(57)【要約】【課題】フォトニックバンドギャップ光ファイバの低光学非線形性と低伝送損失特性とを活用した長距離の光信号伝送ができる光通信システムおよび分散補償光ファイバを提供すること。【解決手段】光伝送路として光ファイバを用いた光通信システムであって、光伝送路は、中心に位置し、空孔が構成するコアと、コアの外側に位置する第２クラッドと、コアと第２クラッドの間に位置し、第２クラッドとは屈折率が異なる媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッドと、を有し、ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するフォトニックバンドギャップ光ファイバと、フォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し使用波長においてフォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散を補償する負の波長分散値を有する分散補償器と、を備えたことを特徴とする光通信システム。【選択図】        図１
2008096933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路として光ファイバを用いた光通信システムであって、
前記光伝送路は、
中心に位置し、空孔が構成するコアと、前記コアの外側に位置する第２クラッドと、前記コアと前記第２クラッドの間に位置し、該第２クラッドとは屈折率が異なる媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッドと、を有し、前記ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するフォトニックバンドギャップ光ファイバと、
前記フォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散を補償する負の波長分散値を有する分散補償器と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記分散補償器は、前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの分散スロープを補償する負の分散スロープ値を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記分散補償器は、前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散値の３倍以上の絶対値の波長分散値を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記分散補償器は、前記使用波長において−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項５】
前記分散補償器は、前記使用波長において波長分散値を分散スロープ値で除算した値として１００ｎｍ以下の値を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項６】
前記使用波長は、１５５０ｎｍを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項７】
前記分散補償器は、ファイバ型分散補償器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項８】
前記ファイバ型分散補償器は、前記使用波長以下のカットオフ波長を有することを特徴とする請求項７に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記ファイバ型分散補償器は、
中心コア部と、
前記中心コア部の周囲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、
前記内側コア層の周囲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１．６〜３．０％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−１．６〜−０．２％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０．１〜０．７％であり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｃが０．０５〜０．４であり、前記外側コア層の外径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ｃが０．４〜０．８５であり、前記外側コア層の外半径ｃが５〜２５μｍであることを特徴とする請求項８に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記ファイバ型分散補償器は、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１．９〜２．７％であり、前記中心コア部の形状を規定するα値が２〜２０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−１．２〜−０．６％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０．２〜０．６％であり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｃが０．１〜０．３であり、前記外側コア層の外径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ｃが０．５〜０．７５であり、前記外側コア層の外半径ｃが１０〜２０μｍであることを特徴とする請求項９に記載の光通信システム。
