CN1341220A - 光纤和使用该光纤的色散补偿器、光传输通道、及光传输系统 - Google Patents

光纤和使用该光纤的色散补偿器、光传输通道、及光传输系统 Download PDF

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Abstract

一种光纤,具有由纤芯及至少最内层和最外层的2层包层构成的折射率分布结构,设上述纤芯相对上述最外层包层的比折射率差为Δ1,设上述最内层包层相对上述最外层包层的比折射率差为Δ2,则满足关系0.8%≤Δ1≤1.3%,－0.7%≤Δ2≤－0.4%;其特征在于:如设1.5μm波长带的特定波长的波长色散为D(ps/nm/km),设色散斜率为S(ps/nm2/km),则在1.5μm带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带满足关系－20≤D<0,－0.1≤S<0,及0<(D/S)≤200。

Description

光纤和使用该光纤的色散补偿器、光传输通道、及光传输系统
技术领域
本发明涉及一种光纤，特别是涉及一种适合用于波分复用(WDM)传输的光传输通道。
背景技术
WDM传输为由1根光纤传输多个波长信号的方式。近年来，随着使用掺铒光纤的光放大器(EDFA)的出现，在WDM传输的中继中不需要相对于每个波长的光信号变换成电信号，从而加快了使用WDM传输的趋势。
妨碍光信号传输的高速化的主要原因有波长色散和非线性。当波长色散大时，波形失真，不能进行高速传输，但当波长色散接近零时，出现非线性现象之一的四波混频(FWM)，WDM传输困难。
为了避免该现象，在日本特开平7-168046号公报等中提出有降低光纤的非线性、在光信号传输带宽中具有微小色散的光纤。
或许认为通过使用这样的WDM传输用光纤解决了色散和非线性的问题，但当按照大容量传输的要求想增加WDM传输的光信号的数量时，需要在宽带中维持微小色散。可是，按照WDM传输用光纤的色散斜率，不可能在宽带维持微小色散。
另外，虽然有可能实现在整个传输带宽中具有微小色散、色散斜率基本为零的光纤，但一般情况下该光纤的非线性较差，当紧接在光放大器时，光信号产生失真。
另外，在进行高速大容量传输的场合，虽然希望整个光传输通道的波长色散的累积色散尽可能地小，但在仅由WDM传输用光纤构成光传输通道的场合，光纤的波长色散接近为零，易于发生FWM。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤，该光纤可补偿在光信号传输带宽中由具有微小色散的光纤构成的光传输通道的色散斜率，在宽带中进行WDM传输。
本发明的另一目的在于提供一种使用这样的光纤的色散补偿器。
本发明的再另一目的在于提供一种使用这样的光纤的光传输通道。
本发明的再另一目的在于提供一种使用这样的光纤的光传输系统。
按照本发明的第1形式，提供一种光纤，该光纤具有由纤芯及至少最内层和最外层的2层包层构成的折射率分布结构，设上述纤芯相对上述最外层包层的比折射率差为Δ1，设上述最内层包层相对上述最外层包层的比折射率差为Δ2，则满足0.8％≤Δ1≤1.3％，-0.7％≤Δ2≤-0.4％；其中：设1.5μm波长带的特定波长的波长色散为D(ps/nm/km)，设色散斜率为S(ps/nm2/km)，则在1.5μm带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带满足关系-20≤D＜0，-0.1≤S＜0，及0＜(D/S)≤200。
在上述光纤中，如设上述纤芯的外径和上述最内层包层的外径分别为a(μm)、b(μm)，则最好满足2≤a≤5，a≤b≤15，及0.3≤(a/b)≤0.5。
按照本发明的第2形式提供一种色散补偿器，该色散补偿器包含上述光纤；其中，当与光传输通道组合时，可使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行补偿。
在上述色散补偿器中，当与光传输通道组合时，最好可使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行补偿。
按照本发明的第3形式提供一种光传输通道，光传输通道包含上述光纤；其中，使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行补偿。
在上述光传输通道中，最好使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行补偿。
按照本发明的第4形式提供一种光传输系统，光传输系统包含上述光纤；其中，使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行调整。
在上述光传输系统中，最好使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行调整。
本发明的第4形式的光传输系统适合由第2实施形式的色散补偿器实现，另外，适合由第3实施形式的光传输通道实现。
WDM传输通道所用光纤的色散值为2～6ps/nm/km左右，平均色散斜率为+0.07ps/nm2/km。通过在具有该微小色散和色散斜率的传输通道上连接具有负的波长色散和负的色散斜率的光纤，补偿微小色散，降低色散斜率，实现在宽波长范围内具有平坦的色散特性的光传输通道。由此可扩大能够使用的带宽，使宽带的WDM传输成为可能。
在上述各形式中，如果以后不特别说明，则1.5μm波长带指1520～1620nm的范围，1.5μm波长带的特定波长指例如1550nm那样的具体的波长，1.5μm波长带的特定设定波长带指1520～1620nm范围的波长带中实际进行光传输的波长带，例如现有的1.5μm波长带(多指波长1530～1570nm)等。
