(57)【要約】【課題】  ＲＤＳの大きな分散補償ファイバのＲＤＳを劣化させることなく広い波長範囲において残留分散を改善できるフォトニック結晶ファイバ、分散補償ファイバモジュール及び光ファイバ伝送路の提供。【解決手段】  コア部を囲むクラッド部に設けられた同一径の格子孔が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶ファイバであって、前記コア部の周囲に配置される６個の格子孔形成部のうち、隣り合わせていない３つの格子孔形成部が空孔でなく、前記格子孔の間隔Λが１．０〜１．５μｍの範囲であり、前記格子孔の直径ｄが０．６〜０．８μｍの範囲であることを特徴とするフォトニック結晶ファイバ。【選択図】  図８
2005181911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部を囲むクラッド部に設けられた同一径の格子孔が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶ファイバであって、前記コア部の周囲に配置される６個の格子孔形成部のうち、隣り合わせていない３つの格子孔形成部が空孔でなく、前記格子孔の間隔Λが１．０〜１．５μｍの範囲であり、前記格子孔の直径ｄが０．６〜０．８μｍの範囲であることを特徴とするフォトニック結晶ファイバ。
【請求項２】
１．５２５μｍ〜１．５６５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になることを特徴とする請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項３】
１．５２５μｍ〜１．５６５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項４】
１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になることを特徴とする請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項５】
１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項６】
１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になることを特徴とする請求項１に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項７】
１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のフォトニック結晶ファイバ。
【請求項８】
１．５２５μｍ〜１．６７５μｍの範囲の波長域全てにわたって波長分散及び分散スロープが負である分散補償ファイバと、請求項１〜７のいずれかに記載のフォトニック結晶ファイバとを接続してなるファイバを有することを特徴とする分散補償ファイバモジュール。
【請求項９】
分散スロープの値を波長分散の値で割った値が０．００３ｎｍ−１〜０．０３ｎｍ−１の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の分散補償ファイバモジュール。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の分散補償ファイバモジュールを伝送用光ファイバに接続してなる光ファイバ伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用波長域において正の波長分散を有する伝送用光ファイバの累積波長分散を補償するために用いられるフォトニック結晶ファイバ及び分散補償ファイバモジュールに関するものであり、特に分散補償後の四次分散を小さくし、広い波長範囲において残留分散を小さく抑えることが可能なフォトニック結晶ファイバ、分散補償ファイバモジュール及び光ファイバ伝送路に関する。
【背景技術】
【０００２】
エルビウム添加光ファイバ増幅器が実用化されたことによって、波長１．５３μｍ〜１．６３μｍでは超長距離無再生中継など光増幅器を用いたシステムが既に商用化されている。また、通信容量の増大に伴い、波長多重伝送の開発が急速に進められ、既にいくつかの伝送路では商用化されている。今後は、波長帯域の広帯域化、波長多重数の増加が急速に進むものと思われる。
【０００３】
高速伝送を前提とすると、これらの伝送線路としては、伝送帯域で波長分散ができるだけ小さく、かつ、非線形効果を抑制するために零にはならない光ファイバ伝送路が望ましい。
【０００４】
そして、波長多重伝送システムにおいて伝送容量を増やすためには、使用波長領域の広帯域化と１チャンネル当たりの伝送速度の高速化が有効である。伝送速度を高めるためには、伝送路の累積分散の低減が必要である。伝送速度の高速化が進めば進むほど、許容される残留分散は小さくなる。そのため、伝送距離が長くなり、伝送速度を上げようとすると、スパン毎の分散補償は必須となる。これは使用波長帯域全てにわたって要求されるので、伝送路の累積分散スロープを同時に補償することも必要となる。
【０００５】
