(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸に沿って伸びたコアと、
前記コアの外周に設けられた領域であって、該コアよりも低い屈折率を有する内側クラッドと、
前記内側クラッドの外周に設けられた領域であって、前記コアよりも低くかつ該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドとを備えた光ファイバであって、
前記外側クラッドに対する前記コアの比屈折率差が０．３０％以上かつ０．５０％以下であり、前記外側クラッド領域に対する前記内側クラッドの比屈折率差が−０．５０％以上かつ−０．０２％以下であり、波長１．５５μｍにおける分散が１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きく、そして、波長１．５５μｍにける実効断面積が７０μｍ2以上であり、
前記コアの外径を２ａ（単位：μｍ）とし、前記内側クラッドの外径を２ｂ（単位：μｍ）とするとき、
２．０≦２ｂ／２ａ≦６．０
８．３≦２ａ≦１３．０
なる関係を満たす光ファイバ。
【請求項２】
所定の軸に沿って伸びたコアと、
前記コアの外周に設けられた領域であって、該コアよりも低い屈折率を有する内側クラッドと、
前記内側クラッドの外周に設けられた領域であって、前記コアよりも低くかつ該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドとを備えた光ファイバであって、
前記外側クラッドに対する前記コアの比屈折率差が０．３０％以上かつ０．５０％以下であり、前記外側クラッド領域に対する前記内側クラッドの比屈折率差が−０．５０％以上かつ−０．０２％以下であり、波長１．５５μｍにおける分散が１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きく、そして、波長１．５５μｍにける実効断面積が７０μｍ2以上であり、
波長１．５５μｍにおいて２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きい分散を有し、
前記コアの外径を２ａ（単位：μｍ）とし、前記内側クラッドの外径を２ｂ（単位：μｍ）とするとき、
２．０≦２ｂ／２ａ≦６．０
９．１≦２ａ≦１３．０
なる関係を満たす光ファイバ。
【請求項３】
波長１．５５μｍにおいて直径６０ｍｍでコイル状に巻いたときに０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下となる伝送損失と、波長１．５５μｍにおいて０．２５ｐｓ・ｋｍ−1/2以下の偏波モード分散を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ。
【請求項４】
９０μｍ2以上の実効断面積を有する請求項１又は２記載の光ファイバ。
【請求項５】
２ｍのファイバ長において、１．４μｍ以上のカットオフ波長を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ。
【請求項６】
波長１．５５μｍにおいて０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記外側クラッドの外周に設けられたカーボンコーティングをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に１．５５μｍ波長帯でＷＤＭ通信を行う光伝送システムにおいて、該光伝送システムにおける光伝送路の一部に又は該光伝送路上に設置されるモジュールに適用可能な光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)通信は、１．５５μｍ波長帯（１．５３μｍ〜１．５７μｍ）の複数の信号光を伝送することにより、大容量かつ高速の光通信を行うことを可能にする。このようなＷＤＭ通信を行う光伝送システムでは、広い波長帯域で信号光を伝送することができるよう１．５５μｍ波長帯における分散が小さいことが好ましく、零分散波長が１．５５μｍ波長帯にシフトしている分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ： Dispersion Shifted Fiber ）が光伝送路に利用されてきた。
【０００３】
ところが、１．５５μｍ波長帯における分散が略零であると、非線形光学現象の１種である四光波混合が生じて、受信時の信号光が劣化し易くなる（例えば、H.Taga, et al., OFC'98, PD13を参照）。そこで従来は、零分散波長をさらに長波長側にずらすことで波長１．５５μｍにおける分散が−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度に設定（信号波長帯域に零分散波長が存在しない）された分散シフト光ファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ: Non-zero Dispersion Shifted Fiber ）を光伝送路に適用することにより、これにより四光波混合の抑制が図られている。なお、１．５５μｍ波長帯において上記ＮＺ−ＤＳＦは負の分散を有することから、この負の分散を補償すべく１．５５μｍ波長帯において正の分散を有する分散補償用の光ファイバが、このＮＺ−ＤＳＦとともに光伝送路に適用されることもある（例えば、M.Suzuki, et al., OFC'98, PD17参照）。
【０００４】
上記分散補償用の光ファイバとしては、例えばＩＴＵ−ＴのＧ６５２規格やＧ６５４規格で規定された光ファイバが知られている。Ｇ６５２規格の光ファイバは、Ｇｅ元素添加シリカのコア領域と、純シリカのクラッド領域から構成された標準的な光ファイバである。このＧ６５２規格の光ファイバは、１．３μｍ波長帯に零分散波長を有するとともに、１．５５μｍ波長帯で１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を有する。一方、Ｇ６５４規格の光ファイバは、１．５５μｍ波長帯において２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の分散を有する。さらに、純シリカのコア領域と、Ｆ元素添加シリカのクラッド領域で構成され、１．５５μｍ波長帯において１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散を有する光ファイバも、分散補償用の光ファイバとして用いられる。
