專利名稱：光纖及光纖傳導的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一項有關(guān)光纖及利用該光纖進行傳導的發(fā)明。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)據(jù)通信量的增加，人們希望增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量。例如，波長多重傳導(WDM)就是為滿足這一需求應(yīng)運而生的，這種方式已經(jīng)開始運用于商業(yè)領(lǐng)域。
近年來，人們不僅開始探討在遠距離傳導中采用WDM技術(shù)，而且還著手研究在大批量傳導中使用WDM技術(shù)。
適用于大批量傳輸?shù)腤DM傳導技術(shù)大致分為兩大類，一類被稱為高密度傳導(DWDM)，采用的是與遠距離傳導相同的方式；還有一類叫做低密度傳導(CWDM)，這種方法是進一步擴大各個信號的波長間隔，代替拓寬所使用的波長寬度。
與大批量傳導方式相同，對于在相對較短的距離中采用WDM傳導而言，成本是一個非常重要的因素(而且，雖然說是近距離，但也有可能達到200km)。為此，在此類傳導線路中使用的光纖有必要低廉。
此外，在考慮將光纖接入辦公室或光纖入戶(Fiber To The Home，F(xiàn)TTH)時，除了要求光纖價格低廉之外，光纖還必須具備不同于其他傳導途徑的特殊性能。換而言之，在辦公大樓或住宅內(nèi)鋪設(shè)纜線時，光纖上有可能出現(xiàn)諸如30φ、20φ這樣極為微小的彎度。
除此之外，還有一點至關(guān)重要的是，在整理多余的纜線時，即便把它盤得很小，也要注意減少錯誤的發(fā)生。
在過去，人們曾經(jīng)設(shè)計出了若干適用于WDM的光纖。但是，它們都十分復雜，折射率分布均超過3次，因此，這樣的構(gòu)造導致光纖價格極為昂貴。
另外，在辦公室或家庭，以往普遍采用1.3μm帶單模光纖或復接光纖。但是，這些光纖所能容許的彎曲度一般都在60φ以下，在伸縮光纜的時候，要格外注意，以免光纜過度彎曲。最近，參照ITU-TG.652這一1.3μm帶用單模光纖的國際規(guī)格設(shè)計出來的一種光纖已經(jīng)投入使用，這一光纖通過縮小MFD，使得光纖的容許彎曲直徑最大可達到30φ。不過，人們希望開發(fā)出適用于寫字樓、住宅內(nèi)、彎曲度更小的光纖。
本發(fā)明的具體內(nèi)容如前所述，其首要目的在于提供適用于WDM傳輸?shù)牧畠r光纖；其次一個目的是提供彎曲直徑較小或者可以整理剩余纜線的光纖。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述課題，該項技術(shù)的發(fā)明者們就如下問題進行了分析和討論能否設(shè)計出一種光纖，使之折射率分布結(jié)構(gòu)盡可能簡單，同時具有適于WDM傳導的特性。
結(jié)果，發(fā)明者們設(shè)計出了這樣一種光纖采用雙層結(jié)構(gòu)的單峰狀(階梯狀)折射率的分布形狀——這種構(gòu)造由最簡單的纖芯和包層構(gòu)成，過去被認為不適于WDM傳輸，然后賦予其適于WDM傳輸?shù)墓鈱W特性。
換言之，本技術(shù)中的第一項發(fā)明是主要成分為石英玻璃的光纖，由折射率大體相同的纖芯以及包在纖芯外部、折射率大體相同的包層兩部分組成，該光纖的特征是滿足下列(1)～(3)中的條件(1)纖芯外層半徑范圍為4～8μm，并且該纖芯的折射率差在0.4～0.8％的范圍；(2)波長為1550nm者，其色散為2～15ps/nm/km；(3)波長為1550nm者，其實際剖面面積超過40μm2。
第二項發(fā)明是在上述第一項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出來的光纖外圍半徑范圍為4～5.5μm，色散為2～6ps/nm/km。
第三項發(fā)明是在上述第一項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖外圍半徑范圍為5～8μm，色散為6～15ps/nm/km。
第四項發(fā)明是在前述第三項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征設(shè)計的光纖外圍半徑在5～6.5μm范圍之間，波長為1550nm的光線其色散為6～15ps/nm/km。
