專(zhuān)利名稱：光纖、使用該光纖的色散補(bǔ)償器、和光學(xué)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合在1420nm至1520nm波段范圍內(nèi)進(jìn)行波分復(fù)用(WDM)傳輸?shù)墓饫w、使用光纖的色散補(bǔ)償器和光學(xué)傳輸系統(tǒng)。
最近，使用攙鉺光纖的光學(xué)放大器(EDFA)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成能夠用于波分復(fù)用傳輸?shù)闹欣^部分的光學(xué)放大器。目前，把EDFA安裝在波分復(fù)用傳輸?shù)闹欣^部分使得不必在中繼部分把每種波長(zhǎng)的光學(xué)信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，這一優(yōu)點(diǎn)推動(dòng)了波分復(fù)用傳輸?shù)陌l(fā)展。
EDFA的光學(xué)放大波段在1520nm至1565nm波段范圍內(nèi)(稱為“C波段”)，或者在1565nm至1620nm波段范圍內(nèi)(稱為“L波段”)。目前，使用上述波段進(jìn)行波分復(fù)用傳輸?shù)难芯糠浅；钴S。
而且，為了支持通訊信息量的進(jìn)一步增加，最近考慮在1420nm至1520nm波段范圍內(nèi)(稱為“S波段”)進(jìn)行波分復(fù)用傳輸。在S波段的波分復(fù)用傳輸使用TDFA(摻銩光纖放大器)或羅曼(Raman)光纖放大器實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的光纖的特征在于在大于等于1420mn小于1520nm波段內(nèi)的設(shè)定波長(zhǎng)上的色散設(shè)置成-8ps/nm/km或更小。
本發(fā)明提供一種色散補(bǔ)償器，包括上述的光纖，其中所述色散補(bǔ)償器與光學(xué)傳輸線路相連，以便能夠把大于等于1420nm小于1520nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的給定20nm或更寬波段上的色散斜率補(bǔ)償為-1ps/nm2/km至1ps/nm2/km范圍內(nèi)的數(shù)值。
本發(fā)明提供一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，具有如上述的色散補(bǔ)償器。
圖7中的特性線b示出通過(guò)把單模光纖在S波段的色散值除以色散斜率獲得的D/S值。從圖特性直線b可以清楚地看到，單模光纖具有大的正色散斜率(大約為0.060至0.075ps/nm2/km)。
因此，當(dāng)S波段的波分復(fù)用傳輸使用單模光纖作為光學(xué)傳輸線路實(shí)現(xiàn)時(shí)，單模光纖的色散特性必須補(bǔ)償。然而，對(duì)于S波段的波分復(fù)用傳輸即沒(méi)有提出過(guò)色散補(bǔ)償光纖，也沒(méi)有提出過(guò)色散補(bǔ)償器。
也就是說(shuō)，已經(jīng)提出的在C波段和L波段上補(bǔ)償單模光纖色散的傳統(tǒng)色散補(bǔ)償光纖幾乎不能補(bǔ)償寬波段S波段上單模光纖的色散特性。然而，已經(jīng)提出的用于在C波段和L波段上補(bǔ)償色散的色散補(bǔ)償光纖沒(méi)有直接用于在S波段上補(bǔ)償色散。
而且，當(dāng)使用羅曼(Raman)光纖放大器放大S波段的信號(hào)時(shí)，羅曼(Raman)光纖放大器的激勵(lì)光波長(zhǎng)設(shè)定為大約為1390nm。然而，已經(jīng)提出的在C波段和L波段上補(bǔ)償色散的色散補(bǔ)償光纖在大約1390nm的波長(zhǎng)上傳輸損耗大，因?yàn)槠渲械牧u基團(tuán)(OH-groups)影響吸收峰值。因此，已經(jīng)提出的在C波段和L波段上補(bǔ)償色散的色散補(bǔ)償光纖不能有效地實(shí)現(xiàn)羅曼(Raman)放大。
而且，存在一種使用色散補(bǔ)償光纖作為集中式在線羅曼中繼器(concentrated in-line Raman repeaters)的一部分的情況。在這種情況下，如果中繼設(shè)備的帶通濾波器的隔離功能差，中繼設(shè)備中產(chǎn)生的不希望的C波段和L波段信號(hào)就不能截止，無(wú)意中這些信號(hào)作為噪聲被傳輸?shù)胶蠹?jí)。因此，S波段的單模光纖色散補(bǔ)償光纖需要具有濾波功能，以便截止C波段和L波段上的信號(hào)。
