JPH10221562A - 波長分割多重化光ファイバ通信システム - Google Patents
波長分割多重化光ファイバ通信システムInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
- G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
- G02B6/02252—Negative dispersion fibres at 1550 nm
- G02B6/02261—Dispersion compensating fibres, i.e. for compensating positive dispersion of other fibres
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- G02B6/02285—Characterised by the polarisation mode dispersion [PMD] properties, e.g. for minimising PMD
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 全てのチャネルが公称上ゼロの色分散を有す
るＷＤＭ光ファイバ通信システムを提供する。 【解決手段】 本発明の伝送パスは、（Ａ）前記波長λ
1・・λNで第１の符号（＋，−）のノンゼロの色素分散
を有する第１シングルモード光ファイバと、（Ｂ）前記
波長λ1・・λNで第２の符号（−，＋）のノンゼロの色
素分散を有する分散補償型の第２シングルモード光ファ
イバ１３と、（Ｃ）前記波長λ1・・λNで分散が傾斜し
ている傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）と称する第
３のシングルモード光ファイバ１４とを含むことを特徴
とする。
るＷＤＭ光ファイバ通信システムを提供する。 【解決手段】 本発明の伝送パスは、（Ａ）前記波長λ
1・・λNで第１の符号（＋，−）のノンゼロの色素分散
を有する第１シングルモード光ファイバと、（Ｂ）前記
波長λ1・・λNで第２の符号（−，＋）のノンゼロの色
素分散を有する分散補償型の第２シングルモード光ファ
イバ１３と、（Ｃ）前記波長λ1・・λNで分散が傾斜し
ている傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）と称する第
３のシングルモード光ファイバ１４とを含むことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分散を補償した波
長分割多重化（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムに関す
る。
長分割多重化（ＷＤＭ）光ファイバ通信システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マルチチャネルのＷＤＭ光ファイバ通信
システムは、将来の高ビットレート／長距離システム用
の有力な候補である。高ビットレート（１チャネルあた
り１０Ｇｂｐｓ以上）、長距離（数１００ｋｍ）のシス
テムにおいて主要な限界要素は色分散である。
システムは、将来の高ビットレート／長距離システム用
の有力な候補である。高ビットレート（１チャネルあた
り１０Ｇｂｐｓ以上）、長距離（数１００ｋｍ）のシス
テムにおいて主要な限界要素は色分散である。
【０００３】長距離システムにおいては、以下の事項を
考慮しなければならない。 （ｉ）光ファイバが、ゼロでないの色分散を有する場合
にはパルス拡散が発生してシンボル間干渉が起こる。 （ｉｉ）色分散が伝送用ファイバに沿っていたるところ
でゼロの場合には、４波混合（four-wave-mixing）のよ
うな線形効果によりシステムの性能が劣化する。
考慮しなければならない。 （ｉ）光ファイバが、ゼロでないの色分散を有する場合
にはパルス拡散が発生してシンボル間干渉が起こる。 （ｉｉ）色分散が伝送用ファイバに沿っていたるところ
でゼロの場合には、４波混合（four-wave-mixing）のよ
うな線形効果によりシステムの性能が劣化する。
【０００４】マルチチャネルＷＤＭシステムを実現する
際の重要な項目は、「分散の管理」である。前述した相
反する要求からすると、分散管理の主要な要点は、局部
的分散はノンゼロにする（前記のｉｉ対策）が、システ
ム全体の分散はゼロを維持する（前記のｉ対策）ことで
ある。これに関してはA. R. Chraplyvy et al.著のIEEE
Photonics Technology Letters Vol.7, p.98,1995を参
照のこと。
際の重要な項目は、「分散の管理」である。前述した相
反する要求からすると、分散管理の主要な要点は、局部
的分散はノンゼロにする（前記のｉｉ対策）が、システ
ム全体の分散はゼロを維持する（前記のｉ対策）ことで
ある。これに関してはA. R. Chraplyvy et al.著のIEEE
Photonics Technology Letters Vol.7, p.98,1995を参
照のこと。
