JPH11218632A - 分散シフトファイバ - Google Patents

分散シフトファイバ

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JPH11218632A
JPH11218632A JP10019484A JP1948498A JPH11218632A JP H11218632 A JPH11218632 A JP H11218632A JP 10019484 A JP10019484 A JP 10019484A JP 1948498 A JP1948498 A JP 1948498A JP H11218632 A JPH11218632 A JP H11218632A
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JP
Japan
Prior art keywords
core
refractive index
dispersion
side core
radius
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JP10019484A
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English (en)
Inventor
Kazunori Mukasa
和則 武笠
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光波長分割多重伝送用に適した、分散シフト
ファイバ(DSF )を提供する。 【解決手段】 モードフィールド直径と分散勾配が最適
になるように屈折率分布およびコア径比を求める。具体
的には、センタコア1の純シリカの屈折率に対する比屈
折率差(Δ1 )を+0.7〜+0.85 % 、屈折率分布パラメー
タ(α定数)を1.2 〜1.8 とし、第1サイドコア2の比
屈折率差(△2 )を-0.05 〜+0.1 %、第2サイドコア3
の比屈折率差(Δ3 )を+0.3〜+0.6% とし、センタコア
1の半径(a1/2)を2 〜4.5 μm 、第1サイドコア2の
半径(a2/2)を5 〜10μm 、第2サイドコア3の半径
(a3/2)を7 〜12.5μm とすることによって、低非線形
性および低分散勾配の両方を満足するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長1.55μm 帯の
光信号を伝搬するための分散シフトファイバに関する。
【0002】
【従来の技術】光伝送の高速大容量化が進む中、波長分
割多重(以下、WDM とする)伝送技術が本命技術として
注目されている。しかしながら、その代償として、光フ
ァイバにおける非線形現象が新たな問題として生じてい
る。この非線形現象を解消するための研究については、
OFC '97 TuN1b に報告されている。その内容は、センタ
コアに含まれるゲルマニウムの量を小さく抑えるととも
に、分散シフトファイバ(以下、DSF とする)のモード
フィールド直径(以下、MFD とする)を大きくする技
術、すなわち有効コア断面積(以下、 Aeff とする)を
大きくする技術に関するものである。
【0003】光ファイバの非線形現象による信号の歪み
(以下、φNLとする)は一般に下記の数式
【数1】 φNL=(2 π× n2 × Leff ×P )/ (λ× Aeff ) で表すことができるため、 Aeff は大きい方がφNLを小
さくすることができる。ここで、 n2 はセンタコアに含
まれるゲルマニウムの量に比例する指数、 Leffは光フ
ァイバの有効長、P は光ファイバへの入力光パワーであ
る。また、 Aeffは、
【数2】Aeff =k ×(MFD )2 で表すことができるため、MFD が大きいとφNLは小さく
なるため、非常に効率よく低非線形性が達成できること
がわかる(ここで、k は定数である)。そのため、DSF
におけるMFD の拡大は、現在最も要求されている特性の
一つとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MFD の
拡大は曲げ損失と分散勾配の増大を伴うことが問題とさ
れている。曲げ損失の増大は、実際のケーブルとして用
いるときにロス増等の深刻な問題を引き起こす。また、
分散勾配の増大は、WDM 光伝送を行う際の波長毎の分散
の格差の増大を引き起こす。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
の問題点を解決するために、DSF の屈折率分布およびコ
ア径(以下、屈折率分布とコア径をあわせて、プロファ
イルと表記する)の最適化を図ることにより、波長1.55
μm 帯におけるDSF の分散値を微小分散に設定したうえ
で低非線形性を得ながら、さらに曲げロスおよび分散勾
配が増大しないDSF を提供することを目的とする。
【0006】なお、DSF の屈折率分布は、純シリカの屈
折率(以下、シリカレベルとする)に対する比屈折率差
(以下、Δとする)で定義する。各コアの比屈折率差
を、センタコア、第1サイドコア、第2サイドコアの順
に、それぞれΔ1 、Δ2 、Δ3とする。
【0007】本発明における第1の解決手段は、センタ
コアと、前記センタコアの外部に前記センタコアより屈
折率の低い第1サイドコアと、前記第1サイドコアの外
部に前記第1サイドコアより屈折率の高い第2サイドコ
アと、前記第2サイドコアの外部に前記第2サイドコア
より屈折率の低いクラッドとを有する分散シフトファイ
バにおいて、前記各コアの純シリカに対する比屈折率差
は、前記センタコアの比屈折率差(Δ1 )が+0.7〜+ 0.
