色散補償光纖和色散補償光纖模塊的製作方法
2023-05-16 16:24:36 2
專利名稱：色散補償光纖和色散補償光纖模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及色散補償光纖，並且涉及色散補償光纖模塊。此說明書基於日本的專利申請2000-359772，而且特此結合其中的內容，作為參照。
另一方面，在光通信系統中，波長帶的加寬和復用波長數的增加正隨著增加容量和增加傳輸速度的需求取得飛速的發展。
就此而論，在寬波長帶中，可補償傳輸用單模光纖色散的色散補償光纖也一直在發展著。對此不僅有必要補償色散，而且還要補償相對波長而言規定色散趨勢的色散斜率(dispersion slope)。
應明白，傳輸用單模光纖，如在1.3微米或類似波長使用的單模光纖，其在1.55微米波段中的色散和色散斜率一般都為正值。因此，對色散補償光纖的要求是具有負的色散和色散斜率值。
具有如
圖1所示通常所說的W形折射率分布的色散補償光纖已被提出，如上討論，將其作為可對色散和色散斜率進行補償的光纖。
具有此折射率分布的色散補償光纖由芯體1和被提供在芯體1外圍的包覆層2構成。並且該芯體1由被提供在其中心的中心芯體部分和被提供在此中心芯體部分3外圍的中間芯體部分4構成。中心芯體部分3被賦予比包覆層2的折射率高的折射率，而中間芯體層4被賦予比包覆層2的折射率低的折射率。
在圖1中，Δ1是當包覆層2的折射率差被作為參考時，中心芯體部分3的相對摺射率差。並且Δ2是當包覆層2的折射率差被作為參考時，中間芯體部分4的相對摺射率差。此外，a是中心芯體部分3的半徑，而b是中間芯體部分4的半徑。
通過調節具有這種W形折射率分布的色散補償光纖的Δ1，Δ2和b/a值，可獲得這樣的特性，這些特性使補償例如在1.55微米波段具有正的色散和色散斜率值的傳輸用單模光纖的色散和色散斜率成為可能。
此外，具有如圖2所示通常所說的分段式W形折射率分布的色散補償光纖也一直在發展著，其目的是增加有效面積(此後稱為「Aeff」)，改善彎曲損耗，並加寬色散斜率補償的波段。
具有此折射率分布的色散補償光纖由芯體11和被提供在芯體11外圍的包覆層12構成。並且該芯體11由提供在其中心的中心芯體部分、提供在此中心芯體13外圍的中間芯體部分14、以及提供在此中間芯體部分14外圍的環形芯體部分15構成。中心芯體部分13被賦予比包覆層12的折射率高的折射率，並且中間芯體部分14被賦予比包覆層12的折射率低的折射率，而環形芯體部分15被賦予比中心芯體部分13的折射率低但比包覆層12的折射率高的折射率。
在圖2中，Δ1是當包覆層12的折射率差被作為參考時，中心芯體部分13的相對摺射率差，Δ2是當包覆層12的折射率差被作為參考時，中間芯體部分14的相對摺射率差，並且Δ3是當包覆層12的折射率差被作為參考時，環形芯體部分15的相對摺射率差。此外，a是中心芯體部分13的半徑，b是中間芯體部分14的半徑，而c是環形芯體部分15的半徑。
同樣在此情況中，通過調節具有這種分段式W形折射率分布的色散補償光纖的Δ1，Δ2，Δ3，b/a和c/b值，可獲得這樣的特性，這些特性使補償例如在1.55微米波段具有正的色散和色散斜率值的傳輸用單模光纖的色散和色散斜率成為可能。
例如，可將色散補償光纖結合在被嵌入傳輸線的光纜中。此外，可將其結合在小尺寸的色散補償光纖模塊(此後有時簡單地稱為「模塊」)中，該模塊可被安排在已經存在的傳輸線的接收側或者發射側。應明白這種模塊，例如也可包括一個外殼，在此外殼內備有繞線架，色散補償光纖可被纏繞在該繞線架上。並且在外殼內，色散補償光纖的兩端被連接到傳輸用單模光纖上，其用於將它們導出，並且這些導出用的光纖通過其中提供的兩個導出孔突出到外殼的外面。這樣色散補償光纖模塊可通過連接傳輸用單模光纖被嵌入傳輸線中，該單模光纖被安置到所述外殼的外面，且連到導出用的兩光纖的末端部分。此外，作為此模塊的一種結構，連接部分也可被提供在外殼的側表面上，用於連接外部的傳輸用單模光纖。
順便說說，最好通過利用相對短的色散補償光纖長度獲得補償的好處。為了做到這點，最好色散補償光纖單位長度的色散絕對值要大。
由於被賦予上述W形折射率分布的色散補償光纖單位長度具有大的色散絕對值，因此Δ1大，芯體的半徑被設置為一個小的值。
圖3是圖1所示的W形折射率分布下的色散斜率與色散之間關係的示意圖，其工作波長為1.55微米，Δ1被選定為1.8％，Δ2被選定為-0.4％，且改變b和b/a的值。測量的波長為1.55微米。圖中的虛線S表示當有可能對在1.3微米使用的傳統單模光纖的色散和色散斜率進行100％補償時，色散斜率與色散之間的關係，，並且在此虛線S附近可獲得近似理想的補償操作。此外，在1.55微米的工作波長處，這種在1.3微米使用的單模光纖具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率。
在此圖中，對於比值b/a保持常數的每個b/a值，當b值按0.1微米的步長被改變時，會集合一組點。對於每個b/a值，b變化的範圍如下當b/a＝3.0時，b從4.0微米變到3.6微米；當b/a＝3.5時，b從4.5微米變到4.2微米；當b/a＝4.0時，b從5.0微米變到4.7微米；當b/a＝4.5時，b從5.5微米變到5.3微米。
由於色散的絕對值具有隨b值變小而變大的趨勢，所以對每個b/a值，將對應色散絕對值最大的那個b值設置為b範圍的下限值，而將對應色散絕對值最小的那個b值就設置為b範圍的上限值。
此外，圖中的數字值是Aeff值。對光通信系統，當光信號傳輸過程中出現非線性效應時，傳輸狀態會變壞，並且眾所周知這會成為遠距離傳輸和高速傳輸等的障礙。
在光信號功率高時，很可能會出現非線性效應。而在波長復用的傳輸中，光信號功率很高，不僅僅是在中繼站進行光信號放大的時候，而且從輸入開始，非線性效應就很可能會出現。
並且眾所周知最好Aeff儘可能大，以便抑制非線性效應。
由於如圖所示的被賦予W形折射率分布的色散補償光纖的Aeff值小，所以非線性效應的抑制不充分。此外，在Proceeding of the2000 Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers(IEICE)General Conference*1(電子、信息和通訊工程師(IEICE)協會2000會議的會議錄*1)等中，報導了被賦予W形折射率分布的色散補償光纖，其Aeff為18.4平方微米。但是，未曾報導過Aeff更大的色散補償光纖。*1「Perfectly dispersion slope compensated hybrid opticaltransmission line(PureCoupleTM)」(「色散斜率被完全補償的混合光傳輸線路(PureCoupleTM)」)C-3-38，P217，Proceeding of the2000 Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers(IEICE)General Conference(電子、信息和通訊工程師(IEICE)協會2000會議的會議錄)，出版於2000年3月28日。
此外，對圖2所示的分段式W形折射率分布，根據本發明人過去的調查，依據設計條件，已經獲得了具有21平方微米Aeff值的光補償光纖。但是，這種色散補償光纖的色散絕對值具有61.5ps/nm/km低的值，並且出現這樣的問題，即用於補償傳輸用單模光纖的色散所要求的長度很長。結果出現費用增高的問題，因為經常遇到色散補償光纖的費用比傳輸用單模光纖的費用要高。
此外，下列類型問題尤其出現在製造使用大長度的模塊時。即，當色散補償光纖被製成模塊時，必須要能夠將光纖纏繞在模塊中所包括的繞線架上，並且此外使光纖按其纏繞在繞線架上的狀態儲存在外殼內。因此，當所用長度很長時，繞線架和外殼必然要有相當大的尺寸，並且隨之費用變高，也會出現所要求空間變大的問題。
此外，雖然在這種方式中，從空間和費用的觀點出發最好應將模塊設計得更加緊湊，但是當光纖被纏繞在小尺寸繞線架上時，當色散補償光纖的彎曲損耗變高時，傳輸損耗變得很高。但是對現有技術類型的色散補償光纖，要在一個寬的波長帶上既滿足能夠補償色散和色散斜率，又要滿足Aeff應大，色散的絕對值應大以及此外彎曲損耗應低的條件，這被認為是極其困難的。
並且本發明的另一個目的是提供一種能夠抑制非線性效應出現的色散補償光纖，以便傳輸損耗低。
本發明進一步的目的是提供一種所要求的長度(工作長度)短的色散補償光纖，以便降低費用，並且此外以便有可能生產出小尺寸的結合了所述補償光纖的模塊。
本發明還有另外一個目的是提供一種彎曲損耗低的色散補償光纖，以便特別地，幾乎不存在傳輸損耗的惡化，即便是當它被纏繞在容納於外殼中的小尺寸繞線架上。
根據本發明，有可能由滿足下麵條件(1)至(4)的色散補償光纖來滿足上述目的。
(1)它包括芯體和被提供在所述芯體外圍的包覆層，所述芯體包括折射率高於所述包覆層折射率的中心芯體部分，被提供在所述中心芯體部分外圍的中間芯體部分並且該中間芯體部分具有低於所述包覆層折射率的折射率，以及被提供在所述中間芯體部分外圍的環形芯體部分並且該環形芯體部分具有高於所述包覆層折射率的折射率；(2)當所述中心芯體部分、所述中間芯體部分和所述環形芯體部分的半徑，以及相對所述包覆層折射率而言的相對摺射率差分別被稱為(a，Δ1)，(b，Δ2)，(c，Δ3)時，則c在6至9微米的範圍中，Δ1在1.2％至1.7％的範圍中，Δ2在-0.25％至-0.45％的範圍中，Δ3在0.2％至1.1％的範圍中，b/a在2.5至4.0的範圍中，而c/b在1.1至2.0的範圍中；(3)在選自1.53微米至1.63微米的待用波長帶(工作波長帶)下，有效面積大於或等於20平方微米；在所述工作波長帶下彎曲損耗小於或等於20dB/m，在所述工作波長帶下色散為-70至-100ps/nm/km，並且它在所述工作波長帶擁有一截止波長，對此，實際上使單模傳播成為可能的；(4)當通過運用這個可將色散補償到零的色散補償光纖長度，對具有比所述工作波長帶短的零色散波長的單模光纖進行色散補償時，斜率的補償率在80％至120％之間。
根據本發明的色散補償光纖在一個寬的波長帶上，既能夠對傳輸用單模光纖進行色散補償又能夠對其進行色散斜率補償，並且此外它的Aeff值大，以及它的色散絕對值大。由於有可能抑制非線性效應出現的事實，因此可獲得希望的傳輸特徵，並且此外，由於其中所要求的長度短，所以費用低，並且此外，有可能將其結合在小尺寸的模塊中。
此外，它特別適合用於小尺寸的模塊中，因為在這種方式下所要求的長度短並且彎曲損耗也低。
對這種折射率分布，例如，中心芯體部分13和環形芯體部分15可由摻鍺二氧化矽玻璃製成，而中間芯體部分14可由摻氟二氧化矽玻璃製成並且包覆層可由純二氧化矽玻璃或者摻氟二氧化矽玻璃製成。
應注意，最好包覆層12具有小於或等於純二氧化矽玻璃的折射率值。其理由是，在該色散補償光纖的製造過程中，當它從其光纖原材料中拉制時，通過縮小芯體11和包覆層12的軟化溫度之差，有可能在拉制之後降低中心芯體部分13等中的殘餘應力，並因此有可能獲得損耗降低的色散補償光纖。如果包覆層12由摻氟二氧化矽玻璃製成，則針對包覆層12的摻氟量，如果例如調節此摻雜量，使所述包覆層相對於純二氧化矽玻璃而言的相對摺射率之差在-0.1％至0.4％之間，則有可能獲得充分降低包覆層12的軟化溫度的好處。
在根據本發明的色散補償光纖中，圖2所示的參數c最好為6至9微米。如果參數c小於6微米，則彎曲損耗會變壞且傳輸特徵變壞。另一方面，如果參數c大於9微米，則截止波長會變長，並且實際上不可能確保單模傳播。
此外，Δ1最好在1.2％至1.7％之間。如果Δ1小於1.2％，則不可能使色散的絕對值大，然而如果Δ1大於1.7％，則Aeff會不合需要地變小，並且傳輸特徵變壞。
此外，Δ2最好在-0.25％至-0.45％之間。在此範圍之外，色散斜率補償率會不合需要地超出80％至120％的範圍。即，如果Δ2小於-0.45％，則色散斜率補償率會不合需要地超過120％，然而如果Δ2大於-0.25％，則色散斜率補償比率不合需要地小於80％。
此外，Δ3最好在0.2％至1.1％之間。如果Δ3小於0.2％，則由環形芯體部分15提供的有益作用會變小，並且Aeff的值會變得更小，從而彎曲損耗會變壞。另一方面，如果Δ3大於1.1％，則截止波長會變長，並且實際上不可能確保單模傳播。
此外，b/a最好在2.5至4.0之間。如b/a小於2.5，則色散斜率補償率會不合需要地小於或等於80％。另一方面，如b/a大於4.0，則彎曲損耗會變壞。
此外，c/b最好在1.1至2.0之間。如c/b小於1.1，則由環形芯體部分15提供的有益作用會變小，並且Aeff的值會變得更小，從而彎曲損耗會變壞。另一方面，如果c/b大於2.0，則彎曲損耗會變壞。
根據想要的特定值，有可能適當地改變參數a的值，並且它不被認為是被特定地加以限制；但是，它可能是例如在1.5微米至3.0微米的範圍內。
此外，雖然沒有特定地限定包覆層12的外徑，但是它通常約為125微米。
根據本發明，通過選自上述數值範圍的多個結構參數的適當組合，有可能實現下列希望的特徵。
應明白，有可能獲得具有下列類型特徵的色散補償光纖，即便這些數值範圍不全被滿足。換句話說，有可能用反覆試驗的辦法獲得一個可提供下列特徵的多個合適結構參數的組合。
因此，只通過折射率分布和結構參數的數值範圍很難具體說明根據本發明的色散補償光纖，因此，除了這些要素之外，應通過如下所述的特徵值來具體說明。
過去，如上所述，還沒有獲得這樣的色散補償光纖，即照這樣，其色散和色散斜率的補償效果出色，為了抑制非線性效應其Aeff很大，此外其色散的絕對值大，並且其可應用於採用了短工作長度的補償光纖的光通信系統，並且其也具有低的彎曲損耗。
本發明可被利用的波長帶(工作波長帶)可以是選自範圍1.53微米至1.63微米中的波長帶。工作波長帶的帶寬可以根據需要適當加以選擇，並且實際上單個波長是可接受的。應注意，選擇比較寬的波長帶用于波長復用的傳輸或類似的傳輸，並且有可能選擇1.53微米至1.57微米(通常所說的C波段)的波長帶或者1.57微米至1.63微米的波段(通常所說的的L波段)或者類似的波段。並且，對於根據本發明的色散補償光纖，在這種選擇的工作波長帶中，Aeff應為20平方微米或更大，並且最好應為22平方微米或更大。雖然Aeff不特定地被限定為這些有限值，但實際上可製造Aeff達到約25平方微米的光纖。如果Aeff小於20平方微米，則不可能充分地抑制非線性效應。
此外，根據下列等式定義AeffAeff=2{0r|E(r)|2dr}20r|E(r)|4dr]]>r芯體半徑E(r)在半徑r處的電場強度此外，雖然彎曲損耗最好切合實際儘可能地低，但是根據本發明的色散補償光纖，在所述選擇的工作波長帶中，這種彎曲損耗應低於或等於20dB/m，並且優選地應低於或等於10dB/m。當彎曲損耗低於20dB/m時，它已充分小，並且很難出現傳輸損耗的變壞，即便是光纖被纏繞在所希望的小尺寸模塊的繞線架上。
此外，彎曲損耗是在彎曲直徑(2R)為20mm的條件下定義的值。
此外，根據本發明的色散補償光纖，在所述選擇的工作波長帶中，色散為-70至-100ps/nm/km，並且最好為-75至-95ps/nm/km，以便其絕對值充分大。由於這樣，所以有可能對單模光纖進行補償，該單模光纖具有比所述工作波長帶更短波長的零色散波長，並且在此工作波長帶具有比較大的正色散，這一點通過在1.3微米使用的只運用色散補償光纖短的工作長度的單模光纖表現出來。
此外，根據本發明的色散補償光纖必須是單模光纖。這就是說，有必要提供一個截止波長，藉此在實際工作條件下單模傳播可被維持。當截止波長，即通常由通常所說的2-米方法測得的值被運用時，並在實際工作條件中，即便當根據2-米方法的截止波長比工作波長帶的最短波長還要長時，進行單模傳播是有可能的。
因此，關於截止波長，根據待被使用的波帶並根據待被使用的色散補償光纖的長度來設置合適的上限值，並且設計確保在實際中的值不超出此上限值。
此外，關於根據本發明的色散補償光纖的色散斜率，當色散補償光纖採用的長度可將由此色散補償光纖來補償的傳輸用單模光纖的色散補償至零色散時，色散斜率的補償率為80％至120％。當偏離這個範圍時，色散斜率的補償就會變得不夠，並且有可能會在波長復用的傳輸和類似的傳輸中遇到困難。
如下所述獲得色散斜率的補償率。
在工作波長帶，傳輸用單模光纖單位長度的色散絕對值和色散斜率將分別被稱為d1(ps/nm/km)和s1(ps/nm2/km)，而色散補償光纖單位長度的色散絕對值和色散斜率將分別被稱為d2(ps/nm/km)和s2(ps/nm2/km)。
所述傳輸用單模光纖的色散和色散斜率通常為正值。本發明的色散補償光纖的色散和色散斜率為負值。首先，可將傳輸用單模光纖單位長度補償到零的色散補償光纖長度由d1/d2給出。
色散補償光纖這一長度的色散斜率為d1/d2×s2。並且由於色散補償光纖的這一長度，傳輸用單模光纖單位長度的色散斜率的補償率為(d1/d2×s2)/s1×100。
由於在這種方式中，根據傳輸用單模光纖的色散和色散斜率，其中的單模光纖在工作波長帶中將作為補償的對象，並根據色散補償光纖本身的色散和色散斜率，色散斜率的補償率會變化，因此有必要根據預計採用的波長帶和傳輸用單模光纖來設計色散補償光纖。
在利用根據本發明的色散補償光纖時，藉助於選自上述數值範圍的結構參數的一種適當組合，在此色散斜率補償率的範圍內，充分對傳輸用單模光纖的色散斜率進行補償是有可能的，該單模光纖具有比上述工作波長帶短的零色散波長，這一點由在1.3微米使用的單模光纖表現出來。色散補償光纖的負色散斜率可被設置為-0.18至-0.39ps/nm2/km範圍內的任何值，並且最好是在-0.23至-0.32ps/nm2/km範圍內的任何值。
根據本發明的色散補償光纖可使用本身是公知的方法來製造，例如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等。
此外，雖然傳輸用單模光纖未被特定地加以限定(假定它是具有比工作波長帶短的零色散波長的光纖)，但將給出下列具體的實例，其適合於利用根據本發明的色散補償光纖對其進行補償。
例如，有可能展示一種傳輸等用的單模光纖，其在1.27至1.35微米的範圍中具有零色散波長，其在工作波長帶具有正的色散值，具體來說是從+14至+26ps/nm/km，並且其在工作波長帶具有正的色散斜率值，具體來說是從+0.04至+0.08ps/nm2/km。被賦予這些類型特徵的傳輸用單模光纖的折射率分布可以是例如，匹配的包覆層類型、雙重形狀(dual-shaped)類型或者W形類型等。匹配的包覆層類型分布光纖是被製造成兩層的光纖在中心具有近似恆定折射率的芯體，以及被提供在該芯體外圍的包覆層。雙重形狀類型分布光纖是芯體由中心芯體部分和被提供在該中心芯體部分外圍的分級芯體部分構成的光纖，並且其中，按次序從其中心軸開始，中心芯體部分的折射率、分級芯體部分的折射率、以及被提供在該分級芯體部分外圍的包覆層的折射率分級地減小。在圖1中提到了W形類型分布的一個實例。應理解用於1.3微米的單模光纖具有匹配的包覆層類型折射率分布。
並且，當這種傳輸用單模光纖通過使用本發明應用的色散補償光纖的長度來進行補償，其中所述色散補償光纖可將所述傳輸用單模光纖的色散補償到零時，從傳輸損耗的觀點來看，最好這種色散補償光纖的長度與這種傳輸用單模光纖的長度之間的比應在1∶3至1∶7的範圍內。
其次，有可能將本發明的色散補償光纖與傳輸用單模光纖結合，以便構成一種混合的傳輸線。這樣，可將本發明應用的色散補償光纖加工到，例如一個小尺寸的色散補償光纖模塊中，並且可結合由單模光纖構成的傳輸線加以運用，或作為初始階段或作為最後階段。
在此混合傳輸線中使用的色散補償光纖和單模光纖的長度等，根據每一光纖的特徵以及根據設計條件被設置為合適的值。具體來說，雖然它不被認為是被特定地加以限制，但從傳輸損耗的觀點來看，例如最好這種色散補償光纖的長度與這種單模光纖的長度之間的比應在1∶3至1∶7的範圍內。
傳輸用單模光纖可能是，如上所述，由1.3微米的單模光纖來代表，但它不被認為是被特定地加以限制，只要它被賦予比工作波長帶短的零色散波長，並且在工作波長帶具有正的色散和正的色散斜率。
此外，由於根據本發明的色散補償光纖的色散絕對值大，所以在多種情況中有可能通過利用所述色散補償光纖的短長度來對傳輸用單模光纖進行補償。此外，彎曲損耗也低，因此，即便當它被纏繞在小尺寸的繞線架上，傳輸損耗的變壞也小。因此，它特別適合用於小尺寸的模塊。
根據待被使用的色散補償光纖的長度等，模塊的形狀及尺寸等可適當地被改變，並且下面將描述其中的一個具體實例，雖然這些特點不被認為是被特定地加以限制。在這個實例的模塊中，繞線架由圓柱主幹形的部分和兩個圓盤形的部件構成，這兩個圓盤形部件被相互平行地固定到它的上下表面上。被色散補償光纖纏繞其上的所述主幹部分的外徑在60至100mm之間，而其長度在10至60mm之間。所述盤形部件的外徑大於所述主幹部分的外徑，並且在150至250mm之間。並且在此繞線架大約纏繞了1至25km色散補償光纖的塗樹脂光纖，其外徑約為125微米，由基於二氧化矽的玻璃製成，其被提供有外部塑料護層，該塑料護層的外徑在200至250微米之間用於保護它的表面。並且此繞線架被容納在一個例如尺寸為230×250×40mm的長方體外殼中。
雖然此繞線架最好由具有熱膨脹係數接近色散補償光纖材料熱膨脹係數的材料製成，如二氧化矽與不脹鋼等的金屬合成物，但也有可能利用一種由鋁等製成的材料。
此外，從強度的觀點來看，最好所述外殼應由金屬如鐵、鋁等製成。
在此外殼上提供了兩個直徑大約2至3毫米的導出孔，用於導出此光纖的兩末端部分，並且此模塊通過連接單模光纖被裝配到光通信系統上，其中單模光纖被安裝在該外殼的外部連接到從這些孔導出的光纖的末端。應注意，也有可能在外殼的外側提供用於連接外部單模光纖的連接部分。
表1
如表1所示，這些色散補償光纖是其參數落在根據本發明的特徵值範圍內的光纖。特別地，這些色散補償光纖的傳輸損耗落在0.25至0.30dB/km的範圍中；即，它們具有低的損耗。此外，Aeff也大於或等於20平方微米，並且因此這些光纖是有可能抑制非線性效應的光纖。
因此，對運用這些色散補償光纖的光通信系統，應理解增加被輸入的光信號的功率是有可能的，以便提高傳輸容量和延長傳輸距離。
此外，對這四種類型#A至#D的色散補償光纖，經發現，當在1.55微米波長處對在1.3微米使用的具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率的單模光纖進行100％色散補償時，則色散斜率的補償率分別為95％，98％，100％和100％。此外，對於在1.3微米使用的80km單模光纖，此時所使用的這些色散補償光纖的長度分別為16.15km，16.59km，16.96km和17.00km。
此外，如表1所示，這些色散補償光纖的彎曲損耗低。
利用這些色散補償光纖已製成了小尺寸的模塊，其結構與上述具體實例的結構相同，並且，當測量包括因與在1.3微米使用的單模光纖的外部連接而導致的損耗在內的傳輸損耗時，插入損耗(dB)的增加在0.4至0.6dB低的範圍內，因此實際上這些損耗被充分地抑制。比較實例利用本身是公知的方法如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等，製造出兩種類型的被賦予圖1所示的折射率分布的色散補償光纖(#E至#F)。這些色散補償光纖被這樣製成使它們的如圖1所示的Δ1、Δ2和b/a值由下表2給出。這些色散補償光纖的光特徵的測量結果(在1.55微米的工作波長處)一起被表示於表2中。
表2
如表2所示，對於這些色散補償光纖，Aeff值都小於20平方微米，因此這些光纖是非線性效應未被充分抑制的光纖。
因此，對於運用這些色散補償光纖的光通信系統，應明白不可能通過增加被輸入的光信號的功率來提高傳輸容量或延長傳輸距離。
此外，對這兩種類型#E和#F的色散補償光纖，經發現，當在採用1.55微米的波長處對在1.3微米使用的具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率的單模光纖進行100％色散補償時，則色散斜率的補償率分別為97％和100％。此外，對在1.3微米使用的80km單模光纖，此時所使用的這些色散補償光纖的長度分別為16.48km和16.96km。
利用這些色散補償光纖已製成了小尺寸的模塊，其結構與上述具體實例的結構相同，並且，當測量包括因與在1.3微米使用的單模光纖的外部連接而導致的損耗在內的傳輸損耗時，對#E的情況，插入損耗的增加在0.4至0.6dB低的範圍內，因此實際上這些損耗被充分地抑制。另一方面在色散補償光纖#F的情況中，由於出現彎曲損耗的變壞，傳輸損耗的增加是在1.0至1.5dB高的範圍中，因此應理解為這些光纖不適合用於這種尺寸的模塊。
此色散補償光纖被這樣製成使圖2中所示的其Δ1、Δ2、Δ3、b/a和c/b值由下表3給出。此色散補償光纖的光學特徵的測量結果(在1.59微米的工作波長處)一起被表示於表3中。
表3
如表3所示，此色散補償光纖是參數落在根據本發明的特徵值範圍中的光纖。特別地，此色散補償光纖的傳輸損耗為0.29dB/km；即，它具有低的損耗。此外，Aeff也大於或等於20平方微米，並因此該光纖是有可能抑制非線性效應的光纖。
因此，對運用此色散補償光纖的光通信系統，應理解為有可能增加被輸入的光信號的功率，以便提高傳輸容量和延長傳輸距離。
此外，對此色散補償光纖，經發現，當在利用1.59微米的波長處對在1.3微米使用的具有+19ps/nm/km的色散和+0.053ps/nm2/km的色散斜率的單模光纖進行100％色散補償時，則色散斜率的補償率為113％。此外，對在1.3微米使用的80km單模光纖，此時所使用的這種色散補償光纖的長度為17.14km。
此外，如表3所示，此色散補償光纖的彎曲損耗低。
利用此色散補償光纖製成了小尺寸的模塊，其結構與上述具體實例的結構相同，並且當測量包括因與在1.3微米使用的單模光纖的外部連接而導致的損耗在內的傳輸損耗時，插入損耗的增加在0.4至0.6dB低的範圍內，因此實際上該損耗被充分地抑制。
權利要求
1.一種色散補償光纖，其滿足下列條件(1)至(4)(1)它包括芯體和被提供在所述芯體外圍的包覆層，所述芯體包括折射率高於所述包覆層折射率的中心芯體部分，被提供在所述中心芯體外圍並具有折射率低於所述包覆層折射率的中間芯體部分，以及被提供在所述中間芯體部分外圍並且具有折射率高於所述包覆層折射率的環形芯體部分；(2)當所述中心芯體部分、所述中間芯體部分和所述環形芯體部分的半徑和其相對於所述包覆層的折射率的相對摺射率之差分別被稱為(a，Δ1)，(b，Δ2)，(c，Δ3)時，則c在6至9微米的範圍中，Δ1在1.2％至1.7％的範圍中，Δ2在-0.25％至-0.45％的範圍中，Δ3在0.2％至1.1％的範圍中，b/a在2.5至4.0的範圍中，而c/b在1.1至2.0的範圍中；(3)在所選擇的在1.53微米至1.63微米範圍內的工作波長帶，有效面積大於或等於20平方微米；在所述工作波長帶的彎曲損耗低於或等於20dB/m，在所述工作波長帶的色散在-70至-100ps/nm/km範圍中，並且它在所述工作波長帶擁有截止波長，對此實際上使單模傳播成為可能。(4)當通過運用可將色散補償到零的色散補償光纖一個長度，對具有比所述工作波長帶短的零色散波長的單模光纖進行色散補償時，色散斜率的補償率在80％至120％之間。
2.根據權利要求1的色散補償光纖，其中所述包覆層具有小於或等於純二氧化矽玻璃折射率的折射率。
3.根據權利要求2的色散補償光纖，其中所述包覆層由摻氟二氧化矽玻璃製成，並且摻氟量可被調節以使所述包覆層相對於純二氧化矽玻璃的相對摺射率之差在-0.1％至-0.4％之間。
4.根據權利要求1的色散補償光纖，其中所述值a在1.5至3.0微米之間。
5.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的有效面積大於或等於22平方微米。
6.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的彎曲損耗小於或等於10dB/m。
7.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的色散在-75至-95ps/nm/km之間。
8.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的色散斜率值為負值。
9.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的色散斜率在-0.18至-0.39ps/nm2/km之間。
10.根據權利要求1的色散補償光纖，其中在所述工作波長帶的色散斜率在-0.23至-0.32ps/nm2/km之間。
11.根據權利要求1的色散補償光纖，其中，當通過採用可將色散補償至零的色散補償光纖的一種長度，對具有比所述工作波長帶短的零色散波長的單模光纖進行色散補償時，所述色散補償光纖的長度與所述單模光纖的長度比在1∶3至1∶7之間。
12.根據權利要求1的色散補償光纖，其中，在待被使用的所述波長處，所述單模光纖具有正的色散值和正的色散斜率值。
13.根據權利要求1的色散補償光纖，其中所述單模光纖是在1.3微米使用的單模光纖。
14.一種色散補償光纖模塊，其包括根據權利要求1的色散補償光纖。
15.根據權利要求14的色散補償光纖模塊，其中所述色散補償光纖被纏繞在容納於一個外殼中的繞線架上。
16.一種混合傳輸線，包括根據權利要求1的色散補償光纖和由所述色散補償光纖來補償色散和色散斜率的單模光纖的組合。
17.根據權利要求16的混合傳輸線，其中所述色散補償光纖的長度與所述單模光纖的長度比在1∶3至1∶7之間。
18.根據權利要求16的混合傳輸線，其中，在待被使用的所述波長處，所述單模光纖具有正的色散值和正的色散斜率值。
19.根據權利要求16的混合傳輸線，其中所述單模光纖是在1.3微米使用的單模光纖。
全文摘要
通過限定色散補償光纖的多個結構參數的數值範圍,該色散補償光纖被賦予了分段式W形折射率分布,並且通過適當結合這些結構參數,有可能獲得一種色散補償光纖,該色散補償光纖在選自1.53微米至1.63微米的寬波長帶上既可補償傳輸用單模光纖的色散也可補償其色散斜率,並且其Aeff值大,並且此外色散的絕對值大。因此通過能夠抑制非線性效應的出現而獲得希望的傳輸特徵,並且此外,由於所要求的長度短,因此費用低,並且有可能生產尺寸小的模塊。
文檔編號G02B6/02GK1356567SQ0113934
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月21日 優先權日2000年11月27日
發明者愛川和彥, 鈴木孝昭, 姬野邦治 申請人:株式會社藤倉