(57)【要約】【課題】従来のＲＤＦと同程度の負分散、負分散スロープ特性を持たせながら、波長１．５５μｍでの有効コア断面積Ａｅｆｆを大幅に拡大し、光伝送特性やＰＭＤを抑制する新たな開発が望まれていた。【解決手段】前段のシングルモード光ファイバと後段のマルチモード（ＭＭ）光伝送型光ファイバ（ＭＭＦ）とを縦続接続して、光伝送路を構成する。これにより、伝搬光信号が前段のシングルモード光ファイバを伝搬する間に、高次モードの伝搬が行われなくなり、マルチモード（ＭＭ）設計の後段光ファイバでも最下位の基本モード（基底モード）のみが伝搬することが可能となり、後段の光ファイバを特性の優れたものに構築することが可能になる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１．５５μｍでの基底モードの分散が負で、分散スロープが負で、且つ有効コア断面積Ａｅｆｆが５０μｍ２以上であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項２】
波長１．５５μｍでの基底モードの分散が負で、分散スロープが負で、且つ２２ｍの実効的なカットオフ波長が１５５０μｍ以上であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項３】
波長１．５５μｍでの基底モードの分散が‐１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下で、分散／分散スロープ（ＤＰＳ）の値が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負分散光ファイバ。
【請求項４】
波長１．５５μｍでの基底モードの光伝送損失が０．２４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の負分散光ファイバ。
【請求項５】
波長１．５５μｍでの基底モードの２０ｍｍφでの曲げ光伝送損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１に記載の負分散光ファイバ。
【請求項６】
光信号波長よりも短波長側にカットオフ波長を持つ前段光ファイバと光信号伝搬波長よりも長波長側にカットオフ波長を持つ後段光ファイバとを縦続接続して構成してなることを特徴とする光伝送路。
【請求項７】
光信号の伝搬方向に前段光ファイバと後段光ファイバとをこの順序で縦続接続してなることを特徴とする請求項６記載の光伝送路光伝送路。
【請求項８】
光信号波長が波長１．５μｍ帯であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光伝送路。
【請求項９】
前段光ファイバが波長１．５５μｍで正分散特性を有し、後段光ファイバが負分散特性を有していることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１に記載の光伝送路。
【請求項１０】
前段光ファイバが波長１．５５μｍで正分散スロープの特性を有し、後段光ファイバが負分散スロープの特性を有していることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１に記載の光伝送路。
【請求項１１】
長さ１０ｋｍ以上の正分散光ファイバと、請求項１乃至請求項５のいずれか１の負分散光ファイバとを縦続接続し、波長１．５μｍ帯（１４００ｎｍ〜１６５０ｎｍ）の任意の波長における基底モードの分散を低分散に抑えたことを特徴とする光伝送路。
【請求項１２】
長さ１０ｋｍ以上のシングルモード光ファイバと被測定光ファイバとを縦続接続した全体の光特性を測定し、その後にシングルモード光ファイバ分の特性を差し引き、被測定光ファイバの光特性を求めることを特徴とする光ファイバの測定方法。
【請求項１３】
長さ１０ｋｍ以上のシングルモード光ファイバと被測定光ファイバとを縦続接続し、被測定光ファイバから出射する光によりシングルモード光ファイバと被測定光ファイバとの全体の光特性を測定し、その後にシングルモード光ファイバ分の特性を差し引き、被測定光ファイバの光特性を求めることを特徴とする光ファイバの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送用の負分散光ファイバ、ＷＤＭ光伝送用の光伝送路、及び光ファイアの測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長１．３１μｍで零分散を有するシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）は、非線形性や光伝送損失、偏波モード分散（ＰＭＤ）等の点で大変優れた光伝送路である。しかしながら、波長１．５５μｍ帯で大きな正の分散値と分散スロープを有するため、分散を補償してやらないと、波長１．５５μｍ帯での光伝送は困難である。そこで、モジュール型の分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）が盛んに検討されている。例えば、海底光伝送用等においては、分散補償を短い光ファイバで達成させるために、クラッドの屈折率に対するセンターコアの比屈折率差（Δ１）を２．０％以上に高くして、波長１．５５μｍ帯でマイナス１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の大きな分散補償を達成したものが開発されている。