【請求項１１】
中心に位置し、空孔が構成するコアと、前記コアの外側に位置する第２クラッドと、前記コアと前記第２クラッドの間に位置し、該第２クラッドとは屈折率が異なる媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッドと、を有し、前記ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するフォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し、前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの前記使用波長における波長分散を補償する負の波長分散値を有することを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項１２】
前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの分散スロープを補償する負の分散スロープ値を有することを特徴とする請求項１１に記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１３】
前記使用波長において−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の分散補償光ファイバ。
【請求項１４】
前記使用波長において波長分散値を分散スロープ値で除算した値として１００ｎｍ以下の値を有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の分散補償光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路として光ファイバを用いた光通信システムおよび分散補償光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイパワー光の伝送に代表される非通信用として、フォトニックバンドギャップ光ファイバ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ＢａｎｄＧａｐ  Ｆｉｂｅｒ，ＰＢＧＦ）の使用が盛んに検討されている。フォトニックバンドギャップ光ファイバとは、クラッド部にこのクラッド部とは屈折率が異なる空気などの媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成し、前記クラッド部内に設けた空孔をコアとして前記ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するものである。このフォトニックバンドギャップ光ファイバに関しては、非特許文献１に示されるように、商用ベースでの紹介がなされている。
【０００３】
一方、フォトニックバンドギャップ現象を用いない穴あき系光ファイバ（Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ，ＭＯＦ）であるホーリーファイバ、あるいはフォトニッククリスタル光ファイバ（Ｐｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｂｅｒ，ＰＣＦ）に関しては、その広帯域伝送ポテンシャルなどから、通信用としての使用可能性が盛んに議論されている。たとえば非特許文献２では、ＰＣＦと分散補償光ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ，ＤＣＦ）とを組み合わせて長さ１００ｋｍにおよぶ光伝送路を用いた伝送速度が１０Ｇｂ／ｓの分散マネージメントソリトンの伝送特性を報告している。
【０００４】
【非特許文献１】CRYSTAL  FIBRE  A/S、“AIRGUIDING  HOLLOW-CORE  PHOTONIC  BANDGAP  FIBERS  SELECTED  DATASHEETS  HC-1550-02,HC19-1550-01”、[online]、[平成１８年９月６日検索]、インターネット（URL  :  http://www.crystal-fibre.com/products/airguide.shtm）
【非特許文献２】K.  Kurokawa,  et  al.,  “Penalty-Free  Dispersion-Managed  Soliton  Transmission  over  100km  Low  Loss  PCF”,  Proc.  OFC   PDP21  (2005).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のフォトニックバンドギャップ光ファイバに関しても、低光学非線形性や低伝送損失ポテンシャルを有することから、通信用として大きな魅力がある。
