(57)【要約】大有効面積を有する、準シングルモード光ファイバーの開示である。この準シングルモードファイバーは、基本モード及び高次モードをサポートするように構成された、５μｍよりも大きい半径を有するコア及びクラッド部を備えている。基本モードは、波長１５３０ｎｍにおいて、１７０μｍ２よりも大きい有効面積及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を有している。高次モードは、波長１５３０ｎｍにおいて、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰を有している。準シングルモード光ファイバーは、６０ｍｍの曲げ径及び１６２５ｎｍの波長に対し、０．０２ｄＢ／ターン未満の曲げ損失を有している。
2017535804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
準シングルモード（ＱＳＭ）光ファイバーであって、
中心線及び外縁を有するコアであって、前記中心線にピーク屈折率ｎ０を有し、前記外縁に屈折率ｎ１を有するコア、及び
前記コアを囲むクラッド部であって、前記コアに直接隣接する内側環状堀領域を有するクラッド部を備え、
前記コア及びクラッド部が、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１をサポートし、
ｉ）前記基本モードＬＰ０１に対し、１５３０ｎｍにおいて、有効面積Ａｅｆｆ＞１７０μｍ２及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、
ｉｉ）高次モードＬＰ１１に対し、１５３０ｎｍにおいて、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰、及び
ｉｉｉ）１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．０２ｄＢ／ターン、
を規定することを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
前記コアが５μｍよりも大きい半径を有することを特徴とする、請求項１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項３】
前記コア半径が７μｍよりも大きいことを特徴とする、請求項２記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項４】
２ｍカットオフ波長λｃ＞１６００ｎｍを更に有することを特徴とする、請求項２記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項５】
前記第１の内側環状クラッド領域が、最小屈折率ｎ２を有し、前記クラッド部が、前記内側環状クラッド領域に直接隣接し、最小屈折率ｎ３を有する堀を更に備えたことを特徴とする、請求項４記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項６】
前記クラッド部が、前記堀に直接隣接し、屈折率ｎＲを有するリングを更に備え、ｎＲ＞ｎ３＞ｎ２であることを特徴とする、請求項５記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項７】
前記リングが、前記高次モードの減衰に寄与する吸収ドーパントを含むことを特徴とする、請求項６記載のＱＳＭ光ファイバー。
【請求項８】
光伝送システムであって、
請求項１のＱＳＭ光ファイバー、
情報を担持する光信号を規定する光を発するように構成された光送信器、
前記ＱＳＭファイバーによって前記光送信器に光学的に結合され、前記光送信器から発せられ、前記基本モードＬＰ０１及び前記高次モードＬＰ１１で、前記ＱＳＭ光ファイバーを通して伝送されることによって、マルチパス干渉（ＭＰＩ）が生じた光を受信するように構成された光受信器であって、前記受信した光からアナログ電気信号を生成する光受信器、
前記アナログ電気信号を対応するデジタル電気信号に変換する、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、及び
前記ＡＤＣに電気的に接続され、前記デジタル電気信号を受信及び処理して前記ＭＰＩを軽減し、前記光送信器からの前記光信号を表わす、処理済みデジタル信号を生成するように構成された、デジタル信号処理装置を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【関連技術の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年１２月２日に出願の米国仮特許出願第６２/０８６３８３号に関連し、「ＱＳＭ大有効面積光ファイバーを用いた光伝送システム及び方法」と題する、２０１４年９月２９日出願の、米国仮特許出願第６２／０５６，７８４号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、参照により全内容が本明細書に組み込まれたものとする。
【技術分野】
【０００２】
本開示は光ファイバーに関し、特には、大有効面積を有する準シングルモード光ファイバーに関するものである。
【０００３】
非特許文献１〜３を含む、本明細書に記載のすべての刊行物及び特許文献の全開示内容は、参照により、本明細書に組み込まれたものとする。
【背景技術】
【０００４】
光ファイバーは様々な用途、特に長距離高速光通信システムに使用されている。光ファイバーは、ファイバーの中心領域に光を閉じ込める作用をする光導波路構造を有している。光ファイバーの数ある利点のうちの１つは、異なるチャンネルで多数の光信号を搬送する能力であって、それによって高いデータ伝送速度及び広い帯域幅が提供される。
【０００５】
帯域幅及び高速データ伝送速度に対する益々高まる要求の結果、より多くのチャンネル及びより多くの光パワーを伝送する光ファイバーが出現した。しかし、光ファイバーによって搬送される光パワーが、ある点において、光信号を歪ませ、光通信システムの伝送容量を減少させる非線形効果が生じる可能性がある。その結果、光ファイバーが搬送することができる光パワーには実際的な限界がある。
【０００６】
光ファイバーの導波路構造によって光パワーが閉じ込められるため、その強度によって非線形効果の程度が決定される。強度は、導波光の光パワーの量を導波光が分布する（断面の）面積で除したものと定義される。この面積は、当技術分野において、光ファイバーの「有効面積」Ａｅｆｆと呼ばれている。有効面積Ａｅｆｆは、当技術分野で公知の技術及び方法を用いて、光ファイバー内を伝搬する光の電磁界分布から算出される。
【０００７】
光伝送システムにおいて、非線形歪み劣化に対するパワー閾値が比較的高いため、大きな有効面積Ａｅｆｆの光ファイバーが望ましいことがよく知られている。有効面積Ａｅｆｆが大きければ大きいほど、強度が低くなり、従って、非線形効果がより少なくなる。この機能のため、大きな有効面積Ａｅｆｆの光ファイバーは、より高い光パワーで動作することができ、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）が向上する。
【０００８】
