JPH10300965A - 分散補償型光ファイバを有するシステム - Google Patents
分散補償型光ファイバを有するシステムInfo
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- JPH10300965A JPH10300965A JP10065644A JP6564498A JPH10300965A JP H10300965 A JPH10300965 A JP H10300965A JP 10065644 A JP10065644 A JP 10065644A JP 6564498 A JP6564498 A JP 6564498A JP H10300965 A JPH10300965 A JP H10300965A
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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
-
- 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
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
- G02B6/03644—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + -
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- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
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- H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造時の変動に影響されない分散補償型（Ｄ
Ｃ）ファイバを提供すること。 【解決手段】 本発明のＤＣファイバの公称屈折率プロ
ファイルは、光ファイバがＬＰ01とＬＰ02とをサポート
し、分散がＬＰ02内の全てにあるように選択される。全
分散は、幅広い波長範囲に亘って−２００ｐｓ／ｎｍ・
ｋｍ以下である。公称屈折率プロファイルは、光ファイ
バのコア１１から離間した屈折率リング１３ を有す
る。
Ｃ）ファイバを提供すること。 【解決手段】 本発明のＤＣファイバの公称屈折率プロ
ファイルは、光ファイバがＬＰ01とＬＰ02とをサポート
し、分散がＬＰ02内の全てにあるように選択される。全
分散は、幅広い波長範囲に亘って−２００ｐｓ／ｎｍ・
ｋｍ以下である。公称屈折率プロファイルは、光ファイ
バのコア１１から離間した屈折率リング１３ を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分散補償型光ファ
イバとそれを含む通信システムに関する。
イバとそれを含む通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】分散補償型（dispersion compensating
（ＤＣ））光ファイバは公知である。例えば米国特許
５，１８５，８２７と５，２６１，０１６と５，４４
８，６７４を参照のこと。従来技術による分散補償は、
シングルモードファイバのＬＰ01（基本モード）の放射
を高次モード（例、ＬＰ02）に変換し、この高次モード
放射をある長さのＤＣファイバに結合し、ＤＣファイバ
内を伝播した後、この高次モードの放射をＬＰ01モード
に再変換することにより行っている。
（ＤＣ））光ファイバは公知である。例えば米国特許
５，１８５，８２７と５，２６１，０１６と５，４４
８，６７４を参照のこと。従来技術による分散補償は、
シングルモードファイバのＬＰ01（基本モード）の放射
を高次モード（例、ＬＰ02）に変換し、この高次モード
放射をある長さのＤＣファイバに結合し、ＤＣファイバ
内を伝播した後、この高次モードの放射をＬＰ01モード
に再変換することにより行っている。
【０００３】このＤＣファイバは、高次モードを伝播で
きるように、そして高次モードの分散が従来のシングル
モードファイバ内のＬＰ01モードの分散とは反対方向の
符号を有するよう選択される。別の従来技術による分散
補償は、ＬＰ01放射を高次モード放射に変換することを
必要とせず、その代わりに基本モードと高次モード（通
常、ＬＰ02）の両方で信号放射の伝播をサポートするよ
うなＤＣファイバを用いている。この後者の従来技術に
かかるＤＣファイバは、ＬＰ11モードの伝播をサポート
しない。これに関しては米国特許５，４４８，６７４を
参照のこと。
きるように、そして高次モードの分散が従来のシングル
モードファイバ内のＬＰ01モードの分散とは反対方向の
符号を有するよう選択される。別の従来技術による分散
補償は、ＬＰ01放射を高次モード放射に変換することを
必要とせず、その代わりに基本モードと高次モード（通
常、ＬＰ02）の両方で信号放射の伝播をサポートするよ
うなＤＣファイバを用いている。この後者の従来技術に
かかるＤＣファイバは、ＬＰ11モードの伝播をサポート
しない。これに関しては米国特許５，４４８，６７４を
参照のこと。
【０００４】従来技術にかかる分散補償は、原理的には
完全に分散のない（単一チャネル）の光ファイバ伝送シ
ステムを提供することができる。しかし、実際には完全
に分散を補償することは困難である。理由は、ＤＣファ
イバの設計は、製造上の変動、例えば光ファイバの直径
または屈折率プロファイルに対し非常に敏感だからであ
る。通常光ファイバの直径と、全てのファイバの半径方
向の寸法を公称値の±１％以内に維持し、かつコアの屈
