバとの直列結合よりなる分散を補償された光伝送リンクを具備しており、この分散を補償された光伝送リンクの光源スペクトル幅のｎｍ当りの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの波長範囲内の所定の波長において３００ｐｓ／ｎｍより小さくなるようになされている。
【００３５】
さらに他の実施例では、本発明は１２９０ｎｍと１３３０ｎｍとの間の範囲内の波長において低減衰動作をするように最適化された標準単一モ−ド伝送ファイバに使用するための分散補償器を具備し、この補償器は１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長で負の全色分散を有する分散補償ファイバと直列に接続された光ファイバ増幅器を具備しており、この光ファイバ増幅器は前記所定の波長で増幅を与えるようになされている。
【００３６】
他の実施例では、本発明は１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内における所定の波長で動作する光源、光検知器、光伝送ファイバ、分散補償ファイバ、および前記光源と検知器との間に接続された光ファイバ増幅器からなり、前記光伝送ファイバは１２９０ｎｍと１３３０ｎｍの間の範囲内における波長での低分散動作に対して最適化されており、前記分散補償ファイバは負の導波路分散を発生するように調整された屈折率分布を有しており、前記ファイバの全分散が１５２０ｎｍから１５６５ｎｍまでの範囲内の所定の波長において−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより小さくなるようになされている。
【００３７】
【実施例】
本発明の伝送システムは図１に示されている多数のシステム要素を用いている。１２９０ｎｍ−１３３０ｎｍの範囲内における１３１０ｎｍのような波長において零分散を有する標準の単一モード光ファイバよりなる伝送リンク２（以後これを「１３１０ｎｍ伝送リンク」と呼ぶ）に１５５０ｎｍ光源１が入射される。１３１０ｎｍ伝送リンク２の端部において、信号がエルビウムをドープされた光ファイバ増幅器（ＯＦＡ）３に結合される。このような増幅器は公知である。例えば、米国特許第４９５９８３７号、第５００５１７５号、および第５０６７７８９号を参照されたい。本発明の１つの実施例によれば、その増幅された信号が分散補償ファイバ４に結合される。分散補償ファイバ４は伝送リンクにおけるＯＦＡ３の両側に配置されうる。ある実施例では、分散補償ファイバ４は、伝送リンク２の長さに依存して、ＯＦＡを伴うことなしに使用してもよい。その信号が検知器５に送られる前にＯＦＡ３からの不要な増幅された自然放出（ＡＳＥ）を濾波するために帯域フィルタ６が用いられる。
【００３８】
本発明の他の実施例では、分散補償ファイバ４の屈折率分布を有するファイバよりなりかつ光増幅器の性能を高めるためにアルミナを添加してまたは添加することなしにコアにＥｒド−ピングを含んだ分布ファイバ増幅器で、ＯＦＡ３と分散補償ファイバ４を置換しうる。コア中に分布されたＥｒド−ピングを伴った分散シフトファイバに関する、Ｔａｎａｋａ ｅｔ ａｌ．， ”Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ， Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｒｂｉｕｍ”， Ｔｅｃｈｉｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９０， Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｖｏｌ． １３， ｐｐ． １３８−１４１と対比されたい。
【００３９】
信号が分散補償ファイバ４に結合されると、その信号は伝送リンク２内で誘起された正の分散によって判別しにくくなりうる。本発明の分散補償ファイバ４は分散されたパルスを等化しかつ信号が検知器５によって受信されたときにその信号を読取り可能にするための実用的で、廉価な低減衰手段を与える。ＯＦＡ３が適当なレベルの光増幅を与える場合には、全伝送リンクの長さを増大させるために、検知器５を付加的な伝送リンクで置換しうる。
【００４０】
これらのシステム構成は１３１０ｎｍファイバに伴う分散限界によって、他の場合に許容されるよりも長いリンク長を許容する。
【００４１】
図２は１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍ信号の高ビット・レ−ト伝播を同時に許容する本発明の他の実施例を示している。ＷＤＭカプラ１９が１３１０ｎｍ光源１１および１５５０ｎｍ光源１１ａからの信号を１３１０ｎｍ伝送リンク１２に結合する。１３１０ｎｍ伝送リンク１２の出力側におけるＷＤＭカプラ１６はそれら２つの信号をそれらの波長に基づいて分割する。このようなカプラは公知であり、例えば米国特許第４９３８５５６号、第４９４１７２６号、および第４９５５０２５号を参照されたい。１３１０ｎｍ信号はレピ−タ１７によって処理され、かつ１５５０ｎｍ信号はＯＦＡ１３によって増幅され、それの分散が分散補償ファイバ１４によって補償される。再生された１３１０ｎｍ信号および増幅され分散補償された１５５０ｎｍ信号は、他の伝送リンクに再導入されるためにＷＤＭカプラ１８によって再結合される。
【００４２】
図３は本発明の他の実施例を示しており、この実施例では、１５５０ｎｍ光源２１が分散補償ファイバ２４に入射されるが、これによりＯＦＡ２５によって増幅されるべき１５５０ｎｍ信号を先行歪ませるので、１３１０ｎｍ伝送ファイバ２２の後続の長さ部分中を伝播した後で、全色分散が実質的に打消される。１３１０ｎｍ伝送ファイバ２２からの分散補償された信号はＯＦＡ２３によって増幅され、光帯域フィルタ２６によって濾波され、そして検知器２７によって受取られる。
【００４３】
