(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心コア部の外周上に、該中心コア部よりも高屈折率の周辺コア部が設けられ、該周辺コア部の外周上に、該周辺コア部よりも低屈折率のクラッドが設けられてなる屈折率分布形状を有する使用波長帯が１５３０〜１５６５ｎｍである分散シフト光ファイバにおいて、
波長１５５０ｎｍにおいて、有効コア断面積が４７．６〜５８．８μｍ２、波長分散値が−１．６〜＋１．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープが０．０６１〜０．０７８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２、曲げ損失が１９．６ｄＢ／ｍ以下であり、かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有する分散シフト光ファイバであって、
クラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、クラッドの屈折率を基準にしたときの周辺コア部の比屈折率差をΔ２、中心コア部の半径をｒ１、周辺コア部の半径をｒ２としたとき、
Δ１が−０．２〜＋０．２％、Δ２が０．９％以上、ｒ２／ｒ１が１．５〜２．０であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
【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、Δ１が０％であることを特徴とする分散シフト光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分散シフト光ファイバに関し、大きな有効コア断面積を有し、かつ小さい分散スロープを有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ増幅器を用いた光増幅中継伝送システムなどの長距離システムにおいては、非線形光学効果を低減することが重要であり、有効コア断面横（以下Ａｅｆｆと略記する）を拡大することは非線形光学効果を低減するのに効果的な手法である。
一方、大容量伝送が可能な波長多重伝送システムにおいては、分散スロープの低減の要求が高まっている。分散スロープとは、波長分散値の波長依存性を示すもので、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸の波長分散値（ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ）をとって分散値をプロットした際の曲線の勾配である。
また、光通信システムの伝送路としては、実質的にシングルモードであることや、曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つことが最低限の条件として要求されている。
【０００３】
しかしながら、従来は実質的にシングルモードであることや曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下に保つという条件下では、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減の両立は困難であった。
そこで、最近では、例えば特開平１０−２９３２２５号公報、特開平１０−２３９５５０号公報、特開平１１−１１９０４６号公報などにおいて、様々な屈折率分布形状（屈折率プロファイル）を用いて、Ａｅｆｆの拡大と分散スロ一プの低減を図る提案がなされてきた。
【０００４】
これらの提案のうち、特に分散スロープの低減に主眼をおいた、Ａｅｆｆが４５〜７０μｍ2 程度で、分散スロープを０．０５〜０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2まで低減した分散シフト光ファイバ（例えば特開平１１−１１９０４６号公報に開示されたもの等）は、単独で伝送路を形成する場合のみならず、種々の光通信システムに対して有効である。
また、光パワーが強く、非線形効果の影響が大きい光信号入力直後の伝送路に、Ａｅｆｆが大きく、分散スロープが比較的大きな分散シフト光ファイバ（例えば特開平１０−２９３２２５号公報に開示されたもの等）を使用し、信号強度が低下してくる後方の伝送路に上述の低分散スロープの分散シフト光ファイバを使用することにより、全体として分散スロープを抑制した光通信システムを構築することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの分散シフト光ファイバは、例えばコアが屈折率の異なる３層以上からなるような複雑な屈折率分布形状を有する。
