(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの分散特性を補償するための分散補償光ファイバであって、該分散補償光ファイバは、センタコアの外周側を該センタコアよりも屈折率が低いサイドコアで覆い、該サイドコアの外周側を該サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコアよりも屈折率が低いセカンドサイドコアで覆い、該セカンドサイドコアの外周側を該セカンドサイドコアよりも屈折率が低く前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成され、前記クラッドに対するセンタコアの比屈折率差をΔ１とし、前記クラッドに対するサイドコアの比屈折率差をΔ２とし、前記クラッドに対するセカンドサイドコアの比屈折率差をΔ３としたときに、０．７５％≦Δ１≦０．９５％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．２０≦Δ３≦０．３０％と成し、さらに、サイドコアの外径ｂに対するセンタコアの外径ａの値ａ／ｂをＲａとしたとき、０．４≦Ｒａ≦０．５と成し、セカンドコアの外径ｂに対するセカンドサイドコアの外径ｃの値ｃ／ｂを１．３〜１．５の範囲内の値と成し、波長１．５５μｍ帯における分散値および分散スロープを負とし、伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とし、偏波モード分散値を０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径を６．２μｍ以上とし、波長１．５５μｍ帯における分散値σを、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとしたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項２】
波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの分散特性を補償するための分散補償光ファイバであって、該分散補償光ファイバは、センタコアの外周側を該センタコアよりも屈折率が低いサイドコアで覆い、該サイドコアの外周側を該サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコアよりも屈折率が低いセカンドサイドコアで覆い、該セカンドサイドコアの外周側を該セカンドサイドコアよりも屈折率が低く前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成され、前記クラッドに対するセンタコアの比屈折率差をΔ１とし、前記クラッドに対するサイドコアの比屈折率差をΔ２とし、前記クラッドに対するセカンドサイドコアの比屈折率差をΔ３としたときに、０．７５％≦Δ１≦０．９５％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．２０≦Δ３≦０．３０％と成し、さらに、サイドコアの外径ｂに対するセンタコアの外径ａの値ａ／ｂをＲａとしたとき、０．４≦Ｒａ≦０．５と成し、セカンドコアの外径ｂに対するセカンドサイドコアの外径ｃの値ｃ／ｂを１．３〜１．５の範囲内の値と成し、波長１．５５μｍ帯における分散値および分散スロープを負とし、伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とし、偏波モード分散値を０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径を６．２μｍ以上とし、波長１．５５μｍ帯における分散値σを、−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとしたことを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項３】
波長１．５５μｍ帯における伝送損失を０．２５ｄＢ／ｋｍ以下としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の分散補償光ファイバ。
【請求項４】
波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の分散補償光ファイバとが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、前記波長１．５５μｍ帯における分散値が、−１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする波長多重光伝送路。
【請求項５】
前記波長１．５５μｍ帯における分散値の偏差が、１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の波長多重光伝送路。
【請求項６】
前記正の分散値を有する光ファイバは波長１．３１μｍ帯に零分散波長をもつシングルモード光ファイバであり、前記分散補償光ファイバの長さは前記シングルモード光ファイバの長さの約３分の１以上の長さを有することを特徴とする請求項４または５に記載の波長多重光伝送路。
【請求項７】
正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部における損失を０．４ｄＢ以下としたことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の波長多重光伝送路。
【請求項８】
正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、前記正の分散値を有する光ファイバのモードフィールド径と前記分散補償光ファイバのモードフィールド径との間のモードフィールド径を有する中間モードフィールド光ファイバを接続し、前記中間モードフィールド光ファイバの長さを、前記中間モードフィールド光ファイバに直接接続されている前記正の分散値を有する光ファイバの長さの１０００分の１以下としたことを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の波長多重光伝送路。
【請求項９】
正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、前記正の分散値を有する光ファイバのモードフィールド径と前記分散補償光ファイバのモードフィールド径との間のモードフィールド径を有する中間モードフィールド光ファイバを接続し、前記中間モードフィールド光ファイバの長さを１ｍ以上５ｍ以下としたことを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１つに記載の波長多重光伝送路。
【請求項１０】
中間モードフィールド光ファイバは、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ分散シフト光ファイバであることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の波長多重光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、例えば波長多重伝送用に用いられる分散補償光ファイバおよび分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光通信の伝送網として、波長１．３μｍの波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバが世界中に敷設されている。最近においては、情報社会の発展により、通信情報量が飛躍的に増大する傾向にある。このような情報の増大化に伴い、波長多重伝送（ＷＤＭ伝送）が通信分野に広く受け入れられ、今や波長多重伝送の時代を迎えている。波長多重伝送は、光通信の波長が一波長でなく、複数の波長に分割して複数の光信号を伝送する方式であり、大容量高速通信に適した光伝送方式である。
【０００３】
しかしながら、既設の１．３μｍの波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバを使用し、１．３μｍの波長帯を用いて波長多重光通信を行う場合には、通常の光増幅器の利得帯域である１．５５μｍの波長帯（例えば１．５２〜１．６２μｍ）と波長域が一致しないため、光増幅器が使用できない。また、波長１．３μｍ帯の伝送損失が大きいため、長距離光通信に支障を来すという問題がある。この問題を回避するため、既設の１．３μｍの波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバを用いて、１．５５μｍの波長帯での波長多重光通信の検討が行われている。
