DE60300271T2 - Eine Mode höherer Ordnung verwendende Dispersionskompensationsfaser - Google Patents

Eine Mode höherer Ordnung verwendende Dispersionskompensationsfaser Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet von optischen Fasern zur Dispersionskompensation für ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem. Die optische Faser zur Dispersionskompensation hat zur Funktion, die chromatische Dispersion einer so genannten Leitungsfaser zu kompensieren.
  • Gemäß einem ersten Stand der Technik ist es bekannt, bestimmte Typen von optischen Fasern mit verschobener Dispersion (in der englischen Terminologie „Non-Zero Dispersion Shifted Fiber", was der Abkürzung NZ-DSF entspricht), welche die überkreuzten nicht linearen Effekte reduzieren, mit Dispersionskompensationsfasern (in der englischen Terminologie „Dispersion Compensating Fiber", was der Abkürzung „DCF" entspricht) zu verknüpfen, was es ermöglicht, eine Übertragungsleitung zu erhalten, deren Dispersion in einem großen Spektralbereich Null ist. Ein Nachteil dieser Verknüpfung von Fasern mit verschobener Dispersion und von so genannten klassischen Dispersionskompensationsfasern liegt in den starken Verlusten, welche die Dispersionskompensationsfaser aufweist, insbesondere dem Dämpfungskoeffizienten und den Krümmungsverlusten.
  • Gemäß einem zweiten Stand der Technik ist es bekannt, eine optische Faser mit Dispersionsmanagement (in der englischen Terminologie „Dispersion Managed Fiber", was der Abkürzung DMF entspricht) zu verwenden, welche eine longitudinale Abfolge von Abschnitten der optischen Faser mit positiver chromatischer Dispersion und von Abschnitten der optischen Faser mit negativer chromatischer Dispersion aufweist. Die chromatische Dispersion für die Gesamtheit der optischen Faser mit Dispersionsmanagement wird auf diese Art ohne weiteres für eine gegebene Wellenlänge kompensiert. Wenn hingegen der spektrale Verwendungsbereich der optischen Faser mit Dispersionsmanagement größer wird, muss die chromatische Dispersion in einem beträchtlichen Spektralbereich kompensiert werden, das heißt, dass die Steigung der chromatischen Dispersion ebenfalls kompensiert werden muss, wobei diese Steigungskompensation der chromatischen Dispersion in der Praxis deutlich schwieriger zu realisieren ist und oft mit einer Verschlechterung von bestimmten an deren Parametern der optischen Faser mit Dispersionsmanagement, wie insbesondere ihrer effektiven berfläche, einhergeht. Da außerdem die optische Faser mit Dispersionsmanagement zugleich die optische Leitungsfaser und die zugeordnete optische Faser zur Dispersionskompensation ersetzen muss, kann sie nicht einfach mit einer bestehenden optischen Leitungsfaser verknüpft werden.
  • Gemäß einem dritten Stand der Technik ist es bekannt, eine optische Faser zur Dispersionskompensation in einer höheren Mode (in der englischen Terminologie „Higher-Order Mode", was der Abkürzung HOM entspricht) zu verwenden. Dieser Typ von optischer Faser weist verschiedene Vorzüge auf, darunter derjenige, eine deutlich größere effektive Oberfläche aufzuweisen als die klassischen optischen Fasern zur Dispersionskompensation und aufgrund von sehr niedrigen negativen Werten der chromatischen Dispersion, während ein gleichwertiger Dämpfungskoeffizient beibehalten wird, weniger Faserlänge zu benötigen als die klassischen optischen Fasern zur Dispersionskompensation, um eine gegebene optische Leitungsfaser zu kompensieren.
  • Ein vierter Stand der Technik ist in der US 2002/0012510 (Jiang) beschrieben.
  • Indessen basiert die Erfindung auf der Feststellung, dass der Verlauf der erhaltenen Dispersionskurven, welche eine minimale Wellenlänge der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich oder in der Nähe des Betriebspektralbereichs aufweisen, keine gute Kompensation der Steigung der chromatischen Dispersion ermöglichen, was für das Übertragungssystem grundlegend wird, wenn der Durchsatz in beträchtlicher Weise ansteigt. Die Wellenlänge der minimalen chromatischen Dispersion ist die Wellenlänge, welche einem globalen Minimum der chromatischen Dispersion entspricht.