附图说明
图1为示出本发明第1形式的光纤的折射率分布构成一例的说明图。
图2为示出本发明第2形式的使用色散补偿器的光传输系统的一例的说明图。
图3为示出本发明第3形式的使用光传输通道的光传输系统的一例的说明图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的优选形式。
图1为示出本发明第1形式的光纤的折射率分布构成一例的说明图。具有在图1所示折射率分布的光纤中，包层为2层结构。图1所示折射率分布从内侧按纤芯11、内部包层12、及外部包层13的顺序构成。纤芯11与外部包层13的最大比折射率差为Δ1，内部包层12与外部包层13的比折射率差为Δ2。
图2为示出本发明第2形式的包含使用上述本发明光纤的色散补偿器的光传输系统一例的说明图。在图2中，参照符号21为光发送设备，符号22为光放大器，符号23为使用WDM传输用光纤的光传输通道，符号24为使用本发明的光纤的色散补偿器，符号25为光接收设备。图2的系统自身与现有技术的系统等同，但其中一部分与现有技术的系统不同，具体地说，通过在色散补偿器24中使用本发明的光纤，大幅度提高了色散特性。
图3为示出本发明第3形式的包含使用上述本发明光纤的光传输通道的光传输系统一例的说明图。在图3中，参照符号31为光发送设备，符号32为光放大器，符号33为使用WDM传输用光纤的第1光传输通道，符号34为使用本发明光纤的第2光传输通道，符号35为光接收设备。图3的系统自身与现有技术的系统等同，但其中一部分与现有技术的系统不同，具体地说，通过在第2光传输通道34使用本发明的光纤，大幅度提高了色散特性。
另外，在图2或图3所示使用本发明光纤构成的光传输系统由于如上述那样大幅度提高了色散特性，所以其自身构成本发明的形式(第4形式)。
下面示出本发明的多种实施例，更具体地说明本发明的效果。
(实施例1)
制作图1所示折射率分布结构的光纤。该光纤的折射率分布参数和波长1550nm时的特性如下表1所示。表1
Δ1(％) Δ2(％) a/b 芯径(μm) 色散(ps/nm/km) 色散斜率(ps/nm2/km DPS(nm)
 1.4 -0.7  0.5  4.45 -20 -0.048 420
 1.3 -0.6  4.48 -35 -0.175 200
-0.7  4.65 -19 -0.095 200
 1.2 -0.4  4.10 -87 -0.458 190
-0.5  4.50 -41 -0.209 196
-0.6  4.75 -22 -0.111 198
-0.7  4.85 -16 -0.096 167
-0.8  4.95  3  0.030 ***
 1.1 -0.4  4.50 -52 -0.301 173
-0.5  4.75 -33 -0.191 173
-0.6  5.05 -13 -0.074 176
-0.7  5.15 -8 -0.059 135
-0.8  5.20  8  0.005 ***
 1.0 -0.4  4.75 -49 -0.358 137
-0.5  5.00 -30 -0.196 153
-0.6  5.45 -4 -0.033 121
-0.7  5.50 -0.9 -0.028 32
-0.8  6.20 10 -0.020 ***
 0.9 -0.4  5.25 -23 -0.139 166
-0.5  5.75 -1.68 -0.017 99
-0.6  5.75 -0.46 -0.027 17
 0.8 -0.5  5.90 -4.8 -0.034 142
-0.6  6.00 -1.2 -0.032 37
 0.7 -0.5  6.10  2  0.012 ***
 1.2 -0.6  0.4  3.50 -20 -0.190 105
 1.1 -0.6  4.50 -8 -0.080 100
 1.0 -0.6  4.80 -0.2 -0.010 20
 1.1 -0.6  0.3  4.20 -4 -0.133 30
由上述表1可知，当Δ1超过1.3％时(为1.4％)，DPS不变小，如Δ1比0.8％小(为0.7％)，则难以获得负的色散。a/b的值在0.3≤a/b≤0.5中具有最佳值，在最佳值中，如果为相同的a/b，则在Δ1越低时DPS变小，更有效。
用于实现以上特性的光纤的芯径为4～6μm时较适当，如比其小，则不具有传输解，如比其大，则不能获得负的色散斜率。
制作的光纤中Δ1＝1.1％、Δ2＝-0.6％、a/b＝0.4的光纤在改变芯径时的色散特性如下表2所示。表2
波长(nm) A(芯径4.5μm) B(芯径4.7 μm)
色数(ps/nm/km) 色散斜率(ps/nm2/km) DPS(nm) 色数(ps/nm/km) 色散斜率(ps/nm2/km) DPS(nm)
1520 -7.5 -0.028  285 -3.3  0.021 -158
1525 -7.6 -0.034  227 -3.3  0.018 -188
1530 -7.7 -0.041  187 -3.3  0.014 -238
1535 -7.8 -0.050  158 -3.2  0.010 -337
1540 -8.0 -0.059  136 -3.2  0.005 -817
1545 -8.1 -0.068  119 -3.2  0.001 -5280
1550 -8.3 -0.083  100 -3.2  0.004  761
1555 -8.5 -0.089  95 -3.2 -0.009  348
1560 -8.7 -0.101  87 -3.2 -0.014  224
1565 -9.0 -0.113  80 -3.3 -0.020  165
