CN1624506A - 色散位移光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种色散位移光纤，其由芯体和设置其外周上的包层形成，该芯体包括中心芯部；周边芯部，该周边芯部设置该中心芯部的外周上，其折射率大于该中心芯部，所述包层具有其折射率小于所述周边芯部的折射率分布形状，通过适当地设定结构参数，满足实质上为单一模式，并且弯曲损耗在100dB/m以下的条件，另外可充分地增加有效芯体截面面积，并且减小色散斜率。

Description

色散位移光纤
本案系母案(00801834.0)的分案。
技术领域
本发明涉及按照石英系光纤的雷利损失最小的波长为1.55μm区域的波长色散值基本上为零的方式设计的色散位移光纤，本发明特别涉及具有较大的有效芯体截面面积，并且具有较小的色散斜率的类型。
背景技术
在过去，在采用光纤放大器的光放大中继传送系统等的长距离系统中，重要的是减小非线性光学效果，以便抑制传送特性的变差。
非线性效应的大小由n2/Aeff示。在这里，n2表示光纤的非线性折射率，Aeff表示光纤的有效芯体截面面积。于是，为了减小非线性效应，必须减小n2，或增加有效芯体截面面积，但是由于n2为在确定材料时，不产生较大变化的值，故相对非线性光学效果的减小，增加有效芯体截面面积是有效的手段。
在可进行大容量传送的波长多重传送系统中，由于波长不同的多个光信号通过1根色散位移光纤(传送通路)进行传送，故色散斜率的减小的要求增加。色散斜率表示波长色散值的波长依赖性，其指下述场合的曲线的斜率。
如果色散位移光纤的色散斜率较大，则在1根色散位移光纤中传送的多个波长之间的波长色散值的差增加，传送状态产生波动，传送特性变差，故产生不利情况。
另外，作为光通信系统的传送通路，实质上将采用单一模式，或确保弯曲损耗为100dB/m以下作为最低的条件。
于是，在最近，比如，在JP特开平10-293225号文献，JP特开平10-239550号文献，JP特开平11-119046号文献等中，提出了下述方案，该方案采用各种折射率分布形状(折射率分布图)，增加有效芯体截面面积，并且减小色散斜率。
图5(a)～(d)表示这样的色散位移光纤的折射率分布形状的实例。
图5(a)表示阶段型(双线式芯体型)的折射率分布形状的一个实例，标号11表示中心芯体部，在其外周上，设置有其折射率小于该中心芯体部11的阶段芯体部12，由此形成芯体14。另外，还在该芯体14的外周上，设置有其折射率小于上述阶段芯体12的包层16。
图5(b)表示节段芯体型的折射率分布形状的一个实例，在高折射率的中心芯体部21的外周上，设置有低折射率的中间部22，在该中间部22的外周上，设置环状芯体部23，该环状芯体部23的折射率大于该中间部22，并且其折射率小于上述中心芯体部21，由此形成芯体24。另外，在该环状芯体部23的外周上，设置有包层26，该包层26的折射率等于上述中间部22。
图5(c)为图5(a)所示的阶段型的折射率分布形状的变换实例，在阶段芯体部12与包层16之间，设置有低折射率部15，该低折射率部15的折射率小于该包层16，由此形成芯体14。
图5(d)为图5(b)所示的节段芯体型的折射率分布形状的变换实例，在环状芯体部23和包层26之间，设置有低折射率部25，该低折射率部25的折射率小于该包层26，由此形成芯体24。
但是，在过去提出的色散位移光纤中，实质上在采用单一模式，或确保弯曲损耗为100dB/m以下的条件下，有效芯体截面面积的扩大和色散斜率的降低难于同时成立。
比如，在具有图5(a)～(d)中作为实例给出的折射率分布形状的类型中，如果有效芯体截面面积为90μm2以上，则获得足够小的色散斜率。
本发明是针对上述情况而提出的，本发明的目的在于提供一种色散位移光纤，其可满足实质上为单一模式，以及弯曲损耗在100dB/m以下的条件，并且可充分地增加有效芯体截面面积，并且减小色散斜率。
发明内容
为了解决上述课题，一种色散位移光纤，其由芯体和设置于其外周上的包层形成；
上述芯体包括中心芯部；周边芯部，该周边芯部设置在该中心芯部的外周上，其折射率大于该中心芯部；
上述包层具有折射率小于上述周边芯部的折射率分布形状，其特征在于：
波长色散值色散斜率为0.12ps/km/nm2以下，弯曲损耗小于等于100dB/m，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长；
当由Δ1表示以包层的折射率为基准时的中心芯部的比折射率差，由Δ2表示以包层的折射率为基准时的周边芯部的比折射率差，由r1表示中心芯部的半径，由r2表示周边芯部的半径时，则满足下述a～d的条件：
a.1.35％≤(Δ2-Δ1)
b.1.2≤r2/r1≤2.0
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤3.5
d.当0.8与1.8/(r2/r1)2中的较大者为Δ2min，环内侧体积为-Δ1×r12，环外侧体积为Δ2min×(r22-r12)时，则环外侧体积/环内侧体积在2以上，或0以下；
在从1490～1625nm的范围内选出的使用波段中，有效芯体截面面积在75～130μm2的范围内，波长色散值在-6～+6ps/km/nm的范围内，色散斜率为0.12ps/km/nm2以下，弯曲损耗为100dB/m以下，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
