WO1999030193A1

WO1999030193A1 - Fibre optique a dispersion plate

Info

Publication number: WO1999030193A1
Application number: PCT/JP1998/003383
Authority: WO
Inventors: Takatoshi Kato; Hitoshi Hatayama; Eisuke Sasaoka; Masayuki Nishimura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 1999-06-17
Also published as: DE69841544D1; ID22381A; EP0959374B1; EP0959374A4; CA2277332C; US6169837B1; JP3320745B2; CN1111751C; KR100353755B1; CN1246181A; KR20000070832A; CA2277332A1; AU718167B2; EP0959374A1; AU8460098A

Description

曰月糸田 β 分散フラット光ファイノ ' 技術分野

この発明は、光ファイバ網を用いた通信システムに好適な分散フラット光ファィバに関するものである。背景技術

光ファイバ網で構成された通信システムは、長距離かつ大容量の通信が可能であり、さらに時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送により大容量化が図られている (例えは、 N. Edagawa, et al . , "Long Distance Soli ton WDM transmission using a dispersion-flattened fiber" , OFC 97, PD19を参照) 。また、このような光通信システムは、信号光を送受信する高性能な送受信器、信号光を光増幅する光増幅器及び信号光を伝送する光ファイバ等から構成される。これらのうち高い S /N比を得るために不可欠である光増幅器において、光増幅可能な波長帯域は 1 5 3 0 n m〜 1 5 6 0 nmであるので、利用可能な信号光の波長は実質的にこの波長帯域幅 3 0 nm内に限られている。発明の開示

光増幅器を用いた光通信システムでは、光ファイバ中における信号光の強度が強くなることから、 4光波混合、自己位相変調等の非線形光学現象がその光ファィバ中で発生してしまう。このうち四光波混合については、信号光の波長における分散の絶対値を 1 p s /nm/k m〜 5 p s /nm/k m程度にすれば、その発生を抑制することが可能である。一方、自己位相変調と波長分散（以下、単に分散という）との相互作用については、単一波長の信号光のソリトン伝送の場合 _ には問題はないが、波長多重化された複数の信号光の伝送には以下のような問題がある。すなわち、波長 1550 nm付近に零分散波長がシフトされた分散シフトファイバは、通常 0. 07 p s/nm²/km程度の波長分散スロープ（以下、単に分散スロープという）を有することから、伝送される各信号光の波長によつて分散値が異なる。このため、自己位相変調とのバランスが崩れ、信号光パルスの崩壊を招くことになる。したがって、このような場合には分散スロープが極めて小さい分散フラット光フアイバが必要とされている。

また、光ファイバの非線形屈折率を N 2 とし、実効断面積を A_effとし、信号光のパワーを Pとし、光ファイバの実効長を L_effとすると、光ファイバの非線形光学現象の発生量は、以下の（1) 式で与えられる。

N2-P-L_eff/A_eff … (1)

非線形光学現象の発生量を増加させることなく信号光パワー： Pを大きくして高い S/N比を得るためには、実効断面積 A_effが大きいことが必要である。また、単一波長の時分割多重伝送の場合、非線形光学現象の発生を抑制するためには、実効断面積 A_effを大きくするだけでなく、分散の絶対値を 1 p s/nm/km 以下とし、さらに、分散スロープを極めて小さくする必要がある。さらに、光フアイバのケ一ブル化の際の損失増加を抑制するためには曲げ損失が小さいことが要求され、そのためには、カットオフ波長は適切な値に設定されなければならない o

なお、上述された非線形屈折率 N 2は以下のように定義されている。すなわち、強い光の下における媒質の屈折率 Nは、光パワーによって変わる。したがって、この屈折率 Nに対する最低次の効果は、以下の（2) 式で表される。

N = N 0 +N 2 · E² … （ 2)

ここで、 NO ：線形分極に対する屈折率

N2 ： 3次の非線形分極に対する非線形屈折率

E ：光電場振幅強い光の下では、媒質の屈折率 Nは通常の値 NOと光電場振幅 Eの 2乗に比例する増加分との和で与えられる。特に、第 2項の比例定数 N2 (単位： m²/V²) が非線形屈折率と呼ばれる。

また、上記実効断面積 A_effは、特開平 8— 24825 1号公報に示されたように、以下の（3) 式で与えられる。

Α_βΐί=2 π ( J E²r d r) ²/ ( J E⁴r dr) … （3)

0 0

ただし、 Eは伝搬光に伴う電界、 rはコア中心からの径方向の距離である。また、分散スロープは所定の波長帯域における分散特性を示すグラフの傾きで定義される。

発明者らは、従来の分散フラット光ファイバを検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来の分散フラット光ファイバは、'分散スロープが小さいものの、実効断面積が 30〃m²〜40〃m²程度しかないので、コア領域における光パワー密度が高く、 4光波混合等の非線形光学現象が強く発生し易い。そのため、従来の分散フラット光ファイバは光増幅器を用いた波長多重光通信システムには適していなかった。

例えば、 M.Ohashi, et al. , "Dispersion - modiiied Single - Moae Fiber by VA D Method with Low Dispersion in the 1.5 zm Wavelength Region" , ECOC 88, PP.455- 448に記載された分散フラット光ファイバは、中心コア（第 1コア）、該中心コアを取り囲む第 2コア、該第 2コアを取り囲む第 3コアからなるコァ領域と、該コア領域を取り囲むクラッドを備えるとともに、中心コア（第 1コア）に G e元素を添加することによりクラッドに対する該中心コアの比屈折率差を 0. 87%まで高くし、第 2コアに F元素を添加することによりクラッド領域に対する該第 2コア領域の比屈折率差を一 0. 4 1%まで低くし、さらに、第 3コアに G e元素を添加することによりクラッドに対する該第 3コァの比屈折率差を 0. 23%まで高くしたトリプルクラッド型の屈折率プロファイルを有する。

なお、この従来の分散フラット光ファイバでは、波長 155 Onmにおける分散スロープは 0. 023 p s/nm²/kmを得ているものの、その実効断面積 A_effは 37〃m²程度しかない。

また、 Y.Kubo, et al. , "Dispersion Flattened Single-Mode Fiber for 10,0 00km Transmission System", ECOC'90, pp.505- 508に記載された分散フラット光ファイバは、中心コア、該中心コアを取り囲む第 2コアからなるコア領域と、該コア領域を取り囲むクラッドを備えるとともに、該中心コアに Ge元素を添加することによりクラッドに対する該中心コア領域の比屈折率差を 0. 9 %まで高くし、第 2コァ領域に F元素を添加することによりクラッドに対する該第 2コアの比屈折率差を— 0. 4%まで低くした W型屈折率プロファイルを有する。

なお、この従来の分散フラット光ファイバでも、波長 1550 nmにおける分散スロープは 0. 023 p sZnm²Zkmを得ているものの、その実効断面積 A_effは 30 m²以下である。

一方、通常の分散シフトファイバは、その実効断面積 A_effが 50 /m²程度であり比較的大きいが、分散スロープは 0. 07 p s/nm²/km程度であることから分散の影響が大きく、やはり長距離光伝送には適していない（例えば、 Y. Terasa a, et al. , "Design Optimization of Dispersion Shifted Fiber with Enlarged Mode Field Diameter for WDM Transmission" , IOOC，95， FA2- 2を参照）したがって、従来の光ファイバの何れも、光増幅器を利用した時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送への応用には適していない。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、光増幅器を含む光通信システムにおける時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送に好適な構造を備えた分散フラット光ファイバを提供することを目的としている。

