JP2003270469A - 高い良度指数を有する分散−補正ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 １５５０ｎｍでの放射の基本モードのみをサ
ポートする分散−補償（ＤＣ）光ファイバの提供。 【解決手段】 ＤＣファイバは、石英ガラスから作られ
ており、公称屈折率ｎ_４を有しているクラッド領域５２
に囲まれたコア領域５１を含む屈折率プロファイルを有
する。コア領域は、公称屈折率ｎ_１を有している中心コ
ア５１１、公称屈折率ｎ_２を有し中心コアを囲む「トレ
ンチ」５１２、および公称屈折率ｎ_３を有しトレンチを
囲む「リッジ」５１３を含む。各部の屈折率差および半
径方向の寸法が以下の時、３００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）
より大きい良度指数および０．０１ｎｍ^−１より大きい
相対分散勾配を提供する。中心コア：半径＝１．５±
０．５μｍ；および０．０１５＜ｎ_１−ｎ_４＜０．０３
５；トレンチ：幅＝３．５±１．０μｍ；および−０．
０１２＜ｎ_２−ｎ_４＜−０．００６；リッジ：幅＝２．
０の±１．０μｍ；および０．００２＜ｎ_３−ｎ_４＜
０．０１５。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光ファイバ
に対する改善、特に、分散−補正ファイバの設計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】さまざまな機構が、光ファイバの帯域幅
を制限している。多モード光ファイバにおいては、たと
えば、ファイバの一端に入る光のパルスは、ファイバの
他端から現れるに際し、分散させられるモード分散（ｍ
ｏｄａｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が存在する。これ
は、多モードファイバが、光がファイバに沿って広がる
につれて、異なる数多くのモード（すなわち、光子が波
よりむしろ粒子と見なされる場合においてはパス）をサ
ポートするという理由からである。残念なことに、連続
的パルスの特定のモードはファイバの離れた端で同じ時
間に到着し、互いに干渉しあう。この種の符号間干渉を
避けるために、多モード系の光の個々のパルスは、より
低速で伝送される。

【０００３】しかし、特定の波長の基本モードをサポー
トするように設計されているファイバによって、モード
分散は避けることができる。この種のファイバは、単一
ファイバと称され、多モードファイバより非常に高い帯
域幅を有する。しかしここにおいてさえ、単一モードフ
ァイバの一端に導入された光のパルスは、それがやがて
離れた端から出現するに際していくぶん分散する。単一
の波長光波へ情報を印加する（すなわち変調する）と、
ファイバに沿ってさまざまの速度で伝搬する波長のスペ
クトルを形成することになるからである。したがって、
変調された光波を含むさまざまは波長成分（色）は、異
なる時間にファイバの離れた端に到着し、結果として得
られる光のパルスはそのうちに「スミア」が発生する。
驚いたことではないが、これは色分散と称される。

【０００４】あるクラスの光ファイバが開発され、分散
−補正（ＤＣ）ファイバとして知られており、これは、
送信ファイバの分散特性の逆の分散特性を有する。図９
を簡単に参照すると、曲線９１は知られている１５５０
ナノメートル（ｎｍ）波長域の伝送ファイバの色分散を
表す。この波長では、曲線９１は、そのファイバの各キ
ロメートル（ｋｍ）が、光源スペクトル幅のナノメート
ルにつき、＋１７ｐｓｅｃ（ｐはピコであり、１０
^−１２秒）の分散を加えることを示す。正の（＋）極性
は、単に１５５０ｎｍより長い波長が、短い波長よりゆ
っくり移動するということを示すだけである。実際的な
目的に関していえば、極性は意味をもたない。しかし、
ＤＣファイバは、この分散を補償する目的で、同等であ
るが逆の量の分散を加えるために伝送ファイバに接続さ
れる。曲線９２は、知られているＤＣファイバの色分散
を表す。１５５０ｎｍにおいて、このＤＣファイバは、
−１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散を与える。このようにす
れば、等しい長さの伝送ファイバおよびＤＣファイバが
接続される場合、１５５０ｎｍでの全体的な分散は、ゼ
ロとなる。残念なことに、１５５０ｎｍの上下の波長に
おいては、いまだに正味の量分散がある：したがって、
たとえば曲線９３によって示されるようなＤＣファイバ
にとってより望ましい分散特性が必要とされ、それは、
伝送ファイバに関して対向する分散極性を有するだけで
なく、対向する分散勾配を有するものである。

【０００５】確かに、４０Ｇｂ／ｓｅｃおよびそれより
上の領域で動作する波長分割多重方式（ＷＤＭ）システ
ムに対しては、分散勾配ならびに分散極性を補償するこ
とが必要とされる。この種の補償は、ＤＣファイバの相
対分散勾配（ＲＤＳ）が伝送ファイバのＲＤＳに等しい
ときに達成される。ＲＤＳは、分散勾配を分散で除して
得られると定義される（すなわち（ＲＤＳ＝Ｓ／
Ｄ））。最近開発された低減勾配伝送ファイバは、米国
特許第５，８７８，１８２号に開示されており、０．０
４５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の勾配、および＋４．５の
ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の分散を有し、その結果１５５０
ｎｍで０．０１のｎｍ^−１のＲＤＳを有するものであ
る。この種のファイバは、ＴｒｕｅＷａｖｅ（Ｒ）ＲＳ
光ファイバとしてルーセントテクノロジー社から市販さ
れている。しかし、このファイバでさえ補償を必要とす
るが、市販のＤＣファイバで、０．００３５ｎｍ^−１よ
り大きいＲＤＳを有すると認められるものはない。

