(57)【要約】【課題】  波長１．５５μｍ帯ラマン増幅に用いられる１４３０ｎｍ帯付近の伝送損失を低減し、各種伝送用光ファイバに適した分散補償ファイバの提供。【解決手段】  コア１とその外周に設けられたクラッド２とからなり、前記コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部３と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部４とを備えている石英ガラス系の分散補償ファイバであって、前記中心コア部のクラッドに対する比屈折率差が１．２〜２．０％であり、中心コア部のフッ素添加濃度が０．０２〜０．３質量％の範囲であり、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする分散補償ファイバ。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとその外周に設けられたクラッドとからなり、前記コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部とを備えている石英ガラス系の分散補償ファイバであって、
前記中心コア部のクラッドに対する比屈折率差が１．２〜２．０％であり、中心コア部のフッ素添加濃度が０．０２〜０．３質量％の範囲であり、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする分散補償ファイバ。
【請求項２】
波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の分散補償ファイバ。
【請求項３】
ＯＨ吸収による波長１．３８μｍ帯での損失増加分が０．５ｄＢ／ｋｍ以下である請求項１又は２に記載の分散補償ファイバ。
【請求項４】
前記コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周に設けられ、前記クラッドより高く前記中心コアより低い屈折率を有するリングコア部とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項５】
前記コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周に設けられ、前記クラッドより高く前記中心コアより低い屈折率を有するリングコア部と、該リングコア部の外周に設けられ、前記クラッドより低く前記中間コア部より高い屈折率を有するディプレストコア部とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項６】
波長１．５５μｍにおける実効断面積が１７〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２７〜０．００４１ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項７】
波長１．５９μｍにおける実効断面積が１７〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２２〜０．００３４ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項８】
前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．４５〜−０．２５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．５〜４．０、
ｃ／ｂが１．１〜１．５、および
ｄ／ｃが１．５〜２．０の範囲にあることを特徴とする請求項６又は７に記載の分散補償ファイバ。
【請求項９】
波長１．５５μｍにおける実効断面積が１５〜２０μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１２０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００５〜０．０１２ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項１０】
波長１．５９μｍにおける実効断面積が１５〜２２μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１３０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００４〜０．００９ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項１１】
前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．８〜−０．５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることを特徴とする請求項９又は１０に記載の分散補償ファイバ。
【請求項１２】
波長１．５５μｍにおける実効断面積が１１〜１６μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１７０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．０１６〜０．０２４ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項１３】
波長１．５９μｍにおける実効断面積が１４〜１９μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００８〜０．０１２ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散補償ファイバ。
【請求項１４】
前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．５〜２．０％、
