《光纤和包含光纤的光通信系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤和包含光纤的光通信系统.pdf（19页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104136951A43申请公布日20141105CN104136951A21申请号201380011007722申请日20130206201204133520120228JPG02B6/03620060171申请人住友电气工业株式会社地址日本大阪府72发明人山本义典74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人顾红霞龙涛峰54发明名称光纤和包含光纤的光通信系统57摘要根据本发明的实施例的光纤设置有中心纤芯、侧纤芯和包层。中心纤芯包括环状部，相对折射率差在环状部的圆周区域中不连续地进行变化，并且当设定A为从中心纤芯到环状部的外侧的半径且C为从中心纤芯到侧纤芯。
2、中的相对折射率差为最大的位置的半径时，以使C/A在225250的范围内的形状来实现折射率分布，以便能够将色散值、光缆截止波长、直径20MM下的弯曲损耗、以及有效面积设定在所需范围内。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014082686PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/0527542013020687PCT国际申请的公布数据WO2013/129050JA2013090651INTCL权利要求书1页说明书6页附图11页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图11页10申请公布号CN104136951ACN104136951A1/1页21。
3、一种光纤，其包括中心纤芯，其中心沿着预定轴线延伸；侧纤芯，其设置在所述中心纤芯的外周面上；以及包层，其设置在所述侧纤芯的外周面上，其中，在由沿着垂直于所述预定轴线的基准线的各个部分相对于所述包层的折射率的相对折射率差所限定的折射率分布中，对应于所述中心纤芯的区域具有峰值部和尾部，所述峰值部包括所述相对折射率差最大的位置，所述尾部包括所述相对折射率差从所述峰值部朝所述包层连续下降的部分和具有所述相对折射率差的不连续突出形状的环状部，当设定A为沿着所述基准线从所述中心纤芯的中心到所述环状部的外侧的半径，并且C为沿着所述基准线从所述中心纤芯的中心到所述侧纤芯中所述相对折射率差最大的位置的半径时，所述。
4、折射率分布具有这样的形状即，C/A在225250的范围内，由此实现了在波长1530NM下在20PS/NM/KM55PS/NM/KM的范围内的第一色散值、在波长1565NM下在45PS/NM/KM60PS/NM/KM的范围内的第二色散值、在波长1625NM下在85PS/NM/KM112PS/NM/KM的范围内的第三色散值、在不超过145M的范围内的光缆截止波长、在波长1550NM且直径20MM下在不超过20DB/M的范围内的弯曲损耗、以及在波长1550NM下在64M275M2的范围内的有效面积。2根据权利要求1所述的光纤，其中，在所述峰值部中，所述相对折射率差的最大值1在055070的范围内，在。
5、所述中心纤芯与所述侧纤芯之间，所述相对折射率差的最小值2在00010的范围内，在所述侧纤芯中，所述相对折射率差的最大值3在014021的范围内，并且所述半径A在20M30M的范围内。3根据权利要求1或2所述的光纤，其中，由以下公式限定的所述环状部的分布体积V大于0M2但不超过011M2其中，W是所述环状部沿着所述基准线的宽度，R是从所述中心纤芯的中心起的半径，并且R是以所述半径R作为变量的折射率分布。4根据权利要求1至3中任一项所述的光纤，其中，在所述环状部中，所述相对折射率差的增量RING大于0但不超过06，并且所述环状部沿着所述基准线的宽度W大于00M但不超过05M。5根据权利要求1至5中。
6、任一项所述的光纤，其中，从所述中心纤芯的中心到所述中心纤芯与所述侧纤芯之间所述相对折射率差为最小的位置的半径B在30M50M的范围内，并且从所述中心纤芯的中心到所述侧纤芯的外侧的半径D在70M100M的范围内。6根据权利要求1至5中任一项所述的光纤，其中，除了所述环状部之外的所述中心纤芯的折射率分布为次方分布并且的值在3360的范围内。7一种光通信系统，所述光通信系统包括作为信号传输路径的根据权利要求1至6中任一项所述的光纤。权利要求书CN104136951A1/6页3光纤和包含光纤的光通信系统技术领域0001本发明涉及光纤和包含光纤的光通信系统。背景技术0002已知在光通信系统中非零色散位移。
