(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを用いた光ファイバ伝送路と、前記光ファイバ伝送路により伝送される信号光を増幅するＥｒ添加光ファイバ増幅器と、前記光ファイバ伝送路により伝送される信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光源と、を備えた光伝送システムであって、
前記光ファイバは、
所定軸に沿って伸びるコアと、前記コアの外周に設けられたクラッドと、を備え、
波長1450nmにおける実効断面積をAeff1450 [μm2]とし、波長1450nmにおける伝送ロスをα1450 [/km]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550_dB [dB/km]としたときに、前記コアおよび前記クラッドのそれぞれが、
【数１】
0006481688.tif 000025
を満たすよう構成され、
ラマン増幅用の励起光波長における前記光ファイバの実効断面積をAeffP [μm2]とし、前記ラマン増幅用の励起光波長における前記光ファイバ伝送路の伝送ロスをαP[/km]とし、信号光波長における前記光ファイバ伝送路の伝送ロスをαSdB [dB/km]とし、前記光ファイバ伝送路のスパン長をL [km]とし、励起光パワーをPPump [mW]としたときに、
【数２】
0006481688.tif 000026
を満たすよう構成されている光伝送システム。
【請求項２】
前記光ファイバは、
波長1550nmにおける実効断面積をAeff1550 [μm2]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550 [/km]としたときに、前記コアおよび前記クラッドのそれぞれが、
【数３】
0006481688.tif 000027
を満たすよう構成されている請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記光ファイバは、
波長1550nmにおける伝送ロスα1550_dBが、0.17dB/km以下である請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記光ファイバは、
波長1550nmにおける実効断面積Aeff1550が、70〜160μm2である請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記光ファイバは、
波長1450nmにおける伝送ロスα1450_dBが、0.19〜0.22dB/km以下である請求項１〜４の何れか一項に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記光ファイバは、
波長1450nmにおける実効断面積Aeff1450が、60〜140μm2である請求項１〜４の何れか一項に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記光ファイバは、
純シリカに対する前記コアの比屈折率差が、-0.1〜+0.1%である請求項１〜６の何れか一項に記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記光ファイバは、
前記クラッドの基準領域に対する前記コアの比屈折率差が、0.18〜0.45％であり、
前記コアの直径が、9〜15μmである請求項７に記載の光伝送システム。
【請求項９】
前記光ファイバは、
ファイバカットオフ波長が、1600nm以下である請求項１〜８の何れか一項に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
前記光ファイバは、
前記クラッドが、前記コアの外周面を取り囲む内クラッドと、前記内クラッドの外周面を取り囲む外クラッドとを含み、
前記外クラッドの屈折率が、前記コアの屈折率より小さく、かつ、前記内クラッドの屈折率より大きい請求項９に記載の光伝送システム。
【請求項１１】
前記光ファイバは、
前記コアの直径2aと前記内クラッドの外径2bとの比b/aが、3.0〜5.0である請求項１０に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよび光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルコヒーレント受信方式を用いた光伝送システムにおいては、光信号雑音比（Optical Signal-to-Noise Ratio: OSNR）の向上が重要である。OSNRを向上することによって、光伝送システムの伝送容量の拡大、伝送可能距離の延伸化、中継機間隔（スパン長）の延伸化が可能となる。【０００３】
