专利名称：将光纤绕到卷筒上的方法
技术领域：
本发明涉及一种将光纤绕到卷筒上的方法，以适合光纤的存储和运输。
背景技术：
目前已经研究了一种使用光纤在光学传输中增加传输容量的技术。
为增加光学传输中的传输容量，需要一种用于光学传输的光纤，所用的波长为单波型。这是因为当以多种波型在光纤中传输时，由于每种传输波型在群体中速度差异而不可避免地会产生波型离散，导致单个波型的变差。
考虑到此，使用具有零离散波长、波长约1300nm的单波型光纤(SMF)，用这种光纤，可实现传输距离超过100km、传输能力为几百Mbps的光学传输。例如，如图6所示，这种SMF的折射率分布结构包括用做核心的中心区61和包层62。
另一方面，因为波长约1550nm的光纤传输损失最小，所以进行光学传输最好是用这个波长段。因此，就得到了双形折射率分布结构和波长约1550nm的零离散波长的离散移位光纤(DSF)。
另外，最近对波分复用的光学传输系统(WDM系统)作为进一步增加传输能力的技术而进行积极研究和研发。于是，正在从不同角度对适用于WDM光学传输的光纤进行检验。
在WDM系统中使用光纤时，从防止四波混合(four-wave mixing)的角度看，在操作的波长段中应当为非零离散波长。因此研发了非零离散偏移的光纤(NZDSF)。NZDSF只有很少的四波混合。因此目前被认为是最适合WDM系统的，并正被快速投入实际使用。
而且，考虑到宽带WDM系统，一些NZDSF有大的有效核心截面面积(Aeff)以便减少非线性，而其它的为减少波长间的离散差，就减少了离散斜度。
具体地，传统DSF的特征举例如下Aeff，50μm2；离散斜度，0.07ps/nm2/km。
相反地，具有增加的Aeff的NZDSF的例子的特征如下Aeff，72μm2；离散斜度，0.11ps/nm2/km。在该例子中，重点在于Aeff的放大。
具有减小的离散斜度的NZDSF的例子的特征如下Aeff，55μm2；离散斜度，0.045ps/nm2/km。在该例子中，离散斜度减少的同时，保持Aeff等于或不小于传统DSF的Aeff。
一些NZDSF具有上述未提到的特征。为实现这些特征，NZDSF的折射率分布结构比起传统DSF的更趋于复杂。
一般地，光纤是以绕在卷筒上的状态运输的。在将光纤绕到卷筒上时，太大的缠绕张力会导致传输损失的增加，而太小的缠绕张力会导致由于传输中的振动等等使卷筒上的缠绕变松散。
尤其是NZDSF的情况，它与传统DSF相比，为扩大Aeff和减小离散斜度，折射率分布结构更复杂。这样，与传统DSF相比，NZDSF对弯曲和侧压力更感敏。
举例来说，若缠绕的弯曲直径为20mm，传统DSF的波长为1550nm的损失增量小于1dB/m，而在减少离散斜度的光纤中损失增量约为5dB/m，在扩大Aeff的光纤中损失增量约为20dB/m。
这样，优化光纤在卷筒上的缠绕状态是重要的。例如，有人提出将传统DSF缠绕在线轴上的方法。在该方法中，试图用控制缠绕张力(0.1N至1N)和线轴轴承的硬度来优化缠绕状态，以使传输损失增量最小。
然而，正如上边所讲的，与传统DSF相比，NZDSF对于弯曲和侧压力更加敏感。这样如果DSF的技术应用到NZDSF的缠绕状态，会导致传输损失增加。
另外，为了使由光纤中侧压力造成的传输损失增量最小，不仅需要考虑张力，而且还要考虑缠绕直径、缠绕间距等。同样从该角度出发，用于缠绕DSF的技术被认为是不完善的。
考虑包括NZDSF的DSF，公知的是使弯曲损失的增量最小是可能的，可通过将截止波长移位至较大波长一侧来实现，以便扩大Aeff。
可是虽然这种传统技术对使用波长约1550nm的光纤是适合的，但不适用于波长约1300nm的单波型传输，这表示它不适用于波长约1300nm的光学传输。
这样目前，在适用于WDM系统的光纤和供波长约1300nm的单波型操作中，弯曲损失的增加是不可避免的。所以就急需一种技术，将这样的光纤绕在卷筒上，而不增加传输损失，不使缠绕松散。
发明内容
