CN110741293B - 光纤和光传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的光纤具备：芯体；设置于芯体的外周、与芯体相比为低折射率的第一包层；以及设置于第一包层的外周、与第一包层相比为低折射率的第二包层。关于本发明的光纤，波长1.55μm时的模场直径为11.5μm以上，截止波长为1.53μm以下，弯曲半径30mm和波长1.625μm时的弯曲损耗为2dB/100turns以下，在波长1.55μm下每单位长度的传播光的延迟时间为4.876μs/km以下。

Description

光纤和光传输系统
技术领域
本发明涉及一种光纤和光传输系统。本申请基于2017年7月3日在日本申请的特愿2017-130725号并主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
近年来，随着通信网络的利用的多样化，要求降低传输延迟。例如，在以国际规模进行的金融贸易中高频度地使用的计算机间的通信方面， 1ms的传输延迟降低对通信的传输性能、金融贸易服务以及顾客的利益或损失给予很大的影响。面向未来，预想针对增大传输延迟的降低量的要求将加速。
在以横跨太平洋的海底光缆网络为首的长距离通信网络中，通信线路的铺设长度达到数千km。为了提高长距离通信网络的传输性能，降低传输线路中产生的延迟变得重要。关于海底光缆网络，进行了通过跨越大陆间的海底光缆的铺设路径的最优化来降低通信线路的延迟的研究。通过该研究，报告有长距离通信网络的传输延迟被降低数ms左右。
通信网络的延迟包括在传输设备等装置的内部产生的延迟和在传输路径中产生的延迟。在长距离通信网络中，传输路径中产生的延迟时间占据网络整体中产生的延迟时间的大部分，大到无法忽视的程度。
构成通信网络的传输路径的光纤的每单位长度的延迟时间主要由光纤介质的折射率决定。为了降低通信网络的传输延迟，使用低折射率的介质来作为光纤介质是有效的。以往的海底光缆网络中使用的截止位移光纤具有由高纯度的石英玻璃形成的芯体。由此，以往的海底光缆网络能够在包括1.55μm的波长范围内进行4.876μs/km左右的延迟时间下的光传输。在非专利文献1中报告有光子带隙光纤的延迟时间被降低到3.448μs/km左右。该光子带隙光纤具有使介质的折射率降低到了极限的中空的芯体。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：N. V. Wheeler et. al.，“Wide-bandwidth，low-loss，19-cellhollow core photonic band gap fiber and its potential for low latency datatransmission，”OFC/NFOEC Postdeadline Papers PDP5A.2 2012。
发明内容
发明要解决的问题
如上述那样，在长距离通信网络中，通过铺设路径的最优化来改善延迟时间。然而，在实际进行铺设路径的最优化时，存在地理条件、铺设成本的限制，由于该限制而存在通过铺设路径的最优化产生的延迟时间的降低量变少这样的问题。
另外，在光子带隙光纤中形成有低折射率的中空芯体。然而，光子带隙光纤的传播损耗达到数dB/km左右，因此存在光子带隙光纤不适于长距离通信网络的传输路径这样的问题。
本发明是鉴于上述的问题而作出的发明，其提供如下的光纤：能够应用于长距离通信网络，具有与以往的截止位移光纤的MFD和弯曲损耗同等的模场直径(Mode FieldDiameter：MFD)和弯曲损耗，并且具有比所述截止位移光纤的延迟时间少的延迟时间。
另外，本发明提供一种具有所述光纤的优秀特征的光传输系统。
用于解决问题的方案
作为解决上述问题的光纤，本发明人们新发现一种具备下面的全部五个特征的光纤的设计条件和结构：(1)具有芯体、与该芯体的外周相邻的第一包层以及与第一包层的外周相邻的第二包层，(2)芯体的半径为4μm以下，(3)第一包层相对于芯体的相对折射率差为0.0%以下，(4)波长1.55μm时的模场直径(Mode Field Diameter：MFD)为11.5μm以上，(5)弯曲半径30mm且波长1.625μm时的弯曲损耗为2.0dB/100turns以下。
本发明的光纤具备：芯体；第一包层，其设置于所述芯体的外周部，具有与所述芯体相比更低的折射率；以及第二包层，其设置于所述第一包层的外周部，具有与所述第一包层相比更低的折射率。本发明的光纤在波长1.55μm时的模场直径为11.5μm以上。本发明的光纤的截止波长为1.53μm以下。本发明的光纤在弯曲半径30mm和波长1.625μm时的弯曲损耗为2dB/100turns以下。在波长1.55μm时，由本发明的光纤的所述芯体传播的光的每所述芯体的单位长度的延迟时间为4.876μs/km以下。
本发明的光纤也可以是，所述芯体的半径为1.0μm以上且4.3μm以下，所述第一包层的半径满足下面的(1)式和(2)式。
[数学式1]
Figure 114590DEST_PATH_IMAGE001
[数学式2]
Figure 31730DEST_PATH_IMAGE002
此外，在(1)式和(2)式中，a1为所述芯体的半径[μm]。a2为所述第一包层的半径[μm]。Δ1为所述第一包层相对于所述芯体的相对折射率差[%]。
本发明的光纤也可以是，所述第二包层相对于所述第一包层的相对折射率差满足下面的(3)式。
[数学式3]
Figure 873784DEST_PATH_IMAGE003
在本发明的光纤中，也可以是，在截面视图中，在所述第二包层的中心的同心圆上配置有多个低延迟芯体，所述低延迟芯体具有作为第一芯体的所述芯体和设置于所述第一芯体的外周部的所述第一包层。
在本发明的光纤中，也可以是，在所述第二包层的中心配置有作为第二芯体的所述芯体。
本发明的光纤也可以是，在截面视图中，在所述第二包层的中心配置有低延迟芯体，所述低延迟芯体具有作为第一芯体的所述芯体和设置于所述第一芯体的外周部的所述第一包层，以所述低延迟芯体为中心并在同心圆上配置有作为第三芯体的所述芯体。
本发明的光纤也可以是，在截面视图中，在所述第二包层的中心配置有低延迟芯体，所述低延迟芯体具有作为第一芯体的所述芯体和设置于所述第一芯体的外周部的所述第一包层，以所述低延迟芯体为中心，以最密填充方式填充所述芯体来作为第四芯体。
