(57)【要約】低傾斜伝送ファイバ（例えばＮＺＤＳＦ）のための分散補償（ＤＣ）ファイバ及びこれを含む伝送線が開示される。ＤＣファイバは、１．８％未満のコア・デルタ（Δ１）を有する中央コアと、−０．９％よりも大なるモート・デルタ（Δ２）を有する中央コアを包囲するモートと、正リング・デルタ（Δ３）を有するモートを包囲するリングとを有する屈折率分布を有する。ＤＣファイバの屈折率分布は、１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満のカッパ値とを与えるように選択される。このＤＣファイバが伝送線として使用されるときに、伝送線が１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間の全分散及び０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散傾斜を有する伝送ファイバを含むとき、ＤＣファイバはＣ、Ｌ及びＣ＋Ｌにわたって低い平均残余分散を提供し得る。
2005533278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．８％未満の正のコアデルタ（Δ１）を有する中央コアと、
−０．９％よりも大なる負のモートデルタ（Δ２）を有する前記中央コアを包囲するモートと、
正のリングデルタ（Δ３）を有する前記モートを包囲するリングと、を含む屈折率分布を有する分散補償ファイバであって、
前記屈折率分布は、１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満の１５５０ｎｍの全分散を１５５０ｎｍの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値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ファイバ。
【請求項２】
１５５０ｎｍで−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散を更に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３】
１５５０ｎｍで−０．２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの間の分散傾斜を更に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４】
１５５０ｎｍで−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍよりも大であって−０．３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散傾斜を更に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５】
１５５０ｎｍで１７５ｎｍよりも大であって２３０ｎｍ未満のカッパ値を更に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６】
１５５０ｎｍで１８平方ミクロンよりも大なる実効面積を更に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７】
１５５０ｎｍで８ｄＢ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６記載の分散補償ファイバ。
【請求項８】
前記中央コアの外側半径を前記モートの外側半径によって割った商として定義されるコア・モート比が０．３よりも大であって０．４５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９】
前記コアデルタ（Δ１）が１．５％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１０】
前記中央コアの前記外側半径（Ｒ１）が約１．７から２．２ミクロンまでの間にあることを特徴とする請求項９記載の分散補償ファイバ。
【請求項１１】
前記モートデルタ（Δ２）は−０．６％よりも大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１２】
前記モートデルタ（Δ２）は−０．３５％から−０．５％までの間であることを特徴とする請求項１１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１３】
前記外側モート半径（Ｒ２）は約４．４から５．５ミクロンまでの間であることを特徴とする請求項１１記載の分散補償ファイバ。
【請求項１４】
前記リングデルタ（Δ３）は約０．２５％から０．５％まで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１５】
前記リングの略中心までの前記リング半径（Ｒ３）は約６．５ミクロンから８．５ミクロンまでの間にあることを特徴とする請求項１４記載の分散補償ファイバ。
【請求項１６】
Ｒ３を前記リング半径、Ｒ２を前記モートの外側端部までの半径、Ｗｈをリング半値デルタ値で測定したリング幅とすると、リングオフセット
ＲO＝［Ｒ３−Ｒ２］−Ｗｈ／２
は、０．５ミクロンよりも大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】
前記リングオフセットＲOは１．０ミクロンよりも大であることを特徴とする請求項１６記載の分散補償ファイバ。
【請求項１８】
前記リングオフセットＲOは０．７５ミクロンから２．５ミクロンまでの間にあることを特徴とする請求項１６記載の分散補償ファイバ。
【請求項１９】
