(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の（１）〜（４）の条件を全て満足することを特徴とする分散補償光ファイバ。
（１）コアとその外周上に設けられたクラッドからなり、該コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドよりも高い屈折率を有するリングコア部とを備えている。
（２）前記中心コア部、前記中間コア部、および前記リングコア部において、半径と、前記クラッドに対する比屈折率差を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、（ｃ、Δ３）としたとき、ｃが６．２〜８．９μｍ、Δ１が１．３〜１．４％、Δ２が−０．２６〜−０．４４％、Δ３が０．２２〜１．０２％、ｂ／ａが３．２〜３．８、ｃ／ｂが１．２〜１．７７の範囲にある。
（３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用波長帯における有効コア断面積が２０μｍ2以上、前記使用波長帯における曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、前記使用波長帯における波長分散が−７０〜−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲に有り、かつ前記使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。
（４）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有する１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、該シングルモード光ファイバを補償したときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。
【請求項２】
請求項１に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記クラッドが純粋石英ガラスの屈折率の値以下の屈折率を有することを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項３】
請求項２に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記クラッドがフッ素添加石英ガラスからなり、該フッ素の添加量が、前記クラッドの純粋石英ガラス基準の比屈折率が−０．１〜−０．４％とする様に調整されていることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記ａが１．５〜３．０μｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における有効コア断面積が２２μｍ2以上であることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における波長分散が−７５〜−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが負の値であることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが−０．１８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが−０．２３〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、該シングルモード光ファイバを補償したとき、前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバにおいて、前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長において、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、正の分散スロープを備えていることを特徴とする分散補償光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバを用いたことを特徴とする分散補償光ファイバモジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分散補償光ファイバモジュールにおいて、リールに巻き回された分散補償光ファイバが筐体内に収められていることを特徴とする分散補償光ファイバモジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバによって波長分散と分散スロープが補償されるシングルモード光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする複合伝送路。
【請求項１６】
請求項１５に記載の複合伝送路において、前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを特徴とする複合伝送路。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の複合伝送路において、前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長において、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、正の分散スロープを備えていることを特徴とする複合伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分散補償光ファイバ、分散補償光ファイバモジュールおよび複合伝送路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分散補償光ファイバは、光通信システムの伝送路を構成するシングルモード光ファイバを伝搬することによって蓄積される波長分散を補償する光ファイバである。具体的には、例えば１．５５μｍ帯において、１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどの１．５５μｍ帯よりも短波長側に零分散波長を備えたシングルモード光ファイバを使用するときに波長分散が生じるが、この波長分散を分散補償光ファイバを用いることによって補償することができる。その結果、光通信システムの伝送速度を向上させることができる。以下、本明細書においては、便宜上、このように分散補償光ファイバによって補償される対象のシングルモード光ファイバを伝送用シングルモード光ファイバという。