有關(guān)用于在S波段上補(bǔ)償單模光纖色散的光纖，截止波長(zhǎng)可以設(shè)置為1460nm或更短。然而，當(dāng)該光纖用作羅曼光纖放大器的光纖時(shí)，截止波長(zhǎng)必須設(shè)置為1360nm或更短。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光纖和補(bǔ)償器，當(dāng)在S波段上進(jìn)行波分復(fù)用傳輸時(shí)使用它們能夠補(bǔ)償單模光纖或類(lèi)似元件的光學(xué)傳輸線路的色散特性。最好光纖和色散補(bǔ)償器能夠使用羅曼光纖放大器高效和高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用傳輸。使用上述光纖和色散補(bǔ)償器的光學(xué)傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量波分復(fù)用傳輸，補(bǔ)償了其中的色散。
下面，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的光纖第一實(shí)施例的折射率分布圖。不同形式的折射率分布可以作為根據(jù)本發(fā)明的光纖的折射率分布。然而，第一實(shí)施例使用如圖1所示的所謂W形折射率分布，該折射率分布結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且折射率結(jié)構(gòu)容易設(shè)計(jì)和控制。
根據(jù)第一實(shí)施例的光纖具有多個(gè)(在該實(shí)施例中為三層)玻璃層(第一玻璃層1、第二玻璃層2和第三玻璃層3)，相鄰層的組分不同。這三個(gè)玻璃層中作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層是第三玻璃層3。第一玻璃層1和第二玻璃層2形成在第三玻璃層3內(nèi)部。換句話說(shuō)，第一實(shí)施例的光纖形成為第一玻璃層1的外部覆蓋有第二玻璃層2，第二玻璃層2的外部覆蓋有第三玻璃層3。
在第一實(shí)施例中，用Δ1表示第一玻璃層1(形成在光纖的最里面)相對(duì)于參考層(第三玻璃層)3的最大相對(duì)折射率差，滿足下列不等式1.0％≤Δ1≤3.0％；而且，用Δ2表示第二玻璃層2(從光纖最里面數(shù)第二層)相對(duì)于參考層的最大相對(duì)折射率差，滿足下列不等式-1.0％≤Δ2≤-0.4％。
在本說(shuō)明書(shū)中，相對(duì)折射率差Δ1和Δ2由下面的式子(1)至(3)定義，其中n1表示第一玻璃層1的折射率最大部分的折射率，n2表示第二玻璃層2中的折射率最大部分的折射率，ns表示參考層的折射率。
Δ1＝{(n1-ns)/n1}×100......(1)Δ2＝{(n2-ns)/n2}×100......(2)而且，第一玻璃層1的直徑設(shè)定為1.7μm至5.0μm范圍內(nèi)的值。第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b的比值a/b設(shè)置成滿足下列不等式0.3≤a/b≤0.6。這里，本說(shuō)明書(shū)中除非特別說(shuō)明，直徑是指外徑。
第一實(shí)施例具有上述折射率分布，因此具有如下特性。即，在第一實(shí)施例的光纖中，在S波段的設(shè)定波長(zhǎng)上的色散設(shè)置為8ps/nm/km或更小。而且設(shè)定在S波段內(nèi)的20nm波段或更長(zhǎng)波長(zhǎng)上的色散和色散斜率設(shè)置為負(fù)值，在上述波段內(nèi)色散除以色散斜率所得數(shù)值設(shè)置為小于300的正值。
而且，在第一實(shí)施例的光纖中，在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗設(shè)置成3dB/km或更小。此外，在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗設(shè)置成1dB或更大。在根據(jù)第一實(shí)施例的優(yōu)選光纖中，在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗設(shè)置成比在1500nm的傳輸損耗大1dB或更多的數(shù)值。
為了確定第一實(shí)施例的折射率分布，本申請(qǐng)的發(fā)明人制造了具有如圖1所示的W形折射率分布的不同光纖并檢測(cè)它們的特性。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在所有制造的光纖中截止波長(zhǎng)等于800nm或更短。
上述光纖(制造的)是如表1所示的光纖A至N，這些光纖A至N中的光纖B、C、H、J、M是第一實(shí)施例的光纖。 表1
在表1和后面的表中，損耗@1390nm表示在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗值，損耗@1500nm表示在波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗值，損耗@1520nm表示在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗值。在每個(gè)表中，D@1500nm表示在波長(zhǎng)1500nm的色散值，S@1500nm表示在波長(zhǎng)1500nm的色散斜率值，D/S@1500nm表示在波長(zhǎng)1500nm處色散值除以色散斜率所獲得的數(shù)值。在這些表中，*表示“無(wú)限大”。
