CN1213313C - 用于采用密集间隔光学频道的波分复用光学传输系统的光学纤维 - Google Patents

用于采用密集间隔光学频道的波分复用光学传输系统的光学纤维 Download PDF

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Abstract

公开了一种光纤，该光纤具有一个能充分抑制出现在50GHz频道间隔情况中的非线性现象即四波混频现象的希望色散值，同时又能使为补偿色散所需的成本最小化。该光纤满足如下规定的光学特性：1550nm波长处的色散值在7ps/nm-km至10ps/nm-km之间，零色散波长为1450nm或更小，以及截止波长为1250nm或更小。该光纤包含一个具有希望直径(d1)和希望折射率(n1)的纤芯，和一个包裹着纤芯且具有一个其折射率(nc1)小于纤芯折射率(n1)(nc1＜n1)的包层，或者一个包裹着纤芯且具有一个其折射率(n2)小于外包层折射率(nc1)(n2＜nc1)的内包层。内包层的折射率(n2)也可以小于纤芯折射率(n1)但大于外包层折射率(nc1)。

Description

用于采用密集间隔光学频道的 波分复用光学传输系统的光学纤维
技术领域
本发明涉及一种用于波分复用(WDM)光学传送系统的光学纤维(以下称“光纤”)，更具体地涉及一种为了能获得每条光纤的最大传输容量而最大程度地抑制光纤的非线性所引起的影响的光纤。此外，本发明还涉及一种甚至当为了增大传输容量而采用了减小的频道间隔时仍能有效工作的光纤，而且这种光纤甚至可应用于预料未来WDM光学传输系统中将采用的称为“S-波带”的1450nm至1530nm波段。
背景技术
光纤能在减少传输损耗的情形下以很短的时间传输大量的数据。随着现代通信的发展，这种光纤的应用大为增加。特别是，由于能在减少信号损失的情况下长距离地传输信号的新型光纤的发展和诸如半导体激光器这样的超级光源的发展，光学传输技术已得到了巨大的进展。与光学传输技术这种发展相同步的是，与光纤相关的技术也得到了很大的进展。
然而，已知的光纤存在色散现象，也就是说，由于一个信号的不同波长成分即不同的模式频率有不同的相位常数，而群速度的差别反比于相位常数的差别，这样就造成了信号的扩散。由于这种色散，在信号接收端将发生信号重叠，从而造成了不可能解调这样的致命问题。因此，已进行的使色散最小化的各种尝试。通过这些尝试发现，在工作波长1310nm处出现了零色散。
同时还发现了，根据光纤中总损耗与波长的关系，即使与1310nm处相比色散有所增大，但最小信号损耗却出现在1550nm波长处。从这一点来说，通过开发出能放大1530nm至1565nm波段的新光学放大器，就可以采用1550nm的工作波长。其结果是已经有可能实现无中继的长距离传输。这导致了色散移动光纤(DSF)的出现，它能把零色散从通常情况下出现零色散的1310nm波长处移动到1550nm波长处，以获得最小色散和最小信号损耗。
除了光纤的这种发展之外，还已经开发了一种WDM系统，这种系统能把多个不同波长的信号复合在一起，以便能用单条光纤同时传输这些光学信号。利用这种WDM系统便有可能更快地传输更多的数据。采用1550nm波长的WDM方案的光学通信系统已可在市场上获得。
但是，在采用上述DSF的这种WDM光学通信系统中，即使可以达到希望的零色散，也仍然可能发生信号失真。这是因为光纤中的零色散可能造成光纤的非线性，例如发生四波混频现象，使不同波长的光可能混合在一起。
进一步增大的WDM光学传输系统的传输容量的最实用方法是增加所使用的频道数目。然而，由于光学放大器只能利用有限的放大波带，为了增加所用频道的数目，必须采用减小的频道间隔。这种减小的频道的问题。光纤的非线性对于减小的频道间隔。这种减小的频道间隔。这种减小的频道间隔可能对光纤的非线性，例如四波混频，造成更严重的问题。光纤的非线性对于减小的频道间隔或减小的光纤色散将变得更为严重。
美国专利NO.5,327,516公开了一种用于WDM系统的光纤，它为了能抑制非线性而在1550nm波长处呈现了1.5ps/nm-km至4ps/nm-km的色散。由于该专利中公开的光纤被设计成能得到非零的色散，所以称做“非零色散移动光纤(以下简称为“NZ-DSF”)。这种光纤可从美国Lucetn Technologies In.(公司名)购得。
NZ-DSF在能利用其1.5ps/nm-km-4ps/nm-km的色散值来抑制四波混频现象这个意义上来说是杰出的。但是，美国专利NO.5,327,516中公开的NZ-DSF未能足够地抑制出现在当前采用从200GHz经过100GHz至50GHz的减小频道间隔的WDM系统中的四波混频现象。由于这个原因，要把这种NZ-DSF应用于采用约50GHz的窄频道间隔的长距离WDM光学传输系统是有困难的。
图1原理性地示出采用NZ-DFS的WDM光学传输系统的一个例子。
图1中的光纤系统有8个频道，频道间隔为50GHz。这个用代号10表示的光纤系统从一个光源接收每频道0dBm的光功率。NZ-DSF14分布在480km的总距离上。在每个延展段上还布置了一个色散补偿光纤(DCF)15和一个光学放大器13。图1所示光学传输系统10的详细规范见下表1。
表1
系统规范                             值
数据传输率                           10Gb/s
