(57)【要約】【課題】多種波長帯域の光信号を伝送することができ、伝送距離とは無関係に一つの光ファイバのみを用いて短中長距離伝送が可能な広帯域分散制御光ファイバを提供する。【解決手段】本発明に従う広帯域分散制御光ファイバは、ゼロ分散波長の位置を制御して波長分割多重化方式通信ネットワークにおける波長帯域の光信号を使用することができるようにし、分散傾斜とベンディング損失を制御することにより長距離伝送に適合可能にする。また、Ｏバンド波長帯域では負の分散値に、ＣバンドとＬバンド波長帯域では偏差が小さい正の分散値にそれぞれ制御することにより、一つの光ファイバで短中長距離伝送を可能にする。【選択図】図２
2004226964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域分散制御光ファイバにおいて、
遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり及び１６２５ｎｍ波長での分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、１４３０ｎｍ未満の波長領域にゼロ分散波長を位置させ、１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満の有効断面積を示し、１５５０ｎｍ波長と１６２５ｎｍ波長間の損失値の差が０．０３ｄＢ/ｋｍ以下であることを特徴とする広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項２】
広帯域分散制御光ファイバは、
直径がｄ１、屈折率がｎ１である内部コアと、
該内部コアを取り囲み、直径がｄ２であり、屈折率ｎ２が分散制御光ファイバの中心から外れるほど該内部コアの屈折率ｎ１から徐々に減少する外部コアと、
該外部コアを取り囲み、直径がｄ３、屈折率がｎ３である内部クラッドと、
該内部クラッドを取り囲み、屈折率がｎ４である外部クラッドと、を備える請求項１記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項３】
直径が０≦ｄ１/ｄ２≦０．８、０．１≦ｄ２/ｄ３≦０．５である関係を満足すると共に、屈折率がｎ１＞ｎ２≧ｎ３≧ｎ４、０．００３４≦(ｎ１−ｎ４)/ｎ１≦０．００７、０≦(ｎ２−ｎ４)/ｎ２≦０．００４８、０≦(ｎ３−ｎ４)/ｎ３≦０．００１４である関係を満足する請求項２記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項４】
ゼロ分散波長での分散傾斜が０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下である請求項１記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項５】
分散値が１３１０ｎｍ波長で−９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以上である請求項１記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項６】
損失が１６２５ｎｍ波長で０．２５ｄＢ/ｋｍ以下である請求項１記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項７】
直径が６０ｍｍであるローラーに１００回巻線された場合に１５５０ｎｍでのベンディング損失が０．０５ｄＢ以下である請求項１記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項８】
広帯域分散制御光ファイバにおいて、
遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり及び１６２５ｎｍ波長での分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、ゼロ分散波長での分散傾斜が０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下であることを特徴とする広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項９】
ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ未満の波長領域に位置する請求項８記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１０】
有効断面積は１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満である請求項８記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１１】
分散値は１３１０ｎｍ波長で−６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下であり、１６２５ｎｍ波長で１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下である請求項８記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１２】