本发明的第1种色散位移光纤涉及下述色散位移光纤，其由芯体和设置于其外周上的包层形成，上述芯体包括中心芯部；周边芯部，该周边芯部设置该中心芯部的外周上，其折射率大于该中心芯部，上述包层具有其折射率小于上述周边芯部的折射率分布形状，其特征在于在从1490～1625nm的范围内选出的使用波段，有效芯体截面面积在45～130μm2的范围内，波长色散值在-8～8+ps/km/nm的范围内，色散斜率为0.12ps/km/nm2以下，弯曲损耗为100dB/m以下，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
第2种色散位移光纤涉及第1种色散位移光纤，其特征在于上述芯体由中心芯部和周边芯部形成，当由Δ1表示以包层的折射率为基准时的中心芯部的比折射率差，由Δ2表示以包层的折射率为基准时的周边芯部的比折射率差，由r1表示中心芯部的半径，由r2表示周边芯部的半径时，则满足下述条件：
a.1.35％≤(Δ2-Δ1)
b.1.2≤r2/r1≤2.0
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤3.5
d.当0.8，或1.8/(r2/r1)2中的，较大者为Δ2min，环内侧体积为-Δ1×r12，环外侧体积为Δ2min×(r22-r12)时，则环外侧体积/环内侧体积在2以上，或0以下。
第3种色散位移光纤涉及第2种色散位移光纤，其特征在于在从1490～1625nm的范围内选出的使用波段，有效芯体截面面积在75～130μm2的范围内，波长色散值在-6～+6ps/km/nm的范围内，色散斜率为0.12ps/km/nm2以下，弯曲损耗为100dB/m以下，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
第4种色散位移光纤涉及第2种色散位移光纤，其特征在于b，c在下述的数值范围内：
b.1.2≤r2/r1≤1.9
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤3.2
第5种色散位移光纤涉及第4种色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在85～130μm2的范围内。
第6种色散位移光纤涉及第2种色散位移光纤，其特征在于b，c在下述的数值范围内：
b.1.2≤r2/r1≤1.8
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤2.7
第7种色散位移光纤涉及第6种色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在95～130μm2的范围内。
第8种色散位移光纤涉及第2种色散位移光纤，其特征在于r2/r1为1.3以上，并且Δ1为0％以下。
第9种色散位移光纤涉及第8种色散位移光纤，其特征在于色散斜率为0.10ps/km/nm2以下。
第10种色散位移光纤涉及第1种色散位移光纤，其特征在于芯体由中心芯部和周边芯部形成，在从1490～1625nm的范围内选出的使用波段，有效芯体截面面积在45～70μm2的范围内，波长色散值在-6～+6ps/km/nm的范围内，色散斜率在0.05～0.08ps/km/nm2的范围内，弯曲损耗为100dB/m以下，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
第11种色散位移光纤涉及第10种色散位移光纤，其特征在于当由Δ1表示以包层的折射率为基准时的中心芯部的比折射率差，由Δ2表示以包层的折射率为基准时的周边芯部的比折射率差，由r1表示中心芯部的半径，由r2表示周边芯部的半径时，则Δ1在-0.3～+0.3％的范围内，Δ2为0.8％以上，r2/r1在1.4～2.5的范围内。
第12种色散位移光纤涉及第10种色散位移光纤，其特征在于Δ1为0％。
第13种色散位移涉及第1种色散位移光纤，其特征在于上述芯体在中心芯部的上，依次设置有周边芯部，第2环部，以及第3环部，对于该中心芯部，周边芯部，第2环部，以及第3环部，当分别由(Δ1，r1)，(Δ2，r2)，(Δ3，r3)(Δ4，r4)表示以包层为基准时的比折射率差与半径时，则具有Δ1与Δ3为负值、Δ2为正值、Δ4为0以上的折射率分布形状；
在从1490～1625nm选出的使用波段，有效芯体截面面积在45～120μm2的范围内，色散斜率在0.03～0.10ps/km/nm2，弯曲损耗为100dB/m以下，波长色散值的绝对值在0.5～8ps/km/nm的范围内，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
第14种色散位移光纤涉及第13种色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在50～75μm2的范围内，色散斜率在0.03～0.06ps/km/nm2的范围内。
第15种色散位移光纤涉及第14种色散位移光纤，其特征在于波长色散值具有负值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.25％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.5≤r2/r1≤25，15≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
第16种色散位移光纤涉及第14种色散位移光纤，其特征在于波长色散值具有正值，并且-0.5％≤Δ1≤-0.05％，0.75％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.5≤r2/r1≤2.5，1.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