上述の目的を達成すべく、この発明に係る分散フラット光ファイバは、 1. 5 5 m波長帯（ 1500 nm〜 1600 nm) の中心波長 1550 nmにける諸特性として、絶対値が 5 p s/nm/km以下である分散と、 50〃m²以上の実効断面積と、 0. 02p s/nm²/km以下の分散スロープと、長さ 2mにおいて 1. 0〃m以上のカットオフ波長とを有する。

このような分散フラヅト光ファイバは、波長 1550 nmにおける分散の絶対値が 5 p s/nm/km以下であり、また、分散スロープが 0. 02p s/nm ²/km以下であるので、各信号光間の分散値の差異が小さい。また、実効断面積が 50〃m²以上であるので、当該分散フラット光ファイバでは伝搬中の信号光のパワー密度が低く抑えられる。これにより、非線形光学現象の発生は効果的に抑制され、高い S/N比で伝送が可能となる。さらに、この分散フラット光フアイバは優れた曲げ特性を有する。

なお、非線形光学現象の発生を効果的に抑制するためには、実効断面積は上述のように 50/ m²以上、より好ましくは 7 以上である必要があるが、この実効断面積の増加は曲げ損失の増加を招いてしまう。このような曲げ損失の増加は、当該分散フラット光ファイバのケーブル化にとっては好ましくない。一方、非線形光学現象の抑制は、当該分散フラット光ファイバ中に意図的に分散を発生させることによつても実現できる。

そこで、この発明に係る分散フラット光ファイバは、上記実効断面積と分散スロープとの好ましい関係として、該実効断面積を 45〃m²以上とし、分散スロープを 0. 03 p s/nm²Zkmとすることで実現することも可能である。

上述のような諸特性を有する分散フラット光ファイバは、上記コア領域を、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1 コアよりも高い屈折率を有する第 2コアとで構成することにより実現できる（リングコア構造）。また、上記コア領域は、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1コアよりも低い屈折率を有する第 2 コアと、該第 2コアの外周に設けられるとともにかつ該第 2コアよりも高い屈折率を有する第 3コアとで構成してもよい（3層コア構造）。上記クラッド領域は、上記コア領域の外周に設けられた第 1クラッド（内側クラッド）と、該第 1クラッドの外周に設けられ、該第 1クラッドよりも高い屈折率を有する第 2クラッド (外側クラッド）とを備えたディプレストクラッド構造を備えてもよい。当該分散フラット光ファイバは、上述のリングコア構造、 3層コア構造の何れかと、このディプレストクラッド構造を組合わせても実現することが可能である。

さらに、上記リングコア構造やセグメント構造を備え、上述の諸特性を有する分散フラット光ファイバは、実際に伝送路として適用する場合を考慮し、波長 1 55 Onmにおける諸特性として、 0. 15 p s/km^1/2以下の偏波分散をさらに有することが好ましい。また、ケーブル化を考慮すれば、当該分散フラット光ファイバは、直径 32mmに曲げられたときの伝送損失が 0. 5 dB/夕一ン以下であることが好ましく、特に、上述の 3層コア構造を有する場合には、長さ 2mにおけるカツトオフ波長が 1. 4〃m以上であることが好ましい。

また、発明者らは、上述の 3層コア構造の分散フラット光ファイバにおいて分散スロープを低減するとともに、カツトオフ波長を長くして曲げ損失を低減するには、上記第 3コアが大きく寄与していることを発見した。すなわち、 3層コア構造を有する分散フラット光ファイバでは、第 2コアの外径を b、第 3コアの外径を c、クラッド領域の基準領域に対する該第 3コァの比屈折率差を Δ n ₃とするとき、以下の関係を満たすのが好ましい。

Δη₃≥ 0. 25%

0. 40≤b/c≤ 0. 75

換言すれば、第 3コアのプロファイルボリュームは、コア領域における中心から径方向の距離を r、該中心から距離 rの部位での、クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差を Δη (r) とするとき、以下の条件を満たすのが好ましい。 c/2

\ An (r) r d r≥ 7. 0 (% ·〃m²) なお、クラッド領域は上述のディプレストクラッド構造であってもよく、この場合、各ガラス領域の比屈折率差を定義するための基準領域は第 2クラッドである。

3層コア構造とディブレストクラッド構造の組合わせにより構成される分散フラット光ファイバでは、第 1コアの外径を a、第 2コアの外径を b、第 3コアの外径を c、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差を Δη^ 第 2クラッドに対する第 1クラッドの比屈折率差を Δη₄とするとき、以下の関係を満たすのが好ましい。

0. 40%≤Δη₁≤0. 90%

Δη₄≤- 0. 02%

0. 20≤ a/c≤ 0. 35

加えて、製造バラツキを考慮すると、この発明に係る分散フラット光ファイバは、係る製造バラツキを許容できるよう設計されなければならない。具体的には、製造された各口ット間にはコア領域の外径に ± 2%程度の製造バラツキが生じてしまう（± 2%程度までしか外径制御できない）。そこで、この発明に係る分散フラット光ファイバは、コア領域の外径変動に起因した特性変動、特に分散スロープの変動を可能な限り抑制する必要がある。

発明者らの実験によると、この分散スロープの値は、コア領域の外径の増加に伴って減少し、さらにコァ領域の外径の増加に伴って増加する傾向があることが分かった（コア領域の外径が所定値のときに分散スロープは極小値を取る）。したがって、この発明に係る分散フラット光ファイバでは、製造バラツキに起因した特性変動を抑えるため、当該分散フラッ卜光ファイバの分散スロープが極小値をとるコァ領域の外径を中心とした ± 2 %の範囲内に該コア領域の外径が設定されている。具体的には、コア領域の外径変動の範囲が設計値に対して ± 2 %ある場合、分散スロープの変動量は 0 . 0 0 3 p s /n m²/k m以下に抑えられている。図面の簡単な説明

図 1 Aは、この発明に係るリングコア構造の分散フラット光ファイバの断面構造を示す図であり、図 1 Bは、図 1 A中の線 L 1に沿って示された屈折率プロフアイルである。

図 2は、図 1 Bに示された屈折率プロファイルを有する実施例 1 (リングコア構造）に係る分散フラヅト光ファイバの分散特性を示すグラフである。

図 3は、この発明の実施例 2 (リングコア構造 +ディプレストクラッド構造）に係る分散フラット光ファイバの屈折率プロファイルである。

図 4は、図 3に示された屈折率プロファイルを有する実施例 2の分散フラヅト光ファイバの分散特性を示すグラフである。

図 5 Aは、この発明に係る 3層コア構造の分散フラット光ファイバの断面構造を示す図であり、図 5 Bは、図 5 A中の線 L 2に沿って示された屈折率プロファィルである。

図 6は、図 5 Bに示された屈折率プロファイルを有する実施例 3 ( 3層コア構造 +ディプレストクラッド構造）に係る分散フラット光ファイバの分散特性を示すグラフである。

図 7は、この発明の実施例 4 ( 3層コア構造）に係る分散フラット光ファイバの屈折率プロファイルである。

図 8は、図 7に示された屈折率プロファイルを有する実施例 4の分散フラット光ファイバの分散特性を示すグラフである。

図 9は、実施例 1〜 4に係る分散フラット光ファイバおのおのの諸特性をまとめた表である。

図 10は、図 5 Bの屈折率プロファイルを有するサンプル 1〜5を用意し、これらサンプル 1〜5の第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2/c 2) 及び第 2クラッド（外側クラッド）に対する第 3コアの比屈折率差（Δη₃) の測定結果をまとめた表である。