频道间隔                             50GHz
光功率                               每频道0dBm
频道数                               8
光纤光缆总长度                       480km
光学放大器分布延展段长度             80km
光纤损耗                             0.2dB/km
图1的光学传输系统主要包括：8个分别用来提供不同波长的发射器(Tx)11；一个用于复合从发射端11发射的不同波长光的复用器；多个光学放大器13，各自用于放大从复用器输出的复合光；多个DSF 15，分别用于补偿由一个位于其紧上的游处的相应光学放大器13所输出的放大光；一个解复用器，用于对经过了各个光学放大器13和DSF 15最后输出的光进行解复用；以及一个接收器(Rx)12，用于接收来自解复用器的解复用光。多个NZ-DSF 14分布在各个发射器11与接收器12之间。各个光学放大器13的布局使得它们中的每一个与其相应的NZ-DSF 14分开一个希望的距离。
图1光学传输系统10中所用的每个NZ-DSF都呈现出3.0ps/nm-km的平均色散。该平均色散是通过把一个光学信号在传输过程中的累积色散值除以传输距离而得到的值。每个NZ-DSF 14在80km处的一个点上都呈现出约等于240ps/nm-km的累计色散值。每个NZ-DSF 14的这个色散值都被一个相应的、色散值为一240ps/nm的DCF 15所补偿。
图2a是在图1所示光学传输系统中传输的一个光学信号的眼睛状图。
从图2a可以看出，光学信号的这个眼睛是不清楚的，并且是部分开放的。也就是说，该光学信号处于一个严重降质的状态。这一信号降质主要内四波混频现象引起。
图2b示出在图1光学传输系统中传输的一个光学信号的光谱。
参见图2b，可以发现在箭头35所指的光学信号部分发生了与被传输光学信号无关的信号谱。这种信号谱是由四波混频现象产生的，当一个使用NZ-DSF的WDM光学传输系统采用了50GHz的窄频道间隔时，它的传输质量将因四波混频现象而严重下降。这可以从图2b看出。
图3示出在普通NZ-DFS的分布距离分别为320km和640km的情况下，工作于50GHz频道间隔的图1传输系统中的表明通信质量的Q值随每频道的输入光功率的变化曲线。
众所周知，当Q值等于或大于16dB时可得到等于或小于10-9的比特出错率，这时对通信没有干扰。参见图3可以发现，对于通常在10Gb/s传输率下使用的每频道输入光功率3dBm，传输的系统的Q值在长距离传输情况下将等于或小于16dB。也就是说，将出现严重的信号降质。
图4示出一个实验系统，其中为了确定四波混波程度随频道间隔的变化关系，在每频道输入光功率为12dBm的条件下进行实验。
为了进行图4实验系统的实验，使用了两种光纤，一种是在1550nm波长处呈现2.5ps/nm-km色散的普通NZ-DSF，另一种是具有下面表2所到特性的光纤。在该实验中，对两种光纤在不同频道间隔下产生的四波混频程度进行了互相比较。
表2
特性                                        值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)                  8.3
色散斜率(ps/nm-km)                          0.055
有效面积(μm2)                             53
截止波长(nm)                                1075
光学损耗(dB/km)(1550nm处)                   0.21
图5a是说明在频道间隔为25GHz情形下普通NZ-DSF中对基某一频带产生的四波混频的图。
图5b是说明在为了减小四波混频而增加了色散(如表2所示)的光纤中对与图5a情况相同的频带产生的四波混频的图。
比较图5a与5b，可以发现图5b情况中呈现出的由四波混频造成的信号失真(图5a和5b中由“FWM(四波混频)”标记的部分)要小得多。
图6a和6b分别示出了当频道间隔为50GHz时所进行的与图5a和图5b相同的实验的实验结果。
比该图6a与6b可以发现，普通NZ-DSF对四波混频的抑制是不充分的。还可以发现，为了有效地抑制四波混频，色散值至少应为7ps/nm-km。
图7分别示出在使用普通NZ-DSF和使用50GHz NZ-DSF的情况下信噪比随因频道间隔变化引起的四波混频变化的变化的图。
如图7所示，与普通NZ-DSF相比，50GHz NZ-DSF能较有效地抑制四波混频。在图7中，每个点代表一个实验值，而曲线则代表理论值，参见图7可以发现，实验值与理论值之间有很大差别。这差别起因于四波混频以外的噪声。因此，当使用普通NZ-DSF的WDM光学传输系统为了增大传输容量而把频道间隔减小到50GHz时，由于减小的频道间隔导致四波混频现象的发生，所以不可能以希望的传输质量来传输光学信号。这一结论给使用NZ-DSF的光学传输系统的最大传容量而希望把WDM光学传输系统的频道间隔减小到50GHz时，重要的是需开发一种对四波混频现象的抑制特性优于普通NZ-DSF的光纤。
