CN104422986A - 光纤传送通路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使每1跨距的总连接损耗减小的光纤传送通路。在中继器(30_m-1)和中继器(30_m)之间铺设的1跨距的光纤传送通路(40)具有2条连接用光纤(41₀、41₁)以及(N+1)条传送用光纤(42₀～42_N)。连接用光纤(41₀、41₁)是依照G.652标准的单模光纤。传送用光纤(42₀～42_N)在连接用光纤(41₀、41₁)之间依次串联连接。在将连接用光纤(41)的模场直径的平均值设为W′，将传送用光纤(42)的模场直径的平均值设为W，将光纤的连接点处的轴偏差尺寸设为d时，根据规定的式子计算出的光纤传送通路(40)的总连接损耗(α_{sp_total})小于或等于1.4dB。

Description

光纤传送通路

技术领域

本发明涉及一种光纤传送通路。

背景技术

在日本特开2003-309520号公报(专利文献1)中公开有一种陆地系统光纤传送通路的发明。在专利文献1中记载有，在光纤传送通路中每隔1km左右存在连接点，会发生连接损耗。此外，还记载有，中继器间隔通常为40km或者80km，但与间隔80km相比，间隔40km具有两倍的链路成本，所以，优选中继器间隔尽可能大于或等于80km。

在国际公开第2009/107260号(专利文献2)中也公开有一种陆地系统光纤传送通路的发明。在专利文献2中记载有，如果设想在目前日本国内作为陆地传送通路而铺设的光纤电缆，则光传送装置间的跨距为80km，平均每2km存在连接点。此外，记载有，即使模场直径较大的光纤在熔接时在光纤之间产生轴偏差，由于轴偏差相对于模场直径的大小的比例较小，所以轴偏差对连接损耗的影响相对较小，同种类连接损耗较小。

在Y.Yamamoto，et al，OECC2011，pp.241-244(2011)(非专利文献1)中，记载有将在光通信系统的中继器中设置的光纤放大器等设备的尾纤和传送用光纤连接起来。设备的尾纤在大多情况下是依照国际标准ITU-TG.652标准的标准单模光纤(SSMF)。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使每1跨距的总连接损耗减小的光纤传送通路。

本发明的光纤传送通路连接在2个中继器之间，该光纤传送通路包含同种类的(N+1)条传送用光纤，并且(N+1)条传送用光纤在2个中继器各自具有的2条连接用光纤之间串联连接，在将2条连接用光纤各自的模场直径的平均值设为W′，将(N+1)条传送用光纤各自的模场直径的平均值设为W，将2条连接用光纤和(N+1)条传送用光纤的连接点处的轴偏差尺寸设为d时，式

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}\left[\mathrm{dB}\right]=-10\mathrm{lo}{g}_{10}\left[\exp \left(\frac{{-4d}^2}{W^2}\right)\right]\×N\\ -10{\log }_{10}\left[{\left(\frac{{2\mathrm{WW}}^{\′}}{W^2+W^{\′2}}\right)}^2\exp \left(\frac{{-8d}^2}{W^2+W^{\′2}}\right)\right]\×2\end{array}---\left(1\right)$

的值小于或等于1.4dB。在大多情况下，2条连接用光纤依照G.652标准。

在本发明的光纤传送通路中，也可以是下述式

$\frac{{\∂\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}}{\∂W}=-\frac{{80\mathrm{Nd}}^2}{\ln 10}\frac{1}{W^3}-\frac{40}{\ln 10}[\frac{1}{W}-\frac{2W}{W^2+W^{\′2}}+\frac{{8\mathrm{Wd}}^2}{{(W^2+W^{\′2})}^2}]...\left(2\right)$

