WO2001063327A1

WO2001063327A1 - Ligne de transmission optique et systeme de transmission optique comprenant celle-ci

Info

Publication number: WO2001063327A1
Application number: PCT/JP2001/001355
Authority: WO
Inventors: Masao Tsukitani; Eisuke Sasaoka
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2001-08-30
Also published as: US20020048439A1; AU3415101A; US6496631B2; AU2001234151B2; EP1271193A1; EP1271193A4

Description

明細書

光伝送路及びそれを含む光伝送システム

技術分野

この発明は、局間に配置される中継伝送路に適用される光伝送路及びそれを含む光伝送システムに関するものである。背景技術

1 . 5 5 zm波長帯に含まれる複数波長の信号を利用した波長分割多重（WD M: Wavelength Division Multiplexing)光伝送は、高速な大容量情報伝送を可能にする。この WD M光伝送において、伝送容量を制限する要因には、光伝送路の非線形性及び分散スロープが挙げられる。したがって、 WD M光伝送システムの性能を向上させるには、光伝送路の非線形性を低減（例えば、実効断面積の拡大）したり、光伝送路の分散ス口一プを低減することが重要である。

このように非線形性の低減や分散スロープの低減を意図した光伝送路として、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとが接続された構成を有する光伝送路が提案されている。シングルモード光ファイバ（以下、 S M Fという）は、 1 . 3〃m波長帯に零分散波長を有し、 1 . 5 5 波長帯において正の波長分散及び正の分散スロープを有する。一方、分散補償光ファイバ（以下、 D C Fという）は、 1 . 5 5〃m波長帯において負の波長分散及び負の分散スロープを有する。そこで、これら S MF及び D C Fの各長さが適切に調整されることで、光伝送路全体の分散スロープの低減が図られている。また、信号の伝搬方向から見て実効断面積が比較的大きい S MFが上流側に設けられることで、光伝送路全体の実効断面積の拡大が図られ、また光伝送路の非線形性の低減が図られている。例えば、第 1従来技術として T. Naito, et al.， "1 erabit/s WDM Transmission over 10，000 km"，ECOC'99, PD-2-l (1999)に開示された従来の光伝送路は、 S M Fと D C Fとが接続された構成を備える。また、第 2従来例として築谷、他、 " 低分散スロープ、低非線形性を有する低非線形 P S C F + D C F複合伝送路"、信学技報、 OCS99-97, pp.67-72 (1999)に開示された従来の光伝送路は、実効断面積 A _e„が一般に知られている数値よりも拡大され、かつ純シリカ（故意には不純物が添加されていないシリカ）のコア領域を有する S M F (以下、 A _{e f f}拡大 P S C Fという）と D C Fとが接続された構成を備える。第 3従来例として M. Murakami, et al.， "Quarter Terabit (25x10 Gb/s) over 9288 km WDM Transmission Experiment Using Nonlinear Supported RZ Pulse in Higher Order Fiber Dispersion Managed Line", ECOC'98, PD, pp.79-81 (1998)に開示された従来の光伝送路は、 G eが添加されたコア領域を有する S M F (以下、 G e _ S Mという）と D C Fとが接続された構成を備える。

さらに、第 4従来例として K. Fukuchi, et al.， "1.1-Tb/s (55x20-Gb/s) Dense WDM Soliton Transmission Over 3,020-km Widely-Dispersion-Managed Transmission Line Employing 1.55/1.58- Zm Hybrid Repeaters", ECOC'99, PD-2-10 (1999)に開示された従来の光伝送路は、純シリ力のコア領域を有する S M F (以下、 P S C F (Pure SiHca Core Fiber) という）と D C Fとが接続された構成を備える。第 5従来例として T. Tsuritani, et al.， "1 Tbit/s (100x10.7 Gbit/s) Transoceanic Transmission Using 30nm-Wide Broadband Optical Repeaters with. AefrEniarged. Positive Dispersion Fibre and Slope- Compensating DCF", ECOC'99, PD-2-7 (1999)に閧示された従来の光伝送路は、八。„拡大卩3〇と0〇？とが接続された構成を備ぇる。

発明の開示

発明者らは上記第 1〜第 5従来例に係る光伝送路を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、第 1及び第 2従来例に係る光伝送路は、曲げ損失が約 1 d BZmであって曲げに対して過度に強くなるよう設計されていることから、非線形性及び分散スロープの十分な低減効果が得られない。第 3及び第 4従来例に係る光伝送路では、 D C Fにおけるコァ領域の比屈折率差が 1 . 2 %程度と推測されることから、非線形性の低減効果が十分に得られない。また、第 5従来例に係る光伝送路でも、 DCFにおけるコア領域の比屈折率差が 2. 0%程度と推測されることから、非線形性の十分な低減効果は期待できない。なお、第 3 〜第 5従来例に係る光伝送路は、いずれも当該光伝送路全体に占める DC Fの長さの割合などに関して、最適化されていない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、非線形性及び分散スロープ双方を効果的に低減する構造を備えた光伝送路及びそれを含む光伝送システムを提供することを目的としている。

この発明に係る光伝送路は、互いに異なる複数波長の信号（WDM信号）を利用した WDM光伝送に適した伝送媒体として、送信局、中継局、受信局などの局間に配置される所定スパン長を有する中継伝送路であって、 1. 3〃m波長帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバと、該シングルモード光ファイノの波長分散を補償する分散補償光ファイバとを備える。なお、上記シングルモード光ファイバと上記分散補償光ファイバは、信号の伝搬方向に沿って該シングノレモ一ド光フアイノ^ 該分散補償光ファイバの順で配置され、これらは融着接続されている。また、当該光伝送路全体から見た波長 155 O nmにおける平均分散スロープ S_aveは、 —0. O i l 3 ps/nm²Zkm以上かつ 0. 0256 p s Znm² km以下であり、波長 1 550 nmにおける等価実効断面積 E A_{ef f} は 50 zm²以上である。

特に、この発明に係る光伝送路において、上記平均分散スロープ S_aveと等価実効断面積; EA_effとは、

f (S_ave) ≤EA eff = S V S _ave ··' V 1 )

なる関係を満たしている。

ここで、 f (S_ave) は S_aveを変数として EA_effの下限値を、

0.4481 + V(0.4481)²— 4 x 0.00518 x .29一 ln(S_ave + 0.0053)}

2x0.00518 なる式で与える下限値関数であり、 g (S_ave) は S_aveを変数として EA_eif の上限値を、

0.4481 + <O.4481)² 4 χ 0.00518 χ .29— In _ve + 0.0053 + 0.016(logl0 - log 2)^

2 0.00518

+12(logl0-log2)

なる式で与える上限値関数である。なお、上記式（1) で示された関係は、 Cバンド（波長 1530nm〜l 565 nm) のみならず Lバンド（波長 1565 η m〜 1625 nm) まで高速大容量 WDM光伝送を可能にするため、スパン長 5 0 kmにおける許容範囲として 2 dB〜 10 d Bの範囲内に曲げ損失を制御する等価実効断面積 E A _{e f f}の適正範囲を示す。

このように、当該光伝送路はシングルモード光ファイバと分散補償光ファイバとが融着接続された中継伝送路であり、信号はシングルモード光ファイバ、分散補償光ファイバの順に伝搬する。波長 155 Onmにおいて、シングルモード光ファイバ及び分散補償光ファイバの各波長分散の符号は互いに異なり、かつそれそれの分散スロープの符号も互いに異なっているため、光伝送路全体における波長分散の絶対値及び分散スロープの絶対値は小さくなる。そして、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_ave及び等価実効断面積 EA_effそれぞれを上述の範囲に設定することにより、当該光伝送路の非線形性及び平均分散ス口―プ双方が効果的に低減され、広い波長帯域、例えば 1530 ηπ！〜 1600 nmに亘って、高いビットレ一ト（例えば 10 Gb i t/s程度）の WDM伝送（高速大容量の光伝送）が可能になる。

