(57)【要約】【課題】負の波長分散値と正の分散スロープ値とを有する光ファイバの波長分散と分散スロープとを同時に補償できる光ファイバおよび光ファイバ伝送路を提供すること。【解決手段】少なくとも波長１５５０ｍの信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、前記信号光の波長以上のカットオフ波長を有し、前記信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。【選択図】    図１
2008224969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも波長１５５０ｍの信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、
前記信号光の波長以上のカットオフ波長を有し、
前記信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
直径２０ｍｍで１６周巻いた場合の前記信号光の波長における基底伝搬モードの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、波長分散値を分散スロープ値で除算したＤＰＳ値が−１００ｎｍ以上の負の値であり、有効コア断面積が４０μｍ2以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
中心コア部と、
前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い内側コア層と、
前記内側コア層の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記内側コア層よりも屈折率が高い外側コア層と、
前記外側コア層の周囲に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高くかつ前記外側コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、
を有し、前記中心コア部の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ１が０．７５％以下であり、前記内側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ２が−０．７〜０％であり、前記外側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ３が０．２〜０．３％であり、前記中心コア部の直径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ａが１．５以上であり、前記中心コア部の直径に対する前記外側コア層の外径の比ｃ／ａが２．８以上であり、前記中心コア部の直径２ａが６．４μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ファイバと、前記光ファイバに接続し、前記信号光の波長よりも短いカットオフ波長を有するとともに前記信号光の波長において０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小さい波長分散値と０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍより大きい分散スロープ値とを有するシングルモード光ファイバとを備え、前記シングルモード光ファイバ側から前記信号光を伝送することを特徴とする光ファイバ伝送路。
【請求項６】
前記シングルモード光ファイバは、前記信号光の波長において−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値を有することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ伝送路。
【請求項７】
前記シングルモード光ファイバは、前記信号光波長において、−５０〜−２０ｎｍのＤＰＳ値を有することを特徴とする請求項５または６に記載の光ファイバ伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長距離の光伝送に用いる光ファイバおよび光ファイバ伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、海底に敷設する光伝送路として、有効コア断面積の大きい大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバと分散スロープ値の小さい低スロープ型のノンゼロ分散シフト光ファイバとを組み合わせた光ファイバ伝送路が用いられている（非特許文献１参照）。ノンゼロ分散シフト光ファイバとは、信号光の波長においてたとえば−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度または１〜５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の微小の波長分散値を有するシングルモード光ファイバであり、海底伝送路においては、負の分散を有するノンゼロ分散シフト光ファイバが多く用いられている。
【０００３】