【０００３】
また、新しいアプローチとして、ＳＭＦと逆分散特性を有する線路型の分散補償光ファイバ（ＲＤＦ）が提案された（非特許文献１）。この提案以来、様々なタイプのＲＤＦが開発されてきた。これらの光ファイバは−１５〜−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散値を有しており、ＳＭＦと繋いで光伝送路として用いる事を目的として開発されてきた。
【０００４】
このようなＲＤＦは、ＤＣＦに比べ、光伝送損失やＰＭＤが小さく、有効コア断面積Ａｅｆｆが拡大されている為、光伝送路として有利な特性を有している。それでも、その光伝送損失は、一般的に０．２３ｄＢ／ｋｍ以上と、従来の光伝送路と比べると、まだ大きな値であった。
【０００５】
また、従来のＲＤＦは、有効コア断面積Ａｅｆｆが２５μｍ２程度であり、ＤＣＦに比べると拡大されているが、通常のＮＺ‐ＤＳＦ（５０μｍ２程度）に比べると半分程度の値であった。又その後に、有効コア断面積Ａｅｆｆが４０μｍ２程度に拡大された低非線形性の分散補償光ファイバ（Ｎ−ＭＤＦ）も提案された（例えば非特許文献２）。しかし、これを上回る分散補償光ファイバは未だ提案されていなかった。
【０００６】
【非特許文献１】
ＥＣＯＣ’９７  Ｖｏｌ．１  Ｐ１２７
【非特許文献２】
ＥＣＯＣ’００  ２−４−２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
よって、従来のＲＤＦと同程度の負分散、負分散スロープ特性を持たせながら、波長１．５５μｍでの有効コア断面積Ａｅｆｆを大幅に拡大し、光伝送特性やＰＭＤを抑制する新たな開発が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、係る課題を、シングルモード光ファイバの後にマルチモード（ＭＭ）光伝送型光ファイバ（ＭＭＦ）を縦続接続し、光伝送路を構成した場合、伝搬光信号が前段のシングルモード光ファイバを伝搬する間に、高次モードの伝搬が行われなくなるため、マルチモード（ＭＭ）設計の後段光ファイバでも最下位の基本モード（基底モード）のみが伝搬するという知見に基づくものである。
【０００９】
従って、後段の光ファイバとしてマルチモード型の光ファイバが使用でき、シングルモード型を必須としていた従来の設計に比較してより自由度の増した光伝送路の設計を行うことができる。勿論、このような光伝送路であっても従来と同様に、光信号をシングルモードで光伝送することができるものである。
【００１０】
本発明は、後段の光ファイバが１．５５μｍ帯で１５５０ｎｍ以上の実効的なカットオフ波長を有することで、有効コア断面積Ａｅｆｆが５０ｕｍ２以上の新しいタイプの後段の光ファイバを構築することができる。本発明は、実効的なカットオフ波長を信号帯域よりも短く設計するという従来の手法とは、明らかに異なるものである。以下は、その例として、ＳＭＦとＲＤＦを用いた光伝送路を中心に説明する。
【００１１】
光伝送路を正分散光ファイバと負分散光ファイバとを接続して構成すると、光伝送路全体の分散が０近辺にマネージされるので、分散による光伝送特性の劣化を抑制できるという観点から有利である。
【００１２】
もちろん、ＷＤＭ光伝送に対応するため、分散だけでなく、分散スロープも補償することが要求されるので、正分散スロープファイバと負分散スロープファイバを組み合わせることがさらに有利である。
【００１３】
光伝送帯域は、光ファイバの低損失帯、エルビュームドープ型光ファイバ（ＥＤＦＡ）の動作波長帯と言うことを考えると、１．５μｍ帯（例えば、１５２０ｎｍ−１６２０ｎｍ）が好ましい。波長１５２０ｎｍ以下は、ＯＨによる光ファイバの損失増加が懸念されるし、また、波長１６２０ｎｍは、光ファイバの曲げ損失による損失増加が懸念されるためである。更に、この波長領域においては、従来のＥＤＦＡを用いて、高効率な光増幅を行うことが可能である。その信号帯域で、ＳＭＦの様な正分散ファイバと、ＲＤＦを用いた系が、本発明の効果を非常に発揮できる構成の一つであるので、以下に詳述する。しかし本発明は係る構成を限定するものではない。
【００１４】
各種正分散光ファイバの特性を表１に示す。いずれの正分散光ファイバも、λｃが１５００ｎｍ以下になっており、信号帯域でのＳＭ動作が補償されている。本発明は、このような、正分散光ファイバをペアの光ファイバとして用いることを想定する。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
