專利名稱：光纖的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可應用于一組件的光纖，該組件被安裝在一主要在1.55-μm波段進行WDM通信的光傳輸系統中的光傳輸線的一部分中或光傳輸線上。
背景技術：
WDM(波分復用)通信系統，能在1.55-μm波段(1.53μm-1.57μm)通過傳輸多個信號光成分進行大容量、高速度的光通信。由于進行這種WDM通信的光傳輸系統最好在該1.55-μm波段具有小的色散，以便能在一寬波段傳輸信號光，因而就在其光傳輸線中使用了一種其零色散波長被位移到1.55-μm波段的色散位移光纖(DSF色散位移光纖)。
但是，如果在1.55-μm波段的色散基本為0的話，則就可能發生四波混頻(four-wave mixing)，這是一種非線性光學現象，因而在接收時該信號光就很可能變壞(參看，例如H.Taga等的OFC’98，PD13)。因而，一種零色散波長進一步向更長的波長方向位移，使得在波長1.55μm下的色散被設置在大約為-2ps/nm/km(在該信號波段內不存在零色散波長)的色散位移光纖(NZ-DSF非零色散位移光纖)已被慣常地使用于光傳輸線中，以便抑制這種四波混頻。由于上述的NZ-DSF在1.55-μm波段具有負色散，因而就存在這樣一些情形，其中可將一在1.55-μm波段具有正色散的色散補償光纖與該NZ-DSF一道使用在光傳輸線中(參看，例如M.Suzuki等的OFC’98，PD17)。
作為上述色散補償光纖，已知有例如，由ITU-T的標準G652和G654規定的光纖。該G652標準的光纖是一常規的光纖，它由摻Ge的二氧化硅做的纖芯區和由純二氧化硅做的包層區構成。這種G652標準的光纖在1.3-μm波段具有一零色散波長，而在1.55-μm波段的色散大約為17ps/nm/km。另一方面，該G654標準的光纖在1.55-μm波段的色散為20ps/nm/km或更小。另外，由用純二氧化硅做的纖芯區和用摻F的二氧化硅做的包層區構成的一種光纖，在1.55-μm波段具有大約18ps/nm/km的色散，這種光纖也被用作色散補償光纖。
由于這樣由該NZ-DSF和色散補償光纖組成的慣常的光傳輸線在總體上具有一正的色散斜率，因而雖然在1.55-μm波段的某一波長上色散變為0，但在另外的波長區卻不會變成0。因此，為了補償在這另外的波長區的剩余色散，在基站等處可將這另外波長區該信號光進行多路分解，以便利用標準G652或G654的色散補償光纖來對各信號光成分的色散進行補償。這里，色散斜率可由表示色散與波長關系的曲線的梯度給出。
發明概述由于對上述現有技術進行研究的結果，本發明者們已發現了下述問題。也就是，由于上述G654標準的色散補償光纖在1.55-μm波段具有的色散在20ps/nm/km或以下，因而需要具有一較長的長度來對NZ-DSF在1.55-μm波段固有的負色散進行補償。而且在由纖芯區和包層區構成的具有簡單的階狀折射率分布的光纖中，色散的上限是按截止波長的上限確定的，由此，在該1.55-μm波段增強色散是困難的。
為了克服如上所述的那些問題，本發明的目的在于提供一種在1.55-μm波段上具有較大正色散，并能對該NZ-DSF在1.55-μm波段上的固有負分布進行補償的光纖。
按照本發明的光纖，包括一沿著預定軸線延伸的纖芯區，和一設置在該纖芯區域外圍的包層區。該包層區具有一凹陷包層結構，它包括一設置在該纖芯區外圍區域的內包層和設置在該內包層的外圍區域的外包層，該外包層的折射率小于纖芯區的折射率而大于內包層的折射率。而且，在這種光纖中，該纖芯區相對于外包層的相對折射率差至少為0.30％但不大于0.50％，而內包層相對于外包層的相對折射率差至少為-0.50％但不大于-0.02％。在1.55μm波長上，該光纖具有一大于18ps/nm/km的色散，而且有效橫截面積Aeff至少為70μm2。
如在公開號No.8-248251的日本專利申請(EP 0 724171 A2)中所表示的那樣，該有效橫截面積Aeff由下述公式(1)給出Aeff=2π(∫0∞E2rdr)2/(∫0∞E4rdr)---(1)]]>其中，E是伴隨傳播光的電場，r是離纖芯中心的徑向距離。