折率をΔ（以下の定義する）が公称値の±２％以内にな
るように制限することは可能である。
完全に分散のない（単一チャネル）の光ファイバ伝送シ
ステムを提供することができる。しかし、実際には完全
に分散を補償することは困難である。理由は、ＤＣファ
イバの設計は、製造上の変動、例えば光ファイバの直径
または屈折率プロファイルに対し非常に敏感だからであ
る。通常光ファイバの直径と、全てのファイバの半径方
向の寸法を公称値の±１％以内に維持し、かつコアの屈
折率をΔ（以下の定義する）が公称値の±２％以内にな
るように制限することは可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバの直径ある
いはコアの屈折率のような光ファイバの特性の意図しな
い変動を完全に取り除いた光ファイバを製造することは
実際には不可能である。そのため、従来のＤＣファイバ
よりも光ファイバの特性の意図しない（製造上の誤差に
もとずく）変動に曝されることの少ないＤＣファイバを
得ることが望ましい。本発明はこのような光ファイバお
よびこのような光ファイバを有する通信システムを開示
する。
いはコアの屈折率のような光ファイバの特性の意図しな
い変動を完全に取り除いた光ファイバを製造することは
実際には不可能である。そのため、従来のＤＣファイバ
よりも光ファイバの特性の意図しない（製造上の誤差に
もとずく）変動に曝されることの少ないＤＣファイバを
得ることが望ましい。本発明はこのような光ファイバお
よびこのような光ファイバを有する通信システムを開示
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、特許請求の範
囲に記載した通りである。より広い概念においては、本
発明は、光ファイバの直径および／または屈折率の意図
しない変動に対し耐性を有し、その結果従来のＤＣファ
イバよりも製造し易いＤＣファイバとこのＤＣファイバ
を用いた光ファイバ通信システムで実現できる。
囲に記載した通りである。より広い概念においては、本
発明は、光ファイバの直径および／または屈折率の意図
しない変動に対し耐性を有し、その結果従来のＤＣファ
イバよりも製造し易いＤＣファイバとこのＤＣファイバ
を用いた光ファイバ通信システムで実現できる。
【０００７】具体的に説明すると本発明は、基本モード
ＬＰ01と高次モードで波長λ0（例、１．５５μｍ）の
放射をサポートするＤＣ光ファイバを含むシステムで実
現できる。本発明のＤＣファイバの公称屈折率プロファ
イルにおいては、コアの直径はｄc,nom で、その最大屈
折率はｎc,nom であり、コアの周囲に形成されるクラッ
ド層の屈折率はｎl,nom で、これはｎc,nom 以下であ
る。（ｎc,nom−ｎl,nom）／ｎc,nom ＝Δnom と定義す
る。
ＬＰ01と高次モードで波長λ0（例、１．５５μｍ）の
放射をサポートするＤＣ光ファイバを含むシステムで実
現できる。本発明のＤＣファイバの公称屈折率プロファ
イルにおいては、コアの直径はｄc,nom で、その最大屈
折率はｎc,nom であり、コアの周囲に形成されるクラッ
ド層の屈折率はｎl,nom で、これはｎc,nom 以下であ
る。（ｎc,nom−ｎl,nom）／ｎc,nom ＝Δnom と定義す
る。
【０００８】このＤＣファイバの全長の少なくとも一部
は、ファイバ製造中の意図しない変動に起因して、公称
屈折率プロファイルとは異なる屈折率プロファイルを有
する。この部分の屈折率プロファイルは、コアの直径は
ｄCで、その最大屈折率はｎcで、内側クラッド層の屈折
率はｎl である。ここで（ｎc−ｎ1）／ｎc ＝Δと定義
する。これらｄc，ｎc，Δの少なくとも１つは、ｄ
c,nom，ｎc,nom，Δnomとは異なっている。公称屈折率
プロファイルを有するＤＣファイバは、分散Ｄ
nom（λ）を有し、ＤＣファイバの前述の一部は、Ｄnom
（λ）とは異なる分散Ｄ（λ）を有する。
は、ファイバ製造中の意図しない変動に起因して、公称
屈折率プロファイルとは異なる屈折率プロファイルを有
する。この部分の屈折率プロファイルは、コアの直径は
ｄCで、その最大屈折率はｎcで、内側クラッド層の屈折
率はｎl である。ここで（ｎc−ｎ1）／ｎc ＝Δと定義
する。これらｄc，ｎc，Δの少なくとも１つは、ｄ
c,nom，ｎc,nom，Δnomとは異なっている。公称屈折率
プロファイルを有するＤＣファイバは、分散Ｄ
nom（λ）を有し、ＤＣファイバの前述の一部は、Ｄnom
（λ）とは異なる分散Ｄ（λ）を有する。
【０００９】公称屈折率プロファイルは、ＤＣファイバ
の全長が、波長λ0 で基本モードＬＰ01と少なくとも高
次モードＬＰ02をサポートし、Ｄnom（λ） は、波長範
囲λmax ±５０ｎｍに亘って−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ
よりもより負（以下）となるよう選択される。そしてこ
こでλmax は、｜Ｄnom（λ）｜ が最大となる波長を意
味する。
の全長が、波長λ0 で基本モードＬＰ01と少なくとも高
次モードＬＰ02をサポートし、Ｄnom（λ） は、波長範
囲λmax ±５０ｎｍに亘って−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ
よりもより負（以下）となるよう選択される。そしてこ
こでλmax は、｜Ｄnom（λ）｜ が最大となる波長を意
味する。
【００１０】さらにまた公称屈折率プロファイルから離
れた屈折率プロファイルにおいて、λmax ±５０ｎｍの
範囲のあらゆる波長λにおいて、｜Ｄ（λ）−Ｄ
nom（λ）｜が｜０．５Ｄnom（λ）｜ 以下となる。具
体的に説明すると、上記の不等式の関係はｄc がｄ
