CN101588211A - 光纤、使用这种光纤的光传输通路和光通信系统 - Google Patents

Abstract

一种光纤、使用这种光纤的光传输通路和光通信系统。使波长从1430nm到1625nm的整个区域的分散绝对值为0.5ps/nm/km以上、9ps/nm/km以下，波长1550nm的分散倾斜绝对值在0.04ps/nm²/km以下，波长1550nm的模场直径为7μm以下，光缆截止波长小于1430nm。用金属包层7把型芯11的外周覆盖，型芯至少要由中心形成的第1玻璃层1和覆盖第1玻璃层的外周的第2玻璃层构成。以金属包层7为基准，使第1玻璃层1的折射率差Δ1在0.6％以上、1.6％以下，以金属包层7为基准，使第2玻璃层2的折射率差Δ2为负值。这样可以构成适合更宽带域的波长分段多路传输的光传输通路。

Description

光纤、使用这种光纤的光传输通路和光通信系统

本申请为2003年2月13日提交的、申请号为03104414.X的、发明名称为“光纤、使用这种光纤的光传输通路和光通信系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及适合于波长分段多路传输的光纤、使用此光纤的光传输通路以及光通信系统。

背景技术

由于信息社会的发展，通信信息量有飞速增加的倾向，伴随这种信息量的增加，波长分段多路传输被广泛用于通信领域。波长分段多路传递是多种波长的光用1根光纤传输的方式。

现在，作为适用于波长分段多路传输的中继站的光增幅器，开发使用了用添加铒的纤维的光增幅器(EDFA)。由于开发了这样的光纤型光增幅器，在上述中继站中，各波长不需要把光信号变换成电信号，这样加速了波长分段多路传输的发展。

另一方面，最近，用喇曼增幅的喇曼增幅器作为新的光增幅器而受到关注。喇曼增幅是利用喇曼散射中的受激发射而使光增幅的方式，此增幅效率与光纤的非线性的特性有很大关系。一般来说，光纤的非线性越大，喇曼增幅的效率越高。

图23中表示了利用喇曼增幅的光传输系统的一个示例。在此图中，信号光源4a1～4an分别输出不同的波长的信号光。从各信号光源4a1～4an输出的信号光用光复用器15进行复用。

此外激励光源3a1～3an各自输出不同波长的激发光。一般地，激励光源3a1～3an中使用多种形式振荡的激励光源。从各激励光源3a1～3an输出的激发光用光复用器16复用。这些激发光和上述信号光(波长分段信号光)用复用器10复用，被输入到形成光传输通路的光纤8中。

输入到光纤8中的波长多段信号光被喇曼增幅，同时在光纤8中传输，并被设在接收光信号一侧的光去复用器9分成各波长信号光，被光接收机7a1～7an接收。

图23所示的光传输系统是前激励系统的一个示例，把用于喇曼增幅的激发光从光纤8的前方(与信号光的输入一侧相同的方向)输入。作为用喇曼增幅器的光传输系统的另外的示例，如图24所示有后激励，把用于喇曼增幅的激发光从光纤8的后方(信号光输出的方向)输入。

在此图中从各激励光源13a1～13an输出的激发光用光复用器26复用。激发光用光去复用器20输入光纤8，向与信号光传输方向相反的方向传输。

用喇曼增幅器的光传输系统的另外的示例，如图25所示有双向激励，把用于喇曼增幅的激发光从光纤8的前后两个方向输入。

在此图中，从各激励光源3a1～3an输出的激发光用光复用器16复用，从各激励光源13a1～13an输出的激发光用光复用器26复用。用光复用器10、20把这些激发光输入到光纤8中，分别向前、后传输。为了使光纤8长度方向的光强度更均匀，优选使用双向激励。

光纤8用石英系材料制作的情况下，喇曼增幅的最大的放大峰值存在于比激发光的光频率低13THz的频率(大约100～110nm长波一侧)中，也就是用喇曼增幅从激发光波长使约100～110nm长波一侧的信号光增幅。

因此例如在波长1.5μm范围的光传输系统中，1580nm的信号光为了得到最大的喇曼放大，必须使激发光为1480nm波长。此外，在波长分段多路传输系统中，波长分路的信号光的波长范围中用短波一侧的激发光使短波一侧的信号光进行喇曼增幅，用长波一侧的激发光使长波一侧的信号光进行喇曼增幅。

另外，光纤传输特性与光纤的损失和频带(分散)特性有关。用单一模式的光纤传播模式是单一的，由于没有模式分散，传输范围由材料分散和结构分散确定。用现有形式的单一模式光纤，它们分散的和在波长1.3m附近变为零，另外光损失在波长1.5m范围则最小。因此，提出了使分散的和为零的波长(零分散波长)偏移到此波长范围的1.5μm范围零分散光纤(DSF：Dispersion-Shifted Fiber)的方案。要使零分散波长从1.3μm范围偏移到1.5μm范围，由于材料分散几乎不变，改变结构分散的值能使分散的和偏移。也就是通过调整型芯层包层折射率曲线，使零分散波长偏移到1.5μm范围。

光纤传输特性一般来说波长分散越小越好，而光纤中使WDM信号光入射时，如果波长分散小的话，纤维内因四光波混合现象(FWM：Four-Wave Mixing)而产生无用波，产生通道间的交调失真增大的问题。作为解决此问题的纤维，提出了具有适当的波长分散值的非零分散偏移纤维(NZDSF：Non-Zero Dispersion Shifted Fiber)的方案。

当前WDM传输技术的研究开发问题之一是追求扩大传输范围。至今为止，使用波长范围以C-band(1530-1565nm)和L band(1565-1625nm)为主，传输用光纤特性也最适应此范围。近年来提出了考虑S-band(1460-1530nm)传输的降低分散倾斜型非零DSF(NZ-DSF)的方案。(特愿2001-100422、EOC 01PD A1-5(2001)、OECC0211D1-2(2002))。

可是，即使是降低分散倾斜型NZ-DSF，它的传输范围在短波一侧也受到零分散波长的限制，在长波一侧受到累积分散关系的限制。其结果是，可以传输的波长范围被限制为200nm左右。此外，在考虑喇曼增幅的情况下，NZ-DSF的零分散波长限制喇曼激励范围，特别是在S-band范围的喇曼增幅困难。

因此本发明的目的是在WDM传输系统中，提供一种可以覆盖从E-band到U-band波长范围的可以有更宽传输范围的光纤。同时提供一种在S-band范围的分布喇曼增幅的光纤。此外，可同时实现能抑制非线性的，弯曲损失小的光缆。

发明内容

如图26的特性曲线a所示，在光纤的零分散波长在信号光S_1～n和激发光R_1～m之间存在的情况下，信号光S_1～n的附近会发生四光波混合F_1～p。把四光波混合发生的光频率用f_fwm表示、把信号光S_1～n或激发光R_1～m的光频率用f_i、f_j、f_k表示时，f_fwm＝f_i+f_j-f_k。其中，i≠k、i≠j。

发生的四光波F_1～p的光强度与发生效率η成比例，发生效率η用(数1)表示。上述的内容例如在MARI W.MAEDA，J.LightwaveTechnology，vol.8，no.9，pp.1402，1990中有记载。

[数1]

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{\α}}^2}{{\mathrm{\α}}^2+\mathrm{\Δ}{\mathrm{\β}}^2}[1+\frac{4e^{-\mathrm{aL}}{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\Δ\βL}}{2}\right)}{{(1-e^{-\mathrm{aL}})}^2}]$

其中，α为光纤的损失，L为光纤的长度。Δβ表示四光波混合的位相整合条件，由(数2)给出。

[数2]

$\mathrm{\Δ\β}={\mathrm{\β}}_i+{\mathrm{\β}}_j-{\mathrm{\β}}_k-{\mathrm{\β}}_{\mathrm{fwm}}$

$\≅\frac{\mathrm{\π}{\mathrm{\λ}}^4}{c^2}\mathrm{Ds}\{(f_i-f_o)+(f_j-f_o)\}(f_i-f_k)(f_j-f_k)$

其中，β为传输常数，c为光速，λ为波长，Ds为光纤分散倾斜，f_i、f_j、f_k(但是i≠k、i≠j)为信号光S_1～n或激发光R_1～m的光频率，f₀是把光纤的零分散波长换算成频率的数值。发生四光波混合的现象在信号光和激发光在光纤中同方向传输情况下比较显著，(数2)的近似为信号光和激发光在光纤中同方向传输情况下的近似。

从(数1)和(数2)可以看出，光纤的零分散波长在信号光S_1～n和激发光R_1～m之间时，因信号光S_1～n和激发光R_1～m而发生的四光波混合F_1～p的发生效率变大。

如上所述，如果发生四光波混合F_1～p的话，信号光S_1～n的传输特性恶化，特别是，如果四光波混合发生效率η变大的话，被四光波夺走的激发光的光强度也大，信号光不能得到大的喇曼放大。

