专利名称：光纤、光传输线和色散补偿组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种补偿色散位移光纤的色散和色散斜率的色散补偿光纤、一种包括色散该位移光纤和色散补偿光纤的光传输线，以及一种由色散补偿光纤组成的的色散补偿组件。
为了提高波分复用(WDM)传输系统中的传输能力，将宽的光信号频谱带中光传输线的累积色散的绝对量尽可能地减小是重要的。通常，试图通过连接若干种光纤而产生一光传输线来将一宽波长范围中的光传输线的累积色散的绝对量减小，因为在只使用一种光纤的光传输线中这样做是困难的。
例如，日本专利申请特许公开No.6-11620披露了一种通过连接一标准的单模光纤(SMF)和一色散补偿光纤(DCF)来减小1.55μm波段中累积色散绝对量的技术，前一光纤在1310nm波长附近具有一零色散波长，且在1550nm波长下具有约为15ps·nm-1·km-1的色散；后一光纤则补偿1550nm波长下该单模光纤的色散。由其提出，为了减小一包括1550nm波长的宽波长范围中光传输线的累积色散的绝对量，应该满足关系式(SDCF/DDCF)＝(SSMF/DSMF)，当DSMF为1550nm波长下一标准SMF的色散时，SSMF为其色散斜率，DDCF为一色散补偿光纤的色散，SDCF为其色散斜率。
当一在1550nm波长下具有小的正色散的非零色散位移光纤(NZDSF)在1550nm波长下的色散被表示为DDSF，且其色散斜率被表示为SDSF时，与SSMF/DSMF相比，SDSF/DDSF相当大。因此，对于日本专利申请特许公开No.6-11620的说明书中所述的用于SMF的色散补偿光纤来说，不可能相对于包括1550nm波长的一大范围中的所有波长补偿色散位移光纤的色散并减小光传输线的累积色散的绝对值。
另外，美国专利No.5,838,867披露了一种减小光传输线在1.55μm波段累积色散的绝对量的技术，所述光传输线通过连接一非零色散位移光纤和一色散补偿光纤而产生，所述补偿光纤补偿1550nm波长下非零色散位移光纤的色散和色散斜率。但是，为了补偿非零色散位移光纤的色散和色散斜率，需要用于NZDSF的色散补偿光纤具有一长的长度，这是因为用于美国专利No.5,838,867中NZDSF的色散补偿光纤具有一绝对量小的色散。
例如，在ECOC′99，PD(1999)的文献1S Bigo等所著“在4×100km的TeraLightTM光纤上10Gb/s下150信道的1.5Tb/s WDM传输”中所述的非零色散位移光纤的情况下，在1550nm波长下的色散是+8ps·nm-1·km-1，色散斜率是+0.06ps·nm-2·km-1。在ECOC′98，第139至140页(1998)的文献2David W.Peckham等所著“减小色散斜率的非零色散光纤”中所述的非零色散位移光纤的情况下，在1550nm波长下的色散是+4ps·nm-1·km-1，色散斜率是+0.046ps·nm-2·km-1。在ECOC′97，No.448第154至158页(1997)的文献3Valeria L.da Silva等所著“在千米LEAFTM光纤上8×10Gb/s的无误差WDM传输”中所述的非零色散位移光纤的情况下，零色散波长是1506nm到1514nm，而且在1550nm波长下的色散约为+4～5ps·nm-1·km-1，色散斜率约为+0.1ps·nm-2·km-1。为了补偿这些文章中描述的80km非零色散位移光纤的色散，需要8km到16km长的美国专利5,838,867中所述的用于NZDSF的色散补偿光纤。而且，在这种情况中，不可能同时充分地补偿色散和色散斜率。
通常，用于色散位移光纤的色散补偿光纤在其稍弯曲处易于泄漏基模光，而且基模光的弯曲损耗是大的。因此，当它形成光缆并被安装时，或者当它绕在线轴上以形成色散补偿组件时，传输损耗增加。其结果是，在一光传输系统中，所述系统通过容许光信号通过一光传输线传播来进行光通讯，所述光传输线通过连接一色散位移光纤和一用于色散位移光纤的色散补偿光纤而产生，所述光传输线中的传输损耗是大的。因此，增加传输单元的间距(即中继站之间的距离)是不可行的，而且难以实现光通讯能力的进一步增加。