図４は非常に長い１３１０ｎｍ伝送リンクを通じての１５５０ｎｍ信号の高ビット・レ−ト伝播を許容する他の実施例を示している。光源２８は続いてＯＦＡ３０によって増幅される１５５０ｎｍ信号を先行歪ませるように分散補償ファイバ２９に導入して、１３１０ｎｍ伝送ファイバ３１の長い長さ部分を通じて伝播した後に、全色分散が部分的にのみ補償されるようになされうる。弱い信号はＯＦＡ３２によって増幅され、帯域フィルタ（ＢＰＦ）３３によって濾波され、そして検知器３５に到達する前に分散補償ファイバ３４によって分散を補正される。この実施例は所定の高いビット・レ−トで１３１０ｎｍ伝送リンクによる最も長い非中継距離の１５５０ｎｍ伝送を許容しうる。
【００４４】
分散補償ファイバに対する長さ計算の方法は、図１に示されたシステムに関する下記の例によって示される。１５５０ｎｍにおいて約１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を有する５０ｋｍの伝送ファイバ２の場合には、光源スペクトル幅のｎｍ当たりの全伝送ファイバ分散は７５０ｐｓ／ｎｍである。本発明の１つの実施例では、分散補償ファイバ４は−３０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を有しており、５０ｋｍの伝送リンクにおける正の分散を完全に補償するためには、２５ｋｍの長さを必要とする。この長さの値は正確である必要はなく、正確でなければ分散を生ずるが、従来のシステムではシステムパラメータに応じてあるレベルの分散は許容される。伝送ファイバおよび分散補償ファイバの長さは特定の伝送波長（典型的には１５２０ｎｍ−１５６５ｎｍの範囲）につきシステムを零交差に微同調するために変化されうる。本発明の分散補償伝送システムでは、分散補償ファイバの所要長は１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの長さの約２分の１より大きくないことが好ましく、かつ光源スペクトル幅の１５５０ｎｍにおけるｎｍ当たりの分散補償伝送リンク全体の全分散は約３００ｐｓ／ｎｍより小さい。１５５０ｎｍ波長ウィンドウにおける１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの分散は約±５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるから、分散補償ファイバの所要長が１３１０ｎｍ伝送リンク・ファイバの長さ２分の１より大きくないようにするために、伝送波長における分散補償ファイバの分散は−２０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍまたはそれより負方向に大きい値であることが好ましい。
【００４５】
標準単一モ−ド伝送ファイバ２の減衰は、約１０ｄＢのリンク減衰に対しては、約０．２ｄＢ／ｋｍのオ−ダ−である。分散補償ファイバ４の減衰が０．５ｄＢ／ｋｍのオ−ダ−であれば、分散補償ファイバ４がシステムに１２．５ｄＢの減衰を付加するが、それはＯＦＡ３によって用意に除去されうる。分散補償リンクの減衰は≦１ｄＢ／ｋｍであることが好ましい。
【００４６】
分散補償ファイバの良度指数はkm当りのファイバ分散を公称伝送波長におけるkm当りのファイバ減衰で割算した値である。前述の例における分散補償ファイバの良度指数は-60ps/nm-dBとなるだろう。（註：良度指数が低ければ（より負の方向であれば）、性能はそれだけ良くなる）。
【００４７】
前記ファイバ光分散補償システムを実際に実施できるようにするためには、良度指数が-40ps/nm-dBまたはそれより負方向に大きい値の範囲でなければならない。好ましくは-120ps/nm-dBより負方向に大きくなければならない。これらの範囲は、コスト及び既存の通信エンクロージャのパッケージングに関して、分散補償ファイバを実用的な長さに保持する場合に付加され得る最大システム減衰に基づいている。好ましくは、分散補償ファイバによって付加される最大減衰は＜30dBである。伝送ファイバにおける損失を同時に克服する１つまたは２つの増幅器で損失が克服（補償）され得るようになされるべきだからである。
【００４８】
システム応用において、および特に結合された増幅器／分散補償ファイバ要素においては、分散補償ファイバは、エンクロ−ジャまたは増幅器ハウジング内のリ−ル上に通常設けられる。従って、分散補償ファイバの好ましい最大実用長さは、分散補償器を形成するために単一の光ファイバ増幅器でパッケ−ジされた場合には約３０ｋｍである。
【００４９】
正確な傾斜補償のための目標値は下記の式（１）に従って計算される。
Ｓｄｃｆ／Ｄｄｃｆ＝Ｓｔｆ／Ｄｔｆ （１）
ただし、Ｓｄｃｆは伝送波長の±２５ｎｍの範囲にわたる分散補償ファイバの分散対波長曲線の傾斜であり、Ｓｔｆは伝送波長の±２５ｎｍの範囲にわたる伝送ファイバの分散対波長曲線の傾斜であり、Ｄｄｃｆは分散補償ファイバの伝送波長における分散でありＤｔｆは伝送ファイバの伝送波長における分散である。１３１０ｎｍで最適化された標準の単一モード・ファイバにおいて、１５５０ｎｍの伝送波長では、Ｓｔｆ＝０．０６ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍであり、かつＤｔｆ＝１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。Ｄｄｃｆの値＝−６０と仮定すると、Ｓｄｃｆの値は−０．２４のオーダーでなければならない。Ｓｄｃｆの範囲は、傾斜を過剰補償したことから生ずる問題と結合されたベンド・エッジによって約０〜１．２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍに制限される。整合したクラッド標準単一モード・ファイバではＤｔｆは約１５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであるが、この値は異なるファイバ設計および１５５０ｎｍ波長ウィンドウ（１５２０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）内の異なる伝送波長に対して変化する。デルタおよびコア半径のような標準単一モード・ファイバの設計パラメータおよび１５５０ｎｍ波長ウィンドウ内で選択された公称伝送波長に依存して、その１５５０ｎｍ波長ウィンドウ内ではＤｔｆ＝１５±５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
