(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重システムで用いるのに適した少くとも１つの光ファイバを含み、ファイバはコア及びクラッドを含み、０．２５ｄＢ／ｋｍ以下の１５５０ｎｍにおける減衰を有し、１３００ｎｍより小さな遮断波長と、０．０６ｐｓ／（ｎｍ２−ｋｍ）以下の１５５０ｎｍにおける分散勾配を有し、ファイバは少くとも２．２ｋｍのファイバ長で測定して、正の符号と１．０−８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の大きさの１５５０ｎｍにおける色分散の平均値をもつ製品において、
前記ファイバは、４２μｍ２以上の１５５０ｎｍにおける実効面積（Ａeff）を有し、そして１３５０ｎｍないし１４５０ｎｍの波長範囲内に分散ゼロ点を有し、少くとも２．２ｋｍのファイバ長で測定して、負の符号と１．０−８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の大きさの１３１０ｎｍにおける色分散の平均値をもつことを特徴とする製品。
【請求項２】
ファイバは被膜の中に包まれ、クラッドの屈折率は半径方向に測定すると変化し、クラッドは外部クラッド及びコアと外部クラッドの中間の第１の環状領域から成り、第１の環状領域は外部クラッドに比べ屈折率が低い請求項１記載の製品。
【請求項３】
クラッドは第１の環状領域に隣接した第２の環状領域を含み、第２の環状領域は外部クラッドに比べ屈折率が高い請求項２記載の製品。
【請求項４】
クラッドは第２の環状領域に隣接した第３の環状領域を含み、第３の環状領域は外部クラッドに比べ屈折率が低い請求項３記載の製品。
【請求項５】
ファイバは該ファイバに直接接触する基本的な被膜と基本的な被膜の周囲の第２の被膜を含む二重被膜内に包まれている請求項２記載の製品。
【請求項６】
光ファイバの伝送線を含み、伝送線は第１及び第２の端子を接続する少くとも１つのファイバスパンを含み、第１の端子は該ファイバスパン中に導入するため第１のシステム波長の変調された複数のＷＤＭチャネルキャリヤの第１の組を発生し、変調し及び多重化する該第１の手段を含み、第２の端子は該変調された該複数のチャネルキャリヤの第１の組をデマルチプレクスすることを含む機能を果すための第２の手段を含み、該ファイバスパンは光増幅器を含み、ファイバスパンの少くとも９０％は、＋１．０ないし＋８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の１５５０ｎｍにおける色分散の平均値と０．２５ｄＢ／ｋｍ以下の１５５０ｎｍにおける平均減衰をもつ非ゼロ分散ファイバから成り、ファイバスパンは少くとも１つの光増幅器を含み、該第１のシステム波長は非ゼロ分散ファイバの第１の低減衰窓内にあり、該第１の窓は１５５０ｎｍを含む第１の波長帯域からなるＷＤＭ光導波システムにおいて、
前記非ゼロ分散ファイバは、４２μｍ２以上の１５５０ｎｍにおける実効面積（Ａeff）を有し、そして１３５０ｎｍないし１４５０ｎｍの波長範囲内の分散ゼロ点、−１．０ないし−８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の１３１０ｎｍにおける色分散の平均値及び０．５０ｄＢ／ｋｍ以下の１３１０ｎｍにおける減衰をもち、該第１の端子は前記ファイバスパン中に導入するため第２のシステム波長の変調された複数のＷＤＭチャネルキャリヤの第２の組を発生し、変調し、多重化する第３の手段を含み、該第２の端子は該変調された該複数のチャネルキャリヤの第２の組をデマルチプレクスすることを含む機能を果すための第４の手段を含み、該第２のシステム波長は非ゼロ分散ファイバの第２の低減衰窓内にあり、該第２の窓は１３１０ｎｍを含む第２の波長帯域からなることを特徴とするシステム。
【請求項７】
ファイバスパンは複数のノードスパンを含み、各ノードスパンはファイバノードを相互に接続する一定の長さの非ゼロ分散ファイバを含み、少くともいくつかのノードは、第１及び第２の組の変調された複数のチャネルキャリヤを増幅するための光増幅手段を含み、少くともいくつかのノードは選択された組のキャリヤをつけ加えるか、削除するための手段を含む請求項６記載のシステム。
【請求項８】
ファイバスパンは首都バックボーン環の一部である請求項７記載のシステム。
【請求項９】
少くともいくつかのノードには、選択された組のキャリヤを分布させるためのアクセスラインが接続される請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記光増幅手段は第１及び第２の組の変調された複数のチャネルキャリヤ内の少くとも選択されたチャネルを同時に増幅するための多段増幅器を含む請求項７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の分野】
シリカを基本とする光ファイバの１３１０ｎｍないし１５５０ｎｍの透明窓内の同時波長分割多重動作。
【０００２】
【従来技術】
多くの顕著な開発が結びつき、今日の光ファイバ通信システムが生じた。波長分割多重（ＷＤＭ）システムにより、１００ＧＨｚ間隔の４つのチャネルで、２．５Ｇｂ／秒のチャネル当りのビットレートが得られ、それは個々のエルビウムファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）により、全ＷＤＭチャネルセットの同時増幅が可能な十分狭いスペクトル帯を構成する。それぞれが１００ｋｍないしそれ以上の長さのいくつかの増幅器長が組合され、５００ｋｍないしそれ以上の距離でのみ、端子が必要となる。
【０００３】
ある種のアナログ動作は残存するが、新しい設計はディジタル伝送を強調し、そのため容量は通常ビットレートで議論される。容量に対する基本的な制約により、個々のビットが広がり、それは色分散、すなわちパルスを作るスペクトルの異なる波長成分に対する異なる波長依存群速度により生じることが、認識された。ビットレートあるいは端子間の距離（スパン）に対する分散の制約は、隣接したビット位置間の重なりが生じるのに十分な程度に対応する。色分散は最小のスペクトル放射帯幅のレーザ源を用いることにより、小さくなる。ファイバの観点からは、シリカ・・・光ファイバが作られる基本材料・・・の自然の材料分散ゼロ点は、その１３１０ｎｍ透明窓内で起るという事実により、そのようなシステム波長における動作が強調される。
【０００４】