第17种色散位移光纤涉及第13种色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在75～100μm2的范围内，色散斜率在0.06～0.09ps/km/nm2的范围内。
第18种色散位移光纤涉及第17种色散位移光纤，其特征在于波长色散值具有负值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.20％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
第19种色散位移光纤涉及第17种色散位移光纤，其特征在于波长色散值具有正值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.05％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤3.0，0.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
第20种色散位移光纤涉及第13色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在100～120μm2的范围内，色散斜率在0.08～0.10ps/km/nm2的范围内。
第21种色散位移光纤涉及第20种色散位移光纤，其特征在于波长色散值具有正值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.25％，0.65％≤Δ2≤0.75％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
附图说明
图1为表示本发明的色散位移光纤的折射率分布形状的一个实例的图；
图2为表示本发明的色散位移光纤的折射率分布形状中的，实际制造的场合的折射率分布分布形状的一个实例图；
图3为表示本发明的色散位移光纤的折射率分布形状的另一实例的图；
图4为表示第3实施例的，设定各种结构参数而计算的特性值的分析结果的曲线图；
图5(a)～(b)为表示已有的表示本发明的色散位移光纤的折射率分布形状的实例的图。
具体实施方式
本发明的色散位移光纤由芯体和设置于其外周上的包层形成，该芯体至少包括中心芯部，设置于其外周上的，其折射率大于该中心芯部的周边芯部，该包层具有其折射率小于上述周边芯部的折射率分布形状。
另外，通过调整结构参数，在从1490～1625nm中选出的使用波段，有效芯体截面面积在45～130μm2的范围内，波长色散值在-8～+8ps/km/nm的范围内，色散斜率为12ps/km/nm2以下，弯曲损耗为100dB以下，并且可获得具有实质上形成单一模式传送的截止波长的光纤。
对于本发明的色散位移光纤的使用波段，从1490～1625nm的范围内，更一般地说从1490～1610nm的范围内，选择适合的波长幅度的波段。比如，根据光通信系统用的光纤放大器的放大波段等，从1500～1570nm的范围内，选择具有1530～1565nm等的规定波长幅度的波段。或者，也可从比如，1570～1625nm的范围内，选择具有规定波长幅度，比如在1585～1625nm、1585～1610nm的范围内等的波段。
下面给出第1～3实施例，对本发明进行具体描述。
第1实施例
图1表示本实施例的色散位移光纤的折射率分布形状，在中心的中心芯部1的外周上，设置其折射率大于该中心芯部1的周边芯部2，从而形成双层结构的芯体5。另外，在该芯体5的外周上，设置其折射率小于上述周边芯部2的包层6。即，构成包含包层6的，3层结构的折射率分布形状。
在该色散位移光纤中，比如，中心芯部1由添加具有使折射率降低作用的氟的石英玻璃，或添加具有使折射率上升作用的锗的石英玻璃，或者纯石英玻璃形成，周边芯部2由添加有锗的石英玻璃形成，包层6由纯石英玻璃形成。
在图中，Δ1表示以包层6的折射率为基准时的中心芯部1的比折射率差，Δ2表示以包层6的折射率为基准时的周边芯部2的比折射率差。R1表示中心芯部1的半径，r2表示周边芯部2的半径。
另外，对于本实施例的色散位移光纤，必须满足下述的a～d的条件。
a.1.35％≤(Δ2-Δ1)
b.1.2≤r2/r1≤2.0
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤3.5
d.当0.8，或1.8/(r2/r1)2中的，较大的为Δ2min，环内侧体积为-Δ1×r12，环外侧体积为Δ2min×(r22-r12)时，则环外侧体积/环内侧体积为2以上，或0以下。
上述a的条件在使用波段，实质上有助于保证单一模式传送。在这里，如果Δ1满足上述a和b条件，则可设定负值(其折射率小于包层6的场合)，零(其折射率等于包层6的场合)，或正值(其折射率大于包层6的场合)。
在不满足上述b的条件的场合，不能够同时全部地满足后面将要描述的有效芯体截面面积，色散斜率，弯曲损耗，截止波长等的条件。
对于上述c的条件，通过使Δ2×(r2/r1)2在3.5以下，可扩大有效芯体截面面积。使Δ2×(r2/r1)2在1.8以上实质上有助于使用波段的单一模式传送的保证，并且有助于将弯曲损耗限制在100dB/m以下。还具有仅仅有助于单一模式传送的保证和弯曲损耗的限制中的任何的一个的场合。
此外，在Δ2小于0.8％的场合，不能够获得设置有周边芯部2的实质的效果。
对于上述d的条件，Δ2min表示根据r2/r1的设定值确定的值，相当于满足上述c的条件的Δ2的数值范围的下限值。对于Δ2min，选择0.8％，与将r2/r1的设定值代入1.8/(r2/r1)2中而获得的值中的，较大的值。