【０００４】
しかしながら、１．３μｍの波長帯に零分散を持つシングルモード光ファイバを用いて１．５５μｍの波長帯で光通信を行うと、既設のシングルモード光ファイバは、この１．５５μｍの波長帯では、正の分散と正の分散スロープを持つので、伝送用シングルモード光ファイバに光信号が伝搬するにつれ、波長多重の各波長の信号の分散が大きくなる。そのため、受信側で信号の分離が困難になり、光通信の品質が低下し、光通信の信頼性が失われるという問題が生じてしまう。
【０００５】
そこで、最近においては、このような問題を解消すべく、分散補償光ファイバの開発が行われている。この分散補償光ファイバは、負の分散をもっている。この分散補償光ファイバがシングルモード光ファイバの受信側に接続されることで、シングルモード光ファイバを伝搬して来る光信号の正の分散は、分散補償光ファイバの負の分散で減殺され、光信号は受信側でその分散がほぼ零分散に近い状態となって受信されるものである。このように、シングルモード光ファイバに分散補償光ファイバが接続されることにより、受信側で波長多重の各光信号の分離が可能となり、品質の高い大容量高速通信が期待されるものである。
【０００６】
この種の分散補償光ファイバの使用に際しては、できるだけ短い分散補償光ファイバをシングルモード光ファイバの受信側に接続して分散補償が行われるようにしている。この使用形態に合うように、従来開発された分散補償光ファイバは、一般にモジュール化されている。一例として、例えば日本国特許出願公開公報の特開平６−１１６２０号に分散補償光ファイバモジュールに適した光ファイバの概念が提案されている。
【０００７】
しかしながら、特開平６−１１６２０号公報には、分散補償光ファイバの具体的な屈折率のプロファイルに関する知見は示されていない。そのため、上記のような分散補償光ファイバの最適な屈折率プロファイルを特定することができなかった。
【０００８】
また、分散補償光ファイバをモジュール化して短いファイバ長でもって分散を補償するためには、モジュール化される分散補償光ファイバは高い負の分散と負の分散スロープを持たせることが必要となる。分散補償光ファイバに負の高い分散と分散スロープを持たせようとすると、分散補償光ファイバの屈折率分布を定める各種パラメータの条件が非常に厳しくなり、製造が難しくなる。その上に、負の高い分散と分散スロープを持たせる屈折率構造にすると必然的に非線形現象が生じやすくなり、光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）も小さくなる。前記非線形現象が生じると、信号波形の歪みが生じ、波長多重光伝送の高速化、大容量化を行う上で新たな問題となる。
【０００９】
また、光ファイバのモードフィールド径が小さくなると、さらに、非線形現象が生じ易くなるという問題や、シングルモード光ファイバと接続したときの接続損失が大きくなるといった問題が生じることになる。
【００１０】
他方において、零分散波長を１．３μｍの波長帯から１．５５μｍの波長帯にシフトさせた分散シフト光ファイバを用いて光伝送を行う方式が提案されている。この１．５５μｍの波長帯に零分散を持つ分散シフト光ファイバを用いて１．５５μｍの波長帯によって光信号の伝送を行うことにより、分散のない信号伝送が可能となる。しかし、一般に分散シフト光ファイバは分散スロープを有するため、波長１．５５μｍ帯の信号を用いて波長多重光伝送を行うと、波長１．５５μｍの零分散波長については分散を生じないが、その近辺（近傍）の他の波長の信号に対しては分散が生じてしまう。そのため、分散シフト光ファイバを用いた光伝送方式は大容量高速波長多重光通信を行う上で適していない。また、この種の分散シフト光ファイバは、シングルモード光ファイバと異なり、非線形現象が生じやすいという点でも問題がある。
【００１１】
そこで、本発明者は、分散補償光ファイバを単にモジュール化した分散補償専用の光ファイバとすることから分散補償と光伝送線路の一部となる線路の両方の機能を持つ光ファイバとすることに発想を転換した。すなわち、光伝送線路用として機能させるために分散補償光ファイバの長さはシングルモード光ファイバ等の波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの長さの１／３以上にし；この分散補償光ファイバは波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバに接続し；分散補償光ファイバは波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバを伝搬して来る光信号の分散を補償しながら光信号を長距離伝送する、分散補償と光伝送線路の役割を兼備し；この波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバを接続した線路は波長多重光伝送路の新規線路と成し；本発明者は、このような新規線路の構築を可能にする分散補償光ファイバおよびこの分散補償光ファイバを用いた新規線路の波長多重光伝送路を提供することを考えた。
【００１２】
本発明は、上記のような考えに基づいてなされたものであり、分散補償の機能と光伝送線路の機能を併せ持つ分散補償光ファイバを提供することが本発明の第１の目的であり、さらに、本発明の第２の目的は、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと前記分散補償光ファイバを接続して成る低非線形特性や低損失特性、光伝送特性等に優れた波長多重光伝送路を提供することにある。
【００１３】
【本発明の開示】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としたことを特徴とする。すなわち、本発明の第１の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの分散特性を補償するための分散補償光ファイバであって、該分散補償光ファイバは、センタコアの外周側を該センタコアよりも屈折率が低いサイドコアで覆い、該サイドコアの外周側を該サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコアよりも屈折率が低いセカンドサイドコアで覆い、該セカンドサイドコアの外周側を該セカンドサイドコアよりも屈折率が低く前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成され、前記クラッドに対するセンタコアの比屈折率差をΔ１とし、前記クラッドに対するサイドコアの比屈折率差をΔ２とし、前記クラッドに対するセカンドサイドコアの比屈折率差をΔ３としたときに、０．７５％≦Δ１≦０．９５％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．２０≦Δ３≦０．３０％と成し、さらに、サイドコアの外径ｂに対するセンタコアの外径ａの値ａ／ｂをＲａとしたとき、０．４≦Ｒａ≦０．５と成し、セカンドコアの外径ｂに対するセカンドサイドコアの外径ｃの値ｃ／ｂを１．３〜１．５の範囲内の値と成し、波長１．５５μｍ帯における分散値および分散スロープを負とし、伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とし、偏波モード分散値を０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径を６．２μｍ以上とし、波長１．５５μｍ帯における分散値σを、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの分散特性を補償するための分散補償光ファイバであって、該分散補償光ファイバは、センタコアの外周側を該センタコアよりも屈折率が低いサイドコアで覆い、該サイドコアの外周側を該サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコアよりも屈折率が低いセカンドサイドコアで覆い、該セカンドサイドコアの外周側を該セカンドサイドコアよりも屈折率が低く前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成され、前記クラッドに対するセンタコアの比屈折率差をΔ１とし、前記クラッドに対するサイドコアの比屈折率差をΔ２とし、前記クラッドに対するセカンドサイドコアの比屈折率差をΔ３としたときに、０．７５％≦Δ１≦０．９５％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．