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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6134588
(24)【登録日】2017年4月28日
(45)【発行日】2017年5月24日
(54)【発明の名称】光ファイバ、及び、光伝送路
(51)【国際特許分類】
G02B 6/028 20060101AFI20170515BHJP
【ＦＩ】
G02B6/028
【請求項の数】9
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2013-125999(P2013-125999)
(22)【出願日】2013年6月14日
(65)【公開番号】特開2014-41338(P2014-41338A)
(43)【公開日】2014年3月6日
【審査請求日】2015年12月1日
(31)【優先権主張番号】特願2012-164073(P2012-164073)
(32)【優先日】2012年7月24日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(73)【特許権者】
【識別番号】505127721
【氏名又は名称】公立大学法人大阪府立大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】丸山 遼
(72)【発明者】
【氏名】桑木 伸夫
(72)【発明者】
【氏名】松尾 昌一郎
(72)【発明者】
【氏名】大橋 正治
【審査官】
堀部 修平
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１３−２０１７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１２／１６１８１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
YASUYUKI KATO et al.，Design Consideration on Broad-Band W-Type Two-Mode Optical Fibers，IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，１９８２年 １月，Vol. MTT-30, No. 1，pp. 1 - 5
【文献】
MING-JUN LI et al.，Low Delay and Large Effective Area Few-Mode Fibers for Mode-Division Multiplexing，OPTO-ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS CONFERENCE (OECC) 17TH, 2012，IEEE，２０１２年 ７月 ２日，P495-496
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ６／０２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
屈折率分布がα乗型であり、最大屈折率がｎ１である内側コアと、
上記内側コアを取り囲み、その内縁が上記内側コアの外縁に接する外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、
上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとを備えており、
Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜を０．５以上とすることによって、ＬＰ０１モードの群速度をｖｇ０１、ＬＰ１１モードの群速度をｖｇ１１としたときに、２モード領域において、Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１）により定義されるモード分散Δτの符号を正にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を正にした、
ことを特徴とする光ファイバ。
上記内側コアを取り囲み、その内縁が上記内側コアの外縁に接する外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、
上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとを備えており、
Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜を０．５以上とすることによって、ＬＰ０１モードの群速度をｖｇ０１、ＬＰ１１モードの群速度をｖｇ１１としたときに、２モード領域において、Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１）により定義されるモード分散Δτの符号を正にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を正にした、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項2】
入射波の波長λが１．５５μｍであるときに、２モード光ファイバとして機能する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項3】
αが１．８以上かつ３．０以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ。
【請求項4】
αが２．０である、
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
ことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項5】
上記Ｒｄが１．０以上である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ。
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ。
【請求項6】
Ｃ−ｂａｎｄ帯においてＬＰ０１モードのＡｅｆｆが１４０μｍ２以上である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光ファイバ。
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光ファイバ。
【請求項7】
屈折率分布がα乗型であり、最大屈折率がｎ１である内側コアと、上記内側コアを取り囲み、その内縁が上記内側コアの外縁に接する外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとを備えており、Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜を０．５以上とすることによって、ＬＰ０１モードの群速度をｖｇ０１、ＬＰ１１モードの群速度をｖｇ１１としたときに、２モード領域において、Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１）により定義されるモード分散Δτの符号を正にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を正にした第１の光ファイバと、