【０００５】例えば、ある分散管理系は、システムの波
長（例：約１５５０ｎｍ）で分散（Ｄ）を＋２ｐｓ／ｎ
ｍ−ｋｍである従来の光ファイバを使用し、数１００ｋ
ｍ伝搬後蓄積分散が数１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍになった
場合には、分散が−２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍのファイバをほ
ぼ等しい長さ用いて分散を補償している。言い換える
と、分散特性が逆の光ファイバをほぼ等しい長さ直列に
接続することである。
長（例：約１５５０ｎｍ）で分散（Ｄ）を＋２ｐｓ／ｎ
ｍ−ｋｍである従来の光ファイバを使用し、数１００ｋ
ｍ伝搬後蓄積分散が数１００ｐｓ／ｎｍ−ｋｍになった
場合には、分散が−２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍのファイバをほ
ぼ等しい長さ用いて分散を補償している。言い換える
と、分散特性が逆の光ファイバをほぼ等しい長さ直列に
接続することである。
【０００６】別の分散管理系においては、システム波長
が１３１０ｎｍでゼロ分散の従来の光ファイバとシステ
ム波長が１５５０ｎｍの＋１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散
の光ファイバを用いている。１５５０ｎｍの伝送窓で使
用するためには高い負の分散を有する分散補償ファイバ
（Dispersion compensating fiber：ＤＣＦ）を付加し
て色分散を低減あるいは除去している。通常、分散補償
型ファイバの分散は、−９０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下（負
の値が大きい）で、かつ適当な長さ（約１０ｋｍ）のＤ
ＣＦを伝送パス内に５０−６０ｋｍごとに挿入してい
る。この分散補償型ファイバＤＣＦは、例えば米国特許
第５４４８６７４号及び第５３６１３１９号に開示され
ている。
が１３１０ｎｍでゼロ分散の従来の光ファイバとシステ
ム波長が１５５０ｎｍの＋１６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散
の光ファイバを用いている。１５５０ｎｍの伝送窓で使
用するためには高い負の分散を有する分散補償ファイバ
（Dispersion compensating fiber：ＤＣＦ）を付加し
て色分散を低減あるいは除去している。通常、分散補償
型ファイバの分散は、−９０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ以下（負
の値が大きい）で、かつ適当な長さ（約１０ｋｍ）のＤ
ＣＦを伝送パス内に５０−６０ｋｍごとに挿入してい
る。この分散補償型ファイバＤＣＦは、例えば米国特許
第５４４８６７４号及び第５３６１３１９号に開示され
ている。
【０００７】従来の分散管理系は、単一チャネルの光フ
ァイバ通信システムでは有効であるが、マルチチャネル
のシステムにおいては欠点がある。具体的に説明する
と、システムの一端ですべてのチャネルの分散を完全に
相殺（補償）することは容易にはできない。理由は、分
散補償型ファイバの傾斜分散（ｄＤ／ｄλ、あるいは
Ｄ’）は大きな値と負符号の２つの要件を満足すること
はできないからである。
ァイバ通信システムでは有効であるが、マルチチャネル
のシステムにおいては欠点がある。具体的に説明する
と、システムの一端ですべてのチャネルの分散を完全に
相殺（補償）することは容易にはできない。理由は、分
散補償型ファイバの傾斜分散（ｄＤ／ｄλ、あるいは
Ｄ’）は大きな値と負符号の２つの要件を満足すること
はできないからである。
【０００８】例えば、現在入手できるＤＣＦの分散は、
Ｄ＝−９６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍで、その傾斜はＤ’＝−
０．２ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍである。３０ｎｍスペクトル
範囲においてすべてのＷＤＭチャネルの分散を完全に相
殺するためには、従来の５Ｄ（登録商標）ファイバを伝
送ファイバとして用いたとすると、その必要要件は、Ｄ
5D／Ｄ’5D＝ＤDCF／Ｄ’DCFである。Ｄ’5D＝０．０７
ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍであるので、この要件では、Ｄ’DCF
＝−０．４ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍでなければならない。こ
の傾斜の相違によりＷＤＭシステムのチャネルの補償が
等しくできないこととなる。
Ｄ＝−９６ｐｓ／ｎｍ−ｋｍで、その傾斜はＤ’＝−
０．２ｐｓ／ｎｍ2−ｋｍである。３０ｎｍスペクトル
範囲においてすべてのＷＤＭチャネルの分散を完全に相
殺するためには、従来の５Ｄ（登録商標）ファイバを伝
送ファイバとして用いたとすると、その必要要件は、Ｄ
5D／Ｄ’5D＝ＤDCF／Ｄ’DCFである。Ｄ’5D＝０．０７
ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍであるので、この要件では、Ｄ’DCF
＝−０．４ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍでなければならない。こ
の傾斜の相違によりＷＤＭシステムのチャネルの補償が
等しくできないこととなる。
【０００９】大きな（高い）負分散と高い負傾斜を有す
る光ファイバを入手できない主な理由は製造が難しいこ
とにある。これらの特徴を有する光ファイバを設計する
際の小さな変化が、光ファイバの特性の大きな変化につ
ながり、このような光ファイバは信頼性高く製造するこ
とができない。
る光ファイバを入手できない主な理由は製造が難しいこ
とにある。これらの特徴を有する光ファイバを設計する
際の小さな変化が、光ファイバの特性の大きな変化につ
ながり、このような光ファイバは信頼性高く製造するこ
とができない。
【００１０】別の例では、＋２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散
の光ファイバと−２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散の光ファイ
バを交互に用い、両方の光ファイバの傾斜分散が正であ
るような系でも同様なことになる。
の光ファイバと−２ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの分散の光ファイ
バを交互に用い、両方の光ファイバの傾斜分散が正であ
るような系でも同様なことになる。
【００１１】上記の従来技術の問題点からすると、傾斜
分散補償器が必要なことが明らかである。このような補
償器は光ファイバのスパンの一端に挿入され、従来手段
により完全な分散補償が達成されるような波長λmでゼ
ロ分散を有し、波長λm近傍で高い負の傾斜Ｄ’を有す
る。
分散補償器が必要なことが明らかである。このような補
償器は光ファイバのスパンの一端に挿入され、従来手段
により完全な分散補償が達成されるような波長λmでゼ
ロ分散を有し、波長λm近傍で高い負の傾斜Ｄ’を有す
る。
【００１２】傾斜分散補償器として機能するデバイスは
公知である。例えば、J. A. R. Williams et al.著のIE
EE Photonics Technology Letters, Vol. 8, p. 1187,
(1996)の文献では、グレーティングベースの傾斜分散補
償器が開示され、K. Takiguchi et al.著のElectronics
Letters, Vol. 32, p.755(1996)では、平面型の光導波
路回路が開示されている。しかし、グレーティングベー
スの傾斜分散補償器は、Ｅｒドープの光ファイバアンプ
の全ゲインスペクトルをカバーできないような限られた
バンド幅しかなく（〜３０ｎｍ）、その製造は位相マス
ク製造に対しきつい許容差を必要とし、製造後では、固
定した傾斜分散しか提供できない。また、平面型の光導
波路補償器も欠点がある。この補償器は、熱−光位相シ
フタの形態のアクティブな制御を必要とし、バンド幅が
狭く高い挿入損失がある。
公知である。例えば、J. A. R. Williams et al.著のIE
EE Photonics Technology Letters, Vol. 8, p. 1187,
(1996)の文献では、グレーティングベースの傾斜分散補
償器が開示され、K. Takiguchi et al.著のElectronics
Letters, Vol. 32, p.755(1996)では、平面型の光導波
路回路が開示されている。しかし、グレーティングベー
スの傾斜分散補償器は、Ｅｒドープの光ファイバアンプ
の全ゲインスペクトルをカバーできないような限られた
バンド幅しかなく（〜３０ｎｍ）、その製造は位相マス
ク製造に対しきつい許容差を必要とし、製造後では、固
定した傾斜分散しか提供できない。また、平面型の光導
波路補償器も欠点がある。この補償器は、熱−光位相シ
フタの形態のアクティブな制御を必要とし、バンド幅が
狭く高い挿入損失がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭ光ファイバ通信
システムにおける分散補償の重要性に鑑み、本発明の目
的は、幅広いバンド幅で、挿入損失が低く、単純で、頑
強で、かつ安価な受動型分散補償器を提供することであ
る。
システムにおける分散補償の重要性に鑑み、本発明の目
的は、幅広いバンド幅で、挿入損失が低く、単純で、頑
強で、かつ安価な受動型分散補償器を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、改良したＷＤ
Ｍ光ファイバシステムで実現される。本発明のシステム
は、Ｎ個（Ｎ＞１）のチャネルを有し、このすべてのＮ
個のチャネルに分散がないようにするために、ある長さ
の傾斜分散補償用ファイバを有する。さらに、具体的に
は、本発明のシステムは、請求項１に記載したとおりで
ある。具体的には、スペクトル領域λ1・・λNは、少な
くとも１２ｎｍである。
