(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの低勾配形モノモードファイバのセクションと、少なくとも１つのステップインデックス形モノモードファイバのセクションとを有する波長多重化光ファイバ伝送システムであって、低勾配形モノモードファイバが、波長が多重化される帯域の外で２つの波長分散ゼロを有する分散フラットファイバであることを特徴とする伝送システム。
【請求項２】
分散フラットファイバが、１３５０から１４５０ｎｍの範囲において１つの波長分散ゼロを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
分散フラットファイバが、１５５０から１６５０ｎｍの範囲において１つの波長分散ゼロを有する請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
分散フラットファイバが、１５３０から１６００ｎｍの波長範囲において３から５．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍまでの間の絶対値をとる波長分散を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
分散フラットファイバが、１５３０から１６００ｎｍの波長範囲において０．０４ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ未満の絶対値をとる波長分散勾配を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
ステップインデックス形ファイバが、分散フラットファイバにおける波長分散を補正できるように選択される請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
ステップインデックス形ファイバが、１５５０ｎｍで１５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍを超える絶対値をとる波長分散を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
ステップインデックス形ファイバが、１５５０ｎｍで１３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍを超える絶対値をとる波長分散を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる伝送の分野に関し、より詳細には、波長多重化伝送の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバについては、一般に、屈折率をファイバの半径の関数として示す曲線の様相に従う屈折率分布が示される。従来の方法では、ファイバのコアにおける距離ｒを横座標に、その絶対差またはファイバのクラッドの屈折率に対するパーセンテージによって規定される屈折率を縦座標に表わす。このようにして、それぞれステップ、台形、三角形の形状を有する半径の関数として屈折率の変化を表わす曲線について、「ステップ」、「台形」、「三角形」形屈折率分布が表わされる。これらの曲線は一般に、ファイバの理論上の分布または設定された分布を表しており、ファイバの製造上の制約条件によって、この分布が著しく異なる恐れがある。
【０００３】
波長が多重化される高伝送速度の新しい伝送ネットワークにおいては、特に１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の伝送速度について、波長分散を管理することが有利である。その目的は、多重化の波長のあらゆる値について、リンク上ではほぼゼロとなる累積波長分散を得ることによって、パルスの拡大を制限することにある。分散に対して数百ｐｓ／ｎｍの累積値が許容可能である。システム内で使用される波長の近くにおける波長分散値がゼロ値とならないようにすることも有利である。なぜなら、そのような値では非線形作用が大きいからである。さらに、多重化の範囲における波長分散の勾配を制限することも有利である。
【０００４】
ケーブル用ファイバによって生じる波長分散を補償するために、分散補償ファイバ（「dispersion compensating fiber」の略語でＤＣＦと呼ばれる）を使用する方法がすでに提案されている。このようなファイバには以下の欠点がある。
【０００５】
−  使用される波長の範囲における減衰率がおよそ０．５ｄＢ／ｋｍと高い。
【０００６】
−  コンディショニングに対する感度が高いので、ファイバが小さい直径で巻かれている場合には減衰率が大きくなる。
【０００７】
−  非線形性が高い。
【０００８】
したがって、波長多重化伝送システムについては、波長分散管理の問題が生じる。そのことから以下を得られるようにしなければならない。
【０００９】
−  リンク上の小さな累積波長分散。
【００１０】
−  多重化波長の近くで非線形作用を制限するのに十分高い波長分散。
【００１１】
−  多重化波長の範囲における小さな減衰率。
【００１２】
−  コンディショニングに対する低い感度。
【００１３】
Richard Lundinは、「Dispersion Flattening in a W fiber（Ｗファイバにおける分散フラット化）」、Apllied Optics vol. 33、no. ６、pp. 1011−1014（1194）において、二重クラッド型のモノモードファイバにおいてフラットな分散を得ることができる方法を提案している。この方法は、Ｗ形の屈折率分布−クラッドの屈折率より小さい矩形及び環形の屈折率−を有するファイバに適用され、１２５０ｎｍのカットオフ波長で、１２５０ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲において０．９ｐｓ／ｋｍ・ｎｍの分散の二乗平均値を得ることができる。この文献は、単に、波長分散を低いレベルに保つことによって、パルスの拡大を制限できることを示している。
【００１４】