85% 、前記第1サイドコアの比屈折率差(Δ2)が -0.0
5〜+0.1% 、前記第2サイドコアの比屈折率差(Δ3
が+0.3〜+0.6%であり、前記センタコアの屈折率分布パ
ラメータ(α定数)が1.2 〜1.8 であり、前記センタコ
アの半径(a1/2)が 2〜4.5 μm 、前記第1サイドコア
の半径(a2/2)が5 〜10μm 、前記第2サイドコアの半
径(a3/2)が7 〜12. 5 μm であり、前記光ファイバの
分散値は、1.55μm 帯において-3〜+3ps/nm/km(分散値
ゼロ付近を除く)であり、有効コア断面積( Aeff )が
80μm2以上であり、分散勾配の絶対値が0.12 ps/nm2/km
以下であることを特徴とする。
【0008】第2の解決手段は、センタコアと、前記セ
ンタコアの外部に前記センタコアより屈折率の低い第1
サイドコアと、前記第1サイドコアの外部に前記第1サ
イドコアより屈折率の高い第2サイドコアと、前記第2
サイドコアの外部に前記第2サイドコアより屈折率の低
いクラッドとを有する分散シフトファイバにおいて、前
記各コアの純シリカに対する比屈折率差は、前記センタ
コアの比屈折率差(Δ 1 )が+0.7〜+ 0.85% 、前記第1
サイドコアの比屈折率差(Δ2 )が -0.05〜+0.1%、前
記第2サイドコアの比屈折率差(Δ3 )が+0.3〜+0.6%
であり、前記センタコアの屈折率分布パラメータ(α定
数)が1.2 〜1.8 であり、前記センタコアの半径(a1/
2)が 2〜4.5 μm 、前記第1サイドコアの半径(a2/
2)が5 〜10μm 、前記第2サイドコアの半径(a3/2)
が7 〜12. 5 μm であり、前記光ファイバの分散値は、
1.55μm 帯において-3〜+3ps/nm/km(分散値零付近を除
く)であり、有効コア断面積( Aeff )が50μm2以上で
あり、分散勾配の絶対値が0.065 ps/nm2/km 以下である
ことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を用
いて説明する。図1は本発明のDSF の屈折率分布を示す
図であり、前記DSF は、センタコア1と、前記センタコ
ア1の外部に前記センタコア1より屈折率の低い第1サ
イドコア2と、前記第1サイドコア2の外部に前記第1
サイドコア2より屈折率の高い第2サイドコア3と、前
記第2サイドコア3の外部に前記第2サイドコア3より
屈折率の低いクラッド4とを有する。
【0010】本発明では、図1において、あらゆるパラ
メータを変化させてプロファイルを探索し、その範囲で
の分散勾配と曲げ損失との関係から最適なプロファイル
を求めた。その具体例を以下に示す。
【0011】
【実施例】実施例として、まず屈折率分布の範囲を探索
することについて説明する。本発明においては、MFD の
上限を問わず、可能な限り大きくすることも目的として
いるため、屈折率分布を明確に規定する。Δ1 の値は、
0.85% 以下の範囲でない場合は、MFD を拡大したとき分
散勾配が増大し、また、0.7%以上の範囲でない場合は、
曲げ損失が増大する弱くなることからこの範囲を選択し
た。その範囲内で、MFD を拡大したときに分散勾配が増
大しない屈折率分布パラメータ(以下、α定数とする)
を求めたところ、1.2 〜1.8 の範囲となった。
【0012】Δ2 の値は、製造ばらつきの範囲内でほぼ
シリカレベルとし、特に屈折率の調整を考えていない。
必要に応じて屈折率がシリカレベルになるように調整し
てもよい。
【0013】次に、Δ3 の最適値を調べたところ、0.3%
以下の場合は、DSF の分散値が零分散になるときのコア
径のうち小さな値(以下、細径解域とする)でのMFD の
拡大が不十分で、かつ、零分散になるときのコア径のう
ち大きな値(以下、太径解域とする)での分散勾配が0.
