JP4330273B2 - 波長分割多重伝送システム用に使用できる光ファイバ - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバの分野に関し、より詳細には、波長分割多重(WDM)伝送システムで使用するのに役立つ分散シフト光ファイバの分野に関する。
【0002】
「分散シフトファイバ」(DSF、Dispersion−Shifted Fiber)と呼ばれるシングルモード光ファイバは、それらが使用される伝送波長において(その波長は、一般に、シリカの分散がほぼゼロになる1.3μmの波長とは異なる)、伝送された波の波長分散がほぼゼロになるようなものである。すなわち、シリカの非ゼロ波長分散が、ファイバのコアと光クラッドとの間の屈折率差Δnを増大させることによって補償される(したがって「シフト」という用語を使用する)。この屈折率差により、波長分散がゼロになる波長をシフトさせることが可能になる。これは、製造中のファイバにドーパントを挿入することによって得られる。ファイバは、たとえば内付けCVD(MCVD)法によって製造される。MCDV法はそれ自体知られており、本明細書ではさらに詳細には説明しない。「クラッド」と「コア」という用語は、当業者には知られている。通常、「クラッド」は、125μmの直径に延びる部分である。「コア」は、光エネルギーの約70%が伝搬する部分に対応する。
【0003】
当業者によく知られているように、DSFは、一般に「非分散シフトファイバ(NDSF、Non−Dispersion−Shifted Fiber)」と呼ばれる従来のステップインデックスファイバとは異なり、また「分散平坦化ファイバ」とも異なる。分散平坦化ファイバは、1310nmから1550nmの範囲の波長にわたって低い波長分散を有し、一般に当該の範囲で2つの波長分散ゼロを有するようなものである。
【0004】
そのような分散シフトシングルモード光ファイバの多数の屈折率プロファイルが、提案されてきた。屈折率プロファイルは、一般に、ファイバの半径に応じた屈折率の変化を表す曲線によって記述される。通常、x軸は、ファイバの中心までの距離rを示し、y軸は、絶対的な差(Δn)またはパーセンテージの差(%Δ)における、ファイバのクラッドの屈折率に対する差によって規定される屈折率を示す。ファイバの屈折率n1と屈折率ncの間の相対的な差の定義は、次のように書くことができる。
【0005】
%Δ=100・(n1 2−nC 2)/2n1 2
屈折率間の差が小さいとすれば、この相対的な差は、量(n1−nC)/nCにほぼ等しくなる。したがって、近似値%Δ=Δn/nCを用いるのが一般的である。ただし、nCはシリカの屈折率である。
【0006】
したがって、屈折率プロファイルは、ステップ形、台形、または三角形である半径に応じた屈折率の変化を表す曲線について、それぞれ「ステップ形」、「台形」、または「三角形」と言われる。そのような曲線は、一般にファイバの理想または基準プロファイルを表し、ファイバを製造することに関連する制約は、しばしばかなり異なるプロファイルを生じさせる。例として、US−A−5659649には、リング付き台形の基準プロファイルと、ファイバの製造時に得られる異なる基準プロファイルが示されている。
【0007】
そのようなシングルモードファイバはまた、好ましくはケーブル製造者とシステム設計者の両方の要求に対応する特性を有しなければならない。第1に、ケーブル製造者は、良い「ケーブラビリティ」を求める。すなわち、ケーブル製造者は、全くまたはあまり追加の減衰を引き起こさずに、ファイバをケーブル中に入れるのに適したものにすることを望む。その問題の1つの解決策は、ファイバのモード径を減少させることにある。第2に、システム設計者は、大きな有効面積とゼロ分散波長λ0に適した値を望む。さらに、現在、1550nmにおける波長分散がゼロとは異なる分散シフトファイバである、「非ゼロ分散シフトファイバ」(NZ−DSF、Non−Zero Dispersion−Shifted Fiber)に関心が高まっている。
【0008】
特許US−A−5327516には、分散シフト光ファイバが記載されており、当該の波長において浅い波長分散勾配を与えることによって、非線形効果を低減することが提案されている。前記波長における波長分散の値は、一般に1ps/nm・kmから4ps/nm・kmの範囲にある。
【0009】