  • Die von der Erfindung vorgeschlagene Lösung basiert daher auf dem Erzielen von chromatischen Dispersionskurven, für welche die Wellenlänge der minimalen chromatischen Dispersion von dem Betriebsspektralbereich entfernt ist, was das Erzielen einer chromatischen Dispersionskurve ermöglicht, welche in dem betrachteten Betriebsspektralbereich annähernd geradlinig ist, was es dann ermöglicht, in effektiver Weise, sogar im Fall eines hohen Durchsatzes, die chromatische Dispersion der optischen Leitungsfaser, deren Steigung der Dispersion für ihren Teil praktisch konstant ist, zu kompensieren.
  • Erfindungsgemäß ist eine optische Faser zur Dispersionskompensation für ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem vorgesehen, welche von der Mitte zum Rand nacheinander einen Kern, welcher ein variables Indexprofil aufweist, und dann einen Mantel mit konstantem Index umfasst, welche für einen gegebenen Betriebsspektralbereich oberhalb von 30 nm zusätzlich zur Fundamentalmode LP01 die Ausbreitung mindestens einer höheren Mode ermöglicht, wobei das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt ist, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich erstens die chromatische Dispersion kleiner als –150 ps/nm·km ist, zweitens die Steigung der chromatischen Dispersion streng negativ ist, drittens die effektive Oberfläche größer als 40 μm ist, viertens die Differenz zwischen einerseits der Wellenlänge, welche dem globalen Minimum der chromatischen Dispersion entspricht und außerhalb des Betriebsspektralbereichs liegt, und andererseits die Wellenlänge, welche der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs entspricht, größer als 35 nm ist, und fünftens die relative Variation der Steigung der Dispersion über den Betriebsspektralbereich, d.h. der Quotient zwischen einerseits der Differenz zwischen der maximalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und der minimalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und andererseits der mittleren Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich im Absolutbetrag kleiner als 30% ist.
  • Vorzugsweise, um die Qualität der Kompensation der chromatischen Dispersion sogar für hohe Durchsätze von typischerweise 10 Gbits/s oder mehr zu verbessern, ist einerseits das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die Differenz zwischen einerseits der Wellenlänge, welche dem globalen Minimum der chromatischen Dispersion entspricht und außerhalb des Betriebsspektralbereichs liegt, und andererseits der Wellenlänge, welche der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs entspricht, größer als 50 nm ist, und andererseits ist das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die relative Variation der Stei gung der Dispersion über den Betriebsspektralbereich im Absolutbetrag kleiner als 15% ist. Außerdem bewirkt die Tatsache, dass der Betriebsspektralbereich um mindestens 50 nm von der Wellenlänge der minimalen chromatischen Dispersion entfernt ist, geringere Einschränkungen auf die Indexprofile des Kerns, so dass dieser eine relative Variation der Steigung der Dispersion über den Betriebsspektralbereich aufweist, welche im Absolutbetrag kleiner als 15% ist.
  • Vorzugsweise ist das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die chromatische Dispersion kleiner als –300 ps/nm·km ist, was es ermöglicht, für eine gegebene optische Leitungsfaser die Länge der zu verwendenden optischen Faser zur Kompensation zu minimieren.
  • Vorzugsweise ist die Mode höherer Ordnung die Mode LP02, für welche Mode optische Fasern zur Dispersionskompensation, welche stark negative chromatische Dispersionen aufweisen, leicht erhalten werden können und welche weniger empfindlich gegenüber Fehlern der kreisförmigen Geometrie der Faser sind, welche für Polarisationsprobleme verantwortlich sind. Jedoch sind andere Moden höherer Ordnung, wie zum Beispiel die Mode LP11 oder die Mode LP03, denkbar.
  • Einer der bevorzugten Betriebsspektralbereiche ist die Bande C, welche von 1530 nm bis 1565 nm reicht. Ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser, welches hiernach genauer beschrieben wird und welches eine erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ beinhaltet, würde vorzugsweise eine kumulierte chromatische Dispersion aufweisen, im Mittelwert über 100 km Übertragung, welche im Absolutbetrag für jede Wellenlänge zwischen 1530 nm und 1565 nm kleiner als 30 ps/nm ist. Ein weiteres bevorzugtes Spektralband ist das vergrößerte Band C, welches von 1530 nm bis 1580 nm reicht. Ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem, welches hiernach genauer beschrieben wird, beinhaltet eine erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ, würde vorzugsweise eine kumulierte chromatische Dispersion aufweisen, welche im Mittelwert über 100 km Übertragung im Absolutbetrag für jede Wellenlänge zwischen 1530 nm und 1580 nm kleiner als 50 ps/nm ist.
