(57)【要約】  単一モードの分散および分散傾斜補償光ファイバ（１０）は、中心コアセグメント（１２）とディプレストモートセグメント（１４）と環状のリングセグメント（１６）とクラッド層（１８）とを含む。該ファイバの各セグメントは、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散と、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲にあって分散対分散傾斜の比として定義されるカッパ値と、略１６５０ｎｍ未満であり、より好ましくは１５５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている相対屈折率を有する。
2005512146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散および分散傾斜補償光ファイバであって、
相対屈折率を有する中心コアセグメントと、
前記中心コアセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小なる相対屈折率を有するディプレストモートセグメントと、
前記ディプレストモートセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小であり前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有する環状のリングセグメントと、
前記環状のリングセグメントの周縁に配されかつ前記環状のリングセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有するクラッド層と、を含み、
上述した相対屈折率群は、
略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散と、
略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、
略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲のカッパ値と、
略１６５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている、ことを特徴とする分散および分散傾斜補償光ファイバ。
【請求項２】
前記相対屈折率群は略１５２５ｎｍ乃至略１５６５ｎｍの範囲の波長において略−２．５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ以下の分散傾斜を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記相対屈折率群は略１５５０ｎｍの波長において略−２４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−１４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内において分散をより提供しないように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記相対屈折率群は略１４７０ｎｍ乃至略１５３０ｎｍの範囲にあるファイバカットオフ波長を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記相対屈折率群は略１４５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記中心コアセグメントの前記相対屈折率は略１．４０％乃至略２．４０％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記ディプレストモートセグメントの相対屈折率は略−０．６５%未満であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記ディプレストモートセグメントの相対屈折率は略−１．２０％乃至略−０．７０%の範囲にあることを特徴とする請求項７記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記中心コアセグメントは略２．２μｍ乃至略２．８μｍの範囲にある外側半径を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記ディプレストモートセグメントは略３．５μｍ乃至略６．０μｍの範囲にある外側半径を有することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記中心コアセグメントの外側半径対前記ディプレストモートセグメントの外側半径の比が略０．４４乃至略０．５５の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記中心コアセグメントは略２．２μｍ乃至略２．８μｍの範囲にある外側半径を有し、前記中心コアセグメントの前記相対屈折率は略１．４％乃至略２．４％の範囲にあり、前記ディプレストモートセグメントは略３．５μｍ乃至略６．０μｍの範囲にある外側半径を有し、前記ディプレストモートセグメントの相対屈折率は略−０．６５％以下であり、前記環状のリングセグメントは略６．０μｍ乃至略８．５μｍの範囲にある中心半径と略４．０μｍの幅とを有し、前記相対屈折率が略０．１％乃至略０．３％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記相対屈折率群は略６０以下のカッパ値を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１４】