残念ながら、そのようなファイバには、たとえば四光波混合などかなりの非線形効果がまだある。それが、非線形効果を最小限に抑える分散シフトファイバを有することが望ましいと出願者には思われる理由である。
【0010】
したがって、本発明は、dB/kmでの損失が低く、波長分散勾配が浅く、1550nmにおける波長分散の値が十分に高い、有利な新しいタイプの分散シフトファイバを提案する。そのようなファイバによれば、従来技術のNZ−DSFと比較して非線形効果を最小限に抑えることが可能である。
【0011】
より正確には、本発明は、コアとクラッドとからなる分散シフト光ファイバであって、クラッドの屈折率より低い屈折率をもつ環状部分によって、次にクラッドによって囲まれた方形中心部分からなる形状の屈折率プロファイルを有し、1380nmから1450nmの範囲にある波長の値λ0に対するゼロ波長分散、および8ps/nm・kmから12ps/nm・kmの範囲にある1550nmにおける波長分散を有するファイバを提供する。
【0012】
一実施形態では、ファイバは、1400nmから1440nmの範囲にあり、一般に、好ましくは約1400nmから1420nmの範囲にある波長の値λ0に対して、ゼロ波長分散を有する。
【0013】
ファイバは、約50μm2の有効面積を有することが有利である。
【0014】
一実施形態では、ファイバは、1310nmより短いカットオフ波長を有する。
【0015】
他の実施形態では、ファイバは、1550nmにおいて、7.5μmから8.5μmの範囲にあるモード径を有する。
【0016】
他の実施形態では、ファイバは、1550nmにおいて、9ps/nm・kmから11ps/nm・kmの範囲にあり、一般に、10ps/nm・kmの付近にあることが好ましい波長分散を有する。
【0017】
ファイバは、1550nmにおいて0.06ps/nm2・kmより低い波長分散勾配を有することが好ましい。
【0018】
ファイバは、1550nmにおいて、0.25dB/kmより低い減衰を有することが好ましい。
【0019】
前記方形中心部分は、6×13−3から9×13−3の範囲にある差だけクラッドの屈折率とは異なる屈折率を有することが有利である。
【0020】
前記方形中心部分は、2.8μmから3.2μmの範囲にある半径に延びるのが好ましい。
【0021】
実施形態で、前記環状部分は、−0.3×10−3から−1.3×10−3の範囲にある差だけクラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する。
【0022】
前記環状部分は、前記中心部分の6倍以上の半径に延びることが有利である。
【0023】
本発明は、波長分割多重システムでのそのようなファイバの使用法も提供する。
【0024】
本発明の他の特徴と利点は、本発明のファイバの屈折率プロファイルを示す図である図を参照しながら、例として行う本発明の実施形態についての以下の説明を読めば明らかになる。
【0025】
本発明は、そのようなファイバが、WDM伝送システムに適するという驚くべき観察に基づいている。それは、範囲が、一般に1530nmから1580nmである波長分割多重伝送のために使用される波長範囲で浅い分散勾配を有する。
【0026】
さらに、1400nmから1420nmの付近での波長分散ゼロは、多重の波長範囲での波長分散が、非線形効果を制限するのに、特に、四光波混合を制限するのに、十分であることを保証する。
【0027】
本発明は、このように、クラッドの屈折率より低い屈折率の環状部分によって、そして、次にクラッドによって囲まれた方形中心部分をもつ屈折率プロファイルを有するファイバを、ラインファイバとして使用することを提案する。そのファイバは、多重の範囲で、または1550nmの付近で、0.06ps/nm2・kmより低い、または等しい波長分散勾配dC/dλを有する。さらに、1350nmから1450nmの範囲で、たとえば、λ0が1400nmまたは1420nmの付近で、ファイバの波長分散ゼロは、ファイバが、多重の範囲で高い分散を有することを確かにする。ファイバの有効面積Aeffは、約50μm2、たとえば、40μm2から60μm2の範囲であることが有利である。減衰は、1550nmにおいて、0.25dB/kmより低いことが好ましい。
【0028】
