(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する１又はそれ以上の第１部分と該所定波長において負の波長分散を有する１又はそれ以上の第２部分とがその長手方向に沿って交互に配置された光ファイバであって、
伝搬光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合構造を備え、
前記偏波結合構造は、当該光ファイバに加えられた線引き工程中の捻れを含み、
前記第１部分と前記第２部分は、線引き工程中の線引条件を変化させることで連続的に形成され、
前記第１部分それぞれと前記第２部分それぞれの間に位置する過渡領域において、前記捻れは実質的に付与されていないことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記所定波長における偏波分散は、０．１ｐｓ・ｋｍ−１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
偏波分散値がファイバ長に比例する領域から該偏波分散値がファイバ長の平方根に比例する領域へ遷移する境界までの、当該光ファイバ端部からの長さで定義される平均結合長は、１０ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記捻れの平均ピッチは、２回転／ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記捻れのピッチ偏差は、１回転／ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
光ファイバ母材を用意し、該用意された光ファイバ母材の一部を加熱しながら線引する光ファイバ製造方法であって、
前記線引の際に、使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する１又はそれ以上の第１部分と、該所定波長において負の波長分散を有する１又はそれ以上の第２部分とが長手方向に沿って交互に形成されるよう線引条件を変化させるとともに、前記線引により得られた光ファイバの所定部位に捻れを付与する一方、
前記線引により得られた光ファイバにおける前記第１部分それぞれと前記第２部分それぞれとの間に位置する過渡領域において、前記捻れは実質的に付与されていない、光ファイバ製造方法。
【請求項７】
前記線引により得られた光ファイバに付与される捻れの平均ピッチは、２回転／ｍ以上であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ製造方法。
【請求項８】
前記線引により得られた光ファイバに付与される捻れのピッチ偏差は、１回転／ｍ以上であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ製造方法。
【請求項９】
中継区間の光伝送路の少なくとも一部として、請求項１記載の光ファイバを含む光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）伝送において、複数チャネルの信号を伝送するのに適した光ファイバ、その製造方法及びそれを含む光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ伝送は、複数チャネルの信号（以下、ＷＤＭ信号という）を伝送することにより高速かつ大容量の光通信を可能にする。このＷＤＭ伝送用の光伝送路としては、波長１．５５μｍ付近で伝送損失が小さいことから石英系光ファイバが適用され、また、１．５５μｍ波長帯の信号増幅を可能にする光増幅器が実用化されていることから１．５５μｍ波長帯のＷＤＭ信号が利用される。
【０００３】
信号波長域（例えば１．５５μｍ波長帯）において波長分散が発生すると、ＷＤＭ信号それぞれのパルス波形は崩れ伝送特性が劣化する。したがって、信号波形の劣化を防ぐ観点から、ＷＤＭ信号を伝送する光伝送路には、信号波長域における波長分散が小さいことが望まれる。一方、信号波長域における波長分散が略０であると、非線形光学現象の一種である四光波混合が発生し易くなり、これに起因して発生する漏話や雑音により伝送特性が劣化する。四光波混合の発生を抑制するためには、中継間隔を短くして信号パワーを小さくすればよいが、光伝送路中に多数の光増幅器を設ける必要があることから、得られる光伝送システムは、全体として高価になる。
【０００４】
以上のような課題に対処すべく、例えば米国特許第５,８９４,５３７号には、所定波長（例えば、波長１．５５μｍ）において正の波長分散を有する複数の正分散区間と負の波長分散を有する複数の負分散区間とが長手方向に沿って交互に設けられた分散マネージメント光ファイバが提案されている。このような分散マネージメント光ファイバが光伝送路に適用されれば、該光伝送路全体から見た平均波長分散は略０となるため、累積波長分散に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制される。また、光伝送路の殆どの領域において正又は負の波長分散が発生することにより（波長分散の絶対値は０付近ではない）、四光波混合に起因した伝送特性の劣化が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、上述の従来技術を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述のように分散マネージメント光ファイバが光伝送路に適用された光伝送システムであっても、信号パルスの波形劣化が生じる場合があり、このような場合、より高速かつ大容量の光通信が実現できない可能性があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、従来の光伝送システムよりも高速かつ大容量の光通信を実現可能にする構造を備えた光ファイバ、その製造方法及びそれを含む光伝送システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバは、複数チャネルの信号を送出する送信器と光増幅器等を含む中継局との間、中継局間、中継局と受信局との間の少なくともいずれかの中継伝送路の少なくとも一部を構成する。