なお、平均分散スロープ S_aveは 0. 0021 p s/nm² km以下であるのがより好ましい。この場合、さらに高いビットレ一ト（例えば SOGbi tZs 程度）で高速大容量の WDM伝送が可能となる。また、等価実効断面積 EA_eff は 55〃m²以上（より好適には 60 zm²以上）であるのがより好ましく当該光伝送路の非糸泉形性がさらに低減される。加えて、波長 1550 nmにおける当該光伝送路全体から見た平均伝送損失は 0. 185 dB/km以上かつ 0. 210 d B/km以下であるのが好ましい。また、波長帯域 1530 nm〜 1600 nmにおいて、上記平均伝送損失は 0. 185 dBZkm以上かつ 0. 220 d BZkm以下であるのが好ましい。いずれの場合も、当該光伝送路の伝送損失が十分に小さいので、入力信号パワーをより小さくすることができ、非線形効果に起因した信号波形の劣化を効果的に抑制することができる。

上記シングルモード光ファイバにおいて、波長 155 Onmにおける実効断面積 A_effは、 100 zm²以上であるのが好ましい。実効断面積の拡大により信号パワー密度が小さくなる一方非線形効果に起因した信号波形の劣化が抑制されるので、等価実効断面積 EA_effは大きくなる。また、このシングルモード光ファィバのコア領域は、 Ge 0₂が添加されていない純シリ力であるのが好ましい。コア領域におけるレ一リ散乱に起因した伝送損失が少ないので（光伝送路全体の伝送損失が小さい)、入力信号パワーを抑えることができ、結果的に等価実効断面積 EA_effが大きくなるからである。

また、上記分散補償光ファイバにおいて、基準領域に対するそのコア領域の比屈折率差は 1. 4%以上かっ1. 8%以下であるのが好ましい。この場合、当該光伝送路の等価実効断面積 E A _{e f f}は大きくなるからである（最大等価実効断面積の 95%以上)。また、当該光伝送路（中継伝送路）における分散補償光フアイバの占める長さ割合は 23%〜36%の範囲であるのが好ましく、また、波長 1 55 Onmにおける分散補償光ファイバの波長分散は一 81 p s/nm,km以上かつ一 36 p sZnmZkm以下であるのが好ましい。これらの場合、当該光伝送路の等価実効断面積 EA_efiを最大等価実効断面積の 95%以上にすることができるからである。

この発明に係る光伝送路において、当該光伝送路全体から見た波長 1550η mにおける平均波長分散は負であるのが好ましい。変調不安定性を抑制することができ、相互位相変調に起因した信号波形の劣化を効果的に抑制できるからである。

この発明に係る光伝送システムは、大容量光通信を可能にする WD M光伝送システムに適しており、少なくとも、受信局、送信局を備える。該受信局と送信鳥との間に 1又はそれ以上の中継局が配置されてもよい。上述の構造を備えた、この発明に係る光伝送路は、上記各局間に配置される中継伝送路として、受信局と中継局、各中継局間、中継局と受信局との間の少なくともいずれかの中継伝送路に適用される。なお、送信局と受信局との間に中継局が存在しない場合には、当該光伝送路は、該送信局と該受信局の間の中継伝送路に適用される。

このような光伝送システムでは、光伝送路全体の波長分散の絶対値及び分散スロープの絶対値が小さく設定され、光伝送路の非線形性及び平均分散スロープ双方が低減されるので、広い波長帯域、例えば 1 5 3 0 ηπ！〜 1 6 0 0 nmでにおいて、高いビヅトレ一ト（l O G b i t Z s ) の WD M伝送が可能になる。

また、この発明に係る光伝送システムは、中継局等を介して連続する複数の中継伝送路それそれに上述の構造を有する光伝送路（波長 1 5 5 0 nmにおいて負の平均波長分散を有する）が適用され、これら中継伝送路に続く中継伝送路にシングルモ一ド光ファイバのみからなる光伝送路が適用された構成であってもよい。この場合、当該光伝送システム全体から見た平均波長分散の絶対値を小さくすることができ、累積波長分散に起因した信号波形の劣化を効果的に抑制することができる。

なお、一般的な光伝送システムでは、各中継局に設置される光増幅器として、 E D F A (Erbium-Doped Fiber Amplifier ) がよく利用される。しかしながら、最近では光増幅器としてラマン増幅器を利用し、中継距離を延ばそうとする試みが行われている。

特に、この発明に係る光伝送路は、 1 . 3 m波長帯に零分散波長を有するシングルモ一ド光フアイバと、該シングルモ一ド光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバとを備えているため、局間のスパン長（中継距離）を長くすることにより非線形性を抑えることが可能である。また、中継局に設置される光増幅器としてラマン増幅器の適用により、一般的な海底ケーブルでは約 50km であったスパン長を 80 km以上に延ばすことができる。

以上のことから、この発明に係る光伝送路において、上記等価実効断面積 E A _e„と当該光伝送路のスパン長 L (km) は、

0. 981 · L + C 1≤EA_eff≤0. 981 · L + C 2 ··· (2) なる関係を満たすのが好ましい。なお、 C U f (S_ave) 一 0. 981 x50 =f (S_ave) —49. 05なる式で与えられる S_aveの関数であり、 C2は g (S_ave) - 0. 981 X 50 = g (S_ave) -49. 05なる式で与えられる

S_aveの関数である。

上記式（2) は、等価実効断面積 EA_ei:fとスパン長 Lとの関係が、

EA_eff=0. 98 xL + C (定数）

なる式で直線近似できることから、この関係式とスパン長 50kmを前提とした上記式（1) から導かれる。

したがって、中継局にラマン増幅器が設置された光伝送システムに適用される場合、当該光伝送路は、スパン長として 50 km以上よりも長い全長を有する。である。一方、このようにラマン増幅器を含む光伝送システムに当該光伝送路が適用される場合には、分散補償光ファイバのコア領域は、基準領域に対して 1. 4±0. 2%、好ましくは 1. 4±0. 1%の比屈折率差を有するのが好ましい。なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであつて、この発明を限定するものと考えるべきではない。

また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における様々な変形及び改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

図面の簡単な説明

図 1は、 3種類の DC F (DCF 1〜DCF3) それぞれについて、波長 15 50 nmにおける波長分散、分散スロープ、伝送損失、モードフィールド径、実効断面積、及び直径 20mmでの曲げ損失を示す表である。

図 2は、ボビンに巻かれた状態とケーブル化された状態のそれぞれにおいて、 D C F 1の伝送損失の波長依存性を示すグラフである。

図 3は、ボビンに卷かれた状態とケーブル化された状態のそれそれにおいて、 D CF 2の伝送損失の波長依存性を示すグラフである。

図 4は、ボビンに卷かれた状態とケーブル化された状態のそれそれにおいて、 DCF3の伝送損失の波長依存性を示すグラフである。

図 5は、この発明に係る光伝送路における一実施形態の構成を示す図である。図 6 A及び 6 Bは、この発明に係る光伝送路に適用可能な D CFの断面構造を示す図及びその屈折率プロファイルである。

図 7は、 SMFの、波長 1550 nmにおける諸特性を示す表である。

図 8は、曲げ損失が 2 d B Zmのときの D C F比率と等価実効断面積 EA_eff との関係を示すグラフである。

図 9は、曲げ損失が 1 OdBZmのときの DCF比率と等価実効断面積 EA_ei _fとの関係を示すグラフである。

図 10は、この発明に係る光伝送路における平均分散スロープ s_aveと最大等価実効断面積 EA_e„との関係を示すグラフである。

図 11は、この発明に係る光伝送システムにおける一実施形態の構成（連続する 9区間それぞれに SMFと D CFとが融着接続された光伝送路が設けられ、続く 1区間に SMFのみからなる光伝送路が設けた光伝送システム）を示す図である。図 12は、図 10に示されたグラフ中に平均分散スロープ S_ave及び等価実効断面積 EA_eifに関する条件を満たす範囲を斜線で示したグラフである。