本发明的光传输系统具备：上述的光纤；发送器，其与所述光纤的一个端部连接；以及接收器，其与所述光纤的另一端部连接。
发明的效果
根据本发明，能够获得具有与以往的截止位移光纤的MFD和弯曲损耗同等的MFD和弯曲损耗并且具有比所述截止位移光纤的延迟时间少的延迟时间的光纤。根据本发明，能够获得光纤与已有的海底光缆网络的亲和性，因此光纤的延迟时间减少。根据本发明，由于传输路径通过本发明的光纤构成，因此光传输系统的传输路径中产生的延迟时间减少，光传输系统整体中产生的延迟时间也减少。
附图说明
图1是表示以往的石英芯体光纤的光学特性与延迟时间的关系的曲线图。
图2是表示本发明的单模光纤(SMF)的折射率分布的图。
图3是表示完全满足在芯体的半径为1.0μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上、弯曲损耗为2dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图4是表示完全满足在芯体的半径为1.5μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上、弯曲损耗为2dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图5是表示完全满足在芯体的半径为2.0μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上、弯曲损耗为2dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图6是示出满足规定的要求条件的本发明的SMF的延迟时间的拟合系数与芯体的半径的关系的曲线图。
图7是示出满足规定的要求条件的本发明的SMF的MFD的拟合系数与芯体的半径的关系的曲线图。
图8是示出满足规定的要求条件的本发明的SMF的弯曲损耗的拟合系数与芯体的半径的关系的曲线图。
图9是表示完全满足在芯体的半径为1.0μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上且12.5μm以下、弯曲损耗为0.1dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图10是表示完全满足在芯体半径为1.5μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上且12.5μm以下、弯曲损耗为0.1dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图11是表示完全满足在芯体半径为2.0μm的情况下截止波长为1.53μm、MFD为11.5μm以上且12.5μm以下、弯曲损耗为0.1dB/100turns以下、延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下这样的多个条件的本发明的光纤的半径a2和相对折射率差Δ1的条件的曲线图。
图12是示出满足规定的要求条件的本发明的SMF的弯曲损耗的拟合系数与芯体的半径的关系的图。
图13是示出截止波长为1.53μm以下的本发明的SMF的半径a2与相对折射率差Δ1的关系的曲线图。
图14是示出本发明的SMF的截止波长的拟合系数κ9、κ10、芯体的半径a1以及第一包层相对于芯体区域的相对折射率差Δ1的关系的曲线图。
图15是示出本发明的SMF的截止波长的拟合系数κ11、κ12与芯体的半径a1的关系的曲线图。
图16是示出本发明的SMF的截止波长的拟合系数κ13与芯体的半径a1的关系的曲线图。
图17是表示在第二包层具有低折射率层的本发明的SMF的折射率分布的图。
图18是表示具备本发明的SMF的光传输系统的一个示例的图。
图19A是具有多个芯体的本发明的光纤的第一例的截面图。
图19B是具有多个芯体的本发明的光纤的第二例的截面图。
图19C是具有一个芯体的本发明的光纤的第三例的截面图。
图19D是具有一个芯体的本发明的光纤的第四例的截面图。
图20是表示使用了本发明的光纤的光传输系统的一个示例的图。
图21是示出在本发明的光纤中模场直径为11.5μm的电场分布因芯体和第一包层而受到的瑞利散射损耗与芯体的半径的关系的曲线图。
图22是示出在本发明的光纤中模场直径为15.0μm的电场分布因芯体和第一包层而受到的瑞利散射损耗与半径a1的关系的曲线图。
图23是示出遵照建议G.654.D的本发明的光纤中的瑞利散射损耗αR、MFD、由每单位长度的芯体传播的光的群延迟时间与半径a1的关系的曲线图。
图24是示出遵照建议G.654.E的本发明的光纤中的瑞利散射损耗αR、MFD、由每单位长度的芯体传播的光的群延迟时间与半径a1的关系的曲线图。
图25是表示试制的本发明的光纤的折射率分布的图。
图26是示出试制的本发明的光纤以及通用SMF和CSF(各种光纤)的光学特性的测定/评价结果的图。
图27是示出各种光纤的MFD的波长依赖性的测定结果的曲线图。
图28是示出各种光纤的传播损耗的波长依赖性(损耗波长谱)的测定结果的曲线图。
图29是示出各种光纤的损耗波长谱的波长的-4次方绘图和这些绘图的拟合直线的曲线图。
图30是示出各种光纤的非线性系数评价中的利用CW-SPM法的相移量的入射光功率依赖性测定结果和各测定结果的拟合直线的曲线图。
图31是示出利用各种光纤的脉冲响应法的群延迟时间的测定结果的曲线图。
图32是示出利用各种光纤的脉冲响应法的群延迟时间的波长依赖性的测定结果的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。下面说明的实施方式是本发明的实施的一个示例，本发明不限制于下面说明的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对具有相同功能的结构标注相同的标记，并省略重复的说明。
以往的石英芯体光纤具有由99.8重量%以上的高纯度的石英(SiO2)形成的芯体(有时称为芯体区域)，具有通用的阶跃折射率型的折射率分布。如众所周知的那样，在阶跃折射率型的折射率分布中，传输光的芯体的折射率和包层(有时称为包层区域)的折射率是均匀的。图1示出以往的石英芯体光纤的光学特性(由石英形成的芯体的半径a(μm)、包层相对于芯体的相对折射率差Δ(%))与延迟时间(GD)的关系。石英的折射率在波长1.55μm时设为1.444377。
