(57)【要約】【課題】分散シフト光ファイバと接続して、分散シフト光ファイバの波長分散を好適に補償しうる分散補償光ファイバを提供する。【解決手段】分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、該波長における分散を分散スロープで割った値である分散・傾斜率（ＤＰＳ）が６７〜１００ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて１０ｄＢ／ｍ以下である。そのような分散補償光ファイバは、中心コア領域２０と、該コア領域の外部に順次設けられた少なくとも３層から成るクラッド領域２１〜２３とを有し、コア領域の複数のクラッド領域のうち最外層に位置するクラッド領域２３の屈折率に対する最大比屈折率差Δｎ０、複数のクラッド領域各層の最外層のクラッド領域２３の屈折率に対する比屈折率差をコア領域から最外層のクラッドに向かって順にΔｎｉ（ｉ≧１）としたときに、Δｎ０＞Δｎ２＞・・＞Δｎ１であり、２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％である。【選択図】　　　図２
2004093650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
該波長における分散を分散スロープで割った値である分散・傾斜率（ＤＰＳ）が６７〜１００ｎｍであり、
直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて１０ｄＢ／ｍ以下である
ことを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項２】
中心コア領域と、該コア領域の外部に順次設けられた少なくとも３層から成るクラッド領域とを有し、
前記コア領域の前記複数のクラッド領域のうち最外層に位置するクラッドの屈折率に対する最大比屈折率差Δｎ０、前記複数のクラッド領域各層の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する比屈折率差を前記コア領域から最外層のクラッドに向かって順にΔｎｉ（ｉ≧１）としたときに、
Δｎ０＞Δｎ２＞・・＞Δｎ１であり、
２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％
であることを特徴とする、
請求項１記載の分散補償光ファイバ。
【請求項３】
分散補償光ファイバと分散シフト光ファイバとを接続した光伝送路であって、
前記分散補償光ファイバは、
波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
該波長における分散を分散スロープで割った値である分散・傾斜率（ＤＰＳ）が６７〜１００ｎｍであり、
直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて１０ｄＢ／ｍ以下である、
光伝送路。
【請求項４】
前記分散補償光ファイバは、
中心コア領域と、該コア領域の外部に順次設けられた少なくとも３層から成るクラッド領域とを有し、
前記コア領域の前記複数のクラッド領域のうち最外層に位置するクラッドの屈折率に対する最大比屈折率差Δｎ０、前記複数のクラッド領域各層の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する比屈折率差を前記コア領域から最外層のクラッドに向かって順にΔｎｉ（ｉ≧１）としたときに、
Δｎ０＞Δｎ２＞・・＞Δｎ１であり、
２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％
である、
請求項３記載の光伝送路。
【請求項５】
前記分散シフト光ファイバは、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有するシリカベースの光ファイバであり、
波長１５５０ｎｍにおいて、分散Ｄが＋６〜＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
分散スロープＳが＋０．０８〜０．１０ｐｓ／ｎｍ２　／ｋｍであり、
伝送損失が約０．２０ｄＢ／ｋｍである、
請求項３または４記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバ、および、光伝送路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重（ＷＤＭ：　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送を行う光伝送システムにおいて、光通信の更なる高速化・大容量化を図るには、広い信号光波長帯域において光伝送路の累積波長分散の絶対値をできる限り小さくすることが重要である。
一般には、１種類の光ファイバのみを用いた光伝送路では困難であるので、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することで、広帯域での光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００３】
米国特許第５，３６１，３１９号公報には、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ：　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　）と、この標準的なシングルモード光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を補償する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ：　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　）とを接続して、これらが接続されて構成されてなる光伝送路の波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術が開示されている。
【０００４】