上述d的条件有助于将弯曲损耗限制在100dB/m以下。
在环外侧体积/环内侧体积为0以下的场合，由于Δ1为正值，故可使弯曲损耗为100dB/m以下。在Δ1为负值的场合，当环外侧体积/环内侧体积为2以上时，可使弯曲损耗为100dB/m以下。
对于实际的色散位移光纤的折射率分布形状，这些条件实质上可得到满足，比如，对于实际的色散位移光纤的折射率分布形状，如图1所示，各层(中心芯部1，周边芯部2，包层6)的边界不明确，如图2所示，也可处于带有圆形，即产生所谓的喇叭口的状态。
还有，比如，对于周边芯部2(Δ2)的折射率分布形状，也可处于具有所谓的波动的状态。
再有，包层6的直径通常约为125μm，r2按照波长色散值为目标值的方式调整。一般，r2在2～10μm的范围内。
在本实施例中，通过设定满足上述a～d的条件的Δ1，Δ2，r1，r2这4个结构参数，可提供针对使用波段，具有下述的有效芯体截面面积，波长色散值，色散斜率，弯曲损耗，截止波长的色散位移光纤。
有效芯体截面面积根据下述式计算。
Aeff = 2 π { ∫ 0 ∞ a | E ( a ) | 2 da } 2 ∫ 0 ∞ a | E ( a ) | 4 da
a：芯体的半径
E(a)：半径a的电场强度
在本实施例中，使用波段的有效芯体截面面积在75～130μm2的范围内。在本实施例中，当有效芯体截面面积小于75μm2时，具有下述情况，该情况指在太平洋横断海底通信用光纤等的超长距离线路中，从非线性效应降低的观点来说，是不够的。另外，当有效芯体截面面积大于130μm2时，则难于制造。
另外，在本实施例中，使用波段的色散斜率小于0.12ps/km/nm2。如果超过0.12ps/km/nm2，则波长色散值的波长依赖性增加，在波长多重传送系统的适用方面，产生不利情况。
此外，使用波段的波长色散值可在-6～+6ps/km/nm2的范围内。但是，在波长色散值为零的场合，由于作为非线性效应的一个的4个光子混合容易发生，故最好按照不包含波长色散值为零的范围的方式，设定使用波段。
弯曲损耗指在使用波段，弯曲直径(2R)为20mn的条件的值。
在本实施例中，弯曲损耗为100dB以下，最好为40dB/m以下。另外，实质上上述弯曲损耗为0.1dB/m以上。如果使用波段的弯曲损耗超过100dB/m，则由于在作用于色散位移光纤上的稍小的弯曲等的作用下，传送损耗容易变差，产生不利情况。
还有，由于本发明的色散位移光纤为单一模式光纤，故本实施例的色散位移光纤在使用波段，必须具有实质上保证单一模式的截止波长。
通常的截止波长根据CCITT的2m法(下面称为“2m法”)的值而规定。但是，在实际的较长尺寸的使用状态，即使在该值在使用波段的下限值的波长较大的一侧的情况下，仍可进行单一模式传送。
但是，在本实施例的色散位移光纤中，通过2m法限定的截止波长根据色散位移光纤的使用波长和使用波段，按照可进行单一模式传送的方式设定。具体来说，即使在比如，2m法的截止波长为1.8m的情况下，如果处于5000m以上的较长尺寸的状态，则可充分地实现上述使用波段的单一模式。
特别是最好在上述b，c的条件下，满足下述条件。
b.1.2≤r2/r1≤1.9
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤3.2
其结果是，可进一步增加有效芯体截面面积，其在85～130μm2的范围内。
特别是最好在上述b，c条件下，满足以下的条件。
b.1.2≤r2/r1≤1.8
c.Δ2≥0.8％，并且1.8≤Δ2×(r2/r1)2≤2.7
其结果是，可进一步增加有效芯体截面面积，其在95～130μm2的范围内。
再有，特别是最好在上述a，b，c的条件下，r2/r1为1.3以上，Δ1为0％以下。
其结果是，色散斜率可在0.10ps/km/nm2以下。
本实施例的色散位移光纤为按照上述方式，包含包层的3层结构，可通过比如，VAD法等以较高的效率制造。
按照上述方式，在较简单的折射率分布形状的色散位移光纤中，具有本实施例那样的较大的有效芯体截面面积和较小的色散斜率，并且具有作为光传送通路可实际应用的弯曲损耗和截止波长，这是在过去无法实现的。特别是，从色散位移光纤的制造效率的提高，波长多重传送系统等的传送特性的提高，降低成本的观点来说，获得较大的效果。
第2实施例
本实施例的色散位移光纤的折射率分布形状与图1所示的相同。
对于本实施例的色散位移光纤，在上述的使用波段，有效芯体截面面积在45～70μm2的范围内，波长色散值在-6～+6ps/km/nm的范围内，色散斜率在0.05～0.08ps/km/nm2的范围内，弯曲损耗为100dB/m以下，并且实质上具有单一模式传送的截止波长。
在本实施例中，如果有效芯体截面面积小于45μm2，则非线性效应的抑制是不够的。当有效芯体截面面积超过70μm2，并且色散斜率小于0.08ps/km/nm2，则难于制造。
另外，在本实施例中，如果使用波段的色散斜率超过0.08ps/km/nm2，则比如，在波长多重数量较大的大容量线路等中，具有色散斜率的降低不充分的情况。另外，如果小于0.05ps/km/nm2，则具有难于制造的情况。
此外，虽然使用波段的波长色散值可在-6～+6ps/km/nm的范围内，但是按照上述方式，为了抑制4个光子混合的发生，特别最好按照不包含波长色散值为零的范围的方式，设定使用波段。
在本实施例中，从防止传送损耗的变差的观点来说，弯曲损耗为100dB/m以下，最好为40dB/m以下。
还有，本实施例的色散位移光纤与第1实施例相同，在实际的使用状态，必须实质上具有保证单一模式的截止波长。
