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CN1243993C - 色散补偿光纤和色散补偿光纤模块 - Google Patents

色散补偿光纤和色散补偿光纤模块 Download PDF

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Abstract

通过限定色散补偿光纤的多个结构参数的数值范围，该色散补偿光纤被赋予了分段式W形折射率分布，并且通过适当结合这些结构参数，有可能获得一种色散补偿光纤，该色散补偿光纤在选自1.53微米至1.63微米的宽波长带上既可补偿传输用单模光纤的色散也可补偿其色散斜率，并且其Aeff值大，并且此外色散的绝对值大。因此通过能够抑制非线性效应的出现而获得希望的传输特征，并且此外，由于所要求的长度短，因此费用低，并且有可能生产尺寸小的模块。

Description

色散补偿光纤和色散补偿光纤模块
技术领域
本发明涉及色散补偿光纤，并且涉及色散补偿光纤模块。此说明书基于日本的专利申请2000-359772，而且特此结合其中的内容，作为参照。
背景技术
色散补偿光纤是一种补偿色散的光纤，该色散是由于在单模光纤中传播而积累的，此单模光纤被结合在光通信系统传输线中。具体来说，虽然例如1.55微米的短波长侧具有零色散波长的单模光纤(如在1.3微米使用的光纤)被用于此1.55微米波段时，会出现色散，但有可能通过运用色散补偿光纤来补偿这种色散。因此，有可能提高光通信系统的传输速度。下面，为了描述的方便，作为这类色散补偿光纤补偿对象的单模光纤将被本发明人称为，“传输用单模光纤”。
另一方面，在光通信系统中，波长带的加宽和复用波长数的增加正随着增加容量和增加传输速度的需求取得飞速的发展。
就此而论，在宽波长带中，可补偿传输用单模光纤色散的色散补偿光纤也一直在发展着。对此不仅有必要补偿色散，而且还要补偿相对波长而言规定色散趋势的色散斜率(dispersion slope)。
应明白，传输用单模光纤，如在1.3微米或类似波长使用的单模光纤，其在1.55微米波段中的色散和色散斜率一般都为正值。因此，对色散补偿光纤的要求是具有负的色散和色散斜率值。
具有如图1所示通常所说的W形折射率分布的色散补偿光纤已被提出，如上讨论，将其作为可对色散和色散斜率进行补偿的光纤。
具有此折射率分布的色散补偿光纤由芯体1和被提供在芯体1外围的包覆层2构成。并且该芯体1由被提供在其中心的中心芯体部分和被提供在此中心芯体部分3外围的中间芯体部分4构成。中心芯体部分3被赋予比包覆层2的折射率高的折射率，而中间芯体层4被赋予比包覆层2的折射率低的折射率。
在图1中，Δ1是当包覆层2的折射率差被作为参考时，中心芯体部分3的相对折射率差。并且Δ2是当包覆层2的折射率差被作为参考时，中间芯体部分4的相对折射率差。此外，a是中心芯体部分3的半径，而b是中间芯体部分4的半径。
通过调节具有这种W形折射率分布的色散补偿光纤的Δ1，Δ2和b/a值，可获得这样的特性，这些特性使补偿例如在1.55微米波段具有正的色散和色散斜率值的传输用单模光纤的色散和色散斜率成为可能。
此外，具有如图2所示通常所说的分段式W形折射率分布的色散补偿光纤也一直在发展着，其目的是增加有效面积(此后称为“Aeff”)，改善弯曲损耗，并加宽色散斜率补偿的波段。
具有此折射率分布的色散补偿光纤由芯体11和被提供在芯体11外围的包覆层12构成。并且该芯体11由提供在其中心的中心芯体部分、提供在此中心芯体13外围的中间芯体部分14、以及提供在此中间芯体部分14外围的环形芯体部分15构成。中心芯体部分13被赋予比包覆层12的折射率高的折射率，并且中间芯体部分14被赋予比包覆层12的折射率低的折射率，而环形芯体部分15被赋予比中心芯体部分13的折射率低但比包覆层12的折射率高的折射率。
在图2中，Δ1是当包覆层12的折射率差被作为参考时，中心芯体部分13的相对折射率差，Δ2是当包覆层12的折射率差被作为参考时，中间芯体部分14的相对折射率差，并且Δ3是当包覆层12的折射率差被作为参考时，环形芯体部分15的相对折射率差。此外，a是中心芯体部分13的半径，b是中间芯体部分14的半径，而c是环形芯体部分15的半径。
同样在此情况中，通过调节具有这种分段式W形折射率分布的色散补偿光纤的Δ1，Δ2，Δ3，b/a和c/b值，可获得这样的特性，这些特性使补偿例如在1.55微米波段具有正的色散和色散斜率值的传输用单模光纤的色散和色散斜率成为可能。
