Оптическое волокно с дисперсионным смещением - RU2216029C2

Чертежи

Показать все 11 чертежа(ей)

Описание

Область техники
Настоящее изобретение относится к оптическому волокну с дисперсионным смещением и предусматривает использование его одного или в сочетании с оптическим волокном с компенсацией дисперсии и тому подобное на линии передачи в оптической системе связи, в которой используются оптические волокна одного, двух или более типов, а также предусматривает использование для передачи световых сигналов высокой мощности и для осуществления передач с мультиплексированием по длине волны в оптической системе связи вышеупомянутых типов.

Уровень техники
Длина волны, на которой передача в оптических волокнах на основе кварца происходит с наименьшими потерями, составляет около 1,55 мкм, и обычно этот диапазон длин волны используют для передач на большие расстояния. В данном случае, в качестве линии передачи (т.е. оптического волокна) обычно используют волокно с дисперсионным смещением (ВДС), которое сконструировано так, что в диапазоне длин волны вблизи 1,55 мкм значения хроматической дисперсии малы по абсолютной величине.

Кроме того, в последние годы, в связи с необходимостью наращивать объемы оптической связи, появились оптические системы связи, в которых осуществляется мультиплексирование сигналов с разделением по длине волны (МДР) и используются сигналы высокой мощности за счет применения оптических усилителей типа оптоволоконных усилителей, легированных эрбием (ОВУЛЭ). В этом случае, благодаря высокой интенсивности оптической мощности, передаваемой по волокну, ухудшением качества передачи вследствие нелинейных оптических эффектов можно пренебречь.

Кроме того, в традиционных оптических системах связи используется диапазон длин волны примерно от 1530 до 1570 нм, однако, последние исследования привели к дальнейшему увеличению объема передачи в системах с мультиплексированием передачи по длине волны. Например, разработаны устройства, работающие в диапазоне от 1570 до 1625 нм, а также опубликованы результаты исследований, касающихся диапазона длин волны от 1490 до 1530 нм. В настоящее время эти диапазоны длин волны, которые фактически используются или еще исследуются, обычно называют следующим образом. А именно, диапазон от 1490 до 1530 нм называют S-диапазоном; диапазон от 1530 до 1570 нм называют С-диапазоном и диапазон от 1570 до 1630 нм называют L-диапазоном. На практике используемый диапазон длин волны (рабочий диапазон длин волны) для системы оптической связи можно соответствующим образом выделить из диапазона от 1490 до 1625 нм.

Нелинейный оптический эффект линии передачи оценивают с использованием нелинейной константы, выражаемой как n2/Aeff. Где n2 - это нелинейный показатель преломления оптического волокна, a Aeff - эффективное сечение сердцевины (эффективное cечение) оптического волокна.

Для снижения нелинейного эффекта необходимо снизить нелинейную константу n2/Aeff. Поскольку n2 не изменяется в значительных пределах, когда материал уже выбран, усилия по снижению нелинейной константы, обычно, предпринимают в направлении увеличения Aeff.

Авторы настоящего изобретения предложили, например, в японской патентной заявке, не прошедшей экспертизу, первая публикация (JP-A) 10-62640, 10-2932225 и др. , волокно с дисперсионным смещением, эффективное сечение которого значительно больше, чем у традиционного волокна с дисперсионным смещением, в качестве волокна с дисперсионным смещением, предназначенного для систем дальней связи и передач с мультиплексированием по длине волны.

В JP-A 11-119045 также предложено волокно с дисперсионным смещением, в котором, вместо увеличения эффективного сечения, основной упор делается на уменьшение наклона дисперсионной кривой.

Наклон дисперсионной кривой выражает зависимость значения хроматической дисперсии от длины волны и является градиентом кривой хроматической дисперсии, при построении которой по горизонтальной оси откладывают значения длины волны, а по вертикальной оси откладывают значения хроматической дисперсии. Применительно к передачам с мультиплексированием по длине волны, чем большим наклоном дисперсионной кривой характеризуется линия передачи, тем больше разность значений хроматической дисперсии для любых двух длин волны, тем менее направленной становится передача и тем больше ухудшаются характеристики передачи в целом.

Кроме того, было предложено волокно, именуемое ВННДС (волокно с ненулевым дисперсионным смещением). В ВННДС, ввиду того, что при нулевом значении хроматической дисперсии создаются условия для четырехволнового смешения, которое является одним из нелинейных эффектов, значения хроматической дисперсии устанавливают, хотя и малыми по абсолютной величине, но не равными нулю.

На фиг.5А-5С показаны примеры конфигураций распределения показателя преломления (т.е. профиля показателя преломления), используемых в ВННДС и традиционно предлагаемых волокнах с дисперсионным смещением.

На фиг.5А показан пример профиля показателя преломления типа сердцевины двойной формы (ступенчатого типа). Сердцевина 4 состоит из центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины, окружающей центральную часть 1 сердцевины и имеющей более низкий показатель преломления по сравнению с центральной частью 1 сердцевины. Кроме того, вокруг сердцевины 4 расположена оболочка 7, показатель преломления которой ниже, чем у ступенчатой части 2 сердцевины.

На фиг.5В показан пример профиля показателя преломления типа сегментированной сердцевины. Сердцевина 24 состоит из центральной части 21 сердцевины с высоким показателем преломления и промежуточной части 22 с низким показателем преломления, расположенной вокруг центральной части 21 сердцевины. Кроме того, вокруг промежуточной части 22 сердцевины расположена кольцевая часть 23 сердцевины, показатель преломления которой ниже, чем у центральной части 21 сердцевины, но выше, чем у промежуточной части 22 сердцевины. Кроме того, вокруг кольцевой части 23 сердцевины расположена оболочка 27, состоящая из первой оболочки 25, показатель преломления которой ниже, чем у промежуточной части 22, и второй оболочки 26, показатель преломления которой выше, чем у первой оболочки 25, но ниже, чем у промежуточной части 22.

На фиг. 5С показан пример профиля показателя преломления O-типа (т.е. выпуклого типа). Сердцевина 34 имеет двухслойную структуру и состоит из центральной части 31 сердцевины с низким показателем преломления и периферической части 32 сердцевины с высоким показателем преломления, расположенной вокруг центральной части 31 сердцевины. Трехслойная структура (содержащая оболочку 37) профиля показателя преломления образуется за счет размещения вокруг сердцевины 34 оболочки 37, показатель преломления которой ниже, чем у периферической части 32 сердцевины.

Традиционные волокна с дисперсионным смещением и им подобные, обладающие такими профилями показателя преломления, имеют преимущества в отношении конструкции системы, связанные со скоростью передачи и накопленной дисперсией (хроматической дисперсией, накопленной в процессе передачи) при передаче на дальние расстояния, ввиду малых значений хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волны (рабочем диапазоне длин волны).