【０００６】光伝送システムにおいて、図７に大まかに
示すように、分散補償は、伝送ファイバにある長さのＤ
Ｃファイバを接続することによって達成され、便宜上Ｄ
Ｃファイバはモジュール形態で格納される。分散−補償
モジュールの挿入損失はできる限り低くすることが重要
であり、それは以下の理由による：増幅器設計がより単
純になる；伝送システムがより低い信号対雑音比を有す
る；分散−補償モジュールに対する入力パワーが低くで
きるという理由で非線形効果を低減できる。分散−補償
モジュールの挿入損失は、２つの主な誘因においてより
発生し、それは（ｉ）伝送ファイバおよびＤＣファイバ
間の接合での接続損失；（ｉｉ）ＤＣファイバそのもの
による損失である。モジュールの挿入損失は、ＤＣファ
イバの減衰に対する分散の等級の比として定義される、
高い良度指数を有するＤＣファイバを使用することによ
って低減できる。残念なことに、最高水準のＤＣファイ
バにおいても、良度指数は２００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）
未満である。

【０００７】米国特許第５，３６１，３１９号（Ａｎｔ
ｏｓ）は、ＤＣファイバおよびシステムを開示してお
り、そこにおいては、適切な間隔でモジュールを挿入し
て、分散が補償されている。各モジュールは適切な長さ
のＤＣファイバを含み、経路中の伝送ファイバの分散に
対してほぼ等しい等級の分散（ただし極性は逆の）を生
み出す。残念なことに、Ａｎｔｏｓによって開示されて
いるＤＣファイバは、比較的小さい負の色分散を有する
のみであり（絶対値＜＝１００ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ。たと
えば、−６５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）、そのため、長尺のＤ
Ｃファイバを使用する必要がある（たとえば、１５０ｋ
ｍの伝送ファイバの分散を補償するのに３９ｋｍのＤＣ
ファイバが必要とされる）。さらに、Ａｎｔｏｓの技術
は、明らかに分散補償の用途にだけ実用的であり、分散
勾配については、著者によっても、補償が「実際には容
易に達成されるというわけではなかった」と考察されて
いる。

【０００８】米国特許第５，４４８，６７４号（Ｖｅｎ
ｇｓａｒｋａｒ）においては、比較的高い分散（典型的
には、絶対値＞１５０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）および負の分
散勾配を有するＤＣファイバが開示されており、その双
方はＡｎｔｏｓの技術に対する本質的な改善を示す。こ
の種の結果を得るために、ＶｅｎｇｓａｒｋａｒのＤＣ
ファイバは、基本ＬＰモード（ＬＰ_０１）に加えて、少
なくとも１オーダー高いモードをサポートする。欠点
は、モード変換器を加えることによって複雑になる点で
あり、それによって潜在的に損失が増加する。他の問題
点は、ファイバがマルチモードであるということであ
り、このことはモード間の干渉によるモードノイズがＳ
Ｎ比の等級を下げることを意味する。

【０００９】したがって、必要とされるのは、高分散を
有するＤＣファイバ、負の分散勾配、および高い良度指
数である。単一モード光ファイバのこれらの複合する目
標を満たすことは、ＤＣファイバ設計者の長く求め続け
ている目標である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】広い見地からみて、本
発明は、約１５５０ｎｍの動作波長で光ファイバ通信シ
ステムの色分散を補償する単一モード光ファイバにおい
て実施される。この分散−補償（ＤＣ）光ファイバは、
石英ガラスで製造され、公称屈折率ｎ_４を有するクラッ
ド領域によって囲まれた、コア領域を含む屈折率プロフ
ァイルを有する。コア領域は、公称屈折率ｎ_１を有する
中心コア、公称屈折率ｎ_２を有する中心コアを囲む「ト
レンチ」（ｔｒｅｎｃｈ）、公称屈折率ｎ_３を有するト
レンチを囲む「稜」（ｒｉｄｇｅ）を含んでいる。望ま
しいＤＣファイバが得られるある屈折率プロファイルの
範囲が明らかになった。この範囲は、簡便にするため、
屈折率差の形で表現すると以下のようになる。 ０．０１５＜ｎ_１〜ｎ_４＜０．０３５； −０．０１２＜ｎ_２〜ｎ_４＜−０．００６； ０．００２＜ｎ_３〜ｎ_４＜０．０１５。