例如，可将色散补偿光纤结合在被嵌入传输线的光缆中。此外，可将其结合在小尺寸的色散补偿光纤模块(此后有时简单地称为“模块”)中，该模块可被安排在已经存在的传输线的接收侧或者发射侧。应明白这种模块，例如也可包括一个外壳，在此外壳内备有绕线架，色散补偿光纤可被缠绕在该绕线架上。并且在外壳内，色散补偿光纤的两端被连接到传输用单模光纤上，其用于将它们导出，并且这些导出用的光纤通过其中提供的两个导出孔突出到外壳的外面。这样色散补偿光纤模块可通过连接传输用单模光纤被嵌入传输线中，该单模光纤被安置到所述外壳的外面，且连到导出用的两光纤的末端部分。此外，作为此模块的一种结构，连接部分也可被提供在外壳的侧表面上，用于连接外部的传输用单模光纤。
顺便说说，最好通过利用相对短的色散补偿光纤长度获得补偿的好处。为了做到这点，最好色散补偿光纤单位长度的色散绝对值要大。
由于被赋予上述W形折射率分布的色散补偿光纤单位长度具有大的色散绝对值，因此Δ1大，芯体的半径被设置为一个小的值。
图3是图1所示的W形折射率分布下的色散斜率与色散之间关系的示意图，其工作波长为1.55微米，Δ1被选定为1.8％，Δ2被选定为-0.4％，且改变b和b/a的值。测量的波长为1.55微米。图中的虚线S表示当有可能对在1.3微米使用的传统单模光纤的色散和色散斜率进行100％补偿时，色散斜率与色散之间的关系，，并且在此虚线S附近可获得近似理想的补偿操作。此外，在1.55微米的工作波长处，这种在1.3微米使用的单模光纤具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率。
在此图中，对于比值b/a保持常数的每个b/a值，当b值按0.1微米的步长被改变时，会集合一组点。对于每个b/a值，b变化的范围如下：
当b/a＝3.0时，b从4.0微米变到3.6微米；
当b/a＝3.5时，b从4.5微米变到4.2微米；
当b/a＝4.0时，b从5.0微米变到4.7微米；
当b/a＝4.5时，b从5.5微米变到5.3微米。
由于色散的绝对值具有随b值变小而变大的趋势，所以对每个b/a值，将对应色散绝对值最大的那个b值设置为b范围的下限值，而将对应色散绝对值最小的那个b值就设置为b范围的上限值。
此外，图中的数字值是Aeff值。对光通信系统，当光信号传输过程中出现非线性效应时，传输状态会变坏，并且众所周知这会成为远距离传输和高速传输等的障碍。
在光信号功率高时，很可能会出现非线性效应。而在波长复用的传输中，光信号功率很高，不仅仅是在中继站进行光信号放大的时候，而且从输入开始，非线性效应就很可能会出现。
并且众所周知最好Aeff尽可能大，以便抑制非线性效应。
由于如图所示的被赋予W形折射率分布的色散补偿光纤的Aeff值小，所以非线性效应的抑制不充分。此外，在Proceeding of the2000 Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers(IEICE)General Conference*1(电子、信息和通讯工程师(IEICE)协会2000会议的会议录*1)等中，报道了被赋予W形折射率分布的色散补偿光纤，其Aeff为18.4平方微米。但是，未曾报道过Aeff更大的色散补偿光纤。
*1：“Perfectly dispersion slope compensated hybrid opticaltransmission line(PureCoupleTM)”(“色散斜率被完全补偿的混合光传输线路(PureCoupleTM)”)C-3-38，P217，Proceeding of the2000 Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers(IEICE)General Conference(电子、信息和通讯工程师(IEICE)协会2000会议的会议录)，出版于2000年3月28日。
此外，对图2所示的分段式W形折射率分布，根据本发明人过去的调查，依据设计条件，已经获得了具有21平方微米Aeff值的光补偿光纤。但是，这种色散补偿光纤的色散绝对值具有61.5ps/nm/km低的值，并且出现这样的问题，即用于补偿传输用单模光纤的色散所要求的长度很长。结果出现费用增高的问题，因为经常遇到色散补偿光纤的费用比传输用单模光纤的费用要高。
此外，下列类型问题尤其出现在制造使用大长度的模块时。即，当色散补偿光纤被制成模块时，必须要能够将光纤缠绕在模块中所包括的绕线架上，并且此外使光纤按其缠绕在绕线架上的状态储存在外壳内。因此，当所用长度很长时，绕线架和外壳必然要有相当大的尺寸，并且随之费用变高，也会出现所要求空间变大的问题。