２０≦Δ３≦０．３０％と成し、さらに、サイドコアの外径ｂに対するセンタコアの外径ａの値ａ／ｂをＲａとしたとき、０．４≦Ｒａ≦０．５と成し、セカンドコアの外径ｂに対するセカンドサイドコアの外径ｃの値ｃ／ｂを１．３〜１．５の範囲内の値と成し、波長１．５５μｍ帯における分散値および分散スロープを負とし、伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下とし、偏波モード分散値を０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径を６．２μｍ以上とし、波長１．５５μｍ帯における分散値σを、−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとしたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の第３の分散補償光ファイバは、前記第１又は第２の分散補償光ファイバの構成を備えた上で、波長１．５５μｍ帯における伝送損失を０．２５ｄＢ／ｋｍ以下としたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の第１の波長多重光伝送路は、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと、前記第１乃至第３のいずれか１つの分散補償光ファイバとが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、前記波長１．５５μｍ帯における分散値が、−１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の第２の波長多重光伝送路は、前記第１の波長多重光伝送路の構成を備えた上で、前記波長１．５５μｍ帯における分散値の偏差が、１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の第３の波長多重光伝送路は、前記第１又は第２の波長多重光伝送路の構成を備えた上で、前記正の分散値を有する光ファイバは波長１．３１μｍ帯に零分散波長をもつシングルモード光ファイバであり、前記分散補償光ファイバの長さは前記シングルモード光ファイバの長さの約３分の１以上の長さを有することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の第４の波長多重光伝送路は、前記第１乃至第３のいずれか１つの波長多重光伝送路の構成を備えた上で、正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部における損失を０．４ｄＢ以下としたことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の第５の波長多重光伝送路は、前記第１乃至第４のいずれか１つの波長多重光伝送路の構成を備えた上で、正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、前記正の分散値を有する光ファイバのモードフィールド径と前記分散補償光ファイバのモードフィールド径との間のモードフィールド径を有する中間モードフィールド光ファイバを接続し、前記中間モードフィールド光ファイバの長さを、前記中間モードフィールド光ファイバに直接接続されている前記正の分散値を有する光ファイバの長さの１０００分の１以下としたことを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の第６の波長多重光伝送路は、前記第１乃至第５のいずれか１つの波長多重光伝送路の構成を備えた上で、正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、前記正の分散値を有する光ファイバのモードフィールド径と前記分散補償光ファイバのモードフィールド径との間のモードフィールド径を有する中間モードフィールド光ファイバを接続し、前記中間モードフィールド光ファイバの長さを１ｍ以上５ｍ以下としたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の第７の波長多重光伝送路は、前記第５又は第６の波長多重光伝送路の構成を備えた上で、中間モードフィールド光ファイバは、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ分散シフト光ファイバであることを特徴とする。
【００２３】
本発明では、例えば、波長１．３μｍ帯に零分散を持つシングルモード光ファイバに、シングルモード光ファイバの長さに対して約３分の１以上の長さ（例えば約３分の１倍から１倍の長さ）だけ、本発明の分散補償光ファイバが接続されて波長多重光伝送路が形成される。この波長多重光伝送路を用いて波長１．５５μｍ帯の光信号を用いて波長多重光伝送を行うと、波長１．５５μｍ帯の各波長はシングルモード光ファイバを伝送するにつれ、正の分散が増加して行く。
【００２４】
波長多重の各波長の光信号がシングルモード光ファイバから分散補償光ファイバに切り替わって伝送されるが、本発明の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯における分散スロープが負であり、前記波長帯における分散値σが、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍあるいは−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲の負の分散値を有している。波長１．５５μｍ帯におけるシングルモード光ファイバの分散値が約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることから、上記のように、本発明の分散補償光ファイバを、その分散値に応じて、シングルモード光ファイバの約３分の１以上の長さだけ接続することにより、シングルモード光ファイバを伝搬して来ることによって増加した分散は、分散補償光ファイバの分散値σによって、分散補償光ファイバを伝搬して行くにつれ次第に減殺される方向に補償されて行く。そして、分散補償光ファイバの終端側で、波長多重の各波長の分散はほぼ零に減殺補償されて受信されることになる。
【００２５】
また、本発明の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯における分散スロープが負であるために、シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍ帯における正の分散スロープは、本発明の分散補償光ファイバによって減殺される。
【００２６】
また、本発明の分散補償光ファイバは、従来例のモジュール化された短い光ファイバではなく、シングルモード光ファイバの分散を補償するばかりでなく光伝送用の光ケーブルとして機能するものであるから、前記の如く波長１．５５μｍでの分散値の絶対値は、従来のモジュール化された短い分散補償光ファイバの分散値の絶対値に比べて小さくしてある。これにより、屈折率分布を規制する条件が緩やかとなり、これに伴い、モードフィールド径を大きくできるので低非線形性の性質を備えた分散補償光ファイバが形成される。そのため、本発明の分散補償光ファイバは、波長多重光伝送波形の歪みを抑制することができ、布設ケーブル用としても適したものとなる。
【００２７】
さらに、本発明の分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯における伝送損失は０．３ｄＢ／ｋｍ以下（より好ましくは０．２５ｄＢ／ｋｍ以下）とし、前記波長１．５５μｍ帯における偏波モード分散値を０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径は６．２μｍ以上としたものであるから、これら伝送損失特性、偏波モード分散特性等の各特性が、分散補償光ファイバとしては優れたものとなる。したがって、波長多重光を分散補償光ファイバに通したときに、現在用いられている波長１．５５μｍ帯に零分散波長をもつ分散シフト光ファイバに波長多重光を通したときと同程度の損失および歪み（波長分散および偏波モード分散による歪み）でもって、支障なく伝送させることができる。そのため、本発明の分散補償光ファイバは、この点においても、布設ケーブル用としても適したものとなる。
【００２８】
