(57)【要約】【課題】波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバの、当該波長帯域における累積分散を同時に低減する負分散光ファイバ等を提供する。【解決手段】波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で好適な負の波長分散特性を有する負分散光ファイバを実現する。具体的には波長１３１０ｎｍと波長１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1310／Ｄ1550、及び波長１６２５ｎｍと波長１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1625／Ｄ1550を、それぞれ0.3〜0.6及び1.1〜1.2の範囲とする。また、第２コア部の半径ａに対する第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ＝ａ１／ａを0.24〜0.70、第２コア部のクラッド部に対する比屈折率差Δ１と、第１コア部のクラッド部に対する比屈折率差Δとの比率ＲΔ＝Δ１／Δを−0.13〜−1.73、かつ第２コア部の半径ａ及び第１コア部の比屈折率差Δを、それぞれ2.3〜6.0μｍ及び0.3〜1.5％の範囲とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で負の波長分散特性を有し、前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバの、少なくとも前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯を含む２波長帯域における累積分散を同時に低減することを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の負分散光ファイバにおいて、
波長１６２５ｎｍにおける波長分散Ｄ1625と波長１５５０ｎｍにおける波長分散Ｄ1550との比率Ｄ1625／Ｄ1550と、波長１３１０ｎｍにおける波長分散Ｄ1310と前記波長分散Ｄ1550との比率Ｄ1310／Ｄ1550とを規定することを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項３】
請求項２に記載の負分散光ファイバにおいて、
前記比率Ｄ1625／Ｄ1550が１．１〜１．２であり、前記比率Ｄ1310／Ｄ1550が０．３〜０．６であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項４】
請求項３に記載の負分散光ファイバにおいて、
屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有する第１コア部と、前記クラッド部よりも低い屈折率を有する第２コア部とを有し、
前記第２コア部の半径ａに対する前記第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ＝ａ１／ａが０．２４〜０．７０の範囲であり、前記第２コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δ１と、前記第１コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δとの比率ＲΔ＝Δ１／Δが−０．１３〜−１．７３の範囲であり、かつ前記第２コア部の半径ａ及び第１コア部の比屈折率差Δが、それぞれ２．３〜６．０μｍ及び０．３〜１．５％の範囲であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項５】
請求項４に記載の負分散光ファイバにおいて、
前記クラッド部に、前記第１コア部の中心から距離Λの円周に外接するように配置された、直径ｄの少なくとも６個以上の空孔を有することを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項６】
請求項５に記載の負分散光ファイバにおいて
前記距離Λと前記第２コア部の半径ａとの比率Λ／ａが２．０以上であり、かつ前記空孔直径ｄと前記第２コア部の直径２ａとの比率ｄ／２ａが０．５以上であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の負分散光ファイバと、
波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバとを用いて構成されることを特徴とする広帯域光伝送路。
【請求項８】
請求項７に記載の広帯域光伝送路において、
