(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効面積が１００μｍ２を越えるシングルモード分散シフト光ファイバーであって、
光クラッドで囲まれたコアを備える屈折率プロファイルを有し、前記コアが、ファイバーの軸心から出発して同軸に配置された、
・台形の中央部分と、
・中央部分の最大屈折率未満の屈折率を有する中間ゾーンと、
・中央部分の最大屈折率未満で、かつ中間ゾーンの屈折率を越える屈折率のリングとを含み、
・前記中央部分および前記クラッドの間の屈折率の差が９×１０−３から１７×１０−３であり、
・前記リングおよび前記クラッドの間の屈折率の差が３×１０−３から１０．５×１０−３であり、
・前記中間ゾーン及び前記クラッドの間の屈折率の差が−０．５×１０−３から０．５×１０−３であり、
・中央部分の外側半径とリングの外側半径の比が０．３５から０．５であり、
・中間ゾーンの外側半径とリングの外側半径の比が０．５５から０．８５であり、
・リングの外側半径が５μｍから７．５μｍであり、
前記プロファイルが、波長分散の零分散波長λ０が１４００〜１５００ｎｍであり、３０ｍｍの半径でファイバーを１００回巻くことに対して、波長１６７０ｎｍで、減衰が０．１ｄＢ以下であるように、選択されていることを特徴とする、シングルモード分散シフト光ファイバー。
【請求項２】
波長分散の零分散波長λ０が１４５０〜１５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のファイバー。
【請求項３】
波長が１５５０ｎｍである場合、波長分散が７．５〜１０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバー。
【請求項４】
有効面積が１１０〜１２５μｍ２であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のファイバー。
【請求項５】
屈折率プロファイルが、リングとクラッドとの間に、クラッドの屈折率以下の屈折率を備える第２の中間ゾーンを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のファイバー。
【請求項６】
有効面積が１００μｍ２を越えるシングルモード分散シフト光ファイバーであって、
光クラッドで囲まれたコアを備える屈折率プロファイルを有し、前記コアが、ファイバーの軸心から出発して同軸に配置された、
・クラッドの屈折率以下の屈折率を備える中央部分と、
・中央部分の屈折率を越える屈折率を備える周辺ゾーンと、
・中央部分の屈折率未満の屈折率を備える中間ゾーンと、
・クラッドの屈折率を越える屈折率を備えるリングとを含み、
・中央部分とクラッドとの間の屈折率の差が−７×１０−３から０．５×１０−３であり、
・前記周辺ゾーンとクラッドとの間の屈折率の差が１０×１０−３から１７×１０−３であり、
・前記中間ゾーンとクラッドとの間の屈折率の差が−７×１０−３から−２×１０−３であり、
・前記リングとクラッドとの間の屈折率の差が１×１０−３から６×１０−３であり、
・中央部分の外側半径と周辺ゾーンの外側半径との比が０．４から０．７であり、
・周辺ゾーンの外側半径とリングの外側半径との比が０．３から０．６であり、
・中間ゾーンの外側半径とリングの外側半径との比が０．６から０．９であり、
・リングの外側半径が６μｍから１７μｍであり、
・前記前記プロファイルが、波長分散の零分散波長λ０が１４００〜１５００ｎｍであり、３０ｍｍの半径でファイバーを１００回巻くことに対して、波長１６７０ｎｍで、減衰が０．１ｄＢ以下であるように、選択されていることを特徴とする、シングルモード分散シフト光ファイバー。
【請求項７】
波長分散の零分散波長λ０が１４５０〜１５００ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載のファイバー。
【請求項８】
波長が１５５０ｎｍである場合、波長分散が７．５〜１０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍであることを特徴とする請求項６または７に記載のファイバー。
【請求項９】
