专利名称：光纤和传输系统以及波分复用传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够抑制受激布里渊散射(以下称为SBS。)的发生、以更高功率的信号进行传输的光纤。
本发明主张于2004年11月5日申请的日本特愿2004-321912号、于2005年3月17日申请的日本特愿2005-77008号、以及于2005年7月6日申请的日本特愿2005-197639号的优先权，并在这里引用其内容。
背景技术：
近年来，开始了把光纤接入各个家庭，使用该光纤进行各种信息的交换的光纤入户(Fiber To The Home以下称为FTTH。)的服务。
作为传输各种信息的FTTH的一种形态，存在以各自不同的方式，使用一根光纤同时传输广播信号和其他通信信号的系统(ITUTRecommendation G.983.3)。一般来讲，在这种系统中，广播信号多数情况是模拟信号、基带信号或光SCM信号。
从作为传输介质的光纤的角度观察到的该系统的特征如下所示。
·FTTH通常是双星型的PON(Passive Optical Network)，分配损耗大(假定通常最大为32个分支)。
·由于传输模拟信号、基带信号或光SCM信号，所以需要增大接收机中的CNR(Carrier Noise Ratio载噪比)，所需的受光部的最低信号光功率大于通信中所使用的数字传输。
因此，在该系统中，需要增大信号输入部中的必要信号光功率。特别是如果考虑到信号光在传输中的衰减和分配损耗，则在更长距离的线路和更多分支的线路中，需要更高的功率。当然，对于信号能够传输到尽可能远的距离，而且一次可同时分配给众多的用户的情况而言，从各种角度(建设成本、维护性、系统设计等)看都是有利的。
作为与本发明有关的以往技术，可列举出非专利文献1～3以及专利文献1。
非专利文献1A.R.Charaplyvy，J.Lightwave Technol.，vol.8，pp.1548-1557(1990)专利文献1美国专利第5,267,339号非专利文献2K.Shiraki，et al.，J.Lightwave Technol.，vol.14，pp.50-57(1996)非专利文献3Y.Koyamada，et al.，J.Lightwave Technol.，vol.22，pp.631-639(2004)但是，在使用光纤的光传输中，会存在如下的情况，即、作为一种非线性现象的SBS，会导致出现即使要把某个功率以上的光入射到光纤中，也只能入射一定的光量(以下称为SBS阈值功率。)，其余的光则成为后方散射光而返回到入射光侧的现象，由此对输入部中的信号光功率形成了限制(例如参照非专利文献1。)。
发明内容
本发明就是鉴于上述的情况而提出的，其目的是为了使更高功率的光入射到光纤中，而提供一种可抑制SBS的产生，与以往的光纤相比能够进一步提高SBS阈值功率的光纤和使用该光纤的传输系统以及波分复用传输系统。
为了达到上述的目的，本发明提供一种光纤，其中，在光纤中产生的声模的基模的第1模场直径与该光纤的光强度分布的第2模场直径不同。
在本发明的光纤中，也可以是，第1模场直径为第2模场直径的1.6倍以上或2/3以下。
在本发明的光纤中，也可以是，在光纤中产生的声模的基模的第1模场直径，其直径大于等于10μm或小于等于6μm。
在本发明的光纤中，通过减小光纤的声场分布与光的功率分布的重叠，与具有同等光学特性的光纤相比，可以减少受激布里渊散射的发生。
在本发明的光纤中，通过使光纤的声场分布扩展得比光的功率分布宽，可以减小声场分布与光的功率分布的重叠。
在本发明的光纤中，通过使光纤的声场分布缩小得比光功率分布窄，可以减小声场分布与光的功率分布的重叠。
在本发明的光纤中，也可以具有与具有同等光学特性的光纤相比为其1.5倍以上的受激布里渊阈值功率。
在本发明的光纤中，也可以具有与具有同等光学特性的光纤相比为其2倍以上的受激布里渊阈值功率。
在本发明的光纤中，也可以是，光缆截止波长小于等于1260nm，波长1310nm时的模场直径大于等于7.9μm并小于等于10.2μm，零色散波长在1300nm～1324nm的范围内。
在本发明的光纤中，也可以具有在中心部具有纤芯，在该纤芯的外周部具有包层，该包层由折射率不同的2层以上构成的结构。
在上述光纤中，也可以是，包层由2层构成，在把与纤芯邻接的包层设为第1包层，把与第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把第1包层的折射率设为nc1，把第2包层的折射率设为nc2时，nc1＜nc2。
在上述光纤中，也可以是，包层由3层构成，在把与纤芯邻接的包层设为第1包层，把与第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把与第2包层的外周邻接的包层设为第3包层，把第1包层的折射率设为nc1，把第2包层的折射率设为nc2，把第3包层的折射率设为nc3时，nc2＜nc1＜nc3。
另外，本发明提供一种光纤，其中，在把从布里渊光谱的频率低的一侧数的第i个峰值增益设为g(i)，把所存在的多个峰值中的最大增益设为Max(g)时，g(i)≥
的峰值存在2个以上。
在上述光纤中，也可以是，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
在上述光纤中，也可以是，g(i)≥
的峰值存在2个以上。
在上述光纤中，也可以是，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
另外，本发明提供一种传输系统，其构成为使用上述本发明的光纤进行模拟信号传输或基带传输或光SCM传输。
另外，本发明提供一种波分复用传输系统，其构成为使用上述本发明的光纤进行模拟信号传输和/或基带传输或光SCM传输，并且进行数据传输和/或声音传输。
根据本发明，可提供能够抑制SBS的发生，以更高功率的信号进行传输的光纤、使用了该光纤的能够进行多分支、长距离传输的传输系统以及波分复用传输系统。
图1是说明阈值功率的曲线图。
图2是表示一般的光纤构造的端面图。
图3是表示光功率分布和声模场分布的重叠状态的曲线图。
图4A是实现SBS抑制的光功率和声模场分布的示例。
图4B是实现SBS抑制的光功率和声模场分布的示例。
图4C是实现SBS抑制的光功率和声模场分布的示例。
图5是表示声MFD和光MFD的相对值与布里渊增益的关系的曲线图。
图6是举例说明以往型的光纤的折射率分布的曲线图。