的绝对值小于或等于0.02。也可以是(N+1)条传送用光纤之间的连接点数量N大于或等于40而小于或等于80。也可以是光纤传送通路的跨距损耗小于或等于15dB。

在本发明的光纤传送通路中，也可以是(N+1)条传送用光纤各自的模场直径的平均值W大于2条连接用光纤各自的模场直径的平均值W′，也可以是11.0～12.0μm。

在本发明的光纤传送通路中，也可以是(N+1)条传送用光纤各自在弯曲半径为10mm时的弯曲损耗小于或等于20dB/m。也可以(N+1)条传送用光纤各自具有W型折射率分布，也可以具有环芯型折射率分布。

本发明的另外的实施方式的光纤传送通路具有同种类的(N+1)条传送用光纤，且连接在2个中继器之间，(N+1)条传送用光纤在2个中继器各自具有的2条连接用光纤之间串联连接，2条连接用光纤是依照G.652标准的光纤，在(N+1)条传送用光纤各自的模场直径的平均值W为11.0μm～12.0μm，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗小于或等于20dB/m，(N+1)条传送用光纤连接点数量N大于或等于40而小于或等于80。

发明的效果

本发明的光纤传送通路能够使每1跨距的总连接损耗减小。

附图说明

图1是表示光通信系统的结构的示意图。

图2是表示光纤传送通路的结构的示意图。

图3是以轴偏差尺寸d作为参数表示出使1跨距的光纤传送通路的总连接损耗α_{sp_total}成为最小的传送用光纤的模场直径(MFD)的平均值W和连接点数量N的关系的曲线图

图4是以连接点数量N为参数表示出1跨距的光纤传送通路的总连接损耗α_{sp_total}和传送用光纤的模场直径(MFD)的平均值W的关系的曲线图。

图5是以连接点数量N作为参数，表示出以模场直径为10.5μm的SSMF为基准时的1跨距的光纤传送通路的总连接损耗α_{sp_total}的改善量和传送用光纤的模场直径(MFD)的平均值W的关系的曲线图。

图6是表示W型折射率分布的示意图。

图7是表示具有W型折射率分布的光纤的设计例的表。

图8是表示环芯型折射率分布的示意图。

图9是表示具有环芯型折射率分布的光纤的设计例的表。

具体实施方式

1跨距的光纤传送通路通常具有分别依照G.652标准的2条连接用光纤，以及在该2条连接用光纤之间串联连接的同种类的(N+1)条传送用光纤，并且在各个连接点会发生连接损耗。如果将连接用光纤和传送用光纤的连接损耗设为α_SSMF，将传送用光纤之间的连接损耗设为α_trans，则每1跨距的光纤传送通路的总连接损耗α_{sp_total}由式(1)表示。

α_{sp_total}＝α_trans×N+α_SSMF×2   …(1)

每1跨距的光纤传送通路的总连接损耗α_{sp_total}依赖于：连接用光纤和传送用光纤之间的连接损耗α_SSMF，传送用光纤之间的连接损耗α_trans以及传送用光纤之间的连接点数量N。如果尽可能减少连接点数量N(即，增加单根缆线长度)，则能够使总连接损耗α_{sp_total}减小。但是，增长单根缆线长度会成为使缆线搬运、铺设时的作业性恶化的要因。因此，在通常的陆地光纤传送通路中，每隔1km左右，存在连接点(同种类连接)。

如果能够使连接用光纤和传送用光纤之间的连接损耗α_SSMF，以及传送用光纤之间的连接损耗α_trans这两者减小，则能够使总连接损耗α_{sp_total}减小。但是，使连接损耗α_SSMF、α_trans这两者减小较难，所以使每1跨距的总连接损耗α_{sp_total}减小较难。

以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的实施方式。另外，在附图的说明中，对相同的要素标注相同的标号，并省略重复的说明。

图1是表示光通信系统1的结构的示意图。光通信系统1具有发送器10、接收器20以及中继器30₀～30_M，在它们之间设有光纤传送通路。从发送器10送出的信号光依次经过中继器30₀～30_M而到达接收器20，在接收器20中被接收。在各个中继器30₀～30_M中分别设有光纤放大器等设备。