モード分散Δτの符号が負であると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号が負である第２の光ファイバと、を備えている、
ことを特徴とする光伝送路。
モード分散Δτの符号が負であると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号が負である第２の光ファイバと、を備えている、
ことを特徴とする光伝送路。
【請求項8】
上記第２の光ファイバは、屈折率分布がα乗型であるコアを備えた光ファイバであって、αの値を十分に小さくすることによって、モード分散Δτの符号を負にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を負にした光ファイバである、
ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送路。
ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送路。
【請求項9】
上記第１の光ファイバは、入射波の波長λが１．５５μｍであるときに、２モード光ファイバとして機能する、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の光伝送路。
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバに関する。また、光ファイバを備えた光伝送路に関する。
【背景技術】
【0002】
光情報通信においては、通信量の増加に伴い、伝送媒体となる光ファイバに求められる伝送容量も増加してきている。特に、ＷＤＭ（波長多重分割）方式による長距離伝送用の光ファイバにおいて、このような要求は顕著である。通信量は今後も増加の一途を辿ることが予想されており、伝送容量の増加は光ファイバにおける喫緊の課題となっている。
【0003】
光ファイバの伝送容量を増加させるためには、光ファイバに入力する信号光のパワーを上げる必要がある。しかしながら、光ファイバに入力する信号光のパワーを上げると、コアにおけるパワー密度が増加し、その結果、非線形光学効果の顕在化やファイバヒューズの発生などといった問題が生じる。したがって、光ファイバに入力する信号光のパワーを上げ、光ファイバの伝送容量を増加させるためには、実効コア断面積を拡大することによって、コアにおけるパワー密度の増加を抑える必要がある。
【0004】
実効コア断面積が拡大されたシングルモードファイバとしては、例えば、特許文献１〜２に記載の光ファイバなどが知られている。
【0005】
特許文献１には、ディプレスド型の屈折率分布を有したシングルモードファイバにおいて、実効コア断面積を１２０μｍ２以上に拡大する技術が記載されている。また、特許文献２には、第１コア層（高屈折率）、第２コア層（低屈折率）、及び第３コア層（中屈折率）からなるコアをもつシングルモードファイバにおいて、実効コア断面積を１３０μｍ２以上に拡大する技術が記載されている。これらのシングルモードファイバは、モード分散がないので、この点でも大容量化に有利である。
【0006】
しかしながら、特許文献１〜２に記載のようなシングルモードファイバには、曲げ損失を所定の値（例えば、規格により要求される値）以下に抑えようとすると、実効コア断面積を自由に拡大することができないという問題がある。
【0007】
すなわち、基本モード（ＬＰ０１モード）のみを伝搬するシングルモードファイバを実現するためには、２次モード（ＬＰ１１モード）を遮断する必要がある。そして、２次モードを遮断するためには、屈折率分布を規定するパラメータであるコア半径ａ、屈折率ｎ１、及び屈折率ｎ２が式（１）を満たす必要がある。ここで、Ｖは規格化周波数を示し、λは波長を示す。
【0008】
【数1】
【0009】
ところが、式（１）を満たすためには、コアの半径ａを自由に拡大することができない。このため、実効コア断面積を自由に拡大することができない。なお、コアの屈折率ｎ１を小さくすれば、コアの半径ａを大きくすることができるが、コアの屈折率ｎ１を小さくすると、今度は、曲げ損失が大きくなるという問題を生じる。したがって、規格等の要求によって曲げ損失に上限が定められている場合、コアの半径ａは式（１）による制約を免れ得ない。
【0010】
一方、マルチモードファイバにおいては、コアの半径が式（１）による制約を受けないので、シングルモードファイバよりも広い実効コア断面積を実現することができる。しかしながら、マルチモードファイバにおいては、モード分散の発生が避けられない。モード分散は、伝送距離に比例した伝送容量の低下を生じさせる。したがって、長距離伝送に耐える大容量のマルチモードファイバを実現するためには、モード分散を抑えることが重要になる。
【0011】
２モード光ファイバは、基本モード（ＬＰ０１モード）及び２次モード（ＬＰ１１モード）のみを伝搬する、最もモード分散の抑制が容易なマルチモードファイバである。２モード光ファイバには、正のモード分散Δτｐをもつものと、負のモード分散Δτｎをもつものとがあり、これらを組み合わせることによってモード分散補償機能を有する光伝送路を構成することができる。具体的には、正のモード分散Δτｐをもつ２モード光ファイバの長さＬｐと、負のモード分散Δτｎをもつ２モード光ファイバの長さＬｎとを、Δτｐ：Δτｎ＝Ｌｎ：Ｌｐとなるように設定することによって、モード分散補償機能を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開２００３−２６２７５２号公報（２００３年９月１９日公開）
【特許文献2】特開２００４− １２６８５号公報（２００４年１月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、２モード光ファイバのモード分散は、信号光の波長に依存する。したがって、正のモード分散Δτｐをもつ２モード光ファイバと負のモード分散Δτｎをもつ２モード光ファイバとを組み合わせた光伝送路においては、ある波長の信号光に対してモード分散を補償するように各２モード光ファイバの長さを設定しても、他の波長の信号光に対してモード分散を十分に補償することができないという問題があった。
【0014】
また、広い波長帯域に亘るモード分散機能を有する光伝送路を実現するためには、Δτｐ＞０である２モード光ファイバにおけるｄΔτｐ／ｄλの符号と、Δτｎ＜０である２モード光ファイバにおけるｄΔτｎ／ｄλの符号とを互いに異ならせる必要がある。しかしながら、コアの屈折率分布がα乗型となる公知の２モード光ファイバにおいては、モード分散Δτを式（２）により定義したときに、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０である２モード光ファイバは知られていなかった。
【0015】
Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１） ・・・（２）ここで、ｖｇ０１はＬＰ０１モードの群速度であり、ｖｇ１１はＬＰ１１モードの群速度である。
【0016】
したがって、コアの屈折率分布がα乗型となる２モード光ファイバを用いた光伝送路においては、広い波長帯域に亘るモード分散機能を実現することができなかった。
