CN103443673A - 光纤和光传输系统 - Google Patents

Abstract

一种由石英玻璃制成的低造价且低损耗的光纤（1）优选地用作光接入网络的光传输路径。该光纤设置有：芯部（11）；光学包层（12），其围绕着芯部；以及护套（13），其围绕着光学包层。芯部含有GeO₂。芯部相对于光学包层的相对折射率差（Δ_芯部）为0.35%至0.50%，并且芯部的折射率体积（v）为0.045μm²至0.095μm²。护套的相对折射率差（ΔJ）为0.03%至0.20%。构成芯部的玻璃的假想温度为1400℃至1590℃。芯部中的残余应力为压应力并且该残余压力的绝对值为5MPa以上。

Description

光纤和光传输系统

技术领域

本发明涉及光纤和光传输系统。

背景技术

G.Talli等人，J.Lightw.Technol.，Vol.24，No.7，2827-2834（2006）中描述了被称为“long-reach passive optical network（PON）（长距离无源光网络）”的光接入网络。长距离PON是用于将来自电话局的光线路终端（OLT）的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元（ONU）的传输系统，并且允许OLT与ONU之间的光传输线的长度较长，因而可以降低通信成本。

这种光传输系统优选地采用低衰减光纤，以便在保持光信噪比（OSNR）的同时延长通信距离。关于低衰减光纤，M.Kato等人，Electron.Lett.，Vol.35，No.19，1615-1617（1999）中公开了包括纯石英芯部的光纤。遗憾的是，典型的纯石英芯部的光纤价格昂贵，由于该经济上的原因，在将纯石英芯部的光纤引入光接入网络的问题上还没有取得进展。

S.Sakaguchi等人，Appl.Opt.，Vol.37，No.33，7708-7711（1998）和JP2006-58494A公开了使遵循ITU-T G.652的通用光纤中的衰减降低的技术。根据这种技术，当拉伸光纤预制件以形成光纤时，缓慢地冷却光纤，以降低构成光纤的玻璃的假想温度，从而减少光纤中的瑞利散射，由此实现低衰减。

发明内容

<技术问题>

本发明提供一种适于用作光接入网络中的光传输线的廉价的低衰减光纤以及将该光纤作为传输线的光传输系统。

<技术方案>

本发明提供一种石英系玻璃光纤，所述光纤包括：芯部，其包括中心轴线；光学包层，其围绕着所述芯部；以及护套，其围绕着所述光学包层。所述芯部含有GeO₂，所述芯部的相对折射率差Δ_芯部大于或等于0.35%并且小于或等于0.50%，并且所述芯部的折射率体积

$v=2{\&Integral;}_0^a\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\&CenterDot;r\&CenterDot;\mathrm{dr}......\left(1\right)$

大于或等于0.045μm²并且小于或等于0.095μm²，其中，Δ(r)表示径向坐标r处的相对折射率差，a表示所述芯部的半径。所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03%并且小于或等于0.20%。构成所述芯部的玻璃的假想温度高于或等于1400℃并且低于或等于1590℃。所述芯部中的残余应力是绝对值大于或等于5MPa的压应力。

在本说明书中，术语“相对折射率差”是指（n-n_包层）/n_包层的值，该值基于各部分（芯部或护套）的折射率n相对于光学包层的折射率n_包层。术语“芯部的折射率”是指等效阶跃折射率（ESI）。术语“光学包层的外径”是指在光学包层与护套之间的界面处，折射率关于径向坐标的导数到达最大值处的直径。术语“护套的折射率”是指从光学包层的具有光学包层外径的部分到玻璃的最外周部分的折射率的平均值。