Установив отрицательное значение хроматической дисперсии, можно построить систему, в которой сравнительно легко компенсировать значение хроматической дисперсии путем совместного использования обычного одномодового оптического волокна, рассчитанного на 1,3 мкм (1,3 ОМВ).

Одномодовое оптическое волокно на 1,3 мкм имеет длину волны нулевой дисперсии (т.е. длину волны, на которой значение хроматической дисперсии равно нулю), равную приблизительно 1,3 мкм, и до сих пор широко используется. В диапазоне вокруг 1,55 мкм оно характеризуется сравнительно высоким положительным значением хроматической дисперсии (например, чуть меньше 17 пс/(км•нм)). Это дает возможность снизить хроматическую дисперсию системы в целом путем присоединения одномодового оптического волокна на 1,3 мкм к выходному концу волокна с дисперсионным смещением, имеющего отрицательное значение хроматической дисперсии, и путем компенсации отрицательной хроматической дисперсии, накопленной в ходе передачи через волокно с дисперсионным смещением за счет положительной хроматической дисперсии одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

Однако, поскольку традиционно предлагаемые волокна с дисперсионным смещением и им подобные используют в качестве обычных линий передачи, они должны обладать малой хроматической дисперсией. Например, во многих случаях значение хроматической дисперсии на длинах волны, близких к 1550 нм, меньше или равно по абсолютной величине 6 пс/(км•нм), но при столь малом по абсолютной величине значении хроматической дисперсии возникают трудности в одновременном увеличении эффективного сечения и снижении наклона дисперсионной кривой.

Например, при попытке в достаточной степени увеличить эффективное сечение не удается в достаточной степени снизить наклон дисперсионной кривой, а при попытке значительного снижения наклона дисперсионной кривой не удается в достаточной степени увеличить эффективное сечение.

Однако, в последнее время, согласно, например, JP-A 6-11620, была предложена система, в которой используется волокно компенсации дисперсии (для обозначения которого ниже используется аббревиатура ВКД), и эта система отличается от тех, где используется вышеупомянутое волокно с дисперсионным смещением, имеющее низкую хроматическую дисперсию.

В этой системе передача осуществляется по волокну (передающему волокну), которое составляет основную часть линии передачи и в используемом диапазоне длин волны, характеризуется сравнительно высоким значением хроматической дисперсии, и к выходному концу передающего волокна присоединен сравнительно короткий отрезок ВКД.

Значение хроматической дисперсии этого ВКД отличается от значения хроматической дисперсии передающего волокна и по абсолютной величине значительно превышает значение хроматической дисперсии передающего волокна. Таким образом, используя на выходном конце передающего волокна, например, короткое ВКД, можно скомпенсировать хроматическую дисперсию, генерированную в передающем волокне на протяжении нескольких километров или более, и, таким образом, снизить значение хроматической дисперсии системы в целом.

В частности, если, например, значение хроматической дисперсии передающего волокна положительно, к его выходному концу подключают ВКД с большим по абсолютной величине отрицательным значением хроматической дисперсии.

Кроме того, было предложено волокно с компенсацией дисперсии, компенсирующее наклон дисперсионной кривой (именуемое ниже под аббревиатурой ВКДКН). Это ВКДКН отличается от передающего волокна не только хроматической дисперсией, но и наклоном дисперсионной кривой, что позволяет одновременно компенсировать хроматическую дисперсию и наклон дисперсионной кривой. ВКДКН имеет ту же область применения, что и ВКД, и его особенно предпочтительно использовать при осуществлении передач с мультиплексированием по длине волны.

На линии передачи, в которой совместно используются ВКДКН и вышеописанное передающее волокно, локальное увеличение значения хроматической дисперсии позволяет эффективно подавлять генерацию четырехволнового смешения, и, за счет достижения практически плоской кривой хроматической дисперсии по оптической системе в целом, эта линия передачи приобретает огромное преимущество в отношении потерь при передаче и в настоящее время активно разрабатывается.

В настоящее время в качестве передающего волокна в системах, где применяются ВКД или ВКДКН, обычно используют одномодовое оптическое волокно на 1,3 мкм.

На фиг. 5D показан типичный профиль показателя преломления одномодового оптического волокна на 1,3 мкм. Профиль показателя преломления однопикового типа образован сердцевиной 44 с однослойной структурой и оболочкой 47 с однослойной структурой, расположенной вокруг сердцевины 44.

Однако, если обычное одномодовое оптическое волокно на 1,3 мкм использовать в диапазоне 1,55 мкм, то, хотя и возможно получить эффективное сечение около 80 мкм² и наклон дисперсионной кривой около 0,06 пс/(нм²•км), что описано выше, но значение хроматической дисперсии в этой области будет составлять около 17 пс/(км•нм), что довольно много. Поэтому, с учетом значения хроматической дисперсии, накопленного по мере распространения оптического сигнала, возникает проблема ограничения расстояния передачи.

Кроме того, вследствие больших потерь при передаче и малости эффективного сечения ВКД и ВКДКН по сравнению с обычным одномодовым оптическим волокном на 1,3 мкм, имеет место сильный нелинейный оптический эффект. Соответственно, возникает проблема ухудшения характеристик передачи для системы в целом по мере увеличения используемой длины.

Значение хроматической дисперсии одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, имеющего профиль показателя преломления однопикового типа, можно уменьшить путем регулировки структурных параметров, например, диаметра сердцевины, разности относительных показателей преломления оболочки и сердцевины и т. п. Однако, при уменьшении значения хроматической дисперсии в пределах, обусловленных требованиями к линии передачи относительно потерь на изгибах, эффективное сечение оказывается чрезвычайно малым, что приводит к чрезмерному усилению нелинейных оптических эффектов. Это ограничивает применение одномодовых оптических волокон на 1,3 мкм с профилем показателя преломления однопикового типа в оптической системе связи, где используется световой сигнал высокой мощности.

Настоящее изобретение учитывает вышеупомянутые обстоятельства, и его задача состоит в обеспечении технологии, позволяющей добиться, по отдельности или совместно, снижения стоимости и повышения характеристик передачи оптической системы связи, где используются оптические волокна одного, двух или более типов.

В частности, задача настоящего изобретения состоит в предоставлении оптического волокна с дисперсионным смещением, позволяющего, например, решить вышеописанную проблему одновременного снижения наклона дисперсионной характеристики и увеличения эффективного сечения традиционного ВННДС и воспользоваться преимуществами традиционного ВННДС, связанными с низкой вероятностью возникновения четырехволнового смешения, а также позволяющего повысить характеристики передачи за счет подавления нелинейного оптического эффекта, за счет увеличения эффективного сечения, и достичь повышения характеристик передачи при осуществлении передач с мультиплексированием по длине волны за счет снижения наклона дисперсионной кривой.