図 1 1A及び図 1 1 Bは、図 5Βの屈折率プロファイルを有するサンプル 1〜 5について、コア領域の外径（第 3コアの外径 c 2) に対する分散スロープ（ρ s/nm²/km) の変化を示すグラフである。

図 12 A及び図 12Bは、図 5 Bの屈折率プロファイルを有するサンプル 1〜 5について、コア領域の外径（第 3コアの外径 c 2) に対するカットオフ波長 (um) の変化を示すグラフである。

図 13 A〜図 13 Cは、図 5 Bの屈折率プロファイルの変形例（屈折率プロフアイル）である。

図 14は、図 13 A〜図 13 Cに示された屈折率プロファイルを有する各サンプル 6〜 8についてその諸特性を測定した結果をまとめた表である。

図 15八〜図15Dは、図 13 Bに示された屈折率プロファイルを有するサンプル 7を用意し、このサンプル 7について、コア領域の外径（第 3コアの外径 c 2) の変化に対する諸特性の変化を示すグラフであり、図 15Aはコア領域の外径（ m) と実効断面積（ /m²) の関係、図 15 Bはコア領域の外径（〃m) と直径 20mmで曲げられたときの曲げロス（dB/m) の関係、図 15 Cはコァ領域の外径（〃m) と分散スロープとの関係（p s/nm²/km) の関係、図 15 Dはコア領域の外径（〃m) と分散（p s/nm/km) の関係を示している。

図 16A及び図 16Bは、サンプル 8について、コア領域の外径変動と諸特性の変動との関係を示すグラフであり、図 16Aは、コア領域の外径と、分散（p s/nm/km) 及び分散スロープ（ps/nm²/km) の関係、図 16Bは、コア領域の外径の変動率（％) に対する分散スロープの変動量（p s/nm²/ km/%) の関係を示している。

図 1 7Aは、曲げ径（mm) と曲げロス（dB/m) の関係を示すグラフであり、図 1 7 Bは、ファイバ長（km) とカツトオフ波長（〃m) との関係を示すグラフである。

図 1 8Aは、サンプル 1〜5について、第 3コアのプロファイルボリューム (% .〃m²) と分散スロープ（p s/nm²/km) との関係を示すグラフであり、図 1 8 Bは、サンプル 1〜5について、第 3コアのプロファイルボリューム (% - jum²) とカットオフ波長（ m) との関係を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明に係る分散フラット光ファイバの実施例を、図 1 A、図 1 B、図 2〜図 4、図 5A、図 5B、図 6〜図 10、図 1 1A〜 13 C、図 14、図 1 5 A〜図 1 8 Bを用いて説明する。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。

この発明に係る分散フラット光ファイバは、長距離海底ケーブル等に適用可能であり、 1. 55 m波長帯の 1又は 2以上の信号光（ 1 500 ηπ！〜 1 600 nmの範囲内に中心波長を有する 1又は 2以上の信号光）を伝搬するための石英系シングルモード光ファイバである。また、当該分散フラット光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備え、伝搬する信号光間での分散のバラツキを低減させるベく、信号波長帯である 1. 55〃m波長帯においてその分散スロープが小さくなるよう設計されている。

具体的にこの発明に係る分散フラヅト光ファイバは、波長 1 550 nmにおける諸特性として、絶対値が 5 p s/nm/km以下の分散と、 45〃m²以上、好ましくは 50 m²以上、より好ましくは 70〃m²以上の実効断面積 A_effと、 0. 03 p s/nm²/km以下好ましくは 0. 02 p s/nm²/km以下の分散スロープと、 2 m長において 1. 0〃m以上のカットオフ波長を有する。

さらに、この発明に係る分散フラット光ファイバは、波長 1550 nmにおける諸特性として、 0. 15ps/km^1/2以下の偏波分散を有することが好ましく、また、直径 32 mmに曲げられたときの伝送損失は 0. 5 dB /ターン以下であることが好ましい。なお、上記伝送損失は、直径 32 mmの心棒（mandrel) に複数回、被測定対象の光ファイバを巻きつけた状態で測定された伝送損失を 1 夕一ン当たりに換算した値であり、以下曲げ損失という。

上述の諸特性を実現する構成としては、所定軸に沿って伸びるコア領域は、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1 コアよりも高い屈折率を有する第 2コアとを備えたリングコア構造であってもよく、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1コアよりも低い屈折率を有する第 2コアと、該第 2コアの外周に設けられるとともにかつ該第 2コアよりも高い屈折率を有する第 3コアとを備えた 3層コァ構造であってもよい。なお、 3層コア構造の場合、長さ 2 mでのカットオフ波長は 1. 4 /m以上必要である。また、上記コア領域の外周に設けられたクラッド領域は、該コア領域の外周に設けられた第 1クラヅド（内側クラッド）と、該第 1クラッドの外周に設けられるとともに該第 1クラッドよりも高い屈折率を有する第 2クラッド（外側クラッド）とを備えたディプレストクラッド構造であつてもよい。

特に、 3層コア構造を有する分散フラット光ファイバでは、第 2コアの外径を b、第 3コアの外径を c、クラヅド領域の基準領域（ディプレストクラッド構造の場合は第 2クラッド）に対する該第 3コァの比屈折率差を Δ n ₃とするとき、以下の関係を満たすことが好ましい。

Δη₃≥ 0. 25%

0. 40≤b/c≤ 0. 75 . そして、第 3コアのプロファイルボリュームは、コア領域における中心から径方向の距離を r、該中心から距離 rの部位での、クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差を Δη (r) とするとき、以下の条件を満たすのが好ましい。

c/2

(r) r d r≥ 7. 0 (% · m²)

b/2

さらに、 3層コア構造とディプレストクラッド構造の組合わせにより構成される分散シフトファイバでは、第 1コアの外径を a、第 2コアの外径を b、第 3コァの外径を c、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差を Δη^ 第 2クラッドに対する第 1クラッドの比屈折率差を Δη₄とするとき、以下の関係を満たすことが好ましい。

0. 4 0%≤Δπ!≤ 0. 9 0 %

Δη₄≤- 0. 0 2 %

0. 2 0≤ a/c≤ 0. 3 5

なお、クラッド領域の基準領域に対する各領域の比屈折率差は以下の（4) 式で与えられる。

(n_T-n_R) / n_E ··· {4)

ここで、 η_τは対象となるガラス領域の屈折率、 n_Rは基準となるクラッド領域の屈折率（なお、クラッド領域がディプレストクラッド構造の場合は第 2クラッドの屈折率）である。また、この明細書では、各ガラス領域の比屈折率差は百分率で表し、（4) 式中の各パラメ一夕は順不動である。したがって、マイナスの値として表示される比屈折率差は、基準領域よりも低い屈折率を有する領域を意味している。

また、コア領域の外径は、分散スロープが極小値となるときの値を中心にして ± 2%の変動範囲内に設定されていることが好ましい。具体的に発明者らは、製 ― 造バラツキを許容するため、コア領域の外径の ± 2 %の変動に対する分散スロープの変動量が 0 . 0 0 3 p s /nm²/km以下するよう設計するのが好ましいことを発見した。

