(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正分散および正分散スロープを有する正分散光ファイバと、負分散および負分散スロープを有する負分散光ファイバとを有し、１．５５μｍ帯でほぼ零分散を有する分散マネージメントを行い、
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である光伝送路であって、
前記正分散ファイバは、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたクラッドを有し、
前記センタコアの屈折率が前記サイドコアの屈折率より高く、
前記クラッドの屈折率、前記サイドコアの屈折率および前記センタコアの屈折率の分布が、階段型構造で構成されており、
前記クラッドと前記センタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．３０から０．５０％であり、
前記クラッドと前記サイドコアとの間の比屈折率差Δ２が０．０５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）に対する前記サイドコアの直径（ｂ）の比率（ｂ／ａ）が１．８〜２．７倍であり、
前記負分散ファイバが（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．７５から０．９５％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．４５から−０．３５％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．７−２．０）：（２．３−３．０）である、
光伝送路。
【請求項２】
正分散および正分散スロープを有する正分散光ファイバと、負分散および負分散スロープを有する負分散光ファイバとを有し、１．５５μｍ帯でほぼ零分散を有する分散マネージメントを行い、
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である光伝送路であって、
前記正分散ファイバは、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたクラッドを有し、
前記センタコアの屈折率が前記サイドコアの屈折率より高く、
前記クラッドの屈折率、前記サイドコアの屈折率および前記センタコアの屈折率の分布が、階段型構造で構成されており、
前記クラッドと前記センタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．３０から０．５０％であり、
前記クラッドと前記サイドコアとの間の比屈折率差Δ２が０．０５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）に対する前記サイドコアの直径（ｂ）の比率（ｂ／ａ）が１．８〜２．７倍であり、
前記負分散ファイバが（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．６０から０．８０％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．５０から−０．４０％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．８−２．２）：（２．７−３．０）である、
光伝送路。
【請求項３】
正分散および正分散スロープを有する正分散光ファイバと、負分散および負分散スロープを有する負分散光ファイバとを有し、１．５５μｍ帯でほぼ零分散を有する分散マネージメントを行い、
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である光伝送路であって、
前記正分散光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたセグメントコアと、該セグメントコアの外周に形成されたクラッドを有し、
前記クラッドの屈折率、前記セグメントコアの屈折率、前記サイドコアの屈折率の屈折率および、前記センタコアの屈折率の分布がＷ型の分布をしている、セグメントコア型または、（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．３０から０．５０％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．１０から０．１０％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１０から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．３−１．９）：（２．２−２．８）であり、
前記負分散ファイバが（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．７５から０．９５％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．４５から−０．３５％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．７−２．０）：（２．３−３．０）である、
光伝送路。
【請求項４】
正分散および正分散スロープを有する正分散光ファイバと、負分散および負分散スロープを有する負分散光ファイバとを有し、１．５５μｍ帯でほぼ零分散を有する分散マネージメントを行い、
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である光伝送路であって、
前記正分散光ファイバが、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたセグメントコアと、該セグメントコアの外周に形成されたクラッドを有し、
