(57)【要約】【課題】短い波長のＳ−バンド体制でＦＷＭおよびウォーターピーク減衰の問題を克服するファイバ・パラメータの集合を提供する。【解決手段】１４６０から１５３０ｎｍのＳ−バンド範囲の波長で効率的かつ効果的なラマン増幅を可能にする、１３８５ｎｍの波長（「ウォーターピーク」）での減衰が比較的低い改良型の光ファイバを設計した。内側のコアロッド（コア・プラス周囲の溝）とクラッディング・チューブ（リング領域プラス・クラッディング層）とを接合し、約０．３２５ｄＢ／ｋｍのウォーターピーク損失をもたらすべく超乾燥工程を利用する。光送信システム用の対象となるＳ−、Ｃ−、およびＬ−バンドでの送信およびラマン増幅をサポートするファイバを形成するために、低いウォーターピークと適宜の分散値、およびゼロ分散波長を組み合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラマン増幅を利用した光ＷＤＭ送信システムであって、
コア領域を含む１本の光ファイバと、
波長分割多重化（ＷＤＭ）されて光波情報信号を形成する３つの別個の波長で動作する別個の信号チャネルを含む光波情報信号を光ファイバ内に誘導する光送信機と、
光エネルギを前記光ファイバのコア領域内に誘導することによって、光ポンプ・エネルギが光波情報信号と相互作用して前記光波情報信号のラマン増幅を生じる光ポンプ・ソースとからなり、
前記光ファイバが、
１３８５ｎｍで０．４ｄＢ／ｋｍ未満の低いウォーターピーク、
１３５５ｎｍ以下であり１３１０ｎｍから１６２５ｎｍの送信帯域全体で１つだけである零分散波長（ＺＤＷ）および、
１３７５ｎｍで１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きく、１５６５ｎｍで１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の色分散（Ｄ）の特性を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
光ファイバは屈折率が高い内側のコア領域と、屈折率が低い周囲の溝領域と、該屈折率が低い溝領域を囲むリング領域と、低下したクラッディング領域と、前記リング領域を囲むように形成された外側のクラッディング領域とを備えている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
光ファイバの製造方法であって、
ａ）光ファイバのプリフォームを備える工程と、
ｂ）備えられた前記プリフォームを軟化温度まで加熱する工程と、
ｃ）軟化した前記プリフォームから光ファイバを引き抜き加工する工程と、を含み、引き抜き加工された光ファイバは、
１３８５ｎｍで０．４ｄＢ／ｋｍ未満の低いウォーターピーク、
１３５５ｎｍ以下であり、１３１０ｎｍから１６２５ｎｍの送信帯域全体で１つだけである零分散波長（ＺＤＷ）および、
１３７５ｎｍで１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きい、また１５６５ｎｍで１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の色分散（Ｄ）の特性を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
工程ａ）を実施する際に、プリフォームは、
ｉ．屈折率が高い内側のコア領域と、屈折率が低い周囲の溝領域とを含む内側のコアロッドを形成し、
ｉｉ．屈折率が上昇したリング領域と、低下したクラッディング領域とを含む外側のコアチューブを形成し、
ｉｉｉ．超乾燥工程を利用して内側のコアロッドの周囲の外側のコアチューブをつぶし、
ｉｖ．工程ｉからｉｉｉで形成された合成コア構造をオーバークラッディングして、プリフォームを完成させる工程によって作成される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
工程ａ）（ｉ）を実施する際に、１３８５ｎｍにおける減衰が約０．３２５ｄＢ／ｋｍ以下になるように外部蒸着工程が利用される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程ａ）（ｉｉ）を実施する際に、修正型の化学蒸着工程が利用される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
工程ａ）（ｉｉｉ）を実施する際に、塩素環境での超乾燥接合工程が利用される請求項４に記載の方法。
【請求項８】
工程ａ）（ｉ）を実施する際に蒸気利用被着工程が利用され、工程ａ）（ｉｉ）を実施する際に修正型の化学蒸着工程が利用され、工程ａ）（ｉｉｉ）を実施する際に、塩素環境での超乾燥接合工程が利用される請求項４に記載の方法。
【請求項９】
工程ａ）を実施する際に、
ｉ．屈折率が高い内側のコア領域と、屈折率が低い周囲の溝領域とを含む内側のコアロッドを形成し、
ｉｉ．工程（ｉ）において超乾燥工程で形成された内側のコア上に高純度のチューブをつぶすことによって屈折率が上昇したリング領域を形成し
ｉｉｉ．超乾燥工程を利用してリング領域の外側の高純度のダウンドープされたチューブをつぶすことによって低下したクラッディング領域を形成し、
ｉｖ．工程ｉからｉｉｉで形成された合成コア構造をオーバークラッディングして、プリフォームを完成させる工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
工程ａ）を実施する際に、
ｉ．気相軸付け被着工程を利用して、屈折率が上昇したコアと、屈折率が低下した溝と、屈折率が上昇したリングと、屈折率が低下したクラッディングとを備えた合成導波管のコアを形成する工程と、
ｉｉ．工程（ｉ）の合成導波管コアをオーバークラッディングして、プリフォームを完成させる工程を含む請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分散ラマン増幅をサポートするのに適した光送信ファイバに関し、特にＳ−バンド送信領域でのラマン増幅の生成と適合する動作パラメータを示す光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ集約型アプリケーション(data-intensive applications) の膨大かつ継続的な増加によって、通信システムにおける帯域幅の需要はますます増大している。これに対応して、インストールされた通信業務の能力は、従来の銅線を使用したシステムよりも帯域幅が著しく増強される光ファイバによって大幅に取って代わられている。