Другая задача настоящего изобретения состоит в предоставлении оптического волокна с дисперсионным смещением, которое можно использовать в качестве передающего волокна вместо одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, традиционно используемого в оптических системах, где применяются ВКД или ВКДКН, и которое обладает тем преимуществом, что его значение хроматической дисперсии меньше по абсолютной величине, чем у одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, благодаря чему его хроматическую дисперсию можно скомпенсировать коротким ВКД или ВКДКН. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить оптическое волокно с дисперсионным смещением, которое, обладая вышеупомянутыми характеристиками, кроме того, позволяет подавлять нелинейные оптические эффекты самого передающего волокна за счет большого эффективного сечения, и которое можно использовать при передачах с мультиплексированием по длине волны, благодаря малому наклону дисперсионной кривой.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в предоставлении оптического волокна с дисперсионным смещением, обладающего, по возможности, простой структурой, что обеспечивает снижение затрат на производство.

Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению используется профиль показателя преломления типа двойной сердцевины или кольцевого типа (О-типа), применяемый в вышеописанных ВННДС или традиционном оптическом волокне с дисперсионным смещением. Согласно описанному выше, оптические волокна с дисперсионным смещением, обладающие этими профилями показателя преломления, были испытаны, главным образом, в отношении установления значения хроматической дисперсии в диапазоне 1550 нм, максимально близкого к нулю.

Авторы настоящего изобретения исходили из того, что подавление четырехволнового смешения, за счет более высокого значения хроматической дисперсии по сравнению с соответствующим значением для традиционного ВННДС, и возможность одновременного увеличения эффективного сечения и уменьшения наклона дисперсионной кривой были бы полезны в системах с мультиплексированием по длине волны. Они также исходят из того, что, при возможности получить оптическое волокно, значение хроматической дисперсии которого меньше, чем у одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, используемого в системе с мультиплексированием по длине волны, работающей в диапазоне вокруг 1,55 мкм, в сочетании с ВКД или ВКДКН, можно было бы создать систему, предназначенную для еще более быстрых передач на более далекие расстояния. Кроме того, если бы эффективное сечение оптического волокна такого типа было больше, чем у одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, то было бы возможно снизить нелинейный оптический эффект в большей степени, чем при использовании одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

Поэтому авторы настоящего изобретения провели исследования с конкретной целью получить малый наклон дисперсионной кривой и большую Aeff, что до сих пор не было достигнуто в традиционном оптическом волокне для передач, мультиплексированных по длине волны, путем установления значения хроматической дисперсии более высокого, чем у традиционного ВННДС, и более низкого, чем у одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что в вышеописанном профиле показателя преломления можно получить одно из нижеприведенных 1) или 2) за счет установления значения хроматической дисперсии между 7 и 15 пс/(км•нм).

1. ВННДС, позволяющее одновременно уменьшить наклон дисперсионной кривой и увеличить эффективное сечение.

2. Оптическое волокно с дисперсионным смещением, эффективное сечение которого больше, чем у одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

В случае 1 имеется возможность одновременно добиться уменьшения наклона дисперсионной кривой и увеличения эффективного сечения, что невозможно для традиционного ВННДС. Кроме того, в этом оптическом волокне с дисперсионным смещением длина волны нулевой дисперсии смещается в сторону длин волны, более коротких, чем 1490 нм. Это дает возможность осуществлять передачу с мультиплексированием по длине волны, не только в С-диапазоне и L-диапазоне, но и в S-диапазоне, и получить такой эффект, который недостижим в случае традиционного ВННДС.

В случае 2 полученное волокно особенно эффективно в качестве линии передачи, используемой в сочетании с ВКД или ВКДКН. Кроме того, благодаря меньшим значениям хроматической дисперсии по сравнению с одномодовым оптическим волокном на 1,3 мкм, оно оказывается эффективным в системе высокоскоростной передачи. Ввиду своего большого эффективного сечения оно также позволяет снизить нелинейный эффект и потому оказывается эффективным в системах передачи на сверхдлинные расстояния, например, в системах передачи по морскому дну.

В обоих вышеописанных случаях имеется возможность установить наклон дисперсионной кривой не превышающим 0,09 пс/(км•нм²) или не превышающим 0,07 пс/(км•нм²), в зависимости от конструкции. Соответственно, значение хроматической дисперсии незначительно изменяется с длиной волны, что является идеальным условием для системы передачи с мультиплексированием по длине волны.

Ниже описаны предлагаемые конкретные пути решения этих проблем.

Первый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, отличающееся тем, что имеет, в используемом диапазоне длин волны, выделенном между 1490 и 1625 нм, значения хроматической дисперсии от 7 до 15 пс/(км•нм), эффективное сечение от 60 до 150 мкм², наклон дисперсионной кривой не более 0,09 пс/(км•нм²), потери на изгибах не более 100 дБ/м и длину волны отсечки, которая обеспечивает практически одномодовую передачу.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее первому аспекту, отличающееся тем, что оптическое волокно с дисперсионным смещением имеет профиль показателя преломления, содержащий центральную часть сердцевины; ступенчатую часть сердцевины, расположенную вокруг центральной части сердцевины и имеющую более низкий показатель преломления по сравнению с центральной частью сердцевины; и оболочку, расположенную вокруг ступенчатой части сердцевины и имеющую более низкий показатель преломления по сравнению со ступенчатой частью сердцевины.

Третий аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее второму аспекту, отличающееся тем, что имеет эффективное сечение от 60 до 110 мкм² и наклон дисперсионной кривой 0,08 пс/(км•нм²) или менее.

Четвертый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее третьему аспекту, отличающееся тем, что, если Δ1 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ2 - разность относительных показателей преломления ступенчатой части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r1 - радиус центральной части сердцевины и r2 - радиус ступенчатой части сердцевины, то:
Δ1 составляет от 0,25 до 0,55%,
r2/r1 составляет от 1,5 до 5,0 и
Δ2/Δ1 больше или равно 0,025 и меньше или равно -0,06•(r2/r1)+0,5.

Пятый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее третьему аспекту, отличающееся тем, что имеет значения хроматической дисперсии от 7 до 11 пс/(км•нм), эффективное сечение от 60 до 80 мкм² и наклон дисперсионной кривой не более 0,07 пс/(км•нм²).

Шестой аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее пятому аспекту, отличающееся тем, что, если Δ1 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ2 - разность относительных показателей преломления ступенчатой части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r1 - радиус центральной части сердцевины и r2 - радиус ступенчатой части сердцевины, то:
Δ1 составляет от 0,4 до 0,5%,
r2/r1 составляет от 3,5 до 5,0 и
Δ2/Δ1 больше или равно 0,025 и меньше или равно -0,06•(r2/r1)+0,5.

Седьмой аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее третьему аспекту, отличающееся тем, что имеет значения хроматической дисперсии от 12 до 15 пс/(км•нм), эффективное сечение от 90 до 110 мкм² и наклон дисперсионной кривой 0,08 пс/(км•нм²) или менее.

