CN106461855B - 光纤及光传输系统 - Google Patents

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Abstract

涉及一种光纤,该光纤在将拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中能够改善OSNR。该光纤在波长1450nm下的有效截面积Aeff1450[μm2]、波长1450nm下的传输损耗α1450[/km]及波长1550nm下的传输损耗α1550_dB[dB/km]满足规定的条件式。另外,该光纤在波长1550nm下的有效截面积Aeff1550[μm2]及波长1550nm下的传输损耗α1550[/km]满足其他规定的条件式。

Description

光纤及光传输系统
技术领域
本发明涉及光纤及光传输系统。
背景技术
在使用数字相干检测技术的光传输系统中,光信噪比(Optical Signal-to-NoiseRatio:OSNR)的提高是重要的。通过提高OSNR,从而能够实现光传输系统的传输容量的扩大、可传输距离的延伸化、中继机间隔(跨度长度)的延伸化。
为了提高OSNR,降低传输用光纤的传输损耗,及通过扩大光纤的有效截面积Aeff而降低非线性,以使得降低纤芯内的光功率密度的做法是有效的。
在符合ITU-T G.652推荐的标准的单模光纤中,波长1550nm下的传输损耗为0.19dB/km左右,波长1550nm下的Aeff为80μm2左右。与此相对,在专利文献1记载的光纤中,波长1550nm下的传输损耗小于或等于0.18dB/km,波长1550nm下的Aeff大于或等于110μm2
一般来说,在光传输系统中,光纤配置在发送机和初级的中继机之间、中继机和次级的中继机之间、最终级的中继机和接收机之间,将光信号从发送机传输至接收机。通常,光信号通过配置在中继机内的Er添加光纤放大器(Er-Doped Fiber Amplifier:EDFA)而被放大,在中继机之间(1跨度)发生的传输损耗被完全补偿。
另一方面,为了改善光传输系统的OSNR,有时将在噪声特性上优异的拉曼放大和EDFA组合而使用。图1(a)是表示将拉曼放大和EDFA组合而使用的光传输系统1的结构的图。该光传输系统1具备发送机10、中继机20及接收机30,在它们之间配置有光纤40而作为光纤传输路径。各中继机20包含EDFA 21及拉曼放大用激励光源22。各中继器20内的拉曼放大用激励光源22、和从该拉曼放大用激励光源22输出的拉曼放大用的激励光传播的光纤40构成了拉曼放大器。
各中继机20内的拉曼放大用激励光源22通过使激励光在与信号光的传播方向相同的方向或者相反的方向传播,从而在传输用光纤40内发生感应拉曼散射,将信号光放大。由石英玻璃构成的光纤中的拉曼放大的增益,在与激励光波长相距大约100nm的长波长具有其峰值。例如,在C波带(波长1530-1565nm)下将信号光进行拉曼放大的情况下,大多在波长1450nm附近配置激励光波长。
但是,拉曼放大也是利用作为非线性现象之一的感应拉曼散射,因此存在如果将Aeff扩大则放大效率降低的问题。
在专利文献2记载有光纤及光传输系统,该光纤及光传输系统在使用拉曼放大的长中继距离的波分复用光传输系统中对OSNR进行改善。另外,在该文献中记载有下述内容,即,为了将激励光功率抑制在实用的范围内(小于或等于几瓦),波长1550nm下的Aeff必须小于或等于150μm2
在专利文献3记载有在使用拉曼放大的光传输系统中,为了改善OSNR并抑制拉曼放大用激励光功率增大的波长1550nm下的传输损耗和Aeff的关系。
专利文献1:日本特开2005-202440号公报
专利文献2:日本特开2011-039109号公报
专利文献3:日本特开2011-197667号公报
发明内容
发明人对于使用拉曼放大的现有的光传输系统进行研究的结果为,发现了如下述的课题。即,在专利文献2中,在将拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中用于改善OSNR的光纤不明确。在专利文献3中,以通过拉曼放大将传输损耗全部补偿作为前提,另外,没有考虑激励光波长下的光纤特性。
本发明就是为了解决如上述的课题而提出的,其目的在于提供一种光纤,该光纤在将拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中能够改善OSNR。另外,其目的在于提供一种光传输系统,该光传输系统具备使用如上所述的光纤的光纤传输路径、拉曼放大器及EDFA,能够改善OSNR。
本实施方式所涉及的光纤具备沿规定轴延伸的纤芯、和设置在该纤芯的外周的包层,该光纤构成为,在将波长1450nm下的有效截面积设为Aeff1450[μm2],将波长1450nm下的传输损耗设为α1450[/km],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550_dB[dB/km]时,纤芯及包层分别满足下式。
[式1]
Figure GDA0001165402840000031
发明的效果
根据本发明,在将拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中能够改善OSNR。