  • Vorzugsweise besteht das Indexprofil des Kerns aus mindestens vier Abschnitten. Vorteilhafterweise besteht das Indexprofil des Kerns aus wenigstens fünf Abschnitten. Je negativer die chromatische Dispersion ist, desto nützlicher ist eine hohe Anzahl von Abschnitten des Indexprofils des Kerns, um für die erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ eine gute Linearität der chromatischen Dispersionskurve als Funktion der Wellenlänge zu erzielen. Die hohe Anzahl von Abschnitten ermöglicht das Erzielen einer optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ, welche, während sie eine sehr gute Kompensation der Dispersion ermöglicht, nicht in zu starker Weise die anderen Eigenschaften der optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ verschlechtert. Die Anzahl von fünf Abschnitten stellt einen guten Kompromiss zwischen den Eigenschaften der optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ und ihrer Herstellungskomplexität für eine Kompensation in einem Spektralband oder in einem vergrößerten Spektralband dar. Die Form der Abschnitte ist beispielsweise rechtwinklig, jedoch kann sie auch dreieckig, trapezförmig oder alphaförmig sein.
  • Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ einen ersten variablen Indexprofiltyp des Kerns mit vier Abschnitten. Der erste variable Indexprofiltyp des Kerns besteht nacheinander von der Mitte zum Rand hin aus einem zentralen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels, einem ersten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts, einem zweiten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts und einem dritten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts.
  • Um die Qualität der Kompensation der erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ sowie ihre anderen Eigenschaften zu verbessern, wird nun eine bestimmte Anzahl von bevorzugten Bereichen für die Indizes und die Radii des ersten Indexprofiltyps des Kerns angegeben.
  • Vorzugsweise ist die maximale Indexdifferenz Δn1 zwischen dem Index des zentralen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 20·10–3 und 25·10–3 enthalten, und der Außenradius r1 des zentralen Abschnitts ist zwischen 3 μm und 5 μm enthalten.
  • Vorzugsweise bleibt der Absolutbetrag der Indexdifferenz |Δn2| zwischen dem Index des ersten Randabschnitts und dem Index des Mantels kleiner als 5·10–3 und der Außenradius r2 des ersten Randabschnitts ist zwischen 6 μm und 11 μm enthalten. Der Ausdruck „bleibt kleiner" bedeutet „ist kleiner", wenn der Parameter konstant ist, und bedeutet „bleibt kleiner" über den betrachteten Abschnitt, wenn der Parameter in dem betrachteten Abschnitt variabel ist.
  • Vorzugsweise bleibt der Absolutwert der Indexdifferenz |Δn3| zwischen dem Index des zweiten Randabschnitts und dem Index des Mantels kleiner als 5·10–3, und der Außenradius r3 des zweiten Randabschnitts ist zwischen 8 μm und 15 μm enthalten.
  • Vorzugsweise bleibt die Indexdifferenz Δn4 zwischen dem Index des dritten Randabschnitts und dem Index des Mantels zwischen 0 und 8·10–3 enthalten, und der Außenradius r4 des dritten Randabschnitts ist zwischen 10 μm und 17 μm enthalten.
  • Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ einen zweiten variablen Indexprofiltyp des Kerns mit fünf Abschnitten. Der zweite variable Indexprofiltyp des Kerns besteht nacheinander von der Mitte zum Rand hin aus einem ersten zentralen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels, einem ersten vergrabenen Abschnitt mit einem minimalen Index kleiner als der Index des Mantels, einem ersten ringförmigen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels und kleiner als der maximale Index des zentralen Abschnitts, einem zweiten vergrabenen Abschnitt mit einem minimalen Index kleiner als der Index des Mantels und einem zweiten ringförmigen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels und kleiner als der maximale Index des zentralen Abschnitts.
  • Um die Qualität der Kompensation der erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ sowie ihre anderen Eigenschaften zu verbes sern, werden nun eine bestimmte Anzahl von bevorzugten Bereichen für die Indizes und die Radii des zweiten Indexprofiltyps des Kerns angegeben.