主要使用于海底光缆的截止位移光纤的光学特性被规定为ITU-T(InternationalTelecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector：国际电信联盟电信标准化部门)的建议G.654.D。在建议G.654.D中，规定了波长1.55μm时的截止位移光纤的MFD为11.5μm以上且15.0μm以下。在建议G.654.D中，规定了在波长1.625μm和弯曲半径30mm时，截止位移光纤的弯曲损耗为2.0dB/100turns以下以及截止位移光纤的截止波长为1.53μm以下。
长距离通信的陆地核心网络中使用的光纤的光学特性被规定为ITU-T的建议G.654.E。在建议G.654.E中，规定了波长1.55μm时的陆地核心网络用光纤的MFD为11.5μm以上且12.5μm以下。在建议G.654.E中，规定了在波长1.625μm和弯曲半径30mm时，陆地核心网络用光纤的弯曲损耗为0.1dB/100turns以下以及陆地核心网络用光纤的截止波长为1.53μm以下。
图1的实线(A)示出如建议G.654.D所规定的那样MFD为11.5μm的石英芯体光纤的芯体的半径a(μm)与包层相对于芯体的相对折射率差Δ(%)的关系。图1的实线(B)示出弯曲损耗αb为2.0dB/100turns的石英芯体光纤的半径a与相对折射率差Δ的关系。图1的实线(C)示出截止波长λc为1.53μm的石英芯体光纤的芯体的半径a与相对折射率差Δ的关系。
如图1中由箭头所示的那样，满足符合建议G.654.D的规定的条件、即MFD为11.5μm以上、弯曲损耗αb为2.0dB/100turns以下且截止波长λc为1.53μm以上这样的各个条件的区域是相比于实线(A)而言相对折射率差Δ较低的一侧(即，相对折射率差Δ接近0的一侧，图1的曲线图的上侧)、相比于实线(B)而言半径a较大的一侧以及相比于实线(C)而言半径a较小的一侧相重叠的区域。理解的是，具备满足图1的斜线部的结构的石英芯体光纤满足对长距离通信网络用的光纤要求的所有条件，并具有4.4μm以上的半径的芯体。
图1的各个虚线示出群延迟时间(Gloup Delay：GD、有时仅称为延迟时间)为4.861μs/km、4.87μs/km、4.873μs/km、4.876μs/km、4.879μs/km的各值的石英芯体光纤的半径a与相对折射率差Δ的关系。此外，对满足建议G.654.E的规定的石英芯体光纤要求了与满足建议G.654.D的规定的石英芯体光纤相比较低的弯曲损耗。满足建议G.654.E的规定的区域变化到相比于图1所示的斜线部而言半径a变大的一侧。
如从与图1所示的斜线部的相对位置理解的那样，截止位移光纤能够达到的最小的群延迟时间为4.876μs/km。另外，理解的是半径a越小则达到的群延迟时间越小。当半径a为4.4μm以下时，弯曲损耗增大，难以减少群延迟时间。难以降低群延迟时间是因为，传播光的电场分布几乎被封闭在芯体中，传播光的速度由作为芯体的材料的高纯度的石英的折射率来支配性地决定。在为了兼顾芯体的扩大和低损耗化而开发的具有除阶跃折射率型以外的折射率分布的石英芯体光纤中，由于电场分布被良好地封闭在芯体内，因此延迟时间与阶跃折射率型的石英芯体光纤同等或与阶跃折射率型的石英芯体光纤的延迟时间相比延迟时间被降低。作为除阶跃折射率型以外的折射率分布，例如可列举W型折射率分布。
图2示出本发明所涉及的单模光纤(光纤、Single Mode optical fiber：SMF)的折射率n的分布。在本发明中，相对折射率差Δ不取绝对值，基本上为负值。本发明所涉及的光纤从针对长边方向的截面的中心起沿着与半径r重叠的方向具有芯体(r≤a1)、第一包层(a1<r≤a2)以及第二包层(r>a2)。即，第一包层设置于芯体的外周部，第二包层设置于第一包层的外周部。芯体的折射率n1与高纯度的石英玻璃的折射率(在波长1.55μm时折射率nSiO2=1.444377)同等或为高纯度的石英玻璃的折射率以下。第一包层的折射率n2低于折射率n1。第二包层的折射率n3低于折射率n2。
在半径a1小的SMF中，预计延迟时间的降低，通过第二包层实现传播光向芯体中的封闭。特别是，具有光的电场分布比较广这样的特性的第一高阶模式的光的封闭对芯体内的光传播的影响少。因而，通过如后述那样设计半径a1和第二包层相对于第一包层的相对折射率差Δ2，来使本发明的SMF的截止波长最优化。另一方面，基本模式受到光纤截面的中心附近的折射率分布影响。基于此，本发明的SMF的MFD、弯曲损耗被通过调整半径a1、a2而适当地设定。
(第一实施方式)
图3示出本发明的第一实施方式的SMF的光学特性与延迟时间的关系。第一实施方式的SMF的半径a1被设定为1.0μm。考虑相对折射率差Δ2(%)和半径a2，将第一实施方式的SMF的截止波长设定为1.53μm以下。图3的实线(D)示出MFD为11.5μm以上的第一实施方式的SMF的半径a2与相对折射率差Δ1的关系。图3的实线(E)示出弯曲损耗为2.0dB/100turns以下的第一实施方式的SMF的半径a2与相对折射率差Δ1的关系。
如将图1与图3进行比较而理解的，关于具有与以往的截止位移光纤同等的延迟时间(4.876μs/km)的第一实施方式的SMF的相对折射率差Δ1，随着半径a2的增大而相对折射率差Δ1向大的一侧(即，相对折射率差Δ1离开0的一侧，图3的曲线图的下侧)变化。具有与截止位移光纤同等的延迟时间的第一实施方式的SMF的半径a2通过相对折射率差Δ1和半径a1的函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)而表示为(4)式。在本说明书中，函数表示拟合函数，有时省略自变量来进行记载。
[数学式4]
Figure 268994DEST_PATH_IMAGE004
如上述那样，在第一实施方式的SMF的半径a1为1.0μm的情况下，函数κ0(a1)的值为2.00，函数κ1(a1)的值为-1.42，函数κ2(a1)的值为0.50。如图3所示，在MFD为11.5μm以上的SMF的边界(图3中的实线(D))处相对折射率差Δ1为0.0%的情况下的半径a2为5.56μm。