有効面積が１１０〜１２５μｍ２であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のファイバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光ファイバー、特に波長分割多重伝送システムで使用するための分散シフトファイバーに関する。
【０００２】
いわゆるシングルモードの分散シフト光ファイバー（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ、ＤＳＦ）は、約１５５０ｎｍの波長で使用され、一般には１５００〜１６００ｎｍの波長のウインドウで使用される。これらの波長では、シリカの波長分散が零ではない（１３００ｎｍを中心として配置される伝送ウインドウの場合とは異なる）。ＤＳＦファイバーの伝送ウインドウで伝送される波長分散を制限するために、特にファイバーのコアと光クラッドとの屈折率の差Δｎを増加することによってシリカの波長分散を補償する。こうした屈折率の差により、実際には、波長分散の零分散波長をシフトすることができる。これは、ファイバーの製造時に、たとえばそれ自体知られているためにここでは詳述しないがＭＣＶＤプロセスによって、ファイバーにドーパントを導入することにより得られる。ファイバーのクラッドとコアとの屈折率の差に対する一般的な値は、１０×１０−３〜１４×１０−３である。シリカの屈折率を増加するには、ドーパントとしてゲルマニウムを使用することができる。
【０００３】
シングルモード分散シフトファイバーはさらに、従来のラインファイバーと同様に、曲げ損失が少なく、また減衰が小さくなければならない。
【０００４】
しかも、ＲＺパルス、ＮＲＺパルス、またはソリトンパルスを用いる波長分割多重伝送システムで分散シフトファイバーを使用する場合、送信チャンネルの数、各チャンネルのビットレート、および増幅器の後段のパワーが増加すればするほど、またチャンネル間の間隔が狭くなればなるほど、さらに別の制約が出てくる。かくして、四光波混合現象を回避するために、伝送ウインドウに十分に高い波長分散を有するファイバーを用いることが好ましい。従って、四光波混合によって発生する問題を回避するために、１５５０ｎｍとは異なる波長分散の零分散波長λ０を有するファイバーを用いる。これらのファイバーは、ＮＺ−ＤＳＦ（「Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ」）と称される。
【０００５】
また、非線形効果を免れるために、これらのファイバーは、一般には７０μｍ２を越える大きなモード有効面積を有することが必要である。
【０００６】
Ｍ．Ｋａｔｏ他による「Ａ  ｎｅｗ  ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｓｈｉｆｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｒｅ  ａｒｅａ  ｌａｒｇｅｒ  ｔｈａｎ  １００μｍ２  ａｎｄ  ｇｏｏｄ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」（ＴｈＫ１、ＯＦＣ’９８  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ）は、ファイバーにおける非線形効果が、大容量で増幅される長距離伝送システムに対して、伝送容量および伝送距離の観点から重要な制限になることがあると説明している。この文献は、可能な解決方法が、ファイバーの有効面積を増加することからなり、それによって、強力なパワーを得るとともに中継器間の間隔を広げられることを明記している。この文献はまた、ペデスタルで囲まれた、有効面積１４６μｍ２、波長分散の零分散波長λ０１５００ｎｍの、いわゆる同軸のプロファイルを有するファイバーを提案している。１５５０ｎｍの波長分散は小さく、この波長における分散勾配は、０．０９ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍである。
【０００７】
