JP3850235B2

JP3850235B2 - Dispersion compensating optical fiber, optical fiber transmission line using the same, and method for manufacturing the dispersion compensating optical fiber

Info

Publication number: JP3850235B2
Application number: JP2001193338A
Authority: JP
Inventors: 和彦愛川; 孝昭鈴木; 朗和田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2002098853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低損失な分散補償光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長１．５３〜１．６３μｍ帯から選択された使用波長において、伝送用のシングルモード光ファイバと、その波長分散および分散スロープと異なる符号の波長分散および分散スロープを備えた分散補償光ファイバとを組み合わせた光ファイバ伝送路が開発されている。この光ファイバ伝送路は、波長分散が小さく、かつ分散スロープがフラットで、長距離伝送および波長多重伝送に適している。前記シングルモード光ファイバは、例えば１．３μｍ用シングルモード光ファイバのように、前記使用波長帯より短波長の零分散波長を有し、この使用波長帯では比較的大きな正の波長分散と正の分散スロープを有するものである。
【０００３】
図１は、分散補償光ファイバの一例の屈折率プロファイルを示したものである。この分散補償光ファイバはコア１４とその外周上に設けられたクラッド１５とからなる。このコア１４は、前記クラッド１５よりも高い屈折率を備えた中心コア部１１と、その外周上に設けられ、このクラッド１５よりも低い屈折率を備えた中間部１２とから構成されている。
図中、ａ₁は中心コア部１１の半径、ｂ₁は中間部１２の半径（コア１４の半径）、Δ₁₁、Δ₁₂は、それぞれクラッド１５の屈折率を基準（零）にしたときの中心コア部１１の比屈折率差と中間部１２の比屈折率差である。すなわち、Δ₁₁はプラスの値、Δ₁₂はマイナスの値をとる。
【０００４】
図２は、分散補償光ファイバの他の例の屈折率プロファイルを示したものである。この分散補償光ファイバはコア４とその外周上に設けられたクラッド５とからなる。このコア４は、前記クラッド５よりも高い屈折率を備えた中心コア部１と、その外周上に設けられた、このクラッド５よりも低い屈折率を備えた中間部２と、その外周状に設けられた、このクラッド５よりも高い屈折率を備えたリングコア部３とから構成されている。
図中、ａは中心コア部１の半径、ｂは中間部２の半径、ｃはリングコア部３の半径（コア４の半径）、Δ₁、Δ₂、Δ₃は、それぞれクラッド５の屈折率を基準（零）にしたときの中心コア部１の比屈折率差と中間部２の比屈折率差、およびリングコア部３の比屈折率差である。すなわち、Δ₁およびΔ₃はプラスの値、Δ₂はマイナスの値をとる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３は、図１に示した屈折率プロファイルにおいて、使用波長１．５５μｍにおいて、Δ₁₁を２．３％、Δ₁₂を−０．４％に固定し、ｂ₁とｂ₁／ａ₁を変化させたときの波長分散と、分散スロープの関係を示したグラフである。
【０００６】
Δ₁₁は全て２．３％である。グラフ中に示されている直線Ｓは使用波長１．５５μｍにおいて、この分散補償光ファイバが１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを双方とも１００％補償できるときの波長分散と分散スロープとの関係を示しており、この直線Ｓに近い程理想的な補償の作用が得られる。
【０００７】
このグラフ中にはｂ₁／ａ₁の比率を一定として、０．１μｍ間隔でｂ₁の値を変化させたときの点がｂ₁／ａ₁の値毎にまとめられている。各ｂ₁／ａ₁について、ｂ₁を変化させた範囲は以下のようになっている。
ｂ₁／ａ₁＝２．５のとき、ｂ₁＝２．４〜３．１μｍ、
ｂ₁／ａ₁＝３．０のとき、ｂ₁＝３．０〜３．７μｍ、
ｂ₁／ａ₁＝３．５のとき、ｂ₁＝３．５〜４．２μｍ、
ｂ₁／ａ₁＝４．０のとき、ｂ₁＝４．０〜４．７μｍ、
ｂ₁／ａ₁＝４．５のとき、ｂ₁＝４．６〜５．３μｍ、
【０００８】
ｂ₁の値が小さくなるにしたがって波長分散の絶対値が大きくなる傾向があるため、これらのｂ₁／ａ₁の値毎の曲線において、最も波長分散の絶対値が大きいものはｂ₁の範囲の下限値が設定されており、最も波長分散の絶対値が小さいものは、ｂ₁の範囲の上限値が設定されている。
【０００９】
このグラフより、例えばｂ₁／ａ₁が４．０〜４．５の条件では、ｂ₁が４μｍ付近のときに波長分散が−１００〜−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープは−０．３ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ程度となる。このような特性は、例えば１．３μｍ用シングルモード光ファイバを補償する分散補償光ファイバとして、良好である。
【００１０】
しかしながら、この例のようにΔ₁₁が２％をこえると、中心コア部１に屈折率を調整するために添加されるドーパントの添加量が多くなる。
通常、コア１４は屈折率を調整するドーパントを添加した石英系ガラスから形成するが、クラッド１５は純粋石英ガラスから形成する。また、ドーパントの添加量に比例して石英系ガラスのガラス転移点が低くなる。したがって、ドーパントの添加量が多くなると、ファイバ母材を加熱、溶融して光ファイバを線引きする際に、コア１４とクラッド１５との粘度の差が大きくなるため、機械的な強度の観点から線引き速度が制限され、低損失の分散補償光ファイバを得ることができないという問題があった。
また、Δ₁₁が大きいと有効コア断面積が小さくなる傾向がある。有効コア断面積が小さいと非線形効果が発生しやすくなり、伝送特性が劣化するという問題があった。
【００１１】
しかしながら、従来の分散補償光ファイバにおいては、波長分散と分散スロープの補償効果を実現し、かつΔ₁₁が小さいものは得られておらず、製造性、低損失性、非線形性などにおいて問題があった。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、有効コア断面積が大きく、低損失な分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
また、線引き時にコアとクラッドの粘度の差が小さい分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
具体的にはクラッドを基準にしたときのコアの最も高い層の比屈折率差が比較的低く、この層へのドーパントの添加量を少なくすることができる分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、以下の（１）〜（８）の条件を満足することを特徴とする分散補償光ファイバである。
（１）コアとその外周上に設けられたクラッドとを備え、該コアが、該クラッドよりも屈折率が高い中心コア部と、該中心コア部の外周上に設けられた該クラッドよりも屈折率が低い中間部と、該中間コア部の外周上に設けられた該クラッドよりも屈折率が高いリングコア部と、からなる屈折率プロファイルを有している。
（２）前記中心コア部、前記中間部、および前記リングコア部の、（半径、クラッドを基準にした比屈折率差）を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、（ｃ、Δ３）としたとき、Δ１が０．９〜１．５％、Δ２が−０．３０〜−０．４５％、Δ３が０．２〜１．２％、ｂ／ａが２．０〜３．５、ｃ／ａが３．０〜５．０である。
（３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、有効コア断面積が２０μｍ^２以上である。
（４）前記使用波長帯において、曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下である。
（５）前記使用波長帯において、波長分散が−６５〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
（６）前記使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。
（７）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有する１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、当該シングルモード光ファイバを補償したときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。
（８）前記クラッドが、ドーパントを添加した石英ガラスからなる。
第２の発明は、前記第１の発明の分散補償光ファイバにおいて、ａが１．６６〜１．９４μｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第３の発明は、前記第１または第２の発明の分散補償光ファイバにおいて、前記屈折率プロファイルを構成する各層にドーパントが添加されていることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第４の発明は、前記使用波長帯において、伝送損失が０．３ｄＢ／ｋｍ以下である前記第１〜第３のいずれかの発明の分散補償光ファイバである。
第５の発明は、シングルモード光ファイバと、該シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを補償する前記第１〜第４のいずれかの発明の分散補償光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする光ファイバ伝送路である。
第６の発明は、前記第５の発明の光ファイバ伝送路において、前記シングルモード光ファイバが、以下の（９）〜（１０）の条件を満足することを特徴とする光ファイバ伝送路である。
（９）コアとその外周上に設けられたクラッドとを備え、該コアが中心コア部と、その外周上に設けられた該中心コア部よりも低い屈折率を備えた中間部と、該中間部の外周上に設けられた該中間部よりも高く、前記中心コア部よりも低い屈折率を備えたクラッドとを有する。
（１０）前記分散補償光ファイバの使用波長帯において、有効コア断面積が１２０μｍ^２以上であり、かつ当該使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。
第７の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明の分散補償光ファイバの条件を満足するように分散補償光ファイバを製造することを特徴とする分散補償光ファイバの製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の分散補償光ファイバは、図２に示したものと同様の屈折率プロファイルを備えている。本発明の分散補償光ファイバにおいては、図２に示したａが１．６６〜１．９４μｍとされる。ａが小さすぎると曲げ損失が大きくなり、ａが大きすぎると有効コア断面積が小さくなるか、カットオフ波長が長くなり、所望の特性が得られなくなる。
【００１５】
また、Δ₁が０．９〜１．５％であると好ましい。０．９％未満であると、所望の波長分散と分散スロープが得られない場合がある。１．５％をこえると中心コア部１に添加するドーパントの添加量が多くなり、伝送損失が大きくなる。また、有効コア断面積が小さくなることによって非線形効果が発生しやすくなる。Δ₂は−０．３０〜−０．４５％、好ましくは−０．３５〜−０．４５％とされる。−０．４５％未満では伝送損失が劣化しやすくなり、−０．３０％をこえると分散スロープ補償率が劣化する。
Δ₃は０．２〜１．２％とされる。０．２％未満では有効コア断面積が小さくなることによって非線形効果が発生しやすくなり、１．２％をこえるとカットオフ波長が長くなり、所望の特性が得られなくなる。
さらに、ｂ／ａは２．０〜３．５とされる２．０未満では分散スロープ補償率が劣化し、３．５をこえると曲げ損失が劣化する。
また、ｃ／ａは３．０〜５．０とされる。３．０未満では有効コア断面積が小さくなることによって非線形効果が発生やすくなり、５．０をこえるとカットオフ波長が長くなり、所望の特性が得られなくなる。
なお、クラッド５の外径（分散補償光ファイバの外径）は特に限定しないが、通常１２５μｍ程度である。
【００１６】
本発明においては、このようにΔ₁が比較的小さい範囲であっても、他の複数の構造パラメータとの適切な組み合わせにより、以下のような好ましい特性を実現することができる。
なお、これらの数値範囲を全て満足していても以下のような特性を備えた分散補償光ファイバを得ることができるとは限らない。適切な複数の構造パラメータの組み合わせを選択することにより、以下の様な特性を備えた分散補償光ファイバを得ることができる。
したがって、本発明の分散補償光ファイバは、屈折率プロファイルと構造パラメータの数値範囲のみでは特定することが困難であり、これらの構成に加えて以下のような特性値によって特定するものである。
このように、Δ₁が小さく、かつ波長分散と分散スロープの補償効果に優れ、非線形効果を抑制するために有効コア断面積を拡大した分散補償光ファイバは、従来得られていなかったものである。
【００１７】
本発明における使用波長帯とは、１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された波長帯をいう。使用波長帯の帯域幅は必要に応じて適宜選択することができ、実質的にひとつの波長であってもよい。なお、波長多重伝送などにおいては比較的広い波長帯が選択され、例えば１．５３〜１．５７μｍ帯（いわゆるＣバンド帯）や、１．５７〜１．６３μｍ帯（いわゆるＬバンド帯）などを選択することができる。
【００１８】
そして、本発明の分散補償光ファイバは、この選択した使用波長帯において、有効コア断面積が２０μｍ²以上、好ましくは２６μｍ²以上のものである。Δ₁が小さいため、このように大きな有効コア断面積を実現することができる。上限値は特に限定しないが、実質的には３０μｍ²以下のものを製造することができる。２０μｍ²未満では非線形効果を抑制することができず、不都合である。
なお、有効コア断面積（Ａｅｆｆ）は以下の式で定義されるものである。
【００１９】
【数１】