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に示されるように、フォトニックバンドギャップ光ファイバは通信に使用する光信号の波長である使用波長で極めて大きな波長分散値を有する。この大きな波長分散値は光信号に対して信号波形の歪みなどの悪影響をおよぼすので、フォトニックバンドギャップ光ファイバを用いた長距離の光信号伝送は困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フォトニックバンドギャップ光ファイバの低光学非線形性と低伝送損失特性とを活用した長距離の光信号伝送ができる光通信システムおよび分散補償光ファイバ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光通信システムは、光伝送路として光ファイバを用いた光通信システムであって、前記光伝送路は、中心に位置し、空孔が構成するコアと、前記コアの外側に位置する第２クラッドと、前記コアと前記第２クラッドの間に位置し、該第２クラッドとは屈折率が異なる媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッドと、を有し、前記ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するフォトニックバンドギャップ光ファイバと、前記フォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散を補償する負の波長分散値を有する分散補償器と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記分散補償器は、前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの分散スロープを補償する負の分散スロープ値を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記分散補償器は、前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散値の３倍以上の絶対値の波長分散値を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記分散補償器は、前記使用波長において−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記分散補償器は、前記使用波長において波長分散値を分散スロープ値で除算した値として１００ｎｍ以下の値を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記使用波長は、１５５０ｎｍを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記分散補償器は、ファイバ型分散補償器であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記ファイバ型分散補償器は、前記使用波長以下のカットオフ波長を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記ファイバ型分散補償器は、中心コア部と、前記中心コア部の周囲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、前記内側コア層の周囲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１．６〜３．０％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−１．６〜−０．２％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０．１〜０．７％であり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｃが０．０５〜０．４であり、前記外側コア層の外径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ｃが０．４〜０．８５であり、前記外側コア層の外半径ｃが５〜２５μｍであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光通信システムは、上記の発明において、前記ファイバ型分散補償器は、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１．９〜２．７％であり、前記中心コア部の形状を規定するα値が２〜２０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−１．２〜−０．６％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０．２〜０．６％であり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｃが０．１〜０．３であり、前記外側コア層の外径に対する前記内側コア層の外径の比ｂ／ｃが０．５〜０．７５であり、前記外側コア層の外半径ｃが１０〜２０μｍであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、中心に位置し、空孔が構成するコアと、前記コアの外側に位置する第２クラッドと、前記コアと前記第２クラッドの間に位置し、該第２クラッドとは屈折率が異なる媒質を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッドと、を有し、前記ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の所定の使用波長の光を伝搬するフォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し、前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの前記使用波長における波長分散を補償する負の波長分散値