(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が１２５±１μｍに設定されるとともに屈折率が均一なクラッド部と、直径が２aに設定されるとともに前記クラッド部に対する比屈折率差がΔに設定されている７個のコア部と、を有し、
前記７個のコア部は、前記クラッド部の中心に配置された１つのコア部と、該１つのコア部の回りに６つのコア部が中心間隔Λで六方最密構造状に配設され、
前記コア部の直径２aが３〜４μｍ、前記コア部の規格化周波数が０．７〜０．９、規格化コア間距離Λ/２aが１．２〜１．８の範囲にそれぞれ設定され、
波長１４６０ｎｍ以下の実効遮断波長特性を有し、
波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積が１００μｍ2以上であり、閉じ込め損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下である
ことを特徴とするコア拡大単一モード光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載のコア拡大単一モード光ファイバにおいて、
前記クラッド部の中心からの距離がｘとなる円周に外接するように配置され、前記クラッド部よりも低い屈折率を有する厚みがｚ1に設定されている環状の低屈折率領域を有し、
前記距離ｘがモードフィールド径の１．０倍〜１．５倍に設定され、前記低屈折率領域の前記クラッド部に対する比屈折率差が−０．２％以下に設定され、前記低屈折率領域の厚みｚ1が１〜５μｍに設定されている
ことを特徴とするコア拡大単一モード光ファイバ。
【請求項３】
請求項１に記載のコア拡大単一モード光ファイバにおいて、
前記クラッド部の中心からの距離がｘとなる円周に外接するように等間隔に配置されているとともに、それぞれの直径がｚ2に設定されている空孔領域を１０個以上有し、
前記距離ｘがモードフィールド径の１．０倍〜１．５倍に設定され、前記空孔領域の前記クラッド部に対する比屈折率差が−０．２％以下に設定され、前記空孔領域の直径ｚ2が１〜５μｍに設定されている
ことを特徴とするコア拡大単一モード光ファイバ。
【請求項４】
波長１５５０ｎｍ帯における信号光を生成・送出する送信部と、
前記送信部からの信号光を伝搬するコア拡大単一モード光ファイバと、
前記コア拡大単一モード光ファイバからの信号光を受光・復調する受信部と、により構成される光伝送システムであって、
前記コア拡大単一モード光ファイバとして、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のコア拡大単一モード光ファイバを用いている
ことを特徴とする光伝送システム。                                                                              
【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、および当該単一モード光ファイバ用いた光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高速大容量光伝送システムでは、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送方式が汎用的に用いられている。ＷＤＭ伝送では光ファイバ中の光非線形性の低減が重要であり、当該目的の実現のため、使用波長帯における実効断面積を拡大した各種光ファイバが開発・実用化されている。また、信号光強度の低減による光非線形性の抑制、もしくは信号対雑音比特性の改善を目的とした分布ラマン増幅伝送方式も汎用的に用いられている。波長１５５０ｎｍ帯でのＷＤＭ伝送を、分布ラマン増幅伝送方式を用いて行う場合には、ラマン増幅の励起波長となる１４６０ｎｍ以上での単一モード動作性を保持し、かつ１５５０ｎｍ帯での実効断面積を拡大することが重要となる。
【０００３】
しかしながら、単一モード光ファイバの実効断面積の拡大では、屈折率分布を多層化し、より精密な屈折率分布制御を行うことが一般的であり、当該光ファイバ製造における困難性も増大するといった課題があった。例えば、非特許文献１では、コア中心から半径方向に対して、２層〜４層の屈折率変化を有する光ファイバを用いることにより、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失を１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下に抑えつつ、当該波長における実効断面積を１００μｍ2程度に拡大する技術が開示されている。
【０００４】
また、光ファイバの非線形性は非線形屈折率を低下させることでも実現できる。しかし、屈折率分布の多層化では、一般に±０．５％以上の比屈折率差の変化を得ることが必要であり、ゲルマニウム並びにフッ素等の添加剤の増加に伴い非線形屈折率も増大するといった課題があった。
【０００５】
また更に、単一モード光ファイバにおける実効遮断波長の短波長化と実効断面積の拡大はトレードオフの関係にあり、実効遮断波長を１４６０ｎｍ以下とし、かつ実効断面積の拡大を行う場合、波長１４６０ｎｍから長波長側における実用的な実効断面積は１００μｍ2程度に制限されるという課題もあった。例えば、非特許文献２のＴａｂｌｅ２では、実効遮断波長を１５３０ｎｍ以上とした汎用的なカットオフシフトファイバにおいて、波長１５５０ｎｍのモードフィールド径（ＭＦＤ）が９．５〜１３．０μｍの範囲となることが示されており、当該ＭＦＤの中心値（１１．２５μｍ）における実効断面積Aeffは、Aeff＝π×（モードフィールド半径）2であるので、概ね１００μｍ2程度となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】P. Nouchi, et al., "Maximum effective area for non-zero dispersion-shifted fiber," in Proc. of OFC'98, ThK3, (1998).
