JP5112582B2 - 正の波長分散を備えるｎｚ−ｄｓｆファイバの波長分散補償のためのファイバ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる伝送領域、とりわけ、光ファイバによる伝送システムにおける波長分散および波長分散勾配の補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバについては、一般に、ファイバの半径に屈折率を関係付ける関数のグラフの形状に応じた屈折率分布が定められる。従来の方法では、ファイバの中心までの距離ｒを横座標に、ファイバのクラッドの屈折率との屈折率の差を縦軸に表している。このようにして、それぞれステップ形、台形、または三角形の形状を有するグラフについて、「ステップ形」「台形」、または「三角形」の屈折率分布が定められる。それらの屈折率分布は、一般に、ファイバの設定の屈折率分布または理論的屈折率分布を表わし、ファイバの製造上の制約から、著しく異なる屈折率分布が導かれることもある。
【０００３】
新しい波長多重化の高速伝送ネットワークにおいては、１０Ｇビット／秒以上のビットレートについては、波長分散を管理することが有利である。その目的は、パルスの拡大を制限できるように、多重化の波長のあらゆる値について、リンク上でほぼゼロの累積波長分散を得ることにある。伝送システム全体においては、分散について数１００ｐｓ／ｎｍという累積値は受入れられる。また、システム内で使用される波長の近傍で、波長分散の値がゼロになるのを防ぐことも有利である。こうした値については非線形効果がより大きいものとなる。さらに、多重化チャネル間のひずみを防ぐまたは制限できるように、多重化の範囲で波長分散勾配を制限することも有利である。こうした波長分散と波長分散勾配との補償の問題は、超高速伝送システムにとっては（通常は、チャネルごとのビットレートが、４０Ｇビット／秒以上となるような波長多重化伝送システムにとっては）、とりわけ重大である。この問題は、バンド幅が、３０ｎｍ以上さらには３５ｎｍ以上の値に達するだけに一層深刻である。
【０００４】
従来、光ファイバ伝送システムについては、ラインファイバとして、ステップインデックス形ファイバが使用される。これらファイバは、一般にシングルモードすなわちＳＭＦ（ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ）ファイバと呼ばれ、勧告ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に記載されている。このように、本出願者は、商品番号ＡＳＭＦ２００で、波長分散がなくなる波長λ_０が、１３００ｎｍから１３２０ｎｍの間であり、１２８５ｎｍから１３３０ｎｍでは３．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）、１５５０ｎｍでは１８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）であるような波長分散を有する、ステップインデックス形シングルモードファイバを商品化している。１５５０ｎｍにおける波長分散勾配は、およそ０．０５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）である。従来の伝送システムにおいては、これらファイバは、１５５０ｎｍ前後の波長における信号の伝送用に使用される（Ｃバンド）。
【０００５】
市場ではまた、分散シフトファイバすなわちＤＳＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ）ファイバが販売されている。それらファイバは、シリカの分散がほぼゼロとなる波長１．３μｍとは異なる伝送波長で使用され、それらの波長分散はほぼゼロとなる。すなわち、ゼロでないシリカの波長分散は、ファイバのコアと光学クラッドとの間の屈折率の差Δｎの増大によって補償される。そこから、シフトという用語が使用されている。この屈折率の差によって、波長分散がゼロになる波長をシフトさせることができる。この差は、プリフォームの製造時に、たとえばＭＣＶＤプロセスによって、プリフォーム内にドーパントを導入することによって得られるが、このプロセスはそれ自体良く知られているので、ここでは詳述しない。
【０００６】
使用される波長についてゼロでなく正の波長分散を有する分散シフトファイバは、ＮＺ−ＤＳＦ＋（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｈｉｆｔｅｄ ｆｉｂｅｒｓ）と呼ばれる。それらのファイバは、それらの波長について、通常１５５０ｎｍにおいて１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）未満の小さな波長分散と、０．０４ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）から０．１ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の間の波長分散勾配を有する。このようにして、ＦＲ−Ａ−２ ７９０ １０７は、１０Ｇビット／秒またそれ以上のチャネルごとのビットレートについて、１００ＧＨｚまたはそれ以下のチャネル間の間隔とともに、密な波長における多重化伝送にとりわけ適合するラインファイバを提案している。このファイバは、１５５０ｎｍの波長について、６０μｍ^２以上の有効面積と、６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から１０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の間の波長分散、さらに０．０７ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）未満の波長分散勾配を有する。
