CN104603652A - 光纤 - Google Patents

光纤 Download PDF

Info

Publication number
CN104603652A
CN104603652A CN201380046230.5A CN201380046230A CN104603652A CN 104603652 A CN104603652 A CN 104603652A CN 201380046230 A CN201380046230 A CN 201380046230A CN 104603652 A CN104603652 A CN 104603652A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refractive index
optical fiber
core
covering
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380046230.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104603652B (zh
Inventor
平野正晃
春名彻也
田村欣章
山本义典
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN104603652A publication Critical patent/CN104603652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104603652B publication Critical patent/CN104603652B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G02B6/02014—Effective area greater than 60 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02266—Positive dispersion fibres at 1550 nm
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03605—Highest refractive index not on central axis
    • G02B6/03611—Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03627—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - +
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/0365—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - - +
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G02B6/02014—Effective area greater than 60 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm
    • G02B6/02019—Effective area greater than 90 square microns in the C band, i.e. 1530-1565 nm

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供一种适合于高密度封装和长距离传输的光纤。根据本发明的光纤包括芯部和包层，并且在1550nm的波长的情况下，有效横截面面积Aeff为100μm2以下，并且色散Disp为19.0－22ps/nm/km，当以Leff定义有效长度并且用α定义传输损耗时，表达式“FOM＝5log{|Disp|·Leff}-10log{Leff/Aeff}-100α”中所示的品质因数FOM为3.2dB以上。