図 13は、図 12のグラフ中において点（1) 〜点（16) で示された第 1〜だい 16サンプル（光伝送路）それぞれの波長 1550 nmにおける諸特性を示す表である。

図 14は、 D C Fの曲げ損失が 2 d B Zm、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが一 0. 004 p sZnm²/kmに固定されたときの、当該光伝送路の第 1〜第 6サンプルそれぞれの波長 1550 nmにおける諸特性を示す表である。

図 15は、 D C Fの曲げ損失が 10 d B/m, 光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが一 0. 006 p sZnm²ノ kmに固定されたときの、当該光伝送路の第 7〜第 12サンプルそれぞれの波長 155 Onmにおける諸特性を示す表である。

図 16は、 0( 1^の曲げ損失が2(1；6/111、光伝送路全体からみた平均分散スロープ S_aveが 0. 020 p sZnm²/kmに固定されたときの、当該光伝送路の第 13〜第 18サンプルの諸特性を示す表である。

図 17は、 D C Fの曲げ損失が 10 d B Zm、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが 0. 020 p sZnm²/kmに固定されたときの、当該光伝送路の第 19〜第 24サンプルそれぞれの、波長 155 Onmにおける諸特性を示す表である。

図 18は、 A _{e f f}拡大 P SCFと DCFとが融着接続された光伝送路の伝送損失の波長依存性を示すグラフである。

図 19は、 A_eff拡大 PSCF及び DCFそれぞれの、波長 155 Onmにおける諸特性を示す表である。

図 20は、 A_eff拡大 PSCFと DCFとが融着接続された光伝送路の、波長

1550 nmにおける諸特性を示す表である。図 21は、 A_e„拡大 P S C Fと D C Fとが融着接続された光伝送路について、波長 153 Οηπ！〜 1600 nm内に含まれる各波長ごとに伝送損失を示した表である。

図 22は、この発明に係る光伝送路の SMFとして、他の種類の光ファイバが適用された光伝送路について、波長 1550 nmにおけるその諸特性を示す表である。

図 23は、スパン長（km) と等価実効断面積 EA_effとの関係を示すグラフである。

図 24 A及び 24Bは、ラマン増幅器が適用されていないスパン長 50 kmを有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパヮ一減衰及び位相シフト量をそれそれ示すグラフである。

図 25 A及び 25Bは、ラマン増幅器が適用されていないスパン長 8 Okmを有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパヮ一減衰及び位相シフト量をそれそれ示すグラフである。

図 26 A及び 26 Bは、ラマン増幅器が適用されていないスパン長 100 km を有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパヮ一減衰及び位相シフト量をそれそれ示すグラフである。

図 27は、図 24 A〜図 26 Bに示された測定結果を得るために用意された、種々の光ファイバ ·サンプルの諸特性を示す表である。

図 28は、スパン長 50 km、 80 km, 100 kmの光伝送路それぞれについて、非線形性指標△ øに対する D C Fの寄与率と該 D CFの比屈折率差△ +との関係を示すグラフである。

図 29 A〜29 Cは、スパン長 5 Okm、 80 km, 100 kmの光伝送路それそれについて、ラマン増幅による利得を固定したときの、各水準における厶 ø 相対値と DC Fの△ +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、この発明に係る光伝送路及びそれを含む光伝送システムの各実施形態を、図 1〜5、 6A、 6B、 7〜23、 24A〜26B、 27、 28、及び 29A〜 29 Cを参照して詳細に説明する。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。

まず、発明者らは、図 1に示された諸特性（波長 1550 nm) を有する 3種類の D CFそれそれについて、プラスチヅクボビン（径 280mm) に卷かれた状態での伝送損失特性と、ケーブル化された状態（海底ケーブルを想定）での伝送損失特性を測定した。その結果、ボビンに卷かれた状態と比較してケ一プル化された状態では D C Fの伝送損失が低減することが見出された。

図 1は、 3種類の DCF (DCF 1、 D C F 2及び D C F 3 ) それぞれについて波長 155 Onmにおける波長分散、分散スロープ、伝送損失、モードフィ一ルド径（MFD)、実効断面積（A_efi；)、及び、直径 2 Ommでの曲げ損失（直径 2 Ommのマンドレルに卷き付けられた状態で測定）を示す表である。また、図 2は、 D C F 1の伝送損失の波長依存性、図 3は、 D C F 2の伝送損失の波長依存性、図 4は、 DCF 3の伝送損失の波長依存性を、それぞれ示すグラフである。また、図 2〜図 4中のグラフ G 210、 G310、 G410は、ボビンに卷かれた状態での各 DC Fの伝送損失特性を示し、グラフ G 220、 G320、 G 420は、ケ一ブル化された状態での殻 D CFの伝送損失特性を示す。

図 2〜図 4それそれに示されたグラフより、以下のことが見出される。すなわち、 DCFは、ボビンに卷かれた状態と比較して、ケーブル化されることにより曲げ損失がより小さくなり、かつ長波長側における伝送損失が小さくなるので、曲げレベルの許容範囲が拡大する。 DCFは、曲げ損失が 2 dBZm程度であれば、ボビン巻き状態でも波長 1625 nm程度まで損失が増加せず、したがって、 Lバンド（波長 1565 ηπ！〜 1625 nm) の信号を伝送する上で好ましい。一方、 DCFは、曲げ損失が 1 OdBZm程度であれば、ケーブル化されることにより波長 1625 nm程度まで損失が増加せず、したがって、 Lバンドの信号を伝送する上で好ましい。また、 DCFは、曲げ損失が 50 dBZm程度であれば、ケーブルィヒされることにより波長 1565 nm程度まで損失が増加せず、したがって、 Cバンド（波長 1530 ηπ！〜 1565 nm) の信号を伝送する上で好ましい。このように、 DCFの曲げ損失の許容範囲はケーブル化後の特性から決定された。そこで、次に発明者らは、等価実効断面積と分散スロープとの関係の曲げ損失依存性について検討し、上述のように決定された曲げ損失の許容範囲から等価実効断面積と分散スロープとの関係の最適化について検討した。

ここで、光伝送路の等価実効断面積 E A _{e f f}は以下のように定義される。まず、非線形性を定量的に表す量として、自己位相変調（SPM) に起因した位相シフト量を中継区間（スパン長 L) に亘つて積分された値 (非線形指標）を導入する。このは、以下の式（3a)、（3b) によって与えられる。

△ 二 k/ ^{N2( Z}) (z fe … （_{3 a)}

0 A_e f f ^ Z

P(z)=p₀exp^a-z) … （_{3 b})

ここで、 kは波数、 zは光伝送路の光入力端からの距離（長手方向の位置）を表す変数、 N₂(z)は光伝送路の位置 zにおける非線形屈折率（XPM法による）、 A_{ef f}(z)は光伝送路の位置 zにおける実効断面積である。 P(z)は光伝送路の位置 zにおける光パワー、は光伝送路の伝送損失である。 P₀は、光伝送路の光入力端における光パワーであり、光出力端における SZN比を一定とするために該光出力端における光パヮ一 P(L)が一定となるように調整される。

また、波長 1550 nmの諸特性として、 0. 210 d BZkmの伝送損失、

3. 2 X 10— ²⁽³m²/Wの非線形屈折率 N₂、 55〃m²の実効断面積 A_{ef f}を有するとともに、長さ Lを有するノンゼロ分散シフト光ファイノ (Non-zero Dispersion-Shifted Optical Fiber：以下、 D S Fという）を想定する。そして、実効断面積 A_effを有する DSFの非線形指標 _(DSF)と光伝送路の Δ0とが等しくなるとき、この実効断面積 A_eifを光伝送路の等価実効断面積 EA_efiとする。これらパラメ一夕を用いると、光伝送路の等価実効断面積 EA_efiは、以下の式（4) で表される。