c,nom から１％以下しか違わない、あるいはΔがΔnom
から２％以下しか違わない、あるいはそれら両方の場合
に対して満足される。さらにまたλ0 は、λmax ±５０
ｎｍの範囲内の波長である。２本の垂直の棒（例、｜
０．５Ｄnom（λ）｜） は絶対値を表す。
れた屈折率プロファイルにおいて、λmax ±５０ｎｍの
範囲のあらゆる波長λにおいて、｜Ｄ（λ）−Ｄ
nom（λ）｜が｜０．５Ｄnom（λ）｜ 以下となる。具
体的に説明すると、上記の不等式の関係はｄc がｄ
c,nom から１％以下しか違わない、あるいはΔがΔnom
から２％以下しか違わない、あるいはそれら両方の場合
に対して満足される。さらにまたλ0 は、λmax ±５０
ｎｍの範囲内の波長である。２本の垂直の棒（例、｜
０．５Ｄnom（λ）｜） は絶対値を表す。
【００１１】ＤＣファイバは通常波長λ0 で、ＬＰ01と
ＬＰ02のみならずこれ以上の高次のモードもサポートす
る。これより高次のモードは、カットオフに近くで曲げ
損失に非常に敏感であり、その結果光ファイバから除去
される。光ファイバは、モードの屈折率が光ファイバの
クラッド層の屈折率より大きい場合には、そのモードを
サポートする。
ＬＰ02のみならずこれ以上の高次のモードもサポートす
る。これより高次のモードは、カットオフに近くで曲げ
損失に非常に敏感であり、その結果光ファイバから除去
される。光ファイバは、モードの屈折率が光ファイバの
クラッド層の屈折率より大きい場合には、そのモードを
サポートする。
【００１２】公称屈折率プロファイルは、ｄ1,nom ＞ｄ
c,nom となるような内径とｄ2,nomの外径を有する屈折
率リングを有し、屈折率ｎ2,nom は（ｎ2,nom−
ｎ1,nom）／ｎ2,nom ＞０．１％となるように選択さ
れ、好ましくは０．２％以上となるように選択される。
さらにまたｄc,nom とΔnom は、（ｎc,nom・ｄc,nom・
√Δnom）／λ0 が数個のモードをサポートできるよう
な光ファイバを表す０．５５以上となるように選択され
る。
c,nom となるような内径とｄ2,nomの外径を有する屈折
率リングを有し、屈折率ｎ2,nom は（ｎ2,nom−
ｎ1,nom）／ｎ2,nom ＞０．１％となるように選択さ
れ、好ましくは０．２％以上となるように選択される。
さらにまたｄc,nom とΔnom は、（ｎc,nom・ｄc,nom・
√Δnom）／λ0 が数個のモードをサポートできるよう
な光ファイバを表す０．５５以上となるように選択され
る。
【００１３】λ0 ≒１．５５μｍの実施例においては、
分散補償型ファイバはＧｅをドープしたコアを有するシ
リカベースのファイバで、その公称屈折率プロファイル
はｄc,nom ・√Δnom が０．６μｍ以上となるように選
択される。
分散補償型ファイバはＧｅをドープしたコアを有するシ
リカベースのファイバで、その公称屈折率プロファイル
はｄc,nom ・√Δnom が０．６μｍ以上となるように選
択される。
【００１４】ＤＣファイバのコアと内側クラッド層と屈
折率リングが従来の製造方法の１つ、例えばＭＣＶＤに
よりインシチュ（in situ） で形成されるガラス製であ
る。さらにまた必ずしも本発明にとって必要なことでは
ないがこの屈折率リングは、インシチュで形成されたガ
ラス製の外側クラッド層（外形がｄ3 で屈折率がｎ2以
下で、通常ｎ1 である）により包囲されている。光ファ
イバの残りの部分は、直径ｄ3 から光ファイバの表面に
延びた既存のガラスである。最小損失の達成をあまり考
慮しなくてもよい場合には、屈折率リングはクラッド層
（筒）の内側に直接堆積してもよい。即ち、ｄ3 ＝ｄ2
である。
折率リングが従来の製造方法の１つ、例えばＭＣＶＤに
よりインシチュ（in situ） で形成されるガラス製であ
る。さらにまた必ずしも本発明にとって必要なことでは
ないがこの屈折率リングは、インシチュで形成されたガ
ラス製の外側クラッド層（外形がｄ3 で屈折率がｎ2以
下で、通常ｎ1 である）により包囲されている。光ファ
イバの残りの部分は、直径ｄ3 から光ファイバの表面に
延びた既存のガラスである。最小損失の達成をあまり考
慮しなくてもよい場合には、屈折率リングはクラッド層
（筒）の内側に直接堆積してもよい。即ち、ｄ3 ＝ｄ2
である。
【００１５】光ファイバの外形は１２５μｍである。光
ファイバはシリカベースで、既存のガラスはアンドープ
シリカであり、内側クラッドと選択的事項としての外側
クラッド層は、アンドープのシリカあるいはダウン（屈
折率低下用の）ドープ（例、Ｆドープ）のシリカであ
る。光ファイバのクラッド層の外側部分は、光ファイバ
の伝送特性に影響を与えないために、この領域の公称上
または実際上の直径および屈折率差は考慮しない。
ファイバはシリカベースで、既存のガラスはアンドープ
シリカであり、内側クラッドと選択的事項としての外側
クラッド層は、アンドープのシリカあるいはダウン（屈
折率低下用の）ドープ（例、Ｆドープ）のシリカであ
る。光ファイバのクラッド層の外側部分は、光ファイバ
の伝送特性に影響を与えないために、この領域の公称上
または実際上の直径および屈折率差は考慮しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるＤＣファイ
バの屈折率プロファイルを表す図を示す。実際の屈折率
プロファイルは、公称上即ち理想の屈折率プロファイル
とは若干異なるが、この差は光ファイバが所望の特性を
示す程度の範囲内におさめられる。例えば実際の光ファ
イバは、公称上の屈折プロファイルには表れない中央部
の屈折率の低下が見られるが、しかしこの光ファイバは
設計仕様に従って機能するものとする。
バの屈折率プロファイルを表す図を示す。実際の屈折率
