(57)【要約】  分散補償（ＤＣ）ファイバは、相対屈折率を有する中央セグメントと、ディプレストモートセグメントと、中間セグメントと、環状のリングセグメントと、クラッド層と、を含むことが好ましい。ＤＣファイバの相対屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍにおいて−４０ｄＢ未満のＭＰＩと、略１００以下のκ値と、負の分散傾斜と、負の分散とを提供するように選択されている。ＤＣファイバは、略１５５０ｎｍの波長において略３０ｄＢ以下のピン配列曲げ損失を有することが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散補償光ファイバであって、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散と、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散傾斜と、
略１５５０ｎｍの波長において１００以下のκ値と、
１５５０ｎｍにおいて−４０ｄＢ未満のＭＰＩと、を提供するよう選択された相対屈折率プロファイルを有する、ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
略１５５０ｎｍの波長において略−４５ｄＢ以下のＭＰＩを含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
略１５５０ｎｍの波長において略−５０ｄＢ以下のＭＰＩを含むことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記相対屈折率プロファイルは略１５５０ｎｍの波長において、略−８０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に分散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】
前記相対屈折率プロファイルは略１５５０ｎｍの波長において略−１６０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−１１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの間の分散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】
前記相対屈折率は略４０乃至略８０の範囲にあるκ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７】
前記相対屈折率は略４５乃至略７５の範囲にあるκ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５記載の光ファイバ。
【請求項８】
相対屈折率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の外縁に配されかつ前記中央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、
前記モートセグメントの外縁に配されかつ前記コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記モートセグメントの前記相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有する中間セグメントと、
前記中間セグメントの外縁に配されかつ前記中央コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記中間セグメントの前記相対屈折率よりも大な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外縁に配されかつ前記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モートセグメントの前記相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有するクラッド層と、を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記中央コアセグメントの前記相対屈折率は略１．５１％乃至略２．２７％の範囲にあることを特徴とする請求項８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の前記相対屈折率は略−０．４２％よりも負であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記環状のリングセグメントの前記相対屈折率は略０．５０％乃至略０．８０％の範囲にあることを特徴とする請求項１０記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記中央コアセグメントは略１．４μｍ乃至略２．１μｍ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８記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記ディプレストモートセグメントは略４．１μｍ乃至略６．８μｍ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１２記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記環状のリングセグメントは略７．２μｍ乃至略１０．２μｍの範囲にある中心半径を有することを特徴とする請求項１３記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記コアセグメントの外側半径対前記モートセグメントの外側半径の比が略０．２８乃至略０．３４の範囲にあることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１６】
前記コアセグメントの外側半径対前記モートセグメントの外側半径の比が略０．３０乃至略０．３２５の範囲にあることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１７】
前記屈折率はＬＰ02およびＬＰ11モードに対して略１９７５ｎｍ未満の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１８】
光信号を送信するのに適した光送信機と
