(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送特性が異なる複数の光ファイバを直列に接続して構成してなる光伝送路において、前記複数の光ファイバとして、
波長１．５５μｍにおける分散値Ｄsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ１０＜Ｄsmf＜３５、０．０３＜Ｓsmf＜０．２である第１のシングルモード光ファイバと、
波長１．５５μｍにおける分散値Ｄnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ−１０＜Ｄnzdsf＜１０（但し、Ｄnzdsf≠０）、０．００１＜Ｓnzdsf＜０．３である第２のシングルモード光ファイバと、
波長１．５５μｍにおける分散値Ｄdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ−１００＜Ｄdcf＜−１０、−０．５＜Ｓdcf＜０．０１である第３のシングルモード光ファイバとを使用し、
前記第１乃至第３のシングルモード光ファイバの実効コア断面積Ａdcfが、大きい順に接続されていることを特徴とする分散及び分散スロープ補償光伝送路。
【請求項２】
前記第２のシングルモード光ファイバの長さが１００ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の分散及び分散スロープ補償光伝送路。
【請求項３】
光ファイバからなる光伝送路の光路途中に複数の光中継器が配置された光伝送システムにおいて、前記光中継器間の各光伝送路が、請求項１に記載の光伝送路であることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量、且つ高速のＷＤＭ方式の光伝送システムに好適に用いられる光伝送路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットを始めとするデータ通信の爆発的な増加により、伝送容量の飛躍的な増大が求められている。
【０００３】
現在、１本のファイバ中に僅かに波長の異なる複数の信号光を同時に伝送させるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長多重）伝送方式が実用化され、幹線系伝送路や海底光ケーブルに適用されている。
【０００４】
これにより伝送容量の大容量化が急速に進展したが、波数の増加と信号光のビットレートの増加により様々な問題が生じてきた。例えば、本来光ファイバの持つ波長分散により使用波長帯域の両端で異なる分散を生じてしまい伝送後の波形が劣化する問題や、非線形現象である。非線形現象は伝送路を構築する光ファイバの屈折率分布変化（光パワー密度に依存）により生じる現象でＦＷＭ（Four Wave Mixing：四光波混合）などがそれに当たる。
【０００５】
これら分散や非線形現象は伝送品質を劣化させる主要な原因となりうる。特にＷＤＭ伝送のように多くの信号波長を長距離伝送させる場合には深刻である。
【０００６】
この非線形現象を防ぎつつ信号光波数を増加させるために、増幅器直後（区間前半）の光パワー密度の高い部分で実効コア断面積の大きいファイバを用い、その後(区間後半)で前半に生じた累積分散や分散スロープを補償するファイバを用いたハイブリット伝送路が提案されている（例えば特開２００１−９１７８２号公報参照）。
【０００７】
図１０は従来のハイブリッド光伝送路の一部の区間を示す構成図である。図１０において、二つの光中継器２１、２２間に配置された光伝送路１は、長さがＬSMFで実効コア径が１０μｍ以上のシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１１と、長さがＬDCFの分散補償用光ファイバ（ＤＣＦ）１２とから構成されている。
【０００８】
図１１は、図１０に示す区間の光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。図１１に示す通り、長さＬSMF＝３０ｋｍのＳＭＦ１１の累積分散値及び累積分散スロープを、長さＬDCF＝１５ｋｍのＤＣＦ１２で補償し、図１１に示す例では、光伝送路１の全体で、使用波長帯域における分散値、分散スロープがほぼ零になるように設計されている。なお、光伝送路の全区間（即ち終端）では、分散値が零にならないように設計されるため、場合によっては、図１０に示す一部の区間の累積分散値が零にならないように設計することもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光伝送路をある一定の分散値及び分散スロープ補償率に確保するためには、極めて厳密な特性・条長管理が必要である。
【００１０】
ＳＭＦとＤＣＦとを組み合わせる場合は、ＳＭＦの分散スロープＳsmfと分散値Ｄsmfとの比率をＲsmf（Ｒsmf＝Ｓsmf／Ｄsmf）、ＤＣＦの分散スロープＳdcfと分散値Ｄdcfとの比率をＲdcf（Ｒdcf＝Ｓdcf／Ｄdcf）としたとき、Ｒsmf及びＲdcfをほぼ等しくしなければならない。
【００１１】
ＳＭＦについては、目的とするＲsmfのものを比較的安定して製造することができるものの、ＤＣＦについては、製造した母材毎にＲdcfが大きくばらつき、目的の特性のものを安定して得ることが困難である。
【００１２】
図１２は、図１０に示す区間の光伝送路をＲsmfとＲdcfが異なるＳＭＦ及びＤＣＦで構成した場合の、光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【００１３】