【0017】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を有する２モード光ファイバを実現することにある。２モード光ファイバにより構成される光伝送路において、広い波長帯域に亘るモード分散機能を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバは、屈折率分布がα乗型であり、最大屈折率がｎ１である内側コアと、上記内側コアを取り囲む外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとを備えており、トレンチの深さｎ２−ｎ１’を十分に大きくすることによって、ＬＰ０１モードの群速度をｖｇ０１、ＬＰ１１モードの群速度をｖｇ１１としたときに、Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１）により定義されるモード分散Δτの符号を正にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を正にしたことを特徴とする。
【0019】
屈折率分布がα乗型であり、最大屈折率がｎ１である内側コアと、上記内側コアを取り囲む外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとにより構成される屈折率構造を有する光ファイバは、コア径を適切に選択することによって、２モード光ファイバとして機能する。上記屈折率構造を有する光ファイバが２モード光ファイバとして機能するとき、そのコア半径は、シングルモードファイバのコア径よりも十分に大きい。すなわち、上記屈折率構造を有する光ファイバは、シングルモードファイバと比べて、実効コア断面積の拡大が容易である。
【0020】
本願発明者は、上記屈折率構造を有する光ファイバにおいて、屈折率分布をどのように設定すればΔτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性が得られるのかを、数値シミュレーション等を駆使して鋭意検討した。その結果、トレンチの深さｎ２−ｎ１’を十分に大きくすれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を得られることが明らかになった。本発明に係る光ファイバは、この知見に基づいて想到されたものである。
【0021】
また、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を持つ光ファイバは、Δτ＜０かつｄΔτ／λ＜０というモード分散特性を持つ光ファイバと組み合わせることによって、広い波長帯域に亘ってモード分散補償がなされた光伝送路を実現することができる。
【0022】
本発明に係る光ファイバにおいては、Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜が０．５以上である、ことが好ましい。
【0023】
Ｒｄが０．５であれば、αの値に拠らず、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性が得られることを、本願発明者は数値シミュレーション等によって明らかにした。したがって、上記の構成によれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を、より確実に得ることができる。
【0024】
本発明に係る光ファイバにおいては、αが１．８以上かつ３．０以下であり、Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜が０．５以上である、ことが好ましい。
【0025】
αが１．８以上かつ３．０以下であるとき、Ｒｄが０．５以上であれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性が得られることを、本願発明者は数値シミュレーション等によって明らかにした。したがって、上記の構成によれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を、より確実に得ることができる。
【0026】
本発明に係る光ファイバにおいては、αが２．０であり、Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜が０．５以上である、ことが好ましい。
【0027】
αが２．０であるとき、Ｒｄが０．５以上であれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性が得られることを、本願発明者は数値シミュレーション等によって明らかにした。したがって、上記の構成によれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を、より確実に得ることができる。
【0028】
本発明に係る光ファイバにおいては、Ｒｄ＝｜(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２｜／｜(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２｜が１．０以上である、ことが好ましい。
【0029】
Ｒｄが１．０であれば、αの値に拠らず、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性が得られることを、本願発明者は数値シミュレーション等によって明らかにした。したがって、上記の構成によれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を、より確実に得ることができる。
【0030】
上記課題を解決するために、本発明に係る光伝送路は、屈折率分布がα乗型であり、最大屈折率がｎ１である内側コアと、上記内側コアを取り囲む外側コアであって、屈折率がｎ１’である外側コアと、上記外側コアを取り囲むクラッドであって、屈折率がｎ２（ｎ１’＜ｎ２＜ｎ１）であるクラッドとを備えており、トレンチの深さｎ２−ｎ１’を十分に大きくすることによって、ＬＰ０１モードの群速度をｖｇ０１、ＬＰ１１モードの群速度をｖｇ１１としたときに、Δτ＝（１／ｖｇ１１）−（１／ｖｇ０１）により定義されるモード分散Δτの符号を正にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を正にした第１の光ファイバと、モード分散Δτの符号が負であると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号が負である第２の光ファイバと、を備えている、ことを特徴とする。
【0031】
上記の構成によれば、広い波長帯域に亘ってモード分散補償がなされた光伝送路を実現することができる。
【0032】
本発明に係る光伝送路において、上記第２の光ファイバは、屈折率分布がα乗型であるコアを備えた光ファイバであって、αの値を十分に小さくすることによって、２モード領域全体に亘って、モード分散Δτの符号を負にすると共に、モード分散Δτの傾きｄΔτ／ｄλの符号を負にした光ファイバである、ことが好ましい。
【0033】