图7是表示图6的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图8是表示图6的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图9是表示第1实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图10是表示第1实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图11是表示第1实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图12是表示第2实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图13是表示第2实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图14是表示第2实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图15是表示第3实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图16是表示第3实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图17是表示第3实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图18是表示第4实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图19是表示第4实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图20是表示第4实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图21是表示第5实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图22是表示第5实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图23是表示第5实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图24是表示第6实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图25是表示第6实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图26是表示第6实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图27是表示第7实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图28是表示第7实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图29是表示第7实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图30是表示第8实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图31是表示第8实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图32是表示第8实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图33是表示第9实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图34是表示第9实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图35是表示第9实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图36是表示第10实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图37是表示第10实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图38是表示第10实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图39是表示第11实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图40是表示第11实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图41是表示第11实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图42是表示第12实施例的光纤的折射率分布的曲线图。
图43是表示第12实施例的光纤的光强度分布和声模的分布的曲线图。
图44是表示第12实施例的光纤的布里渊光谱的曲线图。
图45是表示使用本发明的光纤构成的传输系统(波分复用传输系统)的图。
图中1-光纤；2-纤芯；3-包层；10-光传输系统(波分复用传输系统)。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的光纤具有在光纤中产生的声模的基模的模场直径与该光纤的光强度分布的模场直径不同的结构，由此，可抑制SBS的发生，以更高功率的信号进行传输。
SBS是在构成光纤的石英玻璃等介质的声学声子与入射光的相互作用下而产生的非弹性散射的一种。从高功率信号光输入的角度讲，SBS具有·阈值功率比其他非弹性散射低、·布里渊散射光的大部分成为后方散射光的特征。
图1是举例表示通常的光纤中的SBS阈值功率的曲线图。在ITU-TG.650.2，Definitions and test methods for statistical and non-linearattributed of single-mode fiber and cable，Appendix II中记载有SBS阈值功率的测定方法。
该阈值功率表示SBS效率急速增大的光强度。因此，如果阈值功率低，即在比其他非弹性散射更低的入射光功率的情况下，则发生SBS。并且，所产生的SBS光几乎全部都被散射到后方(入射侧)，SBS光不向前方(受光侧)传播，只有因SBS而减少后的入射信号光向前方传播。在这2个作用下，即使要向光纤入射高功率光，SBS阈值功率以上的光也不会向前方传播(参照图1中的表示透射光的功率的曲线。)。
SBS阈值功率在信号光的光谱线宽窄的情况下，可用下式(1)近似表示。
Pth=21·AeffgBO·Leff...(1)]]>在式(1)中，Pth表示SBS阈值功率、Aeff表示纤芯有效截面面积、gBO表示布里渊增益系数。另外，Leff是有效作用长度，其通过下式(2)求得。
Leff=1-exp(-αL)α...(2)]]>在式(2)中，α表示光纤的损耗、L表示光纤实际长度(线路长度)。
从式(1)可知，为了提高SBS阈值功率，只要增大纤芯有效截面面积Aeff、或减小布里渊增益系数gBO即可。但是，由于Aeff与例如色散特性等其他光学特性密切相关，所以希望尽可能避免选择增大Aeff。因此，作为实质可行的方法，可以考虑减小布里渊增益系数。
布里渊增益系数，在信号光的光谱线宽窄的情况下，如果假定布里渊光谱是劳伦兹(Lorentz)型，则可用下式(3)表示。