Δ２が−１．３〜−０．８％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１５〜−０．０３％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の分散補償ファイバ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の分散補償ファイバをラマン増幅媒体として用いたことを特徴とするラマン増幅用分散補償ファイバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラマン増幅に用いられる分散補償ファイバに関し、特に波長１．５５μｍ帯ラマン増幅に用いられる波長１４３０ｎｍ帯付近の伝送損失を低減し、各種伝送用光ファイバに適したラマン増幅用の分散補償ファイバと、それを用いたラマン増幅用分散補償ファイバモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離光通信には、累積波長分散、及び四光波混合（以下、ＦＷＭと記す。）抑制のために、主に標準シングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦと記す。）、またはノンゼロ分散シフト光ファイバ（以下、ＮＺ−ＤＳＦと記す。）に分散補償ファイバを組み合わせた伝送路が用いられている。また、伝送路や分散補償ファイバで生じた光損失を補償するために、エルビウムドープ光ファイバ（以下、ＥＤＦと記す。）などの希土類添加光ファイバを用いた光増幅器も同時に用いられている。
【０００３】
しかし、さらなる長距離化を図る場合には、波長分散を補償するために用いる分散補償ファイバの損失が大きいために、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が劣化してしまう。そのため、分散補償ファイバ自体を増幅媒体として用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されたラマン増幅器は、ラマン増幅用光ファイバとして、高非線形ファイバ又は分散補償ファイバを用いて光増幅を行うものである。
【０００４】
一方、信号波長帯で非線形が問題となる高非線形光ファイバやラマン増幅に対する設計自由度の小さい波長分散の絶対値が大きな分散補償ファイバに対してラマン増幅用に適した光ファイバについての提案もなされている（例えば、特許文献２参照。）。
また、ラマン増幅に適した分散補償ファイバとしては、特許文献３中には、その屈折率分布などが開示されている（特許文献３参照。）
【０００５】
なお、主な伝送用光ファイバとしては、表１に示すような種類の光ファイバが知られている。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
この表１中のＲＤＳは、波長分散に対する分散スロープの比（ＲＤＳ；Relative Dispersion Slope）であり、波長分散をＤ、分散スロープをＳとすると、ＲＤＳは次式（１）のように表すことができる。
ＲＤＳ＝Ｓ／Ｄ  ・・・（１）
【０００８】
ＲＤＳは分散スロープ補償の性能を表す時に用いる値であり、分散補償ファイバのＲＤＳを伝送用光ファイバのＲＤＳと等しくすると、波長分散を補償したときに分散スロープも完全に補償することが可能となる。
【０００９】
これらの分散補償ファイバに対しては、分散スロープ補償の観点から、多くの分散補償ファイバが提案されている。例えば、実効コア断面積拡大を行いながら、ＳＭＦの累積波長分散を広い波長域で完全に補償するための分散補償ファイバが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開平１１−８４４４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２７７９１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２４１００１号公報
【特許文献４】特開２００２−２２１６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの分散補償ファイバは、ラマン増幅に適した分散補償ファイバとしては不十分であり、更に高効率なラマン増幅用分散補償ファイバの提供が強く要望されている。
特に、実際にラマン増幅する際に励起光源が用いられる波長帯である１４３０ｎｍ付近の伝送損失は、波長１．３８μｍ付近に生じるＯＨ吸収帯のテールにより伝送損失が劣化し易い。これは、中心コアの比屈折率差の大きな分散補償ファイバでは、添加するＧｅＯ２量が多くなり、この劣化度は大きくなる。ラマン利得係数は、コアに添加するＧｅＯ２添加量が多い方が大きくなるが、励起波長帯での損失が高くなってしまうと励起効率は劣化する。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、特に波長１．５５μｍ帯ラマン増幅に用いられる波長１４３０ｎｍ帯付近の伝送損失を低減し、各種伝送用光ファイバに適した分散補償ファイバの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、コアとその外周に設けられたクラッドとからなり、前記コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部とを備えている石英ガラス系の分散補償ファイバであって、前記中心コア部のクラッドに対する比屈折率差が１．２〜２．０％であり、中心コア部のフッ素添加濃度が０．０２〜０．３質量％の範囲であり、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする分散補償ファイバを提供する。
本発明の分散補償ファイバにおいて、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