7、光纤NZDSF是用作信号光传输路径的光纤。非零色散位移光纤在C波段波长为1530NM1565NM和L波段波长为1565NM1625NM的整个范围内具有正色散和小而绝对值非零的色散。0003可以预料到，在色散、色散斜率、模场直径、有效面积、光缆截止波长、弯曲损耗等方面，非零色散位移光纤具有非专利文献1所述的优选特性。专利文献1和专利文献2公开了具有此类优选特性的光纤。0004专利文献1公开的光纤具有由三个部分组成的纤芯。这三个部分由具有次方折射率分布的第一部分、围绕第一部分的第二部分以及第三部分组成，并且这三个部分均具有阶跃型折射率分布。专利文献2公开的光纤由中心纤芯、设置在中心纤芯的外周上的第。
8、一环状部、设置在第一环状部的外周上的第二环状部、设置在第二环状部的外周上的第三环状部、以及设置在第三环状部的外周上的包层组成。第二环状部具有低于中心纤芯而高于第一环状部的折射率，并且第三环状部具有高于包层的折射率。0005引用列表0006专利文献0007专利文献1日本专利NO43937080008专利文献2日本专利申请公开NO102932250009非专利文献0010非专利文献1CORNINGINCORPORATED康宁公司的LEAF光纤产品目录发明内容0011本发明要解决的问题0012本申请的发明人调查了常规的光纤并且发现以下问题。即，在上述专利文献1和专利文献2中公开的光纤的结构因制造变化。
9、而具有较窄的结构参数容差范围，并且难以以良好的生产率制造具有所需特性的光纤。0013为了解决上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种具有能够很容易地实现所需特性而不降低生产率的结构的光纤和一种包含该光纤的光通信系统。0014解决问题的手段0015为了实现上述目的，作为第一方面，根据本发明的光纤包括中心纤芯，其中心沿着预定轴线延伸；侧纤芯，其设置在中心纤芯的外周面上；以及包层，其设置在侧纤芯的外周面上。在第一方面的光纤中，中心纤芯具有峰值部和包括环状部的尾部裙部。具体而言，在由沿着垂直于预定轴线的基准线的各个部分相对于包层的折射率的相对折射率差所限定的折射率分布中，峰值部是包括相对折。
10、射率差最大的位置的区域。除了环状部之外的说明书CN104136951A2/6页4尾部是相对折射率差从峰值部朝包层连续下降的区域，并且包括在尾部中的环状部是在尾部中具有相对折射率差的不连续突出形状的区域。0016此外，在第一实施例中，当设定A为沿着基准线从中心纤芯的中心到环状部的外侧的半径，并且C为沿着基准线从中心纤芯的中心到侧纤芯中相对折射率差最大的位置的半径时，折射率分布的特征在于具有这样的形状即，C/A在225250的范围内，由此实现了在波长1530NM下在20PS/NM/KM55PS/NM/KM的范围内的第一色散值、在波长1565NM下在45PS/NM/KM60PS/NM/KM的范围内的。
11、第二色散值、在波长1625NM下在85PS/NM/KM112PS/NM/KM的范围内的第三色散值、在不超过145M的范围内的光缆截止波长、在波长1550NM且直径20MM下在不超过20DB/M的范围内的弯曲损耗、以及在波长1550NM下在64M275M2的范围内的有效面积。0017作为适用于第一方面的第二方面，优选地，在峰值部中，相对折射率差的最大值1在055070的范围内，在中心纤芯与侧纤芯之间，相对折射率差的最小值2在00010的范围内，在侧纤芯中，相对折射率差的最大值3在014021的范围内，并且半径A在20M30M的范围内。0018作为适用于第一方面和第二方面中的至少一方面的第三方面，。
12、由以下公式限定的环状部的分布体积V优选地大于0M2但不超过011M200190020其中，W是所述环状部沿着所述基准线的宽度，R是从所述中心纤芯的中心起的半径，并且R是以所述半径R作为变量的折射率分布。0021作为适用于第一方面至第三方面中的至少一方面的第四方面，在环状部中，相对折射率差的增量RING大于0但不超过06，并且环状部沿着基准线的宽度W大于00M但不超过05M。0022作为适用于第一方面至第四方面中的至少一方面的第五方面，从中心纤芯的中心到中心纤芯与侧纤芯之间相对折射率差为最小的位置的半径B在30M50M的范围内，并且从中心纤芯的中心到侧纤芯的外侧的半径D在70M100M的范围内。。