在根据本发明的光纤中，2m光纤截止波长可以大于或等于1260nm，22m缆线截止波长可以小于或等于1260nm，在波长为1310nm的情况下的模场直径可以大于或等于8.2μm并且小于或等于9μm，并且在波长为1550nm的情况下的衰减可以小于或等于0.18dB/km。在所述光纤的垂直于轴线的横截面中，所述护套的横截面面积中的50%以上的部分的残余应力可以是拉应力。所述芯部中的残余应力的绝对值可以小于或等于30MPa。所述芯部中的残余应力的绝对值可以小于或等于10MPa。在波长为1383nm的情况下的由OH基所导致的衰减增量可以小于或等于0.02dB/km。所述芯部可以含有氟。所述光纤还可以包括围绕着所述护套的一次涂层和二次涂层。所述二次涂层的杨氏模量可以大于或等于800MPa，所述一次涂层的杨氏模量可以大于或等于0.2MPa并且小于或等于1MPa。

在根据本发明的光纤中，在波长为1550nm的情况下，弯曲半径为15mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.002dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.2dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.1dB/圈，弯曲半径为7.5mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.5dB/圈。此外，在根据本发明的光纤中，在波长为1625nm的情况下，弯曲半径为15mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.01dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.4dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗可以小于或等于0.2dB/圈，弯曲半径为7.5mm时的弯曲损耗可以小于或等于1dB/圈。

在根据本发明的光纤中，MAC值（=MFD/λc）可以小于或等于6.6，所述MAC值是在波长为1310nm的情况下的模场直径MFD与2m光纤截止波长λc的比值。衰减α_B与衰减α_t之间的衰减差（α_B-α_t）可以小于0.01dB/km，所述衰减α_B是：在波长为1550nm的情况下，对缠绕在140φ卷绕筒管上的长度为10km或更长的光纤测得的衰减；所述衰减α_t是：在波长为1550nm的情况下，对呈松弛缠绕环的光纤测得的衰减。在根据本发明的光纤中，具有涂层的所述光纤的外径可以小于或等于210μm。这样可以减小横截面面积，由此提高布置之后的空间利用率。在这种情况下，出于防止断裂的考虑，所述二次涂层的厚度可以大于或等于10μm。

本发明提供一种光传输系统，所述光传输系统用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，所述电话局的光线路终端与所述分路器之间的光传输线的长度或者所述分路器与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的长度大于或等于15km，并且根据本发明的光纤设置在所述光传输线的90%以上的区段中。本发明还提供一种光传输系统，所述光传输系统用于将来自发送器的信号光传输到接收器，其中，所述发送器与所述接收器之间的光传输线的长度大于或等于40km，并且根据本发明的光纤设置在所述光传输线的90%以上的区段中。

本发明还提供一种光传输系统，所述光传输系统用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，根据本发明的光纤设置在所述电话局的光线路终端与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中，并且在所述光传输线中不放大所述信号光。本发明还提供一种光传输系统，所述光传输系统用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，根据本发明的光纤设置在所述电话局的光线路终端与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中，并且在所述光传输线中放大所述信号光。

<有益效果>

根据本发明，提供一种适于用作光接入网络中的光传输线的廉价的低衰减光纤。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的光纤的剖视图。

图2是示出包括含GeO₂芯部的光纤可达到的假想温度与L/V的相关性的曲线图。

图3是示出光纤中的衰减与假想温度的相关性的曲线图。

图4是示出附加损耗与芯部中的残余应力的相关性的曲线图。

图5是示出光纤中的残余应力的径向分布的曲线图。

图6是示出拉曼强度和拉曼位移之间的关系的曲线图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细描述本发明的实施例，附图仅是出于示例的目的，并不意图限制本发明的范围。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并省略重复的描述。附图中的尺寸或比例未必精确。

本发明的发明人发现，在芯部含有GeO₂的情况下，如果利用缓慢冷却降低玻璃的假想温度，来减少瑞利散射，则由除了瑞利散射之外的因素导致的损耗分量（在下文中称为“附加损耗（excess loss）”）可能增加，并且不一定能获得低衰减光纤。据本发明的发明人所了解的，S.Sakaguchi等人和JP2006-58494A公开了通过缓慢地冷却玻璃来减少光纤中的衰减，M.Ohashi等人.，IEEE Photon.Technol.Lett.，Vol.5，No.7，812-814（1993）公开了利用芯部-包层黏度匹配来减少光纤中的衰减，然而这些文献均未提及包括掺有GeO₂的芯部的光纤中的附加损耗和芯部中的残余应力之间的关系。

