(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径Ａが１００〜１２５μｍである光ファイバ裸線の上に、ヤング率が１ｋｇ／ｍｍ２以下のプラスチックからなる１次被覆層と、１次被覆層の外周上に設けられたヤング率が５０ｋｇ／ｍｍ２以上のプラスチックからなる２次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線であって、
前記光ファイバ裸線は、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屈折率の中間部と、該中間部の周囲に設けられた該中間部よりも高屈折率で、前記中心コア部よりも低屈折率なクラッドと、からなる屈折率分布形状を備え、前記中心コア部の半径をｒ１、前記中間部の半径をｒ２とし、前記クラッドの屈折率を基準としたときの中心コア部と中間部の比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２としたとき、以下の（１）〜（５）を満足するとともに、さらに前記光ファイバ素線が下記（６）を満足することを特徴とする光ファイバ。
（１）３．０≦ｒ２／ｒ１≦５．０であり、（２）Δ１が０．３０％以下、Δ２が−０．０５〜−０．１５％であり、（３）１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯において、有効コア断面積が１２０〜１５０μｍ２であり、（４）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し、（５）前記使用波長帯において、曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件で測定される曲げ損失が０．７〜１００ｄＢ／ｍである。
（６）光ファイバ素線の、波長１５５０ｎｍにおけるサンドペーパー張力巻きロス増が０．３ｄＢ／ｋｍ以下である。
【請求項２】
前記（６）において、光ファイバ素線の、波長１５５０ｎｍにおけるサンドペーパー張力巻きロス増が０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記（５）において、曲げ損失が０．７〜２０ｄＢ／ｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記（３）において、有効コア断面積が１４０μｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバを製造する方法であって、前記（１）〜（２）に記載の数値範囲を満足する様に構造パラメータを選択し、前記（３）〜（６）に記載の特性を満足する光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバの光信号の出射側に、この光ファイバの波長分散値と分散スロープのどちらか一方、あるいは両方を補償する分散補償光ファイバを配置したことを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光伝送システムにおいて、光ファイバと、分散補償光ファイバとを合成したときの平均波長分散値が−６〜＋６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバおよびこれを用いた光伝送システムに関し、特に比較的容易な構造で、１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯における有効コア断面積を拡大し、非線形効果の抑制を可能とした光ファイバとこれを用いた光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エルビウム添加光ファイバ増幅器が実用化されたことによって、波長１．５３〜１．６１μｍにおいては、超長距離無再生中継などのシステムが既に商用化されている。また、通信容量の増大に伴い、波長多重伝送の開発が急速に進められ、既にいくつかの伝送路では商用化されている。今後は波長多重数の増加が急速に進むと考えられる。
【０００３】
波長多重伝送においては、１本の光ファイバに波長の異なるいくつのも光信号を伝送させるため、光ファイバを伝搬する光パワーが急激に増加する。そのため、非線形効果を抑制して伝送特性の劣化を防ぐ技術が必須である。
