以下に、図面を参照して本発明に係る光通� ��システムの実施の形態を詳細に説明する。� ��お、この実施の形態によりこの発明が限定� ��れるものではない。また、以下ではフォト� ��ックバンドギャップ光ファイバをPBGF、分散 補償光ファイバをDCFと記載する。また、本明 細書においては、カットオフ波長(λ _c )とは、ITU-T(国際電気通信連合)G.650.1で定義す るファイバカットオフ波長をいう。その他、 本明細書で特に定義しない用語についてはITU -T G.650.1における定義、測定方法に従うもの� ��する。

(実施の形態)
 図1は、本発明の実施の形態に係る光通信シ ステムのブロック図である。図1に示すよう� �、本実施の形態に係る光通信システム10は、 光信号を送信する光送信器5と、光送信器5が� ��信した光信号を再生中継する光中継器7-1~7-n -1と、光信号を受信する光受信器6と、光送信 器5と光中継器7-1~7-n-1と光受信器6とを接続し� ��光信号を伝送する光伝送路4-1~4-nとを備える 。なお、nは、2以上の整数である。

 光伝送路4-1~4-nは、PBGF1-1~1-nと、PBGF1-1~1-n� �接続点C-1~C-nにおいて接続する光ファイバ2-1~ 2-nと、光ファイバ2-1~2-nに隣接して接続する� �散補償器3-1~3-nとを備える。なお、光伝送路4 -1~4-nのPBGF1-1~1-n、光ファイバ2-1~2-n、分散補償 器3-1~3-n以外の部分は標準のシングルモード� �ファイバなどからなる。

 図2は、本実施の形態に係るPBGF1を模式的に� ��した断面図である。なお、PBGF1-1~1-nは、い� �れもPBGF1と同様のものである。このPBGF1は、� ��特許文献1に開示されたものと同様のもので あり、外側クラッド部11と、この外側クラッ� ��部11とは屈折率が異なる媒質である微細な� �孔を周期的に配列してブラッグ回折格子を� �成した内側クラッド部12とを有し、PBGF1の中� ��部付近に空孔が構成するコア13を設け、ブ� �ッグ回折格子が形成するフォトニックバン� �ギャップ内の使用波長の光を伝搬する。こ� �使用波長は、たとえばブラッグ回折格子が� �成するフォトニックバンドギャップの中心� �長である1550nmである。また、PBGF1は使用波長 1550nmにおいて50ps/nm/km以上の大きな波長分散� �を有するとともに、0.5ps/nm ² /km以上の大きな分散スロープ値を有する。

 一方、光ファイバ2-1~2-nは、使用波長1550nm において、PBGF1-1~1-nの波長分散値よりも小さ� ��0ps/nm/km以上の波長分散値を有するとともに� ��波長分散値を分散スロープ値で除算したD/S� ��がPBGF1-1~1-nのD/S値よりも大きいものである� �したがって、光伝送路4-1~4-nは、光伝送路4-1~ 4-nと同一の長さの光伝送路をPBGFのみで構成� �た場合よりも波長分散の総和が大幅に小さ� �なり、D/S値が大幅に大きくなる。

 以下、光ファイバ2-1~2-nについてさらに詳 細に説明する。図3は、本発明の実施の形態� �係る光ファイバ2を模式的に示した断面図で� ��る。なお、光ファイバ2-1~2-nは、いずれも光 ファイバ2と同様のものである。この光ファ� �バ2は、中心コア部21と、中心コア部21の外周 に形成され中心コア部21よりも屈折率が低い� ��側コア層22と、外側コア層22の外周に形成さ れ中心コア部21よりも屈折率が低くかつ外側� ��ア層22よりも屈折率が高いクラッド層23とを 有する。

 そして、屈折率プロファイルに関しては、� ��心コア部21のクラッド層23に対する比屈折率 差δ1が0.15~0.4%であり、外側コア層22のクラッ� ��層23に対する比屈折率差δ2が-0.35~-0.05%であ� �、中心コア部21の直径2aに対する外側コア層2 2の外径2bの比b/aが1.5~6である。その結果、光� ��ァイバ2は、波長分散値が0ps/nm/km以上25ps/nm/k m以下となり、D/S値が100nm以上、特には300nm以� ��となり、有効コア断面積が80μm ² 以上となるので、光伝送路4-1~4-nの波長分散� �総和を低減し、D/S値を大きくするとともに� �光学非線形性が小さいものとなる。また、� �送損失も容易に0.25dB/kmとできる。