【００１１】本発明の例示的な実施形態において、ある
幅を有する半径方向の寸法が非常に良好な結果、たとえ
ば、３００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）より大きい良度指数、
および／または０．０１ｎｍ^−１より大きい相対分散勾
配を与えることが判明した： 中心コア：半径＝１．５±０．５μｍ； トレンチ：幅＝３．５±１．０μｍ； リッジ：幅＝２．０の±１．０μｍ。

【００１２】一実施形態においては、本発明のＤＣファ
イバは、光伝送システムの標準の単一モード伝送ファイ
バを補償するために用いる；、もう１つの実施形態にお
いては、本発明のＤＣファイバは、非零分散シフト伝送
ファイバを補償するために用いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、リッジを含ま
ないＷ字形のプロファイル設計を有するＤＣファイバを
改善するものである。この中心コア、トレンチおよびリ
ッジの間には、望ましいＤＣ品質において、プロファイ
ル設計の範囲以上の協力関係が存在するように見える。

【００１４】添付の図とともによって読み進むにつれ
て、本発明およびその動作モードは、続く詳細な説明か
らより明らかによく理解されるであろう。

【００１５】用語 次の定義は、当技術分野における一般的な用法と一致す
る： 色分散−−異なる波長の電磁波の群速度の値の差異−補
償されていない場合に、単一モードファイバのチャネル
情報量に対して主要な限界を構成する（線形にパワーに
依存している振幅を有する）一次効果（許されるビット
レートに関するもので、パルスを含む波長の速度が異な
ることによるパルス拡散によって、制限される）。 良度指数（ＦＯＭ）−−特定の波長において、光ファイ
バの分散の数値をそのファイバの減衰によって除するこ
とによって得られる比。 非零分散シフトファイバ（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐ
ｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ）（ＮＺＤ
Ｆ）−−ファイバの中で、予測された動作波長
（λ_ｏｐ）において、ある大きさ（一般的に、０．８ｐ
ｓ／ｎｍ・ｋｍを超える）の分散の等級を有する光ファ
イバ。この種のファイバは、米国特許第５，８７８，１
８２号において開示されており、特にＷＤＭシステムに
おいて有利である。 屈折率プロファイル−−光ファイバのファイバの中心軸
から、異なる半径方向の距離で測定される屈折率の変
化。 相対分散勾配（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏ
ｎ Ｓｌｏｐｅ）（ＲＤＳ）−−特定の波長でそのファ
イバの分散で光ファイバの分散勾配の数値を除すること
によって得られる比。 リッジ（Ｒｉｄｇｅ）−−光ファイバにおいて隣接する
境界をなす領域に対して相対的に屈折率が増加する環状
領域。 トレンチ（Ｔｒｅｎｃｈ）−−光ファイバにおいて隣接
する境界をなす領域に対して相対的に屈折率が減少する
環状領域。 非シフトファイバ（ＵＳＦ）−−その色分散ヌルポイン
トλ_０が、１３１０ｎｍの公称波長値にあるファイバ
で、その１５５０ｎｍでの分散が、＋１７ｐｓ／（ｎｍ
・ｋｍ）であるもの。ＵＳＦは、また、標準の単一モー
ドファイバと称する。 Ｗ字形プロファイル−−トレンチおよび外側クラッドに
よって囲まれる中心コアを備えている屈折率プロファイ
ル。トレンチの屈折率の等級は、中心コアかクラッドの
屈折率を下回る。

【００１６】

【発明の実施の形態】光ファイバの製造においては、ガ
ラスプリフォームロッドが、垂直に懸架されて、ある制
御されている速度で炉内を移動させる。プリフォームは
炉内で軟化し、グラスファイバは、延伸タワーの基礎に
位置するキャプスタンによって、自由にプリフォームロ
ッドの溶融した端から引き出される。（延伸された繊維
は、プリフォームロッドの何千分の一もの直径になる
が、それでも、同じ屈折率プロファイルを有する。）グ
ラスファイバの表面は、摩滅によって生じる損害の影響
を受けやすいため、延伸後で、しかし、いかなる他の表
面物体とも接触する前に、ファイバをコーティングする
ことが必要となる。コーティング材料を塗布することに
よってガラス製の表層に損害を与えてはならないため、
コーティング材料は流動状態で塗布する。一旦塗布され
たあとは、グラスファイバがキャプスタンに到着する前
に、コーティング材料は固化しなければならない。この
固化は、光硬化によって一般に短時間のうちに達成され
る。光硬化とは、液体コーティング材料が電磁放射に対
して暴露されることによって固体に変換されるプロセス
である。図１は、本発明ために、適切な構造を有する、
二重被覆の光ファイバ１０を開示している。図示するよ
うに、コーティング材料の２つの層は、延伸されたグラ
スファイバ５０に塗布されており、このグラスファイバ
は、クラッド領域５２によって囲まれている光−伝送コ
ア領域５１を備える。グラスファイバ５０は、約１２５
マイクロメータの直径を有する。一次コーティング材料
と称される内側層１１は、グラスファイバ５０に塗布さ
れ、二次コーティング材料と称される外側層１２が、一
次コーティング材料１１に塗布される。二次コーティン
グ材料は、一般に比較的高いモジュラス（たとえば１０
^９Ｐａ）を有し、ハンドリングに耐える作用を有し、一
次コーティング材料は、比較的低いモジュラス（たとえ
ば１０^６Ｐａ）を有し、マイクロベント損失を低減する
クッションとなる。一次コーティングが硬化する前に、
二次材料が塗布されることができ、その場合には、双方
のコーティングは電磁スペクトルの紫外線領域の放射に
よって同時に硬化することになる。

