DE60120088T2

DE60120088T2 - Glasfaser und optisches Modul mit Dispersions-Kompensation

Info

Publication number: DE60120088T2
Application number: DE60120088T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Sakura-shi Aikawa; Takaaki Sakura-shi Suzuki; Kuniharu Sakura-shi Himeno
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: CN1243993C; CN1356567A; EP1209495B1; US20020097969A1; US6519402B2; EP1209495A3; DE60120088D1; EP1209495A2

Description

1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dispersionskompensierende optische Faser und ein dispersionskompensierendes faseroptisches Modul.
Die vorliegende Spezifikation basiert auf der japanischen Patentanmeldung 2000-359772.
2. Allgemeiner Stand der Technik
Eine dispersionskompensierende optische Faser ist eine optische Faser, die chromatische Dispersion kompensiert, die sich aufgrund von Ausbreitung durch eine optische Einmodenfaser anhäufen, die in eine Übertragungsleitung eines optischen Kommunikationssystems eingebaut ist. Konkret ausgedrückt tritt beispielsweise die chromatische Dispersion zwar auf, wenn eine optische Einmodenfaser (wie etwa eine zur Verwendung bei 1,3 μm), die auf der kurzwelligen Seite des 1,55-μm-Bandes eine Nulldispersionswellenlänge aufweist, für dieses 1,55-μm-Band verwendet wird, aber es ist dennoch möglich, diese chromatische Dispersion zu kompensieren, indem eine optische dispersionskompensierende Faser verwendet wird. Infolgedessen ist es möglich, die Übertragungsgeschwindigkeit des optischen Kommunikationssystems zu verbessern. Nachfolgend wird der Zweckmäßigkeit der Beschreibung halber die optische Einmodenfaser, die das Objekt der Kompensation durch diese Art von dispersionskompensierender optischer Faser ist, von den Erfindern der vorliegenden Erfindung als "die optische Einmodenfaser zur Übertragung" bezeichnet.
Andererseits macht in optischen Kommunikationssystemen die Erweiterung des Wellenlängenbandes und die Erhöhung der Anzahl multiplexierter Wellenlängen schnelle Fortschritte in Verbindung mit den Anforderungen nach einer Erhöhung der Kapazität und einer Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit.
In diesem Zusammenhang werden auch dispersionskompensierende optische Fasern entwickelt, die eine chromatische Dispersion einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung in einem breiten Wellenlängenband kompensieren können. Dazu ist es notwendig, nicht nur die chromatische Dispersion zu kompensieren, sondern auch die Dispersionssteigung zu kompensieren, die die Tendenz der chromatischen Dispersion bezüglich der Wellenlänge spezifiziert.
Es versteht sich, dass die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung in dem 1,55-μm-Band einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung wie etwa einer optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm oder dergleichen allgemein beide positive Werte aufweisen. Somit besteht eine Anforderung an eine dispersionskompensierende optische Faser darin, für die chromatische Dispersion und Dispersionssteigung negative Werte zu haben.
Eine dispersionskompensierende optische Faser, die ein so genanntes W-förmiges Brechungsindexprofil aufweist, wie in 1 gezeigt, ist als eine Faser vorgeschlagen worden, die eine Kompensation sowohl der chromatischen Dispersion als auch der Dispersionssteigung durchführen kann, wie oben erörtert.
Diese dispersionskompensierende optische Faser mit diesem Brechungsindexprofil besteht aus einem Kern 1 und einer Ummantelungsschicht 2, die an einer Außenperipherie des Kerns 1 vorgesehen ist. Und dieser Kern 1 besteht aus einem zentralen Kernabschnitt, der in seiner Mitte vorgesehen ist, und einem Zwischenkernabschnitt 4, der an einer Außenperipherie dieses zentralen Kernabschnitts 3 vorgesehen ist. Der zentrale Kernabschnitt 3 ist mit einem höheren Brechungsindex als dem der Ummantelungsschicht 2 ausgestattet, während der Zwischenkernabschnitt 4 mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Ummantelungsschicht 2 ausgestattet ist.
In 1 ist Δ1 die relative Brechungsindexdifferenz des zentralen Kernabschnitts 3, wenn die Brechungsindexdifferenz der Ummantelungsschicht 2 als Referenz genommen wird. Und Δ2 ist die relative Brechungsindexdifferenz des Zwischenkernabschnitts 4, wenn die Brechungsindexdifferenz der Ummantelungsschicht 2 als Referenz genommen wird. Zudem ist a der Radius des zentralen Kernabschnitts 3, während b der Radius des Zwischenkernabschnitts 4 ist.
Durch Einstellen der Werte von Δ1, Δ2 und b/a für eine dispersionskompensierende optische Faser mit diesem W-förmigen Brechungsindexprofil werden Charakteristiken erhalten, die es ermöglichen, die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung zu kompensieren, die chromatische Dispersion und Dispersionssteigung mit positiven Werten aufweist, beispielsweise in dem 1,55-μm-Band.
Zudem wurde auch eine dispersionskompensierende optische Faser entwickelt, die ein so genanntes segmentiertes W-förmiges Brechungsindexprofil aufweist, wie in 2 gezeigt, und zwar mit dem Ziel, die effektive Fläche (im weiteren als "Aeff" bezeichnet) zu steigern, den Biegeverlust zu verbessern und das Band der Dispersionssteigungskompensation zu verbreitern.
Diese dispersionskompensierende optische Faser mit diesem Brechungsindexprofil besteht aus einem Kern 11 und einer Ummantelungsschicht 12, die an einer Außenperipherie 11 vorgesehen ist. Und dieser Kern 11 besteht aus einem zentralen Kernabschnitt, der in seiner Mitte vorgesehen ist, einem Zwischenkernabschnitt 14, der an einer Außenperipherie dieses zentralen Kernabschnitts 13 vorgesehen ist, und einem Ringkernabschnitt 15, der an einer Außenperipherie dieses Zwischenkernabschnitts 14 vorgesehen ist. Dieser zentrale Kernabschnitt 13 ist mit einem höheren Brechungsindex als dem der Ummantelungsschicht 12 ausgestattet, und der Zwischenkernabschnitt 14 ist mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Ummantelungsschicht 12 ausgestattet, während der Ringkernabschnitt 15 mit einem Brechungsindex ausgestattet ist, der unter dem des zentralen Kernabschnitts 13, aber über dem der Ummantelungsschicht 12 liegt.
In 2 ist Δ1 die relative Brechungsindexdifferenz des zentralen Kernabschnitts 13, wenn die Brechungsindexdifferenz der Ummantelungsschicht 12 als Referenz genommen wird, Δ2 ist die relative Brechungsindexdifferenz des Zwischenkernabschnitts 14, wenn die Brechungsindexdifferenz der Ummantelungsschicht 12 als Referenz genommen wird, und Δ3 ist die relative Brechungsindexdifferenz des Ringkernabschnitts 15, wenn die Brechungsindexdifferenz der Ummantelungsschicht 12 als Referenz genommen wird. Zudem ist a der Radius des zentralen Kernabschnitts 13, b ist der Radius des Zwischenkernabschnitts 14 und c ist der Radius des Ringkernabschnitts 15.
Auch in diesem Fall werden durch Einstellen der Werte von Δ1, Δ2, Δ3, b/a und c/b für eine dispersionskompensierende optische Faser mit diesem segmentierten W-förmigen Brechungsindexprofil Charakteristiken erhalten, die es ermöglichen, die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung einer optischen Einmodenphase zur Übertragung zu kompensieren, die eine chromatische Dispersion und Dispersionssteigung mit positiven Werten beispielsweise im 1,55-μm-Band aufweist.