图1是根据本发明的实施例的光纤1的剖视图。光纤1是由SiO₂玻璃构成的光纤并包括：芯部11，其包括中心轴线；光学包层12，其围绕着芯部11；以及护套13，其围绕着光学包层12。芯部11含有GeO₂并且还可以含有氟。光学包层12的折射率比芯部11的折射率低。光学包层12可以由纯SiO₂玻璃或掺有氟的SiO₂玻璃构成。护套13由纯SiO₂玻璃构成并且可以含有氯。

减少光纤1中的瑞利散射能够减少光纤1中的衰减。降低构成光纤1的玻璃的假想温度对于减少瑞利散射而言是有效的。降低玻璃的假想温度的方法包括如下所述的第一种方法和第二种方法。

第一种方法如下（缓慢冷却法）：在拉伸光纤预制件以形成光纤1期间，减缓所形成的光纤的冷却速度，以加快玻璃的网络结构松弛，由此降低玻璃的假想温度。第二种方法如下：向芯部11中添加很少量的添加剂，由此降低玻璃的假想温度，这样在加快芯部11的结构松弛的同时，不增加由光吸收所导致的衰减。

可以利用第一种方法或第二种方法来减少光纤1的瑞利散射，或者可以利用上述方法的适当组合来减少光纤1的瑞利散射。下面描述缓慢冷却法。

制造光纤1的方法如下。首先，利用例如汽相轴向沉积法（VAD）、外部汽相沉积法（OVD）、改进的化学汽相沉积法（MCVD）或等离子体化学汽相沉积法（PCVD）等汽相玻璃合成法形成用于光传播的芯部，利用VAD、OVD、先进的等离子体汽相沉积法（APVD）、棒塌缩或其它类似的方法形成包围着芯部的护套层，由此形成光纤预制件。可以利用VAD、OVD、MCVD、棒塌缩或其它类似的方法形成位于芯部与护套之间的中间光学包层。用拉丝机夹持这样形成的光纤预制件，将预制件的下端加热达到或高于作业温度，适当地拉伸熔融的玻璃的液滴状末端以形成光纤，由此制成玻璃光纤。控制拉伸速度，以使玻璃光纤具有预定的外径。用树脂涂覆玻璃光纤，由此形成涂层光纤。将涂层光纤缠绕在卷绕筒管上。

树脂的涂层具有双层结构并包括：一次涂层，其防止玻璃光纤被直接施加外力；以及二次涂层，其防止玻璃光纤受到外部破坏。在光纤形成阶段，可以连续地设置用于施加涂层的模具。可选地，可以使用同时注射两个涂层的模具来施加树脂涂层。在这种情况下，可以降低拉丝机的高度。因此，可以降低用于容纳拉丝机的建筑的建造成本。

此外，可以在拉丝炉与模具之间设置控制所形成的玻璃光纤的冷却速度的装置，从而可以将玻璃光纤进入模具时的表面温度控制在适当的温度。优选地，使流经控制冷却速度的装置的气体的雷诺数较低，因为这样可以使由所形成的光纤上出现的湍流所导致的振动减少。此外，通过控制玻璃光纤的冷却速度，可以减少瑞利散射，由此获得低衰减的光纤。

在用于使树脂固化的UV炉中，可以通过反馈控制UV光的强度和炉内温度来适当地控制树脂的固化速度。在UV炉中适合使用磁控管或紫外线LED。在采用紫外线LED的情况下，由于这种光源不产生热量，所以要额外地设置供应热空气的机构，以便将炉控制在适当的温度。从树脂分离出的成分有可能附着在UV炉的炉膛管的内表面上，从而使拉伸期间到达涂层的UV光的功率发生改变。因此，可以预先监视UV光功率在拉伸期间的减少程度，并且可以根据拉伸时间来控制UV光功率，从而将施加到涂层上的UV光功率控制为恒定的功率。可选地，可以监视从炉膛管泄漏的UV光，并且可以控制该UV光功率，从而将施加到涂层上的UV光功率控制为恒定的功率。这使得光纤在整个长度上具有均一的断裂强度。