米国特許第５，８３８，８６７号公報には、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ：　Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ　ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳｈｉｆｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　）と、この分散シフト光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散および分散スロープを補償する分散補償光ファイバとを接続して、これらが接続されて構成されてなる光伝送路の波長１．５５μｍ帯での累積波長分散の絶対値の低減を図る技術が開示されている。
【０００５】
ここで、ある波長、たとえば、光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散Ｄを分散スロープ（分散傾斜）Ｓで割った値Ｄ／Ｓを分散・傾斜率ＤＰＳ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｐｅｒ　Ｓｌｏｐｅ）と表す。
波長１５５０ｎｍを含む広帯域で光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減を図る為には、分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するＤＳＦ用分散補償光ファイバでは、その分散・傾斜率ＤＰＳが、分散シフト光ファイバの分散・傾斜率ＤＰＳと略等しいことが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
標準的な分散シフトファイバでは、有効（実効）コア断面積Ａｅｆｆが７２μｍ２、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が４．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０９ｐｓ／ｎｍ２　／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散・傾斜率ＤＰＳは約５０ｎｍとなっている。
【０００７】
４０Ｇｂｐｓ伝送以上のさらなる高速大容量伝送を考慮すると、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が小さく、４光波混合等の非線形現象が発生する。これを防止するための試みとして、有効コア断面積Ａｅｆｆを７０μｍ２　以上に維持しながら、波長１５５０ｎｍにおける波長分散を大きくし、波長１６２５ｎｍにおける波長分散を低く維持するために、分散スロープを低減した光ファイバの検討が進められているが、この新しいファイバに適合する分散補償ファイバはまだ提案されていない。
【０００８】
米国特許第５，３６１，３１９号公報に開示されているＳＭＦ用分散補償光ファイバは、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有し、波長１５５０ｎｍにおいて大きな波長分散を有する標準的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の波長分散を補償するものであって、絶対値が大きな負の波長分散を有している。したがって、このＳＭＦ用分散補償光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバの波長分散を補償する上では好適である。しかし、このＳＭＦ用分散補償光ファイバは分散スロープを補償するには充分ではない。
【０００９】
一方、米国特許第５，８３８，８６７号公報に開示されている分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）用分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有する非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することができる。しかし、このＤＳＦ用分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が小さいことから、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償するには長尺のＤＳＦ用分散補償光ファイバが必要となる。
【００１０】
一般に、分散補償光ファイバにおいて、分散・傾斜率ＤＰＳが小さくなるほど、僅かの曲げでも基底モード光が漏洩し易く、基底モード光の曲げ損失が大きくなるので、光ファイバをコイル等に巻き付けて分散補償モジュール化しようとすると曲げ損失による伝送損失が大きくなる。
【００１１】
上述したように、分散シフト光ファイバと分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）用分散補償光ファイバとを接続して構成される光伝送路に信号光を伝搬させて光通信を行う光伝送システムでは、光伝送路での伝送損失が大きいことから、光伝送路における中継区間を長くすることができず、光通信の更なる高速化・大容量化を図ることができないという問題に遭遇している。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償し、かつ曲げ特性に優れ、小さなコイル取りが可能な分散補償光ファイバ、および、それを用いた光伝送路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、該波長における分散を分散スロープで割った値である分散・傾斜率ＤＰＳが６７〜１００ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が波長１５５０ｎｍにおいて、１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
この分散補償光ファイバは、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、分散・傾斜率ＤＰＳが６７〜１００であることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、高速大容量伝送に好適な分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができる。