因信号光和激发光而发生的四光波混合的发生效率，特别是在信号光和激发光在光纤中同方向传输的情况下变大，所以不可能双方向激励，导致出现不能构筑最合适的光传输系统的问题。

因此，为了实现喇曼增幅波长分段多路传输，抑制光纤中发生的四光波混合是重要的课题之一。

现在，波长分段多路传输，例如用铒纤维型光增幅器，主要是以称为C波段的波长从1530nm到1565nm为主进行。从波长1530nm到1625nm的范围对波长分段多路传输的波长范围广泛地进行了研究。波长从1565nm到1625nm的范围称为L波段。

为了构筑使用了C波段和L波段的2个波段的喇曼传输通路，需要在比传输范围的最短波长低100nm左右时输入激发光。考虑到利用使光纤的零分散波长在比1350nm还要短100nm的1430nm以上1625nm以下范围外，来抑制四光波混合。

此外，在称为S波段的波长从1460nm到1530nm，更希望实现波长分段多路传输。为了实现包括S波段的S、C、L的3个波段传输，希望使光纤的零分散波长在波长1360nm以上1625nm以下范围外。

为了实现适用于喇曼增幅的波长分段多路传输系统，除了抑制上述四光波混合，确定伴随光纤分散倾斜、实效型芯断面面积、传输损失、OH基的吸收损失、偏振波形式分散等确切的值是必要的。

例如，由于分散倾斜大的分散造成波形畸变，实效型芯断面面积增加后，不能得到足够的喇曼增幅效率。如果传输损失大长距离传输出现障碍，偏振波形式分散大的话，特别是高速传输(高速通信)时由于偏振光方向造成信号光延迟时间差变大，就存在对信号光传输带来恶劣影响的问题。

伴随OH基的吸收损失，例如激发光波长含波长1385nm附近的光的情况下，由于不能得到足够的喇曼增幅效率，对波长分段多路传输的宽范围化造成影响。

所以，由于现提出的方案中没有可以满足上述条件的光纤，不能构筑高质量、宽范围的喇曼增幅波长分段多路传输系统。

例如，由于一般的单一模式光纤(SMF)在波长1360nm以上1625nm以下的范围内没有零分散波长，所以可以回避上述四光波混合的问题。可是，由于单一模式光纤与喇曼放大的大小的有关的n₂/A_eff比较小，不能得到足以充分补偿传输通路损失程度的喇曼放大。n₂是系数，A_eff是实效型芯断面面积。

例如，如图27所示，要使光纤损失和喇曼放大相等，必须使n₂/A_eff在4.4×10^-10W以上。如此图的斜线区域所示，单一模式光纤不能满足此条件。

此外，单一模式光纤在波长1.5μm频带范围具有约+17ps/nm/km的大的波长分散。因此波长1.5μm频带的信号光受到大的波长分散的影响，由于引起脉冲变宽造成的符号间非线性效果，不适于在用喇曼增幅的波长分段多路传输中使用单一模式光纤。

例如，图28中，表示光纤分散的绝对值和分散造成的脉冲变宽之间的关系。T为位速率的倒数，t为脉冲的四光波混合频率。如果T/T在0.4以下的话，符号间重叠小，是可以允许的符号间非线性效果。

因此，在10Gbps以上的系统中，接收信号光的光纤分散的绝对值必须在约9ps/nm/km以下，而如图中斜线区域所示，单一模式光纤分散为17ps/nm/km左右，t/T超过0.4。因此把单一模式的光纤作为光传输通路是不适宜的。

此外，还发现在考虑到C波段和L波段中的信号光一起传输的情况下，即使使用降低分散倾斜型的NZ-DSF，使用的光信号波段间的分散值的差成为扩大传输频带范围的障碍。由于喇曼增幅器的实用化的进展，也可以考虑把NZ-DSF作为传输通路，S、C、L波段一起传输，EOC 01PD A1-5(2001)、OECC 0211D1-2(2002)所揭示的光纤中，用于对S波段中的信号光进行喇曼增幅的喇曼激励频带范围(1360nm～1430nm)中包括零分散波长，所以发生四光波混合，具有不能喇曼增幅的限制，谋求消除这些问题的光纤。

本发明是为了解决上述课题，其目的是提供一种能抑制四光波混合的，波长分散的绝对值和分散倾斜的绝对值小的，可有效进行喇曼增幅，希望传输损失、偏振波形式分散小，适用于喇曼增幅的波长分段多路传输的光纤、用这种光纤的光传输通路以及光传输系统，

为了实现上述目的，本发明是以以下的结构作为解决课题的手段。

(1)使波长在1430nm到1625nm的全范围内的分散绝对值在0.5ps/nm/km以上9ps/nm/km以下，波长在1550nm的分散倾斜绝对值在0.04ps/nm²/km以下，波长1550nm的模场直径为7μm以下，光缆截止波长小于1430nm。

(2)在波长1400～1700nm中，分散值D为2≤D≤8(ps/nm/km)，而且在同波长频带区域的波长至少有1个极值。

(3)使在波长1550nm的分散值为4ps/nm/km以上，使波长1460nm～1625nm的至少一部分设定波长频带中的分散倾斜为0.050ps/nm²/km以下的正值，使长度2m的截止波长在1550nm以下，使零分散波长在1460nm以下，波长1385nm的传输损失在1.5dB/km以下。

附图说明

图1(a)和(b)是表示本发明的光纤的实施例1的折射率曲线结构(a)和光纤断面结构(b)的说明图。

图2的(a)和(b)是表示本发明的实施例1的光纤零分散波长与激发光和信号光波长的关系示例的说明图，(a)为零分散波长位于比1360nm短的波长的关系示例；(b)为零分散波长位于比1430nm短的波长的关系示例。

图3为表示本发明实施例1的光纤的零分散波长与激发光和信号光波长的关系示例的说明图，零分散波长位于比1625nm长的波长的关系示例。

图4表示本发明实施例1的光纤波长分散特性示例的曲线。

图5表示本发明实施例1的光传输通路示例1的波长分散特性曲线。

图6表示本发明实施例1的光传输通路的示例2的波长分散特性曲线。

图7(a)和(b)是表示本发明光纤的实施例2(4层型芯)折射率曲线构成(a)和光纤断面结构(b)的说明图。

图8(a)和(b)是表示本发明光纤的实施例2(5层型芯)折射率曲线构成(a)和光纤断面结构(b)的说明图。

图9为表示本发明实施例2的光纤波长分散特性示例的图示。

图10(a)和(b)是表示本发明光纤实施例3折射率曲线构成(a)和光纤断面结构(b)的说明图。

图11表示本发明实施例3的光纤波长分散特性的模拟结果的图示。

图12表示在图11中补加喇曼激励频带区域(1360～1525nm)，同时表示在喇曼激励频带区域分散值为2～8(ps/nm/km)的光纤分散特性的图示。

图13表示本发明实施例3的光纤波长分散特性示例的图示。

图14表示本发明实施方式的光通信系统结构的图示。

图15表示本发明其他实施方式的光通信系统结构的图示。

图16表示本发明另一个实施方式的光通信系统结构的图示。

图17(a)和(b)是表示本发明光纤实施例4折射率曲线构成(a)和光纤断面结构(b)的说明图。

图18表示本发明实施例4的光纤在1385nm的传输损失不同造成的损失偏差不同的曲线。

图19(a)和(b)表示本发明实施例4的光纤在1385nm的传输损失不同造成的传输损失和波长的依存关系曲线，图19(a)为在1385nm的传输损失为1.5dB/km以下的示例，图19(b)为在1385nm的传输损失大于1.5dB/km的示例。

图20表示本发明实施例3的光纤母材外表面用氟酸削去的量与由此得到的光纤在1385nm的传输损失的关系曲线。

图21同时表示本发明实施例4的光纤依存性和分散倾斜大的光纤中分散波长依存性关系的曲线。

图22(a)～(c)表示本发明实施例4的光纤分散波长依存性的曲线。

图23表示前方向激发的喇曼增幅波长分段多路传输系统示例的说明图。

图24表示后方向激发的喇曼增幅波长分段多路传输系统示例的说明图。

图25表示双向激发的喇曼增幅波长分段多路传输系统示例的说明图。

图26表示现有光纤的零分散波长与激发光和信号光波长关系示例的说明图。

图27光纤的n₂/A_eff与光纤的信号光输入输出强度关系的曲线。

图28光纤的分散绝对值和分散造成的脉冲扩宽的关系的曲线。

具体实施方式

实施例1

下面根据附图说明本发明的实施例1。

图1(a)是表示本发明的光纤实施例1的折射率曲线结构。图1(b)是表示此光纤断面结构。作为光纤折射率分布曲线可以有各种各样形式的折射率曲线，在实施例1中，分布形状比较单纯，折射率分布的设计、控制容易，采用了如图(a)所示的折射率曲线。

