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
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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