gBO=2pn07p122cλ2ρ0vAΔvB...(3)]]>在式(3)中，n0表示光纤介质(在本例中是石英玻璃)的折射率、P12表示普克尔斯(Pockels)的光弹性系数、c表示光速、λ表示信号光波长、ρ0表示光纤介质(在本例中是石英玻璃)的密度、vA表示光纤的包层中的音速、ΔvB表示布里渊光谱的半值全宽(FWHM)。另外，到此为止的关于一般的SBS的说明，可参照例如非专利文献1等。
从式(3)可看出，由于ΔvB以外的参数是材料或系统固有的参数，所以难以进行大幅变更或改善。即，为了提高阈值功率，只有扩展布里渊光谱宽度一种方法。
作为实现布里渊光谱扩大的方法，公开有如下的方法，即，通过在光纤的长度方向上改变光学特性和掺杂物浓度、以及残留应力，在长度方向上改变布里渊增益成为最大的频率(峰值频率)，由此来扩大光纤传输线路整体的布里渊光谱宽度(例如参照专利文献1、非专利文献2。)。但是，如果采用基于该以往技术的方法，则光纤的光学特性在长度方向上也必然发生改变，因此，在实用上是不希望的。
另一方面，作为布里渊光谱的其他表达方式，相互作用的(多个)声学声子模的空间扩展、和光学模的空间功率分布的重叠的总和，也可以用下式(4)、(5)表示(例如参照非专利文献3。)。
S(v)=ΣiSi(v)...(4)]]>[算式5]Si(v)=Gi2Γi2π2[(v-v0+f1)2+(Γ12π)2...(5)]]>在式(4)、(5)中，Si(v)表示各个声模的频率v下的布里渊增益，i表示各个声模编号，v0表示峰值频率，fi表示各个声模的声频，Γi表示声波衰减系数(衰减缓和时间的倒数)。另外，Gi通过下式(6)求出。
Gi=p12ω0βi∫0∞X2(r)·Yzi(r)·rdr...(6)]]>在式(6)中，P12表示普克尔斯(Pockels)的光弹性系数、ω0表示入射光的角振动频率、βi表示各个声模的传播常数。另外，X(r)和Yzi(r)分别是光纤中的传播光的电场分布、和各个声模的轴(z)向振动的位移量分布。另外，在此，峰值频率下的S(v)(＝S(v0))相当于式(3)中的gBO。
根据式(4)～式(6)，本发明人发现通过减小Gi，即，减小传播光的电场分布与各个声模的轴(z)向的振动位移量分布的分布重叠，可减小布里渊增益(＝增大阈值功率)。
因此，本发明人对如何减小上述重叠的具体方法进行了深入研究。下面说明研究的结果。
图2举例表示现有的光纤的结构。该光纤1由纤芯2和包层3构成，该纤芯2由折射率高的石英玻璃构成，该包层3由设在该纤芯2的外周的石英玻璃构成。在纤芯2的部分，添加有提高折射率的掺杂剂(例如锗)。在包层3中，未进行特意的掺杂剂的添加。如图2所示，光纤1的构造为同心状，中央的纤芯2的折射率与包层3相比，相对提高，光在被封闭在该纤芯2中的状态下进行导波。
另一方面，与SBS相关的声模也同样在光纤中传播。对于声波来说，向石英玻璃中添加任何元素都具有降低音速(＝封闭声波)的效果。因此，在图2所示的构造的情况下，声波也和光一样，被封闭在纤芯2的部分中进行导波。
图3表示图2的构造下的声模的位移量分布(场分布)、和光的功率分布(电场分布的乘方分布)的计算结果的一例。如在此举例表示的那样，在没有特意降低SBS的以往的光纤中，声模场分布和光的功率分布具有大致相同的分布。
为了减少声场分布与光的功率分布的重叠，如图4A～4B所示，可采用(a)把声场分布中心与光功率分布中心错开(参照图4A)、(b)使声场分布扩展得比光功率分布宽(参照图4B)，或者(c)使光功率分布扩展得比声场分布宽(参照图4C)的方法。
但是，关于上述(a)，如图2所示的那样，基于光纤的构造，声模和光功率的分布不得不成为同心状，因而难以实施。
因此，可根据上述(b)和(c)的方法，减少声场分布与光的功率分布的重叠，从而可实现SBS的抑制和SBS阈值功率的增加。
为了进行更详细的说明，定义场分布的扩展。一般来讲，对于像光纤那样的在中心具有最大值的分布，作为其空间扩展的指标，使用成为场径的指标。关于场径的定义，在不同的领域有不同的定义。在光纤领域中，一般使用Petermann II的定义的模场直径(MFD)，但在本发明中，作为光强度的空间分布，以具有成为峰值功率的1/e的直径为场径(以下把其称为光MFD。)。
不使用一般的MFD的原因是，在式(6)中，由于进行重叠积分的直接分布是模场分布X的乘方，即光功率分布，所以在与声模分布的比较中，在直观上容易理解。
另一方面，关于与声模有关的场径，以具有成为峰值位移量的1/e的直径为MFD(以下把其称为声MFD。)。
根据该定义，图3所示的情况下的光MFD和声MFD分别被计算为7.5μm、7.1μm。
图5表示在把光MFD固定而使声MFD变化时的布里渊增益的变化的模拟例。这里，可看出，为了把阈值功率改善1.5倍以上(＝使布里渊增益为1/1.5倍)，只要使声MFD为光MFD的大约1.6倍以上或2/3以下即可。另外，根据图5可判断出，为了把阈值功率改善2倍以上(＝使布里渊增益为1/2倍)，只要使声MFD为光MFD的大约2.2倍以上或1/2以下即可。这里，虽然是固定了光MFD，但是，即使在使光MFD变化的情况下，只要能够满足光MFD与声MFD的相对关系，也能够导出图5的关系。
并且，理想的是，希望只通过改变声MFD来实现SBS抑制。因为本发明的对象既然是光纤，则在光纤的光学特性中除了SBS以外，还存在各种各样的要求性能。为了在满足这些要求性能的同时实现SBS抑制，需要在不改变光MFD的情况下，改变声MFD。
通常，在信息通信中使用的光纤的本定义下的光MFD，在波长为1550nm左右时，为6～10μm左右。因此，具有该光MFD的光纤为了实现使声MFD为光MFD的1.6倍以上或2/3以下，只要实质上使声MFD为10μm以上或6μm以下即可。
作为使光纤的声MFD为光MFD的1.6倍以上或2/3以下的方法，可列举出例如把纤芯的折射率分布和掺杂物浓度分布复杂化，或在纤芯中添加多种掺杂物，使其浓度分布在径向发生变化，或在包层中添加掺杂物的方法等。
下面，对本发明的传输系统进行说明。
使用上述本发明的光纤的优点是，能够导入更高功率的信号光。因此，通过使用本发明的光纤来进行需要比较高功率的模拟传输、基带传输或光SCM传输，能够实现更多分支、长距离的传输，可享受最大的实惠。特别是在传输距离为15km以上，和/或分支数在32分支以上那样的系统的情况下，可享受最大的实惠。
另外，使用本发明的光纤，还能够进行在上述的模拟传输、基带传输或光SCM传输的基础上同时进行其他的传输的波分复用传输。作为波分复用传输，可以是ITU-T G.983.3所示那样的FTTH的一种形式，或者是CWDM等。
当然，作为传输系统，并不限定于这些用途。例如，不仅可使用在通常的公共数据通信中，而且也可以使用在数字长距离无线中继传输系统、ITS、传感器用途、远程激光切割系统等中。
最后，在本例中，都是以基模为对象来对声模进行的说明，但实际上，声模不限于单模，还有存在多模的情况。但是，即使在该情况下，也基本上是，在光的模式为基模时，式(6)的重叠最大的声模是基模。因此，在此预先说明，在考虑SBS抑制时，对于声模，即使只以基模为对象，一般也没有问题。
实施例[以往例]对图2、图3所示的以往例进一步进行详细的说明。
图6是以往型折射率分布的示例。通过使用这样的折射率分布可获得以下这样的特性。另外，图7表示本以往例中的光功率和声模的分布。