這里，如果相對(duì)折射率差Δ1設(shè)定為0.9％或更小，波長(zhǎng)1500nm的色散可以減小到-8ps/nm/km或更小，然而在波長(zhǎng)1500nm出現(xiàn)彎曲邊緣(bendedge)，所以傳輸損耗可能上升。彎曲邊緣表示基模(base mode)不在長(zhǎng)波一側(cè)傳播的邊界。如果相對(duì)折射率差Δ1設(shè)定為0.9％或更小，防止彎曲邊緣在波長(zhǎng)1 500nm出現(xiàn)，象所制造的光纖A一樣，則難以滿足0＜D/S＜300。
相反，如果相對(duì)折射率差Δ1大大超過(guò)3.1或更大，色散增大。在這種情況下，難以滿足0＜D/S＜300。
因此，在本實(shí)施例中，相對(duì)折射率差Δ1的范圍設(shè)定為滿足1.0％≤Δ1≤3.0％。
在具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的光纖中，當(dāng)相對(duì)折射率差Δ1增大時(shí)，波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗將更大。即，相對(duì)折射率差Δ1為3.0％或更大的光纖在波長(zhǎng)1390nm傾向于具有大的傳輸損耗。
因此，如果相對(duì)折射率差Δ1設(shè)置成小于所提出的在C波段補(bǔ)償單模光纖色散的光纖的相對(duì)折射率差Δ(例如，大約1.7至3.0％)，將更容易減小在波長(zhǎng)1390nm的損耗。如上所述，減小相對(duì)折射率差Δ1的例子對(duì)應(yīng)于所制造的光纖B。然而，例如即使相對(duì)折射率差Δ1增大到3％，也可以通過(guò)下述技術(shù)抑制在波長(zhǎng)1390nm的損耗增加。該技術(shù)包括調(diào)整火拋光的條件、蝕刻玻璃表面等。
如果相對(duì)折射率差Δ2過(guò)大(例如，Δ2設(shè)定為-0.3％，象制造的光纖G一樣)則難以滿足0＜D/S＜300，因?yàn)殡y以提高色散斜率。另一方面，如果相對(duì)折射率差Δ2過(guò)大(例如，Δ2設(shè)定為-1.1％或更小)，則在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗不能提高到1dB或更大。
因此，在第一實(shí)施例中，相對(duì)折射率差Δ2設(shè)定為-1.0％≤Δ2≤-0.4％。
而且，當(dāng)?shù)谝徊Ａ?的直徑a大大減小到1.6μm或更小，如同制造I的情況一樣，彎曲邊緣移到短波一邊，并最后到達(dá)波長(zhǎng)1500nm。相反，當(dāng)?shù)谝徊Ａ?的直徑a大大增大到5.1μm或更大，如同制造K的情況一樣，難以提高色散斜率，因此難以滿足0＜D/S＜300。
因此，在第一實(shí)施例中，第一玻璃層1的直徑a設(shè)定為1.7μm至5.0μm范圍內(nèi)的數(shù)值。
而且，當(dāng)?shù)谝徊Ａ?的直徑a除以第二玻璃層2的直徑b所獲得數(shù)值(a/b)減小到0.29時(shí)，如同制造L的情況，容易提高色散斜率，因此容易滿足0＜D/S＜300。然而，彎曲邊緣出現(xiàn)在波長(zhǎng)1500nm。另一方面，當(dāng)?shù)谝徊Ａ?的直徑a除以第二玻璃層2的直徑b所獲得數(shù)值(a/b)增大到0.61時(shí)，如同制造N的情況，在波長(zhǎng)1500nm不出現(xiàn)彎曲邊緣，然而難以滿足0＜D/S＜300。
因此，在第一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝徊Ａ?的直徑a除以第二玻璃層2的直徑b所獲得數(shù)值(a/b)設(shè)定為0.3至0.6范圍內(nèi)的數(shù)值。
當(dāng)通過(guò)調(diào)整芯直徑的設(shè)計(jì)把彎曲邊緣設(shè)置成出現(xiàn)在1520nm波長(zhǎng)時(shí)，1520nm的傳輸損耗能夠提高到1dB或更大。
而且，最好第一實(shí)施例的光纖在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗比在波長(zhǎng)1500nm的損耗大1dB或更多。制造C、H、M是滿足該條件的優(yōu)選光纖。
第一實(shí)施例的光纖在波長(zhǎng)1500nm的色散值不大于-8ps/nm/km，1500nm波長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于大于等于1420nm至小于1520nm的波段內(nèi)(S波段)的波長(zhǎng)。而且，第一實(shí)施例的光纖設(shè)計(jì)成使得色散值除以色散斜率所獲得的數(shù)值(D/S)為小于大約300的正值。因此，第一實(shí)施例的光纖能夠整體補(bǔ)償(collectively compensate)單模光纖在S波段的色散特性。