石英系光ファイバにおいては、各層の直径は、ＶＡＤ法などによって母材を製造する際に、ガラスの体積量によって調整し、各層の屈折率はゲルマニウム、フッ素などの添加量によって調整する。したがって、上述のように複雑な屈折率分布形状を有するものを製造するにおいては、分散シフト光ファイバを構成する各層の直径や屈折率を各層毎に制御しなければならず、製造操作が煩雑になり、高コストであった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができ、かつ、できるだけ簡単な屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特許第２６６８６７７号（特願昭６１−１４１７７９号）において、コアが、低屈折率の中心コア部と、その外周に設けられた高屈折率の周辺コア部からなる比較的簡単な屈折率分布形状を有する分散シフト光ファイバを提案した。この分散シフト光ファイバは、曲げ損失と接続損失を低減したものであったが、本発明者らの検討により、その構造パラメータを調整することによって、Ａｅｆｆの拡大と分散スロープの低減を図ることができることが明らかとなった。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明においては、中心コア部の外周上に、該中心コア部よりも高屈折率の周辺コア部が設けられ、該周辺コア部の外周上に、該周辺コア部よりも低屈折率のクラッドが設けられてなる屈折率分布形状を有する使用波長帯が１５３０〜１５６５ｎｍである分散シフト光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおいて、有効コア断面積が４７．６〜５８．８μｍ２、波長分散値が−１．６〜＋１．０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、分散スロープが０．０６１〜０．０７８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２、曲げ損失が１９．６ｄＢ／ｍ以下であり、かつ実質的にシングルモード伝搬となるカットオフ波長を有する分散シフト光ファイバであって、クラッドの屈折率を基準にしたときの中心コア部の比屈折率差をΔ１、クラッドの屈折率を基準にしたときの周辺コア部の比屈折率差をΔ２、中心コア部の半径をｒ１、周辺コア部の半径をｒ２としたとき、Δ１が−０．２〜＋０．２％、Δ２が０．９％以上、ｒ２／ｒ１が１．５〜２．０であることを特徴とする分散シフト光ファイバを提案する。
さらに、非線形効果のひとつである４光子混合を抑制するためには、波長分散値が零ではないことが好ましい。
また、Δ１が０％であると、製造が容易となり、好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の一例を示したもので、中心の低屈折率の中心コア部１の外周上に高屈折率の周辺コア部２が設けられて２層構造のコア３が構成されている。そして、このコア３の外周上に、前記周辺コア部２よりも低屈折率のクラッド４が設けられて、クラッドを含めて３層構造の屈折率分布形状が構成されている。
【０００８】
この分散シフト光ファイバにおいて、例えば中心コア部１は屈折率を低下させる作用を有するフッ素を添加した石英ガラスあるいは屈折率を上昇させる作用を有するゲルマニウムを添加した石英ガラスあるいは純石英ガラス、周辺コア部２はゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド４は純石英ガラスから構成されている。
また、Δ１はクラッド４の屈折率を基準にしたときの中心コア部１の比屈折率差、Δ２はクラッド４の屈折率を基準にしたときの周辺コア部２の比屈折率差である。また、ｒ１は中心コア部１の半径、ｒ２は周辺コア部２の半径、ｒ３はクラッド４の半径である。
【０００９】
本発明の分散シフト光ファイバの使用波長帯は１４９０〜１６１０ｎｍの範囲から適度な波長幅の波長帯が選択される。例えば、光通信システムに用いる光ファイバ増幅器による増幅波長帯などによって、１５００〜１５７０ｎｍの範囲から１５３０〜１５６５ｎｍなどの所定の波長幅を有する波長帯を選択する。あるいは、例えば１５７０〜１６１０ｎｍの範囲から所定の波長幅を有する波長帯を選択することもできる。
【００１０】
Ａｅｆｆは以下の式から求められるものである。
【数１】
0003816272.tif 000002
【００１１】
本発明においては、使用波長帯におけるＡｅｆｆが４５μｍ2未満であると、非線形効果の抑制が不十分である。Ａｅｆｆが７０μｍ2をこえ、かつ分散スロープが０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2以下のものは製造が困難である。
【００１２】
また、本発明において、使用波長帯における分散スロープは０．０５〜０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2とされる。０．０８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2をこえると、本発明の目的のひとつである分散スロープの低減が不十分となる。０．０５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ2未満のものは製造が困難である。
なお、使用波長帯における波長分散値は−６〜＋６ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲内であると好ましい。この範囲外であると、本発明において、実質的に分散シフト光ファイバとしての特性を満足することができない。なお、波長分散値が零の場合は非線形効果のひとつである４光子混合が発生しやすくなるため、波長分散値が零になる範囲を含まないように使用波長帯を設定すると、さらに好ましい。
【００１３】
曲げ損失は、使用波長帯において曲げ直径（２Ｒ）が２０ｍｍの条件の値をいうものとする。
本発明においては、曲げ損失は１００ｄＢ／ｍ以下、好ましくは４０ｄＢ／ｍ以下とされる。使用波長帯における曲げ損失が１００ｄＢ／ｍをこえると、分散シフト光ファイバに加えられる僅かな曲がりなどによって伝送損失が劣化しやすくなるため不都合である。