一方、光通信システムにおいては、大容量化、高速化の要求に伴い、波長帯域の広帯域化、波長多重数の増加が急速に進んでいる。
【０００３】
そこで、分散補償光ファイバにおいても、広い波長帯域において、伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を補償できるものが開発されている。そのためには、波長分散のみならず、波長に対する波長分散の傾きを示す分散スロープも補償することが必要とされる。
なお、１．３μｍ用シングルモード光ファイバなどの伝送用シングルモード光ファイバの１．５５μｍ帯における波長分散と分散スロープは、一般にいずれも正の値である。そこで、分散補償光ファイバは負の波長分散と負の分散スロープを備えていることが要求される。
【０００４】
このように波長分散と分散スロープの両方を補償するものとして、図１に示した、いわゆるＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバが提案されている。
この屈折率プロファイルは、コア１とその外周上に設けられたクラッド２とからなる。そして、このコア１は、中心に設けられた中心コア部３とその外周上に設けられた中間コア部４とから構成されている。中心コア部３はクラッド２よりも高い屈折率を有し、中間コア部４はクラッド２よりも低い屈折率を備えている。
図１中、Δ１はクラッド２を基準にしたときの中心コア部３の比屈折率差である。Δ２は、クラッド２を基準にしたときの中間コア部４の比屈折率差である。また、ａは中心コア部３の半径、ｂは中間コア部４の半径である。
このＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバにおいては、Δ１、Δ２、およびｂ／ａの値を調整することによって、例えば１．５５μｍ帯において、正の波長分散と正の分散スロープを有する伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを補償できる特性が得られる。
【０００５】
また、有効コア断面積（以下、Ａｅｆｆと略記する）の拡大、曲げ損失の改善、分散スロープ補償の広帯域化を目的として、図２に示したいわゆるセグメント付きＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバも開発されている。この屈折率プロファイルは、コア１１とその外周上に設けられたクラッド１２とからなる。そして、このコア１１は、中心に設けられた中心コア部１３と、その外周上に設けられた中間コア部１４と、その外周上に設けられたリングコア部１５とから構成されている。中心コア部１３はクラッド１２よりも高い屈折率を有し、中間コア部１４はクラッド１２よりも低い屈折率を有し、リングコア部１５は中心コア部１３よりも低く、かつクラッド１２よりも高い屈折率を有している。
【０００６】
図２中、Δ１はクラッド１２を基準にしたときの中心コア部１３の比屈折率差、Δ２はクラッド１２を基準にしたときの中間コア部１４の比屈折率差、Δ３はクラッド１２を基準にしたときのリングコア部１５の比屈折率差である。また、ａは中心コア部１３の半径、ｂは中間コア部１４の半径、ｃはリングコア部１５の半径である。
この場合もΔ１、Δ２、Δ３およびｂ／ａ、ｃ／ｂなどの値を調整することによって、例えば１．５５μｍ帯において正の波長分散と正の分散スロープを有する伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを補償できる特性が得られる。
【０００７】
分散補償光ファイバは、例えばケーブルに加工され、伝送路に挿入される。また、小型の分散補償光ファイバモジュール（以下、モジュールと略記する場合がある）に加工され、既存の伝送路の受信側または送信側の端局などに設置される。なお、モジュールは、例えば筐体内に分散補償光ファイバを巻き込んだリールを収容したものである。そして、筐体内部で、分散補償光ファイバの両端部は、引き出し用の伝送用シングルモード光ファイバに接続され、これらの引き出し用の光ファイバが筐体に設けられたふたつの孔からそれぞれ引き出される。そして、これらの引き出し用の光ファイバの端部に、前記筐体の外部に配置される伝送用シングルモード光ファイバが接続されることによって伝送路に挿入される。なお、モジュールの構造としては、外部の伝送用シングルモード光ファイバと接続するための接続部が筐体側面に設けられていることもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、分散補償光ファイバにおいては、比較的短い使用長さで補償効果が得られる方が好ましい。そのため、分散補償光ファイバにおいては、単位長さ当たりの波長分散の絶対値が大きいことが望ましい。
上述のＷ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバは、単位長さ当たりの波長分散の絶対値を大きくするために、Δ１を大きな値とし、コアの半径を小さな値に設定していた。
図３は、図１に示したＷ型の屈折率プロファイルにおいて、Δ１を１．８％、Δ２を−０．４％に固定し、ｂとｂ／ａの値を変化させたときの分散スロープと波長分散の関係を示したグラフである。測定波長は１．５５μｍである。