残念ながら、光ファイバーの有効面積Ａｅｆｆを際限なく単純に大きくすることはできない。当業界における従来の知見では、真のシングルモードファイバーが十分な曲げ堅牢性（即ち、曲げ損失が少ないこと）を維持するためには、約１５０μｍ２の有効面積Ａｅｆｆが限界である。一部の曲げ損失要件にとって、１５０μｍ２の有効面積Ａｅｆｆは、事実、既に大き過ぎる場合がある。しかし、光ファイバーの曲げ損失は、シングルモード動作に関わる光ファイバーのモード閉じ込め、ひいてはカットオフ波長を長くすることによって、低減することができる。有効面積Ａｅｆｆを今日の値よりも大きくするためには、カットオフ波長を信号波長よりも高くする必要があり、その結果、少数モード動作が生じて、モード分散及びマルチパス干渉（ＭＰＩ）等の望ましくない光伝送劣化が発生する。
【０００９】
有害な非線形効果を低減するために、有効面積Ａｅｆｆを増大させる代わりに、実効非線形屈折率ｎ２を低下させる方法がある。光ファイバーの非線形物理は、比率ｎ２／Ａｅｆｆに依存する。しかし、ｎ２を変更することは難しく、得られる効果は非常に少ない可能性がある。ファイバーの減衰を低減することが、より良い伝送性能を得るための別の１つの方法である。ファイバーの減衰が少ないと、増幅の必要性が低減して伝送リンクの雑音が低下し、ひいては、所与のＯＳＮＲに対し、必要な信号パワーが低下する。しかし、光ファイバーの減衰を減少させることは、有効面積Ａｅｆｆを変更することとは異なる形で光ファイバー伝送システムに影響を与えるため、これ等２つのパラメータを厳密にトレードオフすることはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｉ．Ｒｏｕｄａｓ，ｅｔ  ａｌ．，「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ」ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ｐａｐｅｒ  ＭＧ３．４，Ｂｅｌｌｅｖｕｅ，ＷＡ，Ｓｅｐｔ．２０１３
【非特許文献２】Ｓｕｉ  ｅｔ  ａｌ．，「２５６Ｇｂ／ｓ  ＰＭ−１６−ＱＡＭ  Ｑｕａｓｉ−Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ２６００  ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  Ｆｅｗ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐａｔｈ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ」ＯＦＣ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓａｎ  Ｆｒａｎｓｉｓｃｏ，ＣＡ，Ｍａｒｃｈ  ９−１３，２０１４，Ｆｉｂｅｒ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ  Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  （Ｍ３Ｃ）（ＩＳＢＮ：９７８−１−５５７５２−９９３−０）
【非特許文献３】Ｓ．Ｊ．Ｓａｖｏｒｙ，「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．２，Ｊａｎｕａｒｙ  ２１，２００８，ｐｐ．８０４−８１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、必要なのは、十分に小さな曲げ損失を有する一方、有害な非線形効果を低減する、より堅牢な種類の大有効面積光ファイバーである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の態様はＱＳＭ光ファイバーである。ＱＳＭ光ファイバーは、中心線及び外縁を有するコアを備え、中心線にピーク屈折率ｎ０を有し、外縁に屈折率ｎ１を有している。クラッド部がコアを囲み、コアに直接隣接する第１の内側環状クラッド領域を有している。コア及びクラッド部は、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１をサポートし、ｉ）基本モードＬＰ０１に対し、１５３０ｎｍにおいて、有効面積Ａｅｆｆ＞１７０μｍ２及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、ｉｉ）高次モードＬＰ１１に対し、１５３０ｎｍにおいて、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰、及びｉｉｉ）１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．０２ｄＢ／ターンを規定する。
【００１３】
前述のＱＳＭファイバーの１つの例において、１５３０ｎｍにおける有効面積Ａｅｆｆ＞２００μｍ２である。
【００１４】
本開示の別の態様は、中心線及び５μｍを超える半径ｒ１を有するコアであって、中心線にピーク屈折率ｎ０を有し、半径ｒ１に屈折率ｎ１を有するコア、及びコアを囲むクラッド部であって、コアに直接隣接し、最小屈折率ｎ２を有する第１の内側環状クラッド領域、第１の内側環状クラッド領域に直接隣接し、最小屈折率ｎ３を有する第２の内側環状クラッド領域、及び第２の内側環状クラッド領域に直接隣接し、屈折率ｎＲを有するリングを含み、ｎ０＞ｎ１＞ｎ３＞ｎ２、及びｎＲ＞ｎ３＞ｎ２である、クラッド部を備えたＱＳＭ光ファイバーであって、コア及びクラッド部が、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１をサポートし、ｉ）基本モードＬＰ０１に対し、１５３０ｎｍにおいて、有効面積Ａｅｆｆ＞１５０μｍ２及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、ｉｉ）高次モードＬＰ１１に対し、１５３０ｎｍにおいて、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰、及びｉｉｉ）１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．０２ｄＢ／ターンを規定する光ファイバーである。
【００１５】
直前に記載のＱＳＭファイバーの１つの例において、有効面積Ａｅｆｆ＞１７０μｍ２であり、別の例において、有効面積Ａｅｆｆ＞２００μｍ２である。別の例において、ｎ１＞ｎＲであり、他の例において、ｎ１＝ｎＲ及びｎ１＜ｎＲである。
【００１６】
本開示の別の態様は、本明細書に開示のＱＳＭ光ファイバーを含む光伝送システムである。光伝送システムは、情報を担持する光信号を規定する光を発するように構成された光送信器、ＱＳＭファイバーによって光送信器に光学的に結合され、光送信器から発せられ、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１でＱＳＭ光ファイバーを通して伝送されることによって、マルチパス干渉（ＭＰＩ）が生じた光を受信するように構成された光受信器であって、受信した光からアナログ電気信号を生成する光受信器、アナログ電気信号を対応するデジタル電気信号に変換する、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、及びＡＤＣに電気的に接続され、デジタル電気信号を受信及び処理してＭＰＩを軽減し、光送信器からの光信号を表わす、処理済みデジタル信号を生成するように構成された、デジタル信号処理装置を更に備えている。