前記クラッドの屈折率、前記セグメントコアの屈折率、前記サイドコアの屈折率の屈折率および、前記センタコアの屈折率の分布がＷ型の分布をしている、セグメントコア型または、（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．３０から０．５０％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．１０から０．１０％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１０から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．３−１．９）：（２．２−２．８）であり、
前記負分散ファイバが（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されており、
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が０．６０から０．８０％であり、
クラッドとサイドコアと間の比屈折率差Δ２が−０．５０から−０．４０％であり、
クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１５から０．２５％であり、
前記センタコアの直径（ａ）、前記サイドコアの直径（ｂ）および前記セグメントコアの直径（ｃ）の径比ａ：ｂ：ｃが１：（１．８−２．２）：（２．７−３．０）である、
光伝送路。
【請求項５】
１スパンが第１および第２の光ファイバから構成されており、
光伝送の向きに沿って、前記第１の光ファイバとして前記正分散ファイバが前段、前記第２の光ファイバとして前記負分散ファイバが後段に位置する、
請求項１〜４いずれか記載の光伝送路。
【請求項６】
１スパンが第１〜第３の光ファイバから構成されており、
前記第１の光ファイバとして前記正分散ファイバ、前記第２の光ファイバとして前記負分散ファイバ、前記第３の光ファイバとして前記正分散ファイバの順で接続されている、
請求項１〜４いずれか記載の光伝送路。
【請求項７】
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失および１．５８μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、１．５５μｍ帯および１．５８μｍ帯の帯域において前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である、
請求項１〜６いずれか記載の光伝送路。
【請求項８】
ｌ．５５μｍ帯の前記正分散光ファイバとｌ．５５μｍ帯の前記負分散光ファイバとの分散の絶対値が１０〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである、
請求項１〜７いずれか記載の光伝送路。
【請求項９】
１．５５μｍ帯の前記正分散光ファイバと１．５５μｍ帯の前記負分散光ファイバとの偏光モード分散（ＰＭＤ）が０〜０．０６ｐｓ／√ｋｍである、
請求項１〜８いずれか記載の光伝送路。
【請求項１０】
前記正分散光ファイバの１．５５μｍ帯の伝送損失が０．２００ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記負分散光ファイバの１．５５μｍ帯の伝送揖失が０．２３０ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとを接続したときの接続損失を除いた当該光伝送路のトータルの伝送損失が０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下である、
請求項１〜９いずれか記載の光伝送路。
【請求項１１】
１．５５μｍ帯の前記正分散光ファイバの伝送損失が０．１９５ｄＢ／ｋｍ以下であり、
１．５５μｍ帯の前記負分散光ファイバの伝送損失が０．２２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、
当該光伝送路のトータルの伝送損失が０．２１０ｄＢ／ｋｍ以下である、
請求項１〜１０いずれか記載の光伝送路。
【請求項１２】
１．５５μｍ帯の前記正分散光ファイバの分散スロープが０．０８ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下であり、
１．５５μｍ帯の前記負分散光ファイバの分散スロープが−０．０２０ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下であり、
当該光伝送路のトータルの分散スロープが０．０３ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下である、
請求項１〜１１いずれか記載の光伝送路。
【請求項１３】
前記正分散光ファイバの実効コア断面積（Ａeff ）が８０μｍ2 以上である、
請求項１〜１２いずれか記載の光伝送路。
【請求項１４】
前記負分散光ファイバの実効コア断面積（Ａeff ）が３０μｍ2 以上である、
請求項１〜１３いずれか記載の光伝送路。
【請求項１５】
前記負分散光ファイバの２０ｍｍφの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、
１５８０ｎｍにおける伝送損失と１５５０ｎｍにおける伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である、
請求項１〜１４いずれか記載の光伝送路。
【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（ＷＭＤ）伝送用の光ファイバおよびその光ファイバから構成される光伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光伝送の高速大容量化が進む中、波長分割多重（ＷＭＤ）伝送技術が、その実用化に際して重要な技術として注目されている。しかしながら、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。