光ファイバ通信システムであって、
光信号の送信に適した光送信機と、
前記送信機と光学的に接続されている伝送ファイバと、
前記伝送ファイバと光学的に接続されており、かつ
相対屈折率を有する中心コアセグメントと、
前記中心コアセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小なる相対屈折率を有するディプレストモートセグメントと、
前記ディプレストモートセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小であり前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有する環状のリングセグメントと、
前記環状のリングセグメントの周縁に配されかつ前記環状のリングセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有するクラッド層と、を含む分散及び分散傾斜補償光ファイバと、
前記補償ファイバと光学的に接続されている光受信機と、を含み、
前記補償ファイバの上述した相対屈折率群は、補償ファイバにおいて、
略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散と、
略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、
略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲のカッパ値と、
略１５５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている、ことを特徴とする光ファイバ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年１２月１１日に出願された米国特許出願第１０／０１４，７８１号の利益および優先権を主張する。
【０００２】
発明の属する分野
本発明は、分散補償（ＤＣ）光ファイバに関し、より詳細には、１００未満のカッパ値を有する伝送ファイバにおける分散を補償することに特に良く適している単一モードＤＣファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
開発中の装置がより低いコストでより広い帯域幅を満たすように、通信システム設計者は、波長分割多重構成の高いチャンネル数密度、より長い到達システムおよびより高い伝送ビットレートに関心を向けている。かかる展開はシステム性能に対して重要な色分散管理を生じさせ、システム設計者は全チャンネル計画にわたって正確に分散を補償するための能力を所望している。より詳細には、より高いビット伝送レートに対して増加された要求は、分散による影響を制御することができる光伝送システムに対する大なる要求を含む。一般的な光通信システムの分析は、この種のシステムが１０Ｇｂｉｔ／秒で略１０００ｐｓ／ｎｍの残留分散を許容できるものの、かかるシステムが４０Ｇｂｉｔ／秒のより高い伝送率において略６２ｐｓ／ｎｍの残留分散のみを許容する、ということを示している。したがって、上記の如き高いビットレート伝送に対して分散を正確に制御することが、重要である。転送率が増加するに従い、かかる制御はますます重要になる。更に、伝送ファイバの分散傾斜が特に４０Ｇｂｉｔ／秒に近い伝送率に対して補償されなければならないということを、上記の如き分散を正確に制御する必要性が表している。
【０００４】
非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）を補償するように要求された低い分散及び分散傾斜値を達成するための様々な解決方法が提案されており、フォトニック結晶ファイバ、高次モード分散補償ファイバ、分散補償格子および２重ファイバ分散補償技術が含まれている。各解決方法は、これに伴って関連する欠点を有する。
【０００５】
フォトニック結晶ファイバは、ＮＺＤＳＦを補償するように要求されたものに近い大なる負の分散及び負の分散傾斜を有するように設計されている。しかし、フォトニック結晶ファイバは、略１０μｍ２以下の相対的に小なる有効面積を含むという欠点を有し、該有効面積は許容できない高い接続損失を導き、これに伴って接続損失を削減するための特別に設計された移行またはブリッジファイバの使用が要求される。加えて、フォトニック結晶ファイバのまさしくその特性、すなわち該ファイバのコアにおけるガラス／空気界面に起因して、関連した減衰は重要な伝送窓において許容できない。更に、フォトニック結晶ファイバは、大きいスケールで製造することが非常に困難であり、その結果、高価である。
【０００６】