【非特許文献２】ITU-T Recommendation G.654, " Characteristics of a cut-off shifted, single-mode optical fibre and cable," (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、高速大容量光伝送システムには、波長分割多重(WDM)伝送方式が汎用的に用いられている。更に、WDM伝送においては、光ファイバ中の光非線形性の低減が重要であるため、使用波長帯における実効断面積を拡大した各種光ファイバが開発されている。また、信号光強度の低減による光非線形性の抑制、もしくは信号対雑音比特性の改善を目的とした分布ラマン増幅伝送方式も汎用的に用いられている。よって、これらを用い通信波長１５５０ｎｍ帯でのWDM伝送を、分布ラマン増幅伝送方式を用いて行う場合には、ラマン増幅の励起波長となる１４６０ｎｍ以上での単一モード動作性を保持し、かつ１５５０ｎｍ帯での実効断面積を拡大することが重要となる。
【０００８】
しかしながら、従来の技術では、単一モード光ファイバの実効断面積を拡大するには、屈折率分布を多層化し精密な屈折率分布制御を行う必要がある事から、製造が困難であるという課題があった。更に、単一モード光ファイバにおける実効遮断波長の短波長化と実効断面積の拡大はトレードオフの関係にあるため、遮断波長を１４６０ｎｍ以下とし、かつ実効断面積の拡大を行う場合、波長１４６０ｎｍから長波長側における実用的な実効断面積は１００μｍ2程度に制限されるという課題もあった。
【０００９】
本発明は以上のような背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、屈折率分布の多層化を行うことなく、波長１４６０ｎｍ以下の遮断波長特性を保持し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積を１００μｍ2以上に拡大した、ＷＤＭ伝送および分布ラマン増幅伝送に好適な、コア拡大単一モード光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のコア拡大単一モード光ファイバでは、直径が１２５±１μｍに設定されるとともに屈折率が均一なクラッド部と、直径が２aに設定されるとともに前記クラッド部に対する比屈折率差がΔに設定されている７個のコア部と、を有し、前記７個のコア部は、前記クラッド部の中心に配置された１つのコア部と、該１つのコア部の回りに６つのコア部が間隔Λで六方最密構造状に配設され、前記コア部の直径２aが３〜４μｍ、前記コア部の規格化周波数が０．７〜０．９、規格化コア間距離Λ/２aが１．２〜１．８の範囲にそれぞれ設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の本発明のコア拡大単一モード光ファイバによれば、簡易なステップ型の屈折率分布を有する７個のコアを適切に配列することにより、屈折率分布の多層化を行うことなく、波長１４６０ｎｍ以下の実効遮断波長特性と、かつ波長１４６０ｎｍ以上において１００μｍ2以上となる実効断面積とを実現できるので、波長１４６０ｎｍ以上での単一モード動作を保持し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積が従来よりも簡易に拡大できるので、波長１５５０ｎｍ帯を用いたＷＤＭ伝送および分布ラマン増幅伝送における光ファイバ中の光非線形性を低減し、当該光伝送システムの伝送特性を改善することができるといった効果を奏する。
【００１２】
また、本発明のコア拡大単一型光ファイバは規格化周波数が小さい範囲、即ち、比屈折率差が小さい範囲で構成できることとしたため、ゲルマニウムやフッ素の添加に伴う非線形屈折率の増加も低減できるといった効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コア拡大単一モード光ファイバを用いた光通信システムの構成を示す概念図
【図２】コア拡大単一モード光ファイバの断面構造を示す概念図
【図３】コア拡大単一モード光ファイバの構造条件を、規格化周波数と規格化コア間距離の関数として示す図
【図４】コア拡大単一モード光ファイバにおいて曲げ損失特性の改善を実現する断面構造を示す概念図
【図５】コア拡大単一モード光ファイバにおいて曲げ損失特性の改善を実現する断面構造を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明のコア拡大単一モード光ファイバの一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態におけるコア拡大単一モード光ファイバ１０を用いた光伝送システムの構成を示す概念図である。本発明の一実施形態におけるコア拡大単一モード光ファイバを用いた光伝送システムは、波長１５５０ｎｍ帯の光信号を生成・送出する送信部（Tx）２０と、波長１４６０ｎｍ以上で単一モード動作するコア拡大単一モード光ファイバ１０と、コア拡大単一モード光ファイバ１０からの信号光を受光・復調する受信部（Rx）３０とにより構成される。