前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバが、複数の空孔が軸方向に開けられた構造を有する空孔ファイバであることを特徴とする広帯域光伝送路。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の広帯域光伝送路を用い、少なくとも波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯を含む２波長帯を信号伝送帯域として使用す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を用いた大容量光通信に関し、特に波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯の２波長帯域を同時に用いた高速光通信を可能とする、負分散光ファイバ、及び当該負分散光ファイバを用いた広帯域光伝送路の構成法、並びに当該広帯域光伝送路を用いた光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域データ通信サービスの普及に伴い、光通信システムに要求される伝送容量は飛躍的に増大している。このため、単一モード光ファイバ１芯当たりの伝送容量の拡大を目的として、同一の光ファイバ中に複数の波長の光を伝搬させる波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）技術が広く普及している。また、１波長当たりの伝送容量の拡大を目的とし、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速光通信技術も利用されている。一般に、このような高速ＷＤＭ伝送では光ファイバ中の累積分散による伝送特性の劣化が問題となる。このため、光伝送路中における累積分散の低減を目的とし、光伝送路で使用される光ファイバと逆符号の波長分散特性を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensating Fiber)が開発されている。
【０００３】
一方近年、複数の空孔が、光ファイバ断面において均一な大きさ及び間隔で光ファイバの伝搬軸方向に開けられた構造（空孔構造）を有する空孔ファイバが開発されており、その広帯域性、並びに波長分散特性の柔軟な制御性の観点から注目を集めている。一般に光ファイバ断面で均一な大きさ及び間隔の空孔構造を有する空孔ファイバは、従来の空孔構造を有さない光ファイバに比べ大きな正の波長分散を有し、その零分散波長は１３００ｎｍ以下にシフトすることが知られている（例えば、非特許文献１) 。従って、空孔ファイバを用いた高速光伝送においても、信号光波長帯域における累積分散の低減が必要不可欠となり、非特許文献２では、従来のＤＣＦを用いた波長１５５０ｎｍ帯における累積分散低減の実現性が開示されている。
しかしながら、従来のＤＣＦは波長１５５０ｎｍ帯、最大でも波長１４６０〜１６２５ｎｍの波長帯域での使用を目的としており、従来のＤＣＦを用い、特に前記正の波長分散を有する空孔ファイバの、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯の累積分散を同時に低減することは困難であるという課題があった。
【０００４】
【非特許文献１】J.C.Knight, et al., “Anomalous dispersion in photonic crystal fiber, ”Photon. Technol. Lett., vol.12, no.7,pp.807-809, 2000.
【非特許文献２】中島  他，“ＰＣＦの１５５０ｎｍ帯４０Ｇｂｉｔ／ｓ×８波ＤＷＤＭ伝送特性，”信総大，Ｂ−１３−１７，p.501,2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のような背景に鑑み、本発明では波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバの、当該波長帯域における累積分散を同時に低減する負分散光ファイバ、及び当該負分散光ファイバを用いた広帯域光伝送路、並びに当該広帯域光伝送路を用いた光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する第１発明の負分散光ファイバは、波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で負の波長分散特性を有し、前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバの、少なくとも前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯を含む２波長帯域における累積分散を同時に低減することを特徴とする。
【０００７】
また、第２発明の負分散光ファイバは、第１発明の負分散光ファイバにおいて、