直径が２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が波長１５５０ｎｍにおいて１０ｄＢ／ｍ以下であれば、直径４０ｍｍ程度のコンパクトなモジュール化を行っても、伝送損失の増加を低く維持できる。
【００１５】
本発明に係わる分散補償光ファイバは、好適には、中心コア領域と、該コア領域の外部に順次設けられた少なくとも３層から成るクラッド領域とを有し、前記コア領域の前記複数のクラッド領域のうち最外層に位置するクラッドの屈折率に対する最大比屈折率差Δｎ０、前記複数のクラッド領域各層の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する比屈折率差を、前記コア領域から最外層のクラッドに向かって順にΔｎｉ（ｉ≧１）としたときに、
Δｎ０＞Δｎ２＞・・＞Δｎ１であり、
２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％
であることを特徴とする。
【００１６】
上記条件が満足される場合、上記特性を有する分散補償光ファイバを実現する上で好適である。
【００１７】
本発明によれば、また、分散補償光ファイバと分散シフト光ファイバとを接続した光伝送路であって、前記分散補償光ファイバは上記特性および構成を有する、光伝送路が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
光伝送路
図１は本発明の光伝送路の１実施の形態として、分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）１と、この分散シフト光ファイバ１の分散を補償する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）２とを接続した光伝送路１０の構成図である。
【００２０】
分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）
分散補償しようとしている分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）１は、たとえば、波長１５５０ｎｍで正の小さい波長分散を有するシリカベースの光ファイバである。この分散シフト光ファイバ１は、波長１５５０ｎｍにおいて、分散Ｄが＋６〜＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳが＋０．０８〜０．１０ｐｓ／ｎｍ２　／ｋｍであり、また、伝送損失が０．２０ｄＢ／ｋｍ程度である。
【００２１】
分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）
本実施形態に係る分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）２は、たとえば、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、該波長における分散値Ｄを分散スロープＳで割った値Ｄ／Ｓである分散・傾斜率ＤＰＳが６７〜１００ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて、１０ｄＢ／ｍ以下である。
【００２２】
図２（Ａ）は分散補償光ファイバ２の１例としての屈折率プロファイルを示し、図２（Ｂ）は分散補償光ファイバ２の構成例を示す図である。図２（Ａ）と図２（Ｂ）とは寸法は一致していないが、対応関係のみ示している。
分散補償光ファイバは、光軸中心Ｏを含む屈折率Ｎ０の中心コア領域２０と、この中心コア領域２０を取り囲む屈折率ｎ１の第１クラッド領域２１と、第１クラッド領域２１を取り囲む屈折率ｎ２の第２クラッド領域２２と、第２クラッド領域２２を取り囲む屈折率ｎ３の第３クラッド領域（最外層クラッド領域）２３とを有している。第３クラッド領域２３の外周には通常、保護用樹脂が被覆される。
各屈折率の大小関係はｎ０＞ｎ２＞ｎ３＞ｎ１　である。
【００２３】
図２（Ａ）に図解した屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバ２は、シリカガラスをベースとして、中心コア領域２０に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２　を添加し、第１クラッド領域２１に屈折率を低くするドーパントとしてＦ元素を添加し、第２クラッド領域２２に屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ２　を添加するのが好適である。なお、最外層の第３クラッド領域２３にはドーパントを添加しない。このように形成することにより、図２に示す屈折率プロファイルを実現することができる。
【００２４】
分散補償光ファイバ２は、最外層２３の屈折率ｎ３を基準として、中心コア領域２０の比屈折率差Δｎ０が２％＜Δｎ０＜３％であり、第１クラッド領域２１の比屈折率差Δｎ１が−０．５％以下である。すなわち、下記の如く規定される。
【００２５】
【数１】
Δｎ０＞Δｎ２＞Δｎ１であり、
２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％
【００２６】
下記に比屈折率差Δｎ０、Δｎ１、Δｎ２の式を示す。
【００２７】
【数２】
2004093650.tif 000003
【００２８】
このような特徴および特性を有する分散補償光ファイバ２は、波長１５５０ｎｍにおいて、分散値、分散・傾斜率ＤＰＳおよび伝送損失それぞれが上記の数値範囲のものとなる。
すなわち、分散補償光ファイバ２は、波長分散Ｄが負であって絶対値が大きく、分散・傾斜率ＤＰＳが６７〜１００ｎｍであることにより、波長１５５０ｎｍを含む広い波長帯域で、高速大容量伝送に好適な分散シフト光ファイバ１の波長分散および分散スロープを短尺で補償でき、また、直径２０ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加を１０ｄＢ／ｋｍ以下とすることによりコンパクトで低損失なモジュールの実現が可能となる。
【００２９】
分散補償光ファイバの実施例
本実施形態に係る分散補償光ファイバ２の具体的な実施例について説明する。以下に説明する実施例の分散補償光ファイバは、いずれも図２（Ａ）に示す屈折率プロファイルを有するものである。
【００３０】
【実施例１】