本发明是一种将光纤绕在卷筒上的方法，其使用具有下述特征的光纤有效面积Aeff大于50μm2，零离散波长在波长范围1530至1565nm之外，在整个波长范围1530至1565nm内离散值的绝对值在2至14ps/nm/km的范围内，和缠绕直径为20mm时，波长为1550nm的弯曲损失在1至100dB/m的范围内；卷筒的筒身直径不小于100mm且不大于200mm，特征在于，以满意的状态d＜p＜2d和0.004≤(2T/D)≤0.007将光纤绕在卷筒上，其中d是光纤包层的外径(mm)，D为卷筒的筒身直径(mm)，T为缠绕张力(N)，P为缠绕间距(mm)。
在本说明书中，除非特别限定，术语都基于根据ITU-T G.650中的定义。
参照附图，本发明的其它和更多的特征和优点在随后的描述中将更加显而易见。
图1是卷筒的横截面图，示出了根据本发明实施例的将光纤绕在卷筒上的方法；图2是光纤的折射率分布结构的示意图，该光纤用于根据本发明的将光纤绕在卷筒上的方法的工作示例中；图3是光纤的另一折射率分布结构的示意图，该光纤用于根据本发明的将光纤绕在卷筒上的方法的工作示例中；
图4是光纤的另一折射率分布结构的示意图，该光纤用于根据本发明的将光纤绕在卷筒上的方法的工作示例中；图5是光纤的另一折射率分布结构的示意图，该光纤用于根据本发明的将光纤绕在卷筒上的方法的工作示例中；图6为示出SMF的折射率分布结构的说明性示意图。
具体实施例方式
根据本发明，提供了如下的方法(1)将光纤绕在卷筒上的方法，其使用具有下述特征的光纤有效面积Aeff大于50μm2，零离散波长在波长范围1530至1565nm之外，在整个波长范围1530至1565nm内离散值的绝对值在2至14ps/nm/km的范围内，和缠绕直径为20mm时，波长为1550nm的弯曲损失在1至100dB/m的范围；卷筒的筒身直径不小于100mm且不大于200mm，特征在于，以满意的状态d＜p＜2d和0.004≤(2T/D)≤0.007将光纤绕在卷筒上，其中d是光纤包层的外径(mm)，D为卷筒的筒身直径(mm)，T为缠绕张力(N)，P为缠绕间距(mm)。
(2)根据上述(1)的方法，其中，在形成光缆后，光纤的截止波长不超过1260nm。
(3)根据上述第(1)项的方法，其特征在于，光纤有两个或更多的介于中央区域和包层间的环形区域，并且至少一个环形区域的最小折射率为负的。
根据上述第(1)项的将光纤绕在卷筒上的方法，是靠基于实验验证的事实，即上述光纤的缠绕条件的充分研究的结果实现的，该光纤对弯曲和侧压力敏感，受卷筒筒身直径和光纤缠绕间距的影响大于卷筒筒身硬度的影响。
进一步，使用上述第(1)项的方法，以适于存储和运输的方式将光纤绕在卷筒上是可能的，这样由于运输期间的震动或类似原因造成的缠绕松散不会发生，不会增加传输损失。结果可以防止在从卷筒上抽出光纤形成光缆时断裂。
从降低存储费用和运费的角度考虑优选缠绕有光纤的卷筒尽可能的小并允许缠绕许多光纤。从这个观点出发，卷筒筒身的直径D理想的是不超过200mm。
在某些情况下，光纤在缠绕到卷筒上的状态下保存很长一段时间。这样，若卷筒筒身直径D太小，由于光纤过度应力而导致光纤断裂。这样考虑在长期存储中的可靠性，卷筒筒身的直径D理想的是不小于100mm。卷筒筒身直径优选地在140mm至180mm之间。
根据上述第(2)项的将光纤绕到卷筒上方法，在形成光缆后截止波长不大于1260nm的光纤，可以绕在卷筒上。
根据上述第(3)项所述的将光纤绕到卷筒上方法，即使有两个或更多的介于中央区域和包层问的环形区域，并且其中至少一个环形区域的最小折射率为负的光纤，也能缠绕在卷筒上，不增加传输损失而且不会缠绕松散。
下面将参考
本发明的实施例。
图1是卷筒的横截面图，示出了根据本发明实施例的将光纤绕在卷筒上的方法。图1中，附图标记1表示卷筒，标记2表示光纤。图1中，光纤2的第一层缠绕了一半。
卷筒1的筒身直径D不小于100mm且不大于200mm。在包覆后外径为d(mm)的光纤2以张力T(N)和缠绕间距P(mm)缠绕在卷筒1上。如图1所示，缠绕间距P表示同一层光纤2相邻部分中心之间的距离。
光纤2是有效核心截面积Aeff通常大于50μm2、优选地大于60μm2的NZDSF。光纤2的零离散波长在波长范围1530至1565nm之外，在整个波长范围1530至1565nm内的离散值的绝对值通常在2至14ps/nm/km范围内，优选的是在6至10ps/nm/km范围内。而且，若缠绕直径为20mm，该光纤在1550nm波长处有弯曲损失。通常在1至100dB/m范围内，优选地在1至50dB/m范围内。