【０００３】
光ファイバの帯域幅を活用するため、通信産業ではキーになる２つのテクノロジーが開発され、利用されてきた。すなわち、光増幅器と波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）である。光増幅器は信号強度を高め、固有のファイバ損失およびその他の分割および挿入損失を補償する。ＷＤＭによって、光線の異なる波長が同じファイバで同時並行的に異なる信号を搬送することが可能になる。ほとんどのＷＤＭシステムでは、システムが適応できるチャネル数と、隣接するチャネル間の分離との間の兼ね合いがある。一般にビット伝送速度が高いほどチャネルの間隔を大きくする必要がある。双方の目標にとって動作スペクトルが広いこと、すなわち広範囲の動作波長が有利である。
【０００４】
その上、ＷＤＭ光通信システムの動作スペクトル全体にわたって利得が均一であることが重要である。エルビウムをドーピングしたファイバ増幅器に基づく従来の増幅技術を利用できない、より短い波長（Ｓ−バンド・システム、１４６０−１５３０ｎｍの波長）まで動作波長が拡張されるので、上記の目的は達成がますます困難になっている。誘導ラマン効果を利用して動作する新しい種類の光ファイバ増幅器が開発されている。これらの増幅器のうち最も知名度が高いものは、通常の送信スパンにわたって進行波増幅器として動作する分散増幅器である。ラマン散乱とは、媒体への光の入射が入射光線よりも低い周波数で光線に変換される工程（ストークス事例）である。ポンプ光子が光媒体の分子振動をバーチャル・レベル（非共振状態）に及ぶまで励振させる光ポンプ・ソースが使用される。分子状態は低いエネルギ・レベルまで急激に減衰し、工程内で信号光子を発光する。ポンプ光子はバーチャル・レベルまで励振されるので、（上記で定義した）Ｓ−バンド、およびＬ−バンド（波長が約１５６５ｎｍ−１６２５ｎｍ）を含む任意の波長でポンプ・ソースに対するラマン利得が生ずることがあり得る。ポンプと信号光子とのエネルギ差はホスト材料(host material)の分子振動によって消失する。これらの振動レベルがラマン利得曲線の周波数偏移および形状を決定する。したがって、ポンプと信号光子との周波数（または波長）の差はストークス偏移として定義される。最大のラマン利得は、光通信ウィンドウ内のラマン・ポンプから約１００ｎｍである１３．４ＴＨｚ（すなわち１３．４×１０１２Ｈｚのストークス偏移で生ずる。
【０００５】
ラマン散乱はどの波長でも発生し得るので、この現象は情報信号を増幅するために幾つかの異なる波長でラマン・ポンプ・ソースを使用することによって、複数の信号波長を含む通信システムで有利に活用できる。したがって、所定の情報信号波長によって得られる利得は、ラマン散乱に起因するポンプ自体の間でのエネルギ伝達を考慮に入れて、全てのポンプによって供給される利得要素の重ね合わせである。各ラマン・ポンプ波長で供給されるパワーに適切に重み付けすることによって、異なる情報信号波長によって得られる利得の差（この差は「利得リップル」または「利得平坦度(gain flatness)」と呼ばれる）が小さい利得対波長プロファイルを得ることが可能である。このように、多重のポンプを有するラマン増幅の利用によって、より低い起動力で光信号の信号ノイズ比（Optical Signal-to-Noise ratio：ＯＳＮＲ）を向上させるので、高密度のＷＤＭテクノロジーが１０Ｇｂ／ｓから４０Ｇｂ／ｓの送信への進展を担うことが可能になる。
【０００６】
多重ポンプを使用することの持続的な問題点の１つは、四光波混合（Four-Wave Mixing：ＦＷＭ）と呼ばれる不都合な非線形作用である。一般に、２つの強力な光波（例えばラマン・ポンプおよび情報信号、または２つのラマン・ポンプ）が四光波混合を受けると、これらの光波４つの波の全ての周波数が等間隔になるように２つの新たな周波数成分を生成する。この不都合な作用の強さは混合波長でのファイバ分散を高めることによって著しく軽減可能であることが判明している（例えば、多重信号間のＦＷＭを抑制するためにノンゼロ分散の利用を記載しているＡ．Ｒ．Ｃｈｒａｐｌｙｖｙ他の米国特許第５，３２７，５１６号を参照されたい）。ファイバのノンゼロ分散波長（ひいては導波管分散）の位置を調整することによって、ＦＷＭを制御することが可能であり、多くの場合は基本的に除去される。一般に、ラマン・ポンプおよび情報信号の全領域にわたって分散が約１ｐｓ／ｋｍより大きくなるように、最短波長のポンプよりも短い波長で分散が「ゼロ」であることが望ましい。必要とされる精密な分散値はファイバの有効エリア、および信号チャネルの間隔、ならびにその他のシステム設計の細部に依存する。
【０００７】
ラマン増幅に関連する非効率の問題は、（ラマン・ポンプは一般に情報信号波長よりも１００ｎｍ低いので）Ｓ−バンドをフルに活用するために１つまたは複数のポンプが１３８５ｎｍの「ウォーターピーク(water peak)」に極めて近いか、その上にさえある必要がある、Ｓ−バンドのラマン増幅の場合に特に重大であることが判明している。１３８５ｎｍでの公知のウォーターピークはガラス内に残る水の関数としての、この波長での光損失と定義される。より多くの水が存在するほど損失が大きい。したがって、水酸イオン吸収は「水」吸収と呼ばれることが多く、異なる振動モードに関連する波長でＯＨイオンによって吸収される光波エネルギから生ずる。例えば、このイオンの２つの基本振動はその伸張および屈曲モーションにそれぞれ対応して、２７３０ｎｍおよび６２５０ｎｍで生ずる。それにも関わらず、倍振動(overtones vibration)および混合振動(combination vibration)は近赤外線および可視波長領域での損失に大きく影響する。特に、前述のように、１３８５ｎｍにおける倍振動はＳ−バンド・ラマン増幅に必要な領域の心臓部にある。まさに、ファイバ内のＯＨ濃度が１００万分の１（ｐｐｍ）程度までも低いと、１３８５ｎｍで６５ｄＢ／ｋｍもの高い損失が発生することが判明している。１３８５ｎｍでの全体の光損失が例えば１３１０ｎｍ（整合クラッド・ファイバ(matched clad fiber)の場合は約０．３２５ｄＢ／ｋｍ）での全体の光損失に匹敵するようなレベルに上記のＯＨ濃度を低減することが望ましい。現在は、特にコアを製造するためにＶＡＤ工程を採用すれば、ＯＨ濃度を実質的に１億分の１（ｐｐｂ）未満に保つことが実現可能である。しかし、屈折率分布が単純な整合クラッド設計を超えて複雑になるほど、ＯＨ濃度を一貫してｓｕｂ−ｐｐｂレベル以下に保つことが困難になる。