また、ＯＨ吸収による波長１．３８μｍ帯での損失増加分が０．５ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
ここで、光ファイバにおけるＯＨ基による吸収損失について説明する。
ＯＨ基による吸収損失は、波長１．３８μｍ帯における伝送損失の増加の原因となるものである。このＯＨ基による吸収損失は、製造プロセスにおいて光ファイバ中に残存した水分がＯＨ基という結合状態となり、このＯＨ基の振動吸収が１．３８μｍを中心とする波長帯に存在するため、この波長を中心とする光の吸収現象が起こることによる損失である。
従来、光ファイバ母材の製造、特にＶＡＤ法においては、ＯＨ基による吸収損失を抑制するために塩素系ガスによる脱水作業を行っていた。しかしながら、特に反応とほぼ同時にガラス化を進めるＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法においては、反応中にＯＨ基を生じるＶＡＤ法とは異なり、特に脱水作業は行わない。本発明では、中心コア部にゲルマニウムと共に微量のフッ素が添加されていることで、光ファイバ母材の製造方法に依存することなく、ＯＨ基による吸収損失を抑制できる。
【００１３】
本発明の分散補償ファイバにおいて、前記コアは、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周に設けられ、前記クラッドより高く前記中心コアより低い屈折率を有するリングコア部とを備えた構成とすることができる。
また、本発明の分散補償ファイバにおいて、前記コアは、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周に設けられ、前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周に設けられ、前記クラッドより高く前記中心コアより低い屈折率を有するリングコア部と、該リングコア部の外周に設けられ、前記クラッドより低く前記中間コア部より高い屈折率を有するディプレストコア部とを備えた構成とすることもできる。
これらの分散補償ファイバにおいて、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１７〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２７〜０．００４１ｎｍ−１の範囲であることが好ましい。
また、これらの分散補償ファイバにおいて、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１７〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２２〜０．００３４ｎｍ−１の範囲であることが好ましい。
これらの分散補償ファイバにおいて、前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．４５〜−０．２５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．５〜４．０、
ｃ／ｂが１．１〜１．５、および
ｄ／ｃが１．５〜２．０の範囲にあることが好ましい。
【００１４】
本発明の分散補償ファイバにおいて、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１５〜２０μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１２０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００５〜０．０１２ｎｍ−１の範囲としてもよい。
また本発明の分散補償ファイバにおいて、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１５〜２２μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１３０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００４〜０．００９ｎｍ−１の範囲としてもよい。
これらの分散補償ファイバにおいて、前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．８〜−０．５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることが好ましい。
【００１５】
本発明の分散補償ファイバにおいて、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１１〜１６μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１７０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．０１６〜０．０２４ｎｍ−１の範囲としてもよい。
また本発明の分散補償ファイバにおいて、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１４〜１９μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００８〜０．０１２ｎｍ−１の範囲としてもよい。
これらの分散補償ファイバにおいて、前記中心コア部、前記中間コア部、前記リングコア部、及び前記ディプレストコア部の半径と、前記クラッドに対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．５〜２．０％、
Δ２が−１．３〜−０．８％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１５〜−０．０３％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、前記分散補償ファイバをラマン増幅媒体として用いたことを特徴とするラマン増幅用分散補償ファイバモジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、波長１．５５μｍ帯ラマン増幅に用いられる１４３０ｎｍ帯付近の伝送損失を低減し、各種伝送用光ファイバに適した分散補償ファイバを提供することができる。