·光纤截止波长为1.27μm·光缆截止波长为1.21μm·模场直径(Petermann II)，在波长为1310nm时为9.43μm，波长为1550nm时为10.57μm。
·零色散波长为1307.0nm。
·波长色散值在波长为1310nm时为0.26ps/nm/km，在波长为1550nm时为17.43ps/nm/km。
·弯曲直径为20mm时的弯曲损耗，在波长为1310nm时为1.0dB/m，在波长为1550nm时为19.7dB/m。
·光MFD在波长为1550nm时为7.60μm。
·声MFD为7.10μm本以往例具有由IUT-T G.652所规定的一般的单模光纤的特性。(声MFD)/(光MFD)为0.93。图8表示该以往例的光纤的布里渊光谱。如图8所示，测定了具有单一峰值的布里渊光谱。
图9表示第1实施例的折射率分布。第1实施例的光纤具有折射率在中央附近具有折射率最大值，相对于半径以大致一定的斜率减少的分布。下面说明具有图9所示的折射率分布的光纤的光学特性。另外，图10表示本实施例中的光功率和声模的分布。
·光纤截止波长为1.25μm·光缆截止波长为1.20μm·模场直径(Petermann II)，在波长为1310nm时为9.46μm，波长为1550nm时为10.86μm。
·零色散波长为1330.5nm。
·波长色散值在波长为1310nm时为-1.90ps/nm/km，在波长为1550nm时为16.27ps/nm/km。
·弯曲直径为20mm时的弯曲损耗，在波长为1310nm时为2.6dB/m，在波长为1550nm时为39.5dB/m。
·光MFD在波长为1550nm时为6.76μm。
·声MFD为3.18μm由此可知，本实施例的光纤具有与以往例的光纤大致相同的光学特性。(声MFD)/(光MFD)为0.47，为以往例的一半左右。根据图10还可知，声模的扩展比光学功率窄。图11表示本实施例的光纤的布里渊光谱。根据图11可知，光谱的峰值降低了一半左右。测定出的SBS阈值功率相对于以往例，改善了3.0dB。
图12表示第2实施例的折射率分布。第2实施例的光纤为纤芯由2层构成的折射率分布。下面说明具有图12所示的折射率分布的光纤的光学特性。另外，图13表示本实施例中的光功率和声模的分布。
·光纤截止波长为1.29μm·光缆截止波长为1.22μm·模场直径(Petermann II)，在波长为1310nm时为9.27μm，波长为1550nm时为10.53μm。
·零色散波长为1326.3nm。
·波长色散值在波长为1310nm时为-1.55ps/nm/km、在波长为1550nm时为16.77ps/nm/km。
·弯曲直径为20mm时的弯曲损耗，在波长为1310nm时为0.5dB/m，在波长为1550nm时为12.8dB/m。
·光MFD在波长为1550nm时为6.59μm。
·声MFD为2.49μm由此可知，本实施例的光纤具有与以往例的光纤大致相同的光学特性。(声MFD)/(光MFD)为0.38，为以往例的一半左右。根据图13还可知，声模的扩展比光学功率窄。图14表示本实施例的光纤的布里渊光谱。根据图14可知，光谱的峰值降低了一半左右。测定出的SBS阈值功率相对于以往例，改善了3.2dB。
图15表示第3实施例的折射率分布。第3实施例的光纤为纤芯由2层构成的折射率分布。下面说明具有图15所示的折射率分布的光纤的光学特性。另外，图16表示本实施例中的光功率和声模的分布。
·光纤截止波长为1.26μm·光缆截止波长为1.20μm·模场直径(Petermann II)，在波长为1310nm时为9.31μm，波长为1550nm时为10.70μm。
·零色散波长为1335.3nm。
·波长色散值在波长为1310nm时为-2.43ps/nm/km、在波长为1550nm时为16.14ps/nm/km。
·弯曲直径为20mm时的弯曲损耗，在波长为1310nm时为2.1dB/m，在波长为1550nm时为34.8dB/m。
·光MFD在波长为1550nm时为6.83μm。
·声MFD为3.81μm由此可知，本实施例的光纤具有与以往例的光纤大致相同的光学特性。(声MFD)/(光MFD)为0.56，为以往例的一半左右。根据图16还可知，声模的扩展比光学功率窄。图17表示本实施例的光纤的布里渊光谱。根据图17可知，光谱的峰值降低了一半左右。测定出的SBS阈值功率相对于以往例，改善了3.7dB。
图18表示第4实施例的折射率分布。图18是纤芯附近的放大图，在图18的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第4实施例的光纤由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成。表1示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图19表示本实施例中的光功率和声模的分布。
r11.38μm，Δ10.60％
r22.76μm，Δ20.20％r34.15μm，Δ30.45％光纤截止波长1280nm光缆截止波长1220nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)8.64μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)9.85μm零色散波长1335.4nm波长为1310nm时的波长色散值-2.31ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值17.73ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.06dB/m直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗2.65dB/m波长为1550nm时的光MFD6.48μm声MFD2.54μm。
本实施例的光纤虽然具有比以往例的光纤小的MFD，但根据式(1)可知，SBS阈值功率Pth与有效纤芯截面面积Aeff成比例。而且Aeff与MFD2成比例。即，一般来讲，随着MFD的变小，SBS阈值功率也变小。但是，在本实施例的光纤中，从图19可知，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.37，也为以往例的一半左右。图20表示本实施例的光纤的布里渊光谱。10980MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10830MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率，在长度为20km的光纤中为12.9dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.2dB。
图21表示第5实施例的折射率分布。图21是纤芯附近的放大图，在图21的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第5实施例的光纤由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成。表2示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图22表示本实施例中的光功率和声模的分布。零色散波长为1318.4，满足ITU-T G.652。