Ｍ光ファイバシステムで実現される。本発明のシステム
は、Ｎ個（Ｎ＞１）のチャネルを有し、このすべてのＮ
個のチャネルに分散がないようにするために、ある長さ
の傾斜分散補償用ファイバを有する。さらに、具体的に
は、本発明のシステムは、請求項１に記載したとおりで
ある。具体的には、スペクトル領域λ1・・λNは、少な
くとも１２ｎｍである。
【００１５】さらに本発明は、請求項４〜６の特徴を有
する。−０．１ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍ以上の傾斜分散を有
するＤＳＣＦの市場性はない。
する。−０．１ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍ以上の傾斜分散を有
するＤＳＣＦの市場性はない。
【００１６】本発明によれば、意図しない設計上または
製造上の欠陥にのみ基づく分散以外は、チャネルの全色
分散は公称上ゼロとなる。多くの場合においては、分散
補償ファイバの選択は、１つのチャネル（例としては、
中心チャネル）の全色分散が公称上ゼロとなるように行
われる。このチャネルの波長はλmで表す。より広い概
念では、このλmは傾斜分散補償が行われない場合、最
低（絶対値で）の全色分散を有するようなチャネルの波
長である。
製造上の欠陥にのみ基づく分散以外は、チャネルの全色
分散は公称上ゼロとなる。多くの場合においては、分散
補償ファイバの選択は、１つのチャネル（例としては、
中心チャネル）の全色分散が公称上ゼロとなるように行
われる。このチャネルの波長はλmで表す。より広い概
念では、このλmは傾斜分散補償が行われない場合、最
低（絶対値で）の全色分散を有するようなチャネルの波
長である。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のＷＤＭ光ファイ
バ通信システム１０を表す。このＷＤＭ光ファイバ通信
システム１０は、ＷＤＭ送信機１１と、ＷＤＭ受信機１
２と、このＷＤＭ送信機１１とＷＤＭ受信機１２を信号
の伝送が可能なように接続する光ファイバ伝送パスとを
有する。この伝送パスは、従来のシングルモード光ファ
イバである適当な長さの分散補償型ファイバ（ＤＣＦ）
１３と所定長の傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）１
４とを有する。
バ通信システム１０を表す。このＷＤＭ光ファイバ通信
システム１０は、ＷＤＭ送信機１１と、ＷＤＭ受信機１
２と、このＷＤＭ送信機１１とＷＤＭ受信機１２を信号
の伝送が可能なように接続する光ファイバ伝送パスとを
有する。この伝送パスは、従来のシングルモード光ファ
イバである適当な長さの分散補償型ファイバ（ＤＣＦ）
１３と所定長の傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）１
４とを有する。
【００１８】ＷＤＭ送信機１１は、複数個（例：Ｎ個、
Ｎは２以上の整数）の入力と波長λ1、λ2、・・λNの
複数の光出力チャネルとを有する。ＷＤＭ受信機１２
は、複数の光入力チャネルと複数の多重化出力とを有す
る。光ファイバ伝送パスは、通常様々種類の従来の構成
要素（例：光増幅器、追加／ドロップノード、分散補償
型ファイバ、グレーティング、アイソレータ、カプラ
ー、タップ）を有するが、図１には図示していない。傾
斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）１４は、伝送パスの
下流側に配置され、Ｘで示す点で伝送用ファイバ１３に
接続される。この傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）
１４は、システムの波長例えば１．５５μｍでシングル
モードの光ファイバであり、波長λm（通常（必ずしも
必要ではないが）中心チャネルの波長）でゼロ分散で、
図２に示すような大きな（絶対値で）負の傾斜分散Ｄ’
を有する。
Ｎは２以上の整数）の入力と波長λ1、λ2、・・λNの
複数の光出力チャネルとを有する。ＷＤＭ受信機１２
は、複数の光入力チャネルと複数の多重化出力とを有す
る。光ファイバ伝送パスは、通常様々種類の従来の構成
要素（例：光増幅器、追加／ドロップノード、分散補償
型ファイバ、グレーティング、アイソレータ、カプラ
ー、タップ）を有するが、図１には図示していない。傾
斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）１４は、伝送パスの
下流側に配置され、Ｘで示す点で伝送用ファイバ１３に
接続される。この傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）
１４は、システムの波長例えば１．５５μｍでシングル
モードの光ファイバであり、波長λm（通常（必ずしも
必要ではないが）中心チャネルの波長）でゼロ分散で、
図２に示すような大きな（絶対値で）負の傾斜分散Ｄ’
を有する。
【００１９】本発明をさらに具体例でもって説明する。
【００２０】従来の正と負の分散を有するTrue Wave
（登録商標）の伝送ファイバを用いた長さ６４０ｋｍの