Eine dispersionskompensierende optische Faser kann beispielsweise in ein Kabel eingebaut sein, das in eine Übertragungsleitung eingesetzt ist. Zudem kann es in ein kleines dispersionskompensierendes faseroptisches Modul eingebaut sein (im Folgenden manchmal einfach als ein "Modul" bezeichnet), das auf der Empfangsseite oder auf der Sendeseite einer Übertragungsleitung angeordnet sein kann, die bereits existiert. Es versteht sich, dass ein derartiges Modul beispielsweise auch ein Gehäuse enthalten kann, in dem eine Spule gelagert ist, auf der die dispersionskompensierende optische Faser aufgewickelt ist. Und innerhalb des Gehäuses sind die beiden Enden der dispersionskompensierenden optischen Faser mit optischen Einmodenfasern zur Übertragung verbunden, die zu ihrem Herausführen bestimmt sind, und diese optischen Fasern zum Herausführen stehen zur Außenseite des Gehäuses durch zwei darin vorgesehene Herausführungslöcher vor. Somit kann das dispersionskompensierende faseroptische Modul in eine Übertragungsleitung eingesetzt werden, indem eine optische Einmodenfaser zur Übertragung, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, mit den Endabschnitten dieser beiden optischen Fasern zum Herausführen verbunden wird. Zudem können als eine Konstruktion für dieses Modul Verbindungsabschnitte ebenfalls an den Seitenoberflächen des Gehäuses vorgesehen sein, um die externe optische Einmodenfaser zur Übertragung anzuschließen.
Übrigens ist es wünschenswert, den Vorzug der Kompensation durch die Verwendung einer relativ geringen Länge an dispersionskompensierender optischer Faser zu erhalten. Dazu ist es wünschenswert, dass der Wert der chromatischen Dispersion der dispersionskompensierenden optischen Faser pro Längeneinheit groß ist.
Da eine dispersionskompensierende optische Faser, die mit dem oben beschriebenen W-förmigen Brechungsindexprofil ausgestattet ist, eine chromatische Dispersion mit einem großen Wert pro Längeneinheit aufweist, so dass Δ1 groß ist, ist der Radius des Kerns auf einen kleinen Wert eingestellt.
3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Dispersionssteigung und chromatischer Dispersion für das in 1 gezeigte W-förmige Brechungsindexprofil bei einer Betriebswellenlänge von 1,55 μm zeigt, wenn Δ1 auf 1,8 % fixiert wurde, Δ2 auf –0,4 % fixiert wurde und die Werte für b und b/a geändert wurden. Die Wellenlänge für die Messung betrug 1,55 μm.
Die gestrichelte Line S in der graphischen Darstellung zeigt die Beziehung zwischen der Dispersionssteigung und der chromatischen Dispersion, wenn es möglich war, eine Kompensation von 100 % sowohl für chromatische Dispersion als auch Dispersionssteigung einer herkömmlichen optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm durchzuführen, und in der Nähe dieser gestrichelten Linie S wurde eine ungefähr ideale Kompensationsoperation erreicht. Zudem wies bei einer Betriebswellenlänge von 1,55 μm diese optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm eine chromatische Dispersion von +17 ps/nm/km und eine Dispersionssteigung von +0,055 ps/nm²/km auf.
In dieser graphischen Darstellung wurde bei einem konstant gehaltenen Verhältnis b/a für jeden Wert von b/a eine Gruppe von Punkten zusammengestellt, während der Wert von b in Stufen von 0,1 μm geändert wurde. Für jeden Wert von b/a war der Bereich, über den b variiert wurde, wie folgt:
wenn b/a = 3,0, wurde b von 4,0 μm auf 3,6 μm variiert;
wenn b/a = 3,5, wurde b von 4,5 μm auf 4,2 μm variiert;
wenn b/a = 4,0, wurde b von 5,0 μm auf 4,7 μm variiert;
wenn b/a = 4,5, wurde b von 5,5 μm auf 5,3 μm variiert.
Da eine Tendenz vorlag, dass der Wert der chromatischen Dispersion größer wird, wenn der Wert von b kleiner wurde, wurde für jeden Wert von b/a dieser Wert von b, bei dem der Wert der chromatischen Dispersion der größte war, als ein unterer Grenzwert für den Bereich von b gesetzt, während der Wert von b, für den der Wert der chromatischen Dispersion am kleinsten war, als ein oberer Grenzwert für den Bereich von b gesetzt wurde.
Zudem sind die Zahlenwerte in der graphischen Darstellung die Werte von Aeff.
Bei einem optischen Kommunikationssystem verschlechtert sich der Übertragungszustand, wenn während der Übertragung des optischen Signals Nichtlinearitätseffekte auftreten, und bekannterweise wird dies ein Hindernis für Langstreckenübertragung und Hochgeschwindigkeitsübertragung und dergleichen. Nichtlinearitätseffekte können leicht auftreten, wenn die Leistung des optischen Signals hoch ist. Und bei der Wellenlängenmultiplexübertragung ist die Leistung des optischen Signals nicht nur beim Verstärken des optischen Signals an Relaispunkten hoch, sondern auch ab dem Start der Eingabe, und Nichtlinearitätseffekte können leicht auftreten.
Außerdem ist es bekannterweise wünschenswert, dass Aeff so groß wie möglich ist, um Nichtlinearitätseffekte zu unterdrücken.
Da wie in der graphischen Darstellung gezeigt der Wert von Aeff für eine dispersionskompensierende optische Faser, die mit einem W-förmigen Brechungsindexprofil ausgestattet worden ist, klein ist, hat es eine unzureichende Unterdrückung von Nichtlinearitätseffekten gegeben. Zudem wird in der Proceeding of the 2000 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE) General Conferenceetc. über eine dispersionskompensierende optische Faser berichtet, die mit einem W-förmigen Brechungsindexprofil ausgestattet ist, für die Aeff 18,4 μm² beträgt. Jedoch wurde bisher von keiner dispersionskompensierenden optischen Faser berichtet, für die Aeff noch größer ist.
Zudem wurde mit dem in 2 gezeigten segmentierten W-förmigen Brechungsindexprofil gemäß zurückliegender Untersuchungen von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung eine optische kompensierende Faser mit einem Wert von Aeff von 21 μm² gemäß Designbedingungen erhalten. Der Wert der chromatischen Dispersion für diese Dispersionskompensierende optische Faser hat jedoch den niedrigen Wert von 61,5 ps/nm/km, und das Problem taucht auf, dass die Länge, die erforderlich ist, um die chromatische Dispersion einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung zu kompensieren, groß ist. Infolgedessen taucht das Problem auf, dass die Kosten hoch werden, da es oftmals geschieht, dass die Kosten der dispersionskompensierenden optischen Faser im Vergleich zu den Kosten der optischen Einmodenfaser zur Übertragung hoch sind.
Zudem treten insbesondere die folgenden Problemarten auf, wenn ein Modul hergestellt wird, wobei die Länge, die verwendet wird, groß ist. Wenn nämlich die dispersionskompensierende optische Faser zu einem Modul ausgebildet wird, ist es erforderlich, dass die Faser auf eine Spule aufgewickelt werden kann, die in dem Modul enthalten ist, und außerdem die Faser in ihrem Zustand wie auf der Spule aufgewickelt in dem Gehäuse untergebracht werden kann. Wenn die Länge, die verwendet wird, groß ist, erhalten dementsprechend die Spule und das Gehäuse unvermeidlich eine beträchtliche Größe, und zusammen mit den steigenden Kosten ist das Problem aufgetreten, dass der erforderliche Raum groß wird.