ここで、大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバの光学特性は、たとえば有効コア断面積が７５μｍ2、分散スロープ値が０．１０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、低スロープ型のノンゼロ分散シフト光ファイバの光学特性は、たとえば有効コア断面積が５０μｍ2、分散スロープ値が０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍである。そして、これらをほぼ同じ長さで接続した光ファイバ伝送路の平均の光学特性は、有効コア断面積が６５μｍ2、分散スロープ値が０．０７ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍである。
【０００４】
通常、ノンゼロ分散シフト光ファイバ伝送路においては、光信号は大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバ側から伝送される。その結果、光信号の光強度が大きい状態では、光伝送路の有効コア断面積が大きいので非線形光学現象の発生が抑制される。その後、光信号は、光強度が光ファイバの伝送損失によって減衰した後で、低スロープ型のノンゼロ分散シフト光ファイバに入力する。低スロープ型ノンゼロ分散シフト光ファイバは有効コア断面積がやや小さいものの分散スロープ値が小さく、波長分散値の波長による差異が小さい。その結果、異なる波長の信号光を波長多重した広帯域のＷＤＭ信号光の伝送時において、光信号間の波長分散の偏差の発生が抑制される。
【０００５】
すなわち、ノンゼロ分散シフト光ファイバにおいて有効コア断面積と分散スロープ値とはトレードオフの関係にある。そのため、大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバと低スロープ型ノンゼロ分散シフト光ファイバとを組み合わせて光ファイバ伝送路を構成し、光ファイバ伝送路全体としてのトレードオフの関係の緩和を図っている。
【０００６】
なお、上述のトレードオフの関係を緩和して有効コア断面積を大幅に拡大する技術として、マルチモード型の光ファイバを用いる技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
ここで、上述のノンゼロ分散シフト光ファイバは、いずれも信号光の波長において負の波長分散値を有するので、光ファイバ伝送路全体として負の累積波長分散が生じるため、信号光波長において正の波長分散値を有する分散補償光ファイバを用いて分散補償を行う必要がある。従来、この種の分散補償ファイバとしては、ゼロ分散波長が１３１０ｎｍ程度である標準のシングルモード光ファイバと同様の構成からなり、カットオフ波長を１５５０ｎｍにシフトして基底伝搬モードの曲げ耐性を強化したカットオフシフト光ファイバが用いられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２７１９０４号公報
【非特許文献１】M.  Suzuki,  et  al.,“Dispersion-Managed  High-Capacity  Ultra-Long-Haul  Transmission”,  J.  Lightwave  technol.,  vol.21,  no.4,  pp.916-929,  April  2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の大Ａｅｆｆ型および低スロープ型のノンゼロ分散シフト光ファイバとカットオフシフト光ファイバとは、いずれも正の分散スロープ値を有する。したがって、たとえばカットオフシフト光ファイバを用いて波長１５５０ｎｍにおける光ファイバ伝送路の波長分散を補償したとしても、分散スロープの補償までは行うことができなかった。その結果、分散補償した１５５０ｎｍ以外の波長においては累積波長分散が残留してしまい、波長が１５５０ｎｍから離れるほど残留する累積波長分散が大きくなるので、より広帯域のＷＤＭ伝送ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負の波長分散値と正の分散スロープ値とを有する光ファイバの波長分散と分散スロープとを同時に補償できる光ファイバおよび光ファイバ伝送路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】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、少なくとも波長１５５０ｍの信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、前記信号光の波長以上のカットオフ波長を有し、前記信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、直径２０ｍｍで１６周巻いた場合の前記信号光の波長における基底伝搬モードの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、波長分散値を分散スロープ値で除算したＤＰＳ値が−１００ｎｍ以上の負の値であり、有効コア断面積が４０μｍ2以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い内側コア層と、前記内側コア層の外周に形成され前記中心コア部よりも屈折率が低くかつ前記内側コア層よりも屈折率が高い外側コア層と、前記外側コア層の周囲に形成され前記内側コア層よりも屈折率が高くかつ前記外側コア層よりも屈折率が低いクラッド層と、を有し、前記中心コア部の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ１が０．