波長１．３μｍ帯シングルモード光ファイバ網は、早くから普及し、低価格であるために広範囲に敷設され利用されている。また、波長１．５５μｍ帯で波長分散の値をほぼゼロにした分散シフト光ファイバや、使用波長帯から僅かに零分散波長をずらして使用波長帯で数ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ前後の分散を有する各種のノン零分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）も使用されている。これらの光ファイバは、Ｃ−ｂａｎｄ（波長１．５２５μｍ〜１．５６５μｍ）、Ｌ−ｂａｎｄ（波長１．５６５μｍ〜１．６２５μｍ）、Ｕ−ｂａｎｄ（１．６２５μｍ〜１．６７５μｍ）において、数ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の波長分散を有している。これらのファイバを用いると、波長分散が累積するが、この累積した波長分散を分散補償ファイバモジュールで補償することで、１０Ｇｂ／ｓや４０Ｇｂ／ｓなどの伝送をすることが可能となる。
【０００６】
ノンゼロ分散シフト光ファイバ（以下、ＮＺ−ＤＳＦと記す。）の波長分散と分散スロープを補償するための分散補償ファイバとしては、例えば特許文献１，２及び非特許文献１に開示された分散補償ファイバがある。これらの文献に開示されている分散補償ファイバを用いることで、ＮＺ−ＤＳＦの波長１．５２５μｍ〜１．６２５μｍにおける累積波長分散を補償することが可能である。
【特許文献１】特開２０００−１６２４６２号公報
【特許文献２】特開２０００−４７０４８号公報
【非特許文献１】愛川和彦ら、「ＮＺ−ＤＳＦ用高性能・広帯域分散補償ファイバモジュール」、電子情報通信学会技術報告、ＯＣＳ２００２−７、２００２年４月、ｐ３５−ｐ４０
【非特許文献２】山本ら、「四次分散特性を考慮したハイブリッド型分散補償ファイバモジュール」、電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−４９、２００３年９月
【非特許文献３】A.Ferrando, et al“Nearly zero ultraflattened dispersion in photonic crystal fibers,”Optics Letters. Vol.25,No.11,2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで簡単に分散スロープ補償について説明する。分散スロープ補償の性能を求める時に用いる値として、波長分散に対する分散スロープの比（ＲＤＳ；Relative Dispersion Slope）がある。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】
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。
そして、分散スロープ補償率は、伝送用光ファイバのＲＤＳをＲＤＳＴＭＦ、分散補償ファイバのＲＤＳをＲＤＳＳＣ−ＤＣＦとすると、次式（２）のように表すことができる。
分散スロープ補償率＝ＲＤＳＳＣ−ＤＣＦ／ＲＤＳＴＭＦ×１００  ・・・（２）
【０００９】
分散補償ファイバのＲＤＳが伝送用光ファイバのＲＤＳに等しいとき、波長分散を完全に補償するようにすると、その波長においては分散スロープを完全に補償することができる。これを模式的に示すと図１のようになる。しかし、これは、伝送用光ファイバの分散スロープと分散補償ファイバの分散スロープが波長に対して一定の場合である。実際の伝送用光ファイバや分散補償ファイバには、分散スロープに波長依存性がある。すなわち分散特性は直線ではなく、湾曲した曲線である。伝送用光ファイバの分散スロープの波長依存性は分散補償ファイバのそれと比べて小さいが、分散補償ファイバは比較的大きい。特に、ＲＤＳの大きな分散補償ファイバほど、分散スロープの波長依存性は大きくなる。ＮＺ−ＤＳＦ用分散補償ファイバの分散曲線を図２に示す。ＲＤＳの大きな分散補償ファイバの分散曲線を見ると、上に凸の分散曲線になっていることが分かる。このような分散補償ファイバを用いて中心波長で残留分散を小さくしようとすると、図３のように短波長と長波長側では分散過補償となってしまい、伝送特性の劣化をもたらす。通常は、帯域内でできるだけ残留分散が小さくなるような調整を行うので、図４や図５に示すように、中心波長付近では、残留分散をプラス側にして、使用波長全体で残留分散の絶対値が小さくなるように調整している。
なお、図４及び図５は、各伝送用光ファイバ８０ｋｍと、帯域内で残留分散の絶対値が小さくなるように長さを調整した分散補償ファイバモジュールを接続したときの残留分散である。
【００１０】
分散補償ファイバは、例えば図６のような屈折率分布を有する。この屈折率分布のデルタは、各層の半径の比を調整することによって、ＲＤＳを含む各種光学特性を調整することが可能となる。このＲＤＳは、ＲＤＳが小さい範囲では比較的容易に設計し、製造することが可能であり、分散曲線の湾曲は小さいが、ＲＤＳが０．０１ｎｍ−１を超えるような分散補償ファイバについては、波長分散の絶対値を大きくしながら製造しようとすると、この分散曲線は湾曲しやすくなる。
そのため、図２に示したような分散補償ファイバを用いて、ＮＺ−ＤＳＦの累積波長分散を補償すると、図４〜６に示すように、上に凸の残留分散を生じてしまう。
【００１１】