を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、上記の発明において、前記使用波長において前記フォトニックバンドギャップ光ファイバの分散スロープを補償する負の分散スロープ値を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、上記の発明において、前記使用波長において−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、上記の発明において、前記使用波長において波長分散値を分散スロープ値で除算した値として１００ｎｍ以下の値を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る光通信システムは、光伝送路が、フォトニックバンドギャップ光ファイバと、使用波長においてフォトニックバンドギャップ光ファイバの波長分散を補償する負の波長分散値を有する分散補償器とを備えることにより、フォトニックバンドギャップ光ファイバの有する極めて大きい値の波長分散が伝送中の光信号に信号波形の歪みなどの悪影響をおよぼすことを抑制できるので、フォトニックバンドギャップ光ファイバの低光学非線形性と低伝送損失特性とを活用した長距離の光信号伝送ができるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係る分散補償光ファイバは、フォトニックバンドギャップ光ファイバに隣接して接続し、このフォトニックバンドギャップ光ファイバの使用波長における波長分散を補償する負の波長分散値を有することにより、フォトニックバンドギャップ光ファイバの有する極めて大きい値の波長分散が伝送中の光信号に信号波形の歪みなどの悪影響をおよぼすことを抑制できるので、フォトニックバンドギャップ光ファイバと組み合わせて低光学非線形性と低伝送損失特性とを活用した長距離の光信号伝送を可能にす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】
【００２４】
以下に、図面を参照して本発明に係る光通信システムおよび分散補償光ファイバ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、以下ではフォトニックバンドギャップ光ファイバをＰＢＧＦ、分散補償光ファイバをＤＣＦと記載する。また、本明細書においては、カットオフ波長（λc）とは、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をいう。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。
【００２５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光通信システムのブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る光通信システム１０は、光信号を送信する光送信器４と、光送信器４が送信した光信号を再生中継する光中継器５−１〜５−ｎと、光中継器５−ｎが再生中継した光信号を受信する光受信器６と、光送信器４と光中継器５−１〜５−ｎと光受信器６とを接続して光信号を伝送する光伝送路３−１〜３−ｎとを備える。
【００２６】
光伝送路３−１〜３−ｎは、ＰＢＧＦ１−１〜１−ｎとＰＢＧＦ１−１〜１−ｎに隣接して接続する分散補償器２−１〜２−ｎとを備える。なお、光伝送路３のＰＢＧＦ１−１〜１−ｎと分散補償器２−１〜２−ｎ以外の部分は標準のシングルモード光ファイバなどからなる。図２は、図１に示す光通信システムの光伝送路に備えたＰＢＧＦの構成を模式的に示した断面図である。このＰＢＧＦ１は、非特許文献１に開示されたものと同様のものであり、第２クラッド部１１と、この第２クラッド部１１とは屈折率が異なる媒質である微細な空孔を周期的に配列してブラッグ回折格子を形成した第１クラッド部１２とを有し、ＰＢＧＦの中心部付近に空孔が構成するコア１３を設け、ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップ内の使用波長の光を伝搬する。この使用波長は、ブラック回折格子が形成するフォトニックバンドギャップの中心波長である１５５０ｎｍである。また、ＰＢＧＦ１は使用波長１５５０ｎｍにおいて５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の大きな波長分散値を有するとともに、０．５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上の大きな分散スロープ値を有する。
【００２７】
一方、図３は、図１に示す光通信システムの光伝送路に備えた分散補償器の構成を模式的に示したブロック図である。この分散補償器２は、ファイバ型分散補償器であって、ＤＣＦ２１とモード変換器２２、２３とを備え、ＤＣＦ２１は接続部２２、２３を介して光伝送路３と接続している。
【００２８】
本実施の形態に係るＤＣＦ２１は使用波長１５５０ｎｍにおいて、ＰＢＧＦ１の波長分散を補償する負の波長分散値を有しているので、ＰＢＧＦ１の有する極めて大きい値の波長分散が伝送中の光信号に信号波形の歪みなどの悪影響をおよぼすことを抑制できる。その結果、光通信システム１０は、ＰＢＧＦ１の低光学非線形性かつ低伝送損失特性を活用した長距離の光信号伝送を可能にする。
【００２９】
