CN1242278C - 光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器 - Google Patents

光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器 Download PDF

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Abstract

本发明提供在包含S、C和L带的信号波带中具有整体上绝对值小的波长分散的光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器等。光传输线路(1)具有相互连接的单模式光纤(11)和分散补偿光纤(12)，作为波长1550nm的从该光传输线路(1)整体看去的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率，同时在1450～1530nm的波长范围中存在该波长分散的极大值，另一方面，在1570～1620nm的波长范围中存在该波长分散的极小值。

Description

光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器
技术领域
本发明涉及应用于波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplexin)传输系统的光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器。
技术背景
WDM传输系统可经光传输线路传输多路化后的多个信道的信号光来接收发送大容量信息。原来，作为这样的WDM传输系统中利用的信号波带，使用C带(1530nm～1565nm)，但响应更大容量化的要求，最近也利用L带(1565nm～1625nm)的波带的信号光。
光传输线路整体中波长分散的绝时值大时，信号光波形恶化显著。因此，通过减小信号波带中从光传输线路整体观察到的波长分散的绝对值，要求中继区间长距离化。原来，作为光传输线路使用的单模式光纤在1.55微米波带中具有正的波长分散。尤其，一般的单模式光纤在1.3微米波带中具有0波长分散，在1.55微米波带具有+16～+20ps/nm/km左右的波长分散、在1.55微米波带具有+0.06ps/nm2/km左右的分散斜率。因此，仅用单模式光纤构成的光传输线路中，信号波带中从光传输线路整体观察到的波长分散的绝对值增大。
从而，通过与该单模式光纤一起使用补偿该单模式光纤的波长分散的分散补偿光纤来构成光传输线路，使信号波带的从光传输线路整体观察到的波长分散的绝对值减小。即，分散补偿光纤作为波长1.55微米的各个特性，具有负的波长分散和负的分散斜率。这样的分散补偿光纤和单模式光纤光学连接构成的光传输线路中，包含C带和L带的信号波带中具有绝对值小的波长分散的光传输线路例如公开在文献1(清水等，电子信息通信学会综合大会，C-3-33(2001))和文献2(S.N.Knudsen等，OFC2000，TuG5，pp98-100(2000))中。
发明内容
发明人通过对原来光传输线路进行研究，结果发现下面的问题。即，最近，作为信号波带，除C带和L带外，也讨论使用S带(1450nm～1530nm)。此时，光传输线路在包含S带、C带和L带的信号波带中，要求波长分散的绝对值小。而且，在这样的宽带信号波带中，具有整体上绝对值小的波长分散特性的光传输线路尚属未知。
本发明为解决上述问题，其目的是提供一种光传输线路以及在其上应用的光纤和分散补偿器，在该光传输线路上，在包含S带、C带和L带的信号波带中，具有整体上绝对值小的波长分散。
为了实现上述目的，本发明提供一种光传输线路，在波长1550nm波带中具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率，并且在1450～1530nm的波长范围内存在上述波长分散的极大值，而在1570～1620nm的波长范围内存在上述波长分散的极小值，其特征在于，包括：
在1.55μm波带中具有正的波长分散，并且在1.3μm波带中具有零分散波长的单模式光纤；和
与上述单模式光纤连接，并且在波长1550nm波带中具有-200ps/nm/km以上且-50ps/nm/km以下的波长分散的分散补偿光纤。
更好是，在1450～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在1.2ps/nm/km以下。
更好是，在1450～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.8ps/nm/km以下。
更好是，在1480～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.7ps/nm/km以下。