05ps/nm2/km までは低下しない。また、0.6%以上の場合
は、太径解域でシングルモード条件を完全に満たさなく
なることからこの範囲を選択した。
【0014】次に、コア径比の範囲を探索することにつ
いて説明する。センタコア半径、第1サイドコア半径、
第2サイドコア半径の比率は、MFD と分散勾配との関係
を考慮すると、1:(2.1〜2.3):(2.6 〜2.8)付近が望まし
いことがわかったため、その範囲内でコア径を変化させ
ることによって伝搬条件が良好となる条件を探索した。
これ以外の範囲では、特性(MFD または分散勾配)が悪
くなるか、伝搬条件が悪くなる(曲げ損失が増大する)
ことがわかった。
【0015】上記のようにして得られたプロファイルの
範囲で、1.55μm における分散が-3〜3 ps/nm/kmの範囲
にあり、さらに細径領域において、MFD が10μm 以上か
つ分散勾配の絶対値が0.12ps/nm2/km 以下となる特性の
良いDSF を得ることができた。ここで作成したDSF のコ
ア径に対する分散の関係の一例を図2に、コア径に対す
る Aeff および分散勾配の関係の一例を図3に示す。
【0016】しかしながら、使用波長での分散が零だと
四光波混合と言う非線形現象が起きやすくなってしまう
という欠点がある。そこで、分散値は1.55μm で微小な
値を有していたほうが好ましいということになる。実験
の結果、前記の微小な値は0.5 ps/nm/km以上であればよ
いことがわかった。
【0017】また、コア径の値をさらに大きくしてい
き、太径解域も調べてみた。有効コア断面積60μm2
上を保つ範囲で、コア径を微小分散を有するまで大きく
していくと、分散勾配は小さくなっていき、分散勾配の
絶対値が0.05ps/nm2/km 以下という超低分散勾配領域で
解を見いだすことができた。
【0018】図4にコア径を1.55μm 帯で微小分散を有
するようにして設計したDSF の伝送損失と波長分散の波
長特性の評価結果の一例を示す。このときの△1 の値は
0.78% 、αの値は1.5 、△2 の値は0%(シリカレベ
ル)、△3 の値は0.41% 、コア径比は1:2.2:2.8 であっ
た。
【0019】また、上記の屈折率分布の範囲でさらに多
くの試作を行い、有効コア断面積が90μm2 以上になる
範囲でも、曲げ損失、分散勾配の値が、余り大きくなら
ないことが確認された。表1に今回試作したDSF の特性
の一例を示す。表1において、seg とはセグメント(プ
ロファイルの形態)である。具体的には太径解域におい
て、MFD が9.0 μm程度(有効コア断面積60μm2
上)で、曲げ損失が低く、分散勾配が0.04 ps/nm2/km以
下という超低分散勾配を得た。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、DSF の
波長1.55μm帯の分散を微小分散に設定し、プロファイ
ルを最適範囲に設定することにより、低非線形性と低分
散勾配を同時に有するDSF を得ることができる。低非線
形性が得られるということは、高速大容量伝送において
も、信号光の波形歪みを制御できることであり、分散勾
配が小さいと言うことは、広い範囲の波長域を信号光と
して用いることができることを意味する。
【0022】すなわち、本発明のようなプロファイルで
設計を行えば、波長分割多重伝送に適した低非線形のDS
F を作製することができる。
【図面の詳細な説明】
【図1】本発明で使用した分散シフトファイバの屈折率
分布の一例を示す図である。
【図2】本発明で使用した分散シフトファイバの最外部
のコアの外径値に対する分散値の関係の一例を示す図で
ある。
【図3】本発明で使用した分散シフトファイバの最外部
のコアの外径値に対する Aeffおよび分散勾配の関係の
一例を示す図である。
【図4】本発明で使用した分散シフトファイバの伝送損
失と波長分散の波長特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 センタコア 2 第1サイドコア 3 第2サイドコア 4 クラッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センタコアと、前記センタコアの外部に前
