专利名称：光纤及使用该光纤的光传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在波分复用(WDM)传输中适合于作为光传输线的光纤，以及一种使用该光纤的光传输系统。
背景技术：
常规地，已很好地建立了使用1.31μm或1.55μm波长波段的光作为光通信信号光的技术。
在光通信中主要用作光传输线的光纤是标准单模光纤(SMF)，其在1.31μm波段上具有零色散波长(以下内容中1.31μm波段定义为波长范围为1300-1324nm)。
同时，由于石英基(silica based)光纤在1.55μm的传输损耗变得最小，以及铒掺杂光纤放大器(EDFA)在1.55μm波段能够进行高效的光放大，因此广泛地引入了在1.55μm波段具有零色散波长的色散位移光纤(DSF)(以下内容中1.55μm波段定义为波长范围为1530-1570nm)。
通常应用一种所谓的双形状分布(dual shape profile)作为DSF纤芯的折射率分布，该双形状分布包括位于中心的第一纤芯和包围第一纤芯的第二纤芯，其中所述第二纤芯的折射率低于所述第一纤芯的折射率。
近些年来，由于信息技术的进步产生了迅速增加的信息业务量，WDM传输被广泛地引入到电信领域。要求WDM传输的光纤具有低的传输损耗。而且，为防止诸如四波混合(FWM)等的非线性现象产生的噪声，在工作波长波段的色散的绝对值不应太小也是重要的。
而且，为抑制由于累加色散产生的信号光的波失真，色散的绝对值不能太大也是重要的。
作为防止上述由FWM产生噪声的光纤的一种解决方案，开发并商业化了一种非零色散移位光纤(NZ-DSF)，在该光纤中调整常规DSF的折射率分布，将零色散波长轻微地移位到1550nm的稍长或稍短端。
除FWM外，在已知与光纤纤芯的光功率密度成正比的非线性现象中，还有自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)等。
即使NZ-DSF能够抑制FWM，由SPM和XPM也容易产生信号波形失真。这是因为NZ-DSF的模场直径(MFD)相对较小，使纤芯中的光功率密度容易增加。
尽管具有很多波长的较长传输距离要求较高的光功率输入，但能够通过增大有效面积(Aeff)来减小光功率密度，其中该有效面积能够使由非线性现象产生的波形失真降低。
因此，在工作波长范围内具有较高有效面积和中等色散的光纤对于抑制非线性现象来说是优选的。
美国专利No.6072929公开的一种光纤，其通过将Aeff增大到大于大约70μm2，抑制了上述非线性现象的产生，并减小了由非线性现象产生的信号失真。
同时，需要进一步扩充通信信息的容量，而且，正在努力增大工作波长的波段。美国专利No.5905838公开了一种能够在1.31μm和1.55μm波长波段上都能够进行WDM传输的光纤。
在美国专利No.5905838公开的光纤中，将零色散波长移位到1350nm-1450nm之间的范围，且通过减小在两个波长波段的色散斜率，使1.31μm和1.55μm波段的色散绝对值小。
发明内容
但是，通常，如果减小色散斜率，则Aeff也趋于变小。在上述用于在1350nm-1450nm之间移位零色散波长并减小色散斜率的技术中，必须将Aeff减小到50μm2或以下。因此，不能减小由非线性现象产生的信号光失真。
而且，当考虑1.31μm波段传输时，截止波长不得不在1300nm或以下。通常，当截止波长小时，弯曲损耗趋于增加，而且，在长的波长端，由弯曲损耗产生的损耗增加会加大。因此，当将截止波长设置为1300nm或以下时，在1.55μm波段上弯曲损耗的增加是不可避免的。
同样开发了诸如阿尔卡特公司的TeraLight(商标)的减小了色散斜率的光纤，其在1450nm或以上的波长范围内没有零色散波长，而且除C波段(1530-1565nm)和L波段(1565-1625nm)传输外，其还允许S波段(1450-1530nm)传输。
但是，当在如此宽带内进行光放大时，会出现泵浦波段与S波段的传输波段重叠的问题。例如，当使用EDFA作为光放大器时，泵浦波段约为1480nm。因为该泵浦光可产生在S波段传输的信号光的衰减，因此，使用约1480nm作为传输波段实质上很困难。
本发明考虑以上述问题，其目的在于提供一种适用于在1.55μm波长波段和在1400nm-1460nm之间的波长范围内的WDM传输的光纤，其确保有效面积，以抑制由于非线性现象产生的信号光失真。
根据本发明的一种光纤的特征在于在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km，在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上，在1550nm波长的色散斜率为正，在1400nm-1460nm波长范围之外具有零色散波长，在1400nm波长的色散的绝对值不小于2ps/nm/km且不大于10ps/nm/km，其截止波长为1400nm或以下，在1400nm波长的传输损耗为0.40dB/km或以下。
优选地，根据本发明的光纤在波长为1400nm的色散不小于-10ps/nm/km且不大于-2ps/nm/km。
优选地，根据本发明的光纤的零色散波长在1470nm-1510nm的波长范围内。