由于這種光纖在1.55-μm波段上具有這樣大的色散，因而在對1.55-μm波段上該NZ-DSF所固有的負色散進行補償時，一短的光纖長度就足夠了。因此，它是很有利的，因為當將該光纖按一預定的直徑纏繞來形成組件時，就可使所得的組件較小。而且，由于在波長1.55μm下的該有效橫截面積是很大的，因而就可有效地抑制非線性光學現象的發生。除了上述特性之外，更可取的是本發明的光纖在波長1.55μm上還具有20ps/nm/km或更大的色散。由于這種光纖在1.55-μm的波段具有一較大的色散，因而在對1.55-μm波段上該NZ-DSF所固有的負色散進行補償時，就可將它做得較短，從而使應用該光纖的色散補償組件的尺寸減小變得更加容易。特別是，為了在1.55μm波長上獲得各種特性，具有上述結構的各光纖最好滿足下述關系2.0≤2b/2a≤6.08.3≤2a≤13.0其中2a(單位μm)是該纖芯區的外徑，而2b(單位μm)是該內包層的外徑。
本發明的光纖可以具有這樣一種結構，它包括一沿著預定軸線延伸并具有至少9.5μm但不大于13.0μm的外徑的纖芯區，和一折射率比纖芯區低的包層區。按照這樣的結構，該纖芯區對于包層區的相對折射率差至少為0.3％但不大于0.5％。而且，在波長1.55μm下的色散至少為20ps/nm/km，而且在波長1.55μm下的有效橫截面積Aeff至少為70μm2。因為這種光纖在1.55-μm的波段上也具有很大的色散，所以在對1.55-μm波段上該NZ-DSF所固有的負色散進行補償時，一短長度的光纖就足夠了。此外，由于在1.55μm波長上該有效橫截面積是很大的，因而就可有效地抑制非線性光學現象的發生。
最好是，具有上述不同結構的各光纖當將其繞成一直徑為60mm的線圈時，在波長1.55μm下都具有0.215dB/km或更低的損耗，而且在1-55μm波長上的偏振模色散為0.25ps·km-1/2或更小。在這種情形下，即使在繞成線圈來構成組件的結構中，在本發明的光纖中也可獲得足夠的光纖特性。
作為另一優選光學特性，本發明的光纖具有90μm2或更大的有效橫截面積Aaff。而且，這種光纖在光纖長度為2m時還具有1.4μm或更大的截止波長。另外，這種光纖在1.55μm的波長上具有的傳輸損耗為0.180dB/km或更小。
本發明的發明者們已從實驗上證實，按照本發明，在光纖表面上提供一碳的涂層可有效地防止光纖的斷裂。
本發明將從下面給出的詳細說明和附圖得到更完全的了解，這些都只是作為示例給出的，而不應當作是對本發明的限制。
本發明的更多的應用范圍從下面給出的詳細說明就會明白。但是，因為對于本領域的技術人員來說，在本發明的精神和范圍內的各種變化和改進都可從這詳細說明顯而易見，因而應該明白，該詳細說明和具體的實例都只是通過圖解給出的，然而它們表示的都是本發明的優選實施例。
附圖簡介
圖1A是一表示本發明光纖的第一實施例的橫截面結構的視圖，而圖1B是表示圖1A所示光纖的折射率分布曲線；圖2是一表示在按照本發明第一實施例的光纖中，纖芯直徑(纖芯區的外徑)與在波長1550nm上的色散之間的關系的曲線圖，這時，該內包層的外徑2b與該纖芯區的外徑2a之比(2b/2a)固定為4.0，而該內包層對外包層的相對折射率差Δ-固定為-0.03％；圖3是一表示在按照本發明第一實施例的光纖中，纖芯直徑(纖芯區的外徑)和在波長1550nm上的色散之間的關系的曲線圖，這時，該內包層的外徑2b與該纖芯區的外徑2a之比(2b/2a)固定為4.0，而該內包層對外包層的相對折射率差Δ-固定為-0.09％；圖4是一表示在按照本發明第一實施例的光纖中，纖芯直徑(纖芯區的外徑)和在波長1550nm上的色散之間的關系的曲線圖，這時，該內包層的外徑2b與該纖芯區的外徑2a之比(2b/2a)固定為4.0，而該內包層對外包層的相對折射率差Δ-固定為-0.20％；圖5是一表示在按照本發明第一實施例的光纖中，纖芯直徑(纖芯區的外徑)和在波長1550nm上的色散之間的關系的曲線圖，這時，該內包層的外徑2b與該纖芯區的外徑2a之比(2b/2a)固定為4.0，而該內包層對外包層的相對折射率差Δ-固定為-0.45％；圖6A是一表示第一實施例光纖的一應用實例的折射率分布曲線圖，而圖6B是表示第一實施例光纖的另一應用實例的折射率分布曲線圖；圖7是一表示用來解釋采用碳的涂層所獲得的斷裂防止效應的實驗結果的曲線圖；圖8A是一表示本發明光纖的第二實施例的橫截面結構的視圖，而圖8B是表示圖8A所示光纖的折射率分布曲線；圖9是一表示在本發明第二實施例的光纖中，纖芯直徑(纖芯區的外徑)2a與在波長1550nm上的色散之間的關系的曲線圖；實現本發明的最佳方案下面將參照附圖1A，1B，2-5，6A，6B，7，8A，8B，和圖9來對本發明的光纖實施例加以說明。在這些附圖中，彼此相同的組成部分都用彼此相同的數字或字母表示，而不重復對它們進行重疊描述。