請求項１記載の前記分散補償ファイバが伝送ファイバに光学的に接続されてなる光伝送線であって、前記伝送ファイバが１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間にある全分散と、１５５０ｎｍで０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の正の分散傾斜とを有することを特徴とする光伝送線。
【請求項２０】
前記分散は１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間にあることを特徴とする請求項１９記載の光伝送線。
【請求項２１】
前記伝送ファイバは、１４７ｎｍから２４０ｎｍまでの間の１５５０ｎｍでの全分散を１５５０ｎｍでの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値を有することを特徴とする請求項１９記載の光伝送線。
【請求項２２】
１５２５ｎｍから１６２５ｎｍまでの波長範囲を有するＣ＋Ｌバンド全体に亘って前記伝送線の高−低平均残余分散が０．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１９記載の光伝送線。
【請求項２３】
１５２５ｎｍから１５６５ｎｍまでの波長範囲を有するＣバンド全体に亘って前記伝送線の高−低平均残余分散が０．１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１９記載の光伝送線。
【請求項２４】
１５６５ｎｍから１６２５ｎｍまでの波長範囲を有するＬバンド全体に亘って前記伝送線の高−低平均残余分散が０．１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１９記載の光伝送線。
【請求項２５】
１．５％未満の正コアデルタ（Δ１）を有する中央コアと、−０．３５％から−０．  ５％までにある負のモートデルタ（Δ２）を有する前記中央コアを包囲するモートと、及び、正のリングデルタ（Δ３）を有する前記モートを包囲するリングと、を含む屈折率分布を含む分散補償ファイバであって、
前記屈折率分布は１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、１５５０ｎｍで−０．２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍから−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍまでの間の分散傾斜と、１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満の１５５０ｎｍの全分散を１５５０ｎｍの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値とを有するように選択されることを特徴とする分散補償ファイバ。
【請求項２６】
分散補償ファイバであって、
１．５％未満の正コアデルタ（Δ１）を有する中央コアと、
−０．６％よりも大なる負のモートデルタ（Δ２）を有する前記中央コアを包囲するモートと、及び、
正のリングデルタ（Δ３）を有する前記モートを包囲するリングと、を含み、前記モートの外側半径によって前記中央コアの外側半径を割った商として定義されるコア・モート比が０．３よりも大であって０．４５未満である屈折率分布を有し、
前記屈折率分布は、１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、１５５０ｎｍで−０．２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍまでの間にある分散傾斜と、及び、１７５よりも大であって２３０ｎｍ未満の１５５０ｎｍの全分散を１５５０ｎｍの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値と、を有するように選択されていることを特徴とする分散補償ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願についてのクロス・リファレンス】
【０００１】
本出願は、２００２年７月１５日出願の米国特許出願第１０／１９６，０７６号に基づく利益及び優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光ファイバに関し、特に分散補償ファイバ、及びＮＺＤＳＦ伝送ファイバと分散補償ファイバとの組合せを含む伝送線に関する。
【背景技術】
【０００３】
より高いデータ信号速度であってより広いバンド幅のシステムが通信業界で必要とされている。そこで、幅広いバンド幅に亘って動作する長距離ハイビットレート通信用に設計された高性能な光ファイバの研究が推進されている。しかしながら、これらの高データ信号速度であって幅広いバンド幅ではこれらに起因するペナルティを有する。特に、分散はこの種のシステムにおける重大な課題である。より詳細には、正分散が高データ信号速度伝送ファイバに沿って生じる。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、このような分散を補償するように設計される。これらのファイバは、一般に負の分散傾斜及び負の全分散を有し、大なる負の値を有する分散によって、ＤＣファイバの短い長さでより長い伝送部分の正分散及び正傾斜を補償するのである。１５２５ｎｍから１６２５ｎｍまでの間のＣバンド及びＬバンド動作では、曲げ特性（マクロベンディング及びミクロベンディングの双方）及び例えば、ＤＣファイバの分散及びカッパ線形性（カッパは特定の波長での分散傾斜に対する全分散の比）の如き他の特性が非常に重要である。