Description

光纤
技术领域
本发明涉及一种光纤。
背景技术
对于采用数字相干接收技术的通信系统而言，重要的是要提高光通信系统的光信噪比(OSNR)。通过提高OSNR，可以在例如以下几个方面提高光通信系统的性能：可以增加传输系统的容量；可以增大传输系统的传输距离；以及可以增大中继器之间的跨长。为了提高OSNR，重要的是降低光纤的非线性并减少传输线路中的损耗。通过增大有效面积Aeff且通过增大色散的绝对值，可以降低光纤的非线性。WO00/062106和JP2005-20440A均描述了一种色散的绝对值大且有效面积Aeff大的非色散位移光纤。
在现有的传输线路和传输装置中，使用以下光纤：标准单模光纤(SSMF)，其在1.55μm的波段中具有约80μm2的有效面积Aeff，并且符合ITU-T G.652规格；以及色散位移光纤(DSF)和非零色散位移光纤(NZ-DSF)，其具有在50μm2至80μm2的范围内的有效面积Aeff，并且分别符合ITU-T G.653和ITU-T G.655规格。JP2011-197667A描述了这样的情况：当这些光纤中的一个光纤被熔接到具有大有效面积Aeff的非色散位移光纤时，熔接损耗可能变高，结果，OSNR可能降低。
另外，当光纤被密集封装的陆地长距离通信光缆或海底无中继器通信光缆由具有大有效面积Aeff的非色散位移光纤制成时，可能由于宏弯损耗或微弯损耗的存在而使光纤的衰减增大，结果，传输系统的OSNR可能降低。
如在WO00/036443中所述的那样，存在一种使用具有相对较小有效面积Aeff和相对较大色散的正色散光纤来补偿负色散光纤的色散的公知技术。能够减少由弯曲引起的损耗的正色散光纤还可以用作色散补偿组件。然而，该光纤不适合实际的长距离传输，因为该光纤具有0.17dB/km以上的衰减。
US2010/0195966的说明书描述了一种通过在芯部中掺入碱金属来减少衰减的光纤。然而，该说明书所述的具有小有效面积Aeff的光纤(实例8、13、14和15)不适合实际的长距离传输，因为各光纤的衰减为0.17dB/km以上。因此，迄今为止，尚未研究出适合于高密度地封装在光缆中且适合于使用数字相干系统进行长距离传输的光纤。
发明内容
技术问题
本发明目的在于提供一种适用于高密度铺设和长距离传输的光纤。
解决技术问题的方案
根据本发明的光纤包括芯部和包层。在1550nm的波长的情况下，有效面积Aeff为100μm2以下，并且色散Disp为19.0ps/nm/km以上且22ps/nm/km以下，用表达式FOM＝5log{|Disp|·Leff}-10log{Leff/Aeff}-100α表示的品质因数FOM为3.2dB以上，在该表达式中，所述光纤的有效长度用Leff[km]表示并且所述光纤的衰减用α[dB/km]表示。
在根据本发明的光纤中，在1550nm的波长的情况下的衰减α可以为0.164dB/km以下。在1550nm的波长的情况下的有效面积Aeff可以为76μm2以上或可以为62μm2以上。在2m长的光纤上测得的光纤截止波长可以为1.30μm以上且1.60μm以下。在1550nm的波长的情况下的色散斜率S可以为0.05ps/nm2/km以上且0.07ps/nm2/km以下。在1550nm的波长的情况下，熔接到具有80μm2的有效面积的单模光纤时的熔接损耗可以为0.05dB/面以下。
在根据本发明的光纤中，所述芯部相对于纯石英玻璃的折射率而言的相对折射率差可以为-0.1％以上且0.1％以下。所述芯部可以由掺杂有平均浓度为1000原子ppm以上的氯的石英系玻璃制成。所述芯部可以掺杂有平均浓度为0.01原子ppm以上且50原子ppm以下的碱金属。所述芯部中的过渡金属和主族金属的浓度可以为1ppm以下。
在根据本发明的光纤中，所述芯部的直径2rc可以为9.0μm以上且11.6μm以下，并且在与所述光纤的中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述芯部的最大折射率Nc相对于所述包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2可以为0.34％以上且0.62％以下。所述芯部可以包括第一芯部和第二芯部，所述第一芯部具有最小折射率Ni、最大折射率Ni2和外半径ri，所述第二芯部具有最大折射率Nc和外半径rc，Nc≥Ni2，rc≥ri，并且2rc为9.0μm以上且11.0μm以下，并且在与所述中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述第二芯部的最大折射率Nc相对于所述包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2可以为0.40％以上且0.62％以下。相对折射率差Δi＝(Nc-Ni)/Ni可以为0.05％以上且0.25％以下。
在根据本发明的光纤中，所述包层可以包括第一包层和第二包层，所述第一包层具有外半径rd、最大折射率Nd1和最小折射率Nd2，所述第二包层具有外半径ro、最大折射率No和最小折射率No2，Nc>No2>Nd1，并且rc<rd<ro；所述第二包层的最大折射率No相对于所述第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δd＝(No-Nd2)/Nd2可以为0.05％以上且0.25％以下，并且所述第一包层的外半径rd与所述芯部的外半径rc的比率Ra＝rd/rc可以为3.0以上且4.5以下。
在根据本发明的光纤中，在与所述光纤的中心轴线相距距离ri处，所述芯部可以具有最小折射率Ni，在与所述中心轴线相距距离rx处，所述芯部可以具有最大折射率Nc，并且当所述芯部的外径用rc表示，Rc＝rc/rx可以为1以上且5.0以下并且9μm≤2rc≤11μm时，r1<rx≤rc；所述芯部的最大折射率Nc相对于所述芯部的最小折射率Ni而言的相对折射率差Δi＝(Nc-Ni)/Ni可以为0.05％以上且0.25％以下；并且在与所述中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述芯部的最大折射率Nc相对于最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/No可以为0.40％以上且0.62％以下。