OSNRの向上には、伝送用光ファイバの伝送ロスを低減すること、および、光ファイバの実効断面積Aeffを拡大してコア内の光パワー密度を低減し非線形性を低減することが有効である。【０００４】
ITU-T G.652に準拠する最も汎用的なシングルモード光ファイバでは、波長1550nmにおける伝送ロスが0.19dB/km程度であり、波長1550nmにおけるAeffが80μm2程度である。これに対して、特許文献1に記載された光ファイバでは、波長1550nmにおける伝送ロスが0.18dB/km以下であり、波長1550nmにおけるAeffが110μm2以上である。【０００５】
一般に、光伝送システムにおいて、光ファイバは、送信機と初段の中継機との間、中継機と次段の中継機との間、最終段の中継機と受信機との間に敷設され、光信号を送信機から受信機に伝送する。通常、光信号は、中継機内に配置されたＥｒ添加光ファイバ増幅器（Er-Doped Fiber Amplifier: EDFA）によって増幅され、中継機の間（1スパン）で生じた伝送損失が完全に補償される。【０００６】
一方、光伝送システムのOSNRを改善するため、雑音特性に優れるラマン増幅とEDFAとを組み合わせて使用することがある。図１（ａ）は、ラマン増幅とEDFAとを組み合せて用いた光伝送システム１の構成を示す図である。この光伝送システム１は、送信機１０、中継機２０および受信機３０を備え、これらの間に光ファイバ４０が光ファイバ伝送路として敷設されている。各中継機２０は、ＥＤＦＡ２１およびラマン増幅用励起光源２２を含む。各中継器２０内のラマン増幅用励起光源２２と、このラマン増幅用励起光源２２から出力されるラマン増幅用の励起光が伝搬する光ファイバ４０とは、ラマン増幅器を構成している。【０００７】
各中継機２０内のラマン増幅用励起光源２２は、信号光の伝搬方向と同方向または逆方向に励起光を伝搬させることにより、伝送用光ファイバ４０内で誘導ラマン散乱を生じさせて、信号光を増幅する。石英系ガラスからなる光ファイバにおけるラマン増幅の利得は、励起光波長から約100nmだけ長波長にそのピークを持つ。例えば、Cバンド（波長1530-1565nm）において信号光をラマン増幅する場合には、波長1450nm付近に励起光波長を配置することが多い。【０００８】
しかし、ラマン増幅もまた非線形現象の一つである誘導ラマン散乱を利用しているので、Aeffを拡大すると増幅効率が低減してしまうという問題がある。【０００９】
特許文献2には、ラマン増幅を用いた長中継距離の波長多重光伝送システムにおいてOSNRを改善する光ファイバおよび光伝送システムについて記載されている。また、この文献には、励起光パワーを実用的な範囲内（数ワット以下）に抑えるには、波長1550nmにおけるAeffは150μm2以下にしなければならない旨が記載されている。【００１０】
特許文献3には、ラマン増幅を用いた光伝送システムにおいて、OSNRを改善しつつラマン増幅用励起光パワー増大を抑えるための波長1550nmにおける伝送ロスとAeffとの関係が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２０２４４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３９１０９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９７６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
発明者らは、ラマン増幅を用いた従来の光伝送システムについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、特許文献2には、ラマン増幅とEDFAとを組み合せた光伝送システムにおいてOSNRを改善するための光ファイバは明らかにされていない。特許文献3では、伝送損失を全てラマン増幅で補償することを前提としており、また、励起光波長における光ファイバ特性が考慮されていない。【００１３】
本発明は、上述のような課題を解消する為になされたものであり、ラマン増幅とEDFAとを組み合せた光伝送システムにおいてOSNRを改善することができる光ファイバを提供することを目的としている。また、このような光ファイバを用いた光ファイバ伝送路、ラマン増幅器およびEDFAを備え、OSNRを改善することができる光伝送システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本実施形態に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコアと、このコアの外周に設けられたクラッドを備える光ファイバであって、波長1450nmにおける実効断面積をAeff1450 [μm2]とし、波長1450nmにおける伝送ロスをα1450 [/km]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550_dB [dB/km]としたときに、コアおよびクラッドのそれぞれが、次式を満たすよう構成されている。【００１５】