第五項發(fā)明是上述第一至第四項發(fā)明的任何一項基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖折射率差的范圍為0.4～0.6％，實際剖面面積在50μm2以上。
第六項發(fā)明是在第三或第四項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖折射率差范圍為0.4～0.5％，實際剖面面積在60μm2以上。
第七項發(fā)明是在上述第一至第六項發(fā)明的任何一項基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖波長范圍為1360～1400nm，此范圍內(nèi)的所有光波傳導損耗在0.35dB/km以下。
第八項發(fā)明是在上述第一至第七項發(fā)明的任何一項基礎(chǔ)上加上以下特征設(shè)計出的光纖波長范圍為1260～1625nm，此范圍內(nèi)的所有光波傳導損耗在0.40dB/km以下。
此外，發(fā)明者們著眼于Vcore這一參數(shù)，發(fā)現(xiàn)通過限定這一參數(shù)，有可能將波長為1550nm的光波波長分散值控制在小范圍內(nèi)。
換言之，第九項發(fā)明是在第四項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖設(shè)上述光纖的半徑為r，把建立在包層折射率基礎(chǔ)上的折射率差設(shè)為Δn(r)，纖芯最外層的半徑為rcore，然后在0～rcore范圍內(nèi)求r與Δn(r)乘積的積分值，把該積分值乘以π定義為Vcore，此時的Vcore在15％μm2以下。
第十項發(fā)明是在第三項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖折射率差的范圍為0.51％～0.59％，纖芯半徑的范圍為5.5～7.0μm。
第十一項發(fā)明是在第十項發(fā)明基礎(chǔ)上加上以下特征而設(shè)計出的光纖設(shè)定折射率差為Δ時，前述Vcore大于(-17.25xΔ+25.2)，而小于20。
第十二項發(fā)明是在第十一項發(fā)明的基礎(chǔ)上加上如下特征而設(shè)計出的光纖波長為1550nm的光波其MFD在7.8μm以上，并且，容許彎曲半徑20φ的撓曲損耗在0.3dB/m以下。
第十三項發(fā)明是在第十二項發(fā)明基礎(chǔ)上加上如下特征而設(shè)計出的光纖光纖波長為1550，它與適用于TU-TG.652規(guī)格的普通單模光纖連接的損耗在0.35dB以下。
第十四項發(fā)明是利用上述第一至第十三項發(fā)明中任何一種光纖進行傳導的技術(shù)。
第十五項發(fā)明是在第十四項發(fā)明基礎(chǔ)上，加上與前述光纖組合在一起的分散補償器在內(nèi)的傳導技術(shù)。


圖1本發(fā)明的光纖的折射率分布形狀示意圖。
圖2本發(fā)明的光纖折射率分布形狀在實際制作狀態(tài)下的說明圖。
圖3(a)、圖3(b)對本發(fā)明的光纖的折射率分布形狀在實際制作時的狀態(tài)說明圖。
圖4波長1550nm下的模域徑MFD與光纖的連接損耗之間的關(guān)系表。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明進行詳細說明。(第一項發(fā)明中所指的光纖)圖1(a)、圖1(b)描繪的是本發(fā)明中光纖折射率分布形狀的一個例子。圖1(a)、代表垂直于中軸方向橫切下來的剖面圖，圖1(b)表示從側(cè)面所看到的折射率分布形狀。
圖中符號1為纖芯，外側(cè)是呈同心狀的包層2，纖芯1和包層2這兩層就構(gòu)成了光纖。
纖芯1和包層2都具有大致均一的折射率，纖芯1的折射率高于包層2。
該光纖的主要成分是石英玻璃，纖芯1和包層2的材料由折射率等相關(guān)因素所決定。例如，當纖芯1由加鍺石英玻璃構(gòu)成時，包層2就由純石英玻璃或加氟石英玻璃組成；纖芯1由純石英玻璃構(gòu)成時，包層2就由加氟石英玻璃等構(gòu)成。