(第一實施例)圖1A是一表示按照第一實施例的光纖橫截面結構的視圖，而圖1B是圖1A所示光纖的折射率分布曲線。按照該第一實施例的光纖100，包括一沿著預定軸線延伸并具有折射率n1與外徑2a(μm)的纖芯區110，和一設置在該纖芯區110外圍的包層區。為了實現凹陷包層結構，該包層區又具有一內包層120和一外包層130，該內包層是設置在該纖芯區110外圍并具有折射率n2(＜n1)與外徑2b的一個區域，而該外包層是設置在內包層120外圍并具有折射率n3(＜n1，＞n2)的一個區域。因而，該區域110，120，和130的相對折射率按照其大小具有關系n1＞n3＞n2。按照該第一實施例，在該光纖100的外周涂敷有一碳的涂層140，以便在將光纖繞成線圈狀形成組件時用來有效地防止光纖的斷裂。
表示在圖1B中的折射率分布曲線150的橫坐標與在圖1A中垂直于該纖芯區110的中心軸線的橫截面內的線L上的各部分相當。因而，在圖1B中的折射率分布曲線150中，區域151、152、和153分別是表示在該L線上的纖芯區110、內包層120、和外包層130內的相應折射率。
具有這樣的折射率分布曲線150的光纖是一以二氧化硅為基礎的單模光纖，它可以，例如用在纖芯區110和內包層120中分別摻入元素Ge和F來實現。在圖1A和1B中，2a表示該纖芯區110的外徑，而2b則表示該內包層120的外徑。Δ+和Δ-分別表示纖芯區110和內包層區120對于該外包層130的相對折射率差。這里，該纖芯區110對于該外包層130的相對折射率差Δ+和該內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-分別定義如下Δ+＝(n1－n3)/n3Δ-＝(n2－n3)/n3其中n1是該纖芯區110的折射率，n2是該內包層120的折射率，n3是該外包層130的折射率。在本說明中，該相對折射率差Δ是用百分率表示，而且在每個定義式中各區域的相應折射率可按任意順序排列。因此，在Δ為負值的情形表示它的相應區域的折射率比外包層130的折射率小。
在按照第一實施例的光纖100中，該纖芯區110對于外包層130的相對折射率Δ+至少為0，30％但不大于0.50％，而該內包層120對于該外包層130的相對折射率Δ-至少為-0.50％但不大于-0.02％。而且，在波長1.55μm下的色散大于18ps/nm/km，而且在波長1.55μm下的有效橫截面Aeff至少為70μm2。
圖2至圖5中的每一個都是表示第一實施例的纖芯區110的外徑2a和它在波長1.55μm上的色散之間的關系的曲線圖。這里，在圖2的曲線中，該內包層120的外徑2b與該纖芯區110的外徑2a的比率(2b/2a)和該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-分別固定為4.0和-0.03％。而且，在圖3的曲線中，該內包層120的外徑2b與該纖芯區110的外徑2a的比率(2b/2a)和該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-分別固定為4.0和-0.09％。在圖4的曲線中，該內包層120的外徑2b與該纖芯區110的外徑2a的比率(2b/2a)和該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-分別固定為4.0和-0.20％。另外，在圖5的曲線中，該內包層120的外徑2b與該纖芯區110的外徑2a的比率(2b/2a)和該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-分別固定為4.0和-0.45％。
在從圖2到圖5的每個圖中，G100，G200和G300都是表示在該纖芯區110對于外包層130的相對折射率差Δ+分別為0.30％，0.40％和0.50％時，纖芯直徑2a和在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線。C1是一表示纖芯直徑2a和在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線，這里，由于按60mm直徑彎曲而在總長度為20km的光纖中所引起的損耗的增加(在波長1.55μm時)為0.01dB/km。