專利名稱：光纖和包含光纖的光傳輸路徑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖和包含這種光纖的光傳輸路徑，特別是涉及能很好地適用于波長多路復用(WDM)光通信的光傳輸路徑。
背景技術：
在目前正在進行的光傳輸的高速大容量化的研究開發(fā)中，WDM傳輸技術作為關鍵技術引人注目。但是，伴隨著光信號的高功率化，在光傳輸路徑內部，出現了由于兩個波長以上的光信號之間的相互作用等引起的非線性現象那樣的新問題。
在非線性現象中，四光波混合(FWM)在進行WDM傳輸時發(fā)生的噪聲對傳輸產生深刻的影響，現在人們正在熱烈地研討用于抑制這種影響的抑制方法。例如，在OFC′94 Technical Digest PD19中，作為減少非線性現象的方法，提出了錯開零色散的波長帶的色散移位光纖(DSF)的方案。
即，用在1.55μm的波長帶中有微小色散的DSF。在大多數情形中都將這時的微小色散(單位ps/nm/km)的絕對值設定在0.5～5。
又，也存在由于自位相調制(SPM)和交叉位相調制(XPM)使波形畸變那種非常深刻的問題。作為對這種問題的解決方法的研究，現在，在OFC′97 TuN1b等中報告的減小非線性折射率(n2)實施抑制的研討，和擴大DSF的波型濾波器的直徑(MFD)的技術，即擴大纖芯的實效截面積(Aeff)的技術非常令人注目。
由非線性現象引起的信號畸變φNL，一般地，由下列公式(1)表示。
φNL=(2π×n2×Leff×P)/(λ×Aeff)......(1)根據公式(1)，可以看到為了減小由非線性現象引起的信號畸變φNL,Aeff大是有利的。又，Aeff由下列公式(2)表示。
Aeff=k×(MFD)2.....(2)(其中，k是常數)根據上述的公式(2)，我們看到MFD大時，能夠得到非常高的效率，從而使非線性非常小。
也如在OFC′96 WK15和OFC′97 TuN2中報告的那樣，擴大MFD是當今對于DSF來說的一個最迫切要求的特性。
與非線性現象一起成為光纖傳輸特性上的一個問題的還有由色散引起的波形畸變。為了既抑制非線性現象，又抑制由色散引起的波形畸變，在整條線路上，對色散進行管理的方法是有效的。例如，在日本平成6年公開的6-11620號專利公報中提出了將在1.3μm附近有零色散的單模光纖(SMF)和色散補償光纖(DCF)組合起來的光傳輸路徑的方案。
又，最近，也提出了如日本平成10年公開的10-325913號專利公報中揭示的，將SMF和線路型的DCF組合起來的光傳輸路徑的方案。
一般地，在1.55μm波長帶中有零色散的或微小色散的DSF有大的非線性，容易受到XPM和SPM的影響，如已有的例子那樣，現在很多人都在進行通過擴大DSF的MFD，減小非線性的研究，但是擴大DSF的MFD一般地伴隨著彎曲損耗和色散梯度的增大。又，在1.55μm波長帶中有微小色散的DSF的情形中，避開在零色散波長區(qū)域中的使用，為了使每單位長度的波長色散(以下，稱為局部色散)小，與SMF相比，較容易產生FWM。
另一方面，SMF因為有比在1.55μm波長帶中有微小色散的DSF大的正的局部色散(在1.55μm波長帶中，約為16ps/nm/km)，所以容易避開FWM。又，由于Aeff比較大(約80μm2)，不容易產生XPM和SPM等的非線性現象。但是，產生了由在1.55μm波長帶的大的色散引起的信號波形的劣化，可是，能夠用上述那樣的色散補償光纖，通過對全體線路進行管理來解決這個問題。又，一般地，SMF損耗低并有低的PDM。即，為了WDM傳輸，能夠說SMF是比較優(yōu)越的光纖。
但是，當迎接更高速大容量傳輸時代的到來時，因為入射光的功率非常強，所以只用現在的SMF，非線性現象就可能成為問題。又，用于補償SMF的色散的色散補償光纖，由于它的構成，有很大的非線性，并且容易產生XPM和SPM等的非線性現象。
因此，本發(fā)明的目的是提供解決上述問題的新類型的正色散光纖。
又，本發(fā)明的其它目的是提供它的一部分包含這種正色散光纖的光傳輸路徑。
本發(fā)明的揭示根據本發(fā)明，能夠提供在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km，并當令在1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)，纖芯的實效截面積為A(μm2)時，滿足A＞3×D+40的光纖。
又，根據本發(fā)明，能夠提供包含光纖的用于傳輸光信號的光傳輸路徑，該光傳輸路徑是上述的光纖的至少一部分，在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km，并當令在1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)，纖芯的實效截面積為A(μm2)時，滿足A＞3×D+40的光纖。