前記送信機と光学的に接続されかつ前記光信号を受け取るのに適した光伝送ファイバと、
前記光伝送ファイバと光学的に接続されかつ前記光信号を受け取るのに適しており、
相対屈折率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の外縁に配されかつ前記中央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、
前記モートセグメントの外縁に配されかつ前記コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記モートセグメントの前記相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有する中間セグメントと、
前記中間セグメントの外縁に配されかつ前記中央コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記中間セグメントの前記相対屈折率よりも大な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外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なる相対屈折率を有するクラッド層と、を含み、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散と、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散傾斜と、
略１５５０ｎｍの波長において１００以下のκ値と、
１５５０ｎｍにおいて−４０ｄＢ未満のＭＰＩと、
を提供するように選択されている、分散補償ファイバと、
前記分散補償ファイバとの光学的な接続に適しかつ前記光信号を受信するのに適した光受信機と、を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年１２月２０日に出願された米国特許出願第１０／０２７，１０４号の利益および優先権を主張する。
１．発明の属する分野
本発明は、通信システムにおいて使用される分散補償（ＤＣ）ファイバに関し、より詳細には、非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）の分散及び分散傾斜を補償するＤＣファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．背景技術
より高いビット伝送レートに対して増加された要求は、分散の影響を制御できる光伝送システムに対する要求を大きくしている。伝送システムが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／秒のより高い伝送レートにおいて略６２ｐｓ／ｎｍの残留分散のみを許容する、ということを一般的な光伝送システムの線形分析は示している。したがって、高いビットレート伝送システムに対して分散を正確に制御することが重要であり、伝送レートが増加するに従ってかかる制御がますます重要になるということは、明らかである。更に、伝送ファイバの分散傾斜が４０Ｇｂｉｔ／秒に近い伝送レートに対しても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。
【０００３】
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、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。かかる解決方法は、それぞれこれらに関連する重大な欠点を有する。
【０００４】
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有するという重大な欠点を有し、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、関連した減衰は関心のある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。
【０００５】
高次モード（ＨＯＭ）分散補償は、ファイバ中を伝送される高次モード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ことが示されている。高次モード分散補償は、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ＨＯＭ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、ＨＯＭ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。
【０００６】
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、狭波長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。
【０００７】
ＮＺＤＳＦに対する２重ファイバ分散補償の解決方法は、分散補償及び傾斜補償が別々に処理されるということについて、上述した分散補償格子技術と同様である。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いて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。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、分散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。曲げ感度の更なる劣化を犠牲にして、該ファイバの有効面積を増加させることができる。分散傾斜を減少させること若しくは負の分散傾斜を形成することは、基本モードのカットオフ波長の非常に近くで動作させることとなり、その結果、より大なる曲げ損失が該ファイバに提供されて、長波長、すなわち１５６０ｎｍよりも大なる波長においてより大なる信号損失が発生する。かかる関係によれば、分散および分散傾斜の両方を補償しかつ低分散、低曲げ損失及び低マルチプルパスインターフェレンス（multiple path interference，ＭＰＩ）などの他の望ましい特性を有する実行可能なＤＣファイバを製造することは、極めてむずかしい。
【０００８】