【０００４】
すなわちＤＣファイバには、以下のこと：
（１）波長範囲（１５２５ｎｍから１６２５ｎｍ）内のＣバンド及びＬバンドに亘って完全な線形特性を呈すること；
（２）一般的な高性能な光ファイバ特性、例えば高強度、低減衰及び許容されるマイクロベンディング及びマクロベンディング誘導損失抵抗についてこれを維持していること；
（３）  Ｃバンド及びＬバンドに亘って低い平均残余分散を有する低傾斜ＮＺＤＳＦ伝送ファイバの分散を特に効果的に補償すること、が要求される。
【発明の開示】
【０００５】
＜定義＞
以下の定義が本明細書において使用されている。
【０００６】
屈折率分布：屈折率分布は、ＤＣファイバの屈折率と光ファイバ半径（ファイバの中央線から計測される）との関係である。
【０００７】
セグメントコア：セグメントコアは、第１及び第２セグメント（例えば、中央コア、モート及び、例えば、リング）の如く、物理的なコア内に複数のセグメントを有する。各コアセグメントは、それぞれ屈折率分布、最大及び最小屈折率を有する。
【０００８】
半径：図３に示すように、コア２１のセグメントの半径は、ファイバ２０の屈折率分布のセグメントの開始点及び終点に関して定義される。図３は、本明細書において用いられる半径Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の定義を最もよく例示している。同じ大きさについての規則が本明細書の図４乃至１０に記載されている他の屈折率分布の半径を定義するために用いられている。中央コア２２の半径Ｒ１は、屈折率分布がクラッド２８に対して測定された相対屈折率ゼロの線２３と交差する位置まで、ＤＣファイバの中心線ＣＬから伸張する長さである。モートセグメント２４のＲ２は、クラッド２８に対して測定されたモートの外側端部が相対屈折率ゼロの線２３と交差する半径位置まで、中央線ＣＬから伸張する。半径Ｒ３は、リング２６のほぼ中心での半径位置まで計測される。特に、Ｒ３は半分高さの中心位置２７の大きさＷｈまで測定される。半分高さ大きさは、クラッド２８に対して測定された位置Δ３／２での幅Ｗｈである。
【０００９】
実効断面積：実効断面積は以下の如く定義される：
【００１０】
【数１】
2005533278.tif 000003
【００１１】
ここで、積分範囲はゼロから無限大まで、ｒはファイバ半径、Ｅは１５５０ｎｍで測定された伝搬光についての電界である。
【００１２】
Δ％またはデルタ（％）：Δ％またはデルタ（％）は、以下の式によって定義される屈折率の相対的な尺度を表す：
【００１３】
【数２】
2005533278.tif 000004
【００１４】
ｎiは、特に明記しない限り、各領域ｉ（例えば２２、２４、２６）の最大屈折率（正の最大値若しくは負の最小値）であって、ｎcは特に明記しない限りクラッド（例えば２８）の屈折率である。
【００１５】
α分布：アルファ分布（α分布）の術語は、Δ（ｂ）％の項で示されるコア２２の屈折率分布を参照する。ここで、ｂは半径であり、以下の式に従う：
【００１６】
【数３】
2005533278.tif 000005
【００１７】
ここでｂoはコアの分布の最大位置、ｂ1はΔ（ｂ）％がゼロである位置、ｂは、
【００１８】
【数４】
2005533278.tif 000006
【００１９】
の範囲、Δ％は上記定義の如き、ｂiはα分布の始点、ｂfはα分布の終点、αは実数の指数である。α分布の始点及び終点が選択されて、コンピュータモデルに入力される。ここで使用されるように、α分布はステップ屈折率分布の後に続く場合、α分布の始点はα分布及びステップ分布の接続位置である。このモデルにおいて、隣接した分布セグメントの分布とα分布との滑らかな接合をもたらすためには、上記式は以下の如く書き直される；
【００２０】
【数５】
2005533278.tif 000007
【００２１】
ここでｂaは隣接セグメントの第１の位置である。
【００２２】
ピン配列マクロ−曲げ試験：この試験は、大きな曲げ（マクロ曲げ）に対する光ファイバの相対的な抵抗性を比較するために用いられる。この試験を実行するために、光ファイバが誘導曲げ損失を生じないように配置されて、減衰損失が計測される。この光ファイバは、ピン配列の周囲を縫うように編みこまれ、減衰が再度、計測される。曲げによって誘導される損失は、ｄＢで表したこれら２つの計測値の間の差である。ピン配列は、１列に配置された１組１０本の円筒ピンであって、平坦面に垂直に固定されている。ピンの中心と中心との間の間隔は５ｍｍである。ピン直径は０．６７ｍｍである。光ファイバは、隣接したピンの対向側に通過させられる。テストの間、光ファイバは充分な張力の下に配置され、光ファイバをピンの周囲の一部分に沿って配置する。
【００２３】
側方荷重試験：本明細書において参照される他の曲げ試験は、光ファイバのマクロ曲げ抵抗の計測を提供する横方向の負荷試験である。この試験において、一定長さの光ファイバが２枚の平坦なプレートの間に配置される。＃７０のワイヤメッシュがこのプレートのうちの１枚に取り付けられる。光ファイバの一定長さがプレートにはさまれ、プレートが３０Ｎの力で押圧されて、参照減衰値が測定される。次に、７０Ｎがプレートに加えられ、減衰の増加量をｄＢ／ｍ単位で計測する。減衰のこの増加分が光ファイバの側方荷重減衰である。
＜課題を解決するための手段＞
【００２４】
本発明の実施例によると、分散補償（ＤＣ）ファイバは、１．８％未満の正コアデルタ（Δ１）を有する中央コア、−０．９％よりも大なる負のモートデルタ（Δ２）を有する中央コアを包囲するモート、及び、正のリングデルタ（Δ３）を有するモートを包囲するリングを有して与えられる。ＤＣファイバの屈折率分布は、１５５０ｎｍで、−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散、及び、１５５０ｎｍで１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満のカッパ値を与えるように選択される。ここでカッパ値は１５５０ｎｍでの全分散を１５５０ｎｍでの分散傾斜で割った値として定義される。