【０００５】
このようにＮＺ−ＤＳＦと分散補償用の光ファイバとで構成された従来の光伝送路は、全体として、正の分散スロープを有することから、１．５５μｍ波長帯内の一波長では分散が零となるが、他の波長領域では分散は零にはならない。そこで、該他の波長領域における残留分散を補償するために、基地局等において、該他の波長領域における各信号光を分波し、Ｇ６５２規格またはＧ６５４規格の分散補償用の光ファイバを用いた信号光ごとの分散補償が行われている。なお、分散スロープとは、分散の波長依存性を示すグラフの傾きで与えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発明者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、上記Ｇ６５４規格の分散補償用の光ファイバは、１．５５μｍ波長帯における分散の上限値が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍを越えることから、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償するために長尺にする必要があった。また、コア領域とクラッド領域とからなる単純なステップ型の屈折率プロファイルを有する光ファイバでは、カットオフ波長の上限値に応じて分散の上限値が決定されることから、１．５５μｍ波長帯における分散を大きくすることが難しかった。
【０００７】
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、１．５５μｍ波長帯において大きな正の分散を有するとともに、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する光ファイバを提供することを目的としている。
【０００８】
【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、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備える。クラッド領域は、コア領域の外周に設けられた領域であって、該コア領域よりも低い屈折率を有する内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた領域であって、該コア領域よりも低くかつ内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドからなるディプレストクラッド構造を有する。また、当該光ファイバにおいて、外側クラッドに対するコア領域の比屈折率差は０．３０％以上かつ０．５０％以下であり、外側クラッド領域に対する内側クラッドの比屈折率差は−０．５０％以上かつ−０．０２％以下である。また、波長１．５５μｍにおいて、当該光ファイバは、１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きい分散と、７０μｍ2以上の実効断面積Ａeffを有する。
【０００９】
なお、上記実効断面積Ａeffは、特開平８−２４８２５１号公報（EP 0 724 171 A2）に示されたように、以下の（１）式で与えられる。
【００１０】
【数１】
0004192425.tif 000002
【００１１】
ここで、Ｅは伝搬光に伴う電界、ｒはコア中心からの径方向の距離である。
【００１２】
このように、当該光ファイバは、１．５５μｍ波長帯における分散が大きいので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際に短尺で済み、当該光ファイバを所定径に巻いてモジュール化する際、該モジュールの小型化が可能となり好ましい。また、波長１．５５μｍにおける実効断面積が大きいので、非線形光学現象の発生を効果的に抑制できる。また、この発明に係る光ファイバは、上記特性に加えて、波長１．５５μｍにおいて２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上の分散を有することが好ましい。当該光ファイバは、１．５５μｍ波長帯における分散がさらに大きいので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際にさらなる短尺化が可能となり、当該光ファイバが適用される分散補償モジュールの小型化がより容易になる。特に、波長１．５５μｍにおける諸特性を実現するため、上述のような構成を備えた光ファイバは、いずれも、コア領域の外径が２ａ（単位：μｍ）、内側クラッドの外径が２ｂ（単位：μｍ）のとき、
２．０≦２ｂ／２ａ≦６．０
８．３≦２ａ≦１３．０
なる関係が満たすのが好ましい。
【００１３】
この発明に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸び、かつ９．５μｍ以上１３．０μｍ以下の外径を有するコア領域と、該コア領域よりも低い屈折率を有するクラッド領域とを備えた構造であってもよい。なお、このような構成において、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差は０．３％以上かつ０．５％以下である。また、波長１．５５μｍにおける分散は２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、波長１．５５μｍにおける実効断面積Ａeffは７０μｍ2以上である。この光ファイバも、１．５５μｍ波長帯における分散が大きいので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際に短尺で済む。また、波長１．５５μｍにおける実効断面積が大きいので、非線形光学現象の発生を効果的に抑制する。
【００１４】
なお、上述された種々の構造を備えた光ファイバの何れにおいても、直径６０ｍｍでコイル状に巻かれたときの伝送損失は、波長１．５５μｍにおいて０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける偏波モード分散は０．２５ｐｓ・ｋｍ-1/2以下であるのが好ましい。この場合、この発明に係る光ファイバは、コイル状に巻いてモジュール化された構成においても十分な特性が得られる。