图2是表示光纤传送通路40的结构的示意图。在图2中，表示出中继器30₀～30_M之中的某个中继器30_m-1，在中继器30_m-1的后段设置的中继器30_m，以及在这些中继器30_m-1和中继器30_m之间铺设的1跨距的光纤传送通路40。光纤传送通路40具有(N+1)条传送用光纤42₀～42_N。

连接用光纤41₀是中继器30_m-1的输出侧的光纤。连接用光纤41₁是中继器30_m的输入侧的光纤。连接用光纤41₀、41₁是依照国际标准ITU-T G.652标准的单模光纤(SSMF)。(N+1)条传送用光纤42₀～42_N在2条连接用光纤41₀、41₁之间依次串联连接。将连接用光纤41₀和传送用光纤42₀熔接。将传送用光纤42_n-1和传送用光纤42_n熔接。此外，将传送用光纤42_N和连接用光纤41₁熔接。通常，每隔80km左右存在中继器，在中继器之间，每隔数km就熔接有传送用光纤。

通常，将连接损耗的要因分类为：端面间隔，角度偏差，轴偏差以及场分布不匹配。此处，如果假设由端面间隔和角度偏差引起的连接损耗较小而能够忽略不计，则模场直径为W₁的光纤和模场直径为W₂的光纤的连接损耗α由式(4)估算。

$a\left[\mathrm{dB}\right]=-10{\log }_{10}\left[{\left(\frac{{2W}_1{W}_2}{{W_1}^2+{W_2}^2}\right)}^2\exp (-\frac{{8d}^2}{{W_1}^2+{W_2}^2})\right]...\left(4\right)$

d是连接点处的光纤的轴偏差尺寸。

在同种类的2条光纤的连接中，式(5)成立。

$\frac{{2W}_1{W}_2}{{W_1}^2+{W_2}^2}\≅1...\left(5\right)$

此外，在本说明书中，在彼此连接的2条光纤之间式(6)成立时，认为该2条光纤是同种类。

$|\frac{{2W}_1{W}_2}{{W_1}^2+{W_2}^2}-1|\≤0.2...\left(\text{6}\right)$

因此，1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}由式(7)表示。

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}\left[\mathrm{dB}\right]=-10\mathrm{lo}{g}_{10}\left[\exp \left(\frac{{-4d}^2}{W^2}\right)\right]\×N\\ -10{\log }_{10}\left[{\left(\frac{{2\mathrm{WW}}^{\′}}{W^2+W^{\′2}}\right)}^2\exp \left(\frac{{-8d}^2}{W^2+W^{\′2}}\right)\right]\×2\end{array}---\left(7\right)$

其中，W′是2条连接用光纤41₀、41₁各自的模场直径的平均值，W是(N+1)条传送用光纤42₀～42_N各自的模场直径的平均值。

由式(7)可知，如果减少连接点数量N(即，增加单根缆线长度)，则能够使总连接损耗α_{sp_total}减小。但是，增长单根缆线长度会成为使缆线搬运、铺设时的作业性恶化的要因。因此，在通常的陆地光纤传送通路中，每隔1km～2km左右，存在连接点(同种类连接)。

连接用光纤41和传送用光纤42各自的模场直径的差越小，连接用光纤41和传送用光纤42之间的连接损耗越小。另一方面，传送用光纤42的模场直径的平均值W越大，相对于轴偏差的容许尺寸越大，所以传送用光纤42之间的连接损耗越小。因此，存在能够使1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}为最小的传送用光纤42的模场直径的平均值W的最佳值。使连接损耗α_{sp_total}最小的传送用光纤42的模场直径的平均值W作为W值获得，即：在以W对式(7)式进行微分而得到的式(8)成为0(或者，绝对值小于或等于0.02)时的W值。

$\frac{{\∂\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}}{\∂W}=-\frac{{80\mathrm{Nd}}^2}{\ln 10}\frac{1}{W^3}-\frac{40}{\ln 10}[\frac{1}{W}-\frac{2W}{W^2+W^{\′2}}+\frac{{8\mathrm{Wd}}^2}{{(W^2+W^{\′2})}^2}]...\left(8\right)$