プロファイルは、公称上即ち理想の屈折率プロファイル
とは若干異なるが、この差は光ファイバが所望の特性を
示す程度の範囲内におさめられる。例えば実際の光ファ
イバは、公称上の屈折プロファイルには表れない中央部
の屈折率の低下が見られるが、しかしこの光ファイバは
設計仕様に従って機能するものとする。
【００１７】図１において、コア１１の周囲に接触して
内側クラッド層１２が形成され、さらに屈折率リング１
３，外側クラッド層１４が形成されている。この光ファ
イバは、さらに図示していないが光学的に不活性と見な
されるコアから十分離れた場所にクラッド層を有してい
る。この材料は通常はアンドープのシリカで、外側クラ
ッド層１４の外径ｄ3 から光ファイバの表面に延びてい
る。一実施例においては、ｄc,nom ＝８．４μｍ，ｄ
1,nom ＝１４．５５μｍ，ｄ2,nom ＝２５．５μｍ、ｄ
3 ＝３０μｍである。光ファイバの直径は１２５μｍで
これは従来通りである。
内側クラッド層１２が形成され、さらに屈折率リング１
３，外側クラッド層１４が形成されている。この光ファ
イバは、さらに図示していないが光学的に不活性と見な
されるコアから十分離れた場所にクラッド層を有してい
る。この材料は通常はアンドープのシリカで、外側クラ
ッド層１４の外径ｄ3 から光ファイバの表面に延びてい
る。一実施例においては、ｄc,nom ＝８．４μｍ，ｄ
1,nom ＝１４．５５μｍ，ｄ2,nom ＝２５．５μｍ、ｄ
3 ＝３０μｍである。光ファイバの直径は１２５μｍで
これは従来通りである。
【００１８】図１において、コアはステップ上のプロフ
ァイルを有し、Δnom ＝１．８％である。このステップ
上のコアのプロファイルは、分散を与えるよう選択され
る。しかし、このステッププロファイルは選択的事項
で、他のコアのプロファイル（例、放物線プロファイ
ル）も信号減衰を最小にすることが必要な場合には用い
られる。
ァイルを有し、Δnom ＝１．８％である。このステップ
上のコアのプロファイルは、分散を与えるよう選択され
る。しかし、このステッププロファイルは選択的事項
で、他のコアのプロファイル（例、放物線プロファイ
ル）も信号減衰を最小にすることが必要な場合には用い
られる。
【００１９】屈折率リング１３の屈折率はｎ2,nom で、
（ｎ2,nom−ｎ1,nom）／ｎ2,nom ＞０．１％で、代表的
には０．４％になるよう選択され、クラッド層１２，１
４の屈折率はｎ2,nom 以下となるように屈折され、必ず
しも必要ではないがこれらの屈折率は同一である。クラ
ッド層１２，１４の屈折率は、アンドープシリカの屈折
率（ｎ0 ）もしくはＦドーピングによりｎ0 以下であ
る。Ｆドーピングが好ましいがその理由は、コアのドー
ピングが低下するからである。
（ｎ2,nom−ｎ1,nom）／ｎ2,nom ＞０．１％で、代表的
には０．４％になるよう選択され、クラッド層１２，１
４の屈折率はｎ2,nom 以下となるように屈折され、必ず
しも必要ではないがこれらの屈折率は同一である。クラ
ッド層１２，１４の屈折率は、アンドープシリカの屈折
率（ｎ0 ）もしくはＦドーピングによりｎ0 以下であ
る。Ｆドーピングが好ましいがその理由は、コアのドー
ピングが低下するからである。
【００２０】本発明のＤＣファイバは、放物線状の屈折
率のコアで（ｄc,nom ＝１２．６μｍ，Δnom ＝１．８
％），ｄ1,nom ＝２０μｍ，ｄ2,nom ＝３４．６μｍ，
ｄ3＝４０μｍで、光ファイバの外径は同じく１２５μ
ｍである。屈折率リング１３の屈折率ｎ2,nom は、（ｎ
2−ｎ1）／ｎ2 ＝０．４％となるように選択され、図１
のクラッド層１２と１４の屈折率は、ｎ1,nom である。
率のコアで（ｄc,nom ＝１２．６μｍ，Δnom ＝１．８
％），ｄ1,nom ＝２０μｍ，ｄ2,nom ＝３４．６μｍ，
ｄ3＝４０μｍで、光ファイバの外径は同じく１２５μ
ｍである。屈折率リング１３の屈折率ｎ2,nom は、（ｎ
2−ｎ1）／ｎ2 ＝０．４％となるように選択され、図１
のクラッド層１２と１４の屈折率は、ｎ1,nom である。
【００２１】本発明のＤＣファイバは、分散補償用に主
にＬＰ02モードを用いているが、その理由はカットオフ
近傍ではＬＰ02モードは高い（負の）分散を有し、好ま
しくは−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下の負の値を有する
からである。−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより少ない負の
（以上の）分散値を有するより大きな分散ファイバと同
様に、分散補償型ファイバとしては一般的に有益ではな
い。本発明のＤＣファイバは、ＭＣＶＤのような従来の
光ファイバ製造技術で形成できる。
にＬＰ02モードを用いているが、その理由はカットオフ
近傍ではＬＰ02モードは高い（負の）分散を有し、好ま
しくは−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下の負の値を有する
からである。−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍより少ない負の
（以上の）分散値を有するより大きな分散ファイバと同
様に、分散補償型ファイバとしては一般的に有益ではな
い。本発明のＤＣファイバは、ＭＣＶＤのような従来の
光ファイバ製造技術で形成できる。
【００２２】図２は、入力手段と出力手段を有する本発
明のＤＣファイバを示す。分散補償用組み合わせファイ
バ２０は、所定長（通常１ｋｍ以上）のＤＣファイバ２
１と標準的なピグテールのシングルモード入力ファイバ
２２１，シングルモード出力ファイバ２２２と、モード