【００１５】
さらに好ましい光学特性として、この発明に係る光ファイバは、９０μｍ2以上の実効断面積Ａeffを有する。また、当該光ファイバは、２ｍのファイバ長において、１．４μｍ以上のカットオフ波長を有する。さらに、当該光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有する。
【００１６】
なお、発明者らは、この発明に係る光ファイバ表面にカーボンコーティングを設けることが、当該光ファイバの破断防止に効果的であることを実験により確認した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバの各実施例を図１（ａ）、図１（ｂ）、図２〜図５、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７、図８（ａ）、図８（ｂ）及び図９を用いて説明する。なお、図中の同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１実施例）
図１（ａ）は、第１実施例に係る光ファイバの断面構造を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示された光ファイバの屈折率プロファイルである。第１実施例に係る光ファイバ１００は、所定軸に沿って伸び、屈折率ｎ1を有する外径２ａ（μｍ）のコア領域１１０と、該コア領域１１０の外周に設けられたクラッド領域とを備える。このクラッド領域は、さらに、ディプレストクラッド構造を実現するため、コア領域１１０の外周に設けられた領域であって、屈折率ｎ2（＜ｎ1）を有する外径２ｂの内側クラッド１２０と、該内側クラッド１２０の外周に設けられた領域であって、屈折率ｎ3（＜ｎ1、＞ｎ2）を有する外側クラッド１３０とを有する。したがって、各領域１１０、１２０、１３０における屈折率の大小関係は、ｎ1＞ｎ3＞ｎ2である。なお、この第１実施例に係る光ファイバ１００の外周には、コイル状に巻かれることによりモジュール化された際の破断を効果的に防止するため、カーボンコーティング１４０が設けられている。
【００１９】
図１（ｂ）に示された屈折率プロファイル１５０の横軸は、図１（ａ）中の線Ｌに沿った、コア領域１１０の中心軸に対して垂直な断面上の各部位に相当している。したがって、図１（ｂ）の屈折率プロファイル１５０において、領域１５１はコア領域１１０の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１５２は内側クラッド１２０の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１５３は外側クラッド領域１３０の線Ｌ上の各部位における屈折率をそれぞれ示している。
【００２０】
このような屈折率プロファイル１５０を有する光ファイバは、シリカをベースとしたシングルモード光ファイバであって、例えば、コア領域１１０にＧｅ元素が添加され、内側クラッド１２０にＦ元素が添加されることにより実現可能である。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）において、２ａはコア領域１１０の外径、２ｂは内側クラッド１２０の外径を表す。Δ+は外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差、Δ-は外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差を表す。なお、外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δ+、及び外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は、それぞれ以下のように定義される。
【００２１】
Δ+＝（ｎ1−ｎ3）／ｎ3
Δ-＝（ｎ2−ｎ3）／ｎ3
ここで、ｎ1はコア領域１１０の屈折率、ｎ2は内側クラッド１２０の屈折率、ｎ3は外側クラッド１３０の屈折率である。また、この明細書では、比屈折率差Δは百分率で表示されており、各定義式における各領域の屈折率は順不同である。したがって、Δが負の値の場合、対応する領域の屈折率は外側クラッド１３０の屈折率よりも低いことを意味する。
【００２２】
そして、この第１実施例に係る光ファイバ１００において、外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δ+は０．３０％以上かつ０．５０％以下であり、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は−０．５０％以上かつ−０．０２％以下である。また、波長１．５５μｍにおける分散は１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大きく、波長１．５５μｍにおける実効断面積Ａeffは７０μｍ2以上である。
【００２３】
図２〜図５は、それぞれ第１実施例に係る光ファイバ１００のコア領域１１０の外径２ａと波長１．５５μｍにおける分散との関係を示すグラフである。なお、図２のグラフにおいて、コア領域１１０の外径２ａに対する内側クラッド１２０の外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）は４．０、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は−０．０３％にそれぞれ固定されている。また、図３のグラフにおいて、コア領域１１０の外径２ａに対する内側クラッド１２０の外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）は４．０、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は−０．０９％にそれぞれ固定されている。図４のグラフにおいて、コア領域１１０の外径２ａに対する内側クラッド１２０の外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）は４．０、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は−０．２０％にそれぞれ固定されている。さらに、図５のグラフにおいて、コア領域１１０の外径２ａに対する内側クラッド１２０の外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）は４．０、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は−０．４５％にそれぞれ固定されている。
