(57)【要約】【課題】  曲げ損失が小さく、ＲＤＳが大きく、累積波長分散補償後の残留分散がＵ−ｂａｎｄ全域に渡って小さい分散補償ファイバおよびこれを用いた複合光ファイバ伝送路を提供する。【解決手段】  少なくとも、センタコア１と、サイドコア２と、リングコア３と、クラッド４とを備えた分散補償ファイバにおいて、半径ｒ１を１．２〜２．０μｍ、半径ｒ３を６〜８μｍ、ｒ２／ｒ１を２．０〜４．０、Δ１を＋１．３〜＋２．０％、Δ２を−１．３〜−０．６％、Δ３を＋０．１〜＋０．５％、Ｕ−ｂａｎｄから選択された波長において、波長分散を−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、ＲＤＳを０．００８〜０．０１２ｎｍ−１、直径２０ｍｍにおける曲げ損失を４０ｄＢ／ｍ以下、使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有するものとする。【選択図】        図１
2005196012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、クラッドよりも屈折率が高いセンタコアと、このセンタコアの外周に設けられクラッドよりも屈折率が低いサイドコアと、このサイドコアの外周に設けられクラッドよりも屈折率が高いリングコアと、このリングコアの外周に設けられたクラッドとを備え、
センタコアの半径が１．２μｍ〜２．０μｍ、リングコアにおけるファイバ中心から外周までの距離が６μｍ〜８μｍ、センタコアの半径に対するサイドコアにおけるファイバ中心から外周までの距離の比が２．０〜４．０であり、
クラッドに対するセンタコアの比屈折率差が＋１．３％〜＋２．０％、クラッドに対するサイドコアの比屈折率差が−１．３％〜−０．６％、クラッドに対するリングコアの比屈折率差が＋０．１％〜＋０．５％であり、
１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長範囲であるＵ−ｂａｎｄから選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープの波長分散に対する比が０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１、直径２０ｍｍにおける曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下、使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有することを特徴とする分散補償ファイバ。
【請求項２】
前記Ｕ−ｂａｎｄにおいて、前記波長分散を表す曲線と、この曲線を線形近似して得られる直線との差が１０ｐｓ／ｎｍ／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】
前記波長分散を伝送損失で割った値の絶対値が１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の分散補償ファイバ。
【請求項４】
１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長範囲であるＬ−ｂａｎｄから選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープの波長分散に対する比が０．０１ｎｍ−１以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分散補償ファイバ。
【請求項５】
センタコアはフッ素を含み、センタコアにおけるフッ素の濃度が０．０２ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分散補償ファイバ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分散補償ファイバと、１．５２５μｍ〜１．５７５μｍの波長範囲に零分散波長を有する光ファイバとを組み合わせてなることを特徴とする複合光ファイバ伝送路。
【請求項７】
前記Ｕ−ｂａｎｄにおける全ての波長において、前記１．５２５μｍ〜１．５７５μｍの波長範囲に零分散波長を有する光ファイバの条長に換算すると、残留分散が３．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の複合光ファイバ伝送路。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分散補償ファイバと、Ｌ−ｂａｎｄに零分散波長を有する光ファイバとを組み合わせてなることを特徴とする複合光ファイバ伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散補償ファイバおよびこれを用いた複合光ファイバ伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、長距離光通信において、累積波長分散や四光波混合（Ｆｏｕｒ  Ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ、以下「ＦＷＭ」と略記する。）を抑制するために、主に、ノン零分散シフトファイバ（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ、以下「ＮＺ−ＤＳＦ」と略記することもある。）が用いられている。
【０００３】
図１０は、ノン零分散シフトファイバの波長分散特性の一例を示すグラフである。
図１０に示すように、ノン零分散シフトファイバは、波長１．５５μｍ帯から僅かにずらした波長において、零分散波長が設定されている。このノン零分散シフトファイバを光ファイバ伝送路として使用すると、波長分散が累積される。ノン零分散シフトファイバにより累積した波長分散は、ノン零分散シフトファイバの前段、または後段に接続される分散補償ファイバモジュールなどによって補償され、光ファイバ伝送路全体における分散を小さくするように設計されている。このような目的で用いられる分散補償ファイバとしては、例えば特許文献１に開示されているような特性を有する光ファイバが挙げられる。
【０００４】