７５％以下であり、前記内側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ２が−０．７〜０％であり、前記外側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ３が０．２〜０．３％であり、前記中心コア部の直径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ａが１．５以上であり、前記中心コア部の直径に対する前記外側コア層の外径の比ｃ／ａが２．８以上であり、前記中心コア部の直径２ａが６．４μｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記発明のいずれか１つの光ファイバと、前記光ファイバに接続し、前記信号光の波長よりも短いカットオフ波長を有するとともに前記信号光の波長において０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小さい波長分散値と０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍより大きい分散スロープ値とを有するシングルモード光ファイバとを備え、前記シングルモード光ファイバ側から前記信号光を伝送することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記の発明において、前記シングルモード光ファイバは、前記信号光の波長において−１〜−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光ファイバ伝送路は、上記の発明において、前記シングルモード光ファイバは、前記信号光波長において、−５０〜−２０ｎｍのＤＰＳ値を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光ファイバは、信号光の波長以上のカットオフ波長を有し、信号光の波長における基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であるので、負の波長分散値と正の分散スロープ値とを有する光ファイバの波長分散と分散スロープとを同時に補償できる光ファイバを実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバおよび光ファイバ伝送路の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、曲げ損失とは、直径２０ｍｍで１６周巻いた場合の曲げ損失を意味するものとする。また、単にカットオフ波長と称した場合は、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するファイバカットオフ波長λｃを意味する。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る光ファイバは、Ｃバンドである１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域のＷＤＭ信号光を基底伝搬モードで伝送する光ファイバであって、１５５０ｎｍ以上のカットオフ波長を有し、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下である。
【００２１】
すなわち、本実施の形態１に係る光ファイバは、カットオフ波長より短い信号光の波長における伝搬モードが、基底伝搬モードであるＬＰ０１モード以外に、高次モードであるＬＰ０２モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ３１モード、ＬＰ４１モードなど複数存在するマルチモードの光ファイバとなっている。すなわち、伝搬モードとして基底伝搬モードのみが存在するシングルモード光ファイバとするためにカットオフ波長を最短の信号光波長よりも短くしなければならない、という設計上の制限を行っていないので、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下という光学特性が実現されている。
【００２２】
さらに、本実施の形態１に係る光ファイバは、上述の波長分散値と分散スロープ値とを実現するとともに、曲げ損失を２０ｄＢ／ｍ以下と十分に低いものとしている。
【００２３】
なお、本実施の形態１に係る光ファイバにおいて各信号光を基底伝搬モードで伝送させるためには、たとえばカットオフ波長が各信号光の波長よりも短いシングルモード光ファイバを接続し、このシングルモード光ファイバを介して本実施の形態１に係る光ファイバに信号光を入力する。その結果、基底伝搬モードのみが選択的に励振され、本実施の形態１に係る光ファイバは各信号光を基底伝搬モードで伝送する。
【００２４】
つぎに、本実施の形態１に係る光ファイバの構造と設計パラメータについて具体的に説明する。図１は、本実施の形態１に係る光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルとを示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る光ファイバ１０は、中心コア部１と、中心コア部１の外周に形成され、中心コア部１よりも屈折率が低い内側コア層２と、内側コア層２の外周に形成され、中心コア部１よりも屈折率が低くかつ内側コア層２よりも屈折率が高い外側コア層３と、外側コア層３の周囲に形成され、内側コア層２よりも屈折率が高くかつ外側コア層３よりも屈折率が低いクラッド層４とを有する。すなわち、光ファイバ１０はいわゆるＷ−セグメント型の屈折率プロファイル５を有する。なお、中心コア部１はα型の屈折率プロファイルを有し、内側コア層２および外側コア層３はステップ型の屈折率プロファイルを有する。
