低色散光纤和采用这种低色散光纤的光传输系统技术方案

一种低色散光纤能够在使用的频带内降低色散，同时增大有效纤芯面积。这种低色散光纤是通过在纤芯（１）上覆盖第一个侧纤芯（２），在第一个侧纤芯（２）上覆盖第二个侧纤芯（３），在第二个侧纤芯（３）上覆盖一个包层（５）来做成的。当纤芯（１）的最大折射率被写成ｎ１，第一个侧纤芯（２）的最小折射率被写成ｎ２，第二个侧纤芯（３）的最大折射率被写成ｎ３，包层（５）的折射率被写成ｎｃ的时候，就能够满足ｎ１＜ｎ３＜ｎｃ＜ｎ２。纤芯（１）的最大折射率、第一个侧纤芯（２）的最小折射率和第二个侧纤芯（３）的最大折射率相对于包层（５）的相对折射率差Δ１、Δ２和Δ３分别满足０．４％≤Δ１≤０．７％、－０．３０％≤Δ２≤－０．０５％和０．２％≤Δ３。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于例如在1.5微米频带内进行波分复用光传输时候使用的低色散光纤，还涉及一种采用这种低色散光纤的光传输系统。与此同时，为了在光通信中提高通信容量，利用波分复用方式的光传输通信已经发展起来，其中具有不同波长的光信号在单根光纤中传输。将利用上述光纤的光放大器应用于采用这一波分复用光传输(波分复用光传输系统)的光通信，能够进一步地提高通信容量，从而使远距离传输的实现指日可待。光纤类型光放大器的一个代表性实例是EDFA(掺铒光纤放大器)，它具有上面提到的那种EDF。利用这种EDFA在1.5微米波长频带(波长从1520纳米到1620纳米)内进行上面提到的波分复用光传输，这个频带是EDFA的增益频带，是人们正在研究的传输频带。图6(a)和6(b)给出了在相关技术中被建议用作波分复用光传输的光纤的光纤折射率分布曲线(refractive index profile)的实例，它们被用于上面提到的1.5微米波长频带，特别是作为传输频带(使用的波长频带)的1550纳米附近的波长频带(1.55微米波长频带)。图6(a)给出了一个双形折射率分布曲线，图6(b)给出了一个W形的折射率分布曲线。具有双形折射率分布曲线的光纤是由一个包层5、折射率比包层5大的中央纤芯1、和折射率小于纤芯1但大于包层5的折射率的第一个侧纤芯2所组成。折射率分布曲线是W形状的光纤是由一个包层5、折射率大于包层5的折射率的中央纤芯1、和折射率小于包层5的第一个侧纤芯2。在具有上面描述的双形折射率分布曲线的光纤中，那些在1.55微米波长附近具有零色散波长的光纤叫做色散位移光纤。因为色散位移光纤在1.55微米波长附近具有零色散波长，它是1.55微米波长频带的中心波长，在1.55微米波长频带内由于色散引起的光信号的波形失真能够得到抑制。然而在低频段(down side)，四波混频非线性现象的发生非常明显。因此，这一色散位移光纤，由于四波混合光的出现会导致信号光的波形失真，因而不可能进行高质量的波分复用光传输。为了克服这一缺点，从1.55微米波长频带具有零色散波长位移的双形折射率分布曲线的光纤已经开发了出来。但是人们知道，这种光纤在1.55微米波长频带的色散斜率(gradient)很大。由于这一原因，用这种光纤很难将波分复用光纤传输中使用的波长频带内的色散差(使用的波长频带内色散最大值和最小值之间的差)缩小。所以，采用这种光纤的时候，用于波分复用光传输的使用波长频带不可能做得很宽。具有W形折射率分布曲线的光纤的作用和一种均匀色散光纤相同，因为上述色散差别很小。但是，双形折射率分布曲线光纤的有效纤芯面积(effective core area)(光纤通过它有效地传播的区域Aoff)大约是45平方微米，W形折射率分布曲线光纤的有效纤芯面积是例如大约30平方微米，也就是双形折射率分布曲线光纤的三分之二。当有效纤芯面积是这样小的时候，在波分复用光传输中存在这样的问题，既传输的光信号由于光纤中存在的非线性效应而变坏。为了克服这一缺点，已经有人提出了这样的思想，那就是通过利用具有图6(c)所示的一种分段式(segment)纤芯折射率分布曲线的光纤来增大有效纤芯面积。在图6(c)中，1表示中央纤芯；2表示第一个侧纤芯；3表示第二个侧纤芯；5表示一个包层。然而，利用这种光纤，因为在1.5微米波长频带内色散斜率很大，而且在同一波长频带内色散差很大，当这种光纤被用于光分复用传输的时候，由色散引起的信号光波形恶化的问题变得非常明显。还有，为了将光纤用于波分复用传输系统，必须将光纤装进光缆。因为要求这一光缆具有这样的特性，既由于光纤的弯曲和光纤受到侧向压力而导致的损耗应当很小，所以也要求用于波分复用光传输的光纤其弯曲特性良好。然而，如前所述，还没有这样一种光纤，利用它能够同时获得实现高质量波分复用传输系统所必需的有效纤芯面积和降低色散差，另外实现弯曲损耗特性非常好的光纤也非常困难。还有，在近些年，作为光放大器，拉曼放大器已经接近实际应用。拉曼放大器比现有的EDFA具有更宽的可放大波长频带，能够放大例如在1450纳米到1650纳米的波长范围内任意指定波长频带的光信号。