该光纤优选地有较小的离散斜度，这个离散斜度通常为0.10ps/nm2/km或更少，优选地为0.04至0.10ps/nm2/km。
该光纤的传输损失通常为0.25dB/km或更少，优选为0.19至0.22dB/km。在绕到卷筒上前后，传输损失的增量优选地为0.03dB/m或更少。
该光纤的包层外径通常为0.23至0.27mm。
若将这种光纤2缠绕在卷筒1上，则需控制缠绕条件以便满足下列条件d＜P＜2d和0.004≤(2T/D)≤0.007，其中D为卷筒1的筒身直径(mm)，T为弯曲张力(N)，d为光纤2包覆后的外径(mm)，P为缠绕间距(mm)。结果即使具有上述特征并且对弯曲和侧压力敏感的光纤2也能缠绕在卷筒1上，而没有增加传输损失而且不会缠绕松散。进一步优选地设置缠绕间距为1.5d＜P＜2.0d。除此之外，还优选地将缠绕张力设置为0.005≤(2T/D)≤0.007。
根据本发明，有可能无传输损失增加地缠绕光纤。同时，如此缠绕的光纤适于存储和运输等等，并能防止由于运输中的震动或类似原因造成的松散。结果，因为本发明可以防止光纤在从卷筒中抽出形成光缆时发生断裂，所以本发明是优越的。本发明的方法对缠绕非零离散偏移的光纤特别有效。
在下边给出的示例的基础上，将更加详细的描述本发明，但这不表示本发明限制于这些示例。
示例表1示出了NZDSF的两种光纤α和β的特征。光纤α和β均具有外径为125μm的包层，包层包覆有两层的紫外线固化氨基甲酸乙酯丙烯酸酯型树脂，使得包覆外径为额定的250μm。在表1中，离散值的单位是ps/nm/km，离散斜度的单位为ps/nm2/km，传输损失的单位为dB/km，弯曲直径为20mm时的弯曲损失的单位为dB/m。
表1
光纤α的折射率分布结构如图2所示。在构成核心的中心区域21和包层24之间，该折射率分布结构有第一环形区域22和第二环形区域23，中心区域21的折射率和第二环形区域23的折射率大于包层24的折射率，第一环形区域22的折射率小于包层24的折射率。虽然图2中第一环形区域22的折射率小于包层24的折射率，但也可以第一环形区域22的折射率与包层24的折射率近似相同。
光纤β的折射率分布结构如图3所示。在中心区域31和包层35之间，该折射率分布结构有第一环形区域32和第二环形区域33，和第三环形区域34。中心区域31的折射率和第二环形区域33的折射率大于包层35的折射率，第一环形区域32的折射率和第三环形区域34的折射率小于包层35的折射率。虽然在图3中第一环形区域32的折射率小于包层35的折射率，但也可以第一环形区域32的折射率与包层35的折射率近似相同。
长度约为25km的上述光纤α和β缠绕在筒身直径D为100至200mm的卷筒上。若满足条件d＜P＜2d(即，0.25＜P＜0.50)和0.004≤(2T/D)≤0.007，既不会增加传输损失也不会发生缠绕松散，但是如果不满足条件d＜P＜2d或0.004≤(2T/D)≤0.007，就会发生传输损失增加而且缠绕松散。
更具体地，若P≥2d，缠绕光纤α和β会导致上层的光纤部分陷入到下层光纤的间隙内，因此造成传输损失的增加，若(2T/D)＜0.004，缠绕张力T不足，因此有很大可能发生缠绕松散。若(2T/D)＞0.007，缠绕张力T会太大，由于施加到光纤2上的侧压力的影响，传输损失会增加。特别地，若(2T/D)＞0.007和P≥2d，传输损失的增加将超过光纤自身的传输损失。
表2示出了如上所述缠绕光纤α和β到卷筒上得到的结果。关于传输损失，若传输损失的增量不超过0.03dB/km，就评定为“○”(好)。关于缠绕，每个卷筒从75cm高处按中轴线方向落下，可视地检查任何会影响后续缠绕的散开。若没有这样的松散发生，就评定为“○”(好)。
表2
如表2所示，即使在如图2和图3所示折射率分布结构相当复杂(与DSF相比)的光纤的情况下，该光纤对弯曲和侧压力敏感，本发明的方法可以将该光纤绕在卷筒上，而不会增加传输损失或使缠绕松散。
在表2中，若值2T/D为0.0075，这个条件是相应于将传统DSF绕在卷筒上的条件。很明显这样的条件不适合将光纤α和β缠绕到卷筒的条件。因此，在本发明的缠绕条件下，值2T/D小于在传统缠绕条件下的值。