为了满足这样的特性，对于图1所示的折射率分布形状，从-0.3～+0.3％的范围，选择Δ1。在小于-0.3％的场合，具有色散斜率的降低不够的倾向，如果超过0.3％，则具有有效芯体截面面积难于增加的倾向。
再有，Δ2从0.8％以上的范围选择。在小于0.8％的场合，无法获得设置周边芯部2的效果，具有有效芯体截面面积难于增加的倾向。另外，Δ2的上限值不特别限定，但是其实质上为2％。
另外，从1.4～2.5的范围，选择r2/r1。在小于1.4的场合，具有色散斜率的降低不够的倾向。如果超过2.5，则具有有效芯体截面面积难于增加的倾向。
此外，按照波长色散值为目标值的方式对r2进行调整，实质上该r2在2～10μm的范围内。r3通常约为62.5μm。
本实施例的色散位移光纤与第1实施例相同，为包含包层的3层结构，其通过比如，VAD法等，以较高的效率制造。特别是在中心芯部1和包层6由纯石英玻璃形成的场合(Δ1为0％的场合)，母材的制造时的折射率的控制用的操作仅仅为在形成周边芯部2的部分，掺入锗的操作，制造效率大大提高。
按照上述方式，在较简单的折射率分布形状的色散位移光纤中，具有较大的有效芯体截面面积和较小的色散斜率，并且具有作为光传送通路的可实际使用的弯曲损耗和截止波长，这是在过去无法实现的，从制造效率的提高或降低成本的观点来说，获得较大的效果。
第3实施例
本实施例的色散位移光纤的特征在于在使用波段中，有效芯体截面面积在45～120μm2，色散斜率在0.03～0.10+ps/km/nm2的范围内，弯曲损耗为100dB/m以下，波长色散值的绝对值在0.5～8ps/km/nm的范围内，并且实质上形成单纯模式传送的截止波长。
图3表示本实施例的色散位移光纤的2重密封环型的折射率分布形状的一个实例，该折射率分布形状由芯体5和设置于该芯体5的外周上的包层6构成，该芯体5在其折射率低于上述包层6的中心芯部1的外周上，设置有其折射率大于上述包层6的周边芯部(第1环部)2’，在该周边芯部2’的外周上，设置有其折射率小于上述包层6的第2环部3，在第2环部3的外周上，设置有其折射率大于上述包层6的折射率的第3环部4。
换言之，周边芯部2’在图1所示的折射率分布形状中，与周边芯部2相对应，图3所示的折射率分布形状在图1所示的折射率分布形状中，在周边芯部2和包层6之间，设置第2环部3和第3环部4。
在色散位移光纤中，比如，中心芯部1和第2环部3由添加具有使折射率降低的氟的氟添加石英玻璃形成，周边芯部2’和第3环部4由添加具有使折射率上升的作用的锗的锗添加石英玻璃形成，包层6由纯石英玻璃形成。
另外，在实际的色散位移光纤的折射率分布形状中，如图3所示，各层(中心芯部，周边芯部2’，第2环部3，第3环部4，包层6)的边界也可是不明确的，还可处于带有圆形，产生所谓的喇叭口的状态。
此外，Δ1表示以包层6的折射率为基准时的中心芯部的比折射率差，Δ2表示以包层6的折射率为基准时的周边芯部2’的比折射率差，Δ3表示以包层6的折射率为基准时的第2环部3的比折射率差，Δ4表示以包层6的折射率为基准时的第3环部4的比折射率差。
在本实施例中，Δ1与Δ3具有负值，Δ2具有正值，Δ4为0以上。即，中心芯部1的折射率n1与第2环部3的折射率n2小于包层6的折射率nc，周边芯部2’的折射率n2大于包层6的折射率nc，第3环部4的折射率n3大于包层6的折射率nc。于是，在第3环部4的折射率n3等于包层6的折射率nc的场合，对于折射率分布形状来说，实质上第3环部4是不存在的，形成与图1所示的芯体的折射率分布形状。
另外，r1表示中心芯部1的半径，r2表示周边芯部2’的半径，r3表示第2环部3的半径，r4表示第3环部4的半径。
在本实施例中，如果使用波段的有效芯体截面面积小于45μm2，非线性效应的抑制不充分。当有效芯体截面面积超过120μm2时，则难于制造。
此外，使用波段的色散斜率最好象上述那样，为较小的值，在本实施例中，使用波段的色散斜率在0.03～0.10ps/km/nm2的范围内。如果超过0.10ps/km/nm2，则产生下述情况，即波长色散值的波长依赖性增加，在适合用于波长多重传送系统方面，产生不利。当小于0.03ps/km/nm2的范围内时，则难于制造。
最好弯曲损耗为较小值，在本实施例中，从防止传送损耗的变差的观点来说，弯曲损耗为100dB/m以下，最好为50dB/m以下。
在本实施例中，使用波段的波长色散值的绝对值在0.5～8ps/km/nm的范围内。即，本实施例的色散位移光纤的波长色散值也可设定为正值，还可设定为负值。在小于0.5ps/km/nm的场合，波长色散值接近为零，容易产生作为非线性效应的1个的4个光子混合。此外，如果超过8ps/km/nm，则产生传送特性的变差稍稍增加的情况。
还有，本实施例的色散位移光纤与第1实施例相同，必须具有保证实际的使用状态的单一模式传送的截止波长。
下面与分析的过程一起，对用于满足这样的特性的结构进行描述。
图4为设定各种的结构参数而计算出的特性值的分析结果。另外，σ表示波长色散值，dσ/dλ为色散斜率。
从附图知道，如果r1/r2较小，则具有有效芯体截面面积扩大的倾向。于是，从有效芯体截面面积的增加的观点来说，最好r1/r2为2.5以下。
再有，如果r1/r2过小，由于具有波长色散值的绝对值增加的倾向，故最好r1/r2为1.3以上，以便使本发明的色散位移光纤获得适合的波长色散值。
另外，根据分析结果，最好Δ2在0.65～0.85％的范围内。如果Δ2过大，则难于同时实现有效芯体截面面积的增加和色散斜率的降低，如果过小，则不能够获得所需的波长色散值。
此外，第2环部3的结构参数(Δ3，r3)通过有效芯体截面面积，色散斜率的设定值限制。另外，第3环部4的结构参数(Δ4，r4)通过色散斜率和截止波长的设定值限制。