また、当該光ファイバは、使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する１又はそれ以上の第１部分と、該所定波長において負の波長分散を有する１又はそれ以上の第２部分とが長手方向に沿って互いに隣接するように配列された、シリカガラスを主成分とする光ファイバである。さらに、この発明に係る光ファイバは、正の波長分散を有する第１部分と負の波長分散を有する第２部分とが長手方向に交互に設けられることにより分散マネージメントされるとともに、伝搬光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合構造をさらに備えたことを特徴としている。なお、この光ファイバは、上記第１及び第２部分が長手方向に沿って交互に配置された一連長（unitary）の光ファイバであっても、上記第１部分に相当する正の波長分散を有する光ファイバと上記第２部分に相当する負の波長分散を有する光ファイバとが交互に融着接続された光ファイバであってもよい。
【０００８】
これにより、当該光ファイバは、非線形光学現象に起因した信号波形の劣化及び累積波長分散に起因した信号波形の劣化のいずれも低減する。また、伝搬光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合構造により、偏波分散に起因した波形劣化も低減される。したがって、この発明に係る光ファイバは、伝送品質に優れ、より高速かつ大容量のＷＤＭ伝送を可能にする。
【０００９】
また、この発明に係る光ファイバにおいて、上記所定波長における偏波分散は、０．１ｐｓ・ｋｍ-1/2以下であるのが好ましい。また、偏波分散値がファイバ長に比例する領域から該偏波分散値がファイバ長の平方根に比例する領域へ遷移する境界までの、当該光ファイバ端部からの長さで定義される平均結合長は、１０ｍ以下であるのが好ましい。これらいずれの場合にも、偏波分散に起因した波形劣化は十分に低減される。
【００１０】
なお、上記偏波結合構造は、当該光ファイバに付与される捻れを含む。この場合、付与された捻れにより伝搬光の偏波間でランダムなカップリングが誘起されて、偏波分散に起因した波形劣化が低減される。特に、捻れの平均ピッチは２回転／ｍ以上であるのが好ましく、また、捻れのピッチ偏差は１回転／ｍ以上であるのが好ましい。さらに、正の波長分散を有する上記第１部分それぞれと負の波長分散を有する上記第２部分との間に位置する過渡領域には、上記捻れが実質的に付与されていないのが好ましい。過渡領域において、線引条件の制御性が向上し、波長分散の長手方向の変化を安定させることができるからである。
【００１１】
以上のような特徴的な構造を備えた光ファイバを製造する方法では、まず、光ファイバ母材が用意され、この用意された光ファイバ母材の一部が加熱しながら線引される。特に、線引の際、上記使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する１又はそれ以上の第１部分と該所定波長において負の波長分散を有する１又はそれ以上の第２部分とが長手方向に沿って交互に形成されるよう線引条件、例えばファイバ径や線引張力などが変えられる。加えて、この線引により得られた光ファイバの所定部分に捻れが付与される。このような製造行程を経て、上述のような特徴的な構造を備えた光ファイバが得られる。
【００１２】
なお、上記捻れの平均ピッチは、２回転／ｍ以上であるのが好ましい、また、該捻れのピッチ偏差は、１回転／ｍ以上であるのが好ましい。上記製造方法により得られた光ファイバにおける上記第１及び第２部分との間に位置する過渡領域において、上記捻れは実質的に付与されないのが好ましい。この場合、得られる光ファイバの過渡領域において、線引条件の制御性が向上し、かつ波長分散の長手方向の変化が安定するからである。
【００１３】
さらに、この発明に係る光伝送システムは、中継区間の光伝送路の少なくとも一部として、上述のような特徴的な構造を備えた光ファイバを備える。これにより、非線形光学現象、累積波長分散及び偏波分散のいずれに起因した波形劣化も低減されるとともに、伝送品質に優れた、より高速かつ大容量のＷＤＭ伝送が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバ、その製造方法及びそれを含む光伝送システムを図１Ａ〜図１Ｃ、図２〜図４、図５Ａ〜図５Ｃ、図６〜図８、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０〜図１１を用いて説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１Ａ〜図１Ｃは、この発明に係る光ファイバの構造を示す図である。当該光ファイバ１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示されたように、使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する１又はそれ以上の正分散部分１１（第１部分）と、該所定波長において負の波長分散を有する負分散部分１２（第２部分）とが長手方向に沿って互いに隣接するように配置された、シリカガラスを主成分とした光ファイバである。なお、この光ファイバ１０は、上記第１及び第２部分１１、１２が長手方向に沿って交互に配置された一連長の分散マネージメント光ファイバであっても、上記第１部分１１に相当する正の波長分散を有する光ファイバと上記第２部分１２に相当する負の波長分散を有する光ファイバとが交互に融着接続された光ファイバであってもよい。また、上記使用波長帯域は、例えばＷＤＭ伝送で利用される１．５５μｍ波長帯（１．５３０μｍ〜１．５６５μｍ）であり、上記所定波長は波長１．５５μｍである。そして、この光ファイバ１０は、使用波長帯域において単一モードが保証されている。