另外，從圖2到圖5的各個圖是表示在截止波長λc分別為1.5μm和1.6μm時，纖芯直徑2a與在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線；和在有效橫截面積Aeff分別為70μm2，80μm2和90μm2時，纖芯直徑2a與在波長1.55μm的色散值之間的關系的曲線。在具有幾百米長度的光纖情形中，直到大約1.60μm的截止波長λc都是允許的，而在更長的光纖中則直到大約1.70μm的截止波長λc也是可允許的。在圖2到圖5的各圖中，截止波長λc為1.60μm或以下，有效橫截面積Aeff至少為70μm2，以及由于以60mm直徑纏繞在總長度為20km的光纖中所引起的損耗的增加(在波長1.55μm時)為0.01dB/km或更小的區域都被示為可優選的范圍(各曲線圖的陰影部分)。
從圖2可判斷，在內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-為-0.03％的光纖中，當該纖芯區110的外徑2a為約8.3μm或更大時，則在波長1.55μm下的色散就可變成大約18ps/nm/km或更大。當該纖芯區110的外徑2a為大約9.2μm或更大時，在波長1.55μm下的色散就可變成大約20ps/nm/km或更大。而且，當該纖芯區110的外徑2a為大約12.5μm時，在波長1.55μm下的色散就可增加到大約21.3ps/nm/km。
從圖3判斷，在該內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-為-0.09％的光纖中，當該纖芯區110的外徑2a為大約8.3μm或更大時，則在波長1.55μm下的色散就可變為大約18ps/nm/km或更大。當該纖芯區110的外徑2a為大約9.1μm或更大時，則在波長1.55μm下的色散就可變為大約20ps/nm/km或更大。而且，當該纖芯區110的外徑2a為大約12.5μm時，則在波長1.55μm下的色散就可增加到大約21.7ps/nm/km。
而且，從圖4可判斷，在該內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-為-0.20％的光纖中，當該纖芯區110的外徑2a為大約9.5μm或更大時，則在波長1.55μm下的色散就可變為大約20.8ps/nm/km或更大。而且，當該纖芯區110的外徑2a為大約12.8μm時，則在波長1.55μm下的色散就可增加到大約22.3 ps/nm/km。
另外，從圖5可判斷，在該內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-為-0.45％的光纖中，當該纖芯區110的外徑2a為大約10.5μm或更大時，則在波長1.55μm下的色散就可大約變為23.2ps/nm/km或更大。而且，當該纖芯區110的外徑2a為大約13.0μm時，則在波長1.551μm下的色散就可增加到大約23.5ps/nm/km。
從前面的圖2到圖5可以看出，當該內包層120對于外包層130的相對折射率差Δ-減小時(其絕對值是增加的)，則可在該截止波長λc保持在同一數值時使色散增強。
現在就來說明第一實施例光纖的一些應用例子。
首先，第一個應用例子的光纖100具有圖1A所示的橫截面結構和圖1B所示的折射率分布，而該纖芯區110的外徑2a，該內包層120的外徑2b，該纖芯區110對于該外包層130的相對折射率差Δ+，以及該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-被設定如下2a(μm)9.02b(μm)-36.0Δ+(％) 0.35Δ-(％) -0.03這樣按照該第一應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 18.7有效橫截面積Aeff(μm2) 80.5色散斜率(ps/nm2/km) 0.058以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.208偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.14這里，按照第一應用例子的光纖在長度為2m時的截止波長為1.25μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增加之和。
第二應用例子的光纖100也具有圖1A所示的橫截面結構，而且其折射率分布的形狀與圖1B所示相同。此外，這種第二應用例子的光纖被設計成具有下述特征
