(57)【要約】【課題】負の分散スロープを備えた分散スロープ補償型の分散補償光ファイバと接続用光ファイバなどの他の光ファイバとを低損失で接続できる構造を提供する。【解決手段】負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバとニアフィールドパターンが異なる接続用光ファイバとを融着接続するにおいて、接続用光ファイバとして、使用波長において、分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと、当該接続用光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンとの重なり積分から求められる理論的接続損失が０．３ｄＢ以下となるものを選択する。【選択図】図１
2006099147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバとニアフィールドパターンが異なる接続用光ファイバとを融着接続し、これら光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンを整合してなる分散補償光ファイバの接続構造であって、
前記接続用光ファイバとして、未接続の状態で、前記分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと、当該接続用光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンとの重なり積分から求められる使用波長における理論的接続損失が、０．３ｄＢ以下となる接続用光ファイバを用い、
未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積が、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積よりも大きく、
未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積と、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積との差が、１〜３５μｍ2であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度が、前記分散補償光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度よりも小さいことを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項３】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバの一方の端部に前記分散補償光ファイバが接続され、
該接続用光ファイバの他方の端部が、該分散補償光ファイバによって補償される正の分散スロープを備えたシングルモード光ファイバと接続されていることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項４】
請求項３に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積をＡ、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積をＢ、未接続の状態の前記シングルモード光ファイバの有効コア断面積をＣとしたとき、
Ａ＜Ｂ＜Ｃであることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項５】
請求項３に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積をＢ、未接続の状態の前記シングルモード光ファイバの有効コア断面積をＣ、前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＥ、前記シングルモード光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＦとしたとき、Ｂ＜Ｃ、かつＦ＜Ｅであり、
さらにＢとＣとの差は１５〜１３０μｍ2であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項６】
請求項３に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記シングルモード光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１００〜１５０μｍ2であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項７】
請求項３に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記シングルモード光ファイバの使用波長における有効コア断面積が５５〜９０μｍ2であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項８】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバは、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコア、サイドコア、クラッドの順に屈折率が低くなっている階段型の屈折率分布形状を備え、
クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差が０．５％以上、１．０％以下であり、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差が０．０７〜０．２％であり、さらに、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率が２．５〜４．０であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項９】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバは、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたリングコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコアとリングコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高く、サイドコアの屈折率がクラッドの屈折率以上であって、センタコアとリングコアよりも低い屈折率を有し、
クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差が０．８％以上、１．２％以下であり、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差が＋０．０５〜＋０．１０％であり、クラッドを基準にしたリングコアの比屈折率差が０．２〜０．４％であり、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率が３．２〜３．８であり、センタコアの半径に対するリングコアの半径の比率が４．０〜５．０であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１０】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバが、コアと該コアの外周上に設けられたクラッドとを備え、該クラッドにフッ素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の接続構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
フッ素の添加量が０．６重量％以上であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１２】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバのコアに隣接する外側の層がフッ素添加石英ガラスからなり、そのフッ素の添加量が０．６重量％以上であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１３】
請求項１０に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記クラッドが２層以上からなり、当該クラッドの最外層が純粋石英からなることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１４】
請求項１０に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記クラッドが２層以上からなり、コアに隣接するフッ素添加石英ガラスからなるクラッドの第１層の外径が４５〜７０μｍ、クラッドの最外層の外径が１２５μｍ程度であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１５】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周上に設けられたサイドコアと、該サイドコアの外周上に設けられたクラッドとを備え、
前記センタコアの屈折率が前記クラッドよりも高く、前記サイドコアの屈折率が前記クラッドよりも低いことを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１６】
請求項１５に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１６μｍ2以上であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１７】
請求項１に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周上に設けられたサイドコアと、該サイドコアの外周上に設けられたリングコアと、該リングコアの外周上に設けられたクラッドとを備え、
