(57)【要約】【課題】  広波長域分布ラマン増幅伝送に好適な単一モード光ファイバ、及び分布ラマン増幅伝送システムを提供する。【解決手段】  単一モード光ファイバは、純石英を用いたコア部と、コア部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、理論遮断波長を１．３６μｍ以下とし、零分散波長を１．３６μｍ以下とし、所定条件下における曲げ損失を０．５ｄＢ以下に設計する。【選択図】図６
2006038898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純石英によって形成されたコア部と、コア部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、
理論遮断波長が１．３６μｍ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載する単一モード光ファイバにおいて、
零分散波長が１．３６μｍ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載する単一モード光ファイバにおいて、
曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバ。
【請求項４】
純石英によって形成され、屈折率が均一なコア部と、該コア部よりも屈折率が低く、屈折率が均一なクラッド部を有し、
理論遮断波長が１．３６μｍ以下であり、零分散波長が１．３６μｍ以下であり、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下であると共に、
コア部の半径が２．４μｍから４．６μｍであり、クラッド部に対するコア部の比屈折率差が０．３％から１．２％であることを特徴とする単一モード光ファイバ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の単一モード光ファイバで構成される伝送路と、該単一モード光ファイバの後方に配置され、信号光の伝搬方向と逆方向に伝搬する励起光を注入する励起光源と、該単一モード光ファイバの累積分散を補償する分散補償素子と、光増幅器とを有することを特徴とする分布ラマン増幅伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一モード光ファイバ、及び当該単一モード光ファイバを適用してなる分布ラマン増幅伝送システムに関し、例えば、波長１．４６μｍから１．６２５μｍの広波長帯域において、後方励起による分布ラマン増幅伝送システムに適用することができる単一モード光ファイバであり、また当該単一モード光ファイバを用いた分布ラマン増幅伝送システムである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ１心あたりの伝送容量を拡大するため、伝送速度の高速化、及び波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）技術が広く検討されている。
【０００３】
これに伴い、波長１．４６μｍから１．６２５μｍの低損失帯域における長距離・高速ＷＤＭ伝送の適用を目的とし、該波長帯域で波長分散が非零となるように設計された光ファイバや、低分散スロープ型の光ファイバが提案されている（下記、特許文献１、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
一方、分布ラマン増幅は、信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）特性に優れ、励起波長の選択により、任意の信号波長を広帯域に増幅することが可能であることから、ＷＤＭ伝送システムヘの適応が広く検討されている（下記、非特許文献２，３を参照。）。
【０００５】
また、伝送路に用いる光ファイバコア部のドーパント添加量を低減することにより、分布ラマン増幅の適応による伝送特性の改善効果を向上できることが報告されている（下記、非特許文献４を参照。）。更に、光ファイバコア部のドーパント添加量を低減した光ファイバとして、純石英ガラスコア光ファイバが提案されている（下記、特許文献２を参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５２６８０７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６６７０号公報
【非特許文献１】D.Molin,L.Fleury,M.Gorlier,F.Beaumont,L.Expert,L.de Montmorillon,P.Sillard,P.Nouchi,"Ultra-Low Slope Medium-Dispersion Fiber for Wide-Band Transmissions",Proceeding of Optical Fiber Communication Conference＆Exposition,2003,pp.150-151(TuB2)
【非特許文献２】C.Fludger,A.Maroney,N.Jolley,R.Mears,"An analysis of the improvements in OSNR from distributed Raman amplifiers using modern transmission fibers",Proceeding of Optical Fiber Communication Conference,2000,vol.4,pp.100-102
【非特許文献３】B.Zhu,L.Leng,L.E.Nelson,Y.Qian,S.Stulz,C.Doerr,L.Stulz,S.Chandrasekar,S.Radic,D.Vengsarkar,Z.Chen,J.Park,K.Feder,H.Thiele,J.Bromage,L.Gruner-Nielsen,S.Knudsen,"3.08Tb/s(77×42.7Gb/s)Transmission over 1200km of Non-zero Dispersion-Shifted Fiber with 100-km Spans using C-and L-Band Distributed Raman Amplification"Proceeding of Optical Fiber Communication Conference and Exhibit,2001,vol.4,PD23.
