(57)【要約】本発明は、少なくとも３つのセグメントからなるセグメントコアを有し、且つ、Ｌバンドにおいて負の全分散と負の分散スロープとを有する分散補償光ファイバ（ＤＣファイバ）に関する。セグメントコアの屈折率分布は、Ｌバンド波長バンド、すなわち約１５７０ｎｍから１６２０ｎｍの間で動作する高性能な通信システムに適する特性を有する光ファイバを提供するように選択される。本発明によるＤＣファイバは、−７０から−２２５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの間の１５９５ｎｍでの全分散と−０．７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2よりも負の分散スロープを呈する。ＤＣファイバは、システムにおける非ゼロ分散シフトファイバに光学的に接続されて、非ゼロ分散シフトファイバの分散及び分散スロープを補償する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つのセグメントを有するセグメントコアを含み、屈折率分布が、約−７０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間の１５９５ｎｍでの全分散と、１５９５ｎｍで−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負の分散スロープと、を与えるように選択されていることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項２】
１５９５ｎｍでの全分散が約−９５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間にあって、分散スロープが１５９５ｎｍで−１．０ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項３】
１５９５ｎｍでの全分散が約−１１０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−１５０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間にあることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項４】
前記全分散が約１５７０ｎｍから１６２０ｎｍの波長範囲内に亘って−６０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−１９０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間にあることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項５】
Δ1％が正、Δ2％が負、及び、Δ3％が正であることを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項６】
１．５％よりも大なる正のΔ1％を有する中央コアセグメントと、
前記中央コアセグメントに隣接し、−０．４％よりも負のΔ2％を有するモートセグメントと、
前記モートセグメントに隣接し、０．７％よりも大なる正のΔ3％を有するリングセグメントと、を更に含むことを特徴とする請求項５記載の分散補償光ファイバ。
【請求項７】
約１．５％から２．０％までの範囲内にあるΔ1％及び約１．５μｍから２．０μｍまでの範囲内にある半径Ｒ1を有する中央コアセグメントと、
約−０．３％から−０．９％までの範囲内にあるΔ2％及び約４．５μｍから６．５μｍまでの範囲内にある半径Ｒ2を有するモートセグメントと、
約０．６％から１．１％までの範囲内にあるΔ3％及び約６．０μｍから８．０μｍまでの範囲内にある中央半径Ｒ3を有するリングセグメントと、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項８】
１．７％よりも大なる正のΔ1％を有する中央コアセグメントと、
前記中央コアセグメントに隣接し、−０．５％よりも負のΔ2％を有するモートセグメントと、
前記モートセグメントに隣接し、約０．８％よりも正のΔ3％を有するリングセグメントと、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項９】
０．７％よりも大なるΔ3％を有するリングセグメントを更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１０】
前記リングセグメントは、０．７％と１．０％の間のΔ3％及び６．５μｍと８．０μｍの間の中央半径Ｒ3を有することを特徴とする請求項９記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１１】
約１．７％から１．９％までの範囲内にあるΔ1％及び約１．７μｍから１．９μｍまでの範囲内にある半径Ｒ1を有する中央コアセグメントと、
約−０．５％から−０．７％までの範囲内にあるΔ2％及び約５．０μｍから６．０μｍまでの範囲内にある半径Ｒ2を有するモートセグメントと、
約０．７５％から０．９％までの範囲内にあるΔ3％及び約６．５μｍから８．０μｍまでの範囲内にある半径Ｒ3を有するリングセグメントとを更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１２】
１５９５ｎｍでの分散を１５９５ｎｍでの分散スロープで割り算したカッパ値が９０ｎｍと１１０ｎｍの間にあることを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１３】
１５９５ｎｍでの分散を１５９５ｎｍでの分散スロープで割り算したカッパ値が９５ｎｍと１００ｎｍの間にあることを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１４】