以下、この発明に係る分散フラット光ファイバの各実施例を順に説明する。なお、以下で説明される実施例 1及び実施例 2に係る分散フラット光ファイバは、それぞれリングコア構造のコア領域とディプレストクラヅド構造のクラッド領域を有する。また、実施例 3に係る分散フラット光ファイバは、 3層コア構造のコァ領域とディプレストクラッド構造のクラッド領域を有する。さらに、実施例 4 に係る分散フラット光ファイバは、 3層コア構造のコア領域と単一層のクラッド領域を有する。

実施例 1

まず、図 1 Aは、実施例 1に係る分散フラット光ファイバの断面構造を示す図であり、図 1 Bは、図 1 A中の線 L 1に沿って示された屈折率プロファイルである。なお、線 L 1は当該分散フラット光ファイバ 1 0 0の中心軸を示す点 0 で交差する線である。この実施例 1に係る分散フラット光ファイバ 1 0 0は、リングコア構造のコア領域 2 0 0と、ディプレストクラッド構造のクラッド領域 3 0 0とを備えている。上記コア領域 2 0 0は、屈折率を有する外径 a 1の第 1 コア 2 0 1と、該第 1コア 2 0 1の外周に設けられるとともに屈折率 n ₂ ( > n を有する外径 b 1の第 2コア 2 0 2を備えている。また、上記クラッド領域 3 0 0は、第 2コア 2 0 2の外周に設けられるとともに屈折率 n ₃ ( - n o を有する外径 c 1の第 1クラッド 3 0 1と、該第 1クラッド 3 0 1の外周に設けられるとともに屈折率 n ₄ ( > n ₃) を有する第 2クラッド 3 0 2を備えている。

ここで、図 1 Bの屈折率プロファイル 1 5 0は、図 1 A中の線 L 1に沿った各領域の屈折率を示しており、領域 1 5 1は第 1コア 2 0 1の線 L 1上の各部位、領域 1 5 2は第 2コア 2 0 2の線 L 1上の各部位、領域 1 5 3は第 1クラッド 3 0 1の線 L 1上の各部位、領域 1 5 4は第 2クラッド 3 0 2の線 L 1上の各部位 . に相当している。

この実施例 1において、第 2クラッド 302 (クラッド領域 300の基準領域）に対する第 1コア 20 1の比屈折率差 Ar 及び第 1クラッド 30 1の比屈折率差 Δη₃は、ともに一 0. 6%であり、第 2クラッド 302に対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂は 0. 7%である。また、第 1コア 20 1の外径 a 1は 3. 0 4〃m、第 2コア 202の外径 b 1は 7. 26〃m、第 1クラッド 30 1の外径 c 1は 1 3. 2〃m、当該分散フラット光ファイバ 1 00の外径（第 2クラッド 302の外径） 125〃mである。なお、各領域の比屈折率差は以下のように与えられる。

Ώ.2 = ( n₂- n₄) / n

Δ n₃= (n₃- n ) / n₄

発明者らは、以上のように構成された実施例 1に係る分散フラット光ファイバ 100の波長 1 550 nmにおける諸特性を測定した。その結果、波長 1 550 nmにおける分散値は 0. 1 7 p s/nm/km (< | 5 | s/nm/km) 、波長 1 550 nmにおける実効断面積 A_eifは 58〃m² (>45 zm²) 、長さ 2 mでのカットオフ波長は 1. 1 53〃m (> l . 0〃m) であった。また、分散スロープは、波長 1 53011111で0. 0 1 8 p s/nm²/km、波長 1 55

0 nmで 0. 007 p s/nm²/km (< 0. 03 p s/nm²/km) 、波長

1 560 nmで 0. 000 p s /nm²/kmであった。さらに、波長 1 550 nmにおける偏波分散値は 0. l l p s/km^1/2 (<0. 1 5 p s/km^1/2) であった。なお、図 2は、この実施例 1に係る分散フラット光ファイバ 100の分散特性を示すグラフである。

実施例 2

図 3は、この発明の実施例 2に係る分散フラット光フアイバの屈折率プロファィルである。なお、この実施例 2の分散フラット光ファイバの断面構造は、図 1 Aに示された構造と同じである。したがって、この屈折率プロファイル 160は図 1 A中の線 L 1に沿った各領域の屈折率に相当し、また、領域 161は第 1コァ 20 1の線 L 1上の各部位、領域 162は第 2コア 202の線 L 1上の各部位、領域 163は第 1クラッド 30 1の線 L 1上の各部位、領域 154は第 2クラヅド 302の線 L 1上の各部位に相当している。

この実施例 2において、領域 16 1に相当する第 1コア（屈折率の外径 a 1は 3. 75 /m、領域 162に相当する第 2コア（屈折率：^〉]^) の外径 b 1は 8. 25〃m、領域 163に相当する第 1クラッド（屈折率 ns n の外径 c 1は 15. 0〃m、領域 164に相当する第 2クラッド（屈折率 n₄>n₃) の外径は 125〃mである。また、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Δπ! (= (ηι-η₄) /η₄) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₃ (= (η₃— η₄) /η₄) は、ともに一 0. 60%であり、第 2クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂-η₄) /η₄) は 6. 3%である。

発明者らは、以上のように構成された実施例 1に係る分散フラット光ファイバの波長 1 550 nmにおける諸特性を測定した。その結果、波長 1550 nmにおける分散値は 0. 12 p s/nm/km (< | 5 | p s/nm/km) 、波長 1550 nmにおける実効断面積 A_effは 72〃m² (>45〃m²) 、長さ 2 m でのカットオフ波長は 1. 187 m (> l . 0〃m) であった。また、分散スロープは、波長 1530 nmで 0. 0096 p s/nm²/km、波長 1550 nmで— 0. 0120 p s/nm²/km (く 0. 003 p s/nm²/km)、波長 1560 nmで— 0. 0265 p s /nm²/kmであった。さらに、波長 1550 nmにおける偏波分散値は 0. 10 p s/km^1/2 (く 0. 1 5 p s/ km^1/2) であった。なお、図 4は、この実施例 2に係る分散フラット光フアイノの分散特性を示すグラフである。

実施例 3

図 5 Aは、実施例 3に係る分散フラット光ファイバの断面構造を示す図であり、図 5Bは、図 5 A中の線 L 2に沿って示された屈折率プロファイルである。なお、線 L 2は当該分散フラット光ファイバ 500の中心軸を示す点 0₂で交差する線である。この実施例 3に係る分散フラット光ファイバ 500は、 3層コア構造のコア領域 600と、ディプレストクラッド構造のクラッド領域 700とを備えている。上記コア領域 600は、屈折率を有する外径 a 2の第 1コア 60 1と、該第 1コア 60 1の外周に設けられるとともに屈折率 η₂ (<ηι) を有する外径 b 2の第 2コア 602と、該第 2コア 602の外周に設けられるとともに屈折率 n₃ (>n₂) を有する外径 c 2の第 3コア 603とを備えている。また、上記クラッド領域 700は、第 3コア 603の外周に設けられるとともに屈折率 n₄ (< n₃) を有する外径 c 2の第 1クラッド 701と、該第 1クラヅド 701の外周に設けられるとともに屈折率 n₅ (>n₄) を有する第 2クラッド 702を備えている。

ここで、図 5 Bの屈折率プロファイル 510は、図 5 A中の線 L 2に沿った各領域の屈折率を示しており、領域 51 1は第 1コア 60 1の線 L 2上の各部位、領域 5 12は第 2コア 602の線 L 2上の各部位、領域 5 13は第 3コア 603 の線 L 2上の各部位、領域 5 14は第 1クラッド 70 1の線 L 2上の各部位、領域 515は第 2クラッド 702の線 L 2上の各部位に相当している。