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展開が１６、３２、４０及びより多くのチャンネル数へと増加させるにつれて、広帯域用のＤＣ部品が望まれている。現在の通信システムは単一モード光ファイバを含む。当該ファイバは、効果的であり信頼性のある一般的に利用可能なエルビウムドープファイバ増幅器が使用できるように、１５５０ｎｍ辺りの波長において、信号の伝送が可能となるように設計されている。
【０００９】
より高いビットレート情報転送（すなわち４０Ｇｂｉｔ／秒以上）、超長距離システム（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対する関心が継続していることにより、ＮＺＤＳＦでデータを送信するネットワークにおいてＤＣファイバを用いることが避けられなくなってきている。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ための分散傾斜を必要としている。その結果、伝送ファイバの分散および分散傾斜に厳密に適合する分散および分散傾斜などの分散特性を有するＤＣファイバが望まれている。
【００１０】
ＤＣファイバが幅広い波長帯域に亘って分散および分散傾斜を適切に補償するように設計されると、得られるファイバにおける曲げ特性、マルチプルパスインターフェレンス（ＭＰＩ）、及び減衰を含む他の光学特性が犠牲にされる。例えば、数キロメートルの長さのＤＣファイバがモジュール内で使用するためにパッケージされかつこの中に配置された心棒の周りに巻き取られた場合、曲げ特性が不安定になる。通信システムにおける光学ビット流れが、これが進行する２つの異なる経路を有する場合、ＭＰＩが発生し得る。上記のことは、光が２，３のモードにされたファイバ中を異なるモードで進行する光学部品の複数の反射から発生し、かつファイバの屈折率において巨視的な変化もしくは小なる不均等性に起因して発生する。特に、かかる変化によって、光が全方向に散乱され、そのうちの幾らかは後方へファイバ内に戻って結合される。かかる後方散乱光は、さらにレイリー散乱を受けて前方方向に再度結合できて、その結果１次信号と干渉してしまう。測定されたＭＰＩは、かかるメカニズムの全てからの寄与を含み得る。ＭＰＩは、それ自身が光学リンク（光受信機において見受けられる）におけるノイズとして示されており、かつシステムの特性を低下させる。ＭＰＩは、第２経路におけるパワーを第１経路におけるパワーで割った比として一般的に定義されている。したがって、１５５０ｎｍ近辺の幅広い波長帯域に亘って非ゼロ分散シフトファイバの分散及び分散傾斜を補償し、同時にＭＰＩなどの信号の伝播に不利益な影響を最小限にして、同時に良好な減衰及び曲げ特性を維持する能力を有する代替のＤＣ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】
【００１１】
本発明は、Ｃバンド（１５２５ｎｍ乃至１５６５ｎｍ）におけるＮＺＤＳＦの分散及び分散傾斜を補償するＤＣファイバとこれを用いたシステムに関する。本明細書において開示されているＤＣファイバおよびシステムは、ＤＣファイバにおいて低いＭＰＩを達成しつつＮＺＤＳＦの分散および分散傾斜を良好に補償することができる。該ＤＣファイバは良好な曲げ特性および低い分散も維持されている。
【００１２】
本発明のある実施例は、相対屈折率を有する中央コアセグメントと、該中央コアセグメントの外縁に配されかつ該中央コアセグメントの該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、該モートセグメントの外縁に配されかつ該コアセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該モートセグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有する中間セグメントと、を有するＤＣファイバに関する。該ＤＣファイバは、該中間セグメントの外縁に配されかつ該中央コアセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該中間セグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有する環状のリングセグメントと、該環状のリングセグメントの外縁に配されかつ該リングセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該モートセグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有するクラッド層と、をさらに含む。
【００１３】
他の実施例において、ＤＣファイバの相対屈折率プロファイルは、略１５５０ｎｍの波長において負の分散と、略１５５０ｎｍ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κ値と、１５５０ｎｍにおいて−４０ｄＢ未満であり、より好ましくは−４５ｄＢ未満であり、最も好ましくは−５０ｄＢ未満であるＭＰＩと、を提供するように選択されている。該ＤＣファイバは、１５５０ｎｍにおいて、略３０ｄＢ以下であり、より好ましくは２０ｄＢ未満であり、最も好ましくは１７ｄＢ未満であるピン配列曲げ損失も有する。
【００１４】
本発明の好ましい実施例は、相対屈折率と外側半径とを有する中央コアセグメントと、該中央コアセグメントの外縁に配されかつ該中央コアセグメントの該相対屈折率よりも小なる相対屈折率と外側半径とを有するディプレストモートセグメントと、該モートセグメントの外縁に配されかつ該コアセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該モートセグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率と外側半径とを有する中間セグメントと、を有するＤＣファイバに関する。該ＤＣファイバは、該中間セグメントの外縁に配されかつ該中央コアセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該中間セグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率と外側半径とを有する環状のリングセグメントと、該環状のリングセグメントの外縁に配されかつ該リングセグメントの該相対屈折率よりも小でありかつ該モートセグメントの該相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有するクラッド層と、をさらに含む。
【００１５】