ＲＤＳの小さな分散補償ファイバの特性を改善する方法としては、非特許文献２のような技術が開示されている。しかし、これは、ＳＭＦ用分散補償ファイバに適用するものであり、四次分散改善のために接続するための分散補償ファイバ（凹の分散曲線）の分散の絶対値が、接続されて改善される側の分散補償ファイバ（凸型の分散曲線）に対して３倍程度の分散値を有していることから、大きなＲＤＳの劣化を伴うことになり望ましくない。
【００１２】
また、非特許文献３には、フォトニック結晶構造を用いたファイバにおいて、Ｌ−ｂａｎｄやＵ−ｂａｎｄで下に凸の分散曲線を示すファイバが報告されている。しかし、これは、分散フラットファイバを得るための方法であって、分散補償ファイバモジュールで補償した後の残留分散を補償するという点で最適化されていない。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、ＲＤＳの大きな分散補償ファイバに接続して、四次分散を改善するものであり、特にＲＤＳの大きな分散補償ファイバのＲＤＳを劣化させることなく改善できるフォトニック結晶ファイバ、それを用いた分散補償ファイバモジュール及び該モジュールを用いた光ファイバ伝送路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明は、コア部を囲むクラッド部に設けられた同一径の格子孔が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶ファイバであって、前記コア部の周囲に配置される６個の格子孔形成部のうち、隣り合わせていない３つの格子孔形成部が空孔でなく、前記格子孔の間隔Λが１．０〜１．５μｍの範囲であり、前記格子孔の直径ｄが０．６〜０．８μｍの範囲であるフォトニック結晶ファイバを提供する。
本発明のフォトニック結晶ファイバは、１．５２５μｍ〜１．５６５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になることが好ましい。このフォトニック結晶ファイバは１．５２５μｍ〜１．５６５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
また本発明のフォトニック結晶ファイバは、１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になるものでもよい。このフォトニック結晶ファイバは、１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
また本発明のフォトニック結晶ファイバは、１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になるものでもよい。このフォトニック結晶ファイバは、１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、１．５２５μｍ〜１．６７５μｍの範囲の波長域全てにわたって波長分散及び分散スロープが負である分散補償ファイバと、前述した本発明のフォトニック結晶ファイバとを接続してなるファイバを有することを特徴とする分散補償ファイバモジュールを提供する。
この分散補償ファイバモジュールにおいて、分散スロープの値を波長分散の値で割った値が０．００３ｎｍ−１〜０．０３ｎｍ−１の範囲であることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、前述した本発明の分散補償ファイバモジュールを伝送用光ファイバに接続してなる光ファイバ伝送路を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のフォトニック結晶ファイバは、コア部を囲むクラッド部に設けられた同一径の格子孔が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶ファイバであって、前記コア部の周囲に配置される６個の格子孔形成部のうち、隣り合わせていない３つの格子孔形成部が空孔でなく、前記格子孔の間隔Λが１．０〜１．５μｍの範囲であり、前記格子孔の直径ｄが０．６〜０．８μｍの範囲である構成としたことによって、１．５２５μｍ〜１．６７５μｍの使用波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になる。このように分散曲線が下に凸なフォトニック結晶ファイバを用いることによって、上に凸な分散特性を平坦に補償することができる。
また本発明の分散補償ファイバモジュールは、１．５２５μｍ〜１．６７５μｍの範囲の波長域全てにわたって波長分散及び分散スロープが負である分散補償ファイバと、本発明の前記フォトニック結晶ファイバとを接続してなるファイバを有するものなので、広帯域で残留分散を低く抑えることが可能となり、高速伝送可能な光ファイバ伝送路を構築することができる。
また本発明の光ファイバ伝送路は、前記分散補償ファイバモジュールを伝送用光ファイバに接続してなるものなので、広帯域で残留分散を低く抑えることが可能となり、高速伝送可能なものとなる。