さらに、本発明の分散補償光ファイバは、モードフィールド径を６．２μｍ以上と大きくしたために、シングルモード光ファイバのモードフィールド径と分散補償光ファイバのモードフィールド径の違いによる接続損失も小さくすることが可能となる。したがって、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバを接続して成る波長多重光伝送路の伝送損失を小さくすることができ、高品質の大容量高速波長多重光伝送が可能となる。
【００２９】
また、本発明の分散補償光ファイバは、センタコアの外周側を該センタコアよりも屈折率が低いサイドコアで覆い、該サイドコアの外周側を該サイドコアよりも屈折率が高く前記センタコアよりも屈折率が低いセカンドサイドコアで覆い、該セカンドサイドコアの外周側を該セカンドサイドコアよりも屈折率が低く前記サイドコアよりも屈折率が高いクラッドで覆って形成される分散補償光ファイバであって、前記クラッドに対するセンタコアの比屈折率差をΔ１とし、前記クラッドに対するサイドコアの比屈折率差をΔ２とし、前記クラッドに対するセカンドサイドコアの比屈折率差をΔ３としたときに、０．７５％≦Δ１≦０．９５％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．２０≦Δ３≦０．３０％と成し、さらに、サイドコアの外径ｂに対するセンタコアの外径ａの値ａ／ｂをＲａとしたとき、０．４≦Ｒａ≦０．５と成し、セカンドコアの外径ｂに対するセカンドサイドコアの外径ｃの値ｃ／ｂを１．３〜１．５の範囲内の値と成すという如く、分散補償光ファイバの屈折率プロファイルをこのようにすることにより、製造が容易で、上記のような優れた性質を有する分散補償光ファイバおよび、その分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路を安価に提供することができる。そして、低非線形性と低曲げ損失性を共に、かつ、確実に図ることが可能となる。そのため、本発明の分散補償光ファイバと波長１．５５μｍ帯において正の分散値をもつ光ファイバを接続して構成される波長多重光伝送路の光伝送特性を十分に高めることが可能となるものである。
【００３０】
さらに、本発明の分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路は、例えば波長１．３μｍ帯に零分散をもつシングルモード光ファイバと、このシングルモード光ファイバの約３分の１以上の長さを有する上記本発明の分散補償光ファイバを接続して形成されるので、波長１．５５μｍ帯における分散特性がフラットで、かつ、低非線形性を有し、さらに、曲げ損失も小さく、伝送される波長多重光の歪みも小さい優れた波長多重光伝送システムの構築を図ることができる。
【００３１】
さらに、波長１．５５μｍ帯において正の分散値をもつ光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部における接続損失を０．４ｄＢ以下としたことにより、光伝送路全体の損失を小さくすることができる。例えば、波長１．５５μｍ帯において正の分散値をもつ光ファイバの長さは２０〜３０ｋｍとし、分散補償光ファイバの長さは２０〜１０ｋｍとして、光伝送路の全長は４０ｋｍとし、波長１．５５μｍ帯における波長１．５５μｍ帯において正の分散値をもつ光ファイバと分散補償光ファイバの伝送損失はそれぞれ約０．２ｄＢ／ｋｍとした場合に、上記接続損失は光伝送路全長の伝送損失（約８ｄＢ）の２０分の１以下となるため、光伝送路の損失レベルに対して、接続損失は無視できる小さいレベルである。
【００３２】
言い換えれば、接続損失が０．４ｄＢであるということは、伝送損失が約０．２ｄＢ／ｋｍの光ファイバ２ｋｍ分の損失を有することになり、光ファイバ２ｋｍは、光伝送路全長が４０ｋｍであるときに、光伝送路全長のほんの２０分の１に相当することになる。したがって、光伝送路全体の損失レベルに対して、接続損失を無視できるレベルに小さいことになる。
【００３３】
さらに、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、モードフィールド径が両者のモードフィールド径の中間にある中間モードフィールド光ファイバを接続した本発明の波長多重光伝送路によれば、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとのモードフィールド径差により生じる接続損失に比べ、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと中間モードフィールド光ファイバとのモードフィールド径差により生じる接続損失に、中間モードフィールド光ファイバと分散補償光ファイバとのモードフィールド径差により生じる接続損失を加えた値の方が小さくなる。
【００３４】
したがって、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に中間モードフィールド光ファイバを介設することにより、波長多重光伝送路の損失を小さくすることが可能となる。特に、前記中間モードフィールド光ファイバの長さを中間モードフィールド光ファイバに直接接続されている波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバの長さの１０００分の１以下としたものにあっては、中間モードフィールド光ファイバがもつ分散スロープの影響を波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと本発明の分散補償光ファイバにより形成される波長多重光伝送路に与えることがない。そのために、波長１．５５μｍ帯において、低損失性とフラットな分散特性が維持され、さらに、上記分散補償光ファイバの優れた特性により、優れた波長多重光伝送システムの構築を図ることができる。
【００３５】
さらに、波長１．５５μｍ帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、中間モードフィールド光ファイバを接続し、該中間モードフィールド光ファイバの長さを約１ｍ以上約５ｍ以下としたものにあっては、波長１．５５μｍにおいて正の分散値をもつ光ファイバのモードフィールド径と分散補償光ファイバのモードフィールド径との差による接続損失を抑制する効果を確実に発揮することができるし、中間モードフィールド光ファイバを接続部として光伝送路に組み込みやすくすることができる。特に、中間モードフィールド光ファイバの長さが約１ｍ以上約５ｍ以下と短尺の場合は、その中間モードフィールド光ファイバをモジュール化でき、このようにモジュール化することで光伝送路への組み込みが容易となる。
【００３６】
なお、中間モードフィールド光ファイバとして、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ分散シフト光ファイバが挙げられる。特に、波長１．５５μｍにおいて正の分散値を有する光ファイバとして、波長１．３μｍ帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを使用する場合に、接続損失低減効果が大きくなる。
【００３７】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。説明の都合上、先ず、本発明を説明するための参考例を交えて本発明の実施形態例を説明する。第１図には本発明に係る分散補償光ファイバを説明するための一参考例の屈折率分布のプロファイルが示されている。分散補償光ファイバの屈折率分布のプロファイルとしては、様々な形態の屈折率プロファイルのものとすることが可能であるが、この参考例では、構造が単純で、屈折率構造の設計、制御がしやすく、伝送損失も小さく、かつ、負の分散および負の分散スロープの実現性に富む、第１図に示すようなＷ型の屈折率プロファイルを採用している。
【００３８】
このＷ型プロファイルの分散補償光ファイバの屈折率構造は、最も屈折率の高いセンタコア１の周りを囲んで該センタコア１よりも屈折率の低いサイドコア２が配置され、さらにそのサイドコア２の周りを囲んで、サイドコア２よりも屈折率が高く前記センタコア１よりも屈折率の低いクラッド３が配されて、屈折率分布がＷ型を呈している。
【００３９】
クラッド３は純シリカ（ＳｉＯ２）の層により形成されており、サイドコア２は純シリカ（ＳｉＯ２）に屈折率を低くするフッ素（Ｆ）をドープすることにより形成されており、また、センタコア１は純シリカに屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）をドープすることにより形成されている。
【００４０】
第１図に示す屈折率構造において、センタコア１の屈折率をｎＣ，サイドコア２の屈折率をｎｓ，クラッド３の屈折率をｎＬとしたとき、クラッド３に対するセンタコア１の比屈折率差Δ１は次の（１）式により定義している。
