JP4206623B2 - Negative dispersion optical fiber and optical transmission line - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光波長帯域において波長分散が正である正分散光ファイバとともに用いられ該正分散光ファイバの波長分散を補償する負分散光ファイバ、および、これらの正分散光ファイバと負分散光ファイバとが接続された光伝送路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光伝送システムは、光ファイバからなる光伝送路に信号光を伝送させて長距離・大容量の通信を行うものである。一般に光伝送路として用いられる石英系光ファイバの伝送損失は波長1.55μm付近で最小となる。また、波長1.55μm付近の信号光を光増幅することができるEr元素添加光ファイバ増幅器(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier)が実用化されている。そこで、信号光の波長帯域としてCバンド(波長帯域1530nm〜1560nm)が主に用いられている。また、近年では、波長1.58μm付近の信号光を光増幅することができるEDFAも開発されたことから、Lバンド(波長帯域1570nm〜1610nm)も用いられるようになってきている。また、更なる大容量伝送を図る為に、Sバンド(波長帯域1450nm〜1530nm)をも用いることが検討されている。
【0003】
また、波長多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)光伝送システムは、Sバンド、CバンドまたはLバンドに含まれる多波長の信号光を波長多重して光伝送するものであり、大容量の情報を伝送することができる。WDM光伝送システムでは、更なる大容量化が求められており、このことより、光伝送路の全体の波長分散の絶対値が広い波長帯域で小さいことが要求されている。
【0004】
しかし、光伝送路として通常用いられる光ファイバは、Sバンド、CバンドおよびLバンドにおいて、波長分散が正であり、また、分散スロープも正である。例えば、波長1.3μm付近に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバは、波長1.55μmにおける波長分散が+16ps/nm/km〜+21ps/nm/km程度である。また、波長1.55μm付近に零分散波長を有する非零分散シフト光ファイバは、波長1.55μmにおける波長分散が+2ps/nm/km〜+12ps/nm/km程度である。これらシングルモード光ファイバおよび非零分散シフト光ファイバの何れも、Sバンド、CバンドおよびLバンドにおける分散スロープが正である。
【0005】
このような波長分散が正である光ファイバ(以下では「正分散光ファイバ」と呼ぶ。)のみを用いて光伝送路を構成したのでは、この光伝送路の累積波長分散が大きく、これに因り信号光の波形劣化が生じるので、長距離・大容量の光伝送を行うことが困難である。そこで、波長分散が負である光ファイバ(以下では「負分散光ファイバ」と呼ぶ。)と正分散光ファイバとを接続して光伝送路を構成することで、正分散光ファイバの波長分散を負分散光ファイバにより補償して、この光伝送路の全体の波長分散の絶対値を小さくし、これに因り信号光の波形劣化を抑制して、長距離化・大容量化を図っている。
【0006】
このような負分散光ファイバは、例えば、特開平6−11620号公報、特開平8−136758号公報および特開平8−313750号公報などの各公報に開示されている他、多くの文献にも記載されている。これらの公報に記載されたものを含め、従来の負分散光ファイバは、一般に図14に示したような屈折率プロファイルを有している。すなわち、従来の負分散光ファイバは、光軸中心を含む中心コア領域(屈折率n1、外径2a)と、この中心コア領域を取り囲む第1クラッド領域(屈折率n2、外径2b)と、この第1クラッド領域を取り囲む第2クラッド領域(屈折率n3)とを有しており、各屈折率の大小関係が n1>n3>n2 である。
【0007】
より具体的には、従来の負分散光ファイバは、例えば、中心コア領域の外径2aが3.2μmであり、第1クラッド領域の外径2bが8.1μmである。また、第2クラッド領域の屈折率n3を基準としたときに、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.1%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.35%である。この負分散光ファイバの波長1550nmにおける諸特性は、波長分散が−88ps/nm/kmであり、分散スロープが−0.19ps/nm2/kmであり、実効断面積が16.2μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が6dB/mであり、伝送損失が0.39dB/kmであり、また、カットオフ波長(長さ2mの光ファイバを半径140mmでゆるく1回巻きつけた状態でのLP11モードのカットオフ波長)が0.74μmである。
【0008】
一方、正分散光ファイバは、波長1550nmにおいて、例えば、波長分散が+17ps/nm/kmであり、分散スロープが+0.057ps/nm2/kmである。この正分散光ファイバの長さが80kmであるときに、この正分散光ファイバの波長分散を上記従来の負分散光ファイバで補償しようとすると、負分散光ファイバは15.9kmの長さが必要となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、正分散光ファイバと比べて負分散光ファイバは伝送損失が大きい。上記の例では、負分散光ファイバにより信号光は6.2dBもの損失を被る。また、負分散光ファイバがモジュール化される場合には、負分散光ファイバの両端に通常の短尺の正分散光ファイバが接続され、その結果、信号光は7.2dB程度もの損失を被る。
【0010】
また、上記の例の正分散光ファイバと負分散光ファイバとが接続されて構成される光伝送路の全体の平均波長分散特性は、図15に示すように、波長1540nmでは平均波長分散が0になってはいるものの、この波長から離れるに従い平均波長分散の絶対値が大きくなる。波長帯域1530nm〜1560nmにおける平均波長分散の偏差(最大値−最小値)は0.68ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける平均波長分散の偏差は3.70ps/nm/kmであり、また、波長帯域1450nm〜1610nmにおける平均波長分散の偏差は4.18ps/nm/kmである。このように、信号光波長帯域における偏差が大きいことから、WDM伝送の長距離化・大容量化を図るにも限界がある。
【0011】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、信号光波長帯域において正分散光ファイバの波長分散を短尺で補償することができる負分散光ファイバ、および、この負分散光ファイバを含みWDM伝送の長距離化・大容量化を図ることができる光伝送路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る負分散光ファイバは、光軸中心を含み第1の屈折率を有する中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み第1の屈折率より小さい第2の屈折率を有する第1クラッド領域と、この第1クラッド領域を取り囲み第2の屈折率より大きい第3の屈折率を有する第2クラッド領域と、この第2クラッド領域を取り囲み第3の屈折率より小さい第4の屈折率を有する第3クラッド領域とを有し、第3の屈折率を基準としたときの中心コア領域の比屈折率差が1.8%以上3.0%以下であり、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であり、波長1550nmにおいて、波長分散Dが−150ps/nm/km以下(より好適には−180ps/nm/km以下)であり、波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であり、実効断面積が12μm2以上25μm2未満(より好適には20μm2未満)であることを特徴とする。或いは、本発明に係る負分散光ファイバは、波長1550nmにおいて、波長分散Dが−200ps/nm/km以下であり、波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であることを特徴とする。
【0013】
この負分散光ファイバの波長分散Dが小さい(符号が負で絶対値が大きい)ので、正分散光ファイバと負分散光ファイバとが接続されてなる光伝送路において、負分散光ファイバの長さ比を小さくすることができる。これにより、光伝送路の平均伝送損失を小さくすることができ、また、低コスト化を図ることができる。また、比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であることにより、分散スロープ補償率が60%〜140%程度になり、これにより、光伝送路の全体の平均の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を共に小さくすることができ、信号光波長帯域における光伝送路の全体の平均波長分散の偏差(最大値−最小値)を小さくすることができる。また、実効断面積が12μm2以上であれば、従来のものと同程度以上であり、負分散光ファイバにおける非線形光学現象の発生が抑制される。実効断面積が25μm2未満(より好適には20μm2未満)であれば、複数のものが束ねられてケーブル化された場合や、コイル状に巻かれモジュール化された場合であっても、負分散光ファイバの損失が小さい。
【0014】
また、本発明に係る負分散光ファイバは、比(S/D)が2.7×10-3/nm以上4.0×10-3/nm以下であることを特徴とする。この場合には、分散スロープ補償率が80%〜120%程度になり、これにより、光伝送路の全体の平均の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を共に更に小さくすることができ、信号光波長帯域における光伝送路の全体の平均波長分散の偏差を更に小さくすることができる。
【0015】
また、本発明に係る負分散光ファイバは、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であることを特徴とすることにより、負分散光ファイバの曲げ損失を小さくすることができる。
【0016】
また、本発明に係る負分散光ファイバは、波長1550nmにおける伝送損失が1.0dB/km以下(より好適には0.7dB/km以下)であることを特徴とする。この場合には、光伝送路の全体の平均伝送損失を小さくすることができる。
【0017】
また、本発明に係る負分散光ファイバは、(1) 光軸中心を含み第1の屈折率を有する中心コア領域と、(2) この中心コア領域を取り囲み第1の屈折率より小さい第2の屈折率を有する第1クラッド領域と、(3) この第1クラッド領域を取り囲み第2の屈折率より大きい第3の屈折率を有する第2クラッド領域と、(4) この第2クラッド領域を取り囲み第3の屈折率より小さい第4の屈折率を有する第3クラッド領域とを有することを特徴とする。このような屈折率プロファイルを有することにより、負分散光ファイバは前述した諸特性を有するものとすることができ、特に、カットオフ波長を長くして曲げ損失を小さくすることができる点で好適である。また、第3の屈折率を基準としたときの中心コア領域の比屈折率差が1.8%以上3.0%以下であることを特徴とすることにより、カットオフ波長を長くして曲げ損失を小さくすることができる。
