專利名稱：多模光纖傳送線路中模式色散補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對利用多模光纖來構(gòu)筑的光傳送線路中的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，其可減少該光傳送線路的模式色散，并獲得寬傳送頻帶。
背景技術(shù)：
一般來說，在FA(工廠自動化)及OA(辦公自動化)等通過光傳送線路來連接計(jì)算機(jī)及其關(guān)聯(lián)設(shè)備的LAN(局域網(wǎng)絡(luò))等中，在該光傳送線路中，廣泛采用可實(shí)現(xiàn)受光面的大口徑化，且可容易地進(jìn)行與發(fā)光·受光裝置的結(jié)合操作的多模光纖。
該多模光纖中，漸變折射率型光纖(以下稱為GI光纖)為如下述光纖，纖芯的折射率分布形成為折射率隨著半徑的增大而逐漸減小，且信號光的各模式的到達(dá)時間達(dá)到一致，模式色散減少，而可獲得寬頻帶。為能得到寬頻帶，該GI光纖用于LAN等光傳送線路中，由此可實(shí)現(xiàn)傳送速度的高速化。
近年來，在LAN的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的以太網(wǎng)(注冊商標(biāo))中，確定了一種傳送率為10Gb/s的以太網(wǎng)(注冊商標(biāo))(以下稱10GbE)，且期待著其實(shí)用化。為實(shí)現(xiàn)該10GbE，如以下文獻(xiàn)所述，要求在其光傳送線路中，盡量將模式色散抑制到較低，且可穩(wěn)定地得到寬傳送頻帶。
“IEC 60793-2-10光纖部分2-10產(chǎn)品規(guī)格—分規(guī)范Al多模光纖分類(Optical fibers-Part 2-10Product specifications-Sectionalspecification for category Al multimode fibres)”，國際電子技術(shù)委員會(International Electrotechnical Commission)，2002年3月，p.3-30此外，由于GI光纖的傳送頻帶由折射率分布來決定，因而為實(shí)現(xiàn)該10GbE中所要求的寬頻帶，有必要按照在纖芯中心具有最大折射率，且隨著半徑的增大折射率逐漸降低的形狀，來極其精密地形成纖芯的折射率分布。
這樣，GI光纖折射率分布的誤差容許范圍便極小，難以進(jìn)行合格率良好的制造，且導(dǎo)致制造成本提高。此外，由于折射率分布的誤差容許范圍狹小，因而難以穩(wěn)定地形成一定的折射率分布，且難以制造長尺寸的GI光纖。
此外，由于折射率分布的誤差容許范圍狹小，因而難以穩(wěn)定地形成一定的折射率分布，且難以得到設(shè)為目標(biāo)的寬頻帶。此外，由于能得到最大頻帶的折射率分布因信號光的波長而異，因而在利用采用了現(xiàn)有GI光纖的光傳送線路，來傳輸與該光傳送線路的規(guī)格不同的波長頻帶的信號光的場合下，則不能得到寬頻帶。
不過，在GI光纖的折射率分布不成為設(shè)為目的的形狀，且不能得到寬頻帶的場合下，已知如以下文獻(xiàn)所述的技術(shù)，即將具有與該GI光纖(被補(bǔ)償光纖)不同折射率分布的GI光纖作為模式色散補(bǔ)償光纖，且連接于被補(bǔ)償光纖，由此來補(bǔ)償模式色散。
然而，該文獻(xiàn)沒有明確示出具體的模式色散補(bǔ)償條件，而且也沒有提出比如為效率良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散而所需的模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布的最佳值等。
W.F.拉布(W.F.Love)著，歐洲光通信國際會議’81預(yù)稿文集(Proceedings of European Conference on Optical Communication’81)，(丹麥)，丹麥技術(shù)大學(xué)電磁學(xué)院，(Electromagnetics Institute，TechnicalUniversity of Denmark)，1981年，第4卷，p.4-1-4-4此外，在日本特表2001-52205號公報(bào)中，提出了一種下述技術(shù)，即在利用模式色散補(bǔ)償光纖來補(bǔ)償GI型光纖的模式色散的場合下，由以下方法，來計(jì)算出連接的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比。
在該提案涉及的方法中，首先由下式(1)，來近似計(jì)算模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布以及被補(bǔ)償光纖的折射率分布，并算出各個折射率分布冪數(shù)α。
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2(0≤r≤a)n1[1-2Δ]1/2(a<r)---(1)]]>其中，關(guān)于相距光纖纖芯中心距離r處的折射率，n1表示纖芯中心的折射率，Δ1表示纖芯中心對覆層的比折射率差，a表示纖芯半徑，α表示折射率分布冪數(shù)。
然后，利用各個折射率分布冪數(shù)α，按照模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比滿足下式(2)的方式，來決定模式色散補(bǔ)償光纖的長度。
Lcomp/Ltarget＝(αtarget-αopt)/(αopt-αcomp) (2)其中，Lcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的長度，Ltarget表示被補(bǔ)償光纖的長度，αcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αtarget表示被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αopt表示規(guī)定波長中可得到最大頻帶的折射率分布中的折射率分布冪數(shù)。
現(xiàn)有的模式色散補(bǔ)償光纖的長度計(jì)算方法，是基于經(jīng)驗(yàn)法則，而且誤差較大。此外，有必要用前述式(1)，來近似計(jì)算模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的折射率分布，因而更易于產(chǎn)生誤差。因此，不能對模式色散進(jìn)行充分的補(bǔ)償，比如難以得到與高速傳送速度對應(yīng)的寬頻帶。
此外，還提出了一種下述方法，即由電磁場解析，來算出在模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾娜核俣?，并基于該算出值，通過模擬來算出模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget的最佳值。
然而，該方法需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，不易于編成電子計(jì)算的程序。而且用于模擬的計(jì)算需要較長時間，比如不能用于敷設(shè)光傳送線路的現(xiàn)場等中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種利用GI光纖來以廉價且即使是長距離也容易地形成具有寬頻帶的光傳送線路的方法、以及具有寬頻帶并可實(shí)現(xiàn)10GbE這樣的高速傳送速度、且即使是長距離也可容易廉價地形成的光傳送線路及光LAN。
此外，課題在于提供一種可對模式色散進(jìn)行效率良好且精度良好的補(bǔ)償?shù)哪Ｊ缴⒀a(bǔ)償方法、以及幾乎沒有模式色散且具有寬頻帶的光傳送線路及光LAN。
為解決前述課題，本申請?zhí)峁┮韵氯M發(fā)明組。
·第一發(fā)明組權(quán)利要求1涉及的是一種光傳送線路形成方法，其中，連接多個多模光纖而形成光傳送線路，該方法的特征在于求出該光傳送線路的頻帶成為最大的各多模光纖的長度比，且以該長度比來連接多個多模光纖。
權(quán)利要求2涉及的發(fā)明，是一種光傳送線路，具有多個多模光纖，其特征在于按照該光傳送線路的頻帶成為最大的方式，對各多模式光纖的長度比進(jìn)行了調(diào)整。
權(quán)利要求3涉及的發(fā)明，是根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳送線路，其特征在于，具有以多個傳輸模式在多模光纖中傳輸?shù)男盘柟庵?，高冪模式的到達(dá)時間早于低冪模式的多模光纖；高冪模式的到達(dá)時間遲于低冪模式的多模光纖。
權(quán)利要求4涉及的發(fā)明，是根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳送線路，其特征在于是傳送0.85μm帶及/或1.3μm帶信號光的光傳送線路。
權(quán)利要求5涉及的發(fā)明是一種光LAN，其特征在于利用上述本發(fā)明所述的光傳送線路來形成。
·第二發(fā)明組權(quán)利要求6涉及的發(fā)明，是一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，采用具有滿足下述式(3)的折射率分布的被補(bǔ)償光纖及模式色散補(bǔ)償光纖，
Δcomp(r)＝Δopt(r)+k{Δopt(r)-Δtarget(r)} (3)其中，Δcomp(r)表示相距模式色散補(bǔ)償光纖纖芯中心距離r處的比折射率差，Δtarget(r)表示相距被補(bǔ)償光纖纖芯中心距離r處的比折射率差，Δopt(r)表示相距連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體纖芯中心距離r處的比折射率差，k表示比例常數(shù)。
權(quán)利要求7涉及的發(fā)明，是一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于以頻帶成為最大的長度比，來連接前述模式色散補(bǔ)償光纖與前述被補(bǔ)償光纖。
權(quán)利要求8涉及的發(fā)明，是一種模式色散補(bǔ)償光纖，其連接于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖，且補(bǔ)償該被補(bǔ)償光纖的模式色散，從而在規(guī)定波長中可得到最大頻帶，其特征在于折射率分布滿足上述式(3)。
權(quán)利要求9涉及的發(fā)明是一種光傳送線路，其特征在于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖與折射率分布滿足上述式(3)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大的長度比來連接而構(gòu)成。
權(quán)利要求10涉及的發(fā)明，是根據(jù)權(quán)利要求9所述的光傳送線路，其特征在于其是傳送0.85μm帶及/或1.3μm帶信號光的光傳送線路。
權(quán)利要求11涉及的發(fā)明是一種光LAN，其特征在于采用權(quán)利要求9或10所述的光傳送線路來形成。
·第三發(fā)明組權(quán)利要求12涉及的發(fā)明，是一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，以滿足下述式(4)的長度比來連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，
Lcomp/Ltarget=∫0atarget{Δtarget(r)-Δopt(r)}dr∫0acomp{Δopt(r)-Δcomp(r)}dr---(4)]]>其中，Lcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的長度，Ltarget表示被補(bǔ)償光纖的長度，acomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯半徑，atarget表示被補(bǔ)償光纖的纖芯半徑，Δcomp(r)表示相距模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差，Δtarget(r)表示相距被補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差，Δopt(r)表示相距連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體的纖芯中心距離r處的比折射率差。
權(quán)利要求13涉及的發(fā)明，是一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，采用具有滿足下述式(5)的折射率分布的被補(bǔ)償光纖及模式色散補(bǔ)償光纖，以滿足下述式(6)的長度比，來連接模式色散補(bǔ)償光纖及被補(bǔ)償光纖。
n(r)=n1{1-2Δ1(r/a)α}1/2(0≤r≤a)n1{1-2Δ1}1/2(a<r)---(5)]]>其中，n(r)表示相距光纖的纖芯中心距離r處的纖芯半徑方向的折射率分布，n1表示纖芯中心的折射率，Δ1表示纖芯中心相對覆層的比折射率差，a表示纖芯半徑，α表示折射率分布冪數(shù)。
Lcomp/Ltarget=(αtarget-αoptαopt-αcomp)×(1+αcomp1+αtarget)---(6)]]>其中，Lcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的長度，Ltarget表示被補(bǔ)償光纖的長度，αcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αtarget表示被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αopt表示連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖、且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體的折射率分布冪數(shù)。
權(quán)利要求14涉及的發(fā)明是一種光傳送線路，其特征在于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，以滿足上述式(4)的長度比被連接。
權(quán)利要求15涉及的發(fā)明，是一種光傳送線路，連接由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖而構(gòu)成，其特征在于模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，具有滿足上述式(5)的折射率分布，且以滿足上述式(6)的長度比被連接。
權(quán)利要求16涉及的發(fā)明，是根據(jù)權(quán)利要求4所述的光傳送線路，其特征在于前述模式色散補(bǔ)償光纖及前述被補(bǔ)償光纖中，折射率分布冪數(shù)αcomp、αtarget大于等于0.5，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1comp、Δ1target為0.005～0.025，纖芯半徑acomp、atarget為5～50μm。
權(quán)利要求17涉及的發(fā)明，是根據(jù)權(quán)利要求14至16任意一項(xiàng)所述的光傳送線路，其特征在于是傳送0.85μm帶或1.3μm帶信號光的光傳送線路。
權(quán)利要求18涉及的發(fā)明是一種光LAN，其特征在于采用上述本發(fā)明所述的光傳送線路來形成。


圖1是表示GI光纖的折射率分布、與各傳輸模式的傳輸路徑的概略模式圖。
圖2是表示本發(fā)明的光傳送線路的一例的概略模式圖。