Wenngleich es auf diese Weise unter den Gesichtspunkten Raum und Kosten wünschenswert ist, dass das Modul so kompakt wie möglich ausgelegt werden sollte, wenn der Biegeverlust der dispersionskompensierenden optischen Faser hoch ist, wird noch weiter der Übertragungsverlust hoch, wenn die Faser auf eine kleine Spule aufgewickelt wird. Bei einer dispersionskompensierenden optischen Faser vom Typ nach dem Stand der Technik ist es jedoch über ein breites Wellenlängenband hinweg als extrem schwierig angesehen worden, die Bedingungen zu erfüllen, dass zusätzlich dazu, dass die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung kompensiert werden, Aeff groß sein sollte, der Wert der chromatischen Dispersion groß sein sollte und zudem der Biegeverlust gering sein sollte.
Die EP 1083446 offenbart eine optische Faser zur Dispersionskompensation, die einen modifizierten Durchmesser von etwa 6,22 μm oder mehr aufweist, was den effektiven Bereichswerten von über 30 μm entspricht.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer dispersionskompensierenden optischen Faser, die sowohl chromatische Dispersion als auch Dispersionssteigung einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung über ein möglichst breites Wellenlängenband kompensieren kann und für die Aeff groß ist und der Wert der chromatischen Dispersion groß ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer dispersionskompensierenden optischen Faser, die das Auftreten von Nichtlinearitätseffekten unterdrücken kann, so dass der Übertragungsverlust gering ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer dispersionskompensierenden optischen Faser, bei der die erforderliche Länge (Betriebslänge) gering ist, so dass die Kosten reduziert werden, und zudem so ist, dass ein kleines Modul hergestellt werden kann, das die kompensierende optische Faser aufnehmen kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer dispersionskompensierenden optischen Faser, bei welcher der Biegeverlust gering ist, so dass es insbesondere zu wenig Degradation des Übertragungsverlustes selbst dann kommt, wenn sie auf eine kleine Spule aufgewickelt wird, die innerhalb eines Gehäuses aufgenommen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die oben beschriebenen Aufgaben durch eine dispersionskompensierende optische Faser gelöst werden, welche die nachfolgenden Bedingungen (1) bis (4) erfüllt:

(1) Sie umfasst einen Kern und eine Ummantelungsschicht, die an einer Außenperipherie des Kerns vorgesehen ist, wobei der Kern einen zentralen Kernabschnitt mit einem Brechungsindex größer als der Brechungsindex der Ummantelung, einen Zwischenkernabschnitt, der an einer Außenperipherie des zentralen Kernabschnitts vorgesehen ist und der einen Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex der Ummantelung aufweist, und einen Ringkernabschnitt, der an einer Außenperipherie des Zwischenkernabschnitts vorgesehen ist und der einen Brechungsindex größer als der der Ummantelung aufweist, umfasst;
(2) wobei die Radien des zentralen Kernabschnitts, des Zwischenkernabschnitts und des Ringkernabschnitts und die relativen Brechungsindexdifferenzen bezüglich des Brechungsindex der Ummantelungsschicht bezeichnet sind als (a, Δ1), (b, Δ2) bzw. (c, Δ3), dann ist c im Bereich von 6 bis 9 μm, Δ1 ist im Bereich von 1,2 % bis 1,7 %, Δ2 ist im Bereich von –0,25 % bis –0,45 %, Δ3 ist im Bereich von 0,2 % bis 1,1 %, b/a ist im Bereich von 2,5 bis 4,0 und c/b ist im Bereich von 1,1 bis 2,0;
(3) die effektive Fläche bei einem Betriebswellenlängenband, das innerhalb des Bereichs von 1,53 μm bis 1,63 μm ausgewählt ist, größer oder gleich 20 μm² ist; der Biegeverlust bei dem Betriebswellenlängenband kleiner oder gleich 20 dB/m ist, die chromatische Dispersion bei dem Betriebswellenlängenband im Bereich von –70 bis –100 ps/nm/km liegt, und eine Grenzwellenlänge besitzt bei der Betriebswellenlänge, für die eine Einmodenausbreitung effektiv möglich ist;
(4) wenn die Kompensation der chromatischen Dispersion für eine optische Einmodenfaser durchgeführt wird, die eine Nulldispersionswellenlänge aufweist, die kürzer ist als das Betriebswellenlängenband, indem eine Länge dieser dispersionskompensierenden optischen Faser verwendet wird, welche die chromatische Dispersion auf Null kompensieren kann, dann liegt das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung zwischen 80 % und 120 %.

Die dispersionskompensierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kompensation für eine optische Einmodenfaser zur Übertragung sowohl für chromatische Dispersion und auch für Dispersionssteigung über ein breites Wellenlängenband durchführen, und zudem ist ihr Wert von Aeff groß und der Wert ihrer chromatischen Dispersion groß. Infolgedessen werden wünschenswerte Übertragungscharakteristiken aufgrund der Tatsache erhalten, dass es möglich ist, das Auftreten von Nichtlinearitätseffekten zu unterdrücken, und da weiterhin die Länge, die erforderlich ist, kurz ist, sind die Kosten niedrig, und zudem ist es möglich, sie in ein kleines Modul zu integrieren.
Noch weiter eignen sie sich insbesondere für den Einsatz in einem kleinen Modul, da auf diese Weise die Länge, die erforderlich ist, und auch der Biegeverlust gering sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine erläuternde Figur, die ein so genanntes W-förmiges Brechungsindexprofil zeigt.
2 ist eine erläuternde Figur, die ein so genanntes segmentiertes W-förmiges Brechungsindexprofil zeigt, wie es für die dispersionskompensierende optische Faser der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen Dispersionssteigung und chromatischer Dispersion für das in 1 gezeigte Brechungsindexprofil zeigt, wenn die Betriebswellenlänge 1,55 μm beträgt, wenn Δ1 und Δ2 auf 1,8 % bzw. –0,4 % festgelegt sind und die Werte von b und b/a geändert sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die dispersionskompensierende optische Faser der vorliegenden Erfindung weist ein segmentiertes W-förmiges Brechungsindexprofil auf, wie in 2 gezeigt. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Für eine segmentierte W-förmige Brechungsindexverteilungsform haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die vorliegende Erfindung herausgearbeitet und die Leistung vollbracht, eine dispersionskompensierende optische Faser herzustellen, welche die oben bezüglich des Stands der Technik umrissenen Probleme lösen kann, indem die jeweiligen Zahlenbereiche von mehreren strukturellen Parametern begrenzt werden und indem die Kombinationen der mehreren, aus diesen Zahlenbereichen gewählten Zahlenparametern geeignet eingestellt werden. Im Detail umfasst diese dispersionskompensierende optische Faser einen Kern 11 und eine Ummantelungsschicht 12, die an einer Außenperipherie von ihm vorgesehen ist, wobei der Kern 11 einen zentralen Kernabschnitt 13, der einen Brechungsindex aufweist, der höher ist als der der Ummantelungsschicht 12, einen Zwischenkernabschnitt 14, der an einer Außenperipherie des zentralen Kernabschnitts 13 vorgesehen ist und der einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der der Ummantelungsschicht 12, und einen Ringkernabschnitt 15 umfasst, der an einer Außenperipherie des Außenkernabschnitts 14 vorgesehen ist und der einen Brechungsindex aufweist, der höher ist als der der Ummantelungsschicht 12.