Восьмой аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее седьмому аспекту, отличающееся тем, что, если Δ1 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ2 - разность относительных показателей преломления ступенчатой части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r1 - радиус центральной части сердцевины и r2 - радиус ступенчатой части сердцевины, то:
Δ1 составляет от 0,4 до 0,5%,
r2/r1 составляет от 2,0 до 4,0 и
Δ2/Δ1 больше или равно 0,025 и меньше или равно -0, 06•(r2/r1)+0,5.

Девятый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее первому аспекту, отличающееся тем, что оптическое волокно с дисперсионным смещением имеет профиль показателя преломления, содержащий центральную часть сердцевины; периферическую часть сердцевины, расположенную вокруг центральной части сердцевины и имеющую более высокий показатель преломления по сравнению с центральной частью сердцевины; и оболочку, расположенную вокруг периферической части сердцевины и имеющую более низкий показатель преломления по сравнению с периферической частью сердцевины.

Десятый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее девятому аспекту, отличающееся тем, что если Δ11 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ12 - разность относительных показателей преломления периферической части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r11 - радиус центральной части сердцевины и r12 - радиус периферической части сердцевины, то:
1,3≤ r12/r11≤2,5,
Δ11≤0,3%,
Δ12≥0,5%,
(Δ12-Δ11)≤1,2% и
0,9≤Δ12•r12/r11≤1,7.

Одиннадцатый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее девятому аспекту, отличающееся тем, что имеет эффективное сечение от 70 до 100 мкм² и наклон дисперсионной кривой 0,07 пc/(км•нм²) или менее.

Двенадцатый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее одиннадцатому аспекту, отличающееся тем, что если Δ11 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ12 - разность относительных показателей преломления периферической части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r11 - радиус центральной части сердцевины и r12 - радиус периферической части сердцевины, то, когда:
1,3≤r12/r11≤2,5,
Δ11≤0,3%,
Δ12≥0,5%,
(Δ12-Δ11)≤1,2%,
0,9≤ Δ12•r12/r11≤1,7 и
Δ11=а•Δ12+b, то
'а' выражается функцией от r12/r11, а именно, с •(r12/r11-1),
'с' составляет от 1,5 до 2,0,
'b' выражается функцией от r12/r11, а именно, 0,4 •(r12/r11)+е,
'е' составляет от 0 до 0,4.

Тринадцатый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее девятому аспекту, отличающееся тем, что имеет эффективное сечение от 90 до 150 мкм² и наклон дисперсионной кривой 0,08 пс/(км•нм²) или менее.

Четырнадцатый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее тринадцатому аспекту, отличающееся тем, что если Δ11 - разность относительных показателей преломления центральной части сердцевины и Δ12 - разность относительных показателей преломления ступенчатой части сердцевины, вычисленных относительно оболочки, r11 - радиус центральной части сердцевины и r12 - радиус периферической части сердцевины, то:
1,3≤r12/r11≤2,5,
Δ 11≤0,15%,
Δ12≥0,5%,
(Δ12-Δ11)≤1,2%,
1,0≤Δ12•r12/r11≤1,5.

Пятнадцатый аспект настоящего изобретения предусматривает оптическую систему связи, отличающуюся тем, что в ней совместно используются:
оптическое волокно с дисперсионным смещением, соответствующее любому из аспектов от 1 до 14, и
волокно с компенсацией дисперсии для компенсации хроматической дисперсии вышеупомянутого оптического волокна с дисперсионным смещением или волокно с компенсацией дисперсии, компенсирующее наклон дисперсионной кривой, для компенсации хроматической дисперсии и наклона дисперсионной кривой вышеупомянутого оптического волокна с дисперсионным смещением.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - диаграмма, демонстрирующая первый пример профиля показателя преломления (т. е. тип двойной сердцевины) оптического волокна с дисперсионным смещением, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - диаграмма, демонстрирующая второй пример профиля показателя преломления (т.е. O-тип) оптического волокна с дисперсионным смещением, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3 - диаграмма, демонстрирующая пример профиля показателя преломления O-типа (кольцевого типа), который ближе к тому, который фактически используется.

Фиг. 4 - график зависимости эффективного сечения и наклона дисперсионной кривой от значения хроматической дисперсии, при постоянном значении потерь на изгибах, равном 10 дБ/м, для оптического волокна с профилем показателя преломления О-типа и для оптического волокна с профилем показателя преломления однопикового типа.

Фиг. 5А-5С - диаграммы, демонстрирующие примеры профиля показателя преломления традиционных оптических волокон с дисперсионным смещением, а фиг.5D - диаграмма, демонстрирующая профиль показателя преломления однопикового типа, который является типичным профилем показателя преломления для одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

Фиг. 6 - график, демонстрирующий результаты, полученные в соответствии с одним из вариантов осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного в первом примере.

Фиг. 7 - график, демонстрирующий результаты, полученные в соответствии с другим вариантом осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного в первом примере.

Фиг. 8 - график, демонстрирующий результаты, полученные в соответствии с одним из вариантов осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного во втором примере.

Фиг. 9 - график, демонстрирующий результаты, полученные в соответствии с другим вариантом осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного во втором примере.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Используемый диапазон длин волны (рабочий диапазон длин волны) для этого оптического волокна с дисперсионным смещением представляет собой диапазон длин волны соответствующей ширины, выделенный в пределах от 1490 до 1625 нм. Никаких определенных ограничений на этот счет не существует, поэтому можно выбрать, например, С-диапазон от 1530 до 1570 нм или диапазон длин волны, частично перекрывающийся с L-диапазоном, например, от 1530 до 1600 нм.

Значение хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волны устанавливают от 7 до 15 пс/(км•нм).

В пределах от 7 до 12 пс/(км•нм) можно получить более высокие характеристики по сравнению с традиционными ВННДС. В частности, при более высоких значениях хроматической дисперсии, чем в случае традиционного ВННДС, условия возникновения четырехволнового смешения дополнительно ухудшаются, и появляется возможность одновременно увеличить Aeff и снизить наклон дисперсионной кривой, потому установление таких значений дает огромные преимущества.

В пределах от 12 до 15 пс/(км•нм) можно получить более высокие характеристики по сравнению с одномодовым оптическим волокном на 1,3 мкм. В частности, более низкие значения хроматической дисперсии, чем в случае обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, с учетом скорости передачи и накопленной дисперсии, обусловленной передачами на дальние расстояния, дают преимущества с точки зрения конструкции системы. Кроме того, с учетом необходимости подавления нелинейного оптического эффекта, выгодно, по возможности, увеличивать эффективное сечение.

Эффективное сечение Aeff можно найти по следующей формуле.

В этом оптическом волокне с дисперсионным смещением Aeff в используемом диапазоне длин волны устанавливают в пределах от 60 до 150 мкм². Если задать Aeff, превышающее 150 мкм², то длина волны отсечки будет настолько велика, что в некоторых случаях не будет гарантировать одномодовости передачи. При Aeff, меньшем 60 мкм², невозможно достичь более высоких характеристик по сравнению с полученными при использовании оптического волокна с обычным профилем показателя преломления однопикового типа. Нижний предел диапазона значений этой величины, предпочтительно, должен составлять 65 мкм², более предпочтительно - 70 мкм². В этом случае, с точки зрения снижения нелинейного оптического эффекта, можно получить более высокие характеристики, чем при использовании оптического волокна с обычным профилем показателя преломления однопикового типа.