Y. LiとC.D. Husseyは、「Triple-clad single mode fibers for dispersion flattening（分散フラット化のための三重クラッド型モノモードファイバ）」、Optical Engineering、vol. 33、no. 12、pp. 3999-4005（1994）において、１３００ｎｍと１５５０ｎｍで波長分散が解消されるような、波長多重化伝送システムのための分散フラットファイバの利点を示している。この文献は、固有損失を低く、曲げ感度を高くし、さらに１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍにおいて波長分散がゼロとなるような、平坦な分散を得るために三重クラッド型ファイバの最適化を提案している。第２モードのカットオフ波長は１２５０ｎｍである。ここで得られるファイバは、外部クラッドより大きい屈折率をもつコアと、外部クラッドより小さい屈折率の第１クラッドと、外部クラッドより大きい屈折率の第２クラッドを有する。５ｃｍの半径でファイバを巻きつけることによって生じる損失は、２．４ｄＢ／ｋｍ未満であり、その分散は、１３００から１５００ｎｍの間の波長範囲において３ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ未満となる。
【００１５】
P.K. Bachmannは、「Worldwide status of dispersion-modified single mode fibres（分散の世界的状況−改良型モノモードファイバ）」、Philips J.Res.42、435-450（1987）は、分散フラットファイバ及び分散シフトファイバ（ＤＳＦ）の検討を提案している。著者は、ファイバの曲げによって生じる損失を減少させる必要性について結論づけている。
【００１６】
本出願人は、製品番号ＡＳＭＦ２００で、１３００から１３２０ｎｍの間で波長分散が解消され、１２８５から１３３０ｎｍの範囲では波長分散が３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍとなり、１５５０ｎｍでは１８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍとなる波長を有するステップインデックス形モノモードファイバをすでに商品化している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、波長多重化伝送システムにおける波長分散の管理の問題に対する解決策を提案する。本発明は、大きな減衰率を生じることなく、非線形作用を制限することによって、すぐれた波長多重伝送を行う。このようにして、本発明は、リンク上の波長分散を補償することができ、大きな減衰を生じることなく、また波長分散補償型ファイバの使用をできるだけ避けることができるような、波長多重化伝送システムにおける分散補償の問題に対する解決策を提案する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、あらゆる種類のパルス、特にＲＺまたはＮＲＺパルス型の波長多重化伝送システムに適用される。
【００１９】
より厳密には、本発明は、少なくとも１つの低勾配形モノモードファイバのセクションと、少なくとも１つのステップインデックス形モノモードファイバのセクションとを有する波長多重化光ファイバ伝送システムであって、低勾配モノモードファイバが、波長の多重化の帯域の外で、２つの波長分散ゼロを有する分散フラットファイバであることを特徴とする伝送システムを提案する。
【００２０】
好ましくは、分散フラットファイバは、１３５０から１４５０ｎｍの範囲において１つの波長分散ゼロを有する。
【００２１】
本発明の一実施形態においては、分散フラットファイバは、１５５０から１６５０ｎｍの範囲において１つの波長分散ゼロを有する。
【００２２】
本発明の一実施形態においては、分散フラットファイバは、１５３０から１６００ｎｍの波長範囲において、３から５．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの間の絶対値をとる波長分散を有する。
【００２３】
好ましくは、分散フラットファイバは、１５３０から１６００ｎｍの波長範囲において０．０４ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ未満の絶対値をとる波長分散勾配を有する。
【００２４】
本発明の一実施形態においては、ステップインデックス形ファイバは、分散フラットファイバにおける波長分散を補償できるように選択される。
【００２５】
好ましくは、ステップインデックス形ファイバは、１５５０ｎｍにおいて１５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍを超える絶対値の波長分散を有する。
【００２６】
このファイバはまた、１５５０ｎｍにおいて１３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍを超える絶対値の波長分散を有することができる。
【００２７】
単に例示的なものとして示された本発明の実施形態についての以下の説明によって、本発明の他の特性及び利点が明らかになるだろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明は、波長多重化伝送システムにおいて、低勾配形ケーブル用ファイバを使用し、ステップインデックス形ファイバによってケーブル用ファイバ上に累積された分散を補正することを提案する。本発明は、とりわけ、多重化のチャネル間の間隔が１．６ｎｍ未満である、ＤＷＤＭ（英語の「dense wavelength division multiplexing（高密波長分割多重化）の略語」タイプのシステムに適用される。
【００２９】
本発明によれば、低勾配形ファイバは、分散フラットファイバであり上述のLundin、Li、およびBachmannの文献に記載されているタイプのものでよい。より一般的には、本発明によって、多重化チャネルの帯域内で、３から５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの間の絶対値をとる波長分散を有するファイバを使用することができる。多重化チャネルの帯域は、１５３０から１６００ｎｍの間の波長に対応する。分散の下限によって、ファイバ内の波長分散が、非線形作用、特に４波混合を制限するのに十分大きいものとなる。また、上限によって、単にステップインデックス形ファイバを使用するだけで、リンク上の波長分散を補正することが可能になる。