直径が６０ｍｍであるローラーに１００回巻線された場合に１５５０ｎｍでのベンディング損失が０．０５ｄＢ以下である請求項８記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１３】
広帯域分散制御光ファイバは、
直径がｄ１、屈折率がｎ１である内部コアと、
該内部コアを取り囲み、直径がｄ２であり、屈折率ｎ２が分散制御光ファイバの中心から外れるほど該内部コアの屈折率ｎ１から徐々に減少する外部コアと、
該外部コアを取り囲み、直径がｄ３、屈折率がｎ３である内部クラッドと、
該内部クラッドを取り囲み、屈折率がｎ４である外部クラッドと、を備える請求項８記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１４】
直径が０≦ｄ１/ｄ２≦０．８、０．１≦ｄ２/ｄ３≦０．５である関係を満足すると共に、屈折率がｎ１＞ｎ２≧ｎ３≧ｎ４、０．００３４≦(ｎ１−ｎ４)/ｎ１≦０．００７、０≦(ｎ２−ｎ４)/ｎ２≦０．００４８、０≦(ｎ３−ｎ４)/ｎ３≦０．００１４である関係を満足する請求項１３記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１５】
広帯域分散制御光ファイバにおいて、
内部コアと、
該内部コアを取り囲む外部コアと、
該外部コアを取り囲む内部クラッドと、
該内部クラッドを取り囲む外部クラッドと、を備え、
既設定された遮断波長を得、Ｏバンド波長領域では負の分散値及びＣバンドとＬバンド波長領域では正の分散値を有し、ゼロ分散波長を既設定された値より低い波長領域に位置させ、既設定された波長での有効断面積を既設定された値より小さくし、波長に応じた光損失偏差を既設定された値より低めるために、屈折率分布と相対的な直径を用いて前記コアとクラッドそれぞれの屈折率が調整されていることを特徴とする広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１６】
遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、１６２５ｎｍ波長で分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍである請求項１５記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１７】
ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ以下の波長領域に位置する請求項１５記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１８】
有効断面積は１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満である請求項１５記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【請求項１９】
波長に応じた光損失偏差は０．０３ｄＢ/ｋｍ以下である請求項１５記載の広帯域分散制御光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバに関し、特に、広波長帯域の光信号を利用すると同時に、中長距離伝送にも使用することができる広帯域分散制御光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大容量の情報を伝送する波長分割多重化(ＷＤＭ:Wavelength Division Multiplexing)方式の光通信ネットワークでは、異なるＮ個の波長を有する光信号を多重化して一本の光ファイバを通じ同時に伝送する。光ファイバを通じて伝送される光信号には伝送特性が良好な１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ波長帯域のＣバンドと１５７０ｎｍ〜１６０５ｎｍ波長帯域のＬバンドが主に利用される。一方、ＷＤＭ方式の光通信ネットワークで広帯域/大容量伝送のために、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長帯域のＯバンドと１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ波長帯域のＳバンド光信号を利用するための研究が活発に進められている。
【０００３】
図１は従来技術に従う光ファイバの分散特性を示すグラフである。図１に示したグラフでは、第１曲線１１はシングルモード光ファイバの分散特性を示し、第２曲線１３、第３曲線１５はそれぞれ正分散光ファイバの分散特性を示し、第４曲線１７は負分散光ファイバの分散特性を示す。第２曲線１３、第３曲線１５は１５５０ｎｍ波長で分散値が正の値に該当する光ファイバであり、第４曲線１７は１５５０ｎｍ波長で分散値が負の値に該当する光ファイバである。
【０００４】
第１曲線１１が示す分散特性を説明すると、Ｃバンド波長帯域で１４〜１９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの分散値を示しており、Ｌバンド波長帯域ではＣバンド波長帯域より大きい分散値を示している。従って、ＷＤＭ方式で第１曲線１１の分散特性を示すシングルモード光ファイバを広帯域/大容量の通信ネットワークに使用するためには、分散補償器が必然的に要求される。