【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８は本発明のフォトニック結晶ファイバの断面構造の一例を示す図である。本発明のフォトニック結晶ファイバは、コア部を囲むクラッド部に設けられた同一径の格子孔が六方最密構造に配置され、前記コア部の周囲に配置される６個の格子孔形成部のうち、隣り合わせていない３つの格子孔形成部が空孔でなくクラッド部が存在し、前記格子孔の間隔Λが１．０〜１．５μｍの範囲であり、前記格子孔の直径ｄが０．６〜０．８μｍの範囲であることを特徴としている。格子孔の間隔Λが１．０μｍ未満であると分散曲線の湾曲が大きくなり残留分散が大きくなる。また格子孔の間隔Λが１．５μｍを超えると分散曲線の湾曲が小さくなり、残留分散を広帯域で小さくすることができなくなるので好ましくない。格子孔の直径ｄが０．６μｍ未満であると分散曲線の湾曲のボトムが短波長にシフトしてしまい、本発明の波長帯の４次分散補償に適さない。また格子孔の直径ｄが０．８μｍを超えると分散曲線の湾曲のボトムが長波長にシフトしてしまい、本発明の波長帯の４次分散補償には好ましくない。
【００１９】
本発明のフォトニック結晶ファイバは、前述した構造としたことにより、Ｃ−ｂａｎｄ（波長１．５２５μｍ〜１．５６５μｍ）、Ｌ−ｂａｎｄ（波長１．５６５μｍ〜１．６２５μｍ）、Ｕ−ｂａｎｄ（１．６２５μｍ〜１．６７５μｍ）などの様々な波長域において、分散スロープがゼロになる波長を有し、その波長よりも短い波長では分散スロープがマイナスであり、前記分散スロープがゼロになる波長よりも長波長では分散スロープが正になる分散特性を有している。
【００２０】
このように、分散曲線が下に凸な（図１１，図１６，図２２参照。）フォトニック結晶ファイバを用いることによって、上に凸な残留分散を平坦に補償することが可能になる。
また本発明のフォトニック結晶ファイバは、１．５２５μｍ〜１．６７５μｍの波長域において、伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であることが望ましい。伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であれば、分散補償ファイバモジュールに接続して用いてもモジュールの損失を大きく劣化させずに、残留分散特性を改善させることができる。
【００２１】
図９及び図１０は、本発明のフォトニック結晶ファイバの製造方法の一例を説明するための図である。
この方法では、まず多数本の石英棒７と石英管８とを用意する。これらはほぼ同じ外径とすることが望ましい。次に、石英棒７を中心として、その周囲に３本の石英棒７と３本の石英管８とを交互に配置し、六方最密構造とし、さらにその周囲に１２本の石英管８を配置して、図９に示す構造の集合体９とする。
【００２２】
これとは別に、集合体９を挿入するための孔を穿設した石英管１０を用意し、図１０に示すように前記集合体９をこの石英管１０の孔に挿入する。次いで、この複合体をプリフォームとして、光ファイバ線引き炉に装着し、通常の光ファイバと同様に線引きすることによって、所望外径のフォトニック結晶ファイバを製造する。
【００２３】
本発明の分散補償ファイバモジュールは、波長１．５２５μｍから１．６７５μｍの波長域全てにわたって波長分散、及び分散スロープが負である分散補償ファイバと、使用する波長帯で下に凸である分散特性を有する本発明のフォトニック結晶ファイバとを接続してなるファイバを備えていることを特徴としている。本発明の分散補償ファイバモジュールに使用される分散補償ファイバとしては、例えば、図６に示すように、コア１とクラッド２とからなり、該コア１が高屈折率の中心コア部３と、その外周に設けられクラッド２よりも低屈折率の中間コア部４と、該中間コア部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持ったリングコア部５と、該リングコア部５の外周に設けられ中間コア部４とクラッド２との間の屈折率を持つディプレストコア部６とからなる構造の分散補償ファイバや、図７に示すように、ディプレストコア部６を設けていない以外は図６の分散補償ファイバと同様の構造を持った分散補償ファイバなどが挙げられる。
【００２４】
本発明の分散補償ファイバモジュールを用いることで、残留分散の波長特性を平坦にすることができ、使用する波長域全域にわたって残留分散を小さく抑えることが可能となる。そして、１０Ｇｂｉｔ／ｓや４０Ｇｂｉｔ／ｓといった高速伝送が可能な伝送路を提供することができる。
【００２５】
本発明の分散補償ファイバモジュールは、分散スロープの値を波長分散の値で割った値（ＲＤＳ）が０．００３ｎｍ−１〜０．０３ｎｍ−１であることを特徴としている。このＲＤＳが０．００３ｎｍ−１未満であると分散スロープ補償が不十分となり、またＲＤＳが０．０３ｎｍ−１を超えると分散スロープが過補償となるので好ましくない。
【００２６】
このＲＤＳの値は、本発明のフォトニック結晶ファイバと、公知の分散補償ファイバを組み合わせることにより得られる。組み合わせる際には、目標とするＲＤＳに対して、下に分散曲線が凸なフォトニック結晶ファイバと分散補償ファイバとを、それぞれのＲＤＳ、波長分散の値を調整し、さらにそれぞれ使用するファイバ長を適宜調整することが必要である。
【００２７】
本発明の光ファイバ伝送路は、前記の分散補償ファイバモジュールを接続してなるものである。これらのモジュールを使用し、光ファイバ伝送路とすることで、使用する波長域全域にわたって残留分散が小さいため、１０Ｇｂｉｔ／ｓや４０Ｇｂｉｔ／ｓといった高速伝送が可能となる。
【実施例】
【００２８】
