(57)【要約】【課題】所望の光学特性を満たす屈折率プロファイルを有しつつ、センタコアのゲルマニウム濃度を低減することにより、低損失化を可能とした光ファイバを提供すること。【解決手段】波長１４６０ｎｍ以上、１６２５ｎｍ未満の範囲内の設定波長における波長分散が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、隣接する層間で組成の異なる複数層のガラス層を有し、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となる基準層の内側に少なくとも２層のガラス層が形成されている光ファイバであって、最も内側に形成されている第１ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ１、内側から２層目に形成されている第２ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ２、前記基準層の純石英に対する比屈折率差をΔＣとしたときに、Δ１＞ΔＣ＞Δ２、Δ１＞１．０％、およびΔＣ＜０を満たすことを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１４６０ｎｍ以上、１６２５ｎｍ未満の範囲内の設定波長における波長分散が−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、隣接する層間で組成の異なる複数層のガラス層を有し、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となる基準層の内側に少なくとも２層のガラス層が形成されている光ファイバであって、前記少なくとも２層のガラス層のうち最も内側に形成されている第１ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ１、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から２層目に形成されている第２ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ２、前記基準層の純石英に対する比屈折率差をΔＣとしたときに、Δ１＞ΔＣ＞Δ２、Δ１＞１．０％、およびΔＣ＜０を満たすことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
波長１４６０ｎｍ以上、１６２５ｎｍ未満の範囲内の設定波長における波長分散が−８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、カットオフ波長が１３６０ｎｍ未満であり、隣接する層間で組成の異なる複数層のガラス層を有し、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となる基準層の内側に少なくとも２層のガラス層が形成されている光ファイバであって、前記少なくとも２層のガラス層のうち最も内側に形成されている第１ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ１、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から２層目に形成されている第２ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ２、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から３層目に形成されている第３ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ３、前記基準層の純石英に対する比屈折率差をΔＣとしたときに、１．０％≦Δ１≦３．０％、１．０％≦Δ２≦０．４％、０％≦Δ３≦０．５％、Δ１＞Δ３＞ΔＣ＞Δ２、Δ１＞１．０％、およびΔＣ＜０を満たすことを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
前記基準層は、フッ素を添加したガラスからなることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記基準層を構成するガラスのガラス軟化点は、純石英の軟化点よりも低いことを特徴とする請求項請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項５】
カットオフ波長が１５６５ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項６】
カットオフ波長が１５３０ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項７】
カットオフ波長が１４６５ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項８】
カットオフ波長が１４６０ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項９】
カットオフ波長が１４３０ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１０】
カットオフ波長が１３６０ｎｍよりも短波長にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記設定波長における波長分散を分散スロープで割った値が３３０未満の正の値であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の光ファイバを具備し、光伝送路に接続することにより伝送路の累積分散を低減することを特徴とする光モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光モジュールを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の伝送システムにおいて、前記光モジュールの光ファイバにラマン増幅用の励起光源を接続したことを特徴とするラマン増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速光通信に好適に用いられる光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分散補償技術は、高速光通信を行うために必須な技術であり、その中で最も一般的なものが分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）である。ＤＣＦは、使用波長帯域で波長分散が零でない光ファイバの波長分散を補償する光ファイバである。このようなＤＣＦにおいて、コアの大きな比屈折率差を実現するため、通常、センタコアにゲルマニウムを高濃度にドープしていた。また、高非線形ファイバもコアの大きな比屈折率差を実現するために、センタコアにゲルマニウムを高濃度にドープしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、センタコアにゲルマニウムを高濃度にドープすると、非線形屈折率が大きくなってしまい、波形劣化を引き起こすという問題がある。高非線形ファイバは、非線形係数を大きくすることにより、波形歪を引き起こすことを特徴としているが、ラマン増幅用の高非線形ファイバでは、ダブルレイリー散乱の問題もあり、コアのゲルマニウム濃度の高さが問題視され始めている。
