(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．３μｍ波長帯に零分散波長を有するとともに、１．５５μｍ波長帯において正の波長分散を有するシングルモード光ファイバと、
前記シングルモード光ファイバと接続された、該シングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバであって、所定軸に沿って伸び、最大屈折率ｎ１を有するコア領域と、該コア領域の外周に設けられ、最小屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有する溝領域と、該溝領域の外周に設けられ、最大屈折率ｎ３（＞ｎ２）を有するリッジ領域と、該リッジ領域の外周に設けられ、最大屈折率ｎ４（＜ｎ３）を有する外側クラッド領域とを少なくとも有するとともに、該外側クラッド領域を基準とした該コア領域の最大屈折率差Δ１が１．６％以上２．２％以下である分散補償光ファイバとを備えた光伝送路において、
波長１５５０ｎｍにおける当該光伝送路全体から見た諸特性として、絶対値が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ未満の分散スロープとを有するとともに、
Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドの信号波長帯域それぞれを含む波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍにおいて前記波長分散の偏差は、１．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、かつ、Ｃバンドよりも短波長側に位置する波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍにおいて前記波長分散の極大値が存在する一方、該Ｃバンドよりも長波長側に位置する波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍにおいて前記波長分散の極小値が存在する光伝送路。
【請求項２】
前記波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍにおいて前記波長分散の偏差は、０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項３】
前記波長範囲１４８０〜１６２０ｎｍにおいて前記波長分散の偏差は、０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項４】
前記波長範囲１４８０〜１６２０ｎｍにおいて前記波長分散の偏差は、０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項５】
前記波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍに含まれる幅１００ｎｍの波長範囲において前記波長分散の偏差は、０．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項６】
前記分散補償光ファイバは、ラマン増幅用励起光が供給されることにより信号光をラマン増幅することを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項７】
前記分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、損失Ｌに対する波長分散Ｄの絶対値の比（｜Ｄ｜／Ｌ）で定義される、２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上の性能指数と、０．３ｐｓ・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記載の光伝送路。
【請求項８】
波長１．３８μｍ近傍におけるＯＨ吸収に起因した前記分散補償光ファイバの損失増分は、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項９】
波長１６２０ｎｍにおける前記分散補償光ファイバの伝送損失は、波長１４５０ｎｍにおける前記分散補償光ファイバの伝送損失より小さいことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項１０】
前記分散補償光ファイバは、コイル状に巻かれモジュール化されて２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５０ｍｍ以下の筐体に収納されており、
前記分散補償光ファイバは、モジュール化された状態で、１４５０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１５５０ｎｍにおいて０．３ｐｓ・ｋｍ−１／２以下の偏波モード分散と、波長１６２０ｎｍにおいて波長１４５０ｎｍの伝送損失より小さい伝送損失を有することを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項記載の光伝送路に適用される分散補償光ファイバであって、波長１５５０ｎｍの諸特性として、０未満の波長分散を有する分散補償光ファイバ。
【請求項１２】
コイル状に巻かれた、請求項１１記載の分散補償光ファイバを含む分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）伝送システムに適した光伝送路、並びに、それに適用可能な光ファイバ及び分散補償器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ伝送システムは、多重化された複数チャネルの信号光を光伝送路を介して伝送することで大容量の情報の送受信を可能にする。従来、このようなＷＤＭ伝送システムにおいて利用される信号波長帯域としては、Ｃバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）が使用されているが、更なる大容量化の要求に応えて、最近はＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）の波長帯域の信号光も利用されるようになってきた。
【０００３】
また、光伝送路全体では、波長分散の絶対値が大きいと信号光の波形劣化が顕著になる。このため、信号波長帯域において光伝送路全体から見た波長分散の絶対値を小さくすることで、中継区間の長距離化が要求されている。従来、光伝送路として利用されているシングルモード光ファイバは、１．５５μｍ波長帯において正の波長分散を有する。特に、一般的なシングルモード光ファイバは、１．３μｍ波長帯に零分散波長を有し、波長１．５５μｍにおいて＋１６〜＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の波長分散と、波長１．５５μｍにおいて＋０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度の分散スロープを有する。したがって、シングルモード光ファイバのみで構成された光伝送路では、信号波長帯域において光伝送路全体から見た波長分散の絶対値は大きくなる。