实施例1的光纤型芯11的外周用金属包层7覆盖，上述型芯11至少要有中心部分的第1玻璃层1和覆盖此第1玻璃层外周的第2玻璃层2。以上述第1玻璃层1的上述金属包层7为基准的折射率差Δ1为0.6％以上、1.6％以下，以上述第2玻璃层2的上述金属包层7为基准的折射率差Δ2为负值。第1玻璃层1的直径为a，第2玻璃层2的直径为b。

另外，在本说明书中，第1玻璃层的折射率用n₁、第2玻璃层的折射率用n₂、第n玻璃层的折射率用n_n、金属包层的折射率用n_c表示时，上述各折射率差Δ1、Δ2、Δn近似定义为下面的(数3)、(数4)、(数5)。

Δ1(％)＝{(n₁ ²-n_c ²)/2×n_c ²}×100………(3)

Δ2(％)＝{(n₂ ²-n_c ²)/2×n_c ²}×100………(4)

Δn(％)＝{(n_n ²-n_c ²)/2×n_c ²}×100………(5)

在表1中表示了实施例1的光纤#-1～#-14的结构，各光纤把上述各折射率差Δ1、Δ2的值作为表示在表1中的值。这些Δ1、Δ2的单位是％。此外，第1玻璃层1的锗(Ge)涂料造成的折射率差的增量用Δ1(Ge)表示，第1玻璃层1的氟(F)涂料造成的折射率差的增量用Δ1(F)表示。

表1

此外，在表1中，a表示第1玻璃层1的直径，b表示第2玻璃层2的直径。分散是括弧内的波长中的波长分散，MFD是在波长1550nm的模场直径，PFD是在波长1550nm的偏振波形式分散，弯曲损失是在波长1550nm的φ20mm的弯曲损失。截止波长是光缆截止波长，也就是在光纤的长度为22m时的截止波长。

实施例1的光纤的基质玻璃是石英。也就是实施例1的光纤是由石英系玻璃形成。实施例1的光纤例子之一是，第1玻璃层1至少要添加锗，第2玻璃层2至少要添加氟。例如表1中的#1-1～#1-11所示光纤就是此示例的结构光纤。

另一个实施例1的光纤的示例是，第1玻璃层1至少要添加锗和氟，第2玻璃层2至少要添加氟。例如表1中的#1-12～#1-14所示光纤就是此示例结构的光纤。在这些示例的结构中第1玻璃层1的含氟量和第2玻璃层2的含氟量大体相同。

如表1所示，实施例1的光纤在波长1550nm的传输损失都在0.25dB/km以下。

传输损失例如用于80km的长距离传输通路的情况下，为了把传输通路的损失控制在20dB以内，必须是0.25Db/km以下。由于进行喇曼增幅，可以覆盖一些损失，考虑到发生杂音等，在信号区域的损失要限定在0.25Db/km以内。

如上所述，实施例1的光纤由于把波长1550nm的传输损失定为0.25dB/km以下，所以可以适用于波长1.55μm频带的长距离传输。

此外，实施例1的光纤把波长1385nm的传输损失定为1.0dB/km以下。

在光纤中存在有波长1385nm附近因OH基造成的吸收损失，此损失把光纤在C波段使用时没有太大的问题，在S波段使用时就成了问题。

也就是在用S波段的喇曼增幅用的光传输通路中使用光纤的情况下，波长1385nm附近与激发光波长带重叠，所以在波长1385nm附近有吸收损失，发生激发光的损失。波长1385nm的损失超过1dB的光纤激发光的损失大，需要高价的光源和大的电力，存在有成本问题。

实施例1的光纤由于把波长1385nm的传输损失定为1.0dB/km以下，所以即使把光纤用于S波段的喇曼增幅用的光传输通路中，也能抑制波长1385nm的激发光损失。

此外，实施例1的光纤在氢环境下的波长1385nm的损失要增加10％以下。氢试验条件按IEC60793-2Amendment 1、2001-8Annex B，本说明书中在氢环境下损失增加是意味着上述的含意。

现在光缆内生成的氢造成的波长1385nm的损失增加10％以上的话，存在有不增加输入光传输通路的激发光的功率，而系统要降低的问题，而实施例1由于在氢环境下的波长1385nm损失增加要在10％以下，可以回避这个问题。

此外，实施例1的光纤都使偏振波形式分散在

以下。

偏振波形式分散影响高速传输，偏振波形式分散的值与一般光缆相同，不在

以内的话，则没有偏振波形式分散补偿的高速传输是不可能的。

实施例1的光纤由于都使偏振波形式分散在

以下，所以抑制了偏振波形式分散，即使没有偏振波形式分散补偿也能高速传输。

特别是表1#1-1～#1-5、#1-8～#1-12、#1-14所示的光纤由于使偏振波形式分散在

以下，进一步抑制偏振波形式分散造成的恶劣影响，即使没有偏振波形式分散补偿也能进行40GB/s级的高速传输。

是表1#1-1、#1-13、#1-14所示的光纤使波长从1360nm到1625nm的全区域内的波长分散为正值，而且使分散的绝对值在0.5ps/nm/km以上、9ps/nm/km以下，在此宽的波长范围内没有零分散波长。

也就是，例如象图2的(a)的特性曲线a所示，比激发光R_1～m的最短波长R₁(在此为1360nm)更短的短波一侧是有零分散波长的结构。

此外，表1#1-5～1-8所示的光纤使波长从1360nm到1625nm的全区域内的波长分散为负值，而且使分散的绝对值在0.5ps/nm/km以上、9ps/nm/km以下，在此宽的波长范围内没有零分散波长。

也就是，例如象图3的特性曲线a所示，比信号光S_1～n的最长波长S_n(在此为1625nm)更长的长波一侧是有零分散波长的结构。

图4中#1-1、#1-5所示的光纤波长分散特性是这些光纤的有代表性的示例。特性曲线a表示上述#1-1的波长分散特性，此图的特性曲线b表示上述#1-5的波长分散特性。

如上所述，这些光纤由于从1360nm到1625nm范围内没有零分散波长，在从波长S波段到L波段的宽的波长范围(波长从1460nm到1625nm)内，不产生因四光波混合造成的效率降低，可以有效地进行适用喇曼增幅的波长分段多路传输。

表1#1-2～#1-4、#1-9～#1-12所示的光纤使波长从1430nm到1625nm的整个区域的分散绝对值在0.5ps/nm/km以上、9ps/nm/km以下，在此宽的波长范围内没有零分散波长。

也就是，例如象图2的(b)的特性曲线a所示，比激发光R_1～m的最短波长R₁(在此为1430nm)更短的短波一侧是有零分散波长的结构。

也就是，这些光纤在C波段和L波段的波长范围内，不产生因四光波混合造成的效率降低，可以有效地进行适用喇曼增幅的波长分段多路传输。

此外，实施例1的光纤由于使在波长从1360nm到1625nm的整个区域内的波长分散绝对值在9ps/nm/km以下，能够抑制因分散造成的脉冲变宽，可以减少符号间非线性的效果。

用喇曼增幅进行40Gb/s左右的高速波长分段多路传输时，例如用作光传输通路的光纤单位长度的分散即使都不大，但它的累积分散超过60ps/nm的话，由于波形严重恶化，必须进行分散补偿。

在以宽频带域传输为目的的情况下，优选单一的分散补偿器在宽带域进行分散补偿。可是在宽带域有利的分散补偿光纤也难以补偿急剧分散倾斜，难以作到希望的分散和分散倾斜的比(DPS：Dispersion/Disoersion Slope)在200(nm)以下。

因此，例如把分散绝对值8～9ps/nm/km的光纤用于光传输通路情况下，此光纤分散倾斜的绝对值与以0.04ps/nm²/km分散符号相同，再有把分散绝对值降到4～6ps/nm/km左右的光纤用于光传输通路的情况下，希望此光纤分散倾斜绝对值是同符号，在0.03ps/nm²/km以下。

实施例1的光纤波长1550nm的分散倾斜绝对值都在0.04ps/nm²/km以下，可以满足上述条件，在非常宽的范围分散变化小，可以实现容易分散补偿的光纤。

实效的型芯断面面积与模场直径单一对应，如果实效型芯断面面积过大的话，得不到足够的喇曼增幅效率。ITU-T建议G.653的分散偏移光纤(DSF)的模场直径定为7.8～8.5μm，具有此模场直径的光纤的实效型芯断面面积最小，在48μm²左右。

为了得到比此分散偏移光纤更大的喇曼放大，优选光纤的实效型芯断面面积在40μm²以下。对应此实效型芯断面面积的模场直径在7μm以下。

并且，实施例1的光纤，由于波长1550nm的模场直径都定在7μm以下，所以可以比上述分散偏移光纤更有效地进行喇曼增幅，可以实现适宜的波长分段多路传输。

此外，实施例1的光纤由于使光缆截止波长都小于1360nm，所以对于激发光和信号光可以满足单一模式条件。

此外，实施例1的光纤波长1550nm的φ20mm的弯曲损失都在5dB/m以下。如果光纤具有此值的话，可以构成从S波段到L波段范围内可以使用的光缆，实施例1的光纤在宽的波长范围内可以构成损失小的光缆。