r11.22μm，Δ10.53％r23.05μm，Δ20.22％r34.27μm，Δ30.45％光纤截止波长1290nm光缆截止波长1225nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)9.30μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)10.52μm零色散波长1318.4nm波长为1310nm时的波长色散值-0.77ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值16.84ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.51dB/m直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗10.0dB/m波长为1550nm时的光MFD7.25μm。
声MFD2.38μm。
本实施例的光纤具有与以往例的光纤相同程度的MFD。从图22还可知，在本实施例的光纤中，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.33，也为以往例的一半左右。图23表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11130MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10900MHz、10990MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为13.4dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.7dB。
图24表示第6实施例的折射率分布。图24是纤芯附近的放大图，在图24的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第6实施例的光纤由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成。表3示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图25表示本实施例中的光功率和声模的分布。零色散波长为1314.0，满足ITU-T G.652。
r11.45μm，Δ10.52％r22.90μm，Δ20.20％r34.35μm，Δ30.45％r48.70μm，Δ4-0.08％光纤截止波长1275nm光缆截止波长1210nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)8.63μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)9.66μm零色散波长1314.0nm波长为1310nm时的波长色散值-0.37ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值16.78ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.15dB/m
直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗5.0dB/m波长为1550nm时的光MFD6.83μm声MFD2.70μm本实施例的光纤具有比以往例的光纤小的MFD。与第4实施例一样，对于以往的构造，如果是本光纤的MFD，则可预测SBS阈值功率将发生劣化。但是，在本实施例的光纤中，从图25还可知，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.39，也为以往例的一半左右。图26表示本实施例的光纤的布里渊光谱。10750MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10830MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为13.0dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.3dB。
图27表示第7实施例的折射率分布。图27是纤芯附近的放大图，在图27的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第7实施例的光纤与第3～第6实施例一样，由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成，该3层构造的纤芯包括具有最大相对折射率差Δ1的中心纤芯、与中心纤芯邻接且具有最低相对折射率差Δ2的第2纤芯、和与第2纤芯邻接且具有最大相对折射率差Δ3的第3纤芯。但是，本实施例的光纤与第3～第6实施例不同，为具有平缓的分布的构造，其边界不分明。这里，使用相对折射率差的径向变化率(d相对折射率差/d半径)，规定了各层的半径。在纤芯区域，分别以变化率为0的点为第2纤芯、第3纤芯的半径r2、r3。而且把在r2的内侧变化率最小的半径作为中心纤芯的半径r1。表4示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图28表示本实施例中的光功率和声模的分布。
r11.44μm，Δ10.76％r22.29μm，Δ20.17％
r33.94μm，Δ30.46％r44.85μm光纤截止波长1260nm光缆截止波长1206nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)8.84μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)10.12μm零色散波长1338.8nm波长为1310nm时的波长色散值-2.71ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值15.86ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.13dB/m直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗4.3dB/m波长为1550nm时的光MFD6.36μm声MFD2.21μm本实施例的光纤具有比以往例的光纤小的MFD。与第4实施例一样，对于以往的构造，如果是本光纤的MFD，则可预测SBS阈值功率将发生劣化。但是，在本实施例的光纤中，从图28还可知，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.39，也为以往例的一半左右。图29表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11080MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，11010、10840MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为13.5dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.8dB。