高次モード（ＨＯＭ）分散補償は、高次モードを伝播しているＨＯＭファイバの分散特性に依存する。高次モード（例えばＬＰ０２及びＬＰ１１）は、基本モードに比べてより高い負の分散及び分散傾斜を有する。ＨＯＭ分散補償は、モード変換装置を経て伝送された基本モードを高次モードのうちの１つに転換することに概して依存している。その後、かかる高次モードは当該モードを支持するＨＯＭファイバ中を伝播される。有限の距離の後、高次モードは、第２のモード変換装置を経て基本モードへと逆変換される。ＨＯＭ分散補償の解決方法に関する課題は、モード変換装置が非効率であることならびに基本モードへの接続に抵抗しつつ高次モード伝送を許容するＨＯＭファイバを製造することが困難であることを含む。
【０００７】
分散補償格子は、チャープグレーティングを経て要求された差分群遅延を得るために利用される。分散補償格子を利用している技術は、狭帯域に対してのみ有用であることが示されており、かかる技術は要求された格子の長さが大になるにつれて概して分散および分散傾斜リプルに悩まされる。
【０００８】
ＮＺＤＳＦに対する２重ファイバ分散補償ファイバの解決方法において、分散および傾斜補償は、各々のファイバにおいて部分的に分断されかつ別々に処理される。一般的に、２重ファイバ分散補償技術は分散傾斜補償ファイバに続く分散補償ファイバを使用することが含まれる。かかる解決方法は、相対的に小なる分散傾斜を補償する分散傾斜補償ファイバの使用を必要とする。更に、かかる解決方法は、追加の接続損失を受け、かつ比較的複雑な解決方法である。
【０００９】
光ファイバの広範囲なプロファイルモデリングは、分散傾斜、有効面積および曲げ感度の間の明確に確立された相互関係を結果的に有する。所定のファイバにおける波長分散によって与えられた役割が増加することによって、傾斜を減少させることが可能であり、場合によっては負の傾斜を形成することもできる。しかし、有効面積が減少するにつれて、ファイバの曲げ感度が増加する。該ファイバの有効面積は増加させることが可能であるものの、一般的に曲げ感度の更なる劣化を負担することになる。分散傾斜を減少させること若しくは負の分散傾斜の形成することは、基本モードのカットオフ波長の近くで動作させる結果となり、さらに該ファイバにより大なる曲げ損失を提供して１５６０ｎｍよりも大なる波長においてより大なる信号損失が得られる。かかる関係によれば、分散および分散傾斜の両方を効果的に補償する実行可能なＤＣファイバを製造することは、極めてむずかしい。さらに、カッパ（分散／分散傾斜）が低い場合、幅広い波長帯域に亘って分散を適切に補償することは困難である。
【００１０】
これまで、分散を削減する若しくは除去するために利用される最も実行可能な広い帯域の商業的技術は、ＤＣファイバモジュールである。高密度の波長分割多重の配置が１６、３２、４０及びより多くのチャンネルを増加させるにつれ、広い帯域ＤＣ製品が望まれている。更に、より高いビットレート情報転送（すなわち４０Ｇｂｉｔ／秒以上）、長距離伝送システム（すなわち長さが１００ｋｍよりも長いシステム）および光ネットワーク化における関心が高まるに従い、ＮＺＤＳＦでデータを送信するネットワークにおいてでさえもＤＣファイバを用いることが避けられなくなっている。かかるＮＺＤＳＦの１つとして、ＬＥＡＦ（商標）光ファイバ（コーニング社（ニューヨーク州コーニング）によって製造されかつ入手可能である）がある。ＬＥＡＦ（商標）ファイバは、正のＮＺＤＳＦであり、本質的に低い分散でありかつ従来の信号のモードファイバを上回る経済的な利点により数多くの新しいシステムに対して選択されている光ファイバである。
【００１１】
ＮＺＤＳＦとＤＣファイバとの初期の段階における組合せは、１つの波長においてのみ分散を効果的に補償しており、当該１つの波長から離れた波長の動作帯域内において重大な残留システム分散が存在していた。しかし、より高いビットレート、より長い到達距離およびより広い帯域幅は、より正確に補償される分散傾斜を必要としている。従って、分散特性、すなわち補償が要求された伝送ファイバに適合された分散及び分散傾斜を有するＤＣファイバが望ましい。
【００１２】
従って、代替のＤＣファイバ、すなわちＮＺＤＳＦおよび１５５０ｎｍ前後の広い波長帯域において正分散である光ファイバの分散および分散傾斜を補償する能力を有する特定のファイバを開発することが望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ＮＺＤＳＦの分散及び分散傾斜を補償するＤＣファイバに対して要求されているものを充足する。本明細書において開示されているＤＣファイバは、ＮＺＤＳＦの分散および分散傾斜を正確にかつ実質的に完全に補償することができて、上記の如きＤＣファイバは１５５０ｎｍにおいて負の全分散及び負の分散傾斜の両方を呈する。
【００１４】
本発明のある実施例は分散及び分散傾斜補償光ファイバであり、該光ファイバは、相対屈折率を有する中心コアセグメントと、前記中心コアセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小なる相対屈折率を有するディプレストモートセグメントと、前記ディプレストモートセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小であり前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有する環状のリングセグメントと、前記環状のリングセグメントの周縁に配されかつ前記環状のリングセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有するクラッド層と、を含む。上述したセグメント群の相対屈折率群は、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散と、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲のカッパ値と、略１６５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている。