【００５０】
傾斜補償のために意図された１つの好ましい実施例では、Ｓｔｆの過剰補償を回避するために、平均傾斜Ｓｄｃｆが式（１）によって与えられる値のゼロ〜２倍の範囲内でなければならない。すなわち、
０ ≧Ｓｄｃｆ≧２Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ） （２）
【００５１】
本発明はディジタルまたはＡＭ−ビデオ伝送に限定されるものではなく、それらの両方に適当に適用されうるものであることに注目すべきである。
【００５２】
ファイバの例
分散補償ファイバの１つの実施例は全色分散の負方向に大きい値を実現するためにリング／セグメンテッド・コアによって負方向に非常に大きい波長分散を発生する単一モ−ド・ファイバである。
【００５３】
図５〜８Ａは本発明の分散補償ファイバに関連し得る５つの特定の光ファイバ屈折率分布類別を示している。図５および６における分布類別は分散補償でありうる。図７、８および８Ａにおける分布類別は分布および傾斜の両方の補償かあるいは単に分散補償だけであるように設計されうる。
【００５４】
各分布類別はクラッド５１の屈折率と比較して比較的大きい屈折率デルタを有しているとともに、従来のステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバと比較して比較的狭い帯域幅を有する中央コア領域５０を含んでいる。図６、８および８Ａにおける分布類別は中央コア領域から離間されかつ中央コア領域５０のデルタより小さい屈折率デルタを有するコア・リング５２（および１０２）を含んでいる。図７、８および８Ａにおける分布類別は凹状屈折率分布（クラッド５１の屈折率より下に凹んだ）コア・モ−ト５５を中央コア領域とコア・リングとの間に含んでいる。コア・モ−トの屈折率凹みはコア・モ−トに例えばフッ素のよう負のド−パントを添加することにより、あるいはＳｉＯ２コア・モ−トを設けかつ例えばＧｅＯ２でド−ピングすることによりクラッド５１（および１０１）の屈折率を高めることによって与えられる。他の分布類別であるコ−ンが破線５１’で示されている。表１は分布５１’ではなくて分布５０について示している。
【表１】
これらの分布類別に対する分散補償性能に影響する主たる要因は、ｉ）中央コア領域における高いピ−ク・デルタ、およびｉｉ）中央コア領域に対する小さい半径である。補償は半径に感応するが、システムで用いられる分散補償ファイバの長さは製造半径の変化を補償するように調節され得る。補償の程度と曲げ損失に対するファイバの耐性との間には妥協が存在する。有用な概念は「ベンド・エッジ」、または真っ直ぐなファイバがもはや基本モ−ドを保持しない波長である。コア・リングを伴う分布類別６、８および８Ａは、所定の曲げ損失について、図５および７のリングを伴わない分布類別よりも大きい分散補償を与えるように設計され得る。
【００５６】
単一モ−ド光ファイバのカットオフ波長は伝送波長より小さくなければならなず、さもないと多モ−ドが伝播してしまう。さらに、ベンド・エッジ波長がカットオフ波長より約１５０ｎｍだけ高い値に近い図６、８および８Ａに示されているように高デルタの中央コア領域およびコア・リングを伴う分布の場合には、カットオフ波長は、公称伝送波長がカットオフ波長とベンド・エッジ波長とのほぼ中間であるように調整されうる。これは低減衰と負方向に大きい分散との最適組合せを与える。分布類別５および７の場合のベンド・エッジは、ベンド・エッジ波長とカットオフ波長との間の間隔が典型的にこれらの設計の場合には８００ｎｍのオ−ダ−であるから、ベンド・エッジにはそれほど感応しない。
【００５７】
分散補償と傾斜補償との間にも妥協が存在する。傾斜を補償するためには、分散補償ファイバに対する１５２５ｎｍおよび１５７５ｎｍにおける分散の比は伝送ファイバにおけるこれらの分散の比とほぼ同一でなければならない、すなわち１３１０ｎｍでの伝送に対して最適化された標準のステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバの場合には約１．２でなければならない（上記の式（１）をも参照されたい）。
【００５８】
図５〜８における分布類別は、中央コア領域、コア・リングおよびコア・モ−トに対して示された屈折率の変化を修正することによってさらに修正されうる。これらのコアはα分布を含む他の屈折率分布を有しうる。α分布の項は、中央コア領域の屈折率が数１によって定義されることを意味するするために用いられている。ただし、ｎ１はファイバ軸線上の屈折率、Δ＝（ｎ１ ２ − ｎ２ ２）／２ｎ１ ２、ｎ２はクラッドの屈折率、ｒは半径、そしてａは中央コア領域の外部半径である。図５の三角形またはコ−ン状の曲線５１’はα＝１のα分布を表わしている。屈折率の放物線状の変化がα＝２の場合に生ずる。放物線状または三角形のコア（下記の表では「コ−ン」分布と呼ばれている）、およびテ−パしたリングは若干だけ良好な分散補償を与える。さらに、中央コアはそれらの基部のまわりにペデスタルを有しうる。
【数１】
図８Ａに示された分布類別は、領域１０３がコアとオ−バ−クラッドとの間の境界面を含むので、製造上の利点を与えるものと考えられる（下記のファイバ製造の項における製造処理工程についての論述を参照されたい）。ＧｅＯ２−ＳｉＯ２ケ−ン上にＧｅＯ２−ＳｉＯ２ス−ト（ガラス粒子）を沈積させるのと同時にシ−ドを回避しかつ一定のド−ピング・レベルを、従って均一な屈折率レベルを維持することは困難である。図８Ａの設計では、クラッドはＧｅＯ２をド−プしたＳｉＯ２であることが好ましく、かつ内側および外側のコア・モ−ト領域１０５および１０３はド−プされていないＳｉＯ２であることが好ましい。
【００６０】
表１は特定の分布の例における該当する特性の計算値を示している。利用できないデ−タは＊で示されている。
【００６１】
後述する本発明の分散補償光ファイバによって、下記のレベルの負分散および減衰を得ることができ、その結果得られた良度指数が表２に示されている。
【表２】