本发明的一个目的是提供一种色散补偿光纤，其能用一个比较短的长度补偿包括1550nm波长的一个宽频谱带中非零色散位移光纤的色散和色散斜率。本发明的另一个目的是提供一种包括非零色散位移光纤和色散补偿光纤的传输损耗较小的光传输线。本发明的又一个目的是提供一种补偿非零色散位移光纤的色散和色散斜率的色散补偿组件。
为了实现这些目的，提供一种满足下述关系式的光纤-250ps·nm-1·km-1≤DDCF≤-40ps·nm-1·km-10.015nm-1≤SDCF/DDCF≤0.030nm-1其中DDCF为1550nm波长下的色散，SDCF为其色散斜率。
在这种光纤中，在1550nm波长下的有效面积可以是13μm2～17μm2，17μm2～20μm2，或者等于或大于20μm2。截止波长可以是1.2μm～1.8μm，而且1550nm波长下的传输损耗可以是0.5dB/Km或更小。用在此处的术语“截止波长”是指LP11模的截止波长，它是在2m长的光纤松散地一次绕在140mm半径的状态下测出的。
这种光纤可以具有一中心纤芯区域，该区域具有一第一折射率；一第一包层区域，该区域围绕所述中心纤芯区域并具有一比第一折射率小的第二折射率；一第二包层区域，该区域围绕所述第一包层区域并具有一比第二折射率大的第三折射率；以及一第三包层区域，该区域围绕所述第二包层区域并具有一比第三折射率小的第四折射率。在这种情况中，当中心纤芯区域的外径改变2％，而各区域(中心纤芯区域，第一包层区域，第二包层区域和第三包层区域)之间的外径比保持不变时，比值(SDCF/DDCF)的变化可以等于或小于10％。最外层区域可以是掺有F元素、P元素或Cl元素的石英玻璃。
而且，通过连接上述光纤和一色散位移光纤提供一种安装在一传输单元中的光传输线，该色散位移光纤在1550nm波长下的色散在+2ps·nm-1·km-1～+10ps·nm-1·km-1之间，且其色散斜率在1550nm波长下为+0.04ps·nm-2·km-1～+0.12ps·nm-2·km-1的范围内。这种光传输线可以具有一复用器/去复用器，其为喇曼放大引入泵浦光，而且在1535nm到1560nm的波长范围内平均色散的偏差可以等于或小于0.2ps·nm-1·km-1。
另外，提供一种包含一个线圈形式光纤的色散补偿组件。这种线圈在其内可以具有或没有心轴。在后一种情况下，通过用树脂填充组件的内部空间可以将所述线圈固定。
从下面结合附图的详细描述中，可以使本发明的上述及其它目的和特征更清楚。但是应该理解，附图仅用于解释说明而不是作为对本发明的限制。
图1为一光传输系统的示意图，其包括根据本发明一个实施例的光传输线。
图2为一光传输系统的示意图，其中一色散位移光纤作为一光传输线被安装，而且一色散补偿光纤作为一色散补偿组件被设置在一个工作站中。
图3描述根据本发明一个实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第一优选实施例。
图4描述了根据本发明一个实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第二优选实施例。
图5描述了根据本发明一个实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第三优选实施例。
图6是当中心纤芯区域的外径2a改变，而各区域外径之间的比保持不变时，第一例色散补偿光纤的色散和色散斜率之间的关系图。
图7是当中心纤芯区域的外径2a改变，而各区域外径之间的比保持不变时，第二例色散补偿光纤的色散和色散斜率之间的关系图。
图8是当中心纤芯区域的外径2a改变，而各区域外径之间的比保持不变时，第三例色散补偿光纤的色散和色散斜率之间的关系9是各例色散补偿光纤在弯曲直径为140mmφ处的波长和弯曲损耗之间的关系图。