波長１６２５ｎｍにおける波長分散Ｄ1625と波長１５５０ｎｍにおける波長分散Ｄ1550との比率Ｄ1625／Ｄ1550と、波長１３１０ｎｍにおける波長分散Ｄ1310と前記波長分散Ｄ1550との比率Ｄ1310／Ｄ1550とを規定することを特徴とする。
【０００８】
また、第３発明の負分散光ファイバは、第２発明の負分散光ファイバにおいて、
前記比率Ｄ1625／Ｄ1550が１．１〜１．２であり、前記比率Ｄ1310／Ｄ1550が０．３〜０．６であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４発明の負分散光ファイバは、第３発明の負分散光ファイバにおいて、
屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有する第１コア部と、前記クラッド部よりも低い屈折率を有する第２コア部とを有し、
前記第２コア部の半径ａに対する前記第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ＝ａ１／ａが０．２４〜０．７０の範囲であり、前記第２コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δ１と、前記第１コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δとの比率ＲΔ＝Δ１／Δが−０．１３〜−１．７３の範囲であり、かつ前記第２コア部の半径ａ及び第１コア部の比屈折率差Δが、それぞれ２．３〜６．０μｍ及び０．３〜１．５％の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
また、第５発明の負分散光ファイバは、第４発明の負分散光ファイバにおいて、
前記クラッド部に、前記第１コア部の中心から距離Λの円周に外接するように配置された、直径ｄの少なくとも６個以上の空孔を有することを特徴とする。
【００１１】
また、第６発明の負分散光ファイバは、第５発明の負分散光ファイバにおいて
前記距離Λと前記第２コア部の半径ａとの比率Λ／ａが２．０以上であり、かつ前記空孔直径ｄと前記第２コア部の直径２ａとの比率ｄ／２ａが０．５以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、第７発明の広帯域光伝送路は、第１〜第６発明の何れかの負分散光ファイバと、
波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバとを用いて構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、第８発明の広帯域光伝送路は、第７発明の広帯域光伝送路において、
前記波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバが、複数の空孔が軸方向に開けられた構造を有する空孔ファイバであることを特徴とする。
【００１４】
また、第９発明の光伝送システムは、第７又は第８発明の広帯域光伝送路を用い、少なくとも波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯を含む２波長帯を信号伝送帯域として使用することを特徴とする。
【００１５】
上記の如く本発明では、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で好適な負の波長分散特性を有する負分散光ファイバを実現することにより、具体的には当該負分散光ファイバの波長１３１０ｎｍと波長１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1310／Ｄ1550、及び波長１６２５ｎｍと波長１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1625／Ｄ1550を、それぞれ０．３〜０．６及び１．１〜１．２の範囲とすることにより、前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
また、屈折率が均一なクラッド部と、前記クラッド部よりも高い屈折率を有する第１コア部と、前記クラッド部よりも低い屈折率を有する第２コア部とを有する光ファイバにおいて、前記第２コア部の半径ａに対する前記第１コア部の半径ａ１の比率Ｒａ＝ａ１／ａを０．２４〜０．７０、前記第２コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δ１と、前記第１コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差Δとの比率ＲΔ＝Δ１／Δを−０．１３〜−１．７３、かつ前記第２コア部の半径ａ及び第１コア部の比屈折率差Δを、それぞれ２．３〜６．０μｍ及び０．３〜１．５％の範囲とすることにより、前記負分散光ファイバを実現する手段としている。
【００１７】