前記センタコアと前記リングコアの屈折率が前記クラッドよりも高く、前記サイドコアの屈折率が前記クラッドよりも低いことを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１８】
請求項１７に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１８μｍ2以上であることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
【請求項１９】
請求項１８に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−１）〜（ｄ−１）に示した特性を備えていることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
（ａ−１）使用波長における波長分散値が−６０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−１）使用波長における分散スロープが−０．１８０〜−０．１３５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−１）使用波長における有効コア断面積が２０〜２６μｍ2、
（ｄ−１）使用波長における伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下。
【請求項２０】
請求項１８に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−２）〜（ｄ−２）に示した特性を備えていることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
（ａ−２）使用波長における波長分散値が−１００〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−２）使用波長における分散スロープが−０．３００〜−０．２３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−２）使用波長における有効コア断面積が１８〜２４μｍ2、
（ｄ−２）使用波長における伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下。
【請求項２１】
請求項１８に記載の分散補償光ファイバの接続構造において、
前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−３）〜（ｄ−３）に示した特性を備えていることを特徴とする分散補償光ファイバの接続構造。
（ａ−３）使用波長における波長分散値が−４５〜−３５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−３）使用波長における分散スロープが−０．１５０〜−０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−３）使用波長における有効コア断面積が２６〜３５μｍ2、
（ｄ−３）使用波長における伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバの接続構造を備えていることを特徴とする伝送路。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバの接続構造を備えていることを特徴とする分散補償器。
【請求項２４】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバの接続構造を得ることを特徴とする分散補償光ファイバの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの接続構造、特に負の分散スロープを有する分散補償光ファイバとの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどのシングルモード光ファイバと、その波長分散を補償する分散補償光ファイバとを組み合わせた伝送路が実用化されている。
前記シングルモード光ファイバは有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が比較的大きいため、非線形効果が抑制されるが、１．５５μｍ帯などを使用波長帯とすると波長分散が大きくなるため、これを前記分散補償光ファイバにて補償することにより、低損失の伝送路を構築することができる。
【０００３】
特許第２９５１５６２号（特許文献１）においては、通常のシングルモード光ファイバと、その波長分散を補償するいわゆるＷ型と呼ばれる屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバとの間に中間光ファイバを介在させて接続する構造が開示されている。
この構造においては、中間光ファイバのモードフィールド径が分散補償光ファイバのモードフィールド径と実質的に同じ値とされている。また、この中間光ファイバのシングルモード光ファイバ側のモードフィールド径は、シングルモード光ファイバのモードフィールド径に合うように拡大されている。
その結果、中間光ファイバと分散補償光ファイバおよびシングルモード光ファイバとの接続損失が低減される。モードフィールド径の拡大は、中間光ファイバの端部を加熱して、そのコアに添加されているゲルマニウムなどのドーパントを拡散させることによって行う。
【０００４】
近年、波長多重伝送などの発達により、シングルモード光ファイバの波長分散のみならず、分散スロープも補償可能な分散補償光ファイバが開発されている。
分散スロープは波長を横軸、波長分散を縦軸にとったときのグラフの傾きであって、通常のシングルモード光ファイバは正の分散スロープを備えている。したがって、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバによって前記シングルモード光ファイバの分散スロープを補償すると、比較的広い波長帯域において平坦な波長分散特性が得られる。
ここで、本明細書において通常のシングルモード光ファイバとは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバ、分散シフト光ファイバのように通常、光信号を伝搬する目的で用いられているものとする。
また、分散補償光ファイバもシングルモード伝搬可能なものが好ましい。
【特許文献１】特許第２９５１５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバは、従来提案されていた波長分散のみを補償するタイプの分散補償光ファイバと屈折率分布形状などが異なり、特許第２９５１５６２号に開示されているようにモードフィールド径を基準として接続構造を構成しても十分に接続損失を低減することができなかった。特に融着接続を行うと、接続損失の増大が顕著となる傾向があった。
また、分散補償光ファイバには、その中で発生する非線形効果による伝送品質の劣化を防ぐために、有効コア断面積を拡大したものが提供されている。この有効コア断面積を拡大した分散補償光ファイバにおいては、さらに融着接続による接続損失の増大が大きくなる傾向があった。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑てなされたもので、負の分散スロープを備えた分散スロープ補償型の分散補償光ファイバと接続用光ファイバなどの他の光ファイバとを低損失で接続できる構造を提供することを課題とする。
さらには、この接続用光ファイバの一方の端部に負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバを接続し、他方の端部にこの分散補償光ファイバによって分散スロープが補償されるシングルモード光ファイバを接続した場合に低損失で接続できる構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、融着接続後のニアフィールドパターンが、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと整合する様な光ファイバを用いることにより、この光ファイバと分散補償光ファイバとの接続損失を確実に低減することができることがわかった。
【０００８】
すなわち、第１の発明は、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバとニアフィールドパターンが異なる接続用光ファイバとを融着接続し、これら光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンを整合してなる分散補償光ファイバの接続構造であって、前記接続用光ファイバとして、未接続の状態で、前記分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと、当該接続用光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンとの重なり積分から求められる使用波長における理論的接続損失が、０．３ｄＢ以下となる接続用光ファイバを用い、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積が、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積よりも大きく、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積と、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積との差が、１〜３５μｍ2であることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度が、前記分散補償光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度よりも小さいことを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、当該接続用光ファイバの一方の端部に前記分散補償光ファイバが接続され、前記接続用光ファイバの他方の端部が、該分散補償光ファイバによって補償される正の分散スロープを備えたシングルモード光ファイバと接続されていることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積をＡ、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積をＢ、未接続の状態の前記シングルモード光ファイバの有効コア断面積をＣとしたとき、Ａ＜Ｂ＜Ｃであることを特徴とする。