【００２４】
図２〜図５のおのおのにおいて、Ｇ１００、Ｇ２００、Ｇ３００は、外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δ+が０．３０％、０．４０％、０．５０％の各場合におけるコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示すグラフである。また、Ｃ１は、直径６０ｍｍで巻かれたことに起因する全長２０ｋｍの光ファイバの損失増加分（波長１．５５μｍ）が０．０１ｄＢ／ｋｍとなるコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示すグラフである。さらに、これら図２〜図５には、カットオフ波長λcが１．５μｍ、１．６μｍとなる各場合のコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示す各グラフ、実効断面積Ａeffが７０μｍ2、８０μｍ2、９０μｍ2となる各場合のコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示す各グラフが示されている。なお、カットオフ波長λc は、長さが数百ｍの光ファイバの場合には１．６０μｍ程度まで許容され、さらに長い光ファイバの場合には１．７０μｍ程度まで許容される場合がある。また、図２〜図５のおのおのには、カットオフ波長λc が１．６μｍ以下、実効断面積Ａeffが７０μｍ2以上、かつ直径６０ｍｍで巻かれたことに起因する全長２０ｋｍの光ファイバの損失増加分（波長１．５５μｍ）が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下となる範囲が好ましい範囲として示されている（各図中に示された斜線部分）。
【００２５】
図２から判断して、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-が−０．０３％である光ファイバの場合、コア領域１１０の外径２ａが約８．３μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。コア領域１１０の外径２ａが約９．２μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。また、コア領域１１０の外径２ａが約１２．５μｍであれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００２６】
図３から判断して、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-が−０．０９％である光ファイバの場合、コア領域１１０の外径２ａが約８．３μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。コア領域１１０の外径２ａが約９．１μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。また、コア領域１１０の外径２ａが約１２．５μｍのときに、波長１．５５μｍにおける分散は約２１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００２７】
また、図４から判断すると、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-が−０．２０％である光ファイバの場合、コア領域１１０の外径２ａが約９．５μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。また、コア領域１１０の外径２ａが約１２．８μｍであれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２２．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００２８】
さらに、図５から判断して、外側クラッド１３０に対する内層クラッド１２０の比屈折率差Δ-が−０．４５％である光ファイバの場合、コア領域１１０の外径２ａが約１０．５μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２３．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。また、コア領域１１０の外径２ａが約１３．０μｍであれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２３．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００２９】
以上の図２〜図５から分かるように、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-を小さく（絶対値を大きく）することにより、カットオフ波長λcを同一値に維持したまま、分散を大きくすることができる。
【００３０】
次に、第１実施例に係る光ファイバの複数の適用例について説明する。
【００３１】
まず、第１適用例に係る光ファイバ１００は、図１（ａ）に示された断面構造及び図１（ｂ）に示された屈折率プロファイルを備え、コア領域１１０の外径２ａ、内側クラッド１２０の外径２ｂ、外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δ+、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-がそれぞれ以下のように設定されている。
【００３２】
２ａ（μｍ）    ：  ９．０
２ｂ（μｍ）    ：  ３６．０
Δ+（％）        ：  ０．３５
Δ-（％）        ：−０．０３
以上のように設計された第１適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００３３】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                        ：  １８．７
