CN1696750A - 长距离光通信网络用的光纤 - Google Patents

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Abstract

一种长距离光通信网用的光纤，其中，所述光纤在1560nm至1570nm之间具有零色散波长，并在1550nm波段具有在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km范围内的色散梯度值。

Description

长距离光通信网络用的光纤
技术领域
本发明涉及光纤，具体地说，涉及一种长距离光通信网络中所用的光纤。
背景技术
为满足不断增长的对于更高容量和速度的需求，采用光通信系统，即能以高速度实现大容量传输的WDM(波分复用)技术。WDM光通信系统可分为DWDM(密集型波分复用)系统和CWDM(稀疏型波分复用)系统。
根据传输的距离，采用WDM模式光通信网络可分为接入网，城域接入网，城域核心网，长途网，超长途网。接入网表示短距离光通信网络，而城域网和长途网为长距离光通信网络。具体地说，接入网用于1-5km的距离范围；城域接入网用于20-100km的距离范围；城域核心网用于100-300km的距离范围；长途网用于300-1000km的距离范围；而超长途网用于1000km或更远的距离。
用于数百公里范围内的长距离光通信网络(如城域网或长途网)中的光纤包括，具有高折射率的纤芯，具有低折射率的包层，以及介于纤芯和包层之间具有比纤芯更低折射率的可选环形区。出于经济性的考虑，传统的长距离光通信网络使用在1550nm波长处色散值为-7至-8ps/nm/km的光纤。
然而，在1550nm波长处色散值为-7至-8ps/nm/km的光纤在2.5Gbps的传输速率下，易受色散影响，而致传输效率下降。此外，由于其过大的负色散值，使其不适于用在传输距离为100km或更高，传输速率为10Gbps的城域网中。
为尽量克服上述问题，提出在传输距离为100km或更长的长距离光通信网络中使用大色散梯度的光纤。然而，这样的建议存在的问题在于，尽管色散特性适于200km或更短的城域网，但由于在用于200km或更长长距离传输的长途网络的情形中的色散现象，使得传输距离存在限制。此外，当光纤在波长1550nm处具有小色散梯度值时，会出现非线性现象，如FWM(四波混频)，使得传输距离受增加的色散(当色散梯度值较大时会出现)的影响而受到限制。
发明内容
于是，提出本发明，通过提供在高速通信的长距离光通信网络(如城域网和长途网)中可采用的光纤，用以解决现有技术中存在的上述问题，并给出其他优点。
本发明的一个方面在于，提供一种既能使用C波段，又能使用L波段的光纤。
本发明的另一个方面在于，提供一种长距离光通信网络用的光纤，其中，所述光纤在1560nm至1570nm之间的范围具有零色散波长值，并且在1550nm波长处色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范围内。
附图说明
从以下结合附图的详细描述，将使本发明的上述特征和优点愈为清晰，其中：
图1a显示本发明实施例长距离通信网络所用光纤的结构；
图1b显示图1a所示光纤的折射率分布；
图2显示图1a所示光纤的色散值与光信号传输距离之间的关系；
图3显示图1a所示光纤与传统光纤之间的色散特性随波长变化的比较；
图4显示图1a所示光纤的色散梯度与波段间的关系；
图5显示图3所示第一色散曲线与可用波段之间的关系；
图6a表示直接调制模式；以及
图6b表示外部调制模式。
具体实施方式
以下将结合附图描述本发明的实施例。为清楚和简单计，如果已知功能和结构可能会使本发明的主题不清楚，本文将省略对它们的详细描述。
参看图1a，城域网和长途网所用光纤100包括纤芯110和包层150。纤芯110由中心区120，减低(depressed)区130和环形区140限定。
中心区120具有关于光纤100中心的半径R1和折射率N1，N1是光纤100的最高折射率。
减低区130环绕中心区120。减低区130的内周与中心区120的外周对应。减低区130的外周关于光纤100中心的半径为R2。减低区130具有折射率N2，N2是光纤100的最低折射率。
环形区140围绕着减低区130。环形区140的内周与减低区130的外周对应。环形区140的外周关于光纤100中心的半径为R3。环形区140具有折射率N3，N3大于N2，但小于N1。
包层150围绕着环形区140。包层150的内周与环形区140的外周对应。包层150的外周关于光纤100中心的半径为R4。包层150具有折射率N4，N4大于N2，但小于N3。
图1b示出图1a所示光纤的折射率分布。
图2表示应用图1a所示光纤时光信号色散值与传输距离之间的关系，图3表示应用图1a所示光纤和传统光纤时的光信号之间的色散特性随波长变化的比较。
以下参照图2和3描述图1所示长距离光通信网所用本发明光纤的特性。
如图2所示，因FWM(四波混频)引起的损耗区是一种非线性的现象，其中，串扰使信道的不同波长混频，产生出信道的新波长。这种现象特别在色散值处于-0.4至0.4ps/nm/km范围内时易于发生。如果色散值处在-0.4至0.4ps/nm/km的范围内，如图2所示，可将光纤用于传输距离为100km的中/短距离光通信网中。然而，由于色散损耗会增大，该光纤并不适于更长传输距离的长距离光通信网。因此，为在长距离光通信网，如城域网和长途网中得到应用，如图1所示的光纤必须具有在-0.4至-3.3ps/nm/km范围内的负色散值或在0.4至3ps/nm/km范围内的正色散值。
参看图3，该图示出对于200km或更多传输距离，图1a所示光纤的色散随波长变化的曲线210(下称“第一色散曲线”)特性；具有典型负色散值的NZDSF(非零色散位移光纤)的色散随波长变化的曲线230(下称“第二色散曲线”)；具有典型正色散值的NZDSF的色散随波长变化的曲线220(下称“第三色散曲线”)；和用于CWDM(稀疏型波分复用)中的传统单模光纤的色散随波长变化的曲线240(下称“第四色散曲线”)。
