(57)【要約】【課題】従来提案されたいずれのＮＺ−ＤＳＦ及びＭＤＦも、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上であったり、仮に分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であっても有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２以下であり、波長多重伝送に適さないものであった。【解決手段】波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下でかつ有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２以上であることを特徴とする波長多重伝送用光ファイバである。これにより波長多重伝送に適したものを提供することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下で、かつ波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２以上であることを特徴とする波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項２】
波長１５５０ｎｍにおける分散値が５〜１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする請求項１記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項３】
波長１５５０ｎｍの２０ｍｍφでの曲げ光伝送損失が２０ｄＢ／ｍ以下で、且つ２２ｍでのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項４】
波長１５５０ｎｍにおける光伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下で、かつ波長１５５０ｎｍ帯における偏波モード分散（ＰＭＤ）が０．１０ｐｓ／ｋｍ１／２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に記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項５】
コア部の屈折率プロファイルが少なくとも２層構造を有しており、コア部中心のセンタコアの比屈折率差△１が０．３０〜０．６５％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に記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項６】
コア部の屈折率プロファイルが少なくとも３層構造を有しており、コア部中心のセンタコアの比屈折率差△１が０．３０〜０．６５％、その外側の第１サイドコアの比屈折率差△２が０％以下、その外側の第２サイドコアの比屈折率差△３が０％を超えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１に記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【請求項７】
第１サイドコアの比屈折率差Δ２が−０．２０％から０％、第２サイドコアの比屈折率差Δ３が０％から０．４％であり、センタコア、第１サイドコア、第２サイドコアの径が０．３０〜０．７０：１：１．１〜１．９の比で構成されていることを特徴とする請求項６記載の波長多重伝送用光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、及び光通信等に用いられる波長多重伝送用光ファイバに係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光増幅器の技術進歩により、エルビュームドープ光ファイバ（ＥＤＦ）を用いて、例えば１５３０ｎｍ〜１６２０ｎｍ（Ｃ−Ｂａｎｄ、Ｌ−Ｂａｎｄ）の波長範囲の光信号を、波長平坦にして光増幅出来る様になっており、このような広い波長範囲を用いた広帯域の波長多重（ＷＤＭ）伝送も、実用に入ろうとしている。
【０００３】
また、増幅形式も、かつてのＥＤＦ増幅技術に留まらず、ポンプ波長の選択により、任意の波長範囲（１．５５μｍ帯では、ポンプ光の概ね１００ｎｍ長波長側）を増幅可能なラマン増幅形式が注目されている。
さらに、最近では、１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍのＳ−Ｂａｎｄも伝送に使おうという試みがなされている。
【０００４】
しかしながら、上記のような増幅技術が存在しても、その波長範囲の光信号や励起光が相互干渉を起こすことなく伝送できる光ファイバが存在しなければ、ＷＤＭ伝送を実現することが出来ない。
【０００５】
従来、陸上伝送路用に用いられる光ファイバとして、様々なタイプの非零分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）が開発されてきた。
上記ＮＺ−ＤＳＦは、波長１５５０ｎｍにおいて、４〜１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散値を有しており、波長多重（ＷＤＭ）伝送時に零分散波長付近で顕著に起こる四光波混合（ＦＷＭ）現象を抑制することができる。
【０００６】
この従来提案された代表的なＮＺ−ＤＳＦ、及び最近提案されたＮＺ−ＤＳＦとシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）との間に分散値を有する中間分散伝送路（ＭＤＦ）の特性を、表１に示す。（例えば特許文献１〜６）
【０００７】
【表１】
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【０００８】
上記において、タイプ０１から０３のものはＮＺ−ＤＳＦのものであり、タイプ０４から０６のものは、ＭＤＦのもので、測定波長が１５５０ｎｍのときの値である。
【０００９】
図３は、表１に対応した従来の各種ＮＺ−ＤＳＦの１５５０ｎｍにおける分散値と分散スロープから直線近似した分散特性を示す特性図である。厳密には、屈折率プロファイルの変化によって、直線近似できない波長変化を持つが、概ねの特性を論ずる場合には、問題ないと思われる。
【００１０】
系列１、２の様な光ファイバでは、信号帯、またはラマン励起帯に零分散波長が存在する為、ＦＷＭ現象の発生が懸念される。よって、分散値を５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上にし、かつ分散スロープを系列２と同レベルの０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下にすることが、ＦＷＭを抑制し、伝送帯域を拡大するという観点から望ましい。