【００２５】
ここで、α型の屈折率プロファイルを規定するパラメータであるα値をα１とすると、α１は式（１）で定義される。
ｎ2（ｒ）＝ｎcore2×｛１−２×（Δ／１００）×（ｒ／ａ）＾α１｝
（但し、０＜ｒ＜ａ）    （１）
ただし、ｒは中心コア部の中心からの半径方向の位置を示し、ｎ（ｒ）は位置ｒにおける屈折率、ｎcoreは中心コア部のｒ＝０における屈折率、ａは中心コア部の半径を表している。また、記号「＾」はべき乗を表す記号である。
【００２６】
そして、光ファイバ１０の設計パラメータについては、屈折率プロファイル５において、中心コア部１のクラッド層４に対する比屈折率差Δ１が０．７５％以下であり、内側コア層２のクラッド層４に対する比屈折率差Δ２が−０．７〜０％であり、外側コア層３のクラッド層４に対する比屈折率差Δ３が０．２〜０．３％であり、中心コア部１の直径２ａに対する内側コア層２の外径２ｂの比すなわちｂ／ａが１．５以上であり、中心コア部１の直径２ａに対する外側コア層３の外径２ｃの比すなわちｃ／ａが２．８以上であり、中心コア部１の直径２ａが６．４μｍ以上である。
【００２７】
光ファイバ１０が上述の構造および設計パラメータを有するものであれば、光ファイバ１０は、上述したように、１５５０ｎｍ以上のカットオフ波長を有し、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であるとともに、有効コア断面積が４０μｍ2以上であり、曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下であり、波長分散値を分散スロープ値で除算した値であるＤＰＳ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｐｅｒ  Ｓｌｏｐｅ）値が−１００ｎｍ以上の負の値のものとなる。
【００２８】
ここで、上述した大Ａｅｆｆ型ノンゼロ分散シフト光ファイバと低スロープ型ノンゼロ分散シフト光ファイバとを組み合わせた海底用光ファイバ伝送路のＤＰＳ値は、通常−５０〜−２０ｎｍである。したがって、光ファイバ１０のＤＰＳ値が−１００ｎｍ以上の負の値であれば、これを海底用光ファイバ伝送路の波長分散および分散スロープの補償に用いた場合に、分散補償率を５０％以上にできるので好ましい。
【００２９】
なお、図２は、光ファイバ１０の設計パラメータの一例を示す図であり、図３は、図２に示す設計パラメータを用いて数値シミュレーションにより計算した光ファイバ１０の光学特性を示す図である。図３において、「ＭＦＤ」は、モードフィールド径を示し、「β／ｋ」は、伝搬定数βを波数ｋで除算した実効屈折率を示す。また、図３における理論カットオフ以外の各値は、いずれも波長１５５０ｎｍにおける値である。なお、β／ｋが１．４４６５程度であれば、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ程度となる。
【００３０】
つぎに、光ファイバ１０の設計パラメータについて、数値シミュレーションによる計算結果を用いてさらに具体的に説明する。まず、光学特性として、基底伝搬モードであるＬＰ０１モードにおける波長分散値を８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、β／ｋを１．４４６５に維持した場合の、設計パラメータとＤＰＳ値または有効コア断面積との関係について調べた。はじめに、中心コア部１、内側コア層２、および外側コア層３がいずれもステップ型の屈折率プロファイルを有しているものとして、Δ２を−０．３％、Δ３を０．２％に固定した場合の、設計パラメータであるΔ１、ｂ／ａ、ｃ／ａ、または２ａと、分散スロープ値または有効コア断面積との関係について計算した。その結果、図４、５に示すように、ｂ／ａ、ｃ／ａとＤＰＳ値との間には相関があり、ｂ／ａを２．２以上、ｃ／ａを４．１５以上にすれば、ＤＰＳ値を−１００ｎｍ以上の負の値にできることが確認された。
【００３１】
また、図６、７に示すように、Δ１、２ａと有効コア断面積との間には相関があり、Δ１を０．５２％以下、２ａを６．５μｍ以上にすれば、有効コア断面積を４０μｍ2以上にできることが確認された。
【００３２】
同様に、中心コア部１がα型の屈折率プロファイルを有し、内側コア層２、および外側コア層３がいずれもステップ型の屈折率プロファイルを有しているものとして、α１を２からステップ型となる無限大まで変化された場合、Δ２を−０．７〜０％で変化させた場合、およびΔ３を０．２〜０．４％で変化させた場合についても計算を行った。その結果、Δ１が０．７５％以下であり、Δ２が−０．７〜０％であり、Δ３が０．２〜０．３％であり、ｂ／ａが１．５以上であり、ｃ／ａが２．８以上であり、２ａが６．４μｍ以上であれば、波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きくなり、β／ｋが１．４４６５、ＤＰＳ値が−１００ｎｍ以上の負の値、有効コア断面積が４０μｍ2以上となることが確認された。さらに、Δ１が０．６％以下であれば、波長分散値が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となることが確認された。
【００３３】