  • Vorzugsweise ist die maximale Indexdifferenz Δn1 zwischen dem Index des zentralen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 23·10–3 und 35·10–3 enthalten, und der Außenradius r1 des zentralen Abschnitts ist zwischen 3 μm und 4,5 μm enthalten.
  • Vorzugsweise bleibt die Indexdifferenz Δn2 zwischen dem Index des ersten vergrabenen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen –8·10–3 und 0 enthalten, und der Außenradius r2 des ersten vergrabenen Abschnitts ist zwischen 4,5 μm und 7,5 μm enthalten. Der Ausdruck „bleibt enthalten" bedeutet „ist enthalten", wenn der Parameter konstant ist, und bedeutet „bleibt enthalten" über den betrachteten Abschnitt, wenn der Parameter in dem betrachteten Abschnitt variabel ist.
  • Vorzugsweise bleibt die Indexdifferenz Δn3 zwischen dem Index des ersten ringförmigen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 2·10–3 und 8·10–3 enthalten, und der Außenradius r3 des ersten ringförmigen Abschnitts ist zwischen 6 μm und 11 μm enthalten.
  • Vorzugsweise ist die Indexdifferenz Δn4 zwischen dem Index des zweiten vergrabenen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen –8·10–3 und 0 enthalten, und der Außenradius r4 des zweiten vergrabenen Abschnitts ist zwischen 10 μm und 15 μm enthalten.
  • Vorzugsweise bleibt die Indexdifferenz Δn5 zwischen dem Index des zweiten ringförmigen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 0 und 10·10–3 enthalten, und der Außenradius r5 des zweiten ringförmigen Abschnitts ist zwischen 13 μm und 17 μm enthalten.
  • Damit die erfindungsgemäße optische Faser zur Kompensation der chromatischen Dispersion vom HOM-Typ besonders vorteilhaft auf Ebene der Verlustbilanz wird, weist die optische Faser zur Dispersionskompensation vorzugsweise eine Dämpfung kleiner als 1,5 dB/km bei einer Wellenlänge von 1550 nm auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung betrifft außerdem ein Modul zur Kompensation der chromatischen Dispersion, welches eine erfindungsgemäße optische Faser zur Kompensation der chromatischen Dispersion vom HOM-Typ beinhaltet. Vorzugsweise umfasst dieses Modul in Serie einen ersten Modenwandler, welcher in der Lage ist, die Fundamentalmode in die Mode höherer Ordnung zu wandeln, eine erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation und einen zweiten Modenwandler, welcher in der Lage ist, die Mode höherer Ordnung in die Fundamentalmode zu wandeln. Dieses Modul kann in ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser integriert sein, wobei dieses System dann nacheinander in Serie eine optische Leitungsfaser und ein erfindungsgemäßes Modul zur Kompensation umfasst. Bei diesem Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser ist das Verhältnis der Länge der optischen Leitungsfaser und der Länge der optischen Faser zur Dispersionskompensation vorzugsweise im Wesentlichen das Inverse des Absolutbetrags des Verhältnisses zwischen der chromatischen Dispersion der optischen Leitungsfaser bei einer Wellenlänge von 1550 nm und der chromatischen Dispersion der optischen Faser zur Dispersionskompensation bei einer Wellenlänge von 1550 nm, um eine optimierte Kompensation zu ermöglichen.
  • Die Erfindung ist besser verständlich und weitere Besonderheiten und Vorteile werden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und der beispielhaft beigefügten Zeichnungen hervortreten, wobei:
  • die 1 eine Tabelle darstellt, welche Werte für Radii und im Absolutbetrag maximale Indexdifferenzen für eine Gruppe von vierzehn Beispielen von Profilen vom ersten, zweiten und weiteren Typen einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ umfasst;
  • die 2 eine Tabelle darstellt, welche weitere Eigenschaften der Profile einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ, welche in der 1 dargestellt sind, für die Mode LP02 umfasst;
  • die 3 schematisch ein Beispiel für einen ersten Profiltyp mit vier Abschnitten einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ darstellt;
  • die 4 schematisch in einem breiten Spektralbereich die Variationen der chromatischen Dispersion des in der 3 dargestellten Profilbeispiels darstellt;
  • die 5 schematisch einen zweiten Profiltyp mit fünf Abschnitten einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ darstellt;
  • die 6 schematisch in einem breiten Spektralbereich die Variationen der chromatischen Dispersion des in der 5 dargestellten Profilbeispiels darstellt; und
  • die 7 schematisch eine erfindungsgemäßes Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser darstellt.