以石英玻璃為主要成分的光纖中，由于鍺、氟等添加元素較少的材料可以降低光波傳輸中的損耗，因此，纖芯1和包層2最好是僅有一方的制作材料中含有添加元素，比如，最好是纖芯1由加鍺石英玻璃組成，而包層2由純石英玻璃構(gòu)成；或者是纖芯1由純石英玻璃構(gòu)成，而包層2由加氟石英玻璃等構(gòu)成。
運用于WDM傳導、DWDM傳導的光纖所應(yīng)具有的光學特性眾多，其中包括波長分散、實際剖面面積等。
此時的前提條件是必須滿足通常情況下對SM光纖所要求的特性，如PMD(偏波分散)、截斷波長、撓曲損耗等。雖然沒有特意限定，但是，PMD最好是低于0.1ps/√km；運用于傳導中的截斷波長，其數(shù)值應(yīng)達到可用做單模傳輸?shù)臉藴?，最佳的情形是實際測量的截斷波長小于在傳導中所用波長的下限。
運用于傳導的波長區(qū)域可以從波段S～波段C～波段L(1460～1625nm)中任意選取。在本項發(fā)明的光纖中，例如ITU-TG.650等記載的光纜截斷波長所取的值低于1.4μm。另外，比如光波的波長為1550nm，彎曲半徑測定為20mm，在此條件下，其撓曲損耗值低于10dB/m。
一旦波長分散的絕對值變小，F(xiàn)WM(4種光波混合)的發(fā)生概率增高，這是引起WDM尤其是DWDM信號弱化的原因。
為此，對于WDM中的光纖來說，其用于傳導的波長范圍應(yīng)符合如下條件波長分散至少在1ps/nm/km以上，最好超過2ps/nm/km。
如果波長分散過大，與SPM離散而引起的信號弱化就將成為問題，例如，必須進行離散補償，從而將提高成本，或傳導距離受到制約。為此，用于WDM的光纖波長分散以小為宜。
為適應(yīng)以上要求，在WDM傳導中，光纖以具有既不過大也不過小的中等波長分散為最佳。
為了在更廣泛的領(lǐng)域滿足上述要求，在進行傳導的波長范圍內(nèi)，分散斜率以小為宜。
實際剖面面積(Aeff)以大為宜，這就象面積大者可以抑制SPM、FWM等的非線形效應(yīng)一樣。
第一項發(fā)明中的光纖滿足前述(1)～(3)所提出的條件，符合WDM、DWDM傳導中所用光纖應(yīng)具備的波長分散、實際剖面面積等條件。
前述(1)中，纖芯1的外徑為4～8μm。若不足4μm，則會出現(xiàn)極為微小的波長分散，以致不足以控制FWM；一旦超過8μm，波長分散過大，傳導性能將下降。
此外，纖芯1的折射率差為0.4～0.8％。當纖芯1的折射率設(shè)定為n1、包層2為n2時，纖芯1的折射率差則定為(n12-n22)/2n12。
在不足0.4％的情況下，當使用的是具有上述中等波長分散的光纖時，撓曲損失一旦過大，就無法在實際當中加以運用；如果超過0.8％，實際剖面面積則變小，在抑制非線形光學效應(yīng)方面將會存在問題。在制造過程中，可以通過增減添加成分的含量，來調(diào)節(jié)折射率差。
本發(fā)明中的光纖可以通過如下方式制造出來在4～8μm波段內(nèi)選擇纖芯1的外徑，從0.4～0.8％的范圍內(nèi)選擇出纖芯1的折射率差，通過模擬實驗，再加上必須滿足上述(2)、(3)點光學特性等條件，就可從具備這兩個指標的光纖中選取所需光纖。模擬手法是業(yè)內(nèi)人士常用的手段。
眾所周知，在呈單峰狀分布的折射率中，分散斜率在大約0.05～0.06％ps/nm2/km波段內(nèi)大體保持一定，由于在WDM、特別是DWDM傳導中，該波段可在廣義上具備中等的波長分散值，因此最為適宜。
關(guān)于前述(2)，波長為1550nm的光波如果波長分散超過2ps/nm/km，比如在C波段內(nèi)(1530～1556nm)，則可控制FWM。在光波波長為1550nm的情況下，波長分散如果低于15ps/nm/km，即使波長達到L波段(1565～1625nm)最高值的1625nm，波長分散值也會不足18ps/nm/km，可以把使用的波長區(qū)域擴大到L波段最高限。
通常波長為1550nm、適用于1.3μm的單模光纖其波長分散為18ps/nm/km。從波長分散的觀點來看，如果采用本項發(fā)明中的光纖，即使波長范圍擴大到1625nm，也可以獲得與此光纖相同的傳導性能，因此，從擴大適用的波長范圍、波長多樣性等角度出發(fā)，本發(fā)明中的光纖是很適宜的。
另外，實際剖面面積如果滿足上述(3)列示的范圍(超過40μm2，同時，由于實際上受到撓曲損失等其他性質(zhì)的制約，從制造的角度來考慮，實際剖面面積低于70μm2)，則可降低非線形光學效應(yīng)，提高傳導性能。
包層2的外徑通常定為125μm左右。