【００１１】
系列３の様な光ファイバは、信号帯、またはラマン励起帯に零分散波長が存在しないことから、ＦＷＭ抑制の観点からは望ましいが、Ａｅｆｆが４５μｍ２程度と小さいものである。長距離伝送の実績がある従来のＳＭＦのＡｅｆｆは、１３１０ｎｍでも６０μｍ２以上あるので、Ａｅｆｆは６０？μｍ２以上あることが、長距離化という観点から望ましい。
【００１２】
系列４〜６の光ファイバは、分散値が大きいことから、信号帯でのＦＷＭ抑制という観点からは、望ましい特性となっているが、励起波長帯を考えると系列４はＣ−Ｂａｎｄ励起帯、系列５、６はＳ−Ｂａｎｄ励起帯に、それぞれ零分散波長帯があり、励起光のＦＷＭ現象を引き起こす事が予想される。零分散波長帯をこれよりも短波長側にシフトさせるために、１．５５μｍ帯の分散値を上げるという手もあるが、Ｌ−Ｂａｎｄの分散値がＳＭＦ以上に大きくなって、高速伝送の障害となるため、１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上にするのは、余り好ましくない。よって、このような光ファイバにおいても、分散スロープを０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下に下げることが有効である。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１８１４５３号公報
【特許文献２】特開２００１−５０７１３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３４７６７号公報
【特許文献４】特開平１１−３６４６０９号公報
【特許文献５】特開２００１−５１９２１９号公報
【特許文献６】特開２０００−３６１３９０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のいずれのＮＺ−ＤＳＦ及びＭＤＦも、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上であるか、あるいは、０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下のものは有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２以下になってしまう、という課題があった。
なお、上記以外に、従来、代表的な光ファイバとして、従来からＳＭＦが提案されているが、このＳＭＦもやはり、分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上と大きく、また、分散値が大きい為、高速伝送に適さないという課題があった。
【００１５】
仮に、分散スロープを０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、かつＡｅｆｆを６０μｍ２以上にしようとすると、光ファイバ長２２ｍ時におけるカットオフ波長λｃｃが１５２０ｎｍ以上に増大してしまったり、２０ｍｍφでの曲げ光伝送損失が２０ｄＢ／ｍ以上と増大してしまうと言う問題があった。よって、その両者を両立するＮＺ−ＤＳＦ、あるいはＭＤＦは、今まで提案されていなかった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような状況を鑑み、ＷＤＭ伝送に適した低非線形伝送路を提供する事である。
そのための本願の発明は、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下で、かつ波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２以上であることを特徴とする。
【００１７】
また本願の他の発明は、上記において、波長１５５０ｎｍにおける分散値が５〜１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする。
【００１８】
また本願の他の発明は、上記において、波長１５５０ｎｍの２０ｍｍφでの曲げ光伝送損失が２０ｄＢ／ｍ以下で、光ファイバ長２２ｍでのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また本願の他の発明は、上記において、波長１５５０ｎｍの光伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であって、かつ波長１５５０ｎｍ帯の偏波モード分散（ＰＭＤ）が０．１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下であることを特徴とする。
【００２０】
また本願の他の発明は、上記において、センタコアの△が０．３０〜０．６５％であることを特徴とする。
【００２１】
また本願の他の発明は、上記において、屈折率プロファイルが３層構造を有しており、センタコアの△が０．３０〜０．６５％、第１サイドコアの△が０％以下、第２サイドコアの△が０％を超える値であることを特徴とする。
【００２２】
また本願の他の発明は、上記において、センタコアの比屈折率差Δ１が０．３０〜０．６５％、第１サイドコアの比屈折率差Δ２が−０．２０〜０％、第２サイドコアの比屈折率差Δ３が０〜０．４％であり、センタコア、第１サイドコア、第２サイドコアの径が０．３０〜０．７０：１．０：１．１〜１．９の比で構成されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
分散値が大きく、分散スロープが小さいことは、分散補償光ファイバ（ＤＳＣＦ）と接続したときに、補償がしやすい、と言う点でもメリットがある。ただし、使用条件によっては、分散値が多少小さくても伝送可能な場合もあるので、分散値５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上が好ましいが、分散値５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下のものであっても当発明に含まれるものである。例えば、海底等でよく用いられる分散値−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの光ファイバでも、本発明の分散スロープとＡｅｆｆを適用することは、長距離広帯域伝送という観点から有効である。
【００２４】
分散値は１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であること好ましいが、分散値が大きくても伝送容量や伝送距離の選択によっては、使用可能な場合があるので、ＳＭＦのように大きな分散値を有する光ファイバでも、本発明の分散スロープとＡｅｆｆを用いて、長距離大容量化を図っている場合は、本発明の意図に反するものではない。
【００２５】