上記構成を有する上記第２の光ファイバは、上記第１の光ファイバと同様、実効コア断面積の拡大が容易であり、上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとを組み合わせることによって、実効コア断面積が拡大された光伝送路を実現することができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明によれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０というモード分散特性を有する２モード光ファイバを実現することができる。また、このような２モード光ファイバを用いることによって、広い波長帯域に亘ってモード分散補償がなされた光伝送路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施形態に係る光伝送路Ｆの構成を示すブロック図である。（ａ）は、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐを入力側に、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎを出力側に配置した場合のブロック図である。（ｂ）は、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎを入力側に、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐを出力側に配置した場合のブロック図である。
【図6】（ａ）は、図３に示す光ファイバにおいてα＝２．０とし、Ｒｄ＝０．０，０．２，０．４，０．５，０．６，０．８，１．０としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。
【図9】（ａ）は、図３に示す光ファイバにおいてＲｄ＝０．５とし、α＝１．７，２．０，３．０，１０．０，１００００としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。
【図10】（ａ）は、図３に示す光ファイバにおいてＲｄ＝１．０とし、α＝１．８，２．０，２．２，２．４，２．８，１００００としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。
【図11】（ａ）は、第１の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｎの屈折率分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐの屈折率分布を示すグラフである。
【図12】第１の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎのモード分散特性を示すグラフである。
【図13】（ａ）は、第２の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｎの屈折率分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐの屈折率分布を示すグラフである。
【図14】第２の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎのモード分散特性を示すグラフである。
【図15】（ａ）は、第３の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｎの屈折率分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐの屈折率分布を示すグラフである。
【図16】第３の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎのモード分散特性を示すグラフである。
【図17】（ａ）は、第４の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｎの屈折率分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐの屈折率分布を示すグラフである。
【図18】第４の実施例に係る光伝送路Ｆに含まれる光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎのモード分散特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0037】
図１は、本実施形態に係る光伝送路Ｆの構成を示すブロック図である。光伝送路Ｆは、図１に示すように、少なくとも２本の光ファイバＦｐ，Ｆｎを含んで構成されている。一方の光ファイバＦｐは、正のモード分散Δτｐを有する２モード光ファイバであり、他方の光ファイバＦｎは、負のモード分散Δτｎを有する２モード光ファイバである。
【0038】
なお、２モード光ファイバのモード分散Δτは、上述した式（２）によって定義される。ここで、ｖｇ０１は、信号光に含まれるＬＰ０１モード成分の群速度であり、ｖｇ１１は、信号光に含まれるＬＰ１１モード成分の群速度である。
【0039】
図１（ａ）においては、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐを入力側に配置し、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎを出力側に配置する構成例を示している。ＬＰ１１モード成分からなる波束（以下、「ＬＰ１１波束」と記載）の中心が光ファイバＦｐを伝搬するのに要する時間は、ＬＰ０１モード成分からなる波束（以下、「ＬＰ０１波束」と記載）の中心が同光ファイバＦｐを伝搬するのに要する時間よりもΔτｐ×Ｌｐだけ長い。したがって、入力側の光ファイバＦｐを伝搬する過程で、ＬＰ１１波束の中心は、ＬＰ０１波束の中心に対して遅れる。一方、ＬＰ１１波束の中心が光ファイバＦｎを伝搬するのに要する時間は、ＬＰ０１波束の中心が同光ファイバＦｎを伝搬するのに要する時間よりもΔτｎ×Ｌｎだけ短い。したがって、出力側の光ファイバＦｎを伝搬する過程で、ＬＰ１１波束の中心は、ＬＰ０１波束の中心に対する上述した遅れを取り戻す。
【0040】
図１（ｂ）においては、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎを入力側に配置し、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐを出力側に配置する構成例を示している。ＬＰ０１波束の中心が光ファイバＦｎを伝搬するのに要する時間は、ＬＰ１１波束の中心が同光ファイバＦｎを伝搬するのに要する時間よりもΔτｎ×Ｌｎだけ長い。したがって、入力側の光ファイバＦｎを伝搬する過程で、ＬＰ０１波束の中心は、ＬＰ１１波束の中心に対して遅れる。一方、ＬＰ０１波束の中心が光ファイバＦｐを伝搬するのに要する時間は、ＬＰ１１波束の中心が同光ファイバＦｐを伝搬するのに要する時間よりもΔτｐ×Ｌｐだけ短い。したがって、出力側の光ファイバＦｐを伝搬する過程で、ＬＰ０１波束の中心は、ＬＰ１１波束の中心に対する上述した遅れを取り戻す。
【0041】
図１に示す何れの構成例についても、ある波長λ０における光伝送路Ｆの総モード分散Δτｐ（λ０）×Ｌｐ＋Δτｎ（λ０）×Ｌｎが十分小さくなるという条件（以下、「条件Ａ」と記載）を満たすように、より好ましくは、Δτｐ（λ０）×Ｌｐ＋Δτｎ（λ０）×Ｌｎ＝０という条件（以下、「条件Ａ’」と記載）を満たすように、光ファイバＦｐの長さＬｐ及び光ファイバＦｎ長さＬｎを設定する。これにより、図１に示す何れの構成例においても、信号波形を崩すことなく波長λ０の信号光を伝搬させることが可能になる。
【0042】