【０００４】
そこで、このシングルモード光ファイバとともに、該シングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバも利用して光伝送路を構成することで、信号波長帯域における光伝送路全体から見た波長分散の絶対値を小さくしている。すなわち、分散補償光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、負の波長分散と、負の分散スロープを有する。このような分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとを光学的に接続することにより構成された光伝送路であって、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域において絶対値の小さな波長分散を有する光伝送路は、例えば、文献１「清水，他，電子情報通信学会総合大会，C-3-33 (2001)」や文献２「S. N. Knudsen, et al., OFC2000, TuG5, pp.98-100 (2000)」に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、従来の光伝送路について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、最近は信号波長帯域として、Ｃバンド及びＬバンドに加えて、Ｓバンド（１４５０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）の利用も検討されている。この場合、光伝送路は、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域において、波長分散の絶対値は小さいことが要求される。しかしながら、このような広帯域の信号波長帯域において、全体として絶対値の小さな波長分散を有する光伝送路は未だ知られていなかった。
【０００６】
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あり、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域において、全体として絶対値の小さな波長分散を有する光伝送路、並びに、それに適用される光ファイバ及び分散補償器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光伝送路は、１．５５μｍ波長帯において正の波長分散を有するシングルモード光ファイバと、該シングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバとを備える。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は融着接続されている。なお、一般的なシングルモード光ファイバは、１．３μｍ波長帯に零分散波長を有する。
【０００８】
特に、この発明に係る光伝送路は、波長１５５０ｎｍにおける当該光伝送路全体から見た諸特性として、絶対値が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満、好ましくは−０．００５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の分散スロープを有する。さらに、当該光伝送路において、波長分散の極大値は波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内に存在する一方、波長分散の極小値は波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内に存在する。なお、この明細書において分散スロープとは、分散の波長依存性（波長分散特性）を示すグラフの傾きで与えられる。
【０００９】
上述のような構成により、この発明に係る光伝送路は、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む広い信号波長帯域において、全体から見た波長分散の絶対値が小さく、信号波形の劣化が効果的に抑制されるので、優れた伝送特性が実現される。
【００１０】
この発明に係る光伝送路において、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差（＝最大値−最小値）は、１．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、好ましくは０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのがよい。この場合、当該光伝送路は、長距離に亘って大容量の情報伝送を可能にする。
【００１１】
この発明に係る光伝送路において、波長範囲１４８０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差は、０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、好ましくは０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのがよい。この場合、当該光伝送路は、長距離に亘る大容量の情報伝送を可能にするだけでなく、希土類元素（例えばＥｒやＴｍ）が添加された光ファイバが光増幅媒体に適用された光ファイバ増幅器を利用することで信号光の一括増幅も可能になるので、このことからもより長距離の情報伝送が可能になる。
【００１２】
この発明に係る光伝送路において、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍに含まれる幅１００ｎｍの波長範囲における波長分散の偏差は、０．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのが好ましい。また、分散補償光ファイバは、ラマン増幅用励起光が供給されることにより信号光のラマン増幅を可能にする。この場合、当該光伝送路は、長距離に亘って大容量の情報伝送を可能にするだけでなく、分散補償光ファイバにラマン増幅用励起光が供給されることにより信号光の一括増幅が可能になり、このことからもより長距離の情報伝送が可能になる。
【００１３】