【００１６】
光ファイバ１０において、正分散部分１１及び負分散部分１２それぞれは、使用波長帯域における波長分散の絶対値が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であるのが好ましい。非線形光学現象に起因した伝送特性の劣化が抑制されるからである。逆に、光ファイバ１０は、使用波長帯域において平均波長分散の絶対値ができるだけ小さいのが好ましい。累積波長分散に起因した伝送特性の劣化が効果的に抑制されるからである。なお、光ファイバ１０における正分散部分１１及び負分散部分１２それぞれの波長分散は、残留応力に基づく屈折率変化やコア径変化により調整される。
【００１７】
さらに、この発明に係る光ファイバ１０は、伝搬光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合構造を備える。なお、この偏波結合構造は、図１Ｃに示されたように、当該光ファイバ１０の各部分１１、１２に付与される捻りを含む。この偏波結合構造により、伝搬光の偏波間でランダムなカップリングが誘起されるため、上記所定波長における偏波分散が小さくなり、結果的に、偏波分散に起因した伝送特性の劣化も効果的に抑制される。
【００１８】
以上のように、この発明に係る光ファイバ１０は、使用波長帯域内の所定波長において、局所的には絶対値の大きな波長分散が発生するが、全体的として平均波長分散の絶対値及び偏波分散はともに小さい。したがって、非線形光学現象、累積波長分散及び偏波分散のいずれかに起因した波形劣化が低減されるとともに、伝送品質が優れ、より高速かつ大容量のＷＤＭ伝送が可能になる。
【００１９】
特に、偏波分散は０．１ｐｓ・ｋｍ-1/2以下であるのが好ましく、また、平均結合長は１０ｍ以下であるのが好ましい。いずれの場合にも、偏波分散に起因した波形劣化が十分に低減される。ここで、平均結合長は以下のように定義される。すなわち、光ファイバ１０の長手方向に偏波分散を測定していくと、ファイバ長が短いうちは偏波分散がファイバ長に比例するが、ファイバ長が十分に長くなると偏波分散がファイバ長の平方根に比例するようになる。この現象に基づいて、平均結合長は、偏波分散の値がファイバ長に比例する領域から該偏波分散の値がファイバ長の平方根に比例する領域へ遷移する境界までの、当該光ファイバ端部からの長さで定義される。なお、平均結合長は以下のようにを実験的に測定される。
【００２０】
まず、被測定対象の光ファイバ端部から所定距離離れた位置での偏波モード分散を測定し、これら測定データを、図２に示されたように、両対数グラフにプロットする（偏波モード分散のファイバ長依存性の測定）。そして、ファイバ長の短い領域において、偏波モード分散のプロットデータがファイバ長に比例するようフィッティングを行う（図２の場合、両対数グラフ上において傾き１の直線でフィッティング）。一方、ファイバ長の長い領域では、偏波モード分散のプロットデータがファイバ長の平方根に比例するようフィッティングを行う（図２の場合、両対数グラフ上において傾き１／２の直線でフィッティング）。以上のようにフィッティングされた２直線の交点に相当するファイバ長を平均結合長とする。
【００２１】
ただし、上述のような実験的な方法では、ファイバ長の短い領域及び長い領域の選択に任意性がある。そこで、前回の試行で得られた平均結合長よりも短いファイバ長の領域と該得られた平均結合長よりも長いファイバ長の領域それぞれについて再度フィッティングを行い、平均結合長を決定する。この作業を繰り返すことにより、一定の平均結合長に収束させることができる。
【００２２】
偏波結合構造は、具体的には、光ファイバ１０に付与された捻れである。そして、伝搬光の偏波間のカップリングにより偏波分散を低減する上では、その捻れの平均ピッチは、２回転／ｍ以上であるのが好ましく、また、捻れのピッチ偏差（＝捻れのピッチの最大値−捻れピッチの最小値）は、１回転／ｍ以上であるのが好ましい。ただし、光ファイバ１０の正分散部分１１と負分散部分１２との間に位置する過渡領域には捻れが実質的に付与されないのが好ましい。過渡領域において、線引条件の制御性が向上し、波長分散の長手方向の変化が安定するからである。
【００２３】
なお、この明細書では、正分散部分１１と負分散部分１２との間に位置する過渡領域は、図３中に示された領域Ａに相当する。すなわち、正分散部分１１における最大分散Ｄ+maxの８０％以下となる部位から、負分散部分１２における最小分散Ｄ-minよりも絶対値で８０％以下となる部位までの領域Ａを、過渡領域という。
【００２４】
次に、上述のような構造を備えた光ファイバを製造するための製造方法について説明する。図４は、この発明に係る光ファイバを製造するための製造装置の構造を示す図である。この図４に示されたように、この発明に係る製造方法では、まず、光ファイバ母材１００が用意される。この光ファイバ母材１００は、気相軸付法（ＶＡＤ法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＭＣＶＤ法）、あるいはロッドインチューブ法などで製造される。また、この光ファイバ母材１００は、シリカガラスを主成分とするものであって、添加物濃度が長手方向に均一であり、屈折率プロファイルも長手方向に均一である（図５Ａ参照）。