1570 -9.3 -0.125  74 -3.3 -0.028  131
1575 -9.6 -0.138  70 -3.4 -0.031  109
1580 -10.0 -0.152  66 -3.5 -0.037  94
1585 -10.4 -0.166  63 -3.6 -0.044  83
1590 -10.8 -0.180  60 -3.7 -0.050  74
1595 -11.3 -0.195  58 -3.9 -0.057  68
1600 -11.8 -0.210  56 -4.0 -0.063  63
1605 -12.3 -0.226  55 -4.2 -0.070  60
1610 -12.9 -0.242  53 -4.4 -0.077  57
1615 -13.6 -0.258  52 -4.6 -0.084  54
1620 -14.2 -0.275  52 -4.8 -0.092  52
可以看出，在上述表2所示折射率分布结构中，通过使芯径变化，在具有20nm以上的带宽的特定设定波长带中，可分别满足色散值为-20ps/nm/km以上的负值，色散斜率为-0.1ps/nm2/km以上的负值，及DPS为200nm以下的正值。
具体地说，光纤A在波长1530～1555nm，光纤B在1565～1620nm，可分别满足上述关系。
(实施例2)
为了补偿现有60km的WDM传输用光纤的色散斜率，使用在实施例1制作的光纤，制作色散补偿器。在这里，使用的光纤为表2的光纤B，光传输系统的构成如图2所示。WDM传输用光纤使用波长1550nm下的色散值为+4ps/nm/km、该波长下的色散斜率为0.075ps/nm2/km的光纤。
由图2的构成获得的色散补偿模块连接后的传输特性如下述表3所示。
由上述表3可看出，在具有40nm带宽的设定波长带，即在波长1580～1620nm，平均色散斜率在±0.03ps/nm2/km以内。另外还可看出，在上述设定波长带中的20nm带宽即在波长1590～1610nm，平均色散斜率在±0.01ps/nm2/km以内。
为此，本发明的第1形式的光纤在与光传输通道组合的状态下，可使具有40nm带宽的设定波长带的光传输系的平均色散斜率在±0.03ps/nm2/km 20nm以内。另外，在上述设定波长带中的20nm带宽，可使色散斜率在±0.01ps/nm2/km以内。
即，如图2所示，通过使用本发明的光纤，可获得表3所示那样的色散斜率的平坦性。使用本发明的光纤的光传输通道的色散斜率的平坦性对于光传输通道最为有利。这样，可容易地制成适应于高速大容量传输的线路。
表3
波长(nm) 传输通道的色散(ps/nm/km) 补偿后的色散(ps/nm/km) 补偿后的色散斜率(ps/nm2/km)
1520  1.96 -5.00  0.0910
1525  2.30 -4.56  0.0862
1530  2.64 -4.14  0.0822
1535  2.98 -3.73  0.0779
1540  3.32 -3.30  0.0734
1545  3.66 -3.00  0.0686
1550  4.00 -2.67  0.0636
1555  4.34 -2.37  0.0583
1560  4.68 -2.09  0.0529
1565  5.02 -1.64  0.0472
1570  5.36 -1.02  0.0413
1575  5.70 -1.42  0.0352
1580  6.04 -1.26  0.0244
1585  6.38 -1.18  0.0143
1590  6.72 -1.12  0.0100
1595  7.06 -1.08  0.0080
1600  7.40 -1.04  0.0063
1605  7.74 -1.02  0.0000
1610  8.08 -1.04 -0.0083
1615  8.42 -1.10 -0.0218
1620  8.76 -1.26 -0.0290
在此之前，使用了本发明第2实施形式的色散补偿器(将第1形式的光纤卷取到卷筒上形成)，下面，将对图3所示那样的本发明第3实施形式即将第1形式的光纤作为光传输通道的一部分使用的场合进行说明。
在如本发明的第3实施形式那样将第1形式的光纤作为光传输通道的一部分使用的场合，例如在组装到光缆的场合，当然，本发明的光纤也包含于光传输通道中，所以，对在光传输系统中实际上传输光的距离来说，在第3实施形式的场合下变短。为此，图3的光传输系统容易实现光传输通道中的传输损失的减小和光传输系统的各波长的色散值的减少，所以，在使光传输系统长距离化的场合有效。在该场合下，光传输通道的色散斜率的平坦性可最有利于光传输系统。
在以上的实施例中，根据本发明的各种形式对本发明进行了说明，但本发明的范围不限于上述本发明的第1-第4形式的范围。例如，光纤的包层也可由3层以上构成，另外，使用本发明的光纤的光传输系统也可存在于图2和图3所示场合以外。
即，本发明的重要之处在于实现适用于宽带WDM传输的光纤，该光纤在1.5μm波长带的特定波长的波长色散为D(ps/nm/km)、色散斜率为S(ps/nm2/km)时，在1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带满足关系-20≤D＜0、-0.1≤S＜0、及0＜(D/S)≤200，另外，重要之处还在于实现使用该光纤的色散补偿器、光传输通道、光传输系统。
如上述那样，按照本发明，可提供一种能够同时补偿在光信号的传输带宽具有微小色散的光传输通道的波长色散和色散斜率、进行宽带的WDM传输的光纤。
另外，还可提供能够进行宽带WDM传输的色散补偿器、光传输通道、光传输系统。