該中央コアセグメント、該ディプレストモートセグメント、該中間セグメント、該環状セグメント及び該クラッド層における半径および相対屈折率は、以下の範囲から選択される。すなわち、該中央コアセグメントの該相対屈折率が略１．５１％乃至略２．２７％の範囲にあり、該ディプレストモートセグメントの該相対屈折率が略−０．４２％乃至略−０．６２％の範囲にあり、該中間セグメントの該相対屈折率が略０．０４０％乃至略０．０６０％の範囲にあり、該環状のリングセグメントの該相対屈折率が略０．５０％乃至略０．７４％の範囲にあり、該中央コアセグメントの該外側半径が略１．４ミクロン乃至略２．１ミクロンの範囲にあり、該ディプレストモートセグメントの該外側半径が略４．１ミクロン乃至略６．２ミクロンの範囲にあり、該中間セグメントの該外側半径が略５．９ミクロン乃至略８．２ミクロンの範囲にあり、該環状のリングセグメントの該外側半径が略７．２ミクロン乃至略１０．２ミクロンの範囲にある。
【００１６】
該中央コアセグメント、該ディプレストモートセグメント、該中間セグメント、該環状セグメント及び該クラッド層における半径および相対屈折率は、略１５５０ｎｍの波長において負の分散と、略１５５０ｎｍ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κ値と、−４０ｄＢ未満のＭＰＩと、を提供するように更に選択されている。より好ましくは、該ＤＣファイバは、１５５０ｎｍの波長において略３０ｄＢ以下のピン配列曲げ損失を有する。
【００１７】
本発明は、上述の如き実施例のＤＣファイバ及びモジュールを採用した光通信システムをも含む。
【００１８】
本発明のシステムは、分散及び分散傾斜の両方を実質的に完全に補償するための本発明によるＤＣファイバを使用しており、その結果、高コストの補償材料及び構成部品に対する必要性、及び／又は製造することが困難でありかつ高価でありかつ重要な信号損失に寄与するＤＣファイバの使用要求を、除去することができる。本発明は、分散および分散傾斜の両方を更に補償し、曲げ損失及び減衰と同様に、ＭＰＩの最小化を同時に行うことができる。
【００１９】
本発明の更なる特徴および利点は、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き本発明を実施することによって理解される。
【００２０】
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てい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、本発明の原理及び動作の説明を提供する説明と共に、本発明のさまざまな特徴および実施例を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明が、特に正反対に指定された場合を除いて、様々な代替の構造を採り得る、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特定の装置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も理解されたい。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、特許請求の範囲において特に記載され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。
【００２２】
コアのセグメント群の半径は、セグメントを形成する材料の屈折率に関して定義されている。特定のセグメントは、最初と最後の屈折率点を有する。中央セグメントは、当該セグメントの最初の点がセグメントの中心線上にある故、ゼロの内側半径を有する。中央セグメントの外側半径は、導波路中心線から中央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。
【００２３】
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、半径は図に従って定義され、以下において詳述される。
【００２４】
セグメントの半径と屈折率の定義は、屈折率プロファイルを記載するように使用されているものの、本発明を限定するものではない。
【００２５】
有効面積が、次の式で一般的に定義されている。
【００２６】
【数１】
2005514637.tif 000003
【００２７】
上記式において、積分限界はゼロから∞であり、Ｅは伝播された光に関する電界である。
【００２８】
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。
【００２９】
【数２】
2005514637.tif 000004
【００３０】
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。最大相対屈折率は、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ている。
【００３１】
相対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。
【００３２】
導波ファイバの曲げ抵抗は、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。本明細書において基準とされた曲げ試験は、曲げに対する導波ファイバの相対的な耐性を比較するように使用されているピン配列曲げ試験である。当該試験を実施するために、本質的に誘導曲げ損失がない状態で導波ファイバに対して減衰損失が測定される。その後、導波ファイバは蛇行経路で該ピン配列の間を通して織り込まれ、再度減衰が測定される。曲げによって誘導された損失は、当該２つの測定された減衰値間の差分である。該ピン配列は、１列に並べられかつ平坦面の固定位置に保持された１０の円筒状ピンのセットである。ピン間隔は、中心と中心との間が５ｍｍである。ピン直径は０．６７ｍｍである。試験中、蛇行経路で織り込まれた導波ファイバが該ピンと該ファイバとの間の接触するピン表面の部分に従うように、十分な張力が加えられる。
【００３３】
ＤＣファイバのＭＰＩという用語は、マルチプルパスインターフェレンス（ＭＰＩ）のことであり、かつＤＣファイバの長さに沿って光信号が横断する場合に上述したメカニズムに帰される。ＭＰＩは、以下のようにすぐに測定できる。
【００３４】
【数３】
2005514637.tif 000005
【００３５】
上記式において、Ｐsecondaryは２次経路（群）におけるパワーであり、Ｐprimaryは１次経路におけるパワーである。