图10是各例色散补偿光纤的波长和色散之间的关系图。
图11是光传输线的波长和色散之间的关系图，其中光传输线通过连接各例色散补偿光纤和一色散位移光纤而产生。
图12描述第一例色散补偿光纤的成分和折射率分布之间的关系。
图13是另一种结构的光传输系统的示意图，其包括根据本发明一个实施例的光传输线。
图14是根据本发明一个实施例的色散补偿光纤的剖面图。
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。为了便于理解，在整个附图中的可能之处，相同的参考标号表示相同的元件，而且将省去重复的描述。附图中的尺寸被局部放大而且不总是与实际比例的尺寸相符。
图1为一光传输系统1的示意图，其包括根据本发明一实施例的光传输线30。光传输系统1由安装在工作站(一个传输站或中继站)10和工作站(一个接收站或中继站)20之间的一个传输单元上的光传输线30组成。光传输线30包括一个色散位移光纤31和一个色散补偿光纤32，它们被熔接在一起。在光传输系统1中，从站10发射出的1.55μm波段中的多波长光信号通过色散位移光纤31和色散补偿光纤32传播，并到达站20，在该处它们被接收，或者被光学放大并被输出到下游。
色散位移光纤31是一个非零色散位移光纤，其在1550nm波长下的色散约在+2ps·nm-1·km-1～+10ps·nm-1·km-1之间。色散位移光纤31在1550nm波长下的色散斜率SDSF在+0.04ps·nm-2·km-1～+0.12ps·nm-2·km-1之间，而且其传输损耗约为0.2dB/km。
该实施例的色散补偿光纤32是一种硅基光纤，其补偿1550nm波长下色散位移光纤31的色散和色散斜率。色散补偿光纤32在1550nm波长下的色散DDCF在-250ps·nm-1·km-1～-40ps·nm-1·km-1之间。色散DDCF和色散斜率SDSF之间的比值(SDSF/DDCF)为0.015/nm到0.030/nm。色散补偿光纤32在1550nm波长下具有一个等于或大于13μm2的有效面积。其截止波长为1.2μm～1.8μm，最好是1.4m～1.8μm。1550nm波长下的传输损耗是0.5dB/Km或更小。
具有这种特性的色散补偿光纤32使其一短的长度就能补偿一宽频谱带中色散位移光纤31的色散和色散斜率，所述频谱带包括1550nm波长。色散补偿光纤32还能抑制四波混频的出现及正在传播的光信号的波形衰变，这是因为它具有前述数值范围中的色散，而且其有效面积也足够大。另外，色散补偿光纤32能抑制弯曲损耗的增加，这是因为截止波长位于前述数值范围中。而且，传输损耗位于上述数值范围中。因此，即使当色散补偿光纤32形成为一根光缆，光传输线30也会产生比较小的损耗。
特别是，如果1550nm波长下的有效面积在13μm2～17μm2之间，色散补偿光纤32就能抑制引起正在传播的光信号波形衰变的四波混频的出现。另外，它能被用在组件或光缆形式中，这是因为它的弯曲损耗较小。如果有效面积在17μm2～20μm2之间，色散补偿光纤32就能充分地抑制光信号的波形衰变并能被用作一组件。如果有效面积等于或大于20μm2，色散补偿光纤32就能更充分地抑制光信号的波形衰变。色散补偿光纤32能被用在一种特殊结构的组件中，其中弯曲损耗不易出现。例如，它能被用于一种组件，该组件适于包括一较大弯曲半径的线圈，或者包括一没有心轴而用树脂固定的线圈。