【非特許文献４】C,Fukai,K.Nakajima,J.Zhou,K.Tajima,K.Kurokawa,I.Sankawa,"A Study of the Optimum Fiber Design for a Distributed Raman Amplification Transmission System",IEEE Photonics Technology Letters,2003,vol.15,No.11,pp.1642-1644
【非特許文献５】T.Mizuochi,K.Kinjo,S.Kajiya,T.Tokura,K.Motoshima,"Bidirectional Unrepeatered 43Gb/s WDM Transmission With C/L Band-Separated Raman Amplification",Journal of Lightwave Technology,2002,vol.20,No.12,pp.2079-2085
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
分布ラマン増幅では、励起光波長から長波長側へ約１３ＴＨｚの周波数シフト領域の波長に存在する信号光を増幅する（上記、非特許文献５を参照。）。このため、１．４６μｍから１．６２５μｍの波長帯域で分布ラマン増幅を適応した単一モードＷＤＭ伝送を行うには、１．４６μｍから約１３ＴＨｚの周波数シフト位置に相当する、波長が１００ｎｍ短い１．３６μｍ以下に理論遮断波長を設計する必要がある。
【０００８】
また、分布ラマン増幅では、信号光と励起光の波長帯域中に零分散波長が存在する場合、四光波混合によって伝送特性が劣化する。上記非特許文献５では、零分散波長が信号光、及び励起光の波長帯域以下である場合、四光波混合が抑制され、零分散波長が信号光、及び励起光の波長帯域中に存在する時よりも伝送特性が改善されることが示されている。
【０００９】
このため、１．４６μｍから１．６２５μｍの波長帯域で信号光と励起光との四光波混合を抑制するためには、零分散波長も１．３６μｍ以下となるように光ファイバを設計する必要が生じる。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献２に記載のファイバは、波長１．５５μｍ帯での使用を想定しており、必ずしも遮断波長特性が前記条件を満たすとは限らないという問題があった。また、上記特許文献１、及び非特許文献１に記載のファイバでは、コア部にゲルマニウムが添加されているため、必ずしも、分布ラマン増幅伝送システムに好適ではないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、１．４６μｍから１．６２５μｍに渡る広い波長帯域において、分布ラマン増幅を適応したＷＤＭ伝送システムに好適な単一モード光ファイバ、及び分布ラマン増幅伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明に係る単一モード光ファイバは、
純石英によって形成されたコア部と、コア部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、
理論遮断波長が１．３６μｍ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバである。
【００１３】
また、上記単一モード光ファイバにおいて、
零分散波長が１．３６μｍ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバである。
【００１４】
また、上記単一モード光ファイバにおいて、
曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下であることを特徴とする単一モード光ファイバである。
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る単一モード光ファイバは、
純石英によって形成され、屈折率が均一なコア部と、該コア部よりも屈折率が低く、屈折率が均一なクラッド部を有し、
理論遮断波長が１．３６μｍ以下であり、零分散波長が１．３６μｍ以下であり、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下であると共に、
コア部の半径が２．４μｍから４．６μｍであり、クラッド部に対するコア部の比屈折率差が０．３％から１．２％であることを特徴とする単一モード光ファイバ。
【００１６】
上記課題を解決する本発明に係る分布ラマン増幅伝送システムは、
上記単一モード光ファイバで構成される伝送路と、該単一モード光ファイバの後方に配置され、信号光の伝搬方向と逆方向に伝搬する励起光を注入する励起光源と、該単一モード光ファイバの累積分散を補償する分散補償素子と、光増幅器とを有することを特徴とする分布ラマン増幅伝送システムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る単一モード光ファイバによれば、純石英を用いたコア部と、コア部よりも屈折率が低いクラッド部を有する光ファイバを用い、該光ファイバのコア半径と比屈折率差を好適に設計することにより、１．４６μｍから１．６２５μｍの波長帯域で分布ラマン増幅伝送システムに好適な、理論遮断波長特性、零分散波長特性、更には実用上問題のない曲げ損失特性を実現するといった効果を奏する。
【００１８】