【００２５】
本発明の他の実施例によると、光伝送線が提供される。上記した分散補償ファイバは、１５５０ｎｍで４から１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間の全分散、及び、１５５０ｎｍで０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の正分散傾斜を有する伝送ファイバに連結される。
【００２６】
本発明のＤＣファイバは、低い曲げ損失を有するとともに、大なる実効面積（１５５０ｎｍで１８平方ミクロンよりも大）を有するという長所がある。大なる実効面積によって、低いカップリング損失、低い非線形性及び四波混合及びクロス位相変調の低減を可能とする。加えて、ＤＣファイバは、波長の関数として、線形分散を示す。さらに、中央コアにおいてドーパント集中が少ないために、ＤＣファイバの相対的に低いコアデルタが好適な低い減衰を与え得るのである。
【００２７】
本発明の追加の特徴及び効果は、あとに続く詳細な説明に記載される。当業者であればその一部はその説明から直ちに明らかになるであろうが、添付の図面と同様に特許請求の範囲、及び、あとに続く詳細な説明を含むここに記載された本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００２８】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は本発明の実施例を示し、請求される本発明の性質及び特徴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と理解されるだろう。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、本発明のさまざまな実施例を例示するとともに、説明とともに本発明の原則及び動作を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の現在の好適な実施例が添付図面ととも以下に詳細に説明される。可能な限り、同じ参照番号が同じ若しくは同様の部分を参照するために図面の全体に亘って使用されている。
【００３０】
実施例として、これに限定されるものではないが、光伝送線１８は一定長さ（好ましくは約１００ｋｍ）の伝送ファイバ１９を有し、これが図１に示されている。例えば、低傾斜非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）は、本発明の実施例によるＤＣファイバ２０に光学的に接続される。図１５及び１６に記載されている如く、伝送線１８の１つの好適な伝送ファイバ１９は、低傾斜ＮＺＤＳＦ１９である。伝送ファイバ１９は、１５５０ｎｍで約４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間、より好ましくは１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間の正分散と、１５５０ｎｍで約０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の正の分散傾斜とを有する。ＮＺＤＳＦ伝送ファイバ１９のカッパ値は、好ましくは１５５０ｎｍで約１４７ｎｍから２４０ｎｍまでの間にある。カッパ（κ）値は、１５５０ｎｍでのファイバの分散傾斜によって、１５５０ｎｍでのファイバの全分散を割った値として本明細書において定義する。伝送線１９において、ＤＣファイバ２０は、伝送ファイバ１９を通じて光信号を通過させること（矢印Ａによって示される。）によって生じる分散の蓄積を補償する。このシステムは「一方向」として本明細書において記載したが、本明細書に記載されているＤＣファイバ２０を含む伝送線は双方向に通過する信号を有し得ると認識されるべきである。
【００３１】
代表的な伝送線１８において、伝送ファイバ１９（例えばＮＺＤＳＦ）で蓄積された分散は、本発明による約６ｋｍから１４ｋｍまでの間の長さを有するＤＣファイバ２０のより短い長さで補償される。伝送線１８は、プリアンプ４２及びパワーアンプ４４、若しくは、他のいかなる一般的な増幅器をも含むことができる。伝送線１８は、また、他の一般的な装置、例えば送信機４０及び受信機４６などを含むことができる。任意的に、伝送線１８は終点の受信機４６の代わりに１本以上のＮＺＤＳＦ又は他の伝送ファイバを接続され得る。フィルタ、カプラ及びアンプの如き更なる追加の装置が伝送線に含まれ得る。
【００３２】
本発明のＤＣファイバ２０は、図１乃至図３に最も良く図示されている如き、セグメントコア構造を有し、好ましくは、正のデルタを有する中央コア２２、負のデルタを有するモート２４及び正のデルタを有するリング２６を含む。ここで、すべてのデルタは、クラッド２８に対して計測されている。
【００３３】