つぎに、本実施の形態１に係る光ファイバ１０における伝搬モードについて説明する。図８〜１３は、光ファイバ１０の波長１５５０ｎｍにおける伝搬モードのフィールド分布を示す図であり、図８はＬＰ０１モード、図９はＬＰ０２モード、図１０はＬＰ１１モード、図１１はＬＰ２１モード、図１２はＬＰ３１モード、図１３はＬＰ４１モードをそれぞれ示す。また、図８〜１３において、横軸は中心コア部の中心からの距離を示し、横軸はフィールドの電界強度を任意単位で示す。また、図８〜１３中の色付き部分は、ゼロ分散波長が１３１０ｎｍ程度である標準のシングルモード光ファイバのフィールド分布の存在する領域を示している。
【００３４】
図８に示すように、ＬＰ０１モードは、中心コア部の中心付近をピークとしてフィールドが分布する。また、図９に示すように、ＬＰ０２モードは、中心コア部の中心付近と、中心コア部の外側の位置とをピークとしてフィールドが分布している。また、図１０〜１３に示すように、ＬＰ１１モード〜ＬＰ４１モードは、中心コア部の外側の位置をピークとしてフィールドが分布している。
【００３５】
ここで、光ファイバ１０に標準シングルモード光ファイバを接続し、これを介して光ファイバ１０に波長１５５０ｎｍの信号光を入力する場合を考える。このとき、標準シングルモード光ファイバのフィールド分布は色付きの部分に存在するが、図８に示すように、色付き部分とＬＰ０１モードのフィールド分布とは中心付近で重なる。その結果、標準シングルモード光ファイバを介して光ファイバ１０に波長１５５０ｎｍの信号光を入力した場合は、ＬＰ０１モードが十分に励振されると考えられる。一方、図１０〜１３においては、色付きの部分とＬＰ１１モード〜ＬＰ４１モードのフィールド分布とはほとんど重ならない。その結果、ＬＰ１１モード〜ＬＰ４１はほとんど励振されないと考えられる。他方、図１０においては、色付きの部分とＬＰ０２モードのフィールド分布とは中心付近で重なるから、ＬＰ０２モードは励振されるおそれがある。
【００３６】
そこで、光ファイバ１０に標準シングルモード光ファイバを接続し、これを介して光ファイバ１０に波長１５５０ｎｍの信号光を入力する場合の、信号光の各伝搬モードへの結合効率を、数値シミュレーションを用いて計算した。
【００３７】
図１４は、伝搬モードと伝搬モードへの信号光の結合効率との関係を示す図である。図１４に示すように、ＬＰ０１モードへの結合効率は、フィールド分布の重なりから予想されるとおりに０．９０と大きく、ＬＰ１１モード〜ＬＰ４１モードへの結合効率は極めてゼロに近い小さい値であった。一方、ＬＰ０２モードへの結合効率は０．０３であり、ＬＰ０１モードへの結合効率と比較して十分に小さい値であった。したがって、光ファイバ１０に標準シングルモード光ファイバを接続し、これを介して光ファイバ１０に信号光を入力することによって、実質的に基底伝搬モードであるＬＰ０１モードのみを選択的に励振できることが確認された。
【００３８】
なお、光ファイバ１０に接続するのは、上述のように波長１３１０ｎｍ付近にゼロ分散波長を有する標準のシングルモード光ファイバに限られない。その他のシングルモード光ファイバを接続しても、光ファイバ１０のＬＰ０１モードのみを選択的に励振できる。
【００３９】
また、上述のように、ＬＰ０２モードは中心コア部の中心付近と、中心コア部の外側の位置とをピークとしたフィールド分布を有する。したがって、光ファイバ１０の設計パラメータを調整して、ＬＰ０２モードの中心のピーク強度に対する外側のピーク強度の比が大きくなるようすれば、シングルモード光ファイバを介して信号光を入力した場合に励振されるＬＰ０２モードの割合が抑制され、ＬＰ０１モードをさらに高効率で励振できると考えられる。
【００４０】
つぎに、本発明の実施例１〜６として、本実施の形態１に従う光ファイバを実際に作製した場合の光学特性について説明する。図１５は、実施例１〜６に係る光ファイバの設計パラメータを示す図であり、図１６は、実施例１〜６に係る光ファイバの光学特性を示す図である。なお、図１６に示す光学特性は、波長１５５０ｎｍにおいて測定した基底伝搬モードのものである。また、「λｃ」はカットオフ波長を示す。カットオフ波長については、信号光波長よりも長波長側に存在するので、従来の光通信用の測定器では測定が困難であるため、設計パラメータからの推測値を示す。
【００４１】
図１６に示すように、実施例１〜６に係る光ファイバは、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以上であり、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、ＤＰＳ値が−１００ｎｍ以上の負の値であり、曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下であった。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路について説明する。図１７は、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。この光ファイバ伝送路１００は、ｎを１以上の整数として、大Ａｅｆｆ型のノンゼロ分散シフト光ファイバ２１−１〜２１−ｎと低スロープ型のノンゼロ分散シフト光ファイバ２２−１〜２２−ｎとを交互に接続した複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０と、実施の形態１に係る光ファイバ１０と、複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０と光ファイバ１０との間に介挿された光増幅器３０とを備え、複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０側からＣバンドのＷＤＭ信号光を伝送するものである。