附图说明
图1是表示将拉曼放大和EDFA组合而使用的光传输系统1的结构及1跨度内的信号光功率图表的图。
图2是将本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的要素汇总而成的表。
图3是将本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的要素汇总而成的表。
图4是将本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的要素汇总而成的表。
图5是表示可应用于本实施方式所涉及的光纤的折射率分布的一个例子的图。
图6是表示可应用于本实施方式所涉及的光纤的折射率分布的其他例子的图。
图7是表示本实施方式所涉及的光纤中的纤芯的折射率分布的变形例的图。
图8是表示在规定条件下,Aeff1450·α1450、22/(α1550_dB×100-12)及0.44/α1550_dB各自的相对于α1450_dB的依赖性的曲线图。
图9是表示在规定条件下,Aeff1450·α1450、22/(α1550_dB×100-12)、0.44/α1550_dB各自的相对于Aeff1450的依赖性的曲线图。
具体实施方式
[本发明的实施方式的说明]
首先,列举本发明的实施方式而进行说明。
作为本实施方式的第1方式,该光纤具备沿规定轴延伸的纤芯、和设置在纤芯的外周的包层。特别地,构成为,在将波长1450nm下的有效截面积设为Aeff1450[μm2],将波长1450nm下的传输损耗设为α1450[/km],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550_dB[dB/km]时,纤芯及包层分别满足上述(1)式。此外,传输损耗α的尾标“dB”表示该传输损耗α[/km]的分贝表示[dB/km](αdB=10α×log10(e))。
作为可应用于上述第1方式的第2方式,也可以构成为,在将波长1550nm下的有效截面积设为Aeff1550[μm2],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550[/km]时,纤芯及包层分别满足下面的式(2)。
[式2]
Aeff1550·α1550>2.2 (2)
作为可应用于上述第1及第2方式中的至少任意方式的第3方式,优选波长1550nm下的传输损耗α1550_dB小于或等于0.17dB/km。另外,作为可应用于上述第1~第3方式中的至少任意方式的第4方式,优选波长1550nm下的有效截面积Aeff1550为70~160μm2
作为可应用于上述第1~4方式中的至少任意方式的第5方式,优选纤芯相对于纯二氧化硅的相对折射率差为-0.1~+0.1%。
作为可应用于上述第1~5方式中的至少任意方式的第6方式,优选波长1450nm下的传输损耗α1450_dB为小于或等于0.19~0.22dB/km。另外,作为可应用于上述第1~6方式中的至少任意方式的第7方式,优选波长1450nm下的有效截面积Aeff1450,为60~140μm2
作为可应用于上述第1~7方式中的至少任意方式的第8方式,优选纤芯相对于包层的基准区域的相对折射率差为0.18~0.45%,纤芯的直径为9~15μm。此外,在本说明书中,在包层以单层构成的情况下,该包层整体成为基准区域,但在包层以多层构成的情况下,构成该包层的层中的最外层被规定为基准区域。
作为可应用于上述第1~8方式中的至少任意方式的第9方式,优选光纤截止波长小于或等于1600nm。另外,作为可应用于上述第1~9方式中的至少任意方式的第10方式,包层如上所述,可以由将纤芯的外周面包围的内包层、和将内包层的外周面包围的外包层构成。在该结构中,优选外包层的折射率小于纤芯的折射率、且大于内包层的折射率。作为可应用于上述第1~10方式中的至少任意方式的第11方式,优选纤芯的直径2a和内包层的外径2b之比b/a为3.0~5.0。
并且,本实施方式所涉及的光传输系统具备:使用上述第1~第11方式中的任意方式所涉及的光纤的光纤传输路径、构成为对通过该光纤传输路径传输的信号光进行放大的Er添加光纤放大器、和构成为对通过该光纤传输路径传输的信号光进行拉曼放大的拉曼放大器。特别地,在将拉曼放大用的激励光波长下的上述光纤的有效截面积设为AeffP[μm2],将拉曼放大用的激励光波长下的上述光纤传输路径的传输损耗设为αP[1/km]([1/km]和[/km]表示相同的单位),将信号光波长下的上述光纤传输路径的传输损耗设为αSdB[dB/km],将上述光纤传输路径的跨度长度设为L[km],将拉曼放大用的激励光功率设为PPump[mW]时,该光传输系统满足下面的式(3)。
[式3]
[本发明的实施方式的详细内容]
下面,参照附图,对本实施方式所涉及的光纤及包含该光纤的光传输系统的具体的构造详细地进行说明。此外,本发明并不限定于这些例示,由权利要求书示出,包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。
