光學傳輸、用於所述光學傳輸線的負色散光纖以及使用所述光學傳輸線的光學傳輸系統的製作方法

2023-07-05 22:25:11 1

>光纖長度傳輸損耗1590nm色散1590nm色散斜率1590nmMFD1590nm彎曲損耗20φλc補償因子1550nm單位kmdB／kmps／nm／kmps／nm2／kmμmdB/Kmnm3層#120．00．245-19．1-0．0405．802．984753．03層#222．00．250-27．1-0．0655．845．883460．73層#322．00．230-31．1-0．0785．899．282974．94層#110．00．245-18．8-0．0526．071．9133661．34層#210．00．230-24．2-0．0706．153．5131073．84層#319．00．240-29．4-0．0756．235．3129479．7結果表明，當本發明的L-RDF以直徑比大約為1∶1至1∶3與SMF連接時，提供高補償因子，如同前面所述。從上面的結果可以清楚地看到，利用L-RDF實現了線型色散補償光纖(可以用作光學傳輸線)，該線型色散補償光纖的色散值和色散斜率與SMF的色散值和色散斜率符號相反而絕對值近似相等。損耗也限制在低水平。而且，因為實現了5．8μm或更大的大MFD值，而且因為Δ1小，實現了低非線性。另外，補償因子也保持在在1550nm波段實際應用沒有問題的水平(50％或更高)，表明能夠同時進行WMD傳輸和在C波段的傳輸。當表4中的L-RDF連接SMF時的色散特性和損耗特性的波長相關性的例子在圖6中示出。不僅實現了L波段的補償，而且在一定程度上也實現了C波段的補償，表明能夠在L波段(或L波段+C波段)進行WDM傳輸。利用這一光學傳輸線獲得大約為0．21dB／km的足夠低的平均傳輸損耗。而且，製備了DSF44插入C-RDF45和SMF43之間的光學傳輸線並檢驗了它的效果，DSF44作為在1520到1620nm範圍內具有零色散的光學傳輸線，而且在1520到1620nm範圍內具有正色散斜率。對於傳統的光學傳輸線，即由SMF43和C-RDF45形成的光學傳輸線，L波段的色散特性表現為陡峭的負色散斜率，如圖13所示。然而，當MFD大約為8μm的DSF44連接在SMF43與C-RDF之間時，在L波段的色散特性被平滑化。因此表明，中間具有DSF44的光學傳輸線表現為較平滑的色散特性。圖7示出DSF插在光學傳輸線中的情況下色散的波長相關性的例子，所述傳輸線設計成SMF43的長度為20km，C-RDF的長度為20km。能夠清楚地理解，通過連接DSF獲得平滑的色散特性。現在將描述利用本發明的光學傳輸線的光學傳輸系統的一個實施例。圖8示出本發明的光學傳輸系統的第一實施例。對於本實施例的光學傳輸系統，光學傳輸線是通過依次連接SMF53、色散特性調整光纖54、和DCF55形成的。而且在該圖中，51和57表示光學信號發射器件，56和59表示光學信號接收器件，52a至52c表示用於L波段放大的光學放大器，58a至58c表示用於C波段放大的光學放大器，而60a至60d表示循環器。在某些情況下至少光學放大器52b、52c、58b和58c之一可以省去。本實施例的光學傳輸系統的特徵在於首先具有如下結構，即其中當光學信號沿著光學傳輸線傳輸時，把該光學信號分成第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號時再傳輸這個光學信號。更具體地說，本實施例的光學傳輸系統沿著彼此相反的方向傳輸第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號，第一預定波段的光學信號從光學信號的發射器件51發射，第二預定波段的光學信號從光學信號發射器件57發射。上述第一預定波段的光學信號是在1570至1620nm波段(L波段)的光學信號，在本實施例中，該光學信號是1575至1620nm的信號。