図３乃至図１０に示されているＤＣファイバ２０のファミリーは、物理的なコア２１を有する屈折率分布を含み、１．８％未満の正の最大コアデルタ（Δ１）を有する中央コア２２と、−０．９％よりも大なる負の最小モートデルタ（Δ２）を有する中央コア２２を包囲するモート２４と、正リングデルタ（Δ３）を有するモートを包囲するリング２６とを有する。ＤＣファイバ２０の屈折率分布は、１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散、及び、１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満の１５５０ｎｍでの分散傾斜によって１５５０ｎｍでの全分散を割った商として定義されるカッパ値を与えるように選択されている。ＤＣファイバ２０の分散傾斜は、好ましくは１５５０ｎｍで約−０．２０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの間にあって、より好ましくは、１５５０ｎｍで−０．４５  ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍより大であって−０．３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満である。全分散、分散傾斜、及び、カッパ値のプロット線図が本発明による実施例の全てのＤＣファイバ２０について図１１乃至図１３に図示されている。
【００３４】
特に、本発明の実施例による全てのＤＣファイバ２０は、図２及び３に示すように以下の構造を有する。１．８％未満の値を有する中央コアの最も高い位置まで測定されたコアデルタ（Δ１）を有する中央コア２２を有するコア２１、−０．９％未満の（モートの最も低い位置まで測定した）最小デルタ値を有するモートデルタ（Δ２）を有する中央コア２２を包囲するモート２４、リングの最も高い位置まで測定された正リングデルタ（Δ３）を有するモート２４を包囲するリング２６を含む。コア２２は、好ましくは約２から５の間にあるαのα分布を含む。ＤＣファイバ２０は、好ましくは純シリカからなるコア２１を包囲するクラッド２８も含むが、他の適切なドーパント（例えばフッ素）などを含んでいても良い。ＤＣファイバ２０のクラッド２８は、例えばウレタンアクリル酸塩コーティングの如き、従来のポリマーコーティング３０（図２を見よ）によって好ましくは包囲される。好ましくは、従来技術において公知の如く、コーティング３０は低モジュラス・プライマリーコーティング及び高モジュラス・外側第２コーティングを有する。
【００３５】
本発明の実施例によるＤＣファイバ２０は、好ましくはコア・モート比（Ｃ−Ｍ比）を有する。これは（クラッド２３と相対的に定義された）モート２４の外側端部までの半径（Ｒ２）によって、（クラッド２３と相対的に定義された）中央コア２２の外側端部までの半径（Ｒ１）を割った商として定義される。これは０．３よりも大であって且つ０．４５未満であって、より好ましくは０．３７よりも大であって且つ０．４２未満である。
【００３６】
更なる説明のために、伝送線１８（図１）は、例えば上記したＮＺＤＳＦの如き、正分散且つ正分散傾斜の伝送ファイバ１９の第１セクションと、負の全分散及び負の分散傾斜を有する本発明によるＤＣファイバ２０とを含む。本明細書に記載されている伝送線１８は、Ｃバンド、Ｌバンド及びＣ＋Ｌバンドにわたって、非常に低い平均残余分散を示す。図１４は、以下に詳細に記載される本発明のＤＣファイバ２０の代表的な実施例を含む伝送線１８の平均残余分散を示している。本発明の実施例によるＤＣファイバ２０は、例えば従来の分散補償モジュールの形で収容され得る。
【００３７】
本発明において更に詳細に分散補償ファイバ２０の屈折率分布のファミリーが本明細書に記載されている。図３は、ＤＣファイバ２０のファミリーの屈折率構造を記載するために提供されている。分散補償（ＤＣ）ファイバ２０のファミリーの屈折率分布が図３乃至図１０において提供される。各ＤＣファイバ２０は、ファイバの最外ガラス構成物の周辺に延在するクラッド２８によって包囲されるコア２１を含む屈折率分布を有する。コア２１は、１．８％未満の値を有するコアデルタ（Δ１）を有する中央コア２２と、−０．９％よりも負でない値を有するモートデルタ（Δ２）を有する中央コア２２を包囲しているモート２４と、正のリングデルタ（Δ３）を有するモート２４を包囲するリング２６とを有する。
【００３８】
モート２４の外側端部までの半径（Ｒ２）によって中央コア２２の外側端部までの半径（Ｒ１）を割った商として定義されるＤＣファイバ２０のコア・モート比は、好ましくは０．３よりも大であって０．４５未満である。本発明のＤＣファイバ２０の１つの特定の効果は、実効面積が１５５０ｎｍで１８μｍ2よりも大であるとともに、１５５０ｎｍでのピン配列曲げ損失が８ｄＢ未満であることである。
【００３９】
図４乃至図８に示す本発明によるＤＣファイバ２０のファミリーでは、１５５０ｎｍの波長でのより好適な全分散範囲は、−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満である。図３乃至図１０に示すように、ＤＣファイバ２０のファミリーの分散傾斜は、１５５０ｎｍで−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから−０．２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍまでの間であって、より好ましくは１５５０ｎｍで−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍよりも大であって−０．３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満である。１５５０ｎｍでのＤＣファイバ２０のファミリーのカッパ値は、より好ましくは、１７５ｎｍよりも大であって２３０ｎｍ未満である。
【００４０】