根据本发明的光纤是这样的光纤：其包括芯部和包层，并且在1550nm的波长的情况下具有62μm2以上且100μm2以下的有效面积Aeff、22ps/nm/km以下的色散Disp、0.164dB/km以下的衰减α以及0.05ps/nm2/km以上且0.07ps/nm2/km以下的色散斜率S。在1550nm的波长的情况下，色散Disp可以为15ps/nm/km以上。
本发明的有益效果
对于本发明而言，能够提供一种适用于高密度铺设和长距离传输的光纤。
附图说明
图1是示出在1550nm的波长的情况下使用色散Disp作为参数时的有效面积Aeff与微弯损耗增加量之间的关系的曲线图。
图2是示出在1550nm的波长的情况下当熔接到异种光纤(其为具有80μm2有效面积的标准单模光纤)时的光纤的熔接损耗与光纤的有效面积Aeff之间的关系的曲线图。
图3是示出在1550nm的波长的情况下通过使用品质因数FOM作为参数时的衰减α与有效面积Aeff之间的关系的曲线图。
图4的部分(a)和部分(b)是示出根据本发明的光纤的折射率分布的优选实例的概念图。
图5是示出具有单峰芯部折射率分布的光纤的设计实例的概念图。
图6是表示具有单峰芯部折射率分布的光纤的参数的等高线的曲线图，该曲线图具有沿着横轴的相对折射率差Δc和沿着纵轴的直径2rc。
图7是示出光纤的折射率分布的示意图。
图8是示出具有环形芯部折射率分布的光纤的设计实例的概念图。
图9是表示具有环形芯部折射率分布的光纤的参数的等高线的曲线图，该曲线图具有沿着横轴的相对折射率差Δc和沿着纵轴的直径2rc。
图10是表示在衰减α为0.15dB/km的情况下使用Aeff作为参数时的色散与FOM(其由表达式(1a)表示)之间的关系的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。附图中的相同元件将用相同的附图标记表示，并且将省略此类元件的重复描述。
在本说明书中，在1550nm的波长的情况下，光纤的色散用Disp[ps/nm/km]表示，有效面积用Aeff[μm2]表示，衰减用α[dB/km]表示，跨长(span length)用L[km]表示，并且有效长度用Leff[km]表示。光纤的品质因数FOM用表达式(1a)、(1b)和(1c)表示。
FOM＝5log{|Disp|·Leff}-10log{Leff/Aeff}-α×100km        (1a)
Leff＝(1-exp(-α'L))/α'        (1b)
α'＝α/4.343        (1c)
根据A.Carena等人的ECOC2011,Th.12.LeCervin.5，光纤的品质因数FOM用表达式(2a)表示。通过将表达式(2b)、(2c)应用于表达式(2a)并且假定跨长L为100km，可以获得表达式(1a)。这里，C表示光在真空中的速度，并且λ表示波长(这里为1550nm)。对于纯二氧化硅芯部光纤而言，表示光纤的非线性折射率的n2的值设定为2.18×10-20m2/W。应注意到，表达式(1a)与表达式(2a)之差为常数。
FOM＝5log{|β2|·Leff}-10log{γ·Leff}-α×L        (2a)
β2＝-2πC×Disp/λ2        (2b)
γ＝(n2/Aeff)×(2π/λ)        (2c)
根据R.Cigliutti等人的JLT V.29,No.15,pp.2310-2318,2011，对于商用纯二氧化硅芯部光纤而言，α＝0.168dB/km、Aeff＝110μm2、并且Disp＝20.6ps/nm/km。因此，品质因数FOM为3.2dB。因此，通过使用品质因数FOM与该纯二氧化硅芯部光纤的品质因数FOM相等或更高的光纤可以进行高速传输。优选地，品质因数FOM更高，并且更优选地，例如为3.7dB以上。
从表达式(1a)可以看出，随着色散Disp的绝对值增大、有效面积Aeff增大、衰减α减小，品质因数FOM增大；并且可以提高光传输系统的性能。当例如Aeff＝100μm2、Disp＝21.0ps/nm/km并且α＝0.163dB/km时，FOM变为等于3.2dB。当Aeff＝90μm2、Disp＝20.0ps/nm/km并且α＝0.157dB/km时，FOM变为等于3.2dB。当Aeff＝80μm2、Disp＝19.5ps/nm/km并且α＝0.151dB/km时，FOM变为等于3.2dB。
然而，如果有效面积Aeff变得过大，则微弯损耗将增大，并且当光纤安装在光缆中时，可能出现大的衰减。此外，一般来说，当熔接到已经总体上铺设好的单模光纤或NZ-DSF时，熔接损耗将变得更高。因此，有效面积Aeff太大不是优选的。
图1是示出在1550nm的波长的情况下使用色散Disp作为参数时的有效面积Aeff与微弯损耗的增加量之间的关系的曲线图。横轴表示有效面积Aeff，并且纵轴表示微弯损耗的增加量。两条虚线分别表示在色散Disp处于19ps/nm/km至22ps/nm/km的范围内的情况下的趋势线和在色散Disp处于16ps/nm/km至18ps/nm/km的范围内的情况下的趋势线。微弯损耗用以下情况下的损耗增加量表示：以80g的张力将光纤卷绕在直径为400mm且覆盖有丝网的缠线管上，每根丝具有50μm的直径并且以100μm的间距布置。
对于相同的有效面积Aeff，在色散Disp处于19ps/nm/km至22ps/nm/km的(较大)范围内的情况下的微弯损耗小于在色散Disp处于16ps/nm/km至18ps/nm/km的范围内的情况下的微弯损耗。一般用在陆地光缆中的单模光纤具有17ps/nm/km的色散Disp和约80μm2的有效面积Aeff。为了具有等同于该光纤的微弯损耗特性，优选的是，色散Disp处于19ps/nm/km至22ps/nm/km的范围内，并且有效面积Aeff为100μm2以下。具有由大致纯石英玻璃制成的芯部的纯二氧化硅芯部光纤的衰减随着色散的增大而减小，因为随着色散的增大，所传输的光波的功率更加集中在纯二氧化硅芯部上。
优选的是，光纤的宏弯损耗较小。例如，当以20mm的直径卷绕光纤时，在1550nm的波长的情况下的宏弯损耗优选地为20dB/m以下，更优选地为10dB/m以下，并且更优选地为3dB/m以下。当以30mm的直径卷绕光纤时，弯曲损耗变得更小，并且优选地，在1550nm的波长的情况下的弯曲损耗为2dB/m以下，并且更优选地为1dB以下。当以60mm的直径卷绕光纤时，优选地，在低于1625nm的波长范围内弯曲损耗为0.01dB/m以下。