Claims (8)

1.一种光纤，具有由纤芯及至少最内层和最外层的2层包层构成的折射率分布结构，设上述纤芯相对上述最外层包层的比折射率差为Δ1，设上述最内层包层相对上述最外层包层的比折射率差为Δ2，则满足关系0.8％≤Δ1≤1.3％，-0.7％≤Δ2≤-0.4％；其特征在于：设1.5μm波长带的特定波长的波长色散为D(ps/nm/km)，设色散斜率为S(ps/nm2/km)，则在1.5μm带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带满足关系-20≤D＜0，-0.1≤S＜0，及0＜(D/S)≤200。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：设上述纤芯的外径和上述最内层包层的外径分别为a(μm)、b(μm)，则满足2a≤a≤5，a≤b≤15，及0.3≤(a/b)≤0.5。
3.一种色散补偿器，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：当与光传输通道组合时，可使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行补偿。
4.一种色散补偿器，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：当与光传输通道组合时，可使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行补偿。
5.一种光传输通道，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行补偿。
6.一种光传输通道，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行补偿。
7.一种光传输系统，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：使1.5μm波长带的具有20nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.01以上0.01以下地进行调整。
8.一种光传输系统，包含权利要求1或权利要求2所述的光纤，其特征在于：使1.5μm波长带的具有40nm以上的带宽的特定设定波长带的平均色散斜率(单位：ps/nm2/km)为-0.03以上0.03以下地进行调整。
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