圖3是表示圖2中的GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的附圖。
圖4是表示圖2的光傳送線路的頻帶的圖。
圖5是表示圖2的光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖6是表示折射率分布冪數(shù)為最佳值α0的GI光纖的DMD特性的圖。
圖7是表示將路徑長設(shè)為0.3km時的DMD特性的圖。
圖8是表示將GI光纖的連接位置設(shè)為相反的光傳送線路的頻帶的圖。
圖9是表示將GI光纖的連接位置設(shè)為相反的光傳送線路的Inner/Outer DMD特性的圖。
圖10是表示具體例1-1中光傳送線路的頻帶的圖。
圖11是表示具體例1-1中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖12是表示具體例1-1中GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的圖。
圖13是表示具體例1-2中光傳送線路的頻帶的圖。
圖14是表示具體例1-2中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖15是表示具體例1-2中GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的圖。
圖16是表示具體例1-3中光傳送線路的頻帶的圖。
圖17是表示具體例1-3中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖18是表示具體例1-3中GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的圖。
圖19是表示具體例1-4中光傳送線路的頻帶的圖。
圖20是表示具體例1-4中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖21是表示具體例1-5中光傳送線路的頻帶的圖。
圖22是表示具體例1-5中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖23是表示具體例1-5中GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的圖。
圖24是表示具體例1-6中GI光纖1、2的折射率分布的圖。
圖25是表示具體例1-6中光傳送線路的頻帶的圖。
圖26是表示具體例1-6中光傳送線路的Inner/Outer DMD的圖。
圖27是表示具體例1-6中GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性的圖。
圖28是表示GI光纖的折射率分布及各傳輸模式的傳輸路徑的概略模式圖。
圖29是表示被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及所用信號光的波長中得到最大頻帶的折射率分布一例的概略圖。
圖30是表示本發(fā)明光傳送線路一例的概略構(gòu)成圖。
圖31是表示具體例2-1中被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布的圖。
圖32是表示具體例2-1中光傳送線路的頻帶與模式色散補(bǔ)償光纖的長度的關(guān)系的圖。
圖33是表示具體例2-1中光傳送線路的Inner/Outer DMD與模式色散補(bǔ)償光纖的長度的關(guān)系的圖。
圖34是表示具體例2-1中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖35是表示具體例2-2中光傳送線路的頻帶的圖。
圖36是表示具體例2-2中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖37是表示具體例2-3中光傳送線路的頻帶的圖。
圖38是表示具體例2-3中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖39是表示具體例2-4中光傳送線路的頻帶的圖。
圖40是表示具體例2-4中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖41是表示具體例2-5中光傳送線路的頻帶的圖。
圖42是表示具體例2-5中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖43是表示具體例2-6中光傳送線路的頻帶的圖。
圖44是表示具體例2-6中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖45是表示具體例2-7中光傳送線路的頻帶的圖。
圖46是表示具體例2-7中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖47是表示具體例2-8中模式色散補(bǔ)償光纖與已制造的被補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布的圖。
圖48是表示具體例2-8中光傳送線路的頻帶的圖。
圖49是表示具體例2-8中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖50是表示具體例2-9中光傳送線路的頻帶的圖。
圖51是表示具體例2-9中(a)被補(bǔ)償光纖及(b)光傳送線路的DMD特性的圖。
圖52是表示在具體例3-1中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖53是表示具體例3-1中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖54是表示在具體例3-2中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖55是表示具體例3-2中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖56是表示在具體例3-3中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖57是表示具體例3-3中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖58是表示在具體例3-4中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖59是表示具體例3-4中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖60是表示在具體例3-5中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖61是表示具體例3-5中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖62是表示在具體例3-6中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖63是表示具體例3-6中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖64是表示具體例3-7中已制造的被補(bǔ)償光纖的折射率分布的圖。
圖65是表示在具體例3-7中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖66是表示具體例3-7中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖67是表示在具體例3-8中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖68是表示具體例3-8中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖69是表示在具體例3-9中算出的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系的圖。
圖70是表示具體例3-9中(a)被補(bǔ)償光纖、(b)按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路、(c)按用本發(fā)明方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來構(gòu)成的光傳送線路的DMD特性的圖。
圖71是表示用現(xiàn)有方法的電磁場解析模擬來算出的光傳送線路的頻帶與模式色散補(bǔ)償光纖長度的關(guān)系的圖。
圖72是表示現(xiàn)有方法中連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖來形成光傳送線路時的Inner/Outer DMD、與模式色散補(bǔ)償光纖長度的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
首先，詳細(xì)說明第一發(fā)明組。
入射到GI光纖等多模光纖的信號光，以多個傳輸模式來傳輸。在信號光到達(dá)輸出端的時間因各傳輸模式的不同而產(chǎn)生差異的場合下，所傳輸?shù)男盘柟庥捎谠摰竭_(dá)時間差的不同，而會發(fā)生色散(以下稱為模式色散)。
在模式色散較大的場合下，傳送容量高的信號光(脈沖寬度窄小的信號光)在傳輸后，其脈沖寬度將因模式色散而擴(kuò)大，信號光彼此之間會發(fā)生重疊，從而無法檢測出來。如這樣，可傳輸?shù)男盘柟獾膫魉退俣纫蚰Ｊ缴⒍艿较拗?，將該可傳輸?shù)男盘柟獾臉O限值稱為該光纖的頻帶。
光纖中信號光的傳送速度，受可傳輸?shù)男盘柟獾念l率的左右，因而它由該光纖的頻帶來決定。通過使各傳輸模式下的信號光到達(dá)輸出端的時間達(dá)到一致，可以使模式色散大部分消失，使光纖的頻帶變寬，且可提高信號光的傳送速度。
圖1是表示GI光纖的折射率分布、以及以多種傳輸模式在該GI光纖中傳輸?shù)男盘柟獾母鱾鬏斈Ｊ降膫鬏斅窂降哪Ｊ綀D。
該GI光纖的折射率分布n(r)，是在纖芯中心具有最大折射率的形狀，且由下式(7)來近似計(jì)算。其中，式(7)中，n1表示纖芯中心的折射率，Δ1表示比折射率差，a表示纖芯半徑，r表示相距纖芯中心的距離，α表示折射率分布冪數(shù)。
n(r)=n1{1-2Δ1(r/a)α}1/2(0≤r≤a)n1{1-2Δ1}1/2(a<r)---(7)]]>傳輸模式中的低冪模式，按照在纖芯中心處的光強(qiáng)度達(dá)到最大的方式，在纖芯中心附近傳播。與此相對，高冪模式中，則按照光強(qiáng)度分布在離開纖芯中心處達(dá)到最大的方式來傳播，因而在纖芯與覆層的邊界部以大角度而全反射并傳播，所以與低冪模式相比，傳輸路徑會加長。
如上所述，GI光纖的折射率分布具有以下形狀，即在纖芯中心具有最大折射率，且折射率隨著半徑的加大而逐漸降低，因而以低冪模式傳輸?shù)男盘柟?，雖然傳輸路徑變短，但以慢速傳輸。與此相對，以高冪模式傳輸?shù)男盘柟?，雖然傳輸路徑較長，但在纖芯外周附近處折射率小，且以高速傳輸。
GI光纖的折射率分布的形狀，是在前述式(7)中，由折射率分布冪數(shù)α來決定。因此，可以通過調(diào)整該折射率分布冪數(shù)α，來使以各傳輸模式傳輸?shù)男盘柟獾竭_(dá)輸出端的時間達(dá)到一致。此時，模式色散在理論上達(dá)到最小，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。將此時的折射率分布冪數(shù)設(shè)為最佳值α0。
此外，增大折射率分布冪數(shù)α后，折射率分布便成為以下形狀，即在纖芯的中心部分緩慢變化，而在纖芯的外周折射率急劇減小。因此，在折射率分布形狀α大于最佳值α0的場合下，以高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾竭_(dá)輸出端的時間將延遲。反之，如果減小α，則以高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾竭_(dá)輸出端的時間將提早。
圖2表示本發(fā)明的光傳送線路一例。在該光傳送線路中，將折射率分布冪數(shù)α小于最佳值α0的GI光纖1、與折射率分布冪數(shù)α大于最佳值α0的GI光纖2相連接。
關(guān)于這些GI光纖，可采用以公知方法制造的光纖。此外，折射率分布冪數(shù)α大于還是小于最佳值α0均可，不必嚴(yán)密調(diào)整折射率分布冪數(shù)α來制造GI光纖。
圖3的(a)、(b)、(c)表示通過模擬算出的圖2中的GI光纖1、2及光傳送線路的DMD特性(DMDDifferential Mode Delay/差模延遲)。該DMD特性，是在使脈沖狀入射光的中心偏離GI光纖中心的同時，激勵各傳輸模式，且在時間區(qū)域內(nèi)描繪輸出波形的曲線，其表示各模式間的傳輸時間差。此外，所謂偏置，表示入射信號光中心與纖芯中心的半徑方向距離。
入射信號光的中心比纖芯中心向半徑方向越偏離，信號光便越以更高冪模式傳輸。因此，偏置為0的波形是較多含有低冪模式的信號光，而偏置越大，則表示以更高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牟ㄐ巍?br> GI光纖1的折射率分布冪數(shù)α為1.94，GI光纖2的折射率分布冪數(shù)α為2.14，GI光纖1、2的折射率分布冪數(shù)最佳值α0為2.04。此外，GI光纖1、2的半徑均為62.5μm，纖芯半徑為25μm，比折射率差Δ為0.01，全長為1km。
另外，該例中的光傳送線路，是將0.48km的GI光纖1與0.52km的GI光纖2相連接而構(gòu)成的。
此外，信號光的中心波長為0.85μm，頻譜半寬度為0.25nm，脈沖半寬度為0.08ns。
對折射率分布冪數(shù)α小于最佳值α0的GI光纖1而言，如圖3(a)所示，越是高冪模式，到達(dá)出射端便越早。因此，如果將以最低冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間作為基準(zhǔn)，則以高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間的相對值便成為負(fù)值。
與此相對，對折射率分布冪數(shù)α大于最佳值α0的GI光纖2而言，如圖3(b)所示，越是高冪模式，到達(dá)出射端便越延遲。因此，如果將以最低冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間作為基準(zhǔn)，則以高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間的相對值便成為正值。
在該光傳送線路中，將該GI光纖1與GI光纖2相連接，且可以用GI光纖2的高冪模式到達(dá)時間的正的相對值來補(bǔ)償在GI光纖1中產(chǎn)生的高冪模式到達(dá)時間的負(fù)的相對值。
此外，以該高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間的相對值，與GI光纖的長度成比例來增大。因此，對該光傳送線路而言，調(diào)整GI光纖1與GI光纖2的長度比率，使得在該GI光纖1中產(chǎn)生的高冪模式的到達(dá)時間的相對值、與在GI光纖2中產(chǎn)生的高冪模式的到達(dá)時間的相對值達(dá)到一致，并如圖3(c)所示，對所有的傳輸模式而言，使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
該GI光纖1與GI光纖2的長度比率由以下方法來求出。
首先，測定各GI光纖1、2的折射率分布，并利用該折射率分布的測定值，通過模擬來算出各傳輸模式中的信號光的傳輸速度。這里，作為模擬方法，比如采用L.Raddtz，et.，al，J，Lightwave Technol.，Vol.16，p.324-331(1998)中公開的方法，來算出從入射光被激勵的各模式的功率。此外，由對應(yīng)的傳輸模式的電磁場分布，來計(jì)算從GI光纖1向GI光纖2的模式激勵。