【数１】
0006481688.tif 000002
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ラマン増幅とEDFAとを組み合せた光伝送システムにおいてOSNRの改善が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は、ラマン増幅とEDFAとを組み合せて用いた光伝送システム１の構成および１スパン内の信号光パワーダイアグラムを示す図である。
【図２】は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの諸元を纏めた表である。
【図３】は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの諸元を纏めた表である。
【図４】は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの諸元を纏めた表である。
【図５】は、本実施形態に係る光ファイバに適用可能な屈折率分布の一例を示す図である。
【図６】は、本実施形態に係る光ファイバに適用可能な屈折率分布の他の例を示す図である。
【図７】は、本実施形態に係る光ファイバにおけるコアの屈折率分布の変形例を示す図である。
【図８】は、所定条件下において、Aeff1450・α1450、22/(α1550_dB×100-12)、および0.44/α1550_dBそれぞれの、α1450_dBに対する依存性を示すグラフである。
【図９】は、所定条件下において、Aeff1450・α1450、22/(α1550_dB×100-12)、0.44/α1550_dBそれぞれの、Aeff1450に対する依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
【００１９】
本実施形態の第１の態様として、当該光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコアと、コアの外周に設けられたクラッドとを備える。特に、波長1450nmにおける実効断面積をAeff1450 [μm2]とし、波長1450nmにおける伝送ロスをα1450 [/km]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550_dB [dB/km]としたときに、コアおよびクラッドのそれぞれが上記（１）式を満たすよう構成されている。なお、伝送ロスαの添え字「ｄＢ」は、該伝送ロスα [/km]のデシベル表示[dB/km]（αdB＝10α×log10(ｅ)）を表す。
【００２０】
上記第１の態様に適用可能な第２の態様として、波長1550nmにおける実効断面積をAeff1550 [μm2]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550 [/km]としたときに、コアおよびクラッドのそれぞれが、以下の式（２）を満たすよう構成されてもよい。
【００２１】
【数２】
0006481688.tif 000003
【００２２】
上記第１および第２の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第３の態様として、波長1550nmにおける伝送ロスα1550_dBが0.17dB/km以下であるのが好適である。また、上記第１〜第３の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第４の態様として、波長1550nmにおける実効断面積Aeff1550が70〜160μm2であるのが好適である。
【００２３】
上記第１〜４の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第５の態様として、純シリカに対するコアの比屈折率差が-0.1〜+0.1%であるのが好適である。
【００２４】
上記第１〜５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第６の態様として、波長1450nmにおける伝送ロスα1450_dBが、0.19〜0.22dB/km以下であるのが好適である。また、上記第１〜６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第７の態様として、波長1450nmにおける実効断面積をAeff1450が、60〜140μm2であるのが好ましい。