この段階で、１３１０ｎｍ動作システムは損失により制限され、そのためファイバの減衰が減少すると、スパン長は増すことができる。１５５０ｎｍ窓は損失を減少させたが、今度はその領域における波長の著しい分散により、分散により制限されるシステムが生じることが認識された。この場合、考えられるビットレートに対する損失の減少及び分散を減すための手法の信号研究によるスパン長についての利点を妨げる。１５５０ｎｍ窓での動作に対する要望は、新しいファイバ設計・・・“分散シフトファイバ”（ＤＳＦ）により満された。このファイバは２つの相対する効果の組合せ・・・自然に生じるシリカ“材料分散”と“波長分散”との組合せに依存する。適切なファイバの設計により、波長分散の大きさが、より大きな波長における材料分散の正の依存性を打ち消し、分散ゼロ点を１３１０ｎｍから１５５０ｎｍに“移動”させることができる。この目的が達成され、ＤＳＦが複雑な長距離システム用に、移動しないファイバ（ＵＳＦ）に置き代った。
【０００５】
容量を増加させたいという要望は、大きくＷＤＭ動作に向けられ、その多チャネル動作は今や低損失１５５０ｎｍ窓にある。同時に、競合する努力は容量を増加させる手段として、両方の窓での同時動作の可能性に依存した。色分散がビットレートへの基本的な制約であることを認識し、その波長での分散をゼロにすることにより、１５５０ｎｍでの動作を可能にするＤＳＦの普遍的な成功を認識して、努力は両方の波長で同時に分散をゼロにする試みの形をとった。結果は分散を平坦化したファイバ（ＤＦＦ）で、それはＤＳＦに類似で、導波路分散と材料分散が交差することに依存するが、今度は１つが各窓の中にあるという２つの交差を必要とする。
【０００６】
１５５０ｎｍ窓内に通過帯域をもつＥＤＦＡが出現したことにより、システムの動作をこの領域に移動させる重要さが増した。ＷＤＭセットの要素チャネルを同時に増幅するのに十分な幅の通過帯域を有する増幅器は、最初の実用的なＷＤＭ動作を提供した。（すべての報告によると、この増幅器は好ましくあり続けるであろうが、研究によって、別の希土類ドープデバイスとラマン効果に基く増幅器にも、入り込んだ。エレクトロン・レターズ（Ｅｌｃ． Ｌｅｔｔ．）第３２巻，第２３号，２１６４−２１６５頁（１９９６年１１月７日）を参照のこと）
【０００７】
次の段階は真に明らかに、ＤＳＦの優勢を実効的に終らせ、ＤＦＦを確実に二重窓動作させることである。
【０００８】
トルーウェーブ（Ｔｒｕｅ  Ｗａｖｅ（登録商標））ファイバは“非ゼロ分散”ファイバ（ＮＺＦ）に与えられた一商品名で、現在の用途に対し、大きくＤＳＦに置き代ってきた。米国特許第５，３２７，５１６号は最初に、ＤＳＦは予想される高容量ＷＤＭ動作を妨げることを述べている。その理由は、まさに同じくゼロになった色分散が、高容量単一チャネル動作に対し推められることにある。ＤＳＦシステムにおける容量の可能性にあわせる上で、ＷＤＭの欠点の基本的な理由として、４波混合（４ＷＭ）を同定している。非線形効果である４ＷＭは、隣接したチャネルのパルス間の相互作用により、それは信号の和と差を誘導し、２つの相互作用するチャネルのパワーレベルを下る。それは通常のシステムにおいて特に、影響があり、一定のチャネル間隔が得られ（“均一間隔チャネル”）、その場合そのような疑似信号の波長は、ＷＤＭセットの他のチャネルのキャリヤ波長と一致し、信号対雑音比に重畳されたり、減少したりする。次に、ＮＺＦを小さく、しかし厳密さを要する色分散で置き代えることを提案している。１５５０ｎｍのシステム波長での長距離動作用として、そのシステム波長における指定された分散は、考えられるチャネル当りのビットレートを可能にするようなパルススペクトルの成分間で、十分低いことが示される。同時に、十分な分散が導入され、ＷＤＭセットのチャネル間で周期的な位相打ち消しが生じ、４ＷＭにより転送される信号の大きさが減少する。（４ＷＭは相互作用する要素チャネル中に、同時にビットが存在することを必要とし、疑似信号の大きさが増大すると、位相があった時間が増す。チャネル間の分散は相互作用時間を制限し、従って疑似４ＷＭ信号のしだいに増加する大きさに、制限を置く。）
【０００９】
この技術は発展を続けてきた。広がった伝送帯域に充填を置き、量的には小さいが、増幅は従来のＥＤＦＡにより満されている。ラマン増幅又は希土類ドーパントに基くが、エルビウムの代りにプラセオジムを用いた増幅（たとえばプラセオジムドープフッ化物ファイバ増幅器）は、１３１０ｎｍ窓内で動作するＷＤＭ動作を確実に満すことを示す。別のものも研究された。たとえばエルビウムドープフッ化物ガラスは１５５０ｎｍ窓内の増幅帯に改善された利得平坦化を示す。
【００１０】
長距離光通信システムの利点が、短距離通信でも価値を持ち続ける可能性があることは、広く認識されている。“全光通信網”への傾向は、地域アクセス及び首都システム用に、銅に置き代ると期待される。そのようなシステムにおける要件は、非常に大きなＷＤＭセット、恐らく１００又はそれ以上のチャネルにより、長距離システムにそのような大きな容量が見られる前に、満されるであろう。
【００１１】
【本発明の要約】
ここで“首都光波ファイバ”（ＭＷＦ）とここで呼ぶ新しいシリカを基本とするファイバは、たとえば首都システムのような所望の考えられる多数の近接したチャネルを有する媒体及び短距離システム中での二重窓ＷＤＭ動作を可能にする。“二重窓ＮＺＦ”とみなすのが適切であるが、それは両方の透明窓中のシステム波長において、分散値を与え、それは許容しうるチャネル当りのビットレートとＷＤＭチャネル内の４ＷＭによる疑似信号の許容しうる低蓄積値の両方に必要な厳密さを要する範囲内にある。２つの寄与は信頼すべきものである。第１は分散ゼロ点を１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ動作窓の中間の位置に移動させることであり、第２は両方の窓の広い波長領域内の所望の分散の大きさを保つために、波長対分散曲線の傾きを減少させることである。結果はいずれかの窓に適するように修正でき、相対する符号の分散の絶対値は平衡させることができる。機構は平均的な当業者には容易に理解され、容易に実施される。
【００１２】
ＭＷＦの設計要件は、現在の商業生産により、容易に満される。たとえば、修正化学気相堆積（ＭＣＶＤ）（米国特許第４，２１７，０２７号）では、そのプロセスで得られる設計上の柔軟性を利用している。独立に作製されるオーバークラッド管は、それからＮＺＦファイバが引かれる合成プリフォームの形成中のＭＣＶＤコアロッドと用いるのが便利で、ＭＷＦにも有利である。
【００１３】
少くともたとえば端子間が３００ｋｍのシステムといった中程度の長さのシステムにおいては、ＭＷＦは二重窓動作が確実に再現することを表わしている。他の他の開発とともに、得られたシステムは１３１０及び１５５０ｎｍ窓の両方の中で同時に多くのチャネルＷＤＭ動作をし、現在得られない容量まで、システム容量を提供する。新しいファイバはそれぞれが≧２．５Ｇｂ／秒で動作する１００又はそれ以上のチャネルを有する動作能力を提供する。
【００１４】
最初に使用する可能性のある首都システムにおいて、ノード（たとえば光増幅器を含むが、追加／削除を与える）は数十ｋｍの距離で分離され、恐らく８−１６ノードが典型的な首都バックボーン環を形成する。ＭＷＦ設計の原理は、長距離用にも使用できる可能性がある。また、重点は確かにディジタル動作にあるが、このファイバはアナログ動作、すなわちディジタル動作とは別又は同時の動作で、利点を提供する。