しかし、いくら分散値を５〜１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定し、分散スロープを０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、Ａｅｆｆを６０μｍ２以上にしても、カットオフ波長が使用波長よりも長いと、信号帯でマルチモードとなり、信号帯域でのモード分散を引き起こす。そこで、実効的なカットオフ波長として、光ファイバ長２２ｍでのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下である（Ｓ−Ｂａｎｄ使用時には１４６０ｎｍ以下のラマン増幅を考慮した場合には、さらに１００ｎｍ程度、短波長側にある）事が望ましい。
【００２６】
上記のような条件を満たしても、２０ｍｍφの曲げ光伝送損失が大きいと、ケーブル化などで光伝送損失増加など、深刻な問題を引き起こす可能性がある。よって、曲げ光伝送損失増加を抑制するために、従来実績のある２０ｍｍφで２０ｄＢ／ｍ以下にする事が重要である。
【００２７】
さらに、高速伝送に対応するために、偏波モード分散（ＰＭＤ）が０．１０ｐｓ／ｎｍ１／２以下であること、入力パワーを強くすることなく、伝送距離を伸ばすために１５５０ｎｍにおける光伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であること、という条件を満たすことが望ましい。
【００２８】
本発明者はあらゆるプロファイルの検討を行ったが、クラッドに対するセンタコアの比屈折率差△１が０．３０％以下の時は、他のパラメータを最適化しても、分散値を１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にするのが不可能であることが分かった。
【００２９】
一方、△１が０．６５％以上の時は、他のパラメータを最適化しても、Ａｅｆｆが６０？μｍ２以上と分散スロープ０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下を両立することが不可能であることが分かった。また、△１が大きいことは、光伝送損失やＰＭＤ等の△１に大きく依存する特性が劣化しやすいと言う点でも、デメリットがある。
よって、△１は０．３０％以上０．６５％以下であることが望ましい。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態を示す屈折率プロファイル図である。図において、１はセンタコア、２は第１サイドコア、３は第２サイドコア、４はクラッドを示す。本実施形態はＷ−Ｓｅｇ型プロファイルを示すものであるが、本発明は、このＷ−Ｓｅｇ型プロファイルを用いたものに限定されるものではない。
【００３１】
このＷ−Ｓｅｇ型プロファイルにおいて、△１を０．４５％、△３を０．３０％としながら、センターコア１の直径を２ａ、第１サイドコア２の直径を２ｂ、第２サイドコア３の直径を２ｃとしたときのａ：ｂ：ｃを０．５５：１．０：１．２５とした場合に、△２の値によって、分散スロープの特性がどの様に変化するかを示したのが、図２である。この際、各コアの径を曲げ光伝送損失が一定（２０ｍｍφで５ｄＢ／ｍ）となる条件で変化させて、シミュレーションを行った。
【００３２】
この結果、図２に示すように、Δ２が−０．１３５±０．００５％の非常にわずかな領域ながら、Ａｅｆｆが６０μｍ２以上でかつ分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍを満たす領域が存在することが分かった。
【００３３】
このような形で、あらゆるパラメータに関して、最適化を行った。
例えば、Ｗ−Ｓｅｇ型プロファイルの場合は、あらゆる最適化を行うと、△２が０から−０．２５％（より好ましくは−０．０５％から−０．２０％）、△３が０から０．４０％（より好ましくは０．２５％から０．３５％）、ａ／ｂが０．３から０．７、ｃ／ｂが１．１から１．９の範囲で、全ての特性を満たすことが可能であることが分かった。
【００３４】
先述したが、このようなプロファイル構成は一例であり、他のプロファイルで上記特性を達成しても、当発明の意図に、何ら反するものではない。
【００３５】
本発明は、低分散スロープであることにより広帯域ＷＤＭ伝送が可能であり、更に、Ａｅｆｆが６０μｍ２以上であることにより、非線形現象を抑制でき、長距離伝送が可能な新しいタイプのＮＺ−ＤＳＦの構築が可能となった。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により今回の発明の有効性を確認する。
まず、Ｗ−Ｓｅｇ型でのシミュレーションで得られた良好な結果を以下に示す。ただし、曲げ光伝送損失を、２０ｍｍφで５ｄＢ／ｍを維持するという条件で設計を行っている。
△１が０．４４％と低いので、光伝送損失やＰＭＤの値も小さくなることが期待出来る。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
上記のプロファイルで試作を行った。試作は、気相軸付法（ＶＡＤ法）にて光ファイバ母材を製造することにより行った。表２中で「コア径」は、図１における２ｃの大きさを意味する。
本試作により得られた光ファイバの特性を表３に示す。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
分散特性や、Ａｅｆｆだけでなく、光伝送損失やＰＭＤに良好な特性が確認できた。さらに、カットオフ波長λｃは光ファイバ長２ｍで１４００ｎｍ、光ファイバ長２２ｍでは１３５０ｎｍ以下であった。
【００４１】
よって、分散スロープを０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、Ａｅｆｆを６０μｍ２以上にした光ファイバが、ある一定の分散値で、λｃや曲げ光伝送損失等の特性を損なうことなく、低光伝送損失、低ＰＭＤで実現できることを確認できた。
【００４２】
【効果】
本発明は、上述のように、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下で、かつ有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が６０μｍ２
以上であることを特徴とする。このため、長距離の波長多重伝伝送に適した光ファイバを提供することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を図示した屈折率プロファイル図。
【図２】第１サイドコアの比屈折率を変化させたときの分散スロープを示す特性図。
【図３】１５５０ｎｍの分散値と分散スロープから直線近似して示した各種ＮＺ−ＤＳＦの分散特性図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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