この発明に係る光伝送路において、分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有する。すなわち、当該光伝送路に適用される光ファイバ（上記分散補償光ファイバに相当）は、波長１５５０ｎｍにおいて０未満の波長分散を有する。また、上記分散補償光ファイバは、波長１５５０ｎｍの諸特性として、損失Ｌに対する波長分散Ｄの絶対値の比（｜Ｄ｜／Ｌ）で定義される、２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上の性能指数と、０．３ｐｓ・ｋｍ-1/2以下の偏波モード分散を有するのが好ましい。この場合、分散補償量が大きく、かつ低損失の分散補償光ファイバが得られる。
【００１４】
また、この発明に係る光伝送路において、波長１．３８μｍ近傍におけるＯＨ吸収に起因した上記分散補償光ファイバの損失増分は、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。このように、上記分散補償光ファイバはＯＨ吸収に起因した損失増分が小さいことから、Ｓバンドの信号伝送やラマン増幅用励起光の供給に適している。
【００１５】
この発明に係る光伝送路において、波長１６２０ｎｍにおける上記分散補償光ファイバの伝送損失は、波長１４５０ｎｍにおける上記分散補償光ファイバの伝送損失より小さいのが好ましい。一般に、分散補償光ファイバは、波長１６２０ｎｍにおける伝送損失が波長１４５０ｎｍにおける伝送損失より大きくなることがある。しかしながら、この発明に係る光伝送路のように、波長１６２０ｎｍにおける分散補償光ファイバの伝送損失が波長１４５０ｎｍにおける該分散補償光ファイバの伝送損失より小さいとき、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍに亘って伝送損失を小さく抑えることが可能になる。
【００１６】
この発明に係る光伝送路において、上記分散補償光ファイバは、コイル状に巻かれモジュール化されてもよい（この発明に係る分散補償器を構成）。このとき、コイル状に巻かれた分散補償光ファイバは、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５０ｍｍ以下の筐体に収納される。特に、モジュール化された状態で、分散補償光ファイバは、１４５０ｎｍ以下のカットオフ波長と、波長１５５０ｎｍにおいて０．３ｐｓ・ｋｍ-1/2以下の偏波モード分散を有するのが好ましい。また、波長１６２０ｎｍにおける当該分散補償光ファイバの伝送損失は、波長１４５０ｎｍにおける当該分散補償光ファイバの伝送損失より小さいのが好ましい。この場合、分散補償光ファイバは、モジュール化により小型化されるため、中継器等への設置を可能にし、また、モジュール化された状態であっても、その損失は小さくカットオフ波長は使用波長よりも小さい。
【００１７】
なお、この発明に係る光伝送路に適用される光ファイバ（上記分散補償光ファイバに相当）は、所定軸に沿って伸びコア領域と、該コア領域の外周に設けられた溝領域と、該溝領域の外周に設けられたリッジ領域と、該リッジ領域の外周に設けられた外部クラッド領域とを、少なくとも備える。上記コア領域は、最大屈折率ｎ１を有し、上記溝領域は、最小屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有し、上記リッジ領域は、最大屈折率ｎ３（＞ｎ２）を有し、そして、上記外側クラッド領域は、最大屈折率ｎ４（＜ｎ３）を有する。さらに、この発明に係る光導波路に適用される光ファイバにおいて、上記リッジ領域と外側クラッドとの間には、１又はそれ以上の溝領域やリッジ領域が設けられた構造を備えてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光伝送路等の各実施例を、図１〜図１８を用いて詳細に説明する。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。
【００１９】
まず、この発明に係る光伝送路の概略構成及び波長分散特性について図１〜図３を用いて説明する。図１は、この発明に係る光伝送路１の概略構成を示す図である。図２は、この発明に係る光ファイバ伝送路１の波長分散特性を示すグラフである。図３は、比較例である光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【００２０】
この発明に係る光伝送路１は、図１に示されたように、シングルモード光ファイバ１１と分散補償光ファイバ１２とが融着接続されることにより構成されている。
【００２１】
シングルモード光ファイバ１１は、１．５５μｍ波長帯において正の波長分散を有し（好ましくは、１．３μｍ波長帯に零分散波長を有する）、波長１．５５μｍにおける諸特性として、＋１６〜＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の波長分散と、＋０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度の分散スロープとを有する。なお、この明細書において分散スロープとは、分散の波長依存性を示すグラフの傾きで与えられる。一方、分散補償光ファイバ１２は、信号波長帯域においてシングルモード光ファイバ１１の波長分散を補償する光ファイバであって、波長１５５０ｎｍの諸特性として、負の波長分散と負の分散スロープを有する。
【００２２】
そして、この発明に係る光伝送路１は、図２に示されたように、波長１５５０ｎｍにおける全体から見た諸特性として、絶対値が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散スロープを有する。また、この光伝送路１において、波長分散の極大値は波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内に存在し、該波長分散の極小値は波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内に存在している。
【００２３】
一方、比較例である光伝送路は、図１と同様の構成を有するが、図３に示されたように、波長１５５０ｎｍにおける全体から見た諸特性として、絶対値の小さい波長分散と、０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上の分散スロープを有する。したがって、比較例である光伝送路において、波長分散の極大値は、波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内には存在せず、また、該波長分散の極小値も波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内には存在しない。この比較例である光伝送路は、Ｃバンド及びＬバンドの双方、あるいは、いずれか一方を含む信号波長帯域（Ｓバンドを含まない）の信号光を対象としたＷＤＭ伝送に適している。