 また、光ファイバ2は、δ1が上記の範囲に あるので、有効コア断面積が上記の値になる とともに曲げ損失が十分小さくなり、δ2が上 記の範囲にあるので、波長分散値および分散 スロープ値が上記の値になるとともに曲げ損 失が十分小さくなり、b/aが上記の範囲にある ので、GeやFなどの屈折率調整用のドーパント の添加量に伴う製造コストの上昇を抑制でき るとともに曲げ損失が十分小さくなる。

 一方、図4は、本実施の形態に係る分散補 償器3の構成を模式的に示したブロック図で� �る。なお、分散補償器3-1~3-nは、いずれも分� ��補償器3と同様のものである。この分散補償 器3は、ファイバ型分散補償器であって、DCF31 は接続点32、33を介して光伝送路4と接続して� ��る。

 本実施の形態に係る分散補償器3は、PBGF1� ��光ファイバ2との波長分散の総和および平均 分散スロープを補償する負の波長分散値およ び分散スロープ値を有する。ここで、上述の ように、光伝送路をPBGF1のみで構成した場合� ��比較して、PBGF1と光ファイバ2との波長分散� ��総和は、大幅に小さく、D/S値は大幅に大き� ��なっている。したがって、分散補償器3とし て、たとえば従来の標準のシングルモード光 ファイバ(SMF)からなる光伝送路の分散補償に� ��いられる、使用波長における波長分散値が- 80~-180ps/nm/km程度であり、D/Sが250nm~350nm程度の� ��散補償器を用いて、容易かつ十分に分散補� ��ができる。したがって、この光通信システ� ��10は、PBGF1-1~1-nの低光学非線形性と低伝送損 失特性を活用しつつ、従来の安価な分散補償 器によって波長分散および分散スロープが補 償された、長距離かつ広帯域の光信号伝送が できるものとなる。

 なお、光伝送路4-1~4-nにおいて、光信号の 強度は光送信器5または光中継器7-1~7-nの出力� ��において最大であるから、光信号に非線形� ��が発生することを回避するために、低光学� ��線形性のPBGF1-1~1-nを光送信器5または光中継� ��7-1~7-nの出力部側に配置することが好ましい 。

 以下、本実施の形態について、シミュレ� ��ション計算の結果を用いてさらに具体的に� ��明する。図5は、図3に示す光ファイバ2の光� ��特性の一例を示す図であり、図6は、図4に� �すDCF31の光学特性の一例を示す図である。な お、図5においては、光ファイバ2のδ1を0.3%、 δ2を-0.2%、b/aを4.0、2aを13.5μmとした。また、� ��5、6において、「D」は波長分散値を意味し� ��「Slope」は分散スロープ値を意味し、「MFD� �はモードフィールド径を意味し、「Aeff」は� ��効コア断面積を意味し、「λc」はカットオ� ��波長を意味する。また、曲げ損失は、直径2 0mmで16ターン巻いたときの値である。

 そして、図7は、図2に示すPBGF1と図3に示す� �ファイバ2との長さの比を変えて構成した光� ��送路の、波長1550nmにおける波長分散の総和� ��平均分散スロープ、平均D/S値について示す� ��である。なお、図7においては、PBGF1を、非� ��許文献1に開示されるような、中心波長1550nm において波長分散値が97ps/nm/km、分散スロー� �値が0.5ps/nm ² /kmのものとした。また、「光伝送路1」~「光� ��送路3」はいずれも長さが100kmであるが、「� ��伝送路1」は、長さ100kmのPBGF1のみで構成し� �光伝送路であり、「光伝送路2」は、長さ50km のPBGF1と長さ50kmの光ファイバ2とを用いて構� �した光伝送路であり、「光伝送路3」は、長� ��20kmのPBGF1と長さ80kmの光ファイバ2とを用い� �構成した光伝送路である。図7に示すように� ��PBGF1と光ファイバ2とを用いた「光伝送路2」 、「光伝送路3」は、波長分散の総和と平均� �散スロープとが小さくなり、平均D/S値が大� �くなるので、PBGF1のみからなる「光伝送路1� �よりも分散補償が容易になる。