コンバータ（変換器）として機能する入力用グレーティ
ング２４１，出力用グレーティング２４２を有する。こ
のグレーティングは、通常長周期グレーティングであ
る。
明のＤＣファイバを示す。分散補償用組み合わせファイ
バ２０は、所定長（通常１ｋｍ以上）のＤＣファイバ２
１と標準的なピグテールのシングルモード入力ファイバ
２２１，シングルモード出力ファイバ２２２と、モード
コンバータ（変換器）として機能する入力用グレーティ
ング２４１，出力用グレーティング２４２を有する。こ
のグレーティングは、通常長周期グレーティングであ
る。
【００２３】入力用グレーティング２４１は、来入する
ＬＰ01放射をＬＰ02放射に変換し、出力用グレーティン
グ２４２は出ていくＬＰ02放射をＬＰ01放射に変換す
る。長周期グレーティングは、公知のため詳細な説明は
割愛する。グレーティングは、ＬＰ01とＬＰ02の両方を
サポートする光ファイバの短距離部分２３１と２３２に
形成される。この部分が本発明のＤＣファイバである。
ＬＰ01放射をＬＰ02放射に変換し、出力用グレーティン
グ２４２は出ていくＬＰ02放射をＬＰ01放射に変換す
る。長周期グレーティングは、公知のため詳細な説明は
割愛する。グレーティングは、ＬＰ01とＬＰ02の両方を
サポートする光ファイバの短距離部分２３１と２３２に
形成される。この部分が本発明のＤＣファイバである。
【００２４】しかし、少なくとも原理的には、グレーテ
ィングはＤＣファイバ２１の所定長に直接形成して２つ
のグレーティング間の距離がＤＣファイバの有効長とな
るようにすることもできる。図２において、ｘは従来の
スプライスを表す。短距離部分２３１とＤＣファイバ２
１との間のスプライスおよびＤＣファイバ２１と短距離
部分２３２との間のスプライスはオプションである。ス
プライス２５１，２５２は、シングルモードファイバと
高次モードをさらにサポートするファイバとの間にあ
り、ＬＰ01をＬＰ01を結合しているだけである。
ィングはＤＣファイバ２１の所定長に直接形成して２つ
のグレーティング間の距離がＤＣファイバの有効長とな
るようにすることもできる。図２において、ｘは従来の
スプライスを表す。短距離部分２３１とＤＣファイバ２
１との間のスプライスおよびＤＣファイバ２１と短距離
部分２３２との間のスプライスはオプションである。ス
プライス２５１，２５２は、シングルモードファイバと
高次モードをさらにサポートするファイバとの間にあ
り、ＬＰ01をＬＰ01を結合しているだけである。
【００２５】ＤＣファイバの適切な長さは、従来のシン
グルモード伝送ファイバのある長さの分散を補償するた
めに、従来の方法により決定できる。
グルモード伝送ファイバのある長さの分散を補償するた
めに、従来の方法により決定できる。
【００２６】図３は、本発明の分散補償用組み合わせフ
ァイバ２０を有する代表的な光ファイバ通信システム３
０を示す。送信器１９は波長λの変調信号放射２４を送
信する。この放射は伝送ファイバ２３に結合されて、分
散補償用組み合わせファイバ２０に伝播して分散補償さ
れ、その後伝送ファイバ２５を伝送して受信機２２に到
着する。従来の構成要素である増幅器，フィルタ，アイ
ソレータ，ルータ等は図示していない。
ァイバ２０を有する代表的な光ファイバ通信システム３
０を示す。送信器１９は波長λの変調信号放射２４を送
信する。この放射は伝送ファイバ２３に結合されて、分
散補償用組み合わせファイバ２０に伝播して分散補償さ
れ、その後伝送ファイバ２５を伝送して受信機２２に到
着する。従来の構成要素である増幅器，フィルタ，アイ
ソレータ，ルータ等は図示していない。
【００２７】少なくとも原理的には分散補償は、光ファ
イバ通信システムのどの点で行ってもよい。しかし、多
くの場合信号を検出する直前に分散補償を行っている。
イバ通信システムのどの点で行ってもよい。しかし、多
くの場合信号を検出する直前に分散補償を行っている。
【００２８】本発明による光ファイバは、分散補償用の
みならず１０ｎｍ以上の範囲およびλ0 を含む波長範囲
に亘って分散傾斜補償を与えるのが好ましい。
みならず１０ｎｍ以上の範囲およびλ0 を含む波長範囲
に亘って分散傾斜補償を与えるのが好ましい。
【００２９】上述したように、本発明のＤＣファイバ
は、小さなかつ通常不可避的なパラメータ変動に対し、
耐える特性を有する。
は、小さなかつ通常不可避的なパラメータ変動に対し、
耐える特性を有する。
【００３０】図４は、図１のＤＣファイバに関するもの
であるが、カーブ４１は公称屈折率プロファイル（即
ち、図１に示すパラメータ）を有するファイバの公称分
散Ｄno m（λ） を示す。カーブ４２はΔnom から２％増
加したΔを有する光ファイバの分散を示し、カーブ４３
はΔnom から２％減少したΔを有する光ファイバの分散
を示す。カーブ４４は公称値から１％増加した外径（お
よび全ての半径方向の寸法も同様に増加した）を有する
光ファイバの分散を示し、カーブ４５は公称値から１％
減少した外径（および全ての半径方向の寸法も同様に減
少した）を有する光ファイバの分散を示す。図４から分
かるように、λmax ±５０ｎｍの範囲に亘ってＤ
nom（λ） からの分散の解離は比較的小さく５０％以下
である。
であるが、カーブ４１は公称屈折率プロファイル（即
ち、図１に示すパラメータ）を有するファイバの公称分
散Ｄno m（λ） を示す。カーブ４２はΔnom から２％増
加したΔを有する光ファイバの分散を示し、カーブ４３
はΔnom から２％減少したΔを有する光ファイバの分散
を示す。カーブ４４は公称値から１％増加した外径（お
よび全ての半径方向の寸法も同様に増加した）を有する
光ファイバの分散を示し、カーブ４５は公称値から１％
減少した外径（および全ての半径方向の寸法も同様に減