【００１４】
また、本発明の分散シフト光ファイバはシングルモード光ファイバであるため、使用波長帯において、実質的にシングルモード伝搬を保証するカットオフ波長を有する必要がある。
通常のカットオフ波長は、ＣＣＩＴＴの２ｍ法（以下２ｍ法と記す）による値によって規定されている。しかし、実際の長尺の使用状態においては、この値が使用波長帯の下限値よりも長波長側であってもシングルモード伝搬が可能である。
【００１５】
したがって、本発明の分散シフト光ファイバにおいて、２ｍ法で規定されるカットオフ波長は、分散シフト光ファイバの使用長さと使用波長帯によってシングルモード伝搬可能であるように設定する。具体的には、例えば２ｍ法におけるカットオフ波長が１．７μｍであっても、５０００ｍ程度以上の長尺の状態であれば、上述の使用波長帯におけるシングルモード伝搬を十分に実現することが可能である。
【００１６】
このような特性を満足するために、図１に示した屈折率分布形状において、Δ１は−０．３〜＋０．３％の範囲から選択される。−０．３％未満の場合は分散スロープの低減が不十分となる傾向があり、＋０．３％をこえるとＡｅｆｆの拡大が困難となる傾向がある。
また、Δ２は０．８％以上の範囲から選択される。０．８％未満の場合は周辺コア部２を設けた効果が得られず、Ａｅｆｆの拡大が困難となる傾向がある。また、Δ２の上限値は特に限定するものではないが、実質的には２％とされる。
【００１７】
また、ｒ２／ｒ１は１．４〜２．５の範囲から選択される。１．４未満の場合は分散スロープの低減が不十分となる傾向がある。２．５をこえるとＡｅｆｆの拡大が困難となる傾向がある。
また、ｒ２は波長分散値が目標値となるように調整され、実質的には２〜１０μｍとされる。ｒ３は通常約６２．５μｍとされる。
【００１８】
実際の分散シフト光ファイバにおける屈折率分布形状においては、これらの条件が実質的に満足されているでばよく、例えば図１に示したように各層（中心コア部１、周辺コア部２、クラッド４）の境界が明確でなく、図２に示したように、丸みを帯びた、いわゆるだれを生じた状態であってもよい。
また、例えばΔ２の屈折率分布形状に、いわゆるがたつきのある状態であってもよい。
【００１９】
また、本発明の分散シフト光ファイバのＡｅｆｆ、波長分散値、分散スロープ、曲げ損失、カットオフ波長は、上述のΔ１、Δ２、およびｒ２／ｒ１の好ましい数値範囲から任意に選択することによって実現できるものではない。すなわち、これらの数値範囲から選択した構造パラメータの組み合わせのうち、上述の特性を実現できる組み合わせを適宜選択することによって実現できるものである。
よって、本発明においては、屈折率分布形状と構造パラメータの数値範囲によって発明を特定することが困難であるため、屈折率分布形状と特性値によって発明を特定するものである。
【００２０】
この分散シフト光ファイバは、上述のようにクラッドを含めて３層構造であり、例えばＶＡＤ法などによって効率よく製造することができる。特に中心コア部１とクラッド４とを純石英ガラスから構成する場合（Δ１が０％の場合）は、母材の製造時の屈折率の制御のための操作は、周辺コア部２となる部分にゲルマニウムをドープする操作のみであり、製造効率が大きく向上する。
このように比較的簡単な屈折率分布形状の分散シフト光ファイバにおいて、上述のような大きなＡｅｆｆと小さな分散スロープを有し、かつ光伝送路として実用可能な曲げ損失とカットオフ波長を有するものは、従来実現されていなかったものであり、製造効率の向上や低コスト化の観点において、大きな効果が得られる。
【００２１】
【実施例】
表１に示した条件で、ＶＡＤ法により、実施例１〜３の分散シフト光ファイバを製造した。
なお、実施例１〜３において、周辺コア部はゲルマニウム添加石英ガラス、クラッドは純石英ガラスから形成し、中心コア部は、実施例１において、フッ素添加石英ガラス、実施例２において純石英ガラス、実施例３においてゲルマニウム添加石英ガラスから形成した。また、分散シフト光ファイバの外径（クラッド外径）は１２５μｍとした。表１にこれらの分散シフト光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける特性値をあわせて示した。
【００２２】
【表１】
0003816272.tif 000003
【００２３】
表１に示したように、Ａｅｆｆ、波長分散値、分散スロープ、曲げ損失、カットオフ波長（λｃ）において、いずれも本発明の分散シフト光ファイバの特性を満足するものを得ることができた。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の分散シフト光ファイバは、クラッドを含めた３層構造であり、例えばＶＡＤ法などによって効率よく製造することができる。
このように比較的簡単な屈折率分布形状の分散シフト光ファイバにおいて、上述のような大きなＡｅｆｆと小さな分散スロープを有し、かつ光伝送路として実用可能な曲げ損失とカットオフ波長を有するものは、従来実現されていなかったものであり、製造効率の向上や低コスト化の観点において、大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の一例を示した図である。
【図２】  本発明の分散シフト光ファイバの屈折率分布形状の一例を示した図である。
【符号の説明】
１…中心コア部、２…周辺コア部、３…コア、４…クラッド。
【図１】
0003816272.tif 000004
【図２】
0003816272.tif 000005