 つぎに、図8は、図7に示す各光伝送路に� �6に示すDCFを用いた分散補償器を接続した場� ��の、光伝送路の波長1550nmにおける波長分散� ��総和および平均分散スロープ、ならびにDCF� ��長さおよび伝送損失を示す図である。なお� ��各DCFは、各光伝送路の波長1550nmにおける波� ��分散値がゼロとなるような長さとした。図8 に示すように、PBGF1と光ファイバ2とを備える 「光伝送路2」、「光伝送路3」は、「光伝送� ��1」と比較して、残留する平均分散スロープ 値が小さくなり、より広帯域の光信号伝送に 適するものとなる。また、「光伝送路2」、� �光伝送路3」は「光伝送路1」と比較して、必 要なDCFの長さが短くなるので、伝送損失も22d B以下と小さくなり、たとえばエルビウム添� �光ファイバ増幅器(EDFA)などの光増幅器を用� �て容易に損失補償できる。

 同様に、図9は、図2に示すPBGF1と図3に示す� �ファイバ2との長さの比を変えて構成した光� ��送路の、波長1570nmにおける波長分散の総和� ��平均分散スロープ、平均D/S値について示す� ��である。なお、図9において、PBGF1を、非特� ��文献1に開示されるような、中心波長1570nmに おいて波長分散値が50ps/nm/km、分散スロープ� �が1.5ps/nm ² /kmのものとした。また、「光伝送路4」~「光� ��送路6」はいずれも長さが100kmであるが、「� ��伝送路4」は、長さ100kmのPBGF1のみで構成し� �光伝送路であり、「光伝送路5」は、長さ50km のPBGF1と長さ50kmの光ファイバ2とを用いて構� �した光伝送路であり、「光伝送路6」は、長� ��20kmのPBGF1と長さ80kmの光ファイバ2とを用い� �構成した光伝送路である。図9に示すように� ��PBGF1と光ファイバ2とを用いた「光伝送路5」 、「光伝送路6」は、波長分散の総和と平均� �散スロープとが小さくなり、平均D/S値が大� �くなるので、PBGF1のみからなる「光伝送路4� �よりも分散補償が容易になる。

 つぎに、図10は、図9に示す光伝送路に図6 に示すDCFを用いた分散補償器を接続した場合 の、光伝送路の波長1570nmにおける波長分散の 総和および平均分散スロープ、ならびにDCFの 長さおよび伝送損失を示す図である。なお、 各DCFは、各伝送路の波長1570nmにおける波長分 散値がゼロとなるような長さとした。図10に� ��すように、PBGF1と光ファイバ2とを備える「� ��伝送路5」、「光伝送路6」は、「光伝送路4� ��と比較して、残留する分散スロープ値が小� ��くなり、より広帯域の光信号伝送に適する� ��のとなる。また、「光伝送路5」、「光伝送 路6」は、「光伝送路4」と比較して、必要なD CFの長さが短くなるので、伝送損失も小さく� ��り、光増幅器を用いてより容易に損失補償� ��きる。

 また、分散補償器に用いるDCFが、伝送損� ��に対して分散補償量の大きい、例えば、単� ��長さ当たりの分散の絶対値/伝送損失が350ps/ nm/dB以上のいわゆる高FOM(Figure OF Merit)型のDCF であれば、よりDCFの長さを短くでき、伝送損 失を小さくすることができる。

 図11は、図7、9に示す各光伝送路に高FOM型 のDCFを用いた分散補償器を接続し、光伝送路 の波長1550nmまたは1570nmにおける波長分散値を ゼロにする場合の、DCFの長さおよび伝送損失 を示す図である。なお、この高FOM型のDCFは、 波長1550nmおよび1570nmにおける波長分散値がい ずれも-250ps/nm/kmであって、伝送損失がいずれ も0.6dB/kmのものである。