当前WDM光学传输系统中主要使用的波段是波长范围从1530nm至1565nm的所谓“C波带”。此外，波长范围从1565nm至1610nm的“L波带”也常被使用。使光学传输系统具有大容量的一种方法是扩展它的工作波长范围。对于工作波长范围的这种扩展需要开发一种能够放大具有希望波长范围的光的放大器。目前正在积极研究能放大S波带光(波长范围从1450nm至1530nm)的放大器。已经知道，可以用于S波带的放大器有使用氟、碲玻璃光纤的光学放大器和利用光纤中的Raman(拉曼)散射效应的Raman放大器。
由于普通NZ-DSF在S波带中呈现零色散从而发生了四波混频现象，它们不容易被应用于S波带的光学传送。就这一点来说，有必要开发一种在S波具有一定色频值的光纤，这样才能在S波带实现WDM光学传输，进而满足未来光学传输系统的要求。
因此，为了让光学传输系统具有大容量，迫切需要开发普通NZ-DSF不能同时实现的既能支持50GHz的频道间隔又能支持S波带的光纤。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决相关技术中涉及的上述各种问题，并提供一种既能应用于采用减小频道间隔的WDM光学传输系统又能使WDM光学传输系统中的每条光纤的传输容量最大化的光纤。
本发明的另一种目的是提供一种既具有一个能充分抑制在频率间隔为50GHz时发生的非线性现象即四波混频现象的适当色散值，又能使为补偿色散所需的成本最小化的光纤。
本发明的另一个目的是提供一种在1450或更小的波长处具有零色散，从而能实现S波带上的WDM光学传输的光纤。
本发明的另一个目的是提供一种在预期将在S波带之后使用的1300nm波长处具有希望的色散值和具有等或小于1200nm的截止波长，从而能实现1300nm波长上的WDM光学传输的光纤。
为了实现这些目的，本发明提供了一种适用于采用50GHz频道间隔的WDM光学传输系统的光纤，其中该光纤所满足如下规定的光学特性，波长1550nm处的色散值为7至10ps/nm-km；零色散波长为1450nm或更小；以及截止波长为1250nm或更小，并且该光纤包括一个具有希望直径(d1)和希望折射率(n1)的纤芯，以及一个包裹着纤芯的由纯硅玻璃制成并具有一个小于纤芯折射率(n1)的折射率(nc1)(即nc1＜n1)的包层。
还可以在光纤与包层之间插入一个具有希望直径(d2)的内包层。
内包层的折射率(n2)可以小于外包层的折射率(nc1)(即n2＜nc1)。在此情形下，纤芯直径(d1)与内包层直径(d2)的比值(d1/d2)在0.3至0.8范围之内。
或者，内包层的折射率(n2)可以小于纤芯的折射率(n1)但同时又大于外包层折射率(nc1)(即nc1＜n2＜n1)。在此情形下，直径比(d1/d2)在0.35至0.7范围之内。
附图说明
在阅读了下面参考附图对本发明的详细说明之后，本发明的上述各个目的及其他特点和优点将变得更为明显，在附图中：
图1是说明一个采用NZ-DSF的WDM光学传输系统的原理图；
图2a是一个在图1光学传输系统中传输的光学信号的眼睛状图；
图2b是在频道间隔为50GHz的情况下，分别说明当普通NZ-DSF的分布距离为320km和640km时图1传输系统中的表明传输质量的Q值随每频道输入光功率变化的曲线图；
图4是说明一个实验系统的原理图，其中实验的目的是确定四波混频程度与频道间隔的依赖关系，实验的条件是每频道输入光功率为12dBm；
图5a是说明当频道间隔为25GHz时在普通NZ-DSF中，在某一频带上产生的四波混频的图；
图5b是说明在为了减小四波混频而增大了色散的普通NZ-DSF(如表2所示)中，在与图5a情况相同的频带上产生的四波混频的图；
图6a和6b是分别说明当频道间隔为50GHz时，由与图5a和5b情况相同的实验所得到的结果的图；
图7是说明信噪比随由频道间隔变化造成的四波混频变化的变化图；
图8a是说明根据本发明的一个实施例的光纤的横截面结构和折射率分布的图；
图8b是图8a所示光纤的色散曲线；
图9a是说明根据本发明另一个实施例的光纤的横截面结构和折射率分布的图；
图9b是图9a所示光纤的色散曲线；
图10a是说明根据本发明另一个实施例的光纤的横截面结构和折射率分布的图；
图10b是图10a所示光纤的色散曲线；
图11a是说明根据本发明另一实施例的光纤的横截面结构和折射率分布的图；
图11b是图11a所示光纤的色散曲线；
图12a是说明根据本发明另一个实施例的光纤的横截面结构和折射率分布的图；
图12b是图12a所示光纤的色散曲线；
图13是说明累积色散随传输长度变化的曲线图；
图14a至14c分别是说明在320km、480km和640km三种不同传输长度下测得的光纤信号频率特性的波形图；
图15是说明在第8频道中Q值随传输距离变化的曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种被设计用于在1400nm至1600nm的波长范围内，特别在1550nm波长左右，传输光的单模光纤。该光纤包含一个用来使光向中心集中的纤芯和一个包裹着纤芯的包层。