Für dieses Brechungsindexprofil beispielsweise können der zentrale Kernabschnitt 13 und der Ringkernabschnitt 15 aus Germanium-dotiertem Kieselglas hergestellt sein, während der Zwischenkernabschnitt 14 aus Fluor-dotiertem Kieselglas und die Ummantelungsschicht aus reinem Kieselglas oder Fluor-dotiertem Kieselglas hergestellt sein kann.
Es sei angemerkt, dass es wünschenswert ist, dass die Ummantelungsschicht 12 einen Brechungsindex aufweist, der kleiner oder gleich dem Wert des Brechungsindexes von reinem Kieselglas ist. Der Grund dafür besteht darin, dass, indem die Differenz zwischen den Erweichungstemperaturen des Kerns 11 und der Ummantelungsschicht 12 während der Herstellung dieser dispersionskompensierenden optischen Faser klein gemacht wird, während sie aus ihrem Faserausgangsmaterial gezogen wird, es möglich ist, die Restbeanspruchung in dem zentralen Kernabschnitt 13 und so weiter nach dem Ziehen zu reduzieren, und es somit möglich ist, eine dispersionskompensierende optische Faser zu erhalten, bei der der Verlust reduziert ist. Hinsichtlich der in die Ummantelungsschicht 12 zu dotierenden Fluormenge, wenn die Ummantelungsschicht 12 aus Fluor-dotiertem Kieselglas hergestellt ist, ist es möglich, den Vorzug zu erzielen, die Erweichungstemperatur der Ummantelungsschicht 12 ausreichend abzusenken, wenn beispielsweise diese dotierte Menge so eingestellt wird, dass die relative Brechungsindexdifferenz der Ummantelung bezüglich der von reinem Kieselglas zwischen –0,1 % und –0,4 % liegt.
In der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass der in 2 gezeigte Parameter c zwischen 6 und 9 μm liegt. Wenn der Parameter c unter 6 μm liegt, dann verschlechtern sich der Biegeverlust und die Übertragungscharakteristik. Wenn andererseits der Parameter c größer als 9 μm ist, dann wird die Grenzwellenlänge lang und es wird unmöglich, in der Praxis eine Einmodenausbreitung sicherzustellen.
Zudem ist es wünschenswert, dass Δ1 zwischen 1,2 % und 1,7 % liegt. Wenn Δ1 unter 1,2 % liegt, dann wird es unmöglich, den Wert der chromatischen Dispersion groß zu machen, während Aeff, wenn Δ1 größer als 1,7 % ist, unerwünschterweise klein wird und sich die Übertragungscharakteristiken verschlechtern.
Noch weiter ist es wünschenswert, dass Δ2 zwischen –0,25 % und –0,45 % liegt. Außerhalb dieses Bereichs fällt das Dispersionssteigungskompensationsverhältnis unerwünschterweise außerhalb des Bereichs von 80 % bis 120 %. Das heißt, wenn Δ2 kleiner als –0,45 % ist, dann übersteigt das Dispersionssteigungskompensationsverhältnis unerwünschterweise 120 %, während das Dispersionssteigungskompensationsverhältnis, wenn Δ2 größer als –0,25 % ist, unerwünschterweise kleiner als 80 % wird. Zudem ist es wünschenswert, wenn Δ3 zwischen 0,2 % und 1,1 % liegt. Wenn Δ3 unter 0,2 % liegt, dann wird der von dem Ringkernabschnitt 15 bereitgestellte vorteilhafte Effekt gering und der Wert von Aeff wird kleiner, so dass sich der Biegeverlust verschlechtert. Wenn andererseits Δ3 größer als 1,1 % ist, dann wird die Grenzwellenlänge lang und es wird unmöglich, in der Praxis eine Einmodenausbreitung sicherzustellen.
Zudem ist es wünschenswert, wenn b/a zwischen 2,5 und 4,0 liegt. Wenn b/a kleiner als 2,5 ist, dann wird das Dispersionssteigungskompensationsverhältnis unerwünschterweise kleiner oder gleich 80 %. Wenn andererseits b/a größer als 4,0 ist, dann verschlechtert sich der Biegeverlust.
Noch weiter ist es wünschenswert, wenn c/b zwischen 1,1 und 2,0 liegt. Wenn c/b kleiner als 1,1 ist, dann wird der von dem Ringkernabschnitt 15 bereitgestellte vorteilhafte Effekt klein und der Wert von Aeff kann kleiner werden, so dass sich der Biegeverlust verschlechtert. Wenn andererseits c/b größer als 2,0 ist, dann verschlechtert sich der Biegeverlust.
Es ist möglich, den Wert des Parameters a gemäß einem spezifischen Wert, der beabsichtigt ist, zu variieren, und es ist nicht als besonders beschränkend anzusehen; er kann jedoch beispielsweise im Bereich zwischen 1,5 μm und 3,0 μm liegen.
Obwohl der Außendurchmesser der Ummantelungsschicht 12 nicht besonders beschränkt ist, liegt er zudem üblicherweise bei etwa 125 μm.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die folgenden wünschenswerten Charakteristiken mit einer entsprechenden Kombination aus mehreren strukturellen Parametern zu implementieren, die aus den oben beschriebenen Zahlenbereichen ausgewählt sind.
Es versteht sich, dass es möglich ist, eine dispersionskompensierende optische Faser zu erhalten, die den folgenden Typ von Charakteristiken selbst dann aufweist, wenn diese Zahlenbereiche nicht alle erfüllt sind. Mit anderen Worten kann auch durch Versuch und Irrtum eine Kombination aus einer geeigneten Mehrzahl von strukturellen Parametern erhalten werden, die die folgenden Charakteristiken liefert.
Es ist dementsprechend schwierig, die dispersionskompensierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung nur durch ein Brechungsindexprofil und Zahlenbereiche von strukturellen Parametern zu spezifizieren, so dass sie zusätzlich zu diesen Elementen durch die charakteristischen Werte wie oben beschrieben spezifiziert werden sollte.
In der Vergangenheit ist, wie oben beschrieben, keine dispersionskompensierende optische Faser erhalten worden, die auf diese Weise hinsichtlich der vorteilhaften Kompensationsergebnisse bei chromatischer Dispersion und Dispersionssteigung ausgezeichnet ist, bei der Aeff groß ist, um Nichtlinearitätseffekte zu unterdrücken, mit der zudem der Wert der chromatischen Dispersion groß ist und die in einem optischen Kommunikationssystem verwendet werden kann, das eine kurze Betriebslänge der kompensierenden optischen Faser verwendet, und die auch einen geringen Biegeverlust aufweist.
Das Wellenlängenband (Betriebswellenlängenband), das mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann ein aus dem Bereich 1,53 μm bis 1,63 μm ausgewähltes Wellenlängenband sein. Die Bandbreite des Betriebswellenlängenbands kann entsprechenden Anforderungen angemessen ausgewählt werden, und in der Praxis kann eine einzelne Wellenlänge akzeptabel sein. Es sei angemerkt, dass ein vergleichsweise breites Wellenlängenband für wellenlängenmultiplexierte Übertragung oder dergleichen ausgewählt wird, und es ist möglich, das Wellenlängenband von 1,53 μm bis 1,57 μm (das so genannte C-Band) oder das Band von 1,57 μm bis 1,63 μm (das so genannte L-Band) oder dergleichen auszuwählen.
