CN102193140A - 光纤及包含光纤的光通信*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤等，其可以应用于进行拉曼放大的光通信***，可以实现改善OSNR和抑制弯曲损耗的兼顾。该光纤为石英类光纤，具有至少由纤芯、低折射率的内侧包层、外侧包层构成的凹陷型折射率曲线，具有在波长1550nm下大于或等于110μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.53μm的光纤截止波长λ_C。凹陷型折射率曲线设计为，内侧包层直径相对于纤芯直径之比Ra(＝2b/2a)大于或等于2.5而小于或等于3.5，并且内侧包层相对于外侧包层的相对折射率差Δ^-大于或等于使用波长下的弯曲损耗为最小的相对折射率差Δ^- _min而小于或等于Δ^- _min+0.06％。

Description

光纤及包含光纤的光通信***

技术领域

本发明涉及一种光纤以及使用上述光纤的光通信***，其可以在使用拉曼放大的长中继距离的波分复用光通信***中，改善光信噪比(以下称为OSNR：Optical Signal-to-Noise Ratio)。

背景技术

在光通信***中，近年，如以数字相干接收技术为代表那样，在接收器中利用数字信号处理(DSP)对由于色散产生的波形失真进行补偿的技术不断发展。与此相伴，与改善光传输路径中的色散值相比，对OSNR的改善要求快速增多。在通信***中的中继器间隔固定的状态下，为了使传输速度高速化而不使信号品质恶化，必须增加OSNR。例如，为了将传输速度高速化为2倍，需要使OSNR增加为2倍(增加3dB)。另外，在维持传输速度的状态下将中继距离变长的情况下，也必须增加OSNR。例如，为了将中继器间隔增加5km，需要使OSNR增加1dB。

对于增加光通信***的OSNR，增大传输介质即光纤的有效截面积A_eff、以及降低该光纤的传输损耗是有效的。通过增大有效截面积A_eff，即使在光纤中输送大功率的信号光，也可以充分地抑制非线性光学现象的发生。由此，增大了有效截面积A_eff的光纤可以容许更大的入射信号光功率。由于如果入射信号光功率较大，则相应地接收信号光功率也较大，所以可以使OSNR增加。

另外，如果传输损耗较低，则即使入射信号光功率相同，也可以在接收端接收更大的信号光功率。在该情况下也可以使OSNR增加。

在日本专利第4293156号公报(文献1)中，公开了一种光纤，其具有大于或等于110μm²的有效截面积A_eff，传输损耗小于或等于0.180dB/km。该光纤具有凹陷包层(depressed clad)型折射率曲线，从光轴中心顺次由纤芯、内侧包层、外侧包层构成。纤芯直径2a为11.5～23.0μm，内侧包层相对于纤芯的直径比2b/2a为1.1～7，纤芯相对于外侧包层的相对折射率差Δ⁺为0.15％～0.30％，内侧包层相对于外侧包层的相对折射率差Δ^-为-0.15％～-0.01％。

在M.Bigot-Astruc et al.，”Trench-Assisted Profiles for Large-Effective-Area Single Mode Fibers”，Mo.4.B.1，ECOC2008(文献2)中，公开了一种光纤，其有效截面积A_eff为120μm²，传输损耗为0.183dB/km。该光纤具有槽型折射率曲线。

发明内容

发明人对上述现有技术进行研究，结果发现如下所述课题。即，在实际的光通信***中，传输用光纤的两端与中继器或发送/接收器等设备连接。设备的两端由通用的单模光纤(以下称为SMF：Single-Mode Optical Fiber)或者非零色散位移光纤(以下称为NZDSF：Non-Zero Dispersion-Shifted Optical Fiber)等光纤构成，上述光纤利用熔接或通过连接器连接等与传输用光纤连接。或者，有时传输用光纤在传输路径的中途与不同种类的其它传输用光纤连接。如果传输用光纤的有效截面积A_eff与设备两端的光纤或其它传输用光纤相比过大，则连接损耗变大，因此，该光通信***整体的OSNR恶化。

另外，在长距离光通信***中经常使用分布拉曼放大，但如果传输用光纤的有效截面积A_eff较大，则拉曼放大效率下降。由此，为了得到期望增益，需要巨大的泵浦光功率。根据上述情况，传输用光纤的有效截面积A_eff并不是越大越好，必须设定为最优值。在上述现有技术中，没有报导将连接损耗也考虑在内而以可以改善OSNR的方式使有效截面积A_eff最优化的光纤。