一方、図１１に示すように、波長１．５５μｍ帯に零分散波長をシフトさせた分散シフトファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ、以下「ＤＳＦ」と略記することもある。）も既に広範囲で布設されている。この分散シフトファイバは、波長１．５５μｍ帯における波長分散が小さいため、波長１．５５μｍ帯用の光増幅器と組み合わせることによって、長距離高速通信が可能となっている。
【０００５】
しかしながら、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下「ＷＤＭ」と略記する。）伝送においては、上述の小さな波長分散が逆に問題となり、ＦＷＭなどの非線形現象による伝送特性劣化の問題が生じる。
そのため、分散シフトファイバを利用した光ファイバ伝送路においては、波長分散が零ではなく比較的大きいＬ−ｂａｎｄ（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）においてＷＤＭ伝送することが既に提案されている。この光ファイバ伝送路は、Ｌ−ｂａｎｄにおいて、ノン零分散シフトファイバの特徴を有するためにＷＤＭ伝送が可能となる。分散シフトファイバをＬ−ｂａｎｄで補償する分散補償ファイバとしては、例えば特許文献２に開示されているような特性を有する光ファイバが挙げられる。
【０００６】
また、波長１．５５μｍ帯で約＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散を有する標準のシングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ、以下「ＳＭＦ」と略記することもある。）や、ノン零分散シフトファイバをＵ−ｂａｎｄ（１６２５ｎｍ〜１６７５ｎｍ）で補償する分散補償ファイバとしては、例えば特許文献３に開示されているような特性を有する光ファイバが挙げられる。
【０００７】
光ファイバの使用波長帯域としては、現在、一般的に使用されているＣ−ｂａｎｄ（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）に対して、波長域拡大のために徐々に使用されつつあるＬ−ｂａｎｄ（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）があり、今後は、さらに波長の短いＳ−ｂａｎｄ（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）や、波長の長いＵ−ｂａｎｄ（１６２５ｎｍ〜１６７５ｎｍ）が使用されると考えられる。特に、Ｕ−ｂａｎｄにおいて波長分散の比較的小さい分散シフトファイバや、波長１．５５μｍよりも長波長側に零分散波長を有するノン零分散シフトファイバが高速伝送には適している。
【０００８】
しかしながら、前述のような現在提案されている分散補償ファイバを、Ｕ−ｂａｎｄにおいて使用するには、分散スロープ補償の点で適していない。また、これらの分散補償ファイバは、使用波長帯域において最適化された設計となっているために、使用波長帯域よりもさらに長い波長においては曲げ損失が大きくなってしまい、使用することが困難となる。
【特許文献１】特開２００３−２５５１７０号公報
【特許文献２】特開２００２−２７７６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、使用波長帯域において、曲げ損失が小さく、分散スロープの波長分散に対する比が大きく、累積波長分散補償後の残留分散がＵ−ｂａｎｄ全域に渡って小さい分散補償ファイバおよびこれを用いた複合光ファイバ伝送路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも、クラッドよりも屈折率が高いセンタコアと、このセンタコアの外周に設けられクラッドよりも屈折率が低いサイドコアと、このサイドコアの外周に設けられクラッドよりも屈折率が高いリングコアと、このリングコアの外周に設けられたクラッドとを備え、センタコアの半径が１．２μｍ〜２．０μｍ、リングコアにおけるファイバ中心から外周までの距離が６μｍ〜８μｍ、センタコアの半径に対するサイドコアにおけるファイバ中心から外周までの距離の比が２．０〜４．０であり、クラッドに対するセンタコアの比屈折率差が＋１．３％〜＋２．０％、クラッドに対するサイドコアの比屈折率差が−１．３％〜−０．６％、クラッドに対するリングコアの比屈折率差が＋０．１％〜＋０．５％であり、１．６２５μｍ〜１．６７５μｍの波長範囲であるＵ−ｂａｎｄから選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープの波長分散に対する比が０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１、直径２０ｍｍにおける曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下、使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有する分散補償ファイバを提供する。
【００１１】
本発明の分散補償ファイバは、このような屈折率分布を有することにより、Ｕ−ｂａｎｄにおいてモジュール化可能な低い曲げ損失を維持しつつ、波長分散および分散スロープ補償性能の優れたものとなる。また、本発明の分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄにおける分散スロープの波長分散に対する比を０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１とすることにより、使用波長帯域における残留分散を小さくすることができるため、伝送速度を速くすることが可能となる。また、本発明の分散補償ファイバは、分散スロープの波長分散に対する比を大きくしつつ、曲げ損失を小さく抑えているので、モジュール化しても損失劣化はほとんどなく、低損失で高性能なＵ−ｂａｎｄ用分散補償ファイバモジュールを提供することが可能となる。
【００１２】
上記構成の分散補償ファイバにおいて、前記Ｕ−ｂａｎｄにおける前記波長分散を表す曲線と、この曲線を線形近似して得られる直線との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