【００１５】
用語
分散−色分散とよばれ、変更子を用いない場合の線形効果。それにより伝送信号の異なるスペクトル成分は、異なる群速度をもつ。一般に、議論しているファイバ構造において、材料特性（材料分散）及びファイバ設計（波長分散）の組合さった効果に依存する。ディジタルシステムにおいて、基本的に起り、分散はパルスの広がりと容量を制限する原因となる。
【００１６】
非線形分散−信号歪で、パワー密度増加の関数として、たとえば４乗というように、直線関係より増加する。４ＷＭはここで扱う非線形分散の顕著な形で、現在のＷＤＭシステムに対する主要な容量制限を成す。
【００１７】
分散補償−相対する符号の分散の順次直列に接続したファイバ長により、色分散を減少させること。一般に連結された形をとり、正及び負の分散のファイバの交互になった長さを用いる。（同程度の大きさの分散のファイバを交互にする。）たとえば、米国特許第５，６１１，０１６号の平衡のとれたケーブルを用いることによる（それは正及び負の分散ファイバの個々の束を含む。）あるいは、補償は補償すべきファイバに比べ、桁違いの大きさと相対する符号の両方をもつ補償用ファイバの比較的短い長さを用いて行われる。ここで述べる本発明の好ましいシステムは、一般に分散補償はしないが、なお大きなシステム容量に対しては、どの形の補償も除外されない。
【００１８】
波長分割多重−単一ファイバ内で多チャネル動作を実現すること。セットのチャネルは個々の増幅器により、同時に増幅できるように、十分接近した間隔をもつ。考えられる間隔は、たとえばセットの隣接したチャネル間で≦１００ＧＨｚで、”高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）と記述され、“ＷＤＭ”とよばれる。変更子を用いなければ、ＤＷＤＭを含むものとされる。ファイバ（ＭＷＦ）及び本発明のシステムは、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ窓のそれぞれの中にある少くとも１つのＷＤＭを支持するように、設計される。変更子を用いなければ、この用語は“荒いＷＤＭ”まで含むことは意図しない。
【００１９】
荒いＷＤＭ−単一ファイバ内で多帯域動作を実現すること。この用語は個々の光増幅器に付随したＷＤＭチャネルセット（又は“帯域”）の結合／分離をさす。そのため、荒いＷＤＭにより、多増幅器に付随した多帯域の結合／経路形成ができる。この用語は別々の窓内の帯域とともに、窓内の多帯域をさす。
【００２０】
シリカベースファイバ−シリカが主なガラス形成酸化物である光ファイバ。一般に、ファイバ組成の少くとも９０モルパーセント（被覆は除く）を構成する。現在の光ファイバは“シリカベース”である。
【００２１】
デルタ（Δ）−屈折率の相対値。ファイバ分布を測定するときに用いられ、外部クラッドからの屈折率の変化の値を外部クラッドの屈折率で割った値。
【００２２】
シングルモードファイバ−意図したシステム波長における基本モードである単一モードのみを保持する光ファイバ。本発明のファイバは１３１０ｎｍ窓中での意図した動作の長さより短い波長に引かれた常にシングルモードである。（ファイバが２モードになる“遮断波長”に引かれる。）
【００２３】
コア−基本的に誘導するファイバの最も内側の領域。それはクラッドの屈折率より大きな屈折率の材料で構成される。その半径方向の寸法は、ファイバの中心から外部クラッドの屈折率と等しいか小さい屈折率の材料が始まるまでである。理想的なコアは外部クラッドほど低い屈折率の材料は含まないが、ＭＣＶＤの溝特性のような意図しない変化は、その値まで低下させる可能性がある。
【００２４】
外部クラッド−変更子を用いなければ、ファイバの最も外側で主要な部分。コアを規定する屈折率より常に小さい。その屈折率の値は、一般に“デルタ”値の基本として用いられ、半径に対してプロットされ、共通のファイバ分布図ができる。
【００２５】
クラッド−通常の用語ではコアの外側のファイバ全体。被覆は含まない。
窓−変更子を用いなければ、伝送媒体、ここでは光ファイバの高透明（又は低減衰）波長領域。将来予測される適切な通信システムで基本的な関心が持たれるシリカを基本とするファイバでは、２つのそのような窓があり、しばしば１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ窓と同定される。
【００２６】
１３１０ｎｍ窓−１３１０ｎｍを含む窓を規定すると考えられる波長値の範囲。たとえば１２６０ｎｍないし１３６０ｎｍというように、システムの要件に依存して、ある程度変る。
【００２７】
１５５０ｎｍ窓−１５５０ｎｍを含む窓を規定すると考えられる波長値の範囲。たとえば１４６０ｎｍないし１６２０ｎｍというように、システムの要件に依存して、ある程度変る。
【００２８】
動作窓−ほとんどがファイバ設計により規定される特性。システム動作に適した分散及び透明性の両方の波長値範囲。ＷＤＭ動作の場合、動作窓は低すぎる（４ＷＭの点から）か高すぎる（指定されたビットレート／距離のため）かいずれの分散値も避けなければならない。１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍの両方に動作窓がある。
【００２９】
端子又は端子装置−電気から光へ（Ｅ／Ｏ変換）又は光から電気へ（Ｏ／Ｅ変換）変換を可能にする装置。すなわち、ファイバを通して伝送される光信号と変換前又は変換後の電気的アナログ間の変換。端子は送信器又は受信機として動作するシステムの終点にあってよい。あるいは、それは“ファイバスパン”の終点を規定してもよい。その場合、それは順次接続されたファイバスパン間の“中継器”として動作してもよい。それは分散が過度に大きくなったり、Ｓ／Ｎが過度に劣化しないために、必要である。
【００３０】
ノード−たとえば光増幅、追加又は削除（追加／削除）又はスペクトル変換のために、信号を送る位置。この用語が首都システムとともに用いられた時、ノードでの信号処理はＥ／Ｏ又はＯ／Ｅ変換を含まない。（“端子”という用語は、この目的のためにも保たれる。）
【００３１】
スパン−変更子を用いなければこの用語は端子間のファイバ長を指定する。Ｅ／Ｏをする第１の端子とＯ／Ｅをする第２の端子間。スパンは一般に一連の増幅スパンで構成される。
【００３２】
増幅スパン−光増幅器により規定されるファイバ長。あるいは、１つの光増幅器と１つの端子で、“ノードスパン”と同意語としてもよい。
【００３３】
詳細な記述
一般的説明
基本的な進展は、１３１０ｎｍと１５５０ｎｍ窓の両方で同時に伝送する中距離、高速、波長分割多割（ＷＤＭ）に適したファイバである。ＮＺＦと同様、新しいファイバは必要な分散をもつ。ここでは両方の窓の領域内で、１ないし８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの絶対的大きさをもつと指定される。分散の大きさが減少するにつれ、４波混合（４ＷＭ）がＷＤＭシステムをより制限するようになる。それが増加するにつれ、ビットレート又は伝播距離に対するその影響が顕著になる。