根据本发明的光纤在约1550nm的波长处是呈现的色散值约为7至10ps/nm-km，色散斜率为0.04至0.06ps/nm2-km。该光纤的有效面积约为50μm2或更大，零色散波长为1450nm或更小，截止波长为1200nm或更小。本发明的光纤能借助对以采用50GHz频道间隔的WDM方式进行信号传输时发生的四波混现象实现有效的抑制束使通过其传输的信号失真最小化，同时又能让为补偿色散所需的成本最小化。于是，本发明的光纤能容易地实现增大的传输容量，这种容量对应于采用频道间隔100GHz的普通ZN-DSF所能提供的传输容量的2倍左右。
图8a示出根据本发明一个实施例的光纤的模截面结构和折射率分布。
图8a所示光纤的结构为：一个具有高折射率的纤芯被一个具有低折射率的包层所包裹，使得该光纤具有一个单阶梯形的折射率分布。在图8a的光纤结构中，通过适当调节纤芯的半径和折射率分布，有可能在约1550nm的波长处得到7至10ps/nm-km的色散值。这样，该光纤能够抑制因非线性引起的不希望的现象。较详细地说，图8a的根据本实施例的光纤是一种用硅玻璃制成的单模光纤。该光纤有一个直径为d1、折射率为n1的纤芯和一个折射率nc1小于纤芯折射率n1(nc1/n1)的包裹着纤芯的包层。该包层由线硅玻璃制成。在波长1550nm处，该光纤呈现的特性为：色散值为7至10ps/nm-km，零色散波长为1450nm或更小，截止波长为1250nm或更小。纤芯与包层间的相对折射率差Δ1(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.43％至0.5％范围内，最好在0.44％至0.49％之间。纤芯的直径d1为5.5μm至6.0μm，最好在5.7μm至5.9μm之间。光纤的有效面积为50μm2至65μm2，最好在59μm2至61μm2之间，色散斜率为0.055ps/nm2-km或更小。当纤芯与包层间的相对折射率差Δ1为0.447％(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.476(％))并且纤芯直径d1为5.77μm时，该光纤的特性如下面表3所示。
图8b是图8a所示光纤的色散曲线。
参见表3中所描述的特性，可以发现根据图8a实施例的光纤可应用于采用50GHz的频道间隔的WDM光学传输。
参见图8b还可以发现，该光纤甚至可以容易地应用于工作于S形波带和波长1300nm处的WDM光学传输。
表3
特性                                值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)          9.0
色散斜率(ps/nm2-km)                0.051
有效面积(μm2)                     56
零色散波长(nm)                      1390
截止波长(nm)                        1075
图9a示出根据本发明另一个实施例的一种光纤的横截面结构和沿光纤直径方向的折射率分布。
与图8a中的光纤类似，图9a中的光纤也可容易地应用于频道间隔为50GHz的情况。该光纤的结构包含一个具有高折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯并具有一个小于纤芯折射率n1的折射率n2的内包层，以及一个包裹着内包层并具有一个小于纤芯折射率n1但大于内包层折射率n2的折射率nc1(n2＜nc1＜n1)的外包层。该外包层由纯硅玻璃制成。
图9a的光纤结构在约1550nm波长处呈现的特性为：7至10ps/nm-km的色散值；0.006ps/nm2-km或更小，最好为0.055ps/nm2-km或更小的色散斜率；1450nm或更小的零色散波长；54μm2或更大，更好为55μm2至65μm2，最好为58μm2至63μm2的有效面积；以及1250nm或更小，最好为1200nm或更小的截止波长。纤芯与外包层间的相对折射率差(Δ1)(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.43％至0.5％范围内，最好在0.44％至0.48％之间；而内包层下包层间的相对折射率差(Δ2)(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100)在-0.07％至-0.01％范围内，最好在-0.04％至-0.03％之间。纤芯的直径d1在5.7μm至6.3μm范围内，最好在5.9μm至6.1μm之间；内包层的直径d2在10.0μm至13.0μm范围内，最好在12.0μm至12.5μm之间。纤芯直径d1与内包层直径d2的比值d1/d2在0.3至0.8范围内。在纤芯与外包层之间的相对折射率差Δ1和内包层与外包层之间的相对折射率差Δ2分别为0.44％(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.47(％))和-0.03(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100＝0.03(％))，并且纤芯直径d1和内包层直径d2分别对应于6.0μm和12.0μm的一个例子中，光纤在1550nm波长上呈现的特性如下面的表4所示。
图9b是图9a所示光纤的色散曲线。
参见图9b可以发现，图9a的光纤甚至可以容易地应用于工作于S波带和1300nm波长上的WDM光学传输。
表4