【０００５】
一方、第１曲線１１でゼロ分散波長がＯバンド波長帯域に位置するようになるが、これはＯバンド波長帯域の光信号を送受信する場合に四光波混合(ＦＷＭ：four wave mixing）により信号品質が悪化する問題がある。ＦＷＭとは、光信号伝送時に発生する非線形現象の一例であり、異なる波長をもつ光信号の相互作用により新たな波長の光信号が生成されて光信号を歪曲させるものである。このようなＦＷＭは光信号の位相が一致するゼロ分散波長で発生する。
【０００６】
また、第１曲線１１の分散特性をもつシングルモード光ファイバは、分散値が大きいので、ＷＤＭ方式において分散補償費用を増加させる。従って、ＷＤＭ通信ネットワークでシングルモード光ファイバを利用して広帯域通信ネットワークを構築することは効果的ではない。このような理由からシングルモード光ファイバはシングルモード光ファイバを通じた広帯域/大容量伝送のための時分割多重化（ＴＤＭ：Time division Multiplexing）通信ネットワークで主に利用されている。
【０００７】
しかし、ＴＤＭ通信方式に比べて、ＷＤＭ通信方式は少ない費用で伝送容量を非常に増加させることができる利点があるので、光通信ネットワークでＷＤＭ方式に対する開発が継続して進められている。
【０００８】
第２曲線１３、第３曲線１５は第１曲線１１に比べて分散値が低く分布し、Ｃバンド及びＬバンド波長帯域の広帯域/大容量通信ネットワークを構築する場合に、相対的に少ない分散補償が要求されるので費用を節減することができる利点がある。第２曲線１３は有効断面積を拡大した大有効面積光ファイバの分散特性を示し、第３曲線１５は分散傾斜を減少させた傾斜減少光ファイバを示す。
【０００９】
第２曲線１３に示したように、大有効面積光ファイバは光ファイバの有効断面積を拡張して一定レベル以上の分散値を確保することにより、ＦＷＭのような非線形現象を防止することができる。しかし、大有効面積光ファイバはＬバンド波長帯域で比較的大きな分散値を有するので分散補償が必ず要求される。また、有効断面積が大きくなると、ラマン増幅効率が減少する問題もある。
【００１０】
第３曲線１５のような分散特性を有する傾斜減少光ファイバは、分散傾斜を減少させることでＣバンドとＬバンド波長帯域間の分散値差を減少させる光ファイバである。従って、傾斜減少光ファイバは広帯域/大容量通信ネットワークでＣバンドとＬバンド間の分散値差を相対的に減少させる。
【００１１】
しかし、第２曲線１３、第３曲線１５に示したように、正分散光ファイバのゼロ分散波長は１４６０ｎｍ〜１５００ｎｍ波長帯域に位置するので、長距離伝送時に利用されるラマン増幅に利用することは不可能である。ラマン増幅方式の特性上、光信号増幅のために増幅させようとする光信号よりも約１００ｎｍ低い波長のポンピング光を使用するようになり、Ｌバンド波長帯域の光信号増幅のために１４７０ｎｍ〜１５０５ｎｍ波長帯域のポンピング光を使用するようになる。即ち、ラマン増幅方式でＬバンド光信号の増幅のために使用されるポンピング光の波長は、正分散光ファイバのゼロ分散波長が位置する波長帯域内にある。これはＦＷＭのような非線形現象を誘発するので、このような正分散光ファイバを広帯域/大容量通信ネットワークに利用することは効果的ではない。また、正分散光ファイバのゼロ分散波長は１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ波長帯域のＳバンド内に位置してＦＷＭのような非線形現象を誘発するので、Ｓバンド波長帯域を利用できない問題がある。
【００１２】
第４曲線１７のような分散特性を有する負分散光ファイバは、ゼロ分散波長が１６１０ｎｍ〜１７００ｎｍ波長帯域内に位置するので、Ｃバンド及びＬバンド波長帯域の光信号伝送が可能である。しかし、負分散光ファイバは、約数百ｋｍ範囲内の中長距離伝送のみに利用されており、Ｓバンド又はＯバンド波長帯域の光信号に対して絶対的な分散値が大きいのでこれに使用することはできない。
【００１３】
このように、光通信ネットワーク、特に、開発が絶え間なく進められているＷＤＭ通信ネットワークで広帯域/大容量伝送が必須的に要求されているにも拘わらず、従来の光ファイバではゼロ分散波長の位置又は分散値を適切に調節することができないので、Ｃバンド又はＬバンド波長帯域の光信号のみを使用している。さらに、数百ｋｍ程度の中長距離伝送ネットワークでは負分散光ファイバが有用で、それ以上の長距離伝送には正分散光ファイバが利用されている。