本实施方式所涉及的光传输系统具备上述的图1(a)所示的构造,本实施方式所涉及的光纤作为光纤传输路径,可应用于图1(a)所示的光传输系统1的光纤40。另外,图1(b)表示相对于光纤传输路径的1跨度(配置光纤40的中继区间),使拉曼放大用激励光沿与信号光的传播方向相反的方向传播时的、该1跨度内的信号光功率图表。在图1(a)的光传输系统1中,信号光在各跨度配置的光纤40中的传播过程中得到GR[dB]的拉曼增益。并且,信号光通过配置在跨度输出端侧的EDFA 21而得到GE[dB]的EDFA增益。通过如上所述的结构,在1跨度内发生的信号光的传输损耗被完全被补偿。
首先,对拉曼放大的增益GR及ASE噪声功率PASE_Raman进行说明。信号光通过拉曼放大而得到的每1跨度单位的增益GR[dB]以下面的式(4)表示。在这里,gR[×10-14m/W]是拉曼增益系数,AeffP[μm2]是激励光波长下的有效截面积,LeffP[km]是激励光波长下的有效长度,PPump[mW]是输入激励光功率。
[式4]
Figure GDA0001165402840000061
如果将中继机间隔(跨度长度)设为L[km],将激励光波长下的传输损耗设为αP[1/km],则LeffP以下面的式(5)表示。在L足够长(大于或等于几十km)的情况下,LeffP能够以下面的式(6)进行近似。
[式5]
LeffP=[1-exp(-αPL)]/αP (5)
[式6]
LeffP~1/αP (6)
gR由纤芯的材质大体决定,在实质上没有向纤芯添加杂质的纯二氧化硅纤芯光纤的情况下,以2.6[×10-14m/W]左右大致恒定。
另外,通过拉曼放大产生的ASE(Amplified Spontaneous Emission)噪声功率PASE_Raman[mW]以下面的式(7)表示。在这里,h=6.63×10-34[Js]是普朗克常数,ν是光频率而为194THz左右,Δν是噪声频带而例如为12.5GHz左右,NFR是拉曼放大的噪声系数。
[式7]
PASE_Raman=hvΔv·NFR·(GR-1) (7)
接下来,对EDFA的增益GE及ASE噪声功率PASE_EDFA进行说明。如果1跨度内的传输损耗通过拉曼放大和EDFA被完全补偿,则应该通过EDFA得到的增益GR[dB]为从跨度总损耗减去拉曼放大增益而以下面的式(8)表示。在这里,αSdB[dB/km]是信号光波长的传输损耗。
[式8]
Figure GDA0001165402840000071
另外,通过EDFA产生的ASE噪声功率PASE_EDFA[mW]以下面的式(9)表示。在这里,NFE是EDFA的噪声系数,一般来说为5~6dB左右。
[式9]
PASE_EDFA=hvΔv·NFE·(GE-1) (9)
接下来,对通过自相位调制引起的相位偏移量及容许输入信号光功率进行说明。作为在光纤中发生的非线性现象之一而存在自相位调制。自相位调制使信号光的相位偏移,使传输性能劣化,因此在光传输系统中需要抑制为小于或等于容许值。在没有使用拉曼放大的情况下的光传输系统中,每1跨度单位的通过自相位调制引起的相位偏移量φSPM[rad]以下面的式(10)表示。在这里,n2[10-20m2/W]为非线性折射率,λ[nm]为波长,AeffS[μm2]为信号光波长下的有效截面积,Psig[mW]为输入信号光功率,αS[1/km]为信号光波长下的传输损耗。
[式10]
Figure GDA0001165402840000081
如果将中继机间隔(跨度长度)设为L[km],则LeffS以下面的式(11)表示。在L充分长(大于或等于几十km)的情况下,LeffS能够以下面的式(12)进行近似。
[式11]
LeffS=[1-exp(-αSL)]/αS (11)
[式12]
LeffS~1/αS (12)
n2由纤芯的材质大体决定,在实质上没有向纤芯添加杂质的纯二氧化硅纤芯光纤中,以2.2[×10-20m2/W]左右大致恒定。
在使用了拉曼放大的情况下,在跨度输出端附近,信号光功率增大,因此与此相伴φSPM也增大。但是,例如在跨度长度100km的SSMF传输输入信号光功率-2dBm/ch的信号光时,在使用激励光功率200mW的拉曼放大的情况、和没有使用拉曼放大的情况下,φSPM之差小,为5%左右。因此,即使在使用拉曼放大的情况下,φSPM也能够使用上述式(10)而近似地表示。
关于在光传输系统中被容许的φSPM,从发送机至接收机为止的传输路径的整体的累积量例如为1rad.。例如在以50跨度构成的传输路径的情况下,每1跨度单位被容许的φSPM为0.02rad.。为了不超过某个相位偏移量的容许量φSPM_max[rad.]而被容许的最大的输入信号光功率Psig_max[mW]以下面的式(13)表示。
[式13]
接下来,对改善OSNR的光纤进行说明。在将输入信号功率设为Psig_max,以使得通过自相位调制而引起的相位偏移量成为容许量φSPM_max的情况下,拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中的OSNR以下面的式(14)表示。
[式14]
Figure GDA0001165402840000091
一般来说,在将拉曼放大和EDFA组合的光传输系统中,拉曼放大的增益比EDFA的增益大。并且,EDFA的噪声特性劣于拉曼放大(即,噪声系数NFE比NFR大),因此PASE_EDFA比PASE_Raman大。因此,为了改善OSNR,将PASE_EDFA抑制得较小是有效的。