更には、前記負分散光ファイバと、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散を有する光ファイバ、より具体的には複数の空孔が軸方向に開けられた構造を有する空孔ファイバを用いることにより広帯域光伝送路及び光伝送システムを実現する手段としている。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明の負分散光ファイバによれば、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバの、当該波長帯域における累積分散を同時に低減することを可能とするため、従来のＤＣＦに比べ累積分散の低減帯域を飛躍的に拡大できるといった効果を奏する。
また本発明の広帯域光伝送路及び光伝送システムによれば、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯の少なくとも２波長帯域以上を同時に用いた、広帯域かつ高速な光伝送を実現できるため、光ファイバ１芯当たりの伝送容量を飛躍的に拡大できるといった効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では本発明の実施の形態例について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態例に係る広帯域光伝送路及び光伝送システムの１構成例を示す概念図である。図１に示すように、本実施の形態例の光伝送システムは、送信部１１、受信部１４及び広帯域光伝送路１５により構成されており、送信部１１と受信部１４とが広帯域光伝送路１５を介して接続されている。
【００２１】
送信部１１は、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯の少なくとも２波長帯域を含む波長帯域の光信号を生成し、広帯域光伝送路１５に送出する機能を有する。同様に受信部１４は、送信部１１から広帯域光伝送路１５を介して伝送されてくる当該波長帯域における光信号を受信する機能を有する。
【００２２】
また、広帯域光伝送路１５は、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバ１２、及び当該波長帯で負の波長分散特性を有する負分散光ファイバ１３により構成される。ここで前記光ファイバ１２は、例えば複数の空孔が、光ファイバ断面において均一な大きさ及び間隔で光ファイバの伝搬軸方向に開けられた構造（空孔構造）を有する空孔ファイバにより構成することができる。また、前記光ファイバ１２及び負分散光ファイバ１３、もしくはその一方のファイバ長を適切に調整することにより、前記波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯における広帯域光伝送路１５全長での累積分散を同時に低減することが可能となる。
【００２３】
尚、図１の構成例では前記光ファイバ１２の後段に負分散光ファイバ１３が接続される形態を図示しているが、負分散光ファイバ１３の後段に光ファイバ１２が接続される構成であっても構わない。また、前記光ファイバ１２及び負分散光ファイバ１３は、任意の長さの複数区間に分割して任意の順番で接続される構成であっても構わない。更には、前記負分散光ファイバ１３の全長、もしくはその一部は、前記送信部１１及び受信部１４、もしくはその一方に組み込まれる構成であっても構わない。
【００２４】
以下では本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２５】
［実施例１］
本発明の実施例１では、図１に示した実施の形態において、波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散を有する光ファイバに、複数の空孔が、光ファイバ断面において均一な大きさ及び間隔で光ファイバの伝搬軸方向に開けられた構造（空孔構造）を有する空孔ファイバを用いた場合に対する、負分散光ファイバ及び広帯域光伝送路について図面を用いて説明する。
【００２６】
図２の（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例で用いた負分散光ファイバの屈折率分布を示す概念図及び断面図である。図２に示すように、本発明の負分散光ファイバは、屈折率が均一なクラッド部２１と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔで半径がａ１の第１コア部２２と、前記クラッド部に対する比屈折率差がΔ１で半径がａの第２コア部２３とにより構成される。尚、前記比屈折率差Δ及びΔ１（単位％）は、前記クラッド部の屈折率ｎ０及び、第１コア部もしくは第２コア部の屈折率ｎを用いて次式（１）の関係で記述される。
【数１】
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【００２７】