图3是以轴偏差尺寸d作为参数表示出使1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}为最小的传送用光纤42的模场直径(MFD)的平均值W和连接点数量N的关系的曲线图。此处，将连接用光纤41₀、41₁各自的模场直径的平均值W′设为10.5μm。根据图3可知，如果连接点数量N和轴偏差尺寸d确定，则可知使总连接损耗α_{sp_total}最小的传送用光纤42的模场直径的平均值W。

如果使用通常的光纤熔接机对光纤之间进行熔接，则轴偏差尺寸d为0.30～0.35μm左右。在跨距长度为80km，且每隔1km存在连接点的情况下，连接点数量N为80。此时，通过使用模场直径的平均值W为11.6～12.1μm的传送用光纤42，能够使1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}成为最小。

如果增加连接点数量N，则同种类连接损耗的影响占主导地位，所以使1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}最小的传送用光纤42的模场直径的平均值W变大。但是，如果连接点数量N增加，则总连接损耗α_{sp_total}变大。此外，如果传送用光纤42的模场直径的平均值W过度增大，则传送用光纤42的弯曲损耗变大，所以优选传送用光纤42的模场直径的平均值W小于或等于13.0μm。

图4是以连接点数量N为参数表示出1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}和传送用光纤42的模场直径(MFD)的平均值W的关系的曲线图。总连接损耗α_{sp_total}由式(7)求出。此处，将轴偏差尺寸d设为0.35μm。通过将连接点数量N设为大于或等于40而小于或等于80，将传送用光纤42的模场直径的平均值W设为11.0～12.0μm，能够使总连接损耗α_{sp_total}小于或等于1.5dB，与传送用光纤42的模场直径的平均值W为10.5μm(SSMF的模场直径)的情况相比，能够使总连接损耗α_{sp_total}减小。

图5是以连接点数量N作为参数，表示出以模场直径为10.5μm的SSMF为基准时的1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}的改善量和传送用光纤42的模场直径(MFD)的平均值W的关系的曲线图。通过将传送用光纤42的模场直径的平均值W设为11.0～12.0μm，与由SSMF构成的情况相比，能够降低总连接损耗α_{sp_total}。

1跨距的光纤传送通路40的跨距损耗α_span使用总连接损耗α_{sp_total}、光纤的传送损耗α_fiber以及跨距长度L，以式(9)表示。

α_span＝α_fiber×L+α_{sp_total}   …(9)

为了使跨距损耗α_span减小，重要的是不仅要使总连接损耗α_{sp_total}减小，还要使光纤的传送损耗α_fiber减小。

用表示出实施例和对比例的光纤传送通路的结构例。

表

如果例如将跨距长度L设为80km，将连接点数量N设为80，将轴偏差尺寸d设为0.35μm，作为传送用光纤42使用传送损耗为0.19dB/km且模场直径为10.5μm的SSMF(对比例3)，则根据式(9)跨距损耗α_span为16.6dB。另一方面，如果作为传送用光纤42使用传送损耗为0.17dB/km且模场直径为12.0μm的纯硅芯光纤(实施例10)，则跨距损耗α_span为14.9dB，与使用SSMF的情况相比较，能够改善1.7dB。

此外，包含有传送用光纤之间的N处连接、以及传送用光纤和单模光纤之间的2处连接的每1处连接点的平均连接损耗由下式表示，

α_{sp_ave}＝α_{sp_total}/(N+2)   …(10)。

根据式(2)，在d＝0.35μm时的SSMF之间的连接损耗为0.019dB，通过适当地设计与MFD的连接点的数量，能够使根据式(10)计算出的平均的连接损耗成为小于或等于0.019dB。