2a(μm)10.52b(μm)42.0Δ+(％) 0.35Δ-(％) -0.03這樣按照該第二應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 20.4有效橫截面積Aeff(μm2) 93.2色散斜率(ps/nm2/km) 0.060以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.204偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.12這里，按照第二應用例子的光纖在長度為2m時的截止波長為1.45μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增量之和。
按照第三應用例子的光纖被設計成具有下述特征2a(μm)10.52b(μm)46.0Δ+(％) 0.35Δ-(％) -0.03這樣按照該第三應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 21.0有效橫截面積Aeff(μm2) 103.0色散斜率(ps/nm2/km) 0.061以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.202偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.12
這里，按照第三應用例子的光纖，在長度為2m時的截止波長為1.59μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增加之和。
另外，按照第四例子的光纖被設計成具有下述特征2a(μm)10.02b(μm)40.0Δ+(％) 0.31Δ-(％) -0.03這樣按照該第四應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 19.6有效橫截面積Aeff(μm2) 98.0色散斜率(ps/nm2/km) 0.060以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.204偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.12這里，按照第四應用例子的光纖在長度為2m時的截止波長為1.31μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增加之和。
按照第五應用例子的光纖具有圖1A所示的橫截面結構和圖6A所示的折射率分布160。從該折射率分布160的形狀還可看出，在該第五應用例子中，該纖芯區110具有這樣的形狀，使得其中心部分從其周圍向下凹陷，而且該纖芯區110的邊緣部分具有一斜坡形狀(在這形狀中該斜坡向該內包層120延伸)。這折射率分布曲線160的橫坐標與圖1A中垂直于該纖芯區110的中心軸線的橫截面內的線L上的各部分相當。因而，在折射率分布曲線160中，區域161、162、和163是表示在該L線上的纖芯區110(具有外徑2a)、內包層120(具有外徑2b)、和外包層130內的相應折射率。這里，在該第五應用例子中，該纖芯區110對于該外包層130的相對折射率差Δ+由該外包層130的折射率n3和該纖芯區110的平均折射率n1給出，而該內包層120對于該外包層130的相對折射率差Δ-則由該外包層130的折射率n3和該內包層120的最小折射率n2給出。
按照該第五應用例子的這種光纖是按照下述特征來設計的2a(μm)10.02b(μm)45.4Δ+(％) 0.34Δ-(％) -0.03這樣按照該第五應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 19.5有效橫截面積Aeff(μm2) 105.0色散斜率(ps/nm2/km) 0.062以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.198偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.13這里，按照第五應用例子的光纖在長度為2m時的截止波長為1.62μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增加之和。