Согласно вышеописанному, предпочтительно, чтобы наклон дисперсионной кривой в используемом диапазоне длин волны был как можно меньше, и, в данном примере, в используемом диапазоне длин волны можно достичь малого значения, которое составляет 0,09 пс/(км•нм²) или менее, предпочтительно, 0,08 пс/(км•нм²) или менее и, более предпочтительно, 0,07 пс/(км•нм²) или менее. При наклоне дисперсионной кривой свыше 0,09 пс/(км•нм²) не всегда удается добиться более высоких характеристик, чем при использовании обычного оптического волокна с дисперсионным смещением на длине волны 1,55 мкм.

Значение потерь на изгибах отвечает условию, когда в используемом диапазоне длин волны диаметр изгиба (2R) составляет 20 мм.

Предпочтительно, чтобы потери на изгибах были как можно меньше, и, согласно настоящему изобретению, получены потери на изгибах, не превышающие 100 дБ/м и, предпочтительно, 40 дБ/м или менее. Фактически полученные потери на изгибах составляют не менее 0,1 дБ/м. Потери на изгибах в используемом диапазоне длин волны, превышающие 100 дБ/м, неприемлемы, поскольку для оптического волокна с дисперсионным смещением свойственно возникновение потерь при передаче даже при незначительном изгибе, в результате чего при прокладке волокна и манипуляциях с ним возникают чрезмерные потери при передаче.

Далее, поскольку оптическое волокно с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, представляет собой одномодовое оптическое волокно, то оптическое волокно с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, должно иметь длину волны отсечки, которая, фактически, гарантирует одномодовость передачи в используемом диапазоне длин волны.

Обычно значение длины волны отсечки регулируют методом 2m, предписанным МККТТ (ниже именуемым методом 2m). Однако, при практическом использовании в дальней связи, одномодовая передача возможна, даже если это значение приходится на низкочастотный конец минимального значения используемого диапазона длин волны.

Соответственно, в оптическом волокне с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, с использованием метода 2m, устанавливают такую длину волны отсечки, которая обеспечивала бы возможность одномодовой передачи, в зависимости от используемого диапазона длин волны и используемой длины (рабочей длины) оптического волокна с дисперсионным смещением. В частности, если длина волны отсечки по методу 2m равна, например, 1,8 мкм для вышеупомянутой дальней связи, дальность которой превышает примерно 5000 м, то в вышеупомянутом используемом диапазоне длин волны можно добиться в достаточной степени одномодовой передачи.

В оптическом волокне с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, можно использовать профиль показателя преломления как типа двойной сердцевины, так и кольцевого типа.

1. Пример 1 (тип двойной сердцевины)
На фиг.1 показан пример профиля показателя преломления типа двойной сердцевины в качестве первого примера оптического волокна с дисперсионным смещением согласно настоящему изобретению.

Этот профиль показателя преломления образован сердцевиной 4, содержащей центральную часть 1 сердцевины, ступенчатую часть 2 сердцевины, расположенную вокруг центральной части 1 сердцевины, и оболочкой 7 с однослойной структурой, имеющей однородный показатель преломления, расположенной вокруг сердцевины 4.

Центральная часть 1 сердцевины характеризуются наивысшим показателем преломления. Ступенчатая часть 2 сердцевины имеет более низкий показатель преломления, чем центральная часть 1 сердцевины, а показатель преломления оболочки 7 ниже, чем у ступенчатой части 2 сердцевины.

На чертеже символ r1 обозначает радиус центральной части 1 сердцевины, r2 - радиус ступенчатой части 2 сердцевины. Δ1 это разность относительных показателей применения центральной части 1 сердцевины, вычисленных относительно показателя преломления оболочки 7, а Δ2 это разность относительных показателей применения ступенчатой части 2 сердцевины, вычисленных относительно показателя преломления оболочки 7.

В этом примере центральная часть 1 сердцевины и ступенчатая часть 2 сердцевины могут быть сформированы из кварцевого стекла, легированного германием, причем германиевая присадка предназначена для увеличения показателя преломления, тогда как оболочка 7 может быть сформирована из чистого кварцевого стекла.

Кроме того, в профиле показателя преломления реального оптического волокна с дисперсионным смещением границы каждого слоя (т.е. центральной части 1 сердцевины, периферической части 2 сердцевины и оболочки 7) могут быть не столь резкими, как показано на фиг.1, но часто бывают размытыми, что изображается в виде так называемого "прогиба". Это не создает особых проблем, поскольку все же позволяет эффективно получать необходимые характеристики оптического волокна с дисперсионным смещением согласно настоящему изобретению.

Заметим, что в оптическом волокне с дисперсионным смещением, рассмотренном в данном первом примере, Aeff устанавливают в пределах от 60 до 110 мкм². Благодаря тому, что Aeff находится в данных пределах, имеется возможность подавлять нелинейный оптический эффект.

Кроме того, в оптическом волокне с дисперсионным смещением, рассмотренном в данном первом примере, можно сравнительно легко сделать так, чтобы наклон дисперсионной кривой не превышал 0,08 пс/(км•нм²), предпочтительно, не превышал 0,07 пс/(км•нм²).

В целях обеспечения требуемых характеристик оптического волокна с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, четыре структурных параметра оптического волокна с дисперсионным смещением Δ1, Δ2, r1 и r2, рассмотренного в данном первом примере, предпочтительно подбирать так, чтобы они удовлетворяли следующим соотношениям.

Δ1 задают в пределах от 0,25 до 0,55%. Устанавливать значение Δ1, меньшее 0,25%, нецелесообразно, поскольку в этом случае потери на изгибах будут слишком велики. Кроме того, трудно поддерживать значение хроматической дисперсии на желаемом уровне или ниже (не более 15 пс/(км•нм)). Если же задать значение Δ1, превышающее 0,55%, будет трудно в достаточной степени увеличить Aeff.

Кроме того, r2/r1 (увеличение ступеньки) задают в пределах от 1,5 до 5,0, предпочтительно, от 2,0 до 5,0. Если это отношение меньше 1,5, то не удасться получить лучшие характеристики по сравнению с одномодовым оптическим волокном на 1,3 мкм, которое имеет традиционный однопиковый профиль показателя преломления. Если оно превышает 5,0, то длина волны отсечки оказывается слишком большой, что не дает возможности, в ряде случаев, гарантировать одномодовость передачи.

Кроме того, Δ2 может меняться в довольно широком диапазоне значений в зависимости от r2/r1. Когда r2/r1 мало, значение Δ2 необходимо увеличить, тогда как при большом r2/r1 значение Δ2 необходимо уменьшить.