眾所周知，具有纖芯和包層這樣雙層結(jié)構(gòu)(即所謂的單峰狀折射率分布形狀)的光纖與本發(fā)明中的光纖相同，過去采用的都是適用于1.3μm的單模光纖。但是，考慮到具有單峰狀折射率分布形狀的光纖不適于WDM傳導，因此未受到人們的重視而被用于WDM傳導。
所以，傳統(tǒng)的具有單峰狀折射率分布形狀的光纖其纖芯外徑、折射率差不符合前述(1)的條件，同時也不能滿足前述(2)、(3)所列示的特點。為此，這種過去標準的1.3μm用單模光纖一旦用于WDM、DWDM傳導，就會產(chǎn)生諸多的問題，比如傳導距離受到限制；由于要使用分散補償器，導致必須予以補償?shù)牟ㄩL分散值增大，從而引起了系統(tǒng)整體的成本上升。無論是從結(jié)構(gòu)上還是從效果上來說，以往標準的1.3μm用單模光纖與本發(fā)明中的光纖截然不同。
(第2項發(fā)明中的光纖)第2項發(fā)明中的光纖是在前述第1項發(fā)明的光纖基礎(chǔ)上，把纖芯1的外徑進一步擴展到4～5.5μm，從而可使光波波長為1550nm的波長分散擴大到2～6ps/nm/km。據(jù)此將進一步降低撓曲損耗，并提高傳導性能。
此外還有一個優(yōu)點是，L波段的傳導性能良好，可抑制L波段的波長分散值。
在1550nm波長的波長分散為6ps/nm/km的情況下，假如是處于C波段，有可能不需分散補償而傳導能力超過10G、100km。
綜上所述，第2項發(fā)明中的光纖適宜于在C～L波段內(nèi)選擇波長區(qū)間。
第3項發(fā)明中的光纖是在前述第1項光纖基礎(chǔ)上，通過把纖芯1的外徑定為5～8μm，從而可使波長為1550nm的光波波長分散范圍處于6～15ps/nm/km。
即使在更短的波長區(qū)間，即所謂的S波段(1460～1530nm)，此類性能也可控制FWM。在不足5μm的情況下，S波段的波長分散將變小，因此無法抑制FWM。
波長為1550nm的光波波長分散是6ps/nm/km的情況下，即使波長為S波段的最下限(1460nm)，也可以確保波長分散處于高位(1ps/nm/km左右為最佳)，以便抑制FWM。
因此，第3項發(fā)明中的光纖以S～C波段中選取的波長區(qū)間為宜。
(第4項發(fā)明中的光纖)第4項發(fā)明中的光纖是在前述第3項光纖基礎(chǔ)上，通過把纖芯1的外徑定為5～6.5μm，從而可使波長為1550nm的光波波長分散范圍處于6～10ps/nm/km。
第4項發(fā)明中的光纖適用于S波段，還可以降低波長分散的最高限，同時還能提高L波段的傳導性能。
因此，第4項發(fā)明中的光纖可以采用S～C～L波段中選取的波長區(qū)間。
(第5項發(fā)明中的光纖)第5項發(fā)明中的光纖是在前述第1～4項任何一項發(fā)明的光纖基礎(chǔ)上，通過把纖芯1的折射率差范圍定為0.4～0.6％，從而可使波長為1550nm的光波實際剖面面積達到50μm2以上(事實上由于受到撓曲損耗等其他性能的制約以及制造方面的原因，實際剖面面積在70μm2以下)。據(jù)此可以提高其抑制非線形光學效應(yīng)的能力。
第6項發(fā)明中的光纖是在前述第5項發(fā)明的光纖基礎(chǔ)上，通過把纖芯1的折射率差范圍定為0.4～0.5％，從而可使實際剖面面積達到達到60μm2以上(事實上由于受到撓曲損耗等其他性能的制約以及制造方面的原因，實際剖面面積在70μm2以下)。據(jù)此可以提高其抑制非線形光學效應(yīng)的能力。
此時，波長分散調(diào)整到6～15ps/nm/km為最佳。如果在波長分散超過2ps/nm/km而不足6ps/nm/km的范圍內(nèi)，使之調(diào)整到滿足前述條件，波長為1550nm、彎曲直徑為20mm的光波撓曲損耗若超過40dB/m，則有可能損耗加大，無法運用于實際當中。
(第7項發(fā)明中的光纖)由于不能使用光增幅器，CWDM所要求的性能是在很寬的波長區(qū)間內(nèi)傳導損耗較低。
第7項發(fā)明中的光纖是在前述第1～6項任何一項發(fā)明的光纖基礎(chǔ)上，波長區(qū)間為1360～1400nm的所有光波的傳導損耗均低于0.35dB/km，最好是低于0.32Db/km。這樣，就有可能適于WDM傳導(包括CWDM、DWDM傳導)。