実効断面積Ａeff（μｍ2）                       ：  ８０．５
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）               ：  ０．０５８
直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．２０８
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）           ：  ０．１４
なお、この第１適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．２５μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００３４】
第２適用例に係る光ファイバも図１（ａ）に示された断面構造を備えるとともに、その屈折率プロファイルも図１（ｂ）に示された屈折率プロファイルと同様の形状を有する。そして、この第２適用例の光ファイバは、以下のような諸元により設計されている。
【００３５】
２ａ（μｍ）    ：  １０．５
２ｂ（μｍ）    ：  ４２．０
Δ+（％）        ：  ０．３５
Δ-（％）        ：−０．０３
以上のように設計された第２適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００３６】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                           ：  ２０．４
実効断面積Ａeff（μｍ2）                           ：  ９３．２
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）                   ：  ０．０６０
直径６０ｍｍに曲げられたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．２０４
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）               ：  ０．１２
なお、この第２適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．４５μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００３７】
第３適用例に係る光ファイバは、以下のような諸元により設計されている。
【００３８】
２ａ（μｍ）    ：  １０．５
２ｂ（μｍ）    ：  ４６．０
Δ+（％）        ：  ０．３５
Δ-（％）        ：−０．０３
以上のように設計された第３適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００３９】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                        ：  ２１．０
実効断面積Ａeff（μｍ2）                       ：  １０３．０
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）               ：  ０．０６１
直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．２０２
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）           ：  ０．１２
なお、この第３適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．５９μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００４０】
さらに、第４適用例に係る光ファイバは、以下のような諸元により設計されている。
【００４１】
２ａ（μｍ）    ：  １０．０
２ｂ（μｍ）    ：  ４０．０
Δ+（％）        ：  ０．３１
Δ-（％）        ：−０．０３
以上のように設計された第４適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００４２】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                        ：  １９．６
実効断面積Ａeff（μｍ2）                       ：  ９８．０
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）               ：  ０．０６０
直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．２０４
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）           ：  ０．１２
なお、この第４適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．３１μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００４３】