非線形効果の大きさは、ｎ２/Ａｅｆｆで表される。ここでｎ２は、光ファイバ の非線形屈折率、Ａｅｆｆは光ファイバの有効コア断面積であって、非線形効果を抑制するためには、ｎ２を小さくするかＡｅｆｆを大きくする必要がある。
ｎ２は材料に固有の値であるため、石英系の光ファイバにおいては大きく低減することが困難である。そのため、Ａｅｆｆを拡大する必要があり、種々の複雑な屈折率分布形状を有するものが開発されているが、いずれも高コストである。
【０００４】
一方、従来の通信システムには１．３μｍ用シングルモード光ファイバが多用されている。
しかしながら、１．３μｍ用シングルモード光ファイバは、使用波長帯を１．５３〜１．６１μｍに設定すると曲げ損失が大きくなり、敷設時などに生じるわずかな曲がりなどによっても伝送損失が劣化するという問題があった。
そこで、１．３μｍ用シングルモード光ファイバを改良して曲げ損失を低減したカットオフシフト光ファイバ（ＣＳＦ）が提案されている。
しかしながら、カットオフシフト光ファイバは非線形効果の低減を目的としていないため、そのＡｅｆｆは非線形効果を抑制できるほど大きいものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に艦みてなされたもので、１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯において、Ａｅｆｆの拡大を図ることができる光ファイバを提供することを課題とする。
さらには、比較的簡単な屈折率分布形状を有し、低コストで製造可能な光ファイバを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、以下のような解決手段を提案する。
第１の発明は、外径Ａが１００〜１２５μｍである光ファイバ裸線の上に、ヤング率が１ｋｇ／ｍｍ２以下のプラスチックからなる１次被覆層と、１次被覆層の外周上に設けられたヤング率が５０ｋｇ／ｍｍ２以上のプラスチックからなる２次被覆層が設けられてなる光ファイバ素線であって、
前記光ファイバ裸線は、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屈折率の中間部と、該中間部の周囲に設けられた該中間部よりも高屈折率で、前記中心コア部よりも低屈折率なクラッドと、からなる屈折率分布形状を備え、前記中心コア部の半径をｒ１、前記中間部の半径をｒ２とし、前記クラッドの屈折率を基準としたときの中心コア部と中間部の比屈折率差をそれぞれΔ１、Δ２としたとき、
以下の（１）〜（５）を満足するとともに、さらに前記光ファイバ素線が下記（６）を満足することを特徴とする光ファイバである。
（１）３．０≦ｒ２／ｒ１≦５．０であり、
（２）Δ１が０．３０％以下、Δ２が−０．０５〜−０．１５％であり、
（３）１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯において、有効コア断面積が１２０〜１５０μｍ２であり、
（４）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し、
（５）前記使用波長帯において、曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件で測定される曲げ損失が０．７〜１００ｄＢ／ｍである。
（６）光ファイバ素線の、波長１５５０ｎｍにおけるサンドペーパー張力巻きロス増が０．３ｄＢ／ｋｍ以下である。
第２の発明は、前記（６）において、光ファイバ素線の、波長１５５０ｎｍにおけるサンドペーパー張力巻きロス増が０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする第１の発明の光ファイバである。
第３の発明は、前記（５）において、曲げ損失が０．７〜２０ｄＢ／ｍであることを特徴とする前記第１または２の発明の光ファイバである。
第４の発明は、前記（３）において、有効コア断面積が１４０μｍ２以上であることを特徴とする前記第１〜３のいずれかの発明の光ファイバである。
第５の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明の光ファイバを製造する方法であって、前記（１）〜（２）に記載の数値範囲を満足する様に構造パラメータを選択し、前記（３）〜（６）に記載の特性を満足する光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法である。