Außerdem sollte bei der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung in diesem ausgewählten Betriebswellenlängenband Aeff 20 μm² oder größer und wünschenswerterweise 22 μm² oder größer betragen. Aeff ist nicht speziell auf diese Grenzwerte beschränkt, und Fasern können in der Praxis hergestellt werden, bei denen Aeff bis zu etwa 25 μm² beträgt. Wenn Aeff unter 20 μm² liegt, dann ist es nicht möglich, nichtlineare Effekte ausreichend zu unterdrücken.
Zudem ist Aeff gemäß der folgenden Gleichung definiert:

r:

Kernradius

E(r):

elektrische Feldstärke bei Radius r

Obgleich es wünschenswert ist, dass der Biegeverlust so niedrig wie praktikabel ist, sollte zudem bei der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung dieser Biegeverlust in dem ausgewählten Betriebswellenlängenband kleiner oder gleich 20 dB/m und bevorzugt kleiner oder gleich 10 dB/m sein. Wenn der Biegeverlust kleiner als 20 dB/m ist, ist er ausreichend klein, und es wird schwierig, dass eine Verschlechterung des Übertragungsverlusts selbst dann auftritt, wenn die Faser auf eine Spule als ein kleines Modul aufgewickelt wird, was wünschenswert ist.
Zudem ist der Biegeverlust ein unter der Bedingung definierter Wert, dass der Biegedurchmesser (2R) 20 mm beträgt.
Zudem liegt bei der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung in dem ausgewählten Betriebswellenlängenband die chromatische Dispersion zwischen –70 und –100 ps/nm/km und wünschenswerterweise zwischen –75 und –95 ps/nm/km, so dass ihr Wert ausreichend groß ist. Es ist deshalb möglich, eine Kompensation für eine optische Einmodenfaser mit einer Nulldispersionswellenlänge von kürzerer Wellenlänge als das Betriebswellenlängenband durchzuführen und eine vergleichsweise große positive chromatische Dispersion bei diesem Betriebswellenlängenband zu haben, wie durch eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm durch Verwendung nur einer kurzen Betriebslänge chromatisch kompensierender Faser dargestellt.
Zudem ist es notwendig, dass die dispersionskompensierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung eine optische Einmodenfaser ist. Das heißt, es ist notwendig, eine Grenzwellenlänge bereitzustellen, mit der die Einmodenausbreitung unter tatsächlichen Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden kann. Als die Grenzwellenlänge wird üblicherweise ein Wert verwendet, der über das so genannte 2-Meter-Verfahren gemessen wird, und unter tatsächlichen Betriebsbedingungen ist es möglich, eine Einmodenausbreitung selbst dann durchzuführen, wenn die Grenzwellenlänge gemäß dem 2-Meter-Verfahren länger ist als die kürzeste Wellenlänge des Betriebswellenlängenbands.
Hinsichtlich der Grenzwellenlänge wird dementsprechend ein angemessener oberer Grenzwert gemäß dem Wellenlängenband eingestellt, das verwendet werden soll, und gemäß der Länge der dispersionskompensierender optischer Faser, die verwendet werden soll, und das Design stellt sicher, dass der Wert in der Praxis diesen oberen Grenzwert nicht übersteigt.
Zudem beträgt hinsichtlich der Dispersionssteigung der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung, wenn eine dispersionskompensierende optische Faser von einer Länge verwendet wird, welche die chromatische Dispersion einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung auf Null kompensieren kann, die von dieser dispersionskompensierenden optischen Faser kompensiert wird, 80 % bis 120 %. Wenn von diesem Bereich abgewichen wird, wird die Kompensation der Dispersionssteigung unzureichend, und es kann geschehen, dass es bei der Wellenlängenmultiplexübertragung und dergleichen zu Schwierigkeiten kommt.
Das Kompensationsverhältnis dieser Dispersionssteigung wird wie unten beschrieben erhalten.
Bei dem Betriebswellenlängenband werden die absoluten Werte der chromatischen Dispersion und der Dispersionssteigung für eine Längeneinheit der optischen Einmodenfaser zur Übertragung jeweils als d1 (ps/nm/km) und s1 (ps/nm²/km) bezeichnet, während die absoluten Werte der chromatischen Dispersion und der Dispersionssteigung für eine Längeneinheit der dispersionskompensierenden optischen Faser jeweils als d2 (ps/nm/km) und s2 (ps/nm²/km) bezeichnet werden.
Die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung der optischen Einmodenfaser zur Übertragung sind normalerweise positive Werte. Die chromatische Dispersion und die Dispersionssteigung der dispersionskompensierenden optischen Faser der vorliegenden Erfindung sind negative Werte. Zuerst wird die Länge der dispersionskompensierenden optischen Faser, die eine Längeneinheit der optischen Einmodenfaser zur Übertragung auf Null kompensieren kann, gegeben durch d1/d2.
Die Dispersionssteigung dieser Länge von dispersionskompensierender optischer Faser beträgt d1/d2 × s2. Außerdem beträgt das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung eine Längeneinheit der optischen Einmodenfaser zur Übertragung aufgrund dieser Länge an dispersionskompensierender Faser (d1/d2 × s2)/s1 × 100.
Da auf diese Weise das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung entsprechend der chromatischen Dispersion und der Dispersionssteigung der optischen Einmodenfaser zur Übertragung, die das Objekt der Kompensation bei dem Betriebswellenlängenband sein soll, und gemäß der chromatischen Dispersion und der Dispersionssteigung der dispersionskompensierenden optischen Faser selbst variiert, ist es deshalb notwendig, die dispersionskompensierende optische Faser entsprechend dem Wellenlängenband und der optischen Einmodenfaser zur Übertragung auszulegen, die verwendet werden sollen.
Unter Verwendung der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung ist es mit einer geeigneten Kombination von strukturellen Parametern, die aus den oben beschriebenen Zahlenbereichen ausgewählt sind, möglich, eine Kompensation der Dispersionssteigung einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung, die eine Nulldispersionswellenlänge aufweist, die kürzer ist als das oben beschriebene Betriebswellenband, wie durch eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm dargestellt, in diesen Bereich des Kompensationsverhältnisses der Dispersionssteigung ausreichend durchzuführen.
Die negative Dispersionssteigung der dispersionskompensierenden optischen Faser kann auf einen beliebigen Wert im Bereich von –0,18 bis –0,39 ps/nm²/km und wünschenswerterweise im Bereich von –0,23 bis –0,32 ps/nm²/km eingestellt werden.
Die dispersionskompensierende optische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung kann an sich unter Verwendung eines per se bekannten Verfahrens hergestellt werden, beispielsweise dem VAD-Verfahren, dem MCVD-Verfahren, dem PCVD-Verfahren oder dergleichen.