  • Die 1 stellt eine Tabelle dar, welche Werte für Radii und im Absolutbetrag maximale Indexdifferenzen für eine Gruppe von vierzehn Beispielen für Profile vom ersten, zweiten und anderen Typen einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ umfasst. Die linke Spalte umfasst die Bezeichnung der Profile von Nr. 1 bis Nr. 14. Die zweite Spalte zeigt die Anzahl von Abschnitten, welche das Indexprofil des Kerns für das betrachtete Beispiel umfasst. Die folgenden sechs Spalten zeigen in μm Radii des variablen Indexprofils des Kerns. Die sechs letzten Spalten zeigen vertausendfacht Indexdifferenzen bezüglich des Mantels mit konstantem Index (ohne Einheit). Es sind nicht alle Felder der Tabelle ausgefüllt, die Profile weisen nicht alle die gleiche Anzahl von Abschnitten auf.
  • Die 2 stellt eine Tabelle dar, welche weitere Eigenschaften der Profile der erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ umfasst. Die Felder der Tabelle, welche keine Ziffern, sondern lediglich einen Gedankenstrich umfassen, entsprechen derart schlechten Eigenschaften, dass diese die optische Faser zur Verwendung bei der betrachteten Wellenlänge oder in dem betrachteten Betriebsspektralbereich ungeeignet machen. Die linke Spalte umfasst die Bezeichnung der Profile, welche bereits oben erläutert wurde. Die folgende Spalte enthält die Anzahl von Abschnitten, welche das jeweils betrachtete Profil umfasst. Für das jeweils betrachtete Profil stellen die anderen Spalten Eigenschaften des Ab schnitts der optischen Faser dar, welcher dem betrachteten Profil entspricht. Die folgende Spalte stellt die effektive Oberfläche Seff, ausgedrückt in μm2, bei einer Wellenlänge von 1550 nm dar. Die folgende Spalte stellt die chromatische Dispersion, ausgedrückt in ps/nm·km, bei einer Wellenlänge von 1550 nm dar. Die folgenden sieben Spalten stellen die Steigungen der chromatischen Dispersion, ausgedrückt in ps/nm2·km, bei Wellenlängen von 1530 nm, 1550 nm, 1565 nm, 1570 nm, 1580 nm, 1590 nm bzw. 1605 nm dar. Die folgende Spalte stellt die Wellenlänge minimaler chromatischer Dispersion, ausgedrückt in nm, dar. Die drei letzten Spalten stellen die maximalen relativen Variationen der Steigung, ausgedrückt in %, in einem Betriebsspektralbereich dar, welcher von 1530 nm bis 1565 nm reicht, welcher von 1530 nm bis 1580 nm reicht, bzw. welcher von 1530 nm bis 1605 nm reicht. Die relative Variation der Steigung der Dispersion in einem Betriebsspektralbereich entspricht dem Quotienten zwischen einerseits der Differenz zwischen der maximalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und der minimalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und andererseits der mittleren Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich. Die schlechten Ergebnisse der letzten Spalte, welche maximalen relativen Variationen der Steigung entsprechen, die deutlich größer als bei den anderen Spalten sind, können sich insbesondere durch Wellenlängen minimaler chromatischer Dispersion, welche zu nah an der oberen Grenze des betrachteten Betriebsspektralbereichs liegen, erklären.
  • Die 3 stellt schematisch ein Beispiel eines ersten Profiltyps mit vier Abschnitten einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ dar. Als Abszisse sind Radii ausgedrückt in μm, aufgetragen. Als Ordinate sind vertausendfacht die Indexdifferenzen, ausgedrückt ohne Einheit, aufgetragen. Der erste Abschnitt, genannt zentraler Abschnitt, weist eine maximale Indexdifferenz Δn1 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r1 auf. Die maximale Indexdifferenz Δn1 ist positiv. Vorzugsweise ist der Index zwischen einem Radius von Null und dem Radius r1 konstant. Der zweite Abschnitt, genannt erster Randabschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn2 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r2 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn2 kann positiv oder negativ sein. Vorzugsweise ist der Index zwi schen dem Radius r1 und dem Radius r2 konstant. Der dritte Abschnitt, genannt zweiter Randabschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn3 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r3 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn3 kann positiv oder negativ sein. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r2 und dem Radius r3 konstant. Der vierte Abschnitt, genannt dritter Randabschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn4 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r4 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn4 ist positiv. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r3 und dem Radius r4 konstant. Jenseits des Radius r4 befindet sich der Mantel mit konstantem Index.