【００３４】
現在一般に入手されるファイバは、二重窓、高速、ＷＤＭを満足しない。このことは図１から明らかである。この図は各種の形のファイバについて、波長の関数として、典型的な分散値をプロットしたものである。図は一般的な設計条件に基いたシステム用には適さない領域を表わす“禁制領域”を含む。すなわち、“水ピーク”における−ＯＨ吸収によるたとえば０．５ｄＢ／ｋｍ以上の損失が大きすぎる領域１０及び−２ないし２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の分散が低すぎる領域１１である。（図中の分散境界の±２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ値は、好ましい極小値とよばれる。システム設計により、±１．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ又は更に±１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍといった極端な分散値のＷＤＭチャネルができる。分散及び水ピークのプロットされた限界は、議論のためで、厳密な限界を示すためのものではない。許容できないと述べる値は、任意でよく、たとえば容量とスパン長間の両立性の結果である。）
【００３５】
曲線１２からわかるように、非移動シングルモードファイバ（ＵＳＦ）は低すぎる分散を１３１０ｎｍに有し、ＷＤＭを可能にし、高すぎる分散を１５５０ｎｍに有し、外部分散補償を用いずに、高速伝送を可能にする。同様に、曲線１３から、ＮＺＦ分散は１３１０ｎｍで大きすぎ、プロットされた具体的な商業生産品（トルーウェーブ）は１５４０−１４８０ｎｍの範囲、１５５０ｎｍ窓内の動作に対してさえ、低すぎる分散をもつことがわかる。更に、両方の形のファイバは大きな分散勾配により、それらの動作窓内に制限されている。大きな分散勾配は、１．０−８．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの所望の分散範囲内で、比較的狭い波長帯域に、使用可能な帯域を制限する。ただし、一般に単一のＷＤＭチャネルセットに制限されている現在の動作には十分な帯域である。ＭＷＦ曲線１４はその平坦な勾配と約１４００ｎｍのゼロ分散波長により、両方の窓内でのＷＤＭが可能である。動作は１３１０ｎｍ窓及び１５５０ｎｍ窓内のＮＺＦで、少くとも両方がＵＳＦと同程度の帯域に及ぶ。曲線１５は本発明と関連して考えられるファイバについて、プロットされたものである。すなわち、“移動しているが平坦化されていない”（ＳＵＦ）もので、ＭＷＦでは同じλ0＝１４００ｎｍ交差まで移動しているが、ＵＳＦの波長勾配対分散特性を保持している。ＳＵＦはＭＷＦより制限された全動作範囲をもつが、二重窓能力をもつ。
【００３６】
ファイバ設計
ＭＷＦには常に要求される現在のファイバにおける−ＯＨ吸収による高損失領域内の１３１０ｎｍないし１５５０ｎｍ窓の中間に、分散ゼロ点を配置することは、容易に実現される。分散ゼロ点を材料分散によってのみ予測される点から離すために、ＤＳＦ（又は通常のＮＺＦ）と同じ機構が用いられる。λ0＝１４００ｎｍの名目上の波長におけるゼロ分散は、１３５０ｎｍないし１４５０ｎｍの通常の範囲の代表で、分散の平衡した値が発生できる。値は両方の窓内で１．０−８．０又は好ましくは２．０−７．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍで、１３１０ｎｍ窓内では負の符号をもち、１５５０ｎｍ窓では正の符号をもつ。ＭＷＦは二重窓ＮＺＦ設計に適しているとみなされ、新しいファイバは１５５０ｎｍにおける動作に対するある種のＮＺＦ要件を満すことができる。しかし、１３１０ｎｍ窓内で同時に動作させることにより、幾分小さなモード場径が生じ、従って実効的な面積では、最適化され設計された現在のＮＺＦより小さくなる可能性がある。ＭＷＦの実効的な面積は、一般に≧４２μｍ２であるが、それらはＮＺＦに典型的な５０μｍ2の値と重なってよく、典型的な場合４２−４９μｍ2の範囲内にある。（実効面積の定義については、オプティカル・レターズ（Ｏｐｔ． Ｌｅｔｔ．）、第１９巻，第４号，２５７−２５９頁（１９９４年２月１５日）を参照のこと）実効面積が減少するとパワー密度が増し、従って非線形分散の効果が悪化する。１３１０ｎｍ窓内でのシングルモード動作に必要な小さなモード場と平坦化された分散勾配に対する要求との折裏により、非線形効果が生じ、それは首都システムに想定される比較的短距離に対しては、調整可能であるか、最適に設計されたＮＺＦには劣る。
【００３７】
ＭＷＦにおける分散平坦化に用いられる機構は、これまで用いられた可能性は少い。確かに関連はしているが、それは従来の平坦化された“ファイバ”の原因となる機構とは、異なるとみなされる。所望の両方の窓内でのゼロ分散を実現することは、２つの別々の材料−導波路交差、１つは１３１０ｎｍ及び他方は１５５０ｎｍ、の結果であった。低勾配はゼロ点間で勾配の符号の変化を伴った。
【００３８】
透明窓中のシステム波長におけるゼロ分散ではなく、“非ゼロ”分散を得ることには、一般にいずれの窓内でも分散ゼロ点を除き、何らかの長波長交差が１５５０ｎｍ窓内に意図したキャリヤ波長を越えた波長値で必要である。すべてのＭＷＦ設計に必要な低分散勾配は、図４に示されるような多層構造の結果である。低屈折率領域４１は、特に重要である。分散の低波長依存性（図３の曲線３０）は２つのフォノンの補償による。一般に、群遅延は波長とともに増加し、バルクシリカ及び通常のシリカベースファイバ中のシステム波長において、分散勾配を基本的に決る。しかし、また波長が増すにつれ、誘導されるモードはコア領域内に閉じ込められにくくなり、周囲の領域中に広がる。群遅延は波面を横切るモードが経験する遅延の重みづけをした平均値の関数である。従って、より長い波長が低屈折率領域４１中により侵透するにつれ、屈折率の平均値が減少し、それにより増加した波長に対する重みづけした平均の遅延時間が減少し、波長増加による遅延の増加を打ち消す（固有の材料特性を打ち消す）。領域４１のような低屈折率領域又は“溝”は、ＭＷＦ中の分散勾配を減すために、指定される。外部クラッドに比べ、溝の屈折率を０．０５％、好ましくは０．１％減すことにより、各窓内の所望の非ゼロ分散の本質的な領域（名目値１４００ｎｍに配置されたゼロ点の場合）を確実にするのに十分なほど、分散が平坦化される。
【００３９】
“環”４２すなわち外部クラッド４３に比べ屈折率が増した環状領域は、商業的なＭＷＦに含まれることが多い。この屈折率増加領域の基本的な目的は、分散の平坦化ではなく、曲げ損を最小にすることに関してである。一般的な用語で、環及び周囲領域（ここでは外部クラッド４３）の境界におけるΔの値である曲げ損は、外部クラッドに対し伝播波面がみる実効的な屈折率により影響を受け、一方平坦化は溝それ自身の特性に基本的に依存し、そのため環の導入により、勾配に重大な影響を及ぼさずに、曲げ損を減すことができる。