【0018】
本発明に係る光伝送路は、波長1550nmにおいて波長分散が+15ps/nm/km以上+21ps/nm/km以下であり分散スロープが+0.05ps/nm2/km以上+0.07ps/nm2/km以下である正分散光ファイバと、上記の本発明に係る負分散光ファイバとが接続されてなることを特徴とする。この光伝送路は、信号光波長帯域において波長分散および分散スロープの双方が小さい(符号が負で絶対値が大きい)負分散光ファイバを用いて正分散光ファイバの波長分散を補償するものである。これにより、光伝送路の全体における負分散光ファイバの長さ比を小さくして、光伝送路の全体の伝送損失を小さくすることができる。また、この光伝送路は、波長分散および分散スロープの双方が補償されるので、信号光波長帯域に亘って全体の波長分散の絶対値を小さくすることができ、WDM伝送の長距離化・大容量化を図ることができる。好適には、波長帯域1530nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が0.5ps/nm/km以下であり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が2.0ps/nm/km以下であり、また、波長帯域1450nm〜1610nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が4.0ps/nm/km以下(より好適には2.0ps/nm/km以下)である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0020】
図1は、本実施形態に係る光伝送路1の概略構成図である。この光伝送路1は、波長1550nmにおいて波長分散が正である正分散光ファイバ20と、波長1550nmにおいて波長分散が負である本実施形態に係る負分散光ファイバ10とが接続されたものである。一般に、正分散光ファイバ20と比べて負分散光ファイバ10は実効断面積が小さいので、非線形光学現象の発生を抑制する為に、信号光は正分散光ファイバ20を伝搬した後に負分散光ファイバ10を伝搬するのが好適である。
【0021】
正分散光ファイバ20は、一般に中継区間に敷設されており、波長1.3μm付近において波長分散が0になるシングルモード光ファイバである。すなわち、この正分散光ファイバ20は、波長1.55μmにおいて波長分散D1が+15ps/nm/km以上+21ps/nm/km以下であり、分散スロープS1が+0.05ps/nm2/km以上+0.07ps/nm2/km以下である
負分散光ファイバ10は、正分散光ファイバ20と融着接続されて中継区間に敷設されていてもよいし、コイル状に巻かれモジュール化されて中継器または受信器に設けられていてもよい。負分散光ファイバ10が正分散光ファイバ20とともに中継区間に敷設される場合には、累積伝送損失が小さくなるので好適である。また、正分散光ファイバ20と負分散光ファイバ10とは融着接続されているのが好適であり、この場合には、融着接続作業の際の加熱に因るモードフィールド径の拡大により接続損失が小さい。
【0022】
この負分散光ファイバ10は、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−150ps/nm/km以下(より好適には−180ps/nm/km以下)であり、波長分散D2と分散スロープS2との比(S2/D2)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であり、実効断面積が12μm2以上25μm2未満である。或いは、この負分散光ファイバ10は、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−200ps/nm/km以下であり、波長分散D2と分散スロープS2との比(S2/D2)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下である。
【0023】
波長分散D2が小さい(符号が負で絶対値が大きい)ほど、光伝送路1における負分散光ファイバ10の長さ比を小さくすることができるので、光伝送路1の平均伝送損失を小さくする上で好適であり、また、低コスト化を図る上でも好適である。また、比(S2/D2)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であれば、分散スロープ補償率ηは60%〜140%程度になる。より好適には、比(S2/D2)が2.7×10-3/nm以上4.0×10-3/nm以下であれば、分散スロープ補償率ηは80%〜120%程度になる。なお、分散スロープ補償率η(%)は、
η=100×(S2/D2)/(S1/D1) …(1)
なる式で定義され、その値が100%に近いほど、光伝送路1の全体の平均の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を共に小さくすることができ、信号光波長帯域における光伝送路1の全体の平均波長分散の偏差(最大値−最小値)を小さくすることができる。
【0024】
また、負分散光ファイバ10は、実効断面積が小さいほど曲げに強くなり、実効断面積が25μm2未満であれば、複数のものが束ねられてケーブル化された場合や、コイル状に巻かれモジュール化された場合であっても、損失が小さい。また、実効断面積が12μm2以上であれば、従来のものと同程度以上であり、負分散光ファイバ10における非線形光学現象の発生が抑制される。好適には、負分散光ファイバ10は、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であり、このようにすることで曲げ損失を小さくすることができる。なお、カットオフ波長が信号光波長より長くても2.0μm以下であれば、カットオフ波長の距離依存性により、或いは、コイル状に巻かれモジュール化された場合の高次モードの損失により、実効的なカットオフ波長が短くなり、負分散光ファイバ10は信号光波長においてシングルモードとなる。さらに、好適には、負分散光ファイバ10は、波長1550nmにおける伝送損失が1.0dB/km以下(より好適には0.7dB/km以下)であり、このようにすることで光伝送路1の全体の平均伝送損失を小さくすることができる。
【0025】
この光伝送路1は、信号光波長帯域において波長分散および分散スロープの双方が小さい(符号が負で絶対値が大きい)負分散光ファイバ10を用いて正分散光ファイバ20の波長分散を補償するものである。これにより、光伝送路1の全体における負分散光ファイバ10の長さ比を小さくして、光伝送路1の全体の伝送損失を小さくすることができる。また、この光伝送路1は、波長分散および分散スロープの双方が補償されるので、信号光波長帯域に亘って全体の波長分散の絶対値を小さくすることができ、WDM伝送の長距離化・大容量化を図る上で好適である。
【0026】
特に、この光伝送路1は、Sバンド(波長帯域1450nm〜1530nm)、Cバンド(波長帯域1530nm〜1560nm)またはLバンド(波長帯域1570nm〜1610nm)における全体の波長分散の偏差が小さく、良好な伝送特性を得る上で好適である。好適には、波長帯域1530nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が0.5ps/nm/km以下である。波長帯域1450nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が2.0ps/nm/km以下である。また、波長帯域1450nm〜1610nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が4.0ps/nm/km以下(より好適には2.0ps/nm/km以下)である。
【0027】
図2は、本実施形態に係る負分散光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。本実施形態に係る負分散光ファイバは、光軸中心から順に、光軸中心を含む中心コア領域(屈折率n1、外径2a)と、この中心コア領域を取り囲む第1クラッド領域(屈折率n2、外径2b)と、この第1クラッド領域を取り囲む第2クラッド領域(屈折率n3、外径2c)と、この第2クラッド領域を取り囲む第3クラッド領域(屈折率n4、一般に外径125μm)とを有する。各領域の屈折率の大小関係は n1>n2、n2<n3、n3>n4 である。
【0028】
このような屈折率プロファイルを有する負分散光ファイバは、石英系ガラスをベースとして、例えば、中心コア領域および第2クラッド領域それぞれに適量のGeO2を添加し、第1クラッド領域に適量のF元素を添加することで実現することができる。なお、この図1で、第3クラッド領域の屈折率n4を基準として、中心コア領域の比屈折率差をΔ1で示し、第1クラッド領域の比屈折率差をΔ2で示し、また、第2クラッド領域の比屈折率差をΔ3で示している。
【0029】
本実施形態に係る負分散光ファイバ10は、この図2に示す屈折率プロファイルを有することにより、前述した諸特性を有するものとすることができる。特に、この図2に示す屈折率プロファイルを有する負分散光ファイバ10は、図14に示す屈折率プロファイルを有する従来の負分散光ファイバと比較して、カットオフ波長を長くして曲げ損失を小さくすることができるので好適である。また、中心コア領域の比屈折率差Δ1が1.8%以上3.0%以下であれば、カットオフ波長を長くして曲げ損失を小さくする上で好適である。
【0030】
次に、本実施形態に係る負分散光ファイバ10の具体的な実施例について説明する。以下に説明する各実施例の光ファイバは何れも図2に示した屈折率プロファイルを有するものである。また、以下では、中心コア領域および第2クラッド領域それぞれの外径の比をRaと表し、第1クラッド領域および第2クラッド領域それぞれの外径の比をRbと表す。すなわち、RaおよびRbそれぞれは、
Ra=a/c …(2a)
Rb=b/c …(2b)
なる式で表される。
【0031】
図3は、実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。この図では、中心コア領域の比屈折率差Δ1を2.4%とし、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2を−0.5%とし、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3を0.2%とした。Ra=0.20,Rb=0.48とし、Ra=0.20,Rb=0.50とし、Ra=0.20,Rb=0.52とし、Ra=0.20,Rb=0.55とし、または、Ra=0.20,Rb=0.60とした。そして、第2クラッド領域の外径2cを変化させて、波長1550nmにおける波長分散D2および分散スロープS2それぞれの値を求め、両者の関係をグラフにした。
【0032】
図4も、実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。この図では、中心コア領域の比屈折率差Δ1を2.7%とし、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2を−0.5%とし、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3を0.3%とした。Ra=0.20,Rb=0.46とし、Ra=0.20,Rb=0.50とし、Ra=0.20,Rb=0.54とし、または、Ra=0.20,Rb=0.60とした。そして、第2クラッド領域の外径2cを変化させて、波長1550nmにおける波長分散D2および分散スロープS2それぞれの値を求め、両者の関係をグラフにした。