Wenngleich die optische Einmodenfaser zur Übertragung nicht spezifisch beschränkt ist (unter der Voraussetzung, dass sie eine Faser mit einer Nulldispersionswellenlänge ist, die kürzer ist als das Betriebswellenlängenband), wird zudem das folgende konkrete Beispiel von einer angegeben, die sich dafür eignet, dass eine Kompensation unter Verwendung der dispersionskompensierenden optischen Faser gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Beispielsweise ist es möglich, eine optische Einmodenfaser zur Übertragung und so weiter vorzustellen, die eine Nulldispersionswellenlänge im Bereich von 1,27 bis 1,35 μm aufweist, die im Betriebswellenlängenband eine chromatische Dispersion mit positivem Wert aufweist, der konkret gesprochen zwischen +14 und +26 ps/nm/km liegt und die im Betriebswellenfängenband eine Dispersionssteigung mit einem positiven Wert aufweist, der konkret gesprochen zwischen +0,04 und +0,08 ps/nm²/km liegt. Das Brechungsindexprofil einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung, die mit diesen Arten von Charakteristiken ausgestattet ist, kann beispielsweise von dem angepassten Ummantelungstyp, dem dualförmigen Typ oder W-förmigen Typ oder dergleichen sein. Eine Faser mit einem Profil vom angepassten Ummantelungstyp ist eine, die mit zwei Schichten hergestellt wird: einem Kern in ihrer Mitte mit einem ungefähr konstanten Brechungsindex und einer Ummantelungsschicht, die an einer Außenperipherie dieses Kerns vorgesehen ist. Eine Faser mit einem Profil vom dualförmigen Typ ist eine, bei welcher der Kern aus einem zentralen Kernabschnitt und einem abgestuften Kernabschnitt, der an einer Außenperipherie dieses zentralen Kernabschnitts vorgesehen ist, besteht und bei der in der Reihenfolge von ihrer Mittelachse die Brechungsindizes des zentralen Kernabschnitts, des abgestuften Kernabschnitts und einer Ummantelungsschicht, die an einer Außenperipherie dieses abgestuften Kernabschnitts vorgesehen ist, in Stufen abnehmen. Ein Beispiel eines Profils vom W-förmigen Typ ist in 1 erwähnt. Es ist zu verstehen, dass eine optische Einmodenfaser für 1,3 μm ein angepasstes Brechungsindexprofil vom Ummantelungstyp aufweist.
Wenn zudem diese optische Einmodenfaser zur Übertragung unter Verwendung einer Länge der optischen dispersionskompensierenden Faser der Erfindung der vorliegenden Anwendung kompensiert wird, die die chromatische Dispersion der optischen Einmodenfaser zur Übertragung auf Null kompensieren kann, ist es unter dem Gesichtspunkt der Übertragungsverluste wünschenswert, dass das Verhältnis zwischen der Länge dieser dispersionskompensierenden optischen Faser und der Länge dieser optischen Einmodenfaser zur Übertragung im Bereich von 1:3 bis 1:7 liegen sollte.
Als nächstes ist es möglich, die dispersionskompensierende optische Faser der vorliegenden Erfindung mit einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung zu kombinieren, um eine Hybridübertragungsleitung zu schaffen. Somit kann die dispersionskompensierende optische Faser der Erfindung der vorliegenden Anmeldung beispielsweise in ein kleines dispersionskompensierendes faseroptisches Modul verarbeitet und entweder als Anfangsstufe oder als Endstufe in Kombination mit einer aus einer optischen Einmodenfaser hergestellten Übertragungsleitung verwendet werden.
Die Längen usw. der dispersionskompensierenden optischen Faser und der optischen Einmodenfaser, die in dieser Hybridübertragungsleitung eingesetzt werden, werden entsprechend der Charakteristiken jeder optischen Faser und entsprechend Designbedingungen auf angemessene Werte eingestellt. Konkret gesagt soll es zwar nicht unter dem Gesichtspunkt von Übertragungsverlusten beispielsweise als spezifisch beschränkt angesehen werden, doch ist es wünschenswert, dass das Verhältnis zwischen der Länge zwischen der dispersionskompensierenden optischen Faser und der Länge der optischen Einmodenfaser im Bereich von 1:3 bis 1:7 liegen sollte.
Die optische Einmodenfaser zur Übertragung kann wie oben beschrieben durch eine optische 1,3-μm-Einmodenfaser dargestellt werden, sie ist aber nicht als spezifisch beschränkt anzusehen, unter der Voraussetzung, dass sie mit einer Nulldispersionswellenlänge ausgestattet ist, die kürzer ist als das Betriebswellenlängenband, und mit einer positiven chromatischen Dispersion und einer positiven Dispersionssteigung in dem Betriebswellenlängenband.
Da weiterhin der Wert der chromatischen Dispersion der optischen dispersionskompensierenden Faser gemäß der vorliegenden Erfindung groß ist, ist es in vielen Fällen möglich, eine Kompensation einer optischen Einmodenfaser zur Übertragung unter Verwendung einer kurzen Länge der dispersionskompensierenden optischen Faser auszuführen. Weiterhin ist auch der Biegeverlust gering, so dass, selbst wenn sie auf eine kleine Spule aufgewickelt ist, die Verschlechterung des Übertragungsverlusts gering ist. Dementsprechend eignet sie sich insbesondere für den Einsatz für ein kleines Modul.
Die Form und die Größe usw. des Moduls können entsprechend der Länge der dispersionskompensierenden optischen Faser, die verwendet werden soll, und dergleichen angemessen geändert werden, und ein konkretes Beispiel davon wird unten beschrieben, obgleich diese Merkmale nicht als besonders beschränkend angesehen werden sollen. Bei dem Modul dieses Beispiels besteht die Spule aus einem zylindrischen stammförmigen Abschnitt und zwei kreisförmigen scheibenförmigen Gliedern, die parallel zueinander an seiner oberen und unteren Oberfläche befestigt sind. Der Außendurchmesser des Stammabschnitts, auf den die dispersionskompensierende optische Faser gewickelt wird, beträgt zwischen 60 und 100 mm, während die Länge davon zwischen 10 und 60 mm beträgt. Der Außendurchmesser der scheibenförmigen Glieder ist größer als der Außendurchmesser des Stammabschnitts und liegt zwischen 150 und 250 mm.
Außerdem sind auf diese Spule etwa 1 bis 25 km einer harzbeschichteten optischen Faser einer dispersionskompensierenden optischen Faser mit einem Außendurchmesser von etwa 125 μm aus Glas auf Silikatbasis aufgewickelt, die mit einem äußeren Kunststoffmantel zum Schützen ihrer Oberfläche mit einem Außendurchmesser zwischen 200 und 250 μm versehen ist. Außerdem wird diese Spule in einem quaderförmigen Gehäuse mit beispielsweise den Abmessungen 230 × 250 × 40 mm aufgenommen.
Wenngleich diese Spule wünschenswerterweise aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der in der Nähe des Materials der dispersionskompensierenden optischen Faser liegt, wie etwa ein Metallverbundwerkstoff aus Kieselglas und Invar usw., ist es möglich, einen zu verwenden, der aus Aluminium oder dergleichen hergestellt ist.
Zudem ist es unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit wünschenswert, dass das Gehäuse aus einem Metall wie etwa Eisen, Aluminium oder dergleichen hergestellt sein sollte.
In diesem Gehäuse sind zwei Herausführungslöcher mit einem ungefähren Durchmesser von 2 bis 3 mm vorgesehen, um die zwei Endabschnitte dieser optischen Faser herauszuführen, und dieses Modul wird an ein optisches Kommunikationssystem montiert, indem eine optische Einmodenfaser, die außerhalb dieses Gehäuses vorgesehen ist, mit den Enden dieser optischen Faser verbunden wird, die aus diesen Löchern herausgeführt ist. Es sei angemerkt, dass es auch möglich wäre, Verbindungsabschnitte zur Außenseite des Gehäuses vorzusehen, um die externe optische Einmodenfaser anzuschließen.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Hinblick auf mehrere Ausführungsformen davon beschrieben.
Ausführungsform 1
Unter Verwendung eines per se bekannten Verfahrens wie etwa dem VAD-Verfahren, dem MCVD-Verfahren, dem PCVD-Verfahren oder dergleichen wurden vier Arten von dispersionskompensierender optischer Faser (#A bis #D) hergestellt, die mit dem in 2 gezeigten Brechungsindexprofil ausgestattet waren. Diese dispersionskompensierenden optischen Fasern wurden so hergestellt, dass ihre in 2 gezeigten Werte von Δ1, Δ2, Δ3, b/a und c/a wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben waren. Die Ergebnisse der Messung der optischen Charakteristiken dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern (bei der Betriebswellenlänge von 1,55 μm) sind in Tabelle 1 zusammen gezeigt.