少した）を有する光ファイバの分散を示す。図４から分
かるように、λmax ±５０ｎｍの範囲に亘ってＤ
nom（λ） からの分散の解離は比較的小さく５０％以下
である。
【００３１】図４の結果を図５のそれと比較する。図５
は、屈折率リングを有さないステップインデックスコア
（７．１μｍ直径で１．８％Δ）を有する従来技術のＤ
Ｃファイバの分散データを示す。カーブ５１は公称ファ
イバ（即ち上記のパラメータ）の分散を示し、カーブ５
２はこの公称設計から２％増加したΔを有するファイバ
の分散を示し、カーブ５３は公称設計から２％減少した
Δを有するファイバの分散を示す。カ−ブ５４は公称設
計から１％増加した外径を有する光ファイバの分散を、
カーブは５５は公称設計から１％減少した外径を有する
光ファイバの分散を示す。図５から明らかなように従来
技術の光ファイバは、本発明によるＤＣファイバよりも
パラメータ変動に対し、より敏感である（影響を受けや
すい）。
は、屈折率リングを有さないステップインデックスコア
（７．１μｍ直径で１．８％Δ）を有する従来技術のＤ
Ｃファイバの分散データを示す。カーブ５１は公称ファ
イバ（即ち上記のパラメータ）の分散を示し、カーブ５
２はこの公称設計から２％増加したΔを有するファイバ
の分散を示し、カーブ５３は公称設計から２％減少した
Δを有するファイバの分散を示す。カ−ブ５４は公称設
計から１％増加した外径を有する光ファイバの分散を、
カーブは５５は公称設計から１％減少した外径を有する
光ファイバの分散を示す。図５から明らかなように従来
技術の光ファイバは、本発明によるＤＣファイバよりも
パラメータ変動に対し、より敏感である（影響を受けや
すい）。
【００３２】図６は、図１のＤＣファイバの最適長と、
市販されているシングルモード伝送ファイバ（５Ｄ（登
録商標）ファイバ）からなる１００ｋｍの長さに対する
全遅延を表す。「最適長」という用語は、動作波長で最
小の遅延を生成するようなＤＣファイバの長さを意味す
る。カーブ６１は５Ｄファイバと図１の公称設計のＤＣ
ファイバの組み合わせの遅延スペクトラムを示し、カー
ブ６２は５ＤファイバとΔが２％増加したＤＣファイバ
の組み合わせの遅延スペクトラムを、カーブ６３は５Ｄ
ファイバとΔが２％減少したＤＣファイバの組み合わせ
の遅延スペクトラムを表す。
市販されているシングルモード伝送ファイバ（５Ｄ（登
録商標）ファイバ）からなる１００ｋｍの長さに対する
全遅延を表す。「最適長」という用語は、動作波長で最
小の遅延を生成するようなＤＣファイバの長さを意味す
る。カーブ６１は５Ｄファイバと図１の公称設計のＤＣ
ファイバの組み合わせの遅延スペクトラムを示し、カー
ブ６２は５ＤファイバとΔが２％増加したＤＣファイバ
の組み合わせの遅延スペクトラムを、カーブ６３は５Ｄ
ファイバとΔが２％減少したＤＣファイバの組み合わせ
の遅延スペクトラムを表す。
【００３３】カーブ６４は５Ｄファイバと外径が１％増
加したＤＣファイバの組み合わせの遅延スペクトラム
を、カーブ６５は５Ｄファイバと外径が１％減少したＤ
Ｃファイバの組み合わせの遅延スペクトラムを表す。こ
れらのパラメータ変動は公称設計に対するものである。
図６の結果は本発明のＤＣファイバは大きなパラメータ
変動の存在下で大きなスペクトラム領域（例、３０ｎｍ
に亘って従来の伝送ファイバの遅延を除去する（例え
ば、約３％の残留遅延となる）ことができることを示し
ている。
加したＤＣファイバの組み合わせの遅延スペクトラム
を、カーブ６５は５Ｄファイバと外径が１％減少したＤ
Ｃファイバの組み合わせの遅延スペクトラムを表す。こ
れらのパラメータ変動は公称設計に対するものである。
図６の結果は本発明のＤＣファイバは大きなパラメータ
変動の存在下で大きなスペクトラム領域（例、３０ｎｍ
に亘って従来の伝送ファイバの遅延を除去する（例え
ば、約３％の残留遅延となる）ことができることを示し
ている。
【００３４】図７は、従来のＤＣファイバ（７．１μｍ
のコアの直径、１．８％Δ、ステップインデックスコ
ア、屈折率リングが存在しない）について説明する図６
に対応するデータである。カーブ７１は公称設計のもの
で、カーブ７２はΔが２％増加したもので、カーブ７３
はΔが２％減少したもので、カーブ７４は外径が１％増
加したもので、カーブ７５は外径が１％減少したものを
示す。同図から分かるように、Δおよび／または直径が
減少したものは遅延が大きく分散補償が効かない。
のコアの直径、１．８％Δ、ステップインデックスコ
ア、屈折率リングが存在しない）について説明する図６
に対応するデータである。カーブ７１は公称設計のもの
で、カーブ７２はΔが２％増加したもので、カーブ７３
はΔが２％減少したもので、カーブ７４は外径が１％増
加したもので、カーブ７５は外径が１％減少したものを
示す。同図から分かるように、Δおよび／または直径が
減少したものは遅延が大きく分散補償が効かない。
【００３５】本発明のＤＣファイバの利点は、従来のＤ
Ｃファイバに比較して曲げ損失が少ない点である。図８
は、ＬＰ02モード有効屈折率を図１のＤＣファイバに対
する波長の関数として示し（カーブ８１）、従来のＤＣ
ファイバに対するものをカーブ８２として示す。カーブ
８３は溶融シリカの従来の外側クラッド材料の屈折率を
示す。同図から分かるように、カーブ８２と８３の差は
１．５μｍから１．６μｍの範囲の波長では比較的小さ
く、このことは曲げ損失に対する従来技術のファイバの
感受性を示している。同図から分かるように、カーブ８
２と８３の差は同一のスペクトラム領域において大きく
（例、０．００２以上で）、このことは本発明のＤＣフ
ァイバの曲げ損失が低いことを表している。
Ｃファイバに比較して曲げ損失が少ない点である。図８
は、ＬＰ02モード有効屈折率を図１のＤＣファイバに対