△ Ψ

EAejf = Aeff(DSF) ~ … (4) 図 5は、この発明に係る光伝送路の構成を示す図である。この図に示されたように、局（送信局または中継局） 2と局（受信局または中継局） 2との間に当該光伝送路 1が中継伝送路として配置されており、この光伝送路 1は上流側の SM F 1 1と下流側の DCF 12とが融着接続された構成を備える。 SMF 1 1は、 1. 3 zm波長帯に零分散波長を有し、 1. 55〃m波長帯において正の波長分散及び正の分散スロープを有するシングルモード光ファイバである。 DCF 12 は、 1. 55 m波長帯において負の波長分散及び負の分散スロープを有する分散補償光ファイバである。また、局 2が中継局の場合、該中継局には光増幅器 2 0として、 EDF Aあるいはラマン増幅器が設けられている。

図 6 Aは、上記 DCF 12の断面構造を示す図である。この DCF 12は、所定軸、例えば光軸に沿って伸びた屈折率を有するコア領域 12 a、該コア領域 12 aの外周に設けられ該コア領域 12 aよりも低い屈折率 n₂を有する内側クラッド領域 12 bと、該内側クラッド領域 12 bの外周に設けられ該内側クラッド 12 aよりも高い屈折率 n₃を有する外側クラッド領域 12 cを備える。また、コア領域 12 aは、外径 2 aを有するとともに、基準領域である外側クラヅド領域 12 cに対して厶+

/2n₃ ²) の比屈折率差を有し、内側クラヅド領域 12 bは、外径 2 bを有するとともに、基準領域である外側クラッド領域 12 cに対して△— (二 (n₃ ²-n₂ ²) /2 n₃ ²) の比屈折率差を有する。なお、内側クラッド領域 12 bの外径に対するコア領域 12 aの外径の比は: Ra (=a/b) で表される。

なお、図 6 Bに示された屈折率プロファイル 120は、図 6A中の線 L上における各部位の屈折率に相当しており、領域 121は線 L上におけるコア領域 12 aの屈折率、領域 122は線 L上における内側クラッド領域 12 bの屈折率、そして、領域 123は線 L上における外側クラヅド領域 12 cの屈折率をそれそれ表している。

以下、発明者らは、 DCF 12の内側クラッド領域 12bの比屈折率差△一を —0. 4%に固定し、 DCF 12のコア領域 12 aの外径 2 a、比屈折率差 Δ+、外径比 R aをそれぞれ変化させて、光伝送路 1の最適設計について検討した。さらに、 D C F 12の曲げ損失（波長 1550 nm、曲げ径 20 mm) を所定値に固定し、 DCF 12のコア領域の比屈折率差△ +を 1. 0%〜2. 0%の範囲で変化させて、該 DCF 12の波長分散、分散スロープ及び実効断面積 A_e„それそれを計算し、 D C F 12の比屈折率差△+の各値に対する光伝送路 1の等価実効断面積 EA_effを計算した。

図 7は、 SMF 11の、波長 1550 nmにおける諸特性を示す表である。この SMF 11は、純シリカ（故意には不純物を含まないシリカ）のコア領域を有するとともに、波長 1550 nmにおいて、 0. 170 d BZkmの伝送損失、 110〃m²の実効断面積 A_eif、 20. 4 p s/nmZk mの波長分散、 0. 0 59 p s/nm²/kmの分散スロープ、 2. 8 x 10— ²。m²/Wの非線形屈折率 N₂を有する。すなわち、この SMF 11は、 A_efi拡大 P S CFである。

中継伝送路である光伝送路 1の長さ Lが 50 k m、光伝送路全体から見た平均波長分散が一 2psZnm/kmとなる条件の下、発明者らは、 SMF 11と D CF 12との長さ比について検討した。なお、光伝送路 1の平均伝送損失は、 S MF 11及び DCF 12それそれの伝送損失を各々の長さで加重平均して求められ、光伝送路 1の平均分散スロープは、 SMF 11及び DCF 12それぞれの分散スロープを各々の長さで加重平均して求められる。また、この光伝送路 1の等価実効断面積 EA_e„は、局 2間に配置された光伝送路 1の全長（スパン長）に亘つて上記式（3 a) 及び式（3b) の積分計算を行い、上記式（4) を利用して得られる。光伝送路 1の平均波長分散を— 2 p s/nmZkmとしたのは以下の理由による。すなわち、海底ケーブルに適用される光伝送路は、変調不安定性を避けるため、各中継伝送路は負の平均波長分散を与えるのが一般的である。このことから、当該光伝送路 1でも負の平均波長分散を持たせることにより、変調不安定性が抑制されるため好ましい。また、このような平均波長分散の設定は、相互位相変調 (XPM) に起因した信号波形の劣化を抑制する上でも効果的である。以上の理由から、光伝送路 1の平均波長分散は— SpsZnmZkmに設定されている。上述の条件下において、海底ケーブルとされた状態で波長 1600 nmまで損失が増加しない曲げ損失の範囲として、曲げ損失（波長 1550nm、曲げ径 2 0 mm) が 2 d B/m〜 10 d B/mの範囲内のいずれかの値に固定されたときの、中継伝送路である当該光伝送路 1に占める DCF 12の長さ割合（以下、 D CF比率という）と光伝送路 1の等価実効断面積 EA_eiiとの関係を、発明者らは求めた。

図 8は、曲げ損失を 2 d B Zmのときの D C F比率と等価実効断面積 E A _{e f f} との関係を、光伝送路 1の平均分散スロープ S_ave及び DCF 12の比屈折率差 Δ+それそれの値について示すグラフである。図 9は、曲げ損失を 10dB/m のときの DCF比率と等価実効断面積 E A _{e f f}との関係を、光伝送路 1の平均分散スロープ S_ave及び D CF 12の比屈折率差 Δ +それぞれの値について示すグラフである。なお、グラフ G 810は— 0. 004 p sZnm²/kmの平均分散スロープ S_aveについて、 DCF 12の比屈折率差 Δ+が 1. 0 %、 1. 2 %、 1. 4%、 1. 6%、 1. 8%及び 2. 0%それぞれのときの計算結果をプロヅトしたグラフである。同様に、図 8及び図 9において、グラフ G820は平均分散スロープ S_aveが 0. 000 psZnm²/km、グラフ G830は平均分散スロープ S_aveが 0. 010 p s/nm²/km,グラフ G840は平均分散スロープ S_aveが 0. 020 ps/nm²/km、グラフ G910は一0. 006 psZ nm²Zkm、グラフ G 920は 0. 000 p s/nm²/km、グラフ G930 は 0. 010 p s/nm²/^!!! そして、グラフ G 940は 0. 020 psZ nm²/kmのときの各計算結果を示している。

また、図 10は、光伝送路 1における平均分散スロープ S_aveと該平均分散スロープ S_aveが得られるときの等価実効断面積 EA_effの最大値との関係を示すグラフである。なお、図 10において、グラフ G1010は、、曲げ損失（波長 1 550 nm、曲げ径 20 mm)が 2 dB/m, グラフ G 1020は、、曲げ損失が 4 dB/m、グラフ G 1030は、、曲げ損失が 6 d B/m、グラフ G 1040は、、曲げ損失が 8 d B m、そして、グラフ G 1050は、、曲げ損失が 10 d B/m の関係をそれぞれ示している。

図 10に示された平均分散スロープ S_aveと等価実効断面積 EA_effとの関係は（グラフ G 1010〜G 1050)、以下の式（5) で近似される。

A_eft =

0.4481 + (0.4481)²— 4 x 0.00518 x .29 - ln^_flve + 0.0053 + 0.016(log(5L) - log 2)}}

2 0.00518

+12(log(5X)-log2) … （5)