【００１７】
更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の方法を実施することによって認識できるであろう。前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、単なる例示であって、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要又は枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
添付図面は、更なる理解が得られるように添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は１つ以上の実施の形態を示すもので、その説明と併せ、様々な実施の形態の原理及び作用の説明に役立つものである。従って、本開示は、添付図面と併せ、以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【図１】本明細書に開示の準シングルモード（ＱＳＭ）ファイバーの部分正立面図。
【図２】図１の例示的なＱＳＭファイバーの屈折率プロファイルの一例を示す、半径ｒに対する屈折率ｎのプロット図。
【図３】図２と同様の図であって、クラッド部が、リング部分を含まない、ＱＳＭファイバーの例示的な屈折率プロファイルを示す図。
【図４】図１のＱＳＭファイバーの拡大断面図であって、ファイバーが基本モードを実質的に減衰させずに、高次モードを実質的に減衰させるように設計された、軸方向（長手方向）屈折率摂動を含む例を示す図。
【図５】図２と同様の図であって、例示的なＱＳＭファイバーの３つの異なる屈折率プロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３を1つのプロット図で示すものであって、異なるプロファイルの内側クラッドが異なる深さを有するプロット図。
【図６】図５の３つの屈折率プロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の曲げ径ＤＢ（ｍｍ）に対する、曲げ損失ＢＬ（ｄＢ／ターン）をプロットした図。
【図７】マルチモードからシングルモード動作へのカットオフ波長λｃの計算に使用される、図５の３つの屈折率プロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の、入力光パワーＰＩＮに対する測定出力光パワーＰＯＵＴの比（ＰＯＵＴ／ＰＩＮ）を波長λ（ｎｍ）に対してプロットした図。
【図８Ａ】実線が全パワーを示し、破線が基本モードＬＰ０１のパワーを示し、一点鎖線が高次モードＬＰ１１のパワーを示す、平均差動モード減衰又はＤＭＡが無視できる場合の、２モード（ＬＰ０１及びＬＰ１１）ＱＳＭ光ファイバーの差動モード遅延又はＤＭＤ（ｎｓ）を関数とする、任意のパワー単位（ａ．ｐ．ｕ．）の信号パワー分布ＳＰのプロット図。
【図８Ｂ】実線が全パワーを示し、破線が基本モードＬＰ０１のパワーを示し、一点鎖線が高次モードＬＰ１１のパワーを示す、高ＤＭＡが存在する場合の、２モード（ＬＰ０１及びＬＰ１１）ＱＳＭ光ファイバーの差動モード遅延又はＤＭＤ（ｎｓ）を関数とする、任意のパワー単位（ａ．ｐ．ｕ．）の信号パワー分布ＳＰのプロット図。
【図９Ａ】本明細書に開示のＱＳＭファイバーの一例を用いた、例示的な光伝送システムのＤＭＡ（ｄＢ／ｋｍ）に対する、ナノ秒単位のＤＭＤＥｆｆで示す、実効ＤＭＤのプロット図。
【図９Ｂ】本明細書に開示のＱＳＭファイバーの一例を用いた、例示的な光伝送システムのＤＭＡ（ｄＢ／ｋｍ）に対する、信号処理装置のタップ（時間的）間隔τ単位のＤＭＤＥｆｆで示す、実効ＤＭＤのプロット図。
【図１０】本開示のＱＳＭファイバーと共に、ＱＳＭファイバーの基本モードＬＰ０１で伝搬する信号を回復するためのＭＰＩ補償を用いた光伝送システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、添付図面に例を示す、本開示の様々な実施の形態について詳細に説明する。図面全体を通して、同一又は同様の部品には、可能な限り、同じ又は同様の参照番号又は符号を用いている。図面は必ずしも縮尺通りではなく、当業者であれば、本開示の重要な態様を説明するために、簡略化されている図面の部分を認識するであろう。
【００２０】
以下に記載の特許請求の範囲は、この「発明を実施するための形態」に組み込まれ、その一部を構成するものである。
【００２１】
用語
以下に説明するマルチモードファイバー及びファイバーコアに関連して、本明細書において使用される用語「相対屈折率」は、以下のように定義される。
【００２２】
【数１】
2017535804.tif 000003
【００２３】
ここで、ｎ（ｒ）は、別に明記しない限り、半径ｒにおける屈折率であり、ｎｓは基準屈折率である。相対屈折率は、動作波長λｐにおいて規定される。別の態様において、ｎｓは非ドープシリカ（ＳｉＯ２）の屈折率である。屈折率プロファイルの最大屈折率はｎ０で表され、殆どの場合、ｎ０＝ｎ（０）で表わされる。
【００２４】
本明細書において、別に明記しない限り、相対屈折率はΔで表され、その値は「％」単位で示される。以下の説明において、基準屈折率ｎＲＥＦは純シリカの屈折率である。
【００２５】
本明細書において、別に明記しない限り、「ドーパント」という用語は、概して、純（非ドープ）ＳｉＯ２に対する相対屈折率を変化させる物質を意味する。
【００２６】
「モード」という用語は、導波モード又は光モードの短縮形である。「マルチモード」光ファイバーとは、２ｍ又はそれ以上等、相当な長さにわたり、光ファイバーの基本導波モード及び少なくとも1つの高次導波モードをサポートするように設計された光ファイバーを意味する。「シングルモード」光ファイバーとは、２ｍ又はそれ以上等、相当な長さにわたり、光ファイバーの基本導波モードのみをサポートするように設計された光ファイバーを意味する。「少数モード」又は「少数モーデッド」光ファイバーは、２ｍ又はそれ以上等、相当な長さにわたり、基本導波モード及び1つ又は２つの高次モードをサポートするように設計された光ファイバーである。「準シングルモード」ファイバーは、基本モードのみを用いて情報を搬送することを目指す点において、少数モードのすべてを用いて情報を搬送する「少数モード」ファイバーと区別される。
【００２７】
本明細書において「カットオフ」という用語は、光ファイバーのシングルモード動作とマルチモード動作との境界を規定するカットオフ波長λｃを意味し、光ファイバーのシングルモード動作は波長λ＞λｃにおいて生じる。本明細書の用語として使用されるカットオフ波長λｃは、「２ｍファイバーカットオフ」又は「測定カットオフ」としても知られている「ファイバーカットオフ波長」を得るための標準２ｍファイバーカットオフ試験、ＦＯＴＰ−８０（ＥＩＡ−ＴＩＡ−４５５−８０）によって測定することができる。ＦＯＴＰ−８０標準試験は、制御された量の曲げによって高次モードを取り除くか、又はファイバーのスペクトル応答をマルチモードファイバーのスペクトル応答に正規化して実施される。
【００２８】
本明細書に開示のＱＳＭファイバーの例に関し、カットオフ波長λｃ＞１６００ｎｍ、好ましくはλｃ＞１７００ｎｍ、より好ましくはλｃ＞１７５０ｎｍ、更に好ましくはλｃ＞１８００ｎｍである。
【００２９】