【００２５】
上記第１〜７の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第８の態様として、クラッドの基準領域に対するコアの比屈折率差が0.18〜0.45％であり、コアの直径が9〜15μmであるのが好適である。なお、本明細書において、クラッドが単一層で構成されている場合、当該クラッド全体が基準領域となるが、クラッドが複数の層で構成されている場合、当該クラッドを構成する層のうち最外層が基準領域に規定される。
【００２６】
上記第１〜８の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第９の態様として、ファイバカットオフ波長が1600nm以下であるのが好適である。また、上記第１〜９の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１０の態様として、クラッドは、上述のように、コアの外周面を取り囲む内クラッドと、内クラッドの外周面を取り囲む外クラッドとで構成されてもよい。この構成において、外クラッドの屈折率が、コアの屈折率より小さく、かつ、内クラッドの屈折率より大きいのが好適である。上記第１〜１０の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１１の態様として、コアの直径2aと内クラッドの外径2bとの比b/aが3.0〜5.0であるのが好適である。
【００２７】
更に、本実施形態に係る光伝送システムは、上記第１〜第１１の態様のうち何れかの態様に係る光ファイバを用いた光ファイバ伝送路と、該光ファイバ伝送路により伝送される信号光を増幅するＥｒ添加光ファイバ増幅器と、該光ファイバ伝送路により伝送される信号光をラマン増幅するラマン増幅器と、を備える。特に、ラマン増幅用の励起光波長における上記光ファイバの実効断面積をAeffP [μm2]とし、ラマン増幅用の励起光波長における上記光ファイバ伝送路の伝送ロスをαP [1/km]とし（[1/km]と[/km]は同じ単位を表す）、信号光波長における上記光ファイバ伝送路の伝送ロスをαSdB [dB/km]とし、上記光ファイバ伝送路のスパン長をL [km]とし、ラマン増幅用の励起光パワーをPPump [mW]としたときに、当該光伝送システムが、以下の式（３）を満たしている。
【００２８】
【数３】
0006481688.tif 000004
【００２９】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本実施形態に係る光ファイバおよびそれを含む光伝送システムの具体的な構造を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
本実施形態に係る光伝送システムは、上述の図１（ａ）に示された構造を備え、本実施形態に係る光ファイバは、光ファイバ伝送路として、図１（ａ）に示された光伝送システム１の光ファイバ４０に適用可能である。また、図１（ｂ）は、光ファイバ伝送路の１スパン（光ファイバ４０が敷設された中継区間）に対して、信号光の伝搬方向とは逆方向にラマン増幅用励起光を伝搬させたときの、該１スパン内の信号光パワーダイアグラムを示す。図１（ａ）の光伝送システム１において、信号光は各スパンに敷設された光ファイバ４０中の伝搬中にGR [dB]のラマン利得を得る。さらに、信号光は、スパン出力端側に配置されたEDFA２１によりGE [dB]のEDFA利得を得る。このような構成により、１スパン内に生じた信号光の伝送ロスが完全に補償される。
【００３１】
先ず、ラマン増幅の利得GRおよびASEノイズパワーPASE_Ramanについて説明する。信号光がラマン増幅によって得る1スパン当たりの利得GR [dB]は、以下の式（４）で表される。ここで、gR [×10-14m/W]はラマン利得係数であり、AeffP [μm2]は励起光波長における実効断面積であり、LeffP [km]は励起光波長における実効長であり、PPump [mW]は入力励起光パワーである。
【００３２】
【数４】
0006481688.tif 000005
【００３３】
中継機間隔（スパン長）をL [km]とし、励起光波長における伝送ロスをαP [1/km]とすると、LeffPは以下の式（５）で表される。Ｌが十分長い（数十km以上）場合、LeffPは以下の式（６）で近似可能である。
【００３４】
【数５】
0006481688.tif 000006
【００３５】
【数６】
0006481688.tif 000007
【００３６】
gRは、コアの材質によってほぼ決まり、実質的にコアに不純物の添加されていない純シリカコアファイバの場合、2.6 [×10-14m/W]程度で略一定である。
【００３７】