第５の発明は、第３の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積をＢ、未接続の状態の前記シングルモード光ファイバの有効コア断面積をＣ、前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＥ、前記シングルモード光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＦとしたとき、Ｂ＜Ｃ、かつＦ＜Ｅであり、さらにＢとＣとの差は１５〜１３０μｍ2であることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第３の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記シングルモード光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１００〜１５０μｍ2であることを特徴とする。
第７の発明は、第３の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記シングルモード光ファイバの使用波長における有効コア断面積が５５〜９０μｍ2であることを特徴とする。
【００１２】
第８の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記接続用光ファイバは、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコア、サイドコア、クラッドの順に屈折率が低くなっている階段型の屈折率分布形状を備え、クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差が０．５％以上、１．０％以下であり、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差が０．０７〜０．２％であり、さらに、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率が２．５〜４．０であることを特徴とする。
第９の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記接続用光ファイバは、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたリングコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコアとリングコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高く、サイドコアの屈折率がクラッドの屈折率以上であって、センタコアとリングコアよりも低い屈折率を有し、クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差が０．８％以上、１．２％以下であり、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差が＋０．０５〜＋０．１０％であり、クラッドを基準にしたリングコアの比屈折率差が０．２〜０．４％であり、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率が３．２〜３．８であり、センタコアの半径に対するリングコアの半径の比率が４．０〜５．０であることを特徴とする。
【００１３】
第１０の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記接続用光ファイバが、コアと該コアの外周上に設けられたクラッドとを備え、該クラッドにフッ素が添加されていることを特徴とする。
第１１の発明は、第１０の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、フッ素の添加量が０．６重量％以上であることを特徴とする。
第１２の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記接続用光ファイバのコアに隣接する外側の層がフッ素添加石英ガラスからなり、そのフッ素の添加量が０．６重量％以上であることを特徴とする。
【００１４】
第１３の発明は、第１０の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記クラッドが２層以上からなり、当該クラッドの最外層が純粋石英からなることを特徴とする。
第１４の発明は、第１０の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記クラッドが２層以上からなり、コアに隣接するフッ素添加石英ガラスからなるクラッドの第１層の外径が４５〜７０μｍ、クラッドの最外層の外径が１２５μｍ程度であることを特徴とする。
第１５の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周上に設けられたサイドコアと、該サイドコアの外周上に設けられたクラッドとを備え、前記センタコアの屈折率が前記クラッドよりも高く、前記サイドコアの屈折率が前記クラッドよりも低いことを特徴とする。
【００１５】
第１６の発明は、第１５の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１６μｍ2以上であることを特徴とする。
第１７の発明は、第１の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周上に設けられたサイドコアと、該サイドコアの外周上に設けられたリングコアと、該リングコアの外周上に設けられたクラッドとを備え、前記センタコアと前記リングコアの屈折率が前記クラッドよりも高く、前記サイドコアの屈折率が前記クラッドよりも低いことを特徴とする。
【００１６】
第１８の発明は、第１７の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバの使用波長における有効コア断面積が１８μｍ2以上であることを特徴とする。
第１９の発明は、第１８の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−１）〜（ｄ−１）に示した特性を備えていることを特徴とする。
（ａ−１）使用波長における波長分散値が−６０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−１）使用波長における分散スロープが−０．１８０〜−０．１３５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−１）使用波長における有効コア断面積が２０〜２６μｍ2、
（ｄ−１）使用波長における伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下。
【００１７】
第２０の発明は、第１８の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−２）〜（ｄ−２）に示した特性を備えていることを特徴とする。
（ａ−２）使用波長における波長分散値が−１００〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−２）使用波長における分散スロープが−０．３００〜−０．２３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−２）使用波長における有効コア断面積が１８〜２４μｍ2、
（ｄ−２）使用波長における伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下。
第２１の発明は、第１８の発明の分散補償光ファイバの接続構造において、前記分散補償光ファイバが、以下の（ａ−３）〜（ｄ−３）に示した特性を備えていることを特徴とする。
（ａ−３）使用波長における波長分散値が−４５〜−３５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、
（ｂ−３）使用波長における分散スロープが−０．１５０〜−０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、
（ｃ−３）使用波長における有効コア断面積が２６〜３５μｍ2、
（ｄ−３）使用波長における伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下。
【００１８】
第２２の発明は、第１ないし第２１の何れか一つの発明の分散補償光ファイバの接続構造を備えていることを特徴とする伝送路である。
第２３の発明は、第１ないし第２１の何れか一つの発明の分散補償光ファイバの接続構造を備えていることを特徴とする分散補償器である。
第２４の発明は、第１ないし第２１の何れか一つの発明の分散補償光ファイバの接続構造を得ることを特徴とする分散補償光ファイバの接続方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと融着接続する接続用光ファイバとして、未接続の状態で、前記分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと当該接続用光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンとの重なり積分から求められる使用波長における理論的接続損失が０．３ｄＢ以下となる接続用光ファイバを用いることにより、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと接続用光ファイバとを低損失で接続することができる。
その結果、分散補償光ファイバと、この分散補償光ファイバが補償するシングルモード光ファイバとを接続用光ファイバを介して低損失で接続することができる。