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。なお、各比較例、実施例のうち、［比較例１］はＡｅｆｆ（実効断面積）拡大型ＮＺ−ＤＳＦ、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦを従来の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｃ−ｂａｎｄ）であり、［比較例２］はＡｅｆｆ拡大型ＮＺ−ＤＳＦ、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦ、ＤＳＦを従来の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｌ−ｂａｎｄ）であり、［比較例３］はＤＳＦを従来の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｕ−ｂａｎｄ）である。また［実施例１］はＡｅｆｆ拡大型ＮＺ−ＤＳＦ、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦを本発明の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｃ−ｂａｎｄ）であり、［実施例２］はＡｅｆｆ拡大型ＮＺ−ＤＳＦ、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦ、ＤＳＦを本発明の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｌ−ｂａｎｄ）であり、［実施例３］はＤＳＦを本発明の分散補償ファイバモジュールで補償した時の例（Ｕ−ｂａｎｄ）である。
【００２９】
［比較例１］
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により、図６のような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバＡ，Ｂ（以下、ファイバＡ，Ｂと記す。）を作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、ｄ／ｃ、ディプレストコア半径ｄは表１の値となるように製造した。
これらのファイバＡ，Ｂの光学特性を表２に示す。それぞれのファイバＡ，Ｂの波長分散特性は図２中の曲線Ａ，Ｂのようになった。
これらのファイバＡ，Ｂを用いた分散補償ファイバモジュールを用いて、８０ｋｍのＮＺ−ＤＳＦの累積波長分散を補償したときの残留分散特性は、図４，５中でそれぞれ太線で示すような特性となった。
それぞれの帯域内における残留分散は、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＡを用いたモジュールを接続した場合は、最大残留分散５ｐｓ／ｎｍ以下であり、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＢを用いたモジュールを接続した場合は、最大残留分散２０ｐｓ／ｎｍ以下であった。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＡを用いたモジュールを接続した場合は、２０８ｋｍでさらに分散補償が必要となり、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＢを用いたモジュールを接続した場合は、５２ｋｍでさらに分散補償が必要となるので、分散補償回数が増え、光ファイバ伝送路の全体の構成が複雑となり望ましくない。
【００３０】
【表１】
2005181911.tif 000003
【００３１】
【表２】
2005181911.tif 000004
【００３２】
［実施例１］
図９、図１０は本発明の光ファイバの製造方法である。まず、格子孔の間隔、格子孔の直径が所定の値となるように石英管を選択し、図９に示すように石英管、及び石英棒を並べる。それを図１０に示すようにさらに大きな石英管に挿入、セットし、これを溶融して紡糸することにより本発明のフォトニック結晶ファイバ（ファイバＣ）が得られる。コア部は図８に示すようにコア部を囲むクラッド部に設けた同一の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶構造ファイバであって、前記格子孔の間隔（格子間隔）Λが１．２μｍ、前記格子孔の直径ｄが０．６６μｍであった。
本発明のファイバＣの波長分散特性を図１１に示す。伝送損失は０．３２ｄＢ／ｋｍ（１．５５μｍ）であった。
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により図６に示すような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバを作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、ｄ／ｃ、ディプレストコア半径ｄは表３の値となるように製造した。
この分散補償ファイバＤ、Ｅ（以下、ファイバＤ，Ｅと記す。）の光学特性を表４に示す。
それぞれのファイバＤ，Ｅに本発明のファイバＣをそれぞれ接続し、分散補償ファイバモジュールＤ，Ｅ（以下、モジュールＤ，Ｅと記す。）を得た。使用したファイバ長は、モジュールＤでは、ファイバＣが７．２ｋｍ、ファイバＤが１０．３ｋｍ、モジュールＥでは、ファイバＣが８．３ｋｍ、ファイバＥが９．０ｋｍであった。