【００２０】
また、曲げ損失は小さい程好ましいが、本発明の分散補償光ファイバは、前記選択した使用波長帯において、４０ｄＢ／ｍ以下、好ましくは２０ｄＢ／ｍ以下である。４０ｄＢ／ｍ以下にすることによって、ケーブル化や敷設時などに加えられるわずかな応力によって伝送損失が劣化することが少なく、安定した特性が得られる。
なお、曲げ損失は曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値である。
【００２１】
さらに、本発明の分散補償光ファイバは、前記選択した使用波長帯において、波長分散が−６５〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
このような範囲であれば、１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を備え、この使用波長帯において比較的大きな正の波長分散を備えたシングルモード光ファイバの波長分散を、比較的短い長さの分散補償光ファイバによって補償することができる。
【００２２】
また、本発明の分散補償光ファイバはシングルモード光ファイバである必要がある。すなわち、実際の使用状態でシングルモード伝搬を維持できるカットオフ波長を備えていなければならない。カットオフ波長は通常はいわゆる２ｍ法によって測定された値を用いるが、実際の長尺の使用状態では、２ｍ法のカットオフ波長が使用波長帯の最短波長よりも長くてもシングルモード伝搬を行うことができる。
したがって、カットオフ波長は、使用波長帯および使用長さによって適切な上限値を設定し、この上限値をこえない値を実現できるように分散補償光ファイバを設計する。
【００２３】
また、本発明の分散補償光ファイバの分散スロープは、この分散補償光ファイバによって補償するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さの分散補償光ファイバを用いたときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。この範囲外であると分散スロープの補償が不十分になり、波長多重伝送などにおいて支障を来す場合がある。
【００２４】
この分散スロープの補償率は以下のようにして求める。
使用波長帯において、シングルモード光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ１（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ１（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）、分散補償光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ２（ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ）とする。
前記シングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープは、通常は正の値である。本発明の分散補償光ファイバの波長分散および分散スロープは、通常は負の値である。
【００２５】
まず、単位長さのシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる分散補償光ファイバの長さはｄ１／ｄ２で表される。
この長さにおける分散補償光ファイバの分散スロープはｄ１／ｄ２＊ｓ２となる。そして、この長さの分散補償光ファイバによる単位長さ当たりのシングルモード光ファイバの分散スロープの補償率は、（ｄ１／ｄ２＊ｓ２）／ｓ１＊１００となる。
【００２６】
このように分散スロープの補償率は、使用波長帯における補償対象のシングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープ、および分散補償光ファイバ自体の波長分散と分散スロープによって変化するため、目的とする使用波長帯やシングルモード光ファイバにあわせて分散補償光ファイバを設計する必要がある。
本発明の分散補償光ファイバにおいては、上述の数値範囲から選択される構造パラメータの適切な組み合わせにより、１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される、上述の使用波長帯よりも短い零分散波長を備えたシングルモード光ファイバの分散スロープを、この分散スロープの補償率の範囲内で十分に補償することができる。
例えば分散補償光ファイバの負の分散スロープとしては−０．１３〜−０．２７ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍの範囲のものを任意に設定することができる。
【００２７】
また、図２に示した屈折率プロファイルにおいて、各層にドーパントが添加されていると好ましい。特にクラッド５は上述のように純粋石英ガラスから構成する場合が多いが、線引き時のコア４との粘度の差を小さくして線引き速度を大きくし、低損失の分散補償光ファイバを得るためには、クラッド５にドーパントを添加すると有効である。
すなわち、中心コア部１とリングコア部３は好ましくはゲルマニウム添加石英ガラス、中間部２は好ましくはフッ素添加石英ガラス、クラッド５は少量のフッ素を添加した石英ガラスから形成すると好ましい。
なお、クラッド５へのフッ素の添加においては、例えば純粋石英基準の比屈折率差が−０．１〜−０．４％程度になるように添加量を調整すれば、十分に効果を得ることができる。
【００２８】
この分散補償光ファイバは、例えばＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法を用いて製造することができる。
このように本発明の分散補償光ファイバは、Δ₁が小さいため、線引きの際のコア４とクラッド５の粘度の差が小さく、従来の分散補償光ファイバよりも線引き速度を大きくしても分散補償光ファイバの機械的な強度が低下しにくい。そのため、従来よりも高速で紡糸して低損失のものを得ることができる。また、有効コア断面積を拡大して非線形効果の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、本発明の分散補償光ファイバは、シングルモード光ファイバと組み合わせて、波長多重伝送、長距離伝送などに適した光ファイバ伝送路を構築することができる。
光ファイバ伝送路に使用する分散補償光ファイバおよびシングルモード光ファイバの長さなどは、各ファイバの特性や設計条件によって適切な値が設定される。
なお、通常は前段にシングルモード光ファイバを配置し、後段にこのシングルモード光ファイバを伝搬することによって蓄積された波長分散と分散スロープを補償すべく、分散補償光ファイバが配置される。
【００３０】
組み合わせるシングルモード光ファイバは上述のように１．３μｍ用シングルモード光ファイバであってもよいが、使用波長帯よりも短かい零分散波長を有し、使用波長帯において正の波長分散と、正の分散スロープを備えていれば特に限定することはない。
【００３１】
例えば以下のようなシングルモード光ファイバを用いると好ましい。
すなわち、図１に示したものと同様の屈折率プロファイルを有するもので、コア１４とその外周上に設けられたクラッド１５とを備え、コア１４が中心コア部１１と、その外周上に設けられたこの中心コア部１１よりも低い屈折率を備えた中間部１２と、この中間部１２の外周上に設けられたこの中間部１２よりも高く、前記中心コア部１１よりも低い屈折率を備えたクラッド１５とを有し、使用波長帯において、有効コア断面積が１２０μｍ²以上、かつ実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有するシングルモード光ファイバである。
【００３２】
有効コア断面積が１２０μｍ²以上であると、非線形効果が発生しにくくなるため、低損失となり、特に長距離波長多重伝送などに適した特性が得られる。
また、カットオフ波長は、シングルモード光ファイバであるための条件である。
【００３３】
このシングルモード光ファイバにおいてもａ₁、ｂ₁、Δ₁₁、Δ₁₂の適切な値を選択して組み合わせることにより、上述の有効コア断面積の条件とカットオフ波長の条件を備えたシングルモード光ファイバを得ることができる。
ｂ₁／ａ₁は例えば３．０〜５．０の範囲から選択される。３．０未満では光の電磁界が中間部１２をこえてクラッド１５に到達しやすくなるので、曲げ損失が増加する傾向がある。また、５．０をこえると中間部１２を設けた効果が低減し、コアへの光の電磁界の閉じこめが強くなり過ぎるので、有効コア断面積拡大の効果が減少する傾向がある。
また、カットオフ波長はａ₁の値を拡大することによって長波長側にシフトさせることができる。上述のようにカットオフ波長は光ファイバの使用長さと波長帯によって設定されるため、一概にａ₁の数値範囲を示すことはできないが、通常、ａ₁は５〜２０μｍの範囲から選択される。
クラッド１５の外径は通常約１２５μｍとされる。
また、Δ₁₁は０．３％以下、好ましくは０．２６％以下、Δ₁₂が−０．０５〜０−０．１５％であると好ましい。
Δ₁₁が０．３％をこえると有効コア断面積を拡大することが困難となる。また、Δ₁₂が−０．０５％よりも大きくなると（Δ₁₂の絶対値が小さくなると）曲げ損失が大きくなり、Δ₁₂が−０．１５％よりも小さくなると（Δ₁₂の絶対値が大きくなると）有効コア断面積が小さくなる傾向がある。
【００３４】
さらには、波長分散が＋１９〜＋２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが＋０．０６５ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であると好ましい。
なお、中心コア部１１は好ましくはゲルマニウム添加石英ガラス、中間部１２は好ましくはフッ素添加石英ガラス、クラッド１５は好ましくは純粋石英ガラスまたはフッ素添加石英ガラスから構成されている。
このシングルモード光ファイバも上述の分散補償光ファイバと同様に、一般的な製造方法によって製造することができる。
【００３５】
このシングルモード光ファイバと本発明の分散補償光ファイバとを組合わせることにより、低非線形で低損失であり、波長分散が小さく分散スロープも低い光ファイバ伝送路を構築することができる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
【００３７】
（実施例１、比較例）
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法によってファイバ母材を製造し、線引きして９種類（Ａ〜Ｈ：実施例、Ｉ：比較例）の分散補償光ファイバを製造した。
これらの分散補償光ファイバは図２に示した屈折率プロファイルを備え、それぞれの分散補償光ファイバにおいて、Δ₁、Δ₂、Δ₃、ｂ／ａ、ｃ／ａは表１の値になるようにした。
また、中心コア部１とリングコア部３はゲルマニウム添加石英ガラス、中間部２はフッ素添加石英ガラス、クラッド５はフッ素を添加した石英ガラスから形成した。クラッド５のフッ素濃度は純粋石英ガラスの屈折率を基準にして比屈折率差が０．１％となるようにした。
線引きの条件は線引き速度３００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力２５０ｇ、加熱温度２０００℃とした。
【００３８】
しかし、実施例であるＡ〜Ｈの分散補償光ファイバについては問題なく線引きを行うことができたが、比較例であるΔ₁が大きいＩの分散補償光ファイバについては、損失が高くなっため、線引きの条件を線引き速度３００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力３５０ｇ、加熱温度１９００℃とした。しかし、機械的な強度に問題があった。
これらの分散補償光ファイバの光学特性を表１、表２にあわせて示した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
Ａ〜Ｈの分散補償光ファイバの伝送損失は０．２５〜０．３０ｄＢ／ｋｍと低損失でありＡｅｆｆも２０μｍ²以上と大きく、大容量伝送、長距離伝送に適したものであった。
一方、Ｉの分散補償光ファイバは機械的強度に問題が生じるレベルで線引きしても、伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍであり、大きかった。また、有効コア断面積も小さかった。
なお、カットオフ波長は２ｍ法による値であり、いずれも通常使用される長尺の状態ではシングルモード伝搬を保証することができる値が得られた。
【００４２】
（実施例２）
前段に以下のシングルモード光ファイバ３０ｋｍを配置し、後段に実施例１で製造したＡの分散補償光ファイバを１１．６ｋｍ接続して光ファイバ伝送路を構築した。
すなわち、シングルモード光ファイバは、ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法などの公知の方法により製造したファイバ母材を線引きして製造したものを用いた。
このシングルモード光ファイバは、図１に示した屈折率プロファイルを有し、中心コアはゲルマニウム添加石英ガラスから構成し、中間部はフツ素添加石英ガラス、クラツドは純粋石英から構成した。
また、Δ₁₁、Δ₁₂はそれぞれ０．２４％と−０．０５％、ａ、ｂはそれぞれ６．６μｍ、２６．５μｍ、クラツド外径は１２５μｍとした。
表３にこのシングルモード光ファイバの特性を示した。
【００４３】
【表３】