また、ラマン増幅によって生じるASE(Amplified Spontaneous Emission)ノイズパワーPASE_Raman [mW]は、以下の式（７）で表される。ここで、h=6.63×10-34 [Js]はプランク定数であり、νは光周波数で194THz程度であり、Δνはノイズ帯域で例えば12.5GHz程度であり、NFRはラマン増幅の雑音指数である。
【００３８】
【数７】
0006481688.tif 000008
【００３９】
次に、EDFAの利得GEおよびASEノイズパワーPASE_EDFAについて説明する。1スパン内の伝送損失はラマン増幅とEDFAとにより完全に補償されるとすると、EDFAによって得るべき利得GR [dB]は、スパン総ロスからラマン増幅利得を差し引いた以下の式（８）で表される。ここで、αSdB [dB/km]は、信号光波長における伝送ロスである。
【００４０】
【数８】
0006481688.tif 000009
【００４１】
また、EDFAによって生じるASEノイズパワーPASE_EDFA [mW]は以下の式（９）で表される。ここで、NFEは、EDFAの雑音指数で、一般的には5〜6dB程度である。
【００４２】
【数９】
0006481688.tif 000010
【００４３】
次に、自己位相変調による位相シフト量および許容入力信号光パワーについて説明する。光ファイバ中で発生する非線形現象の一つとして自己位相変調がある。自己位相変調は、信号光の位相をシフトさせ、伝送性能を劣化させるので、光伝送システムにおいては許容値以下に抑える必要がある。ラマン増幅を用いない場合の光伝送システムにおいて、1スパン当たりの自己位相変調による位相シフト量φSPM [rad]は、以下の式（１０）で表される。ここで、n2 [10-20m2/W]は非線形屈折率であり、λ [nm]は波長であり、AeffS [μm2]は信号光波長における実効断面積であり、Psig [mW]は入力信号光パワーであり、αS [1/km]は信号光波長における伝送ロスである。
【００４４】
【数１０】
0006481688.tif 000011
【００４５】
中継機間隔（スパン長）をL [km]とすると、LeffSは以下の式（１１）で表される。Lが十分に長い（数十km以上）場合、LeffSは以下の式（１２）で近似可能である。
【００４６】
【数１１】
0006481688.tif 000012
【００４７】
【数１２】
0006481688.tif 000013
【００４８】
n2は、コアの材質によってほぼ決まり、実質的にコアに不純物の添加されていない純シリカコアファイバでは2.2 [×10-20m2/W]程度で略一定である。
【００４９】
ラマン増幅を用いた場合、スパン出力端付近では、信号光パワーが増大するので、それに伴いφSPMも増大する。しかし、例えばスパン長100kmであるSSMFに入力信号光パワー-2dBm/chの信号光を伝送させるとき、励起光パワー200mWのラマン増幅を用いる場合と、ラマン増幅を用いない場合とでは、φSPMの差は5%程度と小さい。そこで、ラマン増幅を用いる場合でも、φSPMは上記式（１０）を用いて近似的に表すことができる。
【００５０】
光伝送システムに許容されるφSPMは、送信機から受信機までの伝送路の全体の累積量で例えば1rad.である。例えば50スパンから構成される伝送路の場合、1スパン当たりに許容されるφSPMは0.02rad.である。或る位相シフト量の許容量φSPM_max [rad.]を超えないために許容される最大の入力信号光パワーPsig_max [mW]は、以下の式（１３）で表される。
【００５１】
【数１３】
0006481688.tif 000014
【００５２】
次に、OSNRを改善する光ファイバについて説明する。ラマン増幅とEDFAとを組み合せた光伝送システムにおけるOSNRは、自己位相変調による位相シフト量が許容量φSPM_maxとなるように入力信号パワーをPsig_maxに設定した場合、以下の式（１４）で表される。
【００５３】
【数１４】
0006481688.tif 000015
【００５４】
一般に、ラマン増幅とEDFAとを組み合わせた光伝送システムにおいては、ラマン増幅の利得に比べてEDFAの利得が大きい。さらに、EDFAの雑音特性はラマン増幅に劣る（すなわち、雑音指数NFEがNFRに比べて大きい）ことから、PASE_EDFAはPASE_Ramanに比べて大きい。したがって、OSNRを改善するには、PASE_EDFAを小さく抑えることが有効である。
【００５５】
上記式（９）から分かるようにPASE_EDFAはGEに対して線形に増加するため、PASE_EDFAを低減するには、GEを小さく抑えることが有効である。加えて、GEを小さく抑えることで、EDFAによって増幅された後のラマンASEノイズパワーPASE_Raman・GEを小さく抑えることも可能である。