これらの分散補償ファイバモジュールを用いて、８０ｋｍのＮＺ−ＤＳＦの累積波長分散を補償した時の残留分散特性は図１２，１３のような特性となった。
それぞれの帯域内における残留分散は、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＤを用いた場合は、最大残留分散３．５ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（５ｐｓ／ｎｍ）に対して、７０％に低減することができた。また、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＥを用いた場合は、最大残留分散１０ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（２０ｐｓ／ｎｍ以下）に対して１／２に低減することができた。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＤを用いたモジュールを接続した場合は、２９７ｋｍまでは伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を１．４倍まで長くすることが可能となった。
また、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＥを用いたモジュールを接続した場合は、１０４ｋｍまで伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を２倍まで長くすることが可能となった。
【００３３】
【表３】
2005181911.tif 000005
【００３４】
【表４】
2005181911.tif 000006
【００３５】
［比較例２］
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により、図６のような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバＦ，Ｇ，Ｈ（以下、ファイバＦ，Ｇ，Ｈと記す。）を作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、ｄ／ｃ、ディプレストコア半径ｄは表５の値となるように製造した。
これらのファイバＦ，Ｇ，Ｈの光学特性を表６に示す。それぞれのファイバＦ，Ｇ，Ｈの波長分散特性は図２中の曲線Ｆ，Ｇ及び図１４に示すようになった。
これらのファイバＦ，Ｇ，Ｈを用いた分散補償ファイバモジュールを用いて、８０ｋｍの低分散スロープ型のＮＺ−ＤＳＦ、及びＤＳＦの累積波長分散を補償したときの残留分散特性は、図４，５中でそれぞれ細線及び図１５で示すような特性となった。
それぞれの帯域内における残留分散は、低分散スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＦを用いたモジュールを接続した場合は、最大残留分散７ｐｓ／ｎｍ以下であり、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＧを用いたモジュールを接続した場合は、最大残留分散２０ｐｓ／ｎｍ以下であった。また、ＤＳＦにファイバＨを用いたモジュールを接続した場合は、最大残留分散４０ｐｓ／ｎｍ以下であった。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＦを用いたモジュールを接続した場合は、１４９ｋｍでさらに分散補償が必要となり、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにファイバＧを用いたモジュールを接続した場合は、５２ｋｍでさらに分散補償が必要となり、ＤＳＦにファイバＨを用いたモジュールを接続した場合は、２６ｋｍでさらに分散補償が必要となるので、分散補償回数が増え、光ファイバ伝送路の全体の構成が複雑となり望ましくない。
【００３６】
【表５】
2005181911.tif 000007
【００３７】
【表６】
2005181911.tif 000008
【００３８】
［実施例２］
実施例１と同様の方法でフォトニック結晶ファイバＩを作製した。コア部は図８に示すようにコア部を囲むクラッド部に設けた同一径の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶構造ファイバであって、前記格子孔の間隔（格子間隔）Λが１．２μｍ、前記格子孔の直径ｄが０．６８μｍであった。
このファイバＩの波長分散特性を図１６に示す。伝送損失は０．３３ｄＢ／ｋｍ（１．５５μｍ）であった。
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により図６に示すような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバを作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、Δ４、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、ｄ／ｃ、ディプレストコア半径ｄは表７の値となるように製造した。
この分散補償ファイバＪ，Ｋ，Ｌ（以下、ファイバＪ，Ｋ，Ｌと記す。）の光学特性を表８に示す。