ＥＰ−Ａ−０７８９２５５が記載する分散シフトファイバーは、有効面積の値が大きく、２００μｍ２を越える。これらのファイバーの波長λ０は１５５０ｎｍを上回る。ファイバー系の一例では、λ０の値が１５８０ｎｍ、有効面積が２６５μｍ２、波長分散勾配が０．０８５ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍである。
【０００８】
上記の知られている二つの文献に記載されたファイバーは、波長分散が１５５０ｎｍでは非常に小さいという欠点を持つ。１５５０ｎｍにおける波長分散の値は、四光波混合を回避することができない。
【０００９】
本発明の目的は、大きなモード有効面積を備えており、四光波混合を回避するために１５５０ｎｍでの波長分散を大きくした、分散シフトファイバーを実現することにある。
【００１０】
このため、本発明は、有効面積が１００μｍ２を越えるシングルモード分散シフト光ファイバーを提案し、
波長分散の零分散波長λ０が１４００〜１５００ｎｍであり、曲げ損失が低いことを特徴とする。
【００１１】
実施形態において、波長分散の零分散波長λ０は１４５０〜１５００ｎｍであり、好適には約１４８０ｎｍである。
【００１２】
有利には、ファイバーは、１５５０ｎｍの波長について、７．５〜１０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの波長分散を有する。
【００１３】
実施形態では、ファイバーの有効面積が１１０〜１２５μｍ２である。
【００１４】
別の実施形態では、３０ｍｍの半径でファイバーを１００回巻くことに対して、波長１６７０ｎｍでは、ファイバーの減衰が０．１ｄＢ以下である。
【００１５】
第１の実施形態では、本発明によるファイバーが、光クラッドで囲まれたコアを備える屈折率プロファイルを有し、前記コアが、ファイバーの軸心から出発して同軸に配置された、
・台形の中央部分と、
・中央部分の最大屈折率未満の屈折率を有する中間ゾーンと、
・中央部分の最大屈折率未満で、かつ中間ゾーンの屈折率を越える屈折率を有するリングとを含む。
【００１６】
有利には、リングとクラッドとの間に、クラッドの屈折率以下の屈折率を備える第２の中間ゾーンを有する。
【００１７】
第２の実施形態では、本発明によるファイバーが、光クラッドで囲まれたコアを備える屈折率プロファイルを有し、前記コアが、ファイバーの軸心から出発して同軸に配置された、
・クラッドの屈折率未満またはほぼ等しい屈折率を備えた中央部分と、
・中央部分の屈折率を越える屈折率を備える周辺ゾーンと、
・中央部分の屈折率未満の屈折率を備える中間ゾーンと、
・クラッドの屈折率を越える屈折率を備えるリングとを含む。
【００１８】
本発明の他の特徴および長所は、添付図面に関して例として挙げられた本発明の実施形態の以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【００１９】
本発明によるファイバーの有効面積は大きく、一般には１００μｍ２を越えており、波長分散の零分散波長λ０は１４００〜１５００ｎｍである。λ０の値は１４５０〜１５００ｎｍであり、図に示される例のように、波長分割多重伝送に対して適切であるように、たとえば約１４８０ｎｍである。有効面積の値は１１０〜１２５μｍ２が適切である。
【００２０】
本発明はまた、１５５０ｎｍにおける波長分散が、７．５〜１０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍであることを提案する。これらの値により、現在の伝送波長範囲において、特に波長分割多重伝送システムのための１５３０〜１５８０ｎｍの間で四光波混合を制限することができる。
【００２１】
さらに、本発明は、曲げに対する感度が従来技術のファイバーと同じであるか、さらにはそれよりも優れているファイバーを提案する。値λｓは、１６００ｎｍを越えて、たとえば約１６７０ｎｍが適切である。λｓは、半径３０ｍｍでファイバーを１００回巻きつけて引き起こされる減衰が、０．１ｄＢに達する波長の値である。かくして、本発明は、半径３０ｍｍでファイバーを１００回巻きつけることに対して、１５５０ｎｍで減衰の増加が０．０５ｄＢ未満であるファイバーを実現することができる。
【００２２】
図１は、本発明の特徴を得るために使用可能である屈折率プロファイル１０を概略的に示している。横座標は、半径（μｍ）を示し、縦座標は、ファイバーのクラッドの屈折率に対する差によって規定される屈折率を、相対値（Δｎ）または百分率（Δｎ％＝１００×Δｎ／ｎ）で示している。