根据上述式(9)可知,PASE_EDFA相对于GE线性地增加,因此为了将PASE_EDFA减少,将GE抑制得较小是有效的。并且,通过将GE抑制得较小,从而也能够将通过EDFA放大后的拉曼ASE噪声功率PASE_Raman·GE抑制得较小。
在这里,将信号光波长设为1550nm,将激励光波长设为1450nm。将波长1550nm的有效截面积设为Aeff1550[μm2],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550[1/km]及α1550_dB[dB/km]。将波长1450nm下的有效截面积设为Aeff1450[μm2],将波长1450nm下的传输损耗设为α1450[1/km]及α1450_dB[dB/km]。
为了将GE抑制得较小,优选满足以下面的式(15)表示的条件1。由此,在上述式(8)中,能够使设为L=100km、PPump=200mW时的GE小于或等于12dB。针对通用的单模光纤(Aeff1550=80μm2、Aeff1450=75μm2、α1550_dB=0.19dB/km、α1450=0.053/km、gR=2.7×10-14m/W),能够将GE降低1dB以上。即,能够将PASE_EDFA降低1以上dB,能够改善OSNR。
[式15]
另一方面,如果将GE抑制得过小,则越相当于GE,GR变得越大。在该情况下,PASE_Raman变大,其结果,使OSNR劣化。因此,优选满足以下面的式(16)表示的条件2。由此,根据上述式(4)及上述式(8),成为GR<GE,能够抑制PASE_Raman的增大。其结果,能够改善OSNR。
[式16]
另外,使Psig_max提高,对于OSNR改善也是有效的。因此,根据上述式(13),优选AeffS·αS大,优选满足以下面的式(17)表示的条件3。由此,能够使φSPM_max=0.02rad时的Psig_max[mW]大于或等于0.5mW(-3dBm),能够改善OSNR。
[式17]
Aeff1550·α1550>2.2 (17)
图2~图4是将本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的要素汇总而成的表。在这里,对比例1是符合ITU-T G.652的通用单模光纤(SMF)。对比例2是符合ITU-TG.653的色散移位光纤(DSF)。
图2示出本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的特性,即,在图2中,示出Aeff1550、Aeff1450、α1550_dB、α1450_dB、光纤截止波长λc、波长1550nm下的直径20mm的弯曲损耗、Aeff1450·α1450(上述式(15)及上述式(16)各自的左边)、22/(α1550_dB·100-12)(上述式(15)的右边)、0.44/α1550_dB(上述式(16)的右边)、Aeff1550·α1550(上述式(17)的左边),是否满足条件1~3。样品1~6的光纤满足全部条件1~3。
图3表示在本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自中,作为激励光功率200mW,在跨度长度100km的光纤传输路径传输信号光时的传输特性。样品1~6的光纤与SMF相比,能够实现大于或等于1.5dB的OSNR改善。
图4表示本实施方式所涉及的光纤的样品及对比例各自的构造参数。图5是表示实施例的光纤的折射率分布的图。样品的光纤具有折射率n1且直径2a[μm]的纤芯、将该纤芯包围的包层。
将纤芯相对于纯二氧化硅的折射率n0的相对折射率差设为Δ0[%](下面的式(18))。优选Δ0为-0.1~+0.1%。根据条件1,α1450优选小,但对信号光功率的大部分经过的纤芯实质上不添加杂质,这为了减小α1450是有效的。
[式18]
Δ0[%]=100×(n1-n0)/n1 (18)
更优选实施方式的光纤如图6所示的折射率分布这样,具有折射率n1且直径2a[μm]的纤芯、将该纤芯包围的折射率n2且直径2b[μm]的内包层、将该内包层包围的折射率n3的外包层。将纤芯相对于外包层的相对折射率差设为Δ1[%](下面的式(19))。将内包层相对于外包层的相对折射率差设为Δ2[%](下面的式(20))。
[式19]
Δ1[%]=100×(n1-n3)/n1, (19)
[式20]
Δ2[%]=100×(n2-n3)/n2, (20)
并且,优选满足下面的式(21)。根据条件2、3,优选Aeff1450、Aeff1550大,但通过使用具有如上所述的折射率分布的光纤,从而对于信号光确保有效的单模条件,并将卷绕为直径20mm时的波长1550nm下的弯曲损耗抑制为小于或等于20dB/m,同时能够将Aeff扩大为大于或等于100μm2
[式21]
n1>n3>n2 (21)
在这里,有效的单模条件是指光纤截止波长λc小于或等于1600nm。由此,能够将线缆截止波长设为小于或等于信号光波长(例如C波带:1530-1565nm)。
另外,可应用于本实施方式所涉及的光纤的样品(光纤)中的纤芯的折射率分布如图7所示,可进行各种变形。在如上所述的情况下,将纤芯的折射率的平均值视为n1。