【００２５】
光ファイバ母材１００が線引き炉１１０にセットされた後、線引き炉１１０内のヒータ１２０で光ファイバ母材１００の下端が加熱される。この加熱により一部が軟化された光ファイバ母材１００が線引され裸光ファイバ１３０（図５Ｂ参照）が得られる。このときの線引き速度は、例えば１００ｍ／分である。線引により得られた裸光ファイバ１３０の外径はレーザ外径測定器１４０で測定されている。なお、この測定結果は線引き制御部１５０に通知され、該線引き制御部１５０は、測定結果に基づいて裸光ファイバ１３０の外径が所定の値になるように、ヒータ１２０の加熱温度や線引き速度を制御する。
【００２６】
さらに、得られた裸光ファイバ１３０は、第１の樹脂コーティングダイス１６１に貯えられた液状樹脂１７１中を経由することにより、該裸光ファイバ１３０表面には第１層目の樹脂が付着される。引き続き、第１層目の樹脂が付着された裸光ファイバ１３０に対してＵＶランプ１８１により紫外光が照射され、第１層目の樹脂が硬化する。同様にして、第１層目の樹脂で覆われた裸光ファイバ１３０は、第２の樹脂コーティングダイス１６２に貯えられた液状樹脂１７２中を通過する。これにより第１層目の樹脂表面に第２層目の樹脂が付着する。この第２層目の樹脂はＵＶランプ１８２により照射された紫外光により硬化する。以上の工程を経て、裸光ファイバ１３０と、該裸光ファイバ１３０の表面にコーティングされた２層の樹脂からなる樹脂被膜１９０を備えた光ファイバ２００（図５Ｃ参照）が得られる。なお、このときの光ファイバ２００の被覆径は例えば２５０μｍである。
【００２７】
次いで、光ファイバ２００は、該光ファイバ２００の進行方向に沿って自由に回転する光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０の間を通過する。その後、光ファイバ２００は、揺動ガイドローラ２２０、この揺動ガイドローラ２２０の次段に設置された第１の固定ガイドローラ２３１、この第１の固定ガイドローラ２３１の次段に設置された第２の固定ガイドローラ２３２で順次経由して最終的にドラム２４０に巻き取られる。
【００２８】
なお、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０は、揺動ガイドローラ２２０の真上方向に距離１００ｍｍの位置に設置されており、１対のガイドローラ２１０の間隔は２ｍｍである。また、揺動ガイドローラ２２０は、そのローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであり、ローラ表面の材質はローラ自体の材質であるアルミニウムである。また、揺動ガイドローラ２２０は、その回転軸が線引きタワー軸（光ファイバが線引き炉１１０から揺動ガイドローラ２２０までを線引される図中のＺ軸方向）に平行な方向の回りに例えば角度−θから角度＋θまで毎分１００回の周期で揺動している。また、第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０の真横方向（図中のＸ軸方向）に距離２５０ｍｍの位置に設置され、揺動ガイドローラ２２０のローラと同様にローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍである。ただし、この第１の固定ガイドローラ２３１は、その回転軸が固定されているとともに、ローラ表面の中央部に光ファイバ転動抑止構造としてＶ字型の狭溝が設けられている。このような条件で配置された光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０および第１の固定ガイドローラ２３１の組み合わせにより、有効に、すなわち揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に所定の捻れが付与される。
【００２９】
次に、光ファイバ２００に所定の捻れを有効に付与する方法を、図６及び図７を用いて説明する。ここで、図６は、図４の揺動ガイドローラ２２０及び第１の固定ガイドローラ２３１をＺ軸方向に沿って見た図、図７は、図４の光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０及び揺動ガイドローラ２２０を同様にＺ軸方向に沿って見た図である。
【００３０】
図６に示されたように、揺動ガイドローラ２２０が線引きタワー軸に平行な方向の軸の回りに角度＋θだけ傾くと、この傾きによって光ファイバ２００に横方向（Ｙ軸方向）の力が加わり、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動する。そして、この転動により、光ファイバ２００に捻れが付与される。続いて、揺動ガイドローラ２２０は逆方向に角度−θだけ傾く。揺動ガイドローラ２２０が、図中の矢印Ｓで示された両方向に角度＋θから角度−θまで揺動する対称的な往復運動を繰り返すことにより、光ファイバ２００に進行方向に対する時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交番的に付与される。
【００３１】