またここで、前記第１コア部及び第２コア部の半径、及び比屈折率差の比率を、それぞれＲａ及びＲΔとして、次式（２）及び（３）により定義する。
【数２】
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【００２８】
図３の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は本発明の実施例で用いた空孔ファイバの波長分散特性を表す図、側面図及び断面図である。図３（ａ）中の実線及び破線は、空孔構造（規格化空孔直径ｄ０／Λ０、及び空孔間隔Λ０）の異なる２種類の空孔ファイバ１，２に対する測定結果を示している。図３（ｂ），（ｃ）に示す空孔ファイバにおいて、３１はクラッド部、３２は複数の空孔である。これらの図３（ｂ），（ｃ）に示すようにｄ０及びΛ０は空孔３２の直径及び間隔であり、空孔３２は空孔ファイバ断面において均一な大きさ（直径ｄ０）及び間隔Λ０を有し、空孔ファイバの伝搬軸方向に開けられている。図示例では６０個の空孔が６角形状に配置されているが、空孔の個数は任意（一般に数十〜数百）であり、空孔の配置パターンも任意の回転対象の形状（４角形状、８角形状、同心円状など）が可能である。尚、図３（ａ）中の空孔ファイバ１はｄ０／Λ０＝０．５及びΛ０＝７．５μｍ、空孔ファイバ２はｄ０／Λ０＝０．６及びΛ０＝５．５μｍの空孔構造を有する。図３（ａ）より、空孔ファイバ１及び２は、ともに波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有しており、前記図１に記載の広帯域光伝送路（１５）における光ファイバ（１２）として適用できることが分かる。
【００２９】
表１は図３（ａ）に示した空孔ファイバ１，２の測定結果から、図３（ａ）に示した空孔ファイバ１，２の、波長１３１０、１６２５、及び１４６０ｎｍにおける波長分散と、波長１５５０ｎｍにおける波長分散の比率、それぞれＤ1310／Ｄ1550、Ｄ1625／Ｄ1550、及びＤ1460／Ｄ1550を計算した一覧表である。
【表１】
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【００３０】
表１から波長１３１０と１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1310／Ｄ1550、及び波長１６２５と１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1625／Ｄ1550は、それぞれ０．４〜０．５、及び１．１５程度の関係を有することが確認できる。
【００３１】
図４は空孔ファイバにおける前記波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550、Ｄ1625／Ｄ1550、及びＤ1460／Ｄ1550と、空孔間隔Λ０の関係を示す計算結果である。図中の実線及び破線は、それぞれ規格化空孔直径ｄ０／Λ０が０．２及び０．５の時の結果を示す。図４より均一な空孔構造を有する空孔ファイバの波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550、及びＤ1625／Ｄ1550は、それぞれ０．３〜０．６及び１．１〜１．２の範囲内であり、図３（ａ）及び表１に示した実際の空孔ファイバにおける測定結果と良く一致していることが分かる。また、波長分散比Ｄ1460／Ｄ1550は概ね０．８程度であることが分かる。
【００３２】
表２は図４に示した均一な空孔構造を有する空孔ファイバ中における波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550、Ｄ1625／Ｄ1550、及びＤ1460／Ｄ1550を纏めた一覧表である。
【表２】
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【００３３】
従って、本発明の実施の形態の図１に示した構成例において、負分散光ファイバ（１３）において、次式（４）及び（５）の関係を満足する波長分散特性を実現することにより、当該空孔ファイバの波長１３１０、１５５０ｎｍ及び１６２５ｎｍ帯における累積分散を同時に低減することが可能となる。更に好ましくは、波長１４６０及び１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1460／Ｄ1550を０．８の近傍とすることにより、波長１４６０ｎｍ帯を含むより広帯域での累積分散の低減が実現できることが分かる。
【数３】
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【００３４】
図５は、本発明の実施例の図２に示した屈折率分布を有する負分散光ファイバにおいて、前記式（４）及び（５）の関係を同時に満足する、半径の比率Ｒａと比屈折率差の比率ＲΔの領域を表す図面である。図中の２本の曲線で囲まれた領域で、前記式（４）及び（５）の関係を同時に満たす波長分散特性を有する負分散光ファイバが実現できる。