【００４１】
Δ１＝｛（ｎＣ２−ｎＬ２）／２ｎＣ２｝×１００・・・・・（１）
【００４２】
また、クラッド３に対するサイドコア２の比屈折率差Δ２は次の（２）式により定義される。
【００４３】
Δ２＝｛（ｎｓ２−ｎＬ２）／２ｎｓ２｝×１００・・・・・（２）
【００４４】
本参考例および本実施形態例においては、分散補償光ファイバは従来例のような分散補償専用のモジュール化した光ファイバとして機能させることから発想を転換し、シングルモード光ファイバを伝搬することにより発生する分散を補償する機能と、光信号を伝搬する伝送路としての機能とを併せ持つ構成とすることを考えている。そのため、本実施形態例の分散補償光ファイバと同様に、参考例の分散補償光ファイバの分散値σを、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、より好ましくは−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定している。このように、本実施形態例および参考例の分散補償光ファイバは、分散値の絶対値を、従来例のモジュール化された分散補償光ファイバの分散値に比べて小さい値にしたことで、参考例におけるＷ型屈折率分布のプロファイル設計の規制が緩やかとなり、低非線形性伝送路が形成できることとなった。
【００４５】
なお、波長１．３１μｍに零分散を持つ伝送用シングルモード光ファイバは波長１．５５μｍで約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの正の分散スロープを持ち、波長１．５５μｍ帯で約０．０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの正の分散スロープを持つ。
【００４６】
分散補償光ファイバに求められる重要な要求点は、シングルモード光ファイバと接続したときに、波長１．５５μｍ帯の広い範囲で低分散が実現されることと、同波長１．５５μｍ帯における各波長信号の分散値の偏差が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に小さくなることである。そこで、本発明者は、参考例におけるＷ型屈折率分布のプロファイルの最適化を図り、シングルモード光ファイバを伝搬して来る波長１．５５μｍ帯での波長多重の各波長の光信号の分散を一様にほぼ零分散に減殺補償するために、波長１．５５μｍ帯での分散スロープを負の値とし、さらに、望ましくは、分散の補償率をなるべく１００％に近い値とする検討を行った。なお、この分散の補償率は、次の（３）式により定義される。
【００４７】
補償率＝｛Ｓ（ＤＣＦ）／Ｓ（ＳＭＦ）｝／｛Ｄ（ＤＣＦ）／Ｄ（ＳＭＦ）｝×１００・・・・・（３）
【００４８】
前記（３）の式中、Ｓ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波長１．５５μｍ帯における分散スロープの平均値であり、Ｓ（ＳＭＦ）は波長１．３１μｍに零分散を持つ伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍ帯での分散スロープの平均値であり、Ｄ（ＤＣＦ）は分散補償光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値であり、Ｄ（ＳＭＦ）は波長１．３１μｍに零分散を持つ伝送用シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値である。
【００４９】
補償率を１００％に近づけるということは、言い換えれば、波長１．５５μｍ帯での分散補償光ファイバの分散値と分散スロープの比が、同じ波長１．５５μｍ帯における前記シングルモード光ファイバの分散値と分散スロープの比に対して正負の符号が逆で絶対値がほぼ等しくなるように設定することである。この設定条件のもとで分散補償光ファイバを１．３１μｍに零分散を持つ既設のシングルモード光ファイバに接続することにより、シングルモード光ファイバを伝搬して来る波長１．５５μｍ帯での各波長の波長多重光信号の分散は分散補償光ファイバの終端側で一様にほぼ零分散の状態に減殺補償されることとなる。
【００５０】
Ｗ型屈折率プロファイルを持つ分散補償光ファイバにおいては、クラッド３に対するセンタコア１の比屈折率差をΔ１、クラッド３に対するサイドコア２の比屈折率差をΔ２としたとき、そのΔ２とΔ１との比ＲΔ（ＲΔ＝Δ２／Δ１）の値を−０．２８５以下にすることにより、分散補償光ファイバの製造上において不都合がなくなり、また、１．０≦Δ１≦１．４の範囲内であれば、Δ１の値をいくつに設定しても、波長１．５５μｍ帯で分散および分散スロープが補償されるような高い補償率を持つ分散スロープが得られることが検証された。この点に着目し、参考例および本実施形態例の分散補償光ファイバのＲΔを−０．２８５以下と成している。
【００５１】
表１は、一例として、ＲΔを−０．２８５にし、さらに、Δ１を１．１１％としたときの分散補償光ファイバの補償率を、Ｒａ（分散補償光ファイバにおいてサイドコア２の外径ｂに対するセンタコア１の外径ａの値、すなわち、ａ／ｂの値）を異にした比較状態で示している。なお、表１には、波長１．５５μｍの光を伝搬させたときのモードフィールド径（ＭＦＤ）、有効コア断面積（Ａｅｆｆ）、伝搬屈折率（β／ｋ；伝搬条件の良さを示す指数）、カットオフ波長λｃも示してある。
【００５２】
【表１】
0004247950.tif 000002
【００５３】
この表１中の分散は、波長１．５５μｍでの実測値であり、分散スロープは波長１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散値の平均値で表してある。
【００５４】
この表１の結果から、補償率が約１００％となるときの伝搬条件はＲａを０．３５〜０．５０の範囲にしたときであることが分かる。さらに、曲げ損失が小さい（カットオフ波長λｃが長波長側にある）ものは、Ｒａが０．４０〜０．５０の範囲にあり、総合的には、Ｒａ＝０．４５が最も優れていることが分かる。
【００５５】
そこで、Ｒａを０．４５に固定し、Δ１を１．１１％としたときの分散補償光ファイバの伝搬特性を、ＲΔ（ＲΔ＝Δ２／Δ１）の値を異にして検討したところ、ＲΔが−０．３８のときに、分散補償光ファイバの伝搬特性が最もよくなることが分かった。
【００５６】
次に、Ｒａを約０．４５、ＲΔを約−０．３８として、Δ１を変化させ、分散補償光ファイバの分散とモードフィールド径とがどのように変化するかを検討した。その結果を第２図に示す。同図に示す特性線ｓが分散の変化を示し、同図に示す特性線ｔがモードフィールド径の変化を示す。なお、この検討に際し、ＲａとＲΔは、分散補償光ファイバの補償率が約１００％になるように、Ｒａを０．４５に近い値で微調整し、ＲΔを−０．３８に近い値で微調整した。
【００５７】
第２図から明らかなように、Δ１を小さくしていくことでモードフィールド径は拡大していき、分散は小さくなる。そして、同図に示すΔ１＝０．８％〜１．６％の範囲内においては、いずれも分散値が−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲内になることが分かった。
【００５８】
なお、一般に、Δ１を小さくしていくことで、モードフィールド径は拡大していくが、分散値の絶対値は小さくなり、カットオフ波長も小さくなる。このカットオフ波長が８００ｎｍ以下になってしまうと、一般的に曲げ損失が大きくなり、特に、カットオフ波長が７７０ｎｍ以下になると、例えば曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失の値が１０ｄＢ／ｍよりも大きくなってしまうので、参考例では、この点を考慮して、Δ１を１．０〜１．４％（好ましくは１．１〜１．３％）とした。
【００５９】
また、第３図に示すように、分散補償光ファイバのモードフィールド径（波長１．５５μｍ帯の光を伝送させたときの値を示す）を様々に変えて、分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとの融着接続時の接続損失を検討したところ、モードフィールド径を５．５μｍ以上にすると、接続損失が１ｄＢ以下となり、良好な接続損失特性が得られる。特に、モードフィールド径を６．２μｍ以上にすると、接続損失が０．４ｄＢ以下となって、さらに良好な接続損失特性が得られることが分かった。なお、シングルモード光ファイバのモードフィールド径は、波長１．５５μｍ帯の光を伝送させたとき、約１０μｍである。