优选地，根据本发明的光纤在零色散波长的色散斜率为0.085ps/nm2/km或以上。
根据本发明的另一种光纤的特征在于其零色散波长在1470nm-1510nm，在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km且不大于10ps/nm/km，在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上，在1550nm波长的色散斜率为正，50nm或以下的波长带宽的色散不小于-2ps/nm/km且不大于2ps/nm/km。
根据本发明的上述实施例，在1.55μm波长波段和1400nm-1460nm之间的波长范围内能够实现高质量的WDM传输。
图1(A)和图1(B)分别示出了根据本发明一个实施例的横截面图，以及折射率分布。
图2是根据本发明一个实施例的WDM传输系统的图。
具体实施例方式
以下结合附图来解释本发明的优选实施例。
根据本发明一个实施例的一种光纤的特征在于在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km，在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上，在1550nm波长的色散斜率为正，在1400nm-1460nm波长范围之外具有零色散波长，在1400nm波长的色散的绝对值不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km，其截止波长为1400nm或以下，在1400nm波长的传输损耗为0.40dB/km或以下。
通过以下等式来表示有效面积Aeff=2π(∫0∞E2rdr)2/(∫0∞E4rdr).......(1)]]>这里，“E”表示传播光周围的电场，“r”表示从纤芯中心沿半径方向的距离。
而且，截止波长是根据ITU-T G.650定义的光缆的截止波长λcc。
通常，当有效面积小或色散的绝对值小时，由于容易产生非线性现象，因此在WDM传输中信号光的波形大幅地失真。另一方面，当色散过大时，由累加色散和SPM之间的协同作用，使信号光的波形大幅地失真。
根据发明者的研究结果，通过使用具有以下特征的光纤，有可能降低长距离传输中总的波失真，并能够在1.55μm波段上实现高质量的WDM传输在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km，在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上，在1550nm波长的色散斜率为正。
根据本发明实施例的光纤具有中等色散，和65μm2或以上的有效面积，以减少由非线性现象产生的信号光波形失真。
而且，在约1385nm具有吸收峰值的OH污染通常作为杂质混合到常规光纤中。已知具有这些杂质的光纤在约1385nm显示出大的传输损耗。但是，近几年光纤生产技术的进步，使由OH污染在约1380nm产生的吸收损耗足够小，可以忽略它对1400nm传输损耗产生的影响。而且，有必要避免在约1480nm的传输，原因是该波长波段作为光放大器EDFA的泵浦光的波长波段。
因此，除1.55μm波段外，假设根据本发明的光纤的WDM传输的波长波段为1400nm到1460nm。
本实施例的光纤除能够在1.55μm波段实现高质量的WDM传输外，还能够在1400-1460nm之间的波长范围内实现WDM传输，因此扩展了传输的波长波段。
而且，因为可将截止波长的上限设置在1400nm，因此预期能够改善弯曲损耗。
另外，优选地，根据本实施例的光纤在波长1400nm的色散不小于-10ps/nm/km，且不大于-2ps/nm/km。
同时，优选地，零色散波长位于1470nm-1510nm的波长范围内，而且，优选地，在零色散波长的色散斜率为0.085ps/nm2/km或以上。
另一方面，常规DSF在波长1400nm的色散约为-12ps/nm/km，零色散波长为1530nm-1570nm，在零色散波长的色散斜率约为0.07-0.08ps/km/nm2。
因为根据本发明实施例的光纤的特征与常规DSF没有太大区别，因此有可能使用具有略微改动的常规DSF的折射率分布和生产方法来生产本发明的光纤。
而且，通过假设色散斜率为0.085ps/nm2/km，可以尽可能地减小低色散波长范围的(色散为-2到+2ps/nm/km)宽度，从生产和特征的方面来看，这也适用的。
接下来，解释本实施例中具有以上特征光纤的结构。图1(A)是关于本实施例的光纤1的横截面图，图1B是该光纤的折射率分布。
根据本实施例的光纤包括位于中心的第一纤芯11，其具有最高折射率，包围第一纤芯11的第二纤芯12，其折射率低于第一纤芯11的折射率，包围第二纤芯12的第三纤芯，其折射率低于第一纤芯11的折射率但高于第二纤芯12的折射率，以及包围第三纤芯13的包层14。