本发明人在确定实施例1光纤折射率曲线时进行了各式各样的研究。其结果发现，如图1所示，通过使折射率差Δ2为负值，可以实现使分散倾斜绝对值降低的光纤。

此外，在对折射率差Δ1进行研究时，发现如果使折射率差Δ低于0.6％的话，波长1550nm的模场直径不能在7μm以下，如果使折射率差Δ1大于1.6％的话，波长1550nm的传输损失大于0.25dB/km。

如上所述，使折射率差Δ1在0.6％以上、1.6％以下，使折射率差Δ2为负值，确定实施例1光纤折射率曲线，试验制作了例如表1所示的各种光纤。

此外，本发明人对光纤的合成方法进行了各种各样的研究，确定了下面所示的构成是优选的实施例1。也就是此第1个结构示例的特征为，第1玻璃层1和第2玻璃层2同时合成。第2个结构示例的特征为，金属包层7从第2玻璃层2的边界到第2玻璃层2直径的2倍以上的区域范围(例如图1的(b)的虚线框内)与第1玻璃层1和第2玻璃层2同时合成。

上述优选的结构示例是表1中#1-13和#1-14，#1-13是第1结构的示例，#1-14是第2结构的示例。

实施例1的光纤都具有与图1相同的折射率曲线。但是，#1-1是第1玻璃层1和第2玻璃层2相互独立合成的，#1-13是第1玻璃层1和第2玻璃层2同时合成的。此外，#1-14是第1玻璃层1和第2玻璃层2与金属包层7中的从与第2玻璃层2边界到第2玻璃层2直径的2倍以上区域的范围同时合成的。

如果使用#1-13、#1-14的结构，由于型芯内没有界面，能降低OH基造成的损失，能降低波长1385nm的传输损失。波长1385nm的传输损失值，即使是#1-1的光纤中的值也达到没有问题的水平，但最好是#1-13、#1-14的光纤的值。

此外，#1-14的光纤由于一部分的金属包层7与型芯11一起合成，可以比波长1385nm的传输损失的值更小。

再有，#1-1和#1-14比较时，尽管模场直径几乎相同，n₂/A_eff也不同。由于#1-14的第1玻璃层1中一起添加了锗和氟，与第1玻璃层1的折射率相同的#1-1相比，第1玻璃层1的杂质浓度高，n₂大。因此#1-14的n₂/A_eff比#1-1的n₂/A_eff大，可以发挥增大喇曼放大系数的效果。

下面，对本发明的实施例1的光传输通路的实施例进行说明。例如，图23～图25的11中表示了此传输通路。实施例1的光传输通路由表1所示的#1-1的光纤和#1-7的光纤纵向连接而成。#1-1的光纤设在发送信号光的一侧，#1-7的光纤设在接收信号光的一侧，#1-1的光纤的长度和#1-7的光纤的长度之比为1∶1.6。

用累积分散的观点，优选将正分散值的光纤和负分散值的光纤，把1根以上的具有正分散的光纤和负分散的光纤进行组合，形成光传输通路，实施例1的光传输通路适用此结构。

在图5中表示此光传输通路的平均分散特性。由于光传输通路的平均分散值对激发光的波长范围没有影响，在1460nm～1625nm的信号光波长范围内可以讨论。如图5所示，在此范围的平均分散几乎为零。

此外实施例1的光传输通路把波长1460nm～1625nm范围内设定的波长域(在此为全波长域)的平均分散值定为-1.0ps/nm/km以上、1.0ps/nm/km以下。波长1460nm的分散值为-1ps/nm/km，在波长1625nm以下的全波长域分散值在+1ps/nm/km以下。

这样的话，实施例1的光传输通路在S、C、L波段范围内的平均分散的绝对值为1ps/nm/km以下，在S、C、L整个区域可以抑制波形畸变，可以实现波长分段多路传输用的光传输通路。

因此，通过适用此光传输通路，可以形成波长从1460nm到1625nm范围内的设定波长范围(在此为这个波长域)的平均分散值在-1.0ps/nm/km以上、1.0ps/nm/km以下的光传输系统。

此光传输系统，如图23～图25所示，是把信号源和激励光源与光传输通路连接形成的，激励光源输出与从该信号源输出的信号光不同波长的激发光。前方向激发、后方向激发、双向激发都适用。

实施例1的光传输通路把上述设定的波长域作为全波长域，而设定的波长域可以仅仅是使用的波长域，这样可以形成部分设定的设定波长域或设定波长的分散值在1ps/nm/km以下的光传输通路。

在复合传输通路中适用后方向激发(counter propagationpumping)的喇曼增幅的情况下，把喇曼放大小的设置在接收信号光一侧的话，难以得到放大。因此在形成光传输通路的多根光纤中，模场直径最大的光纤可以设置在除最靠近接收信号光一侧位置的其他位置上。

在图6表示的本发明的实施例1的光传输通路的实例2的平均分散特性。此光传输通路是由上述#1-1的光纤和单一模式光纤的分散补偿用分散补偿光纤按长度比12∶1组合而成。

适用于实例2的光传输通路的分散补偿光纤波长1460nm的分散值为-72ps/nm/km，波长1550nm的分散值为-80ps/nm/km，波长1625nm的分散值为-94ps/nm/km。

实例2的光传输通路把波长从1460nm到1625nm范围内设定的波长域(在此为全波长域)的平均分散值定为-1.0ps/nm/km以上、1.0ps/nm/km以下。可以得到与上述实例1的光传输通路同样的效果。此外，适用于实例2的光传输通路的光传输系统也与适用于上述实例1的光传输通路的光传输系统具有相同的效果。

在实例2的光传输通路中，最大平均分散为+0.96ps/nm/km(波长1540nm的值)，最小平均分散为-0.92ps/nm/km(波长1625nm的值)。

实施例1并不限定上述各光纤、光传输通路，可以采用各种各样的实施方式。例如实施例1的光纤有上述所示以外的折射率曲线也可以，实施例1的传输通路，是在本发明的光纤中，由正分散的光纤和有负分散的光纤分别各1根以上适当组合而成。

本发明的光传输系统可以使波长从1460nm到1625nm范围内设定的波长域的平均分散值定为-1.0ps/nm/km以上、1.0ps/nm/km以下。上述的波长设定范围也可以是波长从1460nm到1625nm范围内的一部分波长域。

在上述示例中叙述了在用喇曼增幅的波长分段多路传输使用的光纤、光传输通路和光传输系统，而本发明的光纤、光传输通路和光传输系统除了喇曼增幅器以外，例如也可以适用于用添加铒的光纤型光增幅器的波长分段多路传输。

实施例2

本发明的实施例2的光纤的零分散波长为1350nm以下，在1400～1700nm的宽带域中，能抑制FWM发生，而且具有能抑制累积分散的分散特性。在此前提过的方案的降低分散倾斜型NZ-DSF中具有在S、C、L波段(1460～1625nm)可以传输的分散特性，但是实施例2的光纤几乎包括整个区域的长波一侧的U-波段(1625～1675nm)全带域、短波一侧的E-波段(1360～1460nm)全带域的更宽带域(1365～1700nm)中，分散值D为2≤D≤8(ps/nm/km)，能抑制FWM发生，而且具有能抑制累积分散的分散特性。

在着手把实施例2的光纤作为传输通路使用时，在S、C、L-波段中至少一个波段带域的增幅中，通过把分布型喇曼增幅器和集中型放大器并用，可以补偿S、C、L-波段全带域(1460～1625nm)的损失。通过使作为传输通路分散倾斜为零，即使零分散波长与降低分散倾斜型的NZ-DSF的零分散波长相比也进一步移向短波一侧(1360nm以下，优选在1340nm以下)，所以即使在用于使S-波段的信号光增幅的的喇曼激励带域，也能抑制FWM的发生所造成的干涉。

此外，EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)、TDFA(Thuliumdoped Fiber Amplifier)和集中型喇曼增幅器并用时，为了抑制非线性现象造成的妨害，使1550nm的有效型芯断面面积Aeff在40μm²以上(优选45μm²以上)。此外，为了至少用C-波段传输作单一模式动作，使光缆截止波长在1550nm以下。考虑到光缆化，使在波长1550nm的直径20mm下的弯曲损失在5dB/m以下。

光通信系统由具有上述分散特性的光纤组成的传输通路、设在传输通路中的S-波段用分布喇曼增幅器构成。通过用实施例2的光纤构成光通信系统，能够实现可以进行高质量WDM传输的优良的光通信系统。特别适合于在地下铁的通信系统那样的、比较短距离传输的光纤。

下面根据附图对本发明实施例2进行说明。

图7、图8的(a)表示本发明的光纤的实施例2的折射率分布曲线，在图7、图8的(b)表示此光纤的断面结构。作为光纤折射率分布曲线，可以有各种各样形式的折射率分布曲线，实施例2中，如图7的(a)、图8的(a)中表示的那样，采用了4层结构和5层结构的折射率曲线。