优选地，适当地设置两个涂层中的二次涂层的厚度，以保持对外部破坏的抵抗力。典型地，二次涂层的厚度优选地大于或等于10μm，更优选地大于或等于20μm。这样生产并缠绕在卷绕筒管上的光纤1在必要时是着色的，并用作例如光缆或光学软线等最终产品。

根据本发明的实施例，光纤在拉丝炉中形成，离开拉丝炉后穿过缓慢冷却单元和加热炉，然后进入模具中。缓慢冷却单元以大于或等于1000℃/s并且小于或等于20000℃/s的冷却速度连续地冷却如下区域：从位于熔融的光纤预制件下端的渐缩部分（直径范围为光纤预制件的直径的90%至5%）开始，到所形成的光纤的温度为1400℃的部分为止。加热炉设置在如下平面（拉丝炉的出口）的下方：该平面是拉丝炉的下部，并且所形成的光纤大致在该平面处从拉丝炉排出。拉丝炉的出口与加热炉的入口之间的距离为1m或更小。优选地，设置在拉丝炉的出口与加热炉的入口之间的缓慢冷却单元具有用于防止所形成的光纤的温度降低的绝热结构。当光纤进入加热炉中时，光纤的温度优选地高于或等于1000℃，更优选地高于或等于1400℃。

这可以减小加热炉的长度，在加热炉中将光纤重新加热至实质上允许结构松弛的温度（通常，该温度处于或高于玻璃化转变点）。因此，可以增加结构松弛所需的时间。如果用V表示拉伸速度，则将加热炉的长度L设置成使得L/V大于或等于0.05s。优选地，加热炉包括多个炉。这样，可以更精确地控制光纤的冷却速度。优选地，冷却速度大于或等于5000℃/s，直到将加热炉中的光纤冷却到1100℃以下为止。在光纤制造中采用上述加热炉可以获得瑞利散射减少的光纤。

增大L/V可以降低玻璃的假想温度。考虑到经济性，拉伸速度V优先地大于或等于20m/s。例如，为了实现L/V=0.2s，加热炉的长度L必须达到4m。如上所述，受加热炉的长度影响的设备或建筑的建造成本与拉伸速度之间的协调性具有一定的限制。图2是示出包括含GeO₂芯部的光纤可达到的假想温度与L/V的相关性的曲线图。图2是在K.Saito等人，J.Am.Ceram.Soc.，Vol.89[1]，65-69（2006）中的表1的数据的基础上形成的。在考虑到经济上的要求而允许L/V<0.5s的情况下，可达到的假想温度为1400℃。

图3是示出光纤中的衰减与假想温度的相关性的曲线图，并且图3是在K.Saito等人的等式（2）的基础上形成的。图3中的术语“附加损耗”是指除了由瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射所导致的损耗之外的损耗（包括宏弯曲损耗（macrobending loss）和微弯曲损耗）。当附加损耗大于或等于0.030dB/km时，如果假想温度为1400℃，则在波长为1550nm的情况下难以实现0.18dB/km的衰减。

如上所述，虽然通过缓慢冷却降低了玻璃的假想温度从而使瑞利散射减少，但由除了瑞利散射分量之外的因素所导致的附加损耗增加，在这种情况下，难以使波长为1550nm的情况下的衰减稳定地小于或等于0.18dB/km。本发明的发明人确定了导致附加损耗增加的因素，并找到了附加损耗与芯部中的残余应力之间的良好的相关性。图4是示出附加损耗与芯部中的残余应力的相关性的曲线图。该曲线图表明：当芯部中的残余应力是绝对值大于或等于5MPa（在图4中，处于或低于-5MPa）的压应力时，附加损耗可以小于或等于0.02dB/km，更可靠的是小于或等于0.025dB/km。