任意の屈折率プロファイルを有する円筒対称光ファイバーにおける、伝搬モードの数及びその特性は、スカラー波方程式を解くことによって得られる（例えば、Ｔ．Ａ．Ｌｅｎａｈａｎ、「Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｄｅｓ  ｉｎ  ａｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｆｉｎｉｔｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ＥＩＳＰＡＣＫ」Ｂｅｌｌ  Ｓｙｓｔ．Ｔｅｃｈ．Ｊ．，ｖｏｌ．６２，ｎｏ．１，ｐ．２６６３，Ｆｅｂ．１９８３を参照）。光ファイバー内を伝搬する光は、通常、ＬＰ（直線偏光）モードの組み合わせで（近似的に）記述される。ｐ＞０のＬＰ０ｐモードは２つの偏光自由度を有し、２倍縮退である。ｍ＞０、ｐ＞０のＬＰｍｐモードは、２つの偏光及び２つの空間的自由度を有している。それらは４倍縮退である。本明細書の説明において、ファイバー内を伝搬するＬＰモードの数を指すとき、偏光縮退は数えない。例えば、ＬＰ０１モードのみが伝搬する光ファイバーは、ＬＰ０１モードが２つの偏光が可能ではあるが、シングルモードファイバーである。ＬＰ０１及びＬＰ１１モードが伝搬する少数モード（又は「少数モーデッド」）光ファイバーは、３つの空間モードをサポートするが、本明細書では、説明を簡単にするために、２つのモードを有するものとして説明する。
【００３０】
本明細書において、光ファイバーの「有効面積」Ａｅｆｆは、光が伝搬する光ファイバーの断面積であり、以下のように定義される。
【００３１】
【数２】
2017535804.tif 000004
【００３２】
ここで、Ｅはファイバー内を伝搬する光に関連する電界であり、ｒはファイバーの半径である。有効面積Ａｅｆｆは、別に明記しない限り、波長１５５０ｎｍにおいて決定される。
【００３３】
本明細書に開示の例示的なＱＳＭファイバーのマクロベンド性能は、ＦＯＴＰ−６２（ＩＥＣ−６０７９３−１−４７）に従って、直径ＤＢ（例えば、ＤＢ＝６０ｍｍ）を有するマンドレルに２回巻設し、包囲フラックス（ＥＦ）起動条件を用いて、曲げによる減衰の増加を測定することによって決定したものである。
【００３４】
以下の説明において、コアではない光ファイバーの任意の部分は、複数の部分を有することができるクラッドの一部と見なされる。一部の図（例えば、図１及び図４）において、図示のクラッドは、説明を容易にするために、半径方向の範囲が限定されている（例えば、半径ｒｇまで）が、原理的にはこの限界を超えて延びている。
【００３５】
Ｃバンドは１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの周波数範囲と定義され、Ｌバンドは１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの周波数範囲と定義され、Ｃ＋Ｌ波長バンドは１５３０ｎｍ〜１６２５ｎｍの周波数範囲と定義される。
【００３６】
別に明記しない限り、本明細書に引用したいずれの範囲も、その限界値を含むと見なされ、従って記述した範囲に属するものである。
【００３７】
ＱＳＭ光ファイバー
図１は、本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０の部分正立面図である。ＱＳＭファイバー１０は、以下に説明するように構成され、ＱＳＭファイバーの中心を長手方向に延びる中心線１２を含む本体１１を有している。
【００３８】
図２は、ＱＳＭファイバーの屈折率構成（プロファイル）の一例を示す、中心線１２から測定した、ＱＳＭファイバー１０の、半径ｒに対する屈折率ｎのプロット図である。ＱＳＭファイバー１０は、中心コア（「コア」）２０及びコアを囲むクラッド部３０を有している。１つの例において、コア２０は、主にシリカ、好ましくは、カリウムをドープしたシリカ等、アルカリをドープしたシリカで構成される。コア２０は、ＧｅＯ２を実質的に含まないことが好ましく、全く含まないことが好ましい。コア２０は、ドーパントとして、フッ素を含むこともできる。
【００３９】
クラッド部３０は幾つかの領域、即ち、第１の内側環状クラッド領域又は「内側クラッド」３２、内側クラッドを囲む、第２の内側環状クラッド領域又は「堀」３４、及び堀３４を囲む環状外側クラッド領域又は「リング」３８を含んでいる。コア２０の形状は、略三角形であるが、ステッププロファイルからアルファプロファイルまで変化し得る。コア２０は、半径ｒｅにおいて外縁２１を有し、半径ｒｅはコア半径と見なすことができ、例においてｒ１にも等しい。１つの例において、コア半径ｒｅ又はｒ１＞５μｍであり、別の例において、ｒｅ又はｒ１＞７μｍである。
【００４０】
１つの例において、コア２０及びクラッド部３０のいずれも、ゲルマニウムを含んでいない。クラッド部３０の異なる領域は、フッ素をドープしたシリカで構成することができる。１つの例において、クラッド部３０はフッ素でドープされ、コア２０はカリウムでドープされている。
【００４１】
図２の例示的なＱＳＭファイバー１０の例示的な屈折率プロファイルは、５つの屈折率ｎ０、ｎ１、ｎ２、ｎ３、及びｎｒ、並びに４つの半径ｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒＲの９つのファイバーパラメータ（Ｐ）で記述することができる。屈折率ｎ０はピーク屈折率であって、ｒ＝０、即ち、コア２０の中心線１２で生じる。屈折率ｎ１はコア２０と隣接する内側クラッド３２との界面、即ち、１つの例において、半径ｒｅに関連するコア縁部２１の屈折率を表わす。屈折率ｎ２は内側クラッド３２の最小屈折率を表わす。屈折率ｎ３は堀３４の最小屈折率を表わす。屈折率ｎＲはリング３８の屈折率を表わす。
【００４２】
１つの例において、半径ｒ１は、コア２０及び内側クラッド３２の内側半径の両方を表わし、半径ｒ２は、内側クラッドの外側半径を表わす。半径ｒ３は、堀３４の外側半径を表わす。半径ｒＲは、リング３８の内側半径を表わす。半径ｒｇは、リング３８が終わり、残りのＱＳＭファイバー１０を構成する屈折率ｎｇのガラス被覆が始まる半径を表わす。
【００４３】
１つの例において、９つのファイバーパラメータＰは、公称ガラス半径ｒｇ＝６２．５μｍに対して設計される。曲げ損失を低減するために任意に選択できる、ガラス半径ｒｇを変更する場合には、特にクラッドパラメータ（ｒ３、ｎ３）及びリングパラメータ（ｎＲ、ｒＲ）に微調整が必要な場合がある。図１において、コア縁半径ｒｅは、屈折率測定の欠点に起因して、内側クラッド半径ｒ１より僅かに小さい。以下に説明する図５のプロットにおいて、コア２０から内側クラッド３２への移行が垂直であるため、ｒｅ＝ｒ１である。
【００４４】
例示的なＱＳＭファイバー１０においてｎ０＞ｎ１＞ｎ３＞ｎ２である。別の例においてｎ１＞ｎＲであり、別の例においてｎ１≦ｎＲである。また、１つの例においてｎＲ＞ｎ３＞ｎ２である。
【００４５】
図３は図２と同様の図であり、クラッド領域３０が外側リング３８を含まない、例示的なＱＳＭファイバー１０の例示的な屈折率プロファイルを示している。図３の「無リング」プロファイルでは、内側クラッド３２の内側半径がｒｉで示され、関連する屈折率ｎｉを有している。コア２０の形状は、本例では略階段状であるが、階段プロファイルからアルファプロファイルまで変化することができる。図３の屈折率プロファイルにおける小さなこぶｂｉ及びｂ２は、予想される引き出し応力分布から生じる特徴であり、設計にとって重要ではない。前述のように、内側クラッド３２の内側半径ｒｉは、コア２０の半径ｒ１と等しくすることができる。