更に本実施形態においては、光ファイバＦｐのモード分散Δτｐ（λ）の傾きｄΔτｐ／ｄλと、光ファイバＦｎのモード分散Δτｎ（λ）の傾きｄΔτｎ／ｄλとが異符号となるという条件（以下、「条件Ｂ」と記載）を満たすように、光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎの屈折率分布を設定する。具体的には、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐにおいて、その傾きｄΔτｐ／ｄλが正となり、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎにおいて、その傾きｄΔτｎ／ｄλが負となるように、光ファイバＦｐ及び光ファイバＦｎの屈折率分布を設定する。
【0043】
これにより、ある波長λ０に対して、光ファイバＦｐにおいて生じる伝搬時間差Δτｐ（λ０）×Ｌｐと、光ファイバＦｎにおいて生じる伝搬時間差Δτｎ（λ０）×Ｌｎとが互いに相殺されるのみならず、その波長λ０を含むある波長帯域に対して、光ファイバＦｐにおいて生じる伝搬時間差Δτｐ（λ）×Ｌｐと、光ファイバＦｎにおいて生じる伝搬時間差Δτｎ（λ）×Ｌｎとが互いに相殺されることになる。別の言い方をすると、光伝送路Ｆの総モード分散Δτｐ（λ）×Ｌｐ＋Δτｎ（λ）×Ｌｎが予め定められた閾値ε以下となる波長帯域を、条件Ｂを満たさない場合よりも広くすることができる。
【0044】
図２は、光ファイバＦｐのモード分散Δτｐ（λ）と光ファイバＦｎのモード分散Δτｎ（λ）との典型例を示すグラフである。
【0045】
図２において注目すべき点は、光ファイバＦｐのモード分散Δτｐ（λ）の傾きｄΔτｐ／ｄλが正となり、かつ、光ファイバＦｎのモード分散Δτｎ（λ）の傾きｄΔτｎ／ｄλが負となっている点である。これにより、ある波長（λ＝１５６０ｎｍ）に対して、光ファイバＦｐにおいて生じる伝搬時間差Δτｐ（λ）×Ｌｐと、光ファイバＦｎにおいて生じる伝搬時間差Δτｎ（λ）×Ｌｎとが互いに相殺されるのみならず、ある波長帯域（１５００ｎｍ≦λ≦１６２０ｎｍ）に対して、光ファイバＦｐにおいて生じる伝搬時間差Δτｐ（λ）×Ｌｐと、光ファイバＦｎにおいて生じる伝搬時間差Δτｎ（λ）×Ｌｎとが互いに相殺されることになる。このことは、図２に示した光伝送路Ｆの総モード分散Δτｐ（λ）×Ｌｐ＋Δτｎ（λ）×Ｌｎのグラフからも確認することができる。
【0046】
なお、本実施形態においては、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐにおいて、その傾きｄΔτｐ／ｄλが正となり、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎにおいて、その傾きｄΔτｎ／ｄλが負となる構成を採用しているが、これに限定されない。すなわち、正のモード分散Δτｐを有する光ファイバＦｐにおいて、その傾きｄΔτｐ／ｄλが負となり、負のモード分散Δτｎを有する光ファイバＦｎにおいて、その傾きｄΔτｎ／ｄλが正となる構成を採用してもよい。
【0047】
また、条件Ｂに加えて、Δτｐ：｜Δτｎ｜≒ｄΔτｐ／ｄλ：｜ｄτｎ／ｄλ｜という条件（以下、「条件Ｃ」と記載）を満たすように、より好ましくは、Δτｐ：｜Δτｎ｜＝ｄΔτｐ／ｄλ：｜ｄτｎ／ｄλ｜という条件（以下、「条件Ｃ’」と記載）を満たすように、光ファイバＦｐ，Ｆｎの屈折率分布を設定してもよい。条件Ｂ及び条件Ｃ（又は条件Ｃ’）の両方を満たすように光ファイバＦｐ，Ｆｎの屈折率分布を設定した場合、ある波長λ０において条件Ａ（又は条件Ａ’）を満たすように光ファイバＦｐ，Ｆｎの長さＬｐ，Ｌｎを設定すれば、他の波長λ≠λ０においても自動的に条件Ａ（又は条件Ａ’）を満たす。すなわち、全波長帯域に対して、光ファイバＦｐにおいて生じる伝搬時間差Δτｐ（λ）×Ｌｐと、光ファイバＦｎにおいて生じる伝搬時間差Δτｎ（λ）×Ｌｎとが互いに相殺することになる。
【0048】
〔光ファイバ〕本実施形態に係る光ファイバについて、図３〜図１０を参照して説明する。なお、本実施形態に係る光ファイバは、屈折率分布を適宜変更することによって、Δτ＞０かつｄΔτ／Δλ＞０とすることも、Δτ＜０かつｄΔτ／Δλ＜０とすることもできる２モード光ファイバである。以下では、まず、本実施形態に係る光ファイバの基本構造を説明し、その後、屈折率分布とモード分散特性との関係について説明する。
【0049】
（光ファイバの基本構造）まず、本実施形態に係る光ファイバ１の基本構造について、図３を参照して説明する。光ファイバ１は、図３（ａ）は、光ファイバ１の断面図（左）及び側面図（右）であり、図３（ｂ）は、光ファイバ１の屈折率分布を示すグラフである。なお、図３（ｂ）に示す屈折率分布は、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）の添加によって屈折率を局所的に上げたり、Ｆ（フッ素）の添加によって屈折率を局所的に下げたりする公知の手法により実現することができる。
【0050】
光ファイバ１は、シリカガラスを主成分とする円柱状の構造体であり、円形（半径ａ）状の断面を有するコア１１と、コア１１を取り囲む円環（内周半径ａ，外周半径ｂ）状の断面を有するクラッド１２とにより構成される。コア１１は、円盤（半径ｒ１）状の断面を有する内側コア１１１と、内側コア１１１を取り囲む円環（内周半径ｒ１，外周半径ｒ１＋ｒ２）状の断面を有する外側コア１１２とにより構成される（本実施形態においては、ｒ１／ｒ２＝４とする）。この断面構造は、中心軸Ｌに直交する各断面において共通である。
【0051】
内側コア１１１の屈折率分布は、図３（ｂ）に示すように、α乗型の屈折率分布であり、中心軸Ｌ上で最大値ｎ１をとる。ここで、α乗型の屈折率分布とは、内側コア１１１の中心部と外側コア１１２との比屈折率差をδとして、中心軸Ｌからの距離がｒである点の屈折率ｎ（ｒ）がｎ（ｒ）＝ｎ１［１−２δ（ｒ／ａ）α］１／２と表される屈折率分布のことを指す。なお、αを大きくしていくと、α乗型の屈折率分布は、ステップ型の屈折率分布に漸近する。
【0052】
外側コア１１２の屈折率ｎ１’は、図３（ｂ）に示すように一定である。また、クラッド１２の屈折率ｎ２も、図３（ｂ）に示すように一定である。内側コア１１１の最大屈折率ｎ１と外側コア１１２の屈折率ｎ１’とクラッド１２の屈折率ｎ２との間には、ｎ１’≦ｎ２＜ｎ１なる関係がある。なお、外側コア１１２における屈折率の凹みのことを、「トレンチ」と呼ぶ。トレンチのある屈折率分布とは、ｎ１’＜ｎ２となる屈折率分布のことを指し、トレンチのない屈折率分布とは、ｎ１’＝ｎ２となる屈折率分布のことを指す。
【0053】
なお、図３（ｂ）において、Δ＋は、内側コア１１１の中心部とクラッド１２との比屈折率差[(ｎ１２-ｎ２２)／２ｎ１２] ×１００［％］を表し、Δ−は、外側コア１１２とクラッド１２との比屈折率差[(ｎ１’２-ｎ２２)／２ｎ１’２] ×１００［％］を表す。比屈折率差Δ＋は、「コアΔ」と呼ばれることもある。
【0054】
以下の説明においては、光ファイバ１の屈折率分布を規定するパラメータとして、上述したα及びΔ＋の他にＲｄを用いる。ここで、Ｒｄは、比屈折率差Δ＋の絶対値に対する比屈折率差Δ−の絶対値の比｜Δ−｜／｜Δ＋｜を表す。パラメータＲｄを用いると、屈折率差Δ−の絶対値は、｜Δ−｜＝｜Δ＋｜×Ｒｄを表せる。Ｒｄが小さくなるほど、トレンチの深さ（ｎ２−ｎ１’）は浅くなり、Ｒｄ＝０のとき、トレンチの深さは０になる。
【0055】