する波長の関数として示し（カーブ８１）、従来のＤＣ
ファイバに対するものをカーブ８２として示す。カーブ
８３は溶融シリカの従来の外側クラッド材料の屈折率を
示す。同図から分かるように、カーブ８２と８３の差は
１．５μｍから１．６μｍの範囲の波長では比較的小さ
く、このことは曲げ損失に対する従来技術のファイバの
感受性を示している。同図から分かるように、カーブ８
２と８３の差は同一のスペクトラム領域において大きく
（例、０．００２以上で）、このことは本発明のＤＣフ
ァイバの曲げ損失が低いことを表している。
【００３６】より一般的には本発明のＤＣファイバにお
いては、公称屈折率プロファイルは、λmax ±５０ｎｍ
の波長範囲に亘って、（ｎeff−ｎ1,nom）／ｎeff が
０．１Δnom（λ） 以上であるように選択される。ここ
でｎeff は、ＬＰ02モードのモード有効屈折率である。
いては、公称屈折率プロファイルは、λmax ±５０ｎｍ
の波長範囲に亘って、（ｎeff−ｎ1,nom）／ｎeff が
０．１Δnom（λ） 以上であるように選択される。ここ
でｎeff は、ＬＰ02モードのモード有効屈折率である。
【００３７】当業者であれば、あるファイバの設計およ
び波長において、あるモードの有効屈折率は容易に決定
できる。これは他のファイバの特性、例えば分散につい
てもいえる。これに関しては、T. Lenahan 著の Bell S
ystem Technical Journal, Vol. 62, p. 2663 (1983)を
参照のこと。
び波長において、あるモードの有効屈折率は容易に決定
できる。これは他のファイバの特性、例えば分散につい
てもいえる。これに関しては、T. Lenahan 著の Bell S
ystem Technical Journal, Vol. 62, p. 2663 (1983)を
参照のこと。
【図１】本発明によるＤＣファイバの屈折率プロファイ
ルを表す図
ルを表す図
【図２】光ファイバ通信システムの分散補償器を有する
部分を表す図
部分を表す図
【図３】分散補償器を有する光ファイバ通信システムを
表す図
表す図
【図４】本発明によるＤＣファイバの分散対波長の関係
を表すグラフ
を表すグラフ
【図５】従来技術にかかるＤＣファイバの分散対波長の
関係を表すグラフ
関係を表すグラフ
【図６】従来の伝送ファイバと本発明のＤＣファイバか
らなる１００ｋｍの長さの合成ファイバの遅延と波長と
の関係を表すグラフ
らなる１００ｋｍの長さの合成ファイバの遅延と波長と
の関係を表すグラフ
【図７】従来の伝送ファイバと図５に示した従来技術に
かかるＤＣファイバからなる１００ｋｍの長さのファイ
バの遅延と波長との関係を表すグラフ
かかるＤＣファイバからなる１００ｋｍの長さのファイ
バの遅延と波長との関係を表すグラフ
【図８】図１の本発明のＤＣファイバと図５の従来技術
にかかるＤＣファイバのそれぞれのＬＰ02モード有効屈
折率を表すグラフ
にかかるＤＣファイバのそれぞれのＬＰ02モード有効屈
折率を表すグラフ
１１ コア １２ 内側クラッド層 １３ 屈折率リング １４ 外側クラッド層 １９ 送信器 ２０ 分散補償用組み合わせファイバ ２１ ＤＣファイバ ２２ 受信機 ２３，２５ 伝送ファイバ ２４ 変調信号放射 ３０ 光ファイバ通信システム ２２１ シングルモード入力ファイバ ２２２ シングルモード出力ファイバ ２３１，２３２ 短距離部分 ２４１ 入力用グレーティング ２４２ 出力用グレーティング ２５１，２５２ スプライス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 マドフューカー ヴェングサー カー アメリカ合衆国，07922 ニュージャージ ー，バークレイ ハイツ，ダリア レイン 10 (72)発明者 ジェファーソン リン ワジェナー アメリカ合衆国，22901 ヴァージニア, シャルロッツヴィル，グレイド レイン 341
Claims (8)
- 【請求項１】 基本モードＬＰ01と高次モードで所定の
波長λ0 の放射をサポートし、公称屈折プロファイルを
有するある長さの分散補償型光ファイバ（２１）を有す
るシステム（３０）において、 ａ） 直径ｄc,nom と最大屈折率ｎc,nom を有するコア
（１１）と、 ｂ） 前記コア（１１）を包囲し、ｎc,nom 以下の屈折
率ｎ1,nom を有する内側クラッド層（１２）と、からな
り、ここで（ｎc,nom−ｎ1,nom）／ｎc,nom ＝Δnom と
定義し、 ｃ） 前記分散補償型ファイバ（２１）の少なくとも一
部の屈折率プロファイルは、前記公称屈折率プロファイ
ルとは異なり、この一部のコアの直径をｄc 最大屈折率
をｎc とし、コアの周囲の内側クラッド層のｎ1 とする
とき（ｎc −ｎ1 ）／ｎc ＝Δと定義すると、ｄc ，ｎ
c ，Δの少なくとも１つはｄc,no m ，ｎc,nom ，Δnom
とはそれぞれ異なり、 ｄ） 前記公称屈折率プロファイルを有する分散補償型
ファイバは、公称分散Ｄnom（λ） を有し、前記分散補
償ファイバの一部の分散は、Ｄ（λ）≠Ｄnom（λ）
で、ここでλを波長とする前記公称屈折率プロファイル
は、 ｅ） 前記分散補償型ファイバは、波長λ0 においてＬ
Ｐ01と少なくとも高次モードＬＰ02とをサポートし、Ｄ
nom（λ）は少なくとも波長範囲λmax±５０ｎｍに亘っ
て−２００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ以下で、ここでλmaxは｜
Ｄnom（λ）｜が最大となる波長であり、 ｆ） 波長範囲λmax±５０ｎｍのどこの波長でも｜Ｄ
（λ）−Ｄnom（λ）｜は、｜０．５Ｄnom（λ）｜以下
となり、 ｉ） ｄc は、ｄc,nom から１％以下しか異ならず、あ