ある波長における分散スロープを完全に補償しても、使用波長帯域において、波長分散を表す曲線の凹凸が大きいということは、使用波長帯域における残留分散の偏差が大きいということを示している。残留分散の偏差が大きいと、分散補償などが複雑になる。本発明の分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄにおいて、波長分散を表す曲線と、この曲線を線形近似して得られる直線との差を１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とすることにより、Ｕ−ｂａｎｄにおける残留分散を小さくすることができる。加えて、波長毎に分散補償が必要となる場合にも、簡易な方法によって分散補償が可能となり、高速伝送に適用することができる。
【００１４】
上記構成の分散補償ファイバにおいて、波長分散を伝送損失で割った値の絶対値が１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上で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、波長分散を伝送損失で割った値の絶対値を１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上とすれば、この分散補償ファイバを用いた分散補償ファイバモジュールは低損失なものとなる。
【００１６】
上記構成の分散補償ファイバにおいて、１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長範囲であるＬ−ｂａｎｄから選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープの波長分散に対する比が０．０１ｎｍ−１以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明の分散補償ファイバは、Ｌ−ｂａｎｄにおける波長分散を−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープの波長分散に対する比を０．０１ｎｍ−１以上とすることにより、Ｕ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープと、Ｌ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープとを同時に補償することができる。この分散補償ファイバを用いた分散補償ファイバモジュールを使用することで、例えば、当面はＬ−ｂａｎｄのみ使用する光伝送路に、将来の使用波長範囲の拡大によりＵ−ｂａｎｄを使用することになった場合に備えることができる。すなわち、分散補償ファイバモジュールを交換することなく、使用波長範囲を拡大した光伝送を実施することができる。
【００１８】
上記構成の分散補償ファイバにおいて、センタコアはフッ素を含み、センタコアにおけるフッ素の濃度が０．０２ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明の分散補償ファイバは、センタコアの屈折率をクラッドよりも高くするために、センタコアにゲルマニウムが添加されている。本発明の分散補償ファイバは、センタコアに、ゲルマニウムと共に微量のフッ素が添加されている。これにより、本発明の分散補償ファイバは、波長１．３８μｍ帯における伝送損失の増加の原因となるＯＨ基による吸収損失が低減されたものとなる。その結果、本発明の分散補償ファイバは、伝送損失の増加が抑制されたものとなる。
【００２０】
本発明は、上記分散補償ファイバと、１．５２５μｍ〜１．５７５μｍの波長範囲に零分散波長を有する光ファイバ（以下、「分散シフトファイバ」と略すこともある。）とを組み合わせてなる複合光ファイバ伝送路を提供する。
【００２１】
本発明の分散補償ファイバと、この分散シフトファイバとを組み合わせることによって、分散補償可能な長さを長くすることができ、かつ高速伝送による特性劣化の少ない複合光ファイバ伝送路を構築することができる。さらに、この複合光ファイバ伝送路を用いることによって、１０Ｇｂｉｔ／ｓといった高速伝送をＵ−ｂａｎｄにおいても実施することが可能となる。
【００２２】
上記構成の複合光ファイバ伝送路は、前記Ｕ−ｂａｎｄにおける全ての波長において、前記１．５２５μｍ〜１．５７５μｍの波長範囲に零分散波長を有する光ファイバの条長に換算すると、残留分散が３．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明の複合光ファイバ伝送路は、Ｕ−ｂａｎｄにおける全ての波長において、Ｃ−ｂａｎｄに零分散波長を有する光ファイバの条長に換算して、残留分散を３．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とすれば、１０Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のさらなる高速伝送をＵ−ｂａｎｄにおいても実施することが可能となる。また、複合光ファイバ伝送路の中継間隔を長距離化することが可能となる。
【００２４】
本発明は、上記分散補償ファイバと、Ｌ−ｂａｎｄに零分散波長を有する光ファイバとを組み合わせてなる複合光ファイバ伝送路を提供する。
【００２５】
本発明の分散補償ファイバと、このノン零分散シフトファイバとを組み合わせることによって、分散補償可能な長さを長くすることができ、かつ高速伝送による特性劣化の少ない複合光ファイバ伝送路を構築することができる。さらに、この複合光ファイバ伝送路を用いることによって、１０Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のような高速伝送をＵ−ｂａｎｄにおいても実施することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の分散補償ファイバは、使用波長帯域において、曲げ損失が小さく、分散スロープの波長分散に対する比が大きく、累積波長分散補償後の残留分散がＵ−ｂａｎｄ全域に渡って小さいファイバである。したがって、本発明の分散補償ファイバによれば、Ｕ−ｂａｎｄにおける曲げ損失による損失劣化を生じることなく、波長分散と分散スロープを同時に補償することができる。本発明の分散補償ファイバは、特に、波長１．５５μｍ帯に零分散波長を有する分散シフトファイバをＵ−ｂａｎｄで用いたときに累積する波長分散を補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施した分散補償ファイバについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の分散補償ファイバの屈折率分布の一例を示す概略模式図である。