【００３５】
図６は、前記図５に示したＲａ及びＲΔの設計領域を満足する、前記第２コア部の比屈折率差Δ１の最大値（符号を含む）と半径の比率Ｒａの関係を示す図面である。図６より、Δ１の最大値はＲａの増加と伴に減少する傾向にあることが分かる。一般に、クラッド部を純石英ガラスで形成する場合、クラッド部よりも低い屈折率を得るためには純石英ガラスにフッ素を添加する手法が用いられるが、実際の光ファイバでは損失増加や製造上の困難性の観点から、フッ素による比屈折率差の変化範囲は−０．５％程度までが限界となる。即ち、Ｒａが０．７を超える領域では実際に負分散光ファイバを実現することは困難になると考えられる。
【００３６】
従って、図５及び６より、本発明の実施例の図２に示した屈折率分布を有する負分散光ファイバにおいて、半径の比率Ｒａ及び比屈折率差の比率ＲΔを、それぞれ次式（６）及び（７）の領域で制御することにより、前記式（４）及び（５）の関係を満足する波長分散特性が実現できることが分かる。本実施例の図２に示した屈折率分布を有する負分散光ファイバの第１コア、第２コア部を純石英ガラスにゲルマニウム及びフッ素を添加して形成することで屈折率を変化させることができる。
【数４】
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【００３７】
図７は、前記図５に示したＲａ及びＲΔの設計領域において実現可能な、波長１４６０及び１５５０ｎｍにおける波長分散の比率Ｄ1460／Ｄ1550の最大値と半径の比率Ｒａとの関係を表す図面である。図７よりＤ1460／Ｄ1550はＲａと伴に増加する傾向にあることが分かる。また、前記式（６）及び（７）に示した関係において、更に好ましくはＲａを０．３５〜０．５１の範囲とすることにより、Ｄ1460／Ｄ1550を０．８近傍の０．７８〜０．８２のより好ましい特性に設定できることが分かる。
【００３８】
図８は、前記図５に示したＲａ及びＲΔの設計領域を満足する、前記第２コア部の半径ａと前記第１コア部の比屈折率差Δの関係を示す図面である。図中の６本の曲線は、それぞれＲａが０．２４、０．３、０．４、０．５、０．６及び０．７の条件におけるａとΔの関係を示している。図８より比屈折率差Δが一定の場合、コア半径ａはＲａの増加と伴に減少する傾向にあることが分かる。一方、コア半径ａが一定の場合、比屈折率差ΔはＲａの増加とともに減少する傾向にあることが分かる。従って、本発明の実施例の図２に示した屈折率分布において、第２コア部のコア半径ａ及び第１コア部の比屈折率差Δを、図８の実線及び破線で囲まれる領域、即ち以下の関係式（８）及び（９）を満たす領域で設計することにより、前記関係式（４）及び（５）を満足する負分散光ファイバが実現できることが分かる。
【数５】
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【００３９】
図９は、前記図８に示したコア半径ａと比屈折率差Δの関係を満たす負分散光ファイバと、前記図３（ａ）に示した空孔ファイバ１とを用いて構成した、本発明の広帯域光伝送路の全長における実効的な波長分散特性を示す図面である。図中の実線、破線及び一点鎖線は、それぞれ前記図２の屈折率分布における（Ｒａ、ＲΔ、ａ、Δ）が、（０．４０、−０．３４、３．４μｍ、１．３５％）、（０．５０、−０．５６、３．８μｍ、０．８０％）及び（０．６０、−０．９０、３．６μｍ、０．７０％）で設計された負分散光ファイバに対する結果を示す。また、点線（細い破線）は従来のＤＣＦ、即ち前記関係式（４）及び（５）を満足しないＤＣＦを用いた時の結果を示す。図９より従来のＤＣＦでは、波長１５５０ｎｍ帯以外の波長帯域における波長分散が負の符号側に増大する傾向にあることが分かる。一方、本発明の負分散光ファイバを用いた場合、波長１３１０、１５５０及び１６２５ｎｍ帯における波長分散の絶対値が低減されていることが分かる。従って、図２に示した屈折率分布を用い、前記関係式（４）〜（７）及び（８）並びに（９）を満足する負分散光ファイバを実現し、実施例の図３に示した複数の空孔が、光ファイバ断面において均一な大きさ及び間隔で光ファイバ断面の伝搬軸方向に開けられた構造を有する空孔ファイバと組み合わせることにより、少なくとも波長１３１０及び１５５０ｎｍの２波長帯域における累積分散を同時に低減する、本発明の広帯域光伝送路が実現できることが分かる。
【００４０】
尚、本発明の実施例では、図２に示した、屈折率が均一なクラッド部と、クラッド部よりも高い屈折率を有する第１コア部と、クラッド部よりも低い屈折率を有する第２コア部とを有する負分散光ファイバを用いて説明したが、任意の屈折率分布を有する負分散光ファイバ、例えば、前記第２コア部の外側に前記クラッド部よりも高い屈折率を有する第３コア部と、前記クラッド部よりも低い屈折率を有する第４コア部（第３コア部の外側）とを有する屈折率分布、を用いても良く、当該屈折率分布を有する光ファイバにおいて、前記関係式（４）及び（５）を満足することにより、本発明の実施例と同等の作用効果を実現することも可能である。
