CN1352400A - 光纤及使用光纤的光学传输线路 - Google Patents

Abstract

提供一种光纤,通过连接到正色散光纤上形成适用于波分复用传输的光学传输线路。在第一玻璃层(1)外部顺序设置第二玻璃层(2)、第三玻璃层(3)和第四玻璃层(4)。第四玻璃层(4)作为折射率标准的参考层。第一玻璃层相对于参考层的相对折射率差Δ1设为1.6%至2.6%,包括端点值;第二玻璃层的相对折射率差Δ2设为－0.65%至－0.4%,包括端点值;以及第三玻璃层的相对折射率差Δ3设为0.15%至0.5%。第一玻璃层的外径设d1、第二玻璃层的外径d2以及第三玻璃层的外径d3之间的关系设定为2.5≤(d2/d1)≤3.0,和1.5≤(d3/d2)≤3.0。

Description

光纤及使用光纤的光学传输线路

技术领域

本发明涉及光纤及使用光纤的光学传输线路，具体地说涉及适用于波分复用(WDM)传输的光学传输介质。

背景技术

随着信息社会的发展，通讯信息量将剧烈增加。随着信息的增加，在通讯领域广泛采用波分复用传输。波分复用传输是多个波长的光通过一根光纤传输的系统。

目前，因为光学放大器用于波分复用传输的中继点，因此已经开发出使用掺铒光纤的光学放大器(EDFA)。这种光学放大器在信号处于光学信号状态时进行放大，而不把光学信号变为电信号。这样不用在中继点把每种波长的光学信号都变为电信号，这样加速了波分复用传输的发展。

发明内容

本发明是要提供一种适用于波分复用传输的光纤和使用这种光纤的光学传输线路。本发明的光纤包括：

在1570至1615nm波段范围内色散和色散斜率均为负值；

在上述波段内在直径20mm时弯曲损耗为3dB/m或更低；

在上述波段内的传输损耗为0.3至0.8dB/km，包括两个端点值；

在上述波段内偏振模色散数值为0.5ps·km-1/2或更低；

在上述波段内色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为170或更高；以及

在上述波段内色散值除以色散斜率所得数值为270至450，包括两个端点值；

附图说明

现在将参考附图描述本发明的说明性实施例，其中：

图1是描述本发明中的一个光纤实施例的折射率曲线分布的图；

图2是示出使用实施例光纤的光学传输系统的一个例子的视图；

图3是示出本发明中的光纤的一个制造样品的色散特性的曲线图。

具体实施方式

在波分复用传输中，影响实现快速传输光学信号的主要因素是色散和非线性。当色散大时，将要传输的光学信号产生波形失真，不能进行高速传输。然而，同时，当色散接近于零时，将会发生四波混合(FWM)，这是一种非线性现象，信号波形失真使得难以进行波分复用传输。

关于消除色散和非线性的措施，提出一种光学传输线路，其中把在光学信号传输波段内色散不为零的两种或多种光纤连接。该建议通过把正色散光纤与负色散光纤连接在一起，使得在整个光学传输线路上色散能够接近于零。该建议的光学传输线路在公开号为11620/1994和313750/1996的日本专利公开说明书中公开了。所提出的这些光学传输线路使用波段1520至1570nm作为光学信号传输波段。

为了进一步提高波分复用传输的传输容量，需要能够抑制由于在较宽波段中的色散和非线性而导致的光学信号失真。然而，所有建议的技术都是针对波段1570nm或更小波长的技术，这些技术不能照搬用于超过1570nm波长的波段上的波分复用传输。因此，传统上波分复用传输难以扩展传输波段。

本发明的一个方面，是提供一种能够特别使用1570nm或更长的波段进行良好地波分复用传输的光纤。

图1是本发明光纤的一个实施例的折射率分布图。对于光纤的折射率分布，各种折射率分布都可以。作为一个例子，如图1所示的折射率分布用于具有相对简单结构的实施例中，其中折射率结构容易设计和控制。

该实施例的光纤具有多个(这里是四层)玻璃层(第一玻璃层1、第二玻璃层2、第三玻璃层3和第四玻璃层4)，相邻层的组分不同。这些玻璃层中折射率分布标准的参考层是第四玻璃层4。在第四玻璃层4内，形成三个玻璃层，即第一玻璃层1、第二玻璃层2和第三玻璃层3。第一玻璃层1位于折射率分布的中心，具有最大折射率。第二玻璃层2位于第一玻璃层1外部，第三玻璃层3位于第二玻璃层2的外部。

在图1中，Δ1表示第一玻璃层1相对于参考层4的相对折射率差，Δ2表示第二玻璃层2相对于参考层4的相对折射率差，Δ3表示第三玻璃层3相对于参考层4的相对折射率差。

在本说明书中，相对折射率差Δ1、Δ2和Δ3由下面的方程式(1)至(3)定义，其中第一玻璃层1中的最大折射率部分的折射率设定为n1，第二玻璃层2中的最大折射率部分的折射率设定为n2，第三玻璃层3中的最大折射率部分的折射率设定为n3，而参考层4的折射率设定为n4：