図１（ａ）、図１（ｂ）のいずれにおいても、符号１はセンタコア、符号２はセンタコア１の外周上に設けられたサイドコア、符号３はサイドコア２の外周上に設けられたリングコア、符号４はリングコア３の外周上に設けられたクラッドである。
【００２８】
図１中、センタコア１の半径をｒ１、サイドコア２におけるファイバ中心から外周までの距離をｒ２、リングコア３におけるファイバ中心から外周までの距離をｒ３とし、クラッド４に対するセンタコア１の比屈折率差をΔ１、クラッド４に対するサイドコア２の比屈折率差をΔ２、クラッド４に対するリングコア３の比屈折率差をΔ３としている。なお、本発明においてファイバ中心とは、センタコア１の中心（分散補償ファイバの中心）のことである。
センタコア１はクラッド４よりも屈折率が高く、サイドコア２はクラッド４よりも屈折率が低く、リングコア３はクラッド４よりも屈折率が高くなっている。また、センタコア１はリングコア３よりも屈折率が高くなっている。
【００２９】
本発明の分散補償ファイバは、センタコア１の半径ｒ１が１．２μｍ〜２．０μｍ、リングコア３におけるファイバ中心から外周までの距離ｒ３が６μｍ〜８μｍ、センタコア１の半径ｒ１に対するサイドコア２におけるファイバ中心から外周までの距離ｒ２の比（ｒ２／ｒ１）が２．０〜４．０であり、Δ１が＋１．３％〜＋２．０％、Δ２が−１．３％〜−０．６％、Δ３が０．１％〜０．５％であり、Ｕ−ｂａｎｄ（１．６２５μｍ〜１．６７５μｍ）から選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散スロープの波長分散に対する比（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｓｌｏｐｅ、以下「ＲＤＳ」と略記する。）が０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１、直径２０ｍｍにおける曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下、使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有するものである。
【００３０】
センタコア１は、石英ガラスを主成分とし、添加物としてのゲルマニウム（Ｇｅ）を酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）の形態で含む石英系ガラスで形成されている。ここで、ゲルマニウムは、センタコア１の屈折率をクラッド４の屈折率よりも高くするために添加されるものである。
【００３１】
サイドコア２は、石英ガラスを主成分とし、添加物としてのフッ素（Ｆ）を含む石英系ガラスで形成されている。ここで、フッ素（Ｆ）は、サイドコア２の屈折率をクラッド４の屈折率よりも低くするために添加されるものである。
【００３２】
リングコア３は、石英ガラスを主成分とし、添加物としてのゲルマニウム（Ｇｅ）を酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）の形態で含む石英系ガラスで形成されている。ここで、ゲルマニウムは、リングコア３の屈折率をクラッド４の屈折率よりも高くするために添加されるものである。
【００３３】
ここで、センタコア１の屈折率をリングコア３の屈折率よりも高くするために、両者に含まれるゲルマニウムの濃度を調整し、原料ガス中に含まれるゲルマニウム（Ｇｅ）濃度を高くしている。
【００３４】
クラッド４は、純粋石英のみで形成されているか、または酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）、フッ素（Ｆ）、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）を共添加した石英ガラスで形成されている。
【００３５】
例えばクラッド４が純粋石英で形成されている場合、上記のΔ１、Δ２およびΔ３の関係を満たすためには、センタコア１に含まれるゲルマニウムの濃度を１３ｗｔ％〜２０ｗｔ％、サイドコア２に含まれるフッ素（ドーパント）の濃度を２．４ｗｔ％〜５．２ｗｔ％、リングコア３に含まれるゲルマニウムの濃度を１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％とする。
【００３６】
さらに、分散補償ファイバの各部における添加物の濃度を上述の範囲とするのに加えて、センタコア１の半径ｒ１を１．２μｍ〜２．０μｍ、リングコア３におけるファイバ中心から外周までの距離ｒ３を６μｍ〜８μｍとし、センタコア１の半径ｒ１に対するサイドコア２におけるファイバ中心から外周までの距離ｒ２の比（ｒ２／ｒ１）を２．０〜４．０とする。
このようにすることにより、分散補償ファイバとして望ましい光学特性が得られる。
【００３７】
本発明の分散補償ファイバは、このような屈折率分布を有することにより、Ｕ−ｂａｎｄにおいてモジュール化可能な低い曲げ損失を維持しつつ、波長分散係数が大きく、分散スロープ補償性能の優れたものとなる。
なお、分散補償ファイバの波長分散係数が大きければ、使用するファイバの長さが短くなる。また、分散スロープ補償性能の優れた分散補償ファイバとは、残留分散が小さく、高速・長距離伝送に好適なファイバのことを言う。
【００３８】