  • Die 4 stellt schematisch in einem breiten Spektralbereich die Variationen der chromatischen Dispersion für das in der 3 dargestellte Profilbeispiel dar. Die Kurve A stellt die chromatische Dispersion ausgedrückt in ps/nm·km in einem Spektralbereich von Wellenlängen, welche von 1450 nm bis 1650 nm reichen, für die erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ dar. Das in der 4 betrachtete Beispiel ist das Beispiel Nr. 11 in den 1 und 2. Die Kurve A, welche einem Profil mit vier Abschnitten entspricht, weist eine sehr gute Linearität auf, welche einer maximalen relativen Variation der Steigung mit einem Wert von 13% (siehe 2) in einem Betriebsspektralbereich, welcher von 1530 bis 1580 nm reicht, entspricht, wobei die Differenz zwischen der Wellenlänge minimaler chromatischer Dispersion und der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs einen Wert von 50 nm aufweist.
  • Die 5 stellt schematisch einen zweiten Profiltyp mit fünf Abschnitten einer erfindungsgemäßen optischen Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ dar. Als Abszisse sind die Radii, ausgedrückt in μm, aufgetragen. Als Ordinate sind vertausendfacht die Indexdifferenzen, ausgedrückt ohne Einheit, aufgetragen. Der erste Abschnitt, genannt zentraler Abschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn1 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r1 auf. Die maximale Indexdifferenz Δn1 ist positiv. Vorzugsweise ist der Index zwischen einem Radius von Null und dem Radius r1 konstant. Der zweite Abschnitt, genannt erster vergrabener Abschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn2 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r2 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn2 ist negativ. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r1 und dem Radius r2 konstant. Der dritte Abschnitt, genannt erster ringförmiger. Abschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn3 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r3 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn3 ist positiv. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r2 und dem Radius r3 konstant. Der vierte Abschnitt, genannt zweiter vergrabener Abschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn4 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r4 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn4 ist negativ. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r3 und dem Radius r4 konstant. Der fünfte Abschnitt, genannt zweiter ringförmiger Abschnitt, weist eine im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn5 zu dem konstanten Index des Mantels und einen Außenradius r5 auf. Die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz Δn5 ist positiv. Vorzugsweise ist der Index zwischen dem Radius r4 und dem Radius r5 konstant. Jenseits des Radius r5 befindet sich der Mantel mit konstantem Index.
  • Die 6 stellt schematisch in einem breiten Spektralbereich die Variationen der chromatischen Dispersion des in der 5 dargestellten Profilbeispiels dar. Die Kurve B stellt die chromatische Dispersion, ausgedrückt in ps/nm·km, in einem Spektralbereich von Wellenlängen, welcher von 1450 nm bis 1650 nm reicht, für die erfindungsgemäße optische Faser zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ dar. Das in der 5 betrachtete Beispiel ist das Beispiel Nr. 5 in den 1 und 2. Die Kurve B, welche einem Profil mit fünf Abschnitten entspricht, weist eine hervorragende Linearität auf, welche einer maximalen relativen Variation der Steigung mit einem Wert von 6% (siehe 2) in einem Betriebsspektralbereich, welcher von 1530 bis 1580 nm reicht, entspricht, wobei die Differenz zwischen der Wellenlänge minimaler chromatischer Dispersion und der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs einen Wert von 45 nm aufweist.