【００４４】
光ファイバ伝送路全体について、波長分散は波長１．５５μｍにおいて零であった。また、１．５３〜１．６３μｍの範囲において、分散スロープは０．１ｐｓ／ｎｍ²／ｋｍ以下であり、分散スロープの補償率はほぼ１００％であった。この光ファイバ伝送路は、前段のシングルモード光ファイバの有効コア断面積が大きいため、低非線形であり、かつ分散補償光ファイバの作用によって、波長分散、分散スロープが小さく、良好な伝送特性が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の分散補償光ファイバにおいては、コアの最も高い屈折率を備えた層の比屈折率差が小さいため、従来よりも低張力で紡糸して低損失のものを得ることができる。また、有効コア断面積を拡大して非線形効果の発生を抑制することができる。
また、本発明の分散補償光ファイバは、シングルモード光ファイバと組み合わせて、波長多重伝送、長距離伝送などに適した光ファイバ伝送路を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分散補償光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示したグラフである。
【図２】分散補償光ファイバの屈折率プロファイルの他の例を示したグラフであって、本発明の分散補償光ファイバに適用するものである。
【図３】図１に示した屈折率プロファイルにおいて、波長分散、分散スロープの関係の一例を示したグラフである。
【符号の説明】
１…中心コア部、２…中間部、３…リングコア部、４…コア、５…クラッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-loss dispersion-compensating optical fiber.
[0002]
[Prior art]
A transmission mode single-mode optical fiber at a wavelength selected from a wavelength range of 1.53 to 1.63 μm, and a dispersion-compensating optical fiber having a chromatic dispersion and dispersion slope having a different sign from the chromatic dispersion and dispersion slope thereof Combined optical fiber transmission lines have been developed. This optical fiber transmission line has a small wavelength dispersion and a flat dispersion slope, and is suitable for long-distance transmission and wavelength multiplexing transmission. The single mode optical fiber has a zero dispersion wavelength shorter than the used wavelength band, such as a 1.3 μm single mode optical fiber. In this used wavelength band, a relatively large positive chromatic dispersion and positive wavelength are obtained. It has a dispersion slope.
[0003]
FIG. 1 shows a refractive index profile of an example of a dispersion compensating optical fiber. The dispersion compensating optical fiber includes a core 14 and a clad 15 provided on the outer periphery thereof. The core 14 includes a central core portion 11 having a higher refractive index than the clad 15 and an intermediate portion 12 provided on the outer periphery thereof and having a lower refractive index than the clad 15.
In the figure, a ₁ is the radius of the central core portion 11, b ₁ is the radius of the intermediate portion 12 (the radius of the core 14), and Δ ₁₁ and Δ ₁₂ are when the refractive index of the cladding 15 is the reference (zero), respectively. It is the relative refractive index difference of the central core portion 11 and the relative refractive index difference of the intermediate portion 12. That, delta ₁₁ is a positive value, delta ₁₂ takes a negative value.
[0004]
FIG. 2 shows a refractive index profile of another example of the dispersion compensating optical fiber. This dispersion compensating optical fiber includes a core 4 and a clad 5 provided on the outer periphery thereof. The core 4 includes a central core portion 1 having a higher refractive index than the clad 5, an intermediate portion 2 having a lower refractive index than the clad 5 provided on the outer periphery thereof, and an outer peripheral shape thereof. The ring core portion 3 having a higher refractive index than the cladding 5 is provided.
In the figure, a is the radius of the central core portion 1, b is the radius of the intermediate portion 2, c is the radius of the ring core portion 3 (the radius of the core 4), Δ ₁ , Δ ₂ , and Δ ₃ are the refractive indexes of the cladding 5. Are the relative refractive index difference of the central core portion 1 and the relative refractive index difference of the intermediate portion 2, and the relative refractive index difference of the ring core portion 3. That is, Δ ₁ and Δ ₃ are positive values, and Δ ₂ is a negative value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 3 shows a refractive index profile shown in FIG. 1, in which Δ ₁₁ is fixed at 2.3% and Δ ₁₂ is fixed at −0.4% at a used wavelength of 1.55 μm, and b ₁ and b ₁ / a ₁ are set as follows. 6 is a graph showing the relationship between chromatic dispersion and dispersion slope when changed.
[0006]
All Δ ₁₁ is 2.3%. The straight line S shown in the graph indicates the chromatic dispersion and dispersion when the dispersion compensating optical fiber can compensate 100% of both the chromatic dispersion and the dispersion slope of the single mode optical fiber for 1.3 μm at the used wavelength of 1.55 μm. The relationship with the slope is shown, and the closer to the straight line S, the more ideal compensation action can be obtained.
[0007]
In this graph, the points when the b ₁ value is changed at intervals of 0.1 μm with the b ₁ / a ₁ ratio being constant are summarized for each b ₁ / a ₁ value. For each b ₁ / a ₁ , the range in which b ₁ is changed is as follows.
When b ₁ / a ₁ = 2.5, b ₁ = 2.4 to 3.1 μm,
When b ₁ / a ₁ = 3.0, b ₁ = 3.0 to 3.7 μm,
When b ₁ / a ₁ = 3.5, b ₁ = 3.5 to 4.2 μm,
When b ₁ / a ₁ = 4.0, b ₁ = 4.0 to 4.7 μm,
When b ₁ / a ₁ = 4.5, b ₁ = 4.6 to 5.3 μm,
[0008]
the value of b ₁ tends to absolute value of the chromatic dispersion increases as decreases, the curve of each of these b ₁ / a ₁ value, the most absolute value of chromatic dispersion is large range of b ₁ The lower limit value is set, and the one with the smallest absolute value of chromatic dispersion has the upper limit value in the range of b ₁ .
[0009]
From this graph, for example, when b ₁ / a ₁ is 4.0 to 4.5, the chromatic dispersion is −100 to −120 ps / nm / km and the dispersion slope is −0.3 ps when b ₁ is around 4 μm. / Nm ² / km or so. Such characteristics are favorable as a dispersion compensating optical fiber that compensates a single mode optical fiber for 1.3 μm, for example.
[0010]
However, when Δ ₁₁ exceeds 2% as in this example, the amount of dopant added to the central core portion 1 to adjust the refractive index increases.
Usually, the core 14 is made of quartz glass to which a dopant for adjusting the refractive index is added, while the cladding 15 is made of pure quartz glass. In addition, the glass transition point of the quartz glass decreases in proportion to the amount of dopant added. Accordingly, when the amount of dopant added increases, the difference in viscosity between the core 14 and the clad 15 increases when the fiber preform is heated and melted to draw the optical fiber. There is a problem that the speed is limited and a low-loss dispersion-compensating optical fiber cannot be obtained.
Further, when Δ ₁₁ is large, the effective core area tends to be small. If the effective core cross-sectional area is small, nonlinear effects are likely to occur, and transmission characteristics deteriorate.
[0011]
However, in the conventional dispersion compensating optical fiber, to achieve the compensation effect of the chromatic dispersion and dispersion slope, and delta ₁₁ that is small is not obtained, there is a problem manufacturability, low loss, in such nonlinearity It was.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a dispersion-compensating optical fiber having a large effective core area and a low loss.
It is another object of the present invention to provide a dispersion compensating optical fiber having a small difference in viscosity between the core and the clad during drawing.
Specifically, it is an object to provide a dispersion-compensating optical fiber in which the relative refractive index difference of the highest core layer when the cladding is used as a reference is relatively low, and the amount of dopant added to this layer can be reduced. And
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first invention of the present invention is a dispersion compensating optical fiber characterized by satisfying the following conditions (1) to (8).