また、本発明の分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄから選択された波長において、（１）波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、（２）ＲＤＳが０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１、（３）直径２０ｍｍにおける曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下、（４）使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有するものである。
【００３９】
本発明の分散補償ファイバは、（１）波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるから、使用する分散補償ファイバが短くて済み、低損失化、小型化、低コスト化に有利となる。
【００４０】
本発明の分散補償ファイバは、（２）ＲＤＳが０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１であるから、波長１．５２５μｍ〜波長１．５７５μｍに零分散波長を有する伝送用光ファイバのＵ−ｂａｎｄにおける残留分散を小さくすることが可能となる。その結果、高速・長距離伝送が可能となる。
【００４１】
本発明の分散補償ファイバは、（３）直径２０ｍｍにおける曲げ損失が４０ｄＢ／ｍ以下であるから、例えば、胴径９０ｍｍ程度の小型のリールに巻き込んでも、長波長側で顕著に見られる曲げ損失による損失劣化を抑制することができ、低損失、かつ安定した損失波長特性を有し、損失の温度特性の小さい分散補償ファイバモジュールを提供することが可能となる。
【００４２】
本発明の分散補償ファイバは、使用状態において１．６２５μｍよりも短いカットオフ波長を有するものであるから、高次モードが残留することによる伝送特性の劣化を抑制することができる。
【００４３】
このように、分散補償ファイバのＵ−ｂａｎｄにおけるＲＤＳを０．００８ｎｍ−１〜０．０１２ｎｍ−１とすることにより、使用波長帯域における残留分散を小さくすることができるため、分散補償ファイバの伝送速度を速くすることが可能となる。また、本発明の分散補償ファイバは、ＲＤＳを大きくしつつ、曲げ損失を小さく抑えているので、モジュール化しても損失劣化はほとんどなく、低損失で高性能なＵ−ｂａｎｄ用分散補償ファイバモジュールを提供することが可能となる。
【００４４】
また、本発明の分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄにおいて、波長分散を表す曲線（以下、「波長分散曲線」と言う。）と、この波長分散曲線を線形近似して得られる直線（以下、「波長分散曲線を線形近似して得られる直線」を「線形近似直線」と言うこともある。）との差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
波長分散曲線と線形近似直線との差は、Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｌｉｎｅａｒｉｔｙ（例えば、「線形近似直線の波長分散曲線に対する偏差」と言う。）と言われている。
【００４６】
線形近似直線の波長分散曲線に対する偏差は、以下のように定義される。
図２に示すように、線形近似直線Ｂの波長分散曲線Ａに対する偏差は、任意の波長における波長分散曲線Ａと、波長分散曲線Ａを線形近似して得られる線形近似直線Ｂとの差で表される。
【００４７】
例えば、図２に示すように、波長分散曲線Ａが上に凸の場合、任意の波長帯域（例えばＵ−ｂａｎｄ）において、両端波長（Ｕ−ｂａｎｄにおける１．６２５μｍ、１．６７５μｍ）における波長分散曲線Ａと線形近似直線Ｂの波長分散の差の絶対値を、それぞれＤ１（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、Ｄ３（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とする。また、この波長帯域の中央付近において、波長分散曲線Ａと線形近似直線Ｂの乖離が最も大きい波長における波長分散曲線Ａと線形近似直線Ｂの波長分散の差の絶対値をＤ２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とする。Ｄ２の絶対値に、Ｄ１とＤ３のうち、大きな方の絶対値を加えることによって、線形近似直線Ｂの波長分散曲線Ａに対する偏差を表すことができる。
【００４８】
ある波長における分散スロープを完全に補償しても、使用波長帯域において、波長分散曲線の凹凸が大きいということは、使用波長帯域における残留分散の偏差が大きいということを示している。残留分散の偏差が大きいと、分散補償などが複雑になる。そこで、本発明の分散補償ファイバでは、線形近似直線の波長分散曲線に対する偏差を１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とすることにより、Ｕ−ｂａｎｄにおける残留分散を小さくすることができる。加えて、波長毎に分散補償が必要となる場合にも、簡易な方法によって分散補償が可能となり、高速伝送に適用することができる。
【００４９】
線形近似直線の波長分散曲線に対する偏差が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを超えると、分散補償ファイバのＵ−ｂａｎｄにおける残留分散が大きくなり、高速伝送に適用することができなくなる。
【００５０】
本発明の分散補償ファイバにおいて、波長分散を伝送損失で割った値の絶対値が１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上であることが好ましい。
波長分散を伝送損失で割った値の絶対値は性能指数と呼ばれる値であり、損失当たりの分散補償量を示す指標である。分散補償ファイバの性能指数が１００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ未満では、この分散補償ファイバを用いた分散補償ファイバモジュールは、伝送損失が増加する。
【００５１】
