WO2000025158A1 - Fibre optique a compensation de dispersion et ligne de transmission optique multiplex de longueurs d'ondes comprenant cette fibre optique - Google Patents

Description

明 細 書 分散補償光ファィバぉよびその分散補償光ファィバを用いた波長多重光 伝送路 技術分野

本発明は、 例えば波長多重伝送用に用いられる分散補償光ファイバお よび分散補償光フアイバを用いた波長多重光伝送路に関するものである

背景技術

光通信の伝送網と して、 波長 1 . 3 μ mの波長帯に零分散を持つシ ングルモ一 ド光ファイバが世界中に敷設されている。 最近においては、 情報社会の発展によ り 、 通信情報量が飛躍的に増大する傾向にある。 こ のよ うな情報の増大化に伴い、 波長多重伝送 （W D M伝送） が通信分野 に広く受け入れられ、 今や波長多重伝送の時代を迎えている。 波長多重 伝送は、 光通信の波長が一波長でなく 、 複数の波長に分割して複数の光 信号を伝送する方式であり 、 大容量高速通信に適した光伝送方式である しかしながら、 既設の 1 . 3 μ mの波長帯に零分散を持つシングルモ ー ド光ファイバを使用し、 1 . 3 z mの波長帯を用いて波長多重光通 信を行う場合には、 通常の光増幅器の利得帯域である 1 . 5 5 / mの波 長帯 （例えば 1 . 5 2 〜 1 . 6 2 μ m ) と波長域が一致しないため、 光 増幅器が使用できない。 また、 波長 1 . 3 μ m帯の伝送損失が大きいた め、 長距離光通信に支障を来すという問題がある。 この問題を回避する ため、 既設の 1 . 3 μ mの波長帯に零分散を持つシングルモー ド光フ アイバを用いて、 1 . 5 5 μ mの波長帯での波長多重光通信の検討が行 われている。

しかしながら、 1 . 3 μ mの波長帯に零分散を持つシングルモー ド光 フ ァイバを用いて 1 . 5 5 μ mの波長帯で光通信を行う と、 既設のシン グルモー ド光ファイバは、 この 1 . 5 5 μ ηιの波長帯では、 正の分散と 正の分散ス ロープを持つので、 伝送用シングルモー ド光ファイバに光信 号が伝搬するにつれ、 波長多重の各波長の信号の分散が大き く なる。 そ のため、 受信側で信号の分離が困難になり 、 光通信の品質が低下し、 光 通信の信頼性が失われる という問題が生じてしま う。

そこで、 最近においては、 このよ うな問題を解消すべく 、 分散補償光 ファイバの開発が行われている。 この分散補償光ファイバは、 負の分散 をもっている。 この分散補償光フアイバがシンダルモ一 ド光ファイバの 受信側に接続されることで、 シングルモー ド光ファイバを伝搬して来る 光信号の正の分散は、 分散補償光ファイバの負の分散で減殺され、 光信 号は受信側でその分散がほぼ零分散に近い状態となって受信されるもの である。 このよ う に、 シングルモー ド光ファイバに分散補償光ファイバ が接続されることによ り 、 受信側で波長多重の各光信号の分離が可能と なり 、 品質の高い大容量高速通信が期待されるものである。

この種の分散補償光ファイバの使用に際しては、 できるだけ短い分散 補償光ファィバをシングルモー ド光フアイバの受信側に接続して分散補 償が行われるよ う にしている。 この使用形態に合う よ う に、 従来開発さ れた分散補償光ファイバは、 一般にモジュール化されている。 一例と し て、 例えば日本国特許出願公開公報の特開平 6 — 1 1 6 2 0号に分散補 償光ファイバモジュールに適した光ファイバの概念が提案されている。

しかしながら、 特開平 6 - 1 1 6 2 0号公報には、 分散補償光ファィ バの具体的な屈折率のプロファイルに関する知見は示されていない。 そ のため、 上記のよ うな分散補償光ファィバの最適な屈折率プロファイル を特定するこ とができなかった。

また、 分散補償光フアイバをモジュール化して短いファイバ長でもつ て分散を補償するためには、 モジュール化される分散補償光フアイバは 高い負の分散と負の分散ス ロープを持たせることが必要となる。 分散補 償光ファイバに負の高い分散と分散ス ロープを持たせよ う とする と、 分 散補償光ファイバの屈折率分布を定める各種パラメータの条件が非常に 厳しく なり 、 製造が難しく なる。 その上に、 負の高い分散と分散スロー プを持たせる屈折率構造にする と必然的に非線形現象が生じやすく なり 、 光ファイバのモー ドフィール ド径 （M F D ) も小さ く なる。 前記非線 形現象が生じると、 信号波形の歪みが生じ、 波長多重光伝送の高速化、 大容量化を行う上で新たな問題となる。

また、 光ファイバのモー ドフィールド径が小さく なる と、 さ らに、 非 線形現象が生じ易く なるという問題や、 シングルモー ド光ファィバと接 続したときの接続損失が大き く なる といった問題が生じることになる。 他方において、 零分散波長を 1 . 3 μ πιの波長帯から 1 . 5 5 / mの 波長帯にシフ ト させた分散シフ ト光ファイバを用いて光伝送を行う方式 が提案されている。 この 1 . 5 5 _M mの波長帯に零分散を持つ分散シフ ト光ファイバを用いて 1 . 5 5 μ πιの波長帯によって光信号の伝送を行 う ことによ り 、 分散のない信号伝送が可能となる。 しかし、 一般に分散 シフ ト光ファイバは分散スロープを有するため、 波長 1 . 帯の 信号を用いて波長多重光伝送を行う と、 波長 1 . 5 5 /i mの零分散波長 については分散を生じないが、 その近辺 （近傍） の他の波長の信号に対 しては分散が生じてしま う。 そのため、 分散シフ ト光ファイバを用いた 光伝送方式は大容量高速波長多重光通信を行う上で適していない。 また 、 この種の分散シフ ト光ファイバは、 シングルモー ド光ファイバと異な り 、 非線形現象が生じやすいという点でも問題がある。

そこで、 本発明者は、 分散補償光ファイバを単にモジュール化した分 散補償専用の光ファィバとするこ とから分散補償と光伝送線路の一部と なる線路の両方の機能を持つ光ファイバとすることに発想を転換した。 すなわち、 光伝送線路用と して機能させるために分散補償光ファイバの 長さはシングルモー ド光ファイバ等の波長 1 . 5 5 μ m帯において正の 分散値を有する光ファイバの長さの 1 Z 3以上にし ； この分散補償光フ アイバは波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値を有する光ファイバに 接続し ； 分散補償光ファイバは波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値 を有する光フアイバを伝搬して来る光信号の分散を補償しながら光信号 を長距離伝送する、 分散補償と光伝送線路の役割を兼備し ； この波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファ ィバを接続した線路は波長多重光伝送路の新規線路と成し ； 本発明者は 、 このよ う な新規線路の構築を可能にする分散補償光ファイバおよびこ の分散補償光ファィバを用いた新規線路の波長多重光伝送路を提供する ことを考えた。

本発明は、 上記のよ うな考えに基づいてなされたものであり 、 分散補 償の機能と光伝送線路の機能を併せ持つ分散補償光ファィバを提供する ことが本発明の第 1 の目的であり 、 さ らに、 本発明の第 2の目的は、 波 長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値を有する光ファイバと前記分散補 償光フアイバを接続して成る低非線形特性や低損失特性、 光伝送特性等 に優れた波長多重光伝送路を提供することにある。 本発明の開示

上記目的を達成するために、 本発明は次のよ う な構成と したことを特 徴とする。 すなわち、 本発明の第 1 の分散補償光ファイバは、 波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値を有する光フアイバの分散特性を補償す るための分散補償光フアイバであって、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分 散値および分散ス ロープを負と し、 伝送損失を 0. 3 d B / k m以下と し、 偏波モー ド分散値を 0. 1 5 p s / k m ^{I / 2}以下と し、 モー ドフ ィ 一ル ド径を 5. 5 μ m以上と したこ とを特徴とする。

また、 本発明の第 2の分散補償光ファイバは、 前記第 1 の分散補償光 ファイバの構成を備えた上で、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散値 σ を 、 — 5 0 p s / n m k m≤ G < — 2 0 p s / n m/ k mと したことを 特徴とする。

さ らに、 本発明の第 3の分散補償光ファイバは、 前記第 1 の分散補償 光ファイバの構成を備えた上で、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散値 σ ¾·、 — 2 0 p s / n m / κ m ^ σ ≤— 1 O p s / n m/ k mと し 7ここ と を特徴とする。

