(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効コア断面積が５０μｍ2以上５９．２μｍ2以下であり、
１．５５μｍ帯の波長域における分散値が−２５．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープが０．０２５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、
センタコアの外側に環状に第１サイドコア、第２サイドコアが順次形成され、その外側にクラッドが形成されてなり、センタコアのクラッドに対する比屈折率差が０．５〜０．７５％、センタコアの屈折率分布係数αが１．５〜１２．０、第１サイドコアのクラッドに対する比屈折率差が−０．７〜−０．１％、第２サイドコアのクラッドに対する比屈折率差が０．１〜０．４％であり、センタコアの半径をａ、第１サイドコアの外側の半径をｂ、第２サイドコアの外側の半径をｃとして、ａ／ｃが０．３０〜０．５０、ｂ／ｃが０．５５〜０．７０、２ｃが１５．０μｍ以上１６．４μｍ以下であり、
カットオフ波長が１５００ｎｍ以下であり、２０ｍｍφの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、１．５５μｍ帯の波長域における伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であり、偏波モード分散が０．１０ｐｓ／ｋｍ1/2以下
であることを特徴とする負分散光ファイバ。
【請求項２】
請求項１記載の負分散光ファイバを用いた光伝送路であって、正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとを接続してなり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの総分散量が１．５５μｍ帯の波長域において略ゼロであることを特徴とする光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重伝送（ＷＤＭ）に好適な低非線形特性を有する負分散光ファイバおよび該負分散光ファイバを用いた光伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送の高速大容量化が進む中、ＷＤＭ伝送技術が本命技術として注目されている。しかしながら、ＷＤＭ伝送において、光信号の高パワー化や信号波長間の相互作用による光ファイバ中の非線形現象が新たな問題として生じている。
【０００３】
光ファイバの非線形現象の中でも特に、周知の自己位相変調や相互位相変調による信号の波形歪みが大きな問題となっている。この波形歪みは有効コア断面積（Ａeff ）に反比例するため、Ａeff の拡大が分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）においてかねてより求めれていた。しかしながら、ＮＺ−ＤＳＦにおいてＡeff を拡大すると、一般的に曲げ損失や分散スロープが増大するので、現実にはＡeff の拡大は制約を受けていた。
【０００４】
また、非線形現象の一つである四光波混合（ＦＷＭ）は分散の小さなところで顕著になるので、ＮＺ−ＤＳＦのような分散の小さな光ファイバは、この点で不利である。
【０００５】
そこで、光伝送路において四光波混合を防止するために、個々の光ファイバにある程度大きな（波長）分散を保有させながら、光伝送路全体としては分散をゼロに近づけるために、正分散光ファイバと負分散光ファイバとを接続した光伝送路（以下、分散マネージメント光伝送路と称す）が提案されている（例えば特開平９−２１１５１１号公報参照）。分散マネージメント光伝送路では、波形歪みが小さい正分散光ファイバを前段にし、比較的波形歪みが大きい逆分散を有する負分散光ファイバ（ＲＤＦ：Reverse Dispersion Fiber）を後段にするように接続して、信号を先ず前段の正分散光ファイバに入射して、そのパワーを減衰させ、その後に後段の負分散光ファイバに入射することにより、負分散光ファイバにおける波形歪みを比較的に小さくしている。
【０００６】
例えば、正分散光ファイバと負分散光ファイバに、絶対値で１６〜２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の大きな分散を持たせて、ＦＷＭを抑制している。この場合、正分散光ファイバの分散スロープを補償するために、負分散光ファイバが負の分散スロープを有するように最適化されている。その結果、正分散光ファイバはＡeff が７０〜１３０μｍ2 程度であるのに比して、負分散光ファイバはＡeff が２０〜３０μｍ2 程度に小さくなるために、負分散光ファイバにおける非線形現象による波形歪みを小さくするには限界があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の正分散光ファイバと負分散光ファイバとを接続した分散マネージメント光伝送路では、分散スロープの補償を重視するために、結果として負分散光ファイバのＡeff が小さくなり、非線形現象による波形歪みを小さくするには限界があった。
しかしながら、最近になり、分散スロープの補償よりも波形歪みを小さくすることを重視した光伝送路が要求される場合も生じてきた。