即ち、伝送距離に応じて異なる光ファイバを使用するので、光通信ネットワークの構築費用が二重にかかるといった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、このような問題を解決するための本発明の目的は、多種波長帯域の光信号を伝送することができる広帯域分散制御光ファイバを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は光信号伝送距離とは無関係に一つの光ファイバのみを利用して短距離だけでなく中長距離伝送が可能な広帯域分散制御光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的を達成するために本発明は、広帯域分散制御光ファイバにおいて、遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍの波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり及び１６２５ｎｍ波長での分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、１４３０ｎｍ未満の波長領域でゼロ分散波長を位置させ、１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満の有効断面積を示し、１５５０ｎｍ波長と１６２５ｎｍ波長間の損失値の差が０．０３ｄＢ/ｋｍ以下である広帯域分散制御光ファイバを開示する。
【００１７】
この広帯域分散制御光ファイバでは、直径が０≦ｄ１/ｄ２≦０．８、０．１≦ｄ２/ｄ３≦０．５である関係を満足すると共に、屈折率がｎ１＞ｎ２≧ｎ３≧ｎ４、０．００３４≦(ｎ１−ｎ４)/ｎ１≦０．００７、０≦(ｎ２−ｎ４)/ｎ２≦０．００４８、０≦(ｎ３−ｎ４)/ｎ３≦０．００１４である関係を満足するとよい。
【００１８】
ゼロ分散波長での分散傾斜は０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下であるとよく、分散値は１３１０ｎｍ波長で−９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以上であるとよく、損失は１６２５ｎｍ波長で０．２５ｄＢ/ｋｍ以下であるとよい。また、直径が６０ｍｍであるローラーに１００回巻線された場合に１５５０ｎｍでのベンディング損失が０．０５ｄＢ以下であるとよい。
【００１９】
また、本発明は、広帯域分散制御光ファイバにおいて、遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり及び１６２５ｎｍ波長で分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、ゼロ分散波長での分散傾斜が０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下である広帯域分散制御光ファイバを開示する。
【００２０】
この広帯域分散制御光ファイバでは、ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ未満の波長領域に位置するとよく、有効断面積は１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満であるとよく、分散値は１３１０ｎｍ波長で−６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下であり、１６２５ｎｍ波長で１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下であるとよい。また、直径が６０ｍｍであるローラーに１００回巻線された場合に１５５０ｎｍでのベンディング損失が０．０５ｄＢ以下であるとよい。
【００２１】
また、この広帯域分散制御光ファイバは、直径がｄ１、屈折率がｎ１である内部コアと、内部コアを取り囲み、直径がｄ２であり、屈折率ｎ２が分散制御光ファイバの中心から外れるほど内部コアの屈折率ｎ１から徐々に減少する外部コアと、外部コアを取り囲み、直径がｄ３、屈折率がｎ３である内部クラッドと、内部クラッドを取り囲み、屈折率がｎ４である外部クラッドと、を備えることができる。
【００２２】
この場合、直径が０≦ｄ１/ｄ２≦０．８、０．１≦ｄ２/ｄ３≦０．５である関係を満足すると共に、屈折率がｎ１＞ｎ２≧ｎ３≧ｎ４、０．００３４≦(ｎ１−ｎ４)/ｎ１≦０．００７、０≦(ｎ２−ｎ４)/ｎ２≦０．００４８、０≦(ｎ３−ｎ４)/ｎ３≦０．００１４である関係を満足するとよい。
【００２３】
さらに、本発明では、広帯域分散制御光ファイバにおいて、内部コアと、内部コアを取り囲む外部コアと、外部コアを取り囲む内部クラッドと、内部クラッドを取り囲む外部クラッドと、を備え、既設定された遮断波長を得、Ｏバンド波長領域では負の分散値及びＣバンドとＬバンド波長領域では正の分散値を有し、ゼロ分散波長を既設定された値より低い波長領域に位置させ、既設定された波長での有効断面積を既設定された値より小さくし、波長に応じた光損失偏差を既設定された値より低めるために、屈折率分布と相対的な直径を用いて前記コアとクラッドそれぞれの屈折率が調整されている広帯域分散制御光ファイバを開示する。
【００２４】
この広帯域分散制御光ファイバは、遮断波長が１２８５ｎｍ以下であり、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長範囲で分散値が−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであり、１６２５ｎｍ波長で分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであるとよい。
【００２５】