【００１７】図２は光ファイバの色分散を例示し、より
詳しくは、総合特性２３が、材料および導波路分散コン
ポーネントの付加的な組合せによってどのように形成さ
れるかを示す。材料分散２１は、本質的に光ファイバを
製作する際に使用する特定の材料（たとえば石英ガラ
ス）に関連する。他方、導波路分散２２は光ファイバの
屈折率プロファイルによって制御され、たとえば、ファ
イバの中心軸からの異なる半径の距離で測定される石英
ガラスの屈折率の変動である材料分散と異なって、導波
路分散は、所望の総合特性２３を得るために設計者が適
切に合わせることができる。材料分散とは異なり、導波
路分散は、所望の全体的特性２３をつくり出すために設
計技師によってある程度まで整形することができる。残
念なことに、どのような特定の総合特性にも関連する
「副作用」があり、それは、換言すれば、導波路分散２
２を変更するということは、また、遮断波長、曲げ損
失、モードフィールド径、その他のような他の特性を変
化させてしまうということである。どのような所定の分
散特性を有する光ファイバをも設計することが可能とは
いえ、そのファイバがより実際的な考察に基づいて見た
場合、全く役立たないかもしれないということである。
たとえば、曲げ損失限界値は、１５５０ｎｍでの曲げ損
失が、７５ミリメートルの曲がり半径に対し、０．０１
ｄＢ／ｋｍを上回る点とされた。特定の屈折率プロファ
イルが一方で望ましい分散特性を提供するかもしれない
が、それはまた、過度の曲げ損失を生み出すかもしれ
ず、その場合には、それが容認できなくなる。

【００１８】図３は、ＩＴＵ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔ
ｉｏｎ Ｇ．６５２によってカバーされている分散−非
シフトファイバ（ＵＳＦ）の分散特性３００を示す。Ｕ
ＳＦは、最も広く使われているファイバタイプであっ
て、「標準」単一モードファイバと呼ばれることもあ
る。それは、１９８３年に商業化された。光ファイバを
製作する際に一般に使われるガラスの組成物は、ほぼ１
３１０ｎｍにおける波長λ _ｏでゼロ分散を有する。しか
し、グラスファイバの理論上の最小の損失は、最も実際
的なファイバ増幅器が動作するほぼ１５５０ｎｍにあ
る。（エルビウムでドーピングされたファイバは、Ｅｒ
^３＋ドーパントイオンの遷移がある１５３０〜１５６５
ｎｍ領域の波長を有する光学信号を増幅するために用い
る。）１５５０ｎｍの領域において動作することが好ま
しいために、また標準の単一モードファイバを有する多
数のシステムがすでに設置されているため、技術者は、
１５５０ｎｍでの分散をキャンセルする目的で、分散−
補償（ＤＣ）ファイバがこの種のファイバと直列に接続
されるように設計した。実際的には、適切な長さＤＣフ
ァイバがスプールに巻かれて、ＤＣモジュールを形成
し、次いで規則的な間隔で伝送ファイバに接続された。
これらの間隔の長さに従って、光増幅器をＤＣモジュー
ルに組み込むこともあれば、組み込まないこともある。
それでもやはり、ＤＣファイバは、標準の単一モードフ
ァイバに限定して使われるだけでなくて、動作波長λ
_ｏｐにおいて分散が存在するどのようなファイバとも共
に使用される。

【００１９】図４は、ＤＣファイバ本発明による全体的
な分散特性４００である。特に、光伝送のＣおよびＬバ
ンド（１５３０〜１６１０ｎｍ）で得られる有意な量の
負の分散が特に望ましい。さらに、この波長域でのその
負の分散勾配は、多くの伝送ファイバの正の分散勾配を
補償するのによく適している（例として図３参照）。図
２と関連して議論したように、本発明のＤＣファイバを
含むファイバの全体的な分散特性は、材料分散および導
波路分散の組合せであり、導波路分散は屈折率プロファ
イルによって決定される。したがって、以下において、
本発明によるＤＣファイバを生産するために、石英ガラ
スの材料分散特性と組合せて屈折率プロファイルの議論
を行う。