即如上所述，單模光纖通常在S波段具有大約為8至15ps/nm/km的正色散。因此，例如為了補(bǔ)償長(zhǎng)度為40Km的單模光纖所形成的光學(xué)傳輸線路在波長(zhǎng)1500nm的色散值，所設(shè)計(jì)的光纖需要補(bǔ)償大約560ps/nm的色散。
例如，在第一實(shí)施例的所有制造光纖中具有最大色散絕對(duì)值的制造光纖C，通過(guò)把它的長(zhǎng)度設(shè)定為大約為5km，能夠補(bǔ)償大約560ps/nm的色散，當(dāng)S波段的波分復(fù)用傳輸使用單模光纖作為光學(xué)傳輸線路實(shí)現(xiàn)時(shí)，整體補(bǔ)償單模光纖的色散特性(色散和色散斜率)的光纖只需要D/S值與單模光纖的D/S值接近。最好，單模光纖和用于色散補(bǔ)償?shù)墓饫w的D/S數(shù)值基本上彼此相等。
單模光纖在S波段的D/S數(shù)值(色散值/色散斜率)大約等于120至250nm。單模光纖的色散和色散斜率為正值。
在第一實(shí)施例的光纖中，在設(shè)定于S波段內(nèi)的20nm或更長(zhǎng)波段上的色散設(shè)置為負(fù)值，而且上述波段的色散除以色散斜率所獲得的數(shù)值(D/S)設(shè)置為小于300的正值。因此，單模光纖在S波段內(nèi)的色散和色散斜率能夠整體和有效地補(bǔ)償。
在第一實(shí)施例中，在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗比在波長(zhǎng)1500的大1dB或更多的光纖能夠保持最低限隔離，即能夠把C波段和L波段的波長(zhǎng)截止。也就是說(shuō)，該光纖每個(gè)波長(zhǎng)的損耗差為0.2dB/km，而且通過(guò)保持隔離能夠?qū)崿F(xiàn)截止C波段和L波段波長(zhǎng)的濾波功能。
例如，制造光纖C在波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗大約為0.8dB/km，在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗大約為2.2dB/km。即，制造光纖C在波長(zhǎng)1500nm和1520nm的傳輸損耗數(shù)值之間的差為1dB/km，因此能夠保持上述隔離。
而且，第一實(shí)施例的光纖的截止波長(zhǎng)為800nm或更短，在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗為3dB/km或更小，因此能夠很好地作為羅曼放大的光纖。
圖2示出當(dāng)使用長(zhǎng)度為5.4km的制造光纖C(光纖C)時(shí)的傳輸損耗特性。圖2還示出當(dāng)使用長(zhǎng)度為5.3km的制造光纖F(光纖F)時(shí)的傳輸損耗特性，作為對(duì)比例。
如圖所示，制造光纖C在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗大，而且在較大波長(zhǎng)的傳輸損耗數(shù)值更大。因此，制造光纖C足以實(shí)現(xiàn)濾波功能，截止C波段和L波段的波長(zhǎng)。
另一方面，制造光纖F在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗數(shù)值較小，因此隔離不夠。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明光纖的第二實(shí)施例的折射率分布。如圖3所示，第二實(shí)施例的光纖具有多個(gè)(在該實(shí)施例中為四層)玻璃層(第一玻璃層1、第二玻璃層2、第三玻璃層3和第四玻璃層4)，相鄰層的組分不同。
作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層是第四玻璃層4。在第二實(shí)施例的光纖中，至少三個(gè)玻璃層(第一玻璃層1、第二玻璃層2和第三玻璃層3)形成在第四玻璃層4內(nèi)部。換句話說(shuō)，第二實(shí)施例的光纖形成為第一玻璃層1的外部覆蓋有第二玻璃層2，第二玻璃層2的外部覆蓋有第三玻璃層3，而第三玻璃層3的外部覆蓋有第四玻璃層4。
如同第一實(shí)施例的情況一樣，第二實(shí)施例的光纖在如下條件下設(shè)計(jì)，即相對(duì)折射率差Δ1和Δ2滿足下列不等式1.0％≤Δ1≤3.0％和-1.0％≤Δ1≤-0.4％。第三玻璃層3(從第二實(shí)施例光纖的最里面數(shù)第三層)相對(duì)于參考標(biāo)準(zhǔn)的最大相對(duì)折射率差Δ3滿足下列不等式0≤Δ3≤0.5％。
相對(duì)折射率差Δ3由下面的式子(3)定義。此處，n3代表第三玻璃層3的折射率曲線最大部分的折射率曲線。
Δ3＝{(n3-ns)/n3}×100......(3)在第二實(shí)施例中，第二玻璃層2與第三玻璃層3的直徑比值(c/b)設(shè)置成滿足下列不等式1.0＜c/b≤2.7，c表示形成在從光纖最里面數(shù)第三玻璃層3的直徑，b表示形成在從光纖最里面數(shù)第二玻璃層2的直徑。