また、ＤＣＦ２１は使用波長１５５０ｎｍにおいてＰＢＧＦ１の分散スロープを補償する負の分散スロープ値を有しているので、ＰＢＧＦ１の有する極めて大きい値の波長分散を、使用波長だけでなく使用波長を含む広い波長帯域にわたって補償することができる。その結果、光通信システム１０は、ＰＢＧＦ１の低光学非線形性かつ低伝送損失特性を活用した長距離の光信号伝送を広帯域にわたって可能にし、波長分割多重（ＷＤＭ）伝送などの大容量光信号伝送に好適な光通信システムとなる。
【００３０】
また、ＤＣＦ２１は、使用波長１５５０ｎｍにおいてＰＢＧＦ１の波長分散値の３倍以上の絶対値の波長分散値を有するので、総伝送損失が好ましい範囲に抑制できる。さらに、ＤＣＦ２１は、使用波長１５５０ｎｍにおいて波長分散値を分散スロープ値で除算した値として１００ｎｍ以下の値を有するので、波長分散値と分散スロープ値の両方が大きいＰＢＧＦ１に対しても、より広帯域にわたって波長分散を補償できる。以下、具体的に説明する。
【００３１】
たとえば、非特許文献１には、使用波長１５５０ｎｍにおいて波長分散値が９７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ値が０．５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍのＰＢＧＦ（以下、このＰＢＧＦをＰＢＧＦ−Ａと記載する）と、使用波長１５７０ｎｍにおいて波長分散値が５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ値が１．５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍのＰＢＧＦ（以下、このＰＢＧＦをＰＢＧＦ−Ｂと記載する）とが開示されている。いずれのＰＢＧＦも５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の大きな波長分散値を有しているので、ＤＣＦの波長分散値が小さいと、ＰＢＧＦの波長分散を補償するために必要なＤＣＦの長さが長くなり、ＤＣＦの総伝送損失が極めて大きくなってしまう。
【００３２】
図５は、ＤＣＦの波長分散値と、ＰＢＧＦ−Ｂの波長分散を補償するのに必要な長さのＤＣＦの総伝送損失との関係を、長さ５０ｋｍまたは１００ｋｍのＰＢＧＦ−Ｂについて示す図である。なお、ＤＣＦの伝送損失として、典型的な値である０．７ｄＢ／ｋｍを仮定した。図５に示すように、ＤＣＦの波長分散値が小さいとＤＣＦに必要な長さが長くなるためＤＣＦの総伝送損失が急激に増大する。ＤＣＦの総伝送損失はエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いて補償できるが、ＥＤＦＡの増幅特性を考慮すると、ＤＣＦの総伝送損失は２０ｄＢ以下であることが好ましい。したがって、光中継器間の伝送スパンを長距離とし、１００ｋｍの長さのＰＢＧＦ−Ｂの波長分散を補償する場合、使用波長におけるＤＣＦの波長分散値がＰＢＧＦの波長分散値の３倍以上、好ましくは４倍以上の絶対値の波長分散値であれば、ＤＣＦの総伝送損失をＥＤＦＡによって容易に補償できる程度の値に抑えられるので好ましい。たとえば、ＰＢＧＦとしてＰＢＧＦ−Ｂを使用する場合は、使用波長におけるＤＣＦ２１の波長分散値が−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましく、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが特に好ましい。なお、ＰＢＧＦとしてＰＢＧＦ−Ａを使用する場合は、ＤＣＦの使用波長における波長分散値が−３００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましく、−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが特に好ましい。
【００３３】
また、ＷＤＭ伝送などの用途のために、ＤＣＦがどの程度広帯域にわたって波長分散を補償できるかの指標として、分散補償率を考慮することが重要である。分散補償率は、光伝送路としてＰＢＧＦを用いる場合は式（１）で与えられる。
【００３４】
分散補償率＝ＰＢＧＦのＤＰＳ／ＤＣＦのＤＰＳ×１００
＝（ＰＢＧＦの波長分散値／ＰＢＧＦの分散スロープ値）
／（ＤＣＦの波長分散値／ＤＣＦの分散スロープ値）      （１）
なお、ＤＰＳ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｐｅｒ  Ｓｌｏｐｅ）とは、波長分散値を分散スロープ値で除算した値を意味する。
【００３５】
この分散補償率が１００％に近いほど、ＰＢＧＦの分散がＤＣＦによってより広帯域にわたって補償されるので好ましい。式（１）に示されるように、分散補償率を１００％に近づけるためには、ＰＢＧＦのＤＰＳに近いＤＰＳを有するＤＣＦを用いることが必要である。
【００３６】
ここで、ＰＢＧＦ−ＡのＤＰＳは２００ｎｍと大きいので、従来のＤＣＦを用いても分散補償率をある程度大きくすることができる。一方、ＰＢＧＦ−ＢのＤＰＳは３３ｎｍと小さいので、従来のＤＣＦを用いて分散補償率を大きくするのが困難である。
【００３７】
しかし、ＤＣＦがＤＰＳとして１００ｎｍ以下の値を有すれば、ＤＰＳが小さいＰＢＧＦ−ＢのようなＰＢＧＦにおいても分散補償率を３０％程度と十分に大きくできるので、広帯域わたって分散を補償できる。
【００３８】
つぎに、本実施の形態に係るＤＣＦ２１についてさらに具体的に説明する。図４は、本実施の形態に係るＤＣＦ２１の断面と対応する屈折率プロファイルを模式的に示す図である。
【００３９】