表１および２に示された項目に関する註：
− 中央コア領域、コア・リングおよびコア・モ−トに対するデルタ値はすべてクラッドの屈折率の百分率である。
− リング半径はリングの外側エッジで測定される。
− モ−ト半径はリングの内側エッジで測定される。
− 傾斜比は１５７５ｎｍにおける分散を１５２５ｎｍにおける分散で割算した値である。
− 分散は括弧内に表示された波長で測定された。
【００６３】
ファイバ製造方法
本発明の分散補償ファイバは、軸付け法（ＶＡＤ）、外付け法（ＯＶＤ）あるいは修正化学蒸気沈積（ＭＣＶＤ）のような標準的なファイバ製造方法によって作成され得る。表２におけるファイバはＯＶＤ法によって作成された。ＯＶＤ法は米国特許第４４８６２１２号、第４１２５３８８号、第５０６７９７５号、第４３１４８３７号、および第４７１５６７９号のような多数の特許公報に記載されている。
【００６４】
ファイバＩ．Ｄ ７８７３−０１および７８７３−０２は下記のようにダブル・オーバークラッド法によって作成された。コア直径６２．５μｍのグレーデッド・インデックス多モード・ファイバのためのコア・プリフォームが標準のＯＶＤ法（マンドレル上にガラス粒子を沈積させ、そしてそのマンドレルを除去する）によって作成され、コンソリデートされ、そして延伸されてケーン（再延伸される）となされた。ピーク・コア組成は３６重量％ＧｅＯ２をドープされたシリカであった。このような沈積および再延伸法（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｄｒａｗ ｐｒｏｃｅｓｓ）が上記米国特許第４４８６２１２号および第５０６７９７５号に記載されている。この直径７ｍｍのケーンはＳｉＯ ２ でオーバークラッドされて８０ｍｍのスート直径となされ、そして脱水されかつコンソリデートされてガラス母材を形成した。このガラス母材が再延伸されて外径約７ｍｍのケーンとなされた。第１のオーバークラッド・ケーンが再び第２のＳｉＯ２スート層でオーバークラッドされて直径５８ｍｍのスートとなされた。このオーバークラッド・スート・プリフォームが脱水されそしてコンソリデートされて最終のガラス母材となされた。この最終のガラス母材が延伸されてファイバ（標準のコーティングを有する）となされた。
【００６５】
上記母材は、１０７μｍから８０μｍまで変化するファイバ外径（ガラスファイバＯ．Ｄ．）に延伸された。このファイバの複数の部分が測定され、その結果、コア直径の増大に伴って分散補償性能が改善されることが判った。８０μｍファイバは標準の出荷リ−ル上でベンド・エッジに感応した。コア輪郭は細いコ−ン（図５の５１’を参照されたい）に似たような延伸された放物線状中実である。ト−タルで、ファイバＩ．Ｄ． ７８７３−０１（８０μｍ Ｏ．Ｄ．）３．１ｋｍおよびファイバＩ．Ｄ． ７８７３−０２ （１０７μｍ Ｏ．Ｄ．）３．３ｋｍが延伸されかつ測定された。
【００６６】
ファイバＩ．Ｄ． ７９３９−０１１から−０１６までは単一のオ−バ−クラッド工程を伴うＯＶＤ法によって製造された母材から線引きされた６本のファイバよりなる。第１に、コア・プリフォ−ムが、高デルタ・ステップ・インデックス分布およびＳｉＯ２中における４０重量％のＧｅＯ２濃度をもってマンドレル上に沈積された。このコア・プリフォ−ムはそれの外表面上に沈積された純粋なＳｉＯ２の層（０．１５のコア／クラッド比を生ずるために）および７４ｍｍのス−ト直径を有していた。このコア・プリフォ−ムが従来の塩素乾燥によって脱水されかつコンソリデ−トされ、そして再延伸されて外径７ｍｍのコア・ケ−ンとなされた。コア・ケ−ンは８５ｍｍのス−ト直径となるようにＳｉＯ２でオ−バ−クラッドされた。この最終のプリフォ−ムが脱水されかつコンソリデ−トされて、線引きによってファイバとなされるための最終のガラス母材となされた。
【００６７】
線引き（およびコーティング）によって長いファイバを形成する前に、７９３−０１１および−０１６のための母材の一部分が延伸されて、１１０μｍから８５μｍまで変化するＯ．Ｄ．を有する２ｋｍの長さのファイバ（ガラス）に線引きされた。この２ｋｍの長さのファイバのうちの異なる直径部分における分散が測定された。１１０μｍの直径部分では−１７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍが、そして８５μｍの直径部分では−４５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの値が得られた。その後で、母材の残部から次のようにして６本のファイバが線引きされた。７９３９−０１１（３０．７ｋｍ）；−０１２（７ｋｍ）；−０１３（１５．９ｋｍ）；−０１４（１２．７ｋｍ）；−０１５（６．７ｋｍ）；および−０１６（１１．６ｋｍ）である。これら６本のファイバの測定された特性は均一であって、上記の表２に示されている。
【００６８】
ファイバＩ．Ｄ． ７−８０１５−０１〜−０３は単一のオ−バ−クラッド工程を含むＯＶＤ法によって製造された母材から線引きされた３本のファイバよりなる。第１に、コア・プリフォ−ムがＳｉＯ２中で４０重量％の目標ＧｅＯ２濃度を有し、かつＳｉＯ２中で８重量％ＧｅＯ２の目標濃度を有するデルタの低下したコア・リングによって包囲された高デルタのステップ・インデックス中央コア領域をもってマンドレル上に沈積された。コア・プリフォ−ムはそれの外表面上に沈積された純粋なＳｉＯ２の薄い層、および７４ｍｍのス−ト直径を有していた。このコア・プリフォ−ムが従来の塩素乾燥によって脱水されかつコンソリデ−トされ、そして再延伸されて外径が７ｍｍのコア・ケ−ンとなされた。このコア・ケ−ンは８２ｍｍのス−ト直径となるようにＳｉＯ２でオ−バ−クラッドされた。この最終のプリフォ−ムが脱水されかつコンソリデ−トされて、線引きによってファイバ（標準のコ−ティングを有する）となされるための最終のガラス母材となされた。
【００６９】
ファイバＩ．Ｄ． ７−８０１５−０１〜−０３の長さは６．４ｋｍ（−０１）、１１ｋｍ（−０３）、および２２ｋｍ（−０２）であった。これら３本のファイバの測定された特性は均一であり、それらは上記の表２に示されている。
【００７０】