按照第六應用例子的光纖具有圖1A所示的橫截面結構和圖6B所示的折射率分布曲線170。這第六應用例子包括由純二氧化硅制的一纖芯區110和由摻F的二氧化硅制的一內包層120與一外包層130。該折射率分布曲線170的橫坐標與圖1A中垂直于該纖芯區110的中心軸線的橫截面上的L線上的各部分相應。因而，在該折射率分布曲線170上，區域171、172和173分別表示在纖芯區110(具有外徑2a)、內包層120(具有外徑2b)、以及外包層130內的L線上的各部分的相應折射率。
按照該第六應用例子的這種光纖是按照下述特征來設計的
2a(μm)11.62b(μm)46.4Δ+(％) 0.31Δ-(％) -0.05這樣按照該第六應用例子設計的光纖，作為在波長1.55μm下的各種特性來說，它具有下述的光學特性色散(ps/nm/km) 20.5有效橫截面積Aeff(μm2) 99色散斜率(ps/nm2/km) 0.060以60mm的直徑彎曲時的傳輸損耗(dB/km)0.172偏振模色散PMD(ps·km1/2) 0.08這里，按照第五應用例子的光纖在長度為2m時的截止波長為1.50μm。而且，上述傳輸損耗是該光纖原來的傳輸損耗與以60mm的直徑彎曲時所引起的損耗增加之和。
此外，還在不同的條件下設計和制造了一些光纖，并對它們的各種特性進行了評估。結果，發現在波長1.55μm下可獲得足夠大的色散和有效橫截面積Aeff。特別是，發現滿足關系式2.0≤2b/2a≤6.0時更為可取，其中2a(單位μm)是該纖芯區的外徑，2b(單位μm)是該內包層的外徑。而且，還已證實，在按照第一實施例的光纖中，當將其繞成60mm直徑的線圈形狀時，在波長1.55μm下的傳輸損耗(該光纖原來的傳輸損耗與由彎曲所引起的損耗增加之和)變成0.215dB/km或以下，而在其另外的優選應用例子中該光纖原來在波長1.55μm的損耗為0.180dB/km或以下。另外，還發現，在按照該第一實施例的光纖中，在波長1.55μm下的偏振模色散為0.25ps·km-1/2或以下。
在此期間，本發明者們已從實驗上證實在上述光纖的表面上涂敷一碳層就可有效地防止該光纖的斷裂。
圖7是一表示用來說明由碳涂層所獲得的斷裂防止效應的實驗結果的曲線，其中曲線G400表示在涂有碳涂層的的光纖斷裂時，牽引速度(mm/min)與抗張強度(GPa)之間的關系，而曲線G500則表示沒有碳涂層的光纖斷裂時牽引速度(mm/min)和抗張強度(GPa)之間的關系。而且，當具有碳涂層的光纖的疲勞指數N超過150時，則沒有碳涂層的光纖的疲勞指數大約為25。這里，已知光纖斷裂時的斷裂強度(GPa)與牽拉光纖的牽引速度(mm/min)的[1/(N＋1)]次方成比例，可表示如下(斷裂強度)＝α×(牽引速度)1/(N+1)這里，公式內的N特別地被稱為疲勞指數。
從圖7還可以看出，當牽引速度增大時由有無碳涂層所引起的這種差異就變得較小(即，顯然，當牽拉得較快時，即使對其施加同樣的力，裂紋也不大可能生長，因而光纖也不大可能斷裂)。但是，由于在以很小的速度牽拉光纖時，實際上卻會引起敷設的光纖斷裂，因而在低牽引速度時，具有高斷裂強度的帶有碳涂層的光纖還是更為可取的。
如前所述，因為按照第一實施例的光纖在波長1.55μm下具有很大的正色散，因而只需要一很短長度的光纖就可補償NZ-DSF在波段1.55μm下所固有的負色散，這樣就使得應用這種光纖的色散補償組件的尺寸的減小成為可能。而且，因為這種光纖在波長1.55μm下具有很大的有效橫截面積Aeff，因而可有效地抑制非線性光學現象的發生。另外，因為當將光纖繞成直徑為60mm的線圈形狀時這種光纖在波長1.55μm下具有很低的傳輸損耗，而且它在波長1.55μm下的偏振模色散也很小，因而這種光纖很適合制作組件。
(第二實施例)現在來對本發明的第二實施例的光纖進行說明。圖8A是一表示按照該第二實施例的光纖的橫截面結構的視圖，而圖8B則是圖8A所示光纖的折射率分布曲線。按照第二實施例的光纖200包括一沿著預定軸線延伸并具有折射率n1的纖芯區210和一設置在該纖芯區210外圍并具有折射率n2(＜n1)的包層區220。因此，該區域210、220的相應折射率的關系按其大小為n1＞n2。為了有效地防止在用繞線圈的方法制作組件時發生斷裂，按照第一實施例的該光纖200的外圍具有一碳的涂層230。
表示在圖8B中的折射率分布曲線250的橫坐標與圖8A中垂直于該纖芯區210中心軸線的橫截面內的線L上的各部分相應。因而，在圖8B的折射率分布曲線250上，區域251和252是表示在該L線上的該纖芯區210和包層區220內的相應折射率。