ＷＤＭシステムを考える。正の分散を有する伝送ファイ
バは、波長λm（例：１５５６ｎｍ）で＋２ｐｓ／ｎｍ
・ｋｍの分散を有し、負の分散を有する伝送ファイバは
−２ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散を有する。最初の３２０ｋ
ｍの長さは、正分散の光ファイバで、次の３２０ｋｍは
負分散の光ファイバである。中心チャネルλmは、かく
して完全に補償されている、すなわち全体分散は公称上
ゼロである。
（登録商標）の伝送ファイバを用いた長さ６４０ｋｍの
ＷＤＭシステムを考える。正の分散を有する伝送ファイ
バは、波長λm（例：１５５６ｎｍ）で＋２ｐｓ／ｎｍ
・ｋｍの分散を有し、負の分散を有する伝送ファイバは
−２ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散を有する。最初の３２０ｋ
ｍの長さは、正分散の光ファイバで、次の３２０ｋｍは
負分散の光ファイバである。中心チャネルλmは、かく
して完全に補償されている、すなわち全体分散は公称上
ゼロである。
【００２１】均一に離間し、全チャネルのカバレッジが
３０ｎｍのチャネルを考える。先頭チャネルと中心チャ
ネルと最終チャネルの分散をそれぞれＤ1、Ｄm、ＤNで
表し、λ1＜λm＜λNと仮定する。ここでλ1=λm−１５
ｎｍ（１５５６−１５=１５４０）でλN=λm＋１５ｎｍ
（１５５６＋１５＝１５７１）である。
３０ｎｍのチャネルを考える。先頭チャネルと中心チャ
ネルと最終チャネルの分散をそれぞれＤ1、Ｄm、ＤNで
表し、λ1＜λm＜λNと仮定する。ここでλ1=λm−１５
ｎｍ（１５５６−１５=１５４０）でλN=λm＋１５ｎｍ
（１５５６＋１５＝１５７１）である。
【００２２】正（負）分散のTrue Wave ファイバの一般
的な分散値（ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ表示）では、Ｄ1＝１
（−３）、Ｄm＝２（−２）、ＤN＝３（−１）である。
このようなシステムの分散マップを図３に示す。同図
は、分散を送信機からの距離の関数として示している。
図３から判るように、受信機端においてはチャネル１と
Ｎはそれぞれ、−６４０ｐｓ／ｎｍと＋６４０ｐｓ／ｎ
ｍの分散が蓄積される。
的な分散値（ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ表示）では、Ｄ1＝１
（−３）、Ｄm＝２（−２）、ＤN＝３（−１）である。
このようなシステムの分散マップを図３に示す。同図
は、分散を送信機からの距離の関数として示している。
図３から判るように、受信機端においてはチャネル１と
Ｎはそれぞれ、−６４０ｐｓ／ｎｍと＋６４０ｐｓ／ｎ
ｍの分散が蓄積される。
【００２３】中心チャネル以外のすべてのチャネルにお
ける残留分散が存在することにより少なくとも高ビット
レート（例えば１０Ｇｂ／ｓ以上）でシステム性能に対
し好ましくない影響がある。これはＤＳＣＦを導入する
ことにより回避できる。
ける残留分散が存在することにより少なくとも高ビット
レート（例えば１０Ｇｂ／ｓ以上）でシステム性能に対
し好ましくない影響がある。これはＤＳＣＦを導入する
ことにより回避できる。
【００２４】ＤＳＣＦの必要とされる傾斜分散は、上記
のデータから容易に決定できる。この傾斜は、２つの両
端のチャネルλ1とλNをこのチャネル間の周波数差で割
り算した値の和である。すなわち（（−６４０）−（＋
６４０））ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ／３０ｎｍである。これに
よりＤ’は約−４３ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍになる。
のデータから容易に決定できる。この傾斜は、２つの両
端のチャネルλ1とλNをこのチャネル間の周波数差で割
り算した値の和である。すなわち（（−６４０）−（＋
６４０））ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ／３０ｎｍである。これに
よりＤ’は約−４３ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍになる。
【００２５】必要なＤ0の値を含む所望の導波路特性を
有する光ファイバの設計を容易にするような計算技法
は、T. Lenahan著の Bell System Technical Journal,
Vol. 62, p.2663 (1983)に開示されている。
有する光ファイバの設計を容易にするような計算技法
は、T. Lenahan著の Bell System Technical Journal,
Vol. 62, p.2663 (1983)に開示されている。
【００２６】図４は、上記の実施例におけるＤＳＣＦに
必要とされる特性を有するシングルモード光ファイバの
正規化した屈折率プロファイルを表す。光ファイバは、
ＭＣＶＤ光ファイバプリフォームを形成する従来技術に
より製造できる。この光ファイバはシリカベースの光フ
ァイバで、屈折率が上がった領域（Δ＞０）ではゲルマ