【００３６】
ＭＰＩの測定は、分布帰還型レーザからＤＣファイバの第１端部へと連続波光を発射させることによって実施される。試験された長さは、モジュール（一般的に２−５ｋｍ）に提供されるファイバの長さである。発射された信号は、ＤＣファイバの第２端部へ結合、すなわち光学的に接続された検出器（例えばフォトダイオード）によって検出される。該信号の周波数成分については、電気的なスペクトル分析器（ＥＳＡ）によって測定される。ＥＳＡは、信号のビートノイズの周波数成分を検出する。特に、それは１次および２次経路間のビートノイズを検出し、その結果ＭＰＩ測定が得られる。ビートノイズの量が大となるに従い、ＭＰＩの量が大となる。その後、ノイズスペクトルデータは、ＤＣファイバのＭＰＩが得られるように、様々なレベルの複数経路の混合の光信号を示している曲線群から仮曲線に適合される。ＭＰＩの測定についての更なる詳細は、クリス・アール．・エス．・フルッガー及びロバート・ジェイ．・マース，「分布ラマン増幅器におけるマルチパスインターフェレンスの電気的特性」，ジャーナル・オブ・ライトウエブ・テクノロジ，２００１年４月，第１９巻，第４号（Journal of Lightwave Technology, Vol. 19, No. 4, April, 2001 entitled "Electrical Measurements of Mulipath Interference in Distributed Raman Amplifiers" by Chris R. S. Fludger and Robert J. Mears）において見ることができる。特に、次の式がフリーパラメータとしてＭＰＩを用いるＥＳＡによって測定されたデータによく適合する場合、上記記事における式１８はＭＰＩ測定を提供する。
【００３７】
【数４】
2005514637.tif 000006
【００３８】
伝送ファイバと該伝送ファイバの所定の波長における分散を実質的に完全に補償するＤＣファイバとの間の関係は、次の一般的な式に従う。
【００３９】
【数５】
2005514637.tif 000007
【００４０】
上記式において、ＤDC（λ）は波長λにおける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）は波長λにおける伝送ファイバの分散であり、λは光伝送帯域内の波長であり、ＬTは伝送ファイバの長さである。ＤＣファイバと伝送ファイバとの間の分散のかかる望ましい関係は、多様な長さのＤＣファイバ群からなるＤＣファイバ群に対して正確に維持されている。
【００４１】
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。
【００４２】
【数６】
2005514637.tif 000008
【００４３】
上記式において、κDC（λ）は波長λにおけるＤＣファイバのκ値であり、Ｄ（λ）DCは波長λにおける分散補償ファイバの分散であり、Ｓ（λ）DCは波長λにおけるＤＣファイバの分散傾斜であり、κT（λ）は波長λにおける伝送ファイバのκ値であり、Ｄ（λ）Tは波長λにおける伝送ファイバの分散であり、Ｓ（λ）Tは波長λにおける伝送ファイバの分散傾斜である。ＤＣファイバおよび伝送ファイバのκ値が波長帯域全体に亘って等しく実行できるように選択されかつ設計される、ということが望ましいことを理解されたい。
【００４４】
本明細書に記載されかつ開示されているＤＣファイバは、図１に示す如き、一般的なセグメント化された構造を有する。各セグメントは、相対屈折率Δi及び外側半径ｒiを有する屈折率プロファイルによって記載されている。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、導波路の縦軸中心線を含む最も内側のセグメントから始まって、ｒ1からｒcの番号が付されている。屈折率（ｎc）を有するクラッド層は、ＤＣファイバを囲繞している。図示されている実施例において、ＤＣファイバ１０は、外側半径ｒ1を有する中央コアセグメント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を有する中間セグメント１６と、外側半径ｒ4を有する環状のリングセグメント１８と、外側半径ｒcを有するクラッド層２０と、を有する。図１に示された寸法は、明瞭にするためのものであり、計測するために記載されたものではない。
【００４５】
第１実施例のＤＣ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、図２に示されており、当該図はＤＣファイバの半径に対してグラフ化された相対屈折率を示している。図２は４つの分離したセグメントのみを示しているものの４よりも多いセグメントを有するＤＣ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、ということを理解されたい。しかし、より少ない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、ＤＣファイバ１０は、気相軸付け法（ＶＡＤ）、内付け法（ＭＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＣＶＤ）および外付け法（ＯＶＤ）を含む様々な方法を経て形成することができるものの、これらに限定されない。ＤＣファイバ１０は、ＯＶＤ法を用いて形成されることが好ましい。
【００４６】
ＤＣファイバ１０の中央コアセグメント１２は、好ましくは略１．５１％乃至略２．２７％の範囲にあり、より好ましくは略１．７０％乃至略２．０８％の範囲にあり、最も好ましくは略１．８０％乃至略１．９８％の範囲にある相対屈折率２２（Δ1）を有する。図２に示されているように、中央コアセグメント１２は、略１．４ミクロン乃至略２．１ミクロンの範囲にあり、より好ましくは略１．６ミクロン乃至略１．９ミクロンの範囲にあり、最も好ましくは略１．６ミクロン乃至略１．８ミクロンの範囲にある、外側半径４０（ｒ1）も有する。半径４０（ｒ1）は、純シリカからなることが好ましいクラッド層２０の相対屈折率プロファイルに対応する横軸２３と中央コアセグメント１２のプロファイルとの交差部によって定義されている。
【００４７】