また、この広帯域分散制御光ファイバは、ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ以下の波長領域に位置するとよく、有効断面積は１５５０ｎｍ波長で７５μｍ２未満であるとよく、波長に応じた光損失偏差は０．０３ｄＢ/ｋｍ以下であるとよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に従う広帯域分散制御光ファイバは、ゼロ分散波長の位置を制御してＷＤＭ方式の通信ネットワークで多様な波長帯域の光信号を利用することができるようになり、分散傾斜とベンディング損失を制御することにより長距離伝送ができるようになる。また、Ｏバンド波長帯域では負の分散値に、ＣバンドとＬバンド波長帯域では偏差が小さい正の分散値にそれぞれ制御することにより、一種類の光ファイバで、中短距離伝送だけではなく、長距離伝送も可能になるといった利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２８】
図２は本発明の望ましい一実施形態に従う広帯域分散制御光ファイバ１００とその屈折率分布(refractive index)を示すグラフである。図２に示したように、広帯域分散制御光ファイバ１００は、内部コア１０１、外部コア１０２、内部クラッド１０３及び外部クラッド１０４で構成される。
【００２９】
内部コア１０１は、一定の屈折率ｎ１をもち、直径がｄ１である。
【００３０】
外部コア１０２は、内部コア１０１を取り囲み、直径がｄ２であり、直径ｄ１からｄ２に進行するにつれて屈折率ｎ２(r)がｎ１から徐々に減少する。
【００３１】
内部クラッド１０３は、外部コア１０２を取り囲み、直径がｄ３であり、屈折率ｎ１及びｎ２(r)より小さい屈折率ｎ３が直径方向に均一に分布している。
【００３２】
外部クラッド１０４は内部クラッド１０３の屈折率ｎ３より小さい屈折率ｎ４が直径方向に均一に分布してる。
【００３３】
図２の屈折率分布図に点線で示したように、内部コア１０１の直径が実質的に０であると、屈折率ｎ１が外部コア１０２の中心に尖鋭に(acutely)分布することができる。
【００３４】
屈折率ｎ２(r)は下記数式１に従ってその分布が定義される。
【００３５】
【数１】
2004226964.tif 000003
【００３６】
ここで、ｒは広帯域分散制御光ファイバ１００の中心から測定され、ｄ１≦２r≦ｄ２である値を有する外部コア１０２内の任意の地点での半径を示し、ｄ１は０≦ｄ１≦ｄ２である内部コア１０１の直径を示し、αcoは０＜αco≦∞である値を有する屈折率分布決定係数である。
【００３７】
また、広帯域分散制御光ファイバ１００の内部コア１０１、外部コア１０２、内部クラッド１０３及び外部クラッド１０４それぞれの屈折率(ｎ１〜ｎ４)と直径(ｄ１〜ｄ３)は、次の数式２及び数式３に示す関係を満足する。
【００３８】
【数２】
2004226964.tif 000004
【００３９】
【数３】
2004226964.tif 000005
【００４０】
このような直径と屈折率分布を有する広帯域分散制御光ファイバ１００は、分散制御光ファイバ１００を構成するコア１０１、１０２とクラッド１０３、１０４間の屈折率(ｎ１〜ｎ４)を調整することにより、遮断波長は１２８５ｎｍ以下に、Ｏバンド波長帯域での分散値は−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍに、１６２５ｎｍ波長の分散値は８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍに制御され、ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ未満の波長領域に位置させるようになる。また、ゼロ分散波長での分散傾斜は０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下、有効断面積は７５μｍ２以下に制御される。
【００４１】
以下、このような分散制御光ファイバ１００をより詳細に説明する。
【００４２】
先ず、１２８５ｎｍ〜１３３０ｎｍ波長帯域のＯバンド光信号を伝送する場合、分散制御光ファイバ１００は負の分散値を有するので、数百ｋｍ程度の中短距離伝送に適用することが望ましい。図３は負の分散値に応じた相対的な伝送距離を示すグラフである。図３に示したグラフは１３１０ｎｍ波長で−８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの分散値１０１ａを有する分散制御光ファイバ１００の伝送可能距離を１Ａ．Ｕ．と仮定した場合、異なる条件の各種光ファイバが有する相対的な伝送距離を比較している。１７ａに示した従来の負分散光ファイバを利用してＣバンド波長帯域の光信号を中短距離伝送する場合と広帯域分散制御光ファイバ１００が類似の性能を示している。この例では従来の負分散光ファイバが１５５０ｎｍ波長で−６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの分散値を有する条件１７ａ下で中短距離伝送に利用される場合を提示した。一方、従来の１３１０の波長で−１６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの分散値を有する大有効面積光ファイバ１３ａは、広帯域分散制御光ファイバ１００の伝送距離と比較した場合、伝送距離が半分程度に過ぎないことが分かる。