ここで、 BLは、曲げ径 20mmにおける DCF 12の曲げ損失である。すなわち、グラフ G 1010〜G 1050は、それぞれ平均分散スロープ S_aveと等価実効断面積 EA_effとの関係を示すグラフとして、上記式（5) で表される。海底ケーブル化された場合、波長 1625 nm以下の範囲において曲げ損失が増加しないようにすることが望ましく、このためには DC F 12の曲げ損失 BL は 1.0 dB/m以下である必要がある。一方、極度に曲げに強くすると（すなわち、曲げ損失を極度に小さくすると）、伝送損失及び非線形性の観点から光学特性が劣化するため、 DCF 12の曲げ損失 BLは 2 dBZm以上であることが好ましい。

実際に海底ケーブルが製造されるときには、中継器を介して連続する複数の中継伝送路に負の平均波長分散を有する光伝送路を適用し、これら中継伝送路に続く中継伝送路に正の波長分散を有する光伝送路を適用することで、当該海底ケーブル全体から見た平均波長分散を略 0 p sZnm/kmとする。このような構成により、当該海底ケーブル全体の累積波長分散に起因した信号波形の劣化が効果的に抑制される。

図 1 1は、この発明に係る光伝送システムの構成を示す図であり、この光伝送システムは、送信局 200と受信局 300との間に複数の中継局 2が配置されている。なお、図 1 1に示された光伝送システムでは、中継局 2を介して連続する 9区間それそれには、中継伝送路として上記 SMF 1 1及び DCF 12が融着接続された光伝送路 1が適用され、続く 1区間には、中継伝送路として SMF 1 1 のみからなる光伝送路が適用されている。 9区間それそれの光伝送路 1 (中継伝送路）は、 50kmの長さ、 — 2ps/nmノ kmの平均波長分散を有する。そして、 10区間全体の平均波長分散が略 0 p sZnmZkmになるためには、 S M 1 1のみからなる区間の光伝送路長は 44 km (=2 (p s/nm/km) x 50 (km) x 9/20. 4 (p sZnmZkm)) 必要になるので、当該光伝送システムの全長（全 10区間分）は 494 km (= 50 x 9 + 44) となる。

10Gb i tZsの信号伝送では、一般に光伝送路における累積波長分散の絶対値が 1000 p sZnm以下に抑えられる必要があるとされる。信号波長帯域が Cバンド及び Lバンド双方を含む場合（すなわち、信号波長帯域が 1530 η m〜 1600 nmであり、帯域幅が 70 nmである場合）に、該 10 Gb i X/ sの信号伝送に対応するためには、図 1 1に示された 10区間全体の平均分散スロープは 0. 0286 p s/nm²/km (= 1000 (p s/nm) /500 (km) /70 (nm))以下である必要がある。また、 20Gb i t/sの信号伝送では、一般に光伝送路の累積波長分散の絶対値が 25 Op s/nm以下に抑えられる必要があるとされるので、信号波長帯域が Cバンド及び Lバンド双方を含む場合に、該 20 Gb i t/sの信号伝送に対応するためには、図 11に示された 10区間全体の平均分散スロープは 0. 0072 p s/nn^Zkm以下である必要がある。一方、図 11に示された 10区間全体の平均分散スロープは、過補償とならないようにするために、一0. 005 p sZnm²/km以上であるのが好ましい。

以上のことから、図 11に示された 10区間全体から見た平均分散スロープは、一 0. 005 p s/nn^Zkm以上かつ 0. 0286 p sZnm²Zkm以下であるのが好ましく、さらに一 0. 005 p sZnm²Zkm以上かつ◦ . 007 2 p s/nn^Zkm以下であるのがより好ましい。また、このことから、 SM F 11のみからなる中継区間を除く残りの 9区間それそれに適用された光伝送路 1の平均分散スロープ S_aveは、 —0. 0113 p sZnm²Zkm以上かつ 0. 0256 p sZnm²/km以下であるのが好ましく、さらには一 0. 0113 p sZnm²/km以上かつ 0. 0021 p sZnm²Zkm以下でるのがより好ましい。

以上の条件に加えて光伝送路 1の等価実効断面積 E A _{e f f}が 50 m ²以上に設定されることにより、当該光伝送路 1の非線形性が効果的に低減される。加えて、スパン長 50 kmの光伝送路 1について、曲げ損失（波長 1550 nm、曲げ径 20 mm) の許容範囲を 2 d BZm以上かつ 10 d BZm以下に設定することを考慮すると、上記平均分散スロープ S _{a v e}と等価実効断面積 E A _{e f f}とは、 f (S_ave) ≤EA_eff≤g (S_ave) … (6)

なる関係を満すのが好ましい。

ここで、 f (S_ave) は S_aveを変数として EA_e„の下限値を、

0.4481 + (Ό.4481)² - 4 x 0.00518 xも.29 - In ( _ve + 0.0053)}

2 0.00518

なる式で与える下限値関数であり、 g (S_ave) は S_aveを変数として EA_eff の上限値を、

0.4481+ V(0.4481)²-4x0.00518x .29— ln 。_v 0.0053 + 0.016(logl0— log2)}}

2 0.00518 +12(logl0-log 2)

なる式で与える上限値関数である。

上記式（ 6 ) の条件が満たされることにより、当該光伝送路 1の非線形性及び分散スロープ双方が効果的に低減される。したがって、この光伝送路 1及びこれを用いた光伝送システムは、 1◦ Gb i tZsで高速大容量の WDM伝送を可能にする。

図 12は、図 10中に示された上記式（6) で与えられる条件（平均分散スロープ S_ave及び等価実効断面積 EA_effの関係）を満たす範囲が斜線で示されたグラフである。なお、図 12中のグラフ G 1210、 G 1220、 G 1230、 G 1240, G 1250はそれぞれ図 10中のグラフ G 1010、 G 1020、 G 1030、 G 1040、 G 1050に対応している。また、図 13は、図 12 中にプロヅトされた点（1) 〜（16) における諸特性を示す表である。この図 13では、点（1) 〜（16) について、左から順に、光伝送路 1の DCF比率 (%)、光伝送路 1の平均分散スロープ S_ave (ps/nmVkm), 光伝送路 1 のスパンロス（dB)、光伝送路 1の等価実効断面積 EA_eif (〃m²)、 DCF 1 2のコア領域 12 aの比屈折率差△+ (%)、 0。？12の外径比11&、 DCF 1 2内側クラヅド領域 12 bの外径 2 b (〃m)、 DCF 12の伝送損失ひ (dB/ km), D CF 12の波長分散（p sZnmZkm)ヽ DCF 12の分散スロープ (p s/nmVkm), D C F 12の実効断面積 A_eif (〃m²)、 DCF 12の直径 20 mmでの曲げ損失（dBZm)ヽ SMF 11の長さ L_SMF (km)、 DC F 12の長さ L_DCF (km)ヽ及び、 DCF 12の非線形屈折率 N₂ (x 10_²⁰ m²/W) が示されている。

特に、光伝送路 1の平均分散スロープ S_aveが— 0. 0113ps/nm²/k m以上かつ 0. 0021 p s/nm²ノ km以下であれば、光伝送路 1の分散スロープはさらに低減される。したがって、この光伝送路 1及びこれを含む光伝送システムは、 20 Gb i t/sで高速大容量の WDM伝送を可能にする。また、光伝送路 1の等価実効断面積 EA_eifが 55 m²以上、より好ましくは 60 zm ²以上であれば、光伝送路 1の非線形性がさらに低減される。