このＤＣＦ２１は、中心コア部２１１と、中心コア部２１１の周囲に形成され中心コア部２１１よりも屈折率が低い内側コア層２１２と、内側コア層２１２の周囲に形成され中心コア部２１１よりも屈折率が低くかつ内側コア層２１２よりも屈折率が高い外側コア層２１３と、  外側コア層２１３の周囲に形成され内側コア層２１２よりも屈折率が高くかつ外側コア層２１３よりも屈折率が低いクラッド層２１４とを有し、中心コア部２１１のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ１が１．６〜３．０％であり、内側コア層２１２のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ２が−１．６〜−０．２％であり、外側コア層２１３のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ３が０．１〜０．７％であり、外側コア層２１３の外径２ｃに対する中心コア部２１１の直径２ａの比ａ／ｃが０．０５〜０．４であり、外側コア層２１３の外径２ｃに対する内側コア層２１２の外径２ｂの比ｂ／ｃが０．４〜０．８５であり、外側コア層２１３の外半径ｃが５〜２５μｍである。
【００４０】
また、より好ましくは、中心コア部２１１のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ１が１．９〜２．７％であり、中心コア部２１１の形状を規定するα値が２〜２０であり、内側コア層２１２のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ２が−１．２〜−０．６％であり、外側コア層２１３のクラッド層２１４に対する比屈折率差Δ３が０．２〜０．６％であり、外側コア層２１３の外径２ｃに対する中心コア部２１１の直径２ａの比ａ／ｃが０．１〜０．３であり、外側コア層２１３の外径２ｃに対する内側コア層２１２の外径２ｂの比ｂ／ｃが０．５〜０．７５であり、外側コア層２１３の外半径ｃが１０〜２０μｍである。
【００４１】
このＤＣＦ２１は、上記の構成を有することにより、−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散値と、１００ｎｍ以下のＤＰＳと、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長と、２０φ×１６ターンの条件で１０ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失を有するものとなる。
【００４２】
以下に、図４に示す屈折率プロファイルに対して、所望の光学特性を実現するための設計の最適化の手順について具体的に説明する。この最適化に用いる屈折率パラメータは、Δ１、Δ２、Δ３、α値、ａ／ｃ、ｂ／ｃ、ｃの７つである。
【００４３】
なお、α値は中心コア部の形状を規定するパラメータであり、α値をαとすると、αは式（２）で定義される。
【００４４】
ｎ2（ｒ）＝ｎcore2×｛１−２×（Δ／１００）×（ｒ／ａ）＾α｝
（但し、０＜ｒ＜ａ）    （２）
【００４５】
ここで、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。
【００４６】
また、ＤＣＦの曲げ損失が大きくなると、ＤＣＦをモジュールやケーブルの形態で使用することが困難となる。そこで、２０φ×１６ターンの条件で曲げ損失が、従来のＤＣＦと同程度の１０ｄＢ／ｍ以下になるようなコア径を２ｃとして選択して最適化設計を行った。以下に、Δ２とΔ３についての最適化設計の例を示す。まず、概略計算により、前記の７つのパラメータのおおよその範囲を決め、その後にΔ１を２．５％。α値を３、ａ／ｃを０．２、ｂ／ｃを０．６、２ｃをβ／ｋが１．４４６０になる値に固定して、Δ２とΔ３の最適化設計を行った。図６、７は、Δ２とΔ３についての最適化設計を行った際のシミュレーションによる計算結果を示す図である。図６は、Δ２、Δ３、および波長分散値の関係を示し、図７は、Δ２、Δ３、およびＤＰＳの関係を示す。さらに、線Ｌ１、Ｌ２は、カットオフ波長が１５５０ｎｍとなる境界線を示し、この線Ｌ１、Ｌ２よりもΔ３が小さい側がカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下となる領域である。
【００４７】
Δ２を小さくしていくと、図７に示すようにＤＰＳを小さくすることができるが、図６に示すように波長分散値は一旦減少した後に増加する。一方、Δ３を大きくしていくと、図６に示すように波長分散値は小さくなるが、図７に示すようにＤＰＳは一旦減少した後に増加するとともにカットオフ波長が１５５０ｎｍを超えてしまう。このトレードオフの関係を考慮すると、Δ２は−１．００〜−０．７０％、Δ３は０．１７〜０．３０％の間に最適解が存在することが確認された。そして、Δ１、α値、ａ／ｃ、ｂ／ｃなどを変化させて同様の計算を行い、解の存在範囲を調べた結果、Δ１が１．６〜３．０％、Δ２が−１．６〜−０．２％、Δ３が０．１〜０．７％、ａ／ｃが０．０５〜０．４、ｂ／ｃが０．４〜０．８５、ｃが５〜２５μｍの場合に解が存在することが確認された。また、α値については１以上であれば解が存在することが確認された。さらに、Δ１が１．９〜２．７％、α値が２〜２０、Δ２が−１．２〜−０．６％、Δ３が０．２〜０．６％、ａ／ｃが０．１〜０．３、ｂ／ｃが０．５〜０．７５、ｃが１０〜２０μｍであれば、波長分散値が一層大きく、ＤＰＳが一層小さい好適な解が存在することが確認された。
【００４８】