前述の様なＳＭＦと組み合わされて用いられるＲＤＦは、分散スロープを負にするため、ディプレスト層を有した屈折率プロファイルを用いることが多い。そこで、図１、または図２の様な屈折率プロファイルが、用いられることが多い。図１、図２において、１はセンターコア、２は第１サイドコア、３は第２サイドコア、４はクラッド層の領域を示す。
【００１７】
クラッド層４の屈折率に対するセンターコア１の比屈折率差（Δ１）は、一般的に、１．５％−２．５％のＤＣＦと比べると小さく、概ね０．７％−１．５％の範囲である。図１の屈折率プロファイルにおいて、センターコア１の径（２ａ）／第１サイドコア２の径（２ｂ）で定義される径比Ｒａとセンターコア１の径（１ａ）を調整しながら、１．５５μｍの分散／分散スロープ（ＤＰＳ）を３００ｎｍ一定にして、Δ１を変化させた場合の、１．５５μｍの特性の変化を図３に示す。
【００１８】
図３から明らかな様に、Δ１を小さくしていけば、Ａｅｆｆは拡大し、光伝送損失は低減していく事が分かる。このように、Δ１を小さくしていくことは、Ａｅｆｆ拡大、光伝送損失低減の面から、有利な特性である。では、Δ１をずっと下げていけば行くほど、有利な特性が得られる、と言うことになりそうであるが、実際はそう言うわけにはいかない。実際に、さらにΔ１を低くしていった場合の光伝送損失特性を調べているので、その結果を図４に示すが、１％付近を境に、光伝送損失が逆に増大してしまっている。
【００１９】
これは、１．０％以下のところで、ＤＰＳ  ３００ｎｍ程度を保とうとすると、曲げ損失が増大してしまい、長波長側の損失が増大する傾向にある為である。その長波長損失増加が、１．５５μｍの光伝送損失も大きくしていると考えられる。しかし、Δ１を小さくしていく事は、Ａｅｆｆを拡大できるという点から魅力がある。そこで、図２の屈折率プロファイルが有効になる。
【００２０】
図５に、図１のＷ型ＲＤＦと図２のＷ−Ｓｅｇ型ＲＤＦの損失特性を示すが、図５から明らかなように、Ｗ型屈折率プロファイルではΔ１の小さいところで、先ほど述べた様な、曲げ損失に起因する損失の増加が起きている。一方のＷ−Ｓｅｇ型では、Δ１を小さくしていっても、さらに光伝送損失が低減できていることが示されている。よって、このＷ−Ｓｅｇ型屈折率プロファイルを使うことは、曲げ損失を抑制しながら、Ａｅｆｆの拡大と光伝送損失低減を実現する際には、有効な手段である。しかし、Ｗ−Ｓｅｇ型でもΔ１が０．７−０．８％以下になってくると、さすがに曲げ損失による光伝送損失の増大が徐々に起こってくる。
【００２１】
ここで、曲げ損失を増大させない為には、カットオフ波長を調整することが必要となってくる。例えば、曲げ損失を２０ｍｍφで５ｄＢ／ｍ一定としたときの、Δ１とλｃの関係を図６に示す。図６から明らかなように、ＲＤＦのＡｅｆｆ拡大という観点からは、Δ１を小さくしていくことが、非常に有効である事が分かる。確かにλｃは大きくなってしまうが、本発明はカットオフ波長を長波長側に移動できるので、その点は問題にならない。このように、従来のＲＤＦの範囲外であったΔ１が０．７％以下の時の様なλｃが２２ｍでもＳＭにならないであろうと思われる領域が、当発明の領域である。
【００２２】
本発明は、上記の様な領域を用いることで、曲げ損失を増大させることなく、従来、達成できなかったような特性が達成できる。これは、前段にＳＭ光伝送する光ファイバを設置し、後段には、ＭＭ設計の光ファイバをおくという、当発明の概念から可能となった光伝送特性と言える。
【００２３】
図２のＷ−Ｓｅｇ型屈折率プロファイルで、低非線形性の可能性を追求してみた。Δ１を０．４５％にして、ＤＰＳを３００ｎｍ程度にした場合は、λｃを例えば１５５０ｎｍに保とうとすると、曲げ損失は、２０ｍｍφで１０００ｄＢ／ｍ以上と大きくなってしまい損失増加を招いていた。よって、λｃは３０００ｎｍ以上になってしまうが、曲げ損失を５ｄＢ／ｍとして、最適化設計をした場合の、屈折率プロファイルを表２に、（基底モードの伝搬）特性を表３に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
表２，３から明らかな様に、従来のＲＤＦでは４０μｍ２程度が限界だったが、その限界を遙かに上回るＡｅｆｆ特性を得ている。よって、本発明により、今まで不可能であった光伝送特性の実現が可能となることが確認された。先述したように、この手法は、ＲＤＦに限らず、あらゆる２種類の光ファイバ以上で構成される光中継区間の光伝送路に適用可能である。
【００２７】
本発明のＭＭ−ＲＤＦを用いたシステムの実施形態は、図７に示すようなＳＭＦ＋ＲＤＦで構成する光伝送路が考えられる。図７において、ＴＸは光送信局、ＥＤＦＡはエルビュームドープ光ファイバを用いた光増幅装置、ＲＸは光受信局であり、図には、シングルモード光ファイバＳＭＦと負分散光ファイバＲＤＦとが縦続接続されて光伝送路が構成されている例が示されている。ＳＭＦ伝搬中にＳＭ動作が補償されるだけでなく、長さを適切量に調整することで、ＷＤＭ光伝送用のフラットな分散特性も得られる。なお、ＳＭＦ＋ＲＤＦで構成される光伝送路は、一中継区間（ＴＸ−ＥＤＦＡ２間、ＥＤＦＡ２−ＲＸ間）内に複数組存在しても良い。