ニウムを、屈折率が低下した領域（Δ＜０）ではフッ素
を含有している。ここで正規化した屈折率差Δは（ｎi
−ｎ0）／ｎ0であり、ここでｎiはある層の屈折率、ｎ0
は純融解シリカの屈折率である。
必要とされる特性を有するシングルモード光ファイバの
正規化した屈折率プロファイルを表す。光ファイバは、
ＭＣＶＤ光ファイバプリフォームを形成する従来技術に
より製造できる。この光ファイバはシリカベースの光フ
ァイバで、屈折率が上がった領域（Δ＞０）ではゲルマ
ニウムを、屈折率が低下した領域（Δ＜０）ではフッ素
を含有している。ここで正規化した屈折率差Δは（ｎi
−ｎ0）／ｎ0であり、ここでｎiはある層の屈折率、ｎ0
は純融解シリカの屈折率である。
【００２７】図４のプロファイルにおいては様々な層の
屈折率差Δｎ（光ファイバのコアから外側方向への順番
に従って）が、それぞれ０．２９％，−０．６０％，
０．０７％，−０．６％，０．０％である。そしてそれ
に対応する半径は、４．０６０μｍ，６．４９６μｍ，
８．６０７μｍ，１０．０２８μｍ、あるいはコアの半
径で表すとａ＝４．０６μｍでａ，１．６ａ，２．１２
ａ，２．４７ａである。このファイバは波長１５５６ｎ
ｍでＤ’＝−１．１２９ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍである。か
くして約３８ｋｍの長さのこの光ファイバが、伝送パス
の下流側に接続され、６４０ｋｍＷＤＭシステムのチャ
ネルλ1・・λm−１，λm＋１・・λNの残留分散が補償
される。上記のファイバの損失は、約０．２５ｄＢ／ｋ
ｍである。かくして全体の挿入損失は、９．５ｄＢであ
る。
屈折率差Δｎ（光ファイバのコアから外側方向への順番
に従って）が、それぞれ０．２９％，−０．６０％，
０．０７％，−０．６％，０．０％である。そしてそれ
に対応する半径は、４．０６０μｍ，６．４９６μｍ，
８．６０７μｍ，１０．０２８μｍ、あるいはコアの半
径で表すとａ＝４．０６μｍでａ，１．６ａ，２．１２
ａ，２．４７ａである。このファイバは波長１５５６ｎ
ｍでＤ’＝−１．１２９ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍである。か
くして約３８ｋｍの長さのこの光ファイバが、伝送パス
の下流側に接続され、６４０ｋｍＷＤＭシステムのチャ
ネルλ1・・λm−１，λm＋１・・λNの残留分散が補償
される。上記のファイバの損失は、約０．２５ｄＢ／ｋ
ｍである。かくして全体の挿入損失は、９．５ｄＢであ
る。
【００２８】さらに別の例として、波長１３１０ｎｍで
ゼロ分散、中心チャネル（λm＝１５４５ｎｍ）で１６
ｐｓ／ｎｍの分散の従来の５Ｄ伝送ファイバと、上記の
ＤＣＦを用いたＷＤＭ光ファイバ伝送システムを考え
る。この全チャネルカバレッジは、やはり３０ｎｍで中
心波長はＤＣＦで完全に補償されている。５Ｄファイバ
ーとＤＣＦの分散特性は既知であり、それぞれ次の分散
値（ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ表示）で示す。Ｄ1＝１５，Ｄm＝
１６，ＤN＝１７，Ｄ1＝−９３，Ｄm＝−９６，ＤN＝−
９９である。ここで、添字１、ｍ、Ｎは、それぞれ最短
波長、中心波長、最長波長のチャネルを表す。
ゼロ分散、中心チャネル（λm＝１５４５ｎｍ）で１６
ｐｓ／ｎｍの分散の従来の５Ｄ伝送ファイバと、上記の
ＤＣＦを用いたＷＤＭ光ファイバ伝送システムを考え
る。この全チャネルカバレッジは、やはり３０ｎｍで中
心波長はＤＣＦで完全に補償されている。５Ｄファイバ
ーとＤＣＦの分散特性は既知であり、それぞれ次の分散
値（ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ表示）で示す。Ｄ1＝１５，Ｄm＝
１６，ＤN＝１７，Ｄ1＝−９３，Ｄm＝−９６，ＤN＝−
９９である。ここで、添字１、ｍ、Ｎは、それぞれ最短
波長、中心波長、最長波長のチャネルを表す。
【００２９】６０ｋｍの長さの通常の光ファイバと１０
ｋｍの長さのＤＣＦを有するシステムについて考える。
このようなシステムのあるスパンの分散マップを図５に
示す。ここで、数字５１，５２，５３はそれぞれλ1、
λm、λNを表す。図５に示すように、分散はλｍに対し
ては完全に補償されているが、λ1とλNはそれぞれ−３
０ｐｓ／ｎｍと＋３０ｐｓ／ｎｍの残留分散を有する。
長距離システムにおいては、この残留分散は蓄積して、
システムの性能に悪影響を及ぼす。かくしてこの残留分
散は、ＤＳＣＦにより完全に補償しなければならない。
ｋｍの長さのＤＣＦを有するシステムについて考える。
このようなシステムのあるスパンの分散マップを図５に
示す。ここで、数字５１，５２，５３はそれぞれλ1、
λm、λNを表す。図５に示すように、分散はλｍに対し
ては完全に補償されているが、λ1とλNはそれぞれ−３
０ｐｓ／ｎｍと＋３０ｐｓ／ｎｍの残留分散を有する。
長距離システムにおいては、この残留分散は蓄積して、
システムの性能に悪影響を及ぼす。かくしてこの残留分
散は、ＤＳＣＦにより完全に補償しなければならない。
【００３０】システムは１８００ｋｍの長さの場合に