非線形現象の中でも四光波混合（ＦＷＭ）はＷＤＭ伝送を行う際に深刻な影響を及ぼすとして、その抑制法が鋭意検討されている。ＦＷＭは分散の小さい波長域の光信号間で顕著なので、分散の小さな光ファイバは、この点で不利であることが知られている。それは、従来良く用いられてきたＮＺ−ＤＳＦ（分散絶対値２〜８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度）であっても不十分であった。
【０００３】
また、ＳＰＭやＸＰＭによる波形の歪みも大変深刻な問題である。ＳＰＭやＸＰＭによる信号の歪みφNLは一般に、下記式（１）で表される。下記式（１）において、ｎ2 は非線形屈折率を示し、Ａeff は実効コア断面積を示し、λは伝送波長を示す。
【０００４】
φNL＝（２π×ｎ2 ×Ａeff ×Ｐ）／（λ×Ａeff ）…（１）
【０００５】
その為、ＯＦＣ’９７ＴｕＮ１ｂ等に報告されている非線形屈折率ｎ2 を小さく抑える検討と共に、ＯＦＣ’９６ＷＫ１５やＯＦＣ’９７ＴｕＮ２で報告されているような実効コア断面積Ａeff の拡大が、かねてより検討されてきた。しかしながら、Ａeff の拡大は、従来型のＮＺ−ＤＳＦのような単一で伝送路を構成するタイプの光ファイバでは、曲げ損失の増大や分散スロープの増大等の問題が生じやすいことが判っており、ＮＺ−ＤＳＦ系光伝送路はこの点でも問題がある。
【０００６】
上記問題を解決するためには、光ファイバを用いた光伝送路全体で分散をマネージメントする方法が有効であると提案されている。
例えば、特開平８−４２１０２号公報には、正の分散を持つ低非線形光ファイバと、負の分散を持つ高非線形光ファイバとを光信号が伝送される方向に沿って、低非線形光ファイバ、高非線形光ファイバの順でつなぐと最適な光伝送路が得られることが示されている。その具体例としては、ＥＣＯＣ’９７Ｖｏｌ．１
Ｐ１２７に記載されているように、正分散特性を有するシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）と逆の分散特性（負分散特性）を有する線路用分散補償光ファイバ（ＲＤＦ）と呼ばれる線路型の分散補償光ファイバが提案されている。このようなシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）やＲＤＦは、分散値が絶対値で１６〜２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の大きな局所分散を持つため、ＦＷＭ抑制の面では有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＳＭＦやＲＤＦを用いるとＦＷＭは抑制できても、１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の分散値が長さ方向に累積されていくために、光伝送路に分散による波形歪みが生じる。このような大きな累積分散値は、特に高速伝送時には大きな問題となる。
また、このような大きな分散値を有するＲＤＦでは、一般的に伝送損失が０．２４ｄＢ／ｋｍ以上と高くなってしまう上に、長波長側の伝送損失の増加が起こりやすいという問題がある。さらに、このようなＲＤＦでは、偏光モード分散ＰＭＤも一般的に０．０７ｐｓ／√ｋｍ以上になってしまうという問題がある。
【０００８】
このように、ＮＺ−ＤＳＦ系光伝送路も、ＳＭＦとＲＤＦとを用いた（ＳＭＦ＋ＲＤＦ）系光伝送路のいずれも上述した問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、非線形現象や伝送損失の問題を解決して、新しいタイプの低損失分散マネージメント線路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光伝送路は、正分散および正分散スロープを有する正分散光ファイバと、負分散および負分散スロープを有する負分散光ファイバとを有し、１．５５μｍ帯でほぼ零分散を有する分散マネージメントを行った光伝送路であって、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバとの１．５５μｍ帯の伝送損失が共に０．２３ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記正分散光ファイバと前記負分散光ファイバの伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以下である。
前記正分散ファイバは、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたクラッドを有し、その屈折率の分布が階段型構造になっている。または、前記正分散ファイバは、センタコアと、該センタコアの外周に形成されたサイドコアと、該サイドコアの外周に形成されたセグメントコアと、該セグメントコアの外周に形成されたクラッドを有しており、その屈折率の分布が、セグメントコア型または、（Ｗ＋セグメントコア）型構造となっている。さらに、前記負分散ファイバが（Ｗ＋セグメントコア）型構造で構成されている。
【００１１】
本発明の光伝送路の形態は、（１）１スパンが正分散ファイバ＋負分散ファイバで構成されるようなタイプでも良いし、（２）例えば双方向通信に対応するために、１スパンが（正分散ファイバ＋負分散ファイバ＋正分散ファイバ）で構成されるようなタイプでも良いし、（３）例えば、累積分散の増加を抑制するために、４本以上のファイバで構成されるようなタイプでも構わない。状況により、線路の構成を決定すれば良い。いずれの場合も、上記損失特性により、有利な特性を得ることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