Δ1＝{(n1-n4)/n1}×100……(1)

Δ2＝{(n2-n4)/n2}×100……(2)

Δ3＝{(n3-n4)/n3}×100……(3)

在本实施例中，设定1.6％≤Δ1≤2.6％，-0.65％≤Δ2≤-0.4％，以及0.15％≤Δ3≤0.5％。此外，设定2.5≤(d2/d1)≤3.0，以及1.5％≤(d3/d2)≤3.0，其中第一玻璃层1的外径设定为d1，第二玻璃层2的外径设定为d2，以及第三玻璃层3的外径设定为d3。

例如，如图2所示，本实施例的光纤连接到正色散光纤，诸如在1至3μm波段内具有零色散的单模光纤(更具体地说，是在1.31μm波段内具有零色散)，并用于在1570至1615nm波段内的波分复用传输线路。此时，具有上述折射率分布的本实施例光纤起性能改善光纤的作用。那么，本实施例的光纤(性能改善光纤)补偿正色散光纤在1570至1615nm波段内的色散和色散斜率。

在图2所示例子中，光学传输线路(波分复用传输线路)一侧的正色散光纤11连接到信号光发生器13，而本实施例的光纤12(性能改善光纤)连接到信号光接收器14，以便构成波分复用传输系统。

在该系统中，当使用1570至1615nm波段内的光信号进行波分复用传输时，波段内每种波长的正色散在通过正色散光纤11传输时都增大。然后，复用的每种波长的光信号从正色散光纤11转换到本实施例中的光纤12，以便传输。

本实施例中的光纤12在1570至1615nm波段内具有负色散值和负色散斜率。因此，通过正色散光纤11传输时已经增大的正色散在通过光纤12传输时被方向性补偿，即被光纤12的负色散值逐渐消除。此外，类似地，在该波段内正色散光纤11的正色散斜率被方向性补偿，即被光纤12的负色散斜率消除。

在本实施例的光纤12中，在该波段内的色散值除以色散斜率所得数值(DPS)设置成接近正色散光纤的DPS值(基本上相同)的数值，在270至450范围内，包括端点值在内。因此，在上述光学传输线路中，波长复用光的每种波长的色散在光纤12终端都将被补偿为零。

在该方法中，本实施例的光纤12连接到正色散光纤11以便形成光学传输线路，从而在1570至1615nm波段内构成低色散光学传输线路。

此外，在本实施例的光纤12中，在所述波段内的传输损耗将为0.3至0.8dB/km，包括上述端点值。传输损耗的范围是上述波段内传输损耗的最佳范围。通常，当传输波段内的传输损耗太小时，光学传输系统中超过有效限度的波长复用光学信号将被输入光纤。光学信号的强度变得过大，在通过光纤传输的信号中可能产生非线性现象。为了抑制非线性现象，可能需要把光学衰减器插入波长复用光的接收端(光纤的入射端)。因此，本实施例的光纤12将上述波段内的传输损耗设定为0.3至0.8dB/km，包括上述两个端点值。具有这样适中的损耗能够避免在光学传输系统中插入光学衰减器或使之复杂化。

而且，传输损耗设置成适中值。这样，通过把正色散光纤11连接到本发明的光纤12上形成的光学传输线路能够光学方法传输波长复用光，而不增加该波段的传输损耗。

而且，在本发明的光纤12中，偏振模色散值设置成0.50ps·km-1/2或者更低。这样，也能够抑制由于偏振模色散导致的失真。当该波段上的波长复用光通过本发明的光纤12时，波长复用光能够免受由于偏振模色散导致失真进行传输，所述偏振模色散几乎与波长复用光通过目前使用的单模光纤或色散位移光纤传输的程度相同。

此外，在本发明的光纤12中，弯曲半径为20mm时的弯曲损耗设定为3dB/m或更低。这样，能够确保防止由于光纤弯曲而产生的弯曲损耗增加。

此外，光纤的折射率分布形成为具有如图1所示的结构。从而，具有设定条件的折射率结构的光纤12的制造能够简化。那么，由本实施例的光纤12和正色散光纤11构成的波分复用传输线路的光学传输特性能够提高。因此，能够制成1570至1615nm波段内的高质量波分复用传输系统。

下面，将描述本发明光纤的每个制造样品。本发明人实际上制造了光纤样品1、样品2、样品3，其中每个的相对折射率差Δ1、Δ2和Δ3及每个的外径d1、d2和d3设置在本实施例的数值范围内。光纤样品1、样品2、样品3中每个的折射率分布的设计值为：相对折射率差Δ1＝2.2％、Δ2＝-0.55％和Δ3＝0.25，及d1∶d2∶d3＝1∶2.8∶5.6。