眾所周知，由于在石英玻璃中，Si-OH結(jié)合體導致了光波吸收峰值的出現(xiàn)(在1380nm附近)，因此，在該波長區(qū)間，傳導損耗極大。Si-OH結(jié)合體是在光纖制作過程中混入了OH鍵而形成的，這可以通過采用脫水劑等方法在一定程度上予以清除。但是，由于無法徹底清除Si-OH結(jié)合體，所以應(yīng)當盡可能地防止OH鍵混入。
在前述波長區(qū)間內(nèi)，如果采用的是以往用于WDM、具有復雜的折射率分布形狀的光纖，將會導致在光纖制造過程中，OH鍵混入其中的機會增加，很難降低Si-OH結(jié)合體吸收光波的可能性。
由于本發(fā)明中的光纖具有單純的折射率分布形狀，因此在制造過程中，可以防止光纖中產(chǎn)生Si-OH結(jié)合體。這樣，在上述所指的1360～1400nm波長范圍內(nèi)，光波的傳導損耗可以降至極低。
(第8項發(fā)明中的光纖)與傳統(tǒng)上用于WDM、具有復雜折射率分布形狀的光纖相比，本發(fā)明中的光纖纖芯1的折射率小，因此可以降低鍺、氟等添加劑的用量，從而可起到減少光波損耗的目的。
通過改變設(shè)計條件、制作條件等方式，可以將添加劑的用量調(diào)整到適宜的水平。例如，在石英玻璃加鍺制成纖芯1，包層2由純石英玻璃制成的情況下，換算成酸性鍺之后，鍺的用量為4.0～7.5mol％(相當于折射率差為0.4～0.8％)。
該項發(fā)明不僅可以如前所述，起到防止Si-OH結(jié)合體吸收光波的作用，而且，在1260～1625nm波長范圍內(nèi)，可將傳導損耗控制在0.40dB/km以下，甚至低于0.36dB/km。
如圖1(a)、圖1(b)所示，如果以理論上的折射率分布形狀為基礎(chǔ)，采用MDVD手法、OVD手法、VAD手法等以往普遍使用的方式制造光纖，那么，由于制造過程中可能出現(xiàn)震動等原因，將如圖2表示的那樣，在纖芯1中出現(xiàn)折射率“下垂”或長“角”等現(xiàn)象。
不過，只要設(shè)計條件實質(zhì)上相當于前述(1)中的要求，就不會出現(xiàn)什么特別的問題。例如，在實際制造光纖時，纖芯的折射率等數(shù)據(jù)的平均值只要滿足理想的折射率分布形狀(縱剖面圖)中的折射率分布條件即可。
如上所述，所謂的“只要設(shè)計條件實質(zhì)上相當于前述(1)中的要求”可以舉出以下諸多實例。
首先，纖芯的折射率差可以如下所示①實際上制造出來的光纖，其纖芯折射率的平均值滿足前述(1)所述理想的折射率分布形狀中的折射率分布條件，并且，該光纖的光學性能符合前述特性；②實質(zhì)上呈單峰狀即可，只有折射率分布形狀的設(shè)計本意不是單峰狀這一情形除外。
還可舉例如下。例如，如圖3(a)所示，纖芯折射率的平均值滿足前述(1)中的折射率分布條件，就纖芯折射率的平均值而言，纖芯折射率的變動幅度在±25％以內(nèi)；如圖3(b)所示，纖芯折射率的平均值滿足前述(1)中的折射率分布條件，折射率的急劇變動幅度處于纖芯的中心直徑2μm以內(nèi)(MCVD手法、PCVD手法中，因腐蝕而出現(xiàn)意料之外的折射率變動)；等等。
纖芯外徑先計算出纖芯折射率的平均值，按此平均值下的理想折射率分布形狀(矩形折射率分布)，如果纖芯外徑在如前述(1)所記纖芯外徑值范圍內(nèi)，并滿足前述光學特性則可。再有，假設(shè)實質(zhì)中的實際折射率分布形狀為纖芯折射率平均值的20～80％，此范圍如在前述(1)所記纖芯外徑數(shù)值范圍內(nèi)則可。
本發(fā)明光纖可以按傳統(tǒng)既知辦法制作。
(第9項之發(fā)明光纖)上述第1～第8項中的發(fā)明光纖中，言及用單一構(gòu)造(單峰狀剖面圖)實現(xiàn)適合MDM傳導的光學特性(中分散下50μm2上下的Aeff)剖面圖。
上述第1～第8項中的發(fā)明光纖中，用纖芯徑和纖芯折射率差做參數(shù)規(guī)定了折射率。對此，第9項之發(fā)明光纖依照前述第4項之發(fā)明光纖引入Vcore參數(shù)，對纖芯徑和折射率差的關(guān)系下定義，設(shè)Vcore在15％μm2以下，由此可得10ps/nm/km以下的波長分散光纖，對此進行闡明。
上述參數(shù)Vcore定義在(1)式子里，單位是％μm2。這里，Δn(r)中光纖半徑r，以包層折射率為基準的折射率差，rcore為纖芯最大外徑。
Vcore=π∫0rcoreΔn(r)·rdr---(1)]]>即在0～rcore范圍內(nèi)，先求出前述r和Δn(r)的乘積，再求出該乘積與r的積分值，該值乘以π即可得出Vcore。