(1) A core and a clad provided on the outer periphery thereof are provided, and the core is refracted more than the central core portion having a higher refractive index than the clad and the clad provided on the outer periphery of the central core portion. The refractive index profile includes an intermediate portion having a low refractive index and a ring core portion having a higher refractive index than that of the clad provided on the outer periphery of the intermediate core portion.
(2) The (radius, relative refractive index difference based on the cladding) of the central core portion, the intermediate portion, and the ring core portion are respectively (a, Δ1), (b, Δ2), (c, Δ3). ), Δ1 is 0.9 to 1.5%, Δ2 is −0.30 to −0.45%, Δ3 is 0.2 to 1.2%, and b / a is 2.0 to 3.%. 5, c / a is 3.0-5.0.
(3) In the use wavelength band selected from 1.53 μm to 1.63 μm, the effective core area is 20 μm ² or more.
(4) The bending loss is 40 dB / m or less in the wavelength band used.
(5) In the wavelength band used, chromatic dispersion is −65 to −45 ps / nm / km.
(6) In the use wavelength band, it has a cut-off wavelength that can substantially propagate in a single mode.
(7) The dispersion slope when the single-mode optical fiber is compensated with a length capable of compensating the chromatic dispersion of the single-mode optical fiber for 1.3 μm having a zero-dispersion wavelength shorter than the used wavelength band to zero. The compensation rate is 80 to 120%.
(8) The clad is made of quartz glass to which a dopant is added.
A second invention is the dispersion compensating optical fiber according to the first invention, wherein a is 1.66 to 1.94 μm.
A third invention is the dispersion compensating optical fiber according to the first or second invention, wherein a dopant is added to each layer constituting the refractive index profile.
A fourth invention is the dispersion compensating optical fiber according to any one of the first to third inventions, wherein a transmission loss is 0.3 dB / km or less in the used wavelength band.
5th invention combined the single mode optical fiber and the dispersion compensation optical fiber of the said any one of the said 1st-4th invention which compensates the chromatic dispersion and dispersion slope of this single mode optical fiber, It is characterized by the above-mentioned. This is an optical fiber transmission line.
A sixth invention is an optical fiber transmission line according to the fifth invention, wherein the single mode optical fiber satisfies the following conditions (9) to (10): .
(9) a core and a clad provided on the outer periphery thereof, wherein the core is a central core part, an intermediate part having a lower refractive index than the central core part provided on the outer periphery, and the intermediate And a clad having a refractive index higher than the intermediate portion provided on the outer periphery of the portion and lower than that of the central core portion.
(10) In the wavelength band of use of the dispersion compensating optical fiber, the effective core area is 120 μm ² or more, and in the wavelength band of use, it has a cutoff wavelength that can substantially propagate in a single mode.
A seventh invention is a dispersion compensating optical fiber manufacturing method, characterized in that the dispersion compensating optical fiber is manufactured so as to satisfy the conditions of the dispersion compensating optical fiber according to any one of the first to fourth inventions.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The dispersion compensating optical fiber of the present invention has a refractive index profile similar to that shown in FIG. In the dispersion compensating optical fiber of the present invention, a shown in FIG. 2 is set to 1.66 to 1.94 μm. If a is too small, the bending loss increases, and if a is too large, the effective core cross-sectional area decreases or the cutoff wavelength increases, and desired characteristics cannot be obtained.
[0015]
Further, Δ ₁ is preferably 0.9 to 1.5%. If it is less than 0.9%, desired wavelength dispersion and dispersion slope may not be obtained. If it exceeds 1.5%, the amount of dopant added to the central core portion 1 increases, and transmission loss increases. In addition, since the effective core area is reduced, nonlinear effects are likely to occur. Δ ₂ is −0.30 to −0.45%, preferably −0.35 to −0.45%. If it is less than −0.45%, the transmission loss tends to deteriorate, and if it exceeds −0.30%, the dispersion slope compensation rate deteriorates.
Δ ₃ is set to 0.2 to 1.2%. If it is less than 0.2%, the effective core cross-sectional area becomes small, so that a nonlinear effect is likely to occur. If it exceeds 1.2%, the cutoff wavelength becomes long, and desired characteristics cannot be obtained.
Furthermore, if the b / a is 2.0 to less than 2.0, which is 2.0 to 3.5, the dispersion slope compensation rate deteriorates, and if it exceeds 3.5, the bending loss deteriorates.
Moreover, c / a shall be 3.0-5.0. If it is less than 3.0, the effective core area becomes small, and nonlinear effects are likely to occur. If it exceeds 5.0, the cutoff wavelength becomes long, and desired characteristics cannot be obtained.
The outer diameter of the cladding 5 (the outer diameter of the dispersion compensating optical fiber) is not particularly limited, but is usually about 125 μm.
[0016]
In the present invention, even if Δ ₁ is in a relatively small range as described above, the following preferable characteristics can be realized by an appropriate combination with a plurality of other structural parameters.
Even if all of these numerical ranges are satisfied, a dispersion compensating optical fiber having the following characteristics cannot always be obtained. By selecting an appropriate combination of a plurality of structural parameters, a dispersion compensating optical fiber having the following characteristics can be obtained.
Therefore, it is difficult to specify the dispersion compensating optical fiber of the present invention only by the numerical ranges of the refractive index profile and the structural parameter. In addition to these configurations, the dispersion compensating optical fiber is specified by the following characteristic values.
Thus, a dispersion-compensating optical fiber having a small Δ ₁ , excellent chromatic dispersion and dispersion slope compensation effects, and an expanded effective core area in order to suppress nonlinear effects has not been obtained in the past. .
[0017]
The used wavelength band in the present invention refers to a wavelength band selected from 1.53 μm to 1.63 μm. The bandwidth of the used wavelength band can be appropriately selected as necessary, and may be substantially one wavelength. In addition, a relatively wide wavelength band is selected in wavelength multiplexing transmission and the like, for example, 1.53 to 1.57 μm band (so-called C band band), 1.57 to 1.63 μm band (so-called L band band), etc. You can choose.
[0018]
The dispersion compensating optical fiber of the present invention has an effective core area of 20 μm ² or more, preferably 26 μm ² or more in the selected use wavelength band. Since Δ ₁ is small, such a large effective core area can be realized. Although an upper limit is not specifically limited, A thing below 30 micrometers ² can be manufactured substantially. If it is less than 20 μm ² , the nonlinear effect cannot be suppressed, which is disadvantageous.
The effective core area (Aeff) is defined by the following equation.
[0019]
[Expression 1]