一般地，光纤中的有效截面积A_eff的增大伴随着弯曲损耗的增加。在上述文献1所公开的光纤中，为了抑制弯曲损耗，采用凹陷包层型折射率曲线，但在该曲线中，必须注意以不会产生基模截止所导致的泄漏损耗的方式设计曲线。上述文献1记载有下述内容，即，“在纤芯相对于外侧包层的相对折射率差Δn⁺以及内侧包层相对于外侧包层的相对折射率差Δn^-各自的绝对值彼此相等的情况下，在光纤中不传输基模光”(参照上述文献1的段落序号“0047”)。但是，这仅是为了在使用波长下不会引起基模截止。实际上，在与基模截止波长相比较短的波长下，基模输送光开始泄漏，传输损耗增大。需要在整个使用波段(1530nm～1625nm)中，抑制由于基模截止产生的泄漏损耗。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种光通信***及其可以使用的光纤，该光通信***具有与设备和其它种类的光纤连接的连接构造，并且进行拉曼放大。特别地，目标光纤为具有用于实现OSNR改善的构造的光纤，具有凹陷包层型折射率曲线，可以在避免由于基模截止产生的泄漏损耗的同时抑制弯曲损耗。此外，作为该光通信***整体，使用数字相干接收技术等由接收器对色散导致的波形失真进行补偿的技术，从而无需考虑光纤色散值的改善。

本发明所涉及的光纤为石英类光纤，其作为光学特性而具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.53μm的光纤截止波长λ_C。另外，为了实现凹陷包层型折射率曲线，该光纤具有：由纯石英构成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在内侧包层的外周，并且具有折射率n₃。

在本发明所涉及的光纤中，优选折射率n₃满足n₁＞n₃＞n₂(条件1)。优选内侧包层相对于外侧包层的相对折射率差Δ^-(＝100×(n₂-n₃)/n₃)满足-0.12％≤Δ^-≤-0.06％(条件2)。另外，优选内侧包层直径相对于纤芯直径之比Ra(＝2b/2a)满足2.5≤Ra≤3.5(条件3)。

此外，本发明所涉及的光纤可以应用在用于输送波长小于或等于1625nm的光的介质中。该光纤具有低损耗的纯石英纤芯，并且具有弯曲损耗方面优秀的凹陷包层型折射率曲线。对于该光纤，通过将基模截止波长λ_FC设定为大于或等于2400nm，从而实现泄漏损耗降低。

本发明所涉及的光纤也可以在具有上述光学特性以及凹陷包层型折射率曲线的同时，满足除了上述条件1以及条件3以外的以下2个条件。即，在将使用波长上限下的基模开始泄漏时的基模截止波长设为λ_FCup时，将基模截止波长λ_FC设定为大于λ_FCup的波长(条件4)。另外，对于内侧包层相对于外侧包层的相对折射率差Δ^-(＝100×(n₂-n₃)/n₃)，在将使用波长下的弯曲损耗成为最小的Δ^-设为Δ^-min时，将Δ^-设计为大于或等于Δ^- _min而小于或等于Δ^- _min+0.006％(条件5)。

此外，在本发明所涉及的光纤中，也可以使波长1550nm下的有效截面积A_eff小于或等于150μm²，以作为上限波长可以进行直至1625nm为止的传输。在使用该光纤的光通信***的中继跨距中，设想在至少大于或等于2个部位处进行连接，且设想在该中继跨距中进行拉曼放大，在该光通信***整体中确保大于或等于1dB的OSNR改善。另外，为了确保更好的OSNR，也可以使波长1550nm下的有效截面积A_eff大于或等于120μm²而小于或等于140μm²。

本发明所涉及的光通信***具有形成上述构造的光纤(本发明所涉及的光纤)。另外，该光通信***在该光纤内对输送光进行拉曼放大。在该情况下，作为使拉曼放大用的激励光进行单模传输的条件，优选光纤具有小于或等于1.45μm的光纤截止波长。