在如上述那樣構成的本發(fā)明的光纖中，有下列類別。
(1)在1.55μm波長的色散值為17ps/nm/km～24ps/nm/km，在1.55μm波長帶的中心波長的纖芯實效截面積為95μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在1.55μm波長帶進行單模工作的光纖。
(2)在1.55μm波長的色散值為14ps/nm/km～17ps/nm/km，在1.55μm波長帶的中心波長的纖芯實效截面積為95μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在1.55μm波長帶進行單模工作的光纖。
(3)在1.55μm波長的色散值為6ps/nm/km～14ps/nm/km，在1.55μm波長帶的中心波長的纖芯實效截面積為75μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在1.55μm波長帶進行單模工作的光纖。
(4)在1.55μm波長帶的色散梯度(單位是ps/nm2/km)的絕對值為0.08以下的光纖。
(5)在1.55μm波長帶的中心波長的傳輸損耗為0.25dB/km以下，極化波模色散的值為0.15ps/km1/2以下的光纖。
(6)在1.55μm波長帶的整個帶寬內傳輸損耗為0.25dB/km以下的光纖。
(7)有由一層纖芯和包層形成的單峰構造的折射率分布，當令以上述包層的折射率為基準的上述纖芯的比折射率差為Δ1時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％的光纖。
(8)有由一層纖芯和包層形成的單峰構造的折射率分布，當令以上述包層的折射率為基準的上述纖芯的比折射率差為Δ1時，滿足0.2％≤Δ1≤0.6％，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
(9)有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％，和-0.3％≤Δ2≤0，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
(10)有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.7％，和-0.3％≤Δ2≤-0.1％，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
(11)有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％，和0＜Δ2＜Δ1，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
(12)有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.7％，0.1％≤Δ2≤0.3％，和Δ1＞Δ2，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
(13)在(12)中，上述的周圍纖芯的至少一部分是有折射率變化部分的光纖。
(14)有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.6％≤Δ2≤1.0％，和-1.2≤Δ1/Δ2≤-0.4，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
(15)有從內側，以中央纖芯，第一個周圍纖芯，第二個周圍纖芯，和包層的順序構成的三層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的第一個周圍纖芯的比折射率差為Δ2，和以上述包層的折射率為基準的上述的第二個周圍纖芯的比折射率差為Δ3時，滿足0.6％≤Δ2≤1.0％,-1.2≤Δ1/Δ2≤-0.4，和0.2≤Δ3/Δ2≤0.6，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的第一個周圍纖芯的外徑為b，和上述的第二個周圍纖芯的外徑為c時，滿足0.3≤a/b≤0.7，和0.2≤a/c≤0.5的光纖。
(16)在(15)中，上述的第二個周圍纖芯的至少一部分是有折射率變化部分的光纖。
此外，在本說明書中，1.5μm波長帶，除非預先告知，指的是1520～1620nm的波長范圍，1.55μm波長帶指的是在1.5μm波長帶，即1520～1620nm的波長范圍內，在光傳輸路徑中實際進行光傳輸的波長帶，例如指的是1530～1570nm的波長范圍。又，假定1.55μm波長帶的帶域可以用于WDM傳輸，并假定1.55μm波長帶的帶域是30nm以上的帶域。