【００６０】
本発明者は、これまでの検討結果を踏まえ、参考例の分散補償光ファイバを正の分散をもつシングルモード光ファイバと接続したとき（シングルモード光ファイバの長さに対して３分の１以上の分散補償光ファイバを接続したとき）に、波長１．５５μｍ帯の広い範囲で低分散が実現され、かつ、参考例の分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとの接続により形成される光伝送路が波長多重光伝送路として適する光伝送路となるような、分散補償光ファイバの屈折率プロファイルの最適化を検討した。その結果、分散補償光ファイバの屈折率プロファイルを、参考例のようなＷ型の屈折率プロファイルとしたときには、Δ１、Δ２／Δ１、Ｒａのそれぞれが１．０％≦Δ１≦１．４％、−０．４５≦Δ２／Δ１≦−０．２８５、０．４≦Ｒａ≦０．５（望ましくは、０．４５≦Ｒａ≦０．５０）の範囲内の値に設定することが適切であるとの結論に達し、参考例ではΔ１、Δ２／Δ１、Ｒａのそれぞれの値をこの範囲内の値に決定した。
【００６１】
参考例の分散補償光ファイバの屈折率プロファイルをこのように決定することにより、後に詳述する本実施形態例の場合と同様に、波長１．５５μｍ帯における分散スロープが負でシングルモード光ファイバの分散スロープと絶対値がほぼ等しく、前記波長帯における分散値σが、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで、前記波長１．５５μｍ帯における伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下で、前記波長１．５５μｍ帯における偏波モード分散値が０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下で、前記波長１．５５μｍ帯における分散値の偏差が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下で、モードフィールド径が５．５μｍ以上の分散補償光ファイバを構成することができた。
【００６２】
なお、従来例のモジュール化した分散補償光ファイバは、短いファイバ長でシングルモード光ファイバを伝搬して来る分散を補償するために、負の高分散値と負の高分散スロープを追求しているので、Ｗ型プロファイルを持つ分散補償光ファイバのセンタコアの比屈折率差（クラッドに対するセンタコアの比屈折率差）は２％近い大きな値となっており、しかも、コアの径を小さく（狭く）せざるを得ないという事情がある。そのために、従来のモジュール化された分散補償光ファイバのモードフィールド径は大きくしてもせいぜい５μｍ程度であるため、非線形現象による波形の歪みが大きな値となっていた。これに対し、参考例の分散補償光ファイバは、負の低分散値、負の低分散スロープとなるので、Ｗ型プロファイルを条件づけるパラメータの設計の規制が緩やかになる。このことで、モードフィールド径を大きくでき、低非線形性を得ることが可能となった。
【００６３】
本発明者の実験によれば、参考例の分散補償光ファイバは、直径２０ｍｍの曲げによる伝送損失を１０ｄＢ／ｍ以下に保ちながら、波長１．５５μｍにおいて、モードフィールド径が５．５μｍ以上という条件を充分に達成できることが確認できた。この値は、低非線形性を有し、かつ、光伝送線路としての曲げにも充分対応し得る波長多重光伝送に最適な伝送用の光ファイバとしての条件を充分満たしている。
【００６４】
また、参考例の分散補償光ファイバは、後に詳述する本実施形態例の分散補償光ファイバと同様に、波長１．５５μｍ帯における伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以下であり、さらに、前記波長１．５５μｍ帯における偏波モード分散値が０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるため、波長多重光を分散補償光ファイバに通したときに、現在用いられている分散シフト光ファイバ等のシングルモード光ファイバに波長多重光を通したときと同程度の損失および歪み（偏波モード分散による歪み）でもって、支障なく伝送させることができる。
【００６５】
第４図（ａ）には、参考例又は本実施形態例の分散補償光ファイバを用いて形成した波長多重光伝送路の一例が示されている。同図に示すように、この光伝送路は次の接続形態となっている。すなわち、光送信部（ＴＸ）９にエルビウムドープ光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）８ａが接続され、ＥＤＦＡ８ａの出射端にシングルモード光ファイバ６ａの入射端が接続され、シングルモード光ファイバ６ａの出射端に参考例又は本実施形態例の分散補償光ファイバ７ａの入射端が接続され、さらに、分散補償光ファイバ７ａの出射端にＥＤＦＡ８ｂが、その出射端にシングルモード光ファイバ６ｂが、その出射端に参考例又は本実施形態例の分散補償光ファイバ７ｂが順に接続され、分散補償光ファイバ７ｂの出射端に光受信部（ＲＸ）が接続されている。
【００６６】
一般に、波長多重光伝送用として用いられている現在の光伝送路の長さは、約４０〜６０ｋｍである。本発明者は、本発明の分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路の全長を、現在一般的に使用されている光伝送路の長さと同じ約４０〜６０ｋｍにすることを考えている。また、本発明の分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバの長さの比は、例えば１：１〜１：３にすることを考えている。第４図（ａ）に示す波長多重光伝送路においては、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂと分散補償光ファイバ７ａ，７ｂは、互いに等しい長さに形成されている。
【００６７】
参考例の分散補償光ファイバは、モードフィールド径が従来の分散補償光ファイバに比べて大きく、有効コア断面積（Ａｅｆｆ）は、約１．３倍に改善されたが、それでもシングルモード光ファイバの有効コア断面積に比べると３分の１程度である。そこで、上記のような光伝送路を構築するにあたり、波長多重光伝送システムにおいて非線形現象をできるだけ抑制することを考えると、第４図（ａ）に示したように、ＥＤＦＡ８ａ，８ｂの出射端にはシングルモード光ファイバ６ａ，６ｂをそれぞれ接続し、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂの出射端に本実施形態例や、参考例の分散補償光ファイバ７ａ，７ｂを接続することが望ましい。
【００６８】
すなわち、前記非線形現象は、光ファイバに入射される波長多重光の強度が高いほど生じ易いが、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂは低非線形なので、ＥＤＦＡ８ａ，８ｂで強度が高められた波長多重光が、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂに入射して伝搬しても、非線形現象が生じることは殆どない。波長多重光は、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂを伝搬するうちに、その光強度が低くなるため、この波長多重光が分散補償光ファイバ７ａ，７ｂに入射しても、大きい非線形現象が生じることはない。第４図（ａ）に示す波長多重光伝送路は、ＥＤＦＡから出力される波長多重光がシングルモード光ファイバ→分散補償光ファイバの順序で伝搬する構成となっているので、前記非線形現象を非常に小さくすることができる。
【００６９】
そして、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂと本実施形態例や、参考例の分散補償光ファイバ７ａ，７ｂとは、互いに波長１．５５μｍ帯における分散および分散スロープを相殺し合うために、同波長帯におけるフラットな低分散特性が得られる。そのため、第４図（ａ）に示す波長多重光伝送路は、波長多重光伝送システムに適した光伝送路となる。
【００７０】