此外，虽然在这种方式中，从空间和费用的观点出发最好应将模块设计得更加紧凑，但是当光纤被缠绕在小尺寸绕线架上时，当色散补偿光纤的弯曲损耗变高时，传输损耗变得很高。但是对现有技术类型的色散补偿光纤，要在一个宽的波长带上既满足能够补偿色散和色散斜率，又要满足Aeff应大，色散的绝对值应大以及此外弯曲损耗应低的条件，这被认为是极其困难的。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种色散补偿光纤，该色散补偿光纤在尽可能宽的一个波长带上，既能够补偿传输用单模光纤的色散又能够补偿其色散斜率，并且对此单模光纤Aeff要大而且色散的绝对值要大。
并且本发明的另一个目的是提供一种能够抑制非线性效应出现的色散补偿光纤，以便传输损耗低。
本发明进一步的目的是提供一种所要求的长度(工作长度)短的色散补偿光纤，以便降低费用，并且此外以便有可能生产出小尺寸的结合了所述补偿光纤的模块。
本发明还有另外一个目的是提供一种弯曲损耗低的色散补偿光纤，以便特别地，几乎不存在传输损耗的恶化，即便是当它被缠绕在容纳于外壳中的小尺寸绕线架上。
根据本发明，有可能由满足下面条件(1)至(4)的色散补偿光纤来满足上述目的。
(1)它包括芯体和被提供在所述芯体外围的包覆层，所述芯体包括折射率高于所述包覆层折射率的中心芯体部分，被提供在所述中心芯体部分外围的中间芯体部分并且该中间芯体部分具有低于所述包覆层折射率的折射率，以及被提供在所述中间芯体部分外围的环形芯体部分并且该环形芯体部分具有高于所述包覆层折射率的折射率；
(2)当所述中心芯体部分、所述中间芯体部分和所述环形芯体部分的半径，以及相对所述包覆层折射率而言的相对折射率差分别被称为(a，Δ1)，(b，Δ2)，(c，Δ3)时，则c在6至9微米的范围中，Δ1在1.2％至1.7％的范围中，Δ2在-0.25％至-0.45％的范围中，Δ3在0.2％至1.1％的范围中，b/a在2.5至4.0的范围中，而c/b在1.1至2.0的范围中；
(3)在选自1.53微米至1.63微米的待用波长带(工作波长带)下，有效面积大于或等于20平方微米；在所述工作波长带下弯曲损耗小于或等于20dB/m，在所述工作波长带下色散为-70至-100ps/nm/km，并且它在所述工作波长带拥有一截止波长，对此，实际上使单模传播成为可能的；
(4)当通过运用这个可将色散补偿到零的色散补偿光纤长度，对具有比所述工作波长带短的零色散波长的单模光纤进行色散补偿时，斜率的补偿率在80％至120％之间。
根据本发明的色散补偿光纤在一个宽的波长带上，既能够对传输用单模光纤进行色散补偿又能够对其进行色散斜率补偿，并且此外它的Aeff值大，以及它的色散绝对值大。由于有可能抑制非线性效应出现的事实，因此可获得希望的传输特征，并且此外，由于其中所要求的长度短，所以费用低，并且此外，有可能将其结合在小尺寸的模块中。
此外，它特别适合用于小尺寸的模块中，因为在这种方式下所要求的长度短并且弯曲损耗也低。
因此，本发明还提供了一种色散补偿光纤模块，其包括满足上述条件(1)-(4)的色散补偿光纤。
另外，还提供了一种混合传输线，包括满足上述条件(1)-(4)的色散补偿光纤的色散补偿光纤和由所述色散补偿光纤来补偿色散和色散斜率的单模光纤的组合。
附图说明
图1是通常所说的W形折射率分布的解释性示意图。
图2是通常所说的分段式W形折射率分布的解释性示意图，这是本发明的色散补偿光纤所采用的分布。
图3是图1所示折射率分布下的色散斜率与色散之间关系的示意图，其中工作波长为1.55微米，Δ1和Δ2分别被固定为1.8％和-0.4％，且改变b和b/a的值。
具体实施方式
本发明的色散补偿光纤具有分段式W形折射率分布，如图2所示。这将在下面参考图2进行解释。对一个分段式的W形折射率分布形状，本发明人已经精心钻研出本发明并且已经获得了生产色散补偿光纤的技能，通过限制多个结构参数的各自数值范围，并且此外通过适当地设定选自这些数值范围的多个数值参数的组合，这种色散补偿光纤可解决上面概述的关于现有技术的问题。详细地，该色散补偿光纤包括芯体11和被提供在其外围的包覆层12，所述芯体11包括折射率高于所述包覆层12折射率的中心芯体部分13，被提供在所述中心芯体部分13外围的中间芯体部分14并且该中间芯体部分具有低于所述包覆层12折射率的折射率，以及被提供在所述中间芯体部分14外围的环形芯体部分15并且该环形芯体部分具有高于所述包覆层12折射率的折射率。
对这种折射率分布，例如，中心芯体部分13和环形芯体部分15可由掺锗二氧化硅玻璃制成，而中间芯体部分14可由掺氟二氧化硅玻璃制成并且包覆层可由纯二氧化硅玻璃或者掺氟二氧化硅玻璃制成。