光传输线30在1550nm波长下具有一较小绝对值的总体平均色散斜率，所述光传输线通过以一定的长度比例连接色散位移光纤31和色散补偿光纤32而产生，所述比例能减小1550nm处的总体平均色散的绝对量。因此，光传输线30在包括1550nm波长的宽频谱带中具有一个绝对量减小的总体平均色散。总得来说光传输线30的平均传输损耗也减小。至于整个光传输线30的平均色散，在1535nm到1560nm的频谱带(C-波段)中的最大值和最小值之间的差最好等于或小于0.4ps·nm-1·km-1，而且在1535nm到1600nm的频谱带(C-波段和L-波段)中最好是等于或小于0.4ps·nm-1·km-1。通过容许光信号经过光传输线30传播而进行光通讯的光传输系统1能实现在包括1550nm波长的宽频谱带(至少包括C-波段，还可有L-波段)中具有例如40Gb/s的高毕特速率的400km传输距离中的光传输，这是由于光传输线30的平均色散和平均传输损耗的绝对量较小的缘故。因此，光传输系统1中传输单元的间距可以被加长，而且可以实现光通讯能力的进一步增加。
图2为一个光传输系统2的示意图，其中色散位移光纤31作为一个光传输线被安装，而且色散补偿光纤32作为一个色散补偿组件被设置在工作站20内部。在光传输系统2中，色散位移光纤31作为一光传输线被安装在工作站(一传输站或中继站)10和工作站(一接收站或中继站)20之间的一传输单元上。在光传输系统2中，从站10发射出的1.55μm波段中的多波长光信号通过作为一个光传输线的色散位移光纤3传播，并到达站20，在该处它们被一个光放大器21光学放大，并由作为一个色散补偿组件的色散补偿光纤32补偿色散，并再次被一个光放大器22光学放大，然后被接收或输出到下游。
在光传输系统2中，色散补偿光纤32是一种包含在站20的一个组件中的线圈形式。这种线圈在其内可以具有或没有心轴。在后一种情况中，通过用树脂填充组件的内部空间可以将所述线圈固定。
和光传输系统1的色散补偿光纤32的情况相同，光传输系统2的色散补偿光纤32能以一个短的长度补偿一宽频谱带中色散位移光纤31的色散和色散斜率，所述频谱带包括1550nm波长。它还能抑制四波混频的出现及正在传播的光信号的波形衰变，以及弯曲损耗的增加。而且，即使色散补偿光纤32被包含在一个组件中，它也会产生比较小的损耗。
另外，和在光传输系统1中相同，在光传输系统2中，包括色散位移光纤31和色散补偿光纤32的部件在包括1550nm波长的宽频谱带中具有一个绝对量减小的平均色散，而且如果这些光纤以一定的长度比例连接以便在1550nm波长下总体平均色散的绝对量减小，那么平均传输损耗也较小。该部件的平均色散的最大和最小值之间的差在1535nm到1560nm的频谱带(C-波段)中最好等于或小于0.4ps·nm-1·km-1，而且在1535nm到1600nm的频谱带(C-波段和L-波段)中最好是等于或小于0.4ps·nm-1·km-1。
当1550nm波长下的色散补偿量为-640ps/nm时，作为一色散补偿组件的色散补偿光纤32在1535nm到1565nm的频谱带(C-波段)中产生的总体损耗最好等于或小于7dB，而且在1535nm到1610nm的频谱带(C-波段和L-波段)中产生的总体损耗最好等于或小于7dB。另外，当1550nm波长下的色散补偿量为-320ps/nm时，作为一个色散补偿组件的色散补偿光纤32在1535nm到1565nm的频谱带(C-波段)中产生的总体损耗最好等于或小于3dB，而且在1535nm到1610nm的频谱带(C-波段和L-波段)中产生的总体损耗最好等于或小于3dB。
光传输系统2具有一个较小的平均传输损耗和一个小绝对值的平均色散，而且它能在包括1550nm波长的宽频谱带中(至少包括C-波段，还可有L-波段)以一个高的毕特速率传输光。因此，所述光传输系统2使传输单元加长，并使光通讯能力增加。
图3描述了根据本发明一实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第一优选实施例。具有图3所示的折射率分布的色散补偿光纤具有一个包括光轴中心的中心纤芯区域(最大折射率n1，外直径2a)，一个围绕中心纤芯区域的第一包层区域(折射率n2，外直径2b)，一个围绕第一包层区域的第二包层区域(折射率n3，外直径2c)，以及一个围绕第二包层区域的第三包层区域(折射率n4)。各折射率之间的关系是n2＜n4＜n3＜n1。以第三包层区域的折射率n4为基础，最好是中心纤芯区域的相对折射率差Δn1为0.8％～2.0％，第一包层区域的相对折射率差Δn2等于或小于-0.4％。以第三包层区域的折射率n4为基础的第二包层区域的相对折射率差表示为Δn3。这种折射率分布可以通过使用已知的组合VAD，OVD，MCVD及PCVD方法产生。