更好是，在1480～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.5ps/nm/km以下。
更好是，在包含在1450～1620nm的波长范围内的宽度为100nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.4ps/nm/km以下。
更好是，上述分散补偿光纤通过供给赖曼放大用激励光对信号光进行赖曼放大。
更好是，作为波长1550nm的各个特性，上述分散补偿光纤具有：用波长分散D的绝对值对损耗L的比|D|/L定义的、200ps/nm/dB以上的性能指数，和0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散。
更好是，波长1.38μm附近的由于OH吸收而引起的上述分散补偿光纤的损耗增量在0.2dB/km以下。
更好是，波长为1620nm的上述分散补偿光纤的传输损耗比波长为1450nm的上述分散补偿光纤的传输损耗小。
更好是，所述光传输线路中的上述分散补偿光纤卷成线圈状并模块化，容纳在250mm×250mm×50mm以下的壳体中，
上述分散补偿光纤在模块化的状态下具有1450nm以下的截止波长，在波长为1550nm时具有0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散，以及在波长为1620nm时具有比波长1450nm的传输损耗小的传输损耗。
另外，本发明提供一种光纤，应用于所述的光传输线路，作为波长1550nm的各个特性，具有小于0的波长分散。
更好是，所述光纤包括：沿着规定轴延伸的芯部区域；设置在该芯部区域的外周的槽区域；设置在该槽区域的外周的脊区域；和设置在该脊区域的外周的外部包覆区域。
另外，本发明提供一种分散补偿器，包括卷成线圈状的所述光纤。
另外，本发明的光传输线路，包括在波长1.55μm波带中具有正的波长分散的单模式光纤和与该单模式光纤连接的、补偿该单模式光纤的波长分散的分散补偿光纤，其特征在于：
作为波长为1550nm的从该光传输线路整体观察到的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率，
在1450～1530nm的波长范围内存在该波长分散的极大值，而在1570～1620nm的波长范围内存在上述波长分散的极小值，
上述分散补偿光纤至少具有：沿着规定轴延伸的具有最大折射率n1的芯部区域；设置在该芯部区域外周上的具有最小折射率n2的槽区域；设置在该槽区域外周上的具有最大折射率n3的脊区域；和设置在该脊区域的外周上的具有最大折射率n4的外部包覆区域。
本发明的光传输线路具有在波长1.55微米波带中有正的波长分散的单模式光纤和补偿该单模式光纤的波长分散的分散补偿光纤。这些单模式光纤和分散补偿光纤熔融连接。一般的单模式光纤在1.3微米波带具有0波长分散。
尤其，该发明的光传输线路中作为波长1550nm的从该光传输线路整体观察到的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km，最好是-0.005ps/nm2/km以下的分散斜率。另外，该光传输线路中，该波长分散的极大值存在于1450～1530nm的波长范围内，另一方面，该波长分散的极小值存在于1570～1620nm的波长范围内。本说明书中，所谓分散斜率按表示分散D对波长λ的依赖性(分散—波长特性)的曲线的斜率(dD/dλ)给出。
根据上述结构，本发明的光传输线路在包含S带、C带和L带的宽信号波带中，整体观察到的波长分散的绝对值小，有效抑制信号波形恶化，从而实现优良的传输特性。
本发明的光传输线路中，在1450～1620nm的波长范围内，波长分散的偏差(＝最大值-最小值)在1.2ps/nm/km以下，最好在0.8ps/nm/km以下。此时，该光传输线路可长距离传输大容量信息。
本发明的光传输线路中，在1480～1620nm的波长范围内，波长分散的偏差在0.7ps/nm/km以下，最好在0.5ps/nm/km以下。此时，该光传输线路不仅可长距离传输大容量信息，而且可利用将添加了稀土类元素(如Er，Tm)的光纤应用于光放大媒体中的光纤放大器对信号光统一放大，从而更可以长距离的传输信息。
本发明的光传输线路中，1450～1620nm的波长范围内包含的宽100nm的波长范围内，波长分散的偏差最好在0.4ps/nm/km以下。分散补偿光纤通过供给赖曼放大用激励光可对信号光进行赖曼放大。此时，该光传输线路不仅可长距离传输大容量信息，而且通过向分散补偿光纤供给赖曼放大用激励光对信号光统一放大，从而更可以长距离的传输信息。