【００２４】
この発明に係る光伝送路１の波長分散特性（図２）は、比較例である光伝送路の波長分散特性（図３）と比較すると、波長１５５０ｎｍにおいて全体から見た諸特性として、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散スロープを有する点、波長分散の極大値が波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内に存在する点、及び、波長分散の極小値が波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内に存在する点で異なっている。このような相違点に起因して、比較例である光伝送路では、Ｓバンドにおける波長分散の絶対値が大きくならざるを得ないのに対して、この発明に係る光伝送路１では、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域における全体から見た波長分散の絶対値が小さくなる。したがって、当該光伝送路１は、広帯域の信号波長帯域において信号光の波形劣化を効果的に抑制することを可能にし、結果的に優れた伝送特性が実現される。
【００２５】
また、この発明に係る光伝送路１において、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差が、１．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、好ましくは０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であれば、大容量の情報が長距離に亘って伝送され得る。また、当該光伝送路１において、波長範囲１４８０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差が、０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、好ましくは０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であれば、大容量の情報の長距離伝送のみならず、希土類元素（例えばＥｒやＴｍ）が添加された光ファイバを光増幅媒体に適用した光ファイバ増幅器を利用することにより信号光を一括増幅することができるので、このことからも更なる長距離伝送が可能になる。
【００２６】
この発明に係る光伝送路１において、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍに含まれる幅１００ｎｍの波長範囲における波長分散の偏差は、０．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのが好ましい。また、分散補償光ファイバ１２は、ラマン増幅用励起光が供給されることにより信号光を増幅することも可能である。この場合、大容量の情報の長距離伝送が可能になるだけでなく、当該分散補償光ファイバ１２自身にラマン増幅用励起光が供給されることにより信号光の一括増幅が可能になるので、このことからも更なる長距離伝送が可能になる。
【００２７】
光伝送路１の分散補償光ファイバ１２は、波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、損失Ｌに対する波長分散Ｄの絶対値の比（｜Ｄ｜／Ｌ）で定義される、２００ｐｓ／ｎｍ／ｄＢ以上の性能指数と、０．３ｐｓ・ｋｍ-1/2以下の偏波モード分散を有し、分散補償量が大きくかつ低損失の光ファイバである。
【００２８】
また、光伝送路１の分散補償光ファイバ１２において、波長１．３８μｍ近傍におけるＯＨ吸収に起因した損失の増分は、０．２ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましく、この場合、ＯＨ吸収に起因した損失の増分が小さいことから、Ｓバンドの信号光の伝送やラマン増幅用励起光の供給が可能になる。
【００２９】
光伝送路１の分散補償光ファイバ１２において、波長１６２０ｎｍにおける伝送損失は、波長１４５０ｎｍにおける伝送損失より小さいのが好ましく、この場合、光伝送路１全体の伝送損失は波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍに亘って小さく抑えられる。
【００３０】
なお、光伝送路１の分散補償光ファイバ１２は、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたように、コイル状に巻かれることにより分散補償器１２０を構成する。すなわち、図４（ａ）は、この発明に係る分散補償器１２０の構成を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った当該分散補償器１２０の断面図である。分散補償器１２０は、ボビン１１０の胴１１１に巻かれた分散補償光ファイバ１２と、該ボビン１１０を巻かれた分散補償光ファイバ１２とともに収納するケースとを備える。このケースは、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５０ｍｍ以下のサイズを有する。このようにモジュール化された状態の当該分散補償器１２０において、カットオフ波長は１４５０ｎｍ以下であり、偏波モード分散は０．３ｐｓ・ｋｍ-1/2以下である。また、波長１６２０ｎｍにおける伝送損失は波長１４５０ｎｍにおける伝送損失より小さく設計されている。この場合、分散補償光ファイバ１２は、モジュール化（小型化）されているので中継器等への配置が可能になり、また、モジュール化された状態であっても損失は小さくカットオフ波長は使用波長より小さい。
【００３１】
なお、図４（ａ）に示された分散補償器１２０は、分散補償光ファイバ１２０がボビン１１０の胴１１１に巻かれているが、該分散補償光ファイバ１２はボビン１１０がない状態で巻かれてもよく、この場合、巻かれた分散補償光ファイバ１２は、取り扱いを容易にするため、樹脂等でモールドされるのが好ましい。
【００３２】
次に、この発明に係る光伝送路１の種々の実施例について説明する。図５は、この発明に係る光伝送路１の第１実施例の構成を示す図である。この第１実施例に係る光伝送路１は、図５に示されたように、シングルモード光ファイバ１１及び分散補償光ファイバ１２が互いに融着接続されることにより構成され、中継器（または送信器）２と中継器（または受信器）３との間の中継区間に敷設されている。なお、この第１実施例に係る光伝送路１において、信号光の損失を補償するために、中継器３内には、光増幅器（希土類元素添加光ファイバ増幅器あるいはラマン増幅器）が設けられるのが好ましい。
【００３３】