諸圖的簡單說明

圖1是表示與本發(fā)明的第1個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖2是表示與本發(fā)明的第2個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖3是表示與本發(fā)明的第3個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖4是表示與本發(fā)明的第3個實施形態(tài)有關的光纖的中央纖芯的α和色散特性之間的關系的一個例子的曲線圖。
圖5是表示與本發(fā)明的第3個實施形態(tài)有關的光纖的中央纖芯的α和Aeff之間的關系的一個例子的曲線圖。
圖6是表示與本發(fā)明的第4個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖7是表示與本發(fā)明的第5個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖8A和8B是表示與本發(fā)明的第6個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的一個例子的圖。
圖9A～AF是表示作為本發(fā)明的第6個實施形態(tài)的變型例的光纖的折射率分布的各種例子的圖。
圖10是表示與本發(fā)明的第7個實施形態(tài)有關的光傳輸系統的圖。
為了實施本發(fā)明的最佳形態(tài)本發(fā)明的光纖是對已有的SMF進行改良后的光纖，它的實際使用形態(tài)與已有的SMF大致相同。因此，我們一面考慮已有的SMF的使用形態(tài)，一面說明本發(fā)明的光纖。
已有的SMF，在1.55μm波長附近，約有16ps/nm/km的色散，和約0.065ps/nm2/km的色散梯度。用這個SMF，在1.55μm波長附近進行傳輸時，因為產生了由色散引起的波形畸變，所以，一般地，SMF要用對SMF的在1.55μm波長附近的色散進行補償的光纖，例如與DCF組合起來加以使用。因此，在考慮SMF的在1.55μm波長附近的傳輸特性的基礎上，對包含DCF的整條光傳輸路徑的性能進行評價是有現實意義的。
通過控制折射率分布(截面)，能夠將這個DCF設計成有負的色散和負的色散梯度，通過將這些DCF和SMF適當量地組合起來，能夠在1.5μm波長帶的廣大范圍內將光傳輸路徑全體的色散調整到大致為零。通過這樣做，在1.5μm波長帶進行WDM傳輸時，能夠抑制由色散引起的信號波形的劣化。
又，即便光傳輸路徑全體的色散大致為零，因為SMF和DCF局部地有大的色散，所以也可以抑制在微小色散區(qū)域發(fā)生的顯著的FWM。因此，有由SMF和DCF的組合形成的構成的光傳輸路徑能夠是非常適合于高速大容量WDM傳輸的線路。
但是，即便抑制了由色散和FWM引起的波形的劣化，當光纖的Aeff小時，或者非線性折射率大時，容易產生由XPM和SPM引起的波形的劣化。
因為當光功率大時這些非線性現象十分顯著，所以如圖6所示，以在線路中的光放大器后面，配置非線性更低的光纖，其后，當光變弱時配置比前段的光纖的非線性高的光纖這樣的順序進行配置是有效的。例如，我們認為就在光放大器后面，配置Aeff為80μm2以上的SMF，并在后段配置Aeff為20μm2左右的DCF那樣的順序，對于抑制由XPM和SPM等的非線性現象引起的波形劣化是很有效的。
可以這樣說，當考慮到DCF的非線性比SMF顯著地大，進行大容量傳輸時，在DCF內部，可能產生由非線性現象引起的波形劣化。又，最近，也出現了稱為在ECOC′97 Vol.1 P127中那樣的RDF的，非線性更低的線路型的色散補償光纖。
可是，即便在這種RDF中，由上述的公式(1)表示的非線性大約要比SMF大一個量級，在大容量傳輸時，也不能夠忽視非線性現象。
因此，例如，如果能夠使前段的光纖的長度加長，則非線性更低的光纖的長度加長，因為功率經過相當衰減的光入射到后段的非線性高的光纖，結果，能夠抑制后段光纖的非線性現象。
又，因為SMF本身也可以說是Aeff約為80μm2的非線性低的，能夠直接配置在光放大器后面的光纖，所以隨著急速的長距離大容量化，我們考慮進一步增大SMF的Aeff，即使它近一步低非線性化。
又，因為SMF和DCF一般地包含總的色散大致為零的一段長度，所以SMF的色散越小，SMF的這段長度就越長。因為已有的SMF有約為+16ps/nm/km的色散，所以如果能夠使色散在約+16ps/nm/km以下，則能夠相對于光傳輸路徑的全長加長SMF的這段長度，結果，能夠抑制入射到后段的非線性高的光纖的光功率。