本申請(qǐng)的發(fā)明人制造了具有如圖3所示折射率分布的不同光纖，以便確定第二實(shí)施例的光纖結(jié)構(gòu)。
上述制造光纖對(duì)應(yīng)于表2所示的光纖O至U。這些制造光纖O至U中，光纖P、S和U對(duì)應(yīng)于第二實(shí)施例的光纖。制造光纖O和R對(duì)應(yīng)于向第一實(shí)施例一樣具有三層結(jié)構(gòu)的光纖。 表2從表2可以清楚地到，即使當(dāng)光纖的折射率分布具有四層結(jié)構(gòu)而且具有正相對(duì)折射率的第三玻璃層3覆蓋在第二玻璃層2外部時(shí)，光纖也能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施例相同的效果。
設(shè)計(jì)制造P、Q使得相對(duì)折射率差Δ1和Δ2、第一玻璃層1的直徑a、和第一玻璃層1的直徑a與第二玻璃層2的直徑b的比值a/b設(shè)置成與制造O的數(shù)值相同，所述制造O是具有W形折射率分布的二層結(jié)構(gòu)。制造O的截止波長(zhǎng)等于800nm或更短。然而，如果相對(duì)折射率差Δ3等于0.6％或更大，象制造Q一樣，截止波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)波一端。因此，在第二實(shí)施例中，如上所述相對(duì)折射率差Δ3等于0.5％或更小。
制造S、T設(shè)計(jì)成這樣，即相對(duì)折射率差Δ1和Δ2、第一玻璃層1的直徑a及第一玻璃層1的直徑a與第二層玻璃層2的直徑b之比a/b被設(shè)置成與制造R的值相同，所述制造W具有雙層結(jié)構(gòu)的W型折射率分布。制造R的截止波長(zhǎng)等于800nm或更短。然而，如果第三玻璃層3與第二玻璃層2的直徑之比c/b等于2.8或更大的話，截止波長(zhǎng)就移向長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)。因此，在第二實(shí)施例中，正如上面描述的，第三玻璃層3與第二玻璃層2的直徑之比c/b被設(shè)在2.7或更小。
第二實(shí)施例以如上所述方式制造，它具有和第一實(shí)施例相同的效果。
下面，將描述依據(jù)本發(fā)明的色散補(bǔ)償器的實(shí)施例。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的色散補(bǔ)償器應(yīng)用于上述實(shí)施例的光纖制造C的光纖中，而且形成為5.4km長(zhǎng)。處于連接處的單模光纖(用于光纖傳輸)在波長(zhǎng)1500nm處具有+14ps/nm/km的色散值以及和0.063ps/nm2/km的色散斜率。單模光纖的長(zhǎng)度設(shè)定為40km。
表3說(shuō)明的是在波長(zhǎng)范圍從1420nm到1520nm內(nèi)的傳輸線的色散值(單模光纖)和DCF(一個(gè)色散補(bǔ)償器實(shí)施例)的色散值的測(cè)量結(jié)果。同時(shí)表3也示出了在單模光纖和色散補(bǔ)償器連接在一起后色散值以及色散斜率的測(cè)量結(jié)果(補(bǔ)償后)。

表3
在表3中，補(bǔ)償后的色散斜率通過(guò)將+5nm波長(zhǎng)處的色散值與-5nm波長(zhǎng)的色散值之間的差除以10來(lái)得出。例如，在波長(zhǎng)1550nm處的色散斜率等于[(在1555nm處的色散值)-(在1545nm處的色散值)]/(1555-1545)。
從表3明顯地看到，本實(shí)施例的色散補(bǔ)償器能夠有效作為S波段的色散補(bǔ)償器。也就是說(shuō)，本實(shí)施例的色散補(bǔ)償器可應(yīng)用在波長(zhǎng)范圍1420nm到1520nm內(nèi)單模光纖的色散補(bǔ)償。通過(guò)使用本色散補(bǔ)償器，該色散補(bǔ)償器能夠在1460nm到1520nm范圍內(nèi)的40nm或更寬波段上的平均色散設(shè)置為-3ps/nm2/km到3ps/nm2/km范圍內(nèi)的數(shù)值。
進(jìn)一步，通過(guò)使用本實(shí)施例的色散補(bǔ)償器，該色散補(bǔ)償器可以在1495nm到1515nm范圍內(nèi)的20nm或更寬波段上的平均色散斜率設(shè)置為-1ps/nm2/km到1ps/nm2/km范圍內(nèi)的數(shù)值。
進(jìn)而，色散補(bǔ)償器實(shí)施例使用制造光纖C制成，以便它能夠在C波段和L波段表現(xiàn)出足夠的截止波長(zhǎng)濾波功能。也就是說(shuō)，當(dāng)本實(shí)施例的色散補(bǔ)償器應(yīng)用到光學(xué)傳輸系統(tǒng)中時(shí)，它能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的波分波分復(fù)用傳輸。
圖4說(shuō)明的是使用本實(shí)施例的色散補(bǔ)償器(S波段的色散補(bǔ)償器)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的實(shí)施例。