所与の波長での分散を１５７０ｎｍから１６２０ｎｍの範囲内の所与の波長での分散スロープによって割り算したカッパ値の範囲が８０ｎｍと１５５ｎｍの間であることを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１５】
１５９５ｎｍで７ｄＢ未満のピン配列曲げ損失であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１６】
ＬＰ01よりもより高次の次のモードにカットオフ波長を有し、前記カットオフ波長が２０５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１７】
１５μｍ2よりも大なる１５９５ｎｍでの実効面積を有することを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１８】
１５９５ｎｍでの分散スロープが−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍと−２．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間にあることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１９】
１５９５ｎｍでの分散スロープが−０．９ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍと−１．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間にあることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項２０】
１５９５ｎｍでの分散スロープが−０．９ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項２１】
１５９５ｎｍでの分散スロープが−１．２ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ファイバ。
【請求項２２】
約１．５μｍと２．０μｍの間の範囲内にある外側半径Ｒ1を有する中央コアセグメントと、
約４．５μｍと６．５μｍの間の範囲内にある外側半径Ｒ2を有するモートセグメントと、
約６．０μｍと８．０μｍの間の範囲内にある中央半径Ｒ3を有するリングセグメントと、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項２３】
前記リングセグメントは、約１０μｍと１２μｍの間にある外側半径Ｒ4を有することを特徴とする請求項２２記載の分散補償光ファイバ。
【請求項２４】
約−９５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間の１５９５ｎｍでの全分散と、−１．０ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負の１５９５ｎｍでの分散スロープとを有する請求項１記載の前記分散補償ファイバを含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２５】
前記分散補償ファイバに接続された非ゼロ分散シフトファイバを更に含み、前記非ゼロ分散シフトファイバは、１５９５ｎｍで約０．０６５と０．０８ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間の分散スロープを有することを特徴とする請求項２４記載の光伝送システム。
【請求項２６】
前記非ゼロ分散シフトファイバは、１５９５ｎｍで約６．５と８．５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間の分散を有することを特徴とする請求項２４記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年９月２６日付け米国特許出願第０９／９６５，４０６号の優先権及び利益を請求する。
【０００２】
本発明は、分散補償光ファイバ及びこれを含む伝送システムに関し、より詳細には、Ｌバンド（１５７０ｎｍから１６２０ｎｍ）の範囲内で負の分散と負の分散スロープとを有する分散補償光ファイバ及び伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
通信産業では、より高いデータ信号速度が必要とされている。故に、長距離に亘って高いビット速度で通信可能に設計された高性能な光ファイバの探索が強く望まれてきた。しかしながら、これらの高いデータ信号レートは、これに伴うペナルティを有するのである。特に、分散は、大なる実効面積のファイバを用いたシステムにおいて重要な課題である。更に、高いデータ信号速度の伝送ファイバの長さの関数として正の分散が生じる。ケーブル若しくは分散補償モジュール（ＤＣＭ）に含まれる分散補償（ＤＣ）ファイバは、かかる分散を補償するように設計されてきた。これらのＤＣファイバは、短い長さで、より長い伝送部分の正の分散及び正の分散スロープを補償するために一般的に負の分散スロープ及び負の分散を有するのである。ＤＣファイバの好適な例として、本願出願人と同じ出願人による２００１年３月９日付けの米国特許出願出願第０９／８０２，６９６号がある。１５７０ｎｍと１６２０ｎｍの間のＬバンド動作範囲内におけるＤＣファイバの曲げ特性及び分散特性（分散及び／又は分散スロープ）は、特に重要である。これは、ＤＣＭの巻き取りスプールに巻き取られたＤＣファイバにおいて特に重要である。
【０００４】
以上のことから、ＤＣファイバには以下が要求される：
（１）ＤＣＭに含まれて、Ｌバンドの波長範囲（１５７０ｎｍから１６２０ｎｍ）内でシングルモードであること
（２）通常の高性能な光ファイバ特性、例えば、高い強度、低い減衰及び許容範囲内の曲げ損失を維持すること
（３）Ｌバンドにおいて非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）の分散を特に効果的に補償すること
（定義）
以下の定義は、従来技術においても一般的な用法である。