第４図（ｂ）には、本実施形態例や、参考例の分散補償光ファイバを用いて形成した波長多重光伝送路の別の例が示されている。同図に示すように、この光伝送路は、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂの間に、本実施形態例や、参考例の分散補償光ファイバ７を介設して形成され、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂにはそれぞれ、光送受信部１１が接続されている。第４図（ｂ）に示す光伝送路は、光送受信部１１から発信される波長多重光を双方向に伝送する双方向通信システムの光伝送路である。このような光伝送路を形成したときにも、シングルモード光ファイバ６ａ，６ｂと分散補償光ファイバ７との長さの比を調節することにより、第４図（ａ）に示した光伝送路と同様に、波長１．５５μｍにおけるフラットな低分散特性が得られることが確認された。
【００７１】
次に、参考例の分散補償光ファイバのより具体的な例について説明する。本発明者は、上記のようなシミュレーション結果を参考に、第１参考例として、表２に示すΔ１、ＲΔ、Ｒａ、コア径、の値を有する分散補償光ファイバを試作し、これらの分散補償光ファイバにおける波長１．５５μｍにおける分散値と、波長１．５５μｍ帯における分散スロープの値（ここでは波長１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散値の平均値）を測定した。なお、試作した分散補償光ファイバのΔ１、ＲΔ、Ｒａ、コア径を決定するにあたり、ＲΔとＲａは、シミュレーションで求めた最適値の付近とし、Δ１を小さくすることで、低非線形性化と高補償率化の両立を図ることにした。
【００７２】
【表２】
0004247950.tif 000003
【００７３】
表２に示した２つの分散補償光ファイバは、いずれも、モードフィールド径が約５．８μｍとなり、かつ、Δ１が小さいので非線形屈折率（センタコアのゲルマニウムの量に比例する）が小さく、低非線形性が期待される。
【００７４】
次に、本発明者は、第２参考例として、表２に示した屈折率プロファイルに近い屈折率プロファイルの分散補償光ファイバをいくつか追加試作し、追加試作した分散補償光ファイバの特性を測定した。その結果を表３に示す。
【００７５】
【表３】
0004247950.tif 000004
【００７６】
なお、表３において、＃１〜＃１２は、それぞれ、分散補償光ファイバのサンプルナンバーを示している。また、伝送損失は、波長１．５５μｍの光を入射させたときの値を示し、分散値は、波長１．５５μｍにおける分散値を示し、分散スロープは、波長１．５５μｍ帯における分散スロープの値（波長１．５３μｍ〜１．５７μｍにおける分散値の平均値）を示し、モードフィールド径は波長１．５５μｍの光を伝送させたときの値を示し、曲げ損失は、曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失の値を示している。また、λｃは、カットオフ波長を示す。
【００７７】
この表３から明らかなように、参考例の分散補償光ファイバ（＃１〜＃１２）の補償率は、約６５％から約１２０％となっている。つまり、補償率の目標値である約７５％〜約１２５％の範囲内に、表３に示す分散補償光ファイバの全数の３分の２が含まれており、実用上差し支えない補償率を有する分散補償光ファイバを作製することができた。
【００７８】
また、表３に示す分散補償光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値σは、−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと比較的負に小さい値となる。そのため、シングルモード光ファイバの分散値を補償する分散補償光ファイバの長さは必然的に長くなる。したがって、シングルモード光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散値σ＝１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに対応させて、分散補償光ファイバをシングルモード光ファイバの長さの３分の１以上（例えば分散補償光ファイバ：シングルモード光ファイバ＝１：３〜１：１）接続することにより、シングルモード光ファイバの分散値をほぼ相殺することができる。
【００７９】
そして、これらの分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍ帯における伝送損失も小さく、モードフィールド径も従来の分散補償光ファイバのモードフィールド径（約５．０μｍ）に比べて大きく、Δ１も小さくて低非線形性が達成される。さらに伝送損失や曲げ損失が小さく、波長多重光伝送に適した非常に優れた分散補償光ファイバとなった。
【００８０】
次に、これらの分散補償光ファイバ（＃１〜＃１２）と１．３１μｍ零分散シングルモード光ファイバが融着接続され、その接続損失が測定された。その結果、平均の接続損失は、約０．８ｄＢとなった。
【００８１】
また、本発明者は、波長１、５５μｍ帯に零分散をもちモードフィールド径が約８μｍの分散シフト光ファイバを中間モードフィールド光ファイバとして、各分散補償光ファイバ（＃１〜＃１２）とシングルモード光ファイバとの間に介設して接続し、この分散シフト光ファイバと分散補償光ファイバとの接続損失に分散シフト光ファイバとシングルモード光ファイバとの接続損失を加算した合計値を測定した。その結果、平均値は約０．５ｄＢで、分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとを直接接続した場合よりも小さくなった。
【００８２】
次に、発明者は、上記のように、分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとの間に、上記分散シフト光ファイバを接続して波長多重光伝送路を形成し、その分散特性を測定した。なお、分散補償光ファイバの長さとシングルモード光ファイバの長さはいずれも２０ｋｍとし、分散シフト光ファイバの長さは２ｍとした。この結果は、第５図の特性線ｂに示されている。なお、第５図の特性線ａは、シングルモード光ファイバの分散特性を示し、特性線ｃは、分散補償光ファイバの分散特性を示している。
【００８３】
第５図から明らかなように、シングルモード光ファイバに参考例の分散補償光ファイバを同じ長さ接続することにより、波長１．５５μｍ帯における分散および分散スロープが平坦な波長多重光伝送路を形成できることが確認された。
【００８４】
なお、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、波長１．５５μｍ帯に零分散をもつ分散シフト光ファイバを接続して波長多重光伝送路を形成する際に、分散シフト光ファイバの長さは特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。ただし、前記分散シフト光ファイバの分散スロープは、前記波長帯において約０．１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであるため、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとを接続することによって得られるフラットな分散特性（分散値がゼロに近づき、分散スロープがフラットとなる特性）を損なわないようにするために、分散シフト光ファイバの長さは分散シフト光ファイバに直接接続されているシングルモード光ファイバの長さの１０００分の１以下とすることが好ましい。
【００８５】
本発明者は、本発明の分散補償光ファイバを用いて形成する波長多重光伝送路の長さを例えば、約４０〜約６０ｋｍと考えているが、この範囲よりも長い例えば約１００ｋｍの長さも考えており、さらに、この範囲よりも短い波長多重光伝送路を形成する場合をも考慮して、シングルモード光ファイバの長さは最短で５ｋｍを考えている。その場合、分散シフト光ファイバの長さを約５ｍ以下とすることにより、上記のように、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとを接続することによって得られるフラットな分散特性が損なわれないようにできる。
【００８６】
また、分散シフト光ファイバの長さを約１ｍ以上約５ｍ以下にすると、上記のように、シングルモード光ファイバのモードフィールド径と分散補償光ファイバのモードフィールド径との差による接続損失を抑制する効果を確実に発揮することができるし、分散シフト光ファイバをモジュールとして光伝送路に組み込みやすくすることができる。そのため、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの間に設ける分散シフト光ファイバの長さは、約１ｍ以上約５ｍ以下とすることが好ましい。
【００８７】