在圖4中，在波分復(fù)用傳輸?shù)墓鈱W(xué)傳輸線路12的光發(fā)射側(cè)設(shè)置有光學(xué)解復(fù)器13。從光學(xué)解復(fù)器13分出的光通過(guò)C波段和L波段的色散補(bǔ)償器17，并入射到具有濾波器的光學(xué)復(fù)用器16的入射口18。從光學(xué)解復(fù)器13分出的其它光通過(guò)實(shí)施例的S波段色散補(bǔ)償器15，并入射到具有濾波器的光學(xué)復(fù)用器16的入射口19。
在具有濾波器的光學(xué)復(fù)用器16的入射口18一側(cè)設(shè)置有用來(lái)阻止S波段的光而通過(guò)C波段和L波段的光的高通濾波器20。而且，在具有濾波器的光學(xué)復(fù)用器16的入射口19一側(cè)設(shè)置有用來(lái)阻止C波段和L波段的光而通過(guò)S波段光的低通濾波器21。
在圖4所示的系統(tǒng)中，低通濾波器21的特點(diǎn)用圖2中的特征線說(shuō)明。當(dāng)應(yīng)用濾波器時(shí)，如果光在1520nm處的光截止作用(傳輸損耗)小，將產(chǎn)生下列問(wèn)題。即，在這種情況下，當(dāng)C波段和L波段的光入射到具有濾波器的光復(fù)用器16的入射口19一側(cè)時(shí)，光被具有濾波器的復(fù)用器16復(fù)用并發(fā)射。
這里，從具有濾波器的光復(fù)用器16的入射口19一側(cè)C波段和L波段的光的色散沒(méi)有補(bǔ)償。因此，當(dāng)光從具有濾波器的復(fù)用器16發(fā)射時(shí)，由于色散產(chǎn)生光信號(hào)失真。
然而，根據(jù)本發(fā)明的形成用于S波段的色散補(bǔ)償器15的制造光纖C在波長(zhǎng)1520nm或更長(zhǎng)處傳輸損耗大，如圖2中的特征線所示，因此它能夠截止波長(zhǎng)為1520nm或更長(zhǎng)的光。因此，使用這樣的色散補(bǔ)償器15能夠阻止C波段和L波段的光入射到具有濾波器的光復(fù)用器16的入射口19一側(cè)。即，能夠抑制由于C波段和L波段的色散產(chǎn)生的光信號(hào)失真。
圖5示出使用上述色散補(bǔ)償器15制成的色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器的一個(gè)實(shí)施例。
連接色散補(bǔ)償器15與用于羅曼光纖放大的泵源24形成色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器，所述泵源24在波長(zhǎng)1390nm附近激勵(lì)。在圖5中，參考標(biāo)號(hào)25、26表示光學(xué)隔離器，參考標(biāo)號(hào)27、28表示耦合器。表1中的制造光纖C用作形成色散補(bǔ)償器15的光纖，它的長(zhǎng)度設(shè)定為大約5.4km。
這樣制成的色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器在波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗是長(zhǎng)度大約為5.4km的制造光纖C的傳輸損耗，而且該數(shù)值大約等于4.3dB。長(zhǎng)度為40km的單模光纖在波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗大約等于10dB。因此，如果總共大約為14.3dB的傳輸損耗能夠被羅曼光纖放大器的增益補(bǔ)償，光學(xué)傳輸線路的傳輸損耗和色散補(bǔ)償器的傳輸損耗就能夠補(bǔ)償。
圖6示出使用上述色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器的光學(xué)傳輸線路。
色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器10通過(guò)連接色散補(bǔ)償器15和羅曼光纖放大器9制成，色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器10插在光學(xué)傳輸線路12(12a、b)之間。
這里，羅曼增益10·log10{Is(L)/Is(0)·exp(-αs·L)}由下式表示10·log10{Is(L)/Is(0)·exp(-αs·L)}＝exp(gr·Io·Leff)......(4)其中，Leff＝1/αp[1-10·log10·exp(-αp)·L]。αp表示在激勵(lì)光波長(zhǎng)(激勵(lì)波長(zhǎng))處的損耗，αs表示在信號(hào)光波長(zhǎng)處的損耗。L表示光纖的長(zhǎng)度，設(shè)定為5.4km。Is(L)表示在輸出端的信號(hào)光功率，Is(0)表示信號(hào)光功率，gr表示羅曼增益系數(shù)，Io表示輸入到泵源的功率。