−  屈折率分布は、屈折率と光ファイバ半径との間の関係である。
−  セグメントコアは、少なくとも第１及び第２のセグメント、例えば、中央コア及びモートを有する。各々のコアセグメントは、それぞれ屈折率分布及び最大、最小屈折率を有する。
−  コアのセグメントの半径は、屈折率分布のセグメントの始点及び終点に関して、若しくは、リングセグメントの場合はセグメントの中央位置に関して定義される。図２では、本願明細書において使用される半径の定義を図示している。同じ定義は図３乃至５でも使用されている。中央コアセグメント２２の半径Ｒ1は、クラッド３０について計測された相対屈折率のゼロのラインと交差する位置まで、ＤＣファイバの中央線（ＣＬ）から伸びた線分の長さである。モートセグメント２４の外側半径Ｒ2は、モートの外側端部がクラッド３０に関して測定された相対屈折率のゼロのラインと交差する半径位置まで中央線から伸びた線分である。半径Ｒ3は、リングセグメント２６のΔ3％の半分の値の位置で計測される。リングセグメント２６の半値高さ幅は、リングセグメント２６の半値Δ％で計測される。セグメント２６の半径Ｒ3は、中央線（ＣＬ）から、半値高さ線セグメント２７の中心位置２８まで伸びた線分である。中心位置２８は、Δ3％の半値高さ位置のラインがリングセグメントの曲線と２箇所で交差する位置の中点であって、セグメント２６を二分して形成される。半径Ｒ4は、リングセグメント２６の最外側位置がクラッド３０に対して計測されたゼロ屈折率の位置と交差する位置まで中央線（ＣＬ）から測定される。
−  実効面積は、以下のように定義される。
【０００５】
【数１】
2005504334.tif 000003
【０００６】
ここで、積分範囲は０から∞、Ｅは１５９５ｎｍで測定された伝搬光に関する電界である。
−  実効半径（Ｄeff）は、以下のように定義される。
【０００７】
【数２】
2005504334.tif 000004
【０００８】
−  分布体積は、以下のように定義される。
【０００９】
【数３】
2005504334.tif 000005
【００１０】
ここで、中央コアセグメント２２の分布体積は、導波路の中心線Ｒ＝０から半径Ｒ1まで延在する。リングセグメント２６の分布体積は、半径Ｒ2から半径Ｒ4のリングセグメントの最後の位置まで延在する。相対屈折率は無次元であるので、分布体積の単位は％μｍ2である。分布体積の単位％μｍ2は、本明細書中に亘って単にユニット又は単位と称される。
−  Δ％は、以下の式によって定義される屈折率の相対的な計測値で表される。
【００１１】
【数４】
2005504334.tif 000006
【００１２】
ここで、特に明記しない限り、ｎiは、各領域ｉ（例えば、２２、２４、２６）の最大屈折率であり、ｎcは、特に明記しない限りクラッド（例えば、３０）の屈折率である。
−  アルファ分布は、屈折率分布に関し、Δ（ｂ）％で表される。ここで、ｂは半径であって、以下の式による。
【００１３】
【数５】
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【００１４】
ここで、ｂ0は分布の最大位置、ｂ1はΔ（ｂ）％がゼロの位置、ｂはｂi≦ｂ≦ｂfである。ここで、Δ％は上記の如く定義される。ｂiはα分布の始点であって、ｂfはα分布の終点であって、αは実数である。α分布の始点及び終点の位置が選択されて、コンピュータモデルに入力される。本明細書中で使用されているように、α分布はステップ屈折率分布の後に続く場合、α分布の始点位置は、α分布及びステップ分布の交差位置である。モデル化において隣接した分布セグメントの分布とα分布とを滑らかに接続するためには、前述した式は、以下のように書き直される。
【００１５】
【数６】
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【００１６】
ここで、ｂ0は隣接したセグメントの最初の位置である。
−  ピン配列曲げ試験は、曲げに対する光ファイバの相対的な抵抗力を比較するために使用される。この試験を実行するために、まず、光ファイバは曲げ損失が生じないように配置されて、減衰が計測される。同じ光ファイバがピン配列の間を縫うように配置されて、再度、減衰が計測される。曲げによって引き起こされる損失は、２つの減衰の間の差である。ピン配列は、一列に配置されて、平坦な表面に垂直に固定されて維持されている一組１０本の円筒ピンである。ピンの中心から中心の間隔は、５ｍｍである。ピンの直径は、０．６７ｍｍである。光ファイバは、隣接したピンをそれぞれ反対側に通される。このテストの間、光ファイバは、導波路をピンの外周の一部に沿って配置するのに十分な張力を付加される。
【発明の開示】
【００１７】
本願明細書において開示及び記載されている本発明によるＤＣファイバは、特にＬバンドにおける特定のＮＺＤＳＦの分散及び分散スロープを補償する場合に適している。
【００１８】
本発明の１つの実施例によれば、ＤＣファイバは、少なくとも３つのセグメントからなるセグメントコアを有し、各々のセグメントは、屈折率分布、相対屈折率Δ％及び半径の大きさによって特徴づけられる。ＤＣファイバの全体の屈折率分布構造は、設計される伝送システムが約１５９５ｎｍに中間点を有するＬバンド波長窓、及び、約１５７０ｎｍから１６２０ｎｍの間の波長バンドで動作するのに適した特性（属性）の特定のセットを提供するように選択される。本発明によるＤＣファイバは、ＮＺＤＳＦの分散及び／又は分散スロープの蓄積の補償に適している。すなわち、かかるＤＣファイバは、伝送システムを形成するＮＺＤＳＦに接続されて、好ましくはＬバンドにおいてＮＺＤＳＦの分散及び／又は分散スロープ（最も好ましくは両方とも）を補償するように設計されている。ＤＣファイバを含む伝送システムは、好ましくは、光増幅器、波長分割多重化のための素子や他の従来のシステムに使用される素子をも含むことができる。好ましくは、ＤＣファイバは、スプール上に巻き取られた上でモジュールに収容される。
【００１９】