モ−トを有するファイバ設計は従来のファイバ製造方法によって作成され得る。そのモ−トはフッ素のような屈折率低下ド−パントをド−ピングすることによって形成される凹状領域でありうるが、純粋なシリカであってもよく、その場合には、ＧｅＯ２をド−プしたシリカよりなるクラッドが用いられる。
【００７１】
これらのファイバの分散がファイバ・オプティック・テスト・プロシ−ジュア ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−１６８に記載されている標準分散測定技法によって測定された。これらの測定は、分散補償ファイバの２つの端部に標準ステップ・インデックス単一モ−ド・ファイバの短いセクションを添接してその分散補償ファイバに入射される光が単一モ−ドであるようにすることによって、改善されうる。
【００７２】
システム例１
４０チャンネルＡＭビデオ・テストでの分散補償ファイバのテストが図９〜１２に示されているようなシステムに基づいて行なわれた。このテストの結果が表３に示されている。
【表３】
表３および図９〜１２に示されているように、一連の比較テストにおいて同じ送信機、受信機および光ファイバ増幅器が用いられた。送信はチャンネル当たりの変調深さを有する４０チャンネルＮＴＳＣ ＡＭビデオを装填され、かつ受信機のパワー・レベルは表３に示されているようになされた。各テストにおいて補正されたキャリア対ノイズ（ＣＮＲ）、複合２次（ＣＳＯ）および複合３次ビート（ＣＴＢ）歪みが５５．２５および３２５．２５メガヘルツで測定された。これら２つの周波数はそれらが４０チャンネル・スペクトルにおける周波数歪みの最悪のケースを表すものから選ばれた。
【００７４】
表３における第１のテスト（テスト＃１）（図９参照）は結合された送信機および光ファイバ増幅器に対するベ−スラインをキャリア対ノイズ、ＣＳＯおよびＣＴＢ歪みレベルについて確立することを含む。受信機で０ｄＢを実現するように可変光減衰器が調節された。テスト＃１はレ−ザ−・チャ−プとファイバ分散の相互作用による劣化を比較するための基礎となる。１３１０ｎｍで最適化されたファイバ（テスト＃２）および分散補償ファイバを伴った１３１０ｎｍで最適化されたファイバ（テスト＃３）による伝送がテスト＃１の結果と比較された。
【００７５】
表３のテスト＃２（図１０参照）では、４０キロメ−トルの長さの標準単一モ−ド・ファイバ（Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳＭＦ−２８， Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ， Ｃｏｒｎｉｎｇ， Ｎ．Ｙ． １４８３１）が敷設され、そして受信機で０ｄＢパワ−・レベルを許容するように可変光減衰器が調節された。このテストでは、レ−ザ−・チャ−プとファイバ分散との相互作用により、ベ−スに比較して、ＣＳＯが５５．２メガヘルツで１２．８ｄＢ、そして３２５．２５メガヘルツで２４．２５ｄＢ劣化された。これらは、特に３２５．２５メガヘルツの周波数において比較的大きな変化であり、５０ｄＢより大きいキャリア対ノイズ比、−６０ｄＢより低いＣＳＯレベル、および−６５ｄＢより低いＣＴＢレベルによって特徴づけられうる典型的なＡＭバックボ−ン伝送システムの最低基準をこのテストが満足しない点までＣＳＯレベルを劣化させた。
【００７６】
表３のテスト＃３（図１１）では、１１．６キロメ−トルの分散補償ファイバ（上述したファイバＩ．Ｄ． ７９３９−０１６）がＣＳＯ歪みを補正するためにテスト＃２のシステムに付加された。性能デ−タによって示されているように、このシステムでは、ベ−スに比較して両方のＲＦ周波数において付加された歪み実質的な部分が補正された。５５．２５メガヘルツでは、１２．８ｄＢの付加歪みの１１．４ｄＢが補正された。３２５．２５メガヘルツでは、２４．２ｄＢの付加歪みの１５．５ｄＢが補正され、８．７ｄＢが補正されないままであった。
【００７７】
この補正が完全でなかったということは補償ファイバの長さが正しくなかったか、あるいは１３１０ｎｍ最適化ファイバに対して分散補償ファイバの分散傾斜がミスマッチであることのいずれかに基因するものと考えられる。
【００７８】
分散補償ファイバによる１３１０ｎｍ最適化ファイバの伝送を分散シフト（ＤＳ）ファイバによる伝送と比較することは有意義である。表３のテスト＃４（図１２参照）では、全てのファイバが１５５０ｎｍにおける性能を最適化された分散シフトファイバ（Ｃｏｒｎｉｎｇ ＳＭＦ−ＤＳ）の４０キロメ−トルで置換された。１５５０ｎｍで動作する補償または伝送回路網は分散シフトファイバの全体のエンド・ツ−・エンド性能よりも良好に機能しうることはありえない。
【００７９】
デルタで表示されるように、分散シフトファイバ・テストに比較して、分散補償ファイバは良く機能した。５５．２５メガヘルツにおいては、ＳＤＯ歪みは分散シフトファイバを通る場合の０．２ｄＢという歪み値の範囲内であったが、３２５．２５メガヘルツというそれより高い周波数では、そのＳＤＯ歪みが分散シフトファイバを通る場合の７ｄＢという歪み値以内に補正された。３２５．２５メガヘルツにおいてＳＤＯ歪みが完全に補正されたわけではないが、これは分散補償ファイバの長さが不正確であること、あるいは伝送ファイバの分散傾斜と分散補償ファイバのそれとの間のミスマッチに関係しているものと考えられる。
【００８０】
この場合にも、この補正が完全でなかったということは補償ファイバの長さが正しくなかったか、あるいは１３１０ｎｍ最適化ファイバに対して分散補償ファイバの分散傾斜がミスマッチであることのいずれかに基因するものと考えられる。
【００８１】
この補償方法は、標準の単一モ−ド・ファイバをそれがあたかも分散シフトファイバであるかのように動作せて、１３２０ｎｍ伝送リンクを通じて１５５０ｎｍのＡＭビデオ信号を伝送するシステムに存在するＣＳＯ歪みを大幅に減少させることができる。傾斜補償された分散補償ファイバは標準の単一モ−ド・ファイバを通じた場合のこのＣＳＯ劣化を完全に補正するために有用であろうと考えられる。
【００８２】
システム例２