また、以下の説明においては、光ファイバ１の伝搬特性を表す指標として、等価Ｖ値Ｔを用いる。等価Ｖ値Ｔは、Ｔ＝∫［ｎ２（ｒ）−ｎ２（∞）ｋ］１／２ｄｒ（積分範囲は０から∞）により定義され、規格化周波数Ｖとの間に式（３）に示す関係を有する。等価Ｖ値Ｔの定義式において、ｎ（ｒ）は、中心軸Ｌからの距離がｒである点における屈折率を表し、ｋは、光ファイバ１に入射させる光（以下「入射光」と記載）の波数を表す。式（３）におけるＡは、屈折率分布によって決定される定数である。
【0056】
【数2】
【0057】
図３（ｂ）に示す屈折率分布を有する光ファイバ１においては、この等価Ｖ値Ｔが４．５以下であるときに、３次モード（ＬＰ２１）が遮断される。すなわち、この等価Ｖ値Ｔが２．４０５以上４．５以下であるときに、光ファイバ１は２モード光ファイバとして機能する。以下、２．４０５≦Ｔ≦４．５であるＴ軸上の区間のことを、「２モード領域」と記載する。
【0058】
（屈折率分布とモード分散特性との関係）次に、光ファイバ１の屈折率分布とモード分散特性との関係について、図４〜図１０を参照して説明する。なお、以下の説明においては、モード分散Δτを波長λの関数として扱う代わりに等価Ｖ値Ｔの関数として扱う。上掲の式（３）に示すように、等価Ｖ値Ｔは波長λに反比例するので、Ｔの増加はλの減少と等価であり、Ｔの減少はλの増加と等価である。また、ｄΔτ／ｄＴ＞０はｄΔτ／ｄλ＜０と等価であり、ｄΔτ／ｄＴ＜０はｄΔτ／ｄλ＞０と等価である。
【0059】
まず、パラメータΔ＋がモード分散特性に及ぼす影響について、図４を参照して説明する。図４は、Δ＋を０．３０％，０．３５％，０．４０％としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフである。ここでは、αを２．０とし、Ｒｄを０．０としている。また、入射光の波長λは、１．５５μｍとしている。
【0060】
図４に示すグラフから、パラメータΔ＋を増減させてもモード分散Δτの等価Ｖ値Ｔ依存性Δτ（Ｔ）が略不変であることが読み取れる。このことは、パラメータΔ＋を増減させてもモード分散Δτの波長λ依存性Δτ（λ）が略不変であることを意味する。α≠２．０であったとしても、Ｒｄ≠０であったとしても、この傾向に変わりはない。したがって、所望のモード分散特性を有する２モード光ファイバを実現する上で、パラメータΔ＋は任意の値に設定することができる。
【0061】
次に、トレンチの深さが０である場合（すなわち、Ｒｄ＝０である場合）、αを十分に小さくすれば、Δτ＜０かつｄΔτ／ｄλ＜０（ｄΔτ／ｄＴ＞０）となる２モード光ファイバが実現されることを、図５を参照して説明する。
【0062】
図５（ａ）は、Ｒｄ＝０．０とし、α＝１．６，１．８，２．１，２．４，２．８としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、図５（ｂ）は、その拡大図である。ここでは、Δ＋＝０．３５％とし、λ＝１．５５μｍとしている。
【0063】
図５に示すグラフからは、以下のことが読み取れる。すなわち、Δτ（Ｔ）を示すグラフは、αに拠らず右上がりの曲線であり、αを減少させていくとΔτ軸負方向にシフトする。したがって、αを十分に小さくすれば、２モード領域全体においてｄΔτ／ｄＴ＞０かつΔτ＜０となる。Δ＋＝０．３５％、λ＝１．５５μｍである場合に関して具体的に言うと、αを２．１以下にすれば、２モード領域全体においてΔτ＜０かつｄΔτ／ｄＴ＞０となる。
【0064】
以上のように、トレンチの深さが０である場合（すなわち、Ｒｄ＝０である場合）、αを十分に小さくすれば、図３に示す光ファイバ１は、Δτ＜０かつｄΔτ／ｄλ＜０（ｄΔτ／ｄＴ＞０）という条件を満たす２モード光ファイバとして機能する。したがって、図１に示す光伝送路Ｆにおける光ファイバＦｎとして利用することができる。
【0065】
次に、トレンチの深さを十分に深くすれば（すなわち、Ｒｄを十分に大きくすれば）、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０（ｄΔτ／ｄＴ＜０）となる波長帯域を有する２モード光ファイバが実現されることを、図６〜図１０を参照して説明する。
【0066】
図６（ａ）は、α＝２．０とし、Ｒｄ＝０．０，０．２，０．４，０．５，０．６，０．８，１．０としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、図６（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。ここでも、Δ＋＝０．３５％とし、λ＝１．５５μｍとしている。
【0067】
図６に示すグラフからは、以下のことが読み取れる。すなわち、Δτ（Ｔ）を示すグラフは、Ｒｄを増加させていくと、右上がりの曲線から２モード領域内に最大値をもつ逆Ｖ字型の曲線へと形を変えながら、Δτ軸正方向にシフトする。したがって、少なくともα＝２．０である場合、Ｒｄを十分に大きくすれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に現れる。Δ＋＝０．３５％、λ＝１．５５μｍである場合に関して具体的に言うと、少なくともα＝２．０である場合、Ｒｄを０．５以上にすれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に現れる。なお、１．８≦α≦３．０であれば同様の結果が得られることが予想される。
【0068】
上記予想が正しいことは、図７および図８によって確かめられる。図７（ａ）および図８（ａ）に、α＝３．０および１．８とし、Ｒｄを変化させたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフを示す。さらに、図７（ｂ）および図８（ｂ）に、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフを示す。図７および図８より、１．８≦α≦３．０とした場合であっても、Ｒｄを０．５以上にすれば、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に現れることが確認できる。
【0069】
次に、この結果がαの値に拠らないものであることを、図１０を参照して補足する。図１０（ａ）は、Ｒｄ＝１．０とし、α＝１．８，２．０，２．２，２．４，２．８，１００００としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、図１０（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。ここでも、Δ＋＝０．３５％とし、λ＝１．５５μｍとしている。
【0070】
図１０に示すグラフからは、以下のことが読み取れる。すなわち、Ｒｄ＝１．０とした場合、αの値に拠らず、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に存在する。特に、α→∞の極限においても、すなわち、屈折率分布がステップ型になっても、この性質は保たれる。なお、Ｒｄ＝０．６であっても同様の結果が得られることが予想される。
【0071】
さらに、このような性質（αの値に拠らずΔτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に存在するという性質）は、Ｒｄ≧０．５のときに成立することを、図９を参照して補足する。図９（ａ）は、Ｒｄ＝０．５とし、α＝１．７，２．０，３．０，１０．０，１００００としたときに得られるΔτ（Ｔ）のグラフであり、図９（ｂ）は、同様にして得られるｄΔτ／ｄＴ（Ｔ）のグラフである。ここでも、Δ＋＝０．３５％とし、λ＝１．５５μｍとしている。
【0072】
図９に示すグラフからは、以下のことが読み取れる。すなわち、Ｒｄ＝０．５とした場合、αの値に拠らず、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０となる区間が２モード領域内に存在する。特に、α→∞の極限においても、すなわち、屈折率分布がステップ型になっても、この性質は保たれる。
【0073】
以上のように、トレンチの深さを十分に深くすれば（すなわち、Ｒｄを十分に大きくすれば）、図３に示す光ファイバ１は、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０（ｄΔτ／ｄＴ＜０）という条件を満たす２モード光ファイバとして機能する。特に、少なくともＲｄが０．５以上である場合、図３に示す光ファイバ１は、αの値に拠らず、Δτ＞０かつｄΔτ／ｄλ＞０（ｄΔτ／ｄＴ＜０）という条件を満たす２モード光ファイバとして機能する。したがって、図１に示す光伝送路Ｆにおける光ファイバＦｐとして利用することができる。
【実施例】
【0074】
〔実施例１〕本実施形態に係る光伝送路Ｆの第１の実施例について、図１１〜図１２を参照して説明する。本実施例は、図１（ａ）又は図１（ｂ）に示す光伝送路Ｆにおいて、光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐの屈折率分布を規定する各パラメータの値を、表１に示すように設定したものである。
【0075】
【表1】
【0076】
各パラメータの値を表１に示すように設定すると、光ファイバＦｎは図１１（ａ）に示す屈折率分布を有し、光ファイバＦｐは図１１（ｂ）に示す屈折率分布を有する。光ファイバＦｎの屈折率分布はトレンチを備えておらず、光ファイバＦｐの屈折率分布はトレンチを備えている。
【0077】
このような屈折率分布を有する光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐについて、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲におけるモード分散を計算した結果を図１２に示す。図１２から明らかなように、光ファイバＦｐのモード分散Δτｐは、Δτｐ＞０、かつ、ｄΔτｐ／ｄλ＞０であった。一方、光ファイバＦｎのモード分散Δτｎは、Δτｎ＜０、かつ、ｄΔτｎ／ｄλ＜０であった。
【0078】
Ｃ−ｂａｎｄ帯の両端および中央の波長であるλ＝１５３０、１５５０、１５７０ｎｍについて得られたモード分散、ＬＰ０１モードにおけるＭＦＤ、および、ＬＰ０１モードにおけるＡｅｆｆを表２に示す。
【0079】
【表2】
【0080】
表２に示すように、λ＝１５５０ｎｍにおいて得られたモード分散は、光ファイバＦｐにおいてΔτｐ＝３２３．３ｐｓ／ｋｍであり、光ファイバＦｎにおいてΔτｎ＝−４９３．２ｐｓ／ｋｍであった。したがって、｜Δτｐ｜：｜Δτｎ｜＝０．４０：０．６０が得られた。
【0081】
この結果に基づいて、光ファイバＦｐの長さＬｐと、光ファイバＦｎの長さＬｎとの比をＬｐ：Ｌｎ＝０．６０：０．４０に設定し、光ファイバＦｐおよび光ファイバＦｎを接続することによって得られる光伝送路Ｆのモード分散Δτを算出した。その結果、この光伝送路Ｆのモード分散Δτは、λ＝１５３０ｎｍにおいてΔτ＝２．１ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５５０ｎｍにおいてΔτ＝０．０ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５７０ｎｍにおいてΔτ＝−２．０ｐｓ／ｋｍであった（表２参照）。なお、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲において得られたΔτを図１２に示す。本実施例の光伝送路Ｆでは、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、｜Δτ｜＜２．５ｐｓ／ｋｍの結果が得られた。
【0082】
また、表２に示すように、Ｃ−ｂａｎｄ帯において光ファイバＦｐ、光ファイバＦｎともに、ＬＰ０１モードのＡｅｆｆは１５０μｍ２以上であった。さらに、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、光ファイバＦｐと光ファイバＦｎとにおけるＬＰ０１モードのＭＦＤの差は０．１μｍ以下であった。したがって、光ファイバＦｐと光ファイバＦｎとを接続する際に生じる接続損失は、小さいことが期待される。
【0083】
〔実施例２〕本実施形態に係る光伝送路Ｆの第２の実施例について、図１３〜図１４を参照して説明する。本実施例は、図１（ａ）又は図１（ｂ）に示す光伝送路Ｆにおいて、光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐの屈折率分布を規定する各パラメータの値を、表３に示すように設定したものである。
【0084】
【表3】
【0085】
各パラメータの値を表３に示すように設定すると、光ファイバＦｎは図１３（ａ）に示す屈折率分布を有し、光ファイバＦｐは図１３（ｂ）に示す屈折率分布を有する。光ファイバＦｎの屈折率分布はトレンチを備えておらず、光ファイバＦｐの屈折率分布はトレンチを備えている。
【0086】
このような屈折率分布を有する光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐについて、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲におけるモード分散を計算した結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、Δτｐは、Δτｐ＞０、かつ、ｄΔτｐ／ｄλ＞０であった。一方、Δτｎは、Δτｎ＜０、かつ、ｄΔτｎ／ｄλ＜０であった。
【0087】
Ｃ−ｂａｎｄ帯の両端および中央の波長であるλ＝１５３０、１５５０、１５７０ｎｍについて得られたモード分散、ＬＰ０１モードにおけるＭＦＤ、および、ＬＰ０１モードにおけるＡｅｆｆ（ＬＰ０１）を表４に示す。
【0088】
【表4】
【0089】
表４に示すように、λ＝１５５０ｎｍにおいて得られたモード分散は、光ファイバＦｐにおいてΔτｐ＝１１０２．９ｐｓ／ｋｍであり、光ファイバＦｎにおいてΔτｎ＝−７８６．８ｐｓ／ｋｍであった。したがって、｜Δτｐ｜：｜Δτｎ｜＝０．５８：０．４２が得られた。
【0090】
この結果に基づいて、Ｌｐと、Ｌｎとの比をＬｐ：Ｌｎ＝０．４２：０．５８に設定し、光ファイバＦｐおよび光ファイバＦｎを接続することによって得られる光伝送路Ｆのモード分散Δτを算出した。その結果、この光伝送路Ｆのモード分散Δτは、λ＝１５３０ｎｍにおいてΔτ＝１２．５ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５５０ｎｍにおいてΔτ＝０．０ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５７０ｎｍにおいてΔτ＝−１６．３ｐｓ／ｋｍであった（表４参照）。なお、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲において得られたΔτを図１４に示す。本実施例の光伝送路Ｆでは、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、｜Δτ｜＜１７ｐｓ／ｋｍの結果が得られた。
