专利名称：色散位移光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及色散位移光纤(Dispersion Shifted Fiber)，该色散位移光纤在使多波长的信号光多路化进行光传输的波长分别多路(VDM wavelengthdivision multiplexing)传输系统中，用作光传送线路。
背景技术：
采用光纤网的WDM传输系统可长距离地传输大容量的信息，该系统包括信号发送器，该信号发送器发送多波长的信号光；光纤，该光纤传输这些信号光；信号接收器，该信号接收器接收这些光信号；光放大器等，该光放大器对信号光进行放大。针对这样的WDM传输系统，人们尝试加宽信号光的波长区域的宽度，以便增加传输容量。
在此场合，为了抑制非线性光学现象(特别是，四光波混合)造成的信号光的波形变差，重要的是，在所传输的信号光的波长区域，不使光纤的波长色散的绝对值变得过小。另一方面，为了抑制累积波长色散造成的信号光的波形变差，而重要的是，在信号光的波长区域使光纤的波长色散的绝对值不过大而为适合值。
于是，人们开发了目的在于解决这样的问题的光纤(参照US第6282354号专利)。在该光纤中，零色散波长位于1575～1595nm的范围内，模式场直径在7.9～9.1μm的范围内，色散斜率在0.10ps/nm2/km以下，截止波长在1500nm以下，波长为1550nm的传输损耗在0.203dB/km以下。另外，该光纤在实施例中记载的色散斜率的值是0.07～0.08ps/nm2/km(参照表5)。
但是，近年，人们对光纤放大器增益的波长区域的放大进行了深入分析，可进行放大处理，直至波长区域在1530～1625nm的范围内的信号光。但是，在专利文献1中公开的光纤打算在在1525～1565nm的范围内的波长区域使用，而不考虑在1565～1625nm的范围内的波长区域使用。
于是，在将这样的光纤放大器与专利文献1中公开的光纤组合的WDM传输系统中，即使在光纤放大器具有增益的波长区域内，也因采用专利文献1的光纤，容易在零色散波长附近，产生非线性光学现象，故存在不能采用该零色散波长附近的信号光进行长距离传输的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种色散位移光纤，该色散位移光纤在遍及波长区域1530～162nm的较宽的波长区域，采用多波长的信号光，可长距离地传输大容量的信息。
本发明的色散位移光纤的特征在于零色散波长位于大于1640nm的波长侧，在波长区域1530～1625nm的任何的波长，波长色散量均是-1.0～-10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值，波长为1550nm的偏振波模式色散量(PMDPolarization Mode Dispersion)在0.1ps/(k/m)1/2以下，波长为1550nm的有效纤芯截面积是40～70μm2。
按照本发明，在该色散位移光纤中，由于遍及波长在1530～1625nm的范围内的宽波长区域不存在形成零色散的波长，波长色散为上述数值范围内的值，故即使在采用多波长的信号光，长距离地传输大容量的信息的情况下，也能抑制非线性光学现象造成的信号光的波形变差和累积波长色散造成的信号光的波形变差这两者。另外，由于该色散位移光纤中的波长为1550nm的PMD是在0.1ps/(k/m)1/2以下，故可高速地进行光通信。另外，在该色散位移光纤中，由于波长为1550nm的有效纤芯截面积在40～70μm2的范围内，故能进一步抑制非线性光学现象造成的信号光的波形变差，即使对因制成光缆等而产生的弯曲，仍能抑制传输损耗的增加。
另外，与本发明有关的色散位移光纤的特征在于波长为1550nm的传输损耗是在0.200dB/km以下。
按照本发明，色散位移光纤的传输损耗足够小。由此，在采用本发明的色散位移光纤的光传输系统中，由于中继间距增加，光放大器的设置台数减少，故其整体的价格较低。
此外，与本发明有关的色散位移光纤的特征在于波长为1383nm的传输损耗小于波长为1310nm的传输损耗，氢老化试验前后的波长为1383nm的传输损耗的增加量是在0.04dB/km以下。
按照本发明，在色散位移光纤中，由于还可将存在伴随水分的羟离子(OH基)造成的吸收峰值的波长1383nm附近的光用作信号光，而使传输容量进一步增加。
还有，与本发明有关的色散位移光纤的特征在于长度为22m的光缆截止波长是在1300nm以下。
按照本发明，在色散位移光纤中，由于波长大于1300nm，可进行单模式动作，故可实现将1300nm～1625nm的整个波长范围作为信号波长区域的WDM传送通路。
再有，与本发明有关的色散位移光纤的特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
按照本发明，能实现下述色散位移光纤，即使在波长区域1530～1625nm的任何的波长，波长色散量也均为-1.0～-10.0ps/nm/km的范围内。
另外，与本发明有关的色散位移光纤的特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯中的相对包层的比折射率差设定为正值。
按照本发明，通过象上述那样设定比折射率差，则实现下述的色散位移光纤，其中，零色散波长位于大于1640nm的波长侧，在波长区域1530～1625nm的波长色散量是-1.0～-10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值，波长为1550nm的PMD是在0.1ps/(k/m)1/2以下，波长为1550nm的有效纤芯截面积是40～70μm2。