但是，在这一波长范围内对光纤的研究还没有取得进展。本专利技术提供的第一种结构的低色散光纤，能够实现这一目的和其它目的，其是这样一种色散位移光纤，通过在中央纤芯上覆盖第一个侧纤芯，在第一个侧纤芯上覆盖第二个侧纤芯，在第二个侧纤芯上覆盖一个包层形成的，它的特征在于将中央纤芯的最大折射率写成n1，第一个侧纤芯的最小折射率写成n2，第二个侧纤芯的最大折射率写成n3，将包层的折射率写成nc的时候，有n1＞n3＞nc＞n2；中央纤芯的最大折射率相对于包层的相对折射率差Δ1是0.4％≤Δ1≤0.7％；第一个侧纤芯最小折射率相对于包层的相对折射率差Δ2是-0.30％≤Δ2≤-0.05％；第二个侧纤芯的最大折射率相对于包层的相对折射率差Δ3是0.2％≤Δ3；纤芯的直径a1与第一个侧纤芯的直径a2的比值(a1/a2)至少是0.4，不大于0.7；第二个侧纤芯的直径a3跟第一个侧纤芯的直径a2的比值(a3/a2)不大于1.6。本专利技术提供的第二种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第一种结构以外，第二个侧纤芯掺杂了一种添加物，它能够提高二氧化硅(SiO2)的折射率；掺杂在第二个侧纤芯中的添加物在光纤径向的浓度分布有一个峰值；这个峰值的位置位于第二个侧纤芯径向中心的第一个侧纤芯一侧上。本专利技术提供的第三种结构的一低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第二种结构以外，其中的添加物是二氧化锗(GeO2)。本专利技术提供的第四种结构的一低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第一种结构或者第二种结构或者第三种结构以外，在包层和第二个侧纤芯之间提供了折射率比包层小的一个低折射率包层部分。本专利技术提供的第五种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第一种结构或者第二种结构或者第三种结构以外，在包括在1450纳米到1650纳米波长频带内使用的波长频带里没有零色散波长。本专利技术提供的第六种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第四种结构以外，在包括在1450纳米到1650纳米波长频带内的使用的波长频带里没有零色散波长。本专利技术提供的第七种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第一种结构或者第二种结构或者第三种结构或者第六种结构以外，在包括在波长频带1450纳米到1650纳米的任意30纳米带宽的波长频带内的色散值的最大值和最小值之间的差不大于2ps/nm/km。本专利技术提供的第八种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第四种结构以外，在包括在波长频带1450纳米到1650纳米内具有任意30纳米带宽的波长频带内，色散值的最大值和最小值之间的差不大于2ps/nm/km。本专利技术提供的第九种结构的低色散光纤的特征在于，除了上面描述的第五种结构以外，在带宽为30纳米，包括在波长频带1450纳米到1650纳米范围之内的波长频带内，色散值的最大值和最小值之间的差不大于2ps/nm/km。本专利技术提供的第十种结构的光传输系统的特征在于，它有一根光传输线，包括上面描述的从第一种到第九种结构的低色散光纤中的任意一种色散光纤，以及一种色散补偿装置，它在波长频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低色散光纤，它是通过在纤芯上覆盖第一个侧纤芯，在第一个侧纤芯上覆盖第二个侧纤芯，并且在第二个侧纤芯上覆盖一个包层来形成的一种色散位移光纤，其中将纤芯的最大折射率写成ｎ１，将第一个侧纤芯的最小折射率写成ｎ２，将第二个侧纤芯的最大折射率写成ｎ３，将包层的折射率写成ｎｃ，就会有ｎ１＞ｎ３＞ｎｃ＞ｎ２；纤芯的最大折射率相对于包层的相对折射率差Δ１是０．４％≤Δ１≤０．７％；第一个侧纤芯的最小折射率相对于包层的相对折射率差Δ２是－０．３０％≤Δ２≤－０．０５％；第二个侧纤芯的最大折射率相对于包层的相对折射率差Δ３是０．２％≤Δ３；纤芯的直径ａ１跟第一个侧纤芯的直径ａ２之间的比值（ａ１／ａ２）最小是０．４，不超过０．７；第二个侧纤芯的直径ａ３跟第一个侧纤芯的直径ａ２之间的比值（ａ３／ａ２）不超过１．６。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒井慎一，杉崎隆一，相层景一，小山直人，寺田淳，小相泽久，井上克德，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]