【０００９】
グラフ中の破線Ｓは一般的な１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープを両方とも１００％補償できるときの波長分散と分散スロープの関係を示しており、この破線Ｓに近い程理想的な補償の作用が得られる。なお、この１．３μｍ用シングルモード光ファイバの使用波長１．５５μｍにおける波長分散は＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープは＋０．０５６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍである。
【００１０】
このグラフ中にはｂ／ａの比率を一定として０．１μｍ間隔でｂの値を変化させたときの点がｂ／ａの値毎にまとめられている。各ｂ／ａについてｂを変化させた範囲は以下のようになっている。
ｂ／ａ＝３．０のとき、ｂ＝４．０〜３．６μｍ
ｂ／ａ＝３．５のとき、ｂ＝４．５〜４．２μｍ
ｂ／ａ＝４．０のとき、ｂ＝５．０〜４．７μｍ
ｂ／ａ＝４．５のとき、ｂ＝５．５〜５．３μｍ
ｂの値が小さくなるにしたがって波長分散の絶対値が大きくなる傾向があるため、ｂ／ａの値毎に、最も波長分散の絶対値が大きいものはｂの範囲の下限値が設定されており、最も小さいものはｂの範囲の上限値が設定されている。
【００１１】
また、グラフ中の数値はＡｅｆｆである。
光通信システムにおいては、光信号の伝送中に非線形効果が発生すると伝送状態が劣化し、長距離伝送、高速伝送などの妨げになることが知られている。非線形効果は光信号のパワーが大きい場合に発生しやすい。そして、波長多重伝送においては、中継地点における光信号の増幅時のみならず、入力時当初から光信号のパワーが大きく、非線形効果が発生しやすい。
そして、非線形効果を抑制するためにはＡｅｆｆが大きい程好ましいことが知られている。
グラフ中に示されているように、Ｗ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバはＡｅｆｆが小さいため、非線形効果の抑制が不十分であった。なお、２０００年電気通信情報通信学会総合大会*1などでは、Ｗ型の屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバであって、Ａｅｆｆが１８．４μｍ2のものが報告されている。しかし、さらに大きなＡｅｆｆを有する分散補償光ファイバは報告されていない。
＊１：梁田英二  等、「完全分散スロープ補償型複合光伝送路（PureCoupleTM）」、Ｃ−３−３８、Ｐ２１７、２０００年電気総合通信学会総合大会
【００１２】
また、図２に示したセグメント付きＷ型の屈折率プロファイルにおいては、本発明者らの過去の検討によれば、設計条件によってはＡｅｆｆが２１μｍ2のものが得られている。しかしながら、この分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が６１．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと小さく、伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を補償するための使用長さが長くなるという問題があった。その結果、分散補償光ファイバは伝送用シングルモード光ファイバと比較して高価である場合が多いため、コストが高くなるという問題があった。
また、使用長さが長いと、特にモジュールにする際に以下のような問題を生じていた。すなわち、分散補償光ファイバをモジュールにする場合は、モジュールを構成するリールに巻き込むことができ、かつリールに巻き込んだ状態で筐体内に収めることができなければならない。したがって、使用長さが長くなると、必然的にリールと筐体が大型化し、コストが高くなるとともに、設置スペースが大きくなるという問題もあった。
【００１３】
さらに、このようにモジュールはできるだけ小型のものが設置するスペースやコストなどの観点から好ましいが、分散補償光ファイバの曲げ損失が大きいと小型のリールに巻き込んだときに伝送損失が増加する。しかし、従来の分散補償光ファイバにおいては、広い波長帯域において、波長分散と分散スロープを補償することができるとともに、Ａｅｆｆが大きく、波長分散の絶対値が大きく、かつ曲げ損失が小さいという条件を満足することは非常に困難であると考えられていた。上述したように、特に、Ａｅｆｆと波長分散の絶対値は互いにトレードオフの関係にあるため、この２つが同時に大きな値を有する分散補償光ファイバは従来、製造することができなかった。
【００１４】
本発明の目的は、できるだけ広い波長帯域で伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープの両方を補償できる分散補償光ファイバであって、Ａｅｆｆが大きく、かつ波長分散の絶対値が大きい分散補償光ファイバを提供することにある。
そして、非線形効果の発生を抑制することができることによって伝送損失が低い分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
また、使用長さが短いため、コストが安く、かつ小型のモジュールに加工することができる分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
さらに、曲げ損失が小さく、特に小型のリールに巻き込んで筐体内に収めても伝送損失の劣化を引き起こさない分散補償光ファイバを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、以下の（１）〜（４）の条件を全て満足することを特徴とする分散補償光ファイバである。
（１）コアとその外周上に設けられたクラッドからなり、該コアが、前記クラッドより高い屈折率を有する中心コア部と、該中心コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドより低い屈折率を有する中間コア部と、該中間コア部の外周上に設けられ、かつ前記クラッドよりも高い屈折率を有するリングコア部とを備えている。