【００５６】
ここで、信号光波長を1550nmとし、励起光波長を1450nmとする。波長1550nmにおける実効断面積をAeff1550 [μm2]とし、波長1550nmにおける伝送ロスをα1550 [1/km]およびα1550_dB [dB/km]とする。波長1450nmにおける実効断面積をAeff1450 [μm2]とし、波長1450nmにおける伝送ロスをα1450 [1/km] およびα1450_dB [dB/km]とする。
【００５７】
GEを小さく抑えるには、以下の式（１５）で表された条件１が満たされるのが好ましい。これにより、上記式（８）において、L=100km、PPump=200mWとしたときのGEを12dB以下にすることができる。汎用的なシングルモードファイバ（Aeff1550=80μm2、Aeff1450=75μm2、α1550_dB=0.19dB/km、α1450=0.053/km、gR = 2.7×10-14m/W）に対して、GEを1dB以上低減することができる。すなわち、PASE_EDFAを1dB以上低減することができ、OSNRを改善することができる。
【００５８】
【数１５】
0006481688.tif 000016
【００５９】
一方で、GEを過度に小さく抑えると、GEに相当するほどGRが大きくなってしまう。この場合、PASE_Ramanが大きくなってしまい、結果的にOSNRを劣化させてしまう。そこで、以下の式（１６）で表された条件２が満たされるのが好ましい。これにより、上記式（４）および上記式（８）から、GR<GEとなり、PASE_Ramanの増大を抑えることができる。その結果、OSNRを改善することができる。
【００６０】
【数１６】
0006481688.tif 000017
【００６１】
また、Psig_maxを向上させることもOSNR改善に有効である。したがって、上記式（１３）から、AeffS・αSが大きい方が好ましく、以下の式（１７）で表された条件３が満たされるのが好ましい。これにより、φSPM_max=0.02radのときのPsig_max [mW]を0.5mW（-3dBm）以上とすることができ、OSNRを改善することができる。
【００６２】
【数１７】
0006481688.tif 000018
【００６３】
図２〜図４は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの諸元を纏めた表である。ここで、比較例1は、ITU-T G.652に準拠する汎用シングルモードファイバ(SMF)である。比較例2は、ITU-T G.653に準拠する分散シフトファイバ(DSF)である。
【００６４】
図２は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの特性、すなわち、図２では、Aeff1550、Aeff1450、α1550_dB、α1450_dB、ファイバカットオフ波長λc、波長1550nmにおける直径20mmの曲げロス、Aeff1450・α1450（上記式（１５）および上記式（１６）それぞれの左辺）、22/(α1550_dB・100-12)（上記式（１５）の右辺）、0.44/α1550_dB（上記式（１６）の右辺）、Aeff1550・α1550（上記式（１７）の左辺）、条件1〜3を満たすか否か、が示されている。サンプル1〜6の光ファイバは、条件1〜3の全てを満たしている。
【００６５】
図３は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれにおいて、励起光パワー200mWとして、スパン長100kmの光ファイバ伝送路に信号光を伝送させたときの伝送特性を示す。サンプル1〜6の光ファイバは、SMFに比べて1.5dB以上のOSNR改善が可能である。
【００６６】
図４は、本実施形態に係る光ファイバのサンプルおよび比較例それぞれの構造パラメータを示す。図５は、実施例の光ファイバの屈折率分布を示す図である。サンプルの光ファイバは、屈折率n1で直径2a [μm]のコアと、このコアを取り囲むクラッドとを持つ。
【００６７】
純シリカの屈折率n0に対するコアの比屈折率差をΔ0 [%]とする（以下の式（１８））。Δ0は-0.1〜+0.1%であることが好ましい。条件1から、α1450は小さい方が好ましいが、信号光パワーの大部分が通るコアに実質的に不純物を添加しないことは、α1450を小さくするために有効である。
【００６８】
【数１８】
0006481688.tif 000019
【００６９】
より好ましくは、実施形態の光ファイバは、図６に示された屈折率分布のように、屈折率n1で直径2a [μm]のコアと、このコアを取り囲む屈折率n2で直径2b [μm]の内クラッドと、この内クラッドを取り囲む屈折率n3の外クラッドとを持つ。外クラッドに対するコアの比屈折率差をΔ1 [%]とする（以下の式（１９））。外クラッドに対する内クラッドの比屈折率差をΔ2 [%]とする（以下の式（２０））。