【0033】
図5も、実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。この図では、中心コア領域の比屈折率差Δ1を2.1%とし、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2を−0.5%とし、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3を0.2%とした。Ra=0.20,Rb=0.46とし、Ra=0.20,Rb=0.50とし、または、Ra=0.20,Rb=0.54とした。そして、第2クラッド領域の外径2cを変化させて、波長1550nmにおける波長分散D2および分散スロープS2それぞれの値を求め、両者の関係をグラフにした。
【0034】
これら図3〜図5それぞれにおけるハッチング領域は、波長1550nmにおける波長分散D2が−150ps/nm/km以下であって、波長1550nmにおける波長分散D2と分散スロープS2との比(S2/D2)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下である範囲を示す。これらの図から判るように、図2に示す屈折率プロファイルにおける各パラメータ(Δ1,Δ2,Δ3,Ra,Rb,2c)の各値を適切に設計することにより、波長1550nmにおける波長分散D2を、−150ps/nm/km以下にすることができ、−180ps/nm/km以下にすることもでき、更には、−200ps/nm/km以下にすることもできる。また、波長1550nmにおける波長分散D2と分散スロープS2との比(S2/D2)を、2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下にすることもでき、2.7×10-3/nm以上4.0×10-3/nm以下にすることもできる。
【0035】
図6は、実施例のファイバA〜Gそれぞれの諸元を纏めた図表である。ファイバAおよびBそれぞれは図3中に示したものであり、ファイバC〜Fそれぞれは図4中に示したものであり、ファイバGは図5中に示したものである。
【0036】
ファイバAは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.4%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.2%であり、Raが0.20であり、Rbが0.52であり、第2クラッド領域の外径2cが15.4μmである。このファイバAは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−200ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.69ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が3.5×10-3/nmであり、実効断面積が17.5μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が4dB/mであり、伝送損失が0.52dB/kmであり、カットオフ波長が1.22μmである。
【0037】
ファイバBは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.4%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.2%であり、Raが0.20であり、Rbが0.48であり、第2クラッド領域の外径2cが15.6μmである。このファイバBは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−185ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.43ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が2.3×10-3/nmであり、実効断面積が17.7μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が1dB/mであり、伝送損失が0.51dB/kmであり、カットオフ波長が1.30μmである。
【0038】
ファイバCは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.7%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.3%であり、Raが0.20であり、Rbが0.46であり、第2クラッド領域の外径2cが15.2μmである。このファイバCは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−182ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.39ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が2.1×10-3/nmであり、実効断面積が14.8μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が0.001dB/mであり、伝送損失が0.65dB/kmであり、カットオフ波長が1.70μmである。
【0039】
ファイバDは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.7%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.3%であり、Raが0.20であり、Rbが0.50であり、第2クラッド領域の外径2cが15.0μmである。このファイバDは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−189ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.58ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が3.1×10-3/nmであり、実効断面積が14.4μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が0.01dB/mであり、伝送損失が0.66dB/kmであり、カットオフ波長が1.61μmである。
【0040】
ファイバEは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.7%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.3%であり、Raが0.20であり、Rbが0.54であり、第2クラッド領域の外径2cが14.8μmである。このファイバEは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−194ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.78ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が4.0×10-3/nmであり、実効断面積が14.1μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が0.06dB/mであり、伝送損失が0.67dB/kmであり、カットオフ波長が1.51μmである。
【0041】
ファイバFは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.7%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.3%であり、Raが0.20であり、Rbが0.54であり、第2クラッド領域の外径2cが14.6μmである。このファイバFは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−216ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.65ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が3.0×10-3/nmであり、実効断面積が15.5μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が0.2dB/mであり、伝送損失が0.67dB/kmであり、カットオフ波長が1.49μmである。
【0042】
ファイバGは、中心コア領域の比屈折率差Δ1が2.1%であり、第1クラッド領域の比屈折率差Δ2が−0.5%であり、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.2%であり、Raが0.20であり、Rbが0.50であり、第2クラッド領域の外径2cが17.0μmである。このファイバGは、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−206ps/nm/kmであり、分散スロープS2が−0.68ps/nm2/kmであり、比(S2/D2)が3.3×10-3/nmであり、実効断面積が21.3μm2であり、曲げ径20mmΦでの曲げ損失が9.7dB/mであり、伝送損失が0.49dB/kmであり、カットオフ波長が1.37μmである。
【0043】
以上の実施例のファイバA〜Gそれぞれは、何れも、波長1550nmにおいて、波長分散D2が−180ps/nm/km以下であり、波長分散D2と分散スロープS2との比(S2/D2)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であり、実効断面積が12μm2以上25μm2未満であり、伝送損失が0.7dB/km以下であり、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下である。特に、ファイバAおよびFそれぞれは、波長分散D2が−200ps/nm/km以下である。また、特に、ファイバA,D,EおよびFそれぞれは、比(S2/D2)が2.7×10-3/nm以上4.0×10-3/nm以下である。また、第2クラッド領域の比屈折率差Δ3が0.3%であるファイバD〜Fそれぞれは、比屈折率差Δ3が0.2%であるファイバAおよびBと比較して、実効断面積が小さく、20mmΦ曲げ損失が小さく、カットオフ波長が長い。
【0044】
図7は、実施例のファイバAおよびBそれぞれの波長分散特性を示すグラフである。図8は、実施例のファイバC〜Fそれぞれの波長分散特性を示すグラフである。図9は、実施例のファイバGの波長分散特性を示すグラフである。図10は、実施例のファイバAおよびBそれぞれを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。図11は、実施例のファイバC〜Fそれぞれを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。図12は、実施例のファイバGを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。また、図13は、実施例のファイバA〜Gそれぞれを用いた光伝送路の諸特性を纏めた図表である。