つぎに、上記計算結果の具体例を示す。図８は、本実施の形態に係るＤＣＦ２１の設計パラメータおよび計算して得られた光学特性を示す図である。なお、分散とは波長分散値を意味し、Ａｅｆｆとは有効コア断面積を意味する。分散、Ａｆｆ、ＤＰＳは、いずれも波長１５５０ｎｍにおける値を示している。また、たとえば番号０１から番号０５のＤＣＦは、波長分散値としてそれぞれ−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−３００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−３５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、−４００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍをターゲットとして設計した。図８に示すように、番号０１から番号１２の全てのＤＣＦは、波長分散値が−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下と負の値であって極めて絶対値が大きく、ＤＰＳが１００ｎｍ以下と極めて小さいので、条長の長いＰＢＧＦの波長分散を短い条長で総伝送損失を抑えつつ補償できるとともに、広帯域にわたって分散を補償できる。また、曲げ損失を２０φ×１６ターンの条件で１０ｄＢ／ｍ以下に抑制可能である。したがって、モジュールやケーブルの形態で使用することが可能なＤＣＦとなる。さらに、前記の波長分散値とＤＰＳを実現しながらも、Δ１は従来のＤＣＦと同程度の大きさなので、伝送損失特性とともに製造性も良好であると考えられる。
【００４９】
つぎに、本実施の形態に係るＤＣＦを実際に製造した場合の例を示す。図９は、製造したＤＣＦの設計パラメータおよび光学特性を示す図である。また、Ｌｏｓｓとは波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を意味し、スロープとは波長１５５０ｎｍにおける分散スロープ値を意味する。図９に示すように、実際に製造したＤＣＦは、図８に示す計算結果と同様の光学特性となった。
【００５０】
なお、上記の実施の形態に係る光通信システムにおいては、分散補償器としてファイバ型分散補償器を用いたが、上記の実施の形態の変形例として、ファイバブラッググレーティング型分散補償器を用いもよい。図１０は、本発明の実施の形態の変形例に係るファイバブラッググレーティング型分散補償器の構成を模式的に示したブロック図である。このファイバブラッググレーティング型分散補償器７は、分散補償ファイバブラッググレーティング７１と光サーキュレータ７２とを備え、光サーキュレータ７２の入出力ポートは光伝送路３、３と分散補償ファイバブラッググレーティング７１とにそれぞれ接続している。光サーキュレータ７２は、図面上左側の光伝送路３からＰＢＧＦによって波形歪みを与えられた使用波長を有する光信号を入力し、分散補償ファイバブラッググレーティング７１に出力する。そして、分散補償ファイバブラッググレーティング７１は入力した光信号をコア部に形成したグレーティングによって分布的に反射して光信号の波形歪みを解消し、光サーキュレータ７２に出力する。さらに、光サーキュレータ７２は図面上右側の光伝送路３から波形歪みを解消した光信号を出力する。その結果、ファイバブラッググレーティング型分散補償器７は使用波長においてＰＢＧＦの波長分散を補償し、ＰＢＧＦの低光学非線形性と低伝送損失特性とを活用した長距離の光信号伝送を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る光通信システムのブロック図である。
【図２】図１に示す光通信システムの光伝送路に備えたＰＢＧＦの構成を模式的に示した断面図である。
【図３】図１に示す光通信システムの光伝送路に備えた分散補償器の構成を模式的に示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＤＣＦの断面と対応する屈折率プロファイルを模式的に示す図である。
【図５】ＤＣＦの波長分散値と、ＰＢＧＦの波長分散を補償するのに必要な長さのＤＣＦの総伝送損失との関係を、長さ５０ｋｍまたは１００ｋｍのＰＢＧＦについて示す図である。
【図６】Δ２とΔ３についての最適化設計を行った際のシミュレーションによる計算結果を示す図である。
【図７】Δ２とΔ３についての最適化設計を行った際のシミュレーションによる計算結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るＤＣＦの設計パラメータおよび計算して得られた光学特性を示す図である。
【図９】製造したＤＣＦの設計パラメータおよび光学特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例に係るファイバブラッググレーティング型分散補償器の構成を模式的に示したブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１−１〜１−ｎ  ＰＢＧＦ
１０  光通信システム
１１  第２クラッド部
１２  第１クラッド部
１３  空孔
２、２−１〜２−ｎ  分散補償器
２１  ＤＣＦ
２１１  中心コア部
２１２  内側コア層
２１３  外側コア層
２１４  クラッド層
２２、２３  接続部
３、３−１〜３−ｎ  光伝送路
４  光送信器
５−１〜５−ｎ  光中継器
６  光受信器
７  ファイバブラッググレーティング型分散補償器
７１  分散補償ファイバブラッググレーティング
７２  光サーキュレータ
【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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