図は、本発明の特性を得るために用いることができる屈折率プロファイルを示す図である。図に示されている屈折率プロファイルは、クラッドの屈折率より高い屈折率の方形中心部分と、前記中心部分の周囲で、クラッドの屈折率より低い屈折率の環状部分とを有するプロファイルである。ファイバの中心からクラッドに向かっていくと、中心部分は、半径a1までほぼ一定な屈折率n1を有する。図の実施形態で、屈折率n1とクラッドの屈折率nCとの差Δn1は、7.5×10−3Δnに等しく、半径a1は、3μmに等しい。6×10−3から9×10−3の範囲にある屈折率の値Δn1が適している。半径a1の値は、何らの問題もなく2.8μmから3.2μmの範囲で変化する。
【0029】
クラッドの屈折率より高い屈折率の中心部分の周囲に、ファイバは、半径a1から半径a2まで、クラッドの屈折率より低い屈折率の環状部分を有する。図の実施形態で、環状部分の屈折率とクラッドの屈折率との間の差Δn2は、−0.8×10−3Δnに等しく、環状部分は、15μmの厚さを超えて延びる。より一般的には、−0.3×10−3から−1.3×10−3の範囲にあるΔn2の値が、適していて、環状部分の外径a2は、コアの中心部分の半径の少なくとも6倍に等しくなるように選択される。すなわち、
a2/a1=6
そのようなプロファイルの実施形態は、1550nmにおいて0.25dB/kmより低い減衰と、1550nmにおいて約8μm、より一般には、7.5μmから8.5μmの範囲にあるモード径W02と、約50μm2の有効面積とを得ることを可能にする。さらに、ファイバは、1310nmより短いカットオフ波長λCを有する。1550nmにおいて波長分散は、8ps/nm・kmから12ps/nm・kmの範囲にある。同じ波長の値について、波長分散勾配は、約0.05ps/nm2・kmから0.06ps/nm2・kmの範囲にある。
【0030】
図でのファイバのプロファイルの正確な特性とは無関係に、これらの値は、本発明のWDM伝送システムに適している。
【0031】
図1に示されているタイプのファイバは、一般に光ファイバを製造するために用いられるMCVDまたは他の技術のような知られている技術を用いて、当業者によって製造される。
【0032】
本来、本発明は、説明し図示した例と実施形態に制限されるものではなく、多数の変形が当業者に利用可能である。したがって、本発明の伝送システムでは、図に示されているファイバと同じ波長分散、λ0、λC、減衰、および分散勾配の値のファイバではあるが、異なる屈折率の数値と半径の数値をもつ同じ外観を有するプロファイルのファイバを使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
Claims (9)
- コアとクラッドとからなる分散シフト光ファイバであって、クラッドの屈折率より低い屈折率をもつ環状部分によって直接囲まれ、次にクラッドによって囲まれた方形中心部分からなる形状の屈折率プロファイルを有し、1380nmから1450nmの範囲にある波長の値λ0に対するゼロ波長分散を有し、前記方形中心部分が、6×10 −3 から9×10 −3 の範囲にある差だけクラッドの屈折率とは異なる屈折率を有し、クラッドの屈折率が、シリカの屈折率であり、前記方形中心部分が、2.8μmから3.2μmの範囲にある半径まで延び、
分散シフト光ファイバが、1550nmにおいて、9ps/nm・kmから11ps/nm・kmの範囲にある波長分散を有し、前記環状部分が、−0.3×10 −3 から−1.3×10 −3 の範囲にある差だけクラッドの屈折率とは異なる屈折率を有することを特徴とするファイバ。 - 1400nmから1440nmの範囲にある波長の値λ0に対してゼロ波長分散を有する請求項1に記載のファイバ。
- 約50μm2の有効面積を有する請求項1または2に記載のファイバ。
- 1310nmより短いカットオフ波長を有する請求項1、2、または3のいずれか一項に記載のファイバ。
- 1550nmにおいて、7.5μmから8.5μmの範囲にあるモード径を有する請求項1から4のいずれか一項に記載のファイバ。
- 1550nmにおいて、0.06ps/nm2・kmより低い波長分散勾配を有する請求項1から5のいずれか一項に記載のファイバ。
- 1550nmにおいて、0.25dB/kmより低い減衰を有する請求項1から5のいずれか一項に記載のファイバ。
- 前記環状部分が、前記中心部分の半径の少なくとも6倍に等しい半径まで延びるような請求項1から7のいずれか一項に記載のファイバ。
- 波長分割多重伝送システムでの請求項1から8のいずれか一項に記載のファイバの使用法。
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