当芯部中的残余应力是绝对值大于或等于5MPa的压应力时，附加损耗大致小于或等于0.02dB/km。因此，在波长为1550nm的情况下，在1530℃、1560℃和1590℃的假想温度下，可以分别实现0.180dB/km、0.183dB/km和0.185dB/km的衰减。

光纤1的芯部11含有GeO₂，芯部11的相对折射率差Δ_芯部大于或等于0.35%并且小于或等于0.50%，芯部11的折射率体积ν大于或等于0.045μm²并且小于或等于0.095μm²，折射率体积表示为等式（2）：

$v=2{\&Integral;}_0^a\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\&CenterDot;r\&CenterDot;\mathrm{dr}......\left(2\right)$

其中，Δ(r)表示径向坐标r处的相对折射率差，a表示芯部的半径。更优选地，折射率体积ν大于或等于0.06μm²并且小于或等于0.085μm²。护套13的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03%并且小于或等于0.20%。构成芯部11的玻璃的假想温度高于或等于1400℃并且低于或等于1590℃，优选地低于或等于1560℃，更优选地低于或等于1530℃。此外，芯部11中的残余应力是绝对值大于或等于5MPa的压应力。

在光纤1中，优选地，2m光纤截止波长大于或等于1260nm，22m缆线截止波长小于或等于1260nm，在波长为1310nm的情况下的模场直径大于或等于8.2μm并且小于或等于9μm，在波长为1550nm的情况下的衰减小于或等于0.18dB/km。更优选地，在波长为1550nm的情况下的衰减小于或等于0.178dB/km，并且2m光纤截止波长大于或等于1290nm。

如JP2009-168813A中所描述的，利用光纤中的双折射来测量光纤中的残余应力。可选地，可以基于折射率的变化量和材料所固有的光弹性系数来测量光纤中的残余应力，其中，折射率的变化量利用光纤横截面中的折射率的面分析（area analysis）来获得。图5是示出光纤中的残余应力的径向分布的曲线图。在包括含GeO₂芯部和大致由纯石英构成的护套的光纤中，由于在相同的温度下，芯部的黏度低于护套的黏度，所以所拉制的光纤的芯部中残留有压应力（图5中L/V=0s的曲线）。这种压应力基于拉力而改变。已知的是，基本上拉力越大，残留的压应力就越大。

此外，在经过缓慢冷却的光纤中，压应力在缓慢冷却单元中得到缓和，从而压应力的绝对值减小。图5示出通过使L/V变为0s、0.12s和0.40s而获得的残余应力的变化。已知的是，增加光纤在缓慢冷却单元中的停留时间会逐渐减小芯部中的压应力的绝对值。为了使芯部中的压应力的绝对值大于或等于5MPa，优选地L/V小于0.4s。另外，在冷却光纤期间，将光纤的温度保持为高于缓慢冷却单元的内表面温度，直到光纤到达缓慢冷却单元为止，由此可以防止芯部中的压应力过度降低。基本上，缓慢冷却单元越长，缓慢冷却的效果就越显著。因此，使压应力的变化量增加。

例如，在缓慢冷却单元的长度大于或等于2m的情况下，重要的是保持L/V等于或低于0.2s。此外，施加到所拉制的光纤玻璃上的拉力优选地大于或等于50g，更优选地大于或等于100g。

关于控制芯部中的应力的另一种方法，向芯部添加用于减小芯部黏度的添加剂，从而可以将芯部的压应力的绝对值控制为等于或大于5MPa。优选地将碱金属元素用作添加剂，这是因为很少量的碱金属元素就可以显著地降低石英玻璃的黏度。过多地添加碱金属元素会不幸地导致玻璃结构缺陷增加，致使氢特性和辐射特性劣化。因此，优选的是将添加剂的量调整到适当值。优选地，在拉伸之后，芯部中的碱金属元素的浓度大于或等于1wtppb并且小于或等于10wtppm。