应注意，最好包覆层12具有小于或等于纯二氧化硅玻璃的折射率值。其理由是，在该色散补偿光纤的制造过程中，当它从其光纤原材料中拉制时，通过缩小芯体11和包覆层12的软化温度之差，有可能在拉制之后降低中心芯体部分13等中的残余应力，并因此有可能获得损耗降低的色散补偿光纤。如果包覆层12由掺氟二氧化硅玻璃制成，则针对包覆层12的掺氟量，如果例如调节此掺杂量，使所述包覆层相对于纯二氧化硅玻璃而言的相对折射率之差在-0.1％至-0.4％之间，则有可能获得充分降低包覆层12的软化温度的好处。
在根据本发明的色散补偿光纤中，图2所示的参数c最好为6至9微米。如果参数c小于6微米，则弯曲损耗会变坏且传输特征变坏。另一方面，如果参数c大于9微米，则截止波长会变长，并且实际上不可能确保单模传播。
此外，Δ1最好在1.2％至1.7％之间。如果Δ1小于1.2％，则不可能使色散的绝对值大，然而如果Δ1大于1.7％，则Aeff会不合需要地变小，并且传输特征变坏。
此外，Δ2最好在-0.25％至-0.45％之间。在此范围之外，色散斜率补偿率会不合需要地超出80％至120％的范围。即，如果Δ2小于-0.45％，则色散斜率补偿率会不合需要地超过120％，然而如果Δ2大于-0.25％，则色散斜率补偿比率不合需要地小于80％。
此外，Δ3最好在0.2％至1.1％之间。如果Δ3小于0.2％，则由环形芯体部分15提供的有益作用会变小，并且Aeff的值会变得更小，从而弯曲损耗会变坏。另一方面，如果Δ3大于1.1％，则截止波长会变长，并且实际上不可能确保单模传播。
此外，b/a最好在2.5至4.0之间。如b/a小于2.5，则色散斜率补偿率会不合需要地小于或等于80％。另一方面，如b/a大于4.0，则弯曲损耗会变坏。
此外，c/b最好在1.1至2.0之间。如c/b小于1.1，则由环形芯体部分15提供的有益作用会变小，并且Aeff的值会变得更小，从而弯曲损耗会变坏。另一方面，如果c/b大于2.0，则弯曲损耗会变坏。
根据想要的特定值，有可能适当地改变参数a的值，并且它不被认为是被特定地加以限制；但是，它可能是例如在1.5微米至3.0微米的范围内。
此外，虽然没有特定地限定包覆层12的外径，但是它通常约为125微米。
根据本发明，通过选自上述数值范围的多个结构参数的适当组合，有可能实现下列希望的特征。
应明白，有可能获得具有下列类型特征的色散补偿光纤，即便这些数值范围不全被满足。换句话说，有可能用反复试验的办法获得一个可提供下列特征的多个合适结构参数的组合。
因此，只通过折射率分布和结构参数的数值范围很难具体说明根据本发明的色散补偿光纤，因此，除了这些要素之外，应通过如下所述的特征值来具体说明。
过去，如上所述，还没有获得这样的色散补偿光纤，即照这样，其色散和色散斜率的补偿效果出色，为了抑制非线性效应其Aeff很大，此外其色散的绝对值大，并且其可应用于采用了短工作长度的补偿光纤的光通信系统，并且其也具有低的弯曲损耗。
本发明可被利用的波长带(工作波长带)可以是选自范围1.53微米至1.63微米中的波长带。工作波长带的带宽可以根据需要适当加以选择，并且实际上单个波长是可接受的。应注意，选择比较宽的波长带用于波长复用的传输或类似的传输，并且有可能选择1.53微米至1.57微米(通常所说的C波段)的波长带或者1.57微米至1.63微米的波段(通常所说的的L波段)或者类似的波段。并且，对于根据本发明的色散补偿光纤，在这种选择的工作波长带中，Aeff应为20平方微米或更大，并且最好应为22平方微米或更大。虽然Aeff不特定地被限定为这些有限值，但实际上可制造Aeff达到约25平方微米的光纤。如果Aeff小于20平方微米，则不可能充分地抑制非线性效应。
此外，根据下列等式定义Aeff：
Aeff = 2 π { ∫ 0 ∞ r | E ( r ) | 2 dr } 2 ∫ 0 ∞ r | E ( r ) | 4 dr
r：芯体半径
E(r)：在半径r处的电场强度
此外，虽然弯曲损耗最好切合实际尽可能地低，但是根据本发明的色散补偿光纤，在所述选择的工作波长带中，这种弯曲损耗应低于或等于20dB/m，并且优选地应低于或等于10dB/m。当弯曲损耗低于20dB/m时，它已充分小，并且很难出现传输损耗的变坏，即便是光纤被缠绕在所希望的小尺寸模块的绕线架上。
此外，弯曲损耗是在弯曲直径(2R)为20mm的条件下定义的值。
此外，根据本发明的色散补偿光纤，在所述选择的工作波长带中，色散为-70至-100ps/nm/km，并且最好为-75至-95ps/nm/km，以便其绝对值充分大。由于这样，所以有可能对单模光纤进行补偿，该单模光纤具有比所述工作波长带更短波长的零色散波长，并且在此工作波长带具有比较大的正色散，这一点通过在1.3微米使用的只运用色散补偿光纤短的工作长度的单模光纤表现出来。