具有這種折射率分布250的光纖是一以二氧化硅為基礎的單模光纖，它可例如通過在該纖芯區210中摻入Ge元素的方法來實現。它也可用純二氧化硅制作纖芯區210而在該包層區220中摻入F元素的方法來實現。在圖8A和圖8B中，2a表示該纖芯區210的外徑，而Δ+表示該纖芯區210對于該包層區220的相對折射率差。
此外，在按照該第二實施例的光纖200中，該纖芯區對于該包層區220的相對折射率差Δ+〔＝(n1－n2)/n2〕至少為0.3％但不大于0.5％，在波長1.55μm下的色散至少為20ps/nm/km，而在波長1.55μm下的有效橫截面積至少為70μm2，該纖芯區210的外徑至少為9.5μm但不大于12.0μm。
圖9是一表示第二實施例的纖芯區210的外徑2a與在波長1.55μm下的色散之間的關系的曲線圖。在這曲線圖中，G100、G200和G300是表示在該纖芯區210對于該包層區220的相對折射率差Δ+分別為0.30％、0.40％和0.50％時，纖芯直徑2a與在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線。C1是一表示該纖芯直徑2a與在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線，在這情形中，在具有總長為20km的光纖中，由于以60mm的直徑進行彎曲所引起的損耗增加(在波長1.55μm時)為0.01dB/km。另外，圖9還畫出了在截止波長λc分別為1.5μm和1.6μm時的一些表示該纖芯直徑2a與在波長1.55μm下的色散值之間的關系的曲線；和在有效截面積Aeff分別為70μm2、80μm2和90μm2時的一些表示該纖芯直徑2a與在波長1.55μm的色散值之間的關系的曲線。在長度為幾百米的光纖情形中，截止波長λc直到大約1.60μm都是允許的，而且在更長的光纖情形中，直到大約1.70μm的截止波長也是可以允許的。在圖9中，在截止波長λc為1.6μm或更短，有效橫截面積Aeff至少為70μm2，和由于以60mm的直徑進行彎曲而在總長為20km的光纖中所引起的損耗增加(在波長1.55μm時)為0.01dB/km或以下的區域則被認為是可優選的范圍(圖中的陰影區域)。
從圖9可判斷，當纖芯區210的外徑2a大約為9.5μm或更大時，在波長1.55μm下的色散大約為20ps/nm/km或更大。當纖芯區210的外徑2a大約為12.0μm時，在波長1.55μm下的色散大約就可增加到20.7ps/nm/km。
在按照該第二實施例的光纖200中，該纖芯區210的外徑為11.0μm，而該纖芯區210對于該包層區220的相對折射率差Δ+為0.35％。這時，該截止波長λc為1.54μm，在波長1.55μm下的色散為20.3ps/nm/km，該有效橫截面積Aeff為100.0μm2，色散斜率為0.060ps/nm2/km，在按60mm直徑彎曲時的傳輸損耗為0.210dB/km(0.215dB/km或更小)，而偏振模色散為0.10ps·km-1/2。
因為按照第二實施例的該光纖在1.55μm的波段上也具有很大的正色散，所以只需要一短的光纖長度就可補償在1.55μm的波段上該NZ-DSF中所固有的負色散，因而適于用來減小應用這種光纖的色散補償組件的尺寸。而且，由于這種光纖在1.55μm的波長下具有很大的有效橫截面積，所以也可有效地抑制非線性光學現象的發生。另外，還由于這種光纖在以60mm的直徑彎曲時具有很低的傳輸損耗(在1.55μm波長下)和在1.55μm波長下的偏振模色散很小，因而很適合用來形成組件。
不限于上述的這些實施例，本發明還可按各種方法進行改進。例如，雖然作為第一實施例的光纖舉出了六個具體的應用例子，而作為第二實施例的光纖舉出了一個具體的應用例子，但卻并沒有對其進行限制，在上述的一些合適范圍內的各種設計都是可以的。
從這樣描述的本發明顯然可知，本發明的實施例是可按很多方式加以變化的。這樣的變化并不被認為是對本發明的精神和范圍的偏離，而打算將本領域技術人員顯而易見的所有這些改進都包括在下面的權利要求的范圍內。
工業適用性如前所述，由于本發明的光纖在波長1.55μm下具有很大的色散，因而只需很短長度的光纖就可用來對NZ-DSF在波長1.55μm下所固有的負色散進行補償。因此，減小應用本發明光纖做的色散補償組件的尺寸就變得十分容易。而且還由于本發明的光纖在波長1.55μm下具有很大的有效橫截面積Aeff，因而可有效地抑制非線性光學現象的發生。此外，由于這種光纖在繞成直徑為60mm的線圈時它在波長1.55μm下具有0.215dB/km或更小的傳輸損耗(更為可取的是，排除了由彎曲引起的損耗增加后，該光纖原來的傳輸損耗為0.180dB/km或更小)，而且它在波長1.55μm下的偏振模色散是在0.25ps·km-1/2或更小，因而很適合用來制作組件。