さ らに、 本発明の第 4の分散補償光ファイバは、 前記第 2の分散補償 光ファイバの構成を備えた上で、 波長 1 . 5 5 μ m帯における伝送損失 を 0. 2 5 d B Z k m以下と したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 5の分散補償光ファイバは、 前記第 3の分散補償 光ファイバの構成を備えた上で、 波長 1 . 5 5 μ m帯における伝送損失 を 0. 2 5 d B / k m以下と したこ とを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 6の分散補償光ファイバは、 前記第 1 乃至第 5の いずれかの分散補償光フアイバの構成を備えた上で、 センタコアの外周 側を該センタコアよ り も屈折率が低いサイ ドコアで覆い、 該サイ ドコア の外周側を該サイ ドコアよ り も屈折率が高く前記センタコアよ り も屈折 率が低いクラ ッ ドで覆って形成される分散補償光フアイバであって、 前 記クラ ッ ドに対するセンタコアの比屈折率差を Δ 1 と し、 前記ク ラ ッ ド に対するサイ ドコアの比屈折率差を Δ 2 と したときに、 1 . 0 % ^ Δ 1 ≤ 1 . 4 % 、 一 0. 4 5 ≤厶 2 /厶 1 ≤ー 0. 2 8 5 と成し、 さ らに

、 サイ ドコァの外径 b に対するセンタコァの外径 a の値 a Z b を R a と したとき、 0. 4 ≤ R a ≤ 0. 5 と成していることを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 7の分散補償光ファイバは、 前記第 1 乃至第 5の いずれかの分散補償光ファイバの構成を備えた上で、 モー ドフィール ド 径を 6. 以上と したことを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 8の分散補償光ファイバは、 前記第 6の分散補償 光ファイバの構成を備えた上で、 モー ドフ ィール ド径を 6. 2 μ πι以上 と したことを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 1 の波長多重光伝送路は、 波長 1 . 5 5 m帯に おいて正の分散値を有する光ファイバと、 前記第 1 乃至第 8のいずれか 1つの分散補償光ファィバとが接続されて構成される波長多重光伝送路 であって、 前記波長 1 . 5 5 / m帯における分散値が、 — I p s Z n m

/ k m以上 1 p s Z n m/ k m以下であることを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 2の波長多重光伝送路は、 波長 1 . 5 5 μ πι帯に おいて正の分散値を有する光ファイバと、 前記第 1 乃至第 8のいずれか 1つの分散補償光フアイバとが接続されて構成される波長多重光伝送路 であって、 前記波長 1 . 5 5 μ m帯における分散値の偏差が、 I p s Z n m/ k m以下であることを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 3の波長多重光伝送路は、 波長 1 . 5 5 μ ιη帯に おいて正の分散値を有する光ファイバと、 前記第 1 乃至第 8のいずれか 1 つの分散補償光フアイバとが接続されて構成される波長多重光伝送路 であって、 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値を有する光ファイバ と、 請求の範囲第 1項乃至第 8項のいずれか 1 つに記載の分散補償光フ アイバとが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、 前記正の 分散値を有する光ファイバは波長 1 . 3 1 μ m帯に零分散波長をもつシ ングルモー ド光ファイバであり 、 前記分散補償光フアイバの長さは前記 シングルモー ド光ファイバの長さの約 3分の 1 以上の長さを有すること を特徴とする。

さ らに、 本発明の第 4の波長多重光伝送路は、 前記第 1 の波長多重光 伝送路の構成を備えた上で、 正の分散値を有する光ファイバと分散補償 光ファイバとの接続部における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴 とする。

さ らに、 本発明の第 5の波長多重光伝送路は、 前記第 2の波長多重光 伝送路の構成を備えた上で、 正の分散値を有する光ファイバと分散補償 光ファイバとの接続部における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴 とする。

さ らに、 本発明の第 6の波長多重光伝送路は、 前記第 3の波長多重光 伝送路の構成を備えた上で、 正の分散値を有する光ファイバと分散補償 光ファイバとの接続部における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴 とする。

さ らに、 本発明の第 7の波長多重光伝送路は、 前記第 1 乃至第 6のい ずれかの波長多重光伝送路の構成を備えた上で、 正の分散値を有する光 ファイバと分散補償光ファイバとの間に、 前記正の分散値を有する光フ アイバのモー ドフィールド径と前記分散補償光フアイバのモー ドフィ一 ルド径との間のモー ドフィールド径を有する中間モ一 ドフィール ド光フ アイバを接続し、 前記中間モー ドフィール ド光ファイバの長さを、 前記 中間モー ドフィール ド光フアイバに直接接続されている前記正の分散値 を有する光ファイバの長さの 1 0 0 0分の 1 以下と したことを特徴とす る。

さ らに、 本発明の第 8の波長多重光伝送路は、 前記第 1 乃至第 6のい ずれかの波長多重光伝送路の構成を備えた上で、 正の分散値を有する光 ファイバと分散補償光ファィバとの間に、 前記正の分散値を有する光フ ァィバのモー ドフィールド径と前記分散補償光ファィバのモー ドフ ィ一 ルド径と の間のモー ドフ ィ 一ルド径を有する中間モー ドフィール ド光フ アイバを接続し、 前記中間モー ドフィール ド光ファイバの長さを l m以 上 5 m以下と したことを特徴とする。

さ らに、 本発明の第 9の波長多重光伝送路は、 前記第 7の波長多重光 伝送路の構成を備えた上で、 中間モー ドフィール ド光ファイバは、 波長 1 . 5 5 μ πι帯に零分散をもつ分散シフ ト光ファイバであることを特徴 とする。

さ らに、 本発明の第 1 0の波長多重光伝送路は、 前記第 8の波長多重 光伝送路の構成を備えた上で、 中間モー ドフィール ド光ファイバは、 波 長 1 . 5 5 μ πι帯に零分散をもつ分散シフ ト光ファイバであることを特 徴とする。

本発明では、 例えば、 波長 1 . 3 μ m帯に零分散を持つシングルモ 一ド光ファイバに、 シングルモー ド光ファイバの長さに対して約 3分の 1 以上の長さ （例えば約 3分の 1倍から 1倍の長さ）だけ、 本発明の分散 補償光ファイバが接続されて波長多重光伝送路が形成される。 この波長 多重光伝送路を用いて波長 1 . 5 5 μ πι帯の光信号を用いて波長多重光 伝送を行う と、 波長 1 . 5 5 / m帯の各波長はシングルモー ド光フアイ バを伝送するにつれ、 正の分散が増加して行く。

波長多重の各波長の光信号がシングルモー ド光ファイバから分散補償 光ファイバに切り替わって伝送されるが、 本発明の分散補償光フアイバ は、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散スロープが負であり 、 前記波長帯 における分散ィ直 σカ 、 — 5 0 p s / n m/ k m≤ a <— 2 0 p s / n m Z' k mあるレヽは一 2 O p s Z n m/ k m^ a ^— 1 O p s / n m / k m の範囲の負の分散値を有している。 波長 1 . 5 5 m帯におけるシング ルモー ド光ファイバの分散値が約 1 7 p sノ n m Z k mであることから 、 上記のよ うに、 本発明の分散補償光ファイバを、 その分散値に応じて 、 シングルモー ド光ファイバの約 3分の 1 以上の長さだけ接続するこ と によ り 、 シングルモー ド光フアイバを伝搬して来ることによつて増加し た分散は、 分散補償光ファイバの分散値 σ によって、 分散補償光フアイ バを伝搬して行く につれ次第に減殺される方向に補償されて行く。 そし て、 分散補償光ファイバの終端側で、 波長多重の各波長の分散はほぼ零 に減殺補償されて受信されることになる。

また、 本発明の分散補償光フアイバは、 波長 1 . 5 5 μ m帯における 分散ス ロープが負であるために、 シングルモー ド光ファイバの波長 1 . 5 5 μ m帯における正の分散スロープは、 本発明の分散補償光フアイバ によって減殺される。

また、 本発明の分散補償光ファイバは、 従来例のモジュール化された 短い光ファイバではなく 、 シングルモー ド光ファイバの分散を補償する ばかり でなく 光伝送用の光ケーブルと して機能するものであるから、 前 記の如く 波長 1 . 5 5 μ mでの分散値の絶対値は、 従来のモジュール化 された短い分散補償光ファィバの分散値の絶対値に比べて小さ く してあ る。 これによ り 、 屈折率分布を規制する条件が緩やかとなり 、 これに伴 レ、、 モー ドフィールド径を大きく できるので低非線型性の性質を備えた 分散補償光ファイバが形成される。 そのため、 本発明の分散補償光ファ ィバは、 波長多重光伝送波形の歪みを抑制することができ、 布設ケープ ル用と しても適したものとなる。