ファイバ１０のディプレストモートセグメント１４は、略−０．４２％（最小点における値）よりも小であり、より好ましくは略−０．６１％乃至略−０．４２％の範囲にあり、最も好ましくは略−０．５８％乃至略−０．５０％の範囲にある相対屈折率２４（Δ2）を有する。モートセグメント１４は、略４．１ミクロン乃至略６．８ミクロンの範囲にあり、より好ましくは略４．６ミクロン乃至略６．３ミクロンの範囲にあり、最も好ましくは略４．９ミクロン乃至略５．９ミクロンの範囲にある外側半径４２（ｒ2）も有する。外側半径４２（ｒ2）は、モートセグメント１４と中間セグメント１６との交差部である。図示された実施例において、外側半径４２（ｒ2）は、クラッド層２０のプロファイルに対応する横軸２３とモートセグメント１４のプロファイルの交差部によって定義されている。
【００４８】
ＤＣファイバ１０の中間セグメント１６は、略０．０４％乃至略０．０７２％の範囲にあり、より好ましくは略０．０４５％乃至略０．０６６％の範囲にあり、最も好ましくは略０．０４８％乃至略０．０６３％の範囲にある相対屈折率２６（Δ3）を有する。中間セグメント１６は、略５．５ミクロン乃至略８．５ミクロンの範囲にあり、より好ましくは略６．２ミクロン乃至略７．８ミクロンの範囲にあり、最も好ましくは略６．５ミクロン乃至略７．４ミクロンの範囲にある外側半径４４（ｒ3）も有する。外側半径４４（ｒ3）は、中間セグメント１６とリングセグメント１８との交差部である。図示されているように、外側半径４４（ｒ3）は、ファイバ中心線からリングセグメント１８の上昇部分の最大相対屈折率の半分の値の点から垂下されている垂線２５までの大きさを有する。該最大屈折率の半分の値の点は、基準点（すなわちΔ4値の半分の値に対応する点）として、クラッド層２０（すなわちΔ％＝０）とリングセグメント１８の最大相対屈折率２８とを用いて決定される。
【００４９】
ＤＣファイバ１０の環状のリングセグメント１８は、略０．５％乃至略０．８％の範囲にあり、より好ましくは略０．５６％乃至略０．７４％の範囲にあり、最も好ましくは略０．５９％乃至略０．７０％の範囲にある相対屈折率２８（Δ4）を有する。リングセグメント１８は、略７．２ミクロン乃至略１０．２ミクロンの範囲にあり、より好ましくは略７．４ミクロン乃至略９．２ミクロンの範囲にあり、最も好ましくは略７．７ミクロン乃至略８．８ミクロンの範囲にある外側半径４６（ｒ4）も有する。外側半径１８（ｒ4）は、半分の高さの線２９とリングセグメント１８との交差部に位置している。図示されているように、半径４６（ｒ4）は、ファイバ中心線からリングセグメント１８の下降部分の最大相対屈折率の半分の値の点から垂下されている垂線２７までの大きさを有する。該最大屈折率の半分の値の点は、基準点として、クラッド層２０（すなわちΔ％＝０）と最大相対屈折率２８とを用いて決定されている。
【００５０】
リングセグメント１８の外側半径４６（ｒ4）は、クラッド層２０の内側半径でもある。クラッド層２０は、リングセグメント４６を囲繞し、かつ略０％の相対屈折率（Δc）と、略６２．５ミクロンの外側半径ｒcとを有する。
【００５１】
本発明のＤＣファイバは、０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であることが好ましく、略−８０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にあることがより好ましく、略−１１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−１６０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲にあることが最も好ましい分散と、１００未満であることが好ましく、略４０乃至略９５の範囲内にあることがより好ましく、略４５乃至略７５の範囲内にあることが最も好ましいκと、１５５０ｎｍにおいて略−４０ｄＢ未満であり、１５５０ｎｍにおいて略−４５ｄＢであることがより好ましく、１５５０ｎｍにおいて略−５０ｄＢ未満であることが最も好ましいＭＰＩと、３０ｄＢ未満であることが好ましく、略２０ｄＢ未満であることがより好ましく、略１７ｄＢ未満であることが最も好ましいピン配列曲げ損失と、略０．３６０未満であることが好ましく、略０．２８乃至略０．３４の範囲内にあることがより好ましく、略０．３０乃至略０．３２５の範囲内にあることが最も好ましい、コアセグメントの外側半径対モートセグメントの外側半径の比と、を含む略１５５０ｎｍの波長における光学特性を有する。
【００５２】
ＤＣファイバ１０のＭＰＩは、リングセグメント１８の位置をＤＣファイバ１０の中心線に向かってさらに移動させることによって改良することができる。さらなる改良は、相対屈折率２８（Δ4）を減少させることによって、実施できる。モートセグメント１４の深さを浅くすることによって、更にＭＰＩが低くなる。さらにモートセグメントは、より狭く形成することができて、その結果、ＭＰＩを削減することができる。もちろん、組み合わせにおけるこれらのいずれも影響力を有し、幾つかの若しくは全部のパラメータは適切なカッパおよび許容できる曲げ損失が得られると共にＭＰＩにおける変化に影響を及ぼすように同時に調整される。
【００５３】
実施例１
図２のグラフは、中央コアセグメント１２と、ディプレストモートセグメント１４と、中間セグメント１６と、環状のリングセグメント１８と、クラッド層２０と、を含むＤＣファイバ１０の実施例を示している。
【００５４】
コアセグメント１２は、略１．８９％の相対屈折率２２（Δ1）と、略１．７３ミクロンの外側半径４０（ｒ1）と、を有する。モートセグメント１４は、略−０．５２％の相対屈折率２４（Δ2）と、略５．１５ミクロンの外側半径４２（ｒ2）と、を有する。中間セグメント１６は、略０．０５％の相対屈折率２６（Δ3）と、略７．０８ミクロンの外側半径４４（ｒ3）と、を有する。リングセグメント１８は、略０．６５％の相対屈折率２８（Δ4）と、略７．９ミクロンの外側半径４６（ｒ4）と、を有する。クラッド層２０は、略０％の相対屈折率（Δc）と、略６２．５ミクロンの外側半径（ｒc）と、を有する。ファイバ１０におけるコアセグメント１２の外径４０（ｒ1）対モートセグメント１４の外径４２（ｒ2）の比は、略０．３３６である。
【００５５】
図２のＤＣファイバ１０の光学特性が、表１に示されている。
【００５６】
【表１】
2005514637.tif 000009
【００５７】
実施例２
本発明のＤＣファイバの他の実施例が、図３に示されている。ＤＣファイバ１０ａが上述した補償ファイバ１０に類似している故、図２及び図３に示されている類似の部分は、末尾に付された“ａ”と後の方の符号を除いて、同様の対応符号によりそれぞれ示されている。
【００５８】