將式子(1)中表述的Vcore限制在15％μm2以內(nèi)，波長1550nm的波長分散值則有可能被控制在+10ps/nm/km以內(nèi)。即使是用在圖2、圖3所示的呈“下垂狀”或“角狀”折射率分布，這個關(guān)系也是同樣有效的。
(第10項發(fā)明中的光纖)第10項發(fā)明中的光纖是在前述第3項發(fā)明中的光纖基礎(chǔ)上，加上如下條件而設(shè)計出來的把纖芯1折射率差的范圍設(shè)定為0.51％～0.59％，并設(shè)定纖芯徑的范圍為5.5～7.0μm，通過這一方式得出的光纖其模域徑超過7.8μm，cut-off波長低于1.26μm，同時，20φ的撓曲損耗低于0.34dB/m。這樣，與傳統(tǒng)的1.3μm帶用單模光纖相比，該光纖的容許彎曲徑即使更小，彎曲損耗也會相對較少。據(jù)此，我們可以得到辦公室或家庭所需的、彎曲徑小而回旋度大或便于收藏剩余纜線的光纖。
折射率差Δ一旦低于0.51％，便不能同時使λc低于1.26μm以及彎曲損耗低于0.3dB/m。在光波通信方式中，廣泛使用的傳導波長是范圍為1.26～1.625μm的波長，為了適應(yīng)CWDM傳輸系統(tǒng)的要求，需要有低于1.26μm的cut-off波長。
折射率差Δ如果超過0.59％，波長1550nm的MFD將低于7.8μm。如果MFD低于7.8μm，與ITU-TG.652所規(guī)定的普通單模光纖進行連接就將成為一個問題。普通單模光纖被廣泛用作光波傳導，按照ITU-T，MFD把波長1310的名義值(Nominal Value值)規(guī)定為8.6～9.5μm。1310nm中，具有9.2μm左右MFD的單模光纖在1550nm中就成為了10.4μm的MFD。為此，一旦如上所述，MFD低于7.8μm，那么，與普通單模光纖的連接損耗就有可能超過0.35dB/m。
由于在系統(tǒng)設(shè)計中，上述連接損失加大將導致系統(tǒng)損失增加，因此應(yīng)盡量避免。例如，2000年電子信息通信學會綜合大會B-10-29中就曾圍繞彎曲度高的室內(nèi)用光纖等問題展開過討論。討論結(jié)果指出，分散移動光纖(以下稱為ITU-TG.653)在彎曲性能方面表現(xiàn)卓越，但是，它與波長1550nm的普通單模光纖的連接損失為0.55dB，與波長1310nm的普通單模光纖連接損失為0.87dB，在實用性方面存在著問題。
相反，本發(fā)明中的光纖的連接損失僅為上述討論結(jié)果的一半，即低于0.35dB，解決了實用性方面的問題，因此，該光纖深受歡迎。
(第11項發(fā)明中的光纖)第11項發(fā)明中的光纖是在前面第10項發(fā)明的基礎(chǔ)上，加上以下特征得到的前述折射率差設(shè)定為Δ時，Vcore大于(-17.25xΔ+25.2)，而小于20。也就是說，這個關(guān)系可以用式子(2)來表示。
-17.25×Δ+25.2＜Vcore＜20 (2)
上述式子(2)是從下述實例結(jié)果中推導出來的關(guān)系式，上面第10項發(fā)明中光纖的Vcore和Δ均滿足式子(2)。這也要求彎曲損失低于0.3dB/m。此外，如果Vcore超過20，λc就難以低于1.26μm。
(第12項發(fā)明中的光纖)第12項發(fā)明中的光纖是在前面第11項發(fā)明的基礎(chǔ)上，加上如下特征設(shè)計得出的波長1550nm的模域徑MFD大于7.8μm，并且，容許彎曲徑20φ的撓曲損失低于0.3dB/m。
從構(gòu)成來看，第12項發(fā)明中的光纖如前所述，波長1550nm的模域徑MFD大于7.8μm，因此，與普通單模光纖連接時可使損耗降至低于0.35dB/m的良好水位。另外，通過把容許彎曲徑20φ的撓曲損失減少到不足0.3dB/m，即便彎曲至20φ，也有可能將損失控制在最低限度內(nèi)。所以說，第12項發(fā)明中的光纖具有適于家庭內(nèi)配線的良好性能，家庭用配線要求容許彎曲徑較小。
(第13項發(fā)明中的光纖)第13項發(fā)明中的光纖是在前面第12項發(fā)明的基礎(chǔ)上，加上以下特征設(shè)計出來的連接損失在波長1550nm的情況下低于0.3dB。