如图7所示，具有折射率曲线的光纤用金属包层7把型芯11覆盖，上述型芯11至少是由相邻之间组成不同的多层(4层)的玻璃层(第1玻璃层1、第2玻璃层2、第3玻璃层3、第4玻璃层4)构成，这些玻璃层成同心园形状。金属包层相对于上述4层玻璃层是作为折射率分布基准的层，以它为基准。

实施例2的4层结构的光纤把相对于金属包层的折射率差分别定义为：第1玻璃层1：Δ1、第2玻璃层2：Δ2、第3玻璃层3：Δ3、第4玻璃层4：Δ4的情况下，变成Δ1＞Δ3＞Δ4＞0＞Δ2(把金属包层的Δ作为0)。此外，第1玻璃层1的折射率分布形状呈现为α次方(参照后面介绍的式(6))。

图8表示实施例2的另一个折射率曲线。如图8所示，具有折射率分布的光纤用金属包层7把型芯11覆盖，上述型芯11至少是由相邻之间组成不同的多层(5层)的玻璃层(第1玻璃层1、第2玻璃层2、第3玻璃层3、第4玻璃层4、第5玻璃层5)构成，这些玻璃层成同心园形状。

实施例2的5层结构的光纤把相对于金属包层的折射率差分别定义为：第1玻璃层1：Δ1、第2玻璃层2：Δ2、第3玻璃层3：Δ3、第4玻璃层4：Δ4、第5玻璃层5：Δ5的情况下，变成Δ1＞Δ4＞Δ5＞0＞Δ3＞Δ2。此外，第1玻璃层1的折射率分布形状呈现为α次方。与图7的曲线进行比较的话，不同点是折射率比金属包层低(Δ变成负号)的层增加了一个。

如图7、图8所示，把第1层的直径定义为a，第2层的直径定义为b，以下按顺序把第3、4、5层的直径分别定义为c、d、e。

图7、图8所示的折射率曲线中，把各折射率差Δ1、Δ2、Δ3、Δ4、Δ5和第1玻璃层1的折射率分布形状α、各层的直径a、b、c、d、e作为参数进行模拟，求到最佳解。作为此时的条件分散值D满足上述分散特性(在波长1400nm～1700nm，2≤D≤8(ps/nm/km))，满足Aeff(在波长1550nm，40μm²以上)的条件，弯曲损失值(在波长1550nm，5dB/m)的条件，满足截止波长在实际光纤光缆的截止波长在1550nm的条件，用这样的求解作成实施例2的最适合的曲线。把此设计内容表示成表2中#2-1、#2-2和#2-3。

表2

在实施例2中，波长1400nm～1700nm的分散值D为2≤D≤8(ps/nm/km)，而且用在相同波段区域波长分散至少有1个极值的光纤，没有分散补偿器基本上也能实现WDM传输，再有，也包含使S-波段的信号光分布喇曼增幅，在宽带域的增幅也可以比较容易。

作为实施例2的光纤的特性、结构，优选值为：波长1310nm的分散值D为-4≤D≤4(ps/nm/km)，光缆截止波长在1550nm以下，波长1550nM的直径20mm下的弯曲损失在5dB/m以下，波长1550nm的实效型芯断面面积在40μm²以上，波长1550nm的偏振光形式分散PMD为

以下，波长1310nm的分散值D为-2≤D≤2(ps/nm/km)，以及零分散波长在1350nm以下。

图7的4层结构的光纤中作为一个示例可以选择相对于最内侧的第1玻璃层的金属包层，折射率差Δ1为0.3～0.7％，用直径125μm的纤维时，第1玻璃层的直径为7.0～10.0μm。

此外如图7所示，对于第1玻璃层1，从中心轴的半径具有下式(6)表示的折射率分布，表示折射率的指数α定为4以上。在本说明书中把表示折射率分布形状的指数α用下式定义

n²(r)＝n1²{1-2·Δ1·(2r/a)^α}……………(6)

但0≤r≤a/2

其中r为光纤直径方向位置。n(r)表示位置r的折射率。

图7的4层结构的光纤中作为一个示例可以选择相对于从内侧数的第2层的第2玻璃层的金属包层，折射率差Δ2为-0.6～-0.2％，第2层直径为相对于第1层直径的1.2～1.7倍；从内侧数的第3层的第3玻璃层的金属包层，折射率差Δ3为0.25～0.5％，第3层直径为相对于第1层直径的1.8～2.2倍；而且从内侧数的第4层的第4玻璃层的金属包层，折射率差Δ4为0.05～0.2％，第4层直径为相对于第1层直径的2.0～2.5倍。

图8的5层结构的光纤中作为一个示例可以选择相对于最内侧的第1玻璃层的金属包层，折射率差Δ1为0.3～0.7％，表示折射率分布形状的常数α为4以上，用直径125μm的纤维时第1玻璃层的直径为6.5～10μm。

图8的多层结构的光纤中作为一个示例可以选择相对于从内侧数的第2层的第2玻璃层的金属包层，折射率差Δ2为-0.6～-0.2％，第2层直径为相对于第1层直径的1.2～1.7倍；从内侧数的第3层的第3玻璃层的金属包层，折射率差/3为-0.15～-0.05％，第3层直径为相对于第1层直径的1.8～2.2倍；从内侧数的第4层的第4玻璃层的金属包层，折射率差Δ4为0.25～0.65％，第4层直径为相对于第1层直径的2.0～2.5倍；而且从内侧数的第5层的第5玻璃层的金属包层，折射率差Δ5为0.05～0.50％，第5层直径为相对于第1层直径的2.2～3.0倍。

把实施例2的光纤用于光传输通路时，光通信系统的构成为分布型喇曼增幅器以及在S、C、L-波段至少有一个带域并用集中型放大器。

按表2所示的内容制成实施例2的光纤。大体上得到设计要求的分散特性。#2-1、#2-2为图8的5层型，#2-3为图7的4层型。在表2中分散是波长1500nm和1550nm的分散值，倾斜是波长1500nm和1550nm的分散倾斜，Aeff是波长1500nm和1550nm的实效型芯断面面积，λ_c是光缆截止波长，弯曲是波长1500nm和1550nm的直径20mm的弯曲损失，λ₀是零分散波长，型芯直径是图7中的d，或图8中的e的直径。图9是#2-1、#2-2和#2-3的相对于光纤的分散特性，如图9所示，表2的光纤#2-1～#2-3的3个波长1400～1700nm的分散值D都为2≤D≤8(ps/nm/km)，而且在相同波长带域波长分散有极值。(关注倾斜的话，与在波长1500nm的正值相反，在波长1550nm变为负值，在此之间分散有极值)。光缆截止波长在1550nm以下，而且波长1550nm下的直径20mm的弯曲损失在5dB/m以下。如图9所示，零分散波长λ₀在1350nm以下，能够喇曼增幅的传输带域扩大到S-波段。实效型芯断面面积Aeff保持在40μm²以上(优选在45μm²以上)，可以抑制象现有的DSF的非线性现象。

如图9所示，实施例2的光纤由于波长分散在指定带域至少有一个极值，因为分散曲线不是象现有光纤(#2-4：降低分散倾斜型NZ-DSF- 分散倾斜0.020ps/nm ² /km@1550nm，以及#2-5：True Wave(注册商标)RS-分散倾斜0.045ps/nm²/km@1550nm)那样单调增加或单调减少，能抑制FWM，而且满足累积分散并不太大的2～8ps/nm/km所希望的分散值的波长带域变得更宽。(参照表2)

其中，波长1400～1700nm的分散值为2～8ps/nm/km，在相同波长带域能抑制FWM发生，也能抑制累积分散。因此在相同波长带域基本上不要求分散补偿器也能传输。以前提出的NZ-DSF中，尽管带域宽(图9的#2-4)也限定传输带域为S、C、L-波段(1460-1625nm)，而本发明的NZ-DSF，具有在U-波段(1625-1675nm)、E-波段(1360-1460nm)，再加上上述3个带域可以传输的分散特性。现在限制U-波段传输的主要是波长带域损失增加的问题(弯曲损失、吸收红外线)，限制E-波段传输的主要是波长1385nm附近表现出来的OH基损失的问题。要解决这两个问题，本发明的NZ-DSF具有可以在U、E-波段传输的分散特性。(在U-波段基本上不需要分散补偿器)，此外分散曲线比较平也是实施例2的特点。特别是图9的#2-3的分散特性中，在S、C、L-波段(1460～1625nm)的分散差为1ps/nm/km以下(0.7以下)，可以说在宽带域的分散是非常平的。

即使考虑在把相同的光纤用于传输通路的系统中使用喇曼增幅，在S-波段传输的喇曼激励带域的最短波长1350～1360nm的分散值在2ps/nm/km以上，是能够避免FWM发生的分散特性。也就是，激发S-波段最短波长1460nm的喇曼增幅的激发信号光带域是1350～1360nm，而本光纤在此带域具有适度的分散2ps/nm/km左右，可以控制激发信号光之间的FWM，可以作S-波段的喇曼增幅。C、L-波段传输的喇曼激励带域分散值是在2ps/nm/km以上，所以表2的#2-1～#2-3的光纤具有在S、C、L-波段可以分布喇曼增幅的分散特性。