【００４６】
本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０は、比較的大きな有効面積Ａｅｆｆを有し、１つの例においてＡｅｆｆ＞１５０μｍ２、別の例においてＡｅｆｆ＞１７０μｍ２、更に別の例において、Ａｅｆｆ＞２００μｍ２である。ＱＳＭファイバー１０は、１つの付加的な高次モードＬＰ１１を使用せずに、シングルモードファイバーのように、基本モードＬＰ０１のみを用いて動作するように設計されている。受信（送信）信号に対して、適切なＭＰ補償デジタル信号処理が施されない限り、１つの付加的な高次モードＬＰ１１によって、ＱＳＭファイバー内を伝搬する光信号の伝送劣化が生じる可能性がある。
【００４７】
１つの例において、基本モードＬＰ０１は、基本モード有効屈折率を有し、高次モードＬＰ１１は、高次モード有効屈折率を有し、基本モード有効屈折率と高次モード有効屈折率との差Δｎｅｆｆが、波長１５５０ｎｍにおいて、|Δｎｅｆｆ|＞０．００１である。
【００４８】
高次モード劣化
高次モードＬＰ１１が、ＱＳＭファイバー１０に存在することによる２つの主な劣化は、マルチパス干渉（ＭＰＩ）及び過剰損失（ＥＬ）である。本開示の態様は、光信号伝送にＱＳＭファイバー１０を使用する一方、当技術分野で公知であり、更に詳細に説明する、デジタル信号処理技術を用いて、光信号のＭＰＩを電子的に軽減することを含んでいる。ＭＰＩ効果を電子的に軽減することによって、光伝送システムにＱＳＭファイバー１０を展開することができる。そのために、１つの例において、前述のパラメータＰが実質的に最適化される一方、補償できない過剰損失ＥＬが実質的に最小限に抑制される（例えば、実質的にゼロにされる）。これによって、前述の有害な非線形効果の克服に使用される、比較的大きな有効面積Ａｅｆｆを有するという利点が、過剰損失ＥＬによって減少することが回避される。
【００４９】
ＱＳＭファイバー１０の高次モードＬＰ１１は、好ましくなく使用されないため、ＱＳＭファイバー１０の設計及び構成は、高次モードで情報を伝えようとする従来の少数モード光ファイバーの設計及び構成と異なる。特に、従来の少数モード光ファイバーは、少数の高次モードで伝送された情報を使用しようとするため、これ等のモードは、比較的低い差動モード減衰（ＤＭＡ）を有する必要がある。以下に詳細に説明するように、本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０は、比較的高いＤＭＡを有し、即ち、高次モードＬＰ１１は比較的大きな減衰に意図的に晒され、高次モードに起因する光伝送劣化の程度が軽減される。
【００５０】
理想的には、ＱＳＭファイバー１０は、サポートされるすべてのモード間に比較的大きな位相屈折率差を有し、モード結合を最小限に抑制すると同時に、サポートされるすべてのモード間で小さな群屈折率差を有する。後者の属性は、受信信号からのＭＰＩアーチファクトの除去に必要なデジタル信号処理を最小限に抑制する。残念なことに、これは、大きな有効面積Ａｅｆｆのファイバーでは不可能である。定性的には、これは、任意のモードについて、群屈折率（ｎｇ）が、次のように位相屈折率（又は「有効屈折率」ｎｅ）に関係するためである。
【００５１】
【数３】
2017535804.tif 000005
【００５２】
従って、２つのモード間の群屈折率差は以下のように与えられる。
【００５３】
【数４】
2017535804.tif 000006
【００５４】
非常に大きな有効面積Ａｅｆｆの限界において、全てのモードの波長分散は、バルクガラスの波長分散に近づき、この場合、Δｎｇの式の最後の項が消滅してΔｎｇ≒ｎｅとなる。その結果、低モード結合（大きなΔｎｅ）と小さな差動モード遅延（ＤＭＤ、小さなΔｎｇ）とを同時に有することはできない。
【００５５】
本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０においては、低モード結合が実質的に維持されているが、前述のように、高次モードＬＰ１１に対して、できるだけ多くの損失（高いＤＭＤ）を有するようにＱＳＭファイバーを意図的に設計することによって、ＤＭＤが管理されている。高ＤＭＡによって、デジタル信号処理装置が、ＭＰＩの補償に必要とする等化器のタップ（即ち、メモリ）の数が減少し、それによって、以下に説明するように、システムの複雑性が低下する。高ＤＭＡ値も、ＭＰＩを補償する有効性の観点から上限を有する可能性がある、総ＭＰＩレベルを低減する。
【００５６】
１つの例において、波長１５３０ｎｍに対するＤＭＡは、ＤＭＡ≧１．０ｄＢ／ｋｍであり、別の例においてＤＭＡ≧４．０ｄＢ／ｋｍである。また、１つの例において、波長１５３０ｎｍにおける、基本モードＬＰ０１と高次モードＬＰ１１との結合係数ＣＣは、ＣＣ＜０．００２ｋｍ−１であり、別の例において、結合係数ＣＣ＜０．００１ｋｍ−１である。
【００５７】
高次モードＬＰ１１に対しＤＭＡを増加させる１つの方法は、マクロベンド要件に合致する範囲において、カットオフ波長λｃをできるだけ低い値にシフトすることである。もう１つの方法は、モード選択的な方法で、高次モードを高損失にすることである。図４は、軸方向（長手方向）屈折率摂動５２を含む、例示的なＱＳＭファイバー１０の部分拡大断面図である。図４は、一定の周期Λを有する屈折率摂動の例示的な形態を示す、ＱＳＭファイバーの軸方向距離ｚに対する屈折率ｎのプロットを含んでいる。屈折率摂動５２は、高次モードＬＰ１１の減衰（ＤＭＡ）を増加させる一方、基本モードＬＰ０１の減衰を実質的に増加させないように構成されている。１つの例において、屈折率摂動５２は、動作波長における、高次モードＬＰ１１と放射クラッドモードとの間の実効屈折率の差に実質的に一致する、長周期格子の形態を成している（即ち、周期Λ≒１／Δｎであり、ここで、Δｎは高次モードＬＰ１１と放射クラッドモードとの間の実効屈折率差である）。
【００５８】
１つの例において、軸方向屈折率摂動５２は、波長共振を有し、定周期構成と比較して共振の帯域幅を広げるのに役立つ、非定（例えば、チャープ）周期Λを含んでいる。１つの例において、軸方向屈折率摂動５２は、レーザー照射等の公知の方法を用いて、ＱＳＭファイバー１０内に形成することができる。１つの例において、軸方向屈折率摂動５２は、１つ以上のレーザーを照射する等によって、ファイバーを引き出す際に形成することができる。１つの例において、軸方向屈折率摂動の周期Λは、Ｃ＋Ｌ帯域において、及び１つの例では、波長１５３０ｎｍにおいて、ＬＰ０１とＬＰ１１との共振結合が実質的に生じないように選択される。
【００５９】
光伝送の所謂「ガウス雑音（ＧＮ）」モデルは、出射パワーが最適化された系のＱファクターが、有効面積Ａｅｆｆを以下のように増減すると仮定するため、
【００６０】
【数５】
2017535804.tif 000007
【００６１】