在1550nm波长下，这种折射率分布使色散补偿光纤具有一个-250ps·nm-1·km-1～40 ps·nm-1·km-1范围中的色散DDCF，一个0.015nm-1～0.030nm-1范围中的比值(SDCF/DDCF)，一个13μm2或更多的有效面积，一个1.2μm～1.81μm范围中的截止波长，等于或少于0.5dB/km的传输损耗。具有这样一种折射率分布的色散补偿光纤主要由石英玻璃制成，而且最好例如在中心纤芯区域和第二包层区域中掺入GeO2，在第一包层区域中掺入F元素。另外，第三包层区域最好掺有F元素、P元素或Cl元素。以这种方式可以得到图3所示的折射率分布，而且在1550nm波长下可以减少色散补偿光纤的传输损耗。
例如，如果第一例的色散补偿光纤被设计的满足2a/2c＝0.18，2b/2c＝0.56，2c＝21.0μm，Δn1＝+1.6％，Δn2＝-0.5％，Δn3＝+0.2％，那么在1550nm波长下，第一例的色散补偿光纤的色散DDCF为-105ps·nm-1·km-1，色散斜率SDCF为-1.97ps·nm-2·km-1，比值(SDCF/DDCF)为0.019/nm，有效面积为171μm2，20mmΦ弯曲直径处的弯曲损耗为1.1dB/m，截止波长为1.57μm。
图4描述了根据本发明一实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第二优选实施例。具有图4所示折射率分布的色散补偿光纤在具有第一优选例的折射率分布的色散补偿光纤的第三包层区域中具有一个外径2d，而且具有一个围绕第三包层区域的第四包层区域(折射率n5)。各折射率之间的关系是n1＞n2，n2＜n3，n3＞n4及n4＜n5。另外，以第四包层区域的折射率n5为基础，最好是中心纤芯区域的相对折射率差Δn1为0.8％～2.0％，第一包层区域的相对折射率差Δn2等于或小于-0.4％。以第四包层区域的折射率n5为参照，第二包层区域的相对折射率差表示为Δn3，第三包层区域的相对折射率差表示为Δn4。
具有这种折射率分布的色散补偿光纤主要由石英玻璃制成，而且最好例如在中心纤芯区域和第二包层区域中掺入GeO2，在第一包层区域和第三包层区域中掺入F元素，在第四包层区域中掺入F元素、P元素或Cl元素。例如，对于第二例的色散补偿光纤，假定2a/2d＝0.15，2b/2d＝0.48，2c/2d＝0.88，2d＝24.6μm，Δn1＝+1.6％，Δn2＝-0.5％，Δn3＝+0.2％，Δn4＝-0.1％，那么在1550nm波长下，第二例的色散补偿光纤的色散DDCF为-130 ps·nm-1·km-1，色散斜率SDCF为-2.39ps·nm-2·km-1，比值(SDCF/DDCF)为0.018/nm，有效面积为18μm2，20mmΦ弯曲直径处的弯曲损耗为2.0dB/m，截止波长为1.51μm，传输损耗为0.38dB/km。
图5描述了根据本发明一实施例的色散补偿光纤的折射率分布的第三优选实施例。具有图5所示折射率分布的色散补偿光纤在具有第二优选例的折射率分布的色散补偿光纤的第四包层区域中具有一个外径2e，而且具有一个围绕第四包层区域的第五包层区域(折射率n6)。各折射率之间的关系是n1＞n2，n2＜n3，n3＞n4，n4＜n5及n5＞n6。另外，以第五包层区域的折射率n6为基础，最好是中心纤芯区域的相对折射率差Δn1为0.8％～2.0％，第一包层区域的相对折射率差Δn2等于或小于-0.4％。以第五包层区域的折射率n6为参照，第二包层区域的相对折射率差表示为Δn3，第三包层区域的相对折射率差表示为Δn4，第四包层区域的相对折射率差表示为Δn5。