【００４３】
ノンゼロ分散シフト光ファイバ２１−１〜２１−ｎは、波長１５５０ｎｍにおいて、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．１０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ値と、７５μｍ2の有効コア断面積と、０．２１５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。一方、光ファイバ２２−１〜２２−ｎは、波長１５５０ｎｍにおいて、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ値と、５０μｍ2の有効コア断面積と、０．２１５ｄＢ／ｋｍの伝送損失とを有する。また、ノンゼロ分散シフト光ファイバ２１−１〜２１−ｎと２２−１〜２２−ｎとはそれぞれ同一の長さを有する。したがって、複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０は、波長１５５０ｎｍにおいて、全長での平均値として、−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．０７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ値と、６３μｍ2の有効コア断面積と、０．２１５ｄＢ／ｋｍの伝送損失とを有するものとなっている。
【００４４】
光増幅器３０は、たとえばエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）であり、複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０を伝送したＷＤＭ信号光を増幅し、光ファイバ１０の伝送損失によるＷＤＭ信号光のパワーの減衰を予め補償する。ここで、光増幅器３０は、信号光の入出力部に標準のシングルモード光ファイバを備える。その結果、光ファイバ１０においては基底伝搬モードのみが選択的に励振され、光ファイバ１０はＷＤＭ光信号を基底伝搬モードで伝送し、シングルモード光伝送が実現される。
【００４５】
また、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路の光入力側に、融着接続などによってシングルモード光ファイバを予め接続しておいてもよい。光ファイバ伝送路の光入力側にシングルモード光ファイバを接続する際に、各中心軸を精密に位置合わせすれば、ＬＰ０２モードの結合効率比をより低くできるので、光ファイバ伝送路においてより確実に基底伝搬モードを選択的に励振できる。
【００４６】
そして、光ファイバ１０は、波長１５５０ｎｍにおける基底伝搬モードの波長分散値が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより大きく、分散スロープ値が−０．０５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であるから、複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０の波長分散と分散スロープとを同時に補償することができる。その結果、光ファイバ伝送路１００は、光信号間の累積波長分散の偏差が大幅に抑制され、より広帯域のＷＤＭ伝送に適するものとなる。
【００４７】
ここで、長さ５００ｋｍの光ファイバ伝送路を３本接続し、合計で１５００ｋｍの光ファイバ伝送路を構築する場合について、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路１００を用いた場合と、光ファイバ伝送路１００の光ファイバ１０を従来のカットオフシフト光ファイバに置き換えて用いた従来例の場合とで、伝送距離と累積波長分散との関係について比較した。
【００４８】
なお、従来のカットオフシフト光ファイバとして、波長１５５０ｎｍにおいて、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ値と、８０μｍ2の有効コア断面積と、０．１８５ｄＢ／ｋｍの伝送損失とを有するものを用い、光ファイバ１０として、図３に示した、波長１５５０ｎｍにおいて９．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散値と、−０．１７２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ値と、７９．５μｍ2の有効コア断面積とを有するものを用いた。
【００４９】
図１８は、従来例の光ファイバ伝送路における伝送距離と累積波長分散との関係を表した分散マップを示す図である。この従来例の光ファイバ伝送路は、波長１５５０ｎｍの累積波長分散をゼロとするために、４２５ｋｍの複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０と、７５ｋｍのカットオフシフト光ファイバとを交互に接続したものである。その結果、図１８に示すように、波長１５５０ｎｍにおける累積波長分散はゼロであるが、波長１５３０ｎｍにおける累積波長分散は約−２１８２．５ｐｓ／ｎｍとなり、波長１５６５ｎｍにおける累積波長分散は約１６３６．９ｐｓ／ｎｍとなる。すなわち、Ｃバンドの両端での累積波長分散の偏差Ａ１は３８１９．４ｐｓ／ｎｍと極めて大きいものとなる。