在有關(guān)光纖連接損失的文獻中，D.Marcuse的文章很具有代表性(Loss analysis of single-mode fiber splices，Bell syst.Tech.J.，Vol.56，No.5，P703，May 1997)。該文獻把具有不同模域徑MFD的光纖連接損失定義為式子(3)。在此，Tg為連接損失，2w1和2w2為連接各光纖的模域徑，d為光纖的偏軸量。
Tg=(2w1w2w12+w22)2exp(-2d2w12+w22)----(3)]]>從而，假定在無偏軸量理想化連接情況時，上述(3)式如下(4)式被簡略。
Tg=(2w1w2w12+w22)2---(4)]]>ITU-TG.652規(guī)定所規(guī)定的通常單模光纖波長1550μm的MFD在10.4μm上下，圖4顯示為運用(4)式，相對通常單模光纖(2W2＝10.4μm)的連接損失MFD(＝2W1)依存性的計算結(jié)果.從圖4可知，對通常單模光纖MFD偏差越大，連接損失也隨之增大。
對此，如第12項發(fā)明所示，本發(fā)明的光纖波長1550μm具備7.8μm以上的MFD，如此在與ITU-TG.652規(guī)格的通常型單模光纖連接時，當波長為1550μm時連接損失將在0.35dB以下，極為實用。
(光傳輸線路(第14至15項之發(fā)明))第14項的發(fā)明為包括前述第1～13的發(fā)明之任一發(fā)明的光纖在內(nèi)的光傳輸線路。
用本發(fā)明的光纖，可以實現(xiàn)低成本W(wǎng)DM(包括CWDM、DWDM)傳輸用光傳輸線路。
另，在所采用的光傳輸線路上，也可以運用分散補償器對本發(fā)明之光纖的波長分散進行補償。用這樣的結(jié)構(gòu)能更好地降低傳送損耗，可取。
另，對分散補償器的結(jié)構(gòu)沒有特別限制，既可以把分散補償光纖裝配到傳送線路上，也可以用使用了光纖等分器或分散補償光纖等模塊型分散補償器類。特別是，最好用連分散斜率也可補償?shù)乃^分散斜率補償型的模塊型分散補償器。再者也可以按S、C、L各波段裝配上各自合適的分散補償器。
經(jīng)分散補償器補償后的波長分散值，以使用了分散補償光纖為例，可以通過改變其每一單位波長分散值或者改變分散補償光纖的長度來調(diào)整，使用波長域內(nèi)的波長分散為1～1ps/nm/km，最好是采用-0.2～0.2ps/nm/km范圍里的分散補償器。
本發(fā)明因可使用如此單純的折射率分布形狀，所以對生產(chǎn)工程上相關(guān)構(gòu)造參數(shù)等的要求控制變簡單了，生產(chǎn)率也就提高了。另外生產(chǎn)時可用比較簡單的生產(chǎn)設(shè)備，因此又可保證低價制造。
本發(fā)明的光纖及其傳輸線路適用于WDM傳送，對DWDM、CWDM兩種傳輸都適用，而且特別適合DWDM傳輸。
以下通過實施舉例對本發(fā)明作詳細說明。[表1]




表1～3所示的任一光纖，波長1550nm下波長分散在2～15ps/nm/km范圍內(nèi)，波長在1550nm下實效剖面面積在40μm2以上，是適合WDM傳輸?shù)墓饫w。
其次，表1所示地實施例1、2、3、5和6經(jīng)與其他實施例相比，將Vcore限為15％μm2以下時，波長1550nm下的波長分散值可被控制在+10ps/nm/km以下。
再有，從實施例21～23之外的其他實施例可見，纖芯1的折射率差設(shè)為0.51～0.59％時，纖芯徑設(shè)為5.5～7.0μm，可得模域徑在7.8μm以上、cut-off波長1.26μm以下、同時20Φ彎曲損失在0.3dB/m以下的光纖。
對此，表4所示實施例21～23，是折射率差和纖芯徑兩者都偏出上述范圍的情況，表明此時不可得cut-off波長1.26μm以下、20Φ彎曲損失在0.3dB/m以下兩項同時能滿足的光纖。
發(fā)明的效果如上述說明本法名因可以用單純的折射率分布形狀，所以它可實現(xiàn)適合WDM傳輸用光纖及其傳輸線路的低成本開發(fā)。
本發(fā)明中Vcore被限定在15％μm2，于是在預想上述低成本化的同時，它與傳統(tǒng)的1.3μm帶寬用單模光纖相比，所能提供的光纖對再小的容許彎曲徑產(chǎn)生的彎曲損失表現(xiàn)得非常耐磨損。
從而，本發(fā)明對主線就不用說了，就是分支即辦公家用場合，通過小灣曲徑可來回拉折，或可將余出長度儲藏起來，本發(fā)明是對提供廉價的可信賴的光纖的一個貢獻。
權(quán)利要求