还有，通过这些结构参数的设定值，还可将波长色散值设定为任何的负值，可根据适合采用色散位移光纤的光通信系统的要求等，进行适当调整。
从这样的分析结果知道，通过将波长色散值设定为正值或负值，则所需的特性所对应的结构参数的限制是不同的。
比如，当要获得有效芯体截面面积在50～75μm2的范围内，色散斜率在0.03～0.06ps/km/nm2的范围内的光纤时，在将波长色散值设定在负值的场合，必须满足下述结构参数的条件，即-0.50％≤Δ1≤-0.25％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.5≤r2/r1≤2.5，1.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
对于同样的特性，在将波长色散值设定为正值的场合，必须满足下述结构参数的条件，即-0.50％≤Δ1≤-0.05％，0.75％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.5≤r2/r1≤2.5，1.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
当要获得有效芯体截面面积在75～100μm2的范围内，色散斜率在0.06～0.09ps/km/nm2的范围内的光纤时，在将波长色散值设定为负值的场合，必须满足下述结构参数的条件，即-0.50％≤Δ1≤-0.20％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
对于同样的特性，在将波长色散值设定为正值的场合，必须满足下述结构参数的条件，即-0.50％≤Δ1≤-0.05％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤3.0，0.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
另外，当要获得有效芯体截面面积在100～120μm2的范围内，并且色散斜率在0.08～0.10ps/km/nm2的范围内的光纤时，在将波长色散值设定为正值的场合，必须满足下述结构参数的条件，即-0.50％≤Δ1≤-0.20％，0.65％≤Δ2≤0.75％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
此外，对于这些实施例，不能够通过优选的有效芯体截面面积，波长色散值，色散斜率，弯曲损耗，以及截止波长的值从在相应的实施例中以实例给出的结构参数的优选数值范围内任意选择的方式实现。即，通过下述方式，可获得在开始具有上述优选的特性值的色散位移光纤，该方式为：在相应的实施例中，适当地选择以实例给出的优选数值范围中选择出的结构参数的组合中的，可实现所要求的特性的组合。
于是，在本发明中，由于根据折射率分布形状和结构参数的数值范围，指定本发明，故根据色散位移和特性值，指定发明。
实例
下面通过实例对本发明具体描述。
A.第1实施例的实例
(第1-1～1-3实例)
在表1给出的条件下，通过VAD法，制造第1-1～1-3实例的色散位移光纤。
另外，在第1-1～1-3实例中，中心芯部由氟添加石英玻璃形成，周边芯部由锗添加石英玻璃形成，包层由纯石英玻璃形成。
此外，色散位移光纤的外径(包层外径)为125μm。在表1中同时给出了这些色散位移光纤的波长为1550nm的特性值。
表1
    第1-1实例     第1-2实例     第1-3实例
Δ1(％)     -0.675     -0.40     -0.15
Δ2(％)     1.00     1.05     1.70
r2/r1     1.80     1.50     1.20
r2(μm)     3.29     3.73     3.91
环外侧体积/环内侧体积     2.7     2.5     3.7
λc(μm)     1.432     1.551     1.601
Aeff(μm2)     83.18     100.15     115.20
波长色散值(ps/km/nm)     -1.5     -1.2     0.6
色散斜率(ps/km/nm2)     0.0861     0.0931     0.1015
弯曲损耗(dB/m[20φ])     17.4     18.0     29.5
雷利损耗(dB/km)     0.196     0.196     0.195
如表1所示，对于有效芯体截面面积，波长色散值，色散斜率，弯曲损耗，截止波长(λc)来说，它们均可满足本发明的色散位移光纤的特性。即，获得下述光纤，其中在实际的光通信系统中，具有可实际应用的弯曲损耗，并且可保证单一模式传送，另外由于有效芯体截面面积增加，故可抑制非线性效应，减小传送损耗的变差，另外，可实现适合波长多重传送系统的低色散斜率。
B.第2实施例的实例
(第2-1～2-3实例)
在表2给出的条件下，通过VAD法，制造第2-1～2-3实例的色散位移光纤。
另外，在第2-1～2-3实例中，周边芯部由锗添加石英玻璃形成，包层由纯石英玻璃形成，中心芯部对于第2-1实例，由氟添加石英玻璃形成，对于第2-2实例，由纯石英玻璃形成，对于第2-3实例，由锗添加石英玻璃形成。此外，色散位移光纤的外径(包层外径)为125μm。在表2中同时给出了这些色散位移光纤的波长为1550nm的特性值。
表2