[0020]
Further, the smaller the bending loss, the better. However, the dispersion compensating optical fiber of the present invention has a wavelength of 40 dB / m or less, preferably 20 dB / m or less, in the selected use wavelength band. By setting it to 40 dB / m or less, transmission loss is hardly deteriorated by a slight stress applied during cable formation or laying, and stable characteristics can be obtained.
The bending loss is a value under the condition that the bending diameter (2R) is 20 mm.
[0021]
Furthermore, the dispersion compensating optical fiber of the present invention has a chromatic dispersion of −65 to −45 ps / nm / km in the selected use wavelength band.
In such a range, it has a zero dispersion wavelength shorter than the used wavelength band represented by a single-mode optical fiber for 1.3 μm, and has a relatively large positive wavelength dispersion in this used wavelength band. The chromatic dispersion of a single mode optical fiber can be compensated by a dispersion compensating optical fiber having a relatively short length.
[0022]
The dispersion compensating optical fiber of the present invention needs to be a single mode optical fiber. That is, it must have a cutoff wavelength that can maintain single mode propagation in actual use. The cut-off wavelength is usually a value measured by the so-called 2m method. However, in an actual long use state, single mode propagation is performed even if the cut-off wavelength of the 2m method is longer than the shortest wavelength in the use wavelength band. be able to.
Therefore, an appropriate upper limit value is set for the cut-off wavelength depending on the used wavelength band and the used length, and the dispersion compensating optical fiber is designed so as to realize a value that does not exceed the upper limit value.
[0023]
Further, the dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber of the present invention is a dispersion slope compensation when a dispersion compensating optical fiber having a length capable of compensating the chromatic dispersion of the single mode optical fiber compensated by the dispersion compensating optical fiber to zero is used. The rate is 80-120%. Outside this range, dispersion slope compensation becomes insufficient, which may cause problems in wavelength division multiplexing.
[0024]
The compensation rate of this dispersion slope is obtained as follows.
In the wavelength band to be used, the absolute values of chromatic dispersion and dispersion slope per unit length of the single mode optical fiber are d1 (ps / nm / km) and s1 (ps / nm ² / km), respectively. The absolute values of the chromatic dispersion and dispersion slope per length are d2 (ps / nm / km) and s2 (ps / nm ² / km), respectively.
The chromatic dispersion and dispersion slope of the single mode optical fiber are usually positive values. The chromatic dispersion and dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber of the present invention are usually negative values.
[0025]
First, the length of a dispersion-compensating optical fiber that can compensate for the chromatic dispersion of a unit-length single mode optical fiber to zero is represented by d1 / d2.
The dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber at this length is d1 / d2 * s2. The compensation rate of the dispersion slope of the single mode optical fiber per unit length by the dispersion compensating optical fiber of this length is (d1 / d2 * s2) / s1 * 100.
[0026]
Thus, the compensation rate of the dispersion slope varies depending on the chromatic dispersion and dispersion slope of the single-mode optical fiber to be compensated in the used wavelength band, and the chromatic dispersion and dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber itself. It is necessary to design a dispersion compensating optical fiber according to the band and the single mode optical fiber.
In the dispersion-compensating optical fiber of the present invention, a zero dispersion wavelength shorter than the above-described use wavelength band represented by a single-mode optical fiber for 1.3 μm is obtained by an appropriate combination of structural parameters selected from the above-described numerical range. The dispersion slope of the single-mode optical fiber having the above can be sufficiently compensated within the range of the compensation rate of this dispersion slope.
For example, the negative dispersion slope of the dispersion compensating optical fiber can be arbitrarily set within the range of −0.13 to −0.27 ps / nm ² / km.
[0027]
In the refractive index profile shown in FIG. 2, it is preferable that a dopant is added to each layer. In particular, the clad 5 is often made of pure silica glass as described above. In order to obtain a low-loss dispersion-compensating optical fiber by reducing the difference in viscosity with the core 4 during drawing and increasing the drawing speed. Is effective when a dopant is added to the clad 5.
That is, the central core portion 1 and the ring core portion 3 are preferably made of germanium-added quartz glass, the intermediate portion 2 is preferably made of fluorine-added quartz glass, and the cladding 5 is made of quartz glass to which a small amount of fluorine is added.
In addition, in the addition of fluorine to the clad 5, for example, if the addition amount is adjusted so that the relative refractive index difference with respect to pure quartz is about −0.1 to −0.4%, a sufficient effect can be obtained. Can do.
[0028]
The dispersion compensating optical fiber can be manufactured using a known method such as a VAD method, an MCVD method, or a PCVD method.
Thus, since the dispersion compensating optical fiber of the present invention has a small Δ ₁ , the difference in viscosity between the core 4 and the clad 5 during drawing is small, and even if the drawing speed is higher than that of the conventional dispersion compensating optical fiber, the dispersion is reduced. The mechanical strength of the compensating optical fiber is unlikely to decrease. Therefore, it is possible to obtain a low loss by spinning at a higher speed than conventional. In addition, the effective core area can be increased to suppress the occurrence of nonlinear effects.
[0029]
Further, the dispersion compensating optical fiber of the present invention can be combined with a single mode optical fiber to construct an optical fiber transmission line suitable for wavelength multiplexing transmission, long distance transmission, and the like.
Appropriate values are set for the lengths of the dispersion compensating optical fiber and the single mode optical fiber used in the optical fiber transmission line depending on the characteristics and design conditions of each fiber.
Normally, a single mode optical fiber is disposed at the front stage, and a dispersion compensating optical fiber is disposed at the rear stage to compensate for the chromatic dispersion and dispersion slope accumulated by propagating the single mode optical fiber.
[0030]
The single mode optical fiber to be combined may be a single mode optical fiber for 1.3 μm as described above. However, the single mode optical fiber has a zero dispersion wavelength shorter than the used wavelength band, and has positive chromatic dispersion and positive wavelength in the used wavelength band. There is no particular limitation as long as the dispersion slope is provided.
[0031]
For example, the following single mode optical fiber is preferably used.
That is, it has a refractive index profile similar to that shown in FIG. 1 and includes a core 14 and a cladding 15 provided on the outer periphery thereof, and the core 14 is provided on the central core portion 11 and the outer periphery thereof. An intermediate portion 12 having a lower refractive index than the central core portion 11 and a refractive index higher than the intermediate portion 12 provided on the outer periphery of the intermediate portion 12 and lower than the central core portion 11. A single-mode optical fiber having an effective core area of 120 μm ² or more and a cutoff wavelength capable of substantially single-mode propagation in the wavelength band to be used.
[0032]
When the effective core area is 120 μm ² or more, nonlinear effects are less likely to occur, resulting in low loss, and characteristics suitable particularly for long-distance wavelength multiplex transmission can be obtained.
The cutoff wavelength is a condition for a single mode optical fiber.
[0033]
Also in this single mode optical fiber, by selecting and combining appropriate values of a ₁ , b ₁ , Δ ₁₁ , and Δ ₁₂ , single mode light having the above-mentioned effective core area condition and cutoff wavelength condition can be obtained. A fiber can be obtained.
b ₁ / a ₁ is selected from the range of, for example 3.0 to 5.0. If it is less than 3.0, the electromagnetic field of light tends to reach the clad 15 beyond the intermediate portion 12, so that bending loss tends to increase. On the other hand, if the value exceeds 5.0, the effect of providing the intermediate portion 12 is reduced, and the confinement of the electromagnetic field of light to the core becomes too strong, so that the effect of expanding the effective core area tends to decrease.
Further, the cutoff wavelength can be shifted to the long wavelength side by increasing the value of a ₁ . As described above, the cutoff wavelength is set depending on the length of use of the optical fiber and the wavelength band. Therefore, the numerical value range of a ₁ cannot be generally indicated, but a ₁ is usually selected from the range of 5 to 20 μm. .
The outer diameter of the clad 15 is normally about 125 μm.
Further, Δ ₁₁ is 0.3% or less, preferably 0.26% or less, and Δ ₁₂ is preferably -0.05 to 0-0.15%.
Delta ₁₁ is difficult to enlarge the effective core area exceeds 0.3%. Further, when Δ ₁₂ is larger than −0.05% (when the absolute value of Δ ₁₂ is smaller), the bending loss is larger, and when Δ ₁₂ is smaller than −0.15% (the absolute value of Δ ₁₂ is larger). The effective core area tends to be small.
[0034]
Furthermore, it is preferable that the chromatic dispersion is +19 to +22 ps / nm / km, the dispersion slope is +0.065 ps / nm ² / km or less, and the bending loss is 10 dB / m or less.
The central core portion 11 is preferably made of germanium-added quartz glass, the intermediate portion 12 is preferably made of fluorine-added quartz glass, and the cladding 15 is preferably made of pure quartz glass or fluorine-added quartz glass.
This single mode optical fiber can also be manufactured by a general manufacturing method, similarly to the dispersion compensating optical fiber described above.
[0035]
By combining this single mode optical fiber and the dispersion compensating optical fiber of the present invention, it is possible to construct an optical fiber transmission line that has low nonlinearity, low loss, low chromatic dispersion, and low dispersion slope.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
[0037]
(Example 1, comparative example)
A fiber preform was manufactured by a known method such as a VAD method, an MCVD method, or a PCVD method, and nine types (A to H: Examples, I: Comparative Examples) of dispersion compensating optical fibers were manufactured by drawing.
These dispersion compensating optical fibers have the refractive index profile shown in FIG. 2, and Δ ₁ , Δ ₂ , Δ ₃ , b / a, and c / a are the values shown in Table 1 in each dispersion compensating optical fiber. I made it.
Further, the central core portion 1 and the ring core portion 3 are formed of germanium-added quartz glass, the intermediate portion 2 is formed of fluorine-added quartz glass, and the cladding 5 is formed of fluorine-added quartz glass. The fluorine concentration of the clad 5 was set so that the relative refractive index difference was 0.1% based on the refractive index of pure silica glass.
The drawing conditions were a drawing speed of 300 m / min, a drawing tension of 250 g, and a heating temperature of 2000 ° C.
[0038]
However, although the drawing was able to be performed without any problem with respect to the dispersion compensating optical fibers of A to H as the examples, the loss was high with respect to the dispersion compensating optical fiber with a large Δ _{1 as the} comparative example. The drawing conditions were a drawing speed of 300 m / min, a drawing tension of 350 g, and a heating temperature of 1900 ° C. However, there was a problem with mechanical strength.
The optical characteristics of these dispersion compensating optical fibers are shown in Tables 1 and 2.
[0039]
[Table 1]