【0045】
図10〜図13それぞれにおいて、光伝送路を構成する一方の正分散光ファイバは、波長1550nmにおいて、波長分散が+17ps/nm/kmであり、分散スロープが+0.057ps/nm2/kmであり、長さが80kmである。また、図13に示した挿入損失は、実施例のファイバA〜Gそれぞれをモジュール化した上で両端に通常の短尺の正分散光ファイバを接続した場合の当該接続損失をも含む。
【0046】
ファイバAを含む光伝送路では、ファイバAの長さが7.4kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が4.8dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.35ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.94ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が1.62ps/nm/kmである。
【0047】
ファイバBを含む光伝送路では、ファイバBの長さが7.6kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が4.9dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.32ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.80ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が3.18ps/nm/kmである。
【0048】
ファイバCを含む光伝送路では、ファイバCの長さが7.6kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が5.9dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.49ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が1.51ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が3.64ps/nm/kmである。
【0049】
ファイバDを含む光伝送路では、ファイバDの長さが7.5kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が6.0dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.04ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.44ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が1.72ps/nm/kmである。
【0050】
ファイバEを含む光伝送路では、ファイバEの長さが7.4kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が6.0dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.48ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.88ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が1.02ps/nm/kmである。
【0051】
ファイバFを含む光伝送路では、ファイバFの長さが6.6kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が5.4dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.10ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.41ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が2.10ps/nm/kmである。
【0052】
ファイバGを含む光伝送路では、ファイバGの長さが7.0kmであり、波長1550nmにおける挿入損失が4.4dBであり、波長帯域1530nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が0.43ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける波長分散の偏差が1.88ps/nm/kmであり、波長帯域1450nm〜1610nmにおける波長分散の偏差が3.13ps/nm/kmである。
【0053】
以上の実施例のファイバA〜Gそれぞれを含む光伝送路は、波長帯域1530nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が0.5ps/nm/km以下であり、波長帯域1450nm〜1560nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が2.0ps/nm/km以下であり、また、波長帯域1450nm〜1610nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が4.0ps/nm/km以下である。また、実施例のファイバA,DおよびEそれぞれを含む光伝送路は、波長帯域1450nm〜1610nmにおける全体の平均の波長分散の偏差が2.0ps/nm/km以下である。
【0054】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る負分散光ファイバによれば、波長分散Dが小さい(符号が負で絶対値が大きい)ので、正分散光ファイバと負分散光ファイバとが接続されてなる光伝送路において、負分散光ファイバの長さ比を小さくすることができる。これにより、光伝送路の平均伝送損失を小さくすることができ、また、低コスト化を図ることができる。また、負分散光ファイバの波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であることにより、分散スロープ補償率が60%〜140%程度になり、これにより、光伝送路の全体の平均の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を共に小さくすることができ、信号光波長帯域における光伝送路の全体の平均波長分散の偏差(最大値−最小値)を小さくすることができる。また、実効断面積が12μm2以上であれば、従来のものと同程度以上であり、負分散光ファイバにおける非線形光学現象の発生が抑制される。実効断面積が25μm2未満(より好適には20μm2未満)であれば、複数のものが束ねられてケーブル化された場合や、コイル状に巻かれモジュール化された場合であっても、負分散光ファイバの損失が小さい。
【0055】
また、比(S/D)が2.7×10-3/nm以上4.0×10-3/nm以下である場合には、分散スロープ補償率が80%〜120%程度になり、これにより、光伝送路の全体の平均の波長分散および分散スロープそれぞれの絶対値を共に更に小さくすることができ、信号光波長帯域における光伝送路の全体の平均波長分散の偏差を更に小さくすることができる。また、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下である場合には、負分散光ファイバの曲げ損失を小さくすることができる。また、波長1550nmにおける伝送損失が1.0dB/km以下(より好適には0.7dB/km以下)である場合には、光伝送路の全体の平均伝送損失を小さくすることができる。
【0056】
本発明に係る光伝送路は、波長1550nmにおいて波長分散が+15ps/nm/km以上+21ps/nm/km以下であり分散スロープが+0.05ps/nm2/km以上+0.07ps/nm2/km以下である正分散光ファイバと、上記の本発明に係る負分散光ファイバとが接続されてなる。この光伝送路は、信号光波長帯域において波長分散および分散スロープの双方が小さい(符号が負で絶対値が大きい)負分散光ファイバを用いて正分散光ファイバの波長分散を補償するものである。これにより、光伝送路の全体における負分散光ファイバの長さ比を小さくして、光伝送路の全体の伝送損失を小さくすることができる。また、この光伝送路は、波長分散および分散スロープの双方が補償されるので、信号光波長帯域に亘って全体の波長分散の絶対値を小さくすることができ、WDM伝送の長距離化・大容量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る光伝送路の概略構成図である。
【図2】本実施形態に係る負分散光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【図3】実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。
【図4】実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。
【図5】実施例の負分散光ファイバの波長分散と分散スロープとの関係を示すグラフである。
【図6】実施例のファイバA〜Gそれぞれの諸元を纏めた図表である。
【図7】実施例のファイバAおよびBそれぞれの波長分散特性を示すグラフである。
【図8】実施例のファイバC〜Fそれぞれの波長分散特性を示すグラフである。
【図9】実施例のファイバGの波長分散特性を示すグラフである。
【図10】実施例のファイバAおよびBそれぞれを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図11】実施例のファイバC〜Fそれぞれを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図12】実施例のファイバGを用いた光伝送路の波長分散特性を示すグラフである。
【図13】実施例のファイバA〜Gそれぞれを用いた光伝送路の諸特性を纏めた図表である。
【図14】従来の負分散光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【図15】従来の負分散光ファイバと正分散光ファイバとが接続されて構成される光伝送路の全体の平均波長分散特性を示す図である。
【符号の説明】
1…光伝送路、10…負分散光ファイバ、20…正分散光ファイバ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a negative dispersion optical fiber that is used together with a positive dispersion optical fiber having positive chromatic dispersion in a signal light wavelength band and compensates for chromatic dispersion of the positive dispersion optical fiber, and these positive dispersion optical fiber and negative dispersion light The present invention relates to an optical transmission line connected to a fiber.