第一纤芯11的折射率n11、第二纤芯12的折射率n12、第三纤芯13的折射率n13、以及包层14的折射率n14满足条件n11＞n13＞n14＞n12。而且，第一纤芯11与包层14之间的折射率差Δ1约为0.60％，第二纤芯12与包层之间的折射率差Δ2约为0.01％，以及第三纤芯与包层之间的折射率差Δ3约为0.14％。分别由以下等式(2)-(4)表示上述折射率差Δ1、Δ2和Δ3Δ1＝(n11-n14)/n14×100........(2)Δ2＝(n12-n14)/n14×100........(3)Δ3＝(n13-n14)/n14×100........(4)而且，例如，如图1(B)所示，当制造的包层14具有124-126μm直径的光纤时，第一纤芯11的直径“2a”为7.4μm，第二纤芯12的直径“2b”为9.0μm，第三纤芯13的直径“2c”为19.0μm。
通过向纯净的石英(SiO2)掺杂诸如锗(Ge)的元素来形成第一纤芯11和第三纤芯13，其中掺杂的元素能够提高折射率。
可通过以下方式实现具有上述特征的光纤分别调整第一、第二和第三纤芯的折射率n11、n12和n13，以及直径“2a”、“2b”和“2c”，以及第一纤芯11的折射率分布等。
如图1所示，在光纤的结构中，调整第一纤芯、第二纤芯和第三纤芯的折射率、直径等，并制造光纤。
该光纤的零色散波长为1500nm，在零色散波长的色散斜率为0.091ps/nm2/km，在1530nm的色散为2.6ps/nm/km，在1550nm的色散为4.3ps/nm/km，在1565nm的色散为5.8ps/nm/km，在1550nm的有效面积Aeff为72μm2，截止波长为1340nm。
而且，色散为+2.0ps/nm/km时的波长为1523nm，色散为-2.0ps/nm/km时的波长为1475nm，光纤具有不小于-2.0ps/nm/km且不大于2ps/nm/km的低色散的波长范围为48nm。
而且，在1460nm的色散为-4.3ps/nm/km，在1400nm的色散为-9.3ps/nm/km，1400nm的传输损耗为0.39dB/km，在1.55μm波长波段和1400nm-1460nm之间的波长范围内获得了适合于WDM传输的光纤。
如以上详细解释的，本实施例的光纤的特征为在1550nm波长的色散为2-10ps/nm/km，有效面积为65μm2或以上，正的色散斜率，在波长1400nm的色散的绝对值为2-10ps/nm/km，截止波长为1400nm或以下，在波长1400nm的传输损耗为0.40dB/km或以下。
结果，通过确保有效面积充分足够以减小由非线性现象产生的信号光失真，能够在1.55μm波长和1400nm-1460nm之间的波长范围内实现WDM传输。
图2是WDM传输系统的图，其中通过补偿器来补偿根据本实施例的光纤的色散。将来自信号光源S的信号发送到根据本实施例的光纤F，由放大器AMP放大，然后由色散补偿光纤DCF补偿色散。
通过使用该光传输系统，能够实现在1.55μm波长波段和在1400nm-1460nm之间的波长范围内的WDM传输。
本发明不局限于上述实施例的举例。
例如，光纤可以具有满足必要特征的、与所述实施例不同的结构与折射率分布。
而且，可以不使用色散补偿光纤来组成光传输系统。
另外，不背离本发明总结的其他各种形式也是可能的。
通过本发明，提供了一种适合于实现在1.55μm波长波段和在1400nm-1460nm之间的波长范围内的WDM传输的光纤，其保证了有效面积充分足够，以减小由非线性现象产生的信号光失真。
权利要求
1.一种光纤，其特征在于在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km；在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上；在1550nm波长的色散斜率为正；在1400nm至1460nm波长范围之外为零色散波长；在1400nm波长的色散的绝对值不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km；截止波长为1400nm或以下；以及在1400nm波长的传输损耗为0.40dB/km或以下。
2.根据权利要求1所述的光纤，进一步特征在于在1400nm波长的色散为不小于-10ps/nm/km，且不大于-2ps/nm/km。
3.根据权利要求2所述的光纤，其进一步特征在于在1470nm-1510nm的波长范围内为零色散波长。
4.根据权利要求3所述的光纤，其进一步特征在于在零色散波长的色散斜率为0.085ps/nm2/km或以上。
5.一种使用权利要求1所述的光纤作为传输线的光传输系统。
6.一种光纤，其特征在于在1470nm-1510nm的波长范围内为零色散波长；在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km；在1550nm波长的有效面积为65μm2或以上；色散斜率为正；波长带宽为50nm或以下的色散不小于-2ps/nm/km，且不大于2ps/nm/km。
7.一种使用权利要求6所述的光纤作为传输线的光传输系统。
全文摘要
提供了一种光纤，其特征在于在1550nm波长的色散不小于2ps/nm/km，且不大于10ps/nm/km，在1550nm波长的有效面积为65μm
文档编号G02B6/036GK1495452SQ0314843
公开日2004年5月12日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月28日
发明者高桥文雄, 铃木好久, 久 申请人:古河电气工业株式会社