如图3所示，第一色散曲线210在C波段具有负色散值，在L波段具有正色散值。这样，通过使传统掺铒光纤放大器的静区(dead zone)与如图1a所示光纤的零色散位置一致，从而获得最大信道效率。优选的是，所述第一色散曲线210的零色散波长处于1560nm至1570nm之间的范围内。第一色散曲线210在C波段区中具有负色散值，从而可应用直接调制模式。第一色散曲线210在L波段区中具有正色散值，从而可应用外部调制方案。因此使用有如图1a所示的结构，可以经济地构建长距离光通信网。
第二色散曲线230在1550nm的波段中具有最大-10ps/nm/km的负色散值。因此，由于负色散值过大，使得第二色散曲线230不能应用于在传输距离为200km或更长的长距离光通信网络中所用的光纤。第三色散曲线220在C波段和L波段具有较高的正色散值，从而，不能应用于在长距离光通信网络中所用的光纤。第四色散曲线240显示出可用于1250nm至1450nm波段中的单模光纤特性，第四色散曲线240在包括至少S波段的波段中具有近似为10ps/nm/km或更高的色散值，从而，不能容易地应用于在长距离光通信网络中所用的光纤。
图5表示图3所示第一色散曲线与可用波段之间的关系。图6a显示直接调制模式，图6b表示外部调制模式。下面将参照图5，6a和6b描述使用依本发明教导的图1a所示光纤100的示例。
参看图6a，对LD(激光二极管)510施加DC电流IDC和数据，以对从LD 510输出的光进行调制。直接调制的光信号已知表现出正啁啾(chirp)特性。
参看图6b，对LD 610施加DC电流以发光。光输入到调制器620。然后，光调制器620用输入数据对光进行调制。
图4示出图1a所示光纤的色散梯度与波段之间的关系，特别对图1所示光纤在零色散波长范围，即1560至1570nm内发生变化的色散曲线和色散梯度值进行比较。
参看图4，第一色散曲线310具有0.055ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波长值为1570nm。第二色散曲线320具有0.075ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波长值为1570nm。第三色散曲线330具有0.055ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波长值为1560nm。第四色散曲线340具有0.075ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波长值为1560nm。例如，如果图1a所示光纤具有1560nm的零色散值，且色散梯度值远高于0.075ps/nm2/km，则可将其用于约200km的城域网中，但不可将其用于200k或更长的城域核心网或长途网。因此，为了既可使用C波段，又可使用L波段，光纤100必须在1560至1570nm范围内具有零色散波长值，且色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范围内。
因此，当光纤100在1560至1570nm范围内具有零色散波长值，且色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范围内时，从而在C波段和L波段具有适宜的色散值，可表现出光信道效率。由于光纤100具有简单的折射率分布和较小的减低区，它可具有增大的有效截面积以适应更多的波段。当有效截面积为55μm2或更多时，光纤以10Gbps表现出出色的传输效率。
尽管光纤100在1550nm的波段具有负色散特性，但优选的是，通过将零色散波长值调节在1560至1570nm的范围内，以及将色散梯度值调节在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范围内，从而既能使用C波段，又能使用L波段。换而言之，通过将波段最小化，使得该光纤能够应用于长距离光通信网，这将使FWM(四波混频)的色散值与光纤本身的色散值交叠。
如上所述，对于本发明的光纤，由于通过使光纤放大器的静区与光纤的零色散位置一致，有可能既可使用C波段，又可使用L波段，从而该光纤是有益的。此外，有可能易于增大可用信道的数量和通信容量，从而该光纤可用于长距离光通信网。
尽管本文参照特定的优选实施例表示和描述了本发明，但对于本领域的技术人员应能理解，可做多种形式和细节上的改变，而不致脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围。

Claims (10)

1.一种长距离光通信网用的光纤，其中，所述光纤在1560nm至1570nm之间具有零色散波长，以及在1550nm波段具有在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km范围内的色散梯度值。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤在C波段和L波段具有0.25dB/km或更小的损耗。
3.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤在1550nm的波段处具有55μm2或更大的有效截面积。
4.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤在C波段具有负色散值，在L波段具有正色散值。
5.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤具有至少为-3.3ps/nm/km的色散值。
6.如权利要求1所述的光纤，其中，所述光纤包括纤芯和包层，纤芯具有最大折射率的第一区和最小折射率的第二区，第二区环绕第一区的外围，包层具有预定的折射率，并环绕纤芯的外围。
7.如权利要求6所述的光纤，其中，所述纤芯的折射率实际比第二区的折射率大。
8.如权利要求6所述的光纤，其中，所述第一区的折射率实际比第二区的折射率小。
9.如权利要求6所述的光纤，其中，所述纤芯的折射率实际比第一区的折射率大。
10.如权利要求6所述的光纤，其中，所述纤芯的折射率实际比第二区的折射率小。
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