但是，因為當色散值變得太小時，可能產生FWM現象，所以我們認為色散值最好在+6～+14ps/nm/km附近。而且，我們認為如果非線性能夠達到已有的程度，則能夠抑制后段光纖的非線性現象，從而能夠抑制總的非線性現象。
又，將SMF的色散作為現在具有的大小(+14～+24ps/nm/km)，如果能夠使SMF的Aeff例如在90μm2以上，并進一步擴大到希望的95μm2以上(與已有類型的SMF比較，使Aeff擴大約10％以上)，則能夠將在前段的SMF中的非線性現象抑制到比已有低的水平上，從而能夠抑制光傳輸路徑全體的非線性現象。
如果能夠擴大SMF的Aeff，并且使色散值有比已有SMF小的值，例如+6～+14ps/nm/km那樣的程度，則能夠一起抑制前段，后段的非線性現象，從而使光傳輸路徑全體的非線性現象變成相當小的值是最好的。
因此，已經提出了有這樣的與已有的SMF不同的新的非線性低的光纖，即，在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km，當令在1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)，纖芯的實效截面積為A(μm2)時，滿足A＞3×D+40的光纖，和用這種光纖的光傳輸路徑的方案。
但是，因為色散梯度與已有的SMF比較增大了，并且即便用色散補償光纖要在大范圍內進行色散補償是困難的，所以我們希望通過注意使色散梯度(單位為ps/nm2/km)的絕對值不增大超過0.08，來設定折射率分布。
又，因為引起了彎曲損失增大和光纜化后的損耗增加等深刻的問題，所以我們希望通過注意使彎曲直徑20mm的彎曲損失不大于20dB，來設定折射率分布。
進一步，因為當在實際的使用條件下，例如用光纜化的光纖時，截止波長比使用波長的最短波長，即1.55μm波長帶的最短波長大時，不能保證光傳輸路徑全體中的單模工作，所以我們希望通過注意使至少在實際的使用條件下的截止波長不在使用波長的最短波長以上，來設定折射率分布。
下面，我們參照諸圖說明本發(fā)明的各種實施形態(tài)。
圖1是表示與本發(fā)明的第1個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖1的折射率分布，從內側，以纖芯11，包層14的順序構成，纖芯11有對于包層14的最大比折射率差Δ1。又，纖芯11的直徑為a。
此外，已有的SMF有圖1的折射率分布，但是Δ1=0.4％左右，α=無窮大，即一般是近似階梯型的構成。
因此，從對已有的SMF一步一步地進行模擬的結果，我們可以看到通過將圖1中的Δ1設定在0.2％≤Δ1≤0.35％的范圍內，或將Δ1設定在0.2％≤Δ1≤0.6％的范圍內，并使α在1以上6以下，可以將Aeff擴大到95μm2以上。此外，要使Δ1在0.2％以上是因為使Δ1比0.2％小時，彎曲損耗增大，設定Δ1的上限是因為超過上限值時，不僅不能充分擴大Aeff，而且使PMD惡化。
又，與本實施形態(tài)有關的光纖，即便關于色散特性也能夠得到與已有的SMF沒有不同的特性。在下述的表1中，表示出已有的SMF的模擬結果，在下述的表2中，表示出與本實施形態(tài)有關的，Aeff擴大型正色散光纖的模擬結果。
表1

表2

從上述的表2可見，通過將Δ1設定在0.2％≤Δ1≤0.35％的范圍內，能夠使Aeff擴大。又，通過將Δ1設定在0.2％≤Δ1≤0.6％的范圍內，并使α在1≤α≤6的范圍內，使色散變小，和加長對于光傳輸路徑全體的正色散光纖的線長，也能夠期待得到抑制色散補償光纖的非線性現象的效果。
如上所述，用一層纖芯構造的形式實現低非線性化的企圖是可以達到的，但是，一般地這是向著使彎曲損耗增大的方向。因此，在上述的纖芯的周圍設置第二層纖芯，即周圍纖芯，周圍纖芯的折射率比第一層纖芯(以下稱為中心纖芯)的折射率低，與包層的折射率比較有某種程度差的構造，容易抑制彎曲損耗，并且也容易擴大Aeff。因此，雖然使構造多少復雜了一些，但是作為這樣的兩層構造實際上并沒有什么關系。
圖2是表示與本發(fā)明的第2個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖2的折射率分布，從內側，以中心纖芯21，周圍纖芯22，包層24的順序構成，中心纖芯21有對于包層24的最大比折射率差Δ1，周圍纖芯22有對于包層24的最小比折射率差Δ2。又，中心纖芯21的直徑為a，周圍纖芯22的直徑為b。此外，在圖2中，Δ1＞0＞Δ2。
在有如圖2所示的折射率分布的光纖的情形中，通過使Δ2＞-0.1％，抑制彎曲損耗的效果是很小的，通過使Δ2＜-0.3％，并不能充分擴大Aeff。
圖3是表示與本發(fā)明的第3個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖3的折射率分布，從內側，以中心纖芯31，周圍纖芯32，包層34的順序構成，中心纖芯31有對于包層34的最大比折射率差Δ1，周圍纖芯32有對于包層34的最小比折射率差Δ2。又，中心纖芯31的直徑為a，周圍纖芯32的直徑為b。此外，在圖3中，Δ1＞Δ2＞0。