【０００４】
また、高非線形ファイバを線引きする際に、コアとクラッドのガラス軟化点が大きく異なるため、線引き時にコアに多くの欠陥や構造不整を生じさせ、伝送損失を低減することが困難となるという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような事情の下になされ、所望の光学特性を満たす屈折率プロファイルを有しつつ、センタコアのゲルマニウム濃度を低減することにより、低損失化を可能とした光ファイバを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、波長１４６０ｎｍ以上、１６２５ｎｍ未満の範囲内の設定波長における波長分散が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、隣接する層間で組成の異なる複数層のガラス層を有し、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となる基準層の内側に少なくとも２層のガラス層が形成されている光ファイバであって、前記少なくとも２層のガラス層のうち最も内側に形成されている第１ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ１、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から２層目に形成されている第２ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ２、前記基準層の純石英に対する比屈折率差をΔＣとしたときに、Δ１＞ΔＣ＞Δ２、Δ１＞１．０％、およびΔＣ＜０を満たすことを特徴とする光ファイバを提供する。
【０００７】
また、本発明は、波長１４６０ｎｍ以上、１６２５ｎｍ未満の範囲内の設定波長における波長分散が８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、カットオフ波長が１３６０ｎｍ未満であり、隣接する層間で組成の異なる複数層のガラス層を有し、これらのガラス層のうち、屈折率分布の基準となる基準層の内側に少なくとも２層のガラス層が形成されている光ファイバであって、前記少なくとも２層のガラス層のうち最も内側に形成されている第１ガラス層の前記基準層に対する最大比屈折率差をΔ１、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から２層目に形成されている第２ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ２、前記少なくとも２層のガラス層のうち内側から３層目に形成されている第３ガラス層の前記基準層に対する比屈折率差をΔ３、前記基準層の純石英に対する比屈折率差をΔＣとしたときに、１．０％≦Δ１≦３．０％、１．０％≦Δ２≦０．４％、０％≦Δ３≦０．５％、Δ１＞Δ３＞ΔＣ＞Δ２、Δ１＞１．０％、およびΔＣ＜０を満たすことを特徴とする光ファイバを提供する。
【０００８】
以上のように構成される本発明の光ファイバにおいて、基準層は、フッ素を添加したガラスから構成されることが望ましい。フッ素の添加量は、比屈折率差Δ＝０．１〜０．６程度となるドープ量が望ましい。
【０００９】
また、基準層を構成するガラスのガラス軟化点は、純石英の軟化点よりも低いことが望ましい。例えば、純石英の軟化点１６００℃に対し、基準層を構成するガラスのガラス軟化点は、１２００〜１５００℃であるのが望ましい。
【００１０】
本発明の光ファイバは、カットオフ波長が１５６５ｎｍよりも短波長側、１５３０ｎｍよりも短波長側，１４６５ｎｍよりも短波長側、１４６０ｎｍよりも短波長側、１４３０ｎｍよりも短波長側、または１３６０ｎｍよりも短波長側にあるものとすることが出来る。
【００１１】
本発明の光ファイバにおいて、設定波長における波長分散を分散スロープで割った値が３３０未満の正の値であることが望ましい。このように、設定波長における波長分散を分散スロープで割った値を３３０未満の正の値とすることにより、この光ファイバをＳＭＦ用分散補償ファイバとして用いた場合、９０％以上の補償率を達成することが出来る。また、ＮＺ−ＤＳＦの場合は、３３０よりも小さい値が適しており、５０程度が最適の場合もある。このため、少なくとも３３０以下の値を持つことにより、ＮＺ−ＤＳＦまたは通常のＳＭＦ用の分散補償ファイバとして機能することとなる。
【００１２】
また、本発明は、以上の光ファイバを具備し、光伝送路に接続することにより伝送路の累積分散を低減することを特徴とする光モジュールを提供する。
【００１３】
更に、本発明は、上記光モジュールを具備することを特徴とする光伝送システムを提供する。
【００１４】
更にまた、本発明は、上記伝送システムにおいて、光モジュールの光ファイバにラマン増幅用の励起光源を接続したことを特徴とするラマン増幅器を提供する。
【００１５】
非線形係数は、ｎ２／Ａｅｆｆ　でより定義することが出来、非線形係数が大きいほど波形劣化が起こりやすいことが知られている。また、ｎ２はコアのゲルマニウム濃度によって決定されるので、ゲルマニウム濃度を高くすればｎ２が大きくなるが、同時にレイリー散乱も大きくなるという問題がある。これに対しＡｅｆｆ　は、比屈折率差を大きくすれば実現可能であり、ゲルマニウム濃度を低減してもクラッドの屈折率を下げることにより実現することができる。
【００１６】
この場合、クラッドの屈折率を下げる添加剤としてフッ素を用いると、同時にクラッドのガラス軟化点がコアのガラス軟化点に近づくので、線引きの際に発生する欠陥や構造不整を防止することができ、従って、低損失、低非線形係数を有するＤＣＦを実現することが可能となる。