[0040]
[Table 2]

[0041]
The transmission loss of the dispersion compensating optical fibers of A to H is as low as 0.25 to 0.30 dB / km, and Aeff is as large as 20 μm ² or more, which is suitable for large capacity transmission and long distance transmission.
On the other hand, even when the dispersion compensation optical fiber of I was drawn at a level causing a problem in mechanical strength, the transmission loss was 0.40 dB / km, which was large. The effective core area was also small.
Note that the cutoff wavelength is a value obtained by the 2m method, and in both cases, a value that can guarantee single mode propagation was obtained in the long state that is normally used.
[0042]
(Example 2)
The following single-mode optical fiber 30 km was disposed in the front stage, and the dispersion compensating optical fiber A manufactured in Example 1 was connected 11.6 km in the subsequent stage to construct an optical fiber transmission line.
That is, the single mode optical fiber was manufactured by drawing a fiber preform manufactured by a known method such as the VAD method or the MCVD method.
This single mode optical fiber has the refractive index profile shown in FIG. 1, the central core is made of germanium-doped quartz glass, the middle portion is made of fluorine-doped quartz glass, and the cladding is made of pure quartz.
Δ ₁₁ and Δ ₁₂ were 0.24% and −0.05%, a and b were 6.6 μm and 26.5 μm, respectively, and the cladding outer diameter was 125 μm.
Table 3 shows the characteristics of this single mode optical fiber.
[0043]
[Table 3]