在有如圖3所示的折射率分布的光纖的情形中，通過使Δ2＞0.1％，抑制彎曲損耗的效果是很小的，還增大了色散梯度，通過使Δ2＞0.3％，并不能充分擴大Aeff。
又，在有如圖2或圖3所示的折射率分布的光纖中，我們看到為使在1.55μm波長的色散值在已有的SMF的1.5倍以下，進一步使色散梯度(單位為ps/nm2/km)的絕對值不大于0.08那樣地求纖芯直徑比a/b時，得到a/b≥0.3，當求Aeff可以擴大到已有的SMF以上的范圍時，得到a/b≤0.7。進一步，我們看到在色散梯度和Aeff之間有好的平衡的a/b的范圍為0.4≤a/b≤0.6。
為此，我們可以說在本發(fā)明的第2和第3個實施形態(tài)中，最好使周圍纖芯對包層的比折射率差Δ2的絕對值的最大值為0.1％≤|Δ2|≤0.3％，中央纖芯的外徑a和周圍纖芯的外徑b之比為0.3≤a/b≤0.7。
其次，我們述說在本發(fā)明的第2和第3個實施形態(tài)的光纖中，如何使中央纖芯的α最佳化。作為一個例子，對于第3個實施形態(tài)的光纖的中央纖芯31，改變α時的α與色散值之間的關系和α與Aeff之間的關系分別如圖4和圖5所示。
此外，在圖4和圖5中，通過將圖3中的Δ2固定在0.15％，將a/b的值固定在0.5，和將截止波長固定在1500nm，來改變α。
又，在圖4中，圖中的實曲線表示當Δ1=0.2％時，圖中的虛曲線表示當Δ1=0.3％時，圖中的點劃曲線表示當Δ1=0.4％時的結果。
又，在圖5中，圖中的實曲線表示當Δ1=0.3％時，圖中的虛曲線表示當Δ1=0.4％時，圖中的點劃曲線表示當Δ1=0.5％時的結果。
從圖4可見，當使Δ1等于0.4％時，色散值與已有的SMF相同有低的值。進一步，當Δ1增大時，彎曲損耗一般地變小。但是，從圖5可見，當使Δ1的值增大時，因為有使Aeff變小的傾向，所以對于Δ1的值來說存在一個最佳值。
與已有的SMF比較，在以使色散值小為主要目的的情形中，我們可以考慮能夠使Aeff比已有類型的SMF大的Δ1的范圍有以0.40％為中心的值，具體地是在0.35～0.45％之間。此外，我們希望這時的α在1～6的范圍內。
在上述的范圍內，對兩層構造的光纖進行模擬時，能夠得到以下的結果。下列的表3表示Δ2為負的光纖的模擬結果，下列的表4表示Δ2為正的光纖的模擬結果。
表3

表4

從上述的表3和表4可見，無論哪種光纖，它們的Aeff都已擴大得比已有的SMF(約80μm2)大，其中有兩種光纖，它們的Aeff都有超過150μm2的值。又，在α小的兩種光纖中，色散值變小，通過加長對于DCF的正色散的光纖的長度，能夠抑制輸入DCF的光功率，從而抑制非線性現象。
圖6是表示與本發(fā)明的第4個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖6的折射率分布，從內側，以第一個纖芯41，第二個纖芯42，包層44的順序構成，第一個纖芯41有對于包層44的最小比折射率差Δ1，第二個纖芯42有對于包層44的最大比折射率差Δ2。又，第一個纖芯41的直徑為a，第二個纖芯42的直徑為b。此外，在圖6中，Δ1＜0＜Δ2。
現在我們討論在有如圖6所示地中央光纖成為ABC層的折射率分布的光纖中，實現低非線性光纖的可能性。首先，從模擬計算，探索Aeff可以在95μm2以上的光纖。
首先，令Δ2為固定值(這里為0.7％)，調查當Δ1變化時的特征變化。因此，當調查Aeff在95μm2以上時的彎曲損耗時，我們看到Δ1不在-0.2％以下并且彎曲損耗增加。
因此，固定Δ1在-0.2％，通過模擬調查使彎曲直徑為20mm的彎曲損耗保持在20dB/m以下的Δ2的值時，我們看到Δ2的值必須在0.6％以上。進一步，Δ2超過1.0％時，有使Aeff在95μm2以下不能充分擴大的結果。
進一步，在上述的條件下，當求即便Aeff在95μm2以上彎曲損耗也很小的纖芯直徑比a/b的范圍時，我們看到0.3≤a/b≤0.7的范圍很好，更好是0.4≤a/b≤0.6的范圍。在這些范圍內，進行各種模擬，探求認為是最佳的結果。這個最佳的結果如下列的表5所示。
表5

從上述的表5可見，通過用圖6所示的折射率分布，能夠保持小的色散，同時能夠將Aeff擴大到75μm2以上，即擴大到與已有類型的SMF同等的程度或在它以上。
但是，有如圖6所示的折射率分布的光纖，與已有類型的SMF比較有它的優(yōu)點，可是關于Aeff，因為已經達到與已有的同等的程度，所以考慮進一步擴大Aeff時，必須研討新的折射率分布。