特性                               值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)         8.5
色散斜率(ps/nm2-km)               0.046
有效面积(μm2)                    60
零色散波长(nm)                     1390
截止波长(nm)                       1110
图10a示出根据本发明另一个实施例的一种光纤的横截面结构和沿光纤直径方向的折射率分布。
与本发明的上述两个实施例中的光纤类似，图10a所示光纤也能容易地应用于50GHz频道间隔的情况。如图10a所示，该光纤的结构包含：一个具有高折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯并具有一个小于纤芯所折射率n1的折射率n2的内包层；以及一个包裹着内包层并具有一个小于内包层折射率n2的折射率nc1(nc1＜n2＜n1)的外包层。该外包层由纯硅玻璃制成。
图10a的光纤结构在约1550nm波长处的特性为：7至10ps/nm-km的色散值；0.07ps/nm2-km或更小，最好在0.04至0.06ps/nm2-km之间的色散斜率；1450nm或更小的零色散波长；50μm2至60μm2，最好在54μm2至65μm2之间的有效面积；和1000nm至1400nm，最好为1250nm或更小的截止波长。纤芯与外包层间的相对折射率差(Δ1)(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.49％至0.55％范围内，最好在0.51％至0.54％之间，而内包层与外包层间的相对折射率差(Δ2)(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100)在0.05％至0.20％范围内，最好在0.05％至0.15％之间。纤芯直径d1在4.5μm至5.5μm范围内，最好在4.7μm至4.9之间，而内包层直径d2在10.0μm至12.5μm范围内，最好在11.0μm至12.5μm之间。纤芯直径d1与内包层直径d2之间的比值d1/d2在0.35至0.7范围内。
在纤芯与外包层之间的相对折射率差Δ1分别为0.53％(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.53(％))和0.01％(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100＝(％))，并且纤芯直径d1和内包层直径d2分别对应于4.8μm和11.6μm的一个例子中，1550nm波长下的光纤特性如下面表5所示。
图10b是图10a所示光纤的色散曲线。
参见图10b可以发现，图10a的光纤甚至可以方便地应用于工作于S波带和1300nm波长的WDM光学传输。
表5
特性                                     值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)               9.5
色散斜率(ps/nm2-km)                     0.063
有效面积(μm2)                          60
零色散波长(nm)                  1420
截止波长(nm)                    1185
图11a示出根据本发明另一个实施例的一种光纤的横截面结构和沿着光纤直径方向的折射率分布。
与根据前面提到的本发明各个实施例的光纤类似，图11a所示的光纤与可容易地应用于50GHz频道间隔的情况。
如图11a所示，该光纤的结构包含：一个具有高折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯并具有一个等于或大于外包层折射率nc1但小于纤芯折射率n1的折射率n2的第一内包层；包裹着第一内包层并具有一个大于第一内包层折射率n2但小纤芯折射率n1的折射率n3的第二内包层；以及一个包裹着第二内包层并具有一个折射率nc1的外包层。该外包层由纯硅玻璃制成。
图11a的光纤结构在约1550nm的波长下呈现的特性为：7至10ps/nm-km的色散值，优选地，8至9ps/nm-km的色散值；0.07ps/nm2-km或更小的色散斜率，优选地，0.050至0.065ps/nm2-km的色散斜率；55μm2至80μm2的有效面积，优选地，63μm2至70μm2的有效面积；和1300nm或更小的截止波长。纤芯与外包层间的相对折射率差(Δ1)(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.41％至0.47范围内，最好在0.42％至0.465％之间；第一内包层处与外包层间的相对折射率差(Δ2)(Δ2＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.0％至0.06％范围内，最好在0.0％至0.04％之间；而第二内包层与外包层间的相对折射率差(Δ3)(Δ3＝(n3-nc1)/nc1×100)在0.015％至0.2％范围内，最好在0.018％至0.18％之间；纤芯直径d1在5.5μm2至6.5μm2范围内，最好在5.5μm2至6。2μm2之间；第一内包层的直径d2在12.0μm至16.0μm范围内，最好在13.0μm至15.4μm之间；而第二内包层的直径d3在18.0μm至22.0μm范围内，最好在18.0μm至21.2μm之间。
在纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1第一内包层与外包层之间的相对折射率差Δ2和第二内包层与外包层之间的相对折射率差Δ3分别为0.44％(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.44(％))，0.02％(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100＝0.02(％))，和0.12％(Δ3＝(n3-nc1)/nc1×100＝0.12(％))，并且纤芯直径d1，第一内包层直径d2，和第二内包层直径d3分别对应于6.0μm，14.3μm，和19.7μm的一个例子中，在1550nm波长下光纤中呈现的特性如下面表6所示。
表6
特性                                   值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)             8.5
色散斜率(ps/nm2-km)                   0.055
有效面积(μm2)                        67
零色散波长(nm)                         1410
截止波长(nm)                           ＜1300
图11b是图11a所示光纤的色散曲线。
参见图11b可以发现，图11a的光纤甚至可以容易地应用于工作于S波带和1300nm波长的WDM光学传输。
图12a示出根据本发明另一个实施例的一种光纤的横截面结构和沿光纤直径方向的折射率分布。
与根据本发明的各个上述实施例的光纤类似，图12a所示的光纤与可容易地应用于50GHz频道间隔的情况。
如果12a所示，该光纤的结构包含：一个具有高折射率n1的纤芯；一个包裹着纤芯并具有一个等于或小于外包层折射率nc1且小于芯纤射率n1的折射率n2的第一内包层；一个包裹着第一内包层并具有一个大于第一内包层折射率n2但小于芯纤折射率n1的折射率n3的第二内包层；以及一个包裹着第二内包层并具有折射率nc1的外包层。该外包层由纯硅玻璃制成。
图12a所示光纤结构在约1550nm波长处的特性为：8至9ps/nm-km的色散值；0.060至0.063ps/nm2-km的色散斜率；58μm2至63μm2的有效面积，和1300nm或更小的截止波长。纤芯与外包层间的相对折射率差(Δ1)(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100)在0.40％至0.46％范围内，最好在0.42％至0.44％之间；第一内包层与外包层间的相对折射率差(Δ2)(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100)在-0.15％至-0.07％范围内，最好在-0.09％至-0.06％之间；第二内包层与外包层间的相对折射率差(Δ3)(Δ3＝(n3-nc1)/nc1×100)在0.02％至0.7％范围内，最好在0.04％至0.07％之间。纤芯的直径d1在6.1μm至6.7μm范围内，最好在6.2μm至6.6μm之间；第一内包层的直径d2在7.0μm至10.0μm范围内，最好在8.0μm至9.0μm之间；第二内包层的直径d3在18.5μm至22.5μm范围内，最好在20.0μm至21.0μm之间。在纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1，第一内包层与外包层间的相对折射率差Δ2，和第二内包层与外包层间的相对折射率差Δ3分别为0.43％(Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.43(％))，-0.078％(Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100＝0.078(％))，和0.06％(Δ3＝(n1-nc1)/nc1×100＝0.06(％))并且芯纤直径d1，第一内包层直径d2，和第二内包层直径d3分别对应于6.4μm，8.6μm和20.5μm的一个例子中，在1550nm波长下光行中呈现的特性如下面表7所示。
表7
特性                                值
色散值(ps/nm-km)(1550nm处)          8.5
色散斜率(ps/nm2-km)                0.062
有效面积(μm2)                     61
零色散波长(nm)                      1420
截止波长(nm)                        ＜1300
图12b是图12a所示光纤的色散曲线。