ＤＣファイバ１０ａは、中央コアセグメント１２ａと、ディプレストモートセグメント１４ａと、中間セグメント１６ａと、環状のリングセグメント１８ａと、クラッド層２０ａと、を含む。コアセグメント１２ａは、略１．８９％の相対屈折率２２ａ（Δ1）と、略１．７３ミクロンの外側半径４０ａ（ｒ1）と、を有する。モートセグメント１４ａは、略−０．５２％の相対屈折率２４ａ（Δ2）と、略５．４５ミクロンの外側半径４２ａ（ｒ2）と、を有する。中間セグメント１６ａは、略０．０６％の相対屈折率２６ａ（Δ3）と、略６．８５ミクロンの外側半径４４ａ（ｒ3）と、を有する。リングセグメント１８ａは、略０．６７％の相対屈折率２８ａ（Δ4）と、略８．１ミクロンの外側半径４６ａ（ｒ4）と、を有する。クラッド層２０ａは、略０％の相対屈折率と、略６２．５ミクロンの外側半径と、を有する。コアセグメント１２ａの外径４０ａ（ｒ1）対モートセグメント１４ａの外径４２ａ（ｒ2）の比は、略０．３１７である。
【００５９】
図３のＤＣファイバ１０ａの光学特性が、表２に示されている。
【００６０】
【表２】
2005514637.tif 000010
【００６１】
実施例３
本発明のＤＣファイバの他の実施例が、図４に示されている。ＤＣファイバ１０ｂは、上述したＤＣファイバ１０に類似している故、図２及び図４に示されている類似の部分は、符号の後ろの方における末尾の“ｂ”を除いて、同様の対応符号によりそれぞれ示されている。
【００６２】
ＤＣファイバ１０ｂは、中央コアセグメント１２ｂと、ディプレストモートセグメント１４ｂと、中間セグメント１６ｂと、環状のリングセグメント１８ｂと、クラッド層２０ｂと、を含む。コアセグメント１２ｂは、略１．８９％の相対屈折率２２ｂ（Δ1）と、略１．７３ミクロンの外側半径４０ｂ（ｒ1）と、を有する。モートセグメント１４ｂは、略−０．５２％の相対屈折率２４ｂ（Δ2）と、略５．４ミクロンの外側半径４２ｂ（ｒ2）と、を有する。中間セグメント１６ｂは、略０．０６％の相対屈折率２６ａ（Δ3）と、略６．８５ミクロンの外側半径４４ａ（ｒ3）と、を有する。リングセグメント１８ａは、略０．６７％の相対屈折率２８ａ（Δ4）と、略８．１ミクロンの外側半径４６ｂ（ｒ4）と、を有する。クラッド層２０ｂは、略０％の相対屈折率と、略６２．５ミクロンの外側半径と、を有する。コアセグメント１２ａの外径４０ｂ（ｒ1）対モートセグメント１４ｂの外径４２ｂ（ｒ2）の比は、略０．３２０である。
【００６３】
図４のＤＣファイバ１０ｂの光学特性が、表３に示されている。
【００６４】
【表３】
2005514637.tif 000011
【００６５】
実施例４
本発明のＤＣファイバの他の実施例が、図５に示されている。ＤＣファイバ１０ｃは、上述したＤＣファイバ１０に類似している故、図２及び図５に示されている類似の部分は、符号の後ろの方における末尾の“ｃ”を除いて、同様の対応符号によりそれぞれ示されている。
【００６６】
ＤＣファイバ１０ｃは、中央コアセグメント１２ｃと、ディプレストモートセグメント１４ｃと、中間セグメント１６ｃと、環状のリングセグメント１８ｃと、クラッド層２０ｃと、を含む。コアセグメント１２ｃは、略１．８９％の相対屈折率２２ｃ（Δ1）と、略１．７３ミクロンの外側半径４０ｃ（ｒ1）と、を有する。モートセグメント１４ｃは、略−０．５２％の相対屈折率２４ｃ（Δ2）と、略５．６９ミクロンの外側半径４２ｃ（ｒ2）と、を有する。中間セグメント１６ｃは、略０．０６％の相対屈折率２６ｃ（Δ3）と、略６．９ミクロンの外側半径４４ｃ（ｒ3）と、を有する。リングセグメント１８ｃは、略０．６２％の相対屈折率２８ｃ（Δ4）と、略８．２ミクロンの外側半径４６ｃ（ｒ4）と、を有する。クラッド層２０ｃは、略０％の相対屈折率と、略６２．５ミクロンの外側半径と、を有する。コアセグメント１２ｃの外径４０ｃ（ｒ1）対モートセグメント１４ｃの外径４２ｃ（ｒ2）の比は、略０．３０４である。
【００６７】
図５のＤＣファイバ１０ｃの光学特性が、表４に示されている。
【００６８】
【表４】
2005514637.tif 000012
【００６９】
実施例５
新規なＤＣファイバの他の実施例が、図６に示されている。ＤＣファイバ１０ｄは、上述したＤＣファイバ１０に類似している故、図２及び図６に示されている類似の部分は、符号の後ろの方における末尾の“ｄ”を除いて、同様の対応符号によりそれぞれ示されている。
【００７０】
ＤＣファイバ１０ｄは、中央コアセグメント１２ｄと、ディプレストモートセグメント１４ｄと、中間セグメント１６ｄと、環状のリングセグメント１８ｄと、クラッド層２０ｄと、を含む。コアセグメント１２ｄは、略１．８９％の相対屈折率２２ｄ（Δ1）と、略１．７３ミクロンの外側半径４０ｄ（ｒ1）と、を有する。モートセグメント１４ｄは、略−０．５５％の相対屈折率２４ｄ（Δ2）と、略５．６９ミクロンの外側半径４２ｄ（ｒ2）と、を有する。中間セグメント１６ｄは、略０．０６％の相対屈折率２６ｄ（Δ3）と、略６．９ミクロンの外側半径４４ｄ（ｒ3）と、を有する。リングセグメント１８ｄは、略０．６２％の相対屈折率２８ｄ（Δ4）と、略８．２ミクロンの外側半径４６ｄ（ｒ4）と、を有する。クラッド層２０ｄは、略０％の相対屈折率と、略６２．５ミクロンの外側半径と、を有する。コアセグメント１２ｄの外径４０ｄ（ｒ1）対モートセグメント１４ｄの外径４２ｄ（ｒ2）の比は、略０．３０４である。
【００７１】
図６の補償ファイバ１０ｄの光学特性が、表５に示されている。
【００７２】
【表４】
2005514637.tif 000013
【００７３】
本発明により製造されたＤＣファイバ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ）は、図７に示す如き光ファイバ通信システム５０において使用できる。システム５０は矢印５４によって示された方向で光導波伝送ファイバ５６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５２を含み、当該ファイバは送信機５２に光学的に接続されている。システム５０は伝送ファイバ５６と光学的に接続されている光導波補償ファイバ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ）と光信号５４を受信するのに適した光受信機５８とを有する。ファイバ１０（又は１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ）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５０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５６と補償ファイバ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ）の端部の両方は双方向の信号伝送が可能であり、送信機５２及び受信機５８は図示することのみを目的として示されている。システム５０は、明確に示されていないものの、プリアンプ、パワーアンプなどの更なる構成部品を含むことができる。