具有这种折射率分布的色散补偿光纤主要由石英玻璃制成，而且最好例如在中心纤芯区域、第二包层区域和第四层区域中分别掺入GeO2，在第一包层区域中掺入F元素，在第三包层区域和第五包层区域中掺入F元素、P元素或Cl元素。
例如，对于第三例的色散补偿光纤，假定2a/2e＝0.17，2b/2e＝0.48，2c/2e＝0.83，2d/2e＝0.95，2e＝24.7μm，Δn1＝+1.6％，Δn2＝-0.5％，Δn3＝+0.2％，Δn4＝0％，Δn5＝+0.1％，那么在1550nm波长下，第三例的色散补偿光纤的色散DDCF为-111ps·nm-1·km-1，色散斜率SDCF为-2.01ps·nm-2·km-1，比值(SDCF/DDCF)为0.018/nm，有效面积为18μm2，20mmΦ弯曲直径处的弯曲损耗为6.0dB/m，截止波长为1.53μm，传输损耗为0.44dB/km。
下面将参照图6至11对各例色散补偿光纤的特性进行进一步的解释。
当中心纤芯区域的外径2a改变，而各区域外径之间的比保持不变时，图6、7和8分别是第一、第二和第三例色散补偿光纤的色散和色散斜率之间的关系图。对于第一例的色散补偿光纤，当中心纤芯区域的外径2a从3.8μm改变25％时，比值(SDCF/DDCF)的变化为9.5％。至于第二例的色散补偿光纤，当中心纤芯区域的外径2a从3.7μm改变30％时，比值(SDCF/DDCF)的变化为9.6％。至于第三例的色散补偿光纤，当中心纤芯区域的外径2a从4.2μm改变25％时，比值(SDCF/DDCF)的变化为9.2％。
在各例的色散补偿光纤中，如上所述，当中心纤芯区域的外径变化为2％时，比值(SDCF/DDCF)的变化等于或小于1％，因此这有利于具有所需色散特性的色散补偿光纤的制造。如果当中心纤芯区域的外径变化为2％，而各区域的外径比保持不变时，比值(SDCF/DDCF)的变化等于或小于10％，那么就易于制造具有所需色散特性的色散补偿光纤。
图9是各例色散补偿光纤在弯曲直径为140mmφ处的波长和弯曲损耗之间的关系图。从图9中可以看出，对于各例色散补偿光纤，在1.55μm波段中弯曲半径为140mmφ处的弯曲损耗非常小，所述波段为光信号的频谱带。
图10是各例色散补偿光纤的波长和色散之间的关系图。该图还表示一种色散位移光纤(NZDSF)的波长和色散之间的关系。该色散位移光纤在1550nm波长下的色散DDSF为+4.5ps·nm-1·km-1，色散斜率SDSF为+0.072ps·nm-2·km-1。
图11是光传输线的波长和色散之间的关系图，所述光传输线包括连接到各例色散补偿光纤的色散位移光纤。此处假定所述色散位移光纤具有图10所示的色散特性。从图11中可以看出，在各例色散补偿光纤中在1550nm波长下，光传输线的色散和色散斜率的绝对量都非常小。在各例色散补偿光纤中在1535nm～1560nm波长范围中，光传输线的色散偏差等于或小于±0.2ps·nm-1·km-1。
下面将进一步解释第一例色散补偿光纤的成分。图12描述了第一例色散补偿光纤的折射率分布和成分之间的关系。在图12A到图12C所示的折射率分布中，基于第三包层区域折射率n4的中心纤芯区域、第一包层区域和第二包层区域的相对折射率差与图3中所示的相同。但是，参照图12中虚线所示纯石英玻璃的折射率，根据区域成分可能有多种模式的各区域相对折射率差。在下面，中心纤芯区域的相对折射率差Δn1、第一包层区域的相对折射率差Δn2、第二包层区域的相对折射率差Δn3及第三包层区域的相对折射率差Δn4是以作为一个标准的纯石英玻璃的折射率为基础的。
图12Δ所示的折射率分布是通过将下述元素添加到由作为基本组分的石英玻璃制成的各区域而得到的添加GeO2到中心纤芯区域以获得+1.41％的相对折射率差Δn1，添加F元素到第一包层区域以获得-0.69％的相对折射率差Δn2，添加Cl元素到第二包层区域以获得+0.01％的相对折射率差Δn3，添加F元素到第三包层区域以获得-0.19％的相对折射率差Δn4。具有这种折射率分布的色散补偿光纤的传输损耗为0.30dB/km。