图6是示出拉曼强度和拉曼位移之间的关系的曲线图。可以基于构成光纤的各部分中的微观拉曼散射光谱中的D1（490cm^-1）峰面积与800cm^-1峰面积的比率之间的关系来估计光纤的假想温度。在525cm^-1与475cm^-1之间的波数范围内画出基线，并计算该基线与光谱之间的D1峰面积。此外，在880cm^-1与740cm^-1之间的波数范围内画出基线，并计算该基线与光谱之间的800cm^-1峰面积。假想温度可以利用800cm^-1峰面积和D1峰面积的比率与利用例如块状玻璃（bulk glass）借助IR法（D.-L.Kim和M.Tomozawa，J.Non-Cryst.Solids，Vol.286，132-138（2001））测得的假想温度之间的关系来获得。

根据本实施例的光纤优选地遵循ITU-T G.657.A1，并优选地还具有遵循G.657.A2的弯曲损耗。由于根据本实施例的光纤遵循G.657.A2，所以这种光纤可以与遵循G.652.D的具有低衰减的通用单模光纤相连，并可以与G.652.D光纤同样地用于传输系统。

在根据本实施例的光纤中，优选地，在光纤的垂直于轴线的横截面中，护套的横截面面积中的50%以上的部分的残余应力是拉应力。为了使芯部中的残余应力是压应力，必须向护套施加拉应力，以使拉应力的值等于向芯部施加的压应力的值。对拉力、热历史和光纤的组分进行控制使护套的横截面面积中的50%以上的部分的残余应力是拉应力，从而容易地使得芯部中的残余应力是压应力。

在根据本实施例的光纤中，优选地，芯部中的残余应力的绝对值小于或等于30MPa。更优选地，芯部中的残余应力的绝对值小于或等于10MPa。使得芯部中的应力是压应力并使得该应力的绝对值小于或等于30MPa，从而可以使附加损耗小于或等于0.02dB/km，并同时充分地获得通过缓慢冷却拉伸来减少瑞利散射的效果。

在根据本实施例的光纤中，优选地，在波长为1383nm的情况下由OH基所导致的衰减增量小于或等于0.02dB/km。OH吸收的存在导致在波长为1550nm的情况下的衰减增加。当在波长为1383nm的情况下由OH基所导致的衰减增量小于或等于0.02dB/km时，在波长为1550nm的情况下的衰减增量可以小于或等于0.004dB/km。

在根据本发明的实施例中，优选地，芯部掺有氟。由于芯部含有氟，所以芯部的黏度降低，从而可以容易地使芯部中的残余应力是压应力。因此，可以使与波长无关的衰减降低。应该注意的是，提高氟含量会使由浓度波动所导致的瑞利散射增加。因此，优选地添加如下浓度的氟：该浓度使得由于添加氟而导致的相对折射率的减小大于或等于-0.1%并且小于或等于0%。

根据本实施例的光纤还可以包括包围着护套的一次涂层和二次涂层。优选地，二次涂层的杨氏模量大于或等于800MPa，一次涂层的杨氏模量大于或等于0.2MPa并且小于或等于1MPa。因此，可以降低微弯曲损耗，由此防止缆线形成之后的衰减增加。

根据本实施例的光纤，在波长为1550nm的情况下，弯曲半径为15mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.002dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.2dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.1dB/圈，并且弯曲半径为7.5mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.5dB/圈。此外，在根据本实施例的光纤中，在波长为1625nm的情况下，弯曲半径为15mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.01dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.4dB/圈，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗优选地小于或等于0.2dB/圈，并且弯曲半径为7.5mm时的弯曲损耗优选地小于或等于1dB/圈。

在根据本实施例的光纤中，优选地，MAC值小于或等于6.6，其中，MAC值是在波长为1310nm的情况下的模场直径MFD与2m光纤截止波长λc的比值（MFD/λc）。这么控制可以以高的成品率获得具有上述微弯曲损耗的光纤。

