[发明专利]光纤、光传输系统和光纤制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤、光传输系统和光纤制造方法。

背景技术

对于用作传输速率为100G比特/秒以上的光传输网络中的光传输线的光纤,其优选具有低衰减和低非线性。令n₂为光纤的非线性折射率、Aeff为其有效面积，则该光纤的非线性由n₂/Aeff限定。有效面积Aeff越大，非线性就越低，这是因为防止了光功率密度集中在芯部上。符合ITU-T G.652标准的通用单模光纤(SMF)在1550nm波长处的有效面积Aeff为约80μm²。然而优选的是,低非线性光纤的有效面积Aeff大于或等于110μm²而小于或等于180μm²。

不幸的是，随着有效面积Aeff增加，微弯损耗增加，因此导致电缆形成时损耗增加。另外，随着有效面积Aeff增加，与通用单模光纤连接的损耗增加。考虑到有效面积Aeff对微弯损耗和连接损耗的影响，有效面积Aeff优选小于或等于150μm²，然而该值取决于光纤的折射率分布和杨式模量及树脂覆层厚度。

纯石英芯光纤(PSCF)被称作低损耗光纤。就上述的大容量通信而言，据认为GeO₂掺杂芯光纤(GCF)劣于PSCF，这是因为由于GeO₂的浓度波动,使得GCF具有比PSCF更高的瑞利散射损耗。常见的PSCF是昂贵的。因此，需要一种实现了低损耗和低非线性的廉价光纤。

S.Sakaguchi等人，Applied Optics，第37卷，第33期，第7708-7711页(1998)和JP2006-58494A公开了用于减少GCF中损耗的技术。根据这项技术，当拉伸光纤预制件以形成光纤时，为了降低该光纤中的瑞利散射，将光纤缓慢地冷却以降低构成该光纤的玻璃的假想温度，从而实现低损耗。

发明内容

[本发明要解决的问题]

因此，本发明的目的是提供一种适合用作光传输系统中光传输线的廉价低损耗光纤、一种包括该光纤作为传输线的光传输系统和一种能够制作该光纤的方法。

[解决问题的方案]

本发明提供一种石英玻璃光纤，其包括具有中心轴的芯部、包围所述芯部的光学包层；以及包围所述光学包层的护套。所述芯部含有GeO₂，其相对折射率Δ_芯部大于等于0.2％而小于或等于0.32％，并且其折射率体积v大于或等于9％·μm²而小于或等于18％·μm²，所述折射率体积v由等式(1)表述：

其中Δ(r)表示在径向坐标r处的相对折射率差并且a表示所述芯部的直径。所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03％而小于或等于0.20％。构成所述芯部的玻璃的假想温度为大于或等于1400℃而小于或等于1560℃。芯部中的残余应力为压缩应力。对长度为2m的光纤测得的截止波长大于或等于1300nm。对长度为100m的光纤测得的截止波长小于或等于1500nm。在1550nm波长处的有效面积大于或等于110μm²。在1550nm波长处的衰减小于或等于0.19dB/km。假想温度可以小于或等于1530℃。

在本说明书中，将“相对折射率差”定义为每个对象相对于光学包层中的折射率n_光学包层的折射率差异：Δ_对象＝(n_对象–n_光学包层)/n_光学包层。关于芯部的折射率，使用了等效阶跃折射率(ESI)。将折射率的导数相对于所述光学包层和所述护套之间界面处的径向坐标达到其最大值处的直径定义为所述光学包层的外径。所述护套的折射率是从具有护套外径的部分至玻璃最外部分的光学包层的折射率的平均值。

在本发明的光纤中，在1550nm波长处的衰减可以小于或等于0.178dB/km，并且在1310nm波长处的衰减可以小于或等于0.315dB/km。在垂直于所述光纤的轴的截面中，所述护套的横截面积中50％以上部分中的应力可以是拉伸应力。所述芯部中残余的应力的绝对值可以小于或等于30MPa。在1383nm波长处因OH基团所致的衰减增量可以小于或等于0.02dB/km。所述芯部可以含有氟。在1300℃下所述护套的粘度可以比所述芯部的粘度高0.3泊以上。所述芯部在拉伸后于1300℃温度下退火1分钟以上的过程中的相对折射率差的变化可以大于或等于0.002％而小于或等于0.02％。