【０００８】
前述のように、ラマン・ポンプは信号波長の（「ブルー」側まで）約１００ｎｍ低い位置に配置される。その結果、Ｓ−バンドの下から２／３の動作は１３８５ｎｍを中心とするウォーターピーク減衰の存在によって大きく損なわれる。具体的には、Ｓ−バンドにおける（第一次ポンプを使用した）ラマン利得を下記のように表すことができる。
Ｇ＝ｅｘｐ（ＣＲ＊Ｐｕｍｐ＊Ｌｅｆｆ）ただし、
Ｌｅｆｆ＝［１−ｅｘｐ（−αｐｕｍｐ＊Ｌｓｐａｎ）］αｐｕｍｐ
ＣＲはラマン利得係数と定義され、またαｐｕｍｐはポンプ波長での損失である。目標がスパン・ラマン利得を整合させるだけならば、ラマン・ポンプの出力を高めるだけでファイバ損失を補償することが可能である。しかし、それによってラマン・ポンプのコストが高くなり、ならびに熱散逸負荷が高まることがある。さらに、ファイバ損失が異なる２つのスパンが等しいラマン利得まで励起されると、損失が大きいスパンは損失が少ないスパンよりも光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）の劣化はより多くなる。このように、ファイバ損失が大きいほど、送信性能を損なうか、またはシステムのコストが高くなる。加えて、配備されたファイバのスパンにとって何が損失（ひいてはラマン利得）になるかが事前に判明していないので、ポンプ領域損失のばらつきは重大な問題である。
【特許文献１】米国特許第５，３２７，５１６号
【特許文献２】米国特許第６，１３１，４１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
将来のシステムでは、光信号送信のＳ−バンドでラマン増幅を利用することが望まれるので、短い波長のＳ−バンド体制でＦＷＭおよびウォーターピーク減衰の問題を克服するファイバ・パラメータの集合を開発することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先行技術に残されている必要性は、分散ラマン増幅をサポートするのに適した光送信ファイバに関し、より具体的にはＳ−バンド送信領域でのラマン増幅の生成と適合する動作パラメータを示す光ファイバに関する本発明によって対処される。
【００１１】
より具体的には、本発明の光ファイバは下記の特徴によって定義される。すなわち、
あらゆる場合に、１３８５ｎｍで０．４ｄＢ／ｋｍ未満であり、特にＶＡＤまたはＯＶＤ法を用いてコア領域を作製することにより０．３２５ｄＢ／ｋｍ以下に維持される低いウォーターピーク損失（ＷＰＬ）、
１３５５ｎｍ以下であり、（１３１０ｎｍから１６２５ｎｍの送信帯域全体で１つだけである）零分散波長（ＺＤＷ）、および、
１３７５ｎｍで１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きく、また１５６５ｎｍで１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の色分散（Ｄ）、である。
【００１２】
この特徴の集合はＳ−バンドでの分散ラマン増幅用に設計されたファイバを表すが、従来型のＣ−バンド、およびより長い波長であるＬ−バンドでの増幅をも行うものである。このように、本発明によって形成されたファイバは「ＳＣＬバンド」ファイバと呼んでもよい。
【００１３】
上記の送信特性を生成するために多様な光ファイバ屈折率分布、および加工技術を利用してもよい。本発明の一実施形態ではウォーターピーク損失を低くする必要性は蒸気利用被着（Vapor-Assisted Deposition：ＶＡＤ）工程を利用して内側のコア領域を製造することによって満たされる。外側のコア領域はオーバークラッドされたチューブとして形成された、修正型の化学蒸着（Modified Chemical Vapor Deposition：ＭＣＶＤ）工程を利用して製造される。次に２つの領域が塩素環境（またはその他の適宜の環境）で接合されて、超乾燥接合面が形成され、その結果、ウォーターピーク損失はＶＡＤ工程を利用して約０．３１ｄＢ／ｋｍになる。この合成コアロッドは次に極めて乾燥した境界面を準備し、保持することに留意して、１つまたは複数の合成シリカ・チューブでオーバークラッドされる。
【００１４】
本発明のその他のさらなる態様は以下の説明、および添付図面を参照して明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の送信ファイバ１２を使用するのに適した光ファイバ通信システム１０が図１に示されている。図１の特定の構成では、送信ファイバ１２は光送信機１４のような信号ソースから印加された情報信号Ｉの送信および増幅の双方を行うように確保された分散増幅器として形成されている。送信ファイバ１２の長さは、ラマン増幅を行う光学的相互作用を生ずることができるように、標準的には少なくとも５００ｍである。通信システム１０の特定の構成では、増幅器は逆励起(counter-pumped)され、ラマン・ソース１６は図示のようにカップラ１８を介して送信ファイバ１２のコア内に結合されている。後述の分散補償モジュール２０は送信ファイバ１２の出力と光受信機２２との間の信号経路内に配置されている。この特定の実施形態は例示目的であるに過ぎず、特に高密度のＷＤＭ（Dense WDM：ＤＷＤＭ）システムでは共励起(co-pumped)されたラマン・ソース（単数または複数）と複数の別個の逆励起ラマン・ソースの双方を使用してもよいことを理解されたい。ラマン増幅はさらに、あるアプリケーションでの最適な性能のためにエルビウム・ドーピングされたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）と組み合わせて使用してもよい。上記に概略的に記載し、以下に詳細に記載するように、「ウォーターピーク」は少なくとも５つのサブピークを含んでおり、曲線の実際の形状は製造方法、ならびにドープされたシリカ領域と比較してどれほどの量の水酸基があるかによって左右される。その結果、ウォーターピークの中心はファイバの文献には１３８０ｎｍから１３９０ｎｍの範囲のさまざまな波長にあると記載されている。本明細書向けには、ウォーターピークの「中心」の定義として基本的に１３８５の値が用いられる。しかし、本発明の教示内容は上記の１３８０−１３９０ｎｍの範囲全体に適用できることを理解されたい。
【００１６】