本願発明者の考察によれば、従来の光伝送路の前段にＳＭＦを用い後段にＲＤＦとを用いた（ＳＭＦ＋ＲＤＦ）型光伝送路の伝送損失は、１．５５μｍ帯において０．２１５ｄＢ／ｋｍが限界であった。その理由は、本願発明者の考察によれば、正分散光ファイバ（ＳＭＦ）の伝送損失が０．１９〜０．２０ｄＢ／ｋｍ程度まで低減されているにも関わらず、ＲＤＦの伝送損失が１．５５μｍ帯で０．２４ｄＢ／ｋｍ以上と大きいためであることが判った。これでは、伝送損失による伝送可能距離の短縮化やＲＤＦへの入力パワーの増大による非線形現象を招く。前段の正分散光ファイバ（ＳＭＦ）をより低損失化するという手段もあるが、より強いパワーがＲＤＦに入射されることになるので、あまり好ましくない。そういう意味では、正分散光ファイバと負分散光ファイバの伝送損失の差が小さいことが望ましく、従来の分散マネージメント線路のように、伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上あるものは好ましくない。
【００１３】
そこで、本発明の第１実施形態として、本願発明者は、正分散光ファイバだけでなく、負分散光ファイバも０．２３ｄＢ／ｋｍ以下である伝送路を構成し、両者の損失の差を０．０５ｄＢ／ｋｍ以下（好ましくは０．０４ｄＢ／ｋｍ以下）とした。
【００１４】
図１に示すように、正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２とを接続して伝送路１を構成し、伝送路１のトータルの伝送損失を一定として、伝送路１において前段に位置する正分散光ファイバ１１と後段に位置する負分散光ファイバ１２の伝送損失の差を広げていった場合の非線形効果による波形歪みの度合いを調べてみた。比較の対象は、伝送損失が０．２１５ｄＢ／ｋｍ、実効コア断面積Ａeff が５０μｍ2 のＮＺ−ＤＳＦ系光伝送路とし、その光伝送路で生じる非線形現象による波形歪みを１と規格化した。その条件で、伝送路１を構成する正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２の長さの比を一定とした上で、その伝送損失の差を広げていったときの波形歪みがいかになるかを調べた。
【００１５】
前段の正分散光ファイバ１１のＡeff を９０μｍ2 、後段の負分散光ファイバ１２のＡeff を３０μｍ2 とし、１スパン長を５０ｋｍとし、正分散光ファイバ１１の長さを２５ｋｍ、負分散光ファイバ１２の長さが２５ｋｍの時、伝送路１のトータルの伝送損失を０．２１５ｄＢ／ｋｍと仮定して、正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２の伝送損失の差を広げていった場合の波形歪みを図２に示す。
【００１６】
図２から明らかなように、伝送損失の差が０．０５ｄＢ／ｋｍ付近から、非線形現象が顕著になってきていることが判る。よって、前段の正分散光ファイバ１１と後段の負分散光ファイバ１２の両者の伝送損失の差は０．０５ｄＢ／ｋｍ以下がよいことが判った。
なお、０．０４ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失は直線性がより高い。したがって、伝送損失は好ましくは０．０４ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００１７】
第２実施形態
また、本願発明者の考察によれば、従来のＲＤＦは、一般的に曲げ損失による長波長側の損失が増加するという傾向を持っており、１５８０ｎｍの伝送損失は１５５０ｎｍの伝送損失よりもかなり高くなる傾向を持っていた。これは、Ｃ−Ｂａｎｄ伝送を行う際にも波長損失格差の調整の難しさを生じるし、Ｌ−Ｂａｎｄを用いる場合には長波長側の損失増という深刻な問題になる。
そこで、本発明は第２実施形態として、１５８０ｎｍにおいても、正分散光ファイバ１１、負分散光ファイバ１２共に伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下の伝送路１を構成した。基本的には、負分散光ファイバ１２の曲げ損失を小さい値に抑えることにより、長波長側の損失の増加を抑制することが可能であり、曲げ損失の小さい負分散光ファイバ１２をも提供できる。
【００１８】
第３実施形態
さらに、本発明の第３実施形態として、分散値を従来のＳＭＦやＲＤＦよりも抑制したタイプの光ファイバを１．５５μｍ帯で有する光ファイバを構成した。ただし、ＦＷＭ発生の問題を完全に抑制するために、分散の絶対値は１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上とした。こうすることで、（ＳＭＦ＋ＲＤＦ）系伝送路が持っていたような過大な累積分散の問題も緩和することができる。また、一般的に、負分散光ファイバの分散絶対値を小さくできることは、光ファイバの屈折率分布の設計の自由度を増すこと（後述の式１で規定するクラッドとコアとの間の比屈折率差Δ１が低くても達成可能となること）を意味し、伝送損失を小さな値に抑えやすい。さらなる利点としては、比屈折率差△１に大きく依存する偏光モード分散ＰＭＤも小さな値に抑えることができる。
【００１９】
図３に負分散光ファイバの分散（横軸）と曲線ＣＶ１で示す伝送損失、および曲線ＣＶ２で示す偏光モード分散（ＰＭＤ）の関係を調査した結果を示す。図３のように、分散値が小さいと伝送損失およびＰＭＤは小さくなり、分散を小さくすることが伝送損失や偏光モード分散（ＰＭＤ）にメリットがあることが判る。よって、例えば、１．５５μｍ帯での分散値１０〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の正分散光ファイバと１．５５μｍ帯での分散値−１５〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の負分散光ファイバを組み合わせた伝送路を構成した。これにより、伝送損失だけでなく、偏光モード分散ＰＭＤも、例えば、０．０６ｐｓ／√ｋｍ以下という低い値に抑えることが可能である。
【００２０】