参见图12b可以发现，图12a的光纤甚至可容易地应用于工作于S波带和1300nm波长的WDM光学传输。
为了评估本发明提出的光纤的传输特性，在光纤被连接在图1所示布层的光学传输系统中的条件下进行了实验。该实验中所用的光纤具有表2所示的特性。实验条件列举在下面的表8中。由实验得到的累积色散示于图13。图13说明累积色散随传输长度变化的曲线。
表8
条件                                值
数据传输率                          10Gb/S
频道间隔                            50GHz
光功率                              2dBm/频道
频道数                              16
光学放大器分布延展段长度            80km
光纤损耗                            0.21dB/km
参见图13可以发现，各个频道内累积色散随传输长度变化的情况没有明显区别。
图14a至14c分别示出了在320km、480km、640km这三种不同传输长度下测得的光纤信号频率特性。
参见图14a至14c可以发现，在根据本发明的光纤中没有发生或几乎没有发生四波混频现象。
图15示出第8频道中Q值随传输长度变化的曲线。
参见图15可以发现，在约为800km或更小的距离上，Q值为16dB或更大。这意味着，由于四波混频被充分抑制，它在频道间隔为50GHz的长距离传输中对通信质量没有或几乎没有影响。
从上面的说明可以明显看到，本发明提供了一种具有一个能充分抑制在50GHz频道间隔情况中发生的非线性现象即四波混频现象的适当色散值的光纤，同时能使为补偿色散所需的成本最小化。
虽然为了说明的目的公开了本发明的一些优选实施例，但熟悉本技术领域的人们可以看出，在不偏离所附权利要求书中公开的本发明范畴和精神的情况下可能作出各种修改，增补或替换。

Claims (18)

1、一种用于采用50GHz频道间隔的波分复用光学传输系统的光纤，其中该光纤满足如下规定的光学特性：波长1550nm处的色散值为7ps/nm-km至10ps/nm-km，零色散波长为1450nm或更小，以及截止波长为1250nm或更小；并且该光纤包括：一个具有希望直径d1和希望折射率n1的纤芯和一个由纯硅玻璃制成的包层，该包层包裹着纤芯，并具有一个小于纤芯折射率n1的折射率nc1，即nc1＜n1。
2、根据权利要求1的光纤，其中纤芯与包层之间的相对折射率差Δ1在0.43％至0.5％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100，并且纤芯的直径d1在5.5μm至6.0μm之间。
3、根据权利要求2的光纤，其中纤芯的有效面积在50μm2至65μm2之间，并且色散斜率对应于0.055ps/nm2-km或更小。
4、根据权利要求1的光纤，其中纤芯与包层间的相对折射率差Δ1在0.44％至0.49％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100；纤芯的直径d1在5.7μm至5.9μm之间；光纤的有效面积在59μm2至61μm2之间，并且色散斜率对应于0.055ps/nm2-km或更小。
5、一种用于采用50GHz频道间隔的波分复用光学传输系统的光纤，其中该光纤满足如下规定的光学特性：波长1550nm处的色散值为7ps/nm-km至10ps/nm-km，零色散波长为1450nm或更小，以及截止波长为1250nm或更小，并且该光纤包括：一个具有希望直径d1和希望折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯且具有一个希望直径d2和一个小于纤芯折射率n1的折射率n2的内包层，以及一个由纯硅玻璃制成的外包层，该外包层包裹着内包层，且具有一个小于纤芯折射率n1但大于内包层折射率n2的折射率nc1，即n2＜nc1＜n1。
6、根据权利要求5的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.43％至0.5％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100；内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在-0.07％至-0.01％之间，其中Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100；纤芯的直径d1在5.7μm至6.3μm之间；并且内包层的直径d2在10.0μm至13.0μm之间。
7、根据权利要求6的光纤，其中纤芯的有效面积在55μm2至65μm2之间，并且色散斜率对应于0.06ps/nm2-km或更小。
8、根据权利要求5的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.44％至0.48％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100，内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在-0.04％至-0.03％之间，其中Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100，纤芯的直径d1在5.9μm至6.1μm之间，内包层直径d2在12.0μm至12.5μm之间，并且光纤的有效面积在58μm2至63μm2之间，色散斜率对应于0.055ps/nm2-km或更小。