本发明所涉及的光通信***，利用多个第1光纤和多个第2光纤，构成具有大于或等于80km的中继跨距(长中继跨距)的光通信***。在该情况下，多个第1光纤架设在大于或等于80km的中继跨距中的大于或等于2个位置处。多个第2光纤在中继跨距中的大于或等于4个位置处与第1光纤连接。另外，多个第2光纤各自具有在波长1550nm下小于或等于85μm²的有效截面积A_eff。多个第2光纤中的至少任意一个架设在中继跨距的两端、或者架设在中继跨距中的一个位置处。即，在该光通信***中，设想第1光纤在大于或等于4个位置处与具有小于或等于85μm²的较小有效截面积A_eff的第2光纤连接，由于该第1光纤具有110μm²～150μm²的较大的有效截面积A_{e ff}，所以可以进行更高功率的拉曼放大用激励光的输入，另一方面，由于第1光纤在波长1550nm下具有小于或等于0.19dB/km的低传输损耗，从而可以进行长中继跨距的光传输。其结果，在该光通信***整体中，可以实现大于或等于1dB的OSNR改善。

优选第1光纤各自具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²而小于或等于150μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.45μm的光纤截止波长λ_C。在该情况下，该光通信***在各个第1光纤中对传输光进行拉曼放大。

为了实现凹陷包层型折射率曲线，各个第1光纤也可以具有：由纯石英组成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在所述纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在所述内侧包层的外周，并且具有折射率n₃。另外，优选折射率n₃满足上述条件1。优选内侧包层直径相对于纤芯直径之比Ra满足上述条件3。并且，优选各个第1光纤同时满足上述条件4以及条件5。

并且，对于在本发明所涉及的光通信***中使用的各个第1光纤，优选其是用于输送波长小于或等于1625nm的光的介质，具有上述凹陷包层型折射率曲线，满足上述条件1、条件2以及条件3。在该情况下，优选第1光纤各自的有效截面积A_eff大于或等于120μm²而小于或等于140μm²。

附图说明

图1是表示有效截面积A_eff和OSNR改善量的关系的图。

图2A以及2B是表示本发明所涉及的光纤的一个实施方式的剖面构造的图及其折射率曲线。

图3是表示开始产生泄漏损耗的波长和基模截止波长之间的关系的曲线图。

图4是表示直径20mm下的弯曲损耗和基模截止波长之间的关系的曲线图。

图5是将本实施方式所涉及的光纤(实施例1～15)和对比例所涉及的光纤的构造参数以及光学特性进行汇总而得到的表。

图6是对于本实施方式所涉及的光纤的多个样品，将包覆树脂的杨氏模量以及有效截面积A_eff变化时的微弯损耗进行汇总而得到的表。

图7A～7C是利用有效截面积A_eff和传输损耗的关系，表示由中继跨距中的连接状态的差异所导致的相对于单模光纤(SMF)的OSNR改善量的图。

图8是用于说明本实施方式所涉及的光纤的构造确定动作的流程图。

图9A以及9B是表示本发明所涉及的光通信***的各实施方式的结构的图。

具体实施方式

下面，利用图1、2A～2B、3～6、7A～7C、8以及9A～9B，详细说明本发明所涉及的光纤以及光通信***的各实施方式。此外，在附图的说明中，对于相同要素标注相同标号，省略重复说明。

首先，说明可以应用于光通信***的传输用光纤的、本实施方式所涉及的光纤的有效截面积A_eff的最优值。即，从光纤的特性的角度出发，OSNR可以近似地由以下公式(1)表示。

OSNR(dB)∝10log Aeff×α(1/km))-α_sp(dB)×N-α(dB/km)×L(km)  (1)

在这里，A_eff为信号光波长下的光纤的有效截面积，α为信号光波长下的传输损耗，α_SP为连接损耗，N为每1个中继跨距的连接位置数量，L为每1个中继跨距的光纤长度。

上述公式(1)的第一项，与使得在光纤中产生的非线性光学现象之一即自相位调制(SPM：Self-Phase Modulation)所产生的非线性相位偏移量固定时的容许入射光功率相对应。非线性相位偏移量Φ_SPM根据以下公式(2)得到。

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{SPM}}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\frac{n_2}{A_{\mathrm{eff}}}\·L_{\mathrm{eff}}\·P_{\mathrm{in}}---\left(2\right)$

在这里，λ为信号光波长，n₂为光纤的非线性折射率，L_eff为光纤的有效长度，P_in为入射光功率。

只要光纤长度充分长，例如大于或等于50km，则有效长度L_eff可以近似为

根据上述公式(2)，在使非线性折射率n₂固定、非线性相位偏移量Φ_SPM固定时的容许入射功率，与A_eff(μm²)×α(1/km)成正比地增加。

上述公式(1)的第二项与光纤的连接损耗相对应，如果仅考虑相连接的两种光纤之间的模场直径(以下称为MFD：Mode Field Diameter)的不匹配，则连接损耗(dB)可以根据以下公式(3)估算。