また、本発明の分散補償ファイバにおいて、１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長範囲（Ｌ−ｂａｎｄ）から選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、ＲＤＳが０．０１ｎｍ−１以上であることが好ましい。
【００５２】
このような分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープと、Ｌ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープとを同時に補償することができる。この分散補償ファイバを用いた分散補償ファイバモジュールを使用することで、例えば、当面はＬ−ｂａｎｄのみ使用する光伝送路に、将来の使用波長範囲の拡大によりＵ−ｂａｎｄを使用することになった場合に備えることができる。すなわち、分散補償ファイバモジュールを交換することなく、使用波長範囲を拡大した光伝送をすることができる。
【００５３】
１．５６５μｍ〜１．６２５μｍの波長範囲（Ｌ−ｂａｎｄ）から選択された波長において、波長分散が−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを超えるか、または、ＲＤＳが０．０１ｎｍ−１未満では、分散補償ファイバは、Ｕ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープと、Ｌ−ｂａｎｄにおける波長分散および分散スロープとを同時に補償することができない。
【００５４】
さらに、本発明の分散補償ファイバにおいて、センタコア１はフッ素を含み、センタコア１におけるフッ素の濃度が０．０２ｗｔ％以上、０．３ｗｔ％以下であることが好ましい。
本発明の分散補償ファイバでは、例えば、フッ素の濃度と屈折率分布との関係が、図３に示すような関係となっている。
【００５５】
本発明の分散補償ファイバは、センタコア１に、ゲルマニウムと共に微量のフッ素（Ｆ）を含んでいる。これにより、本発明の分散補償ファイバは、波長１．３８μｍ帯における伝送損失の増加の原因となるＯＨ基による吸収損失を低減したものとなる。その結果、本発明の分散補償ファイバは、伝送損失の増加を抑制したものとなる。
【００５６】
センタコア１に含まれるフッ素の濃度が０．０２ｗｔ％未満では、フッ素添加の効果が小さく、分散補償ファイバの波長１．３８μｍ帯における伝送損失の最大値は大きくなる。波長１．３８μｍ帯における吸収損失（伝送損失）が大きいと、分散補償ファイバの吸収損失を表す曲線は、その裾がピークから遠ざかる短波長側および長波長側にまで広がり、損失の劣化をもたらす。したがって、Ｕ−ｂａｎｄにおいても、その吸収損失の裾の影響により、分散補償ファイバの伝送損失は増加する。一方、センタコア１に含まれるフッ素の濃度が０．３ｗｔ％を超えると、分散補償ファイバは、レイリー散乱や構造不整損失の劣化により、Ｃ−ｂａｎｄからＵ−ｂａｎｄに渡る広い波長帯域における伝送損失が増加する。
【００５７】
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域に存在するため、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。
【００５８】
従来、光ファイバ母材の製造方法、特にＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ＡｘｉａｌＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、気相軸付け）法においては、ＯＨ基による吸収損失を抑制するために、塩素系の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。しかしながら、この方法では十分にＯＨ基による吸収損失を抑制することができないため、本発明では、センタコア１に、ゲルマニウムと共に微量のフッ素が添加されている。センタコア１にフッ素を添加することにより、ＯＨ基から−Ｈを分離することができ、ＯＨ基による吸収損失が抑制される。
【００５９】
次に、本発明の分散補償ファイバの製造方法について説明する。
本発明の分散補償ファイバを製造するには、例えば、ＭＣＶＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、内付けＣＶＤ）法、ＶＡＤ法などが用いられる。
ＭＣＶＤ法では、まず、液体状態である主原料のＳｉＣｌ４とガラスの屈折率を高くするための添加剤となる液体状態のＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３などを酸素ガスによって気化して石英管内に導入する。この際、ガラスの屈折率を低くするために、フッ素（Ｆ）を加えることもある。
【００６０】
石英管は、一定の速度でその軸周りに回転しており、酸水素バーナで加熱されている。石英管を加熱することにより、石英管内において下記の式（１）に示すＳｉＣｌ４の酸化反応が起こり、酸化物微粒子が生成する。
ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２（酸化物微粒子）＋２Ｃｌ２（ガス）      （１）
【００６１】
そして、ＧｅＯ２などを含んだＳｉＯ２の粒子が、バーナの配されている位置よりも酸素の流れの下流側における石英管内に堆積する。その後、高温のバーナで石英管を加熱することにより、ＳｉＯ２の粒子がガラス化され、ファイバ母材を得る。
【００６２】
この製造方法における石英ガラスの堆積層は、数十μｍ前後であり、各層の流量の組成を変更し、ガラスの屈折率、組成を調整することで、光ファイバの屈折率分布を形成することができる。
【００６３】
また、ＶＡＤ法では、気化した塩化物原料（ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３など）を、バーナを通じて酸水素火炎中に供給し、火炎中で生じる加水分解反応によって酸化物微粒子を生成する。この酸化物微粒子を、回転しているターゲット棒と呼ばれるガラス棒の先端に堆積しながら、このガラス棒を一定の速度で引き上げることにより、棒状の多孔質体を作製する。
【００６４】
この多孔質体には、製造過程で生じるＯＨ基や不純物が含まれているので、塩素や塩素系のガスにより脱水および不純物の除去を行う。