図１３に図示するように、ＤＣファイバ２０のファミリーは、所望の伝送バンドに亘って完全に線形であるカッパ値を有する。例えば、Ｃ−バンド（１５２５〜１５６５ｎｍ）に亘ってほとんどフラットであったり、Ｌバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）に亘って徐々に上昇傾斜したりする。これにより、伝送線１８の低い残余分散を提供するのである。特に、図１３に図示するように、ＤＣファイバ２０は、１５２５から１６２５ｎｍまでのＣバンド及びＬバンドに亘って１５０ｎｍから２５０ｎｍの間で変化すると共に、１５２５ｎｍから１６２５ｎｍまでの波長範囲に亘って１５０ｎｍから４５０ｎｍの間のカッパ値を有する。
【００４１】
本発明によるファイバ２０のファミリーの構造が図３乃至図１０に示されており、以下の実施例１乃至８として表１にリストされている。図３は、半径の大きさＲ１、Ｒ２、Ｒ３、デルタパラメータΔ１、Δ２及びΔ３、リング半値幅Ｗｈ（半値リングデルタΔ３／２で測定された幅）、及び、リングオフセットＲｏを示す。特に、図３のこれらのパラメータを測定するために利用される規則は、図３だけに関して示されているが、図４乃至図１０の屈折率分布図についてもこれはあてはまる。
【００４２】
本発明による図３乃至１０のＤＣファイバ２０のファミリーでは、中央コア２２のコアデルタ（Δ１）は、より好ましくは１．８％未満であって、より好ましくは１．５％未満である。中央コア２２のコア半径（Ｒ１）は、好ましくは約１．７から２．２ミクロンまでの間にあって、より好ましくは約１．９から２．１５ミクロンまでの間にある。各ＤＣファイバ２０は、負のモートデルタ（Δ２）を有するモート２４を含む。ＤＣファイバ２０のファミリーのモートデルタ（Δ２）は、好ましくは−０．９％よりも大であって、より好ましくは、−０．６％よりも大であって、最も好ましくは約−０．３５％から−０．５％の間である。本発明の実施例によると、モート２４の外側モート半径（Ｒ２）は、好ましくはＤＣファイバの中央線（ＣＬ）から、４．４から５．５ミクロンまでの間にある。より好ましくは、モート半径（Ｒ２）は、ファイバ中心線から約４．９から５．４ミクロンまでの間にある。
【００４３】
更なる本発明の特徴によると、ＤＣファイバ２０のファミリーの屈折率分布は、正リングデルタ（Δ３）を有するリング２６を含む。リングデルタ（Δ３）は好ましくは約０．２５％から０．５％の間にあって、リング２６のほぼ中心まで測定されたリング半径（Ｒ３）は約６．５から８．５ミクロンの間にあって、より好ましくは７．０から８．４ミクロンの間にある。リング２６は、好ましくは約１．６から２．２ミクロンまでの間にあって、より好ましくは１．７から２．０ミクロンの間にあるリング半値幅（Ｗｈ）を有する。ＤＣファイバ２０のこのファミリーでは、リング２６は定義されたリングオフセットＲｏによるモート２４の外側端部からのオフセットである。リングオフセットＲｏは、次のように決定される：
【００４４】
【数６】
2005533278.tif 000008
【００４５】
ＤＣファイバ２０のファミリーのＲｏは、好ましくは０．５ミクロンよりも大であって、より好ましくは１．０ミクロンよりも大であって、最も好ましくは０．７５から２．５ミクロンまでの間である。
【実施例】
【００４６】
以下の表１においてまとめられた実施例によって本発明が更に明らかにされるであろう。表１は、特性（例えば、１５５０ｎｍでの全分散、１５５０ｎｍでの分散傾斜、１５５０ｎｍでのカッパ値、１５５０ｎｍでのピン配列、１５５０ｎｍでの側方荷重、１５５０ｎｍでの実効面積、及び、カットオフ波長）、及び、図３乃至１０に対応する本発明によるＤＣファイバ２０の屈折率構造パラメータ（Δ１、Δ２、Δ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒｏ、Ｗｈ及びコア・モート（ｃ−ｍ）比）を含む。記号は、実施例の識別のために各プロット線において含まれている。
表１に分散補償ファイバの実施例を示す。
【００４７】
【表１】
2005533278.tif 000009
【００４８】
表２に低傾斜ＮＺＤＳＦ伝送ファイバのデータを示す。
【００４９】
【表２】
2005533278.tif 000010
【００５０】
図１４は、上記した表１及び図６のＫ１９４と称されるＤＣＦ２０の１０ｋｍと、表２のＮＺＤＳＦ１９の１００ｋｍと、を含む伝送線１８でのＣ及びＬバンド（１５２５ｎｍから１６２５ｎｍまで）に亘るモデル化された平均残余分散のプロット線６４を示している。好適な伝送ファイバ１９の分布プロット線図が図１５に示されており、この伝送ファイバの分散プロットが図１６に示されている。図１５に示すように、好適な伝送ファイバ１９は、中央コア４、環状モート領域６、リング８及び側溝１０を含む。コア４及びリング６は、好ましくはゲルマニウムを添加され、クラッド１２に対して正のデルタを有する。一方、モート６及び側溝１０はフッ素を添加されてクラッド１２に対して好ましくは負のデルタを有する。この伝送ファイバの更なる説明は、２００２年２月１５日出願の米国仮特許出願第６０／３５７，５３９号の「低傾斜分散シフト光ファイバ」に記載されている。この開示は引用により本明細書に包含されるものとする。図１４に示したように、Ｃバンドの伝送線１８のモデル化された高−低平均残余分散６８は、０．１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、Ｌバンドでは、高−低平均残余分散７０は、０．１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であり、Ｃ＋Ｌバンドでは０．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満である。
【００５１】