さ らに、 本発明の分散補償光フアイバは、 波長 1 . 5 5 μ m帯におけ る伝送損失は 0. 3 d BZ k m以下 （よ り好ま しく は 0. 2 5 d B/ k m以下） と し、 前記波長 1 . 5 5 μ m帯における偏波モー ド分散値は 0 . 1 5 p s / k m ' ^{/ 2}以下と し、 モー ドフィール ド径は 5. 5 / m以上 と したものであるから、 これら伝送損失特性、 偏波モー ド分散特性等の 各特性が、 分散補償光ファイバと しては優れたものとなる。 したがって 、 波長多重光を分散補償光ファイバに通したときに、 現在用いられてい る波長 1 . 5 5 μ πι帯に零分散波長をもつ分散シフ ト光ファイバに波長 多重光を通したとき と同程度の損失および歪み（波長分散および偏波モ ー ド分散による歪み）でもって、 支障なく伝送させる こ とができる。 そ のため、 本発明の分散補償光ファイバは、 この点においても、 布設ケー ブル用と しても適したものとなる。

さ らに、 本発明の分散補償光ファイバは、 モー ドフィール ド径を 5. 5 μ ιη以上 （よ り好ま しく は 6. 2 μ πι以上） と大き く したために、 シ ングルモー ド光ファイバのモー ドフィール ド径と分散補償光ファイバの モー ドフィール ド径の違いによる接続損失も小さ くすることが可能とな る。 したがって、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光ファイバを接 続して成る波長多重光伝送路の伝送損失を小さ くするこ とができ、 高品 質の大容量高速波長多重光伝送が可能となる。

また、 本発明の分散補償光ファイバは、 センタコアの外周側が該セン タコアよ り も屈折率が低いサイ ドコアで覆われ、 該サイ ドコアの外周側 がサイ ドコアよ り も屈折率が高く前記センタコアよ り も屈折率が低いク ラ ッ ドで覆って形成され、 分散補償光ファイバの屈折率分布が例えば W 型のプロファイルと成している。 このことで、 分散補償光ファイバの前 記設定される条件を備えた屈折率構造の光ファイバを容易に製造するこ とが可能となる。 また、 センタコアのクラ ッ ドに対する比屈折率差を Δ

1 と し、 前記サイ ドコアのクラ ッ ドに対する比屈折率差を Δ 2 と したと きに、 △ 1 の範囲は 1 . 0 % 厶 1 ≤ 1 . 4 % と し、 厶 2 Ζ Δ 1 の値 の範囲は一 0. 4 5 ≤ Δ 2 /Δ 1 ≤— 0. 2 8 5 と成し、 さ らに、 サイ ドコアの外径 b に対するセンタコアの外径 a の値を R a と したとき、 こ の R a の値の範囲は 0. 4 ≤ R a ≤ 0. 5 と成すという如く 、 分散補償 光ファイバの屈折率プロファイルをこのよ うにするこ とによ り 、 製造が 容易で、 上記のよ うな優れた性質を有する分散補償光ファイバおよび、 その分散補償光ファィバを用いた波長多重光伝送路を安価に提供するこ とができる。 そして、 低非線形性と低曲げ損失性を共に、 かつ、 確実に 図ることが可能となる。 そのため、 本発明の分散補償光ファイバと波長 1 . 5 5 μ ηι帯において正の分散値をもつ光フアイバを接続して構成さ れる波長多重光伝送路の光伝送特性を十分に高めるこ とが可能となるも のである。

さ らに、 本発明の分散補償光フアイバを用いた波長多重光伝送路は、 例えば波長 1 . 3 μ m帯に零分散をもつシングルモー ド光ファイバと、 このシングルモー ド光ファイバの約 3分の 1 以上の長さを有する上記本 発明の分散補償光ファイバを接続して形成されるので、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散特性がフラ ッ トで、 かつ、 低非線形性を有し、 さ らに 、 曲げ損失も小さ く 、 伝送される波長多重光の歪みも小さい優れた波長 多重光伝送システムの構築を図ることができる。

さ らに、 波長 1 . 5 5 m帯において正の分散値をもつ光ファイバと 分散補償光フアイバとの接続部における接続損失を 0. 4 d B以下と し たことによ り 、 光伝送路全体の損失を小さ くすることができる。 例えば 、 波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値をもつ光ファイバの長さは 2 0〜 3 0 k mと し、 分散補償光フアイバの長さは 2 0〜 1 0 k mと して 、 光伝送路の全長は 4 0 k mと し、 波長 1 . 5 5 m帯における波長 1 . 5 5 // m帯において正の分散値をもつ光フアイバと分散補償光フ了ィ バの伝送損失はそれぞれ約 0. 2 d B Z k mと した場合に、 上記接続損 失は光伝送路全長の伝送損失（約 8 d B)の 2 0分の 1以下となるため、 光伝送路の損失レベルに対して、 接続損失は無視できる小さいレベルで ある。

言い換えれば、 接続損失が 0 . 4 d Bである という ことは、 伝送損失 が約 0 . 2 d B / k mの光ファイ ノく 2 k m分の損失を有するこ とになり 、 光ファイバ 2 k mは、 光伝送路全長が 4 0 k mである ときに、 光伝送 路全長のほんの 2 0分の 1 に相当することになる。 したがって、 光伝送 路全体の損失レベルに対して、 接続損失は無視できる レベルに小さいこ とになる。

さ らに、 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値を有する光ファイバ と分散補償光フアイバとの間に、 モー ドフィール ド径が両者のモー ドフ ィールド径の中間にある中間モー ドフィール ド光フアイバを接続した本 発明の波長多重光伝送路によれば、 波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分 散値を有する光ファイバと分散補償光フアイバとのモー ドフィール ド径 差によ り生じる接続損失に比べ、 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散 値を有する光ファイバと中間モー ドフィール ド光ファイバとのモー ドフ ィール ド径差によ り生じる接続損失に、 中間モー ドフィ一ル ド光フアイ バと分散補償光フアイバとのモー ドフィール ド径差によ り生じる接続損 失を加えた値の方が小さ く なる。

したがって、 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値を有する光ファ ィバと分散補償光フアイバとの間に中間モー ドフィール ド光ファイバを 介設することによ り 、 波長多重光伝送路の損失を小さ くすることが可能 となる。 特に、 前記中間モー ドフィ ール ド光ファイバの長さを中間モー ドフィール ド光フアイバに直接接続されている波長 1 . 5 5 μ m帯にお いて正の分散値を有する光ファイバの長さの 1 0 0 0分の 1 以下と した ものにあっては、 中間モー ドフィール ド光ファイバがもつ分散スロープ の影響を波長 1 . 5 5 m帯において正の分散値を有する光ファイバと 本発明の分散補償光ファィバによ り形成される波長多重光伝送路に与え ることがない。 そのために、 波長 1 . 5 5 // m帯において、 低損失性と フラ ッ トな分散特性が維持され、 さ らに、 上記分散補償光ファイバの優 れた特性によ り 、 優れた波長多重光伝送システムの構築を図ることがで さる。

さ らに、 波長 1 . 5 5 μ πι帯において正の分散値を有する光ファイバ と分散補償光ファイバとの間に、 中間モー ドフィール ド光ファイバを接 続し、 該中間モー ドフィール ド光ファイバの長さを約 1 m以上約 5 m以 下と したものにあっては、 波長 1 . 5 5 μ mにおいて正の分散値をもつ 光フアイバのモー ドフ ィール ド径と分散補償光ファィバのモー ドフィ一 ルド径との差による接続損失を抑制する効果を確実に発揮することがで きる し、 中間モー ドフィール ド光フアイバを接続部と して光伝送路に組 み込みやすくすることができる。 特に、 中間モー ドフィールド光フアイ バの長さが約 1 m以上約 5 m以下と短尺の場合は、 その中間モー ドフィ ール ド光ファイ ノくをモジュール化でき、 このよ う にモジュール化する こ とで光伝送路への組み込みがよ り容易となる。

なお、 中間モー ドフ ィ ール ド光ファイバと して、 波長 1 . 5 5 /X m帯 に零分散をもつ分散シフ ト光ファイバが挙げられる。 特に、 波長 1 . 5 5 μ mにおいて正の分散値を有する光ファイバと して、 波長 1 . 3 μ πι 帯に零分散波長を有するシングルモー ド光ファイバを使用する場合に、 接続損失低減効果が大き く なる。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明に係る分散補償光ファイバの一実施形態例の屈折率 分布プロファイルを示す図であり 、 第 2図は、 上記実施形態例における 分散補償光ファイバの Δ 1 の値と波長 1 . 5 5 μ mにおける分散値およ びモー ドフィールド径の関係を示すグラフであり 、 第 3図は、 分散補償 光ファイバのモー ドフ ィ ール ド径と分散補償光ファイバをシングルモー ド光フアイバに融着接続したときの接続損失との関係を示すグラフであ り 、 第 4図は、 上記実施形態例の分散補償光ファイバを用いた波長多重 光伝送路の説明図であり 、 第 5図は、 上記実施形態例の分散補償光ファ ィバとシングルモー ド光ファイ ノくとの間に短い分散シフ ト光ファイバを 中間モ一 ドフィール ド光ファイバと して接続して形成した光伝送路の波 長 1 . 5 5 m帯における分散特性を、 同波長帯における分散補償光フ アイバおよびシングルモー ド光ファイバの単独の分散特性と共に示すグ ラフであり 、 第 6図は本発明の他の実施形態例の分散補償光フアイバの 屈折率プロフィールを示す図であり 、 第 7図はこの分散補償光ファイバ とシングルモー ド光ファイバとを接続した線路の波長 1 5 3 0〜 1 5 7 0 n m帯における分散特性のグラフである。 発明を実施するための最良の形態