單模光纖和制造光纖中每一個(gè)的羅曼增益系數(shù)gr大約等于4.4(l/w/km)。在波長(zhǎng)1390nm處傳輸損耗為2.65dB/km的制造光纖C可以用作色散補(bǔ)償器的光纖，輸入到泵源的功率Io可以設(shè)定為大約470mW。
當(dāng)表1中的制造光纖D用作色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器時(shí)，光纖在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗等于3.20dB/km。因此，需要向泵源輸入功率大于500mW(大約為560mW)的光。當(dāng)目前使用的激光二極管用作泵源時(shí)，即使在使用偏振多路復(fù)用時(shí)也難以輸入功率大于500mW的光，因此羅曼光纖放大器難以實(shí)現(xiàn)足夠的增益。
如上所述，當(dāng)通過(guò)使用上述實(shí)施例的色散補(bǔ)償器制成色散補(bǔ)償羅曼光纖放大器時(shí)，必須把波長(zhǎng)1390nm處的傳輸損耗降低到3Db/km或更小。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，而是可以進(jìn)行各種改進(jìn)。例如，本發(fā)明不僅可以用于S波段的單模光纖色散補(bǔ)償器，也可以用于不同領(lǐng)域，作為在S波段實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用傳輸?shù)墓饫w。例如，表1所示的制造光纖M可以用于補(bǔ)償S波段上色散值為大約-0.5ps/nm/km至大約5ps/nm/km范圍內(nèi)的光纖的色散。
而且，在上述實(shí)施例的光纖中，在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗等于3dBb/km或更小。S波段的波分復(fù)用傳輸可以通過(guò)使用羅曼光纖放大器以外光纖放大器的實(shí)現(xiàn)。例如，S波段的波分復(fù)用傳輸可以通過(guò)使用TDFA(摻銩光纖放大器)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，光纖在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗可以設(shè)定為大于3Db/km的數(shù)值。
而且，在本發(fā)明的光纖中，在大于等于1420nm至小于1520nm波段范圍內(nèi)的設(shè)定波長(zhǎng)上的色散可以設(shè)定為-8ps/nm/km或更小。即，根據(jù)本發(fā)明的光纖的傳輸損耗和截止波長(zhǎng)等并不限于上述實(shí)施例的數(shù)值。如上所述通過(guò)確定色散，能夠有效補(bǔ)償單模光纖或類(lèi)似元件的光學(xué)傳輸線路在S波段的色散。
權(quán)利要求
1.一種光纖，其特征在于所述光纖在大于等于1420nm小于1520nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的給定波長(zhǎng)上的色散設(shè)定為-8ps/nm/km或更小。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗設(shè)置成大于波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中所述光纖的截止波長(zhǎng)設(shè)置為短于1460nm。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中所述光纖的截止波長(zhǎng)設(shè)置為短于1360nm。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗設(shè)置成比波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗大1dB或更多。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中在波長(zhǎng)1390nm的傳輸損耗設(shè)置成3dB/km或更小。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中在大于等于1420nm小于1520nm波段范圍內(nèi)的給定20nm或更寬波段上的色散和色散斜率設(shè)定為負(fù)值，而且在給定波段上的任意波長(zhǎng)上色散值除以色散斜率所獲得的數(shù)值設(shè)定為小于300的正值。
8.如權(quán)利要求1所述的光纖，包括多個(gè)玻璃層，相鄰層的組分不同；以及至少兩個(gè)玻璃層形成在所述玻璃層中作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層內(nèi)部，其中當(dāng)形成在所述光纖的最里面的第一玻璃層相對(duì)于參考層的最大相對(duì)折射率差用Δ1表示時(shí)，滿足下列不等式1.0％≤Δ1≤3.0％；當(dāng)從所述光纖最里面數(shù)為第二層的第二玻璃層相對(duì)于參考層的最小相對(duì)折射率差用Δ2表示時(shí)，滿足下列不等式-1.0％≤Δ2≤-0.4％。