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{sp}}\left(\mathrm{dB}\right)=10\log \left[{\left(\frac{{2W}_1{W}_2}{W_1^2+W_2^2}\right)}^2\right]---\left(3\right)$

在这里，W₁为本实施方式所涉及的光纤的MFD，W₂为设备两端的光纤或者其它传输用光纤的MFD。

作为其它种类的传输用光纤，例如，使用在波长1550nm下A_{ef f}＝80μm²、MFD＝10.1μm的单模光纤(SMF：Single Mode Fiber)、或者A_eff＝50～70μm²、MFD＝8～10μm的色散位移光纤(DSF：Dispersion-Shifted Fiber)和非零色散位移光纤(NZDSF：Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber)。根据上述公式(1)的第二项，如果A_eff与设备两端的光纤或其它传输用光纤相比较大，则MFD不匹配变大，连接损耗变大。此外，上述公式(1)的第三项表示光纤的传输损耗。下面，对于依赖于波长的特性，在没有特别地示出波长的情况下，设为波长1550nm下的特性。

图1是表示有效截面积A_eff和OSNR改善量的关系的图。此外，在图1中，示出表示1个中继跨距中的连接位置数量N为0、2、4个的各连接结构的OSNR的曲线图。在图1中，纵轴表示与使用SMF(A_eff＝80μm²，传输损耗＝0.190dB/km)作为传输用光纤的情况相对的OSNR的改善量。此外，在图1中，为了评价有效截面积A_{ef f}对OSNR改善量施加的影响，使传输损耗全部与SMF相同。另外，上述公式(3)的W₂为SMF的MFD，具体地说为10.1μm。

根据图1，在不存在连接位置的情况下(N＝0)，有效截面积A_eff越大越可以改善OSNR。然后，在1个中继跨距的两端存在2个连接位置的情况下(N＝2)，相当于与传输用光纤两端的中继器等设备内的光纤连接的状态(参照图9A)。在该情况下，有效截面积A_{e ff}大于或等于150μm²时，OSNR改善量大致饱和。由此，即使继续增大有效截面积A_eff，OSNR改善效果也较小。另外，为了将分布拉曼放大的泵浦光功率抑制在实用的范围内(小于或等于数瓦特)，有效截面积A_eff必须小于或等于150μm²。由此，为了使OSNR改善量大于或等于1dB，只要有效截面积A_eff落在110～150μm²的范围内即可。在1个中继跨距中的连接位置存在4个的情况下，相当于进一步在中继跨距的中途在2个位置处存在该传输用光纤和另一种传输用光纤之间的连接的情况(参照图9B)。在该情况下，OSNR改善量在有效截面积A_eff为135μm²时成为最大值。另外，使OSNR改善量大于或等于1dB的条件是，有效截面积A_eff落在110～150μm²的范围内。其落在使拉曼放大的泵浦光功率为实用水平的范围内。

图2A以及2B是表示本发明所涉及的光纤的一个实施方式的剖面构造的图及其折射率曲线。本实施方式所涉及的光纤100如图2A所示，具有：纤芯110，其沿着规定轴延伸，具有折射率n₁、直径2a；内侧包层120，其设置在纤芯110的外周，具有折射率n₂(＜n₁)、直径2b；外侧包层130，其设置在内侧包层120的外周，具有折射率n₃(＜n₁，＞n₂)；以及包覆树脂140，其设置在外侧包层130的外周。此外，包覆树脂140由设置在外侧包层140外周的第一包覆树脂141、和设置在第一包覆树脂141外周的第二包覆树脂142构成。

另外，在图2B中，示出在图2A中所示的光纤100中的玻璃区域的折射率曲线150。在该折射率曲线150中，区域151表示纤芯110的折射率，区域152表示内侧包层120的折射率，区域153表示外侧包层130的折射率。

作为上述折射率曲线150的特征，对于具有相同有效截面积A_{e ff}的光纤之间来说，具有折射率曲线150的光纤与具有阶跃型折射率曲线的光纤相比，可以将弯曲损耗抑制得较低。但是，在具有折射率曲线150的光纤中，已知如果波长较长，则基模光开始从纤芯向包层泄漏，在某个波长下引起基模截止。此外，在具有阶跃型折射率曲线的光纤中不存在基模截止，但弯曲损耗较大。