第４実施形態
もちろん、負分散光ファイバ１２を最適化しても、正分散光ファイバ１１の伝送損失が大きい場合は、伝送路トータルの伝送損失を小さい値に抑えることができなくなってしまう。よって、本発明の第４実施形態として、正分散光ファイバ１１の伝送損失は、０．２３ｄＢ／ｋｍ以下というだけでなく、従来実績のあるような０．２０（好ましくは０．１９５）ｄＢ／ｋｍ以下が好ましい。負分散光ファイバ１２の伝送損失も、設計を最適化することで０．２２５ｄＢ／ｋｍ以下とすることが望ましいことが判った。正分散光ファイバ１１の分散が１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍであるとして、負分散光ファイバ１２の分散が−１４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、伝送損失が０．２２ｄＢ／ｋｍであるとした場合は、１スパン長を５０ｋｍとし、正分散光ファイバ長を２５ｋｍ、負分散光ファイバ長を２５ｋｍとした時、伝送路１のトータルの伝送損失は０．２０５ｄＢ／ｋｍ程度となり、非常に低損失な特性である。さらに、このように構成した伝送路の累積分散も、（ＳＭＦ＋ＲＤＦ）系伝送路よりもさらに抑制されている。
【００２１】
第５実施形態
さらに、正分散光ファイバ１１は、一般的に正の分散スロープを有するので、負分散光ファイバ１２に負の分散スロープを持たせることが望ましい。正分散光ファイバ１１の分散スロープは、ほとんどの場合、０．０６〜０．０８ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍであるので、負分散光ファイバ１２のスロープが−０．０２ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下（好ましくは、−０．０３ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下）であれば、正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２とを結合した本発明の第５実施形態の光伝送路１で、従来の（ＮＺ−ＤＳＦ）系伝送路で達成することが困難であった０．０３ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下の低分散スロープも達成することが可能である。図１に図解したように、正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２を組み合わせて光伝送路１を構成することは、このような分散スロープ低減の観点からもメリットがある。
【００２２】
第６実施形態
伝送損失や分散スロープが小さいことは伝送路において非常に重要なことであるが、実効コア断面積Ａeff が小さいと、非線形現象の問題が生じる。そこで、本願発明者は、より強いパワーの入射される前段の正分散光ファイバ１１のＡeff を８０μｍ2 以上（好ましくは９０μｍ2 以上）、比較的弱いパワーの入射される後段の負分散光ファイバ１２のＡeff を３０μｍ2 以上とすることが望ましいことを見出した。しかしながら、後段の光ファイバ１２においては、曲げ損失による長波長側の伝送損失の増加が起きない程度のＡeff であることが必要であり、さらにラマン増幅器の使用の可能性を考慮すると、Ａeff は３０μｍ2 〜３４μｍ2 程度が良いことが判った。もちろん、伝送損失の増加が起こらない場合は、状況によってさらにＡeff を拡大することもできる。
【００２３】
長波長側の伝送損失増加特性を調査するため、従来型ＲＤＦについて、曲げ損失と伝送損失の関係を調べた。結果を図４に示す。
曲げ損失とは、ある直径の曲率（図４の例では、２０ｍｍφの曲率）で光伝送路を曲げたときに、ある波長の光信号を伝送した時の伝送損失増加をいう。
【００２４】
図４に示すように、従来型のＲＤＦにおいて、曲げ損失を大きくしていくことで、破線で示したＡeff （曲線ＣＶ３）を拡大していくことは可能だが、実線で示した長波長側の伝送損失（曲線ＣＶ４）が増加していくことが判る。１５８０ｎｍと１５５０ｎｍの伝送損失の差を０．０５ｄＢ／ｋｍ以下に抑えるためには、２０ｍｍφの曲げ損失を少なくとも１０ｄＢ／ｍ以下（好ましくは８ｄＢ／ｍ以下）に抑える必要があることが判る。
【００２５】
上記のような伝送路１を達成するために、正分散光ファイバ１１、負分散光ファイバ１２をそれぞれ設計した。その結果、屈折率の分布が、正分散光ファイバについては図５に示す階段型プロファイルや、図６に示すセグメントコア型プロファイル、図７に示す（Ｗ＋セグメントコア）型プロファイル、および、負分散光ファイバについては図７に示す（Ｗ＋セグメントコア）型プロファイルで、上記のような特性を、各々得ることができることが判った。
図５〜図７において、中央にセンタコアが位置している。
図５の階段型プロファイルとは、中央に屈折率の高いセンタコアが位置し、その外周にセンタコアの屈折率より小さく平坦なサイドコアが形成されている、屈折率の分布をいう。サイドコアの外周には、サイドコアの屈折率より小さな屈折率のクラッドが形成される。
【００２６】
なお、コアの屈折率とクラッドの屈折率との間の比屈折率差Δ１は下記式で規定される。
【００２７】
【数１】
0003869305.tif 000002
【００２８】
第７実施形態
典型的な正分散光ファイバである従来型のＳＭＦは、中心のコアとその周辺に設けられたクラッドからなる単純な２層構造を有している。このようなＳＭＦはコアの屈折率とクラッドの屈折率との間の比屈折率差△１は０．４％と低いため、Ａeff が大きく、伝送損失も０．１９５ｄＢ／ｋｍ以下を達成している。しかしながら、そのようなＳＭＦは、一般的に１．５５μｍ帯の分散値が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、分散値が大きいという点で問題がある。
【００２９】