それぞれのファイバＪ，Ｋ，Ｌに本発明のファイバＩをそれぞれ接続し、分散補償ファイバモジュールＪ，Ｋ，Ｌ（以下、モジュールＪ，Ｋ，Ｌと記す。）を得た。使用したファイバ長は、モジュールＪでは、ファイバＩが６．７ｋｍ、ファイバＪが７．５ｋｍ、モジュールＫでは、ファイバＩが７．８ｋｍ、ファイバＫが１１．０ｋｍ、モジュールＬではファイバＩが７．４ｋｍ、ファイバＬが６．７ｋｍであった。
これらのモジュールＪ，Ｋ，Ｌを用いて、８０ｋｍのＮＺ−ＤＳＦの累積波長分散を補償した時の残留分散特性は図１７，１８のような特性となった。また８０ｋｍのＤＳＦの累積波長分散を補償したときの残留分散特性は図１９に示すような特性となった。
それぞれの帯域内における残留分散は、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＪを用いた場合は、最大残留分散３．５ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（７ｐｓ／ｎｍ）に対して、１／２に低減することができた。また、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＫを用いた場合は、最大残留分散１１ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（２０ｐｓ／ｎｍ以下）に対して、約１／２に低減することができた。さらに、ＤＳＦにモジュールＬを用いた場合は、最大残留分散１５ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（４０ｐｓ／ｎｍ以下）に対して、約３８％に低減することができた。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＪを接続した場合は、２９７ｋｍまでは伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を約２倍まで長くすることが可能となった。
また、大Ａｅｆｆ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＫを接続した場合は、９５ｋｍまで伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を約１．８倍まで長くすることが可能となった。
さらに、ＤＳＦにモジュールＬを接続した場合は、６９ｋｍまで伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を約２．７倍まで長くすることが可能となった。
【００３９】
【表７】
2005181911.tif 000009
【００４０】
【表８】
2005181911.tif 000010
【００４１】
［比較例３］
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により、図７のような屈折率プロファイルを有する、ＤＳＦをＵ−ｂａｎｄで補償するための分散補償ファイバＭ（以下、ファイバＭと記す。）を作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、コア半径ｃは表９の値となるように製造した。
このファイバＭの光学特性を表１０に示す。また、波長分散特性は図２０に示すようになった。また。このファイバＭを用いた分散補償ファイバモジュールを用いて、８０ｋｍのＤＳＦの累積波長分散をＵ−ｂａｎｄにおいて補償した時の残留分散特性は図２１に示す通りであった。
帯域内における残留分散は、最大残留分散２０ｐｓ／ｎｍ以下であった。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、５２ｋｍでさらに分散補償が必要となるので、分散補償回数が増え、光ファイバ伝送路の構成が複雑となり望ましくない。
【００４２】
【表９】
2005181911.tif 000011
【００４３】
【表１０】
2005181911.tif 000012
【００４４】
［実施例３］
実施例１，２と同様の方法でフォトニック結晶ファイバＮを作製した。コア部は図８に示すようにコア部を囲むクラッド部に設けた同一径の格子孔（格子構造の空孔）が六方最密構造に配置されたフォトニック結晶構造ファイバであって、前記格子孔の間隔（格子間隔）Λが１．２μｍ、前記格子孔の直径ｄが０．７０μｍであった。
このファイバＮの波長分散特性を図２２に示す。伝送損失は０．３４ｄＢ／ｋｍ（１．５５μｍ）であった。
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法等の公知の方法により図７に示すような屈折率プロファイルを有する分散補償ファイバを作製した。このときのΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂ、コア半径ｃは表１１の値となるように製造した。
この分散補償ファイバＰ（以下、ファイバＰと記す。）の光学特性を表１２に示す。
このファイバＰに本発明のファイバＮを接続し、分散補償ファイバモジュールＰ（以下、モジュールＰと記す。）を得た。使用したファイバ長は、ファイバＰが９．０ｋｍ、ファイバＮが８．３ｋｍであった。
これらのモジュールＰを用いて、８０ｋｍのＤＳＦの累積波長分散を補償した時の残留分散特性は図２３のような特性となった。