（２）前記中心コア部、前記中間コア部、および前記リングコア部において、半径と、前記クラッドに対する比屈折率差を、それぞれ（ａ、Δ１）、（ｂ、Δ２）、（ｃ、Δ３）としたとき、ｃが６．２〜８．９μｍ、Δ１が１．３〜１．４％、Δ２が−０．２６〜−０．４４％、Δ３が０．２２〜１．０２％、ｂ／ａが３．２〜３．８、ｃ／ｂが１．２〜１．７７の範囲にある。
（３）１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された使用波長帯における有効コア断面積が２０μｍ2以上、前記使用波長帯における曲げ損失が２０ｄＢ／ｍ以下、前記使用波長帯における波長分散が−７０〜−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲に有り、かつ前記使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬可能なカットオフ波長を有する。
（４）前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有する１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、該シングルモード光ファイバを補償したときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。
第２の発明は、前記第１の発明の分散補償光ファイバにおいて、前記クラッドが純粋石英ガラスの屈折率の値以下の屈折率を有することを特徴とする分散補償光ファイバである。
第３の発明は、前記第２の発明の分散補償光ファイバにおいて、前記クラッドがフッ素添加石英ガラスからなり、該フッ素の添加量が、前記クラッドの純粋石英ガラス基準の比屈折率が−０．１〜−０．４％とする様に調整されていることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第４の発明は、前記第１〜３のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記ａが１．５〜３．０μｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第５の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における有効コア断面積が２２μｍ2以上であることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第６の発明は、前記第１〜５のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第７の発明は、前記第１〜６のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における波長分散が−７５〜−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第８の発明は、前記第１〜７のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが負の値であることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第９の発明は、前記第１〜８のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが−０．１８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第１０の発明は、前記第１〜９のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯における分散スロープが−０．２３〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第１１の発明は、前記第１〜１０のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を有するシングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、該シングルモード光ファイバを補償したとき、前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第１２の発明は、前記第１〜１１のいずれかの発明の分散補償光ファイバにおいて、前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長において、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、正の分散スロープを備えていることを特徴とする分散補償光ファイバである。
第１３の発明は、前記第１〜１２のいずれかの発明の分散補償光ファイバを用いたことを特徴とする分散補償光ファイバモジュールである。
第１４の発明は、前記第１３の発明の分散補償光ファイバモジュールにおいて、リールに巻き回された分散補償光ファイバが筐体内に収められていることを特徴とする分散補償光ファイバモジュールである。
第１５の発明は、前記第１〜１２のいずれかの発明の分散補償光ファイバと、該分散補償光ファイバによって波長分散と分散スロープが補償されるシングルモード光ファイバとを組み合わせたことを特徴とする複合伝送路である。
第１６の発明は、前記第１５の発明の複合伝送路において、前記分散補償光ファイバの長さと、前記シングルモード光ファイバの長さの比率が１：３〜１：７であることを特徴とする複合伝送路である。