第５適用例に係る光ファイバは、図１（ａ）に示された断面構造を有するとともに、図６（ａ）に示された屈折率プロファイル１６０を有する。屈折率プロファイル１６０の形状からも分かるように、この第５適用例では、コア領域１１０の中心部分が周辺よりもくぼんだ形状であり、また、コア領域１１０の裾部分が傾いた形状（裾部分が内側クラッド１２０側へ伸びた形状）である。なお、この屈折率プロファイル１６０の横軸は、図１（ａ）中の線Ｌに沿ったコア領域１１０の中心軸に対して垂直な断面上の各部位に相当している。したがって、屈折率プロファイル１６０において、領域１６１はコア領域１１０（外径２ａ）の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１６２は内側クラッド１２０（外径２ｂ）の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１６３は外側クラッド１３０の線Ｌ上の各部位における屈折率をそれぞれ示している。なお、この第５適用例において、外側クラッド１３０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δ+は、該外側クラッドの屈折率ｎ3と該コア領域１１０の平均屈折率ｎ1により与えられ、外側クラッド１３０に対する内側クラッド１２０の比屈折率差Δ-は、該外側クラッドの屈折率ｎ3と該内側クラッド１２０の最小屈折率ｎ2により与えられる。
【００４４】
このような第５適用例に係る光ファイバは、以下の諸元に基づいて設計されている。
【００４５】
２ａ（μｍ）    ：  １０．０
２ｂ（μｍ）    ：  ４５．４
Δ+（％）        ：  ０．３４
Δ-（％）        ：−０．０３
以上のように設計された第５適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００４６】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                        ：  １９．５
実効断面積Ａeff（μｍ2）                       ：  １０５．０
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）               ：  ０．０６２
直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．１９８
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）           ：  ０．１３
なお、この第５適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．６２μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００４７】
また、第６適用例は、図１（ａ）に示された断面構造を備えるとともに、図６（ｂ）に示されたような屈折率プロファイル１７０を有する。この第６適用例は、純シリカのコア領域１１０とＦ元素添加シリカの内側クラッド１２０及び外側クラッド１３０を備えている。屈折率プロファイル１７０の横軸は、図１（ａ）中の線Ｌに沿ったコア領域１１０の中心軸に対して垂直な断面上の各部位に相当している。したがって、屈折率プロファイル１７０において、領域１７１はコア領域１１０（外径２ａ）の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１７２は内側クラッド１２０（外径２ｂ）の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域１７３は外側クラッド１３０の線Ｌ上の各部位における屈折率をそれぞれ示している。
【００４８】
このような第６適用例に係る光ファイバは、以下の諸元に基づいて設計されている。
【００４９】
２ａ（μｍ）    ：  １１．６
２ｂ（μｍ）    ：  ４６．４
Δ+（％）        ：  ０．３１
Δ-（％）        ：−０．０５
以上のように設計された第６適用例に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、以下のような光学特性を有する。
【００５０】
分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）                        ：  ２０．５
実効断面積Ａeff（μｍ2）                       ：  ９９
分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）               ：  ０．０６０
直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）：  ０．１７２
偏波モード分散ＰＭＤ（ｐｓ・ｋｍ-1/2）           ：  ０．０８
なお、この第６適用例に係る光ファイバの２ｍ長でのカットオフ波長は１．５０μｍである。また、上記伝送損失は、光ファイバ本来の伝送損失と、直径６０ｍｍで曲げられたことに起因する損失増加分の合計である。
【００５１】
その他、種々の条件で光ファイバを設計あるいは試作して、その諸特性を評価したところ、当該第１実施例に係る光ファイバにより、波長１．５５μｍにおいて十分大きな分散及び実効断面積Ａeffが得られることが分かった。特に、コア領域の外径を２ａ（単位：μｍ）とし、内層クラッド領域の外径を２ｂ（単位：μｍ）としたときに、２．０≦２ｂ／２ａ≦６．０なる関係式を満たすのが好適であることも分かった。また、この第１実施例に係る光ファイバでは、直径６０ｍｍでコイル状に巻いたときの波長１．５５μｍにおける伝送損失（光ファイバ本来の伝送損失と曲げによる損失増加分との合計）が０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下となり、より好ましい適用例では、波長１．５５μｍにおける光ファイバ本来の伝送損失が０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下となることも確認できた。さらに、第１実施例に係る光ファイバによれば、波長１．５５μｍにおける偏波モード分散が０．２５ｐｓ・ｋｍ-1/2以下となることも確認できた。
【００５２】
なお、発明者らは、上述の光ファイバ表面にカーボンコーティングを設けることが、当該光ファイバの破断防止に効果的であることを実験により確認した。
【００５３】