不用说表2的测量结果仅由示例的方法给出，本发明的范围不限于此表。
也不用说对于根据本发明将光纤缠绕到卷筒上的方法的光纤的折射率分布结构不限于图2和3所示的。
比如，也可以采用如图4所示的折射率分布结构，在中心区域41和包层44之间有第一环形区域42和第二环形区域43。该中心区域41的折射率和第二环形区域43的折射率小于包层44的折射率，第一环形区域42的折射率大于包层44的折射率。虽然在图4中，第二环形区域43的折射率小于包层44的折射率，这不应被限制于此。也可以使第二环形区域43的折射率最大以大于包层44的折射率。
而且，也可以采用在图5中示出的折射率分布结构，其具有中心区域51、环形区域52和包层53。中心区域51的折射率小于包层53的折射率，环形区域52的折射率大于包层53的折射率。
在本发明将光纤绕到卷筒上的方法中的光纤的折射率分布结构示例中，最好至少有一个环形区域有最小折射率为负。然而，这不应当限制于此，只要其不脱离本发明的范围，折射率可自由选择。
而且，在本发明的将光纤绕到卷筒上的方法中使用的光纤，在其形成为光缆后，最好是其截止波长不超过1260nm，因此这种光纤适用于WDM系统，也可以执行波长约为1300nm的单波型操作。
结合本实施例描述了本发明，目的是本发明不应受限于任何描述细节，除非另作说明，但被广泛地限于由附加的权利要求书所限定的精神和范围。
权利要求
1.一种将光纤绕到卷筒上的方法，其利用具有下述特征的光纤有效面积Aeff大于50μm2，零离散波长在波长范围1530至1565nm之外，在整个波长范围1530至1565nm内的离散值的绝对值在2至14ps/nm/km的范围内，和缠绕直径为20mm时，波长为1550nm的弯曲损失在1至100dB/m的范围内；卷筒的筒身直径不小于100mm且不大于200mm，其特征在于，以满意的状态d＜p＜2d和0.004≤(2T/D)≤0.007将光纤绕在卷筒上，其中d是光纤包层的外径(mm)，D为卷筒的筒身直径(mm)，T为缠绕张力(N)，P为缠绕间距(mm)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成光缆后的光纤的截止波长不超过1260nm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，光纤具有两个或更多的在中央区域和包层间的环形区域，并且至少一个环形区域的最小折射率为负。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由于将光纤绕到卷筒上造成的传输损失的增加是0.03dB/km或更少。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将光纤绕到卷筒后的传输损失在波长为1550nm时为0.25dB/km或更少。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光纤具有两个或更多个在中心区域和包层间的环形区域，至少一个环形区域的最小折射率为负。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，由于将光纤绕到卷筒上造成的传输损失的增加是0.03dB/km或更少。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将光纤绕到卷筒后的传输损失在波长为1550nm时为0.25dB/km或更少。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由于将光纤绕到卷筒上造成的传输损失的增加是0.03dB/km或更少。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将光纤绕到卷筒后的传输损失在波长为1550nm时为0.25dB/km或更少。
全文摘要
将光纤绕到卷筒上的方法，其利用具有下述特征的光纤有效面积A
文档编号G02B6/00GK1390765SQ0212279
公开日2003年1月15日 申请日期2002年6月13日 优先权日2001年6月13日
发明者高桥文雄 申请人:古河电气工业株式会社