また、接続用光ファイバのクラッドにおいて、少なくともコアに隣接する層をフッ素添加石英ガラスから形成することにより、特に有効コア断面積が大きいシングルモード光ファイバとの接続損失をより低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一例を説明する。
なお、本発明において、使用波長は、伝送特性の観点から、好ましくは１．５３〜１．６３μｍの範囲から適当な波長域が選択される。波長多重伝送を行う場合は比較的広い波長域が選択される。
図１は負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバの融着接続時のニアフィールドパターンの変化を示したグラフである。ニアフィールドパターンはＩＴＵＴ規格に規定されたＧ．６５０に記載の方法によって測定することができる。具体的には、例えばファーフィールドパターンを測定し、この測定結果を逆フーリエ変換してニアフィールドパターンを得ることができる。なお、ニアフィールドパターンは光のパワーの分布によって表される。
このグラフにおいて、横軸は光ファイバの半径であり、縦軸は測定時に観測される光のパワーである。なお、縦軸のスケールはｄＢｍであり、光のパワーで規格化したものである。
グラフ中の０、１０００ｍｓ（ミリ秒）、１８００ｍｓは、融着接続時の加熱時間を示している。加熱時間以外の温度などの条件はいずれも一定である。なお、０は融着接続前のニアフィールドパターンである。
【００２１】
このグラフから分かる様に負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバは融着接続時の加熱によってニアフィールドパターンが容易に変化する。
通常の光ファイバにおいても、このようなニアフィールドパターンの変化が生じるが、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバは、その変化が顕著である。
【００２２】
図２、図３は負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバの屈折率分布形状の例を示した説明図である。
図２はいわゆるＷ型の屈折率分布形状を示したもので、この屈折率分布形状においては、中心のセンタコア１１と、その外周上に同心円状に設けられたサイドコア１２とからコア１３が構成され、その外周上に同心円状にクラッド１５が設けられている。
【００２３】
これらの屈折率の関係は、前記センタコア１１の屈折率が前記クラッド１５よりも高く、前記サイドコア１２の屈折率が前記クラッド１５よりも低くなっている。
屈折率は屈折率を上昇させる作用を備えたゲルマニウム、屈折率を下降させる作用を備えたフッ素などのドーパントの添加によって調整される。
例えばセンタコア１１はゲルマニウム添加石英ガラスなどからなり、サイドコア１２はフッ素添加石英ガラスなどからなり、クラッド１５は純粋石英ガラス、またはフッ素添加石英ガラスなどからなる。
【００２４】
そして、クラッド１５を基準にしたセンタコア１１の比屈折率差Δ1、クラッド１５を基準にしたサイドコア１２の比屈折率差Δ2、およびセンタコア１１の半径ｒ1とサイドコア１２の半径ｒ2との比率を調整すると、負の波長分散と負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバが得られる。
【００２５】
図３は、いわゆるセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を示したもので、この屈折率分布形状は、中心のセンタコア２１と、サイドコア２２と、リングコア２４とが順次同心円状に設けられたコア２３と、その外周上に同心円状に設けられたクラッド２５とから構成されている。
センタコア２１とリングコア２４の屈折率はクラッド２５よりも高く、サイドコア２２の屈折率はクラッド２５よりも低く設定されている。
また、この例において、リングコア２４の屈折率はセンタコア２１よりも低くなっている。
【００２６】
また、例えばセンタコア２１、リングコア２４はゲルマニウム添加石英ガラスなどからなり、サイドコア２２はフッ素添加石英ガラスなどからなり、クラッド２５は純粋石英ガラス、またはフッ素添加石英ガラスなどからなる。
そして、クラッド２５を基準にしたセンタコア２１の比屈折率差Δ11、クラッド２５を基準にしたサイドコア２２の比屈折率差Δ12、クラッド２５を基準にしたリングコア２４の比屈折率差Δ13、センタコア２１の半径ｒ11とサイドコア２２の半径ｒ12との比率、センタコア２１の半径ｒ11とリングコア２４の半径ｒ13との比率を調整すると、負の波長分散と負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバが得られる。
【００２７】
本発明者らの検討の結果、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバにおいて、加熱によるニアフィールドパターンの変化が顕著である理由は以下の通りである。
負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバに限らず、光ファイバのコアには通常ゲルマニウムなどの屈折率を上昇させる作用を備えたドーパントが添加されている。通常ゲルマニウムが好適に用いられるため、以下ゲルマニウムを例として説明する。
また、光ファイバを構成する各層の構成材料のガラス転移点の違いなどに起因して、ファイバ母材から光ファイバを線引きし、これが冷却、固化すると、光ファイバ内（主にコア）に応力が凍結される。これを残留応力という。
ついで、光ファイバを加熱すると、コアに添加されたゲルマニウムがクラッドに向かって拡散する。また、加熱による構成材料の軟化によって残留応力が解放される。
上述のようにゲルマニウムは屈折率を上昇させる作用を備えたものであるため、拡散によりコアの実効的な屈折率が低下する。また、残留応力の解放によってもコアの実効的な屈折率が低下する。その結果、コアへの光の閉じ込めが弱くなり、有効コア断面積が拡大するとともに、ニアフィールドパターンが拡大する。
【００２８】
負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバにおいては、図２、図３に示したセンタコア１１、２１の比屈折率差Δ1、Δ11が、例えば１．０％以上であり、比較的高くなっている。そのため、ファイバ母材から光ファイバを線引きするにおいて、線引き張力を大きくして伝送損失の増加を抑制する必要があり、この張力が残留応力となる。したがって、残留応力が大きい。
また、センタコア１１、２１の外周上には通常、フッ素が添加されたサイドコア１２、２２が設けられている。ゲルマニウム添加石英ガラスからなる層に隣接する層にフッ素が添加されていると、ゲルマニウムの拡散が促進される。
そして、融着接続時の加熱によって大きな残留応力が解放され、かつ比較的多量のゲルマニウムの拡散が促進される状態にあるため、実効的な屈折率の低下が大きくなる。
センタコア１１、２１の実効的な屈折率が低下すると、コア１３、２３への光の閉じ込めが弱くなり、有効コア断面積とニアフィールドパターンがコア１３、２３の外側に拡大する。そして、加熱を続け、ニアフィールドパターンの拡大が進行すると、コア１３、２３を伝搬する伝搬モードのクラッドモードへの結合が生じ、接続損失がさらに大きくなる。
【００２９】
したがって、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと、これに接続する接続用光ファイバにおいて、融着接続前のモードフィールド径が比較的近い場合であっても、融着接続後には分散補償光ファイバのニアフィールドパターンが大きく変化するため、接続損失が増加してしまう。
【００３０】
そこで、本発明者らは、融着接続後のニアフィールドパターンを整合させることにより、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバと接続用光ファイバとの接続損失を低減することを試みた。
その結果、ニアフィールドパターンが異なる分散補償光ファイバと接続用光ファイバとを接続する場合であっても、以下に示す条件にて融着接続後のニアフィールドパターンを整合させることにより、接続損失が低減できることが明かとなった。
【００３１】
具体的には、分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンと、接続用光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンとの重なり積分から求められる理論的接続損失が０．３ｄＢ以下、好ましくは０．１ｄＢ以下となることが推定される接続用光ファイバを用いることにより、低損失の接続を実現できる。理論的接続損失が０．３ｄＢをこえる場合は接続損失が大きくなり、不都合である。なお、理論的接続損失は小さい程好ましいが、後述する分散補償光ファイバが補償するシングルモード光ファイバとの接続損失の観点から、実質的には０．０５ｄＢ以上である。
また、理論接続損失は、屈折率分布形状、ドーパントの拡散速度、残留応力の大きさなどから推定することができる。実際は予備実験を行って確認することが好ましい。
【００３２】
前記理論的接続損失は以下のようにして求めることができる。
まず、未接続の状態で分散補償光ファイバの一端を融着接続時と同様の条件で加熱する。また、この分散補償光ファイバに接続する接続用光ファイバについても未接続の状態で同様に加熱する。
そして、これら分散補償光ファイバと接続用光ファイバのそれぞれについて、上述のＩＴＵＴ規格に規定された方法により、一端から光を入射し、他方の端部から出射する光のパワーの分布をファーフィールドパターン測定器にて測定し、逆フーリエ変換してニアフィールドパターンを得る。
そして、このようにして得られたニアフィールドパターンを１／２乗すると、電解強度分布を求めることができる。
そして、これらの電解強度を以下の式１に代入すると、これらのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失を算出することができる。
一般にニアフィールドパターンが同じであれば理論的接続損失はゼロであり、ニアフィールドパターンが似ているもの程、理論的接続損失は小さくなる。
【００３３】
【数１】
2006099147.tif 000003
【００３４】