次に、参考例とは屈折率分布プロファイルの異なる本発明の分散補償光ファイバの実施形態例について説明する。この分散補償光ファイバの屈折率プロファイルは第６図に示すようにＷ型とセグメント型を合わせた形態と成している。すなわち、センタコア１の周りがサイドコア２で覆われ、サイドコア２の周りはセカンドサイドコア１５で覆われ、さらにセカンドサイドコア１５の外側はクラッド３によって覆われている。
【００８８】
なお、第６図中、Δ１はクラッド３に対するセンタコア１の比屈折率差を示し、Δ２はクラッド３に対するサイドコア２の比屈折率差を示し、Δ３はクラッド３に対するセカンドサイドコア１５の比屈折率差を示している。そして、これら、Δ１とΔ２とΔ３との間にはΔ１＞Δ３＞Δ２の関係が成立している。
【００８９】
また、サイドコア２の外径ｂに対するセンタコア１の外径ａの値ａ／ｂは前述した屈折率プロファイルがＷ型の分散補償光ファイバ（第１図に示す屈折率プロファイルのファイバ）のａ／ｂの値と同じであり、セカンドコア２の外径ｂに対するセカンドサイドコア１５の外径ｃの値ｃ／ｂは１．３〜１．５の範囲内の値としている。
【００９０】
この実施形態例の分散補償光ファイバはＷ型の屈折率プロファイルをもつ既述した参考例の分散補償ファイバと同様に、正の分散値を持つファイバに接続されてその正の分散値を持つファイバの分散を補償する機能と信号伝送機能の両方の機能を併せ持つ。この両機能を持たせるために本実施形態例の分散補償光ファイバは、負の分散スロープを持ち、波長１．５５μｍ帯における分散値σは−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ＜−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ（より好ましくは−２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦σ≦−１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とし、伝送損失は０．３ｄＢ／ｋｍ以下（より好ましくは０．２５ｄＢ／ｋｍ以下）とし、偏波モード分散値は０．１５ｐｓ／ｋｍ１／２以下とし、モードフィールド径は５．５μｍ以上としている。
【００９１】
表４はモードフィールド径を６．２μｍ以上としたときの、分散補償光ファイバの屈折率プロファイルと伝搬特性のシミュレーション結果を示す。
【００９２】
【表４】
0004247950.tif 000005
【００９３】
この表４のシミュレーション結果を持つ分散補償光ファイバはΔ１＝０．７５〜０．９５％の範囲で、かつ、Δ３＝０．２０〜０．３０％の範囲で、モードフィールド径を６．２μｍ以上に拡大することができ、このとき曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は約１０ｄＢ／ｍとなる。
【００９４】
第７図は正の分散値を持つ伝送用のシングルモード光ファイバに本実施形態例の分散補償光ファイバを接続した線路の分散特性を示したものである。この例ではシングルモード光ファイバと分散補償光ファイバの長さはほぼ等しくしてあり、全長は約２００ｋｍである。図から明らかなように、波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲において、分散の最大値（０．１３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）から最小値（０．０１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を引いた値は約０．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、また、この波長帯での平均の分散スロープは正の傾きでは０．００３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであり、負の傾きでは−０．００８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍであった。
【００９５】
このように、この実施形態例の分散補償光ファイバも分散補償ファイバとして優れた特性を有するものであることが実証された。
【００９６】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、分散補償光ファイバを用いて第４図（ａ），（ｂ）に示すような波長多重光伝送路を形成したが、波長多重光伝送路は必ずしも同図に示すような光伝送路とするとは限らず、例えば波長１．３１μｍ帯に零分散をもつシングルモード光ファイバと、このシングルモード光ファイバに対して約３分の１以上の長さを有する本発明の分散補償光ファイバを接続して適宜の伝送路が形成されるものである。
【００９７】
なお、このように、波長１．３１μｍ帯に零分散をもつシングルモード光ファイバと、このシングルモード光ファイバに対して約３分の１以上の長さを有する本発明の分散補償光ファイバを接続して波長多重光伝送路を形成するときに、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部における接続損失は０．４ｄＢ以下とすることが望ましい。
【００９８】
それというのは、例えば、シングルモード光ファイバの長さは２０〜３０ｋｍとし、分散補償光ファイバの長さは２０〜１０ｋｍとして、光伝送路の全長は４０ｋｍとし、波長１．５５μｍ帯におけるシングルモード光ファイバと分散補償光ファイバの各伝送損失が約０．２ｄＢとすると、光伝送路全長の伝送損失は約８ｄＢとなる。ここで、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部における接続損失を０．４ｄＢ以下にすれば、その接続損失は光伝送路全体の伝送損失（８ｄＢ）の２０分の１以下となるため、光伝送路の損失レベルに対して、接続損失は無視できることになるからである。
【００９９】
また、本発明の分散補償光ファイバは、シングルモード光ファイバと接続して用いることにより、波長多重光伝送路に適した光伝送路を得ることができるものであるが、本発明の分散補償光ファイバの使用方法は特に限定されるものではなく、適宜他の使用方法が適用されるものである。例えば、本発明の分散補償光ファイバはシングルモード光ファイバ以外の波長１．５５μｍ帯において正の分散値を持つ光ファイバに接続して光伝送路を形成してもよいものである。
【０１００】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかる分散補償光ファイバは波長１．５５μｍ帯に正の分散値を有する光ファイバに接続して該光ファイバの分散を補償しつつ光信号を長距離にわたって伝送するのに適している。また、本発明にかかる分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路は、非線形性に伴う信号歪を抑制して低分散の波長多重の高密度光信号を高速で長距離伝送するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１図は、本発明に係る分散補償光ファイバを説明するための一参考例の屈折率分布プロファイルを示す図である。
【図２】  第２図は、上記参考例における分散補償光ファイバのΔ１の値と波長１．５５μｍにおける分散値およびモードフィールド径の関係を示すグラフである。
【図３】  第３図は、分散補償光ファイバのモードフィールド径と分散補償光ファイバをシングルモード光ファイバに融着接続したときの接続損失との関係を示すグラフである。
【図４】  第４図は、参考例や、実施形態例の分散補償光ファイバを用いた波長多重光伝送路の説明図である。
【図５】  第５図は、上記参考例の分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとの間に短い分散シフト光ファイバを中間モードフィールド光ファイバとして接続して形成した光伝送路の波長１．５５μｍ帯における分散特性を、同波長帯における分散補償光ファイバおよびシングルモード光ファイバの単独の分散特性と共に示すグラフである。
【図６】  第６図は本発明の実施形態例の分散補償光ファイバの屈折率プロフィールを示す図である。
【図７】  第７図はこの分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとを接続した線路の波長１５３０〜１５７０ｎｍ帯における分散特性のグラフである。
【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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