上述第二預定波段的光學信號是在臨近波段1570至1620nm的波段上的光學信號，在本實施例中，該光學信號是C波段信號。而且，為了如上所述沿著彼此相反的方向傳輸第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號，SMF53一側的終端部分用作第一預定波長的光學信號輸入端部分，而且光學信號發送器件51連接在上面。而且，DCF55一側的終端部分用作第二預定波長的光學信號輸入端部分，而且光學信號發送器件57連接在上面。上述循環器60a和60b具有分別把第二預定波段的光學信號發送到DCF55和SMF53側的功能。循環器60c和60d把發送信號中的第二預定波段的光學信號發送至光學放大器58b和58c。具有波分功能的WDM耦合器可以用於代替循環器60a至60d。在本實施例中，構成光學傳輸線的SMF53、DCF55和色散特性調整光纖54分別具有如下功能。即SMF53作為正色散光纖，它在波段1570到1620nm範圍內的預定波段內的色散值和色散斜率都是正的。而且DCF55的功能是補償SMF53在臨近波段1570到1620nm的波段內的色散和色散斜率的負色散光纖。DCF55具有大絕對值負色散和負色散斜率。而且，色散特性調整光纖54具有補償連接DCF55和SMF53而形成的光纖連接單元在上述預定波段內的色散和色散斜率的功能。在本實施例中，由於注意力集中在補償色散斜率上，使用本身色散值小的色散特性調整光纖54。對於該實施例，SMF53可以用作光學傳輸線，而圖中由虛線勾畫的部分(色散特性調整光纖54、DCF55、以及循環器60a和60c)可以作為DCF模塊安裝在光學傳輸線的中繼點上。表5示出上述光纖(SMF53、色散特性調整光纖54和DCF55)的光纖長度以及在第一和第二預定波段上的色散和色散斜率。表5在本實施例的光學傳輸系統中，從光學信號發送器件51發送的第一預定波段的光學信號從圖的左側向右側傳播。也就是說，被發送的第一預定波段的光學信號由在第一預定波段進行光學放大的光學放大器52a(L波段光學放大器)放大，該放大的光經過循環器60d進入SMF53。經過SMF53傳播之後，光經過循環器60c進入光學放大器52b，被光學放大器52b放大，並經過循環器60b依次進入色散特性調整光纖54和DCF55並在其中傳播。然後，光經過循環器60a進入光學放大器52c，被光學放大器52c放大，並被光學信號接收器件56接收。同時，從光學信號發送器件57發送的第二預定波段的光學信號沿著與第一預定波段的光學信號相反的方向傳播。也就是說，被發送的第一預定波段的光學信號由在第二預定波段進行光學放大的光學放大器58a(C波段光學放大器)放大，該放大的光經過循環器60d進入DCF55。然後依次經過DCF55和色散特性調整光纖54傳播，光經過循環器60c進入光學放大器58b，被光學放大器58b放大，並經過循環器60b進入SMF53並在其中傳播。然後，光經過循環器60d進入光學放大器58c，被光學放大器58c放大，並被光學信號接收器件59接收。本發明人的目的是能夠在C波段和L波段的帶寬內進行WDM傳輸。因此如上所述，補償SMF的色散和色散斜率並限制由於WDM傳輸中的非線性現象產生的波形畸變是很重要的。為了明確地限制非線性現象，光學傳輸線在光學信號波長處的累積色散在光學傳輸線的中間不變為零也是十分重要的。因此本發明人設計了本實施例的光學傳輸系統，使得光學傳輸線對於第一預定波長的光學信號的累積色散和光學傳輸線對於第二預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰光學信號輸入後的點到光學傳輸線的終端都不為零。即如上所述，SMF53、色散特性調整光纖54和DCF55用作構成光學傳輸線的光纖，並且確定各個光纖的色散值和色散斜率。而且，確定光學信號的傳輸方向，使得上述第一預定波段的光學信號和上述第二預定波段的光學信號沿著相互相反的方向發送。