式１において、Ｅ1（ｒ）とＥ2（ｒ）は、それぞれ分散補償光ファイバと接続用光ファイバの電解強度である。
【００３５】
なお、接続用光ファイバのニアフィールドパターンは分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと比べて加熱によってニアフィールドパターンが大きく変化しにくいものを選択すると好ましい。
この様な接続用光ファイバにおいては、融着接続前のニアフィールドパターンが分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンに近いもの、または加熱によってコアに添加されたゲルマニウムなどのドーパントが拡散し、ニアフィールドパターンが若干拡大することに鑑み、分散補償光ファイバの融着接続後のニアフィールドパターンよりもやや小さいニアフィールドパターンを備えた接続用光ファイバを選択すると、前記理論的接続損失の条件をより容易に満足することができる。
【００３６】
また、この様な理論的接続損失の条件を容易に満足するために、分散補償光ファイバと接続用光ファイバが以下の条件を満足すると好ましい。
すなわち、未接続の状態の接続用光ファイバの有効コア断面積が、未接続の状態の分散補償光ファイバの有効コア断面積よりも大きいことが好ましい。
その差は例えば１〜３５μｍ2、好ましくは２〜２５μｍ2である。１μｍ2未満では充分な効果を得ることができず、３５μｍ2をこえると接続損失が大きくなる可能性がある。
【００３７】
また、前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度が、前記分散補償光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度よりも小さいことが好ましい。接続用光ファイバの方が拡大速度が大きいと、ニアフィールドパターンが整合する前にクラッドモードへの結合が生じやすくなり、接続損失が大きくなりやすいためである。
加熱による有効コア断面積の拡大速度は例えば以下の様にして測定することができる。すなわち、所定の加熱温度条件において、加熱時間をパラメータとして、有効コア断面積の大きさを上述の様にファーフィールドパターン測定器によって求める。
そして、この拡大速度は、一定の加熱条件の拡大速度の値を比較したときに、接続用光ファイバの拡大速度に対する分散補償光ファイバの拡大速度の比が１．１〜８．０、好ましくは１．２〜７．０であると好ましい。１．１未満では充分な効果を得ることができず、８．０をこえると接続時の加熱時間の制御が困難となるおそれがある。
なお、拡大速度は加熱条件（特に加熱温度）に大きく依存するため、比較のためには加熱条件が一定の値を比較する必要がある。
【００３８】
また、接続損失低減の観点から、接続用光ファイバは、融着接続時に長時間加熱し、コアに添加されたゲルマニウムなどのドーパントが拡散しても、コアを伝搬する伝搬モードがクラッドモードと結合しにくいものが好ましい。したがって、伝搬モードとクラッドモードとの伝搬定数の差（Δβ）が大きいものを選択すると好ましい。Δβは例えば８０００（ｒａｄ／ｍ）以上、好ましくは９０００（ｒａｄ／ｍ）以上とされる。
接続用光ファイバとしては、例えば、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコア、サイドコア、クラッドの順に屈折率が低くなっているいわゆる階段型の屈折率分布形状を備えたものを例示することができる。この階段型の屈折率分布形状において、例えばセンタコアとサイドコアはゲルマニウム添加石英ガラスなどから形成されている。クラッドについては後述する。
接続用光ファイバは分散補償光ファイバに対応して適宜選択されるため、構造パラメータなどの条件は特に限定されないが、クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差は、加熱によるニアフィールドパターンの変化を抑制する観点から、１．０％以下、実質的には０．５％以上であると好ましい。
また、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差は０．０７〜０．２％が好ましい。
さらに、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率は２．５〜４．０が好ましい。
【００３９】
また、図３に示した屈折率分布形状と類似する屈折率分布形状であって、センタコアと、その外周上に設けられたサイドコアと、その外周上に設けられたリングコアと、その外周上に設けられたクラッドとを備え、センタコアとリングコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高く、サイドコアの屈折率がクラッドの屈折率以上であって、センタコアとリングコアよりも低い屈折率を有するものなどを例示することができる。
この屈折率分布形状において、例えばセンタコアとリングコアはゲルマニウム添加石英ガラス、サイドコアは純粋石英ガラス、ゲルマニウム添加石英ガラス、またはフッ素添加石英ガラスなどから形成されている。クラッドについては後述する。
接続用光ファイバは分散補償光ファイバに対応して適宜選択されるため、構造パラメータなどの条件は特に限定されないが、クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差は、加熱によるニアフィールドパターンの変化を抑制する観点から、１．２％以下、実質的には０．８％以上であると好ましい。
また、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差は＋０．０５〜＋０．１０％が好ましい。
また、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、クラッドを基準にしたリングコアの比屈折率差は０．２〜０．４％が好ましい。
さらに、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、センタコアの半径に対するサイドコアの半径の比率は３．２〜３．８が好ましい。
また、カットオフ波長の適性化、ニアフィールドパターンの適性化、曲げ損失の低減の観点から、センタコアの半径に対するリングコアの半径の比率は４．０〜５．０が好ましい。
【００４０】
接続用光ファイバと分散補償光ファイバとの融着接続の条件は特に限定しないが、例えば１８００〜２３００℃、０．８〜３秒程度の条件が好ましい。また、光を入射して光学特性をモニタしながら行うと好ましい。上述の様に拡大速度は同一の加熱条件における値を比較する。
また、接続用光ファイバの一方の端部は分散補償光ファイバと接続されるが、他方の端部は、好ましくはこの分散補償光ファイバによって補償される正の波長分散と分散スロープを備えたシングルモード光ファイバと融着接続される。なお、このときの接続用光ファイバの使用長さは例えば５０ｃｍ以上、好ましくは２０ｍ以下とされる。５０ｃｍ未満では長さが不十分で融着接続の操作性が低下したり、接続点で生じた損失分に相当する光がコアを伝搬するモードと結合してノイズとなる場合がある。また、２０ｍをこえると伝送特性の観点から不都合となる場合がある。
【００４１】
このシングルモード光ファイバとしては、正の波長分散と分散スロープを有するものであり、使用波長において、有効コア断面積が好ましくは５５μｍ2以上、さらに好ましくは８０μｍ2以上、のものが用いられる。１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどの通常のシングルモード光ファイバや分散シフト光ファイバなどのうち、有効コア断面積が５５〜９０μｍ2程度のものを用いることもできるが、有効コア断面積が、例えば１００〜１５０μｍ2、好ましく１２０〜１４０μｍ2のものが特に好適である。この範囲の有効コア断面積を有するものは非線形効果が発生しにくく、伝送特性の向上に寄与する。
有効コア断面積が大きいシングルモード光ファイバとしては、例えばセンタコアと、その外周上に設けられたこのセンタコアよりも屈折率が低いサイドコアと、その外周上に設けられた、前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドからなる、いわゆるＷ型の屈折率分布形状などを備えた光ファイバなどを例示することができる。
また、有効コア断面積を拡大するために、クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差は０．２〜０．２５％、クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折率差は−０．０２〜−０．０７％、センタコアの直径に対するサイドコアの直径の比率が３．５〜４．５であると好ましい。
なお、有効コア断面積が５５〜９０μｍ2のシングルモード光ファイバあるいは有効コア断面積１００〜１５０μｍ2のシングルモード光ファイバのいずれを用いるかは、その用途、要求される特性などによって適宜判断される。
【００４２】
また、分散補償光ファイバ、接続用光ファイバ、およびシングルモード光ファイバにおいては、未接続の状態の前記分散補償光ファイバの有効コア断面積をＡ、未接続の状態の前記接続用光ファイバの有効コア断面積をＢ、未接続の状態の前記シングルモード光ファイバの有効コア断面積をＣとしたとき、
Ａ＜Ｂ＜Ｃ
であると好ましい。
【００４３】
また、前記分散補償光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＤ、前記接続用光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＥ、前記シングルモード光ファイバの加熱による有効コア断面積の拡大速度をＦとしたとき、
Ｆ＜Ｅ＜Ｄ
であると好ましい。なお拡大速度の測定方法は上述の通りである。また、上述の様に拡大速度は同一の加熱条件における値を比較する。
上述の様に前記分散補償光ファイバと前記接続用光ファイバとを低損失で接続するためには、Ａ＜Ｂ、かつＥ＜Ｄである必要がある。ここで、一般的にはＡ＜Ｃの関係が成り立つ。したがって、前記分散補償光ファイバ、前記接続用光ファイバ、および前記シングルモード光ファイバを全て低損失で接続するためには、Ｂ＜Ｃ、かつＦ＜Ｅである必要がある。