【００２３】
図１の屈折率プロファイルは、台形＋リングタイプの屈折率プロファイルである。このプロファイルは、ファイバーの中心から始まってクラッドに向かって中央部分１１１を含んでいる。中央部分の屈折率、あるいは、より正確には屈折率の差Δｎ１は、半径ｒ０までほぼ一定である。屈折率Δｎ１は、クラッド１５のシリカの屈折率ｎｃよりも大きい。図の実施形態では、屈折率Δｎ１は、０．７５％〜０．８５％であり、半径ｒ０は０．８４μｍである。
【００２４】
クラッド１５の屈折率を超える屈折率を備えたこの中央部分１１１の周囲で、本発明によるファイバーは、半径ｒ０とｒ１の間で屈折率が、直線またはほぼ直線で減少する部分１１２を有する。屈折率が直線で減少するこの部分１１２は、中央部分１１１と共に台形１１を構成する。半径ｒ１は、２．７５〜２．８５μｍの間の値を取ることができる。一定の屈折率を備えた台形１１の部分、すなわち台形１１の頂部は、台形の半径全体の約０．３倍であり、たとえばｒ０／ｒ１の比は、０．２〜０．５である。
【００２５】
次に、ファイバーは、半径ｒ１〜ｒ２で、屈折率Δｎ３がほぼ一定で、クラッド１５の屈折率以下である第１の中間ゾーン１２を有する。図の実施形態では、屈折率の差Δｎ３が−０．０２％に相当し、半径ｒ２は、４．８〜５．１μｍの値を取ることができる。一般的には、Δｎ３の値は、−０．０１〜−０．０３％の間が適当である。
【００２６】
ファイバーは、この第１の中間ゾーン１２の周囲に、クラッド１５の屈折率を超える屈折率Δｎ２のリング１３を有する。図１の実施形態では、リング１３の屈折率Δｎ２が、半径ｒ２とｒ３の間で０．４５％〜０．５２％である。リングの屈折率Δｎ２は、好適には、台形の中央部分１１１の屈折率Δｎ１以下である。リング１３の外側の半径ｒ３は、好適には６．１〜６．６μｍである。
【００２７】
ファイバーは、リング１３の外側でクラッド１５の内側に、クラッド１５の屈折率以下の屈折率を備えた第２の中間ゾーン１４を有する。図１の例では、この第２の中間ゾーン１４の屈折率Δｎ４は、台形１１とリング１３との間の第１の中間ゾーン１２と同じ−０．０２％（あるいは、好適には−０．０３〜−０．０１％）の屈折率を有する。この第２の中間ゾーン１４は半径ｒ３とｒ４との間に延びており、ｒ４が１２．４〜１３．１μｍである。
【００２８】
このような屈折率プロファイルの選択により、ファイバーに対して、１１０〜１２５μｍ２の大きな有効面積を確保し、波長分散の零分散波長の値λ０を１４５０〜１４８０ｎｍにすることができる。かくして、波長分割多重伝送システムにおける増幅器のパワーを増加し、本発明の光ファイバーを伝送媒体として使用する伝送システムの中継器間の距離を短縮することができる。
【００２９】
上記の例では、波長分散が１５５０ｎｍで８．８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍになり、従って７．５〜１０．０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍという好適値に含まれる。
【００３０】
有利には、ファイバーにおける減衰が、適正なケーブル化を可能にするのに十分に小さい。そのため、ファイバーの波長λｓが１６７０ｎｍ以上であるか、あるいは、それと同等に、曲げにより引き起こされる減衰が、この波長値未満で０．１ｄＢ未満であることが有利である。
【００３１】
図１のような台形＋リングタイプのプロファイルの可能な別の例は、下の表１に示されたパラメータを有する。
【００３２】
【表１】
0004393709.tif 000002
表１のパラメータを有するファイバーの伝播特徴は、次の表記により下の表２に示されている。
λｃ：理論上の遮断波長
λ０：波長分散の零分散波長
ＤＣ／ｄλ：１５５０ｎｍにおける波長分散勾配
ＤＣ：１５５０ｎｍにおける波長分散
Ｗ０２：１５５０ｎｍにおけるモード直径
Ｓｅｆｆ：１５５０ｎｍにおけるモード有効面積
Ｓｃ：１５５０ｎｍで３０ｍｍの半径に１００回巻きつける場合の曲げに対する感度
Ｓμｃ：本出願人により商品化されているファイバーＧ６５２に対して、１５５０ｎｍで比較として挙げられたマイクロベンドに対する感度