  • Die 7 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser dar. Das Übertragungssystem umfasst nacheinander in Serie von stromaufwärts nach stromabwärts vom Gesichtspunkt der Ausbreitung des Lichtsignals die folgenden Elemente: eine optische Leitungsfaser 1, gefolgt von einem Modul 3 zur Kompensation, welches zunächst einen Modenwandler 2, welcher den Großteil der Lichtenergie, die sich gemäß der Fundamentalmode LP02 ausbreitet, in eine Mode höherer Ordnung, zum Beispiel LP02, umwandelt, dann eine erfindungsgemäße optische Faser 4 zur Dispersionskompensation vom HOM-Typ, welche die chromatische Dispersion der optischen Leitungsfaser 1 kompensiert, jedoch in der Mode höherer Ordnung LP02, und schließlich einen Modenwandler 5, welcher den Großteil der Lichtenergie, die sich gemäß der Mode höherer Ordnung LP02 ausbreitet, in die Fundamentalmode LP01 umwandelt, umfasst. Das erfindungsgemäße Übertragungssystem kann auch weitere Elemente, welche in der 7 aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt sind, wie z.B. Sender, Empfänger, Verstärker umfassen und/oder mehrmals die Abfolge von Elementen, welche in der 7 dargestellt ist, enthalten.

Claims (27)

  1. Optische Faser zur Dispersionskompensation für ein Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem, welche vom Mittelpunkt zum Rand nacheinander einen Kern, welcher ein veränderliches Indexprofil aufweist, gefolgt von einem Mantel mit konstantem Index umfasst, welche für einen gegebenen Betriebsspektralbereich größer als 30 nm die Ausbreitung mindestens einer höheren Mode zusätzlich zur Fundamentalmode LP01 ermöglicht, wobei das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt ist, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich erstens die chromatische Dispersion kleiner als –150 ps/nm·km ist, zweitens die Steigung der chromatischen Dispersion streng negativ ist, drittens die effektive Oberfläche größer als 40 μm2 ist, dadurch gekennzeichnet, dass viertens der Unterschied zwischen einerseits der Wellenlänge, welche dem gobalen Minimum der chromatischen Dispersion entspricht und außerhalb des Betriebsspektralbereichs liegt, und andererseits der Wellenlänge, welche der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs entspricht, größer als 35 nm ist, und fünftens die relative Variation der Steigung der Dispersion über den Betriebsspektralbereich, d.h. der Quotient zwischen einerseits der Differenz zwischen der maximalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und der minimalen Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich und andererseits der mittleren Steigung der chromatischen Dispersion in dem Betriebsspektralbereich, im Absolutbetrag kleiner als 30% ist.
  2. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt ist, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die relative Variation der Steigung der Dispersion über den Betriebsspektralbereich im Absolutbetrag kleiner als 15% ist.
  3. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt ist, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die Differenz zwischen einerseits der Wellelänge, welche dem globalen Minimum der chromatischen Dispersion entspricht und außerhalb des Betriebsspektralbereichs liegt, und andererseits der Wellenlänge, welche der oberen Grenze des Betriebsspektralbereichs entspricht, größer als 50 nm ist.
  4. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Indexprofil des Kerns in einer Weise bestimmt ist, dass für die höhere Mode und für den Betriebsspektralbereich die chromatische Dispersion kleiner als –300 ps/nm·km ist.
  5. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die höhere Mode die Mode LP02 ist.
  6. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsspektralbereich die Bande C, welche von 1530 nm bis 1565 nm reicht, ist.
  7. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsspektralbereich die vergrößerte Bande C, welche von 1530 nm bis 1580 nm reicht, ist.
  8. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Indexprofil des Kerns aus mindestens vier Abschnitten besteht.
  9. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Indexprofil des Kerns nacheinander von der Mitte zum Rand hin besteht aus einem zentralen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels, einem ersten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts, einem zweiten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts, einem dritten Randabschnitt mit einem maximalen Index kleiner als der Index des zentralen Abschnitts.
  10. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz (Δn1) zwischen dem Index des zentralen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 20·10–3 und 35·10–3 enthalten ist und dass der Außenradius (r1) des zentralen Abschnitts zwischen 3 μm und 5 μm enthalten ist.
  11. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 9–10, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutbetrag der Indexdifferenz (|Δn2|) zwischen dem Index des ersten Randabschnitts und dem Index des Mantels kleiner als 5·10–3 bleibt und dass der Außenradius (r2) des ersten Randabschnitts zwischen 6 μm und 11 μm enthalten ist.
  12. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutbetrag der Indexdifferenz (|Δn3|) zwischen dem Index des zweiten Randabschnitts und dem Index des Mantels kleiner als 5·10–3 bleibt und dass der Außenradius (r3) des zweiten Randabschnitts zwischen 8 μm und 15 μm enthalten ist.