この例で用いられた分散補償ファイバは３本のファイバＩ．Ｄ． Ｎｏｓ． ７−８０１５−０１ 〜 −０３ （合計で３９．４ｋｍ）よりなるものであり、それは１５５０ｎｍにおいて−６５．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散を呈示したが、これは標準の単一モ−ド・ファイバの正の分散より約４倍の大きさである。この分散補償ファイバのスペクトル減衰が図１３に示されている。１５５０ｎｍにおける損失は０．４８ｄＢ／ｋｍであった。この分散補償ファイバの分散が図１６に波長との関係でプロットされている。
【００８３】
１３１０ｎｍ伝送に対して最適化された標準の単一モ−ド・ファイバの分散を補正するためには、３９ｋｍの分散補償ファイバが必要とされ、これによって１９ｄＢの過剰損失が生じた。１３１０ｎｍ伝送リンクおよび分散補償ファイバの損失は３つのＯＦＡを用いることによって克服された。分散補償ファイバの所要長は重要であるが、この分散補償ファイバは曲げ損失に対する耐性が非常に強いので、コンパクトなファイバ・リ−ルに巻取ることができる。
【００８４】
分散補償は線形で受動的な技法であるから、分散補償ファイバは送信端部、受信端部、あるいはＯＦＡｓまたは光受信機にとって許容できる最低パワ−・レベルによってのみ制限される、補償されている標準単一モ−ド・ファイバの中間点に配置され得る。この例では、図１４に示されているように、６．４ｋｍの分散補償ファイバがリンクの送信端部に配置され、その分散補償ファイバの残りの３３ｋｍはリンクの受信端部に配置された。送信端部におけるＯＦＡ＃１は、出力パワ−が１１ｄＢのブ−スタ−増幅器として用いられる９８０ｎｍ逆方向ポンピング（ｂａｃｋｗａｒｄ−ｐｕｍｐｅｄ）増幅器であった。標準１３１０ｎｍ最適化単一モ−ド・ファイバ・リンクは長さが１５０ｋｍであり、１５５０ｎｍにおいて約２５００ｐｓ／ｋｍのエンド・ツ−・エンド分散、および３３ｄＢの減衰損失を伴った。ＯＦＡ＃２は９８０ｎｍ順方向ポンピング（ｆｏｒｗａｒｄ−ｐｕｍｐｅｄ）の２５ｄＢ利得増幅器であり、その後に１．２ｎｍ帯域光フィルタが配置だれた。ＯＦＡ＃３は＋１３ｄＢｍの飽和出力パワ−を有し、３１ｄＢの利得を生ずる２つの９８０ｎｍ逆方向ポンピング増幅器であり、その後に３ｎｍ帯域光フィルタが配置された。ＯＦＡ＃３によるノイズ寄与を軽減するために、受信端部における分散補償ファイバが２つのセクションに分割され、これによってＯＦＡ＃３の入力におけるパワ−・レベルを増大させるようになされた。これらのＯＦＡはすべて入力および出力側に光アイソレ−タを有していた。
【００８５】
０．５ｎｍのスペクトル幅（−２０ｄＢｍで測定して）を有する均一な回折格子ＤＦＢレ−ザ−ダイオ−ドが光源として用いられた。そのレ−ザ−はテスト送信機から直接の１０ Ｏｂｉｔ／ｓ ＮＲＺ（非ゼロ復帰）波形で駆動された。デ−タ・パタ−ンは長さ２２３−１の準ランダム・パタ−ンであった。
【００８６】
レ−ザ−光消滅比は約８対１であった。光受信機は、後段に１．２ｎｍ帯域同調可能光フィルタ、可変光減衰器、ＰＩＮフォトダイオ−ド、および電気的前置増幅器を設けられたＯＦＡ＃２で構成されていた。可変光減衰器はＢＥＲ（ビット・エラ−・レ−ト）テスト時にＰＩＮフォトダイオ−ドに一定の光レベルを維持するために用いられた。光受信機の正味感度は１Ｅ−１２ ＢＥＲで−３０ｄＢｍであった。
【００８７】
図１７はＯＦＡｓおよび分散補償ファイバを含んだ全光通路の測定されたエンド・ツ−・エンド色分散を示している。１５０ｋｍの標準ファイバから予想される分散傾斜（９ｐｓ／ｎｍ２）がデ−タ点上に重畳されて、測定値と予想値との間にかなり良好な合致を呈示した。
【００８８】
標準の１３１０ｎｍ最適化ファイバの０．０２０ｋｍを通じて伝送された後における光波形のアイ・パターンが図１８（ａ）に示されている。補償を伴わない１３１０ｎｍ最適化ファイバの１２ｋｍを通じて伝送された後の光波形のアイ・パターンが図１８（ｂ）に示されている。１３１０ｎｍ最適化ファイバの１５０ｋｍプラス分散補償ファイバの３９．４ｋｍを通じて伝送された後におけるアイ・パターンが図１８（ｃ）に示されている。分散補償を伴わない場合のアイ・パターンから予測されうるように、このシステムは標準ファイバの１２ｋｍだけを通じてでは動作しない。しかし、ファイバをベースとした光補償器を所定の場所に設置すれば、図１５のＢＥＲグラフに示されているように、標準ファイバの１５０ｋｍを通じて動作する場合に、１ｄＢ以下の受信機パワー・ペナルティ（ｐｏｗｅｒ ｐｅｎａｌｔｙ）が得られた。
【００８９】
１３１０ｎｍ最適化ファイバをそれがあたかも分散シフトファイバかのように本質的に動作させ得る単純なファイバをベ−スとした全光分散補償技術が実施された。この波長許容度のある方法で非分散シフトファイバの分散を補償することによって、ファイバの容量をビット・レ−トおよび光源スペクトル特性とほとんど無関係にすることができた。これが、ファイバの得られるビット・レ−ト距離積が大きく増加されるので、容量のアップグレ−ドのための便利な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図２】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図３】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図４】本発明の増幅器および分散補償ファイバを具備した特定のシステムのブロック図である。
【図５】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図６】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図７】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図８】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図８Ａ】本発明による分散補償ファイバ設計に対する屈折率分布の一例を示している。