[0044]
For the entire optical fiber transmission line, the chromatic dispersion was zero at a wavelength of 1.55 μm. Further, in the range of 1.53 to 1.63 μm, the dispersion slope was 0.1 ps / nm ² / km or less, and the dispersion slope compensation rate was almost 100%. This optical fiber transmission line is of low nonlinearity due to the large effective core area of the single-mode optical fiber in the previous stage, and has a small chromatic dispersion and dispersion slope due to the action of the dispersion compensating optical fiber, thus obtaining good transmission characteristics. It was.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, in the dispersion-compensating optical fiber of the present invention, since the relative refractive index difference of the layer having the highest refractive index of the core is small, spinning with a lower tension than before can obtain a low-loss one. Can do. In addition, the effective core area can be increased to suppress the occurrence of nonlinear effects.
Further, the dispersion compensating optical fiber of the present invention can be combined with a single mode optical fiber to construct an optical fiber transmission line suitable for wavelength multiplexing transmission, long distance transmission, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing an example of a refractive index profile of a dispersion compensating optical fiber.
FIG. 2 is a graph showing another example of the refractive index profile of the dispersion compensating optical fiber, which is applied to the dispersion compensating optical fiber of the present invention.
3 is a graph showing an example of the relationship between chromatic dispersion and dispersion slope in the refractive index profile shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Center core part, 2 ... Middle part, 3 ... Ring core part, 4 ... Core, 5 ... Cladding.