さらに本発明は、前記分散補償ファイバをラマン増幅媒体として用いたことによって、低損失でラマン増幅効率の高いラマン増幅用分散補償ファイバモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の分散補償ファイバの第１実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。本実施形態の分散補償ファイバは、中心部のコア１とその外周に設けられたクラッド２とからなり、コア１は、クラッド２より高い屈折率を有する中心コア部３と、該中心コア部３の外周に設けられ、クラッド２より低い屈折率を有する中間コア部４とを備えた構成になっている。
【００１９】
この中心コア部３は、ＧｅＯ２とフッ素を添加した石英ガラスからなっており、該中心コア部３のクラッド２に対する比屈折率差Δ１は、１．２〜２．０％の範囲とされ、中心コア部３に添加されるフッ素添加濃度は０．０２〜０．３質量％の範囲とされている。クラッド２より低い屈折率を有する中間コア部４は、フッ素を添加した石英ガラスからなり、またクラッド２は石英ガラス、又はフッ素を添加した石英ガラスからなっている。この分散補償ファイバは、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴としている。
【００２０】
本発明者らは、ゲルマニウムと共にフッ素がコアに微量に添加されていることで、波長１．３８μｍ帯の伝送損失劣化を及ぼすＯＨ吸収損失低減効果があり、伝送損失劣化を抑えつつ、ラマン増幅に効果のあるゲルマニウム添加量を多くすることが可能となることを見出した。
【００２１】
中心コア部３のフッ素添加濃度が０．０２質量％未満であると、フッ素添加の効果が小さく、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失は高くなり、またゲルマニウム添加量も比屈折率差Δ換算で０．０６％程度の増加に留まり、添加によるラマン利得効率向上効果は小さくなる。一方、中心コア部３のフッ素添加濃度が０．３質量％を超えると、レイリー散乱や構造不整損失の劣化によるラマン増幅の効率が劣化する。
【００２２】
また、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失を１．５ｄＢ／ｋｍ以下に抑えることにより、効率を落とすことなくラマン増幅をすることが可能となる。ＯＨ吸収による波長１．３８μｍ帯の最大伝送損失が１．５ｄＢ／ｋｍを超えると、ラマン増幅の励起波長帯（１４３０ｎｍ付近）の伝送損失が劣化し、ラマン増幅効率が低下する。
【００２３】
本発明の分散補償ファイバの第２実施形態は、波長１．３８μｍ帯での最大伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
本実施形態では、ラマン増幅の励起波長帯における伝送損失をさらに低減させることで、さらにラマン増幅効率を高くすることが可能となる。
【００２４】
本発明の分散補償ファイバの第３実施形態は、ＯＨ吸収による波長１．３８μｍ帯での損失増加分が０．５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
波長１．３８μｍ帯の伝送損失劣化要因の主なものは、石英ガラス中に含まれるＯＨ基によるものである。通常のＳＭＦに比べてコアにゲルマニウムを多量に添加する分散補償ファイバでは、残存するＯＨ基濃度も高くなってしまう。本実施形態では、このＯＨ基濃度を抑えることで、１．３８μｍ帯の伝送損失劣化を低減し、ラマン増幅効率を高くすることが可能となる。
【００２５】
図２は本発明の分散補償ファイバの第４実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。本実施形態の分散補償ファイバは、中心部のコア１とその外周に設けられたクラッド２とからなり、コア１は、クラッド２より高い屈折率を有する中心コア部３と、この中心コア部３の外周に設けられ、クラッド２より低い屈折率を有する中間コア部４と、この中間コア部４の外周に設けられ、クラッド２より高く、中心コア部３よりも低い屈折率を有するリングコア部５とを備えた構成になっている。
【００２６】
この中心コア部３は、前述した第１実施形態の場合と同じく、ＧｅＯ２とフッ素を添加した石英ガラスからなっており、該中心コア部３のクラッド２に対する比屈折率差Δ１は、１．３〜２．０％の範囲とされ、中心コア部３に添加されるフッ素添加濃度は０．０２〜０．３質量％の範囲とされている。クラッド２より低い屈折率を有する中間コア部４は、フッ素を添加した石英ガラスからなり、またクラッド２は石英ガラスからなっている。
【００２７】
本実施形態の分散補償ファイバは、前記第１実施形態の分散補償ファイバと同様の効果が得られる他、中間コア部４の外周に、クラッド２より高く、中心コア部３よりも低い屈折率を有するリングコア部５を設けた構成としたことによって、ラマン増幅の効果と共に分散補償ファイバに対して要求される、波長分散、及び分散スロープ補償性能を、低曲げ損失、低伝送損失を維持しながら得ることができる。
【００２８】
図３は本発明の分散補償ファイバの第５の実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。また図４は、この第３実施形態による分散補償ファイバのフッ素濃度分布を示すグラフであり、この図４中には参考として図３と同じ屈折率分布を合わせて記載してある。本実施形態による分散補償ファイバは、中心部のコア１とその外周に設けられたクラッド２とからなり、コア１は、クラッド２より高い屈折率を有する中心コア部３と、この中心コア部３の外周に設けられ、クラッド２より低い屈折率を有する中間コア部４と、この中間コア部４の外周に設けられ、クラッド２よりも高く、中心コア部３よりも低い屈折率を有するリングコア部５と、このリングコア部５の外周に設けられ、クラッド２よりも低く中間コア部４よりも高い屈折率を有するディプレストコア部６とを備えた構成になっている。