光纤样品1形成为在1590nm波长具有如下特性的光纤。即，在1590nm波长的传输损耗为0.44dB/km，色散值为-78ps/nm/km，色散值除以色散斜率所得数值为291，色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为177，半径为20mm时的弯曲损耗为0.1dB/m，偏振模色散的数值为0.20ps·km-1/2或更低。此外，光纤样品1的截止波长为1700nm或更短。

光纤样品2形成为在1590nm波长具有如下特性的光纤。即，在1590nm波长的传输损耗为0.45dB/km，色散值为-100ps/nm/km，色散值除以色散斜率所得数值为295，色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为222，半径为20mm时的弯曲损耗为0.2dB/m，偏振模色散的数值为0.20ps·km-1/2或更低。而且，光纤样品2的截止波长为1440nm。

此外，当在光纤样品2中测量在波长1550nm的每种特性时，获得如下结果。即，在波长1550nm的传输损耗为0.45dB/km，色散值除以色散斜率所得数值为296，色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为231，半径为20mm时的弯曲损耗为0.1dB/m。

此外，光纤样品3的色散特性如图3所示。光纤样品3形成为在1590nm波长具有如下特性的光纤。即，在1590nm波长的传输损耗为0.45dB/km，色散值为-132ps/nm/km，色散斜率为-0.417ps/nm/km，色散值除以色散斜率所得数值为318，色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为293，模场直径为4.4μm，半径为20mm时的弯曲损耗为0.2dB/m，偏振模色散的数值为0.20ps·km-1/2或更低。

此外，当在光纤样品3中测量在波长1550nm的每种特性时，获得如下结果。即，在1550nm波长的传输损耗为0.45dB/km，色散值除以色散斜率所得数值为289，色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为258，半径为20mm时的弯曲损耗为0.2dB/m。

光纤样品1至3具有上述特性。因此，能够产生本实施例中所述的优良效果。

此外，从考虑光纤样品2和3的特性所得结果可以看出，在波段1530至1570nm可以获得与波段1570至1615nm相同的特性。

即，光纤样品2和3形成为如下光纤，即具有能够补偿单模光纤的色散的特性，其中色散值除以色散斜率所得数值在1550nm波长时大约为290，在1590nm波长时大约为330，而且光学传输特性诸如损耗或偏振模色散特性优良。

此外，光纤样品1至3连接到正色散光纤形成光学传输系统。因此，确保能够制成低色散、低非线性光学线路，并能够实现宽波段波分复用传输。

此外，本发明并不限于实施例和样品制造，而是能够用于不同实施例。例如，在实施例和样品制造中，它们是通过在作为折射率分布标准的参考层内设置三层玻璃层制造的，但是本发明的光纤可以通过在参考层内设置四层或更多玻璃层来制造。然而，在于参考层内设置四层或更多玻璃层的情况下也必须满足本实施例中所示的三层结构的条件。

而且，在本实施例中，在1.3μm波段内具有零色散的单模光纤例证为连接到光纤12上的正色散光纤11。然而，正色散光纤11可以是具有正色散和正色散斜率的光纤，而不限于本实施例所示的正色散光纤。

Claims (4)

1、一种光纤，包括：

在1570至1615nm波段范围内色散和色散斜率均为负值；

在上述波段内在直径20mm时弯曲损耗为3dB/m或更低；

在上述波段内的传输损耗为0.3至0.8dB/km，包括两个端点值；

在上述波段内偏振模色散数值为0.5ps·km-1/2或更低；

在上述波段内色散值的绝对值除以传输损耗所得数值为170或更高；以及

在上述波段内色散值除以色散斜率所得数值为270至450，包括两个端点值。

2、根据权利要求1所述的光纤，进一步包括：

在作为折射率分布标准的参考层内设置至少三层玻璃层；

其中所述三层玻璃层是位于中心的第一玻璃层、位于第一玻璃层外部的第二玻璃层和位于第二玻璃层外部的第三玻璃层；

设置成1.6％≤Δ1≤2.6％，-0.65％≤Δ2 ≤-0.4％，以及0.15％≤Δ3≤0.5％，其中第一玻璃层相对于参考层的相对折射率差设为Δ1，第二玻璃层相对于参考层的相对折射率差设为Δ2，第三玻璃层相对于参考层的相对折射率差设为Δ3，并且

设置成2.5≤(d2/d1)≤ 3.0，和1.5≤(d3/d2)≤3.0，其中第一玻璃层1的外径设定为d1，第二玻璃层2的外径设定为d2，以及第三玻璃层3的外径设定为d3。

3、一种光学传输线路，包括根据权利要求1所述的光纤作为性能改善光纤，该光纤连接到具有正色散和正色散斜率的正色散光纤上，

其中在1570至1615nm波段内，正色散光纤和性能改善光纤中的色散值除以色散斜率所得数值为270至450，包括两个端点值。

4、一种光学传输线路，包括根据权利要求2所述的光纤作为性能改善光纤，该光纤连接到具有正色散和正色散斜率的正色散光纤上，

其中在1570至1615nm波段内，正色散光纤和性能改善光纤中的色散值除以色散斜率所得数值为270至450，包括两个端点值。

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