この実施例 3において、第 2クラヅド 702 (クラッド領域 700の基準領域）に対する第 1コア 60 1の比屈折率差 Δη は 0. 58 %、第 2クラヅド 702 に対する第 2コア 602の比屈折率差 Δη₂は— 0. 10%、第 2クラッド 70 2に対する第 3コア 603の比屈折率差 Δη₃は 0. 40%、第 2クラッド 70 2に対する第 1クラッド 70 1の比屈折率差 Δη₄は一 0. 27%である。また、第 1コア 60 1の外径 a 2は 5. 8〃m、第 2コア 602の外径 b 2は 16. 2 〃m、第 3コア 603の外径 c 2は 23. 2 m、第 1クラッド 701の外径 d は 46. 4〃m、当該分散フラット光ファイバ 500の外径（第 2クラッド 70 2の外径） 125 mである。なお、各領域の比屈折率差は以下のように与えら . れる。

Δ n ι= (η i- η₅) / η₅

τι₂= (η₂-η₅) / η₅

△ η₃二 (η₃— η₅) / η₅

Δη₄= (η₄-η₅) / η₅

発明者らは、以上のように構成された実施例 3に係る分散フラット光ファイノ 500の波長 1550 nmにおける諸特性を測定した。その結果、波長 1550 nmにおける分散値は— 2. 2 p s/nm/km (< | 5 | p s/nm/km) 、波長 1550 nmにおける実効断面積 A_effは 5 O^m² (>45 m²) 、長さ 2 mでのカットオフ波長は 1. 920〃m (> l. 0〃m) であった。また、分散スロープは、波長 1530 nmで 0. 0129 p s/nm²/km、波長 15 50nmで 0. 0172 p s /nm²/km (く 0. 03 p s /nm²/km) 、波長 1 56011111で0. 0 198p s/nm²/kmであった。さらに、波長 1 550 nmにおける偏波分散値は 0 · 06 p s/km^1/2 (く 0 · 15 p s/k m^1/2) であった。なお、図 6は、この実施例 3に係る分散フラット光ファイバの分散特性を示すグラフである。

実施例 4

図 7は、この発明の実施例 4に係る分散フラット光ファイバの屈折率プロファィルである。なお、実施例 4の分散フラット光ファイバは、図 5Aのコア領域 6 00と同様な 3層コア構造のコア領域と単一層のクラッド領域を有し、その屈折率プロファイル 170は、トリプルクラッド型の屈折率プロファイルとも呼ばれる。

屈折率プロファイル 170は、基本的には図 5 A中の線 L 2に沿った各領域の屈折率に相当し、また、領域 171は第 1コア 60 1の線 L 2上の各部位、領域 172は第 2コア 602の線 L 2上の各部位、領域 173は第 3コア 603の線 L 2上の各部位、領域 174は第 2クラッド 702の線 L 2上の各部位に相当し . ている。ただし、実施例 4の分散フラット光ファイバでは、図 5 A中の第 1クラッドに相当する領域は存在しない。

この実施例 4において、領域 171に相当する第 1コア（屈折率 _ηι) の外径 a 2は 7. 3〃m、領域 172に相当する第 2コア（屈折率 nz nJ の外径 b 2は 15. 0〃m、領域 173に相当する第 3コア（屈折率 n₃>n₂) の外径 c 2は 22. 0 zm、領域 174に相当するクラッド（屈折率 n₄<n₃) の外径は 125〃mである。また、クラヅドに対する第 1コアの比屈折率差 Ar (= (n 丄ー n₄) /n₄) は 0. 58%、クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δ n₂ (= (n₂— n₄) /n₄) は一 0. 18%、クラヅドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη₃ (= (η₃-η₄) /η₄) は 0. 27 %、である。

発明者らは、以上のように構成された実施例 1に係る分散フラット光フアイバの波長 1550 nmにおける諸特性を測定した。その結果、波長 1550 nmにおける分散値は— 0. 37 p s/nm/km (< | 5 | p s/nm/km) 、波長 1550 nmにおける実効断面積 A_effは 52. 8 urn² (>45〃m²) 、長さ 2 mでのカットオフ波長は 1. 7 13〃m (> l . 0 ^m) であった。また、分散スロープは、波長 1530 nmで 0. 0005 p s/nm²/km、波長 1 550 nmで 0. 0005 p s /nm²/km (く 0. 003 p s/nm²/km) 、波長 1560 nmで 0. 0010 p s /nm²/kmであった。直径 20 mm で曲げられたときの伝送損失（曲げ損失）は 3. 2 dB/mであった。さらに、波長 155 Onmにおける偏波分散値は 0. 08 p s /km^1/2 (< 0. 15 p s/km^1/2) であった。なお、図 8は、この実施例 4に係る分散フラット光フアイバの分散特性を示すグラフである。

図 9は、以上に説明された実施例 1〜 4に係る分散フラット光フアイバそれぞれの波長 1550 nmにおける諸特性をまとめた表である。これら各実施例に係る分散フラット光ファイバは何れも、分散の絶対値が 5 p s/nm/km以下、実効断面積 A_effが 45〃m²以上、分散スロープが 0. 03 p s/nm² /km . 以下であり、長さ 2 mでのカットオフ波長が 1. 0〃m以上、偏波分散が 0. 1 5 p s/km^1/2以下である。

何れの分散フラット光ファイバも、分散スロープが極めて小さく分散特性は平坦であり、また、実効断面積 A_effが 45 m²以上と大きいので、分散フラット光ファイバ中における信号光のパワー密度が低く抑えられて非線形光学現象の発生は効果的に抑制されるとともに、高い S/N比で伝送が可能である。さらに、長さ 2 mでのカットオフ波長が 1. 0 m以上であるので、これらの分散フラット光ファイバは優れた曲げ特性を有する（曲げ損失が小さい）。したがって、これらの分散フラット光ファイバは、光増幅器を用いた時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送に用いるのに好適である。特に、実施例 2に係る分散フラット光フアイバ（図 3) は、実効断面積 A_effが 70 m²以上であるので、分散フラット光ファイバ中における信号光のパワー密度がより低く抑えられる（非線形光学現象の発生がより抑制される）。実施例 3に係る分散フラット光フ ' （図 5A 及び図 5B) は、長さ 2 inでのカットオフ波長が信号光波長よりも長い。しかしながら、後述するように実際の信号光の伝送距離が数百 k m〜数千 k mであることを考慮すると、高次モードは減衰するので、何等支障はない。

なお、この発明は、上述された実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施例 1〜4で示された屈折率プロファイルは例示であつて、この発明に係る分散フラット光ファイバを実現するための屈折率プロフアイルは他にも種々の態様が有り得る。

発明者らは、図 5 Bに示された屈折率プロファイルを有する分散フラット光フアイバの応用例として、図 10に示されたよう第 3コアにおけるプロファイルボリュームを変えたサンプル 1~5を用意し、これらサンプル 1〜 5について、コァ領域の外径（第 3コアの外径） c 2と分散スロープ（p s/nm²/km) との関係、及び第 3コアの外径 c 2と長さ 2mでのカットオフ波長（〃m) との関係を調べた。具体的に、用意されたサンプル 1〜5では、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2/c 2) と第 2クラッドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη₃が変えられている。一方、用意されたサンプル 1〜5において、他のパラメ一夕は共通であり、第 3コアの外径に対する第 1コアの外径の比（a 2/ c 2) は 0. 25、第 3コアの外径に対する第 1クラヅドの外径の比（d/c 2) は 2. 0、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Ar は 0. 6 %、第 2 クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂及び第 1クラッドの比屈折率差△ η₄は、ともに一 0. 05%である。