具备使用本实施方式所涉及的光纤的光纤传输路径的光传输系统1的结构如图1(a)所示。如果将跨度长设为L[km],将激励光功率设为PPump[mW],则在该光传输系统1中,优选满足下面的式(22)。由此,根据上述式(8),与使用通用单模光纤的光传输系统相比,在本实施方式所涉及的光传输系统1中,能够将GE降低1dB以上,即,能够将PASE_EDFA降低1dB以上,能够改善OSNR。
[式22]
并且,具备使用本实施方式所涉及的光纤的光纤传输路径的光传输系统1,优选满足下面的式(23)。由此,根据上述式(4)及上述式(8),成为GR<GE,能够抑制PASE_Raman的增大,能够改善OSNR。
[式23]
Figure GDA0001165402840000122
接下来,使用图8及图9,对波长1450nm下的传输损耗α1450_dB和波长1450nm下的有效截面积Aeff1450的各应用范围进行说明。此外,准备的光纤(具有图5或者图6所示的折射率分布)。具体地说,图8是表示在将Aeff1450设为73μm2、将α1550_dB设为α1450_dB-0.045[dB/km]的条件下,Aeff1450·α1450、22/(α1550_dB×100-12)及0.44/α1550_dB各自的、相对于α1450_dB的依赖性的曲线图。另外,图9是表示在将α1550_dB设为0.155dB/km、将α1450设为0.045dB/km的条件下,Aeff1450·α1450、22/(α1550_dB×100-12)、0.44/α1550_dB各自的、相对于Aeff1450的依赖性的曲线图。
此外,Aeff1450·α1450是用图8中的曲线G810及图9中的曲线G910分别示出的、上述式(15)及式(16)各自的左边。22/(α1550_dB×100-12)是用图8中的曲线G820及图9中的G920分别示出的、上述式(15)的右边。另外,0.44/α1550_dB是用图8中的曲线G830及图9中的曲线G930分别示出的、上述式(16)的右边。
根据图8可知,如果α1450_dB在0.19~0.22dB/km的范围内,则满足以上述式(15)表示的条件1及以上述式(16)表示的条件2。另一方面,根据图9可知,如果Aeff1450在60~140μm2的范围内,则同时满足上述式(15)及上述式(16)各自表示的条件1及条件2。
标号的说明
1…光传输系统,10…发送机、20…中继机、21…EDFA、22…拉曼放大用激励光源,30…接收机,40…光纤。

Claims (11)

1.一种光传输系统,其具备:
光纤传输路径,其包含从某个中继器至次级的中继器为止的跨度,构成所述跨度的光纤具备沿规定轴延伸的纤芯、和设置在所述纤芯的外周的包层,该光纤构成为,在将波长1450nm下的有效截面积设为Aeff1450[μm2],将波长1450nm下的传输损耗设为α1450[/km],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550_dB[dB/km]时,所述纤芯及所述包层分别满足
[式1]
Er添加光纤放大器,其构成为对通过所述光纤传输路径传输的信号光进行放大;以及
拉曼放大器,其构成为对通过所述光纤传输路径传输的信号光进行拉曼放大,
在该光传输系统中,
构成为,在将拉曼放大用的激励光波长下的所述光纤的有效截面积设为AeffP[μm2],将所述拉曼放大用的激励光波长下的所述光纤传输路径的传输损耗设为αP[/km],将信号光波长下的所述光纤传输路径的传输损耗设为αSdB[dB/km],将所述光纤传输路径的跨度长度设为L[km],将激励光功率设为PPump[mW]时,满足
[式2]
Figure FDA0002218238230000012
2.根据权利要求1所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,构成为,在将波长1550nm下的有效截面积设为Aeff1550[μm2],将波长1550nm下的传输损耗设为α1550[/km]时,所述纤芯及所述包层分别满足
[式3]
Aeff1550·α1550>2.2。
3.根据权利要求1所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,波长1550nm下的所述传输损耗α1550_dB小于或等于0.17dB/km。
4.根据权利要求1所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,波长1550nm下的有效截面积Aeff1550为70~160μm2
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,波长1450nm下的传输损耗α1450_dB小于或等于0.19~0.22dB/km。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,波长1450nm下的所述有效截面积Aeff1450为60~140μm2
7.根据权利要求1至4中任一项所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,所述纤芯相对于纯二氧化硅的相对折射率差为-0.1~+0.1%。