13、0023作为适用于第一方面至第五方面中的至少一方面的第六方面，除了环状部之外的中心纤芯的折射率分布为次方分布，并且更具体而言，的值在3360的范围内。0024根据本发明的光通信系统包括根据第一方面至第六方面中的至少任一方面所述的光纤。0025本发明的效果0026根据本发明的光纤能够很容易地实现所需特性而不降低生产率。附图说明0027图1是示出根据本发明的实施例的光纤的断面结构的图示；0028图2是示出根据实施例的光纤的折射率分布的图示；0029图3是示出根据实施例的光纤的折射率分布的图示；0030图4是示出根据实施例的光纤的样本1至样本4的结构列表的表格；0031图5是示出样本1至样本4的光纤。
14、的特性列表的表格；说明书CN104136951A3/6页50032图6是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于纤芯半径的变化的光缆截止波长的变化的图表；0033图7是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于纤芯半径的变化的光缆弯曲损耗的变化的图表；0034图8是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于1的变化的在波长1530NM下的色散值的变化的图表；0035图9是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于1的变化的在波长1565NM下色散值的变化的图表；0036图10是示出样本5的光纤的相应结构列表和特性列表的表格；0037图11是示出当RING为00、02、04和06时，在样本5的光纤中相对于纤芯半径的变。
15、化的光缆截止波长的变化的图表；0038图12是示出当RING为00、02、04和06时，在样本5的光纤中相对于纤芯半径的变化的弯曲损耗的变化的图表；0039图13是示出当RING为00、02、04和06时，在样本5的光纤中相对于1的变化的在波长1530NM下色散值的变化的图表；0040图14是示出当RING为00、02、04和06时，在样本5的光纤中相对于1的变化的在波长1565NM下色散值的变化的图表；0041图15是示出根据实施例的光纤的样本6至样本16的结构列表的表格；0042图16是示出样本6至样本16的光纤的特性列表的表格；以及0043图17是示出使用实施例的光纤的光通信系统的构造实。
16、例的图示。具体实施方式0044下文将参考附图详细描述本发明的实施例。在附图的描述中，相同的元件将用相同的附图标记表示，省略重复的描述。0045在光通信系统中用作信号光传输路径的非零色散位移光纤NZDSF在C波段和L波段的整个范围内具有正色散和小而绝对值非零的色散。这种光纤优选地具有以下特性A至H。在下文的描述中，这些特性A至H将被称为“条件1”。0046A在波长1530NM下的色散第一色散值20PS/NM/KM55PS/NM/KM0047B在波长1565NM下的色散第二色散值45PS/NM/KM60PS/NM/KM0048C在波长1625NM下的色散第三色散值85PS/NM/KM112PS/N。
17、M/KM0049D在波长1550NM下的色散斜率0090PS/NM2/KM或更小0050E在波长1550NM下的模场直径MFD92M100M0051F在波长1550NM下的有效面积AEFF64M2或更大0052G光缆截止波长CC1450NM或更小0053H在波长1550NM且直径20MM下的弯曲损耗20DB/M或更小0054图1是示出根据本发明的实施例的光纤40的断面结构的图示，并且根据本实施例的光纤40具有满足上述条件1的折射率分布。图2和图3是示出根据本实施例的光纤40的折射率分布的图示。特别地，图3是图2中虚线所包围的区域A的放大图。根据本实施例的光纤40具有中心纤芯41其中心沿着预定轴。
18、线光轴AX延伸、设置在中心纤芯41说明书CN104136951A4/6页6的外周面上的侧纤芯42、以及设置在侧纤芯42的外周面上的包层43。中心纤芯41包括环状部410，环状部410沿着径向具有相对于包层43的折射率的相对折射率差的突出形状。如图2所示，沿着垂直于光轴AX的基准线的各个部分的前述折射率分布由相对于包层43的折射率的相对折射率差限定。因此，在图2的折射率分布中，对应于中心纤芯41的区域具有峰值部和尾部，峰值部包括相对折射率差最大的位置具有1的位置，尾部包括相对折射率差从峰值部朝包层43连续下降的部分和具有相对折射率差的不连续突出形状的环状部410。0055在例如通过轴向汽相沉积法。