随着半径a2增大，第一包层对MFD的影响变小，SMF的折射率分布接近于阶跃折射率型。在该情况下，MFD仅由芯体的结构(即，半径a1、折射率n1等参数)决定。因而，随着半径a2的增加，相对折射率差Δ1收敛为依赖于半径a1的值。由此，第一实施方式的SMF的MFD为11.5μm的半径a2通过相对折射率差Δ1、半径a1的函数κ3(a1)以及由于半径a2的增大而相对折射率差Δ1收敛的函数κ4(a1)而表示为(5)式。
[数学式5]
Figure 83366DEST_PATH_IMAGE005
在第一实施方式的SMF的半径a1为1.0μm的情况下，函数κ3(a1)的值为-3.94，函数κ4(a1)的值为-0.88。如图3所示，在弯曲损耗为2.0dB/100turns以下的SMF的边界(图3中的实线(E))处当相对折射率差Δ1为0.0%时，半径a2为7.68μm。
当随着半径a2增大而如前述那样SMF的折射率分布接近单纯的阶跃折射率型时，弯曲损耗也仅由芯体的结构决定。由于随着半径a2的增加，相对折射率差Δ1收敛为由半径a1决定的值，因此SMF的弯曲损耗为2.0dB/100turns的半径a2通过相对折射率差Δ1以及半径a1的函数κ5(a1)、κ6(a1)而表示为(6)式。
[数学式6]
Figure 905828DEST_PATH_IMAGE006
在第一实施方式的SMF的半径a1为1.0μm的情况下，函数κ5(a1)的值为-1.08，函数κ6(a1)的值为-0.82。
图3的斜线部表示满足建议G.654.D的规定并能够实现截止位移光纤以下的延迟时间(4.876μs/km以下)的第一实施方式的SMF的设计区域。
如以上说明的那样，通过延迟时间、MFD以及弯曲损耗的条件来限制相对于相对折射率差Δ1而言的半径a2的选择范围。通过采用符合图3的斜线部的结构，第一实施方式的SMF在实现与以往的截止位移光纤同等的光学特性的同时，实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间。越是使相对折射率差Δ1低，越减少第一实施方式的SMF的延迟时间。
图4示出半径a1为1.5μm的第一实施方式的SMF的半径a2与相对折射率差Δ1的关系。图4和图5、后面示出的图9至图11的各曲线图的实线(D)、(E)表示与图3的实线(D)、(E)相同的内容。延迟时间为截止位移光纤的延迟时间以下的SMF的相对于相对折射率差Δ1而言的半径a2的选择范围的边界线通过(4)式来表示。MFD为11.5μm以上的SMF的相对于相对折射率差Δ1而言的半径a2的选择范围的边界线通过(5)式来表示。弯曲损耗为2dB/100turns以下的SMF的相对于相对折射率差Δ1而言的半径a2的选择范围的边界线通过(6)式来表示。在半径a1为1.5μm的情况下，函数κ0(a1)的值为2.00，函数κ1(a1)的值为-0.86，函数κ2(a1)的值为0.43，函数κ3(a1)的值为-3.94，函数κ4(a1)的值为-0.50。图4的斜线部示出满足建议G.654.D的规定的第一实施方式的SMF的设计区域。
图5示出芯体区域的半径a1为2.0μm的SMF的第一包层的半径a2与相对折射率差Δ1的关系。成为截止位移光纤以下的延迟时间的结构的边界线通过上述的(4)式来表示。MFD为11.5μm以上的结构的边界线通过上述的(5)式来表示。弯曲损耗为2dB/100turns以下的结构的边界线通过上述的(6)式来表示。在芯体区域的半径a1为2.0μm的情况下，函数κ0(a1)的值为2.00，函数κ1(a1)的值为-0.50，函数κ2(a1)的值为0.38，函数κ3(a1)的值为-3.94，函数κ4(a1)的值为-0.36。图5的斜线部示出通过本发明的单模光纤满足ITU-T的建议G.654.D的规定的SMF的设计区域。
如图3至图5所示，相对折射率差Δ1与半径a2的相对关系依赖于半径a1而变化。通过将表示包围图3至图5所示的斜线部的各边界线的函数的系数表现为半径a1的函数来确定第一实施方式的SMF的设计区域。在本发明中，考虑能够容易地制造光纤的条件，前提是半径a1为1.0μm以上。
关于实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的SMF的结构的边界线(即，通过(1)式表示的边界线)，函数κ0(a1)的值不依赖于芯体区域的半径a1，为2.00。图6表示函数κ1(a1)、κ2(a1)各自的值与半径a1的关系。如图6所示，函数κ1(a1)通过(7)式来表示，函数κ2(a1)通过(8)式来表示。
[数学式7]
Figure 172862DEST_PATH_IMAGE007
[数学式8]
Figure 683346DEST_PATH_IMAGE008
通过由半径a1、相对折射率差Δ1以及半径a2来表示延迟时间为4.876μs/km的结构的边界线，从而第一实施方式的SMF的设计区域(即，表示光学特性的区域)被表示为(1)式。
[数学式9]
Figure 352225DEST_PATH_IMAGE009
关于MFD为11.5μm以上的结构的边界线(由(5)式表示的边界线)，函数κ3(a1)的值不依赖于半径a1，为-3.94。图7表示函数κ4(a1)的值与半径a1的关系。如图7所示，函数κ4(a1)由(10)式来表示。
[数学式10]
Figure 345589DEST_PATH_IMAGE010
通过由半径a1、相对折射率差Δ1以及半径a2来表示MFD为11.5μm的结构的边界线，从而第一实施方式的SMF的设计区域被表示为(11)式。
[数学式11]
Figure 99918DEST_PATH_IMAGE011
关于弯曲损耗为2.0dB/100turns以下的结构的边界线(由(6)式表示的边界线)，图8表示函数κ5(a1)、κ6(a1)各自的值与半径a1的关系。如图8所示，函数κ5(a1)通过(12)式来表示，函数κ6(a1)通过(13)式来表示。
[数学式12]
Figure 836930DEST_PATH_IMAGE012
[数学式13]
Figure 422632DEST_PATH_IMAGE013
通过由半径a1、相对折射率差Δ1以及半径a2来表示弯曲损耗为2.0dB/100turns的结构的边界线，从而第一实施方式的SMF的设计区域被表示为下面所示的(9)式。
[数学式14]
Figure 852476DEST_PATH_IMAGE014