ここで、ＢとＣとの差は１５〜１３０μｍ2、好ましくは２０〜１２０μｍ2とされる。１５μｍ2未満では接続時の加熱条件の制御が困難となり、１３０μｍ2をこえると前記接続用光ファイバと前記シングルモード光ファイバとの接続損失を充分に低減することができないおそれがある。
また、Ｆに対するＥの比（Ｅ／Ｆ）は２〜１５、好ましくは２．５〜１０とされる。２未満では前記接続用光ファイバと前記シングルモード光ファイバとの接続損失が低減される前に前記接続用光ファイバにおいて、クラッドモードの結合が生じるため、低損失の接続を実現することができないおそれがあり、１５をこえると、接続時の加熱時間の制御が困難となるおそれがある。
【００４４】
なお、接続用光ファイバは、上述のニアフィールドパターンの条件を満足するため、ほぼ分散補償光ファイバと同程度の有効コア断面積を有している傾向があり、上述の様に非線形効果抑制型（有効コア断面積拡大型）のシングルモード光ファイバとは、特に有効コア断面積の差が大きい。なお、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバの有効コア断面積は例えば１６〜３５μｍ2程度である。
したがって、接続用光ファイバとシングルモード光ファイバとの接続損失を低減するために、シングルモード光ファイバとの融着接続時には、接続用光ファイバを比較的長く加熱して、そのコアに添加されたゲルマニウムなどのドーパントをできるだけ拡散させて有効コア断面積を拡大すると好ましい。
このとき、コアに隣接する外側（コアの外周上）の層がフッ素添加石英ガラスからなる場合、ゲルマニウムなどドーパントの拡散が促進され、速やかに有効コア断面積を拡大することができる。
フッ素の添加量は０．６重量％以上、さらに好ましくは０．９〜１．５重量％の範囲が好ましい。０．６重量％未満では拡散促進効果が得られない。一方、１．５重量％をこえると、分散補償光ファイバとの融着接続においてニアフィールドパターンが変化しやすくなるため、不都合が生じるおそれがある。
【００４５】
しかしながら、ドーパントを添加すると石英ガラスの融点が低下する。そのため長時間の加熱により接続用光ファイバの外形が変形すると不都合である。
そこで、クラッドを二層以上とし、このうち、コアに隣接する層はフッ素添加石英ガラスから形成し、最外層を純粋石英ガラスから形成し、ドーパントの拡散を促すとともに外形の変形を防ぐようにすると好ましい。
クラッドを構成する各層の外径は接続用光ファイバとシングルモード光ファイバの有効コア断面積などによって適宜変更可能であるが、通常はコアに隣接するフッ素添加石英ガラスからなるクラッドの第１層の外径が４５〜７０μｍ、クラッドの最外層の外径が１２５μｍ程度であると好ましい。
融着接続およびコア径の拡大のための加熱の条件は特に限定しないが、例えば１８００〜２３００℃、１０〜３０秒とすると好ましい。
【００４６】
なお、分散補償光ファイバにおいては、有効コア断面積が大きい程伝送特性向上の観点から好ましい。
図２に示したＷ型の屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバにおいては、有効コア断面積が１６μｍ2以上（実質的には２０μｍ2以下）のものが好ましい。
図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備えた分散補償光ファイバは、前記Ｗ型の屈折率分布形状を備えたものよりも有効コア断面積を拡大できる傾向がある。この分散補償光ファイバの有効コア断面積は、好ましくは１８μｍ2以上（実質的には３５μｍ2以下）とされる。
【００４７】
また、本発明に用いる分散補償光ファイバにおいて、分散スロープの値は、波長分散、有効コア断面積などの他の特性などによって変化する。よって、補償するシングルモード光ファイバの波長分散、分散スロープなどにあわせて適宜選択される。
本発明において、具体的には、例えば以下の様な特性を備えた分散補償光ファイバを用いると好ましい。
第１の例の分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備え、波長分散値が−６０〜−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、分散スロープが−０．１８０〜−０．１３５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍで、有効コア断面積が２０〜２６μｍ2で、伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下（実質的には０．２５ｄＢ／ｋｍ以上）のものである。
この分散補償光ファイバは波長分散値が大きく、その結果伝送損失が小さいものである。また、分散スロープと有効コア断面積が大きいという特徴も有している。
なお、ｒ12／ｒ11は２．５〜５．０、ｒ13／ｒ11は４．０〜５．５、Δ11は０．８〜１．５％、Δ12は−０．３〜−０．４５％、Δ13は０．４〜１．０％の範囲が好ましい。そして、これらの数値範囲から上述の好ましい特性を満足する値を組み合わせて選択すると好ましい。
【００４８】
第２の例の分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備え、波長分散値が−４５〜−３５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、分散スロープが−０．１５０〜−０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍで、有効コア断面積が２６〜３５μｍ2で、伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下（実質的には０．２０ｄＢ／ｋｍ以上）のものである。
この分散補償光ファイバは波長分散値が第１の例の分散補償光ファイバよりも大きく、その結果、伝送損失がさらに小さいものである。また、分散スロープと有効コア断面積がさらに大きいという特徴も有している。
波長多重伝送においては、伝送損失を小さくかつ有効コア断面積を大きくすることが重要であることから、上記第２の例は好ましく適用され得る。
なお、ｒ12／ｒ11は２．５〜５．０、ｒ13／ｒ11は４．０〜５．５、Δ11は０．８〜１．５％、Δ12は−０．３〜−０．４５％、Δ13は０．４〜１．０％の範囲が好ましい。そして、これらの数値範囲から上述の特性を満足させるように値を組み合わせて選択すると好ましい。
【００４９】
第３の例の分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備え、波長分散値が−１００〜−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、分散スロープが−０．３００〜−０．２３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍで、有効コア断面積が１８〜２４μｍ2で、伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下（実質的には０．３１ｄＢ／ｋｍ以上）のものである。
この分散補償光ファイバは、波長分散値が小さく、その結果伝送損失が比較的大きいものである。また、第１の例の分散補償光ファイバと比較すると、分散スロープと有効コア断面積がやや小さくなる傾向がある。
ｒ12／ｒ11は２．５〜４．０、ｒ13／ｒ11は２．７〜８．０、Δ11は１．２〜１．７％、Δ12は−０．２５〜−０．４５％、Δ13は０．２〜１．１％の範囲が好ましい。そして、これらの数値範囲から上述の好ましい特性を満足する値を組み合わせて選択すると好ましい。
【００５０】
図４は、本発明の接続構造に用いる各光ファイバのニアフィールドパターンの例を示したグラフである。
ＮＯ．１は１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどの通常のシングルモード光ファイバ（有効コア断面積８０μｍ2）
ＮＯ．２は有効コア断面積１３５μｍ2のシングルモード光ファイバ
ＮＯ．３は融着接続と同様の条件で加熱した分散補償光ファイバ
ＮＯ．４は融着接続と同様の条件で加熱した接続用光ファイバのニアフィールドパターンである。
ＮＯ．３とＮＯ．４のニアフィールドパターンはよく一致しており、この例の理論的接続損失は０．０８ｄＢである。
【００５１】
本発明の接続構造を備えた伝送路においては、分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとを接続用光ファイバを介して低損失で接続することができ、伝送特性の向上を図ることができる。
また、本発明の接続構造は分散補償器に適用することができる。
すなわち、分散補償器は分散補償光ファイバをモジュール化して提供するものである。例えば、直方体形などの筐体内に円筒体に巻き回された分散補償光ファイバを収納したものである。
本発明においては、例えば筐体内の分散補償光ファイバの両端にリードファイバとして接続用光ファイバをそれぞれ融着接続し、これらのリードファイバを筐体に設けられたふたつの孔からそれぞれ引き出した分散補償器を構成することができる。そして、これらの引き出されたリードファイバに伝送路に用いるシングルモード光ファイバを接続することにより、低損失の伝送路を構築することができる。
分散補償器に用いる円筒体と筐体は、例えば、金属、セラミックスなどから形成され、そのサイズなどは分散補償光ファイバの長さなどによって適宜変更可能である。
【００５２】
なお、伝送路や分散補償器においては、分散補償光ファイバ、シングルモード光ファイバ、接続用光ファイバ（リードファイバ）は、石英系ガラスからなる最外層（クラッド）の外周上に、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた光ファイバ素線、またはその外周上にさらにナイロンなどからなる被覆層が設けられた光ファイバ心線などの形態で用いられる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
（実施例１）