第１７の発明は、前記第１５または１６の発明の複合伝送路において、前記シングルモード光ファイバが、前記使用波長において、正の波長分散を備え、かつ該使用波長帯において、正の分散スロープを備えていることを特徴とする複合伝送路である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の分散補償光ファイバは、図２に示したものと同様のセグメント付きＷ型の屈折率プロファイルを備えている。以下、図２を利用して説明する。本発明者らは、セグメント付きＷ型の屈折率分布形状において、複数の構造パラメータの数値範囲をそれぞれ限定し、かつこれらの数値範囲から選ばれる複数の構造パラメータの組み合わせを適切に設定することによって、上記課題を解決することができる分散補償光ファイバが得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、この分散補償光ファイバは、コア１１とその外周上に設けられたクラッド１２からなり、
該コア１１が、前記クラッド１２より高い屈折率を有する中心コア部１３と、該中心コア部１３の外周上に設けられ、かつ前記クラッド１２より低い屈折率を有する中間コア部１４と、
該中間コア部１４の外周上に設けられ、かつ前記クラッド１２よりも高い屈折率を有するリングコア部１５とを備えている。
この屈折率プロファイルにおいては、例えば中心コア部１３とリングコア部１５がゲルマニウム添加石英ガラス、中間コア部１４がフッ素添加石英ガラス、クラッド１２は純粋石英ガラス、もしくはフッ素添加石英ガラスから形成されている。
なお、クラッド１２は純粋石英ガラスの屈折率の値以下の屈折率を有すると好ましい。その理由は、コア１１とクラッド１２の軟化温度の差を小さくすることにより、ファイバ母材から光ファイバを線引きする分散補償光ファイバの製造において、線引き後に中心コア部１３などに残留する応力を小さくでき、より損失の小さい分散補償光ファイバを得ることができるからである。クラッド１２がフッ素添加石英ガラスからなる場合において、クラッド１２へのフッ素の添加量は、例えば純粋石英ガラス基準の比屈折率差が−０．１〜−０．４％程度になるように添加量を調整すれば、十分にクラッド１２の軟化温度を低下させる効果を得ることができる。
【００１７】
本発明の分散補償光ファイバにおいては、図２に示したｃが６〜９μｍであると好ましい。６μｍ未満では曲げ損失が劣化し、伝送特性が劣化する。９μｍをこえるとカットオフ波長が長くなり、実質的なシングルモード伝搬が保証できなくなる。
【００１８】
また、Δ１が１．２〜１．７％であると好ましい。１．２％未満であると波長分散の絶対値を大きくすることができなくなり、１．７％をこえるとＡｅｆｆが小さくなってしまい、伝送特性が劣化する。
また、Δ２が−０．２５〜−０．４５％であると好ましい。この範囲外では分散スロープ補償率が８０〜１２０％の範囲からはずれてしまう。または、−０．４５％未満では分散スロープ補償率が１２０％をこえてしまい、−０．２５％をこえると分散スロープ補償率が８０％未満となってしまう。
また、Δ３が０．２〜１．１％であると好ましい。０．２％未満ではリングコア部１５の効果が小さくなり、Ａｅｆｆの値が小さくなったり、曲げ損失が劣化する。１．１％をこえるとカットオフ波長が長くなり、実質的なシングルモード伝搬が保証できなくなる。
さらに、ｂ／ａは２．５〜４．０とされる。２．５未満では分散スロープ補償率が８０％以下となってしまい、４．０をこえると曲げ損失が劣化する。
また、ｃ／ｂが１．１〜２．０とされる。１．１未満ではリングコア部１５の効果が小さくなり、Ａｅｆｆの値が小さくなったり、曲げ損失が劣化する。２．０をこえるとカットオフ波長が長くなり、実質的なシングルモード伝搬が保証できなくなる。
ａの値は目的とする特定値によって適宜変更することができ、特に限定するものではないが、例えば１．５〜３．０μｍの範囲とされる。
なお、クラッド１２の外径は特に限定しないが通常約１２５μｍである。
【００１９】
本発明においては、上述の数値範囲から選択される複数の構造パラメータの適切な組み合わせにより、以下のような好ましい特性を実現することができる。
なお、これらの数値範囲を全て満足していても以下のような特性を備えた分散補償光ファイバを得ることができるとは限らない。すなわち、ある程度の試行錯誤を行うことによって、以下のような特性が得られる適切な複数の構造パラメータの組み合わせを得ることができる。
【００２０】
したがって、本発明の分散補償光ファイバは、屈折率プロファイルと構造パラメータの数値範囲のみでは特定することが困難であり、これらの構成に加えて以下のような特性値によって特定するものである。
上述のように、このように波長分散と分散スロープの補償効果に優れ、非線形効果を抑制するためにＡｅｆｆを拡大し、かつ波長分散の絶対値が大きく、短い使用長さで光通信システムに適用することができ、かつ曲げ損失が小さい分散補償光ファイバは、従来得られていなかったものである。
【００２１】
本発明における使用波長帯とは、１．５３μｍ〜１．６３μｍから選択された波長帯をいう。使用波長帯の帯域幅は必要に応じて適宜選択することができ、実質的にひとつの波長であってもよい。なお、波長多重伝送などにおいては比較的広い波長帯が選択され、例えば１．５３〜１．５７μｍ帯（いわゆるＣバンド帯）や、１．５７〜１．６３μｍ帯（いわゆるＬバンド帯）などを選択することができる。
【００２２】
そして、本発明の分散補償光ファイバは、この選択した使用波長帯において、Ａｅｆｆが２０μｍ2以上、好ましくは２２μｍ2以上のものである。上限値は特に限定しないが、実質的には２５μｍ2程度までのものを製造することができる。２０μｍ2未満では非線形効果を十分に抑制することができない。
なお、Ａｅｆｆは以下の式で定義されるものである。
【００２３】
【数１】
0003819264.tif 000002
【００２４】
また、曲げ損失は小さい程好ましいが、本発明の分散補償光ファイバは、前記選択した使用波長帯において、２０ｄＢ／ｍ以下、好ましくは１０ｄＢ／ｍ以下である。２０ｄＢ／ｍ以下であると、曲げ損失は十分に小さく、リールに巻き込んで小型のモジュールとしても伝送損失の劣化が生じにくく、好ましい。
なお、曲げ損失は曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値である。
【００２５】
さらに、本発明の分散補償光ファイバは、前記選択した使用波長帯において、波長分散が−７０〜−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、好ましくは−７５〜−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであって、その絶対値が十分に大きい。そのため、１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される前記使用波長帯よりも短波長の零分散波長を備え、この使用波長帯において比較的大きな正の波長分散を備えたシングルモード光ファイバの波長分散を、短い使用長さで補償することができる。
【００２６】
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である必要がある。すなわち、実際の使用状態でシングルモード伝搬を維持できるカットオフ波長を備えていなければならない。カットオフ波長は通常はいわゆる２ｍ法によって測定された値を用いるが、実際の長尺の使用状態では、２ｍ法のカットオフ波長が使用波長帯の最短波長よりも長くてもシングルモード伝搬を行うことができる。
したがって、カットオフ波長については、分散補償光ファイバの使用波長帯および使用長さによって適切な上限値を設定し、この上限値をこえない値を実現できるように設計する。
【００２７】
また、本発明の分散補償光ファイバの分散スロープは、この分散補償光ファイバによって補償する伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さの分散補償光ファイバを用いたときの分散スロープの補償率が８０〜１２０％である。この範囲外であると分散スロープの補償が不十分になり、波長多重伝送などにおいて支障を来す場合がある。
【００２８】
この分散スロープの補償率は以下のようにして求める。
使用波長帯において、伝送用シングルモード光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ１（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ１（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）、分散補償光ファイバの単位長さ当たりの波長分散と分散スロープの絶対値をそれぞれｄ２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、ｓ２（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）とする。
前記伝送用シングルモード光ファイバの波長分散および分散スロープは、通常は正の値である。本発明の分散補償光ファイバの波長分散および分散スロープは負の値である。
【００２９】
まず、単位長さの伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる分散補償光ファイバの長さはｄ１／ｄ２で表される。
この長さにおける分散補償光ファイバの分散スロープの絶対値はｄ１／ｄ２×ｓ２となる。そして、この長さの分散補償光ファイバによる単位長さ当たりの伝送用シングルモード光ファイバの分散スロープの補償率は、（ｄ１／ｄ２×ｓ２）／ｓ１×１００となる。
このように分散スロープの補償率は、使用波長帯における補償対象の伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープ、および分散補償光ファイバ自体の波長分散と分散スロープによって変化するため、目的とする使用波長帯や伝送用シングルモード光ファイバにあわせて分散補償光ファイバを設計する必要がある。
本発明の分散補償光ファイバにおいては、上述の数値範囲から選択される構造パラメータの適切な組み合わせにより、１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される、上述の使用波長帯よりも短い零分散波長を備えた伝送用シングルモード光ファイバの分散スロープを、この分散スロープの補償率の範囲内で十分に補償することができる。
【００３０】
分散補償光ファイバの負の分散スロープは、例えば、−０．１８〜−０．３９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、好ましくは−０．２３〜−０．３２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの範囲から任意に設定することができる。
【００３１】
本発明の分散補償光ファイバは、例えば、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法を用いて製造することができる。
【００３２】
なお、伝送用シングルモード光ファイバについては、使用波長帯よりも短い零分散波長を有するものであれば特に限定しないが、本発明の分散補償光ファイバによって補償するのに適したものとして、以下に具体例を示す。
例えば１．２７〜１．３５μｍの範囲に零分散波長を備え、使用波長帯における波長分散が正の値であって、具体的には＋１４〜＋２６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、使用波長帯における分散スロープが正の値であって、具体的には＋０．０４〜＋０．０８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの伝送用シングルモード光ファイバなどを例示することができる。この様な特性を備えた伝送用シングルモード光ファイバの屈折率プロファイルは、例えば、ステップ型や階段型、あるいは図１に例示したＷ型などを例示することができる。ステップ型とは中央の約一定の屈折率を備えたコアと、その外周上に設けられたクラッドとからなる２層構造のものである。階段型とは、コアが中央コア部と階段コア部とからなり、中央コア部、この中央コア部の外周上に設けられた階段コア部、この階段コア部の外周上に設けられたクラッドの順に、屈折率が段階的に低くなっているものである。なお、１．３μｍ用シングルモード光ファイバは、通常ステップ形の屈折率プロファイルを備えている。
【００３３】
そして、本願発明の分散補償光ファイバが、この伝送用シングルモード光ファイバの波長分散を零に補償できる長さで、この伝送用シングルモード光ファイバを補償したときの、この分散補償光ファイバの長さと、この伝送用シングルモード光ファイバの長さの比率は、伝送損失の点から例えば１：３〜１：７であると好ましい。
【００３４】
次に、本発明の分散補償光ファイバは伝送用シングルモード光ファイバと組み合わせた複合伝送路を構築することができる。本願発明の分散補償光ファイバは、例えば小型の分散補償光ファイバモジュールに加工され、シングルモード光ファイバからなる伝送路の前段または後段に組み込まれて用いられる。
複合伝送路において、使用す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長さなどは、各光ファイバの特性や設計条件によって適切な値が設定される。具体的には、特に限定するものではないが、例えば伝送損失の点から、分散補償光ファイバの長さと伝送用シングルモード光ファイバの長さとの比率は１：３〜１：７が好ましい。
【００３５】
伝送用シングルモード光ファイバは上述のように１．３μｍ用シングルモード光ファイバに代表される、使用波長帯よりも短かい零分散波長を有し、使用波長帯において正の波長分散と、正の分散スロープを備えているものであれば特に限定することはない。
また、本発明の分散補償光ファイバは波長分散の絶対値が大きいため、短い使用長さで伝送用シングルモード光ファイバを補償することができる場合が多い。また、曲げ損失も小さく、小型のリールに巻き回しても、伝送損失の劣化が小さい。したがって、特に小型のモジュールとして用いるのに適している。
【００３６】
モジュールの形態、サイズなどは使用する分散補償光ファイバの長さなどによって適宜変更可能であり、限定することはないが、以下にひとつの具体例について説明する。この例のモジュールにおいて、リールは円柱状の胴部と、その上下面に平行に固着された円板状部材とからなる。分散補償光ファイバを巻き込む前記胴部の外径は６０〜１００ｍｍ、胴部の幅は１０〜６０ｍｍである。前記円板状部材の外径は前記胴部の外径よりも大きく、１５０〜２５０ｍｍである。
【００３７】
そして、このリールには、例えば石英系ガラスからなる外径約１２５μｍの分散補償光ファイバの表面に保護のための紫外線硬化型樹脂からなる被覆層が設けられた外径２００〜２５０μｍの光ファイバ素線が、１〜２５ｋｍ程度巻き回されている。そして、このリールは例えば２３０×２５０×４０ｍｍの直方体状の筐体内に収められている。
このリールは、石英ガラス、インバー合金などの、分散補償光ファイバの材料と近い熱膨張係数を備えた材料から構成されていると好ましいが、アルミニウム製のものなどを用いることもできる。
【００３８】
また、前記筐体は鉄、アルミニウムなどの金属などから形成されていると、強度の観点から好ましい。
この筐体には、２カ所、引き出し用の光ファイバの両端部を引き出すための直径２〜３ｍｍ度の孔が設けられており、これらの孔からそれぞれ引き出された光ファイバの端部に、この筐体の外部に配置されるシングルモード光ファイバが接続されることによって、このモジュールは光通信システムに組み込まれる。なお、モジュールの構造としては、筐体側面に外部のシングルモード光ファイバと接続するための接続部が設けられていることもある。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
（実施例１）
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、図２に示した屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバを４種類作製した（ＮＯ．Ａ〜Ｄ）。
これらの分散補償光ファイバにおいて、図２中に示したΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂは、表１に示した値となるようにした。これらの分散補償光ファイバの光学特性の測定結果（使用波長１．５５μｍ）を表１にあわせて示した。
【００４０】
【表１】
0003819264.tif 000003
【００４１】
表１に示したように、これらの分散補償光ファイバは、本発明の特性値の範囲を満足するものであった。特に、これらの分散補償光ファイバの伝送損失は０.２５〜０.３０ｄＢ／ｋｍの範囲内であり、低損失であった。また、Ａｅｆｆも２０μｍ2以上であり、非線形効果を抑制できるものであった。
したがって、この分散補償光ファイバを用いた光通信システムにおいては、伝送容量を上げたり、伝送距離を延ばすために、入力する光信号のパワーを大きくすることが可能となることがわかった。
【００４２】
また、これらの分散補償光ファイバにおいて、使用波長１．５５μｍにおける波長分散＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を１００％補償したときの分散スロープの補償率は、それぞれ、９４％、８９％、９１％、９１％であった。なお、このときの使用長さは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバ８０ｋｍに対して、それぞれ、１６．１５ｋｍ、１６．５９ｋｍ、１６．９６ｋｍ、１７．００ｋｍであった。
また、表１に示したように、これらの分散補償光ファイバは曲げ損失も小さい。
これらの分散補償光ファイバを用いて、上述の具体例と同様の構成の小型のモジュールを構成し、挿入損失を測定したところ、損失の増加は、引き出し用の１．３μｍ用シングルモード光ファイバとの接続を含んで０．４〜０．６ｄＢと小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであった。
【００４３】
（比較例）
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法等の公知の方法により図１に示した屈折率プロファイルを備えた分散補償光ファイバを２種類製造した（ＮＯ．Ｅ、Ｆ）。
これらの分散補償光ファイバにおいて、図１に示したΔ１、Δ２、ｂ／ａは、表２に示した値となるようにした。これらの分散補償光ファイバの光学特性の測定結果（使用波長１．５５μｍ）を表２にあわせて示した。
【００４４】
【表２】
0003819264.tif 000004
【００４５】
表２に示したように、これらの分散補償光ファイバのＡｅｆｆはすべて２０μｍ2未満であり、非線形効果の抑制が不十分なものであった。
したがって、この分散補償光ファイバを用いた光通信システムにおいては、伝送容量を上げたり、入力する光信号のパワーを強くして伝送距離を延ばすことができないことがわかった。
【００４６】
また、これらの分散補償光ファイバにおいて、使用波長１．５５μｍにおける波長分散＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を１００％補償したときの分散スロープの補償率は、それぞれ、８８％、８７％であった。なお、このときの使用長さは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバ８０ｋｍに対して、それぞれ、１６．４８ｋｍ、１６．９６ｋｍであった。
これらの分散補償光ファイバを用いて、実施例と同様に小型のモジュールを構成し、挿入損失を測定したところ、引き出し用の１．３μｍ用シングルモード光ファイバとの接続を含んで、ＮＯ．Ｅの分散補償光ファイバの損失の増加は０．４〜０．６ｄＢと小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであった。一方、ＮＯ．Ｆの分散補償光ファイバの損失の増加は曲げ損失の劣化が生じたため１．０〜１．５ｄＢと大きく、このサイズのモジュールには不向きであることがわかった。
【００４７】
（実施例２）
ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、図２に示した屈折率プロファイルを有する分散補償光ファイバを１種類作製した（ＮＯ．Ｇ）。
これらの分散補償光ファイバにおいて、図２中に示したΔ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ｂは、表３に示した値となるようにした。これらの分散補償光ファイバの光学特性の測定結果（使用波長１．５９μｍ）を表３にあわせて示した。
【００４８】
【表３】
0003819264.tif 000005
【００４９】
表３に示したように、この分散補償光ファイバは、本発明の特性値の範囲を満足するものであった。特に、この分散補償光ファイバの伝送損失は０.２９ｄＢ／ｋｍであり、低損失であった。また、Ａｅｆｆも２０μｍ2以上であり、非線形効果を抑制できるものであった。
したがって、この分散補償光ファイバを用いた光通信システムにおいては、伝送容量を上げたり、伝送距離を延ばすために、入力する光信号のパワーを大きくすることが可能となることがわかった。
【００５０】
また、この分散補償光ファイバにおいて、使用波長１．５９μｍにおける波長分散＋１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープ＋０．０５３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの１．３μｍ用シングルモード光ファイバの波長分散を１００％補償したときの分散スロープの補償率は１１３％であった。なお、このときの使用長さは、１．３μｍ用シングルモード光ファイバ８０ｋｍに対して、１７．１４ｋｍであった。
また、表３に示したように、この分散補償光ファイバは曲げ損失も小さい。
これらの分散補償光ファイバを用いて、上述の具体例と同様の構成の小型のモジュールを構成し、挿入損失を測定したところ、引き出し用の１．３μｍ用シングルモード光ファイバとの接続を含んで、損失の増加は０．４〜０．６ｄＢと小さい範囲であり、実用に十分耐えるものであった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の分散補償光ファイバは、広い波長帯域で伝送用シングルモード光ファイバの波長分散と分散スロープの両方を補償でき、Ａｅｆｆが大きく、かつ波長分散の絶対値が大きい。すなわち、本発明は、互いにトレードオフの関係にある２つ（Ａｅｆｆと波長分散の絶対値）が同時に大きな値を有する分散補償光ファイバをもたらす。その結果、非線形効果の発生を抑制することができることによって良好な伝送特性が得られ、また、使用長さが短いため、コストが安く、かつ小型のモジュールに加工することができる。
さらに、このように使用長さが短く、かつ曲げ損失が小さいため、特に小型のモジュールとして用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｗ型の屈折率プロファイルを示した説明図である。
【図２】  セグメント付きＷ型の屈折率プロファイルの説明図である。
【図３】  図１に示した屈折率プロファイルにおいて、分散スロープと波長分散の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１１…コア、１２…クラッド、１３…中心コア部、１４…中間コア部、１５…リングコア部。
【図１】
0003819264.tif 000006
【図２】
0003819264.tif 000007
【図３】
0003819264.tif 000008