[0002]
[Prior art]
The optical transmission system performs long-distance and large-capacity communication by transmitting signal light through an optical transmission line made of an optical fiber. In general, the transmission loss of a silica-based optical fiber used as an optical transmission line is minimized near a wavelength of 1.55 μm. Further, an Er element-doped fiber amplifier (EDFA) capable of optically amplifying signal light having a wavelength of about 1.55 μm has been put into practical use. Therefore, the C band (
[0003]
In addition, a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system is an optical transmission system that multiplexes multiple wavelengths of signal light included in the S band, C band, or L band and transmits large amounts of information. can do. In the WDM optical transmission system, a further increase in capacity is required, and this requires that the absolute value of the overall chromatic dispersion of the optical transmission path is small in a wide wavelength band.
[0004]
However, an optical fiber normally used as an optical transmission line has positive chromatic dispersion and positive dispersion slope in the S band, C band and L band. For example, a standard single mode optical fiber having a zero dispersion wavelength near the wavelength of 1.3 μm has a chromatic dispersion of about +16 ps / nm / km to +21 ps / nm / km at a wavelength of 1.55 μm. A non-zero dispersion shifted optical fiber having a zero dispersion wavelength in the vicinity of a wavelength of 1.55 μm has a chromatic dispersion of about +2 ps / nm / km to +12 ps / nm / km at a wavelength of 1.55 μm. Both the single mode optical fiber and the non-zero dispersion shifted optical fiber have positive dispersion slopes in the S band, C band, and L band.
[0005]
If an optical transmission line is configured using only such an optical fiber having positive chromatic dispersion (hereinafter referred to as “positive dispersion optical fiber”), the accumulated chromatic dispersion of the optical transmission line is large. Therefore, since the waveform of the signal light is degraded, it is difficult to perform long-distance and large-capacity optical transmission. Therefore, by connecting an optical fiber having negative chromatic dispersion (hereinafter referred to as “negative dispersion optical fiber”) and a positive dispersion optical fiber to form an optical transmission line, the chromatic dispersion of the positive dispersion optical fiber is reduced. Compensating with a negative dispersion optical fiber reduces the absolute value of the chromatic dispersion of the entire optical transmission line, thereby suppressing the waveform deterioration of the signal light, thereby achieving a long distance and a large capacity.
[0006]
Such negative dispersion optical fibers are disclosed in various publications such as JP-A-6-11620, JP-A-8-136758, and JP-A-8-313750, and also in many documents. Are listed. Conventional negative dispersion optical fibers including those described in these publications generally have a refractive index profile as shown in FIG. That is, the conventional negative dispersion optical fiber has a central core region (refractive index n) including the center of the optical axis. 1 ,
[0007]
More specifically, in the conventional negative dispersion optical fiber, for example, the
[0008]
On the other hand, the positive dispersion optical fiber has, for example, a chromatic dispersion of +17 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.057 ps / nm at a wavelength of 1550 nm. 2 / Km. When the length of the positive dispersion optical fiber is 80 km and the wavelength dispersion of the positive dispersion optical fiber is to be compensated by the conventional negative dispersion optical fiber, the length of the negative dispersion optical fiber needs to be 15.9 km. It becomes.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in general, a negative dispersion optical fiber has a larger transmission loss than a positive dispersion optical fiber. In the above example, the signal light suffers a loss of 6.2 dB due to the negative dispersion optical fiber. Further, when the negative dispersion optical fiber is modularized, a normal short positive dispersion optical fiber is connected to both ends of the negative dispersion optical fiber. As a result, the signal light suffers a loss of about 7.2 dB.
[0010]
Further, as shown in FIG. 15, the average chromatic dispersion characteristic of the entire optical transmission line configured by connecting the positive dispersion optical fiber and the negative dispersion optical fiber in the above example has an average chromatic dispersion of 0 at a wavelength of 1540 nm. However, the absolute value of average chromatic dispersion increases with distance from this wavelength. The deviation (maximum value−minimum) of the average chromatic dispersion in the
[0011]
The present invention has been made to solve the above problems, and a negative dispersion optical fiber capable of compensating for the chromatic dispersion of a positive dispersion optical fiber in a short wavelength in the signal light wavelength band, and the negative dispersion optical fiber. And an optical transmission line that can increase the distance and capacity of WDM transmission.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The negative dispersion optical fiber according to the present invention is A central core region including the center of the optical axis and having a first refractive index, a first cladding region surrounding the central core region and having a second refractive index smaller than the first refractive index, and surrounding the first cladding region A second cladding region having a third refractive index greater than the second refractive index, and a third cladding region surrounding the second cladding region and having a fourth refractive index smaller than the third refractive index; The relative refractive index difference of the central core region with respect to the third refractive index is 1.8% to 3.0%, the cutoff wavelength is 1.0 μm to 2.0 μm, At a wavelength of 1550 nm, the chromatic dispersion D is −150 ps / nm / km or less (more preferably −180 ps / nm / km or less), and the ratio (S / D) between the chromatic dispersion D and the dispersion slope S is 2.0. × 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less, and effective area is 12 μm 2 25 μm or more 2 Less (more preferably 20 μm 2 Less). Alternatively, the negative dispersion optical fiber according to the present invention has a wavelength dispersion D of −200 ps / nm / km or less at a wavelength of 1550 nm, and a ratio (S / D) of the wavelength dispersion D to the dispersion slope S is 2.0 ×. 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less.
[0013]
Since the wavelength dispersion D of this negative dispersion optical fiber is small (the sign is negative and the absolute value is large), the length of the negative dispersion optical fiber in the optical transmission line in which the positive dispersion optical fiber and the negative dispersion optical fiber are connected to each other. The ratio can be reduced. Thereby, the average transmission loss of the optical transmission line can be reduced, and the cost can be reduced. The ratio (S / D) is 2.0 × 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less, the dispersion slope compensation rate is about 60% to 140%, and thereby, the average wavelength dispersion of the entire optical transmission line and the absolute value of each dispersion slope can be reduced, The deviation (maximum value−minimum value) of the average chromatic dispersion of the entire optical transmission line in the signal light wavelength band can be reduced. Effective cross-sectional area is 12μm 2 If it is above, it is the same as or more than the conventional one, and the occurrence of nonlinear optical phenomenon in the negative dispersion optical fiber is suppressed. Effective area is 25μm 2 Less (more preferably 20 μm 2 Less), the loss of the negative dispersion optical fiber is small even when a plurality of bundles are bundled into a cable or coiled into a module.