第６の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明の光ファイバの光信号の出射側に、この光ファイバの波長分散値と分散スロープのどちらか一方、あるいは両方を補償する分散補償光ファイバを配置したことを特徴とする光伝送システムである。
第７の発明は、前記第６の発明の光伝送システムにおいて、光ファイバと、分散補償光ファイバとを合成したときの平均波長分散値が−６〜＋６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする光伝送システムである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバの使用波長帯は１．５３〜１．６１μｍの範囲から選択される。例えば、通信システムを構築するエルビウム添加光ファイバ増幅器の増幅波長帯によって、１．５３〜１．５７μｍ、あるいは１．５７〜１．６１μｍなどが適宜選択される。
【０００８】
Ａｅｆｆは以下の式から求められるものである。
【０００９】
【数１】
0003725523.tif 000002
【００１０】
Ａｅｆｆは非線形効果の抑制のためには出来るだけ大きい方が望ましい。
本発明者らの検討結果では、Ａｅｆｆが１２０μｍ２未満であると、非線形効果の抑制が不十分である。よって、本発明の光ファイバにおいては、Ａｅｆｆは１２０μｍ２以上、好ましくは１４０μｍ２以上とされる。
一方、Ａｅｆｆが大きくなりすぎると以下のような理由により伝送損失の劣化が大きくなる場合があるため、Ａｅｆｆは実質的には２５０μｍ２以下とされる。
すなわち、Ａｅｆｆが大きくなると、例えばマイクロベンド損失によって伝送損失が劣化し、製造過程での検査が困難となるなどの不都合を生じる場合がある。また、ケーブル構造によっても劣化の程度が異なるが、ケーブル化したり、余長を収納したりする通常の使用状態においても伝送損失の劣化が生じやすくなる。このように使用状態で伝送損失が大きくなると、入力パワーを増大する必要が生じる。その結果、非線形効果は入力パワーの増大に伴って発生しやすくなるため、Ａｅｆｆの拡大による非線形抑制の効果が小さくなる。
【００１１】
曲げ損失は、使用波長において曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値をいうものとする。
曲げ損失特性は、光ファイバをケーブル化したり、光ファイバケーブルを使用する環境によって決定されるべきである。例えばテープ型の光ファイバをタイトな構造体の中に埋め込むような場合には、望ましくは２０ｄＢ／ｍ以下の範囲が選択されるが、いわゆるルーズチューブ型の光ケーブルの場合は、それ程大きな力は印加されないので、１００ｄＢ／ｍ以下程度であれば許容される。
【００１２】
曲げ損失を低減するためには、カットオフ波長をできるだけ長波長側にシフトさせると好ましい。
また、本発明の光ファイバはシングルモード光ファイバであるため、使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬を保証するカットオフ波長を有する必要がある。
通常のカットオフ波長は、ＩＥＣやＣＣＩＴＴの２ｍ法（以下２ｍ法と記す）による値によって規定されている。しかし、実際の長尺の使用状態においては、この値が使用波長帯の下限値よりも長波長側であってもシングルモード伝搬が可能である。
【００１３】
したがって、本発明の光ファイバにおいて、２ｍ法で規定されるカットオフ波長は、光ファイバの使用長さと使用波長帯によってシングルモード伝搬可能であるように、かつできるだけ曲げ損失を低減できるように長波長側に設定する。具体的には、例えば２ｍ法におけるカットオフ波長が１．７μｍ以下であれば、５０００ｍ程度以上の長尺の状態で、１．５３〜１．６１μｍの使用波長帯におけるシングルモード伝搬を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の光ファイバにおいては、光ファイバを光ファイバ素線としたときのサンドペーパー張力巻きロス増が１０ｄＢ／ｋｍ以下であると好ましい。
サンドペーパー張力巻きロス増は以下のような方法で測定する値である。