このとき、第１の固定ガイドローラ２３１は、揺動ガイドローラ２２０の真横向（Ｘ軸方向）の位置に設けられ、かつ該揺動ローラ２２０と同じローラ外径を有しているので、光ファイバ２００の、揺動ガイドローラ２２０のローラ表面に接触する長さは、揺動ガイドローラ２２０の円周の１／４に相当するローラ円周とほぼ等しい長さになる。ただし、実際には第１の固定ガイドローラ２３１にＶ溝が付いているので、その分、９０°より大きくなる。すなわち、光ファイバ２００は揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その最底部で離脱する。このため、ローラの他方の側面において光ファイバ２００の転動が生じて一方の側面における光ファイバ２００の転動が妨害され、光ファイバ２００が摺動するという事態が阻止される。このように、揺動ガイドローラ２２０のローラの一方の側面における光ファイバ２００の転動により、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に捻れを付与される。
【００３２】
また、第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面の中央部には、光ファイバ２００の転動を抑止する構造としてＶ字型の狭溝２５０が設けられている。第１の固定ガイドローラ２３１でガイドされる光ファイバ２００は、このＶ字型の狭溝２５０に挿着される。これにより、揺動ガイドローラー２２０で一旦付与された捻れが解放されてしまうことがない。このように、Ｖ字型の狭溝２５０によって第１の固定ガイドローラ２３１のローラ表面での光ファイバ２００の転動を抑止することにより、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に捻れが付与される。
【００３３】
図７に示されたように、揺動ガイドローラ２２０が線引きタワー軸に平行な方向の軸の回りに角度＋θだけ傾き、この揺動ガイドローラ２２０のローラ表面を光ファイバ２００が転動すると、この光ファイバ２００の転動に連れて、揺動ガイドローラ２２０直前の線引き炉側の光ファイバ２００も揺動ガイドローラ２２０の揺動方向に応動する。この光ファイバ２００の応動が一定範囲を越えると、光ファイバ２００に付与される捻れのピッチが低減しすぎたり、樹脂被膜１９０がコーティングされた光ファイバ２００が偏肉したりする原因となるが、１対のガイドローラ２１０が揺動ガイドローラ２２０の真上方向（Ｚ軸方向）に設置されているため、光ファイバ２００の応動が一定以上になると、１対のガイドローラ２１０の一方のローラに接触し、それ以上の光ファイバ２００の応動が阻止される。このように、１対のガイドローラ２１０が光ファイバ２００の応動を抑制することにより、光ファイバ２００に付与される捻れのピッチの低減や、樹脂被膜１９０がコーティングされた光ファイバ２００の偏肉が抑止される。
【００３４】
以上のように、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０、揺動ガイドローラ２２０、及び第１の固定ガイドローラ２３１を組み合わせることにより、揺動ガイドローラ２２０がその揺動運動によってそのローラ表面に光ファイバ２００を転動させ時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交番的に付与されるとともに、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ２１０と光ファイバ転動抑止構造を備えた第１の固定ガイドローラ２３１とが揺動ガイドローラ２２０のローラ表面での光ファイバ２００のスムーズな転動を補助するため、揺動ガイドローラ２２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ２００に捻れが付与される。
【００３５】
光ファイバ２００は、上述の製造方法により製造されたものであって、コア部分と該コア部分の外周を覆うクラッド部分とを備える。また、光ファイバ２００は、時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交番的に付与されているため、たとえコア部分及びクラッド部分の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、長尺の光ファイバ全体としては、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散が抑制される。
【００３６】
また、樹脂被膜１９０がコーティングされた光ファイバ２００は、その偏肉が抑止されているため、当該光ファイバ２００の断面における応力分布が非対称となることが防止され、ケーブル化された場合の強度を向上させることができる。
【００３７】
なお、上述された揺動ガイドローラ２２０の揺動運動は、図６に示されたように、角度−θから角度＋θまでの対称的な往復運動であったが、これに限定されず、例えば角度０から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動であってもよい。この場合、光ファイバ２００には間欠的に捻れが付与される。また、揺動ガイドローラ２２０の揺動運動は、該揺動ガイドローラ２２０の回転軸の方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。この場合、光ファイバ２００には時計回りの捻れと反時計回りの捻れとが交番的に付与される。また、第１の固定ガイドローラ２３１には、光ファイバ転動抑止構造としてＶ字型の狭溝２５０が設けられたが、代わりにＵ字型の狭溝、あるいは凹形状の狭溝を備えても同様の効果を奏する。
【００３８】