本発明をよ り詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明 する。 第 1 図には本発明に係る分散補償光ファイバの一実施形態例の屈 折率分布のプロファイルが示されている。 分散補償光フアイバの屈折率 分布のプロファイルと しては、 様々な形態の屈折率プロファイルのもの とすることが可能であるが、 この実施形態例では、 構造が単純で、 屈折 率構造の設計、 制御がしゃすく 、 伝送損失も小さ く 、 かつ、 負の分散お よび負の分散スロープの実現性に富む、 第 1 図に示すよ う な w型の屈折 率プロファイルを採用している。

この w型プロファイルの分散補償光ファイバの屈折率構造は、 最も屈 折率の高いセンタコア 1 の周り を囲んで該センタコア 1 よ り も屈折率の 低いサイ ドコア 2が配置され、 さ らにそのサイ ドコア 2の周 り を囲んで 、 サイ ドコア 2 よ り も屈折率が高く前記センタコア 1 よ り も屈折率の低 いクラッ ド 3が配されて、 屈折率分布が W型を呈している。

ク ラッ ド 3 は純シリ カ （ S i O ₂ ) の層によ り形成されており 、 サイ ドコア 2は純シリ カ （ S i O ₂ ) に屈折率を低く するフッ素 （ F ) を ド ープすることによ り形成されており 、 また、 センタ コア 1 は純シリ カに 屈折率を高めるゲルマニウム （G e ) を ドープすることによ り形成され ている。

第 1 図に示す屈折率構造において、 センタ コア 1 の屈折率を n _c, サ イ ドコア 2 の屈折率を n _s， クラ ッ ド 3 の屈折率を nし と したとき、 クラ ッ ド 3に対するセンタコア 1 の比屈折率差 Δ 1 は次の （ 1 ) 式によ り 定 義している。

Δ 1 = { ( n n 2 n X 1 0 0 ( 1 ) また、 クラ ッ ド 3に対するサイ ドコア 2の比屈折率差 Δ 2は次の （ 2 ) 式によ り定義される。

Δ 2 = { ( n n 2 n } X 1 0 0 ( 2 ) 本実施形態例においては、 分散補償光ファイバは従来例のよ うな分散 補償専用のモジュール化した光ファイバと して機能させることから発想 を転換し、 シングルモー ド光フアイバを伝搬するこ とによ り発生する分 散を補償する機能と、 光信号を伝搬する伝送路と しての機能とを併せ持 つ構成とすることを考えている。 そのため、 分散補償光ファイバの分散 ィ直 σ ίま、 — 5 0 p s / n m/ k m≤ a < — 2 0 p s / n / k m ^ よ り 好ま しく は一 2 0 p s / n m/ k m≤ a ≤ - l O p s / n m/ k mに設 定している。 このよ う に、 本実施形態例の分散補償光ファイバは、 分散 値の絶対値を、 従来例のモジュール化された分散補償光ファイバの分散 値に比べて小さい値にしたこ とで、 W型鹿折率分布のプロフアイル設計 の規制が緩やかとなり 、 低非線形性伝送路が形成できること となった。 なお、 波長 1 . 3 1 mに零分散を持つ伝送用シングルモー ド光ファ ィバは波長 1 . 5 5 μ πιで約 1 7 p s Z n mZ k mの正の分散スロープ を持ち、 波長 1 . 5 5 μ πι帯で約 0 . 0 6 p s Z n m ² Z k mの正の 分散スロープを持つ。

分散補償光フアイバに求められる重要な要求点は、 シングルモー ド光 ファイバと接続したときに、 波長 1 . 5 5 μ m帯の広い範囲で低分散が 実現されること と、 同波長 1 . 5 5 μ m帯における各波長信号の分散値 の偏差が I p s Z n mZ k m以下に小さ く なることである。 そこで、 本 発明者は、 W型屈折率分布のプロ ファイルの最適化を図り 、 シングルモ 一ド光ファイバを伝搬して来る波長 1 . 5 5 μ πι帯での波長多重の各波 長の光信号の分散を一様にほぼ零分散に減殺補償するために、 波長 1 . 5 5 μ πι帯での分散スロープを負の値と し、 さ らに、 望ましく は、 分散 の補償率をなるベく 1 0 0 %に近い値とする検討を行った。 なお、 この 分散の補償率は、 次の （ 3 ) 式によ り 定義される。

補償率 = { S (D C F ) / S ( S M F ) } / { D (D C F ) / D ( S

M F ) } X 1 0 0 ( 3 )

前記 （ 3 ) の式中、 S (D C F ) は分散補償光ファイバの波長 1 . 5 5 μ m帯における分散スロープの平均値であり 、 S ( S M F ) は波長 1 . 3 1 ； u mに零分散を持つ伝送用シングルモー ド光ファイバの波長 1 . 5 5 μ m帯での分散スロープの平均値であり 、 D (D C F ) は分散補償 光ファイバの波長 1 . 5 5 μ πιにおける分散値であり 、 D ( S M F ) は 波長 1 . 3 1 μ πιに零分散を持つ伝送用シングルモー ド光ファイバの波 長 1 . 5 5 μ mにおける分散値である。

補償率を 1 0 0 %に近づける とレ、う ことは、 言い換えれば、 波長 1 . 5 5 μ m帯での分散補償光ファイバの分散値と分散スロープの比が、 同 じ波長 1 . 5 5 μ m帯における前記シングルモー ド光ファイバの分散値 と分散スロープの比に対して正負の符号が逆で絶対値がほぼ等しく なる よ う に設定することである。 この設定条件のもとで分散補償光フアイバ を 1 . 3 1 mに零分散を持つ既設のシングルモー ド光ファイバに接続 することによ り 、 シングルモー ド光ファイバを伝搬して来る波長 1 . 5 5 μ πι帯での各波長の波長多重光信号の分散は分散補償光ファイバの終 端側で一様にほぼ零分散の状態に減殺補償されるこ と となる。

W型屈折率プロフアイルを持つ分散補償光フアイバにおいては、 クラ ッ ド 3に対するセンタコア 1 の比屈折率差を Δ 1 、 クラ ッ ド 3に対する サイ ドコア 2の比屈折率差を Δ 2 と したとき、 その Δ 2 と 厶 1 との比 R Δ ( R Δ = Δ 2 / Δ 1 ) の値を一 0. 2 8 5以下にすることによ り 、 分 散補償光ファイバの製造上において不都合がなく なり 、 また、 1 . 0 ≤ 厶 1 ≤ 1 . 4の範囲內であれば、 Δ 1 の値をいくつに設定しても、 波長 1 . 5 5 μ m帯で分散および分散スロープが補償されるよ うな高い補償 率を持つ分散スロープが得られるこ とが検証された。 この点に着目 し、 本実施形態例の分散補償光ファイバの は一 0. 2 8 5以下と成して レヽる。

表 1 は、 一例と して、 R Aをー 0. 2 8 5 にし、 さ らに、 Δ 1 を 1 . 1 1 %と したと きの分散補償光フ ァイバの補償率を、 R a (分散補償 光ファイバにおいてサイ ドコア 2の外径 bに対するセンタコア 1 の外径 a の値、 すなわち、 a Z b の値）を異にした比較状態で示している。 な お、 表 1 には、 波長 1 . 5 5 _M mの光を伝搬させたときのモー ドフィ一 ル ド径（M F D)、 有効コア断面積（A _{e f f} )、 伝搬屈折率 ； 伝搬 条件の良さを示す指数）、 カッ トオフ波長え c も示してある。

(表 1) Ra コア径 λ c M¾ 分散スロープ FD Aeff i3/k 補 {ft率 luml [nm] [ps/ nm/km] [ps/ nm²/km] Luml [«m²] [%]