図 14は、 D C F 12の曲げ損失が 2 d B/m, 光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが一 0. 004 p sZnmS/kmに固定されたときの、光伝送路 1の構造第 1〜第 6サンプルそれそれの波長 155 Onmにおける諸特性を示す図であって、これら第 1〜第 6サンプルは、互いに異なる構造を有する D CF 12を有する。図 15は、 D C F 12の曲げ損失が 10 dBZm、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが— 0.006 ps/nm²/kmに固定されたときの、光伝送路 1の第 7〜第 12サンプルそれぞれの波長 1550 nmにおける諸特性を示す表であって、これら第 7〜第 12サンプルは、互いに異なる構造を有する DCF 12を有する。図 16は、 DCF 12の曲げ損失が 2 dB/m、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが 0.020psZnm²/kmに固定されたときの、光伝送路 1の第 13〜第 18サンプルそれそれの波長 155 Onmにおける諸特性を示す表であって、これら第 13〜第 18サンプルは、互いに異なる構造を有する DCF 12を有する。また、図 17は、 DCF 12の曲げ損失が 10dB/m、光伝送路全体から見た平均分散スロープ S_aveが 0. 0 2 OpsZnn^Zkmに固定されたときの、当該光伝送路 1の第 19〜第 24 サンプルそれぞれの波長 1550 nmにおける諸特性を示す表であって、これら第 19〜第 24サンプルは、互いに異なる構造を有する DC F 12を有する。図 14〜図 17それぞれには、左列から順に、 DCF 12のコア領域 12 aの比屈折率差 Δ+ (%)、 DCF 12の外径比 Ra、 D C F 12の内側クラヅド領域 12bの外径 2 b (/zm)ヽ DCF 12の伝送損失ひ（dB/km)ヽ DCF 12 の波長分散（p s/nm/km), D CF 12の分散スロープ（p s/nm²/k m)ヽ DCF 12の実効断面積 A_eif ( m²)、 DCF 12の非線形屈折率 N₂ (x 10— ^2Qm²ZW)、各サンプル（光伝送路 1) の DCF比率（％)、光伝送路 1の等価実効断面積 EA_eii (〃m²)、及び、等価実効断面積 EA_eiiの差が示されている。等価実効断面積 EA_eifの差とは、各条件において実現し得る等価実効断面積 EA_eifの最大値（最大等価実効断面積）と各比屈折率差 Δ+での等価実効断面積 E A _{e f f}との差分を表す。

これら図 14〜図 17の各表から、 DCF 12の曲げ損失が 2 dB/mであるとき、等価実効断面積 EA_eiiが最大等価実効断面積の 95 %以上となる比屈折率差 Δ+ (%) は、 1. 4%以上かっ1. 8%以下であることが分かる。 DCF 12のコア領域 12 aの比屈折率差△+ (%) がこの範囲にあるとき、光伝送路 1は、ほぼ最大等価実効断面積 EA_efiを得ることができ、最適な設計となる。また、上記等価実効断面積 EA_eifの範囲を DCF比率に置き換えて表すと、 D CF比率は 23 %以上かつ 36 %以下となる。また、光伝送路 1の平均波長分散がー 3 p s/nm km以上かつ 0 p sZnm/km以下であれば、 D C F 12 の波長分散は— 81 p s nm km以上かつ— 36 p s/nm/km以下になる。

以上のように、光伝送路 1の DC F比率、平均波長分散スロープ S_ave及び D CF 12の曲げ損失それそれについて数値範囲が適切に設定されることにより、当該光伝送路 1の等価実効断面積 E A_efiを従来の光伝送路よりも拡大することができ、光伝送路 1の非線形性がより効果的に低減される。

また、光伝送路 1全体の波長 1550 nmにおける伝送損失は、 0. 185 d BZkm以上かつ 0. 210 dBZkm以下であり、 DSFの伝送損失と比較して等しいかそれ以下となる。曲げに起因した損失がないときには、光伝送路 1は、 1530 ηπ！〜 1600 nmの波長帯域のうち、波長 1530 nmでレ一リ散乱に起因した損失が最も大きくなる。ただし、その損失差は 0. O ldBZkm程度であるから、この波長帯域における実際の伝送損失は 0. 185dB/km以上かつ 0. 220 dBZkm以下となる。このことから、 SMF11に入力される信号のパワーをより小さくすることができ、結果的に当該光伝送路 1は非線形光学現象の発生をカ果的に抑制する。次に、この発明に係る光伝送路 1の具体的な構成について、図 18〜図 2 1を用いて説明する。図 18は、拡大卩3〇1^と0( 1^とが融着接続された構成を有する光伝送路の伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図 19は、 A _eff拡大 PSCF及び DCFそれぞれの波長 1550 nmにおける諸特性を示す表である。図 20は、 A_eff拡大 FS CFと DCFとが融着接続された構成を有する光伝送路の波長 155 O nmにおける諸特性を示す表である。さらに、図 2 1は、 A_eif拡大 P S C Fと D C Fとが融着接続された構成を有する光伝送路の、 1530 ηπ！〜 1600 nmの波長帯域内に含まれる各波長ごとに伝送損失を示す表である。なお、 A_e„拡大 PS CFと DCFとの間の融着接続による損失は 0. 1 1 dBである。

A_efi拡大 P S CFは、波長 15 5 Onmの諸特性として、 0. 1 7 1 dB/ kmの伝送損失、 20. 4 p sZnmZkmの波長分散、 0. 059 psZnm ²/kmの分散スロープ、 1 10. 0〃111²の実効断面積八ヽ 2. 8 x 10一² ⁰m²ZWの非線形屈折率 N₂を有する。 DCFは、波長 1550 nmの諸特性として、 0. 243 dBZkmの伝送損失、 —48. 6 p sZnmZkmの波長分散、一 0. 128 p s/nm²/kmの分散スロープ、 20. 7〃m²の実効断面積 A_e„、 3. 85 X 10_²⁰m²/Wの非線形屈折率 N₂を有する。

上述のような諸特性を有する A _{e f f}拡大 P SCFと DCFとが融着接続された構成を有する光伝送路は、全体として、波長 155 Onmにおいて、 0. 197 dBZkmの平均伝送損失、 — 2p s/nm/kmの平均波長分散、 -0. 00 1 TpsZnn^Zkmの平均分散スロープ、 71. 4〃m²の等価実効断面積 E A_ef を有する。また、 1530 ηπ！〜 1600 nmの波長帯域における当該光伝送路の平均伝送損失は、 0. 195 d B/km以上かつ 0. 203 dB/km 以下であり、略一様である。

上述のような光伝送路の波長 1550 nmにおける伝送損失は、 0. 185 d

B/km以上かつ 0. 2 1 0 dBZkm以下であり、 DSFの伝送損失と比較して同等かそれ以下となる。また、この光伝送路の平均伝送損失は、 1530 nm 〜 1600 nmの波長帯域において、 0. 185 d B/km以上かつ 0. 220 dBZkm以下となる。したがって、 A_eif拡大 PSCFに入力される信号のパヮーを小さくすることができ、結果的にこの光伝送路は、非線形光学現象の発生を効果的に抑制する。

以上の説明は光伝送路 1の S M F 1 1が A _{e f f}拡大 P S C Fであるケースについての説明であるが、 SMF 1 1は A_eff拡大 PSCFに限られない。図 22は、光伝送路 1の SMF 1 1として他の種類のファイバが適用された他の光伝送路において、波長 1550 nmにおけるその諸特性を示す表である。なお、この表には、 SMF 1 1として、コア領域に Geが添加された通常の SMF(Ge— SM)、コア領域が純シリカである通常の SMF (PSCF),実効断面積が拡大された G e-SM (A_ef ii ^Ge— SM)、及び、実効断面積が拡大された P S C F (A _eii拡大 PSCF) それそれについて、伝送損失（dB/km)、波長分散（ps /nm/km), 実効断面積 A_eif (^m²) 非線形屈折率 N₂ (x l O— ²°m² ZW)、及びこれらいずれかの SMFを含む光伝送路の等価実効断面積 EA_eff (〃m²) それそれが示されている。なお、 DCF 12としては、図 13中の点 (3) に相当する諸特性を有する DC Fが適用されている。