图3是表示开始产生泄漏损耗的波长λ_LK(nm)和基模截止波长λ_FC(nm)之间的关系的曲线图。在这里，波长λ_LK定义为，在基模的泄漏损耗与具有阶跃型折射率曲线且中心纤芯实质为纯二氧化硅的光纤中的传输损耗相比，大于或等于其20％时的波长。为了使得在光通信所利用的C波带～L波带(1530～1625nm：本实施方式所涉及的光通信***中使用的波段)的整个波带中不产生泄漏损耗(使波长λ_LK大于或等于1625nm)，根据图3，需要使基模截止波长λ_FC至少大于或等于2400nm。此外，在图3中示出的#1表示在后述图5的表1中示出的对比例。

图4是直径20mm下的弯曲损耗和基模截止波长之间的关系的曲线图。具体地说，示出在内侧包层120相对于外侧包层130的相对折射率差Δ^-、内侧包层120的直径相对于纤芯110的直径之比(2b/2a)改变时，基模截止波长λ_FC(nm)和直径20mm下的弯曲损耗之间的关系。在该图4中，将纤芯110相对于内侧包层120的相对折射率差Δ⁺以及纤芯110的直径2a调整为，使得有效截面积A_eff为135μm²、LP11模中的截止波长λ_C为1350nm。

在拉曼放大的情况下，为了在激励光波长的情况下也实现单模，优选光纤截止波长小于或等于1.45μm。弯曲损耗在比值2b/2a为3.0时最小，为了将弯曲损耗抑制在与SMF相同或以下、即小于或等于20dB，需要使比值2b/2a为2.5～3.5，使相对折射率差Δ^-小于或等于-0.06％。另外，为了使基模截止波长λ_FC大于或等于2400nm，需要在比值2b/2a为3.0时，相对折射率差Δ^-大于或等于-0.12％。

图5是将本实施方式所涉及的光纤(实施例1～15)和对比例所涉及的光纤的构造参数以及光学特性进行汇总而得到的表。在该图5的表中示出的对比例中，基模截止波长λ_FC为2263nm，与信号光波长相比更长，泄漏损耗从1441nm(＝λ_LK)开始产生，波长1550nm下的传输损耗为0.32dB/km，也较高。另一方面，实施例1～15均未在光通信波带中产生泄漏损耗。另外，实施例1的有效截面积A_{ef f}为134μm²，弯曲损耗为8.0dB/m，是良好的。其它实施例2～15也具有比对比例更优异的弯曲损耗。

另外，在增大有效截面积A_eff时也伴随着微弯损耗的增加。图6是对于本实施方式所涉及的光纤的多个样品，将包覆树脂的杨氏模量以及有效截面积A_eff变化时的微弯损耗进行汇总而得到的表。在该图6中，示出与玻璃直径(外侧包层130的直径)、第一包覆树脂141的杨氏模量以及直径、第二包覆树脂142的杨氏模量以及直径、光纤的A_eff、λ_C相对的微弯损耗。在这里，微弯损耗由以张力80g将光纤卷绕在直径400mm的线轴上时的损耗增加量表示，该线轴表面被直径50μm、间隔100μm的金属丝网覆盖。

根据图6所示的样品1～3和样品4～6之间的比较，可知通过使第一包覆树脂141的杨氏模量减小，在具有相同有效截面积A_eff的光纤之间，样品4～6的光纤可以降低微弯损耗。另外，根据样品5和样品7的比较，可知通过将第二包覆树脂142的杨氏模量变大，在具有相同有效截面积Aeff的光纤之间，样品7的光纤可以降低微弯损耗。

一般地，第一包覆树脂141的杨氏模量较低且第二包覆树脂142的杨氏模量较高的光纤，微弯损耗较低。具体地说，优选第一包覆树脂141的杨氏模量设定在0.3～0.6MPa的范围内，第二包覆树脂142的杨氏模量设定在700～1500MPa的范围内。

作为降低微弯损耗的方法，还存在将玻璃直径或者包覆树脂140(包括第一包覆树脂141以及第二包覆树脂142在内)的直径增大的方法，但由于与通常使用的光纤(玻璃直径：125μm，包覆直径：245μm)之间的差变大，所以不实用。由此，在本实施方式所涉及的光纤中，作为玻璃直径设定为125±1μm，作为第二包覆树脂142的直径设定为240～250μm。