一般来说，传输光纤的包层玻璃部分涂覆有两层树脂涂层。为了抑制光纤的微弯损耗的增大，优选的是，一次树脂涂层具有较低的杨氏模量，而二次树脂涂层具有较高的杨氏模量。具体而言，优选地，一次树脂涂层具有处于0.2MPa至2MPa范围内的杨氏模量，并且更优选地具有处于0.2MPa至1MPa范围内的杨氏模量；而二次树脂涂层具有处于500MPa至2000MPa范围内的杨氏模量，并且更优选地具有处于1000MPa至2000MPa范围内的杨氏模量。
为了降低光纤的微弯损耗，可以优选地使用增大包层玻璃的直径或树脂涂层的外径的方法。然而，扩大与常用光纤(玻璃直径：125μm，涂层外径：245μm)的差异是不实际的。包层玻璃的外径可以在123μm至127μm的范围内，而树脂涂层的外径可以在230μm至260μm的范围内。
图2是示出在1550nm的波长的情况下当熔接到异种光纤(其为具有80μm2有效面积的标准单模光纤)时的光纤的熔接损耗与光纤的有效面积Aeff之间的关系的曲线图。随着有效面积Aeff的增大，熔接到不同类型的光纤时的异种熔接损耗增大，结果，系统性能下降。优选的是，有效面积Aeff为约100μm2以下，因为在这种情况下，熔接到具有80μm2有效面积的标准单模光纤时的熔接损耗为约0.05dB/面(facet)以下。
图3是示出在1550nm的波长的情况下使用品质因数FOM作为参数时的衰减α与有效面积Aeff之间的关系的曲线图。横轴表示衰减α，纵轴表示有效面积Aeff。曲线分别示出品质因数FOM的值为3.2dB、3.7dB和4.2dB的情况下的等高线。这里假定色散Disp为21ps/nm/km。
当有效面积Aeff为100μm2时，优选的是，衰减α为0.164dB/km以下，使得品质因数FOM可以为3.2dB以上，优选的是，衰减α为0.159dB/km以下，使得品质因数FOM可以为3.7dB以上，并且优选的是，衰减α为0.152dB/km以下，使得品质因数FOM可以为4.2dB以上。目前，实现了0.15dB/km的衰减α。在这种情况下，如果有效面积Aeff为76μm2以上，则品质因数FOM为3.2dB以上。因此，优选的是，有效面积Aeff为76μm2以上。然而，期望的是，随着未来技术的发展，衰减α将会下降。例如，假定衰减α将会下降至约0.14dB/km，则优选的是，有效面积Aeff为62μm2以上。
图10是示出在衰减α为0.15dB/km的情况下使用Aeff作为参数时的色散与FOM(其由表达式(1a)表示)之间的关系的曲线图。实线表示在Aeff为90μm2的情况下的关系，而虚线表示在Aeff为80μm2的情况下的关系。优选的是，色散较大，因为FOM随着色散的变高而增大。优选的是，当Aeff＝90μm2时，色散为15ps/nm/km以上，而当Aeff＝80μm2时，色散为19ps/nm/km以上，因为在这些情况下FOM变为3.2dB。
为了实现具有0.164dB/km以下的衰减α的低损耗光纤，优选的是，光纤具有由大致纯石英玻璃制成的芯部，并且芯部的最大折射率Nc相对于纯石英玻璃的折射率NSiO2而言的相对折射率差(Nc-NSiO2)/NSiO2为-0.1％以上且0.1％以下。芯部可以掺杂有平均浓度为1000原子ppm以上的氯或可以掺杂有平均浓度为100原子ppm以上的氯。芯部可以掺杂有平均浓度为0.01原子ppm以上且50原子ppm以下的碱金属。碱金属可以为钾、钠、铷等。在该情况下，可以降低芯部的粘度，并因此可以使衰减降低至0.16dB/km以下。优选的是，芯部中的主族金属(锗、铝等)和过渡金属(镍、铁、锰等)的浓度为1ppm以下，因为在这种情况下，可以抑制因过渡金属和主族金属造成的散射损耗和吸收损耗。
图4的部分(a)和部分(b)是示出根据本发明的光纤的折射率分布的优选实例的示意图。具有大有效面积Aeff的光纤具有弯曲损耗大的问题。然而，通过在芯部周围形成低折射率区域(其具有比低折射率区域外侧的折射率低的折射率)，可以降低弯曲损耗。对于用于长距离传输的光纤而言，部分(a)和部分(b)所示的折射率分布均是优选的。部分(a)所示的分布(其为已知的W包层型分布)是更优选的，因为它适合批量生产。
图5是示出具有单峰芯部折射率分布的光纤的设计实例的概念图。光纤包括：芯部，其具有单峰折射率分布；第一包层，其围绕芯部；以及第二包层，其围绕第一包层。用rc表示芯部的外半径，并且用Nc表示芯部的最大折射率。用rd表示第一包层的外半径，用Nd1表示第一包层的最大折射率，并且用Nd2表示第一包层的最小折射率。用ro表示第二包层的外半径，用No表示第二包层的最大折射率，并且用No2表示第二包层的最小折射率。这些参数满足Nc>No2>Nd1和rc<rd<ro的关系。用Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2表示芯部的最大折射率Nc相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差，并且用Δd＝(No-Nd2)/Nd2表示第二包层的最大折射率No相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差。用Ra＝rd/rc表示第一包层rd的外半径与芯部rc的外半径的比率。
图6是示出具有单峰芯部折射率分布的光纤的参数的等高线的曲线图，该曲线图具有沿着横轴的相对折射率差Δc和沿着纵轴的直径2rc。图6中的曲线表示在Δd＝0.15％且Ra＝3.8的情况下的以下内容：2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.60μm(与22m长的光纤上的1.52μm光缆截止波长λc相对应)的等高线；2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.30μm(与22m长的光纤上的1.22μm光缆截止波长λc相对应)的等高线；在1550nm的波长的情况下有效面积Aeff为100μm2的等高线；在1550nm的波长的情况下有效面积Aeff为76μm2的等高线；在1550nm的波长的情况下色散Disp为19ps/nm/km的等高线；以及在1550nm的波长的情况下色散Disp为22ps/nm/km的等高线。
优选的是，相对折射率差Δc和直径2rc在这样的区域(阴影区域)中：2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.30μm以上且1.60μm以下、有效面积Aeff为76μm2以上且100μm2以下、色散Disp为19ps/nm/km以上和22ps/nm/km以下。对于单峰芯部光纤而言，优选的是，Δc为0.34％以上且0.55％以下，并且芯部直径在9.4μm至11.6μm的范围内。更优选的是，Δc在0.38％至0.49％的范围内，使得芯部直径的(传输特性良好的)范围可以拓宽为±0.5μm以上。