胴径３８０ｍｍのボビンの胴部分に、サンドペーパー（平均粒径５０μｍのＳｉＣ（例えば型番＃３６０）を巻き付け、その周囲に１００ｇｆで、後述する様な構成の光ファイバ素線を１層巻きした状態で伝送損失を測定する。
その後、この光ファイバ素線をボビンから繰り出し、張力をほとんどかけない状態で（このような状態は無張力の束と呼ばれている）伝送損失を測定する。
そして、これらの伝送損失の差を求め、サンドペーパー張力巻きロス増（Δα）とする。
【００１５】
図１は光ファイバ素線の一例を示した断面図であって、コア１２ａとその外周上に設けられたクラッド１２ｂからなる光ファイバ裸線１２の上に比較的軟質のプラスチックからなる１次被覆層１３と、１次被覆層１３よりも硬質のプラスチックからなる２次被覆層１４が設けられている。
光ファイバ裸線１２は通常石英ガラス系の材料からなり、１次被覆層１３には、通常ヤング率が１ｋｇ／ｍｍ２以下の紫外線硬化性樹脂などが用いられる。２次被覆層１４には、通常ヤング率が５０ｋｇ／ｍｍ２以上の紫外線硬化性樹脂が用いられる。これら１次被覆層１３、２次被覆層１４に用いられる紫外線硬化性樹脂は、例えばウレタンアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系などから選択することができる。
【００１６】
また、通常の光ファイバ裸線１２の外径Ａは１００〜１２５μｍであり、１次被覆層１３の外径Ｂは１３０〜２５０μｍ、２次被覆層１４の外径Ｃは１６０〜４００μｍである。さらに具体的には、例えば一般的な２５０μｍ素線においては、外径Ａが１２５μｍ、外径Ｂが２００μｍ前後、外径Ｃが２５０μｍ前後とされる。また、一般的な４００μｍ素線においては、外径Ａが１２５μｍ、外径Ｂが２４０μｍ前後、外径Ｃが４００μｍ前後とされる。
【００１７】
サンドペーパー張力巻きロス増は、ケーブル構造がいわゆるタイト構造である場合には、望ましくは１ｄＢ／ｋｍ以下の範囲が選択されるが、いわゆるルーズチューブ型の光ケーブルの場合は、側圧などが小さいため、１０ｄＢ／ｋｍ以下程度であれば許容される。サンドペーパー張力巻きロス増が大きくなると、ケーブル化した際などに伝送損失の劣化が大きくなり、不都合である。
このサンドペーパー張力巻きロス増は、Ａｅｆｆの値に依存するが、光ファイバ素線の被覆外径、被覆樹脂によっても異なる。具体的には、Ａｅｆｆが１２０μｍ２ 以上で、かつサンドペーパー張力巻きロス増が１０ｄＢ／ｋｍ以下であると好ましい。さらにはＡｅｆｆが１２０μｍ２ 以上で、かつサンドペーパー張力巻きロス増が１ｄＢ／ｋｍ以下であると好ましい。さらにはＡｅｆｆが１２０〜１５０μｍ２ の範囲であり、かつサンドペーパー張力巻きロス増が０．３ｄＢ／ｋｍ以下であると好ましい。
【００１８】
図２は、Ａｅｆｆとサンドペーパー張力巻きロス増の関係の一例を示したグラフである。このときの測定波長は１５５０ｎｍである。また、この例の光ファイバ素線は２５０μｍ素線と４００μｍ素線である。
このグラフからわかるように、サンドペーパー張力巻きロス増はＡｅｆｆの拡大に伴って増加する。そして、Ａｅｆｆが１５０μｍ２ 以下のとき、２５０μｍ素線のサンドペーパー張力巻きロス増は１０ｄＢ／ｋｍ以下、４００μｍ素線のサンドペーパー張力巻きロス増は１ｄＢ／ｋｍ以下であり、十分に小さいものを提供することができる。
【００１９】
このような特性を有するためには、図３あるいは図５に示したような屈折率分布形状（屈折率プロファイル）を有することが必要である。
図３に示した第１の例の屈折率分布形状は、中心コア部１と、その外周上に設けられたこの中心コア部１よりも低屈折率の中間部２と、その外周上に設けられた、この中間部２よりも高屈折率で、前記中心コア部１よりも低屈折率のクラッド４とを有するものである。
【００２０】
この光ファイバにおいて、例えば中心コア部１は屈折率を上昇させる作用を有するゲルマニウムを添加した石英ガラスあるいは純粋石英ガラス、中間部２は屈折率を低下させる作用を有するフッ素を添加した石英ガラスあるいは純石英ガラス、クラッド４は純石英ガラス、フッ素添加ガラス、あるいは屈折率を上昇させる作用を有する塩素を添加した石英ガラスから構成されている。
この光ファイバは、例えばＶＡＤ法などによって製造することができる。
【００２１】
