[發明專利]低色散光纖和采用這種低色散光纖的光傳輸系統

無效

• 申請號: 01800324.9
• 申請日: 2001-02-23
• 公開（公告）號: CN1363049A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發明（設計）人: 荒井慎一;杉崎隆一;相層景一;小山直人;寺田淳;小相澤久;井上克德
• 申請（專利權）人: 古河電氣工業株式會社
• 主分類號: G02B6/22
• 分類號: G02B6/22;G02B6/16
• 代理公司: 隆天國際專利商標代理有限公司
• 代理人: 潘培坤,陳紅

技術領域

本發明涉及一種用于例如在1.5微米頻帶內進行波分復用光傳輸時候使用的低色散光纖，還涉及一種采用這種低色散光纖的光傳輸系統。

背景技術

隨著信息社會的發展，信息的傳遞量迅速增加，在光纖通信中實現高比特率和高容量已經變成一個非常緊迫和無法回避的問題。作為實現更高比特率更高容量的一種方法，利用摻雜稀土元素的光纖，比如能夠放大光形式的光信號、摻雜Er³⁺的摻鉺光纖(EDF)已經被開發出來了。隨著利用那些光纖的光放大器被開發出來，高功率信號光的實現已經迅速發展起來了。

與此同時，為了在光通信中提高通信容量，利用波分復用方式的光傳輸通信已經發展起來，其中具有不同波長的光信號在單根光纖中傳輸。將利用上述光纖的光放大器應用于采用這一波分復用光傳輸(波分復用光傳輸系統)的光通信，能夠進一步地提高通信容量，從而使遠距離傳輸的實現指日可待。

光纖類型光放大器的一個代表性實例是EDFA(摻鉺光纖放大器)，它具有上面提到的那種EDF。利用這種EDFA在1.5微米波長頻帶(波長從1520納米到1620納米)內進行上面提到的波分復用光傳輸，這個頻帶是EDFA的增益頻帶，是人們正在研究的傳輸頻帶。

圖6(a)和6(b)給出了在相關技術中被建議用作波分復用光傳輸的光纖的光纖折射率分布曲線(refractive?index?profile)的實例，它們被用于上面提到的1.5微米波長頻帶，特別是作為傳輸頻帶(使用的波長頻帶)的1550納米附近的波長頻帶(1.55微米波長頻帶)。圖6(a)給出了一個雙形折射率分布曲線，圖6(b)給出了一個W形的折射率分布曲線。

具有雙形折射率分布曲線的光纖是由：一個包層5、折射率比包層5大的中央纖芯1、和折射率小于纖芯1但大于包層5的折射率的第一個側纖芯2所組成。折射率分布曲線是W形狀的光纖是由：一個包層5、折射率大于包層5的折射率的中央纖芯1、和折射率小于包層5的第一個側纖芯2。

在具有上面描述的雙形折射率分布曲線的光纖中，那些在1.55微米波長附近具有零色散波長的光纖叫做色散位移光纖。因為色散位移光纖在1.55微米波長附近具有零色散波長，它是1.55微米波長頻帶的中心波長，在1.55微米波長頻帶內由于色散引起的光信號的波形失真能夠得到抑制。然而在低頻段(down?side)，四波混頻非線性現象的發生非常明顯。因此，這一色散位移光纖，由于四波混合光的出現會導致信號光的波形失真，因而不可能進行高質量的波分復用光傳輸。

為了克服這一缺點，從1.55微米波長頻帶具有零色散波長位移的雙形折射率分布曲線的光纖已經開發了出來。但是人們知道，這種光纖在1.55微米波長頻帶的色散斜率(gradient)很大。由于這一原因，用這種光纖很難將波分復用光纖傳輸中使用的波長頻帶內的色散差(使用的波長頻帶內色散最大值和最小值之間的差)縮小。所以，采用這種光纖的時候，用于波分復用光傳輸的使用波長頻帶不可能做得很寬。

具有W形折射率分布曲線的光纖的作用和一種均勻色散光纖相同，因為上述色散差別很小。但是，雙形折射率分布曲線光纖的有效纖芯面積(effective?core?area)(光纖通過它有效地傳播的區域：A_off)大約是45平方微米，W形折射率分布曲線光纖的有效纖芯面積是例如大約30平方微米，也就是雙形折射率分布曲線光纖的三分之二。當有效纖芯面積是這樣小的時候，在波分復用光傳輸中存在這樣的問題，既傳輸的光信號由于光纖中存在的非線性效應而變壞。

為了克服這一缺點，已經有人提出了這樣的思想，那就是通過利用具有圖6(c)所示的一種分段式(segment)纖芯折射率分布曲線的光纖來增大有效纖芯面積。在圖6(c)中，1表示中央纖芯；2表示第一個側纖芯；3表示第二個側纖芯；5表示一個包層。然而，利用這種光纖，因為在1.5微米波長頻帶內色散斜率很大，而且在同一波長頻帶內色散差很大，當這種光纖被用于光分復用傳輸的時候，由色散引起的信號光波形惡化的問題變得非常明顯。

還有，為了將光纖用于波分復用傳輸系統，必須將光纖裝進光纜。因為要求這一光纜具有這樣的特性，既由于光纖的彎曲和光纖受到側向壓力而導致的損耗應當很小，所以也要求用于波分復用光傳輸的光纖其彎曲特性良好。

然而，如前所述，還沒有這樣一種光纖，利用它能夠同時獲得實現高質量波分復用傳輸系統所必需的有效纖芯面積和降低色散差，另外實現彎曲損耗特性非常好的光纖也非常困難。