优选的是，第一包层rd的外半径与芯部rc的外半径的比率Ra＝rd/rc为3.0以上且4.5以下。优选的是，第二包层的最大折射率No相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δd在0.08％至0.20％的范围内。在这种情况下，可以提高弯曲特性。
芯部的半径rd按如下方式限定。参考图7，用N(r)表示沿径向与光纤的轴线相距r处的折射率。假定沿径向在距离L处的折射率N(L)为最大值Nmax。假定(Nmax-N(R))/Nmax为0.15％，其中R表示沿径向的距离，使得L<R。芯部的半径rd定义为半径R。
第一包层的外半径rd按如下方式限定。用rd1作为第一包层的折射率具有最小值Nd1处的半径。用ro1作为第二包层的折射率具有最大值No处的半径。外半径rd定义为rd1<rd<ro1范围内的半径(其中，rd1和ro1为半径位置)，使得折射率N(r)相对于半径的导数dN/dr具有最大值。换言之，rd定义为位于包层的折射率具有最小值的半径与包层的折射率具有最大值的半径之间的半径位置，在该半径位置处，折射率随着半径的增大而增大，并且在该半径位置处，折射率的变化率最大。
图8是示出具有环形芯部折射率分布的光纤的设计实例的概念图。具有环形芯部折射率分布的光纤包括：芯部，其包括第一芯部和第二芯部，并且具有环形折射率分布；第一包层，其围绕芯部；以及第二包层，其围绕第一包层。用ri表示第一芯部的外半径，并且用Ni表示第一芯部的最小折射率。用rc表示第二芯部的外半径，并且用Nc表示第二芯部的最大折射率。用rd表示第一包层的外半径，用Nd1表示第一包层的最大折射率，并且用Nd2表示第一包层的最小折射率。用ro表示第二包层的外半径，用No表示第二包层的最大折射率，并且用No2表示第二包层的最小折射率。这些参数满足Nc>No2>Nd1和ri<rc<rd<ro的关系。
用Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2表示第二芯部的最大折射率Nc相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差，并且用Δd＝(No-Nd2)/Nd2表示第二包层的最大折射率No相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差。用Δi＝(Nc-Ni)/Ni表示第二芯部的最大折射率Nc相对于第一芯部的最小折射率Ni而言的相对折射率差。用Ra＝rd/rc表示第一包层rd的外半径与第二芯部rc的外半径的比率，并且用Rb＝rc/ri表示第二芯部rc的外半径与第一芯部ri的外半径的比率。
图9是表示具有环形芯部折射率分布的光纤的参数的等高线的曲线图，该曲线图具有沿着横轴的相对折射率差Δc和沿着纵轴的直径2rc。图9中的曲线表示在Δd＝0.14％、Δi＝0.16％、Ra＝4.1且Rb＝2.6的情况下的以下内容：2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.60μm(与22m长的光纤上的1.52μm光缆截止波长λc相对应)的等高线；2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.30μm(与22m长的光纤上的1.22μm光缆截止波长λc相对应)的等高线；在1550nm的波长的情况下有效面积Aeff为100μm2的等高线；在1550nm的波长的情况下有效面积Aeff为76μm2的等高线；在1550nm的波长的情况下色散Disp为19ps/nm/km的等高线；以及在1550nm的波长的情况下色散Disp为22ps/nm/km的等高线。
优选的是，相对折射率差Δc和直径2rc在这样的区域(阴影区域)中：2m长的光纤上的光纤截止波长λc为1.30μm以上且1.60μm以下、有效面积Aeff为76μm2以上且100μm2以下、并且色散Disp为19ps/nm/km以上且22ps/nm/km以下。对于环形芯部光纤而言，优选的是，Δc为0.40％以上且0.62％以下，并且芯部直径为9.0μm以上且11.0μm以下。更优选的是，Δc在0.44％至0.55％的范围内，使得芯部直径的(传输特性良好的)范围可以拓宽为±0.5μm以上。
优选的是，第一包层rd的外半径与芯部rc的外半径的比率Ra＝rd/rc为3.0以上且4.5以下。优选的是，第二芯部的外半径rc与第一芯部的外半径ri的比率Rb＝rc/ri在1.1至5的范围内。优选的是，第二包层的最大折射率No相对于第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δd为0.05％以上且0.25％以下。第二芯部的最大折射率Nc相对于中心芯部的最小折射率Ni而言的相对折射率差Δi可以为0.05％以上且0.25％以下。在这种情况下，可以提高弯曲特性。
第一芯部的外半径ri按如下方式限定。用ri1作为芯部的折射率具有最小值Ni处的半径。用rx作为芯部的折射率具有最大值Nc处的半径。外半径rd定义为ri1<ri<rx范围内的半径(其中，ri1和rx为半径位置)，使得折射率N(r)相对于半径的导数dN(r)/dr具有最大值。换言之，ri定义为位于芯部的折射率具有最小值的半径与芯部的折射率具有最大值的半径之间的半径位置，在该半径位置处，折射率随着半径的增大而增大，并且在该半径位置处，折射率的变化率最大。
优选地，光纤具有下述其它特性。优选的是，在1380nm的波长的情况下的衰减低至0.8dB/km以下，更优选地低至0.4dB/km以下，并且更优选地低至0.3dB/km以下。偏振模色散可以为0.2ps/√km以下。优选的是，光缆截止波长为1520nm以下。更优选的是，光缆截止波长为1450nm以下，这是用于拉曼放大的泵浦波长。在1550nm的波长的情况下的模场直径可以在8.5μm至11.5μm的范围内。在1550nm的波长的情况下的色散斜率可以为0.050ps/nm2/km以上且0.070ps/nm2/km以下。光纤预制件的芯部和包层可以各自具有折射率结构。
使用包括上述具有大的有效面积Aeff、大的色散Disp和大的品质因数FOM的光纤的传输系统，能够提高长距离大容量传输的传输性能。具体而言，当在诸如陆地高芯数光缆和海底无中继器传输光缆等光缆(在这种光缆中，光纤被以较高的密度封装)中使用光纤时，能够降低衰减并提高传输性能。