在根据本实施例的光纤中，优选地，衰减α_B与衰减α_t之间的衰减差（α_B-α_t）小于0.01dB/km，其中，衰减α_B是在波长为1550nm的情况下，对缠绕在140φ卷绕筒管上的长度为10km或更长的光纤测得的衰减；衰减α_t是在波长为1550nm的情况下，对呈松弛缠绕环的光纤测得的衰减。假设光纤在被涂覆状态下表现出低衰减，如果不能降低实际使用中的衰减，则可能无法获得期望的结果。使衰减差（α_B-α_t）降低至小于0.01dB/km可以降低实际使用中的衰减。

在根据本实施例的光纤中，优选地，涂层光纤的外径小于或等于210μm，二次涂层的厚度大于或等于10μm。可能出现如下需求：使许多光纤穿过受限制的管道，例如现有的管道。这种需求可以被满足。

包括以根据本发明的光纤作为光传输线的光传输系统的优选实施例如下。

根据第一实施例的光传输系统是用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元的光传输系统。电话局的光线路终端与分路器之间的光传输线的长度大于或等于15km。根据本发明的光纤设置在光传输线的90%以上的区段中。

根据第二实施例的光传输系统是用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元的光传输系统。分路器与用户家中的光网络单元之间的光传输线的长度大于或等于15km。根据本发明的光纤设置在光传输线的90%以上的区段中。

根据第三实施例的光传输系统是用于将来自发送器的信号光传输到接收器的光传输系统。发送器与接收器之间的光传输线的长度大于或等于40km。根据本发明的光纤设置在光传输线的90%以上的区段中。

根据第四实施例的光传输系统是用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元的光传输系统。根据本发明的光纤设置在电话局的光线路终端与用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中。在光传输线中不放大信号光。

根据第五实施例的光传输系统是用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元的光传输系统。根据本发明的光纤设置在电话局的光线路终端与用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中。在光传输线中放大信号光。

与采用现有技术的光纤的系统相比，将根据本发明的光纤用作光传输系统中的光传输线可以提高OSNR=10log(Aeff×α)-αL。这里，Aeff表示在信号光波长下的有效面积，α表示在信号光波长下的衰减，L表示传输距离或长度。

随着传输长度L增加，包括根据本发明的光纤的光传输系统的OSNR的提高量也增加。与包括遵循ITU-T G.652的通用单模光纤的系统相比，如果传输长度L是15km以上，则包括根据本发明的光纤的光传输系统的OSNR提高0.1dB以上。光纤的典型连接损耗等于或低于0.1dB。因此，采用根据本发明的光纤可以使OSNR提高与一次以上的连接相对应的量。此外，可以提供抵抗连接失败等的OSNR裕量。另外，由于可以增加传输长度，所以可以提高一个电话局的人口覆盖率。因此，可以使城域接入网络中的传输系统的建造成本降低。

OLT与ONU之间的距离处于大约10km至大约25km的范围内的系统是典型的不具备光放大的接入系统。在OLT与ONU之间的光传输线的至少50%以上的区段中采用根据本发明的光纤可以使得不具备光放大的情况下的传输距离延长。

作为基于光放大的接入系统，OLT与ONU之间的距离处于大约20km至大约100km的范围内的系统正处于研究中。在OLT与ONU之间的光传输线的50%以上的区段中采用根据本发明的光纤可以使得具备光放大的情况下的传输距离进一步延长。另外，由于可以抑制放大期间的噪声增加并且可以在这种距离上获得高OSNR，所以可以使其它设备所需要的OSNR降低。因此，可以构建具有高经济效益的系统。

<工业实用性>

根据本发明的光纤可以用作光接入网络中的光传输线。

Claims (22)

1.一种石英系玻璃光纤，包括：

芯部，其具有中心轴线；

光学包层，其围绕着所述芯部；以及

护套，其围绕着所述光学包层，其中，

所述芯部含有GeO₂，所述芯部的相对折射率差Δ_芯部大于或等于0.35%并且小于或等于0.50%，并且所述芯部的折射率体积

$v=2{\&Integral;}_0^a\mathrm{\&Delta;}\left(r\right)\&CenterDot;r\&CenterDot;\mathrm{dr}......\left(1\right)$

