[发明专利]低色散光纤和采用这种低色散光纤的光传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于例如在1.5微米频带内进行波分复用光传输时候使用的低色散光纤，还涉及一种采用这种低色散光纤的光传输系统。

背景技术

随着信息社会的发展，信息的传递量迅速增加，在光纤通信中实现高比特率和高容量已经变成一个非常紧迫和无法回避的问题。作为实现更高比特率更高容量的一种方法，利用掺杂稀土元素的光纤，比如能够放大光形式的光信号、掺杂Er³⁺的掺铒光纤(EDF)已经被开发出来了。随着利用那些光纤的光放大器被开发出来，高功率信号光的实现已经迅速发展起来了。

与此同时，为了在光通信中提高通信容量，利用波分复用方式的光传输通信已经发展起来，其中具有不同波长的光信号在单根光纤中传输。将利用上述光纤的光放大器应用于采用这一波分复用光传输(波分复用光传输系统)的光通信，能够进一步地提高通信容量，从而使远距离传输的实现指日可待。

光纤类型光放大器的一个代表性实例是EDFA(掺铒光纤放大器)，它具有上面提到的那种EDF。利用这种EDFA在1.5微米波长频带(波长从1520纳米到1620纳米)内进行上面提到的波分复用光传输，这个频带是EDFA的增益频带，是人们正在研究的传输频带。

图6(a)和6(b)给出了在相关技术中被建议用作波分复用光传输的光纤的光纤折射率分布曲线(refractive index profile)的实例，它们被用于上面提到的1.5微米波长频带，特别是作为传输频带(使用的波长频带)的1550纳米附近的波长频带(1.55微米波长频带)。图6(a)给出了一个双形折射率分布曲线，图6(b)给出了一个W形的折射率分布曲线。

具有双形折射率分布曲线的光纤是由：一个包层5、折射率比包层5大的中央纤芯1、和折射率小于纤芯1但大于包层5的折射率的第一个侧纤芯2所组成。折射率分布曲线是W形状的光纤是由：一个包层5、折射率大于包层5的折射率的中央纤芯1、和折射率小于包层5的第一个侧纤芯2。

在具有上面描述的双形折射率分布曲线的光纤中，那些在1.55微米波长附近具有零色散波长的光纤叫做色散位移光纤。因为色散位移光纤在1.55微米波长附近具有零色散波长，它是1.55微米波长频带的中心波长，在1.55微米波长频带内由于色散引起的光信号的波形失真能够得到抑制。然而在低频段(down side)，四波混频非线性现象的发生非常明显。因此，这一色散位移光纤，由于四波混合光的出现会导致信号光的波形失真，因而不可能进行高质量的波分复用光传输。

为了克服这一缺点，从1.55微米波长频带具有零色散波长位移的双形折射率分布曲线的光纤已经开发了出来。但是人们知道，这种光纤在1.55微米波长频带的色散斜率(gradient)很大。由于这一原因，用这种光纤很难将波分复用光纤传输中使用的波长频带内的色散差(使用的波长频带内色散最大值和最小值之间的差)缩小。所以，采用这种光纤的时候，用于波分复用光传输的使用波长频带不可能做得很宽。

具有W形折射率分布曲线的光纤的作用和一种均匀色散光纤相同，因为上述色散差别很小。但是，双形折射率分布曲线光纤的有效纤芯面积(effective core area)(光纤通过它有效地传播的区域：A_off)大约是45平方微米，W形折射率分布曲线光纤的有效纤芯面积是例如大约30平方微米，也就是双形折射率分布曲线光纤的三分之二。当有效纤芯面积是这样小的时候，在波分复用光传输中存在这样的问题，既传输的光信号由于光纤中存在的非线性效应而变坏。

为了克服这一缺点，已经有人提出了这样的思想，那就是通过利用具有图6(c)所示的一种分段式(segment)纤芯折射率分布曲线的光纤来增大有效纤芯面积。在图6(c)中，1表示中央纤芯；2表示第一个侧纤芯；3表示第二个侧纤芯；5表示一个包层。然而，利用这种光纤，因为在1.5微米波长频带内色散斜率很大，而且在同一波长频带内色散差很大，当这种光纤被用于光分复用传输的时候，由色散引起的信号光波形恶化的问题变得非常明显。

还有，为了将光纤用于波分复用传输系统，必须将光纤装进光缆。因为要求这一光缆具有这样的特性，既由于光纤的弯曲和光纤受到侧向压力而导致的损耗应当很小，所以也要求用于波分复用光传输的光纤其弯曲特性良好。

然而，如前所述，还没有这样一种光纤，利用它能够同时获得实现高质量波分复用传输系统所必需的有效纤芯面积和降低色散差，另外实现弯曲损耗特性非常好的光纤也非常困难。