そこで、まず、３層構造で分散抑制の検討をした。センタコアの屈折率を小さくすると曲げ損失に対する敏感性（影響）が高まることで長波長側の伝送損失の増加を起こし、逆に、センタコアの屈折率を高くすると伝送損失が０．２０ｄＢ／ｋｍ以上と増大するだけでなく、Ａeff が８０μｍ2 以下になってしまうことから、比屈折率差Δ１を約０．４％（例えば、０．３５〜０．４５％）に維持した。
その条件で、図５に示すように、クラッドの屈折率とサイドコアの屈折率との間の比屈折率差Δ２が０．０５〜０．２５％、センタコアの径ａに対するサイドコアの径ｂの倍率（ｂ／ａ）が１．８〜２．７倍のサイドコア層を付加した時に、所望の分散が得られる可能性があることが判った。シミュレーションの結果、良好な特性が得られた。ファイバの一例を表１に示す。
【００３０】
なお、クラッドとサイドコアとの比屈折率差Δ２は下記式で規定される。
【００３１】
【数２】
0003869305.tif 000003
【００３２】
【表１】
0003869305.tif 000004
【００３３】
表１において、Δ１はコアの屈折率とクラッドの屈折率との間の比屈折率差、αはセンタコアの屈折率分布のプロファイルの形状を表すパラメータ、ｂ／ａはセンタコアの径ａに対するサイドコアの径ｂの倍率、分散は分散値、Slope は分散スロープ、A eff は実効コア断面積、λc はカットオフ波長を、曲げ２０は曲率２０ｍｍにおける曲げ損失をそれぞれ示す。
分散特性、Ａeff 、曲げ損失特性で、良好な特性が得られている。さらに、比屈折率差△１を０．４％程度としているので、伝送損失も０．１９５ｄＢ／ｋｍ以下が期待できる。よって、例えば、このような階段型のプロファイル（図５）で本発明の目的とする光ファイバ伝送路１が得られることが判った。
【００３４】
第８実施形態
上記のように、分散値を１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に抑えたが、さらなる分散値の抑制を狙って、図６，図７に示す４層以上のプロファイルを持つ構造に関しても検討を行ってみた。全く上記と同様に、クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１の値は０．４％程度とし、その時にＡeff やλｃ、分散値等が最適な値になるように、クラッドとサイドコアとの比屈折率差Δ２、クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３、径の比率ａ：ｂ：ｃの各パラメータを調整した。分散値１０〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍという条件を満たしながら、８０μｍ2 以上の大きなＡeff と１５５０ｎｍ以下のλｃを得るためには、比屈折率差△２の値を−０．１０〜０．１０％、比屈折率差△３の値を０．１０〜０．２５％、ｂを１．３〜１．９、ｃを２．２〜２．８にする必要があることが判った。シミュレーションの結果得られた良好な特性のプロファイルを表２に示す。
【００３５】
なお、クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３は下記式で規定される。
【００３６】
【数３】
0003869305.tif 000005
【００３７】
【表２】
0003869305.tif 000006
【００３８】
表２において、Δ１はクラッドと前記センタコアとの間の比屈折率差Δ１、Δ２はクラッドとサイドコアとの比屈折率差Δ２、Δ３はクラッドとセグメントコアと間の比屈折率差、αはセンタコアの屈折率分布のプロファイルの形状を表すパラメータ、ａ：ｂ：ｃはセンタコアの径ａとサイドコアの径ｂとセグメントコアの径ｃの比率関係、分散は分散値、Slope は分散スロープ、A eff は実効コア断面積、λc はカットオフ波長を、曲げ２０は直径２０ｍｍにおける曲げ損失をそれぞれ示す。
この結果から明らかなように、例えばこのようなセグメントコア型プロファイル（図６）、あるいは（Ｗ＋セグメントコア）型プロファイル（図７）で良好な特性の光ファイバ伝送路が得られることが判った。
【００３９】
第９実施形態
さらに、負分散光ファイバの方も最適化を行った。従来のＲＤＦは、Ｗ型の構造を用いており、曲げ損失の限界まで比屈折率差△１を小さくすることにより、低伝送損失特性と低分散値を達成している。これ以上比屈折率差△１を小さくしていくことで伝送損失や分散絶対値をさらに小さくすることも可能だが、曲げ損失が極端に大きくなる。しかしながら、Ｗ型の外側にセグメントコア層を設けることで、曲げ損失の抑制が可能となる。そこで、図７に示すような（Ｗ＋セグメントコア）型プロファイルを用いて、１．５５μｍで分散値−１５〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを満たし、かつ曲げ損失の非常に小さい範囲（２０ｍｍφで１０ｄＢ／ｋｍ以下）でＡeff が３０μｍ2 以上に拡大される可能性のあるプロファイルを検討した。
【００４０】
伝送損失が０．２３ｄＢ／ｋｍ以下を満たせるクラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１として０．８５％程度（例えば、０．８％〜０．９％）を選択した。比屈折率差△１が０．８０％以下の時には、曲げ損失が増大することによる長波長側の伝送損失の増加が起こる可能性があったので、この値を選択した。また、センタコアの屈折率分布のプロファイルの形状を表すパラメータαは２．０近辺（例えば、１．５〜３．０）が、分散スロープを−０．０３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の小さな数字にできることが判った。また、各比屈折率差Δ１に対する最適サイド構造の検討の結果、クラッドとサイドコアとの比屈折率差Δ２は−０．４５〜−０．３５％、クラッドとセグメントコアと間の比屈折率差△３は０．１５〜０．２５％が最適範囲であることが判った。長波長側の伝送損失増を抑制するためには比屈折率差△２が−０．４５％以上が必要だが、少なくとも比屈折率差△２が−０．３５％以下でないと、分散スロープが−０．０３ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以上と大きくなってしまうことが判った。さらに、長波長側の伝送損失の増加を抑制するためには比屈折率差△３が０．１５％以上であることが必要だが、比屈折率差△３が０．３５％を越えるとカットオフ波長λｃが１５００ｎｍ以上に増大してしまいシングルモード条件を満たせなくなった。