Δ1(％)  Δ2(％)  r2/r1 λc(μm)  Aeff(μm2)  弯曲损耗(dB/m)     色散斜率(ps/km/nm2)     波长色散值(ps/km/nm)
第2-1实例 -0.20  1.42  1.50 1.13  58.8  18.2     0.078     -0.8
第2-3实例 0.00  1.10  1.01 1.01  51.4  19.6     0.066     1.0
第2-3实例 0.20  0.90  2.00 0.96  47.6  15.2     0.061     -1.6
如表2所示，可获得下述光纤，其中对于有效芯体截面面积，波长色散值，色散斜率，弯曲损耗，截止波长(λc)来说，它们均满足本发明的色散位移光纤的特性。
C.第3实施例的实例
制造第3实施例的各个色散位移光纤。
表3表示下述色散位移光纤的特性，该光纤是通过设定各种结构传送的组合，实际上通过CVD法试作的。
另外，在表中，λc表示截止波长，MFD表示模式场**(field)直径，αb@20φ表示弯曲损耗。
表3
    r2/r1   (r3-r4) (r4-r3)/r2   Δ1[％]   Δ2[％]   Δ3[％]   Δ4[％]   λc[μm]   Aeff[μm2]   MFD[μm]   σ[ps/km/nm]  dσ/dλ[ps/sm/nm2]   Ab@20φ[Db/m]
    2.0   1.0 1.0   -0.4   0.7   -0.4   0.2   1.52   97.06   8.12   -2.16  0.070   16.3
    2.0   1.5 1.0   -0.4   0.8   -0.3   0.3   1.54   81.33   7.73   -1.99  0.067   3.3
    2.5   2.0 2.0   -0.1   0.8   -0.4   0.3   1.45   51.35   7.31   -1.85  0.038   0.9
    2.5   2.0 2.0   -0.1   0.7   -0.4   0.3   1.52   60.22   7.82   -2.15  0.037   10.2
    2.0   2.0 1.5   -0.2   0.8   -0.4   0.3   1.52   65.03   7.44   -2.46  0.036   18.7
    2.0   2.0 1.5   -0.1   0.8   -0.3   0.3   1.51   64.35   7.81   -2.39  0.044   12.9
    2.5   2.0 1.5   -0.3   0.8   -0.4   0.2   1.18   50.20   7.60   -2.92  0.041   7.6
    2.0   1.5 2.0   -0.2   0.8   -0.4   0.2   1.51   69.73   7.62   -2.91  0.049   6.8
    2.0   2.0 2.0   -0.4   0.8   -0.3   0.2   1.56   74.11   7.51   -2.09  0.049   14.6
    2.5   2.0 2.0   -0.3   0.8   -0.3   0.2   1.27   54.62   7.51   -2.91  0.052   2.5
    2.0   0.5 1.5   -0.3   0.7   -0.4   0.1   1.57   101.55   8.93   2.06  0.081   6.4
    1.5   2.0 0.5   -0.2   0.8   -0.4   0.3   1.53   111.32   7.59   2.94  0.083   19.2
    2.0   0.5 1.0   -0.4   0.7   -0.4   0.2   1.59   112.39   9.33   3.48  0.087   11.7
    1.5   1.5 0.5   -0.1   0.8   -0.2   0.3   1.59   116.42   8.49   2.85  0.076   19.0
    2.0   2.0 1.5   -0.4   0.8   -0.4   0.1   1.44   70.24   7.10   3.23  0.066   3.1
    2.0   1.5 2.0   -0.2   0.8   -0.3   0.1   1.45   70.27   7.62   3.43  0.064   0.8
    2.0   1.5 2.0   -0.3   0.8   -0.4   0.1   1.50   74.37   7.30   3.25  0.065   0.7
    3.0   1.5 2.0   -0.4   0.7   -0.3   0.3   1.28   74.54   9.24   2.54  0.085   13.6
    3.0   2.0 2.0   -0.3   0.6   -0.3   0.3   1.53   74.59   8.74   2.43  0.060   8.9
    2.0   1.0 1.5   -0.3   0.7   -0.4   0.0   1.51   85.95   7.82   2.28  0.068   4.8
    2.0   1.5 1.0   -0.3   0.7   -0.4   0.2   1.49   86.02   7.70   2.53  0.063   5.4