図 1 1A及び図 1 1Bは、サンプル 1〜5について、コア領域の外径（第 3コァの外径 c 2) に対する分散スロープ（p s/nm²/km) の変化を示すグラフであり、図 12八及び図12ョは、サンプル 1〜5について、第 3コアの外径 c 2に対するカットオフ波長（〃m) の変化を示すグラフである。また、これら図 1 1 A〜図 12 Bにおいて、 S 1はサンプル 1のグラフ、 S 2はサンプル 2のグラフ、 S 3はサンプル 3のグラフ、 S 4はサンプル 4のグラフ、 S 5はサンプル 5のグラフをそれぞれ示している。

これらのグラフからも分かるように、第 2クラッドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη ₃が低すぎるか、あるいは第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比

(b 2/c 2) が大きすぎると、分散スロープを 0. 03 p s/nm²/km以下にすることができない。また、長さ 2mでのカットオフ波長も短くなり、曲げ損失が増加してしまう。したがって、分散スロープを低減し、長さ 2mでのカツトオフ波長を長くして曲げ損失を改善するためには、第 3コアの比屈折率差 Δη ₃を大きく設定するとともに、第 3コアの幅を厚くする必要がある。ちなみに、上述の 3層コア構造のコア領域（第 3コアを有する）を備えた実施例 3及び実施例 4に係る分散フラット光ファイバにおいて、以下の（5) 式で与えられる第 3 コアのプロファイルボリュームは、それぞれ 13. 8 % - 8. 1% - μ. m²であった（図 9参照）。

b/2

次に、発明者らは実施例 3 (図 5 A及び図 5B) に係る分散シフトファイバの応用例として、それぞれ図 1 3 A〜図 13 Cに示された屈折率プロファイルを有するサンプル 6〜9を用意し、これらサンプル 6〜 9について波長 1 550 nm における諸特性を測定した。なお、用意されたサンプル 6〜9の構造は図 5 Aに示された断面構造と同様であり、第 1コア、第 2コア及び第 3コアから構成されたコア領域と、第 1クラッド及び第 2クラッドから構成されたクラッド領域とを備えている。

サンプル 6は図 1 3 Aに示された屈折率プロファイル 520を有し、該屈折率プロファイル 520は、図 5 A中の線 L 2に沿った各領域の屈折率に相当している。また、この屈折率プロファイル 520において、領域 52 1は第 1コア 60 1の線 L 2上の各部位、領域 522は第 2コア 602の線 L 2上の各部位、領域 523は第 3コア 603の線 L 2上の各部位、領域 524は第 1クラッド 70 1 の線 L 2上の各部位、領域 525は第 2クラッド 702の線 L 2上の各部位に相当している。

サンプル 6において、領域 52 1に相当する第 1コア（屈折率の外径 a 2は 5. 7〃m、領域 522に相当する第 2コア（屈折率 r^ r ) の外径 b 2 は 14. Ί 、領域 523に相当する第 3コア（屈折率 n₃>n₂) の外径 c 2 は 22. 6〃m、領域 524に相当する第 1クラッド（屈折率 n₄ = n₂) の外径 dは 45. 2 /m、領域 525に相当する第 2クラッド（屈折率 n₅>n₄) の外径は 1 25 mである。また、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Δη 1 (二 (ri!-ns) /n₅) は 0. 60%、第 2クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂-η₅) /η₅) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₄ (= (η₄— η₅) /η₅) は、ともに一 0. 05 %、第 2クラッドに対する第 3コア . の比屈折率差 Δη ₃ (= (η₃-η₅) /η₅) は 0. 30%である。さらに、第 3 コアの外径に対する第 1コアの外径の比（a 2/c 2) は 0. 25、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2/c 2) は 0. 65である。

次に、サンプル 7は図 13 Bに示された屈折率プロファイル 530を有し、該屈折率プロファイル 530は、図 5 A中の線 L 2に沿った各領域の屈折率に相当している。また、この屈折率プロファイル 530において、領域 531は第 1コァ 60 1の線 L 2上の各部位、領域 532は第 2コア 602の線 L 2上の各部位、領域 533は第 3コア 603の線 L 2上の各部位、領域 534は第 1クラッド 7 0 1の線 L 2上の各部位、領域 535は第 2クラッド 702の線 L 2上の各部位に相当している。なお、用意されたサンプル 7は、領域 533における屈折率プ口ファイル（第 3コア領域の径方向の屈折率プロファイルに相当）の形状が図 5 Bに示された屈折率プロファイル 510における領域 5 13の形状と異なっている。

サンプル 7において、領域 531に相当する第 1コア（屈折率 r ) の外径 a 2は 5. 6 m、領域 532に相当する第 2コア（屈折率 r^ r ) の外径 b 2 は 12. 6〃m、領域 533に相当する第 3コア（屈折率 n₃>n₂) の外径 c 2 は 24. 2 m、領域 534に相当する第 1クラッド（屈折率 n₄ = n₂) の外径 dは 48. 4〃m、領域 535に相当する第 2クラッド（屈折率 n₅>n₄) の外径は 125〃mである。また、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Δη 1 (= (ri!-ns) /n₅) は 0. 60%、第 2クラヅドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂-η₅) /η₅) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₄ (= (η₄— η₅) /η₅) は、ともに一 0. 05 %、第 2クラッドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη₃ (= (η₃-η₅) /η₅) は 0. 41%である。さらに、第 3 コアの外径に対する第 1コアの外径の比（a 2/c 2) は 0. 23、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2/c 2) は 0. 52である。

サンプル 8は図 13 Cに示された屈折率プロファイル 540を有し、該屈折率 . プロファイル 540は、図 5 A中の線 L 2に沿った各領域の屈折率に相当している。また、この屈折率プロファイル 540において、領域 541は第 1コア 60 1の線 L 2上の各部位、領域 542は第 2コア 602の線 L 2上の各部位、領域 543は第 3コア 603の線 L 2上の各部位、領域 544は第 1クラッド 701 の線 L 2上の各部位、領域 545は第 2クラッド 702の線 L 2上の各部位に相当している。なお、用意されたサンプル 8は、領域 541における屈折率プロフアイル（第 1コア領域の径方向の屈折率プロファイルに相当）の形状が図 5 Bに示された屈折率プロファイル 510における領域 511の形状と異なっている。サンプル 8において、領域 541に相当する第 1コア（屈折率の外径 a 2は 8. 領域 542に相当する第 2コア（屈折率 nz n の外径 b 2 は 17. 6〃m、領域 543に相当する第 3コア（屈折率 n₃>n₂) の外径 c 2 は 25. 2〃m、領域 544に相当する第 1クラッド（屈折率 n₄ = n₂) の外径 dは 50. 4〃m、領域 545に相当する第 2クラッド（屈折率 n₅>n₄) の外径は 125/zmである。また、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Δη 1 (= (n!-n₅) /n₅) は 0. 85%、第 2クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂-η₅) /η₅) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₄ (= (η₄— η₅) /η₅) は、ともに一 0. 05 %、第 2クラッドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη₃ (= (η₃-η₅) /η_ε) は 0. 29%である。さらに、第 3 コアの外径に対する第 1コアの外径の比（a2/c 2) は 0. 34、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b2/c2) は 0. 74である。