さらに、この発明に係る製造方法では、使用波長帯域内の所定波長において正の波長分散を有する正分散部分と該所定波長において負の波長分散を有する負分散部分とが光ファイバ２００の長手方向に交互に現れるように線引条件が変えられている。すなわち、光ファイバ母材１００を線引する際に線引張力あるいは得られる裸光ファイバ１３０の径が長手方向に沿って変えられている。線引張力あるいはファイバ径の変化は、線引されたファイバ長により管理してもよいし、時間により管理してもよい。また、線引張力あるいはファイバ径の変化は、線引の際に線引き炉１１０内の光ファイバ母材１００の溶融部分の温度を変化させることによって与えてもよく、また、線引の際に線引速度を変化させることによって与えてもよい。いずれの場合も、光ファイバ２００の上記所定は長における波長分散を長手方向に沿って変化させることができる。
【００３９】
以上説明された製造方法により得られた光ファイバ２００は、その長手方向に沿って捻れが変化するよう調整され、かつ長手方向に沿って波長分散の符号が変化するよう調整された、この発明に係る光ファイバ１０に相当する。なお、上述の製造方法において、捻れの平均ピッチは２回転／ｍ以上であるのが好ましく、捻れのピッチ偏差は１回転／ｍ以上であるのが好ましい。また、光ファイバ２００の正分散部分と負分散部分との間に位置する過渡領域には、捻れが実質的に付与されていないのが好ましい。
【００４０】
次に、この発明に係る光ファイバの実施例について説明する。
【００４１】
第１実施例に係る光ファイバは、線速１００ｍ／分で線引され、波長１．５５μｍ付近に零分散波長を有する分散シフト光ファイバである。なお、この分散シフト光ファイバは、例えばYoshiaki Terasawa et al. "Design Optimization of Dispersion Shifted Fiber with Enlarged Mode Field Diameter for WDM Transmission", IOOC-95, FA2-2, Tenth International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, TECHNICAL DIGEST, Vol. 4, June 30, 1995のＦｉｇ．１に示されたような２重コア型の屈折率プロファイル（Δｎ１＝１．０％、Δｎ２＝０．１５％、２ａ／２ｂ＝０．２４）を有する。また、第１実施例に係る光ファイバは、長手方向に沿ってファイバ径が変化（すなわち、コア径が変化）することで正分散部分と負分散部分とが交互に設けられ、さらに捻れが付与されている。なお、この第１実施例に係る光ファイバにおいて、正分散部分及び負分散部分のファイバ径はそれぞれ１２１μｍ、１２９μｍ、正分散部分及び負分散部分の区間長はともに５ｋｍ、正分散部分及び負分散部分との間に位置する過渡領域の長さは１０ｍであった。正分散部分及び負分散部分それぞれのファイバ径が実質的に一定である領域では光ファイバの捻れのピッチは平均３回転／ｍであったが、ファイバ径が変化している過渡領域には捻れは付与されていない。
【００４２】
第１実施例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて、正分散部分の波長分散が約３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、負分散部分の波長分散が約−３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、長さ５０ｋｍに亘る平均波長分散が０．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。また、この光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて偏波分散が０．０７ｐｓ・ｋｍ-1/2であった。このように、第１実施例に係る光ファイバは、ともに十分に小さい平均波長分散及び偏波分散を有する。
【００４３】
図８は、実施例１に係る光ファイバの長手方向（特に過渡領域の付近）の波長分散分布を示すグラフである。なお、グラフＧ１００は第１実施例に係る光ファイバの波長分散、Ｇ２００は比較例である光ファイバの波長分散をそれぞれ示す。この図８では、波長分散がほぼ０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる位置を横軸の０点として、その前後の領域の波長分散が示されている。比較例として用意された光ファイバは、過渡領域Ａでも平均３回転／ｍのピッチで捻れが付与されている。
【００４４】
この図８から分かるように、過渡領域Ａでも捻れが付与された比較例の光ファイバと比べ、過渡領域Ａにおいて捻れが付与されていない実施例１に係る光ファイバは、波長分散の長手方向の変化が安定している。
【００４５】
次に、第２実施例として製造された光ファイバは、図９Ａ及び図９Ｂに示されたような構造を備える。すなわち、図９Ａは、第２実施例に係る光ファイバの断面構造を示す図であり、図９Ｂは該第２実施例に係る光ファイバの屈折率プロファイルである。
【００４６】
この第１実施例に係る光ファイバ８００は、図９Ａに示されたように、所定軸に沿って伸びたコア領域８１０と、該コア領域８１０の外周を覆う屈折率ｎ４のクラッド領域８２０とを備える。コア領域８１０は、上記所定軸に沿って伸びた屈折率ｎ１（＞ｎ４）の第１コア８１１、該第１コア８１１の外周に設けられた屈折率ｎ２（＜ｎ１）の第２コア８１２、及び該第２コア８１２の外周に設けられた屈折率ｎ３（＜ｎ１、＞ｎ２）第３コア８１３を備える。また、第１コア８１１は、外径２ａを有するとともに、クラッド領域８２０を基準として比屈折率差Δｎ１（＝（ｎ１−ｎ４）／ｎ４）を有する。第２コア８１２は、外径２ｂを有するとともに、クラッド領域８２０を基準として比屈折率差Δｎ２（＝（ｎ２−ｎ４）／ｎ４）を有する。第３コア８１３は、外径２ｃを有するとともに、クラッド領域８２０を基準として比屈折率差Δｎ３（＝（ｎ３−ｎ４）／ｎ４）を有する。