【００４３】
このような測定結果に従って、Ｏバンド波長帯域で広帯域分散制御光ファイバ１００の分散値を−１２〜−４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ範囲(２０)に制御することにより、中短距離伝送で従来の負分散光ファイバと類似した性能を得ることが可能となる。従って、広帯域分散制御光ファイバ１００はＯバンド波長帯域の光信号を利用して中短距離伝送に適用可能であることが分かる。
【００４４】
次に、広帯域分散制御光ファイバ１００を利用して１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ波長帯域のＳバンド光信号を伝送する条件を説明する。図１に示した従来のＷＤＭ方式通信ネットワークに使用される正分散光ファイバ１３、１５の特性を説明すると、ゼロ分散波長がＳバンド波長帯域に位置することが分かる。従って、従来の正分散光ファイバ１３、１５を通じてＳバンド波長帯域の光信号を伝送すると、ＦＷＭによる信号歪曲などが発生して信号品質が急激に悪化していた。これに対し、広帯域分散制御光ファイバ１００は、ゼロ分散波長を１４３０ｎｍ未満の波長領域に位置させるようにコア１０１、１０２とクラッド１０３、１０４の屈折率を調節したので、Ｓバンド波長帯域の光信号を伝送することが可能になる。
【００４５】
次に、広帯域分散制御光ファイバ１００が１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ波長帯域のＣバンド光信号と１５７０ｎｍ〜１６０５ｎｍ波長帯域のＬバンド光信号の長距離伝送に適用された場合に示す特性を説明する（図４）。ＷＤＭ方式の光通信ネットワークでは長距離伝送のためにラマン増幅方式が適用される。ラマン増幅は光伝送路上にポンピング光を入射してポンピング光と光信号の相互作用により光信号の強さを増幅する方式である。ラマン増幅では、ポンピング光の波長帯域６４から約１００ｎｍ長波長、即ち、１３．３ＴＨｚだけ周波数が増加した側に移動した波長帯域６８で光信号の最大増幅が得られる。
【００４６】
図４に示したように、１４３０ｎｍ波長のポンピング光６２が入射された場合、１５３０ｎｍ波長の光信号６６から最大増幅６０が得られる。Ｃバンド波長帯域６８で光信号を増幅するためには、１４３０ｎｍ〜１４６５ｎｍ波長帯域６４におけるポンピング光を一定間隔で入射させることで、増幅光信号が１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ波長帯域で図４に示したラマン利得曲線と重なった形態で出力される。
【００４７】
一方、このようなＣバンド波長帯域６８の光信号を増幅させるためのポンピング光の波長帯域６４内にゼロ分散波長が位置するようになると、ポンピング光によるＦＷＭ現象により信号品質が悪化する。広帯域分散制御光ファイバ１００はコア１０１、１０２とクラッド１０３、１０４の屈折率を調整することで、ゼロ分散波長を１４３０ｎｍ以下の波長帯域に位置させるようにする。従って、広帯域分散制御光ファイバ１００は長距離伝送におけるＣバンド波長帯域光信号のラマン増幅が可能になる。ここで、Ｌバンド波長帯域における光信号のラマン増幅のためにポンピング光を１４７０ｎｍ〜１５０５ｎｍ波長帯域で使用するので、広帯域分散制御光ファイバ１００は１４３０ｎｍ未満の波長帯域にゼロ分散波長を位置させるように制御される。
【００４８】
また、ＷＤＭ通信方式を使用した長距離伝送では分散のための費用を低減するために、伝送しようとする波長帯域で低い分散値が要求される。特に、光信号波長が長波長になればなるほど分散値が増加するので、Ｌバンド波長帯域での分散値を低く制御する必要がある。
【００４９】
１６２５ｎｍ波長で分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ範囲に制御された場合、Ｌバンド波長帯域の光信号を利用した長距離伝送における分散のための費用を削減することができる。図５は１６２５ｎｍ波長で分散値が８〜１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ範囲にある場合、ゼロ分散波長とゼロ分散波長での分散傾斜との関係を示したものである。図５で参照番号７１は１６２５ｎｍ波長で分散値が１２．５ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ/以下に制御された場合、参照番号７２は１６２５ｎｍ波長で分散値が１２．５〜１３ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの範囲にある場合、参照番号７３は１６２５ｎｍ波長で分散値が１３〜１３．５ｐｓ/ｎｍ/ｋｍの範囲にある場合をそれぞれ示す。図５に示したように、ゼロ分散波長での分散傾斜が低くなるほど１６２５ｎｍにおける分散値が低くなり、Ｌバンド波長帯域の光信号を利用した長距離伝送にも有利であることが分かる。
【００５０】