一方、サンプル 9は上述のサンプル 6に類似した屈折率プロファイルを有する (図 13 A参照）。したがって、サンプル 9において、領域 521に相当する第 1コア（屈折率 r ) の外径 a 2は 6. 6〃m、領域 522に相当する第 2コア (屈折率 n₂く r ) の外径 b 2は 18. 9〃m、領域 523に相当する第 3コア (屈折率 n₃>n₂) の外径 c 2は 25. 5〃m、領域 524に相当する第 1クラッド（屈折率 n₄ = n₂) の外径 dは 41. 0 m、領域 525に相当する第 2ク . ラッド（屈折率 n₅>n₄) の外径は 1 2 5 mである。また、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差 Δ Γ^ ( = (_ηι-η₅) /η₅) は 0. 5 0 %、第 2クラッドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂— η₅) /η₅) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₄ (= (η₄-η₅) /η₅) は、ともに— 0. 1 5 %、第 2クラヅドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη ₃ (= (η₃-η₅) /η₅) は 0. 43 %である。さらに、第 3コアの外径に対する第 1コアの外径の比（a 2/c 2) は 0. 2 6、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2/c 2) は 0. 74である。以上の構成により、正の分散値を有するとともに極めて小さい分散スロープを有する分散フラットファイバが得られる。

以上のように設計されたサンプル 6〜9の、波長 1 5 5 0 nmにおける諸特性を図 1 4に示す。なお、（5) 式で与えられる第 3コアのプロファイルボリユームは、上述のサンプル 3〜 9の各値を考慮して 7. 0% · 〃m²以上であることが好ましい。

さらに発明者らは、図 1 3 Bに示された屈折率プロファイルを有する分散フラット光ファイバ（サンプル 7) について、第 3コアの外径 c 2 (コア領域の外径）と上述の諸特性との関係について用意された複数のサンプルを測定してみた。なお、用意されたサンプルは、第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差

(= (r — n₅) /n₅) は 0. 6 1 %、第 2クラヅドに対する第 2コアの比屈折率差 Δη₂ (= (η₂-η₅) /η₅) 及び第 1クラッドの比屈折率差 Δη₄ (=

(η₄— η₅) /η₅) は、ともに一 0. 05 %、第 2クラヅドに対する第 3コアの比屈折率差 Δη ₃ (二 (η₃-η₅) /η₅) は 0. 3 5%である。また、第 2クラッドは純石英とした。さらに、第 3コアの外径に対する第 1コアの外径の比

(a 2/c 2) は 0. 2 3、第 3コアの外径に対する第 2コアの外径の比（b 2 /c 2) は 0. 52、第 3コアの外径に対する第 1クラッドの外径の比（d/c 2) は 1. 8である。

図 1 5 A〜図 1 5 Dは、用意されたサンプルについての測定結果であり、図 1 .

5 Aは第 3コアの外径 c 2 ( m) と実効断面積 A_eff (〃m²) との関係、図 1 5 Bは第 3コアの外径 c 2 (〃m) と直径 2 0 mmで曲げられたときの曲げロス (dB/m) との関係、図 1 5 Cは第 3コアの外径 c 2 (〃m) と分散スロープとの関係（P s/nm²/km) との関係、図 1 5 Dは第 3コアの外径 c 2 (j m) と分散（p s/nm/km) との関係を示している。また、各グラフにおいて、曲線 L 3、 L 4、 L 5、 L 6はそれぞれ計算により得られた理論曲線であり、プロットされている点（dot) は測定値を表している。

これらのグラフからも分かるように、得られる分散フラット光ファイバは、波長 1 5 5 0 nmにおいて— 4〜十 4 p s/nm/kmの分散値（く | 5 | p s/ nm/km) と、 0. 0 2 6〜0. 0 2 8 p s/nm²/kmの分散スロープ（く 0. 0 3 p s/nm²/km) と、 4 7〜 5 2〃m²の実効断面積 A_{ef f} (> 4 5 jum²) を有する。

特に、図 1 5 Cにおいて着目すべき点は、図中 Aで示された領域においては第 3コアの外径が変動しても分散スロープの変動が小さくなつている点である。一般に、光ファイバを製造する場合、製造された各ロット間にはコア領域の外径に士 2 %程度の製造バラヅキが生じてしまう（ ± 2 %程度までしか外径制御できない）。したがって、分散スロープのバラツキを抑制する範囲でコア領域の外径を制御できれば、必然的に製造バラツキに起因した各製造物（分散フラット光ファィバ）の特性バラツキの発生を回避することができる。

図 1 6A及び図 1 6 Bは、サンプル 8について、コア領域の外径変動と諸特性の変動との関係を示すグラフであり、図 1 6 Aは、第 3コアの外径 C 2と、分散 (p s/nm/km) 及び分散スロープ（p s/nm²/km) の関係、図 1 6 Bは、コア領域の外径の変動率（％) に対する分散スロープの変動量（p s/n m²/km/%) の関係を示している。なお、図 1 6A中、 Dはサンプル 8の分散、 D Sはサンプル 8の分散スロープを示している。

図 1 6 Aからも分かるように、信号光が伝搬する領域（主にコア領域）の直径 . が大きくなるにしたがって、分散値は大きくなるが、分散スロープは第 3コアの外径 c 2がある値のときに極小値をとる。特に、この極小値近傍では分散スロープの変動は小さくなる。具体的には、図 16 Bに示されたグラフからも分かるように、コア領域の外径を適切な値に設定して分散フラット光ファイバを設計すれば、外径制御可能な ±2%のコア領域の外径の変動率に対し、分散スロープの変化量を 0. 003 p

ることが可能である。

次に、この発明に係る分散フラット光ファイバにおける、曲げ損失（dB/m) とカツトオフ波長について言及する。

図 17 Aは、第 3コアの外径 c 2を 22. 4〃mに固定し、曲げ径（mm) の変化に対する曲げ損失（dB/m) の測定値をプロットしたグラフであり、図中 L 7は計算により得られた理論値を表している。このグラフからも分かるように、 32mmの曲げ径における曲げ損失は 0. 04dB/m (= 0. 004 dB/夕ーン）であり、良好な値であることが分かる。

一方、図 17Bは、第 3コアの外径 c 2を 22. に固定し、ファイバ長

(km) の変化に対するカツトオフ波長（ /m) の測定値をプロッ卜したグラフであり、図中 L 8は計算により得られた理論値を表している。なお、線 L8の傾きは、一 252 nm/d e c a d eである。このグラフからも分かるように、長さ 2 mでのカットオフ波長が 2. 080〃mであっても、 200m程度の長さがあればシングルモード動作が保証されるため、長さ 2mでのカツトオフ波長が信号光波長よりも長い場合であっても実用上問題はない（通常、海底ケーブル等では、 5 km程度の複数の光ファイバを融着して光伝送路を構成する）。

さらに、図 18Aは、上述されたサンプル 1〜5について、第 3コアのプロフアイルポリューム（％ ·〃m²) と分散スロープ（ps/nm²/km) との関係を示すグラフであり、図 18Bは、該サンプル 1〜 5について、第 3コアのプロファイルボリューム（％ '〃m²) とカットオフ波長（ m) との関係を示すグラフである。上述されたように、 3層コア構造のコア領域を有する分散フラット . 光ファイバ（第 3コアを備えた実施例 3及び実施例 4) では、長さ 2mでのカツトオフ波長は 1. 4〃mである必要がある。また、分散スロープは 0. 03 p s /nm²/km以下であるのが好ましい。したがって、これらの制限を満たすためには、図 18 A及び図 18 Bから、第 3コアにおけるプロファイルボリューム ( (5) 式参照）は 7. 0% ·〃m²以上でなければならない。なお、図 18 A 及び図 18 B中、 S 1〜S 5はそれぞれ上述のサンプル 1〜5の、プロファイルボリユームに対する分散スロープ及び力ットオフ波長を示している。産業上の利用可能性