ＲsmfとＲdsfが異なると、図１２に示すように、例えば、分散スロープは補償されるが、分散値が補償されなくなるという問題が発生する。
【００１４】
また、上述した従来のハイブリッド光伝送路１では、ＳＭＦ１１とＤＣＦ１２の屈折率プロファイル（即ち、実効コア断面積）が大きく異なるため、これらを融着接続する際の接続損失が無視出来ない程大きいと言った問題がある。
【００１５】
この接続損失の問題を解決するために、分散及び分散スロープを補償する作用はないものの、ＳＭＦとＤＣＦの中間的なプロファイルを持ち、長さが数ｍ〜２０ｍ程度の光ファイバをＳＭＦとＤＣＦとの間に挿入し、接続箇所を増やしてでも全体としての接続損失を下げる方法が提案されている。
【００１６】
しかし、この方法では、ＳＭＦとＤＣＦとの間に挿入する光ファイバの長さを数ｍ〜２０ｍと短くする必要があるため、接続点が接近しすぎてしまい、接続点間で光の干渉が発生する虞がある。
【００１７】
本発明の目的は、ＳＭＦと組み合わせるＤＣＦの分散スロープＳdcfと分散値Ｄdcfとの比率Ｒdcfのばらつきが大きくても、累積分散値及び分散スロープを極めて小さくできる分散及び分散スロープ補償光伝送路を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、光伝送路全体の接続損失を小さく抑えることができる分散及び分散スロープ補償光伝送路を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、光伝送特性が異なる複数の光ファイバを直列に接続して構成してなる光伝送路において、前記複数の光ファイバとして、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ１０＜Ｄsmf＜３５、０．０３＜Ｓsmf＜０．２である第１のシングルモード光ファイバと、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ−１０＜Ｄnzdsf＜１０（但し、Ｄnzdsf≠０）、０．００１＜Ｓnzdsf＜０．３である第２のシングルモード光ファイバと、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）及び分散スロープＳdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）が、それぞれ−１００＜Ｄdcf＜−１０、−０．５＜Ｓdcf＜０．０１である第３のシングルモード光ファイバとを使用し、前記第１乃至第３のシングルモード光ファイバの実効コア断面積Ａdcfが、大きい順に接続されていることを特徴とする分散及び分散スロープ補償光伝送路を提供する。
【００２１】
また、上記第２のシングルモード光ファイバの長さは、１００ｍ以上であることが望ましい。
【００２２】
また、本発明は、光ファイバからなる光伝送路の光路途中に複数の光中継器が配置された光伝送システムにおいて、上記光中継器間の各光伝送路が、上記した光伝送路で構成されている特徴とする光伝送システムである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図示した図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態を示すハイブリッド光伝送路の構成を示す説明図である。
【００２５】
図１において、波長多重された光パルスは光中継器２１を経てＳＭＦ１１、ＮＺＤＳＦ１３、ＤＣＦ１２の順で伝送され、光中継器２２に達する。この光ファイバの並びの順序は、それぞれの実効コア断面積順に並べられられており、通常ＳＭＦ１１、ＮＺＤＳＦ１３、ＤＣＦ１２の順であるが、これは使用する光ファイバの実効コア断面積の大小関係に応じて、ＮＺＤＳＦ１３、ＳＭＦ１１、ＤＣＦ１２としても構わない。
【００２６】
図２〜図４は、それぞれ本実施形態の光伝送路に用いられる光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す説明図である。
【００２７】
図２は、ＳＭＦの屈折率プロファイルの一例を示す説明図であり、図２（ａ）のようなステップ型プロファイルや、図２（ｂ）のようなコアの周囲をクラッドよりも低屈折率化したディプレスト型プロファイルがある。
【００２８】
図３は、ＮＺＤＳＦの屈折率プロファイルの一例を示す説明図であり、図３（ａ）のような２段コア型プロファイルや、図２（ｂ）のようなコアの周囲のクラッドの屈折率をコア側から順次低、高、中としたプロファイルがある。
【００２９】
図４は、ＤＣＦの屈折率プロファイルの一例を示す説明図であり、コアの周囲のクラッドの屈折率をコア側から順次低、高、中としたプロファイルがある。
【００３０】
なお、これら図２〜図４に示すような屈折率プロファイルを持つ光ファイバは、全て公知のものであり、当業者が容易に入手可能であるが、本実施形態で用いられる各光ファイバの特性は次の通りである。
【００３１】
ＳＭＦ１１は、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープＳsmf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）及び実効コア断面積Ａsmfが、それぞれ１０＜Ｄsmf＜３５、０．０３＜Ｓsmf＜０．２、５５＜Ａsmf＜２００μｍ2である。
【００３２】