0. 35 14. 24 768 一 18. 34 一 0. 0662 5. 54 22. 65 1.44532 99. 6

0. 40 12. 65 779 一 20. 90 一 0. 0763 5. 58 23. 06 1.44551 99. 3

0. 45 11. 32 785 -24. 91 一 0. 0903 5. 65 23. 78 1.44562 100. 0

0. 50 9. 98 770 -36. 32 一 0. 1297 5. 86 25. 90 1.44546 101. 5

この表 1 中の分散は、 波長 1 . 5 5 μ mでの実測値であり 、 分散ス ロ ープは波長 1 . 5 3 μ πι〜 1 . 5 7 μ mにおける分散値の平均値で表し てある。

この表 1 の結果から、 補償率が約 1 0 0 %となる と きの伝搬条件は R a を 0 · 3 5〜0 . 5 0 の範囲にしたときであるこ とが分かる。 さ らに 、 曲げ損失が小さい（カッ トオフ波長； I cが長波長側にある）ものは、 R a 力 S O . 4 0〜0 . 5 0の範囲にあり 、 総合的には、 R a = 0 . 4 5力 S 最も優れていることが分かる。

そこで、 R a を 0 . 4 5に固定し、 Δ 1 を 1 . 1 1 %と したと きの分 散補償光ファイバの伝搬特性を、 R A ( R Δ = Δ 2 / Δ 1 ) の値を異に して検討したと ころ、 が一 0 . 3 8のときに、 分散補償光ファイバ の伝搬特性が最もよく なることが分かった。

次に、 R a を約 0 . 4 5、 を約一 0 . 3 8 と して、 Δ 1 を変化さ せ、 分散補償光ファイバの分散とモー ドフィールド径とがどのよ う に変 化するかを検討した。 その結果を第 2図に示す。 同図に示す特性線 s が 分散の変化を示し、 同図に示す特性線 t がモー ドフィールド径の変化を 示す。 なお、 この検討に際し、 R a と は、 分散補償光ファイバの補 償率が約 1 0 0 %になるよ う に、 尺 & を 0 . 4 5に近い値で微調整し、 を— 0 . 3 8に近い値で微調整した。

第 2図から明らかなよ うに、 Δ 1 を小さ く していく こ とでモー ドフィ 一ルド径は拡大していき、 分散は小さ く なる。 そして、 同図に示す Δ 1 = 0 . 8 %〜 1 . 6 %の範囲内においては、 いずれも分散値が— 1 O p s n m . k m - 5 O p s / n m/ k mの範囲内になることが分かつ た

なお、 一般に Δ 1 を小さ く してレ、く ことで、 モー ドフィールド径は 拡大していく が 分散値の絶対値は小さ く なり 、 カ ツ トオフ波長も小さ く なる。 このカ ッ トオフ波長が 8 0 O n m以下になってしま う と、 一般 的に曲げ損失が大き く なり 、 特に、 カッ トオフ波長が 7 7 O n m以下に なる と、 例えば曲げ直径 2 0 m mでの曲げ損失の値が 1 0 d B Z mよ り も大き く なつてしま うので、 本実施形態例では、 この点を考慮して、 Δ 1 を 1 . 0〜 1 . 4 % (好ま しく は 1 . 1 〜 1 . 3 % )と した。

また、 第 3図に示すよ う に、 分散補償光ファイバのモー ドフィール ド 径（波長 1 . 5 5 μ πα帯の光を伝送させたときの値を示す）を様々に変え て、 分散補償光フアイバとシングルモー ド光ファイバとの融着接続時の 接続損失を検討したと ころ、 モー ドフィール ド径を 5. 5 // m以上にす る と、 接続損失が 1 d B以下となり 、 良好な接続損失特性が得られる。 特に、 モー ドフィール ド径を 6. 2 /z m以上にする と、 接続損失が 0. 4 d B以下となって、 さ らに良好な接続損失特性が得られることが分か つた。 なお、 シングルモー ド光ファイバのモー ドフィール ド径は、 波長 1 . 5 5 / m帯の光を伝送させたとき、 約 1 0 μ πιである。

本発明者は、 これまでの検討結果を踏まえ、 本実施形態例の分散補償 光ファイバを正の分散をもつシングルモー ド光ファイバと接続したと き (シングルモー ド光ファイバの長さに対して 3分の 1 以上の分散補償光 ファイバを接続したとき）に、 波長 1 . 5 5 μ m帯の広い範囲で低分散 が実現され、 かつ、 本実施形態例の分散補償光ファイバとシングルモー ド光ファイバとの接続によ り形成される光伝送路が波長多重光伝送路と して適する光伝送路となるよ う な、 分散補償光ファィバの屈折率プロフ アイルの最適化を検討した。 その結果、 分散補償光ファイバの屈折率ブ 口ファイルを、 本実施形態例のよ う な W型の屈折率プ口ファイルと した ときには、 厶 1 、 Δ 2 Ζ Δ 1 、 R a のそれぞれが 1 . 0 %≤ Δ 1 ≤ 1 .

4 % 、 一 0. ^ 厶 厶 丄 ^— 0. 2 8 5、 0. 4 ≤ R a ≤ 0.

5 (望ま しく は、 0. 4 5 ≤ R a ≤ 0. 5 0 )の範囲内の値に設定するこ とが適切である との結論に達し、 本実施形態例では△ 1 、 Δ 2 / Δ 1 、 R a のそれぞれの値をこの範囲内の値に決定した.。

本実施形態例の分散補償光フアイバの屈折率プロファイルをこのよ う に決定することによ り 、 波長 1 . 5 5 // m帯における分散スロープが負 でシングルモー ド光ファィバの分散ス口ープと絶対値がほぼ等しく 、 前 記波長帯における分散値 σ力 — 5 0 p s / n m/ k m≤ a < - 2 0 p s / n m/ k mで、 前記波長 1 . 5 5 μ m帯における伝送損失が 0 . 2 5 d B / k m以下で、 前記波長 1 . 5 5 μ πι帯における偏波モー ド分散 値が 0 . I S p s Z k m ¹ノ ²以下で、 前記波長 1 . 5 5 111帯における 分散値の偏差が 1 P s / n m/ k m以下で、 モー ドフィ ール ド径が 5 . 5 μ m以上の分散補償光ファイバを構成することができた。

なお、 従来例のモジュール化した分散補償光ファイバは、 短いフアイ バ長でシングルモー ド光ファイバを伝搬して来る分散を補償するために 、 負の高分散値と負の高分散スロープを追求しているので、 W型プロフ アイルを持つ分散補償光ファイバのセンタコアの比屈折率差 （クラ ッ ド に対するセンタコアの比屈折率差） は 2 %近い大きな値となっており 、 しかも、 コアの径を小さ く （狭く） せざるを得ないという事情がある。 そのために、 従来のモジュール化された分散補償光ファイバのモー ドフ ィールド径は大き く してもせいぜい 5 μ m程度であるため、 非線形現象 による波形の歪みが大きな値となっていた。 これに対し、 本実施形態例 の分散補償光ファイバは、 負の低分散値、 負の低分散スロープとなるの で、 W型プロファイルを条件づけるパラメータの設計の規制が緩やかに なる。 このことで、 モー ドフィール ド径を大き く でき、 低非線形性を得 ることが可能となった。

本発明者の実験によれば、 本実施形態例の分散補償光ファイバは、 直 径 2 O mmの曲げによる伝送損失を 1 0 d B Zm以下に保ちながら、 波 長 1. 5 5 μ ηιにおいて、 モー ドフィ ール ド径が 5. 5 μ πι以上という 条件を充分に達成できることが確認できた。 この値は、 低非線形性を有 し、 かつ、 光伝送線路と しての曲げにも充分対応し得る波長多重光伝送 に最適な伝送用の光フアイバと しての条件を充分満たしている。

また、 本実施形態例の分散補償光ファイバは、 波長 1 . 5 5 μ πι帯に おける伝送損失が 0. 2 5 d BZ k m以下であり 、 さ らに、 前記波長 1 . 5 5 μ m帯における偏波モー ド分散値が 0. 1 5 p s / k m ^{1 / 2}以下 であるため、 波長多重光を分散補償光ファイバに通したときに、 現在用 いられている分散シフ ト光ファイバ等のシングルモー ド光ファイバに波 長多重光を通したと き と同程度の損失および歪み（偏波モー ド分散によ る歪み）でもって、 支障なく伝送させることができる。