此外，根据本发明的色散补偿光纤必须是单模光纤。这就是说，有必要提供一个截止波长，借此在实际工作条件下单模传播可被维持。当截止波长，即通常由通常所说的2-米方法测得的值被运用时，并在实际工作条件中，即便当根据2-米方法的截止波长比工作波长带的最短波长还要长时，进行单模传播是有可能的。
因此，关于截止波长，根据待被使用的波带并根据待被使用的色散补偿光纤的长度来设置合适的上限值，并且设计确保在实际中的值不超出此上限值。
此外，关于根据本发明的色散补偿光纤的色散斜率，当色散补偿光纤采用的长度可将由此色散补偿光纤来补偿的传输用单模光纤的色散补偿至零色散时，色散斜率的补偿率为80％至120％。当偏离这个范围时，色散斜率的补偿就会变得不够，并且有可能会在波长复用的传输和类似的传输中遇到困难。
如下所述获得色散斜率的补偿率。
在工作波长带，传输用单模光纤单位长度的色散绝对值和色散斜率将分别被称为d1(ps/nm/km)和s1(ps/nm2/km)，而色散补偿光纤单位长度的色散绝对值和色散斜率将分别被称为d2(ps/nm/km)和s2(ps/nm2/km)。
所述传输用单模光纤的色散和色散斜率通常为正值。本发明的色散补偿光纤的色散和色散斜率为负值。首先，可将传输用单模光纤单位长度补偿到零的色散补偿光纤长度由d1/d2给出。
色散补偿光纤这一长度的色散斜率为d1/d2×s2。并且由于色散补偿光纤的这一长度，传输用单模光纤单位长度的色散斜率的补偿率为(d1/d2×s2)/s1×100。
由于在这种方式中，根据传输用单模光纤的色散和色散斜率，其中的单模光纤在工作波长带中将作为补偿的对象，并根据色散补偿光纤本身的色散和色散斜率，色散斜率的补偿率会变化，因此有必要根据预计采用的波长带和传输用单模光纤来设计色散补偿光纤。
在利用根据本发明的色散补偿光纤时，借助于选自上述数值范围的结构参数的一种适当组合，在此色散斜率补偿率的范围内，充分对传输用单模光纤的色散斜率进行补偿是有可能的，该单模光纤具有比上述工作波长带短的零色散波长，这一点由在1.3微米使用的单模光纤表现出来。色散补偿光纤的负色散斜率可被设置为～0.18至-0.39ps/nm2/km范围内的任何值，并且最好是在-0.23至-0.32ps/nm2/km范围内的任何值。
根据本发明的色散补偿光纤可使用本身是公知的方法来制造，例如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等。
此外，虽然传输用单模光纤未被特定地加以限定(假定它是具有比工作波长带短的零色散波长的光纤)，但将给出下列具体的实例，其适合于利用根据本发明的色散补偿光纤对其进行补偿。
例如，有可能展示一种传输等用的单模光纤，其在1.27至1.35微米的范围中具有零色散波长，其在工作波长带具有正的色散值，具体来说是从+14至+26ps/nm/km，并且其在工作波长带具有正的色散斜率值，具体来说是从+0.04至+0.08ps/nm2/km。被赋予这些类型特征的传输用单模光纤的折射率分布可以是例如，匹配的包覆层类型、双重形状(dual-shaped)类型或者W形类型等。匹配的包覆层类型分布光纤是被制造成两层的光纤：在中心具有近似恒定折射率的芯体，以及被提供在该芯体外围的包覆层。双重形状类型分布光纤是芯体由中心芯体部分和被提供在该中心芯体部分外围的分级芯体部分构成的光纤，并且其中，按次序从其中心轴开始，中心芯体部分的折射率、分级芯体部分的折射率、以及被提供在该分级芯体部分外围的包覆层的折射率分级地减小。在图1中提到了W形类型分布的一个实例。应理解用于1.3微米的单模光纤具有匹配的包覆层类型折射率分布。
并且，当这种传输用单模光纤通过使用本发明应用的色散补偿光纤的长度来进行补偿，其中所述色散补偿光纤可将所述传输用单模光纤的色散补偿到零时，从传输损耗的观点来看，最好这种色散补偿光纤的长度与这种传输用单模光纤的长度之间的比应在1∶3至1∶7的范围内。
其次，有可能将本发明的色散补偿光纤与传输用单模光纤结合，以便构成一种混合的传输线。这样，可将本发明应用的色散补偿光纤加工到，例如一个小尺寸的色散补偿光纤模块中，并且可结合由单模光纤构成的传输线加以运用，或作为初始阶段或作为最后阶段。
在此混合传输线中使用的色散补偿光纤和单模光纤的长度等，根据每一光纤的特征以及根据设计条件被设置为合适的值。具体来说，虽然它不被认为是被特定地加以限制，但从传输损耗的观点来看，例如最好这种色散补偿光纤的长度与这种单模光纤的长度之间的比应在1∶3至1∶7的范围内。
传输用单模光纤可能是，如上所述，由1.3微米的单模光纤来代表，但它不被认为是被特定地加以限制，只要它被赋予比工作波长带短的零色散波长，并且在工作波长带具有正的色散和正的色散斜率。