ラマン増幅が所望の帯域にわたって容易にサポートされるか否か、ならびに広い波長帯域にわたって色分散をいかに精密に補償し得るかを光ファイバの設計の特定の分散対波長曲線が決定することが指摘されている。図２は先行技術の２つの異なる設計、ならびに本発明によって形成された２つのファイバの分散対波長のグラフを含んでいる。具体的には、曲線ＡおよびＢは通常の先行技術の２つのファイバ、ＴｒｕｅＷａｖｅ（Ｒ）ＲＥＡＣＨファイバ（曲線Ａ）およびＴｒｕｅＷａｖｅ（Ｒ）勾配緩和(Reduced Sloped：ＲＳ）ファイバ（曲線Ｂ）の特徴を示している。図示のように、これらのファイバは双方ともＳ−バンド増幅用の励起信号を生成するために必要な領域で負の分散値を呈している。図示のとおり、１３８５ｎｍの近くにＺＤＷが存在することによりファイバＡは低いＳ−バンド内の１３８５ｎｍの近くでの信号増幅のためのラマン励起が損なわれ、また、１４６０ｎｍの近くにＺＤＷが存在することによりファイバＢはＣ−バンド信号のラマン励起、ならびにさらに低いＳ−バンドでの信号伝播が損なわれる。したがって、ファイバＡもファイバＢもＳＣＬバンド・フィルタとしての実施形態用件を満たさない。
【００１７】
ポンプ−ポンプＦＷＭを抑制するため、分散の絶対値はほぼ１ｐｓ／ｎｍより大きいことが必要である。ＤＷＤＭにおける信号−信号ＦＷＭを回避するには同様の条件が必要であることが広く認知されている。ポンプ−信号ＦＷＭを回避するには、ＺＤＷはポンプと信号の間にほぼ等間隔で配置されてはならないことが知られている。これらの条件は共に、ＳＣＬバンド・ファイバにとって理想的なＺＤＷは最短のポンプ波長よりも短いか、または最長の信号波長よりも長い間隔で配置されることを示唆している。したがって、ＳＣＬファイバにとって、ＺＤＷは約１３６０ｎｍ未満である、または１６２０ｎｍより大きい必要がある。良くない間隔で配置されたＺＤＷの周囲にラマン・システムを設計することは可能であるが、それにはシステム設計が複雑になるか、費用がかさみ、または利得の平坦度が最適ではなくなるというコストが伴う。
【００１８】
図２の曲線ＣおよびＤによって定義される本発明によって形成されたファイバは、これらの要件、すなわち１３８５ｎｍで＋１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きい分散、および約１３５０ｎｍのＺＤＷの双方を満たす。図示のように、ファイバＣおよびＤの分散値は１３７５ｎｍで１より大きい、一方、１５６５ｎｍより大きい波長では１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である。
【００１９】
本発明によって形成されたこのようなファイバは、適宜の分散補償モジュールと組み合わせて、ラマンまたはハイブリッド・ラマン／ＥＤＦＡ増幅による４０Ｇｂ／ｓ送信および／または超長距離送信を可能にし、これをサポートする。適宜の分散補償モジュールを開発する際の関連する有用なパラメータは、信号帯域の中心波長に対する（ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍで測定された）分散勾配の比率（以下では「相対分散勾配」、すなわちＲＤＳ(Relative Dispersion Slope)と呼ぶ）である。送信ファイバのＲＤＳが（補償モジュールで検知された）分散補償が負のファイバのＲＤＳに等しい場合は、広い範囲にわたって（例えば±１５から２０ｎｍ）分散を精確に解消できる。送信ファイバとＲＤＳが低い分散補償ファイバとの整合は、送信ファイバとＲＤＳが高い分散補償ファイバとの整合よりも一般に優れていることが判明している。本発明によって形成されたファイバのＲＤＳは０．００４／ｎｍ未満である。標準型の整合クラッド・ファイバ、またはそのわずかな修正型と適合するように形成された分散補償は０．００２３／ｎｍから０．００３６／ｎｍの範囲のＲＤＳを有しており、ひいては、本発明によって形成されたファイバと対で使用した場合は１０から４０Ｇｂ／ｓの長距離送信に適した極めて低い残留分散しか生じない。
【００２０】
図３は１３８５ｎｍでの、ウォーターピークの度合いが変化するノンゼロ分散ファイバ（Non-Zero Dispersion Fiber：ＮＺＤＦ）のファイバ損失に、Ｓ−バンドでの第一次ラマン励起用のラマン・ポンプと、拡張されたＬ−バンドおよび上位のＣ−バンドでの二次ラマン励起用のラマン・ポンプの位置を重ね合わせたグラフである。ここに提示したようなノンゼロ分散ファイバはコア内に整合クラッド・ファイバよりも高いＧｅＯ２含有率、および並列された多層のドーピング材料層を有しており、それによって境界面で応力や不規則性が生じる機会がより多くなる。これはλ−４として変化する（一般にレイリー散乱と呼ばれる）バックグラウンド損の増大に影響を及ぼす。このため、ＮＺＤＦファイバは一般にウォーターピーク領域で整合クラッド・ファイバよりも大きいバックグラウンド損を有する。曲線が実際には複数のサブピークの複合である図３のウォーターピークでモデリングするために非対称のローレンツ曲線が用いられる。図３には（１３８５ｎｍにおける）高さ０．３，０．３５，０．４，０．３５，および０．５ｄＢ／ｋｍのウォーターピークが示されている。以下の説明に関連する隣接波長での関連の損失は下記の表１に示されている。最も下の曲線はレイリー散乱の基準線から約１０ｍｄＢ／ｋｍ上のＯＨ損失を示しており、コアの屈折率が０．４から０．５％△である公称「ゼロ・ウォーターピーク」のＮＺＤＦシリカ・ファイバであるとみなすことができる。レイリー係数がさらに低い個々のファイバは１３８５ｎｍで０．２９ｄＢ／ｋｍほども低いウォーターピーク損失を有することもある。
【表１】
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【００２１】
Ｓ−バンド増幅に及ぼすウォーターピーク減衰の悪影響は図４に示すように２つの例を検討することによって示すことができる。図４はラマン・ポンプをウォーターピークの至近位置に配置しなければならない第一次および第二次のラマン励起構造を示している。ケース（ａ）は第一次の単一ポンプ、狭帯域励起方式を示し、一方、ケース（ｂ）はより広い波長利得領域にわたる平坦な利得向けの第一次の双対ポンプ方式を示している。広い、平坦な利得用のラマン・ポンプは一般に１５から２０ｎｍの間隔を隔てており、必然的により低いＳバンドをフル活用するにはウォーターピークをまたぐ２つのラマン・ポンプが必要である。ケース（ｃ）はＬ−バンドでの送信用の二次励起されるラマン構造である。ウォーターピーク損失、およびその変動性がラマン利得の一貫性、目標のラマン利得を達成するために必要な平均ポンプ出力、および増幅器のＯＳＮＲに影響を及ぼすことを理解されたい。
【００２２】