【００１５】
本発明の他の実施例は分散及び分散傾斜補償光ファイバに関し、該光ファイバは、相対屈折率を有する中心セグメントと、前記中心セグメントを囲繞しかつ前記中心セグメントの前記相対屈折率よりも小なる相対屈折率を有する第１の環状セグメントと、前記第１の環状セグメントを囲繞しかつ前記中心セグメントの前記相対屈折率よりも小であり前記第１の環状セグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有する第２の環状グメントと、前記第２の環状セグメントを囲繞しかつ前記第２の環状セグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記第１の環状セグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有するクラッド層と、を含む。上述した相対屈折率群は、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散と、略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、略１５５０ｎｍの波長において略１００以下のカッパ値と、略１５５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている。
【００１６】
さらに、本発明は、上記した実施例による分散および分散傾斜補償ファイバを使用している光通信システムを含む。
【００１７】
本発明は、分散および分散傾斜の両方を正確にかつ完全に補償するように単一の導波光ファイバを利用しており、この結果、製造が難しくかつ高価であり重大な信号損失に対して貢献する補償ファイバの使用の要求とおよび／又は高いコストの補償材料および構成部材とを削減することができる。
【００１８】
本発明の更なる特徴および効果は、以下の詳細な説明に記載されており、当該記載から当業者にとって明白になり若しくは特許請求の範囲及び添付図面と共に以下の詳細な説明に記載の如く本発明を実施することによって理解される。
【００１９】
上述の説明は単に本発明の典型例でありかつ特許請求の範囲において定義される本発明の特徴及び特性が理解できるように概略を提供するように企図されたものであるということが理解できる。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するように含まれかつ組み込まれており、本明細書の一部を構成している。図面は、本発明のさまざまな特徴および実施例を示しており、これらの説明と共に、本発明の原理及び動作の説明を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明が、特に反対に指定された場合を除いて、様々な代替のオリエンテーションおよびステップ・シーケンスを含むことができる、ということを理解されたい。さらに、添付の図面において示されかつ以下の説明に記載されている指定された装置および方法が特許請求の範囲において定義された発明の概念の典型的な実施例であるということを理解されたい。それ故に、本明細書において開示された実施例に関する特定の寸法および他の物理的な特性は、特許請求の範囲が特に記載している場合を除いて、制限されない。
定義
以下の定義および用語は、従来技術において一般的に使用されたものである。
【００２１】
コアセグメントの半径は、該セグメントを形成する材料の屈折率に関して定義される。特定のセグメントは、最初と最後の屈折率点を有する。中心セグメントは、該セグメントの最初の点が中心線上にある故、ゼロの内側半径を有する。中心セグメントの外側半径は、導波路中心線から中心セグメントの屈折率の最後の点まで線引きされる半径である。中心線から離れている最初の点を有するセグメントに対して、導波路中心線から当該最初の屈折率点の場所までの半径が、当該セグメントの内側半径である。同様に、導波路中心線から当該セグメントの最後の屈折率点の位置までの半径が、当該セグメントの外側半径である。セグメントの半径は、数多くの方法で便利に定義することができる。本出願において、半径は後述する図に従って定義される。
【００２２】
セグメントの相対屈折率（Δ％）が、本明細書において使用されており、次の式によって定義されている。
【００２３】
【数１】
2005512146.tif 000003
【００２４】
上記式において、ｎｉがｉとして示されるインデックスプロファイルセグメントの最大屈折率であり、ｎｃ（参照屈折率）がクラッド層の最小屈折率である。セグメントにおけるあらゆる点は、関連した相対屈折率を有する。最大相対屈折率が、全体的な形状が判っているセグメントを便利に特徴づけるために使用される。
【００２５】
屈折率プロファイル若しくはインデックスプロファイルという用語は、Δ％若しくは屈折率とコアの選択されたセグメントにおける半径との間の関係に用いられている。