本発明は、Ａeff を大きくすることにより非線形特性による波形歪みを小さくした負分散光ファイバを提供するとともに、該負分散光ファイバを用いて波形歪みを小さくした分散マネージメント光伝送路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、鋭意シミュレーションを行い、実験した結果に基づくものである。即ち、請求項１記載の発明は、有効コア断面積が５０μｍ2以上５９．２μｍ2以下であり、１．５５μｍ帯の波長域における分散値が−２５．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、分散スロープが０．０２５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、センタコアの外側に環状に第１サイドコア、第２サイドコアが順次形成され、その外側にクラッドが形成されてなり、センタコアのクラッドに対する比屈折率差が０．５〜０．７５％、センタコアの屈折率分布係数αが１．５〜１２．０、第１サイドコアのクラッドに対する比屈折率差が−０．７〜−０．１％、第２サイドコアのクラッドに対する比屈折率差が０．１〜０．４％であり、センタコアの半径をａ、第１サイドコアの外側の半径をｂ、第２サイドコアの外側の半径をｃとして、ａ／ｃが０．３０〜０．５０、ｂ／ｃが０．５５〜０．７０、２ｃが１５．０μｍ以上１６．４μｍ以下であり、カットオフ波長が１５００ｎｍ以下であり、２０ｍｍφの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、１．５５μｍ帯の波長域における伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であり、偏波モード分散が０．１０ｐｓ／ｋｍ1/2以下であることを特徴とする負分散光ファイバである。なお、カットオフ波長は使用する条長での測定値である。
ここで、屈折率分布係数αは、センタコアの屈折率分布形状を規定するパラメータであり、その分布は数式１で与えられる。数式１において、Δはコア中心とクラッド間の比屈折率差、ａはコア半径、ｒはコア中心からの距離である。
【０００９】
【数式１】
0004413456.tif 000002
【００１３】
さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の負分散光ファイバを用いた光伝送路であって、正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとを接続し、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの総分散量が１．５５μｍ帯の波長域において略ゼロであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、請求項１記載のように、負分散光ファイバのＡeffを５０μｍ2以上にし、かつ分散値を−２５．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にすることにより、非線形性の波形歪みを緩和することができるとともに、ＦＷＭの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、負分散光ファイバの分散スロープを０．０２５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下にすると、正分散光ファイバと負分散光ファイバとを接続してなる分散マネージメント光伝送路における正分散光ファイバの分散スロープは０．０６〜０．０８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度であるので、請求項１記載の負分散光ファイバを用いることにより、分散マネージメント光伝送路全体における分散スロープを抑制することができる。なお、一般的に、Ａeffを大きくすると分散スロープは大きくなるので、Ａeffが５０μｍ2以上になるという条件を満たす範囲で、分散スロープを極力小さくすることが好ましい。
【００１７】
また、請求項１記載のように屈折率分布形状を設定することで、所望の伝送特性を満足することができる。即ち、センタコアのクラッドに対する比屈折率差を０．５〜０．６５％にした理由は、伝送損失やＰＭＤを低減するためには小さいことが好ましいが、０．５％より小さくすると、負分散ファイバの分散の絶対値が１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小さくなるためであり、０．６５％より大きくすると、Ａeffが５０μｍ2よりも小さくなるからである。また、センタコアのαを１．５〜１２．０にした理由は、αが１．５より小さくなると、Ａeffが５０μｍ2以上と拡大した場合に、曲げ損失が増大するためであり、１２．０より大きくすると、分散スロープが０．１００ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍより大きくなるか、あるいはカットオフ波長が１５００ｎｍより大きくなるからである。
【００１８】
また、第１サイドコアのクラッドに対する比屈折率差を−０．７〜−０．１％にした理由は、Ａeff が５０μｍ2 以上と拡大した場合に、比屈折率差を−０．７％よりも小さくすると、曲げ損失がきわめて大きくなるためであり、−０．１％より大きくすると、分散スロープが０．１００ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍより大きくなるからである。
【００１９】
また、第２サイドコアのクラッドに対する比屈折率差を０．１〜０．４％にした理由は、０．１％よりも小さいと、２０ｍｍφの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍより大きくなり、０．４％よりも大きいと、カットオフ波長が１５００ｎｍを超えるからである。
【００２０】
さらに、センタコアの半径をａ、第１サイドコアの外側の半径をｂ、第２サイドコアの外側の半径をｃとして、ａ／ｃを０．３０〜０．５０、ｂ／ｃを０．５５〜０．７０にした理由は次のとおりである。即ち、ａ／ｃが０．３０よりも小さくなると、曲げ損失が２０ｍｍφで１０ｄＢ／ｍよりも大きくなり、また、０．５０よりも大きくなると、カットオフ波長が１５００ｎｍより大きくなるか、分散スロープが０．１００ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍより大きくなるからである。また、ｂ／ｃが０．５５〜０．７０の範囲で、曲げ損失が２０ｍｍφで１０ｄＢ／ｍ以下となり、かつ、カットオフ波長が１５００ｎｍ以下となるからである。