【図９】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ表３におけるデ−タに対応している。
【図１０】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ表３におけるデ−タに対応している。
【図１１】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ３におけるデ−タに対応している。
【図１２】システム実施例１に用いられる４つのシステム要素構成のうちの１つを示すブロック図であり、かつ３におけるデ−タに対応している。
【図１３】システム実施例２で用いられる分散補償ファイバのスペクトル減衰を示すグラフである。
【図１４】システム実施例２で用いられるシステム要素構成のブロック図である。
【図１５】システム実施例２の場合のビット・エラ−・レ−トテスト結果のグラフである。
【図１６】システム実施例２で用いられる分散補償ファイバの分散対波長曲線のグラフである。
【図１７】システム実施例２の分散補償された伝送リンクの実効分散対波長のグラフである。
【図１８】（ａ）は規格化された、（ｃ）は分散補償を伴った、そして（ｂ）は分散補償を伴わない場合のシステム実施例２の伝送リンクにおける受信機「アイ」（ｅｙｅ）パタ−ンを示している。
【符号の説明】
１ 光源
２ 伝送リンク
３ 光ファイバ増幅器（ＯＦＡ）
４ 分散補償ファイバ
５ 検知器
６ 帯域フィルタ
１１ １３１０ｎｍ光源
１１ａ １５５０ｎｍ光源
１２ 伝送リンク
１６ ＷＤＭカプラ
１７ レピ−タ
１８ ＷＤＭカプラ
１９ ＷＤＭカプラ
２１ １５５０ｎｍ光源
２２ 伝送ファイバ
２３ ＯＦＡ
２４ 分散補償ファイバ
２５ ＯＦＡ
２６ 光帯域フィルタ
２７ 検知器
２８ 光源
２９ 分散補償ファイバ
３０ ＯＦＡ
３１ 伝送ファイバ
３２ ＯＦＡ
３３ 帯域フィルタ（ＢＰＦ）
３４ 分散補償ファイバ
３５ 検知器
Claims (22)
- クラッドガラスによって包囲されて且つ中央に配置されたコアを含む、シリカをベースとした分散及び分散傾斜の双方を補償する分散補償光導波路ファイバであって、
（Ａ）前記コアは、半径の増加方向において順に、
（ｉ） 所定の屈折率を有する中央コア領域と、
（ii） 前記クラッドガラスの屈折率よりも低い屈折率を有するコアモート領域と、
(iii) 前記クラッドガラスの屈折率と前記中央コア領域の屈折率との中間の屈折率を有するコアリング領域と、を含み、
（Ｂ）前記クラッドガラス及び前記コアの各々の屈折率分布は、
（ｉ） 1520nmから1565nmの範囲内の所与の波長で、−６１ps/nm-km以下の分散、
(ii) 前記所与の波長で０から− 1.2ps/nm 2 -km の間の負の分散傾斜、
を生ずるように選択され、
（Ｃ）前記所与の波長において、１dB/km以下の減衰を有する、ことを特徴とする分散補償光導波路ファイバ。 - 前記コアリング領域の半径よりも大なる半径で、前記クラッドガラスの屈折率よりも小である屈折率の第２コアモート領域を更に有していることを特徴とする請求項１記載の導波路ファイバ。
- カットオフ波長、伝送波長及びベンドエッジ波長を有し、前記屈折率分布に関連するカットオフ波長は、前記伝送波長が前記カットオフ波長と前記ベンドエッジ波長の間のほぼ中間となる値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路ファイバ。
- Ｄｄｃｆを前記分散補償ファイバの分散、Ｓｔｆを1290nmから1330nmの波長範囲内の伝送に最適化された標準の単一モード伝送ファイバの1520nmから1565nmの前記波長範囲内における分散対波長の曲線の平均傾斜、Ｄｔｆは1520nmから1565nmの範囲内の波長における前記標準の単一モード伝送ファイバの分散、かつＤｄｃｆは−55から−120ps/nm-kmの範囲内であるとすると、
1520nmから1565nmの波長範囲内における平均傾斜Ｓｄｃｆが、
０＞Ｓｄｃｆ＞２Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ）
の範囲内にあって、且つＤｔｆは、15+/-５ps/nm-kmの範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の導波路ファイバ。 - Ｄｄｃｆを前記分散補償ファイバの分散、Ｓｔｆを1290nmから1330nmの波長範囲内の伝送に最適化された標準の単一モード伝送ファイバの1520nmから1565nmの前記波長範囲内における分散対波長の曲線の平均傾斜、Ｄｔｆは前記所予の波長における前記標準の単一モード伝送ファイバの分散とすると、
1520nmから1565nmの波長範囲内における平均傾斜が、
Ｓｄｃｆ＝Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ）
の関係式で決定されることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の導波路ファイバ。 - 光伝送ファイバと、請求項１乃至５のうちの１に記載の分散補償光導波路ファイバとを組み合わせたことを特徴とする組合せ体。
- 1520nmから1565nmまでの範囲内の所定の波長で動作する光源と、光検知器と、光伝送ファイバと、光ファイバ増幅器と、及び、請求項１乃至５のうちの１に記載の分散補償光導波路ファイバと、からなる光伝送システムであって、
前記光ファイバ増幅器と前記分散補償光導波路ファイバは、前記光源と前記光検知器との間で直列に結合されていることを特徴とする光伝送システム。 - 1290nmから1330nmの範囲内の波長で動作する第２の光源及び第２の検知器を更に含み、前記光源及び前記第２の光源は、第１のＷＤＭカプラを介して直列に組み合わせて結合されており、前記検知器及び第２の検知器は、第２のＷＤＭカプラを介して直列に組み合わせて結合されていることを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