Для обеспечения вышеописанных характеристик также предпочтительно, чтобы Δ2/Δ1 удовлетворяло следующему соотношению.

0,025≤Δ2/Δ1≤-0,06•(r2/r1)+0,5.

При Δ2/Δ1 меньшем 0,025 невозможно в достаточной степени снизить потери на изгибах. При Δ2/Δ1, превышающем значение -0,06•(r2/r1)+0,5, длина волны отсечки оказывается слишком большой.

Можно выбрать комбинацию вышеперечисленных четырех структурных параметров r1, r2, Δ1 и Δ2, которая обеспечивает попадание вышеописанных характеристик в вышеупомянутые диапазоны значений.

Заметим, что в данном оптическом волокне с дисперсионным смещением на радиус сердцевины r2 не налагается никаких определенных ограничений, однако обычно он составляет от 5 до 25 мкм.

Внешний диаметр оболочки 7 (оптическое волокно с дисперсионным смещением) обычно задают равным примерно 125 мкм.

Оптическое волокно с дисперсионным смещением, рассмотренное в данном первом примере, можно, в общем случае, в зависимости от значения хроматического смещения, отнести к одному типу, который позволяет получить характеристики, превышающие характеристики большинства традиционных ВННДС, которые описаны выше, либо к другому типу, который позволяет получить характеристики, превышающие характеристики большинства одномодовых оптических волокон на 1,3 мкм. Их описание приведено ниже.

1.1 ВННДС, обеспечивающее как увеличение Aeff, так и снижение наклона дисперсионной кривой
В данном случае, значение хроматической дисперсии устанавливают в пределах от 7 до 11 пс/(км•нм). Благодаря тому, что значение хроматической дисперсии превышает типичное значение хроматической дисперсии традиционного ВННДС (менее 6 пс/(км•нм)), можно добиться как увеличения Aeff, так и снижения наклона дисперсионной кривой. Заметим, что смещение значения хроматической дисперсии к положительному значению хроматической дисперсии обеспечивает преимущество с точки зрения подавления четырехволнового смешения. Кроме того, при таком значении хроматической дисперсии, уровень накопленной дисперсии при соответствующей дальности передачи не вызывает никаких проблем, а в системах более дальней передачи, объединяя волокно с соответствующими ВКД или ВКДКН, можно построить систему, которая подавляет остаточную дисперсию.

В частности, в этом оптическом волокне с дисперсионным смещением можно получить Aeff от 60 до 80 мкм² и наклон дисперсионной кривой не более 0,07 пс/(км•нм²). Это дает возможность сильнее подавлять нелинейный оптический эффект, чем в случае использования традиционного ВННДС, и, таким образом, обеспечить оптическое волокно, предназначенное для использования при передачах с мультиплексированием по длине волны. Кроме того, это упрощает установление длины волны отсечки, способной гарантировать одномодовость передачи.

В этом оптическом волокне с дисперсионным смещением можно получить предпочтительные характеристики, установив Δ1 между 0,4 и 0,5%, r2/r1 - между 3,5 и 5,0 и Δ2/Δ1 - большим или равным 0,025 и меньшим или равным -0,6•(r2/r1)+0,5.

1.2 Оптическое волокно с дисперсионным смещением, позволяющее увеличить Aeff в большей степени, чем обычное одномодовое оптическое волокно на 1,3 мкм.

В этом случае значение хроматической дисперсии устанавливают в пределах от 12 до 15 пс/(км•нм). Это позволяет получить Aeff от 90 до 110 мкм² и наклон дисперсионной кривой не более 0,08 пс/(км•нм²). Нелинейный оптический эффект можно также подавить в большей степени, чем при использовании обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, что позволяет обеспечить оптическое волокно, предназначенное для использования при передачах с мультиплексированием по длине волны.

В этом оптическом волокне с дисперсионным смещением возможно достичь лучших характеристик, установив Δ1 от 0,4 до 0,5%, r2/r1 - от 2,0 до 4, 0 и Δ2/Δ1 не менее 0,025 и величину, определяемую значением не более 0,06•(r2/r1)+0,5.

В таблице 1 приведены результаты моделирования, представляющие структурные параметры и характеристические значения, соответствующие примеру конкретной конструкции оптического волокна с дисперсионным смещением, которое удовлетворяет вышеперечисленным условиям. Заметим, что измеренная длина волны равна 1550 нм, а символы λ_c и ДПМ обозначают, соответственно, длину волны отсечки и диаметр поля моды.

Были получены характеристики, обеспечивающие предпочтительные диапазоны значений для Aeff, наклона дисперсионной кривой, значений хроматической дисперсии, потерь на изгибах и длины волны отсечки.

Результаты даны в табл. 1.

2. Пример 2. O-тип (кольцевой тип)
На фиг.2 показан пример профиля показателя преломления O-типа (кольцевого типа) в качестве второго примера оптического волокна с дисперсионным смещением согласно настоящему изобретению.

Этот профиль показателя преломления содержит сердцевину 34, имеющую двухслойную структуру, состоящую из центральной части 31 сердцевины с низким показателем преломления и периферической части 32 сердцевины с высоким показателем преломления, расположенной вокруг центральной части 31 сердцевины. Трехслойная структура (содержащая оболочку 37) профиля показателя преломления выпуклого типа образована путем размещения вокруг сердцевины 34 оболочки 37, показатель преломления которой ниже, чем у периферической части 32 сердцевины.

В данном примере центральная часть 31 сердцевины сформирована, например, из кварцевого стекла, легированного фтором, причем фторовая присадка предназначена для снижения показателя преломления, периферическая часть 32 сердцевины сформирована из кварцевого стекла, легированного германием, а оболочка 37 сформирована из чистого кварцевого стекла.

Обратим внимание на тот факт, что, ввиду того, что все же возможно эффективно получить необходимые характеристики оптического волокна с дисперсионным смещением, согласно настоящему изобретению, границы каждого слоя (т. е. центральной части 31, периферической части 32 и оболочки 37) могут быть нерезкими, что изображено на фиг.3, но часто находятся в скругленном состоянии, в котором генерируется так называемый "прогиб", такой же, как для примера 1. Альтернативно, они могут быть слегка видоизменены таким образом, что распределение показателя преломления периферической части 32 сердцевины представляет собой увеличение или уменьшение, осуществляемое в виде последовательности ступенек или наподобие того.

На фиг.4 изображен график, демонстрирующий, при постоянном значении потерь на изгибах, равном 10 дБ/м, изменение эффективного сечения и наклона дисперсионной кривой с изменением значения хроматической дисперсии, осуществляемом путем регулировки структурных параметров в оптическом волокне, имеющем профиль показателя преломления кольцевого типа, и в оптическом волокне, имеющем профиль показателя преломления однопикового типа.

Из графика видно, что преимущество кольцевого типа состоит в том, что для него характерны более высокие значения Aeff, а преимущество однопикового типа состоит в том, что для него характерны меньшие значения наклона дисперсионной кривой.