先ず、製造・流通内のファイバごとのポンプ領域の減衰の変動性によるラマン利得の変動性を検討する。地上送信用の標準的なスパンは、長さが約４から５ｋｍの縦続接続されたケーブル区間から構成された約１００ｋｍである。そこで、所定の任意のスパンで２０−２５の異なる損失値を有する２０から２５のファイバをサンプリングしてもよい。このような平均化は分散、モード・フィールド、損失のような標準的な送信特性の変動性への影響を軽減することに役立つ。しかし、Ｌｅｆｆ＝［１−ｅｘｐ（−αｐｕｍｐＬｓｐａｎ）］αｐｕｍｐであるので、ラマン利得は損失の増加と共に減少する非線形の相互作用のための有効長さの数倍しか重要ではない。ポンプ領域損失が０．３から０．５ｄＢ／ｋｍの間である場合は、有効長さはそれぞれ１５ｋｍと９ｋｍの間で変化する。そこで、分散ラマン増幅器は事実上４から６の別個のファイバしか備えておらず、その結果、損失の変動がラマン利得の変動に及ぼす影響はシステム設計エンジニアにとって重大な問題である。
【００２３】
（「オンーオフ」利得とも呼ばれる）ラマン利得は、図１に示した逆励起の場合はＧ＝ｅｘｐ（ＣＲ＊Ｐｕｍｐ＊Ｌｅｆｆ）と表すことができる。ウォーターピークが０．３，０．４、および０．５ｄＢ／ｋｍであり、（図４のケース（ａ）に示すように）１３９５ｎｍで単一の５４０ｍＷポンプの場合、１４９０ｎｍでのラマン利得Ｇの値はそれぞれ２２．０、１７．４、および１４．５ｄＢである。これはラマン利得も変動の５倍を超える７．５ｄＢの範囲である。このような利得変動は実際には許容されず、ラマン・スパン内の励起力は、従来のシステム・エンジニアリングの規則内で実際的な利得を達成するように据付け時に調整されよう。１３８５ｎｍでのウォーターピーク損失を０．４ｄＢ／ｋｍ未満に保つことによって、以下の説明から理解できるように、Ｓ−バンド・システム用のラマン励起領域での損失の変動性に関連するコスト上の不利益が軽減される。
【００２４】
単一ポンプの狭帯域構造は、ファイバ・レーザー源によって供給される場合が最も多い５００ｍＷ（またはそれより大きい）の励起力を必要とすることがある。しかし、低ノイズのレーザー・ダイオードでより広い帯域のラマン・システムを励起することが一層望ましい。市販の低ノイズ・レーザー・ダイオードは２００から３５０ｍＷの範囲の出力を有しており、５０から８０ｍＷの段階の出力を利用できる。（例えばＣおよびＬバンド全体を転換する）極めて広い帯域のラマン・システムは各々が５０から２００ｍＷの間の５個から６個ものポンプを必要とすることがあろう。中程度の帯域のシステムは出力が１００から３００ｍＷの２個から３個のポンプを備えているだろう。一般に、波長が最短のポンプは他のシステムのポンプも２から３倍の出力を必要とする。コストを削減するため、この分野で期待されているファイバ損失の変動性を補償するために必要である出力範囲に対応し得る最小のレーザー・ダイオードが使用されよう。ウォーターピークが０．３から０．４ｄＢ／ｋｍである場合、１３９５ｎｍでの損失は２５％変動し、目標とするラマン利得を達成するには励起力を２５％調整可能である必要がある。ウォーターピークが０．３から０．５ｄＢ／ｋｍの範囲では、１３９５ｎｍで励起力の５０％のマージンが必要であろう。ラマンの有効長さを構成する４つから６つのファイバを平均すればこの問題を緩和するのに役立つものの、ウォーターピークの上限を０．４ｄＢ／ｋｍにすることで（およびおそらくは０．３２５ｄＢ／ｋｍのようなさらに低いウォーターピークにすることで）、ラマン励起のコストを低減するために出力が最低の（ひいてはフットプリントが最小の）レーザー・ダイオードを送信システムで指定できる可能性が大幅に高まることは明らかである。
【００２５】
損失が増幅器の性能に及ぼす影響を説明するため、ラマン増幅されたスパン内の信号出力の進展を検討することが有用である。ＯＳＮＲ、励起力、およびファイバ損間の調整は代表的なケースでの曲線を分析することによって理解し得る。図３は第一次励起によるＳ−バンドでの動作、および第二次励起による拡張されたＬ−バンドでの動作に関連するＮＺＤＦファイバとラマン・ポンプの配置のスペクトル損失曲線を示している。これらの２つの方式では双方ともラマン・ポンプをウォーターピークの極めて近くに配置する必要がある。異なるウォーターピーク損失が１００ｋｍに沿った信号出力に及ぼす影響は、１４９０ｎｍに近いＳ−バンドでの信号用の１３９５ｎｍでの単一ラマン・ポンプの場合（図４のケース（ａ））について図５に示されている。図１に示すように、ラマン出力がスパンの終端から後方に投入され、スパンの後半部に利得が生ずる逆励起も検討される。いずれの場合も、スパンの分散ラマン利得は２２ｄＢである総スパン損失に等しくなるように設計される。この設計には、ウォーターピークが０．５０ｄＢ／ｋｍの場合は１３９５ｎｍで５４０ｍＷの励起力を、またウォーターピークが０．３０ｄＢの場合は８２０ｍＷの励起力を必要とする。ラマン利得は等しいが、スパンに沿った最小信号出力はポンプ減衰がより高い場合よりも２．３ｄＢだけ異なっている。損失がより少ない場合は、信号の最小出力は損失が大きい場合のスパンよりも約６ｋ早く発生することで示されるように、ラマン利得は「スパン内にさらに浸透する」といわれることが多い。
【００２６】
これらの視覚的観察は達成されたＯＳＮＲに直接関連している。スパンに沿った最小信号出力のデシベル（ｄＢ）単位の差はＯＳＮＲのｄＢ単位の差にほぼ等しいことが示されている。最小信号出力とＯＳＮＲとの相関のおおよその説明は、その信号を元の出力レベルに回復している間は、より強力な信号を回復する場合よりも多くのノイズが発生するという直感的な着想に見出すことができる。前述のように、ポンプ損失がより少ないラマン・ポンプの場合の最小信号出力は、ポンプ損失がより高い場合よりも２．３ｄＢ大きい（すなわちより望ましい）。しかし、好ましくないラマンの場合でも、スパンに沿った最小信号出力はラマン増幅がなされない場合よりも５．３ｄＢ大きい。（ＥＤＦＡを用いた場合のような）集中増幅の場合は、信号出力は総スパン損失（図５に「ラマン利得なし」と記されているような例の場合は２２ｄＢ）分だけ低下し、次に、高利得のエリビウム・ドープ・ファイバの短い部分にわたって急激な増幅がなされる。ラマン増幅器では、単位長さ当たりの利得はＥＤＦＡの場合よりも低いが、送信距離の相当の比率にわたって分散されるので、ファイバ内の光出力は最小の中間スパンに達し、その後で上昇し始める。
【００２７】