【００２８】
このように、超低非線形性を有する新しいタイプのＲＤＦ（ＭＭ−ＲＤＦ）が開発された。このＲＤＦで開発された手法は、ＷＤＭ光伝送路として盛んに検討されている２種類以上の光ファイバで構成されるあらゆる系の光伝送路に適応可能である。よって、伝送容量を格段に改善する際に有効な新たな手法が確定されたと言える。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明の有効性を確認する。表２、３に示したＷ−Ｓｅｇ型屈折率プロファイルのシミュレーション結果のうち、Ｎｏ．２のシミュレーション結果を参考に、ＶＡＤ法で光ファイバの試作を行った。試作の結果を、従来型のＲＤＦの特性と合わせて、表４に示す。
【００３０】
【表４】
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【００３１】
これにより、−１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の分散と２６０ｎｍ程度のＤＰＳ（ＳＭＦと接続した場合に、１５５０ｎｍの分散スロープをほぼ０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍにする事が可能な特性）を維持しながら、従来達成不可能であった、１．５５ｍｍにおいて８０ｍｍ２程度の大Ａｅｆｆと、０．２０ｄＢ／ｋｍ以下の超低光伝送損失の特性を得ることができた。
よって、本発明により、従来提案された負分散光ファイバ（ＤＣＦ、ＲＤＦ）においては、到底達成不可能であると思われてきた特性を達成することができた。
【００３２】
係る開発された長さ１０．０ｋｍの試作負分散光ファイバＲＤＦの前に、分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるＳＭＦを１０．０ｋｍ、縦続接続して光伝送路を光ファイバボビン上に作成し、その光伝送路を下記測定法により測定してみた。その結果、試作ＲＤＦにおいて基底モードのみの伝搬が達成されるのを確認できた。
【００３３】
なお、上記試作例の負分散光ファイバＲＤＦは、λｃは３０００ｎｍ以上であるが、前段のＳＭ光ファイバを通して光伝送させることにより、試作ＲＤＦにおいて基底モードのみの伝搬が達成された。
試作ＲＤＦが基底モードの伝送を行うことは、下記本発明の測定法により確認することができた。
【００３４】
本発明の測定方法は、図８に概略図を示すが、始めに、ＳＭＦ（１０ｋｍ以上が必要）とＲＤＦとを縦続接続し、ＳＭＦ＋ＲＤＦの特性を評価する。その後、ＳＭＦの特性を差し引きし、ＲＤＦの特性とする。
また、短尺でのモードフィールド径などのモードフィルド分布などを測定する場合は、始め、ＳＭＦ＋ＲＤＦを光伝送させた後のＲＤＦ出射端で測定を行う事により、求めた。
【００３５】
本発明は、上記のように、ＳＭＦとＭＭＦを組み合わせる光伝送路という新規概念、及びその概念を用いた光ファイバ、光システムはもちろんのこと、それに付随するあらゆる技術、測定法自体等を含むものである。
【００３６】
【効果】
本発明は、上述のように、光信号波長よりも短波長側にカットオフ波長を持つ前段光ファイバと光信号伝搬波長よりも長波長側にカットオフ波長を持つ後段光ファイバとを縦続接続して構成してなることを特徴とする光伝送路である。従って、本発明は、後段光ファイバとして、波長１．５５μｍでの基底モードの分散が負で、分散スロープが負で、且つ有効コア断面積Ａｅｆｆが５０μｍ２以上の光ファイバをシングルモード伝送路用として用いることができる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による屈折率プロファイル。
【図２】本発明の他の実施例による屈折率プロファイル。
【図３】Δ１の変化に対する１．５５μｍのＡｅｆｆ、および光伝送損失を示す特性図。
【図４】Δ１の変化に対する１．５５μｍでの光伝送損失を示す特性図。
【図５】Δ１の変化に対するＷ型ＲＤＦとＷ−Ｓｅｇ型ＲＤＦの１．５５μｍにおける光伝送損失を示す特性図。
【図６】Δ１の変化に対するＷ−Ｓｅｇ型ＲＤＦのλｃ及び１．５５μｍのＡｅｆｆを示す特性図。
【図７】本発明の一実施形態の光伝送路を用いたシステムの形態を示す構成図。
【図８】本発明の一実施形態による光ファイバの測定法を示す測定法概念図。
【符号の説明】
１            センターコア
２            第１サイドコア
３            第２サイドコア
４            クラッド層
【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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