有効面積Ａｅｆｆを１５０から１７５μｍに増加させると、Ｑ２は約１１％又は０．４５ｄＢ増加する。有効面積Ａｅｆｆを１５０から２５０μｍに増加させると、Ｑ２は約４１％又は１．５ｄＢ増加する。チャンネル数８０、チャンネル間隔３２ＧＨｚ（ナイキスト）、スパン長５０ｋｍ、理想的な（雑音及び歪のない）送信器及び受信器、並びにスパンロスが０．１５８ｄＢ/ｋｍのＱＳＭファイバー１０を有する、エルビウムドープファイバー増幅（ＥＤＦＡ）偏波多重（ＰＭ）−１６ＱＡＭ（直角位相振幅変調）光伝送システムについて、例示的なシミュレーションを実施した。シミュレーションでは、有効面積Ａｅｆｆを１５０μｍ２から２５０μｍ２に増加させると、１１．２５ｄＢの到達距離が、３０００ｋｍから４０００ｋｍまで増加することが示されている。従って、最適Ｑ２の１．５ｄＢの増加は小さいように見えるが、到達距離の大幅な改善につながる可能性がある。
【００６２】
このシミュレーションは、５０ｋｍスパンにおいて、有効面積Ａｅｆｆを１５０μｍ２から２５０μｍ２に増加させ、スパンロスを０．１５８ｄＢから０．２１５ｄＢ／ｋｍに増加させると、Ｑ２に正味の変化は生じないことを示唆している。従って、僅か０．０５７ｄＢ／ｋｍの過剰損失ＥＬ（即ち、モード結合に起因する、ＬＰ０１固有の減衰を上回る付加的損失）によって、有効面積Ａｅｆｆを増加させる利点が完全に失われる可能性がある。更に０．０１ｄＢ／ｋｍの過剰損失ＥＬによって、有効面積Ａｅｆｆ＝２５０μｍ２のＱＳＭファイバー１０の到達距離が、約２００ｋｍ短縮される可能性がある。有効面積Ａｅｆｆが２５０μｍ２未満の大有効面積ファイバーの利点も同様に低減される。
【００６３】
モデル化を通して、従来の屈折率プロファイルは、過剰なマクロベンド損失を導入することなく、十分に大きなＤＭＡ及び１７５μｍ２を超える有効面積Ａｅｆｆを達成することができないことが見出された。しかし、外側クラッド３４の屈折率ｎｃと比較して大きな屈折率ｎＲのリング３８を思慮深く付加することによって、ガラス被覆３９に対するＬＰ１１のモード結合が向上し、それによって、曲げ性能に大きな影響を与えることなく、ＤＭＡを増加させることができることも見出されている。この点に関し、リング３８の屈折率ｎＲは、基本モードの実効屈折率ｎｅｆｆを超えてはならない。１つの例において、リング３８は、高次モードＬＰ１１の減衰に寄与する少なくとも１種の吸収ドーパントを含んでいる。吸収ドーパントの例には、チタン又は他の遷移金属が含まれる。１つの例において、リング３８は、吸収ドーパントではないフッ素ドーパントを含んでいる。
【００６４】
例示的なＱＳＭファイバー
以下の表１は、ＱＳＭファイバー１０の３つの例に関する、例示的なＱＳＭファイバーパラメータＰを示している。以下の表において、Ｐは所与のパラメータを表わし、「ＭＩＮ１」及び「ＭＡＸ１」は、所与のパラメータに対する第１の例示的な最小及び最大値を表わし、「ＭＩＮ２」及び「ＭＡＸ２」は、所与のパラメータに対する第２の例示的な最小及び最大値を表わし、「ＭＩＮ３」及び「ＭＡＸ３」は、所与のパラメータに対する第３の例示的な最小及び最大値を表わしている。以下の表において、パラメータＰは、公称半径ｒｇ＝６２．５μｍのＱＳＭファイバー１０に基づいている。
【００６５】
【表１】
2017535804.tif 000008
【００６６】
以下の表２は、表１の屈折率データに代わる表示である。表２は純シリカに対する屈折率の変化を用いている。この屈折率の変化は相対屈折率Δで表され、Δは以下のように与えられる。
【００６７】
【数６】
2017535804.tif 000009
【００６８】
ここで、ｎは上記表からの（１５５０ｎｍにおける）屈折率値であり、ｎｓ＝１．４４４４３７３であって、純シリカの屈折率である。
【００６９】
【表２】
2017535804.tif 000010
【００７０】
ＱＳＭファイバー１０の第２の例を以下の表３に示すが、これは図３に示すような「無リング」構成の例である。
【００７１】
【表３】
2017535804.tif 000011
【００７２】
ＱＳＭファイバー１０の第３の例を以下の表４に示すが、これは「無リング」構成の別の例である。
【００７３】
【表４】
2017535804.tif 000012
【００７４】
例示的なプロファイルのＱＳＭ特性
図５は図２と同様であり、例示的なＱＳＭファイバー１０の第１、第２、及び第３の例示的な屈性率プロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３（それぞれ、実線、破線、及び点線）を示しており、異なる屈折率プロファイルは、内側クラッド３２について異なる深さを有している。図６は、光学モデル化によって得られた、波長１６２５ｎｍにおける、曲げ径ＤＢ（ｍｍ）に対する、予測曲げ損失ＢＬ（ｄＢ／ターン）をプロットした図である。図５の３つの実直線は、発振ピークを当てはめることに基づく、例示的なプロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の近似的な上限である。３つの例示的なプロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の６０ｍｍの曲げ径ＤＢにおける曲げ損失ＢＬは、はいずれもＢＬ＜５ｍｄＢ／ターンである。
【００７５】
図７はマルチモードからシングルモード動作へのカットオフ波長λｃの計算に使用される、図５の３つの屈折率プロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の、入力光パワーＰＩＮに対する測定出力光パワーＰＯＵＴの比（ＰＯＵＴ／ＰＩＮ）を波長λ（ｎｍ）に対してプロットした図である。
【００７６】
以下の表５は、図５の３つの例示的なプロファイルｐ１、ｐ２、及びｐ３の予測光学特性をまとめたものである。曲げ損失ＢＬの値は、図６の直線適合から得られたものであり、カットオフ波長λｃは、図７のパワーをトレースしたプロットから推定したものである。有効面積Ａｅｆｆはλ＝１５５０ｎｍにおいて、μｍ２単位で測定したものである。直線ファイバーのＬＰ１１モードのカットオフ波長λｃはナノメートル単位（ｎｍ）で測定したものである。１５５０ｎｍにおける、直線ファイバーのＬＰ１１モードの放射損失は、ＲＬで示し、ｄＢ／ｋｍで測定したものである。基本モードのマクロ曲げ損失ＢＬは、λ＝１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、ｄＢ／ターン単位で測定したものである。
【００７７】
【表５】
2017535804.tif 000013
【００７８】
ＤＭＡとＮＴとの関係
ＱＳＭファイバー１０の利点の１つは、光伝送システムにおいて、ＭＰＩの補償に用いられるデジタル信号処理装置に必要なタップの数が減ることである。図８Ａ及び８Ｂは、２モード（ＬＰ０１及びＬＰ１１）ＱＳＭファイバー１０の、ＤＭＤ（ｎｓ）を関数とする、任意のパワー単位（ａ．ｐ．ｕ．）の信号パワー分布ＳＰのプロット図である。実線が全パワーを示し、破線が基本モードＬＰ０１のパワーを示し、一点鎖線が高次モードＬＰ１１のパワーを示している。
【００７９】
図８Ａでは平均のＤＭＡが無視できる一方、図８Ｂでは、高い平均ＤＭＡが存在している。他のすべてのパラメータＰを同じに維持し、いずれの場合も基本モードＬＰ０１のみに信号を送出した。大幅に遅延した寄与部分（破線の黒線の尾部分）はＤＭＡが増加するにつれて減少している。これにより、比較的大きなＤＭＤを有するＱＳＭファイバー１０を、従来のＭＰＩ補償と比較して少ない数ＮＴのタップを有する、デジタル信号処理装置に使用することができる。
【００８０】
大幅に遅延した寄与部分（破線の黒線の尾部分）はＤＭＡが増加するにつれて減少している。これにより、比較的大きいＤＭＤを有するＱＳＭファイバー１０を、従来のＭＰＩ補償と比較して少ない数ＮＴのタップを有する、デジタル信号処理装置に使用することができる。