在这里，在本说明书中，所谓“氢老化试验”是指按照由IEC60793-2-50(first edition 2002-01)Annex C Section C3.1规定的方法而进行的试验。但是，波长λy为1382nm。“长度为22m的光缆截止波长”指按照ITU-T(国际电气通信组织)G.650定义的光缆截止波长λcc。此外，对于在本说明书中未特别定义的术语，可以遵照ITU-TG.650中的定义，测定方法。
在下面的发明的具体描述中，具体记载了本发明的上述和其它的目的，特征与优点，或在参照附图而阅读时，会明白本发明的上述和其它的目的，特征与优点。
图1A为本发明的第1实施例的色散位移光纤的组成图，图1B为表示图1A的色散位移光纤的折射率分布的图；图2为表示本发明的色散位移光纤的波长色散特性的图。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的色散位移光纤的优选方式进行描述。
图1A，1B表示本发明的第1实施例的色散位移光纤，图1A为色散位移光纤的组成图，图1B为表示折射率分布的图。在第1实施例的色散位移光纤1中，在具有光轴中心C的中心纤芯1a(折射率＝n1，外径D1)的周围，第2纤芯1b(折射率＝n2，外径D2)、第3纤芯1c(折射率＝n3，外径D3)和包层1d(折射率＝n2，外径D4)形成为同心圆状。在该色散位移光纤1中，通过使各部分的折射率满足n1＞n3＞n2的关系，将中心纤芯1a、第2纤芯1b、第3纤芯1c中的相对包层1d的比折射率差设定为正值，特别是最好使中心纤芯1a相对包层1d的比折射率差Δ1(％)满足0.7≤Δ1≤0.9。
具有这样的折射率分布的色散位移光纤1是这样制造的把石英玻璃作为基体，对在与中心纤芯1a、第2纤芯1b、第3纤芯1c和包层1d相对应的中心纤芯区域、第2纤芯区域和第3纤芯区域添加掺杂物(GeO2)后的预成形坯料进行拉丝处理。
在该色散位移光纤1中，如图2所示的那样，零色散波长位于大于1640nm的波长侧，波长区域在1530～1625nm的波长色散量是-1.0～-10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值。于是，对色散位移光纤1中的信号光的波形变差和累积波长色散造成的信号光的波形变差这两者进行抑制，采用遍及波长区域1530～1625nm宽的波长区域的多波长的信号光，可进行大容量的长距离传输。
另外，在该色散位移光纤1中，通过把波长为1550nm的PMD设定在0.1ps/(k/m)1/2以下，可以高速进行光通信。另外，在该色散位移光纤1中，把波长为1550nm的有效纤芯截面积在40～70μm2的范围内，可进一步抑制非线性光线现象造成的信号光的波形变差，并且即使相对因制作光缆等而产生的弯曲，仍能抑制传输损耗的增加。
按下述要求试制图1A所示的方案的色散位移光纤1，中心纤芯1a的外径D1为5.4μm，第2纤芯1b的外径D2为9.8μm，第3纤芯1c的外径D3为20μm，包层1d的外径D4为125μm。另外，中心纤芯1a的比折射率差Δ1为0.82％，第2纤芯1b的比折射率差Δ2为0.05％，第3纤芯1c的比折射率差Δ3为0.3％。在这里，经拉丝加工的色散位移光纤1曝露于由氘形成的气氛中3个小时，以便使耐氢性提高。
对已试制的色散位移光纤1的特性进行测定，其结果如下零色散波长为1664nm，在波长1530-1625nm的波长色散量是-2.0～-7.1ps/nm/km，色散斜率是0.056ps/nm2/km。另外，波长为1550nm的PMD是0.079ps/(k/m)1/2，波长为1550nm的有效纤芯截面积是53μm2。
另一方面，波长为1550nm的传输损耗为0.192dB/km，波长为1310nm和1383nm的传输损耗分别为0.37dB/km，0.33dB/km。另外，氢老化试验前后的波长为1383nm的传输损耗没有增加。此外，长度为22m的光缆的截止波长是1222nm。
象上面所描述的那样，按照本发明的色散位移光纤，由于零色散波长位于大于1640nm的波长侧，在于波长区域1530～1625nm的任何的波长的波长色散量均在-1.0～-10.0ps/nm/km的范围内，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值，在遍及波长1530～1625nm宽的波长区域，不存在变为零色散的波长，波长色散量是上述数值范围内的值，故获得下述效果，也就是说，即使在采用多波长的信号光长距离地传输大容量的信息的情况下，仍能抑制非线性光学现象造成的信号光的波形变差和累积波长色散造成的信号光的波形变差这两者。另外，在本发明的色散位移光纤中，由于波长为1550nm的PMD是在0.1ps/(k/m)1/2以下，故可以高速进行光通信。另外，在本发明的色散位移光纤中，由于波长为1550nm的有效纤芯截面积是40～70μm2，故可进一步抑制非线性光学现象造成的信号光的波形变差，即使相对因制成光缆等而造成的弯曲，仍可抑制传输损耗的增加。
另外，按照本发明，在上述色散位移光纤中，由于波长为1550nm的传输损耗小于0.200dB/km，故色散位移光纤具有传输损耗充分小的效果。由此，对于采用本发明的色散位移光纤的光传输系统，使中继间距增加，光放大器的设置台数减少，整体的价格较低。