【００２６】
導波ファイバの曲げ損失は、規定された試験条件の下で誘発された減衰として表されている。本明細書において参照される曲げ試験は、曲げることに対する導波ファイバの相対的な耐性を比較するために使用される。試験を実施するために、１ｋｍ以上の長さを有する本発明によるＤＣファイバが、張力を全くかけない状態で直径１５．２４ｃｍ（６インチ）の心棒に巻き取られる。その後、ＤＣファイバの減衰が、１５５０ｎｍの波長で標準の光時間領域後方散乱測定法（ＯＴＤＲ）計測器を使用して測定される。
【００２７】
有効面積が、次の式で一般的に定義されている。
【００２８】
【数２】
2005512146.tif 000004
【００２９】
上記式において、積分限界ゼロから∞であり、Ｅは伝播された光に関する電界である。
【００３０】
伝送ファイバと該伝送ファイバの分散を完全に補償する分散補償ファイバとの間の関係は、次の一般的な式に従う。
【００３１】
【数３】
2005512146.tif 000005
【００３２】
上記式において、ＤＤＣ（λ）は分散補償ファイバの分散であり、ＬＤＣは分散補償ファイバの長さであり、ＤＴ（λ）は伝送ファイバの分散であり、λは光伝送帯域の波長であり、ＬＴは伝送ファイバの長さである。
【００３３】
伝送ラインにおける光ファイバのκの望ましい関係は、次の式の通りである。
【００３４】
【数４】
2005512146.tif 000006
【００３５】
上記式において、κＤＣ（λ）は特定の波長における分散補償ファイバのκ値であり、ＤＤＣは分散補償ファイバの分散であり、ＳＤＣは分散補償ファイバの分散傾斜であり、κＴ（λ）は同一波長における伝送ファイバのκ値であり、ＤＴは伝送ファイバの分散であり、ＳＴは伝送ファイバの分散傾斜である。
【００３６】
本明細書に記載されかつ開示されている分散および分散傾斜補償光ファイバは、一般的にセグメント化されたコアを有する。各セグメントは、屈折率プロファイル、相対屈折率プロファイル（Δ％）及び半径ｒｉによって示される。Δ及びｒの下付き文字のｉは、特定のセグメントを参照している。かかるセグメントは、導波路の長軸中央線を含む最も内側のセグメントから始まっていて、１−ｎの番号が付されている。屈折率（ｎｃ）を有するクラッド層は、コアを囲繞している。
【００３７】
ＤＣファイバの各セグメントの屈折率プロファイル、半径及び相対屈折率パーセントは、次に示す特性、すなわち略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散、略１５３０ｎｍから略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散傾斜、略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲のカッパ値、および略１６５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長、を提供するように選択されている。
【００３８】
図１に示す如く、本明細書において記載されかつ開示されている本発明のＤＣファイバは、一般的にセグメント化された構造を有する。各セグメントは、屈折率プロファイル、相対屈折率（Δｉ）、および外側半径（ｒｉ）によって示されている。ｒ及びΔの下付き文字のｉは、特定のセグメントを参照している。かかるセグメントは、導波路の縦軸中心線を含む最も内側のセグメントから始まっていて、ｒ１からｒｃまで番号が付されている。ｎｃの屈折率を有するクラッド層は、光導波ファイバを囲繞している。図示された実施例において、光導波補償ファイバ１０が、外側半径ｒ１を有する中心コアセグメント１２と、外側半径ｒ２を有するディプレスト（depressed）モートセグメント１４と、外側半径ｒ３および幅Ｗ３を有する環状のリングセグメント１６と、外側半径ｒｃを有するクラッド層１８と、を有する。
【００３９】
補償ファイバ１０の相対屈折率プロファイルの一般的な表現が、補償ファイバ半径に対してグラフ化された相対屈折率パーセントを示している図２において図示されている。図２が３つの慎重なセグメントのみを示しているものの、３つ以上のセグメントを有する光導波補償ファイバを形成することによって、機能的な要求を満たすことができると理解される。しかし、少数のセグメントを有する実施例は、通常製造するのがより簡単であり、故に好ましい。更に、ファイバ１０は、気相軸付け法（ＶＡＤ）、内付け法（ＭＣＶＤ）および外付け法（ＯＶＤ）を含むこれらに限定されない様々な方法を経て形成することができる。
【００４０】
屈折率を増加させるドーパントの他の形態が、本明細書において開示されたファイバを得るために使用できるものの、同一の一般的な屈折率プロファイルが達成される限り、セグメント１２および１６は、ゲルマニウムが添加されたＳｉＯ２を用いて形成されることが好ましい。同様に、セグメント１４は、フッ素が添加されたＳｉＯ２を用いて形成されることが好ましいものの、他の屈折率を減少させるドーパントがフッ素に加えて使用されても良い。クラッド層１８は純シリカによって形成されることが好ましいものの、図２に示された屈折率プロファイルの中のΔ１，Δ２，Δ３及びΔｃの間の関係が維持される限り、屈折率を増減させるドーパントを含むこととしても良い。更に、正の相対屈折率を示しているプロファイル１０の中のセグメントは、共同ドーパントとしてフッ素をその中に含むこととしても良い。その結果、関連するファイバセグメントにおける最終的な水含有量が減り、その中の水含有量が減少する。
