(57)【要約】【課題】光伝送路の分散スロープの影響を低減する光伝送システムの提供。【解決手段】光ファイバ１０の石英とは逆符号の膨張係数を有する液晶ポリマー１３で光ファイバ１０の表面のコーティングを行い、これにより温度変化による物理的な伸縮を抑制することにより、信号の伝搬時間の安定化を実現する。特に、２次分散値の温度依存性を考慮することにより、温度変動による伝送路劣化を低減する。また、局舍内にある分散補償用光ファイバの周辺の温度を温度制御回路により精密に制御することにより、局舍外の伝送用光ファイバと局舍内の分散補償用光ファイバの分散スロープの温度依存性の影響の和を抑制する光ファイバ収容装置も提供する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散が−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下であって、伝送用光ファイバが受ける温度変化がΔＴ（ｄｅｇ）、光信号の波長帯域がΔλ（ｎｍ）である光伝送システムで使用される全長Ｌ（ｋｍ）の伝送用光ファイバにおいて、次式
【数１】
2004054145.tif 000011
を満足するように、伝搬時間差係数Ｋ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）が設定されていることを特徴とする伝搬時間補償光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の伝搬時間補償光ファイバにおいて、該光ファイバの表面にコーティング処理を施すことにより熱膨張係数を調整し、前記式
【数２】
2004054145.tif 000012
を満足するように、伝搬時間差係数Ｋ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）が設定されていることを特徴とする伝搬時間補償光ファイバ。
【請求項３】
請求項２に記載の伝搬時間補償光ファイバにおいて、該光ファイバの表面が液晶ポリマーでコーティングされていることを特徴とする伝搬時間補償光ファイバ。
【請求項４】
ビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散が−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下で、光信号の波長帯域がΔλ（ｎｍ）である光伝送システムにおいて、伝送路が、長さＬ１（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ１（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有する伝送用光ファイバと、該伝送用光ファイバと連続する、長さＬ２（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ２（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有する分散補償用光ファイバとからなり、前記長さＬ１（ｋｍ）の伝送用光ファイバが受ける温度変化がΔＴ１（ｄｅｇ）である場合において、次式、
【数３】
2004054145.tif 000013
を満たすように、前記長さＬ２（ｋｍ）の分散補償用光ファイバが受ける温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）が設定されることを特徴とする光ファイバ収容装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ファイバ収容装置において、該光ファイバ収容装置は、前記分散補償用光ファイバを収容し、かつ設定された前記温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）の値を基に該分散補償用光ファイバの周囲の温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする光ファイバ収容装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送光ファイバの分散スロープの温度依存性に起因する、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：波長分割多重方式）伝送信号光の波形劣化を抑制することのできる伝搬時間補償光ファイバおよび光ファイバ収容装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバが有する分散は、光通信における信号光パルスの波形劣化をもたらすものであり、その補償は必須の技術である。
【０００３】
また、光ファイバの２次分散値は、光ファイバの置かれている環境の温度変化により変化することが知られている。ある温度において、２次分散補償が施された従来システムにおいても、温度が変化して光ファイバの２次分散値が変わると、パルス波形の劣化が生じてしまうという問題がある。近年、伝送速度が向上するにつれ、この温度変化に起因する２次分散変動がもたらす波形劣化は益々大きくなる傾向にある。
【０００４】