【００５０】
一方、図１９は、本実施の形態２に係る光ファイバ伝送路１００における伝送距離と累積波長分散との関係を表した分散マップを示す図である。この光ファイバ伝送路１００は、波長１５５０ｎｍの累積波長分散をゼロとするために、３７６ｋｍの複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ２０と、１２４ｋｍの光ファイバ１０とを交互に接続したものである。その結果、図１９に示すように、波長１５５０ｎｍにおける累積波長分散はほぼゼロであるとともに、波長１５３０ｎｍにおける累積波長分散は約−４１２．８ｐｓ／ｎｍとなり、波長１５６５ｎｍにおける累積波長分散は約３０９．６ｐｓ／ｎｍとなる。すなわち、Ｃバンドの両端での累積波長分散の偏差は７２２．４ｐｓ／ｎｍであり、従来例よりも大幅に低減されたものとなる。
【００５１】
また、本実施の形態２において、光ファイバ１０の条長は１２４ｋｍであるから、伝送損失が図１６の実施例１と同等の０．２３７ｄＢ／ｋｍとすると、全長での伝送損失は２９．４ｄＢである。一方、従来例において、カットオフシフト光ファイバの条長は７５ｋｍであるから、全長での伝送損失は１３．９ｄＢである。したがって、光ファイバ１０の方が全長での伝送損失は大きいが、２９．４ｄＢ程度であれば、光増幅器３０として従来のものを用いて十分に信号光のパワーの減衰を補償できる。
【００５２】
上述したように、光ファイバ１０は、カットオフシフト光ファイバよりも波長分散値が小さいので、分散補償をするのに必要な条長が長くなり、全長での伝送損失も大きくなる。そこで、光ファイバ１０の基底伝搬モードの波長分散値が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であれば、カットオフシフト光ファイバを用いる場合と比較して必要な条長が約２倍以下でよいので好ましい。この場合、光ファイバ１０の全長での伝送損失をたとえば３０ｄＢ程度以下にできるので、従来の光増幅器３０を用いて、光ファイバ１０における信号光のパワーの減衰を十分に補償できる。
【００５３】
なお、光ファイバ１０の基底伝搬モードの波長分散値が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小さい場合であって、全長での伝送損失がさらに大きくなる場合は、たとえばさらに高利得の光増幅器を用いたり、光ファイバ１０を複数に分割し、分割した光ファイバの各々に光増幅器を接続したりすることによって、光ファイバ１０における信号光のパワーの減衰を補償できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの断面と対応する屈折率プロファイルとを示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの設計パラメータの一例を示す図である。
【図３】図２示す設計パラメータを用いて数値シミュレーションにより計算した光ファイバの光学特性を示す図である。
【図４】ｂ／ａとＤＰＳ値との関係を示す図である。
【図５】ｃ／ａとＤＰＳ値との関係を示す図である。
【図６】Δ１と有効コア断面積との関係を示す図である。
【図７】２ａと有効コア断面積との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ０１モードのフィールド分布を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ０２モードのフィールド分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ１１モードのフィールド分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ２１モードのフィールド分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ３１モードのフィールド分布を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＬＰ４１モードのフィールド分布を示す図である。
【図１４】伝搬モードと伝搬モードへの信号光の結合効率との関係を示す図である。
【図１５】実施例１〜６に係る光ファイバの設計パラメータを示す図である。
【図１６】実施例１〜６に係る光ファイバの光学特性を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路を模式的に表した概略図である。
【図１８】従来例の光ファイバ伝送路の分散マップを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る光ファイバ伝送路の分散マップを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  中心コア部
２  内側コア層
３  外側コア層
４  クラッド層
５  屈折率プロファイル
１０  光ファイバ
２０  複合ノンゼロ分散シフト光ファイバ
２１−１〜２１−ｎ、２２−１〜２２−ｎ  ノンゼロ分散シフト光ファイバ
３０  光増幅器
１００  光ファイバ伝送路
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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