接下來，利用K.Okamoto，Appl.Opt.，vol.18，p.2199-2206(1979)中所公開的方法，來算出GI光纖1與GI光纖2中各傳輸模式的傳輸速度。
利用該理論計(jì)算法，通過模擬來算出以各種長度比率來連接2個GI光纖1、2而形成的光傳送線路的頻帶。此時，假設(shè)在一個GI光纖中傳輸?shù)男盘柟?，以另一個GI光纖可傳輸?shù)母鱾鬏斈Ｊ絹韨鬏敗?br> 此外，對光傳送線路的頻帶而言，對輸出信號光進(jìn)行付里葉轉(zhuǎn)換，而形成頻率頻譜，并將該頻率頻譜的振幅作為成為零頻率振幅的一半以下的頻帶來求出。
圖4是通過模擬來算出前述光傳送線路的所有模式激勵狀態(tài)(以下稱為OFL。OFLOver-filled Launch)的頻帶，并以GI光纖1的長度比率L1來進(jìn)行描繪的曲線圖。從中可看出，光傳送線路的頻帶是相對于GI光纖1的長度比率L1向上凸起的曲線，且具有最大值。這里，圖4中的頻帶最大值，發(fā)生于當(dāng)相對于光傳送線路的GI光纖1的長度比率L1為0.48之時。
如上所述，形成該光傳送線路的GI光纖1、2的長度比率，是算出以各種長度比率來連接該GI光纖1、2而形成的光傳送線路的頻帶，并作為該頻帶成為最大時的各GI光纖的長度比率來求出。
圖5是通過模擬來算出以各種長度比率來連接該GI光纖1、2而形成的光傳送線路中，以各種傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間中的、最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差，并以GI光纖1的長度比率L1來進(jìn)行描繪的曲線圖。圖5中，Inner DMD，是偏置為5～18μm的最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差，Outer DMD，是偏置為0～23μm的最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差。
從中可看出，當(dāng)光傳送線路的頻帶成為最大的GI光纖1的光傳送線路中的長度比率L1為0.48時，Inner DMD與Outer DMD均成為最小，且?guī)缀跻恢隆?br> 圖6是通過模擬來算出折射率分布冪數(shù)為最佳值α0的GI光纖的DMD特性的圖。
如圖3(c)及圖6所示，當(dāng)按照頻帶成為最大的方式來調(diào)整GI光纖1、2的長度比率并連接成光傳送線路時，便可得到與折射率分布冪數(shù)達(dá)到最佳值α0的GI光纖幾乎相同的DMD特性。
這樣，如圖4所示，來算出以各種長度比率來連接折射率分布冪數(shù)α小于最佳值α0的GI光纖1、與折射率分布冪數(shù)α大于最佳值α0的GI光纖2而形成的光傳送線路的頻帶，并求出該頻帶成為最大時的各GI光纖的長度比率。然后，以該算出的長度比率，來將各GI光纖連接而形成光傳送線路。這樣，如圖3(c)所示，對于所有傳輸模式，傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間便達(dá)到一致，由此可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
圖7表示將傳送線路長設(shè)為0.3km時的DMD特性，圖7(a)表示GI光纖1，圖7(b)表示GI光纖2，圖7(c)表示以與圖3所示同樣的長度比率來連接GI光纖1、2而成的光纖。即使傳送線路長不同，但如果長度比率相同，則對于所有的傳輸模式，傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間也可一致。
圖8是以入射端一側(cè)的GI光纖2的長度比率L2，來描繪將GI光纖1設(shè)置到出射端一側(cè)、且將GI光纖2設(shè)置到入射端一側(cè)時的光傳送線路的OFL下的頻帶的曲線圖，圖9是以GI光纖2的長度比率L2來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。
當(dāng)GI光纖2的長度比率L2為0.52時，光傳送線路的頻帶便達(dá)到最大，且Inner DMD與Outer DMD均達(dá)到最小，且?guī)缀跻恢隆４藭r，GI光纖1的長度比率L1為0.48，通過與GI光纖1、2的連接順序無關(guān)地，來對長度比率進(jìn)行最佳化，從而對于所有的傳輸模式，可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
此外，在該光傳送線路中，不需要嚴(yán)密地形成折射率分布的GI光纖，可以采用以公知方法來制造的光纖。因此，可以以高成品率來制造光傳送線路中所使用的GI光纖，由此可廉價地形成光傳送線路。
此外，對于任意的折射率分布的GI光纖，可以算出形成具有寬頻帶的光傳送線路所需的最佳長度比率并加以使用，而且可有效利用已經(jīng)制造出的GI光纖。比如，也可以在已敷設(shè)的GI光纖上，另外連接長度比率得到調(diào)整的GI光纖，由此來形成寬頻帶的光傳送線路。由于也可以如此來使用已敷設(shè)的GI光纖，因而可有效地利用已有的GI光纖。
本發(fā)明的光LAN，采用前述的光傳送線路。其它構(gòu)成沒有特別限定，可適用公知的產(chǎn)品。比如，可舉出用前述光傳送線路來連接計(jì)算機(jī)及其附屬設(shè)備的產(chǎn)品等。
如上所述，前述光傳送線路的頻帶較寬，由此可實(shí)現(xiàn)傳送速度的高速化。這樣，可實(shí)現(xiàn)比如10GbE這類的傳送速度為10Gb/s的以太網(wǎng)(注冊商標(biāo))。
以下表示本發(fā)明的具體例。利用具有表1所示的折射率分布冪數(shù)的GI光纖，來形成了本發(fā)明的光傳送線路。當(dāng)信號光的波長為0.85μm時，折射率分布冪數(shù)的最佳值α0為2.04。
表1

圖10是通過模擬來算出以各種長度比率來連接具體例1-1的GI光纖而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，并以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖11是以GI光纖1的長度比率L1來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。
從圖中可看出，當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0.16時，光傳送線路的頻帶達(dá)到最大，且Inner DMD與Outer DMD均達(dá)到最小，且?guī)缀踹_(dá)到一致。在具體例1-1中，按照GI光纖1的長度比率L1成為0.16的方式，連接GI光纖1、2來形成了光傳送線路。
圖12表示通過模擬來算出的具體例1-1的DMD特性，圖12(a)表示GI光纖1，圖12(b)表示GI光纖2，圖12(c)表示以前述長度比率來連接而形成光路徑時的特性。
如該圖12(c)所示，求出頻帶成為最大的長度比率，并以該長度比率來連接GI光纖1、2，由此，對于所有的傳輸模式，可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
圖13是通過模擬來算出以各種長度比率來連接具體例1-2的GI光纖而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，并以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖14是以GI光纖的長度比率來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。
從圖中可看出，當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0.83時，光傳送線路的頻帶達(dá)到最大，且Inner DMD與Outer DMD均達(dá)到最小，且?guī)缀跻恢?。在具體例1-2中，按照GI光纖1的長度比率L1成為0.83的方式，連接GI光纖1、2來形成光傳送線路。
圖15表示通過模擬來算出的具體例1-2的DMD特性，圖15(a)表示GI光纖1，圖15(b)表示GI光纖2，圖15(c)表示以前述長度比率來連接而成光路徑時的特性。
如該圖15(c)所示，求出頻帶成為最大的長度比率，并以該長度比率來連接GI光纖1、2，由此，對于所有的傳輸模式，可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
圖16是通過模擬來算出以各種長度比率來連接具體例1-3的GI光纖而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，并以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖17是以GI光纖的長度比率來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。
從圖中可看出，當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0.51時，光傳送線路的頻帶達(dá)到最大，且Inner DMD與Outer DMD均達(dá)到最小，且?guī)缀跻恢隆Ｔ诰唧w例1-3中，按照GI光纖1的長度比率L1成為0.51的方式，連接GI光纖1、2來形成光傳送線路。
圖18表示通過模擬來算出的具體例1-3的DMD特性，圖18(a)表示GI光纖1，圖18(b)表示GI光纖2，圖18(c)表示以前述長度比率來連接而形成光傳送線路時的特性。
即使在GI光纖1、2的折射率分布冪數(shù)接近于最佳值2.04的場合下，如圖18(c)所示，通過求出頻帶成為最大的長度比率，并以該長度比率來連接GI光纖1、2，由此對于所有的傳輸模式，也可以精度良好地使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
圖19是通過模擬來算出以各種長度比率來連接具體例1-4的GI光纖而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，且以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖20是以GI光纖的長度比率來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。
由于GI光纖1、2的折射率分布冪數(shù)，均小于折射率分布冪數(shù)的最佳值2.04，因而即使連接該GI光纖1、2來形成光傳送線路，也不能由GI光纖2來補(bǔ)償在GI光纖1中產(chǎn)生的由傳輸模式引起的到達(dá)時間的偏差。因此，如圖19所示，光傳送線路的頻帶不成為向上凸起的曲線。
當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0時，光傳送線路的頻帶成為最大，且Inner DMD與Outer DMD均成為最小。因此，在具體例1-4中，不采用GI光纖1，而只采用GI光纖2來形成光傳送線路，由此可得到更寬的頻帶。如此可判斷出，預(yù)先通過模擬來算出光傳送線路的頻帶，由此連接2個GI光纖來形成光傳送線路，從而可得到寬頻帶。
圖21是通過模擬來算出以各種長度比率來連接具體例1-5的GI光纖而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，且以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖22是以GI光纖的長度比率來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。在該具體例1-5中，對信號光而言，波長為1.3μm，頻譜半寬度為1.0nm，脈沖半寬度為0.05ns，此時的GI光纖的折射率分布冪數(shù)的最佳值α0為1.94。
當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0.48時，光傳送線路的頻帶成為最大，且Inner DMD與Outer DMD均成為最小，且?guī)缀跻恢隆Ｔ诰唧w例1-5中，按照GI光纖1的長度比率L1成為0.48的方式，連接GI光纖1、2而形成光傳送線路。
圖23表示通過模擬來算出的具體例1-5的DMD特性，圖23(a)表示GI光纖1，圖23(b)表示GI光纖2，圖23(c)表示以前述長度比率來連接而形成光路徑時的特性。
如圖23(c)所示，求出頻帶成為最大的長度比率，并以該長度比率來連接GI光纖1、2，由此，對于所有的傳輸模式，可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
圖24表示具體例1-6中GI光纖的折射率分布的測定結(jié)果，圖24(a)表示GI光纖1，圖24(b)表示GI光纖2。比折射率差Δ(r)定義如下。
Δ(r)＝(n12(r)-n22)/2n12(r)(其中，n1是纖芯的折射率，n2是覆層的折射率。)圖25是利用該折射率分布的測定結(jié)果，通過模擬來算出以各種長度比率來連接GI光纖1、2而形成的光傳送線路的OFL下的頻帶，且以GI光纖1的長度比率L1來描繪的曲線圖，圖26是以GI光纖的長度比率來描繪該光傳送線路的Inner/Outer DMD的曲線圖。在該具體例1-6中，光傳送線路的路徑長為4km。此外，對信號光而言，波長為0.85μm，頻譜半寬度為0.25nm，脈沖半寬度為0.08ns，此時的GI光纖的折射率分布冪數(shù)的最佳值α0為2.04。
可知當(dāng)GI光纖1的長度比率L1為0.43時，光傳送線路的頻帶成為最大，且Inner DMD與Outer DMD均成為最小，且?guī)缀跻恢隆?br> 圖27表示具體例1-6中實(shí)際測定的DMD特性，圖27(a)只表示路徑長為2km的GI光纖1，圖27(b)只表示路徑長為2.22km的GI光纖2。此外，圖27(c)表示連接圖27(a)及圖27(b)所示的GI光纖1、2而形成的光路徑。該圖27(c)中光傳送線路中，GI光纖1的長度比率L1為0.47，且與通過模擬來算出的光傳送線路的頻帶成為最大的GI光纖1的長度比率L1為0.43時幾乎相同的長度比率。
因此，如圖27(c)所示，對于所有的傳輸模式，可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎一致。
如上所述，對于任意的折射率分布的GI光纖，可算出用于形成具有寬頻帶的光傳送線路的最佳長度比率。通過以該長度比率來連接GI光纖而形成光傳送線路，從而可實(shí)現(xiàn)對于所有的傳輸模式，使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致的光傳送線路。此時，幾乎沒有由基傳輸模式引起的到達(dá)時間偏差而產(chǎn)生的模式色散，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
如上所述，對于所有的傳輸模式，均可使傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致，由此可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。此外，不必采用嚴(yán)密地形成折射率分布的GI光纖，可以采用以公知方法來制造的光纖。因此，可以以高成品率來制造光傳送線路中所使用的GI光纖，且由此可廉價地形成光傳送線路。此外，由于不必采用嚴(yán)密地形成折射率分布的GI光纖，因而即使是長距離的光傳送線路也可容易形成。
進(jìn)而，對于任意的折射率分布的GI光纖，可以算出形成具有寬頻帶的光傳送線路所需的最佳長度比率并加以使用，且可有效利用已經(jīng)制造出的GI光纖。
此外，可容易廉價地實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路，可提高信號光的傳送率。