この後、この多孔質体を焼結して、ファイバ母材を得る。
【００６５】
このようにして得られたファイバ母材を溶融線引きし、所定の屈折率分布を有する分散補償ファイバを得る。
【００６６】
次に、本発明の複合光ファイバ伝送路について説明する。
本発明の複合光ファイバ伝送路の第一の実施形態は、本発明の分散補償ファイバと、１．５２５μｍ〜１．５７５μｍの波長範囲に零分散波長を有する光ファイバとを組み合わせてなるものである。
このような複合光ファイバ伝送路としては、例えば、上述の分散補償ファイバを、胴の直径１００ｍｍ以下のリールに巻き込み、分散補償ファイバの両端に１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや、ノン零分散シフトファイバが接続されてなるものなどが挙げられる。
【００６７】
Ｕ−ｂａｎｄの中心波長は１６５０ｎｍであるので、Ｃ−ｂａｎｄのほぼ中心波長である１５５０ｎｍに対して、１００ｎｍ程，長波長側にあることから、シングルモードファイバの波長分散は２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上と非常に大きくなる。そのため、シングルモードファイバを用いた光伝送路中の累積分散も大きくなり、伝送特性が劣化しやすい。
【００６８】
零分散波長が１５５０ｎｍよりも短波長側にあるノン零分散シフトファイバは、Ｃ−ｂａｎｄでは波長分散が数ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。分散スロープが大きい光ファイバは、Ｌ−ｂａｎｄでは波長分散が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ前後であり、Ｕ−ｂａｎｄでは波長分散が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを超えてしまう。
【００６９】
これらに対して、分散シフトファイバは１６５０ｎｍにける波長分散が７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ前後であり、非線形特性の点で望ましい波長分散の値を有するものである。したがって、分散シフトファイバと本発明の分散補償ファイバとを組み合わせることによって、分散補償可能な長さを長くすることができ、かつ高速伝送による特性劣化の少ない複合光ファイバ伝送路を構築することができる。
【００７０】
また、この実施形態の複合光ファイバ伝送路を用いることによって、１０Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のさらなる高速伝送をＵ−ｂａｎｄにおいても実施することが可能となる。
【００７１】
さらに、この実施形態の複合光ファイバ伝送路は、Ｕ−ｂａｎｄにおける全ての波長において、Ｃ−ｂａｎｄに零分散波長を有する光ファイバの条長に換算して、残留分散が３．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。高速・長距離伝送を可能とするためには、残留分散はできる限り小さいことが望ましい。ここで例えば、図４に示す残留分散と伝送速度の関係を表すグラフから、１０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送可能な距離を求めると、１０４０／３．２５＝３２０であるから、残留分散が３．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるということは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、３２０ｋｍの伝送が可能であることを意味している。
【００７２】
また、本発明の複合光ファイバ伝送路の第二の実施形態は、本発明の分散補償ファイバと、Ｌ−ｂａｎｄに零分散波長を有する光ファイバ（ノン零分散シフトファイバ）とを組み合わせてなるものである。
【００７３】
この実施形態の複合光ファイバ伝送路を用いることで、１０Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のさらなる高速伝送をＵ−ｂａｎｄにおいても実施することが可能となる。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
ＭＣＶＤ法を用いて、図１（ａ）に示す屈折率分布を有し、△１、△２、△３、ｒ２／ｒ１、ｒ３／ｒ１、ｒ３が表１に示す値となるようにして４種類の分散補償ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄを作製した。
これらの分散補償ファイバの光学特性を表２に示す。なお、表２中、２ｍλｃは２ｍの長さで測定されたカットオフ波長、Ａｅｆｆは分散補償ファイバの実効断面積を表している。
また、これらの分散補償ファイバの波長分散特性を図５に示す。
さらに、図５に示す波長分散曲線と、この波長分散曲線を線形近似して得られる直線との差を測定した。結果を表３に示す。
【００７６】
【表１】
2005196012.tif 000003
【００７７】
【表２】
2005196012.tif 000004
【００７８】
【表３】
2005196012.tif 000005
【００７９】
なお、表２において、偏波モード分散は測定器の関係でＬ−ｂａｎｄにおける測定結果を示しているが、偏波モード分散は測定値の波長依存性が小さいため、Ｕ−ｂａｎｄにおいてもほぼ同等の値を示すと考えられる。
また、分散スロープの波長分散に対する比（ＲＤＳ）は、波長１６５０ｎｍにおいて０．００８２ｎｍ−１〜０．０１１ｎｍ−１であり、Ｕ−ｂａｎｄにおける分散補償ファイバの波長分散および分散スロープをほぼ完全に補償することができることが分かった。
さらに、分散補償ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄにあっては、波長分散曲線と、この波長分散曲線を線形近似して得られる直線との差が７．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが確認された。
【００８０】