【００２９】
本実施形態の分散補償ファイバは、前記第１実施形態の分散補償ファイバと同様の効果が得られる他、中間コア部４の外周に、クラッド２より高く、中心コア部３よりも低い屈折率を有するリングコア部５と、このリングコア部５の外周にクラッド２よりも低く中間コア部４よりも高い屈折率を有するディプレストコア部６とを設けた構成としたことによって、ラマン増幅の効果と共に分散補償ファイバに対して要求される、波長分散、及び分散スロープ補償性能を、低曲げ損失、低伝送損失を維持しながら、特にカットオフ波長を短くすることが可能となる。
【００３０】
本発明の分散補償ファイバの第６の実施形態は、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１７μｍ２〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、かつ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２７ｎｍ−１〜０．００４１ｎｍ−１であることを特徴としている。
前記のような波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率を得ることにより、ＳＭＦにより累積した波長分散を１．５５μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３１】
本発明の分散補償ファイバの第７実施形態は、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１７μｍ２〜２５μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１５０〜−６５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、かつ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００２２ｎｍ−１〜０．００３４ｎｍ−１であることを特徴としている。
前記のような波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率を得ることにより、ＳＭＦにより累積した波長分散を１．５９μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３２】
本発明の分散補償ファイバの第８実施形態は、前記第６又は第７実施形態の特性を有する分散補償ファイバにおいて、中心コア部３、中間コア部４、リングコア部５、及びディプレストコア部６の半径（各部外径の１／２）と、クラッド２に対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．４５〜−０．２５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．５〜４．０、
ｃ／ｂが１．１〜１．５、および
ｄ／ｃが１．５〜２．０の範囲にあることを特徴としている。
このような屈折率分布構造をとることにより、前記第６又は第７実施形態の分散補償ファイバを得ることができる。
なお、この範囲の屈折率分布構造を有する分散補償ファイバ全てが、前記第６又は第７実施形態で記載の特性を有するわけではない。この範囲の中で、各部の屈折率差、層の厚さの比を変化させながら、各種光学特性を確認、調整することで、目的の特性を得ることができる。
【００３３】
本発明の分散補償ファイバの第９の実施形態は、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１５〜２０μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１２０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００５〜０．０１２ｎｍ−１の範囲であることを特徴としている。
前記の波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率をとることにより、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦや中分散型ＮＺ−ＤＳＦにより累積した波長分散を１．５５μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３４】
本発明の分散補償ファイバの第１０実施形態は、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１５〜２２μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１３０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００４〜０．００９ｎｍ−１の範囲であることを特徴としている。
前記の波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率をとることにより、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦや中分散型ＮＺ−ＤＳＦにより累積した波長分散を１．５９μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３５】