相当のラマン増幅が生ずる距離は、Ｌｅｆｆ＝［１−ｅｘｐ（−αｐｕｍｐ＊Ｌｓｐａｎ）］αｐｕｍｐとして定義される有効長さパラメータとして定量化される。有効長さがより長いということは、分散増幅の度合いがより高いことを意味し、その結果、信号出力がより高くなり、ＯＳＮＲの改良によって性能上の利点も大きくなる。最小信号出力とＯＳＮＲの改良との相関を詳細に理解するには、増幅器内で増幅された自然放出光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）の増加を記載する微分方程式を解く必要がある。しかし、物理学は以下のように要約することができる。すなわち、ＡＳＥは増幅される信号に加えられる利得が存在する状態で発生するノイズのことである。増幅器の出力端子でのＡＳＥのほとんどは利得媒体の入力端子の近傍で発生され、その後、残りの利得媒体に沿って指数関数的に増幅されるＡＳＥから派生するものである。ＥＤＦＡのような集中増幅器では、ＡＳＥは単位長さ当たりの利得が高い増幅器ファイバ内で極めて短い距離にわたって（すなわち１／１０メータ）信号に付加され、ＡＳＥ自体は実際にはファイバ損失を受けない。分散増幅器の場合は、ＡＳＥは単位長さ当たりの利得が低い状態でよりゆっくり増大するので、信号自体と同じ減衰を受ける。したがって、（図５の場合では７０から７５ｋｍの範囲の）スパンの初期段階で生成されるＡＳＥはラマン利得によって増幅される他に、２０から２５ｋｍにわたってファイバ損失をこうむる。それによって増幅器内で初期に発生されＡＳＥが受けた指数関数的な利得が低減し、その結果、ＡＳＥの総出力が低下し、ＯＳＮＲが改良される。
【００２８】
このように、スパン内の最小信号出力、最小値が生ずるスパンまでの距離、発生される総ＡＳＥ、および結果として生ずるＯＳＮＲは全て関連していることが分かる。最長の有効長さで最適な性能が得られるが、それにはラマン・ポンプ波長でのファイバ損失が最小である必要がある。ポンプ減衰が強いことによる正味ラマン利得の低減は励起力の上昇によって可能であるが、ウォーターピークの近くの高い減衰がＯＳＮＲに及ぼす影響を緩和することはできない。ラマン利得は等しくなるように調整されるにも関わらず、αｐｕｍｐ＝０．５０ｄＢ／ｋｍの場合のＯＳＮＲはαｐｕｍｐ＝０．３０ｄＢ／ｋｍの場合よりも約２．３ｄＢだけ悪化する。さらに、ラマン励起にはより高いコストがかかることがあり、関連するパッケージングに対する熱損失負荷は常により高くなる。
【００２９】
上記の図２のケース（ａ）は単一ラマン・ポンプの場合を検討したものである。広帯域システムの場合、平坦な利得分布を達成する玉に精確な波長が選択された、１５から２０ｎｍ間隔の多重ラマン・ポンプを使用することが一般的である。さらに低いＳ−バンド（１４６０から１５００ｎｍ）を動作させるには、ウォーターピークに極めて近い位置にラマン・ポンプを配置することは避けられない。図４に示したケース（ｂ）は、１３７５ｎｍおよび１３９５ｎｍに配置されたラマン・ポンプが図５の計算で用いられたレベルでほぼ等しい減衰を受けることを示している（表Ｉを参照）。上記のように計算されたＯＳＮＲへの悪影響は実際に、１４９０ｎｍの領域でのラマン利得が（スパンへの浸透が少ないほど損失が大きい）ウォーターピークの近くのラマン・ポンプ、ならびに（スパン内にさらに浸透する）ウォーターピークから離れたウォーターピークのラマン・ポンプの双方による要因を含む。しかし、より低い波長でのラマン・ポンプがより高い波長でのラマン・ポンプへのエネルギを失う原因である、ラマン利得の傾斜という付加的な問題点は広帯域のラマン方式で生ずる。これによってより低いチャネルでの性能がさらに不利になり、多様なラマン励起の場合のウォーターピークの近傍での励起損失を最小限にする必要性がさらに強調される。
【００３０】
その他の例はＬ−バンドでの増幅のための二次ラマン・ポンプ面励起の場合（図４のケース（ｃ））に見ることができる。二次励起のパラダイムは図１に図示した一時方式を拡張して、ラマン・ポンプを増幅するために付加的な、より低い波長のラマン・ポンプを使用する。基本的な利点は、ラマン利得がスパン内にさらに浸透し、ＯＳＮＲに更なる利点をもたらすことにある。しかしさらに高いラマン・ポンプ出力が必要である。計算例では、１５８０ｎｍの範囲の信号を増幅するため、二次ラマン・ポンプは１３７５ｎｍの位置に配置され、一次ポンプは１４７５ｎｍの位置に配置される。このような大意いつの二次ポンプ、プラス単一の一次ポンプ構造は文献では、３個の一次ポンプによって達成されたと同じ利得の平坦度を３０ｎｍの帯域幅にわたって達成するために使用されている。１５ｄＢのラマン利得を達成するために必要な総ポンプ出力（第一次および第二次）はそれぞれ０．３、０．４、０．５、および０．７ｄＢ／ｋｍのウォーターピークの場合、７０３，７７１，８４１、および９７３ｍＷである。出力推移曲線は図６に示されている。
【００３１】
幾つかの重要なポイントを指摘しておきたい。第一に、スパン内の最小出力はウォーターピークの高さが０．３ｄＢ／ｋｍから０．７ｄＢ／ｋｍのケースからＯＳＮＲが約１ｄＢ劣化していることに対応して１ｄＢより大きく変化する。ラマン利得のこの劣化は第一次の場合よりも重大ではない。しかし、目標の１５ｄＢの利得を達成するために必要な総出力は、損失がウォーターピーク上での０．３０ｄＢ／ｋｍを上回る場合は極めて重大になる。このことが重要であるのは、約１ワットの出力レベルを搬送中に取り扱われ、または摂動される光ファイバ内に、一般に「ファイバ・ヒューズ(fiber fuse)」と呼ばれる高い出力ダメージ現象が発生することがあるからである。したがって、信頼性を高めるにはラマン励起レベルをできるだけ低く保つことが望ましい。ファイバ・ヒューズは広い範囲の光出力レベルで発生するが、ウォーターピークを０．４ｄＢ／ｋｍ未満に制限することの価値は、それによって必要な総ラマン・ポンプ出力が（この例ではファイバ・ヒューズの開始に関連する約１ワットの値の７５％に）制限されるので、容易に理解することができる。出力がより高いラマン・ポンプ、およびそれに関連する付加的な熱散逸負荷のコストは勿論、どの場合にも望ましくない。
【００３２】