圖7是表示與本發(fā)明的第5個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖7的折射率分布，從內側，以第一個纖芯51，第二個纖芯52，第三個纖芯53，包層54的順序構成，第一個纖芯51的直徑為a，第二個纖芯52的直徑為b，第三個纖芯53的直徑為c。又，第一個纖芯51有對于包層54的最小比折射率差Δ1，第二個纖芯52有對于包層54的最大比折射率差Δ2，第三個纖芯53有對于包層54的最大比折射率差Δ3。此外，在圖7中，Δ1＜0＜Δ3＜Δ2。
在圖7中，Δ3不到0.1％時，擴大Aeff的效果很小，Δ3超過0.3％時，截止波長增大，不能滿足在使用波長帶中的單模傳輸條件。因此，我們討論將Δ3固定在0.2％的情形。此外，在本實施形態(tài)中，與第4實施形態(tài)一樣地設定Δ1,Δ2，和纖芯直徑比a/b。
在上述的范圍內，對圖7的折射率分布進行模擬時，能夠得到下面的結果。這個結果如下列的表6所示。
表6

從上述的表6可見，無論哪一種光纖都已經將Aeff擴大到100μm2左右，或它以上。又，我們認為通過使色散值也成為比較小的值，并加長對于DCF的正色散光纖的長度，能夠達到抑制輸入DCF的光功率，同時抑制非線性現象的目的。
又，我們希望在第3個實施形態(tài)的光纖中的周圍纖芯32或在第5個實施形態(tài)的光纖中的第三個纖芯53中分別至少有一個部分是折射率變化部分。這里，我們說明在第3個實施形態(tài)的光纖中的周圍纖芯32中設置折射率變化部分的例子。
圖8A和圖8B是表示與本發(fā)明的第6個實施形態(tài)有關的光纖的折射率分布的說明圖。圖8A和圖8B的折射率分布在性質上與圖3基本相同，但是在周圍纖芯中設置了折射率變化部分。圖8A表示折射率從周圍纖芯的內周向外周增加的折射率分布。圖8B表示折射率從周圍纖芯的外周向內周增加的折射率分布。
關于圖8A和圖8B的折射率分布，以上述的表4的模擬結果“模擬45”為基準，對折射率從周圍纖芯的內周向外周變化進行模擬時，得到下面那樣的結果。這個結果如下列的表7所示。
表7

此外，在上述的表7中，Δ2的“0.1→0.2”表示如圖8A所示從周圍纖芯的內周向外周，比折射率差Δ2從0.1％大致直線地增高到0.2％,Δ2的“0.2→0.1”表示如圖8B所示從周圍纖芯的內周向外周，比折射率差Δ2從0.2％大致直線地降低到0.1％。
如在上述的表7中所示，有圖8A所示的那樣從周圍纖芯的內周向外周折射率增加的折射率分布的光纖，與圖3那樣折射率沒有實質變化的光纖比較，有使色散值減小的傾向。又，有圖8B所示的那樣從周圍纖芯的內周向外周，折射率降低的折射率分布的光纖，與圖3那樣折射率沒有實質變化的光纖比較，有使Aeff增大的傾向。
又，作為第6個實施形態(tài)的變型例，圖9A～AF表示折射率分布的一個例子。圖9A～AF表示光纖的周圍纖芯的至少一個部分中有折射率變化部分的折射率分布。
此外，如上所述，能夠將折射率變化部分設置在第5個實施形態(tài)的光纖中的第三個纖芯53上。具體地說，可以將第三個纖芯53的形狀設定得與圖8A和圖8B或圖9A～AF所示的周圍纖芯的形狀相同。
以上，我們說明了與本發(fā)明的各種實施形態(tài)有關的光纖，下面我們說明用本發(fā)明的光纖的光傳輸路徑。
圖10是與本發(fā)明的第7個實施形態(tài)有關的，包含用與本發(fā)明的第1到第6個實施形態(tài)有關的光纖的光傳輸路徑的光傳輸系統的說明圖。在圖10中，分別地，參考數字61表示光發(fā)射機，62a,62b……表示光放大器，63a,63b……表示正色散光纖，64a,64b……表示DCF等的負色散光纖，65表示光接收機。
圖10所示的系統本身是與已有的系統等同的，但是通過將本發(fā)明的光纖用于它的一部分，具體地說是63a,63b等能夠很大地提高傳輸特性。即，通過將本發(fā)明的光纖應用于圖10所示的光傳輸系統，能夠達到低非線性(能夠抑制FWM,SPM,XPM等)，色散梯度的平坦性，和光傳輸路徑全體的低彎曲損耗特性。用這種新光纖的新光傳輸路徑的低非線性，色散梯度的平坦性，和低彎曲損耗這樣的特性作為光傳輸路徑是最合適的。因此，能夠容易地制作適合于高速大容量傳輸的線路。
實施例我們通過下面所示的實施例，確認本發(fā)明的有效性。首先，用圖1所示的單峰構造，根據上述的表1所示的模擬結果進行光纖的試制。試制的結果如下述的表8所示。此外，下面的試制例的號碼與上述模擬的號碼相對應。例如，“試制例21”與“模擬21”相當。
表8

上述的表8的結果大致是上述的表2的結果的再現。即，對于全部的試制例，Aeff擴大到95μm2以上，又因為Δ1也比已有的SMF小，所以能夠期望有抑制由XPM和SPM引起的波形畸變的效果。又，因為1.55μm波長帶的色散值與已有的SMF同等程度地十分大，所以能夠期望有抑制由FWM引起的信號噪聲的效果。進一步，我們看到能夠將損耗和彎曲損耗抑制到小的值，并能夠充分地進行實用化。