【００２０】図５を参照する、ここでは、概略的に複数
の層５１１、５１２、５１３、５２１、５２２を示すコ
ーティングされていないグラスファイバ５０の横断面を
表しており、各層は、ファイバの導波路分散特性を修正
するために、異なる屈折率を有している。図５が、半径
方向において急激なレベル変化の間で屈折率が完全に一
定のままであるということを示すが、これは製造できる
ファイバのケースではない。現実においては、図６は、
本発明によるＤＣファイバの実際の屈折率プロファイル
を示す。最初に、屈折率が中心コア５１１の幾何学的中
心（すなわち、ファイバ半径ｒ＝０の点において）で低
下する点に注意されたい。屈折率の下降５０１は、通常
使用する特定の製造工程に起因している光学収差であ
る。たとえば、図６に示される下降は修正化学気相反応
法（ＭＣＶＤ）プロセスに起因しており、それは実例と
して本発明のＤＣファイバを作るために用いたものであ
る。しかし、下降５０１は、それが比較的狭く、ファイ
バの光輸送特性を修正するために望ましい方向に修正す
ることができるので、結果として得られるＤＣファイバ
の伝送品質に悪影響を与えることはない。

【００２１】望ましいＤＣファイバ品質には、低損失、
負の分散勾配、負の分散が大きいこと、および良度指数
の等級が大きいことが含まれる。これらのファイバ品質
は、所定の波長で、適切な屈折率プロファイルを選択す
ることによって達成される。本発明においては、ファイ
バは石英ガラスから作り、公称屈折率ｎ_４を有する外側
クラッド領域によって囲まれたコア領域を含む屈折率プ
ロファイルを有する。コア領域は、公称屈折率ｎ_１を有
する中心コア５１１、公称屈折率ｎ_２を有し中心コアを
囲む「トレンチ」５１２、および公称屈折率ｎ_３を有し
トレンチを囲む「リッジ」５１３を備えている。公称屈
折率ｎ_４の堆積したクラッド材料５２１を有する内側層
は、リッジ５１３を囲む。堆積したクラッドの内側層
は、外側クラッド５２２において、コア領域に移行して
その光−輸送特性に悪影響を及ぼす不純物から、コア領
域５１１〜５１３を守るのに有効である。例として、外
側クラッド５２２は、比較的純粋なコア領域の上へ周知
のロッドインチューブ技術を使用して被覆層として配置
される比較的純度の低いガラス管であってもよい。コア
領域５１１〜５１３の直径が１５ミクロン未満であり、
外側クラッド層５２２の直径が約１２５ミクロンである
ため、図５の図面が実寸の比を表していないことに留意
されたい。

【００２２】望ましい特性を有するＤＣファイバを与え
る３つの実施例プロファイルを下に示す。各々のプロフ
ァイルは、５層を含み、 １．通常は所望の屈折率を得るために、適切な量のＧｅ
Ｏ_２でドーピングされたＳｉＯ_２からなる高屈折率領域
である中心コア。 ２．所望の屈折率を得るために、適切な量のＧｅＯ_２お
よびＦでドーピングされたＳｉＯ_２で構成されている低
屈折率領域であるコアを囲むトレンチ。 ３．所望の屈折率を得るために、適切な量のＧｅＯ_２お
よびＦでドーピングされたＳｉＯ_２で構成されている高
屈折率領域であるトレンチを囲むリッジ。 ４．リッジを囲んでいる堆積したクラッドの内側層。こ
れは、伝送品質に対する影響を有しないが、ファイバの
スプライス損失を低減する外側クラッドと同じ屈折率を
有する領域である。堆積したクラッドは、通常Ｐ_２０_５
およびＦのその適切な量でドーピングされたＳｉＯ_２か
ら構成されている。 ５．ＳｉＯ_２で構成されている外側クラッド。

【表１】

【表２】

【表３】 高度に負の（Ｕｌｔｒａｎｅｇａｔｉｖｅ）屈折率下降

【００２３】上記の実施例の全てにおいて、トレンチの
屈折率は、知られているＤＣファイバよりさらに負であ
る（すなわちΔ⁻＞０．５％）。この種のレベルは、コ
アのＧｅＯ_２含有量を減少させるかまたは除去して、Ｄ
Ｃファイバにおいてより大きい設計自由度が実現される
ために必要とされる。修正化学気相反応法（ＭＣＶＤ）
を本発明の例として使用する。また以前に、標準のＭＣ
ＶＤ法で、フッ素−ドーピングより０．５％より大きい
Δ⁻等級が低い堆積率で達成された。プリフォームは、
すす（ｓｏｏｔ）層が、ＳｉＣｌ_４、Ｏ_２、任意選択で
Ｈｅで、１７００℃または１８００℃において生成され
るツーステッププロセス（ｔｗｏ−ｓｔｅｐ ｐｒｏｃ
ｅｓｓ）を使用して生成され、次いで１５から１４０ｍ
ｍ／ｍｍのトーチ速度、２２００℃または２３５０℃
で、ＳｉＦ_４流中で焼結された。このプロセスに関する
詳細は、光ファイバ通信協議会（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉ
ｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ）のダイジェスト、Ａ． Ｅ． Ｍｉｌｌｅｒ
等によるＯＦＣ ９６、文書ＴｕＬ１、ｐｐ． ５６−
５７の、「修正化学気相反応法のための高度に負のデル
タクラッド」（Ｕｌｔｒａｎｅｇａｔｉｖｅ ｄｅｌｔ
ａ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｆｏｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
において開示されている。高いＳ_ｉＯ_２処理速度でプロ
セス条件を最適化することによって、０．７１％の低い
Δ⁻が達成された。

