(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用波長において負の波長分散Ｄ1と負の分散スロープＳ1とを有する第１光ファイバと、この第１光ファイバと接続され前記使用波長において正の波長分散Ｄ2と正の分散スロープＳ2とを有する第２光ファイバと、を備え、
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバそれぞれがコイル状に巻かれて１つの筐体に収納され、
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバのうち前記第１光ファイバのみが前記筐体の内壁との間に樹脂が充填され、
信号光が前記第２光ファイバを伝搬した後に前記第１光ファイバを伝搬する、
ことを特徴とする分散補償ユニット。
【請求項２】
前記第１光ファイバの波長分散Ｄ1が−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記第１光ファイバの波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）が０．００５／ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項３】
前記第１光ファイバの波長分散Ｄ1が−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、前記第１光ファイバの波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）が０．０２０／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項４】
前記第２光ファイバの波長分散Ｄ2が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、前記第２光ファイバの波長分散Ｄ2と分散スロープＳ2との比（Ｓ2／Ｄ2）が０．００１／ｎｍ以上０．０１／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項５】
前記第１光ファイバの長さをＬ1とし、前記第２光ファイバの長さをＬ2としたときに、「Ｒ＝(Ｓ1Ｌ1＋Ｓ2Ｌ2)／(Ｄ1Ｌ1＋Ｄ2Ｌ2)」なる式で表される比Ｒが０．００５／ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項６】
前記比Ｒが０．００５／ｎｍ以上０．０３０／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の分散補償ユニット。
【請求項７】
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが互いに融着接続されていることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項８】
融着損失が０．５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項７記載の分散補償ユニット。
【請求項９】
融着接続部が樹脂で再被覆されていて、その再被覆径が他の被覆部分と同一径であることを特徴とする請求項７記載の分散補償ユニット。
【請求項１０】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバが１つのボビンに巻かれていることを特徴とする請求項７記載の分散補償ユニット。
【請求項１１】
融着接続部が前記ボビンの鍔部に固定されていることを特徴とする請求項１０記載の分散補償ユニット。
【請求項１２】
コイル状に巻かれた前記第２光ファイバの外側に前記第１光ファイバがコイル状に巻かれていることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１３】
コイル状に各々巻かれた前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとが軸方向に重なって配置されていることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１４】
前記使用波長において、全体の波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０以下であり、全体の分散スロープが−２．０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０以下であり、全体のＦＯＭ（＝波長分散の絶対値／挿入損失）が１０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１５】
前記使用波長において全体の偏波モード分散が０．５ｐｓ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１６】
前記第２光ファイバの被覆径が１２５μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１７】
前記第２光ファイバのガラスクラッド径が８０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１８】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバの双方または何れか一方の空気中での疲労指数が１５以上であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項１９】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバの双方または何れか一方は疲労指数が５０以上となるハーメチックコートが施されていることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項２０】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバの双方または何れか一方はカーボンコートが施されていることを特徴とする請求項１９記載の分散補償ユニット。
【請求項２１】
前記使用波長における前記第２光ファイバの伝送損失が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項２２】
前記使用波長における前記第２光ファイバの実効断面積が７５μｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項２３】
前記使用波長における前記第２光ファイバの実効断面積が１００μｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載の分散補償ユニット。
【請求項２４】
信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、その光ファイバ伝送路に接続された請求項１記載の分散補償ユニットと、を備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項２５】
前記第１光ファイバを伝搬する信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を前記第１光ファイバに供給する励起光供給手段を更に備えることを特徴とする請求項２４記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送路の波長分散および分散スロープの双方を補償する分散補償ユニット、ならびに、これら光ファイバ伝送路および分散補償ユニットを含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光伝送を行う光通信システムにおいて、光通信の更なる高速化・大容量化を図るには、広い信号光波長帯域において光伝送路の累積波長分散の絶対値をできる限り小さくすることが重要である。一般には、１種類の光ファイバのみを用いた光伝送路では困難であるので、複数種類の光ファイバを接続して光伝送路を構成することで、広帯域での光伝送路の累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００３】
例えば、特開２００１−３３７２４５号公報に開示されている分散補償光ファイバは、波長１．３μｍ付近に零分散波長を有し波長１．５５μｍで正の波長分散（約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を有する標準的なシングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することを意図したものであり、波長帯域１．５３μｍ〜１．６２μｍ内の使用波長において波長分散が−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとされている。これらシングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとが接続された光伝送路は、各ファイバの長さ比が適切に設定されることにより、全体の波長分散の絶対値が小さくなり、また、全体の分散スロープの絶対値も小さくなるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、中継区間に敷設される光伝送路として、上記のようなシングルモード光ファイバが用いられるだけでなく、非零分散シフト光ファイバが用いられる場合がある。非零分散シフト光ファイバは、波長１．３μｍより長い波長において零分散波長を有し波長１．５５μｍで正の小さい波長分散（数ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を有するものである。このような非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することも要求されている。
【０００５】
非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を分散補償光ファイバが補償するには、分散補償光ファイバの波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）の値が、非零分散シフト光ファイバの波長分散Ｄ0と分散スロープＳ0との比（Ｓ0／Ｄ0）の値と略等しいことが必要である。比（Ｓ1／Ｄ1）および比（Ｓ0／Ｄ0）それぞれの値が互いに略等しければ、これら非零分散シフト光ファイバおよび分散補償光ファイバが接続された光伝送路は、各ファイバの長さ比が適切に設定されることにより、全体の波長分散の絶対値が小さくなり、また、全体の分散スロープの絶対値も小さくなる。
【０００６】
しかしながら、比（Ｓ0／Ｄ0）の値が０．０１５／ｎｍを超えるような非零分散シフト光ファイバが存在する一方で、比（Ｓ1／Ｄ1）の値が０．０１５／ｎｍを超えるような分散補償光ファイバの実現は技術的に困難である。すなわち、信号光波長において負の波長分散および負の分散スロープを有する分散補償光ファイバを用いるのみでは、このような非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することは困難である。
【０００７】
また、このような非零分散シフト光ファイバと分散補償光ファイバとが接続された光伝送路は、全体の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を充分には小さくすることができない。したがって、このような光伝送路を含む光通信システムは更なる大容量化を図るにも限界がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、比（Ｓ0／Ｄ0）の値が大きい非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することが可能な分散補償ユニット、および、この分散補償ユニットを含み更なる大容量化が可能な光通信システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分散補償ユニットは、使用波長において負の波長分散Ｄ1と負の分散スロープＳ1とを有する第１光ファイバと、この第１光ファイバと接続され使用波長において正の波長分散Ｄ2と正の分散スロープＳ2とを有する第２光ファイバと、を備え、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれがコイル状に巻かれて１つの筐体に収納され、第１光ファイバおよび第２光ファイバのうち第１光ファイバのみが筐体の内壁との間に樹脂が充填され、信号光が第２光ファイバを伝搬した後に第１光ファイバを伝搬することを特徴とする。
第１光ファイバの長さをＬ1とし、第２光ファイバの長さをＬ2とすると、この分散補償ユニットの全体の波長分散Ｄtotalと分散スロープＳtotalとの比Ｒは、「Ｒ＝Ｓtotal／Ｄtotal＝(Ｓ1Ｌ1＋Ｓ2Ｌ2)／(Ｄ1Ｌ1＋Ｄ2Ｌ2)」なる式で表される。各光ファイバの長さＬ1，Ｌ2を適切に設定することにより、この分散補償ユニットの比Ｒの値を大きくすることができる。したがって、この分散補償ユニットは、比（分散スロープＳ0／波長分散Ｄ0）の値が大きい非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することが可能である。
また、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれがコイル状に巻かれて１つの筐体に収納されていることにより、分散補償ユニットの取り扱いが容易である。なお、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれは、ボビンに巻かれていてもよいし、ボビンを用いることなく巻かれていてもよい。
また、第１光ファイバおよび第２光ファイバのうち第１光ファイバのみが筐体の内壁との間に樹脂が充填されていることにより、マイクロベンド損失が比較的増加し易い第１光ファイバのマイクロベンド損失の増加を抑制することができる。
さらに、信号光が第２光ファイバを伝搬した後に第１光ファイバを伝搬することにより、パワーが比較的大きいときに信号光が第２光ファイバ（実効断面積が比較的大きい）を伝搬し、この伝搬によりパワーが小さくなった信号光が第１光ファイバ（実効断面積が比較的小さい）を伝搬するので、分散補償ユニットにおける非線形光学現象の発生が抑制され、信号光伝送品質が優れたものとなる。
【００１０】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバの波長分散Ｄ1が−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、第１光ファイバの波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）が０．００５／ｎｍ以上であるのが好適である。この場合には、第１光ファイバの長さを短くすることができ、分散補償ユニットを小型化することができる。
【００１１】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバの波長分散Ｄ1が−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、第１光ファイバの波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）が０．０２０／ｎｍ以下であるのが好適である。この場合には、第１光ファイバの曲げ損失や偏波モード分散の増加を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る分散補償ユニットは、第２光ファイバの波長分散Ｄ2が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、第２光ファイバの波長分散Ｄ2と分散スロープＳ2との比（Ｓ2／Ｄ2）が０．００１／ｎｍ以上０．０１／ｎｍ以下であるのが好適である。この場合には、第２光ファイバの長さを短くすることができ、分散補償ユニットを小型化することができる。
【００１３】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバの長さをＬ1とし、第２光ファイバの長さをＬ2としたときに、「Ｒ＝(Ｓ1Ｌ1＋Ｓ2Ｌ2)／(Ｄ1Ｌ1＋Ｄ2Ｌ2)」なる式で表される比Ｒが０．００５／ｎｍ以上であるのが好適であり、比Ｒが０．００５／ｎｍ以上０．０３０／ｎｍ以下であるのが更に好適である。この場合には、分散補償ユニットが非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償する上で好適である。
【００１７】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバと第２光ファイバとが互いに融着接続されているのが好適であり、融着損失が０．５ｄＢ以下であるのが好適である。この場合には、分散補償ユニットの挿入損失が小さく、この分散補償ユニットを含む光通信システムの全体のシステムマージンを大きくとることが可能となる。
【００１８】
本発明に係る分散補償ユニットは、融着接続部が樹脂で再被覆されていて、その再被覆径が他の被覆部分と同一径であるのが好適である。この場合には、第１光ファイバおよび第２光ファイバをコイル状に巻いたときに融着接続部と接する部分に加えられる側圧が小さく、損失が小さいものとなる。
【００１９】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバおよび第２光ファイバが１つのボビンに巻かれているのが好適である。この場合には、ボビンを１つのみ使用すればよいので、収納性が優れ、取り扱いが容易であり、また、安価である。
【００２０】
本発明に係る分散補償ユニットは、融着接続部がボビンの鍔部に固定されているのが好適である。この場合には、融着接続部が保護されるだけでなく、融着接続部が各光ファイバへ与える影響が低減されるので、分散補償ユニットの品質や信頼性が確保される。
【００２１】
本発明に係る分散補償ユニットは、コイル状に巻かれた第２光ファイバの外側に第１光ファイバがコイル状に巻かれているのが好適である。この場合には、曲げに比較的弱い第１光ファイバの曲げ径を大きくすることができるので、第１光ファイバの曲げ損失の増加を抑制することができて、分散補償ユニットの挿入損失を小さくすることができ、また、分散補償ユニットを小型とすることができる。
【００２２】
本発明に係る分散補償ユニットは、コイル状に各々巻かれた第１光ファイバと第２光ファイバとが軸方向に重なって配置されているのが好適である。この場合には、曲げに比較的弱い第１光ファイバの曲げ径を第２光ファイバの曲げ径と同程度にすることができるので、第１光ファイバの曲げ損失の増加を抑制することができて、分散補償ユニットの挿入損失を小さくすることができる。
【００２３】
本発明に係る分散補償ユニットは、使用波長において、全体の波長分散が−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０以下であり、全体の分散スロープが−２．０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０以下であり、全体のＦＯＭが１０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下であるのが好適である。この場合には、分散補償ユニットは、各種の非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償することができる。
【００２４】
本発明に係る分散補償ユニットは、使用波長において全体の偏波モード分散が０．５ｐｓ以下であるのが好適である。この場合には、この分散補償ユニットは、ビットレート４０Ｇｂｐｓの高速通信に用いられ得る。
【００２５】
本発明に係る分散補償ユニットは、第２光ファイバの被覆径が１２５μｍ以上２５０μｍ以下であるのが好適である。この場合には、第２光ファイバの信頼性および収納性が優れる。
【００２６】
本発明に係る分散補償ユニットは、第２光ファイバのガラス径が８０μｍ以上１５０μｍ以下であるのが好適である。この場合には、第２光ファイバの融着接続性および収納性が優れる。
【００２７】
本発明に係る分散補償ユニットは、第１光ファイバおよび第２光ファイバの双方または何れか一方の空気中での疲労指数が１５以上であるのが好適であり、第１光ファイバおよび第２光ファイバの双方または何れか一方は疲労指数が５０以上となるハーメチックコートが施されているのが好適であり、また、第１光ファイバおよび第２光ファイバの双方または何れか一方はカーボンコートが施されているのが好適である。これらの場合には、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれが筐体内に収納されていて常に曲げ歪みが発生している状態にあっても、長期信頼性が確保される。また、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれは小径でコイル状に巻くことができるので、分散補償ユニットが小型のものとなる点でも好適である。
【００２８】
本発明に係る分散補償ユニットは、使用波長における第２光ファイバの伝送損失が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。この場合には、分散補償ユニットの挿入損失も小さい。
【００２９】
本発明に係る分散補償ユニットは、使用波長における第２光ファイバの実効断面積が７５μｍ2以上であるのが好適であり、１００μｍ2以上であるのが更に好適である。この場合には、分散補償ユニット内における非線形光学現象の発生が抑制され、高品質の信号光の伝送が可能となる。
【００３０】
本発明に係る光通信システムは、信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、その光ファイバ伝送路に接続された上記の本発明に係る分散補償ユニットと、を備えることを特徴とする。この光通信システムでは、信号光は、光ファイバ伝送路ならびに分散補償ユニット内の第１光ファイバおよび第２光ファイバを伝搬する。分散補償ユニットは、比Ｒを大きくすることができるので、光ファイバ伝送路が非零分散シフト光ファイバからなるものであっても、その光ファイバ伝送路の波長分散および分散スロープの双方を補償することができる。したがって、この光通信システムでは、広い信号光波長帯域において波長分散の絶対値が小さく、更なる大容量通信が可能である。
【００３２】
本発明に係る光通信システムは、第１光ファイバを伝搬する信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を第１光ファイバに供給する励起光供給手段を更に備えるのが好適である。この場合には、第１光ファイバを伝搬する間に信号光がラマン増幅されるので、分散補償ユニットの実効的な挿入損失を小さくすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。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。
【００３４】
先ず、本実施形態に係る分散補償ユニット１０について説明する。図１は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０の構成図である。この図に示される分散補償ユニット１０は、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれがコイル状に巻かれて筐体１３０内に収納されたものである。第１光ファイバ１１０の一方の端面と第２光ファイバ１２０の一方の端面とは互いに融着接続されている。第１光ファイバ１１０の他方の端面は、筐体１３０の壁面に設けられた光コネクタ１３１と光学的に接続されている。また、第２光ファイバ１２０の他方の端面は、筐体１３０の壁面に設けられた光コネクタ１３２と光学的に接続されている。このように第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０が１つの筐体１３０内に収納されていることで、分散補償ユニット１０の取り扱いが容易となる。
【００３５】
第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０との融着接続部における融着損失は０．５ｄＢ以下であるのが好適である。また、第１光ファイバ１１０と光コネクタ１３１との接続部における損失も０．５ｄＢ以下であるのが好適であり、第２光ファイバ１２０と光コネクタ１３２との接続部における損失も０．５ｄＢ以下であるのが好適である。この場合には、分散補償ユニット１０の挿入損失が小さく、この分散補償ユニット１０を含む光通信システムの全体のシステムマージンを大きくとることが可能となる。
【００３６】
また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０の双方が筐体１３０の内壁との間に樹脂１４０が充填されているのが好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれのマイクロベンド損失の増加を抑制することができ、また、分散補償ユニット１０の構造を簡易にすることができる。また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０のうち第１光ファイバ１１０のみが筐体１３０の内壁との間に樹脂が充填されているのも好適であり、この場合には、マイクロベンド損失が比較的増加し易い第１光ファイバ１１０のマイクロベンド損失の増加を抑制することができる。
【００３７】
図２は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０における第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０との融着接続部の説明図である。この図は、各光ファイバの光軸を含む面で切断したときの断面を示している。融着接続の際には、第１光ファイバ１１０の一方の端面近傍において被覆１１５が除去されてガラス部１１０ｇが露出され、第２光ファイバ１２０の一方の端面近傍において被覆１２５が除去されてガラス部１１０ｇが露出されて、各光ファイバの端面が互いに融着接続される。その後、その融着接続部において被覆１１５，１２５が除去されていた部分は被覆１０５で再被覆される。このとき、被覆１０５の外径は、他の部分における被覆１１５，１２５の外径と同一であるのが好適である。この場合には、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０をコイル状に巻いたときに融着接続部と接する部分に加えられる側圧が小さく、損失が小さいものとなる。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０における第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれの波長分散特性を示す図である。第１の光ファイバ１１０は、使用波長λにおいて負の波長分散Ｄ1と負の分散スロープＳ1とを有する。第２の光ファイバ１２０は、使用波長λにおいて正の波長分散Ｄ2と正の分散スロープＳ2とを有する。なお、使用波長λは、Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）内の波長であり、例えば１５５０ｎｍである。また、図中には、本実施形態に係る分散補償ユニット１０による補償の対象である非零分散シフト光ファイバの波長分散特性も示されている。非零分散シフト光ファイバは、使用波長において、正の小さい波長分散Ｄ0（数ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）と正の分散スロープＳ0とを有する。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０に含まれる第１光ファイバ１１０の説明図である。同図（ａ）は、第１光ファイバ１１０の光軸に垂直な面で切断したときの断面を示し、同図（ｂ）は、第１光ファイバ１１０の屈折率プロファイルを示す。この図に示されるように、第１光ファイバ１１０は、光軸中心から順に、第１コア領域１１１（最大屈折率ｎ1、外径２ａ）、第２コア領域１１２（屈折率ｎ2、外径２ｂ）、第３コア領域１１３（屈折率ｎ3、外径２ｃ）、クラッド領域１１４（屈折率ｎ4、外径２ｄ）および被覆１１５（外径２ｅ）を有する。第１コア領域１１１、第２コア領域１１２、第３コア領域１１３およびクラッド領域１１４は、前述したガラス部１１０ｇを構成している。各領域の屈折率の大小関係は ｎ1＞ｎ3＞ｎ4＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する第１光ファイバ１１０は、石英ガラスを主成分として、例えば、第１コア領域１１１および第３コア領域１１３それぞれに適量のＧｅＯ2が添加され、第２コア領域１１２にＦ元素が添加されることで実現され得る。このような屈折率プロファイルを有する第１光ファイバ１１０は、前述または後述の諸特性を有することができる。
【００４０】
図５は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０に含まれる第２光ファイバ１２０の説明図である。同図（ａ）は、第２光ファイバ１２０の光軸に垂直な面で切断したときの断面を示し、同図（ｂ）は、第２光ファイバ１２０の屈折率プロファイルを示す。この図に示されるように、第２光ファイバ１２０は、光軸中心から順に、コア領域１２１（屈折率ｎ1、外径２ａ）、クラッド領域１２４（屈折率ｎ4、外径２ｄ）および被覆１２５（外径２ｅ）を有する。コア領域１２１およびクラッド領域１２４は、前述したガラス部１２０ｇを構成している。各領域の屈折率の大小関係は ｎ1＞ｎ2 である。このような屈折率プロファイルを有する第２光ファイバ１２０は、石英ガラスを主成分として、例えば、コア領域１２１にＧｅＯ2が添加されることで実現され得る。或いは、第２光ファイバ１２０は、コア領域１２１が純石英ガラスとされ、クラッド領域１２４がＧ元素添加の石英ガラスとされることで実現され得る。このような屈折率プロファイルを有する第２光ファイバ１２０は、前述または後述の諸特性を有することができる。
【００４１】
第１光ファイバ１１０の長さをＬ1とし、第２光ファイバ１２０の長さをＬ2とする。このとき、分散補償ユニット１０の全体の平均の波長分散Ｄtotalおよび分散スロープＳtotalそれぞれは、
【数１】
0004123823.tif 000002
なる式で表される。
【００４２】
そして、分散補償ユニット１０の全体の波長分散Ｄtotalと分散スロープＳtotalとの比Ｒは、
【数２】
0004123823.tif 000003
なる式で表される。
【００４３】
分散補償光ファイバ単独の場合と比較して、第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０とが接続されてなる分散補償ユニット１０のＲ値は大きなものとなる。したがって、この分散補償ユニット１０は、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償する上で好適なものである。比Ｒが０．００５／ｎｍ以上であれば、分散補償ユニット１０が非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償する上で好適である。また、比Ｒが０．００５／ｎｍ以上０．０３０／ｎｍ以下であれば更に好適である。
【００４４】
第１光ファイバ１１０は、波長分散Ｄ1が−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長分散Ｄ1と分散スロープＳ1との比（Ｓ1／Ｄ1）が０．００５／ｎｍ以上であるのが好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０の長さを短くすることができ、分散補償ユニット１０を小型化することができる。また、第１光ファイバ１１０は、波長分散Ｄ1が−１５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−４０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、比（Ｓ1／Ｄ1）が０．００５／ｎｍ以上０．０２０／ｎｍ以下であれば更に好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０の長さを短くすることができだけでなく、第１光ファイバ１１０の曲げ損失や偏波モード分散の増加を抑制することができる。
【００４５】
第２光ファイバ１２０は、波長分散Ｄ2が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長分散Ｄ2と分散スロープＳ2との比（Ｓ2／Ｄ2）が０．００１／ｎｍ以上０．０１／ｎｍ以下であるのが好適であり、この場合には、第２光ファイバ１２０の長さを短くすることができ、分散補償ユニット１０を小型化することができる。
【００４６】
分散補償ユニット１０は、使用波長において、波長分散Ｄtotalが−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０以下であり、分散スロープＳtotalが−２．０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上０以下であり、全体のＦＯＭが１０ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以下であるのが好適であり、この場合には、分散補償ユニット１０は、各種の非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償することができる。なお、ＦＯＭは、波長分散を損失で除算したものである。分散補償ユニット１０は、使用波長において全体の偏波モード分散が０．５ｐｓ以下であるのが好適であり、この場合には、この分散補償ユニット１０は、ビットレート４０Ｇｂｐｓの高速通信に用いられ得る。
【００４７】
第２光ファイバ１２０は、被覆径２ｅが１２５μｍ以上であれば信頼性が確保され、また、被覆径２ｅが２５０μｍ以下であれば筐体１３０内への収納性が優れる。第２光ファイバ１２０は、ガラス径２ｄが８０μｍ以上であれば第１光ファイバ１１０との融着接続性が優れ、また、ガラス径２ｄが１５０μｍ以下であれば筐体１３０内への収納性が優れる。
【００４８】
第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０の双方または何れか一方の空気中での疲労指数が１５以上であるのが好適である。また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０の双方または何れか一方は、疲労指数が５０以上となるハーメチックコートが施されているのが好適であり、カーボンコートが施されているのも好適である。カーボンコート層の厚みは２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であるのが好ましい。このような場合、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれは、筐体１３０内に収納されていて常に曲げ歪みが発生している状態にあっても、長期信頼性が確保される。また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれは小径でコイル状に巻くことができるので、分散補償ユニット１０が小型のものとなる点でも好適である。なお、疲労指数は静疲労試験により実験的に求められる。
【００４９】
第２光ファイバ１２０は、使用波長における伝送損失が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適であり、この場合には、分散補償ユニット１０の挿入損失も小さい。特に光通信システムの信号光伝送経路上に複数の分散補償ユニットが設けられる場合であっても、各分散補償ユニットの挿入損失が小さければ、光通信システムの全体のシステムマージンが大きくなり設計の自由度が高い。
【００５０】
第２光ファイバ１２０は、使用波長における実効断面積が７５μｍ2以上であるのが好適であり、使用波長における実効断面積が１００μｍ2以上であれば更に好適である。この場合には、分散補償ユニット１０内における非線形光学現象の発生が抑制され、高品質の信号光の伝送が可能となる。特に、実効断面積が１００μｍ2以上であれば、光送信器や光増幅器の直ぐ後段に分散補償ユニット１０が設けられていて高パワーの信号光が分散補償ユニット１０に入射する場合であっても、分散補償ユニット１０内における非線形光学現象の発生が抑制される。
【００５１】
次に、本実施形態に係る分散補償ユニット１０の実装構造について説明する。図６は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第１実装構造の説明図である。同図（ａ）は本実装の際に用いられるボビン１５１の斜視図であり、同図（ｂ）はボビン１５１の断面図である。この図に示されるボビン１５１は、胴部１５１ａの両側に鍔部１５１ｂおよび鍔部１５１ｃを有している。胴部１５１ａの周囲に第２光ファイバ１２０が巻かれ、更にその外周に第１光ファイバ１１０が巻かれる。このように、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０が１つのボビン１５１に巻かれているのが好適である。この場合には、ボビン１５１を１つのみ使用すればよいので、収納性が優れ、取り扱いが容易であり、また、安価である。また、第２光ファイバ１２０の外側に第１光ファイバ１１０が巻かれることにより、曲げに比較的弱い第１光ファイバ１１０の曲げ径を大きくすることができるので、第１光ファイバ１１０の曲げ損失の増加を抑制することができて、分散補償ユニット１０の挿入損失を小さくすることができ、また、分散補償ユニット１０を小型とすることができる。第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれが樹脂で固定されているのが好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれのマイクロベンド損失の増加を抑制することができる。また、鍔部１５１ｂまたは鍔部１５１ｃの内壁面に融着接続部が固定されているのが好適であり、この場合には、融着接続部が保護されるだけでなく、融着接続部が各光ファイバ１１０，１２０へ与える影響が低減されるので、分散補償ユニット１０の品質や信頼性が確保される。
【００５２】
図７は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第２実装構造の説明図である。同図（ａ）は本実装の際に用いられるボビン１５２の斜視図であり、同図（ｂ）はボビン１５２の断面図である。この図に示されるボビン１５２は、中心軸を中心とする回転対称形のものであって、円筒状の第１胴部１５２ａと、第１胴部１５２ａの内側に設けられた円筒状の第２胴部１５２ｂと、第２胴部１５２ｂから径方向に第１胴部１５２ａの外側へ延びる底面側の鍔部１５２ｃと、第１胴部１５２ａから径方向に外側へ延びる上面側の鍔部１５２ｄとを有している。外側の第１胴部１５２ａの周囲に第１光ファイバ１１０が巻かれ、内側の第２胴部１５２ｂの周囲に第２光ファイバ１２０が巻かれる。このように、第２光ファイバ１２０の外側に第１光ファイバ１１０が巻かれることにより、曲げに比較的弱い第１光ファイバ１１０の曲げ径を大きくすることができるので、第１光ファイバ１１０の曲げ損失の増加を抑制することができて、分散補償ユニット１０の挿入損失を小さくすることができ、また、分散補償ユニット１０を小型とすることができる。また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれが樹脂で固定されているのが好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれのマイクロベンド損失の増加を抑制することができる。
【００５３】
図８は、本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第３実装構造の説明図である。同図（ａ）は本実装の際に用いられるボビン１５３の斜視図であり、同図（ｂ）はボビン１５３の断面図である。この図に示されるボビン１５３は、中心軸を中心とする回転対称形のものであって、円筒状の胴部１５３ａと、胴部１５３ａの底面側に設けられた第１鍔部１５３ｂと、胴部１５３ａの軸方向中央付近に設けられた第２鍔部１５３ｃと、第２鍔部１５３ｃの外縁より上方に延びる壁部１５３ｄとを有している。第１鍔部１５３ｂと第２鍔部１５３ｃとの間において胴部１５３ａの周囲に第１光ファイバ１１０が巻かれ、第２鍔部１５３ｃより上方において胴部１５３ａの周囲に第２光ファイバ１２０が巻かれる。コイル状に巻かれた第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０とが軸方向に重なって配置されることにより、曲げに比較的弱い第１光ファイバ１１０の曲げ径を第２光ファイバ１２０の曲げ径と同程度にすることができるので、第１光ファイバ１１０の曲げ損失の増加を抑制することができて、分散補償ユニット１０の挿入損失を小さくすることができる。また、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれが樹脂で固定されているのが好適であり、この場合には、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれのマイクロベンド損失の増加を抑制することができる。
【００５４】
次に、本実施形態に係る分散補償ユニット１０を含む光通信システム１について説明する。図９は、本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この図に示される光通信システム１は、上述した分散補償ユニット１０の他に、光送信器２０、光ファイバ伝送路３０、励起光ユニット４０および光受信器５０を備える。
【００５５】
光送信器２０は、Ｃバンド内の多波長の信号光を多重化して光ファイバ伝送路３０へ送出する。光ファイバ伝送路３０は、分散補償ユニット１０による補償の対象である非零分散シフト光ファイバからなり、光送信器２０より送出された多波長の信号光を分散補償ユニット１０へ伝搬させるものである。分散補償ユニット１０は、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきた信号光を光コネクタ１３２より入力し、その信号光を第２光ファイバ１２０および第１光ファイバ１１０の順に伝搬させて光コネクタ１３１より出力する。
【００５６】
励起光ユニット４０は、光コネクタ１３１の信号光出力側に設けられた光カプラ１６１を介してラマン増幅用励起光を分散補償ユニット１０に供給する。光カプラ１６１は、励起光ユニット４０より出力されたラマン増幅用励起光を光コネクタ１３１へ向けて出力するとともに、光コネクタ１３１より到達した信号光を光受信器４０へ向けて出力する。ラマン増幅用励起光の波長は、信号光波長より１００ｎｍ程度短い。光受信器５０は、分散補償ユニット１０の光コネクタ１３１より出力され光カプラ１６１を経て到達した多波長の信号光を入力し、この多波長の信号光を波長毎に分波して、各波長の信号光を受信する。
【００５７】
この光通信システム１は以下のように動作する。光送信器２０より多重化されて出力された多波長の信号光は、光ファイバ伝送路３０を伝搬した後に、分散補償ユニット１０内の第２光ファイバ１２０および第１光ファイバ１１０を順に伝搬して、光受信器５０により波長毎に受信される。励起光ユニット４０より出力されたラマン増幅用励起光は、光カプラ１６１および光コネクタ１３１を経て、第１光ファイバ１１０に供給され、さらに第２光ファイバ１２０にも供給される。したがって、光ファイバ伝送路３０を伝搬する間にパワーが減衰した信号光は、第１光ファイバ１１０において（さらに第２光ファイバ１２０においても）ラマン増幅されて光受信器５０に到達する。
【００５８】
この光通信システム１では、光送信器２０から光受信器５０へ至るまでの信号光伝搬経路は、光ファイバ伝送路３０を構成する非零分散シフト光ファイバ、ならびに、分散補償ユニット１０に含まれる第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０からなる。そして、分散補償ユニット１０は、上述した特性を有するものであり、光ファイバ伝送路３０の波長分散および分散スロープの双方を補償するものである。したがって、光送信器２０から光受信器５０へ至るまでの信号光伝搬経路は、広い信号光波長帯域において波長分散の絶対値が小さく、更なる大容量通信が可能である。
【００５９】
また、分散補償ユニット１０内において信号光は先ず第２光ファイバ１２０を伝搬した後に第１光ファイバ１１０を伝搬する。一般に、負分散を有する光ファイバと比べて、正分散を有する光ファイバは、実効断面積が大きく、非線形光学現象の発生が抑制される。したがって、上記のように信号光が伝搬することで、パワーが比較的大きいときに信号光が第２光ファイバ１２０を伝搬し、この伝搬によりパワーが小さくなった信号光が第１光ファイバ１１０を伝搬することにより、分散補償ユニット１０における非線形光学現象の発生が抑制され、信号光伝送品質が優れたものとなる。また、第１光ファイバ１１０の方が非線形性が高いことを利用して、第１光ファイバ１１０において信号光をラマン増幅するのが好適であり、この場合には、分散補償ユニット１０の実効的な挿入損失を小さくすることができる。
【００６０】
次に、本実施形態に係る分散補償ユニット１０および光通信システム１の具体的な実施例について説明する。図１０は、分散補償ユニット１０等の実施例の諸元を纏めた図表である。この図には、補償対象である非零分散シフト光ファイバ、第１光ファイバ１１０、第２光ファイバ１２０および分散補償ユニット１０それぞれについて、長さ、波長分散Ｄ、分散スロープＳ、比（Ｓ／Ｄ）、損失およびＦＯＭの各値が示されている。各値は波長１．５５μｍにおけるものである。
【００６１】
ここでは、補償対象である非零分散シフト光ファイバは、長さが１００ｋｍであり、波長分散Ｄ0が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳ0が０．０８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、比（Ｓ0／Ｄ0）が０．０２／ｎｍであり、損失が０．２１ｄＢ／ｋｍである。分散補償ユニット１０は、このような非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープを補償するものであり、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれの諸元は以下のとおりである。
【００６２】
第１光ファイバ１１０は、長さが９．７ｋｍであり、波長分散Ｄ1が−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳ1が−０．９６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、比（Ｓ1／Ｄ1）が０．０１２／ｎｍであり、損失が０．３５ｄＢ／ｋｍであり、ＦＯＭが２２９ｐｓ／ｎｍ／ｄＢである。このような特性を有する第１光ファイバ１１０は、図４に示される屈折率プロファイルを有するものとして、第１コア領域１１１の外径２ａを３．９μｍとし、第２コア領域１１２の外径２ｂを１３μｍとし、第３コア領域１１３の外径２ｃを１５μｍとし、第１コア領域１１１の比屈折率差Δ1を１．６％とし、第２コア領域１１２の比屈折率差Δ2を−０．５％とし、第３コア領域１１３の比屈折率差Δ3を０．３％とすることで、実現され得る。
【００６３】
第２光ファイバ１２０は、長さが２１．９ｋｍであり、波長分散Ｄ2が１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳ2が０．０５８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、比（Ｓ2／Ｄ2）が０．００３／ｎｍであり、損失が０．２０ｄＢ／ｋｍであり、ＦＯＭが−８５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢである。このような特性を有する第２光ファイバ１２０は、図５に示される屈折率プロファイルを有するものとして、コア領域１２１の外径２ａを８μｍとし、コア領域１２１の比屈折率差Δ1を０．３％とすることで、実現され得る。
【００６４】
そして、これら第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０とが接続されてなる分散補償ユニット１０の全体は、波長分散Ｄtotalが−１３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳtotalが−０．２５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、比Ｒが０．０２０／ｎｍであり、損失が０．２７ｄＢ／ｋｍであり、ＦＯＭが４７ｐｓ／ｎｍ／ｄＢである。このように、分散補償ユニット１０の全体の比Ｒの値は、補償対象である非零分散シフト光ファイバの比（Ｓ0／Ｄ0）と等しい。したがって、この分散補償ユニット１０は、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することができる。
【００６５】
図１１は、第１光ファイバ１１０の比（Ｓ1／Ｄ1）と所要ファイバ長との関係を示す図である。ここでは、補償対象である非零分散シフト光ファイバは、長さが１００ｋｍであり、波長分散Ｄ0が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープＳ0が０．０８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであり、比（Ｓ0／Ｄ0）が０．０２／ｎｍであるとした。また、第１光ファイバ１１０の比（Ｓ1／Ｄ1）の各値について、非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を１００％補償するために必要な第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれの長さを求めた。この図から判るように、第１光ファイバ１１０の比（Ｓ1／Ｄ1）の値が大きいほど、第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０の双方とも短くてよく、分散補償ユニット１０を小型のものとする上で好適である。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る分散補償ユニットは、比Ｒの値を大きくすることができるので、比（分散スロープＳ0／波長分散Ｄ0）の値が大きい非零分散シフト光ファイバの波長分散および分散スロープの双方を補償することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る分散補償ユニット１０の構成図である。
【図２】本実施形態に係る分散補償ユニット１０における第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０との融着接続部の説明図である。
【図３】本実施形態に係る分散補償ユニット１０における第１光ファイバ１１０および第２光ファイバ１２０それぞれの波長分散特性を示す図である。
【図４】本実施形態に係る分散補償ユニット１０に含まれる第１光ファイバ１１０の説明図である。
【図５】本実施形態に係る分散補償ユニット１０に含まれる第２光ファイバ１２０の説明図である。
【図６】本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第１実装構造の説明図である。
【図７】本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第２実装構造の説明図である。
【図８】本実施形態に係る分散補償ユニット１０の第３実装構造の説明図である。
【図９】本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図１０】分散補償ユニット１０等の実施例の諸元を纏めた図表である。
【図１１】第１光ファイバ１１０の比（Ｓ1／Ｄ1）と所要ファイバ長との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…分散補償ユニット、２０…光送信器、３０…光ファイバ伝送路、４０…励起光ユニット、５０…光受信器、１１０…第１光ファイバ、１１０ｇ…ガラス部、１１１…第１コア領域、１１２…第２コア領域、１１３…第３コア領域、１１４…クラッド領域、１１５…被覆、１２０…第２光ファイバ、１２０ｇ…ガラス部、１２１…コア領域、１２４…クラッド領域、１２５…被覆、１３０…筐体、１３１，１３２…光コネクタ、１４０…樹脂、１５１〜１５３…ボビン、１６１…光カプラ。
【図１】
0004123823.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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