  13. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 9–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexdifferenz (Δn4) zwischen dem Index des dritten Randabschnitts und dem Index des Mantels zwischen 0 und 8·10–3 enthalten bleibt und dass der Außenradius (r4) des dritten Randabschnitts zwischen 10 μm und 17 μm enthalten ist.
  14. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Indexprofil des Kerns aus mindestens fünf Abschnitten besteht.
  15. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Indexprofil des Kerns nacheinander von der Mitte zum Rand hin besteht aus einem zentralen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels, einem ersten vergrabenen Abschnitt mit einem minimalen Index kleiner als der Index des Mantels, einem ersten ringförmigen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels und kleiner als der maximale Index des zentralen Abschnitts, einem zweiten vergrabenen Abschnitt mit einem minimalen Index kleiner als der Index des Mantels, und einem zweiten ringförmigen Abschnitt mit einem maximalen Index größer als der Index des Mantels und kleiner als der maximale Index des zentralen Abschnitts.
  16. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die im Absolutbetrag maximale Indexdifferenz (Δn1) zwischen dem Index des zentralen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 23·10–3 und 35·10–3 enthalten ist und dass der Außenradius (r1) des zentralen Abschnitts zwischen 3 μm und 4,5 μm enthalten ist.
  17. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 15–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexdifferenz (Δn2) zwischen dem Index des ersten vergrabenen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen –8·10–3 und 0 enthalten bleibt und dass der Außenradius (r2) des ersten vergrabenen Abschnitts zwischen 4,5 μm und 7,5 μm enthalten ist.
  18. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 15–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexdifferenz (Δn3) zwischen dem Index des ersten ringförmigen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 2·10–3 und 8·10–3 enthalten bleibt und dass der Außenradius (r3) des ersten ringförmigen Abschnitts zwischen 6 μm und 11 μm enthalten ist.
  19. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 15–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexdifferenz (Δn4) zwischen dem Index des zweiten vergrabenen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen –8·10–3 und 0 enthalten ist und dass der Außenradius (r4) des zweiten vergrabenen Abschnitts zwischen 10 μm und 15 μm enthalten ist.
  20. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der Ansprüche 15–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Indexdifferenz (Δn5) zwischen dem Index des zweiten ringförmigen Abschnitts und dem Index des Mantels zwischen 0 und 10·10–3 enthalten bleibt und dass der Außenradius (r5) des zweiten ringförmigen Abschnitts zwischen 13 μm und 17 μm enthalten ist.
  21. Optische Faser zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser zur Dispersionskompensation bei einer Wellenlänge von 1550 nm eine Dämpfung kleiner als 1,5 dB/km aufweist.
  22. Modul zur Kompensation der chromatischen Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (3) eine optische Faser (4) zur Dispersionskompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  23. Modul zur Kompensation der chromatischen Dispersion nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (3) nacheinander in Serie einen ersten Modenwandler (2), welcher in der Lage ist, die Fundamentalmode in die Mode höherer Ordnung zu wandeln, die optische Faser (4) zur Dispersionskompensation und einen zweiten Modenwandler (5), welcher in der Lage ist, die Mode höherer Ordnung in die Fundamentalmode zu wandeln, umfasst.
  24. Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser, dadurch gekennzeichnet, dass das System nacheinander in Serie eine optische Leitungsfaser (1) und ein Modul (3) zur Kompensation nach einem der Ansprüche 22–23 umfasst.
  25. Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem mit optischer Faser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge der optischen Leitungsfaser (1) und der Länge der optischen Faser (4) zur Dispersionskompensation im Wesentlichen das Inverse des Absolutbetrags des Verhältnisses zwischen der chromatischen Dispersion der optischen Leitungsfaser (1) bei einer Wellenlänge von 1550 nm und der chromatischen Dispersion der optischen Faser (4) zur Dispersionskompensation bei einer Wellenlänge von 1550 nm ist.
  26. Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 24–25, dadurch gekennzeichnet, dass die kumulierte chromatische Dispersion im Mittelwert über 100 km Übertragung im Absolutbetrag für jede Wellenlänge zwischen 1530 nm und 1565 nm kleiner als 30 ps/nm ist.
  27. Wellenlängenmultiplex-Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 24–25, dadurch gekennzeichnet, dass die kumulierte chromatische Dispersion im Mittelwert über 100 km Übertragung im Absolutbetrag für jede Wellenlänge zwischen 1530 nm und 1580 nm kleiner als 50 ps/nm ist.
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