本発明の実施例によれば、１００ｋｍのＮＺＤＳＦ伝送ファイバを使用した伝送システムの全分散（本願明細書においては、測定可能な分散−全分散＝全分散＋導波路分散＋分布分散として定義される）と本発明によるＤＣファイバの適切な長さによって、Ｌバンド（１５７０ｎｍから１６２０ｎｍの間）の全体に亘って＋／−２５ｐｓ／ｎｍ未満のシステムを構築できる。本発明によって設計されたファイバ分布は、１５９５ｎｍで０．８ｄＢ／ｋｍ未満の優れた減衰を呈する。更に、ピン配列試験によって計測される曲げ損失は、好ましくは２５ｄＢ未満、より好ましくは１０ｄＢ未満、最も好ましくは３ｄＢ未満である。すなわち、本発明によるＤＣファイバは、優れた曲げ損失を呈しているので、好都合にも、ＮＺＤＳＦの分散及び分散スロープを補償する伝送システムにおいて利用される小なる直径のＤＣＭに巻き取られても使用され得るのである。
【００２０】
ＤＣファイバの好適な実施例によると、コアのセグメントの各々は屈折率分布によって特徴づけられて、好ましくはセグメントのうちの少なくとも１つがα分布を有する。最も好ましくは、コア分布は、正のΔ1％の中央コアセグメント、負のΔ2％のモート領域及び正のΔ3％のリングセグメントを含む。好ましくは、リングセグメントは、非ステップ屈折率分布を有しており、モートセグメントからオフセットされている。
【００２１】
本発明によるＤＣファイバは、少なくとも３つのセグメントを有するセグメントコアを有し、セグメントコアの屈折率分布は、１５９５ｎｍで、より好ましくは１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンド全体に亘って、負の全分散及び負の分散スロープを与えるように選択されている。本発明のＤＣファイバは、１５９５ｎｍでの全分散が約−７０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍから−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間にあって、分散スロープが１５９５ｎｍで−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負である。より好ましくは、１５９５ｎｍでの分散は、約−９５と−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間にあって、分散スロープは、１５９５ｎｍで−０．９ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負である。更に、より好ましくは、１５９５ｎｍでの分散が約−１１０と−１５０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間であって、より好ましくは、１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンド波長範囲に亘って−８０から−１９０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの範囲内である。最も好ましくは、分散スロープは、１５９５ｎｍで−０．７０ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であって、更に好ましくは、１５９５ｎｍで−０．９ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍと−１．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間である。
【００２２】
好ましくは、ＤＣファイバは、１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンド全体に亘って−０．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であって、より好ましくは−０．７よりも負であって、最も好ましくは−１．２ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも小さい。好ましくは、分散スロープは、Ｌバンド全体に亘って−０．５と−２．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの範囲内にあって、より好ましくは、−１．０と−１．８ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間である。
【００２３】
ＤＣ光ファイバは、１５９５ｎｍでの全分散を１５９５ｎｍでの分散スロープによって割り算して定義されたカッパ値において９０ｎｍから１１０ｎｍの間の値を有し、より好ましくは、カッパ値は９０ｎｍと１０５ｎｍとの間であって、最も好ましくは、９５ｎｍと１００ｎｍの間である。最も好ましくは、カッパ値は、１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンド範囲に亘って８０ｎｍと１５５ｎｍの間であって、より好ましくは、８５ｎｍから１１０ｎｍの間にある。
【００２４】
ＤＣファイバは、約１．８から５．０、より好ましくは約２．０から２．２の範囲内のα分布を有する中央コアセグメントを含む。
【００２５】
本発明の実施例によるＤＣファイバは、１．５％よりも大なる正のΔ1％を有する中央コアセグメントと、中央コアセグメントに隣接しており−０．３％よりも小なる負のΔ2％を有するモートセグメントと、モートセグメントに隣接しており０．６％よりも大なる正のΔ3％を有するリングセグメントとを含む。
【００２６】
更に好ましくは、本発明の実施例によるＤＣファイバは、１．７％よりも大なる正のΔ1％を有する中央コアセグメントと、中央コアセグメントに隣接しており−０．５％よりも小なる負のΔ２％を有するモートセグメントと、モートセグメントに隣接しており０．８％よりも大なる正のΔ3％を有するリングセグメントとを含む。
【００２７】
本発明によるＤＣファイバの１５９５ｎｍでの実効面積は、１５μｍ2よりも大であって、より好ましくは、１７μｍ2よりも大である。