図６は、この発明に係る光伝送路１の第２実施例の構成を示す図である。図６に示されたように、この第２実施例に係る光伝送路１のシングルモード光ファイバ１１は、中継器（または送信器）２と中継器（または受信器）３との間の中継区間に敷設される一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたようにモジュール化された分散補償光ファイバ１２は、中継器３内に設けられている。また、中継器３内には、光カプラ３１及びラマン増幅用励起光源部３２も設けられている。この場合、ラマン増幅用励起光源部３２から出力されたラマン増幅用励起光は、光カプラ３１を経て分散補償光ファイバ１２に供給される。そして、分散補償光ファイバ１２を伝搬する信号光は、その伝搬の際に増幅される。すなわち、この第２実施例において、分散補償光ファイバ１２は信号光の分散補償及び増幅を同時に行う。なお、ラマン増幅用励起光源部３２は、単一波長のラマン増幅用励起光を出力してもよいし、また、複数チャネルあるいは帯域幅の広いラマン増幅用励起光を出力してもよく、後者の場合には、ラマン増幅される信号光の波長域が広がるので好ましい。
【００３４】
図７は、この発明に係る光伝送路１の第３実施例の構成を示す図である。図７に示されたように、この第３実施例に係る光伝送路１のシングルモード光ファイバ１１は、中継器（または送信器）２と中継器（または受信器）３との間の中継区間に敷設される一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたようにモジュール化された分散補償光ファイバ１２は、中継器３内に設けられている。また、中継器３内には、分波器３３、合波器３４及び光増幅器３５1〜３５3も設けられている。この場合、中継器３に到達したＳバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域内の信号光は、分散補償光ファイバ１２により分散補償された後に、分波器３３により各バンドに分波される。分波器３３から出力されたＳバンドの信号光は、光増幅器３５1（例えばＴｍ元素添加光ファイバ増幅器）により光増幅されて、合波器３４へ導かれる。分波器３３から出力されたＣバンドの信号光は、光増幅器３５2（例えばＥｒ元素添加光ファイバ増幅器）により光増幅されて、合波器３４へ導かれる。また、分波器３３から出力されたＬバンドの信号光は、光増幅器３５3（例えばＥｒ元素添加光ファイバ増幅器）により光増幅されて、合波器３４へ導かれる。そして、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドそれぞれの信号光は合波器３４により再び合波される。なお、分波器３３及び合波器３４は、３つの波長域に合分波するのではなく、更に多くの信号チャネルに合分波してもよい。
【００３５】
図８は、この発明に係る光伝送路１の第４実施例の構成を示す図である。図８に示されたように、この第４実施例に係る光伝送路１のシングルモード光ファイバ１１は、中継器（または送信器）２と中継器（または受信器）３との間の中継区間に敷設される一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたようなモジュール化された分散補償光ファイバ１２1〜１２3は、中継器３内に設けられている。また、中継器３内には、分波器３３、合波器３４及び光増幅器３５1〜３５6も設けられている。この場合、中継器３に到達したＳバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域内の信号光は、分波器３３により各バンドに分波される。分波器３３から出力されたＳバンドの信号光は、まず光増幅器３５1により光増幅され、続いて分散補償光ファイバ１２1により分散補償され、さらに光増幅器３５4により再び光増幅された後、合波器３４へ導かれる。分波器３３から出力されたＣバンドの信号光は、まず光増幅器３５2により光増幅され、続いて分散補償光ファイバ１２2により分散補償され、さらに光増幅器３５5により再び光増幅された後、合波器３４へ導かれる。分波器３３から出力されたＬバンドの信号光は、まず光増幅器３５3により光増幅され、続いて分散補償光ファイバ１２3により分散補償され、さらに光増幅器３５6により再び光増幅された後、合波器３４へ導かれる。そして、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドそれぞれの信号光は合波器３４により再び合波される。このように、分散補償光ファイバ１２の前段及び後段の双方に光増幅器３５が設けられることにより、一般に損失が大きい分散補償光ファイバ１２を長尺で使用することができるので、中継区間も長くすることができる。なお、分波器３３及び合波器３４は、３つの波長域に合分波するのではなく、更に多くの信号チャネルに合分波してもよい。
【００３６】
図９は、この発明に係る光伝送路１の第５実施例を示す図である。図９に示されたように、この第５実施例に係る光伝送路１のシングルモード光ファイバ１１は、中継器（または送信器）２と中継器（または受信器）３との間の中継区間に敷設される一方、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたようなモジュール化された分散補償光ファイバ１２1及び１２2は、中継器３内に設けられている。中継器３内には、分波器３３、合波器３４、光増幅器３５1、３５2、光カプラ３１及びラマン増幅用励起光源部３２も設けられている。この場合、中継器３に到達したＳバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域内の信号光は、分波器３３により各バンドに分波される。分波器３３から出力されたＣバンド、Ｌバンドの信号光は、まず光増幅器３５1により光増幅され、続いて分散補償光ファイバ１２1により分散補償され、さらに光増幅器３５2により再び光増幅された後、合波器３４へ導かれる。一方、分波器３３から出力されたＳバンドの信号光は、まず分散補償光ファイバ１２2により分散補償されるとともにラマン増幅された後、合波器３４へ導かれる。そして、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドそれぞれの信号光は合波器３４により再び合波される。このように、バンドに応じて、光ファイバ増幅器とラマン増幅器とを使い分けることにより、より高い光増幅効率が得られる。なお、分波器３３及び合波器３４は、２つの波長域に合分波するのではなく、更に多くの信号チャネルに合分波してもよい。
【００３７】
次に、この発明に係る光伝送路１に適用される分散補償光ファイバ１２の構造について説明する。図１０（ａ）は、当該分散補償光ファイバ１２の構造を示す断面図であり、図１０（ｂ）はその屈折率プロファイルである。
【００３８】