第 4図（a ) には、 本実施形態例の分散補償光ファイバを用いて形成 した波長多重光伝送路の一例が示されている。 同図に示すよ うに、 この 光伝送路は次の接続形態となっている。 すなわち、 光送信部（T X) 9に エルビウム ドープ光ファイバアンプ（E D F A) 8 aが接続され、 E D F A 8 aの出射端にシングルモー ド光ファイバ 6 aの入射端が接続され、 シングルモー ド光ファイバ 6 aの出射端に本実施形態例の分散補償光フ アイバ 7 aの入射端が接続され、 さ らに、 分散補償光ファイバ 7 aの出 射端に E D F A 8 bが、 その出射端にシングルモー ド光ファイバ 6 bが 、 その出射端に本実施形態例の分散補償光ファイバ 7 bが順に接続され 、 分散補償光ファィバ 7 bの出射端に光受信部（R X)が接続されている 一般に、 波長多重光伝送用と して用いられている現在の光伝送路の長 さは、 約 4 0〜 6 0 k mである。 本発明者は、 本発明の分散補償光ファ ィバを用いた波長多重光伝送路の全長を、 現在一般的に使用されている 光伝送路の長さ と同じ約 4 0 - 6 0 k mにすること を考えている。 また 、 本発明の分散補償光フアイバとシンダルモー ド光フアイバの長さの比 は、 例えば 1 ： 1〜 1 ： 3 にすることを考えている。 第 4図（ a ) に示 す波長多重光伝送路においては、 シングルモー ド光ファイ ノく 6 a， 6 b と分散補償光ファイバ 7 a， 7 bは、 互いに等しい長さに形成されてい る。

本実施形態例の分散補償光フアイバは、 モー ドフィール ド径が従来の 分散補償光ファイバに比べて大き く 、 有効コア断面積（A _{e f f} )は、 約 1 . 3倍に改善されたが、 それでもシングルモー ド光ファイバの有効コア 断面積に比べる と 3分の 1程度である。 そこで、 上記のよ うな光伝送路 を構築するにあたり 、 波長多重光伝送システムにおいて非線形現象をで きるだけ抑制するこ とを考える と、 第 4図 （ a ) に示したよ う に、 E D F A 8 a , 8 b の出射端にはシングルモー ド光ファイ ノく 6 a , 6 b をそ れぞれ接続し、 シングルモー ド光ファイバ 6 a， 6 b の出射端に本実施 形態例の分散補償光ファィバ 7 a， 7 bを接続することが望ましい。 すなわち、 前記非線形現象は、 光ファイバに入射される波長多重光の 強度が高いほど生じ易いが、 シングルモー ド光ファイバ 6 a， 6 bは低 非線形なので、 E D F A 8 a， 8 b で強度が高められた波長多重光が、 シングルモー ド光ファイバ 6 a， 6 b に入射して伝搬しても、 非線型現 象が生じるこ とは殆どない。 波長多重光は、 シングルモー ド光ファイバ 6 a , 6 b を伝搬する う ちに、 その光強度が低く なるため、 この波長多 重光が分散補償光ファイバ 7 a， 7 b に入射しても、 大きい非線形現象 が生じることはない。 第 4図 （ a ) に示す波長多重光伝送路は、 E D F Aから出力される波長多重光がシングルモー ド光フアイバ→分散補償光 フアイバの順序で伝搬する構成となっているので、 前記非線形現象を非 常に小さ くすることができる。

そして、 シングルモー ド光ファイバ 6 a， 6 b と本実施形態例の分散 補償光ファイ ノく 7 a， 7 b とは、 互いに波長 1 · 5 5 μ πι帯における分 散および分散ス ロープを相殺し合うために、 同波長帯におけるフラ ッ ト な低分散特性が得られる。 そのため、 第 4図 （ a ) に示す波長多重光伝 送路は、 波長多重光伝送システムに適した光伝送路となる。

第 4図（b ) には、 本実施形態例の分散補償光ファイバを用いて形成 した波長多重光伝送路の別の例が示されている。 同図に示すよ う に、 こ の光伝送路は、 シングルモー ド光ファイバ 6 a， 6 bの間に、 本実施形 態例の分散補償光フアイバ 7 を介設して形成され、 シングルモー ド光フ アイバ 6 a， 6 bにはそれぞれ、 光送受信部 1 1 が接続されている。 第 4図 （ b ) に示す光伝送路は、 光送受信部 1 1 から発信される波長多重 光を双方向に伝送する双方向通信システムの光伝送路である。 このよ う な光伝送路を形成したときにも、 シングルモー ド光ファイ ノく 6 a， 6 b と分散補償光フアイバ 7 との長さの比を調節するこ とによ り 、 第 4図（ a ) に示した光伝送路と同様に、 波長 1 . 5 5 μ mにおけるフラ ッ トな 低分散特性が得られることが確認された。

次に、 本発明の分散補償光ファィバのよ り 具体的な実施例について説 明する。 本発明者は、 上記のよ う なシミ レーシヨ ン結果を参考に、 第 1 実施例と して、 表 2に示す Δ 1、 R A、 R a 、 コア径、 の値を有する分 散補償光ファィバを試作し、 これらの分散補償光ファィバにおける波長 1 . 5 5 μ mにおける分散値と、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散ス ロ 一プの値（こ こでは波長 1 . 5 3 m〜 l . 5 7 μ πιにおける分散値の 平均値）を測定した。 なお、 試作した分散補償光ファイバの Δ 1、 、 R a 、 コア径を決定するにあたり 、 と R a は、 シミ レーシ ヨ ンで 求めた最適値の付近と し、 Δ 1 を小さ くすることで、 低非線形性化と高 補償率化の両立を図ることにした。

(表 2 ) Δ 1 Rム Ra コア径 分散値 分散スロープ

1. 11% 一 0. 385 0. 45 11. 2 iuml — l o. 64 [psZ nm/km] -0. 057 [psZ腿² Zkm]

1. 28% 一 0. 365 0. 45 9. 1 i l 一 19. 41 [ps/nm/km] -0. 069 Cps/nm km]

表 2に示した 2つの分散補償光ファイバは、 いずれも、 モー ドフィー ル ド径が約 5 . 8 μ πιとなり 、 かつ、 Δ 1 が小さいので非線形屈折率（ センタ コアのゲルマニウムの量に比例する）が小さ く 、 低非線形性が期 待される。

次に、 本発明者は、 第 2実施例と して、 表 2に示した屈折率プロファ ィルに近い屈折率プロファイルの分散補償光ファイバをいくつか追加試 作し、 追加試作した分散補償光ファイバの特性を測定した。 その結果を 表 3に示す。

(表 3 )

サンプル 条長 伝送損失 分散 分散スロープ MFD 曲げ損失 λ c 補 ¾率 [km] [dBZkm] [PBZ nm/kmj [psZ nm² km」 iurn] [dB/m] [nmj [%]

# 1 20. 0 0. 245 -15. 1 — 0. 050 5. 83 8. 9 847 93. 0

#2 22. 0 0. 250 -22. 1 一 0. 095 5. 84 9. 8 834

#3 20. 0 0. 230 -26. 1 一 0. 068 5. 71 6. 2 829 72. 9

#4 10. 0 0. 245 - 6. 8 一 0. 062 5. 77 9. 9 836 101. 3

#5 10. 0 0. 225 一 30. 2 一 0. 090 5. 75 7. 5 810 83. 8

#6 19. 0 0. 240 -27. 4 - 0. 075 5. 73 5. 3 829 76. 7

#7 12. 0 0. 250 一 43. 8 一 0. 120 5. 55 9. 8 784 76. 7

#8 5. 0 0. 250 - 1 1. 9 -0. 031 5. 65 4. 1 831 72. 0

#9 1 1. 0 0. 230 -23. 4 一 0. 055 5. 68 3. 5 835 66. 2

# 10 20. 0 0. 265 一 20. 7 一 0. 078 5. 77 9. 7 847 103. 7

# 1 1 14. 0 0. 250 - 3. 2 一 0. 038 5. 77 9. 0 856 80. 0

# 12 8. 0 0. 235 -1 1. 7 一 0. 028 5. 75 2. 6 871 66. 7

CO なお、 表 3において、 # 1 〜 # 1 2は、 それぞれ、 分散補償光ファィ バのサンプルナンバーを示している。 また、 伝送損失は、 波長 1 . 5 5 μ mの光を入射させたと きの値を示し、 分散値は、 波長 1 . 5 5 μ ιηに おける分散値を示し、 分散ス ロープは、 波長 1 . 5 5 μ ηι帯における分 散ス ロープの値（波長 1 . 5 3 μ πι〜 1 . 5 7 / mにおける分散値の平 均値）を示し、 モー ドフィール ド径は波長 1 . 5 5 μ ιηの光を伝送させ たときの値を示し、 曲げ損失は、 曲げ直径 2 0 mmでの曲げ損失の値を 示している。 また、 λ c は、 カッ トオフ波長を示す。

この表 3から明らかなよ う に、 本実施例の分散補償光ファイバ（# 1 〜 # 1 2 )の補償率は、 約 6 5 %力 ら約 1 2 0 %となってレ、る。 つま り 、 補償率の目標値である約 7 5 %〜約 1 2 5 %の範囲内に、 表 3に示す 分散補償光ファィバの全数の 3分の 2が含まれており 、 実用上差し支え ない補償率を有する分散補償光ファィバを作製することができた。