Claims (16)

1.一种光纤，其包括芯部和包层，
其中，在1550nm的波长的情况下，有效面积Aeff为100μm2以下，并且色散Disp为19.0ps/nm/km以上且22ps/nm/km以下，用表达式FOM＝5log{|Disp|·Leff}-10log{Leff/Aeff}-100α表示的品质因数FOM为3.2dB以上，在该表达式中，所述光纤的有效长度用Leff[km]表示并且所述光纤的衰减用α[dB/km]表示。
2.根据权利要求1所述的光纤，
其中，在1550nm的波长的情况下的衰减α为0.164dB/km以下。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，
其中，在1550nm的波长的情况下的有效面积Aeff为76μm2以上。
4.根据权利要求1或2所述的光纤，
其中，在1550nm的波长的情况下的有效面积Aeff为62μm2以上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光纤，
其中，在2m长的光纤上测得的光纤截止波长为1.30μm以上且1.60μm以下。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光纤，
其中，在1550nm的波长的情况下的色散斜率S为0.05ps/nm2/km以上且0.07ps/nm2/km以下。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光纤，
其中，熔接到在1550nm的波长的情况下具有80μm2的有效面积的单模光纤时的熔接损耗为0.05dB/面以下。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的光纤，
其中，所述芯部相对于纯石英玻璃的折射率而言的相对折射率差为-0.1％以上且0.1％以下。
9.根据权利要求8所述的光纤，
其中，所述芯部由掺杂有平均浓度为1000原子ppm以上的氯的石英系玻璃制成。
10.根据权利要求8或9所述的光纤，
其中，所述芯部掺杂有平均浓度为0.01原子ppm以上且50原子ppm以下的碱金属。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的光纤，
其中，所述芯部中的过渡金属和主族金属的浓度为1ppm以下。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的光纤，
其中，所述芯部的直径2rc为9.0μm以上且11.6μm以下，并且
在与所述光纤的中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述芯部的最大折射率Nc相对于所述包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2为0.34％以上且0.62％以下。
13.根据权利要求12所述的光纤，
其中，所述芯部包括第一芯部和第二芯部，所述第一芯部具有最小折射率Ni、最大折射率Ni2和外半径ri，所述第二芯部具有最大折射率Nc和外半径rc，Nc≥Ni2，rc≥ri，并且2rc为9.0μm以上且11.0μm以下，并且
在与所述中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述第二芯部的最大折射率Nc相对于所述包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/Nd2为0.40％以上且0.62％以下。
14.根据权利要求13所述的光纤，
其中，相对折射率差Δi＝(Nc-Ni)/Ni为0.05％以上且0.25％以下。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的光纤，
其中，所述包层包括第一包层和第二包层，所述第一包层具有外半径rd、最大折射率Nd1和最小折射率Nd2，所述第二包层具有外半径ro、最大折射率No和最小折射率No2，Nc>No2>Nd1，并且rc<rd<ro，
所述第二包层的最大折射率No相对于所述第一包层的最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δd＝(No-Nd2)/Nd2为0.05％以上且0.25％以下，并且
所述第一包层的外半径rd与所述芯部的外半径rc的比率Ra＝rd/rc为3.0以上且4.5以下。
16.根据权利要求1所述的光纤，
其中，在与所述光纤的中心轴线相距距离ri处，所述芯部具有最小折射率Ni，
在与所述中心轴线相距距离rx处，所述芯部具有最大折射率Nc，
r1<rx≤rc，在该关系中，所述芯部的外径用rc表示，Rc＝rc/rx为1以上且5.0以下，并且9μm≤2rc≤11μm，
所述芯部的最大折射率Nc相对于所述芯部的最小折射率Ni而言的相对折射率差Δi＝(Nc-Ni)/Ni为0.05％以上且0.25％以下，并且
在与所述中心轴线相距rc以上且4.5rc以下的距离范围内，所述芯部的最大折射率Nc相对于最小折射率Nd2而言的相对折射率差Δc＝(Nc-Nd2)/No为0.40％以上且0.62％以下。
CN201380046230.5A 2012-09-04 2013-09-02 光纤 Active CN104603652B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012194260 2012-09-04
JP2012-194260 2012-09-04
PCT/JP2013/073547 WO2014038512A1 (ja) 2012-09-04 2013-09-02 光ファイバ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104603652A true CN104603652A (zh) 2015-05-06
CN104603652B CN104603652B (zh) 2018-02-13