本発明の分散補償ファイバの第１１実施形態は、前記第９又は第１０実施形態で記した特性を有する分散補償ファイバにおいて、中心コア部３、中間コア部４、リングコア部５、及びディプレストコア部６の半径（各部外径の１／２）と、クラッド２に対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．２〜２．０％、
Δ２が−０．８〜−０．５％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１〜−０．００５％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることを特徴としている。
このような屈折率分布構造をとることにより、前記第９又は第１０実施形態の分散補償ファイバを得ることができる。
なお、この範囲の屈折率分布構造を有する分散補償ファイバ全てが、前記第９又は第１０実施形態で記載の特性を有するわけではない。この範囲の中で、各部の屈折率差、層の厚さの比を変化させながら、各種光学特性を確認、調整することで、目的の特性を得ることができる。
【００３６】
本発明の分散補償ファイバの第１２実施形態は、波長１．５５μｍにおける実効断面積が１１〜１６μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１７０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．０１６〜０．０２４ｎｍ−１の範囲であることを特徴としている。
前記の波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率をとることにより、有効断面積（Ａeff）拡大型ＮＺ−ＤＳＦや中分散型ＮＺ−ＤＳＦにより累積した波長分散を１．５５μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３７】
本発明の分散補償ファイバの第１３実施形態は、波長１．５９μｍにおける実効断面積が１４〜１９μｍ２、直径２０ｍｍで巻いたときの曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、波長分散が−１４０〜−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあり、且つ波長分散に対する分散スロープの比率が０．００８〜０．０１２ｎｍ−１の範囲であることを特徴としている。
前記の波長分散、及び波長分散に対する分散スロープの比率をとることにより、有効断面積（Ａeff）拡大型ＮＺ−ＤＳＦや中分散型ＮＺ−ＤＳＦにより累積した波長分散を１．５９μｍを含む広い波長域で補償することが可能となる。
【００３８】
本発明の分散補償ファイバの第１４実施形態は、前記第１２又は第１３実施形態で記した特性を有する分散補償ファイバにおいて、中心コア部３、中間コア部４、リングコア部５、及びディプレストコア部６の半径（各部外径の１／２）と、クラッド２に対する各部の比屈折率差を、それぞれ（ａ，Δ１）、（ｂ，Δ２）、（ｃ，Δ３）、（ｄ，Δ４）としたとき、
ｃが６〜９μｍ、
Δ１が１．５〜２．０％、
Δ２が−１．３〜−０．８％、
Δ３が０．３〜０．６％、
Δ４が−０．１５〜−０．０３％、
ｂ／ａが２．０〜３．５、
ｃ／ｂが１．１〜２．０、および
ｄ／ｃが１．４〜２．０の範囲にあることを特徴としている。
このような屈折率分布構造をとることにより、前記第１２又は第１３実施形態の分散補償ファイバを得ることができる。
なお、この範囲の屈折率分布構造を有する分散補償ファイバ全てが、前記第１２又は第１３実施形態で記載の特性を有するわけではない。この範囲の中で、各部の屈折率差、層の厚さの比を変化させながら、各種光学特性を確認、調整することで、目的の特性を得ることができる。
【００３９】
また本発明は、前述した本発明に係る分散補償ファイバのいずれかをラマン増幅媒体として用いたことを特徴とするラマン増幅用分散補償ファイバモジュールを提供する。
このラマン増幅用分散補償ファイバモジュールは、分散補償ファイバとして本発明の分散補償ファイバを用いればよく、他の構造は従来公知のラマン増幅用分散補償ファイバモジュールとして構成することができる。例えば、分散補償のために必要な長さの本発明の分散補償ファイバを小型のボビン等に巻回してモジュールを構成することができる。
本発明のラマン増幅用分散補償ファイバモジュールは、前述した通りの分散補償ファイバを用いることで、挿入損失が低く、ラマン増幅効率を向上させることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明の効果を実証するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１］
ＭＣＶＤ法を用いて図３に示すような屈折率プロファイルを有する２種類の分散補償ファイバ（表２，３中、「ファイバＡ」，「ファイバＢ」と記す。）を作製した。
作製したファイバＡ，Ｂの屈折率分布パラメータを表２に、またフッ素濃度分布を図４に示す。これらのファイバＡ，Ｂは、中心コア部３に０．１５質量％のフッ素を添加しており、これは比屈折率差換算で０．０５％となる。
これらファイバＡ，Ｂの光学特性を表３にまとめて示す。また光ファイバＡの損失波長特性を図５に、ラマン利得係数を図６に示し、ファイバＢの損失波長特性を図７に、ラマン利得係数を図８に示す。
【００４２】
【表２】
2005156944.tif 000004
【００４３】
【表３】
2005156944.tif 000005
【００４４】
このファイバＡ，Ｂは、中心コア部３にフッ素が添加されていることから、波長１．３８μｍ帯の吸収も小さくなり、ラマン効率も高くなっている。最大ラマン利得効率は、ファイバＡが３．９Ｗ−１ｋｍ−１、ファイバＢが４．９Ｗ−１ｋｍ−１であった。
【００４５】
［実施例２］
ＭＣＶＤ法を用いて図３に示すような屈折率プロファイルを有する２種類の分散補償ファイバ（表４，５中、「ファイバＣ」，「ファイバＤ」と記す。）を作製した。