【００２４】相対分散勾配（ＲＤＳ） マルチチャネル高速ＷＤＭシステムに対しては、幅広い
波長範囲の分散補償が必要とされる。このことは、分散
極性に加えて、また分散勾配を補償することが必要であ
るということを意味する。分散および勾配を同時に補償
するための条件は、その分散−補償ファイバの相対分散
勾配（ＲＤＳ）が、補償されたファイバのＲＤＳに等し
いということである。ＲＤＳは、分散で除した分散勾配
として定義される。ＮＺＤＦファイバは、低い分散を有
するため、非シフト単一モードファイバより高いＲＤＳ
を有する。上述した議論の中で述べられているように、
Ｌｕｃｅｎｔ社のＴｒｕｅＷａｖｅ ＲＳファイバは、
０．０４５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の勾配および＋４．
５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の分散を有し、１５５０ｎｍに
おいて、０．０１ｎｍ^−１のＲＤＳを実現しており、こ
れは市販のＮＺＤＦ中で最も低いＲＤＳである。

【００２５】以下の表では、上述する性能が実現されて
いる３例のファイバについて測定された伝送品質を要約
して述べている：

【表４】

【００２６】ファイバＡは、最高のＦＯＭを有するが、
ＲＤＳは低い。この種のファイバは、特にある長さの伝
送ファイバを補償するために必要とされるＤＣファイバ
の量を低減するのに役立つ。高いＦＯＭを有するという
ことは、そのＤＣモジュールに関連した挿入損失が低い
ことを意味する。

【００２７】ファイバＢは、優れた標準の単一モード伝
送ファイバのための勾配補償を与えるＲＤＳを有する。
この種の伝送ファイバの勾配補償のためにこれまで実現
されたＤＣファイバと比較して、ファイバＢは、６０％
高いＦＯＭを有する。

【００２８】ファイバＣは、上述したＬｕｃｅｎｔ社の
ＴｒｕｅＷａｖｅ ＲＳ光ファイバに対して、９４％の
勾配補償を与えるＲＤＳを有し、これはよく普及してい
る非零分散ファイバ（ＮＺＤＦ）である。これまで実現
された１５５０ｎｍでのＮＺＤＦの完全勾配補償のため
のＤＣファイバと比較して、ファイバＣは曲げ損失性能
を向上させてあり、これはエルビウムでドーピングされ
たファイバ増幅器での使用に特に適切なＤＣファイバと
なる。ファイバＣは、これまで実現されたファイバより
１００％高いＦＯＭを有する。

【００２９】半径および屈折率を適切に選択することに
よって、ＤＣファイバの色分散特性を、波長範囲の１５
３０〜１６１０ｎｍにおいて、高等級の負の分散、負の
分散勾配、および高い良度指数が得られるように設計す
ることができる。これらの寸法および屈折率は、以下に
要約する。便宜のために、当業界の設計技術者の中で熟
知されているため、デルタ（Δ）値および正規化Δ値を
提示する：

【表５】

【００３０】光学プリフォームを作るための手順の詳細
な説明は、容易に得られる。プリフォームは、モノリシ
ックであってもよく複合であってもよい。コア領域（中
心コア、トレンチ、リッジ）を備えるコアロッドおよび
内側クラッド層は、好ましくは修正化学気相反応法（Ｍ
ＣＶＤ）を、または、すす（ｓｏｏｔ）化学を使用する
プロセスのうちの１つによって−−たとえば、気相外付
け法（ＯｕｔｓｉｄｅＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）または気相軸付け法（Ｖａｐｏｒ Ａｘｉａｌ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されることが好まし
い。外側クラッドは、好ましくはコアロッドの上へ被覆
されるドーピングされていないシリカ管を備える。プリ
フォームのＭＣＶＤ製作および被覆手順は、公知技術で
あり、省略し、この明細書において繰り返さないことに
する。

【００３１】図７には光学のファイバシステム７００を
開示し、そこにはあるスパンの光伝送ファイバ７３０、
光送信器７１０および受信器７２０が含まれる。このス
パンは、第１の所定の長さＬ_ｘの伝送ファイバ７３０
を、第２の所定の長さＬ_ｙのＤＣファイバ１０に接続す
ることによって構成されている。正の分散を有する伝送
ファイバ７３０に、送信器７１０は動作波長（λ_ｏｐ）
で光を発射する。しかし、距離Ｌ_ｘを進行したあとに、
正の分散の量が蓄積されると、そこでλ_ｏｐで負の分散
を有する光ファイバのＤＣモジュール７４０が導入され
る。このモジュールは、通常は、Ｌ_ｘより短い長さＬ_ｙ
のＤＣファイバ１０を備えている。ある長さのＤＣファ
イバを付加することによって、伝送ファイバ７３０によ
って導入される損失と共に、付加損失が導入され、それ
は、モジュール７４０と関連する受信器７２０または増
幅器（図示せず）によって処理する必要がある。この種
のシステムの必要性は、主に１３１０ｎｍで現在動作し
ている既存の光ネットワークをアップグレードし、それ
らの能力を増加するために１５５０ｎｍで動作させたい
という要求によって強く認められてきた。（１３１０ｎ
ｍで通常動作する伝送ファイバは、１５５０ｎｍでは＋
１７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの分散を有し、したがって、補償
を達成するためには、１５５０ｎｍでの等しくてしかも
逆方向の量の分散を導入する必要があることに留意され
たい。）第１の例示的な実施形態において、伝送ファイ
バ７３０は、図３に示す分散特性を有する１００ｋｍの
標準の単一モードファイバを含む。