は、前述の実施例のアプローチを用いるとＤＳＣＦは、
Ｄ’＝−６０ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍを有さなければならな
い。
は、前述の実施例のアプローチを用いるとＤＳＣＦは、
Ｄ’＝−６０ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍを有さなければならな
い。
【００３１】この傾斜は、屈折率プロファイルを有する
シリカベースのシングルモードファイバにより与えられ
る。同図は、正規化した屈折率Δを図４に示すような半
径の関数として示す。このΔの値は、コアからその外側
のクラッド層に向かって０．３０％，−０．６０％，
０．００％，−０．６０％，０．００％であり、その対
応する半径はコアの半径ａ＝４．０４μｍとすると、
ａ，１．６２ａ，２．０９ａ，２．４４ａである。この
ファイバでは、Ｄ’＝−１．６０７ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍ
である。かくして、３７ｋｍのファイバが１８００ｋｍ
システムの下流端に追加され、チャネルの残留分散を補
償する。挿入された損出はやはり、９ｄＢである。
シリカベースのシングルモードファイバにより与えられ
る。同図は、正規化した屈折率Δを図４に示すような半
径の関数として示す。このΔの値は、コアからその外側
のクラッド層に向かって０．３０％，−０．６０％，
０．００％，−０．６０％，０．００％であり、その対
応する半径はコアの半径ａ＝４．０４μｍとすると、
ａ，１．６２ａ，２．０９ａ，２．４４ａである。この
ファイバでは、Ｄ’＝−１．６０７ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍ
である。かくして、３７ｋｍのファイバが１８００ｋｍ
システムの下流端に追加され、チャネルの残留分散を補
償する。挿入された損出はやはり、９ｄＢである。
【００３２】本発明の傾斜分散補償は、公称上ゼロ分散
チャネルを有するよう分散補償されるＷＤＭシステムに
限定されるものではない。例えば、本発明のシステム
は、部分的に補償することもできる。
チャネルを有するよう分散補償されるＷＤＭシステムに
限定されるものではない。例えば、本発明のシステム
は、部分的に補償することもできる。
【００３３】すなわち、最低の分散チャネルがλmチャ
ネルであり、すべてのチャネルが大きな分散を有するよ
うな補償を有することもできる。上記のアプローチを用
いて、あるチャネル（通常λm）の分散を決定し、すべ
てのチャネルの分散を受信機で公称上０にするような傾
斜分散を決定し、そしてこの傾斜分散を有するＤＳＣＦ
を決定することもできる。
ネルであり、すべてのチャネルが大きな分散を有するよ
うな補償を有することもできる。上記のアプローチを用
いて、あるチャネル（通常λm）の分散を決定し、すべ
てのチャネルの分散を受信機で公称上０にするような傾
斜分散を決定し、そしてこの傾斜分散を有するＤＳＣＦ
を決定することもできる。
【００３４】さらにまた、本発明の伝送パスは、全ての
第１のシングルモードファイバを連続体で、第２のシン
グルモードファイバのすべてを連続体で、及び／又はす
べてのＤＳＣＦを連続体でさせるような伝送パスを含む
ような伝送パスでもよい。さらにまたこれらのファイバ
は、ある長さがそれぞれのファイバの所定の長さに付加
されるならば、いかなる形態で混合して（順序を入れ替
えて）用いてもよい。
第１のシングルモードファイバを連続体で、第２のシン
グルモードファイバのすべてを連続体で、及び／又はす
べてのＤＳＣＦを連続体でさせるような伝送パスを含む
ような伝送パスでもよい。さらにまたこれらのファイバ
は、ある長さがそれぞれのファイバの所定の長さに付加
されるならば、いかなる形態で混合して（順序を入れ替
えて）用いてもよい。
【図１】本発明によるＷＤＭ光ファイバ通信システムを
表すブロック図。
表すブロック図。
【図２】傾斜分散補償型光ファイバ（Dispersion slope
compensating fiber：ＤＳＣＦ）の分散を表す図。
compensating fiber：ＤＳＣＦ）の分散を表す図。
【図３】分散補償されたファイバの３個のチャネルの分
散を表す図。
散を表す図。
【図４】図３のシステム用のＤＳＣＦの屈折率プロファ
イルを表す図。
イルを表す図。
【図５】別の分散補償されたファイバの３個のチャネル
の分散を表す図。
の分散を表す図。
【図６】図５のシステム用のＤＳＣＦの屈折率プロファ
イルを表す図。
イルを表す図。
１０ ＷＤＭ光ファイバ通信システム １１ ＷＤＭ送信機 １２ ＷＤＭ受信機 １３ 分散補償型ファイバ（ＤＣＦ） １４ 傾斜分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｊ 14/02 (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アシシュ マドゥカー ヴェンサーカー アメリカ合衆国、07922 ニュージャージ ー、バークレー ハイツ、ダリア レーン 10
Claims (10)