本発明の実施例によると、伝送ファイバ１９及びＤＣファイバ２０を直列に接続した伝送線１８は、１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの範囲内、より好ましくは１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間の全分散を有する伝送ファイバ１９を含む。伝送ファイバ１９の分散傾斜は、好ましくは１５５０ｎｍで０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満であって、より好ましくは１５５０ｎｍで０．０２５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍまでの間である。伝送ファイバ１９のカッパ値は、好ましくは１５５０ｎｍで１４７ｎｍから２４０ｎｍまでの間にある。
【００５２】
本発明によるＤＣファイバ２０は、従来の延伸法と装置とを利用して光ファイバプリフォームから線引き可能である。本発明のＤＣファイバ２０が線引きされる光ファイバプリフォームは、すべての公知の方法、例えばいかなる公知の化学蒸着法によっても製造可能である。化学蒸着法は、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ等同様の方法を含む。最も好ましくは、ＤＣファイバプリフォームは、ＯＶＤ方法によって製造され得る。ここで、中央コア２２に対応するプリフォームの部分は、所定の直径まで回転テーパー（先細り形状）アルミナマンドレル上にゲルマニア酸化物を添加したシリコン酸化物スートを堆積させることによって最初に製造される。スートは、ゲルマニアドーパントの適当なレベルを添加されて、適当なΔ１％を含む中央コアセグメントの所定の屈折率分布を達成する。マンドレルが除去されて、中央コア２２を構成するスートプリフォームは、好ましくはヘリウム及び塩素含有環境で完全に乾燥せしめられて、ヘリウム雰囲気の圧密化炉内で圧密化される。圧密化中央コアブランクは、直径約９ｍｍから１１ｍｍまでのシングルモードセグメントコアケーンに再線引きされる。再線引き工程の間、マンドレルを除去して形成された中央線開口は、真空又は他の周知の方法を適用して閉じられる。
【００５３】
再線引きされたシングルセグメントコアケーンは、ターゲット堆積表面に更なるスートを与えて、モート２４に対応するプリフォームの部分を形成させられる。シリカスートがモートとしての適当な直径になるまでケーン上に堆積せしめられて、ヘリウム及び塩素含有雰囲気で満たされた圧密化炉内で乾燥させられることが好ましい。スートプリフォームは、適当なフッ素含有ガス、例えばＣ2Ｆ6、Ｃ2Ｆ2Ｃｌ2、ＣＦ4、ＳＦ6又はＳｉＦ4等を添加されて、その後に圧密化されて２セグメントコアケーンに再度線引きされる。バーキー（Ｂｅｒｋｅｙ）氏による米国特許第４，６２９，４８５号は、光ファイバプリフォームにフッ素を添加する方法を記載している。
【００５４】
この２セグメントコアケーン材料は、リング２６に対応するプリフォーム部分の堆積表面となる。上記したと同様に、次にゲルマニウム添加シリカスートが２セグメントケーン上に堆積せしめられて、乾燥、圧密化せしめられる。再び、圧密化ブランクが線引きされて、このときセグメント分けされた物理的なコア２１の中央コア２２、モート２４及びリング２６に対応する３つのセグメントを含む最終的なコアケーンとなる。クラッド２８を含む追加のシリカスートが更に最終コアケーン上に堆積せしめられて、オーバークラッドスートブランクを形成する。このオーバークラッドスートブランクは、乾燥せしめられた後に圧密化される。続けて線引き炉へ移送されて、本発明のＤＣファイバ２０を従来の延伸法によって線引きするのである。
【００５５】
さまざまな変更態様及びバリエーションが本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明によってなされ得ることは当業者であれば明らかなことであろう。すなわち、本発明は、添付の特許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変更態様及びバリエーションをカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるＤＣファイバを含む伝送線のブロック図である。
【図２】本発明によるＤＣファイバの実施例の断面図である。
【図３】本発明によるＤＣファイバの実施例の屈折率分布のプロット線図であって、ファイバの屈折率分布を特徴づける各寸法を示す。
【図４】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図５】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図６】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図７】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図８】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図９】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図１０】本発明によるＤＣファイバの他の実施例の屈折率分布のプロット線図である。
【図１１】本発明による図３乃至図１０のＤＣファイバの波長の関数としての全分散のプロット線図である。
【図１２】本発明による図３乃至図１０のＤＣファイバの波長の関数としての分散傾斜のプロット線図である。
【図１３】本発明による図３乃至図１０のＤＣファイバの波長の関数としてのカッパのプロット線図である。
【図１４】本発明によるＤＣファイバを含む伝送線の波長の関数としての平均残余分散のプロット線図である。
【図１５】本発明によるＤＣファイバが利用できるように設計されている低傾斜伝送ファイバの屈折率のプロット線図である。