詳細には、理論遮断波長を１．３６μｍ以下としたことにより、波長１．３６μｍ以上における励起光の単一モード特性を保持し、波長１．４６μｍ以上の信号光の良好な分布ラマン増幅を可能とする効果を奏する。
【００１９】
一方、前記理論遮断波長条件を満たさない場合には、励起光の単一モード伝送帯域が減少し、分布ラマン増幅が可能となる信号光波長の下限が波長１．４６μｍより長波長に制限されてしまう。これは、波長１．４６μｍから１．６２５μｍの低損失帯域を利用する長距離・高速ＷＤＭ伝送において、該帯域の全てを十分に利用できないという損失につながる。
【００２０】
また、零分散波長を１．３６μｍ以下としたことにより、信号光間、並びに信号光−励起光間の四光波混合による伝送特性劣化を抑制することが可能となる。
【００２１】
一方、前記零分散波長の条件を満たさない場合には、信号光−励起光間の四光波混合による伝送特性劣化が発生し、分布ラマン増幅を適用する際に良好な伝送特性を可能とする信号光波長の下限が波長１．４６μｍより長波長側に制限されてしまう。これが引き起こす損失は上述するとおりである。
【００２２】
さらに、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失を０．５ｄＢ以下としたことにより、現状のＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５２に規定されている単一モードファイバと同等の伝送特性を満たすといった効果も奏する。
【００２３】
一方、前記曲げ損失の条件を満たさない場合には、特に長波長側において曲げによる損失増加が発生し、光信号伝送に使用できる光信号波長が１．６２５μｍよりも短波長側に制限されてしまう。これが引き起こす損失は上述するとおりである。
【００２４】
また、純石英によって形成されたコア部と、コア部よりも屈折率が低いクラッド部を有し、理論遮断波長が１．３６μｍ以下であり、零分散波長が１．３６μｍ以下であり、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下であり、なおかつ屈折率が均一なコア部と、該コア部よりも屈折率が低く屈折率が均一なクラッド部を有し、コア部の半径が２．４μｍから４．６μｍであり、クラッド部に対するコア部の比屈折率差が０．３％から１．２％である条件を満たす場合には、波長１．４６μｍから１．６２５μｍの信号光に対する良好な分布ラマン増幅の適用を可能とすると同時に、例えば波長１．５５μｍにおける波長分散を５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍから１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲で設計することが可能となり、光伝送路中の累積分散が低減されるために良好な伝送特性を実現し、また、分散補償量も低減することにより、例えば分散補償素子として分散補償ファイバを用いる場合、その分散補償ファイバの長さ、並びに挿入損失も低減できるといった効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムを示す概略構成図である。
【００２６】
同図に示すように、実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システム１は、伝送路である光ファイバ２と、分布ラマン増幅用の励起光源３と、励起光源３からの励起光を光ファイバ２へ入射する光サーキュレータ５と、分散補償素子６と、集中定数型の光増幅器７ａ，７ｂとからなる。
【００２７】
励起光源３からの励起光は、信号光４の伝播方向と反対方向へ入射され、光サーキュレータ５等を介して分散補償素子６、及び光増幅器７ａ，７ｂと接続される。分散補償素子６は、光ファイバ２で発生する累積分散を補償する素子である。以下、伝送路である光ファイバ２（単一モード光ファイバ）について詳細に説明する。
【００２８】
図２は、実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システム１に適用される単一モード光ファイバ２の断面方向の屈折率分布を表す概念図である。単一モード光ファイバ２のコア部は純石英で形成され、同図に示すように、均一な屈折率を有する。また、クラッド部は、コア部よりも屈折率が低く、かつ均一な屈折率を有する。
【００２９】
クラッド部に対するコア部の比屈折率差ΔSは、純石英であるコア部の屈折率ｎSiO2、及びクラッド部の屈折率ｎcladを用いて、下記式（１）により定義される。なお、同図において、ａはコア部の半径を表す。
【００３０】
【数１】
2006038898.tif 000003
【００３１】
図３は、単一モード光ファイバ２の比屈折率差ΔS、及びコア部の半径ａに対する、波長１．５５μｍにおける等波長分散特性の計算例を表す図である。同図には、等しい波長分散（単位：ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）の特性を示すラインを、０ps/nm・kmから１８ps/nm・kmまで２ps/nm・km毎に示してある。
【００３２】
図４は、単一モード光ファイバ２において、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下である条件αRを満たすときの比屈折率差ΔSとコア部の半径ａの関係を表す図である。
【００３３】
比屈折率差ΔSとコア部の半径ａを、図４における条件αRを示す実線から右側の領域（斜線側の領域：下記式（２）を参照。）で設計することにより、上記曲げ損失条件αRを満たした単一モード光ファイバとすることが可能となる。なお、下記式（２）は、図４における条件αRを示す実線から求められる近似式である。
【００３４】
【数２】
2006038898.tif 000004
【００３５】
図５は、単一モード光ファイバ２において、条件αRを満たすと共に、理論遮断波長が１．３６μｍ以下である条件λCを満たすときの比屈折率差ΔSとコア部の半径ａの関係を表す図である。
【００３６】
比屈折率差ΔSとコア部の半径ａを、図５における条件λCを示す実線から左側の領域（斜線側の領域：下記式（３）を参照。）で設計することにより、上記理論遮断波長条件λCを満たすことが可能となる。なお、下記式（３）は、図５における条件λCを示す実線から求められる近似式である。更に、比屈折率差ΔSとコア部の半径ａを、条件αRを示す実線及び条件λCを示す実線で囲まれる領域で設計することにより、上記曲げ損失条件αRと上記理論遮断波長条件λCとを同時に満たすことが可能となる。
【００３７】
【数３】
2006038898.tif 000005
【００３８】
図６は、単一モード光ファイバ２において、条件αR及び条件λCを満たすと共に、零分散波長が１．３６μｍ以下である条件λ0を満たすときの比屈折率差ΔSとコア部の半径ａの関係を表す図である。
【００３９】
比屈折率差ΔSとコア部の半径ａを、図６の条件λ0を示す実線から上側の領域（斜線側の領域：下記式（４）を参照。）で設計することにより、上記零分散波長条件λ0を満たすことが可能となる。なお、下記式（４）は、図６における条件λ0を示す実線から求められる近似式である。更に、比屈折率差ΔSとコア部の半径ａを、条件αRを示す実線及び条件λCを示す実線及び条件λ0を示す実線で囲まれる領域で設計することにより、上記曲げ損失条件αRと上記理論遮断波長条件λCと上記零分散波長条件λ0とを同時に満たすことが可能となる。
【００４０】
【数４】
2006038898.tif 000006
【００４１】
図６において、条件αRを示す実線と条件λCを示す実線の交点は、比屈折率差０．３％、コア部の半径４．６μｍの設計条件で成立し、条件αRを示す実線と条件λ0を示す実線の交点は、比屈折率差０．４％、コア部の半径３．１μｍの設計条件で成立し、条件λCを示す実線と条件λ0を示す実線の交点は、比屈折率差１．２％、コア部の半径２．４μｍの設計条件で成立する。
【００４２】
以上より、図２に示す屈折率分布を有する単一モード光ファイバである場合には、コア部の半径を２．４μｍから４．６μｍ、コア部に対するクラッド部の比屈折率差を０．３％から１．２％として設計することにより、１．３６μｍ以下の理論遮断波長特性と、１．３６μｍ以下の零分散波長と、曲げ半径３０ｍｍ、１００回巻き、波長１．６２５μｍにおける０．５ｄＢ以下の曲げ損失の全ての条件を満たし、かつ波長１．５５μｍにおける波長分散を５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍから１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍとすることが可能であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムを示す概略構成図である。
【図２】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムに適用される単一モード光ファイバの断面方向の屈折率分布を表す概念図である。
【図３】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムに適用される単一モード光ファイバの比屈折率差、及びコア部の半径に対する、波長１．５５μｍにおける等波長分散特性の計算例を表す図である。
【図４】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムに適用される単一モード光ファイバにおいて、曲げ半径３０ｍｍで１００回巻いたときの波長１．６２５μｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ以下である条件αRを満たすときの比屈折率差とコア部の半径の関係を表す図である。
【図５】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムに適用される単一モード光ファイバにおいて、条件αRを満たすと共に、理論遮断波長が１．３６μｍ以下である条件λCを満たすときの比屈折率差とコア部の半径の関係を表す図である。
【図６】実施形態に係る分布ラマン増幅伝送システムに適用される単一モード光ファイバにおいて、条件αR及び条件λCを満たすと共に、零分散波長が１．３６μｍ以下である条件λ0を満たすときの比屈折率差とコア部の半径の関係を表す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    分布ラマン増幅伝送システム
２    光ファイバ
３    励起光源
４    信号光
５    光サーキュレータ
６    分散補償素子
7a,7b  光増幅器
【図１】
2006038898.tif 000007
【図２】
2006038898.tif 000008
【図３】
2006038898.tif 000009
【図４】
2006038898.tif 000010
【図５】
2006038898.tif 000011
【図６】
2006038898.tif 000012