- 【請求項１】 送信機（１１）と、受信機（１２）と、
前記送信機と受信機との間を接続する光ファイバ伝送パ
ス（１３、１４）とからなる波長分割多重化光ファイバ
通信システム（１０）において、 前記システムは、波長λ1からλNのＮ個の伝送チャネル
で信号伝送し、ここでＮは２以上の整数であり、 前記伝送パス（１３、１４）は、 （Ａ） 前記波長λ1・・λNで第１の符号（＋，−）の
ノンゼロの色分散を有する第１シングルモード光ファイ
バと、 （Ｂ） 前記波長λ1・・λNで第２の符号（−，＋）の
ノンゼロの色分散を有する分散補償型の第２シングルモ
ード光ファイバ（１３）と、 （Ｃ） 前記波長λ1・・λNで分散が傾斜している傾斜
分散補償型ファイバ（ＤＳＣＦ）と称する第３のシング
ルモード光ファイバ（１４）と、を含み、前記（Ｃ）第
３のシングルモード光ファイバの傾斜分散と長さは、前
記波長λ1・・・λNのすべての波長において、伝送パス
の全色分散が公称上ゼロとなるよう選択されることを特
徴とする波長分割多重化光ファイバ通信システム。 - 【請求項２】 前記（Ｂ）の分散補償型の第２のシング
ルモード光ファイバの全長は、前記波長λ1・・・λNの
うちの１つの波長において、伝送パスの全色分散が公称
上ゼロとなるよう選択され、前記（Ｃ）の第３シングル
モード光ファイバは、波長λmで公称上ゼロの色分散と
なるように選択されることを特徴とする請求項１のシス
テム。 - 【請求項３】 前記（Ａ）の第１シングルモード光ファ
イバと（Ｂ）の分散補償型第２シングルモード光ファイ
バと、前記（Ｃ）の第３シングルモード光ファイバのう
ちの１つは、分割されていることを特徴とする請求項１
のシステム - 【請求項４】 前記波長範囲λ1・・λNにおける傾斜分
散は−０．１ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍより小さいことを特徴
とする請求項１のシステム。 - 【請求項５】 前記波長範囲λ1・・λNにおける傾斜分
散は−０．５ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍより小さいことを特徴
とする請求項１のシステム。 - 【請求項６】 前記波長範囲λ1・・λNにおける傾斜分
散は１．０ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍより小さいことを特徴と
する請求項１のシステム。 - 【請求項７】 Ｎは３以上の整数であることを特徴とす
る請求項１のシステム。 - 【請求項８】 前記（Ｃ）の第３シングルモード光ファ
イバである傾斜分散補償型光ファイバＤＳＣＦの屈折率
プロファイルは、 コアは、ｎ0以上の屈折率を有し、 コアの外側にある内側クラッド領域は、ｎ0以下の屈折
率を有し、 内側クラッド領域の外側にある屈折率リングは、ｎ0以
上の屈折率を有し、 屈折率リングの外側にある外側クラッド領域は、ｎ0以
下の屈折率を有し、 ここでｎ0は、溶融シリカの屈折率であることを特徴と
する請求項１のシステム。 - 【請求項９】 所定の波長λmで公称上ゼロの色分散Ｄ
を有し、 傾斜分散Ｄ’は、所定の波長λmを含むλ1からλNの波
長範囲にわたって−０．１ｐｓ／ｎｍ2・ｋｍ以下であ
り、前記波長範囲は少なくとも１２ｎｍであることを特
徴とする傾斜分散補償型光ファイバ。 - 【請求項１０】 前記傾斜分散Ｄ’は、−０．５ｐｓ／
ｎｍ2・ｋｍ以下であることを特徴とする請求項９の光
ファイバ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/796004 | 1997-02-05 | ||
| US08/796,004 US5781673A (en) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | WDM optical fiber communication system with improved dispersion compensation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221562A true JPH10221562A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=25167004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10024503A Pending JPH10221562A (ja) | 1997-02-05 | 1998-02-05 | 波長分割多重化光ファイバ通信システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5781673A (ja) |
| EP (1) | EP0859481B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10221562A (ja) |
| DE (1) | DE69800010T2 (ja) |
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