【００３３】
【表２】
0004393709.tif 000003
理論上の遮断波長は一般に、ファイバーを含むケーブル内のファイバーで有効に測定される遮断波長よりも、約２００〜４００ｎｍだけ長い。従って、本発明によるファイバーのケーブルとしての遮断波長は１５００ｎｍ未満であり、本発明によるファイバーは、多重化の波長範囲で有効にシングルモードである。
【００３４】
より一般的には、本発明の要求を満たすために、次のような台形＋リングタイプのプロファイルを備えた本発明によるファイバーのパラメータを選択可能である。
【００３５】
９×１０−３≦Δｎ１≦１７×１０−３
３×１０−３≦Δｎ２≦１０．５×１０−３
−０．５×１０−３≦Δｎ３≦０．５×１０−３
上記範囲で屈折率の差をいろいろに選択することによって、半径の範囲は次のようにすることができる。
【００３６】
０．３５≦ｒ１／ｒ３≦０．５
０．５５≦ｒ２／ｒ３≦０．８５
５μｍ≦ｒ３≦７．５μｍ
【００３７】
図２は、本発明のさまざまな特徴を得るために使用可能である屈折率プロファイル２０の概略図である。横座標は半径（μｍ）を示し、縦座標は、光クラッドの屈折率に対する屈折率を絶対差Δｎとして示す。
【００３８】
図２の屈折率プロファイルは、同軸タイプの屈折率プロファイルである。このプロファイル２０は、ファイバーの中心から始まってクラッドに向って、一定の屈折率すなわち、より正確には、半径ｒ１までほぼ一定である屈折率の差Δｎ１を有する中央部分２１を含む。屈折率Δｎ１は、クラッド２５のシリカの屈折率ｎｃ未満であるか、あるいはほぼ等しい。その後、ファイバーは、半径ｒ１からｒ２まで、クラッド２５の屈折率以上であって、ほぼ一定の屈折率Δｎ２を備えた周辺ゾーン２２を有する。周辺ゾーン２２の周囲には、クラッド２５の屈折率以下の屈折率Δｎ３を備えた中間ゾーン２３がある。このゾーンは、半径ｒ２とｒ３の間に延びる。さらにファイバーは、中間ゾーン２３とクラッド２５との間で、半径ｒ３とｒ４の間に延びる屈折率Δｎ４のリング２４を含む。図２のプロファイルに対応する本発明による２つのファイバー例の特徴パラメータを表３に示し、これらのファイバーの各伝播特徴を表４の対応する行に示す。
【００３９】
【表３】
0004393709.tif 000004
【００４０】
【表４】
0004393709.tif 000005
より一般的には、本発明の要求を満たすために、次のような同軸＋リングタイプのプロファイルを備えた本発明によるファイバーのパラメータを選択可能である。
【００４１】
−７×１０−３≦Δｎ１≦０．５×１０−３
１０×１０−３≦Δｎ２≦１７×１０−３
−７×１０−３≦Δｎ３≦−２×１０−３
１×１０−３≦Δｎ４≦６×１０−３
【００４２】
上記範囲で屈折率の差をいろいろに選択することによって、半径の範囲は次のようにすることができる。
【００４３】
０．４≦ｒ１／ｒ２≦０．７
０．３≦ｒ２／ｒ４≦０．６
０．６≦ｒ３／ｒ４≦０．９
６μｍ≦ｒ４≦１７μｍ
【００４４】
図２のタイプのプロファイルを備えたファイバーは、図１のタイプのプロファイルと同じ長所を有する。
【００４５】
本発明は、ＭＣＶＤのような知られている技術、または光ファイバーを製造するために通常使用される他の技術を用いて、当業者により製造可能である。
【００４６】
もちろん、本発明は、記載および図示した例や実施形態に制限されるものではなく、当業者が検討可能な多数の変形実施形態を含むことができる。従って、本発明は、波長多重伝送システムにおける波長分散の補償という好適な用途で説明を行った。本発明はまた他の用途でも実施可能である。
【００４７】
図１および図２のプロファイルは、本発明を実施可能な一例をなすものである。他のプロファイルもまた、本発明で提案された勾配値および分散値を作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態によるファイバーの屈折率プロファイルを概略的に示す図である。
【図２】  本発明の第２の実施形態によるファイバーの屈折率プロファイルを概略的に示す図である。
【図１】
0004393709.tif 000006
【図２】
0004393709.tif 000007