【００１７】
以上のように、本発明によると、所望の光学特性を満たす屈折率プロファイルを有し、かつクラッドの屈折率を純石英より下げることによりセンタコアのゲルマニウム濃度の低減を行い、伝送損失の低減を可能とする分散補償光ファイバ、この分散補償光ファイバを用いた光モジュール、および光伝送システムが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態としての種々の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１９】
実施例１
下記表１ないし３に示す光学特性を有する２４種の光ファイバ（ファイバＡないしファイバＸ）を作製した。これらの光ファイバの屈折率プロファイルは、図１に示すようなＷ型、及び図２に示すようなセグメント付きＷ型とした。
【００２０】
即ち、図１に示すＷ型屈折率プロファイルは、センタコアを構成する第１ガラス層１の外側に、第２ガラス層２、およびクラッドを構成する基準層３を有している。また、図２に示すセグメント付きＷ型折率プロファイルは、センタコアを構成する第１ガラス層１の外側に、第２ガラス層２、第３ガラス層４、およびクラッドを構成する基準層３を有している。
【００２１】
【表１】
2004038006.tif 000003
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
２４種の光ファイバには、基準層を純石英としたΔＣ＝０のファイバ（比較例）、クラッドにＦをドープしてΔＣ＜０とし、かつΔ１を同一にした複数のファイバ、センタコアのゲルマニウム濃度を等しくした複数のファイバが含まれる。
【００２５】
これらのファイバのうち、ファイバＡ（比較例）とファイバＢ（本発明）は、Δ１、Δ２およびΔ３は同一であるが、ΔＣだけが異なっている。ファイバＡとファイバＢは、屈折率プロファイルが同一なので、Ａｅｆｆ　や分散特性はほとんど変わらないが、クラッドにＦをドープしたファイバＢは、ファイバＡよりも伝送損失が低い。これは、クラッドにＦをドープしたため、クラッドの軟化点が下がり、低温線引きをすることが出来たためである。
【００２６】
従って、ファイバＢを用いた光モジュールは、ファイバＡを用いた光モジュールと同一の長さで同一の分散量を補償することができ、低伝送損失の光モジュールとすることが出来る。
【００２７】
ファイバＡ（比較例）とファイバＣ（本発明）は、センタコアのゲルマニウム濃度の等しいものである。これらを比較すると、レイリー散乱係数はほぼ等しいにも関わらず、ＧＲはクラッドにＦをドープしたファイバＣの方が大きい。これは、同一ゲルマニウム濃度にも関わらず、クラッドにＦをドープしたファイバＣは、Δ１を大きく、Ａｅｆｆ　を小さくすることが出来るためである。
【００２８】
また、ファイバＣは、ラマンゲインが大きくなるばかりでなく、伝送損失も低減されているので、ファイバＣを用いた光モジュールを使用したＤＣＲＡ（分散補償ラマン増幅器）を作製した場合、低ポンプパワーで必要なゲインを得ることが出来る。
【００２９】
レイリー散乱係数はファイバＡとファイバＣでほぼ等しいので、ファイバＣで構成したＤＣＲＡのほうが低ポンプパワ入力で所望のゲインが得られるので、低ノイズにすることができる。これは、同様に、ファイバＤ（比較例）とファイバＦ（本発明）、ファイバＧ（比較例）とファイバＩ（本発明）、ファイバＪ（比較例）とファイバＬ（本発明）、ファイバＭ（比較例）とファイバＯ（本発明）、ファイバＰ（比較例）とファイバＲ（本発明）、ファイバＳ（比較例）とファイバＵ（本発明）、ファイバＶ（比較例）とファイバＸ（本発明）についても言うことが出来る。
【００３０】
しかし、これらの間で異なるのはカットオフ波長である。ファイバＣのカットオフ波長は１５２０ｎｍであり、１５３０ｎｍ以下であるので、Ｃバンド以上の波長帯で使用可能である。また、使用波長帯よりも１００ｎｍ以上短波長側にカットオフ波長を設定すれば、その使用帯においてラマン増幅媒体として使用することができる。つまり、カットオフ波長が１３５０ｎｍであるファイバＴは、ＳバンドからＬバンドまでのどの波長でもラマン増幅器として使用可能である。
【００３１】
実施例２
ファイバＡとファイバＢを用いて、ＣバンドでＳＭＦ５０ｋｍを補償するラマン増幅器を作製した。これらの２本のファイバはほぼ同じ分散を有するため、ともに８ｋｍのファイバを使用して２つの光モジュールを作製した。その構成は、いずれも図３に示す通りである。
【００３２】
これら２つの光モジュールは、使用した光ファイバのファイバ長及びＧＲが同一でも伝送損失が異なるため、ロスレスモジュールを実現するために必要なポンプパワーは、それぞれ５５ｍＷ（ファイバＡ）、４９ｍＷ（ファイバＢ）であった。このため、ファイバＡを用いたＤＣＲＡのほうがダブルレイリー散乱によるノイズが大きく、ファイバＢを用いたＤＣＲＡは、ＮＦも１ｄＢ改善した。ここでは、伝送路のファイバとしてＳＭＦを使用したが、ファイバＨを用いれば、ＮＺ−ＤＳＦ（ノン零分散シフトファイバ）にも対応可能であることは明らかである。
【００３３】
また、ファイバＫやファイバＴを用いれば、Ｃバンド以外にもＬバンドやＳバンド、またはこれらを含む複数の波長にて使用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、低伝送損失を有する高非線形ファイバの作製を可能にすることができた。また、コアのゲルマニウム濃度を下げることにより、ダブルレイリー散乱を低減した高非線形ファイバおよび分散補償ファイバの実現を可能にすることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバの屈折率プロファイルを示す図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る光ファイバの屈折率プロファイル示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る光ファイバを用いて構成した光モジュールを示す図。
【符号の説明】
１・・・センタコア
２・・・第２のガラス層
３・・・クラッド
４・・・第３ガラス層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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