本发明的光传输线路中，分散补偿光纤在波长1550nm中具有-200ps/nm/km以上且-50ps/nm/km以下的波长分散。即应用于该光传输线路的光纤(与上述分散补偿光纤相当)在波长1550nm中具有不满0的波长分散。上述分散补偿光纤作为波长1550nm的各个特性，最好具有用波长分散D的绝对值对损耗L的比(|D|/L)定义的200ps/nm/dB以上的性能指数和0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散。此时，得到分散补偿量增大并且低损耗的分散补偿光纤。
本发明的光传输线路中，波长1.38微米附近OH吸收引起的上述分散补偿光纤的损耗增量最好在0.2dB/km以下。这样，由于上述分散补偿光纤中OH吸收引起的损耗增量小，因此适合于S带信号光的传输和赖曼放大用激励光的供给。
本发明的光传输线路中，波长1620nm的上述分散补偿光纤的传输损耗最好比波长1450nm的上述分散补偿光纤的传输损耗小。有因弯曲损耗，分散补偿光纤在波长1620nm下的传输损耗比波长1450nm的传输损耗大的情况。从而，如本发明的光传输线路所示，波长1620nm的分散补偿光纤的传输损耗比波长1450nm的分散补偿光纤的传输损耗小时，可在1450nm～1620nm波长范围内将传输损耗抑制到很小。
本发明的光传输线路中，上述分散补偿光纤也可卷成线圈状(构成本发明的分散补偿器)。此时，卷成线圈状的分散补偿光纤容纳在250mm×250mm×50mm以下的壳体中。尤其，在模块化的状态下，分散补偿光纤具有1450nm以下的截止波长和在波长1550nm中0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散。波长1620nm的该分散补偿光纤的传输损耗比波长1450nm下该分散补偿光纤的传输损耗小。此时，分散补偿光纤通过模块化而小型化，可设置到中继器等中，即便模块化的状态下，其损耗减小，截止波长比使用波长还小。
应用于本发明的光传输线路的光纤(与上述分散补偿光纤相当)至少具有：沿着规定轴延伸的芯部区域、设置在该芯部区域外周的槽区域、设置在该槽区域外周的脊区域、设置在该脊区域的外周的外部包覆区域。上述芯部区域具有最大折射率n1，上述槽区域具有最小折射率n2(＜n1)，上述脊区域具有最大折射率n3(＞n2)，并且上述外部包覆区域具有最大折射率n4(＜n3)。另外，应用于本发明的光导线路的光纤中，也可具有上述脊区域和外部包覆区域之间设置1个或1个以上的槽区域和脊区域的结构。
附图简要说明
图1是表示本发明的光传输线路的简要结构的图；
图2是表示本发明的光传输线路的波长分散特性的曲线；
图3是表示作为比较例的光传输线路的波长分散特性的曲线；
图4是表示本发明的分散补偿器的结构的图；
图5是表示本发明的光传输线路的第一实施例的结构的图；
图6是表示本发明的光传输线路的第二实施例的结构的图；
图7是表示本发明的光传输线路的第三实施例的结构的图；
图8是表示本发明的光传输线路的第四实施例的结构的图；
图9是表示本发明的光传输线路的第五实施例的结构的图；
图10是表示应用于本发明的光传输线路的分散补偿光纤的截面结构和折射率轮廓；
图11是表示与应用于本发明的光传输线路的分散补偿光纤相当的多个采样(DCF1～DCF7)的各个特性的表；
图12是表示采样DCF1的传输损耗特性的曲线；
图13是表示应用不同的采样的光传输线路的波长散特性的曲线；
图14是汇总应用不同采样的光传输线路的各个特性的表；
图15是作为比较例的分散补偿光纤的折射率轮廓；
图16是表示包含作为图15所示的比较例的分散补偿光纤的光传输线路的波长分散特性的曲线；
图17是表示模块化采样DCF7得到的分散补偿器的传输损耗特性的曲线；
图18是应用于本发明的光传输线路的分散补偿光纤的另一折射率轮廓。
具体实施方式
下面使用图1～图18详细说明本发明的光传输线路的各实施例。附图说明中，相同部件加上相同符号，省略重复说明。
首先，使用图1～图3说明本发明的光传输线路的简要结构和波长分散特性。图1是表示本发明的光传输线路1的简更结构的图。图2是表示本发明的光纤传输线路1的波长分散特性的曲线。图3是表示作为比较例的光传输线路的波长分散特性的曲线。
如图1所示，本发明的光传输线路1通过连接单模式光纤11和分散补偿光纤112构成。
单模式光纤11在1.55微米波带中具有正波长分散(最好在1.3微米波带中具有零分散波长)，作为波长1.55微米的各个特性，具有+16～+20ps/nm/km左右的波长分散和+0.06ps/nm2/km左右的分散斜率。本说明书中，所谓分散斜率按表示分散的波长依赖性的曲线的斜率给出。另一方面，分散补偿光纤12是在信号波带中补偿单模式光纤11的波长分散的光纤，作为波长1550nm的各个特性，具有负的波长分散和负的分散斜率。
之后，如图2所示，本发明的光传输线路1作为波长1550nm的从整体看的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率。该光传输线路1中，波长分散的极大值存在于1450～1530nm的波长范围内，该波长分散的极小值存在于1570～1620nm的波长范围内。