そこで、この２次分散の温度依存性を補償する適応分散等化技術の開発が行われている。この技術を実現するためには、２次分散量のチューニングが可能な光部品が必要となる。具体的には、光ファイバグレーティング（参考文献（１））、Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ（ＶＩＰＡ：虚像化フェイズドアレイ）（参考文献（２））、Ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇ（ＡＷＧ：アレイ導波路格子）（参考文献（３））、Ｌａｔｔｉｃｅ−Ｆｏｒｍ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｌｔｅｒ　ｏｎ　ａ　Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＰＬＣ）（プレーナ型光波回路に組み込みの格子型プログラマブル光フィルタ）（参考文献（４））を用いる適応分散等化の方法が提案されている。
参考文献
（１）Ｂ．　Ｊ．　Ｅｇｇｌｅｔｏｎ他、ＩＥＥＥ　ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＬＥＴＴＥＲＳ，　Ｖｏｌ．１２，　Ｎｏ．８，Ｐ．１０２２，　２０００．
（２）Ｍ．　Ｓｈｉｒａｓａｋｉ他、ＯＦＣ２００１，　ＴｕＳ１，　２００１．
（３）Ｍ．　Ｃ．　Ｐａｒｋｅｒ他、ＯＦＣ２０００，　ＷＭ１６，　２０００．
（４）Ｋ．　Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ他、ＩＥＥＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＥＬＥＣＴＥＤ　ＴＯＰＩＣＳ　ＩＮ　ＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，　Ｖｏｌ．２，　ｐ．２７０，　１９９６．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなこれまで提案された従来の分散適応等化の方法は、２次分散の温度変化のみに対処しており、分散スロープ（２次分散の波長微分）の温度依存性は考慮されていなかった。しかしながら、実際には光ファイバの２次分散の温度依存性は波長によって変化することが最近分かった。この現象は、即ち、分散スロープが温度依存性を有することを意味する。
【０００６】
図１は、１．３μｍの零分散光ファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ　ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）と１．３μｍの逆分散ファイバ（Ｒｅｖｅｒｓｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｆｉｂｅｒ：ＲＤＦ）の２次分散の温度依存係数ｄＤ／ｄＴが、波長により、どのように変化するかを測定した一例を示す。４つの波長（１５３５ｎｍ、１５４５ｎｍ、１５５５ｎｍ、１５６５ｎｍ）における点を結んだ直線の傾きｄ２Ｄ／ｄＴｄλが、分散スロープＳ（＝ｄＤ／ｄλ）の温度依存係数αＴ（＝ｄＳ／ｄＴ）を与える。ＳＭＦとＲＤＦの分散スロープの温度依存係数αＴ−ＳＭＦ，αＴ−ＲＤＦはそれぞれ、１．７９×１０−６（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）、１．４８×１０−５（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）であった。従って、分散スロープの温度依存係数は、より大きい４次分散を有するＲＤＦの方がＳＭＦよりも一桁大きい値となっている。この原因は、温度変化により２次分散曲線（分散対波長をプロットした曲線）がシフトした場合、２次分散曲線の曲率が大きい、即ち４次分散（分散スロープの波長微分）の大きな光ファイバほど、各波長における分散の傾き（即ち、分散スロープ）の変化が大きくなるからであると考えられる。
【０００７】
光伝送システムにおける光信号の波長帯域をΔλ（ｎｍ）、および伝送用光ファイバの分散スロープの温度依存係数および長さをそれぞれαＴ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）、Ｌ（ｋｍ）、温度変動をΔＴ（ｄｅｇ）とすると、２次分散変化量ΔＤ（ｐｓ／ｎｍ）は次式（１）で表される。
【０００８】
【数４】
2004054145.tif 000003
【０００９】
したがって、例えば伝送路がＲＤＦと同様の値αＴ＝１．４８×１０−５（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有するとし、光ファイバ長をＬ＝１０００（ｋｍ）、温度変化をΔＴ＝５０（ｄｅｇ：摂氏温度の度）、および波長帯域をΔλ＝１００（ｎｍ）とした場合、（１）式から、２次分散変化量はΔＤ＝７４．０（ｐｓ／ｎｍ）となる。つまり、ＷＤＭ伝送システムの運用初期に波長帯域１００ｎｍの全範囲において２次分散を０に設定したとしても、分散スロープの温度依存性により、最短波長と最長波長のチャンネルで６２．５（ｐｓ／ｎｍ）の２次分散の差が生じることになる。この場合は、４０Ｇｂｉｔ／ｓ／ｃｈのＷＤＭ伝送システム（許容２次分散が約４０ｐｓ／ｎｍ）への適用は困難である。