第１実施例の分散補償光ファイバは、図３（Ａ）に屈折率プロファイルを図解したように、中心コア領域２０の比屈折率差Δｎ０を２．２％とし、第１クラッド領域２１の比屈折率差Δｎ１を−０．８％とし、第２クラッド領域２２の比屈折率差Δｎ２を０．２％としたものである。このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散・傾斜率ＤＰＳが７０ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が８ｄＢ／ｍであった。
したがって、〔実施例１〕の分散補償光ファイバを図１に例示した光伝送路１０に好適に用いて初期の目的を達成することができた。
【００３１】
【実施例２】
第２実施例の分散補償光ファイバは、図３（Ｂ）に屈折率プロファイルを図解したように、中心コア領域２０の比屈折率差Δｎ０を２．４％とし、第１クラッド領域２１の比屈折率差Δｎ１を−０．８％とし、第２クラッド領域２２の比屈折率差Δｎ２を０．２％としたものである。このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散Ｄが−１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散・傾斜率ＤＰＳが８７ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いた時の、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が５．６ｄＢ／ｍであった。
したがって、〔実施例２〕の分散補償光ファイバを図１に例示した光伝送路１０に好適に用いて初期の目的を達成することができた。
【００３２】
分散補償光ファイバの他の構成例
本発明に係わる分散補償光ファイバは、図２〜図３を参照して例示したものに限定されない。
本発明にかかる分散補償光ファイバをより一般的に述べると、断面構造的には、中心コア領域と、中心コア領域から外周に向かって、少なくとも３層から成るクラッド領域を有する構造を有する。
分散補償光ファイバの屈折率プロファイルは、中心コア領域の屈折率ｎ０が最大であり、中心コア領域と最外層のクラッド領域との間に位置する、複数のクラッド領域の屈折率ｎ１〜ｎｉが、中心コア領域から最外層のクラッド領域に向かって位置するクラッド領域の屈折率が、最外層のクラッド領域の屈折率ｎｘより、低い屈折率、高い屈折率と交互に位置する屈折率プロファイルとなる。最外層のクラッド領域には屈折率を変化させるドーパントは添加されずシリカベースのガラス部分であり、最外層のクラッド領域の屈折率より高い屈折率を有する領域、たとえば、コア領域、第２クラッド領域などには最外層のクラッド領域より屈折率を高めるドーパント、たとえば、ＧｅＯ２　がドープされる。逆に、最外層のクラッド領域の屈折率より低い屈折率を有する領域、たとえば、第１クラッド領域などには最外層のクラッド領域より屈折率を低めるドーパント、たとえば、フッ素（Ｆ）ガスがドープされる。したがって、屈折率プロファイルは下記のようになる。
【００３３】
ｎ０＞ｎｘ
ｎｘ＞ｎ１、ｎｘ＞ｎ３、ｎｘ＞ｎ５、・・・
ｎ１＜ｎ３＜ｎ５、・・
ｎｘ＜ｎ２、ｎｘ＜ｎ４、ｎｘ＜ｎ６、・・・
ｎ２＞Δｎ４＞Δｎ６、・・・
【００３４】
コア領域の最外層に位置するクラッドの屈折率に対する最大比屈折率差Δｎ０、複数のクラッド領域各層の前記最外層のクラッド領域の屈折率に対する比屈折率差を前記コア領域から最外層のクラッドに向かって順にΔｎｉ（ｉ≧１）としたときに、下記のようになる。
【００３５】
Δｎ０＞Δｎ２＞・・＞Δｎ１であり、
２％＜Δｎ０＜３％、かつ、Δｎ１＜−０．５％
【００３６】
このような構成の本発明の分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、該波長における分散を分散スロープで割った値である分散・傾斜率（ＤＰＳ）が６７〜１００ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの伝送損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて１０ｄＢ／ｍ以下である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る分散補償光ファイバを分散シフト光ファイバの分散補償に用いると波長分散が補償された光伝送路を実現できた。
【００３８】
本発明の分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散値が−４０〜−２５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長分散値と分散スロープとの比である分散・傾斜率ＤＰＳが６７〜１００ｎｍであり、直径２０ｍｍのコイル状に巻いたときの損失増加が、波長１５５０ｎｍにおいて、１０ｄＢ／ｍ以下で、高速大容量伝送に好適な分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを短尺で補償することができ、かつ曲げ特性に優れ、小さなコイル取りが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の光伝送路の１実施の形態の構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の１実施の形態の分散補償光ファイバの屈折率プロファイルを示す図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示した屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバの概略断面構成図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は図２（Ａ）に例示した分散補償光ファイバの実施例１、２の屈折率プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１・・分散シフト光ファイバ
２・・分散補償光ファイバ
２０・・中心コア領域
２１・・第１クラッド領域
２２・・第２クラッド領域
２３・・第３クラッド領域
１０・・光伝送路
【図１】
2004093650.tif 000004
【図２】
2004093650.tif 000005
【図３】
2004093650.tif 000006