帯域内における残留分散は、最大残留分散３．５ｐｓ／ｎｍ以下であり、従来のモジュールを用いた残留分散特性（５ｐｓ／ｎｍ）に対して、７０％に低減することができた。
１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送の許容される残留分散の限界を１０４０ｐｓ／ｎｍとすると、低スロープ型ＮＺ−ＤＳＦにモジュールＰを接続した場合は、２９７ｋｍまでは伝送が可能となり、１回の分散補償で伝送可能な距離を約１．４倍まで長くすることが可能となった。
【００４５】
【表１１】
2005181911.tif 000013
【００４６】
【表１２】
2005181911.tif 000014
【００４７】
以上の通り、本発明に係る実施例１〜３のフォトニック結晶ファイバは、特定波長域（Ｃ−ｂａｎｄ，Ｌ−ｂａｎｄ，Ｕ−ｂａｎｄ）で下に凸の波長分散を示し、これを分散補償ファイバと接続して得られた分散補償ファイバモジュールは、特定波長域で上に凸の波長分散を有する伝送用光ファイバの累積波長分散を平坦化でき、１回の分散補償で伝送可能な距離を延長することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】光ファイバ伝送路における波長分散の補償の基本概念を説明するための模式図である。
【図２】ＮＳ−ＤＳＦ用分散補償ファイバの波長分散を例示するグラフである。
【図３】従来の分散補償ファイバを用いた場合の残留分散を例示するグラフである。
【図４】従来の分散補償ファイバを用いた場合の残留分散を例示するグラフである。
【図５】従来の分散補償ファイバを用いた場合の残留分散を例示するグラフである。
【図６】分散補償ファイバの断面屈折率分布を例示する模式図である。
【図７】別な分散補償ファイバの断面屈折率分布を例示する模式図である。
【図８】本発明のフォトニック結晶ファイバの一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】本発明のフォトニック結晶ファイバの製造方法を説明する図であり、石英管と石英棒の配置状態を示す断面図である。
【図１０】本発明のフォトニック結晶ファイバの製造方法を説明する図であり、石英管と石英棒の集合体を石英管に収納する状態を示す斜視図である。
【図１１】本発明のフォトニック結晶ファイバの波長分散特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図１４】ＤＳＦ用分散補償ファイバの分散特性を示すグラフである。
【図１５】ＤＳＦ用分散補償ファイバで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図１６】本発明のフォトニック結晶ファイバの波長分散特性を示すグラフである。
【図１７】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図１８】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図１９】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図２０】ＤＳＦをＵ−ｂａｎｄで補償するためのモジュールの波長分散を示すグラフである。
【図２１】従来の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図２２】本発明のフォトニック結晶ファイバの波長分散特性を示すグラフである。
【図２３】本発明の分散補償ファイバモジュールで補償したときの残留分散特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
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、７…石英棒、８…石英管、９…集合体、１０…石英管。
【図１】
2005181911.tif 000015
【図２】
2005181911.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005181911.tif 000019
【図６】
2005181911.tif 000020
【図７】
2005181911.tif 000021
【図８】
2005181911.tif 000022
【図９】
2005181911.tif 000023
【図１０】
2005181911.tif 000024
【図１１】
2005181911.tif 000025
【図１２】
2005181911.tif 000026
【図１３】
2005181911.tif 000027
【図１４】
2005181911.tif 000028
【図１５】
2005181911.tif 000029
【図１６】
2005181911.tif 000030
【図１７】
2005181911.tif 000031
【図１８】
2005181911.tif 000032
【図１９】
2005181911.tif 000033
【図２０】
2005181911.tif 000034
【図２１】
2005181911.tif 000035
【図２２】
2005181911.tif 000036
【図２３】
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