すなわち、分散補償光ファイバ１２は、所定軸に沿って伸びたコア領域１２１と、該コア領域１２１の外周に設けられた溝領域１２２と、該溝領域１２２の外周に設けられたリッジ領域１２３と、該リッジ領域１２３の外周に設けられた外側クラッド領域１２４を備える。上記コア領域１２１は、外径２ａを有するとともに屈折率ｎ１を有する。上記溝領域１２２は、外径２ｂを有するとともに屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有する。上記リッジ領域１２３は、外径２ｃを有するとともに屈折率ｎ３（＞ｎ２）を有する。上記クラッド領域１２４は屈折率ｎ４（＜ｎ３）を有する。なお、上述のような構造を有する分散補償光ファイバ１２は、石英ガラスを主成分として、例えば、コア領域１２１及びリッジ領域１２３それぞれに適量のＧｅＯ2が添加され、溝領域１２２にＦ元素が添加されることにより得られる。
【００３９】
図１０（ｂ）に示された屈折率プロファイル１５０は、図１０（ａ）中の線Ｌ上における各部位の屈折率を示しており、領域１５１は線Ｌ上におけるコア領域１２１の屈折率、領域１５２は線Ｌ上における溝領域１２２の屈折率、領域１５３は線Ｌ上におけるリッジ領域１２３の屈折率、そして、領域１５４は線Ｌ上における外側クラッド領域１２４の屈折率を、それぞれ表している。
【００４０】
なお、この明細書において、外側クラッド領域１２４を基準とした、コア領域１２１の比屈折率差Δ１、溝領域１２２の比屈折率差Δ２、リッジ領域１２３の比屈折率差Δ３は、それぞれ以下の式で与えられる。
Δ１＝（（ｎ１）2−（ｎ４）2）／２（ｎ４）2
Δ２＝（（ｎ２）2−（ｎ４）2）／２（ｎ４）2
Δ３＝（（ｎ３）2−（ｎ４）2）／２（ｎ４）2
【００４１】
上述のように、基準領域である外側クラッド領域１２４に対する各ガラス領域１２１〜１２３の比屈折率差は、百分率で表されており、各式中の屈折率は順不動である。したがって、比屈折率差が負の値をとるガラス層の屈折率は、外部クラッド領域１２４の屈折率よりも低いことを意味する。
【００４２】
図１１は、上記分散補償光ファイバ１２に相当する各サンプルＤＣＦ１〜ＤＣＦ７それぞれの諸特性がまとめられた表である。なお、この図１１において、波長分散、分散スロープ、性能指数、実効断面積（Ａeff）、モードフィールド径（ＭＦＤ）及び偏波モード分散（ＰＭＤ）それぞれは、波長１５５０ｎｍにおける値である。図１２は、分散補償光ファイバのサンプルＤＣＦ１の伝送損失特性を示すグラフである。このグラフにおいて、点線は通常のＯＨ吸収に起因した損失増加を示しているが、このサンプルＤＣＦ１では、ＯＨ吸収による損失増加が小さく０．２ｄＢ／ｋｍ以下である。また、このサンプルＤＣＦ１では、波長１６２０ｎｍにおける伝送損失が波長１４５０ｎｍにおける伝送損失より小さい。他のサンプルＤＣＦ２〜ＤＣＦ７も同様である。
【００４３】
図１３は、上述の異なるサンプルが適用された光伝送路１の波長分散特性を示すグラフである。なお、シングルモード光ファイバ１１として２種のサンプルＳＭＦ１、ＳＭＦ２が用意された。シングルモード光ファイバＳＭＦ１は、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を備えており、該コア領域はＧｅＯ2が添加された石英ガラス、該クラッド領域は純石英ガラスである。波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、シングルモード光ファイバＳＭＦ１は、＋１６．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、＋０．０５９ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．１９ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、７５μｍ2の実効断面積Ａeffを有する。一方、シングルモード光ファイバＳＭＦ２も、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、該コア領域は純石英ガラス、該クラッド領域はＦ元素添加の石英ガラスである。このシングルモード光ファイバＳＭＦ２は、波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、＋２０．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、＋０．０５９ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．１７ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、１１５μｍ2の実効断面積Ａeffを有する。
【００４４】
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、以下の式で与えられる。
【００４５】
【数１】
0003812466.tif 000002
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。
【００４６】
図１３において、グラフＧ１５１０は分散補償光ファイバＤＣＦ１及びシングルモード光ファイバＳＭＦ１からなる光伝送路、グラフＧ１５２０は分散補償光ファイバＤＣＦ２及びシングルモード光ファイバＳＭＦ１からなる光伝送路、グラフＧ１５３０は分散補償光ファイバＤＣＦ３及びシングルモード光ファイバＳＭＦ２からなる光伝送路、それぞれの波長分散特性を示す。
【００４７】
また、図１４は、異なるサンプルが適用された光伝送路１の諸特性がまとめられた表である。この表には、分散補償光ファイバＤＣＦｎ（ｎ＝１〜７）及びシングルモード光ファイバＳＭＦ１からなる光伝送路、及び、分散補償光ファイバＤＣＦ３及びシングルモード光ファイバＳＭＦ２からなる光伝送路、それぞれの諸特性が示されている。これらの光伝送路は、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなるように、分散補償光ファイバとシングルモード光ファイバとの長さ比が調節されている。
【００４８】
図１３及び図１４から分かるように、ＤＣＦ２＋ＳＭＦ１の光伝送路、ＤＣＦ３＋ＳＭＦ１の光伝送路及びＤＣＦ５＋ＳＭＦ１の光伝送路を除いて、光伝送路の各サンプルは、光波長１５５０ｎｍにおける当該光伝送路全体から見た諸特性として、絶対値が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散スロープとを有し、波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内には波長分散の極大値が存在し、波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内には波長分散の極小値が存在する。そして、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域において当該光伝送路１全体から見た波長分散の絶対値は小さい。