9.如權(quán)利要求1所述的光纖，包括多個(gè)玻璃層，相鄰層的組分不同；以及至少三個(gè)玻璃層形成在所述玻璃層中作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層內(nèi)部，其中當(dāng)形成在所述光纖的最里面的第一玻璃層相對(duì)于參考層的最大相對(duì)折射率差用Δ1表示時(shí)，滿足下列不等式1.0％≤Δ1≤3.0％；當(dāng)從所述光纖最里面數(shù)為第二層的第二玻璃層相對(duì)于參考層的最小相對(duì)折射率差用Δ2表示時(shí)，滿足下列不等式-1.0％≤Δ2≤-0.4％；當(dāng)從所述光纖的最里面數(shù)為第三層的第三玻璃層相對(duì)于參考層的最大相對(duì)折射率差用Δ3表示時(shí)，滿足下列不等式0≤Δ3≤0.5％。
10.如權(quán)利要求1所述的光纖，包括多個(gè)玻璃層，相鄰層的組分不同；以及至少兩個(gè)玻璃層形成在所述玻璃層中作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層內(nèi)部，其中形成在所述光纖的最里面的第一玻璃層的直徑設(shè)定為1.7μm至5.0μm范圍內(nèi)的值；第一玻璃層的直徑a除以形成為從所述光纖最里面數(shù)為第二層的第二玻璃層的直徑b所得數(shù)值(a/b)設(shè)置成滿足下列不等式0.3≤a/b≤0.6。
11.如權(quán)利要求1所述的光纖，包括多個(gè)玻璃層，相鄰層的組分不同；以及至少三個(gè)玻璃層形成在所述玻璃層中作為折射率分布標(biāo)準(zhǔn)的參考層內(nèi)部，其中形成為所述光纖從最里面數(shù)第三玻璃層的直徑c除以形成為從所述光纖最里面數(shù)為第二層的第二玻璃層的直徑b所得數(shù)值(c/b)設(shè)置成滿足下列不等式1.0＜c/b≤2.7。
12.一種色散補(bǔ)償器，包括如權(quán)利要求1所述的光纖，其中所述色散補(bǔ)償器與光學(xué)傳輸線路相連，以便能夠把大于等于1420nm小于1520nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的給定20nm或更寬波段上的色散斜率補(bǔ)償為大于等于-3ps/nm2/km小于等于3ps/nm2/km范圍內(nèi)的數(shù)值。
13.一種色散補(bǔ)償器，包括如權(quán)利要求1所述的光纖，其中所述色散補(bǔ)償器與光學(xué)傳輸線路相連，以便能夠把大于等于1420nm小于1520nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的給定20nm或更寬波段上的色散斜率補(bǔ)償為-1ps/nm2/km至1ps/nm2/km范圍內(nèi)的數(shù)值。
14.一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，具有如權(quán)利要求12所述的色散補(bǔ)償器。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中用于羅曼放大的泵源連接到色散補(bǔ)償光纖。
16.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光學(xué)傳輸系統(tǒng)連接到至少在C波段和L波段之一上實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳輸?shù)南到y(tǒng)上使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光纖,具有補(bǔ)償學(xué)傳輸線路在S波段的色散特性的補(bǔ)償作用,并最好具有截止S波段以外波長(zhǎng)的濾波功能。本發(fā)明的光纖具有三層玻璃層,相鄰層的組分不同。當(dāng)形成在光纖的最里面的第一玻璃層(1)相對(duì)于第三玻璃層(3)(參考層)的最大相對(duì)折射率差用Δ1表示,從光纖最里面數(shù)為第二層的第二玻璃層(2)相對(duì)于參考層的最小相對(duì)折射率差用A2表示時(shí),滿足下列不等式:1.0%≤Δ1≤3.0%和－1.0%≤Δ2≤－0.4%。在S波段的給定波長(zhǎng)的色散值設(shè)置成－8ps/nm/km。例如,色散值除以色散斜率所獲得的數(shù)值等于小于300的正值,在波長(zhǎng)1520nm的傳輸損耗設(shè)置成比波長(zhǎng)1500nm的傳輸損耗大1dB或更多。
文檔編號(hào)H04B10/18GK1360216SQ0114466
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者杉崎隆一, 八木健 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社