【００８１】
図９Ａ及び９Ｂは、本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０を用いた、例示的な光伝送システムのＤＭＡ（ｄＢ／ｋｍ）に対する、ＤＭＤＥｆｆで示す、実効ＤＭＤのプロット図である。図９Ａにおいて、ＤＭＤＥｆｆの単位はナノ秒（ｎｓ）であり、図９ＢではＤＭＤＥｆｆの単位は、信号処理装置のタップ（時間的）間隔τであり、各々のタップは３１．２５ｐｓの持続時間を有している。実効ＤＭＤは９９．９５％の干渉パルスエネルギーを含む時間間隔であると定義され、デジタル信号処理装置が、ＭＰＩを補償するために必要とする遅延量を表わす。図９Ａ及び９Ｂの生成に用いた計算は、ＱＳＭファイバー１０のＤＭＤを１ｎｓ／ｋｍ及び長さＬ＝１００ｋｍを前提としている。
【００８２】
図９Ａ及び９Ｂのプロットは、基本モードで伝搬する、情報を担持した光信号の光伝送劣化の補償に必要なタップ数ＮＴに与える、非ゼロＤＭＡの影響を示している。等化器のタップの必要数ＮＴの計算は概算である。計算は平均のＭＰＩ補償に基づいているため、結果はタップ数ＮＴの下限を規定するものと考えることができる。
【００８３】
ＱＳＭファイバーを用いた光伝送システム
図１０は、本明細書に開示のＱＳＭファイバー１０を用いた、例示的な光伝送システム（「システム」）１００の概略図である。システム１００は、光送信器１２０、ＱＳＭファイバー１０の部分、光受信器１３０、光受信器に電気的に接続された、アナログ−デジタル変換器ＡＤＣ、及びアナログ−デジタル変換器に電気的に接続された、デジタル信号処理装置ＤＳＰを備えている。また、システム１００には、必要に応じ、デジタル信号処理装置ＤＳＰに電気的に接続された、判定回路１５０が含まれる。
【００８４】
デジタル信号処理装置ＤＳＰは、例において、等化器の複数のタップ１３６を有するＭＰＩ軽減システム１３４を含んでいる。システム１００、及び特にＭＰＩ軽減装置１３４は、当技術分野で公知の方法を用いて、光信号に対し、光伝送劣化を電子的に等化するように構成されている。１つの例において、ＭＰＩ軽減システム１３４は、バタフライ構造（図示せず）内に４つの有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルターを含み、各々のフィルターは、最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズムに基づいて再帰的に調整される、幾つかのタップ１３６を有している。
【００８５】
ＱＳＭファイバー部分１０は、光送信器１２０に光学的に接続された入射端部１１２、及び光受信器１３０に光学的に接続された出射端部１１４を有し、それによって光送信器と光受信器との間に光接続を確立している。１つの例において、ＱＳＭファイバー１０は、増幅器１６０、例えば、ＥＤＦＡを含んでいる。
【００８６】
システム１００の動作において、送信器１２０は、基本モードＬＰ０１のみが情報を担持する入力アナログ光信号ＯＳを規定する光２００を生成する。光２００は、ＱＳＭファイバー１０の入射端部１１２に入射し、ファイバーの長さを伝搬して出射端部１１４に到達する。殆どの光２００は、基本モード（ＬＰ０１）で伝搬するが、光の一部は高次モードＬＰ１１で伝搬する。光２００は、ＱＳＭファイバー１０内を伝搬したことによって、前述の劣化を有しているため、ＱＳＭファイバー１０の出射端部において２００’で示してある。
【００８７】
光受信器１３０は、ＱＳＭファイバー１０の出射端部１１４から放射された光２００’を受信し、この光を対応するアナログ電気信号ＳＡに変換する。アナログ電気信号ＳＡはアナログ−デジタル変換器ＡＤＣを通過した後、対応するデジタル電気信号ＳＤを形成する。次に、デジタル電気信号ＳＤは、デジタル電気信号をデジタル処理する、デジタル信号処理装置ＤＳＰによって受信される。特に、デジタル信号処理装置ＤＳＰは、当技術分野で公知の技術に基づいて、ＭＰＩ軽減システム１３４及びその内部の等化器のタップ１３６を用いて、ＭＰＩを等化するように構成されている。デジタル信号処理装置ＤＳＰは、（ＭＰＩ軽減システム１３４の限界内で）送信器１２０によって生成された、当初の光信号ＯＳを表わす、処理済みデジタル電気信号ＳＤＰを出力する。当初の光系ＯＳにエンコードされた情報を含む処理済みデジタル電気信号ＳＤＰは、所与のアプリケーションの必要性に応じ、引き続き下流（例えば、判定回路１５０）で処理される。
【００８８】
前述のように、≧１ｄＢ／ｋｍ又は＞４ｄＢ／ｋｍのような比較的高いＤＭＡによって、デジタル信号処理がより簡略化される、即ち、ＭＰＩ補償を採用する従来の光伝送システムと比較して、等化器のタップ１３６の数ＮＴが低減する。また、前述のように、高いＤＭＡ値によって、ＭＰＩ補償デジタル信号処理の効率の点で上限を有する可能性がある、総ＭＰＩレベルも低下する。
【００８９】
添付の特許請求の範囲に規定する、本開示の精神及び範囲を逸脱せずに、本明細書に記載の本開示の好ましい実施の形態に対し、様々な改良が可能であることは当業者には明らかであろう。従って、改良及び変形が添付の特許請求の範囲及びその均等物に属することを条件に、本開示はかかる改良及び変形を包含するものである。
【００９０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９１】
実施形態１
準シングルモード（ＱＳＭ）光ファイバーであって、
中心線及び外縁を有するコアであって、前記中心線にピーク屈折率ｎ０を有し、前記外縁に屈折率ｎ１を有するコア、及び
前記コアを囲むクラッド部であって、前記コアに直接隣接する内側環状堀領域を有するクラッド部を備え、
前記コア及びクラッド部が、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１をサポートし、
ｉ）前記基本モードＬＰ０１に対し、１５３０ｎｍにおいて、有効面積Ａｅｆｆ＞１７０μｍ２及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、
ｉｉ）高次モードＬＰ１１に対し、１５３０ｎｍにおいて、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰、及び
ｉｉｉ）１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．０２ｄＢ／ターン、
を規定する光ファイバー。
【００９２】
実施形態２
前記コアが５μｍよりも大きい半径を有する、実施形態１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９３】
実施形態３
前記コア半径が７μｍよりも大きい、実施形態２記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９４】
実施形態４
２ｍカットオフ波長λｃ＞１６００ｎｍを更に有する、実施形態２記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９５】
実施形態５
前記第１の内側環状クラッド領域が、最小屈折率ｎ２を有し、前記クラッド部が、前記内側環状クラッド領域に直接隣接し、最小屈折率ｎ３を有する堀を更に備えた、実施形態４記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９６】