更具體地，SMF53、色散特性調整光纖54和DCF55在1520至1620nm波段(C波段+L波段)的色散特性在圖9(a)中示出。在該圖中，色散特性調整光纖54表示為「調整光柵54」。而且，第一預定波段和第二預定波段的特性都在該圖中示出，圖中標有「第一」的範圍對應於第一預定波段，圖中標有「第二」的範圍對應於第二預定波段。同一圖中的(b)示出在本實施例的光學傳輸系統中、當假定該光學信號沿著第一預定波段的傳輸方向(換句話說沿著圖8中從左側向右側的方向)傳輸時的光學傳輸線對於1520至1620nm的光學信號的累積色散。更具體地，示出的光學傳輸線對於1520至1620nm的光學信號的累積色散是對於通過SMF53之後的點、通過色散特性調整光纖54之後的點、以及通過DCF55之後(通過光學傳輸線終端之後)的點。因為在本實施例的光學傳輸系統中只有第一預定波段的光學信號實際從圖8的左側向右側傳輸，應該理解第一預定波段與圖9(b)有關。如同圖中清楚地示出的一樣，本實施例的光學傳輸系統中，光學傳輸線對於第一預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰信號輸入後的點到光學傳輸線的終端(即在整個光學傳輸線)不為零。而且，光學傳輸線對於第一預定波段的光學信號的累積色散在表6和圖10(a)中更具體地示出，而且該表和圖清楚地示出光學傳輸線對於第一預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰信號輸入後的點到光學傳輸線的終端不為零。波長為1575nm的光的累積色散在圖10(a)中示出，而且在從表6之後的表中色散特性調整光纖54表示為「調整光纖54」。表6同時，圖9(c)示出在本實施例的光學傳輸系統中，當假定該光學信號沿著第二預定波段的傳輸方向(換句話說沿著圖8中從右側向左側的方向)傳輸時，光學傳輸線對於1520至1620nm的光學信號的累積色散。更具體地，所示的光學傳輸線是對於1520至1620nm的光學信號的累積色散是對於通過DCF55之後的點、通過色散特性調整光纖54之後的點、以及通過SMF53之後(通過光學傳輸線終端之後)的點。因為在本實施例的光學傳輸系統中只有第二預定波段的光學信號實際從圖8的右側向側左側傳輸，應該理解第二預定波段與圖9(c)有關。如同圖中清楚地示出一樣，本實施例的光學傳輸系統中，光學傳輸線對於第二預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰信號輸入後的點到光學傳輸線的終端不為零。而且，光學傳輸線對於第二預定波段的光學信號的累積色散在表6和圖10(b)中更具體地示出，而且該表和圖清楚地示出光學傳輸線對於第二預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰信號輸入後的點到光學傳輸線的終端不為零。波長為1535nm的光的累積色散在圖10(b)中示出。表7如上所述，對於本實施例的光學傳輸系統，由於光學傳輸線對於第一預定段的光學信號的累積色散和光學傳輸線對於第二預定波段的光學信號的累積色散從緊鄰光學信號輸入後的點到光學傳輸線的終端都不為零，因此能夠無誤地限制由於非線性現象產生的波形畸變。尤其是，對於本實施例的光學傳輸系統，由於傳輸方向確定為使得第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號沿著彼此相反的方向傳播，因此也能夠限制第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號的重疊。因為隨著光學信號的強度變高更容易發生非線性現象，從這一方面也能夠限制非線性現象。圖11示出本發明光學傳輸系統的第二實施例。第二實施例的光學傳輸系統以幾乎與上述第一實施例的光學傳輸系統相同的方式設計，而且相同符號表示同名部件。