另一方面，作为比较例的光传输线路与图1具有相同结构，但如图3所示，波长1550nm的从整体观察到的各个特性，具有绝对值小的波长分散和0ps/nm2/km以上的分散斜率。因此，作为比较例的光传输线路中，波长分散的极大值不存在于1450～1530nm的波长范围内，该波长分散的极小值也不存在于1570～1620nm的波长范围内。该比较例的光传输线路应用于以包含C带和L带二者或其中之一的信号波带(不包含S带)的信号光为对象的WDM传输。
本发明的光传输线路1的波长分散特性(图2)与作为比较例的光传输线路的波长分散特性(图3)相比，不同之处在于作为波长1550nm的从整体观察到的各个特性，具有-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率、波长分散的极大值存在于1450～1530nm的波长范围以及波长分散的极小值存在于1570～1620nm的波长范围内。这些不同点的起因是在比较例的光传输线路中，S带的波长分散的绝对值不增大，相反，本发明的光传输线路1中，在包含S带、C带和L带的信号波带的从整体观察到的波长分散的绝对值减小。因此，该光传输线路1可有效抑制宽带的信号波带中信号光的波形恶化，结果实现优良的传输特性。
本发明的光传输线路1中，在1450～1620nm的波长范围内，如波长分散的偏差在1.2ps/nm/km以下，最好在0.8ps/nm/km以下，则可长距离传输大容量信息。该光传输线路1中，在1480～1620nm的波长范围内，波长分散的偏差在0.7ps/nm/km以下，最在0.5ps/nm/km以下，则不仅可长距离传输大容量信息，而且可利用将添加了稀土类元素(如Er，Tm)的光纤应用于光放大媒体中的光纤放大器对信号光统一放大，从而更可以长距离的传输信息。
本发明的光传输线路1中，1450～1620nm的波长范围内包含的宽100nm的波长范围内，波长分散的偏差最好在0.4ps/nm/km以下。分散补偿光纤12通过供给赖曼放大用激励光可对信号光进行赖曼放大。此时，该光传输线路不仅可长距离传输大容量信息，而且通过向分散补偿光纤12自身供给赖曼放大用激励光时信号光统一放大，从而更可以长距离的传输信息。
光传输线路1的分散补偿光纤12是这样一种光纤：作为在波长1550nm下的各个特性，具有-200ps/nm/km以上且-50ps/nm/km以下的波长分散、具有用波长分散D的绝对值对损耗L的比(|D|/L)定义的200ps/nm/dB以上的性能指数和0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散，分散补偿量增大并且低损耗。
光传输线路1的分散补偿光纤12中，波长1.38微米附近团OH吸收引起的损耗增量最好在0.2dB/km以下，此时，由于OH吸收引起的损耗增量小，因此可进行S带信号光的传输和赖曼放大用激励光的供给。
光传输线路1的分散补偿光纤12中，波长1620nm的传输损耗最好比波长1450nm的上述分散补偿光纤的传输损耗小，此时，可在1450nm～1620nm波长范围内将传输损耗抑制到很小。
如图4(a)和4(b)所示，光传输线路1的分散补偿光纤12卷成线圈状来构成分散补偿器120。即图4(a)是表示本发明的分散补偿器120的结构的图，图4(b)是沿着图4(a)中的I-I线的该分散补偿器120的截面图。分散补偿器120具有卷绕在绕线架110的支架111上的分散补偿器光纤12和一起容纳卷绕的分散补偿光纤12和该绕线架110的外壳。该外壳尺寸为250mm×250mm×50mm以下。这样，在模块化的状态下的分散补偿器120中，截止波长为1450nm以下，偏波模式分散在0.3ps·km-1/2以下。波长1620nm下的传输损耗比波长1450nm下的传输损耗小。此时，分散补偿光纤12模块化(小型化)，从而可设置到中继器等中，即便模块化的状态下，损耗也减小，截止波长比使用波长也小。
图4(a)所示的分散补偿器120将分散补偿光纤120卷绕在绕线架110的支架111上，但该分散补偿器120可在没有绕线架110的状态下卷绕，此时，为了卷绕的分散补偿光纤12容易处理，最好用树脂等模压。
接着说明本发明的光传输线路1的各种实施例。图5是表示本发明的光传输线路1的第一实施例的结构的图。该第一实施例的光传输线路1如图5所示通过熔融接连接单模式光纤11和分散补偿光纤12构成，敷设在中继器(或发送机)2与中继器(或接收机)3之间的中继区间。该第一实施例的光传输线路1中，为补偿信号光的损耗，中继器3内最好设置光放大器(添加稀土类元素的光纤放大器或赖曼放大器)。