【００２８】
本発明の他の実施例によると、光伝送システムが分散補償光ファイバを有して与えられる。ここで、分散補償ファイバは、少なくとも３つのセグメントを有し、その屈折率分布は、１５５０ｎｍで約−７０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍから−２２５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間の全分散及び１５９５ｎｍで−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも小なる負の分散スロープを与えるように選択されたセグメントコアを含む。
【００２９】
本発明の更なる特徴及び効果は、あとに続く発明の詳細な説明に記載され、当業者であればこの発明の詳細な説明の記載から直ちに明らかであろうが、添付図面とともに特許請求の範囲を含み発明の詳細な説明をも含む本願明細書に記載された発明を実施することによっても認識されるであろう。前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は単に本発明の典型例を示すにすぎず、特許請求の範囲により請求された本発明の特徴及び性質を理解するための概要若しくはフレームワークを提供することを目的としているに過ぎないことを理解されたい。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれており、ここに取り入れられて本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の特定の実施例を示しており、発明の詳細な説明の記載とともに、本発明の原理及び動作の説明を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明によるＤＣファイバは、所望の特性（特性値）の際だった特定のセットを生じる一連のセグメントコア設計において実施され、本願明細書において充分に記載されている。ＤＣファイバコア設計のファミリーは、本願明細書において記載されている特定の実施例を含むが、これに限定されるものではない。すなわち、本願明細書に記載されている特定の実施例に対するモディファイが本発明の範囲内において、なされ得ることを認識されたい。第１の実施例が図１及び２に記載される。ＤＣファイバ２０は、少なくとも３つのセグメントをコアに含む。図１は、スケール通りに作図されておらず、また、各層の相対的なサイズはわかりやすくするために誇張されて記載されていると理解されなければならない。好ましくは、ＤＣファイバ２０は、中央コアセグメント２２、隣接した円筒モートセグメント２４及びこのモートセグメントを包囲している円筒リングセグメント２６を有する。リングセグメント２６は、中央線（ＣＬ）から、約６２．５μｍの半径まで及ぶ円筒クラッド３０によって更に包囲される。ファイバ２０の全てのコア及びクラッド３０は、例えばウレタンアクリレートまたは他の適切なコーティングの如き、保護コーティング３４でコートされている。コーティング３４は、異なる特性を有するいくつかの層からなることができる。例えば、最も内側の第１コーティング層は、最も外側の第２コーティング層よりも低いモジュラスを有し得る。しかしながら、すべての適切なコーティングが従来方法を利用して与えられ得ることを理解されたい。
【００３１】
各コアセグメント２２、２４、２６は、クラッド３０に対してそれらの屈折率を変化させるためのドーパントを好ましくは含む。コアセグメント２０は、クラッド３０に対して、その屈折率を高めるためにゲルマニアを添加したシリカを好ましくは含む。クラッド３０は、純シリカから好ましくは製造される。モートセグメント２４は、シリカガラスにフッ素の如き適当な屈折率低下ドーパントを添加することによって形成される。リングセグメント２６は、シリカにゲルマニアの如き適当な屈折率上昇ドーパントを添加することによってコアセグメントと同様に形成される。クラッドに対して屈折率を変化させることのできる他のドーパントが使用され得る。
【００３２】
以上の如く、かかるドーパントの添加によって、正確に画定された分布を有するＤＣファイバコアが得られるのである。特に、適切なドーパント量の添加によって、中央コアセグメント２２は正のΔ1％を有するようになされ、モートセグメント２４は負のΔ2％を有するようになされ、及び、リングセグメント２６は正のΔ3％を有するようになされる。Δ1％、Δ2％及びΔ3％は、従来通り、クラッド３０の屈折率と相対的に正又は負であると定義されるのである。上記したように、ＤＣファイバは、特にコーニング社によって製造されているＬＥＡＦ（登録商標）の如きＮＺＤＳＦの分散及びスロープの補償に効果的である。特に、ＤＣファイバは、約７．９３ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの１５９５ｎｍでの分散及び０．０７９１ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの１５９５ｎｍでの分散スロープを有するＮＺＤＳＦファイバを補償するように設計されている。ＮＺＤＳＦの分散及びスロープの補償をＤＣファイバの短い長さで達成するためには、ＤＣファイバは、１５９５ｎｍで高い負の分散及び高い分散スロープを有しなければならない。好ましくは、分散を分散スロープによって割り算した比（本願明細書ではカッパとして定義される）は、また１５９５ｎｍで定義された範囲内にあるべきである。本発明によるＤＣファイバは、１５９５ｎｍで約０．０６５と０．０８ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間の分散スロープを有するすべての非ゼロ分散シフトファイバを補償するのに適している。本発明によるＤＣファイバは、１５９５ｎｍで約６．５から８．５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間の分散を有する非ゼロ分散シフトファイバの分散を補償するためにも使用され得る。