【００１０】
以上述べたように、光ファイバが有する分散スロープの温度依存性により、高速・広帯域のＷＤＭ伝送では、温度変化によってチャンネル間で異なる値の２次分散が生じて、チャンネルによって許容２次分散値を超えてしまうという解決すべき課題がある。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＷＤＭ伝送において、伝送路の分散スロープの温度依存性を抑制することのできる伝搬時間補償光ファイバ、および光ファイバ収容装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の伝送用光ファイバは、ビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散が−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下であって、伝送用光ファイバが受ける温度変化がΔＴ（ｄｅｇ）、光信号の波長帯域がΔλ（ｎｍ）である光伝送システムで使用される全長Ｌ（ｋｍ）の伝送用光ファイバにおいて、次式
【００１３】
【数５】
2004054145.tif 000004
【００１４】
を満足するように、伝搬時間差係数Ｋ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）が設定されていることを特徴とする。
【００１５】
ここで、好ましくは、上記の光ファイバの表面にコーティング処理を施すことにより熱膨張係数を調整し、上記式
【００１６】
【数６】
2004054145.tif 000005
【００１７】
を満足するように伝搬時間差係数Ｋ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）が設定されているとすることができる。
【００１８】
また、好ましくは、上記の光ファイバの表面が液晶ポリマーでコーティングされているとすることができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明の光ファイバ収容装置は、ビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散が−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下で、光信号の波長帯域がΔλ（ｎｍ）である光伝送システムにおいて、伝送路が、長さＬ１（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ１（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有する伝送用光ファイバと、この伝送用光ファイバと連結して、長さＬ２（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ２（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有する分散補償用光ファイバとからなり、その長さＬ１（ｋｍ）の伝送用光ファイバが受ける温度変化がΔＴ１（ｄｅｇ）である場合において、次式、
【００２０】
【数７】
2004054145.tif 000006
【００２１】
を満たすように、上記長さＬ２（ｋｍ）の分散補償用光ファイバが受ける温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）が設定されることを特徴とする。
【００２２】
ここで、好ましくは、上記光ファイバ収容装置は、分散補償用光ファイバを収容し、かつ設定された上記の温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）の値を基に分散補償用光ファイバの周囲の温度を制御する温度制御手段を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態における伝搬時間補償光ファイバの構造を示す図で、（Ａ）は外形を示し、（Ｂ）はその断面を拡大して示す。図２に示すように、本実施形態の伝搬時間補償光ファイバ１０は、コア１１、クラッド１２から成る光ファイバの表面に液晶ポリマー１３のコーティングが施されて構成されている。
【００２４】
本実施形態の原理は、光ファイバ１０の石英とは逆符号の膨張係数を有する液晶ポリマー１３で光ファイバ１０の表面のコーティングを行い、これにより温度変化による物理的な伸縮を抑制することにより、信号の伝搬時間の安定化を実現するというものである。ここで、光ファイバ心線の単位長さ（１ｋｍ）、単位温度変化（１ｄｅｇ）あたりの伝搬時間差係数Ｋ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）は次式（５）で与えられる。
【００２５】
【数８】
2004054145.tif 000007
【００２６】
但し、Ｎは光ファイバの群屈折率、ｃは真空中の光速、Ａは屈折率の温度変化率、Ｂは歪みによる屈折率変化率、Ｅは光ファイバ心線の等化線膨張係数、Ｅｇｌａｓｓは光ファイバ（ガラス）の線膨張係数である。この伝搬時間差係数Ｋの波長による２回微分ｄ２Ｋ／ｄλ２は、分散スロープの温度係数αＴ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）と等価である。