接下來，對第二發(fā)明組作詳細(xì)說明。
首先，對漸變折射率型光纖(以下稱為GI光纖。)的折射率分布、以及在該GI光纖中傳輸?shù)男盘柟獾母鞣N傳輸模式下的到達(dá)時間作以說明。
圖28是表示GI光纖的折射率分布、以及在該GI光纖中以多種傳輸模式傳輸?shù)男盘柟獾母鱾鬏斈Ｊ较碌膫鬏斅窂降哪Ｊ綀D。
傳輸模式中的低冪模式中，按照纖芯中心處的光強(qiáng)度達(dá)到最大的方式，在纖芯中心附近傳播。與此相對，高冪模式中，則按照光強(qiáng)度分布在離開纖芯中心處達(dá)到最大的方式來傳輸，因而在纖芯與覆層的邊界部以小角度來全反射并傳輸，所以與低冪模式相比，傳輸路徑會加長。
由于GI光纖的折射率分布具有如下形狀，即在纖芯中心處具有最大折射率，且折射率隨著半徑的加大而逐漸降低的形狀，因而，以低冪模式來傳輸?shù)男盘柟猓m然傳輸路徑較短，但以慢速來傳輸。與此相對，以高冪模式來傳輸?shù)男盘柟?，雖然傳輸路徑較長，但在纖芯外周附近處折射率較小，且以高速來傳輸。
因此，可通過調(diào)整折射率分布，來使以各傳輸模式傳輸?shù)男盘柟獾竭_(dá)輸出端的時間達(dá)到一致。此時，模式色散在理論上成為最小，可實(shí)現(xiàn)信號光波長中的最大頻帶。
在折射率分布與在信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布不同的場合下，在以低冪模式傳輸?shù)男盘柟狻⑴c以高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾竭_(dá)輸出端的時間之間，將由該折射率分布之差而產(chǎn)生差異，由此會發(fā)生模式色散。
在本發(fā)明中，將具有與在信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布不同的折射率分布的光纖作為被補(bǔ)償光纖，將該被補(bǔ)償光纖與具有規(guī)定的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖相連接，而對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到寬頻帶。以下對該模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布作以說明。
圖29是表示被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及在所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布一例的概略圖。在這里，將相距被補(bǔ)償光纖纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δtarget(r)，將相距模式色散補(bǔ)償光纖纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δcomp(r)。此外，將相距在信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布上的纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δopt(r)。該Δopt(r)是通過模擬來算出的計(jì)算值。
如上所述，由于Δtarget(r)與Δopt(r)之差δ，而使在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾母邇缒Ｊ脚c低冪模式的到達(dá)時間上產(chǎn)生相差。該低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間相對差，為與差值δ大致成比例的值。
這里，將具有Δcomp(r)的光纖用作模式色散補(bǔ)償光纖，其中，Δcomp(r)與Δopt(r)之差相對于Δtarget(r)與Δopt(r)之差符號相反，且絕對值滿足比例關(guān)系。由此，在模式色散補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差，便成為與Δcomp(r)與Δopt(r)之差kδ成比例的值。
這樣的Δcomp(r)，用Δtarget(r)與Δopt(r)并通過下式(8)表示。
Δcomp(r)＝Δopt(r)+k{Δopt(r)-Δtarget(r)} (8)接下來，如圖30所示，按照模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp與被補(bǔ)償光纖的長度Ltarget之比Lcomp/Ltarget成為1/k的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖來形成光傳送線路。
由于信號光的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差，也與傳輸光纖的長度成比例，因而按照Lcomp/Ltarget成為1/k的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖來形成光波導(dǎo)路，由此，可以用在模式色散補(bǔ)償光纖的路徑中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差，來補(bǔ)償在被補(bǔ)償光纖的路徑中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差。
前述光傳送線路中，該傳送線路整體的相距纖芯中心距離r處的比折射率差成為Δopt(r)，以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎達(dá)到一致，可得到寬頻帶。
這里，可通過按照常數(shù)k成為大值的方式來確定Δcomp，來縮短所連接的Lcomp。
利用圖29所示的各折射率分布Δtarget(r)、Δopt(r)、Δcomp(r)，來具體說明前述的補(bǔ)償原理。
與Δopt(r)相比，Δtarget(r)具有纖芯外周處的折射率較小的形狀，在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟庵?，越是高冪模式，其傳輸速度便越快，到達(dá)輸出端的時間便越早。因此，在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差便成為負(fù)值。
該低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差的絕對值，是與Δtarget(r)與Δopt(r)之差δ成比例的值。
與此相對，Δcomp(r)滿足上式(8)，與Δopt(r)相比，纖芯外周處的折射率大，所傳輸?shù)男盘柟庵校绞歉邇缒Ｊ?，到達(dá)出射端便越延遲。因此，在模式色散補(bǔ)償光纖被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差便成為正值。
該低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差的絕對值，是與Δcomp(r)與Δopt(r)之差kδ成比例的值。
由于低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差，也與所傳輸?shù)墓饫w長度成比例，因而按照長度比Lcomp/Ltarget成為1/k的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖來形成光傳送線路。
這樣，可以用模式色散補(bǔ)償光纖的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的正的相對差，來幾乎完全地補(bǔ)償在被補(bǔ)償光纖中所產(chǎn)生的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的負(fù)的相對差。
如上所述，在本發(fā)明中，將具有式(8)所表示的折射率分布的光纖用作模式色散補(bǔ)償光纖。通過將該模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖連接而形成光傳送線路，可以由該模式色散補(bǔ)償光纖來效率良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，并可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
通過在這種光傳送線路上連接計(jì)算機(jī)及其關(guān)聯(lián)設(shè)備等，可形成光LAN。由于前述光傳送線路具有寬頻帶，因而可實(shí)現(xiàn)傳送率高速化成為可能的光LAN。由此，可實(shí)現(xiàn)比如10GbE之類的通信速度達(dá)到10Gb/s的以太網(wǎng)。
接下來，利用具體例來作更詳細(xì)的說明。
圖31表示具體例2-1中被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及在所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布。
被補(bǔ)償光纖，是相距其纖芯中心距離r處的折射率ntarget(r)用下式(9)來近似算出而形成的。
其中，n(r)表示相距光纖纖芯中心距離r處的折射率，n1表示纖芯中心處的折射率，Δ1表示纖芯中心相對覆層的比折射率差，a表示纖芯半徑，α表示折射率分布冪數(shù)。
n(r)=n1{1-2Δ1(r/a)α}1/2(0≤r≤a)n1{1-2Δ1}1/2(a<r)---(9)]]>通過用上式(9)來近似計(jì)算ntarget(r)而得到的折射率分布冪數(shù)αtarget為1.90。此外，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1target為0.01，纖芯半徑a為25μm。
此外，對信號光而言，中心波長為0.85μm，頻譜半寬度為0.16nm，脈沖半寬度為0.09ns。該信號光的波長0.85μm下的Δopt(r)對應(yīng)于前述式(9)中折射率分布冪數(shù)α為2.04。
利用圖31所示的Δtarget及Δopt，由前述式(8)來算出Δcomp(r)。圖31中，示出式(8)中的常數(shù)k為1、5、10的圖。纖芯中心相對模式色散補(bǔ)償光纖的覆層的比折射率差Δ1comp及纖芯半徑a，與被補(bǔ)償光纖相同。
接下來，求出連接具有由前述方法算出的Δcomp的模式色散補(bǔ)償光纖、與前述被補(bǔ)償光纖時的長度比的最佳值。
圖32是通過模擬來算出連接前述模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路的所有模式激勵狀態(tài)(以下稱為OFL。OFLOver-filled Launch)的頻帶，且以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。被補(bǔ)償光纖的長度Ltarget為1km。
該光傳送線路的所有模式激勵狀態(tài)的頻帶是指，考慮到輸入信號光通過可均勻傳輸?shù)乃袀鬏斈Ｊ絹肀粋魉偷那闆r，且對從被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布求出的輸出信號光進(jìn)行付里葉轉(zhuǎn)換而設(shè)為頻率頻譜，并作為該頻率頻譜的功率小于零頻率功率的一半的頻帶來算出。
可知光傳送線路的頻帶，是相對于模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp而向上凸起的曲線，且具有最大值。這是因?yàn)榈蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差與光纖長度成比例來增大，當(dāng)在被補(bǔ)償光纖中產(chǎn)生的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差，與在模式色散補(bǔ)償光纖中產(chǎn)生的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差達(dá)到一致時，光傳送線路的頻帶成為最大。此時的長度比Lcomp/Ltarget大約成為1/k。
比如，在采用具有式(8)的常數(shù)k為2的Δcomp的模式色散補(bǔ)償光纖的場合下，根據(jù)圖32，當(dāng)模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp為0.54km時，光傳送線路的頻帶達(dá)到最大。
如上所述，利用被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布，并通過模擬來算出以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路的頻帶的曲線，而求出該頻帶成為最大的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp。
這樣，與求出按照長度比Lcomp/Ltarget成為1/k的方式來連接的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp的方法相比，可以更正確地求出可得到最大頻帶的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp。
然后，以該模式色散補(bǔ)償光纖長度Lcomp來連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖。
圖33是以模式色散補(bǔ)償光纖長度Lcomp來描繪光傳送線路的InnerDMD與Outer DMD的曲線圖。Inner DMD，是算出了以低冪模式來傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間中，最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差的值。此外，Outer DMD，是算出了以還包含高冪模式的各傳輸模式來傳輸?shù)搅顺錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間中，最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差的值。
這是由以下方法來算出的。首先，通過模擬來算出在偏離纖芯中心來入射信號光且由此以特定的傳輸模式來傳輸信號光時，傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間。
在入射到光纖的信號光的中心與纖芯中心的距離(以下稱為偏置)為5～18μm的情況下，算出以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間中，最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差，并將從該值減去了輸入脈沖寬度的值作為Inner DMD。由于偏置越小，便以越低冪模式來傳輸信號光，因而由該Inner DMD，可看出以低冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間是否達(dá)到一致。
此外，在偏置為0～23μm的情況下，算出以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間中，最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間之差，并將從該值減去了輸入脈沖寬度的值作為Outer DMD。對還包含高冪模式的傳輸模式，由該Outer DMD可看出信號光的到達(dá)時間是否一致。