【００４１】
［実施例２］
本発明の第２の実施例では、負分散光ファイバに空孔構造を用いた場合について図面を用いて説明する。
【００４２】
図１０は空孔構造を用いた負分散光ファイバの断面構造を示す概念図である。図１０に示すように本発明の空孔構造を有する負分散光ファイバは、コア部８１の中心から距離Λの円周に外接し、屈折率が均一なクラッド部８２に等間隔（円周方向に等間隔）に配置された少なくとも６個以上の直径ｄの空孔８３を有する構造（空孔構造）を有している。ここで、図１０中のコア部８１は、実施例１の図２に示した、第１コア部及び第２コア部を含むコア領域に対応し、図１０中のコア半径ａは、図２中の第２コア部の半径ａと等しい。
【００４３】
図１１は、空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、波長分散比の変化量と空孔までの距離Λをコア部の半径ａで規格化した規格化空孔位置Λ／ａの関係を示す図面である。ここで、縦軸は空孔構造を付与する前に対する、空孔構造付与後の波長分散比、Ｄ1310／Ｄ1550、Ｄ1460／Ｄ1550及びＤ1625／Ｄ1550の変化量を示す。また、図中の実線、破線及び一点鎖線は、空孔直径ｄをコア部の直径２ａで規格化した規格化空孔直径ｄ／２ａが、それぞれ０．２、０．６及び１．０の場合の計算結果を示す。図１１より波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550及びＤ1460／Ｄ1550の変化量は、規格化空孔位置Λ／ａの減少と伴に増加する傾向にあることが分かる。一方、Ｄ1625／Ｄ1550の変化量はΛ／ａと伴に減少する傾向にあることが分かる。また、規格化空孔位置Λ／ａが２．０以上であれば、何れの波長分散比の変化量も０．１以下に低減できることが分かる。更に好ましくは、規格化空孔位置Λ／ａを２．３以上とすることにより、空孔の付与に伴う波長分散比Ｄ1460／Ｄ1550及びＤ1625／Ｄ1550の変化量をほぼ零とすることが可能となる。
【００４４】
図１２は、規格化空孔位置Λ／ａが２．０の空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、波長分散比の変化量と規格化空孔直径ｄ／２ａの関係を示す図面である。図中の実線、破線、及び一点鎖線は、それぞれ波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550、Ｄ1460／Ｄ1550及びＤ1625／Ｄ1550に対する結果を示す。図１２より波長分散比の変化量の、規格化空孔直径ｄ／２ａに対する依存性は、図１１で示した規格化空孔位置Λ／ａに対する依存性に比べ比較的小さく、ｄ／２ａが０．５以上の領域ではほぼ一定の変化量に収束する傾向にあることが分かる。
【００４５】
従って、図１１及び図１２の結果から、実施例１で述べた手順で好適とした屈折率分布において、規格化空孔位置Λ／ａが２．０以上の位置に空孔を付与することにより、波長分散比の変化量を低減し、実施例１の関係式（４）及び（５）に示した好適な波長分散比条件を保持することが可能となる。更に好ましくは、実施例１に示した手順において、波長分散比Ｄ1310／Ｄ1550の条件に次式（１０）を用いることにより、空孔付与後においても実施例１で示した好適な波長分散比の関係式（４）及び（５）を満たすことが可能となる。
【数６】
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【００４６】
図１３は、空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、曲げ損失の低減量と規格化空孔直径ｄ／２ａの関係を示す図面である。ここで縦軸は、空孔の付与に伴う曲げ損失の低減量を表す。図中の実線、破線、及び一点鎖線は、それぞれ規格化空孔位置Λ／ａが２．０、２．２及び２．４の時の結果を表す。図１３より、負分散光ファイバの曲げ損失は、空孔の付与に伴い改善され、その効果は規格化空孔直径ｄ／２ａに対し指数関数的に増大することが分かる。又、曲げ損失の低減効果は規格化空孔位置Λ／ａが小さいほど増大するが、曲げ損失の低減効果のΛ／ａに対する依存性は、ｄ／２ａに対する依存性に比べ比較的小さいことが分かる、従って、実施例１に示した手順で好適とされた屈折率分布を有する負分散光ファイバにおいて、規格化空孔直径ｄ／２ａが０．５以上となる空孔構造を付与することにより、空孔付与前に比べ曲げ損失を１桁以上改善できることが分かる。更に好ましくは、規格化空孔位置Λ／ａを２．０〜２．４の範囲、規格化空孔直径ｄ／２ａを１．１以上とすることにより、空孔構造の付与による曲げ損失の低減効果を２桁以上とすることが可能となる。