【００４０】
首都λ波ファイバについての具体的な指定項目が、示されている。
ＭＷＦ指定表
１５５０ｎｍにおける減衰    ≦０．２５ｄＢ／ｋｍ
１３１０ｎｍにおける減衰    ≦０．５０ｄＢ／ｋｍ
１５５０ｎｍにおける実効面積    ≧４２μｍ2
コアの偏心率    ０．８μｍかそれ以下
クラッド直径    １２５±２．０μｍ
遮断波長    ≦１２５０ｎｍ
ゼロ分散波長    １３５０ｎｍ−１４５０ｎｍ
１３１０ｎｍにおける分散    −３．０ないし−８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ
１５５０ｎｍにおける分散    ＋３．０ないし＋８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ
１５５０ｎｍにおける分散勾配    ０．０１−０．０５ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ
１３１０ｎｍにおける微小曲げ損    ＜０．５ｄＢ（１回曲げ，３２ｍｍ）
１５５０ｎｍにおける微小曲げ損    ＜０．０５ｄＢ（１００回曲げ，７５ｍｍ）
被覆径    ２４５±１０μｍ
保障試験    １００ｋｐｓｉ
リール長    ２．２，４．４，６．４，８．８，１０．８，１２．６，１９．２ｋｍ
【００４１】
首都光波ファイバについての典型的な分散曲線が、図２に示されている。名目的な分散（実線の曲線２０）は、１５５０ｎｍで約＋６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍで、１３１０ｎｍで−６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。現在の技術では、分散のこれらの値により、分散補償の必要なく、約１６０ｋｍまでのファイバ長に対し、１０Ｇｂ／秒非ゼロ帰還（ＮＲＺ）伝送が可能になり、首都地域に予想される距離での考えられるシステムに適している。中程度のパワーレベル（≦４ｄＢｍ／チャネル）において、ＷＤＭは１００ＧＨｚの間隔（それぞれ１３１０ｎｍにおける０．５７ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける０．８０ｎｍに等価）のチャネルに対し約１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを必要とし、５０ＧＨｚの間隔（それぞれ１３１０ｎｍにおける０．２９ｎｍ及び１５５０ｎｍにおける０．４０ｎｍに等価）に対し、約４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍを必要とする。名目値（破線の曲線２１、２２）からの±１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの生産上の変動により、２ないし７ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の分散が生じる。ＷＤＭ動作窓（図１から）は１００ＧＨｚの間隔に対し、１２６０ないし１３６０ｎｍ及び１４６０ないし１６２０ｎｍで、それぞれ２１０及び１９４伝送チャネルと等価である。
【００４２】
図３の曲線３０は１５５０ｎｍ窓内の０．０３−０．０４ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍのおおよその範囲内の分散勾配値を示す。ＮＺＦの０．０７５ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍ特性の値と比べ、ＭＷＦの勾配が低いことにより、低分散ゼロ点にもかかわらず、１５５０ｎｍ窓内で同程度の動作範囲が可能になる。
【００４３】
図４は先の図の基本として役立つ４領域ファイバについての半径方向の位置の関数として、規格化された屈折率差（“デルタ”）を示す。ゲルマニウム−シリカコア４０が溝４１すなわち、この例ではフッ素ドープシリカから成る屈折率が低い環状領域により、囲まれている。溝を囲んで、今度はこの例ではアンドープシリカから成る外部クラッド領域４３内にある屈折率の高いゲルマニウム−シリカ環４２がある。コア領域４０はＭＣＶＤ生産ファイバに特徴的な低屈折率中心領域（又は“くぼみ”）４４を示す。“ＭＣＶＤくぼみ”４４は機能は果さないが、ファイバの動作を不当に妨げはしない。
【００４４】
領域境界における急激な不連続は、実際のファイバ中でのみ発生する。コア領域４０から溝４１への厳密さを必要とする遷移という点で、屈折率の変化は典型的なＭＣＶＤプリフォーム中の０．１ミリメートルより小さい領域内で起り得る。これは２％／ｍｍより大きな絶対値の屈折率勾配に対応する。理想化された分布とそのようなプリフォームから作られた実際のファイバについての測定結果を用いた計算結果が一致したことは、ＭＣＶＤがこの目的に適していることを示している。
【００４５】
しかし、スートプロセスすなわちＯＶＤ及びＶＡＤを用いて、よく規定されたフッ素ドープ低屈折率層を作製するには、もし設計上の補償をしないなら、標準的なＯＶＤ又はＶＡＤの修正を必要とする。多孔質のガラス化されていないスート内のフッ素の高い拡散性は、特に問題となる。それにより、ガラス化工程中、領域境界における汚染（デルタ値の低下）が生じ、ガラス化は標準的なＯＶＤ又はＶＡＤで行われるように、微粒子状全堆積で行われる。溝を構成するフッ素ドープ層の堆積前後に、中間的な全体又は部分的なガラス化工程を導入することにより、問題は軽減される。
【００４６】
例
ファイバの構造、より簡潔には、図１−３のファイバを生じるプリフォームの構造について、図４を参照しながら述べる。プリフォーム分布データは、ファイバ（それについては分布がとられていない）の動作データと一致する。
コア領域４０はゲルマニウムをドープしたシリカから成り、中心から約３．５μｍの半径まで延びる。ゲルマニウム濃度は半径の関数として、コアデルタの半径方向の変化を生じるように調整され、それはアルファ分布則により、記述される。
【００４７】
Δ（γ）＝Δ0〔１−（γ／ａ）α〕
ここで、γはコア内の半径方向の位置、ａはコア半径、αは分布形状パラメータ、Δ0は中央のくぼみ４４を無視したファイバの中心におけるデルタの値（コアのピーク屈折率値）である。この例の場合のこれらのパラメータの名目的な値は、ａ＝３．５μｍ、α＝５、Δ0＝０．５５％である。中央のくぼみが存在するのは、つぶす間にＭＣＶＤ堆積の露出された内部表面から、ゲルマニウムが蒸発したためで、通常のＭＣＶＤプロセスには固有である。この領域が存在することは意図したものではないが、その存在は仮定され、最終的なファイバの伝送特性に及ぼす効果は、設計で考慮されている。０．５５％のピーク屈折率レベルを達成するのに必要なゲルマニウム濃度は、約７重量パーセントである。ＭＣＶＤ又はＯＶＤにより作製されるプリフォームのコア領域は、典型的な場合、５又はそれ以上の環状層から成り、それぞれが別々の堆積路で作られる。各層のゲルマニウム濃度は、所望の半径方向の屈折率勾配を生じるよう調整される。もし、ＶＡＤプロセスを用いて作製するなら、軸方向に成長するコア領域を横切る所望の勾配を生じるようバーナーが設計される。