可知Inner DMD與Outer DMD，在光傳送線路的頻帶成為最大的模式色散補(bǔ)償光纖的長度為Lcomp時，均成為最小值，且以各傳輸模式來傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎達(dá)到一致。
圖34表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖及光傳送線路的DMD特性(DMDDifferential Mode Delay/差模延遲)。DMD特性，是通過模擬來算出偏離纖芯的中心來入射信號光時向出射端傳輸?shù)男盘柟獾牟ㄐ蔚摹?br> 入射信號光中心越偏離纖芯中心，信號光便以越高冪模式來傳輸。因此，該DMD特性，是用到達(dá)時間的相對差來描繪了以各傳輸模式傳輸?shù)男盘柟獾墓鈴?qiáng)度的。偏置為0的波形是以低冪模式傳輸?shù)男盘柟?，表示偏置越大便以越高冪模式傳輸?shù)男盘柟獾牟ㄐ巍?br> 圖34(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖34(b)表示在該被補(bǔ)償光纖1km上，連接0.54km的具有k＝2的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
可知被補(bǔ)償光纖如圖34(a)所示，越是以高冪模式傳輸?shù)男盘柟猓阍较鹊竭_(dá)出射端，且各傳輸模式之間信號光不一致。與此相對，通過以光傳送線路的頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp，來將具有滿足前述式(8)的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于前述被補(bǔ)償光纖，從而如圖34(b)所示，可以使以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
此外，盡管前述式(8)中的常數(shù)k可以取任意值，但為了更有效地對被補(bǔ)償光纖的波長色散進(jìn)行補(bǔ)償，并決定可形成為具有寬頻帶的光傳送線路的模式色散補(bǔ)償光纖的Δcomp(r)，也可以采用以下所示的方法。
如圖32所示，可知表示Δcomp(r)的式(8)的常數(shù)k越大，光傳送線路的頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp便越短，但該光傳送線路的頻帶最大值將變小。
為此，首先對各種常數(shù)k算出Δcomp(r)，對于各模式色散補(bǔ)償光纖，如圖32所示，通過模擬來算出光傳送線路的頻帶與模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp的關(guān)系。由此，對各常數(shù)k，求出光傳送線路的頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp、及其頻帶的最大值。
在該光傳送線路的頻帶最大值中，求出可得到所要求的目標(biāo)值及較大值的模式色散補(bǔ)償光纖的常數(shù)k的范圍，在該范圍中，將頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp為最短的常數(shù)k設(shè)為最佳值。
比如，在圖32中可知，表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越小，但常數(shù)k為2以下后，頻帶的最大值便不再顯著變小，而是幾乎一定。為此，采用具有式(8)的常數(shù)k為2的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以0.54km的長度Lcomp連接于被補(bǔ)償光纖，而用作光傳送線路。由此，可以以最短的長度來有效地實(shí)現(xiàn)可得到寬頻帶的光傳送線路。
如上所述，首先對各種常數(shù)k求出Δcomp(r)，并算出連接該模式色散補(bǔ)償光纖而形成的光傳送線路的頻帶、與模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp的關(guān)系。然后，最好求出頻帶成為最大時的長度Lcomp與該頻帶的最大值，且考慮到該長度Lcomp與該頻帶的最大值，并求出Δcomp(r)與長度Lcomp的最佳值。
這樣，比如可以按照以最短的長度來獲得設(shè)為目的的頻帶的方式，來求出Δcomp(r)與長度Lcomp。
利用具有表2所示的折射率分布冪數(shù)的被補(bǔ)償光纖及模式色散補(bǔ)償光纖，與具體例2-1同樣地形成光傳送線路。當(dāng)信號光的波長為0.85μm時，可得到最大頻帶的折射率分布的折射率分布冪數(shù)αopt為2.04。
表2

圖35是通過模擬來算出采用了具體例2-2中被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。
與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的長度Ltarget為0.3km。在連接具有式(8)的常數(shù)k為2的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖的場合下，當(dāng)模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.162km時，頻帶成為最大。
前述光傳送線路的頻帶成為最大時，模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget為0.164/0.3＝0.54，與圖32所示的具體例2-1相同，可知即使被補(bǔ)償光纖的長度Ltarget發(fā)生變化，光傳送線路的頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget也相同。
圖36表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖36(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖36(b)表示在該0.3km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.164km的具有k＝2的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。如圖36(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
如上所述，比如在延長了被補(bǔ)償光纖場合等下，按照光傳送線路的頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget達(dá)到相同的方式，對模式色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行進(jìn)一步連接即可。
圖37是通過模擬來算出利用了具體例2-3中被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為2.00。
可知盡管具有表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越小的傾向，但常數(shù)k為10以下后，頻帶的最大值下降傾向便不顯著，而是幾乎保持一定。
因此，在對具體例2-3的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷?，采用具有?8)的常數(shù)k為10的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.11km，來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖38表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖38(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖38(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.11km的具有k＝10的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。如圖38(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
圖39是通過模擬來算出利用了具體例2-4的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為2.03。
具有表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越增加的傾向。這是因?yàn)楸谎a(bǔ)償光纖的比折射率差，非常接近于可得到最大頻帶的光纖的比折射率差，且光傳送線路的頻帶主要由模式色散補(bǔ)償光纖的長度來左右。
因此，在對具體例2-4的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷?，采用具有?8)的常數(shù)k為20的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的長度Lcomp＝0.05km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖40表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖40(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖40(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.05km的具有k＝20的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖40(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
圖41是通過模擬來算出利用了具體例2-5的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為2.05。
與具體例2-4同樣，具有表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越增加的傾向。這也是因?yàn)楸谎a(bǔ)償光纖的比折射率差，非常接近于可得到最大頻帶的光纖的比折射率差，且光傳送線路的頻帶主要由模式色散補(bǔ)償光纖的長度來左右。
因此，在對具體例2-5的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷拢捎镁哂惺?8)的常數(shù)k為20的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.05km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖42表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖42(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖42(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.05km的具有k＝20的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖42(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
圖43是通過模擬來算出利用了具體例2-6的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為2.10。
可知與具體例2-3同樣，盡管表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越小，但常數(shù)k為10以下后，頻帶的最大值下降傾向便不顯著，而是幾乎保持一定。
因此，在對具體例2-6的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷拢捎镁哂惺?8)的常數(shù)k為10的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.09km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖44表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖44(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖44(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.09km的具有k＝10的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖44(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
圖45是通過模擬來算出利用了具體例2-7的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為2.20。
可知與具體例2-2同樣，盡管表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越小，但常數(shù)k為2以下后，頻帶的最大值下降傾向便不顯著，而是幾乎保持一定。
因此，在對具體例2-7的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷?，采用具有?8)的常數(shù)k為2的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.47km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖46表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖46(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖46(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.47km的具有k＝2的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖46(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
具體例2-8，是以已制造的光纖作為被補(bǔ)償光纖，在該被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
圖47表示具體例2-8的模式色散補(bǔ)償光纖、已制造的被補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及在所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布。被補(bǔ)償光纖的折射率分布是對測定結(jié)果進(jìn)行平滑后的曲線。
圖48是通過模擬來算出利用了具體例2-8的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。
可知與具體例2-3同樣，盡管具有表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越減小的傾向，但常數(shù)k為10以下后，頻帶的最大值下降傾向便不顯著，而是幾乎保持一定。
因此，在對具體例2-8的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷?，采用具有?8)的常數(shù)k為10的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.11km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖49表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖49(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖49(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.11km的具有k＝10的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖49(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，即使在采用已有的GI光纖的場合下，也可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
具體例2-9，是使用中心波長為1.3μm、頻譜半寬度為1.0nm、脈沖半寬度為0.05ns的信號光的場合。在信號光的波長為1.3μm時可得到最大頻帶的光纖，是折射率分布冪數(shù)αopt為1.94的光纖。此外，與具體例2-1的不同點(diǎn)在于，被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)αtarget為1.84。
圖50是通過模擬來算出利用了具體例2-9的被補(bǔ)償光纖的光傳送線路的OFL的頻帶，并以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪的曲線圖。
盡管具有表達(dá)Δcomp(r)的式(8)中的常數(shù)k越大，頻帶的最大值便越減小的傾向，但常數(shù)k為5以下后，頻帶的最大值下降傾向便不顯著，而是幾乎保持一定。
因此，在對具體例2-9的被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱龊舷?，采用具有?8)的常數(shù)k為5的Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大時的模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp＝0.22km來連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖51表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖51(a)表示被補(bǔ)償光纖，圖51(b)表示在該1km的被補(bǔ)償光纖上，連接0.22km的具有k＝5的折射率分布的模式色散補(bǔ)償光纖，而成為光傳送線路。如圖51(b)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間達(dá)到一致。
由此，可實(shí)現(xiàn)以最短的長度來可有效地獲得大頻帶的光傳送線路。
如具體例所示，通過在被補(bǔ)償光纖上連接前述的模式色散補(bǔ)償光纖，可以對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行有效且精度良好的補(bǔ)償，尤其作為傳輸中心波長為0.85μm或1.3μm的信號光的光傳送線路，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
此外，比如即使是Δtarget(r)不能由前述式(9)精度良好地近似的被補(bǔ)償光纖，也可通過采用由前述式(8)表示Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，來與本實(shí)施方式同樣來對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償。
如上所述，通過采用由式(8)表示Δcomp(r)的模式色散補(bǔ)償光纖，可以有效地對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，且可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。此外，通過采用該光傳送線路，可實(shí)現(xiàn)可得到寬頻帶且可對應(yīng)于高速通信的光LAN。
接下來，對第三發(fā)明組進(jìn)行詳細(xì)說明。
在本發(fā)明中，將具有與在信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布相異的折射率分布的光纖作為被補(bǔ)償光纖，在該被補(bǔ)償光纖上，以規(guī)定的長度比連接模式色散補(bǔ)償光纖，對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，而可得到寬頻帶。以下對所連接的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比作以說明。
圖29是表示被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布、以及在所用信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布的一例的概略圖。這里，將相距被補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δtarget(r)，將相距模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δcomp(r)。此外，將在信號光的波長中可得到最大頻帶的折射率分布上的相距纖芯中心距離r處的比折射率差稱為Δopt(r)。該Δopt(r)是通過模擬來算出的計(jì)算值。
如上所述，由于Δtarget(r)與Δopt(r)之差，而使在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾母邇缒Ｊ脚c低冪模式的到達(dá)時間產(chǎn)生差異。該低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差，與Δtarget(r)與Δopt(r)之差成比例。
這里，將具有Δcomp(r)與Δopt(r)之差對Δtarget(r)與Δopt(r)之差而言其符號相反的Δcomp(r)的光纖用作模式色散補(bǔ)償光纖。因此，在模式色散補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差的符號，便與在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間的相對差的符號相反。
接下來，如圖30所示，按照模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp與被補(bǔ)償光纖的長度Ltarget之比Lcomp/Ltarget滿足下式(10)的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而形成光傳送線路。
式(10)中，acomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯半徑，atarget表示被補(bǔ)償光纖的纖芯半徑。
Lcomp/Ltarget=∫0atarget{Δtarget(r)-Δopt(r)}dr∫0acomp{Δopt(r)-Δcomp(r)}dr---(10)]]>信號光的低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差，還與所傳輸光纖的長度成比例。因此，該低冪模式與高冪模式的到達(dá)時間的相對差與下列乘積成比例，該乘積是相距光纖纖芯中心距離r處的比折射率差與Δopt(r)之差、與光纖長度之積。
因此，當(dāng)按照長度比Lcomp/Ltarget滿足前述式(10)的方式來連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，而形成光波導(dǎo)路時，在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差的絕對值、與在模式色散補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差的絕對值達(dá)到一致，且可補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
前述光傳送線路，在該整個傳送線路中相距纖芯中心距離r處的比折射率差為Δopt(r)，以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎一致，可得到寬頻帶。
這里，在被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的相距纖芯中心距離r處的折射率分布n(r)由下式(11)來近似的場合下，前述式(10)可按下述來進(jìn)行計(jì)算式變形。
式(11)中，n(r)表示相距光纖纖芯中心距離r處的纖芯半徑方向的折射率分布，n1表示纖芯中心處的折射率，Δ1表示纖芯中心相對覆層的比折射率差，a表示纖芯半徑，α表示折射率分布冪數(shù)。
n(r)=n1{1-2Δ1(r/a)α}1/2(0≤r≤a)n1{1-2Δ1}1/2(a<r)---(11)]]>此時，被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的相距纖芯中心距離r處的比折射率差Δ(r)，由下式(13)來進(jìn)行近似。
Δ(r)=n2(r)-n2(a)2n2(r)≈Δ1{1-(r/a)α}---(13)]]>由于在以相距纖芯中心的距離r來對前述式(13)的Δ(r)進(jìn)行積分時，便成為下式(14)，因而前述式(10)便成為下式(12)。
∫0aΔ(r)dr≈aΔ1α1+α---(14)]]>Lcomp/Ltarget=(αtarget-αoptαopt-αcomp)×(1+αcomp1+αtarget)---(12)]]>由上所述，在被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的相距纖芯中心距離r處的折射率分布n(r)近似于前述式(11)的場合下，按照長度比Lcomp/Ltarget滿足式(12)的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而形成光傳送線路。
因此，在被補(bǔ)償光纖的路徑中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差的絕對值、與在模式色散補(bǔ)償光纖的路徑中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差的絕對值達(dá)到一致，可補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
通過在這種光傳送線路上連接計(jì)算機(jī)及其關(guān)聯(lián)設(shè)備等，可以形成光LAN。由于該光傳送線路的頻帶較寬，因而可實(shí)現(xiàn)傳送率高速化的光LAN。由此可實(shí)現(xiàn)比如10GbE之類的通信速度為10Gb/s的以太網(wǎng)。
接下來，利用具體例作詳細(xì)說明。
利用具有表3所示的折射率分布冪數(shù)的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，按如下所示，來形成光傳送線路。
(以下空白)
表3

對被補(bǔ)償光纖而言，相距其纖芯中心距離r處的折射率ntarget(r)用前述式(12)來近似，且其折射率分布冪數(shù)αtarget為1.90。此外，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1target為0.01，纖芯半徑a為25μm。
所使用的信號光，其中心波長為0.85μm，頻譜半寬度為0.16nm，脈沖半寬度為0.09ns。在該信號光的波長0.85μm中可得到最大頻帶的光纖的折射率分布冪數(shù)αopt為2.04。
因此，與Δopt(r)相比，Δtarget(r)成為在纖芯外周處折射率較小的形狀，所傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差成為負(fù)值。
模式色散補(bǔ)償光纖，與被補(bǔ)償光纖同樣，其折射率分布用式(12)來近似計(jì)算，αtarget的值大于αopt，與Δopt(r)相比，Δtarget(r)成為在纖芯外周處折射率較大的形狀。由此，在模式色散補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差成為正值。
由此，可用在模式色散補(bǔ)償光纖的路徑中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差，來補(bǔ)償在被補(bǔ)償光纖中傳輸?shù)男盘柟獾牡蛢缒Ｊ脚c高冪模式的到達(dá)時間相對差。
這里，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1comp以及纖芯半徑a，與被補(bǔ)償光纖相同。
這樣，按照長度比Lcomp/Ltarget滿足前述式(12)的方式，連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而形成光傳送線路。
圖52是以αcomp來描繪在前述式(12)中輸入具體例3-1的條件(αtarget＝1.90，αopt＝2.04)而得到的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖。
此外，在圖52中，為進(jìn)行比較，對利用基于現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)法來算出的值、以及由采用了電磁場解析模擬的方法算出的值，繪出了曲線圖。
所謂基于現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)法的方法，是由下式(15)算出的方法。
Lcomp/Ltarget＝(αtarget-αopt)/(αopt-αcomp)(15)此外，以下表示求出利用現(xiàn)有的電磁場解析模擬來可得到最大頻帶的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget的方法。
圖71是利用電磁場解析模擬來算出連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路的全模式激勵狀態(tài)的頻帶，且以長度Lcomp來描繪的曲線圖。長度Ltarget為1km。
利用該圖71所示的光傳送線路的頻帶與長度Lcomp的關(guān)系，來求出頻帶成為最大的長度比Lcomp/Ltarget。
圖72是以模式色散補(bǔ)償光纖的長度Lcomp來描繪光傳送線路的InnerDMD與Outer DMD的曲線圖。Inner DMD是如下值，即在入射到光纖的信號光的中心與纖芯中心的距離(以下稱為偏置)為5～18μm的情況下，算出信號光到達(dá)時間中最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間的差值，并從該算出值減去了輸入脈沖寬度的值。此外，Outer DMD是如下值，即在偏置為0～23μm的情況下，算出信號光到達(dá)時間中最遲到達(dá)時間與最早到達(dá)時間的差，并從該算出值減去了輸入脈沖寬度的值。
這里，以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間，是作為在通過偏離纖芯中心入射信號光來以特定的傳輸模式傳輸信號光時傳輸?shù)匠錾涠说牡竭_(dá)時間，而通過模擬來算出的值。
從圖71可看出，當(dāng)光傳送線路的頻帶成為最大的模式色散補(bǔ)償光纖的長度為Lcomp時，圖24的Inner DMD與Outer DMD均達(dá)到最小，以各傳輸模式傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎達(dá)到一致。
這樣，在利用了現(xiàn)有的電磁場解析模擬法的方法中，可算出信號光的到達(dá)時間幾乎達(dá)到一致且模式色散被完全補(bǔ)償了的光傳送線路的長度比Lcomp/Ltarget。
在以下具體例中，將通過利用了前述現(xiàn)有的電磁場解析模擬的方法而算出的長度比Lcomp/Ltarget作為理論解析值，來與在具體例中得到的長度比Lcomp/Ltarget進(jìn)行比較。
如圖53所示，可知在具體例3-1中算出的長度比Lcomp/Ltarget，是與前述的理論解析值幾乎相同的值。與此相比，由基于現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)法算出的值，與理論解析值有較大的差異。
作為一例，說明在具體例3-1中被補(bǔ)償光纖上連接具有αcomp＝2.60的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget后，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.201。它也可以由圖52的長度比Lcomp/Ltarget與αcomp的關(guān)系，作為αcomp＝2.60時的長度比Lcomp/Ltarget來求出。
以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖53表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖及光傳送線路的DMD。DMD特性，是一種通過模擬來算出了偏離纖芯中心來入射信號光時的傳輸?shù)匠錾涠说男盘柟獾牟ㄐ蔚奶匦浴?br> 入射信號光的中心越偏離纖芯中心，信號光便以越高冪模式來傳輸。因此，該DMD特性，便成為以到達(dá)時間的相對差來描繪以各傳輸模式傳輸?shù)男盘柟獾墓鈴?qiáng)度的曲線。當(dāng)信號光中心與纖芯中心的距離(以下稱為偏置)較小時，信號光以低冪模式來傳輸，而當(dāng)偏置較大時，則以高冪模式來傳輸。因此，偏置越大，表示以越高冪模式來傳輸?shù)男盘柟獾牟ㄐ巍?br> 圖53(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖53(b)、(c)表示在該被補(bǔ)償光纖1km上連接前述αcomp＝3.00的模式色散補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖53(b)表示按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.146來連接的場合，圖53(c)表示按具體例3-1中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.201來連接的場合。
在按具體例3-1中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.201來連接的場合下，如圖53(c)所示，可知以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，且被補(bǔ)償光纖的模式色散得到補(bǔ)償。與此相對，在按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.146來連接的場合下，如圖53(b)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間沒有達(dá)到完全一致。
這樣，與按用基于現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)法而算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.146來連接而形成光傳送線路的場合相比，通過按具體例3-1中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.201來連接，而使以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，且可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。因此，可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
此外，通過利用前述式(13)來算出模式色散補(bǔ)償光纖的長度，可以得到與由電磁場解析模擬算出的理論解析值幾乎相同的值，且不必像電磁場解析模擬那樣需要復(fù)雜的計(jì)算，可簡便地算出。因此，可容易地補(bǔ)償模式色散。
圖54是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-2的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖。用該式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget，是與用采用了電磁場解析模擬的方法算出的理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝2.60的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-2中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.086。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖55表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖55(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖55(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖55(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.071來連接的場合，圖55(c)為按具體例3-2中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.086來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖55(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。
圖56是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-3的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖?？芍迷撌?12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝2.20的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-3中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.066。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖57表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖57(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖57(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖57(b)表示按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.063來連接的場合，圖57(c)表示按具體例3-3中算出的Lcomp/Ltarget＝0.066來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖57(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。
圖58是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-4的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖。可知用該式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝1.90的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-4中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.068。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖59表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖59(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖59(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖59(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.071來連接的場合，圖59(c)為按具體例3-4中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.068來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，以各模式來傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。
圖60是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-5的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖?？芍迷撌?12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有Acomp＝1.00的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-5中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.037。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖61表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖61(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖61(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖61(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.058來連接的場合，圖61(c)為按具體例3-5中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.037來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖61(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。與按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget連接而構(gòu)成光傳送線路的場合相比，可得到明顯更佳的頻帶。
圖62是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-6的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖?？芍迷撌?12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝1.40的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-6中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.187。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖63表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖63(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖63(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖63(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.250來連接的場合，圖63(c)為按具體例3-6中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.187來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖63(c)所示，以各模式來傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。與按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget連接而構(gòu)成光傳送線路的場合相比，可得到明顯更佳的頻帶。
具體例3-7，是將已制造的光纖作為被補(bǔ)償光纖，且在該被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
圖64表示在具體例3-7中對已制造的被補(bǔ)償光纖的比折射率差Δcomp的測定值進(jìn)行了平滑后的曲線。
圖65是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于前述被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖?？芍迷撌?12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝1.50的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-7中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.092。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖66表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖66(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖66(b)、(c)表示前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖66(b)表示按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.115來連接的場合，圖66(c)表示按具體例3-7中算出的Lcomp/Ltarget＝0.092來連接的場合。
如上所述，即使在采用了已有的GI光纖的場合下，在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖66(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。與按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget連接而構(gòu)成光傳送線路的場合相比，可得到更佳的頻帶。
具體例3-8的被補(bǔ)償光纖中，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1為0.02，纖芯半徑a為31.25μm。因此，在信號光波長0.85μm下可得到最大頻帶的折射率分布的折射率分布冪數(shù)αopt為2.02。
圖67是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-8的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖?？芍迷撌?12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝2.30的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-8中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.494。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖68表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖66(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖68(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖68(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.434來連接的場合，圖68(c)為按具體例3-3中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.494來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖68(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。與按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget連接來構(gòu)成光傳送線路的場合相比，可得到明顯更佳的頻帶。
具體例3-9中，采用中心波長為1.3μm，頻譜半寬度為1.0nm，脈沖半寬度為0.05ns的信號光。在信號光的波長為1.3μm的情況下可得到最大頻帶的折射率分布的折射率分布冪數(shù)αopt為1.94。
圖69是在將模式色散補(bǔ)償光纖連接于表3所示的具體例3-9的被補(bǔ)償光纖的場合下，以αcomp來描繪由式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget的曲線圖。可知用該式(12)算出的長度比Lcomp/Ltarget是與理論解析值幾乎相同的值。
作為一例來說明將具有αcomp＝2.80的折射率分布冪數(shù)的模式色散補(bǔ)償光纖連接于具體例3-9中被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路的場合。
在利用前述式(12)，來求出所連接的長度比Lcomp/Ltarget時，長度比Lcomp/Ltarget便成為0.156。以該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖，而形成光傳送線路。
圖70表示通過模擬來算出的被補(bǔ)償光纖與光傳送線路的DMD特性。圖70(a)表示被補(bǔ)償光纖。圖70(b)、(c)表示將前述模式色散補(bǔ)償光纖連接于1km的該被補(bǔ)償光纖而構(gòu)成的光傳送線路，圖70(b)為按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.116來連接的場合，圖70(c)為按具體例3-9中算出的長度比Lcomp/Ltarget＝0.156來連接的場合。
在按用該方法算出的長度比Lcomp/Ltarget來連接的場合下，如圖70(c)所示，以各模式傳輸?shù)男盘柟獾牡竭_(dá)時間幾乎完全一致，可精度良好地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散。與按用現(xiàn)有方法算出的長度比Lcomp/Ltarget連接而構(gòu)成光傳送線路的場合相比，可得到明顯更佳的頻帶。
這樣，通過采用式(12)，可以簡便地算出所連接的長度比Lcomp/Ltarget，通過以該長度比來連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，可以對被補(bǔ)償光纖的模式色散有效且精度良好地進(jìn)行補(bǔ)償，尤其是作為傳輸中心波長為0.85μm或1.3μm的信號光的光傳送線路，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
此外，對這些具體例中的模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖而言，折射率分布冪數(shù)αcomp、αtarget為大于等于0.5，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1comp、Δ1target為0.005～0.025，纖芯半徑acomp、atarget為5～50μm，此時，可有效且精度良好地對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
此外，對被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖而言，即使在其折射率分布不能按前述式(12)來精度良好地近似的場合下，也可適用本發(fā)明。在該場合下，求出模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖的長度比滿足前述式(11)的模式色散補(bǔ)償光纖的長度，且按該長度來將模式色散補(bǔ)償光纖連接于被補(bǔ)償光纖。這樣，可以幾乎完全地補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
如上所述，通過采用式(10)或式(12)，可以簡便地算出所連接的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖的長度比Lcomp/Ltarget，通過按該長度比來連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，可以有效且精度良好地對被補(bǔ)償光纖的模式色散進(jìn)行補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶的光傳送線路。
通過采用該光傳送線路，可實(shí)現(xiàn)具有寬頻帶且對應(yīng)于高速通信的光LAN。
產(chǎn)業(yè)上的利用領(lǐng)域本發(fā)明可用于采用了多模光纖的LAN等光傳送線路，可適用于組建高速、寬頻帶的信號光的傳送線路等的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光傳送線路形成方法，其中，連接多個多模光纖來形成光傳送線路，該方法的特征在于求出該光傳送線路的頻帶成為最大的各多模光纖的長度比，且以該長度比來連接多個多模光纖。
2.一種光傳送線路，具有多個多模光纖，其特征在于按照該光傳送線路的頻帶成為最大的方式，對各多模光纖的長度比進(jìn)行了調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光傳送線路，其特征在于，具有以多個傳輸模式在多模光纖中傳輸?shù)男盘柟庵?，高冪模式的到達(dá)時間早于低冪模式的多模光纖；高冪模式的到達(dá)時間遲于低冪模式的多模光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光傳送線路，其特征在于是傳送0.85μm帶及/或1.3μm帶信號光的光傳送線路。
5.一種光LAN，其特征在于利用權(quán)利要求2至4的任意一項(xiàng)所述的光傳送線路來形成。
6.一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，采用具有滿足下述式(1)的折射率分布的被補(bǔ)償光纖及模式色散補(bǔ)償光纖，Δcomp(r)＝Δopt(r)+k{Δopt(r)-Δtarget(r)}(1)其中，Δcomp(r)表示相距模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯中心的距離r處的比折射率差，Δtarget(r)表示相距被補(bǔ)償光纖的纖芯中心的距離r處的比折射率差，Δopt(r)表示相距連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體的纖芯中心距離r處的比折射率差，k表示比例常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于以頻帶成為最大的長度比，來連接前述模式色散補(bǔ)償光纖與前述被補(bǔ)償光纖。
8.一種模式色散補(bǔ)償光纖，其連接于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖，且補(bǔ)償該被補(bǔ)償光纖的模式色散，從而在規(guī)定波長中可得到最大頻帶，該模式色散補(bǔ)償光纖的特征在于折射率分布滿足上述式(1)。
9.一種光傳送線路，其特征在于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖、與折射率分布滿足上述式(1)的模式色散補(bǔ)償光纖，以頻帶成為最大的長度比連接而構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光傳送線路，其特征在于是傳送0.85μm帶及/或1.3μm帶信號光的光傳送線路。
11.一種光LAN，其特征在于采用權(quán)利要求9或10所述的光傳送線路來形成。
12.一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，以滿足下述式(2)的長度比來連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，Lcomp/Ltarget=∫0atarget{Δtarget(r)-Δopt(r)}dr∫0acomp{Δopt(r)-Δcomp(r)}dr---(2)]]>其中，Lcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的長度，Ltarget表示被補(bǔ)償光纖的長度，acomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯半徑，atarget表示被補(bǔ)償光纖的纖芯半徑，Δcomp(r)表示相距模式色散補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差，Δtarget(r)表示相距被補(bǔ)償光纖的纖芯中心距離r處的比折射率差，Δopt(r)表示相距連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖、且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體的纖芯中心距離r處的比折射率差。
13.一種模式色散補(bǔ)償方法，其特征在于在由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖上連接模式色散補(bǔ)償光纖，來補(bǔ)償被補(bǔ)償光纖的模式色散，當(dāng)欲使在規(guī)定波長中得到最大頻帶時，采用具有滿足下述式(3)的折射率分布的被補(bǔ)償光纖及模式色散補(bǔ)償光纖，且以滿足下述式(4)的長度比，來連接模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，n(r)=n1{1-2Δ1(r/a)α}1/2(0≤r≤a)n1{1-2Δ1}1/2(a<r)---(3)]]>其中，n(r)表示相距光纖的纖芯中心距離r處的纖芯半徑方向的折射率分布，n1表示纖芯中心的折射率，Δ1表示纖芯中心相對覆層的比折射率差，a表示纖芯半徑，α表示折射率分布冪數(shù)。Lcomp/Ltarget=(αlarget-αoptαopt-αcomp)×(1+αcomp1+αtarget)---(4)]]>其中，Lcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的長度，Ltarget表示被補(bǔ)償光纖的長度，αcomp表示模式色散補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αtarget表示被補(bǔ)償光纖的折射率分布冪數(shù)，αopt表示連接被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖、且在規(guī)定波長中可得到最大頻帶的光纖整體的折射率分布冪數(shù)。
14.一種光傳送線路，其特征在于由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖，以滿足上述式(2)的長度比被連接。
15.一種光傳送線路，連接由多模光纖形成的被補(bǔ)償光纖與模式色散補(bǔ)償光纖來構(gòu)成，其特征在于模式色散補(bǔ)償光纖與被補(bǔ)償光纖，具有滿足上述式(3)的折射率分布，且以滿足上述式(4)的長度比被連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光傳送線路，其特征在于前述模式色散補(bǔ)償光纖及前述被補(bǔ)償光纖中，折射率分布冪數(shù)αcomp、αtarget為大于等于0.5，纖芯中心相對覆層的比折射率差Δ1comp、Δ1target為0.005～0.025，纖芯半徑acomp、atarget為5～50μm。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16的任意一項(xiàng)所述的光傳送線路，其特征在于是傳送0.85μm帶及/或1.3μm帶的信號光的光傳送線路。
18.一種光LAN，其特征在于采用權(quán)利要求14至17任意一項(xiàng)所述的光傳送線路而成。
全文摘要
為能夠在由多模光纖形成的光傳送線路中，高速傳送寬帶的光信號，且低成本價進(jìn)行長距離的傳送，而減少光傳送線路的模式色散。當(dāng)為減少模式色散，而連接多個多模光纖來形成了傳送線路時，求出該光傳送線路的頻帶成為最大的各多模光纖的長度比，且以該長度比來進(jìn)行連接。此外，采用具有特定的折射率分布的多模光纖來作為模式色散補(bǔ)償光纖。此外，以特定長度來連接被補(bǔ)償光纖與補(bǔ)償光纖。
文檔編號G02B6/10GK1745322SQ200480003360
公開日2006年3月8日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月5日
發(fā)明者官寧, 羽生伸治, 竹永勝宏, 姬野邦治, 原田光一 申請人:株式會社藤倉