[0014]
The negative dispersion optical fiber according to the present invention has a ratio (S / D) of 2.7 × 10. -3 / Nm or more 4.0 × 10 -3 / Nm or less. In this case, the dispersion slope compensation rate is about 80% to 120%, which makes it possible to further reduce both the average chromatic dispersion and the absolute value of the dispersion slope of the entire optical transmission line, thereby reducing the signal light. The deviation of the average chromatic dispersion of the entire optical transmission line in the wavelength band can be further reduced.
[0015]
The negative dispersion optical fiber according to the present invention is characterized in that the cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. By The bending loss of the negative dispersion optical fiber can be reduced.
[0016]
The negative dispersion optical fiber according to the present invention is characterized in that the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 1.0 dB / km or less (more preferably 0.7 dB / km or less). In this case, the average transmission loss of the entire optical transmission line can be reduced.
[0017]
In addition, the negative dispersion optical fiber according to the present invention includes (1) a central core region including the center of the optical axis and having a first refractive index, and (2) a second smaller than the first refractive index surrounding the central core region. A first cladding region having a refractive index of (3), (3) a second cladding region surrounding the first cladding region and having a third refractive index greater than the second refractive index, and (4) the second cladding region And a third cladding region having a fourth refractive index smaller than the third refractive index. By having such a refractive index profile, the negative dispersion optical fiber can have the above-mentioned characteristics, and is particularly preferable in that the bending loss can be reduced by increasing the cutoff wavelength. is there. In addition, the relative refractive index difference of the central core region with respect to the third refractive index is 1.8% or more and 3.0% or less. By characterizing The cut-off wavelength can be increased to reduce the bending loss.
[0018]
The optical transmission line according to the present invention has a chromatic dispersion of +15 ps / nm / km to +21 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.05 ps / nm at a wavelength of 1550 nm. 2 / Km or more + 0.07ps / nm 2 A positive dispersion optical fiber of less than / km and the negative dispersion optical fiber according to the present invention are connected to each other. This optical transmission line compensates the chromatic dispersion of a positive dispersion optical fiber by using a negative dispersion optical fiber having both a small chromatic dispersion and a dispersion slope in the signal light wavelength band (a sign is negative and an absolute value is large). . Thereby, the length ratio of the negative dispersion optical fiber in the entire optical transmission line can be reduced, and the transmission loss in the entire optical transmission line can be reduced. In addition, since both the chromatic dispersion and the dispersion slope are compensated for this optical transmission line, the absolute value of the entire chromatic dispersion can be reduced over the signal light wavelength band, and the WDM transmission can be made longer and longer. Capacity can be increased. Preferably, the overall average chromatic dispersion deviation in the
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0020]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
[0021]
The positive dispersion
The negative dispersion
[0022]
This negative dispersion
[0023]
Chromatic dispersion D 2 Is smaller (the sign is negative and the absolute value is larger), the length ratio of the negative dispersion
η = 100 × (S 2 / D 2 ) / (S 1 / D 1 )… (1)
As the value is closer to 100%, the absolute values of the average chromatic dispersion and dispersion slope of the entire
[0024]
Further, the negative dispersion
[0025]
This
[0026]
In particular, this
[0027]
FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile of the negative dispersion optical fiber according to the present embodiment. The negative dispersion optical fiber according to the present embodiment includes, in order from the optical axis center, a central core region (refractive index n) including the optical axis center. 1 ,
[0028]
A negative dispersion optical fiber having such a refractive index profile is based on quartz glass, and has, for example, an appropriate amount of GeO in each of the central core region and the second cladding region. 2 And an appropriate amount of F element is added to the first cladding region. In FIG. 1, the refractive index n of the third cladding region Four The relative refractive index difference of the central core region is Δ 1 The relative refractive index difference of the first cladding region is denoted by Δ 2 And the relative refractive index difference of the second cladding region is Δ Three Is shown.
[0029]
The negative dispersion
[0030]
Next, specific examples of the negative dispersion
Ra = a / c (2a)
Rb = b / c (2b)
It is expressed by the following formula.
[0031]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the chromatic dispersion and the dispersion slope of the negative dispersion optical fiber of the example. In this figure, the relative refractive index difference Δ of the central core region 1 Is 2.4%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region is 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Was 0.2%. Ra = 0.20, Rb = 0.48, Ra = 0.20, Rb = 0.50, Ra = 0.20, Rb = 0.52, Ra = 0.20, Rb = 0.55 Or Ra = 0.20 and Rb = 0.60. Then, by changing the outer diameter 2c of the second cladding region, the chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 And dispersion slope S 2 Each value was calculated and the relationship between the two was graphed.
[0032]
FIG. 4 is also a graph showing the relationship between the chromatic dispersion and the dispersion slope of the negative dispersion optical fiber of the example. In this figure, the relative refractive index difference Δ of the central core region 1 Is 2.7%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region is 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Was 0.3%. Ra = 0.20, Rb = 0.46, Ra = 0.20, Rb = 0.50, Ra = 0.20, Rb = 0.54, or Ra = 0.20, Rb = 0 .60. Then, by changing the outer diameter 2c of the second cladding region, the chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 And dispersion slope S 2 Each value was calculated and the relationship between the two was graphed.
[0033]
FIG. 5 is also a graph showing the relationship between the chromatic dispersion and the dispersion slope of the negative dispersion optical fiber of the example. In this figure, the relative refractive index difference Δ of the central core region 1 Is 2.1%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Was 0.2%. Ra = 0.20, Rb = 0.46, Ra = 0.20, Rb = 0.50, or Ra = 0.20, Rb = 0.54. Then, by changing the outer diameter 2c of the second cladding region, the chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 And dispersion slope S 2 Each value was calculated and the relationship between the two was graphed.
[0034]
The hatched region in each of FIGS. 3 to 5 has a chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is −150 ps / nm / km or less, and chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 And dispersion slope S 2 Ratio to (S 2 / D 2 ) Is 2.0 × 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 The range which is below / nm. As can be seen from these figures, each parameter (ΔΔ) in the refractive index profile shown in FIG. 1 , Δ 2 , Δ Three , Ra, Rb, 2c) by appropriately designing each value, the chromatic dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 Can be −150 ps / nm / km or less, can be −180 ps / nm / km or less, and can be −200 ps / nm / km or less. Further, wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm 2 And dispersion slope S 2 Ratio to (S 2 / D 2 ), 2.0 × 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less, and 2.7 × 10 -3 / Nm or more 4.0 × 10 -3 / Nm or less.
[0035]
FIG. 6 is a chart summarizing the specifications of each of the fibers A to G of the example. Each of the fibers A and B is shown in FIG. 3, each of the fibers C to F is shown in FIG. 4, and the fiber G is shown in FIG.
[0036]
Fiber A has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.4%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region is 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.2%, Ra is 0.20, Rb is 0.52, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 15.4 μm. This fiber A has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -200 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 Is -0.69ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 3.5 × 10 -3 / Nm and effective area is 17.5 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 4 dB / m, the transmission loss is 0.52 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.22 μm.