【００４８】
溝４１はフッ素を低濃度にドープしたシリカである、それは歪を減し、分布を微調整するために、少量のゲルマニウム又は他のドーパントを含んでもよい。図４中の溝について示された−０．２４％の一定のデルタ値は、約１．５重量％のフッ素濃度を必要とした。引かれるファイバ中の溝の名目上の幅は、２．５μｍである。ＭＣＶＤ（又はＯＶＤ）により作製すると、この領域は約４つの（一般に同一の）堆積路から成る。ＶＡＤにおいて、単一の軸方向に成長した層は、溝領域を形成する。ＯＶＤ又はＶＡＤでよく規定されたフッ素ドープ領域を実現することは、高い多孔質性のスートボール中でのフッ素の拡散のため問題を起しやすい。これまで述べたように、拡散は堆積するとともに、個々の領域を部分的又は全体にガラス化することにより、最小にすることができる。この段階でガラス化は蒸発による損失を減すため、フッ素を含む雰囲気中で行ってもよい。
【００４９】
環４２は基本的にゲルマニウムをドープしたシリカから成る。＋０．０７％の名目上のデルタは、約１重量％のゲルマニウム濃度を必要とし、外部クラッドに比べ屈折率の≧０．０５％の増加は、モードの広がりを制限し、本質的に曲げ損を減すために、効果的である。環の名目上の幅は、１．５μｍである。ここでこの領域はＭＣＶＤ又はＯＶＤの数堆積層又は単一の軸方向に成長したＶＡＤ層に対応する。外部クラッド４３はアンドープシリカである。それは全体が標準的な気相輸送ファイバ作製プロセスの１つで堆積させた材料で成ってもよく、部分的に合成プリフォームの一部を形成する外部クラッド管から生成させてもよい。外部クラッドは環４２の外径から、典型的な場合、名目上１２５μｍｏ．ｄ．のファイバの外径まで延びる。
【００５０】
表１は図１に示されたＭＷＦ１４の屈折率分布を指定する９つのパラメータの値を要約したものである。
【００５１】
【表１】
0003732669.tif 000002
“名目値”と印した列中にあげた値は、所望のモード場半径、分散分布及び曲げ損を得るための目標値である。“予想される許容度”と印した列中にあげた値は、分散を名目値前後の±１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内に保つために必要な範囲を規定した。
【００５２】
表２はＭＷＦのパラメータの値の範囲を示す。示された値は個々のパラメータの最小値及び最大値で、それらをとり入れることが設計上の決りではないことを記憶する必要がある。たとえば、示されたすべてのパラメータの最大値を組合せるか、あるいは最小値を組合せることによって、効果的な設計が得られる可能性は小さい。効果的な設計は、上述の移動と勾配平坦化の両方を満さなければならない。
【００５３】
【表２】
0003732669.tif 000003
一般的に行うことと一致するのは、両方の表及びその他の所にある分布の値のデルタ値に関してである。これを実施することは、２つの点で有用である。すなわち、屈折率の絶対値を測定することは困難である。そのため第一近似として、損失を除いて、ファイバパラメータは屈折率の絶対値ではなく相対値を計る。図４のファイバのアンドープシリカ外部クラッドを、低濃度ドープ材料で置き代えても、他の領域（コア、溝、環）をそれに従って変える限り、すなわちデルタ値を変えない限り、分散勾配には一次近似では影響はない。外部クラッドの屈折率を増加させても、そのような特性にほとんど影響はないが、Δを保つためにコアドーパント濃度を増加させるための要件は、損失を望ましくないレベルまで増加させる可能性がある。たとえば適当なＭＣＶＤ基板管又は外部クラッド管を用いることにより、ＭＣＶＤはそのような低濃度ドープ領域を得ることを容易にする。
【００５４】
図５Ａ−５Ｂ、６Ａ−６Ｂ及び７Ａ−７Ｂは検討した様々な設計と分散の変化を示す。図６Ａ−６Ｂは図４のファイバの例である（２つの環状領域、すなわち屈折率の低い“溝”６１及び屈折率の高い“環”６２、中間コア６０及び外部クラッド６３）。図５Ａ−５Ｂは単一の環状領域５１（溝５１）、中間コア５０及び外部クラッド５２を有するＭＷＦ設計を表わす。図７Ａ−７Ｂはコア７０の周囲に３つの環状領域７１、７２、７３を生じる構造に基く。３つの一連の領域は、外部クラッド７４に比べ、順次屈折率が低下、増加、低下している。図６Ａ及び７Ａの分布は特徴的な“ＭＣＶＤくぼみ”すなわちくぼんだ領域６４及び７５を含むが、図５の概略的な分布は含まない。検討には各種の分布、デルタ値の多くのよりゆるやかな変化、追加された領域を含む多くのものが含まれた。一般的に、そのような変化に関する設計上の決りは、一般的な経験と一致する。
【００５５】
各種領域の機能について述べてきた。商業的なＭＷＦ生産では必然的に少くとも第１の環、すなわち表２に示された少くとも１つの屈折率の“溝”を含むと予想される。この第１の溝領域は、両方の窓で同時にＷＤＭ動作させるのに必要な分散平坦化に必要である。第２の環状領域−“環”−は誘導強度を増す（曲げ損を減す）効果をもち、一方平坦化にはほとんど効果をもたないことが示された。平坦化には相対的になお小さな効果しかもたない第３の環は、ファイバ特性を微調整するために用いられてきた。すべての図がプロトタイプの構造のよく規定された領域を示すことが、認識されるであろう。実際の構造は意図的又は意図しない周知の変化を示す可能性があり、知られた効果をもつ。
【００５６】
図８は基本被覆８２及び第２の被覆８２を有する二重被覆ＭＷＦ８０を示す。ファイバ８０はコア領域８３及びクラッド領域８４から成る。クラッドは溝８５と外部クラッド８６を含むように示されている。
【００５７】
図９はエイ・ティ・アンド・ティ・ライトガイド・ケーブル（ＡＴ＆Ｔ Ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅ Ｃａｂｌｅ）１９９０年１２月に述べられている１つの形の商業用ケーブルを示す。それは２つの束９０から成り、各束は１２のカラーコードファイバ９１を含み、周囲の被膜９２により、ともに保持されている。個々のファイバ９１は図８と同じ一般的な設計によるが、この例ではカラーコードをつけた第３の被膜を含む。完成した構造は、ケーブル充填化合物９４、コア管９３及びそれぞれ防水テープ９５で作られた２つの保護構造及びポリエチレンジャケット９６を含み、各構造は鋼ワイヤ９７によりおさえられている。
【００５８】