在第二實施例的描述中，與上面給出的第一實施例的描述相重複的部分將省略。該第二實施例相對於上述第一實施例的特徵區別是循環器60c的安裝位置設置在色散特性調整光纖54和DCF55之間。通過這一設計，第二預定波段的光學信號通過DCF55傳輸之後將不通過色散特性調整光纖54被傳輸至SMF53一側。因為色散特性調整光纖54在C波段具有正色散斜率，第二預定波段的光學信號在傳輸方向上的累積色散的斜率在通過色散特性調整光纖54和SMF53二者之後將很大，如圖9(c)所示。因此諸如第二實施例的結構可以考慮作為只防止第二預定波段的光學信號通過色散特性調整光纖54的措施。通過這一結構，光學傳輸線對於第二預定波段的光學信號的累積色散的斜率在通過色散特性調整光纖54和SMF53二者之後將很小。在第二實施例的光學傳輸系統中，光學傳輸線對於第二預定波段的光學信號的累積色散示於表8和圖12(a)中。如同該表和圖所清楚地示出的一樣，在第二實施例中，對於第二預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰光學信號輸入後的點到光學傳輸線的終端也不為零。對於1535nm波長的光的累積色散示於圖12(a)中。表8而且對於第二實施例的光學傳輸系統，因為光學傳輸線對於第一預定波段的光學信號的累積色散將與上述第一實施例中相同，對於第一預定波長的光學信號的累積色散從緊鄰光學信號輸入後的點到光學傳輸線的終端也不為零。僅供參考，在色散特性調整光纖54被省略的情況下，光學傳輸線對於第一預定波段的光學信號的累積色散示於表9和圖12(b)中。對於1575nm波長的光的累積色散示於圖12(b)中。在這種情況下，對於第一預定波段的光學信號的累積色散在光學傳輸線的終端變為零，而且容易發生四波光學混合。因此可以理解這樣的結構對於限制非線性現象是有效的，即使得第一預定波段的光學信號通過色散特性調整光纖54，如同在第二實施例的光學傳輸系統中一樣。表9表10總結了在第二實施例和上述第一實施例的光學傳輸系統中，在光學傳輸線的終端的累積色散值和對於第一預定波段的光學信號和第二預定波段的光學信號產生零色散通道。上述光學傳輸線的終端將根據光學信號的傳輸方向而不同，在第一預定波段的光學信號的情況下是DCF55的終端，在第二預定波段的光學信號的情況下是SMF53的終端。沒有安裝色散特性調整光纖54的情況下的結果也在表10中示出作為對比例。表10如同表中清楚地示出一樣，雖然在整個C波段+L波段絕對值最大的色散值是-36ps／nm／km，利用光學傳輸系統的第一實施例所述色散能夠顯著降低到-23ps／nm／km。利用光學傳輸系統的第二實施例絕對值最大的色散值能夠進一步顯著降低到-6ps／nm／km。而且利用光學傳輸系統的各個實施例，對於第一預定波段和第二預定波段累積色散都不為零。本發明並不限於上述實施例和例子，而是可以適當地調節設置。例如，第一預定波段、第二預定波段和預定波段並不具體限定而是可以適當調節設置。例如，預定波段可以設置在1520至1620nm範圍之外的波長。而且，在WDM耦合器等用於任何上述實施例的光學傳輸系統中以便把光學信號分離為L波段和C波段的各個波段的情況下，不能使用波長間隔5至10nm，該波長間隔將在第一預定波段和第二預定波段之間產生。因此光學傳輸系統可以設置成使得對於這一波段內的光學信號的累積色散為零。當如同在任何上述實施例的光學傳輸系統中一樣通過提供色散特性調整光纖54設計光學傳輸系統時，在許多情況下色散特性調整光纖54在第一預定波段和第二預定波段將具有零色散。因此色散特性調整光纖54最好不設置在光學傳輸線的終端部分，而是設置在SMF或其他正色散光纖與DCF、RDF或其他負色散光纖之間，如同在上述實施例中一樣。工業應用性如上所述，光學傳輸線、用於光學傳輸線中的負色散光纖、以及利用本發明的光學傳輸線的光學傳輸系統能夠補償SMF或其他正色散光纖的色散和色散斜率。而且，因為上述光學傳輸線、用於光學傳輸線中的負色散光纖、以及利用光學傳輸線的光學傳輸系統能夠限制非線性現象，它們適合于波分多路傳輸。權利要求1.一種光學傳輸線，其特徵在於正色散光纖連接到負色散光纖上，對於所述正色散光纖在1570至1620nm波段內的預定波段的色散值和色散斜率是正值，所述負色散光纖補償上述正色散光纖在上述預定波段的色散和色散斜率，以便使得光學傳輸線作為一個整體的色散值在上述預定波段範圍內大於等於-1ps／nm／km而且小於等於1ps／nm／km。2.一種光學傳輸線，其特徵在於正色散光纖、負色散光纖、和色散特性調整光纖連接在一起，對於所述正色散光纖在1570至1620nm波段內的預定波段的色散值和色散斜率是正值，所述負色散光纖補償上述正色散光纖在臨近波段1570至1620nm的波段上的色散和色散斜率，所述色散特性調整光纖補償連接上述負色散光纖和上述正色散光纖形成的光纖連接單元在上述預定波段的色散和色散斜率，以便使得光學傳輸線作為一個整體的色散值在上述預定波段範圍內大於等於-1ps／nm／km而且小於等於1ps／nm／km。3.如權利要求2所述的光學傳輸線，其特徵在於所述臨近波段1570至1620nm的波段設置為波段1520至1570nm。4.如權利要求1、2或3所述的光學傳輸線，其特徵在於使得光學傳輸線作為一個整體的色散值在波段1520至1570nm內大於等於-1ps／nm／km而且小於等於1ps／nm／km。5.如權利要求1、2或3所述的光學傳輸線，其特徵在於增加了在波段1570至1620nm內補償傳輸損耗的波長相關性的功能。6.如權利要求4所述的光學傳輸線，其特徵在於增加了在波段1570至1620nm內補償傳輸損耗的波長相關性的的功能。7.一種光學傳輸線，其特徵在於正色散光纖、負色散光纖、和色散特性調整光纖連接在一起，對於所述正色散光纖在1520至1570nm波段內的預定波段的色散值和色散斜率是正值，所述負色散光纖補償上述正色散光纖在臨近波段1520至1570nm的波段的色散和色散斜率，所述色散特性調整光纖補償連接上述負色散光纖和上述正色散光纖形成的光纖連接單元在上述預定波段的色散和色散斜率，以便使得光學傳輸線作為一個整體的色散值在上述預定波段範圍內大於等於-1ps／nm／km而且小於等於1ps／nm／km。8.如權利要求7所述的光學傳輸線，其特徵在於所述臨近波段1520至1570nm的波段設置為波段1570至1620nm。9.如權利要求1、2、3、6、7、或8所述的光學傳輸線，其特徵在於所述正色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有正色散。10.如權利要求4所述的光學傳輸線，其特徵在於所述正色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有正色散。11.如權利要求5所述的光學傳輸線，其特徵在於所述正色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有正色散。12.如權利要求1、2、3、6、7或8所述的光學傳輸線，其特徵在於所述負色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有負色散。13.如權利要求4所述的光學傳輸線，其特徵在於所述負色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有負色散。14.如權利要求5所述的光學傳輸線，其特徵在於所述負色散光纖至少在波段1520至1620nm內具有負色散。15.一種負色散光纖，其特徵在於用於上述權利要求1至權利要求14所述的光學傳輸線中的任何一種中，在1570至1620nm波段內的預定波段上的任意單個波長處的色散值設置成大於等於-75ps／nm／km而且小於等於75ps／nm／km，而且使得在上述預定波段上的色散斜率具有負值，從而具有降低安裝在所述光學傳輸線上的正色散光纖在上述預定波段上的色散值和色散斜率的特性。16.如權利要求15所述的負色散光纖，其特徵在於在1570至1620nm波段內的預定波段的任意單個波長處的傳輸損耗設置為0．27db／km或更小，偏振相關損耗設置為0．15db／km1／2或更小，而模場直徑設置為5．5μm或更大，以便提供使得光纖能夠製成光纜的彎曲損耗特性。17.如權利要求15或16所述的負色散光纖，其特徵在於提供有外徑為a的中心芯、包圍所述中心芯的外徑為b的側芯、以及包圍所述側芯的包層，而且當所述中心芯和側芯基於所述包層的折射率的特定微分折射率分別表示為Δ1和Δ2時，那麼a／b的值設置在0．4至0．55範圍內，Δ2／Δ1的值設置在-0．45至-0．30範圍內，Δ1設置在1％至1．4％範圍內，a的值設置在10．5至14．0μm範圍內。18.如權利要求15或16所述的負色散光纖，其特徵在於提供有外徑為a的中心芯、包圍所述中心芯的外徑為b的第一側芯、包圍所述第一側芯的外徑為c的第二側芯、以及包圍所述第二側芯的包層，而且當所述中心芯、第一側芯和第二側芯基於所述包層的折射率的特定微分折射率分別表示為Δ1、Δ2和Δ3時，那麼Δ1的值設置在0．9％至1．5％範圍內，Δ2的值設置在-0．5％至-0．2％範圍內，Δ3的值設置在0．2％至0．3％範圍內，a、b和c設置成滿足a＜b＜c，a∶b∶c的值設置成在1∶2至2．5∶2．5至3．5範圍內，而c的值設置成在13至19μm範圍內。19.一種光學傳輸系統，其特徵在於安裝有如權利要求1至14中任何一項所述的光學傳輸線，當要沿著所述光學傳輸線傳輸光學信號時，把所述光學信號分離成1570至1620nm波段內的第一預定波段的光學信號和臨近波段1570至1620nm的波段內的第二預定波段的光學信號，然後再傳輸。20.如權利要求19所述的光學傳輸系統，其特徵在於所述第一預定波段的光學信號和所述第二預定波段的光學信號在彼此相反的方向上傳輸。21.一種光學傳輸系統，其特徵在於權利要求2至14中的任何一項所述的光學傳輸線是通過依次連接正色散光纖、色散特性調整光纖、和負色散光纖形成的，即該光學傳輸線的正色散光學端的終端部分用作1570至1620nm波段內的第一預定波段的光學信號的輸入端部分，該光學傳輸線的負色散光學端的終端部分用作臨近1570至1620nm的波段內的第二預定波段的光學信號的輸入端部分，所述第一預定波段的光學信號和所述第二預定波段的光學信號在彼此相反的方向上傳輸。22.如權利要求19、20、或21所述的光學傳輸系統，其特徵在於構成光學傳輸線的各個光纖的色散值和色散斜率以及光學信號的傳輸方向確定為使得光學傳輸線相對於第一預定波段的光學信號的累積色散和光學傳輸線相對於第二預定波段的光學信號的累積色散二者從緊鄰光學信號輸入的點到光學傳輸線的終端之後的點都不為零。全文摘要本發明提供了在1570至1620nm波段(L波段)色散低而且非線性低的光學傳輸線,從而能夠在1520至1620nm波段進行波分多路傳輸,該波段包含先前已經考慮過的波段。對於該光學傳輸線,光學放大器(32)。SMF(33)、L－RDF(34)依次連接在一起構成一個模塊,一個或多個這樣的模塊插在光學信號發送器件(31)和光學信號接收器件(35)之間以便形成光學傳輸線。對於SMF(33),在L波段內的預定波段上的色散值和色散斜率都是正的。L－RDF(34)是在上述預定波段上補償SMF(33)的色散值和色散斜率的線型負色散補償光纖。通過把SMF(33)和L－RDF(34)連接在一起,使得光學傳輸線作為一個整體在上述預定波段的色散值大於等於－1ps/nm/km而且小於等於1ps/nm/km。文檔編號H04B10/18GK1294690SQ00800195公開日2001年5月9日申請日期2000年2月22日優先權日1999年2月22日發明者武笠和則,小倉邦男申請人:古河電氣工業株式會社