【００３２】この第１の実施形態においては、標準の単
一モードファイバが、伝送ファイバとして使われ、分散
補償は、約９ｋｍのＤＣファイバ１０を含んでいるＤＣ
モジュール７４０を介して達成される。その典型的分散
特性を図４に示す。１００ｋｍの伝送ファイバ７３０で
の減衰は、約２０デシベルであり、９ｋｍのＤＣファイ
バ１０での減衰と関係する接続損失を合計すると、７デ
シベル未満である。本発明の好適な実施例においては、
さらにＤＣモジュール７４０は、たとえば増幅手段とし
て、エルビウムでドーピングされたファイバ増幅器（Ｅ
ＤＦＡ）、または、異なる波長で光エネルギーによって
ＤＣファイバそのものを逆励起させる（ｒｅｖｅｒｓｅ
ｐｕｍｐｉｎｇ）作用をするための装置を含み、それ
によって、２０００年８月９日出願、Ｌｕｃｅｎｔ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社に譲渡された米国特許出願第
０９／６３４，９６６号（Ａ．Ｆ．Ｊｕｄｙ６）の開示
する方法で、ラマン増幅を達成する。

【００３３】第２の例示的な実施形態においては、伝送
ファイバ７３０は、公称長さ１００ｋｍの長さのルーセ
ントテクノロジー社ＴｒｕｅＷａｖｅ ＲＳファイバを
含む。このファイバは、上述のように、１５５０ｎｍで
＋４．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の公称分散、および＋
０．０４５ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）の公称勾配を有す
る。上の実施例３に対応する長さのＤＣファイバ１０
は、スプールに巻かれて、−４５２ｐｓ／ｎｍの合計分
散を有するＤＣモジュール７４０を形成する。１５５０
ｎｍでＤＣモジュールのＲＤＳは、０．００９５ｎｍ
^−１であった。接続損失を低減するために、短い中間フ
ァイバ（図示せず）がＤＣファイバ１０および伝送ファ
イバ７３０の間で挿入される。伝送ファイバおよびＤＣ
ファイバ間の、損失減少接続技術は、出願番号＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿（Ｒｉｉｓ １−１−２）、出願番
号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（Ｅｄｖｏｌｄ １−１
−１−３）で開示されている。伝送ファイバ７３０の、
１５５０ｎｍでの分散等級および勾配の実際の測定値
は、それぞれ＋４．５ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）および０．
０４４ｐｓ／（ｎｍ^２・ｋｍ）であり、０．００９２ｎ
ｍ^−１のＲＤＳ値になる。伝送ファイバの実際の長さ
は、９６ｋｍであり、合計分散は、４５８ｐｓ／ｎｍで
ある。この第２の例示の実施形態で測定された残留分散
を図８に示す。残留分散は、Ｃ−バンドで、±０．０４
ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の変化しか与えないことに留意さ
れたい。

【００３４】本発明のさまざまな特定の実施形態が図と
共に記載されたが、変更形態は本発明の範囲内で可能で
ある。たとえば、本発明のＤＣファイバは、標準の単一
モードファイバ以外の伝送ファイバを補償するために使
用されることができると理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの保護コーティング層を有する光ファイバ
の透視図である。