基于上述的内容，第一实施方式的SMF具有半径a1为1.0μm以上且4.3μm以下的芯体，作为半径a2相对于相对折射率差Δ1的关系而满足前述的(1)式和下面所示的(2)式。
[数学式15]
Figure 94102DEST_PATH_IMAGE015
通过相对于半径a1、相对折射率差Δ1而言的半径a2满足上述的条件，从而第一实施方式的SMF在实现与截止位移光纤同等的光学特性的同时，实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间。
表1示出第一实施方式的SMF的设计参数的一个示例。在表1所示的设计中，实现与截止位移光纤同等的光学特性，并且实现0.05μs/km的延迟时间的降低。通过使用像这样设计出的SMF，在如越太平洋海底光缆那样网络长度达到10000km左右的长距离网络中实现1ms左右的延迟时间的降低。表1所示的设计参数是满足上述条件的一个示例，通过具有满足上述条件的结构的SMF能够获得与具有表1的设计参数的SMF同样的效果。
[表1]
Figure 369226DEST_PATH_IMAGE016
(第二实施方式)
图9示出满足半径a1为1.0μm的情况下的半径a2与相对折射率差Δ1的关系以及建议G.654.E的本发明的第二实施方式的SMF的设计区域。基于相对折射率差Δ2和半径a2，第二实施方式的SMF的截止波长被设定为1.53μm以下。图9的实线(D)与第一实施方式同样地示出MFD为11.5μm的结构的边界线。图9的实线(E)与第一实施方式同样地示出弯曲损耗为0.1dB/100turns以下的结构的边界线。图9的斜线部示出完全满足与截止波长、MFD以及弯曲损耗相关的前述的条件且能够实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间(4.876μs/km以下)的设计区域。
在半径a1为1.0μm的情况下，成为截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的边界线与第一实施方式同样地通过(4)式表示。函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值相同。另外，MFD为11.5μm以上的边界线通过(5)式表示。函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值相同。
关于弯曲损耗成为0.1dB/100turns以下的结构的边界线，在相对折射率差Δ1为0.0%的情况下，半径a2为6.88μm。随着半径a2增大而第一包层对弯曲损耗的影响变小，弯曲损耗仅由芯体区域的结构决定。随着半径a2的增加，相对折射率差Δ1收敛为由芯体区域的半径a1决定的值。由此，本发明的SMF的弯曲损耗为0.1dB/100turns的半径a2通过相对折射率差Δ1和半径a1的函数κ7(a1)、κ8(a1)而被表示为(14)式。
[数学式16]
Figure 12696DEST_PATH_IMAGE017
在半径a1为1.0μm的情况下，函数κ7(a1)的值为-3.74，函数κ8(a1)的值为-1.36。相对折射率差Δ1高的设计区域由于延迟时间的增大而被限制。MFD和半径a2的设计范围被要求的弯曲损耗的条件所限制。如图9所示，相对折射率差Δ1越低，则延迟时间越短。
图10示出满足半径a1为1.5μm时的半径a2与相对折射率差Δ1的关系以及建议G.654.E的第二实施方式的SMF的设计区域。在半径a1为1.5μm的情况下，成为截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的边界线也通过(4)式表示。函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值相同。另外，MFD为11.5μm以上的边界线通过(5)式表示。函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值相同。
弯曲损耗成为0.1dB/100turns以下的结构的边界线通过(14)式表示。由于半径a1为1.5μm，因此函数κ7(a1)的值为-5.60，函数κ8(a1)的值为-0.87。图10的斜线部表示完全满足与截止波长、MFD以及弯曲损耗相关的上述的条件且能够实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的设计区域。
图11示出满足在半径a1为2.0μm的情况下的半径a2与相对折射率差Δ1的关系以及建议G.654.E的第二实施方式的SMF的设计区域。在半径a1为2.0μm的情况下，成为截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的边界线也通过(4)式表示。函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ0(a1)、κ1(a1)、κ2(a1)各自的值相同。另外，MFD为11.5μm以上的边界线通过(5)式表示。函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值与第一实施方式中所说明的函数κ3(a1)、κ4(a1)各自的值相同。
弯曲损耗成为0.1dB/100turns以下的结构的边界线通过前述的(14)式表示。由于半径a1为2.0μm，因此函数κ7(a1)的值为-6.25，函数κ8(a1)的值为-0.61。图11的斜线部表示完全满足与截止波长、MFD以及弯曲损耗相关的前述的要求条件且能够实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的设计区域。
如图9至图11所示，相对折射率差Δ1与半径a2的相对关系依赖于半径a1。如图9至图11所示的、MFD为11.5μm以上的边界线与如图3至图5所示的边界线相同。MFD为11.5μm以上的SMF的结构通过(9)式表示。如图9至图11所示的成为截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的边界线与如图3至图5所示的边界线相同。实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间的SMF的结构通过(9)式和(11)式表示。