より低いＳ−バンドでの第一次ラマン励起、またはＬ−バンドでの第二次ラマン励起の例から、ラマン増幅の最適な利用のためにウォーターピークを最小限にしなければならないことは明白である。システム・エンジニアが公知の条件に設計できるようにするには、１３８５ｎｍにおける減衰はファイバごとにできるだけ低く、かつ安定している必要がある。低いほうが良いことは自明であるが、商業的に達成可能である減衰と、理想的な減衰とのバランスが保たれなければならない。ＶＡＤ方式はウォーターピークが０．３１ｄＢ／ｋｍ未満である商業的な整合クラッド・ファイバを容易に製造できることはよく認知されているが、この方法で勾配が低いＮＺＤファイバを製造するという特別な挑戦もある。この限度を商業的なＭＣＶＤファイバと適合させることは、さまざまな理由から重要である。しかし、上記の計算例は、高出力の有害作用が生ずることが分かっている場合は、二次ラマン増幅に必要な総ラマン励起出力を１ワットの７５％のレベルに保ちつつ、０．４ｄＢ／ｋｍのウォーターピーク限度が、一次ラマン励起の場合に約１ｄＢのポンプ減衰によって（図５を参照）ＯＳＮＲの劣化を制限することを示している。仕様過剰(over-specifying)のレーザー・ダイオードに関連するコストを削減するために、ラマン・ポンプの出力の設計上のマージンを２５％に制限するには０．４ｄＢ／ｋｍの限度でも充分である。
【００３３】
したがって、ＳＣＬバンド用の光ファイバは、本発明によって信号およびラマン・ポンプでのＦＷＭを回避するのに適した双方の分散曲線を有し、かつＯＳＮＲ劣化、高いポンプ出力コスト、および高い出力ダメージ現象を防止するためにウォーターピークが０．４ｄＢ／ｋｍ（および好適にはそれ以下）であるファイバとして定義される。
【００３４】
図７−９は本発明の所望の特徴を呈する３つのファイバの例の屈折率分布を示している。ｙ軸は（ｎ（ｒ）−ｎｃｌａｄ）／ｎｃｌａｄ）と定義される相対デルタ単位を示している。光ファイバの標準半径は６２．５ミクロンである。特に、許容できる屈曲損を呈するファイバは５０−６５μｍ２の範囲の有効面積を有している。図７に示したファイバの有効面積５５平方ミクロンであり、分散は９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、勾配は０．０３３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであり、ＲＤＳは０．００３７／ｎｍであり、これらは全て波長が１５５０ｎｍの場合の値である。図８のファイバの有効面積は５５平方ミクロンであり、分散は８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、勾配は０．０２７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであり、ＲＤＳは０．００３３／ｎｍであり、これらは全て波長が１５５０ｎｍの場合の値である。図９のファイバの有効面積は６０平方ミクロンであり、分散は９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、勾配は０．０３５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであり、ＲＤＳは０．００３８／ｎｍであり、これらは全て１５５０ｎｍの場合の値である。図７のファイバは１２７５ｎｍ未満のファイバ・カットオフを有し、５０から７５ｎｍ未満のケーブル・カットオフを示唆している。図８のファイバは１３００ｎｍ未満のファイバ・カットオフを有し、これも５０から７５ｎｍ未満のケーブル・カットオフを示唆している。図９のファイバのファイバ・カットオフとケーブル・カットオフの双方とも１２００ｎｍ未満である。このように、カットオフおよび分散の要求基準を含めて、全てが１３１０ｎｍ送信に適合している。全ての場合で、これらのプリフォームを使用して製造された光ファイバの特性は以下の規定内にある。
あらゆる場合に１３８５ｎｍで０．４ｄＢ／ｋｍ未満のウォーターピーク損失（ＷＰＬ）、および特に、ＶＡＤまたは外部蒸着（ＯＶＤ）工程を利用してコア領域を製造することにより０．３２５ｄＢ／ｋｍ未満、またはこれに等しい値に保たれる。
零分散波長（ＺＤＷ）が１３５５ｎｍ未満、またはこれに等しい。（ＺＤＷが１３１０ｎｍから１６２５ｎｍの送信帯域全体で１つだけである）
１３７５ｎｍで１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍより大きい、また１５６５ｎｍで１０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の色分散（Ｄ）。
【００３５】
図示した光ファイバ・プロファイルは一般に、５つの別個の領域から構成されている。図７を参照すると、領域は中心コア領域３０、溝領域３２、リング領域３４、低下されたクラッディング領域３６、および外部クラッディング領域３８として定義されている。図８のファイバは同様のプロファイルを示している。中心から「ａ」と規定されている半径へと外側に延びる中心コア領域３０はファイバの残りの部分に対して上昇した屈折率を呈している。コア領域およびリング領域３４は一般にゲルマニウムをドープしたシリカからなり、一方、溝領域３２および低下されたクラッディング領域３６は一般にフッ素をドープしたシリカからなっている。処理上の、または特性上のある種の利点を得るために、（例えば、特にＧｅ、Ｆ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＰのような）その他の微量のドープ剤を１つまたは複数の領域に組み入れてもよいことを理解されたい。基板、またはオーバーラッディング・チューブとして仕様される合成チューブは、低下されたクラッディング領域３６の形成に寄与するようにフッ素をドーピングしてもよい。チューブはさらに、Ｃｌが屈折率のわずかではあるが偶発的な変化を誘発する、製造中に利用される処理方法と一致してＣｌを含有してもよい。領域３０、３２，３４、および３６の製造は一般に製造を行う中間的工程として完了する。領域３８の形成は実際のオーバーラッディングであり、ロッド・イン・チューブ、またはスート被着方法(soot deposition method)で達成されてもよい。
【００３６】