【図２】波長の関数として、光ファイバに特有の分散の
グラフであり、その材料分散および導波路分散成分を示
す。

【図３】標準の（非シフト）単一モード光ファイバの分
散特性のグラフである。

【図４】ＤＣファイバの本発明による代表的な分散特性
のグラフである。

【図５】さまざまの屈折率材料のいくつかの層を示すコ
ーティングされていない光ファイバの横断面図である。

【図６】本発明によるＤＣファイバの屈折率プロファイ
ルを示す図である。

【図７】本発明によるある長さのＤＣファイバに接合さ
れている伝送ファイバを含む光伝送システムを開示す
る。

【図８】ＮＺＤＦ伝送ファイバが本発明によるＤＣファ
イバによって補償されるときに、図７の本光伝送システ
ムにおいて測定された残留の分散を示すグラフである。

【図９】波長の関数として知られている伝送ファイバお
よび２つの異なるＤＣファイバの色分散を示すグラフで
ある。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年９月１０日（２００２．９．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クアン ングイ トロン リ デンマーク国 デーケー−2630 タストラ ップ，３テーヴィ，ターストラップガード スヴェイ 89 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Y AB05X AB08Y AB10X AB10Y AB20X AB20Y AC09 AC15 AC28 AC73 AC76 AD00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １５５０ｎｍでの放射の基本モードだけ
   をサポートするように設計されたある長さの分散−補償
   （ＤＣ）光ファイバ［１０］を備える物品であって、 ＤＣファイバは石英ガラスから作られており、かつ公称
   屈折率ｎ_４を有するクラッド領域［５２］によって囲ま
   れたコア領域［５１］を含む屈折率プロファイルを有
   し、 コア領域は、 公称屈折率ｎ_１を有する中心コア［５１１］と、 中心コアを囲み、公称屈折率ｎ_２を有する「トレンチ」
   ［５１２］と、 トレンチを囲み、公称屈折率ｎ_３を有する「リッジ」
   ［５１３］とを含み、 ０．０１５＜ｎ_１−ｎ_４＜０．０３５、 −０．０１２＜ｎ_２−ｎ_４＜−０．００６、および ０．００２の＜ｎ_３−ｎ_４＜０．０１５ であることを特徴とする物品。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した物品であって、コア
   領域［５１］が以下の寸法、すなわち 中心コア半径＝１．５±０．５μｍ トレンチ幅＝３．５±１．０μｍ、および リッジ幅＝２．０±１．０μｍ を備えることを特徴とする物品。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した物品であって、 さらにリッジ［５１３］と外側クラッド［５２２］の間
   に配置された堆積したクラッド材料［５２１］の環状リ
   ングを含み、 前記堆積したクラッドが、少なくとも１．０ミクロンの
   幅、および実質的にｎ _４に等しい屈折率を有することを
   特徴とする物品。
4. 【請求項４】 請求項１に記載した物品であって、 屈折率プロファイルが、１５５０ｎｍでの分散に対する
   分散勾配の比が、０．０１ｎｍ^−１にほぼ等しい相対分
   散勾配（ＲＤＳ）を形成するように選択されることを特
   徴とする物品。
5. 【請求項５】 請求項１に記載した物品であって、 ＤＣファイバ［１０］は、挿入損失と、負の勾配および
   １５５０ｎｍで−１００のｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）より負
   である全体的な分散とを有する分散特性［４００］を与
   える屈折率プロファイルとを有し、 １５５０ｎｍでの挿入損失に対する分散の比が、絶対等
   級が、３００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）を上回る良度指数
   （ＦＯＭ）をなすことを特徴とする物品。
6. 【請求項６】 請求項１に記載した物品であって、 ＤＣファイバ［１０］が、挿入損失と、負の勾配および
   １５５０ｎｍで−２００のｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）より負
   である全体的な分散を有する分散特性を与える屈折率プ
   ロファイルとを有し、 １５５０ｎｍでの挿入損失に対する分散の比が、絶対等
   級が、２００ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）を上回る良度指数
   （ＦＯＭ）をなすことを特徴とする物品。
7. 【請求項７】 請求項１に記載した物品であって、 ＤＣファイバ［１０］が、挿入損失と、負の勾配および
   １５５０ｎｍで−１２０のｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）より負
   である全体的な分散を有する分散特性［４００］を与え
   る屈折率プロファイルを有し、 １５５０ｎｍでの挿入損失に対する分散の比が、絶対等
   級が、２４０ｐｓ／（ｎｍ・ｄＢ）を上回る良度指数
   （ＦＯＭ）をなすことを特徴とする物品。
8. 【請求項８】 請求項１に記載した物品であって、中心
   コア［５１１］が、公称屈折率ｎ_１を達成するために、
   ＧｅＯ_２の適切な量でドーピングされたＳｉＯ_２を含
   み、中心コアを囲むトレンチ［５１２］が、公称屈折率
   ｎ２を達成するために、ＧｅＯ_２およびＦの適切な量で
   ドーピングされたＳｉＯ_２を含み、トレンチを囲むリッ
   ジ［５１３］が、公称屈折率ｎ_３を達成するために、Ｇ
   ｅＯ_２およびＦの適切な量でドーピングされたＳｉＯ_２
   を含むことを特徴とする物品。
9. 【請求項９】 請求項８に記載した物品であって、 クラッド領域［５２］が、石英ガラスの内側層および外
   側層［５２１、５２２］を含み、 内側層［５２１］は、リッジ［５１３］に隣接してお
   り、Ｐ_２Ｏ_５およびＦでドーピングされたＳｉＯ_２を含
   むことを特徴とする物品。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載した物品であって、 ある長さのＤＣファイバ［１０］が、モジュール［７４
    ０］内に格納され、１５３０〜１６１０ｎｍの範囲内の
    波長λ_ｏｐで動作する光伝送システム［７００］内に配
    置され、 伝送システムは、送信器［７１０］、受信器［７２
    ０］、λ_ｏｐで正の分散および正の分散勾配を有するあ
    る長さの単一モード伝送ファイバ［７３０］）を含み、 前記伝送ファイバと前記ＤＣファイバが、送信器と受信
    器の間に直列に接続されていることを特徴とする物品。