作製したファイバＣ，Ｄの屈折率分布パラメータを表４に、またフッ素濃度分布を図４に示す。これらのファイバＣ，Ｄは、中心コア部３に０．１５質量％のフッ素を添加しており、これは比屈折率差換算で０．０５％となる。
これらファイバＣ，Ｄの光学特性を表５にまとめて示す。また光ファイバＣの損失波長特性を図９に、ラマン利得係数を図１０に示し、ファイバＤの損失波長特性を図１１に、ラマン利得係数を図１２に示す。
【００４６】
【表４】
2005156944.tif 000006
【００４７】
【表５】
2005156944.tif 000007
【００４８】
このファイバＣ，Ｄは、中心コア部３にフッ素が添加されていることから、波長１．３８μｍ帯の吸収も小さくなり、ラマン効率も高くなっている。最大ラマン利得効率は、ファイバＣが６．５Ｗ−１ｋｍ−１、ファイバＤが７．１Ｗ−１ｋｍ−１であった。
【００４９】
［実施例３］
ＭＣＶＤ法を用いて図３に示すような屈折率プロファイルを有する２種類の分散補償ファイバ（表６，７中、「ファイバＥ」，「ファイバＦ」と記す。）を作製した。
作製したファイバＥ，Ｆの屈折率分布パラメータを表６に、またフッ素濃度分布を図４に示す。これらのファイバＥ，Ｆは、中心コア部３に０．１０質量％のフッ素を添加しており、これは比屈折率差換算で０．０３％となる。
これらファイバＥ，Ｆの光学特性を表７にまとめて示す。また光ファイバＥの損失波長特性を図１３に、ラマン利得係数を図１４に示し、ファイバＦの損失波長特性を図１５に、ラマン利得係数を図１６に示す。
【００５０】
【表６】
2005156944.tif 000008
【００５１】
【表７】
2005156944.tif 000009
【００５２】
このファイバＥ，Ｆは、中心コア部３にフッ素が添加されていることから、波長１．３８μｍ帯の吸収も小さくなり、ラマン効率も高くなっている。最大ラマン利得効率は、ファイバＥが８．２Ｗ−１ｋｍ−１、ファイバＦが７．１Ｗ−１ｋｍ−１であった。
【００５３】
［比較例１］
ＭＣＶＤ法を用いて図３に示すような屈折率プロファイルを有する２種類の分散補償ファイバ（表８，９中、「ファイバＧ」，「ファイバＨ」と記す。）を作製した。ただし、これらのファイバＧ、Ｈは、中心コア部にフッ素を添加しなかった。作製したファイバＧ，Ｈの屈折率分布パラメータを表８に示す。
これらファイバＧ，Ｈの光学特性を表９にまとめて示す。また光ファイバＧ，Ｈの損失波長特性を図１７にまとめて示す。
【００５４】
【表８】
2005156944.tif 000010
【００５５】
【表９】
2005156944.tif 000011
【００５６】
これらのファイバＧ，Ｈのラマン利得プロファイルは、中心コア部にフッ素添加を行った本発明に係るファイバＡ〜Ｆと類似していたが、最大ラマン利得効率は、ファイバＧが３．７Ｗ−１ｋｍ−１、ファイバＦが３．５Ｗ−１ｋｍ−１であり、同様の特性を有するファイバＡと比べて低い値であった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の分散補償ファイバの第１実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。
【図２】本発明の分散補償ファイバの第４実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。
【図３】本発明の分散補償ファイバの第５実施形態を示し、分散補償ファイバの屈折率分布を示すグラフである。
【図４】同じく第５実施形態の分散補償ファイバのフッ素添加濃度を示すグラフである。
【図５】本発明に係る実施例のファイバＡの損失波長特性を示すグラフである。
【図６】同じファイバＡのラマン利得係数を示すグラフである。
【図７】本発明に係る実施例のファイバＢの損失波長特性を示すグラフである。
【図８】同じファイバＢのラマン利得係数を示すグラフである。
【図９】本発明に係る実施例のファイバＣの損失波長特性を示すグラフである。
【図１０】同じファイバＣのラマン利得係数を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る実施例のファイバＤの損失波長特性を示すグラフである。
【図１２】同じファイバＤのラマン利得係数を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る実施例のファイバＥの損失波長特性を示すグラフである。
【図１４】同じファイバＥのラマン利得係数を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る実施例のファイバＦの損失波長特性を示すグラフである。
【図１６】同じファイバＦのラマン利得係数を示すグラフである。
【図１７】比較例のファイバＧ，Ｈの損失波長特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…コア、２…クラッド、３…中心コア部、４…中間コア部、５…リングコア部、６…ディプレストコア部。
【図１】
2005156944.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005156944.tif 000016
【図６】
2005156944.tif 000017
【図７】
2005156944.tif 000018
【図８】
2005156944.tif 000019
【図９】
2005156944.tif 000020
【図１０】
2005156944.tif 000021
【図１１】
2005156944.tif 000022
【図１２】
2005156944.tif 000023
【図１３】
2005156944.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
2005156944.tif 000026
【図１６】
2005156944.tif 000027
【図１７】
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