本発明の一実施形態によって、ウォーターピークが１３８５ｎｍの場合の所望の減衰（すなわち約０．３１ｄＢ／ｋｍの低いウォーターピーク）は、気相軸付け被着（Vapor-axial Deposition：ＶＡＤ）工程を利用してコア領域３０と溝領域３２とを形成することによって達成される。１３８５ｎｍで低いウォーターピーク損失を呈する光ファイバを形成するために、ＶＡＤ工程を利用することを完全に説明するために、例えば（参照により本明細書に組み込まれている）米国特許第６、１３１，４１５号を参照されたい。ＶＡＤ（またはＯＶＤ）ガラスはＭＣＶＤガラスと比較して、その他は全て同じで、スート被着と焼結との間に明確な脱水工程を有するという生来の利点を有している。被着されたスートはＶＡＤまたはＯＶＤ内の酸水素火炎により極めて「湿っている」が、Ｃｌ２内での後続の脱水によってコア材料は、１億分の１ｐｐｂのＯＨ濃度に対応して、レイリー散乱背景よりもわずか０．００５から０．０１０ｄＢ／ｋｍしか高くないウォーターピークの一貫性を呈するに充分な乾燥状態にされる。ＭＣＶＤスートの被着中は意図的な水素源は存在しない。しかし、存在する微量の水素不純物は追加の脱水工程なしで即座にガラス構造内に焼結される。ＭＣＶＤ基板チューブは、被着された材料よりも乾燥していなければ、光出力の分布と顕著に重複するＯＨ濃度に寄与することもある。その結果、光出力の約９８−９９％が存在する領域３０および３４を形成するためにＶＡＤまたはＯＶＤを使用することには純然たる利点がある。しかし、ＶＡＤ／ＯＶＤ工程は、上述のような超乾燥の利点と折り合いをつける方式を利用しなければ、溝領域３２の外部でアップドープされた（例えばゲルマニウムドープされた）、（リング領域３４のような）追加の材料層を形成するのに熟達していない。
【００３７】
したがって、リング領域３４と低下されたクラッディング領域３６は好適には従来型のＭＣＶＤ工程を利用して別個に形成され、外側のクラッディング領域３８はチューブ・オーバークラッディング工程を介して供給されてもよい。図１０は２つの別個のプリフォーム部分を示しており、第一のプリフォーム部分４０はコア領域３０および溝領域３２を備え、第二のプリフォーム部分４２はリング領域３４、低下されたクラッディング領域３６、および外側のクラッディング３８を備えている。２つの別個のプリフォーム部４０と４２の境界面は塩素（またはフッ素）環境（または塩素とフッ素との混合物、またはその他の幾つかの適宜の環境）で形成され、その結果、ＶＡＤの内側のコアをＭＣＶＤの外側のコアと接合する工程で１３８３ｎｍでの追加のＯＨ減衰を避けるための超乾燥境界面が形成される。この方法の望ましいバリエーションは、塩素（またはその他の超乾燥）環境で領域３４および３６、および領域３４と３６の間の境界面を形成するために高純度の、ドーピングされた合成シリカ・チューブを使用することである。塩素またはフッ素環境は、単独でも、共同でも使用できるＣｌ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４、ＳｉＦ４、またはＳＦ６を含むＣｌまたはＦ原子を含有するさまざまな化学物質の熱破壊による高温で提供されることを理解されたい。
【００３８】
上記の工程は例であるに過ぎず、所望の低いウォーターピーク損失特性を有するファイバを形成可能な他のさまざまな工程があることを理解されたい。具体的には、下記の事項の幾つかまたは全てに入念な注意を払ってＭＣＶＤ工程が実施されれば、０．３２５−０．３４ｄＢ／ｋｍの範囲の（上記の利点を得るためには充分低い）やや高い中間のウォーターピークを標準型のＭＣＶＤコア製造工程で達成可能である。すなわち、ウォーターピーク損失が極めて低い合成シリカ基板チューブの使用、大きく被着された外側のクラッディングの形成、水素不純物が極めて少ない原料ガスの使用、完全性が高い化学物質供給システム、ＭＣＶＤ旋盤と基板チューブとの極めて有効なシールおよび回転カップリング、および被着および／または圧壊用の加熱炉の使用である。プリフォームで、またはファイバ段階でジューテリウムによるファイバの処理によって、配線、またはその他の環境上の原因で水素が露出することによって、１３８５ｎｍでの損失が後に数百倍も増大することが防止される。このような手順は特定の製造工程に関わりなく、本発明の潜在的な可能性をフルに実現するためにおそらく必要であろう。前述のように、ほとんどの環境でＶＡＤ工程の代わりにＯＶＤ工程を利用してもよい。
【００３９】
要約すると、本発明はＣ−バンドまたはＬ−バンド領域のいずれかで動作する信号送信、または信号増幅に悪影響を与えずに、Ｓ−バンド増幅を行うため、低いウォーターピーク減衰値と適切に配置されたゼロ分散波長とを組み合わせたノンゼロ分散シフト・ファイバを提供するものである。Ｓ−バンド信号意図って有用なラマン・ポンプは１３８５ｎｍのウォーターピーク波長の「上に座下」励起ソースを有しているので、適切な位置にゼロ分散波長を有することに付加して、ウォーターピーク減衰が極めて低いことが必要であると考えられる。本発明によって達成されるようにウォーターピーク値が厳密に制御されなければ、Ｓ−バンド信号用のラマン増幅は非効率かつ変動的であり、したがってシステム性能を劣化させるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるＳ−バンド送信体制でのラマン増幅をサポートすることが可能な光通信システムの簡略化した図面である。
【図２】波長の関数としての公称分散（ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ）を示した使用可能な３つの送信帯域（Ｓ−、Ｃ−、およびＬ−）を示すグラフである。
【図３】１３８５ｎｍでのウォーターピークの程度が変化するＮＺＤＦ場合のファイバ損失曲線に、Ｓ−バンドでの第一次励起ならびに拡張されたＬ−バンドでの第二次励起用のラマン・ポンプの位置を重ね合わせたグラフである。
【図４】ラマン・ポンプがウォーターピークのすぐ近くに配置されなければならない、第一次および第二次のラマン励起構造を示したグラフである。
【図５】１４９５ｎｍの近傍での動作をサポートするためにラマン・ポンプが１３９５ｎｍの位置に配置された、ラマン増幅された、Ｓ−バンドの単チャネル・システムでの信号出力の計算結果を示したグラフである。
【図６】１５８０ｎｍの近傍のＬ−バンドでの信号送信用の、二次ラマン励起の場合の信号出力の推移曲線である。
【図７】本発明の特徴を呈するように形成された第一の光ファイバのプロファイルであり、このファイバの分散曲線は図２に曲線Ｃとして示されている。
【図８】これもＳ−バンド送信領域でのラマン増幅をサポートするのに適している第二の光ファイバのプロファイルであり、このファイバの分散曲線は図２に曲線Ｄとして示されている。
【図９】本発明による第三の光ファイバのプロファイルを示し、第三のファイバは図７に関連するプロファイルと基本的に同じ分散曲線を有しているが、有効面積はより大きい。
【図１０】本発明の光ファイバを形成するために使用できる２つの別個のプリフォーム部分を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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