图14、图15表示构成用此实施例2的光纤作传输通路的光通信系统的示例。

此实施例2的光纤显示出在S、C、L-波段整个带域具有可以分布喇曼增幅的分散特性。可是在整个S、C、L-波段都进行喇曼增幅是困难的，因为传输带域和激励带域重叠。为了解决此问题，例如在S和C-带域用分布喇曼增幅器，在L-波段用集中增幅器或EDFA，能覆盖整个带域。

实施例3

如图10所示，具有折射率曲线的光纤用金属包层7把型芯11覆盖，上述型芯11至少是由相邻之间组成不同的多层(4层)的玻璃层(第1玻璃层1、第2玻璃层2、第3玻璃层3、第4玻璃层4)构成，这些玻璃层成同心园形状。金属包层相对于上述4层玻璃层是作为折射率分布基准的层，以它为基准。

实施例3的4层结构的光纤把相对于金属包层的折射率差分别定义为：第1玻璃层1：Δ1、第2玻璃层2：Δ2、第3玻璃层3：Δ3、第4玻璃层4：Δ4的情况下，为Δ1＞Δ4＞Δ3＞Δ2。此外如图10所示，第1玻璃层1表现为α次方，表示折射率分布形状的指数α在4以上。

第1玻璃层1相对于金属包层7分别设定最大折射率差为0.3～0.7％，直径a为金属包层直径的的0.05～0.1倍的范围。因此例如金属包层直径D为125μm时，直径a设定为6.5～12μm。

另外，第2玻璃层2，折射率差Δ2设定为相对于金属包层7的-0.6～-0.2％，直径b设定为第1玻璃层1直径a的1.3～1.8倍。第3玻璃层3的折射率差Δ3设定为相对于金属包层7的-0.2～-0.05％，直径c设定为第1玻璃层1直径a的1.9～2.4倍。第4玻璃层4折射率差Δ4设定为相对于金属包层的0.1～0.55％，直径d设定为第1玻璃层1直径a的2.6～2.8倍。此时在图10所示的折射率曲线中，第1～第4玻璃层1～4的折射率差Δ1～Δ4以及直径a～d是以金属包层7为基准，根据各层1～4中的平坦部分和垂直部分的平均值确定。

其中光纤的折射率差Δ1～Δ4、表示第1玻璃层1中折射率分布形状的指数α、直径a～d按如下确定。也就是关于有图10所示折射率曲线的光纤把折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d作为参数，进行使这些值变化的模拟。也就是使折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d改变，同时求解沿S-波段、C-波段和L-波段的1460～1625nm的整个波长带域中，分散值在2～8ps/nm/km、分散值的最大差在4(ps/nm/km)以下时最佳的折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d，表3中表示了最佳解的波长1550nm的结果。

表3

确定此最佳解时，随折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d变化而改变的从属参数采用波长1550nm的分散(ps/nm/km)、相同波长的分散倾斜(ps/nm²/km)、相同波长的实效型芯断面面积Aeff(μm²)、长度22m的光缆截止波长λ_c(nm)、零分散波长λ₀(nm)、相同波长的直径20mm的弯曲损失(dB/m)和型芯直径(μm)。形成表3所示结果时的各从属参数的值示于表4。当此模拟时，关于表3、4所示的#3-1～#3-5光纤的描述相对于波长的分散特性示于图11。

表4

	分散	分散倾斜	Aeff	λc	λ0	弯曲损失	型芯直径
								#3-1	6.12	0.0016	46	＜1550	1334	3.0	19.3
#3-2	7.56	0.0095	45	＜1550	1328	2.0	18.8
								#3-3	4.41	0.0007	44	＜1550	1355	2.0	18.7
#3-4	7.28	0.0096	47	＜1550	1333	1.0	19.7
								#3-5	7.74	0.0096	43	＜1550	1335	3.0	18.9

从表4所示的模拟结果可以看出，如表3所示设定折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d的话，光纤的波长1550nm的分散值都在2(ps/nm/km)以上，分散倾斜为0.010(ps/nm²/km)以下的正值，光缆截止波长λ_c在1550(nm)以下，直径20mm的弯曲损失为5(dB/m)。

此外在表4中可以看出，由于零分散波长λ₀为1360nm以下，实施例3的光纤把可以喇曼增幅的传输带域扩大到S-波段。再有表4所示的光纤由于实效型芯断面面积Aeff为40(μm²)以上，在具有此实效型芯断面面积Aeff的波长带域进行WDM传输的话，可以指望能抑制因非线性现象造成的妨害。

另一方面考虑图11的话可以看出，按表3所示设定折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d的光纤分散值的最大差在1460～1625nm的整个波长带域中为2(ps/nm/km)以下，换句话说，沿1460～1625nm的整个波长带域分散倾斜非常小。此外实施例3的光纤由于在1400～1650nm(#3-3以外为1370～1650nm)的波长区域的分散值为2～8(ps/nm/km)，所以在波长宽250nm(#3-3以外波长宽为280nm)的所谓宽带域中，实现波长分散平坦，可以指望抑制四光波混合。

其中图12对图11补充表示关于1460～1625nm的波长带域的喇曼激励带域(1360～1525nm)，同时表示在喇曼激励带域分散值为2～8(ps/nm/km)的光纤的分散特性。从图12可以看出，实施例3的光纤零分散波长λ₀与喇曼激励带域相比在短波一侧，象现有的情况那样，零分散波长不与喇曼激励带域重叠，因此实施例3的光纤可以解除在S-波段不能喇曼增幅的限制，在S-波段、C-波段、L-波段的1460～1625nm的整个波长带域都可以喇曼增幅。

实施例3的光纤可以至少有第1～第4玻璃层1～4，也可以5层以上。

表3、4所示模拟结果为基础，实际试作了3种光纤，测定了关于试作的各种光纤1460nm、1550nm、1620nm的分散值(ps/nm/km)、1550nm的分散倾斜(ps/nm²/km)、相同波长的实效型芯断面面积Aeff(μm²)、光缆截止波长λ_c(nm)、零分散波长λ₀(nm)、1550nm的直径20mm的弯曲损失(dB/m)。其结果示于表5。表13表示对试作的3种光纤测定的分散波长特性。

表5

从表5和图13所示的结果可以看出，把折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d设定为上述的值制造的#5-1～#5-3的光纤在S-波段、C-波段、L-波段的1460～1625nm的整个波长带域分散值都为2～8(ps/nm/km)、分散倾斜最大为0.01(ps/nm²/km)，也非常小，分散值的最大差为3(ps/nm/km)以下。这样实施例3的各光纤中在S-波段(1460～1530nm)带域的分散值都在2(ps/nm/km)以上。因此可以看出#5-1～#5-3的光纤能避免四光波混合的干涉。此外如表5所示，#5-1～#5-3的光纤光缆截止波长λ_c都在950nm以下，实效型芯断面面积Aeff在40(μm²)以上。由于实效型芯断面面积Aeff在40(μm²)以上，所以能够抑制非线性现象造成的妨害。

但是实施例3规定的折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d是在模拟基础上的值，实际制造的光纤中分散等也有时与表4所示的值不一致。例如弯曲损失(dB/m)用模拟的结果为5(dB/m)以下，制作的光纤的数值比模拟的大，希望在使折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d设定为上述值的情况下在10dB/m以下。

对试作的3种光纤测定了1550nm的信号光中的模场直径MFD(m)、1550nm的信号光传输损失(dB/km)和偏振波形式分散PMD

其结果示于表6中。

表6

如表6所示，把折射率差Δ1～Δ4、指数α、直径a～d设定为上述值的#5-1～#5-3的光纤的模场直径为7.5μm、传输损失为0.207～0.254(dB/km)、偏振波形式分散为

以下，都是非常好的范围，特别是具有偏振波形式分散在

以下的特点。#5-1～#5-3的光纤可以把偏振波形式分散限制得非常小，可以抑制WDM传输中的传输质量恶化。此外#5-1～#5-3的光纤零分散波长λ₀都在1360nm以下。因此光纤即使用喇曼增幅也不发生与激发光干涉的问题，可以把喇曼增幅的传输带域扩大到S-波段。

从#5-1～#5-3这样的结果可以看出，实施例3的光纤通过降低分散倾斜实现分散波长平坦化，可以抑制在长波一侧的累积分散，把避免四光波混合发生的带域向短波方向扩展，此结果把可以传输的带域扩大到S-波段、C-波段、L-波段的1460～1625nm的整个波长带域。

下面对本发明的实施例3的光通信系统的实例1进行说明。图14是表示本发明的实施例3的实例1的光通信系统的结构的图示。实施例3的实例1的光通信系统310是用实施例3的光纤作光传输通路，设置有分散型喇曼增幅器311、使S-波段、C-波段、L-波段中至少一个波长带域的信号光增幅的集中型光增幅器317、318、分散补偿装置320。