ＮＺＤＳＦ１３は、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープＳnzdsf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）及び実効コア断面積Ａnzdsfが、それぞれ−１０＜Ｄnzdsf＜１０（但し、Ｄnzdsf≠０）、０．００１＜Ｓnzdsf＜０．３、３０＜Ａnzdsf＜１００μｍ2である。なお、ＮＺＤＳＦ１３の長さは、これとＳＭＦ、ＤＣＦとの２つの接続点が接近しすぎると、接続点間で光の干渉が発生する虞があるため、１００ｍ以上の長さとすることが望ましい。
【００３３】
ＤＳＦ１２は、波長１．５５μｍにおける分散値Ｄdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープＳdcf（単位：ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）及び実効コア断面積Ａdcfが、それぞれ−１００＜Ｄdcf＜−１０、−０．５＜Ｓdcf＜０．０１、１０＜Ａdcf＜５０μｍ2である。
【００３４】
このように３種類の光ファイバを組み合わせることにより、波長多重された光パルスはＳＭＦ１１を通る間にファイバの持つ分散値によりその波長に応じて分散してゆくが、ＮＺＤＳＦ１３およびＤＣＦ１２を順次通過する間に補償されて、分散値及び分散スロープは殆ど零となる。これにより、低分散、且つ低分散スロープが実現される。
【００３５】
図５〜図８は、図１の光伝送路の中継器間における累積分散及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【００３６】
図５、図６に示す実施例では、長さが２５ｋｍのＳＭＦ（実効コア径を拡大したもの）と、長さが５ｋｍのＮＺＤＳＦと、長さが１５ｋｍのＤＣＦを順次接続した構成となっている。なお、ＮＺＤＳＦの分散値は、図５においては負の値をとっており、図６では正の値をとっている。
【００３７】
図７に示す実施例では、長さが１０ｋｍのＮＺＤＳＦを最前段に配置し、続いて長さが２０ｋｍのＳＭＦと、長さが１５ｋｍのＤＣＦを順次接続した構成となっている。ここで用いられるＳＭＦは、実効コア径を拡大したものではなく、コア径が小さい一般的なＳＭＦであるため、ＮＺＤＳＦを最初に配置しても、実効コア断面積の大小関係は、大きい方からＮＺＤＳＦ、ＳＭＦ、ＤＣＦの順となり、ＳＭＦとＤＣＦとの接続損失を著しく増加させることはない。
【００３８】
図８に示す実施例では、長さが２０ｋｍのＳＭＦ（実効コア径を拡大したもの）と、長さが１０ｋｍのＮＺＤＳＦ（分散値は正の値）と、長さが１０ｋｍのＤＣＦと、長さが５ｋｍのＮＺＤＳＦ（分散値は負の値）を順次接続した構成となっている。
【００３９】
以上に示した図５〜図８の実施例によれば、波長多重された光パルスは、一旦、ＳＭＦ光ファイバの持つ分散値によりその波長に応じて分散してゆくが、その後、ＮＺＤＳＦ及びＤＣＦを順次通過する間に補償されて、分散値及び分散スロープは殆ど零となる。これにより、低分散、且つ低分散スロープが実現される。
【００４０】
本実施の形態では、上記構成を採用したことにより、
１）光ファイバが３種類になることで組合せの自由度が上がり、分散補償用ファイバ（ＤＣＦ）のＲdcfの製造バラツキが大きくとも、これをノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ：non-zero dispersion shiftedfiber）で補正することができるので、ＤＣＦの製造歩留りを大きく向上させることができる。また、ＤＣＦのＲdcfを厳密に管理する必要がないため、製造の難しいＤＣＦを比較的製造が容易なプロファイルに変更することも可能となる。（従来のハイブリッド光伝送路においては、ＳＭＦ及びＤＣＦの各分散値と分散スロープの比であるＲsｍf及びＲdcfが等しくなるように製造しなければならない。しかし、ＳＭＦは所定のＲsmfのものを安定して製造することができるのに対し、ＤＣＦはＲdcfに大きなバラツキを持っている。一方、ＮＺＤＳＦは、その分散スロープＳnzdsfが正の値であるが、分散値Ｄnzdsfについては正の値も負の値もとることができる。従って、ＳnzdsfとＤnzdsfとの比率Ｒnzdsf（＝Ｓnzdsf／Ｄnzdsf）を、ＳＭＦのＲsmfとＤＣＦのＲdcfとの不整合を調整することが可能となる。）
２）ＮＺＤＳＦを組み入れることで接続個所は増加するが、ＳＭＦ、ＮＺＤＳＦ、ＤＣＦの配置を、それらの実効コア断面積が大きい順とすることにより、ＳＭＦとＤＣＦを直接接続する場合よりも、伝送路全体でのトータルの接続損失を下げることができる。（従来のように、実効コア径拡大ＳＭＦとＤＣＦを直接接続した場合の接続損失は、それ１箇所だけで１ｄＢもあったが、本実施の形態では、接続箇所が２箇所になっても、その接続損失の合計を０．３ｄＢ程度に低く抑えることができる。）
３）実効コア断面積を段階的に変化させてゆくことで、ラマン増幅のゲインが向上する。
（ラマンゲインは実効コア断面積が小さいほど大きくなる。しかし、実効コア断面積が小さいと非線形効果が大きくなる。光パワーが大きい初期段階では実効コア断面積を大きくとり、光パワーの減衰する後段ではラマン増幅を行うため、実効コア断面積が小さい方が好ましい。理想的には前段から後段にかけて少しづつＭＦＤが小さくなっていった方が良い。本発明ではその状態に近づけることができる。）