大于或等于0.045μm²并且小于或等于0.095μm²，其中，Δ(r)表示径向坐标r处的相对折射率差，a表示所述芯部的半径，

所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03%并且小于或等于0.20%，

构成所述芯部的玻璃的假想温度高于或等于1400℃并且低于或等于1590℃，并且

所述芯部中的残余应力是绝对值大于或等于5MPa的压应力。

2.根据权利要求1所述的光纤，其中，

所述假想温度低于或等于1530℃。

3.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

2m光纤截止波长大于或等于1260nm，

22m缆线截止波长小于或等于1260nm，

在波长为1310nm的情况下的模场直径大于或等于8.2μm并且小于或等于9μm，并且

在波长为1550nm的情况下的衰减小于或等于0.18dB/km。

4.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在所述光纤的垂直于轴线的横截面中，所述护套的横截面面积中的50%以上的部分的残余应力是拉应力。

5.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

所述芯部中的残余应力的绝对值小于或等于30MPa。

6.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在波长为1383nm的情况下的由OH基所导致的衰减增量小于或等于0.02dB/km。

7.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

所述芯部掺有氟。

8.根据权利要求1或2所述的光纤，还包括：

一次涂层和二次涂层，其围绕着所述护套，其中，

所述二次涂层的杨氏模量大于或等于800MPa，所述一次涂层的杨氏模量大于或等于0.2MPa并且小于或等于1MPa。

9.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为15mm且波长为1550nm的情况下的弯曲损耗小于或等于0.002dB/圈。

10.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为10mm且波长为1550nm的情况下的弯曲损耗小于或等于0.2dB/圈。

11.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为7.5mm且波长为1550nm的情况下的弯曲损耗小于或等于0.5dB/圈。

12.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为15mm且波长为1625nm的情况下的弯曲损耗小于或等于0.01dB/圈。

13.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为10mm且波长为1625nm的情况下的弯曲损耗小于或等于0.4dB/圈。

14.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

在弯曲半径为7.5mm且波长为1625nm的情况下的弯曲损耗小于或等于1dB/圈。

15.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

MAC值（=MFD/λc）小于或等于6.6，所述MAC值是在波长为1310nm的情况下的模场直径MFD与2m光纤截止波长λc的比值。

16.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

衰减α_B与衰减α_t之间的衰减差（α_B-α_t）小于0.01dB/km，所述衰减α_B是：在波长为1550nm的情况下，对缠绕在140φ卷绕筒管上的长度为10km或更长的光纤测得的衰减；所述衰减α_t是：在波长为1550nm的情况下，对呈松弛缠绕环的光纤测得的衰减。

17.根据权利要求1或2所述的光纤，其中，

具有涂层的所述光纤的外径小于或等于210μm，所述二次涂层的厚度大于或等于10μm。

18.一种光传输系统，其用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，

所述电话局的光线路终端与所述分路器之间的光传输线的长度大于或等于15km，并且

根据权利要求1至17中任一项所述的光纤设置在所述光传输线的90%以上的区段中。

19.一种光传输系统，其用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，

所述分路器与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的长度大于或等于15km，并且

根据权利要求1至17中任一项所述的光纤设置在所述光传输线的90%以上的区段中。

20.一种光传输系统，其用于将来自发送器的信号光传输到接收器，其中，

所述发送器与所述接收器之间的光传输线的长度大于或等于40km，并且

根据权利要求1至17中任一项所述的光纤设置在所述光传输线的90%以上的区段中。

21.一种光传输系统，其用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，

根据权利要求1至17中任一项所述的光纤设置在所述电话局的光线路终端与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中，并且

在所述光传输线中不放大所述信号光。

22.一种光传输系统，其用于将来自电话局的光线路终端的信号光经由分路器传输到用户家中的光网络单元，其中，

根据权利要求1至17中任一项所述的光纤设置在所述电话局的光线路终端与所述用户家中的光网络单元之间的光传输线的50%以上的区段中，并且

在所述光传输线中放大所述信号光。

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