光传输通路的光纤301在信号光传输方向，在分布型喇曼增幅器311的上游一侧隔一定间隔设置有去复用器315和复用器316，在分布型喇曼增幅器311的下游一侧，设置有分散补偿装置320。

分布型喇曼增幅器311具有激发S-波段信号光的激励光源312和光传输通路的光纤301所设置的去复用器314。激励光源312用光纤313对去复用器314连接，用S-波段的信号光的后方向激励。

集中型光增幅器317、318是分别设置在2根与去复用器315和复用器316连接的光纤319上的锗光纤增幅器(EDFA)，各集中型光增幅器317为用于C-波段信号光，集中型增幅器318为用于L-波段信号光。

分散补偿装置320有3根连接在去复用器321、复用器322、去复用器321和复用器322之间的分散补偿光纤323、325、327。3根分散补偿光纤323、325、327分别为S-波段、C-波段、L-波段用的分散补偿光纤，在各波段设置有补偿信号光损失的光增幅器324、326、328。

实施例3的实例1的光通信系统310作为光传输通路使用实施例3的光纤，使用分布型喇曼增幅器311。因此光通信系统310利用使输入光纤301的最大功率降低，能够可靠地抑制在光纤301中生成的非线性现象引起的信号畸变。

其中喇曼增幅器除了上述的分布型以外，有集中型增幅器，在WDM传输中使用集中型增幅器情况下，不能忽略光纤中产生的非线性现象的影响。可是本实例1的光通信系统310使用波长1550nm的实效型芯断面面积Aeff在40(μm²)以上的光纤。因此光通信系统310即使用集中型喇曼增幅器的情况下，通过进行WDM传输，能够避免非线性现象引起的信号畸变。

下面对本发明的实施例3的光通信系统的实例2进行说明。图15是表示本发明的实施例3的实例2的光通信系统的结构的图示。实施例3的实例2的光通信系统330是在实例1的光通信系统310中使激励光源312对C-波段和S-波段的信号光后方向激励。

因此光通信系统330与实例1的光通信系统310相比，没有必要设置用于C-波段信号光的集中型光增幅器17，由于只要L-波段用集中型光增幅器18就可以，可以减少部件数。

通过使用本实施例3的光纤，由于可以降低累积分散，例如以传输速度10Gbit/s使用的情况下，在表示实例1和实例2结构的图14、图15中不需要所示的分散补偿装置20。因此如图16所示，可以减少结构的部件。此外其优点还有：即使是超过40Gbit/s的高速传输的情况下，使用此实施例3的光纤也可以分散的等级差别，所以放在分散补偿装置内的分散补偿光纤中设计使用单一模式光纤是足够的，没有必要设置新的分散补偿光纤。

实施例4

下面用图说明本发明的实施例4。图17的(a)表示本发明光纤实施例4的折射率分布曲线，此图的(b)表示此光纤断面结构。

作为实施例4的光纤折射率分布曲线可以有各种各样的折射率曲线，在实施例4中结构比较单纯，折射率结构的设计、控制容易，采用图17的(a)所示的折射率曲线。

实施例4的光纤用金属包层7把型芯11覆盖，上述型芯11至少是由相邻之间组成不同的多层(4层)的玻璃层(第1玻璃层1、第2玻璃层2、第3玻璃层3、第4玻璃层4)构成，这些玻璃层成同心园形状。金属包层相对于上述4层玻璃层是作为折射率分布基准的层，以它为基准。

实施例4的光纤最内层的第1玻璃层1的最大折射率和从内侧数第3层的第3玻璃层3的最大折射率比金属包层7的折射率高，从内侧数第2层的第2玻璃层2的最小折射率比金属包层7的折射率低。第1玻璃层1的折射率分布形状呈α次方。

实施例4的光纤第1玻璃层1对于金属包层7的折射率差定义为Δ1、第2玻璃层2对于金属包层7的折射率差定义为Δ2、第3玻璃层3对于金属包层7的折射率差定义为Δ3时，关系为Δ1＞Δ3＞Δ2。

第1玻璃层的直径定义为a、第2玻璃层的直径定义为b、第3玻璃层的直径定义为c。

实施例4的折射率曲线中，各折射率差Δ1、Δ2、Δ3的值和各直径a、b、c的值没有特别的限定，希望在以下范围实施例4适合于这些值。

也就是折射率差Δ1为0.3％以上、0.8％以下，折射率差Δ2为-0.6％以上、-0.05％以下，折射率差Δ3为0.05％以上、0.4％以下。直径比以直径a为基准，范围规定为直径比b/a在1.5以上、2.2以下，直径比c/a在2.2以上、3.5以下。

实施例4的光纤波长1550nm的分散值为4ps/nm/km以上，波长1460nm～1625nm至少有一部分设定的波长带的分散倾斜为0.05ps/nm²/km以下的正值(优选为0.025ps/nm²/km以下的正值)。

实施例4的光纤长度2m的截止波长在1550nm以下(优选在1450nm以下)，零分散波长在1450nm以下(优选在1400nm以下)，波长1385nm的传输损失在1.5dB/km以下。

实施例4的光纤波长1460nm～1625nm至少有一部分设定的波长实效型芯断面面积为40μm²～60μm²(优选为45μm²以下)，波长1550nm的直径20mm的弯曲损失为5dB/m以下，波长1550的偏振波形式分散为

以下。

可是本发明人首先为了主要是可以在C-波段带域进行波长分段多路传输，大体确定实施例4的结构，进行了以下的研究。

对C-波段带域(波长1530nm～1565nm)的信号光进行喇曼增幅情况下，一般C-波段的最短波长(1530nm)的激励适于波长1420nm～1430nm，一般C-波段的最长波长(1565nm)的激励适于波长1455nm～1465nm。此时希望在各波长区域的激发光功率损失偏差(损失值的最大值和最小值的差)在±10％以内。

也就是在光纤的各激励光源的波长区域内的损失偏差为±10％以内的话，为了对WDM信号光整体得到规定的放大，仅调整激励光源强度就可以。与此相反，在损失偏差大于±10％的情况下，上述调整不仅是调整激励光源的强度，有时多个激励光源的波长间隔也必须调整，激励光源不仅不得不预先设定朝刊角，由于激励光源的种类增加，也出现成本的问题。

图18的特性曲线(a)表示波长1385nm的传输损失(光纤内的氢氧根浓度造成的损失峰值)和1420nm～1430nm的损失偏差的关系，此图的特性曲线b表示波长1385nm的传输损失和1455nm～1465nm的损失偏差的关系。此种情况下，损失偏差分别为波长带域的波长变化10nm时的损失变化。

从图18的特性曲线a、b可以清楚地看出，考虑传输损失和波长的依存关系，为了把波长1420nm～1430nm和1455nm～1465nm的传输损失偏差控制在±10％以内，也就是这种情况下，为了使波长变化10nm时的损失变化在±10％以内，在波长1385nm的传输损失可以控制在1.5dB/km以下。

图19的(a)表示把波长1385nm的传输损失控制在1.5dB/km以下的情况下，光纤损失与波长的依存关系，图19的(b)表示波长1385nm的传输损失大于1.5dB/km的情况下，光纤损失与波长的依存关系。

另一方面图20表示在制造图17所示的光纤中，从第1玻璃层1到第3玻璃层3用气相沉积法(VAD法)合成后，把透明玻璃化的母材外表面用氟酸削去的量与用这种方法得到的光纤在波长1385nm的传输损失的关系。因此通过使表面浸蚀去除1mm以上，能使波长1385nm的传输损失降低到1.5dB/km以下。

如上所述，实施例4的光纤利用把上述表面浸蚀去除1mm以上，使波长1385nm的传输损失降低到1.5dB/km以下。因此实施例4的光纤在激励波长带域的传输用光纤损失偏差在±10％以内。

喇曼增幅的放大系数由于与光纤的实效型芯断面面积成反比，实效型芯断面面积过大的话，导致喇曼增幅器的效率降低。本实施例的光纤波长1460nm～1625nm中至少使一部分设定波长带域的实效型芯断面面积为60μm²以下。因此实施例4的光纤采用分布型和常数型的一种喇曼增幅时也能抑制喇曼增幅器效率的降低。

光纤的实效型芯断面面积过小的话，由于因自位相调制(SPM)和互位相调制(XPM)的非线性现象造成信号光恶化变大，实施例4的光纤使实效型芯断面面积在40μm²以上因此实施例4的光纤能抑制自位相调制和互位相调制造成的信号光恶化。

再有进行C-波段传输时，波长1550nm的分散值非常小的话会引起四光波混合的干涉。实施例4的光纤使波长1550nm的分散值在4ps/nm/km以上。因此实施例4的光纤能够抑制四光波混合的干涉造成的信号光波形畸变。