图30表示第8实施例的折射率分布。图30是纤芯附近的放大图，在图30的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第8实施例的光纤与第3～第6实施例一样，由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成，该3层构造的纤芯包括具有最大相对折射率差Δ1的中心纤芯、与中心纤芯邻接且具有最低相对折射率差Δ2的第2纤芯、和与第2纤芯邻接且具有最大相对折射率差Δ3的第3纤芯。但是，本实施例的光纤与第3～第6实施例不同，为具有平缓的分布的构造，对其边界的定义采用与第7实施例相同的定义。表5示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图31表示本实施例中的光功率和声模的分布。
r11.40μm，Δ10.63％r22.12μm，Δ20.22％r33.63μm，Δ30.38％r45.08μm光纤截止波长1350nm光缆截止波长1250nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)9.15μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)10.39μm零色散波长1326.8nm波长为1310nm时的波长色散值-1.54ps/nm/km在波长为1550nm时的波长色散值16.52ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.06dB/m直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗2.2dB/m波长为1550nm时的光MFD6.73μm声MFD2.22μm
本实施例的光纤具有与以往例的光纤相同程度的MFD。从图31还可知，在本实施例的光纤中，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.33，也为以往例的一半左右。图32表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11010MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10860、11090MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为12.6dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了3.9dB。
图33表示第9实施例的折射率分布。图33是纤芯附近的放大图，在图33的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第9实施例的光纤与第3～第6实施例一样，由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成，该3层构造的纤芯包括具有最大相对折射率差Δ1的中心纤芯、与中心纤芯邻接且具有最低相对折射率差Δ2的第2纤芯、和与第2纤芯邻接且具有最大相对折射率差Δ3的第3纤芯。但是，本实施例的光纤与第3～第6实施例不同，为具有平缓的分布的构造，对其边界的定义采用与第7实施例相同的定义。表6示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图34表示本实施例中的光功率和声模的分布。零色散波长为1314.5nm，满足ITU-T G.652。
r11.31μm，Δ10.60％r21.92μm，Δ20.26％r33.38μm，Δ30.50％r45.02μm光纤截止波长1380nm光缆截止波长1260nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)9.02μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)10.10μm
零色散波长1314.5nm波长为1310nm时的波长色散值-0.41ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值17.15ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗＜0.01dB/m，直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗0.4dB/m波长为1550nm时的光MFD7.00μm声MFD2.23μm本实施例的光纤具有与以往例的光纤相同程度的MFD。从图34还可知，在本实施例的光纤中，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.32，也为以往例的一半左右。图35表示本实施例的光纤的布里渊光谱。10960MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10870、11090MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为12.6dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了3.9dB。
图36表示第10实施例的折射率分布。图36是纤芯附近的放大图，在图36的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第10实施例的光纤与第3～第6实施例一样，由3层构造的纤芯和具有大致一定的折射率的包层构成，该3层构造的纤芯包括具有最大相对折射率差Δ1的中心纤芯、与中心纤芯邻接且具有最低相对折射率差Δ2的第2纤芯、和与第2纤芯邻接且具有最大相对折射率差Δ3的第3纤芯。但是，本实施例的光纤与第3～第6实施例不同，为具有平缓的分布的构造，对其边界的定义采用与第7实施例相同的定义。表7示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图37表示本实施例中的光功率和声模的分布。
r11.33μm，Δ10.66％