また、 表 3に示す分散補償光ファィバの波長 1 . 5 5 μ mにおける分 散ィ直 σ は、 — 5 0 p s / n m/ k m ^ a ≤— 1 O p s / n m / k mと ]:匕 較的負に小さい値となる。 そのため、 シングルモー ド光ファイバの分散 値を補償する分散補償光フアイバの長さは必然的に長く なる。 したがつ て、 シングルモー ド光ファイバの波長 1 . 5 5 μ mにおける分散値 σ = 1 7 p s / n mZ k mに対応させて、 分散補償光ファイバをシングルモ — ド光フアイバの長さの 3分の 1 以上（例えば分散補償光フアイバ ： シ ングルモ一 ド光フ ァイバ = 1 ： 3〜 1 ： 1 )接続する こ と によ り 、 シン ダルモー ド光フアイバの分散値をほぼ相殺することができる。

そして、 これらの分散補償光ファイバは、 波長 1 . 5 5 i m帯におけ る伝送損失も小さく 、 モー ドフィール ド径も従来の分散補償光フアイバ のモー ドフィール ド径（約 5 . 0 μ m )に比べて大きく 、 Δ 1 も小さ く て 低非線形性が達成される。 さ らに伝送損失や曲げ損失が小さ く 、 波長多 重光伝送に適した非常に優れた分散補償光ファィバとなった。

次に、 これらの分散補償光ファイバ（# 1 〜 # 1 2 )と 1 . 3 1 _μ πι零 分散シングルモー ド光ファイバが融着接続され、 その接続損失が測定さ れた。 その結果、 平均の接続損失は、 約 0 . 8 d B となった。

また、 本発明者は、 波長 1 ， 5 5 μ πι帯に零分散をもちモー ドフィー ルド径が約 8 μ mの分散シフ ト光ファイバを中間モー ドフィールド光フ アイバと して、 各分散補償光フアイバ（# 1 〜 # 1 2 )とシングルモー ド 光ファイバとの間に介設して接続し、 この分散シフ ト光ファイバと分散 補償光ファイバとの接続損失に分散シフ ト光ファイバとシングルモー ド 光ファイバと の接続損失を加算した合計値を測定した。 その結果、 平均 値は約 0 . 5 d Bで、 分散補償光ファイバとシングルモー ド光ファイバ とを直接接続した場合よ り も小さ く なつた。

次に、 発明者は、 上記のよ 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 の間に、 上記分散シフ ト光フアイバを接続して波長多重 光伝送路を形成し、 その分散特性を測定した。 なお、 分散補償光フアイ バの長さ とシングルモ— ド光ファイバの長さはいずれも 2 0 k mと し、 分散シフ ト光ファイバの長さは 2 mと した。 この結果は、 第 5図の特性 線 b に示されている。 なお、 第 5図の特性線 a は、 シングルモー ド光フ アイバの分散特性を示し、 特性線 c は、 分散補償光ファイバの分散特性 を示している。

第 5図から明らかなよ うに、 シングルモー ド光フアイバに本実施形態 例の分散補償光ファイバを同じ長さ接続することによ り 、 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散および分散ス ロープが平坦な波長多重光伝送路を形 成できることが確認された。

なお、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、 波 長 1 . 5 5 μ πι帯に零分散をもつ分散シフ ト光フアイバを接続して波長 多重光伝送路を形成する際に、 分散シフ ト光ファイバの長さは特に限定 されるものではなく 、 適宜設定されるものである。 ただし、 前記分散シ フ ト光ファイバの分散スロープは、 前記波長帯において約 0 . l p s / n m ² / k mであるため、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光ファ ィバとを接続するこ とによって得られるフラ ッ トな分散特性（分散値が ゼ口に近づき、 分散スロープがフラ ッ ト となる特性）を損なわないよ う にするために、 分散シフ ト光ファイバの長さは分散シフ ト光ファイバに 直接接続されているシングルモ一 ド光ファイバの長さの 1 0 0 0分の 1 以下とすることが好ま しい。

本発明者は、 前記の如く 、 本発明の分散補償光ファイバを用いて形成 する波長多重光伝送路の長さを例えば、 約 4 0〜約 6 0 k mと考えてい るが、 この範囲よ り も長い例えば数 1 0 0 k mの長さも考えており 、 さ らに、 この範囲よ り も短い波長多重光伝送路を形成する場合をも考慮し て、 シングルモー ド光ファイバの長さは最短で 5 k mを考えている。 そ の場合、 分散シフ ト光ファイバの長さを約 5 m以下とすることによ り 、 上記のよ うに、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光ファイバとを接 続することによって得られるフラ ッ トな分散特性が損なわれないよ うに できる。

また、 分散シフ ト光ファイバの長さを約 l m以上約 5 m以下にする と 、 上記のよ う に、 シングルモー ド光ファイバのモー ドフィール ド径と分 散補償光ファィバのモー ドフィール ド径との差による接続損失を抑制す る効果を確実に発揮することができる し、 分散シフ ト光ファイバをモジ ユールと して光伝送路に組み込みやすくすることができる。 そのため、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光ファィバとの間に設ける分散シ フ ト光ファイバの長さは、 約 l m以上約 5 m以下とすることが好ましい 次に、 屈折率分布プロファイルの異なる分散補償光ファイバの実施形 態例について説明する。 この分散補償光ファィバの屈折率プロファイル は第 6図に示すよ うに W型とセグメ ン ト型を合わせた形態と成している 。 すなわち、 センタコア 1 の周り がサイ ドコア 2で覆われ、 サイ ドコア 2の周 り はセカン ドサイ ドコア 1 5で覆われ、 さ らにセカン ドサイ ドコ ァ 1 5の外側はクラ ッ ド 3によって覆われている。

なお、 第 6図中、 Δ 1 はクラッ ド 3 に対するセンタコア 1 の比屈折率 差を示し、 Δ 2はクラ ッ ド 3 に対するサイ ドコア 2の比屈折率差を示し 、 Δ 3はクラ ッ ド 3に対するセカン ドサイ ドコア 1 5の比屈折率差を示 している。 そして、 これら、 Δ 1 と Δ 2 と Δ 3 との間には Δ 1 > Δ 3 〉 厶 2の関係が成立している。

また、 サイ ドコア 2の外径 bに対するセンタコア 1 の外径 a の値 a Z bは前述した屈折率プロフアイルが W型の分散補償光ファィバ （第 1 図 に示す屈折率プロファイルのファイバ） の a / bの値と同じであり 、 セ カン ドサィ ドコア 1 5の外径 c に対するセカン ドコア 2の外径 bの値 b / c は 1 . 3〜 1 . 5の範囲内の値と している。

この実施形態例の分散補償光フアイバは W型の屈折率プロファイルを もつ既述した実施形態例の分散補償ファィバと同様に、 正の分散値を持 っフアイバに接続されてその正の分散値を持つファィバの分散を補償す る機能と信号伝送機能の両方の機能を併せ持つ。 この両機能を持たせる ために本実施形態例の分散補償光フアイバは、 負の分散スロープを持ち 、 波長 1 . 5 5 /z m帯における分散値 σ は一 5 0 p s / n m/ k m≤ σ < - 2 0 p s / n mZ k m (よ り好ま しく は一 2 0 p s / n m/ k m≤ σ ≤ - 1 O p s / n m / k m ) と し、 伝送損失は 0. 3 d B / k m以下 (よ り好ま しく は 0. 2 5 d B Z k m以下） と し、 偏波モ一 ド分散値は 0. 1 5 p s / k m ^{1 / 2}以下とし、 モー ドフィールド径は 5. 5 μ ιη以 上と している。

表 4はモー ドフィール ド径を 6. 2 μ πι以上と したときの、 分散補償 光ファイバの屈折率プロファイルと伝搬特性のシミ ュ レーショ ン結果を 示す。

(表 4 )

この表 4のシミ ュ レーショ ン結果を持つ分散補償光フアイバは Δ 1 = 0. 7 5〜 0. 9 5 %の範囲で、 かつ、 Δ 3 = 0. 2 0〜 0. 3 0 %の 範囲で、 モー ドフィールド径を 6. 2 z m以上に拡大することができ、 このとき曲げ直径 2 0 m mでの曲げ損失は約 1 0 d B / mとなる。

第 7図は正の分散値を持つ伝送用のシングルモ一 ド光ファイバに本実 施形態例の分散補償光ファィバを接続した線路の分散特性を示したもの である。 この例ではシングルモー ド光ファイバと分散補償光ファイバの 長さはほぼ等しく してあり 、 全長は約 2 0 0 k mである。 図から明らか なよ うに、 波長 1 5 3 O n m〜 l 5 7 O n mの範囲において、 分散の最 大値 （ 0. 1 3 3 / 1 111ノ 1^ 11) カゝら最小値 （ 0. O l p s / n m/ k m) を引いた値は約 0. 1 2 p s Z n mZ k mであり 、 また、 この波 長帯での平均の分散ス ロープは正の傾きでは 0. 0 0 3 p s / n m ² / k mであり 、 負の傾きでは— 0. 0 0 8 p s / n m²/ k mであった。 このよ う に、 この実施形態例の分散補償光ファイバも分散補償フアイ バと して優れた特性を有するものであることが実証された。