【００４１】
さらに、センタコアの径ａ，サイドコアの径ｂ，セグメントコアの径ｃの比率、ａ：ｂ：ｃの値を調整した。ａ：ｂの値は１：（１．７〜１：２．０）の時に、他の特性を良好な値に維持しながら、低曲げ損失特性が得られた。１．７以下の時は分散特性が悪くなり、２．０以上の時にはカットオフ波長λｃが１５００ｎｍ以上と大きくなってしまうことが判った。また、ａ：ｃの値は、１：２．３〜１：３．０の時に分散スロープが−０．０３ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下と高補償率を維持したまま、曲げ損失も１０ｄＢ／ｍ（２０ｍｍφ）以下と損なわれず、かつカットオフ波長λC が１５００ｎｍ以下に保たれることが判った。よって、径比（ａ：ｂ：ｃ）は、１：（１．７〜２．０）：（２．３〜３．０）を選択した。
【００４２】
シミュレーションの結果から得られた、伝送損失を低い値に維持しながら、良好な特性を実現し得るプロファイルの例を以下に示す。
表３において、Δ１はクラッドとセンタコアとの間の比屈折率差、Δ２はクラッドとサイドコアとの比屈折率差、Δ３はクラッドとセグメントコアと間の比屈折率差、αはセンタコアの屈折率分布のプロファイルの形状を表すパラメータ、ａ：ｂ：ｃはセンタコアの径ａとサイドコアの径ｂとセグメントコアの径ｃの比率関係、分散は分散値、Slope は分散スロープ、A eff は実効コア断面積、λcはカットオフ波長、曲げ２０は直径２０ｍｍにおける曲げ損失をそれぞれ示す。
【００４３】
【表３】
0003869305.tif 000007
【００４４】
第１０実施形態
負分散光ファイバに関しても、さらなる分散の抑制が可能か否かの検討を行った。分散値を抑制するためには、クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差△１は０．７０％付近（例えば、０．６５％〜０．７５％）まで落とすことが有効である。しかしながら、上述したように、低い比屈折率差△１は、長波長側の伝送損失の増加を招く。その長波長側の伝送損失の増加を抑制するために、センタコアの屈折率分布のプロファイルの形状を表すパラメータαを１０程度とした。こうすると、分散スロープが表３の負分散光ファイバに比べて若干大きくなるが、プロファイルの最適化により分散スロープ−０．０２０ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以下が得られることが判った。クラッドとサイドコアとの比屈折率差Δ２は、低分散値を維持しながら曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ（２０ｍｍφ）以下に抑制するためには−０．５０％以上が必要だが、少なくとも比屈折率差Δ２が−０．４０％以下でないと、分散スロープが−０．０２ｐｓ／ｎｍ2 ／ｋｍ以上と大きくなってしまうことが判った。さらに、長波長側の伝送損失の増加を抑制するためにはクラッドとセグメントコアと間の比屈折率差Δ３が０．１５％以上であることが必要だが、比屈折率差Δ３が０．２５％を越えるとカットオフ波長λｃが増大してしまいシングルモード条件を満たせなくなった。
【００４５】
さらに、ａ：ｂ：ｃの値を調整した。ａ：ｂの値は１：１．８〜１：２．２の時に、他の特性を良好な値に維持しながら、２０ｍｍφで１０ｄＢ／ｍ以下の低曲げ損失特性が得られた。１．８以下の時は分散絶対値が大きくなり、２．２以上の時にはカットオフ波長λｃが１５００ｎｍ以上と大きくなってしまうことが判った。また、ａ：ｃの値は、１：（２．７〜１）：３．０とした。２．７以上で高補償率を維持したまま、曲げロスも１０ｄＢ／ｍ以下（２０ｍｍφ）と損なわれず、３．０以下でカットオフ波長λｃが１５００ｎｍ以下に保たれるためである。よって径比（ａ：ｂ：ｃ）は、１：（１．８〜２．２）：（２．７〜３．０）を選択した。
【００４６】
シミュレーションの結果、伝送損失を低い値に維持しながら、良好な特性を達成できそうなプロファイルの例を以下に示す。
【００４７】
【表４】
0003869305.tif 000008
【００４８】
上記の結果から明らかなように、今回発明した図１に示す正分散光ファイバ１１と負分散光ファイバ１２を接続して光伝送路１を構成すれば、低非線形性と低曲げ損失特性、低分散スロープを得られるような結果を得ている。また、光伝送路１は、従来のＲＤＦとＮＺ−ＤＳＦの間の分散値を有していることにより、累積分散を抑制することができる。さらに、プロファイルの特性上から、光伝送路１は、広帯域での低損失特性と偏光モード分散ＰＭＤ特性を達成している。
【００４９】
以上のように、新しいタイプの正分散光ファイバと負分散光ファイバを組み合わせた伝送路を開発し、広帯域にわたる低損失特性と同時に、小累積分散、低非線形性、低分散スロープ、低偏光モード分散ＰＭＤを達成した。この新規伝送路の低損失、小累積分散、低偏光モード分散ＰＭＤ、低分散勾配（スロープ）、低非線形性という特性は、高速のＷＤＭ伝送路として最適なものである。この正分散光ファイバと負分散光ファイバを用いて構成された新しいタイプの伝送路は、将来のＷＤＭ伝送の本命になりうる伝送路であり、これにより、高速大容量伝送に適した伝送路が容易に作製できる。
【００５０】
実施例
以下、実施例により、今回の発明の実施の形態の光ファイバの有効性を確認する。
【００５１】
実施例１