此外，按照本发明，在上述色散位移光纤中，波长为1383nm的传输损耗小于波长为1310nm的传输损耗，氢老化试验前后的波长为1383nm的传输损耗的增加量小于0.04dB/km，故具有下述效果，即，在色散位移光纤中，可将存在伴随水分的羟离子(OH基)造成的吸收峰值的波长为1383nm附近的波长用作信号光波长，可使传输容量进一步增加。
还有，按照本发明，由于在上述色散位移光纤中，长度为22m的光缆截止波长是在1300nm以下，在色散位移光纤中，在波长1300nm以上可进行单模式动作，故获得能够实现将1300nm～1625nm的整个波长范围作为信号波长区域的WDM传输线路。
再有，按照本发明，在上述色散位移光纤中，由于其包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率，故获得下述效果，即，实现对于波长区域1530～1625nm的任何的波长，波长色散量均为-1.0～-10.0ps/nm/km的范围内的色散位移光纤。
另外，按照本发明，由于在上述色散位移光纤中，上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯中的相对包层的比折射率差设定为正值，或上述中心纤芯和第3纤芯中的相对包层的比折射率差设定为正值，上述第2纤芯中的相对包层的比折射率差设定为负值，故获得实现下述色散位移光纤的效果零色散波长位于大于1640nm的波长侧，对于波长区域在1530～1625nm的范围内的任何的波长，波长色散量均是-1.0～-10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值，波长为1550nm的PMD是在0.1ps/(k/m)1/2以下，波长为1550nm的有效纤芯截面积是40～70μm2。
为了完整地、清楚地公开本发明，而对有特征的实施例进行了描述。但是，权利要求书的保护范围不限于上述实施例，在本说明书中给出的基础事项的范围内，本技术领域的普通技术人员会想到的全部的变形实例和可代替方案的构成，都应属于本发明的范围。
权利要求
1.一种色散位移光纤，其特征在于零色散波长位于大于1640nm的波长侧，在波长区域1530～1625nm的波长色散量是-1.0～-10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm2/km的正值，波长为1550nm的偏振波模式色散量是在0.1ps/(k/m)1/2以下，波长为1550nm的有效纤芯截面积是40～70μm2。
2.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于波长为1550nm的传输损耗是在0.200dB/km以下。
3.根据权利要求2所述的色散位移光纤，其特征在于波长为1383nm的传输损耗小于波长为1310nm的传输损耗，氢老化试验前后的波长为1383nm的传输损耗的增加量是在0.04dB/km以下。
4.根据权利要求3所述的色散位移光纤，其特征在于长度为22m的光缆截止波长是在1300nm以下。
5.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
6.根据权利要求2所述的色散位移光纤，其特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
7.根据权利要求3所述的色散位移光纤，其特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
8.根据权利要求4所述的色散位移光纤，其特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
9.根据权利要求5所述的色散位移光纤，其特征在于包括中心纤芯，该中心纤芯包含光轴中心，具有第1折射率；第2纤芯，该第2纤芯包围上述中心纤芯，具有小于上述第1折射率的第2折射率；第3纤芯，该第3纤芯包围第2纤芯，具有大于上述第2折射率的第3折射率；包层，该包层包围上述第3纤芯，具有小于上述第3折射率的第4折射率。
10.根据权利要求1所述的色散位移光纤，其特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯的相对包层的比折射率差设定为正值。
11.根据权利要求2所述的色散位移光纤，其特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯的相对包层的比折射率差设定为正值。
12.根据权利要求3所述的色散位移光纤，其特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯的相对包层的比折射率差设定为正值。
13.根据权利要求4所述的色散位移光纤，其特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯的相对包层的比折射率差设定为正值。
14.根据权利要求5所述的色散位移光纤，其特征在于上述中心纤芯、第2纤芯和第3纤芯的相对包层的比折射率差设定为正值。
全文摘要
一种色散位移光纤，其特征在于零色散波长位于大于1640nm的波长侧，在波长区域1530～1625nm的波长色散量是－1.0～－10.0ps/nm/km，色散斜率是不足0.07ps/nm
文档编号G02B6/02GK1495448SQ0312558
公开日2004年5月12日 申请日期2003年9月9日 优先权日2002年9月9日
发明者高桥文雄 申请人:古河电气工业株式会社