【００３０】
このような波長分散の値は、分散フラットファイバによって得られる。この場合、ゼロ間の分散が、おおよその放物線特性を示し、その頂点が波長分散のプラスまたはマイナスの値に対応することができる。本発明は他の場合にも適用される。
【００３１】
有利には、多重化チャネルの帯域における波長分散勾配は、０．０４ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ未満の絶対値をとる。このような値から、多重化の種々のチャネル間の波長分散の変化は小さいままとなる。分散フラットファイバの場合には、多重化の帯域における勾配がマイナスとなるように、いいかえれば、多重化のチャネルの波長より小さい波長の値について、分散の最大値に達するように、分散ゼロの値を選択することができる。この場合、有利には、ステップインデックス形ファイバを用いて、波長分散勾配を補正することができる。こうして、−０．０４ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ未満の波長分散勾配の値が可能になるだろう。
【００３２】
分散勾配が、多重化のチャネルの波長範囲においてプラスとなるように分散フラットファイバが選択されるとしても、この下限未満の絶対値をとる勾配値の選択によって、多重化チャネルの波長範囲における分散の変化の補償を防ぐことができる。というのも、０．０４ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ未満の絶対値をとる勾配の値は、６００ｋｍのリンクにおいて１２００ｐｓ／ｎｍを超える波長分散の値を生じないからである。このような値は許容可能なままとなるだろう。
【００３３】
低勾配ファイバのその他の伝播特性は、たとえば従来の値の範囲から選択することができる。たとえば
−  １５５０ｎｍでの減衰率０．２５ｄＢ／ｋｍ
−  半径３０ｍｍの周りに巻きつけた場合については０．５ｄＢ／ｋｍ未満の曲げ損失
−  およそ５０μｍ２の有効範囲
分散フラットファイバにおいて累積した波長分散を補償するために、本発明は、ステップインデックス形ファイバを使用することを提案する。このようなファイバは、ファイバのコアがゲルマニウムでドーピングされた本出願人のＡＳＭＦファイバタイプとすることもできる。さらに、たとえば、ファイバのコアがドーピングされていないが、クラッドがフッ素で強くドーピングされた珪素コアを有するファイバのような、他のタイプのファイバを使用することもできる。波長分散の符号の選択は、低勾配形ファイバ内に累積された波長分散を補償できるように行われる。
【００３４】
本発明は、より一般的には、ステップインデックス形ファイバが、１５５０ｎｍで、１５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより大きい絶対値をとる波長分散の値を有する。さらに、多重化の範囲において、１３．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの下限を考えることもできるであろう。これらの値より大きな絶対値をとる波長分散を選択することによって、ステップインデックス形ファイバによって分散フラット直線ファイバ内に累積される波長分散を補償することができる。
【００３５】
分散の補償のためにステップインデックス形ファイバを使用することによって、従来の技術のシステム内におけるように分散補償ファイバの使用を避けることができる。このようにして、低い減衰率、大きな有効面積、非線形係数の低い値ｎ２、さらにステップインデックス形ファイバの他の利点を得ることができる。
【００３６】
次に、本発明の一実施例を示す。この例において、伝送システムは、１５５０ｎｍで−３ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの波長分散と、−０．０３ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの同じ値の波長についての波長分散勾配とを有する分散フラットファイバのセクションからなる。そのために、グラフの頂点を多重化チャネルの波長範囲より小さい波長に置くことにより、波長に応じた分散のグラフの頂点がマイナスとなるような分散フラットファイバが使用される。１００ｋｍの分散フラットファイバのセクションが使用される。
【００３７】
さらに、１５５０ｎｍにおいて１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散と、＋０．０５５ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍの分散勾配を有する製品番号ＡＳＭＦ２００で、本出願人が商品化したタイプのステップインデックス形ファイバのセクションが使用される。各セクションの長さは２０ｋｍである。
【００３８】
この場合、１００＋２０ｋｍの伝播区画の後に、波長の種々の値について、以下の累積された分散の値が得られる。
【００３９】
１５３０ｎｍにおいて
分散フラットファイバ：−２４０
ステップインデックス形ファイバ：＋３１８
波長分散合計：＋７８
１５５０ｎｍにおいて
分散フラットファイバ：−３００
ステップインデックス形ファイバ：＋３４０
波長分散合計：＋４０
１５８０ｎｍにおいて
分散フラットファイバ：−３９０
ステップインデックス形ファイバ：＋３７２
波長分散合計：−２２
１６００ｎｍにおいて
分散フラットファイバ：−４５０
ステップインデックス形ファイバ：＋３９２
波長分散合計：−５８
得られた波長分散合計の値によって、全長６００ｋｍのシステムにおいて、１５３０ｎｍから１６００ｎｍの間の多重化における伝送が可能になる。このような場合には、累積された分散は、使用するチャネルにかかわらず、絶対値における５００ｐｓ／ｎｍ未満のままとなる。
【００４０】
本発明によって使用されるファイバは、ＭＣＶＤのように、当業者によって従来の技術を用いて、または光ファイバ製造のために通常使用される他の技術によって容易に製造することができる。