    2.0   1.0 0.5   -02   0.7   -0.4   0.3   1.47   86.37   8.22   2.78  0.069   4.7
    2.0   0.5 1.0   -0.4   0.7   -0.3   0.0   1.44   94.69   8.64   3.47  0.078   17.7
    2.0   1.0 1.5   -0.4   0.7   -0.2   0.0   1.56   95.43   8.19   2.76  0.073   28
    2.5   1.0 2.0   -0.4   0.6   -0.4   0.2   1.59   99.68   9.20   2.34  0.075   17.0
*测定全部为1550nm，λc是采用2m法得到的
从表3知道，可提供下述色散位移光纤，对于使用波长1550nm，满足实质上为单一模式，并且弯曲损耗为100dB/m以下的条件，并且可充分地增加有效芯体截面面积和减小色散斜率。
按照上述方式，在本发明中，可提供下述色散位移光纤，其中满足实质上为单一模式，弯曲损耗为100dB/m以下的条件，并且可充分地增加有效芯体截面面积和减小色散斜率。于是，可提供特别是适合于波长多重传送系统的色散位移光纤。
此外，采用下述光纤，其可具有中心芯部，周边芯部，以及包层，具有较简单的折射率分布形状。于是，可通过比如，VAD法等，以较高的效率进行制造。特别是3层结构的光纤的制造效率较高。
还有，特别是色散位移光纤的制造效率提高，波长多重传送系统等的传送特性提高，从降低成本的观点看，获得较大的效果。
再有，由于通过结构传送的设定值，可将波长色散值设定为正值，负值中的任何一个值，故可灵活地应对适合采用色散位移光纤的光通信系统的要求。

Claims (9)

1.一种色散位移光纤，由芯体和设置其外周上的包层形成，所述芯体在中心芯部上，依次设置有周边芯部，第2环部，以及第3环部；
在所述中心芯部，周边芯部，第2环部，以及第3环部中，当分别由(Δ1，r1)，(Δ2，r2)，(Δ3，r3)(Δ4，r4)表示以包层为基准时的比折射率差与半径时，则具有Δ1与Δ3为负值，Δ2为正值，Δ4为0以上的折射率分布形状；其特征在于，
在从1490～1625nm选出的使用波段，有效芯体截面面积在45～120μm2的范围内，发散斜率在0.03～0.10ps/km/nm2，弯曲损耗在100dB/m以下，波长发散值的绝对值在0.5～8ps/km/nm的范围内，并且具有形成实质上为单一模式传送的截止波长。
2.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于，有效芯体截面面积在50～75μm2的范围内，发散斜率在0.03～0.06ps/km/nm2的范围内。
3.根据权利要求2所述的色散位移光纤，其特征在于，波长发散值具有负值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.25％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.5≤r2/r1≤2.5，1.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
4.根据权利要求2所述的色散位移光纤，其特征在于波长发散值具有正值，并且-0.5％≤Δ1≤-0.05％，0.75％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.3％，1.5≤r2/r1≤2.5，1.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
5.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在75～100μm2的范围内，发散斜率在0.06～0.09ps/km/nm2的范围内。
6.根据权利要求5所述的色散位移光纤，其特征在于波长发散值具有负值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.20％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
7.根据权利要求5所述的色散位移光纤，其特征在于波长发散值具有正值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.05％，0.65％≤Δ2≤0.85％，-0.50％≤Δ3≤-0.15％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤3.0，0.5≤(r3-r2)/r1≤2.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
8.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于有效芯体截面面积在100～120μm2的范围内，发散斜率在0.08～0.10ps/km/nm2的范围内。
9.根据权利要求8所述的色散位移光纤，其特征在于波长发散值具有正值，并且-0.50％≤Δ1≤-0.25％，0.65％≤Δ2≤0.75％，-0.50％≤Δ3≤-0.25％，0.0％≤Δ4≤0.30％，1.3≤r2/r1≤2.5，0.5≤(r3-r2)/r1≤1.5，0.5≤(r4-r3)/r2≤2.0。
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