r22.11μm，Δ20.15％r34.18μm，Δ30.50％r44.87μm光纤截止波长1300nm光缆截止波长1230nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)9.23μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)10.15μm零色散波长1333.5nm波长为1310nm时的波长色散值-2.21ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值16.32ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗0.5dB/m直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗9.8dB/m波长为1550nm时的光MFD6.77μm声MFD2.24μm本实施例的光纤具有与以往例的光纤相同程度的MFD。从图37还可知，在本实施例的光纤中，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.33，也为以往例的一半左右。图38表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11000MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10830、11120MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为14.3dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了5.6dB。
图39表示第11实施例的折射率分布。图39是纤芯附近的放大图，在图39的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第11实施例的光纤与第3～第6实施例一样，具有3层构造的纤芯，该3层构造的纤芯包括具有最大相对折射率差Δ1的中心纤芯、与中心纤芯邻接且具有最低相对折射率差Δ2的第2纤芯、和与第2纤芯邻接且具有最大相对折射率差Δ3的第3纤芯。但是，本实施例的光纤与第3～第6实施例不同，为具有平缓的分布的构造，对其边界的定义采用与第7实施例相同的定义。表8示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图40表示本实施例中的光功率和声模的分布。零色散波长为1323.9nm，满足ITU-TG.652。
r11.07μm，Δ10.68％r21.54μm，Δ20.18％r33.43μm，Δ30.66％r44.15μm，Δ4-0.05％r515.29μm光纤截止波长1290nm光缆截止波长1225nm波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)8.40μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)9.43μm零色散波长1323.9nm波长为1310nm时的波长色散值-0.96ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值16.60ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗＜0.01dB/m，直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗1.33dB/m波长为1550nm时的光MFD6.68μm
声MFD2.01μm本实施例的光纤具有与以往例的光纤相同程度的MFD。从图40还可知，在本实施例的光纤中，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.30，也为以往例的一半左右。图41表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11120MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10820、10920MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为13.1dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.4dB。
图42表示第12实施例的折射率分布。图42是纤芯附近的放大图，在图42的折射率分布中，包层半径为62.5μm。第12实施例的光纤的特征是，在具有与第11实施例同样的3层构造的纤芯的基础上，包层由3层构成。当把纤芯侧的第1包层的相对折射率差设为Δ4，把其外侧的低折射率的第2包层的相对折射率差设为Δ5时，具有Δ5＜Δ4＜0的关系。表9示出了本构造的构造参数(各层的半径和相对折射率差)和光学特性。另外，图43表示本实施例中的光功率和声模的分布。零色散波长为1319.8nm，满足ITU-TG.652。另外，与具有大致相同的MFD的第11实施例相比，具有小一个数量级的弯曲损耗。
r11.12μm，Δ10.68％r21.67μm，Δ20.18％r33.50μm，Δ30.66％r44.16μm，Δ4-0.05％r512.27μm，Δ5-0.25％r618.86μm光纤截止波长1292nm光缆截止波长1228nm
波长为1310nm时的模场直径(Petermann II)8.40μm波长为1550nm时的模场直径(Petermann II)9.42μm零色散波长1319.8nm波长为1310nm时的波长色散值-0.89ps/nm/km波长为1550nm时的波长色散值16.87ps/nm/km直径为20mm、波长为1310nm时的弯曲损耗＜0.01dB/m，直径为20mm、波长为1550nm时的弯曲损耗0.13dB/m波长为1550nm时的光MFD6.69μm声MFD2.02μm本实施例的光纤具有比以往例的光纤小的MFD。与第4实施例一样，对于以往的构造，如果是本光纤的MFD，则可预测SBS阈值功率将发生劣化，但在本实施例的光纤中，从图43还可知，声模的扩展比光学功率窄，(声MFD)/光MFD)是0.30，也为以往例的一半左右。图44表示本实施例的光纤的布里渊光谱。11030MHz附近的最大峰值降低到以往例的一半左右。并且，10740、10840MHz附近存在与最大峰值相同程度高度的峰值，对SBS阈值功率的改善是有效的。所测定的SBS阈值功率在长度为20km的光纤中为13.2dBm，已确认相对于通常的光纤，改善了4.5dB。
图45表示使用了本发明的光纤1的基于PON结构的传输系统(波分复用传输系统)10。传输系统10基于ITU-T G.983.3的规定，以波长1.31μm和波长1.49μm进行数据信号的传输，以波长1.55μm进行影像信号的传输。在图45中，作为数据传输的一例，表示了基于互联网和数据流的数字影像分发的示例。但是，通过追加适当的装置，也可以进行声音信号的传输。另外，在1.55μm波段的影像传输中，广泛使用把通常的广播波直接以模拟信号的形式进行传输的方式。这样的方式在用户侧的广播系统接收部中，能够解调成原来的广播波的信号，从而能够直接使用以往的电视接收机。
在图45的系统中，利用1根光纤来传输数据信号和模拟信号(影像信号)。但是，在本发明的传输系统中，也可以分别使用数据信号用光纤和模拟信号的光纤。在这样的系统中，通过使用本发明的光纤，可获得延长传输距离等的效果。