    記センタコアより屈折率の低い第1サイドコアと、前記
    第1サイドコアの外部に前記第1サイドコアより屈折率
    の高い第2サイドコアと、前記第2サイドコアの外部に
    前記第2サイドコアより屈折率の低いクラッドとを有す
    る分散シフトファイバにおいて、 前記各コアの純シリカに対する比屈折率差は、前記セン
    タコアの比屈折率差(Δ1 )が+0.7〜+ 0.85% 、前記第
    1サイドコアの比屈折率差(Δ2 )が -0.05〜+0.1% 、
    前記第2サイドコアの比屈折率差(Δ3 )が+0.3〜+0.6
    % であり、 前記センタコアの屈折率分布パラメータ(α定数)が1.
    2 〜1.8 であり、 前記センタコアの半径(a1/2)が 2〜4.5 μm 、前記第
    1サイドコアの半径(a2/2)が5 〜10μm 、前記第2サ
    イドコアの半径(a3/2)が7 〜12. 5 μm であり、 前記光ファイバの分散値は、1.55μm 帯において-3〜+3
    ps/nm/km(分散値零付近を除く)であり、 有効コア断面積( Aeff )が80μm2以上であり、 分散勾配の絶対値が0.12 ps/nm2/km以下であることを特
    徴とする分散シフトファイバ。
  2. 【請求項2】センタコアと、前記センタコアの外部に前
    記センタコアより屈折率の低い第1サイドコアと、前記
    第1サイドコアの外部に前記第1サイドコアより屈折率
    の高い第2サイドコアと、前記第2サイドコアの外部に
    前記第2サイドコアより屈折率の低いクラッドとを有す
    る分散シフトファイバにおいて、 前記各コアの純シリカに対する比屈折率差は、前記セン
    タコアの比屈折率差(Δ1 )が+0.7〜+ 0.85% 、前記第
    1サイドコアの比屈折率差(Δ2 )が -0.05〜+0.1% 、
    前記第2サイドコアの比屈折率差(Δ3 )が+0.3〜+0.6
    % であり、 前記センタコアの屈折率分布パラメータ(α定数)が1.
    2 〜1.8 であり、 前記センタコアの半径(a1/2)が 2〜4.5 μm 、前記第
    1サイドコアの半径(a2/2)が5 〜10μm 、前記第2サ
    イドコアの半径(a3/2)が7 〜12. 5 μm であり、 前記光ファイバの分散値は、1.55μm 帯において-3〜+3
    ps/nm/km(分散値零付近を除く)であり、 有効コア断面積( Aeff )が50μm2以上であり、 分散勾配の絶対値が0.065 ps/nm2/km 以下であることを
    特徴とする分散シフトファイバ。
JP10019484A 1998-01-30 1998-01-30 分散シフトファイバ Pending JPH11218632A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002027367A1 (en) * 2000-09-27 2002-04-04 Sterlite Optical Technologies Ltd. Dispersion optimized fiber with low dispersion and optical loss
JP2004530345A (ja) * 2001-03-30 2004-09-30 コーニング・インコーポレーテッド 光伝送線及びこれを用いた光伝送システム
US7228040B2 (en) 2003-04-17 2007-06-05 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Hole-assisted single mode optical fiber

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EP2469314A1 (en) 2003-04-17 2012-06-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Hole-assisted single mode optical fiber

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