このような測定結果によれば、広帯域分散制御光ファイバ１００が、ゼロ分散波長での分散傾斜を０．０７４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ以下に制御し、Ｌバンド波長帯域より長波長である１６２５ｎｍ波長での分散値を１４ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下に制御するためにゼロ分散波長を１４３０ｎｍ以下の波長領域に位置させることができるようになったことを確認できる。前述したように１６２５ｎｍ波長で分散値が一定範囲以内に制御されることで、Ｌバンド波長帯域の長距離伝送が可能になる。これは広帯域分散制御光ファイバ１００の屈折率分布を数式２、数式３に応じて設定することにより可能である。
【００５１】
加えて、広帯域分散制御光ファイバ１００の有効断面積を７５μｍ２以下に制御することによってラマン利得効率を確保することができる。ラマン利得効率は下記数式４により定義される。
【００５２】
【数４】
2004226964.tif 000006
【００５３】
ここで、Ｇはラマン利得効率、ｇはラマン利得係数、Ａeffは有効断面積、Ｐpumpはポンピング光の出力、Ｌeffは有効距離をそれぞれ示す。
【００５４】
図６を参照すると、有効断面積とラマン利得効率間の関係が分かる。参照番号８１は有効断面積が８０μｍ２、参照番号８２は有効断面積が７０μｍ２、参照番号８３は有効断面積が６０μｍ２である場合のラマン利得効率をそれぞれ示す。数式４と図６を通じて示したように、有効断面積が減少するほどラマン利得効率が向上することを確認できる。
【００５５】
図７は広帯域分散制御光ファイバのＭＣＲ値とベンディング損失間の関係を示すグラフである。ＭＣＲ値とは、モードフィールド直径と遮断波長間の比を示す値である。図７から、ＭＣＲ値が特定レベルを超えるとベンディング損失が急激に増加することが分かる。図７に示したように、ＭＣＲ値が特定レベル以上になると、１５５０ｎｍ波長でのベンディング損失９１に比べて、１６２５ｎｍ波長でのベンディング損失９２が急激に増加することが分かる。従って、分散制御光ファイバ１００のベンディング損失を防止するために、ＭＣＲ値は一定範囲以内に制御することが望ましい。
【００５６】
図８はＭＣＲ値が一定範囲以内に制御された分散制御光ファイバの波長帯域光損失を示すグラフである。このようにＭＣＲ値が制御された光ファイバは、１５５０ｎｍ波長での光損失１２１が大略０．１９６ｄＢ/ｋｍであり、１６２５ｎｍ波長での光損失１２２が０．２０８ｄＢ/ｋｍを示す。長距離伝送で波長に応じて光損失の偏差が大きくなると、補償、増幅など信号品質維持のための装置を波長帯域別にそれぞれ設置するべきであるので費用が増加する。従って、広帯域分散制御光ファイバ１００はＭＣＲ値を制御して波長に応じた光損失の偏差が０．０３ｄＢ/ｋｍ以内に制限されるので長距離伝送に有利である。
【００５７】
下記表１はこのような特性を反映させて製作された光ファイバの分散値を示す。
【００５８】
【表１】
2004226964.tif 000007
【００５９】
表１に示したように、１４３０ｎｍ波長での分散値は０．９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであるので、ゼロ分散波長は１４３０ｎｍ未満の波長領域に位置するようになる。分散制御光ファイバのゼロ分散波長は１４１７．３として測定された。
【００６０】
表１のような分散値を有する分散制御光ファイバの特性は、下記表２のように測定された。
【００６１】
【表２】
2004226964.tif 000008
【００６２】
以上、本発明を具体的な一実施形態に基づいて説明したが、特許請求の範囲により定められる本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来技術に従う光ファイバの分散特性を示すグラフ。
【図２】本発明の一実施形態に従う広帯域分散制御光ファイバとその屈折率分布を示すグラフ。
【図３】負の分散特性と伝送距離間の関係を示すグラフ。
【図４】ラマン利得曲線を示すグラフ。
【図５】図２に示した分散制御光ファイバの分散波長、分散傾斜間と１６２５ｎｍ分散の関係を示すグラフ。
【図６】図２に示した分散制御光ファイバのラマン利得効率を示すグラフ。
【図７】図２に示した分散制御光ファイバのベンディング損失を示すグラフ。
【図８】図２に示した分散制御光ファイバの波長に従う光損失を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６４】
１００  広帯域分散制御光ファイバ
１０１  内部コア
１０２  外部コア
１０３  内部クラッド
１０４  外部クラッド
ｄ１  内部コア１０１の直径
ｄ２  外部コア１０２の直径
ｄ３  内部クラッド１０３の直径
ｎ１  内部コア１０１の屈折率
ｎ２  外部コア１０２の屈折率
ｎ３  内部クラッド１０３の屈折率
ｎ４  外部クラッド１０４の屈折率
【図１】
2004226964.tif 000009
【図２】
2004226964.tif 000010
【図３】
2004226964.tif 000011
【図４】
2004226964.tif 000012
【図５】
2004226964.tif 000013
【図６】
2004226964.tif 000014
【図７】
2004226964.tif 000015
【図８】
2004226964.tif 000016