この図 22から分かるように、コア領域に Geが添加された SMF (Ge— S M、 A_eff拡大 Ge— SM) と比較して、コア領域が純シリカである SMF (P SCF、 A_eff拡大 PS CF) は、等価実効断面積 E A_eifが 1割程度大きい。これは、 PSCFや A_e„拡大 PSCFの方が、レ一リ散乱に起因した伝送損失が小さく、さらに光伝送路全体の伝送損失が小さいので、入力信号パワーをより小さくすることができるからである。また、実効断面積が拡大されていない通常の SMF (Ge— SM、 PSCF) と比較して、実効断面積が拡大された S MF (A_eff拡大 Ge— SM、 A_efi拡大 PSCF) も、やはり等価実効断面積 E A_e

„が 1割程度大きい。これは、 A_eff拡大 Ge— SMや A_eif拡大 PS CFの方が、実効断面積 A _{e f f}が大きいので、信号ノヮ一密度を小さく抑えることができ、非線形効果に起因した信号波形の劣化を抑制することができるからである。したがって、 Ge— SMと比較して、八。„拡大 3〇1；¹は等価実効断面積£八^^ が 2割程度大きい。このように、 SMF 1 1として A_eif拡大 PSCFが適用されることにより、光伝送路の非線形性は最も効果的に低減される。

なお、一般的な光伝送システムでは、各中継局に設置される光増幅器として、 EDFAがよく利用される。しかしながら、最近では光増幅器としてラマン増幅器を利用し、中継距離を延ばそうとする試みが行われている。

特に、この発明に係る光伝送路 1は、 1. 3 / m波長帯に零分散波長を有する SMF 1 1と、該 SMF 1 1の波長分散を補償する D C F 12とが融着接続された構成を有する。このため、局間のスパン長（中継距離 =当該光伝送路 1の全長）を長くすることにより非線形性を抑えることが可能である。また、中継伝送路を用、た分布ラマン増幅が適用されることにより、一般的な海底ケーブルでは約 5 0 kmであったスパン長を 80 km以上に延ばすこともできる。

上記等価実効断面積 EA_effと当該光伝送路 1の長さ（スパン長）とは、図 2

3に示されたように、該スパン長が延びるほど等価実効断面積 EA_e„が拡大する関係にある。したがって、該スパン長が長くなるにつれ、等価実効断面積 E A _e„は拡大し、逆に相対的な非線形性が小さくなることが分かる。なお、図 23 のグラフは、コア領域 12 aの比屈折率差△ + = 1. 4 %の D C Fについての計算結果である。

図 23中のグラフは略直線と見なせることから、当該光伝送路 1におおける等価実効断面積 EA_efiとスパン長 L (km) は、以下の式（7) にょうに関係付けられる。

EA_eff=0. 981 · L + C (定数） … (7)

このときスパン長 Lが 50 kmであれば、上記式（6) の関係が成立していることから、等価実効断面積 EA_effが下限値 f (S_ave) のときの上記式（7) 中の定数 C 1は、 f (S_ave) - 0. 981 x 50 = f (S_ave) — 49. 05 なる式で与えられる。一方、等価実効断面積 EA_effが上限値 g (S_ave) のときの上言 3式（7) 中の定数 C 2は、 g (S_ave) — 0. 981 x 50 = g (S_av _e) —49. 05なる式で与えられる。したがって、スパン長が L (km) のときの最適な等価実効断面積 EA_eifは、以下の式（8) を満たすのが好ましい。

0. 981 · L + C 1≤EA_eff≤0. 981 · L + C 2 - (8) この式（8) の条件を満たすことにより、スパン長が長くなるにつれ、等価実効断面積 E A_{ef f}が大きくなる、非線形性が効果的に抑制された中継伝送路が得

¾れる o

また、発明者らは分布ラマン増幅が適用されていない光伝送路について、その信号伝送距離に対するパワー減衰及び位相シフト量を計算した。なお、図 24A 及び 24Bは、ラマン増幅が適用されていないスパン長 50 kmを有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパワー減衰及び位相シフト量をそれぞれ示すグラフである。図 25A及び 25Bは、ラマン増幅が適用されていないスパン長 80 kmを有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパヮ一減衰及び位相シフト量をそれそれ示すグラフである。また、図 26 A及び 26Bは、ラマン増幅が適用されていないスパン長 10 Ok mを有する種々のサンプル（光伝送路）について、信号伝搬距離に対するパワー減衰及び位相シフト量をそれぞれ示すグラフである。スパン長 50 km、 80k m、 100 kmのいずれの場合も、光伝送路からの出力パワーは— 22 dBmに固定されており、光伝送路の第 25サンプルとして、図 27に示された諸特性を有する SMFと DCF4が融着接続された光伝送路、第 26サンプルとして、図 7に示された諸特性を有する SMFと D C F 5が融着接続された光伝送路、第 27サンプルとして、図 27に示された諸特性を有する SMFと DC F 6が融着接続された光伝送路、第 28サンプルとして、図 27に示された諸特性を有する SMFと DC F 7が融着接続された光伝送路、第 29サンプルとして、図 27に示された諸特性を有する SMFと DCF8が融着接続された光伝送路、そして、第 30サンプルとして、図 27に示された諸特性を有する SMFと DCF 9が融着接続された光伝送路が用意された。また、第 24〜第 30サンプルそれぞれは、 DCFによる分散補償率が 100%、曲げ径 2 Ommでの曲げ損失が 1 OdBZ mである。

さらに、図 24 A及び図 24 Bにおいて、グラフ G 2410 a、 G2410 b は第 25サンプル、グラフ G2420 a、 G 2420 bは第 26サンプル、グラフ G2430 a、 G 2430 bは第 27サンプル、グラフ G2440 a、 G 24 4 Obは第 28サンプル、グラフ G 2450 a、G2450bは第 29サンプル、そして、グラフ G2460 a、 G 2460 bは第 30サンプルに、それぞれ関するグラフである。図 25 A及び図 25 Bにおいて、グラフ G2510a、 G25 10 bは第 25サンプル、グラフ G 2520 a、G2520 bは第 26サンプル、グラフ G2530 a、 G 2530 bは第 27サンプル、グラフ G2540 a、 G 2540 bは第 28サンプル、グラフ G2550 a、 G255 Obは第 29サンプル、そして、グラフ G2560 a、 G 2560 bは第 30サンプルに、それそれ関するグラフである。図 26 A及び図 26 Bにおいて、グラフ G2610a、 G2610bは第 25サンプル、グラフ G2620 a、 G2620bは第 26サンプル、グラフ G 2630 a、 G 2630 bは第 27サンプル、グラフ G 264 0a、 G2640 bは第 28サンプル、グラフ G2650 a、 G265 Obは第 29サンプル、そして、グラフ G 266◦ a、 G2660 bは第 30サンプルに、それぞれ関するグラフである。

特に、図 24B、図 25B、図 26 Bに示されたように、スパン長が長くなるにつれて S MFの寄与が D C Fの寄与よりも大きくなる。この結果を分かりやすくするため、図 28に、スパン長 50km、 80 km, 100kmの光伝送路それそれについて、非線形性指標△ φに対する D C Fの寄与率と該 D C Fの比屈折率差 Δ +との関係が示されている。この図から分かるように、スパン長が長くなるにつれて D CFの寄与が小さくなる。すなわち、スパン長が長くなるにつれて元来非線形性の低い SMFの寄与が大きくなることから、当該光伝送路全体における等価実効断面積 E A_{ef f} (D S F (Non-Zero Dispersion-Shifted Optical Fiber を想定）に対する相対的な非線形性を示す）が大きくなる。なお、図 28 において、グラフ G 2810は、スパン長 50kmの光伝送路、グラフ G282 0は、スパン長 80 kmの光伝送路、グラフ G2830は、スパン長 100 km の光伝送路、それぞれに関する計算結果を示している。