Family

ID=50237121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380046230.5A Active CN104603652B (zh) 2012-09-04 2013-09-02 光纤

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150226914A1 (zh)
EP (1) EP2894498B1 (zh)
JP (1) JP6361101B2 (zh)
CN (1) CN104603652B (zh)
DK (1) DK2894498T3 (zh)
WO (1) WO2014038512A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107179581A (zh) * 2016-03-09 2017-09-19 住友电气工业株式会社 耦合型多芯光纤

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3156830B1 (en) * 2014-06-13 2020-12-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical transmission system
CN105556353B (zh) 2014-08-01 2018-10-26 株式会社藤仓 光纤及其制造方法
WO2016047749A1 (ja) * 2014-09-26 2016-03-31 株式会社フジクラ 光ファイバ
CN106716198B (zh) 2014-09-26 2019-06-21 株式会社藤仓 光纤及其制造方法
WO2016152507A1 (ja) * 2015-03-25 2016-09-29 住友電気工業株式会社 マルチコア光ファイバ
JP6554875B2 (ja) * 2015-04-01 2019-08-07 住友電気工業株式会社 光ファイバケーブル
US9645340B2 (en) 2015-04-01 2017-05-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber cable
JP6551137B2 (ja) * 2015-10-15 2019-07-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6335949B2 (ja) * 2016-02-12 2018-05-30 株式会社フジクラ マルチコアファイバ
CN108469648B (zh) * 2018-05-14 2020-05-05 烽火通信科技股份有限公司 一种超低损耗大有效面积单模光纤及其制造方法
JPWO2021039914A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6340744A (ja) * 1986-08-07 1988-02-22 Fujikura Ltd 光フアイバ
CN1194382A (zh) * 1997-02-12 1998-09-30 住友电气工业株式会社 色散位移光纤
CN1334928A (zh) * 1998-12-17 2002-02-06 住友电气工业株式会社 光纤
US20050117860A1 (en) * 2002-03-15 2005-06-02 Guillaume Vienne Microstructured optical fibre with cladding recess, a method of its production, and apparatus comprising same
JP2005202440A (ja) * 1999-04-13 2005-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ及びそれを含む光通信システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1107027B1 (en) * 1999-04-13 2011-10-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system comprising the same
JP2002341170A (ja) * 2001-03-16 2002-11-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバおよび波長分割多重伝送用線路
JP2003279780A (ja) * 2002-01-15 2003-10-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ、光ファイバテープ、光ケーブル及び光ファイバ付き光コネクタ
JP4123823B2 (ja) * 2002-05-17 2008-07-23 住友電気工業株式会社 分散補償ユニットおよび光通信システム
JP2005020440A (ja) 2003-06-26 2005-01-20 Nec Saitama Ltd 携帯端末装置
US7088900B1 (en) * 2005-04-14 2006-08-08 Corning Incorporated Alkali and fluorine doped optical fiber
US7483614B2 (en) * 2005-09-07 2009-01-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical device using the same
WO2007061561A2 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Corning Incorporated Low attenuation non-zero dispersion shifted optical fiber
US7406237B2 (en) * 2006-02-21 2008-07-29 Corning Incorporated Multiband optical fiber
US8315495B2 (en) 2009-01-30 2012-11-20 Corning Incorporated Large effective area fiber with Ge-free core
US7689085B1 (en) * 2009-01-30 2010-03-30 Corning Incorporated Large effective area fiber with GE-free core
US8655133B2 (en) 2010-02-26 2014-02-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system including same
CN103154789B (zh) * 2010-09-03 2016-09-21 Ofs菲特尔有限责任公司 色散补偿系统和具有改进的品质因数的色散补偿光纤