以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限于这些实施例。在不超出本发明的宗旨的范围内，能够进行构造的附加、省略、置换、以及其他的变更。本发明不受上述的说明的限定，而只由附加的权利要求书所限定。
权利要求
1.一种光纤，在上述光纤中产生的声模的基模的第1模场直径与该光纤的光强度分布的第2模场直径不同。
2.根据权利要求1所述的光纤，其中，上述第1模场直径是上述第2模场直径的1.6倍以上或2/3以下。
3.根据权利要求1所述的光纤，其中，上述第1模场直径的直径大于等于10μm或小于等于6μm。
4.根据权利要求1所述的光纤，其中，通过减小上述光纤的上述声场分布与光的功率分布的重叠，与具有同等光学特性的光纤相比，减少了受激布里渊散射的发生。
5.根据权利要求4所述的光纤，其中，通过使上述光纤的上述声场分布扩展得比上述光的功率分布宽，减小了上述声场分布与上述光的功率分布的重叠。
6.根据权利要求4所述的光纤，其中，通过使上述光纤的上述声场分布缩小得比上述光功率分布窄，减小了上述声场分布与上述光的功率分布的重叠。
7.根据权利要求1所述的光纤，其中，具有与具有同等光学特性的光纤相比为其1.5倍以上的受激布里渊阈值功率。
8.根据权利要求1所述的光纤，其中，具有与具有同等光学特性的光纤相比为其2倍以上的受激布里渊阈值功率。
9.根据权利要求1所述的光纤，其中，光缆截止波长小于等于1260nm，波长1310nm时的模场直径大于等于7.9μm并小于等于10.2μm，零色散波长在1300nm～1324nm的范围内。
10.根据权利要求1所述的光纤，其中，在中心部具有纤芯，在该纤芯的外周部具有包层，该包层由折射率不同的2层或2层以上构成。
11.根据权利要求10所述的光纤，其中，上述包层由2层构成，在把与上述纤芯邻接的包层设为第1包层，把与该第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把上述第1包层的折射率设为nc1，把上述第2包层的折射率设为nc2时，nc1＜nc2。
12.根据权利要求10所述的光纤，其中，上述包层由3层构成，在把与上述纤芯邻接的包层设为第1包层，把与该第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把与该第2包层的外周邻接的包层设为第3包层，把上述第1包层的折射率设为nc1，把上述第2包层的折射率设为nc2，把上述第3包层的折射率设为nc3时，nc2＜nc1＜nc3。
13.根据权利要求1所述的光纤，其中，在把从布里渊光谱的频率低的一侧数的第i个峰值增益设为g(i)，把所存在的多个峰值中的最大增益设为Max(g)时，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
14.根据权利要求1所述的光纤，其中，在把从布里渊光谱的频率低的一侧数的第i个峰值增益设为g(i)，把所存在的多个峰值中的最大增益设为Max(g)时，g(i)≥
的峰值存在2个以上。
15.根据权利要求1所述的光纤，其中，在把从布里渊光谱的频率低的一侧数的第i个峰值增益设为g(i)，把所存在的多个峰值中的最大增益设为Max(g)时，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
16.一种传输系统，其构成为使用权利要求1所述的光纤进行模拟信号传输或基带传输或光SCM传输。
17.一种波分复用传输系统，其构成为使用权利要求1所述的光纤进行模拟信号传输和/或基带传输或光SCM传输，并且进行数据传输和/或声音传输。
18.一种光纤，在把从布里渊光谱的频率低的一侧数的第i个峰值增益设为g(i)，把所存在的多个峰值中的最大增益设为Max(g)时，g(i)≥
的峰值存在2个以上。
19.根据权利要求18所述的光纤，其中，在上述光纤中产生的声模的基模的第1模场直径是该光纤的光强度分布的第2模场直径的1.6倍以上或2/3以下。
20.根据权利要求19所述的光纤，其中，上述第1模场直径的直径大于等于10μm或小于等于6μm。
21.根据权利要求18所述的光纤，其中，通过减小上述光纤的声场分布与光的功率分布的重叠，与具有同等光学特性的光纤相比，减少了受激布里渊散射的发生。
22.根据权利要求21所述的光纤，其中，通过使上述光纤的上述声场分布扩展得比上述光的功率分布宽，减小了上述声场分布与上述光的功率分布的重叠。
23.根据权利要求21所述的光纤，其中，通过使上述光纤的上述声场分布缩小得比上述光的功率分布窄，减小了上述声场分布与上述光的功率分布的重叠。
24.根据权利要求18所述的光纤，其中，具有与具有同等光学特性的光纤相比为其1.5倍以上的受激布里渊阈值功率。
25.根据权利要求18所述的光纤，其中，具有与具有同等光学特性的光纤相比为其2倍以上的受激布里渊阈值功率。
26.根据权利要求18所述的光纤，其中，光缆截止波长小于等于1260nm，波长1310nm时的模场直径大于等于7.9μm并小于等于10.2μm，零色散波长在1300nm～1324nm的范围内。
27.根据权利要求18所述的光纤，其中，在中心部具有纤芯，在该纤芯的外周部具有包层，该包层由折射率不同的2层以上构成。
28.根据权利要求27所述的光纤，其中，上述包层由2层构成，在把与上述纤芯邻接的包层设为第1包层，把与该第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把上述第1包层的折射率设为nc1，把上述第2包层的折射率设为nc2时，nc1＜nc2。
29.根据权利要求27所述的光纤，其中，上述包层由3层构成，在把与上述纤芯邻接的包层设为第1包层，把与该第1包层的外周邻接的包层设为第2包层，把与该第2包层的外周邻接的包层设为第3包层，把上述第1包层的折射率设为nc1，把上述第2包层的折射率设为nc2，把上述第3包层的折射率设为nc3时，nc2＜nc1＜nc3。
30.根据权利要求18所述的光纤，其中，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
31.根据权利要求18所述的光纤，其中，g(i)≥
的峰值存在2个以上。
32.根据权利要求18所述的光纤，其中，g(i)≥
的峰值存在3个以上。
33.一种传输系统，其构成为使用权利要求18所述的光纤进行模拟信号传输或基带传输或光SCM传输。
34.一种波分复用传输系统，其构成为使用权利要求18所述的光纤进行模拟信号传输和/或基带传输或光SCM传输，并且进行数据传输和/或声音传输。
全文摘要
本发明提供一种光纤，在上述光纤中产生的声模的基模的第1模场直径与该光纤的光强度分布的第2模场直径不同。另外，使用该光纤构成了进行模拟信号传输或基带传输或光SCM传输的传输系统。
文档编号G02B6/036GK101048684SQ20058003675
公开日2007年10月3日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年11月5日
发明者松尾昌一郎, 谷川庄二, 内山圭祐, 姬野邦治 申请人:株式会社藤仓