接続用光ファイバの両端に、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバとこの分散補償光ファイバによって補償されるシングルモード光ファイバとを融着接続し、ニアフィールドパターンと接続損失を測定した。なお、使用波長は１．５５μｍとし、用いた光ファイバの外径（クラッドの外径）はいずれも約１２５μｍであった。なお、加熱による有効コア断面積の拡大速度は加熱温度に強く依存するため、本実施例における値は参考値として例示した。なお、加熱条件はほぼ同一である。
【００５４】
分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備えたもので、その構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアとリングコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素添加石英ガラス製、クラッドは純粋石英ガラス製とした。
ｒ11：１．８μｍ
ｒ12：５．８μｍ
ｒ13：７．１μｍ
Δ11：１．６５％
Δ12：−０．３５％
Δ13：０．５％
有効コア断面積：２２μｍ2
モードフィールド径：５．３μｍ
波長分散：−９３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：−０．２８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．３３ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．７μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：７．０μｍ2／ｓｅｃ
【００５５】
接続用光ファイバはセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備えたもので、融着接続前は分散補償光ファイバと異なるニアフィールドパターンを備えたものを用いた（融着接続前の理論的接続損失は０．７ｄＢ）。なおクラッドは１層構造とし、純粋石英ガラスから形成した。この接続用光ファイバの構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素とゲルマニウムを共添加した石英ガラス製、リングコアはゲルマニウム添加石英ガラス製とした。
クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差：１．３％
クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折差：０．０１％
クラッドを基準にしたリングコアの比屈折差：０．３５％
センタコアの半径：１．２μｍ
サイドコアの半径：８．３μｍ
リングコアの半径：９．４μｍ
モードフィールド径：６．２μｍ
有効コア断面積：２４．５μｍ2
加熱による有効コア断面積の拡大速度：３．０μｍ2／ｓｅｃ
【００５６】
シングルモード光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布形状を備えたもので、その構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素添加石英ガラス製、クラッドは純粋石英ガラス製とした。
クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差：０．２５％
クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折差：−０．０５％
センタコアの半径：６．８μｍ
サイドコアの半径：２７μｍ
モードフィールド径：１２．７μｍ
有効コア断面積：１３５μｍ2
波長分散：２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ： ０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．１９ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．６μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度；２．０μｍ2／ｓｅｃ
【００５７】
分散補償光ファイバとの接続においては融着接続機を用い、約２２００℃、２秒間加熱した。分散補償光ファイバの融着接続後のモードフィールド径は５．９μｍであった。接続用光ファイバの融着接続後のモードフィールド径は殆ど変化しなかった。
シングルモード光ファイバとの接続においては融着接続機を用いて約２２００℃、２秒間の条件で加熱して融着接続した後、接続用光ファイバの端部をさらに３０秒間加熱してゲルマニウムを拡散させた。
【００５８】
分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと接続用光ファイバのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失は０．１１ｄＢであった。接続損失の実測値を表１に示す。
【００５９】
（実施例１−Ａ）
他のシングルモードファイバとして、単峰型の屈折率分布形状を備え、以下の構造パラメータを有する光ファイバを用いた。
クラッドを基準にしたコアの比屈折率差：０．３１％
コア半径：４．５μｍ
モードフィールド径：１０．１μｍ
有効コア断面積：８３μｍ2
波長分散：１６．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：０．０５７ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．１９６ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．２μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：１．１μｍ2／ｓｅｃ
【００６０】
シングルモード光ファイバとの接続においては融着接続機を用い、約２２００℃、２秒間加熱した後、接続用光ファイバの端部をさらに２０秒間加熱してゲルマニウムを拡散させた。
接続損失の実測値を表１に示す。
【００６１】
（実施例１−Ｂ）
他のシングルモードファイバとして、単峰型の屈折率分布形状を備え、以下の構造パラメータを有している光ファイバを用いた。
クラッドを基準にしたコアの比屈折率差：０．３３％
コア半径：４．７８μｍ
モードフィールド径：１０．８μｍ
有効コア断面積：９０μｍ2
波長分散：１８．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．１９６ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．３４μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：１．１μｍ2／ｓｅｃ
【００６２】
シングルモード光ファイバとの接続においては融着接続機を用い、約２２００℃、２秒間加熱した後、接続用光ファイバの端部をさらに２５秒間加熱してゲルマニウムを拡散させた。
接続損失の実測値を表１に示す。
【００６３】
（実施例１−Ｃ）
他のシングルモードファイバとして、セグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備え、以下の構造パラメータを有している光ファイバを用いた。
クラッドを基準としたセンタコアの比屈折率差：０．５％
クラッドを基準としたサイドコアの比屈折率差：−０．１１％
クラッドを基準としたリングコアの比屈折率差：０．１８％
センタコア半径：３．５μｍ
サイドコア半径：５．９μｍ
リングコア半径：７．９μｍ
モードフィールド径：８．５μｍ
有効コア断面積：５５μｍ2
波長分散：３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．２１０ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．２５μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：１．１μｍ2／ｓｅｃ
【００６４】
シングルモード光ファイバとの接続においては融着接続機を用い、約２２００℃、２秒間加熱した後、接続用光ファイバの端部をさらに１０秒間加熱してゲルマニウムを拡散させた。
接続損失の実測値を表１に示す。
【００６５】
（実施例２）
接続用光ファイバの両端に、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバとこの分散補償光ファイバによって補償されるシングルモード光ファイバとを融着接続し、ニアフィールドパターンと接続損失を測定した。なお、使用波長は１．５５μｍとし、用いた光ファイバの外径（クラッドの外径）はいずれも約１２５μｍであった。なお、加熱による有効コア断面積の拡大速度は加熱温度に強く依存するため、本実施例における値は参考値として例示した。なお、加熱条件はほぼ同一である。
【００６６】
分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備えたもので、その構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアとリングコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素添加石英ガラス製、クラッドはフッ素添加石英ガラス製とした。
ｒ11：２．０μｍ
ｒ12：５．７μｍ
ｒ13：６．９μｍ
Δ11：０．８％
Δ12：−０．３７％
Δ13：０．４％
有効コア断面積：２９μｍ2
モードフィールド径：６．１μｍ
波長分散：−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：−０．１２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．２２８ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．５μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：８．３μｍ2／ｓｅｃ
【００６７】
接続用光ファイバのクラッドは２層構造であり、コアに隣接する第１層は１．２重量％のフッ素を添加した石英ガラスから形成し、その半径は２５μｍとした。最外層（第２層）は純粋石英ガラスから形成した。
この接続用光ファイバの構造パラメータと特性は以下の通りであった。
クラッドの第１層を基準にしたセンタコアの比屈折率差：１．９％
クラッドの第１層を基準にしたサイドコアの比屈折差：０．０５％
クラッドの第１層を基準にしたリングコアの比屈折差：０．３８％
センタコアの半径：１．９μｍ
サイドコアの半径：６．９μｍ
リングコアの半径：８．５μｍ
モードフィールド径：６．３μｍ
有効コア断面積：３５μｍ2
加熱による有効コア断面積の拡大速度：４．３μｍ2／ｓｅｃ
【００６８】
シングルモード光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布形状を備えたもので、その構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素添加石英ガラス製、クラッドは純粋石英ガラス製とした。
クラッドを基準にしたセンタコアの比屈折率差：０．２５％
クラッドを基準にしたサイドコアの比屈折差：−０．０５％
センタコアの半径：６．８μｍ
サイドコアの半径：２７μｍ
モードフィールド径：１２．７μｍ
有効コア断面積：１３５μｍ2
波長分散：２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．１９ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．６μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度；２．０μｍ2／ｓｅｃ
【００６９】
分散補償光ファイバとの接続においては融着接続機を用い、約２２００℃、２秒間加熱した。分散補償光ファイバの融着接続後のモードフィールド径は６．４μｍであった。接続用光ファイバの融着接続後のモードフィールド径は殆ど変化しなかった。
【００７０】
シングルモード光ファイバとの接続においては融着接続機を用いて約２２００℃、２秒間の条件で加熱して融着接続した後、接続用光ファイバの端部をさらに３０秒間加熱してゲルマニウムを拡散させた。
分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと接続用光ファイバのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失は０．１０ｄＢであった。接続損失の実測値を表１に示す。
【００７１】
（実施例３）
接続用光ファイバのクラッドの構成を変更した以外は実施例１と同様にして接続構造を構成した。
すなわち、接続用光ファイバのクラッドは２層構造であり、コアに隣接する第１層は１．２重量％のフッ素を添加した石英ガラスから形成し、その半径は２５μｍとした。最外層（第２層）は純粋石英ガラスから形成した。
この接続用光ファイバの構造パラメータと特性は以下の通りであった。
クラッドの第１層を基準にしたセンタコアの比屈折率差：１．０％
クラッドの第１層を基準にしたサイドコアの比屈折差：０．０５％
クラッドの第１層を基準にしたリングコアの比屈折差：０．３８％
センタコアの半径：１．８μｍ
サイドコアの半径：６．７μｍ
リングコアの半径：８．２μｍ
モードフィールド径：５．７μｍ
有効コア断面積：２４．７μｍ2
【００７２】
加熱による有効コア断面積の拡大速度：５．６μｍ2／ｓｅｃ
分散補償光ファイバの融着接続後のモードフィールド径は５．９μｍであった。また、接続用光ファイバの融着接続後のモードフィールド径も変化し、５．９μｍであった。
分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと接続用光ファイバのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失は０．０７ｄＢであった。接続損失の実測値を表１に示す。
【００７３】
（比較例１）
接続用光ファイバの両端に、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバとこの分散補償光ファイバによって補償されるシングルモード光ファイバとを実施例１と同様にして融着接続し、ニアフィールドパターンと接続損失を測定した。
なお、使用波長は１．５５μｍとし、用いた光ファイバの外径はいずれも約１２５μｍであった。
【００７４】
分散補償光ファイバは、図３に示したセグメント付きＷ型の屈折率分布形状を備えたもので、その構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、センタコアとリングコアはゲルマニウム添加石英ガラス製、サイドコアはフッ素添加石英ガラス製、クラッドは純粋石英ガラス製とした。
ｒ11：２．０μｍ
ｒ12：５．８μｍ
ｒ13：６．８μｍ
Δ11：１．０％
Δ12：−０．４％
Δ13：０．９％
有効コア断面積：２６μｍ2
モードフィールド径：６．０μｍ
波長分散：−５４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ
分散スロープ：−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ
伝送損失：０．３ｄＢ／ｋｍ
カットオフ波長：１．６μｍ
加熱による有効コア断面積の拡大速度：８．５μｍ2／ｓｅｃ
【００７５】
接続用光ファイバは単峰型の屈折率分布形状を備えたもので、融着接続前は分散補償光ファイバと異なるニアフィールドパターンを備えたものを用いた（融着接続前の理論的接続損失は０．６ｄＢ）。なお単峰型とは、コアとその外周上に設けられたクラッドからなる２層構造のもので、このコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高くなっているものである。
なおクラッドは２層構造とし、第１層は０．４重量％のフッ素を添加したフッ素添加石英ガラスから形成し、その半径は３０μｍとした。最外層（第２層）は純粋石英ガラスから形成した。
この接続用光ファイバの構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、コアはゲルマニウム添加石英ガラス製とした。
クラッドの第１層を基準にしたコアの比屈折率差：１．０％
コアの半径：２．４μｍ
モードフィールド径：６．２μｍ
有効コア断面積：２９μｍ2
加熱による有効コア断面積の拡大速度：７．２μｍ2／ｓｅｃ
【００７６】
シングルモード光ファイバは、実施例１と同様のものを用いた。
接続後の分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと接続用光ファイバのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失は０．９５ｄＢであった。接続損失の実測値を表１に示す。
【００７７】
（比較例２）
接続用光ファイバは単峰型の屈折率分布形状を備えたもので、融着接続前は分散補償光ファイバと異なるニアフィールドパターンを備えたものを用いた（融着接続前の理論的接続損失は０．６８ｄＢ）。なおクラッドは２層構造とし、第１層は０．３重量％のフッ素を添加したフッ素添加石英ガラスから形成し、その半径は３０μｍとした。最外層（第２層）は純粋石英ガラスから形成した。
この接続用光ファイバの構造パラメータと特性は以下の通りであった。
また、コアはゲルマニウム添加石英ガラス製とした。
クラッドの第１層を基準にしたコアの比屈折率差：１．２％
コアの半径：３．０μｍ
モードフィールド径：６．０μｍ
有効コア断面積：２７μｍ2
加熱による有効コア断面積の拡大速度：７．１μｍ2／ｓｅｃ
分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバは比較例１と同様のものを用いた。
【００７８】
接続後の分散補償光ファイバのニアフィールドパターンと接続用光ファイバのニアフィールドパターンの重なり積分から求められる理論的接続損失は０．９０ｄＢであった。接続損失の実測値を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2006099147.tif 000004
【００８０】
実施例１、１−Ａ〜１−Ｃ、及び２はそれぞれ比較例１と比較される。
実施例１、１−Ａ〜１−Ｃ、２、及び３の融着接続前の分散補償光ファイバと接続用光ファイバのモードフィールド径の差は、比較例１、２のそれと比べて大きい。
しかしながら、表１に示されるように、実施例１、１−Ａ〜１−Ｃ、２、及び３においては、比較例１、２よりも接続損失を低減することができた。特にクラッドにフッ素を添加した実施例２、３においては、シングルモード光ファイバとの接続損失が大幅に小さくなった。したがって、負の分散スロープを備えた分散補償光ファイバとの接続においては、融着接続後のニアフィールドパターンの整合が重要であることが明かとなった。
なお、比較のために各実施例、比較例に用いた分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとを直接融着接続したところ、接続損失は１．５ｄＢをこえる値となった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】加熱による分散補償光ファイバのニアフィールドパターンの変化を示したグラフである。
【図２】本発明の接続構造に適したシングルモード光ファイバの一例として、Ｗ型の屈折率分布形状を示したグラフである。
【図３】本発明の接続構造に適した分散補償光ファイバの一例として、セグメントコア付きのＷ型の屈折率分布形状を示したグラフである。
【図４】各種光ファイバのニアフィールドパターンを示したグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１１...センタコア、１２...サイドコア、１３...コア、１５...クラッド、２１...センタコア、２２...サイドコア、２３...コア、２４...リングコア、２５...クラッド
【図１】
2006099147.tif 000005
【図２】
2006099147.tif 000006
【図３】
2006099147.tif 000007
【図４】
2006099147.tif 000008