４）ＳＭＦとDCFの中間的光ファイバを挿入し接続点が非常に接近している場合、長手方向に高い分解能を持つロスの測定器でないと近接する２箇所の接続ロスの各々の値が確認できない。しかし、本発明の場合、両接続ロスの確認をＯＴＤＲ（opticaltime domain reflectmetry）法等で簡易に確認・測定できる。
５）累積分散値が増加してゆくと、パルスが広がってゆき、ついには隣接する光パルスと重なってしまい、信号としての区別が出来なくなるが、図５〜図８（本発明）と図１１、図１２（従来例）とを比較して明らかな通り、本実施形態によれば、累積分散値の上限値を低く押さえることが出来る。
【００４１】
図９は超長距離の光伝送を想定し、上述した実施形態の光伝送路を用いて構成した光伝送システムの実施形態を説明するための図である。それぞれ長さが４５ｋｍの光伝送路４１、４２、４３と光アンプ（光中継器）５１、５２、５３が交互に配置されている。
【００４２】
本実施例の光伝送システムに用いられる光伝送路を、ＳＭＦ、ＮＺＤＳＦ及びＤＣＦを用いて構築したときの、各光ファイバの平均的な特性等をそれぞれ表１（実施例１）、表２（実施例２）に示す。
【００４３】
なお、中継器の間隔距離を４５ｋｍ、使用波長を１５５０ｎｍとし、１０Ｇｂｉｔ／Ｓ／ＣＨの３２波多重で光伝送を行う場合において、区間平均０．００６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ及び区間平均−０．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散値を得ることを目標とした。
【表１】
0003767468.tif 000002
【００４４】
【表２】
0003767468.tif 000003
【００４５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）ＳＭＦと組み合わせるＤＣＦの分散スロープＳdcfと分散値Ｄdcfとの比率Ｒdcfのばらつきが大きくても、累積分散値及び分散スロープを極めて小さくできる分散及び分散スロープ補償光伝送路を実現することができる。
（２）ＳＭＦ、ＮＺＤＳＦ及びＤＣＦを、各光ファイバの実効コア断面積の大小関係を考慮して配置・接続することにより、光伝送路全体の接続損失を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光伝送路の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の光伝送路に用いられるシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の屈折率プロファイルの例を示す説明図である。
【図３】本発明の光伝送路に用いられるノンゼロ分散シフト形光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）の屈折率プロファイルの例を示す説明図である。
【図４】本発明の光伝送路に用いられる分散補償用光ファイバ（ＤＣＦ）の屈折率プロファイルの例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態である光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態である光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態である光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態である光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【図９】本発明の光伝送システムの一実施形態を示す説明図である。
【図１０】ハイブリッド光伝送路の従来例を示す説明図である。
【図１１】従来のハイブリッド光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【図１２】分散値と分散スロープの整合が合わない場合の、従来のハイブリッド光伝送路の長さ方向における累積分散値及び累積分散スロープの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
３  光伝送路
１１  シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）
１２  分散補償用光ファイバ（ＤＣＦ）
１３  ノンゼロ分散シフト形光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）
２１、２２  光中継器
４１、４２、４３  光伝送路
５１、５２、５３  光アンプ
【図１】
0003767468.tif 000004
【図２】
0003767468.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003767468.tif 000009
【図７】
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【図８】
0003767468.tif 000011
【図９】
0003767468.tif 000012
【図１０】
0003767468.tif 000013
【図１１】
0003767468.tif 000014
【図１２】
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