图6是表示本发明的光传输线路1的第二实施例的结构的图。如图6所示，第二实施例的光传输线路1的单模式光纤11敷设在中继器(或发送机)2与中继器(或接收机)3之间的中继区间，另一方面，如图4(a)和图4(b)所示，模块化的分散补偿光纤12设置在中继器3中。中继器3中也可设置光耦合器31和赖曼放大用激励光源部32。此时，赖曼放大用激励光源部32输出的赖曼放大用激励光经光耦合器31提供给分散补偿光纤12。之后，传输过分散补偿光纤12的信号光在传输时放大。即，该第二实施例中，分散补偿光纤12同时进行信号光的分散补偿和放大。赖曼放大用激励光源部32可输出单一波长的赖曼放大用激励光，可输出多个信道或带宽的宽赖曼放大用激励光，在后者的情况下，由于赖曼放大的信号光的波带宽，所以比较好。
图7是表示本发明的光传输线路1的第三实施例的结构的图。如图7所示，第三实施例的光传输线路1的单模式光纤11敷设在中继器(或发送机)2与中继器(或接收机)3之间的中继区间，另一方面，如图4(a)和图4(b)所示，模块化的分散补偿光纤12设置在中继器3中。中继器3中也可设置分波器33、合波器34和光放大器351～353。此时，到达中继器3的包含S带、C带和L带的信号波带的信号光由分散补偿光纤12分散补偿后，由分波器33分为各个带。从分波器33输出的S带信号光由光放大器351(添加例如Tm元素的光纤放大器)光放大，导向合波器34。从分波器33输出的C带信号光由光放大器352(添加例如Er元素的光纤放大器)光放大，导向合波器34。从分波器33输出的L带信号光由光放大器353(添加例如Er元素的光纤放大器)光放大，导向合波器34。之后，S带、C带和L带的信号光由合波器34再次合波。分波器33、合波器34可不按3个波带合波分波，也可按更多的信号信道合波分波。
图8是表示本发明的光传输线路1的第四实施例的结构的图。如图8所示，第四实施例的光传输线路1的单模式光纤11敷设在中继器(或发送机)2与中继器(或接收机)3之间的中继区间，另一方面，如图4(a)和图4(b)所示，模块化的分散补偿光纤121～123设置在中继器3中。中继器3中也可设置分波器33、合波器34和光放大器351～358。此时，到达中继器3的包含S带、C带和L带的信号波带的信号光由分波器33分为各个带。从分波器33输出的S带信号光首先由光放大器351光放大，接着由分散补偿光纤121分散补偿，再由光放大器354光放大后，导向合波器34。从分波器33输出的C带信号光首先由光放大器352光放大，接着由分散补偿光纤122分散补偿，再由光放大器355光放大后，导向合波器34。从分波器33输出的L带信号光首先由光放大器353光放大，接着由分散补偿光纤123分散补偿，再由光放大器356光放大后，导向合波器34。之后，S带、C带和L带的信号光由合波器34再次合波。这样，分散补偿光纤12的前级和后级都设置光放大器35，可按长尺寸使用损耗大的分散补偿光纤12，从而中继区间也加长。分波器33、合波器34可不按3个波带合波分波，可按更多的信号信道合波分波。
图9是表示本发明的光传输线路1的第五实施例的结构的图。如图9所示，第五实施例的光传输线路1的单模式光纤11敷设在中继器(或发送机)2与中继器(或接收机)3之间的中继区间，另一方面，如图4(a)和图4(b)所示，模块化的分散补偿光纤121～122设置在中继器3中。中继器3中也可设置分波器33、合波器34和光放大器351～352和光耦合器31以及赖曼放大用激励光源部32。此时，到达中继器3的包含S带、C带和L带的信号波带的信号光由分波器33分为各个带。从分波器33输出的C带、L带信号光首先由光放大器351光放大，接着由分散补偿光纤121分散补偿，再由光放大器352光放大后，导向合波器34。另一方面，从分波器33输出的S带信号光首先由分散补偿光纤122分散补偿并赖曼放大后，导向合波器34。之后，S带、C带和L带的信号光由合波器34再次合波。这样，对应波带分开使用光纤放大器和赖曼放大器，得到更高的光放大率。分波器33、合波器34可不按2个波带合波分波，可按更多的信号信道合波分波。
接着说明应用于本发明的光传输线路1的分散补偿光纤12的结构。图10(a)是表示光分散补偿光纤12的结构的截面图，图10(b)是其折射率轮廓。
即，分散补偿光纤12具有沿着规定轴延伸的芯部区域121、设置在该芯部区域121外周的槽区域122、设置在该槽区域122外周的脊区域123、设置在该脊区域123的外周的外部包覆区域124。上述芯部区域121具有外径2a和折射率n1。上述槽区域122具有外径2b和折射率n2(＜n1)。上述脊区域123具有外径2c和折射率n3(＞n2)。上述外部包覆区域124具有折射率n4(＜n3)。具有上述结构的分散补偿光纤12以石英玻璃为主成分，例如分别在芯部区域121和槽区域122中添加适量的GeO2，在槽区域122中添加F元素得到。
图10(b)所示折射率轮廓150表示沿着图10(a)中的线I上的各部位的折射率，区域151是线L上的芯部区域121的折射率，区域152是线L上的槽区域122的折射率，区域153是线L上的脊区域123的折射率，并且区域154是线L上的外侧包覆区域124的侧折射率。