【００２１】
また、請求項１記載のように、カットオフ波長λcを１５００ｎｍ以下にすると、１５００〜１６５０ｎｍまでの広い帯域でのシングルモード動作を補償することができる。一般的に、Ａeffを拡大すると、曲げ損失が大きくなりやすいが、Ａeffを５０μｍ2以上にし、かつ、曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下の低い値にすることがケーブル化時の損失増などを防ぐために好ましい。また、伝送損失を０．３０ｄＢ／ｋｍ以下、偏波モード分散ＰＭＤを０．１０ｐｓ／ｋｍ1/2以下にすることが伝送特性を向上させるために好ましい。
さらに、請求項２記載のように、請求項１記載の負分散光ファイバを用い、正分散光ファイバと負分散光ファイバの総分散量が略ゼロである光伝送路を構成すると、光伝送路における非線形特性によるＦＷＭを抑制し、かつ波形歪みを小さくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる負分散光ファイバの一実施形態の屈折率分布形状の説明図である。
図１に示すように、本実施形態は、半径ａのセンタコア１の外側に、外側の半径がｂである第１サイドコア２と、外側の半径がｃである第２サイドコア３が順次形成され、さらにその外側にクラッド４が形成されたものである。その屈折率分布形状は、センタコア１のクラッド４に対する比屈折率差がΔ１（＞０）、第１サイドコア２のクラッド４に対する比屈折率差がΔ２（＜０）、第２サイドコア３のクラッド４に対する比屈折率差がΔ３（＞０）である。
【００２３】
上記実施形態について、Ａeff を５０μｍ2 以上、１．５５μｍ帯の波長における分散値を−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に設定して、シミュレーションした結果の例を表１に示す。
なお、表１において、「コア径」は第２サイドコア３の径を意味している。また、「曲げ２０」は２０ｍｍφの曲げ損失を意味している。
【００２４】
【表１】
0004413456.tif 000003
【００２５】
表１に示すように、分散スロープに関しては、ほとんどの場合、０．０８ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下を達成できる。また、カットオフ波長λc を１５００ｎｍ以下に維持しながら、２０ｍｍφの曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下にすることができる。さらに、△1 も低い値に抑えられていることにより、低損失特性や低偏波モード分散（ＰＭＤ）特性も期待できる。
【００２６】
（実施例）
以下、実施例により、本発明の有効性を確認する。
本実施例の負分散光ファイバは、図１に示す屈折率分布形状（Ｗ＋サイドコア型）を用いて、低非線形負分散ファイバを得るべく、表１に示したシュミレーションの結果の太字で示した例を目標にして作製した。
本実施例の波長１５５０ｎｍにおける光伝送特性を表２に示す。なお、表２において、「曲げ損失」は２０ｍｍφの曲げにおける損失を意味する。また、表２には、典型的な正分散光ファイバであるＣＳＦ（Cutoff shifted fiber）、および従来例のＲＤＦ（従１、２）の特性例も示す。
【００２７】
【表２】
0004413456.tif 000004
【００２８】
表２からわかるように、実施例１、２ともＡeff は５０μｍ2 以上になっており、従来例１、２のＲＤＦよりも拡大されている。また、分散値が−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、線路型分散補償ファイバとしての使用が可能なだけでなく、ＦＷＭによる信号ノイズを抑制する目的にも使用することができる。さらに、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失も０．２２ｄＢ／ｋｍ程度と低く、ＰＭＤも０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2 以下と抑制され、λc 、分散スロープなどの他の特性も良好であった。
【００２９】
次に、表２に示したＣＳＦと従来例１、２のＲＤＦおよび実施例１、２の負分散光ファイバとを接続して分散マネージメント光伝送路を形成し、波長１５５０ｎｍにおける伝送特性を測定した。その結果を表３に示す。表３において、「規格化歪み」は、非線形特性による波形歪みの大きさを示し、（ＣＳＦ＋従来例１のＲＤＦ）の組合せによる光伝送路の波形歪みを基準とした相対値で示している。
【００３０】
【表３】
0004413456.tif 000005
【００３１】
表３に示すように、実施例１、２の負分散光ファイバを用いると、従来例のＲＤＦを用いた場合に比して、波形歪みを３／４程度に抑制できる。また、伝送損失も小さいため、入力信号光の強度を小さくすることができ、この点でも非線形特性の抑制に有利である。なお、分散スロープの値は従来例のＲＤＦを用いた場合よりも大きくなっているが、ＮＺ−ＤＳＦと比した場合、許容可能な値になっている。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、負分散光ファイバの非線形特性による波形歪みが小さくなるという優れた効果があり、また、請求項２記載の発明によれば、分散マネージメント光伝送路の非線形特性による波形歪みが小さくなるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る負分散光ファイバの一実施形態の屈折率分布形状の説明図である。
【符号の説明】
１                      センタコア
２                      第１サイドコア
３                      第２サイドコア
４                      クラッド
【図１】
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