[0037]
Fiber B has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.4%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region is 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.2%, Ra is 0.20, Rb is 0.48, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 15.6 μm. This fiber B has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -185 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 -0.43ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 2.3 × 10 -3 / Nm and effective area is 17.7 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 1 dB / m, the transmission loss is 0.51 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.30 μm.
[0038]
Fiber C has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.7%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.3%, Ra is 0.20, Rb is 0.46, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 15.2 μm. This fiber C has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -182 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 -0.39ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 2.1 × 10 -3 / Nm and effective area is 14.8 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 0.001 dB / m, the transmission loss is 0.65 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.70 μm.
[0039]
The fiber D has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.7%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.3%, Ra is 0.20, Rb is 0.50, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 15.0 μm. This fiber D has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -189 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 -0.58ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 3.1 × 10 -3 / Nm and effective area is 14.4 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 0.01 dB / m, the transmission loss is 0.66 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.61 μm.
[0040]
Fiber E has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.7%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.3%, Ra is 0.20, Rb is 0.54, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 14.8 μm. This fiber E has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -194 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 -0.78ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 4.0 × 10 -3 / Nm and effective area is 14.1 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 0.06 dB / m, the transmission loss is 0.67 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.51 μm.
[0041]
The fiber F has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.7%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.3%, Ra is 0.20, Rb is 0.54, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 14.6 μm. This fiber F has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -216 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 Is -0.65ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 3.0 × 10 -3 / Nm and effective area is 15.5 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 0.2 dB / m, the transmission loss is 0.67 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.49 μm.
[0042]
The fiber G has a relative refractive index difference Δ in the central core region. 1 Is 2.1%, and the relative refractive index difference Δ of the first cladding region 2 Is −0.5% and the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Is 0.2%, Ra is 0.20, Rb is 0.50, and the outer diameter 2c of the second cladding region is 17.0 μm. This fiber G has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is -206 ps / nm / km and the dispersion slope S 2 -0.68ps / nm 2 / Km and the ratio (S 2 / D 2 ) Is 3.3 × 10 -3 / Nm, effective area is 21.3 μm 2 The bending loss at a bending diameter of 20 mmΦ is 9.7 dB / m, the transmission loss is 0.49 dB / km, and the cutoff wavelength is 1.37 μm.
[0043]
Each of the fibers A to G in the above examples has a wavelength dispersion D at a wavelength of 1550 nm. 2 Is −180 ps / nm / km or less, and chromatic dispersion D 2 And dispersion slope S 2 Ratio to (S 2 / D 2 ) Is 2.0 × 10 -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less, and effective area is 12 μm 2 25 μm or more 2 The transmission loss is 0.7 dB / km or less, and the cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. In particular, each of fibers A and F has a chromatic dispersion D 2 Is −200 ps / nm / km or less. In particular, each of the fibers A, D, E and F has a ratio (S 2 / D 2 ) Is 2.7 × 10 -3 / Nm or more 4.0 × 10 -3 / Nm or less. Further, the relative refractive index difference Δ of the second cladding region Three Each of the fibers D to F having 0.3% is a relative refractive index difference Δ Three Compared with fibers A and B having 0.2%, the effective area is small, the 20 mmφ bending loss is small, and the cutoff wavelength is long.
[0044]
FIG. 7 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the fibers A and B of the example. FIG. 8 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the fibers C to F of the example. FIG. 9 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the fiber G of the example. FIG. 10 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the optical transmission line using the fibers A and B of the example. FIG. 11 is a graph showing the chromatic dispersion characteristics of the optical transmission line using each of the fibers C to F of the example. FIG. 12 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of an optical transmission line using the fiber G of the example. FIG. 13 is a chart summarizing various characteristics of the optical transmission line using each of the fibers A to G of the example.
[0045]
10 to 13, one positive dispersion optical fiber constituting the optical transmission line has a wavelength dispersion of +17 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.057 ps / nm at a wavelength of 1550 nm. 2 / Km and the length is 80 km. Further, the insertion loss shown in FIG. 13 includes the connection loss when each of the fibers A to G of the embodiment is modularized and a normal short positive dispersion optical fiber is connected to both ends.
[0046]
In the optical transmission line including the fiber A, the length of the fiber A is 7.4 km, the insertion loss at the wavelength of 1550 nm is 4.8 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the wavelength band of 1530 nm to 1560 nm is 0.35 ps / nm / km, the deviation of chromatic dispersion in the
[0047]
In the optical transmission line including the fiber B, the length of the fiber B is 7.6 km, the insertion loss at a wavelength of 1550 nm is 4.9 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the
[0048]
In an optical transmission line including the fiber C, the length of the fiber C is 7.6 km, the insertion loss at a wavelength of 1550 nm is 5.9 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the
[0049]
In the optical transmission line including the fiber D, the length of the fiber D is 7.5 km, the insertion loss at the wavelength of 1550 nm is 6.0 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the wavelength band of 1530 nm to 1560 nm is 0.04 ps / nm / km, the deviation of chromatic dispersion in the
[0050]
In an optical transmission line including the fiber E, the length of the fiber E is 7.4 km, the insertion loss at a wavelength of 1550 nm is 6.0 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the
[0051]
In an optical transmission line including the fiber F, the length of the fiber F is 6.6 km, the insertion loss at a wavelength of 1550 nm is 5.4 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the
[0052]
In an optical transmission line including the fiber G, the length of the fiber G is 7.0 km, the insertion loss at a wavelength of 1550 nm is 4.4 dB, and the deviation of chromatic dispersion in the wavelength band of 1530 nm to 1560 nm is 0.43 ps / nm / km, the deviation of chromatic dispersion in the
[0053]
The optical transmission line including each of the fibers A to G of the above embodiments has an overall average chromatic dispersion deviation of 0.5 ps / nm / km or less in the wavelength band of 1530 nm to 1560 nm, and the entire wavelength band of 1450 nm to 1560 nm. The average chromatic dispersion deviation is 2.0 ps / nm / km or less, and the overall average chromatic dispersion deviation in the
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the negative dispersion optical fiber according to the present invention, since the chromatic dispersion D is small (the sign is negative and the absolute value is large), the positive dispersion optical fiber and the negative dispersion optical fiber are connected. In the optical transmission line, the length ratio of the negative dispersion optical fiber can be reduced. Thereby, the average transmission loss of the optical transmission line can be reduced, and the cost can be reduced. Further, the ratio (S / D) between the chromatic dispersion D and the dispersion slope S of the negative dispersion optical fiber is 2.0 × 10. -3 / Nm or more 4.7 × 10 -3 / Nm or less, the dispersion slope compensation rate is about 60% to 140%, and thereby, the average wavelength dispersion of the entire optical transmission line and the absolute value of each dispersion slope can be reduced, The deviation (maximum value−minimum value) of the average chromatic dispersion of the entire optical transmission line in the signal light wavelength band can be reduced. Effective cross-sectional area is 12μm 2 If it is above, it is the same as or more than the conventional one, and the occurrence of nonlinear optical phenomenon in the negative dispersion optical fiber is suppressed. Effective area is 25μm 2 Less (more preferably 20 μm 2 Less), the loss of the negative dispersion optical fiber is small even when a plurality of bundles are bundled into a cable or coiled into a module.