TABELLE 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren diese dispersionskompensierenden optischen Fasern solche, deren Parameter in die Bereiche von charakteristischen Werten gemäß der vorliegenden Erfindung fiel. Insbesondere lag der Übertragungsverlust dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern innerhalb des Bereichs von 0,25 bis 0,30 dB/km; d.h., sie hatten einen geringen Verlust. Zudem war auch Aeff größer oder gleich 20 μm², und deshalb waren diese Fasern solche, mit denen nichtlineare Effekte unterdrückt werden konnten.
Es versteht sich dementsprechend, dass es mit einem optischen Kommunikationssystem, das diese dispersionskompensierenden optischen Fasern verwendet, möglich wird, die Leistung des optischen Signals, das eingegeben wird, zu erhöhen, um die Übertragungskapazität zu verbessern und die Übertragungsentfernung zu vergrößern.
Mit diesen vier Typen von dispersionskompensierender optischer Faser #A bis #D hat sich zudem herausgestellt, dass, wenn eine Kompensation der chromatischen Dispersion von 100 % bei einer Verwendungswellenlänge von 1,55 μm für eine optische Einmodenfaser für die Verwendung bei 1,3 μm durchgeführt wurde, die eine chromatische Dispersion von +17 ps/nm/km und eine Dispersionssteigung von +0,055 ps/nm²/km aufwies, das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung jeweils 95 %, 98 %, 100 % bzw. 100 % betrug. Zudem betrugen die Längen dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern, die zu diesem Zeitpunkt verwendet wurden, für 80 km der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm 16,15 km, 16,59 km, 16,96 km bzw. 17,00 km. Wie in Tabelle 1 gezeigt war zudem der Biegeverlust dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern gering.
Unter Verwendung dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern wurden kleine Module hergestellt, deren Strukturen die gleichen waren wie die des oben beschriebenen konkreten Beispiels, und wenn die Übertragungsverluste gemessen wurden, wobei die Verluste darin enthalten waren, die auf externe Anschlüsse zu der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm zurückzuführen sind, lag die Zunahme der Einfügeverluste (dB) innerhalb des niedrigen Bereichs von 0,4 bis 0,6 dB, und somit wurden diese Verluste in der Praxis ausreichend unterdrückt.
Vergleichsbeispiele
Unter Verwendung eines per se bekannten Verfahrens wie etwa dem VAD-Verfahren, dem MCVD-Verfahren, dem PCVD-Verfahren oder dergleichen wurden zwei Arten von dispersionskompensierender optischer Faser (#E und #F) hergestellt, die mit dem in 1 gezeigten Brechungsindexprofil ausgestattet waren.
Diese dispersionskompensierenden optischen Fasern wurden so hergestellt, dass ihre in 1 gezeigten Werte von Δ1, Δ2 und b/a wie in der folgenden Tabelle 2 angegeben waren. Die Ergebnisse der Messung der optischen Charakteristiken dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern (bei der Betriebswellenlänge von 1,55 μm) sind in Tabelle 2 zusammen gezeigt.
TABELLE 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, lagen bei diesen dispersionskompensierenden optischen Fasern die Werte von Aeff alle unter 20 μm², so dass diese Fasern solche waren, für die die nichtlinearen Effekte nicht adäquat unterdrückt worden waren.
Dementsprechend versteht sich, dass bei einem optischen Kommunikationssystem, das diese dispersionskompensierenden optischen Fasern verwendet, es nicht möglich ist, die Übertragungskapazität zu verbessern oder die Übertragungsentfernung zu vergrößern, indem die Leistung des optischen Signals erhöht wird, das eingegeben wird.
Zudem stellt es sich mit diesen beiden Arten #E und #F von dispersionskompensierender optischer Faser heraus, dass, wenn eine Kompensation der chromatischen Dispersion von 100 % bei einer Verwendungswellenlänge von 1,55 μm für eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm durchgeführt wurde, die eine chromatische Dispersion von +17 ps/nm/km und eine Dispersionssteigung von +0,055 ps/nm²/km aufwies, das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung 97 % bzw. 100 % betrug. Zudem betrugen die Längen dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern, die zu diesem Zeitpunkt verwendet wurden, für 80 km der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm 16,48 km bzw. 16,96 km.
Unter Verwendung dieser dispersionskompensierenden optischen Fasern wurden kleine Module hergestellt, deren Strukturen die gleichen waren wie die des oben beschriebenen konkreten Beispiels, und wenn die Übertragungsverluste gemessen wurden, wobei die Verluste darin enthalten waren, die auf externe Anschlüsse zu der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm zurückzuführen sind, lag für den Fall von #E die Zunahme der Einfügeverluste innerhalb des niedrigen Bereichs von 0,4 bis 0,6 dB, und somit wurden diese Verluste in der Praxis ausreichend unterdrückt. Andererseits lag im Fall der dispersionskompensierenden optischen Faser #F die Vergrößerung des Übertragungsverlustes im hohen Bereich von 1,0 bis 1,5 dB aufgrund des Auftretens einer Verschlechterung des Biegeverlustes, und es versteht sich deshalb, dass diese Fasern sich für diese Größe von Modul nicht eignen.
Ausführungsform 2
Unter Verwendung eines per se bekannten Verfahrens wie etwa dem VAD-Verfahren, dem MCVD-Verfahren, dem PCVD-Verfahren oder dergleichen wurde eine dispersionskompensierende optische Faser #G hergestellt, die mit dem in 2 gezeigten Brechungsindexprofil ausgestattet war.
Diese dispersionskompensierende optische Faser wurde so hergestellt, dass ihre in 2 gezeigten Werte von Δ1, Δ2, Δ3, b/a und c/b wie in der folgenden Tabelle 3 angegeben waren. Die Ergebnisse der Messung der optischen Charakteristiken dieser dispersionskompensierenden optischen Faser (bei der Betriebswellenlänge von 1,59 μm) sind zusammen in Tabelle 3 gezeigt.
TABELLE 3
Wie in Tabelle 3 gezeigt, war diese dispersionskompensierende optische Faser eine, deren Parameter in den Bereich charakteristischer Werte gemäß der vorliegenden Erfindung fielen. Insbesondere betrug der Übertragungsverlust dieser dispersionskompensierenden Faser 0,29 dB/km; d.h., sie wies einen geringen Verlust auf. Zudem war auch Aeff größer oder gleich 20 μm², und deshalb war diese Faser eine, mit der nichtlinearen Effekte unterdrückt werden konnten.
Dementsprechend versteht sich, dass mit einem optischen Kommunikationssystem, das diese dispersionskompensierende optische Faser verwendet, es möglich wird, die Leistung des optischen Signals, das eingegeben wird, zu erhöhen, um die Übertragungskapazität und die Übertragungsentfernung zu vergrößern.
Zudem hat es sich bei dieser dispersionskompensierenden optischen Faser herausgestellt, dass, wenn eine Kompensation von 100 % für eine chromatische Dispersion bei einer Verwendungswellenlänge von 1,59 μm für eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm durchgeführt wurde, die eine chromatische Dispersion von +19 ps/nm/km und eine Dispersionssteigung von +0,053 ps/nm²/km aufwies, das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung dann 113 % betrug. Zudem betrug die Länge dieser dispersionskompensierenden optischen Faser, die zu diesem Zeitpunkt verwendet wurde, für 80 km der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm 17,14 km.