以上、詳細に説明したとおり、この発明に係る分散フラット光ファイバは、波長 1550 nmにおける分散の絶対値が 5 p s/nm/km以下であり、また、分散スロープが 0. 03ps/nm² /km以下であるので、各信号光間の分散値の差異を使用波長帯域前端に渡って小さく抑えることが可能である。また、実効断面積が 45 m²以上が好ましく、これら実効断面積と分散スロープとの適切な関係を実現することにより、当該分散フラット光ファイバ中における信号光のパワー密度が低く抑えられて非線形光学現象の発生は効果的に抑制され、高い S/N比での伝送を可能にする。さらに、長さ 2mにおけるカットオフ波長が 1. 0〃m以上であるので、この分散フラット光ファイバは優れた曲げ特性を有する c したがって、この分散フラット光ファイバは、光増幅器を用いた時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送に好適である。

また、実効断面積が 70〃m² 以上である場合には、当該分散フラット光ファィバ中における信号光のパワー密度がさらに低く抑えられて非線形光学現象の発生をより効果的に抑制でき、この分散フラット光ファイバは、光増幅器を用いた時分割多重伝送や波長多重ソリトン伝送にさらに好適である。

Claims

言青求の範固

1. 所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えた分散フラット光ファイバであって、波長 155 Onmにおける諸特性として、

絶対値が 5 p s/nm/km以下である分散と、

45〃m²以上の実効断面積と、

0. 03 p s/nm²/km以下の分散スロープと、

長さ 2mにおいて 1. 0〃m以上のカツトオフ波長とを有する分散フラヅト光ファイバ。

2. 前記実効断面積は 50 Aim²以上であり、かつ前記分散スロープは 0. 02 p s/nm²/km以下であることを特徴とする請求項 1記載の分散フラヅト光ファイバ。

3. 前記コア領域は、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1コアよりも高い屈折率を有する第 2コアとを備えたことを特徴とする請求項 1記載の分散フラット光ファイバ。

4. 前記コア領域は、所定の屈折率を有する第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1コアよりも低い屈折率を有する第 2コアと、該第 2 コアの外周に設けられるとともにかつ該第 2コアよりも高い屈折率を有する第 3 コアとを備えたことを特徴とする請求項 1記載の分散フラット光ファイバ。

5. 前記波長 1550 nmにおける諸特性として、 0. 15p s/km^1/2 以下の偏波分散をさらに有することを特徴とする請求項 1〜4のいずれか一項記載の分散フラット光ファイバ。

6. 直径 32 mmに曲げられたときの伝送損失が 0. 5 dB/夕一ン以下であり、長さ 2mにおける前記カットオフ波長が 1. 4 m以上であることを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか一項記載の分散フラット光ファイバ。

7. 前記第 2コアの外径を b、前記第 3コアの外径を c、前記クラッド領域の基準領域に対する該第 3コァの比屈折率差を△ n ₃とするとき、

Δη₃≥ 0. 25%

0. 40≤b/c≤ 0. 75

なる関係を満たすことを特徴とする請求項 4記載の分散フラット光ファイノ。

8. 前記コア領域における中心から径方向の距離を r、該中心から距離 rの部位での、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差を Δη (r) とするとき、

(r) r d r≥ 7. 0 (% ·〃m²) なる関係を満たすことを特徴とする請求項 7記載の分散フラット光ファイバ。

9. 前記クラッド領域は、前記第 3コアの外周の設けられかつ該第 3コアよりも低い屈折率を有する第 1クラッドと、前記基準領域に相当する領域であって、該第 1クラッドの外周に設けられるとともに該第 1クラッドよりも高い屈折率を有する第 2クラッドとを備え、

前記第 1コアの外径を a、前記第 2コアの外径を b、前記第 3コアの外径を c、前記第 2クラッドに対する第 1コアの比屈折率差を Δη^ 前記第 2クラッドに対する前記第 1クラッドの比屈折率差を Δη₄とするとき、

0. 4 0 %≤Δπ!≤ 0. 9 0%

Δη₄≤- 0. 0 2%

0. 2 0≤ a/c≤ 0. 3 5

2 0 ^m≤ c≤ 3 0 m

なる関係を満たすことを特徴とする請求項 7記載の分散フラット光ファイバ。

1 0. 前記コア領域の外径は、前記分散スロープが極小値をとるときの値を中心にして ± 2 %の変動範囲内に設定されていることを特徴とする請求項 1記載の分散フラット光ファイバ。

1 1. 前記コア領域の外径の ± 2 %の変動に対する前記分散スロープの変動量は、 0. 0 0 3 p s/nm²/km以下であることを特徴とする請求項 1記載の分散フラット光ファイバ。

1 2. 所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えた分散フラット光ファイバであって、

波長 1 5 5 O nmにおける諸特性として、 4 5〃m²以上の実効断面積と、 0. 03 p s/nm²/km以下の分散スロープを有するとともに、

前記コア領域は、所定の屈折率を有するとともに前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差が 0. 6 %以下である第 1コアと、該第 1コアの外周に設けられるとともに該第 1コアよりも低い屈折率を有する第 2コアと、該第 2コアの外周に設けられるとともにかつ該第 2コアよりも高い屈折率を有する第 3コアとを備えた分散フラット光ファイバ。

1 3. 前記実効断面積は 5 0〃m²以上、前記分散スロープは 0. 0 2 p s /nm²/km以下であって、前記波長 1550 nmにおける諸特性として、絶対値が 5 p s/nm/km以下である分散をさらに有することを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイバ。

14. 前記波長 155 Onmにおける諸特性として、 0. I S ps/km¹/ ²以下の偏波分散をさらに有することを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイバ。

15. 直径 32 mmに曲げられたときの伝送損失が 0. 5 dB /ターン以下であることを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイノ

1 6. 前記第 2コアの外径を b、前記第 3コアの外径を c、前記クラッド領域の基準領域に対する該第 3コァの比屈折率差を△ n ₃とするとき、

Δη₃≥ 0. 25%

0. 40≤b/c≤ 0. 75

なる関係を満たすことを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイバ。

17. 前記コア領域における中心から径方向の距離を r、該中心から距離 r の部位での、前記クラッド領域の基準領域に対する比屈折率差を Δη (r) とするとぎ、 Δη (r) r d r≥ 7. 0 (% ·〃m²)

b/2

なる関係を満たすことを特徴とする請求項 16記載の分散フラット光ファイバ。

18. 前記クラッド領域は、前記第 3コアの外周の設けられかつ該第 3コアよりも低い屈折率を有する第 1クラッドと、前記基準領域に相当する領域であつて、該第 1クラッドの外周に設けられるとともに該第 1クラッドよりも高い屈折率を有する第 2クラッドとを備え、

Δη₄≤- 0. 02%

0. 20≤a/c≤ 0. 35

20 /m≤ c≤ 30 .

19. 前記コア領域の外径は、前記分散スロープが極小値をとるときの値を中心にして ± 2%の変動範囲内に設定されていることを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイバ。

20. 前記コア領域の外径の ± 2%の変動に対する前記分散スロープの変動量は、 0. 003 p s/nm²/km以下であることを特徴とする請求項 12記載の分散フラット光ファイバ。