次に、スパン長を変えたときの D CFにおける最適 Δ +について説明する。図 29 Aは、スパン長 50kmの光伝送路について、ラマン増幅による利得を固定したときの、各利得水準における相対値と DCFの Δ +との関係、図 29B は、スパン長 80 kmの光伝送路について、ラマン増幅による利得を固定したときの、各利得水準における相対値と D CFの Δ +との関係、そして、図 29 Cは、スパン長 100 kmの光伝送路について、ラマン増幅による利得を固定したときの、各利得水準における Δ ø相対値と D C Fの Δ +との関係、を示すグラフである。なお、図 29 A〜図 29 Cにおいて、グラフ G 2911、 G 2912、 G2913は、それぞれラマン利得が 0 dB、グラフ G2921、 G2922, G2923は、それそれラマン利得が 7 dB、グラフ G2931、 G2932、 G2933は、それぞれラマン利得が 10 dBとしたときの計算結果を示している。また、各グラフの縦軸は、以下の式（9) で定義される相対比（この Δ (^相対比が最小になるとき非線形性が最小になる）である。

相対比 =10 log 最大値） … (9)

図 29 Aから、スパン長 50 kmにおける DCFの最適 Δ+ (△ø相対比が最小値をとる Δ + ) は 1. 6%、図 29Bから、スパン長 80kmにおける D CF の最適△ +は 1. 5%、そして、図 29 Cから、スパン長 100kmにおける D 〇の最適厶+は1. 4%であり、ラマン増幅の有無に閧わらず、スパン長が長くなるに最適△+が小さくなることが分かる（最適△+の距離依存性）。この結果から、スパン長が長くなつたときの最適△+は、変動幅が 10%以下、すなわち、相対比が 0. 4dB以下のとき 1. 4±0. 2%、好ましくは、変動幅が 5 % 以下、すなわち相対比が 0. 2 dB以下のとき 1. 4±0. 1%である。なお、この結果は図 6 A及び図 6 Bに示されたような W型屈折率プロファイルを有する DCFが適用された光伝送路に限定されるものではなく、クラッド領域が増カロした、例えば 3重クラッド型ゃ 4重クラッド型の屈折率プロファイルを有する DCFが適用された光伝送路にも成立する。

以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想及び範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

産業上の利用可能性

以上のようにこの発明によれば、中継伝送路として、シングルモード光フアイバと分散補償光ファイバとが融着接続された構造と、波長 155 Onmにおける諸特性として、一0. 0 1 13 p sZnm²Zkm以上かつ 0. 025 6 psZ nm²Zkm以下の平均分散スロープ S_aveと、 50〃m²以上の等価実効断面積 EA_effとを有するとともに、曲げ損失が 2 dBZm以上かつ 1 0 dBZm以下になるよう、該平均分散スロープ S _aveと等価実効断面積 E A _{e f f}とが所定の条件を満たすよう設計された光伝送路が適用されている。これにより、当該光伝送路の非線形性及び平均分散スロープ双方が低減され、広い波長帯域（例えば 15 30 ηπ！〜 1 600 nm) で、高いビヅトレ一ト（ 10 Gb i t/s) で高速大容量の WD M伝送が可能となる。

Claims

請求の範囲

1. 局間に配置される所定スパン長の中継伝送路として、 1. 3 /m波長帯に零分散波長を有するシングルモード光ファイバと、該シングルモ一ド光フアイバから出力された信号が到達する位置に配置されるとともに該シングルモード光ファイバの波長分散を補償する分散補償光ファイバとを備えた光伝送路であって、当該光伝送路は、全体として、波長 1550 nmにおいて一 0. 0113 p s

以下の平均分散スロープ S_aveと、波長 155 Onmにおいて 50〃m²以上の等価実効断面積 E A_{ef f}を有し、そして、

前記平均分散スロープ S _ave及び前記等価実効断面積 E A_eifは、

f (S_ave) ≤EA

なる関係を満たしている光伝送路：

ここで、 f (S_ave) は S_aveを変数として EA_eifの下限値を、

0.4481 + ίΌ.4481)²— 4 x 0.00518 xも.29 - ln(S。_ve + 0.0053)}

2x0.00518

なる式で与える下限値関数；そして、

S (S_ave) は S_aveを変数として. EA_effの上限値を、

0.4481 + V(0.4481)² - 4 x 0.00518 xも.29 - In + 0.0053 + 0.016(logl0 - log 2)}}

2x0.00518

+12(logl0-log2)

なる式で与える上限値関数。

2. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記平均分散スロープ S_aveは 0. 0021 p sZnm²Zkm以下である。

3. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記等価実効断面積 EA_effは 55〃m²以上である。

4. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記等価実効断面積 E A _effは 60〃m²以上である。

5. 請求項 1記載の光伝送路において、

当該光伝送路は、全体として、波長 155 Onmにおいて 0. 185 dBZk m以上かつ 0. 2 10 dBZkm以下の平均伝送損失を有する。

6. 請求項 1記載の光伝送路において、

当該光伝送路は、全体として、 1530 nm〜 1600 nmの波長帯域において 0. 185 dBZkm以上かつ 0. 220 d BZkm以下の平均伝送損失を有する。

7. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記シングルモード光ファイバは、波長 155 Onmにおいて 100〃m²以上の実効断面積を有する。

8. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記シングルモード光ファイバのコア領域は、 G e 0₂を含まないシリカを主材料としている。

9. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記分散補償光ファイバのコア領域は、基準領域に対して 1.4%以上かつ 1.

8%以下の比屈折率差を有する。 .

10. 請求項 1記載の光伝送路において、

当該光伝送路の全長に対して前記分散補償光ファイバの長さの割合は、 23% 以上かつ 36 %以下である。

11. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記分散補償光ファイバは、波長 155 Onmにおいて一 8 lps/nm/k m以上かつ— 36 p sZnmZkm以下の波長分散を有する。

12. 請求項 1記載の光伝送路において、

当該光伝送路は、全体として、波長 155 Onmにおいて負の平均波長分散を有る。

13. 複数の局を含み、該各局間に配置される中継伝送路のうち少なくともいずれかとして、請求項 1記載の光伝送路が適用された光伝送システム。

14. 少なくとも、送信局、 1又はそれ以上の中継局及び受信局を含み、該各局間に配置される中継伝送路のうち互いに隣接する複数の中継伝送路として、請求項 12記載の光伝送路が適用されるとともに、該請求項 12記載の光伝送路がそれそれ適用された中継伝送路に続く中継伝送路として、前記シングルモ一ド光ファイバのみからなる光伝送路が適用された光伝送システム。

15. 請求項 1記載の光伝送路において、

前記等価実効断面積 EA_eifと当該光伝送路のスパン長 L (km) は、

0. 981 · L + C 1≤EA_eff≤0. 981 · L + C 2

なる関係を満たす：ここで、 C 1は f (S_ave) — 0. 981 x 50 = f (S_ave) -49. 05 なる式で与えられる S_aveの関数；そして、

〇2は (S_ave) - 0. 981 X 50 = g (S_ave) -49. 05なる式で与えられる S_aveの関数。

16. 請求項 15記載の光伝送路において、

当該光伝送路は、スパン長として、 50 kmよりも長い全長を有する。

17. 請求項 15の光伝送路において、

前記分散補償光フアイバのコア領域は、基準領域に対して 4 ± 0. 2 %の比屈折率差を有する。

18. 請求項 15の光伝送路において、

前記分散補償光ファイバのコア領域は、基準領域に対して 1. 4±0. 1%の比屈折率差を有する。

19. 複数の局を含み、該各局間に配置される中継伝送路のうち少なくともいずれかとして、請求項 15記載の光伝送路が適用された光伝送システム。

20. 請求項 19記載の光伝送システムにおいて、

前記局の少なくともいずれかは、ラマン増幅器を含む。