8.根据权利要求7所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,
所述纤芯相对于所述包层的基准区域的相对折射率差为0.18~0.45%,
所述纤芯的直径为9~15μm。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,光纤截止波长小于或等于1600nm。
10.根据权利要求9所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,
所述包层包含将所述纤芯的外周面包围的内包层、和将所述内包层的外周面包围的外包层,
所述外包层的折射率比所述纤芯的折射率小,且比所述内包层的折射率大。
11.根据权利要求10所述的光传输系统,其中,
在所述光纤中,所述纤芯的直径2a和所述内包层的外径2b之比b/a为3.0~5.0。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017170652A1 (ja) * 2016-04-01 2018-04-05 株式会社フジクラ 光ファイバ、及び、その製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1576916A (zh) * 2003-06-26 2005-02-09 古河电气工业株式会社 低弯曲损耗的光纤
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
CN102193140A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 住友电气工业株式会社 光纤及包含光纤的光通信系统
CN102301262A (zh) * 2009-01-30 2011-12-28 康宁股份有限公司 具有无锗纤芯的大有效面积光纤
CN102907016A (zh) * 2010-03-10 2013-01-30 康宁股份有限公司 无中继长距离光纤传输系统
CN102959438A (zh) * 2010-06-30 2013-03-06 康宁股份有限公司 具有渐变折射率的无Ge芯的大有效面积光纤
CN103376503A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 信越化学工业株式会社 光纤
JP2014067020A (ja) * 2012-09-04 2014-04-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011039109A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 光通信システム
US8655133B2 (en) * 2010-02-26 2014-02-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber and optical communication system including same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN1576916A (zh) * 2003-06-26 2005-02-09 古河电气工业株式会社 低弯曲损耗的光纤
CN102301262A (zh) * 2009-01-30 2011-12-28 康宁股份有限公司 具有无锗纤芯的大有效面积光纤
CN102193140A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 住友电气工业株式会社 光纤及包含光纤的光通信系统
CN102907016A (zh) * 2010-03-10 2013-01-30 康宁股份有限公司 无中继长距离光纤传输系统
CN102959438A (zh) * 2010-06-30 2013-03-06 康宁股份有限公司 具有渐变折射率的无Ge芯的大有效面积光纤
CN103376503A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 信越化学工业株式会社 光纤
JP2014067020A (ja) * 2012-09-04 2014-04-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OSNR Performance of A_eff-Enlarged Low-Attenuation Pure-Silica-Core Fiber for Repeaterless Transmission with Distributed Raman Amplification;Yoshinori YAMAMOTO;《2008 Nen IEICE Communications Society Conference Koen Ronbunshu 2》;20080902;220 *

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