【０００７】
ラインファイバとして使用される、ＳＭＦファイバとＮＺ−ＤＳＦファイバにおける波長分散と波長分散勾配を補償するために、短い分散補償ファイバすなわちＤＣＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ）を使用することが知られている。このファイバは、ラインファイバの波長分散および波長分散勾配の符号と反対の符号の、波長分散および波長分散勾配を有する。ＳＭＦラインファイバの一例は、ｌ．Ｇｒｕｎｅｒ−Ｎｉｅｌｓｅｎ等による「Ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ−分散補償ファイバの大量製造」、ＯＦＣ’９８ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＴｕＤ５に記載されている。ＳＭＦファイバに適合する分散補償ファイバの他の例は、ＥＰ−Ａ−０ ９３５ １４６、ＵＳ−Ａ−５ ５６８ ５８３またはＵＳ−Ａ−５ ３６１ ３１９に記載されている。
【０００８】
ＷＯ−Ａ−９９ １３３６６は、「Ｔｒｕｅ Ｗａｖｅ」の商標でＬｕｃｅｎｔ社から市販されているタイプのファイバの波長分散および波長分散勾配を補償するために、補償ケース内で使用されるための、分散補償ファイバを提案している。このファイバは、１．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の間の波長分散と、０．０７ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配を有する。ここで提案されている分散補償ファイバは、実施例においては、１１００ｎｍ未満の理論カットオフ波長について、−２７ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と、−１．２５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配とを有する。
【０００９】
ＥＰ−Ａ−０ ６７４ １９３は、−８５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）までの間の波長分散値を有する、ＳＭＦファイバのための分散補償ファイバを提案する。理論カットオフ波長は、同文献には明示されていない。ファイバの特性の計算は、この理論カットオフ波長が、１１００ｎｍ未満であることを示している。
【００１０】
ＵＳ−Ａ−５ ８３８ ８６７は、分散シフト型のラインファイバの波長分散をラインにおいて、またはケースにおいて補償するための補償分散ファイバを提案している。ここで提案されたファイバの例の１５５０ｎｍにおける波長分散は、−６０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から−２ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の間である。２メートルのファイバで測定されるカットオフ波長は、１０００ｎｍ未満であり、ファイバの特性の計算は、理論カットオフ波長が１１００ｎｍ未満であることを示している。
【００１１】
Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社は、ＳＭＦファイバの波長分散と波長分散勾配を補償することができる、広帯域（帯域Ｃ）型の分散補償モジュールを市販している。これらのモジュール内で使用された波長分散と波長分散勾配との比は、１５５０ｎｍの波長についておよそ２９５ｎｍである。ファイバは、１５５０ｎｍで−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）前後の波長分散と、１８００ｎｍ未満の理論カットオフ波長とを有する。Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社は、さらに、帯域ＣにおけるＮＺ−ＤＳＦファイバのための分散補償モジュールを市販している。これらのモジュールは、「Ｔｒｕｅ Ｗａｖｅ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｌｏｐｅ」タイプのＮＺ−ＤＳＦファイバの波長分散勾配の６５％しか補償しない（１．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）から４ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の間の波長分散、およびおよそ０．０４５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配）。波長分散と波長分散勾配との比の通常の値は、１５５０ｎｍの波長についてはおよそ１５０ｎｍである。ファイバは、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）前後の１５５０ｎｍにおける分散と、１８００ｎｍ未満の理論カットオフ波長を有する。
【００１２】
Ｃｒａｉｇ Ｄ．Ｐｏｏｌｅ等による「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ−ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈｅｒ Ｏｒｄｅｒ Ｍｏｄｅｓ Ｎｅａｒ Ｃｕｔｏｆｆ−近似カットオフ高次元モードを使用する分散補償型光ファイバ」は、カットオフ波長が、使用される波長に近いモードで、分散補償ファイバに光を投射する方法を紹介している。波長分散が、カットオフ波長の近傍では大きいことから、必要な分散補償ファイバの量は、より少なくなる。この方法は、分散補償ファイバの入力におけるモードの変換器を必要とする。この変換器は、光全体が、実際に選択されたモードにおいて伝達されるように、すぐれた効率を有するものでなければならない。
【００１３】
ＵＳ−Ａ−５ ９９９ ６７９は、大きな有効面積と、１９００ｎｍより大きな理論カットオフ波長を有する、分散補償ファイバを提案している。同文献の中で提案されているファイバの２つの例は、１５５０ｎｍにおいて、−２８０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）前後の負の波長分散と、１１６ｎｍまたは２２７ｎｍの値をとる波長分散と波長分散勾配との比を有する。提案されたファイバの有効面積は、１９μｍ^２または２２μｍ^２である。提案された分布は、凹部区間とリングとを備える矩形の屈折率分布である。それら２つの例について、曲げ損失は、非常に大きい（１５５０ｎｍにおける３０ｍｍの半径の１００回の巻線については、およそ０．３ｄＢであり、１５５０ｎｍにおける１０ｍｍの半径の巻線については、およそ６００ｄＢ／ｍである）。さらに、同文献のファイバの偏波分散は、制御するのが難しい。
【００１４】
同文献のファイバが抱える問題は、曲げ損失と偏波分散にある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの問題を解決する。本発明は、ＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバの波長分散および波長分散勾配を補償するために、ラインファイバとして、またはモジュール内で使用することができるファイバを提案する。ファイバは、従来の技術より大きな値の波長分散と減衰との比を有する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
より厳密には、本発明は、１８００ｎｍ以上の理論カットオフ波長と、１５５０ｎｍの波長について、−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上の負の波長分散と、３０ｎｍから５００ｎｍの間の波長分散と波長分散勾配との比を有する光ファイバを提案する。
【００１７】
ファイバは、有利には、以下の１つまたは複数の補足的な特徴を有する。
【００１８】
ファイバが半径１０ｍｍのスリーブに巻き付けられている場合には、１５３０ｎｍから１６２０ｎｍの間の波長について、４００ｄＢ／ｍ未満、好ましくは、１００ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失、
ファイバが半径３０ｍｍのスリーブに１００回巻き付けられている場合には、１５３０ｎｍから１６２０ｎｍの間の波長について、０．０５ｄＢ未満、好ましくは１０^−３ｄＢ未満の曲げ損失、
１５３０ｎｍから１６２０ｎｍの波長については、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下、好ましくは−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下の波長分散と減衰との比、
１５５０ｎｍの波長について、１２μｍ^２以上、好ましくは１５μｍ^２以上、さらには２０μｍ^２以上の有効面積、
１５５０ｎｍの波長について、−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下、好ましくは−５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散、
１５５０ｎｍの波長について、１以下、好ましくは０．５以下のマイクロベンドに対する感度、
３０×１０^−３以下、好ましくは２５×１０^−３以下のクラッドの屈折率とファイバのあらゆる点における屈折率との差、
０．５ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の偏波分散、
１ｄＢ／ｋｍ未満の減衰、
１８５０ｎｍ以上の理論カットオフ波長。
【００１９】
ファイバは、有利には、凹部区間とリングとを備える矩形または台形の屈折率分布を有する。その場合、屈折率分布は以下の特徴を有する。
【００２０】
矩形または台形の屈折率とクラッド屈折率との差（Δｎ_１）が、１６×１０^−３から２４×１０^−３の間であり、クラッドの屈折率より大きな屈折率を有するファイバ部分の半径（ｒ_１）が、１．５μｍから２．３μｍである。
【００２１】
凹部区間の屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_２）が、−７．５×１０^−３から−３．５×１０^−３の間であり、凹部区間の外半径（ｒ_２）は４．５μｍから６．９μｍの間である。
【００２２】
リングの屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_３）が、３×１０^−３から１６×１０^−３の間、好ましくは３×１０^−３から１４×１０^−３の間であり、リングの外半径（ｒ_３）は、６．８μｍから８．５μｍである。
【００２３】
また、屈折率分布を表わすために、以下の１つまたは複数の特性を使用することができる。
【００２４】
クラッド屈折率より大きな屈折率を有するファイバの中央部分の外半径（ｒ_１）とゼロ半径との間の、屈折率と半径の積の積分の２倍が、４０×１０^−３μｍ^２から１００×１０^−３μｍ^２の間、好ましくは５０×１０^−３μｍ^２から８０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００２５】
クラッド屈折率より大きな屈折率を有するファイバの中央部分の外半径（ｒ_１）とゼロ半径との間の、屈折率と半径の平方の積の積分の３倍が、６０×１０^−３μｍ^３から２００×１０^−３μｍ^３の間の、好ましくは７０×１０^−３μｍ^３から１５０×１０^−３μｍ^３の間である。
【００２６】
リングの内径と外径との間の、屈折率と半径の積の積分の２倍が、１４０×１０^−３μｍ^２から３５０×１０^−３μｍ^２の間、好ましくは１６０×１０^−３μｍ^２から３１０×１０^−３μｍ^２の間である。
【００２７】
本発明はまた、ステップインデックス形シングルモードファイバ、またはこのようなファイバによって分散が補償される分散シフトファイバを含む、ラインファイバを有する伝送システムも提案する。この場合には、１５３０ｎｍと１６１０ｎｍの間の各チャネルについて蓄積される波長分散は、１００ｋｍの伝送について、平均して例えば１００ｐｓ／ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｐｓ／ｎｍ以下である。
【００２８】
ラインファイバは、もっぱらステップインデックス形シングルモードファイバ、またはもっぱら分散シフトファイバによって構成することができる。また、ラインファイバを、ステップインデックス形シングルモードファイバと、この分散を補償するファイバとによって構成することも検討することができ、またさらに、ラインファイバを分散シフトファイバと、この分散を補償するファイバとによって構成することも検討することができる。
【００２９】
最後に本発明は、増幅器、および前述のファイバ部分を含む分散補償モジュールを提案する。
【００３０】
本発明の他の特徴および利点は、例として挙げられ添付の図面を参照して本発明の実施形態に従う説明を読むことによって明らかになろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＣバンドまたはＬバンドにおけるステップインデックス形シングルモードファイバ、またはＮＺ−ＤＳＦファイバの波長分散を補償するのに適合した、波長分散補償ファイバを提案するもので、このファイバは、１８００ｎｍまたはこれ以上の理論カットオフ波長、１５５０ｎｍの波長について、負の値として−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上の波長分散、および３０ｎｍ〜５００ｎｍ間の波長分散と波長分散勾配との比を示す。この波長について、メリット係数（仏語で、ｆａｃｔｅｕｒ ｄｅ ｍｅｒｉｔｅ）または減衰に対する波長分散の比は、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下であることが有利である。ファイバはさらに、強い伝送パワーのためにも、非線形効果の減少を可能にする大きな有効面積を示す。
【００３２】
文献ＵＳ−Ａ−５９９９６７９について、負の値として−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上の波長分散を選択することにより、曲げ、さらに同等のあらゆる状況による損失を減らすことができることが提案されている。同じメリット係数について、従来技術の文献において提案されている、−２８０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）またはこれ以下程度の波長分散値は、これらの波長分散値のためにモジールの中でまたはラインファイバとしての分散補償ファイバの使用とは両立し難い、さらに大きな曲げ損失を発生させる。
【００３３】
さらに、−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上の波長分散値を選択することは、偏波分散の改善を可能にする。ファイバの同じ楕円値について、負の値として低い波長分散は、より良い偏波分散を発生させる。本発明のファイバは一般的に、０．５ｐｓ／ｋｍ^１／２のより小さい偏波分散値を示す。
【００３４】
本発明のファイバは、ラインファイバとして典型的なステップインデックス形シングルモードファイバ、またはさらにＮＺ−ＤＳＦファイバを使用する、ＣバンドおよびＬバンドにおける伝送システムに関して、波長分散および波長分散勾配を補償することを可能にする。先に述べたように、ＳＭＦファイバは一般的に１５５０ｎｍの付近で、１５〜２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と０．０６ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配、または３００程度の代表的な波長分散と波長分散勾配との比を示す。ＮＺ−ＤＳＦファイバは、これらに関して同じ波長値について５０ｎｍから２００ｎｍの範囲の波長分散と波長分散勾配との比を示す。
【００３５】
本発明はまた、ＳＭＦファイバまたはＮＺ−ＤＳＦファイバを含む、ラインファイバを有する光ファイバによる伝送システムにも関し、このファイバは約１５５０ｎｍにおいて正の波長分散を示し、本発明のファイバによって、波長分散と波長分散勾配とが補償される。
【００３６】
図１は、本発明による伝送システムの第１実施形態を概略的に示すものである。この図には、送信機ＴＸ１と受信機ＲＸ２とが示されている。これら２つの要素は、複数のラインファイバ区間４_１〜４_ｎによって接続されている。ここで、ラインファイバによって、ファイバが伝送システムに沿って延び、この長さはシステムの長さにほぼ相当することが理解される。図１の実施形態では、ラインファイバは、ＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバから構成されている。各区間の間には、分散補償モジュール５_１〜５_ｎ−１が配置されている。分散補償モジュール５_ｉは、増幅器６_ｉ、一般的にはエルビウムを添加したファイバの増幅器を含み、これに分散補償ファイバ部分７_ｉが続く。図にフィルタおよびその他の要素は備わっていないが、本発明の機能性に直接の影響はない。
【００３７】
ラインファイバからの光は増幅され、それから分散補償ファイバ部分を横切り、ここで波長分散と波長分散勾配とが補償される。分散補償ファイバと増幅器との補償モジュールにおけるそれぞれの位置を、逆にすることもできる。
【００３８】
図２は、本発明による伝送システムのもう１つの実施形態を示す。図２の実施形態では、本発明の分散補償ファイバがラインファイバとして使用されている。この図では、送信機ＴＸ１と受信機ＲＸ２とが再び見られる。これら２つの要素は、中継器１１_ｉによって分けられた、複数のラインファイバ区間１０_ｉによって接続されている。各中継器は、増幅器、フィルタ、またはそれ自体知られたその他の要素を含み、これをさらに詳しくは説明しない。各ラインファイバ区間１０_ｉは、ＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバの部分１２_ｉと、本発明による分散補償ファイバ部分１３_ｉを含む。
【００３９】
図１、２の実施形態は、２つの端部を構成し、図１の実施形態では、ラインファイバは、もっぱらＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバによるもので、分散補償ファイバはすべて離散中継器の中に設けられている。この場合、分散補償ファイバは、伝送システムの長さには全く貢献しない。この実施形態は、高速波長多重化を伴うＣバンドおよびＬバンドでの伝送を可能にするために変更可能な、例えばＳＭＦファイバによる既存のリンクに特に適合する。逆に図２の実施形態では、分散補償ファイバはラインファイバの役目を果し、中継器は分散補償ファイバを包含しない。図１の解決法と図２の解決法との間の中間的解決法も可能である。
【００４０】
いずれも場合でも同様に、本発明の分散補償ファイバと正の波長分散ファイバそれぞれの長さＬ_ＤＣＦおよびＬ_＋は、下記の式になるように選択される。
【００４１】
Ｌ_ＤＣＦ×Ｃ_ＤＣＦ＝−Ｌ_＋×Ｃ_＋
ただし、Ｃ_ＤＣＦは１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍ間で選択された波長における分散補償ファイバの波長分散であり、Ｃ_＋はこの同じ波長におけるＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバの正の波長分散である。この関係は、正の波長分散ファイバに累積された波長分散が、この波長について分散補償ファイバの中で補償されることを確証する。この制限は弛めることができ、十分な補償を保持しながら、２０％程度の誤差幅を許容することができる。
【００４２】
例として、長さＬ_＋が１００ｋｍのＳＭＦラインファイバ区間を有し、中継器におけるファイバの長さＬ_ＤＣＦが２２ｋｍである、図１に示す種類の伝送システムを考えることができる。１５５０ｎｍでは、ＳＭＦファイバは１８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と、０．０６ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配を示し、ＤＣＦファイバは、図３を参照して説明する種類のファイバであり、表１の例４にさらに詳細に対応する。このファイバは、１５５０ｎｍの波長について−８１ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と、３０５ｎｍの波長分散と波長分散勾配との比とを有し、１５９０ｎｍの波長について−９５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と、４８０ｎｍの波長分散と波長分散勾配との比とを有する。このような場合には、１５５０ｎｍで累積した波長分散は、ほぼ０ｐｓ／ｎｍである。伝送システムの１区間が形成する１００ｋｍについて、１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍ間の各チャネルに関して、５０ｐｓ／ｎｍ以下の累積波長分散を伴って、波長多重信号を伝送することができる。このようにして、先に指摘したように、蓄積波長分散を、数１００ｐｓ／ｎｍ以下の値に制限することができる。平均して、各チャネルにおける伝送１００ｋｍについて蓄積波長分散を、１００ｐｓ／ｎｍ以下に制限する。
【００４３】
ここで、やはり図１に示す種類のものであるが、ラインファイバとしてＮＺ−ＤＳＦファイバを有する別の例を考える。このラインファイバは、１５５０ｎｍにおいて８ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散と、０．０６ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の波長分散勾配を示す。長さＬ_＋は１００ｋｍに相当するが、本発明によるファイバの長さＬ_ＤＣＦは、１０ｋｍに相当する。分散補償ファイバは、表１の例３のファイバである。この場合、累積波長分散は、伝送システムの１区間が形成する１００ｋｍについて、１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍ間の各チャネルに関して５０ｐｓ／ｎｍ以下である。いずれの場合でも、本発明のファイバによって、ラインファイバの波長分散勾配と同様に波長分散を補償することができる。
【００４４】
ここで、本発明の実施形態を挙げる前に、本発明の分散補償ファイバの特徴を説明する。ファイバは、１８００ｎｍ以上の理論カットオフ波長を示し、１５５０ｎｍの波長について、−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）または負の値でこれ以上の波長分散と、３０ｎｍ〜５００ｎｍ間の波長分散と波長分散勾配との比を示す。
【００４５】