此外，在实际的光通信系统中，需要收纳光纤的余长，所以传送用光纤42还要求低弯曲损耗特性。优选例如波长1550nm、弯曲半径为10mm时的传送用光纤42的弯曲损耗小于或等于20dB/m。例如，传送用光纤42可以是具有如图6所示的在中心纤芯和包层之间设置低折射率凹陷的W型折射率分布的光纤。图7是表示具有W型折射率分布的光纤的设计例的表。此外，传送用光纤42也可以是具有如图8所示的在纤芯中心部设置低折射率凹陷的环芯型折射率分布的光纤。图9是表示具有环芯型折射率分布的光纤的设计例的表。在任一情况下都能够具有低弯曲损耗特性。

光纤传送通路40的设计方法如以下所述。首先，使用熔接机对传送用光纤42之间进行熔接，对该连接点的连接损耗α进行测定，基于由该测定得到的连接损耗α，根据式(4)式估算出轴偏差尺寸d。接着，确定单根缆线长度，基于该单根缆线长度和跨距长度，求出连接点数量N。接着，使用式(8)求出总连接损耗α_{sp_total}成为最小的传送用光纤42的模场直径的平均值W。并且，使用式(7)求出1跨距的光纤传送通路40的总连接损耗α_{sp_total}。

Claims (12)

1.一种光纤传送通路，其连接在2个中继器之间，其特征在于，

该光纤传送通路包含同种类的N+1条传送用光纤，并且所述N+1条传送用光纤在所述2个中继器各自具有的2条连接用光纤之间串联连接，

在将所述2条连接用光纤各自的模场直径的平均值设为W′，将所述N+1条传送用光纤各自的模场直径的平均值设为W，将所述2条连接用光纤和所述N+1条传送用光纤的连接点处的轴偏差尺寸设为d时，下述式

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}\left[\mathrm{dB}\right]=-10\mathrm{lo}{g}_{10}\left[\exp \left(\frac{{-4d}^2}{W^2}\right)\right]\×N\\ -10{\log }_{10}\left[{\left(\frac{{2\mathrm{WW}}^{\′}}{W^2+W^{\′2}}\right)}^2\exp \left(\frac{{-8d}^2}{W^2+W^{\′2}}\right)\right]\×2\end{array}---\left(1\right)$

的值小于或等于1.4dB。

2.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，包含有所述N+1条传送用光纤相互间的N处连接点、以及所述连接用光纤和所述N+1条传送用光纤之间的2处连接点的每1处连接点的平均连接损耗小于或等于0.019dB。

3.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

式

$\frac{{\∂\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}\_\mathrm{total}}}{\∂W}=-\frac{{80\mathrm{Nd}}^2}{\ln 10}\frac{1}{W^3}-\frac{40}{\ln 10}[\frac{1}{W}-\frac{2W}{W^2+W^{\′2}}+\frac{{8\mathrm{Wd}}^2}{{(W^2+W^{\′2})}^2}]...\left(2\right)$

的绝对值小于或等于0.02。

4.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤之间的连接点数量N大于或等于40而小于或等于80。

5.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述光纤传送通路的跨距损耗小于或等于15dB。

6.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述2条连接用光纤是依照G.652标准的光纤。

7.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤各自的模场直径的平均值W大于所述2条连接用光纤各自的模场直径的平均值W′。

8.根据权利要求6所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤各自的模场直径的平均值W为11.0～12.0μm。

9.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤各自在弯曲半径为10mm时的弯曲损耗小于或等于20dB/m。

10.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤各自具有W型折射率分布。

11.根据权利要求1所述的光纤传送通路，其特征在于，

所述N+1条传送用光纤各自具有环芯型折射率分布。

12.一种光纤传送通路，其具有同种类的N+1条传送用光纤，且该光纤传送通路连接在2个中继器之间，

该光纤传送通路的特征在于，

所述N+1条传送用光纤在所述2个中继器各自具有的2条连接用光纤之间串联连接，

所述2条连接用光纤是依照G.652标准的光纤，

在所述N+1条传送用光纤各自的模场直径的平均值W为11.0μm～12.0μm，弯曲半径为10mm时的弯曲损耗小于或等于20dB/m，

所述N+1条传送用光纤的连接点数量N大于或等于40而小于或等于80。