るいは、 ｉｉ） Δは、Δnom から２％以下しか異ならず、ある
いは、 ｉｉｉ） 前記ｉ）とｉｉ）の両方であり、 ｇ） λ0 は波長範囲λmax ±５０ｎｍ内の波長であ
り、 ｈ） 公称屈折率プロファイルは、Ｄnom（λ）がＬＰ
02 において全てであるように選択されることを特徴と
する分散補償型光ファイバを有するシステム。 - 【請求項２】 λ0 ≦λmax であることを特徴とする請
求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 前記公称屈折率プロファイルは、（ｎ
c,nom・ｄc,nom・√Δnom ）／λ0 が０．５５以上であ
るように選択されることを特徴とする請求項１記載のシ
ステム。 - 【請求項４】 前記公称屈折率プロファイルは、波長範
囲λmax ±５０ｎｍにおいて、（ｎeff−ｎ1,nom ）／
ｎeff が０．１Δnom（λ）より大きく、ここでｎeff
はＬＰ02モードの有効屈折率であることを特徴とする請
求項１記載のシステム。 - 【請求項５】 前記分散補償型ファイバは、Ｇｅドープ
のコアと、前記コアの周囲に形成されたＦドープの内側
クラッド層と、この内側クラッド層の周囲に形成された
アンドープあるいはＧｅドープの屈折率リングと、から
なるシリカベースの分散補償型ファイバであることを特
徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項６】 前記システムは、波長λ0 の信号放射を
与える送信器と、前記信号放射を受信する受信機と、前
記受信機と送信器とを接続する光ファイバ伝送パスとを
有する光ファイバ伝送システムであり、 前記光ファイバ伝送パスは、前記分散補償型ファイバを
含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項７】 前記波長λ0 は、１．５５μｍであるこ
とを特徴とする請求項６記載のシステム。 - 【請求項８】 前記分散補償型ファイバの公称屈折率プ
ロファイルは、分散補償型光ファイバが１０ｎｍ以上の
波長範囲に亘って分散傾斜補償を与え、ここでλ0 は前
記波長範囲内に入ることを特徴とする請求項７記載のシ
ステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/821,507 US5802234A (en) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Dispersion compensating optical fiber, and communication system comprising same |
| US08/821507 | 1997-03-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300965A true JPH10300965A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3659460B2 JP3659460B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=25233575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06564498A Expired - Lifetime JP3659460B2 (ja) | 1997-03-21 | 1998-03-16 | 分散補償型光ファイバを有するシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5802234A (ja) |
| EP (1) | EP0866574B1 (ja) |
| JP (1) | JP3659460B2 (ja) |
| DE (1) | DE69832118T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6625362B2 (en) | 2000-07-14 | 2003-09-23 | Fujitsu Limited | Dispersion compensating optical fiber |
| JP2003302549A (ja) * | 2002-04-05 | 2003-10-24 | Alcatel | 高次モードを使用する分散補償ファイバ |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6404951B2 (en) | 1998-03-26 | 2002-06-11 | Lasercomm Inc. | Transverse spatial mode transformer for optical communication |
| US6339665B1 (en) | 1998-03-26 | 2002-01-15 | Lasercomm Inc. | Apparatus and method for compensation of chromatic dispersion in optical fibers |
| KR20000038939A (ko) * | 1998-12-10 | 2000-07-05 | 서원석 | 광대역 광소자용 광섬유 및 이를 이용한 광섬유 소자 |
| US6418256B1 (en) | 1999-02-23 | 2002-07-09 | Lasercomm, Inc. | High order spatial mode optical fiber |
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