此外，由于根据本发明的色散补偿光纤的色散绝对值大，所以在多种情况中有可能通过利用所述色散补偿光纤的短长度来对传输用单模光纤进行补偿。此外，弯曲损耗也低，因此，即便当它被缠绕在小尺寸的绕线架上，传输损耗的变坏也小。因此，它特别适合用于小尺寸的模块。
根据待被使用的色散补偿光纤的长度等，模块的形状及尺寸等可适当地被改变，并且下面将描述其中的一个具体实例，虽然这些特点不被认为是被特定地加以限制。在这个实例的模块中，绕线架由圆柱主干形的部分和两个圆盘形的部件构成，这两个圆盘形部件被相互平行地固定到它的上下表面上。被色散补偿光纤缠绕其上的所述主干部分的外径在60至100mm之间，而其长度在10至60mm之间。所述盘形部件的外径大于所述主干部分的外径，并且在150至250mm之间。并且在此绕线架大约缠绕了1至25km色散补偿光纤的涂树脂光纤，其外径约为125微米，由基于二氧化硅的玻璃制成，其被提供有外部塑料护层，该塑料护层的外径在200至250微米之间用于保护它的表面。并且此绕线架被容纳在一个例如尺寸为230×250×40mm的长方体外壳中。
虽然此绕线架最好由具有热膨胀系数接近色散补偿光纤材料热膨胀系数的材料制成，如二氧化硅与不胀钢等的金属合成物，但也有可能利用一种由铝等制成的材料。
此外，从强度的观点来看，最好所述外壳应由金属如铁、铝等制成。
在此外壳上提供了两个直径大约2至3毫米的导出孔，用于导出此光纤的两末端部分，并且此模块通过连接单模光纤被装配到光通信系统上，其中单模光纤被安装在该外壳的外部连接到从这些孔导出的光纤的末端。应注意，也有可能在外壳的外侧提供用于连接外部单模光纤的连接部分。
实施例
本发明将在下面根据其中的几个实施例来进行描述。
实施例1
利用本身是公知的方法如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等，制造出四种类型的被赋予图2所示的折射率分布的色散补偿光纤(#A至#D)。这些色散补偿光纤已被制成，因此它们的于图2所示的Δ1、Δ2、Δ3、b/a和c/b值由下表1给出。这些色散补偿光纤光学特征的测量结果(在1.55微米的工作波长处)一起被表示于表1中。
                                    表1
  No.   A   B   C   D
  Δ1(％)   1.40   1.36   1.30   1.30
  Δ2(％)   -0.26   -0.26   -0.44   -0.44
  Δ3(％)   0.24   0.22   0.96   1.02
  b/a   3.8   3.4   3.2   3.6
  c/b   1.53   1.77   1.20   1.20
  芯体半径(μm)   8.2   8.9   6.2   6.7
  波长(μm)   1.55   1.55   1.55   1.55
  Aeff(μm2)   20.7   21.4   20.5   21.6
  传输损耗(dB/km)   0.28   0.29   0.28   0.30
  色散ps/nm/km   -84.2   -82.0   -80.2   -80.0
  色散斜率ps/nm2/km   -0.26   -0.24   -0.24   -0.24
  弯曲损耗2R＝20mm   18.0   7.5   3.9   4.1
如表1所示，这些色散补偿光纤是其参数落在根据本发明的特征值范围内的光纤。特别地，这些色散补偿光纤的传输损耗落在0.25至0.30dB/km的范围中；即，它们具有低的损耗。此外，Aeff也大于或等于20平方微米，并且因此这些光纤是有可能抑制非线性效应的光纤。
因此，对运用这些色散补偿光纤的光通信系统，应理解增加被输入的光信号的功率是有可能的，以便提高传输容量和延长传输距离。
此外，对这四种类型#A至#D的色散补偿光纤，经发现，当在1.55微米波长处对在1.3微米使用的具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率的单模光纤进行100％色散补偿时，则色散斜率的补偿率分别为95％，98％，100％和100％。此外，对于在1.3微米使用的80km单模光纤，此时所使用的这些色散补偿光纤的长度分别为16.15km，16.59km，16.96km和17.00km。
此外，如表1所示，这些色散补偿光纤的弯曲损耗低。
利用这些色散补偿光纤已制成了小尺寸的模块，其结构与上述具体实例的结构相同，并且，当测量包括因与在1.3微米使用的单模光纤的外部连接而导致的损耗在内的传输损耗时，插入损耗(dB)的增加在0.4至0.6dB低的范围内，因此实际上这些损耗被充分地抑制。比较实例