実施形態６
前記クラッド部が、前記堀に直接隣接し、屈折率ｎＲを有するリングを更に備え、ｎＲ＞ｎ３＞ｎ２である、実施形態５記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９７】
実施形態７
前記リングが、前記高次モードの減衰に寄与する吸収ドーパントを含む、実施形態６記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９８】
実施形態８
前記有効面積Ａｅｆｆ＞２００μｍ２である、実施形態１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【００９９】
実施形態９
ｉ）前記コアが、カリウムをドープしたシリカで構成され、
ｉｉ）前記クラッド部がフッ素をドープしたシリカで構成され、
ｉｉｉ）前記コア及び前記クラッド部のいずれもゲルマニウムを含まない
実施形態１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１００】
実施形態１０
前記基本のモードＬＰ０１の前記減衰が、０．１６５ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記基本モードＬＰ０１に対し、１６２５ｎｍ及び曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．００５ｄＢ／ターンである、実施形態１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０１】
実施形態１１
前記基本モードＬＰ０１を実質的に減衰させずに、前記高次モードＬＰ１１の減衰に寄与するように構成された、軸方向周期屈折率摂動を更に有する、実施形態１記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０２】
実施形態１２
光伝送システムであって、
実施形態１のＱＳＭ光ファイバー、
情報を担持する光信号を規定する光を発するように構成された光送信器、
前記ＱＳＭファイバーによって前記光送信器に光学的に結合され、前記光送信器から発せられ、前記基本モードＬＰ０１及び前記高次モードＬＰ１１で、前記ＱＳＭ光ファイバーを通して伝送されることによって、マルチパス干渉（ＭＰＩ）が生じた光を受信するように構成された光受信器であって、前記受信した光からアナログ電気信号を生成する光受信器、
前記アナログ電気信号を対応するデジタル電気信号に変換する、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、及び
前記ＡＤＣに電気的に接続され、前記デジタル電気信号を受信及び処理して前記ＭＰＩを軽減し、前記光送信器からの前記光信号を表わす、処理済みデジタル信号を生成するように構成された、デジタル信号処理装置を備えた光伝送システム。
【０１０３】
実施形態１３
準シングルモード（ＱＳＭ）光ファイバーであって、
中心線及び５μｍを超える半径ｒ１を有するコアであって、前記中心線にピーク屈折率ｎ０を有し、前記半径ｒ１に屈折率ｎ１を有するコア、及び
前記コアを囲むクラッド部であって、前記コアに直接隣接し、最小屈折率ｎ２を有する第１の内側環状クラッド領域、前記第１の内側環状クラッド領域に直接隣接し、最小屈折率ｎ３を有する第２の内側環状クラッド領域、及び第２の内側環状クラッド領域に直接隣接し、屈折率ｎＲを有するリングを含み、ｎ０＞ｎ１＞ｎ３＞ｎ２、及びｎＲ＞ｎ３＞ｎ２である、クラッド部を備え、
前記コア及びクラッド部が、基本モードＬＰ０１及び高次モードＬＰ１１をサポートし、
ｉ）前記基本モードＬＰ０１に対し、１５３０ｎｍの波長において、有効面積Ａｅｆｆ＞１５０μｍ２及び０．１７ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、
ｉｉ）高次モードＬＰ１１に対し、１５３０ｎｍの波長において、少なくとも１．０ｄＢ／ｋｍの減衰、及び
ｉｉｉ）波長が１６２５ｎｍである場合、曲げ径ＤＢ＝６０ｍｍにおいて、曲げ損失ＢＬ＜０．０２ｄＢ／ターン、
を規定する光ファイバー。
【０１０４】
実施形態１４
前記コア半径が７μｍより大きい、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０５】
実施形態１５
２ｍカットオフ波長λｃ＞１６００ｎｍを更に有する、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０６】
実施形態１６
前記有効面積Ａｅｆｆ＞１７０μｍ２である、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０７】
実施形態１７
前記基本モードＬＰ０１の前記減衰が、０．１６５ｄＢ／ｋｍ以下であり、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０８】
実施形態１８
前記基本モードＬＰ０１を実質的に減衰させずに、前記高次モードＬＰ１１の減衰に寄与するように構成された、軸方向周期屈折率摂動を更に有する、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１０９】
実施形態１９
１５３０ｎｍの波長において、ＬＰ０１−ＬＰ１１間結合係数ＣＣ＜０．００２ｋｍ−１を更に有する、実施形態１３記載のＱＳＭ光ファイバー。
【０１１０】
実施形態２０
実施形態１３のＱＳＭ光ファイバー、
情報を担持する光信号を規定する光を発するように構成された光送信器、
前記ＱＳＭファイバーによって前記光送信器に光学的に結合され、前記光送信器から発せられ、前記基本モードＬＰ０１及び前記高次モードＬＰ１１で、前記ＱＳＭ光ファイバーを通して伝送されることによって、マルチパス干渉（ＭＰＩ）が生じた光を受信するように構成された光受信器であって、前記受信した光からアナログ電気信号を生成する光受信器、
前記アナログ電気信号を対応するデジタル電気信号に変換する、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、及び
前記ＡＤＣに電気的に接続され、前記デジタル電気信号を受信及び処理して前記ＭＰＩを軽減し、前記光送信器からの前記光信号を表わす、処理済みデジタル信号を生成するように構成された、デジタル信号処理装置を備えた光伝送システム。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    ＱＳＭファイバー
１２    中心線
２０    コア
３０    クラッド部
３２    第１の内側環状クラッド領域（内側クラッド）
３４    第２の内側環状クラッド領域（堀）
３８    環状外側クラッド領域（リング）
３９    ガラス被覆
５２    屈折率摂動
１００  光伝送システム
１１２  入射端部
１１４  出射端部
１２０  光送信器
１３０  光受信器
１３４  ＭＰＩ軽減システム
１３６  タップ
１５０  判定回路
１６０  増幅器
【図１】
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【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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