なお、 本発明は上記各実施形態例および実施例に限定されることはな く様々な実施の態様を採り得る。 例えば、 上記実施形態例では、 分散補 償光ファイバを用いて第 4図 （ a ) ， ( b ) に示すよ うな波長多重光伝送 路を形成したが、 波長多重光伝送路は必ずしも同図に示すよ うな光伝送 路とするとは限らず、 例えば波長 1 . 3 1 μ m帯に零分散をもつシング ルモー ド光ファイ ノくと、 このシングルモー ド光ファイバに対して約 3分 の 1 以上の長さを有する本発明の分散補償光フアイバを接続して適宜の 伝送路が形成されるものである。

なお、 このよ う に、 波長 1 . 3 1 μ m帯に零分散をもつシングルモー ド光ファイ ノくと、 このシングルモー ド光ファイバに対して約 3分の 1以 上の長さを有する本発明の分散補償光ファィバを接続して波長多重光伝 送路を形成する ときに、 シングルモー ド光ファイバと分散補償光フアイ バとの接続部における接続損失は 0 . 4 d B以下とすることが望ま しい それというのは、 例えば、 シングルモー ド光ファイバの長さは 2 0〜 3 0 k mと し、 分散補償光フアイバの長さは 2 0〜 1 0 k mと して、 光 伝送路の全長は 4 0 k mと し、 波長 1 . 5 5 μ m帯におけるシングルモ ー ド光ファイバと分散補償光フアイバの各伝送損失が約 0 . 2 d B とす る と、 光伝送路全長の伝送損失は約 8 d B となる。 こ こで、 シングルモ ー ド光ファイバと分散補償光フアイバとの接続部における接続損失を 0 . 4 d B以下にすれば、 その接続損失は光伝送路全体の伝送損失 （ 8 d B ) の 2 0分の 1以下となるため、 光伝送路の損失レベルに対して、 接 続損失は無視できることになるからである。

また、 本発明の分散補償光ファイバは、 シングルモー ド光ファイバと 接続して用いることによ り 、 波長多重光伝送路に適した光伝送路を得る ことができるものであるが、 本発明の分散補償光ファィバの使用方法は 特に限定されるものではなく 、 適宜他の使用方法が適用されるものであ る。 例えば、 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 以外の波長 1 . 5 5 _μ πι帯において正の分散値を持つ光フアイバに接続 して光伝送路を形成してもよいものである。 産業上の利用可能性

以上のよ う に、 本発明にかかる分散補償光ファイバは波長 1 . 5 5 μ m帯に正の分散値を有する光ファイバに接続して該光フアイバの分散を 補償しつつ光信号を長距離にわたって伝送するのに適している。 また、 本発明にかかる分散補償光ファィバを用いた波長多重光伝送路は、 非線 形性に伴う信号歪を抑制して低分散の波長多重の高密度光信号を高速で 長距離伝送するのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 波長 1 . 5 5 m帯において正の分散値を有する光ファイバの分散 特性を補償するための分散補償光ファイバであって、 波長 1 . 5 5 /x m 帯における分散値および分散スロープを負と し、 伝送損失を 0. 3 d B / k m以下と し、 偏波モー ド分散値を 0. 1 5 p s / k m ^{1 / 2}以下と し 、 モー ドフィール ド径を 5. 5 μ m以上と したこ と を特徴とする分散補 償光フアイバ。

2. 波長 1 . 5 5 μ m帯における分散値 σ を、 一 5 0 p s / n m/ k m ≤ σ < - 2 0 p s / n m/ k mと したことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の分散補償光ファィバ。

3. 波長 1 . 5 5 μ πι帯における分散値 σ を、 一 S O p s / n mZ k m ≤ σ ≤ - 1 O p s Z n mZ k mと したことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の分散補償光ファィバ。

4. 波長 1 . 5 5 μ m帯における伝送損失を 0. 2 5 d B Z k m以下と したことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の分散補償光ファイバ。

5. 波長 1 . 5 5 μ m帯における伝送損失を 0. 2 5 d BZ k m以下と したことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の分散補償光ファィバ。

6. センタコアの外周側を該センタコアよ り も屈折率が低いサイ ドコア で覆い、 該サイ ドコアの外周側を該サイ ドコアよ り も屈折率が高く前記 センタコアよ り も屈折率が低いクラ ッ ドで覆って形成される分散補償光 ファイバであって、 前記クラ ッ ドに対するセンタコアの比屈折率差を Δ 1 と し、 前記クラ ッ ドに対するサイ ドコアの比屈折率差を Δ 2 と したと きに、 1 . 0 %≤厶 1 ^ 1 . 4 % 、 - 0. 4 5 ≤ Δ 2 / Δ 1 ≤ - 0.

2 8 5 と成し、 さ らに、 サイ ドコアの外径 b に対するセンタ コアの外径 a の値 a / b を R a と したとき、 0. 4 ≤ R a ≤ 0. 5 と成しているこ とを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 5項のいずれか 1つに記載の分 散補償光ファィバ。

7 . モー ドフィール ド径を 6 . 2 μ m以上と したことを特徴とする請求 の範囲第 1項乃至第 5項のいずれか 1 つに記載の分散補償光フアイバ。

8 . モー ドフィール ド径を 6 . 2 m以上と したことを特徴とする請求 の範囲第 6項記載の分散補償光フアイバ。

9 . 波長 1 . 5 5 m帯において正の分散値を有する光ファイバと、 請 求の範囲第 1 項乃至第 8項のいずれか 1 つに記載の分散補償光フアイバ とが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、 前記波長 1 . 5 5 μ ηι¾·における分散ィ直力 、 ― 1 p s / n m ic m以上 1 p s / n m / k m以下であるこ とを特徴とする波長多重光伝送路。

1 0 . 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値を有する光ファイバと、 請求の範囲第 1項乃至第 8項のいずれか 1つに記載の分散補償光フアイ バとが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、 前記波長 1 .

5 5 μ πι帯における分散値の偏差が、 1 p s / n m/ k m以下であるこ とを特徴とする波長多重光伝送路。

1 1 . 波長 1 . 5 5 μ m帯において正の分散値を有する光ファイバと、 請求の範囲第 1 項乃至第 8項のいずれか 1 つに記載の分散補償光ファィ バとが接続されて構成される波長多重光伝送路であって、 前記正の分散 値を有する光フアイバは波長 1 . 3 1 μ m帯に零分散波長をもつシング ルモ一 ド光フアイバであり 、 前記分散補償光ファィバの長さは前記シン ダルモー ド光ファイバの長さの約 3分の 1 以上の長さを有するこ とを特 徴とする波長多重光伝送路。

1 2. 正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部 における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴とする請求の範囲第 9 項記載の波長多重光伝送路。

1 3 . 正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部 における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の波長多重光伝送路。

1 4 . 正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの接続部 における損失を 0 . 4 d B以下と したことを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載の波長多重光伝送路。

1 5 . 正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、 前記正の分散値を有する光ファイバのモー ドフィールド径と前記分散補 償光ファイバのモ— ドフィール ド径との間のモー ドフィールド径を有す る中間モー ドフィール ド光ファイバを接続し、 前記中間モー ドフィール ド光ファイバの長さを、 前記中間モー ドフィールド光ファイバに直接接 続されている前記正の分散値を有する光ファイバの長さの 1 0 0 0分の 1 以下と したことを特徴とする請求の範囲第 9項乃至第 1 4項のいずれ か 1 つに記載の波長多重光伝送路。

1 6 . 正の分散値を有する光ファイバと分散補償光ファイバとの間に、 前記正の分散値を有する光ファイバのモー ドフィール ド径と前記分散補 償光ファイバのモー ドフィールド径との間のモ一 ドフィール ド径を有す る中間モー ドフィール ド光ファイバを接続し、 前記中間モー ドフィール ド光ファイバの長さを l m以上 5 m以下と したことを特徴とする請求の 範囲第 9項乃至第 1 4項のいずれか 1つに記載の波長多重光伝送路。

1 7 . 中間モー ドフ ィ ール ド光ファイバは、 波長 1 . 5 5 μ ιη帯に零分 散をもつ分散シフ ト光ファイバであることを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の波長多重光伝送路。

1 8 . 中間モー ドフィール ド光ファイバは、 波長 1 . 5 5 /i m帯に零分 散をもつ分散シフ ト光ファイバであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の波長多重光伝送路。