利用本身是公知的方法如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等，制造出两种类型的被赋予图1所示的折射率分布的色散补偿光纤(#E至#F)。这些色散补偿光纤被这样制成使它们的如图1所示的Δ1、Δ2和b/a值由下表2给出。这些色散补偿光纤的光特征的测量结果(在1.55微米的工作波长处)一起被表示于表2中。
                      表2
  No.   E   F
  Δ1(％)   1.80   1.60
  Δ2(％)   -0.40   -0.35
  b/a   4.0   3.5
  芯体半径(μm)   4.85   4.50
  波长(μm)   1.55   1.55
  Aeff(μm2)   13.6   16.2
  传输损耗(dB/km)   0.32   0.32
  色散ps/nm/km   -82.5   -80.2
  色散斜率ps/nm2/km   -0.24   -0.23
  弯曲损耗2R＝20mm   18.3   37.6
如表2所示，对于这些色散补偿光纤，Aeff值都小于20平方微米，因此这些光纤是非线性效应未被充分抑制的光纤。
因此，对于运用这些色散补偿光纤的光通信系统，应明白不可能通过增加被输入的光信号的功率来提高传输容量或延长传输距离。
此外，对这两种类型#E和#F的色散补偿光纤，经发现，当在采用1.55微米的波长处对在1.3微米使用的具有+17ps/nm/km的色散和+0.055ps/nm2/km的色散斜率的单模光纤进行100％色散补偿时，则色散斜率的补偿率分别为97％和100％。此外，对在1.3微米使用的80km单模光纤，此时所使用的这些色散补偿光纤的长度分别为16.48km和16.96km。
利用这些色散补偿光纤已制成了小尺寸的模块，其结构与上述具体实例的结构相同，并且，当测量包括因与在1.3微米使用的单模光纤的外部连接而导致的损耗在内的传输损耗时，对#E的情况，插入损耗的增加在0.4至0.6dB低的范围内，因此实际上这些损耗被充分地抑制。另一方面在色散补偿光纤#F的情况中，由于出现弯曲损耗的变坏，传输损耗的增加是在1.0至1.5dB高的范围中，因此应理解为这些光纤不适合用于这种尺寸的模块。
实施例2
利用本身是公知的方法如VAD方法、MCVD方法、PCVD方法等，制造了被赋予如图2所示的折射率分布的色散补偿光纤#G。
此色散补偿光纤被这样制成使图2中所示的其Δ1、Δ2、Δ3、b/a和c/b值由下表3给出。此色散补偿光纤的光学特征的测量结果(在1.59微米的工作波长处)一起被表示于表3中。
                表3
  No.   G
  Δ1(％)   1.40
  Δ2(％)   -0.26
  Δ3(％)   0.3
  b/a   3.8
  c/d   1.53
  芯体半径(μm)   8.5
  波长(μm)   1.59
  Aeff(μm2)   22.8
  传输损耗(dB/km)   0.29
  色散ps/nm/km   -88.7
  色散斜率ps/nm2/km   -0.28
  弯曲损耗2R＝20mm   16.9
如表3所示，此色散补偿光纤是参数落在根据本发明的特征值范围中的光纤。特别地，此色散补偿光纤的传输损耗为0.29dB/km；即，它具有低的损耗。此外，Aeff也大于或等于20平方微米，并因此该光纤是有可能抑制非线性效应的光纤。
因此，对运用此色散补偿光纤的光通信系统，应理解为有可能增加被输入的光信号的功率，以便提高传输容量和延长传输距离。
此外，对此色散补偿光纤，经发现，当在利用1.59微米的波长处对在1.3微米使用的具有+19ps/nm/km的色散和+0.053ps/nm2/km的色散斜率的单模光纤进行100％色散补偿时，则色散斜率的补偿率为113％。此外，对在1.3微米使用的80km单模光纤，此时所使用的这种色散补偿光纤的长度为17.14km。
此外，如表3所示，此色散补偿光纤的弯曲损耗低。
利用此色散补偿光纤制成了小尺寸的模块，其结构与上述具体实例的结构相同，并且当测量包括因与在1.3微米使用的单模光纤的外部连接而导致的损耗在内的传输损耗时，插入损耗的增加在0.4至0.6dB低的范围内，因此实际上该损耗被充分地抑制。

Claims (20)

1.一种色散补偿光纤，其满足下列条件(1)至(4)：
(1)所述色散补偿光纤包括芯体和被提供在所述芯体外围的包覆层，所述芯体包括折射率高于所述包覆层折射率的中心芯体部分，被提供在所述中心芯体外围并具有折射率低于所述包覆层折射率的中间芯体部分，以及被提供在所述中间芯体部分外围并且具有折射率高于所述包覆层折射率的环形芯体部分；