【００７０】
【数１９】
0006481688.tif 000020
【００７１】
【数２０】
0006481688.tif 000021
【００７２】
さらに、以下の式（２１）が満たされるのが好ましい。条件2,3から、Aeff1450、Aeff1550は大きい方が好ましいが、このような屈折率分布を有する光ファイバを用いることで、信号光について実効的なシングルモード条件を保ちつつ、直径20mmに巻いたときの波長1550nmにおける曲げロスを20dB/m以下に抑えながら、Aeffを100μm2以上に拡大することができる。
【００７３】
【数２１】
0006481688.tif 000022
【００７４】
ここで、実効的なシングルモード条件とは、ファイバカットオフ波長λcが1600nm以下であることを指す。これにより、ケーブルカットオフ波長を信号光波長（例えばCバンド：1530-1565nm）以下にすることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る光ファイバに適用可能なサンプル（光ファイバ）におけるコアの屈折率分布は、図７に示されたように種々の変形が可能である。このような場合、コアの屈折率の平均値をn1と見なす。
【００７６】
本実施形態に係る光ファイバを用いた光ファイバ伝送路備える光伝送システム１の構成は図１(a)に示されている。スパン長をL [km]とし、励起光パワーをPPump [mW]とすると、当該光伝送システム１では、以下の式（２２）が満たされるのが好ましい。これにより、上記式（８）から、汎用シングルモードファイバを用いた光伝送システムと比べて、本実施形態に係る光伝送システム１では、GEを1dB以上低減することができ、すなわち、PASE_EDFAを1dB以上低減することができて、OSNRを改善することができる。
【００７７】
【数２２】
0006481688.tif 000023
【００７８】
さらに、本実施形態に係るファイバを用いた光ファイバ伝送路備える光伝送システム１は、以下の式（２３）を満たすことが好ましい。これにより、上記式（４）および上記式（８）から、GR<GEとなり、PASE_Ramanの増大を抑えることができ、OSNRを改善することができる。
【００７９】
【数２３】
0006481688.tif 000024
【００８０】
次に、波長1450nmにおける伝送ロスα1450_dBと波長1450nmにおける実効断面積Aeff1450の各適性範囲について、図８および図９を用いて説明する。なお、用意された光ファイバは、（図５または図６に示された屈折率分布を有する）。具体的に、図８は、Aeff1450を73μm2、α1550_dBをα1450_dB - 0.045 [dB/km]とした条件下において、Aeff1450・α1450、22/(α1550_dB×100-12)、および0.44/α1550_dBそれぞれの、α1450_dBに対する依存性を示すグラフである。また、図９は、α1550_dBを0.155dB/km、α1450を0.045dB/kmとした条件下において、Aeff1450・α1450、22/(α1550_dB×100-12)、0.44/α1550_dBそれぞれの、Aeff1450に対する依存性を示すグラフである。
【００８１】
なお、Aeff1450・α1450は、図８中のグラフG810および図９中のグラフG910それぞれで示された、上記式（１５）および式（１６）それぞれの左辺である。22/(α1550_dB×100-12)は、図８中のグラフG820および図９中のグラフG920それぞれで示された、上記式（１５）の右辺である。また、0.44/α1550_dBは、図８中のグラフG830および図９中のグラフG930それぞれで示された、上記式（１６）の右辺である。
【００８２】
図８から分かるように、α1450_dBが0.19〜0.22dB/kmの範囲内であれば、上記式（１５）で表される条件1、および上記式（１６）で表される条件2が満たされる。一方、図９から分かるように、Aeff1450が60〜140μm2の範囲内であれば、上記式（１５）および上記式（１６）のそれぞれで表される条件１および条件2が共に満たされる。
【符号の説明】
【００８３】
１…光伝送システム、１０…送信機、２０…中継機、２１…ＥＤＦＡ、２２…ラマン増幅用励起光源、３０…受信機、４０…光ファイバ。
【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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