19、VAD、改进的化学汽相沉积法MCVD等制造具有由峰值部、尾部裙部和包括在尾部中的突出形状的环状部组成的分布形状的预制件其为用于通过拉制来获得光纤40的预制件时，通过急剧改变诸如GE等折射率增加剂的掺杂量来实现中心纤芯41中的环状部的形状。0056表征根据本实施例的光纤40的折射率分布的结构参数按如下方式定义。相对于包层43的折射率，中心纤芯41的峰值部中的相对折射率差的最大值用1表示，中心纤芯41与侧纤芯42之间的相对折射率差的最小值用2表示，以及侧纤芯42中的相对折射率差的最大值用3表示。从中心纤芯41的中心与光轴AX一致到环状部410的外侧的半径用AM表示，从中心纤芯41的中心到中心纤芯4。
20、1与侧纤芯42之间的相对折射率差为最小的位置的半径用BM表示，从中心纤芯41的中心到侧纤芯42中的相对折射率差为最大的位置的半径用CM表示，以及从中心纤芯41的中心到侧纤芯42的外侧的半径用DM表示。如果折射率分布从光轴AX起随着半径R缓慢变化，则半径A和D定义为相对折射率差相对于半径R的微分值为负值并且该相对折射率差的绝对值变为最大的位置。如图3所示，RING表示环状部的相对折射率差相对于尾部的相对折射率差的斜率的增量，以及WM表示相对折射率差的突出部分的宽度环状部的宽度。0057特别是通过将C/A设定在合适范围内，本实施例的光纤40可以具有较宽的容差范围，以应对由制造变化带来的结构参数的变。
21、化。0058图4是示出样本1至样本4的光纤的结构列表的表格。图5是示出样本1至样本4的光纤的特性列表的表格。样本1至样本4的光纤具有分别被设定为246、241、233和225的C/A，均满足条件1，并且具有包括1、2、3、以及A的结构参数，结构参数被设定为使模场直径MFD接近96M。0059图6是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于纤芯半径的变化的光缆截止波长的变化的图表。从图6中可以看出，光缆截止波长CC随着纤芯半径的增大而增大，并且用于满足条件1中CC145M的纤芯半径的变化的上限值在C/A225的情况下为101并且在C/A246的情况下为48。0060图7是示出样本1至样本4的相应光纤的。
22、相对于纤芯半径的变化的光缆弯曲损耗的变化的图表。从图7中可以看出，弯曲损耗随着纤芯半径的减小而增大，并且用于满足条件1中弯曲损耗20DB/M的纤芯半径的变化的下限值在C/A225的情况下为86并且在C/A246的情况下为20。0061因此，从图6和图7的图表中可以发现，用于满足条件1的纤芯半径的变化的容差在C/A225的情况下为86101并且在C/A246的情况下为2048。说明书CN104136951A5/6页7应对纤芯半径的变化的容差范围随着C/A的减小而变宽。所有光纤特性随纤芯半径的变化而改变，并且最严格的容差范围是用于CC和弯曲损耗的条件的容差范围。0062图8是示出样本1至样本4的相。
23、应光纤的相对于1的变化的在波长1530NM下的色散值的变化的图表。从图8中可以看出，在波长1530NM下色散值随着1的增大而减小，并且用于满足条件1中在波长1530NM下色散的优选范围20PS/NM/KM55PS/NM/KM的1的变化的上限值在C/A225的情况下为0009并且在C/A246的情况下为0011。0063图9是示出样本1至样本4的相应光纤的相对于1的变化的在波长1565NM下色散值的变化的图表。从图9中可以看出，在波长1565NM下色散值随着1的减小而增大，并且用于满足条件1中在波长1565NM下色散的优选范围45PS/NM/KM60PS/NM/KM的1的变化的下限值在C/A22。
24、5的情况下为0012并且在C/A246的情况下为0020。0064因此，从图8和图9的图表中可以发现，用于满足条件1的1的变化的容差在C/A225的情况下为00120009并且在C/A246的情况下为00200011。应对1的变化的容差范围随着C/A的增大而变宽。所有光纤特性随1的变化而改变，并且用于满足条件1的最严格条件是用于波长1530NM和1565NM下的色散的条件。0065上述结果已经证实了应对纤芯半径或1的变化的容差范围在C/A的比值过大或过小时变窄。因此，为了确保应对因制造变化带来的整个结构参数的变化的较宽容差范围，C/A的比值需要设定在适当范围内。C/A的比值优选地在225250。