该说明书中，以外侧包覆区域124为基准的芯部区域121的比折射率差Δ1、槽区域122的比折射率差Δ2、脊区域123的比折射率差Δ3分别用下式表示。
Δ1＝((n1)2-(n4)2)/2(n4)2)
Δ2＝((n2)2-(n4)2)/2(n4)2)
Δ3＝((n3)2-(n4)2)/2(n4)2)
如上所述，对作为基准区域的外部包覆区域124的各玻璃区域121～123比折射率差用百分率表示，各式中的折射率顺序不动。因此比折射率差为负的值时，意味着玻璃层的折射率比外部包覆区域124的折射率低。
图11是汇总与上述分散补偿光纤12相当的各采样DCF1～DCF7的各个特性的表。该图11中，波长分散、分散斜率、性能指数、有效截面面积(Aeff)、模式域径(MFD)和偏波模式分散(PMD)分别是波长1550nm的值。图12是表示分散补偿光纤的采样DCF1的传输损耗特性的曲线。该曲线中，虚线表示通常的因OH吸收引起的损耗增加，但该采样DCF1中，OH吸收产生的损耗增加减小，在0.2dB/km以下。该采样DCF1中，波长1620nm的传输损耗比波长1450nm的传输损耗小。其他采样DCF2～DCF7中也同样。
图13是表示采用上述不同的采样的光传输线路1的波长分散特性的曲线。作为单模式光纤11准备2种采样SMF1、SMF2。单模式光纤SMF1具有芯部区域和设置在该芯部区域外周的包覆区域，该芯部区域是添加GeO2的石英玻璃，该包覆区域是纯石英玻璃。作为波长1550nm的各个特性，单模式光纤SMF1具有+16.3ps/nm/km的波长分散、+0.059ps/nm2/km的分散斜率和0.19dB/km的传输损耗和75平方微米的有效截面面积Aeff。另一方面，单模式光纤SMF2也具有芯部区域和设置在该芯部区域外周的包覆区域，该芯部区域是纯石英玻璃，该包覆区域是添加F元素的石英玻璃。作为波长1550nm的各个特性，该单模式光纤SMF2具有+20.4ps/nm/km的波长分散、+0.059ps/nm2/km的分散斜率和0.17dB/km的传输损耗和115平方微米的有效截面面积Aeff。
上述有效截面面积Aeff如特开平8-248251号公报(EP0724172A2)所示，按下式给出。
A eff = 2 π ( ∫ 0 ∞ E 2 rdr ) 2 / ( ∫ 0 ∞ E 4 rdr )
这里，E是伴随输光的电场，r是从芯部中央开始的径向距离。
图13中，曲线G1510是分散补偿光纤DCF1和单模式光纤SMF1构成的光传输线路的波长分散特性、曲线G1520是分散补偿光纤DCF2和单模式光纤SMF1构成的光传输线路的波长分散特性，曲线G1530是分散补偿光纤DCF3和单模式光纤SMF2构成的光传输线路的波长分散特性。
图14是汇总采用不同的采样的光传输线路1的各个特性的表。该表中，表示出分散补偿光纤DCFn(n＝1～7)和单模式光纤SMF1构成的光传输线路以及分散补偿光纤DCF3和单模式光纤SMF2构成的光传输线路的各个特性。这些光传输线路为使波长1550nm的波长分散为0ps/nm/km，调节分散补偿光纤和单模式光纤的长度比。
从图13和图14可知，除DCF2+SMF1的光传输线路、DCF3+SMF1的光传输线路以及DCF5+SMF1的光传输线路外，光传输线路的各个采样中，作为从光波长1550nm的该光传输线路整体看的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散、-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率，波长分散的极大值存在于1450～1530nm的波长范围内，波长分散的极小值存在于1570～1620nm的波长范围内。并且，包含S带、C带和L带的信号波带中，从该光传输线路1整体观察到的波长分散绝对值小。
接着，说明作为比较例的分散补偿光纤和包含它的光传输线路。图15是该比较例(分散补偿光纤)的折射率轮廓160。该比较例具有沿着规定轴延伸的折射率n1的芯部区域121、设置在该芯部区域外周的折射率n2(＜n1)的槽区域、设置在该槽区域的外周的外部包覆区域构成的W型折射率轮廓160。折射率轮廓160中，区域161是芯部区域的折射率，区域162是槽区域的折射率，区域163是外侧包覆区域的折射率。
作为比较例准备的采样中，芯部区域外径为2a、槽区域外径为2b、芯部区域对外侧包覆区域的比折射率差Δ1为1.6％、槽区域对外侧包覆区域的比折射率差Δ2为-0.5％。该比较例采样作为波长1550nm的各个特性，具有-68.8ps/nm/km的波长分散、-0.21ps/nm2/km的分散斜率和0.27dB/km的传输损耗和255ps/nm/dB的性能指数(101/L)和19平方微米的有效截面面积Aeff以及5.0微米的MFD、0.03ps·km-1/2的PMD。图16是表示具有上述各个特性的比较例采样(分散补偿光纤)和上述单模式光纤SMF2长度调整为波长1550nm的波长分散为0ps/nm/km的光传输线路的波长分散特性的曲线。应用该比较例采样的光传输线路中，波长1550nm的分散斜率为-0.001ps/nm2/km、1450～1620nm的波长范围的波长分散的偏差为1.46ps/nm/km、1480～1620nm的波长范围的波长分散的偏差为0.86ps/nm/km、1500～1600nm的波长范围的波长分散的偏差为0.43ps/nm/km。