特別是，在試制例24那樣的類型中，因為色散變小，所以能夠縮短用于與本發(fā)明的光纖連接的DCF的長度，能夠期望有相對地抑制主要在DCF中的非線性的效果。
進一步，根據上述的表3和表4的模擬結果進行試制。試制的結果分別如下列的表9和表10所示。
表9

表10

上述的表9和表10的結果大致是上述的表3和表4的結果的再現。即，因為在無論那種光纖的情形中，都使Aeff擴大，所以能夠期望有抑制由XPM和SPM引起的信號噪聲的效果。又，與圖1所示的光纖比較時，截面多少變得復雜一些，但是即便使Aeff擴大，也能夠將彎曲損耗抑制到小的水平。
特別是，在試制例33，試制例43那樣的類型中，因為將色散值抑制到小的值，所以能夠期望有抑制后段光纖的非線性那樣的新效果。
進一步，根據上述的表5和表6的模擬結果進行試制。試制的結果分別如下列的表11所示。
表11

上述的表11的結果大致是上述的表5和表6的結果的再現。即，圖6和圖7所示的光纖，因為在中心部分有ABC層，所以折射率分布多少變得復雜一些，但是因為使Aeff擴大，并且使色散的絕對值變小，所以我們認為作為光傳輸路徑全體，能夠實現很大地抑制非線性現象的目的。進一步，能夠將傳輸損耗和彎曲損耗抑制到比已有的小的水平。
進一步，根據上述的表7的模擬結果進行試制。這里，進行與上述的表7的“模擬71”相當的光纖的試制。這個結果如下列的表12所示。
表12

上述的表12的結果大致是上述的表7的結果的再現。即，圖8所示的光纖，因為有折射率變化部分，所以使Aeff擴大，并且因為使色散的絕對值變小，所以我們認為作為光傳輸路徑全體，能夠實現很大地抑制非線性現象的目的。進一步，能夠將傳輸損耗和彎曲損耗抑制到比已有的小的水平。
如上所述，與本發(fā)明有關的正色散光纖有非常優(yōu)越的低非線性，低損耗，和低彎曲損耗特性。當在1.5μm波長帶進行WDM傳輸時，色散和色散梯度成為障礙，但是因為通過連接色散補償光纖，或色散梯度補償光纖等，可以在廣大的波長范圍內得到低色散，所以可以將這個問題考慮為將來要解決的問題。
又，我們看到，本發(fā)明的光纖，因為與已有的SMF比較色散變小，所以能夠實現縮短用于與本發(fā)明的光纖連接的色散補償光纖的目的，從而能夠在光傳輸路徑全體中達到更低的非線性。進一步，因為將在圖1中的纖芯1，在圖1和圖3中的中央纖芯1的比折射率差設定得要比已有的SMF低很多，所以無論是PMD和任何其它的光纖都顯示出在0.1ps/km1/2以下低值。
在產業(yè)上利用的可能性以上，如詳細說明的那樣，根據本發(fā)明，可以制造出有超過已有的SMF的低非線性，并且，適合于是低傳輸損耗，低彎曲損耗，低PMD的高速大容量傳輸的低非線性的正色散光纖，和構筑用該光纖的光傳輸路徑。特別是，本發(fā)明的光纖和光傳輸路徑能夠適用于波長多路復用(WDM)光通信。
權利要求
1．一種光纖，它是在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km，并當令在1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)和纖芯的實效截面積為A(μm2)時，滿足A＞3×D+40的光纖。
2．權利要求1中記載的光纖，它是在1.55μm波長的色散值為17ps/nm/km～24ps/nm/km，在上述的1.55μm波長帶的中心波長的纖芯的實效截面積為95μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在上述的1.55μm波長帶內進行單模工作的光纖。
3．權利要求1中記載的光纖，它是在1.55μm波長的色散值為14ps/nm/km～17ps/nm/km，在上述的1.55μm波長帶的中心波長的纖芯的實效截面積為90μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在上述的1.55μm波長帶內進行單模工作的光纖。
4．權利要求1中記載的光纖，它是在1.55μm波長的色散值為6ps/nm/km～14ps/nm/km，在上述的1.55μm波長帶的中心波長的纖芯的實效截面積為75μm2以上，彎曲直徑20mm的彎曲損耗為20db/m以下，并且在上述的1.55μm波長帶內進行單模工作的光纖。
5．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是上述的1.55μm波長帶的色散梯度(單位是ps/nm2/km)的絕對值為0.08以下的光纖。
6．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是在上述的1.55μm波長帶的中心波長的傳輸損耗為0.25dB/km以下，極化波模色散的值為0.15ps/km1/2以下的光纖。