【００４１】
コアセグメント１２は、略１．４５％乃至略２．３５％の範囲にあり、より好ましくは略１．５０％乃至略１．８０％の範囲にあり、最も好ましくは略１．５０％乃至略１．６０％の範囲にある相対屈折率３０（Δ１）を有する。さらに、コアセグメント１２は、略２．２μｍ乃至略２．８μｍの範囲にあり、より好ましくは略２．５μｍ乃至略２．７μｍの範囲にあり、最も好ましくは略２．６１μｍ乃至略２．６４μｍの範囲にある外側半径４０（ｒ１）を有する。コアセグメント１２の外側半径４０（ｒ１）は、モートセグメント１４の内側半径でもある。従って、コアセグメント１２の外側半径４０（ｒ１）は、コアセグメント１２とモートセグメント１４の交差部分となっている。かかる場合において、当該交差点は、ＳｉＯ２からなる非添加クラッド層１８（すなわち相対屈折率がΔ＝０％である）を横切る軸として規定された横軸２０とコアセグメント１２のインデックスプロファイルの下降部分との交差部として定義される。
【００４２】
モートセグメント１４は、略−０．６５％以下であり、より好ましくは略−１．２０％乃至略−０．７０％の範囲にあり、最も好ましくは略−０．８０％乃至略−０．７０％にある相対屈折率３２（Δ２）を有する。モートセグメント１４は、略３．５μｍ乃至略６．０μｍの範囲にあり、より好ましくは略４．８μｍ乃至略５．９μｍの範囲にあり、最も好ましくは略５．５μｍ乃至略５．９μｍの範囲にある外側半径４２（ｒ２）を有する。モートセグメント１４の外側半径４２（ｒ２）は、リングセグメント１６の内側半径でもある。従って、モートセグメント１４の外側半径ｒ２は、モートセグメント１４とリングセグメント１６の交差部分となっている。かかる場合において、当該交差点は、上記の如く規定した横軸２０とモートセグメント１４のインデックスプロファイルの上昇部分との交差部として定義される。図示された実施例において、ファイバ１０は、略０．３０乃至略０．５６の範囲にあり、より好ましくは略０．４４乃至略０．５５の範囲にあり、最も好ましくは略０．４４乃至略０．４８の範囲にあるコアセグメント１２の外側半径４２（ｒ１）対モートセグメント１４の外側半径４４（ｒ２）の比を有する。
【００４３】
リングセグメント１６は、略０．１０％乃至略０．３０％の範囲にあり、より好ましくは略０．１８％乃至略０．２０％の範囲にあり、最も好ましくは略０．１９％乃至略０．２０％にある相対屈折率３４（Δ３）を有する。リングセグメント１６は、略６．０μｍ乃至略８．５μｍの範囲にあり、より好ましくは略６．５μｍ乃至略７．７μｍの範囲にあり、最も好ましくは略７．３μｍ乃至略７．４μｍの範囲にある中心半径４４（ｒ３）を有する。図２に示された実施例の如く、１以上の環状のセグメントを有するプロファイルに対して、リングセグメント１６の如き最も外側の環状のセグメントは、幅によって特徴付けられる。リングセグメント１６は、略４．０μｍの幅を有する。図示された実施例において、幅４６は、上記の如く規定した横軸２０とモートセグメント１４のプロファイルの上昇部分との交差点と、上記の如く規定した横軸２０とリングセグメント１６のプロファイルの下降部分との交差点と、の間の距離によって定義される。リングセグメント１６の相対屈折率Δ３と半径ｒ３は、コアセグメント１２及びモートセグメント１４におけるもの以上に変化させることができる。例えば、より高くて狭いリングセグメント１６は、本発明による所望の特性を示すファイバが得られるように、より短くて幅広いリングセグメント１６によって置換されても良い。
【００４４】
ファイバ１０の全体的なプロファイルの各セグメントの屈折率プロファイル、相対屈折率および半径は、略１５５０ｎｍの波長で、以下の光学の特性を提供するように選択されている。すなわち、当該特性は、負の全分散（より好ましくは−１４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−２４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの間にあり、最も好ましくは略−２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−２４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの間にある）、負の分散傾斜（より好ましくは−２．５ｐｓ／ｎｍ２以下である）、略１００以下（より好ましくは６０以下、最も好ましくは４０乃至６０の間）のカッパ値、１６５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長（より好ましくは１５５０ｎｍ未満であり、さらにより好ましくは略１４７０ｎｍ乃至略１５３０ｎｍの範囲にあり、さらにより好ましくは略１５００ｎｍ以下であり、最も好ましくは１４５０ｎｍ以下である）、略８μｍ２以上の有効面積（より好ましくは１５μｍ２以上であり最も好ましくは１８μｍ２以上である）、である。
【００４５】
実施例
本発明の実例でありかつ典型例であることを意味する以下の例によって、本発明がさらに説明される。
【００４６】