9、一种用于采用50GHz频道间隔的波分复用光学传输系统的光纤，其中该光纤满足如下规定的光学特性：波长1550nm处的色散值为7ps/nm-km至10ps/nm-km，零色散波长为1450nm或更小，以及截止波长为1250nm或更小；并且该光纤包括：一个具有希望直径d1和希望折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯且具有一个希望直径d2和一个小于纤芯折射率n1的折射率n2的内包层，和一个由纯硅玻璃制成的外包层，该外包层包裹着内包层，且具有一个小于内包层折射率n2的折射率nc1，即nc1＜n2。
10、根据权利要求9的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.49％至0.55％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100，内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在0.05％至0.20％之间，其中Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100，纤芯的直径d1在4.5μm至5.5μm之间，并且内包层的直径d2在10.0μm至12.5μm之间。
11、根据权利要求10的光纤，其中光纤的有效面积在50μm2至60μm2之间，并且色散率对应于0.07ps/nm2-km或更小。
12、根据权利要求9的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.51％至0.54％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100，内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在0.05％至0.15％之间，其中Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100，纤芯的直径d1在4.7μm至4.9μm之间，并且内包层的直径d2在11.0μm至12.5μm之间。
13、根据权利要求12的光纤，其中光纤的有效面积在58μm2至63μm2之间，色散值在8ps/nm-km至9ps/nm-km之间，色散斜率对应于0.063ps/nm2-km或更小，并且截止波长对应于1300nm或更小。
14、一种用于采用50GHz频道间隔的波分复用光学传输系统的光纤，其中该光纤满足如下规定的光学特性：波长1550nm处的色散值为7ps/nm-km至10ps/nm-km，零色散波长为1440nm或更小，以及截止波长为1300nm或更小；并且该光纤包括：一个具有希望直径d1和希望高折射率n1的纤芯，一个包裹着纤芯且具有一个希望直径d2和一个相同于或大于外包层折射率nc1但小于纤芯折射率n1的折射率n2的第一内包层，一个包裹着第一内包层且具有一个希望直径d3和一个大于第一内包层折射率n2但小于纤芯折射率n1的折射率n3的第二内包层，以及一个由纯硅玻璃制成的外包层，该外包层包覆着第二内包层并具有折射率nc1。
15、根据权利要求14的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.41％至0.47％之间，其中Δ1＝(n1-nc1)/nc1×100，第一内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在0.00％至0.06％之间，其中Δ2＝(n2-nc1)/nc1×100，第二内包层与外包层间的相对折射率差Δ3在0.015％至0.02％之间，其中Δ3＝(n3-nc1)/nc1×100，纤芯的直径d1在5.5μm至6.5μm之间，第一内包层直径d2在12.0μm至16.0μm之间，并且第二内包层的直径d3在18.0μm至22.0μm之间。
16、根据权利要求15的光纤，其中光纤的有效面积在55μm2至80μm2之间，色散斜率对应于0.07ps/nm2-km或更小。
17、根据权利要求15的光纤，其中纤芯与外包层间的相对折射率差Δ1在0.42％至0.465％之间，第一内包层与外包层间的相对折射率差Δ2在0.00％至0.04％之间，以及第二内包层与外包层间的相对折射率差Δ3在0.018％至0.18％之间，纤芯直径d1在5.5μm至6.2μm，第一内包层直径d2在13.0μm至15.4μm之间，并且第二内包层直径d3在18.0μm至21.2μm之间。
18、根据权利要求17的光纤，其中光纤的有效面积在63μm2至70μm2之间，色散值在8ps/nm-km至9ps/nm-km之间，色散斜率对应于0.07ps/nm2-km或更小。
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