为了用C-波段传输进行单一模式动作，实施例4的光纤使截止波长在1550nm以下。因此实施例4的光纤能用C-波段传输进行单一模式动作。

截止波长越小越好，考虑到使实施例4的光纤应用喇曼增幅等技术，优选使截止波长在1450nm以下。

进行波长分段多路传输的光纤的分散波长梯度(分散倾斜)大的话，波长各分散等级差别(dispersion difference)变大，给大容量高速通信带来危害。与此相反，能降低波长分段多路传输的光纤的分散波长梯度的话，有可能抑制各波长分散的等级差别。

实施例4的光纤使波长1460nm～1625nm的至少一部分设定波长频带中的分散倾斜为0.05ps/nm²/km以下的正值。此光纤从此分散倾斜值和上述分散值的关系考虑，使零分散波长在1460nm以下。此光纤能更进一步抑制各波长的分散等级差别，能更进一步抑制分散造成的波形畸变。

在实施例4中，优选的光纤是使波长1460nm～1625nm的至少一部分设定波长频带中的分散倾斜为0.025ps/nm²/km以下的正值。此光纤从此分散倾斜值和上述分散值的关系考虑，使零分散波长在1400nm以下。此光纤能更进一步抑制各波长的分散等级差别，能更进一步抑制分散造成的波形畸变。

光纤的弯曲损失大的话，使光纤模块化使用等的情况下会产生危害。实施例4的光纤使波长1550nm的直径20mm的弯曲损失在5dB/m以下。因此实施例4的光纤例如即使卷成卷轴后模块化并用于光传输通路，也能抑制损失增加的问题。弯曲损失越小越好，弯曲损失越小越能得到高的可信度。

偏振波形式分散大的话，特别是高速传输时偏光方向造成的信号光延迟时间的差变大，对信号传输有不好的影响。实施例4的光纤使波长1550nm的偏振波形式分散在

以下。因此实施例4的光纤偏振波形式分散的影响也少，适用于喇曼增幅技术。

本发明人对具有上述结构的光纤的折射率曲线的最佳化按下面的方式进行，实施例4的光纤折射率曲线按上述确定。

也就是对于图17所示的折射率曲线，各折射率差Δ1、Δ2、Δ3和光纤特性的关系进行了研究，发现使第1玻璃层1的折射率差Δ1大于0.8％的话，上述分散倾斜为0.050ps/nm²/km以下的正值和使实效型芯断面面积在40μm²以上难以同时实现。此外折射率差Δ1比0.3％小的话，弯曲损失变大，在5dB/m以上。所以折射率差Δ1的范围为0.3％以上、0.8％以下。

折射率差Δ1在0.3％以上、0.8％以下的范围内，求出了扩大实效型芯断面面积时分散倾斜不增加的常数α，判定4以上合适。

发现第2玻璃层2的折射率差Δ2大于-0.05％的话，上述分散倾斜大于0.050ps/nm²/km，折射率差Δ2比-0.6％小的话，实效型芯断面面积比40μm²小。所以折射率差Δ2的范围为-0.6％以上、-0.05％以下。

使第2玻璃层2的直径b比第1玻璃层1的直径a的2.2倍还大的话，分散倾斜大于0.050ps/nm²/km，使第2玻璃层2的直径b比第1玻璃层1的直径a的1.5倍还小的话，实效型芯断面面积比40μm²小。所以使b/a的范围在1.5以上、2.2以下。

发现使第3玻璃层3的折射率差Δ3大于0.4％的话，上述截止波长大于1550nm，折射率差Δ3小于0.05％的话，上述分散倾斜大于0.050ps/nm²/km。所以折射率差Δ3的范围为0.05％以上、0.4％以下。

使第3玻璃层3的直径c比第1玻璃层1的直径a的3.5倍还大的话，上述截止波长大于1550nm，使第3玻璃层3的直径c比第1玻璃层1的直径a的2.2倍还小的话，分散倾斜大于0.050ps/nm²/km。所以使c/a的范围在2.2以上、3.5以下。

实施例4由于是上述显示优良效果的光纤，是利用确定上述折射率曲线，能够实现C-波段使用喇曼增幅技术的波长分段多路传输的光纤。

用实施例4的光纤做光传输通路的光通信系统是可以实现优良的光通信系统，可以用喇曼增幅器等进行高质量波长分段多路传输。

下面对实施例4的实例进行说明。作为实施例4的实例，实际制作了表7所示的光纤。

表7

表7的分散值的单位是ps/nm/km，分散倾斜的单位是ps/nm²/km，各个值是各个项目下所示波长的值。

此外MFD表示模场直径、Aeff表示实效型芯断面面积，损失为传输损失，弯曲损失20φ表示直径φ20mm的弯曲损失，各个值表示这些项目下所示的波长的值。MFD的单位为μm，传输损失的单位是dB/km，弯曲损失的单位是dB/m，Aeff的单位是μm²。

λ_c是截止波长，λ₀是零分散波长，它们的单位是nm。PMD表示偏振波形式分散，它的单位是

图21的特性曲线a表示表7试作的光纤#7-8对分散波长的依存关系。此图的特性曲线b、c分别表示波长550nm的分散值为4.9ps/nm/km，分散倾斜为0.045ps/nm²/km(与表7的#7-8的值相同)的光纤和0.060ps/nm²/km的光纤的分散与波长的依存关系。

如图21的特性曲线a所示，试作的光纤(#7-8)的分散性不仅是C-波段带域(波长1530nm～1565nm)，在包括S-波段带域(波长1460nm～1530nm)、L-波段(波长1565nm～1620nm)更宽的范围内，分散值为+2～+8ps/nm/km。

这样如果使波长1550nm的分散值在4ps/nm/km以上、波长1460nm～1625nm中至少设定一部分波长带域的分散倾斜为0.025ps/nm²/km以下的正值的话，从S-波段扩展到L-波段的宽的范围内，分散值可以为+2～+8ps/nm/km。因此试作的光纤(#7-8)在此波长范围内能抑制四光波混合，实现高质量的波长分段多路传输。

具有图21的特性曲线C的光纤波长1550nm的分散值与试作的光纤(#7-8)相同，由于分散倾斜为0.060ps/nm²/km，是试作的光纤(#7-8)的分散倾斜的3倍左右，S-波段的分散值的绝对值过小，发生四光波混合的问题。此光纤由于在L-波段分散的绝对值大，产生因分散造成光畸变的问题。

具有图21的特性曲线b的光纤分散倾斜为0.045ps/nm²/km，比试作的光纤(#7-8)大，L-波段的分散值稍为变大，但是，S-波段的分散值的绝对值在2ps/nm/km以下，在此区域发生四光波混合的概率高。但是具有图21的特性曲线b的光纤与同一图所示的特性曲线C相比，具有良好的分散特性。

图22的(a)～(c)表示表7试作的光纤(#7-6、#7-7、#7-8)对分散波长的依存关系。#7-6、#7-7的试作光纤也与#7-8一样，是在从S-波段到L-波段宽的范围内，使分散值为+2～+8ps/nm/km，能抑制因四光波混合和分散造成的信号畸变，能实现高质量的波长分段多路传输。

此实施例4并不限于上述各实例，可以采用各种各样的实施方式。例如上述的实施例4中，型芯11具有第1玻璃层1、第2玻璃层2、第3玻璃层3的3层结构，本发明的光纤也可以有4层以上的型芯。

在本发明的光纤中，优选波长1550nm的弯曲损失、分散值、传输损失在上述实施例4所示的范围，但是，也可以稍许偏离该范围。

Claims (7)

1.一种光纤，其特征为：

波长从1430nm到1625nm的整个区域中的分散的绝对值为0.5ps/nm/km以上、9ps/nm/km以下，波长1550nm的分散倾斜的绝对值在0.04ps/nm²/km以下，波长1550nm的模场直径为7μm以下，光缆截止波长小于1430nm，

在型芯层的外周侧覆盖有金属包层，上述型芯层至少具有在光纤中心部形成的第1玻璃层和覆盖该第1玻璃层外周侧的第2玻璃层，上述第1玻璃层以上述金属包层为基准的折射率差为0.6％以上、1.6％以下，上述第2玻璃层以上述金属包层为基准的折射率差为负值，

各层用石英制成，在第1玻璃层中至少添加有锗，在第2玻璃层中至少添加有氟。

2.如权利要求1所述的光纤，其特征为：在第1玻璃层中至少添加有锗和氟，在第2玻璃层中至少添加有氟。

3.如权利要求2所述的光纤，其特征为：第1玻璃层的氟添加量与第2玻璃层的氟添加量几乎相同。

4.如权利要求1所述的光纤，其特征为：第1玻璃层和第2玻璃层同时合成。

5.如权利要求4所述的光纤，其特征为：从与第2玻璃层的边界开始到第2玻璃层直径的2倍以上的区域范围的金属包层与第1玻璃层和第2玻璃层同时合成。

6.一种光传输通路，其特征为：权利要求1的光纤中具有正分散的光纤和具有负分散的光纤各1根以上组合连接。

7.如权利要求6所述的光传输通路，其特征为：从波长1460nm到1625nm范围内设定的波长或设定的波长区域或整个波长区域的光传输通路的平均分散值几乎为零。

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