图7A～7C是利用有效截面积A_eff和传输损耗的关系，表示由中继跨距中的连接状态的差异所导致的相对于SMF的OSNR改善量的图。特别地，图7A利用有效截面积A_eff(μm²)和传输损耗(dB/km)的关系，表示在由没有与SMF之间相连接的连接位置的传输用光纤构成的80km的中继跨距结构中，相对于SMF的OSNR改善量，图7B利用有效截面积A_eff(μm²)和传输损耗(dB/km)的关系，表示包含与SMF在2个位置上连接的传输用光纤的80km中继跨距结构中，相对于SMF的OSNR改善量，图7C利用有效截面积A_eff(μm²)和传输损耗(dB/km)的关系，表示包含与SMF在4个位置上连接的传输用光纤的80km中继跨距结构中，相对于SMF的OSNR改善量。

此外，如上述所示，图7A～7C是针对有效截面积A_eff和传输损耗而以等高线表示在1个中继跨距中，本实施方式所涉及的传输用光纤和SMF之间的连接位置存在0、2、4个的情况下的OSNR改善量的曲线图。1个中继跨距的长度为80km，作为上述公式(3)的W₂，SMF的MFD为10.1μm。另外，OSNR改善量以使用SMF作为输送用光纤的情况作为基准。

根据图7A～7C，可知如果有效截面积A_eff为110～150μm²，传输损耗小于或等于0.19dB/km，则即使在1个中继跨距中的连接位置存在0～4个的情况下，也可以使OSNR改善量为大于或等于1dB。并且，如果有效截面积A_eff为120～140μm²，传输损耗为0.18dB/km，则在1个中继跨距中的连接位置存在0个或者2个的情况下，可以使OSNR改善量为大于或等于2dB。并且，如果有效截面积A_eff为120～140μm²，传输损耗小于或等于0.17dB/km，则即使在1个中继跨距中连接位置存在4个的情况下，也可以使OSNR改善量为大于或等于2dB。

此外，优选光纤截止波长λ_C落在1.3～1.53μm的范围内。如果低于该范围，则弯曲损耗变大。相反地，如果高于该范围，则在C波带(1530～1565nm)中，信号光无法成为单模。并且，更优选光纤截止波长λ_C小于或等于1450nm。其原因在于，由于在分布拉曼放大中使用的泵浦光的波长为1450nm程度，所以泵浦光成为单模，其结果，不会使激励效率恶化。

在本实施方式所涉及的光纤100中，通过使对大部分的信号光功率进行传输的纤芯110为实质上不含杂质的纯二氧化硅，可以降低输送损耗，因此更优选。但是，也可以在纤芯110中含有不会增加传输损耗的程度的微量添加物。例如，也可以在纤芯110中含有微量的卤族元素或碱金属元素。具体地说，纤芯110也可以含有小于或等于2mol％的氯Cl、小于或等于1mol％的氟F、小于或等于0.1mol％的钾K。

另外，具有纯二氧化硅纤芯的光纤，非线性折射率n₂较低，可以使非线性相位偏移量Φ_SPM固定时的容许入射功率进一步增加。由此，可以使OSNR进一步增加。此外，在纤芯110中添加有Ge的SMF的非线性折射率n₂为2.35×10^-20(m²/W)，与此相对，具有纯二氧化硅纤芯的光纤的非线性折射率n₂为2.20×10^-20(m²/W)。

下面，利用图8，详细说明本实施方式所涉及的光纤的构造确定动作。此外，图8是用于说明本实施方式所涉及的光纤的构造确定动作的流程图。

在光纤100的构造确定中，首先，确定纤芯110的材质(步骤ST1)。更优选实质为纯二氧化硅的纤芯。内侧包层120以及外侧包层130优选添加氟(在纯二氧化硅纤芯中，传输损耗降低较小，非线性折射率n₂也较低)。

在步骤ST2中，根据上述公式(1)以及公式(2)，确定用于改善期望的OSNR的有效截面积A_eff。另外，在步骤ST3中，以在使用波带中形成单模且弯曲损耗不会增大的方式确定λ_C。在步骤ST4中，对纤芯110相对于内侧包层120的相对折射率差Δ⁺以及纤芯110的直径2a进行确定，以得到上述所确定的A_eff以及λ_C。

另一方面，在步骤ST5中，以使得在图3中λ_LK与使用波带相比更长的方式确定λ_FC。另外，在步骤ST6中，确定作为目标的弯曲损耗。在步骤ST7中，根据图4确定内侧包层120相对于外侧包层130的相对折射率差Δ^-以及比值2b/2a，以得到上述所确定的λ_FC、弯曲损耗，此外，在步骤ST8中，确定第一包覆树脂141以及第二包覆树脂142，以可以将微弯损耗抑制得较低。