1.一種光纖，主要成分是石英玻璃，該石英玻璃包括兩層折射率大體相同的纖芯以及包在纖芯外部、折射率大體相同的包層；該光纖的特征是滿足下列(1)～(3)中的條件，(1)上述纖芯外層半徑范圍為4～8μm，并且該纖芯的折射率差在0.4～0.8％的范圍；(2)波長為1550nm者，其色散為2～15ps/nm/km；(3)波長為1550nm者，其實際剖面面積超過40μm2。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，上述外圍徑范圍為4～5.5μm，色散為2～6ps/nm/km。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，上述外圍徑范圍為5～8μm，色散為6～15ps/nm/km。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，其特征在于，上述外圍徑范圍為5～6.5μm，色散為6～10ps/nm/km。
5.如權(quán)利要求1～4任一項所述的光纖，其特征在于，上述折射率差在4～5.5μm范圍之間，實際剖面面積在50μm2以上。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖，其特征在于，上述折射率差的范圍為0.4～0.5％，實際剖面面積在60μm2以上。
7.如權(quán)利要求1～6任一項所述的光纖，其特征在于，波長范圍為1360～1400nm，此范圍內(nèi)的所有光波傳導損耗在0.35dB/km以下。
8.如權(quán)利要求1～7任一項所述的光纖，其特征在于，波長范圍為1260～1625nm，此范圍內(nèi)的所有光波傳導損耗在0.40dB/km以下。
9.如權(quán)利要求4所述的光纖，其特征在于，設(shè)上述光纖的半徑為r，把建立在包層折射率基礎(chǔ)上的折射率差設(shè)為Δn(r)，纖芯最外層的半徑為rcore，然后在0～rcore范圍內(nèi)求r與Δn(r)乘積的積分值，把該積分值乘以π定義為Vcore，此時的Vcore在15％μm2以下。
10.如權(quán)利要求9所述的光纖，其特征在于，折射率差的范圍為0.4％～0.6％，實際剖面面積超過50μm2。
11.如權(quán)利要求3所述的光纖，其特征在于，折射率差的范圍為0.51％～0.59％，纖芯半徑的范圍為5.5～7.0μm。
12.如權(quán)利要求11所述的光纖，其特征在于，設(shè)定折射率差為Δ時，前述Vcore大于(-17.25xΔ+25.2)，而小于20。
13.如權(quán)利要求12所述的光纖，其特征在于，波長為1550nm者的MFD在7.8μm以上，并且，容許彎曲半徑20φ的撓曲損耗在0.3dB/m以下。
14.如權(quán)利要求13所述的光纖，其特征在于，在波長為1550的光纖中，與適用于TU-TG.652規(guī)格的普通單模光纖連接的損耗在0.35dB以下。
15.如權(quán)利要求9～14任一項所述的光纖，其特征在于，波長范圍為1360～1400nm，此范圍內(nèi)的光波傳導損耗在0.35dB/km以下。
16.如權(quán)利要求9～15任一項所述的光纖，其特征在于，波長范圍為1260～1625nm，此范圍內(nèi)的所有光波傳導損耗在0.40dB/km以下。
17.包含權(quán)利要求1～16任何一項所述光纖的光纖傳導。
18.權(quán)利要求17所指的光纖傳導，其中包含有與上述光纖組合在一起的分散補償器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合波復用傳導的價格低廉、能對小彎曲徑的彎曲損失有強耐力的光纖。該光纖是一種具有折射率大體相同的纖芯1和裝在該纖芯外折射率也大體相同的包層2，由這兩層構(gòu)成的、以石英玻璃為主要成分的光纖。該光纖的特征為滿足下述(1)～(3)。(1)前述光纖的外徑在4～8μm，折射率差在0.4～0.8μm；(2)波長1550nm下波長分散為2～15ps/nm/km；(3)波長1550nm下實效剖面面積在40μm
文檔編號G02B6/02GK1480750SQ0314971
公開日2004年3月10日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者谷川莊二, 松尾昌一郎, 姬野邦治, 一郎, 治 申請人:株式會社藤倉