（実施例２）
分散補償ファイバａ、ｂ、ｃ、ｄを、胴の直径９０ｍｍのリールにそれぞれ、１０．２５ｋｍ、１２．０６ｋｍ、１６．１９ｋｍ、１３．７７ｋｍを巻き込み、分散補償ファイバの両端にコネクタ付き分散シフトファイバ（波長１５５０ｎｍにおけるＭＦＤ＝７．２〜８．８μｍ、波長１５２５ｎｍ〜１５７５ｎｍにおける波長分散±３．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を接続して分散補償ファイバモジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを作製した。なお、分散補償ファイバモジュールＡは分散補償ファイバａを用い、分散補償ファイバモジュールＢは分散補償ファイバｂを用い、分散補償ファイバモジュールＣは分散補償ファイバｃを用い、分散補償ファイバモジュールＤは分散補償ファイバｄを用いて作製した。
これらの分散補償ファイバモジュールの光学特性を表４に示す。
また、分散補償ファイバモジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、長さ１００ｋｍの分散補償ファイバとを接続したときの残留分散特性を図６に示す。
【００８１】
【表４】
2005196012.tif 000006
【００８２】
図６より、Ｕ−ｂａｎｄにおいて、モジュールＡを用いた場合の残留分散が±１９ｐｓ／ｎｍ以下、モジュールＢを用いた場合の残留分散が±３２．５ｐｓ／ｎｍ以下、モジュールＣを用いた場合の残留分散が±２２ｐｓ／ｎｍ以下、モジュールＤを用いた場合の残留分散が±２５ｐｓ／ｎｍ以下となるように分散補償できることが分かった。これらの結果から、分散補償ファイバモジュールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、伝送距離にも依存するが、１０Ｇｂｉｔ／ｓや１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速伝送にも十分に耐えられることが分かった。
【００８３】
（比較例１）
ＭＣＶＤ法を用いて、図１（ａ）に示す屈折率分布を有し、△１、△２、△３、ｒ２／ｒ１、ｒ３／ｒ１、ｒ３が表５に示す値となるようにして分散補償ファイバｅを作製した。
分散補償ファイバｅの光学特性を表６に示す。
また、分散補償ファイバｅの波長分散特性を図７に示す。
【００８４】
【表５】
2005196012.tif 000007
【００８５】
【表６】
2005196012.tif 000008
【００８６】
（比較例２）
分散補償ファイバｅを、胴の直径９０ｍｍのリールに１６．７５ｋｍ巻き込み、分散補償ファイバの両端にコネクタ付き分散シフトファイバを接続して分散補償ファイバモジュールＥを作製した。
分散補償ファイバモジュールＥの光学特性を表７に示す。
また、分散補償ファイバモジュールＥと、長さ１００ｋｍの分散補償ファイバとを接続したときの残留分散特性を図８に示す。
さらに、分散補償ファイバモジュールＥの挿入損失の波長特性を図９に示す。
【００８７】
【表７】
2005196012.tif 000009
【００８８】
図８と図６を比較すると、分散補償ファイバモジュールＥの残留分散が大きくなっていることが分かった。
また、図９から、曲げ損失の影響により、分散補償ファイバモジュールＥは長波長側において挿入損失が増加することが確認された。したがって、分散補償ファイバモジュールＥは、使用できる波長域が制限されることが分かった。
【００８９】
以上の結果から、分散補償ファイバモジュールＥは、Ｕ−ｂａｎｄで光伝送する場合、使用可能な波長域が狭くなる上に、高速伝送を行うためにはさらなる分散補償が必要となることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の分散補償ファイバは、モジュールだけでなく、分散補償ファイバ自体を伝送路とした光ファイバケーブルにも適用可能である。また、分散補償ファイバ自体を増幅媒体とするラマン増幅などにも用いることも可能である。
本発明の複合光ファイバ伝送路は、Ｕ−ｂａｎｄよりも広い波長帯域にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の分散補償ファイバにおける屈折率分布の一例を示す概略模式図である。
【図２】波長分散曲線と、この波長分散曲線を線形近似して得られる線形近似直線との差を説明する図である。
【図３】フッ素の濃度と屈折率分布との関係を示す図である。
【図４】分散補償ファイバにおける残留分散と伝送速度の関係を表すグラフである。
【図５】実施例１の分散補償ファイバの波長分散特性を示すグラフである。
【図６】実施例２の分散補償ファイバモジュールと、長さ１００ｋｍの分散補償ファイバとを接続したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図７】比較例１の分散補償ファイバの波長分散特性を示すグラフである。
【図８】比較例２の分散補償ファイバモジュールと、長さ１００ｋｍの分散補償ファイバとを接続したときの残留分散特性を示すグラフである。
【図９】比較例２の分散補償ファイバモジュールにおける挿入損失の波長特性を示すグラフである。
【図１０】ＮＺ−ＤＳＦの波長分散特性の一例を示すグラフである。
【図１１】分散シフトファイバの波長分散特性の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
１・・・センタコア、２・・・サイドコア、３・・・リングコア、４・・・クラッド。
【図１】
2005196012.tif 000010
【図２】
2005196012.tif 000011
【図３】
2005196012.tif 000012
【図４】
2005196012.tif 000013
【図５】
2005196012.tif 000014
【図６】
2005196012.tif 000015
【図７】
2005196012.tif 000016
【図８】
2005196012.tif 000017
【図９】
2005196012.tif 000018
【図１０】
2005196012.tif 000019
【図１１】
2005196012.tif 000020