Кроме того, по мере снижения значения хроматической дисперсии (т.е. при перемещении по горизонтальной оси слева направо), Aeff резко падает вблизи 15 пс/(км•нм) и 10 пс/(км•нм), соответственно, для однопикового типа и кольцевого типа. Заметим, что область, в которой как значение хроматической дисперсии, так и Aeff велики (т.е. область значений хроматической дисперсии, превышающих приблизительно 15 пс/(км•нм) для однопикового типа и 10 пс/(км•нм) для кольцевого типа), не может быть использована для практического применения ввиду отсутствия возможности получить приемлемые потери на изгибах и микроскопические характеристики изгибов.

Наклон дисперсионной кривой почти повсеместно не зависит от изменения значения хроматической дисперсии и почти полностью определяется профилем показателя преломления.

Если рассматривать Aeff и наклон дисперсионной кривой при значении хроматической дисперсии 10 пс/(км•нм), то Aeff для однопикового типа равна 58 мкм², тогда как Aeff для кольцевого типа составляет 78 мкм², т.е. довольно велика. Напротив, в то время как для однопикового типа наклон дисперсионной кривой равен приблизительно 0,058 пс/(км•нм²), для кольцевого типа наклон дисперсионной кривой составляет приблизительно 0, 068 пс/(км•нм²), т.е. достаточно велик. При этом кольцевой тип превышает однопиковый тип на 35% по Aeff и на 17% по наклону дисперсионной кривой. Соответственно, кольцевой тип достаточно сильно отличается от однопикового типа в скорости возрастания Aeff и наклоне дисперсионной кривой. Кроме того, поскольку скорость возрастания Aeff для кольцевого типа выше, чем для однопикового типа, хотя его наклон дисперсионной кривой достаточно велик, кольцевой тип, в целом, дает большее преимущество, поскольку обеспечивает все предпочтительные характеристики, которыми должна обладать линия передачи, включая снижение значения хроматической дисперсии, увеличение Aeff и уменьшение наклона дисперсионной кривой.

Кроме того, если рассматривать наклон дисперсионной кривой и значение хроматической дисперсии при Aeff, равной 80 мкм², то скорость возрастания наклона дисперсионной кривой для кольцевого типа будет примерно на 17% выше, чем для однопикового типа. Напротив, значение хроматической дисперсии для кольцевого типа примерно на 35% меньше значения хроматической дисперсии для однопикового типа. Соответственно, хотя наклон дисперсионной кривой для кольцевого типа несколько больше, чем для однопикового типа, эффект снижения значения хроматической дисперсии для кольцевого типа оказывается сильнее и, таким образом, с этой точки зрения, кольцевой тип, в целом, более предпочтителен для линии передачи по сравнению с однопиковым типом.

Соответственно, согласно вышеописанному, если обращать внимание только на наклон дисперсионной кривой, то наклон дисперсионной кривой для однопикового типа меньше, и потому этот тип более предпочтителен, однако, поскольку эффект увеличения Aeff и снижения значения хроматической дисперсии более ярко выражен в случае кольцевого типа, этот тип обеспечивает, в целом, более выгодные характеристики, чем однопиковый тип.

В оптическом волокне с дисперсионным смещением, рассмотренном в примере 2, для получения предпочтительных характеристик, а именно, значения хроматической дисперсии, Aeff, наклона дисперсионной кривой и длины волны отсечки, четыре структурных параметра, Δ11, Δ12, r11 и r12, предпочтительно выбирать так, чтобы выполнялись следующие соотношения.

r12/r11 устанавливают между 1,3 и 2,5. Если эта величина выходит за указанные пределы, можно получить лишь примерно те же характеристики, которыми обладает одномодовое оптическое волокно на 1,3 мкм с традиционным однопиковым профилем показателя преломления.

Δ11 устанавливают меньшей или равной 0,3%. Превышение значения 0,3% будет означать приближение к профилю показателя преломления однопикового типа, в результате чего будет трудно в достаточной степени увеличить Aeff.

Δ12 устанавливают большей или равной 0,5%, а Δ12-Δ11 - меньшей или равной 1,2%. Если эти условия не выполняются, невозможно установить потери на изгибах в вышеупомянутых пределах, длина волны отсечки становится слишком большой, и полученное волокно оказывается непригодным для использования.

Предпочтительно также, чтобы выполнялось соотношение 0,9≤Δ12•r12/r11≤1,7. Если это значение меньше 0,9, то невозможно установить потери на изгибах или длину волны отсечки в используемых диапазонах. Если оно превышает 1,7, возникают трудности с увеличением Aeff. Кроме того, при конструировании оптического волокна с дисперсионным смещением выбирают такую комбинацию вышеупомянутых четырех структурных параметров r11, r12, Δ11 и Δ12, которая обеспечивает попадание вышеописанных характеристик в вышеупомянутые диапазоны значений.

Заметим, что в этом оптическом волокне с дисперсионным смещением r12, т. е. радиус сердцевины, хотя и не подчиняется каким-либо определенным ограничениям, тем не менее обычно составляет от 2 до 6 мкм.

Внешний диаметр оболочки 37 (оптическое волокно с дисперсионным смещением) обычно задают равным приблизительно 125 мкм.

Кроме того, в оптическом волокне с дисперсионным смещением, рассмотренном в примере 2, для получения характеристик Aeff от 70 до 100 мкм² и наклона дисперсионной кривой не более 0,07 пс/(км•нм²), предпочтительно, чтобы структурные параметры были заданы так, чтобы не только обеспечивать вышеупомянутые диапазоны значений r12/r11, Δ11, Δ12, Δ12-Δ11, Δ12× r12/r11, но также обеспечивать выполнение следующих условий:
Когда Δ11 = a×Δ12+b,
'а' выражается функцией от r12/r11, а именно, с •(r12/r11-1),
'с' составляет от 1,5 до 2,0,
'b' выражается функцией от rl2/r11, а именно, 0,4•(r12/r11)+е,
'е' составляет от 0 до 0,4.

Кроме того, для получения характеристик Aeff от 90 до 150 мкм² и наклона дисперсионной кривой не более 0,08 пс/(км•нм²), предпочтительно, чтобы структурные параметры были заданы так, чтобы выполнялись следующие условия:
1,3≤r12/r11≤2,5,
Δ11≤0,15%,
Δ12≥0,5%,
(Δ12-Δ11)≤1,2%,
1, 0≤Δ12•r12/r11≤1,5.

В таблице 2 приведены результаты моделирования, демонстрирующие структурные параметры и характеристические значения, соответствующие примеру конкретной конструкции второго оптического волокна с дисперсионным смещением, которое удовлетворяет вышеперечисленным условиям. Заметим, что измеренная длина волны равна 1550 нм.

Были получены характеристики, обеспечивающие предпочтительные диапазоны значений Aeff, наклона дисперсионной кривой, значений хроматической дисперсии, потерь на изгибах и длины волны отсечки.