图9A以及9B是表示本发明所涉及的光通信***的各实施方式的结构的图。此外，图9A表示在1个中继跨距中与SMF之间的连接位置存在2个的光传输***的结构。另外，图9B表示在1个中继跨距中与SMF之间的连接位置存在4个的光传输***的结构。

具体地说，图9A所示的光通信***200A具有输出信号光的发送器210、以及接收信号光的接收器220，在这些发送器210和接收器220之间的传输路径上配置有多个中继器230A、230B。中继跨距是这些中继器230A、230B之间的光传输区间，在该光通信***200A中，该中继跨距包含1根传输用光纤100(本实施方式所涉及的光纤)。该传输用光纤100的两端分别与中继器230A、230B端部的另一种传输用光纤(未图示)连接，在该图9A的光通信***200A中，在1个中继跨距中存在2个连接位置A1、A2。

另一方面，图9B所示的光通信***200B也具有输出信号光的发送器210、以及接收信号光的接收器220，在这些发送器210和接收器220之间的传输路径上配置有多个中继器230A、230B。中继跨距是这些中继器230A、230B之间的光传输区间，在该光通信***200B中，进一步地，该中继跨距包含两根传输用光纤100(本实施方式所涉及的光纤)和另一种传输用光纤300。该中继跨距包括与中继器230A、230B端部之间的连接位置B1、B4在内，具有4个连接位置B1～B4。即，在图9B的光通信***200B中，在1个中继跨距中存在4个连接位置B1～B4。

此外，在任一个光通信***200A、200B中，中继器230A、230B两端的光纤231是标准的SMF(通常，波长1550nm下的有效截面积A_eff为80μm²，但有时也为85μm²)。另一种传输用光纤300的有效截面积A_eff与标准的SMF的有效截面积A_eff(例如85μm²)相比较小。

如上所述，根据本发明，可以改善进行拉曼放大的光通信***中的OSNR，并且可以实现避免因基模截止导致的泄漏损耗、和抑制弯曲损耗这两者的兼顾。即，作为光通信***整体，伴随着受光器的性能提高而变得不易受到作为光传输路径的光纤自身的色散值增加的影响，不以改善色散值为目的而是专门针对OSNR的改善及弯曲损耗的抑制的本发明所涉及的光纤变得有效。

Claims (20)

1.一种光纤，其为石英类光纤，具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.53μm的光纤截止波长λ_C，

其特征在于，

具有：由纯石英构成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在所述纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在所述内侧包层的外周，并且具有折射率n₃，

所述折射率n₃小于所述折射率n₁而大于所述折射率n₂，

所述内侧包层的直径相对于所述纤芯的直径之比Ra大于或等于2.5而小于或等于3.5，其中，Ra＝2b/2a，

在将使用波长上限下的基模开始泄漏时的基模截止波长设为λ_{F Cup}时，将基模截止波长λ_FC设定为大于λ_FCup的波长，

对于所述内侧包层相对于所述外侧包层的相对折射率差Δ^-，在将所述使用波长下的弯曲损耗为最小的Δ^-设定为Δ^- _min时，将所述Δ^-设计为大于或等于Δ^- _min而小于或等于Δ^- _min+0.06％，其中，Δ^-＝100×(n₂-n₃)/n₃。

2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，

所述Δ^-大于或等于-0.12％而小于或等于-0.06％。

3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，

波长1550nm下的有效截面积A_eff小于或等于150μm²。

4.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，

在波长1550nm下的有效截面积A_eff大于或等于120μm²而小于或等于140μm²。

5.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，

基模截止波长λ_FC大于2400nm。

6.一种光通信***，其特征在于，

具有权利要求1或2所述的光纤。

7.根据权利要求6所述的光通信***，其特征在于，

在所述光纤内，对输送光进行拉曼放大。

8.根据权利要求6所述的光通信***，其特征在于，

所述光纤具有小于或等于1.45μm的光纤截止波长。

9.一种光通信***，其具有：多个第1光纤，其架设在大于或等于80km的中继跨距中的大于或等于2个位置处，分别具有与权利要求1或2的光纤相同的构造；以及

多个第2光纤，其在所述中继跨距及其两端中的大于或等于4个位置处与所述第1光纤连接，分别具有在波长1550nm下小于或等于85μm²的有效截面积A_eff，并且所述多个第2光纤的至少其中一个架设在所述中继跨距的两端，或者架设在所述中继跨距中的1个位置处，