図１０はアキュリボン（Ａｃｃｕ  Ｒｉｂｂｏｎ）として知られる市販の並列ファイバアレイを示す。商用品は１２のファイバ１００と母体材料１０１から成る。
【００５９】
図１１は平坦アレイ１１０の形のグループ化されたファイバを含むケーブルを示す。ケーブル充填化合物１１２で外装１１１は大ざっぱに満されている。示されている具体的な構造は、防水ケーブルで、導電性シールド１１３、被覆ステンレススチール保護層１１４及び接続されたジャケット１１５を構成する被覆を含む。
【００６０】
ファイバ作製
ＭＷＦ設計は分散勾配を減すような分布にした。最も効果的な平坦化は、急峻な屈折率変化の導入に依存する。１つのファイバ作製プロセスＭＣＶＤは、特に有用である。従来のＭＣＶＤ堆積は、層毎の堆積を可能にし、次の層を堆積させる前に、各層を本質的に固化（ガラス化）することにより、層間でのドーパントの拡散を最小にする。これは通常のスートプロセス、外部気相堆積（ＯＶＤ）又は気相軸堆積（ＶＡＤ）のいずれもが目的としたことであるが、良く適合しない。そのようなスートプロセスは、急峻な勾配をより保持できるよう、修正できる。たとえば、周期的に堆積を停止するか、各堆積層又は層グループ毎に固化工程を行うというように、段階的に固化するようにする。一般にＭＣＶＤで行われる被覆プロセスも、有用である。将来のＭＷＦは厳しく低濃度ドープされたクラッド管を用いる可能性がある。ＭＣＶＤ支持管は、プリフォーム作製の流れの中でその内部の堆積が行われるが、その後の堆積中、ドーパントの移動に対して抵抗をもつ低濃度ドープ（又はアンドープ）領域を生じさせる可能性がある。先に述べたスートプロセスの変形、内部気相堆積（ＩＶＤ）は、ＭＣＶＤ支持管の目的をかなえる可能性があると考えられる。
【００６１】
システム
首都光波ファイバは二重動作、特に二重窓ＷＤＭ動作に必要な分散補償の必要なく、ＮＺＦ又はＵＳＦで高容量システム動作を提供する。連結するか、高分散特性ファイバの使用により、補償することは、原理的には少くとも、ＮＺＦ又はＵＳＦがその“閉じた”窓の中で動作することを可能にする。しかし、分散補償は費用がかかり、工業的複雑さをつけ加える。特性上ＭＷＦファイバと等しくはないが、二重窓動作は容量は小さいが、単純に移動させた（しかし平坦化されていない）ファイバで与えられる。そのようなファイバ、たとえば図１のファイバ１５はＤＳＦの分散勾配と似た勾配をもつが、分散平坦化は付随しておらず、たとえばＭＷＦの屈折率が低下した“溝”を有し、その交差は水ピーク内の波長に移動している。そのような“移動しているが平坦化されていないファイバ”（ＳＵＦ）の可能性のある利用は、上述のシステム中で考えられる。性能の点からはＭＷＦに劣るが、含まれるファイバの作製は少く、費用面の利点が生じる。
【００６２】
図１２の首都光波システムの例である。概略図は首都バックボーン環１２０及び１２１、一般にソネット（ＳＯＮＥＴ）環として構成されるものを含む。環は１０−４０ｋｍ長のノードスパン１２３を規定する８ないし１６のノード１２２を含む。環周囲は典型的な場合、１２０−２００ｋｍである。通常のノード１２２には、光増幅器及びチャネルをつけ加えるか削除する手段が備っている。指定されたチャネルがノードでつけ加えられるか削除され、一方同時に、他のチャネルは恐らく増幅され、環の中に保持され、次のノードに伝えられる。図は共通のノードを通して接続された２つの環１２０及び１２１を示す。動作中、任意のチャネルは任意の特定のノードから他の任意のチャネルへ、あるいは同じ環の上で、又は隣接した環上で伝播できる。設計の経験から、３００ｋｍ程度の最大“波長路”が日常的に導かれた。
【００６３】
各ノード１２２は光線路（“ＷＤＭ”又は“ＤＷＤＭ”、そのような用語で、現在のＷＤＭに基本的な多重化／デマルチプレクス機能を果す要素をさす。）を含む可能性がある。ノードは追加／削除を行うことを含んでもよい。追加／削除装置には、光ではなく電気信号の局所的な分布が伴い、Ｏ／Ｅ又はＥ／Ｏ変換の手段を含まなければならない。２つの従来の形の局所的分布が示されている。すなわちアクセス環１２４とアクセススター１２５である。光学的な局所的分布が電気的分布に代ることは、予測される。光学的な分布システムは環又はスターの形をとり続ける可能性がある。恐らく、本発明の首都光波ファイバで構成されるであろう。ただし、より低価格のＵＳＦがこの目的に適する可能性はある。図は長距離回路網１２６及び１２７で作られた接続を示す。上述のように、長距離用に首都光波ファイバを用いることは、除外されない。しかし、通常の長距離用には、ＮＺＦファイバの形が好ましくあり続けると予測される。
【００６４】
図１３は多段１３１０／１５５０ｎｍ光増幅器を概略的に表わし、図１２の首都バックボーン環のノード中に含まれる増幅器を表わす。図示されている増幅器は、特許請求の範囲に述べられたシステムと用いるのに適し、両方の窓内のＷＤＭチャネルセットを同時に増幅する。図示されている増幅器は、入力ファイバ線１３０に入る時、２つの帯域、１３１０帯及び１５５０帯を最初に分離する。帯域の分離は、“荒いＷＤＭ”１３２とよぶのが適切であるＷＤＭ１３２により行われる。（ＷＤＭチャネルセットの近接したチャネルを伴った経路とそれを別けるためにこうよぶ。）１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍ帯は、１３２で分離され、荒いＷＤＭ１３５がそれらを要素ＷＤＭセット中に分離するまで、それぞれファイバ１３３及び１３４に沿って、経路を進む。１３１０ｎｍ帯は３つのＷＤＭセット１３６、１３７及び１３８を生じるように示されている。次にそれらは増幅器１３９、１４０及び１４１を通り、荒いＷＤＭ１４０で再結合される。同時に、１５５０帯は増幅器１４５、１４６、１４７、１４８においてそれぞれ増幅されるように、ＷＤＭセット１４１、１４２、１４３、１４４に分離され、荒いＷＤＭ１４９により、再結合する。最後に、増幅されたセットはファイバ線１５０及び１５１を通って伝播し、荒いＷＤＭ１５２により再結合し、線１５３を出る。
【００６５】
図１３の多段増幅器は、現在の技術の観点で設計された。進んだＷＤＭ中でのＥＤＦＡの重要さは、恐らく１２ｎｍであるその最初の利得帯域とＷＤＭセットの要素チャネルを同時に増幅できる能力のためであり、認識されている。現在のＥＤＦＡは恐らく３５ないし４０ｎｍのより大きな帯域をもち、それは自然に生じる利得スペクトルの構造を減す利得平滑化フィルタの使用による。この広がった帯域ですら１５５０帯全体に対しては不十分で、本発明によって実現され、１４６０ｎｍから１６２０ｎｍの１６０ｎｍの範囲を含む。図に示された構成により、４つの増幅器ができるが、１４７及び１４８のみがエルビウムドープファイバで構成される。示された設計は、増幅器１４５及び１４６はラマン増幅器で、１５５０ｎｍ帯のより短い波長部分で動作すると仮定している。１３１０帯のＷＤＭセットも、ラマン増幅器により増幅される。増幅器１３９、１４０及び１４１は３つのサブバンド１３６−１３８を伴うよう設計され、これらはともにたとえばＭＷＦで得られる使用可能な１２６０ｎｍ−１３６０ｎｍ窓を表わす。