25、的范围内，更优选地在23246的范围内，并且进一步优选地在233241的范围内。0066图10中的A是示出样本5的光纤的结构列表的表格。图10中的B是示出样本5的光纤的特性列表的表格。0067图11是示出当通过改变RING而使环状部410的分布体积V为00M2、0037M2、0073M2和0110M2时，在样本5的光纤中相对于纤芯半径的变化的光缆截止波长的变化的图表。从图11中可以看出，用于满足条件1中CC145M的纤芯半径的变化的上限值在V00M2的情况下为75并且在V0110M2的情况下为94。0068图12是示出当通过改变RING而使环状部410的分布体积V为00M2、0037M2、00。
26、73M2和0110M2时，在样本5的光纤中相对于纤芯半径的变化的弯曲损耗的变化的图表。从图12中可以看出，用于满足条件1中弯曲损耗20DB/M的纤芯半径的变化的下限值为34，而与V无关。0069因此，从图11和图12的图表中可以确定，用于满足条件1的纤芯半径的变化的容差在V00M2的情况下为3475并且在V0110M2的情况下为3494。应对纤芯半径的变化的容差范围随着V的增大而变宽。0070此外，图13是示出当通过改变RING而使环状部410的分布体积V为00M2、0037M2、0073M2和0110M2时，在样本5的光纤中相对于1的变化的在波长1530NM下色散值的变化的图表。从图13中可。
27、以看出，用于满足条件1中在波长1530NM下色散的优选范围20PS/NM/KM55PS/NM/KM的1的变说明书CN104136951A6/6页8化的上限值在V00M2的情况下为0007并且在V0110M2的情况下为0023。0071图14是示出当通过改变RING而为使环状部410的分布体积V为00M2、0037M2、0073M2和0110M2时，在样本5的光纤中相对于1的变化的在波长1565NM下色散值的变化的图表。从图14中可以看出，用于满足条件1中在波长1565NM下色散的优选范围45PS/NM/KM60PS/NM/KM的1的变化的范围在V00M2的情况下为00170017并且在V011。
28、0M2的情况下为00070032。0072因此，从图13和图14的图表可以确定，用于满足条件1的L的变化的容差在V00M2的情况下为00170007并且在V0110M2的情况下为00070023。应对1的变化的容差范围也随着V的增大而变宽。0073也就是说，应对制造变化的容差范围随环状部410的分布体积V的增大而变宽。然而，在制造中难以实现GE的掺杂量的显著局部增加。并且还会引起传输损耗增加的问题。因此，环状部410的分布体积V优选地在00M2011M2的范围内，更优选地在00M2010M2的范围内，并且进一步优选地在0012M20075M2的范围内。0074图15是示出样本6至样本16的光纤。
29、的结构列表的表格。图16是示出样本6至样本16的光纤的特性列表的表格。也能够很容易地以良好的生产率制造这些具有所需特性的光纤。0075对于本实施例的光纤40中的中心纤芯41的折射率分布而言，存在各种可设想的情况。当通过以下公式来近似中心纤芯41的半径内的除了环状部410之外的区域的折射率分布R时，为了满足条件1并且保持应对因制造变化带来的结构参数的变化的较宽容差范围，值优选地在3260的范围内。0076R11R/A0077图17是示出使用本实施例的光纤40的光通信系统20的构造实例的图示。光通信系统20设置有发射器31、中继器32、中继器33和接收器34，并且还设置有作为传输路径的本实施例的光。
30、纤40，以在中继器32与中继器33之间传输信号光。中继器32和中继器33均包括光学放大器，以放大信号光。中继器32和中继器33均优选地包括色散补偿光纤。0078附图标记列表007920光通信系统；31发射器；32、33中继器；34接收器；40光纤；41中心纤芯；42侧纤芯；43包层；以及410环状部。说明书CN104136951A1/11页9图1说明书附图CN104136951A2/11页10图2图3说明书附图CN104136951A103/11页11图4图5说明书附图CN104136951A114/11页12图6图7说明书附图CN104136951A125/11页13图8图9说明书附图CN104136951A136/11页14图10说明书附图CN104136951A147/11页15图11图12说明书附图CN104136951A158/11页16图13图14说明书附图CN104136951A169/11页17图15说明书附图CN104136951A1710/11页18图16说明书附图CN104136951A1811/11页19图17说明书附图CN104136951A19。