【００４９】
次に、比較例の分散補償光ファイバ及びそれを含む光伝送路について説明する。図１５は、この比較例（分散補償光ファイバ）の屈折率プロファイル１６０である。この比較例は、所定軸に沿って伸びた屈折率ｎ１のコア領域と、該コア領域の外周に設けられた屈折率ｎ２（＜ｎ１）の溝領域と、該溝領域の外周に設けられた外側クラッド領域により構成されたＷ型の屈折率プロファイル１６０を有する。なお、屈折率プロファイル１６０において、領域１６１はコア領域の屈折率、領域１６２は溝領域の屈折率、領域１６３は外側クラッド領域の屈折率を表している。
【００５０】
上記比較例として用意されたサンプルにおいて、コア領域の外径は２ａ、溝領域の外径は２ｂ、外側クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差Δ１は１．６％、外側クラッド領域に対する溝領域の比屈折率差Δ２は−０．５％である。また、この比較例サンプルは、波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、−６８．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．２１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．２７ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、２５５ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの性能指数（｜Ｄ｜／Ｌ）と、１９μｍ2の実効断面積Ａeffと、５．０μｍのＭＦＤ、０．０３ｐｓ・ｋｍ-1/2のＰＭＤを有する。また、図１６は、上述のような諸特性を有する比較例サンプル（分散補償光ファイバ）と上記シングルモード光ファイバＳＭＦ２とが、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍになるように長さ調整された光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。なお、この比較例サンプルが適用された光伝送路全体において、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープは−０．００１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ、波長範囲１４５０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差は１．４６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長範囲１４８０〜１６２０ｎｍにおける波長分散の偏差は０．８６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長範囲１５００〜１６００ｎｍにおける波長分散の偏差は０．４３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【００５１】
図１６からも分かるように、Ｗ型の屈折率プロファイル１６０を有する比較例が適用された光伝送路では、波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内に波長分散の極大値、波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内に波長分散の極小値が存在するよう設計するのは困難であり、また、波長帯域を拡大することもきわめて困難である。
【００５２】
図１７は、この発明に係る光伝送路１に適用可能な分散補償光ファイバのサンプルＤＣＦ７を、図４（ａ）及び（ｂ）に示されたようにモジュール化したときの伝送損失特性を示すグラフである。このモジュール化されたサンプルＤＣＦ７は、長さが１０．３ｋｍであり、両端にシングルモード光ファイバが接続されている。また、サンプルＤＣＦ７は、直径１５０ｍｍで巻かれ、応力が加わらないように樹脂でモールドされた状態で、２３０×２３０×４５ｍｍの筐体に収納されている。このグラフ（図１７）から分かるように、モジュール化されたサンプルＤＣＦ７の伝送損失は、広い信号波長帯域において低い。また、長波長側の波長１６２０ｎｍにおける曲げ損失が小さく、波長１６２０ｎｍにおける伝送損失は、波長１４５０ｎｍにおける伝送損失より小さい。さらに、このようにモジュール化されたサンプルＤＣＦ７は、波長１５５０ｎｍにおける諸特性として、６．１６ｄＢの挿入損失と、１接続あたり０．４０ｄＢの接続損失と、−１６４０．８ｐｓ／ｎｍの波長分散と、−６．７０ｐｓ／ｎｍ2の分散スロープと、２６６ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの性能指数（｜Ｄ｜／Ｌ）と、０．１３ｐｓの偏波モード分散（ＰＭＤ）を有する。また、このサンプルＤＣＦ７が分散補償し得るシングルモード光ファイバの長さは１０ｋｍである。
【００５３】
なお、この発明に係る光伝送路に適用される分散補償光ファイバ１２の構造及び屈折率プロファイルは、図１０（ａ）及び（ｂ）に限定されるものではなく、リッジ領域と外側クラッド領域との間に、１又はそれ以上の溝領域やリッジ領域が設けられた構成であってもよい。
【００５４】
例えば、当該分散補償光ファイバ１２は、図１８（ａ）に示されたように、図１０（ａ）に示された構造において、リッジ領域１２３と外側クラッド領域１２４との間に別の溝領域が新たに設けられた構造を備えてもよい。この場合、当該分散補償光ファイバ１２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第１溝領域と、該第１溝領域の外周に設けられたリッジ領域と、該リッジ領域の外周に設けられた第２溝領域と、該第２溝領域の外周に設けられた外側クラッド領域とを備える。また、上記コア領域は最大屈折率ｎ１と外径２ａを有する。上記第１溝領域は最小屈折率ｎ２（＜ｎ１）と外径２ｂを有する。上記リッジ領域は最大屈折率ｎ３（＞ｎ２）と外径２ｃを有する。上記第２溝領域は最小屈折率ｎ４（＜ｎ３）と外径２ｄを有する。上記外側クラッド領域は最大屈折率ｎ５（＞ｎ４）を有する。外側クラッド領域を基準とした、コア領域の最大比屈折率差はΔ１（＝（（ｎ１）2−（ｎ５）2）／２（ｎ５）2）、第１溝領域の最小比屈折率差はΔ２（＝（（ｎ２）2−（ｎ５）2）／２（ｎ５）2）、リッジ領域の最大比屈折率差はΔ３（＝（（ｎ３）2−（ｎ５）2）／２（ｎ５）2）、第２溝領域の最小比屈折率差はΔ４（＝（（ｎ４）2−（ｎ５）2）／２（ｎ５）2）である。なお、図１８（ａ）に示された屈折率プロファイル１７０において、領域１７１は上記コア領域の屈折率（図１０（ａ）中の線Ｌに沿ったコア領域内の各部位に相当）、領域１７２は上記第１溝領域の屈折率、領域１７３は上記リッジ領域の屈折率、領域１７４は上記第２溝領域の屈折率、領域１７５は上記外側クラッド領域の屈折率を、それぞれ表している。