Claims

以下の（１）〜（８）の条件を満足することを特徴とする分散補償光ファイバ。
（１）コアとその外周上に設けられたクラッドとを備え、該コアが、該クラッドよりも屈折率が高い中心コア部と、該中心コア部の外周上に設けられた該クラッドよりも屈折率が低い中間部と、該中間コア部の外周上に設けられた該クラッドよりも屈折率が高いリングコア部と、からなる屈折率プロファイルを有している。
（２）前記中心コア部、前記中間部、および前記リングコア部の、（半径、クラッドを基準にした比屈折率差）を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、（ｃ、Δ３）としたとき、Δ１が０．９〜１．５％、Δ２が−０．３０〜−０．４５％、Δ３が０．２〜１．２％、ｂ／ａが２．０〜３．５、ｃ／ａが３．０〜５．０である。
（３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用波長帯において、有効コア断面積が２０μｍ^２以上である。
（４）前記使用波長帯において、曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下である。
（５）前記使用波長帯において、波長分散が−６５〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
（６）前記使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。
（７）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有する１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、当該シングルモード光ファイバを補償したときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。
（８）前記クラッドが、ドーパントを添加した石英ガラスからなる。A dispersion-compensating optical fiber that satisfies the following conditions (1) to (8):
(1) A core and a clad provided on the outer periphery thereof are provided, and the core is refracted more than the central core portion having a higher refractive index than the clad and the clad provided on the outer periphery of the central core portion. The refractive index profile includes an intermediate portion having a low refractive index and a ring core portion having a higher refractive index than that of the clad provided on the outer periphery of the intermediate core portion.
(2) The (radius, relative refractive index difference based on the cladding) of the central core portion, the intermediate portion, and the ring core portion are respectively (a, Δ1), (b, Δ2), (c, Δ3). ), Δ1 is 0.9 to 1.5%, Δ2 is −0.30 to −0.45%, Δ3 is 0.2 to 1.2%, and b / a is 2.0 to 3.%. 5, c / a is 3.0-5.0.
(3) In the use wavelength band selected from 1.53 μm to 1.63 μm, the effective core area is 20 μm ² or more.
(4) The bending loss is 40 dB / m or less in the wavelength band used.
(5) In the wavelength band used, chromatic dispersion is −65 to −45 ps / nm / km.
(6) In the use wavelength band, it has a cut-off wavelength that can substantially propagate in a single mode.
(7) The dispersion slope when the single-mode optical fiber is compensated with a length capable of compensating the chromatic dispersion of the single-mode optical fiber for 1.3 μm having a zero-dispersion wavelength shorter than the used wavelength band to zero. The compensation rate is 80 to 120%.
(8) The clad is made of quartz glass to which a dopant is added.

請求項１に記載の分散補償光ファイバにおいて、ａが１．６６〜１．９４μｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。 2. The dispersion compensating optical fiber according to claim 1, wherein a is 1.66 to 1.94 [mu] m.

請求項１又は２に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記屈折率プロファイルを構成する各層にドーパントが添加されていることを特徴とする分散補償光ファイバ。 3. The dispersion compensating optical fiber according to claim 1, wherein a dopant is added to each layer constituting the refractive index profile.

前記使用波長帯において、伝送損失が０．３ｄＢ／ｋｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の分散補償光ファイバ。 The dispersion-compensating optical fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein a transmission loss is 0.3 dB / km or less in the used wavelength band.

シングルモード光ファイバと、該シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを補償する請求項１〜４のいずれか１項に記載の分散補償光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする光ファイバ伝送路。 An optical fiber transmission line comprising a combination of a single mode optical fiber and the dispersion compensating optical fiber according to any one of claims 1 to 4, which compensates for chromatic dispersion and dispersion slope of the single mode optical fiber. .

請求項５に記載の光ファイバ伝送路において、前記シングルモード光ファイバが、以下の（９）〜（１０）の条件を満足することを特徴とする光ファイバ伝送路。
（９）コアとその外周上に設けられたクラッドとを備え、該コアが中心コア部と、その外周上に設けられた該中心コア部よりも低い屈折率を備えた中間部と、該中間部の外周上に設けられた該中間部よりも高く、前記中心コア部よりも低い屈折率を備えたクラッドとを有する。
（１０）前記分散補償光ファイバの使用波長帯において、有効コア断面積が１２０μｍ^２以上であり、かつ当該使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。6. The optical fiber transmission line according to claim 5, wherein the single mode optical fiber satisfies the following conditions (9) to (10).
(9) a core and a clad provided on the outer periphery thereof, wherein the core is a central core part, an intermediate part having a lower refractive index than the central core part provided on the outer periphery, and the intermediate And a clad having a refractive index higher than that of the intermediate portion and lower than that of the central core portion.
(10) In the wavelength band of use of the dispersion compensating optical fiber, the effective core area is 120 μm ² or more, and in the wavelength band of use, it has a cutoff wavelength that can substantially propagate in a single mode.

請求項１〜４のいずれか１項に記載の分散補償光ファイバの条件を満足するように分散補償光ファイバを製造することを特徴とする分散補償光ファイバの製造方法。 A dispersion-compensating optical fiber is manufactured so as to satisfy the condition of the dispersion-compensating optical fiber according to claim 1.