图12B所示的折射率分布是通过将下述元素添加到由作为基本组分的石英玻璃制成的各区域而得到的添加GeO2到中心纤芯区域以获得+1.62％的相对折射率差Δn1，添加F元素到第一包层区域以获得-0.48％的相对折射率差Δn2，添加GeO2元素到第二包层区域以获得+0.22％的相对折射率差Δn3，添加Cl元素到第三包层区域以获得+0.02％的相对折射率差Δn4。具有这种折射率分布的色散补偿光纤的传输损耗为0.35dB/km。
图12C所示的折射率分布是通过将下述元素添加到由作为基本组分的石英玻璃制成的各区域而得到的添加GeO2到中心纤芯区域以获得+1.60％的相对折射率差Δn1，添加F元素到第一包层区域以获得-0.50％的相对折射率差Δn2，添加GeO2元素到第二包层区域以获得+0.20％的相对折射率差Δn3，不添加元素到第三包层区域以获得0％的相对折射率差Δn4。具有这种折射率分布的色散补偿光纤的传输损耗为0.39dB/km。
图12A到12C所示各例中成分和传输损耗之间的比较导出下述结论。即在Cl元素被添加到第三包层区域情况中(图12B)的色散补偿光纤的传输损耗比在最外层的第三包层区域是纯硅的情况中(图12C)的小，而且在F元素被添加到第一包层区域情况中(图12A)的最小。另外，当P元素被添加到最外层的第三包层区域时，传输损耗降低，这没有示出。这是由于当光纤预制件被拉成色散补偿光纤时，构成大部分光纤预制件的最外层处的粘度减小，从而容许拉伸温度较低。拉伸温度的降低导致热波动的减少，这导致裂纹的减少，例如由添加到中心纤芯区域的GeO2的高温分解而引起的GeO。这使传输损耗降低。特别是，当F元素被添加到最外层的第三包层区域时，由于较少的GeO2被添加到中心纤芯区域，所以传输损耗降低，其中大部分光能通过中心纤芯区域传播。
下面将解释包括根据本发明一实施例的光传输线的光传输系统的另一种构成。图13是另一种结构的光传输系统的示意图，其包括根据本实施例的光传输线。该图所示的光传输系统3备有一个用于喇曼放大的泵浦光供给装置，其包括一个用于喇曼放大的泵浦光源23和一个位于图1所示光传输系统1的站20内部的光复用器/去复用器24。用于喇曼放大的泵浦光源23为喇曼放大输出泵浦光，光复用器/去复用器24将已经从用于喇曼放大的泵浦光源23输出的用于喇曼放大的泵浦光供给色散补偿光纤32。如果光信号位于1.55μm波段中，那么用于喇曼放大的泵浦光的波长约为1.45μm。光复用器/去复用器24可以由光纤耦合器、平面波导管或干涉滤光片和透镜组成。
在光传输系统3中，从站10发射出的1.55μm波段中的多波长光信号以列举顺序通过色散位移光纤31和色散补偿光纤32传播，并到达站20，在该处它们通过光复用器/去复用器24以被接收，或在站20中被光学放大以被输出到下游。当光信号通过色散补偿光纤32传播时，它们被用于喇曼放大的泵浦光喇曼放大，以被供给色散补偿光纤32。
通常，与色散位移光纤相比，色散补偿光纤具有高的非线性。因此，在光传输系统3中，通过将用于喇曼放大的泵浦光供给非线性相当高的色散补偿光纤32，在整个波长范围上光信号能有效地被受激喇曼效应放大。
下面，将解释根据本发明一实施例的色散补偿光纤的另一种优选模式。图14是根据该实施例的色散补偿光纤的一个剖面图。该图中所示的色散补偿光纤32是这样的在作为一个优选例的图3所示的折射率分布中，两个应力给予部件32e设置在最外层的第三包层区域32d中，所述部件32e为保持传播光的偏振模式的装置。中心纤芯区域32a、第一包层区域32b及第二包层区域32c设置在应力给予部件32e之间。这两个应力给予部件32e例如由B2O3-SiO2构成，并沿纵向连续地设置。应力给予部件32e给色散补偿光纤32提供各向异性应力以引起双折射，并因此保持了传播光的偏振模式。设置应力给予部件32e能抑制通过色散补偿光纤32传播的光信号的偏振模式之间的随机耦合的出现。因此可以抑制传输性能变劣。
权利要求