7．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是在上述的1.55μm波長帶的整個帶寬內傳輸損耗為0.25dB/km以下的光纖。
8．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有由一層纖芯和包層形成的單峰構造的折射率分布，并當令以上述包層的折射率為基準的上述纖芯的比折射率差為Δ1時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％的光纖。
9．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有由一層纖芯和包層形成的單峰構造的折射率分布，并當令以上述包層的折射率為基準的上述纖芯的比折射率差為Δ1時，滿足0.2％≤Δ1≤0.6％，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
10．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％，和-0.3％≤Δ2＜0，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
11．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.7％，和-0.3％≤Δ2≤-0.1％，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
12．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.35％，和0＜Δ2＜Δ1，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
13．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.2％≤Δ1≤0.7％,0.1％≤Δ2≤0.3％，和Δ1＞Δ2，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7，并且用α曲線近似上述纖芯的折射率分布時的α的值滿足1≤α≤6的光纖。
14．權利要求13中記載的光纖，它是上述的周圍纖芯的至少一部分有折射率變化部分的光纖。
15．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，周圍纖芯，和包層的順序構成的兩層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的周圍纖芯的比折射率差為Δ2時，滿足0.6％≤Δ2≤1.0％，和-1.2≤Δ1/Δ2≤-0.4，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的周圍纖芯的外徑為b時，滿足0.3≤a/b≤0.7的光纖。
16．權利要求1～4的任何一項中記載的光纖，它是有從內側，以中央纖芯，第一個周圍纖芯，第二個周圍纖芯，和包層的順序構成的三層纖芯型的折射率分布的光纖，它是當令以上述包層的折射率為基準的上述的中央纖芯的比折射率差為Δ1，以上述包層的折射率為基準的上述的第一個周圍纖芯的比折射率差為Δ2，以上述包層的折射率為基準的上述的第二個周圍纖芯的比折射率差為Δ3時，滿足0.6％≤Δ2≤1.0％,-1.2≤Δ1/Δ2≤-0.4，和0.2≤Δ3/Δ2≤0.6，并且當令上述的中央纖芯的外徑為a，上述的第一個周圍纖芯的外徑為b，和上述的第二個周圍纖芯的外徑為c時，滿足0.3≤a/b≤0.7，和0.2≤a/c≤0.5的光纖。
17．權利要求16中記載的光纖，它是上述的第二個周圍纖芯的至少一部分有折射率變化部分的光纖。
18．光傳輸路徑，它是包含光纖，用于傳輸光信號的光傳輸路徑，它是上述光纖的至少一部分，在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km，并當令在上述的1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)和纖芯的實效截面積為A(μm2)時，滿足A＞3×D+40的光纖的光傳輸路徑。
全文摘要
本發(fā)明提供在1.55μm波長的色散值為6～24ps/nm/km,并當令在1.55μm波長帶的中心波長的色散值為D(ps/nm/km)和纖芯的實效截面積為A(μm
文檔編號G02B6/036GK1321255SQ00801755
公開日2001年11月7日 申請日期2000年8月17日 優(yōu)先權日1999年8月20日
發(fā)明者武笠和則 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社