【００１６】
送信部２０および受信部３０には、分布ラマン増幅用の１４６０ｎｍ帯の励起光源と、当該光源からの励起光をコア拡大単一モード光ファイバ１０に結合する結合素子とを具備する構成であっても構わない。また、コア拡大単一モード光ファイバ１０により構成される光伝送路は、その途中にエルビウム添加光増幅器等を挿入し伝送距離を拡大することも可能である。
【実施例１】
【００１７】
第１の実施例では、前述したコア拡大単一モード光ファイバ１０の実現方法について図面を用いて説明する。
【００１８】
図２は、本実施例のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ａの断面構造を示す概念図である。本実施例のコア拡大単一モード光ファイバは、屈折率が均一で直径Ｄが１２５±１μｍに設定されているクラッド部101と、直径が２a（半径＝ａ）に設定されているとともに、クラッド部101に対する比屈折率差がΔに設定されている７個のコア部102とを有し、７個のコア部102はクラッド部101の中心に間隔Λで六方最密構造状に配列されている。即ち、７個のコア部102はクラッド部101の中心に配置された１つのコア部102と、該１つのコア部102の回りに６つのコア部102が間隔Λで六方最密構造状に配設されている。
【００１９】
図３は、本実施例のコア拡大単一モード光ファイバ１０の構造条件を、規格化コア間距離Λ/２aと規格化周波数Ｖの関数として示す図面である。ここで、規格化周波数Ｖはコア部102の直径２aおよび比屈折率差Δ、並びにコア部102の屈折率ｎ1を用いて、次式（１）により定義される。式（１）において、λは光ファイバ１０Ａを伝搬する光信号の波長である。
【００２０】
【数１】
0005697157.tif 000002
【００２１】
図中の実線501は遮断波長が１４６０ｎｍとなる構造条件を示し、実線501より左側の領域で１４６０ｎｍ以下の遮断波長を実現することが可能となる。実線502、実線503および実線504は閉じ込め損失を示し、それぞれコア部102の直径２aが２μｍ、３μｍ、４μmの場合の閉じ込め損失の計算結果を示す。実線502,503,504より下（右）側の領域において閉じ込め損失を０．０１ｄＢ／ｋｍ以下に低減することが可能となる。従って、図３に示した実線501と実線502,503,504で囲まれる領域において規格化コア間距離と規格化周波数とを設定することにより、１４６０ｎｍ以下の遮断波長特性と、０．０１ｄＢ／ｋｍ以下の閉じ込め損失特性とを同時に実現することが可能となる。即ち、波長１４６０ｎｍ以上の波長帯において良好な単一モード動作を実現することが可能となる。
【００２２】
尚、規格化コア間距離Λ/２aが１となる場合には、隣接するコア部102が接してしまい、製造の困難性が増大する。このため、規格化コア間距離Λ/２aは１．２以上程度に設定されることが好ましい。ここで、配設されるコア部102の断面積が最も小さくなる場合、即ち、コア部102の直径２aが２μｍであり、規格化周波数が０．５８であり、規格化コア間距離が１．２である場合に着目すると、波長１４６０ｎｍにおける実効断面積は約９０μｍ2となる。また、コア部102の直径２aを３μｍまで拡大し、規格化周波数を０．７２、規格化コア間距離を１．２とした場合、波長１４６０ｎｍにおける実効断面積は１３０μｍ2まで拡大される。また、コア部102の直径２aが４μｍであり、規格化周波数が０．８６であり、規格化コア間距離が１．２である場合、波長１４６０ｎｍにおける実効断面積は約１７５μｍ2まで拡大でき、より好ましい特性を実現することが可能となる。
【００２３】
従って、本実施例の図２に示したコア拡大単一モード光ファイバ１０Ａにおいて、コア部102の直径２aを３〜４μｍ、規格化周波数を０．７〜０．９、規格化コア間距離を１．２〜２．５の範囲に設定することにより、波長１４６０ｎｍ以下の実効遮断波長特性を有し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積が１００μｍ2以上となるので、波長１４６０ｎｍ以上における単一モード伝送性と、波長１４６０ｎｍ以上で１００μｍ2以上となる実効断面積特性とを実現することが可能となる。ここで、コア部102の直径２aの範囲３〜４μｍにおいて、前記規格化周波数の範囲０．７〜０．９を実現する場合、コア部102の比屈折率差Δは０．３％未満であり、ゲルマニウム等の添加による非線形屈折率の増加も抑制することができる。
【実施例２】
【００２４】
第２の実施例では、第１の実施例において説明したコア拡大単一モード光ファイバ１０Ａについて、その伝送特性を劣化させることなく、曲げ損失特性を改善する技術について説明する。
【００２５】
図４及び図５に、第２の実施例における曲げ損失特性を改善した断面構造を有する２種類のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ｂ，１０Ｃの概念図を示す。