【００４７】
具体的には、上記第１コア８１１の外径２ａは８．１μｍであり、該第１コア８１１には、クラッド領域８２０に対する比屈折率差Δｎ１が０．６３％になる程度にＧｅＯ2が添加されている。この第１コア８１１を取り囲む第２コア８１２の外径２ｂは１５．８μｍであり、該第２コア８１２には、クラッド領域８２０に対する比屈折率差Δｎ２が−０．２５％になる程度にＦ元素が添加されている。第２コア８１２を取り囲む第３コア８１３の外径２ｃは２２．６μｍであり、該第３コア８１３は実質的に純シリカガラスからなり、クラッド領域８２０に対する比屈折率差Δｎ３は線引張力に応じて０．１３％〜０．２２％の範囲で変化している。また、第３コア８１３を取り囲むクラッド領域８２０の外径は１２５μｍであり、該クラッド領域８２０にはＦ元素が添加されている。
【００４８】
図９Ｂに示された屈折率プロファイル８５０は、図９Ａ中の線Ｌ上における各部位の屈折率を示しており、領域８５１は線Ｌ上における第１コア８１１の屈折率、領域８５２は線Ｌ上における第２コア８１２の屈折率、領域８５３は線Ｌ上における第３コア８１３の屈折率、そして、領域８５４は線Ｌ上におけるクラッド領域８２０の屈折率を、それぞれ表している。また、この明細書では、基準領域であるクラッド領域８２０に対する各ガラス層８１１〜８１３の比屈折率差は、百分率で表されており、各式中の屈折率は順不動である。したがって、比屈折率差が負の値をとるガラス層の屈折率は、クラッド領域８２０の屈折率よりも低いことを意味する。
【００４９】
以上のような構造を備えた、第２実施例に係る光ファイバは、線引時に長手方向に線引張力を変化することで正分散部分と負分散部分とが交互に設けられ、さらに捻れが付与されている。この第２実施例において、正分散部分を得るための線引時の線引張力は８８２ｍＮ（９０ｇ）、負分散部分を得るための線引時の線引張力は３９２ｍＮ（４０ｇ）であった。また、正分散部分及び負分散部分それぞれの長さは５ｋｍであり、これら正分散部分と負分散部分との間に位置する過渡領域の長さは５０ｍであった。なお、この実施例２に係る光ファイバは、第３コア８１３が実質的に純シリカガラスからなることから、この第３コア８１３に線引張力が集中し、線引張力に応じた応力が第３コア８１３内に残留し、この残留応力に応じて第３コア８１３の屈折率は低下する。すなわち、当該光ファイバの各部における波長分散特性は、線引張力の変動に応じて変化している。その結果、実施例２に係る光ファイバにおいて、波長１．５５μｍにおいて、線引張力８８２ｍＮで線引きされた正分散部分は、４．２〜４．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と０．００６〜０．００９ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープを有する。一方、線引張力３９２ｍＮで線引された負分散部分は、−３．５〜−２．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と−０．０４５〜−０．０４２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープを有する。
【００５０】
この実施例２でも、正分散部分及び負分散部分、すなわち線引張力が実質的に一定である領域では捻れが付与されている。この第２実施例では、製造時において、線引張力が増大すると、揺動ガイドローラ２２０に対する光ファイバ２００（第２実施例に係る光りファイバに相当）の押し付け力が増大し、揺動ガイドローラ２２０上での光ファイバ２００の空回りが低減されることから、揺動ガイドローラ２２０の稼動条件が一定であっても、光ファイバ２００に加えられる捻れのピッチが増大した（図４、図６及び図７参照）。正分散部分及び負分散部分それぞれでの揺動ガイドローラ２２０の稼動条件が一定とされた結果、線引張力８８２ｍＮで線引された正分散部分では捻れの平均ピッチが５回転／ｍであったのに対して、線引張力３９２ｍＮで線引された負分散部分では捻れの平均ピッチが３回転／ｍであった。なお、線引張力が変化している際に得られる過渡領域では、揺動ガイドローラ２２０の稼動は停止されており、捻れは付与されていない。
【００５１】
実施例２に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて、長さ５０ｋｍに亘って０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの平均波長分散を有するとともに、長さ５０ｋｍに亘って−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの平均分散スロープを有する。また、この第２実施例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて０．０４ｐｓ・ｋｍ-1/2の偏波分散を有する。このように、実施例２に係る光ファイバは、いずれも十分に小さい平均波長分散、平均分散スロープ及び偏波分散を有するなお、平均結合長も、５ｍであって十分に小さいことが確認された。
【００５２】