【図１６】図１５の伝送ファイバの波長の関数として分散のプロット線図である。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月14日(2005.3.14)
【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】
１．８％未満の正のコアデルタ（Δ１）を有する中央コアと、
−０．９％よりも大なる負のモートデルタ（Δ２）を有する前記中央コアを包囲するモートと、
正のリングデルタ（Δ３）を有する前記モートを包囲するリングと、を含む屈折率分布を有する分散補償ファイバであって、
前記屈折率分布は、
１５５０ｎｍで−８７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散と、
１５５０ｎｍで−０．２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍから−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの間にある分散傾斜と、
１６５ｎｍよりも大であって２７０ｎｍ未満の１５５０ｎｍの全分散を１５５０ｎｍの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値と、
１５５０ｎｍで１８平方ミクロンよりも大なる実効面積と、
１５５０ｎｍで８ｄＢ未満のピン配列曲げ損失と、
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ファイバ。
【請求項２】
１５５０ｎｍで−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大であって−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の全分散を更に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３】
１５５０ｎｍで−０．４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍよりも大であって−０．３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散傾斜を更に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４】
１５５０ｎｍで１７５ｎｍよりも大であって２３０ｎｍ未満のカッパ値を更に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５】
前記中央コアの外側半径を前記モートの外側半径によって割った商として定義されるコア・モート比が０．３よりも大であって０．４５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６】
前記コアデルタ（Δ１）が１．５％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７】
前記中央コアの前記外側半径（Ｒ１）が約１．７から２．２ミクロンまでの間にあることを特徴とする請求項６記載の分散補償ファイバ。
【請求項８】
前記モートデルタ（Δ２）は−０．３５％から−０．５％までの間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９】
前記外側モート半径（Ｒ２）は約４．４から５．５ミクロンまでの間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１０】
前記リングデルタ（Δ３）は約０．２５％から０．５％まで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１１】
前記リングの略中心までの前記リング半径（Ｒ３）は約６．５ミクロンから８．５ミクロンまでの間にあることを特徴とする請求項１０記載の分散補償ファイバ。
【請求項１２】
Ｒ３を前記リング半径、Ｒ２を前記モートの外側端部までの半径、Ｗｈをリング半値デルタ値で測定したリング幅とすると、リングオフセットＲOは、
ＲO＝［Ｒ３−Ｒ２］−Ｗｈ／２
であって、ＲOが０．５ミクロンよりも大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１３】
請求項１記載の前記分散補償ファイバが伝送ファイバに光学的に接続されてなる光伝送線であって、前記伝送ファイバが１５５０ｎｍで４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍから１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍまでの間にある全分散と、１５５０ｎｍで０．０４５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の正の分散傾斜とを有することを特徴とする光伝送線。
【請求項１４】
前記伝送ファイバは、１４７ｎｍから２４０ｎｍまでの間の１５５０ｎｍでの全分散を１５５０ｎｍでの分散傾斜で割った商として定義されるカッパ値を有することを特徴とする請求項１３記載の光伝送線。
【請求項１５】
１５２５ｎｍから１６２５ｎｍまでの波長範囲を有するＣ＋Ｌバンド全体に亘って前記伝送線の高−低平均残余分散が０．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１３記載の光伝送線。
【国際調査報告】
2005533278.tif 000027
2005533278.tif 000028
2005533278.tif 000029