从图16可知，采用具有W型的折射率轮廓160的比较例的光传输线路中，设置成波长分散的极大值存在于1450～1530nm的波长范围、波长分散的极小值存在于1570～1620nm的波长范围是困难的，也就是说扩大波带困难。
图17是如图4(a)和图4(b)所示模块化本发明的光传输线路1中使用的分散补偿光纤的采样DCF7是的传输损耗特性的曲线。该模块化的采样DCF7长度为10.3千米，两端连接单模式光纤。采样DCF7按直径150mm卷绕，为不产生应力，在用树脂模压的状态下，容纳在230×230×450mm的壳体中。从该曲线(图17)可知，模块化的采样DCF7的传输损耗在宽的信号波带中低。长波长侧的波长1620nm的弯曲损耗小，波长1620nm的传输损耗比波长1450nm的传输损耗小。另外，这样模块化的采样DCF7作为波长1550nm的各个特性具有：6.16dB的插入损耗、连接1个的0.40dB的连接损耗、-1640.8ps/nm的波长分散、-6.70ps/nm2的分散斜率、266ps/nm/dB的性能指数(|D|/L)、0.13ps的偏波模式分散(PMD)。该采样DCF7分散补偿得到的单模式光纤的长度为100千米。
本发明的光传输线路中使用的分散补偿光纤12的结构和折射率轮廓不限于图10(a)和图10(b)，在脊区域和外部包覆区域之间设置1个或1个以上的槽区域和脊区域的结构。
例如，如图18(a)所示，在图10(a)所示的结构中，该分散补偿光纤12可以具有在脊区域123和外部包覆区域124之间新设置另外的槽区域的结构。此时，该分散补偿光纤12具有沿着规定轴延伸的芯部区域、设置在该芯部区域外周的第一槽区域、设置在该第一槽区域外周的脊区域、设置在该脊区域的外周的第二槽区域、设置在第二槽区域周围的外部包覆区域。上述芯部区域具有外径2a和最大折射率n1。上述第一槽区域具有外径2b和最小折射率n2(＜n1)。上述脊区域具有外径2c和最大折射率n3(＞n2)。上述第二槽区域具有外径2d和最小折射率n4(＜n3)。上述外部包覆区域具有最大折射率n5(＞n4)。以外侧包覆区域为基准的芯部区域的最大比折射率差Δ1＝((n1)2-(n5)2)/2(n5)2)、第一槽区域的最小比折射率差Δ2＝((n2)2-(n5)2)/2(n5)2)、脊区域的最大比折射率差Δ3＝((n3)2-(n5)2)/2(n5)2、第二槽区域的最小比折射率差Δ4＝((n4)2-(n5)2)/2(n5)2)。图18(a)所示的折射率轮廓170中，区域171是上述芯部区域的折射率(与沿着图10(a)中的线L的芯部区域内的各部位相当)，区域172是上述第一槽区域的折射率、区域173是上述脊区域的折射率、区域174是上述第二槽区域的折射率、区域175是上述外侧包覆区域的折射率。
如图18(b)所示，在图10(a)所示的结构中，该分散补偿光纤12可以具有在脊区域123和外部包覆区域124之间新设置另外的槽区域的结构。此时，该分散补偿光纤12具有沿着规定轴延伸的芯部区域、设置在该芯部区域外周的第一槽区域、设置在该第一槽区域外周的第一脊区域、设置在该第一脊区域的外周的第二槽区域、设置在第二槽区域周围的第二脊区域、设置在该第二脊区域周围的外部包覆区域。上述芯部区域具有外径2a和最大折射率n1。上述第一槽区域具有外径2b和最小折射率n2(＜n1)。上述第一脊区域具有外径2c和最大折射率n3(＞n2)。上述第二槽区域具有外径2d和最小折射率n4(＜n3)，上述第二脊区域具有最大折射率n5(＞n4)和外径2e。上述外部包覆区域具有最大折射率n6(＜n5)。以外侧包覆区域为基准的芯部区域的最大比折射率差Δ1＝((n1)2-(n6)2/2(n6)2)、第一槽区域的最小比折射率差Δ2＝((n2)2-(n6)2)/2(n6)2)、第一脊区域的最大比折射率差Δ3＝((n3)2-(n6)2)/2(n6)2、第二槽区域的最小比折射率差Δ4＝((n4)2-(n6)2)/2(n6)2)、第二脊区域的最大比折射率差Δ5＝((n5)2-(n6)2)/2(n6)2。图18(b)所示的折射率轮廓180中，区域181是上述芯部区域的折射率(与沿着图10(a)中的线L的芯部区域内的各部位相当)，区域182是上述第一槽区域的折射率、区域183是上述第一脊区域的折射率、区域184是上述第二槽区域的折射率、区域185是上述第二脊区域的折射率、区域186是上述外侧包覆区域的折射率。