図７は、カーボンコーティングによる破断防止効果を説明するための実験結果を示すグラフであり、グラフＧ４００はカーボンコーティングが施された光ファイバが破断するときの、引張り速度（ｍｍ／分）と引張り強度（ＧＰａ）との関係を示し、グラフＧ５００はカーボンコーティングが施されていない光ファイバが破断するときの、引張り速度（ｍｍ／分）と引張り強度（ＧＰａ）との関係を示している。また、カーボンコーティングが施された光ファイバの疲労指数Ｎが１５０を越えるのに対し、カーボンコーティングが施されていない光ファイバの疲労指数Ｎは２５程度であった。なお、光ファイバが破断するときの破断強度（ＧＰａ）は、以下のように該光ファイバを引張る引張り速度（ｍｍ／分）の１／（Ｎ＋１）乗に比例することが知られており、下式中のＮを特に疲労指数という。
【００５４】
（破断強度）＝α×（引張り速度）1/(N+1)
図７からも分かるように、引張り速度が大きくなるほどカーボンコーティングの有無に起因した破断強度の差は小さくなる（見かけ上、早く引っ張った方が、同じ力を加えてもキズが成長しにくくかつ切れにくい）。しかしながら、実際に敷設された光ファイバの破断は、非常にゆっくりとした速度で引っ張られることにより引き起こされるため、低速での破断強度が大きいカーボンコーティングが施された光ファイバがより好ましい。
【００５５】
以上のように、この第１実施例に係る光ファイバは、１．５５μｍ波長帯において大きな正の分散を有するので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際に短尺で済み、当該光ファイバが適用される分散補償モジュールの小型化を可能にする。また、当該光ファイバは、波長１．５５μｍにおける実効断面積Ａeffが大きいので、非線形光学現象の発生が効果的に抑制される。さらに、当該光ファイバは、直径６０ｍｍでコイル状に巻かれたときの波長１．５５μｍにおける伝送損失が小さく、かつ波長１．５５μｍにおける偏波モード分散も小さいので、モジュール化に適している。
【００５６】
（第２実施例）
次に、この発明に係る光ファイバの第２実施例について説明する。図８（ａ）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８（ｂ）は、図８（ａ）に示された光ファイバの屈折率プロファイルである。この第２実施例に係る光ファイバ２００は、所定軸に沿って伸び、屈折率ｎ1を有するコア領域２１０と、該コア領域２１０の外周に設けられた領域であって、屈折率ｎ2（＜ｎ1）を有する有するクラッド領域２２０とを備える。したがって、各領域２１０、２２０における屈折率の大小関係は、ｎ1＞ｎ2である。なお、この第２実施例に係る光ファイバ２００の外周には、コイル状に巻かれることによりモジュール化された際の破断を効果的に防止するため、カーボンコーティング２３０が設けられている。
【００５７】
図８（ｂ）に示された屈折率プロファイル２５０の横軸は、図８（ａ）中の線Ｌに沿った、コア領域２１０の中心軸に対して垂直な断面上の各部位に相当している。したがって、図８（ｂ）の屈折率プロファイル２５０において、領域２５１はコア領域２１０の線Ｌ上の各部位における屈折率、領域２５２はクラッド領域２２０の線Ｌ上の各部位における屈折率をそれぞれ示している。
【００５８】
このような屈折率プロファイル２５０を有する光ファイバ２００は、シリカをベースとしたシングルモード光ファイバであって、例えば、コア領域２１０にＧｅ元素が添加されることにより実現可能である。また、コア領域２１０を純シリカとし、クラッド領域２２０にＦ元素が添加されることによっても実現可能である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、２ａはコア領域２１０の外径を示し、Δ+はクラッド領域２２０に対するコア領域２１０の比屈折率差を示す。
【００５９】
そして、この第２実施例に係る光ファイバ２００において、クラッド領域２２０に対するコア領域２１０の比屈折率差Δ+（＝（ｎ1−ｎ2）／ｎ2）は０．３％以上０．５％以下であり、波長１．５５μｍにおける分散は２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であり、波長１．５５μｍにおける実効断面積は７０μｍ2以上であり、コア領域２１０の外径は９．５μｍ以上１２．０μｍ以下である。
【００６０】
図９は、第２実施例に係る光ファイバのコア領域２１０の外径２ａと波長１．５５μｍにおける分散との関係を示すグラフである。なお、この図において、Ｇ１００、Ｇ２００、Ｇ３００は、クラッド領域２２０に対するコア領域２１０の比屈折率差Δ+が０．５０％、０．４０％、０．３０％の各場合におけるコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示すグラフである。また、Ｃ１は、直径６０ｍｍで巻かれたことに起因する全長２０ｋｍの光ファイバの損失増加分（波長１．５５μｍ）が０．０１ｄＢ／ｋｍとなるコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示すグラフである。さらに、この図９には、カットオフ波長λc が１．５μｍ、１．６μｍとなる各場合のコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示す各グラフ、実効断面積Ａeffが７０μｍ2、８０μｍ2、９０μｍ2となる各場合のコア径２ａと波長１．５５μｍにおける分散値の関係を示す各グラフが示されている。なお、カットオフ波長λｃは、長さが数百ｍの光ファイバの場合には１．６０μｍ程度まで許容され、さらに長い光ファイバの場合には１．７０μｍ程度まで許容される場合がある。また、図９には、カットオフ波長λc が１．６μｍ以下、実効断面積Ａeffが７０μｍ2以上、波長１．５５μｍにおける分散が２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、かつ直径６０ｍｍで巻かれたことに起因する全長２０ｋｍの光ファイバの損失増加分（波長１．５５μｍ）が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下となる範囲が好ましい範囲として示されている（図中の斜線部分）。
【００６１】
図９から判断して、コア領域２１０の外径２ａが約９．５μｍ以上であれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上となり得る。また、コア領域２１０の外径２ａが約１２．０μｍであれば、波長１．５５μｍにおける分散は約２０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度まで大きくすることができる。