まず、図５に図解した階段型プロファイルを持つ正分散光ファイバを得るべく試作を行った。シミュレーションの結果を参考にして行った試作の結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
0003869305.tif 000009
【００５３】
クラッドとセンタコアとの間の比屈折率差Δ１が小さいので、１．５５μｍおよび１．５８μｍにおける伝送損失も０．１９ｄＢ／ｋｍ程度と低い値になっている。さらに、試作品１、２ともに実効コア断面積Ａeff で９０μｍ2 以上になっており、従来のＳＭＦよりも拡大されたＡeff の値を得ている。また、１．５５μｍ帯の分散値は、ＳＭＦよりは抑制されている。さらに、試作品１、２の分散値は、従来型ＮＺ−ＤＳＦと比べれば、十分大きいので、ＦＷＭによる信号ノイズの抑制も期待できる。カットオフ波長λｃは若干大きいが、２２ｍの長さの光ファイバを用いてカットオフ波長λｃを測定する『２２ｍ法』の測定ではλｃとして１４００ｎｍ以下が得られた。分散スロープ、曲げ損失、偏光モード分散ＰＭＤ等の他の特性も良好であった。
【００５４】
実施例２
さらに、４層構造のプロファイルに関しても、シミュレーションの結果を参考にいくつかの試作を行った。試作の結果を表６に示す。
【００５５】
【表６】
0003869305.tif 000010
【００５６】
表６より明らかなように、４層構造を用いることで、低損失を維持したまま、分散値を１１〜１３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度とさらに抑制することが可能である。表５の試作結果と比べると実効断面積Ａeff が若干小さくなっているが、累積分散のさらなる抑制が可能である。表５の値より曲げ損失が多少大きめの値になっているが、１０ｄＢ／ｍ以下に抑えられており、１．５８μｍの損失も０．２００ｄＢ／ｋｍ程度と問題のないレベルになっている。
【００５７】
実施例３
さらに、（Ｗ＋セグメントコア）型プロファイルを用いて、負分散光ファイバを得るべく試作を行った。シミュレーションを元に行った試作の結果を表７に示す。
【００５８】
【表７】
0003869305.tif 000011
【００５９】
表７の結果から、０．２１５ｄＢ／ｋｍ程度の低伝送損失だけでなく、実効コア断面積Ａeff 、分散補償率、偏光モード分散ＰＭＤ等、非常に良好な結果が得られた。また、曲げ損失も比較的小さいレベルに抑えられており、１．５８μｍの伝送損失も０．２３ｄＢ／ｋｍ以下と、安定した特性が確認できた。
【００６０】
本発明の光伝送路の形態は、図１、図８（Ａ）に図解したように、１スパン（１単位）が正分散ファイバ１１と負分散ファイバ１２とを接続して構成される光伝送路１を、必要な距離だけ複数接続していくことができる。
【００６１】
なお１スパンの構成としては、図１に図解した正分散光ファイバ１１と、負分散光ファイバ１２との組合せだけでなく種々の形態が可能である。
例えば双方向通信に対応するために、図８（Ｂ）に図解したように、１スパンが、正分散ファイバ＋負分散ファイバ＋正分散ファイバで構成される光伝送路を構成することもできる。
また、例えば、累積分散の増加を抑制するために、図８（Ｃ）に図解したように、１スパンが４本以上のファイバで構成されるようなタイプでも構わない。
１スパンを構成する光ファイバの種類とその組合せは、目的に則して、または、状況に応じて決定することができる。
本実施の形態のいずれの光伝送路においても、上記損失特性により、有利な特性を得ることが出来る。
【００６２】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、正分散光ファイバと負分散光ファイバを接続したときに広い波長範囲で低損失、低分散が得られるような結果となった。
また、本発明によれば、低非線形性が達成されていることが判る。
さらに、偏光モード分散ＰＭＤもいずれの光ファイバでも０．０５ｐｓ／√ｋｍ程度と低い値を示していた。このように、トータルの特性で良好な結果が得られた。
本発明により、ＳＰＭ、ＸＰＭ、ＦＷＭ等に対する低非線形性や分散フラットネスを兼ね備えた高速大容量伝送に適した低損失ＷＤＭ伝送路の構築が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の１実施形態としての光伝送路の構成図である。
【図２】図２は本発明の１実施形態として前段ファイバと後段ファイバの伝送損失の差と規格化波形歪の関係を示すグラフである。
【図３】図３は負分散光ファイバと偏光モード分散ＰＭＤの分散と伝送損失との関係を示すグラフである。
【図４】図４はＲＤＦの曲げ損失と特性の変化の関係を示すグラフである。
【図５】図５は本発明の実施の形態として階段型プロファイルを示す図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態としてセグメントコア型プロファイルを示す図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態としてＷ＋セグメントコア型プロファイルを示す図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施の形態の光伝送路の１スパンを構成する光ファイバの組合せ例を示す図である。
【符号の説明】
１…光伝送路
１１…前段の正分散光ファイバ
１２…後段の負分散光ファイバ
【図１】
0003869305.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003869305.tif 000016
【図６】
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【図７】
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【図８】
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