ファイバが下記の特徴の１つまたは複数を示すことは有利である。
【００４６】
すなわち１５５０ｎｍにおいて−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）またはそれ以下、さらには−５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の波長分散、
一般的には１５８０ｎｍ以下のＣバンドにおけるケーブル内のシングルモード作用、
一般的には１６２０ｎｍ以下のＬバンドにおけるケーブル内のシングルモード作用、
１５５０ｎｍにおいて１ｄＢ／ｋｍ以下、さらには０．８ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、
１５５０ｎｍにおいて−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）またはこれ以下の、および好ましくは１５５０ｎｍにおいて−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）またはこれ以下の波長分散と減衰との比、
１５５０ｎｍにおいて１２μｍ^２以上、さらには１５μｍ^２以上、好ましくは２０μｍ^２以上の有効面積、
１５３０ｎｍ〜１６２０ｎｍの、半径１０ｍｍのスリーブにファイバを巻いたコイルについて、４００ｄＢ／ｍ以下さらには１００ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失、１５３０ｎｍ〜１６２０ｎｍの、半径３０ｍｍのスリーブに１００回巻かれたコイルについて、０．０５ｄＢ以下さらには１０^−３ｄＢ以下の曲げ損失、
１５５０ｎｍにおいて１またはこれ以下の、または好ましくは０．５またはこれ以下のマイクロベンドに対する感度。
【００４７】
ＣバンドまたはＬバンドにおけるシングルモード作用は、分散補償ファイバにおける正しい光の伝播を保証する。減衰値、および波長分散と減衰との比は、最小限の減衰増分を伴って伝送システムでファイバを使用できることを保証する。
【００４８】
有効面積の値は、非線形効果が区別されることなく、強い伝送パワーによってもファイバを使用できるようにする。
【００４９】
曲げ損失は、それ自体知られている方法で算定され、曲げ損失に関するこれらの限界値は、図１の実施形態のように、分散補償ファイバを中継器の中で巻くことができるか、または図２の実施形態のように、このファイバがケーブル設置をサポートすることを保証する。ファイバのマイクロベンドに対する感度は、商品番号ＡＳＭＦ２００の下で出願人によって商品化されたファイバに対する比較で算定される。それ自体知られている２つのグリッド間で、ファイバを押し潰す方法を採用することができる。
【００５０】
また、ファイバが１５３０ｎｍから１６２０ｎｍまでに至る、１５５０ｎｍまでのみではない使用範囲のために容認できる、曲げ損失を示すことも有利である。これはファイバの使用範囲すべてにおける損失を制限する。
【００５１】
図３は、本発明によるファイバの目標屈折率分布を概略的に示す。この実施形態では、屈折率分布は、ファイバの中心から出発して現れる、埋め込み区間とリングとを有する矩形型の屈折率分布である。すなわち、
クラッドの屈折率以上のほぼ一定の屈折率を有する中心部分、
クラッドの屈折率以下のリング部分
であり、全体はいわゆる「埋め込み区間または凹部区間を有する矩形」の屈折率分布を構成する。
【００５２】
埋め込み区間の周りに、図３のファイバはリング、すなわちクラッドの屈折率より高い屈折率部分を示し、このことから、埋め込み区間とリングとを有する矩形分布と呼ばれる。
【００５３】
図４はまた、本発明によるファイバの別の屈折率分布を示す。この実施形態では、ファイバは埋め込み区間とリングとを有する台形状の分布を表す。言い換えれば、ファイバの中央から出発して、
クラッドの屈折率以上のほぼ一定の屈折率を有する中心部分、
クラッドの屈折率以下のリング部分
があり、これら２つの部分は、１つの環状部分によって分けられ、この環状部分の中では屈折率がほぼ線形に減少する。全体は、「埋め込み区間または凹部区間を有する台形状」と呼ばれる屈折率分布を構成する。
【００５４】
この埋め込み区間の周りに、図３の実施形態におけるように１つのリングがある。
【００５５】
図３、４の種類の分布を有するさまざまなファイバの屈折率および半径の値を表１に挙げる。この表において、中央の矩形は半径ｒ_１を示し、その屈折率はクラッドの屈折率に対して差Δｎ_１を示し、台形の短い方の底辺は半径ｒ_１ａを示し、その屈折率はクラッドの屈折率に対して差Δｎ_１を示し、さらに屈折率は値Δｎ_１からΔｎ_２に移るためにほぼ線形に減少し、ここでｒ_１は屈折率がシリカの屈折率と同じになる半径とする。埋め込み区間は、半径ｒ_１ｂおよびｒ_２の間を延び、その屈折率はクラッドの屈折率に対して差Δｎ_２を示す。最後に、リングは、半径ｒ_２およびｒ_３の間を延び、その屈折率はクラッドの屈折率に対して差Δｎ_３を示す。ファイバ１〜４の屈折率分布は、矩形の屈折率分布であり、ファイバ５〜７の屈折率分布は、台形状の屈折率分布である。
【００５６】
【表１】

本発明に関するすべての場合に（例２〜７）、コアとクラッドとの屈折率の差は最大で２１．５×１０^−３、言い換えれば、ファイバのあらゆる点における屈折率とクラッドの屈折率との差は、２５×１０^−３未満である。この選択は、ファイバの製造が簡単なままであること、および減衰が限られることを保証する。したがってメリット係数は、現状技術のファイバよりも高い。
【００５７】
ファイバ１は比較として挙げたものであり、これは本発明の理論カットオフ波長よりも小さい理論カットオフ波長を示し、図２の表において、このファイバは他の状況が同じであれば、本発明のファイバ４〜７よりも有効面積は小さく、絶対値としてメリット係数は低いことが確認される。
【００５８】
これらの値によって、表２に挙げた伝播特性を示すファイバを得ることができる。この表において、
λ_ｃｔｈは、理論カットオフ波長（ｎｍ）、
Ｓ_ｅｆｆは、１５５０ｎｍにおける有効面積（μｍ^２）、
Ｃは、１５５０ｎｍにおける波長分散（ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ））、
Ｃ′は、１５５０ｎｍにおける波長分散勾配（ｐｓ／（ｎｍ^２．ｋｍ））、
Ｃ／Ｃ′は、１５５０ｎｍにおける波長分散と波長分散勾配との比（ｎｍ）、
αは、１５５０ｎｍにおける減衰（ｄＢ／ｋｍ）、
Ｃ／αは、波長分散と減衰との比（ｐｓ／（ｎｍ．ｄＢ））、
ＰＣ_１５５０は、半径１０ｍｍのスリーブの周りに巻かれたファイバについての、１５５０ｎｍにおける曲げ損失値（ｄＢ／ｍ）、
ＰＣ_１６２０は、半径１０ｍｍのスリーブの周りに巻かれたファイバについての、１６２０ｎｍにおける曲げ損失値（ｄＢ／ｍ）、
Ｓ_μｃは、１５５０ｎｍについて上に説明したように測定されたマイクロベンドに対する感度
である。
【００５９】
【表２】

ここに挙げたカットオフ波長は理論カットオフ波長であり、実用的には、ケーブル上で測定されたカットオフ波長は数１００ｎｍより小さく、ファイバは有用信号の波長範囲において、特にＣバンドにおいて、また場合によっては、Ｌバンドにおいて実際にシングルモードであることがわかる。
【００６０】
本発明のファイバの特性によって、先に提案したように、このファイバを分散補償ファイバとして使用することができる。
【００６１】
表１のすべての例において、中央部分の屈折率Δｎ_１の５％の差、または埋め込み区間とリングの屈折率Δｎ_２およびΔｎ_３の１０％の差によって、同様な結果を得ることができる。これは、図１の表の例におけるデータ値に対してｒ_１およびｒ_２について１０％、またｒ_３について５％変動できる半径についても同様で、類似の結果が得られる。
【００６２】
一般に、ファイバの分布を次のように表わすことができる。一方では、屈折率分布は、埋め込み区間または凹部区間とリングとを有する、台形状または矩形の屈折率分布である。中央部分は
１６×１０^−３≦Δｎ_１≦２４×１０^−３
を満たすクラッドの屈折率との差を示す。
【００６３】
ｒ_１を、先に示したようにクラッドの屈折率より高い屈折率の部分の半径と呼ぶことができ、屈折率は、ｒ_１の下で矩形の屈折率分布については一定であるが、台形状の屈折率分布についてはそうではない。この場合、マイクロメートルで表される半径ｒ_１が
１．５≦ｒ_１≦２．３μｍ
を満たすことが有利である。
【００６４】
埋め込み区間については、
−７．５×１０^−３≦Δｎ_２≦−３．５×１０^−３
４．５≦ｒ_２≦６．９μｍ
を満たすように、屈折率の差Δｎ_２と外部半径ｒ_２との値を選択することができる。
【００６５】
リングについては、
３×１０^−３≦Δｎ_３≦１６×１０^−３、もしくは好ましくは３×１０^−３≦Δｎ_３≦１４×１０^−３
６．８≦ｒ_３≦８．５μｍ
を満たすように、屈折率の差Δｎ_３と外部半径ｒ_３との値を選択することができる。
【００６６】
ファイバの他の特性も可能である。こうして、
【００６７】
【数１】

によって定義されるパラメータＳ_１を使用することができる。
【００６８】
このパラメータは、ある表面とある屈折率との積に対して均一である。このパラメータは、単に台形の屈折率分布にも矩形の屈折率分布にも適用され、ファイバのコアの近くにおける屈折率の増加を表すものである。これは、
４０×１０^−３≦Ｓ_１≦１００×１０^−３μｍ^２、もしくは好ましくは
５０×１０^−３≦Ｓ_１≦８０×１０^−３μｍ^２
を満たすことが好ましい。
【００６９】
またさらに、
【００７０】
【数２】

によって定義されるパラメータＳ_２を使用することができる。
【００７１】
物理的には、このパラメータは、等価のファイバの理論において、矩形の屈折率分布と台形の屈折率分布との間の対応を示す。このパラメータは、
６０×１０^−３≦Ｓ_２≦２００×１０^−３μｍ^３
を満たすことが好ましく、さらには
７０×１０^−３≦Ｓ_２≦１５０×１０^−３μｍ^３
を満たすことはより好ましい。
【００７２】
リングを特徴付けるために、リングに関してパラメータＳ_１に対応する
【００７３】
【数３】

によって定義されるパラメータＳ_３を使用することができる。したがって、
１４０×１０^−３≦Ｓ_３≦３５０×１０^−３μｍ^２
であり、また好ましくは
１６０×１０^−３≦Ｓ_３≦３１０×１０^−３μｍ^２
であることが有利である。
【００７４】
本発明のファイバは、ＭＣＶＤ、ＯＶＤと呼ばれる知られている技術、または光ファイバ製造で普通に使用されるその他の技術を用いて、当業者によって製造可能である。
【００７５】
もちろん、本発明は、説明し表示した例および実施形態に限定されるものではなく、当業者には到達可能な多くの変形も可能である。図３、４の屈折率分布および半径と屈折率の例は例示として挙げただけであり、他の屈折率分布によっても本発明の特徴を表すファイバが得られることは明らかである。本発明のファイバを、図１の実施形態におけるように中継器付きの伝送システムにおいて使用することができるが、中継器のない伝送システムにおいても使用することができる。分散補償モジュールにおいては２つ以上の増幅器を使用することができ、例えば分散補償ファイバの後においても前においても増幅器を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による伝送システムの実施形態の概略図である。
【図２】本発明による伝送システムの実施形態の概略図である。
【図３】本発明によるファイバの屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明によるファイバの屈折率分布を示す図である。
【符号の説明】
４_１〜４_ｎ、１０_ｉ 複数のラインファイバ区間
５_１〜５_ｎ−１、５_ｉ 分散補償モジュール
６_ｉ 増幅器
７_ｉ、１３_ｉ 分散補償ファイバ部分
１１_ｉ 中継器
１２_ｉ ＳＭＦまたはＮＺ−ＤＳＦファイバ部分

Claims (16)

1. １８００ｎｍ以上の理論カットオフ波長と、１５５０ｎｍの波長について、１２μｍ^２以上の有効面積と、−１５０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上の負の波長分散と、３０ｎｍから５００ｎｍの間の波長分散と波長分散勾配との比を有し、
   凹部区間とリングとを備えた矩形または台形の屈折率分布を有し、
   矩形または台形の屈折率とクラッド屈折率との間の差（Δｎ_１）が、１６×１０^−３から２４×１０^−３までの間であり、クラッドより大きい屈折率を有するファイバの部分の半径（ｒ_１）が、１．５μｍから２．３μｍまでの間であり、
   凹部区間の屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_２）が、−７．５×１０^−３から−３．５×１０^−３の間であり、凹部区間の外半径（ｒ_２）が、４．５μｍから６．９μｍの間であり、
   リングの屈折率とクラッドの屈折率との差（Δｎ_３）が、３×１０^−３から１６×１０^−３の間であり、リングの外半径（ｒ_３）が、６．８μｍから８．５μｍの間であり、
   リングの内径と外径との間の、屈折率と半径との積の積分の２倍が、１４０×１０^−３μｍ^２から３５０×１０^−３μｍ^２の間であり、
   半径３０ｍｍのスリーブに１００回巻き付けられる場合に、１５３０ｎｍから１６２０ｎｍまでの波長について、０．０５ｄＢ未満の曲げ損失を有する、光ファイバ。
2. ファイバが半径１０ｍｍのスリーブに巻き付けられる場合に、１５３０ｎｍから１６２０ｎｍまでの波長について、４００ｄＢ／ｍ未満の曲げ損失を有することを特徴とする、請求項１に記載のファイバ。
3. １５３０ｎｍから１６２０ｎｍまでの波長について、−１００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）以下の波長分散と減衰との比を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のファイバ。
4. １５５０ｎｍの波長について、−２０ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以下の波長分散を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のファイバ。
5. ０．５ｐｓ／ｋｍ^１／２以下の偏波分散を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のファイバ。
6. １ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のファイバ。
7. １８５０ｎｍ以上の理論カットオフ波長を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のファイバ。
8. クラッドの屈折率より大きな屈折率を有するファイバの中央部分の外半径（ｒ_１）とゼロ半径との間の、屈折率と半径との積の積分の２倍が、４０×１０^−３μｍ^２から１００×１０^−３μｍ^２の間であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のファイバ。
9. クラッドの屈折率より大きな屈折率を有するファイバの中央部分の外半径（ｒ_１）とゼロ半径との間の、屈折率と半径の平方との積の積分の３倍が、６０×１０^−３μｍ^３から２００×１０^−３μｍ^３の間であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のファイバ。
10. ラインファイバが請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバによって分散補償される、ステップインデックス形シングルモードファイバ（４_ｉ、１２_ｉ）を備える伝送システム。
11. ラインファイバが請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバによって分散補償される、分散シフトファイバ（４_ｉ、１２_ｉ）を備える伝送システム。
12. ラインファイバが、ステップインデックス形シングルモードファイバで構成されることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
13. ラインファイバが、ステップインデックス形シングルモードファイバと、請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ（１３_ｉ）とで構成されることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
14. ラインファイバが、分散シフトファイバで構成されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
15. ラインファイバが、分散シフトファイバと、請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ（１３_ｉ）とで構成されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
16. 増幅器と、請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ部分とを有する分散補償モジュール。

Images