【００６２】
この第２実施例に係る光ファイバ２００は、コア領域２１０の外径２ａが１１．０μｍであり、クラッド領域２２０に対するコア領域２１０の比屈折率差Δ+が０．３５％である。このとき、カットオフ波長λｃは１．５４μｍ、波長１．５５μｍにおける分散は２０．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、実効断面積Ａeffは１００．０μｍ2、分散スロープは０．０６０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失は０．２１０ｄＢ／ｋｍ（０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下）、偏波モード分散は０．１０ｐｓ・ｋｍ-1/2であった。
【００６３】
この第２実施例に係る光ファイバも、１．５５μｍ波長帯において大きな正の分散を有するので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際に短尺で済み、当該光ファイバが適用される分散補償モジュールの小型化に適している。また、当該光ファイバは、波長１．５５μｍにおける実効断面積Ａeffが大きいので、非線形光学現象の発生を効果的に抑制する。さらに、当該光ファイバは、直径６０ｍｍに曲げたときの伝送損失（波長１．５５μｍ）が小さくかつ、波長１．５５μｍにおける偏波モード分散も小さいので、モジュール化に適している。
【００６４】
この発明は、上述の実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、第１実施例に係る光ファイバとして６つの具体的な適用例が示され、第２実施例に係る光ファイバとして１つの具体的な適用例が示されたが、これらに限られるものではなく、上述の適正範囲内において種々の設計が可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る光ファイバによれば、１．５５μｍ波長帯における分散が大きいので、１．５５μｍ波長帯においてＮＺ−ＤＳＦが有する負の分散を補償する際に短尺で済む。これにより、この発明に係る光ファイバが適用される分散補償モジュールの小型化が容易になる。また、この発明に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおける実効断面積が大きいので、非線形光学現象の発生を効果的に抑制する。さらに、この発明に係る光ファイバは、直径６０ｍｍに曲げたときの波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．２１５ｄＢ／ｋｍ以下（より好ましくは、曲げに伴う損失増加分を含まない当該光ファイバ本来の伝送損失は０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下）であり、波長１．５５μｍにおける偏波モード分散が０．２５ｐｓ・ｋｍ-1/2以下であるため、モジュール化に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は、この発明に係る光ファイバの第１実施例の断面構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】0004192425.tif 000003
【図３】  第１実施例に係る光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａに対する内側クラッドの外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）を４．０に固定するとともに外側クラッドに対する内側クラッドの比屈折率差Δ-を−０．０９％に固定した場合の、コア径（コア領域の外径）２ａと波長１５５０ｎｍにおける分散との関係を示すグラフである。
【図４】  第１実施例に係る光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａに対する内側クラッドの外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）を４．０に固定するとともに外側クラッドに対する内側クラッドの比屈折率差Δ-を−０．２０％に固定した場合の、コア径（コア領域の外径）２ａと波長１５５０ｎｍにおける分散との関係を示すグラフである。
【図５】  第１実施例に係る光ファイバにおいて、コア領域の外径２ａに対する内側クラッドの外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）を４．０に固定するとともに外側クラッドに対する内側クラッドの比屈折率差Δ-を−０．４５％に固定した場合の、コア径（コア領域の外径）２ａと波長１５５０ｎｍにおける分散との関係を示すグラフである。
【図６】  （ａ）は、第１実施例に係る光ファイバの適用例の屈折率プロファイルを示す図であり、（ｂ）は、第１実施例に係る光ファイバの他の適用例の屈折率プロファイルを示す図である。
【図７】  カーボンコーティングによる破断防止効果を説明するための実験結果を示すグラフである。
【図８】  （ａ）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であり、（ｂ）は、（ａ）に示された光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【図９】  第２実施例に係る光ファイバにおいて、コア径（コア領域の外径）２ａと波長１５５０ｎｍにおける分散との関係を示すグラフである。
【図１】
0004192425.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004192425.tif 000007
【図５】
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【図６】
0004192425.tif 000009
【図７】
0004192425.tif 000010
【図８】
0004192425.tif 000011
【図９】
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