また、中心コア部１の半径をｒ１、中間部２の半径（コア半径）をｒ２ とした とき、３．０≦ｒ２／ｒ１≦５．０であると好ましい。ｒ２／ｒ１ が３．０未満の 場合は、光の電磁界が中間部２をこえてクラッド４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、ｒ２／ｒ１ が５．０をこえる場合は中間部２ 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すぎるので、Ａｅｆｆ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ｒ１ 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使用波長帯によって設定されるため、一概にｒ１ の数値範囲を示すことはできないが、通常ｒ１ は５〜２０μｍの範囲から選択される。
また、クラッド４の外径は通常約１２５μｍとされる。
【００２２】
また、クラッドの屈折率を基準としたときの中心コア部と中間部の比屈折率差をそれぞれΔ１ 、Δ２ としたとき、Δ１ が０．３０％以下、好ましくは０．２６％以下、Δ２が−０．０５〜 −０．１５％であると好ましい。
Δ１ が０．３０％をこえると、Ａｅｆｆを拡大することが困難となる。また、Δ２が−０．０５よりも大きくなると（Δ２の絶対値が小さくなると）曲げ損失が大きくなり、−０．１５％よりも小さくなると（Δ２の絶対値が大きくなると） Ａｅｆｆが小さくなる傾向がある。
【００２３】
図４は、Δ２を−０．０５％、ｒ２ ／ｒ１を４．０に固定し、２ｍ法によるカットオフ波長を１．３〜１．７μｍの範囲で０．１μｍきざみで変化させたときの使用波長１．５５μｍにおけるＡｅｆｆおよび曲げ損失の変化を示したグラフである。
ｒ１ の値が小さく、カットオフ波長が短波長にシフトする程、Ａｅｆｆが小さく、曲げ損失が大きくなる傾向がある。一方、ｒ１ の値が大きく、カットオフ波長が長波長にシフトする程、Ａｅｆｆが大きく、曲げ損失が小さくなる傾向がある。
グラフに示された直線は、Δ１の値ごとにまとめられている。Δ１ は０．１８ 〜０．３０％の範囲において、０．０２％間隔で設定されている。
そして、Ａｅｆｆにおいては、Δ１ が大きくなる程小さくなる傾向がある。
曲げ損失においては、Δ１ が大きくなる程小さくなる傾向がある。
【００２４】
このように、Δ２、ｒ２ ／ｒ１ 、使用波長の値を設定し、ｒ１ の値を変化させ たグラフより、本発明におけるＡｅｆｆ、曲げ損失、カットオフ波長の条件を満足する各構造パラメータを選択することによって、図３に示した屈折率分布形状を有し、かつ本発明の条件を満足する光ファイバを設計することができる。また、同時にサンドペーパー張力巻きロス増の条件を考慮して設計すると好ましい。
したがって、図３に示した屈折率分布形状を有し、かつ、上述のｒ２／ｒ１、Δ１ 、Δ２ の好ましい数値範囲を満足していたとしても、必ずしも上述のようなＡｅｆｆ、曲げ損失、カットオフ波長、サンドペーパー張力巻きロス増の特性を満足するものが得られるわけではなく、本発明の光ファイバの特性は、これらの構造パラメータの適切な組み合わせによって実現されるものである。
そのため、本発明においては、これらの構造パラメータの数値範囲から発明を特定することが困難であり、屈折率分布形状と、光ファイバの特性値によって発明を特定する。このようなものは従来実現できなかったことは言うまでもない。
【００２５】
図５は、本発明の光ファイバの屈折率分布形状の第２の例を示したものである。
この屈折率分布形状が図３に示した第１の例の屈折率分布形状と異なるところは、中間部２とクラッド４との間にリングコア部３が設けられている点である。このような屈折率分布形状を一般にリング付プロファイルという場合がある。
このリングコア部３の屈折率は、中間部２とクラッド４よりも高屈折率で、かつ中心コア部１よりも低屈折率である。
【００２６】
この光ファイバにおいて、例えば中心コア部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あるいは純石英ガラス、クラッド４は純石英ガラスあるいは塩素添加石英ガラスから構成されている。
この光ファイバも、第１の例と同様に、例えばＶＡＤ法などによって製造することができる。
【００２７】