【００４７】
以上により、実施例１に示した手順で好適とされた屈折率分布を有する負分散光ファイバにおいて、規格化空孔位置Λ／ａが２．０以上、かつ規格化空孔直径ｄ／２ａが０．５以上の条件で、実施例２の図１０に示した空孔構造を付与することにより、本発明の負分散光ファイバに好適な波長分散比の条件を満たし、かつ曲げ損失を飛躍的に低減した負分散光ファイバを実現することが可能となる。
【００４８】
尚、空孔の付与に伴う波長分散比の変化は、空孔部が光ファイバ断面中の電界分布に変化を与えることにより生じるものであり、一般に光ファイバ中の電界分布はその半径方向で減少する特性を有する。従って、前記図１１及び１２に示したように、波長分散比の変化は主に空孔部までの距離により制御することが可能となり、空孔の個数には殆ど依存しない。また、空孔の付与に伴う曲げ損失の改善効果は、曲げ付与に伴う電界分布のクラッド部への浸み出しを、空孔部が遮断することにより得られるものであり、６個以上の空孔が付与された場合には、空孔界面が電界分布を遮断する領域が増加することにより、より強い曲げ損失の低減効果が実現可能となる。従って、本発明の実施例２では、空孔数が６個の場合について説明したが、６個を超える空孔構造を付与した場合においても、前記規格化空孔位置Λ／ａ及び規格化空孔直径ｄ／２ａを、それぞれ２．０以上及び０．５以上とすることにより、空孔数が６個の場合と同等、もしくはそれ以上の波長分散比の保持効果と曲げ損失の低減効果を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、特に波長１３１０ｎｍ帯及び波長１５５０ｎｍ帯の２波長帯域を同時に用いた高速光通信を可能とする、負分散光ファイバ、及び当該負分散光ファイバを用いた広帯域光伝送路、並びに当該広帯域光伝送路を用いた光通信システムに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態例に係る広帯域光伝送路及び光伝送システムの構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例で用いた負分散光ファイバの屈折率分布を示す概念図及び断面図である。
【図３】本発明の実施例で用いた空孔ファイバの波長分散特性を示す図、側面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施例で考慮した、均一な空孔構造を有する空孔ファイバにおける波長分散比と空孔間隔Λ０の関係を示す図面である。
【図５】本発明の負分散光ファイバにおいて波長分散の比率Ｄ1310／Ｄ1550及びＤ1625／Ｄ1550の要求条件を満足する半径の比率Ｒａと比屈折率差の比率ＲΔの領域を表す図面である。
【図６】本発明の実施例の図５に示したＲａとＲΔの関係を用いて実現可能な、第２コア部の比屈折率差Δ１の最大値と半径の比率Ｒａの関係を示す図面である。
【図７】本発明の実施例の図５に示したＲａとＲΔの関係を用いて実現可能な、波長１４６０及び１５５０ｎｍにおける波長分散比Ｄ1460／Ｄ1550と半径の比率Ｒａの関係を示す図面である。
【図８】本発明の実施例の図５に示したＲａとＲΔの関係を満足する第２コア部の半径ａと第１コア部の比屈折率差Δの関係を示す図面である。
【図９】本発明の実施例の図８に示したａ及びΔの関係を満たす負分散光ファイバと、実施例の図３に示した空孔ファイバ１とを用いて構成した本発明の広帯域光伝送路の実効的な波長分散特性を示す図面である。
【図１０】空孔構造を用いた負分散光ファイバの断面構造を示す概念図である。
【図１１】空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、波長分散比の変化量と規格化空孔位置Λ／ａの関係を示す図面である。
【図１２】規格化空孔位置Λ／ａが２．０の空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、波長分散比の変化量と規格化空孔直径ｄ／２ａの関係を示す図面である。
【図１３】空孔構造を有する負分散光ファイバにおける、曲げ損失の低減量と規格化空孔直径の関係を示す図面である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  送信部
１２  波長１３１０及び１５５０ｎｍ帯で正の波長分散特性を有する光ファイバ
１３  負分散光ファイバ
１４  受信部
１５  広帯域光伝送路
２１  クラッド部
２２  第１コア部
２３  第２コア部
３１  クラッド部
３２  空孔
８１  コア部
８２  クラッド部
８３  空孔
【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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