(2)当所述中心芯体部分、所述中间芯体部分和所述环形芯体部分的半径称为a，b，c，而所述中心芯体部分、所述中间芯体部分和所述环形芯体部分相对于所述包覆层的折射率的相对折射率差分别被称为Δ1，Δ2，Δ3时，则c在6至9微米的范围中，Δ1在1.2％至1.7％的范围中，Δ2在-0.25％至-0.45％的范围中，Δ3在0.2％至1.1％的范围中，b/a在2.5至4.0的范围中，而c/b在1.1至2.0的范围中；
(3)在所选择的在1.53微米至1.63微米范围内的工作波长带，有效面积大于或等于20平方微米；在所述工作波长带的弯曲损耗低于或等于20dB/m，在所述工作波长带的色散在-75至-95ps/nm/km范围中，并且所述色散补偿光纤在所述工作波长带拥有截止波长，对此可以进行单模传播；
(4)当通过采用可将色散补偿到零的色散补偿光纤的一个长度对具有比所述工作波长带短的零色散波长的单模光纤进行色散补偿时，色散斜率的补偿率在80％至120％之间。
2.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述包覆层具有小于或等于纯二氧化硅玻璃折射率的折射率。
3.根据权利要求2的色散补偿光纤，其中所述包覆层由掺氟二氧化硅玻璃制成，并且掺氟量可被调节以使所述包覆层相对于纯二氧化硅玻璃的相对折射率之差在-0.1％至-0.4％之间。
4.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述工作波长带的带宽为1.57微米-1.63微米的L波段。
5.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中值a在1.5至3.0微米之间。
6.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述色散补偿光纤在所述工作波长带的有效面积大于或等于22平方微米。
7.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述色散补偿光纤在所述工作波长带的弯曲损耗小于或等于10dB/m。
8.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述色散补偿光纤在所述工作波长带的色散斜率值为负值。
9.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述色散补偿光纤在所述工作波长带的色散斜率在-0.18至-0.39ps/nm2/km之间。
10.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述色散补偿光纤在所述工作波长带的色散斜率在-0.23至-0.32ps/nm2/km之间。
11.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中，当通过采用可将色散补偿至零的色散补偿光纤的一种长度，对具有比所述工作波长带短的零色散波长的单模光纤进行色散补偿时，所述色散补偿光纤的长度与所述单模光纤的长度比在1∶3至1∶7之间。
12.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中，在所述工作波长带处，所述单模光纤具有正的色散值和正的色散斜率值。
13.根据权利要求1的色散补偿光纤，其中所述单模光纤是在1.3微米使用的单模光纤。
14.一种色散补偿光纤模决，其包括根据权利要求1的色散补偿光纤。
15.根据权利要求14的色散补偿光纤模块，其中：
由一个圆柱形部分和分别固定在该圆柱形部分的上下表面并且相互平行的两个圆盘形部件构成一个绕线架；
所述圆柱形部分的外直径为60-100mm，长度为10-60mm，其中所述色散补偿光纤绕在该圆柱形部分上；并且
所述圆盘形部件的外部直径大于所述圆柱形部分的外部直径，其范围在150-250mm之间。
16.根据权利要求14的色散补偿光纤模块，其中所述色散补偿光纤被缠绕在容纳于一个外壳中的绕线架上。
17.一种混合传输线，包括根据权利要求1的色散补偿光纤和由所述色散补偿光纤来补偿色散和色散斜率的单模光纤的组合。
18.根据权利要求17的混合传输线，其中所述色散补偿光纤的长度与所述单模光纤的长度比在1∶3至1∶7之间。
19.根据权利要求17的混合传输线，其中，在所述工作波长带处，所述单模光纤具有正的色散值和正的色散斜率值。
20.根据权利要求17的混合传输线，其中所述单模光纤是在1.3微米使用的单模光纤。
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