该光通信***的特征在于，

所述第1光纤分别具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²而小于或等于150μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.45μm的光纤截止波长λ_C，

在各个所述第1光纤中，对输送光进行拉曼放大。

10.一种光纤，其为石英类光纤，作为用于输送波长小于或等于1625nm的光的介质，具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.53μm的光纤截止波长λ_C，

其特征在于，

具有：由纯石英构成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在所述纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在所述内侧包层的外周，并且具有折射率n₃，

所述折射率n₃小于所述折射率n₁而大于所述折射率n₂，

所述内侧包层相对于所述外侧包层的相对折射率差Δ^-大于或等于-0.12％而小于或等于-0.06％，其中，Δ^-＝100×(n₂-n₃)/n₃，

所述内侧包层的直径相对于所述纤芯的直径之比Ra大于或等于2.5而小于或等于3.5，其中，Ra＝2b/2a。

11.根据权利要求10所述的光纤，其特征在于，

波长1550nm下的有效截面积A_eff小于或等于150μm²。

12.根据权利要求10所述的光纤，其特征在于，

波长1550nm下的有效截面积A_eff大于或等于120μm²而小于或等于140μm²。

13.根据权利要求10所述的光纤，其特征在于，

基模截止波长λ_FC大于2400nm。

14.一种光通信***，其特征在于，

具有权利要求10所述的光纤。

15.根据权利要求14所述的光通信***，其特征在于，

在所述光纤内，对输送光进行拉曼放大。

16.根据权利要求14所述的光通信***，其特征在于，

所述光纤具有小于或等于1.45μm的光纤截止波长。

17.一种光通信***，其具有：多个第1光纤，其架设在大于或等于80km的中继跨距中的大于或等于2个位置处；以及

多个第2光纤，其在所述中继跨距及其两端中的大于或等于4个位置处与所述第1光纤连接，分别具有在波长1550nm下小于或等于85μm²的有效截面积A_eff，并且所述多个第2光纤的至少其中一个架设在所述中继跨距的两端，或者架设在所述中继跨距中的1个位置处，

该光通信***的特征在于，

所述第1光纤分别具有在波长1550nm下小于或等于0.19dB/km的传输损耗、在波长1550nm下大于或等于110μm²而小于或等于150μm²的有效截面积A_eff、以及大于或等于1.3μm而小于或等于1.45μm的光纤截止波长λ_C，

在各个所述第1光纤中，对输送光进行拉曼放大。

18.根据权利要求17所述的光通信***，其特征在于，

所述第1光纤分别具有：由纯石英构成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在所述纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在所述内侧包层的外周，并且具有折射率n₃，

所述折射率n₃小于所述折射率n₁而大于所述折射率n₂，

所述内侧包层的直径相对于所述纤芯的直径之比Ra大于或等于2.5而小于或等于3.5，

在将使用波长上限下的基模开始泄漏时的基模截止波长设为λ_{F Cup}时，将基模截止波长λ_FC设定为大于λ_FCup的波长，

对于所述内侧包层相对于所述外侧包层的相对折射率差Δ^-，在将所述使用波长下的弯曲损耗为最小的Δ^-设定为Δ^- _min时，将所述Δ^-设计为大于或等于Δ^- _min而小于或等于Δ^- _min+0.06％，其中，Δ^-＝100×(n₂-n₃)/n₃。

19.根据权利要求17所述的光通信***，其特征在于，

所述第1光纤分别为用于输送波长小于或等于1625nm的光的介质，具有：由纯石英构成的纤芯，其具有折射率n₁、直径2a；内侧包层，其设置在所述纤芯的外周，并且具有折射率n₂、直径2b；以及外侧包层，其设置在所述内侧包层的外周，并且具有折射率n₃，

所述折射率n₃小于所述折射率n₁而大于所述折射率n₂，

所述内侧包层相对于所述外侧包层的相对折射率差Δ^-大于或等于-0.12％而小于或等于-0.06％，其中，Δ^-＝100×(n₂-n₃)/n₃，

所述内侧包层的直径相对于所述纤芯的直径之比Ra大于或等于2.5而小于或等于3.5。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的光通信***，其特征在于，

所述有效截面积A_eff大于或等于120μm²而小于或等于140μm²。

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