權利要求
1.一種光纖，它包括一沿著預定軸線延伸的纖芯；一內包層，是設置在該纖芯外圍并具有低于該纖芯的折射率的一個區域；一外包層，是設置在該內包層外圍并具有低于該纖芯的折射率但高于該內包層的折射率的一個區域；其中該纖芯對于該外包層的相對折射率差至少為0.30％但不大于0.50％，該內包層對于該外包層的相對折射率差至少為-0.50％但不大于-0.02％，在波長1.55μm下的色散大于18ps/nm/km，而且在波長1.55μm下的有效橫截面積Aeff至少為70μm2。
2.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖滿足下列關系式2.0≤2b/2a≤6.08.3≤2a≤13.0其中2a(單位μm)是該纖芯區的外徑，而2b(單位μm)是該內包層的外徑。
3.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖在波長1.55μm下具有大于20ps/nm/km的色散。
4.按照權利要求3所述的光纖，其特征在于該光纖滿足下列關系式2.0≤2b/2a≤6.09.1≤2a≤13.0其中2a(單位μm)是該纖芯區的外徑，而2b(單位μm)是該內包層的外徑。
5.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖在將其按60mm的直徑繞成一線圈時，在波長1.55μm下所具有的傳輸損耗為0.215dB/km或更小，而在波長1.55μm下的偏振模色散為0.25ps·km-1/2或更小。
6.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖具有的有效橫截面積至少為90μm2。
7.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖在長度為2m時具有1.4μm或更長的截止波長。
8.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于該光纖在波長1.55μm下具有0.180dB/km或更小的傳輸損耗。
9.按照權利要求1所述的光纖，其特征在于它還包括一涂敷在該外包層外周的碳涂層。
10.一種光纖，它包括一纖芯區，其沿著一預定軸線延伸并具有一至少為9.5μm但不大于13.0μm的外徑；一包層區，是一設置在該纖芯的外圍并具有比該纖芯區低的折射率的一個區域；其中該光纖所具有的該纖芯區對于該包層區的相對折射率差至少為0.3％但不大于0.5％，在波長1.55μm下的色散大于20ps/nm/km，在波長1.55μm下的有效橫截面積為70μm2。
11.按照權利要求10所述的光纖，其特征在于該光纖在將其按60mm的直徑繞成一線圈時，在波長1.55μm下所具有的傳輸損耗為0.215dB/km或更小，而在波長1.55μm下的偏振模色散為0.25ps·km-1/2或更小。
12.按照權利要求10所述的光纖，其特征在于該光纖具有的有效橫截面積至少為90μm2。
13.按照權利要求11所述的光纖，其特征在于該光纖在長度為2m時，具有1.4μm或更長的截止波長。
14.按照權利要求11所述的光纖，其特征在于該光纖在波長1.55μm時具有0.180dB/km或更小的傳輸損耗。
15.按照權利要求11所述的光纖，其特征在于它還包括一涂敷在該外包層外圍的碳涂層。
全文摘要
一種在1.55μm波段具有大的正色散以補償NZ－DSF在該波段所固有的負色散的光纖。該光纖包括一凹陷包層結構,由一纖芯區、一設置在該纖芯區外圍并具有較低折射率的內包層、以及一具有較高折射率的外包層構成。纖芯區對于外包層的相對折射率差至少為0.30%但不大于0.50%,而且內包層對于外包層的相對折射率差至少為－0.50%但不大于－0.02%。其在波長1.55μm下具有大于18ps/nm/km的色散,和至少70μm
文檔編號G02B6/036GK1334928SQ99814586
公開日2002年2月6日 申請日期1999年12月16日 優先權日1998年12月17日
發明者加藤考利, 岡本和弘, 羽田光臣, 萩原真二郎, 渡邊守生, 小林宏平 申請人:住友電氣工業株式會社