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6340744A (ja) * 1986-08-07 1988-02-22 Fujikura Ltd 光フアイバ
CN1194382A (zh) * 1997-02-12 1998-09-30 住友电气工业株式会社 色散位移光纤
CN1334928A (zh) * 1998-12-17 2002-02-06 住友电气工业株式会社 光纤
JP2005202440A (ja) * 1999-04-13 2005-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ及びそれを含む光通信システム
US20050117860A1 (en) * 2002-03-15 2005-06-02 Guillaume Vienne Microstructured optical fibre with cladding recess, a method of its production, and apparatus comprising same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREA CARENA等: "Novel figure of merit to compare fibers in coherent detection systems with uncompensated links", 《OPTICS EXPRESS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107179581A (zh) * 2016-03-09 2017-09-19 住友电气工业株式会社 耦合型多芯光纤
CN107179581B (zh) * 2016-03-09 2020-07-07 住友电气工业株式会社 耦合型多芯光纤

Also Published As

Publication number Publication date
EP2894498A4 (en) 2016-04-27
DK2894498T3 (da) 2020-08-31
WO2014038512A1 (ja) 2014-03-13
JP2014067020A (ja) 2014-04-17
CN104603652B (zh) 2018-02-13
JP6361101B2 (ja) 2018-07-25
EP2894498B1 (en) 2020-08-05
EP2894498A1 (en) 2015-07-15
US20150226914A1 (en) 2015-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104603652B (zh) 光纤
JP5379396B2 (ja) 大きい実効面積を有する伝送用光ファイバ
US7254305B2 (en) Low attenuation large effective area optical fiber
CN101551488B (zh) 色散位移光纤
AU745736B2 (en) Dispersion equalization optical fiber and optical transmission line including the same
US7336877B2 (en) Broadband optical fiber
JP4065716B2 (ja) 有効面積の広い正分散光ファイバ
US6477306B2 (en) Dispersion-compensating optical fiber, and, optical transmission line and dispersion-compensating module respectively including the same
CN105683790B (zh) 空分复用所用的少模光纤
EP2352047A1 (en) Non-zero dispersion shifted optical fiber having a large effective area
JP4496649B2 (ja) 光ファイバ及びそれを含む光伝送路
KR101731743B1 (ko) 대유효면적 광섬유
US6421490B1 (en) Low slope dispersion managed waveguide
WO2001071391A9 (en) Dispersion slope compensating optical faser
US7024083B2 (en) Non-zero dispersion shifted optical fiber
US6768852B2 (en) Dispersion and slope compensating optical fiber and transmission link including same
CA2267252A1 (en) Dispersion-shift fiber
US6424776B1 (en) Monomode optical fiber with optimized dispersion shift for high speeds
JP2018511078A (ja) 極低減衰の単一モード光ファイバ
WO2007005332A2 (en) Non-zero dispersion shifted optical fiber
EP1565774A1 (en) Dispersion compensating optical fiber for smf and transmission link including same
JP2001296444A (ja) 分散補償光ファイバ、光伝送路および分散補償モジュール
US6516123B1 (en) Optical fiber with large effective core area and high chromatic dispersion
JP2001159721A (ja) 分散補償光ファイバ
WO2001065287A1 (en) Optical fiber for wdm transmission

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant