專利名稱：光纖、利用該光纖的光傳輸線以及光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在光傳輸?shù)墓饫w，例如1.5μm的波長帶內(nèi)進行波長分割多路傳輸?shù)?，本發(fā)明還涉及利用該光纖的光傳輸線和光傳輸系統(tǒng)。
近來，已經(jīng)考慮在1.55μm的波長帶內(nèi)實施波長分割多路傳輸，該波長帶對應摻雜了鉺的光纖放大器(EDFA)的增益波帶。1.55μm的波長帶是中心波長為1550μm的波長帶，其類似于從1530μm到1570μm的波長帶。
依照本發(fā)明的光纖的特征在于，在1.55μm波長處的色散值設置為在4ps/nm/km到10ps/nm/lm范圍內(nèi)的一個值，截止波長設置為在1.3到1.4μm范圍內(nèi)的一個值。
然而，減小色散斜率通常會縮小有效芯層面積，而且在實施WDM傳輸時，有效芯層面積的減少會因為每個信道之間的相互作用而產(chǎn)生非線性光學現(xiàn)象。也就是說，通常用下面的公式(1)表示由非線性光學現(xiàn)象產(chǎn)生的信號失真ΦNL，于是如果光纖的有效芯層面積很小，就會強化由于非線性光學現(xiàn)象導致的信號失真。
NL＝(2π×n2×L有效×P)/(λ×A有效)(1)
在公式(1)中，π表示圓周長與其直徑的比，n2表示非線性折射率，L有效表示有效光纖長度，P表示信號光的光強度，λ表示信號光波長，A有效表示有效芯層面積。
由此，在Institute Reports OFC’98 ThK4中報道了有關在將色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的同時擴大有效芯層面積的研究。由此，在該報告中，一些特性、例如截止波長、彎曲損耗等會失真。因此，在目前情況下，很難為傳輸線提供這樣一種光纖，在具有低色散斜率和大的有效芯層面積的同時，還具有極好的例如截止波長和彎曲損耗等特性。
此外，依照Institute Reports ECOC98、vol 1、pp139中報道的傳輸線光纖，在將波長設定為1000nm和將有效芯層面積保持在約55μm2的同時，減小了色散斜率。正如上面所述，該光纖具有極好的平衡特性，然而，降低色散斜率僅限于降低到大約0.045ps/nm2/km。
另外，近來已經(jīng)進行了有關擴大WDM傳輸?shù)膫鬏攷У母鞣N研究。例如，擴展傳輸帶的研究是基于Raman光纖放大器的一種新型光學放大器，一種摻雜了稀土的新型光纖或類似物用于WDM傳輸?shù)墓芯俊，F(xiàn)在正積極進行用于WDM傳輸?shù)男滦凸鈱W放大器的研究，并已開始了該技術的實際應用。
在這樣一個背景下，WDM傳輸易于擴展到例如1.5um的波長帶的寬波長帶。1.5μm波長帶是波長在1460nm到1650nm范圍內(nèi)的波長帶，在該意義上使用術語--1.5μm的波長帶。
在這些新型的光學放大器中，Raman光纖放大器即將得到實際應用。Raman光纖放大器利用了這樣一種現(xiàn)象當強光(激光)入射到光纖中時產(chǎn)生的受激勵Raman散射，在從激光波長偏移約100nm的較長波長側(cè)出現(xiàn)增益。Raman放大是向光纖照射具有增益的波長帶中的信號光、由此激勵光纖放大信號光的方法。
也就是說，利用Raman放大技術的WDM傳輸是通過在波長比信號光波長約短100納米的波長側(cè)輸入激光來實施的。當在1.55μm的波長帶內(nèi)利用信號光實施WDM傳輸時，存在這樣一種情況，波長為1.42μm(最短波長)的激光會入射到光纖中。
除了上述方法外，已經(jīng)研究了用于WDM傳輸?shù)姆橇闵⑵乒饫w(NZ-DSF)。NZ-DSF在1.55μm波長處的色散約為+4ps/nm2/km，在同一波長處的色散斜率為0.045ps/nm2/km或更大。因此，ZD-DSF的零色散波長約等于1.45μm。
也就是說，傳統(tǒng)NZ-DSF存在這樣一個問題，即，例如，當波長為1.42μm的激光入射到光纖中時，因為激光波長和零色散波長彼此非常接近，因此會發(fā)生基于四波混和的相互干擾等。即使通過利用Raman光纖放大器將NZ-DSF用于1.55μm波長帶的WDM傳輸，也不能獲得很好的性能，除非上述問題能得到解決。
典型的NZ-DSF在1.55μm波長處的色散絕對值約等于4ps/nm2/km，而其色散斜率等于0.045ps/nm2/km或更大。由于NZ-DSF具有這樣的色散特性，因此需要一種具有高色散補償率(具有高絕對值的色散斜率)的色散補償光纖(DCF)來補償色散和色散斜率。
這就是設計DCF困難的因素，因此很難構造光傳輸系統(tǒng)。也就是說，由于模塊技術對于構造WDM傳輸系統(tǒng)很重要，因此除了考慮光學放大器之外，還要考慮色散補償器。如果正如上面所述，設計DCF很困難，這會干擾WDM傳輸系統(tǒng)的構造。
近來在諸如OFC2000/TuG4等的學術團體中正積極研究著用于NZ-DSF的DCF，在下文中將描述用于補償色散和色散斜率的光纖。
通常，用于補償色散和色散斜率的DCF的色散補償性能用下面公式(2)中示出的色散補償率表示。
色散補償率(％)＝{(色散斜率DSCF/色散斜率DSF)/(色散值DSCF)/(色散值DSF)}×100 ……(2)在此，色散斜率DSCF表示DCF的色散斜率，色散斜率DSF表示用于傳輸線的光纖(非零色散偏移光纖NZ-DSF)的色散斜率，其中已經(jīng)對該光纖進行了色散補償，色散值DSCF表示DCF的色散值，以及色散DSF表示用于傳輸線的光纖的色散值。
隨著公式(2)所表示的色散補償率朝100％增大，就越能徹底地補償寬波長帶內(nèi)的色散。也就是說，隨著色散波長率接近100％，整個光纖在寬波長帶內(nèi)的色散能夠大體接近于零。這意味著隨著DCF的DPS(色散/色散斜率)接近傳輸線光纖的DPS，通過DCF能在更大程度上補償傳輸線光纖在寬波長帶內(nèi)的色散和色散斜率。
然而，用于傳輸路徑的傳統(tǒng)光纖的DPS較小，隨著DCF的DPS降低到與傳輸線光纖的DPS相同的水平，彎曲損耗特性象圖5中所示的那樣增大。圖5中所示的彎曲損耗值是入射1.55μm的光時在20mmΦ的直徑處測得的。
正如上面所述，使用傳統(tǒng)傳輸線光纖的WDM傳輸系統(tǒng)需要具有小DPS和小彎曲損耗特性的DCF，于是就很難構造這樣的系統(tǒng)。
依照本發(fā)明的光纖特性，提供了這樣一種光纖，它能抑制諸如激光與信號光等之間相互干擾的問題，即使在1.5μm的波長帶內(nèi)利用Raman放大器實施WDM傳輸時，也能抑制由于色散導致的波形失真，該光纖適合用于WDM傳輸。
此外，依照本發(fā)明光纖的另一個特性，提供了這樣一種光纖，能通過利用具有低的非線性度、低的色散斜率和小彎曲損耗的DCF補償色散。
依照本發(fā)明光傳輸線和光傳輸系統(tǒng)適合用于例如在1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸，并能充分利用光纖的優(yōu)點。
下文將參照附圖描述依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1A表示依照本發(fā)明光纖的第一實施例的折射率分布圖表。圖1B表示圖1A光纖的剖面結構。
可將各種折射率分布用作依照本發(fā)明光纖的折射率分布圖表，然而，在該實施例中，使用了圖1A中所示的折射率分布，它的結構相對簡單，且容易設計和制造。
依照第一實施例的光纖具有多層玻璃層，相鄰層之間成分不同。在圖1中，光纖有四層玻璃層，四層玻璃層包括第一玻璃層1、第二玻璃層2、第三玻璃層3和標準層6。如圖1所示，這些玻璃層同心設置。
在四個玻璃層中，標準層6是用作折射率分布標準的層(包覆層)。在標準層6內(nèi)設置了三層玻璃層(芯部玻璃層)第一玻璃層1、第二玻璃層2和第三玻璃層3。
此外，在依照第一實施例的光纖中，將設置在光纖最里面的第一玻璃層的最大折射率和設置在從光纖最里面向外數(shù)第三層上的第三玻璃層3的最大折射率設置得高于標準層6的折射率。
更進一步說，在依照第一實施例的光纖中，將設置在從光纖最里面向外數(shù)第二層上的第二玻璃層2的最小折射率設置得低于標準層6的折射率。第一玻璃層1的折射率分布形狀呈α(阿爾法)分布。
將第一實施例的光纖設計成當用Δ1表示第一玻璃層1與標準層6的最大相對折射率之差，用Δ2表示第二玻璃層2與標準層6的最小相對折射率之差，用Δ3表示第三玻璃層3與標準層6的最大相對折射率之差時，滿足Δ1＞Δ2＞Δ3。
在本說明書中，用下面的公式(3)到(5)定義每個相對折射率差值Δ1、Δ2、Δ3。在此，n1表示第一玻璃層的最大折射率，n2表示第二玻璃層的最大折射率，而n3表示第三玻璃層的最大折射率。Δ1={(n12-n62)/2n62}×100···(3)]]>Δ2={(n22-n62)/2n62}×100···(4)]]>Δ3={(n32-n62)/2n62}×100···(5)]]>在第一實施例的光纖中，第一玻璃層1的直徑用a表示，第二玻璃層2的直徑用b表示，第三玻璃層3的直徑用c表示。
該申請的發(fā)明人通過將相對折射率差值Δ1、Δ2和Δ3、常數(shù)α、第一玻璃層的直徑a與第二玻璃層2的直徑b、第三玻璃層3的直徑c的比作為參數(shù)，作了一些模擬實驗，并確定了第一實施例光纖的最佳折射率分布。
將模擬實驗條件設置為光纖的截止波長設置在1.3μm到1.4μm的范圍內(nèi)，在1.5μm的波長帶內(nèi)于波長1.55μm處的色散斜率(色散斜率的平均值)設置為0.035ps/nm2/km以下的正值。此外，該申請的發(fā)明人根據(jù)該范圍內(nèi)的有效芯層面積和彎曲損耗之間的關系確定了第一實施例的最佳折射率分布。在該說明書中，截止波長是對長度為2m的光纖進行測量得到的。
結果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當將色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的正值時很難將有效芯層面積設置到40μm2以上，除非將相對折射率差值Δ1設置為0.7％以下。此外，還發(fā)現(xiàn)，如果將相對折射率差值Δ1設置為低于0.4％的值，彎曲損耗就會增加到5dB/m以上。因此，將相對折射率差值Δ1設置在0.4％到0.7％的范圍內(nèi)。
在本申請的發(fā)明人確定α常數(shù)時，該常數(shù)是指，當在相對折射率差值Δ1設置在0.4％到0.7％的范圍內(nèi)的條件下擴大有效芯層面積時在該常數(shù)條件下的色散斜率不會增加，發(fā)明人得出結論適當?shù)氖菍ⅵ脸?shù)設置為4.0以上。
下面，發(fā)明人對第二玻璃層進行考察。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果相對折射率差值Δ2設置為大于-0.1％的值，色散斜率就會大于0.035ps/nm2/km。此外，還發(fā)現(xiàn)，如果相對折射率Δ2設置為小于-0.6％的值，有效芯層面積就會小于40μm2。因此，相對折射率差值Δ2的范圍設置在-0.6％以上到-0.1％以下。
此外，還發(fā)現(xiàn)，如果將第二玻璃層2的直徑設置為比第一玻璃層1的直徑a大2.2倍的值，色散斜率就會大于0.035ps/nm2/km。更進一步說，還發(fā)現(xiàn)，如果將第二玻璃層2的直徑b設置為比第一玻璃層1的直徑a小1.5倍的值，有效芯層面積就會小于40μm2。因此，將第二玻璃層2的直徑b設置在第一玻璃層1的直徑a的1.5倍以上到2.2倍以下。也就是說，b/a的范圍是1.5到2.2。
下面，發(fā)明人對第三玻璃層進行考察。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果將相對折射率差值Δ3設置為大于0.4％的值，截止波長就會大于1.4μm。此外，還發(fā)現(xiàn)，如果將相對折射率差值Δ3設置為小于0.05％的值，色散斜率就會大于0.035ps/nm2/km。因此，將斜率折射率差值Δ3設置在0.05％到0.4％的范圍內(nèi)。
另外，已發(fā)現(xiàn)，如果將第三玻璃層3的直徑設置為大于第一玻璃層1的直徑a的3.5倍的值，截止波長就會大于1.4μm。更進一步說，還發(fā)現(xiàn)如果將第三玻璃層3的直徑c設置為小于第一玻璃層1的直徑a的2.2倍的值，色散斜率就會大于0.035ps/nm2/km。因此，將第三玻璃層3的直徑c設置在第一玻璃層1的直徑a的2.2倍以上到3.5以下。也就是說，將c/a的范圍設置為2.2到3.5。
第一實施例的光纖具有上面所述的折射率分布，其截止波長設置在1.3μm到1.4μm的范圍內(nèi)。此外，第一實施例的光纖設計成使其在波長1.55μm處的色散值設置在4ps/nm/km以上到10ps/nm/km以下的范圍內(nèi)。
此外，將第一實施例的光纖設計成至少在1.55μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)，其色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的正值，零色散波長設置在1.43μm以下。
更進一步說，將第一實施例的光纖設計成其在1.5μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的有效芯層面積設置在40μm2以上到60μm2以下。
再進一步說，將第一實施例的光纖設計成其在1.5μm波長帶內(nèi)直徑為20mm處的彎曲損耗設置在5dB/m以下，其極化模式色散設置為0.07ps/√km以下。
按照上面所述構造第一實施例的光纖，其截止波長為1.3μm以上，由此在1.5μm波長帶內(nèi)直徑20mmφ處的彎曲損耗能夠設置為5db/m以下。也就是說，第一實施例的光纖具有這種結構，由此恰好能降低光纖在光纜內(nèi)的彎曲損耗。
此外，將第一實施例的光纖的截止波長設置為1.4μm以下，由此，不但能在1.55μm波長的光傳輸中穩(wěn)妥地實施單模式操作，也能在波長為1.46μm的光傳輸中穩(wěn)妥地實施單模式操作，于是實現(xiàn)了1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸。
更進一步說，第一實施例的光纖的零色散波長設置為1.43μm以下，由此當在1.5μm的波長帶內(nèi)進行Raman放大時，能夠抑制諸如激光在約1.4μm波長處的四波混和干擾。
再進一步說，在第一實施例的光纖中，至少在1.5μm波長帶的波長范圍(波長帶至少含1.55μm的波長)內(nèi)的有效芯層面積設置為40μm2以上。也就是說，第一實施例的光纖的有效芯層面積設置為等于或大于傳統(tǒng)WDM傳輸光纖的有效芯層面積的值。由此，即使在將集總的Raman光纖放大器用于WDM傳輸時，在第一實施例的光纖中能夠抑制由于非線性現(xiàn)象導致的信號光失真。
公知的是，Raman光纖放大器可分成分散式Raman光纖放大器和集總式Raman光纖放大器。當將集總式Raman光纖放大器用于WDM傳輸時，不能忽略掉光纖中的非線性現(xiàn)象。然而，在第一實施例的光纖中，至少在1.5μm波長帶的波長區(qū)域內(nèi)的有效芯層面積可設置為40μm2以上。因此，通過在具有上述有效芯層面積的波長帶內(nèi)執(zhí)行WDM傳輸，能夠抑制信號光的失真。
如果有效芯層面積過大，Raman放大效率將會降低。在第一實施例的光纖中，至少在1.5μm波長帶的波長范圍(波長帶至少包含1.55μm的波長)內(nèi)的有效芯層面積設置為60μm2以下。由此，第一實施例的光纖在獲得上述有效芯層面積的波長帶內(nèi)通過利用Raman光纖放大器執(zhí)行WDM傳輸能抑制Raman放大效率的降低。
更進一步來說，在第一實施例的光纖中，可將波長1.55μm處的色散值設置為10ps/nm/km以下，從而能夠抑制由于色散引起的失真，而不會有較大的局部色散。
再進一步說，在第一實施例的光纖中，將1.55μm波長內(nèi)的色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的正值，以縮小色散斜率絕對值。由此，第一實施例的光纖能夠縮小每個信道之間的色散差異，從而能夠防止在光纖內(nèi)傳輸信號時產(chǎn)生的信號失真。
再進一步說，如果減小了色散斜率，零色散波長就會偏移到短波長側(cè)。因此，第一實施例的光纖適合于1.5μm波長帶內(nèi)應用了Raman光纖放大器的WDM傳輸。
更進一步說，在第一實施例的光纖中，將波長為1.55μm處的色散值設置為4ps/nm/km以上，將至少在1.55μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的正值，以此提高DPS值。由此，第一實施例的光纖能夠利用彎曲損耗小的DCF補償色散斜率。
再進一步說，第一實施例光纖的色散斜率絕對值較小。由此，通過將傳統(tǒng)色散斜率補償光纖或類似光纖連接到該實施例的光纖上，能容易地補償光纖的色散斜率。
更進一步說，在第一實施例的光纖中，將極化模式色散設置為0.07ps/√km以下，由此避免了高速傳輸過程中發(fā)生的極化模式色散問題。
表1表示具有圖1A中所示折射率分布的第一實施例的特定模擬實驗結果。
該模擬實驗是在以下條件下進行的將相對折射率差值Δ1、Δ2和Δ3、常數(shù)α、第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b以及第三玻璃層3的直徑c的比設置在上述對應范圍內(nèi)。此外，發(fā)明人確定了折射率分布，由于該分布能將色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的正值，并將零色散波長設置為1.43μm以下，同時在上述條件下保持1.55μm波長處的有效芯層面積約達45μm2。


在表1中以及后面的表中，用編號#1、#2、…指定模擬試樣?！吧ⅰ北硎?.55μm波長處的色散平均值，“斜率”表示在1.55μm波長處的色散斜率平均值。
A有效表示在波長為1.55μm的光傳播時的有效芯層面積，λc表示2m長度上的截止波長，“彎曲”表示在直徑為20mm處對波長為1.55μm處的光的彎曲損耗值，而λ0表示零色散波長?！靶静恐睆健北硎镜谌Ａ?的直徑值c，PMD表示極化模式色散。
表1中未示出的是，對于每一試樣#1和#2，都將極化模式色散設置為0.07ps/√km以下。
從表1中可以確定，通過優(yōu)化圖1A所示折射率分布中的相對折射率差值Δ1、Δ2和Δ3、常數(shù)α、第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b以及第三玻璃層3中的直徑c的比值，可帶來以下特性。
也就是說，具有圖1A所示三層結構的折射率分布的光纖能夠達到以下值，在直徑為20mm處對波長為1.55μm的光的彎曲損耗值為5.0dB/m，截止波長的范圍設置在不低于1.3μm以上到1.4μm以下的范圍內(nèi)。
也就是說，在具有上述結構的光纖中，在1.55μm波長帶內(nèi)色散斜率的平均值可設置為0.035ps/nm2/km以下，零色散波長可設置為1.43μm以下，而在波長為1.55μm的光傳播時的有效芯層面積可設置在40μm2以上到60μm2以下的范圍內(nèi)。
正如上面所述，具有圖1A所示三層結構的折射率分布的光纖能夠?qū)崿F(xiàn)低的色散斜率和低的非線性度。此外，即使在利用Raman放大技術實施1.55μm波長帶內(nèi)的傳輸時，因為零色散波長λ0小于1.43μm(1430nm)，光纖也能在一定程度上抑制在諸如Raman放大激光之間發(fā)生四波混和等的相互干擾。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在他為了將傳輸波長帶擴展到較短的波長范圍而作一些實驗以減小圖1A所示折射率分布中的色散斜率時，至少有一個特性會惡化。也就是說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如下面表2的試樣(3#，4#)中所表示的，如果將色散斜率設置為0.025ps/nm2/km以下的正值，一些特性會惡化。


例如，在試樣#3中，當波長為1.55μm的光進行傳播時，有效芯層面積小于40μm2。在試樣#4中，截止波長不在1.3μm以上到1.4μm以下的范圍內(nèi)。
因此，發(fā)明人為了進一步擴展傳輸波帶、特別是為擴展到短波長范圍而作了各種研究，并提出了下面依照本發(fā)明光纖的第二實施例的結構。第二實施例的光纖具有圖2A所示的折射率分布，還具有圖2B所示的剖面結構。
如圖2A和圖2B所示，象第一實施例的情況那樣，第二實施例的光纖具有位于標準層6內(nèi)的第一玻璃層1、第二玻璃層2和第三玻璃層3。第一到第三玻璃層1到3的結構基本上與第一實施例的相同。
另外，在第二實施例的光纖中，在第三玻璃層3與標準層6之間，于第三玻璃層3的外部設置了第四玻璃層4，在第四玻璃層4的外部設置了第五玻璃層5。第四玻璃層4的折射率等于標準層6的折射率，而第五玻璃層5的最小折射率設置得低于標準層6的折射率。
用Δ4表示第四玻璃層4與標準層6的相對折射率差值，用Δ5表示第五玻璃層5與標準層6的最小相對折射率差值，要滿足以下不等式如圖2A所示，Δ1＞Δ3＞Δ4＞Δ2Δ5，或Δ1＞Δ3＞Δ4＞Δ5＞Δ2。
在本說明書中，用下面的公式(6)和(7)定義每個相對折射率差值Δ4、Δ5。在每個公式(6)和(7)中，n4表示第四玻璃層的折射率，n5表示第五玻璃層的最小折射率，而n6表示標準層的折射率。Δ4={(n42-n62)/2n62}×100=0···(6)]]>Δ5={(n52-n62)/2n62}×100···(7)]]>在確定第二實施例的結構時，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)以下可能性折射率與標準層6的折射率相同的第四玻璃層設置在第三玻璃層3外部，折射率小于標準層6的折射率的第五玻璃層5設置在第四玻璃層4的外部。也就是說，已發(fā)現(xiàn)存在這樣一種可能性該結構對具有三層結構折射率分布的光纖在諸如色散斜率、有效芯層面積等的傳輸特性方面沒有太大影響，它僅能抑制截止波長變成較小值。
此外，發(fā)明人根據(jù)模擬實驗作了下面的研究，以滿足這些條件將色散斜率設置為低于0.025ps/nm2/km的正值(優(yōu)選約為0.02ps/nm2/km)，在波長為1.55μm的光傳播時有效芯層面積等于40μm2以上，還可以將截止波長的范圍設置為1.3μm以上到1.4μm以下。
首先，發(fā)明人選擇了象第一實施例那樣具有三層結構的折射率分布的光纖，其中色散斜率等于0.025ps/nm2/km以下的正值，在波長為1.55的光傳播時，有效芯層面積等于40μm2以上。接著，發(fā)明人將第一、第二和第三玻璃層1、2和3的參數(shù)設置為固定值，多方面改變第四玻璃層4的直徑d、第五玻璃層5的直徑e以及第五玻璃層5與標準層6的相對折射率差值，以便將截止波長設置在1.3μm以上到1.4μm以下的范圍內(nèi)。
明確地說，發(fā)明人通過模擬實驗作出了以下驗證。
由于在圖2A的折射率分布中第四玻璃層4的折射率與標準層6的折射率相同，因此當沒有第五玻璃層5存在時，折射率分布具有三層結構。由此，通過比較三層結構的模擬實驗與五層結構的模擬實驗，能夠發(fā)現(xiàn)由于第五玻璃層5的存在導致的截止波長的變化。
首先，對于具有三層結構折射率分布的光纖來說，選擇了這樣一些折射率分布，使有效芯層面積等于40μm2以上，并使色散斜率等于0.025ps/nm2/km以下，雖然截止波長會大于1.40μm。接著，發(fā)明人對五層結構作模擬實驗，該實驗是基于具有這些折射率分布的三層結構進行的。此時，第四玻璃層4與標準層6的折射率相同，第五玻璃層5的折射率比標準層6的折射率低。
在具有如此設計的五層結構的折射分布中，發(fā)明人將第一到第三玻璃層1到3的參數(shù)設置為固定值，同時從各方面改變第四玻璃層4的直徑d、第五玻璃層5的直徑e、以及第五玻璃層5的相對折射率差值Δ5，用以尋找最佳折射率分布。另外，通過將五層結構的模擬實驗結果與三層結構的模擬實驗結果進行比較，發(fā)明人選出對色散斜率和有效芯層面積沒有太大影響但對減小截止波長有影響的折射率分布作為最佳折射率分布。
結果發(fā)現(xiàn)，如果第四玻璃層4的直徑d設置為小于第一玻璃層1的直徑a的3.5倍的值，色散斜率將大于0.025ps/nm2/km。另外還發(fā)現(xiàn)，如果第四玻璃層4的直徑d設置為大于第一玻璃層1的直徑a的6.5倍的值，截止波長將大于1.55μm。因此，可將第四玻璃層4的直徑d設置為第一玻璃層1的直徑a的3.5倍以上到6.5倍以下。第四玻璃層4的折射率設置得與標準層6的折射率相同。
下面進行第五玻璃層5的檢定。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過減小相對折射率差值Δ5可使截止波長偏移至短波長側(cè)。然而還發(fā)現(xiàn)，即使在將相對折射率差值Δ5設置為-0.6％以下時，也能完全發(fā)揮其影響，并存在這樣一種趨勢色散斜率逐漸增大。另一方面，還發(fā)現(xiàn)，如果將相對折射率差值Δ5設置得大于-1.0％，截止波長將大于1.55μm。因此，可將相對折射率差值Δ5設置在-0.6％以上到-0.1％以下的范圍內(nèi)。
另外，還發(fā)現(xiàn)，如果將第五玻璃層5的直徑e設置為小于第一玻璃層1的直徑a的5.5倍的值，色散值就會小于4ps/nm/km，還發(fā)現(xiàn)，如果將第五玻璃層5的直徑e的值設置為小于第一玻璃層1的直徑a的7.0倍，色散斜率就會大于0.025ps/nm2/km。因此，可將第五玻璃層5的直徑e設置為第一玻璃層1的直徑a的5.5倍以上到7.0倍以下。也就是說，將e/a的范圍是5.5到7.0。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果將第五玻璃層5的直徑e的值設置為小于第四玻璃層4的直徑d的1.02倍，就會降低減小截止波長的影響。另外，還發(fā)現(xiàn)，如果將第五玻璃層的直徑e的值設置為小于第四玻璃層4的直徑d的2.0倍，會增加彎曲損耗。因此，可將第五玻璃層5的直徑e設置為第四玻璃層4的直徑d的1.02倍以上到2.0倍以下。也就是說，將e/d的范圍設置為1.02到2.0。
發(fā)明人通過上述驗證確定，與具有三層結構的光纖相比，具有第四和第五玻璃層4和5的光纖能夠使截止波長偏移到短波長側(cè)(即，大概偏移0.15μm到0.30μm)。
第二實施例的光纖是具有五層結構折射率分布的光纖，這已經(jīng)根據(jù)上述驗證得以確定。在第二實施例的光纖中，波長為1.55μm處的色散值設置為4ps/nm/km以上，截止波長設置在1.3以上到1.4μm以下的范圍內(nèi)。另外，在第二實施例的光纖中，至少在1.55μm波長帶的預定波長區(qū)域內(nèi)的色散斜率設置為0.025ps/nm2/km以下的正值，并零色散波長設置在1.40μm以下。
另外，在第二實施例中除了色散斜率和零色散波長外，其它特性設置得與第一實施例中的特性相同，由此能夠獲得與第一實施例相同的效果。
更進一步說，在第二實施例中，將至少在1.55μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的色散斜率設置為0.025ps/nm2/km以下的正值，并將零色散波長設置在1.40μm以下。由此，依照第二實施例，當不僅在1.55μm波長帶內(nèi)而且在1.5μm的寬波長帶內(nèi)實施Raman放大時，能夠穩(wěn)妥地抑制諸如激光之間的四波混和等干擾。
表3A和3B表示具有圖2A所示折射率分布的第二實施例的模擬實驗結果。
在以下條件下進行該模擬實驗將相對折射率差值Δ1、Δ2、Δ3、Δ4和Δ5、常數(shù)α、第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b、第三玻璃層3的直徑c、第四玻璃層4的直徑d、以及第五玻璃層5的直徑e的比值設置在上述范圍內(nèi)。
在上述條件下，確定了折射率分布，該折射率分布能使有效芯層面積設置在40到60μm2的范圍內(nèi)，同時使色散斜率保持0.025ps/nm2/km以下的正值，并使1.5μm波長帶內(nèi)直徑為20mm處的彎曲損耗值保持在5dB/m以下。



表3A和3B中示出了在既沒有設置第四玻璃層4也沒有設置第五玻璃層5的示例(試樣cf1，cf2)中的特性和芯部直徑。
在表3A和3B中未示出的是，在每個試樣#5和#6中將極化模式色散設置在0.07ps/√km以下。
從表3A和3B中可以確定，通過優(yōu)化圖2A中所示折射率分布的相對折射率差值Δ1、Δ2、Δ3、Δ4和Δ5、常數(shù)α、第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b、第三玻璃層3的直徑c、第四玻璃層4的直徑d、以及第五玻璃層5的直徑e的比值，能夠獲得以下特性。
也就是說，可以確定，具有圖2A中所示五層結構折射率分布的光纖與第一實施例的光纖具有相同效果，此外，其還能使1.55μm波長帶內(nèi)的色散斜率平均值設置在0.025ps/nm2/km以下，并使零色散波長設置在1.40μm以下。
(樣品)圖4A和4B表示以表1中試樣#2的光纖設計為基礎制成的樣品A和以表3A和3B中試樣#6的光纖設計為基礎制成的樣品B的特性等。圖3中的特性曲線3表示樣品A光纖的色散特性，而圖3中的特性曲線b表示樣品B光纖的色散特性。



在表4A和4B以及圖3中顯而易見的是，就象設計值那樣，每個這些樣品光纖A和B都具有低的色散和低的色散斜率，還具有低的彎曲損耗。樣品A的零色散波長等于1407nm，而樣品B的零色散波長等于1346nm。正如上面所述，這些樣品A和B的零色散波長約等于1400nm或1400nm以下，從而在通過利用Raman放大器進行1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸時，能夠避免激光之間發(fā)生的相互干擾。
已經(jīng)確定，樣品A和B的每個光纖的有效芯層面積為40μm2以上，在波長為1.55μm的光從中傳播時，具有低的傳輸損耗，并具有低的極化依賴性損耗。
因此，證實樣品A和B的每根光纖都適合于1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸，另外它與DCF和Raman放大器具有極好的兼容性。
圖4的特性曲線b表示依照本發(fā)明的光纖示例的色散特性，圖4的特性曲線a表示當將具有圖4特性曲線c表示的色散特性的傳統(tǒng)DCF連接到本發(fā)明的光纖上時的色散特性。
在這些特性曲線a到c中顯然的是，能夠容易地通過傳統(tǒng)DCF補償具有特性曲線b表示的特性的光纖的色散斜率。因此，能夠通過利用本發(fā)明的光纖作為傳輸光纖，并通過利用傳統(tǒng)DCF補償色散斜率，可將1.5μm波長帶的寬波長帶內(nèi)的色散基本上設置為零。
本發(fā)明并不限于上述實施例，可對這些實施例作出各種修改。例如，本發(fā)明的光纖可具有除上述實施例的折射率之外的折射率分布。這樣設計本發(fā)明的光纖就足夠了將1.55μm波長處的色散值設置在4ps/nm/km以上到10ps/nm/km以下的范圍內(nèi)，并將截止波長設置在1.3以上到1.4μm以下的范圍內(nèi)，以此作為必不可少的因素。
另外，在本發(fā)明的光纖中優(yōu)選的是，將至少在1.5μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的色散值和色散斜率設置為適當值，將零色散波長設置為1.4μm以下，由此能夠構造這樣一種光纖，其能利用Raman放大器高質(zhì)量地執(zhí)行1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸，并能構造利用這種光纖的光傳輸系統(tǒng)。
即使當零色散波長設置為1.43μm時，也能構造出利用Raman放大器高質(zhì)量地執(zhí)行1.55μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸、同時還能抑制四波混合的光纖，并能利用這種光纖構造光傳輸系統(tǒng)。
在上述實施例中，可將光纖和光傳輸系統(tǒng)用于利用Raman放大器的1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸。然而，本發(fā)明的光纖和光傳輸系統(tǒng)可用于利用摻雜了鉺的光纖放大器的WDM傳輸。另外，本發(fā)明不僅可以用于1.5μm波長帶內(nèi)的WDM傳輸，而且還可以通過改進光纖結構用于其它波長帶內(nèi)的WDM傳輸。
權利要求
1.一種光纖，特征在于，在1.55μm波長處的色散值設置在4ps/nm/km到10ps/nm/km的范圍內(nèi)，而其截止波長設置在1.3μm到1.4μm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，至少在1.55μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的色散斜率設置為0.035ps/nm2/km以下的一個正值。
3.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，至少在1.55μm波長帶的預定波長范圍內(nèi)的色散斜率設置為0.025ps/nm2/km以下的一個正值。
4.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，零色散波長設置為1.43μm以下。
5.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，零色散波長設置為1.40μm以下，在1.46μm以上波長處的色散設置為2ps/nm/km以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，零色散波長設置為1.40μm以下，在1.40μm以上波長處的色散設置為2ps/nm/km以上。
7.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，其在1.5μm波長帶內(nèi)的至少一些波長處的有效芯層面積設置在40μm2以上到60μm2以下的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，其在1.5μm的波長帶內(nèi)直徑為20mm處的彎曲損耗設置在5dB/m以下。
9.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，其在1.5μm的波長帶內(nèi)的極化模式色散設置在0.07ps/√km以下。
10.根據(jù)權利要求1所述的光纖，其中，所述光纖包括多層玻璃層，在相鄰玻璃層之間玻璃層成分不同，多個玻璃層設置在標準參考層里面，所述標準參考層作為所述多層玻璃層內(nèi)折射率分布的標準，設置在所述光纖最里面的第一玻璃層的最大折射率和設置在從所述光纖最里面數(shù)第三層位置上的第三玻璃層的最大折射率要設置得大于所述標準層的折射率，同時從所述光纖的最里面數(shù)位于第二層位置上的第二玻璃層的最小折射率設置得低于所述標準層的折射率。
11.根據(jù)權利要求10所述的光纖，其中，將從所述光纖最里面數(shù)設置在第四層位置上的第四玻璃層的折射率設置得等于所述標準層的折射率，將從所述光纖的最里面數(shù)設置在第五層位置上的第五玻璃層的最小折射率設置得低于所述標準層的折射率。
12.根據(jù)權利要求10所述的光纖，其中，所述第一玻璃層與所述標準層的相對折射率差Δ1設置在0.4％以上到0.7％以下的范圍內(nèi)，所述第一玻璃層的折射率分布形狀設置為α(阿爾法)分布，將常數(shù)α設置為4以上。
13.根據(jù)權利要求10所述的光纖，其中，所述第二玻璃層與所述標準層的相對折射率差Δ2設置在-0.6％以上到-0.1％以下的范圍內(nèi)，所述第二玻璃層的直徑設置為所述第一玻璃層直徑的1.5倍以上到2.2倍以下，所述第三玻璃層與所述標準層的相對折射率差Δ3設置在0.05％以上到0.4％以下的范圍內(nèi)，所述第三玻璃層的直徑設置為所述第一玻璃層直徑的2.2倍以上到3.5倍以下。
14.根據(jù)權利要求11所述的光纖，其中，所述第四玻璃層的直徑設置為所述第一玻璃層直徑的3.5倍以上到6.5倍以下，所述第五玻璃層與所述標準層的相對折射率差Δ5設置在-0.6％以上到-0.1％以下的范圍內(nèi)，所述第五玻璃層的直徑設置為所述第一玻璃層直徑的5.5倍以上到7.0倍以下，并設置為所述第四玻璃層直徑的1.02倍以上到2.0倍以下。
15.一種光傳輸線，其包括依照權利要求1的所述光纖，其布置在一部分所述光傳輸線上。
16.一種光傳輸系統(tǒng)，其包括Raman放大器和依照權利要求15的所述光傳輸線。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種構成光傳輸線的光纖,例如所述光傳輸線能夠在1.5μm的波長帶內(nèi)進行波長分隔多路傳輸。截止波長設置在1.3μm到1.4μm的范圍內(nèi),1.55μm波長處的色散值設置在4到10ps/nm/km。至少在1.5μm波長帶的預定波長帶內(nèi)的有效芯層面積設置為40μm
文檔編號H01S3/06GK1379253SQ0210875
公開日2002年11月13日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權日2001年3月30日
發(fā)明者熊野尚美 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社