1.一种光纤，其在1550nm波长下的色散DDCF和色散斜率SDCF满足下述关系式-250ps·nm-1·km-1≤DDCF≤-40ps·nm-1·km-10.015nm-1≤SDCF/DDCF≤0.030nm-1。
2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于在1550nm波长下的有效面积在13μm2～17μm2范围内。
3.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于在1550nm波长下的有效面积在17μm2～20μm2范围内。
4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于在1550nm波长下的有效面积等于或大于20μm2。
5.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于截止波长在1.2μm～1.8μm范围内。
6.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于在1550nm波长下的传输损耗是0.5dB/Km或更小。
7.根据权利要求1所述的光纤，其设有一中心纤芯区域，该区域具有一第一折射率，一第一包层区域，该区域围绕所述中心纤芯区域并具有一比所述第一折射率小的第二折射率，一第二包层区域，该区域围绕所述第一包层区域并具有一比所述第二折射率大的第三折射率，一第三包层区域，该区域围绕所述第二包层区域并具有一比所述第三折射率小的第四折射率。
8.根据权利要求7所述的光纤，其特征在于参照作为标准的最外层区域的折射率，所述中心纤芯区域的相对折射率差在0.8％～2.0％范围内。
9.根据权利要求7所述的光纤，其特征在于参照作为标准的最外层的折射率，所述第一包层区域的相对折射率差等于或小于-0.4％。
10.根据权利要求7所述的光纤，其特征在于当所述中心纤芯区域的外径改变2％而所述各区域的外径比保持不变时，比值(SDCF/DDCF)的变化等于或少于10％。
11.根据权利要求7所述的光纤，其特征在于所述光纤由作为主要成分的石英玻璃制成，而且最外层区域掺有F元素、P元素或Cl中的任何元素。
12.根据权利要求1所述的光纤，其设有一保持传播光的偏振模式的装置。
13.一种安装在一传输单元中的光传输线，其通过连接一光纤和一色散位移光纤而产生，所述光纤具有在1550nm波长下满足下述关系式的色散DDCF和色散斜率SDCF-250ps·nm-1·km-1≤DDCF≤-40ps·nm-1·km-10.015nm-1≤SDCF/DDCF≤0.030nm-1，所述色散位移光纤在1550nm波长下的色散在+2ps·nm-1·km-1～+10ps·nm-1·km-1的范围内，而且色散斜率在+0.04ps·nm-2·km-1～+0.12ps·nm-2·km-1的范围内。
14.根据权利要求13所述的光传输线，其特征在于设置一引入用于喇曼放大的泵浦光的复用器/去复用器。
15.根据权利要求13所述的光传输线，其特征在于在1535nm到1560nm的波长范围内平均色散的偏差为±0.2ps.nm-1·km-1或更小。
16.一种色散补偿组件，其包括一以线圈形式卷绕的光纤，所述光纤在1550nm波长下具有满足下述关系式的色散DDCF和色散斜率SDCF-250ps·nm-1·km-1≤DDCF≤-40ps·nm-1·km-10.015nm-1≤SDCF/DDCF≤0.030nm-1。
全文摘要
提供一色散补偿光纤和一光传输系统,其能用一短长度的光纤补偿非零色散位移光纤的色散和色散斜率,所述色散位移光纤在1550nm波长下的色散为+2ps·nm
文档编号H04B10/2525GK1330276SQ0112202
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月22日 优先权日2000年6月23日
发明者平野正晃, 加藤考利 申请人:住友电气工业株式会社