【００７４】
本明細書において記載されかつ図示されている実施例及び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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本発明によるＤＣファイバ導波路の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明によるＤＣファイバの第１実施例の導波屈折率プロフィルのグラフである。
【図３】図３は、本発明によるＤＣファイバの第２実施例の導波屈折率プロフィルのグラフである。
【図４】図４は、本発明によるＤＣファイバの第３実施例の導波屈折率プロフィルのグラフである。
【図５】図５は、本発明によるＤＣファイバの第４実施例の導波屈折率プロフィルのグラフである。
【図６】図６は、本発明によるＤＣファイバの第５実施例の導波屈折率プロフィルのグラフである。
【図７】図７は、本発明のＤＣファイバを用いた光ファイバ通信システムの概略ブロック図である。
【図１】
2005514637.tif 000014
【図２】
2005514637.tif 000015
【図３】
2005514637.tif 000016
【図４】
2005514637.tif 000017
【図５】
2005514637.tif 000018
【図６】
2005514637.tif 000019
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月24日(2004.8.24)
【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】
分散補償光ファイバであって、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散と、
略１５５０ｎｍの波長において負の分散傾斜と、
略１５５０ｎｍの波長において１００以下のκ値と、
１５５０ｎｍにおいて−４０ｄＢ未満のＭＰＩと、を提供するよう選択された相対屈折率プロファイルを有する、ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
略１５５０ｎｍの波長において略−４５ｄＢ以下のＭＰＩを含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
略１５５０ｎｍの波長において略−５０ｄＢ以下のＭＰＩを含むことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記相対屈折率プロファイルは略１５５０ｎｍの波長において、略−８０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ乃至略−２００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に分散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】
前記相対屈折率は略４５乃至略７５の範囲にあるκ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６】
相対屈折率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の外縁に配されかつ前記中央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、
前記モートセグメントの外縁に配されかつ前記コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記モートセグメントの前記相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有する中間セグメントと、
前記中間セグメントの外縁に配されかつ前記中央コアセグメントの前記相対屈折率よりも小でありかつ前記中間セグメントの前記相対屈折率よりも大な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外縁に配されかつ前記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モートセグメントの前記相対屈折率よりも大なる相対屈折率を有するクラッド層と、を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記中央コアセグメントの前記相対屈折率は略１．５１％乃至略２．２７％の範囲に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前記相対屈折率は略−０．４２％よりも負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９】
前記中央コアセグメントは略１．４μｍ乃至略２．１μｍ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６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４．１μｍ乃至略６．８μｍ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９記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記コアセグメントの外側半径対前記モートセグメントの外側半径の比が略０．２８乃至略０．３４の範囲に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１２】
前記屈折率はＬＰ02およびＬＰ11モードに対して略１９７５ｎｍ未満の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。
【国際調査報告】
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