図１０は、実施例２に係る光ファイバの長手方向に沿った捻れのピッチ分布を示すグラフである。なお、グラフＧ３００は第２実施例に係る光ファイバに付与された捻りピッチ、グラフＧ４００は比較例として用意された光ファイバに付与された捻りピッチをそれぞれ示す。比較例の光ファイバは、実施例２に係る光ファイバを製造する際に用いた光ファイバ母材と同様の構造を有する光ファイバ母材を使用し、線引張力８８２ｍＮ（９０ｇ）で一定としたまま線引して製造された。この比較例の光ファイバは、捻れのピッチが長手方向に沿って略一定であり、その平均値は５回転／ｍである。また、この比較例の光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて、４．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と０．００７ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープを有し、さらに、０．０８ｐｓ・ｋｍ-1/2の偏波分散を有する。また、平均結合長は２０ｍであった。
【００５３】
捻れのピッチが長手方向に沿って略均一である比較例の光ファイバと比較すると、実施例２に係る光ファイバは、捻れのピッチが長手方向に沿って変化していることにより、伝搬光の偏波間のカップリングがよりランダムに誘起され、偏波分散が小さくなり、また、平均結合長が短くなった。
【００５４】
次に、この発明に係る光伝送システムについて説明する。図１１は、この発明に係る光伝送システム１の概略構成を示す図である。この光伝送システム１では、光伝送路として、上述のような特徴的な構造を備えた、この発明に係る光ファイバ１０と他の光ファイバ２０とが融着接続されている。この光伝送路により送信局（または中継局）３０と受信局（または中継局）４０とが接続される。局３０、４０間が１つの中継区間を構成する。
【００５５】
当該光伝送システム１は、局３０、４０間の中継区間全てにこの発明に係る光ファイバ１０が適用されてもよいが、図１１に示されたように、中継区間の一部にこの発明に係る光ファイバ１０が適用された構成であってもよい。後者の場合、光ファイバ１０は中継区間の上流側に布設されるのが好ましい。この構成により、信号パワーが比較的大きく非線形光学現象が発生し易い中継区間の上流側で、伝送特性の劣化が効果的に抑制される。また、該中継区間の下流側に位置する光ファイバ２０として標準的なシングルモード光ファイバが適用されることにより、当該光伝送システム１が安価に構成され得る。なお、この発明に係る光ファイバ１０のファイバ径が長手方向に均一であるか、あるいは光ファイバ１０のファイバ径の長手方向の変化が僅かであれば、他の光ファイバ２０との接続が容易となり、さらに接続損失を小さく抑えることができる。
【００５６】
この光伝送システム１は、使用波長帯域内の所定波長において局所的に波長分散の絶対値が大きく平均波長分散の絶対値及び偏波分散がともに小さい光ファイバ１０が光伝送路の少なくとも一部として適用されるので、非線形光学現象、累積波長分散及び偏波分散のいずれに起因した波形劣化も低減されるとともに、伝送品質に優れ、より高速かつ大容量のＷＤＭ伝送が可能になる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、正分散部分と負分散部分とが長手方向に沿って交互に設けられて分散マネージメントされることにより、非線形光学現象及び累積波長分散のいずれに起因した波形劣化も低減される。また、伝搬光の偏波間でカップリングを誘起する偏波結合構造をさらに備えることにより、偏波分散に起因した波形劣化も低減される。したがって、この発明に係る光ファイバは、伝送品質に優れ、より高速かつ大容量のＷＤＭ伝送を可能にする光伝送路に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａ〜図１Ｃは、この発明に係る光ファイバの構造を説明するための図である。
【図２】  図２は、平均結合長の判定法方を説明するためのグラフである。
【図３】  図３は、過渡領域を説明するための図である。
【図４】  図４は、この発明に係る光ファイバを製造する方法を実現するための製造装置の構造を示す図である。
【図５】  図５Ａ〜図５Ｃは、図４に示された製造装置の各部におけるガラス材料の断面構造をそれぞれ示す図である。
【図６】  図６は、図４に示された製造装置において、揺動ガイドローラ及び第１の固定ガイドローラの動作を説明するための図である。
【図７】  図７は、図４に示された製造装置においおて、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ及び揺動ガイドローラの動作を説明するための図である。
【図８】  図８は、この発明に係る光ファイバの第１実施例において、過渡領域近傍の波長分散分布を示すグラフである。
【図９】  図９Ａ及び図９Ｂは、この発明に係る光ファイバの第２実施例の断面構造を示す図及び屈折率プロファイルである。
【図１０】  図１０は、図９Ａ及び図９Ｂに示された第２実施例に係る光ファイバの長手方向に沿った捻れピッチ分布を示すグラフである。
【図１１】  図１１は、この発明に係る光伝送システムの概略構成を示す図である。
【図１Ａ】
0004547848.tif 000002
【図１Ｂ】
0004547848.tif 000003
【図１Ｃ】
0004547848.tif 000004
【図２】
0004547848.tif 000005
【図３】
0004547848.tif 000006
【図４】
0004547848.tif 000007
【図５Ａ】
0004547848.tif 000008
【図５Ｂ】
0004547848.tif 000009
【図５Ｃ】
0004547848.tif 000010
【図６】
0004547848.tif 000011
【図７】
0004547848.tif 000012
【図８】
0004547848.tif 000013
【図９Ａ】
0004547848.tif 000014
【図９Ｂ】
0004547848.tif 000015
【図１０】
0004547848.tif 000016
【図１１】
0004547848.tif 000017