Оптическое волокно с дисперсионным смещением, рассмотренное в примере 1 или 2, можно изготавливать традиционными методами, например, методом химического осаждения из паровой фазы или методом аксиального осаждения из паровой фазы.

Поскольку эти оптические волокна с дисперсионным смещением имеют сравнительно простые профили показателя преломления, количество структурных параметров, подлежащих управлению в ходе изготовления, невелико, что является преимуществом с точки зрения производства и позволяет эффективно получать желаемые характеристики.

Варианты осуществления
Результаты настоящего изобретения представлены ниже применительно к конкретным вариантам осуществления.

На фиг. 6 и в таблице 3 показаны результаты, отвечающие варианту осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного в первом примере. Согласно данному варианту осуществления, оптические волокна с дисперсионным смещением были изготовлены методом аксиального осаждения из паровой фазы на основании проектных условий испытательных образцов 1 и 5, представленных в таблице 1. В результате, согласно первому варианту осуществления, в С-диапазоне, выделенном из диапазона 1490-1625 нм, были получены значения хроматической дисперсии от +7 до +11 пс/(км•нм). Кроме того, поскольку, при этом, в С-диапазоне значение хроматической дисперсии выше, чем в случае традиционного ВННДС, можно гарантировать, что значение хроматической дисперсии является достаточным для осуществления передач с мультиплексированием по длине волны в S-диапазоне. Кроме того, ввиду малости наклона дисперсионной кривой, было подтверждено, что значение хроматической дисперсии в L-диапазоне также было снижено в надлежащей степени.

На фиг. 7 и в таблице 4 показаны результаты другого варианта осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного в первом примере. Согласно данному варианту осуществления, оптические волокна с дисперсионным смещением были изготовлены методом аксиального осаждения из паровой фазы на основании проектных условий испытательных образцов 14 и 16, показанных в таблице 1. В результате, были получены характеристики, практически идентичные проектным. Кроме того, было обеспечено Aeff, не меньшее, чем в случае одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, и в диапазоне длин волны, выделенном из вышеупомянутого диапазона (С-диапазона, согласно данному варианту осуществления), было получено значение хроматической дисперсии между +12 и +15 пс/(км•нм), что меньше аналогичного значения, полученного на одномодовом оптическом волокне на 1,3 мкм.

На фиг. 8 и в таблице 5 показаны результаты другого варианта осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного во втором примере. Согласно данному варианту осуществления, оптические волокна с дисперсионным смещением были изготовлены методом MCVD на основании проектных условий испытательного образца 1, показанного в таблице 2. Профиль показателя преломления оказался размытым, однако были получены характеристические значения, практически совпадающие с проектными. Кроме того, в диапазоне длин волны, выделенном из вышеупомянутого диапазона (С-диапазона, согласно данному варианту осуществления), было получено значение хроматической дисперсии между +7 и +11 пс/(км•нм), аналогично варианту осуществления, показанному на фиг.6 и в таблице 3.

На фиг. 9 и в таблице 6 показаны результаты другого варианта осуществления оптического волокна с дисперсионным смещением, рассмотренного во втором примере. Согласно данному варианту осуществления, оптические волокна с дисперсионным смещением были изготовлены методом MCVD на основании проектных условий испытательного образца 4, показанного в таблице 2. В результате, было подтверждено, что Aeff примерно на 30% больше, чем в случае одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, и значение хроматической дисперсии снижено примерно на 30% по сравнению с одномодовым оптическим волокном на 1,3 мкм.

Поскольку в оптическом волокне с дисперсионным смещением, рассмотренном в примере 1 или 2, значения хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волны, выделенном между 1490 и 1625 мкм, меньше, чем в случае обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, в оптической системе связи, где оптическое волокно с дисперсионным смещением, рассмотренное в примере 1 или 2, используется в сочетании с ВКД или ВКДКН, можно сделать длину используемого ВКД или ВКДКН короче, чем в случае использования обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм.

Кроме того, большое Aeff оптического волокна с дисперсионным смещением дает возможность подавить нелинейные оптические эффекты и повысить характеристики передачи, вследствие чего это оптическое волокно с дисперсионным смещением является идеальным для передачи световых сигналов высокой мощности. Кроме того, благодаря малому наклону дисперсионной кривой, оно предназначено для передач с мультиплексированием по длине волны.

Хотя на ВКД или ВКДКН не наложено никаких конкретных ограничений, тем не менее, можно использовать существующую модель, имеющую профиль показателя преломления так называемого W-типа или W-типа с сегментированной сердцевиной.

Промышленное применение
Согласно вышеописанному, поскольку согласно настоящему изобретению значение хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волны, выделенном между 1490 и 1625 мкм, меньше, чем в случае обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм, в оптической системе связи, где оптическое волокно с дисперсионным смещением, отвечающее настоящему изобретению, используется в сочетании с ВКД или ВКДКН, можно сделать длину используемого ВКД или ВКДКН короче, чем в случае использования обычного одномодового оптического волокна на 1,3 мкм. Это дает возможность снизить стоимость системы и повысить характеристики передачи.

Кроме того, большое Aeff оптического волокна с дисперсионным смещением дает возможность подавить нелинейные оптические эффекты и повысить характеристики передачи, вследствие чего это оптическое волокно с дисперсионным смещением является идеальным для передачи световых сигналов высокой мощности. Кроме того, благодаря малому наклону дисперсионной кривой, оно пригодно для передач с мультиплексированием по длине волны.

Кроме того, поскольку профиль показателя преломления оптического волокна с дисперсионным смещением сравнительно прост, количество структурных параметров, подлежащих управлению в ходе изготовления, невелико, что является преимуществом с точки зрения производства и позволяет эффективно получать желаемые характеристики.

Реферат

Изобретение используется в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). По первому варианту одномодовое оптическое волокно содержит центральную часть сердцевины, ступенчатую часть сердцевины вокруг центральной, показатель преломления которой меньше, чем у центральной части сердцевины, и расположенную вокруг ступенчатой части сердцевины оболочку с показателем преломления меньшим, чем у ступенчатой части сердцевины. По второму варианту одномодовое оптическое волокно содержит центральную часть сердцевины, периферическую часть сердцевины вокруг центральной, показатель преломления которой больше, чем у центральной части сердцевины, и расположенную вокруг ступенчатой части сердцевины оболочку с показателем преломления меньшим, чем у ступенчатой части сердцевины. В диапазоне длин волн 1490-1625 нм хроматическая дисперсия волокна составляет 7 - 15 пс/(км•нм), эффективная площадь сердцевины равна 60-150 мкм², наклон дисперсии не более 0,09 пс/(км•нм²). Потери на изгиб 100 дб/м или менее. Оптическая линия связи содержит оптическое волокно с дисперсионным смещением и волокно с компенсацией дисперсии, компенсирующее наклон дисперсионной кривой и хроматическую дисперсию оптического волокна с дисперсионным смещением. 3 с. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 6 табл.

Формула