- 前記伝送ファイバは40kmの長さを有する標準のシングルモードファイバであって、前記分散補償ファイバの長さは前記伝送ファイバの前記長さの約半分以下であって、前記分散補償ファイバの屈折率分布は、前記伝送ファイバと前記分散補償ファイバの組み合わせの分散が1520nmから1565nmまでの範囲内の前記所与の波長で約300ps/nm以下であるように選択されていることを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
- 前記分散補償ファイバは、エルビウムを添加されたコア領域を含み、少なくとも前記分散補償ファイバの減衰をキャンセルする分布型ファイバ増幅器を形成することを特徴とする請求項９記載の光伝送システム。
- 前記分散補償ファイバの前記屈折率分布は、前記分散補償ファイバと前記伝送ファイバの複合二次歪みが1520nmから1565nmまでの範囲内の前記所与の波長における動作に最適化された単一分散シフトファイバの複合二次歪みに等しく、且つ前記伝送ファイバと前記分散シフトファイバの長さが等しいことを特徴とする請求項９記載の光伝送システム。
- クラッドガラスによって包囲されて且つ中央に配置されたコアを含む、シリカをベースとした分散及び分散傾斜の双方を補償する分散補償光導波路ファイバであって、
（Ａ）前記コアは、半径の増加方向において順に、
（ｉ） 所定の屈折率を有する中央コア領域と、
（ii） 前記クラッドガラスの屈折率よりも低い屈折率を有するコアモート領域と、
(iii) 前記クラッドガラスの屈折率と前記中央コア領域の屈折率との中間の屈折率を有するコアリング領域と、を含み、
（Ｂ）前記クラッドガラス及び前記コアの各々の屈折率分布は、
（ｉ） 1520nmから1565nmの範囲内の所与の波長で、分散が−６１ps/nm-km以下であって、
(ii) 前記所与の波長で０から− 1.2ps/nm 2 -km の間の負の分散傾斜であって、
(iii) 波長に対する分散の曲線のグラフにおいて、1290nmから1565nmの範囲内の波長でゼロ交差を有さない、ように選択され、
（Ｃ）前記所与の波長において、前記導波路ファイバは、１dB/km以下の減衰を有する、ことを特徴とする分散補償光導波路ファイバ。 - 前記コアリング領域の半径よりも大なる半径で、前記クラッドガラスの屈折率よりも小である屈折率の第２コアモート領域を更に有していることを特徴とする請求項１２記載の導波路ファイバ。
- カットオフ波長、伝送波長及びベンドエッジ波長を有し、前記屈折率分布に関連するカットオフ波長は、前記伝送波長が前記カットオフ波長と前記ベンドエッジ波長の間のほぼ中間となる値を有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の導波路ファイバ。
- Ｄｄｃｆを前記分散補償ファイバの分散、Ｓｔｆを1290nmから1330nmの波長範囲内の伝送に最適化された標準の単一モード伝送ファイバの1520nmから1565nmの前記波長範囲内における分散対波長の曲線の平均傾斜、Ｄｔｆは1520nmから1565nmの範囲内の波長における前記標準の単一モード伝送ファイバの分散、かつＤｄｃｆは−55から−120ps/nm-kmの範囲内であるとすると、
1520nmから1565nmの波長範囲内における平均傾斜Ｓｄｃｆが、
０＞Ｓｄｃｆ＞２Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ）
の範囲内にあって、且つＤｔｆは、15+/-５ps/nm-kmの範囲内にあることを特徴とする請求項１２乃至１４のうちの１に記載の導波路ファイバ。 - Ｄｄｃｆを前記分散補償ファイバの分散、Ｓｔｆを1290nmから1330nmの波長範囲内の伝送に最適化された標準の単一モード伝送ファイバの1520nmから1565nmの前記波長範囲内における分散対波長の曲線の平均傾斜、Ｄｔｆは前記所与の波長における前記標準の単一モード伝送ファイバの分散とすると、
1520nmから1565nmの波長範囲内における平均傾斜が、
Ｓｄｃｆ＝Ｄｄｃｆ（Ｓｔｆ／Ｄｔｆ）
の関係式で決定されることを特徴とする請求項１２乃至１４のうちの１に記載の導波路ファイバ。 - 光伝送ファイバと、請求項１２乃至１６のうちの１に記載の分散補償光導波路ファイバとを組み合わせたことを特徴とする組合せ体。
- 1520nmから1565nmまでの範囲内の所定の波長で動作する光源と、光検知器と、光伝送ファイバと、光ファイバ増幅器と、及び、請求項１２乃至１６のうちの１に記載の分散補償光導波路ファイバと、からなる光伝送システムであって、
前記光ファイバ増幅器と前記分散補償光導波路ファイバは、前記光源と前記光検知器との間で直列に結合されていることを特徴とする光伝送システム。 - 1290nmから1330nmの範囲内の波長で動作する第２の光源及び第２の検知器を更に含み、前記光源及び前記第２の光源は、第１のＷＤＭカプラを介して直列に組み合わせて結合されており、前記検知器及び第２の検知器は、第２のＷＤＭカプラを介して直列に組み合わせて結合されていることを特徴とする請求項１８記載の光伝送システム。
- 前記伝送ファイバは40kmの長さを有する標準のシングルモードファイバであって、前記分散補償ファイバの長さは前記伝送ファイバの前記長さの約半分以下であって、前記分散補償ファイバの屈折率分布は、前記伝送ファイバと前記分散補償ファイバの組み合わせ体の分散が1520nmから1565nmまでの範囲内の前記所与の波長で約300ps/nm以下であるように選択されていることを特徴とする請求項１８記載の光伝送システム。
- 前記分散補償ファイバは、エルビウムを添加されたコア領域を含み、少なくとも前記分散補償ファイバの減衰をキャンセルする分布型ファイバ増幅器を形成することを特徴とする請求項２０記載の光伝送システム。
- 前記分散補償ファイバの前記屈折率分布は、前記分散補償ファイバと前記伝送ファイバの複合二次歪みが1520nmから1565nmまでの範囲内の前記所与の波長における動作に最適化された単一分散シフトファイバの複合二次歪みに等しく、且つ前記伝送ファイバと前記分散シフトファイバの長さが等しいことを特徴とする請求項２０記載の光伝送システム。
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