Zudem war, wie in Tabelle 3 gezeigt, der Biegeverlust dieser dispersionskompensierenden optischen Faser gering.
Unter Verwendung dieser dispersionskompensierenden optischen Faser, deren Strukturen die gleichen waren wie die des oben beschriebenen konkreten Beispiels, wurde ein kleines Modul hergestellt, und wenn die Übertragungsverluste gemessen wurden, wobei die Verluste darin enthalten waren, die auf externe Anschlüsse zu der optischen Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm zurückzuführen sind, lag die Zunahme der Einfügeverluste innerhalb des kleinen Bereichs von 0,4 bis 0,6 dB, und somit wurden diese Verluste in der Praxis ausreichend unterdrückt.

Claims

Dispersionskompensierende optische Faser: (1) die einen Kern und eine Ummantelungsschicht umfasst, die an einer Außenperipherie des Kerns vorgesehen ist, wobei der Kern einen zentralen Kernabschnitt mit einem Brechungsindex größer als der Brechungsindex der Ummantelung, einen Zwischenkernabschnitt, der an einer Außenperipherie des zentralen Kernabschnitts vorgesehen ist und der einen Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex der Ummantelung aufweist, und einen Ringkernabschnitt, der an einer Außenperipherie des Zwischenkernabschnitts vorgesehen ist und der einen Brechungsindex größer als der der Ummantelung aufweist, umfasst; (2) unter der Voraussetzung, dass Radien und relative Brechungsindexdifferenzen bezüglich eines Brechungsindexes der Ummantelungsschicht, des zentralen Kernabschnitts, des Zwischenkernabschnitts und des Ringkernabschnitts bezeichnet sind als a, Δ1; b, Δ2 bzw. c, Δ3, dann ist c im Bereich von 6 bis 9 μm, Δ1 ist im Bereich von 1,2 % bis 1,7 %, Δ2 ist im Bereich von –0,25 % bis –0,45 %, Δ3 ist im Bereich von 0,2 % bis 1,1 %, b/a ist im Bereich von 2,5 bis 4,0 und c/b ist im Bereich von 1,1 bis 2,0; (3) die effektive Fläche bei einem Betriebswellenlängenband, das innerhalb des Bereichs von 1,53 bis 1,63 μm ausgewählt ist, ist größer oder gleich 20 μm²; der Biegeverlust bei dem Betriebswellenlängenband ist kleiner oder gleich 20 dB/m, die chromatische Dispersion bei dem Betriebswellenlängenband liegt im Bereich von –70 bis –100 ps/nm/km, und es besitzt eine Grenzwellenlänge derart, dass bei dem Betriebswellenlängenband eine Einmodenausbreitung möglich ist; (4) wenn die Kompensation der chromatischen Dispersion für eine optische Einmodenfaser durchgeführt wird, die eine Nulldispersionswellenlänge aufweist, die kürzer ist als das Betriebswellenlängenband, indem eine Länge dieser dispersionskompensierenden optischen Faser verwendet wird, die die chromatische Dispersion auf Null kompensieren kann, dann liegt das Kompensationsverhältnis der Dispersionssteigung zwischen 80 % und 120 %, wobei die relative Brechungsindexdifferenz eine relative Differenz im Kern und in der Ummantelung ist; der Biegeverlust sich auf den Wert unter den Bedingungen bezieht, bei dem der Biegedurchmesser (2R) 20 mm beträgt; das Kompensationsverhältnis definiert ist durch (d1/d2 × s2)/s1 × 100, wobei d1 (ps/nm/km) eine chromatische Dispersion einer optischen Einmodenfaser ist, s1 (ps/nm²/km) eine Dispersionssteigung einer optischen Einmodenfaser ist, d2 (ps/nm/km) eine chromatische Dispersion einer dispersionskompensierenden optischen Faser ist und s2 (ps/nm²/km) eine Dispersionssteigung einer dispersionskompensierenden optischen Faser ist; und die optische Einmodenfaser eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei dem 1,3 μm-Band ist, die eine chromatische Dispersion von +17 ps/nm/km und eine Dispersionssteigung von +0,055 ps/nm²/km aufweist, wobei die dispersionskompensierende optische Faser dadurch gekennzeichnet ist, dass die effektive Fläche weiterhin kleiner oder gleich 25 μm² ist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die Ummantelungsschicht einen Brechungsindex aufweist, der kleiner oder gleich dem Brechungsindex von reinem Kieselglas ist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 2, wobei die Ummantelungsschicht aus fluordotiertem Kieselglas hergestellt ist und die Fluormenge, mit der dotiert wird, so eingestellt ist, dass die relative Brechungsindexdifferenz der Ummantelung bezüglich der von reinem Kieselglas zwischen –0,1 % und –0,4 % liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei der Wert a zwischen 1,5 und 3,0 μm liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die effektive Fläche bei dem Betriebswellenlängenband größer oder gleich 22 μm² ist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei der Biegeverlust bei dem Betriebswellenlängenband kleiner oder gleich 10 dB/m ist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die chromatische Dispersion bei dem Betriebswellenlängenband zwischen –75 und –95 ps/nm/km liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei der Wert der Dispersionssteigung bei dem Betriebswellenlängenband negativ ist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die Dispersionssteigung bei dem Betriebswellenlängenband zwischen –0,18 und –0,39 ps/nm²/km liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die Dispersionssteigung bei dem Betriebswellenlängenband zwischen –0,23 und –0,32 ps/nm²/km liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Kompensation der chromatischen Dispersion für eine optische Einmodenfaser durchgeführt ist, die eine Nulldispersionswellenlänge aufweist, die kürzer ist als das Betriebswellenlängenband, indem eine Länge dieser dispersionskompensierenden optischen Faser verwendet wird, die die chromatische Dispersion auf Null kompensieren kann, das Verhältnis einer Länge der dispersionskompensierenden optischen Faser zu einer Länge der optischen Einmodenfaser zwischen 1:3 und 1:7 liegt.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei bei der Wellenlänge, die verwendet werden soll, die optische Einmodenfaser einen positiven Wert der chromatischen Dispersion und einen positiven Wert der Dispersionssteigung aufweist.
Dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1, wobei die optische Einmodenfaser eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm ist.
Dispersionskompensierendes faseroptisches Modul, das eine dispersionskompensierende optische Faser nach Anspruch 1 umfasst.
Dispersionskompensierendes faseroptisches Modul nach Anspruch 14, wobei die dispersionskompensierende optische Faser auf eine Spule aufgewickelt ist, die in einem Gehäuse aufgenommen ist.
Hybridübertragungsleitung umfassend eine Kombination aus einer dispersionskompensierenden optischen Faser nach Anspruch 1 und einer optischen Einmodenfaser, die von der Dispersionskompensierenden optischen Faser hinsichtlich chromatischer Dispersion und Dispersionssteigung kompensiert wird.
Hybridübertragungsleitung nach Anspruch 16, wobei das Verhältnis einer Länge der dispersionskompensierenden optischen Faser zu einer Länge der optischen Einmodenfaser zwischen 1:3 und 1:7 liegt.
Hybridübertragungsleitung nach Anspruch 16, wobei bei der Wellenlänge, die verwendet werden soll, die optische Einmodenfaser einen positiven Wert der chromatischen Dispersion und einen positiven Wert der Dispersionssteigung aufweist.
Hybridübertragungsleitung nach Anspruch 16, wobei die optische Einmodenfaser eine optische Einmodenfaser zur Verwendung bei 1,3 μm ist.