【００２７】
光伝送システムにおける光信号の波長帯域をΔλ（ｎｍ）、および液晶ポリマー１３を施した伝送用光ファイバ１０の伝搬時間差係数と長さをそれぞれＫ（ｐｓ／ｋｍ／ｄｅｇ）、Ｌ（ｋｍ）、１年を通しての温度変化をΔＴ（ｄｅｇ）とすると、２次分散変化量ΔＤ（ｐｓ／ｎｍ）は次式（６）で表される。
【００２８】
【数９】
2004054145.tif 000008
【００２９】
したがって、伝送システムのビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散の範囲が−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下である場合には、次式（７）を満たすような伝搬時間差係数Ｋが得られるように、液晶ポリマー１３のコーティングを施した光ファイバ１０を用いることによって、分散スロープの温度依存性の影響を抑制することが可能となる。
【００３０】
【数１０】
2004054145.tif 000009
【００３１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態における光ファイバ収容装置の構成を示す。図３において、１４は局舎内に配置された光ファイバ収容装置、１５は光ファイバ収容装置１４内の温度を制御する温度制御回路、１６は局舎外の伝送用光ファイバ、１７は光ファイバ収容装置１４内に収容され局舎外の伝送用光ファイバ１６と連続している分散補償用光ファイバである。
【００３２】
本実施形態の原理は、局舍内にある分散補償用光ファイバ１７の周辺の温度を光ファイバ収容装置１４の温度制御回路１５により精密に制御することにより、局舍外の伝送用光ファイバ１６と局舍内の分散補償用光ファイバ１７の分散スロープの温度依存性の影響の和を抑制しようというものである。
【００３３】
本発明に係る光ファイバ収容装置１４は温度制御回路１５を含み、局舍内の分散補償用光ファイバ１７を収容する。伝送用光ファイバ１６は、長さＬ１（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ１（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有し、光ファイバ収容装置１４内の分散補償用光ファイバ１７は、長さＬ２（ｋｍ）、分散スロープ温度係数αＴ２（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ／ｄｅｇ）を有するとする。伝送システムのビットエラーレートが１０−９以下になる許容２次分散の範囲が、−ΔＤ０（ｐｓ／ｎｍ、但しΔＤ０＞０）以上、ΔＤ０以下であり、伝送用光ファイバが受ける１年を通しての温度変化がΔＴ１（ｄｅｇ）である場合において、次式
【００３４】
【数１１】
2004054145.tif 000010
【００３５】
を満たすように、光ファイバ収容装置１４内の分散補償用光ファイバ１７が受ける温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）を設定する。この温度変化ΔＳ（ｄｅｇ）の設定値（演算値）を基に、分散補償用光ファイバ１７の周辺の温度を温度制御回路１５により精密に制御する。これにより、伝送用光ファイバ１６と分散補償用光ファイバ１７の分散スロープの温度依存性の影響を抑制することが可能となる。
【００３６】
（他の実施形態）
本発明の第１の実施形態では、光ファイバの表面に液晶ポリマーのコーティングを施した構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、熱膨張係数を調整するのに役立つ他のコーティング材も含まれる。
【００３７】
また、本発明の第１と第２の実施形態を組み合わせた実施形態も本発明に含まれる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を適用した伝搬時間補償光ファイバおよび光ファイバ収容装置によれば、分散スロープの温度依存性の影響を抑制することができ、この抑制の実現により、ＷＤＭ伝送における伝送距離の拡大、ならびに１波長あたりの伝送速度の向上を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの２次分散の温度係数の波長依存性を示す線図である。
【図２】本発明の第１実施形態における伝搬時間補償光ファイバの構成を示し、（Ａ）はその外観を示す斜視図、（Ｂ）はその断面を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における光ファイバ収容装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０　伝搬時間補償光ファイバ
１１　コア
１２　クラッド
１３　液晶ポリマー
１４　光ファイバ収容装置
１５　温度制御回路
１６　伝送用光ファイバ
１７　分散補償用光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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