如上所述，本发明的光传输线路通过连接在波长1.3微米带中具有零分散波长的单模式光纤和补偿该单模式光纤的波长分散的分散补偿光纤构成。这样的结构中，该光传输线路作为波长1550nm的从整体观察到的各个特性，具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率。另外，在该光传输线路中，波长分散的极大值在1450～1530nm的波长范围内存在，另一方面，波长分散的极小值在1570～1620nm的波长范围内存在。由此，在包含S带、C带和L带的信号波带中从整体看波长分散的绝对值小，可有效抑制信号光的波形恶化(具有优良的传输特性)。

Claims (14)

1.一种光传输线路，在波长1550nm波带中具有绝对值在4ps/nm/km以下的波长分散和-0.015ps/nm2/km以上且不满0ps/nm2/km的分散斜率，并且在1450～1530nm的波长范围内存在上述波长分散的极大值，而在1570～1620nm的波长范围内存在上述波长分散的极小值，其特征在于，包括：
在1.55μm波带中具有正的波长分散，并且在1.3μm波带中具有零分散波长的单模式光纤；和
与上述单模式光纤连接，并且在波长1550nm波带中具有-200ps/nm/km以上且-50ps/nm/km以下的波长分散的分散补偿光纤。
2.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
在1450～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在1.2ps/nm/km以下。
3.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
在1450～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.8ps/nm/km以下。
4.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
在1480～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.7ps/nm/km以下。
5.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
在1480～1620nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.5ps/nm/km以下。
6.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
在包含在1450～1620nm的波长范围内的宽度为100nm的波长范围内，上述波长分散的偏差在0.4ps/nm/km以下。
7.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
上述分散补偿光纤通过供给赖曼放大用激励光对信号光进行赖曼放大。
8.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
作为波长1550nm的各个特性，上述分散补偿光纤具有：用波长分散D的绝对值对损耗L的比|D|/L定义的、200ps/nm/dB以上的性能指数，和0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散。
9.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
波长1.38μm附近的由于OH吸收而引起的上述分散补偿光纤的损耗增量在0.2dB/km以下。
10.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：
波长为1620nm的上述分散补偿光纤的传输损耗比波长为1450nm的上述分散补偿光纤的传输损耗小。
11.根据权利要求1所述的光传输线路，其特征在于：上述分散补偿光纤卷成线圈状并模块化，容纳在250mm×250mm×50mm以下的壳体中，
上述分散补偿光纤在模块化的状态下具有1450nm以下的截止波长，在波长为1550nm时具有0.3ps·km-1/2以下的偏波模式分散，以及在波长为1620nm时具有比波长1450nm的传输损耗小的传输损耗。
12.一种光纤，应用于权利要求1～11中任意1项所述的光传输线路，作为波长1550nm的各个特性，具有小于0的波长分散。
13.根据权利要求12所述的光纤，其特征在于，包括：沿着规定轴延伸的芯部区域；设置在该芯部区域的外周的槽区域；设置在该槽区域的外周的脊区域；和设置在该脊区域的外周的外部包覆区域。
14.一种分散补偿器，包括卷成线圈状的权利要求12或13所述的光纤。
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