【００３３】
特に、図６に示すように、ＤＣファイバのファミリーは、好ましくはＬバンド動作窓に亘って約−６０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍと−２７５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間で変動する全分散を有する。１つの実施例において、曲線１２０に示されるように、全分散は−８０から−１９０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの間で変動する。図７に示すように、Ｌバンド（１５７０ｎｍから１６２０ｎｍ）全体に亘って、ＤＣファイバのファミリーの分散スロープは、約−０．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であって、多くは−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負であって、いくつかは−１．２ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍよりも負である。好ましくは、このＤＣファイバは、約−０．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍから−２．５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの間の１５９５ｎｍでの分散スロープを有する。これらの相対的に低い負の分散値及び非常に低い負のスロープ値は、ＬバンドでのＮＺＤＳＦにおいて補償される分散及び分散スロープを可能にする。図８に示すように、ＮＺＤＳＦのようなファイバを補償するとき、カッパ（分散を分散スロープによって割り算した値で定義される）が１５９５ｎｍで約９０ｎｍから１１０ｎｍの間にあって、好ましくは９０ｎｍから１０５ｎｍの間にあって、最も好ましくは９５ｎｍから１００ｎｍの間であることが望ましい。好ましくはカッパ値は、１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンドに亘って約８０ｎｍと１５５ｎｍの間の範囲内にある。特定の実施例において、図８の曲線１２０に示されているように、１５７０ｎｍでのカッパ値よりも１５７０ｎｍのカッパ値の方が高い値を有する。
【００３４】
これに限定されるものではないが、１つの実施例によると、例えば、コーニング社によって製造されるＬＥＡＦ（登録商標）ファイバの如きＮＺＤＳＦ３６の１００ｋｍの長さを含む図９の伝送システム３２は、１５９５ｎｍで約７．９３ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの正分散及び１５９５ｎｍで約０．０７９１ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの正分散スロープを有し、約１．８ｋｍの本発明によるＤＣファイバ１２０の従来に比べて短い長さで補償され得る。１つの実施例において、ＤＣファイバ１２０は、１５９５ｎｍで約−１４２ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの分散及び１５９５ｎｍで約−１．４６ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの分散スロープを有する。Ｌバンドに亘って約−１１０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ及び−１８０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの範囲内の分散と、Ｌバンドに亘って約−１．１５ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍと約−１．７ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの分散スロープと、を有するＤＣファイバ２０をＤＣＭに納めて使用すると、１５７０ｎｍから１６２０ｎｍのＬバンド全体に亘っての全残余全分散は、伝送システム３２で約＋／−２５ｐｓ／ｋｍ−ｎｍよりも大きくならないようにできる。伝送システム３２は、例えば送受信機４０、光増幅器４２及び受信機４４などの従来の素子を含み得る。図１０に示すように、任意には、伝送システム３２ａは、受信機の代わりに１つ以上の追加のＮＺＤＳＦ３６ｂに連結され得る。
【００３５】
表１では、１５９５ｎｍで約７．９ｐｓ／ｎｍ-ｋｍの分散及び０．０７９ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍの分散スロープを有するＮＺＤＳＦの分散スロープ及び分散を補償するための所望の特性を有する本発明のＤＣファイバのファミリーを定義する。以下の実施例において、減衰が非常に小さく、曲げ誘起損失が許容される範囲内にあることを認識されたい。
【００３６】
図２を参照すると、コア半径（μｍ）に対するΔ％の屈折率分布プロットが示される。これは、本願明細書において記載されているＤＣファイバ２０の第１の実施例であって、以下の表１の実施例１に対応している。特に、中央コアセグメント２２は、約２．０のアルファ、１．８３％の最大Δ1％、及び、約１．８３ミクロンの外側半径Ｒ1のアルファ分布を有する。コアセグメントは、約１．８３％の中央線上の相対屈折率パーセントを有するステップ屈折率領域を含み、α分布が開始する約０．２μｍの半径まで及ぶ。隣接したモートセグメント２４は、コアセグメント２２に当接してこれを包囲して、最も内側の半径Ｒ1で外側半径Ｒ2よりも僅かに負であるΔ2％を有するような、わずかなテーパーを有する屈折率分布である。モートセグメント２４は、約５．９７μｍの外側半径Ｒ2及び約−０．５％の最も負のΔ2％を有する。実施例１では、半径Ｒ3に位置するリングセグメントを含む。この半径Ｒ3は、上記した如く、リングセグメントの中間位置半径である。Ｒ3は、リングセグメント２６の半値高さ幅の中央位置まで計測される。リングセグメント２６は、モートセグメント２４に当接してこれを包囲し、７．７０μｍの半径Ｒ3、約０．９μｍのリングセグメント２６の半値高さ幅及び約０．８％のΔ2％を含む。リングセグメント２６は、リングセグメント２６のボディ２９からＲ2でモートセグメント２４の端部方向へ伸びる第１のテーパー部分２５を含む。第２のテーパ化部分３１は、ボディ２９からＲ4のクラッド３０の開始位置まで伸びる。
【実施例１】
【００３７】
ＤＣファイバ２０は、図２に従ってモデル化され、上記した構成を有する。連続的にセグメントを数えて、中心線を包囲する中央コアセグメントである１で始まって、上記した定義に従って、コア構造が表１に記載されている。
【００３８】
図６乃至８に図示したように、ＤＣファイバ２０の実施例は、以下の予測された特性を有する：
・  １５７０ｎｍでの全分散が−９０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−１１５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １６２０ｎｍでの全分散が−１４８ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの分散スロープが−１．１８ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍ
・  ２０１９ｎｍのカットオフ波長λc （まっすぐなＤＣファイバのＬＰ01よりもより高次のＬＰ11及びＬＰ02の最も高いカットオフ波長）
・  １７．４９μｍ2の実効面積（Ａeff）
・  ０．５ｄＢ／ｋｍの１５９５ｎｍでの減衰
・  ６．４ｄＢのピン配列曲げ損失
【実施例２】
【００３９】
第２の３つのセグメントコアＤＣファイバ１２０は、図３に示される屈折率分布に従ってモデル化された。この場合、コアセグメント１２２のα分布は、中央線から０．２μｍの位置で始まって、２．０のα、１．８３％のΔ1％及び１．８１μｍのＲ1を有する。モートセグメント１２４は、テーパ化ステップ分布を有し、−０．６％の負のΔ2％及び５．３８μｍの外側半径Ｒ2を有する。リングセグメント１２６は、０．８５％のΔ3％、７．０２μｍの上記した定義による中心位置半径Ｒ3及び０．８μｍの中心位置幅を有する。追加の特性及び特徴は、表１に見いだされる。
【００４０】
図６乃至図８に示すように、このＤＣファイバ１２０は、以下の予測された特性を有する：
・  １５７０ｎｍでの全分散が−１１８ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−１４２ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １６２０ｎｍでの全分散が−１８０ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの分散スロープが−１．４６ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍ
・  １９７５ｎｍのカットオフ波長λc （まっすぐなＤＣファイバのＬＰ01よりもより高次のＬＰ11及びＬＰ02の最も高いもののカットオフ波長）
・  １７．４９μｍ2の実効面積Ａeff
・  ０．６ｄＢ／ｋｍの１５９５ｎｍでの減衰
・  ６．８ｄＢのピン配列曲げ損失
この実施例において、優れたが得られるとともに、曲げ損失は実施例１の設計よりも改善される。
【実施例３】
【００４１】
図４に示された分布を有する本発明によるＤＣファイバ２２０がモデル化された。コアセグメント２２２は、１．７３％の相対屈折率Δ1及び１．８３μｍの外側半径Ｒ1を有する。α分布は、２．２のαを有する。モートセグメント２２４は、−０．５％のΔ2％及び５．８７μｍの外側セグメント半径Ｒ2を有する。リングセグメント２２６は、０．８５のΔ3％及び７．５３ｕｍの中心点半径Ｒ3を有する。このＤＣファイバ２２０は、以下の予測された特性を有した。
・  １５７０ｎｍでの全分散が−７５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−９５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−１２６ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  分散スロープが−１．０４ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍ、
・  ２０１０ｎｍのカットオフ波長λc （まっすぐなＤＣファイバのＬＰ01よりもより高次のＬＰ11及びＬＰ02のうち最も高いもののカットオフ波長）
・  １６．７３μｍ2の実効面積Ａeff
・  ０．５ｄＢ／ｋｍの１５９５ｎｍでの減衰
・  ５．５ｄＢのピン配列曲げ損失
【実施例４】
【００４２】
３つのセグメント設計の更なる実施例として、本発明によるＤＣファイバ３２０がまたモデル化された。図５を参照すると、コアセグメント３２２は、２．０のα、１．８３％のΔ1％、１．７９μｍのＲ1のα分布を有する。モートセグメント３２４は、−０．７％のΔ2％、５．３３μｍの外側半径Ｒ2を有する。リングセグメント３２６は０．８５のΔ3％、中心点半径Ｒ3は６．９３μｍ、リングセグメントの半値高さ幅は０．８μｍである。
【００４３】
本発明によるＤＣファイバは、以下の予測された特性を有する：
・  １５７０ｎｍでの全分散が−１６５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−２２２ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １６２０ｎｍでの全分散が−２７５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの分散スロープが−２．４０ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍ
・  １９５０ｎｍのカットオフ波長λc （まっすぐなＤＣファイバのＬＰ01よりもより高次のＬＰ11及びＬＰ02のうちの最も高いもののカットオフ波長）
・  １９．８４μｍ2の実効面積Ａeff
・  ０．８ｄＢ／ｋｍの１５９５ｎｍでの減衰
・  ２２ｄＢのピン配列曲げ損失
【実施例５】
【００４４】
３つのセグメント設計の更なる実施例として、本発明によるＤＣファイバ４２が再度、モデル化された。図１１を参照すると、コアセグメント４２２は２．０のα、１．８９％のΔ1％及び１．８６μｍのＲ1のα分布を有する。モートセグメント４２４は、−０．６１％のΔ2％、５．６８μｍの外側半径Ｒ2を有する。リングセグメント４２６は０．８１のΔ3％を有し、中央半径Ｒ3は７．４１μｍであって、リングセグメントの半値高さ幅は０．９μｍである。
【００４５】
本発明によるＤＣファイバは、以下の予測された特性を有する。
・  １５７０ｎｍでの全分散が−５８ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの全分散が−７４ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １６２０ｎｍでの全分散が−９５ｐｓ／ｎｍ-ｋｍ
・  １５９５ｎｍでの分散スロープが−０．７１ｐｓ／ｎｍ2-ｋｍ
・  ２０３７ｎｍのカットオフ波長λc （まっすぐなＤＣファイバのＬＰ０１よりもより高次のＬＰ11及びＬＰ02のうちの最も高いもののカットオフ波長）
・  １５．６３μｍ2の実効面積Ａeff
・  ３．０ｄＢのピン配列曲げ損失、である。
【００４６】
所望の特性を結果として達成する本発明による好適なＤＣファイバのパラメータを表１に示す。上記した３つのセグメント設計でのパラメータが表１に示される。各特定のセグメントの最大Δ％が半径Ｒ1に対応して記載される。半径がセグメントの中心点で計測される場合は、表に中にその旨を表記している。他の全ての半径は、セグメントの最も外側の半径であって、次の隣接したセグメントの最も内側の半径と一致する。ここで、セグメントは１（中央コアセグメントに対応する）から始まって外側に向かって計数される。これらの他の半径は、分布がクラッド屈折率と交差する位まで計測される。
【００４７】
【表１】
2005504334.tif 000009
【００４８】
本発明のＤＣファイバは、例えばＯＶＤ、ＭＣＶＤ若しくはＰＣＶＤの如き、公知の化学蒸着法によって製造され得る。好ましくは、ＤＣファイバは、ＯＶＤ法によって製造されることができて、コアは、所望の直径までアルミナマンドレル上にゲルマニア酸化物を添加され、且つ、コアセグメントの所望の屈折率分布を達成するために適量のゲルマニアを添加したシリコン酸化物を堆積することによって製造される。マンドレルが除去されて、コアセグメントを構成しているスートプリフォームが塩素含有雰囲気内で完全に乾燥させられた後に、ヘリウム雰囲気を含む圧密化炉で圧密化される。圧密化コアブランクは、目標とする堆積表面にモートセグメントスートを与えたコアケーンに再度、線引きされる。シリカスートは、モートの適当な直径まで堆積して、圧密化炉の塩素含有雰囲気によって乾燥する。スートプリフォームは、例えば、ＣＦ4又はＳｉＦ4の如き、フッ素含有雰囲気ガスによって添加され、その後圧密化されて、再度、ケーンに再線引きされる。これらのケーンは、リングセグメントスートを堆積するための堆積前処理表面となる。ゲルマニア添加シリカスートは、２つのセグメントケーン上に与えられ、その後に乾燥、圧密化処理される。再度、圧密化されたブランクが再線引きされ、ここにおいてセグメントコアの３つの全てのセグメントを含む最終的なコアケーンになるのである。続いて、クラッドを含む追加のシリカスートがらコアケーン上に与えられる。最終的なスートブランクが乾燥、圧密化された後にＤＣファイバが線引きされる線引き炉に移される。
【００４９】
ＤＣファイバの特定の実施例が開示されて、本願明細書において記載されてきたが、さまざまな変更態様及びバリエーションが本発明の範囲内から逸脱することなく本発明に対してなされ得ることは、当業者にとって明らかであろう。このように、添付の請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内で与えられる本発明のこのような変更態様及びバリエーションをカバーすることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるＤＣファイバの各セグメントの断面斜視図である。
【図２】本発明によるＤＣファイバの第１の実施例のコア半径（μｍ）に対するΔ％のグラフである。
【図３】本発明によるＤＣファイバの第２の実施例のコア半径（μｍ）に対するΔ％のグラフである。
【図４】本発明によるＤＣファイバの第３の実施例のコア半径（μｍ）に対するΔ％のグラフである。
【図５】本発明によるＤＣファイバの第４の実施例のコア半径（μｍ）に対するΔ％のグラフである。
【図６】本発明によるＤＣファイバの幾つかの実施例の波長に対する分散のプロット図である。
【図７】本発明によるＤＣファイバの幾つかの実施例の波長に対する分散スロープのプロット図である。
【図８】本発明によるＤＣファイバの幾つかの実施例の波長に対するカッパ値のプロット図である。
【図９】本発明によるＤＣファイバを含む伝送システムの第１の実施例のダイアグラム図である。
【図１０】本発明によるＤＣファイバを含む伝送システムの第２の実施例のダイアグラム図である。
【図１１】本発明によるＤＣファイバの第５の実施例のコア半径（μｍ）に対するΔ％の図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005504334.tif 000019
【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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