【００５５】
さらに、当該分散補償光ファイバ１２は、図１８（ｂ）に示されたように、図１０（ａ）に示された構造において、リッジ領域１２３と外側クラッド領域１２４との間に別の溝領域及びリッジ領域が新たに設けられた構造を備えてもよい。この場合、当該分散補償光ファイバ１２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第１溝領域と、該第１溝領域の外周に設けられた第１リッジ領域と、該第１リッジ領域の外周に設けられた第２溝領域と、該第２溝領域の外周に設けられた第２リッジ領域と、該第２リッジ領域の外周に設けられた外側クラッド領域とを備える。また、上記コア領域は最大屈折率ｎ１と外径２ａを有する。上記第１溝領域は最小屈折率ｎ２（＜ｎ１）と外径２ｂを有する。上記第１リッジ領域は最大屈折率ｎ３（＞ｎ２）と外径２ｃを有する。上記第２溝領域は最小屈折率ｎ４（＜ｎ３）と外径２ｄを有する。上記第２リッジ領域は最大屈折率ｎ５（＞ｎ４）と外径２ｅを有する。上記外側クラッド領域は最大屈折率ｎ６（＜ｎ５）を有する。外側クラッド領域を基準とした、コア領域の最大比屈折率差はΔ１（＝（（ｎ１）2−（ｎ６）2）／２（ｎ６）2）、第１溝領域の最小比屈折率差はΔ２（＝（（ｎ２）2−（ｎ６）2）／２（ｎ６）2）、第１リッジ領域の最大比屈折率差はΔ３（＝（（ｎ３）2−（ｎ６）2）／２（ｎ６）2）、第２溝領域の最小比屈折率差はΔ４（＝（（ｎ４）2−（ｎ６）2）／２（ｎ６）2）、第２リッジ領域の最大比屈折率差はΔ５（＝（（ｎ５）2−（ｎ６）2）／２（ｎ６）2）である。なお、図１８（ｂ）に示された屈折率プロファイル１８０において、領域１８１は上記コア領域の屈折率（図１０（ａ）中の線Ｌに沿ったコア領域内の各部位に相当）、領域１８２は上記第１溝領域の屈折率、領域１８３は上記第１リッジ領域の屈折率、領域１８４は上記第２溝領域の屈折率、領域１８５は上記第２リッジ領域の屈折率、領域１８６は上記外側クラッド領域の屈折率を、それぞれ表している。
【００５６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る光伝送路は、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と、このシングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバとが接続されることにより構成される。このような構成において、当該光伝送路は、波長１５５０ｎｍにおいて全体から見た諸特性として、絶対値が４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散と、−０．０１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上かつ０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ未満の分散スロープを有する。さらに、当該光伝送路において、波長分散の極大値は波長範囲１４５０〜１５３０ｎｍ内に存在する一方、波長分散の極小値は波長範囲１５７０〜１６２０ｎｍ内に存在している。これにより、当該光伝送路は、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドを含む信号波長帯域において全体から見た波長分散の絶対値が小さく、信号光の波形劣化を効果的に抑制することができる（優れた伝送特性を有する）。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光伝送路の概略構成を示す図である。
【図２】この発明に係る光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図３】比較例である光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図４】この発明に係る分散補償器の構成を示す図である。
【図５】この発明に係る光伝送路における第１実施形態の構成を示す図である。
【図６】この発明に係る光伝送路における第２実施形態の構成を示す図である。
【図７】この発明に係る光伝送路における第３実施形態の構成を示す図である。
【図８】この発明に係る光伝送路における第４実施形態の構成を示す図である。
【図９】この発明に係る光伝送路における第５実施形態の構成を示す図である。
【図１０】この発明に係る光伝送路に適用される分散補償光ファイバの断面構造を示す及び屈折率プロファイルである。
【図１１】この発明に係る光伝送路に適用される分散補償光ファイバに相当する複数サンプル（ＤＣＦ１〜ＤＣＦ７）の諸特性を示す表である。
【図１２】サンプルＤＣＦ１の伝送損失特性を示すグラフである。
【図１３】異なるサンプルが適用された光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図１４】異なるサンプルが適用された光伝送路の諸特性をまとめた表である。
【図１５】比較例である分散補償光ファイバの屈折率プロファイルである。
【図１６】図１５に示された比較例である分散補償光ファイバを含む光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図１７】サンプルＤＣＦ７をモジュール化することにより得られた分散補償器の伝送損失特性を示すグラフである。
【図１８】この発明に係る光伝送路に適用される分散補償光ファイバの他の屈折率プロファイルである。
【符号の説明】
１…光伝送路、１１…シングルモード光ファイバ、１２…分散補償光ファイバ、１２０…分散補償器。
【図１】
0003812466.tif 000003
【図２】
0003812466.tif 000004
【図３】
0003812466.tif 000005
【図４】
0003812466.tif 000006
【図５】
0003812466.tif 000007
【図６】
0003812466.tif 000008
【図７】
0003812466.tif 000009
【図８】
0003812466.tif 000010
【図９】
0003812466.tif 000011
【図１０】
0003812466.tif 000012
【図１１】
0003812466.tif 000013
【図１２】
0003812466.tif 000014
【図１３】
0003812466.tif 000015
【図１４】
0003812466.tif 000016
【図１５】
0003812466.tif 000017
【図１６】
0003812466.tif 000018
【図１７】
0003812466.tif 000019
【図１８】
0003812466.tif 000020