表１に表示されかつ図３に図示される如く、実施例１において、屈折率プロファイルを有するファイバは、１．５１％のピーク相対屈折率（Δ１）と２．６２μｍの外側半径（ｒ１）とを有するコアセグメント１２と、略−０．７０％の相対屈折率（Δ２）と略５．９０μｍの外側半径（ｒ２）とを有するモートセグメント１４と、略０．１９％の相対屈折率（Δ３）と略４．０μｍの幅（Ｗ３）とを有するリングセグメント１６と、を含む。高くされたインデックスセグメント１２および１６は、ゲルマニウムドーピングを用いて形成され、一方低くされたインデックスセグメント１４は、フッ素ドーピングを用いて形成された。クラッドセグメント１８は、無添加シリカを含みかつ略６．２５μｍの外側半径を有する。実施例１のファイバは、略１５５０ｎｍの波長において−１４８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散、略１５５０ｎｍの波長において３．０２ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの分散傾斜、および略１５５０ｎｍの波長において略４９のカッパ値を有する。実施例１のファイバは、略１６３７ｎｍのカットオフ波長、略１５０１ｎｍのゼロ分散波長、および略１５５０ｎｍの波長において略１８．６μｍ２の有効面積を有する。
【００４７】
本発明による分散及び分散傾斜補償ファイバの更なる実施例が表１に表示されており、図３−６に対応している。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
本明細書において実施例として表示されたファイバの各々が、プラズマ化学蒸着旋盤を使用して、略１０Ｔｏｒｒ．の低圧力プラズマを伴うＳｉＯ２基材チューブ内でまずフッ素がドープされたクラッドを蒸着することによって形成されるプリフォームから作製される。
【００５０】
反応性ガス、すなわちＳｉＣｌ４、Ｏ２及びＣ２Ｆ６をチューブ内に導入すると同時に、略１５ｃｍ／ｓの速度で該チューブに沿ってマイクロ波ヘッドアプリケータを横切らせることによって、蒸着が実施される。ＧｅＯ２コアがその後に蒸着され、得られたケーネは固化されたケーネを形成するためにＨ２／Ｏ２バーナーによって圧潰された。プラズマ化学蒸着法の主な利点は、可動の化学種、すなわちゲルマニウム及びフッ素の移動が無い若しくは僅かであるガラス固化層を蒸着できることである。
【００５１】
図７は、表１に表示されたファイバに対応する略４ｋｍの長さの分散補償ファイバに接続された１００ｋｍの長さのＬＥＡＦ（商標）ファイバ（コーニング社（ニューヨーク州、コーニング）によって製造されかつここから入手できる）の残留分散を示している。すなわち、図７における分散対波長のグラフは、１００ｋｍの長さのＬＥＡＦ（商標）１００の分散と、４ｋｍの長さの本発明の分散補償ファイバ１０２の分散と、これらを組み合わせ１０４に対する全分散と、をグラフ化したものを含み、該グラフは、略１５３０ｎｍ乃至略１６００ｎｍの波長範囲に亘って略４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略６０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の分散を示している。さらに、図７のグラフは、単一の補償ファイバを用いて、ＣバンドとＬバンド波長範囲の両方に亘って分散を補償することを示している。
【００５２】
本発明によって製造される分散及び分散傾斜補償光導波ファイバ１０が、図８に示す如き光ファイバ通信システム５２において使用できる。システム５２は、矢印５６によって示された方向で光導波伝送ファイバ若しくは補償されたファイバ５８を通過する光信号を送信させるのに適している光送信機５４を含み、当該補償されたファイバは送信機５４に光学的に接続されている。さらに、システム５２は伝送ファイバ５８に光学的に接続されている分散及び分散傾斜補償ファイバ１０と光信号５６を受信するのに適した光受信機６０とを有する。ファイバ１０は、ボックス内でコイル形状または公知の他のあらゆる形態若しくは包装にされてシステム５２内において使用できる。最も多くのシステムにおいて、伝送ファイバ５８と補償ファイバ１０の端部の両方は双方向の信号伝送が可能であり、送信機５４及び受信機６０は図示することのみを目的として示されている。
【００５３】
本明細書において記載されている本発明の好適な実施例に対する様々な変更が、特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲および精神から逸脱することなく行うことができることは、当業者にとって明白である。従って、本発明は特許請求の範囲及びこれと均等である範囲内において提供される本発明の変形と変更を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明を実施している新規の光導波路の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の分散補償ファイバの導波屈折率プロファイルのグラフである。
【図３】図３は、第１実施例の分散補償光ファイバの導波屈折率プロファイルのグラフである。
【図４】図４は、第２実施例の分散補償光ファイバの導波屈折率プロファイルのグラフである。
【図５】図５は、第３実施例の分散補償光ファイバの導波屈折率プロファイルのグラフである。