弯曲损耗为0.1dB/100turns以下的结构的边界线通过(14)式表示。图12表示相对于半径a1而言的函数κ7(图12的左侧的轴)和函数κ8(图12的右侧的轴)的变化。如图12所示，函数κ7(a1)通过(15)式表示，函数κ8(a1)通过(16)式表示。
[数学式17]
Figure 347863DEST_PATH_IMAGE018
[数学式18]
Figure 889834DEST_PATH_IMAGE019
如以上说明的那样，弯曲损耗为0.1dB/100turns以下的第二实施方式的SMF的半径a2的设计区域表示为(17)式。
[数学式19]
Figure 968648DEST_PATH_IMAGE020
根据上述的内容，第二实施方式的SMF具有半径a1为1.0μm以上且4.3μm以下的芯体，并具有作为半径a2相对于相对折射率差Δ1的关系而满足(1)式和(2)式的设计区域。
[数学式20]
Figure 466626DEST_PATH_IMAGE021
[数学式21]
Figure 238273DEST_PATH_IMAGE022
通过相对于半径a1、相对折射率差Δ1而言的半径a2满足上述的条件，由此第二实施方式的SMF实现与截止位移光纤同等的光学特性的同时，实现截止位移光纤的延迟时间以下的延迟时间。
在图13中，在芯体区域的半径a1为1.0μm的情况和为2.0μm的情况的各个情况中，关于将相对折射率差Δ1设为-0.1%时和设为-0.8%时的半径a2及相对折射率差Δ2，示出截止波长为1.53μm以下的边界线。在相比于这些边界线而言相对折射率差Δ2较低的一侧(即，相对折射率差Δ2接近0的一侧，图13的曲线图的上侧)，满足与截止波长、MFD以及弯曲损耗相关的前述的要求条件。如图9所示，截止波长为1.53μm以下的边界线根据芯体半径a1和相对折射率差Δ1而变化。因而，截止波长为1.53μm的相对折射率差Δ2通过半径a1、相对折射率差Δ1以及半径a2来表示。
当半径a2增大时，截止波长为1.53μm的边界线向相对折射率差Δ2较低的一侧变化。当半径a2变大时，芯体的结构对截止波长的影响减少，因此相对折射率差Δ2不依赖于半径a1和相对折射率差Δ1而收敛。相对折射率差Δ2的收敛值为-0.033%。当使用相对折射率差Δ2的收敛值以及将半径a1和相对折射率差Δ1设为变量的函数κ9(a1，Δ1)、κ10(a1，Δ1)时，截止波长为1.53μm的相对折射率差Δ2表示为(20)式。
[数学式22]
Figure 188911DEST_PATH_IMAGE023
图14表示将半径a1设为1.0μm、2.0μm、4.3μm时的相对于相对折射率差Δ1而言的函数κ9(图14的左侧的轴)和函数κ10(图14的右侧的轴)的变化。如上述那样，在相对折射率差Δ1为0.0%的情况下，相对折射率差Δ1与函数κ9、κ10的关系使用将半径a1设为变量的函数κ11(a1)、κ12(a1)、κ13(a1)而表示为(21)式和(22)式。
[数学式23]
Figure 133733DEST_PATH_IMAGE024
[数学式24]
Figure 486217DEST_PATH_IMAGE025
在半径a1为4.3μm、相对折射率差Δ1为-0.531%以下的情况下，与半径a2和相对折射率差Δ2无关地，截止波长成为1.53μm以上。因而，在半径a1为4.3μm的情况下，在相对折射率差Δ1为-0.531%以上的SMF的结构中应用(21)式和(22)式。
图15表示相对于半径a1而言的函数κ11(图15的左侧的轴)和函数κ12(图15的右侧的轴)的变化。在半径a1为0.0μm的情况下，函数κ11、κ12两方失去对于相对折射率差Δ1的依赖性，因此函数κ11、κ12成为0(零)。图15中由实线示出的曲线通过(23)式表示。图15中由虚线示出的曲线通过(24)式表示。
[数学式25]
Figure 428765DEST_PATH_IMAGE026
[数学式26]
Figure 866700DEST_PATH_IMAGE027
图16表示相对于半径a1而言的函数κ13的变化。在半径a1为0.0μm的情况下，函数κ13失去对于相对折射率差Δ1的依赖性，因此函数κ13成为0(零)。图16中由实线示出的曲线通过(25)式表示。
[数学式27]
Figure 287317DEST_PATH_IMAGE028
基于上述的内容，截止波长为1.53μm以下的第二实施方式的SMF的结构的边界线通过半径a1、相对折射率差Δ1以及半径a2来表现，由此相对折射率差Δ2表示为(3)式。
[数学式28]
Figure 759887DEST_PATH_IMAGE029
以上说明的第二实施方式的SMF被设计为半径a1、a2以及相对折射率差Δ1、Δ2满足上述的较佳条件。
在本发明中，通过设计成半径a1处于1.0μm以上且4.3μm以下的范围，从而在遵照建议G.654.D的SMF中，确定出通过(1)式和(2)式表示的半径a2和相对折射率差Δ1的较佳的设计区域。同样地，在遵照建议G.654.E的SMF中，确定出通过(18)式和(19)式表示的半径a2和相对折射率差Δ1的较佳的设计区域。在前述的较佳的区域中，能够实现的SMF的延迟时间由相对折射率差Δ1大致决定，相对折射率差Δ1越低则延迟时间越长。通过在上述的较佳的区域内适当地选择半径a1、a2以及相对折射率差Δ1，由此截止波长满足在将SMF应用于长距离通信网络时所要求的条件，通过(3)式来决定相对折射率差Δ2。
第二实施方式的SMF的第二包层不限定于图2所示的折射率分布的第二包层。图17示出在图2所示的第二包层的从半径a3到半径a4为止的宽度w的区域内设置有折射率为n4且相对于第二包层的相对折射率差为Δ3的低折射率区域的折射率分布的一个示例。也就是说，半径a3大于半径a2，折射率n4低于折射率n3。已知的是，第二包层的低折射率区域缓解产生于MFD、弯曲损耗等光学特性的折衷。预计通过第二实施方式的SMF较佳地扩大了设计区域。通过在第二包层形成空孔而取代低折射率区域，从而能获得与在第二包层具有低折射率区域的SMF同样的效果。
(第三实施方式)
图18示出本发明的光传输系统100的结构。光传输系统100具备发送机102、本发明的光纤(SMF)104以及接收机106。发送机102与光纤104通过连接器相互连接。光纤104与接收机106通过连接器相互连接。光传输系统100具备光纤104，因此降低光传输系统100的传输延迟。由此，光传输系统100能够应对发送机102与接收机106之间的延迟降低的要求。
(第四实施方式)
图19A、图19B、图19C以及图19D示出作为单芯光纤的在相对于长边方向的截面处观看时配置有多个芯体的光纤51、52、53、54的结构。光纤51、52、53、54的一个以上的芯体是满足第一实施方式或第二实施方式中说明的条件并能够降低光纤的延迟时间的低延迟芯体。
图19A示出在具有125μm的直径的第二包层66(即，第一实施方式和第二实施方式中的第二包层)仅配置有四个低延迟芯体60A的光纤的截面。在截面视图中，各个低延迟芯体60A具有中心的芯体(第一芯体)62和设置于芯体62的外周部的第一包层64。图19B示出在具有125μm的外径的第二包层66的中心配置有芯体(第二芯体)60B并且相对于芯体60B的中心在同心圆上配置有四个低延迟芯体60A的光纤的截面。图19C示出具备直径为175μm的第二包层66和设置于第二包层66的外周部的直径为250μm的包覆70的光纤的截面。在图19C所示的SMF中，在第二包层66的中心配置有低延迟芯体60A，并且相对于低延迟芯体60A的中心在同心圆上配置有芯体(第三芯体)60C。图19D示出在具有被认为是能够确保可靠性的最大的包层的直径的250μm直径的第二包层66的中心配置有低延迟芯体60A、在第二包层的在低延迟芯体60A的外周处彼此隔开间隔地呈六角形状地配置(即，最密填充)有多个芯体(第四芯体)60D的光纤的截面。
根据具备在图19A至图19D中例示的光纤51、52、53、54的光传输系统，能够同时且较佳地实现以往的光通信和降低了时间延迟的光通信。
(第五实施方式)
图20示出具备本发明的光纤的光传输系统200。光传输系统200具备SMF(光纤)150、多个发送机172以及多个接收机174。SMF 150可以是第一实施方式至第三实施方式的SMF、第四实施方式的光纤51、52、53、54中的任一个。多个发送机172中的至少一个以上的发送机经由扇入设备(Fan-in device)与SMF 150的一个端部结合。多个接收机174中的至少一个以上的接收机经由扇入设备与SMF 150的另一端部结合。根据光传输系统200，能够同时实现以往的光通信和降低了传输装置间的传输延迟的光通信。由此，光传输系统200能够灵活地应对传输路径的延迟降低的要求。
(更优选的光纤的设计条件)
图21关于在MFD为11.5μm的情况下由于经SMF的芯体传播的光的电场分布受到第一包层的影响所致的瑞利散射损耗αR而示出利用数值计算求出半径a1与相对折射率差Δ1的关系的结果。图22关于在MFD为15.0μm的情况下由于经SMF的芯体传播的光的电场分布受到第一包层的影响所致的瑞利散射损耗αR而示出利用数值计算求出半径a1与相对折射率差Δ1的关系的结果。理解的是如图21和图22所示那样，通过减小半径a1并使相对折射率差Δ1降低，从而SMF的瑞利散射损耗αR增大。
图23示出基于图21和图22所示的数值计算结果的遵照建议G.654.D的SMF中的瑞利散射损耗αR、MFD、经每单位长度的芯体传播的光的群延迟时间与半径a1的关系。图24示出基于图21和图22所示的数值计算结果的遵照建议G.654.E的SMF中的瑞利散射损耗αR、MFD、经每单位长度的芯体传播的光的群延迟时间与半径a1的关系。
可认为通用的SMF的瑞利散射损耗αR为0.17dB/km左右。当认为截止位移光纤(CSF)的群延迟时间为4.877μs/km左右时，通过设定符合图23和图24的斜线部的半径a1和相对折射率差Δ1，从而能够同时实现分别遵照建议G.654.D和建议G.654.E的光学特性以及低损耗性/低延迟性，提供了本发明的光纤的更佳的设计区域。图23和图24的斜线部以满足各个建议的方式示出与MFD为11.5μm以上的边界线、瑞利散射损耗αR为0.17dB/km的边界线的各边界线相比在相对折射率差Δ1较低的一侧(即，相对折射率差Δ1接近0的一侧，图13的曲线图的上侧)相互重叠的范围。即，在上述的各实施方式中，通过进一步包括瑞利散射损耗αR为0.17dB/km以下这样的条件，从而能够同时实现分别遵照建议G.654.D和建议G.654.E的光学特性和低损耗性/低延迟性，且提供了更佳的设计区域。
(实施例)
基于在上述实施方式中说明的设计区域和参数的相对关系、较佳的条件，试制出本发明的SMF(光纤)。图25表示试制的SMF的折射率分布。进行试制出的本发明的SMF的特性的评价，并且进行通用的SMF和CSF的特性的评价。
图26关于试制的本发明的光纤(下面有时称为试制光纤)示出波长1.55μm时的MFD、波长1.55μm时的有效截面积(Aeff)、截止波长、波长1.625μm时弯曲半径为15mm下的每一圈的弯曲损耗、波长1.55μm下的传播损耗、波长1.55μm下的瑞利散射损耗、波长1.55μm下的波长色散、在波长1.55μm下设为非线性系数测定时的基准的波长、测定结果以及各种测定中使用的测定方法。为了进行比较，关于通用SMF以及遵照建议G.654.D的截止位移光纤(CSF)，也进行了与试制出的本发明的光纤(图26中的“试制光纤”)同样的测定。
图25示出按基于数值计算结果确定出的遵照规定了截止位移光纤的特性的建议G.654.D的结构参数的设计区域试制出的光纤结构。试制光纤具备由纯石英玻璃形成的芯体。芯体的半径为1.0μm，第一包层的半径为6.4μm。另外，芯体与第一包层的相对折射率差为-0.38%，第一包层与第二包层的相对折射率差为-0.24%。
如图26所示，如设计的那样，试制光纤具有与CSF同等的MFD、Aeff、截止波长、弯曲损耗。另外，试制光纤的传播损耗与通用SMF相同程度地低。进一步地，试制光纤的波长色散和非线性系数为与CSF同等的值。
图27示出对各种光纤的MFD的波长特性进行测定的结果。关于试制的光纤，在C波段+L波段的整个区域内，MFD被与CSF相同程度地扩大。MFD被扩大的倾向与由实线示出的数值计算结果非常一致。
图28示出各种光纤的损耗波长谱的测定结果。试制光纤的损耗波长谱的形状与通用SMF和CSF的形状相同。试制光纤的传播损耗在测定波长的整个区域内与通用SMF同等。
图29示出以波长λ的-4次方绘制图28所示的损耗波长谱所得到的结果。当基于λ-4为从0.52μm-4至0.80μm-4的拟合直线的斜率来分析波长1.55μm下的瑞利散射损耗时，关于试制光纤，为0.161dB/km，关于通用SMF，为0.166dB/km，关于CSF，为0.146dB/km。根据该结果，确认出试制光纤的瑞利散射损耗是与通用SMF相同的程度。
图30示出在进行各种光纤的非线性系数的评价时利用CW-SPM法得到的相移量的入射光功率依赖性的测定结果。关于CW-SPM法，能够通过使用(26)式根据相移量的入射光功率依赖性的斜率来分析非线性系数(n2/Aeff)。
[数学式29]
Figure 184921DEST_PATH_IMAGE030
在(26)式中，
Figure 110151DEST_PATH_IMAGE031
为相移量，λ为波长，Leff为各种光纤的有效长度，Pin为对于各种光纤的入射光的功率。基于由虚线示出的拟合直线的斜率而分析出的非线性系数在试制光纤、通用SMF、CSF中分别为1.79×10-10/W、2.95×10-10/W、1.90×10-10/W。根据该结果，确认出试制光纤具有与CSF相同程度的低非线性。
图31示出使用各种光纤的脉冲响应法得到的群延迟时间的测定结果。图31的曲线图的横轴是将测定出的群延迟时间换算为每单位长度的群延迟时间而示出的。关于测定，把从脉冲光源发出的脉冲的脉冲宽度调制为100ps，测定光纤长度设为350m。关于CSF，与通用SMF相比，群延迟时间降低0.018μs/km。对于此，关于试制光纤，确认出群延迟时间相对于CSF进一步降低了0.016μs/km。
图32示出关于图31所示的群延迟时间的测定结果对C波段+L波段内的波长依赖性进行测定的结果。确认出的是，试制出的光纤的群延迟时间在C波段+L波段的整个区域内相比于CSF降低了0.016μs/km左右。
此外，通用SMF具有由芯体、第一包层以及第二包层构成的三层结构，在关于通用SMF的上述的数值计算中使用了下面的参数。
·芯体的半径···3.5μm
·第一包层的半径···6.5μm
·芯体相对于第二包层的相对折射率差···0.38%
·第二包层的半径···62.5μm
·第一包层相对于第二包层的相对折射率差···0.05%
·第二包层的折射率(波长1.55μm)···1.444377。
另外，CSF具有由芯体、第一包层以及第二包层构成的三层结构，在关于CSF的上述的数值计算中使用了下面的参数。
·芯体的半径···6μm
·芯体的折射率(波长1.55μm)···1.444377
·第一包层的半径···25μm
·第一包层相对于芯体的相对折射率差···-0.35%
·第二包层的半径···62.5μm
·第二包层相对于芯体的相对折射率差···-0.25%。
产业上的可利用性
本发明能够可以广泛适用于主要以长距离通信网络用的光纤为首而要求降低传输延迟的应用领域的光纤。另外，本发明能够适用于光通信系统中的终端间通信。
符号说明
60A：低延迟芯体；60B：芯体(第二芯体)；60C：芯体(第三芯体)；60D：芯体(第四芯体)；62：芯体(第一芯体)；150：SMF(光纤)；172：发送机；174：接收机；a1、a2、a3：半径；Δ1、Δ2、Δ3：相对折射率差。

Claims (7)

1.一种光纤，其特征在于，具备：
芯体；
第一包层，其设置于所述芯体的外周部，与所述芯体相比具有更低的折射率；以及
第二包层，其设置于所述第一包层的外周部，与所述第一包层相比具有更低的折射率，
其中，波长1.55μm时的模场直径为11.5μm以上，
截止波长为1.53μm以下，
弯曲半径30mm和波长1.625μm时的弯曲损耗为2dB/100turns以下，
在波长1.55μm下传播光的每单位长度的延迟时间为4.876μs/km以下，
所述芯体的半径为1.0μm以上且4.3μm以下，
所述第一包层的半径满足下面的(1)式和(2)式，
Figure FDA0002757840420000011
Figure FDA0002757840420000012
此外，在(1)式和(2)式中，a1为所述芯体的半径[μm]，a2为所述第一包层的半径[μm]，Δ1为所述第一包层相对于所述芯体的相对折射率差[％]。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，
所述第二包层相对于所述第一包层的相对折射率差满足下面的(3)式，
Figure FDA0002757840420000013
此外，在(3)式中，Δ2为所述第二包层相对于所述第一包层的相对折射率差[％]。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
在与长边方向交叉的截面视图中，
在所述第二包层的中心的同心圆上配置有多个低延迟芯体，所述低延迟芯体具有所述芯体和所述第一包层。
4.根据权利要求3所述的光纤，其特征在于，
在所述第二包层的中心配置有第二芯体，
所述第一包层相对于所述第二芯体的相对折射率差[％]为Δ1，
所述第二芯体的半径为1.0μm以上且4.3μm以下，是代入到a1时满足(1)式和(2)式的值。
5.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
在与长边方向交叉的截面视图中，
在所述第二包层的中心配置有低延迟芯体，所述低延迟芯体具有所述芯体和所述第一包层，
以所述低延迟芯体为中心并在同心圆上的所述第二包层配置有第三芯体，
所述第一包层相对于所述第三芯体的相对折射率差[％]为Δ1，
所述第三芯体的半径为1.0μm以上且4.3μm以下，是代入到a1时满足(1)式和(2)式的值。
6.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
在与长边方向交叉的截面视图中，
在所述第二包层的中心配置有低延迟芯体，所述低延迟芯体具有所述芯体和所述第一包层，
在所述低延迟芯体的外周部的所述第二包层配置有多个第四芯体，
多个所述第四芯体和所述低延迟芯体具有的所述芯体中彼此相邻的两个以上的芯体彼此隔开相同的间隔而配置。
7.一种光传输系统，其特征在于，具备：
根据权利要求1或2所述的光纤；
发送器，其与所述光纤的一个端部连接；以及
接收器，其与所述光纤的另一端部连接。
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