この例において、リングコア部３の半径（コア半径）をｒ３ としたとき、３．０≦ｒ２／ｒ１≦４．０、かつ４．０≦ｒ３／ｒ１≦５．０であると好ましい。ｒ２ ／ｒ１ が３．０未満の場合は、光の電磁界分布が中間部２を越えて容易にリングコア部３に到達するため、曲げ損失が増加する傾向がある。また、ｒ２／ｒ１ が ４．０をこえる場合はコア内の光の閉じこめが強くなりすぎて、中間部２を設けた効果が低減し、Ａｅｆｆの拡大効果が低減する傾向がある。また、ｒ３／ｒ１が４．０未満であると、リングコア部３を設けた効果が低減し、Ａｅｆｆの拡大効果が低減する傾向がある。また、ｒ３／ｒ１が５．０をこえる場合は曲げ損失が増加する傾向がある。
また、上述のように、カットオフ波長はｒ１ 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、この例において、通常ｒ１ は５〜２０μｍの範囲から選択される。
また、クラッド４の外径は通常約１２５μｍとされる。
【００２８】
また、この例において、クラッドの屈折率を基準としたときのリングコア部の比屈折率差をΔ３としたとき、Δ１ が０．３５％以下、Δ２が０〜−０．２％、Δ３ が＋０．０５〜＋０．２％であると好ましい。
Δ１ が０．３５％をこえると、Ａｅｆｆを拡大することが困難となる。また、Δ２が−０．２％よりも小さくなると（Δ２の絶対値が大きくなると）Ａｅｆｆが小さくなる傾向がある。Δ３ が＋０．０５未満であると、リングコア部３を設けた効果が低減し、Ａｅｆｆの拡大効果が低減する傾向がある。Δ３ が＋０．２％をこえると、曲げ損失が増加する傾向がある。
【００２９】
しかしながら、第１の例と同様に、図５に示した屈折率分布形状を有し、かつ、上述のｒ２／ｒ１、ｒ３／ｒ１、Δ１ 、Δ２ 、Δ３ の好ましい数値範囲を満足していたとしても、必ずしも上述のようなＡｅｆｆ、曲げ損失、カットオフ波長、サンドペーパー張力巻きロス増の特性を満足するものが得られるわけではなく、本発明の光ファイバの特性は、これらの構造パラメータの適切な組み合わせによって実現されるものである。
【００３０】
本発明においては、図３、図５に示したような比較的簡単な構造の屈折率分布形状を有する光ファイバにおいて、その構造パラメータを適切に調整することによって、Ａｅｆｆを拡大し、かつ曲げ損失を低減し、かつ１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯においてシングルモード伝搬可能となるカットオフ波長を有する光ファイバを、低コストで提供することができる。さらにサンドペーパー張力巻きロス増を低減することも可能となる。
その結果、１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯において、非線形効果を抑制して伝送損失の劣化を防ぐことができるとともに、敷設時などに光ファイバに付与されるマイクロベンドによっても伝送損失が劣化しにくく、かつシングルモード伝搬を保証できる光ファイバを提供することができる。
【００３１】
また、本発明の光ファイバは、いわゆる分散補償光ファイバと組み合わせて光伝送システムを構築することができる。この光伝送システムの使用波長帯は、上述した本発明の光ファイバの使用波長帯と同様である。
分散補償光ファイバは、伝送路の大部分を構成する光ファイバの波長分散値に対して、異なる符号であって、かつ絶対値が大きな波長分散値を有するものである。また、分散スロープも同様に、伝送路の大部分を構成する光ファイバの分散スロープに対して、異なる符号であって、かつ絶対値が大きな値を有するものもある。
分散スロープは、横軸に波長、縦軸に波長分散値をとって波長分散値をプロットして得られた曲線の勾配であって波長分散値の波長依存性を表す指標である。分散スロープが大きいと、波長多重伝送のように複数の異なる波長の光信号を伝送する場合は、各波長間での伝送状態がばらつき、伝送劣化の原因となる。そのため、波長多重伝送に適用する場合は、波長分散値と分散スロープを同時に補償できるものを用いると好ましい。また、用途によっては分散スロープのみを補償するものを用いることもできる。
【００３２】
そして、光信号の入射側に本発明の光ファイバを配置し、その光信号の出射側に分散補償光ファイバを配置することにより、入射側の光ファイバを伝送することによって蓄積された波長分散値、あるいは分散スロープが、出射側の比較的短い長さの分散補償光ファイバにて打ち消されて補償される。その結果、これらの光ファイバを合成した状態（光ファイバと分散補償光ファイバとを組み合わせた状態）での平均波長分散値と分散スロープの一方、あるいは両方が小さくなり、波長分散に起因する伝送劣化を抑制することができる。
また、本発明の光ファイバは、Ａｅｆｆが大きく、非線形効果に起因する伝送劣化が抑制できるので、結果として伝送特性が非常に良好な光伝送システムが構築できる。
【００３３】
分散補償光ファイバは、本発明の光ファイバの波長分散値と分散スロープのどちらか一方、あるいは両方を補償できるものであれば特に限定しないが、本発明者らが特願平１１−１４７３０１号にて提案したものなどを例示することができる。
この分散補償光ファイバは、図３に示したものと同様の屈折率分布形状を有し、その構造パラメータを調整して分散補償光ファイバとしての特性を付与したものである。構造パラメータは、補償対象とする光ファイバの波長分散値、あるいは分散スロープによって適宜調整される。
この分散補償光ファイバも、本発明の光ファイバと同様に、ＶＡＤ法などによって製造することができる。また、各層の構成材料も、本発明の光ファイバと同様のものを用いることができる。
【００３４】
また、伝送路の大部分を構成する光ファイバの波長分散を補償したときに、その補償される側の光ファイバの分散スロープを完全に補償するために必要な分散スロープに対する、分散補償光ファイバの分散スロープの値の割合を分散スロープの補償率という。
なお、単位長さ当たりの分散スロープに使用長さを掛け合わせると、使用長さにおける分散スロープが算出できる。
この光伝送システムにおいては、この分散スロープの補償率が８０％以上であるように、光ファイバの使用長さと、分散補償光ファイバの特性および使用長さを設定すると好ましい。
このように分散補償光ファイバで波長分散を補償するような光伝送システムの平均波長分散値は、小さい程好ましく、本発明の光ファイバを用いたシステムにおいては、適切な分散補償光ファイバと、その使用長さを選択して組み合わせることによって、−６〜＋６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲のものが得られる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
（実施例１）
ＶＡＤ法により、図３に示した屈折率分布形状を有する光ファイバを製造した。中心コアはゲルマニウム添加石英ガラスから構成し、中間部はフッ素添加石英ガラス、クラッドは純粋石英ガラスから構成した。
この光ファイバにおいて、Δ１、Δ２はそれぞれ０．２４％、−０．０５％であった。また、ｒ１、ｒ２はそれぞれ６．６μｍ、２６．５μｍ、クラッド外径は１２５μｍであった。表１にこの光ファイバの特性を示した。各特性値は１．５５μｍにおける測定値である。また、カットオフ波長は２ｍ法における測定値である。
【００３６】
【表１】
0003725523.tif 000003
【００３７】
（実施例２）
中心コアを純粋石英ガラス、クラッドをフッ素添加石英ガラスから形成した以外は、実施例１と同様にして光ファイバを製造した。
この光ファイバの光学特性は、伝送損失が実施例１の光ファイバより０．０１ｄＢ／ｋｍ程度低く、０．１７８ｄＢ／ｋｍであった以外は、表１に示した実施例１の光ファイバと同等であった。
【００３８】
（実施例３）
ＶＡＤ法により、図５に示した屈折率分布形状を有する光ファイバを製造した。中心コア部とリングコア部はゲルマニウム添加石英ガラスから構成し、中間部はフッ素添加石英ガラス、クラッドは純石英ガラスから構成した。
この光ファイバにおいて、Δ１、Δ２、Δ３は、それぞれ０．２８％、−０．０ ５％、＋０．１３％であった。また、ｒ１ 、ｒ２ 、ｒ３ はそれぞれ、７．７５μｍ、２６．３５μｍ、３１μｍ、クラッドの外径は約１２５μｍであった。
表２にこの光ファイバの特性を示した。なお、各特性値は１．５５μｍにおける測定値である。また、カットオフ波長は２ｍ法における測定値である。
【００３９】
【表２】
0003725523.tif 000004
【００４０】
（比較例１）
高屈折率のコアの周囲に低屈折率のクラッドが設けられたステップ型の屈折率分布形状を有する光ファイバを製造した。コアはゲルマニウム添加石英ガラスから構成し、クラッドは純石英ガラスから構成した。
この光ファイバにおいて、クラッドの屈折率を基準にしたときのコアの比屈折率差は０．３４％、コア半径は４．８μｍ、クラッドの外径は約１２５μｍであった。
この光ファイバの１．５５μｍにおけるＡｅｆｆの測定値は約８８μｍ２ 、曲げ損失は５ｄＢ／ｍ、２ｍ法におけるカットオフ波長は１．３７μｍであった。
【００４１】
上述の結果より、本発明に係る実施例１〜３の光ファイバにおいては、Ａｅｆｆを十分に拡大することができ、また、曲げ損失とサンドペーパー張力巻きロス増が小さく、１．５５μｍにおいてシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有していることが確認できた。
そして、比較例１の光ファイバよりもＡｅｆｆを拡大することができ、非線形効果を抑制できることが明らかとなった。
【００４２】
（実施例４）
実施例２の光ファイバと、この光ファイバの波長分散値と分散スロープを補償する分散補償光ファイバを作製し、前記光ファイバの光信号の出射側に分散補償光ファイバを接続して光伝送システムを構築した。このとき、実施例２の光ファイバは３０．９ｋｍ、分散補償光ファイバは５．０ｋｍであり、伝送路の合計は３５．９ｋｍとした。
分散補償光ファイバは、図３に示したものと同様の屈折率分布形状を有し、その構造パラメータを調整することによって、実施例２の光ファイバと異なる符号の波長分散値と分散スロープを有するものを用いた。構成材料と製造方法は実施例２と同様とした。
分散補償光ファイバの構造パラメータと特性、および分散スロープの補償率を表３にあわせて示した。
【００４３】
【表３】
0003725523.tif 000005
【００４４】
実施例２の光ファイバと分散補償光ファイバとを合成した状態の伝送路の平均波長分散値は１．５５μｍにおいて、ほぼゼロであり、残存した分散スロープは、伝送路全長で＋０．１４７ｐｓ／ｎｍ２ であり、長さ当たりに換算すると、＋０．００４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２であり、非常に小さな分散スロープが得られた。
よって、光信号の入射側に本発明に係る実施例２の光ファイバが用いられており、この光ファイバはＡｅｆｆが大きいため、非線形効果による伝送劣化がほとんどなく、かつ、出射側で波長分散値と分散スロープが補償されているため、分散特性に起因する伝送特性の劣化もなく、非常に良好な伝送特性を有する光伝送システムが得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、比較的簡単な構造の屈折率分布形状を有する光ファイバにおいて、その構造パラメータを調整することによって、Ａｅｆｆを拡大し、かつ１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯においてシングルモード伝搬可能となるカットオフ波長を有する光ファイバを、低コストで提供することができる。また、曲げ損失を用途に応じた値に低減することができる。
その結果、１．５３〜１．６１μｍから選択される使用波長帯において、非線形効果を抑制して伝送損失の劣化を防ぐことができるとともに、敷設時などに光ファイバに付与されるマイクロベンドによっても伝送損失が劣化しにくく、かつシングルモード伝搬を保証できる光ファイバを提供することができる。
さらに、本発明の光ファイバと分散補償光ファイバとを組み合わせることにより、非線形効果と分散特性に起因する伝送劣化を抑制し、伝送特性が良好な光伝送システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ファイバ素線の一例を示した断面図である。
【図２】  Ａｅｆｆとサンドペーパー張力巻きロス増の関係の一例を示したグラフである。
【図３】  本発明の光ファイバの屈折率分布形状の第１の例を示したグラフである。
【図４】  図３に示した構造パラメータを変化させたときの、２ｍ法によるカットオフ波長と、使用波長１．５５μｍにおけるＡｅｆｆおよび曲げ損失との関係の一例を示したグラフである。
【図５】  本発明の光ファイバの屈折率分布形状の第２の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…クラッド
ｒ１ …中心コア部の半径、ｒ２ …中間部の半径、ｒ３ …リングコア部の半径、
Δ１ …中心コア部の屈折率、Δ２ …中間部の屈折率、Δ３ …リングコア部の屈折率。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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