【0091】
また、表４に示すように、Ｃ−ｂａｎｄ帯において光ファイバＦｐ、光ファイバＦｎともに、ＬＰ０１モードのＡｅｆｆは１６０μｍ２以上であった。さらに、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、光ファイバＦｐと光ファイバＦｎとにおけるＬＰ０１モードのＭＦＤの差は０．８μｍ以下であった。
【0092】
〔実施例３〕本実施形態に係る光伝送路Ｆの第３の実施例について、図１５〜図１６を参照して説明する。本実施例は、図１（ａ）又は図１（ｂ）に示す光伝送路Ｆにおいて、光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐの屈折率分布を規定する各パラメータの値を、表５に示すように設定したものである。
【0093】
【表5】
【0094】
各パラメータの値を表５に示すように設定すると、光ファイバＦｎは図１５（ａ）に示す屈折率分布を有し、光ファイバＦｐは図１５（ｂ）に示す屈折率分布を有する。光ファイバＦｎの屈折率分布はトレンチを備えておらず、光ファイバＦｐの屈折率分布はトレンチを備えている。
【0095】
このような屈折率分布を有する光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐについて、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲におけるモード分散を計算した結果を図１６に示す。Δτｐは、Δτｐ＞０、かつ、ｄΔτｐ／ｄλ＞０であった。一方、Δτｎは、Δτｎ＜０、かつ、ｄΔτｎ／ｄλ＜０であった。
【0096】
Ｃ−ｂａｎｄ帯の両端および中央の波長であるλ＝１５３０、１５５０、１５７０ｎｍについて得られたモード分散、ＬＰ０１モードにおけるＭＦＤ、および、ＬＰ０１モードにおけるＡｅｆｆを表６に示す。
【0097】
【表6】
【0098】
表６に示すように、λ＝１５５０ｎｍにおいて得られたモード分散は、光ファイバＦｐにおいてΔτｐ＝３８２９．９ｐｓ／ｋｍであり、光ファイバＦｎにおいてΔτｎ＝−４９３．２ｐｓ／ｋｍであった。したがって、｜Δτｐ｜：｜Δτｎ｜＝０．８９：０．１１が得られた。
【0099】
この結果に基づいて、Ｌｐと、Ｌｎとの比をＬｐ：Ｌｎ＝０．１１：０．８９に設定し、光ファイバＦｐおよび光ファイバＦｎを接続することによって得られる光伝送路Ｆのモード分散Δτを算出した。その結果、この光伝送路Ｆのモード分散Δτは、λ＝１５３０ｎｍにおいてΔτ＝２３．４ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５５０ｎｍにおいてΔτ＝０．０ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５７０ｎｍにおいてΔτ＝−２２．８ｐｓ／ｋｍであった（表６参照）。なお、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲において得られたΔτを図１６に示す。本実施例の光伝送路Ｆでは、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、｜Δτ｜＜２５ｐｓ／ｋｍの結果が得られた。
【0100】
また、表６に示すように、Ｃ−ｂａｎｄ帯において光ファイバＦｐ、光ファイバＦｎともに、ＬＰ０１モードのＡｅｆｆは１４５μｍ２以上であった。さらに、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、光ファイバＦｐと光ファイバＦｎとにおけるＬＰ０１モードのＭＦＤの差は０．５μｍ以下であった。
【0101】
〔実施例４〕本実施形態に係る光伝送路Ｆの第４の実施例について、図１７〜図１８を参照して説明する。本実施例は、図１（ａ）又は図１（ｂ）に示す光伝送路Ｆにおいて、光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐの屈折率分布を規定する各パラメータの値を、表７に示すように設定したものである。
【0102】
【表7】
【0103】
各パラメータの値を表７に示すように設定すると、光ファイバＦｎは図１７（ａ）に示す屈折率分布を有し、光ファイバＦｐは図１７（ｂ）に示す屈折率分布を有する。光ファイバＦｎの屈折率分布はトレンチを備えておらず、光ファイバＦｐの屈折率分布はトレンチを備えている。
【0104】
このような屈折率分布を有する光ファイバＦｎおよび光ファイバＦｐについて、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲におけるモード分散を計算した結果を図１８に示す。Δτｐは、Δτｐ＞０、かつ、ｄΔτｐ／ｄλ＞０であった。一方、Δτｎは、Δτｎ＜０、かつ、ｄΔτｎ／ｄλ＜０であった。
【0105】
Ｃ−ｂａｎｄ帯の両端および中央の波長であるλ＝１５３０、１５５０、１５７０ｎｍについて得られたモード分散、ＬＰ０１モードにおけるＭＦＤ、および、ＬＰ０１モードにおけるＡｅｆｆ（ＬＰ０１）を表８に示す。
【0106】
【表8】
【0107】
表８に示すように、λ＝１５５０ｎｍにおいて得られたモード分散は、光ファイバＦｐにおいてΔτｐ＝４０４．０ｐｓ／ｋｍであり、光ファイバＦｎにおいてΔτｎ＝−３００．３ｐｓ／ｋｍであった。したがって、｜Δτｐ｜：｜Δτｎ｜＝０．５７：０．４３が得られた。
【0108】
この結果に基づいて、Ｌｐと、Ｌｎとの比をＬｐ：Ｌｎ＝０．４３：０．５７に設定し、光ファイバＦｐおよび光ファイバＦｎを接続することによって得られる光伝送路Ｆのモード分散Δτを算出した。その結果、この光伝送路Ｆのモード分散Δτは、λ＝１５３０ｎｍにおいてΔτ＝３５．８ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５５０ｎｍにおいてΔτ＝０．０ｐｓ／ｋｍであり、λ＝１５７０ｎｍにおいてΔτ＝−３４．９ｐｓ／ｋｍであった（表８参照）。なお、１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長範囲において、得られたΔτを図１８に示す。本実施例の光伝送路Ｆでは、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、｜Δτ｜＜３６ｐｓ／ｋｍの結果が得られた。
【0109】
また、表８に示すように、Ｃ−ｂａｎｄ帯において光ファイバＦｐ、光ファイバＦｎともに、ＬＰ０１モードのＡｅｆｆは１４０μｍ２以上であった。さらに、Ｃ−ｂａｎｄ帯において、光ファイバＦｐと光ファイバＦｎとにおけるＬＰ０１モードのＭＦＤの差は０．７μｍ以下であった。
【0110】
〔付記事項〕本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施例として開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0111】
本発明は、通信用の光伝送路、例えば、波長多重分割又はモード多重分割による通信用の光伝送路に好適に利用することができる。なお、モード多重分割による通信用の光伝送路は、モード多重分割用入出力デバイスを用いることにより実現することが可能である。
【符号の説明】
【0112】
Ｆ 光伝送路Ｆｐ 光ファイバ（正のモード分散を有する）
Ｆｎ 光ファイバ（負のモード分散を有する）
１ 光ファイバ
１１ コア
１１１ 内側コア
１１２ 外側コア
１２ クラッド