【図６】図６は、第４実施例の分散補償光ファイバの導波屈折率プロファイルのグラフである。
【図７】図７は、ＬＥＡＦＴＭファイバおよび分散補償ファイバの分散とこれらの組み合わせの全分散とを波長に対して示したグラフである。
【図８】図８は、本発明の光導波ファイバを用いたファイバ光通信システムの概略図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月27日(2004.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散および分散傾斜補償光ファイバであって、  相対屈折率を有する中心コアセグメントと、  前記中心コアセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小なる−０．６５％未満の相対屈折率を有するディプレストモートセグメントと、  前記ディプレストモートセグメントの周縁に配されかつ前記中心コアセグメントの前記相対屈折率よりも小であり前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有する環状のリングセグメントと、  前記環状のリングセグメントの周縁に配されかつ前記環状のリングセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率よりも大である相対屈折率を有するクラッド層と、を含み、  上述した相対屈折率群は、  略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負分散でありかつ略１５５０ｎｍの波長において略−２４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−１４０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にある分散と、  略１５３０ｎｍ乃至略１６２０ｎｍの範囲の波長において負の分散傾斜と、  略１５５０ｎｍの波長において略４０乃至略６０の範囲のカッパ値と、  略１６５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長と、を提供するように選択されている、ことを特徴とする分散および分散傾斜補償光ファイバ。
【請求項２】
前記相対屈折率群は略１５２５ｎｍ乃至略１５６５ｎｍの範囲の波長において略−２．５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ以下の分散傾斜を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記相対屈折率群は略１４７０ｎｍ乃至略１５３０ｎｍの範囲にあるファイバカットオフ波長を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記相対屈折率群は略１４５０ｎｍ未満のファイバカットオフ波長を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記中心コアセグメントの前記相対屈折率は略１．４０％乃至略２．４０％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記ディプレストモートセグメントの前記相対屈折率は略−１．２０％乃至略−０．７０%の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記中心コアセグメントは略２．２μｍ乃至略２．８μｍの範囲にある外側半径を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記ディプレストモートセグメントは略３．５μｍ乃至略６．０μｍの範囲にある外側半径を有することを特徴とする請求項７記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記中心コアセグメントの外側半径対前記ディプレストモートセグメントの外側半径の比が略０．４４乃至略０．５５の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記中心コアセグメントは略２．２μｍ乃至略２．８μｍの範囲にある外側半径を有し、前記中心コアセグメントの前記相対屈折率は略１．４％乃至略２．４％の範囲にあり、前記ディプレストモートセグメントは略３．５μｍ乃至略６．０μｍの範囲にある外側半径を有し、前記環状のリングセグメントは略６．０μｍ乃至略８．５μｍの範囲にある中心半径と略４．０μｍの幅とを有しており相対屈折率が略０．１％乃至略０．３％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記相対屈折率群は略６０以下のカッパ値を提供するように選択されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１２】
光信号の送信に適した光送信機と、 前記送信機と光学的に接続されている伝送ファイバと、 前記伝送ファイバと光学的に接続されている請求項１に記載の分散及び分散傾斜補償光ファイバと、を含むことを特徴とする光ファイバ通信システム。
【国際調査報告】
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