 図11に示すように、高FOM型のDCFを用いた� �合、図8および図10に示す場合と比較して、� �りDCFの長さを短くでき、伝送損失を小さく� �ることができる。たとえば、「光伝送路1」� ��関しては、図8に示す場合はDCFの長さが57.06k m、伝送損失が34.2dBであるのに対して、図11に 示す場合はDCF長さが38.8km、伝送損失が23.3dBで あり、伝送損失を10dB以上低減できる。また� �「光伝送路4」に関しては、図10に示す場合� �DCFの長さが27.03km、伝送損失が13.5dBであるの� ��対して、図11に示す場合はDCF長さが20.0km、� �送損失が12dBであり、伝送損失を1.5dB程度低� �できる。

 なお、光ファイバ2は、図3に示す屈折率� �ロファイルを有するが、この屈折率プロフ� �イルを実現するためには、光ファイバ2をシ� ��カ系の光ファイバとして、中心コア部21に� �定量のGeを添加し、外側コア層22に所定量のF を添加し、クラッド層23は屈折率調整用のド� ��パントを添加しない純シリカとすればよい� ��また、中心コア部21を純シリカとし、外側� �ア層22とクラッド層23とにそれぞれ所定量のF を添加して、上記屈折率プロファイルを実現 してもよい。中心コア部21を純シリカとすれ� ��、光ファイバ2の伝送損失を0.17dB/km程度に低 下させることができる。また、Geを中心コア� ��21に添加しないので、光ファイバ2の光学非� ��形性を一層低下させることができる。

 また、WDM伝送などの用途のために、DCFが� ��の程度広帯域にわたって波長分散を補償で� ��るかの指標として、分散補償率を考慮する� ��とが重要である。分散補償率は式(1)で与え� ��れる。

  分散補償率=(光伝送路の平均D/S値)/(DCFの D/S値)×100  (1)

 この分散補償率が70~130%であれば、光伝送 路の波長分散がDCF31によってより広帯域にわ� ��って補償されるので好ましい。

 ここで、図6に示すように、DCF31のD/S値は� ��長1550nmにおいて283nmである。したがって、� �8に示す各光伝送路における分散補償率は、� ��光伝送路1」の場合で約68%であるのに対して 、「光伝送路2」の場合で約74%、「光伝送路3� ��の場合で約86%にまで向上する。

 また、DCF31については、SMFの光伝送路用� �ものに限らない。たとえば、ノンゼロ分散� �フト光ファイバ(NZ-DSF)の光伝送路用のもので あれば、たとえばD/S値が100nm程度と小さいの� ��、たとえば、「光伝送路6」に対して、分散 補償率を81%とすることができる。したがって 、DCF31の種類については、PBGF1と光ファイバ2� ��の平均D/S値に応じて適宜選択すればよい。

 また、上記実施の形態では、PBGF1として� �心波長がCバンド(1530~1565nm)内の1550nmのものと 、Lバンド(1565~1625nm)内の1570nmのものについて� ��明したが、PBGFを適宜設計することによって 、石英系光ファイバの低伝送損失帯域である 800~1700nm内のいずれかを中心波長とできる。

 また、上記の実施の形態に係る光通信シ� ��テムにおいては、分散補償器としてファイ� ��型分散補償器を用いたが、上記の実施の形� ��の変形例として、ファイバブラッググレー� ��ィング型分散補償器を用いもよい。図12は� �本発明の実施の形態の変形例に係るファイ� �ブラッググレーティング型分散補償器の構� �を模式的に示したブロック図である。この� �ァイバブラッググレーティング型の分散補� �器8は、分散補償ファイバブラッググレーテ� ��ング81と光サーキュレータ82とを備え、光サ ーキュレータ82の入出力ポートは光伝送路4、 4と分散補償ファイバブラッググレーティン� �81とにそれぞれ接続している。光サーキュレ ータ82は、図面上左側の光伝送路4から光伝送 路4の波長分散によって波形が歪んだ光信号� �入力し、分散補償ファイバブラッググレー� �ィング81に出力する。そして、分散補償ファ イバブラッググレーティング81は、入力した� ��信号をコア部に形成したグレーティングに� ��って分布的に反射して光信号の波形歪みを� ��消し、光サーキュレータ82に出力する。さ� �に、光サーキュレータ82は図面上右側の光伝 送路4から波形歪みを解消した光信号を出力� �る。その結果、ファイバブラッググレーテ� �ング型分散補償器8は使用波長において光伝� ��路4の波長分散を補償することができる。