[0055]
The ratio (S / D) is 2.7 × 10 -3 / Nm or more 4.0 × 10 -3 / Nm or less, the dispersion slope compensation rate is about 80% to 120%, and this can further reduce both the average chromatic dispersion of the entire optical transmission line and the absolute value of each dispersion slope. In addition, the deviation of the average chromatic dispersion of the entire optical transmission line in the signal light wavelength band can be further reduced. Further, when the cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less, the bending loss of the negative dispersion optical fiber can be reduced. Further, when the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 1.0 dB / km or less (more preferably 0.7 dB / km or less), the average transmission loss of the entire optical transmission line can be reduced.
[0056]
The optical transmission line according to the present invention has a chromatic dispersion of +15 ps / nm / km to +21 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.05 ps / nm at a wavelength of 1550 nm. 2 / Km or more + 0.07ps / nm 2 The positive dispersion optical fiber of / km or less and the negative dispersion optical fiber according to the present invention are connected. This optical transmission line compensates the chromatic dispersion of a positive dispersion optical fiber by using a negative dispersion optical fiber having both a small chromatic dispersion and a dispersion slope in the signal light wavelength band (a sign is negative and an absolute value is large). . Thereby, the length ratio of the negative dispersion optical fiber in the entire optical transmission line can be reduced, and the transmission loss in the entire optical transmission line can be reduced. In addition, since both the chromatic dispersion and the dispersion slope are compensated for this optical transmission line, the absolute value of the entire chromatic dispersion can be reduced over the signal light wavelength band, and the WDM transmission can be made longer and longer. Capacity can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical transmission line according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile of a negative dispersion optical fiber according to the present embodiment.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between chromatic dispersion and dispersion slope of a negative dispersion optical fiber of an example.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between chromatic dispersion and dispersion slope of a negative dispersion optical fiber of an example.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between chromatic dispersion and dispersion slope of a negative dispersion optical fiber of an example.
FIG. 6 is a chart summarizing specifications of each of the fibers A to G of the example.
FIG. 7 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of fibers A and B of the example.
FIG. 8 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of fibers C to F of Examples.
FIG. 9 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of the fiber G of the example.
FIG. 10 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of an optical transmission line using fibers A and B of an example.
FIG. 11 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of an optical transmission line using each of the fibers C to F of the example.
FIG. 12 is a graph showing chromatic dispersion characteristics of an optical transmission line using the fiber G of the example.
13 is a chart summarizing various characteristics of an optical transmission line using each of the fibers A to G of the example. FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a refractive index profile of a conventional negative dispersion optical fiber.
FIG. 15 is a diagram illustrating an average chromatic dispersion characteristic of an entire optical transmission line configured by connecting a conventional negative dispersion optical fiber and a positive dispersion optical fiber.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第3の屈折率を基準としたときの前記中心コア領域の比屈折率差が1.8%以上3.0%以下であり、
カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であり、
波長1550nmにおいて、波長分散Dが−150ps/nm/km以下であり、波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であり、実効断面積が12μm2以上25μm2未満である
ことを特徴とする負分散光ファイバ。 A central core region including the center of the optical axis and having a first refractive index, a first cladding region surrounding the central core region and having a second refractive index smaller than the first refractive index, and the first cladding region A second cladding region surrounding the second cladding region and having a third refractive index greater than the second refractive index; and a third cladding region surrounding the second cladding region and having a fourth refractive index less than the third refractive index. Have
The relative refractive index difference of the central core region with respect to the third refractive index is 1.8% to 3.0%,
The cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less,
At a wavelength of 1550 nm, the chromatic dispersion D is −150 ps / nm / km or less, and the ratio (S / D) between the chromatic dispersion D and the dispersion slope S is 2.0 × 10 −3 / nm to 4.7 × 10 −. 3 / nm or less and an effective cross-sectional area of 12 μm 2 or more and less than 25 μm 2 .
光軸中心を含み第1の屈折率を有する中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み前記第1の屈折率より小さい第2の屈折率を有する第1クラッド領域と、この第1クラッド領域を取り囲み前記第2の屈折率より大きい第3の屈折率を有する第2クラッド領域と、この第2クラッド領域を取り囲み前記第3の屈折率より小さい第4の屈折率を有する第3クラッド領域とを有し、前記第3の屈折率を基準としたときの前記中心コア領域の比屈折率差が1.8%以上3.0%以下であり、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であり、波長1550nmにおいて、波長分散Dが−150ps/nm/km以下であり、波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下であり、実効断面積が12μm2以上25μm2未満である負分散光ファイバとが接続されてなることを特徴とする光伝送路。A positive dispersion optical fiber having a wavelength dispersion of +15 ps / nm / km to +21 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.05 ps / nm 2 / km to +0.07 ps / nm 2 / km at a wavelength of 1550 nm; ,
A central core region including the center of the optical axis and having a first refractive index, a first cladding region surrounding the central core region and having a second refractive index smaller than the first refractive index, and the first cladding region A second cladding region surrounding the second cladding region and having a third refractive index greater than the second refractive index; and a third cladding region surrounding the second cladding region and having a fourth refractive index less than the third refractive index. And the relative refractive index difference of the central core region when the third refractive index is used as a reference is 1.8% or more and 3.0% or less, and the cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. At a wavelength of 1550 nm, the chromatic dispersion D is −150 ps / nm / km or less, and the ratio of the chromatic dispersion D to the dispersion slope S (S / D) is 2.0 × 10 −3 / nm or more and 4.7. × 10 -3 / nm or less, effective break An optical transmission line characterized by being connected to a negative dispersion optical fiber having an area of 12 μm 2 or more and less than 25 μm 2 .
光軸中心を含み第1の屈折率を有する中心コア領域と、この中心コア領域を取り囲み前記第1の屈折率より小さい第2の屈折率を有する第1クラッド領域と、この第1クラッド領域を取り囲み前記第2の屈折率より大きい第3の屈折率を有する第2クラッド領域と、この第2クラッド領域を取り囲み前記第3の屈折率より小さい第4の屈折率を有する第3クラッド領域とを有し、前記第3の屈折率を基準としたときの前記中心コア領域の比屈折率差が1.8%以上3.0%以下であり、カットオフ波長が1.0μm以上2.0μm以下であり、波長1550nmにおいて、波長分散Dが−200ps/nm/km以下であり、波長分散Dと分散スロープSとの比(S/D)が2.0×10-3/nm以上4.7×10-3/nm以下である負分散光ファイバとが接続されてなることを特徴とする光伝送路。A positive dispersion optical fiber having a wavelength dispersion of +15 ps / nm / km to +21 ps / nm / km and a dispersion slope of +0.05 ps / nm 2 / km to +0.07 ps / nm 2 / km at a wavelength of 1550 nm; ,
A central core region including the center of the optical axis and having a first refractive index, a first cladding region surrounding the central core region and having a second refractive index smaller than the first refractive index, and the first cladding region A second cladding region surrounding the second cladding region and having a third refractive index greater than the second refractive index; and a third cladding region surrounding the second cladding region and having a fourth refractive index less than the third refractive index. And the relative refractive index difference of the central core region when the third refractive index is used as a reference is 1.8% or more and 3.0% or less, and the cutoff wavelength is 1.0 μm or more and 2.0 μm or less. At a wavelength of 1550 nm, the chromatic dispersion D is −200 ps / nm / km or less, and the ratio (S / D) between the chromatic dispersion D and the dispersion slope S is 2.0 × 10 −3 / nm or more and 4.7. Negative dispersion light of × 10 -3 / nm or less An optical transmission line characterized by being connected to a fiber.
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