【００６６】
多段の非常に広帯域光増幅器の設計に、かなりの努力が払われてきた。エレクトロニック・レターズ（Ｅｌｅｃｔ． Ｌｅｔｔ．）第３３巻，第８号，１９９７年４月１０日、７１０，７１１頁のエム・ヤマダ（Ｍ．Ｙａｍａｄａ）らによる論文は、代表的なものである。示されている並列構成は２つのエルビウムドープファイバ増幅器を結びつけ、第１のものは従来のシリカを基本とするガラスを用い、１５５０ｎｍに中心を置く増幅帯域で動作し、第２のものはエルビウムドープのフッ化物を基本とするガラスを用い、１５８０ｎｍに中心を置く増幅帯域で動作する。直列接続した構造は、設計者によって、５４ｎｍの平坦な増幅帯域をもつとみなされている。
【００６７】
１５５０ｎｍ光帯域で８０ｎｍの増幅が示されている。ヤン・スン（Ｙａｎ  Ｓｕｎ）らによる論文、１９９７年第１１回集積光学及び光ファイバ通信に関する国際コンファレンス及び第２３回光通信に関するヨーロッパコンファレンスプロシーディングズ（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９７ １１ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ２３ｒｄ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）ＩＯＯＣ−ＥＣＯＣ’９７，（５の中の）第５部、９／２２−２５／９７は、二帯域構成（１５７０−１６００ｎｍ“Ｌ帯”及び１５２５ｎｍ−１５６５ｎｍ“Ｃ帯”）について述べており、二段階を伴う。第１は両方の帯域に共通で、第２段階は並列に別の利得部分をもつ。８０ｎｍのその帯域で、この増幅器は１００ＧＨｚの間隔の提案されたＩＴＵ標準チャネルを有する１００ＷＤＭチャネルを伴う。
【００６８】
１５５０ｎｍ窓内の２つの短い波長とともに、１３１０ｎｍ窓内で動作するように示されたラマン増幅器は、２５−３０ｎｍの使用可能な帯域を可能にした（１９９７年４月２２日に承認された米国特許第５，６２３，５０８号を参照のこと）。現在の技術のＥＤＦＡと同程度に、現在使える１２６０−１３６０ｎｍの主要部分の１３１０ｎｍ窓は、三段ラマン増幅器を伴う。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦軸に色分散、横軸に波長をとり、ＭＷＦを含む各種ファイバ設計の典型的な特性をプロットしたもので、プロットされたデータは両方の窓を含む波長範囲に延びる図である。
【図２】分散と波長の軸で、分散をプロットしたもので、例として示したＭＷＦ設計についての名目上の値と名目上の値からの予想される生産上のずれを示す図である。
【図３】図２上でプロットされたファイバについての波長の関数としての分散勾配をプロットした図である。
【図４】デルタ値（Δ）と半径方向の位置を軸に、例１のＭＷＦについて屈折率分布をプロットした図である。
【図５Ａ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図５Ｂ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図６Ａ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図６Ｂ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図７Ａ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図７Ｂ】別のＭＷＦ構造について、屈折率分布と名目上の分散を対でプロットしたもので、それらをともにとると、特定の動作特性を達成するための設計変更を議論する基礎として役立つ図である。
【図８】従来の実施例に従い二重被覆されたＭＷＦの透視図である。
【図９】グループ化した首都光波ファイバを含むケーブル構造の１つの形の透視図である。
【図１０】アキュリボン並行ファイバアレイの透視図である。
【図１１】いくつかの図１０のファイバアレイを含むケーブルの透視図である。
【図１２】首都ファイバシステムの概略図である。
【図１３】二重窓ＷＤＭ動作に適合し、図１２のシステム中で用いるのに適した多段光増幅器の概略図である。
【符号の説明】
１０、１１  領域
１２、１３  曲線
１４  曲線、ＭＷＦ曲線、ＭＷＦ
１５  曲線
２０、２１、２２  曲線
３０  曲線
４０  コア、コア領域
４１  低屈折率領域、溝
４２  環
４３  クラッド、外部クラッド領域
４４  くぼみ
５０  コア
５１  溝、環状領域
５２  クラッド
６０  中間コア
６１  溝
６２  環
６３  クラッド
６４  領域
７０  コア
７１、７２、７３  環状領域
７４  クラッド
７５  領域
８０  ＭＷＦ、ファイバ
８１  基本被覆
８２  被覆
８３  コア領域
８４  クラッド領域
８５  溝
８６  クラッド
９０  束
９１  ファイバ
９２  被膜
９３  コア管
９４  ケーブル充填化合物
９５  防水テープ
９６  ジャケット
９７  鋼ワイヤ
１００  ファイバ
１０１  母体材料
１１０  平坦アレイ
１１１  外装
１１２  ケーブル充填化合物
１１３  シールド
１１４  保護層
１１５  ジャケット
１２０、１２１  首都バックボーン環、環
１２２  ノード
１２３  ノードスパン、ノード
１２４  アクセス環
１２５  アクセススター
１２６、１２７  回路網
１３０  ファイバ線
１３２、１３４  ファイバ
１３５  ＷＤＭ
１３６、１３７、１３８  ＷＤＭセット、サブバンド
１３９  増幅器
１４０  増幅器、ＷＤＭ
１４１  増幅器、ＷＤＭセット
１４２、１４３、１４４  ＷＤＭセット
１４５、１４６、１４７、１４８  増幅器
１４９  ＷＤＭ
１５０、１５１  ファイバ線
１５２  ＷＤＭ
１５３  線
【図１】
0003732669.tif 000004
【図２】
0003732669.tif 000005
【図３】
0003732669.tif 000006
【図４】
0003732669.tif 000007
【図５Ａ】
0003732669.tif 000008
【図５Ｂ】
0003732669.tif 000009
【図６Ａ】
0003732669.tif 000010
【図６Ｂ】
0003732669.tif 000011
【図７Ａ】
0003732669.tif 000012
【図７Ｂ】
0003732669.tif 000013
【図８】
0003732669.tif 000014
【図９】
0003732669.tif 000015
【図１０】
0003732669.tif 000016
【図１１】
0003732669.tif 000017
【図１２】
0003732669.tif 000018
【図１３】
0003732669.tif 000019