【００２６】
第２の実施例における一方の種類のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ｂは、図４に示すように、クラッド部101の中心からの距離がｘμｍとなる円周に外接するように配置され且つクラッド部101よりも低い屈折率を有し厚みがｚ1μｍである環状の低屈折率領域103を有している。また、他方の種類のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ｃは、図５に示すように、クラッド部101の中心からの距離がｘμｍとなる円周に外接するように等間隔に配置され且つ直径がｚ2μｍの空孔領域104を１０個以上有する。
【００２７】
尚、図５に示す実施例では空孔領域104を複数設けることによって図４に示した低屈折率領域103と同じ効果を得るようにしているが、空孔領域104によって低屈折率領域103と同等の効果を得るには空孔領域104を１０個以上設けることが好ましい。また、空孔領域104の内部は空気で満たすことによって低屈折率領域103と同等の低屈折率を示すが、空孔領域104内を満たす気体は空気に限定されることはなく、低屈折率領域103と同等の低屈折率を示す気体であれば、空気以外の気体であっても良い。
【００２８】
このように構成されたコア拡大単一モード光ファイバ１０Ｂ，１０Ｃは、伝搬する光の電界分布を、低屈折率領域103、もしくは複数の空孔領域104より内側のクラッド領域に閉じ込めることが可能となり、曲げ付与に伴う伝送損失の増加を低減することが可能となる。ここで、前記クラッド部101の中心からの距離ｘは、小さすぎると伝搬光の伝送特性を劣化させ、大きすぎると十分な閉じ込め効果を得ることが困難となる。このため、前記距離ｘはモードフィールド径（ＭＦＤ）の１．０倍〜１．５倍に設定されることが好ましい。ここで、実効断面積Ａはモードフィールド半径Ｗを用いてＡ＝πＷ2の関係式で記述できる。
【００２９】
従って、実効断面積が１００〜１８０μｍ2程度となる本実施例のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ｂ，１０Ｃでは、前記モードフィールド半径Ｗが５〜８μｍ程度であり、前記クラッド部101の中心からの距離ｘは概ね１０〜２４μｍ程度に設定されることが好ましい。また、環状の低屈折率領域103を設定する場合、当該低屈折率領域103のクラッド部101に対する比屈折率差は概ね−０．２％以下とすれば十分な閉じ込め効果を得ることが可能となる。同様に、空孔領域104を設定する場合、当該空孔領域104のクラッド部101に対する比屈折率差は概ね−０．２％以下とすれば十分な閉じこめ効果を得ることが可能となる。また更に、上述の低屈折率領域103の厚みｚ1及び空孔領域104の直径ｚ2は概ね波長と同等のオーダー以上、即ち１μｍ以上であれば良い。但し、ｚ1,ｚ2が大きすぎる場合には高次モードに対する閉じ込め効果も増大するため、ｚ1,ｚ2は概ね５μｍ程度以下であることが好ましい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のコア拡大単一モード光ファイバ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび光伝送システムによれば、波長１４６０ｎｍ以上における単一モード伝送性を保持し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積を１００μｍ2以上に拡大したことにより、波長１５５０ｎｍ帯を用いたＷＤＭ伝送および分布ラマン増幅伝送における伝送特性の改善を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のコア拡大単一モード光ファイバによれば、波長１４６０ｎｍ以下の実効遮断波長特性を有し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積が１００μｍ2以上となるため、波長１４６０ｎｍ以上での単一モード動作を保持し、かつ波長１４６０ｎｍ以上における実効断面積が従来よりも拡大されるので、波長１５５０ｎｍ帯を用いたＷＤＭ伝送および分布ラマン増幅伝送における光ファイバ中の光非線形性を低減し、当該光伝送システムの伝送特性を改善することができる
【符号の説明】
【００３２】
１０，１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…コア拡大単一モード光ファイバ、２０…送信部（Tx）、３０…受信部（Rx）、101…クラッド部、102…コア部、103…低屈折率領域、104…空孔領域。
【図１】
0005697157.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005697157.tif 000006
【図５】
0005697157.tif 000007